熱傳遞裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及熱傳遞裝置，其具有能夠繞流體流路徑循環(huán)的工作流體，繞流體流路徑的循環(huán)使得工作流體與熱源熱接觸或者與熱源脫離熱接觸，所述熱傳遞裝置包括：流體容納部分，其內部限定了工作流體流路徑；熱源，其至少部分地與流體容納部分接觸；氣體物質發(fā)生器，其至少部分地處于流體容納部分中，并且被布置成生成蒸汽氣泡，該蒸汽氣泡能夠沿著工作流體流路徑與熱源熱接觸的部分驅動工作流體；其中，在使用時，被驅動的工作流體吸收來自熱源的熱并且將熱傳遞離開熱源；并且被驅動的工作流體返回到氣體物質發(fā)生器以便繞流體流路徑進行循環(huán)。
【專利說明】熱傳遞裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及熱傳遞裝置，具體地，本發(fā)明涉及用于將入射的太陽能轉換為熱和電的太陽能轉換器裝置的熱傳遞裝置。
【背景技術】
[0002]將太陽能轉換為電的裝置是已知的。一種將太陽能轉換為電的手段是使用光伏陣列。光伏陣列通常由半導體材料構成，該半導體材料被合適地封裝，并且被布置成在暴露于太陽輻射時發(fā)電。
[0003]獨立地，將太陽能轉換為可用的熱的裝置是已知的。當暴露于太陽輻射時吸收熱能的多種熱收集裝置是已知的。這些熱太陽能收集器隨著它們從太陽輻射吸收熱能而升溫，然后，例如通過將液體流(例如水)泵送通過熱收集器以加熱該液體而能夠提取該熱能以供使用。
[0004]已經(jīng)提出將這兩種技術結合起來以提供將太陽能同時轉換為電和熱的混合太陽能收集器。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，這樣的混合裝置遇到的問題在于，當裝置在操作時，光伏陣列的元件變熱。通常，光伏元件的效率隨著它們的溫度上升而下降。另外，通常，經(jīng)受高溫的光伏元件可能會性能退化，從而導致效率永久下降。因此，在使用時，這種混合裝置的光伏陣列的發(fā)電效率將趨于降低，并且趨于隨著時間而下降。
[0005]因此，適合于將熱傳遞離開太陽能收集器的熱傳遞裝置是期望的。

【發(fā)明內容】

[0006]第一個方面提供一種熱傳遞裝置，其包括:
[0007]流體流構件，其在第一表面和第二表面之間延伸，所述流體流構件的至少一部分相對于水平傾斜；
[0008]所述流體流構件部分地填充有液體并且被布置成使得所述第一表面與所述流體流構件的相對于水平傾斜且容納液體的至少第一部分中的液體熱接觸；以及
[0009]所述流體流構件的第一部分被分為第一流體流通道和第二流體流通道，所述第一流體流通道和所述第二流體流通道被布置成使得，與所述第二流體流通道中的液體相比，所述第一流體流通道中的液體與所述第一表面更好地熱接觸；
[0010]其中所述流體流構件的在液體表面上方的部分被至少部分地抽真空；
[0011]由此，當所述第一表面比所述第二表面熱時，來自所述第一表面的熱能使得所述第一流體流通道中的液體蒸發(fā)，蒸汽穿過所述第一流體流通道中的液體而行進到液體的表面，使得液體繞所述第一流體流通道和所述第二流體流通道循環(huán)；
[0012]蒸汽從液體的表面行進到所述第二表面，并且在所述第二表面處冷凝；并且
[0013]冷凝的液體從所述第二表面返回到所述流體流構件的第一部分；從而熱能從所述第一表面?zhèn)鬟f到所述第二表面。
[0014]優(yōu)選地，所述第一流體流通道比所述第二流體流通道更靠近所述第一表面。[0015]優(yōu)選地，所述第一流體流通道的至少一部分位于所述第一表面和所述第二流體流通道之間。
[0016]優(yōu)選地，所述第一流體流通道設置在所述第一表面和所述第二流體流通道之間。
[0017]優(yōu)選地，所述第一流體流通道和第二流體流通道具有由周邊界定的區(qū)段，所述第一流體流通道的與所述第一表面熱接觸的周邊的比例大于所述第二流體流通道的與所述第一表面熱接觸的周邊的比例。
[0018]優(yōu)選地，所述第一流體流通道的橫截面積與所述第二流體流通道的橫截面積相
坐寸ο
[0019]優(yōu)選地，所述第一流體流通道在比所述第二流體流通道大的面積上與所述第一表面熱接觸。
[0020]優(yōu)選地，所述流體流構件的第一部分相對于水平傾斜直到90°的角度。
[0021]優(yōu)選地，與所述第一表面熱接觸的所述第一流體流通道的至少一個表面的至少一部分包括布置成促進蒸汽氣泡成核的特征。
[0022]優(yōu)選地，與所述第一表面熱接觸的所述第一流體流通道的至少一個表面的至少一部分具有適于促進蒸汽氣泡成核的表面紋理。
[0023]優(yōu)選地，至少一個表面的所述部分具有粗糙表面紋理。
[0024]優(yōu)選地，所述粗糙表面紋理由焊料層提供。
[0025]優(yōu)選地，所述流體流構件的第一部分被分為多個第一流體流通道。
[0026]優(yōu)選地，所述流體流構件的第一部分被分為多個第一流體流通道和多個第二流體流通道。
[0027]優(yōu)選地，第一流體流通道的數(shù)量與第二流體流通道的數(shù)量相等。
[0028]優(yōu)選地，所述第一流體流通道和第二流體流通道并排設置，且第一流體流通道和第二流體流通道交錯。
[0029]優(yōu)選地，所述或每個第一流體流通道和第二流體流通道具有上端部和下端部，并且所述第一流體流通道和第二流體流通道的下端部連接在一起。
[0030]優(yōu)選地，所述或每個第一流體流通道和第二流體流通道具有上端部和下端部，并且所述第一流體流通道和第二流體流通道的上端部連接在一起。
[0031]優(yōu)選地，所述第一流體流通道和第二流體流通道的上端部通過歧管連接在一起。
[0032]優(yōu)選地，所述第一流體流通道和第二流體流通道的上端部通過蒸汽歧管連接在一起。
[0033]優(yōu)選地，從所述液體的表面行進到所述第二表面的蒸汽穿過所述歧管。
[0034]優(yōu)選地，從所述第二表面返回到所述流體流構件的第一部分的冷凝的液體穿過所述歧管。
[0035]優(yōu)選地,所述液體包括水。
[0036]優(yōu)選地，所述液體包括乙醇。
[0037]優(yōu)選地，所述液體包括水和乙醇的混合物。
[0038]優(yōu)選地，所述混合物包括直到25%的乙醇。
[0039]優(yōu)選地，所述第二表面位于所述第一表面上方，使得所述冷凝的液體通過重力從所述第二表面返回到所述流體流構件的第一部分。[0040]優(yōu)選地，與所述第一表面熱接觸的所述第一流體流通道的表面的至少一部分具有凹入的表面輪廓。
[0041]優(yōu)選地，所述凹入的表面輪廓包括規(guī)則的凹坑陣列。
[0042]優(yōu)選地，所述規(guī)則的凹坑陣列包括布置成行的凹坑，各行通過沒有凹坑的平帶分隔開。
[0043]優(yōu)選地，所述第一流體流通道和第二流體流通道位于間隔開的第一板和第二板之間。
[0044]優(yōu)選地，所述第一板與所述第一表面熱接觸，并且形成所述或每個第一流體流通道的表面。
[0045]優(yōu)選地，多個第一流體流通道和多個第二流體流通道并排設置，并且第一流體流通道和第二流體流通道交替地布置，每個第一流體流通道通過分隔件與相鄰的第二流體流通道分隔開，所述分隔件在所述第一板和所述第二板之間延伸且附接到所述第一板和所述
第二板。
[0046]優(yōu)選地，所述第一板具有凹入的表面輪廓，所述凹入的表面輪廓包括布置成行的規(guī)則的凹坑陣列，各行通過沒有凹坑的平帶分隔開，并且每個分隔件在位于平帶之一中的位置處附接到所述第一板。
[0047]優(yōu)選地，每個分隔件的在所述第一板和所述第二板之間延伸的部分基本上是平的。
[0048]優(yōu)選地，多個所述分隔件由第三板形成。
[0049]優(yōu)選地，所有的所述分隔件由單個第三板形成。
[0050]優(yōu)選地，所述第三板是波紋形的。
[0051 ] 優(yōu)選地，這些板中的每個都包括金屬或金屬合金材料。
[0052]優(yōu)選地，這些板中的每個都包括低碳鋼。
[0053]優(yōu)選地，這些板中的每個都包括鍍錫低碳鋼。
[0054]優(yōu)選地，這些板通過結合技術而結合在一起，所述結合技術包括以下中的至少一種:釬焊；點焊；棍焊；和粘合劑。
[0055]優(yōu)選地，這些板通過焊點結合在一起，并且形成每個第一流體流通道的表面的所述第一板的至少一部分涂覆有焊料。
[0056]優(yōu)選地，所述熱傳遞裝置包括大體剛性的導熱結構。
[0057]優(yōu)選地，所述流體流構件的在所述液體表面上方的部分處于40mbar或更小的壓力下。
[0058]優(yōu)選地，所述流體流構件的在所述液體表面上方的部分處于2mbar或更小的壓力下。
[0059]優(yōu)選地，所述流體流構件的在所述液體表面上方的部分處于Imbar或更小的壓力下。
[0060]優(yōu)選地，所述流體流構件的在所述液體表面上方的部分處于10_2mbar或更小的壓力下。
[0061]優(yōu)選地，所述流體流構件的在所述液體表面上方的部分處于KT3Hibar或更小的壓力下。[0062]優(yōu)選地，所述流體流構件的在所述液體表面上方的部分處于10_6mbar或更小的壓力下。
[0063]第二個方面提供一種熱傳遞裝置，其包括:
[0064]第一流體流通道，其相對于水平傾斜并且容納液體；
[0065]第二流體流通道，其連接到所述第一流體流通道并且容納液體；以及
[0066]第一表面，其與所述第一流體流通道中的液體熱接觸；
[0067]其中來自所述第一表面的熱能使得所述第一流體流通道中的液體蒸發(fā)；
[0068]蒸汽沿著所述第一流體流通道向上行進；并且
[0069]蒸汽將液體流從所述第二流體流通道驅動到所述第一流體流通道，并且沿著所述第一流體流通道向上驅動；
[0070]由此熱能被傳遞離開所述第一表面。
[0071]優(yōu)選地，所述第一流體流通道比所述第二流體流通道更靠近所述第一表面。
[0072]優(yōu)選地，所述第一流體流通道的至少一部分位于所述第一表面和所述第二流體流通道之間。
[0073]優(yōu)選地，所述第一流體流通道位于所述第一表面和所述第二流體流通道之間。
