CN104350336A - 太阳能接收器 - Google Patents

Abstract

一种太阳能接收器包括面板，所述面板具有石墨堆芯；包围石墨堆芯的大致气密外壳；包括热交换管的热交换器；热交换器入口以及热交换器出口。所述热交换管至少部分嵌入所述石墨堆芯内，并且所述热交换器入口以及热交换器出口延伸穿过所述外壳。在所述热交换器入口以及热交换器出口周围密封所述外壳。一种制造太阳能接收器的方法包括：a)制造具有蛇形线圈形状的热交换器；b)在热交换器的单独线圈之间插入刻槽石墨板以形成石墨堆芯，使得所述线圈包含在凹槽内；c)将所述石墨和热交换器插入外壳内；以及d)在所述入口和出口周围密封所述外壳并且密封开口，其中，所述入口和出口穿过所外壳。

Description

太阳能接收器

技术领域

本发明涉及太阳能转换领域，并且尤其涉及用于收集太阳能作为热量并且储存热量的装置，据此，该装置的使用不与太阳光的可用性直接相联系。

背景技术

在世界各地，人们越来越意识到需要减少对化石燃料的依赖，并且增加使用可再生能源。在可预见的未来有效地无限制的一种主要可再生能源是太阳能，然而，太阳能具有在晚上以及在阴天不能使用的缺点，且因此，如果它们作为能源而成为化石燃料的可行代替物，那么转换系统需要包括某种形式的能量储存。

现有太阳能转换系统分为几类：

1)光伏(PV)系统，其中，将太阳能吸入将太阳能直接转换成电力的材料内；

2)聚光太阳能发电(CSP)，其中，太阳能用于将流体加热，并且加热的流体用于直接或间接驱动机械装置(例如，涡轮机)来将热能转换成电能。

为了能够将太阳辐射用作热力循环的热量以产生生产用蒸汽或电力，在太阳辐射以太低的密度到达地球从而不能直接产生这种温度时，必须首先聚集以便实现更高的温度。正在开发各种技术以用于CSP系统中，包括：

·槽式以及“菲涅耳”型线性收集器系统，其包括细长型反射器以及沿着该反射器的焦点运行的管道的一个收集管或组件。这个(这些)管道包含流体，将该流体加热并随后抽运给热力引擎(例如，涡轮机)；

·塔式系统，这些塔式系统从大量反射镜中收集聚集到目标中的太阳能，这些反射镜跟踪太阳并且使大量图像在一个收集点(定日镜)处聚焦，其中，所实现的高温用于使传输给热力引擎(例如，涡轮机)的流体加热。塔式系统可包括独塔和多塔设置；

·盘式/引擎系统，其中，将小型热力引擎放在抛物面盘的焦点处并且由聚集的太阳能直接驱动。

在这类塔式系统内，已经表现出希望的一种设置是将石墨主体用作太阳能接收器，热交换管嵌入该接收器内，其中，用于驱动引擎(例如，涡轮机)的热交换流体由储存在石墨主体内的热能直接加热。这种系统处于萌芽阶段，并且现有配置具有早期技术典型的各种缺点，包括高制造成本和结构完整性问题。尤其地，现有的设计(或者至少表现出实用的那些设计)包括气密容纳外壳，该外壳包围组件的大部分剩余部分，并且该设计对接收器的制造进行了限制，例如：

如果接收器具有实现合理效率和成本效率的尺寸，那么必须在现场或者在近场完全组装和测试接收器(通常通过外包子组件)。由于外壳具有气密的性质，所以该组装操作并非微不足道，并且大幅增大了制造费用；

如果预期在远离安装地点的位置进行装配，那么接收器的总尺寸由道路运输限制进行限制，并且甚至通过现场装配，限制了能够容易输送的子组件的尺寸；

石墨和热交换管成本仅仅等于接收器的总成本的45％。其他主要成本与容纳外壳和其他结构项目16％(绝热10％)(其中的7％用于保护基底结构的屏障)相关；

该设计需要很多子组件，并且所产生的供应链具有很多供应商；

需要输送未组装的部件并且在现场组装部件，这使其较为昂贵。或者，如果在成本上并非不可能并且不禁止，那么难以输送组装的单元；

现有接收器限制具有有限的可伸缩性选项(无需完全重新设计)，且因此有效地固定外部尺寸、石墨质量以及潜在的功率处理能力；

在塔上安装之前，在现场制备接收器耗费时间；

由于对设计的限制不允许最大化使用标准制造尺寸的石墨块，所以由输送限制对接收器设计施加的尺寸限制将在先前设计中的石墨的使用限制为最多70％到75％。

在该说明书中，除非另有规定，否则太阳能接收器的面板在垂直方向将描述为具有垂直侧壁，至少一个侧壁是太阳能接收壁部。面板及其元件将描述为具有顶部和底部以及相对于垂直侧壁的两个端部，并且将包括顶部和底部壁以及端壁，然而，可在其他方向上使用面板，例如，在侧壁可位于顶部并且顶壁可位于侧边的水平方向上。

发明内容

根据一个方面，本发明目的在于太阳能接收器，该太阳能接收器包括面板，所述面板具有石墨堆芯；包围石墨堆芯的大致气密外壳；包括热交换管的热交换器，所述热交换器包括热交换器入口以及热交换器出口，所述热交换管至少部分嵌入所述石墨堆芯内，所述热交换器入口以及热交换器出口延伸穿过所述外壳，并且在所述热交换器入口以及热交换器出口周围密封所述外壳。

根据第二方面，本发明目的在于一种制造太阳能接收器的方法，所述太阳能接收器包括面板，所述面板包括石墨堆芯；包围石墨堆芯的大致气密外壳；包括热交换管的热交换器，所述热交换器包括热交换器入口以及热交换器出口，所述热交换管至少部分嵌入所述石墨堆芯内，所述热交换器入口以及热交换器出口延伸穿过所述外壳，并且在所述热交换器入口以及热交换器出口周围密封所述外壳，所述方法包括：

a)制造具有蛇形线圈形状的热交换器；

b)在热交换器的单独线圈之间插入刻槽石墨板，以形成石墨堆芯，以便所述线圈包含在凹槽内；

c)将所述石墨和热交换器插入外壳内；以及

d)密封所述外壳。

热交换器可进一步包括还延伸穿过外壳的热交换器排液管(drain)，并且在所述热交换器排液管周围密封所述外壳。

热交换器排液管还可用作入口/出口，以便仅一个其他入口/出口需要穿过外壳壁部。根据在太阳能接收器安装中的面板的位置，工作流体可在任一个方向在入口/出口之间穿过。

排液管可被配置为还用作热交换器的入口，并且出口可位于接收器的顶部，以便通过面板的工作流体通过面板从底部流动到顶部。

外壳可具有两个隔开的侧壁，其由一个或多个额外壁部在其外围周围连接在一起，以便形成封闭的容器。所述一个或多个额外壁部中的一个或一部分是形成外壳的基底的底壁，并且在一个实施方式中，所述石墨堆芯与基底以及所述外壳的两个侧壁中的至少一个进行热连通。所述外壳的至少两个壁部可与所述石墨堆芯进行热连通。通过使单块壁部材料弯曲成具有弯曲部分的“U”形，还可形成所述外壳的底壁，其中，所述底壁转变为通过一个弯曲部分与其连接的每个侧壁。在底壁的边缘的弯曲部分减小了在外壳壁部中的应力，允许使用更轻的壁部结构，并且在基底壁部中不需要进一步结构支撑。外壳的壁部可由253MA奥氏体不锈钢或者任何其他高温导热材料(例如，800H或因科镍合金)制成，这些材料制成为光面2B类型。根据在最终的接收器配置内的表面的位置以及安装的地理位置，一些表面可具有特定的热发射，而其他表面可具有特定的热吸收，以便增强性能。可应用表面处理剂或表面涂层，以便在0.2-1.0的范围内实现特定发射率。例如，如果一些表面需要发射，那么可使这些表面保持天然(特定发射率0.7)，或者抛光(特定发射率0.2-0.3)，或者可涂覆或者表面处理这些表面，以便实现在0.3-0.8范围内的特定发射率，而可涂覆或者表面处理需要高度热吸收的其他表面，以便实现高度吸热表面(例如，黑色表面，其特定吸收率为0.8-1.0，优选为0.9-1.0)。

外壳的其他壁部还可包括与底壁相反的顶壁以及两个端壁。外壳还可包括多个安装凸缘，所述凸缘从外壳开始延伸并且能够悬挂和支撑所述接收器部件的重量。这些安装凸缘可从在外壳的相邻壁部之间的接合点开始延伸并且可包括孔，用于连接至安装架。例如，凸缘可从在所述外壳的侧壁与端壁之间的接合点开始延伸。每个安装凸缘可包括超过与其连接的各个侧壁的一个端壁的延伸部分。或者，每个安装凸缘可包括超过顶壁的一个端壁的延伸部分。安装凸缘可从在使用时通常垂直定向的端壁开始延伸。通过悬挂接收器部件，而非从下面支持该部件，由作用在外壳上的石墨堆芯的重力造成的在侧壁中产生的张力允许侧壁抵抗屈曲，以便与石墨堆芯保持良好的热连通。外壳的形状也往往保持对着石墨堆芯按压金属壁。此外，通过从上面悬挂接收器，外壳的基底暴露到太阳辐射中并且可吸收太阳辐射，通过屏蔽在现有技术设计中用于保护基底结构不过热的砖，来反射该太阳辐射。

石墨堆芯可形成为符合外壳的内部形状，并且尤其具有成形为符合外壳的底壁的弯曲部分的形状的部分。石墨堆芯可包括多个堆叠的石墨板，至少一个下部石墨板形成有轮廓，所述轮廓与在基底与侧壁的下部之间的弯曲变化的形状匹配。

由绝热体包围在现有技术接收器中的石墨堆芯(除了能量接收表面以外)，并且堆芯和绝热体容纳在惰性气体环境中，用于防止堆芯的化学反应。惰性气体通常保持在正压力下，用于防止空气泄露到复杂的外壳结构内。相反，现有接收器的实施方式具有简单的外壳，该外壳具有更大的结构完整性。在外壳内也没有内部绝热体，并且石墨堆芯符合外壳的内部形状。因此，在插入石墨和热交换器并且密封外壳之后，在外壳内剩下的空间的量相当小，并且能够使该剩余的空间装有空气。在接收器部件的第一加热体上，少量石墨氧化，直到消耗了在空气中的氧气，使空间基本上装有二氧化氮和二氧化碳，在后续热循环中暴露到高温中时，保护石墨不进一步氧化。然而，如果面板的操作温度超过700℃，那么可发生还原反应，造成二氧化碳还原成一氧化碳，释放的氧气消耗进一步的碳。后续冷却可造成一些一氧化碳分解成再次形成二氧化碳的碳和氧气。这可造成石墨的物理结构随着时间退化。因此，如果在特定的安装中，期望面板的操作温度超过700℃，那么在制造期间，可取地使用惰性气体(例如，氩或氦)代替填充在位于石墨与壁部之间的面板内的空间的空气。或者，在面板内的空间可装有至少在面板的工作温度范围内处于固态、液态或气态中的导热材料，例如，锡、锌、汞、或熔盐，例如硝酸钾、亚硝酸钾、硝酸钠、亚硝酸钠、其他硝酸盐、亚硝酸盐、氯化盐或氟化盐或者这种盐或石墨粉的混合物。包含石墨粉的贮存器可与外壳的内部进行连通，由此将石墨粉从贮存器中提供给外壳的内部，以便填充由外壳的膨胀产生的额外空隙空间。

热交换器入口和热交换器出口穿过外壳的点可紧密接近，并且可位于外壳的顶壁的一端，以便帮助为管道安装和增加其他接收器。或者，位于热交换器的最低点的排液管可兼作入口/出口中的一个，在这种情况下，需要在热交换器的顶部提供仅一个入口/出口。

