本发明专利技术公开了一种定日镜及连动阵列装置，定日镜包括反射镜、镜面支架以及定日机构，反射镜平放于镜面支架上，所述定日机构为一四边形，该四边形由相邻的等长固定臂和活动臂以及相邻的等长第三和第四边组成，一连接轴穿过所述活动臂和固定臂的交点，同时穿过所述镜面支架上的横梁与所述镜面支架固定连接，其中固定臂沿两臂的交点与接收器的连线延伸，活动臂沿阳光入射方向延伸，一对角线杆连接所述两臂的交点与第三、四边夹角顶点，所述对角线杆垂直或平行于反射镜镜面，该定日机构带动反射镜分别绕所述固定臂以及两臂的连接轴转动。所述定日机构也可为等腰三角形。通过特殊四边形或者三角形几何特性决定始终满足光线反射定律，非常简洁实用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种太阳能应用
的定日装置，具体的说，涉及一种用于汇聚 平行光线的两维连动自洁的定日镜及连动定日镜阵列装置。
技术介绍
太阳能聚光应用包括聚光直接发电，聚光光热发电等技术。它是通过一定的技术 手段聚焦阳光，提高光密度，用光电池直接转化电能，或者达到高温，通过吸收器吸收聚焦 的热能，将光能转化成热能然后再将热能转化成电能的太阳能技术。聚光发电因其成本低、 效率高，是最有应用前景的太阳能利用方式之一。目前主要的太阳能聚焦方式有槽式，蝶式，线性菲尼尔系统，塔式和其他一些新 型聚光方式。其中，塔式太阳能热发电系统因其规模大，聚光比高，温度高，效率高，吸收器 无需运动等优势，非常适合大规模、大功率应用，是最具商业前景的太阳能技术。塔式发电 的聚光需要关键技术定日镜，定日镜的作用是将阳光反射到塔顶的吸收器，成百上千的定 日镜一起工作，就能达到了大规模聚光的效果。但是，由于接收器不动，定日镜的跟踪阳光 运动相对复杂，又由于发电场规模大，焦距远，定日镜运动精度要求很高，因此定日镜工艺 要求高制造成本较高。在国内外案例中，一般定日镜成本占整个系统的40 % -60 %，居高不 下影响了塔式发电技术的商业前景，使得其还处于试验或者示范阶段。因此，采用一定手段 降低定日镜技术难度和成本，是促进塔式太阳能热发电技术商业化的重要一环。现有定日镜技术，主要是考虑单台定日镜如何运动，由运动计算、姿态反馈和机械 驱动三个部分组成，各台定日镜之间是独立的，不共享这三部分。虽然有些定日镜技术通过 中央电脑共享运动计算，比如eSolar公司的阵列式定日镜，使用中央服务器控制每台定日 镜，能在一定范围内能降低成本。但无法共享驱动，还是每台单独驱动，每台都安装有2个 驱动电机，驱动装置占主要成本，所以很难大幅度降低成本。虽然国外专利提到通过特殊的 排列，也有人找到了共享运动的方法，但原理所限，所有的构件必须预置，无法大型化，只能 做成特制的新型聚光器，不能用于大型定日镜场。因此需要找到一种更为简单的定日方法， 有了该方法，可以解决三个部分的共享问题，就能大幅度降低成本。同时反射目标可以任意 设置，规模可任意扩展，阵列可现场安装调试。如果设计定日镜之初，从整个定日镜场出发考虑问题，思路就会不同。对于场地 中的所有定日镜，太阳的位置相对于他们大致是一致的，由于太阳比较远差别可以忽略不 计。其实对每台定日镜而言，只是目标位置不同，光源位置是相同的。如果镜面的姿态根据 太阳位置和目标位置自动应变或者协动，那么定日过程简化，而且不再直接驱动镜面，可以 连动。我们只需要设计一种几何装置，能反馈入目标方位量并固定，并能反馈入光源方位量 并能移动，这两个几何量合成另外一个几何量驱动镜面，由于目标方位对每台都不一样，所 以合成的量大小方位都不同，每台镜子运动是不同的。目标位置初始化设定后固定不动，那 么我们只要关心太阳位置，而太阳位置又是一致的，计算和驱动装置就可以共享。放弃以驱 动镜面为主的思想，接纳以镜面姿态从动或者协动于太阳位置的思想是本专利技术最核心的想法。多台间连动机构不直接带动镜面，而是带动每台的一个特殊机构，镜面只是从动或协动 于一个这个机构，这样就不会有多台间镜面运动量不同引起的差别或者竞争而无法连动问 题，也不用镜面按照特殊形状分布来弥补各台运动量差别。对准光源的几何量在多台间是 一致的，可以连接起来让多台定日镜连动。因为镜面协动于特殊机构，镜面的姿态是应变 的，是唯一确定的，通过内在几何结构保证，无需姿态反馈，这个部分成本就没有了。计算和 运动又共享了，成千上百定日镜共用控制和驱动，成本就可以大幅度降低。大规模连动定日 镜阵列，避免了很多问题，又做到了每台精确地反射阳光到目标特定位置，其规模大小只是 受限于驱动能力、加工精度和材料本身的受力极限。