在太阳动力收集系统中排斥热量的系统及方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201080053553.3

申请日:

2010.10.07

公开号:

CN102667363A

公开日:

2012.09.12

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F24J 2/10申请日:20101007|||公开

IPC分类号:

F24J2/10

主分类号:

F24J2/10

申请人:

罗伯特·奥尔塞洛

发明人:

罗伯特·奥尔塞洛

地址:

美国亚利桑那州

优先权:

2009.10.07 US 61/249,278

专利代理机构:

北京安信方达知识产权代理有限公司 11262

代理人:

苏蕾;李冬梅

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内容摘要

一种用于具有定日反射镜阵列的太阳动力收集器的热量排斥系统,该热量排斥系统具有:一个支撑该定日反射镜阵列的轨道系统,这个轨道系统具有多个导热管;一个被定位在地下并且被连接到该轨道系统上的储存器;一个被连接到这些导热管和该储存器上的凝结器;以及一种经过这些导热管、凝结器以及储存器进行循环的冷却剂物质;该热量排斥系统作为多个封闭系统来运行而不消耗水并且将太阳的热量返回环境中。

权利要求书

1.一种用于具有定日反射镜阵列的太阳热动力收集器的热量排斥系
统,该热量排斥系统包括:
一个支撑该定日反射镜阵列的轨道系统,该轨道系统具有多个导热
管;
一个被定位在地下并且被连接到这些导热管上的储存器;
一个被连接到这些导热管和该储存器上的凝结器;以及
一种经过这些导热管、凝结器以及存储器进行循环的冷却剂物质;
其中这些导热管、该储存器以及该凝结器是多个闭环的系统,该热
量排斥系统以这些闭环系统的系列来运行以便将热量散发到周围环境中
而不消耗水。
2.如权利要求1所述的热量排斥系统,其中该轨道系统进一步包括多
个基座装置,这些基座装置被定位成使该轨道系统保持在地面上方一个预
定的距离处。
3.如权利要求2所述的热量排斥系统,其中该轨道系统包围了这些导
热管。
4.如权利要求2所述的热量排斥系统,其中该轨道系统是与这些导热
管分隔开的。
5.如权利要求4所述的热量排斥系统,进一步包括一个支架,该支架
被安装在用于支撑该轨道系统和这些导热管的该多个基座装置中的每一
个基座装置上。
6.如权利要求5所述的热量排斥系统,其中该支架进一步包括在该轨
道系统的一侧上用于这些导热管的一个第一支撑件以及在该轨道系统的
另一侧上用于这些导热管的一个第二支撑件,其中这些导热管对该轨道系
统两侧的冷却剂进行循环。
7.如权利要求6所述的热量排斥系统,其中该支架的第一支撑件和第
二支撑件被定位在该轨道系统的下面。
8.如权利要求7所述的热量排斥系统,其中该凝结器进一步包括:
一个第一系统,该第一系统用于收集排放蒸气、使该排放蒸气凝结
以及将凝结液返回该热量排斥系统;以及
一个第二系统,该第二系统用于循环该冷却剂物质,使来自凝结的
排放蒸气以及该冷却剂的热量散发,并且将冷却剂物质返回该储存器。
9.如权利要求7所述的热量排斥系统,其中该储存器进一步包括散热
能力以及冷却剂物质储存能力。
10.如权利要求1所述的热量排斥系统,其中该凝结器进一步包括:
一个第一系统,该第一系统用于收集排放蒸气、使该排放蒸气凝结
以及将该凝结液返回该热量排斥系统;以及
一个第二系统,该第二系统用于循环该冷却剂物质,使来自所收集
的排放蒸气以及该冷却剂的热量散发,并且将该冷却剂物质返回该储存
器。
11.如权利要求1所述的热量排斥系统,其中该储存器进一步包括
散热能力以及冷却剂物质储存能力。
12.一种用于在具有定日反射镜阵列的太阳动力收集系统中排斥热
量的方法,该用于排斥热量的方法包括以下步骤:
使一种冷却剂物质贯穿一个轨道系统来循环,该轨道系统具有支撑
该定日反射镜阵列的多个导热管;
使该冷却剂物质经过一个次级储存器进行循环;并且
使该冷却剂物质经过一个凝结器进行循环;
其中多余的热量是通过辐射以及地温传导而无需消耗水地发散掉
的,所发散的热量被返回环境中。
13.如权利要求12所述的方法,其中使该冷却剂物质经过一个轨道
系统来循环的步骤进一步包括使该冷却剂物质经过被包围在该轨道系统
中的多个导热管来循环的步骤。
14.如权利要求12所述的方法,其中使该冷却剂物质经过一个轨道
系统来循环的步骤进一步包括使该冷却剂物质经过一个管道网来循环的
步骤,这些管道是定位在该轨道系统周围并且与其分开。
15.如权利要求14所述的方法,其中使该冷却剂物质经过一个定位
在该轨道系统周绕的管道网来循环的步骤进一步包括在该轨道系统中每
个轨道的任一侧上的一个管道网。
16.如权利要求15所述的方法,进一步包括以下步骤:
在该凝结器处收集排放蒸气;
使该排放蒸气凝结;并且
将凝结液返回该热量排斥系统。
17.如权利要求12所述的方法,进一步包括以下步骤:
在该凝结器处收集排放蒸气;
使该排放蒸气凝结;并且
将凝结液返回该热量排斥系统。

说明书

在太阳动力收集系统中排斥热量的系统及方法

技术领域

交叉引用

本申请要求于2009年10月7日提交的美国临时申请序列号
61/249,278,标题为“在聚热式太阳能发电厂中用于排斥热量的系统及方
法”的申请日权益,其全部披露内容特此通过引用而结合到本披露内容中。
本申请与共同未决的、于_____________提交的、代理人案号为005-0007
的美国专利申请序列号__________,标题为“用于聚集太阳热能的方法及
系统”是相关的,其全部披露内容在此通过引用而结合到本披露内容中。

技术领域

本发明性主题物涉及一种太阳动力收集系统,更加具体地涉及一种
用于在不消耗水的太阳动力收集系统中排斥热量的方法。

背景技术

太阳动力收集系统基本上是一个基于热量的发动机。对于任何基于
热量的发动机而言,热量是被供应的并且热量是被排放的。由一种理想的
热力发动机所产生的可用功是所供应的热量与所排放的热量之差。在一个
热力发动机中,功是在热量经过该发动机从供热侧流动到有较低热能的一
个点(即所谓的冷侧)的过程中抽取的。在供应的热量被看做该系统的燃
料的同时,排热也是必须的以便避免将冷侧加热达到它与供热侧相匹配的
点,从而导致发动机停止运行。一个热力发动机的效率是将多少初始的供
应侧热量被转化成可用功的百分比,而其余的热量则有待排出或排斥。

对于一台典型的热力发动机而言,燃料被带进并且转化成用于供应
热量的热能,而热量必须被推到该热力发动机之外,否则该发动机将升温
并且停止运行。大多数热量排斥系统采用水(例如蒸汽蒸发)来实现这一
点。将蒸汽从汽体冷却到液体要求大量的排斥热量,并且典型地是通过使
用冷水源来处理的。传统上,江河与湖泊曾被用于排斥这种热量,因为它
们提供了接受和去除热量的巨大能力。但是,在这类热量排斥系统中,水
的消耗及其副作用是一个关注的问题。

一些设计采用多个散热器状的蛇形管以及多个散热片,在它们中承
载了排放的蒸汽,同时多个撒水装置将水雾喷洒在其外表面上,由此使得
蒸汽冷却并且加热环境用水。所供应的冷却水(现在是加热的)通过加速
的蒸发而自然地冷却,这种加速的蒸发将大量蒸汽和湿气放入空气中。同
样,水的消耗也是此类设计的一个不令人所希望的方面。

在一个太阳动力收集系统中,供应的热是自然环境的一种固有的组
成部分,并且是该太阳动力收集系统的一个天然组成部分。太阳动力收集
系统的表面面积(它作为一个源而用于为一个热力发动机收集太阳热能)
是足以接受并且保持任何排斥的热量。更加重要地,支持太阳动力收集系
统的地区的生态系统依赖于它。

