可膨脹的太陽能聚光器氣球的方法及裝置的制作方法

專利名稱：可膨脹的太陽能聚光器氣球的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及可膨脹的太陽能聚光器氣球的方法及裝置。
背景技術：
太陽輻射是地球上最豐富的能源。然而，大規模利用太陽能以在經濟性上與大多數化石燃料能源不相上下的嘗試迄今尚未成功。太陽能源不足以大規模采用的一個原因在于，化石燃料能源具有諸如低成本或無需成本的污染及排放之類的外部經濟性優勢。這種不平衡已長時間試圖通過政治途徑進行糾正。太陽能源不足以大規模采用的另一個原因在于，對于一束太陽光通量而言，所述太陽光通量的強度不足以進行有效成本下的直接轉換。太陽能聚光器技術試圖解決這個問題。具體地，太陽輻射是最易于操縱和匯聚的能源形式之一，僅利用適中材料就可將太陽輻射折射、衍射、或反射為初始光通量的幾千倍。先前已經有大量的嘗試并結合眾多的可能方式來實現低成本太陽能聚光器。然而，迄今為止，太陽能聚光器成本太高以至于在不受資助下無法與化石燃料競爭。盡管膨脹式反射鏡及聚光器為本領域所熟知，但是它們的結構、組裝方式、性能、以及維護難度導致它們不適于大規模的太陽能應用場合。另外，常規聚光器要求有效的安裝和對準。這種設計在局部需要材料加強使得它們必須能對抗巨大風載下的撓曲。常規太陽能聚光器還必須能夠長時間地經受太陽、雨水、 污物、泥土、風沙、昆蟲、動物等的考驗，還經常要限定規格以保持太陽能聚光器在各次維護之間的長時段內保持有效。因此，本領域中存在著將太陽聚光器設計成易于制造、安裝及維護的需求。

發明內容
依據本發明的實施方式大體涉及太陽輻射能的匯聚。本發明的具體實施方式
涉及利用至少一個透明薄膜和一個反射薄膜的組件進行太陽輻射匯聚，所述組件膨脹后的形狀將平行光線反射到所述組件內部的匯聚焦點上或者與所述組件緊鄰的匯聚焦點上。依據本發明的實施方式可以通過所述薄膜間的膠接或焊接而以大體平坦層疊件的方式進行組裝， 這可與常規的高生產量薄膜制造工藝相兼容。依據本發明的實施方式可采用外部周向環或 “束帶”組件來支撐所述氣球并限定氣球的方向，以抵抗風力等，而無嚴重的應力集中。依據本發明的實施方式還可利用薄膜附件，以有利于連線、降低應力集中并修正膨脹后的形狀。 依據本發明的實施方式還可采用包括層壓薄膜、網狀物、織物、金屬薄膜、膠粘劑、印花等在內的薄膜修正手段，以利于安裝、連線、修正膨脹后的形狀以調整光學性能、以及其它功能。 依據本發明的實施方式還可采用薄膜的暫時或永久扭曲來修正所述膨脹的薄膜形狀。依據本發明的太陽能匯聚手段的實施方式可以采用用材最少的形狀及結構，以使聚光器無需過多材料。此外，所述系統結構的實施方式可以在危險負荷下保證彈性，而不會發生塑性彎曲或扭曲。設計的用料量大體由正常操作機制下穩定性技術要求決定。為了消抵人工費，依據本發明的實施方式采用新穎設計，以使維修簡化并迅速。依據本發明實施方式的用材最少的結構利用膨脹用空氣作為聚光器的主要結構要素，使得聚光器所使用的材料遠薄于任何常規聚光器。依據本發明實施方式的構造還能獲得不會產生任何非期望后果的外部經濟性。具體而言，在依據本發明實施方式的系統中，空氣是在重量最多的材料之一。然而，空氣是充裕并且是無需開采或運送的免費混合物。依據本發明一實施方式的裝置，包括橢圓形的上薄膜板，構造成使入射光透射； 以及橢圓形的下薄膜板，構造成反射入射光，且所述下薄膜板的周邊大體結合于所述上薄膜板的周邊，使得結合后的所述上薄膜板和下薄膜板在膨脹后形成氣球，所述氣球將通過所述上薄膜透射的入射光反射到所述氣球內的焦點。依據本發明一實施方式的收集太陽能的方法，包括利用膨脹氣球的反射下板，將入射到膨脹氣球的透明上板的光反射到所述膨脹氣球內部的焦點上。依據本發明一實施方式的膨脹氣球，包括橢圓形的上薄膜板，構造成使入射光透射；以及橢圓形的下薄膜板，構造成反射入射光，且所述下薄膜板的周邊大體結合于所述上薄膜板的周邊，從而膨脹壓力賦予所述膨脹氣球以剛性，確保穿過所述上薄膜透射的所述入射光被反射到所述氣球內的焦點上。依據本發明一實施方式的制造太陽能收集器的方法，所述方法包括將構造成使入射光透射的圓形上薄膜板的周邊與構造成反射入射光的圓形下薄膜板的周邊結合，以形成氣球；以及將氣體引至所述上薄膜板和所述下薄膜板之間，以對所述氣球進行充氣，從而使穿過所述上薄膜板的所述入射光被所述下薄膜板反射到位于所述氣球內的焦點上。本發明的這些以及其它實施方式及其特征以及一些潛在的優點將結合下面的文字以及隨附的圖來更詳細地予以說明。


圖IA示出依據本發明實施方式的太陽能聚光器未膨脹時的簡化正視圖。圖IB示出圖IA中的未膨脹的太陽能聚光器的簡化俯視圖。圖IC示出依據本發明實施方式中的一實施方式的膨脹的太陽能聚光器的簡化正視圖。圖ID示出圖IC中的膨脹的太陽能聚光器的簡化俯視圖。圖IE示出由平行于膨脹氣球軸線的入射光線獲得的反射光線的軌跡的簡化示意圖。圖2是測得的氣球外形與平均徑向應變(ε )之間關系的曲線圖。圖3Α至圖3L示出了針對不同氣球表面外形而言平行于豎直軸線的入射光線(未
6示出)被反射的光線軌跡。圖4A示出膨脹至約1. 5%應變時氣球的平坦接收器聚光因子。圖4B示出膨脹至約1. 5%應變時的氣球的平坦接收器收集效率的俯視圖。圖5示出膨脹至9. 2%應變時的氣球的平坦接收器聚光因子和收集效率。圖6A示出具有5%指向傾斜誤差的氣球。圖6B示出在低膨脹壓力下的與圖6A相同的氣球、指向誤差、以及接收器。圖7A示出依據本發明具有支撐條的太陽能聚光器未膨脹時的簡化正視圖。圖7B示出圖7A中的具有支撐條的未膨脹的太陽能聚光器的簡化俯視圖。圖7C示出依據本發明實施方式的具有支撐條的膨脹的太陽能聚光器的簡化正視圖。圖7D示出圖7C中的具有支撐條的膨脹的太陽能聚光器的簡化俯視圖。圖7E示出自所述膨脹氣球上的帶支撐條的反射器反射的光線軌跡的簡化示意圖。圖8A示出利用剛性相同的透明薄膜和反射薄膜產生1200倍匯聚度的具有支撐條的氣球。圖8B示出利用具有剛性低的透明薄膜來產生1200倍匯聚度的具有支撐條的氣球。圖9示出了依據本發明實施方式的束帶組件的要件。圖10示出了依據本發明一實施方式的雙環束帶的實施方式。圖IlA示出安裝于層壓薄膜間的套中的支撐條附件。圖IlB示出外部結合的支撐條附件。圖IlC示出內部結合的支撐條附件。圖12A至圖12C示出依據一實施方式的束帶組件的柔性條帶的視圖。圖13A示出依據本發明實施方式的利用皮帶扣的束帶組件的立體圖。圖1 示出圖13A的皮帶扣的放大視圖。圖14A至圖14C示出依據本發明一實施方式的一種利用遠程致動閂鎖機構將皮帶扣和獨立的系索進行組裝的方法的立體圖。圖15A至圖15B分別示出依據本發明實施方式的聚光器組件、遠程操作閂鎖、系索點、以及包括接收器撐桿以及連接器的其他構件的立體圖和放大視圖。圖16A至圖16C示出本發明實施方式的利用組合的皮帶扣和系索的束帶組件的視圖。
具體實施例方式依據本發明的實施方式大體涉及太陽輻射能匯聚。本發明的特定施方式涉及利用至少一個透明薄膜和一個反射薄膜的組件匯聚太陽輻射，所述組件膨脹并保持的形狀將平行光線反射到所述組件內部的或者緊鄰所述組件的匯聚焦點上，上述形狀主要通過由諸如空氣之類的流體所提供的充脹壓力而不是通過至少一個薄膜的剛性來保持。依據一個實施方式，本發明可以通過薄膜間的膠接、粘合或焊接而組成大體平坦的層疊部件，這可與常規的高生產量薄膜制造工藝相兼容。