[0074]優(yōu)選地，所述第一流體流通道和第二流體流通道具有由周邊界定的區(qū)段，所述第一流體流通道的與所述第一表面熱接觸的周邊的比例大于所述第二流體流通道的與所述第一表面熱接觸的周邊的比例。
[0075]優(yōu)選地，所述第一流體流通道的橫截面積與所述第二流體流通道的橫截面積相
坐寸ο
[0076]優(yōu)選地，所述第一流體流通道的橫截面積與所述第二流體流通道的橫截面積相
坐寸O
[0077]優(yōu)選地，所述第一流體流通道在比所述第二流體流通道大的面積上與所述第一表面熱接觸。
[0078]優(yōu)選地，所述第一流體流通道相對于水平傾斜直到90°的角度。
[0079]優(yōu)選地，與所述第一表面熱接觸的所述第一流體流通道的至少一個表面的至少一部分包括布置成促進蒸汽氣泡成核的特征。
[0080]優(yōu)選地，與所述第一表面熱接觸的所述第一流體流通道的至少一個表面的至少一部分具有適于促進蒸汽氣泡成核的表面紋理。
[0081]優(yōu)選地，至少一個表面的所述部分具有粗糙表面紋理。
[0082]優(yōu)選地，所述粗糙表面紋理由焊料層提供。
[0083]優(yōu)選地，所述熱傳遞裝置包括多個第一流體流通道。
[0084]優(yōu)選地，所述熱傳遞裝置包括多個第一流體流通道和多個第二流體流通道。
[0085]優(yōu)選地，第一流體流通道的數(shù)量與第二流體流通道的數(shù)量相等。
[0086]優(yōu)選地，所述第一流體流通道和第二流體流通道并排設置，且第一流體流通道和第二流體流通道交錯。
[0087]優(yōu)選地，其中所述或每個第一流體流通道和第二流體流通道具有上端部和下端部，并且所述第一流體流通道和第二流體流通道的下端部連接在一起。
[0088]優(yōu)選地，所述熱傳遞裝置還包括:[0089]第二表面；
[0090]至少一個蒸汽通道，其將所述第一流體流通道和第二流體流通道連接到所述第二表面；
[0091]由此，當所述第一表面比所述第二表面熱時，蒸汽從液體表面到所述第二表面行進通過所述蒸汽通道，并且在所述第二表面處冷凝；并且
[0092]冷凝的液體從所述第二表面返回到所述第一流體流通道和第二流體流通道；由此熱能離開所述第一表面而被傳遞到所述第二表面。
[0093]優(yōu)選地，其中所述或每個第一流體流通道和第二流體流通道具有上端部和下端部，并且所述第一流體流通道和第二流體流通道的上端部連接在一起。
[0094]優(yōu)選地，所述第一流體流通道和第二流體流通道的上端部通過歧管連接在一起。
[0095]優(yōu)選地，所述第一流體流通道和第二流體流通道的上端部通過蒸汽歧管連接在一起。
[0096]優(yōu)選地，從所述液體的表面行進到所述第二表面的蒸汽穿過所述歧管。
[0097]優(yōu)選地，從所述第二表面返回到所述流體流構件的第一部分的冷凝的液體穿過所述歧管。
[0098]優(yōu)選地,所述液體包括水。
[0099]優(yōu)選地，其中所述液體包括乙醇。
[0100]優(yōu)選地，所述液體包括水和乙醇的混合物。
[0101 ] 優(yōu)選地，所述混合物包括直到25%的乙醇。
[0102]優(yōu)選地，所述第二表面位于所述第一表面上方，使得所述冷凝的液體通過重力從所述第二表面返回到所述流體流構件的第一部分。
[0103]優(yōu)選地，與所述第一表面熱接觸的所述第一流體流通道的表面的至少一部分具有凹入的表面輪廓。
[0104]優(yōu)選地，所述凹入的表面輪廓包括規(guī)則的凹坑陣列。
[0105]優(yōu)選地，所述規(guī)則的凹坑陣列包括布置成行的凹坑，各行通過沒有凹坑的平帶分隔開。
[0106]優(yōu)選地，所述第一流體流通道和第二流體流通道位于間隔開的第一板和第二板之間。
[0107]優(yōu)選地，所述第一板與所述第一表面熱接觸，并且形成所述或每個第一流體流通道的表面。
[0108]優(yōu)選地，具有多個第一流體流通道和多個第二流體流通道，它們并排設置，并且第一流體流通道和第二流體流通道交錯，每個第一流體流通道通過分隔件與相鄰的第二流體流通道分隔開，所述分隔件在所述第一板和所述第二板之間延伸且附接到所述第一板和所述第二板。
[0109]優(yōu)選地，所述第一板具有凹入的表面輪廓，所述凹入的表面輪廓包括布置成行的規(guī)則的凹坑陣列，各行通過沒有凹坑的平帶分隔開，并且每個分隔件在位于平帶之一中的位置處附接到所述第一板。
[0110]優(yōu)選地，每個分隔件的在所述第一板和所述第二板之間延伸的部分基本上是平的。[0111]優(yōu)選地，多個所述分隔件由第三板形成。
[0112]優(yōu)選地，所有的所述分隔件由單個第三板形成。
[0113]優(yōu)選地，所述第三板是波紋形的。
[0114]優(yōu)選地，這些板中的每個都包括金屬或金屬合金材料。
[0115]優(yōu)選地，這些板中的每個都包括低碳鋼。
[0116]優(yōu)選地，這些板中的每個都包括鍍錫低碳鋼。
[0117]優(yōu)選地，這些板通過結合技術而結合在一起，所述結合技術包括以下中的至少一種:釬焊；點焊；棍焊；和粘合劑。
[0118]優(yōu)選地，這些板通過焊點結合在一起，并且形成每個第一流體流通道的表面的所述第一板的至少一部分涂覆有焊料。
[0119]優(yōu)選地，所述熱傳遞裝置包括大體剛性的導熱結構。
[0120]優(yōu)選地，在液體上方的所述熱傳遞裝置至少部分地抽真空。
[0121]優(yōu)選地，在液體上方的所述熱傳遞裝置處于40mbar或更小的壓力下。
[0122]優(yōu)選地，在液體上方的所述熱傳遞裝置處于2mbar或更小的壓力下。
[0123]優(yōu)選地，在液體上方的所述熱傳遞裝置處于Imbar或更小的壓力下。
[0124]優(yōu)選地，在液體上方的所述熱傳遞裝置處于KT2Hibar或更小的壓力下。
[0125]優(yōu)選地，在液體上方的所述熱傳遞裝置處于KT3Hibar或更小的壓力下。
[0126]優(yōu)選地，在液體上方的所述熱傳遞裝置處于KT6Hibar或更小的壓力下。
[0127]第三個方面提供一種熱傳遞裝置，其包括:
[0128]第一表面；
[0129]第二表面；
[0130]液體貯存器，其與所述第一表面熱接觸并且容納液體；以及
[0131]管，其將所述液體貯存器連接到所述第二表面；
[0132]其中所述液體貯存器包括相對于水平傾斜且容納液體的第一流體流通道和連接到所述第一流體流通道且容納液體的第二流體流通道；
[0133]所述第一表面與所述第一流體流通道中的液體熱接觸；并且所述管的至少一部分被至少部分地抽真空；
[0134]由此，當所述第一表面比所述第二表面熱時，來自所述第一表面的熱能使得所述第一流體流通道中的液體蒸發(fā)；
[0135]蒸汽沿著所述第一流體流通道向上行進且穿過所述管，并且在所述第二表面處冷凝;
[0136]蒸汽將液體流從所述第二流體流通道驅動到所述第一流體流通道，并且沿著所述第一流體流通道向上驅動；并且
[0137]冷凝的液體從所述第二表面返回到所述液體貯存器；
[0138]由此熱能離開所述第一表面而被傳遞到所述第二表面。
[0139]優(yōu)選地，所述第一流體流通道比所述第二流體流通道更靠近所述第一表面。
[0140]優(yōu)選地，所述第一流體流通道的至少一部分位于所述第一表面和所述第二流體流通道之間。
[0141]優(yōu)選地，所述第一流體流通道位于所述第一表面和所述第二流體流通道之間。[0142]優(yōu)選地，所述第一流體流通道和第二流體流通道具有由周邊界定的區(qū)段，所述第一流體流通道的與所述第一表面熱接觸的周邊的比例大于所述第二流體流通道的與所述第一表面熱接觸的周邊的比例。
[0143]優(yōu)選地，所述第一流體流通道的橫截面積與所述第二流體流通道的橫截面積相
坐寸ο
[0144]優(yōu)選地，所述第一流體流通道在比所述第二流體流通道大的面積上與所述第一表面熱接觸。
[0145]優(yōu)選地，所述第一流體流通道相對于水平傾斜直到90°的角度。
[0146]優(yōu)選地，與所述第一表面熱接觸的所述第一流體流通道的至少一個表面的至少一部分包括布置成促進蒸汽氣泡成核的特征。
[0147]優(yōu)選地，與所述第一表面熱接觸的所述第一流體流通道的至少一個表面的至少一部分具有適于促進蒸汽氣泡成核的表面紋理。
[0148]優(yōu)選地，至少一個表面的所述部分具有粗糙表面紋理。
[0149]優(yōu)選地，所述粗糙表面紋理由焊料層提供。
[0150]優(yōu)選地，所述液體貯存器包括多個第一流體流通道。
[0151]優(yōu)選地，所述流體流構件的第一部分被分為多個第一流體流通道和多個第二流體流通道。
[0152]優(yōu)選地，第一流體流通道的數(shù)量與第二流體流通道的數(shù)量相等。
[0153]優(yōu)選地，所述第一流體流通道和第二流體流通道并排設置，且第一流體流通道和第二流體流通道交替地設置。
[0154]優(yōu)選地，所述或每個第一流體流通道和第二流體流通道具有上端部和下端部，并且所述第一流體流通道和第二流體流通道的下端部連接在一起。
[0155]優(yōu)選地，所述或每個第一流體流通道和第二流體流通道具有上端部和下端部，并且所述第一流體流通道和第二流體流通道的上端部連接在一起。
[0156]優(yōu)選地，所述第一流體流通道和第二流體流通道的上端部通過歧管連接在一起。
[0157]優(yōu)選地，所述第一流體流通道和第二流體流通道的上端部通過蒸汽歧管連接在一起。
[0158]優(yōu)選地，從所述液體的表面行進到所述第二表面的蒸汽穿過所述歧管。
[0159]優(yōu)選地，從所述第二表面返回到所述流體流構件的第一部分的冷凝的液體穿過所述歧管。
[0160]優(yōu)選地，所述液體包括水。
[0161]優(yōu)選地，所述液體包括乙醇。
[0162]優(yōu)選地，所述液體包括水和乙醇的混合物。
[0163]優(yōu)選地，所述混合物包括直到25%的乙醇。
[0164]優(yōu)選地，所述第二表面位于所述第一表面上方，使得所述冷凝的液體通過重力從所述第二表面返回到所述流體流構件的第一部分。
