热传递装置制造方法

热传递装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及热传递装置，其具有能够绕流体流路径循环的工作流体，绕流体流路径的循环使得工作流体与热源热接触或者与热源脱离热接触，所述热传递装置包括：流体容纳部分，其内部限定了工作流体流路径；热源，其至少部分地与流体容纳部分接触；气体物质发生器，其至少部分地处于流体容纳部分中，并且被布置成生成蒸汽气泡，该蒸汽气泡能够沿着工作流体流路径与热源热接触的部分驱动工作流体；其中，在使用时，被驱动的工作流体吸收来自热源的热并且将热传递离开热源；并且被驱动的工作流体返回到气体物质发生器以便绕流体流路径进行循环。
【专利说明】热传递装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及热传递装置，具体地，本发明涉及用于将入射的太阳能转换为热和电的太阳能转换器装置的热传递装置。
【背景技术】
[0002]将太阳能转换为电的装置是已知的。一种将太阳能转换为电的手段是使用光伏阵列。光伏阵列通常由半导体材料构成，该半导体材料被合适地封装，并且被布置成在暴露于太阳辐射时发电。
[0003]独立地，将太阳能转换为可用的热的装置是已知的。当暴露于太阳辐射时吸收热能的多种热收集装置是已知的。这些热太阳能收集器随着它们从太阳辐射吸收热能而升温，然后，例如通过将液体流(例如水)泵送通过热收集器以加热该液体而能够提取该热能以供使用。
[0004]已经提出将这两种技术结合起来以提供将太阳能同时转换为电和热的混合太阳能收集器。已经发现的是，这样的混合装置遇到的问题在于，当装置在操作时，光伏阵列的元件变热。通常，光伏元件的效率随着它们的温度上升而下降。另外，通常，经受高温的光伏元件可能会性能退化，从而导致效率永久下降。因此，在使用时，这种混合装置的光伏阵列的发电效率将趋于降低，并且趋于随着时间而下降。
[0005]因此，适合于将热传递离开太阳能收集器的热传递装置是期望的。

【发明内容】

[0006]第一个方面提供一种热传递装置，其包括:
[0007]流体流构件，其在第一表面和第二表面之间延伸，所述流体流构件的至少一部分相对于水平倾斜；
[0008]所述流体流构件部分地填充有液体并且被布置成使得所述第一表面与所述流体流构件的相对于水平倾斜且容纳液体的至少第一部分中的液体热接触；以及
[0009]所述流体流构件的第一部分被分为第一流体流通道和第二流体流通道，所述第一流体流通道和所述第二流体流通道被布置成使得，与所述第二流体流通道中的液体相比，所述第一流体流通道中的液体与所述第一表面更好地热接触；
[0010]其中所述流体流构件的在液体表面上方的部分被至少部分地抽真空；
[0011]由此，当所述第一表面比所述第二表面热时，来自所述第一表面的热能使得所述第一流体流通道中的液体蒸发，蒸汽穿过所述第一流体流通道中的液体而行进到液体的表面，使得液体绕所述第一流体流通道和所述第二流体流通道循环；
[0012]蒸汽从液体的表面行进到所述第二表面，并且在所述第二表面处冷凝；并且
[0013]冷凝的液体从所述第二表面返回到所述流体流构件的第一部分；从而热能从所述第一表面传递到所述第二表面。
[0014]优选地，所述第一流体流通道比所述第二流体流通道更靠近所述第一表面。[0015]优选地，所述第一流体流通道的至少一部分位于所述第一表面和所述第二流体流通道之间。
[0016]优选地，所述第一流体流通道设置在所述第一表面和所述第二流体流通道之间。
[0017]优选地，所述第一流体流通道和第二流体流通道具有由周边界定的区段，所述第一流体流通道的与所述第一表面热接触的周边的比例大于所述第二流体流通道的与所述第一表面热接触的周边的比例。
[0018]优选地，所述第一流体流通道的横截面积与所述第二流体流通道的横截面积相
坐寸ο
[0019]优选地，所述第一流体流通道在比所述第二流体流通道大的面积上与所述第一表面热接触。
[0020]优选地，所述流体流构件的第一部分相对于水平倾斜直到90°的角度。
[0021]优选地，与所述第一表面热接触的所述第一流体流通道的至少一个表面的至少一部分包括布置成促进蒸汽气泡成核的特征。
[0022]优选地，与所述第一表面热接触的所述第一流体流通道的至少一个表面的至少一部分具有适于促进蒸汽气泡成核的表面纹理。
[0023]优选地，至少一个表面的所述部分具有粗糙表面纹理。
[0024]优选地，所述粗糙表面纹理由焊料层提供。
[0025]优选地，所述流体流构件的第一部分被分为多个第一流体流通道。
[0026]优选地，所述流体流构件的第一部分被分为多个第一流体流通道和多个第二流体流通道。
[0027]优选地，第一流体流通道的数量与第二流体流通道的数量相等。
[0028]优选地，所述第一流体流通道和第二流体流通道并排设置，且第一流体流通道和第二流体流通道交错。
[0029]优选地，所述或每个第一流体流通道和第二流体流通道具有上端部和下端部，并且所述第一流体流通道和第二流体流通道的下端部连接在一起。
[0030]优选地，所述或每个第一流体流通道和第二流体流通道具有上端部和下端部，并且所述第一流体流通道和第二流体流通道的上端部连接在一起。
[0031]优选地，所述第一流体流通道和第二流体流通道的上端部通过歧管连接在一起。
[0032]优选地，所述第一流体流通道和第二流体流通道的上端部通过蒸汽歧管连接在一起。
[0033]优选地，从所述液体的表面行进到所述第二表面的蒸汽穿过所述歧管。
[0034]优选地，从所述第二表面返回到所述流体流构件的第一部分的冷凝的液体穿过所述歧管。
[0035]优选地,所述液体包括水。
[0036]优选地，所述液体包括乙醇。
[0037]优选地，所述液体包括水和乙醇的混合物。
[0038]优选地，所述混合物包括直到25%的乙醇。
[0039]优选地，所述第二表面位于所述第一表面上方，使得所述冷凝的液体通过重力从所述第二表面返回到所述流体流构件的第一部分。[0040]优选地，与所述第一表面热接触的所述第一流体流通道的表面的至少一部分具有凹入的表面轮廓。
[0041]优选地，所述凹入的表面轮廓包括规则的凹坑阵列。
[0042]优选地，所述规则的凹坑阵列包括布置成行的凹坑，各行通过没有凹坑的平带分隔开。
[0043]优选地，所述第一流体流通道和第二流体流通道位于间隔开的第一板和第二板之间。
[0044]优选地，所述第一板与所述第一表面热接触，并且形成所述或每个第一流体流通道的表面。
[0045]优选地，多个第一流体流通道和多个第二流体流通道并排设置，并且第一流体流通道和第二流体流通道交替地布置，每个第一流体流通道通过分隔件与相邻的第二流体流通道分隔开，所述分隔件在所述第一板和所述第二板之间延伸且附接到所述第一板和所述
第二板。
[0046]优选地，所述第一板具有凹入的表面轮廓，所述凹入的表面轮廓包括布置成行的规则的凹坑阵列，各行通过没有凹坑的平带分隔开，并且每个分隔件在位于平带之一中的位置处附接到所述第一板。
[0047]优选地，每个分隔件的在所述第一板和所述第二板之间延伸的部分基本上是平的。
[0048]优选地，多个所述分隔件由第三板形成。
[0049]优选地，所有的所述分隔件由单个第三板形成。
[0050]优选地，所述第三板是波纹形的。
[0051 ] 优选地，这些板中的每个都包括金属或金属合金材料。
[0052]优选地，这些板中的每个都包括低碳钢。
[0053]优选地，这些板中的每个都包括镀锡低碳钢。
[0054]优选地，这些板通过结合技术而结合在一起，所述结合技术包括以下中的至少一种:钎焊；点焊；棍焊；和粘合剂。
[0055]优选地，这些板通过焊点结合在一起，并且形成每个第一流体流通道的表面的所述第一板的至少一部分涂覆有焊料。
[0056]优选地，所述热传递装置包括大体刚性的导热结构。
[0057]优选地，所述流体流构件的在所述液体表面上方的部分处于40mbar或更小的压力下。
[0058]优选地，所述流体流构件的在所述液体表面上方的部分处于2mbar或更小的压力下。
[0059]优选地，所述流体流构件的在所述液体表面上方的部分处于Imbar或更小的压力下。
[0060]优选地，所述流体流构件的在所述液体表面上方的部分处于10_2mbar或更小的压力下。
[0061]优选地，所述流体流构件的在所述液体表面上方的部分处于KT3Hibar或更小的压力下。[0062]优选地，所述流体流构件的在所述液体表面上方的部分处于10_6mbar或更小的压力下。
[0063]第二个方面提供一种热传递装置，其包括:
[0064]第一流体流通道，其相对于水平倾斜并且容纳液体；
[0065]第二流体流通道，其连接到所述第一流体流通道并且容纳液体；以及
[0066]第一表面，其与所述第一流体流通道中的液体热接触；
[0067]其中来自所述第一表面的热能使得所述第一流体流通道中的液体蒸发；
[0068]蒸汽沿着所述第一流体流通道向上行进；并且
[0069]蒸汽将液体流从所述第二流体流通道驱动到所述第一流体流通道，并且沿着所述第一流体流通道向上驱动；
[0070]由此热能被传递离开所述第一表面。
[0071]优选地，所述第一流体流通道比所述第二流体流通道更靠近所述第一表面。
[0072]优选地，所述第一流体流通道的至少一部分位于所述第一表面和所述第二流体流通道之间。
[0073]优选地，所述第一流体流通道位于所述第一表面和所述第二流体流通道之间。
[0074]优选地，所述第一流体流通道和第二流体流通道具有由周边界定的区段，所述第一流体流通道的与所述第一表面热接触的周边的比例大于所述第二流体流通道的与所述第一表面热接触的周边的比例。
[0075]优选地，所述第一流体流通道的横截面积与所述第二流体流通道的横截面积相
坐寸ο
[0076]优选地，所述第一流体流通道的横截面积与所述第二流体流通道的横截面积相
坐寸O
[0077]优选地，所述第一流体流通道在比所述第二流体流通道大的面积上与所述第一表面热接触。
[0078]优选地，所述第一流体流通道相对于水平倾斜直到90°的角度。
[0079]优选地，与所述第一表面热接触的所述第一流体流通道的至少一个表面的至少一部分包括布置成促进蒸汽气泡成核的特征。
[0080]优选地，与所述第一表面热接触的所述第一流体流通道的至少一个表面的至少一部分具有适于促进蒸汽气泡成核的表面纹理。
[0081]优选地，至少一个表面的所述部分具有粗糙表面纹理。
[0082]优选地，所述粗糙表面纹理由焊料层提供。
[0083]优选地，所述热传递装置包括多个第一流体流通道。
[0084]优选地，所述热传递装置包括多个第一流体流通道和多个第二流体流通道。
[0085]优选地，第一流体流通道的数量与第二流体流通道的数量相等。
[0086]优选地，所述第一流体流通道和第二流体流通道并排设置，且第一流体流通道和第二流体流通道交错。
[0087]优选地，其中所述或每个第一流体流通道和第二流体流通道具有上端部和下端部，并且所述第一流体流通道和第二流体流通道的下端部连接在一起。
[0088]优选地，所述热传递装置还包括:[0089]第二表面；
[0090]至少一个蒸汽通道，其将所述第一流体流通道和第二流体流通道连接到所述第二表面；
[0091]由此，当所述第一表面比所述第二表面热时，蒸汽从液体表面到所述第二表面行进通过所述蒸汽通道，并且在所述第二表面处冷凝；并且
[0092]冷凝的液体从所述第二表面返回到所述第一流体流通道和第二流体流通道；由此热能离开所述第一表面而被传递到所述第二表面。
[0093]优选地，其中所述或每个第一流体流通道和第二流体流通道具有上端部和下端部，并且所述第一流体流通道和第二流体流通道的上端部连接在一起。
[0094]优选地，所述第一流体流通道和第二流体流通道的上端部通过歧管连接在一起。
[0095]优选地，所述第一流体流通道和第二流体流通道的上端部通过蒸汽歧管连接在一起。
[0096]优选地，从所述液体的表面行进到所述第二表面的蒸汽穿过所述歧管。
[0097]优选地，从所述第二表面返回到所述流体流构件的第一部分的冷凝的液体穿过所述歧管。
[0098]优选地,所述液体包括水。
[0099]优选地，其中所述液体包括乙醇。
[0100]优选地，所述液体包括水和乙醇的混合物。
[0101 ] 优选地，所述混合物包括直到25%的乙醇。
[0102]优选地，所述第二表面位于所述第一表面上方，使得所述冷凝的液体通过重力从所述第二表面返回到所述流体流构件的第一部分。
[0103]优选地，与所述第一表面热接触的所述第一流体流通道的表面的至少一部分具有凹入的表面轮廓。
[0104]优选地，所述凹入的表面轮廓包括规则的凹坑阵列。
[0105]优选地，所述规则的凹坑阵列包括布置成行的凹坑，各行通过没有凹坑的平带分隔开。
[0106]优选地，所述第一流体流通道和第二流体流通道位于间隔开的第一板和第二板之间。
[0107]优选地，所述第一板与所述第一表面热接触，并且形成所述或每个第一流体流通道的表面。
[0108]优选地，具有多个第一流体流通道和多个第二流体流通道，它们并排设置，并且第一流体流通道和第二流体流通道交错，每个第一流体流通道通过分隔件与相邻的第二流体流通道分隔开，所述分隔件在所述第一板和所述第二板之间延伸且附接到所述第一板和所述第二板。
[0109]优选地，所述第一板具有凹入的表面轮廓，所述凹入的表面轮廓包括布置成行的规则的凹坑阵列，各行通过没有凹坑的平带分隔开，并且每个分隔件在位于平带之一中的位置处附接到所述第一板。
[0110]优选地，每个分隔件的在所述第一板和所述第二板之间延伸的部分基本上是平的。[0111]优选地，多个所述分隔件由第三板形成。
[0112]优选地，所有的所述分隔件由单个第三板形成。
[0113]优选地，所述第三板是波纹形的。
[0114]优选地，这些板中的每个都包括金属或金属合金材料。
[0115]优选地，这些板中的每个都包括低碳钢。
[0116]优选地，这些板中的每个都包括镀锡低碳钢。
[0117]优选地，这些板通过结合技术而结合在一起，所述结合技术包括以下中的至少一种:钎焊；点焊；棍焊；和粘合剂。
[0118]优选地，这些板通过焊点结合在一起，并且形成每个第一流体流通道的表面的所述第一板的至少一部分涂覆有焊料。
[0119]优选地，所述热传递装置包括大体刚性的导热结构。
[0120]优选地，在液体上方的所述热传递装置至少部分地抽真空。
[0121]优选地，在液体上方的所述热传递装置处于40mbar或更小的压力下。
[0122]优选地，在液体上方的所述热传递装置处于2mbar或更小的压力下。
[0123]优选地，在液体上方的所述热传递装置处于Imbar或更小的压力下。
[0124]优选地，在液体上方的所述热传递装置处于KT2Hibar或更小的压力下。
[0125]优选地，在液体上方的所述热传递装置处于KT3Hibar或更小的压力下。
[0126]优选地，在液体上方的所述热传递装置处于KT6Hibar或更小的压力下。
[0127]第三个方面提供一种热传递装置，其包括:
[0128]第一表面；
[0129]第二表面；
[0130]液体贮存器，其与所述第一表面热接触并且容纳液体；以及
[0131]管，其将所述液体贮存器连接到所述第二表面；
[0132]其中所述液体贮存器包括相对于水平倾斜且容纳液体的第一流体流通道和连接到所述第一流体流通道且容纳液体的第二流体流通道；
[0133]所述第一表面与所述第一流体流通道中的液体热接触；并且所述管的至少一部分被至少部分地抽真空；
[0134]由此，当所述第一表面比所述第二表面热时，来自所述第一表面的热能使得所述第一流体流通道中的液体蒸发；
[0135]蒸汽沿着所述第一流体流通道向上行进且穿过所述管，并且在所述第二表面处冷凝;
[0136]蒸汽将液体流从所述第二流体流通道驱动到所述第一流体流通道，并且沿着所述第一流体流通道向上驱动；并且
[0137]冷凝的液体从所述第二表面返回到所述液体贮存器；
[0138]由此热能离开所述第一表面而被传递到所述第二表面。
[0139]优选地，所述第一流体流通道比所述第二流体流通道更靠近所述第一表面。
[0140]优选地，所述第一流体流通道的至少一部分位于所述第一表面和所述第二流体流通道之间。
[0141]优选地，所述第一流体流通道位于所述第一表面和所述第二流体流通道之间。[0142]优选地，所述第一流体流通道和第二流体流通道具有由周边界定的区段，所述第一流体流通道的与所述第一表面热接触的周边的比例大于所述第二流体流通道的与所述第一表面热接触的周边的比例。
[0143]优选地，所述第一流体流通道的横截面积与所述第二流体流通道的横截面积相
坐寸ο
[0144]优选地，所述第一流体流通道在比所述第二流体流通道大的面积上与所述第一表面热接触。
[0145]优选地，所述第一流体流通道相对于水平倾斜直到90°的角度。
[0146]优选地，与所述第一表面热接触的所述第一流体流通道的至少一个表面的至少一部分包括布置成促进蒸汽气泡成核的特征。
[0147]优选地，与所述第一表面热接触的所述第一流体流通道的至少一个表面的至少一部分具有适于促进蒸汽气泡成核的表面纹理。
[0148]优选地，至少一个表面的所述部分具有粗糙表面纹理。
[0149]优选地，所述粗糙表面纹理由焊料层提供。
[0150]优选地，所述液体贮存器包括多个第一流体流通道。
[0151]优选地，所述流体流构件的第一部分被分为多个第一流体流通道和多个第二流体流通道。
[0152]优选地，第一流体流通道的数量与第二流体流通道的数量相等。
[0153]优选地，所述第一流体流通道和第二流体流通道并排设置，且第一流体流通道和第二流体流通道交替地设置。
[0154]优选地，所述或每个第一流体流通道和第二流体流通道具有上端部和下端部，并且所述第一流体流通道和第二流体流通道的下端部连接在一起。
[0155]优选地，所述或每个第一流体流通道和第二流体流通道具有上端部和下端部，并且所述第一流体流通道和第二流体流通道的上端部连接在一起。
[0156]优选地，所述第一流体流通道和第二流体流通道的上端部通过歧管连接在一起。
[0157]优选地，所述第一流体流通道和第二流体流通道的上端部通过蒸汽歧管连接在一起。
[0158]优选地，从所述液体的表面行进到所述第二表面的蒸汽穿过所述歧管。
[0159]优选地，从所述第二表面返回到所述流体流构件的第一部分的冷凝的液体穿过所述歧管。
[0160]优选地，所述液体包括水。
[0161]优选地，所述液体包括乙醇。
[0162]优选地，所述液体包括水和乙醇的混合物。
[0163]优选地，所述混合物包括直到25%的乙醇。
[0164]优选地，所述第二表面位于所述第一表面上方，使得所述冷凝的液体通过重力从所述第二表面返回到所述流体流构件的第一部分。
[0165]优选地，与所述第一表面热接触的所述第一流体流通道的表面的至少一部分具有凹入的表面轮廓。
[0166]优选地，所述凹入的表面轮廓包括规则的凹坑阵列。[0167]优选地，所述规则的凹坑阵列包括布置成行的凹坑，各行通过没有凹坑的平带分隔开。
[0168]优选地，所述第一流体流通道和第二流体流通道位于间隔开的第一板和第二板之间。
[0169]优选地，所述第一板与所述第一表面热接触，并且形成所述或每个第一流体流通道的表面。
[0170]优选地，存在多个第一流体流通道和多个第二流体流通道，它们并排设置，并且第一流体流通道和第二流体流通道交替地布置，每个第一流体流通道通过分隔件与相邻的第二流体流通道分隔开，所述分隔件在所述第一板和所述第二板之间延伸且附接到所述第一板和所述第二板。
[0171]优选地，所述第一板具有凹入的表面轮廓，所述凹入的表面轮廓包括布置成行的规则的凹坑阵列，各行通过没有凹坑的平带分隔开，并且每个分隔件在位于平带之一中的位置处附接到所述第一板。
[0172]优选地，每个分隔件的在所述第一板和所述第二板之间延伸的部分基本上是平的。
[0173]优选地，多个所述分隔件由第三板形成。
[0174]优选地，所有的所述分隔件由单个第三板形成。
[0175]优选地，所述第三板是波纹形的。
[0176]优选地，这些板中的每个都包括金属或金属合金材料。
[0177]优选地，这些板中的每个都包括低碳钢。
[0178]优选地，这些板中的每个都包括镀锡低碳钢。
[0179]优选地，这些板通过结合技术而结合在一起，所述结合技术包括以下中的至少一种:钎焊；点焊；棍焊；和粘合剂。
[0180]优选地，这些板通过焊点附接在一起，并且形成每个第一流体流通道的表面的所述第一板的至少一部分涂覆有焊料。
[0181]优选地，所述热传递装置包括大体刚性的导热结构。
[0182]优选地，所述管处于40mbar或更小的压力下。
[0183]优选地，所述管处于2mbar或更小的压力下。
[0184]优选地，所述管处于Imbar或更小的压力下。
[0185]优选地，所述管处于10_2mbar或更小的压力下。
[0186]优选地，所述管处于10_3mbar或更小的压力下。
[0187]优选地，所述管处于10_6mbar或更小的压力下。
[0188]第四个方面提供一种热传递装置，其包括:
[0189]第一表面；
[0190]第二表面；
[0191]液体贮存器，其与所述第一表面热接触并且容纳液体；以及
[0192]管，其将所述液体贮存器连接到所述第二表面；
[0193]其中所述管的至少一部分被至少部分地抽真空；
[0194]由此，当所述第一表面比所述第二表面热时，来自所述第一表面的热能使得所述液体贮存器中的液体蒸发；
[0195]蒸汽行进穿过所述管，并且在所述第二表面处冷凝；并且
[0196]冷凝的液体从所述第二表面返回到所述液体贮存器；
[0197]由此热能从所述第一表面传递到所述第二表面。
[0198]优选地，所述流体贮存器的与所述第一表面热接触的表面的至少一部分包括布置成促进蒸汽气泡成核的特征。
[0199]优选地，所述流体贮存器的与所述第一表面热接触的表面的至少一部分具有适于促进蒸汽气泡成核的表面纹理。
[0200]优选地，所述表面的所述部分具有粗糙表面纹理。
[0201]优选地，所述粗糙表面纹理由焊料层提供。
[0202]优选地，从所述第二表面返回到所述流体贮存器的冷凝的液体行进通过所述管。
[0203]优选地,所述液体包括水。
[0204]优选地，所述液体包括乙醇。
[0205]优选地，所述液体包括水和乙醇的混合物。
[0206]优选地，所述混合物包括最多25%的乙醇。
[0207]优选地，所述第二表面位于所述第一表面上方，使得所述冷凝的液体通过重力从所述第二表面返回到所述流体贮存器。
[0208]优选地，所述流体贮存器的与所述第一表面热接触的表面的至少一部分具有凹入的表面轮廓。
[0209]优选地，所述凹入的表面轮廓包括规则的凹坑阵列。
[0210]优选地，所述规则的凹坑阵列包括布置成行的凹坑，各行通过没有凹坑的平带分隔开。
[0211]优选地，所述管处于40mbar或更小的压力下。
[0212]优选地，所述管处于2mbar或更小的压力下。
[0213]优选地，所述管处于Imbar或更小的压力下。
[0214]优选地，所述管处于10_2mbar或更小的压力下。
[0215]优选地，所述管处于10_3mbar或更小的压力下。
[0216]优选地，所述管处于10_6mbar或更小的压力下。
[0217]优选地，所述热传递装置包括大体刚性的导热结构。
[0218]第五个方面提供一种热传递装置，其具有工作流体，所述工作流体能够绕流体流路径循环，绕所述流体流路径的所述循环使得所述工作流体与热源热接触和与热源脱离热接触，所述热传递装置包括:
[0219]流体容纳部分，其内部限定了工作流体流路径；
[0220]热源，其至少部分地与所述流体容纳部分接触；
[0221]气体物质发生器，其至少部分地处于所述流体容纳部分内，并且被布置成生成蒸汽气泡，所述蒸汽气泡能够沿着所述工作流体流路径的与所述热源热接触的部分驱动所述工作流体；
[0222]其中，在使用时，被驱动的工作流体从所述热源吸收热且将热传递离开所述热源；并且[0223]所述被驱动的工作流体返回到所述气体物质发生器，以绕所述流体流路径循环。
[0224]优选地，所述气体物质发生器包括热蒸汽生成表面，所述热蒸汽生成表面被构造成至少部分地热蒸发所述工作流体，使得在所述工作流体内生成的蒸汽气泡沿着在所述流体容纳部分内部限定的所述流体流路径驱动所述工作流体。
[0225]优选地，所述热源是所述气体物质发生器的热蒸汽生成表面。
[0226]优选地，在所述流体容纳部分内部限定的所述流体流路径被布置成使得所述工作流体沿着所述工作流体流路径的与所述热源热接触的部分的驱动不会被所述被驱动的工作流体返回到所述气体物质发生器阻挡。
[0227]优选地，所述流体流路径包括与所述热源热接触的所述工作流体流路径的多个部分。
[0228]优选地，流体流路径包括使所述被驱动的工作流体返回到所述气体物质发生器的多个返回部分。
[0229]优选地，所述热传递装置被构造成使得所述被驱动的工作流体以向上的方向分量沿着所述工作流体流路径的与所述热源接触的部分行进，并且至少部分地在重力作用下返回到所述气体物质发生器。
[0230]优选地，至少在所述工作流体上方的所述流体容纳部分中保持部分真空。
[0231]优选地，至少部分地通过所述热传递装置的操作温度确定气体物质生成的速率。
[0232]优选地，所述热传递装置被构造成使得能够借助于改变所述工作流体上方的所述流体容纳部分中的压力水平来控制用以实现预定气体物质生成速率的操作温度。
[0233]优选地，所述热传递装置还包括至少一个光伏元件，所述至少一个光伏元件具有第一光入射表面和第二热发射表面，其中所述热源被构造成提供有来自所述至少一个光伏元件的热发射表面的热。
[0234]优选地，所述热传递装置包括多个光伏元件。
[0235]优选地，所述多个光伏元件包含在阵列中。
[0236]优选地，所述至少一个光伏元件的热发射表面横过预定区域而热联接到所述热源，使得在使用时，所述热源被构造成提供有来自所述光伏元件阵列的所有或基本上所有所述热发射表面的热。
[0237]优选地，所述热传递装置被构造成使得所述热源在整个所述预定区域内保持基本上均匀的温度。
[0238]优选地，所述热传递装置还包括热交换器，所述热交换器被构造成使得在使用时，所述热交换器冷却所述工作流体。
[0239]优选地，所述热传递装置被构造成使得在使用时，所述工作流体至少部分地热蒸发以生成蒸汽，所述蒸汽穿过所述流体容纳部分到达所述热交换器，并且在所述热交换器处冷凝，由此所述热交换器冷却所述工作流体。
[0240]优选地，所述热传递装置被构造成使得在使用时，所述热交换器至少部分地接触所述工作流体。
[0241]优选地，所述热传递装置的至少一部分位于处于至少部分真空的封装件中。
[0242]优选地，所述封装件是以下部件之一:圆柱形管；椭圆形管。
[0243]优选地，所述封装件至少部分地由玻璃形成。[0244]优选地，多个管安装在太阳能收集阵列中。
[0245]优选地，所述多个管中的至少一个能够旋转以跟踪在所述太阳能收集阵列上入射的光。
[0246]优选地，所述多个管能够旋转以跟踪在所述太阳能收集阵列上入射的光。
[0247]优选地，所述热传递装置包括大体刚性的导热结构。
[0248]第六个方面提供一种能量发生器，其包括:根据前述权利要求中任一项所述的热传递装置；以及至少一个光伏元件，所述能量发生器具有电力输出和加热的流体输出。
[0249]本发明还提供用于实施本发明前述方面中任一个方面的系统、装置和制造物品。
【专利附图】

【附图说明】
[0250]现在将参考附图详细地描述本发明，其中:
[0251]图1为根据本发明的混合太阳能转换器的第一实施例的示意图；
[0252]图2为能够用于图1的混合太阳能转换器的管的示意图；
[0253]图3为能够用于图1的混合太阳能转换器的太阳能收集器组件的示意图；
[0254]图4为图3的太阳能收集器组件的侧视图；
[0255]图5为图3的太阳能收集器组件的剖开视图；
[0256]图6为图3的太阳能收集器组件的横向截面图；
[0257]图7为图3的太阳能收集器组件的纵向截面图；
[0258]图8为能够用于图1的混合太阳能转换器的热交换组件的纵向截面图；
[0259]图9为图8的热交换组件的一部分的可替代布置的剖开视图；
[0260]图10为根据本发明的混合太阳能转换器的第二实施例的示意图；
[0261]图11为能够用于图10的混合太阳能转换器的太阳能收集器组件的剖开视图；
[0262]图12为沿着图11的太阳能收集器组件的线A-A的横向截面图；
[0263]图13为沿着图11的太阳能收集器组件的线B-B的纵向截面图；