在组装期间，至少一些热交换管可制造成适合于压缩的线圈或蛇形形式(与弹簧一样)，以便在热膨胀造成容器扩大时，由管道配置的运动造成的应力不超过管道材料的机械性能。

热交换器线圈可包括多个直管部分，所述直管部分设置为彼此平行并且在其端部连接，以便形成一个或多个蛇形或线圈形状。在一些实施方式中，直管部分设置在形成多行直管部分的平行平面内。直管部分可设置在线圈中，其中，多行直管部分在其端部互连，并且每行连接至上面和下面的那行，以便形成单线圈结构。或者，直管部分均可在各个端部连接至上面和下面的直管部分，以便形成平行的蛇形结构。在直管部分形成部分线圈的情况下，在每行中可具有偶数个直管部分(例如，两个直管部分)。在每行中的直管部分可与在相邻行中的直管部分对准，以便也形成与首先提及的平行平面垂直的平面。在热交换器的第一端(该第一端变成插入端，用于随后插入石墨板)，在每行中的直管部分可由第一U形连接管部分成对连接。在热交换器的第二端(非插入端)，在每行中的每个直管部分可由第二U形连接管部分连接至在相邻的两行的一行中的直管部分。在每行具有两个直管部分的情况下，因此，在每行中的两个直管部分在第一(插入)端可连接在一起，并且在每行中的两个直管部分中的每个在其第二(非插入)端分别连接至相邻两行中的每行的直管部分。热交换器入口管和热交换器出口管可通过互连管部分连接至在直管部分的顶部行和直管部分的底部行中的每行中的一个直管。

在直管部分形成蛇形结构的情况下，在每行中可具有偶数或奇数个直管部分(例如，两个或三个直管部分)。在每行中的直管部分可与在相邻行中的直管部分对准，以便也形成与首先提及的平行平面垂直的平面。在热交换器的第一端，在每行中的每个直管部分可由第一U形连接管部分连接至在下面一行中的直管部分。在热交换器的第二端，在每行中的每个直管部分可由第二U形连接管部分连接至在上面一行中的直管部分。在该设置中，从蛇形结构的替换端部插入石墨板，以便在与和这两行互连的端部相反的端部，板块始终插在两行直管部分之间。

热交换管和排液管的配置可被设置为在热交换器处于垂直方向(即，是垂直地堆叠在彼此之上的线圈)时并且在热交换器与垂直方向构成角度时(安装点在上侧上)，与在倒“V”形配置中配置面板时一样，允许液体从热交换器的顶部排入底部。在直管部分形成线圈结构的一个实施方式中，热交换可具有高达21°的角度，然而，该角度由与不同行的直管部分的直管部分互连的第二“U”形连接管部分的角度决定，并且可随着相邻行的直管部分的互连角度变化。热交换器偏离垂直方向的角度应不超过第二“U”形连接管部分的角度(相对于一行直管部分的平面)，以便在热交换器中的冷凝液不需要向上流动，以便到达排液管。在蛇形结构中，热交换器与垂直线容易地构成高达45°的角度并且可能甚至接近90°。

在制造热交换器之后，石墨的预先成形的板块定位成位于每行管道之间，并且覆盖板放置在直管部分的入口端行和直管部分的出口端行之上。石墨板的相邻表面可具有N8或更好的表面光洁度(ISO 1302)。石墨板(不包括覆盖板)在其相反的表面上均包括两个凹槽表面，其中，在管部分和周围的石墨处于其工作温度中时，凹槽的横截面可为半圆形，在热交换器的第一(插入)端，符合直管部分和互连管部分的形状和半径，以便在多行直管部分之间组装时，相邻的成对板块包围并且密切符合各个直管部分和第一连接管部分。为了在高达800℃的面板的内部工作温度下，在石墨中实现热交换器和凹槽的密切一致性，可使凹槽比管道的标称外径大大约1.6％，以便在工作温度下，通过大约+0.00/-1.00％的容差，允许管道径向膨胀。例如，在热交换管(例如，由253MA奥氏体不锈钢或者任何其他合适的高温导热材料，例如，800H奥氏体钢或合金，例如因科镍)制成)具有26.67mm的标称外径时，凹槽的直径将为27.1mm(+0.00/-0.25mm)。或者，在由相同的或相似的材料制成的热交换管具有42.16mm的标称外径时，凹槽的直径将为42.9mm(+0.00/-0.25mm)。凹槽的表面的光滑度对热传递施加压力，光滑的表面凹槽具有比粗糙的表面凹槽更高的接触表面，然而，表面越光滑，加工凹槽的成本就越昂贵。

在凹槽内的表面可具有N7或更好的表面光洁度(ISO 1302)。凹槽并非半圆形，还可为半椭圆形，半径略微更大(约大1.6％)，笔直部分在与平行凹槽垂直(即，穿过平行凹槽)的方向大约为半径的1.6％，用于在线圈扩展时，容纳管道的横向运动。然而，这具有以下缺点：管道并非密切地包含在凹槽内，并且在某些情况下，可通过其他方式，例如，通过允许线圈扩大到容纳第二连接部分的空腔内，优选地容纳线圈的膨胀。

在热交换器的第二(非插入)端，石墨板的端部具有凹口，以便容纳连接相邻行直管部分的直管部分的第二连接管部分。

在这堆石墨板的任一端上，提供覆盖板。下部覆盖板在朝着相邻的石墨板的一个表面上具有凹槽，所述凹槽在热交换器的第一(插入)端符合直管部分和互连管部分的形状和半径。在与相邻的石墨板相反的表面与下部覆盖板的侧边之间的下部覆盖板的边缘是圆角。上部覆盖板在朝着相邻的石墨板的表面上优选地具有凹口，以便容纳入口和出口管，而不限制其热膨胀。由于热交换器的入口和出口固定至入口和出口穿过外壳的外壳顶壁，所以在上部覆盖板中的凹口容纳管道的纵向膨胀，并且在外壳通过在周围环境与其可高达1000℃的上部工作温度之间的加热和冷却来膨胀和收缩时，允许线圈通过在石墨与外壳之间的差异运动来分开或压缩。在本实施方式中，石墨或管道未占据的在外壳内的空隙空间的容量总体上(在工作温度下)在外壳的内部容量的4-10％的范围内并且通常在5-7％的范围内。因此，在优选的实施方式中，在使用时，作为面板的辐射表面的外壳的侧面板总体上全部(在工作温度下)(但是其面积的1-5％，并且通常是2-3％)由石墨堆芯支持。

直管部分的第一(插入)端可略微弹开，以便允许将板块容易地插入超过第一连接管部分的并且在相邻行线圈之间的所制造的热交换管内。或者，在制造期间，通过大于或等于石墨板的板厚的间距，至少使热交换器线圈隔开，在最终组装时，所述热交换器线圈位于所述间距之间(或者至少可这样隔开第一(非插入)端)，以便板块可容易地插入在相邻行线圈之间的所制造的热交换管内，并且然后，在线圈之间插入石墨板之后，可将管道的线圈压缩成与石墨接触。

太阳能接收器可包括两个或多个接收器面板，所述面板被配置和安装为形成向下的开口腔。空腔可形成有接收器面板和绝热面板的组合。还可通过绝热体覆盖形成太阳能接收器的接收器面板的外表面。

太阳能接收器可包括多个接收器面板，所述面板被设置为形成具有直角棱镜的形状的开口。可由一个或多个额外接收器面板，封闭所述直角棱镜开口的顶部，或者通过绝热或透明面板(例如，熔融石英)，封闭所述顶部。封闭直角棱镜形状的开口的顶部的绝热的底面可具有朝着开口的高发射表面。

或者，太阳能接收器可包括多个接收器面板，所述面板被设置在倒“V”形配置中，以便形成具有三角棱镜的形状(具有水平的下部平行四边形侧边)。所述三角棱镜的形状的开口的端部可由进一步的接收器面板封闭，或者可由绝热面板或光学透明材料(例如，熔融石英)的面板封闭，这些材料可穿过从定日镜中引向接收器的侧边的太阳能，同时在开口内限制对流，并且可抵抗由太阳能的吸收产生的高温。此外，封闭三角棱镜形状的开口的端部的绝热体的内表面可为朝着开口的高发射表面。

太阳能接收器的接收器面板的外表面优选地由绝热覆盖，该绝热可包括预先制造的绝热面板，用于防止辐射或导电造成外表面的热损耗。

在面板组件的底部中的矩形或“V”形开口可由绝热砖或熔融石英面板(未示出)部分封闭，用于限制对流造成的热损耗，同时剩下更小的孔，可从定日镜中引导太阳能穿过这些孔。

所述太阳能接收器可安装为从塔中悬挂而下，并且由位于塔的基底周围的定日镜在位于接收器中的开口处引导能量。虽然也能够具有东-西方向，但是太阳能接收器可安装在朝向远离赤道的塔的一侧上，并且定日镜可主要位于与赤道相反的塔的侧边。

附图说明

现将参照附图，通过实例描述本发明的实施方式，其中：

图1示出了聚光太阳能发电(CSP)装置，包括在定日镜视场中安装在塔上的热储存接收器；

图2示出了显示为平面图、正视图、端视图以及透视图的用于图1的接收器中的太阳能接收器面板的外壳；

图3示出了用于图2的面板中的热交换器线圈的透视图；

图4a示出了位于基底覆盖石墨板上的图3的热交换器线圈的局部透视图；

图4b示出了图3的热交换器线圈的局部透视图，示出了插入与在图4a中可见的基底覆盖板相邻的石墨板(从非插入端的角度来看)；

图4c示出了图3的热交换器线圈的局部透视图，示出了在从相反端(即，插入端)的角度来看时，插入与在图4b中可见的基底覆盖板相邻的石墨板；

图4d示出了在图4a、图4b和图4c中可见的一个板块的横截面，示出了半圆形凹槽；

图4e示出了在图4a、图4b和图4c中可见的一个板块的横截面，示出了半椭圆形凹槽；

图5a示出了图3、图4a、图4b和图4c的热交换器线圈的局部透视图，且从第二(非插入)端的角度来看，插入了多个石墨板；

图5b示出了完全嵌入石墨板内的图3、图4a、图4b和图4c的热交换器线圈的透视图，且从第二(非插入)端的角度来看，去除了顶部覆盖板；

图5c示出了包括完全平行地嵌入石墨板内的图3、图4a、图4b和图4c的两个热交换器线圈的替换的线圈和石墨设置的透视图，且从第二(非插入)端的角度来看，去除了顶部覆盖板；

图6、图7、图8和图9在透视图、平面图、端视图以及正视图中示出了形成具有直角棱镜开口的太阳能接收器的接收器面板的组件；

图10至图15在透视图、平面图以及正视图中示出了形成从图6组件中放大的太阳能接收器的接收器面板的两个其他组件；

图16至图23在透视图以及端视图中示出了形成具有三角棱镜开口(开口端通常由绝热或者光学透明的面板(未显示)封闭)的太阳能接收器的接收器面板的六个其他组件；

图24至图31在透视图以及端视图中示出了形成具有三角棱镜开口的太阳能接收器的接收器面板的六个其他组件，与图16至图23的那些示图一样，开口端由其他接收器面板封闭；

图24至图47在透视图以及端视图中示出了形成具有三角棱镜开口的太阳能接收器的接收器面板的八个其他组件，与图16至图23的那些示图一样，开口端朝着能源旋转(开口端通常由绝热或者光学透明的面板(未显示)封闭)；

