CN111108337A - 太阳能热交换设备 - Google Patents

Abstract

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

Description

太阳能热交换设备

技术领域

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

背景技术

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

人们仍然需更节能、并且制造和操作成本更低的热交换器。

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

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

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

发明内容

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

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

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

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

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

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

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

可选地，所述内部腔室包括主体转移出口，以允许主体离开内部腔室至第三位置。可选地，所述主体转移入口和出口在内部腔室中相同或在内部腔室的相同区域。可选地，所述主体转移入口和出口设置在内部腔室的不同区域。可选地，该设备包括第二机构，以将主体从第三位置转移到第一位置。优选地，所述第一机构和第二机构包括至少一个机械致动器。可选地，所述第一机构可以是重力进给机构，其中，所述主体能够至少部分地通过重力从第一位置转移到第二位置。可选地，工作流体是气体，例如空气。可选地，工作流体是液体，例如水。

可选地，该设备包括安装在内部腔室内的热交换器，所述工作流体被配置成通过工作流体的入口和出口流过热交换器而流入和流出内部腔室。

根据本发明的另一方面，提供了一种太阳能传递设备，包括：如本发明所要求保护的设备；以及透镜或镜子，当主体处于第一位置时，所述透镜或镜子接收太阳能并将太阳能传递或聚集到主体上。

可选地，该设备包括致动机构，用于移动透镜或镜子以跟踪太阳的位置。可选地，该设备还包括自动控制装置，用于自动移动透镜或镜子，以跟踪太阳的位置、并将太阳能传递或聚集到主体。

优选地，该设备包括至少一个菲涅耳透镜。优选地，该设备包括多个菲涅耳透镜和主体，该菲涅耳透镜和主体设置成经由至少一个或多个第一机构与内部腔室连通，以允许该主体从各自的第一位置(在内部腔室的外部)转移到内部腔室中各自的第二位置。

可选地，所述内部腔室可以设置成与布雷顿循环发动机和/或斯特林发动机流体连通。

根据本发明的另一方面，提供一种接收和存储太阳能的方法，该方法包括：使用至少一个透镜或镜子将太阳能聚集或传递到主体上；将该主体转移到由结构、容器或壳体限定的内部腔室中；并将热能从该主体传递到工作流体，该工作流体被配置成流入和流出内部腔室。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于将太阳能转换成电能的设备，该设备包括：涡轮，其联接到本发明所要求保护的设备；发电机，其联接到涡轮上以发电。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于将太阳能转换成电能的设备，该设备包括：如本发明中所要求保护的设备，其中，发电机被联接至布雷顿循环发动机以发电。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于将热量从一种介质传递到另一种介质的热交换器，该热交换器包括：主体，其适合于加热，

壳体，其具有用于临时存储主体的入口和出口，工作流体，其设置在壳体内以从主体接收热能，以及致动机构，其用于将主体从入口移动到出口，其中在使用中，所述主体通过入口进入壳体，当主体通过致动机构移动到壳体的出口时，所述工作流体与所述主体接触。

本设备被配置为在太阳能热设备内形成组装部件，以接收太阳辐射，然后将太阳辐射传递、引导或聚集到固体靶标上，然后允许将热能从固体靶标传递到用于存储或用于发电的接收介质。可选地，该介质是气相或液相介质。

可选地，主体包括沿着主体的轴线可堆叠的多个部分。这些部分优选地是圆盘形，并且由具有高导热率的材料例如岩石或钢制成。可选地，该主体包括金属纱布。可选地，该主体包括以下至少一种：金属、金属合金、钢、陶瓷或岩石。

可选地，用于将主体从壳体的入口移动到出口的致动机构包括至少一个或多个液压或气动柱塞。

根据本发明的另一方面，提供了一种太阳能收集和传递设备，其包括：透镜或镜子，用于接收、以及聚集或传递太阳能；可选地，还包括用于移动透镜或镜子以跟踪太阳位置的装置；如本发明所要求保护的热交换器；其中，所述主体能够被透镜或镜子接收的太阳能加热，并将热能传递给热交换器。