[0264]图14为能够用于图11的太阳能收集器组件的中央片材的示意图；
[0265]图15为图11的太阳能收集器组件的操作的解释示意图；
[0266]图16为沿着图11的太阳能收集器组件的线C-C的横向截面图；
[0267]图17A为图11的太阳能收集器组件的解释示意图；
[0268]图17B为图11的太阳能收集器组件的解释示意图；
[0269]图18A为图11的太阳能收集器组件的一部分的详细平面图；
[0270]图18B为沿着图11的太阳能收集器组件的一部分的线D-D的截面图；
[0271]图19为图11的太阳能收集器组件的一部分的示意图，其中移除了光伏元件；
[0272]图20为根据本发明的混合太阳能转换器的第三实施例的示意图；
[0273]图21为能够用于图20的混合太阳能转换器的太阳能收集器组件的一部分的剖开视图；
[0274]图22为能够用于根据本发明的混合太阳能转换器的可替代透明管的示意图；
[0275]图23为被布置成绕单个轴线旋转的太阳能收集器的示意图；以及
[0276]图24为被布置成绕两个轴线旋转的太阳能收集器阵列的示意图。【具体实施方式】
[0277]第一实施例
[0278]图1中示出了根据本发明的第一实施例的设备。图1示出了根据本发明的混合太阳能转换器的第一实施例的总体外部视图。
[0279]综述
[0280]在第一实施例中，混合太阳能转换器I包括容纳在密封的透明管3中的太阳能收集器组件2。太阳能收集器组件2包括热传递元件4和安装在热传递元件4的上表面上的光伏元件5的阵列。混合太阳能转换器I还包括处于透明管3的一个端部处的热交换组件6。太阳能收集器组件2的一个端部连接到热交换组件6。在一个实施例中，光伏元件5可以由硅形成。在另一个实施例中，光伏元件5可以由砷化镓形成。在其它例子中，可以采用由其它半导体材料形成的光伏元件。在其它例子中，可以采用有机光伏元件。在其它例子中，可以采用混合光伏元件。
[0281]光伏元件还可以称为光伏电池、太阳能电池或光电池。为了避免麻烦，在本申请中，术语光伏元件用来表示将入射的电磁辐射转换为电能的任何元件。
[0282]在第一实施例中，热交换组件6包括被布置成将热能从热传递元件4传递到第一流体的初级热交换器7以及被布置成将热能从热传递元件4传递到第二流体的次级热交换器8。初级热交换器7和次级热交换器8通过热传递控制阀9分隔开，该热传递控制阀能够选择性地允许或阻止热能从热传递元件4传递到次级热交换器8。
[0283]在一个可能的例子中，在使用中，混合太阳能转换器I可以安装在屋顶上。在所示的实施例中，设有安装支架10和11。安装支架10支撑透明管3，安装支架11附接到热交换组件6。透明管3通过塑料材料的带子或夹子12固定到安装支架10，以减小无意中损坏透明管3的风险。
[0284]混合太阳能转换器I的操作的概述在于，入射到混合太阳能转换器I上的太阳能(换言之，太阳光)穿过密封的透明管3，并且入射到太阳能收集器组件2的光伏元件5上。光伏元件5将入射的太阳能的一部分能量转换为电能，并且将入射的太阳能的一部分能量转换为热能。入射的太阳能的另一部分可以入射到太阳能收集器组件2的没有被光伏元件5覆盖的任何部分上。入射的太阳能的这个另一部分也可以转换为热能。通常，期望的是，使由光伏元件5覆盖的太阳能收集器组件2的暴露于入射太阳能的表面的比例最大化，并且使没有被如此覆盖的比例最小化。然而，在某些情形下，可能优选的是使该暴露表面的某些部分不被覆盖，例如以简化太阳能收集器组件2的制造和/或组装以及光伏元件5附接到太阳能收集器组件2。
[0285]通常，在第一实施例中，太阳能收集器组件的暴露于入射太阳能的表面将是上表面。
[0286]由光伏元件5产生的电能沿着热传递元件4由电导体(图1中未示出)输送，并且离开太阳能转换器I以供使用。由光伏元件5吸收的热能被传递到热传递元件4中以冷却光伏元件5，然后被输送到热交换组件6。
[0287]如上所述,热传递控制阀9能够选择性地允许或阻止热能从热传递元件4传递或输送到次级热交换器8。因此，在热交换组件6处，来自热传递元件4的热能在热传递控制阀9的控制下选择性地仅仅传递到初级热交换器7，或者传递到初级热交换器7和次级热交换器8。通过选择热能被传递到仅仅初级热交换器7还是传递到初级热交换器7和次级热交换器8，可以改变施加到光伏元件5的冷却程度。
[0288]在一个典型的布置中，混合太阳能转换器I可以用于家用，例如用在房顶上，以产生电力用于家用和/或输出，以及产生用于家用热水和/或加热系统的热水。在这种布置中，传递到初级热交换器7的热能被传递到流过初级热交换器7的泵送的供应水中以加热该水。然后，加热的水用于家用热水和加热系统，由光伏元件产生的电能应用于家用电气供应系统。在这种布置中，传递到次级热交换器8的热能被传递到环境空气中并且允许逸出到大气中。次级热交换器8在热传递控制阀9的选择性控制下用来将热能释放到大气中，以调节太阳能收集器组件2的温度。
[0289]半导体光伏元件的效率一般随着半导体材料的温度上升而下降。在其之上效率就会随着温度增加而下降的温度以及效率随着温度增加而下降的速率对于不同半导体材料和不同设计的光伏元件而言是变化的。对于硅光伏元件，在25°C以上，温度每增加一摄氏度，发电效率通常下降大约0.35%到0.5%。
[0290]透明管
[0291]在图1所示的第一实施例中，密封的透明管3由圆柱形玻璃管形成，该圆柱形玻璃管具有一个开口端部3a和一个穹顶形的闭合端部3b。图2中更详细地示出了密封的透明管3。圆柱形玻璃管的开口端部3a由金属顶盖12密封,该金属顶盖利用粘合剂结合到玻璃管以形成气密密封。管3的内部至少部分地抽真空。也就是，管的内部的压力低于正常的大气压。管3中的真空压力可以为10_3mbar。
[0292]圆柱形玻璃管的由顶盖12密封的开口端部3a附接到热交换组件6，穹顶形的闭合端部3b远离热交换组件6。
[0293]绝缘的电导体21穿过金属顶盖12，以将由光伏元件5产生的电能输送离开太阳能收集器组件3。太阳能收集器组件2的热传递元件4具有伸出管13，该伸出管穿过金属顶盖12，以将热能从太阳能收集器组件3传递到热交换组件6。
[0294]如上所述，容纳在透明管3内的太阳能收集器组件2包括光伏元件5。通常，光伏装置由半导体材料制成，当暴露于大气时，该半导体材料可能经历氧化和其它环境影响，从而不利地影响它们的性能。使用抽真空的管3可以保护光伏元件5的半导体材料免于这样的环境损坏。这可以允许避免封装光伏元件的成本。
[0295]使用抽真空的管还可以增加通过太阳能收集器组件2从入射太阳能收集热的效率。用抽真空的管3围绕太阳能收集器组件2可以减小或有效地防止从太阳能收集器组件2到透明管3的材料中和围绕混合太阳能转换器I的空气的对流热损耗。
[0296]在可替代的例子中，可以采用不同的真空压力。在某些例子中，真空压力可以在10_2mbar到10_6mbar的范围内。通常，期望的是，较低的真空压力(或换言之，更严格的真空)将提供较佳的绝缘优点。另外，期望的是，在光伏元件没有被包封的例子中，较低的真空压力(或换言之，更严格的真空)将提供对环境损坏的较佳保护。在实施过程中，使用较低的真空压力的优点可能需要相对于获得较低真空压力的增加的成本进行平衡。在某些例子中，可以采用10_2mbar或更低的真空压力。
[0297]在可替代的例子中，密封的透明管3可以填充有惰性气体，而不是被抽真空。具体地，惰性气体可以是氮。[0298]在另一个可替代的例子中，密封的透明管3可以填充有处于减小的压力下的惰性气体。在某些例子中，这可以通过将管3填充惰性气体，然后将管3抽真空来实现。具体地，惰性气体可以是氮。
[0299]在所示的第一实施例中，管3是具有圆形横截面的圆柱形。使用圆形横截面形状可以增大抽真空的管的强度，以抵抗作用在抽真空的管上的大气压力。在可替代的例子中，管可以具有其它的形状。在某些例子中，管的横截面尺寸和/或形状可以在沿着其长度的不同位置处变化。
[0300]在可替代的例子中，管可以具有椭圆形横截面。具体地，管3可以具有椭圆形横截面，其中该椭圆形的长轴与太阳能收集器组件2的平面对准。使用具有椭圆形的长轴与太阳能收集器组件的平面对准的椭圆形横截面的管3可以减少管3所需的玻璃的量，并且可以减小由于入射太阳能从管3的反射而导致的反射损失。
[0301]在所示的第一实施例中，管3由玻璃形成。使用玻璃可以允许管3内的真空保持较长时间，原因是气体分子从大气穿过玻璃迁移的速率在实际中实际上为零。在可替代的例子中，合适的透明塑料材料或层合结构可以用来形成管3。
[0302]在所示的第一实施例中，管3是透明的。在可替代的例子中，管可以仅仅是部分透明的。
[0303]在所示的第一实施例中，金属端盖12通过粘合剂结合到玻璃管3。在其它例子中，可以采用可替代的玻璃对金属结合技术，例如熔焊、铜焊或钎焊。
[0304]在所示的第一实施例中，管3在一个端部处具有金属端盖12。在可替代的例子中，端盖12可以由其它材料制成。在某些例子中，端盖12可以由玻璃制成。这可以减少收集器组件2的热传导损失。
[0305]收集器组件
[0306]图3和4中示出了根据第一实施例的太阳能收集器组件2。太阳能收集器组件2包括热传递元件4和安装在热传递元件4的一个表面上的光伏元件5的阵列。为了允许福射的太阳能入射到光伏元件5上，光伏元件5的阵列将通常安装在热传递元件4的在混合太阳能转换器I操作时暴露于入射的辐射太阳能的表面上。这将通常是热传递元件4的上表面。
[0307]在某些布置中，热传递元件4的暴露于入射的辐射太阳能的表面可以不是上表面。具体地，这将会是这样的情况，即太阳能收集器组件2定位在竖向或基本上竖向的平面中，或者入射的辐射太阳能例如在被诸如反射镜的光学系统重新定向之后水平地入射或从下方入射。因此，对上表面和下表面以及本说明书中类似的方向性术语的称谓应当理解为图中所示的状态，其中太阳能收集器组件处于相对于水平成角度的平面中，并且辐射太阳能从上方入射。
[0308]在第一实施例的图示例子中，太阳能收集器组件2由热传递元件4的圆柱形管13支撑。圆柱形管13穿过端盖12并且通到热交换组件6中，如以下更详细地解释的。在圆柱形管13穿过端盖12的位置处，圆柱形管13焊接到端盖12，以将圆柱形管13保持就位并且支撑太阳能收集器组件2。
[0309]在可替代的例子中，圆柱形管13可以以其它方式固定到端盖12。在一个实施例中，圆柱形管13可以焊接到端盖12。[0310]太阳能收集器组件2通过圆柱形管13被单个物理连接部支撑可以增加通过太阳能收集器组件2从入射太阳能收集热的效率。太阳能收集器组件2通过圆柱形管13被单个物理连接部支撑可以减少从太阳能收集器组件2到透明管外侧的支撑结构中的导热损失。
[0311]在第一实施例中，热传递元件4的横截面是基本上梯形的，热传递元件具有基本上平的上表面4a和基本上平的下表面4b。每个光伏元件5都是方形的，热传递元件4的宽度与每个方形光伏元件5的宽度相同。在所示的实施例中，七个方形光伏元件5沿着热传递元件4的长度彼此并排安装。热传递元件4的基本上整个上表面覆盖有光伏元件5。用光伏元件覆盖大比例的热传递元件可以增加混合太阳能转换器的效率。
[0312]光伏元件5利用热传导粘合剂层49结合到热传递元件4的基本上平的上表面4a。图7中示出了该热传导粘合剂结合层49。粘合剂结合层49是电绝缘的。光伏元件5和热传递元件4之间的粘合剂结合层49布置成是薄的。这可以提高光伏元件5和热传递元件4之间的热传导程度。这可以增加沿侧向横过光伏元件5的热传递的速率。加载有预定尺寸的固体球状物的粘合剂材料可以用来形成粘合剂结合层49。这可以允许一致地且可靠地形成薄的粘合剂层49。粘合剂结合层49由柔性的或“宽容的”粘合剂材料形成。这可以释放组装的太阳能收集器组件2中的应力，并且减小施加到光伏元件5的任何应力。
[0313]光伏元件5是由硅形成的半导体光伏元件。在一个实施例中，光伏元件由单晶硅形成。在一个实施例中，光伏兀件由非晶娃形成。在一个实施例中，光伏兀件由多晶娃或多晶体硅形成。在其它实施例中，可以采用替代类型的半导体光伏元件。
[0314]如上所述，在混合太阳能转换器I的操作中，光伏元件5由热传递元件4冷却。这种冷却可以允许光伏元件5的温度保持为期望的值。
[0315]这种冷却可以提供的优点在于，可以减少或消除光伏元件5中热点或热区域的出现，并且可以使光伏元件5的温度保持为均匀的期望值。这样的热点或热区域可以例如通过入射太阳辐射的加热、通过光伏元件5中的不均匀或故障、或者通过这些原因的组合或这些原因之间的相互作用而产生。
[0316]这样的热点或热区域可能降低光伏元件5的效率。据信，光伏元件5中的热点可以短期内降低光伏元件5的效率，并且还可能长期内降低光伏元件5的性能。如上所述，光伏元件的效率随着温度上升而下降。在短期内，光伏元件中的热点可以减少光伏元件的输出，原因是形成热点的材料处于比光伏元件的其余部分高的温度下，并且与光伏元件的其余部分相比效率下降。另外，在长期内，光伏元件的性能下降在热点处可能更加快速地发生，原因是形成热点的材料处于比光伏元件的其余部分高的温度下。
[0317]因此，将光伏元件5保持在更加均匀的温度值下且减少或消除热点或热区域能够提高光伏元件5在特定温度下的效率，并且能够减小由于较高温度引起的光伏元件5的性能下降程度。
[0318]这可以允许光伏元件5以比其它情况高的整体温度进行操作。这可以考虑以下事实而得到理解，在光伏元件5中存在热点的情况下，引起效率下降的温度和引起性能下降的温度会在整体上限制了光伏元件5的最大操作温度。因此，减少或消除这些热点可以允许在整体上提升光伏元件5的最大操作温度。
[0319]第一实施例的图示例子具有通过圆柱形管13由单个物理连接部支撑的太阳能收集器组件2。在其它例子中，可以采用可替代的支撑布置。在某些例子中，太阳能收集器组件2可以由两个物理连接部支撑，太阳能收集器组件2的每个端部处具有一个物理连接部。在某些例子中，两个物理连接部中的一个可以是通过圆柱形管。通常，有利的是减少物理支撑的数量，以便使得通过物理支撑的传导而从太阳能收集器组件逸出的热最少。
[0320]在其它例子中，安装在热传递元件4上的光伏元件5的数量可以是不同的。在一个实施例中，十二个光伏元件5可以安装在热传递元件4上。在一个实施例中，十八个光伏元件5可以安装在热传递元件4上。在其它例子中，光伏元件5和热传递元件4的相对尺寸可以是不同的。
[0321]在某些例子中，粘合剂层49可以包括在固化之后保持不易碎的环氧树脂。
[0322]在其它例子中，粘合剂层49可以由双面胶带形成。
[0323]热传递元件
[0324]图5的剖开图以及图6和7的横向和侧向截面图分别更加详细地示出了根据第一实施例的热传递元件4。
[0325]在第一实施例中，热传递元件4的横截面是基本上梯形的，热传递元件具有由上部片材14形成的上表面4a和由下部片材15形成的下表面4b。热传递元件4的侧部由下部片材15的向上弯曲部分形成。光伏元件5结合到上部片材14。上部片材14和下部片材15通过焊接绕它们各自的边缘密封在一起，并且在它们之间限定了三个流体通路16。上部片材14和下部片材15分隔开1mm，以使得每个通路16为Imm厚。每个通路16被隔离片材17分为上部部分16a和下部部分16b。隔离片材17趋于沿着通路16的上部部分16a或下部部分16b沿着通路16引导流体流。然而，隔离片材17没有完全延伸横过通路16。每个流体通路16的上部部分16a和下部部分16b彼此不密封。隔离片材17通过点焊到从下部片材15向上伸出的凹坑19而定位和固定就位。
[0326]热传递元件4是大体刚性的结构。这可以减小由于热传递元件的弯曲而施加到光伏元件5的物理应力。这可以延长光伏元件5的使用寿命。
[0327]在第一实施例的图示例子中，上部、下部和隔离片材14、15和17由0.2mm厚的镀锡低碳钢形成。使用低碳钢可以避免或减少由于硅半导体光伏元件5和热传递元件4的热膨胀而产生的问题，原因是硅和低碳钢的热膨胀系数类似。
[0328]上部片材14弯曲以在其上表面上形成两个纵向凹部，这形成沿着热传递元件4的上表面4a延伸的两个平行槽18。在这些凹部中，上部片材14接触下部片材15，并且两个片材14和15结合在一起。这可以增大热传递元件4的刚性。
[0329]导电带或线材20沿着槽18在热传递元件4和光伏元件5之间延伸。线材20电连接到光伏元件5，并且电连接到导体21，该导体穿过顶盖12，以提供用以将由光伏元件5产生的电力输送到密封的透明管2之外的导电路径。这种电力可以供应到逆变器，用于电压转换和/或用于转换为交流电以供应到家用或主电气系统。
[0330]在热传递元件4的与玻璃管3的开口端部和端盖12相邻的端部处，热传递元件4的大部分长度的大致梯形横截面形状过渡到伸出的圆柱形管13。上部和下部片材14和15密封到圆柱形管13，使得热传递元件4的内部是密封的。圆柱形管13穿过端盖12并且通到热交换组件6中。圆柱形管13的中心孔连接到通路16并且用来将热能从热传递元件4传递到热交换组件6，如以下解释的。圆柱形管13将太阳能收集器组件2物理地支撑在密封的透明管3内。[0331]通路16填充有脱气的蒸馏水22作为工作流体，并且热传递元件4的包括通路16和管13的内部至少部分地被抽真空。也就是，热传递元件4的内部的压力低于正常的大气压。热传递元件的内部可以处于压力为IO-3Hibar的真空下。热传递元件4被布置成相对于水平倾斜，其中热传递元件4的与热交换组件6相邻的端部高于热传递元件4的远离热交换组件6的端部。因此，热传递元件4内的通路16类似地相对于水平倾斜。通路16中水22的量足以使得上部片材14的下表面(也就是形成通路16的顶部的表面)在与任何光伏元件5的最接近管13的部分的位置相对应的位置处处于水22的表面以下。相对于水平的倾斜角度可以较小。
[0332]倾斜角度可以为5°或更大。大约5°的倾斜角度是足够的。根据需要，可以采用较大的倾斜角度。可以采用直到90°且包括90°的倾斜角度，也就是热传递元件4可以沿竖向纵向地布置。
[0333]热传递元件4是大体刚性的结构。这使得水22的表面的高度由于热传递元件4的部件的弯曲，例如上部和下部片材14和15弯曲，改变最小。水22的表面高度的这种改变可以影响光伏元件5的冷却效率。
[0334]在第一实施例的操作中，当太阳能收集器组件2暴露于入射的辐射太阳能时，光伏元件5吸收这种能量中的一些，将吸收的能量的一部分转换为电能。吸收的能量的其余部分转换为热能，提升光伏元件5的温度。吸收的热能从光伏元件5流入热传递元件4，流过上部片材14，并且流入到通道16内侧的水22中，水与上部片材14的下表面接触。
[0335]通路16中的液态水22吸收热能并蒸发，以产生蒸汽或水蒸汽的气泡23。由于对流沸腾和/或成核，液态水可以蒸发并产生气泡。在通路16内10_3mbar的真空压力下，水在大约0°C附近沸腾，从而水22在混合太阳能转换器I的正常操作温度下容易蒸发。水蒸汽的气泡23不如液态水22稠密。如上所述，通路16相对于水平倾斜，因此，这种密度差使得水蒸汽的气泡23沿着通路16朝向水22的上表面向上行进。通过涂锡而产生的片材14的表面粗糙化可以提供成核部位，从而增加了液态水22蒸发和形成水蒸汽气泡23的趋势。
[0336]当水蒸汽气泡23到达水22的表面时，蒸汽被释放到水22上方的真空中。水蒸汽气泡在水表面破裂可以生成液态水滴，并且可以使这些水滴中的至少一些从水表面向上伸出到水表面上方的真空中。因此，热传递机构可以是包括液态水、水蒸汽和液态水滴的多相系统，而不是仅仅包括液态水和水蒸汽的两相系统。通过增加液态水暴露于真空的表面积，真空中这种水滴的出现可以提高蒸发的速率。
[0337]真空中的水蒸汽沿着圆柱形管13以非常高的速度行进通过真空并且进入热交换组件6。热的水蒸汽在真空中的行进速度非常快，接近水蒸汽分子的热速度。在热交换组件6内，水蒸汽在初级和次级热交换器7和8之一的热交换表面上冷凝。冷凝的水返回而从热交换组件6流出，沿管13向下，并返回进入到通路16内的水22中。
[0338]由于水蒸汽比液态水的密度小(这将在每个气泡23上产生向上的浮力)，水蒸汽的气泡23将趋于向上运动通过通路16中的液态水22。另外，水蒸汽气泡23的运动用来在通路16中向上驱动液态水22。因此，气泡23与隔离片材17组合使得每个通路16中的水22循环，其中较热的水22和水蒸汽气泡23沿着通路16的上部部分16a向上流动，较冷的水22沿着通路16的下部部分16b向下流动。这种循环主要是由气泡23的水蒸汽与液态水之间的密度差驱动的。然而，这种循环还可以由通路16a中较热的水和通路16b中较冷的水之间的密度差所导致的对流来驱动，方式与温差环流系统(thermosiphon)类似。这种密度驱动的循环可以形成极为高效的热传递机构，原因是水具有较高的汽化焓，从而，除了通路16a中较热的水和通路16b中较冷的水的循环所输送的热能之外，水蒸汽气泡23可以输送大量的热能。
[0339]随着水蒸汽气泡23沿通路16向上行进，作用在气泡23上的压头下降，从而气泡23趋于膨胀。因此，通过随着气泡23向上运动而膨胀和压力下降的影响，减小了蒸汽气泡23塌陷和内爆的趋势。当考虑这一点时，应当记住，当热传递元件4操作时，气泡23将形成在建立的密度驱动的循环流体流中，并且除了由于气泡自身相对于液态水的浮力而导致的气泡运动之外，还将由该流体流承载而向上运动。另外，据信，气泡23随着它们向上运动而膨胀将通过增大膨胀的气泡23的浮力而进一步增大而密度驱动的循环流的速度。
[0340]通常，当热传递元件4的上部片材14的温度增加时，密度驱动的循环流的速度增大，并且热传递机构的效果增加。
[0341]通路16中的水22的密度驱动的循环是蒸汽驱动的循环或滚动流。
[0342]当通路16中的水22进入滚动沸腾状态时，通路16中的水22的密度驱动的循环变得特别有力，并且作为热传递机构变得特别高效。当水22开始滚动沸腾时，热传递机构的效果显著增大。通常，当系统的其它参数保持不变时，当热传递元件4的上部片材14的温度达到特定温度时将进入滚动沸腾状态。
[0343]在采用水的图示例子中，通路16中的水22可以在大约40°C的温度下进入滚动沸腾状态。
[0344]在第一实施例的图示例子中，热传递元件4、圆柱形管13以及初级和次级热交换器7和8均布置在直线上。因此，热传递元件4中的通道16和17、圆柱形管13的内部通路以及热交换组件6的内部通路均相对于水平以相同的角度倾斜。这不是必要的。在某些例子中，可能优选的是使这些部件相对于水平以不同的角度倾斜。具体地，在某些例子中，可能优选的是使热传递元件4中的通道16和17相对于水平以第一角度倾斜，该第一角度选择成用以优化密度驱动的循环的效率，并且使圆柱形管13和热交换组件6的内部通路相对于水平以第二角度倾斜，该第二角度选择成用以优化冷凝的水到热传递元件4的返回流动。
[0345]在所示的第一实施例中，在热传递元件4中限定了三个流体通路16。在其它例子中，可以具有不同数量的流体通路。具体地，某些例子可以仅仅具有单个通路。
[0346]在第一实施例的图示例子中，0.2mm厚的镀锡低碳钢片材用来形成热传递元件4。在可替代的例子中，可以采用其它的厚度，具体地，可以采用0.1mm厚的片材。使用较薄的上部片材可以提高热能从光伏元件传递到通道内的水的速率。在其它例子中，具有不同厚度的片材可以用于不同的片材。在其它例子中，可以采用不同的材料，具体地，可以采用其它金属或金属合金，例如铜或黄铜的片材。在其它例子中，上部、下部和/或隔离片材可以由不是金属的材料形成。在其它实施例中，在上部片材中可以具有开口，以允许通道中的水直接接触光伏元件的背部表面，从而使热传递最大化。在这样的例子中，用来形成上部片材的厚度或材料可以在不考虑导热率的情况下进行选择。
[0347]用来形成热传递元件4的片材可以通过冲压成型。
[0348]在所示的第一实施例中，隔离片材固定到从下部片材15伸出的凹坑。在可替代的例子中，可以采用其它的支撑布置。具体地，从隔离片材伸出的凹坑可以固定到下部片材。
[0349]在所示的第一实施例中，每个通路都是Imm厚。在可替代的例子中，可以采用不同的通路厚度。具体地，可以采用0.8mm的通路厚度。具体地，可以采用1.2mm的通路厚度。
[0350]在所示的第一实施例中，通路16的部分16a和16b中每个部分的厚度大致相等。在可替代的例子中，通路16的部分16a和16b的厚度可以不同。具体地，运送蒸气气泡23的部分16a的厚度可以大于另一个部分16b的厚度。
[0351]在所示的第一实施例中，上部片材14在其接触光伏元件5的地方是平的。在可替代的例子中，上部片材14可以图案化以增加其刚度，从而减小当热传递元件4的温度改变时由于热膨胀或收缩而导致的上部片材14的弯曲。这样的弯曲可能将损坏应力置于光伏元件上。
[0352]在所示的第一实施例中，不同的片材焊接在一起。在可替代的例子中，可以采用不同的结合技术。在某些例子中，不同的片材可以通过包括点焊、辊焊、钎焊或粘合剂的技术进行结合。
[0353]在所示的第一实施例中，将每个通路16分为部分16a和16b的隔离片材17是平的。在可替代的例子中，隔离片材可以具有其它的轮廓。具体地，隔离片材可以具有波纹形或波浪形的轮廓。隔离片材可以将通路16分为多个部分16a和多个部分16b。
[0354]在所示的第一实施例中，热传递元件4和通路16由成形片材形成。在可替代的例子中，热传递元件和通路可以以其它的方式形成。具体地，热传递元件和通路可以通过使管变平而形成。
[0355]在所示的第一实施例中，管13是圆柱形管。在其它例子中，管13可以具有其它的横截面形状。在某些例子中，管13可以具有沿其长度变化的横截面形状。
[0356]在第一实施例的图示例子中，通过热传递元件4的水蒸汽和液态水的流动用来将热传递元件4的冷却的上表面在操作期间保持在均匀的操作温度下。也就是，热传递元件4的冷却的上表面将保持为等温的。热传递元件4的冷却的上表面的等温特性用来产生光伏元件5的等温冷却，其中光伏元件5的较热的部分将被优先冷却，从而光伏元件5自身趋于变得等温。
[0357]除了冷却提供的优点之外，这样的等温冷却还提供了另外的优点。
[0358]等温冷却可以提供的优点在于，可以减少或消除由于入射的太阳辐射加热而在光伏元件5产生的热点或热区域。这样的热点或热区域可能降低光伏元件5的效率。
[0359]通过减少或消除用于补偿光伏元件5的不同部分在不同温度下的性能差异的任何需求，等温冷却可以简化光伏元件5的控制和布线结构。
[0360]等温冷却趋于减少或防止在光伏元件5中形成热点或热区域。如上所述，这可以允许提高光伏元件5在特定温度下的效率。另外，这可以减少由于较高温度引起的光伏元件5的性能下降量。
[0361]另外，这可以允许光伏元件5以给定程度的效率在比其它情况高的温度下进行操作。这可以允许包括光伏元件5的太阳能收集器组件2以较高的温度操作，而不会降低光伏元件5产生电能的效率。
[0362]这种等温冷却效应的一个例子在于，以上针对硅光伏元件的、对于25°C以上温度每增加一摄氏度发电效率大致下降大约0.35%到0.5%的整体描述，可以不应用于等温冷却的光伏元件。消除或者减少了热点的这种等温冷却的硅光伏元件可以具有发电效率开始下降的较高的阈值温度，和/或对于阈值温度以上温度每增加一摄氏度发电效率降低的速率可以减小。另外，对于等温冷却的硅光伏元件而言，还可以增大硅光伏元件具有永久性能下降风险所处的温度。类似的效应可见于由其它半导体材料形成的光伏元件。
[0363]在某些例子中，一个或多个热传导材料层可以定位在上部片材14和光伏兀件5之间。这样的热传导材料层可以增加光伏元件5和上部片材14之间的热传递速率，从而可以增加光伏元件5和通路16中的液体之间的热传递速率。这样的热传导材料层还可以增加沿侧向横过光伏元件5的热传递的速率。
[0364]因此，提供热传导材料层可以增加等温冷却的程度，并且进一步用来减少或消除在光伏元件5中形成热点或热区域。
[0365]在其它的应用中，热传递元件可以与太阳能转换器的其它部分分开地使用。
[0366]热交换组件
[0367]图8示出了根据第一实施例的热交换组件6的横截面示意图。如上所述，热交换组件6包括通过热传递控制阀9分隔开的初级热交换器7和次级热交换器8。
[0368]热传递元件4的管13连接到热交换组件6。管13连接到初级热交换器7。初级热交换器7由圆柱形铜管24形成，该圆柱形铜管具有从管24向外延伸的多个热传递翅片25。热传递翅片25延伸到用以运送第一操作流体的流动通道中。在第一实施例的图示例子中，第一操作流体是用以形成家用热水和/或加热系统的一部分的泵送的水流。