图48为在阶梯状或垂直偏移的设置中形成具有两个直角棱镜开口的太阳能接收器的接收器面板的组件的截面侧视图，示出了在接收器面板和封闭开口的面板周围的绝热体；

图49为图48的接收器组件的截面平面图；

图50和图51为从图48和图49的组件的上面和下面观看时的透视图；

图52和图53为在增加绝热体之前从图48和图49的组件的上面和下面观看时的透视图；

图54和图55为在增加绝热体之前从与图48和图49的组件相似的组件(具有更窄的开口)的上面和下面观看时的透视图；

图56和图57为在增加绝热体之前从与图48和图49的组件相似的组件(具有宽度为两倍的开口)的上面和下面观看时的透视图；

图58为在与图46的设置相似的阶梯状或垂直偏移的设置配置中形成具有两个三角棱镜开口的太阳能接收器的接收器面板的又一组件的截面侧视图，示出了在接收器面板周围的绝热体；

图59为图58的接收器组件的截面平面图；

图60和图61为从图58和图59的组件的上面和下面观看时的透视图；

图62为在与图38的设置相似的阶梯状或垂直偏移的设置配置中形成具有两个三角棱镜开口的太阳能接收器的接收器面板的又一组件的截面侧视图，光学透明面板封闭开口的端部；

图63为图62的组件的透视图；

图64和图65示出了从形成具有并排设置的两个三角棱镜开口的太阳能接收器的接收器面板的又一组件的上面和下面观看时的透视图；

图66为图64和图65的接收器组件的截面前视图；

图67示出了用于图2的面板中的替换热交换器线圈的透视图；

图68示出了图67的热交换器线圈的局部透视图，该线圈位于基底覆盖石墨板上，并且示出了插入与基底覆盖板相邻的石墨板(从非插入端的角度来看)；

图69示出了图67和图68的热交换器线圈的局部透视图，且从第二(非插入)端的角度来看，插入了多个石墨板；

图70示出了完全嵌入石墨板内的图67、图68和图69的热交换器线圈的透视图，且从第二(非插入)端的角度来看，去除了顶部覆盖板；

图71在平面图、正视图、端视图以及透视图中示出了与图2的外壳相似的太阳能接收器面板的外壳，但是示出了包含图67至图70的热交换器设置；

图72示出了在图68、图69、图70以及图71中可见的两个板块的横截面，示出了半椭圆形凹槽；

图73是从形成具有并排设置的两个直角棱镜开口的太阳能接收器的接收器面板的另一组件的上面观看时的透视图；以及

图74为示出粉末的吸收器面板的剖视图，例如，填充在石墨堆芯与外壳之间的空隙以及包含额外的粉末的贮存器的石墨粉，用于在吸收器面板中容纳(accommodate，适应)空隙空间的容量的变化。

具体实施方式

参照附图的图1，石墨太阳能接收器102的一个实例被示出为在定日镜106的视场内安装在塔101上，据此，从定日镜向太阳能接收器102的接收表面107上反射太阳能。虽然也能够具有东-西方向，但是定日镜106的视场和太阳能接收器102均优选总体上位于朝向远离赤道的塔的侧边上。太阳能接收器102由悬挂部件105(例如，电缆或杆)从塔中悬挂而下。门103从太阳能接收器102的一侧中铰接，以便可覆盖太阳能接收器102，从而在低日射期间(即，在晚上或者在过多的云覆盖期间)节约能量。门103的内表面104可高度反射(或者高度发射)，以便在打开盖体时向接收表面107上反射落在该表面上的能量。使用在图1至图5中示出的并且下面描述的类型的多个标准面板111，配置太阳能接收器102。然而，要注意的是，通过实例说明该接收器，并且能够具有多个不同的接收器配置，下面描述其中的一些配置。

在图2中，以平面图、正视图、端视图以及透视图示出了接收器面板111的外壳的一个实例。面板外壳包括由底壁14、端壁15、16以及顶壁17界定的两个大型大致平坦的平行侧壁12、13，用于形成封闭的容器。在使用期间，面板111通常将与通常位于面板的下端的底壁14垂直定向。然而，在某些情况下，可以水平地使用面板111，且侧面12作为下部表面。参照图2，在一种形式中，外壳具有2214(A)×1829(B)×428(C)mm的尺寸，然而，这些尺寸可变化，以便优化使用从标准尺寸的板块中切割的石墨，并且将完整的接收器面板优化包装成标准的集装箱。

通过将单块壁部材料弯曲成“U”形，外壳的底壁14可与两个侧壁12、13一体地构成，其中，基底经半径R的弧形弯曲部过渡为各个侧壁，在该实例中，该半径在50到180mm(标称为80mm)的范围内。壁部材料优选地为薄钢板材料，该材料能够保持结构完整性，用于在至少1000℃的高温下支撑封闭的石墨堆芯、热交换器以及包含在其内的任何热交换流体。

安装凸缘21被设置为从端壁15、16开始延伸，并且包括各个上部和下部安装孔23、24。通过安装孔23、24将凸缘螺栓连接至框架，凸缘21用于从安装架(未显示)中悬挂面板。每个凸缘可包括超过与其连接的各个侧壁13的一个端壁15、16的延伸部分(即，可从与开始延伸的端壁15、16相同的片材材料中切割凸缘)。通过从凸缘21中悬挂接收器面板，而非从下面支撑该面板，由作用在外壳上的石墨堆芯的重力造成的在侧壁中产生的张力允许侧壁抵抗屈曲，以便与石墨堆芯保持良好的热连通。外壳的形状也往往保持对着石墨堆芯按压金属壁，其中，端壁15、16通过弯曲部分与底壁14连接。此外，从上面悬挂接收器，使接收器的基底没有支撑结构和相关的保护绝热，以便该基底可暴露到另外保护该基底远离的太阳辐射中并且可吸收太阳辐射，允许接收器面板111的更多表面用于能量吸收。

在外壳壁部焊接在一起时，在外壳的顶壁17中提供通风孔51，以用于允许通风。可堵塞这些孔(例如，在连接面板壁部之后通过焊接)，或者这些孔可用于通过壁部容纳密封的电缆端口，以便使仪表电缆(例如，热电偶线)进入外壳内，作为用于将氩覆盖物提供给石墨堆芯的填充端口；可用于容纳填充喷嘴，以便为空隙空间和/或内部贮存器填充石墨粉或其他导热介质；或者在石墨堆芯和外壳在热循环期间扩大和收缩时，可用于容纳外部贮存器的连接，以便保持这些材料的水平(level，级别)。

参照图3，以透视图示出了热交换器20的一个实例。热交换器20嵌入石墨堆芯内，如在图4a、图4b、图4c、图4d、图4e、图5a和图5b中所示(并且在图5c中，处于不同的配置中)。热交换器20包括热交换管25、26、27、28、39、40和第一和第二热交换器入口/出口18、19。在特定的应用中，根据期望使热交换流体流过热交换器的方向，第一和第二热交换器入口/出口18、19作为入口或出口可互换。

例如，热交换管可由253MA奥氏体不锈钢(或者任何合适的高温导热材料，例如，800H奥氏体钢或合金，例如因科镍)制成，并且例如，在该实施方式中，可具有42.16mm的标称外径，但是根据应用的特定情况，外径可改变以便大于或小于这个尺寸。例如，在其他实施方式中，热交换管可由相同或相似的材料制成，并且可具有26.67mm的标称外径。热交换管25、26、27、28、39、40、排液管29以及相关的入口/出口18、19优选地由在组装期间采用适合于压缩(与弹簧一样)的线圈状或蛇形形式的至少一些管道组件构成，以便在外壳111由于热膨胀扩大时，由管道配置的运动造成的应力不超过管道材料的机械性能。

在一个替换的设置中，排液管29还可用作入口或出口，在这种情况下，入口/出口18将是冗余的，并且可沿着其连接管25和40去除，并且流体通过热交换器的通道(在任一个方向)将在排液管29与入口/出口19之间。

热交换管(如图3中所示)优选地几乎完全嵌入石墨堆芯内(见图5a、图5b和图5c)，第一和第二热交换器入口/出口18、19在图5b中示出为去除的顶部石墨覆盖板52内延伸穿过开口55、56以及在图2中所示的外壳111的壁部。热交换器排液管29的端部38还通过在石墨基底板31中的通道54延伸穿过外壳(见图2和图4c)。立管25通过进一步的管道部分40连接热交换器线圈26、27、28的下部和第一热交换器入口/出口18，立管在连接部分27内部穿过。立管25和进一步的管道部分40不受在立管25的下端(该下端与最低行的一个直管部分26连接)与管部分40的端部(该端部与入口/出口18连接)之间的石墨的限制。因此，这些管部分能够移动，以用于在使用时容纳热交换管的膨胀，而不超过管道的材料限制。一对更长的线圈39连接第二入口/出口管19和最高行的一个直管部分26。这些更长的管道线圈也不受放在其上的石墨(见图5b)的覆盖板52的限制，并且能够移动，以用于在使用时容纳热交换管的膨胀，而不超过管道的材料限制。在使用面板时，在热交换器和石墨组装到外壳内以便允许热效应期间，在被固定到顶板17(图2)之前，可压缩(即，共同弯曲)顶部的这对更长的线圈39。在将面板从周围环境加热为其工作温度时，面板的外壁(尤其是侧壁12、13)可高达1000℃，而石墨和热交换管的内部温度可达到800℃。在这些条件下，在优选的设置中，壁部将每米长度扩大约19mm或者约40mm，然而，在优选的设置中，石墨将每米仅扩大约3mm，造成约6mm的垂直生长。因此，石墨堆芯的顶部将降低约34mm。因此，通过在组装面板时压缩更长的线圈39，这些线圈可弹开，这是因为石墨的顶部在外壳内下降，以便容纳在保持固定在石墨中的线圈的顶部线圈与焊接到外壳的顶部内的第二入口/出口管19之间的距离的更大差值。由于立管25将通过与外壳相似的速率扩大，所以对于第一入口/出口管18，这个问题不太明显，然而，水平管40将弯曲以用于容纳确实发生的任何差值。

参照图5c，示出了一个替换的设置，其中，两组基本上相同的热交换管(如图3中所示，但是略微不同地定位立管25)优选几乎完全平行地嵌入石墨堆芯内，第一和第二热交换器入口/出口18、19延伸穿过外壳111的壁部，与在图2中所示的设置一样，但是具有更宽的外壳以及与两个热交换器对应的两对入口/出口管18、19。立管25通过进一步的管道部分40连接每个热交换器线圈26、27、28的下部和各个第一入口/出口管18。立管25和进一步的管道部分40不受在立管25的下端(该下端与每个热交换器的最低行的一个直管部分26连接)与管部分40的端部(该端部与入口/出口管18连接)之间的石墨的限制。因此，每个热交换器的这些管部分能够移动，以用于在使用时容纳热交换管的膨胀，而不超过管道的材料限制。在每个热交换器中，一对更长的线圈39连接第二入口/出口管19和最高行的一个直管部分26。这些更长的管道线圈也不受放在其上的石墨(见图5c)的覆盖板152的限制，并且能够移动，以用于在使用时容纳热交换管的膨胀，而不超过管道的材料限制。

在第一和第二热交换器入口/出口18、19以及第一和第二热交换器入口/出口离开外壳的排液管29的端部38周围密封外壳，以便在密封外壳之后，空气不能进入外壳内。在壁部面板焊接在一起时，在外壳(如图2中所示)的顶壁17内的多个开口51用作通风孔。在面板的剩余部分焊接在一起之后，这些通风孔可通过焊接来密封，或者可用作传感器的密封的电缆端口(该传感器例如是用于在操作期间监控在面板内部的情况的热电偶)，作为用于为石墨堆芯提供氩覆盖物的填充端口，或者用于容纳填充喷嘴，以便为空隙空间填充石墨粉或其他导热介质。通过拒绝空气进入外壳内，一旦第一次加热为操作温度，在外壳内的任何氧气就将使少量石墨氧化而形成二氧化碳，且然后，在位于石墨与包含在外壳内的残余空气之间的外壳内，不发生进一步的反应。然而，如上所述，如果在特定的安装中，面板的操作温度可能超过700℃，那么在制造期间，可取地将使用惰性气体(例如，氩或氦)代替填充在位于石墨与壁部之间的面板内的空间的空气。