中国专利CN200510043^9. X虽然提到了定日镜的连动，但只是以陈应天的自旋 加仰角的定日方式基础上提出了一维连动，而且停留在思想方法上，没有给出具体结构，真 要实施非常困难。美国专利US7677241B2也是一种两维连动聚光装置，用于汇聚平行光源，但存在 很多不足。其原理是水平面内一列直线排列镜子，每个镜子的法线有两端，一端是镜子 中心，如果镜子中心分布于一直线，那么另外一端分布在尼科梅德斯蛘线(Conchoid of Mcomedes)，蛘线的焦点就是反射目标；或者倒过来镜子中心分布在尼科梅德斯蛘线上，另 外一端分布于一直线。利用蛘线特殊的性质，使得驱动蛘线就可以满足蛘线上所有镜子反 射平行光到设定点的要求。如前分析，直接驱动镜面，由于个镜子运动不一样，必然要求特 殊排列。然后再把一列列按要求排列的镜子组成两维阵列，蛘线组成蛘线曲面，直线组成平 面。无论是组合蛘线曲面，还是直线平面，都是刚体面根据目标预制好，一个固定不动，另一 个驱动镜子法线，在运动中两个面都不能有形变。两个因素决定它只适合小型聚光一是必 须先预设目标，根据目标位置计算蛘线面，然后预制蛘线面，不能现场调节，刚体面越大越 难制作，所以阵列不可能做大。二是驱动刚体面与镜子法线除了万向连接还需要上下滑动， 所以驱动刚体面无中间支撑，只有四角有支撑，大了中部容易下垂变形。两个因素决定它只 适用小规模。这种方式所有零件，刚体面必须预置，整机做好出厂，不可现场调解，不能用于 几千上万平米的大范围聚光。其结构复杂，是一种新型聚光器，适合小型，但与碟式等小规 模聚光技术比有决定性的优势。其他的一些专利比如US4466423、US4930493、US41023^，通过不同方法只实现两 维连动，没有更进一步实现目标方便设定，都属于一种类型，原理跟本专利不同。它们都存 在同样问题直接驱动镜面，无反馈目标方位的机构，不能显式设定目标，因此无法根据目 标现场安装，不适合大型应用场合。它们原理上可行，实际中因没有设定目标机构，与目标 的关系需预置或者现场看反射效果凭感觉调镜面初始位置。由于太阳时时刻刻在动，这么 做手忙脚乱，协调几面镜子还来得及，成百上千完全来不及，可实施性很差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种定日镜及连动定日镜阵列装置，使得定日 镜既小型化、阵列化、易于安装、可随意扩展，又无需增加成本给每台安装控制和运动部件。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下一种定日镜，包括反射镜、镜面支架以及定日机构，所述反射镜平放于镜面支架 上，所述定日机构为一四边形，所述四边形由相邻的等长的固定臂和活动臂以及相邻的等长第三和第四边组成，一连接轴穿过所述活动臂和固定臂的交点，该连接轴同时穿过所述 镜面支架上的横梁与所述镜面支架固定连接，其中固定臂沿两臂的交点与接收器的连线延 伸，活动臂沿阳光入射方向延伸，一对角线杆连接所述活动臂和固定臂的交点与所述第三 和第四边夹角顶点，所述对角线杆始终垂直或平行于反射镜镜面，所述定日机构可带动所 述反射镜分别绕所述固定臂以及两臂的连接轴转动。所述固定臂与任一臂/边的交点向外延长，成为一个圆形轴。所述固定臂和所述两臂的连接轴相互垂直。所述四边形的各条臂和边在同一平面内，相邻的两个臂和/或边通过一轴可动连 接，其中一个臂/边为门形结构，另一个臂/边插入该门形结构。所述对角线杆通过一个本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种定日镜，包括反射镜、镜面支架以及定日机构，所述反射镜平放于镜面支架上，其特征在于，所述定日机构为一四边形，所述四边形由相邻的等长的固定臂和活动臂以及相邻的等长第三和第四边组成，一连接轴穿过所述活动臂和固定臂的交点，该连接轴同时穿过所述镜面支架上的横梁与所述镜面支架固定连接，其中固定臂沿两臂的交点与接收器的连线延伸，活动臂沿阳光入射方向延伸，一对角线杆连接所述活动臂和固定臂的交点与所述第三和第四边夹角顶点，所述对角线杆始终垂直或平行于反射镜镜面，所述定日机构可带动所述反射镜分别绕所述固定臂以及两臂的连接轴转动。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：沈宏，
申请(专利权)人：沈宏，
类型：发明
国别省市：31
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