可替代地，所述薄膜可經由中間環通過膠接、粘合、焊接、摩擦結合等方式而接連在一起。在膨脹壓力下，彈性薄膜變形或者塑性和彈性薄膜變形的組合生成透明表面和/ 或反射表面所需的表面幾何形狀。可替代地或結合膨脹壓力，通過向至少一個薄膜施加空氣壓差、機械力、壓印、或將細小間距皺褶或者大尺度凹痕模壓于其上、或者通過對所述薄膜組件進行充氣，可部分產生塑性薄膜變形。依據本發明的實施方式可采用外部周向環或“束帶”組件來支撐所述氣球并限定氣球的方向，以抵抗風力等，而無嚴重的應力集中。尤其是，使用束帶以及與剛性定位器接觸的系索可用于將來自剛性定位器接觸的應力分布在所述束帶和所述氣球之間的多個接觸位置處。當然，所述束帶可連接有多個系索，各系索具有至少一個剛性定位器。依據本發明的實施方式還可利用薄膜附件以利于連線、降低應力集中、并修正膨脹后的形狀。依據本發明的實施方式還可采用薄膜修正手段，包括層壓薄膜、網狀物、織物、 金屬薄膜、膠粘劑、印花等，以利于安裝、連線和其它功能。依據本發明的特定實施方式的區別特征為1.所述聚光器氣球是至少一個透明薄膜和一個反射薄膜的層疊件；2.所述聚光器氣球由平的原材料構造、且在制造過程中在未膨脹時大體是平的， 且依據可替代實施方式，所述氣球可以是半剛性的并且可由不平的原材料構造；3.當膨脹后，所述薄膜在至45%之間的應變生成所需的反射器形狀；以及4.當膨脹后，峰值光匯聚區域在所述薄膜的內部。依據本發明的某些實施方式的一個目的是待結合到太陽能發電廠系統中的經濟且可縮放的太陽聚光器。這些聚光器分解為可膨脹的薄膜聚光器、要求定期或不定期更換的構件、具有無限或若干年使用壽命的聚光器束帶、以及太陽跟蹤機構的系索。安裝夾具和安裝工具用于安裝諸多聚光器系統并在長時間周期內對所述諸多聚光器系統進行維修。這種分解使得風險和成本能同時最小化。例如，膨脹的薄膜在長時間暴露于環境、動物等時自然退化。依據本發明的實施方式積極地尋求使得材料使用及成本、組裝成本、薄膜運送成本、以及環境對其生命周期的影響最小化。所述束帶設計成低成本、具有一定剛性、易于運送、安裝及維護，但是特別關注使用期限和生命力。安裝及維修夾具和工具(未披露)將降低所述薄膜及束帶的人工費、單位成本以及復雜性。可膨脹聚光器依據本發明一實施方式的可膨脹聚光器采用這樣的組件配置，該組件配置設計成膨脹至大體橢圓形的或卵狀的軸向截面。所述軸向截面的離心率使得長軸長度與短軸長度之比優選小于10 1，且從強度和材料使用觀點看，最優選地長軸長度與短軸長度之比為接近1。例如，高的離心率會有利于能由具有有限寬度的塑料或金屬卷來制造更大面積的氣球，或者使得氣球能更密地排列而彼此不過分地遮擋。為了簡單起見，本文中的其余部分采用圓形橫截面的氣球的術語，但旨在擴展到更一般的橢圓形或卵狀幾何形狀。原則上，任何流體可用于使依據本發明實施方式的聚光器膨脹。依據本發明的實施方式，可使用的流體一般是相對于允許所關注的光譜范圍內的光而言能夠使其大體透過的那些。稠密流體的重量可能會影響聚光器的外形。為了避免由于稠密流體導致的聚光器的扭曲，所述聚光器可浸入到具有相同或相近密度的流體中。正浮力或負浮力均可選擇地使用，以影響所述聚光器的形狀或影響其它方面的性能。在一些情形中，包括具有不相近似密度的氣體的流體可用于通過晃動的動作來使得所述聚光器穩定。在一些實施方式中，一個或多個膨脹流體的折射系數能影響所述聚光器的光學性能。在許多情況下，可預見的是，依據本發明實施方式的聚光器將大體由空氣或其它可從環境中獲得的氣體來實現膨脹。這種膨脹可以在一次或多次干燥處理之后進行。依據某些實施方式，也可將化學物添加至膨脹流體中，以影響功能。通過這種添加的化學物所實現的功能例子包括聚合物或金屬表面的增塑或修復、涂覆、再次密封、查找泄露以及其它功能。對于提供膨脹壓力的一種或多種流體的特性并無限制。依據本發明實施方式的氣球可在操作過程中膨脹，以使平均彈性膜應變和塑性膜應變在大約1 %至34 %之間，且峰值應變在1 %至45 %之間。在這些應變下，所述氣球薄膜外部的大約10% -40%可自然形成(通過起皺、屈曲及彈性變形過程)賦予所述氣球軸向深度的近似基本圓柱弧面形，這使得所述氣球的焦點能定位于所述氣球的內部且為所述氣球薄膜和其它設備(諸如束帶)提供了結構上的剛性。可替代地，該區域的全部或部分可通過所述薄膜的塑性變形來生成。該外部近似圓柱區域上的膨脹壓力也可能徑向牽引約30% -50%的內部薄膜。在一些實施方式中，這種徑向牽引提供了這樣的力，即其支撐薄膜并使得薄膜內部區域拉伸并撓曲而形成內凹的大體拋物面形狀，以用于太陽能的高度匯聚。形成或保持這種形狀無需其它額外的組件、或膠接或機械部件。接收器是被匯聚輻射的接收部件。接收器的例子為吸收輻射或將輻射轉化成另一種形式能量(例如熱、電、化學、機械能)的裝置、或成像、部分成像和非成像光學元件。例如，接收器可包括一個或多個反射鏡、折射光學器件、菲涅耳(Fresnel)光學器件、衍射光學器件、光纖束、光管或光管陣列、太陽能吸收器、光電池或光電模塊、光化學或光熱化學處理裝置、這些裝置的組合以及本領域公知的中繼、轉換或使用太陽電磁輻射的其它裝置。使光有效地穿過并反射到所述接收器上的薄膜區域在此稱為“匯聚區域”。對于大型接收器或者具有專門定制形狀的接收器而言，該區域大體與所述氣球的無皺褶范圍重合。對于小型接收器或平坦接收器而言(例如大多數光電接收器)，收集效率與聚光因子呈反比變化。例如在初始平坦的薄膜的約10%的名義平均應變下，落在所述氣球的軸向截面的32%上的近軸光可被捕獲在約180倍匯聚光斑中，而軸向截面的51%上的最大匯聚度約為16倍。在未膨脹的初始薄膜的30%至80%且名義上約50%至60%的圓周上，通過將能在弱的壓負荷下抵抗屈曲的環(在此稱為“支撐條”)膠接或安裝在所述反射薄膜上，可同步提高所述收集效率和聚光因子。在膨脹后，所述支撐條相比已知技術具有若干功能上的改進。第一，因為在所述支撐條外的薄膜可起皺以形成所述氣球的大的圓柱擴展，所以膨脹氣球的焦點可位于所述氣球的內部，而不要求所述反射薄膜具有超彈性應變或塑性。 第二，與必須支撐全部徑向膨脹負載的周向環相比，對所述支撐條要求的膠接強度和壓縮強度可以小得多，這使得所述支撐條能使用最少的材料。依據本發明的實施方式所帶來的第三個改進是，因為所述氣球使得其大部分剛性來自由薄膜的膨脹力及彈性所保持的輕度扁球形狀，所以所述支撐條僅需對抗高階屈曲不穩定性。這與常規周向環不同，常規周向環必須對抗直接由風荷載引起的低階不穩定性。例如，依據本發明的實施方式可采用這樣的氣球，所述氣球的全部或部分剛性由所述氣球內的膨脹壓力來保持。依據一個實施方式，所述氣球的整個剛性的一半或更多可歸因于膨脹壓力。這可以通過測量在如下風力作用下聚光器反射器的峰值撓曲量而測得 沿著被系索的聚光器的直徑吹送的風；自所述反射器側直接正交于所述直徑吹送的風；自透明側而直接正交于所述直徑吹送的風；以及與這些方向成45度角吹送的風。依據該實施方式，這些負荷下的最大峰值位移最多為同樣的聚光器在無膨脹壓力下所測得的值的一半。可替代地，可在這樣的負載下進行相同的位移測試，即所述負載由沿不同取向橫跨氣球至少二分之一的豎直截面而大體均勻地分布的靜態凈重來提供。由本發明的實施方式所提供的第四個改進是，所述具有支撐條的氣球采用小于 10 %的應變設計，可在73 %的軸向收集截面上獲得870倍的內部聚焦匯聚度和在61 %的軸向收集截面上實現1200倍的內部聚焦匯聚度。這種改進性能的成本在于附加的制造或安裝復雜性、以及附加的材料使用，不過所述氣球可設計成支撐可再使用的支撐條。所述氣球設計可以利用已為大家所接受的和高度自動化技術來制造。所得到的氣球薄膜可高效地層疊并進行運送，尤其是無支撐條的氣球或者采用單獨的可再使用的支撐條的氣球。依據本發明的實施方式生成與前(透明)薄膜間隔良好的內部焦點。這種布置出于幾個原因而優于具有外部焦點的設計。第一，可膨脹聚光器可獲得超過1000-2000倍的峰值聚光因子。在這些光通量下， 大多數吸收光的可燃材料將自燃，除非它們被主動制冷。單個聚光器的偶爾未對齊或瞬間錯誤指向可能會引起野火或建筑著火。簡單地讓所述聚光器膨脹而不使跟蹤機構啟動是危險的。本發明設計的氣球的前薄膜防止了無意中將所述氣球外部的任何東西危險地暴露于匯聚光線。第二，所述光僅通過所述透明薄膜一次。早期的覆蓋薄膜將反射、吸收、散射大約 10%的入射光。隨著灰塵的積聚以及風沙的撞擊，被分散和吸收的光的量顯著增高。與內部聚焦聚光器相比，外部聚焦的聚光器使得光穿過薄膜兩次，這增加了吸收損失。最后，內部聚焦聚光器的接收器位于在通常免遭昆蟲、風雨、灰塵、或其它潛在的危險物、有害的東西、以及吸收損失源影響的受保護區域中的透明反射薄膜之間。具有內部焦點的幾個方面要求仔細考慮。第一，在所述氣球組件的內部一般必須包含有至少一個當所述氣球組件膨脹時用來捕捉或引導所匯聚的光的構件。這個可以通過將氣球設計和如后所述的“束帶”使用的結合來解決。第二，除非采用主動制冷或主動攪動，否則的話只有自然對流可以用來冷卻內部接收器。所述冷卻問題一般需要在接收器系統設計時進行解決。大多數接收器早已需要在靜止空氣中安全運行。然而，需要對來自薄膜上的接收器的一縷縷熱氣進行溫度限制時，可能對接收器設計施加附加約束條件。束帶所述聚光器氣球在太陽下克服風、重力、慣性力等而被固定并精確指向。在所述薄膜的周邊上可采用作為安裝及指向構件的凸片和加強索環。這種安裝方案對于可膨脹的織物組件是普遍存在的，因此對于本領域的普通技術人員而言是顯而易見的。