在用于大规模收集和聚集太阳热能的一种当前的方法中可以找到
一种热力发动机的实例。该热力发动机使用一个定日反射镜阵列来将太阳
的光线反射到一个中央接收器上。通过利用该阵列中的多个定日反射镜,
每一个定日反射镜都反射到一个共用的点上,实现了太阳能的聚集。

在这些已知系统中,多个定日反射镜被安置在包围高塔的一个固定
位置中。这些反射镜表面典型地被控制在两个运动度上,以便相对于高塔
对反射镜的表面进行定位。每个定日反射镜具有一个控制系统,这个控制
系统追踪太阳相对于这个中央定位的接收器的运动。反射镜被连续地移动
以便保持将阳光从该反射镜的表面反射到接收器上。对这些定日反射镜进
行定位的目的是将太阳的光线反射并且引导到一个指定的中央聚集点,已
知为一个中央目标接收器或一个发电塔。为了实线这点,该定日反射镜要
求一个反射镜的表面面积、两个运动轴线、用于每个运动轴线的一个伺服
电机、以及用于这两个轴线的位置计算以及运动控制的一个控制系统。

对于一种有能力持续排斥热量的太阳动力收集器存在一种需求。

发明内容

一种用于具有定日反射镜阵列的太阳热动力收集器的热量排斥系
统。这种热量排斥系统具有支撑这些定日反射镜的一个轨道系统,该轨道
系统具有多个导热管。一个被定位在地下的储存器被连接到这些导热管
上。一个凝结器被连接到这些导热管和该储存器上。一种冷却剂物质经过
这些导热管、该凝结器以及该存储器进行循环以便运行该热量排斥系统,
而不消耗水。

一种用于在太阳动力收集系统中排斥热量的方法使用了地温以及
空气辐射热传导的一种组合。提供了用于排斥热量的具有一个定日反射镜
阵列的这种方法,其中冷却剂物质是经过悬在地面上方并且具有多个导热
管的一个轨道系统进行循环的。这种冷却剂物质也经过一个次级储存器以
及一个次级凝结器进行循环的以便通过辐射以及地温传导两种方式来散
发多余的热量,而不消耗水。

附图说明

图1是本发明性主题物的一种太阳动力收集系统的整体视图;

图2是根据本发明性主题物的一个被支撑抬高的轨道系统的一部分
的透视图;

图3是本发明性主题物的一个轨道联结支架的一个实施方案的展开
视图;

图4是图3的支架的俯视图;

图5是一个基座的一个实施方案的透视图;

图6是一个基座的另一个实施方案的透视图;

图7是一个桩台基座的一个实施方案的透视图;

图8是一个桩台基座的另一个实施方案的透视图;

图9是本发明性主题物的一个支撑撑杆的端视图;

图10是本发明性主题物的一个整圈的太阳动力收集系统的俯视图;

图11是根据本发明性主题物的一个通路车道的侧视图;

图12是一个圆形图,展示了一个单一反射镜及其围绕一个接收器
相对于太阳的顺时针转动;

图13是一个圆形图,展示了在日出时本发明性主题物的顺时针转
动;

图14是一个圆形图,展示了在太阳正午时本发明性主题物的顺时
针转动;

图15是一个圆形图,展示了在日落时本发明性主题物的顺时针转
动;

图16是一个描绘余弦效率的图形;

图17是展示在本发明性主题物的太阳动力收集系统中的一个阵列
的实施方案的图形;

图18是根据本发明性主题物的一列小车的视图;

图19是具有本发明性主题物的一种热量排斥系统的太阳动力收集
系统的平面图;

图20是本发明性主题物的太阳动力收集系统以及热量排斥系统的
侧视图;

图21是在二十四小时的过程中太阳能的收集以及相关的能量生产
相对于冷却剂温度的关系图;

图22是根据本发明性主题物的热量排斥与轨道系统的一个部分的
俯视图。

附图中的构件以及步骤是出于简化性和清晰性而展示的,并且没有
必要根据任何具体的顺序来呈现。例如,在附图中展示了可以并行地或者
以不同顺序来执行的多个步骤,以便有助于增进对本发明的实施方案的理
解。

具体实施方式

尽管参照一个具体的说明性实施方案对本发明的不同方面进行了
说明,但是本发明不受限于这样的实施方案,并且可以实施额外的修改、
应用以及实施方案而不偏离本发明性主题物。在这些图中,同样的参考号
将被用于展示相同的部件。本领域的技术人员将认识到在此提出的不同部
件可以进行更改而不改变本发明性主题物的范围。

图1是根据本发明性主题物的一种太阳动力收集系统10的完整视
图。多个定日反射镜12形成一个阵列14,这个阵列是围绕一个中央定位
的接收器16来定位的。阵列14具有多个排18。在定日镜阵列14中的每
一排18的定日反射镜12围绕中央定位的接收器16是水平可移动的。定
日镜阵列14被定位在一个轨道系统20上。轨道系统20作为多个同心定
位的轨道22被固定到地面上以便形成围绕中央定位的接收器16的一种环
形的图案。在图1中所示的系统10中排18的数量以及轨道22的数量仅
是出于举例的目的。本领域的技术人员能够根据电厂的规格确定对于一种
具体的安装所必需的排的数量。

图2是本发明性主题物的轨道系统20的部分细节图。本发明性主
题物的轨道系统20是一个模块化系统,其中这些同心定位的轨道22各自
是由被连接到一个基座26上的多个轨道部分24来限定的。在此所显示的
实例中,轨道部分24的一种V形配置仅是出于举例的目的而详细说明的。
应注意的是这些V形的轨道部分24可以用工字梁、C形通道、或者多得
在此无法尽述的其他配置来替代。一个轨道联结支架28在基座26处支撑
并且连接两个轨道部分24。轨道部分24可以具有固定的长度和弧形尺寸,
从而使得这些部分模块化而易于安装。每个轨道部分是一个同心轨道22
的一个整体区段。轨道部分24的数量将确定每个同心轨道22的直径。在
一个实例性实施方案中,这些轨道部分24具有一个6π的弧形节距以及一
个18°的弧长,从而保持一个恒定的尺寸,使得容易地利用任何数量的轨
道部分24来组装成多个同心轨道22。

图3是根据本发明性主题物的一个轨道联结支架28的一个实施方
案的展开视图。一个通道部分30通过一个安装支架27安装到基座26上
并且接收两个轨道部分24。每个轨道部分24具有一个切开区段32。一个
轨道联结接头34被定位在各轨道部分24之间的通道部分30内并且与各
轨道部分24的切开区段32重叠。轨道联结接头34在与这些轨道部分24
的这些切开区段32相对接的每一末端处具有切开区段35。一组衬套36被
定位在通道部分30内,在该通道部分30的壁与这些轨道部分24和轨道
联结接头34之间。一个连接器,例如联结销钉38,或者其他合适的装置,
将通道部分30、衬套36以及轨道联结接头34保持在位。这组衬套36在
通道部分30内与这些轨道24和轨道联结接头44摩擦地接合。可以采用
多个设定螺钉37以便调整这些衬套36对抗通道部分30的并且与这些轨
道部分24的张力。

图4是通过轨道联结支架28连接的这些轨道部分24的俯视图。在
轨道联结接头34与这些轨道部分24之间存在多个间隔40以便允许些轨
道部分24和联结接头34的有限运动,从而容纳这些轨道部分24和联结
接头34的可能的膨胀和收缩。这些衬套36也对将这些轨道部分24和联
结接头34对准以便维持对于同心轨道22的一个平的中心线的目的是有用
的。

再次参见图2,多个轨道支撑架42可以根据需要被放置在多个基座
26之间,以便进一步增加对轨道系统20的支撑。多个支持撑杆44是在这
些轨道支撑架42以及基座26处进行连接的。这些轨道支撑架42以及多
个撑杆44增加了该轨道系统的稳定性并且提高了有待由轨道系统20支撑
的负荷。

