CN102667656A - 一种使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统 - Google Patents

Abstract

使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统涉及一个聚集和获取太阳能的系统。安置该系统的定日镜(如，安置在菲涅耳型反射器的面上)。以阵列的形式安置定日镜，其中，各行定日镜都有一个普通定位装置。普通定位装置在水平和/或垂直轴上同步操作定日镜阵列，以跟踪太阳的明显运动。使用普通定位装置根据静止物体来同步定位该定日镜，使入射在该定日镜上的太阳辐射从早到晚都聚集到该静止物体上。在定日镜定位后，定日镜整体上总是会形成一种能够反射并使入射的太阳辐射聚集到该静止物体上的排列。

Description

一种使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统

相关申请：

2009年7月1日申请的申请号为1545/MUM/2009的印度临时专利申请、2009年8月10日申请的申请号为1545/MUM/2009的印度非临时专利申请和2010年3月30日申请的申请号为951/MUM/2010的增补专利享有优先权。上述专利申请一经引用即全文纳入于此。

发明的背景：

技术领域：

本发明的太阳能中央接收系统使用定日镜用的普通定位装置相对于静止物体和太阳来定位定日镜，从而使入射到日光镜上的太阳辐射从早到晚都聚集在静止物体上。该系统由东西水平方向或南北水平方向上的线性和平行阵列分组的、安置在静止物体周围的反光定日镜组成。根据它们在定日镜区域内的位置(如，菲涅耳型反射器的面)来精确安置定日镜，安置的定日镜可以同步作业。为了跟踪太阳在天空的明显运动，普通定位装置会使定日镜进行同步的垂直和/或水平定位。各个定日镜定位后，定日镜整体上总是形成一种能够反射并使入射的太阳辐射聚集到该静止物体上的排列。

相关领域的描述：

太阳能中央接收系统(太阳能炉)是一种大量商业用电的可靠发生器。通常情况下，太阳能炉有一个收集太阳光并把光能转换化为电能的塔式中央接收器。间隔分布在塔周围的定日镜通过反射把太阳辐射聚集到该中央接收器上。太阳能跟踪系统通过不断预测太阳在天空的位置来对准定日镜。该预测是建立在日期、时间、经度和纬度的基础上的。通常情况下，对各个定日镜进行配置使它们可以单独活动，就要求有大量昂贵的电动设备和专用发动机。因此，就需要有一种定日镜用的低成本、高效的普通定位装置来跟踪太阳的每日运动。本发明的目的是，通过普通定位装置来安装一系列围绕垂直轴和水平轴同步旋转的定日镜，使定日镜从早到晚把阳光持续性地反射向静止物体。

通常情况下，有必要分别控制定日镜的镜子相对于固定物体和运动着的太阳的旋转。这就要求有定日镜用的昂贵的传感器、瞄准器、准直装置，要求有可以预测和控制各个定日镜的水平和垂直旋转、并且可以预防发热和进灰尘的最先进的计算机。这就会使成本增加。因此，本发明的目的是，发明一个根据其在定日镜区域内的位置(如，菲涅耳型反射器的面)来定位的可同步作业的定日镜。由于同步作业的定日镜的这种排列，对任何一个定日镜的垂直和/或水平旋转的计算就使预测定日镜区域内的各行定日镜或所有定日镜的垂直和/或水平旋转成为可能。而且，通常情况下，各个定日镜必须由坚实的底座来独立支撑，以提供结构强度。当反射镜下面有风时，装配在常规底座上的定日镜的反射镜就象一个准备起航的帆。因此，本发明的另一个目的是，使用低位定日镜阵列。靠近地面的定日镜的位置有降低风速的优势。把这些定日镜安装在水平面上有助于一行一行地减弱风力。由于要求对常规太阳能炉进行操作，本发明可减少或免除所需的发动机、变速箱、液压活塞、软管、其它催化剂和定日镜用的大型支座的数量。这就大大降低了成本和复杂性。因此，申请本发明的理由是，本发明可以提供多个先有技术没有想到或暗示的新的技术特征。

发明的内容

使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统涉及一个聚集和获取太阳能的系统。根据其在定日镜区域内的位置(如，菲涅耳型反射器的面)来精确定位定日镜，定位的定日镜同步进行作业。本发明的定日镜区域由相对于静止物体安置的平面或曲面反光定日镜阵列组成。提供多个安装定日镜阵列的转轴。在相同高度处以东西方向或南北方向水平安置转轴，这些转轴围绕东西方向或南北方向水平安置的第一个旋转轴进行旋转。转轴的旋转会使安装在该转轴上的一行定日镜围绕第一个旋转轴进行同步旋转。多个传动装置使转轴同步旋转，从而使安装在这些转轴上的定日镜阵列围绕第一个旋转轴同步旋转。提供一行安装装置，以在各个转轴上安装一行定日镜。各个安装装置是以允许所安装的定日镜相对于该转轴围绕第二个旋转轴(与第一个旋转轴垂直)进行单个枢轴运动的方式提供的。定日镜阵列中的定日镜被机械性地连接在一起，以进行同步的枢轴旋转。各个转轴支持一个旋转装置，以驱动所安装的一行定日镜围绕第二个旋转轴进行旋转。本发明的普通定位装置被用于相对于静止物体和太阳来定位定日镜，从而使入射到日光镜上的太阳辐射从早到晚持续地聚集在静止物体上。各个定日镜定位后，定日镜整体上总是形成一种能够反射并使入射的太阳辐射聚集到该静止物体上的排列。

附图说明

1)图1为太阳能中央接收系统的实例图，其中，来自定日镜的聚集的太阳辐射落在中央接收器上。

2)图2为一个巨型抛物面集中器的俯视图的示意图，该抛物面集中器假设被切成许多小的反射段。

3)图3为并列反射段的构成图。

4)图4为并列段中变化了的反射图案的示意图。

5)图5为对并列反射段进行必要调整的示意图。

6)图6为圆形定日镜区域内定日镜阵列布局的俯视图的示意图。

7)图7为描述H型托架典型定位的定日镜区域的俯视图的示意图。

8)图8为驱动一行枢轴旋转的定日镜进行同步旋转，以跟踪太阳在天空的明显运动的摇杆和推杆装置的示意图。

9)图9为链轮和齿轮传动装置的示意图。

10)图10为齿条、小齿轮和齿轮传动装置的示意图。

11)图11为复合连杆装置的示意图。

12)图12为H型托架上的定日镜的固定排列的平面图。

13)图13为沿x-y线横切的图12的平面图的截面图。

14)图14为确定各个支架上的H型托架定位角的示意图。

15)图15为确定在各个H型托架上定位定日镜的倾角的示意图。

16)图16-19为为了跟踪太阳的水平和垂直运动，定日镜围绕第一个旋转轴和第二个旋转轴旋转的旋转模式的示意图。

17)图20为定日镜围绕其中心运动(没有旋转半径)的另一个实例图的示意图。

18)图21为图20所述实例的结构的截面图。

19)图22为有一个作为静止物体的集光反射器(以进一步聚集所聚集的太阳辐射)的另一个实例图。

20)图23为有多个作为静止物体的集光反射器(以进一步聚集所聚集的太阳辐射)的另一个实例图。

21)图24为有一个作为静止物体的塔式集光反射器(以进一步聚集所聚集的太阳辐射)的另一个实例图。

22)图25为有一个作为静止物体的准直反射器(以对准所聚集的太阳辐射)的另一个实例图。

具体实施方式

引入成组定日镜进行了大量尝试来降低太阳能炉的成本。然而，在已知的技术领域，普通定位装置被用于使成组的定向镜围绕垂直轴或水平轴旋转。本发明公开了一种定日镜用的既可围绕垂直轴旋转又可围绕水平轴旋转的新型普通定位装置。要解释该创新型普通定位装置的功能，就要提出一个概念“抛物面集中器的动态扁平装置”。

抛物面(抛物线)集中器是一个把电磁辐射聚集到一个普通焦点上的反射装置。由于可以聚集太阳辐射，抛物面集中器被认为是最适宜聚集太阳能的集中器。随着抛物线集中器尺寸的增加，建造所需精度的抛物线集中器变得越来越难，跟踪太阳的垂直和水平运动也变得日益困难。然而，即使对于大型(其大无比)抛物面集中器而言，可以跟踪太阳的垂直和水平运动的集光扁平装置也是可以实现的。

要解释“抛物面集中器的动态扁平装置”概念，就要认为大型抛物面集中器有一个250米的圆孔。为了解释这个概念，假设该大型抛物面集中器安置在一个平坦的水平地面上，其中，地面与抛物面集中器的中心相切，太阳辐射是近轴垂直入射的。假设该大型抛物面集中器的连续表面被切成许多小段，那么，这些小段显然都具有相同的方向、倾角和排列，但它们之间是中断开的。图2为大型抛物面集中器22的圆形俯视21的示意图，该抛物面集中器22在中心27周围被切成许多小段(在东西方向的26行上用数字23，24，25表示出来)。

