專利名稱：太陽能爐的制作方法
太陽能爐本發(fā)明涉及太陽能爐(solar furnace)。具體地，本發(fā)明涉及一種能夠提高傳遞介質(zhì)溫度的太陽能爐。在使用中，被加熱的傳遞介質(zhì)可被用于產(chǎn)生電力或投入其他工作，諸如空氣調(diào)節(jié)、巴氏殺菌或脫鹽等。事實(shí)上，可用于需要產(chǎn)生功或功率的源的任何情形。近年來，為了降低我們對(duì)有限儲(chǔ)量的化石燃料的依賴，人們對(duì)可再生能源表示了很大的興趣。在此方面，太陽能被認(rèn)為是最有前途的可再生能源之一，且在此領(lǐng)域已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步從光電器件到適應(yīng)氣候的建筑，以及太陽能熱系統(tǒng)——其集中太陽能并且將太陽能傳遞到流體。太陽能熱系統(tǒng)通常是使用中心接收機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，該中心接收機(jī)系統(tǒng)使用日光反射裝置(heliostat)追蹤太陽光并且將其集中在中心接收機(jī)上。該熱能被用來煮沸流體 (通常是水)，以生成蒸氣并且驅(qū)動(dòng)渦輪以產(chǎn)生電力。在使用中，這些系統(tǒng)覆蓋很大的面積， 且不適于家用場(chǎng)所，因?yàn)槠渌婕暗臏囟仁俏＜吧?。因此，需要可以提供?shí)用且有效能源的小型且獨(dú)立的太陽能熱裝置。本發(fā)明的目標(biāo)在于提供一種太陽能爐，其可被用于使用太陽能來提高傳熱介質(zhì)的溫度。在使用中，太陽能爐出口處的傳熱介質(zhì)可被用于產(chǎn)生電力或投入其他工作，諸如像空氣調(diào)節(jié)、巴氏殺菌或脫鹽等。在使用中，所述傳熱介質(zhì)通過冷凝器返回，以再次開始循環(huán)。本發(fā)明被提供為一個(gè)密封裝置，該密封裝置幾乎或完全不需要維護(hù)，而且不需要除太陽能之外的其他外部動(dòng)力。本發(fā)明可以獨(dú)立使用，或者可將多個(gè)這樣的裝置聯(lián)接到一起以提供環(huán)境友好的、有效的能源。一旦定位并開始服役，本發(fā)明就將在其整個(gè)使用壽命期間保持為靜態(tài)能源。已經(jīng)生產(chǎn)了按照同樣原理工作的多種移動(dòng)裝置。根據(jù)本發(fā)明，提供了用于提高傳熱介質(zhì)溫度的太陽能爐，包括一個(gè)透鏡陣列和一個(gè)壓力容器，所述透鏡陣列用于將入射的熱能和太陽能接收到反射器部分之上，所述反射器部分的形狀總體被設(shè)計(jì)為便于將所述太陽能集中到所述壓力容器之上，所述壓力容器具有一個(gè)入口和一個(gè)中心芯(central core)，所述傳熱介質(zhì)通過該入口被注入，該中心芯具有基本螺旋狀的橫截面，所述中心芯限定了連續(xù)傳熱路徑，以便所述傳熱介質(zhì)接觸所述壓力容器的表面并且在一個(gè)出口處離開所述壓力容器。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述透鏡陣列被形成為基本凸形頂部的一部分，所述凸形頂部包括一系列濾光器，以阻止接收不想要的頻率的太陽能。所述透鏡陣列增強(qiáng)了想要的光值和太陽能。在使用中，所述基本凸形頂部還用作保護(hù)覆層，其在弱光環(huán)境下或在夜晚時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉，從而保護(hù)該裝置免遭不利天氣環(huán)境的影響。所述透鏡陣列還可包括在不利天氣環(huán)境下使用的風(fēng)擋(wind barrier)。優(yōu)選地，所述傳熱介質(zhì)是蒸餾水，但還可包括添加劑，以增強(qiáng)熱傳遞和防止腐蝕并且降低閃點(diǎn)。在使用中，所述反射器部分保證了所述壓力容器被以大幅增強(qiáng)的太陽能和光照射，且所述反射器部分的形狀被設(shè)計(jì)為便于將盡可能多的入射太陽能導(dǎo)引至所述壓力容器的表面上。優(yōu)選地，所述反射器部分由具有基本拋物線形的橫截面的反射材料制成。