轨道系统20可以被直接附接到地面上。然而,在图2示出,在本
发明的另一实施方案中,轨道系统20被抬高到地面上方一个预定距离处
以便使对土地面积的侵扰最小化。基座26被定位在这些轨道部分24之下,
它对这些轨道部分24进行固定并且它被附接到地面上的方式为环境被最
低程度地侵蚀。图5示出了用于基座26的一种可能的配置。所示出的是
一个填充了一种材料(例如水泥)的、具有一种用于将轨道联结支架28
通道部分30附接到基座26上的螺栓图案46的水泥立管或硬纸板管(sturdy 
cardboard tube)。图6是又另一种可能的配置,其中显示了基座26的一个
钢网格结构。本领域的技术人员能够以任何可能的配置的方式来修改该基
座与轨道的协作,而不偏离本发明性主题物的范围。

在又另一个实施方案中,基座26被驱动进入土壤中使得基座的一
个部分延伸在地面之下。在图7和图8所示的实施方案中,示出了多个桩。
在图7中,示出了一个工字梁造型的桩48,而在图8中示出了一个圆柱形
造型的桩50。所显示的桩的造型仅仅是出于示例的目的。本领域的技术人
员在能够替换这种桩的形状,而不偏离本发明性主题物的范围。在每个桩
的配置中,这个桩上附接了具有一个用于附接轨道联结支架28的螺栓图
案46的一个帽52。

再次参见图2,在任何给出的安装中,这些基座26的数量以及定位
将改变,并且本领域的技术人员能够进行这种确定。尽管抬高的轨道系统
20的一个优点是环境的最小侵蚀,而其他优点也是可以实现的,例如对于
这种轨道系统和/或定日镜阵列的容易的安装、维护以及修理。轨道系统
20还可以包括多个轨道内的支撑件54。轨道内的支撑件维持了轨道系统
20的多个同心轨道22的位置以及稳定性。现在参见图9,示出了一个轨
道内的支撑件54的端视图。一个支架56将一个撑杆部分58附接到每个
通道部分30上。可以使用一个单一的撑杆部分58,不过在图9所示的实
施方案中,一个转动搭扣60连接了两个撑杆部分58以便提供轨道内的支
撑,而仍旧容纳轨道系统20中可能发生的任何运动。

返回参见图1,轨道系统20覆盖了包围接收器16的一个区域并且
是一个完整的圆圈。图10是示出了在一个完整的360轨道系统20中的
多个同心轨道22的俯视图。这个完整的圆圈的轨道系统20可以具有一个
通路部分104,其中一条车道106被定位在多个基座26之间,并且多个轨
道部分24被插入车道106内。这允许这些定日镜在整个圆圈上移动而仍
然为接收器16提供一个通路点。图11是带有多个凹入的轨道部分24的车
道106的侧视图。

本发明性主题物提供一种用于追踪太阳的一种两维度模型,在此将
参照如图12所示的一个单一的同心轨道的俯视图对该模型进行说明。这
个单一的同心轨道22具有一个任意的半径r,并且是定中心在点T处的。
假定一个单一的反射镜12被安装在轨道22上的点M处。一个角度θ被限
定成是[O,T,M],其中O被指定为一个零角,T是该中心点,M是该反
射镜12的位置,并且顺时针运动为正向的转动。一个箭头66直接指向太
阳的。一个矢量(S M)指明太阳辐射或光通量的一条光线,并且它是与
太阳光通量的所有其他光线平行的。在这种配置中,该反射镜点M可以永
久地是定位成沿着该路径(M T)将太阳光通量光线(S M)反射到瞄准点
T。当反射镜12围绕该中心点T自由转动时,该反射镜点M围绕点T以
半径r移动。一个控制系统可以被用于将箭头66保持在直接指向太阳的一
个位置中。角θ将保持恒定,并且反射镜点M将始终被定位成将该太阳光
通量光线(S M)反射到该中间点T。

现在参见图13,图14和图15,在此示出了当圆圈64在一个逆时
针方向上转动时该圆圈的三个位置。在现实中,太阳是通过方位角以及太
阳高度进行追踪的。在这个二维度实例中,太阳高度始终是零,而且圆圈
64是被转动朝向太阳以便使该系统相对于该方位角保持一个恒定的180
度。这种转动是在图13至图15中所示的这三个位置中展示的,这些示图
追踪了圆圈64的顺时针转动,即它从日出200时(图13)开始,经过太
阳正午202时(图14)并且在日落204(图15)时对准太阳的位置。一个
单一的追踪轴线是必要的以便使得圆圈64朝向太阳的位置对准。然而,
反射镜12的位置在圆圈64上保持固定。根据本发明性主题物,形成阵列
14的多个反射镜12被安装在轨道系统20上并且它们被定位以便转动这个
阵列14,并且它们仿效圆圈64的如图13至图15所示的运动。对于任何
数量的反射镜而言,可以要求一个单一的控制电机以便简单地旋动该阵列
来追踪太阳的位置。

返回参见图1,阵列14是由多个排18构成的,在每一排中具有多
个定日反射镜12。阵列14占据该轨道系统的一个部分,该区段是小于轨
道系统20中完整的360度圆圈的。当反射镜位置延伸经过该接收器的多
个象限点时,用于将太阳光反射到该接收器上的反射镜倾斜角减小了该反
射镜的有效面积,由此降低了其有效性。这种效应被称作余弦效应,并且
它是该反射镜相对于太阳、接收器16的位置以及一个太阳高度角的函数。

在一个优选的实施方案中,阵列14的尺寸可以是通过应用余弦效
率的概念来确定。在对必要的反射镜的数量进行确定过程中所要回答的问
题是成本对增加收集的问题。在太阳正午期间,即便是定位在接收器16
南侧的反射镜也因太阳的仰角而具有足够的性能。但是,当太阳不在一个
最佳的位置(不幸的是在一天当中大多是这样的)时性能水平急剧下降。
图16是一个图形,示出了基于相对于接收器16和太阳的一个反射镜12
的位置的余弦效率的位置梯度。用于收集太阳光通量光线的最佳地点是位
于包围中央接收器16的、与太阳相对的一个半圆中或者一个边界线68中。
边界线68,基于余弦效率优选的是百分之75。阴影区域代表阵列14的形
状。

根据本发明性主题物,阵列14围绕接收器16同心地运动,这样使
得它始终是与太阳70相对的。本发明的系统提供了超出固定位置的定日
镜的一个显著优点在于它在一整天中都使得整个阵列14的余弦效率最大
化。图17是根据本发明性主题物的一个实施方案的一个阵列形状的描述,
其中阵列14是圆圈的一个扇形弧段,该扇形弧段围绕接收器16大约160
度。在这个实施方案中,整个阵列14的余弦效率被最大化而处在大约百
分之75。

阵列14围绕接收器16在轨道系统20上移动,以便总是与太阳相
对。通过使用这种追踪模型,可以实施一种更加简化的定日镜控制系统。
根据这种追踪,在整个太阳日中每个定日反射镜12相对于太阳的方位以
及接收器保持一个固定的位置。在这种环境下,定日反射镜12只是必须
对太阳的高度角进行补偿。至少一个定日反射镜12被定位在一个可移动
的小车72上。现在参见图18,多个可移动的小车72被定位在轨道系统
20中的每个轨道22上。应该注意的是图18中所示的这些小车的数量以及
位置仅是出于举例的目的。虽然,出于效率和成本的考虑,小于360度的
阵列配备有反射镜和小车,但有可能的是实现本发明性主题物的一种使用
轨道系统20的整个圆周的简化的定日镜设计。每一排的小车72的数量可
以是使用余弦效率的概念通过离开该中央接收器地点的这一排的位置以
及该阵列的所希望的尺寸来确定的。在每一排中这些小车72是连接在一
起的,类似于火车车厢,而且在每一端处具有一个机动的驱动小车94,或
者在每一排中散布着一个或更多的机动小车94。这些机动小车94将受到
控制以便沿着轨道22前后移动这些小车72。每一排的小车72与一个控制
器(未示出)连通以便控制它们的运动并且追踪太阳;这排小车72是可
移动到以下多个位置中,在这些位置中这排小车72的取向保持在相对于
太阳的方位固定的配置中。