图3为假设所切开的离散段35、36和37的示意图。垂直线是从地面34上的段引出的。平行线38、39和40是从来自上述段的中心的垂直线与地面的交点处引出，并与段35、36和37平行。平行线代表并列的反射段，它们与地面34并列。并列的反射段具有相同的倾角，如，段35、36和37的倾角。这些并列的反射段就形成了创建“大型抛物面集中器的扁平装置”的第一步。

要形成大型抛物面集中器的扁平装置，从并列段38、39和40反射出的太阳辐射就需要落到在预期高度处定位的固定物体上，最好落在轴向区域内固定物体上。因此，必须调整各个并列反射段的倾角。用图4举例来说，假设所切割的段42有一个位于地面附近并列反射段46。当光束41入射到段42上时，就会被反射并落到轴50上的焦点44上。如果光束41落到并列反射段46上，而不是假设所切割的段42上，就会被反射(反射光束47)到位于轴50上的点48上。现在，需要调整所有并列反射段，使反射的太阳辐射落到放置在轴向区域内预期高度处的固定物体上。图5为并列反射段51和各个被调整的并列反射段52的示意图。入射到并列反射段51上的太阳辐射53被反射到位于轴56上的点55处。可以把固定物体(如，中央接收器)安置在数字57所示的不同位置处。因此，必须对并列反射段的倾角进行调整，使反射光落到固定物体57上。段52为被调整的并列反射段，它把入57所示的固定物体的位置上的入射光反射出去。

假设太阳辐射是垂直近轴入射的。当对与该大型抛物面集中器相关的所有并列的反射段进行调整时，就可以认为该大型抛物面集中器被转化成“天顶处与太阳的位置相关的扁平装置”。该扁平装置可以被视为菲涅耳型反射器的类似物。在菲涅耳型反射器中，在预期角度处做光学平切口，使入射光直射到特定位置处。与菲涅耳型反射器的面相似的是，本发明被调整的并列反射段被准确地定位和倾斜。被调整的并列反射段的倾斜度和定位取决于其相对于静止物体的位置、入射的太阳辐射所要聚集在其上的静止物体的高度和位置、以及太阳在天空的位置。

要使该大型抛物面集中器的扁平装置能够跟踪太阳的垂直和水平运动，就必须创建“大型抛物面集中器的动态扁平装置”。

定日镜区域内的被调整的并列反射段的倾斜度和定位取决于其相对于静止物体的位置、入射的太阳辐射所要聚集在其上的静止物体的高度和位置、以及太阳在天空的位置。除太阳在天空的位置外，用来确定被调整的各个并列反射段的倾斜度和定位的其余标准是不变的。太阳在天空的位置是唯一的可变因素。因此，一旦根据天顶处太阳的位置来定位被调整的并列反射段，则对于太阳在天空的其它位置而言，只有这些反射段上的太阳辐射的入射角度是可变的。对于被调整的所有并列反射段而言，入射的太阳辐射的变动角度是完全相同的。因此，对于太阳在天空的任何变动位置而言，被调整的各个并列反射段内变化的倾斜度和定位的范围是相同的。所以，对于太阳在天空的变动了的位置而言，当被调整的并列反射段的倾斜度和定位的同步再定位发生相应变化时，“与太阳在天空的变动位置相关的该大型抛物面集中器的扁平装置就形成了”。

在“大型抛物面集中器的扁平装置”中，被调整的并列反射段可以在垂直和/水平轴上同步作业，以跟踪太阳在天空的变动位置。在同步跟踪太阳在天空的变动位置之后，被调整的并列反射段整体上总是形成一种能够反射并使入射的太阳辐射聚集到静止物体上的排列。当跟踪太阳时，该被调整的并列反射段总是形成一种排列，以从早到晚反射并把入射的太阳辐射聚集到固定物体(静止物体)上，这样，被调整的并列反射段就会执行定日镜的标准，因此，被调整的并列反射段在下文中就被称为定日镜。

因此，本发明提出了一个准确定位的定日镜为跟踪太阳，在相同程度上围绕垂直和/或水平轴同步旋转，使反射的太阳辐射持续落到固定物体上的方案。本发明的定日镜区域由安置在静止物体周围、以东西水平方向或南北水平方向上的线性和平行阵列分组的平面或曲面反光定日镜组成。提供多个转轴，以在静止物体周围安装定日镜阵列。转轴在相同高度处、在东西方向或南北方向上水平安置，而且，转轴可以围绕第一个旋转轴旋转，这个旋转轴为东西方向或南北方向的水平旋转轴。为转轴的同步旋转提供多个传动装置，使安装在转轴上的定日镜阵列围绕第一个旋转轴同步旋转，以从早到晚跟踪太阳的明显运动。当以南北方向水平安置转轴时，转轴的旋转会跟踪太阳明显的垂直运动。当以东西方向水平安置转轴时，转轴的旋转会跟踪太阳明显的水平运动。在本发明的详细说明中，为了方便起见，假设转轴是在相同高度处以东西方向水平安置的，并且可以围绕东西方向水平旋转的第一个旋转轴旋转。

如果静止物体为中央接收器，在定日镜区域的中心竖立一个用于安装中央接收器的塔。图6为圆形定日镜区域60的俯视图的示意图。东西方向的平行转轴行(如数字61，62，63所示)延伸至整个定日镜区域60。在每个转轴上固牢地安置着多个定日镜(如数字64，65，66所示)。对于定日镜区域60而言，区域68代表中心区域，用于安装固定物体(如，中央接收器)的塔就安装在该中心区域。参考数字67表示区域60的中心点。安置东西方向定位的平行转轴行，使其与地平面平行。术语“与地平面平行”要理解为理论上的水平面，该水平面与垂直的太阳辐射垂直。如果地面不平坦，存在地形变化，则可以通过调整支撑结构(如，基座支撑，支架)的结构和位置来夷平地面或者使其可以使用，从而使转轴保持水平。安装在各个转轴上的每行定日镜(如，行61)是由基座或线性支架(如图8所示，数字105)来支撑的。支架的下弦被锚固定在地面上。每两个相邻行(一对行，如，行61和62)相互连接并被配置安装在一个共用的支撑结构上，以增加稳定性。入口引道69位于每两个相邻行之间，以便维修时人员和设备进出。东西方向上平行的转轴延伸至整个定日镜区域并与地平面平行安置。提供一行安装装置，以安装各个转轴上的一行定日镜。各个安装装置是以允许所安装的定向镜相对于转轴进行单个枢轴运动，从而使各个安装的定向镜可以围绕第二个旋转轴(与第一个旋转轴垂直)进行旋转的方式设计的。安装在各个转轴上的定日镜阵列中的定日镜被机械性地连接在一起，以便可以同步进行枢轴旋转。每个转轴支持一个旋转装置，以驱动所安装的定日镜围绕第二个旋转轴旋转，从而跟踪太阳的水平运动。与旋转装置连接在一起的线性传动装置使安置在各个转轴上的线性定日镜行围绕第二个旋转轴进行同步旋转。

描述某些实例的各个图都为示例图，这些图在不背离主题的情况下都可能有很多变化。本发明的太阳能中央接收系统11(太阳能炉，如图1所示)由一个包含多个线性定日镜阵列(该定日镜阵列分布在塔14的中心位置的周围)的定日镜区域12组成。包含太阳能中央接收系统的区域被称为定日镜区域。通常情况下，定日镜被安置在塔的中心位置的周围的同心弧内。本发明不需要用弧形排列来描绘太阳能炉的特征。在本发明中，定日镜区域可以为任意大小、任意形状(如，矩形，圆形，椭圆形或多边形)。静止物体(如，中央接收器)可以位于定日镜区域内的任何地方。但是，中央接收器的中心位置比较合适，因为中央接收器可以在此处最大程度地聚集入射的太阳辐射。中央接收器的中心位置是定日镜的最佳位置，这样会使中央接收器周围的定日镜的数量最多。越靠近定日镜安置，中央接收器上反射的太阳光的传送百分比就越高。如图1所示，静止物体为中央接收器15，该中央接收器安装在位于中心的塔14上的地面上预定高度处。中央接收器15是用来吸收中央接收器15周围的定日镜13所反射的太阳辐射。水平平行转轴阵列16位于塔14周围，在相同高度处以东西方向安置，并且可以围绕第一个旋转轴旋转，第一个旋转轴为东西方向的平行轴。线性定日镜阵列安装在平行转轴16上。各个转轴16都有一行用于安装一行定日镜的安装装置。转轴16在东西方向上水平平行安置，最好安置在相同高度处。各个转轴16都提供一行用于安装一行线性定日镜的线性安装装置。平面或曲面反光定日镜13把入射的太阳辐射17直接射到中央接收器15上。系统11的中央接收器15(该中央接收器由塔14的竖杆支撑)形成一个位于中心的固定物体。围绕地平面低位安置的定日镜13安置在整个定日镜区域12内，定日镜区域12选择性地把太阳辐射反射向中央接收器15上。为了防止风力损坏定日镜，应把定日镜装得尽可能低些。另外，把定日镜安置在水平面上有助于一行一行地降低风力，从而降低定日镜13上的风荷载。此外，建议在定日镜周围建造一堵墙，以降低风荷载。

