[发明专利]太阳能热交换设备

说明书

一种太阳能热交换设备，被配置为接收太阳辐射，然后将太阳辐射聚集到固体靶标上，然后将热能从固体靶标传递到流体介质，尤其是气相介质，例如空气。

技术领域

本发明涉及太阳能热设备，尤其是，不排他地涉及构造成利用太阳能并将其传递到另一种用于发电的介质的太阳能热交换设备。

背景技术

热交换器是众所周知的，并且被设计成将热能从一种介质传递到另一种介质。热交换器具有广泛的应用，并且在工业中用于大规模工业生产过程的冷却和加热。双管热交换器是工业上使用的最简单的形式，包括流过第一管的第一工作流体和流过第二管的第二工作流体。第二管围绕第一管同心布置。双管热交换器内的工作流体的流动方向可以是平行流或逆流。为了提高效率，将热交换器设计为使分隔两种工作流体的管壁表面积最大化。管壁应薄且由高导热材料制成。将流经交换器的工作流体的阻力最小化也很重要。来自高温流体的热量穿过管壁并加热低温流体。但是，双管热交换器由于其设计特点，通常效率低并且占据大的空间区域。

人们仍然需更节能、并且制造和操作成本更低的热交换器。

太阳能收集装置已经很成熟，并且可以分为两类。非聚光型集热器直接接收太阳辐射，如平行辐射线。此类装置通常包括太阳能面板或光伏电池阵列，其可以被加热并配置为传递和存储太阳辐射。另一种类型的太阳能集热器被称为聚光型，其使用透镜或反射镜组件反射或折射辐射，从而将射线聚集在目标上，形成更为聚焦的太阳能足迹。

人们需要一种设备，能够有效地利用日复一日、年复一年的太阳辐射，同时具有足够强度的设计，以承受元件的风化，同时最大程度地利用入射辐射。

常规的基于太阳能的发电系统具有许多局限性，特别是包括捕获和利用太阳能进行发电的运行效率。另外，常规的系统经常没有足够的容量来存储所捕获的太阳能。它们的使用通常仅限于炎热的气候，并且需要持续地为有限的能量存储装置充电。这可能会导致在恶劣的天气条件下无法供电。

发明内容

本发明的目的是提供一种收集太阳能的设备和方法，并使该太阳能可用于随后的存储、直接或间接使用。另一个目的是提供一种主体(body)，该主体一旦被加热到热能可以被利用、存储和/或转换不同形式例如电能的位置，就能够直接或间接地从太阳接收太阳能，然后能够被运输。

本发明这些目的通过提供一种设备和方法来实现，在该设备和方法中，所述固体主体(solid body)被支撑在第一位置以接收太阳能，然后能够经由机构(mechanism)将其转移到与第一位置间隔和/或与第一位置不同的第二位置。因此，该主体能够通过至少一个透镜或镜子被太阳辐射加热，然后在其加热状态下被转移到第二位置，在该位置热能通过一个或多个过程被存储、直接、间接使用或者转化为电能。

另一个特定的目的是通过使用透镜或镜子加热在发动机处或与发动机相关联的一定体积的压缩空气，以将太阳能引导到直接提供或与发动机关联的部件或组件上的机构，直接为诸如布雷顿循环发动机或斯特林发动机之类的发动机提供动力。然后，该发动机可以联接至涡轮或其他合适的部件以发电。

根据本发明的一个方面，提供一种接收和存储能量的设备，包括：结构、容器(vessel)或壳体，其限定内部腔室；

主体转移入口，设置在内部腔室处，以允许主体被引入内部腔室；至少一个第一机构，以允许通过主体转移入口将主体从可以通过太阳能辐射将其加热的第一位置转移到内部腔室内的第二位置。

可选地，可以在内部腔室处设置工作流体入口和出口，以允许工作流体流入和流出内部腔室并与主体交换热能。

优选地，所述主体是岩石或由岩石形成。可选地，所述主体包括沙子、石头、玄武岩、混凝土、粉煤灰、矿渣、天然材料或合成建筑材料、砾石、石头、卵石、巨石或其他颗粒状矿物基材料。