[0165]優(yōu)選地，與所述第一表面熱接觸的所述第一流體流通道的表面的至少一部分具有凹入的表面輪廓。
[0166]優(yōu)選地，所述凹入的表面輪廓包括規(guī)則的凹坑陣列。[0167]優(yōu)選地，所述規(guī)則的凹坑陣列包括布置成行的凹坑，各行通過沒有凹坑的平帶分隔開。
[0168]優(yōu)選地，所述第一流體流通道和第二流體流通道位于間隔開的第一板和第二板之間。
[0169]優(yōu)選地，所述第一板與所述第一表面熱接觸，并且形成所述或每個第一流體流通道的表面。
[0170]優(yōu)選地，存在多個第一流體流通道和多個第二流體流通道，它們并排設置，并且第一流體流通道和第二流體流通道交替地布置，每個第一流體流通道通過分隔件與相鄰的第二流體流通道分隔開，所述分隔件在所述第一板和所述第二板之間延伸且附接到所述第一板和所述第二板。
[0171]優(yōu)選地，所述第一板具有凹入的表面輪廓，所述凹入的表面輪廓包括布置成行的規(guī)則的凹坑陣列，各行通過沒有凹坑的平帶分隔開，并且每個分隔件在位于平帶之一中的位置處附接到所述第一板。
[0172]優(yōu)選地，每個分隔件的在所述第一板和所述第二板之間延伸的部分基本上是平的。
[0173]優(yōu)選地，多個所述分隔件由第三板形成。
[0174]優(yōu)選地，所有的所述分隔件由單個第三板形成。
[0175]優(yōu)選地，所述第三板是波紋形的。
[0176]優(yōu)選地，這些板中的每個都包括金屬或金屬合金材料。
[0177]優(yōu)選地，這些板中的每個都包括低碳鋼。
[0178]優(yōu)選地，這些板中的每個都包括鍍錫低碳鋼。
[0179]優(yōu)選地，這些板通過結合技術而結合在一起，所述結合技術包括以下中的至少一種:釬焊；點焊；棍焊；和粘合劑。
[0180]優(yōu)選地，這些板通過焊點附接在一起，并且形成每個第一流體流通道的表面的所述第一板的至少一部分涂覆有焊料。
[0181]優(yōu)選地，所述熱傳遞裝置包括大體剛性的導熱結構。
[0182]優(yōu)選地，所述管處于40mbar或更小的壓力下。
[0183]優(yōu)選地，所述管處于2mbar或更小的壓力下。
[0184]優(yōu)選地，所述管處于Imbar或更小的壓力下。
[0185]優(yōu)選地，所述管處于10_2mbar或更小的壓力下。
[0186]優(yōu)選地，所述管處于10_3mbar或更小的壓力下。
[0187]優(yōu)選地，所述管處于10_6mbar或更小的壓力下。
[0188]第四個方面提供一種熱傳遞裝置，其包括:
[0189]第一表面；
[0190]第二表面；
[0191]液體貯存器，其與所述第一表面熱接觸并且容納液體；以及
[0192]管，其將所述液體貯存器連接到所述第二表面；
[0193]其中所述管的至少一部分被至少部分地抽真空；
[0194]由此，當所述第一表面比所述第二表面熱時，來自所述第一表面的熱能使得所述液體貯存器中的液體蒸發(fā)；
[0195]蒸汽行進穿過所述管，并且在所述第二表面處冷凝；并且
[0196]冷凝的液體從所述第二表面返回到所述液體貯存器；
[0197]由此熱能從所述第一表面?zhèn)鬟f到所述第二表面。
[0198]優(yōu)選地，所述流體貯存器的與所述第一表面熱接觸的表面的至少一部分包括布置成促進蒸汽氣泡成核的特征。
[0199]優(yōu)選地，所述流體貯存器的與所述第一表面熱接觸的表面的至少一部分具有適于促進蒸汽氣泡成核的表面紋理。
[0200]優(yōu)選地，所述表面的所述部分具有粗糙表面紋理。
[0201]優(yōu)選地，所述粗糙表面紋理由焊料層提供。
[0202]優(yōu)選地，從所述第二表面返回到所述流體貯存器的冷凝的液體行進通過所述管。
[0203]優(yōu)選地,所述液體包括水。
[0204]優(yōu)選地，所述液體包括乙醇。
[0205]優(yōu)選地，所述液體包括水和乙醇的混合物。
[0206]優(yōu)選地，所述混合物包括最多25%的乙醇。
[0207]優(yōu)選地，所述第二表面位于所述第一表面上方，使得所述冷凝的液體通過重力從所述第二表面返回到所述流體貯存器。
[0208]優(yōu)選地，所述流體貯存器的與所述第一表面熱接觸的表面的至少一部分具有凹入的表面輪廓。
[0209]優(yōu)選地，所述凹入的表面輪廓包括規(guī)則的凹坑陣列。
[0210]優(yōu)選地，所述規(guī)則的凹坑陣列包括布置成行的凹坑，各行通過沒有凹坑的平帶分隔開。
[0211]優(yōu)選地，所述管處于40mbar或更小的壓力下。
[0212]優(yōu)選地，所述管處于2mbar或更小的壓力下。
[0213]優(yōu)選地，所述管處于Imbar或更小的壓力下。
[0214]優(yōu)選地，所述管處于10_2mbar或更小的壓力下。
[0215]優(yōu)選地，所述管處于10_3mbar或更小的壓力下。
[0216]優(yōu)選地，所述管處于10_6mbar或更小的壓力下。
[0217]優(yōu)選地，所述熱傳遞裝置包括大體剛性的導熱結構。
[0218]第五個方面提供一種熱傳遞裝置，其具有工作流體，所述工作流體能夠繞流體流路徑循環(huán)，繞所述流體流路徑的所述循環(huán)使得所述工作流體與熱源熱接觸和與熱源脫離熱接觸，所述熱傳遞裝置包括:
[0219]流體容納部分，其內部限定了工作流體流路徑；
[0220]熱源，其至少部分地與所述流體容納部分接觸；
[0221]氣體物質發(fā)生器，其至少部分地處于所述流體容納部分內，并且被布置成生成蒸汽氣泡，所述蒸汽氣泡能夠沿著所述工作流體流路徑的與所述熱源熱接觸的部分驅動所述工作流體；
[0222]其中，在使用時，被驅動的工作流體從所述熱源吸收熱且將熱傳遞離開所述熱源；并且[0223]所述被驅動的工作流體返回到所述氣體物質發(fā)生器，以繞所述流體流路徑循環(huán)。
[0224]優(yōu)選地，所述氣體物質發(fā)生器包括熱蒸汽生成表面，所述熱蒸汽生成表面被構造成至少部分地熱蒸發(fā)所述工作流體，使得在所述工作流體內生成的蒸汽氣泡沿著在所述流體容納部分內部限定的所述流體流路徑驅動所述工作流體。
[0225]優(yōu)選地，所述熱源是所述氣體物質發(fā)生器的熱蒸汽生成表面。
[0226]優(yōu)選地，在所述流體容納部分內部限定的所述流體流路徑被布置成使得所述工作流體沿著所述工作流體流路徑的與所述熱源熱接觸的部分的驅動不會被所述被驅動的工作流體返回到所述氣體物質發(fā)生器阻擋。
[0227]優(yōu)選地，所述流體流路徑包括與所述熱源熱接觸的所述工作流體流路徑的多個部分。
[0228]優(yōu)選地，流體流路徑包括使所述被驅動的工作流體返回到所述氣體物質發(fā)生器的多個返回部分。
[0229]優(yōu)選地，所述熱傳遞裝置被構造成使得所述被驅動的工作流體以向上的方向分量沿著所述工作流體流路徑的與所述熱源接觸的部分行進，并且至少部分地在重力作用下返回到所述氣體物質發(fā)生器。
[0230]優(yōu)選地，至少在所述工作流體上方的所述流體容納部分中保持部分真空。
[0231]優(yōu)選地，至少部分地通過所述熱傳遞裝置的操作溫度確定氣體物質生成的速率。
[0232]優(yōu)選地，所述熱傳遞裝置被構造成使得能夠借助于改變所述工作流體上方的所述流體容納部分中的壓力水平來控制用以實現(xiàn)預定氣體物質生成速率的操作溫度。
[0233]優(yōu)選地，所述熱傳遞裝置還包括至少一個光伏元件，所述至少一個光伏元件具有第一光入射表面和第二熱發(fā)射表面，其中所述熱源被構造成提供有來自所述至少一個光伏元件的熱發(fā)射表面的熱。
[0234]優(yōu)選地，所述熱傳遞裝置包括多個光伏元件。
[0235]優(yōu)選地，所述多個光伏元件包含在陣列中。
[0236]優(yōu)選地，所述至少一個光伏元件的熱發(fā)射表面橫過預定區(qū)域而熱聯(lián)接到所述熱源，使得在使用時，所述熱源被構造成提供有來自所述光伏元件陣列的所有或基本上所有所述熱發(fā)射表面的熱。
[0237]優(yōu)選地，所述熱傳遞裝置被構造成使得所述熱源在整個所述預定區(qū)域內保持基本上均勻的溫度。
[0238]優(yōu)選地，所述熱傳遞裝置還包括熱交換器，所述熱交換器被構造成使得在使用時，所述熱交換器冷卻所述工作流體。
[0239]優(yōu)選地，所述熱傳遞裝置被構造成使得在使用時，所述工作流體至少部分地熱蒸發(fā)以生成蒸汽，所述蒸汽穿過所述流體容納部分到達所述熱交換器，并且在所述熱交換器處冷凝，由此所述熱交換器冷卻所述工作流體。
[0240]優(yōu)選地，所述熱傳遞裝置被構造成使得在使用時，所述熱交換器至少部分地接觸所述工作流體。
[0241]優(yōu)選地，所述熱傳遞裝置的至少一部分位于處于至少部分真空的封裝件中。
[0242]優(yōu)選地，所述封裝件是以下部件之一:圓柱形管；橢圓形管。
[0243]優(yōu)選地，所述封裝件至少部分地由玻璃形成。[0244]優(yōu)選地，多個管安裝在太陽能收集陣列中。
[0245]優(yōu)選地，所述多個管中的至少一個能夠旋轉以跟蹤在所述太陽能收集陣列上入射的光。
[0246]優(yōu)選地，所述多個管能夠旋轉以跟蹤在所述太陽能收集陣列上入射的光。
[0247]優(yōu)選地，所述熱傳遞裝置包括大體剛性的導熱結構。
[0248]第六個方面提供一種能量發(fā)生器，其包括:根據(jù)前述權利要求中任一項所述的熱傳遞裝置；以及至少一個光伏元件，所述能量發(fā)生器具有電力輸出和加熱的流體輸出。
[0249]本發(fā)明還提供用于實施本發(fā)明前述方面中任一個方面的系統(tǒng)、裝置和制造物品。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0250]現(xiàn)在將參考附圖詳細地描述本發(fā)明，其中:
[0251]圖1為根據(jù)本發(fā)明的混合太陽能轉換器的第一實施例的示意圖；
[0252]圖2為能夠用于圖1的混合太陽能轉換器的管的示意圖；
[0253]圖3為能夠用于圖1的混合太陽能轉換器的太陽能收集器組件的示意圖；
[0254]圖4為圖3的太陽能收集器組件的側視圖；