更優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的太陽能爐被提供為一種裝置，該裝置包括主框架、艙壁(bulkhead)和可移除的側(cè)部，所述可移除的側(cè)部可用側(cè)面板緊固件來固定。為了增進(jìn)傳熱過程的總體效率，壓力容器周圍的區(qū)域優(yōu)選地被抽真空。在使用中，此真空可通過將所述基本凸形頂部、壓力容器和可移除的側(cè)部形成為一個(gè)密封的裝置來提供。抽真空的額外設(shè)備可通過空氣排空閥和真空泵系統(tǒng)來提供。優(yōu)選地，在使用中，所述傳熱介質(zhì)在壓力借助于太陽能泵和安裝在所述壓力容器入口處多個(gè)細(xì)(fine)噴嘴被注入壓力容器中。所述傳熱介質(zhì)優(yōu)選地使用太陽能被預(yù)加熱， 所述太陽能被導(dǎo)引至位于所述反射器部分下方且與反射器部分直接接觸的預(yù)加熱器槽上。為了優(yōu)化傳熱過程的總體效率，多個(gè)保溫器被策略性地布置在所述壓力容器之內(nèi)。所述多個(gè)保溫器用于防止傳熱介質(zhì)變得太干，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致?lián)p失壓力能(動(dòng)能)。在使用中，所述多個(gè)保溫器由多個(gè)噴嘴提供，所述噴嘴將較涼的傳熱介質(zhì)的細(xì)霧噴灑到所述壓力容器之內(nèi)。所述較涼的傳熱介質(zhì)可從位于該裝置內(nèi)的旁路腔或從所述預(yù)加熱器槽供應(yīng)。一旦已處理的傳熱介質(zhì)在所述出口處離開壓力容器，其就被投入工作。在使用中， 所述已處理的傳熱介質(zhì)可被用于驅(qū)動(dòng)渦輪以產(chǎn)生電力。此外，已處理的傳熱介質(zhì)可被投入其他工作，諸如像空氣調(diào)節(jié)、巴氏殺菌或脫鹽等。所述傳熱介質(zhì)最終返回到位于主儲(chǔ)存庫(kù)上方的整體式的冷凝器裝置，以再次開始循環(huán)。優(yōu)選地，在使用中，該裝置不需要除了光能和太陽能以外的其他外部動(dòng)力。如果需要用于弱光環(huán)境，所述太陽能泵可以設(shè)有輔助電池。所述太陽能爐還包括一個(gè)儀表面板，其可以記錄和顯示各種測(cè)量值，包括溫度和壓力讀數(shù)，用于數(shù)據(jù)收集和/或維護(hù)目的。更優(yōu)選地，所述太陽能爐還包括繞透鏡陣列的外圍設(shè)置的光纖陣列，該光纖陣列收集熱能和太陽能并且將這些能量導(dǎo)引到預(yù)加熱器槽和/或壓力容器和/或反射器部分的頂部表面上。根據(jù)本發(fā)明還提供了用于提高傳熱介質(zhì)溫度的太陽能爐，包括一個(gè)透鏡陣列和一個(gè)壓力容器，所述透鏡陣列用于將入射的熱能和太陽能接收到反射器部分之上，所述反射器部分的形狀總體被設(shè)計(jì)為便于將所述太陽能集中到所述壓力容器之上，所述壓力容器具有一個(gè)入口和一系列內(nèi)腔，所述傳熱介質(zhì)通過該入口注入，所述一系列內(nèi)腔具有多個(gè)壓敏單向閥，所述多個(gè)壓敏單向閥允許所述傳熱介質(zhì)收集溫度和壓力能并且在出口處離開所述壓力容器。根據(jù)本發(fā)明還提供了一種利用入射太陽能提高傳熱介質(zhì)溫度的方法，包括接收入射太陽能并將其集中到壓力容器的表面上；并且將預(yù)加熱的傳熱介質(zhì)注入所述壓力容器中，所述壓力容器包括一個(gè)中心芯，該中心芯質(zhì)限定了連續(xù)傳熱路徑，以便所述傳熱介質(zhì)接觸壓力容器的表面，所述連續(xù)傳熱路徑使得所述傳熱介質(zhì)能夠在所述壓力容器的整個(gè)長(zhǎng)度上能夠獲得優(yōu)化的溫度和壓力能。應(yīng)相信，根據(jù)本發(fā)明的太陽能爐至少解決了上述列出的問題。具體地，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于在使用中，太陽能爐出口處的傳熱介質(zhì)可被用于產(chǎn)生電力或投入其他應(yīng)用，諸如像空氣調(diào)節(jié)、巴氏殺菌或脫鹽等。然后，所述傳熱介質(zhì)有利地經(jīng)由冷凝器返回，以再次開始循環(huán)。