在太阳能炉中，定日镜有一个固定物体，而且，要求定日镜从早到晚持续地把入射的太阳辐射反射到该固定物体上。因此，每个定日镜在任何特定时刻的排列都不同。为了简化太阳能炉中定日镜的太阳跟踪装置，过去进行过大量尝试，以实现成组定日镜的普通定位，但都是通过水平或垂直轴旋转来实现的。然而，在本发明中，基于“抛物面集中器的动态扁平装置”这个新概念，定日镜用的普通定位装置被用于水平和/或垂直轴旋转。

定日镜可以为方形、圆形、矩形、六角形、八角形或多角形。方形或矩形定日镜比较便宜。圆形定日镜的非干扰形的面积最大，制造成本较高。定日镜可以为扁平形、凹形或抛物面形，并且有一个牢固地支撑其形状和结构、防止损坏或弯曲的常规支架。定日镜可以用塑料和带反射膜的镀层(如，聚酯薄膜或Reflectech镜膜)制成。定日镜也可以用金属(如，抛光铝，镀镍/镀铬钢)、镜子上镀/不镀银的玻璃、陶瓷、其它复合材料(如，玻璃纤维，石墨，聚合物或带反射涂层的塑料)制成，或者，用能够满足平面/曲面/抛物面反射器所要求的结构及反射性能的其它任何材料制成。定日镜的高反射率可能得益于真空沉积铝/银的使用。

本发明的定日镜区域由多个定日镜组成，可能包含几十/几百/几千个定日镜。在不同的实例中，定日镜的数量、大小、形状和排列可能会因定日镜区域的大小、动力系统的预期规模(大或小)及太阳能中央接收系统的预期应用情况而有所不同。例如，在大型定日镜区域(如，占地面积为4英亩)内，定日镜的大小最好为1平方米；该定日镜的定位高度约在地面上1-4英尺；就这个大小的定日镜而言，该定日镜的行距可以为4-5英尺。

图8-18为普通定位装置某些实例的示意图。这些实例为典型实例，本领域的专家在不偏离主题的情况下可以非常清楚地认出可能存在的众多变化。

转轴是坚硬的，不易弯曲，形状最好是管状的，并且为了同步定位多个安装在其上的定日镜而进行旋转。旋转东西方向的转轴来跟踪太阳每天的水平运动。应使平行轴之间保持最小而充足的距离，以防安装在这些轴上的定日镜的任何地方积污垢。在图8中，多个轴段107相互连接，形成转轴101。各个轴段107最好由坚固的可旋转结构(如，有管状截面的管子，管子要足够长，最好可以安装2-4个定日镜)组成。在轴段107的每一端安装法兰盘109。法兰盘109支撑轴段107的圆形凸出物110。各个圆形凸出物110由安装在底座102上的轴承108支撑。灵活的制动卷筒联轴器103的各半部分由相邻的圆形凸出物110支撑，从而使所有轴段107都被耦合在一起。或者，灵活的联轴器把相邻轴段107连接起来，在轴101的非驱动端连接着制动器。作用杆111由法兰盘109通过轴瓦112支撑，从而使作用杆111可以在与轴段107的轴平行的方向上来回移动。此外，作用杆111由支承轴瓦113支撑，使作用杆111的偏离最小。各个轴段107的作用杆111通过其它装置(如，联轴器114)与相邻轴段107的另一个作用杆111相连。在另一种实例中，作用杆111还可以由轴段107的外表面支撑。此处，作用杆111可以由轴段107外表面上突出的法兰108支撑。

传动装置124安装在作用杆111的一端。装置(如，弹簧125)在作用杆111的另一端施加拉力，使作用杆111总是承受拉力。传动装置124总是承受弹簧125所施加的拉力。因此，就需要有传动装置124输入轴的强制联锁。该输入轴被故障保护制动器和其它装置(如，滚柱式双向折叠装置)或不可逆传动装置(如，减速比高的蜗轮减速器)强制联锁。该传动装置、产生的力和线性运动可能为气压传动装置、电力传动装置、发动机、液压缸或线性传动装置等。多个连杆115牢固地安装在作用杆111上，使连杆115与支承轴瓦113离得非常近。支承轴瓦113和连杆115穿过管120上的槽116从圆管120伸出。定日镜用的多个支座117被枢销118枢装在托架119上。托架119牢固地安装在管120上。支座117可以围绕枢销118自由摆动。要把定日镜安装在各个支座117上。因此，围绕枢销118摆动的支座117使安装在其上的各个定日镜(图中未体现出来)旋转。摆壁121牢固地安装在支座117上，从而使其随着围绕枢销118摆动的支座117摆动。枢销122永久性地安装在摆壁121上，枢销122在连杆115所形成的槽123内是可啮合的。

当作用杆111被传动装置124驱动，向东线性移动时，连杆115就把枢销122向东移动，这就使摆壁121随着围绕枢销118摆动的支座117以顺时针方向旋转。该顺时针方向旋转最好达到30°或者30°以上，这取决于作用杆111的运动。当运动的角度最初为0时，顺时针方向旋转的角度为0，支座117在水平面内。当作用杆111向东的运动增加时，该顺时针方向旋转的角度就随之增加。然而，顺时针方向旋转与线性运动之间的比率可能为常量，也可能不是常量。同样，当作用杆111向西线性移动时，摆壁121就随着支座117以逆时针方向旋转。逆时针方向旋转最好达到30°(或者，在必要时，达到30°以上)，这取决于作用杆111的运动。

图9另一个实例图，转轴101的装配实际上与图8所描述的实例的装配相同。然而，该实例中没有装配摇杆和推杆装置，而是装配了链轮和齿轮传动装置，使支座117在作用杆111向东或向西移动时作旋转运动。多个链段151牢固地安装在作用杆111上。多个链轮152与多个链段151是可啮合的，这样，作用杆111的往复运动就会使链轮152围绕链轮销153作旋转运动。链轮销153安装在托架119上。托架119牢固地安装在管120上。支承轴瓦113离链轮152很近。各个链轮152和支承轴瓦113可穿过管120上的槽116自由移动。多个支座117被枢销118枢装在托架119上。支座117可以控制围绕枢销118的振荡运动。要把定日镜安装在各个支座117上。因此，支座117围绕枢销118的摆动就会使安装在其上的各个定日镜(图中未体现出来)旋转。扇形齿轮155牢固地安装在支座117上，从而使其随着围绕枢销118摆动的支座117摆动。各个扇形齿轮155与同轴安装在链轮152上的齿轮154是可以旋转啮合的。因此，作用杆111的往复运动驱使链轮152做旋转运动，齿轮154会随着链轮152做旋转运动。所以，作用杆111的往复运动就会使扇形齿轮155和支座117做旋转运动。

当作用杆111被传动装置124驱动，向东线性移动时，链轮152就会顺时针旋转。这会使齿轮154以相同的幅度顺时针旋转。扇形齿轮155与齿轮154啮合。因此，扇形齿轮155会以逆时针方向旋转。支座117也会以逆时针方向旋转。逆时针方向旋转最好达到30°(或者，在必要时，达到30°以上)，这取决于作用杆111的运动。起初，当运动的角度最初为0时，该逆时针方向旋转的角度为0，支座117在水平面内。当作用杆111向东的运动增加时，该逆时针方向旋转的角度也随之增加。该逆时针方向旋转实际上与作用杆111向东的运动成正比。同样，当作用杆111向西线性移动时，扇形齿轮155和支座117以顺时针方向旋转。顺时针方向旋转实际上与作用杆111向东的运动成正比。

图10为使定日镜围绕是垂直轴旋转的另一个实例图。除了齿条161牢固地安装在作用杆111上，而不是链段151上外，这个实例实际上与图9所描述的实例相同。齿条161与齿轮154啮合。可能会有多种方法来旋转支座。例如，在图9和图10所描述的实例中，可以让扇形齿轮与链段或齿条直接啮合。而图11描述的是另一个实例，在该实例中，转轴被以南北方向水平安置，并且可以旋转，以使定日镜旋转来，从而来跟踪太阳明显的垂直运动。此时，转轴101的装配实际上也和图8所描述的实例的装配相同。然而，该实例中没有装配摇杆和推杆装置，而是装配了复合连杆装置，以使支座做旋转运动。这个实例可用在北回归线或南回归线以外的严寒地区。多个连杆174牢固地安装在作用杆111上，从而使各个连杆174就离支承轴瓦113非常近。支承轴瓦113和连杆174穿过管120上的槽116从圆管120伸出。定日镜用的多个支座117被枢销118枢装在托架119上。托架119牢固地安装在管120上。支座117可以围绕枢销118自由摆动。旋转连杆171通过枢销172被枢装在连杆174的一端。旋转连杆171的另一端通过连接枢销173与支座117相连。支座117、旋转连杆171、作用杆111上的连杆174与枢销118、172和173形成一个机械装置，这样，当传动装置124把连杆174向南移动时，旋转连杆171就向下旋转，因而，支座117也向下旋转。支座117的极限位置会是水平位置，即与轴段107的轴平行。当传动装置124通过作用杆111把连杆174向北移动时，旋转连杆171就向上旋转，因而，支座117就以逆时针方向向上旋转。支座117在最高位置处会向水平面倾斜，倾斜度最好为50°。