[0255]圖5為圖3的太陽能收集器組件的剖開視圖；
[0256]圖6為圖3的太陽能收集器組件的橫向截面圖；
[0257]圖7為圖3的太陽能收集器組件的縱向截面圖；
[0258]圖8為能夠用于圖1的混合太陽能轉換器的熱交換組件的縱向截面圖；
[0259]圖9為圖8的熱交換組件的一部分的可替代布置的剖開視圖；
[0260]圖10為根據(jù)本發(fā)明的混合太陽能轉換器的第二實施例的示意圖；
[0261]圖11為能夠用于圖10的混合太陽能轉換器的太陽能收集器組件的剖開視圖；
[0262]圖12為沿著圖11的太陽能收集器組件的線A-A的橫向截面圖；
[0263]圖13為沿著圖11的太陽能收集器組件的線B-B的縱向截面圖；
[0264]圖14為能夠用于圖11的太陽能收集器組件的中央片材的示意圖；
[0265]圖15為圖11的太陽能收集器組件的操作的解釋示意圖；
[0266]圖16為沿著圖11的太陽能收集器組件的線C-C的橫向截面圖；
[0267]圖17A為圖11的太陽能收集器組件的解釋示意圖；
[0268]圖17B為圖11的太陽能收集器組件的解釋示意圖；
[0269]圖18A為圖11的太陽能收集器組件的一部分的詳細平面圖；
[0270]圖18B為沿著圖11的太陽能收集器組件的一部分的線D-D的截面圖；
[0271]圖19為圖11的太陽能收集器組件的一部分的示意圖，其中移除了光伏元件；
[0272]圖20為根據(jù)本發(fā)明的混合太陽能轉換器的第三實施例的示意圖；
[0273]圖21為能夠用于圖20的混合太陽能轉換器的太陽能收集器組件的一部分的剖開視圖；
[0274]圖22為能夠用于根據(jù)本發(fā)明的混合太陽能轉換器的可替代透明管的示意圖；
[0275]圖23為被布置成繞單個軸線旋轉的太陽能收集器的示意圖；以及
[0276]圖24為被布置成繞兩個軸線旋轉的太陽能收集器陣列的示意圖?！揪唧w實施方式】
[0277]第一實施例
[0278]圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的設備。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的混合太陽能轉換器的第一實施例的總體外部視圖。
[0279]綜述
[0280]在第一實施例中，混合太陽能轉換器I包括容納在密封的透明管3中的太陽能收集器組件2。太陽能收集器組件2包括熱傳遞元件4和安裝在熱傳遞元件4的上表面上的光伏元件5的陣列?；旌咸柲苻D換器I還包括處于透明管3的一個端部處的熱交換組件6。太陽能收集器組件2的一個端部連接到熱交換組件6。在一個實施例中，光伏元件5可以由硅形成。在另一個實施例中，光伏元件5可以由砷化鎵形成。在其它例子中，可以采用由其它半導體材料形成的光伏元件。在其它例子中，可以采用有機光伏元件。在其它例子中，可以采用混合光伏元件。
[0281]光伏元件還可以稱為光伏電池、太陽能電池或光電池。為了避免麻煩，在本申請中，術語光伏元件用來表示將入射的電磁輻射轉換為電能的任何元件。
[0282]在第一實施例中，熱交換組件6包括被布置成將熱能從熱傳遞元件4傳遞到第一流體的初級熱交換器7以及被布置成將熱能從熱傳遞元件4傳遞到第二流體的次級熱交換器8。初級熱交換器7和次級熱交換器8通過熱傳遞控制閥9分隔開，該熱傳遞控制閥能夠選擇性地允許或阻止熱能從熱傳遞元件4傳遞到次級熱交換器8。
[0283]在一個可能的例子中，在使用中，混合太陽能轉換器I可以安裝在屋頂上。在所示的實施例中，設有安裝支架10和11。安裝支架10支撐透明管3，安裝支架11附接到熱交換組件6。透明管3通過塑料材料的帶子或夾子12固定到安裝支架10，以減小無意中損壞透明管3的風險。
[0284]混合太陽能轉換器I的操作的概述在于，入射到混合太陽能轉換器I上的太陽能(換言之，太陽光)穿過密封的透明管3，并且入射到太陽能收集器組件2的光伏元件5上。光伏元件5將入射的太陽能的一部分能量轉換為電能，并且將入射的太陽能的一部分能量轉換為熱能。入射的太陽能的另一部分可以入射到太陽能收集器組件2的沒有被光伏元件5覆蓋的任何部分上。入射的太陽能的這個另一部分也可以轉換為熱能。通常，期望的是，使由光伏元件5覆蓋的太陽能收集器組件2的暴露于入射太陽能的表面的比例最大化，并且使沒有被如此覆蓋的比例最小化。然而，在某些情形下，可能優(yōu)選的是使該暴露表面的某些部分不被覆蓋，例如以簡化太陽能收集器組件2的制造和/或組裝以及光伏元件5附接到太陽能收集器組件2。
[0285]通常，在第一實施例中，太陽能收集器組件的暴露于入射太陽能的表面將是上表面。
[0286]由光伏元件5產(chǎn)生的電能沿著熱傳遞元件4由電導體(圖1中未示出)輸送，并且離開太陽能轉換器I以供使用。由光伏元件5吸收的熱能被傳遞到熱傳遞元件4中以冷卻光伏元件5，然后被輸送到熱交換組件6。
[0287]如上所述,熱傳遞控制閥9能夠選擇性地允許或阻止熱能從熱傳遞元件4傳遞或輸送到次級熱交換器8。因此，在熱交換組件6處，來自熱傳遞元件4的熱能在熱傳遞控制閥9的控制下選擇性地僅僅傳遞到初級熱交換器7，或者傳遞到初級熱交換器7和次級熱交換器8。通過選擇熱能被傳遞到僅僅初級熱交換器7還是傳遞到初級熱交換器7和次級熱交換器8，可以改變施加到光伏元件5的冷卻程度。
[0288]在一個典型的布置中，混合太陽能轉換器I可以用于家用，例如用在房頂上，以產(chǎn)生電力用于家用和/或輸出，以及產(chǎn)生用于家用熱水和/或加熱系統(tǒng)的熱水。在這種布置中，傳遞到初級熱交換器7的熱能被傳遞到流過初級熱交換器7的泵送的供應水中以加熱該水。然后，加熱的水用于家用熱水和加熱系統(tǒng)，由光伏元件產(chǎn)生的電能應用于家用電氣供應系統(tǒng)。在這種布置中，傳遞到次級熱交換器8的熱能被傳遞到環(huán)境空氣中并且允許逸出到大氣中。次級熱交換器8在熱傳遞控制閥9的選擇性控制下用來將熱能釋放到大氣中，以調節(jié)太陽能收集器組件2的溫度。
[0289]半導體光伏元件的效率一般隨著半導體材料的溫度上升而下降。在其之上效率就會隨著溫度增加而下降的溫度以及效率隨著溫度增加而下降的速率對于不同半導體材料和不同設計的光伏元件而言是變化的。對于硅光伏元件，在25°C以上，溫度每增加一攝氏度，發(fā)電效率通常下降大約0.35%到0.5%。
[0290]透明管
[0291]在圖1所示的第一實施例中，密封的透明管3由圓柱形玻璃管形成，該圓柱形玻璃管具有一個開口端部3a和一個穹頂形的閉合端部3b。圖2中更詳細地示出了密封的透明管3。圓柱形玻璃管的開口端部3a由金屬頂蓋12密封,該金屬頂蓋利用粘合劑結合到玻璃管以形成氣密密封。管3的內部至少部分地抽真空。也就是，管的內部的壓力低于正常的大氣壓。管3中的真空壓力可以為10_3mbar。
[0292]圓柱形玻璃管的由頂蓋12密封的開口端部3a附接到熱交換組件6，穹頂形的閉合端部3b遠離熱交換組件6。
[0293]絕緣的電導體21穿過金屬頂蓋12，以將由光伏元件5產(chǎn)生的電能輸送離開太陽能收集器組件3。太陽能收集器組件2的熱傳遞元件4具有伸出管13，該伸出管穿過金屬頂蓋12，以將熱能從太陽能收集器組件3傳遞到熱交換組件6。
[0294]如上所述，容納在透明管3內的太陽能收集器組件2包括光伏元件5。通常，光伏裝置由半導體材料制成，當暴露于大氣時，該半導體材料可能經(jīng)歷氧化和其它環(huán)境影響，從而不利地影響它們的性能。使用抽真空的管3可以保護光伏元件5的半導體材料免于這樣的環(huán)境損壞。這可以允許避免封裝光伏元件的成本。
[0295]使用抽真空的管還可以增加通過太陽能收集器組件2從入射太陽能收集熱的效率。用抽真空的管3圍繞太陽能收集器組件2可以減小或有效地防止從太陽能收集器組件2到透明管3的材料中和圍繞混合太陽能轉換器I的空氣的對流熱損耗。
[0296]在可替代的例子中，可以采用不同的真空壓力。在某些例子中，真空壓力可以在10_2mbar到10_6mbar的范圍內。通常，期望的是，較低的真空壓力(或換言之，更嚴格的真空)將提供較佳的絕緣優(yōu)點。另外，期望的是，在光伏元件沒有被包封的例子中，較低的真空壓力(或換言之，更嚴格的真空)將提供對環(huán)境損壞的較佳保護。在實施過程中，使用較低的真空壓力的優(yōu)點可能需要相對于獲得較低真空壓力的增加的成本進行平衡。在某些例子中，可以采用10_2mbar或更低的真空壓力。
[0297]在可替代的例子中，密封的透明管3可以填充有惰性氣體，而不是被抽真空。具體地，惰性氣體可以是氮。[0298]在另一個可替代的例子中，密封的透明管3可以填充有處于減小的壓力下的惰性氣體。在某些例子中，這可以通過將管3填充惰性氣體，然后將管3抽真空來實現(xiàn)。具體地，惰性氣體可以是氮。
[0299]在所示的第一實施例中，管3是具有圓形橫截面的圓柱形。使用圓形橫截面形狀可以增大抽真空的管的強度，以抵抗作用在抽真空的管上的大氣壓力。在可替代的例子中，管可以具有其它的形狀。在某些例子中，管的橫截面尺寸和/或形狀可以在沿著其長度的不同位置處變化。
[0300]在可替代的例子中，管可以具有橢圓形橫截面。具體地，管3可以具有橢圓形橫截面，其中該橢圓形的長軸與太陽能收集器組件2的平面對準。使用具有橢圓形的長軸與太陽能收集器組件的平面對準的橢圓形橫截面的管3可以減少管3所需的玻璃的量，并且可以減小由于入射太陽能從管3的反射而導致的反射損失。
[0301]在所示的第一實施例中，管3由玻璃形成。使用玻璃可以允許管3內的真空保持較長時間，原因是氣體分子從大氣穿過玻璃遷移的速率在實際中實際上為零。在可替代的例子中，合適的透明塑料材料或層合結構可以用來形成管3。
[0302]在所示的第一實施例中，管3是透明的。在可替代的例子中，管可以僅僅是部分透明的。
[0303]在所示的第一實施例中，金屬端蓋12通過粘合劑結合到玻璃管3。在其它例子中，可以采用可替代的玻璃對金屬結合技術，例如熔焊、銅焊或釬焊。
[0304]在所示的第一實施例中，管3在一個端部處具有金屬端蓋12。在可替代的例子中，端蓋12可以由其它材料制成。在某些例子中，端蓋12可以由玻璃制成。這可以減少收集器組件2的熱傳導損失。
[0305]收集器組件