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凸片和加強安裝孔可應用于對本發明的可膨脹聚光器進行定向和限制。然而，這種安裝布置可能產生應力集中，其降低了最大安全風速并可使得氣球形狀發生扭曲，這降低了風荷載下的效率。這些應力集中可以被消除或強化，但是那樣做會使得所述組件及其設計復雜化，尤其是考慮到產生應變的氣球形狀對于聚光器性能的重要性時更是如此。由此，利于指向并安裝的優選設計構件是由比較剛性的材料制成與膨脹氣球的赤道周線或者一個或多個同心圓區域相鄰接的外部環。所述環或“束帶”在所述環和所述氣球之間的交界處通過摩擦力、粘合力以及內聚力的組合而將力傳遞給所述氣球或者將來自所述氣球的力進行傳遞。所述束帶將來自位置控制及角度控制裝置的局部力分配到所述氣球薄膜的展開區域，或者反過來；從而便于使用較薄的薄膜以及較便宜的氣球組件。依據本發明的束帶不應與常規的邊緣條帶相混淆，所述常規邊緣條帶在受壓狀態下工作并且是用于創建氣球形狀的必要構件。依據本發明實施方式的束帶通常在不受壓且可能適度拉伸下工作，以提供與所述氣球薄膜的改進粘合或摩擦接合、以及抑制所述束帶起皺。不像常規邊緣條帶，所述束帶主要用于安裝、指向和強化薄膜接頭。依據一個實施方式，除了由包含在所述氣球薄膜內的膨脹壓力所提供的恢復力之外，所述束帶像桶箍一樣相對于徑向位移可以幾乎沒有什么剛性。在這種實施方式中，這種壓力在所述束帶中產生了抗屈曲及其它所不需要的束帶扭曲的張力。在一個實施方式中，所述束帶組件可包括一個或多個薄柔性條帶，所述條帶通過經由緊固件機械地、通過粘合、通過熔焊、銅焊或錫焊或通過其它本領域公知方式連接或結合于一個或多個(優選為兩個)剛性金屬件或“皮帶扣”。所述皮帶扣的目的是提供在所述薄柔性條帶之間設置剛性中間體，所述剛性中間體將大部分負荷分布于所述氣球薄膜和所述跟蹤裝置或系索，并對來自所述氣球薄膜和所述跟蹤裝置或系索的大部分負荷進行分布。依據某些實施方式，所述柔性條帶穿入到所述皮帶扣的匹配槽和通道中，限制所述條帶和所述皮帶扣相對轉動。類似結構的一個實例是可調整的皮帶上的皮帶扣。組裝在一起的條帶和皮帶扣通過使用緊固件、膠接、焊接等或者優選地通過機械扣鎖方式確保限制所述條帶從所述皮帶扣上脫出。這種扣鎖可包括一片或多片材料，所述材料自所述條帶或皮帶扣的表面延伸并在組裝時與其它構件的一個或多個匹配表面相抵接，以使所述條帶和皮帶扣在無干預的情況下在張力作用下彼此不會脫開。這種匹配可類似于普通腰帶的皮帶扣，其中延伸部分進入并可能穿過另一物體的材料中的孔或縫隙、并定向成所述系統的張力將保持所述延伸部分和所述縫隙之間的相對位置。可替代地，所述匹配可通過由一個或兩個物體的撓曲所產生的彈性力來保持。這種布置可同樣匹配于普通的線纜打結。可替代地，可在所述物體之間采用維可牢(Vecro) 式匹配件。上述匹配部件的任何組合可用于滿足所述條帶和所述皮帶扣之間的強張力且抗轉動接頭的目的，所述條帶和所述皮帶扣可在安裝地點快速準確地組裝和拆卸。盡管以平層疊方式膠接薄膜是切實可行的、比例可變的、且與簡捷自動化及標準大規模制造過程相兼容，但是這種組裝方式依賴于薄膜之間的相對弱的剝離膠接力，以抵抗所述內部氣球壓力。機械粗加工、金屬化去皮、電暈處理、例如利用聚乙烯亞胺(PEI)基底劑的打底、活性聚氨酯膠接、或者利用無定形聚酯(APET)、EVA、聚乙烯或天然材料進行熱密封等，均可提高膠接強度。相關薄膜件之間的最強剝離膠接一般在10磅力/英寸至1磅力/英寸或更小之間的范圍內。所述束帶可設計成對這種剝離膠接進行橋接并提供強化， 例如通過所述氣球薄膜和所述束帶之間的搭接粘合膠接。甚至適度的搭接膠接可超過所述薄膜的撕裂強度。接收器用具依據本發明實施方式的所述氣球單獨地或者與單獨的束帶結合地將光匯聚并提供指向和安裝。所述氣球也允許安裝或結合物件，以收集或中繼、或轉換所匯聚的光，在此稱為所述的“接收器”。“接收器”可包括一個或多個副反射鏡、光纖束、光管或光管陣列、太陽能吸收器、光電池或光電模塊、光化學或光熱化學處理裝置、這些東西的組合以及中繼、 轉換或使用太陽電磁輻射的其它本領域公知的裝置。正如在此采用的，所述接收器組件包括位于所述氣球內部的所述接收器及其相關支撐以及輔助裝置(例如撐桿、座、電線及電路、冷卻劑軟管等)。盡管所述接收器組件自身結構不在本發明的范圍之內，但是接收器的安裝、固定、以及運行要求一般會影響所述氣球及束帶的設計細節。正如在此采用的，所述接收器組件的“結合”指的是，所述接收器組在制造過程中就大體組裝到所述氣球中。在此采用的所述接收器組件的“安裝”指的是，在可通常于安裝地點進行操作的組裝步驟中將所述接收器組件的至少一部分放置在所述氣球中。所述接收器組件的安裝可以在所述薄膜未充氣、充了一部分氣或充滿氣時進行。具有所結合接收器組件的系統可以更簡單地進行設計、組裝以及安裝，但是必須或者使用廉價的接收器或者采用工廠可回收的接收器，以使得經濟。此外，所結合的接收器可能難于在安裝地點維修。 所述具有所安裝的接收器組件的系統可能更難于設計和組裝，但是具有更簡化的安裝地點維修和薄膜更換的優點。通路裝置因為所述氣球具有內部焦點，且通常將需要在安裝地點膨脹，所以氣球設計通常要求在所述氣球薄膜之間或者穿過所述氣球薄膜的使氣體、硬件以及接線可通過的開口。 這種開口包括各種形狀的槽、縫、孔、或者未密封或膠接的薄膜交界部，在此所述開口稱為通路裝置。通路裝置可以在制造過程中結合到所述氣球，或者在安裝地點于所述薄膜未充氣、充了一部分氣或充滿氣時進行安裝。在安裝地點安裝通路裝置可包括撕開薄膜材料的預穿孔的縫或補片；利用鋒利刀子割開或剖開或利用局部加熱來使得所述縫或補片熔化。通路裝置將應力集中引導至所述薄膜，這使得通常必須對所述薄膜進行補強，所述補強可通過如下任一方式來進行通過本領域公知的技術，例如有必要時采用比其它處更厚的薄膜；通過使所述薄膜局部加厚，例如通過層壓；通過涂覆(例如采用粘合)補片或者其它強化體(諸如所述束帶)；等等。在操作過程中，通路裝置不應泄露過多的空氣。通路裝置的各種密封設計是本領域所公知的，包括墊圈、球膽、粘合密封件以及索環。如果所述接收器組件設計成在所述氣球膨脹的同時進行安裝和拆除，則可存在有諸如 “通氣門”和“隔板”等之類的構件，以在所述接收器組件并未全部安裝時提供足夠的密封來支持或保持膨脹。所述通路裝置以及相關的應力補償及限制或防止泄露的材料在此稱為通路裝置組件。通路裝置組件可定位并定向在所述氣球組件中的任意位置，只要通路裝置組件的應力集中的補償是合適的，但是因為希望保持光學效率以及因為應力在所述膨脹的薄膜中的分布不均勻，所以一些定位和定向將是有利的和不利的。在所述反射薄膜上尤其是處于匯聚區域內的通路裝置組件是不利的，因為所述通路裝置組件很可能使所述薄膜產生扭曲并影響光學性能。在所述透明薄膜的匯聚區域中的通路裝置組件由于將光阻擋或分散而會使得所述收集效率降低。所述氣球中的應力狀態隨著位置、膨脹壓力以及負荷而變化。所述膨脹氣球的極點為旋轉對稱軸與所述氣球薄膜相交處的兩個點。所述氣球赤道為所述氣球表面上的最大周向圓圈。經線是經過所述氣球的旋轉對稱軸的平面與所述氣球的表面的交線。在所述極點處，所述薄膜處于雙軸向均勻應力狀態且具有最大應變。自所述極點起沿著經線向外移動，所述經線的主應力和拉伸應力分量增大、而周向拉伸應力減小。所述氣球薄膜的皺曲或皺褶起始于周向應力分量變成輕微壓應力的圓周附近、并終止于所述氣球的赤道。在該皺褶區域，所述薄膜承受弱周向壓應力以及匯聚的經線拉應力。與低壓下的情形相比，在更高的內部壓力下，因為周向及經線方向的薄膜應變，所述皺褶區域的邊界更接近于所述赤道。 因為收集橫截面最好大體與皺褶區橫截面互補，所以由大體彈性和/或塑性變形的平薄膜組裝的氣球會是更高壓力下更有效的光學收集器。此外，在高內部壓力下，所述聚光器性受風荷載的影響最小。由此，除了在風高得足以使所述氣球發生扭曲并使所述薄膜材料具有危險跡象的情形外，大多數薄膜應力將通常由所述內部膨脹壓力來產生。