优选地，在进入壳体的入口之前，通过加热通道由太阳能聚集设备加热主体。太阳能聚集设备优选地包括透镜或镜子，以接收和聚集朝向主体的太阳辐射。可选地，该设备包括致动机构以使透镜或镜子运动以跟踪太阳的位置，并且该机构是自动的。

可选地，壳体包括窗口，从透镜或镜子接收的太阳能可以通过该窗口进入主体。加热通道优选沿着弧形路径，该弧形路径与透镜间隔开等于透镜的焦距的距离。该弧形路径由透镜跟踪太阳时的位置决定。

可选地，热交换器的壳体可以与蓄热室流体连通。该蓄热室优选地由蓄热材料制成。

可选地，提供一种组件(assembly)，该组件具有联接和/或连接到至少一个蓄热室或主体转移机构的多个太阳能聚集设备。这样的布置可以被实现为围绕公共蓄热室或主体转移机构布置的透镜和透镜运动致动器的阵列。可选地，组件包括2、3、4、5、6、8或10个透镜和至少一个透镜致动机构。

可选地，该设备可以进一步包括至少一个流泵和/或风扇单元，其联接到壳体和/或蓄热室并且被配置成用于驱动或辅助工作流体在内部腔室内/周围的流动。

可选地，所述内部腔室与布雷顿循环发动机流体连通。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于将太阳能转换成电能的设备，该设备包括联接至如本发明所要求保护的设备或热交换器的涡轮以及联接至该涡轮以发电的发电机。

根据本发明的另一方面，提供了一种太阳能集热设备，包括：至少一个透镜，用于聚集太阳辐射；以及安装组件，用于将透镜支撑在从太阳接收太阳能的位置；发动机或发动机部件，安装成接收来自透镜聚集的太阳辐射。

用于接收太阳辐射的发动机或发动机部件的可以是由金属形成的腔室，例如钢制腔室，尤其是用于空气的压缩腔室。

优选地，发动机是布雷顿循环发动机。优选地，所述布雷顿循环发动机包括压缩机和涡轮，以及与这种发动机的常规布置一致的另外的其他部件。

可选地，该设备包括致动机构，用于移动透镜跟踪太阳的位置，使得透镜将太阳能连续聚焦在发动机或发动机部件上。可选地，该设备还包括自动控制装置，用于自动移动透镜以跟踪太阳的位置，并将太阳能传递或聚集到发动机或发动机部件上。

优选地，该设备以及可选地布雷顿循环发动机还包括用于接收和/或容纳压缩空气的腔室，该腔室设置成接收来自透镜的太阳辐射，使得腔室内的空气能够被加热。优选地，该设备包括多个腔室，其可移动地安装在发动机和/或设备处，并且与压缩机和/或涡轮流体连通。

可选地，发动机是斯特林发动机。可选地，斯特林发动机包括压缩机和涡轮以及与这种发动机的常规布置一致的另外的其他部件。可选地，该设备以及可选地斯特林发动机还可以包括用于接收和/或容纳压缩空气的腔室，该腔室被设置成接收来自透镜的太阳辐射，使得腔室内的空气能够被加热。可选地，斯特林发动机包括多个腔室，其可移动地安装在发动机和/或设备处，并且与压缩机和/或涡轮流体连通。

优选地，该设备包括多个透镜。可选地，透镜可以成组地布置在单个发动机或发电单元处。可选地，透镜可以成组布置或在单个发动机或发电单元处单独地联接。可选地，该设备可以包括多个发动机和/或发电单元，以从多个相应的透镜接收聚集的太阳辐射。可选地，该设备包括比发动机更多的透镜，使得多个透镜被安装以供入一个或相应更少数目的发动机。