安置在转轴上的定日镜的排列和定位取决于该定日镜在定日镜区域内的位置，并与相关被调整的并列反射段相似。延伸支座为安装装置的顶端元件，它是用来安装定日镜的。该支座被平行纵向安置在各个转轴上。为实现安装在支座上的定日镜的明显定向、限定的倾角及平衡定位，把H型托架安置在各个支座。各个H型托架的排列和固定非常关键。把H型托架中心元件的中点固定在各个支座的中点上，这样，该中心元件就与连接定日镜区域中心和中心元件中端的连线共线。在图7中，虚线92、93和94分别表示H型托架75、76和77的共线。当固定在支座上时，固定的H型托架的中心元件就与该支座形成一个夹角(如图12所示的角a)。角a根据定日镜区域内支座的位置，因各个支座上的H型托架而发生变化。图7为H型托架布局(定位)方案的示意图。该方案的图解对H型托架75、76和77进行的描述。定日镜区域71中有一个中心塔用的圆形空间78，数字79为圆形空间78的中心。东西定位的轴72上有支座81、82和83。各个H型托架的中心元件固定在各个支座的中点上。各个H型托架都有一个中间元件(数字84、85和86分别为H型托架75、76和77的中间元件)、一个与中间元件平行的侧部元件(数字87、88和89分别为H型托架75、76和77的侧部元件)和一个连接中间元件与侧部元件的中心元件(数字90、74和91分别为H型托架75、76和77的中心元件)。对于所有H型托架而言，中间元件和侧部元件的长度保持不变，而H型托架的中心元件的长度会随着定日镜倾角的增大而缩短。

图12和图13为支座上的H型托架定位角a的示意图，其中，角a会根据定日镜区域内支座的位置和定日镜在H型托架上所形成的倾角b而发生变化，而倾角b会根据定日镜区域内定日镜的位置而发生变化。图12为H型托架132上的定日镜131的固定排列的顶视图(从C看去的视图)。此外，在图12中，各个H型托架被固定在各个支座上，H型托架与支座夹角为本文所述的角a。H型托架132的中心元件的中点被固定在其中心处的各个支座117上，使H型托架的中心线与该支座的中心线形成一个夹角a。

在图12中，H型托架132由一个固定在支座117上的中心元件、一个与中心元件垂直且位于定日镜区域中心内侧的中间元件和一个与中间元件平行、与中心元件垂直且位于定日镜区域外围的侧部元件组成。多个铰链支座133固定在中间元件的中端上。枢销134位于铰链支座133内，使其围绕自转轴自由旋转，枢销134与中心元件垂直。定日镜131通过枢销附件135安装在枢销134上，使定日镜131与枢销134一起自由摆动。

在图13中，定日镜131倾斜，与H型托架132形成倾角b。图13为沿着图12所示的x-y线切割的截面图。在图13中，可以精确地确定出定日镜131与H型托架132之间倾角b的大小，从而确定支撑各个定日镜131侧面的支柱组件136的长度和相关H型托架的中心元件的长度。当把定日镜131安置在静止物体附近时，倾角b最小，当定日镜安置的位置逐渐趋向定日镜区域的外围时，倾角b会慢慢变大。任何一个定日镜的倾角b都会受转轴上定日镜的位置、定日镜区域内转轴的位置和固定物体高度的影响。在图12和图13中，支柱组件136由固定在各个定日镜侧部底面上的球形接头137和138及固定在H型托架的侧部元件上的球形接头139和140组成。球形接头137和139通过连杆装置(如，接线螺旋，摇杆等)相连。同样，球形接头138通过连杆装置(如，接线螺旋，摇杆等)与球形接头140相连。可以通过调整支柱组件136的长度来精确地调整倾角b。

在定日镜区域的具体位置处，H型托架以一个精确的定位角(角a)被安置在支座上。可以精确地确定角a的大小。同样，在定日镜区域的具体位置处，定日镜以一个精确的倾角(倾角b)被固定安置在H型托架上。可以精确地确定倾角b的大小。在精确确定角a和角b时，假设太阳在天顶，在定日镜区域的正上方，入射的太阳辐射是垂直的。而且，由于安装装置安装在转轴上，支座为安装装置最高处的元件，从而进一步假设支座处于相对于转轴的水平位置的最高处。在图14中，B为定日镜区域的中心，C为安装在支座上的H型托架的中心元件的中心。所以，BC就是该定日镜区域的中心与该H型托架的中心元件的中心之间的距离。MN为一条东西方向或南北方向的线，要安装一行定日镜的转轴就安置在这条线上。线MN与中心B之间有一段距离BA，使BA与线MN垂直。所以，AB就是该定日镜区域的中心B与线MN之间的最小距离。该H型托架的中心元件的中心被固定安置在点C处的支座上，定位该中心元件使其与BC共线，并且使该中心元件和与轴MN平行的支架形成一个夹角a。

那么，Sin a＝AB/BC，其中，AB为定日镜的中心B与线MN之间的最小距离(AB为角a对边的长度)，BC为定日镜的中心B与点C(H型托架的中心元件就固定在点C处)之间的距离(BC为斜边)。所以，就可以用公式Sin a＝AB/BC来计算角a的大小。

换句话说，角a的大小取决于定日镜的中心与假设弦或线(要安置一个定日镜的转轴就位于这条线上)之间的最小距离。该最小距离为角a对边的长度。同样，角a的大小取决于该定日镜区域的中心与转轴上的定日镜的中点位置之间的距离。该距离为斜边的长度。可以通过求解角a的正弦来计算角a的大小，其中，角a对边的长度除以斜边的长度等于角a的正弦。

如图15所示，各个定日镜都是倾斜的，与各个H型托架之间有一个倾角b。定日镜与H型托架之间的倾角为b，倾角b也是可以精确确定出的。在图15中，B为定日镜区域的中心(固定物体垂直地竖立在此处)，R为固定目标的位置，其中，R位于以地面G为起点的高度H处，这样，RB＝H＝固定目标的高度。定日镜EF到B的距离等于BC，其中，C为安置在地面上的定日镜EF的中心的位置。由于到定日镜区域和高度H极大，所以，地面上的EF的微小高度可以忽略不计。假设入射的太阳光线与地面垂直。被反射的太阳光线CR就与固定目标RB的高度形成一个夹角θ，那么，tanθ＝BC/RB，其中，BC和RB如上文所定义。所以，就可以用公式tanθ＝BC/RB来规定角θ的大小。

角SCR＝角CRB＝角θ，因为RB与入射的垂直太阳光线SC平行。

EF为定日镜的位置。CD与EF垂直。用CD除以角SCR。角SCD＝角θ/2＝角DCR。

角RCB＝角a＝90°-角θ

DC与EF垂直。

故，角DCE＝90°＝角DCR+角a+角BCE＝角DCR+(90°-角θ)+角BCE。

所以，90°＝角DCR+90°-角θ+角BCE。角θ＝角DCR+角BCE。

但DCR＝角θ/2时，角θ＝角θ/2+角BCE。

故，角BCE＝角θ/2。

由于EF是穿过地面看到的，所以，角b＝BCE＝角θ/2。

即使可以精确确定角a和角b的大小，对于固定安置在支座上的各个H型托架和固定安置在H型托架上的各个定日镜而言，还是最好在现场使用准直系统。要根据垂直的入射光和其在最高水平位置处的支座来对准和安装定日镜，其中，安置的定日镜把入射的垂直光完全聚焦到固定目标上。

图16-19为为了分别跟踪太阳明显的水平运动和垂直运动，定日镜围绕第一个旋转轴和第二个旋转轴旋转的旋转模式的示意图。图16为位于支座182上的定日镜181的示意图，其中，入射的垂直太阳辐射184被反射(反射束185)，落到固定目标186上。支座182安装在管形转轴183上。转轴183围绕第一个旋转轴旋转，第一个旋转轴为东西方向的水平轴。假设太阳没有进行垂直运动，太阳明显的水平运动的角度是向南20°。如图17所示，要跟踪该水平运动，就要使转轴183以向南10°的角度围绕第一个旋转轴旋转(顺时针方向)，从而以10°的角度旋转定日镜181。落到定日镜181上的入射的太阳辐射187被反射(反射束188)向固定目标186。在图18中，固定安置在支座182上的定日镜181具有明显的定位和倾角，这样，入射的垂直太阳辐射189被反射(用数字190表示反射束)并落到固定目标186上。图18为安装在转轴183上的可围绕枢轴旋转的支座182的示意图。支座182为安装定日镜181的安装装置。假设太阳没有进行水平运动，太阳垂直运动的方向是向西50°。如图19所示，要跟踪太阳向西50°明显的垂直运动，根据反射定律，就要使定日镜181以向西25°的角度围绕第二个旋转轴旋转(顺时针方向)。落到定日镜181上的入射的太阳辐射191被反射(反射束192)并落到固定目标186上。