本發(fā)明被提供為一個(gè)密封裝置，它幾乎或完全不需要維護(hù)，而且不需要除太陽能之外的其他外部動(dòng)力。本發(fā)明可以獨(dú)立使用，或者可將多個(gè)這樣的裝置聯(lián)接到一起以提供環(huán)境友好的、有效的能源，或者作為在人道援助場(chǎng)所或情況中用于提供應(yīng)急電力的移動(dòng)裝置。一旦就位并開始服役，本發(fā)明將在其整個(gè)工作壽命期間保持為靜態(tài)能源。此處描述的太陽能爐完全是獨(dú)立的，不需要其他額外的動(dòng)力，且可用在很遠(yuǎn)的位置，幾乎不需要維護(hù)。本領(lǐng)域技術(shù)人員明了的是，本發(fā)明的許多變型都是可能的，且本發(fā)明可被用于除了此處具體描述之外的其他用途。參考附圖，本發(fā)明的非限制性的具體實(shí)施方案將以實(shí)施例的方式來描述，在附圖中

圖1示出了本發(fā)明的側(cè)立面(elevation)的截面圖；圖2示出了本發(fā)明的平面圖；圖3進(jìn)一步示出了從圖1中的角度A觀察本發(fā)明的端視圖的細(xì)節(jié)；圖4進(jìn)一步示出了從圖1中的角度B觀察本發(fā)明的端視圖的細(xì)節(jié)；圖5示出了本發(fā)明的一個(gè)不同實(shí)施方案的側(cè)立面的截面圖，其還包括預(yù)加熱器進(jìn)給盤管，該預(yù)加熱器進(jìn)給盤管用于在傳熱介質(zhì)被注入壓力容器之前提高傳熱介質(zhì)的溫度；圖6示出了本發(fā)明的低型面(lower profile)的實(shí)施方案的側(cè)立面的截面圖，其可被用于在冬季太陽不會(huì)在天空中升得太高的地理區(qū)域；圖7示出了本發(fā)明的低型面的實(shí)施方案的側(cè)立面的截面圖，其還包括傾斜和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，用于追蹤天空中的太陽光；圖8示出了如何使用容納在標(biāo)準(zhǔn)的40' (12. 192m)的貯存箱之內(nèi)的兩個(gè)單獨(dú)的或串聯(lián)的按比例增大的太陽能爐來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明；以及圖9示出了本發(fā)明的一個(gè)不同實(shí)施方案，其中所述壓力容器被限定為一系列帶有單向壓力釋放閥的膨脹腔，以允許傳熱介質(zhì)具有連續(xù)路徑?，F(xiàn)在參見附圖，圖1至4示出了本發(fā)明的實(shí)施方式。在使用中，本發(fā)明的太陽能爐被設(shè)置為密封的裝置，該裝置包括主框架，該主框架用電鍍低碳鋼來構(gòu)造，并具有及鋁艙壁和可移去的ABS或管狀側(cè)部27，其可以用側(cè)面板緊固件23來固定。該裝置被支承在減震架 8上，所述減震架8位于主框架的每個(gè)角部，且在使用前放平。主框架的每個(gè)端部處的艙壁支承一個(gè)壓力容器2，通過該壓力容器借助于太陽能泵4來注入傳熱介質(zhì)。所述壓力容器2用銅制成，但也可利用具有適合的熱特性和機(jī)械特性的其他材料。在使用中，蒸餾水被用作傳熱介質(zhì)，但也可包括添加劑來增強(qiáng)熱傳遞和防止腐蝕。壓力容器2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括一個(gè)中心芯13，該中心芯具有基本螺旋狀的橫截面， 并限定了連續(xù)傳熱路徑，以便所述傳熱介質(zhì)接觸壓力容器2的內(nèi)表面。在使用中，由于太陽能的持續(xù)照射，壓力容器2的表面極其熱。連續(xù)的傳熱路徑使得傳熱介質(zhì)能夠在壓力容器 2的整個(gè)長(zhǎng)度上獲得最優(yōu)的溫度和壓力能(動(dòng)能)。在壓力容器2周圍存在一個(gè)反射器部分M，其用作將入射的太陽能導(dǎo)引到壓力容器2之上。反射器部分M保證了壓力容器2被大大增強(qiáng)的太陽能和光照射，并且所述反射器部分是基本拋物線形狀，以盡可能多地將入射太陽能導(dǎo)引到壓力容器2的表面上。