附图说明

现在将仅通过举例的方式并参照附图来描述本发明的具体实施方式，其中：

图1是与蓄热室相连的热交换器的示意图；

图2是太阳能传递和存储设备的示意图；

图3是太阳能聚集设备的示意图；

图4是通过加热的主体装载机构在壳体中转移固体的示意图；

图5是安装在透镜焦点处以接收聚集的太阳能的发动机单元的示意图；

图6是根据本发明的另一具体实施例的用于接收和存储热能的设备的示意图。

具体实施方式

如图1所示，热交换器包括适于加热的主体2和包含工作流体的壳体或导管网络4。壳体4被设计成能够承受500℃至1000℃范围内的高温，并且可以由钢、陶瓷或粘土基材料制成。壳体包括入口31和出口32，以提供用于在至少两个位置之间临时存储和/或运输主体2的腔室或区域。可选地，借助于泵和/或风扇，工作流体被容纳在壳体4内循环。工作流体能够被加热到400℃以上的高温，尤其是高达1000℃左右的高温。工作流体可以是空气，尤其是大气。另外，壳体4可以用绝缘材料覆盖以确保热能不会损失到环境中。绝缘材料可以包括矿棉、纤维基的绝缘材料、部分真空区域或围护或封装的多层结构。壳体4包括第一端口29和第二端口36，第一端口29和第二端口36分别经由多个流体流动导管28、37与通常由附图标记10表示的蓄热室流体连通。导管28被配置成向壳体4提供工作流体的供应流，而导管37被配置成经由相应的端口29、36将流体的回流(由主体2加热)提供给蓄热室10。

主体2包括沿共同轴线堆叠在一起的一系列盘8。盘8包括纱布6或网，以允许工作流体以逆流方式穿过多个内部孔。这增加了主体2与工作流体接触的表面积。盘8包括具有高导热率的材料，例如钢或陶瓷。

参照图2和图3，在本发明的一个实施例中，使用太阳能聚集设备来加热主体2。太阳能聚集设备包括透镜12，其将太阳能聚集到主体2。

合适的机械运动装置被连接到透镜12，以改变透镜12的位置，从而跟踪太阳33的位置。特别地，透镜12可以被配置为围绕两个轴(从东到西和从北到南)机械地枢转，以便每年和每天跟踪太阳33的位置。这意味着太阳辐射持续地聚焦在主体2上。因此，每个透镜12的中心能够在假想的球体表面部分上移动，使得每个透镜12的中心连续地朝向主体2，使用以参考方式并入本发明的WO 2011/089437中描述的安装和致动设备，所述透镜与主体2之间的间隔距离基本上等于透镜12的焦距。还可以提供合适的装置以使透镜12和主体2自动地相对于太阳33移动。主体2在一天中的运动遵循弧形路径16，该弧形路径16由透镜12在其跟踪太阳33的运动时的位置确定。

具体地，用于移动安装透镜12的设备包括：多个电缆结构32，其提供初级支撑，并且被配置为绕轴38旋转。每个初级支撑32可旋转地安装在次级支撑35中，次级支撑35由被配置为围绕轴34枢转的电缆结构形成。次级支撑35为透镜12提供直接安装，该透镜12被配置为围绕两个轴38、34枢转并且将太阳辐射聚集到目标主体2上。主体2位于透镜12焦点处的弧形路径16中。主体2位于悬索或其他机构上，以便与透镜12协调地移动，以便每天和每年跟踪太阳33的位置。该设备优选地包括用于移动主体2的致动机构和用于移动透镜12的独立的致动机构。特别地，可以将用于安装目标主体2的悬挂缆线连接到绞盘和支柱(未示出)以移动缆线和目标主体2。壳体4设有窗口或门机构5，以便在由透镜12加热时容纳主体2。门机构5安装在位于壳体入口31附近的装载站30上。装载站30被配置为从合适的装载机构接收主体2，所述装载机构从相应透镜12的焦点处的加热位置转移主体2。门机构5被配置为通过合适的枢轴或滑动机构通过自动控制装置来打开和关闭，该自动控制装置还可以控制透镜12和主体2的运动以跟踪太阳33的位置。本发明的其他部件也由合适的电子控制部件控制以提供全自动组装。

根据另一具体实施例，装载站30可以包括由合适的玻璃或其他低吸收性材料形成的窗口，该窗口被配置为允许将从透镜12接收到的聚集的太阳能传递到主体2上。特别地，该窗口被配置为：防止或抑制由接收相对较短波长的太阳能的加热的主体2产生的长波长辐射形式的太阳能的再发射。