定日镜安装在转轴上。尽管作用不显著，但由于有所需的合适装置，定日镜围绕转轴的旋转仍在发挥作用。定日镜沿着圆形轨道旋转，该圆形轨道的半径与转轴的半径相当。使转轴旋转，以跟踪太阳的运动，其中，被反射的太阳辐射还会传播一定距离，当转轴旋转时，该距离与该半径成正比。中央处理器(CPU)给各个转轴的补偿性控制滞后或领先的运动发出控制指令，以补偿被反射的太阳辐射的传播。或者，使转轴围绕第一个旋转轴同步旋转，以跟踪太阳的水平运动，然后调整各个转轴，以补偿被反射的太阳辐射的传播，从而使定日镜整体上总是形成一种能够反射并使入射的太阳辐射聚集到该静止物体上的排列。被反射的太阳辐射的传播在安装在转轴的中间(定日镜区域的中心附近)及侧部(定日镜区域的外围附近)的定日镜与定日镜区域内转轴的位置之间会有所不同。对于最中间及最侧部的定日镜而言，计算各个转轴的滞后或领先运动时，最好采用平均值，并对各个转轴进行相应地调整。此外，通常情况下，太阳每日的水平运动极小，因此，被反射的太阳辐射的传播也就极小。或者，通过在所需方向上实现固定目标的补偿性控制运动来跟踪被反射的太阳辐射。在可选实例中，支撑固定目标的塔/支架支撑一个矩形平台。为了使固体目标在所需方向上从早到晚运动，在该平台上安装一个直面或曲面滑面，以跟踪被反射的太阳辐射，其中，固体目标从早到晚在相同方向上，以与被反射的太阳辐射的传播成正比的速度滑动。为了使固定目标在所需方向上进行补偿性控制运动，在该滑面上安装一个数字控制传动装置。

然而，在下文图20和21所描述的另一个实例中，定日镜围绕着它们的中心旋转。图21为图20的截面图。定日镜上有中心孔，东西方向的转轴穿过这些中心孔。当转轴为了跟踪太阳的水平运动而旋转时，定日镜就会围绕其中心旋转，这些中心分布在与东西方向水平的第一个旋转轴周围。转轴和传动装置的装配实际上与图8所所描述的实例的装配相同。如图20和图21所示，许多摇杆208被永久性地固定在作用杆204上。多个短轴209穿过轴段201，并经由轴瓦在轴段201内得以支撑。一对梯形法兰210被永久性地固定在短轴209上，使各个梯形法兰210位于轴段201的任一边上。推杆211永久性地安装在这对梯形法兰210上，使推杆211在摇杆208的槽212内啮合。当传动装置207在东西方向上移动作用杆204时，摇杆208就会推动推杆211，这样，就会使这对梯形法兰210围绕短轴209的轴旋转。这对梯形法兰210通过位于这对梯形法兰210两端的一对元件213被永久性地安装在一起。每对元件213的中心都有一个孔215，定日镜出于安装的目的经由枢销或凸出物通过该中心进行啮合。各个定日镜可以围绕枢销或凸出物216的轴旋转，在固定安装时，使各个定日镜围绕枢销或凸出物的轴旋转。定日镜214围绕枢销或凸出物的轴旋转，并通过夹紧装置以预期的角度被紧紧地固定住。例如，在一种实例中，有一个适合于孔215的圆形凸出物的圆法兰凸出物216通过螺丝(螺丝在图中未有体现)被安装在各个元件213上的孔215的周围。各个定日镜214的中心处一个有椭圆形开口，轴段201从该开口处穿过。椭圆形开口的尺寸和椭圆形开口长轴的尺寸足够大，可以容得下梯形法兰210和元件213的运动。两个圆形凹型物217被安装在定日镜214的椭圆形开口的长轴端上。圆形凹型物217的孔与枢轴凸出物216的直径相匹配，从而使定日镜214可以在枢轴凸出物216的轴上旋转。枢轴凸出物216就成了定日镜214的枢轴。定日镜214可以围绕该枢轴旋转，并且通过夹紧装置(夹紧装置在图中未有体现)以预期的角位被牢固地固定在该枢轴上。作用杆204的线性运动使定日镜214围绕短轴209的轴运动。作用杆204的往复运动会使相对于轴段207的轴的梯形法兰的角c变大或变小。如上文所述，在定日镜区域的具体位置处，定日镜相对于地面的倾角等于角θ/2，其中，角θ可以被精确地计算出。因此，使该定日镜就围绕短轴的轴和枢销或凸出物旋转，使该定日镜的整个平面与地面形成夹角θ/2，其中，连接定日镜区域的中心和该定日镜内侧缘的中点之间的连线与该定日镜的内侧缘垂直。一旦得出这个位置，就可以通过夹紧装置以所形成的旋转角(围绕枢销或凸出物的轴旋转的角度)来牢固地固定该定日镜。同样，以相对于该轴的相同的倾角来安置定日镜。然后，按上述类似方式来安置该定日镜区域内的所有定日镜。定日镜从所获得的位置处同步旋转到所需的当前位置处。转轴或轴围绕转轴或轴的轴旋转，该轴为跟踪太阳明显运动的第一个旋转轴。同样，与作用杆耦合在一起的线性传动装置就实现了使定日镜围绕短轴的轴旋转的作用杆的往复运动，该轴为与第一个旋转轴垂直的第二个旋转轴。

为了补偿上文所述的定日镜的旋转半径，补偿旋转定日镜时的机械精度误差，加宽固定目标以更好地接收所传递的全部太阳辐射，图22-25中描述了一些实例。在图22所描述的实例中，一个大型曲面集光反射镜233(凸面或凹面反射镜)安装在定日镜区域(该大型曲面集光反射镜与安装在法国Pyrenees Orientales的太阳能炉中的大型曲面集光反射镜相似)的一边，以把定日镜传送的太阳辐射再次聚集到接收器上。如图22所示，定日镜区域内的定日镜231反射入射的太阳辐射235，并把所反射的太阳辐射236传送到集光反射镜233上。传送的太阳辐射进一步被集光反射镜233再次聚集到接收器234上，接收器234安装在集光反射镜233的焦点上。图23描述了另一个实例，在该实例中，不是把单个集光镜，而是把多个集光反射镜276-297安装在定日镜区域的中心区域内，并用集光反射镜276-297把来自定日镜268-275的太阳辐射再次聚集各个接收器280-283上。安装在转轴(如实例中的数字260-267所示)上的定日镜(如实例中的数字268-275所示)反射入射的太阳辐射并把该太阳辐射聚集到大型曲面镜276-279上。聚集的太阳辐射被再次聚集到接收器280-283上，接收器280-283分别安装曲面镜276-279的焦点上。或者，在图24所描述的另一个实例中，静止物体为安装在垂直支座上的曲面镜303，这样，曲面镜303的轴就与太阳能中央接收系统的轴重合。穿过曲面镜303的中心的太阳能中央接收系统的光轴和与该曲面镜的中心相切的平面相垂直。在定日镜区域301内的地平面302上方低位安置的定日镜300聚集入射的太阳辐射305，并把该太阳辐射传送到静止物体303上。大型曲面镜303(集光反射镜303)进而把所传送的太阳辐射再次聚集(数字306代表被再次聚集的太阳辐射)到接收器304上，接收器304安装在该曲面镜下的地平面302上方和曲面镜303的焦点上。

单个集光反射镜/大型曲面镜/各个集光反射镜都能够承受高温，它们的面积可能都约为定日镜区域的0.1％-1.5％。最好在该单个集光反射镜或多个集光反射镜的无反射的背面上配备一个冷却装置(如，散热片)。可以使用辐射的吸收率微乎其微的介质镜。

太阳能中央接收系统的一个实例具有塔顶结构，在该实例中，定日镜把太阳光反射到中央接收器上。在另一个实例中，使用一个集光反射镜或多个集光反射镜进一步聚集反射的太阳辐射，分别把太阳辐射入射到一个接收器或多个接收器上。该中央接收器/一个接收器/多个接收器都能够承受高温(如，华氏1200-1800°的高温)，它们都装有传热流体(如，熔盐，合成油，液态金属或水)，都可以吸收被传送的太阳能，并把太阳能转换成热能。所吸收的太阳能加热传热流体，被加热的传热流体被转到一个热的储热箱中，该热的储热水箱允许进行电力生产，该电力生产和对阳光的有效使用不能同时进行。用于电力生产的能量转换系统可能为兰金循环转换系统，其中，来自热的储热箱的被加热的传热流体被转到锅炉/热交换器，以产生高质量的蒸汽。蒸汽给汽轮机提供动力，以发电。或者，能量转换系统可能为布雷顿转换系统。一旦来自传热流体的热量被移走，传热流体就会被传送回储冷箱，以再次利用。或者，当一个接收器或多个接收器吸收入射聚集的太阳辐射时，就会达到一个极高的温度，该高温可被用来把水分子分为氢气和氧气。或者，可能会放置一个与发电机相连的热循环发动机(如，斯特灵发动机)，而不是放置一个接收器或多个接收器。或者，该太阳辐射可被用于机械/热电发电机或热电堆或光电变换器。