第一和第二热交换器入口/出口18、19穿过外壳111的点优选紧密接近，并且优选通过外壳的顶壁17离开，以便帮助为管道安装和增加其他接收器。

热交换器线圈包括多个直管部分26，这些直管部分平行地设置并且在其端部由连接部分27、28连接，以便形成蛇形线圈。优选地，直管部分26设置在形成由几对直管部分构成的几行的平行平面内。在每行中的直管部分26也与在相邻几行中的直管部分对准，以便直管部分也存在于与首先提及的平行平面垂直的垂直平面内。

在图3中所示的实例中，在每行中的两个直管部分26在其第一端(石墨插入端)由第一连接管部分28连接在一起，并且在其第二端(非插入端)，每行的两个直管部分中的每个由第二连接管部分27连接至两个相邻行中的每行的直管部分26。第一热交换器入口/出口管18通过立管管道部分25和进一步的管道部分40连接至在底部行中的一个直管部分26。第二热交换器入口/出口管通过更长的管道线圈39连接至在顶部行(在图3中的上行)中的一个直管部分26。如图4a、图4b和图5a中所示，连接部分27通过焊接点37在其弯曲部分的中间连接，允许线圈形成为单独的行，这些单独的行包括在第一(石墨插入)端由第一连接部分28连接的两个直管部分26并且具有分别向上和向下成角度的第二连接部分27的两等份，以用于连接(通过焊接点37)至上面和下面行的第二连接部分27的相应的配合两等份。因此，供应商可批量生产单独的线圈部分，作为从一块管道中弯曲的单独块体，每个线圈部分包括由第一连接管部分28连接的并且由两个半连接管部分27终止的两个直管部分26，并且可将这些线圈部分容易地输送给装配工厂，用于组装到完成的线圈内，并且随后组装到接收器面板111内。

在制造热交换器之后，石墨31、32和52的预先成形的板块被定位成包括大部分热交换管。参照图4a，首先，下部覆盖板31放在最低行的直管部分26之下。在剩余的石墨板32处于原位之后，第二覆盖板52(在图5b中示出为去除，以便露出其下表面)放在上行直管部分26之上。下部覆盖板31在热交换器的第一端在符合直管部分26和第一连接管部分28的形状和半径的具有半圆形横截面的一个(上部)表面凹槽上具有凹槽。在与槽形表面相反的表面(即，在图4a中，向下的表面)与覆盖板31的侧边之间的下部覆盖板31的边缘33是圆角(radiused)，以便与在外壳的侧壁12、13与基底壁部14之间的弯曲变化对应。上部覆盖板52在相反表面(即，朝外的表面)与覆盖板的侧边之间具有方形边缘，并且与中间石墨板32的最顶层邻接的表面具有凹口53，以用于容纳管部分40，在热交换器、石墨以及外壳加热和冷却时，更长的管道线圈39和入口/出口管18、19允许其具有随着膨胀和收缩移动的空间。入口/出口管18、19穿过覆盖板52(不可见)，以便进入在外壳顶壁17内的开口。为了容纳两个更长的线圈39，顶部覆盖板52比剩余的石墨板更厚。

参照图4b、图4c、图5a和图5b，石墨板块32位于几行直管部分26与各个第一连接管部分28之间。石墨板32均包括两个相反的表面，其中，形成半圆形凹槽35、36(在图4a、图4b和图4c中仅可见上部凹槽)，在热交换器的第一(插入)端，符合直管部分26和第一连接管部分28的形状和半径。参照图4d，两个邻接板32的局部横截面示出了包含一对管道26的两对对准的半圆形凹槽35。在几行直管部分26之间组装时，相邻的几对板块32包围并且密切地符合各个直管部分26和第一连接管部分28。参照图4a、图4b和图4c，石墨板32的第二端设置有凹口34，用于容纳与相邻的几行直管部分的直管部分26连接的第二连接管部分27。在每个连接部分27的中心的焊接接合点37也位于凹口34内，用于允许在组装之后检查焊接接合点。凹口34还容纳立管25，该立管连接下部线圈和第一入口/出口管18并且允许石墨几乎完全填充外壳，同时允许立管25以及均必须穿过石墨板32的端部的第二连接部分27具有空间。由于石墨板延伸到外壳的端部并且几乎完全占据在外壳内的空间，所以石墨的负荷均匀地散布在外壳的底壁14之上，允许使用更薄的材料。而且，通过最大化与壁部接触的石墨的区域，并且由此最小化空隙空间，来最大化通过日照传输到石墨内的热量。在面板加热为其操作温度时，最小化空隙空间还能最小化可用于与石墨起反应的滞留空气的量。在本实施方式中，石墨或管道未占据的在外壳内的空隙空间的容量总体上(在工作温度下)在外壳的内部容量的4-10％的范围内并且通常在5-7％的范围内。因此，在优选的实施方式中，在使用时，作为面板的辐射表面的外壳的侧面板总体上全部(在工作温度下)由石墨堆芯支持(但是是其面积的1-5％，并且通常是2-3％)。

参照图67，以透视图示出了热交换器670的另一个实例。该实施方式主要用于仅过热器操作，并且包括三个平行的蛇形管组件，每个组件具有单独的输入和输出。热交换器670再次嵌入石墨堆芯内，如在图68、图69和图70中所示。热交换器670包括热交换管678、682、683、684、685、686、687和688、热交换器入口674、675、676以及热交换器出口671、672、673。下部管部分686、687、688提供三个入口674、675、676并且连接至包括管部分678的主要管组件的下端。热交换器入口674、675、676也用作排液管。上部管部分683、684、685提供三个出口671、672、673并且通过管部分682连接至包括管部分678的主要管组件的上端。管部分678、682、683、684、685、686、687和688通过焊接点681连接在一起。流动可在各种应用中倒转，以便入口可以为671、672以及673，并且出口可以为674、675以及676。

例如，热交换管可再次由253MA奥氏体不锈钢(或者任何合适的高温导热材料，例如800H奥氏体钢或合金，例如因科镍)制成，并且在该实施方式中，可具有例如42.16mm的标称外径，但是根据应用的特定情况，外径可改变以便大于或小于该尺寸。

热交换管678、682、683、684、685、686、687和688由在组装期间采用适合于压缩(与弹簧一样)的线圈状或蛇形形式的至少一些管道组件构成，以便在外壳111由于热膨胀而扩大时，由管道配置的运动造成的应力不超过管道材料的机械性能。

热交换管(如图67中所示)优选几乎完全嵌入石墨堆芯内(见图68、图69和图70)，热交换器入口管686、687、688延伸穿过在底部石墨覆盖板698中的开口697，并且热交换器出口管683、684、685延伸穿过在顶部石墨覆盖板701中的开口703、704、705，在图70中示出为去除。参照图71，热交换器出口管683、684、685延伸穿过在外壳111的顶部的开口711、712、713，并且热交换器入口管686、687、688延伸穿过在外壳111的底部的开口714、715、716。与先前的实施方式一样，这些管部能够移动，以用于在使用时容纳热交换管的膨胀，而不超过管道的材料限制。

在热交换器入口管离开外壳的热交换器入口管686、687、688周围，密封外壳，以便在密封外壳之后，空气不能进入外壳内。在壁部面板焊接在一起时，在外壳(如图71中所示)的顶壁17内的多个开口51用作通风孔。在面板的剩余部分焊接在一起之后，这些通风孔可通过焊接来密封，或者这些通风孔可用作传感器的密封的电缆端口，该传感器例如是用于在操作期间监控在面板内部的情况的热电偶，作为用于为石墨堆芯提供氩覆盖物的填充端口，或者作为为空隙空间填充石墨粉或其他导热介质的填充喷嘴。

在制造热交换器之后，石墨的预先成形的板块689、692、701被定位成包括大部分热交换管。参照图68，首先，下部覆盖板689放在最低行的入口管部分686、687、688之下。在剩余的石墨板692处于原位之后，第二覆盖板701(在图70中示出为去除以便露出其下表面)放在上行的出口管部分683、684、685之上。下部覆盖板689在符合热交换器的出口管部分683、684、685的形状和半径的具有半圆形(或者优选为椭圆形)截面的一个(上部)表面凹槽上具有凹槽691。在与槽形表面相反的表面(即，在图68、图69和图70中向下的表面)与覆盖板689的顶部边缘之间的下部覆盖板689的边缘706成角度，以便与在外壳的侧壁12、13与基底壁部14之间的过渡区对应(见图71)。上部覆盖板701在相反表面(即，朝外的表面)与覆盖板的侧边之间具有方形边缘，并且与中间石墨板692的最顶层邻接的表面具有凹口696，用于容纳管部分683、684、685。

参照图68、图69和图70，石墨板块692位于多行的管部678之间。石墨板692均包括两个相反的表面，其中，形成半圆形(或者优选为半椭圆形)凹槽691、696，符合管部678的形状和半径。在使用半椭圆形凹槽时，半椭圆形凹槽在垂直方向(即，两个凹槽邻接，以形成具有垂直主轴的半椭圆形横截面)延伸，以用于在垂直方向容纳管道组件的扩展(如在图70中所示)。参照图72，两个邻接板块692的局部截面示出了包括一对管道678的三对对准的半椭圆形凹槽(691、696)。

优选地，图4a、图4b和图4c以及图68、图69和图70的石墨板的相邻表面将具有N8或更好的表面光洁度(ISO 1302)。为了在几行直管部分之间组装时，在高达800℃的面板的内部工作温度下，相邻的几对板块包围并且密切符合各个直管部分和第一连接管部分，使凹槽比管道的标称外径大大约1.6％，具有大约+0.00/-1.00％的容差。例如，在热交换管由253MA奥氏体不锈钢(任何合适的高温导热材料(例如，800H奥氏体钢或合金，例如因科镍)制成并且具有26.67mm的标称外径时，凹槽的直径将优选为27.1mm(+0.00/-0.25mm)。或者，在热交换管由相同的或相似的材料制成并且具有42.16mm的标称外径时，凹槽的直径将优选为42.9mm(+0.00/-0.25mm)。为了不通过过多的费用来实现高接触表面，在凹槽内的石墨的表面将优选具有N7或更好的表面光洁度(ISO 1302)。通过在工作温度下，将凹槽设计为其尺寸适合于管道直径并且通过提供合适的表面光洁度，来最大化石墨与凹槽的表面的接触，从而增强热交换器在石墨内的操作。

还可制造实施方式，其中，凹槽35、36(图4d)的截面为细长型，而非半圆形。在这种情况下，凹槽可以为半椭圆形形状，其半径比其包围的管道略微更大(约大1.6％)，且笔直部分在与平行凹槽垂直(即，穿过平行凹槽)的方向约为半径的1.6％，以用于在线圈扩展时，容纳管道的横向运动。参照图4e，两个邻接板块32的局部截面示出了包括一对管道26的两对对准的半椭圆形凹槽45。在图67至图72的实施方式中，凹槽691、696(图68、图69、图70和图72)还优选具有细长型截面，而非半圆形，然而，在这种情况下，在图68、图69、图70和图72中，半椭圆形定向为其主轴在垂直方向。参照图72，凹槽691、696可具有比其包围的管道略微更大(约大1.6％)的半径，且笔直部分约为石墨板的厚度的0.8％，以用于在线圈扩展时，容纳管道的横向运动(参照图69)。然而，所有这些设置具有以下缺点：管道并非密切地包含在凹槽内，且因此，该设置可能并非始终合适，并且可通过其他方式，容纳线圈的膨胀。