由于氣球極點區域的均勻雙軸向應力，所以氣球的極點區域最適于大體圓形的通路裝置組件。長軸與經線對齊的細長通路裝置組件在具有旋轉對稱的氣球中產生的應力集中最小。在所述氣球的皺褶區域內，與經線對齊的縫形開口不會使得膨脹應力集中。由此， 對于細長通路裝置而言，那個位置和取向是最佳的。如果采用一個區域，則所述束帶為用于通路裝置的另一最佳位置，因為相對剛硬的束帶可通過粘合搭接膠接等來消除薄膜的應力集中。同樣，結合的支撐條可以是適于相對小的物件的通路裝置。通路裝置的使用可利于所述接收器組件和所述束帶或其它外部硬件之間的連接。 這種連接可包括機械支撐、電連接、控制及監測連接、冷卻劑管道、以及膨脹氣體管道。通路裝置可用于在安裝所述氣球之后支撐所述氣球束帶。支撐件的一個例子是貫穿所述氣球的直徑或弦長的線纜、桿或梁，以防止來自所述固定裝置的撓曲、翹曲和顫振導致的顯著負載以及力矩傳遞到所述氣球薄膜和所述束帶。通路裝置可用于被動地保持所述內部氣球壓力。在操作時主動保持膨脹的情況下，這樣的膨脹開口和止回閥的組合將是有用的，例如安裝過程中利于在安裝其它通路裝置之前快速膨脹或者對所述氣球進行膨脹。被動壓力或薄膜應變調節器也可用作通路裝置。周向拉應力及其應變在經線上的演變提供了用于被動致動這種應變調節器的便利物理機制當所述氣球應變為所述薄膜在特定位置具有周向張力，以使縫打開而將溢出過量的膨脹氣體。一個或多個縫可設置在氣球周邊附近，可與另外的一薄膜或不止一個薄膜相結合，以防止膨脹氣體泄漏過量到應變閾值之下。應變調節對于壓力調節具有不可忽視的優勢，因為光學性能直接依賴于薄膜應變。盡管與所述壓力相關，但是尤其所述薄膜應變通常還依賴于所述薄膜的溫度、濕度、膨脹歷史(蠕變)、以及累積的損傷。所述壓力和應變之間的關系還依賴于批次間變量，例如薄膜的厚度、密度、以及雙軸性、退火、交聯以及結晶度。薄膜附件本文所述的“薄膜附件”為任意材料組件或材料，其通過針對至少一個功能性目的膠接、焊接、粘合、摩擦接合或機械緊固件而連接于所述氣球薄膜。薄膜附件的實例包括所述束帶、支撐條、用于密封通路裝置的通氣門及隔板、止回閥組件、線纜以及管支撐件、接收器組件的零件、顫振控制及熱交換零件及支撐件、以及外部固定片。薄膜調節器本文中所用術語“薄膜調節器”為出于改變薄膜的物理、機械、彈性、化學、光學、或電學性能、加強薄膜、或者消除薄膜內或在不連續(諸如通路裝置、膠接、焊接、接頭、裂縫、 孔、撕破處等)處的應力集中的目的而在氣球薄膜上處理、沉積、擴散、夾雜、機械纏繞、膠接、或層壓的任意材料組件、材料或化學品或者為氣球薄膜的機械或化學處理。調節器包括膠帶、補片、膠接薄膜、金屬板、纖維、膠粘劑、熱塑性膠粘劑、熱固性膠粘劑、接觸型膠粘劑、 壓感膠粘劑、B級膠粘劑、底劑(諸如聚乙烯亞胺基化合物)、墨水、染劑、防蒸汽及水材料、 紫外線吸收劑、紫外線保護劑、紅外線吸收劑及反射物、抗反射涂料、滑動涂料、等離子、火焰或電暈處理、自修復以及抗刮涂料等。調節器還包括機械穿孔及裝置，以促進氣體滲透。 調節器可在制造過程或在安裝地點安裝過程中進行結合。圍繞通路裝置的層壓應力強化補片為被結合的調節器的實例；于安裝地點貼在孔或撕破處上的膠帶補片為所被安裝的調節器的例子。像滑動涂料和等離子或電暈處理之類的薄膜調節器是本領域公知的，其便于制造和粘合。優選的薄膜調節器為用于將氣球膠接、粘合、內聚或以其它方式保留到所述束帶上的補片。一種這樣的補片是成形在氣球外表面上的一壓感、接觸、或其它粘合的或膠帶式的補片，以利于安裝并利于將負荷分布在所述薄膜和所述束帶之間。該粘合補片的一個實施方式是設置在所述薄膜上的一個或不止一個的周向環，當充了一部分氣或充滿了氣時， 所述環粘合到所述束帶上。這種設置在所述氣球的相對側上或者跨越所述氣球的膠接接縫的環或不止一個的環將是有利的，因為所述環能與所述束帶形成搭接接頭，這除了將風負荷及其它負荷進行分配之外還消除了作用在所述薄膜件的剝離-膠接部上的應力。此外， 優選地，弱粘合的非粘合性柔性條帶覆蓋在所述粘合補片上，以使所述氣球薄膜不會彼此粘合或粘合到所述束帶上，直到所述條帶從所述膠粘劑上剝掉。這種帶易于運輸和處理，且尤其利于這樣的安裝，即通過允許氣球充了一部分氣體或充滿氣體、并在所述膠粘劑未被覆蓋之前通過輕輕地將所述條帶從所述束帶和所述氣球之間拉出而仔細地將所述氣球定位在所述束帶。優選地，所述膠粘劑、氣球薄膜以及束帶表面被制定成所述膠粘劑大體保留在所述氣球薄膜上，而不是保留在所述束帶的表面上，這樣在放氣之后，氣球可從所述束帶上被完整無損地剝下，而不會留下粘的殘留物在所述束帶上。這種粘的殘留物會干擾其它氣球薄膜的安裝。可替代地，所述氣球可充一部分氣或充滿氣、并定位到被安裝成重疊在所述束帶和所述氣球薄膜之間的一個或優選多個接縫上的所述束帶和膠帶內。這種布置將對膠粘劑殘留物的轉移到所述束帶上幾乎不敏感，因為所述殘留物將不會過分地干擾下一個氣球薄膜的安裝。可替代地，不用膠帶，使用膠、膠粘劑、溶劑、或其它膠接試劑沿位于所述氣球和所述束帶之間的一個接縫或不止一個接縫進行涂覆。這種膠粘劑應優選使薄的大體不剝落的表面變干燥或變硬，且不應產生將劃痕、撕扯、或其它消弱所述氣球薄膜的硬邊或鋒利邊。調節器的另一優選實施方式是這樣的補片，其將所述氣球薄膜保持到所述束帶，
14以支撐所述氣球薄膜并利于安裝過程(例如在膨脹之前或者在所述薄膜充了一部分氣時) 中的對齊。當在操作中所述補片用于將所述氣球保持到所述束帶時，可采用各式各樣的膠粘劑、膠帶、膠等，但是必須仔細考慮來自該補片的殘留物的成分、量和位置。薄膜扭曲本文所用術語“薄膜扭曲，，是指薄膜的機械拉伸。這種扭曲可以為塑性變形或彈性變形、或者是任意組合。這種扭曲可以是雙軸向的和單軸向的，而且可在制造之后持久存留在所述薄膜中，或者可主要在制造過程中出現。一個扭曲為雙軸向的，或者更一般地為薄膜的各向異性拉伸，以抵消或減少所述薄膜中的單軸性或表面不均勻度(例如形成淺凹坑)。這種抵消可用于確保所述薄膜組件膨脹至精確形狀。在這種方式下薄膜拉伸可以與其它技術結合使用，以減少薄膜單軸性對膨脹后的薄膜形狀的影響，諸如不同定向(例如大體正交地的)頂部和底部薄膜。該拉伸可單獨進行或者結合熱來進行，以瞬息間確保操作過程中在所述薄膜上的對齊或者永久地扭曲所述薄膜。例如，一個或兩個薄膜在彼此膠接在一起或膠接于支撐條或者膠接于將支撐條保持的裝置上的同時，所述薄膜可被拉伸，以使膨脹后的形狀比無所述拉伸的情形更接近理想狀態。另一扭曲是所述薄膜的平面外弓形或凹凸壓印。如前所述，這種扭曲可以通過各種方式來形成，包括單獨地或與熱結地施加橫跨薄膜的壓差、機械處理和凹凸壓印。這些平面外扭曲的目的可用于調整所述氣球的深度，以例如更好地容置接收器或者修正膨脹的薄膜光學系統。一種這樣的扭曲為大體與所述氣球軸線同心的基本圓形的弓形區域。另一扭曲為大體與所述氣球軸線對齊的兩個基本同心圓之間的弓形區域。另一個扭曲是影響膨脹的薄膜形狀的在薄膜表面的凹凸壓印的“皺褶”。在無需沉積附加材料(例如添加薄膜調節器)而修正所述光學性能時，這種凹凸壓印的皺褶提供給氣球設計師巨大的靈活性。凹凸壓印可以以本領域所公知的各種方式機械地并結合加熱來快速并重復進行。與弓形薄膜不同，這些皺褶可以小得足以不會對薄膜板的卷曲或平坦層疊能力造成影響。實施方式1圖IA至圖IB示出了依據本發明一實施方式的可膨脹的太陽能聚光器。圖IA和圖IB分別示出了大體平坦的未膨脹的薄膜的正視圖和俯視圖。所述未膨脹薄膜的相對平且薄的特征便于制造和運送。圖IC和圖ID分別示出了已膨脹的薄膜的正視圖和俯視圖。 這些視圖基于實際測量結果并示出了薄膜形狀和皺褶程度。圖IE示出了平行于氣球的軸線(未示出)向下傳播的光線在接觸到反射薄膜之后進行反射的情形。所述光線沿著所述氣球軸線匯聚，同時在氣球中央附近具有峰值匯聚度。光線一離開氣球就快速發散，因此不會產生外部著火的危險。皺褶區域的外形和邊界依賴于氣球應變。圖2示出了針對不同平均應變量所測得的氣球橫截面的外形。隨著應變量的增加(例如在內部壓力增高的情況下)，皺褶區域朝氣球縫(軸向位置=0)移動。已膨脹的氣球的直徑約為未膨脹的氣球直徑的80%至93%。 徑向應變在氣球的軸線上達到峰值并朝氣球的邊緣逐漸降低。周向應變在氣球軸線附近達到最大值并隨著與軸線之間的距離增加而快速減小。