[0369]次级热交换器8由圆柱形铜管26形成，该圆柱形铜管具有从管26向外延伸的多个热传递翅片27。热传递翅片27延伸到第二操作流体中。在第一实施例的图示例子中，第二操作流体是环境空气。
[0370]次级热交换器8的铜管26与初级热交换器7的铜管24分隔开玻璃管28的长度。玻璃管28形成初级和次级热交换器7和8之间的热中断。这种热中断可以使初级和次级热交换器7和8之间的热能传导最小化。初级热交换器7的铜管24、玻璃管28和次级热交换器8的铜管26限定了流体流通路29，该流体流通路从管13穿过初级热交换器7和热传递控制阀9而延伸到次级热交换器8。
[0371]初级和次级热交换器7和8两者的与管13连通的内部是密封的，并且处于10_3mbar的真空压力下。真空管道35设置在次级热交换器8的端部处，以允许初级和次级热交换器7和8以及热传递元件4内连接的通道16在制造期间进行抽真空。这种真空管道35被堵塞，以便在抽真空之后提供密封。
[0372]通过热传递控制阀9的阀元件30，流体流通路29能够选择性地在初级和次级热交换器7和8之间堵塞。在闭合条件下，阀元件30抵靠阀座31，以堵塞沿着流体流通路29的水蒸汽流动，该阀座由在初级热交换器7的铜管24中的圆周向内延伸的脊部形成。在打开条件下，阀元件30与阀座31分隔开，以限定环形间隙，从而允许沿着流体流通路29的水
蒸汽流动。
[0373]阀元件30被肘节弹簧32朝向闭合位置推压。部分地填充有致动液体34的波纹管33被布置成使得当温度增加时，致动流体的蒸汽压力增加，增加的压力使得波纹管33以随着温度增加而增大的力将阀元件30朝向闭合位置推压。在预定的触发温度下，由波纹管33施加的力将超过由肘节弹簧32施加的力，并且阀元件30将运动到打开位置，从而允许沿着流体流通路29的水蒸汽流动。因此，在低于触发温度的温度下，流体流通路29将闭合，在高于触发温度的温度下，流体流通路29将打开。如上所述，热的水蒸汽在真空条件下在流体流通路29中非常快速地运动，使得当阀9打开时，热能被传递到次级热交换器8之前的时间延迟可以非常短。
[0374]在所示的实施例中，触发温度是供应到家用热水和/或加热系统的热水的预期最大温度，65 °C。
[0375]在操作中，当第一操作流体和初级热交换器7的温度处于热传递控制阀9的触发温度以下时，来自热传递元件4的热的水蒸汽沿着管13穿过而传递到初级热交换器7中。热的水蒸汽被闭合的控制阀元件30阻止而不能到达次级热交换器8。热的水蒸汽在初级热交换器7的铜管24的内表面上冷凝，以释放热能，该热能穿过热传递翅片25而进入到第一操作流体中。在所示的实施例中，加热的第一操作流体提供到家用热水和/或加热系统的的加热的水流。
[0376]当第一操作流体和初级热交换器7的温度达到或者超过热传递控制阀9的触发温度时，热传递控制阀9打开，以允许热的水蒸汽从热传递元件4沿着管13传递到初级热交换器7和次级热交换器8两者中。因此，除了如上所述传递到初级热交换器7中之外，热的水蒸汽还能够通过打开的控制阀元件30到达次级热交换器8。热的水蒸汽在次级热交换器8的铜管26的内表面上冷凝，以释放热能，该热能穿过热传递翅片27而进入到第二操作流体中。在所示的实施例中，加热的第二操作流体提供将热运送离开混合太阳能转换器I的加热空气的对流。这可以允许混合太阳能转换器I利用大气作为散热器。这可以防止第一操作流体的进一步加热被减小或阻止。
[0377]这可以允许避免或减少在太阳能水加热系统中遇到的停滞问题。在太阳能水加热系统中，当被加热的水达到最大期望温度时可能会出现停滞。通常，接下来停止通过太阳能热水器加热的水的泵送，以避免水的过热，否则可能导致供应该加热的水的系统的损坏。然而，当加热的水的泵送停止时，太阳能热水器附近的静止的水可能接下来被太阳能热水器加热到非常高的温度，从而导致水系统的不期望的过热和加压。
[0378]初级热交换器8由外壳50包围，该外壳包括用于作为第一操作流体的加热的水的入口开口 51和出口开口 52。用于水的入口和出口供应管道可以附接到入口开口 51和出口开口 52。外壳50由泡沫塑料材料形成，具有硬的外壳，以提供初级热交换器7和第一操作流体的绝热，并且提供耐候性。
[0379]在某些例子中，外壳50可以由其它材料形成，而不是由泡沫塑料形成。在某些例子中，外壳可以由对水和天气具有良好抗性的电绝缘和热绝缘的材料形成。具体地，外壳可以由玻璃、陶瓷或混凝土形成。
[0380]在一个实施例中，初级热交换器8可以包括放气阀，以允许捕集在初级热交换器8中的第一操作流体内的任何空气被排出。在其它例子中，可以不设置放气阀。在第一操作流体被泵送通过初级热交换器的例子中，初级热交换器可以布置成通过泵送的流体流来清除泵送的空气。
[0381]如上所述，在第一实施例的图示例子中，热传递控制阀9的触发温度是预定的。在某些例子中，触发温度可以在使用时设定，或者可以在混合太阳能转换器I的安装或制造时设定。在某些例子中，根据待加热的水的最大期望水温，触发温度可以设定为不同的值。具体地，在某些例子中，当混合太阳能转换器用来加热用于家用热水系统的水时，触发温度可以设定为65°C，当混合太阳能转换器用来加热用于工业热水系统的水时，触发温度可以设定为135°C。
[0382]在某些例子中，热传递控制阀的触发温度可以选择成使得光伏元件5的发电最大化。在某些例子中，触发温度值可以选择成增加传递到第一操作流体的热能的量。在某些例子中，考虑由光伏元件5产生的电能的量和传递到第一操作流体的热能的量，触发温度可以选择成优化能量的整体生产。在某些例子中，该优化可以使得总体能量生产最大化。在某些例子中，最佳总体能量生产可以考虑不同类型的能量的相对要求或值，而不是简单地使得生产的能量的总量最大化。
[0383]如上所述，等温冷却趋于减少或防止在光伏元件5中形成热点或热区域。这可以允许包括光伏元件5的太阳能收集器组件2以较高的温度操作，而不会降低光伏元件5产生电能的效率。这可以允许收集器组件的温度增加，以生产更多可用的热能，而温度不增力口，从而降低光伏元件5产生电能的效率。这可以允许触发温度增加。
[0384]在某些例子中，触发温度在混合太阳能转换器I使用期间可以设定到不同的温度。这可以允许收集器组件的温度得到控制，以根据在特定时间最需求的能量的类型而产生不同量的可用热能或电能。
[0385]图9中示出了用于操作阀9的可替代的布置。在这个可替代布置中，阀元件30如上所述被肘节弹簧推压到闭合位置中。在这个布置中，阀元件30可以被螺线管36选择性地推压到打开位置中。在这个可替代布置中，可以根据初级热交换器或待加热的水的测量温度来控制螺线管，以限制达到的最大温度。
[0386]或者，螺线管可以根据使用者当前的要求整体地或部分地控制。例如，当热水比电力的需求大时，阀9可以闭合，以使热的水蒸汽从热传递元件4仅仅传递到初级热交换器7，以使得施加到用作第一操作流体的水上的热的量最大化，而不考虑由于收集器组件的温度的任何增加而导致的光伏元件5的效率的任何暂时下降。另外，当热水比电力的需求小时，阀9可以打开，以使热的水蒸汽从热传递元件4传递到初级和次级热交换器7和8两者，以尽可能地冷却光伏元件，并且使得发电效率最大化，而不考虑对用作第一操作流体的水的温度的影响。
[0387]在第一实施例的图示例子中，通过操作热传递控制阀9以选择性地启用或停用热能从太阳能收集器组件2传递到次级热交换器8，来控制太阳能收集器组件2的温度，从而控制光伏兀件5的温度。
[0388]在其它例子中，其它控制方法可以额外地或替代地用来控制太阳能收集器组件2的温度。在某些例子中，可以通过改变热能从太阳能收集器组件2移除的速率，来控制太阳能收集器组件2的温度。
[0389]在某些例子中，可以通过改变第一操作流体穿过初级热交换器7的流量，来控制热能从太阳能收集器组件2移除的速率。在某些例子中，可以通过改变第一操作流体与初级热交换器7接触的表面积，例如通过选择性地打开或关闭初级热交换器2内第一操作流体的流体流通路，来控制热能从太阳能收集器组件2移除的速率。
[0390]在某些例子中，可以通过改变管3内的真空压力，来控制热能从太阳能收集器组件2移除的速率。这可以改变从太阳能收集器组件2到管3的对流热损耗的速率。通常，传递到管3的热将通过对流和/或传导而快速损失到外部环境中。
[0391]在某些例子中，可以通过改变热传递元件4内的真空压力，来控制热能从太阳能收集器组件2移除的速率。通常，通路16内的液态水蒸发和形成蒸汽气泡23的趋势将会随着真空压力减小而增大，通路16内的液态水蒸发和形成蒸汽气泡23的趋势将会随着真空压力增大而减小。如上所述，水绕通路16的密度驱动的循环以及热能沿着管13的传递都是由水蒸汽驱动的。因此，通过改变真空压力而改变液态水蒸发的趋势，可以允许控制热能从太阳能收集器组件2移除的速率，以及热能从光伏元件5移除的速率，因此可以允许控制太阳能收集器组件2和光伏元件5的温度。
[0392]另外，通路16中的水22出现滚动沸腾所处的温度将随着真空压力增大而趋于增大，并且将随着真空压力减小而趋于减小。因此，在热传递元件4内的真空压力改变的例子中，可以改变通路16中的水22出现滚动沸腾所处的温度。
[0393]如上所述，当通路16中的水22进入滚动沸腾状态时，水绕通路16的密度驱动的循环变得特别有力，并且作为热传递机构变得特别高效。因此，通过改变真空压力而改变通路16中的水22出现滚动沸腾所处的温度，可以允许控制热能从太阳能收集器组件2和光伏元件5移除的速率，因此可以允许控制太阳能收集器组件2和光伏元件5的温度。
[0394]在某些例子中，通过改变太阳能入射在太阳能收集器组件2上的量，以及由此改变太阳能收集器组件2吸收热能的速率，可以控制太阳能收集器组件2的温度。
[0395]在某些例子中，通过改变太阳能收集器组件相对于入射太阳能方向的取向，可以控制入射太阳能的量。这可以利用驱动机构来实施，该驱动机构能够使太阳能收集器组件绕一个或多个轴线旋转。
[0396]在某些例子中，利用在入射太阳能的路径中的可调节式光拦截或阻挡机构，可以控制入射太阳能的量。在某些例子中，可以使用各种过滤器、百叶窗、阻挡件等。在某些例子中，这些可调节式光拦截或阻挡机构可以包括物理装置。在某些例子中，这些可调节式光拦截或阻挡机构可以包括具有电控光学特性的装置，例如液晶。
[0397]在要控制太阳能收集器组件和/或光伏元件的温度的例子中，与温度控制机构一起，可以设有温度传感器和温度控制器，该温度控制机构被布置成执行以上所述的控制温度的方法中的一个、一些或全部方法。
[0398]温度传感器被布置成测量太阳能收集器组件的温度并且将该温度值提供给温度控制器。然后，温度控制器可以以合适的方式操作温度控制机构，以将太阳能收集器组件的温度控制为期望的值。
[0399]在要控制光伏元件的温度的例子的情况下，可以设有温度传感器，该温度传感器被布置成测量光伏元件的温度并且将该温度值提供给温度控制器。这可以是被布置成测量太阳能收集器组件的温度的温度传感器之外的，或者是代替被布置成测量太阳能收集器组件的温度的温度传感器的。然后，温度控制器可以以合适的方式操作温度控制机构，以将光伏元件的温度控制为期望的值。
[0400]在某些例子中，温度传感器可以设置在太阳能收集器组件的上表面上。在某些例子中，温度传感器可以形成在作为光伏元件的同一个半导体晶片上。
[0401]便利地，温度控制器可以是适当地编程的通用计算机。
[0402]在所示的第一实施例中，在热交换器中采用铜。这可以提高热交换器的效率，原因是铜具有较高的导热率。在可替代的例子中，可以采用其它的材料。
[0403]在可替代的例子中，可以采用不同类型的阀。具体地，阀可以与阀元件一起使用，该阀元件用作在阀座中运动的活塞，该阀座用作气缸，由此当阀元件处于阀座中时阀闭合，当阀元件处于阀座之外时阀打开。
[0404]在所示的第一实施例中，流体流通路29、管13和热传递元件4内的通路16通过处于次级热交换器8的端部处的真空管道35进行抽真空。在可替代的例子中，可以设有不同地定位的真空管道。具体地，真空管道可以设置在热传递元件的远离热交换组件的端部处，如图3所示。
[0405]所示的第一实施例是混合太阳能转换器，其包括光伏元件并且被布置成将入射的太阳辐射转换为电能和热水两者的输出。在其它例子中，光伏元件可以被省略，以提供被布置成将入射的太阳辐射转换为热水输出的太阳能转换器。
[0406]第二实施例
[0407]图10中示出了根据本发明的第二实施例的设备。图10示出了根据本发明的混合太阳能转换器101的第二实施例的总体外部视图。
[0408]综述
[0409]在第二实施例中，混合太阳能转换器101包括容纳在密封的透明管103中的太阳能收集器组件102。太阳能收集器组件102包括热传递元件104和安装在热传递元件104的上表面上的光伏元件105的阵列。混合太阳能转换器101还包括处于透明管103的一个端部处的热交换组件106。太阳能收集器组件102的一个端部连接到热交换组件106。与第一实施例类似，在不同的例子中，光伏元件105可以由硅或砷化镓形成，或者可以由其它合适的半导体材料形成。在其它例子中，可以采用有机光伏元件。在其它例子中，可以采用混合光伏元件。
[0410]在第二实施例中，热交换组件106包括被布置成将热能从热传递元件104传递到第一流体的初级热交换器107以及被布置成将热能从热传递元件104传递到第二流体的次级热交换器108。初级热交换器107和次级热交换器108通过热传递控制阀109分隔开，该热传递控制阀能够选择性地允许或阻止热能从热传递元件104传递到次级热交换器108。
[0411]在一个可能的例子中，在使用中，混合太阳能转换器101可以安装在屋顶上。因此，可以设有与第一实施例类似的安装支架。
[0412]综上所述，第二实施例的混合太阳能转换器101的操作与第一实施例的混合太阳能转换器I的操作类似。入射到混合太阳能转换器101上的太阳能穿过密封的透明管103，并且入射到太阳能收集器组件102的光伏元件105上。光伏元件105将入射的太阳能的一部分能量转换为电能，并且将入射的太阳能的一部分能量转换为热能。入射的太阳能的另一部分可以入射到太阳能收集器组件102的没有被光伏元件105覆盖的任何部分上，并且入射太阳能的这个另一部分也可以被转换为热能。通常，期望的是，使由光伏元件105覆盖的太阳能收集器组件102的暴露于入射太阳能的表面的比例最大化，并且使没有被覆盖的比例最小化。然而，在某些情形下，可能优选的是使该暴露表面的某些部分不被覆盖，例如以简化太阳能收集器组件102的制造和/或组装以及光伏元件105附接到太阳能收集器组件102。通常，在第二实施例中，太阳能收集器组件的暴露于入射太阳能的表面将是上表面。
[0413]由光伏元件105产生的电能沿着热传递元件104由电导体输送，并且离开太阳能转换器101以供使用。由光伏元件105吸收的热能被传递到热传递元件104中以冷却光伏元件105，然后被输送到热交换组件106。
[0414]与第一实施例类似，热传递控制阀109能够选择性地允许或阻止热能从热传递元件104传递或输送到次级热交换器108。因此，可以改变施加到光伏元件105的冷却程度。
[0415]在一个典型的布置中，混合太阳能转换器101可以用来产生电力和产生热水。与第一实施例类似，在这个布置中，传递到初级热交换器107的热能被传递到流过初级热交换器107的泵送的供应水中以加热该水。然后，加热的水用于家用或工业热水系统，由光伏元件105产生的电能应用于电气供应系统。在某些布置中，传递到次级热交换器108的热能被传递到环境空气中并且能够逸出，次级热交换器108在热传递控制阀109的选择性控制下用来将热能释放，以调节太阳能收集器组件102的温度。
[0416]透明管
[0417]在图10所示的第二实施例中，密封的透明管103与第一实施例的密封的透明管3类似，具有一个穹顶形的闭合端部和由金属端盖120密封的一个开口端部。管103的内部至少部分地抽真空。也就是，管的内部的压力低于正常的大气压。
[0418]管103中的真空压力可以为10_3mbar。可以采用其它的真空压力，如针对第一实施例所述的。在某些例子中，真空压力可以在10_2mbar到10_6mbar的范围内。通常，期望的是，较低的真空压力(或换言之，更严格的真空)将提供较佳的绝缘优点。另外，期望的是，在光伏元件没有被包封的例子中，较低的真空压力(或换言之，更严格的真空)将提供对环境损坏的较佳保护。在实施过程中，使用较低的真空压力的优点可能需要相对于获得较低真空压力的增加的成本进行平衡。在某些例子中，可以采用IO-2Hibar或更低的真空压力。
[0419]在可替代的例子中，密封的透明管103可以填充有惰性气体，而不是被抽真空。具体地,惰性气体可以是氮。
[0420]在另一个可替代的例子中，密封的透明管103可以填充有处于减小的压力下的惰性气体。在某些例子中，这可以通过将管103填充惰性气体，然后将管103抽真空来实现。具体地，惰性气体可以是氮。
[0421]在所示的第二实施例中，管103是具有圆形横截面的圆柱形。与第一实施例类似，在可替代的例子中，管103可以具有其它的形状。在某些例子中，管103的横截面尺寸和/或形状可以在沿着其长度的不同位置处变化。在可替代的例子中，管103可以具有椭圆形横截面。具体地，管103可以具有椭圆形横截面，其中该椭圆形的长轴与太阳能收集器组件102的平面对准。
[0422]在所示的第一实施例中，管103由玻璃形成。在可替代的例子中，合适的透明塑料材料或层合结构可以用来形成管103。
[0423]在所示的第二实施例中，管103是透明的。在可替代的例子中，管可以仅仅是部分透明的。
[0424]在所示的第二实施例中，金属端盖120可以通过粘合剂结合到玻璃管103。在其它实施例中，可以采用可替代的玻璃对金属结合技术，例如熔焊、铜焊或钎焊。
[0425]与第一实施例类似，管103在一个端部处具有金属端盖120。在可替代的例子中，端盖120可以由其它材料制成。在某些例子中，端盖120可以由玻璃制成。这可以减少收集器组件102的热传导损失。[0426]收集器组件
[0427]在第二实施例中，太阳能收集器组件102包括热传递元件104和安装在热传递元件104的表面上的光伏元件105的阵列。为了允许辐射的太阳能入射到光伏元件105上，光伏元件105的阵列安装在热传递元件104的在混合太阳能转换器101操作时暴露于入射的辐射太阳能的表面上。这将通常是热传递元件104的上表面。
[0428]在某些布置中，热传递元件104的暴露于入射的辐射太阳能的表面可以不是上表面。具体地，这将会是这样的情况，即太阳能收集器组件102定位在竖向或基本上竖向的平面中，或者入射的辐射太阳能例如在被诸如反射镜的光学系统重新定向之后水平地入射或从下方入射。因此，对上表面和下表面以及本说明书中类似的方向性术语的称谓，应当理解为图中所示的状态，其中太阳能收集器组件处于相对于水平成角度的平面中，并且辐射太阳能从上方入射。
[0429]在第二实施例的图示例子中，太阳能收集器组件102由热传递元件104的圆柱形管119支撑。圆柱形管119穿过端盖120并且通到热交换组件106中，如以下更详细地解释的。在圆柱形管119穿过端盖120的位置处，圆柱形管119焊接到端盖120，以将圆柱形管119保持就位并且支撑太阳能收集器组件102。
[0430]在可替代的例子中，圆柱形管119可以以其它方式固定到端盖120。在一个实施例中，圆柱形管119可以焊接到端盖120。
[0431]太阳能收集器组件102通过圆柱形管119被单个物理连接部支撑可以增加通过太阳能收集器组件102从入射太阳能收集热的效率。太阳能收集器组件102通过圆柱形管119被单个物理连接部支撑可以减少从太阳能收集器组件102到透明管外侧的支撑结构中的导热损失。
[0432]在第二实施例中，热传递元件104具有基本上平的上表面104a。每个光伏元件105都是方形的，热传递元件104的宽度与每个方形光伏元件105的宽度相同。五个方形光伏元件105沿着热传递元件104的长度彼此并排安装。热传递元件104的基本上整个上表面覆盖有光伏元件105。用光伏元件105覆盖大比例的热传递元件104的上表面104a可以增大混合太阳能转换器101的效率。
[0433]在一个实施例中，方形光伏兀件105可以每个都为125mm乘125mm的方形,并且都为0.2mm厚。在另一个实施例中，方形光伏元件可以每个都为156mm乘156mm的方形。在其它例子中，可以采用具有其它尺寸或形状的光伏元件。
[0434]光伏元件105以与第一实施例类似的方式利用热传导粘合剂层149结合到热传递元件104的基本上平的上表面104a。图11中示出了该热传导粘合剂结合层149。粘合剂结合层149是电绝缘的。光伏元件105和热传递元件104之间的粘合剂结合层149布置成是薄的。这可以提高光伏元件105和热传递元件104之间的热传导程度。这可以增加沿侧向横过光伏元件105的热传递的速率。加载有预定尺寸的固体球状物的粘合剂材料可以用来形成粘合剂结合层149。这可以允许一致地且可靠地形成薄的粘合剂层149。粘合剂结合层149由柔性的或“宽容的”粘合剂材料形成。这可以释放组装的太阳能收集器组件102中的应力，并且减小施加到光伏元件105的任何应力。
[0435]光伏元件105是由硅形成的半导体光伏元件。在一个实施例中，光伏元件由单晶娃形成。在一个实施例中，光伏兀件由非晶娃形成。在一个实施例中，光伏兀件由多晶娃或多晶体硅形成。在其它实施例中，可以采用可选类型的半导体光伏元件。
[0436]如上所述，在混合太阳能转换器101的操作中，光伏元件105由热传递元件104冷却。这种冷却可以允许光伏元件5的温度保持为期望的值。
[0437]这种冷却可以提供的优点在于，可以减少或消除光伏元件105中热点或热区域的出现，并且可以使光伏元件105的温度保持为均匀的期望值。这样的热点或热区域可以例如通过入射太阳辐射的加热、通过光伏元件105中的不均匀或故障、或者通过这些原因的组合或这些原因之间的相互作用而产生。
[0438]这样的热点或热区域可能降低光伏元件105的效率。据信，光伏元件105中的热点可以短期内降低光伏元件105的效率，并且还可能长期内降低光伏元件105的性能。如上所述，光伏元件的效率随着温度上升而下降。在短期内，光伏元件中的热点可以减少光伏元件的输出，原因是形成热点的材料处于比光伏元件的其余部分高的温度下，并且因此与光伏元件的其余部分相比具有降低的效率。另外，在长期内，光伏元件的性能的下降在热点处可能更加快速地发生，原因是形成热点的材料处于比光伏元件的其余部分高的温度下。
[0439]因此，将光伏元件105保持在更加均匀的温度值下且减少或消除热点或热区域能够提高光伏元件105在特定温度下的效率，并且能够减小由于较高温度引起的光伏元件105的性能下降程度。
[0440]这可以允许光伏元件105以比其它情况高的整体温度进行操作。这可以考虑以下事实而得到理解，在光伏元件105中存在热点的地方，在这些热点中可能处于引起效率下降的温度和引起性能下降的温度下，这在整体上限制了光伏元件105的最大操作温度。因此，减少或消除这些热点可以允许在整体上提升光伏元件105的最大操作温度。
[0441]第二实施例的图示例子具有通过圆柱形管119由单个物理连接部支撑的太阳能收集器组件102。在其它例子中，可以采用可替代的支撑布置。在某些例子中，太阳能收集器组件102可以由两个物理连接部支撑，太阳能收集器组件102的每个端部处具有一个物理连接部。在某些例子中，两个物理连接部中的一个可以是通过圆柱形管。通常，有利的是使得物理支撑的数量最少，以便使得通过物理支撑的传导而从太阳能收集器组件逸出的热最少。
[0442]在其它例子中，安装在热传递元件104上的光伏元件105的数量可以是不同的。在其它例子中，光伏元件105和热传递元件104的相对尺寸可以是不同的。
[0443]在某些例子中，粘合剂层149可以包括在固化之后保持不易碎的环氧树脂。
[0444]在其它例子中，粘合剂层149可以由双面胶带形成。
[0445]热传递元件
[0446]图11的剖开图以及图12和13的横向和纵向截面图分别更加详细地示出了根据第二实施例的热传递元件104。图12的横向截面是沿图11的线A-A截取的。图13的纵向截面是沿图11的线B-B截取的。
[0447]在第二实施例中，热传递元件104为大致矩形的。热传递元件104具有平的上表面104a和在其大部分区域中是平的下表面104b，并且具有沿着热传递元件104的一个边缘104c的向外伸出的区段110。向外伸出的区段110容纳且限定了蒸汽歧管111。在操作中，热传递元件104被布置成横向地倾斜，使得热传递元件104的抵靠向外伸出的区段110的侧边缘104c高于热传递元件104的相对的侧边缘104d，其原因将在以下详细解释。热传递元件104相对于水平的倾斜角度可以较小。大约5°的倾斜角度是足够的。根据需要，可以采用较大的倾斜角度。可以采用直到90°且包括90°的倾斜角度，也就是热传递元件104可以沿横向地竖直布置。
[0448]热传递元件104具有由上部片材114形成的上表面104a和由下部片材115形成的下表面104b。中央片材116定位在上部片材114和下部片材115之间，使得在整个热传递元件104上横向地延伸的流体流通路117和118被限定在中央片材116与上部片材114和下部片材115的每个之间。流体流通路117和118沿着其长度是倾斜的。在所示的例子中，热传递元件104是横向倾斜的，由此，在整个热传递元件104上横向地延伸的流体流通路117和118将沿着其长度倾斜。
[0449]图14更详细地示出了中央片材116的轮廓。图14示出了沿图11的线B-B截取的纵向截面。中央片材116形成有波纹形的轮廓，该轮廓具有在整个热传递元件104上横向地延伸的脊和槽。波纹形中央片材116的截面轮廓可以理解为之字形轮廓，其中之字形的形成峰部和槽的点被弄平。因此，上部和下部流体流通路117和118是交错布置的。上部和下部流体流通路117和118并排布置成平面阵列，上部流体流通路117和下部流体流通路118交替地布置。
[0450]为了更加明确，在第二实施例的图示例子中，中央片材116包括多个平的表面，这些表面通过在整个热传递元件104上横向地延伸的折叠部连接。中央片材116包括在第一平面C中等距地间隔开的第一系列的第一共面表面116a和在第二平面D中等距地间隔开的第二系列的第二共面表面116b，第一和第二共面表面116a和116b中的每个都具有相同的宽度，第一和第二系列的第一和第二共面表面116a和116b中的每个的连续共面表面116a或116b之间的间距大于共面表面116a和116b的宽度。第一和第二平面C和D平行且间隔开。第一和第二系列的共面表面被布置成使得在平面图中，即当与第一和第二平面C和D垂直地观察时，第一共面表面116a中的每个等距地定位在两个第二共面表面116b之间，反之亦然。第一和第二共面表面116a和116b通过第一系列的第一平行联结表面116c和第二系列的第二平行联结表面116d相互连接。
[0451]具体如图13所示，中央片材116被布置成第一表面116a接触上部片材114的内表面，第二表面116b接触下部片材115的内表面。中央片材的第一表面116a结合到上部片材114，中央片材116的第二表面116b结合到下部片材115。因此，上部、下部和中央片材114、115、116之间限定了多个梯形横截面的上部流体流通道117和下部流体流通道118。上部流体流通道117限定在上部片材114和中央片材116之间。下部流体流通道118限定在下部片材115和中央片材116之间。梯形上部流体流通道被布置成使得梯形通道的两个平行表面中较大的一个由上部片材114形成。
[0452]热传递元件104的边缘由下部片材115的向上弯曲部分形成，该向上弯曲部分结合到上部片材114。光伏元件105结合到上部片材114。在热传递元件104的边缘处，上部片材114直接结合到下部片材115，中央片材116并不在上部和下部片材114和115的边缘处定位在上部和下部片材114和115之间。
[0453]在某些例子中，中央片材116可以在热传递元件104的端部边缘处至少部分地在上部和下部片材114和115之间延伸，使得上部和下部片材114和115均结合到中央片材