由于在图2、图3、图4a、图4b、图4c、图4d、图4e、图5a、图5b以及图5c的实施方式中，在相邻几行管道之间的管道间距小于在完成的接收器面板中的板厚，所以直管部分需要在第一(插入)端分开，而板块插在热交换器线圈之间。这可通过略微弹开直管部分26的第一(插入)端，以便允许将板块容易地插入超过第一连接管部分28的所制造的热交换管内并且如图4b中所示，通过在相邻的几行直管部分26之间滑动来实现。或者，在热交换器线圈的制造期间，如果热交换器线圈通过大于或等于石墨板32的板厚的间距来隔开，且在最终组装时，所述热交换器线圈位于所述间距之间(或者如果至少这样隔开第一(非插入)端)，那么板块可容易地插入在相邻的几行线圈之间的所制造的热交换管内，并且然后，在线圈之间插入石墨板32之后，可将管道的线圈压缩成与石墨接触。在图67至图72中所示的实施方式中，不需要这种弹动。

参照图67至图72描述的面板以及参照图2到图5描述的面板均可用于在本文中描述的任何组件内。

一旦石墨板31、32、52装配成包含热交换器20(或者板块689、692、701装配成包含热交换器670)，该组件就插入外壳内，定位管插入延伸穿过所有板块的孔41(或702)内，以便保持对准。至少一个定位管将与从外壳(未显示)的基底中凸出的定位销接合，以便在外壳内定位石墨堆芯31、32、52。然后，焊接地封闭外壳，包括密封开口，通过这些开口，入口/出口管18、19(或686、687、688、683、684、685)和排液管29(或者686、687、688)穿过外壳，以便形成完成的面板111(见图2和图71)。还通过焊接或者通过插入密封插头或端口配件，来密封通风孔51，该端口配件密封地允许换能器电缆(例如，热电偶线)穿过，进入面板的内部。通风孔51可能还装有端口配件，这些配件用作用于为石墨堆芯提供氩覆盖物的填充端口或者用作为空隙空间填充石墨粉或其他导热介质的填充喷嘴。

在图5c中示出的替换的设置中，并行使用两个热交换器，每个热交换器与图3的热交换器基本上相同。在制造热交换器之后，石墨131、132和152的预先成形的板块定位成包括大部分热交换管，与在单线圈情况中一样。下部覆盖板131放在最低行的直管部分26之下，并且在剩余的石墨板132处于原位之后，第二覆盖板152(在图5c中示出为去除，以便露出其下表面)放在上行直管部分26之上。下部覆盖板131在热交换器的第一端在符合直管部分26和第一连接管部分28的形状和半径的一个(上部)表面上具有凹槽。在与槽形表面相反的表面(即，在图5c中，向下的表面)与覆盖板131的侧边之间的下部覆盖板131的边缘133是圆角，以便与在外壳的侧壁12、13与基底壁部14之间的弯曲变化对应。上部覆盖板152在相反表面(即，朝外的表面)与覆盖板的侧边之间具有方形边缘，并且与中间石墨板132的最顶层邻接的表面具有凹口153，以用于容纳管部分40，在热交换器、石墨以及外壳加热和冷却时，更长的管道线圈39和入口/出口管18、19允许其具有随着膨胀和收缩移动的空间。入口/出口管18、19穿过覆盖板52(不可见)，以便进入在外壳顶壁17内的开口。为了容纳每个热交换器的两个更长的线圈39，顶部覆盖板152比剩余的石墨板更厚。

参照图5c，石墨板块132位于几行直管部分26与各个第一连接管部分28之间。石墨板132均包括两个相反的表面，其中，形成凹槽(未示出，但是与在图4a、图4b和图4c中的凹槽35、36一样)，在热交换器的第一(插入)端，符合直管部分26和第一连接管部分28的形状和半径。在几行直管部分26之间组装时，相邻的几对板块132包围并且密切地符合各个直管部分26和第一连接管部分28。参照图5c，石墨板132的第二端设置有凹口134，以用于容纳与相邻的几行直管部分的直管部分26连接的第二连接管部分27。在每个连接部分27的中心的焊接接合点37也位于凹口134内，以用于允许在组装之后检查焊接接合点。凹口134还容纳立管25，该立管连接下部线圈和每个第一入口/出口管18并且允许石墨几乎完全填充外壳，同时允许立管25以及均必须穿过石墨板132的端部的第二连接部分27具有空间。而且，由于石墨板延伸到外壳的端部并且几乎完全占据在外壳内的空间，所以石墨的负荷均匀地散布在外壳的底壁14之上，允许使用更薄的材料。在图5c中所示的双热交换器实例中的组件与参照图4a、图4b、图4c、图5a和图5b描述的单热交换器实例的组件相似。

优选地，太阳能接收器将包括两个或更多个接收器面板，这些面板被配置为形成向下的开口空腔。该空腔可形成有接收器面板和绝热面板的组合。形成太阳能接收器的接收器面板的外表面优选将由绝热体覆盖，以便最小化不需要的热损耗。

参照图6、图7、图8以及图9，以透视图、平面图、前视图以及端视图分别示出了太阳能接收器102(图1)的一个可能配置，并且该配置包括在开口62周围设置成矩形的6个吸热接收器面板111。该开口由面板61覆盖，该面板可以为与其他吸热接收器面板111相似的另一个吸热接收器面板或者绝热面板。通过来自定日镜106(图1)的能量是否入射在面板上，将做出关于面板61应为吸热还是绝热体面板的决定。这将取决于侧面板111的纵横比(高度对宽度)以及在定日镜视场中的定日镜106的布置。通常，能量将被反射到开口62内和垂直面板的底壁14上，但是外表面通常不是能量接收表面。

图10、图11和图12示出了与图6、图7、图8以及图9的太阳能接收器相似的太阳能接收器102的透视图、平面图以及侧视图，除了其具有通过将进一步的四个面板111加入图6、图7、图8以及图9的设置中来形成的两个矩形开口62以外。同样，图13、图14以及图15示出了与图10、图11和图12的太阳能接收器相似的太阳能接收器102的透视图、平面图以及侧视图，除了其具有通过将进一步的四个面板111加入图10、图11和图12的设置中形成的三个矩形开口62以外。在使用时，图6至图15的设置将包括在每个组件的外部周围(并且在面板61是吸热面板时，在顶部之上)的绝热层或面板(在这些示图中未示出)，以便最小化通过非吸收外表面(在图2中的侧壁13、顶壁17以及一些端壁15、16)的热损耗。

图16、图17、图18以及图19分别示出了太阳能接收器102的另外三个可能配置的透视图以及侧视图。图19的侧视图为在图16、图17和图18中所示的每个实施方式所共有。仅仅指示包括的夹角36°，并且根据应用、位置以及太阳能场设计，该夹角可高达90°。图16实施方式包括六个吸热接收器面板111，这些面板设置为具有倒“V”形，以便产生开口162。通常，将反射能量到开口162内和垂直面板的底壁14上，但是外表面通常不是能量接收表面。图17实施方式具有四个面板，并且图18实施方式具有两个面板，形成分别为图16实施方式的宽度的2/3和1/3的接收器。

图20、图21、图22和图23分别示出了与图16、图17、图18以及图19的太阳能接收器相似的太阳能接收器102的另外三个可能配置的透视图以及侧视图，除了通过使在每种情况下使用的面板的数量翻倍，在两个倒“V”形中配置有两个开口162以外。如前所述，在使用时，图16到图23的设置将包括在每个组件的每个面板111的外表面之上的绝热层或面板(未示出)，以便最小化通过非吸收外表面(在图2中的侧壁13、顶壁17以及一些端壁15、16)的热损耗。开口162的端部还可由绝热面板或光学上透明的面板(例如，熔融石英面板)(在这些示图中未示出)阻塞。

在图24到图31中所示的太阳能接收器102的配置与图16到图23的配置相似，除了开口162在其端部由与面板111相似的额外热吸收器面板241封闭以外。图32到图47示出了与图16到图31相似的配置，除了以下情况以外：在每种情况下，太阳能接收器102朝着定日镜视场106(在图1中)倾斜，以便形成开口162的背面的面板111(即，离定日镜视场最远)在使用时垂直，使得倒“V”形和开口162倾斜以更直接地朝着定日镜视场106，但是在图40到图47中，端部面板401(与面板111相似)不倾斜，以便面板401的边缘与最后面的面板111的边缘对准，与在图24到图31中的端部面板241不同。

在图48中以截面端视图示出了太阳能接收器102的特别有利的配置，并且在图49中示出了该配置的截面平面图。图50和图51为图48和图49的接收器的上部和下部透视图。在图52和图53中示出了没有绝热体的透视图，在图54和图55中示出了具有更窄开口的版本(未示出绝热体)，并且在图56和图57中示出了具有两个面板的宽版本(未示出绝热体)。在图48和图49配置中，多个接收器面板111位于偏置翅片配置中(从侧边的角度来看，如图48中所示)，其中，面板111形成多个隔开的垂直翅片481，这些垂直翅片从最后面到最前面(相对于定日镜视场)向上逐渐偏移，以便形成开口486。参照图49，额外的接收器面板111形成封闭开口486的端部的端盖491。在图48和图49中，太阳能接收器102被示出为具有三个翅片，但是要理解的是，可具有两个翅片或者可具有四个或更多个翅片。同样，太阳能接收器102被示出为仅具有形成每个翅片481的一个面板，而翅片的长度可能为2、3、4或者更多个面板。面板的水平间距“d”将为面板厚度(在图2中的C)的1到3倍量级。每个面板相对于位于其后的面板的垂直偏移“α”将为面板厚度(在图2中的尺寸C)的0-2倍量级。在图39和图47中的偏移“α”将具有相似的值。

每个外壳的壁部优选由253MA奥氏体不锈钢(或者任何合适的高温导热材料(例如，800H奥氏体钢或合金，例如因科镍))制成，这些材料制成为光面2B类型。朝着开口486的内部并且相对于定日镜视场106朝前的面板111的表面191具有不锈钢材料的天然2B型光面，以便提供一定程度的发射率，这促使在相反的面板111的表面192上重新辐射一部分入射的太阳能，该表面是相对于定日镜视场106朝后的表面。另一方面，朝后的表面192将优选涂有稳健的高温吸热(黑色-特定吸收率为0.80-1.0)涂料、表面处理剂或者其他合适的涂层。侧边接收器面板491的朝内表面还具有天然2B型光面(特定发射率0.7)或者抛光面(发射率0.2)，或者可设置有进一步的表面处理剂或涂层，以实现介质发射率表面(在0.3-0.8范围内的特定发射率)，以便落在这些面板上的一些太阳能重新辐射到在开口162内的其他内部表面中。

太阳能接收器102的侧边和顶部由绝热面板包围，与上述设置一样。尤其地，开口486的顶部由绝热面板485封闭，这些绝热面板包括朝着开口486的高发射率表面487，以便朝着翅片481的吸热表面反射回到达开口486的顶部的任何太阳能。绝热面板483还位于前翅片481的前(朝着定日镜)表面之上，并且进一步的绝热面板483位于后翅片481的后(并非朝着定日镜)表面之上。绝热面板492还覆盖侧闭合吸热面板491的外表面。

参照图58到图61，在图58中以截面端视图示出了太阳能接收器102的另一有利的配置，并且在图59中示出了该配置的截面平面图。该面板配置与图46和图47实施方式相似，其中，在阶梯状或垂直偏移的设置中形成两个三角棱镜开口。然而，在该实例中，面板被示出为具有周围的绝热体。图60和图61为图58和图59的接收器的上部和下部透视图。