壳体4可以为导管网络4的形式，包括基本细长的导管，所述导管在每个端部具有入口31和出口32。壳体4被配置成同时容纳多个主体2，并且提供用于将主体2从入口31传送到出口32的装置。特别地，包括液压或气动柱塞3的致动机构被配置成使主体2从初始装载站30经由入口31进入壳体4。特别地，致动机构3被配置成在装载站30处接触加热的主体2，并经由入口31迫使主体2进入壳体4，使得壳体4内的加热的主体2'位于经由导管28和37循环进出蓄热室10的流体流动路径中。然后，致动机构3被配置成当装载站30进一步接收由透镜12加热的主体2时，通过壳体4来进一步致动加热的主体2。然后，将加热过的主体2’依次转移到壳体4的出口32，并立即转移到紧邻出口32的最终卸料位置。由于冷却液持续地从导管28流出，主体2”明显比加热过的物体2'更冷。然后将冷却的主体2”沉积到另一个装载站7中，准备通过合适的装载机构将其冷却以将冷却的主体2”转移到透镜12的焦点处的安装位置。本设备可以包括一系列安装在各个位置的温度传感器、气流传感器、位置和运动传感器，例如在透镜12焦点处的主体2的安装位置、装载站30、7和壳体4，以使本设备完全自动化并提供反馈控制和分析。特别地，并且作为示例，一旦将主体2被加热到预定温度(在透镜焦点处)，温度传感器就警告装载机构(未示出)以将主体2转移到装载站30。

当主体2从壳体4的入口31移动到出口32时，其以逆流方式将其热能传递到工作流体。工作流体绕过并穿过一系列盘8中的孔，这些孔堆叠在一起形成主体2。这为要加热的工作流体提供了更大的表面积。在图4A、B和C中示出了加热的主体2从装载站30到卸料站7的转移过程。一旦主体2返回到透镜12的焦点处的加热位置，就重复该过程直到主体2达到预定的加热温度，此时该主体2通过门机构5返回到装载站30以被转移到壳体4，并且其热能又被传递到蓄热室10。

蓄热室10通过导管28和37设置在太阳能聚集设备的下游。蓄热室10由合适的蓄热材料形成，例如岩石、石头或合成材料，设计成能够承受1000℃左右的高温。蓄热室10的石壁和/或内部部分限定了流体能够在其中流动的内部流体流动通道。蓄热室10可选地联接至涡轮，然后将涡轮连接至发电机以发电，如WO 2010/116162中所述，该文献通过引用并入本发明。当需要发电时，蓄热室10内的热能通过工作流体的流动被提取。热能被用来驱动涡轮，涡轮继而为发电机提供动力。然后，低温工作流体通过控制泵或风扇再循环到蓄热室10和/或壳体4，以被主体2再加热。

参照图3，在一个实施例中，该设备包括主体装载机构40，以将主体2从其在透镜12的焦点处的“使用”位置转移到载体站43。载体站43设置成与壳体入口31连通，其作用是将主体2(通过装载机构40)转移到壳体4上。壳体出口32处设置有相应的载体站43，并且设置成与另一个装载机构41连接，以将主体2转移到透镜12的焦点处的返回位置。因此，当主体2被来自透镜12的太阳辐射加热时，装载机构40将加热的主体2通过载体站43传送到壳体入口31。然后，主体2将其热能传递到单元42。然后，冷却的主体2返回到在透镜12的焦点处的“使用”位置。根据特定的实施例，单元42可以包括配置成与加热的主体2连接的布雷顿循环发动机或斯特林发动机。单元42可以被设置成通过合适的端口29、36与壳体4直接接触或经由合适的导管28、37连接。单元42可以相应地联接至其他下游部件以发电，如WO 2010/116162中所述。在另一个实施例中，太阳能集热设备可以包括所述的热交换器、蓄热室、布雷顿循环发动机和/或斯特林发动机，其联接到或包括合适的涡轮以发电。