116。这可以有助于使中央片材116相对于上部和下部片材114和115定位和固定。[0454]如上所述,热传递元件104沿着热传递元件104的上部侧边缘104c具有向外伸出的区段110。向外伸出的区段110是基本上半圆柱形的，并且由下部片材115的向外伸出的部分形成。向外伸出的区段110限定了蒸汽歧管111。流体流通道117和118连接到蒸汽歧管111。应该指出的是，中央片材116延伸过蒸汽歧管111的大部分宽度。因此，限定在上部片材114和中央片材116之间的上部流体流通道117朝向蒸汽歧管111的顶部连接到蒸汽歧管111，而限定在下部片材115和中央片材116之间的下部流体流通道118朝向蒸汽歧管111的底部连接到蒸汽歧管111。所有的上部和下部流体流通道117和118通过蒸汽歧管111相互连接。
[0455]在热传递元件104的与向外伸出的区段110相对的下部侧边缘104d处，在中央片材116的边缘和热传递元件104的由下部片材115的向上弯曲部分形成的侧边缘104c之间具有间隙123。该间隙123允许水在不同的流体流通道117和118之间流动。间隙123沿着热传递元件104的侧边缘104d延伸，并且形成流体歧管124,该流体歧管将所有的上部和下部流体流通道117和118相互连接。
[0456]在热传递元件104的与玻璃管103的开口端部和端盖120相邻的端部处，延伸热传递元件104的大部分长度的大致半圆柱形的向外伸出的区段110过渡到伸出的圆柱形管
119。上部和下部片材114和115密封到圆柱形管119，使得热传递元件104的内部是密封的。圆柱形管119穿过端盖12并且通到热交换组件106中。圆柱形管119的中心孔连接到蒸汽歧管111并且用来将热能从热传递元件104传递到热交换组件106，如以下解释的。
[0457]圆柱形管119将太阳能收集器组件102物理地支撑在密封的透明管103内。太阳能收集器组件102没有其它的物理支撑。这可以减少太阳能收集器组件102的传导热损失，这可以增加由混合太阳能转换器101产生的可用热能的量。
[0458]流体流通道117和118至少部分地填充有脱气的蒸馏水121作为工作流体，并且热传递元件104的包括流体流通道117和118的内部、蒸汽歧管111和管119至少部分地被抽真空。也就是，热传递元件104的内部的压力低于正常的大气压。热传递元件104的内部可以处于压力为10_3mbar的真空下。热传递元件104被布置成相对于水平横向倾斜，其中热传递元件104的蒸汽歧管111所处的侧部104a被布置成高于热传递元件104的相对的侧部104b。
[0459]在所示的第二实施例中，流体流通道117和118中的水121的量使得下部流体流通道118中的水121的上表面132与下部流体流通道118的端部平齐，在该端部处，下部流体流通道118连接到蒸汽歧管111。在所示的第二实施例中，上部流体流通道117和下部流体流通道118中的水121的表面132的液位基本上相同。因此，在所示的第二实施例中，下部流体流通道填满液态水，而上部流体流通道117仅仅部分地填充有液态水。
[0460]在其它例子中，水121的液位可以是不同的。在某些例子中，下部流体流通道118中的水121的上表面132可以处于蒸汽歧管111下方。在某些例子中，下部流体流通道118中的水121的上表面132可以处于蒸汽歧管111的底部上方，其中一些水存在于蒸汽歧管111的底部中。
[0461]可以预计，在实施过程中，在水的上表面122处于或靠近下部流体流通道118接触蒸汽歧管111的位置处的情况下，热传递元件104将最有效地操作。如果热传递元件104中水的液位太高，使得水的上表面122在蒸汽歧管111中太高，那么可能降低热传递元件104的操作效率，如以下更详细地讨论的。
[0462]由于毛细管作用，上部流体流通道117中的水121的上表面132可以比下部流体流通道118中的高。这种毛细管效应在任何特定例子中的程度将取决于上部流体流通道117的尺寸。在所示的第二实施例中，上部片材114的内表面中的一些，即形成上部流体流通道117的一部分的表面，处于水121的表面上方。在某些例子中，上部流体流通道117可以具有足够小的截面面积，使得上部流体流通道117中的水121的上表面123由于毛细管作用而处于上部流体流通道117的端部处。
[0463]应该指出，与第一实施例不同的是，上部片材114的内表面，即形成上部流体流通道117的一部分的表面，不必在与光伏元件105的最上侧部分的位置对应的位置处处于水121的上表面132下方。然而，在某些实施例中，这可能是实际情况。
[0464]在第二实施例的操作中，当太阳能收集器组件102暴露于入射的辐射太阳能时，光伏元件105吸收这种能量中的一些，将吸收的能量的一部分转换为电能。吸收的能量的其余部分转换为热能，提升光伏元件105的温度。吸收的热能从光伏元件105流入热传递元件104，传播通过上部片材114，并且流入到上部流体流通道117内侧的水121中，水在梯形上部流体流通道117的整个较大平行表面上与上部金属片材114的内表面接触。
[0465]上部流体流通道117内的液态水121吸收从光伏元件105穿过上部片材114的热能，并且蒸发，从而产生蒸汽或水蒸汽气泡122，如图15所示。由于对流沸腾和/或成核，液态水可以蒸发并产生气泡。在上部流体流通道117内10_3mbar的真空压力下,水在大约(TC附近沸腾，从而水121在混合太阳能转换器101的正常操作温度下容易蒸发。
[0466]水蒸汽的气泡122不如液态水121稠密。另外，如上所述，上部流体流通道117沿着其长度倾斜。因此，由于这种密度差，使得水蒸汽气泡122沿着上部流体流通道117朝向热传递元件104的上部侧边缘104c和水121的表面向上行进。当水蒸汽气泡122到达水121的表面时，蒸汽被释放到蒸汽歧管111中的水121上方的真空中。另外，当气泡沿着流体流通道117向上行进时，气泡122将用作活塞以沿着上部流体流通道117向上驱动液态水和其上方的任何其它气泡122。这种活塞驱动趋于使蒸汽气泡122沿着上部流体流通道117向上运动的速度加速。这种活塞驱动可以用来将液态水沿着上部流体流通道117向上泵送到上部流体流通道117的端部，在该端部处，液态水将被从上部流体流通道117喷射到蒸汽歧管111中。在所示的第二实施例中，在上部片材114的内表面中的一些高于水121的表面的情况下，液态水的这种沿着上部流动通道117的向上泵送确保了上部片材114的内表面的处于水121的表面上方的部分与水流接触，从而它可以被冷却。
[0467]由气泡122产生的活塞驱动的量将取决于气泡122相对于上部流体流通道117的截面面积的相对尺寸。在气泡122相对于上部流体流通道117的截面面积的尺寸较大的情况下，由气泡122产生的活塞驱动的量可以增大。在水蒸汽气泡122的尺寸等于或仅仅稍小于上部流体流通道117的截面面积的例子中，由气泡122产生的活塞驱动可以是尤其有效的。
[0468]在实施过程中，各个水蒸汽气泡的尺寸将是变化的。然而，在特定的情况下，可以根据在混合太阳能转换器中使用的操作参数来确定气泡的可能的平均尺寸和它们的尺寸的可能变化性。
[0469]水蒸汽气泡在水表面破裂以及液态水离开上部流体流通道117的端部的任何活塞泵送可以生成液态水滴，并且可以使这些水滴中的至少一些从水表面向上投射到水表面上方的蒸汽歧管111内的真空中。因此，热传递机构可以是包括液态水、水蒸汽和液态水滴的多相系统，而不是仅仅包括液态水和水蒸汽的两相系统。通过增加液态水暴露于真空的表面积，真空中这种水滴的出现以及液态水离开上部流体流通道117的端部的任何泵送，可以提闻蒸发的速率。
[0470]与第一实施例类似，蒸汽歧管111内的真空中的水蒸汽沿着蒸汽歧管111以非常高的速度行进通过真空，沿着管119行进，并进入热交换组件106。热的水蒸汽在真空中的行进速度非常快，接近水蒸汽分子的热速度。在热交换组件106内侧，水蒸汽在初级和次级热交换器107和108之一的热交换表面上冷凝。冷凝的水返回而从热交换组件106流出，沿管119向下，沿着蒸汽歧管111的底部流动，并且返回到下部流体流通道118内的水121中。这种在上部流体流通道117和蒸汽歧管111内产生热的水蒸汽，以及随后热的水蒸汽从蒸汽歧管111行进到热交换组件106 (在该热交换组件处热的水蒸汽冷凝，之后冷凝的水返回)，将热能从热传递元件104传递到热交换组件106中的操作流体。
[0471]从上部流体流通道117喷射到蒸汽歧管111中的未蒸发的任何液态水还将落到蒸汽歧管111的底部，并且返回到下部流体流通道118内的水121中。
[0472]如上所述，所有的上部和下部流体流通道117和118通过由间隙123形成的流体歧管124相互连接。因此,从蒸汽歧管111返回的任何液态水进入哪个下部流体流通道118是不重要的。
[0473]从以上的描述可以清楚的是，当混合太阳能转换器101操作时，除了水蒸汽之外，蒸汽歧管111 一般还包括液态水。然而，也如上所述，如果热传递元件104中水的液位太高，使得水的上表面122在蒸汽歧管111中太高，那么可能降低热传递元件104的操作效率。由于在蒸汽歧管111内在水表面上方没有足够的空间用于液态水滴的运动和蒸发，而可能出现这种操作效率的降低。由于液态水滴和液态水表面的波动和向上飞溅可能将某些位置处的开放的或无水的蒸汽歧管的截面面积减小为较小的量或者甚至减小为零以短暂地闭合蒸汽歧管，而可能出现这种操作效率的降低。开放的或无水的蒸汽歧管的截面面积的这种减少可能妨碍水蒸汽在蒸汽歧管111内的真空中的运动。
[0474]由于水蒸汽比液态水的密度小(这将在每个气泡122上产生向上的浮力),水蒸汽的气泡122将趋于向上运动通过上部流体流通道117中的液态水121。另外，水蒸汽气泡122的运动趋于向上驱动上部流体流通道117中的液态水121，尤其是在出现活塞驱动的例子中。因此，水蒸汽气泡122使得上部和下部流体流通道117和118中的水121循环，较热的液态水和水蒸汽气泡122沿着上部流体流通道117向上流动，较冷的液态水沿着下部流体流通道118向下流动。上部和下部流体流通道117和118通过蒸汽歧管111和流体歧管124相互连接，如上所述。因此，沿着上部流体流通道向上流动的较热的液态水被来自下部流体流通道118的较冷的液态水连续地置换。这种循环主要是由水蒸汽与液态水之间的密度差驱动的。然而，这种循环还可以由上部流体流通道117中较热的液态水和下部流体流通道118中较冷的液态水之间的密度差所导致的对流来驱动，方式与温差环流系统类似。因此，上部流体流通道117可以被认为是提升通道，而下部流体流通道118可以被认为是下沉通道或返回通道。
[0475]随着水蒸汽气泡122沿上部流体流通道117向上行进，作用在气泡122上的压头下降，从而气泡122趋于膨胀。因此，通过随着气泡122向上运动而膨胀和压力下降的影响，减小了蒸汽气泡122塌陷和内爆的趋势。当考虑这一点时，应当记住，当热传递元件104操作时，气泡122将形成在已建立的密度驱动的循环流体流中，并且除了由于气泡自身相对于液态水的浮力而导致的气泡运动之外，还将由该流体流承载而向上运动。另外，据信，气泡122随着它们向上运动而膨胀将通过增大膨胀的气泡122的浮力而进一步增大密度驱动的循环流的速度。在某些例子中，气泡在向上运动时膨胀还可以增大活塞驱动的程度。
[0476]这种密度驱动的循环可以形成极为高效的热传递机构，原因是水具有较高的汽化焓，从而，除了由较热的水离开上部流体流通道117及其被较冷的水置换的运动所输送的热能之外，水蒸汽气泡122的运动可以输送大量的热能。在发生由水蒸汽气泡驱动的液态水流的活塞驱动的布置下，通过增加由活塞驱动弓I起的液态水的流量，热传递机构的效率可以得到进一步的增大。这种活塞驱动是产生密度驱动循环的整体密度驱动的分量。通过液态水和水蒸汽气泡之间的密度差来弓I起活塞驱动。
[0477]通常，当热传递元件104的上部片材114的温度增加时，密度驱动的循环流的速度增大，并且热传递机构的效果增加。
[0478]流体流通道117和118中的水121的密度驱动的循环是蒸汽驱动的循环或滚动流。
[0479]当热传递元件104的上部片材114的温度变得足够高而使得流体流通道117和118中的水121进入滚动沸腾状态时，流体流通道117和118内的水121的密度驱动的循环变得特别有力，并且作为热传递机构变得特别高效。当水121开始滚动沸腾时，热传递机构的效果显著增大。通常，当系统的其它参数保持不变时，当热传递元件104的上部片材114的温度达到特定温度时将进入滚动沸腾状态。
[0480]在采用水的图示例子中，流体流通道117和118中的水121可以在大约40°C的温度下进入滚动沸腾状态。
[0481]与密度驱动的流动沿着热传递元件的长度延伸的实施例相比，流体流通道117在整个热传递元件104上沿横向延伸的布置可以允许减小热传递元件104中的液态水的竖向高度，并且由此减小了作用在热传递元件104的底部处的液态水上的压头。通常，温度增大减小了液体蒸发的趋势，并且由此增大了液体的沸点。因此，减小作用在热传递元件104的底部处的液态水上的压头可以增加朝向上部流体流通道117的下端部的液态水121蒸发和产生气泡122的趋势，并且由此可以提高热传递元件104的效力和效率。
[0482]具体地，通过减小由于压差而导致的液态水蒸发的趋势中的任何差异，减小作用在上部流体流通道117的底部处的液态水上的压头可以减小沿着上部流体流通道在其顶部端部和底部端部之间的任何温差。这可以减小热传递元件104上不同点之间的温差，并且可以有助于减少或避免在光伏元件105中形成热点。
[0483]通常，在光伏元件105中形成热点是不期望的，原因是这可能导致光伏元件105产生电能的效率下降，这种效率下降可能是永久的。
[0484]上部流体流通道117在整个热传递元件104上沿横向延伸且通过沿着热传递元件
104纵向延伸的蒸汽歧管111相互连接的布置可以允许热能沿着热传递元件104非常快速地流动离开具有较高温度的任何上部流体流通道117。这可以减小热传递元件104上不同点之间的温差，并且可以减少或避免在光伏元件105中形成热点。[0485]水蒸汽沿着蒸汽歧管111运动以及液态水和水蒸汽沿着每个上部流体流通道117的密度驱动的流动的两种分开的热传递机构(分别与热传递元件104的长度成纵向和横向地作用)的设置，可以用来平衡热传递元件的整个上表面上的温度，并且由此用来平衡整个光伏元件105上的温度,且减少或避免热点的形成。
[0486]水蒸汽沿着蒸汽歧管111的运动提供了非常快速的热传递机构，该热传递机构通过水的蒸发和冷凝用来将热能从较热的位置移动到较冷的位置。因此，除了将热能从热传递元件104,具体是从热传递元件104的上表面104a,传递到热交换组件106之外,水蒸汽沿着蒸汽歧管111的运动可以趋于平衡沿着热传递元件104在不同位置处的液态水表面的温度。这种温度平衡可以具有的效果在于，从热传递元件104的上表面104a的较热的部分移除较多的热能，并且由此用来平衡整个上表面104a上的温度。清楚的是，这样的等温冷却将用来减少或避免例如在附接到上表面104a的任何光伏元件中形成热点。
[0487]热传递元件104的下部片材115具有在下表面104b的平的部分与向外伸出的区段Iio的半圆柱形表面之间延伸的多个中空脊125。每个中空脊125具有V形轮廓，并且中空脊125沿着热传递元件104的长度以规则的间距间隔开地定位。图16示出了沿图11的线C-C截取的热传递元件104的横向截面。图16的线C-C与图12的线A-A平行，但是穿过一个中空脊125。中空脊125用作用于向外伸出的区段110的支撑件，用作支撑物并有助于保持下部片材115的弯曲部分，该弯曲部分形成相对于下部金属片材115的平的部分和热传递元件104的其它部分固定的向外伸出的区段110。
[0488]中空脊125还用作排水装置，以使液态水从蒸汽歧管111返回到下部流体流通道118中，如以下更详细地解释的。
[0489]如上所述，蒸汽歧管111是半圆柱形的，由下部片材115的弯曲部分形成的半圆柱形向外伸出的区段110限定。另外，如上所述，热传递元件104横向地倾斜，使得热传递元件104的抵靠向外伸出的区段110的侧边缘104c高于热传递元件104的另一个侧边缘104d。因此，根据热传递元件104的横向倾斜角度，蒸汽歧管111的多个部分可以定位在或者可以不定位在下部流体流通道118的端部下方，其中下部流体流通道118在该端部处连接到蒸汽歧管111。
[0490]图17A和17B是示例性示意图，均示出了与图12的视图相对应的热传递元件104的横向截面图。图17A示出了相对于水平以较大的角度倾斜的热传递元件104，而图17B示出了相对于水平以较小的角度倾斜的热传递元件104。
[0491]当热传递元件相对于水平以较小的角度倾斜时，如图17A所示，下部流体流通道118在限定了蒸汽歧管111的下部片材115的半圆柱形向外伸出的区段110的最下侧点处连接到蒸汽歧管111。在这个位置中，蒸汽歧管111中所有的液态水将直接排到下部流体流通道118中。相比之下，当热传递元件104相对于水平以较大的角度倾斜时，如图17B所示，限定了蒸汽歧管111的下部片材115的半圆柱形向外伸出的区段110的部分处于下部流体流通道118连接到蒸汽歧管所在的点的下方。在这个位置中，在不具有中空脊125的情况下，蒸汽歧管111中的一些液态水，尤其是水平线126下方的液态水，可以保持在蒸汽歧管111中而不被排入到下部流体流通道118中。
[0492]中空脊125形成蒸汽歧管111中的液态水返回到下部流体流通道118的排水路径，并且由此防止否则可能出现的在蒸汽歧管111中保持一泡液态水。[0493]如上所述，可以利用蒸汽歧管111中的液态水操作热传递组件104。然而，在不具有中空脊125的情况下，保持在蒸汽歧管111中的任何一泡液态水的存在和尺寸将根据热传递元件104相对于水平的倾斜角度而变化，在不同角度下所导致的流体流通道117和118中液态水液位的变化在某些倾斜角度下可能不利地影响热传递元件104的操作，因此限制热传递元件104能够采用的倾斜角度的范围。
[0494]因此，中空脊125可以扩展热传递元件104能够采用的倾斜角度的范围。
[0495]根据热传递元件104在任何特定设计中的不同部分的几何结构，甚至当采用中空脊125时，仍然存在热传递元件104能够操作的最小倾斜角度，在该角度下，不会在蒸汽歧管111中保持对热传递元件104的操作具有不利影响的液态水。
[0496]在第二实施例的图示例子中，中空脊125用作用于向外伸出的区段110的支撑件，并且还用作排水装置，以使液态水从蒸汽歧管111返回到下部流体流通道118中。在某些例子中，可以通过单独的专门结构来实施这些功能。
[0497]中央片材116的波纹形轮廓，以及中央片材116的第一和第二表面116a和116b结合到上部片材114和下部片材115而使得中央片材116的联结表面116c和116d将上部和下部片材114和115相互连接，增大了热传递元件104的强度和刚度。这使得热传递元件104称为更加刚性的结构。这可以用来减少使用时热传递元件104的弯曲量。这可以通过减少施加到光伏元件105的机械应力的大小而防止对光伏元件105的损坏。这可以允许上部、下部和/或中心金属片材114、115、116变得较薄，从而可以减少重量和成本。这可以允许上部金属片材114变得较薄，从而可以改进热从光伏元件105到上部流体流通道117内的液态水中的传递。
[0498]热传递元件104是大体刚性的结构。这可以使得水121的上表面132的液位改变最小化，该液位改变是由于热传递元件104的部件的弯曲，例如上部和下部片材114和115弯曲所致。水121的上表面132的液位的这种改变可以影响光伏元件105的冷却效率。
[0499]如上所述，热传递元件104的内部被抽真空，并且热传递元件104位于抽真空的管103中。通常，热传递元件104和抽真空的管103被抽真空到相同的压力。在上述第二实施例的图示例子中，该压力可以为10_3mbar。
[0500]当热传递元件104中的水被加热时，水的蒸汽相的比例将增大，而液相的比例将减小。因此，热传递元件104内的压力将增大，从而在热传递元件104的内部和外部之间产生压差。这种压差可以导致上部和下部金属片材114和115 “膨胀”或者向外弯曲。上部和下部金属片材114和115通过中心金属片材116的联结表面116c和116d的相互连接可以抵抗上部和下部金属片材114和115的这种膨胀并且减少或防止膨胀。使中心金属片材116的联结表面116c和116d变直可以增加对膨胀的抵抗。减少或防止膨胀可以通过减少施加到光伏元件105的机械应力的大小而防止对光伏元件105的损坏。这可以允许这可以允许上部金属片材114变得较薄，从而可以减少重量和成本和/或可以改进热从光伏元件105到上部流体流通道117内的液态水中的传递。
[0501]根据第二实施例的热传递元件104的操作的上述说明描述了热能从光伏元件105穿过上部金属片材114而进入到上部流体流通道117内的水中。此外，在上部金属片材114的结合到第一表面116a的区域中，一些热能将穿过上部金属片材114和中心金属片材116而进入到下部流体流通道118内的水中。尽管这种热能传递将会冷却光伏元件105，但是下部流体流通道118中水的加热通常是不期望的，原因是其将抵消和减缓如上所述的上部流体流通道117中的水的加热所产生的水的密度驱动循环。因此，优选的是，在第一表面116a和上部金属片材114之间的接触区域大到足以形成所需强度的可靠结合的前提下，中心金属片材116的与上部金属片材114接触的第一表面116a的尺寸尽可能的小。
[0502]与第一实施例不同的是，根据第二实施例的热传递元件104不需要沿着其纵向轴线相对于水平倾斜。换言之，与第一实施例不同的是，热传递元件104的与热交换组件106相邻的端部不必高于热传递元件104的远离热交换组件106的端部。
[0503]在所示的第二实施例中，热传递元件104被布置成沿着其纵向轴线是水平的。也就是，热传递元件104的与热交换组件106相邻的端部应当与热传递元件104的远离热交换组件106的端部处于相同的高度。然而，在实施过程中，相对于水平的某些偏差是可以容许的，而不会显著影响热传递元件104的操作。这样的相对于水平的偏差将导致液态水表面的液位沿着热传递元件104的长度在不同位置处相对于热传递元件104的结构而有所不同。如上所述，液态水表面的液位可以是变化的。因此，可以容许相对于水平的小偏差引起的液位的微小差异。
[0504]在某些例子中，混合太阳能转换器101可以被布置成使得管119和热交换器组件106的内部通路相对于水平从热交换器组件106朝向热传递元件104向下以一角度倾斜，以帮助冷凝的液态水从初级和次级热交换器108和109返回流到热传递元件104的蒸汽歧管111。
[0505]在所示的例子中，上部和下部片材114和115中的每个都具有凹入的轮廓。在图18A和18B中更加详细地不出了这种凹入的轮廓。图18A不出了从上部片材114的一部分的上方看的平面图。图18B示出了沿图18A的线D-D的穿过上部片材114的截面。
[0506]如图18A所示，多个凹坑127形成在上部片材114中的热传递元件104的平的上表面104a上。凹坑127形成为直的行和列，以形成规则的二维方形阵列，并且间隔开，以在每行凹坑127之间留下平带128。
[0507]每个凹坑127包括环状凹部127a，该环状凹部具有圆形内周边127b和方形外周边127c。方形外周边127c具有圆角127d。在圆形内周边127b中，圆形区域127e相对于环状凹部127上升。圆形区域127e与凹坑127外侧的上部片材115的平带的表面104a处于相同的水平。
[0508]平带128在整个上部片材114上横向地延伸，并且具有与中央片材116的第一共面表面116a的宽度相同的宽度。平带128提供用以与中央片材116的第一表面116a结合的平的区域。平带128可以允许在第一表面116a和上部片材114之间进行可靠且强效的结合。平带128可以允许在相邻的上部流体流通路117之间形成良好的密封。
[0509]多个凹坑129形成在下部片材115中。凹坑129形成为直的行和列，以形成规则的二维方形阵列，并且间隔开，以在每行凹坑129之间留下平带130。下部片材115中的凹坑129与上部片材114中的凹坑127相同。平带128在整个上部金属片材114上横向地延伸，并且具有与第一和第二共面表面116a和116b的宽度相同的宽度。平带130提供用以与中央片材116的第二表面116b结合的平的区域。平带130可以允许在第二表面116b和下部片材115之间进行可靠且强效的结合。
[0510]在本发明第二实施例的图示例子中，上部片材114中的凹坑127和下部片材115中的凹坑130均由向下的凹部形成。因此，上部片材114中的凹坑127具有延伸到热传递元件104中的凹部，而下部片材115中的凹坑130具有延伸到热传递元件104外的凹部。在其它例子中，凹坑127和130可以由向上延伸的凹部形成，或者可以由沿相反方向延伸的凹部形成。
[0511]下部金属片材115上的凹坑130的阵列延伸过下部片材115的平的部分，但是不延伸到向外伸出的区段110的半圆柱形表面中。另外，下部片材115上的凹坑130的阵列在中空脊125的位置处不具有阵列中的凹坑。
[0512]凹坑127和130可以增加上部和下部片材114和115的刚度。这可以用来减少使用时热传递元件104的弯曲量。这可以通过减少施加到光伏元件105的机械应力的大小而防止对光伏元件105的损坏。这可以允许上部、下部和/或中央片材114、115、116变得较薄，从而可以减少重量和成本。这可以允许上部片材114变得较薄，从而可以改进热从光伏元件105到上部流体流通道117内的液态水中的传递。
[0513]凹坑127的表面可以提供用于形成水蒸汽气泡122的额外的成核部位，这可以提
高效率。
[0514]在粘合剂用来将光伏元件105附接到热传递元件104的例子中，热传递元件104的平的上表面104a上的凹坑127可以提供用于粘合剂的贮存器。这可以允许光伏元件105的更加牢固的附接。这可以允许使用较薄的粘合剂层，从而可以改进热从光伏元件105到上部流体流通道117内的液态水中的传递。
[0515]如上所述,热传递元件104具有平的上表面104a,该上表面由具有凹入轮廓的上部片材114形成。此外，上部片材114具有在其整个上表面104a上延伸的两个纵向凹部129，从而形成沿着热传递元件104的上表面104a延伸的两个平行的槽。图19示出了这些凹部129中的一个。导电带或线材130沿着纵向凹部129在热传递元件104和光伏元件105之间延伸。线材130电连接到光伏元件105，并且电连接到导体21，该导体穿过顶盖12，以提供用以将由光伏元件105产生的电力输送到密封的透明管103之外的导电路径。这种电力可以供应到逆变器，用于电压转换和/或用于转换为交流电以供应到家用或主电气系统。
[0516]在粘合剂用来将光伏元件105附接到热传递元件104的例子中，电绝缘的粘合剂可以用来将导电带或线材130与光伏元件105和热传递元件104的上表面104a电绝缘。电绝缘的粘合剂还可以用来将光伏元件105与热传递元件104的上表面104a电绝缘。
[0517]在第二实施例中，纵向凹部129与流体流通道117和118垂直地延伸。因此，中心金属片材116的第一表面116a中的每个都具有两个凹部用以接纳纵向凹部129。
[0518]在第二实施例的图示例子中，每个凹坑127包括具有圆形内周边127b和方形外周边127c的环状凹部，圆形区域127e与凹坑127外侧的上部金属片材115的平带的表面104a处于相同的高度。在某些例子中，圆形区域127e可以不与凹坑127外侧的上部金属片材115的平带的表面104a处于相同的高度。在其它例子中，可以采用不同的凹坑形状和/或轮廓。在某些例子中，周边可以具有不同的形状。在某些例子中，圆形区域127e可以不与凹坑127外侧的上部金属片材115的平带的表面104a处于相同的高度。在某些例子中，凹坑可以简单地具有凹入区域，而不是围绕相对升高的内部区域的凹入的外部区域。
[0519]在第二实施例的图示例子中，0.2mm厚的镀锡低碳钢片材用来形成热传递元件的不同片材。在可替代的例子中，可以采用其它的厚度，具体地，可以采用0.1mm厚的镀锡低碳钢片材。使用较薄的上部金属片材可以提高热能从光伏元件传递到上部流体流通道内的水的速率。在其它例子中，不同的片材可以具有不同的厚度。
[0520]在第二实施例的图示例子中，上部片材114和平行下部片材115之间的间距在纵向凹部129的位置处为1.8mm。因此，流体流通道117和118在纵向凹部129的位置处的厚度为1.6mm，原因是中央片材的厚度为0.2mm。