在图58和图59配置中，多个接收器面板111放在偏移的倒“V”配置中(从侧边的角度来看，如图58中所示)，其中，面板111形成一对隔开的倒“V”形开口162，这些开口从最后面到最前面(相对于定日镜视场)向上逐渐偏移，以便形成开口162。参照图59，额外的接收器面板111形成封闭开口162的端部的端盖401，以用于防止来自开口162的对流损耗，并且通过直接吸收或者通过在开口162内的另一表面上反射，用于捕获从朝着定日镜视场106的侧边定位的定日镜中引导的太阳能。在图58和图59中，太阳能接收器102被示出为具有两个倒“V”形开口，但是要理解的是，可具有一个倒“V”形开口，或者可具有三个或更多个倒“V”形开口。同样，示出了太阳能接收器102，且每个倒“V”形开口的长度仅为一个面板，而开口的长度可能为2、3、4或者更多个面板。每对面板相对于位于其后的一对面板的垂直偏移“α”将为面板厚度(在图2中的尺寸C)的0-2倍量级，与在前面的实例中的情况一样。

外壳的壁部优选由253MA奥氏体不锈钢(或者任何合适的高温导热材料(例如，800H奥氏体钢或合金，例如因科镍))制成，这些材料制成为光面2B类型。朝着开口162的内部并且相对于定日镜视场106朝前的面板111的表面191具有不锈钢材料的天然2B型光面，以便提供一定程度的发射率，这促使在表面192上重新辐射一部分入射的太阳能，该表面是相对于定日镜视场106朝后的表面。另一方面，朝后的表面将优选涂有稳健的高温吸热(黑色-特定吸收率为0.80-1.0)涂料、表面处理剂或者其他合适的涂层。形成端盖401的额外接收器面板111的朝内表面具有不锈钢材料的天然2B型光面(特定发射率0.7)，或者可抛光(特定发射率0.2)或者可为抛光面(发射率0.2)，或者可设置有进一步的表面处理剂或涂层，以实现介质发射率表面(在0.3-0.8范围内)，这造成在开口162的其他内部表面上重新辐射一部分入射的太阳能。

如图60和图61中所示，太阳能接收器102的倒“V”形组件的朝外侧边、前面、背面以及顶部由绝热面板包围，与上述设置一样。尤其地，每个倒“V”形组件的面板111的前(朝着定日镜)外表面由绝热面板583和585覆盖。进一步的绝热面板582和584位于每个倒“V”形组件的后(并非朝着定日镜)表面之上。绝热面板492还覆盖侧闭合吸热面板401的外表面。接收器面板111的顶部均由额外的绝热面板586和587覆盖，而面板111的边缘由绝热面板591、592以及593覆盖。额外的绝热面板589覆盖在形成倒“V”形的正面的倾斜面板之上延伸的侧面板401的朝内表面的那些部分。

参照图62和图63，在图62中以端视图示出了太阳能接收器102的另一有利的配置，并且在图63中示出了该配置的透视图。与图38的设置的配置相似，在该面板配置中，在阶梯状或垂直偏移的设置中形成两个三角棱镜开口162。然而，在该实例中，面板被示出为具有封闭开口的端部的光学透明的面板621(未示出绝热面板)。

在图62和图63配置中，多个接收器面板111放在偏移的倒“V”配置中(从侧边的角度来看，如图62中所示)，其中，面板111形成一对隔开的倒“V”形开口162，这些开口从最后面到最前面(相对于定日镜视场)向上逐渐偏移，以便形成开口162。例如，可以为熔融石英的透明面板621形成封闭开口162的端部的端盖，以用于限制对流造成的热损耗，同时允许太阳能从开口的侧边进入开口162内。在图62和图63中，太阳能接收器102被示出为具有两个倒“V”形开口，但是要理解的是，可具有一个倒“V”形开口，或者可具有三个或更多个倒“V”形开口。同样，示出了太阳能接收器102，且每个倒“V”形开口的长度仅为一个面板，而开口的长度可能为2、3、4或者更多个面板。每个面板相对于位于其后的一个面板的垂直偏移“α”将为面板厚度(在图2中的尺寸C)的0-2倍量级。

在图62和图63中的外壳的壁部优选由253MA奥氏体不锈钢(或者任何合适的高温导热材料(例如，800H奥氏体钢或合金，例如因科镍))制成，这些材料制成为光面2B类型。朝着开口162的内部并且相对于定日镜视场106朝前的面板111的表面191可具有不锈钢材料的天然2B型光面(特定发射率0.7)，或者可为抛光面(特定发射率0.2-0.3)，或者可设置有另一合适的表面涂层或处理剂(在0.3-0.8范围内的特定发射率)，这促使在开口的内部的表面192上重新辐射一部分入射的太阳能，该表面是相对于定日镜视场106朝后的表面。另一方面，朝后的表面192将优选涂有稳健的高温吸热(例如，黑色-特定吸收率的范围为0.8-1.0，优选为0.90-1.0)涂料、表面处理剂或者其他合适的涂层。

在图64、图65和图66中示出了进一步的实施方式，该实施方式示出了多个接收器面板111，这些面板被配置为并排(即，平行地)定位并且从塔101(在该图中未示出)中悬挂的一对倒“V”组件641、642。在该实施方式中的配置与图29的配置相似，除了在这种情况下，接收器面板的组件旨在旋转，以便朝着定日镜视场引导开口162的长轴以外。面板111形成一对倒“V”形开口162，并且每个倒“V”形组件641、642包括四个面板，这四个面板设置为共同成角度的两个并排对，以形成两个面板长度的倒“V”形组件。在替换的设置(未示出)中，每个组件641、642可具有其多个倒“V”形对面板，这些面板从最后面到最前面(相对于定日镜视场，即，远离塔)向上逐渐偏移(偏移距离“α”)，以便为整个组件提供太阳能的更好曝光。与在图29实施方式中一样，每个开口162的一端(后端或塔端)由另一接收器面板241闭合。然而，与图29实施方式不同，每个开口162的另一端(朝着定日镜视场的端部)由透明面板621局部封闭，例如，该面板可为熔融石英，形成封闭开口162的前端的端盖，以用于限制对流造成的热损耗，同时允许更多的太阳能从定日镜视场的中心进入开口162内。在图64、图65以及图66中，太阳能接收器102被示出为具有两个并排的倒“V”形开口621，但是要理解的是，可具有一个倒“V”形开口，或者可具有三个或更多个倒“V”形开口。同样，示出了太阳能接收器102，且每个倒“V”形开口的长度为两个面板，而开口的长度可能为1、3、4或者更多个面板。每对面板相对于位于其后的那对面板的可能垂直偏移“α”(上面提及，但未示出)将为面板厚度(在图2中的尺寸C)的0-2倍量级。

在面板组件102、641、642的底部的开口62、162、486可完全或部分由绝热砖或熔融石英面板(未示出)封闭，以用于限制对流造成的热损耗，同时剩下更小的孔，可从定日镜中引导太阳能穿过这些孔。

在图64、图65和图66中的外壳的壁部再次优选由253MA奥氏体不锈钢(或者任何合适的高温导热材料(例如，800H奥氏体钢或合金，例如因科镍))制成，这些材料制成为光面2B类型。朝着开口162的内部并且相对于定日镜视场106朝前的面板111的表面643可具有不锈钢材料的天然光面(特定发射率0.7)，或者可具有抛光面(特定发射率0.2-0.3)，或者可设置有另一合适的表面涂层或处理剂(在0.3-0.8范围内的特定发射率)，这促使在表面644上重新辐射一部分入射的太阳能，这些表面是相对于定日镜视场106朝着侧边的表面。另一方面，朝着侧边的表面644将优选涂有稳健的高温吸热(例如，黑色-特定吸收率的范围为0.8-1.0，优选为0.90-1.0)涂料、表面处理剂或者其他合适的涂层。

太阳能接收器102的倒“V”形面板组件的侧边、前面、背面以及顶部的外表面将由绝热面板包围，与上述外表面一样，例如，在图58-61实施方式的描述中，除了未覆盖透明面板621以外。

参照图73，示出了另一实施方式，该实施方式是图6到图15的实施方式的变形。在这种情况下，吸收器面板111与图71的吸收器面板相似，且具有多个平行的蛇形管组件。与图71实施方式的出口一样，定位出口683、684、685，然而，在该实施方式中，入口686、687、688定位成通过后端壁16(即，离定日镜视场最远的壁部)的下端进入，其中，保护这些入口远离由定日镜视场在组件上反射的太阳能。在这种情况下，面板111被配置为产生多个开口62，这些开口具有直角棱镜的形状，与在图6到图15中的形状相似，然而，由于面板通过安装孔732由位于面板的顶部的凸缘731悬挂，所以安装设置不同。凸缘731可以为端壁15和16的延伸部分。开口62的顶部由具有可发射的下部(即，内部)表面(与上述发射表面相似)的耐火面板61封闭。为了最小化热损耗，作为接收器组件的外表面的接收器面板111的表面可由绝热面板(为了清晰起见，未示出，但是参照前面的实例)覆盖。组件的后面由面板734封闭，这些面板734可以为具有发射表面(再次与上述发射表面相似)的耐火面板(示出)，或者可以为吸收器面板(例如，面板111)。组件的前面由面板733封闭，这些面板733可以为透明石英面板或者具有朝着空腔62的内部的发射表面(再次与上述发射表面相似)的耐火面板。在该实施方式中描述的变化可包含在任何上述实施方式中。在面板的顶壁中，开口51允许内部空气在制造期间扩大，与上述实施方式一样，并且可焊接地封闭或者用作端口。一个开口51被示出为具有填充喷嘴735，连接该喷嘴以便允许为空隙空间填充石墨粉(参照下面图74的描述)。

图74示出了接收器面板111，且去除了一个侧壁，示出了形成石墨堆芯的石墨板689、692、701。在石墨板与外壳的壁部之间(例如，在图74中可见的板块689、692、701与已经去除的壁部之间)将具有空隙。更大的空隙741在石墨堆芯的顶部与外壳的顶部之间形成贮存器。在这种情况下，贮存器741和空隙填装有石墨粉。石墨粉在外壳的壁部与石墨堆芯之间增强热传递。填充喷嘴735与贮存器741进行连通，以便能够在外壳内填充空隙并且装满贮存器731。贮存器731储存额外的石墨粉，以在热循环期间发生外壳和堆芯的膨胀和收缩时，防止打开空间。在任何上述实施方式中，可使用这种设置。

通过使用可组装到各种太阳能接收器配置内的模块化接收器面板，可实现简单快速的现场安装，且对现场准备要求极小。在各种可选配置的一个优选配置中，接收器面板可输送到现场组装，并且全面进行测试，以用于与相关的绝热面板一起简单地安装在塔上。

通过简化设计，实现降低成本，具有仅一个基本的面板设计以及通过在重复模式中增加面板可扩展的单个基础配置，从而最大化利用关键材料，并且根据安装的总成本的百分比，最大化石墨和热交换器管道成本。

在优选的实施方式中，在单个(非现场)位置，接收器面板可由可能由2到4个供应商供应的预先制造的部件制成。在组装之后，面板可密封，并且在制造现场进行QC测试。因此，面板不需要在现场进一步组装或测试。面板设计还优化使用具有标准尺寸的非常少量地制造的石墨和高压管。通过悬挂面板，实现在现场将面板组装到太阳能接收器内，并且通过使用多个组合的面板来增大总装配的尺寸，该设置可被配置为适合具有不同的热储存能力的不同应用。由于悬挂该设置，所以面板的下表面14可暴露到太阳辐射中，并且在太阳能接收器或热屏蔽下不是支撑基底结构，以便保护基底。因此，由悬挂的面板通过其基底捕获额外的热量。

通过使用堆叠在另一石墨的顶部上的并且悬挂在外壳的覆盖‘表层’内的石墨板，由于作用在石墨堆芯上的重力，所以可拉紧表层，以便在‘表层’在温度下扩大时，消除或者至少最小化会另外减少热量向石墨的传递的表层屈曲。

Claims (114)