对于将太阳热能收集并且聚集到热力发动机上的任何规模的太阳
能发电厂而言,可能的是通过在太阳动力收集区域内的分散来保持热量的
排斥。图19是具有本发明性主题物的一个不消耗水的热量排斥系统80的
太阳动力收集系统的平面图。轨道系统20可以是一个承载冷却剂液体的
管道网,该管道网用于在一个封闭系统中的地温学的以及辐射的热量消散
以便承载来自该热源的排斥的热量并且遍布整个太阳动力收集区域。这些
管道可以是导热管。在上述的一个实施方案中,轨道系统20被抬高到地
面上方以便允许热量沿其长度将从冷却剂中辐射到四周的环境空气中。在
轨道系统20中,冷却剂按照需要进行循环以便实现所希望的冷却剂温度
的下降。

一个次级地温储存器82被管道连接到轨道系统20上。地温储存器
82保持了在整个轨道系统20中循环的液体冷却剂的一个主要体积。应该
注意的是尽管显示的是一个单一的储存器82,但是在实践中储存器82可
以由一个或多个埋藏式储罐组成。地温储存器82具有储存和冷却能力。
现在参见图20,示出的是该热量排斥系统的侧视图。储存器82和凝结器
84是在地下的。埋藏式储存器82的尺寸和边界应该是具有一种预定的导
热性以便允许在冷却剂中累积的热量散发到储存器82的一个表面区域四
周的土壤中。

一个次级凝结器84被管道连接到轨道系统20以及地温储存器82
二者上。凝结器84通过接受蒸汽中的热能并且然后通过另一个系统(例
如冷却剂)将其去除来进行热量交换。大量的冷却剂是移动经过轨道系统
12,穿过凝结器84并且返回到储存器82中。凝结器84具有两个系统86,
88。一个第一系统86接收排出的蒸汽,蒸汽进入凝结器84,在这里进行
循环并且变成冷凝物。冷凝物作为锅炉(未示出)的给水90离开该系统。
第二系统接收在低的热能水平上的冷却剂,从而容易地接收排放蒸汽的热
量,并且以几乎等于任何给水90的热能离开凝结器。

地温储存器82起到一个散热器并且保存冷却剂能力的作用。储存
器82的大小的确定是基于开始一个太阳日时在环境温度上并且结束一个
太阳日时低于冷却剂峰值工作温度。图21是在一个太阳日的过程中太阳
能聚集92与冷却剂温度94之间的关系的绘图。从早上五点开始的一个太
阳日显示了冷却剂处于其最低温度96。随着接近太阳正午,能量的生产增
加并且冷却剂的温度升高。在太阳日结束时,冷却剂的峰值温度98是低
于最大工作温度100的。当冷却剂继续经过该系统循环时,冷却剂的温度
在下一个太阳日开始时恢复到环境温度。地温储存器82的保留冷却剂的
能力允许该系统在峰值工作温度期间根据需要抽取冷却剂。

在地面上方,一个辐射阵列使得冷却剂进行循环以便沿着其长度使
得热量从冷却剂散发到四周的环境空气中。图22是本发明的一个实施方
案的管道轨道系统的展开透视图,其中轨道系统20是与热辐射器系统80
相结合的。在这个实施方案中,每个轨道部分22具有一个管道插入件102,
冷却剂从管道插入件中流动经过。

在图23中以展开的透视图示出的另一个实施方案中,该轨道系统
与该热辐射器系统是分开的。一个安装支架106被安装到基座26的螺栓
图案46上并且它具有用于支撑该热辐射器系统的多个撑杆108,110。一
个可调整的底座112被在螺栓图案46处安装到基座26上并且它支撑轨道
联结接头34(如上所述)。

撑杆108,110各自支撑一个槽段114,该槽段架起管道116的一个
部分。管道116由一个散热部分118覆盖,该散热部分可以是一种伸出的
散热装置(如图23所示)。图24是热量排斥系统80的俯视图。该轨道系
统具有一种轻微的弧形(如所示的)以便围绕接收器16以一个完整的圆
圈来滚转这些小车72,94。该热辐射器系统可以是多个直的部分以便降低
该系统的成本并且方便安装。可以实施一种中间轨道支撑件120以便在多
个基座之间加入结构支撑。冷却剂在轨道系统20的任意侧上流动经过该
热辐射器系统。

在本发明性主题物的一个实施方案中,撑杆108和110是低于轨道
系统20的,以便允许这些可移动小车72围绕该轨道系统轻松地移动,而
不干扰到热量排斥系统104。

根据本发明性主题物,大量的冷却剂在地面上移动经过该辐射阵
列,循环经过该凝结器并且被存储在地温储存器中。这个管道、凝结器以
及储存器系统是闭环系统。本发明性主题物具有消除蒸汽以及除气(与已
知的热量排斥方法相关联)的优点。此外,本发明性主题物不消耗水来进
行冷却。另外,在该辐射阵列的地面上的设计中,通过将热量重新散发到
太阳热能聚集区域的周围环境中,返还了旨在用于生态的太阳热量,由此
对环境具有最小的影响。

在前面的说明书中,已经参照具体的示例性实施方案对本发明进行
了说明。可以做出不同的修改和改变,而不偏离在权利要求中所提出的本
发明的范围。本说明书以及这些附图是说明性的,而不是限制性的,并且
旨在本发明的范围内包括多种修改。因此,本发明的范围应是由权利要求
书及其法定等效物来确定的而不是仅仅由所说明的这些实例来确定的。

例如,在任何方法或过程权利要求中所陈述的这些步骤是可以用任
何顺序来执行的,并且不受限于权利要求书中所提出的具体的顺序。在任
何装置权利要求中陈述的部件和/或构件可以是组装的或者以其他方式以
各种排列来运行性地配置的,并且因此不受限于权利要求书中所陈述的具
体配置。

以上已经关于具体实施方案说明了其他优点以及问题的解决方案;
但是可以导致任何具体益处、优点或者解决方案出现或者变得更加显著的
任何益处、优点、问题的解决方案或者任何构件将不被解释为任何或所有
权利要求的重要的、必须的或者实质的特征或组成部分。

术语“包括”、“包括了”、“包括的”、“具有”、“包含的”“包含”
或者它们的任何变形旨在是指一种非排他性包括,这样使得包括一个要素
列表的一种过程、方法、物品、组合或装置不是仅仅包括所陈述的那些要
素,而是还可以包括任何其他未明确列出的那些要素或者继承到此类过
程、方法、物品、组合或装置的其他要素。除了那些未明确陈述的之外,
在本发明的实践中使用的上述结构、安排、应用、比率、构件、材料或部
件的其他组合和/或修改可以改变或者以其他方式具体地适配特定环境、制
造规格、设计参数或者其他运行要求,而不偏离它们的这些一般原理。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于具有定日反射镜阵列的太阳热动力收集器的热量排斥
系统,该热量排斥系统包括:

一个支撑该定日反射镜阵列的轨道系统,该轨道系统具有多个导热
管,其中所述定日反射镜的至少一部分沿着该轨道系统的一段长度是可移
动的;

一个被定位在地下并且被连接到这些导热管上的储存器;

一个被连接到这些导热管和该储存器上的凝结器;以及

一种经过这些导热管、凝结器以及存储器进行循环的冷却剂物质;

其中这些导热管、该储存器以及该凝结器是多个闭环的系统,该热
量排斥系统以这些闭环系统的系列来运行以便将热量散发到周围环境中
而不消耗水。

2.如权利要求1所述的热量排斥系统,其中该轨道系统进一步包
括多个基座装置,这些基座装置被定位成使该轨道系统保持在地面上方一
个预定的距离处。

3.如权利要求2所述的热量排斥系统,其中该轨道系统包围了这
些导热管。

4.如权利要求2所述的热量排斥系统,其中该轨道系统是与这些
导热管分隔开的。

5.如权利要求4所述的热量排斥系统,进一步包括一个支架,该
支架被安装在用于支撑该轨道系统和这些导热管的该多个基座装置中的
每一个基座装置上。

6.如权利要求5所述的热量排斥系统,其中该支架进一步包括在
该轨道系统的一侧上用于这些导热管的一个第一支撑件以及在该轨道系
统的另一侧上用于这些导热管的一个第二支撑件,其中这些导热管对该轨
道系统两侧的冷却剂进行循环。

7.如权利要求6所述的热量排斥系统,其中该支架的第一支撑件
和第二支撑件被定位在该轨道系统的下面。

8.如权利要求7所述的热量排斥系统,其中该凝结器进一步包括:

一个第一系统,该第一系统用于收集排放蒸气、使该排放蒸气凝结
以及将该凝结液返回该热量排斥系统;以及

一个第二系统,该第二系统用于循环该冷却剂物质,使来自凝结的
排放蒸气以及该冷却剂的热量散发,并且将冷却剂物质返回该储存器。

9.如权利要求7所述的热量排斥系统,其中该储存器进一步包括
散热能力以及冷却剂物质储存能力。

10.如权利要求1所述的热量排斥系统,其中该凝结器进一步包括:

一个第一系统,该第一系统用于收集排放蒸气、使该排放蒸气凝结
以及将凝结液返回该热量排斥系统;以及

一个第二系统,该第二系统用于循环该冷却剂物质,使来自所收集
的排放蒸气以及该冷却剂的热量散发,并且将该冷却剂物质返回该储存
器。

11.如权利要求1所述的热量排斥系统,其中该储存器进一步包括
散热能力以及冷却剂物质储存能力。

12.一种用于在具有定日反射镜阵列的太阳动力收集系统中排斥热
量的方法,该用于排斥热量的方法包括以下步骤:

使一种冷却剂物质贯穿一个轨道系统来循环,该轨道系统具有支撑
该定日反射镜阵列的多个导热管,其中所述定日反射镜的至少一部分沿着
所述导热管的一段长度是可移动的;

使该冷却剂物质经过一个次级储存器进行循环;并且

使该冷却剂物质经过一个凝结器进行循环;

其中多余的热量是通过辐射以及地温传导而无需消耗水地发散掉
的,所发散的热量被返回环境中。

13.如权利要求12所述的方法,其中使该冷却剂物质经过一个轨道
系统来循环的步骤进一步包括使该冷却剂物质经过被包围在该轨道系统
中的多个导热管来循环的步骤。

14.如权利要求12所述的方法,其中使该冷却剂物质经过一个轨道
系统来循环的步骤进一步包括使该冷却剂物质经过一个管道网来循环的
步骤,这些管道是定位在该轨道系统周围并且与其分开。

15.如权利要求14所述的方法,其中使该冷却剂物质经过一个定位
在该轨道系统周绕的管道网来循环的步骤进一步包括在该轨道系统中每
个轨道的任一侧上的一个管道网。

16.如权利要求15所述的方法,进一步包括以下步骤:

在该凝结器处收集排放蒸气;

使该排放蒸气凝结;并且

将凝结液返回该热量排斥系统。

17.如权利要求12所述的方法,进一步包括以下步骤:

在该凝结器处收集排放蒸气;

使该排放蒸气凝结;并且

将凝结液返回该热量排斥系统。

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1、(10)申请公布号 CN 102667363 A(43)申请公布日 2012.09.12CN102667363A*CN102667363A*(21)申请号 201080053553.3(22)申请日 2010.10.0761/249,278 2009.10.07 USF24J 2/10(2006.01)(71)申请人罗伯特奥尔塞洛地址美国亚利桑那州(72)发明人罗伯特奥尔塞洛(74)专利代理机构北京安信方达知识产权代理有限公司 11262代理人苏蕾 李冬梅(54) 发明名称在太阳动力收集系统中排斥热量的系统及方法(57) 摘要一种用于具有定日反射镜阵列的太阳动力收集器的热量排斥系统,该热量排斥。

2、系统具有:一个支撑该定日反射镜阵列的轨道系统,这个轨道系统具有多个导热管;一个被定位在地下并且被连接到该轨道系统上的储存器;一个被连接到这些导热管和该储存器上的凝结器;以及一种经过这些导热管、凝结器以及储存器进行循环的冷却剂物质;该热量排斥系统作为多个封闭系统来运行而不消耗水并且将太阳的热量返回环境中。(30)优先权数据(85)PCT申请进入国家阶段日2012.05.25(86)PCT申请的申请数据PCT/US2010/051817 2010.10.07(87)PCT申请的公布数据WO2011/044358 EN 2011.04.14(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书8页 附图11页。

3、按照条约第19条修改的权利要求书2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 11 页按照条约第19条修改的权利要求书 2 页1/2页21.一种用于具有定日反射镜阵列的太阳热动力收集器的热量排斥系统,该热量排斥系统包括:一个支撑该定日反射镜阵列的轨道系统,该轨道系统具有多个导热管;一个被定位在地下并且被连接到这些导热管上的储存器;一个被连接到这些导热管和该储存器上的凝结器;以及一种经过这些导热管、凝结器以及存储器进行循环的冷却剂物质;其中这些导热管、该储存器以及该凝结器是多个闭环的系统,该热量排斥系统以这些闭环系统的系列来运行以便将热量散。

4、发到周围环境中而不消耗水。2.如权利要求1所述的热量排斥系统,其中该轨道系统进一步包括多个基座装置,这些基座装置被定位成使该轨道系统保持在地面上方一个预定的距离处。3.如权利要求2所述的热量排斥系统,其中该轨道系统包围了这些导热管。4.如权利要求2所述的热量排斥系统,其中该轨道系统是与这些导热管分隔开的。5.如权利要求4所述的热量排斥系统,进一步包括一个支架,该支架被安装在用于支撑该轨道系统和这些导热管的该多个基座装置中的每一个基座装置上。6.如权利要求5所述的热量排斥系统,其中该支架进一步包括在该轨道系统的一侧上用于这些导热管的一个第一支撑件以及在该轨道系统的另一侧上用于这些导热管的一个第二。

5、支撑件,其中这些导热管对该轨道系统两侧的冷却剂进行循环。7.如权利要求6所述的热量排斥系统,其中该支架的第一支撑件和第二支撑件被定位在该轨道系统的下面。8.如权利要求7所述的热量排斥系统,其中该凝结器进一步包括:一个第一系统,该第一系统用于收集排放蒸气、使该排放蒸气凝结以及将凝结液返回该热量排斥系统;以及一个第二系统,该第二系统用于循环该冷却剂物质,使来自凝结的排放蒸气以及该冷却剂的热量散发,并且将冷却剂物质返回该储存器。9.如权利要求7所述的热量排斥系统,其中该储存器进一步包括散热能力以及冷却剂物质储存能力。10.如权利要求1所述的热量排斥系统,其中该凝结器进一步包括:一个第一系统,该第一系。

6、统用于收集排放蒸气、使该排放蒸气凝结以及将该凝结液返回该热量排斥系统;以及一个第二系统,该第二系统用于循环该冷却剂物质,使来自所收集的排放蒸气以及该冷却剂的热量散发,并且将该冷却剂物质返回该储存器。11.如权利要求1所述的热量排斥系统,其中该储存器进一步包括散热能力以及冷却剂物质储存能力。12.一种用于在具有定日反射镜阵列的太阳动力收集系统中排斥热量的方法,该用于排斥热量的方法包括以下步骤:使一种冷却剂物质贯穿一个轨道系统来循环,该轨道系统具有支撑该定日反射镜阵列的多个导热管;使该冷却剂物质经过一个次级储存器进行循环;并且使该冷却剂物质经过一个凝结器进行循环;权 利 要 求 书CN 10266。

7、7363 A2/2页3其中多余的热量是通过辐射以及地温传导而无需消耗水地发散掉的,所发散的热量被返回环境中。13.如权利要求12所述的方法,其中使该冷却剂物质经过一个轨道系统来循环的步骤进一步包括使该冷却剂物质经过被包围在该轨道系统中的多个导热管来循环的步骤。14.如权利要求12所述的方法,其中使该冷却剂物质经过一个轨道系统来循环的步骤进一步包括使该冷却剂物质经过一个管道网来循环的步骤,这些管道是定位在该轨道系统周围并且与其分开。15.如权利要求14所述的方法,其中使该冷却剂物质经过一个定位在该轨道系统周绕的管道网来循环的步骤进一步包括在该轨道系统中每个轨道的任一侧上的一个管道网。16.如权利。

8、要求15所述的方法,进一步包括以下步骤:在该凝结器处收集排放蒸气;使该排放蒸气凝结;并且将凝结液返回该热量排斥系统。17.如权利要求12所述的方法,进一步包括以下步骤:在该凝结器处收集排放蒸气;使该排放蒸气凝结;并且将凝结液返回该热量排斥系统。权 利 要 求 书CN 102667363 A1/8页4在太阳动力收集系统中排斥热量的系统及方法技术领域交叉引用0001 本申请要求于2009年10月7日提交的美国临时申请序列号61/249,278,标题为“在聚热式太阳能发电厂中用于排斥热量的系统及方法”的申请日权益,其全部披露内容特此通过引用而结合到本披露内容中。本申请与共同未决的、于_提交的、代理人。