[0521]使用低碳钢可以避免或减少由于硅半导体光伏元件105和热传递元件104的热膨胀而产生的问题，原因是硅和低碳钢的热膨胀系数类似。
[0522]用来形成热传递元件的片材可以通过冲压成型。
[0523]在其它例子中，可以采用不同的材料，具体地，可以采用其它金属或金属合金，例如铜或黄铜的片材。在其它例子中，上部、下部和/或隔离片材可以由不是金属的材料形成。在其它例子中，在上部片材中可以具有开口，以允许上部流体流通道中的水直接接触光伏元件的背部表面，从而使热传递最大化。在这样的例子中，用来形成上部片材的厚度或材料可以在不考虑导热率的情况下进行选择。
[0524]在本发明的第二实施例中，通过涂锡而产生的上部片材114的表面粗糙化可以提供成核部位，从而增加了液态水121蒸发和形成水蒸汽气泡122的趋势。在本发明的第二实施例中，通过涂锡而产生的中央片材116的表面粗糙化可以提供成核部位，从而增加了液态水121蒸发和形成水蒸汽气泡122的趋势。
[0525]在某些例子中，其它的涂层可以添加到上部片材114的表面，以促进或增加水蒸汽气泡的成核和形成。在某些例子中，这些涂层可以是金属或塑料。在某些例子中，这些涂层可以是PTFE。
[0526]在第二实施例的图示例子中，不同的片材焊接在一起。在可替代的实施例中，可以采用不同的结合技术。在某些例子中，不同的片材可以通过包括点焊、辊焊或粘合剂的技术进行结合。
[0527]在第二实施例的图示例子中，上部和下部片材114和115的内表面以及中心金属片材116的两个表面涂覆有焊料层。在所示的例子中，焊料层为2到6微米厚。其它例子可以具有不同的厚度。
[0528]然后，上部和下部片材114和115的边缘焊接在一起，以在它们之间形成气密密封，并且在上部和下部片材114和115与管119之间形成气密密封。如上所述，中心金属片材116并不在上部和下部金属片材114和115的边缘处定位在上部和下部金属片材114和115之间。
[0529]然后，热传递元件104在炉中加热到足够高的温度，以使焊料层回流到上部、下部和中央片材114、115、116上，并且被同时抽真空。
[0530]这种制造过程可以确保中央片材116与上部和下部片材114和115之间的良好焊接结合。通过当金属片材和焊料进行脱气时在高温下抽真空热传递元件104，这种制造过程可以允许在热传递元件104内获得较佳水平的真空。
[0531]焊料可以在微观上使上部和中央片材114和116的表面粗糙化。这可以提供成核部位，从而增大液态水121蒸发和形成水蒸汽气泡122的趋势。
[0532]在其它例子中，焊料层形成在中央片材116上，仅仅处于中心金属片材的与上部或下部片材114和115接触的部分上。从图13和14的比较可以理解,这将是第一和第二表面116a和116b的接触面。相似地，在某些例子中，焊料层形成在上部片材114和下部片材115的表面上，仅仅处于表面的将与其它片材之一接触的部分上。减少所用的焊料的量可以降低成本。
[0533]在一个实施例中，仅仅上部片材114在其整个表面上涂覆焊料，而中央片材和下部片材116和115仅仅在表面的将与其它片材之一接触的部分上涂覆焊料。这可以允许焊料层在上部片材114的形成上部流体流通道的部分的表面上提供成核部位，同时减少所用的焊料的总量。
[0534]如上所述，在第二实施例的图示例子中，通过热传递元件104的水蒸汽和液态水的流动用来将热传递元件104的冷却的上表面在操作期间保持在均匀的操作温度下。也就是，热传递元件104的冷却的上表面将保持为等温的。热传递元件104的冷却的上表面的等温特性用来产生光伏元件105的等温冷却，其中光伏元件105的较热的部分将被优先冷却，从而光伏元件105自身趋于变得等温。
[0535]除了冷却提供的优点之外，这样的等温冷却还提供了另外的优点。
[0536]等温冷却可以提供的优点在于，可以减少或消除由于入射的太阳辐射加热而在光伏元件105产生的热点或热区域。这样的热点或热区域可能降低光伏元件105的效率。
[0537]通过减少或消除用于补偿光伏元件105的不同部分在不同温度下的性能差异的任何需求，等温冷却可以简化光伏元件105的控制和布线结构。
[0538]等温冷却趋于减少或防止在光伏元件105中形成热点或热区域。如上所述，这可以允许提高光伏元件105在特定温度下的效率。另外，这可以减少由于较高温度引起的光伏元件105的性能下降。
[0539]另外，这可以允许光伏元件105以给定程度的效率在比其它情况高的温度下进行操作。这可以允许包括光伏元件105的太阳能收集器组件102以较高的温度操作，而不会降低光伏元件105产生电能的效率。
[0540]这种等温冷却效应的一个例子在于，以上针对硅光伏元件的、对于25°C以上温度每增加一摄氏度发电效率大致下降大约0.35%到0.5%的整体描述，可以不应用于等温冷却的光伏元件。消除或者减少了热点的这种等温冷却的硅光伏元件可以具有发电效率开始下降的较高的阈值温度，和/或可以减小阈值温度以上温度每增加一摄氏度发电效率降低的速率。另外，对于等温冷却的硅光伏元件而言，还可以增大硅光伏元件具有永久性能下降风险所处的温度。类似的效应可见于由其它半导体材料形成的光伏元件。
[0541]在某些例子中，一个或多个热传导材料层可以定位在上部片材114和光伏元件
105之间。这样的热传导材料层可以增加光伏元件105和上部片材114之间的热传递速率，从而可以增加光伏元件105和上部流体流通道117中的液体之间的热传递速率。这样的热传导材料层还可以增加横跨光伏元件105的热传递的速率。
[0542]因此，提供热传导材料层可以增加等温冷却的程度，并且进一步用来减少或消除在光伏元件105中形成热点或热区域。
[0543]在其他应用中，热传递元件可以与太阳能转换器的剩余部分分开使用。
[0544]热交换组件
[0545]第二实施例的热交换组件106可以基本上与第一实施例的热交换组件6相同。如上所述，在第二实施例中，热交换组件106包括通过热传递控制阀109分隔开的初级热交换器107和次级热交换器108。这些与根据第一实施例的包括通过热传递控制阀9分隔开的初级热交换器7和次级热交换器8的热交换组件6类似，且操作也类似。
[0546]在第二实施例的图示例子中，热传递控制阀109的触发温度是预定的。在某些例子中，触发温度可以在使用时设定，或者可以在混合太阳能转换器101的安装或制造时设定。在某些例子中，根据待加热的水的最大期望水温，触发温度可以设定为不同的值。具体地，在某些例子中，当混合太阳能转换器用来加热用于家用热水系统的水时，触发温度可以设定为65°C，当混合太阳能转换器用来加热用于工业热水系统的水时，触发温度可以设定为 135。。。
[0547]在某些例子中，热传递控制阀的触发温度可以选择成使得光伏元件105的发电最大化。在某些例子中，触发温度值可以选择成增加传递到第一操作流体的热能的量。在某些例子中，考虑由光伏元件105产生的电能的量和传递到第一操作流体的热能的量，触发温度可以选择成优化能量的整体生产。在某些例子中，该优化可以使得总体能量生产最大化。在某些例子中，最佳总体能量生产可以考虑不同类型的能量的相对需求或值，而不是简单地使得生产的能量的总量最大化。
[0548]如上所述，等温冷却趋于减少或防止在光伏元件105中形成热点或热区域。这可以允许包括光伏元件105的太阳能收集器组件102以较高的温度操作，而不会降低光伏元件105产生电能的效率。这可以允许收集器组件的温度增加，以生产更多可用的热能，而温度不增加，从而降低光伏元件105产生电能的效率。这可以允许触发温度增加。
[0549]在某些例子中，触发温度在混合太阳能转换器101使用期间可以设定到不同的温度。这可以允许收集器组件的温度得到控制，以根据在特定时间需求最多的能量的类型而产生不同量的可用热能或电能。
[0550]例如，当热水比电力的需求大时，阀109可以闭合，以使热的水蒸汽从热传递元件104仅仅传递到初级热交换器107，以使得施加于用作第一操作流体的水的热的量最大化，而不考虑由于收集器组件的温度的任何增加而导致的光伏元件105的效率的任何暂时下降。另外，当热水比电力的需求小时，阀109可以打开，以使热的水蒸汽从热传递元件104传递到初级和次级热交换器107和108两者，以尽可能地冷却光伏元件105，并且使得发电效率最大化，而不考虑对用作第一操作流体的水的温度的影响。
[0551]在第一实施例的图示例子中，通过操作热传递控制阀109以选择性地启用或停用热能从太阳能收集器组件102传递到次级热交换器108，来控制太阳能收集器组件102的温度，从而控制光伏元件105的温度。
[0552]在其它例子中，其它控制方法可以额外地或替代地用来控制太阳能收集器组件102的温度。在某些例子中，可以通过改变热能从太阳能收集器组件102移除的速率，来控制太阳能收集器组件102的温度。
[0553]在某些例子中，可以通过改变第一操作流体穿过初级热交换器107的流量，来控制热能从太阳能收集器组件102移除的速率。在某些例子中，可以通过改变第一操作流体与初级热交换器107接触的表面积，例如通过选择性地打开或关闭初级热交换器102内第一操作流体的流体流通路，来控制热能从太阳能收集器组件102移除的速率。
[0554]在某些例子中，可以通过改变管103内的真空压力，来控制热能从太阳能收集器组件102移除的速率。这可以改变从太阳能收集器组件102到管103的对流热损耗的速率。通常，传递到管103的热将通过对流和/或传导而快速损失到外部环境中。
[0555]在某些例子中，可以通过改变热传递元件104内的真空压力，来控制热能从太阳能收集器组件102移除的速率。通常，上部流体流通道117内的液态水蒸发和形成蒸汽气泡122的趋势将会随着真空压力减小而增大，上部流体流通道117内的液态水蒸发和形成蒸汽气泡122的趋势将会随着真空压力增大而减小。如上所述,水绕上部和下部流体流通道117和118的密度驱动的循环以及热能沿着蒸汽歧管111和管119的传递都是由水蒸汽驱动的。因此，通过改变真空压力而改变液态水蒸发的趋势，可以允许控制热能从太阳能收集器组件102移除的速率，以及热能从光伏元件105移除的速率，因此可以允许控制太阳能收集器组件102和光伏元件105的温度。
[0556]另外，上部流体流通道117中的水121开始滚动沸腾所处的温度将随着真空压力增大而增大，并且将随着真空压力减小而减小。因此，在热传递元件104内的真空压力改变的例子中，可以改变上部流体流通道117中的水121开始滚动沸腾所处的温度。
[0557]如上所述，当上部流体流通道117中的水121进入滚动沸腾状态时，水绕上部和下部流体流通道117和118的密度驱动的循环变得特别有力，并且作为热传递机构变得特别高效。因此，通过改变真空压力而改变上部流体流通道117中的水121开始滚动沸腾所处的温度，可以允许控制热能从太阳能收集器组件102和光伏元件105移除的速率，因此可以允许控制太阳能收集器组件102和光伏元件105的温度。
[0558]在某些例子中，通过改变太阳能入射在太阳能收集器组件102上的量，以及由此改变太阳能收集器组件102吸收热能的速率，可以控制太阳能收集器组件102的温度。
[0559]在某些例子中，通过改变太阳能收集器组件相对于入射太阳能方向的取向，可以控制入射太阳能的量。这可以利用驱动机构来实施，该驱动机构能够使太阳能收集器组件绕一个或多个轴线旋转。
[0560]在某些例子中，利用在入射太阳能的路径中的可调节式光拦截或阻挡机构，可以控制入射太阳能的量。在某些例子中，可以使用各种过滤器、百叶窗、阻挡件等。在某些例子中，这些可调节式光拦截或阻挡机构可以包括物理装置。在某些例子中，这些可调节式光拦截或阻挡机构可以包括具有电控光学特性的装置，例如液晶。
[0561]在要控制太阳能收集器组件和/或光伏元件的温度的例子中，与温度控制机构一起，可以设有温度传感器和温度控制器，该温度控制机构被布置成执行以上所述的控制温度的方法中的一个、一些或全部方法。
[0562]温度传感器被布置成测量太阳能收集器组件的温度并且将该温度值提供给温度控制器。然后，温度控制器可以以合适的方式操作温度控制机构，以将太阳能收集器组件的温度控制为期望的值。
[0563]对于要控制光伏元件的温度的例子，可以设有温度传感器，该温度传感器被布置成测量光伏元件的温度并且将该温度值提供给温度控制器。这可以是被布置成测量太阳能收集器组件的温度的温度传感器之外的，或者是代替被布置成测量太阳能收集器组件的温度的温度传感器的。然后，温度控制器可以以合适的方式操作温度控制机构，以将光伏元件的温度控制为期望的值。
[0564]在某些例子中，温度传感器可以设置在太阳能收集器组件的上表面上。在某些例子中，温度传感器可以形成在作为光伏元件的同一个半导体晶片上。
[0565]便利地，温度控制器可以是适当地编程的通用计算机。
[0566]所示的第二实施例是混合太阳能转换器，其包括光伏元件并且被布置成将入射的太阳辐射转换为电能和热水两者的输出。在其它例子中，光伏元件可以被省略，以提供被布置成将入射的太阳辐射转换为热水输出的太阳能转换器。
[0567]第三实施例
[0568]图20中示出了根据本发明的第三实施例的设备。图20示出了根据本发明的混合太阳能转换器201的第三实施例的总体外部视图。
[0569]综述
[0570]在第三实施例中，混合太阳能转换器201包括容纳在密封的透明管203中的太阳能收集器组件202。太阳能收集器组件202包括热传递元件204和安装在热传递元件204的前表面上的光伏元件205的阵列，该前表面是在使用时暴露于入射太阳辐射的表面。混合太阳能转换器201还包括处于透明管203的一个端部处的热交换组件206。太阳能收集器组件202的一个端部连接到热交换组件206。与第一和第二实施例类似，在不同的例子中，光伏元件205可以由硅或砷化镓形成，或者可以由其它合适的半导体材料形成。在其它例子中，可以采用有机光伏元件。在其它例子中，可以采用混合光伏元件。
[0571]在第三实施例中，热交换组件206包括被布置成将热能从热传递元件204传递到第一流体的初级热交换组件207以及被布置成将热能从热传递元件204传递到第二流体的次级热交换组件208。初级热交换组件207和次级热交换组件208通过热传递控制阀组件209分隔开，该热传递控制阀组件能够选择性地允许或阻止热能从热传递元件204传递到次级热交换组件208。
[0572]在一个可能的例子中，在使用中，混合太阳能转换器201可以安装在墙壁上。因此，可以采用合适的安装支架。
[0573]综上所述，第三实施例的混合太阳能转换器201的操作与第一和第二实施例的混合太阳能转换器I和101的操作类似。入射到混合太阳能转换器201上的太阳能穿过密封的透明管203，并且入射到太阳能收集器组件202的光伏元件205上。光伏元件205将入射的太阳能的一部分能量转换为电能，并且将入射的太阳能的一部分能量转换为热能。入射的太阳能的另一部分可以入射到太阳能收集器组件202的没有被光伏元件205覆盖的任何部分上，并且入射太阳能的这个另一部分也可以被转换为热能。
[0574]通常，期望的是，使由光伏元件205覆盖的太阳能收集器组件202的暴露于入射太阳能的表面的比例最大化，并且使没有被覆盖的比例最小化。然而，在某些情形下，可能优选的是使该暴露表面的某些部分不被覆盖，例如以简化太阳能收集器组件202的制造和/或组装以及将光伏元件205附接到太阳能收集器组件202。
[0575]由光伏元件205产生的电能沿着热传递元件204由电导体输送，并且离开太阳能转换器201以供使用。由光伏元件205吸收的热能被传递到热传递元件204中以冷却光伏元件205，然后被输送到热交换组件206。
[0576]与第一和第二实施例类似，热传递控制阀209能够选择性地允许或阻止热能从热传递元件204传递或输送到次级热交换器208。因此，可以改变施加到光伏元件205的冷却程度。[0577]在一个典型的布置中，混合太阳能转换器201可以用来产生电力和产生热水。与第一实施例类似，在这个布置中，传递到初级热交换组件207的热能被传递到流过初级热交换组件207的泵送的供应水中以加热该水。然后，加热的水用于家用或工业热水系统，由光伏元件205产生的电能应用于电气供应系统。在某些布置中，传递到次级热交换组件208的热能被传递到环境空气中并且能够逸出，次级热交换组件208在热传递控制阀组件209的选择性控制下用来将热能释放，以调节太阳能收集器组件202的温度。
[0578]透明管
[0579]在图20所示的第三实施例中，密封的透明管203与第一实施例的密封的透明管3类似，具有一个穹顶形的闭合端部和由端盖220密封的一个开口端部。管203的内部至少部分地抽真空。也就是，管203的内部低于正常的大气压。
[0580]管203中的真空压力可以为10_3mbar。可以采用其它的压力，如针对第一和第二实施例所述的。在某些例子中，真空压力可以在10_2mbar到10_6mbar的范围内。通常，期望的是，较低的真空压力(或换言之，更严格的真空)将提供较佳的绝缘优点。另外，期望的是，在光伏元件没有被封装的例子中，较低的真空压力(或换言之，更严格的真空)将提供对环境损坏的较佳保护。在实施过程中，使用较低的真空压力的优点可能需要相对于获得较低真空压力的增加的成本进行平衡。在某些例子中，可以采用IO-2Hibar或更低的真空压力。
[0581]在可替代的例子中，密封的透明管203可以填充有惰性气体，而不是被抽真空。具体地,惰性气体可以是氮。
[0582]在另一个可替代的例子中，密封的透明管203可以填充有处于减小的压力下的惰性气体。在某些例子中，这可以通过将管203填充惰性气体，然后将管203抽真空来实现。具体地，惰性气体可以是氮。
[0583]在所示的第三实施例中，管203是具有圆形横截面的圆柱形。与第一和第二实施例类似，在可替代的例子中，管203可以具有其它的形状。在某些例子中，管203的横截面尺寸和/或形状沿着其长度可以在不同的位置处变化。在可替代的例子中，管203可以具有椭圆形横截面。具体地，管203可以具有椭圆形横截面，其中该椭圆形的长轴与太阳能收集器组件202的平面对准。
[0584]在所示的第二实施例中，管203由玻璃形成。在可替代的例子中，合适的透明塑料材料或层合结构可以用来形成管203。
[0585]在所示的第二实施例中，管203是透明的。在可替代的例子中，管可以仅仅是部分透明的。
[0586]在所示的第二实施例中，金属端盖220可以通过粘合剂结合到玻璃管203。在其它实施例中，可以采用可替代的玻璃对金属结合技术，例如熔焊、铜焊或钎焊。
[0587]与第一实施例类似，管203在一个端部处具有金属端盖220。在可替代的例子中，端盖220可以由其它材料制成。在某些例子中，端盖220可以由玻璃制成。这可以减少收集器组件202的热传导损失。
[0588]收集器组件
[0589]在第三实施例中，太阳能收集器组件202包括热传递元件204和安装在热传递元件204的一个表面上的光伏元件205的阵列。为了允许辐射的太阳能入射到光伏元件205上，光伏元件205的阵列安装在热传递元件204的在混合太阳能转换器201操作时暴露于入射的辐射太阳能的表面上。在第三实施例中，热传递元件204可以竖直地安装。在热传递元件204不是竖直地安装的例子中，暴露于入射的辐射太阳能的表面在操作中将通常是热传递元件204的上表面。
[0590]在某些布置中，热传递元件204的暴露于入射的辐射太阳能的表面可以不是上表面。具体地，这将会是这样的情况，即入射的辐射太阳能例如在被诸如反射镜的光学系统重新定向之后水平地入射或从下方入射。
[0591]在第三实施例的图示例子中，太阳能收集器组件202由热传递元件204的圆柱形管219支撑。圆柱形管219穿过端盖220并且通到热交换组件206中，如以下更详细地解释的。在圆柱形管119穿过端盖220的位置处，圆柱形管119焊接到端盖220，以将圆柱形管219保持就位并且支撑太阳能收集器组件102。
[0592]在可替代的例子中，圆柱形管219可以以其它方式固定到端盖220。在一个实施例中，圆柱形管119可以焊接到端盖220。
[0593]太阳能收集器组件202通过圆柱形管219被物理连接部支撑可以增加通过太阳能收集器组件202从入射太阳能收集热的效率。使得太阳能收集器组件202仅通过圆柱形管219被物理连接部支撑可以减少从太阳能收集器组件202到透明管外侧的支撑结构中的导热损失。
[0594]在第三实施例的所示例子中，热传递元件204具有基本上平的前表面204a。每个光伏元件205都是方形的，热传递元件204的宽度与每个方形光伏元件205的宽度相同。六个方形光伏元件105沿着热传递元件204的长度彼此并排安装。热传递元件204的基本上整个前表面覆盖有光伏元件205。用光伏元件205覆盖大比例的热传递元件204的上表面204a可以增大混合太阳能转换器201的效率。
[0595]在一个实施例中，方形光伏兀件205可以每个都为125mm乘125mm的方形,并且都为0.2mm厚。在另一个实施例中，方形光伏元件可以每个都为156mm乘156mm的方形。在其它例子中，可以采用具有其它尺寸或形状的光伏元件。
[0596]光伏兀件205以与第一和第二实施例类似的方式利用热传导粘合剂层结合到热传递元件204的基本上平的上表面204a。粘合剂结合层是电绝缘的。光伏元件205和热传递元件204之间的粘合剂结合层布置成是薄的。这可以提高光伏元件205和热传递元件204之间的热传导程度。这可以增加横跨光伏元件205的热传递的速率。加载有预定尺寸的固体球状物的粘合剂材料可以用来形成粘合剂结合层。这可以允许一致地且可靠地形成薄的粘合剂层。粘合剂结合层由柔性的或“宽容的”粘合剂材料形成。这可以释放组装的太阳能收集器组件202中的应力，并且减小施加到光伏元件205的任何应力。
[0597]光伏元件205是由硅形成的半导体光伏元件。在一个实施例中，光伏元件由单晶娃形成。在一个实施例中，光伏兀件由非晶娃形成。在一个实施例中，光伏兀件由多晶娃或多晶体硅形成。在其它实施例中，可以采用可替代类型的半导体光伏元件。
[0598]与第一和第二实施例类似，在混合太阳能转换器201的操作中，光伏元件205由热传递元件204冷却，这可以提供与如上所述类似的优点。这种冷却可以允许光伏元件5的温度保持为期望的值。
[0599]这种冷却可以提供的优点在于，可以减少或消除光伏元件205中热点或热区域的出现，并且可以使光伏元件205的温度保持为均匀的期望值。这样的热点或热区域可以例如通过入射太阳辐射的加热、通过光伏元件205中的不均匀或故障、或者通过这些原因的组合或这些原因之间的相互作用而产生。
[0600]如上针对第一和第二实施例所述，这样的热点或热区域可以短期内降低光伏元件205的效率，并且还可能长期内降低光伏元件205的性能。
[0601]因此，将光伏元件205保持在更加均匀的温度值下且减少或消除热点或热区域能够提高光伏元件205在特定温度下的效率，并且能够减小由于较高温度引起的光伏元件205的性能下降程度。
[0602]这可以允许光伏元件205在比其它情况高的整体温度下进行操作，原因与针对第一和第二实施例所述的类似。
[0603]第三实施例的图示例子具有仅通过圆柱形管219由物理连接部支撑的太阳能收集器组件202。在其它例子中，可以采用可替代的支撑布置。在某些例子中，太阳能收集器组件202可以由均处于太阳能收集器组件202的端部处的物理连接部支撑。在某些例子中，太阳能收集器组件的一个端部处的物理连接部可以通过圆柱形管219。通常，有利的是减少物理支撑的数量，以便使得通过物理支撑的传导而从太阳能收集器组件逸出的热最少。
[0604]在其它例子中，安装在热传递元件204上的光伏元件205的数量可以是不同的。在其它例子中，光伏元件205和热传递元件204的相对尺寸可以是不同的。
[0605]在某些例子中，粘合剂层可以包括在固化之后保持不易碎的环氧树脂。
[0606]在其它例子中，粘合剂层可以由双面胶带形成。
[0607]热传递元件
[0608]在图21的截面图中更加详细地示出了根据第三实施例的热传递元件204。
[0609]在第三实施例中，热传递元件204为大致矩形的。热传递元件204具有平的前表面204a和在大部分区域中是平的后表面204b，并且具有沿其长度分隔开的三个向外伸出的区段210，热传递元件204的上端部处的第一向外伸出的区段210，位于沿着热传递元件204的长度三分之一处的第二向外伸出的区段210，以及位于沿着热传递元件204的长度三分之二处的第三向外伸出的区段210。
[0610]热传递元件204分为三个区段，上部区段204c、中心区段204d和下部区段204e。每个区段204c到204e由单独的密度驱动的循环进行冷却，用作与第二实施例的机构类似的热传递机构，并且包括三个向外伸出的区段210中相应的一个。三个区段204c到204e中的每个都支撑和冷却六个光伏元件205中的两个。
[0611]每个向外伸出的区段210容纳且限定了蒸汽歧管211。在操作中，热传递元件204被布置成纵向地倾斜，从而热传递元件204具有上端部和下端部。热传递元件204可以竖向地布置，或者相对于竖向成角度地布置。
[0612]热传递元件204具有由前部片材214形成的前表面204a和由后部片材215形成的后表面204b。三个中央片材216位于前部片材214和后部片材215之间，区段204a到204c中每个区段内具有一个中央片材216，从而沿着热传递元件204纵向地延伸的流体流通路217和218被限定在每个中央片材216与前部片材214和后部片材215中的每个之间。因为热传递元件204纵向地倾斜,所以沿着热传递元件204纵向地延伸的流体流通路217和218将沿着它们的长度倾斜。
[0613]每个中央片材216具有与第二实施例的中央片材116类似的轮廓，不同的是，与第二实施例相比，第三实施例的中央片材216的轮廓旋转过90°，以限定沿着热传递元件204纵向地延伸的流动通道。波纹形中央片材216的截面轮廓可以理解为之字形轮廓，其中之字形的形成峰部和槽的点被弄平。
[0614]为了更加明确，在第三实施例的图示例子中，中央片材216均包括多个平的表面，这些表面通过沿着热传递元件204上纵向地延伸的折叠部连接。因此，前部、后部和中央片材214、215、216之间限定了多个梯形横截面的前部流体流通道217和后部流体流通道218。前部流体流通道217限定在前部片材214和中央片材216之间。后部流体流通道218限定在后部片材215和中央片材216之间。梯形前部流体流通道271被布置成使得每个梯形通道217的两个平行表面中较大的一个由上部片材214形成。
[0615]第三实施例的前部和后部流体流通道217和218在功能上分别对应于第二实施例的上部和下部流体流通道117和118。
[0616]热传递元件204的边缘由后部片材215的向上弯曲部分形成，该向上弯曲部分结合到前部片材214。光伏元件205结合到前部片材214。在热传递元件204的边缘处，前部片材114直接结合到后部片材215，中央片材216并不在前部和后部片材214和215的边缘处定位在前部和后部片材214和215之间。
[0617]在某些例子中，中央片材216可以在热传递元件204的侧边缘处至少部分地在前部和后部片材214和215之间延伸，使得前部和后部片材214和215均结合到中央片材216。这可以有助于使中央片材216相对于前部部和后部片材214和215定位和固定。
[0618]如上所述，热传递元件204具有三个向外伸出的区段210，每个区段都在热传递元件204的整个后表面204b上横向地延伸。每个向外伸出的区段210是基本上半圆柱形的，并且由后部片材215的向外伸出的部分形成。每个向外伸出的区段210限定了蒸汽歧管211。流体流通道217和218连接到蒸汽歧管211。应该指出的是，中央片材216延伸过蒸汽歧管211的大部分宽度。因此，限定在前部片材214和中央片材216之间的前部流体流通道218朝向每个蒸汽歧管211的顶部连接到蒸汽歧管211，而限定在后部片材215和中央片材216之间的后部流体流通道217朝向每个蒸汽歧管211的底部连接到蒸汽歧管211。
[0619]前部和后部流体流通道217和218形成为三个群组，每个群组的前部和后部流体流通道217和218通过蒸汽歧管211之一相互连接。流体流通道217和218的每个群组沿着热传递元件204的区段204c到204e之一与蒸汽歧管一起延伸，流体流通道217和218通过该蒸汽歧管连接，形成单独的热传递机构，从而冷却热传递元件204的相应区段204c到204e。