参照图5，并且根据另一实施例，透镜12以及相关联的安装和致动设备22、35可以相对于靶标20定位，以便将太阳辐射直接聚焦在靶标20上。靶标20可以是固定的或可以配置成随透镜12的移动而移动，以跟踪太阳33的位置。图5示出了形成布雷顿循环发动机组件一部分的靶标20。特别地，涡轮21被安装成与靶标20流体连通，并且包括排气口22和合适的功输出驱动器(未示出)。靶标20还经由导管25联接至压缩机26，以向靶标20供应冷的压缩空气。可被理解的，空气将经由附接到泵系统的导管27在压缩机26处被接收。可替代地，压缩机26可以直接附接到靶标20并且经由导管23被供应空气。在一个实施例中，布雷顿循环发动机可以向大气开放，并且包括内燃室或者可以是包括热交换器的封闭系统。本设备与两种类型的发动机兼容，从而在使用中，靶标20被从透镜12接收的太阳能热加热，然后加热的空气驱动涡轮21输出功率，特别是驱动发电。因此，如图5所示，透镜12和设备32、35直接联接到布雷顿循环发动机。根据进一步的实施例，图5所示布雷顿循环发动机的部件可以用斯特林发动机的合适部件代替，其中靶标20包括直接或间接由斯特林发动机形成的加热板、加热导管或腔室部件。

参照图6描述了本发明的另一种具体实施方式。根据该另一个实施例，提供一种设备，用于临时接收和存储从透镜12接收的太阳能。该设备包括具有以下特征的结构、容器或壳体10：该结构、容器或壳体10包括限定了内部腔室57的壳体壁58，该内部腔室57能够容纳总体上由附图标记2示出的多个主体。主体2由大体规则或不规则形状的岩石形成。内部腔室57包括主体转移入口59和相应的主体转移出口60。用于主体转移的第一机构52被设置成与入口59连通，并且用于主体转移的第二机构53被设置成与出口60连通。各个相应机构52、53能够在两个不同位置之间将主体2转移到内部腔室57中以及从内部腔室57转移出。特别地，第一机构52被配置成将主体从第一位置2a(内部腔室57的外部)转移到第二位置2c(内部腔室57内部)。第二机构53被配置成将主体2从内部腔室57内的对应位置2d(邻近出口60)转移到第三位置2b(内部腔室57的外部)。第三机构54被配置成经由转移通道55将主体2从第三位置2b转移到第一位置2a。这样的机构52、53、54可以包括常规致动器，例如机械致动器、皮带输送机、辊、滑轮、链条或电缆驱动的布置。可选地，机构52、53、54可以包括基于流体的转移机构，例如包括空气或水转移流体的导管。机构52、53、54可被配置成在重力或反重力下工作。特别地，第一机构52构造成允许主体2在重力作用下至少部分地从位置2a跌落到位置2c。第一机构52被配置为在位置2a处支撑主体，以便从透镜12接收聚集的太阳能，该透镜又如上所述地从太阳33接收太阳能。透镜12安装在合适的支撑结构56上。在一个实施例中，透镜12通过支撑结构56的安装是静态的，或者支撑结构56可以被配置为移动透镜12以跟踪太阳的位置。可选地，支撑结构56可以是静态或大体上刚性的结构或支撑平台布置。

壳体58包括流体入口51和流体出口50。工作流体能够经由相应的流体入口51和流体出口50流入内部腔室57和从内部腔室57流出。在这种结构中，工作流体(通常是空气或气相介质)被配置为与内部腔室57内的主体2直接接触。因此，来自主体2的热能被传递到工作流体，而来自内部腔室57的热能经由流体出口50被传递到工作流体。

根据另外的实施例，热交换器可以安装在内部腔室57内，使得热交换器的工作流体经由入口51和出口50进入和离开内部腔室57。因此，流体的入口51和出口50可以在壳体58处的相同位置包括相同的端口。在这种结构中，热交换器的工作流体不与主体2直接接触。

