收集太陽能的設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于獲得太陽能的設備，該設備包括:反射裝置，具有反射面，該反射面具有至少一個焦點；折射裝置，具有讓陽光進入的入射面以及面對反射裝置的反射面的出射面，折射裝置設置成能夠繞第一旋轉軸旋轉，反射裝置設置成能夠繞第二旋轉軸旋轉，能量轉換裝置的入射區設置成至少靠近反射面的至少一個焦點，以及定位裝置設置成根據太陽的當前位置來使折射裝置繞第一旋轉軸線旋轉并且使反射裝置繞第二旋轉軸線旋轉。
【背景技術】
[0002]從歐洲專利申請EP2005074已知這樣的設備。該設備包括棱鏡式透鏡形式的折射裝置，折射裝置在入射面從第一方向捕獲陽光并在出射面沿第二偏離方向發出陽光。反射體安置有沿該第二方向的凹形反射面，從而捕獲折射裝置折射的光線并將這些光線聚集在反射裝置的焦點上。在這個焦點上或靠近這個焦點安置有將陽光轉換成電能的光電池。為了使該設備的性能最優化，透鏡和反射器均安裝成能夠繞旋轉軸線旋轉且設置有定位裝置，該定位裝置將它們相對于彼此的方向連續地調整到太陽的當前位置。這種將方向連續或周期性調節到太陽在空中連續改變的位置的方向調節促使最優比例的陽光到達光電池。因此，可以得到對于這種設備的操作效率的實質性改善，有利于使其經濟可行性達到最大程度。
[0003]所述經濟可行性還取決于其它因素。首先是設備待設定的地理位置。在日照時間更長的區域中，可以獲得比太陽在空中時間較短的區域更多的能量。而且，技術因素很重要(比如設備的耐久性和可靠性)，應該優選地使其無人地和以完全自動的方式操作。最終，經濟因素發揮作用，比如表面區域的有效性和成本價格，特別是如果在大量這種類似設備的停放處使用該設備，從而實現更大的總產量。
[0004]因此，不出意料地，沙漠區域特別顯著地適用于使用這種裝置來獲得太陽能。但是，這意味著設備必須能夠經受沙漠區域特有的極端氣候現象，比如流沙和每日溫度波動大。本發明尤其用于提供首段中所述類型的設備，該設備在這種環境下仍具有可靠且持久的不間斷操作。
【發明內容】
[0005]為了完成預期目標，一種根據本發明的首段中描述的類型的用于從陽光獲得能量的設備的特征在于，反射裝置、折射裝置、定位裝置和轉換裝置從具有共同殼體的一體單元延伸，折射裝置可以相對于殼體的基部繞第一旋轉軸線旋轉并且設置有主驅動裝置，主驅動裝置能夠且設定成在該折射裝置上施加相對于殼體的基部繞第一軸線的旋轉，反射裝置設置成能夠在殼體內繞第二旋轉軸線旋轉，并且設置有副驅動裝置，以在該反射裝置上施加相對于基部繞第二軸線的旋轉，并且折射裝置和反射裝置圍出折射裝置的出射面與反射裝置的反射面之間的至少幾乎防塵、封閉但透空氣和水蒸氣的室，該室至少包含所述轉換裝置的入射區域。
[0006]因此，折射裝置和反射裝置在一體單元中彼此結合，該一體單元使折射裝置與反射裝置之間包含轉換裝置的空間能夠充分封閉。沙子和灰塵因此沒有或幾乎沒有滲透的機會，然而在周圍溫度下降(比如夜間)時水蒸氣能夠離開而不會冷凝。設備因此顯著地適合在每日溫度波動大的沙漠區域中使用，但當然還可以有利地在少數極端地方中使用。
[0007]在上下文中，設備的特定實施例的特征還在于基部與反射裝置之間的殼體包括至少幾乎防塵的第二室，主驅動裝置和副驅動裝置至少大體上設置在第二室中。因此，驅動裝置在為此目的而充分封閉的單元的室內還免受灰塵和沙子的影響。此外，在共同、充分封閉的單元中的所有相關部件的聯合(unificat1n，統一)減少了設備的安裝時間和安裝費用，其僅需要被放置就位并連接到能量消耗網絡。
[0008]除了充當光學部件，反射裝置可以在設備中充當結構元件。在上下文中，根據本發明的設備的另一特殊實施例的特征在于反射面從反射體延伸，該反射體幾乎完全使第一室與第二室彼此分離，并且特別地，反射體在第一室與第二室之間留有至少幾乎防塵但通風的縫隙。因此，反射體以防塵但經由例如所述縫隙通風的方式使第一室與第二室彼此幾乎完全閉合。室的有意的通風不僅促進設備內的濕度和水蒸氣管理，還促進溫度的平衡(leveling)。不期望的冷凝和設備的機械應力的風險因此能夠被限制。
[0009]根據本發明的設備的另一特殊實施例的特征在于主驅動裝置包括主電機單元或致動器，該主電機單元或致動器可以直接或者可以不直接剛性地連接到折射裝置和殼體的基部中的第一個，并且該主電機單元或致動器借助輸出軸可以直接或者可以不直接與齒(toothing)接合，該齒從折射裝置和殼體的基部中的第二個延伸。因此，基部提供了參考點，折射裝置相對于該參考點被定位。對于反射裝置，這一點是可能的，或者至少某些相似之處是可能的。為了這個目的，根據本發明的設備的另一特殊實施例的特征在于副驅動裝置包括副電機單元或致動器，該副電機單元或致動器可以直接或者可以不直接剛性地連接到反射裝置和殼體的基部中的第一個，并且該副電機單元或致動器借助輸出軸可以直接或者可以不直接與齒接合，該齒從反射裝置和殼體的基部中的第二個延伸。對于電機單元/致動器，優選地使用步進電機。這能夠分別在折射裝置或反射裝置上施加相對于相關的旋轉軸線的極其精確的旋轉角度。