氣球薄膜反射的光線的位置和分布隨著薄膜的徑向應變而變化。圖3A至圖;3B示出了近軸光線如何在各種凹面上進行反射。具體地，圖3A至圖;3B分別示出了拋物面和球面。圖;3B至圖3L示出了相同氣球在不同應變量或不同加壓下測得的氣球外形上的光線軌跡。在圖3C中，氣球在實際零應變下稍微膨脹。薄膜應變從圖3D中的約增加到圖3L 中的約45%的峰值，所述峰值接近尼龍薄膜氣球的爆裂應變。在所有情形中，光線最大匯聚度區域位于氣球內。顯然，所述反射表面的聚焦像差要比球形表面的聚焦像差差得多。所述接收器的尺寸和形狀應該與氣球的直徑和膨脹應變共同優化，以獲得最佳性能。例如，沿軸線定位的圓柱接收器將接收所有入射在反射表面上的光——因為非圓形氣球形狀或皺褶而偏離徑向軌跡的光線除外。其它各種形狀可應用于高效的接收器，例如球形、半球形、金字塔型、扁的或長的球形或半球形、或者特定匹配的幾何形狀等。然而，通常的接收器具有平坦的圓盤狀或方形的有效面積。對于落到氣球的中央部分上的光而言，不管所述像差如何，利用這種接收器可獲得高的聚光因子。圖4A示出了在膨脹至約1.5%應變的氣球中于不同位置處的聚光因子。 圖4B示出了氣球俯視區的光線落入所述匯聚區域的百分比。顯然，所述像差使得氣球的聚光因子和收集效率(經測量其均隨著已膨脹的氣球直徑的變化而變化)之間具有嚴重的矛盾。聚光率和收集效率之間的所述矛盾隨著氣球應變(至少高達約5% -20%的應變) 而提高。圖5示出了氣球在9.2%應變下的性能。在圖5中，采用200倍匯聚度的接收器將接收氣球的大約30%的光。出于幾個原因，大部分未利用的光不會對依據本發明的實施方式形成嚴重不利影響。第一，以俯視區為基礎，與常規剛性鏡相比，膨脹的氣球可以便宜400倍以上。與所述接收器裝置的成本相比，太陽能收集器的“不動產”或土地使用成本同樣地小。對于給定的產能容量而言，這種低效率的主要成本可包括1.增加的風荷載和支撐系統要求；2.增加的薄膜材料和束帶材料成本；3.增加的不動產要求；以及4.每個聚光器低的產能容量(每瓦特所增加的人工以及跟蹤系統成本)。這種低效率的一些優點抵消了這些成本。例如，浪費的光線使得匯聚光通量的邊緣變得柔和，這降低了對指向穩定性和精度的要求。圖6A至圖6B示出了 5%斜指向誤差對光線的影響。在虛線表示的接縫線的下方的水平條表示接收器。圖6A示出了氣球具有5%斜指向誤差。這種誤差會來自于例如風振顫或機械彎曲。一些正常“未使用”的光線入射在所述接收器上，使得這種指向誤差導致性能上的降低被削減。在圖6A的實施方式中，正常未使用的光線變成入射在所述接收器上， 這在太陽跟蹤為次優時提高了性能。可膨脹氣球設計使得實時控制匯聚區的形狀以及使匯聚區的形狀最優化變得容易。例如，圖6B示出了與圖6A相同的氣球以及接收器在低膨脹壓力下的指向誤差。在這樣的條件下，操作人員可選擇降低膨脹壓力，以使得時間-平均能量生成性能增加。當指向穩定性差(例如在風力較大的情況下)時，操作人員可降低所述膨脹壓力來獲得如圖6B所示的外形。所述聚光外形的柔軟性和針對環境條件調整所述聚光外形的能力有利于極不精確且剛性的氣球指向裝置，同時顯著地節約了系統成本。
具有支撐條的氣球的一個實施方式在不增加制造復雜性、材料要求或安裝要求的情況下，薄膜附件可用于提高聚光因子和收集效率。這些用于改進氣球輪廓的附件中的最重要的一類稱為“支撐條”。本文中所用術語“支撐條”為防止在壓應力下產生屈曲和皺褶的薄膜附件。支撐條可在制造過程中例如通過熱結合或膠粘劑膠接結合到薄膜上，袋或套可結合在所述薄膜上以容置在安裝地點安裝(可能可以再利用)的支撐條，或者支撐條可簡單地粘合安裝到薄膜上。支撐條可定位在所述反射薄膜之內或之外。支撐條的優選實施方式為安裝到氣球反射側的環形袋內的條帶、擠出成型件或桿。該實施方式是優選的，是因為支撐條能夠被再次使用。可替代的實施方式是支撐條具有針對在制造過程中用材最少設計、并結合到所述薄膜的橫截面， 或者支撐條可從所述薄膜上拆下并由制造商再使用或循環利用。圖7A至圖7E示出了一實施方式的可膨脹聚光器，其具有位于反射薄膜上的環形支撐條。圖7A至圖7B分別在正視圖和俯視圖中示出了未膨脹薄膜和支撐條。圖7C至圖 7D分別在正視圖和俯視圖中示出了膨脹的薄膜和支撐條。虛線表示在無支撐條時的反射薄膜的形狀。圖7E覆蓋了由膨脹氣球上的帶支撐條的反射器反射的光線軌跡。將支撐條設置在透明薄膜上幾乎沒有或根本沒有帶來任何好處，除非希望將焦點移至氣球之外，或者除非前部薄膜上的支撐條起到氣球束帶的功能。在圖7C中的虛曲線示出了在無支撐條時反射器的陡峭的外形。利用所述支撐條，薄膜在支撐條內的實際形狀為大體球形。如圖7C和7D所示，皺褶不會自支撐條起徑向向內顯著擴展。在圖7E中，聚光因子設計為超過73%氣球面積具有約870倍。如果未膨脹直徑相同，則圖7A至圖7E中的設計膨脹壓力與圖3G所示的情形相同，這呈現出更低的效率。支撐條使得可同步獲得的聚光因子和收集效率得到極大的提高。然而，采用支撐條的成本包括1.增加的組裝和安裝以及應力集中；2.增加的材料/聚光器；3.增加應力集中；以及4.更嚴格的指向要求。帶支撐條的氣球還將光匯聚在最接近于透明薄膜表面，這可能降低透明薄膜的使用期限、增加接收器組件的設計復雜性、并使得氣球之外的物品或人員暴露于高度聚集的太陽光下。圖8示出了采用支撐條以獲得1200倍聚光因子的兩個設計。圖8A的實施方式采用了薄膜剛性相同的透明薄膜和反射薄膜。圖8B的實施方式采用了透明薄膜的剛性為反射薄膜剛性的約一半。針對不同的工程設計目的，不同薄膜剛性可以以同樣的方式用于有具有支撐條的氣球或無支撐條的氣球等。在圖8B的實施方式的情況下，所述選擇可按照將前薄膜移動離開匯聚焦點的需求進行。某些金屬化薄膜(例如邁拉(mylar)或PET)可呈現比其它例如尼龍或ΒΟΡΑ之類的薄膜更好的反射性能和穩定性，且略微地更硬些并支持更低的極限應變。采用不同的材料可在保持所述焦點處于氣球內部的同時使反射薄膜處于更低的應變下。最后，在最優化單位用材的氣球強度、成本或使用期限的過程中，不同的剛性自然是使用不同薄膜的結果。透明薄膜的材料應能抵抗紫外線光輻射。為了延長聚光器壽命，透明薄膜或者能抵抗其光學和機械性能在這種照射下的降低、或者能初步擁有超額能力(例如，負荷承載)。丙烯酸材料為合適的透明薄膜材料，其在成本相對高和強度及溫度性能相對差的情況下提供良好的壽命周期。紫外線穩定化的或抑制的聚酯薄膜在強度和溫度性能良好的情況下提供了適中的生命周期，且對于高成本是適中的。紫外線穩定化的聚酰胺在成本稍高和強度稍低的情況下具有類似的性能。聚氟乙烯(PVF)以及其它含氟聚合物薄膜(TEDLAR、 TEFZEL等)在高成本和低強度的情況下提供了罕有的且可能超長的使用期限。其它值得注意的薄膜包括聚乙烯基塑料(其便宜、但是光學性能差、以及強度、溫度性能及使用期限性能低)、APET(無定形聚酯)、聚碳酸酯、以及聚丙烯。雙軸向薄膜可以采用，因為這簡化了裝置設計，以創建可膨脹至所需幾何的薄膜。還最好是采用在低應力和中等應力下具有大體線性、虎克應力-應變關系的薄膜。此外，不希望有薄膜蠕變，因為針對展開聚光器活動而言這必須隨著時間來降低膨脹壓力或相反進行補償。具有相對高的玻璃化轉變溫度的未增塑或稍增塑的聚合物、尤其是無論在任何條件下均光學透明的結晶聚合物是優選的，以限制蠕變。支撐條的一個實施方式支撐條附件的一個實施方式是這樣的塑料袋，即通過至少沿著圓形邊將薄膜層壓在反射薄膜上、同時具有至少一個用于在安裝地點安裝支撐條的開口而制得，如圖IlA所示。除了為支撐條提供套之外，所述薄膜層壓體可提供超高強度并使得反射薄膜防水。所述套的不膠接區域可以通過在所述套的區域內印刷或軋制或者涂覆抗粘合材料來創建、或者可以通過在共同擠塑過程中將所述膠粘劑材料掩膜(例如熱密封)或通過在共同擠塑之前沿著所需的套環涂覆可剝掉的且無過大應力的犧牲層來創建、或者通過避免施加充分的熱和壓力于所述區域來創建。不足的是，支撐條的外側面具有處于相對高的張力下的剝離膠條。熱密封因為其結合的強度和低成本是另一個優選的將薄膜附件結合的方式。可替代地，可以采用溶劑焊、RF焊、超聲焊以及其它本領域所公知的結合技術。例如，支撐條附件的優選實施方式是塑料、金屬、或復合條的環形箍，其沿著反射薄膜的一個邊緣被熱密封或粘合膠接(可采用一種或多種方式來提高前面列出的膠接強度)于如圖IlB和圖IlC分別示出的薄膜的外表面或內表面上。將支撐條結合于所述外表面上的優點在于，在進行所述初步氣球密封之前，無需安裝支撐條。此外，所述支撐條可容易地設計成使用較少材料、并機械連接于所述束帶，因為其不需要滑動到應力接縫中。所述支撐條由相對少量的張力下的剝離膠條來保持。將支撐條像圖IlC所示結合到氣球內側，將消除來自所述膠條的張力。然而，由于在組裝過程中需要將支撐條夾在未膨脹薄膜之間，所以設計理想擠塑形狀的工程設計能力被消弱。內部的支撐條和所述束帶之間的機械連接會典型地要求一個或多個薄膜通路裝置，但是所述支撐條的相對低應力的搭接膠接結合易于提供強化的效果。半剛性氣球的一個實施方式本發明的實施方式不限制于完全柔性的或有支撐條的氣球。依據可替代實施方式，氣球可以由這樣的薄膜制成，即所述薄膜的厚度足以抵抗某些彎曲或抵抗某些屈曲、但不足以抵抗由風載荷產生的大應力而無損壞或無過分扭曲。膨脹用的空氣可用作避免使用例如支柱或肋等其它強化物的關鍵結構性要素。膨脹用空氣還可調整半剛性表面的形狀以