[0306]圖3和4中示出了根據(jù)第一實施例的太陽能收集器組件2。太陽能收集器組件2包括熱傳遞元件4和安裝在熱傳遞元件4的一個表面上的光伏元件5的陣列。為了允許福射的太陽能入射到光伏元件5上，光伏元件5的陣列將通常安裝在熱傳遞元件4的在混合太陽能轉換器I操作時暴露于入射的輻射太陽能的表面上。這將通常是熱傳遞元件4的上表面。
[0307]在某些布置中，熱傳遞元件4的暴露于入射的輻射太陽能的表面可以不是上表面。具體地，這將會是這樣的情況，即太陽能收集器組件2定位在豎向或基本上豎向的平面中，或者入射的輻射太陽能例如在被諸如反射鏡的光學系統(tǒng)重新定向之后水平地入射或從下方入射。因此，對上表面和下表面以及本說明書中類似的方向性術語的稱謂應當理解為圖中所示的狀態(tài)，其中太陽能收集器組件處于相對于水平成角度的平面中，并且輻射太陽能從上方入射。
[0308]在第一實施例的圖示例子中，太陽能收集器組件2由熱傳遞元件4的圓柱形管13支撐。圓柱形管13穿過端蓋12并且通到熱交換組件6中，如以下更詳細地解釋的。在圓柱形管13穿過端蓋12的位置處，圓柱形管13焊接到端蓋12，以將圓柱形管13保持就位并且支撐太陽能收集器組件2。
[0309]在可替代的例子中，圓柱形管13可以以其它方式固定到端蓋12。在一個實施例中，圓柱形管13可以焊接到端蓋12。[0310]太陽能收集器組件2通過圓柱形管13被單個物理連接部支撐可以增加通過太陽能收集器組件2從入射太陽能收集熱的效率。太陽能收集器組件2通過圓柱形管13被單個物理連接部支撐可以減少從太陽能收集器組件2到透明管外側的支撐結構中的導熱損失。
[0311]在第一實施例中，熱傳遞元件4的橫截面是基本上梯形的，熱傳遞元件具有基本上平的上表面4a和基本上平的下表面4b。每個光伏元件5都是方形的，熱傳遞元件4的寬度與每個方形光伏元件5的寬度相同。在所示的實施例中，七個方形光伏元件5沿著熱傳遞元件4的長度彼此并排安裝。熱傳遞元件4的基本上整個上表面覆蓋有光伏元件5。用光伏元件覆蓋大比例的熱傳遞元件可以增加混合太陽能轉換器的效率。
[0312]光伏元件5利用熱傳導粘合劑層49結合到熱傳遞元件4的基本上平的上表面4a。圖7中示出了該熱傳導粘合劑結合層49。粘合劑結合層49是電絕緣的。光伏元件5和熱傳遞元件4之間的粘合劑結合層49布置成是薄的。這可以提高光伏元件5和熱傳遞元件4之間的熱傳導程度。這可以增加沿側向橫過光伏元件5的熱傳遞的速率。加載有預定尺寸的固體球狀物的粘合劑材料可以用來形成粘合劑結合層49。這可以允許一致地且可靠地形成薄的粘合劑層49。粘合劑結合層49由柔性的或“寬容的”粘合劑材料形成。這可以釋放組裝的太陽能收集器組件2中的應力，并且減小施加到光伏元件5的任何應力。
[0313]光伏元件5是由硅形成的半導體光伏元件。在一個實施例中，光伏元件由單晶硅形成。在一個實施例中，光伏兀件由非晶娃形成。在一個實施例中，光伏兀件由多晶娃或多晶體硅形成。在其它實施例中，可以采用替代類型的半導體光伏元件。
[0314]如上所述，在混合太陽能轉換器I的操作中，光伏元件5由熱傳遞元件4冷卻。這種冷卻可以允許光伏元件5的溫度保持為期望的值。
[0315]這種冷卻可以提供的優(yōu)點在于，可以減少或消除光伏元件5中熱點或熱區(qū)域的出現(xiàn)，并且可以使光伏元件5的溫度保持為均勻的期望值。這樣的熱點或熱區(qū)域可以例如通過入射太陽輻射的加熱、通過光伏元件5中的不均勻或故障、或者通過這些原因的組合或這些原因之間的相互作用而產(chǎn)生。
[0316]這樣的熱點或熱區(qū)域可能降低光伏元件5的效率。據(jù)信，光伏元件5中的熱點可以短期內降低光伏元件5的效率，并且還可能長期內降低光伏元件5的性能。如上所述，光伏元件的效率隨著溫度上升而下降。在短期內，光伏元件中的熱點可以減少光伏元件的輸出，原因是形成熱點的材料處于比光伏元件的其余部分高的溫度下，并且與光伏元件的其余部分相比效率下降。另外，在長期內，光伏元件的性能下降在熱點處可能更加快速地發(fā)生，原因是形成熱點的材料處于比光伏元件的其余部分高的溫度下。
[0317]因此，將光伏元件5保持在更加均勻的溫度值下且減少或消除熱點或熱區(qū)域能夠提高光伏元件5在特定溫度下的效率，并且能夠減小由于較高溫度引起的光伏元件5的性能下降程度。
[0318]這可以允許光伏元件5以比其它情況高的整體溫度進行操作。這可以考慮以下事實而得到理解，在光伏元件5中存在熱點的情況下，引起效率下降的溫度和引起性能下降的溫度會在整體上限制了光伏元件5的最大操作溫度。因此，減少或消除這些熱點可以允許在整體上提升光伏元件5的最大操作溫度。
[0319]第一實施例的圖示例子具有通過圓柱形管13由單個物理連接部支撐的太陽能收集器組件2。在其它例子中，可以采用可替代的支撐布置。在某些例子中，太陽能收集器組件2可以由兩個物理連接部支撐，太陽能收集器組件2的每個端部處具有一個物理連接部。在某些例子中，兩個物理連接部中的一個可以是通過圓柱形管。通常，有利的是減少物理支撐的數(shù)量，以便使得通過物理支撐的傳導而從太陽能收集器組件逸出的熱最少。
[0320]在其它例子中，安裝在熱傳遞元件4上的光伏元件5的數(shù)量可以是不同的。在一個實施例中，十二個光伏元件5可以安裝在熱傳遞元件4上。在一個實施例中，十八個光伏元件5可以安裝在熱傳遞元件4上。在其它例子中，光伏元件5和熱傳遞元件4的相對尺寸可以是不同的。
[0321]在某些例子中，粘合劑層49可以包括在固化之后保持不易碎的環(huán)氧樹脂。
[0322]在其它例子中，粘合劑層49可以由雙面膠帶形成。
[0323]熱傳遞元件
[0324]圖5的剖開圖以及圖6和7的橫向和側向截面圖分別更加詳細地示出了根據(jù)第一實施例的熱傳遞元件4。
[0325]在第一實施例中，熱傳遞元件4的橫截面是基本上梯形的，熱傳遞元件具有由上部片材14形成的上表面4a和由下部片材15形成的下表面4b。熱傳遞元件4的側部由下部片材15的向上彎曲部分形成。光伏元件5結合到上部片材14。上部片材14和下部片材15通過焊接繞它們各自的邊緣密封在一起，并且在它們之間限定了三個流體通路16。上部片材14和下部片材15分隔開1mm，以使得每個通路16為Imm厚。每個通路16被隔離片材17分為上部部分16a和下部部分16b。隔離片材17趨于沿著通路16的上部部分16a或下部部分16b沿著通路16引導流體流。然而，隔離片材17沒有完全延伸橫過通路16。每個流體通路16的上部部分16a和下部部分16b彼此不密封。隔離片材17通過點焊到從下部片材15向上伸出的凹坑19而定位和固定就位。
[0326]熱傳遞元件4是大體剛性的結構。這可以減小由于熱傳遞元件的彎曲而施加到光伏元件5的物理應力。這可以延長光伏元件5的使用壽命。
[0327]在第一實施例的圖示例子中，上部、下部和隔離片材14、15和17由0.2mm厚的鍍錫低碳鋼形成。使用低碳鋼可以避免或減少由于硅半導體光伏元件5和熱傳遞元件4的熱膨脹而產(chǎn)生的問題，原因是硅和低碳鋼的熱膨脹系數(shù)類似。
[0328]上部片材14彎曲以在其上表面上形成兩個縱向凹部，這形成沿著熱傳遞元件4的上表面4a延伸的兩個平行槽18。在這些凹部中，上部片材14接觸下部片材15，并且兩個片材14和15結合在一起。這可以增大熱傳遞元件4的剛性。
[0329]導電帶或線材20沿著槽18在熱傳遞元件4和光伏元件5之間延伸。線材20電連接到光伏元件5，并且電連接到導體21，該導體穿過頂蓋12，以提供用以將由光伏元件5產(chǎn)生的電力輸送到密封的透明管2之外的導電路徑。這種電力可以供應到逆變器，用于電壓轉換和/或用于轉換為交流電以供應到家用或主電氣系統(tǒng)。
[0330]在熱傳遞元件4的與玻璃管3的開口端部和端蓋12相鄰的端部處，熱傳遞元件4的大部分長度的大致梯形橫截面形狀過渡到伸出的圓柱形管13。上部和下部片材14和15密封到圓柱形管13，使得熱傳遞元件4的內部是密封的。圓柱形管13穿過端蓋12并且通到熱交換組件6中。圓柱形管13的中心孔連接到通路16并且用來將熱能從熱傳遞元件4傳遞到熱交換組件6，如以下解釋的。圓柱形管13將太陽能收集器組件2物理地支撐在密封的透明管3內。[0331]通路16填充有脫氣的蒸餾水22作為工作流體，并且熱傳遞元件4的包括通路16和管13的內部至少部分地被抽真空。也就是，熱傳遞元件4的內部的壓力低于正常的大氣壓。熱傳遞元件的內部可以處于壓力為IO-3Hibar的真空下。熱傳遞元件4被布置成相對于水平傾斜，其中熱傳遞元件4的與熱交換組件6相鄰的端部高于熱傳遞元件4的遠離熱交換組件6的端部。因此，熱傳遞元件4內的通路16類似地相對于水平傾斜。通路16中水22的量足以使得上部片材14的下表面(也就是形成通路16的頂部的表面)在與任何光伏元件5的最接近管13的部分的位置相對應的位置處處于水22的表面以下。相對于水平的傾斜角度可以較小。
[0332]傾斜角度可以為5°或更大。大約5°的傾斜角度是足夠的。根據(jù)需要，可以采用較大的傾斜角度?？梢圆捎弥钡?0°且包括90°的傾斜角度，也就是熱傳遞元件4可以沿豎向縱向地布置。
[0333]熱傳遞元件4是大體剛性的結構。這使得水22的表面的高度由于熱傳遞元件4的部件的彎曲，例如上部和下部片材14和15彎曲，改變最小。水22的表面高度的這種改變可以影響光伏元件5的冷卻效率。
[0334]在第一實施例的操作中，當太陽能收集器組件2暴露于入射的輻射太陽能時，光伏元件5吸收這種能量中的一些，將吸收的能量的一部分轉換為電能。吸收的能量的其余部分轉換為熱能，提升光伏元件5的溫度。吸收的熱能從光伏元件5流入熱傳遞元件4，流過上部片材14，并且流入到通道16內側的水22中，水與上部片材14的下表面接觸。
[0335]通路16中的液態(tài)水22吸收熱能并蒸發(fā)，以產(chǎn)生蒸汽或水蒸汽的氣泡23。由于對流沸騰和/或成核，液態(tài)水可以蒸發(fā)并產(chǎn)生氣泡。在通路16內10_3mbar的真空壓力下，水在大約0°C附近沸騰，從而水22在混合太陽能轉換器I的正常操作溫度下容易蒸發(fā)。水蒸汽的氣泡23不如液態(tài)水22稠密。如上所述，通路16相對于水平傾斜，因此，這種密度差使得水蒸汽的氣泡23沿著通路16朝向水22的上表面向上行進。通過涂錫而產(chǎn)生的片材14的表面粗糙化可以提供成核部位，從而增加了液態(tài)水22蒸發(fā)和形成水蒸汽氣泡23的趨勢。
