辐射能集收器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种辐射能集收器，如太阳能收集器。
[0002]发明背景
据估计，大约有一半的世界能源需求与满足建筑和工业生产过程的热需求相关。因此，在100°C至400°C范围内的热能供应有着广阔的工业和商业市场。这一需求当前是由天然气和电力来满足，而聚光太阳能集热器可以潜在地满足这一需求。但是，对于传统的通常基于槽形和碟形集热器的设计而言，目前的挑战是难以集成到工业和商业屋顶。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种辐射能集收器，包括:
至少一个透镜；
至少一个反射器；以及
至少一个辐射能接收器，该辐射能接收器安装在至少一个透镜与至少一个反射器的最底部之间，以接收穿过至少一个透镜并由至少一个反射器反射的光。
[0004]其中，至少一个透镜和至少一个反射器中的一个或多个是可以在平面内相对于透镜和反射器中的另一个移动的，这样，根据辐射能量源相对于辐射能集收器的位置，可以改变至少一个透镜和至少一个反射器彼此相对的位置，以增加至少一个辐射能接收器可接收的辐射能的量。
[0005]在一个实施例中，辐射能量是太阳能，然而，也可以理解其源自激光器或其它辐射源。
[0006]透镜和反射器的相对运动可以使得至少一个辐射能接收器从辐射能量源接收的辐射能的量被最大化。
[0007]在一个实施例中，反射器布置成可移动，而透镜布置为保持静止，以实现透镜与反射器之间的相对运动。
[0008]可替代地，透镜可以布置成可移动，而反射器可以布置成保持静止，以实现透镜与反射器之间的相对运动。还可以理解的是，透镜和反射器都可以布置为相对于彼此移动。
[0009]至少一个辐射能接收器可以相对于反射器布置来位于固定位置处，比如在反射器的聚焦点处或基本上在聚焦点附近。
[0010]至少一个辐射能接收器可布置在压强比大气压强低得多的腔室内。腔室的压强可以是部分真空，例如，压强为0.1 Pa.至少一个辐射能接收器和反射器的至少一个反射元件也可布置在压强比大气压强低得多的腔室中。辐射能集收器可以布置为使得其结构便于抵抗可由腔室与腔室外部区域之间的压力差所导致的力。将会理解的是，辐射能集收器的至少一个部件(如透镜和(或)反射器)可以形成腔室边界的至少一部分。
[0011]透镜可至少包括第一和第二透镜组件，第一和第二透镜组件包括光学折射率彼此不同的光学材料。
[0012]在一个实例中，透镜包括一个菲涅耳透镜。透镜还可以包括圆柱面透镜。将会理解的是，对于包括至少第一和第二透镜组件的实施例，透镜组件可以是菲涅耳透镜、圆柱面透镜或菲涅耳透镜和圆柱面透镜的组合。
[0013]透镜可由聚合物材料形成，并且可通过压纹、挤压、注塑或任何其它适当的方法来成型。
[0014]福射能集收器包括彼此相邻布置的一系列透镜和相应的反射器，其中，一系列透镜和相应的反射器中的至少一者在从第一透镜到相邻透镜的方向上，可相对于一系列透镜和相应的反射器中的另一者移动。该系列的透镜可以是圆柱面透镜阵列。
[0015]该系列透镜的透镜可能包括圆柱面透镜，例如圆柱面菲涅耳透镜。该系列的透镜可以一体成型。
[0016]对于包括多个透镜和相应的反射器的实施例，至少一个辐射能接收器可以是单一的辐射能接收器，其中，辐射能接收器的相应部分布置在每个相应的透镜与相应的反射器的最底部之间。
[0017]透镜可以大体上沿着辐射能集收器的纵向运行，并且，相应的反射器也可沿着辐射能集收器的纵向运行。
[0018]福射能集收器可能具有相对薄的轮廓，例如厚度小于15cm、小于10cm或小于8cm的轮廓。辐射能量集收器可安装来由太阳能系统安装支架进行容纳，例如标准的太阳能面板安装支架。
[0019]辐射能量集收器也可以包括或者可以布置来由旋转的太阳能跟踪系统进行容纳，使得辐射能量集收器可以跟踪太阳相对于季节变化的移动。