18及隨后的所述氣球的光學系統。因為材料的相對厚度，僅膨脹壓力通常將不會使這種薄膜扭曲成具有曲率足以實現焦點位于氣球內的形狀。由此，對于這種氣球而言，通常會要求永久薄膜扭曲。所述扭曲可以在工廠或安裝地點中由特定設備來實施。如果在工廠外實施所述扭曲，則所述薄膜可以按照它們的弓形構型來層疊，以便于運送。可替代地，薄膜原材料可以以卷的形式被運送到安裝地點，并在安裝地點利用便攜機械或可在安裝地點作業的機械來進行扭曲，從而避免半剛性薄膜在其扭曲形狀下進行封裝的低效率以及難于運輸。可替代地，所述薄膜原材料可以采用能大體平式運輸并在安裝地點通過膨脹壓力、通過手等形成合適形狀的結構來進行扭曲。在這樣的實施方式中，薄膜的半剛性也提供了利用較小棱線造出有小面的“菲涅耳鏡”。這種有小面的反射鏡能提高所述反射鏡的有效收集面積，同時并不與自然穩定的已膨脹的薄膜形狀產生大的偏差，所述偏差可能使得半剛性反射鏡在膨脹應力作用下易于周向屈曲。合適的半剛性薄膜包括金屬薄膜(例如拋光鋁、電鍍塑料或鍍金屬塑料)、金屬薄膜以及防護屏障薄膜的層壓體、或涂覆薄膜等。束帶組件的實施方式圖9示出了束帶組件的典型構件，這些構件可以在制造過程中被完全或部分結合、或者在安裝地點被大體安裝。在該特定實施方式中，系索接頭在相對側上大體鏡像重復。還可以使用三個或更多個系索接頭，各系索接頭僅有一個系索點。圖9中的束帶組件的構件包括至少一個圍繞氣球周邊的環或弓形物、以及附連于所述氣球薄膜的接合件。這個接合件是將氣球保持到所述環上并將載荷分布到所述氣球薄膜上的構件。所述接合件的實施方式包括外貼膠帶、膠粘劑、預成型的膠粘劑、機械互鎖或纏結部件、摩擦結合件等。如果氣球接縫比薄膜強度弱，則所述氣球接合件優選地騎跨在或包圍住所述接縫，以用于強化。所述束帶可以選擇地包括諸如槽、凸片、孔眼等之類的特征，以幫助薄膜對齊以及氣球安裝。所述環的一部分實施為可在安裝地點彎曲成形的薄的金屬的、塑料的或復合材料的板帶。因為氣球大的周邊，所以出于運送方面的考慮，多條板可具有將在安裝地點安裝以形成所述環的構造。圖12A至圖12C示出一種這樣的板帶1200的各種視圖。圖12A示出了該板帶的正視圖，圖12B示出了側視圖，而圖12C示出了詳細的正視圖。如圖12C中所示，特征1202為方便與束帶組件的其它構件相匹配的特征。所述板帶還可以形成為非平面的，以容置其它束帶構件或者易于與其它束帶構件相匹配。特征 1204為易于使聚光器薄膜初步對齊并被放置的特征的示例。特征1206為易于調整束帶周長的構件的實例。特征1208為抵抗應力集中的機械強化件(例如褶邊強化件或層壓強化件)的一個實例。示于圖13和圖15中的特征1302和1502(下面說明)描述了該條帶在其彎曲和安裝狀態下的示范實施方式。可替代地，所述環可由包在輥上的原材料、通過可包括產生所需橫截面和箍形形狀的成形步驟在內的操作步驟而制成。圖15A至圖15B示出了束帶組件1500的實施方式，其使用了剛性匹配部件1502， 該剛性匹配部件1502結合有用于與跟蹤裝置連接的樞軸1506，并提供了通路裝置1508。圖13A至圖1 示出了束帶組件1300的一實施方式，其采用了在此稱為“皮帶扣”的剛性構件1304，以保持所述條帶而形成環1302。該皮帶扣提供了通路裝置1310并可靠地緊緊限制住所述條帶。在該實施方式中，利用緊裝配的導槽1316和凸片1312構成的系統來抑制所述條帶的轉動。在安裝時，所述凸片進入到孔、槽、凹口或其它這種形狀的特征 1314中，從而對抗張力地箝制所述條帶。在該實施方式中，所述凸片的角度和所述條帶的彈性均對所述箝制的可靠性作出貢獻。此外，在該實施方式中，所述條帶以某些花樣進行折邊(例如將所述材料在其自身上折疊到上方或者在所述條帶的端部附近層壓強化板)，以針對這些應力集中區域提供額外的強度。皮帶扣自身并不包含將聚光器系索到跟蹤組件上的樞軸，因此必須匹配于另一提供這種系索的部件。采用單獨系索的復雜性不應該過多苛責，因為其簡化了快速連接/脫開系統的設計。圖14A至圖14C示出了這種連接/脫開系統1400的一實施方式的視圖。構件1402 為組合的系索、密封板和閂鎖組件。構件1404為線纜，而構件1406為彈簧加載桿。在處于彈起位置時，構件1404松弛，所述彈簧加載桿將閂鎖指收回到槽1408中。所述聚光器組件 (為了清楚起見，僅由皮帶扣1410來示出)隨后自由地沿著構件1402的引導面1412和保持所述接收器的撐桿的引導面1412(在該實施方式中為線纜)而滑動。當聚光器到達預定位置時，所述弓I導面約束皮帶扣，以精確地保持皮帶扣的相對位置尤其是定向。在該實施方式中，構件1402的所述引導面與皮帶扣的開口 1414匹配，但是任何合適的部件可被匹配。一旦就位，線纜1404被張緊，使所述桿轉動、并由此使閂鎖1416的閂鎖指接合，所述閂鎖指相對于構件1402約束構件1410并預加負荷于其上，從而形成不透氣不透水的固定密封。該連接/脫開系統的其它實施方式涉及各種不同可逆匹配和閂鎖方式，包括其它機械布置、磁性布置、電磁布置、螺線管致動閂鎖以及非閂鎖機構等。不管什么方式，為了減少聚光器的維護和更換時間，能以機械方式(例如線纜、磁極或其它專用工具)或電學方式 (通過開關、包括無線信號在內的信號或軟件命令)遠程致動所述閂鎖的能力是期望的，因為這可以使得操作人員僅接近所述組件的一側就能安裝或拆卸氣球。所述遠程控制側可以與接近危險側(例如高壓、熱水或開水、升降機構等)重合，而且由此所述遠程使得維修技師與所述危險隔離。圖16A至圖16C示出了依據本發明的實施方式1600的聚光器、束帶、系索接頭 1612以及遠程閂鎖裝置1622、以及控制線纜1624、接收器撐桿1614、1616和1618以及撐桿連接器1620的關系。所述系索接頭在1602處樞轉。延伸臂可以繞著1604自由樞轉，以使所述線纜或跟蹤裝置16 的非平面運動不會使所述聚光器偏斜。為了優化這些設計構件， 在該設計中將成對的聚光器連接在一起。在每天的各個部分段，一個或其它聚光器的外部系索可以方便地定位以進行維護操作。電、水、和氣之間的彼此連接沿著聚光器之間的軸線行進。依據本發明，聚光器的維護設想為包括如下步驟，但不限定于所給順序1.等待直到當轉動所述陣列以提供便于接近外部系索機構(圖16A中的附圖標記 1606)的白天或夜晚的時間。2.在所述聚光器的方便接觸側執行脫開，例如使機械緊固件(圖16A中的1610) 脫開，并將線纜(圖16C中的16 )從其底座(圖16A中的1608)上松開。該步驟可能需要使用工具，以應對線纜張力。3.例如通過使線纜(圖16A中的1604，圖16C中的16 )松弛，將位于聚光器的遠程側的閂鎖或匹配件(圖16C中的1622)松脫。4.將聚光器組件從所述閂鎖(圖16C中的1622)和接收器撐桿(圖16C中的1614、 1616和1618)上移出，以使所述聚光器和束帶不受所述跟蹤和指向組件的約束。5.將舊的薄膜從所述聚光器組件上拆下，例如使所述薄膜和所述束帶之間的膠粘劑膠接剝離。6.在新聚光器薄膜組件上例如通過膠粘劑、膠帶、維可牢(Velcro)尼龍搭扣、機械裝置等使各個特征對齊并固定到例如所述束帶(圖12C中的1204)上的對應構件。