[0010]轉換裝置和反射面所處的第一室中的冷凝必然導致設備暫時甚至永久的低效率，尤其是如果結果是在其中一個表面處的鹽或氧化物沉積。為了進一步減少發生這種情況的風險，根據本發明的設備的另一實施例的特征在于第一室包括可逆水分吸收裝置，該裝置與反射面和折射裝置的出射面開放地連通，并且尤其在于，吸收裝置包括多孔吸收體，特別是包含纖維素的吸收體，更特別地是木制吸收體。這背后的想法是在第一位置通過吸收體中水分的吸收而非冷凝，從而消減(counteract)過量的水蒸氣。隨后，如果例如通過加熱使非飽和空氣上升，吸收體將這些濕氣釋放到周圍環境。由于這種可逆性，吸收體將不會這么快地飽和且可以以這種方式操作很長時間。
[0011]除反射裝置之外，折射裝置(除了光學功能之外)也能夠滿足根據本發明的設備內的結構作用。為了這個目的，根據本發明的設備的另一特殊實施例的特征在于折射裝置包括折射體，該折射體在主側上至少幾乎完全密封地閉合殼體。折射體因此形成閉合殼體的蓋(lid)。這方面的好的經驗知識借助設備的特殊實施例而獲得，其中折射裝置包括棱鏡式透鏡(prismatic lens)，特別是菲涅耳透鏡。
[0012]為了提高效率和輸出，根據本發明的設備的優選實施例的特征在于反射面包括多個部分(segment，區段)，每個部分具有其自己的焦點，并且在至少靠近這些部分的焦點的每一個的位置包括副折射裝置，這些部分具有與轉換裝置的主表面至少幾乎重合的焦點。因此，在通過折射裝置的折射之后，入射陽光可以從這些部分聚合到它們各自的焦點。副折射裝置進而用于將光聚集在轉換裝置的操作主表面上，這因此分配在入射面處進入的至少幾乎所有光。
[0013]另一特殊實施例涉及一個或多個光電池形狀的轉換裝置，該轉換裝置將陽光轉換為電能。設備的另一特殊實施例的特征在于轉換裝置剛性地連接到反射裝置。因此，轉換裝置總是位于反射裝置的一個或多個焦點處，而不管它們相對于第二旋轉軸線的定向。
【附圖說明】
[0014]現在基于實施例的示例以及附圖來進一步解釋本發明。在附圖中:
[0015]圖1是根據本發明的設備的實施例的示例的剖視圖。
[0016]附圖僅僅是示意圖且沒有完全按比例畫出。特別地，為了清楚，一些尺寸可以渲染為更大或更小。圖中的對應部件盡可能用相同的附圖標記指代。
【具體實施方式】
[0017]由于礦物燃料減少或越來越難以恢復，然而世界能源需求顯示為上升趨勢，因此可再生能源作為附加能源越來越重要。就此而言，太陽能可以是一個重要因素，如果可以實現足夠高的性能和足夠高的產量。本發明提供一種可以同時滿足這兩個方面的用于獲得太陽能的設備。圖1中示出這種設備的示例。
[0018]設備至少包括幾乎完全防塵的封閉殼體10。中空鏡形式的反射裝置20位于封閉殼體10內。雖然鏡20可以構造有單個凹部，特別地可構造為具有單個焦點的雙曲線反射面21，這個示例使用具有多個中空反射面的反射裝置，上述多個中空反射面具有多個單獨的葉片(lobe)。在這個示例中，反射面包括四個這種葉片，每個葉片具有各自的焦點。
[0019]能量轉換裝置位于焦點上或靠近焦點，以便從焦點上聚集的陽光獲得能量。在這個示例中，能量轉換裝置包括一個或多個光電池(photo-voltaic cel I)本體，光電池本體尤其與多個透鏡組成的副光學系統45結合。透鏡45放置為入射面在鏡的一個或多個葉片22的焦點上或靠近焦點處。各個透鏡的焦點依次至少幾乎與一個或多個光電池40的作用面(active surface)—致。另外，關于能量轉換裝置，還可以使用用于獲得熱量的光-熱(hel1-thermic)設備，但是在本示例中，使用將入射陽光轉換為電的一個或多個光電池。與光電池一起，副光學系統45通過一組剛性臂47固定連接到鏡20，使得轉換裝置總是位于鏡的焦點上。對于這里使用的光-電轉換裝置的實施例的另一示例，參考申請人的另一正在申請中的專利申請，該申請的內容應該認為被援引且并入于此。
[0020]殼體10還包括在主入射側的棱鏡式透鏡形式的折射裝置。該透鏡由在主入射側閉合殼體的板狀體60形成。板狀體可以由玻璃形成，但是從節省成本的角度來看，這個示例使用清晰、透明的塑料(特別是聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯)，該塑料可以設置或不設置有額外的傳輸涂層，從而盡可能在其入射面上抵消反射。在出射側，板狀體60的表面已經被加工成棱鏡式鋸齒形輪廓已經設置在其中。因此，板狀體作為所謂的菲涅耳透鏡(Fresnellens)，以一定角度沖擊(impinge)的光借助該菲涅耳透鏡向光學主軸線彎曲。如果需要，板狀體60可以覆蓋有玻璃板以抵抗腐蝕。
[0021]透鏡牢固地連接到殼體10的第一殼部11，該殼部具有步進電機31(帶有輸出軸和鏈輪齒(sprocket) 35)形式的驅動裝置，該殼部與從殼體的基部13延伸的齒圈(toothwreath)36接合。因此，在操作期間，殼部11繞第一旋轉軸線71可旋