位于主框架頂上的是凸形頂部1，該凸形頂部包括一系列濾光器，其用于阻止接納不想要的頻率的光；以及一個(gè)透鏡陣列，其用于增強(qiáng)想要的光值以及太陽能。這給出了更純且更有產(chǎn)能 (productive)的光，所述光經(jīng)過透鏡陣列被增強(qiáng)許多次，然后該光照射壓力容器2。那些光的路徑被設(shè)計(jì)為繞過壓力容器2落在預(yù)加熱器槽12的表面上。此表面具有如下能力，S卩，將百分之幾的能量反射回到壓力容器2上，但是吸收所需數(shù)量的熱能和太陽熱能，從而增強(qiáng)板槽(slab tank) 12之內(nèi)的傳熱介質(zhì)以達(dá)到并維持所要求的溫度。所述凸形頂部1也用作保護(hù)覆層，其在弱光環(huán)境下或在夜晚時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉，從而保護(hù)該裝置免遭不利天氣的影響。此外，為了增加傳熱過程的總體效率，壓力容器2周圍的區(qū)域(在圖中標(biāo)示為數(shù)字 6)被抽真空。在使用中，該真空可以通過如下方式形成，即，將凸形頂部1、壓力容器2和側(cè)板27形成為一個(gè)基本密封的裝置，如果需要的話，借助額外的設(shè)備通過空氣抽空閥15和真空泵系統(tǒng)(未示出)來抽出空氣。該裝置的每一側(cè)27——其是絕熱的——包含一個(gè)備用的板槽(如需要)，其可在夜晚時(shí)間將傳熱介質(zhì)保持在平均溫度。主儲(chǔ)存庫(kù)/冷凝箱9——其也是絕熱的——被容納在主框架的基底之內(nèi)。下面描述該裝置的運(yùn)行。被預(yù)熱的傳熱介質(zhì)借助于太陽能泵4和安裝在入口凸緣上的多個(gè)細(xì)噴嘴3在壓力下被注入壓力容器2。所述被預(yù)熱的傳熱介質(zhì)被所述泵4以大約 2-3bar的壓力和恰低于沸點(diǎn)的溫度傳遞到這些噴嘴3。所述傳熱介質(zhì)是使用導(dǎo)引到預(yù)加熱器槽12上的太陽能被預(yù)熱的，所述預(yù)加熱器槽12位于反射器部分M下方并且與反射器部分M直接接觸，如圖3中所示。為了防止在預(yù)加熱器槽12內(nèi)出現(xiàn)可能的危險(xiǎn)壓力，其包括至少一個(gè)自動(dòng)泄氣閥18以允許所述預(yù)加熱器槽12排氣。在使用中，可以用球閥7控制所述傳熱介質(zhì)的供應(yīng)，且可用探測(cè)器5連續(xù)監(jiān)控傳熱介質(zhì)在壓力容器2入口處的壓力和溫度。一旦注入壓力容器2，所述傳熱介質(zhì)就碰撞壓力容器2的側(cè)壁并且立刻霧化。這一接觸使得傳熱介質(zhì)迅速移動(dòng)(flash)且獲得動(dòng)能，并以更大速度移動(dòng)。此過程沿著如下連續(xù)的傳熱路徑的長(zhǎng)度繼續(xù)，該傳熱路徑由具有基本螺旋形橫截面的中心芯13與壓力容器2 的內(nèi)表面所限定。在使用中，所述傳熱介質(zhì)在壓力容器2的出口點(diǎn)17處的溫度和壓力大約為 130°C 禾口 12bar。為了維持傳熱介質(zhì)的最高質(zhì)量，在壓力容器2之內(nèi)策略性地布置了多個(gè)保溫器 16。保溫器16用于防止傳熱介質(zhì)變得太干，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致?lián)p失壓力能(動(dòng)能)。保溫器16 是小型噴嘴，其自動(dòng)噴灑較涼的傳熱介質(zhì)的細(xì)霧，其從位于所述裝置之內(nèi)的旁路腔19或從預(yù)加熱器槽12直接供應(yīng)到壓力容器2之內(nèi)。如圖3所示，在使用中，在預(yù)加熱器槽12和主儲(chǔ)存庫(kù)9之間的傳熱介質(zhì)回路中還包括了預(yù)加熱器平衡管21。一旦經(jīng)處理的傳熱介質(zhì)在出口 17處離開壓力容器2，它就被投入工作。其可以被用來驅(qū)動(dòng)渦輪(未示出)以產(chǎn)生電，然后傳熱介質(zhì)可繼續(xù)用于其他工作，例如空氣調(diào)節(jié)、巴氏殺菌或脫鹽。已經(jīng)設(shè)想渦輪被制成兩輪式蒸汽渦輪，其具有單個(gè)平衡軸，在該軸的輸出端周圍設(shè)有發(fā)電機(jī)。