7.將所述薄膜密封到包括所述束帶中的大通路裝置在內的區域上，以用于填充流體。準備膨脹。如果需要的話，例如通過將該通路裝置內的所述薄膜刺穿，以使能進行填充流體。可替代地，可在所述薄膜中預切開口或在所述薄膜中可結合止回閥組件，以輔助填充流體。為了避免具有過多的通路裝置，優選地使用相同的開口(例如圖13B的附圖標記 1310)，以對所述薄膜進行充注流體，最初所述開口用于一些其它功能(例如使所述接收器進入到所述薄膜中)。8.輕輕地對所述薄膜充注流體，以使所述聚光器接近于其最終構型，但是接頭和接縫不得承受過應力。9.按照需要調整所述膨脹的薄膜對齊程度。10.涂覆膠粘劑或其它材料，以使所對齊的氣球薄膜匹配于所述束帶，以使負載分布于整個薄膜上，并將所述薄膜中的所有開口相對于所述束帶組件密封。如上其它地方所述，這將涉及使用壓感膠帶等。在優選實施方式中，所述薄膜與所述束帶之間的匹配采用具有幾秒至幾分鐘或更長固定時間的液體膠粘劑，這樣在涂覆所述膠粘劑之后，可以進行一些快速調整。11.經由通路裝置(例如圖16A的附圖標記1610)插入工具，以引導線纜等穿過聚光器組件的內部并將這些線纜臨時連接到所述工具上。12.將所述工具抽回，同時將所述聚光器組件向上返回引導到所述跟蹤組件(圖 16C的附圖標記1614、1616、1618)上。如圖14B所示，在這個階段的過程中，引導部件1412 可有利于所述組裝的對齊和運動順暢。13.當所述聚光器組件就位時，致動所述遠程閂鎖。14.完成所述聚光器的可進出側的連接(圖16A的附圖標記1606)，以完成所述再安裝。值得注意的是，所述聚光器組件具有相對大的開口，以必須能使接收器撐桿和其它閂鎖裝置通過。從所述開口中出來的空氣會加大安裝的復雜程度。一種補救方式是在組裝過程中繼續將空氣吹送到所述聚光器內。另一種補救方式是通過使用柔性隔板、囊狀件、 止回閥、通氣門等來限制外流的空氣流。所述空氣流同樣也可利用可拆卸以供重復使用的插塞工具來進行限制。所述環可以可選地包括諸如槽、凸片、孔眼等之類的特征，以輔助薄膜對齊和氣球安裝。所述束帶還必須針對使所述氣球定位并定向的所述機械系索而設置接頭。該系索接頭以及所述系索在所述聚光器組件上的布置可以采取多種形式。然而，圍繞著所述氣球通常設置總共有至少三個系索點。特定的布置包括采用兩個相對設置的各自具有兩個系索點的系索接頭。一個系索點從運動學角度而言是冗余的，但是防止風載荷在所述氣球和束帶上產生過大的扭矩，因為這將影響聚光器性能和氣球穩健性。可替代地， 例如以約120度間隔或約90度和90度間隔圍繞所述束帶設置的三個系索接頭將各包含至少一個系索點。僅有一個系索點的系索接頭可以是束帶環上的加強件或其它法向定位件。可替代地，四個各自均具有至少一個系索點的系索接頭例如以約90度間隔圍繞所述束帶來設置。采用四個這種系索接頭(而不是運動學上最少的3個)的優點在于能夠減小由風載荷等造成的所述氣球的翹曲，并且能夠使得正交氣球指向系統更簡易。一個成本是增加的材料，但是如果額外的系索接頭能夠降低對所述一個環或不止一個環的強度要求，則這個成本可得以補償。可以使用附加的系索接頭來作為針對例如五足或六足定位系統的接頭。使用多個冗余的系索接頭可以使所述負荷分布，并實際上避免了在所述束帶上使用連續的環，然而， 這種系統的成本和機械復雜性則可能不合算。從定義上看，系索接頭上的系索點實現與所述系索的連接。在一些優選實施方式中，這些系索點能夠在有限或無限的角度范圍下隨意樞轉。在圖9所示的實施方式中的所述系索點為相對于所述氣球傾斜30度。通過改進所述桿臂，這種傾斜偏置可以使高緯度下的應力降低并且具有更好的控制。所述傾斜的優選范圍為10度至30度，但是可以高達0 度(與所述周向的法向對齊)至90度(與所述周向對齊)，因為除了緯度之外的考慮因素也可驅使最優化設計，例如使成本最低或避免機械干擾。所述束帶組件還示出具有供所述接收器組件的附件。所述附件包括通路裝置(示出)、接收器組件栓系特征(例如孔眼、孔洞、槽、凸片、鉚釘)或其它為本領域所廣泛公知的手段。所述環的優選實施方式是在安裝地點彎曲成形的薄的金屬的、塑料的或復合材料的板帶。因為氣球大的周邊，所以出于運送目的的考慮，多條板可具有將在安裝地點安裝以形成所述環的構造。可替代地，所述環可由包在輥上的原材料、通過可以包括產生所需橫截面和箍形狀的成形步驟在內的操作過程制成。來自所述系索點的力被傳遞給所述環。所述系索點可位于所述環上，以避免使用單獨的系索接頭支撐構件。然而，除了在高緯度處，這一般將要求所述環更寬并由此不必要地使用更多的材料。所述系索接頭支撐構件的優選實施方式包括1.板狀金屬的、塑料的、或復合材料的凸緣，如圖所示出的；2.從這種凸緣上沖壓或模制出的桁架網狀構造，以使所用材料最少；3.多個剛性梁，其組裝到桁架中以支撐所述系索點；或者4. 一個或多個承壓梁和可伸長的懸掛線纜的組合。這些支承構件可包括離散調整傾斜偏置角通路，所述傾斜偏置角通路例如為其中插入有一個或多個銷、彈簧片、鉚釘、螺釘、螺栓、或其它機械緊固件、用于保持所選偏置角的弧形孔或槽。也可例如通過槽或夾具來連續地調整所述傾斜角，只要它們被充分分析以在不喪失它們的設定的情況下經得住風載荷。離散調整和精確的連續調整的組合可用于調節制造或安裝的不精確所產生的最小指向誤差。不同系索接頭上的系索點的定位同樣可能需要進行調整，以對所述指向誤差進行調節。再有，所述調整設計可以是足夠嚴格的，以隨時間的流逝來保持其設定。為了使機械復雜性和成本降低，優選的可替代方式是在完全結合所述氣球接合件(例如膠帶貼、涂膠或剝掉膠粘劑覆蓋物)之前，對所述薄膜相對于所述環的位置進行調整。這種調整也可通過太陽跟蹤系統的構件來調節。圖10示出依據本發明另一實施方式的氣球束帶組件。圖10示出帶支撐條的氣球， 但是這種布局也適于無支撐條的氣球。兩個環用于保持氣球。通過環連接裝置來保持所述環的相對位置。所述環連接裝置可以由成型的金屬板制成(如圖所示)或者由模壓的或模鍛的塑料或復合材料來制成。可替代地，所述環連接裝置可由多個桁架構件、或至少一個承壓桁架和可伸長的繩索、線纜或絲線之間的組合來組裝，或者所述組裝可單純地采用所述氣球的膨脹壓力以拉伸所述環之間的張力繩索、線纜或絲線。優選的環幾何為由管或擠出成型件形成的箍。再有，優選的具有所述環的氣球接合件是膠帶條、預組裝在氣球薄膜上的膠粘劑、或者膠。如果所述兩個環的連接裝置用于帶支撐條的氣球，則其優選地使用所述支撐條作為組件弓I導件、并可直接機械連接于所述支撐條而非連接至單獨的粘合接頭。可替代地，所述環可通過附著于所述薄膜上的機械部件(如這些在機械可再次密封的塑料袋) 而連接于氣球薄膜。塑料薄膜的組裝薄膜氣球或箔氣球和其它塑料薄膜的組裝是公知的，但是可膨脹聚光器的幾個方面使得所述組裝方法變得復雜。常規的箔氣球通過在用于所述氣球的所述薄膜的基體聚合物(通常為尼龍)上由混合擠壓熱密封聚合物(通常為聚乙烯/乙烯基混合)來構造。隨后，膠粘劑側被一起從輥上展開并被熱密封。由此，所述膠粘劑層在所述氣球的內部徹底覆蓋所述薄膜。所述膠粘劑層典型地將所述反射光進行漫射并使得所傳輸的光過于分散，從而不是一種可行的組裝方法。例如通過使所述膠粘劑熱回流或將所述膠粘劑在拋光表面上輥壓、調整所述膠粘劑配方、或者是相對已有技術的這些改進的組合，可減少所述膠粘劑層的分散量。一個可替代的解決方案是，將所述膠粘劑僅涂覆到所述反射薄膜上，正常組裝所述氣球，為所述膠粘劑的熱密封提供一些額外時間和壓力，以在所述膠接處漫射到所述透明薄膜中，并隨后翻轉所述氣球(將所述內側翻轉到外部)。然而，所述制造方法不利于大規模生產。優選的可替代方式是，在輥壓、噴射、或絲網涂覆中將所述膠粘劑涂覆于一個或兩個薄膜上的環上，具體地涂覆于所述薄膜的金屬化側(如果那個薄膜被涂覆的話)。隨后， 所述薄膜與所述金屬化側一起夾在所述內側，且所述膠接通過在所述邊沿周圍加熱并加壓來完成。因為這些氣球的直徑大到例如幾米，所以所述加熱和加壓可通過在旋轉臂或計算機控制橫軸上的熱輥或超聲焊機來最佳地施加。依據本發明實施方式的膠接程序包括按以下順序但不限制于所給順序的一個或多個步驟1.沿著待膠接的表面對所述透明薄膜進行電暈、等離子、火焰、或研磨處理；2.將底劑(例如基于聚乙烯亞胺(PEI))應用于所述透明薄膜表面；3.將熱塑性熱融或熱密封膠粘劑(例如聚乙烯、EVA、丙烯酸等)應用于所述表面。 如果需要侵蝕性地膠粘到所述金屬化反射薄膜或者天然聚合物的反射薄膜或透明薄膜，則可對所述膠粘劑進行調制。在一個步驟中也可利用底劑分子來進行實施，且所述膠粘劑可以以顆粒懸浮物形式來擴散。可替代地，可在熔融狀態下噴射或沉積膠粘劑混合物。4.對所述反射薄膜進行電暈、等離子、火焰、化學和/或研磨處理，以提高膠接強度。如果采用具有弱金屬化膠接的薄膜，則這種處理可以具有足夠的侵蝕，以整個消除所述