[0336]當水蒸汽氣泡23到達水22的表面時，蒸汽被釋放到水22上方的真空中。水蒸汽氣泡在水表面破裂可以生成液態(tài)水滴，并且可以使這些水滴中的至少一些從水表面向上伸出到水表面上方的真空中。因此，熱傳遞機構可以是包括液態(tài)水、水蒸汽和液態(tài)水滴的多相系統(tǒng)，而不是僅僅包括液態(tài)水和水蒸汽的兩相系統(tǒng)。通過增加液態(tài)水暴露于真空的表面積，真空中這種水滴的出現(xiàn)可以提高蒸發(fā)的速率。
[0337]真空中的水蒸汽沿著圓柱形管13以非常高的速度行進通過真空并且進入熱交換組件6。熱的水蒸汽在真空中的行進速度非常快，接近水蒸汽分子的熱速度。在熱交換組件6內，水蒸汽在初級和次級熱交換器7和8之一的熱交換表面上冷凝。冷凝的水返回而從熱交換組件6流出，沿管13向下，并返回進入到通路16內的水22中。
[0338]由于水蒸汽比液態(tài)水的密度小(這將在每個氣泡23上產(chǎn)生向上的浮力)，水蒸汽的氣泡23將趨于向上運動通過通路16中的液態(tài)水22。另外，水蒸汽氣泡23的運動用來在通路16中向上驅動液態(tài)水22。因此，氣泡23與隔離片材17組合使得每個通路16中的水22循環(huán)，其中較熱的水22和水蒸汽氣泡23沿著通路16的上部部分16a向上流動，較冷的水22沿著通路16的下部部分16b向下流動。這種循環(huán)主要是由氣泡23的水蒸汽與液態(tài)水之間的密度差驅動的。然而，這種循環(huán)還可以由通路16a中較熱的水和通路16b中較冷的水之間的密度差所導致的對流來驅動，方式與溫差環(huán)流系統(tǒng)(thermosiphon)類似。這種密度驅動的循環(huán)可以形成極為高效的熱傳遞機構，原因是水具有較高的汽化焓，從而，除了通路16a中較熱的水和通路16b中較冷的水的循環(huán)所輸送的熱能之外，水蒸汽氣泡23可以輸送大量的熱能。
[0339]隨著水蒸汽氣泡23沿通路16向上行進，作用在氣泡23上的壓頭下降，從而氣泡23趨于膨脹。因此，通過隨著氣泡23向上運動而膨脹和壓力下降的影響，減小了蒸汽氣泡23塌陷和內爆的趨勢。當考慮這一點時，應當記住，當熱傳遞元件4操作時，氣泡23將形成在建立的密度驅動的循環(huán)流體流中，并且除了由于氣泡自身相對于液態(tài)水的浮力而導致的氣泡運動之外，還將由該流體流承載而向上運動。另外，據(jù)信，氣泡23隨著它們向上運動而膨脹將通過增大膨脹的氣泡23的浮力而進一步增大而密度驅動的循環(huán)流的速度。
[0340]通常，當熱傳遞元件4的上部片材14的溫度增加時，密度驅動的循環(huán)流的速度增大，并且熱傳遞機構的效果增加。
[0341]通路16中的水22的密度驅動的循環(huán)是蒸汽驅動的循環(huán)或滾動流。
[0342]當通路16中的水22進入滾動沸騰狀態(tài)時，通路16中的水22的密度驅動的循環(huán)變得特別有力，并且作為熱傳遞機構變得特別高效。當水22開始滾動沸騰時，熱傳遞機構的效果顯著增大。通常，當系統(tǒng)的其它參數(shù)保持不變時，當熱傳遞元件4的上部片材14的溫度達到特定溫度時將進入滾動沸騰狀態(tài)。
[0343]在采用水的圖示例子中，通路16中的水22可以在大約40°C的溫度下進入滾動沸騰狀態(tài)。
[0344]在第一實施例的圖示例子中，熱傳遞元件4、圓柱形管13以及初級和次級熱交換器7和8均布置在直線上。因此，熱傳遞元件4中的通道16和17、圓柱形管13的內部通路以及熱交換組件6的內部通路均相對于水平以相同的角度傾斜。這不是必要的。在某些例子中，可能優(yōu)選的是使這些部件相對于水平以不同的角度傾斜。具體地，在某些例子中，可能優(yōu)選的是使熱傳遞元件4中的通道16和17相對于水平以第一角度傾斜，該第一角度選擇成用以優(yōu)化密度驅動的循環(huán)的效率，并且使圓柱形管13和熱交換組件6的內部通路相對于水平以第二角度傾斜，該第二角度選擇成用以優(yōu)化冷凝的水到熱傳遞元件4的返回流動。
[0345]在所示的第一實施例中，在熱傳遞元件4中限定了三個流體通路16。在其它例子中，可以具有不同數(shù)量的流體通路。具體地，某些例子可以僅僅具有單個通路。
[0346]在第一實施例的圖示例子中，0.2mm厚的鍍錫低碳鋼片材用來形成熱傳遞元件4。在可替代的例子中，可以采用其它的厚度，具體地，可以采用0.1mm厚的片材。使用較薄的上部片材可以提高熱能從光伏元件傳遞到通道內的水的速率。在其它例子中，具有不同厚度的片材可以用于不同的片材。在其它例子中，可以采用不同的材料，具體地，可以采用其它金屬或金屬合金，例如銅或黃銅的片材。在其它例子中，上部、下部和/或隔離片材可以由不是金屬的材料形成。在其它實施例中，在上部片材中可以具有開口，以允許通道中的水直接接觸光伏元件的背部表面，從而使熱傳遞最大化。在這樣的例子中，用來形成上部片材的厚度或材料可以在不考慮導熱率的情況下進行選擇。
[0347]用來形成熱傳遞元件4的片材可以通過沖壓成型。
[0348]在所示的第一實施例中，隔離片材固定到從下部片材15伸出的凹坑。在可替代的例子中，可以采用其它的支撐布置。具體地，從隔離片材伸出的凹坑可以固定到下部片材。
[0349]在所示的第一實施例中，每個通路都是Imm厚。在可替代的例子中，可以采用不同的通路厚度。具體地，可以采用0.8mm的通路厚度。具體地，可以采用1.2mm的通路厚度。
[0350]在所示的第一實施例中，通路16的部分16a和16b中每個部分的厚度大致相等。在可替代的例子中，通路16的部分16a和16b的厚度可以不同。具體地，運送蒸氣氣泡23的部分16a的厚度可以大于另一個部分16b的厚度。
[0351]在所示的第一實施例中，上部片材14在其接觸光伏元件5的地方是平的。在可替代的例子中，上部片材14可以圖案化以增加其剛度，從而減小當熱傳遞元件4的溫度改變時由于熱膨脹或收縮而導致的上部片材14的彎曲。這樣的彎曲可能將損壞應力置于光伏元件上。
[0352]在所示的第一實施例中，不同的片材焊接在一起。在可替代的例子中，可以采用不同的結合技術。在某些例子中，不同的片材可以通過包括點焊、輥焊、釬焊或粘合劑的技術進行結合。
[0353]在所示的第一實施例中，將每個通路16分為部分16a和16b的隔離片材17是平的。在可替代的例子中，隔離片材可以具有其它的輪廓。具體地，隔離片材可以具有波紋形或波浪形的輪廓。隔離片材可以將通路16分為多個部分16a和多個部分16b。
[0354]在所示的第一實施例中，熱傳遞元件4和通路16由成形片材形成。在可替代的例子中，熱傳遞元件和通路可以以其它的方式形成。具體地，熱傳遞元件和通路可以通過使管變平而形成。
[0355]在所示的第一實施例中，管13是圓柱形管。在其它例子中，管13可以具有其它的橫截面形狀。在某些例子中，管13可以具有沿其長度變化的橫截面形狀。
[0356]在第一實施例的圖示例子中，通過熱傳遞元件4的水蒸汽和液態(tài)水的流動用來將熱傳遞元件4的冷卻的上表面在操作期間保持在均勻的操作溫度下。也就是，熱傳遞元件4的冷卻的上表面將保持為等溫的。熱傳遞元件4的冷卻的上表面的等溫特性用來產(chǎn)生光伏元件5的等溫冷卻，其中光伏元件5的較熱的部分將被優(yōu)先冷卻，從而光伏元件5自身趨于變得等溫。
[0357]除了冷卻提供的優(yōu)點之外，這樣的等溫冷卻還提供了另外的優(yōu)點。
[0358]等溫冷卻可以提供的優(yōu)點在于，可以減少或消除由于入射的太陽輻射加熱而在光伏元件5產(chǎn)生的熱點或熱區(qū)域。這樣的熱點或熱區(qū)域可能降低光伏元件5的效率。
[0359]通過減少或消除用于補償光伏元件5的不同部分在不同溫度下的性能差異的任何需求，等溫冷卻可以簡化光伏元件5的控制和布線結構。
[0360]等溫冷卻趨于減少或防止在光伏元件5中形成熱點或熱區(qū)域。如上所述，這可以允許提高光伏元件5在特定溫度下的效率。另外，這可以減少由于較高溫度引起的光伏元件5的性能下降量。
[0361]另外，這可以允許光伏元件5以給定程度的效率在比其它情況高的溫度下進行操作。這可以允許包括光伏元件5的太陽能收集器組件2以較高的溫度操作，而不會降低光伏元件5產(chǎn)生電能的效率。
[0362]這種等溫冷卻效應的一個例子在于，以上針對硅光伏元件的、對于25°C以上溫度每增加一攝氏度發(fā)電效率大致下降大約0.35%到0.5%的整體描述，可以不應用于等溫冷卻的光伏元件。消除或者減少了熱點的這種等溫冷卻的硅光伏元件可以具有發(fā)電效率開始下降的較高的閾值溫度，和/或對于閾值溫度以上溫度每增加一攝氏度發(fā)電效率降低的速率可以減小。另外，對于等溫冷卻的硅光伏元件而言，還可以增大硅光伏元件具有永久性能下降風險所處的溫度。類似的效應可見于由其它半導體材料形成的光伏元件。
[0363]在某些例子中，一個或多個熱傳導材料層可以定位在上部片材14和光伏兀件5之間。這樣的熱傳導材料層可以增加光伏元件5和上部片材14之間的熱傳遞速率，從而可以增加光伏元件5和通路16中的液體之間的熱傳遞速率。這樣的熱傳導材料層還可以增加沿側向橫過光伏元件5的熱傳遞的速率。
[0364]因此，提供熱傳導材料層可以增加等溫冷卻的程度，并且進一步用來減少或消除在光伏元件5中形成熱點或熱區(qū)域。
[0365]在其它的應用中，熱傳遞元件可以與太陽能轉換器的其它部分分開地使用。
[0366]熱交換組件
[0367]圖8示出了根據(jù)第一實施例的熱交換組件6的橫截面示意圖。如上所述，熱交換組件6包括通過熱傳遞控制閥9分隔開的初級熱交換器7和次級熱交換器8。
[0368]熱傳遞元件4的管13連接到熱交換組件6。管13連接到初級熱交換器7。初級熱交換器7由圓柱形銅管24形成，該圓柱形銅管具有從管24向外延伸的多個熱傳遞翅片25。熱傳遞翅片25延伸到用以運送第一操作流體的流動通道中。在第一實施例的圖示例子中，第一操作流體是用以形成家用熱水和/或加熱系統(tǒng)的一部分的泵送的水流。
[0369]次級熱交換器8由圓柱形銅管26形成，該圓柱形銅管具有從管26向外延伸的多個熱傳遞翅片27。熱傳遞翅片27延伸到第二操作流體中。在第一實施例的圖示例子中，第二操作流體是環(huán)境空氣。