通過使用無摩擦軸承和特別構(gòu)造的電樞，能夠給出最大的功率輸出。傳熱介質(zhì)最終返回到位于主儲(chǔ)存庫(kù)9上方的冷凝器板10，以再次開始該循環(huán)。如需要，使用冷凝器進(jìn)給口(feed) 25將所述主儲(chǔ)存庫(kù)9維持在最佳水平。除了光能和太陽能，此裝置不需要其他外部能量。小型噴射器3和泵4是太陽能供能的，如需要?jiǎng)t帶有輔助電池11。該裝置還包括一個(gè)儀表面板14，其可以記錄和顯示各種測(cè)量值，包括溫度和壓力讀數(shù)沈，用于數(shù)據(jù)收集和/或維護(hù)目的。電纜沿著電纜橋架20 和導(dǎo)管22的內(nèi)部通過。由于該裝置是非定向的，一旦定位并開始服役，其可在其整個(gè)使用壽命期間保持成為靜態(tài)能源。維護(hù)工作是非常少的，除了清潔凸形頂部1上的透鏡表面，以及視覺檢查以保證沒有泄漏。
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圖5示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，其中預(yù)加熱器槽12沿著反射器部分M的整個(gè)長(zhǎng)度延伸，或者與其成為一體，以使入射的太陽能輻射最大化。而且，在此實(shí)施方案中， 朝向預(yù)加熱器槽12的尾部，放置有連續(xù)預(yù)加熱器進(jìn)給盤管四，其用于在傳熱介質(zhì)注入壓力容器2之前提高傳熱介質(zhì)的溫度。圖5的太陽能爐的設(shè)計(jì)還包括略有不同的冷凝儲(chǔ)存庫(kù)9， 其具有位于成形反射器部分M的一側(cè)的圓形橫截面。這允許了比圖1和圖4中所示的具有更大的反射器部分對(duì)。圖5還示出了冷凝儲(chǔ)存庫(kù)9、預(yù)加熱器槽12和預(yù)加熱器進(jìn)給盤管 29的背部都設(shè)有絕熱層30，以盡可能多地保持入射的太陽能熱。圖5還示出了減震架8可被剎車腳輪(braked castors) 31代替，以有助于讓該裝置更具可移動(dòng)性。圖5還示出了太陽能爐如何可包括一個(gè)位于凸形頂部1外圍周圍的光纖裙部或陣列52，以利用原本不會(huì)被用作有用功的入射太陽光。具體地，光纖裙部或陣列52包括多個(gè)光纖，該多個(gè)光纖被組合或捆扎到一起以形成寬的條帶(strip)，該條帶收集選擇的增強(qiáng)光能并且將這些能量導(dǎo)引至預(yù)加熱器槽12和/或壓力容器2和/或反射器部分M的頂面上。 陣列52最大化了原本只會(huì)落在太陽能爐的邊緣周圍的光能。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，這一實(shí)施方案可被包括在本文所述的任一種太陽能爐中，組成本發(fā)明的一部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，排出的蒸氣介質(zhì)在離開蒸氣渦輪(未示出)之后，被導(dǎo)向用于做更多的功或者返回到冷凝箱9冷卻，然后再次開始其經(jīng)過預(yù)加熱器盤管四的回路，所述預(yù)加熱器盤管四被卷繞在板槽12的外圍周圍，在這里所述預(yù)加熱器盤管收集被捕獲在板槽12和絕熱護(hù)套30之間的潛在的熱，然后所述介質(zhì)進(jìn)入板槽12以被進(jìn)一步加熱到所需的工作溫度。該裝置的運(yùn)行被描述如下。太陽能泵4取出給定溫度的介質(zhì)，這是由在指定溫度下開啟和關(guān)閉門閥的熱電偶(未示出)控制的，并且經(jīng)由一組霧化器3在2或!Bbar的壓力下將介質(zhì)注入壓力容器。然后，該介質(zhì)立刻變成蒸汽介質(zhì)，并且開始其通過壓力容器2的過程，在此其間收集壓力能和溫度。蒸汽介質(zhì)的完整性由策略性放置的多個(gè)保溫器16來控制，所述保溫器阻止蒸汽介質(zhì)由于變得太干而損失能量。一旦已處理的傳熱介質(zhì)在出口 17 離開壓力容器2，其就被投入工作。圖6和圖7示出了本發(fā)明的另外的實(shí)施方案。具體地，本發(fā)明的太陽能爐可以用低型面設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。