1.一种太阳能接收器，包括面板，所述面板包括石墨堆芯；包围所述石墨堆芯的大致气密外壳；包括热交换管的热交换器，所述热交换器包括热交换器入口以及热交换器出口，所述热交换管至少部分嵌入所述石墨堆芯内，所述热交换器入口以及所述热交换器出口延伸穿过所述外壳，并且在所述热交换器入口以及所述热交换器出口周围密封所述外壳。

2.根据权利要求1所述的太阳能接收器，其中，所述热交换器入口以及所述热交换器出口中的一个包括热交换器排液管。

3.根据权利要求1所述的太阳能接收器，其中，所述热交换器进一步包括延伸穿过所述外壳的热交换器排液管，并且在所述热交换器排液管周围密封所述外壳。

4.根据权利要求1、2或3所述的太阳能接收器，其中，所述外壳具有两个隔开的侧壁，所述两个隔开的侧壁由一个或多个其他壁在所述侧壁外围周围连接在一起以形成封闭的容器。

5.根据权利要求4所述的太阳能接收器，其中，所述一个或多个其他壁中的一个或一部分是形成外壳的基底的底壁，并且所述石墨堆芯被定位为与所述基底以及所述外壳的两个所述侧壁中的至少一个进行热连通。

6.根据权利要求5所述的太阳能接收器，其中，所述接收器的元件的至少两个侧边与所述石墨堆芯进行热连通。

7.根据权利要求5或6所述的太阳能接收器，其中，所述外壳的所述底壁包括弯曲成“U”形的单块壁材料，其中，所述基底过渡为经弧形弯曲部连接的各个所述侧壁。

8.根据权利要求5到7中任一项所述的太阳能接收器，其中，所述石墨堆芯具有符合所述外壳的内部形状的形状，并且具有构形为符合所述外壳的所述底壁的内部形状的一部分。

9.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的太阳能接收器，其中，所述外壳包括多个安装凸缘延伸部，所述安装凸缘延伸部从所述外壳延伸并且能够悬挂和支撑所述接收器的元件的重量，所述安装凸缘延伸部包括在其内的安装孔。

10.根据权利要求9所述的太阳能接收器，其中，所述凸缘从在所述外壳的相邻壁之间的接合点延伸。

11.根据权利要求10所述的太阳能接收器，其中，每个安装凸缘包括超过所连接的相邻壁的一个壁的延伸部分。

12.根据权利要求10或11所述的太阳能接收器，其中，每个安装凸缘包括超过所连接的相应侧壁的一个端壁的延伸部分。

13.根据权利要求1到12中任一项所述的太阳能接收器，其中，所述石墨堆芯包括多个堆叠的石墨板，至少一个下部石墨板的轮廓与在所述基底与所述外壳的侧壁的下部之间的过渡部的形状匹配。

14.根据权利要求1到13中任一项所述的太阳能接收器，其中，至少一些所述热交换管在所述热交换器处于环境温度下时为被压缩的线圈或蛇形形式，使得在暴露到太阳能下由于热膨胀而造成容器扩大时，释放被压缩的线圈式或蛇形管的压缩。

15.根据权利要求1到14中任一项所述的太阳能接收器，其中，所述热交换器线圈包括多个直管部分，所述多个直管部分平行地设置并且在其端部连接以形成线圈，所述直管部分设置在形成多行直管部分的平行平面内，在每行中具有两个直管部分，并且在每行中的每个所述直管部分与在相邻行中的直管部分对准，使得所述直管部分也形成在与第一次提及的平行平面垂直的平面内设置的相邻列。

16.根据权利要求15所述的太阳能接收器，其中，在所述热交换器的第一端，在每行中的所述直管部分由第一U形连接管部分成对连接，并且在所述热交换器的第二端，在每行中的每个直管部分由第二U形连接管部分连接至在相邻的两行的一行中的直管部分。

17.根据权利要求15或16所述的太阳能接收器，其中，在每个面板中具有两个或更多个线圈。

18.根据权利要求15到17中任一项所述的太阳能接收器，其中，每个线圈的热交换器入口管和热交换器出口管通过互连管部分连接至在直管部分的入口端行和直管部分的出口端行中的每行中的一个直管。

19.根据权利要求15到17中任一项所述的太阳能接收器，其中，所述热交换管和排液管被设置为在所述面板从垂直方向到一侧构成高达21°的角度时，允许液体从所述热交换器的顶部排到所述热交换器的底部，由此没有连接管部分存在从所述热交换器的顶部排到底部的液体的向上路线。

20.根据权利要求1到14中任一项所述的太阳能接收器，其中，所述热交换器线圈包括多个直管部分，所述多个直管部分平行地设置并且在其端部连接以形成蛇形管组件，所述直管部分设置在平面内。

21.根据权利要求20所述的太阳能接收器，包括在平行平面内形成的多个蛇形管组件，并且相邻的蛇形管组件的所述直管部分形成行，在设置在与蛇形形状的所述平行平面垂直的平面内的每行中具有两个或更多个直管部分。

22.根据权利要求20或21所述的太阳能接收器，其中，在所述热交换器的第一端，每个直管部分由第一U形连接管部分连接至在相邻的两行相同蛇形管组件的一行中的直管部分，并且在所述热交换器的第二端，每个直管部分由第二U形连接管部分连接至在相邻的两行相同蛇形管组件中的另一行的直管部分。

23.根据权利要求20、21或22所述的太阳能接收器，其中，在每个面板中具有两个或更多个蛇形管组件。

24.根据权利要求20、21或22所述的太阳能接收器，其中，在每个面板中具有三个蛇形管组件。

25.根据权利要求20到24中任一项所述的太阳能接收器，其中，每个蛇形管组件的热交换器入口管和热交换器出口管通过互连管部分连接至在直管部分的入口端行和直管部分的出口端行中的每行中的一个直管。

26.根据权利要求20到25中任一项所述的太阳能接收器，其中，所述热交换管被设置为允许液体从所述热交换器的顶部排到所述热交换器的底部，并且位于所述热交换器的底部的所述热交换器入口也是所述排液管的出口。

27.根据权利要求1到26中任一项所述的太阳能接收器，其中，成形的石墨板位于每行管道之间，并且覆盖板放置在直管部分的所述入口端行和直管部分的所述出口端行之上，以包围大部分所述热交换管。

28.根据权利要求27所述的太阳能接收器，其中，所述石墨板而非所述覆盖板均包括两个相反的表面，每个表面具有符合所述直管部分的形状和半径的凹槽，使得相邻成对的板包围相应直管部分。

29.根据权利要求27所述的太阳能接收器，其中，所述石墨板而非所述覆盖板均包括两个相反的表面，所述表面的凹槽的形状和半径大于所述直管部分的形状和半径，使得相邻成对的板包围相应直管部分。

30.根据权利要求28或29所述的太阳能接收器，其中，所述石墨板而非所述覆盖板的凹槽延伸为在所述热交换器的第一端包围所述互连管部分。

31.根据权利要求18到21或25到30中任一项所述的太阳能接收器，其中，所述石墨板的端部在所述热交换器的第二端被凹陷为容纳连接来自相邻行直管部分的直管部分的所述连接管部分。

32.根据权利要求25到30中任一项所述的太阳能接收器，其中，所述石墨板的端部在所述热交换器的第一端被凹陷为容纳连接来自相邻行直管部分的直管部分的所述连接管部分。

33.根据权利要求18到32中任一项所述的太阳能接收器，其中，下部覆盖板在符合所述直管部分的形状和半径的一个表面上具有凹槽，并且在与所述一个表面相对的表面与所述下部覆盖板的侧边之间的边缘是圆角或倒角的。

34.根据权利要求33所述的太阳能接收器，其中，所述下部覆盖板的凹槽延伸为在所述热交换器的第一端包围所述互连管部分。

35.根据权利要求18到34所述的太阳能接收器，其中，上部覆盖板在面朝相邻的石墨板的表面上具有凹口，以容纳入口和出口管而不限制其热膨胀。

36.根据权利要求1到35中任一项所述的太阳能接收器，其中，石墨或管道未占据的在所述外壳内的空隙空间的容量在工作温度下为所述外壳的内部容量的4％-10％的范围内。

37.根据权利要求36所述的太阳能接收器，其中，石墨或管道未占据的在所述外壳内的空隙空间的容量在工作温度下为所述外壳的内部容量的5％-7％的范围内。

38.根据权利要求1到37中任一项所述的太阳能接收器，其中，在所述外壳内的空隙空间填充有惰性气体。

39.根据权利要求1到37中任一项所述的太阳能接收器，其中，在所述外壳内的空隙空间填充有石墨粉。

40.根据权利要求38所述的太阳能接收器，其中，贮存器被定位为与所述外壳的内部连通，所述贮存器包含石墨粉，由此将石墨粉从所述贮存器中提供给所述外壳的内部以填充通过扩大所述外壳来产生的额外空隙空间。

41.根据权利要求1到40中任一项所述的太阳能接收器，其中，所述太阳能接收器包括两个或更多个接收器面板，所述面板被配置和安装为形成向下的开口腔。

42.根据权利要求41所述的太阳能接收器，其中，所述空腔形成有接收器面板和绝热面板的组合。

43.根据权利要求41或42所述的太阳能接收器，其中，所述太阳能接收器包括多个接收器面板，所述面板被设置为形成具有直角棱镜的形状的开口。

44.根据权利要求43所述的太阳能接收器，其中，通过绝热体封闭所述直角棱镜开口的顶部，并且封闭直角棱镜形状的开口的顶部的所述绝热体的底面具有朝着所述开口的发射表面。

45.根据权利要求43或44所述的太阳能接收器，其中，通过绝热体封闭所述直角棱镜形状的开口的端部。

46.根据权利要求45所述的太阳能接收器，其中，封闭所述直角棱镜形状的开口的端部的所述绝热体的内表面是朝着所述开口的发射表面。

47.根据权利要求43或44所述的太阳能接收器，其中，由透明材料片封闭所述直角棱镜形状的开口的端部。

48.根据权利要求43或44所述的太阳能接收器，其中，由接收器面板封闭所述直角棱镜形状的开口的端部。

49.根据权利要求43或44所述的太阳能接收器，其中，所述太阳能接收器包括多个接收器面板，所述多个接收器面板设置在倒“V”形配置中以便形成具有三角棱镜的形状的开口，在处于使用中位置时，所述开口具有一个水平的平行四边形侧边。

50.根据权利要求49所述的太阳能接收器，其中，由其他接收器面板封闭所述三角棱镜的形状的开口的端部。

51.根据权利要求49所述的太阳能接收器，其中，通过绝热体封闭所述三角棱镜的形状的开口的端部。

52.根据权利要求51所述的太阳能接收器，其中，封闭所述三角棱镜的形状的开口的端部的所述绝热体的内表面是朝着所述开口的发射表面。

53.根据权利要求49所述的太阳能接收器，其中，由透明材料片封闭所述三角棱镜的形状的开口的端部。

54.根据权利要求41到53中任一项所述的太阳能接收器，其中，部分封闭所述向下的开口空腔，以便形成能引导太阳能穿过的孔。

55.根据权利要求54所述的太阳能接收器，其中，由绝热面板或绝热砖部分封闭所述向下的开口空腔。

56.根据权利要求54所述的太阳能接收器，其中，由熔融石英面板部分封闭所述向下的开口空腔。

57.根据权利要求41到56中任一项所述的太阳能接收器，其中，通过绝热体覆盖形成所述太阳能接收器的所述接收器面板的外表面。

58.根据权利要求41到57中任一项所述的太阳能接收器，其中，所述太阳能接收器安装为从塔中悬挂而下，并且由位于所述塔的基底周围的定日镜在位于所述太阳能接收器中的开口处引导能量。