9、案号为005-0007的美国专利申请序列号_,标题为“用于聚集太阳热能的方法及系统”是相关的,其全部披露内容在此通过引用而结合到本披露内容中。技术领域0002 本发明性主题物涉及一种太阳动力收集系统,更加具体地涉及一种用于在不消耗水的太阳动力收集系统中排斥热量的方法。背景技术0003 太阳动力收集系统基本上是一个基于热量的发动机。对于任何基于热量的发动机而言,热量是被供应的并且热量是被排放的。由一种理想的热力发动机所产生的可用功是所供应的热量与所排放的热量之差。在一个热力发动机中,功是在热量经过该发动机从供热侧流动到有较低热能的一个点(即所谓的冷侧)的过程中抽取的。在供应的热量被看做该系统的燃。

10、料的同时,排热也是必须的以便避免将冷侧加热达到它与供热侧相匹配的点,从而导致发动机停止运行。一个热力发动机的效率是将多少初始的供应侧热量被转化成可用功的百分比,而其余的热量则有待排出或排斥。0004 对于一台典型的热力发动机而言,燃料被带进并且转化成用于供应热量的热能,而热量必须被推到该热力发动机之外,否则该发动机将升温并且停止运行。大多数热量排斥系统采用水(例如蒸汽蒸发)来实现这一点。将蒸汽从汽体冷却到液体要求大量的排斥热量,并且典型地是通过使用冷水源来处理的。传统上,江河与湖泊曾被用于排斥这种热量,因为它们提供了接受和去除热量的巨大能力。但是,在这类热量排斥系统中,水的消耗及其副作用是一个。

11、关注的问题。0005 一些设计采用多个散热器状的蛇形管以及多个散热片,在它们中承载了排放的蒸汽,同时多个撒水装置将水雾喷洒在其外表面上,由此使得蒸汽冷却并且加热环境用水。所供应的冷却水(现在是加热的)通过加速的蒸发而自然地冷却,这种加速的蒸发将大量蒸汽和湿气放入空气中。同样,水的消耗也是此类设计的一个不令人所希望的方面。0006 在一个太阳动力收集系统中,供应的热是自然环境的一种固有的组成部分,并且是该太阳动力收集系统的一个天然组成部分。太阳动力收集系统的表面面积(它作为一个源而用于为一个热力发动机收集太阳热能)是足以接受并且保持任何排斥的热量。更加重要地,支持太阳动力收集系统的地区的生态系统。

12、依赖于它。0007 在用于大规模收集和聚集太阳热能的一种当前的方法中可以找到一种热力发动机的实例。该热力发动机使用一个定日反射镜阵列来将太阳的光线反射到一个中央接收器上。通过利用该阵列中的多个定日反射镜,每一个定日反射镜都反射到一个共用的点上,实说 明 书CN 102667363 A2/8页5现了太阳能的聚集。0008 在这些已知系统中,多个定日反射镜被安置在包围高塔的一个固定位置中。这些反射镜表面典型地被控制在两个运动度上,以便相对于高塔对反射镜的表面进行定位。每个定日反射镜具有一个控制系统,这个控制系统追踪太阳相对于这个中央定位的接收器的运动。反射镜被连续地移动以便保持将阳光从该反射镜的表。

13、面反射到接收器上。对这些定日反射镜进行定位的目的是将太阳的光线反射并且引导到一个指定的中央聚集点,已知为一个中央目标接收器或一个发电塔。为了实线这点,该定日反射镜要求一个反射镜的表面面积、两个运动轴线、用于每个运动轴线的一个伺服电机、以及用于这两个轴线的位置计算以及运动控制的一个控制系统。0009 对于一种有能力持续排斥热量的太阳动力收集器存在一种需求。发明内容0010 一种用于具有定日反射镜阵列的太阳热动力收集器的热量排斥系统。这种热量排斥系统具有支撑这些定日反射镜的一个轨道系统,该轨道系统具有多个导热管。一个被定位在地下的储存器被连接到这些导热管上。一个凝结器被连接到这些导热管和该储存器上。

14、。一种冷却剂物质经过这些导热管、该凝结器以及该存储器进行循环以便运行该热量排斥系统,而不消耗水。0011 一种用于在太阳动力收集系统中排斥热量的方法使用了地温以及空气辐射热传导的一种组合。提供了用于排斥热量的具有一个定日反射镜阵列的这种方法,其中冷却剂物质是经过悬在地面上方并且具有多个导热管的一个轨道系统进行循环的。这种冷却剂物质也经过一个次级储存器以及一个次级凝结器进行循环的以便通过辐射以及地温传导两种方式来散发多余的热量,而不消耗水。附图说明0012 图1是本发明性主题物的一种太阳动力收集系统的整体视图;0013 图2是根据本发明性主题物的一个被支撑抬高的轨道系统的一部分的透视图;0014。

15、 图3是本发明性主题物的一个轨道联结支架的一个实施方案的展开视图;0015 图4是图3的支架的俯视图;0016 图5是一个基座的一个实施方案的透视图;0017 图6是一个基座的另一个实施方案的透视图;0018 图7是一个桩台基座的一个实施方案的透视图;0019 图8是一个桩台基座的另一个实施方案的透视图;0020 图9是本发明性主题物的一个支撑撑杆的端视图;0021 图10是本发明性主题物的一个整圈的太阳动力收集系统的俯视图;0022 图11是根据本发明性主题物的一个通路车道的侧视图;0023 图12是一个圆形图,展示了一个单一反射镜及其围绕一个接收器相对于太阳的顺时针转动;0024 图13是。

16、一个圆形图,展示了在日出时本发明性主题物的顺时针转动;0025 图14是一个圆形图,展示了在太阳正午时本发明性主题物的顺时针转动;说 明 书CN 102667363 A3/8页60026 图15是一个圆形图,展示了在日落时本发明性主题物的顺时针转动;0027 图16是一个描绘余弦效率的图形;0028 图17是展示在本发明性主题物的太阳动力收集系统中的一个阵列的实施方案的图形;0029 图18是根据本发明性主题物的一列小车的视图;0030 图19是具有本发明性主题物的一种热量排斥系统的太阳动力收集系统的平面图;0031 图20是本发明性主题物的太阳动力收集系统以及热量排斥系统的侧视图;0032 。

17、图21是在二十四小时的过程中太阳能的收集以及相关的能量生产相对于冷却剂温度的关系图;0033 图22是根据本发明性主题物的热量排斥与轨道系统的一个部分的俯视图。0034 附图中的构件以及步骤是出于简化性和清晰性而展示的,并且没有必要根据任何具体的顺序来呈现。例如,在附图中展示了可以并行地或者以不同顺序来执行的多个步骤,以便有助于增进对本发明的实施方案的理解。具体实施方式0035 尽管参照一个具体的说明性实施方案对本发明的不同方面进行了说明,但是本发明不受限于这样的实施方案,并且可以实施额外的修改、应用以及实施方案而不偏离本发明性主题物。在这些图中,同样的参考号将被用于展示相同的部件。本领域的技。

18、术人员将认识到在此提出的不同部件可以进行更改而不改变本发明性主题物的范围。0036 图1是根据本发明性主题物的一种太阳动力收集系统10的完整视图。多个定日反射镜12形成一个阵列14,这个阵列是围绕一个中央定位的接收器16来定位的。阵列14具有多个排18。在定日镜阵列14中的每一排18的定日反射镜12围绕中央定位的接收器16是水平可移动的。定日镜阵列14被定位在一个轨道系统20上。轨道系统20作为多个同心定位的轨道22被固定到地面上以便形成围绕中央定位的接收器16的一种环形的图案。在图1中所示的系统10中排18的数量以及轨道22的数量仅是出于举例的目的。本领域的技术人员能够根据电厂的规格确定对于。