在图25所描述的另一个实例中，在太阳能中央接收系统的焦点311的后面安装一个曲面凹面镜310(也可以使用凸面镜)，使定日镜313所传送的被聚集的太阳辐射312被“准直并反射”(数字316表示被对准和反射的辐射)到定日镜区域的中心区域。“该定日镜区域的中心”314，焦点311和曲面凹面镜的中心都位于光轴315上。安置曲面凹面镜310，使穿过其中心的光轴315和与该曲面镜的中心相切的平面相垂直。位于光轴315上的太阳能中央接收系统的焦点311位于曲面凹面镜310的焦点处。准直太阳辐射入射到接收器光管317上，并被用来照亮建筑物的内部。把接收器光管317安置在准直反射镜310的下面，使接收器光管和准直反射镜的轴与太阳能中央接收系统的光轴315重合。进入接收器光管317的聚集准直光被传送并循环，以照亮建筑物的内部或提供混合太阳能照明。或者，准直太阳辐射可被用来加热水或加热游泳池的水。或者，准直太阳辐射可被用于机械/热电发电机或热电堆或光电变换器。

在图1-25所描述的各个实例中，为了方便描述起见，假设转轴是在东西方向上水平安置的。或者，转轴可以在相同高度处的南北方向(而不是东西方向)上水平安置，并且可以围绕南北方向上水平的第一个旋转轴旋转。该定日镜区域由南北水平方向上的线性和平行阵列(而不是由东西水平方向上的线性和平行阵列)分组的平面或曲面光反射定日镜组成。转轴上的定日镜阵列的定位和普通定位装置的配置如本文图1-25所示。

可以通过规定天体(如，太阳)的高度和方位角来确定它的位置。天体的高度等于其地平面上仰角的度数，天体的方位角等于其水平方向上的角度。本发明的现有技术太阳跟踪系统由中央处理器(CPU)，存储器和包含加载在存储器中的CPU可执行的代码的、基于逻辑的应用软件组成。太阳在天空的位置的预测是建立在日期、时间和与定日镜区域相关的经度和纬度的基础上的。CPU接收来自现有技术的传感装置(如，光学传感器，射频传感器，磁性传感器，位置传感探测器，光电传感器，射频识别标签，磁条)的输入信息。通过瞄准器进行的位置传感或位置错误检测能够精确地进行瞄准和跟踪。文献中有大量详细描述用于太阳能炉定日镜及其装置和各种应用程序的太阳跟踪和目标准直过程的参考资料。可以用对准装置或位置错误检测仪来协助基于对准系统的计算机进行工作。申请人为利特温、罗伯特Z等人、美国专利申请号为20050274376的专利中描述了该位置错误检测仪，该专利申请以参阅的方式加入本文。专利申请人为列兹尼克、丹S等人、专利申请号为20090107485的中央接收器太阳能发电厂用的太阳跟踪系统专利中描述了一种系统，该系统可以通过设置定日镜的反射方向和检测同时反射进照相机的阳光来用照相机获取瞄准样本。该系统还可被用于本发明的定日镜镜子的太阳能跟踪和适当定向。专利20090107485还以参阅的方式加入本文。为了在各个支座上固定安装定日镜时，使定日镜的镜子对准它们的固定目标，或者为了使定日镜的镜子准直，以从早到晚跟踪太阳的明显运动，会使用现有技术基于对准系统的计算机。CPU会利用所预测的太阳的位置、传感器的输入信息、该中央接收器的高度和位置及定日镜的高度，来定期计算定日镜的方位角和仰角，从而依此安置定日镜，使反射的太阳辐射落到预期的目标上。在本发明的太阳能炉中，根据太阳的每日运动，不必检测、对准和控制各个定日镜的镜子的旋转。在本发明中，只需对单个定日镜所需的垂直和/或水平旋转进行预测就可以了。如抛物面集中器的动态扁平装置所解释的那样，由于定日镜的特殊布局，对太阳在天空的任何变动位置而言，各个定日镜内变动的倾斜度和方位角的范围均相同。因此，对于太阳的变动位置而言，本发明提出了一行或多行定日镜在相同程度上围绕垂直和/或水平轴同步旋转的方法。CPU会发出控制指令，使一个/多个齿轮电机驱动装置在相同程度上围绕第一个旋转轴同步旋转一个/多个转轴。CPU还会发出控制指令，使一个/多个线性传动装置在相同程度上围绕第二个旋转轴同步旋转一行/多行定日镜。多个电机驱动装置或多个线性传动装置可以被相同的驱动信号驱动，或者，各个电机驱动装置或各个线性传动装置可以被单个驱动信号驱动。一旦因为太阳明显的垂直和/或水平运动而使所有定日镜在相同程度上进行同步旋转，则可以用各行定日镜中的单个定日镜来适当调整相应行的定日镜。各行定日镜中的单个定日镜可能具有独立的传感、跟踪和对准系统。出于精确调整的目的，可以用单个驱动信号来驱动各个电机驱动装置，其中，各个转轴围绕第一个旋转轴旋转，而且，可以用单个驱动信号来驱动各个线性传动装置，其中，各行定日镜围绕第二个旋转轴旋转。

上文对本发明的某些实例进行了说明，显然，在不背离本发明的主题和范围的前提下，本领域的专家和技术人员可能会制作出很多版本，并且可能会本发明进行大量的修改和变动。当然，在不背离本发明的精神和基本特征的前提下，可以用除本文所提出的方法以外的其它方法来实施本发明。因此，本发明带有附图的详细说明应被视为对本发明的全面说明，附图的详细说明应不受局限，而且，对附图的详细说明的意义和范围的所有改动均包含在本文中。

Claims (34)

1.使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统根据静止物体和太阳来同步定位垂直和/或水平轴向的定日镜，使入射到该定日镜上的太阳辐射从早到晚都聚集到该静止物体上。

2.普通定位装置根据静止物体和天体来同步操纵垂直和/或水平轴向上成组的定日镜，使天体发出的、入射到定日镜上的电磁辐射持续不断地聚集到该静止物体上。

3.一种使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，定日镜安置在菲涅耳型反射器的表面上，定日镜在垂直和/或水平轴上进行同步作业，以跟踪太阳的明显运动。

4.使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，根据静止物体和太阳来同步定位该定日镜，使入射在该定日镜上的太阳辐射聚集到该静止物体上，从而把聚集的太阳辐射从早到晚传送到该静止物体上；

其特征在于，根据其在定日镜区域内的位置来精确定位各个定日镜；

为了跟踪太阳在天空的明显运动，使用该普通定位装置来定位垂直和/或水平轴向上的定日镜；

在对各个定日镜定位后，定日镜整体上总是形成一种能够反射并使入射的太阳辐射聚集到该静止物体上的排列。

5.如权利要求4所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，定日镜的精确位置如菲涅耳型反射器的表面，普通定位装置使定日镜在垂直和/或水平轴向上同步作业，这样，在对太阳在天空的明显运动进行定位后，定日镜整体上总是形成一种能够反射并使入射的太阳辐射聚集到该静止物体上的排列。

6.如权利要求1-5所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，该静止物体为一个中央接收器、一个集光反射器、多个集光反射器、一个准直反射器、一个热循环发动机、一个机械/热电发电机、一个热电堆或一个光电变换系统。

7.如权利要求1-6所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，该太阳能中央接收系统的组成为：

由安装在转轴上、以东西方向上的线性平行阵列(根据该静止物体来安置该线性平行阵列)分组的平面或曲面反光定日镜组成的定日镜区域；

该静止物体安装在地平面上方预定高度处；

根据该静止物体来安置用来安装定日镜阵列的多个转轴，在一个转轴上安装一行定日镜，各个转轴被水平安置在相同高度处的东西方向上，并且可以围绕第一个旋转轴(第一个旋转轴为东西方向的水平轴)旋转；

各个转轴与一个传动装置相连，以驱动该转轴围绕第一个旋转轴旋转，从而使安装在各个转轴上的各个定日镜围绕第一个旋转轴旋转，以从早到晚跟踪太阳明显的水平运动；

各个转轴提供一行用于安装一行定日镜的安装装置，该行定日镜的安装装置被机械性地连接在一起，各个安装装置是以允许所安装的定向镜相对于相关转轴围绕第二个旋转轴(与第一个旋转轴垂直)做单个枢轴运动的方式设计的；

各个转轴支撑一个旋转装置，使一行定日镜围绕第二个旋转轴同步旋转，提供一个线性传动装置以驱动该旋转装置，该旋转装置使这行定日镜中的各个定日镜围绕第二个旋转轴同步旋转，从而来跟踪入射的太阳辐射变化着的高度角。

8.如权利要求7所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，各个转轴被水平安置在相同高度处的南北方向上，而且可以围绕第一个旋转轴(第一个旋转轴为南北方向的水平轴)旋转，各个转轴与一个传动装置相连，以驱动各个转轴围绕第一个旋转轴旋转，从而使安装在各个转轴上的各个定日镜围绕第一个旋转轴旋转，以从早到晚跟踪太阳明显的垂直运动；

由各个转轴支撑的旋转装置使各行定日镜围绕第二个旋转轴同步旋转，以跟踪入射的太阳辐射变化着的方位角。

9.如权利要求1-8所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，使该定日镜围绕第一个旋转轴旋转的普通定位装置的组成为：