取决于工作流体与主体2的直接或间接接触，内部腔室57或连接到流体入口51或出口50的至少一个导管可包括风扇、射流或叶轮型的结构，以使工作流体在内部腔室57中与主体2直接或间接接触之间的循环。

内部腔室57可以简单地通过以洞穴或其他类似的地下腔室布置的形式提供地下空腔而形成，以在相应位置2a、2c、2d和2b处以及它们之间包含一个或多个主体2。可选地，壳体58可以是安装在地面上方的独立结构，并且可以由例如混凝土、钢、岩石或类似物的材料形成以限定内部腔室57。

根据一些实施例，多个透镜12可以在位置2a处围绕主体2设置。可选地，多个透镜12可以被配置为将太阳能聚集在位置2a处的多个主体2上，其中每个主体2能够通过单个或多个第一主体转移机构52转移到内部腔室57中。内部腔室57如图6所示，能够容纳多个主体2，所述主体2从位置2a顺序地和/或平行地转移到内部腔室57中，并且随后从位置2d从内部腔室57转移到位置2b。

根据另一个实施例，参照图6描述的布置不包括第二机构53和第三机构54。在这种结构中，第一机构52能够在位置2a和2c之间沿正向和反向转移主体2。这样，当主体2被透镜12加热时，主体2能够在位置2a和2c之间来回穿梭，将其热能传递到工作流体(位置2c)，然后再转移到加热位置(位置2a)从而提供主体2在位置2a(在透镜12的焦点处)和随后的位置之间进入、通过和离开内部腔室57(位置2c、2d、2b)的循环运动。

可以理解的，参照图6描述的布置可以包括参照图1至5描述的相同或相似的部件。特别地，参照图6描述的设备与参照图5描述的布雷顿循环发动机或斯特林发动机兼容。

Claims (63)

1.一种接收和传递能量的设备，其特征在于，包括：

支撑结构，所述支撑结构在第一位置支撑主体，以从透镜或镜子接收太阳能；

机构，所述机构将所述主体从第一位置转移到与第一位置不同的第二位置。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一位置位于或朝向至少一个透镜的焦点。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，还包括在第二位置处的以下任一项：

蓄热主体；

蓄热腔室；

蓄热容器；

管道网络的区域，所述管道网络包含能够在网络内转移的流体；

涡轮；

热交换器；

结构、容器或壳体，所述结构、容器或壳体允许主体在第二位置通过或存储。

4.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述第二位置包括布雷顿循环发动机和/或斯特林发动机。

5.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，还包括在第二位置处的蓄热结构，所述蓄热结构包括以下任一项或组合：

石头，岩石，玄武岩，混凝土，粉煤灰，炉渣，天然材料，合成建筑材料，沙子，碎石，卵石，大卵石，或者其他颗粒状矿物基材料。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述机构包括以下任意一个或它们的组合：

机械机构，电子机构，机电机构，电磁机构。

7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述主体是固体。

8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述第二位置包括在限定有内部腔室的结构、容器或壳体上的入口，所述主体能够被设置在所述入口处并且能够被转移到限定有内部腔室的所述结构、容器或壳体中。

9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，还包括致动机构，用于移动所述透镜或镜子以跟踪太阳的位置。

10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，还包括自动控制装置，用于自动移动所述透镜或镜子，以跟踪太阳的位置、并将太阳能传递或聚集到所述主体上。

11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括至少一个菲涅耳透镜。

12.一种接收和传递太阳能热能的方法，其特征在于，包括：

使用支撑结构在第一位置支撑主体，该主体能够从透镜或镜子接收太阳能；

使用机构将主体从第一位置转移到与第一位置不同的第二位置。

13.一种通过根据前述权利要求中任一项所述的设备传递到主体的热能来发电的方法。

14.一种接收和存储能量的设备，其特征在于，包括：

结构、容器或壳体，所述结构、容器或壳体限定了内部腔室；

主体转移入口，所述主体转移入口设置在内部腔室处，以允许主体被引入内部腔室；

至少一个第一机构，所述第一机构允许通过主体转移入口将主体从能通过太阳辐射将其加热的第一位置转移到内部腔室内的第二位置。

15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，包括：

工作流体入口和出口，所述工作流体入口和出口设置在内部腔室处，以允许工作流体流入和流出内部腔室、并与主体交换热能。

16.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述主体是岩石或由岩石形成。

17.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述主体包括沙子、石头、玄武岩、混凝土、粉煤灰、矿渣、天然材料或合成建筑材料、碎石、石头、卵石、大卵石或其他颗粒状矿物基材料。