19、一种具体的安装所必需的排的数量。0037 图2是本发明性主题物的轨道系统20的部分细节图。本发明性主题物的轨道系统20是一个模块化系统,其中这些同心定位的轨道22各自是由被连接到一个基座26上的多个轨道部分24来限定的。在此所显示的实例中,轨道部分24的一种V形配置仅是出于举例的目的而详细说明的。应注意的是这些V形的轨道部分24可以用工字梁、C形通道、或者多得在此无法尽述的其他配置来替代。一个轨道联结支架28在基座26处支撑并且连接两个轨道部分24。轨道部分24可以具有固定的长度和弧形尺寸,从而使得这些部分模块化而易于安装。每个轨道部分是一个同心轨道22的一个整体区段。轨道部分24的数量将确定。

20、每个同心轨道22的直径。在一个实例性实施方案中,这些轨道部分24具有一个6的弧形节距以及一个18的弧长,从而保持一个恒定的尺寸,使得容易地利用任何数量的轨道部分24来组装成多个同心轨道22。0038 图3是根据本发明性主题物的一个轨道联结支架28的一个实施方案的展开视图。一个通道部分30通过一个安装支架27安装到基座26上并且接收两个轨道部分24。每个说 明 书CN 102667363 A4/8页7轨道部分24具有一个切开区段32。一个轨道联结接头34被定位在各轨道部分24之间的通道部分30内并且与各轨道部分24的切开区段32重叠。轨道联结接头34在与这些轨道部分24的这些切开区段32相对接的。

21、每一末端处具有切开区段35。一组衬套36被定位在通道部分30内,在该通道部分30的壁与这些轨道部分24和轨道联结接头34之间。一个连接器,例如联结销钉38,或者其他合适的装置,将通道部分30、衬套36以及轨道联结接头34保持在位。这组衬套36在通道部分30内与这些轨道24和轨道联结接头44摩擦地接合。可以采用多个设定螺钉37以便调整这些衬套36对抗通道部分30的并且与这些轨道部分24的张力。0039 图4是通过轨道联结支架28连接的这些轨道部分24的俯视图。在轨道联结接头34与这些轨道部分24之间存在多个间隔40以便允许些轨道部分24和联结接头34的有限运动,从而容纳这些轨道部分24和联结接头。

22、34的可能的膨胀和收缩。这些衬套36也对将这些轨道部分24和联结接头34对准以便维持对于同心轨道22的一个平的中心线的目的是有用的。0040 再次参见图2,多个轨道支撑架42可以根据需要被放置在多个基座26之间,以便进一步增加对轨道系统20的支撑。多个支持撑杆44是在这些轨道支撑架42以及基座26处进行连接的。这些轨道支撑架42以及多个撑杆44增加了该轨道系统的稳定性并且提高了有待由轨道系统20支撑的负荷。0041 轨道系统20可以被直接附接到地面上。然而,在图2示出,在本发明的另一实施方案中,轨道系统20被抬高到地面上方一个预定距离处以便使对土地面积的侵扰最小化。基座26被定位在这些轨道部分。

23、24之下,它对这些轨道部分24进行固定并且它被附接到地面上的方式为环境被最低程度地侵蚀。图5示出了用于基座26的一种可能的配置。所示出的是一个填充了一种材料(例如水泥)的、具有一种用于将轨道联结支架28通道部分30附接到基座26上的螺栓图案46的水泥立管或硬纸板管(sturdy cardboard tube)。图6是又另一种可能的配置,其中显示了基座26的一个钢网格结构。本领域的技术人员能够以任何可能的配置的方式来修改该基座与轨道的协作,而不偏离本发明性主题物的范围。0042 在又另一个实施方案中,基座26被驱动进入土壤中使得基座的一个部分延伸在地面之下。在图7和图8所示的实施方案中,示出了多。

24、个桩。在图7中,示出了一个工字梁造型的桩48,而在图8中示出了一个圆柱形造型的桩50。所显示的桩的造型仅仅是出于示例的目的。本领域的技术人员在能够替换这种桩的形状,而不偏离本发明性主题物的范围。在每个桩的配置中,这个桩上附接了具有一个用于附接轨道联结支架28的螺栓图案46的一个帽52。0043 再次参见图2,在任何给出的安装中,这些基座26的数量以及定位将改变,并且本领域的技术人员能够进行这种确定。尽管抬高的轨道系统20的一个优点是环境的最小侵蚀,而其他优点也是可以实现的,例如对于这种轨道系统和/或定日镜阵列的容易的安装、维护以及修理。轨道系统20还可以包括多个轨道内的支撑件54。轨道内的支撑。

25、件维持了轨道系统20的多个同心轨道22的位置以及稳定性。现在参见图9,示出了一个轨道内的支撑件54的端视图。一个支架56将一个撑杆部分58附接到每个通道部分30上。可以使用一个单一的撑杆部分58,不过在图9所示的实施方案中,一个转动搭扣60连接了两个撑杆部分58以便提供轨道内的支撑,而仍旧容纳轨道系统20中可能发生的任何运动。说 明 书CN 102667363 A5/8页80044 返回参见图1,轨道系统20覆盖了包围接收器16的一个区域并且是一个完整的圆圈。图10是示出了在一个完整的360轨道系统20中的多个同心轨道22的俯视图。这个完整的圆圈的轨道系统20可以具有一个通路部分104,其中一。

26、条车道106被定位在多个基座26之间,并且多个轨道部分24被插入车道106内。这允许这些定日镜在整个圆圈上移动而仍然为接收器16提供一个通路点。图11是带有多个凹入的轨道部分24的车道106的侧视图。0045 本发明性主题物提供一种用于追踪太阳的一种两维度模型,在此将参照如图12所示的一个单一的同心轨道的俯视图对该模型进行说明。这个单一的同心轨道22具有一个任意的半径r,并且是定中心在点T处的。假定一个单一的反射镜12被安装在轨道22上的点M处。一个角度被限定成是O,T,M,其中O被指定为一个零角,T是该中心点,M是该反射镜12的位置,并且顺时针运动为正向的转动。一个箭头66直接指向太阳的。一。

27、个矢量(S M)指明太阳辐射或光通量的一条光线,并且它是与太阳光通量的所有其他光线平行的。在这种配置中,该反射镜点M可以永久地是定位成沿着该路径(M T)将太阳光通量光线(S M)反射到瞄准点T。当反射镜12围绕该中心点T自由转动时,该反射镜点M围绕点T以半径r移动。一个控制系统可以被用于将箭头66保持在直接指向太阳的一个位置中。角将保持恒定,并且反射镜点M将始终被定位成将该太阳光通量光线(S M)反射到该中间点T。0046 现在参见图13,图14和图15,在此示出了当圆圈64在一个逆时针方向上转动时该圆圈的三个位置。在现实中,太阳是通过方位角以及太阳高度进行追踪的。在这个二维度实例中,太阳高。

28、度始终是零,而且圆圈64是被转动朝向太阳以便使该系统相对于该方位角保持一个恒定的180度。这种转动是在图13至图15中所示的这三个位置中展示的,这些示图追踪了圆圈64的顺时针转动,即它从日出200时(图13)开始,经过太阳正午202时(图14)并且在日落204(图15)时对准太阳的位置。一个单一的追踪轴线是必要的以便使得圆圈64朝向太阳的位置对准。然而,反射镜12的位置在圆圈64上保持固定。根据本发明性主题物,形成阵列14的多个反射镜12被安装在轨道系统20上并且它们被定位以便转动这个阵列14,并且它们仿效圆圈64的如图13至图15所示的运动。对于任何数量的反射镜而言,可以要求一个单一的控制电。

29、机以便简单地旋动该阵列来追踪太阳的位置。0047 返回参见图1,阵列14是由多个排18构成的,在每一排中具有多个定日反射镜12。阵列14占据该轨道系统的一个部分,该区段是小于轨道系统20中完整的360度圆圈的。当反射镜位置延伸经过该接收器的多个象限点时,用于将太阳光反射到该接收器上的反射镜倾斜角减小了该反射镜的有效面积,由此降低了其有效性。这种效应被称作余弦效应,并且它是该反射镜相对于太阳、接收器16的位置以及一个太阳高度角的函数。0048 在一个优选的实施方案中,阵列14的尺寸可以是通过应用余弦效率的概念来确定。在对必要的反射镜的数量进行确定过程中所要回答的问题是成本对增加收集的问题。在太阳。