根据静止物体来定位的多个转轴，在一个转轴上安装一行定日镜，各个转轴与一个传动装置相连，以驱动该转轴围绕第一个旋转轴旋转，从而使安装在各个转轴上的各个定日镜围绕第一个旋转轴旋转；

为了跟踪太阳在天空的明显运动，中央处理器(CPU)利用太阳在天空的预测位置，根据日期、时间和与该定日镜区域相关的经度和纬度、传感装置的反馈信息、该静止物体的高度和位置及地平面上方定日镜的高度，发出控制指令，使多个传动装置围绕第一个旋转轴(相对于该静止物体和太阳的定日镜的方位)同步旋转相关的多个转轴，从而使该定日镜把入射的太阳辐射聚集到该静止物体上。

10.如权利要求9所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，精确调整围绕第一个旋转轴旋转的定日镜的普通定位装置的组成为：

各行定日镜中的单个定日镜都有一个跟踪太阳的传感对准系统，该传感对准系统给CPU提供相关传感数据；

CPU根据传感对准系统的反馈信息，发出控制指令，使与该单个定日镜相关的多个传动装置围绕第一个旋转轴旋转相关转轴，以精确调整其方位，从而改进相关行定日镜的排列，以反射并把入射的太阳辐射聚集到该静止物体上。

11.如权利要求9和10所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，多个转轴中的各个转轴的组成为：

通过联接器连接的多个轴段，该轴段是由轴承支撑的；

在各个转轴上安装安全制动器，以避免偏心荷载压力(如，风压)所引起的不需要的反向旋转(如有)；

各个转轴与一个传动装置相连，最好是与不可逆转的传动装置相连，以驱动各个转轴围绕第一个旋转轴旋转。

12.如权利要求1-8所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，使定日镜围绕第二个旋转轴旋转的普通定位装置的组成为：

多个转轴中的各个转轴提供一行用于安装一行定日镜的安装装置，安装在各个转轴上的这行安装装置被机械性地连接在一起，各个安装装置是以使所安装的定日镜围绕第二个旋转轴进行单个枢轴运动的方式设计的，该安装装置的组成为：

牢固安置定日镜的支座，该支座可以围绕第二个旋转轴进行枢轴旋转；

旋转装置驱动该支座围绕第二个旋转轴旋转；

驱动该旋转装置的传动装置，引发力并使其进行线性运动的传动装置会使作用杆在与该轴段的轴平行的方向上进行往复运动，由该轴段的法兰盘支撑、并可以在与该轴段的轴平行的方向上进行往复运动的作用杆有一个与该传动装置相连的驱动端，该传动装置驱动旋转装置，使该支座围绕第二个旋转轴旋转。

13.如权利要求12所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，驱动支座使其围绕第二个旋转轴旋转的旋转装置由一个摇杆和推杆装置组成，各个支座围绕托架上的枢销自由摆动，托架牢固地安装在该转轴上，支座臂与摇杆体中形成的槽啮合，而且，支座臂可以随着摇杆的运动而运动，摇杆牢固地安装在作用杆上，当向前或向后移动作用杆时，作用杆会围绕该支座(围绕枢销摆动的支座)的第二个旋转轴顺时针或逆时针旋转。

14.如权利要求12所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，驱动该支座使其围绕第二个旋转轴旋转的旋转装置由链轮和齿轮传动装置组成，该支座围绕托架上的枢销自由摆动，托架牢固地安装在该转轴上，扇形齿轮牢固地固定在该支座上，使扇形齿轮和该支座一起围绕该枢销摆动，扇形齿轮与同轴安装在链轮上的齿轮旋转啮合，该链轮与牢固地固定在该作用杆上的链段相啮合，该链轮与链段啮合，这样，作用杆的往复运动就会使链轮围绕链轮销旋转，当使作用杆向前或向后移动时，该齿轮就顺时针或逆时针旋转，从而使该扇形齿轮和该支座一起顺时针或逆时针旋转。

15.如权利要求14所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，齿条牢固地固定在作用杆上，而不是固定在旋转装置的链段上，齿条与齿轮啮合，当作用杆向前或向后移动时，齿轮就会顺时针或逆时针旋转，从而扇形齿轮和该支座一起顺时针或逆时针旋转。

16.如权利要求14和15所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，扇形齿轮直接与链段或齿条啮合，这样，当作用杆向前或向后移动时，扇形齿轮就会和该支座一起顺时针或逆时针旋转。

17.如权利要求4所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，提供H型托架，以精确的取向角度精确地定位定日镜，H型托架被牢固地安置在精确的取向角处的支座上，在精确的取向角处的支座上牢固安置的H型托架的组成为：

H型托架的中心元件的中点固定在支座的中点上，H型托架的中心元件以该精确的角度牢固地安置在支座上，使H型托架的中心元件和连接定日镜区域的中心与中心元件的连线同线；

定日镜区域内支座的位置不同，在该支座上牢固安置的H型托架的精确的取向角也就有所不同；

该支座上的H型托架的精确的取向角取决于该定日镜区域的中心与假设弦或转轴位于其上、支座上的H型托架安装在其上的线之间的最小距离，该最小距离为该精确角对边的长度；

该精确的取向角还取决于定日镜区域的中心与转轴上的H型托架的中心元件的中点的位置之间的距离，该距离为斜边的长度；

可以通过求解精确角的正弦来计算该精确角的大小，该精确角的正弦等于精确角对边的长度除以斜边的长度；

18.如权利要求4所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，当精确定位一个定日镜时，该定日镜就与H型托架形成一个精确的倾角，该定日镜的内侧与该H型托架的中心元件铰接啮合，该定日镜以该精确的角度与H型托架倾斜，从而可以选择连杆装置(如，螺旋扣或摇杆)的长度，并将连杆装置固定在H型托架的侧部元件与支撑其侧面的定日镜的外侧缘之间，可以精确地调整该连杆装置的长度；

该定日镜区域内的H型托架的位置不同，牢固地安置在H型托架上的定日镜的精确的倾角也就有所不同；

牢固地安置在H型托架上的定日镜的精确的倾角为角θ/2；

角θ的大小取决于定日镜区域的中心与该定日镜区域内的定日镜的中点之间的距离，该距离为角θ对边的长度、静止物体在地平面上的高度及角θ的邻边的长度；

可以通过求解角θ的正切来计算角θ的大小，角θ的正切等于角θ对边的长度除以其邻边的长度。

19.如权利要求1-10所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，定日镜围绕其中心旋转，这样，就没有旋转半径，该普通定位装置的组成为：

根据静止物体来安置用于安置定日镜阵列的多个转轴，一行定日镜被安置在各个转轴上；

该行定日镜中的各个定日镜都有一个中心孔，各个转轴穿过该中心孔；

在相同高度处以东西方向或南北方向水平安置各个转轴，而且各个转轴可以分别围绕东西水平方向或南北水平方向的第一个旋转轴旋转；

各个转轴与一个传动装置啮合，以驱动转轴围绕第一个旋转轴旋转，从而使安置在各个转轴上的各个定日镜围绕第一个旋转轴旋转，以跟踪太阳的明显运动；

安装多个短轴，使这些短轴穿过转轴的轴段；

一对梯形法兰永久性地固定在各个短轴上，梯形法兰安装在轴段的两边；

在这对梯形法兰上安装一个推杆，使该推杆在摇杆内的槽内啮合，摇杆配有一个作用杆，在轴段的法兰盘内受到支撑并且可以在与轴段的轴平行的来回方向上移动的作用杆，有一个与传动装置相连的驱动端，当该传动装置移动作用杆时，各个摇杆就会推动各个推杆，从而使各对梯形法兰围绕各个短轴的轴旋转；

通过位于该对梯形法兰两端的一对元件使各对梯形法兰被永久性地安装在一起，各个元件都有一个孔，定日镜经安装用的枢销或凸出物通过该孔进行啮合；

各个定日镜可以围绕枢销或凸出物的轴旋转，在牢固地安置各个定日镜时，定日镜可以围绕枢销或凸出物的轴旋转；

安置一个定日镜，使该定日镜与穿过该定日镜的各个转轴(或地平面)形成一个明显的倾角，连接该定日镜区域的中心和该定日镜内侧缘中点的连接与该定日镜的内侧缘垂直；

该定日镜区域的位置不同，根据地平面牢固地安装定日镜的明显的倾角也就有所不同；

根据地平面安装该定日镜的明显的倾角为角θ/2，角θ的大小取决于该定日镜区域的中心与该定日镜区域内的定日镜的中点之间的距离，该距离为角θ对边的长度、静止物体在地平面上的高度及角θ的邻边的长度，可以通过求解角θ的正切来计算角θ的大小，角θ的正切等于角θ对边的长度除以其邻边的长度；

当精确定位定日镜时，该定日镜可以围绕与梯形法兰的元件形成一个旋转角的枢销或凸出物的轴进行旋转，而且可以围绕与该轴形成一个倾角的短轴的轴进行旋转，从而使该定日镜以该明显的倾角倾斜，连接该定日镜区域的中心与该定日镜内侧缘中点的连线与该定日镜的内侧缘垂直，以精确的定位状态通过夹紧装置夹紧该定日镜，使该定日镜有一个围绕枢销或凸出物固定形成的旋转角，该定日镜安置在相对于该轴所形成的倾角内；

