[发明专利]太阳辐射集中器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在集中太阳辐射中使用的集中器。本发明具有对各种可能类型的接收器的集中辐射的应用，所述各种可能类型的接收器包括被布置用于提供太阳能到热能的转换、太阳能到化学能的转换、以及太阳能到电能的转换的那些接收器。

背景技术

本发明所涉及类型的集中器(有时被称为平板集中器)通常用在屋顶和类似的这种应用中，并且为此目的，该集中器被构造成相对不引人注目的单元，该单元提供对入射太阳能的集成的集中和收集。

已开发了各种改良类型的平板集中器，以替选地并入透镜系统和线性槽型反射器系统，其中的一些已包含有静态收集器系统，而其中的其它已并入了动态(太阳跟踪)收集器系统。已开发了具体设计来提供太阳能到热能的转换，该转换一般包括对管型接收器内的水或其它流体的加热；以及太阳能到电能的转换，在后一情况下使用高性能光伏(photovoltaic，PV)电池。

具有与本发明相关背景的典型平板集中器是在依据作为Hines等人的受让人的、名称为Practical Instruments的公司所提出的国际专利申请第PCT/US2007/001159号的WIPO国际公布第2007/084517号中公开的一种集中器。所公开的太阳集中板包括多个平行隔开的、槽状的线性集中器模块，其中的每个带有PV电池的线性阵列。集中器模块具有槽壁，该槽壁被形成为向PV电池反射入射太阳辐射的轮廓(profile)，并且集中器模块被布置成被驱动以相对于支撑结构在枢轴上转动(pivot)，以跟踪太阳的明显移动。因此，在所公开的太阳集中板中、以及在本申请人所知道的所有其它线性平板集中器中，每个接收器(例如，以PV电池的线性阵列或流体导管的形式)由以槽状集中器模块的形式的单个折射器或单个反射器承载，从而与所述单个折射器或单个反射器相关联。

另外，已描述了大规模线性菲涅耳太阳能-热能收集器系统，并且针对用途相关的应用构造了该系统，并且其中，采用多个(地面安装的)枢轴反射器来实现提高的线性延伸接收器的辐射。然而，这样的系统在种类上与本发明所涉及类型的集中器不同。

发明内容

广义地讲，本发明提供了一种太阳辐射集中器，其包括：具有孔的外壳，该孔被布置成允许入射太阳辐射进入；位于外壳内的至少一个线性延伸接收器；以及多个线性延伸行聚焦反射器元件，其与接收器相关联并且被布置成向接收器反射进入外壳的入射太阳辐射。提供驱动机构以将枢轴太阳跟踪驱动传给反射器元件，并且对太阳辐射基本上透明的至少一个窗限定了外壳的孔。

集中器期望并入多个接收器，并且在本发明实施例之一中的发明由此可被定义为提供一种太阳辐射集中器，该集中器包括：具有孔的外壳，该孔被布置成允许入射太阳辐射进入；位于外壳内的多个横向间隔的线性延伸接收器；以及多个线性延伸行聚焦反射器元件，其与接收器中的相应接收器相关联并且被布置成向相应接收器反射进入外壳的入射太阳辐射。提供驱动机构以将枢轴太阳跟踪驱动传给反射器元件，并且对太阳辐射基本上透明的至少一个窗限定了外壳的孔。

在集中器部件(全部地)位于有盖的(即，有窗的)外壳内的情况下，保护各种部件(与上述大规模线性菲涅耳太阳能-热能收集器系统相反)免受风和其它不利的天气情形。这消除或者至少降低对清洁部件的要求，并且有利于采用轻重量(低惯性)的反射器元件。

依据要从集中器输出的能量的形式，接收器可选地采取各种形式。当例如需要太阳能到热能的转换时，接收器将采取导管的形式，通过该导管，油、水或其它热交换流体可在工作中通过。在该情况下，导管可选地涂覆有太阳选择性表面涂层，以增强对太阳辐射的吸收和/或降低IR辐射的发射。

当需要太阳能到电能的转换时，接收器可各自包括PV电池的线性阵列，例如以被紧固到线性延伸载体的PV晶片方块(dice)的形式。

如以上所指出的，依据输出功率要求，太阳集中器可选地并入任意期望数目的接收器。然而，在本发明的一个实施例中，集中器包括两个接收器，其中的每个可具有大约15mm到40mm的被照射(目标)宽度以及1000mm到4500mm范围内的长度。承载PV晶片方块的接收器通常可具有大约25mm的目标宽度，并且在太阳能-热能实施例的情况下，接收器通常可具有大约35mm的目标宽度。