CN104919254A - 聚光太阳能收集器 - Google Patents

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CN104919254A CN201480004667.7A CN201480004667A CN104919254A CN 104919254 A CN104919254 A CN 104919254A CN 201480004667 A CN201480004667 A CN 201480004667A CN 104919254 A CN104919254 A CN 104919254A
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reflector
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solar
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亚当·T·克拉韦利
贾森·C·卡卢斯
纳坦·P·贝克特
拉茨索恩·莫拉达
吉拉德·阿尔莫吉
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SKYWATCH ENERGY Inc
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Abstract

本文中公开可以用来收集太阳能以提供电、热或电与热的组合的系统、方法以及设备。

Description

聚光太阳能收集器
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年1月14日提交的美国专利申请第13/740,770号和2013年3月13日提交的美国专利申请第13/800,200号的优先权益，其两者都以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明大体上涉及收集太阳能以提供电力、热或电力和热。
背景技术
需要替代能源来满足日益增长的全球能量需求。在许多地域太阳能资源足以通过提供电力和适用的热来部分满足所述需求。
发明内容
在一个方面中，太阳能收集器包含：包含太阳电池的线性延伸接收器；平行于接收器的长轴定向并且固定在相对于接收器的位置的线性延伸反射器；以及线性延伸支撑结构，所述支撑结构支撑接收器和反射器并且枢转地安装以适应支撑结构、反射器以及接收器围绕与接收器长轴平行的旋转轴的旋转以将太阳能辐射聚集到太阳电池上。支撑结构包含经布置以在反射器上方支撑接收器的多个接收器支撑件。接收器支撑件中的每一个在沿着旋转轴的相同方向上倾斜。
太阳电池可以布置在垂直于反射器光轴定向的接收器表面上。
多个接收器支撑件可以包含例如多个主要接收器支撑件和多个次要接收器支撑件，其中主要接收器支撑件处于压缩中并且次要接收器支撑件处于张力下。次要接收器支撑件可以比主要接收器支撑件薄。主要接收器支撑件可以例如以镜像对沿着旋转轴布置。次要接收器支撑件可以例如沿着旋转轴以纵向相邻次要接收器支撑件在旋转轴相对侧上的交替方式布置。次要接收器支撑件可以例如与主要接收器支撑件相比沿着旋转轴更倾斜。
太阳能收集器可以包含延伸离开旋转轴以支撑反射器的多个横向反射器支撑件，其中主和次要接收器支撑件的下端附接到对应横向反射器支撑件的外端。
在太阳能收集器的每一末端处太阳能收集器还可以包含末端接收器支撑件。末端接收器支撑件平行于反射器的光轴延伸以在反射器上方支撑接收器的外端。
太阳能收集器可以以其旋转轴在北-南或大致北-南方向上定向并且倾斜接收器支撑件倾斜离开赤道而放置。这一布置可以有利地减少由主、副以及末端接收器支撑件投射的阴影对太阳电池的影响。
接收器可以包含端对端耦合的多个线性延伸接收器区段，其中每一接收器区段沿着其长轴包含容纳通过接收器区段的热传递流体流的一或多个流体通道。举例来说接收器区段之间的流体互连可以是刚性并且和接收器区段成一直线。
接收器支撑件可以用铰接支架耦合到接收器。这一布置可以适应接收器长度的热诱导的变化并且如果接收器和/或接收器区段之间的互连是刚性的，那么可以特别有利。铰接支架可以例如具有两个枢转轴，枢转轴中的每一个垂直于旋转轴定向。
在其中接收器包含容纳通过接收器的热传递流体流的一或多个流体通道的变化形式中，太阳能收集器可以包含在太阳能收集器操作期间被太阳能收集器至少部分遮蔽的热交换器。热交换器可以是例如附接到支撑结构并且随支撑结构旋转的被动热交换器。所述被动热交换器可以是或包含例如在操作太阳能收集器期间被反射器遮蔽的鳍片管。接收器还可以包含热交换器鳍片。
反射器可以包含例如沿着旋转轴端对端布置的多个反射器区段，相邻反射器区段的末端相对于彼此垂直偏移以形成倾斜反射器区段的重复图案。相邻反射器区段的偏移末端可以重叠。这一布置可以减少或消除在接收器上通过反射器区段之间的间隙投射的阴影。
反射器或反射器区段可以包含例如多个反射器-面板组合件，每一反射器-面板组合件包含并排布置在柔性面板的上表面上并且平行于旋转轴定向的多个线性延伸反射元件。每一反射器-面板组合件还可以包含布置在柔性面板下并且平行于线性延伸反射元件定向的多个纵向反射器支撑件。太阳能收集器可以包含延伸离开旋转轴以支撑反射器的多个横向反射器支撑件和附接到每一横向反射器支撑件的多个支架，其中纵向反射器支撑件的末端附接到支架并且由支架支撑。纵向反射器支撑件可以扣到支架上，例如其中纵向反射器支撑件上的特征与支架上的互补特征互锁。纵向反射器支撑件附接到支架可以迫使柔性面板的末端抵靠着横向反射器支撑件的弯曲边缘，从而在反射器-面板组合件上施加所需反射器曲率。反射器-面板组合件可以沿着旋转轴端对端成一直线布置，其中相邻反射器-面板组合件的末端相对于彼此垂直偏移以形成倾斜反射器-面板组合件的重复图案。相邻反射器-面板组合件的偏移末端可以重叠。
太阳能收集器可以包含界定旋转轴的扭矩管和在底层表面，例如地面或屋顶上方支撑扭矩管的多个支撑柱。支撑柱可以各包含在旋转轴以下的颈区，所述颈区为一部分支撑结构提供空隙并且从而扩展太阳能收集器可以旋转的角度范围。
在另一个方面中，太阳能收集器包含：线性延伸接收器；平行于接收器长轴定向并且固定在相对于接收器的位置的线性延伸反射器；以及线性延伸支撑结构，所述支撑结构支撑接收器和反射器并且枢转地安装以适应支撑结构、反射器以及接收器围绕与接收器长轴平行的旋转轴的旋转。支撑结构包含多个接收器支撑件和多个铰接接收器支架，其中铰接接收器支架将接收器耦合到接收器支撑件的上端并且接收器支撑件经布置以在反射器上方支撑接收器。
太阳能收集器可以包含延伸离开旋转轴以支撑反射器的多个横向反射器支撑件，其中接收器支撑件中的一些或全部的下端附接到对应横向反射器支撑件的外端。
接收器可以包含例如布置在垂直于反射器光轴定向的接收器表面上的太阳电池。另外或替代地，接收器可以包含适应通过接收器的热传递流体的流动的一或多个通道。接收器可以包含端对端耦合的多个线性延伸接收器区段，其中每一接收器区段沿着其长轴包含一或多个容纳通过接收器区段的热传递流体流的流体通道。举例来说接收器区段之间的流体互连可以是刚性并且和接收器区段成一直线。将接收器耦合到接收器支撑件的铰接支架可以适应接收器长度的热诱导的变化并且如果接收器和/或接收器区段之间的互连是刚性的，那么可以特别有利。铰接支架可以例如具有两个枢转轴，枢转轴中的每一个垂直于旋转轴定向。
在其中接收器包含容纳通过接收器的热传递流体流的一或多个流体通道的变化形式中，太阳能收集器可以包含在太阳能收集器操作期间被太阳能收集器至少部分遮蔽的热交换器。热交换器可以是例如附接到支撑结构并且随支撑结构旋转的被动热交换器。所述被动热交换器可以是或包含例如在操作太阳能收集器期间被反射器遮蔽的鳍片管。接收器还可以包含热交换器鳍片。
反射器可以包含例如沿着旋转轴端对端布置的多个反射器区段，相邻反射器区段的末端相对于彼此垂直偏移以形成倾斜反射器区段的重复图案。相邻反射器区段的偏移末端可以重叠。这一布置可以减少或消除在接收器上通过反射器区段之间的间隙投射的阴影。
反射器或反射器区段可以包含例如多个反射器-面板组合件，每一反射器-面板组合件包含并排布置在柔性面板的上表面上并且平行于旋转轴定向的多个线性延伸反射元件。每一反射器-面板组合件还可以包含布置在柔性面板下并且平行于线性延伸反射元件定向的多个纵向反射器支撑件。太阳能收集器可以包含延伸离开旋转轴以支撑反射器的多个横向反射器支撑件和附接到每一横向反射器支撑件的多个支架，其中纵向反射器支撑件的末端附接到支架并且由支架支撑。纵向反射器支撑件可以扣到支架上，例如其中纵向反射器支撑件上的特征与支架上的互补特征互锁。纵向反射器支撑件附接到支架可以迫使柔性面板的末端抵靠着横向反射器支撑件的弯曲边缘，从而在反射器-面板组合件上施加所需反射器曲率。反射器-面板组合件可以沿着旋转轴端对端成一直线布置，其中相邻反射器-面板组合件的末端相对于彼此垂直偏移以形成倾斜反射器-面板组合件的重复图案。相邻反射器-面板组合件的偏移末端可以重叠。