該設(shè)計(jì)尤其適用于在冬季太陽不會(huì)在天空中升得太高的地理區(qū)域。以此方式，來自太陽的輸出可被最大化。圖6示出了一種非常類似于圖5中公開的低型面設(shè)計(jì)。圖6還示出了如何使用與凸形頂部1成一體或作為其一部分的風(fēng)擋32來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。 透明的風(fēng)擋32用于減少因風(fēng)刮過太陽能爐的頂部而可發(fā)生的任何熱損耗。圖6進(jìn)一步詳細(xì)示出了已加熱的傳熱介質(zhì)如何用于產(chǎn)生電力。具體地，壓力容器 2的輸出被進(jìn)給到驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)51的蒸汽渦輪50。在執(zhí)行工作之后，傳熱介質(zhì)被返回到冷凝箱9冷卻，然后循環(huán)再次開始。圖7更進(jìn)一步采取了圖6的設(shè)計(jì)，并且示出了本發(fā)明低型面的太陽能爐可被固定在一對(duì)柱子33上，所述柱子33被安裝在安裝板34上。該設(shè)備還包括太陽能電動(dòng)機(jī)和齒輪箱組件35，其可被用于通過齒輪機(jī)構(gòu)36來使太陽能爐傾斜。本發(fā)明還包括一個(gè)回轉(zhuǎn)環(huán)37， 整個(gè)設(shè)備可以通過該回轉(zhuǎn)環(huán)旋轉(zhuǎn)。以此方式，太陽能爐能夠盡可能遠(yuǎn)地追蹤太陽光在天空中的行進(jìn)，以最大化并盡可能多地捕獲入射的太陽光輻射。圖8還示出了兩個(gè)單獨(dú)工作或串聯(lián)工作的按比例增大的太陽能爐如何可被容納在標(biāo)準(zhǔn)的40' (12. 192m)貯存箱38之內(nèi)。以此方式，設(shè)想可產(chǎn)生至少250kVA的輸出。此方法的真正好處在于該貯存箱可被迅速帶到任何需要電能的位置，尤其是在緊急情況和人道救援情況中。圖8中示出的裝置包括單獨(dú)的控制間39。再次，該裝置不需要除光之外的任何其他外部動(dòng)力，而且還可以使用來自位于貯存箱38頂上的光電電池或面板40的額外啟動(dòng)電能。通道門41被設(shè)置用于進(jìn)入貯存箱38。圖9進(jìn)一步示出了用于壓力容器2的一種替代方案的內(nèi)部設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)。在此實(shí)施方案中，如圖9所示，壓力容器2被形成為具有環(huán)形橫截面，其包括一個(gè)中心部分42。從中心部分42向外輻射出多個(gè)區(qū)段(section)或葉片(vane)43，所述區(qū)段或葉片限定了通過壓敏單向閥45連接的一系列內(nèi)腔44，所述內(nèi)腔允許傳熱介質(zhì)在其通過壓力容器2的路徑上收集壓力能，然后在出口被排出以進(jìn)入渦輪(未示出)。這使得蒸汽介質(zhì)在其路徑上在每個(gè)允許的腔44處增加其溫度和壓力，從而在進(jìn)入新的腔44之前膨脹。壓力容器2使用帶有單向壓力釋放閥45的膨脹腔44的系統(tǒng)，以允許傳熱介質(zhì)具有連續(xù)路徑。為了防止傳熱介質(zhì)變得太干，圖9的壓力容器2還包括策略性地放置在壓力容器 2周圍的多個(gè)保溫器16。所述保溫器16自動(dòng)噴出較涼的傳熱介質(zhì)的細(xì)霧，所述較涼的傳熱介質(zhì)是從位于該裝置之內(nèi)的旁路腔19或從預(yù)加熱器槽12直接供應(yīng)到壓力容器2之內(nèi)的。在不脫離本發(fā)明范圍的前提下，可對(duì)本發(fā)明做出各種不同替換和改動(dòng)。
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權(quán)利要求