18.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述内部腔室包括主体转移出口，以允许所述主体离开所述内部腔室至第三位置。

19.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，所述主体转移入口和主体转移出口相同，或在所述内部腔室的相同区域。

20.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，所述主体转移入口和主体转移出口设置在所述内部腔室的不同区域。

21.根据权利要求18至20中任一项所述的设备，其特征在于，包括第二机构，以将所述主体从所述第三位置转移到所述第一位置。

22.根据权利要求21所述的设备，其特征在于，所述第一机构和第二机构包括至少一个机械致动器。

23.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一机构是重力进给机构，其中，所述主体能够至少部分地通过重力从所述第一位置转移到所述第二位置。

24.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述工作流体是气体。

25.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，包括安装在所述内部腔室内的热交换器，所述工作流体被配置成经由所述工作流体入口和出口流过所述热交换器从而流入和流出所述内部腔室。

26.一种太阳能传递设备，其特征在于，包括：

根据前述权利要求中任一项所述的设备；和

透镜或镜子，当主体处于第一位置时，所述透镜或镜子用于接收太阳能并将太阳能传递或聚集到主体上。

27.根据权利要求26所述的设备，其特征在于，还包括致动机构，用于移动所述透镜或镜子以跟踪太阳的位置。

28.根据权利要求27所述的设备，其特征在于，包括自动控制装置，用于自动移动所述透镜或镜子，以跟踪太阳的位置、并将太阳能传递或聚集到主体上。

29.根据权利要求26至28中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括至少一个菲涅耳透镜。

30.根据权利要求29所述的设备，其特征在于，包括多个菲涅耳透镜和主体，所述主体被设置成经由至少一个或多个第一机构与所述内部腔室连通，以允许所述主体从各自的第一位置转移到内部腔室中的各自的第二位置。

31.根据权利要求26至30中任一项所述的设备，其特征在于，所述内部腔室被设置成与布雷顿循环发动机和/或斯特林发动机流体连通。

32.一种接收和存储太阳能的方法，其特征在于，包括：

使用至少一个透镜或镜子将太阳能聚集或传递到主体上；

将所述主体转移到由结构、容器或壳体限定的内部腔室中；和

将热能从主体传递到工作流体，所述工作流体被配置为流入和流出所述内部腔室。

33.一种用于将太阳能转换为电能的设备，其特征在于，包括：

涡轮，所述涡轮联接至权利要求1至21中任一项所述的设备；和

发电机，所述发电机与涡轮相连以发电。

34.一种用于将太阳能转换为电能的设备，包括：

根据权利要求33所述的设备，其特征在于，所述发电机联接到布雷顿循环发动机以发电。

35.一种用于将热能从一种介质传递到另一种介质的热交换器，包括：

主体，所述主体适合加热；

壳体，所述壳体具有用于临时存储主体的入口和出口；

工作流体，所述工作流体设置在壳体内以接收来自主体的热能；以及

致动机构，所述致动机构用于将主体从入口移动到出口；

其特征在于，在使用中，所述主体通过入口进入壳体，当所述主体通过致动机构移动到壳体的出口时，所述工作流体与主体接触。

36.根据权利要求35所述的热交换器，其特征在于，所述主体包括多个孔或开放结构。

37.根据权利要求35或36所述的热交换器，其特征在于，所述主体包括能沿所述主体的轴线堆叠的多个部分。

38.根据权利要求37所述的热交换器，其特征在于，所述部分是圆盘形的。

39.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述主体包括纱布、网或岩石。

40.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述主体包括以下中的至少一种：金属、金属合金、钢、陶瓷或岩石。