太阳能收集器可以包含界定旋转轴的扭矩管和在底层表面，例如地面或屋顶上方支撑扭矩管的多个支撑柱。支撑柱可以各包含在旋转轴以下的颈区，所述颈区为一部分支撑结构提供空隙并且从而扩展太阳能收集器可以旋转的角度范围。
在另一个方面中，太阳能收集器包含：包含太阳电池的线性延伸接收器；平行于接收器的长轴定向并且固定在相对于接收器的位置的线性延伸凹槽反射器；以及线性延伸支撑结构，所述支撑结构支撑接收器和反射器并且枢转地安装以适应支撑结构、反射器以及接收器围绕与接收器长轴平行的旋转轴的旋转以将太阳辐射聚集到太阳电池上。凹槽反射器包含沿着旋转轴布置的反射器区段或沿着旋转轴端对端布置的两个或两个以上反射器区段。支撑结构包含平行于旋转轴延伸以支撑一或多个反射器区段的多个纵向反射器支撑件和从旋转轴横向延伸以支撑纵向反射器支撑件的多个横向反射器支撑件。每一横向反射器支撑件位于反射器区段末端处或接近反射器区段末端。
在未附接到太阳能收集器的自由状态中，每一纵向反射器支撑件具有在组装太阳能收集器中通过重力而扁平化或实质上扁平化的曲率。纵向反射器支撑件的自由状态曲率从而补偿反射器上的重力以防止每一反射器区段在其支撑横向反射器支撑件之间下垂。横向反射器支撑件和“预弯折”纵向反射器支撑件的这种配置可以用于上文概括或者本说明书中所公开的聚光太阳能收集器变化形式中的任一种。
所属领域的技术人员在结合首先简短描述的随附图参考以下本发明的更详细描述时将更显而易知本发明的这些和其它实施例、特征以及优点。
附图说明
图1A到1C分别显示实例太阳能收集器的前透视图、后透视图以及末端视图。
图2A和2B分别显示成一直线布置并且由放置在其之间的驱动器共同驱动的图1A到1C的两个实例太阳能收集器的前透视图和后透视图。
图3A和3B分别显示图1A到1C的实例太阳能收集器的平面图和透视图，其更清楚地显示接收器支撑件的布置。
图4A、4B以及4C分别显示通过连接器彼此刚性耦合的实例太阳能收集器的两个接收器区段的透视图、耦合到连接器的接收器区段中的一个的末端视图以及通过连接器彼此耦合的两个接收器区段的平面图。
图5A和5B分别显示在实例太阳能收集器中支撑接收器的一个末端的铰接支架和在远离接收器末端的中间位置支撑接收器的另一铰接支架。
图6显示实例太阳能收集器的末端的透视图，其中可见安装在反射器下的被动热交换器。
图7A和7B分别显示实例横向反射器支撑件的平面图和横向反射器支撑件的支臂的横截面图。
图8显示实例太阳能收集器的底侧的透视图，其说明图7的横向反射器支撑件与扭矩管的附接。
图9A和9B显示实例安装在柱上的回转驱动器的透视图，并且图9C显示同一回转驱动器的侧视图。
图10A到10C显示实例扭矩管支撑件的三个透视图。
图11显示在一个位置处垂直于旋转轴的实例太阳能收集器的横截面图，其说明由实例轴承座的颈部提供的额外旋转空隙。
图12A显示实例反射器-面板组合件的透视图，图12B显示折曲成弯曲轮廓的实例反射器-面板组合件的横截面图，图12C显示在松弛平坦轮廓中实例反射器-面板组合件的横截面图，图12D显示实例反射器-面板组合件的一部分的特写横截面图，并且图12E显示在反射器-面板组合件中将纵向反射器支撑件的凸缘面板接合到柔性面板的互搭接头的特写横截面图。
图13A显示实例反射器-面板组合件的底侧的透视图，并且图13B显示两个实例反射器-面板组合件和实例横向反射器支撑件的透视图。
图14A到14B分别显示经配置以将实例反射器-面板组合件中的纵向反射器支撑件附接到实例横向反射器支撑件的实例支架的透视图和平面图。
图15A显示以垂直偏移和重叠方式附接到实例横向反射器支撑件的两个实例反射器-面板组合件的透视图，并且图15B到15C显示所述垂直偏移和重叠反射器-面板组合件的侧视图。
图16显示实例预弯折纵向反射器支撑件。
具体实施方式
以下详细描述应参看图阅读，其中贯穿不同的图，相同的参考标号是指相同的元件。图(其未必按比例)描绘选择性实施例并且并不打算限制本发明的范围。详细描述以举例的方式而不以限制的方式来说明本发明的原理。这一描述将明确地使所属领域的技术人员能够制造并且使用本发明，并且描述了本发明的若干实施例、修改、变化形式、替代方案以及用途，包括目前被认为是进行本发明的最佳模式者。
除非上下文另外明确指示，否则如本说明书和所附权利要求书所用，单数形式“一个(种)(a/an)”和“所述”包括多个指示物。此外，术语“平行”打算意指“平行或实质上平行”并且涵盖与平行几何形状的微小偏差，而不是要求本文中所描述的任何平行布置完全平行。术语“垂直”打算意指“垂直或实质上垂直”并且涵盖与垂直几何形状的微小偏差，而不是要求本文中所描述的任何垂直布置完全垂直。
本说明书公开可以用来收集太阳能以提供电、热或电与热的组合的设备、系统以及方法。
现参看图1A到1C，实例太阳能收集器100包含：线性延伸接收器110；平行于接收器长轴定向并且固定在相对于接收器的位置的线性延伸反射器120；以及线性延伸支撑结构；所述支撑结构支撑接收器和反射器并且枢转地安装以适应支撑结构、反射器以及接收器围绕与接收器平行的旋转轴的旋转。在所说明的实例中，支撑结构包含由柱135枢转地支撑的扭矩管130，横向反射器支撑件140以及接收器支撑件150、160以及170，其所有都如下文进一步描述。所说明的支撑结构的旋转轴与扭矩管的中心长轴重合。适合时还可以使用其它支撑结构配置。在操作中，支撑结构、反射器以及接收器围绕旋转轴旋转以追踪太阳的位置以使得将入射在反射器120上的太阳辐射聚集到接收器110上的线性焦点。
在所说明的实例中，太阳能收集器100包含九个实质上相同的反射器/接收器模块，其各包含接收器区段和反射器区段。模块成一直线布置，其中每一模块放置在一对横向反射器支撑件之间并且由所述支撑件部分支撑，接收器区段互连以形成接收器110，并且反射器区段互连以形成反射器120。接收器和反射器区段的互连如下文进一步描述。尽管显示收集器100包含九个反射器/接收器模块，但可以使用任何适合数目的所述模块。举例来说，如果接收器包含太阳电池，那么所用模块的数目可以基于所需工作电压来选择。在所说明的实例中，串联互连的九个模块中的太阳电池提供大致1000伏的工作电压。
在所说明的实例中每一反射器区段包含四个反射器-面板组合件180，其共同跨越反射器120的宽度。反射器-面板组合件中的两个并排布置在扭矩管的一侧上，并且其它两个反射器-面板组合件并排布置在扭矩管的另一侧上。每一反射器-面板组合件包含并排布置并且平行于接收器长轴定向的多个线性延伸反射元件190。尽管所说明的实例每个模块包括四个反射器-面板组合件，但反射器区段可以包括任何适合数目的反射器-面板组合件。如下文进一步描述，横向反射器支撑件140可以在垂直于旋转轴的平面上在反射器-面板组合件上施加抛物线型曲线、大致抛物线型曲线或任何其它适合的曲线。线性延伸反射元件190可以从而定向以形成线性菲涅耳(Fresnel)(例如，抛物线型)凹槽反射器，其线性焦点位于或大致位于接收器110的面向下水平表面处。
在所说明的实例中，线性延伸反射元件190是扁平或实质上扁平的板状反射器，其长度是例如约600毫米(mm)到约3700mm，通常约2440mm，并且宽度是例如约25mm到约700mm，通常约75mm。可以选择反射元件的宽度以与在其上收集器聚集太阳辐射的接收器表面的宽度(例如，太阳电池的宽度)匹配或大致匹配。反射元件190可以是或包含例如任何适合的前表面或后表面反射镜。反射元件190的反射特性例如可以由任何适合的金属或电介质涂层或抛光金属表面产生。任选地，每一反射元件190可以具有垂直于其长轴，进一步将其反射到接收器的太阳辐射聚焦的曲率。尽管在所说明的实例中每一反射器-面板组合件包含九个线性延伸反射元件190，但可以在反射器-面板组合件中使用任何适合数目的反射元件190。下文更详细地描述实例反射器-面板组合件。
每一接收器区段包含下表面115，反射器120将太阳辐射聚集到所述下表面115上。下表面115在反射器120上方水平定向，通过其意指下表面115的平面垂直于反射器120的光轴。(垂直于反射器120的线性焦点的任何路径(其中沿着那一路径行进的光线反射到线性焦点)是反射器120和收集器100的光轴)。下表面115包含从聚集的太阳辐射产生电的太阳电池(未显示)。不产生电的接收器吸收的聚集太阳辐射替代地加热接收器。接收器110和其区段包括一或多个冷却剂通道，通过所述通道热传递流体，通常液体，可以流动以收集所述热的一部分。出于这一目的，可以使用任何适合的热传递流体。使用太阳电池与所述主动冷却/热收集的组合允许接收器通过冷却太阳电池更高效地产生电。另外，所捕获的热可以具有商业价值。