1.一種用于提高傳熱介質(zhì)溫度的太陽能爐，其包括一個(gè)透鏡陣列和一個(gè)壓力容器，所述透鏡陣列用于將入射的熱能和太陽能接收到反射器部分之上，所述反射器部分的形狀總體被設(shè)計(jì)為便于將所述太陽能集中到所述壓力容器之上，所述壓力容器具有一個(gè)入口和一個(gè)具有基本螺旋狀橫截面的中心芯，所述傳熱介質(zhì)通過所述入口被注入，所述中心芯限定連續(xù)傳熱路徑，以使所述傳熱介質(zhì)接觸所述壓力容器的表面并且在一個(gè)出口處離開所述壓力容器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能爐，其中所述透鏡陣列被形成為基本凸形頂部的一部分，所述凸形頂部包括一系列濾光器，以阻止接收不想要的頻率的太陽能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能爐，其中所述透鏡陣列增強(qiáng)想要的光值和太陽能。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能爐，其中所述基本凸形頂部還用作保護(hù)覆層，該保護(hù)覆層在弱光環(huán)境下或在夜晚時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉，從而保護(hù)太陽能爐免遭不利天氣環(huán)境的影響。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的太陽能爐，其中所述透鏡陣列還包括在不利天氣環(huán)境下使用的風(fēng)擋。
6.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的太陽能爐，其中所述傳熱介質(zhì)是蒸餾水。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能爐，其中所述蒸餾水包括添加劑，以增強(qiáng)熱傳遞并防止腐蝕。
8.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的太陽能爐，其中所述反射器部分保證了所述壓力容器被以大幅增強(qiáng)的太陽能和光照射，且所述反射器部分的形狀被設(shè)計(jì)為便于將盡可能多的入射太陽能導(dǎo)引至所述壓力容器的表面上。
9.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的太陽能爐，其中所述反射器部分由具有基本拋物線形的橫截面的反射材料制成。
10.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的太陽能爐，其中所述太陽能爐被設(shè)置為一種裝置，該裝置包括主框架、艙壁和可移除的側(cè)部，所述可移除的側(cè)部可用側(cè)面板緊固件來固定。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽能爐，其中所述壓力容器周圍的區(qū)域被抽真空。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的太陽能爐，其中所述真空是通過將所述基本凸形頂部、壓力容器和可移除的側(cè)部形成為一個(gè)密封的裝置來提供的。
13.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的太陽能爐，其中抽真空的額外設(shè)備是通過空氣排空閥和真空泵系統(tǒng)來提供的。
14.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的太陽能爐，其中所述傳熱介質(zhì)是在壓力下借助于太陽能泵和安裝在所述壓力容器入口處的多個(gè)細(xì)噴嘴被注入所述壓力容器的。
15.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的太陽能爐，其中所述傳熱介質(zhì)使用太陽能被預(yù)加熱， 所述太陽能被導(dǎo)引至預(yù)加熱器槽和預(yù)加熱器盤管布置之上，所述預(yù)加熱器盤管布置位于所述反射器部分下方且與所述反射器部分直接接觸。