41.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述致动机构包括液压或气动柱塞。

42.一种太阳能收集和传递设备，包括：

透镜或镜子，其接收、以及聚集或传递太阳能，

可选地，还包括装置，所述装置用于移动透镜或镜子以跟踪太阳的位置，

热交换器，所述热交换器根据权利要求35至41中任一项所述；

其特征在于，所述主体能够被透镜或镜子接收的太阳能加热，并将热能传递给热交换器。

43.根据权利要求42所述的太阳能收集和传递设备，其特征在于，所述壳体包括窗口，通过所述窗口从所述透镜或镜子接收的聚集的太阳能能被主体接收。

44.根据权利要求42或43所述的太阳能收集和传递设备，其特征在于，包括致动机构，用于自动移动所述透镜或镜以跟踪太阳的位置。

45.根据权利要求42至44所述的太阳能收集和传递设备，其特征在于，所述透镜包括菲涅耳透镜。

46.根据权利要求42至45所述的太阳能收集和传递设备，其特征在于，所述主体被安装为沿着与所述透镜间隔开等于所述透镜的焦距的距离的弧形路径。

47.根据权利要求42至46所述的太阳能收集和传递设备，其特征在于，所述壳体与蓄热室流体连通。

48.根据权利要求47所述的太阳能收集和传递设备，其特征在于，所述蓄热室包括蓄热材料，以存储从所述工作流体接收的热能。

49.根据权利要求47至48所述的太阳能收集和传递设备，其特征在于，包括与所述蓄热室连通的多个透镜和主体。

50.根据权利要求42至49所述的太阳能收集和传递设备，其特征在于，还包括至少一个流泵和/或风扇单元，所述流泵和/或风扇单元联接到所述壳体和/或所述蓄热室并且被配置为用于驱动或辅助所述壳体和/或蓄热室周围的工作流体流。

51.根据权利要求42至46所述的太阳能收集和传递设备，其特征在于，所述壳体与布雷顿循环发动机或斯特林发动机流体连通。

52.一种用于将太阳能转换为电能的设备，其特征在于，包括：

涡轮，所述涡轮联接至权利要求42至51所述的设备；和

发电机，所述发电机与所述涡轮相连以发电。

53.一种用于将太阳能转换为电能的设备，包括：

根据权利要求51所述的设备，其特征在于，包括联接到布雷顿循环发动机以发电的发电机。

54.一种太阳能集热设备，其特征在于，包括：

至少一个透镜，所述透镜用于聚集太阳辐射；

安装组件，所述安装组件用于将透镜支撑在从太阳接收太阳能的位置；以及

发动机或发动机部件，所述发动机或发动机部件安装为接收来自透镜聚集的太阳辐射。

55.根据权利要求54所述的设备，其特征在于，所述发动机是布雷顿循环发动机。

56.根据权利要求55所述的设备，其特征在于，所述布雷顿循环发动机包括压缩机和涡轮。

57.根据权利要求56所述的设备，其特征在于，还包括用于接收和/或容纳压缩空气的腔室，所述腔室被设置为接收来自所述透镜的太阳辐射，使得所述腔室内的空气能够被加热。

58.根据权利要求57所述的设备，其特征在于，包括多个腔室，所述多个腔室可移动地安装在所述发动机和/或所述设备处，并且与所述压缩机和/或涡轮流体连通。

59.根据权利要求54所述的设备，其特征在于，所述发动机是斯特林发动机。

60.根据权利要求59所述的设备，其特征在于，所述斯特林发动机包括压缩机和涡轮。

61.根据权利要求60所述的设备，其特征在于，还包括用于接收和/或容纳压缩空气的腔室，所述腔室被设置为接收来自所述透镜的太阳辐射，使得所述腔室内的空气能够被加热。

62.根据权利要求61所述的设备，其特征在于，包括多个腔室，所述多个腔室可移动地安装在所述发动机和/或所述设备处、并且与所述压缩机和/或涡轮流体连通。

63.根据权利要求54至62中任一项所述的设备，其特征在于，包括多个透镜。

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