在所说明的实例中接收器区段各包含挤压金属衬底，所述金属衬底包括整体形成的冷却剂通道并且跨越反射器/接收器模块的长度。太阳电池层压或者附接到衬底的下表面以形成下表面115。尽管在所说明的实例中接收器包含太阳电池和容纳热传递流体流的冷却剂通道两者，但还可以使用其它配置。举例来说，接收器可以包括太阳电池但缺乏冷却剂通道，或可以包括冷却剂通道但缺乏太阳电池。更一般地说，可以使用任何适合的接收器配置。适合的接收器配置可以包括描述于本说明书中以及公开于2009年11月19日提交的标题是“用于聚光光伏-热系统的接收器(Receiver For ConcentratingPhotovoltaic-Thermal System)”的美国专利申请第12/622,416号，和2010年5月5日提交的标题也是“用于聚光光伏-热系统的接收器”的美国专利申请第12/744,436号中的那些配置，这两个专利申请以全文引用的方式并入本文中。
再次参看图1B到1C，实例太阳能收集器100由附接到扭矩管130的一个末端的安装在柱上的回转驱动器200可旋转地驱动。现参看图2A到2B，两个太阳能收集器100可以沿着共用旋转轴成一直线布置并且通过放置在收集器100之间的共用回转驱动器200可旋转地驱动。如下文进一步描述，两个收集器的扭矩管130可以例如附接到电动机驱动的回转齿轮的相对面。还可以使用任何其它适合的驱动器配置。太阳能收集系统可以包含例如单个太阳能收集器100、两个或两个以上个别(非耦合)太阳能收集器100、单对共同驱动的太阳能收集器100、两对或两对以上所述共同驱动的太阳能收集器或个别太阳能收集器和共同驱动的太阳能收集器对的任何适合组合。
再次参看图1A到1C，其中接收器110的下表面115如所说明水平定向，如果接收器不水平定向，但替代地在相对于反射器120的光轴的角度下定向，那么反射器120可能具有比通常将所需的形状扁平(更浅)的形状。由于这一较扁平形状，反射器需要比较深反射器形状将所需的反射表面少的反射表面以收集相同量的太阳辐射。也由于反射器的较扁平形状，扭矩管130和其界定的旋转轴可以较低放置在反射器中，并且支撑扭矩管130的柱135可以主要地或完全在反射器120之后/下方放置。这允许柱135在任何需要的情况下沿着扭矩管130放置，不受反射器120的设计限制，除横向支撑件140附接到扭矩管的位置以外。
如上文所描述，图中所说明的实例太阳能收集器是模块化的。这种模块性可以促进太阳能收集器的制造和安装并且可以允许简单修改其长度，但不是必需的。另外，反射器120不必具有抛物线或大致抛物线曲率。可以使用适用于将太阳辐射聚集到接收器上的任何其它曲率。此外，反射器120不必包含如所说明的线性延伸反射元件190。替代地，反射器120或反射器120的模块化区段可以由单个连续反射元件、两个反射元件(例如，在反射器对称平面的每一侧上一个)或以任何其它适合的方式形成。扭矩管130可以被空间框架、桁架或任何其它适合的结构代替。
一般来说，由串联太阳电池串提供的电力由串中最低性能的太阳能电池决定。因此，投射在串中的甚至单个太阳电池上的阴影可能使整个串的性能显著降低。阴影越深，被遮蔽的太阳电池的性能并且因此串的性能降低得越多。这种使性能降低的阴影可以例如由在反射器上方支撑接收器的太阳能收集器中的结构，在所述支撑结构将阴影投射到反射器上(所述阴影通过反射器投影(例如，成像)到接收器上)时投射。
现参看图3A和3B，在实例中太阳能收集器接收器110由接收器支撑件150、160以及170支撑，所述支撑件经布置以减少其阴影对太阳能收集器性能的影响。单个接收器支撑件150位于收集器100的每一末端处。接收器支撑件150的下端安装在扭矩管130上，并且接收器支撑件150的上端通过铰接接收器支架(以下更详细描述)附接到接收器110的相对端。接收器支撑件150垂直定向，通过其意指所述支撑件平行于反射器120的光轴定向。此外，接收器支撑件150具有各处比扭矩管130窄的锥形梁的形式。因此，如果太阳能收集器100的旋转轴在北-南方向上定向，那么在收集器的操作中由接收器支撑件150投射的任何阴影将不落在反射器120上但将替代地沿着扭矩管130的长度投射或超出反射器120的末端。
主要接收器支撑件160是位于太阳能收集器100末端中间的位置处的笔直窄支柱或梁。在所说明的实例中，主要支撑件160以镜像对布置，其中一对支撑件160的个别支撑件位于沿着太阳能收集器的相同纵向位置处但在接收器110的相对侧上。替代地，支撑件160可以以交替支撑件160位于接收器110的相对侧上并且沿着收集器隔开，类似于下文描述的次要支撑件170来布置。还可以使用用于主要支撑件160的任何其它适合的位置。
主要支撑件160中的每一个在其下端附接到横向支撑件140的外端并且在其上端通过铰接接收器支架附接到接收器110。如在图3A的透视图和图3B的平面图中可见，所有主要接收器支撑件160在平行于收集器的旋转轴的相同方向上倾斜。确切地说，每一接收器支撑件160的定向可以由如图1C中所示的极角θ(theta)和如图3B的平面图中所示的方位角(phi)指定。极角θ是支撑件160和反射器120的光轴之间的角。方位角是支撑件160到垂直于反射器光轴的参考平面上的正交投影和所述参考平面中垂直于旋转轴的线之间的角度。因为其方位角不是0，所以接收器支撑件160沿着旋转轴倾斜。
在操作中，太阳能收集器100可以以其旋转轴在北-南或大致北-南定向上来布置，其中接收器支撑件160倾斜远离赤道。沿着旋转轴远离赤道的倾斜接收器支撑件160扩展每一支撑件沿着比在支撑件不倾斜的情况下长的接收器长度投射的阴影。举例来说，如果支撑件160沿着旋转轴不倾斜(方位角是0)并且太阳在正上方，那么在收集器的操作期间，由支撑件160投射到反射器120上的阴影将是垂直于旋转轴的线，并且反射器120将聚集所述阴影到宽度与支撑件大约相同的接收器的单横向带上。也就是说，被支撑件160遮蔽的每一线性反射元件190将把支撑件160的阴影投影到接收器上的相同位置上。如果替代地太阳在正上方并且支撑件160倾斜远离赤道，那么在收集器的操作期间由支撑件160投射到反射器120上的阴影将是与旋转轴成对角线延伸的线，并且反射器120将跨越比支撑件宽度宽的接收器长度扩展阴影。也就是说，被支撑件160遮蔽的每一线性反射元件190将把支撑件160的阴影投影到接收器的不同位置上，尽管相邻所述投影可能部分重叠。支撑件160远离赤道的倾角越大，越多的其阴影将沿着接收器扩展。当太阳不在正上方时远离赤道的倾斜支撑件160具有类似阴影扩展影响。
扩展由支撑件沿着接收器的较大长度投射的阴影使得阴影不太深并且因此减少其对个别太阳电池的性能的影响。胜于聚集阴影使单个太阳电池的性能显著降低，扩展阴影使大量太阳电池的性能以较少量降低。因为最低性能太阳电池可以控制整个串的性能，所以如刚才所描述扩展阴影可以通过改善最低性能的遮蔽太阳电池的性能来改善串的总体性能。
可以选择接收器支撑件160的倾角例如以使得对于太阳能收集器的预期位置(纬度)，由接收器支撑件160投射到接收器110上的阴影无一者在一天或一年的任何时间将接收器中的任何个别太阳电池的照明减少例如大于约3％，大于约6％或大于约15％。另外或替代地，可以选择接收器支撑件的倾角以使在一些预定时间段过程中，如在一年过程中，或在一年的某一部分过程中(例如在冬季期间或在夏季期间)，或在一天的过程中，或在一天的某一部分的过程中，其阴影对由收集器产生的电力总量的影响最小化。刚才描述的各种性能标准可以满足在例如离赤道≤约45度，离赤道≤约35度，或离赤道≤约20度的纬度处的位置。
支撑件160可以在例如≥约35度，≥约25度，或≥约20度的方位角(如上文所定义)下定向。一般来说，较薄支撑件160投射较薄阴影并且因此可能需要较不倾斜远离赤道(较小方位角)以实现与使用较厚但较倾斜支撑件的收集器相同的性能。支撑件160可以具有例如约1900mm到约2400mm的长度和垂直于其长轴的例如约15mm到约30mm的厚度或直径。支撑件160可以由钢、其它金属或任何其它适合的材料形成。在所说明的实例中，接收器支撑件160由约2.1米长度的24毫米外径钢管形成。