30、正午期间,即便是定位在接收器16南侧的反射镜也因太阳的仰角而具有足够的性能。但是,当太阳不在一个最佳的位置(不幸的是在一天当中大多是这样的)时性能水平急剧下降。图16是一个图形,示出了基于相对于接收器16和太阳的一个反射镜12的位置的余弦效率的位置梯度。用于收集太阳光通量光线的最佳地点是位于包围中央接收器16的、与太阳相对的一个半圆中或者一个边界线68中。边界线68,基于余弦效率优选的是百说 明 书CN 102667363 A6/8页9分之75。阴影区域代表阵列14的形状。0049 根据本发明性主题物,阵列14围绕接收器16同心地运动,这样使得它始终是与太阳70相对的。本发明的系统提供了超出固。

31、定位置的定日镜的一个显著优点在于它在一整天中都使得整个阵列14的余弦效率最大化。图17是根据本发明性主题物的一个实施方案的一个阵列形状的描述,其中阵列14是圆圈的一个扇形弧段,该扇形弧段围绕接收器16大约160度。在这个实施方案中,整个阵列14的余弦效率被最大化而处在大约百分之75。0050 阵列14围绕接收器16在轨道系统20上移动,以便总是与太阳相对。通过使用这种追踪模型,可以实施一种更加简化的定日镜控制系统。根据这种追踪,在整个太阳日中每个定日反射镜12相对于太阳的方位以及接收器保持一个固定的位置。在这种环境下,定日反射镜12只是必须对太阳的高度角进行补偿。至少一个定日反射镜12被定位在。

32、一个可移动的小车72上。现在参见图18,多个可移动的小车72被定位在轨道系统20中的每个轨道22上。应该注意的是图18中所示的这些小车的数量以及位置仅是出于举例的目的。虽然,出于效率和成本的考虑,小于360度的阵列配备有反射镜和小车,但有可能的是实现本发明性主题物的一种使用轨道系统20的整个圆周的简化的定日镜设计。每一排的小车72的数量可以是使用余弦效率的概念通过离开该中央接收器地点的这一排的位置以及该阵列的所希望的尺寸来确定的。在每一排中这些小车72是连接在一起的,类似于火车车厢,而且在每一端处具有一个机动的驱动小车94,或者在每一排中散布着一个或更多的机动小车94。这些机动小车94将受到控。

33、制以便沿着轨道22前后移动这些小车72。每一排的小车72与一个控制器(未示出)连通以便控制它们的运动并且追踪太阳;这排小车72是可移动到以下多个位置中,在这些位置中这排小车72的取向保持在相对于太阳的方位固定的配置中。0051 对于将太阳热能收集并且聚集到热力发动机上的任何规模的太阳能发电厂而言,可能的是通过在太阳动力收集区域内的分散来保持热量的排斥。图19是具有本发明性主题物的一个不消耗水的热量排斥系统80的太阳动力收集系统的平面图。轨道系统20可以是一个承载冷却剂液体的管道网,该管道网用于在一个封闭系统中的地温学的以及辐射的热量消散以便承载来自该热源的排斥的热量并且遍布整个太阳动力收集区域。

34、。这些管道可以是导热管。在上述的一个实施方案中,轨道系统20被抬高到地面上方以便允许热量沿其长度将从冷却剂中辐射到四周的环境空气中。在轨道系统20中,冷却剂按照需要进行循环以便实现所希望的冷却剂温度的下降。0052 一个次级地温储存器82被管道连接到轨道系统20上。地温储存器82保持了在整个轨道系统20中循环的液体冷却剂的一个主要体积。应该注意的是尽管显示的是一个单一的储存器82,但是在实践中储存器82可以由一个或多个埋藏式储罐组成。地温储存器82具有储存和冷却能力。现在参见图20,示出的是该热量排斥系统的侧视图。储存器82和凝结器84是在地下的。埋藏式储存器82的尺寸和边界应该是具有一种预定。

35、的导热性以便允许在冷却剂中累积的热量散发到储存器82的一个表面区域四周的土壤中。0053 一个次级凝结器84被管道连接到轨道系统20以及地温储存器82二者上。凝结器84通过接受蒸汽中的热能并且然后通过另一个系统(例如冷却剂)将其去除来进行热量交换。大量的冷却剂是移动经过轨道系统12,穿过凝结器84并且返回到储存器82中。凝结器84具有两个系统86,88。一个第一系统86接收排出的蒸汽,蒸汽进入凝结器84,在说 明 书CN 102667363 A7/8页10这里进行循环并且变成冷凝物。冷凝物作为锅炉(未示出)的给水90离开该系统。第二系统接收在低的热能水平上的冷却剂,从而容易地接收排放蒸汽的热量。

36、,并且以几乎等于任何给水90的热能离开凝结器。0054 地温储存器82起到一个散热器并且保存冷却剂能力的作用。储存器82的大小的确定是基于开始一个太阳日时在环境温度上并且结束一个太阳日时低于冷却剂峰值工作温度。图21是在一个太阳日的过程中太阳能聚集92与冷却剂温度94之间的关系的绘图。从早上五点开始的一个太阳日显示了冷却剂处于其最低温度96。随着接近太阳正午,能量的生产增加并且冷却剂的温度升高。在太阳日结束时,冷却剂的峰值温度98是低于最大工作温度100的。当冷却剂继续经过该系统循环时,冷却剂的温度在下一个太阳日开始时恢复到环境温度。地温储存器82的保留冷却剂的能力允许该系统在峰值工作温度期间。

37、根据需要抽取冷却剂。0055 在地面上方,一个辐射阵列使得冷却剂进行循环以便沿着其长度使得热量从冷却剂散发到四周的环境空气中。图22是本发明的一个实施方案的管道轨道系统的展开透视图,其中轨道系统20是与热辐射器系统80相结合的。在这个实施方案中,每个轨道部分22具有一个管道插入件102,冷却剂从管道插入件中流动经过。0056 在图23中以展开的透视图示出的另一个实施方案中,该轨道系统与该热辐射器系统是分开的。一个安装支架106被安装到基座26的螺栓图案46上并且它具有用于支撑该热辐射器系统的多个撑杆108,110。一个可调整的底座112被在螺栓图案46处安装到基座26上并且它支撑轨道联结接头3。

38、4(如上所述)。0057 撑杆108,110各自支撑一个槽段114,该槽段架起管道116的一个部分。管道116由一个散热部分118覆盖,该散热部分可以是一种伸出的散热装置(如图23所示)。图24是热量排斥系统80的俯视图。该轨道系统具有一种轻微的弧形(如所示的)以便围绕接收器16以一个完整的圆圈来滚转这些小车72,94。该热辐射器系统可以是多个直的部分以便降低该系统的成本并且方便安装。可以实施一种中间轨道支撑件120以便在多个基座之间加入结构支撑。冷却剂在轨道系统20的任意侧上流动经过该热辐射器系统。0058 在本发明性主题物的一个实施方案中,撑杆108和110是低于轨道系统20的,以便允许这。

39、些可移动小车72围绕该轨道系统轻松地移动,而不干扰到热量排斥系统104。0059 根据本发明性主题物,大量的冷却剂在地面上移动经过该辐射阵列,循环经过该凝结器并且被存储在地温储存器中。这个管道、凝结器以及储存器系统是闭环系统。本发明性主题物具有消除蒸汽以及除气(与已知的热量排斥方法相关联)的优点。此外,本发明性主题物不消耗水来进行冷却。另外,在该辐射阵列的地面上的设计中,通过将热量重新散发到太阳热能聚集区域的周围环境中,返还了旨在用于生态的太阳热量,由此对环境具有最小的影响。0060 在前面的说明书中,已经参照具体的示例性实施方案对本发明进行了说明。可以做出不同的修改和改变,而不偏离在权利要求中所提出的本发明的范围。本说明书以及这些附图是说明性的,而不是限制性的,并且旨在本发明的范围内包括多种修改。因此,本发明的范围应是由权利要求书及其法定等效物来确定的而不是仅仅由所说明的这些实例来确定的。0061 例如,在任何方法或过程权利要求中所陈述的这些步骤是可以用任何顺序来执行说 明 书CN 102667363 A10。

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