该对梯形法兰的旋转使各个精确定位的定日镜围绕第二个旋转轴(第二个旋转轴与第一个旋转轴垂直)上各个短轴进行旋转，一行或多行定日镜围绕第二个旋转轴进行同步旋转是为了跟踪太阳在天空的明显运动；

转轴或轴的旋转会使在该转轴或轴上精确定位的定日镜围绕第一个旋转轴进行同步旋转，以跟踪太阳在天空的明显运动。

20.如权利要求1-19所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，就定日镜的定位而言，CPU在控制程序的控制下，使用存储的应用软件和/或各种传感器的输入信息来执行或开始执行跟踪太阳的程序；

CPU、存储器和含有加载在存储器中的、CPU可执行代码的应用软件会预测太阳在天空的位置，该预测是建立在日期、时间和与该定日镜区域的位置相关的经度和纬度的基础上的；

CPU接收来自传感装置的反馈信息，该传感装置由多个光学传感器和/或多个射频传感器和/或多个磁性传感器和/或多个光电探测器和/或多个位置传感探测器和/或多个光电传感器和/或一个射频识别标签和/或一个位置传感探测器和/或一个磁条和/或来自驱动电机的反馈组成；

CPU、存储器和含有加载在存储器中的、CPU可执行代码的应用软件会使用所预测的太阳在天空的位置、传感装置的反馈信息、该静止物体的高度和位置、及地平面上定日镜的高度，来定期计算定日镜所需的水平和/或垂直轴旋转，从而使定日镜把入射的太阳辐射反射到该静止物体上；

CPU发出控制指令，使单个齿轮电机驱动装置围绕第一个旋转轴旋转相关转轴，以跟踪天空中太阳明显的运动和/或适当调整该跟踪行为，或者是，CPU发出控制指令，使多个齿轮电机驱动装置围绕第一个旋转轴同步旋转相关的多个转轴，以跟踪天空中太阳明显的运动；

CPU发出控制指令，使单个传动装置围绕第二个旋转轴(第二个旋转轴与第一个旋转轴垂直)旋转各行定日镜，以跟踪天空中太阳明显的运动和/或适当调整该跟踪行为，或者是，CPU发出控制指令，使多个传动装置围绕第二个旋转轴同步旋转多个定日镜，以跟踪天空中太阳明显的运动；

CPU包含一套把指令转换为电子驱动信号的逻辑程序。

21.如权利要求1-11所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，安装在转轴上的定日镜沿着有半径(该半径与转轴的半径相同)的环路进行旋转，反射的太阳辐射还传播到与该半径成正比的一定距离处，使用补偿装置来补偿被反射的太阳辐射的传播。

22.如权利要求21所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，该补偿装置的组成为：

CPU给各个转轴的各个传动装置的补偿性控制旋转运动、或滞后或领先的旋转运动发出控制指令，以补偿被反射的太阳辐射的传播；

被反射的太阳辐射的传播与安装在各个转轴中间或侧部的定日镜不同，有一个为各个转轴的被反射的太阳辐射的传播而制作的装置，该装置被用来计算和执行各个转轴的各个传动装置的补偿性控制旋转运动、或滞后或领先的旋转运动。

23.如权利要求21所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，该补偿装置的组成为：

用于安装静止物体的支架支撑一个矩形平台，针对静止物体的运动，在该平台上安装一个直面或曲面滑面，以跟踪被反射的太阳辐射，该静止物体在相同方向上、以与被反射的太阳辐射的传播成正比的速度被滑下，以实现该静止物体的补偿性控制运动，从而从早到晚跟踪被反射的太阳辐射的传播；

针对该静止物体的补偿性控制运动，把数字控制传动装置安装在该滑面上。

24.如权利要求1-23所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，该静止物体为中央接收器；

该中央接收器安置在地面上预定高度处的定日镜区域的中心；

该中央接收器能够承受高温，并且装有传热流体，如，熔盐，合成油，液态金属或水；

该中央接收器吸收定日镜传送的被聚集的太阳辐射，并把该太阳辐射转换成热能，被吸收的太阳辐射会加热该传热流体。

25.如权利要求1-23所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，该静止物体为一个单面集光反射器(曲面反射镜)；

该单面集光反射器安置在地面上预定高度处的定日镜区域的一侧；

该单面集光反射器会再次反射定日镜所传送的太阳辐射并把该太阳辐射聚集到一个接收器上，该接收器安置在该单面集光反射器的焦点上；

该接收器能够承受高温，并且装有传热流体，如，熔盐，合成油，液态金属或水；

该接收器吸收单面集光反射器传送的被聚集的太阳辐射，并把该太阳辐射转换成热能，被吸收的太阳辐射会加热该传热流体。

26.如权利要求1-23所述的使用普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，该静止物体为多个集光反射器(曲面反射镜)；

该多个集光反射器安置在地面上预定高度处的定日镜区域的中心；

这些集光反射器会再次反射定日镜所传送的太阳辐射并把该太阳辐射聚集到各个接收器上，各个接收器安置在各个集光反射器的焦点上；

各个接收器都能够承受高温，并且都装有传热流体，如，熔盐，合成油，液态金属或水；

各个接收器都吸收来自各个集光反射器的被聚集的太阳辐射，并把该太阳辐射转换成热能，被吸收的太阳辐射会加热该传热流体。

27.如权利要求1-23所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，该静止物体为一个准直反射器；

该准直反射器安装在地面上预定高度处的位于中心的塔上，该准直反射器与太阳中央接收系统的光轴同轴且垂直；

被定日镜传送的、聚集在该准直反射器上的太阳辐射在一个光导管上被准直反射，把该光导管安置在该准直反射器的下面，使该光导管和准直反射器的轴与该太阳能中央接收系统的光轴重合，给进入该光导管的被聚集且准直的太阳辐射规定路线，以照亮建筑物的内部，或者用来提供混合太阳能照明，或者用于机械/热伏发电机、热电堆、光电变换器、热循环发动机(如，斯特灵发动机)，或者用来加热水或加热游泳池的水。

28.如权利要求25-27所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，该准直反射器或单个集光反射器或多个集光反射器都能够承受高温。

29.如权利要求25-27所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，在该准直反射器或单个集光反射镜或多个集光反射镜的无反射的背面配备一个冷却装置(如，散热片)。

30.如权利要求24-26所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，加热的传热流体被转到一个热的储热箱中，该热的储热水箱允许进行电力生产，该电力生产和对阳光的有效使用不能同时进行；

用于电力生产的能量转换系统为兰金循环转换系统，来自热的储热箱的被加热的传热流体被转到锅炉/热交换器，以产生蒸汽，蒸汽给汽轮机提供动力，以发电，或者，能量转换系统为布雷顿转换系统；

或者，被吸收的聚集的太阳辐射被用来把水分子分为氢气和氧气。

31.如权利要求25-26所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，单个集光反射器或多个集光反射器再次反射太阳辐射，并把被传送聚集的太阳辐射分别聚集到多个太阳能电池或单个/多个热循环发动机或单个/多个热电堆上，以获取太阳能，该单个/多个热循环发动机或多个太阳能电池或单个/多个热电堆被分别安置在该单个集光反射器或多个集光反射器的焦点附近。

32.如权利要求1-31所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，该定日镜的形状为方形、圆形、矩形、六边形、八边形或多边形；

该定日镜为平面、凹面或抛物面定日镜，而且，该定日镜有一个支撑其形状和外围不受损坏并且可以防止损坏或变弯的支架。

33.如权利要求32所述的使用定日镜用的普通定位装置的太阳能中央接收系统，其特征在于，该定日镜是用金属(如，镀/不镀镍/铬的抛光铝或钢)、在镜子上镀/不镀银的玻璃、陶瓷、其它复合材料(如，玻璃纤维，石墨，聚合物，有反射涂层(如，真空沉积铝或银)的塑料)、涂或覆盖有反射膜((如，聚酯薄膜或Reflectech镜膜)的塑料材料制成，或者，该定日镜是用可以满足平面反射器、曲面反射器或抛物面反射器所要求的结构及反射性能的其它任何材料制成。

34.把入射的太阳辐射反射到一个静止物体上并且从早到晚把聚集的太阳辐射传送到该静止物体上的抛物面集中器的动态扁平装置；

其特征在于，抛物面集中器的动态扁平装置包含精确定位的光学元件(如，菲涅耳型反射器的面)，就太阳在天空的固定位置而言，入射在该光学元件上的太阳辐射被聚集到该静止物体上；

抛物面集中器的动态扁平装置为抛物面集中器的扁平装置的重组变形，该光学元件可以在水平和/或垂直轴上同步作业，以跟踪太阳在天空的变动位置，这样，太阳在天空的变动位置而言，光学元件整体上就会形成一种能够反射并使入射的太阳辐射聚集到该静止物体上的排列；

该光学元件在水平和/或垂直轴上定期同步作业，以跟踪太阳在天空的变动位置，该光学元件完成各个同步作业后，光学元件整体上就会形成一种能够反射并使入射的太阳辐射聚集到该静止物体上的排列。

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