次要接收器支撑件170也是位于太阳能收集器100末端中间的位置处的笔直窄支柱或梁。次要支撑件170中的每一个在其下端附接到横向支撑件140的外端并且在其上端通过铰接接收器支架附接到接收器110。在所说明的实例中，次要支撑件170以交替支撑件170位于接收器110的相对侧上并且沿着收集器隔开来布置，并且对于每对主要支撑件160，存在单个次要支撑件170，其中次要支撑件和主要支撑件对附接到同一铰接接收器支架(图5A)。还可以使用次要支撑件170的任何其它适合的布置。次要支撑件170在沿着旋转轴的与主要支撑件相同的方向上但在较大方位角下倾斜。因此，由次要支撑件170投射的阴影沿着接收器比由主要支撑件投射的阴影甚至更远扩展。
主要支撑件160处于压缩中。次要支撑件170处于张力下并且可以因此比主要支撑件薄。支撑件170可以具有例如约3100mm到约4100mm的长度和垂直于其长轴的例如约5mm到约20mm的厚度或直径。支撑件170可以由钢、其它金属或任何其它适合的材料形成。此外，因为次要支撑件170处于张力下，其可以任选地是拉线(例如，张紧的钢索)而非刚性支柱或梁。在所说明的实例中，接收器支撑件170由约3.7米长度的18毫米外径钢管形成。
在所说明的实例中，位于太阳能收集器100末端之间的位置处的所有接收器支撑件(即，所有主要支撑件160和所有次要支撑件170)如上文所描述在沿着旋转轴的相同方向上倾斜。尽管所说明的实例显示在沿着旋转轴的相同方向上以相同方位角倾斜的所有主要支撑件，但对于不同主要支撑件，倾角(方位角)可以替代地不同。类似地，次要支撑件可以都以相同方位角在沿着旋转轴的方向上倾斜，如所说明，或以不同方位角倾斜。另外，位于太阳能收集器100末端之间的位置处的一些或所有接收器支撑件可以与所说明不同定向，例如不沿着旋转轴倾斜或朝向赤道倾斜。更一般地说，尽管上文刚才所描述的接收器支撑件配置可以是有利的，但还可以使用任何其它适合的接收器支撑件配置。
在所说明的实例中，相邻模块的接收器区段端对端刚性互连以形成接收器110，并且通过用铰接支架将接收器支撑件150、160以及170附接到接收器110来适应接收器110的热膨胀。现参看图4A到4C，两个重叠接收器区段110A和110B与实例连接器210刚性连接。连接器210包含顶面板210A、从顶面板向下弯折约90度的两个侧面板210B、各从侧面板朝外弯折约90度成与顶面板定向平行的定向的两个凸缘面板210C以及各从凸缘面板向下弯折约90度的两个下侧面板210D。在所说明的实例中连接器210由钢片形成，但还可以使用任何其它适合的材料。
在所说明的实例中，接收器区段包括在其上表面中的平行于接收器长轴延伸的槽215。连接器210经配置并且放置成沿着接收器的上侧延伸，重叠两个相邻接收器区段的末端，其中其凸缘面板210C中的螺栓通孔(未显示)与接收器区段中的槽215对准，并且连接器的下侧面板210D与槽215的外壁接触或靠近所述外壁。连接器210通过插入凸缘面板210C中的通孔中以接合螺母225的螺栓220附接到接收器区段，所述螺母通过槽上的上唇部保留在接收器区段的槽215中。但是替代地可以使用任何其它适合的紧固件或紧固方法。连接器210将相邻接收器区段刚性维持为相对于彼此端对端。另外，连接器210中的多个90度弯折部使接收器区段之间的接头刚性地抗弯折。尽管使用实例连接器210可以是有利的，但还可以使用适用于刚性互连接收器区段的任何其它连接器。
可以以任何适合的方式进行接收器区段之间的电互连。相邻接收器区段之间的流体互连可以例如用和接收器区段末端中的与接收器区段中的冷却剂通道连通的开口成一直线布置的连接器进行。现参看图4B的末端视图，在所说明的实例中接收器区段各包括延伸区段长度的两个平行冷却剂通道，并且接收器区段的端面包括各与冷却剂通道中的一个连通的两个开口230。现参看图4C的平面图，相邻接收器区段中的对应冷却剂通道与流体连接器235互连。流体连接器235是对称的，两个末端235A各被配置以与接收器区段末端中的开口配合。在安装连接器的情况下，冷却剂可以从一个接收器区段中的冷却剂通道通过流体连接器235流动到另一接收器区段中的对应冷却剂通道中。流体连接器235和接收器区段末端中的开口230之间的密封可以例如用常规柔性密封材料来促进。在所说明的实例中，开口230包含置于其周界周围的密封材料240，但所述密封材料可以替代地或另外置于连接器235上。
与替代流体互连方案相比，使用所述直线流体互连可以有利地降低接收器区段之间的压降并且降低成本。但是还可以使用以流体方式互连接收器区段的任何其它适合的方式。
如果接收器区段之间的互连是刚性的，那么所述互连不显著适应在太阳能收集器的操作期间接收器的热膨胀。在所说明的实例中，热膨胀替代地被接收器和接收器支撑件之间的铰接连接适应。这些铰接连接可以朝外或朝内在接收器长轴的方向上枢转以适应接收器长度的增加或减少。这一枢转动作伴随着接收器高度的不显著变化，其不影响太阳能收集器的性能。
现参看图5A和5B，位于接收器末端处的接收器支撑件150通过铰接支架245附接到接收器，所述铰接支架各包含附接到接收器支撑件150的顶部并且在接收器110上方投影的支臂250和枢转地从支臂250悬吊下来并且枢转地附接到接收器上表面上的连接器210的铰链255。(在这种情况下，连接器210不定位以互连两个接收器区段)。铰链255可以围绕在其上端的第一枢转轴260并且围绕在其下端的第二枢转轴265摆动，两个枢转轴都垂直于接收器长轴定向，以适应接收器长度的变化。类似地，主要接收器支撑件160和次要接收器支撑件170通过铰接支架270附接到接收器，所述铰接支架各包含上帽盖部分275，接收器支撑件附接到所述上帽盖部分，和枢转地从帽盖275悬吊下来并且枢转地附接到接收器上表面上的连接器210的铰链255。铰链255可以围绕在其上端的第一枢转轴260并且围绕在其下端的第二枢转轴265摆动，两个枢转轴都垂直于接收器长轴定向，以适应接收器长度的变化。在所说明的实例中铰链255、支臂250以及帽盖部分275由钢片形成，但还可以使用任何其它适合的材料。
尽管在所说明的实例中接收器区段刚性互连，但其可以是有利的但不必需。替代地可以使用柔性互连。替代地，一些接收区段对之间的互连可以是刚性的而其它接收器区段对之间的互连是柔性的。在接收器和接收器支撑件之间使用铰接连接以适应刚性接收器的热膨胀也可以是有利的，但不必需。
热传递流体可以用泵(未显示)循环通过接收器110。泵可以任选地安装在旋转支撑结构上(例如扭矩管上)以使得其固定在相对于接收器的位置，这可以促进泵和接收器之间的流体互连。但是这不必需。替代地泵可以位于任何其它适合的位置。热传递流体电路可以包含膨胀箱(未显示)以适应由热传递流体温度变化引起的电路中热传递流体的体积的变化。膨胀箱可以安装在旋转支撑结构上(例如扭矩管上)或任何其它适合的位置中。
热传递流体电路还可以任选地包括被动热交换器、主动热交换器(例如翅扇式热交换器)或被动和主动热交换器两者，其在热传递流体再循环通过接收器之前去除来自热传递流体的热。这些热交换器可以例如被放置以使得在操作期间其被太阳能收集器遮蔽或至少部分遮蔽。热交换器可以例如安装在旋转支撑结构上(例如扭矩管、横向反射器支撑件和/或接收器支撑件上)。
现参看图5A和图6，在所说明的实例中已经在接收器110中加热的热传递流体通过流体歧管280离开接收器到管道285，穿过管道285到集管290A和290B，并且然后从集管通过被动热交换器295流动到位于太阳能收集器另一端的泵。泵然后使热传递流体再循环通过接收器。热交换器295通过挂钩300附接到横向反射器支撑件140的底侧。在这一位置，在太阳能收集器的操作期间热交换器295被反射器120遮蔽。
在所说明的实例中，热交换器295由鳍片铝管形成，热传递流体通过所述鳍片铝管传送。鳍片铝管的内径可以是例如约10mm到约35mm，通常约18mm。鳍片的高度可以是例如约8mm到约40mm，通常约15mm。鳍片管可以具有例如每英寸约3到约8个鳍片，通常约5个。适合的鳍片铝管可以获自例如中国浙江宁波的宁波盈路制冷设备有限公司(Ningbo Winroad Refrigeration Equipment Co.Ltd,Ningbo,Zhejiang,China)。这种鳍片管热交换器可以放置在除如所说明以外或代替如所说明的任何其它适合的位置中。
再次参看图4A到4B，在所说明的实例中接收器包含任选的热交换鳍片305，其平行于接收器长轴延伸。鳍片305促进热传递流体在离开接收器之前的被动制冷。
用于冷却热传递流体的热交换器可以将收集的热排出到局部环境，对于上文所描述的鳍片管热交换器295和接收器110上的鳍片305也是这样。但是热传递流体收集的热可以具有商业价值。任选地，可以提供从热传递流体提取的热以被热应用(如电力产生、热驱动冷却器的操作或加热)使用。