[0620]图21为示出了沿着图20的线D-D的热传递元件204的一部分的纵向截面的示意图。图21示出了热传递元件204的围绕中心区段204d和下部区段204e之间的边界的部分。中心区段204d和下部区段204e之间的边界是相同的。
[0621]在热传递元件204的下部区段204e的顶部处，在向外伸出的区段110的顶部处，具有横跨热传递元件204的内部延伸的壁231。壁231接触并且结合到前部和后部片材214和215，并且在热传递元件204的中心区段204d的流体流通道217和218与热传递元件204的下部区段204e的蒸汽歧管211之间形成不透流体的密封。壁131将热传递元件204的内部分为三个独立的流体循环区域，与热传递元件204的区段204c到204e相对应。
[0622]在热传递元件204的中心区段204d的中央片材216的边缘与壁231之间存在间隙223。该间隙223允许水在不同的流体流通道217和218之间流动。间隙223沿着侧壁231延伸，并且形成将中心区段204d的所有前部和后部流体流通道217和218相互连接的流体歧管224。
[0623]在热传递元件204的一个边缘处，每个大致半圆柱形的向外伸出的区段210都过渡到伸出的圆柱形管219。前部和后部片材214和215密封到圆柱形管219，使得热传递元件204的内部是密封的。圆柱形管219穿过端盖12并且通到热交换组件206中。每个圆柱形管219的中心孔连接到蒸汽歧管111之一并且用来将热能从热传递元件204传递到热交换组件206，如以下解释的。
[0624]圆柱形管219将太阳能收集器组件202物理地支撑在密封的透明管203内。太阳能收集器组件202没有其它的物理支撑。如之前的实施例所述，这可以减少太阳能收集器组件202的传导热损失，这可以增加由混合太阳能转换器201产生的可用热能的量。
[0625]流体流通道217和218至少部分地填充有脱气蒸馏水221作为工作流体，并且热传递元件204的包括流体流通道217和218的内部、蒸汽歧管211和管219至少部分地被抽真空。热传递元件204的内部处于正常大气压以下，热传递元件104的内部可以处于压力为l(T3mbar的真空下。
[0626]在第三实施例中，流体流通道217和218中水221的量类似于第二实施例，不同的是，区段204c到204e中每个的内部相对于其它的区段密封，从而水221的液位在热传递元件204的区段204c到204e的每个区段中是独立的。
[0627]在三个区段204c到204e的每个区段中，流体流通道217和218中水221的液位使得后部流体流通道218中水221的上表面与后部流体流通道218的端部平齐，在该端部处，后部流体流通道218连接到蒸汽歧管211。在所示的第三实施例中，前部流体流通道217和后部流体流通道218中水221的表面的液位是相同的。因此，在所示的第三实施例中，后部流体流通道218填充有液态水，而前部流体流通道217仅仅部分地填充有液态水。
[0628]与第二实施例类似，在其它例子中，水221的液位可以是不同的。在某些例子中，后部流体流通道218中的水221的上表面可以处于蒸汽歧管211下方。在某些例子中，后部流体流通道218中的水221的上表面可以处于蒸汽歧管211的底部上方，其中一些水存在于蒸汽歧管211的底部中。
[0629]期望的是，在实施过程中，在水的上表面处于或靠近下部流体流通道218接触蒸汽歧管211的位置处的情况下，热传递元件204将最有效地操作。如果热传递元件204中水的液位太高，使得水的上表面在蒸汽歧管211中太高，那么可能降低热传递元件204的操作效率，原因与针对第二实施例所述的相同。
[0630]由于毛细管作用，前部流体流通道217中的水221的上表面可以比后部流体流通道218中的高。这种毛细管效应在任何特定例子中的程度将取决于前部流体流通道217的尺寸。在所示的第二实施例中，上部片材214的内表面中的一些，即形成上部流体流通道217的一部分的表面，处于水221的液位上方。在某些例子中，前部流体流通道217可以具有足够小的截面面积，使得前部流体流通道217中的水221的上表面由于毛细管作用而处于前部流体流通道217的端部处。
[0631]与第二实施例类似，并且与第一实施例不同，对于热传递元件204的区段204c到204e中的每个区段，前部片材214的内表面，即形成前部流体流通道217的一部分的表面，不必在与光伏元件205的最上侧部分的位置对应的位置处处于水221的表面下方。然而，在某些实施例中，这可能是实际情况。
[0632]在第三实施例的操作中，当太阳能收集器组件202暴露于入射的辐射太阳能时，光伏元件205吸收这种能量中的一些，将吸收的能量的一部分转换为电能。吸收的能量的其余部分转换为热能，提升光伏元件205的温度。吸收的热能从光伏元件205流入热传递元件204，传播通过前部片材214，并且流入到前部流体流通道217内侧的水221中，在梯形前部流体流通道217的整个较大平行表面上，水与前部金属片材214的内表面接触。
[0633]前部流体流通道217内的液态水221吸收从光伏元件205穿过前部片材214的热能，并且蒸发，从而产生蒸汽或水蒸汽气泡222。在前部流体流通道217内10_3mbar的真空压力下，水在大约0°C附近沸腾，从而水221在混合太阳能转换器201的正常操作温度下容易蒸发。
[0634]如上针对第二实施例所述，水蒸汽的气泡222不如液态水221稠密。另外，如上所述，前部流体流通道117沿着其长度倾斜。因此，由于这种密度差，使得水蒸汽气泡222沿着前部流体流通道217朝向热传递元件204的顶部和水221的表面向上行进。当水蒸汽气泡222到达水221的表面时，蒸汽被释放到相应的蒸汽歧管211中的水221上方的真空中。另外，气泡222将以与第二实施例类似的方式产生活塞驱动。在所示的第三实施例中，在上部片材214的内表面中的一些高于水221的表面的情况下，液态水的这种沿着上部流动通道217的向上泵送确保了上部片材214的内表面的处于水221的表面上方的部分与水流接触，从而它可以被冷却。
[0635]水蒸汽气泡在水表面破裂以及液态水离开前部流体流通道217的端部的任何活塞泵送可以生成液态水滴，并且可以使这些水滴中的至少一些从水表面向上投射到水表面上方的相应蒸汽歧管211内的真空中。因此，热传递机构可以是包括液态水、水蒸汽和液态水滴的多相系统，而不是仅仅包括液态水和水蒸汽的两相系统。通过增加液态水暴露于真空的表面积，真空中这种水滴的出现以及液态水离开前部流体流通道217的端部的任何泵送，可以提高蒸发的速率。
[0636]与第一和第二实施例类似，每个蒸汽歧管211内的真空中的水蒸汽沿着蒸汽歧管211以非常高的速度行进通过真空，沿着相应的管219行进，并进入热交换组件206。热的水蒸汽在真空中的行进速度非常快，接近水蒸汽分子的热速度。在热交换组件206内，来自每个管219的水蒸汽在初级和次级热交换组件207和208之一的相应热交换表面上冷凝。冷凝的水返回而从热交换组件206流出，沿同样的相应管219向下到相应的蒸汽歧管，沿着蒸汽歧管211的底部流动，并且返回到与该蒸汽歧管211相关的后部流体流通道218的水121中。这种在前部流体流通道217和蒸汽歧管211内产生热的水蒸汽，以及随后热的水蒸汽从蒸汽歧管211行进到热交换组件206 (在该热交换组件处热的水蒸汽冷凝，之后冷凝的水返回)，将热能从热传递元件204传递到热交换组件206中的操作流体。
[0637]管219在热交换组件206内没有相互连接。连接到每个管219的初级和次级热交换组件207和208的相应的热交换表面彼此分隔开，使得液态水和水蒸汽不能够在分离的热传递机构的不同机构之间进行传递，从而冷却热传递元件204的相应的区段204c到204e。
[0638]从前部流体流通道217喷射到蒸汽歧管211中的未蒸发的任何液态水还将落到相应蒸汽歧管211的底部，并且返回到与蒸汽歧管211相关的后部流体流通道218内的水221中。
[0639]如上所述，热传递元件204的每个区段204c到204e中所有的前部和后部流体流通道217和218通过由相应间隙223形成的相应流体歧管224相互连接。因此，在热传递元件204的每个区段204c到204e中，从相应的蒸汽歧管211返回的任何液态水进入哪个后部流体流通道218是不重要的。
[0640]从以上的描述可以清楚的是，当混合太阳能转换器201操作时，除了水蒸汽之外，每个蒸汽歧管211 —般还包括液态水。然而，也如上所述，如果热传递元件204的区段204c到204e中水的液位太高，使得水的上表面在相应蒸汽歧管211中太高，那么可能降低热传递元件204的操作效率。由于在蒸汽歧管211内在水表面上方没有足够的空间用于液态水滴的运动和蒸发，而可能出现这种操作效率的降低。由于液态水滴和液态水表面的波动和向上飞溅可能将某些位置处的开放的或无水的蒸汽歧管的截面面积减小为较小的量或者甚至减小为零以短暂地闭合蒸汽歧管，而可能出现这种操作效率的降低。开放的或无水的蒸汽歧管的截面面积的这种减少可能妨碍水蒸汽在蒸汽歧管211内的真空中的运动。
[0641]以与第二实施例类似的方式，由于水蒸汽比液态水的密度小(这将在每个气泡222上产生向上的浮力)，水蒸汽的气泡222将趋于向上运动通过前部流体流通道217中的液态水221。另外，水蒸汽气泡222的运动用来向上驱动前部流体流通道217中的液态水221，尤其是在出现活塞驱动的例子中。因此，水蒸汽气泡222使得每个区段204c到204e的前部和后部流体流通道217和218中的水221循环，较热的液态水和水蒸汽气泡222沿着前部流体流通道217向上流动，较冷的液态水沿着后部流体流通道218向下流动。前部和后部流体流通道217和218通过蒸汽歧管211和流体歧管224相互连接，如上所述。因此，沿着前部流体流通道向上流动的较热的液态水被来自后部流体流通道218的较冷的液态水连续地置换。这种循环主要是由水蒸汽与液态水之间的密度差驱动的。然而，这种循环还可以由前部流体流通道217中较热的液态水和后部流体流通道218中较冷的液态水之间的密度差所导致的对流来驱动，方式与温差环流系统类似。因此，前部流体流通道217可以被认为是提升通道，而后部流体流通道218可以被认为是下沉通道或返回通道。
[0642]随着水蒸汽气泡222沿前部流体流通道217向上行进，作用在气泡222上的压头下降，从而气泡222趋于膨胀。因此，通过随着气泡222向上运动而膨胀和压力下降的影响，减小了蒸汽气泡222塌陷和内爆的趋势。当考虑这一点时，应当记住，当热传递元件204操作时，气泡222将形成在已建立的密度驱动的循环流体流中，并且除了由于气泡自身相对于液态水的浮力而导致的气泡运动之外，还将由这些流体流承载而向上运动。另外，据信，气泡222随着它们向上运动而膨胀将通过增大膨胀的气泡222的浮力而进一步增大而密度驱动的循环流的速度。在某些例子中，气泡在向上运动时膨胀还可以增大活塞驱动的程度。
[0643]这种密度驱动的循环可以形成极为高效的热传递机构，原因是水具有较高的汽化焓，从而，除了由较热的水离开前部流体流通道217及其被较冷的水置换的运动所输送的热能之外，水蒸汽气泡222的运动可以输送大量的热能。在发生由水蒸汽气泡驱动的液态水流的活塞驱动的布置下，通过增加由活塞驱动弓I起的液态水的流量，热传递机构的效率可以得到进一步的增大。这种活塞驱动是产生密度驱动循环的整体密度驱动的组成部分。通过液态水和水蒸汽气泡之间的密度差来弓I起活塞驱动。[0644]通常，当热传递元件204的上部片材214的温度增加时，密度驱动的循环流的速度增大，并且热传递机构的效果增加。
[0645]流体流通道217和218中的水221的密度驱动的循环是蒸汽驱动的循环或滚动流。
[0646]当热传递元件204的上部片材214的温度变得足够高而使得流体流通道217和218中的水221进入滚动沸腾状态时，流体流通道217和218内的水221的密度驱动的循环变得特别有力，并且作为热传递机构变得特别高效。当水221开始滚动沸腾时，热传递机构的效果显著增大。通常，当系统的其它参数保持不变时，当热传递元件204的前部片材214的温度达到特定温度时将进入滚动沸腾状态。
[0647]在采用水的图示例子中，流体流通道217和218中的水221可以在大约40°C的温度下进入滚动沸腾状态。
[0648]与密度驱动的流动沿着热传递元件的长度延伸的实施例相比，将热传递元件204布置成具有沿着热传递元件104延伸的单独的流体流通道217的区段204c到204e的布置可以允许减小热传递元件204的每个区段204c到204e中的液态水的竖向高度，并且由此减小了作用在热传递元件104的底部处的液态水上的压头。通常，压力增大减小了液体蒸发的趋势，并且由此增大了液体的沸点。因此，减小作用在热传递元件204的底部的液态水上的压头可以增加前部流体流通道217中的液态水221蒸发和产生气泡222的趋势，并且由此可以提闻热传递兀件204的效力和效率。
[0649]具体地，通过减小由于压差所致的液态水蒸发的趋势中的任何差异，减小作用在前部流体流通道217的底部处的液态水上的压头可以减小沿着前部流体流通道在其顶部端部和底部端部之间的任何温差。这可以减小热传递元件204上不同点之间的温差，并且可以避免在光伏元件205中形成热点。因此，减小作用在热传递元件204的底部处的液态水上的压头可以使得热传递元件204的前部片材214的温度更加等温。
[0650]流体流通道217沿着热传递元件204纵向延伸且通过横跨热传递元件204延伸的蒸汽歧管211相互连接的布置可以允许热能沿着热传递元件204非常快速地流动离开具有较高温度的任何上部流体流通道217。这可以减小热传递元件204上不同点之间的温差，并且可以减少或避免在光伏元件205中形成热点。
[0651]水蒸汽沿着蒸汽歧管211运动以及液态水和水蒸汽沿着每个前部流体流通道217的密度驱动的流动的两种分开的热传递机构(分别与热传递元件204的长度成纵向和横向地作用)的设置，可以用来平衡热传递元件的整个上表面上的温度，并且由此用来平衡整个光伏元件205上的温度,且减少或避免热点的形成。
[0652]水蒸汽沿着蒸汽歧管211的运动提供了非常快速的热传递机构，该热传递机构通过水的蒸发和冷凝用来将热能从较热的位置移动到较冷的位置。因此，除了将热能从热传递元件热传递元件204传递到热交换组件206之外，水蒸汽沿着蒸汽歧管211的运动可以用来平衡在整个热传递元件204上在不同位置处的液态水表面的温度。这种温度平衡可以具有的效果在于，从热传递元件204的较热的部分移除较多的热能，并且由此用来平衡热传递元件204的整个前表面上的温度。清楚的是，这样的等温冷却将用来减少或避免例如在附接到热传递元件204的前表面的任何光伏元件中形成热点。
[0653]与第二实施例类似，热传递元件204的后部片材215具有在后表面204b的平的部分与每个向外伸出的区段210的半圆柱形表面之间延伸的多个中空脊225。每个中空脊225具有V形轮廓，并且中空脊225沿着每个向外伸出的区段的长度以规则的间距间隔开地定位。中空脊225用作用于向外伸出的区段210的支撑件，并且还用作排水装置，以便以与第二实施例的中空脊125相同的方式使液态水从蒸汽歧管211返回到后部流体流通道218中。
[0654]中空脊225可以扩展热传递元件204能够采用的倾斜角度的范围，如上针对第二实施例所述。
[0655]根据热传递元件204在任何特定设计中的不同部分的几何结构，甚至当采用中空脊225时，仍然存在热传递元件204能够操作的最小倾斜角度，在该倾斜角度下，在蒸汽歧管211中保持的液态水不会对热传递元件204的操作具有不利影响。
[0656]中央片材216的波纹形轮廓以及中央片材216结合到前部片材214和后部片材215增大了热传递元件204的强度和刚度，并且可以减少或防止由于针对第二实施例所述的原因而产生的膨胀。这使得热传递元件204成为更加刚性的结构。这可以用来减少使用时热传递元件204的弯曲量。这可以通过减少施加到光伏元件105的机械应力的大小而防止对光伏元件205的损坏。这可以允许前部、后部和/或中央片材214、215、216变得较薄，从而可以减少重量和成本。这可以允许前部片材214变得较薄，从而可以改进热从光伏元件205到前部流体流通道217内的液态水中的传递。
[0657]热传递元件204是大体刚性的结构。可以使得水221的上表面232的液位改变最小化，该液位改变是由于热传递元件204的部件的弯曲，例如上部和下部片材214和215弯曲所致。水221的上表面232的液位的这种改变可以影响光伏元件205的冷却效率。
[0658]如上所述，热传递元件204的内部被抽真空，并且热传递元件104位于抽真空的管203中。通常，热传递元件204和抽真空的管203被抽真空到相同的压力。在上述第二实施例的图示例子中，该压力可以为10_3mbar。
[0659]前部和后部片材214和215通过中央片材216的联结表面的相互连接可以抵抗前部和后部片材214和215的膨胀并且减少或防止膨胀。使中央片材216的联结表面变直可以增加对膨胀的抵抗。减少或防止膨胀可以通过减少施加到光伏元件205的机械应力的大小而防止对光伏元件205的损坏。这可以允许前部片材214变得较薄，从而可以减少重量和成本和/或可以改进热从光伏元件205到上部流体流通道217内的液态水中的传递。
[0660]与针对第二实施例所述的原因相同，优选的是，在中央片材216和上部片材214之间的接触区域大到足以形成所需强度的可靠结合的前提下，中央片材216的与前部片材214接触的表面的尺寸尽可能的小。
[0661]在第三实施例的图示例子中，0.2_厚的镀锡低碳钢片材用来形成热传递元件的不同片材。在可替代的例子中，可以采用其它的厚度，具体地，可以采用0.1mm厚的镀锡低碳钢片材。
[0662]在第三实施例的所示例子中，前部片材214和后部片材215的平行部分之间的间距在凹部的位置处为1.8mm。因此，流体流通道217和218在凹部的位置处的厚度为1.6mm，原因是中央片材的厚度为0.2mm。
[0663]用来形成热传递元件的片材可以通过冲压成型。
[0664]在所示的第三实施例中，热传递元件204被布置成水平，与纵向轴线成横向。也就是，蒸汽歧管211应当是水平的。然而，在实施过程中，相对于水平的某些偏差是可以容许的，而不会显著影响热传递元件204的操作。这样的相对于水平的偏差将导致液态水表面的液位在沿着每个蒸汽歧管211的长度的不同位置处相对于热传递元件204的结构有所差异。如上所述，液态水表面的液位可以是变化的。因此，可以容许相对于水平的小偏差引起的液位的微小差异。
[0665]在某些例子中，混合太阳能转换器201可以被布置成使得管219和热交换器组件206的内部通路相对于水平从热交换器组件206朝向热传递元件204向下以一角度倾斜，以帮助冷凝的液态水从初级和次级热交换器208和209返回流到热传递元件204的蒸汽歧管211。
[0666]第三实施例的前部和后部片材214和215具有与第二实施例的上部和下部金属片材114和115类似的凹入的轮廓。
[0667]如上所述，热传递元件204具有平的前表面204a，该前表面由具有凹入轮廓的前部片材214形成。此外，前部片材214具有在其整个前表面204a上延伸的两个纵向凹部，从而形成在光伏元件205后方沿着热传递元件204的上表面204a延伸的两个平行的槽。与前述实施例类似，导电带或线材沿着纵向凹部在热传递元件204和光伏元件205之间延伸。线材电连接到光伏元件205，并且电连接到导体21，该导体穿过顶盖12，以提供用以将由光伏元件205产生的电力输送到密封的透明管203之外的导电路径。这种电力可以供应到逆变器，用于电压转换和/或用于转换为交流电以供应到家用或主电气系统。
[0668]在粘合剂用来将光伏元件205附接到热传递元件204的例子中，可以以与第二实施例类似的方式使用电绝缘的粘合剂。
[0669]在第三实施例中，纵向凹部与流体流通道217和218平行地延伸。因此，通过减小热传递元件204的每个区段204c到204e中的其中一个前部流体流通道217的厚度，可以容纳每个纵向凹部。
[0670]在第三实施例的图示例子中，前部片材214和平行后部片材215之间的间距在纵向凹部129的位置处为1.8mm。因此,前部流体流通道217在纵向凹部的位置处的厚度为
1.6mm,原因是中央片材的厚度为0.2mm。
[0671]第三实施例的热传递元件可以利用与在第二实施例中相同的材料和结合技术形成。
[0672]在第三实施例的图示例子中，通过热传递元件204的水蒸汽和液态水的流动用来将热传递元件204的冷却的前表面在操作期间保持在均匀的操作温度下。也就是，热传递元件104的冷却的上表面将保持为等温的。热传递元件104的冷却的上表面的等温特性用来产生光伏元件105的等温冷却，其中光伏元件105的较热的部分将被优先冷却，从而光伏元件105自身趋于变得等温。
[0673]除了冷却提供的优点之外，这样的等温冷却还提供了另外的优点。
[0674]等温冷却可以提供的优点在于，可以减少或消除由于入射的太阳辐射加热而在光伏元件205产生的热点或热区域。这样的热点或热区域可能降低光伏元件205的效率。
[0675]通过减少或消除用于补偿光伏元件205的不同部分在不同温度下的性能差异的任何需求，等温冷却可以简化光伏元件205的控制和布线结构。
[0676]等温冷却趋于减少或防止在光伏元件205中形成热点或热区域。如上所述，这可以允许提高光伏元件205在特定温度下的效率。另外，这可以减少由于较高温度引起的光伏元件205的性能下降。
[0677]另外，这可以允许光伏元件205以给定程度的效率在比其它情况高的温度下进行操作。这可以允许包括光伏元件205的太阳能收集器组件202以较高的温度操作，而不会降低光伏元件205产生电能的效率。
[0678]这种等温冷却效应的一个例子在于，以上针对硅光伏元件的、对于25°C以上温度每增加一摄氏度发电效率大致下降大约0.35%到0.5%的整体描述，可以不应用于等温冷却的光伏元件。消除或者减少了热点的这种等温冷却的硅光伏元件可以具有发电效率开始下降的更高的阈值温度，和/或可以减小在阈值温度以上温度每增加一摄氏度发电效率降低的速率。另外，对于等温冷却的硅光伏元件而言，还可以增大硅光伏元件具有永久性能下降风险所处的温度。类似的效应可见于由其它半导体材料形成的光伏元件。
[0679]在某些例子中，一个或多个热传导材料层可以定位在上部片材214和光伏元件205之间。这样的热传导材料层可以增加光伏元件205和前部片材214之间的热传递速率，从而可以增加光伏元件205和前部流体流通道217中的液体之间的热传递速率。这样的热传导材料层还可以增加横跨光伏元件205的热传递的速率。
[0680]因此，提供热传导材料层可以增加等温冷却的程度，并且进一步用来减少或消除在光伏元件205中形成热点或热区域。
[0681 ] 在其他应用中，热传递元件可以与太阳能转换器的其它部分分开使用。
[0682]热交换组件
[0683]第三实施例的热交换组件206可以与第一和第二实施例的热交换组件类似。
[0684]在第三实施例中，热交换组件206的大致布置和操作与第一和第二实施例中的类似。如上所述，在第三实施例中，热交换组件206包括通过热传递控制阀组件209分隔开的初级热交换组件207和次级热交换组件208。这些与根据第一实施例的包括通过热传递控制阀9分隔开的初级热交换器7和次级热交换器8的热交换组件6类似，且操作也类似。
[0685]在第三实施例中，具有三个独立的管道219，其分别将三个独立的热传递机构的相应蒸汽歧管211连接到热交换组件206。三个热传递机构中的每个都借助相应的管道219通过初级热交换组件207、次级热交换组件208和阀组件209连接到相应的流体流通路。这些流体流通路通过气密隔板在热交换组件206中保持分开，使得在不同的热传递机构之间没有材料交换，尤其是没有液态水或水蒸汽的交换。
[0686]如果不同的热传递机构之间能够进行液态水或水蒸汽的交换，那么水的这种传递将导致一个或多个热传递系统中的液态水液位相对于有效操作而言变得太高或太低。这可能导致热传递元件204的不同区段204c到204e处于不同的温度下。
[0687]在第三实施例中，初级热交换组件206包括三个初级热交换器，每个初级热交换器具有延伸到用以输送第一操作流体的流动通道中的多个热传递翅片。在第三实施例的图示例子中，第一操作流体是用以形成家用热水和/或加热系统的一部分的泵送的水流。次级热交换组件包括三个次级热交换器，每个次级热交换器具有延伸到第二操作流体中的多个热传递翅片。在第三实施例的图示例子中，第二操作流体是环境空气。
[0688]每个管道219通过流体流通路连接到初级热交换器中相应的一个和次级热交换器中相应的一个。通过热传递控制阀组件209的相应的热传递控制阀，这些流体流通路中的每一个都能够选择性地在初级和次级热交换器之间堵塞。三个热控制阀全部通过热控制阀组件同时操作，以确保热传递元件204的不同区段204c到204e保持在相同的温度下。
[0689]在某些例子中，三个初级热交换器可以物理地组合在一起。在某些例子中，三个次级热交换器可以物理地组合在一起。
[0690]在其它例子中，三个管道219可以通过初级和次级热交换器以及热传递控制阀连接到单个流体流通路，使得不同热传递机构之间的水能够进行交换。在这样的例子中，可以设置用于平衡不同热传递机构中的水液位的装置。
[0691]在第三实施例中，热传递控制阀组件209的触发温度可以是预定的。在某些例子中，触发温度可以在使用时设定，或者可以在混合太阳能转换器201的安装或制造时设定。在某些例子中，根据待加热的水的最大期望水温，触发温度可以设定为不同的值。具体地，在某些例子中，当混合太阳能转换器用来加热用于家用热水系统的水时，触发温度可以设定为65°C，当混合太阳能转换器用来加热用于工业热水系统的水时，触发温度可以设定为135。。。
[0692]在某些例子中，热传递控制阀的触发温度可以选择成使得光伏元件205的发电最大化。在某些例子中，触发温度值可以选择成增加传递到第一操作流体的热能的量。在某些例子中，考虑由光伏元件205产生的电能的量和传递到第一操作流体的热能的量，触发温度可以选择成优化能量的整体生产。在某些例子中，该优化可以使得总体能量生产最大化。在某些例子中，最佳总体能量生产可以考虑不同类型的能量的相对要求或值，而不是简单地使得生产的能量的总量最大化。
[0693]如上所述，等温冷却趋于减少或防止在光伏元件205中形成热点或热区域。这可以允许包括光伏元件205的太阳能收集器组件202以较高的温度操作，而不会降低光伏元件205产生电能的效率。这可以允许收集器组件的温度增加，以生产更多可用的热能，而不会使得温度增加从而降低光伏元件205产生电能的效率。这可以允许触发温度增加。
[0694]在某些例子中，触发温度在混合太阳能转换器201使用期间可以设定到不同的温度。这可以允许收集器组件的温度得到控制，以根据在特定时间需求最多的能量的类型而产生不同量的可用热能或电能。
[0695]例如，当热水比电力的需求大时，阀组件209可以闭合，以使热的水蒸汽从热传递元件204仅仅传递到初级热交换器组件207，以使得施加到用作第一操作流体的水上的热的量最大化，而不考虑由于收集器组件的温度的任何增加而导致的光伏元件205的效率的任何暂时下降。另外，当热水比电力的需求小时，阀组件209可以打开，以使热的水蒸汽从热传递元件204传递到初级和次级热交换器组件207和208两者，以尽可能地冷却光伏元件205，并且使得发电效率最大化，而不考虑对用作第一操作流体的水的温度的影响。
[0696]在第三实施例的图示例子中，通过操作热传递控制阀组件209以选择性地启用或停用热能从太阳能收集器组件202传递到次级热交换器组件208，来控制太阳能收集器组件202的温度，从而控制光伏元件205的温度。
[0697]在其它例子中，其它控制方法可以额外地或替代地用来控制太阳能收集器组件202的温度。在某些例子中，可以通过改变热能从太阳能收集器组件202移除的速率，来控制太阳能收集器组件202的温度。
[0698]在某些例子中，可以通过改变第一操作流体穿过初级热交换器组件207的流量，来控制热能从太阳能收集器组件202移除的速率。在某些例子中，可以通过改变第一操作流体与初级热交换器组件207接触的表面积，例如通过选择性地打开或关闭初级热交换器组件202内第一操作流体的流体流通路，来控制热能从太阳能收集器组件202移除的速率。
[0699]在某些例子中，可以通过改变管203内的真空压力，来控制热能从太阳能收集器组件202移除的速率。这可以改变从太阳能收集器组件202到管203的对流热损耗的速率。通常，传递到管203的热将通过对流和/或传导而快速损失到外部环境中。