[0370]次級熱交換器8的銅管26與初級熱交換器7的銅管24分隔開玻璃管28的長度。玻璃管28形成初級和次級熱交換器7和8之間的熱中斷。這種熱中斷可以使初級和次級熱交換器7和8之間的熱能傳導最小化。初級熱交換器7的銅管24、玻璃管28和次級熱交換器8的銅管26限定了流體流通路29，該流體流通路從管13穿過初級熱交換器7和熱傳遞控制閥9而延伸到次級熱交換器8。
[0371]初級和次級熱交換器7和8兩者的與管13連通的內部是密封的，并且處于10_3mbar的真空壓力下。真空管道35設置在次級熱交換器8的端部處，以允許初級和次級熱交換器7和8以及熱傳遞元件4內連接的通道16在制造期間進行抽真空。這種真空管道35被堵塞，以便在抽真空之后提供密封。
[0372]通過熱傳遞控制閥9的閥元件30，流體流通路29能夠選擇性地在初級和次級熱交換器7和8之間堵塞。在閉合條件下，閥元件30抵靠閥座31，以堵塞沿著流體流通路29的水蒸汽流動，該閥座由在初級熱交換器7的銅管24中的圓周向內延伸的脊部形成。在打開條件下，閥元件30與閥座31分隔開，以限定環(huán)形間隙，從而允許沿著流體流通路29的水
蒸汽流動。
[0373]閥元件30被肘節(jié)彈簧32朝向閉合位置推壓。部分地填充有致動液體34的波紋管33被布置成使得當溫度增加時，致動流體的蒸汽壓力增加，增加的壓力使得波紋管33以隨著溫度增加而增大的力將閥元件30朝向閉合位置推壓。在預定的觸發(fā)溫度下，由波紋管33施加的力將超過由肘節(jié)彈簧32施加的力，并且閥元件30將運動到打開位置，從而允許沿著流體流通路29的水蒸汽流動。因此，在低于觸發(fā)溫度的溫度下，流體流通路29將閉合，在高于觸發(fā)溫度的溫度下，流體流通路29將打開。如上所述，熱的水蒸汽在真空條件下在流體流通路29中非?？焖俚剡\動，使得當閥9打開時，熱能被傳遞到次級熱交換器8之前的時間延遲可以非常短。
[0374]在所示的實施例中，觸發(fā)溫度是供應到家用熱水和/或加熱系統(tǒng)的熱水的預期最大溫度，65 °C。
[0375]在操作中，當?shù)谝徊僮髁黧w和初級熱交換器7的溫度處于熱傳遞控制閥9的觸發(fā)溫度以下時，來自熱傳遞元件4的熱的水蒸汽沿著管13穿過而傳遞到初級熱交換器7中。熱的水蒸汽被閉合的控制閥元件30阻止而不能到達次級熱交換器8。熱的水蒸汽在初級熱交換器7的銅管24的內表面上冷凝，以釋放熱能，該熱能穿過熱傳遞翅片25而進入到第一操作流體中。在所示的實施例中，加熱的第一操作流體提供到家用熱水和/或加熱系統(tǒng)的的加熱的水流。
[0376]當?shù)谝徊僮髁黧w和初級熱交換器7的溫度達到或者超過熱傳遞控制閥9的觸發(fā)溫度時，熱傳遞控制閥9打開，以允許熱的水蒸汽從熱傳遞元件4沿著管13傳遞到初級熱交換器7和次級熱交換器8兩者中。因此，除了如上所述傳遞到初級熱交換器7中之外，熱的水蒸汽還能夠通過打開的控制閥元件30到達次級熱交換器8。熱的水蒸汽在次級熱交換器8的銅管26的內表面上冷凝，以釋放熱能，該熱能穿過熱傳遞翅片27而進入到第二操作流體中。在所示的實施例中，加熱的第二操作流體提供將熱運送離開混合太陽能轉換器I的加熱空氣的對流。這可以允許混合太陽能轉換器I利用大氣作為散熱器。這可以防止第一操作流體的進一步加熱被減小或阻止。
[0377]這可以允許避免或減少在太陽能水加熱系統(tǒng)中遇到的停滯問題。在太陽能水加熱系統(tǒng)中，當被加熱的水達到最大期望溫度時可能會出現(xiàn)停滯。通常，接下來停止通過太陽能熱水器加熱的水的泵送，以避免水的過熱，否則可能導致供應該加熱的水的系統(tǒng)的損壞。然而，當加熱的水的泵送停止時，太陽能熱水器附近的靜止的水可能接下來被太陽能熱水器加熱到非常高的溫度，從而導致水系統(tǒng)的不期望的過熱和加壓。
[0378]初級熱交換器8由外殼50包圍，該外殼包括用于作為第一操作流體的加熱的水的入口開口 51和出口開口 52。用于水的入口和出口供應管道可以附接到入口開口 51和出口開口 52。外殼50由泡沫塑料材料形成，具有硬的外殼，以提供初級熱交換器7和第一操作流體的絕熱，并且提供耐候性。
[0379]在某些例子中，外殼50可以由其它材料形成，而不是由泡沫塑料形成。在某些例子中，外殼可以由對水和天氣具有良好抗性的電絕緣和熱絕緣的材料形成。具體地，外殼可以由玻璃、陶瓷或混凝土形成。
[0380]在一個實施例中，初級熱交換器8可以包括放氣閥，以允許捕集在初級熱交換器8中的第一操作流體內的任何空氣被排出。在其它例子中，可以不設置放氣閥。在第一操作流體被泵送通過初級熱交換器的例子中，初級熱交換器可以布置成通過泵送的流體流來清除泵送的空氣。
[0381]如上所述，在第一實施例的圖示例子中，熱傳遞控制閥9的觸發(fā)溫度是預定的。在某些例子中，觸發(fā)溫度可以在使用時設定，或者可以在混合太陽能轉換器I的安裝或制造時設定。在某些例子中，根據(jù)待加熱的水的最大期望水溫，觸發(fā)溫度可以設定為不同的值。具體地，在某些例子中，當混合太陽能轉換器用來加熱用于家用熱水系統(tǒng)的水時，觸發(fā)溫度可以設定為65°C，當混合太陽能轉換器用來加熱用于工業(yè)熱水系統(tǒng)的水時，觸發(fā)溫度可以設定為135°C。
[0382]在某些例子中，熱傳遞控制閥的觸發(fā)溫度可以選擇成使得光伏元件5的發(fā)電最大化。在某些例子中，觸發(fā)溫度值可以選擇成增加傳遞到第一操作流體的熱能的量。在某些例子中，考慮由光伏元件5產(chǎn)生的電能的量和傳遞到第一操作流體的熱能的量，觸發(fā)溫度可以選擇成優(yōu)化能量的整體生產(chǎn)。在某些例子中，該優(yōu)化可以使得總體能量生產(chǎn)最大化。在某些例子中，最佳總體能量生產(chǎn)可以考慮不同類型的能量的相對要求或值，而不是簡單地使得生產(chǎn)的能量的總量最大化。
[0383]如上所述，等溫冷卻趨于減少或防止在光伏元件5中形成熱點或熱區(qū)域。這可以允許包括光伏元件5的太陽能收集器組件2以較高的溫度操作，而不會降低光伏元件5產(chǎn)生電能的效率。這可以允許收集器組件的溫度增加，以生產(chǎn)更多可用的熱能，而溫度不增力口，從而降低光伏元件5產(chǎn)生電能的效率。這可以允許觸發(fā)溫度增加。
[0384]在某些例子中，觸發(fā)溫度在混合太陽能轉換器I使用期間可以設定到不同的溫度。這可以允許收集器組件的溫度得到控制，以根據(jù)在特定時間最需求的能量的類型而產(chǎn)生不同量的可用熱能或電能。
[0385]圖9中示出了用于操作閥9的可替代的布置。在這個可替代布置中，閥元件30如上所述被肘節(jié)彈簧推壓到閉合位置中。在這個布置中，閥元件30可以被螺線管36選擇性地推壓到打開位置中。在這個可替代布置中，可以根據(jù)初級熱交換器或待加熱的水的測量溫度來控制螺線管，以限制達到的最大溫度。
[0386]或者，螺線管可以根據(jù)使用者當前的要求整體地或部分地控制。例如，當熱水比電力的需求大時，閥9可以閉合，以使熱的水蒸汽從熱傳遞元件4僅僅傳遞到初級熱交換器7，以使得施加到用作第一操作流體的水上的熱的量最大化，而不考慮由于收集器組件的溫度的任何增加而導致的光伏元件5的效率的任何暫時下降。另外，當熱水比電力的需求小時，閥9可以打開，以使熱的水蒸汽從熱傳遞元件4傳遞到初級和次級熱交換器7和8兩者，以盡可能地冷卻光伏元件，并且使得發(fā)電效率最大化，而不考慮對用作第一操作流體的水的溫度的影響。
[0387]在第一實施例的圖示例子中，通過操作熱傳遞控制閥9以選擇性地啟用或停用熱能從太陽能收集器組件2傳遞到次級熱交換器8，來控制太陽能收集器組件2的溫度，從而控制光伏兀件5的溫度。
[0388]在其它例子中，其它控制方法可以額外地或替代地用來控制太陽能收集器組件2的溫度。在某些例子中，可以通過改變熱能從太陽能收集器組件2移除的速率，來控制太陽能收集器組件2的溫度。
[0389]在某些例子中，可以通過改變第一操作流體穿過初級熱交換器7的流量，來控制熱能從太陽能收集器組件2移除的速率。在某些例子中，可以通過改變第一操作流體與初級熱交換器7接觸的表面積，例如通過選擇性地打開或關閉初級熱交換器2內第一操作流體的流體流通路，來控制熱能從太陽能收集器組件2移除的速率。
[0390]在某些例子中，可以通過改變管3內的真空壓力，來控制熱能從太陽能收集器組件2移除的速率。這可以改變從太陽能收集器組件2到管3的對流熱損耗的速率。通常，傳遞到管3的熱將通過對流和/或傳導而快速損失到外部環(huán)境中。
[0391]在某些例子中，可以通過改變熱傳遞元件4內的真空壓力，來控制熱能從太陽能收集器組件2移除的速率。通常，通路16內的液態(tài)水蒸發(fā)和形成蒸汽氣泡23的趨勢將會隨著真空壓力減小而增大，通路16內的液態(tài)水蒸發(fā)和形成蒸汽氣泡23的趨勢將會隨著真空壓力增大而減小。如上所述，水繞通路16的密度驅動的循環(huán)以及熱能沿著管13的傳遞都是由水蒸汽驅動的。因此，通過改變真空壓力而改變液態(tài)水蒸發(fā)的趨勢，可以允許控制熱能從太陽能收集器組件2移除的速率，以及熱能從光伏元件5移除的速率，因此可以允許控制太陽能收集器組件2和光伏元件5的溫度。
[0392]另外，通路16中的水22出現(xiàn)滾動沸騰所處的溫度將隨著真空壓力增大而趨于增大，并且將隨著真空壓力減小而趨于減小。因此，在熱傳遞元件4內的真空壓力改變的例子中，可以改變通路16中的水22出現(xiàn)滾動沸騰所處的溫度。
[0393]如上所述，當通路16中的水22進入滾動沸騰狀態(tài)時，水繞通路16的密度驅動的循環(huán)變得特別有力，并且作為熱傳遞機構變得特別高效。因此，通過改變真空壓力而改變通路16中的水22出現(xiàn)滾動沸騰所處的溫度，可以允許控制熱能從太陽能收集器組件2和光伏元件5移除的速率，因此可以允許控制太陽能收集器組件2和光伏元件5的溫度。
[0394]在某些例子中，通過改變太陽能入射在太陽能收集器組件2上的量，以及由此改變太陽能收集器組件2吸收熱能的速率，可以控制太陽能收集器組件2的溫度。