如以上在图1A到1C的描述中所述，反射器120由横向反射器支撑件140支撑。现参看图7A到7B，在所说明的实例太阳能收集器中横向反射器支撑件140各包含枢轴接头140A和两个支臂140B，在枢轴接头每一侧上一个。枢轴接头140A具有弯曲以顺应扭矩管的圆柱形表面的大致半球形上边缘。如图7B中所示，每一支臂140B具有底部面板140C和两个侧壁140D和140E，其形成大致U形横截面，其中侧壁140D和140E具有不同高度。横梁140F固定侧壁140D和140E。再次参看图7A，侧壁140D和140E的上部边缘具有抛物线或大致抛物线曲率。在组装太阳能收集器中，这些上部边缘将其曲率施加在其支撑的反射器120的部分上。枢轴接头140A和支臂140B可以由例如钢片形成。但是替代地可以使用任何其它适合的材料。支臂140B可以用螺栓或用任何其它适合的紧固件或紧固方法附接到枢轴接头140A。
图7A还显示附接到横向支撑件140的大致U形支架310。下文进一步描述的支架310用于将纵向反射器支撑件附接到横向反射器支撑件。纵向反射器支撑件也如下所述。
横向反射器支撑件140可以附接到扭矩管130，如图8中所示。具有经成形以顺应扭矩管的圆柱形表面的弯曲上边缘的新月状支架315沿着扭矩管表面边缘焊接到扭矩管表面。螺栓或其它适合的紧固件穿过新月形支架315中的清晰孔(未显示)并且通过枢轴接头140A中的槽140G以将横向反射器支撑件140附接到扭矩管130。举例来说槽140G允许横向反射器支撑件140的定向的大约+/-5度调整，其可以用于适应扭矩管130上新月形支架315的未对准。
还可以使用用于横向反射器支撑件140的任何其它适合的配置和用于将横向反射器支撑件附接到扭矩管的任何其它适合的方法。
扭矩管130可以是例如外径是例如约100mm到约300mm，通常约200mm并且长度是例如约2.4米到约100米，通常约12米的钢管。还可以使用用于扭矩管的任何其它适合的材料和尺寸。
如以上在图1A到C和图2A到2B的描述中所述，扭矩管130由柱135枢转地支撑并且从一端通过安装在柱上的回转驱动器200可旋转地驱动。现参看图9A到9C，回转驱动器200安装在柱317上并且包含驱动回转齿轮325的电动机320。凸缘330附接到回转齿轮的表面和扭矩管的末端以将扭矩管耦合到回转驱动器。在其中回转驱动器200放置在两个成直线的太阳能收集器(例如，图2A到2C)之间并且共同驱动所述太阳能收集器的变化形式中，两个收集器的扭矩管可以通过单独凸缘330耦合到回转驱动器的相对面。回转驱动器200可以是例如可购自中国江苏江阴市的江阴华方新能源高科设备有限公司(H-Fang)(Jiangyin Huafang New Energy Hi-Tech Equipment Co.,Ltd.,Jiangyin City,Jiangsu,China)的VE9A型回转驱动器。尽管所说明的回转驱动器布置可以是有利的，但替代地可以使用任何其它适合的驱动器布置。
除由安装在柱上的回转驱动器200驱动并且部分支撑以外，扭矩管130由安装在柱上的轴承枢转地支撑。现参看图10A到10C，在每一支撑柱135处，扭矩管穿过由安装在柱135上的轴承座335支撑的轴承(未显示)。轴承座帽盖340用螺栓栓或者紧固到轴承座335以将轴承保留在位置上。通过这一布置，具有附接轴承座335的柱135可以放置在所需位置，扭矩管130然后可以放置在其中其轴承放在轴承座335中的位置，并且然后可以附接轴承座帽盖340以将扭矩管固定在适当的位置。
轴承座335和轴承座帽盖340可以由例如铸钢或机器加工钢形成。还可以使用任何其它适合的材料。任何适合材料的任何适合轴承可以用于刚才描述的布置。
柱135可以沿着扭矩管130以例如约2.4米到约12米，通常约5.5米的间隔放置。在所说明的实例中，柱135是工字钢梁(steel I-beam)，但还可以使用可以附接轴承座335的任何适合的柱配置。在柱配置的选择中这种灵活性允许柱135适合于土壤条件。举例来说，柱135可以是被击打的柱或可以适合于插入混凝土地基中或附接到混凝土地基。
再次参看图10A到10C，在所说明的实例中轴承座335包含位于收集器的旋转轴以下的较窄颈部345。现参看图11，颈部345为位于反射器120下方的纵向反射器支撑件提供额外空隙，允许反射器120与在轴承座335不包括颈部345的情况下相比在两个旋转方向上在较大角度范围内旋转。
尽管刚才描述的用于扭矩管130的安装在柱上的布置可以是有利的，但还可以使用任何其它适合的安装布置。
如上所述，在所说明的实例中每一模块中的反射器区段包含四个反射器-面板组合件180，尽管还可以使用任何其它适合数目的反射器-面板组合件。现参看图12A到12D，每一反射器-面板组合件包含并排布置在柔性面板350上的多个线性延伸反射元件190。如果不向其施加外力，那么柔性面板350维持扁平配置(图12C)，但可以通过反射器支撑件施加到反射器-面板组合件的力折曲以呈现反射器120所需的弯曲(例如，抛物线或大致抛物线)形状。相邻反射元件190之间的间隙355(图12D)被标定尺寸例如以提供允许面板350弯折成所需弯曲轮廓而在相邻反射元件之间不存在接触的空隙。面板350可以主要地沿着对应于间隙355的区域弯折，并且可以任选地通过划痕或开槽沿着那些区域减弱例如以进一步促进弯折。面板350可以由例如钢片形成并且当扁平时其可以具有垂直于反射元件190的长轴的例如约300mm到约1500mm，通常约675mm的宽度，和平行于反射元件190的长轴的例如约600mm到约3700mm，通常约2440mm的长度。任何其它适合的材料、尺寸以及配置也可以用于面板350。
线性延伸反射元件190可以用例如涂布每一反射元件190的整个背面的粘结剂附接到柔性面板350。粘结剂涂层可以例如直接涂覆到位于反射元件190的背面上的反射(例如，银和/或铜)层或涂覆到反射层上的保护层。在所述变化形式中，除将反射元件附接到面板以外,粘结剂层可以使反射层免受腐蚀。使用所述保护性粘结剂层可以有利地减少将其它保护性涂层(如漆层)涂覆到反射层的背面的任何需要。粘结剂可以是例如喷涂粘结剂，如可购自3M公司的3MTM 94CA喷雾粘结剂。粘结剂层的厚度可以是例如约0.05mm到约0.5mm，通常约0.2mm。喷涂粘结剂可以优选地仅仅涂覆到反射元件的背面，或仅仅涂覆到附接反射元件的柔性面板350的顶面，而非同时涂覆到反射元件的背面和柔性面板的顶面。替代地，喷涂粘结剂可以涂覆到柔性面板的顶面和反射元件的背面两者，但这可能增加工序、复杂性以及费用。还可以使用任何其它适合的粘结剂、任何适合的紧固件或任何其它适合的紧固方法来将反射元件190附接到面板350。
再次参看图12A到12D，每一反射器-面板组合件180还包含附接到面板350的底侧并且平行于反射元件190的长轴延伸的多个纵向反射器支撑件360。如下文更详细地描述，在组装太阳能收集器100中纵向反射器支撑件360垂直于横向反射器支撑件140定向并且附接到所述横向反射器支撑件。纵向反射器支撑件360从而沿着收集器的旋转轴向反射器-面板组合件180，并且因此向反射器120提供强度和刚度。
现特定参看图12D，在所说明的实例中每一纵向反射器支撑件360由钢片形成为凹槽状配置，其具有由平行侧壁360A和360B界定的横截面、垂直于侧壁360B定向的底部面板360C以及与底部面板360C和侧壁360A形成钝角的倾斜底壁360D。如所说明的倾斜底壁360D允许最接近扭矩管定位的纵向反射器支撑件360更好地适应由轴承座335的颈区345产生的空隙，如图11中所示。每一纵向反射器支撑件360还包含从侧壁360A和360B朝外垂直延伸的凸缘面板360E。在所说明的实例中，纵向反射器支撑件360的凸缘面板360E用铆钉365附接到柔性面板350。还可以使用任何其它适合的紧固件、任何适合的粘结剂或任何其它适合的紧固方法来将纵向反射器支撑件360附接到柔性面板350。纵向反射器支撑件360可以用如图12E中所示的互搭接头附接到柔性面板350，例如其中柔性面板350的一部分和纵向反射器凸缘面板360E的一部分重叠并且然后形成为机械地互锁。所述互搭接头可以用例如常规金属片互搭工具形成。
为了促进在反射元件190之间的间隙355处的柔性面板350的弯折，每一纵向反射器支撑件360可以经布置以位于单个反射元件190之下，如图12D中所示。替代地，纵向反射器支撑件360可以经布置以桥接反射元件190之间的间隙355。
纵向反射器支撑件360的长度可以是例如约600mm到约3700mm，通常约2375mm，深度(面板350到底壁360C)是例如约25mm到约150mm，通常约50mm，并且宽度(壁360A到壁360B)是例如约25mm到约150mm，通常约75mm。还可以使用用于纵向反射器支撑件360的任何其它适合的材料、尺寸以及配置。