[0700]在某些例子中，可以通过改变热传递元件204的区段204c到204e内的真空压力，来控制热能从太阳能收集器组件202移除的速率。通常，前部流体流通道217内的液态水蒸发和形成蒸汽气泡222的趋势将会随着真空压力减小而增大，前部流体流通道217内的液态水蒸发和形成蒸汽气泡222的趋势将会随着真空压力增大而减小。如上所述,水绕前和后部流体流通道217和218的密度驱动的循环以及热能沿着蒸汽歧管211和管219的传递都是由水蒸汽驱动的。因此，通过改变真空压力而改变液态水蒸发的趋势，可以允许控制热能从太阳能收集器组件202移除的速率，以及热能从光伏元件205移除的速率，因此可以允许控制太阳能收集器组件202和光伏元件205的温度。
[0701]另外，前部流体流通道217中的水221开始滚动沸腾所处的温度将随着真空压力增大而增大，并且将随着真空压力减小而减小。因此，在热传递元件204内的真空压力改变的例子中，可以改变前部流体流通道217中的水221开始滚动沸腾所处的温度。
[0702]如上所述，水绕前部和后部流体流通道217和218的密度驱动的循环变得特别有力，并且当前部流体流通道217中的水221进入滚动沸腾状态时作为热传递机构变得特别高效。因此，通过改变真空压力而改变前部流体流通道217中的水221出现滚动沸腾所处的温度，可以允许控制热能从太阳能收集器组件202和光伏元件205移除的速率，因此可以允许控制太阳能收集器组件202和光伏元件205的温度。
[0703]在某些例子中，通过改变太阳能入射在太阳能收集器组件202上的量，以及由此改变太阳能收集器组件202吸收热能的速率，可以控制太阳能收集器组件202的温度。
[0704]在某些例子中，通过改变太阳能收集器组件相对于入射太阳能方向的取向，可以控制入射太阳能的量。这可以利用驱动机构来实施，该驱动机构能够使太阳能收集器组件绕一个或多个轴线旋转。
[0705]在某些例子中，利用在入射太阳能的路径中的可调节式光拦截或阻挡机构，可以控制入射太阳能的量。在某些例子中，可以使用各种过滤器、百叶窗、阻挡件等。在某些例子中，这些可调节式光拦截或阻挡机构可以包括物理装置。在某些例子中，这些可调节式光拦截或阻挡机构可以包括具有电控光学特性的装置，例如液晶。
[0706]在要控制太阳能收集器组件和/或光伏元件的温度的例子中，与温度控制机构一起，可以设有温度传感器和温度控制器，该温度控制机构被布置成执行以上所述的控制温度的方法中的一个、一些或全部方法。
[0707]温度传感器被布置成测量太阳能收集器组件的温度并且将该温度值提供给温度控制器。然后，温度控制器可以以合适的方式操作温度控制机构，以将太阳能收集器组件的温度控制为期望的值。
[0708]对于要控制光伏元件的温度的例子，可以设有温度传感器，该温度传感器被布置成测量光伏元件的温度并且将该温度值提供给温度控制器。这可以是被布置成测量太阳能收集器组件的温度的温度传感器之外的，或者是代替被布置成测量太阳能收集器组件的温度的温度传感器的。然后，温度控制器可以以合适的方式操作温度控制机构，以将光伏元件的温度控制为期望的值。
[0709]在某些例子中，温度传感器可以设置在太阳能收集器组件的上表面上。在某些例子中，温度传感器可以形成在作为光伏元件的同一个半导体晶片上。
[0710]便利地，温度控制器可以是适当地编程的通用计算机。
[0711]在所示的第三实施例中，热传递元件204被分为三个区段204c到204e，每个区段都具有单独的热传递系统，该热传递系统包括多个前部和后部流体流通道217和218、蒸汽歧管211以及管219。这些单独热传递系统中的每个系统都以与上述第二实施例类似的方式操作。在其它例子中，热传递元件204可以分为不同数量的区段，每个区段都具有单独的热传递系统。
[0712]在所示的第三实施例中，每个管219都从热传递元件204的侧部向外延伸，然后转过直角，并且与管203的轴线平行地延伸，以穿过管203的端盖220。
[0713]在其它例子中，管219可以不同地布置。在某些例子中，管219可以相互连接用以相互支撑。这可以改进对热传递元件204的支撑。
[0714]在所示的第三实施例中，每个管219从相应的蒸汽歧管211的端部向外延伸。在某些例子中，管219可以从相应的蒸汽歧管211的不同部分延伸。在某些例子中，管219可以从相应的蒸汽歧管211的彼此不同的部分延伸。
[0715]在所示的第三实施例中，热传递元件204的不同区段204c到204e均通过壁231分开，壁231在前部和后部片材214和215之间延伸，以在不同区段的流体流通道之间形成不透流体的密封。在其它例子中，可以采用不同的密封结构。在某些例子中，前部和后部片材214和215可以接触以形成不透流体的密封。在某些例子中，后部片材215可以朝向平的前部片材214弯曲，以接触前部片材214并且形成不透流体的密封。在某些例子中，后部片材215可以通过冲压成型。
[0716]所示的第三实施例是混合太阳能转换器，其包括光伏元件并且被布置成将入射的太阳辐射转换为电能和热水两者的输出。在其它例子中，光伏元件可以被省略，以提供被布置成将入射的太阳辐射转换为热水输出的太阳能转换器。
[0717]可替代的收集器布置
[0718]所示的实施例均在管中采用单个基本上平的收集器组件。可以使用其它的布置。
[0719]在某些例子中，收集器组件可以是弯曲的。弯曲的收集器组件可以被布置成具有与圆柱形管同中心的弯曲外表面，收集器组件安装在该圆柱形管中。这可以允许具有较大表面积的收集器组件装配在特定尺寸的圆柱形管中。弯曲的收集器组件可以具有安装在其上的弯曲的光伏元件。
[0720]某些例子可以将多个收集器组件安装在单个管中。
[0721]某些例子可以将多个收集器组件以不同的角度安装在单个管中。在收集器组件和管固定的例子中，通过将不同的收集器组件在一天的不同时间以适于更加高效地收集能量的角度布置，这可以允许提高收集器的效率。
[0722]在某些例子中，反射镜和/或透镜可以与混合太阳能转换器相关联，以将入射太阳能引导或聚焦到收集器组件上。这样的反射镜可以是平的或弯曲的。这样的反射镜和/或透镜可以是固定的或可动的。在某些例子中，可动的反射镜或透镜可以被布置成追踪太阳。
[0723]在某些例子中，透明管可以结合透镜以将入射太阳能引导或聚焦到收集器组件上。在某些例子中，透明管可以结合菲涅耳透镜。
[0724]可替代的管布置
[0725]图22示出了透明管的可选布置。在这个布置中，透明管由具有第一玻璃端盖41和第二玻璃端盖42的圆柱形玻璃管40形成。
[0726]第一和第二端盖41和42各自具有沿着圆柱形玻璃管40的轴线向内延伸的相应的中心插口 43和44。在这个布置中，热传递元件4在每个端部处具有轴承45。每个轴承45装配在插口 43和44之一上，以将太阳能收集器组件2可旋转地支撑在透明管3中。在所示的布置中，太阳能收集器组件2在两个端部处由轴承45支撑，而不通过圆柱形管13支撑或者不是完全通过圆柱形管13支撑。
[0727]端盖42的插口 44在管3的与热交换组件6相邻的端部处具有中心通孔46，以允许热传递元件4的管13到达热交换组件6。与热交换组件6相邻的端盖42还具有电导体47，该电导体穿过端盖42，以将由光伏元件5产生的电能输送离开太阳能收集器组件2。
[0728]在这个布置中，太阳能收集器组件2可以在圆柱形玻璃管40内独立于圆柱形玻璃管40进行旋转，以适应于其安装所处的位置的地形，从而使太阳能收集器组件2最大化地暴露于入射的太阳辐射。
[0729]在某些例子中，圆柱形管13可以通过旋转密封件或接头连接到热交换组件6，以允许太阳能收集器组件2在圆柱形玻璃管40内独立于热交换组件6进行旋转。
[0730]在图22所示的布置中，可替代的透明管示出为与根据第一实施例的太阳能收集器组件2结合。所示的可选透明管还可以与根据其它实施例的太阳能收集器组件结合。
[0731]太阳跟踪
[0732]上述实施例是将入射的太阳辐射转换为可用的电能和/或热能的太阳能转换器。
[0733]在某些例子中，太阳能转换器的收集器组件可以被布置成改变它们的取向，以跟随太阳跨过天空的视动(apparent movement)或者追踪太阳。由于众所周知的几何结构原因，这可以增加太阳辐射能量入射到收集器组件上的量，并且由此可以增加产生的可用的电能和/或热能的量。
[0734]图23示出了太阳能转换器300的大致视图，其被布置成能够改变取向以追踪太阳。
[0735]太阳能转换器300包括密封的透明管301，该透明管包括太阳能收集器组件302并且安装到热交换组件303。太阳能转换器300可以是根据本文所公开的实施例中任一个实施例的太阳能转换器。太阳追踪布置可以添加到任一个实施例。
[0736]在图23的例子中，密封的透明管301是圆柱形的并且具有轴线304。密封的透明管301安装成用以与安装在管301内的太阳能收集器组件302 —起绕轴线304旋转。驱动马达305被布置成通过传动机构306可旋转地驱动管301。在所示的例子中，传动机构306是齿轮和链传动机构。
[0737]通过根据时间和日期选择性地操作驱动马达305，当太阳的视位(apparentposition)由于地球的旋转而改变时，密封的透明管301和太阳能收集器组件302可以旋转以跟随太阳。
[0738]增加这样的太阳能跟踪驱动系统可以使太阳能收集器组件收集的能量的量增加大约20%。
[0739]在图24的例子中，多个太阳能转换器300安装以形成阵列307。每个太阳能转换器300包括密封的透明管301，该透明管包括太阳能收集器组件302并且安装到热交换组件303。每个密封的透明管301安装成用以与安装在管301内的太阳能收集器组件302 —起绕轴线304旋转。透明管302安装在阵列310上，使得它们各自的旋转轴线304是平行的。
[0740]驱动马达311被布置成通过传动机构312可旋转地同步驱动阵列310的管301。在所示的例子中，传动机构312是齿轮和链传动机构。
[0741]阵列310安装在转台313上，用以绕与轴线304垂直的轴线314旋转。驱动马达315被布置成通过传动机构316可旋转地驱动转台313。在所示的例子中，传动机构316是齿轮传动机构。
[0742]通过根据时间和日期选择性地操作驱动马达305和315，当太阳的视位由于地球的旋转而改变时，阵列310的密封的透明管301和太阳能收集器组件302可以旋转以跟随太阳。
[0743]增加这样的双轴太阳能跟踪驱动系统可以使太阳能收集器组件302收集的能量的量增加最多大约48%。
[0744]在图23和24的例子中，驱动马达的操作应当考虑太阳能转换器或转换器300的位置。
[0745]在其它例子中，阵列310可以绕一个或两个轴线旋转以跟随太阳。绕单个轴线的旋转可以使收集的能量的量增加最多大约20%，而绕两个轴线的旋转可以使收集的能量的量增加最多大约48%。
[0746]在其它例子中，太阳能收集器组件可以安装在管中以相对于管旋转，驱动马达仅仅被布置成用以可旋转地驱动太阳能收集器组件。在这样的例子中，应当采用不允许空气泄漏的驱动机构，空气泄漏将破坏管内的真空。
[0747]在其它例子中，太阳能收集器组件，或者太阳能收集器组件与管一起，可以绕与管的轴线不同的轴线旋转。
[0748]概述
[0749]在以上的描述中，提及了不同实施例的热传递元件中的水的液位。对水的液位的称谓指的是当热传递元件是冷的并且液态水基本上不包含水蒸气气泡时水的液位。从上述说明中应当理解，水的液位在热传递元件操作期间将会随着在液态水中形成水蒸汽气泡和水蒸汽气泡破裂以及随着液态水蒸发和水蒸汽冷凝而改变。
[0750]在所示的实施例中，采用由热传递控制阀分隔开的初级和次级热交换器。如上所述，这种布置可以提供的优点在于，防止停滞，限制太阳能收集器组件和任何附接的部件(例如光伏元件)的最大温度，以及控制混合太阳能收集器以选择性地使电能或可用热能的生产最大化。在其它例子中，可以仅仅使用初级热交换器，并且可以省略由热传递控制阀切换的次级热交换器的布置。
[0751]在某些例子中，替代设置次级热交换器和热传递控制阀或者除了设置次级热交换器和热传递控制阀之外，可以采用一个或多个用于控制太阳能收集器的温度的上述布置。[0752]在所示的实施例中，热传递元件可以具有从稍高于0°C到大约270°C的操作温度范围。在实施过程中，为了安全起见，用于家用装置的操作温度范围可以被限制到最大温度为95°C或65°C，并且符合某些地区的法律要求。在使用硅光伏元件的情况下，使发电最大化的最佳温度范围可以在20°C到65 °C的范围内，或者在20 V到30°C的范围内，或者在25 °C到30°C的范围内。
[0753]在所示的实施例中，热交换器通过管或通道连接到蒸汽歧管或液体通路，使得仅仅水蒸汽接触热交换器表面，并且冷凝以将热传递到热交换器。在其它例子中，所述或每个热交换器可以定位成使得一些液态水接触热交换器。所述或每个热交换器可以部分地浸没在液态水中。这还将应用的是，采用工作流体代替水。
[0754]在期望的系统操作温度下，或者在期望的系统操作温度范围内，初级和次级热交换器的热传递速率，即热交换器能够将热能从热传递元件传递到它们各自的操作流体的速率，可以与热传递元件的热传递速率匹配，即与热传递元件能够将热能从收集器组件的等温冷却的表面传递到热交换器组件的速率匹配。这可以提高效率。
[0755]在所示的实施例中，初级操作流体是待加热的水，次级操作流体是环境(游离的)空气。在其它例子中，次级操作流体可以是管道空气。这可以允许次级操作流体空气用于低水平的加热，例如空间加热，并且可以允许次级操作流体空气吹过次级热交换器，这可以增加次级热交换器的热损耗的速率。在其它例子中，初级操作流体可以是空气。在其它例子中，次级操作流体可以是水。
[0756]在其它例子中，初级和/或次级操作流体可是除水和空气之外的流体。
[0757]在所示的实施例中，采用透明管或封装件。在其它例子中，这可以用半透明的或部分不透明的管或封装件取代。
[0758]通常，在所有的实施例中，优选的是使得光伏元件尽可能的薄，以确保热传递元件高效冷却光伏元件的整个厚度。这可以有助于防止在光伏元件内出现局部高温热点，热点可能降低光伏元件的性能和可靠性。然而，在实施过程中，由于其它的原因，例如物理强度，光伏元件可能具有最小要求厚度。
[0759]在所示的实施例中，采用脱气的蒸馏水。这可以提供的优点在于，水蒸发的趋势被最大化，从而通过温差环流系统提高了热传递的效率。溶解在水中的杂质，包括溶解的气体，将趋于抑制水的蒸发。
[0760]在某些例子中,水可以包含蒸发加强添加剂，以增大水蒸发的趋势。在某些实施例中，可以采用疏水性材料的颗粒，尤其是可以采用氧化锌颗粒。疏水性分子的颗粒可以用作成核部位，促进水蒸汽气泡的形成，而不会抑制蒸发。
[0761]在所有的实施例中，成核加强结构可以仅仅添加到提升通道的表面，而不添加到返回通道。这可以促进主要或仅仅在提升通道内液态水蒸发和形成气泡，即使当提升和返回通道中的水处于相似或相同的温度下。合适的成核加强结构可以包括微孔和/或表面粗糙部。
[0762]在所有的实施例中，可以在将提升通道和返回通道分隔开的片材中设置孔或孔口，以允许水从返回通道传递到提升通道。这可以改进液态水的循环，并且提高热传递的效率。
[0763]在所示的实施例中，水用作热传递元件内的工作流体，以提供密度驱动的循环。在其它实施例中，可以采用其它蒸发液体、溶液或混合物。具体地，可以采用水和乙二醇的混合物，可以采用乙醇，并且可以采用乙醇和水和混合物。可以采用相异流体的混合物，其中一种流体用作用于另一种流体的成核剂。
[0764]在其它例子中，可以采用75%的水和25%的乙醇的混合物作为热传递元件内的工作流体。当采用75%的水和25%的乙醇的混合物时，该混合物可以在大约22°C的温度下开始滚动沸腾状态。在其它实施例中，用作工作流体的水和乙醇的相对比例可以改变，以便将出现滚动沸腾的温度设定为期望的温度。
[0765]如上所述，当工作流体开始滚动沸腾时，热传递机构的效果显著增大。因此，在期望将收集器组件的冷却表面的温度保持在特定温度以下的应用中，优选的是选择在热传递装置内预期真空压力条件下在处于或低于所述特定温度的温度下开始滚动沸腾的工作流体或混合物。
[0766]在太阳能收集器组件相对于抽真空的管旋转的例子中，必须在它们之间提供旋转真空密封。在某些例子中，可以通过多级密封来提供旋转真空密封。具体地，可以采用多级O形圈密封。
[0767]在采用多级O形圈密封的情况下，有利的制造方法可以形成从抽真空的管内部到抽真空管时的外部的不同级的O形圈密封。这将提供多级O形圈密封，其中密封件之间的区域初始具有与管的内部相同的真空压力。甚至在多级O形圈密封用作旋转真空密封时，这样的多级O形圈密封也能够支持管内长久的真空。
[0768]上述实施例示出和描述了单个太阳能转换器。在实施过程中，可以采用由多个这样的单元构成的阵列。在这样的阵列中，每个太阳能转换器可以具有专门的电气逆变器。或者，一组多个太阳能转换器可以共用共同的逆变器。
[0769]在太阳能转换器的阵列中，优选的是，使得初级操作流体通道作为共同歧管延伸穿过阵列的所有能量转换器的初级热交换器。
[0770]在太阳能转换器的阵列中，优选的是，相邻的太阳能转换器的相应的入口开口和出口开口直接连接在一起。这可以通过提供围绕每个入口开口和出口开口的凸缘并且将相邻太阳能转换器的相邻入口开口和出口开口的凸缘夹持在一起来实现。
[0771]在太阳能转换器的阵列中，期望的是能够从阵列中提出单个的太阳能转换器以供维护，或者置换故障的转换器，而不必从共同的歧管排出所有的流体。因此，可以在每个太阳能转换器的初级热交换器中设置流体切断阀，以便在从阵列中移除相邻的太阳能转换器时密封入口开口或出口开口中合适的一个开口。
[0772]上述实施例包括处于抽真空的圆柱形管内的收集器组件。在某些例子中，收集器组件可以定位在没有被抽真空的封装件中。在某些例子中，可以采用不是圆柱形管的封装件。
[0773]上述实施例在混合太阳能转换器的内容中有所描述。所述的混合太阳能转换器的不同部分可以独立地使用。
[0774]具体地，太阳能收集器组件和热交换组件可以用于平板装置，而不需要用于太阳能收集器组件的单独的抽真空透明管。这样的平板装置可以被抽真空，或者可以不被抽真空。
[0775]具体地，收集器组件可以用作热收集器，以从入射的太阳辐射收集热能，而没有任何光伏元件安装在收集器组件上。
[0776]太阳能转换器的阵列可以包括光伏元件安装在收集器组件上的混合太阳能转换器和没有光伏元件安装在收集器组件上的热太阳能转换器两者。这样的阵列可以用来加热水，其中混合太阳能转换器将水加热到中间温度，热太阳能转换器将水从中间温度加热到高的温度。不具有光伏元件的热太阳能转换器可以在比混合太阳能转换器高的温度下操作，原因是它们不具有经受热退化的任何光伏元件。
[0777]在某些例子中，收集器组件可以用作热收集器，以加热工业或家用应用中的空气或水。在某些例子中，收集器组件可以用作热收集器，以在脱盐或水净化应用中加热水。
[0778]具体地，热交换组件可以单独地用于太阳能热收集器，而不具有光伏元件和/或不具有热传递元件。这可以允许解决停滞的问题。
[0779]具体地，热传递元件可以提供能够用于其它热传递应用的密度驱动的热传递机构。
[0780]具体地，热传递元件可以提供能够用于其它应用的等温冷却表面。
[0781 ] 具体地，等温冷却表面可以是弯曲的。这可以允许弯曲对象更加有效地冷却。
[0782]在一个实施例中，热传递元件可以用来冷却例如计算机中的电路。
[0783]如果热传递元件用于其它应用并且不与光伏元件结合，那么热传递元件可以在较宽的温度范围下操作。在一个实施例中，利用水作为工作流体的热传递元件可以在最多280°C的温度下操作。在其它例子中，其它流体可以用作工作流体。在高温应用的一个实施例中，钠可以用作热传递元件内的工作流体。
[0784]在某些例子中，热传递元件可以取代一个或两个热交换器而将热传递到一个或多个电热发电机。这可以增加生成的电能的量。具体地，热传递元件可以将热传递到斯特林发动机。
[0785]在所示的实施例中，在热传递元件中采用压力为大约10_3mbar的真空。可以采用较高或较低的压力。通常，期望的是，使用较低的真空压力将提高混合太阳能转换器的性能。在某些例子中，可以采用10_2mbar或更低的真空压力。在某些例子中，可以采用为ICT6Inbar或lCT8mbar的真空压力。
[0786]10_3mbar的真空压力通常是简单真空泵能够提供的最小压力，从而这种真空压力是方便的，原因是所需要的真空泵是易于获得的。由于提供较低真空压力的成本，而使得使用这种真空压力在混合太阳能转换器的商业规模生产中在经济上可以是有利的。在其它实施例中，可以采用较高或较低的真空压力。
[0787]在所示的实施例中，混合太阳能转换器具有屋顶和/或壁安装支架。在其它实施例中，可以采用不同的安装方法和部件。
[0788]上述说明描述了三个实施例。所有的实施例都是紧密相关的，相对于一个实施例公开的替代形式、解释和优点通常可以以类似的方式应用于其它的实施例。具体地，一个实施例的元件可以用于其它的实施例，在实施例之间类似的元件可以互换。
[0789]上述说明使用相对位置术语，例如上和下，以及前和后。在附图中为了清楚起见使用了参考部分的相对位置，这不应当看作是限制本发明的实施例的部件在制造或使用期间的取向和/或位置。
[0790]本领域的技术人员将会知道，虽然说明书已经描述了被认为是最佳模式的实施例，并且描述了执行本发明的合适的其它模式，但是本发明不应当限于优选实施例的这种说明中公开的特定设备构造或方法步骤。应当理解，可以对本文进行各种修改，可以以各种形式和例子实施本文所公开的主题，各种教导可以应用于多种应用，本文仅仅描述了其中的一些。以下的权利要求将要求保护落在本发明的真实范围内的任何和所有的应用、修改和变化。本领域的技术人员将会认识到，本发明具有宽泛的应用范围，在不脱离所附权利要求限定的发明概念的情况下，各实施例可以进行宽范围的修改。
【权利要求】
1.一种热传递装置，其包括: 流体流构件，其在第一表面和第二表面之间延伸，所述流体流构件的至少一部分相对于水平倾斜； 所述流体流构件部分地填充有液体并且被布置成使得所述第一表面与所述流体流构件的相对于水平倾斜且容纳液体的至少第一部分中的液体热接触；以及 所述流体流构件的第一部分被分为第一流体流通道和第二流体流通道，所述第一流体流通道和所述第二流体流通道被布置成使得，与所述第二流体流通道中的液体相比，所述第一流体流通道中的液体与所述第一表面更好地热接触； 其中所述流体流构件的在液体表面上方的部分被至少部分地抽真空； 由此，当所述第一表面比所述第二表面热时，来自所述第一表面的热能使得所述第一流体流通道中的液体蒸发，蒸汽穿过所述第一流体流通道中的液体而行进到液体的表面，使得液体绕所述第一流体流通道和所述第二流体流通道循环； 蒸汽从液体的表面行进到所述第二表面，并且在所述第二表面处冷凝；并且 冷凝的液体从所述第二表面返回到所述流体流构件的第一部分； 由此热能从所述第一表面传递到所述第二表面。
2.根据权利要求1所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道比所述第二流体流通道更靠近所述第一表面。
3.根据权利要求1或2所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道的至少一部分位于所述第一表面和所述第二流 体流通道之间。
4.根据权利要求3所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道位于所述第一表面和所述第二流体流通道之间。
5.如前述权利要求中任一项所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道和第二流体流通道具有由周边界定的区段，所述第一流体流通道的与所述第一表面热接触的周边的比例大于所述第二流体流通道的与所述第一表面热接触的周边的比例。
6.如前述权利要求中任一项所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道的横截面积与所述第二流体流通道的横截面积相等。
7.如前述权利要求中任一项所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道在比所述第二流体流通道大的面积上与所述第一表面热接触。
8.如前述权利要求中任一项所述的热传递装置，其中所述流体流构件的第一部分相对于水平倾斜直到90°的角度。
9.如前述权利要求中任一项所述的热传递装置，其中与所述第一表面热接触的所述第一流体流通道的至少一个表面的至少一部分包括布置成促进蒸汽气泡成核的特征。
10.如前述权利要求中任一项所述的热传递装置，其中与所述第一表面热接触的所述第一流体流通道的至少一个表面的至少一部分具有适于促进蒸汽气泡成核的表面纹理。
11.根据权利要求10所述的热传递装置，其中至少一个表面的所述部分具有粗糙化的表面纹理。
12.根据权利要求11所述的热传递装置，其中所述粗糙化的表面纹理由焊料层提供。
13.如前述权利要求中任一项所述的热传递装置，其中所述流体流构件的所述第一部分分为多个第一流体流通道。
14.根据权利要求13所述的热传递装置，其中所述流体流构件的所述第一部分分为多个第一流体流通道和多个第二流体流通道。
15.根据权利要求14所述的热传递装置，其中所述多个第一流体流通道的数量与所述多个第二流体流通道的数量相同。
16.根据权利要求14或15所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道和第二流体流通道并排定位，且第一流体流通道和第二流体流通道交错。
17.如前述权利要求中任一项所述的热传递装置，其中所述或每个第一流体流通道和第二流体流通道具有上端部和下端部，并且所述第一流体流通道和第二流体流通道的下端部连接在一起。
18.如前述权利要求中任一项所述的热传递装置，其中所述或每个第一流体流通道和第二流体流通道具有上端部和下端部，并且所述第一流体流通道和第二流体流通道的上端部连接在一起。
19.根据权利要求18所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道和第二流体流通道的所述上端部通过歧管连接在一起。
20.根据权利要求19所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道和第二流体流通道的所述上端部通过蒸汽歧管连接在一起。
21.根据权利要求20所述的热传递装置，其中从所述液体的表面行进到所述第二表面的蒸汽穿过所述歧管。
22.根据权利要求21所述的热传递装置，其中从所述第二表面返回到所述流体流构件的所述第一部分 的冷凝的液体穿过所述歧管。
23.如前述权利要求中任一项所述的热传递装置，其中所述液体包括水。
24.根据权利要求1至22中任一项所述的热传递装置，其中所述液体包括乙醇。
25.如前述权利要求中任一项所述的热传递装置，其中所述液体包括水和乙醇的混合物。
26.根据权利要求25所述的热传递装置，其中所述混合物包括直到25%的乙醇。
27.如前述权利要求中任一项所述的热传递装置，其中所述第二表面位于所述第一表面上方，使得所述冷凝的液体通过重力从所述第二表面返回到所述流体流构件的第一部分。
28.如前述权利要求中任一项所述的热传递装置，其中与所述第一表面热接触的所述第一流体流通道的表面的至少一部分具有凹入的表面轮廓。
29.根据权利要求28所述的热传递装置，其中所述凹入的表面轮廓包括规则的凹坑阵列。
30.根据权利要求29所述的热传递装置，其中所述规则的凹坑阵列包括布置成行的凹坑，各行通过没有凹坑的平带分隔开。
31.如前述权利要求中任一项所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道和第二流体流通道位于间隔开的第一板和第二板之间。
32.根据权利要求31所述的热传递装置，其中所述第一板与所述第一表面热接触并且形成所述或每个第一流体流通道的表面。
33.根据权利要求32所述的热传递装置，其中存在多个第一流体流通道和多个第二流体流通道，所述多个第一流体流通道和多个第二流体流通道并排设置，并且第一流体流通道和第二流体流通道交替地布置，每个第一流体流通道通过分隔件与相邻的第二流体流通道分隔开，所述分隔件在所述第一板和所述第二板之间延伸且附接到所述第一板和所述第二板。