金屬化。5.將所制備的薄膜熱密封在一起。其它可能的膠粘劑包括熱熔活性聚氨酯。其它結合技術(例如超聲焊接和RF焊接等)已為本領域所公知并可作為替代使用，或者與熱密封結合使用。與單一成分薄膜相比，不同材料的層壓體常常是更有利于作為蒸汽屏障等。使用所述工程薄膜層壓體來提高性能和使用期限是可預計的。合適的薄膜包括PET(聚酯)、 APET (無定形聚酯)、BOPA (尼龍)、BOPP (聚丙烯)、乙烯基、丙烯酸、K0RAD、聚碳酸酯、以及氟化薄膜(例如TEFZEL、TEDLAR、聚氟乙烯)。用于反射表面的合適的金屬包括鋁、銀、金、 鉬。可替代地，所述薄膜可采用多層電介質反射鏡。使用紫外線阻止劑、受阻胺光穩定劑 (HALS)、以及其它保護劑在使用期限上的優點可以抵消其在成本上的劣勢。由此已經說明了本發明的示范性實施方式，本領域的普通技術人員應該注意的是，在所述披露書中的實施方式僅是示范性的，且在本發明的范圍內可進行其它替代、改造和修正。由此，本發明不限于在此示出的具體實施方式
，而是本發明僅由隨附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種裝置，包括上薄膜板，其構造成使入射光透射；以及下薄膜板，其構造成反射入射光，所述下薄膜板經由中間環與所述上薄膜板結合，使得結合后的所述上薄膜板和下薄膜板的膨脹形成一氣球，所述氣球將通過所述上薄膜板透射的入射光反射到位于所述氣球內的焦點上。
2.如權利要求1所述的裝置，其中，所述下薄膜板通過粘合劑與所述中間環結合。
3.如權利要求1所述的裝置，其中，所述下薄膜板通過摩擦力與所述中間環結合。
4.如權利要求1所述的裝置，其中，所述下薄膜板通過機械緊固件與所述中間環結合。
5.如權利要求1所述的裝置，其中，所述上薄膜板通過粘合劑與所述中間環結合。
6.如權利要求1所述的裝置，其中，所述上薄膜板通過摩擦力與所述中間環結合。
7.如權利要求1所述的裝置，其中，所述上薄膜板通過機械緊固件與所述中間環結合。
8.如權利要求1所述的裝置，其中，所述中間環包括構造成用來將所述氣球束縛于一物體上的束帶。
9.如權利要求8所述的裝置，其還包括與所述束帶以及一剛性定位器接觸的系索。
10.如權利要求8所述的裝置，其中，所述束帶是柔性的，并且構造成抵抗所述氣球內的膨脹壓力。
11.如權利要求1所述的裝置，其中，所述中間環包括支撐條。
12.如權利要求11所述的裝置，其中，所述支撐條在低于所述氣球的赤道的位置處繞著所述氣球延伸。
13.如權利要求11所述的裝置，其中，所述支撐條在高于所述氣球的赤道的位置處繞著所述氣球延伸。
14.如權利要求13所述的裝置，其中，所述支撐條起到束帶的作用。
15.如權利要求11所述的裝置，其中，所述支撐條是剛性的且處于受壓狀態，并且抵抗向內的力。
16.一種收集太陽能的方法，包括將入射到一膨脹的氣球的透明的上板上的光反射到位于所述氣球內的焦點上，所述反射使用所述氣球的經由中間環與所述上薄膜板結合的反射性下薄膜板來進行。
17.如權利要求16所述的方法，其還包括將所述膨脹的氣球通過所述中間環以及一剛性定位器錨定在地上。
18.如權利要求16所述的方法，其中，所述中間環是構造成用來抵抗所述氣球內的膨脹壓力的柔性束帶。
19.如權利要求16的方法，其中，所述中間環包括在低于所述氣球的赤道的位置處繞著所述氣球延伸的支撐條，所述支撐條限定所述膨脹的氣球的下薄膜板的形狀，使得所述焦點位于所述氣球的內部。
20.如權利要求19所述的方法，其中，所述支撐條是剛性的且處于受壓狀態，并且抵抗向內的力。
21.如權利要求16所述的方法，其中，所述中間環包括在高于所述氣球的赤道的位置處繞著所述氣球延伸的支撐條。
22.如權利要求21所述的方法，其中，所述支撐條起到束帶的作用。
23.如權利要求21所述的方法，其中，所述支撐條是剛性的且處于受壓狀態，并且抵抗向內的力。
24.如權利要求16所述的方法，包括如下步驟通過粘合劑將所述下薄膜板與所述中間環結合。
25.如權利要求16所述的方法，包括如下步驟通過摩擦力將所述下薄膜板與所述中間環結合。
26.如權利要求16所述的方法，包括如下步驟通過機械緊固件將所述下薄膜板與所述中間環結合。
27.如權利要求16所述的方法，包括如下步驟通過粘合劑將所述上薄膜板與所述中間環結合。
28.如權利要求16所述的方法，包括如下步驟通過摩擦力將所述上薄膜板與所述中間環結合。
29.如權利要求16所述的方法，包括如下步驟通過機械緊固件將所述上薄膜板與所述中間環結合。
30.一種制造太陽能收集器的方法，所述方法包括 將第一薄膜板的周邊與一中間環結合；以及將氣體引至所述第一薄膜板和一第二薄膜板之間，使得包括所述第一薄膜板、所述第二薄膜板以及所述中間環的氣球膨脹，從而使穿過透明上薄膜板的入射光被反射性下薄膜板反射到位于所述氣球內的焦點上。
31.如權利要求30所述的方法，其中，所述中間環包括支撐條。
32.如權利要求30所述的方法，其中，所述中間環包括束帶。
33.如權利要求30所述的方法，其中，所述第一薄膜板包括所述透明上薄膜板。
34.如權利要求30所述的方法，其中，所述第一薄膜板包括所述反射性下薄膜板。
35.如權利要求30所述的方法，其中，利用機械緊固件和/或摩擦力將所述第一薄膜板的周邊結合到所述中間環。
36.如權利要求30所述的方法，其還包括將所述第二薄膜板的周邊結合至所述中間環。
37.如權利要求36所述的方法，其中，利用機械緊固件和/或摩擦力將所述第二薄膜板的周邊結合到所述中間環。
38.一種可膨脹的氣球，其構造成匯聚太陽能，所述氣球包括 構造成用來使入射光透射的透明上薄膜板；反射性下薄膜板；結合至所述透明上薄膜板或結合至所述反射性下薄膜板的環；以及抵靠所述氣球的包括所述環的圓形區域的束帶。
39.如權利要求38所述的可膨脹的氣球，其中，所述環包括支撐條。
40.如權利要求39所述的可膨脹的氣球，其中，所述環結合至所述反射性下薄膜板，以限定所述反射性下薄膜板的形狀，使得所述入射光反射到位于膨脹的所述氣球的內部的一；卜.ο
41.如權利要求39所述的可膨脹的氣球，其中，所述環結合至所述透明的上薄膜板，并且起到所述束帶的作用。
42.如權利要求38所述的可膨脹的氣球，還包括與所述反射性下薄膜板和/或所述透明上薄膜板的交界部。
43.如權利要求42所述的可膨脹的氣球，其中，所述交界部包括粘合劑、摩擦力和/或機械互鎖件。
44.如權利要求38所述的可膨脹的氣球，其中，所述反射性下薄膜板或者所述透明上反射板通過粘合劑結合至所述環。
45.如權利要求38所述的可膨脹的氣球，其中，所述反射性下薄膜板或者所述透明上反射板通過摩擦力結合至所述環。
46.如權利要求38所述的可膨脹的氣球，其中，所述反射性下薄膜板或者所述透明上反射板通過機械緊固件結合至所述環。
全文摘要
本發明的實施方式涉及利用至少一個透明薄膜和一個反射薄膜的組件進行太陽輻射能匯聚，所述組件膨脹后的形狀將平行光線反射到組件內部的匯聚焦點上或者與組件緊鄰的匯聚焦點上。本發明的實施方式可以借助薄膜間的膠接或焊接而組裝成大體平坦的層疊件，這樣其可與常規的高生產量薄膜制造工藝相兼容。依據本發明的實施方式可采用外部周向環或“束帶”組件來支撐氣球并限定氣球的方向，以抵抗風力等，而無嚴重的應力集中。依據本發明的實施方式還可利用薄膜附件，以有利于連線、降低應力集中并修正膨脹后的形狀。依據本發明的實施方式還可采用包括層壓薄膜、膠粘劑、印花等在內的薄膜修正器，以利于安裝、連線和其它功能。
文檔編號G02B7/182GK102213824SQ201110087729
公開日2011年10月12日 申請日期2007年8月23日 優先權日2006年8月23日
發明者E·B·卡明斯 申請人:清涼地球太陽能公司