在所说明的实例中每一反射器-面板组合件180附接到一对相邻横向反射器支撑件140并且在其末端处由所述横向反射器支撑件支撑从而形成跨越单个反射器区段的一部分反射器120。用于实现此的适合方法和配置可以包括例如2012年9月14日提交的标题是“太阳能收集器(Solar Energy Collector)”的美国专利申请第13/619,881号、2012年9月14日提交的标题也是“太阳能收集器”的美国专利申请第13/619,952号、2012年10月2日提交的标题也是“太阳能收集器”的美国专利申请第13/633,307号以及2012年10月12日提交的标题也是“太阳能收集器”的美国专利申请第13/651,246号中公开的那些，所有所述专利申请都以全文引用的方式并入本文中。还可以使用任何其它适合的方法或布置。
如图13A到13B中所示，在所说明的实例中每一反射器-面板组合件的柔性面板350的相对端由横向反射器支撑件140的侧壁140D的弯曲边缘或侧壁140E(也参见图7B)的弯曲边缘支撑。在柔性面板350下面的纵向反射器支撑件360附接到横向反射器支撑件140上的支架310。如此附接，纵向反射器支撑件360和支架310抵靠着横向反射器支撑件140的侧壁140D和140E的弯曲支撑边缘牵拉柔性面板350的末端，迫使柔性面板350顺应那些支撑边缘的形状并且从而使反射元件190在柔性面板350上定向以形成具有所需曲率的反射器。如图13B中所示，位于太阳能收集器100中的中间位置处的每一横向反射器支撑件140支撑两个相邻反射器区段的反射器-面板组合件。位于太阳能收集器100的末端处的横向反射器支撑件必要地仅仅支撑一个反射器区段的反射器-面板组合件。
可以用任何适合的紧固件、粘结剂或其它紧固方法将纵向反射器支撑件360附接到支架310。如在所说明的实例中，下文进一步论述，纵向反射器支撑件360可以通过支撑件360和支架310上的任何适合的互补互锁特征的接合扣到支架310。互补互锁特征中的一者或两者可以经配置以具有足够弹性来折曲以允许支撑件360安装在支架310中并且然后提供将互补特征保留在互锁配置中的复原力。适合的互补互锁特征可以包括例如凸块和槽、钩和槽、突出物和凹口以及弹簧夹和槽。
现参看图14A到14B，在所说明的实例中每一支架310包含将通过紧固件开口310B附接到横向反射器支撑件的背壁310A，附接到背壁310A的相对侧并且从背壁310A朝外垂直定向的侧壁310C，附接到背壁310A和侧壁310C并且垂直于背壁310A和侧壁310C定向的底壁310D，以及各靠近对应侧壁310C并且朝向对应侧壁310C倾斜的附接到底壁310的弹性弹簧夹310E。每一弹簧夹310E具有朝向最接近的侧壁310C朝外突出的三角形突出物310F。
再次参看图13A到13B以及图14A到14B，每一纵向反射器支撑件360的末端包含底槽360F和侧槽360G。在纵向反射器支撑件360搭扣附接到支架310期间，支架上的弹簧夹310E通过纵向支撑件360的底槽360F插入直到弹簧夹上的突出物310F突出通过纵向支撑件上的侧槽360G并且接合侧槽360G以将纵向支撑件保留在支架中。在这一过程中，弹簧夹310E通过与纵向支撑件侧壁360A和360B的内表面接触从其平衡位置最初偏转，然后当弹簧夹突出物310F快速穿过侧槽360G时回到其平衡位置。在后一配置中，三角形突出物310F的底表面接合侧槽360G的下边缘，互锁支架和纵向支撑件。
图15A显示如刚才所描述附接到横向反射器支撑件的两个反射器-面板组合件180。在所说明的实例中，侧槽360G沿着纵向支撑件360延伸比支架弹簧夹突出物310F的接合宽度长的距离。这允许弹簧夹沿着侧槽移动以适应例如支架310或纵向支撑件360的未对准。
支架310可以例如由模制塑料、钢片或任何其它适合的材料形成。尽管刚才所描述的所说明搭扣配置可以是有利的，但还可以使用用于支架310的任何其它适合的配置。另外，不必需使用支架310。如上所述，可以使用将反射器-面板组合件180附接到横向支撑件140的任何适合的方法。
沿着旋转轴成一直线布置并且端对端附接到共用横向反射器支撑件140的两个共面反射器-面板组合件一般通过较小间隙隔开以适应收集器的热诱导的膨胀和收缩并且以提供机械设计公差。反射器-面板组合件之间的间隙不反射光并且因此在反射器上相当于阴影，其可以通过反射器投影到接收器上。类似于如上文关于由接收器支撑件投射的阴影所描述，接收器上的由间隙产生的阴影可能使接收器上的太阳电池的性能降低。
现参看图15A到15C，在所说明的实例中两个反射器-面板组合件沿着旋转轴成一直线布置并且附接到共用横向反射器支撑件140，其中其相邻末端沿着反射器的光轴彼此垂直偏移，而非共面。由于反射器-面板组合件的相邻末端由具有不同高度的横向反射器支撑件侧壁140D和140E支撑，所以出现所述相邻末端的垂直偏移。这种垂直偏移允许反射器-面板组合件的相邻末端较近地放置在一起或甚至重叠，如图15B到15C中所示，而无相邻反射器-面板组合件之间的机械干扰的风险。通常，下部反射器-面板组合件末端放置在上部反射器-面板组合件末端下方。
在所说明的实例中，每一反射器-面板组合件在一端由一个横向反射器支撑件140的高侧壁140D支撑，并且在另一端由另一横向反射器支撑件140的短侧壁140E支撑，其中反射器-面板组合件的相邻末端垂直偏移而非共面。如图15B中所示，例如反射器-面板组合件可以以其中所有反射器-面板组合件在相同方向上倾斜并且反射器-面板组合件的相邻末端垂直偏移并且任选地以与屋顶叠瓦类似的图案重叠的重复图案布置。通常，反射器经定向以使得每一反射器-面板组合件的较高端比其较低端更靠近赤道。
如果反射元件190是前表面反射器，那么在刚才所描述的偏移反射器-面板几何结构中，平行光线370A和370B(图15B到15C)可以从相邻反射器-面板组合件的末端反射，不管天空中太阳的位置，光线之间无间隙。如果替代地反射元件190是后表面反射器，那么平行光线370A和370B可以从相邻反射器-面板组合件的末端反射，由上部反射器-面板组合件的侧边产生的间隙375阻挡从下部反射器-面板组合件反射。当太阳位于反射器正上方时，间隙375的宽度是0。如果反射器经定向以使得每一反射器-面板组合件的较高端比其较低端更靠近赤道，那么对于其它太阳位置，间隙375的宽度仅仅取决于太阳位置和后表面反射器上的上部透明层(例如玻璃)的厚度。可以因此通过使反射器上的透明层的厚度最小化来使间隙375的宽度最小化。如果反射器-面板组合件共面而非具有垂直偏移末端，那么间隙375将包括来自物理间隙，沿着旋转轴，在反射器-面板组合件的末端之间的份额(contribution)，以及来自一个反射器的侧边的阻挡从相邻反射器反射的份额。因此，在所说明的实例中间隙375可以有利地比在共面反射器-面板组合件的情况下小。
由反射器-面板组合件之间的间隙引起的接收器的不均匀照明还可以通过使反射器-面板组合件的末端成形以将反射光扩展成将另外是由间隙产生的接收器上的阴影来减少或消除。举例来说，另外共面反射器-面板组合件的末端可以向下(远离入射光)弯曲或弯折，以使得光线以交叉方式从相邻反射器-面板组合件的末端向接收器反射，使来自间隙的阴影模糊。
重力可能使反射器-面板组合件180在其支撑横向反射器支撑件140之间下垂，并且从而致使每一反射器-面板组合件呈现沿着收集器的旋转轴的略微凹曲率，使反射器120的形状变形。反射器沿着其长轴的所得周期凹曲率可能使接收器的照明沿着其长轴较不均匀并且因此降低接收器中的太阳电池产生电的效率。现参看图16，反射器-面板组合件下垂的趋势可以通过使用在其未附接到柔性面板350的自由状态中“预弯折”以具有向上略微凸曲率的纵向反射器支撑件360来抵消。在图16中，通过比较纵向支撑件360的弧形下表面与相邻参考虚直线390来显示这一曲率。选择纵向反射器支撑件360的这一曲率以具有补偿当反射器-面板组合件附接到收集器时由重力所引起的下垂的形状。也就是说，对于这些预弯折纵向反射器支撑件360(和因此预弯折反射器-面板组合件180)，当其附接到收集器时由重力所引起的下垂将反射器-面板组合件拉成沿着收集器的长轴的扁平配置而非凹曲率。(反射器-面板组合件的横向聚集曲率不受显著影响)。沿着长轴的这种扁平配置产生接收器沿着其长轴的更均匀照明，改善收集器的性能。
重力对反射器-面板组合件的形状的影响可以取决于收集器的定向并且可以例如对于与在太阳正午、清晨或傍晚时的操作对应的定向而不同。抵消下垂必需的“预弯折”可以因此也取决于收集器的定向。在这些情况下，可以优选地选择“预弯折”以消除在太阳正午时的下垂。
所述预弯折纵向反射器支撑件360和反射器-面板组合件180可以用于上文所描述的聚光太阳能收集器变化形式中的任一者。
本发明是说明性的而非限制性的。所属领域的技术人员根据本发明将显而易知其它修改，并且所述其它修改打算处于所附权利要求书的范围内。