34.根据权利要求33所述的热传递装置，其中所述第一板具有凹入的表面轮廓，所述凹入的表面轮廓包括布置成行的规则的凹坑阵列，各行通过没有凹坑的平带分隔开，并且每个分隔件在位于平带之一中的位置处附接到所述第一板。
35.根据权利要求34所述的热传递装置，其中每个分隔件的在所述第一板和所述第二板之间延伸的所述部分是基本上平的。
36.根据权利要求34或35所述的热传递装置，其中多个所述分隔件由第三板形成。
37.根据权利要求36所述的热传递装置，其中所有的所述分隔件由单个第三板形成。
38.根据权利要求36或37所述的热传递装置，其中所述第三板是波纹形的。
39.根据权利要求31至38中任一项所述的热传递装置，其中每个所述板包括金属或金属合金材料。
40.根据权利要求39所述的热传递装置，其中每个所述板包括低碳钢。
41.根据权利要求40所述的热传递装置，其中每个所述板包括镀锡低碳钢。
42.根据权利要求31至38中任一项所述的热传递装置，其中这些板通过结合技术而结合在一起，所述结合技术包括以下中的至少一种:钎焊；点焊；辊焊； 和粘合剂。
43.根据权利要求42所述的热传递装置，其中这些板通过焊点结合在一起，并且形成每个第一流体流通道的表面的所述第一板的至少一部分涂覆有焊料。
44.如前述权利要求中任一项所述的热传递装置，其中所述热传递装置包括大体刚性的导热结构。
45.如前述权利要求中任一项所述的热传递装置，其中所述流体流构件的在所述液体表面上方的部分处于40mbar或更小的压力下。
46.根据权利要求45所述的热传递装置，其中所述流体流构件的在所述液体表面上方的部分处于2mbar或更小的压力下。
47.根据权利要求46所述的热传递装置，其中所述流体流构件的在所述液体表面上方的部分处于Imbar或更小的压力下。
48.根据权利要求47所述的热传递装置，其中所述流体流构件的在所述液体表面上方的部分处于10_2mbar或更小的压力下。
49.根据权利要求48所述的热传递装置，其中所述流体流构件的在所述液体表面上方的部分处于10_3mbar或更小的压力下。
50.根据权利要求49所述的热传递装置，其中所述流体流构件的在所述液体表面上方的部分处于10_6mbar或更小的压力下。
51.一种热传递装置，其包括: 第一流体流通道，其相对于水平倾斜并且容纳液体； 第二流体流通道，其连接到所述第一流体流通道并且容纳液体；以及 第一表面，其与所述第一流体流通道中的液体热接触； 其中来自所述第一表面的热能使得所述第一流体流通道中的液体蒸发；蒸汽沿着所述第一流体流通道向上行进；并且 蒸汽将液体流从所述第二流体流通道驱动到所述第一流体流通道，并且沿着所述第一流体流通道向上驱动； 由此热能被传递离开所述第一表面。
52.根据权利要求51所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道比所述第二流体流通道更靠近所述第一表面。
53.根据权利要求51或52所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道的至少一部分位于所述第一表面和所述第二流体流通道之间。
54.根据权利要求53所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道位于所述第一表面和所述第二流体流通道之间。
55.根据权利要求51至54中任一项所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道和第二流体流通道具有由周边界定的区段，所述第一流体流通道的与所述第一表面热接触的周边的比例大于所述第二流体流通道的与所述第一表面热接触的周边的比例。
56.根据权利要求51至55中任一项所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道的横截面积与所述第二流体流通道的横截面积相等。
57.根据权利要求51至56中任一项所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道的横截面积与所述第二流体流通道的横截面积相等。
58.根据权利要求51至57中任一项所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道在比所述第二流体流通道大的面积上与所述第一表面热接触。
59.根据权利要求51至 57中任一项所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道相对于水平倾斜直到90°的角度。
60.根据权利要求51至59中任一项所述的热传递装置，其中与所述第一表面热接触的所述第一流体流通道的至少一个表面的至少一部分包括布置成促进蒸汽气泡成核的特征。
61.根据权利要求51至60中任一项所述的热传递装置，其中与所述第一表面热接触的所述第一流体流通道的至少一个表面的至少一部分具有适于促进蒸汽气泡成核的表面纹理。
62.根据权利要求61所述的热传递装置，其中至少一个表面的所述部分具有粗糙化的表面纹理。
63.根据权利要求62所述的热传递装置，其中所述粗糙化的表面纹理由焊料层提供。
64.根据权利要求51至63中任一项所述的热传递装置，其中所述热传递装置包括多个第一流体流通道。
65.根据权利要求64所述的热传递装置，其中所述热传递装置包括多个第一流体流通道和多个第二流体流通道。
66.根据权利要求65所述的热传递装置，其中所述多个第一流体流通道的数量与所述多个第二流体流通道的数量相同。
67.根据权利要求66或66所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道和第二流体流通道并排定位，且第一流体流通道和第二流体流通道交错。
68.根据权利要求51至67中任一项所述的热传递装置，其中所述或每个第一流体流通道和第二流体流通道具有上端部和下端部，并且所述第一流体流通道和第二流体流通道的下端部连接在一起。
69.根据权利要求51至68中任一项所述的热传递装置，其还包括: 第二表面； 至少一个蒸汽通道，其将所述第一流体流通道和第二流体流通道连接到所述第二表面； 由此，当所述第一表面比所述第二表面热时，蒸汽从液体表面到所述第二表面行进通过所述蒸汽通道，并且在所述第二表面处冷凝；并且 冷凝的液体从所述第二表面返回到所述第一流体流通道和第二流体流通道； 由此热能离开所述第一表面而被传递到所述第二表面。
70.根据权利要求69所述的热传递装置，其中所述或每个第一流体流通道和第二流体流通道具有上端部和下端部，并且所述第一流体流通道和第二流体流通道的上端部连接在一起。
71.根据权利要求70所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道和第二流体流通道的所述上端部通过歧管连接在一起。
72.根据权利要求71所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道和第二流体流通道的所述上端部通过蒸汽歧管连接在一起。
73.根据权利要求72所述的热传递装置，其中从所述液体的表面行进到所述第二表面的蒸汽穿过所述歧管。
74.根据权利要求73所述的热传递装置，其中从所述第二表面返回到所述流体流构件的所述第一部分的冷凝的液体穿过所述歧管。
75.根据权利要求51至74中任一项所述的热传递装置，其中所述液体包括水。
76.根据权利要求51至74中任一项所述的热传递装置，其中所述液体包括乙醇。
77.根据权利要求51至76中任一项所述的热传递装置，其中所述液体包括水和乙醇的混合物。
78.根据权利要求77所述的热传递装置，其中所述混合物包括直到25%的乙醇。
79.根据权利要求51至78中任一项所述的热传递装置，其中所述第二表面位于所述第一表面上方，使得所述冷凝的液体通过重力从所述第二表面返回到所述流体流构件的第一部分。
80.根据权利要求51至79中任一项所述的热传递装置，其中与所述第一表面热接触的所述第一流体流通道的表面的至少一部分具有凹入的表面轮廓。
81.根据权利要求80所述的热传递装置，其中所述凹入的表面轮廓包括规则的凹坑阵列。
82.根据权利要求81所述的热传递装置，其中所述规则的凹坑阵列包括布置成行的凹坑，各行通过没有凹坑的平带分隔开。
83.根据权利要求51至82中任一项所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道和第二流体流通道位于间隔开的第一板和第二板之间。
84.根据权利要求83所述的热传递装置，其中所述第一板与所述第一表面热接触并且形成所述或每个第一流体流通道的表面。
85.根据权利要求84所述的热传递装置，其中存在多个第一流体流通道和多个第二流体流通道，所述多个第一流体流通道和多个第二流体流通道并排设置，并且第一流体流通道和第二流体流通道交错地布置，每个第一流体流通道通过分隔件与相邻的第二流体流通道分隔开，所述分隔件在所述第一板和所述第二板之间延伸且附接到所述第一板和所述第二板。
86.根据权利要求85所述的热传递装置，其中所述第一板具有凹入的表面轮廓，所述凹入的表面轮廓包括布置成行的规则的凹坑阵列，各行通过没有凹坑的平带分隔开，并且每个分隔件在位于平带之一中的位置处附接到所述第一板。
87.根据权利要求86所述的热传递装置，其中每个分隔件的在所述第一板和所述第二板之间延伸的所述部分是基本上平的。
88.根据权利要求86或87所述的热传递装置，其中多个所述分隔件由第三板形成。
89.根据权利要求88所述的热传递装置，其中所有的所述分隔件由单个第三板形成。
90.根据权利要求88或89所述的热传递装置，其中所述第三板是波纹形的。
91.根据权利要求83至90中任一项所述的热传递装置，其中每个所述板包括金属或金属合金材料。
92.根据权利要求91所述的热传递装置，其中每个所述板包括低碳钢。
93.根据权利要求92所述的热传递装置，其中每个所述板包括镀锡低碳钢。
94.根据权利要求83至93中任一项所述的热传递装置，其中这些板通过结合技术而结合在一起，所述结合技术包括以下中的至少一种:钎焊；点焊；辊焊；和粘合剂。
95.根据权利要求94所述的热传递装置，其中这些板通过焊点结合在一起，并且形成每个第一流体流通道的表面的所述第一板的至少一部分涂覆有焊料。
96.根据权利要求51至95中任一项所述的热传递装置，其中所述热传递装置包括大体刚性的导热结构。
97.根据权利要求51至96中任一项所述的热传递装置，其中在所述液体上方的所述热传递装置至少部分地被抽真空。
98.根据权利要求97所述的热传递装置，其中在所述液体上方的所述热传递装置处于40mbar或更小的压力下。
99.根据权利要求98所述的热传递装置，其中在所述液体上方的所述热传递装置处于2mbar或更小的压力下。
100.根据权利要求99所述的热传递装置，其中在所述液体上方的所述热传递装置处于Imbar或更小的压力下。
101.根据权利要求100所述的热传递装置，其中在所述液体上方的所述热传递装置处于10_2mbar或更小的压力下。
102.根据权利要求101所述的热传递装置，其中在所述液体上方的所述热传递装置处于10_3mbar或更小的压力下。
103.根据权利要求102所述的热传递装置，其中在所述液体上方的所述热传递装置处于10_6mbar或更小的压力下。
104.一种热传递装置，其包括: 第一表面； 第二表面；液体贮存器，其与所述第一表面热接触并且容纳液体；以及 管，其将所述液体贮存器连接到所述第二表面； 其中所述液体贮存器包括相对于水平倾斜且容纳液体的第一流体流通道和连接到所述第一流体流通道且容纳液体的第二流体流通道； 所述第一表面与所述第一流体流通道中的液体热接触；并且 所述管的至少一部分被至少部分地抽真空； 由此，当所述第一表面比所述第二表面热时，来自所述第一表面的热能使得所述第一流体流通道中的液体蒸发； 蒸汽沿着所述第一流体流通道向上行进且穿过所述管，并且在所述第二表面处冷凝；蒸汽将液体流从所述第二流体流通道驱动到所述第一流体流通道，并且沿着所述第一流体流通道向上驱动；并且 冷凝的液体从所述第二表面返回到所述液体贮存器； 由此热能离开所述第一表面而被传递到所述第二表面。
105.根据权利要求104所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道比所述第二流体流通道更靠近所述第一表面。
106.根据权利要求104或105所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道的至少一部分位于所述第一表面和所述第二流体流通道之间。
107.根据权利要求106所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道位于所述第一表面和所述第二流体流通道之间。
108.根据权利要求104 至107中任一项所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道和第二流体流通道具有由周边界定的区段，所述第一流体流通道的与所述第一表面热接触的周边的比例大于所述第二流体流通道的与所述第一表面热接触的周边的比例。
109.根据权利要求104至108中任一项所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道的横截面积与所述第二流体流通道的横截面积相等。
110.根据权利要求104至109中任一项所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道在比所述第二流体流通道大的面积上与所述第一表面热接触。
111.根据权利要求104至110中任一项所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道相对于水平倾斜直到90°的角度。
112.根据权利要求104至111中任一项所述的热传递装置，其中与所述第一表面热接触的所述第一流体流通道的至少一个表面的至少一部分包括布置成促进蒸汽气泡成核的特征。
113.根据权利要求104至112中任一项所述的热传递装置，其中与所述第一表面热接触的所述第一流体流通道的至少一个表面的至少一部分具有适于促进蒸汽气泡成核的表面纹理。
114.根据权利要求113所述的热传递装置，其中至少一个表面的所述部分具有粗糙化的表面纹理。
115.根据权利要求114所述的热传递装置，其中所述粗糙化的表面纹理由焊料层提供。
116.根据权利要求104至115中任一项所述的热传递装置，其中所述液体贮存器包括多个第一流体流通道。
117.根据权利要求116所述的热传递装置，其中所述流体流构件的所述第一部分分为多个第一流体流通道和多个第二流体流通道。
118.根据权利要求117所述的热传递装置，其中所述多个第一流体流通道的数量与所述多个第二流体流通道的数量相同。
119.根据权利要求117或118所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道和第二流体流通道并排定位，且第一流体流通道和第二流体流通道交替地设置。
120.根据权利要求104至119中任一项所述的热传递装置，其中所述或每个第一流体流通道和第二流体流通道具有上端部和下端部，并且所述第一流体流通道和第二流体流通道的下端部连接在一起。
121.根据权利要求104至120中任一项所述的热传递装置，其中所述或每个第一流体流通道和第二流体流通道具有上端部和下端部，并且所述第一流体流通道和第二流体流通道的上端部连接在一起。
122.根据权利要求121所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道和第二流体流通道的所述上端部通过歧管连接在一起。
123.根据权利要求122所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道和第二流体流通道的所述上端部通过蒸汽歧管连接在一起。
124.根据权利要求123所述的热传递装置，其中从所述液体的表面行进到所述第二表面的蒸汽穿过所述歧管。
125.根据权利要求124所述的热传递装置，其中从所述第二表面返回到所述流体流构件的所述第一部分的冷凝的液体穿过所述歧管。
126.根据权利要求125所述的热传递装置，其中所述液体包括水。
127.根据权利要求104至126中任一项所述的热传递装置，其中所述液体包括乙醇。
128.根据权利要求104至127中任一项所述的热传递装置，其中所述液体包括水和乙醇的混合物。
129.根据权利要求128所述的热传递装置，其中所述混合物包括直到25%的乙醇。
130.根据权利要求104至129中任一项所述的热传递装置，其中所述第二表面位于所述第一表面上方，使得所述冷凝的液体通过重力从所述第二表面返回到所述流体流构件的第一部分。
131.根据权利要求104至130中任一项所述的热传递装置，其中与所述第一表面热接触的所述第一流体流通道的表面的至少一部分具有凹入的表面轮廓。
132.根据权利要求131所述的热传递装置，其中所述凹入的表面轮廓包括规则的凹坑阵列。
133.根据权利要求132所述的热传递装置，其中所述规则的凹坑阵列包括布置成行的凹坑，各行通过没有凹坑的平带分隔开。
134.根据权利要求104至133中任一项所述的热传递装置，其中所述第一流体流通道和第二流体流通道位于间隔开的第一板和第二板之间。
135.根据权利要求134所述的热传递装置，其中所述第一板与所述第一表面热接触并且形成所述或每个第一流体流通道的表面。
136.根据权利要求135所述的热传递装置，其中存在多个第一流体流通道和多个第二流体流通道，所述多个第一流体流通道和多个第二流体流通道并排设置，并且第一流体流通道和第二流体流通道交替地布置，每个第一流体流通道通过分隔件与相邻的第二流体流通道分隔开，所述分隔件在所述第一板和所述第二板之间延伸且附接到所述第一板和所述第二板。
137.根据权利要求136所述的热传递装置，其中所述第一板具有凹入的表面轮廓，所述凹入的表面轮廓包括布置成行的规则的凹坑阵列，各行通过没有凹坑的平带分隔开，并且每个分隔件在位于平带之一中的位置处附接到所述第一板。
138.根据权利要求137所述的热传递装置，其中每个分隔件的在所述第一板和所述第二板之间延伸的所述部分是基本上平的。
139.根据权利要求137或138所述的热传递装置，其中多个所述分隔件由第三板形成。
140.根据权利要求139所述的热传递装置，其中所有的所述分隔件由单个第三板形成。
141.根据权利要求139或140所述的热传递装置，其中所述第三板是波纹形的。
142.根据权利要求134至141中任一项所述的热传递装置，其中每个所述板包括金属或金属合金材料。
143.根据权利要求142所述的热传递装置，其中每个所述板包括低碳钢。
144.根据权利要求143所述的热传递装置，其中每个所述板包括镀锡低碳钢。
145.根据权利要求134至14 4中任一项所述的热传递装置，其中这些板通过结合技术而结合在一起，所述结合技术包括以下中的至少一种:钎焊；点焊；辊焊；和粘合剂。
146.根据权利要求145所述的热传递装置，其中这些板通过焊点附接在一起，并且形成每个第一流体流通道的表面的所述第一板的至少一部分涂覆有焊料。
147.根据权利要求104至146中任一项所述的热传递装置，其中所述热传递装置包括大体刚性的导热结构。
148.根据权利要求104至147中任一项所述的热传递装置,其中所述管处于40mbar或更小的压力下。
149.根据权利要求148所述的热传递装置，其中所述管处于2mbar或更小的压力下。
150.根据权利要求149所述的热传递装置，，其中所述管处于Imbar或更小的压力下。
151.根据权利要求150所述的热传递装置，，其中所述管处于10_2mbar或更小的压力下。
152.根据权利要求151所述的热传递装置，，其中所述管处于10_3mbar或更小的压力下。
153.根据权利要求152所述的热传递装置，，其中所述管处于IO-6Hibar或更小的压力下。
154.一种热传递装置，其包括: 第一表面； 第二表面； 液体贮存器，其与所述第一表面热接触并且容纳液体；以及 管，其将所述液体贮存器连接到所述第二表面；其中所述管的至少一部分被至少部分地抽真空； 由此，当所述第一表面比所述第二表面热时，来自所述第一表面的热能使得所述液体贮存器中的液体蒸发； 所述蒸汽行进通过所述管并且在所述第二表面处冷凝；并且 冷凝的液体从所述第二表面返回到所述液体贮存器； 由此热能从所述第一表面传递到所述第二表面。
155.根据权利要求154所述的热传递装置，其中与所述第一表面热接触的所述流体贮存器的表面的至少一部分包括布置成促进蒸汽气泡成核的特征。
156.根据权利要求154或155所述的热传递装置，其中与所述第一表面热接触的所述流体贮存器的表面的至少一部分具有适于促进蒸汽气泡成核的表面纹理。
157.根据权利要求156所述的热传递装置，其中所述表面的所述部分具有粗糙化的表面纹理。
158.根据权利要求157所述的热传递装置，其中所述粗糙化的表面纹理由焊料层提供。
159.根据权利要求154至158中任一项所述的热传递装置，其中从所述第二表面返回到所述流体贮存器的冷凝的液体行进通过所述管。
160.根据权利要求154至159中任一项所述的热传递装置，其中所述液体包括水。
161.根据权利要求154至159中任一项所述的热传递装置，其中所述液体包括乙醇。
162.根据权利要求154至161中任一项所述的热传递装置，其中所述液体包括水和乙醇的混合物。
163.根据权利要求162所述的热传递装置，其中所述混合物包括直到25%的乙醇。
164.根据权利要求154至163中任一项所述的热传递装置，其中所述第二表面位于所述第一表面上方，使得所述冷凝的液体通过重力从所述第二表面返回到所述流体贮存器。
165.根据权利要求154至164中任一项所述的热传递装置，其中与所述第一表面热接触的所述流体贮存器的表面的至少一部分具有凹入的表面轮廓。
166.根据权利要求165所述的热传递装置，其中所述凹入的表面轮廓包括规则的凹坑阵列。
167.根据权利要求166所述的热传递装置，其中所述规则的凹坑阵列包括布置成行的凹坑，各行通过没有凹坑的平带分隔开。
168.根据权利要求154至167中任一项所述的热传递装置,其中所述管处于40mbar或更小的压力下。
169.根据权利要求168所述的热传递装置，其中所述管处于2mbar或更小的压力下。
170.根据权利要求169所述的热传递装置，，其中所述管处于Imbar或更小的压力下。
171.根据权利要求170所述的热传递装置，，其中所述管处于IO-2Hibar或更小的压力下。
172.根据权利要求171所述的热传递装置，，其中所述管处于10_3mbar或更小的压力下。
173.根据权利要求172所述的热传递装置，，其中所述管处于IO-6Hibar或更小的压力下。
174.根据权利要求154至173中任一项所述的热传递装置，其中所述热传递装置包括大体刚性的导热结构。
175.一种热传递装置，其具有工作流体，所述工作流体能够绕流体流路径循环，绕所述流体流路径的所述循环使得所述工作流体与热源热接触和与热源脱离热接触，所述热传递装置包括: 流体容纳部分，其内部限定了工作流体流路径； 热源，其至少部分地与所述流体容纳部分接触； 气体物质发生器，其至少部分地处于所述流体容纳部分内，并且被布置成生成气体或蒸汽气泡，所述气体或蒸汽气泡能够沿着所述工作流体流路径的与所述热源热接触的部分驱动所述工作流体； 其中，在使用时，被驱动的工作流体从所述热源吸收热且将热传递离开所述热源；并且 所述被驱动的工作流体返回到所述气体物质发生器，以绕所述流体流路径循环。
176.根据权利要求175所述的热传递装置，其中所述气体物质发生器包括热蒸汽生成表面，所述热蒸汽生成表面被构造成至少部分地热蒸发所述工作流体，使得在所述工作流体内生成的蒸汽气泡沿着在所述流体容纳部分内部限定的所述流体流路径驱动所述工作流体。
177.根据权利要求176所述的热传递装置，其中所述热源是所述气体物质发生器的热蒸汽生成表面。
178.根据权利要求175至177中任一项所述的热传递装置，其中在所述流体容纳部分内部限定的所述流体流路径被布置 成使得所述工作流体沿着所述工作流体流路径的与所述热源热接触的部分的驱动不会被所述被驱动的工作流体返回到所述气体物质发生器所阻挡。
179.根据权利要求175至178中任一项所述的热传递装置，其中所述流体流路径包括所述工作流体流路径的与所述热源热接触的多个部分。
180.根据权利要求175至179中任一项所述的热传递装置，其中所述流体流路径包括使所述被驱动的工作流体返回到所述气体物质发生器的多个返回部分。
181.根据权利要求175至180中任一项所述的热传递装置，其中所述热传递装置被构造成使得所述被驱动的工作流体以向上的方向分量沿着所述工作流体流路径的与所述热源接触的部分行进，并且至少部分地在重力作用下返回到所述气体物质发生器。
182.根据权利要求175至181中任一项所述的热传递装置，其中在所述工作流体上方的所述流体容纳部分中保持至少部分真空。
183.根据权利要求175至182中任一项所述的热传递装置，其中至少部分地通过所述热传递装置的操作温度来确定气体物质生成的速率。
184.根据权利要求183所述的热传递装置，其中所述热传递装置被构造成使得能够借助于改变所述工作流体上方的所述流体容纳部分中的压力水平来控制用以获得预定气体物质生成速率的操作温度。
185.根据权利要求175至184中任一项所述的热传递装置，所述热传递装置还包括至少一个光伏元件，所述至少一个光伏元件具有第一光入射表面和第二热发射表面，其中所述热源被构造成被提供有来自所述至少一个光伏元件的热发射表面的热。
186.根据权利要求185所述的热传递装置，其中所述热传递装置包括多个光伏元件。
187.根据权利要求186所述的热传递装置，其中所述多个光伏元件包括在阵列中。
188.根据权利要求187所述的热传递装置，其中所述至少一个光伏元件的热发射表面在预定区域上热联接到所述热源，使得在使用时，所述热源被构造成被提供有来自所述光伏元件阵列的所有或基本上所有的所述热发射表面的热。
189.根据权利要求188所述的热传递装置，其中所述热传递装置被构造成使得所述热源在整个所述预定区域内保持基本上均匀的温度。
190.根据权利要求175至189中任一项所述的热传递装置，其中所述热传递装置还包括热交换器，所述热交换器被构造成在使用时，所述热交换器冷却所述工作流体。
191.根据权利要求190所述的热传递装置，其中所述热传递装置被构造成使得在使用时，所述工作流体至少部分地热蒸发以生成蒸汽，所述蒸汽穿过所述流体容纳部分到达所述热交换器，并且在所述热交换器处冷凝，由此所述热交换器冷却所述工作流体。
192.根据权利要求191所述的热传递装置，其中所述热传递装置被构造成使得在使用时，所述热交换器至少部分地接触所述工作流体。
193.根据权利要求175至192中任一项所述的热传递装置，其中所述热传递装置的至少一部分定位在处于至少部分真空下的封装件中。
194.根据权利要求193所述的热传递装置，其中所述封装件为以下部件之一:圆柱形管；椭圆形管。
195.根据权利要求194所述的热传递装置，其中所述封装件至少部分地由玻璃形成。
196.根据权利要求194或195所述的热传递装置，其中多个管安装在太阳能收集阵列中。
197.根据权利要求196所述的热传递装置，其中所述多个管中的至少一个能够旋转以跟踪入射在所述太阳能收集阵列上的光。
198.根据权利要求197所述的热传递装置，其中所述多个管能够旋转以跟踪入射在所述太阳能收集阵列上的光。
199.根据权利要求175至198中任一项所述的热传递装置，其中所述热传递装置包括大体刚性的导热结构。
200.一种能量发生器，其包括:根据前述权利要求中任一项所述的热传递装置；以及至少一个光伏元件，所述能量发生器具有电力输出和加热的流体输出。
201.—种基本上参考附图所示或所描述的热传递装置。
【文档编号】F24J2/32GK103548256SQ201280024142
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年3月21日 优先权日:2011年3月21日
【发明者】R.波伊勒, C.威廉斯, N.科丁顿 申请人:内基德能源有限公司