[0020]也可以理解的是，为了负责太阳角度的季节性变化或负责太阳角度的日常变化，可以对辐射能集收器进行调整。例如，为了负责太阳角度的季节性变化，可以对辐射能集收器进行调整，使得透镜和反射器的相对运动是在大体上沿着北-南轴线的方向上。可替代地，为了负责太阳角度的日常变化，可以对辐射能集收器进行调整，使得透镜和反射器的相对运动是在大体上沿着东-西轴线的方向上。
【附图说明】
[0021]现参照附图，仅通过实例对本发明的实施例进行说明，在附图中:
图1 (a)是根据本发明实施例的具有平板型真空室的太阳能收集器的横截面剖视图；图1 (b)是根据本发明实施例的具有真空玻璃管的太阳能收集器的横截面剖视图。
[0022]图2是图1 (a)的太阳能收集器的分解三维视图。
[0023]图3 (a)是图1 (a)的太阳能收集器的三维视图，图3 (b)是图3 (a)的局部放大图。
[0024]图4 (a)是图1 (a)的太阳能收集器的各组件的横截面剖视图，包括双层圆柱面透镜、反射器和太阳能接收器；图4 (b)是图1 (a)的太阳能收集器的各组件的横截面剖视图，包括双层菲涅耳透镜、反射器和太阳能接收器。
[0025]图5 (a)是示出了图4 (b)中双层圆柱面透镜的聚焦特性的光线图；图5 (b)是示出了当太阳位于双层圆柱面透镜正上方时的光线聚焦的光线图。图5 (c)是示出了当太阳位于双层圆柱面透镜左侧时的光线聚焦的光线图；图5 (d)是示出了当太阳位于双层菲涅耳透镜正上方时的光线聚焦的光线图。图5 (e)是示出了当太阳位于双层菲涅耳透镜左侧时的光线聚焦的光线图。
[0026]图6 (a)至图6 (c)示出了图1 (a)的太阳能收集器的真空室的完整移动范围。
[0027]如图7 (a)至图7 (e)是根据本发明实施例的太阳能收集器的元件的横截面剖视图，其示出了真空区域。
【具体实施方式】
[0028]图1是根据本发明实施例的太阳能收集器100的横截面剖视图.在本实例中，太阳能收集器100包括多个透镜102和多个对应的反射器104、以及相邻布置的成对的相对应的透镜102和反射器104。每个反射器104容纳太阳能接收器106的一部分，各太阳能接收器部分106大体上位于其相应的反射器104的聚焦点处。
[0029]在本实例中，每个透镜102是一个双层透镜。尽管在这个实例中所示的透镜102是菲涅耳透镜，但可以理解的是，透镜102可以是圆柱面透镜或圆柱面透镜和菲涅耳透镜的组合。在本实例中，透镜102包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或环氧玻璃。
[0030]在本实施例中，反射器104是复合抛物面收集器(CPC)并且包括塑料或金属等其他适当的材料，且反射器104的反射表面包括抛光铝。反射器可以使用合适的制造工艺来成型，如挤压、冲压或模制。太阳能接收器106是钢管接收器(3/8英寸蛇形钢管)，并且在本实例中，太阳能接收器还包括选择性表面钢管，其能有助于减少太阳能接收器106的热损失。在此特定实例中，太阳能接收器106包括钢且具有包括黑铬和镍的接收表面。选择性涂层的发射率通常是在0.05至0.10的范围内。
[0031]在本实例中，太阳能接收器106中使用的传热液体是Therminol?VP-l。然而，将会理解的是，该传热液体可以是纳米流体，并且，太阳能接收器106可以是透明的。此外，虽然太阳能接收器106是描述为管状的，但是，将会理解的是，太阳能接收器可具有任何适当的横截面形状，包括三角形、四边形或其他多边形形状。
[0032]反射器104及其相应的太阳能接收器106是由透明盖116进行密封，并且，从密封区域中抽空空气，从而形成真空室118。在本实例中，真空室118是部分真空，压强为0.1Pa。将会理解的是，仅有太阳能