Claims (80)

1.一种太阳能收集器，其包含：
包含太阳电池的线性延伸接收器；
平行于所述接收器的长轴定向并且固定在相对于所述接收器的位置的线性延伸凹槽反射器；以及
线性延伸支撑结构，所述支撑结构支撑所述接收器和所述反射器并且枢转地安装以适应所述支撑结构、所述反射器以及所述接收器围绕与所述接收器的所述长轴平行的旋转轴的旋转以将太阳辐射聚集到所述太阳电池上；
其中：
所述凹槽反射器包含沿着所述旋转轴布置的反射器区段或沿着所述旋转轴端对端布置的两个或两个以上反射器区段；
所述支撑结构包含平行于所述旋转轴延伸以支撑所述反射器区段的多个纵向反射器支撑件和从所述旋转轴横向延伸以支撑所述纵向反射器支撑件的多个横向反射器支撑件，每一横向反射器支撑件位于或接近反射器区段的末端；并且
在未附接到所述太阳能收集器的自由状态中，所述纵向反射器支撑件具有在组装太阳能收集器中通过重力而扁平化或实质上扁平化的曲率，所述纵向反射器支撑件的所述自由状态曲率从而补偿所述反射器上的所述重力以防止每一反射器区段在其支撑横向反射器支撑件之间下垂。
2.根据权利要求1所述的太阳能收集器，其中两个或两个以上反射器区段沿着所述旋转轴端对端布置，其中相邻反射器区段的末端相对于彼此垂直偏移。
3.根据权利要求2所述的太阳能收集器，其中所述反射器区段经布置以形成倾斜反射器区段的重复图案。
4.根据权利要求2所述的太阳能收集器，其中相邻反射器区段的所述垂直偏移末端重叠。
5.根据权利要求1所述的太阳能收集器，其中每一反射器区段包含并排布置在柔性面板的上表面上并且平行于所述旋转轴定向的多个线性延伸反射元件。
6.根据权利要求5所述的太阳能收集器，其包含附接到每一横向反射器支撑件的多个支架，其中所述纵向反射器支撑件的末端附接到所述支架并且由所述支架支撑。
7.根据权利要求6所述的太阳能收集器，其中所述纵向反射器支撑件扣到所述支架上，其中所述纵向反射器支撑件上的特征与所述支架上的互补特征互锁。
8.根据权利要求5所述的太阳能收集器，其中所述反射器区段到所述支撑结构的附接迫使所述柔性面板的末端抵靠着所述横向反射器支撑件的弯曲边缘，从而在所述反射器区段上施加所需反射器曲率。
9.根据权利要求5所述的太阳能收集器，其中两个或两个以上反射器区段沿着所述旋转轴端对端布置，其中相邻反射器区段的末端相对于彼此垂直偏移。
10.根据权利要求9所述的太阳能收集器，其中所述反射器区段经布置以形成倾斜反射器区段的重复图案。
11.根据权利要求9所述的太阳能收集器，其中相邻反射器区段的所述偏移末端重叠。
12.根据权利要求1所述的太阳能收集器，其中所述支撑结构包含经布置以在所述反射器上方支撑所述接收器的多个接收器支撑件，并且所述接收器支撑件中的每一个在沿着所述旋转轴的相同方向上倾斜。
13.根据权利要求12所述的太阳能收集器，其中所述多个接收器支撑件包含多个主要接收器支撑件和多个次要接收器支撑件，所述主要接收器支撑件处于压缩中，所述次要接收器支撑件处于张力下，并且所述次要接收器支撑件与所述主要接收器支撑件相比沿着所述旋转轴更倾斜。
14.根据权利要求12所述的太阳能收集器，其中所述旋转轴在北-南或大致北-南方向上定向，并且所述接收器支撑件倾斜远离赤道。
15.根据权利要求12所述的太阳能收集器，其包含处于所述太阳能收集器的每一末端处的末端接收器支撑件，所述末端接收器支撑件平行于所述反射器的光轴延伸以在所述反射器上方支撑所述接收器的外端。
16.根据权利要求12所述的太阳能收集器，其中所述接收器支撑件的下端附接到对应横向反射器支撑件的外端。
17.根据权利要求1所述的太阳能收集器，其中所述支撑结构包含多个接收器支撑件和多个铰接接收器支架，所述铰接接收器支架将所述接收器耦合到所述接收器支撑件的上端，所述接收器支撑件经布置以在所述反射器上方支撑所述接收器。
18.根据权利要求17所述的太阳能收集器，其中所述接收器包含端对端耦合的多个线性延伸接收器区段，每一接收器区段沿着其长轴包含容纳通过所述接收器区段的热传递流体流的一或多个流体通道，并且所述接收器区段之间的流体互连是刚性的并且和所述接收器区段成一直线。
19.根据权利要求1所述的太阳能收集器，其中所述接收器包含容纳通过所述接收器的热传递流体流的一或多个流体通道，所述太阳能收集器包含在所述太阳能收集器的操作期间被所述太阳能收集器至少部分遮蔽的热交换器。
20.根据权利要求19所述的太阳能收集器，其中所述热交换器是附接到所述支撑结构并且随所述支撑结构旋转的被动热交换器。
21.根据权利要求20所述的太阳能收集器，其中所述被动热交换器包含在所述太阳能收集器的操作期间被所述反射器遮蔽的鳍片管。
22.根据权利要求1所述的太阳能收集器，其中所述支撑结构包含：
经布置以在所述反射器上方支撑所述接收器的多个接收器支撑件，所述接收器支撑件中的每一个在沿着所述旋转轴的相同方向上倾斜，所述多个接收器支撑件包含处于压缩中的多个主要接收器支撑件和处于张力下的多个次要接收器支撑件，所述次要接收器支撑件与所述主要接收器支撑件相比沿着所述旋转轴更倾斜；和
多个铰接接收器支架，所述铰接接收器支架将所述接收器耦合到所述接收器支撑件的上端。
23.根据权利要求22所述的太阳能收集器，其中所述接收器包含容纳通过所述接收器的热传递流体流的一或多个流体通道，所述太阳能收集器包含附接到所述支撑结构并且随所述支撑结构旋转的鳍片式被动热交换器，所述被动热交换器上的鳍片在所述太阳能收集器的操作期间被所述太阳能收集器至少部分遮蔽。
24.根据权利要求22所述的太阳能收集器，其中所述旋转轴在北-南或大致北-南方向上定向，并且所述主要和次要接收器支撑件倾斜远离赤道。
25.一种太阳能收集器，其包含：
包含太阳电池的线性延伸接收器；
平行于所述接收器的长轴定向并且固定在相对于所述接收器的位置的线性延伸反射器；以及
线性延伸支撑结构，所述支撑结构支撑所述接收器和所述反射器并且枢转地安装以适应所述支撑结构、所述反射器以及所述接收器围绕与所述接收器的所述长轴平行的旋转轴的旋转以将太阳辐射聚集到所述太阳电池上；
其中所述支撑结构包含经布置以在所述反射器上方支撑所述接收器的多个接收器支撑件，并且所述接收器支撑件中的每一个在沿着所述旋转轴的相同方向上倾斜。
26.根据权利要求25所述的太阳能收集器，其中所述太阳电池布置在垂直于所述反射器的光轴定向的所述接收器的表面上。
27.根据权利要求25所述的太阳能收集器，其中所述多个接收器支撑件包含多个主要接收器支撑件和多个次要接收器支撑件，所述主要接收器支撑件处于压缩中，并且所述次要接收器支撑件处于张力下。
28.根据权利要求27所述的太阳能收集器，其中所述次要接收器支撑件比所述主要接收器支撑件薄。
29.根据权利要求27所述的太阳能收集器，其中所述主要接收器支撑件以镜像对沿着所述旋转轴布置。
30.根据权利要求29所述的太阳能收集器，其中所述次要接收器支撑件沿着所述旋转轴以纵向相邻次要接收器支撑件在所述旋转轴的相对侧上的交替方式布置。
31.根据权利要求27所述的太阳能收集器，其中所述次要接收器支撑件与所述主要接收器支撑件相比沿着所述旋转轴更倾斜。
32.根据权利要求25所述的太阳能收集器，其中所述接收器支撑件通过铰接支架耦合到所述接收器。
33.根据权利要求32所述的太阳能收集器，其中所述铰接支架具有两个枢转轴，所述枢转轴中的每一个垂直于所述旋转轴定向。
34.根据权利要求25所述的太阳能收集器，其中所述旋转轴在北-南或大致北-南方向上定向，并且所述接收器支撑件倾斜远离赤道。
35.根据权利要求25所述的太阳能收集器，其包含处于所述太阳能收集器的每一末端处的末端接收器支撑件，所述末端接收器支撑件平行于所述反射器的光轴延伸以在所述反射器上方支撑所述接收器的外端。
36.根据权利要求25所述的太阳能收集器，其包含延伸远离所述旋转轴以支撑所述反射器的多个横向反射器支撑件，其中所述接收器支撑件的下端附接到对应横向反射器支撑件的外端。
37.根据权利要求25所述的太阳能收集器，其中所述反射器包含沿着所述旋转轴端对端布置的多个反射器区段，其中相邻反射器区段的末端相对于彼此垂直偏移以形成倾斜反射器区段的重复图案。
38.根据权利要求37所述的太阳能收集器，其中相邻反射器区段的所述偏移末端重叠。
39.根据权利要求25所述的太阳能收集器，其中所述接收器包含端对端耦合的多个线性延伸接收器区段，每一接收器区段沿着其长轴包含容纳通过所述接收器区段的热传递流体流的一或多个流体通道，并且所述接收器区段之间的流体互连是刚性的并且和所述接收器区段成一直线。
40.根据权利要求39所述的太阳能收集器，其中所述接收器支撑件通过铰接支架耦合到所述接收器。