16.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的太陽能爐，還包括置于所述壓力容器之內(nèi)的多個(gè)保溫器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽能爐，其中所述多個(gè)保溫器由多個(gè)噴嘴來提供，所述多個(gè)噴嘴將較涼的傳熱介質(zhì)的細(xì)霧噴灑到所述壓力容器中。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽能爐，其中所述較涼的傳熱介質(zhì)從位于爐內(nèi)的旁路腔或從所述預(yù)加熱器槽供應(yīng)。
19.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的太陽能爐，其中已處理的傳熱介質(zhì)被用于驅(qū)動(dòng)渦輪以產(chǎn)生電力。
20.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的太陽能爐，其中已處理的傳熱介質(zhì)返回到位于主儲(chǔ)存庫(kù)上方的整體式冷凝器裝置，以再次開始循環(huán)。
21.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的太陽能爐，其中所述傳熱介質(zhì)是借助于太陽能泵注入的。
22.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的太陽能爐，還包括繞透鏡陣列的外圍設(shè)置的光纖陣列，該光纖陣列收集熱能和太陽能并且將這些能量導(dǎo)引至預(yù)加熱器槽和/或壓力容器和/ 或反射器部分的頂部表面之上。
23.一種用于提高傳熱介質(zhì)溫度的太陽能爐，其包括一個(gè)透鏡陣列和一個(gè)壓力容器，所述透鏡陣列用于將入射的熱能和太陽能接收到反射器部分之上，所述反射器部分的形狀總體被設(shè)計(jì)為便于將所述太陽能集中到所述壓力容器之上，所述壓力容器具有一個(gè)入口和一系列內(nèi)腔，所述傳熱介質(zhì)通過所述入口被注入，所述一系列內(nèi)腔具有多個(gè)壓敏單向閥，所述多個(gè)壓敏單向閥允許所述傳熱介質(zhì)收集溫度和壓力能并且在一個(gè)出口處離開所述壓力容ο
24.一種利用入射太陽能提高傳熱介質(zhì)溫度的方法，包括接收入射太陽能并將其集中在壓力容器的表面之上；以及將預(yù)加熱的傳熱介質(zhì)注入所述壓力容器，所述壓力容器包括一個(gè)中心芯，該中心芯限定連續(xù)傳熱路徑以便所述傳熱介質(zhì)接觸所述壓力容器的表面，所述連續(xù)傳熱路徑使得所述傳熱介質(zhì)能夠在所述壓力容器的整個(gè)長(zhǎng)度上獲得優(yōu)化的溫度和壓力能。
25.—種在此參考附圖中的圖1至9所述的用于提高傳熱介質(zhì)溫度的太陽能爐。
26.一種如前文所述的利用入射太陽能提高傳熱介質(zhì)溫度的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽能爐。具體地，本發(fā)明涉及一種能夠提高傳熱介質(zhì)溫度的太陽能爐。在使用中，被加熱的傳熱介質(zhì)可被用于產(chǎn)生電力或投入其他工作，諸如像空氣調(diào)節(jié)、巴氏殺菌或脫鹽等。事實(shí)上，可用于需要產(chǎn)生功或功率的源的任何情形。本發(fā)明描述了一種用于提高傳熱介質(zhì)溫度的太陽能爐，包括一個(gè)透鏡陣列，用于將入射的熱能和太陽能接收到反射器部分之上，以及一個(gè)壓力容器。所述反射器部分的形狀總體被設(shè)計(jì)為便于將所述太陽能集中到所述壓力容器之上。所述壓力容器具有一個(gè)入口，通過該入口注入所述傳熱介質(zhì)；一個(gè)中心芯，其限定連續(xù)傳熱路徑，以便所述傳熱介質(zhì)接觸所述壓力容器的表面并且在一個(gè)出口處離開所述壓力容器。此處描述的太陽能爐完全是獨(dú)立的，不需要額外的動(dòng)力，且可用在很遠(yuǎn)的位置，幾乎不需要維護(hù)。
文檔編號(hào)F22G5/12GK102388276SQ200980155380
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月24日
發(fā)明者布萊恩·霍華德 申請(qǐng)人:布萊恩·霍華德