59.一种制造太阳能接收器的方法，所述太阳能接收器包括面板，所述面板包括石墨堆芯；包围所述石墨堆芯的大致气密外壳；包括热交换管的热交换器，所述热交换器包括热交换器入口以及热交换器出口，所述热交换管至少部分嵌入所述石墨堆芯内，所述热交换器入口以及所述热交换器出口延伸穿过所述外壳，并且在所述热交换器入口以及所述热交换器出口周围密封所述外壳，所述方法包括：

a)制造具有蛇形线圈形状的所述热交换器；

b)在所述热交换器的单独线圈之间插入刻槽石墨板，以形成所述石墨堆芯，使得所述线圈包含在凹槽内；

c)将所述石墨和所述热交换器插入所述外壳内；以及

d)在所述入口和所述出口周围密封所述外壳并且密封开口，其中，所述入口和所述出口穿过所述外壳。

60.根据权利要求59所述的方法，其中，所述热交换器入口以及所述热交换器出口中的一个包括热交换器排液管。

61.根据权利要求59所述的方法，其中，所述热交换器进一步包括延伸穿过在所述外壳中的开口的热交换器排液管，并且所述方法包括在所述热交换器排液管周围密封所述开口。

62.根据权利要求59、60或61所述的方法，其中，所述外壳具有两个隔开的侧壁，并且所述方法包括在所述侧壁外围周围连接所述两个隔开的侧壁和一个或多个额外壁，以形成封闭的容器。

63.根据权利要求62所述的方法，其中，所述一个或多个额外壁中的一个或一部分是形成所述外壳的基底的底壁，并且在所述石墨堆芯位于所述外壳内时，所述石墨堆芯放置成与所述基底以及所述外壳的两个侧壁中的至少一个进行热连通。

64.根据权利要求63所述的方法，其中，所述石墨堆芯被放置成与所述接收器的元件的至少两个侧边进行热连通。

65.根据权利要求63或64所述的方法，其中，通过使单块壁材料弯曲成“U”形，形成所述外壳的底壁，其中，所述基底过渡为经弧形弯曲部连接的各个侧壁。

66.根据权利要求61到63中任一项所述的方法，其中，所述石墨堆芯被构形为符合所述外壳的内部形状，并且具有构形为符合所述外壳的底壁的弯曲部分的内部形状的一部分。

67.根据权利要求59到66中任一项所述的方法，其中，多个安装凸缘形成为从所述外壳延伸，所述安装凸缘能够悬挂和支撑所述接收器的元件的重量，并且所述凸缘包括形成在其内的安装孔。

68.根据权利要求63所述的方法，其中，所述安装凸缘形成为从在所述外壳的相邻壁之间的接合点延伸。

69.根据权利要求68所述的方法，其中，每个安装凸缘形成为超过所连接的相邻壁的一个壁的延伸部分。

70.根据权利要求68或69所述的方法，其中，每个安装凸缘形成为超过所连接的相应侧壁的一个端壁的延伸部分。

71.根据权利要求59到70中任一项所述的方法，其中，通过堆叠多个石墨板，形成所述石墨堆芯，并且一个下部石墨板形成有轮廓，所述轮廓与在所述基底与所述外壳的侧壁的下部之间的过渡部的形状匹配。

72.根据权利要求59到71中任一项所述的方法，其中，在密封所述接收器面板的所述外壳时，在所述石墨堆芯内和在所述石墨堆芯与所述外壳之间的任何空隙包含空气，使得在所述接收器面板的第一加热部上，少量石墨将氧化，直到消耗完在空气中的氧气。

73.根据权利要求59到72中任一项所述的方法，其中，在密封所述接收器面板的所述外壳时，注入惰性气体以填充在所述石墨堆芯内和在所述石墨堆芯与所述外壳之间的任何空隙。

74.根据权利要求59到73中任一项所述的方法，其中，在组装期间，至少一些所述热交换管制造成线圈形式，并且在所述热交换器处于环境温度下时被压缩，使得在暴露到太阳能下由于热膨胀而造成容器扩大时，释放被压缩的线圈式或蛇形管的压缩。

75.根据权利要求59到74中任一项所述的方法，其中，所述热交换器线圈包括多个直管部分，所述多个直管部分设置在形成多行直管部分的平行平面内，在每行中具有两个直管部分，并且在每行中的每个所述直管部分与在相邻行中的直管部分对准，使得所述直管部分也形成与第一次提及的平行平面垂直的平面，并且所述直管部分通过在其端部连接来形成为蛇形线圈。

76.根据权利要求75所述的方法，包括使用第一U形连接管部分，在每行所述热交换器中的第一端将每行所述直管部分连接在一起，并且包括使用第二U形连接管部分，连接在每行所述热交换器中的第二端的每个直管部分和在相邻的两行的一行中的直管部分。

77.根据权利要求76所述的方法，其中，在每个面板中具有两个线圈。

78.根据权利要求59到73中任一项所述的方法，其中，在组装期间，至少一些所述热交换管制造成线圈形式，并且在所述热交换器处于环境温度下时被压缩，使得在暴露到太阳能下由于热膨胀而造成容器扩大时，释放被压缩的蛇形管的压缩。

79.根据权利要求59到74中任一项或权利要求78所述的方法，其中，所述热交换器线圈包括多个直管部分，所述直管部分平行地设置并且通过在其端部连接来形成为平面蛇形形式。

80.根据权利要求79所述的方法，其中，多个蛇形形式形成在平行平面内，并且相邻的蛇形形式的所述直管部分形成为行，在设置在与蛇形形式的平行平面垂直的平面内的每行中，具有两个或更多个直管部分。

81.根据权利要求79或80所述的方法，包括使用第一U形连接管部分，连接每个直管部分的第一端和蛇形形式的相邻直管部分的第一端，并且使用第二U形连接管部分，连接在第二端的蛇形形式的每个直管部分和蛇形形式的另一相邻的直管部分。

82.根据权利要求81所述的方法，其中，在每个面板中具有两个或更多个蛇形形式。

83.根据权利要求81所述的方法，其中，在每个面板中具有三个蛇形形式。

84.根据权利要求75到83中任一项所述的方法，包括通过互连管部分将热交换器入口管和热交换器出口管分别连接至在直管部分的入口端行和直管部分的出口端行中的每行中的一个直管。

85.根据权利要求75到84中任一项所述的方法，其中，所述面板被安装为与从垂直方向到一侧构成高达21°的角度，由此所述热交换管和排液管被设置为允许液体从所述热交换器的顶部排到底部，且没有连接管部分存在从所述热交换器的顶部排到底部的液体的向上路线。

86.根据权利要求75到84中任一项所述的方法，其中，所述面板被安装为与从垂直方向到一侧构成高达45°的角度，由此所述热交换管和排液管被设置为允许液体从热交换器的顶部排到底部，且没有连接管部分存在从所述热交换器的顶部排到底部的液体的向上路线。

87.根据权利要求59到86中任一项所述的方法，其中，石墨板成形并且插入每行管道之间，并且覆盖板放置在直管部分的入口端行和直管部分的出口端行之上，以包围大部分所述热交换管。

88.根据权利要求87所述的太阳能接收器，包括使所述石墨板而非所述覆盖板的两个相反的表面具有凹槽，以在所述热交换器的第一端，符合直管部分和互连管部分的形状和半径，并且使石墨板的端部在所述热交换器的第二端具有凹口，以容纳连接来自相邻行直管部分的直管部分的第二连接管部分，并且在多行直管部分之间插入所述石墨板，由此相邻成对的板包围并且密切地符合相应直管部分和第一连接管部分。

89.根据权利要求87或88所述的太阳能接收器，包括在所述热交换器的第一端，使下部覆盖板在符合直管部分和互连管部分的形状和半径的一个表面上具有凹槽，并且使在与所述一个表面相对的表面与所述下部覆盖板的侧边之间的下部覆盖板的边缘成圆角。

90.根据权利要求87、88或89所述的太阳能接收器，包括使直管部分的第一端略微弹开，以允许所述石墨板插入超过第一连接管部分的并且在相邻行线圈之间的所制造的热交换管内。

91.根据权利要求87、88或89所述的太阳能接收器，包括在制造期间，至少使所述热交换器线圈的第一端隔开大于或等于石墨板的板厚的间距，在最终组装时，所述第一端位于所述间距之间以允许板块插入在相邻行线圈之间的所制造的热交换管内，并且在所述线圈之间插入所述石墨板之后，将所述管道的线圈压缩成与所述石墨接触。

92.根据权利要求87到91中任一项所述的方法，其中，上部覆盖板在朝着相邻的石墨板的表面上具有凹口，以容纳入口和出口管而不限制其热膨胀。

93.根据权利要求59到92中任一项所述的方法，其中，在将所述石墨密封到所述外壳内时，石墨或管道未占据的在所述外壳内的空隙空间的容量在工作温度下为所述外壳的内部容量的4％-10％的范围内。

94.根据权利要求93所述的方法，其中，所述石墨堆芯或管道未占据的在所述外壳内的空间的容量在工作温度下为所述外壳的内部容量的5％-7％的范围内。

95.根据权利要求94所述的方法，其中，所述石墨堆芯或管道未占据的在所述外壳内的空间的容量包含石墨粉。

96.根据权利要求95所述的方法，其中，所述石墨堆芯或管道未占据的在所述外壳内的空间的容量填充有石墨粉。

97.根据权利要求59到96中任一项所述的方法，包括将所述太阳能接收器配置为包括两个或更多个接收器面板，所述面板被安装为形成向下的开口腔。

98.根据权利要求97所述的方法，包括为所述空腔形成有接收器面板和绝热面板的组合。

99.根据权利要求97或98所述的方法，包括将所述太阳能接收器配置为包括多个接收器面板，所述面板被设置为形成具有直角棱镜的形状的开口。

100.根据权利要求99所述的方法，包括通过绝热体封闭所述直角棱镜开口的顶部，并且在绝热的底面上，提供朝着所述开口的发射表面。

101.根据权利要求99或100所述的方法，包括通过绝热体封闭所述直角棱镜形状的开口的端部。

102.根据权利要求101所述的方法，包括在封闭所述直角棱镜形状的开口的端部的绝热体的内表面上，提供朝着所述开口的发射表面。

103.根据权利要求99或100所述的方法，包括由透明材料片封闭所述直角棱镜形状的开口的端部。

104.根据权利要求99或100所述的方法，包括由其他接收器面板封闭所述直角棱镜形状的开口的端部。

105.根据权利要求97或98所述的方法，包括通过在倒“V”形配置中设置多个接收器面板来组装所述太阳能接收器，以形成具有三角棱镜的形状的开口，在处于使用中位置时，所述开口具有一个水平的平行四边形侧边。

106.根据权利要求105所述的方法，进一步包括由其他接收器面板封闭所述三角棱镜的形状的开口的端部。

107.根据权利要求105所述的方法，进一步包括通过绝热体封闭所述三角棱镜的形状的开口的端部。

108.根据权利要求107所述的方法，包括为封闭三角棱镜形状的开口的端部的所述绝热体的内表面提供朝着所述开口的发射表面。

109.根据权利要求105所述的方法，包括由透明材料片封闭所述三角棱镜形状的开口的端部。

110.根据权利要求97到109中任一项所述的方法，其中，部分封闭所述向下的开口空腔，以形成能引导太阳能穿过的孔。

111.根据权利要求110所述的方法，其中，由绝热面板或绝热砖部分封闭所述向下的开口空腔。

112.根据权利要求110所述的方法，其中，由熔融石英面板部分封闭所述向下的开口空腔。

113.根据权利要求97到112中任一项所述的方法，包括通过绝热体覆盖形成所述太阳能接收器的所述接收器面板的外表面。

114.根据权利要求97到113中任一项所述的方法，包括将所述太阳能接收器安装为从塔中悬挂而下，并且由位于所述塔的基底周围的定日镜在位于所述太阳能接收器中的开口处引导能量。