41.根据权利要求25所述的太阳能收集器，其中所述接收器包含容纳通过所述接收器的热传递流体流的一或多个流体通道，所述太阳能收集器包含在所述太阳能收集器的操作期间被所述太阳能收集器至少部分遮蔽的热交换器。
42.根据权利要求41所述的太阳能收集器，其中所述热交换器是附接到所述支撑结构并且随所述支撑结构旋转的被动热交换器。
43.根据权利要求42所述的太阳能收集器，其中所述被动热交换器包含在所述太阳能收集器的操作期间被所述反射器遮蔽的鳍片管。
44.根据权利要求42所述的太阳能收集器，其中所述接收器包含热交换器鳍片。
45.根据权利要求25所述的太阳能收集器，其中所述反射器包含多个反射器-面板组合件，每一反射器-面板组合件包含并排布置在柔性面板的上表面上并且平行于所述旋转轴定向的多个线性延伸反射元件。
46.根据权利要求45所述的太阳能收集器，其中每一反射器-面板组合件包含布置在所述柔性面板下并且平行于所述线性延伸反射元件定向的多个纵向反射器支撑件。
47.根据权利要求46所述的太阳能收集器，其包含延伸远离所述旋转轴以支撑所述反射器的多个横向反射器支撑件和附接到每一横向反射器支撑件的多个支架，其中所述纵向反射器支撑件的末端附接到所述支架并且由所述支架支撑。
48.根据权利要求47所述的太阳能收集器，其中所述纵向反射器支撑件扣到所述支架上，其中所述纵向反射器支撑件上的特征与所述支架上的互补特征互锁。
49.根据权利要求47所述的太阳能收集器，其中所述纵向反射器支撑件到所述支架的附接迫使所述柔性面板的末端抵靠着所述横向反射器支撑件的弯曲边缘，从而在所述反射器-面板组合件上施加所需反射器曲率。
50.根据权利要求47所述的太阳能收集器，其中反射器-面板组合件沿着所述旋转轴端对端成一直线布置，其中相邻反射器-面板组合件的末端相对于彼此垂直偏移以形成倾斜反射器-面板组合件的重复图案。
51.根据权利要求50所述的太阳能收集器，其中相邻反射器-面板组合件的所述偏移末端重叠。
52.根据权利要求25所述的太阳能收集器，其包含界定所述旋转轴的扭矩管和在底层表面上方支撑所述扭矩管的多个支撑柱，其中每一支撑柱包含在所述旋转轴以下的颈区，所述颈区为所述支撑结构的一部分提供空隙并且从而扩展所述支撑结构可以旋转的角度范围。
53.根据权利要求25所述的太阳能收集器，其包含延伸远离所述旋转轴以支撑所述反射器的多个横向反射器支撑件，其中：
所述太阳电池布置在垂直于所述反射器的所述光轴定向的所述接收器的表面上；
所述接收器支撑件的下端附接到对应横向反射器支撑件的外端并且所述接收器支撑件的上端通过铰接支架耦合到所述接收器；并且
所述多个接收器支撑件包含多个主要接收器支撑件和多个次要接收器支撑件，所述主要接收器支撑件处于压缩中，所述次要接收器支撑件处于张力下，并且所述次要接收器支撑件与所述主要接收器支撑件相比沿着所述旋转轴更倾斜。
54.根据权利要求53所述的太阳能收集器，其包含处于所述太阳能收集器的每一末端处的末端接收器支撑件，所述末端接收器支撑件平行于所述反射器的光轴延伸以在所述反射器上方支撑所述接收器的外端。
55.根据权利要求54所述的太阳能收集器，其中所述旋转轴在北-南或大致北-南方向上定向，并且所述主要和次要接收器支撑件倾斜远离赤道。
56.根据权利要求54所述的太阳能收集器，其中所述反射器包含沿着所述旋转轴端对端布置的多个反射器区段，其中相邻反射器区段的末端相对于彼此垂直偏移以形成倾斜反射器区段的重复图案。
57.根据权利要求54所述的太阳能收集器，其中所述接收器包含端对端耦合的多个线性延伸接收区段，每一接收器区段沿着其长轴包含容纳通过所述接收器区段的热传递流体流的一或多个流体通道，并且所述接收器区段之间的流体互连是刚性的并且和所述接收器区段成一直线。
58.根据权利要求54所述的太阳能收集器，其中所述接收器包含容纳通过所述接收器的热传递流体流的一或多个流体通道，所述太阳能收集器包含附接到所述支撑结构并且随所述支撑结构旋转并且在所述太阳能收集器的操作期间被所述反射器遮蔽的被动热交换器。
59.一种太阳能收集器，其包含：
线性延伸接收器；
平行于所述接收器的长轴定向并且固定在相对于所述接收器的位置的线性延伸反射器；以及
线性延伸支撑结构，所述支撑结构支撑所述接收器和所述反射器并且枢转地安装以适应所述支撑结构、所述反射器以及所述接收器围绕与所述接收器的所述长轴平行的旋转轴的旋转；
其中所述支撑结构包含多个接收器支撑件和多个铰接接收器支架，所述铰接接收器支架将所述接收器耦合到所述接收器支撑件的上端，所述接收器支撑件经布置以在所述反射器上方支撑所述接收器。
60.根据权利要求59所述的太阳能收集器，其中所述接收器包含布置在垂直于所述反射器的光轴定向的所述接收器的表面上的太阳电池。
61.根据权利要求59所述的太阳能收集器，其中所述接收器包含容纳通过所述接收器的热传递流体流的一或多个通道。
62.根据权利要求59所述的太阳能收集器，其中所述接收器包含端对端耦合的多个线性延伸接收器区段，每一接收器区段沿着其长轴包含容纳通过所述接收器区段的热传递流体流的一或多个流体通道，并且所述接收器区段之间的流体互连是刚性的并且和所述接收器区段成一直线。
63.根据权利要求61所述的太阳能收集器，其包含在所述太阳能收集器的操作期间被所述太阳能收集器至少部分遮蔽的热交换器。
64.根据权利要求63所述的太阳能收集器，其中所述热交换器是附接到所述支撑结构并且随所述支撑结构旋转的被动热交换器。
65.根据权利要求64所述的太阳能收集器，其中所述被动热交换器包含在所述太阳能收集器的操作期间被所述反射器遮蔽的鳍片管。
66.根据权利要求59所述的太阳能收集器，其中所述铰接支架具有两个枢转轴，所述枢转轴中的每一个垂直于所述旋转轴定向。
67.根据权利要求59所述的太阳能收集器，其包含延伸远离所述旋转轴以支撑所述反射器的多个横向反射器支撑件，其中所述接收器支撑件的下端附接到对应横向反射器支撑件的外端。
68.根据权利要求59所述的太阳能收集器，其中所述反射器包含沿着所述旋转轴端对端布置的多个反射器区段，其中相邻反射器区段的末端相对于彼此垂直偏移以形成倾斜反射器区段的重复图案。
69.根据权利要求68所述的太阳能收集器，其中相邻反射器区段的所述偏移末端重叠。
70.根据权利要求59所述的太阳能收集器，其中所述反射器包含多个反射器-面板组合件，每一反射器-面板组合件包含并排布置在柔性面板的上表面上并且平行于所述旋转轴定向的多个线性延伸反射元件。
71.根据权利要求70所述的太阳能收集器，其中每一反射器-面板组合件包含布置在所述柔性面板下并且平行于所述线性延伸反射元件定向的多个纵向反射器支撑件。
72.根据权利要求71所述的太阳能收集器，其包含延伸远离所述旋转轴以支撑所述反射器的多个横向反射器支撑件和附接到每一横向反射器支撑件的多个支架，其中所述纵向反射器支撑件的末端附接到所述支架并且由所述支架支撑。
73.根据权利要求72所述的太阳能收集器，其中所述纵向反射器支撑件扣到所述支架上，其中所述纵向反射器支撑件上的特征与所述支架上的互补特征互锁。
74.根据权利要求71所述的太阳能收集器，其中所述纵向反射器支撑件到所述支架的附接迫使所述柔性面板的末端抵靠着所述横向反射器支撑件的弯曲边缘，从而在所述反射器-面板组合件上施加所需反射器曲率。
75.根据权利要求71所述的太阳能收集器，其中反射器-面板组合件沿着所述旋转轴端对端成一直线布置，其中相邻反射器-面板组合件的末端相对于彼此垂直偏移以形成倾斜反射器-面板组合件的重复图案。
76.根据权利要求75所述的太阳能收集器，其中相邻反射器-面板组合件的所述偏移末端重叠。
77.根据权利要求59所述的太阳能收集器，其包含界定所述旋转轴的扭矩管和在底层表面上方支撑所述扭矩管的多个支撑柱，其中每一支撑柱包含在所述旋转轴以下的颈区，所述颈区为所述支撑结构的一部分提供空隙并且从而扩展所述支撑结构可以旋转的角度范围。
78.根据权利要求59所述的太阳能接收器，其中：
所述接收器包含端对端耦合的多个线性延伸接收器区段，每一接收器区段沿着其长轴包含容纳通过所述接收器区段的热传递流体流的一或多个流体通道，并且所述接收器区段之间的流体互连是刚性的并且和所述接收器区段成一直线；并且
每一接收器区段包含布置在垂直于所述反射器的光轴定向的所述接收器区段的表面上的太阳电池。
79.根据权利要求78所述的太阳能收集器，其中所述反射器包含沿着所述旋转轴端对端布置的多个反射器区段，其中相邻反射器区段的末端相对于彼此垂直偏移以形成倾斜反射器区段的重复图案。
80.根据权利要求78所述的太阳能收集器，其包含附接到所述支撑结构并且随所述支撑结构旋转并且在所述太阳能收集器的操作期间被所述反射器遮蔽的被动热交换器。
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