[0395]在某些例子中，通過改變太陽能收集器組件相對于入射太陽能方向的取向，可以控制入射太陽能的量。這可以利用驅動機構來實施，該驅動機構能夠使太陽能收集器組件繞一個或多個軸線旋轉。
[0396]在某些例子中，利用在入射太陽能的路徑中的可調節(jié)式光攔截或阻擋機構，可以控制入射太陽能的量。在某些例子中，可以使用各種過濾器、百葉窗、阻擋件等。在某些例子中，這些可調節(jié)式光攔截或阻擋機構可以包括物理裝置。在某些例子中，這些可調節(jié)式光攔截或阻擋機構可以包括具有電控光學特性的裝置，例如液晶。
[0397]在要控制太陽能收集器組件和/或光伏元件的溫度的例子中，與溫度控制機構一起，可以設有溫度傳感器和溫度控制器，該溫度控制機構被布置成執(zhí)行以上所述的控制溫度的方法中的一個、一些或全部方法。
[0398]溫度傳感器被布置成測量太陽能收集器組件的溫度并且將該溫度值提供給溫度控制器。然后，溫度控制器可以以合適的方式操作溫度控制機構，以將太陽能收集器組件的溫度控制為期望的值。
[0399]在要控制光伏元件的溫度的例子的情況下，可以設有溫度傳感器，該溫度傳感器被布置成測量光伏元件的溫度并且將該溫度值提供給溫度控制器。這可以是被布置成測量太陽能收集器組件的溫度的溫度傳感器之外的，或者是代替被布置成測量太陽能收集器組件的溫度的溫度傳感器的。然后，溫度控制器可以以合適的方式操作溫度控制機構，以將光伏元件的溫度控制為期望的值。
[0400]在某些例子中，溫度傳感器可以設置在太陽能收集器組件的上表面上。在某些例子中，溫度傳感器可以形成在作為光伏元件的同一個半導體晶片上。
[0401]便利地，溫度控制器可以是適當?shù)鼐幊痰耐ㄓ糜嬎銠C。
[0402]在所示的第一實施例中，在熱交換器中采用銅。這可以提高熱交換器的效率，原因是銅具有較高的導熱率。在可替代的例子中，可以采用其它的材料。
[0403]在可替代的例子中，可以采用不同類型的閥。具體地，閥可以與閥元件一起使用，該閥元件用作在閥座中運動的活塞，該閥座用作氣缸，由此當閥元件處于閥座中時閥閉合，當閥元件處于閥座之外時閥打開。
[0404]在所示的第一實施例中，流體流通路29、管13和熱傳遞元件4內的通路16通過處于次級熱交換器8的端部處的真空管道35進行抽真空。在可替代的例子中，可以設有不同地定位的真空管道。具體地，真空管道可以設置在熱傳遞元件的遠離熱交換組件的端部處，如圖3所示。
[0405]所示的第一實施例是混合太陽能轉換器，其包括光伏元件并且被布置成將入射的太陽輻射轉換為電能和熱水兩者的輸出。在其它例子中，光伏元件可以被省略，以提供被布置成將入射的太陽輻射轉換為熱水輸出的太陽能轉換器。
[0406]第二實施例
[0407]圖10中示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的設備。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的混合太陽能轉換器101的第二實施例的總體外部視圖。
[0408]綜述
[0409]在第二實施例中，混合太陽能轉換器101包括容納在密封的透明管103中的太陽能收集器組件102。太陽能收集器組件102包括熱傳遞元件104和安裝在熱傳遞元件104的上表面上的光伏元件105的陣列?；旌咸柲苻D換器101還包括處于透明管103的一個端部處的熱交換組件106。太陽能收集器組件102的一個端部連接到熱交換組件106。與第一實施例類似，在不同的例子中，光伏元件105可以由硅或砷化鎵形成，或者可以由其它合適的半導體材料形成。在其它例子中，可以采用有機光伏元件。在其它例子中，可以采用混合光伏元件。
[0410]在第二實施例中，熱交換組件106包括被布置成將熱能從熱傳遞元件104傳遞到第一流體的初級熱交換器107以及被布置成將熱能從熱傳遞元件104傳遞到第二流體的次級熱交換器108。初級熱交換器107和次級熱交換器108通過熱傳遞控制閥109分隔開，該熱傳遞控制閥能夠選擇性地允許或阻止熱能從熱傳遞元件104傳遞到次級熱交換器108。
[0411]在一個可能的例子中，在使用中，混合太陽能轉換器101可以安裝在屋頂上。因此，可以設有與第一實施例類似的安裝支架。
[0412]綜上所述，第二實施例的混合太陽能轉換器101的操作與第一實施例的混合太陽能轉換器I的操作類似。入射到混合太陽能轉換器101上的太陽能穿過密封的透明管103，并且入射到太陽能收集器組件102的光伏元件105上。光伏元件105將入射的太陽能的一部分能量轉換為電能，并且將入射的太陽能的一部分能量轉換為熱能。入射的太陽能的另一部分可以入射到太陽能收集器組件102的沒有被光伏元件105覆蓋的任何部分上，并且入射太陽能的這個另一部分也可以被轉換為熱能。通常，期望的是，使由光伏元件105覆蓋的太陽能收集器組件102的暴露于入射太陽能的表面的比例最大化，并且使沒有被覆蓋的比例最小化。然而，在某些情形下，可能優(yōu)選的是使該暴露表面的某些部分不被覆蓋，例如以簡化太陽能收集器組件102的制造和/或組裝以及光伏元件105附接到太陽能收集器組件102。通常，在第二實施例中，太陽能收集器組件的暴露于入射太陽能的表面將是上表面。
[0413]由光伏元件105產(chǎn)生的電能沿著熱傳遞元件104由電導體輸送，并且離開太陽能轉換器101以供使用。由光伏元件105吸收的熱能被傳遞到熱傳遞元件104中以冷卻光伏元件105，然后被輸送到熱交換組件106。
[0414]與第一實施例類似，熱傳遞控制閥109能夠選擇性地允許或阻止熱能從熱傳遞元件104傳遞或輸送到次級熱交換器108。因此，可以改變施加到光伏元件105的冷卻程度。
[0415]在一個典型的布置中，混合太陽能轉換器101可以用來產(chǎn)生電力和產(chǎn)生熱水。與第一實施例類似，在這個布置中，傳遞到初級熱交換器107的熱能被傳遞到流過初級熱交換器107的泵送的供應水中以加熱該水。然后，加熱的水用于家用或工業(yè)熱水系統(tǒng)，由光伏元件105產(chǎn)生的電能應用于電氣供應系統(tǒng)。在某些布置中，傳遞到次級熱交換器108的熱能被傳遞到環(huán)境空氣中并且能夠逸出，次級熱交換器108在熱傳遞控制閥109的選擇性控制下用來將熱能釋放，以調節(jié)太陽能收集器組件102的溫度。
[0416]透明管
[0417]在圖10所示的第二實施例中，密封的透明管103與第一實施例的密封的透明管3類似，具有一個穹頂形的閉合端部和由金屬端蓋120密封的一個開口端部。管103的內部至少部分地抽真空。也就是，管的內部的壓力低于正常的大氣壓。
[0418]管103中的真空壓力可以為10_3mbar。可以采用其它的真空壓力，如針對第一實施例所述的。在某些例子中，真空壓力可以在10_2mbar到10_6mbar的范圍內。通常，期望的是，較低的真空壓力(或換言之，更嚴格的真空)將提供較佳的絕緣優(yōu)點。另外，期望的是，在光伏元件沒有被包封的例子中，較低的真空壓力(或換言之，更嚴格的真空)將提供對環(huán)境損壞的較佳保護。在實施過程中，使用較低的真空壓力的優(yōu)點可能需要相對于獲得較低真空壓力的增加的成本進行平衡。在某些例子中，可以采用IO-2Hibar或更低的真空壓力。
[0419]在可替代的例子中，密封的透明管103可以填充有惰性氣體，而不是被抽真空。具體地,惰性氣體可以是氮。
[0420]在另一個可替代的例子中，密封的透明管103可以填充有處于減小的壓力下的惰性氣體。在某些例子中，這可以通過將管103填充惰性氣體，然后將管103抽真空來實現(xiàn)。具體地，惰性氣體可以是氮。
[0421]在所示的第二實施例中，管103是具有圓形橫截面的圓柱形。與第一實施例類似，在可替代的例子中，管103可以具有其它的形狀。在某些例子中，管103的橫截面尺寸和/或形狀可以在沿著其長度的不同位置處變化。在可替代的例子中，管103可以具有橢圓形橫截面。具體地，管103可以具有橢圓形橫截面，其中該橢圓形的長軸與太陽能收集器組件102的平面對準。
[0422]在所示的第一實施例中，管103由玻璃形成。在可替代的例子中，合適的透明塑料材料或層合結構可以用來形成管103。
[0423]在所示的第二實施例中，管103是透明的。在可替代的例子中，管可以僅僅是部分透明的。
[0424]在所示的第二實施例中，金屬端蓋120可以通過粘合劑結合到玻璃管103。在其它實施例中，可以采用可替代的玻璃對金屬結合技術，例如熔焊、銅焊或釬焊。
[0425]與第一實施例類似，管103在一個端部處具有金屬端蓋120。在可替代的例子中，端蓋120可以由其它材料制成。在某些例子中，端蓋120可以由玻璃制成。這可以減少收集器組件102的熱傳導損失。[0426]收集器組件
[0427]在第二實施例中，太陽能收集器組件102包括熱傳遞元件104和安裝在熱傳遞元件104的表面上的光伏元件105的陣列。為了允許輻射的太陽能入射到光伏元件105上，光伏元件105的陣列安裝在熱傳遞元件104的在混合太陽能轉換器101操作時暴露于入射的輻射太陽能的表面上。這將通常是熱傳遞元件104的上表面。
[0428]在某些布置中，熱傳遞元件104的暴露于入射的輻射太陽能的表面可以不是上表面。具體地，這將會是這樣的情況，即太陽能收集器組件102定位在豎向或基本上豎向的平面中，或者入射的輻射太陽能例如在被諸如反射鏡的光學系統(tǒng)重新定向之后水平地入射或從下方入射。因此，對上表面和下表面以及本說明書中類似的方向性術語的稱謂，應當理解為圖中所示的狀態(tài)，其中太陽能收集器組件處于相對于水平成角度的平面中，并且輻射太陽能從上方入射。
[0429]在第二實施例的圖示例子中，太陽能收集器組件102由熱傳遞元件104的圓柱形管119支撐。圓柱形管119穿過端蓋120并且通到熱交換組件106中，如以下更詳細地解釋的。在圓柱形管119穿過端蓋120的位置處，圓柱形管119焊接到端蓋120，以將圓柱形管119保持就位并且支撐太陽能收集器組件102。
[0430]在可替代的例子中，圓柱形管119可以以其它方式固定到端蓋120。在一個實施例中，圓柱形管119可以焊接到端蓋120。
[0431]太陽能收集器組件102通過圓柱形管119被單個物理連接部支撐可以增加通過太陽能收集器組件102從入射太陽能收集熱的效率。太陽能收集器組件102通過圓柱形管119被單個物理連接部支撐可以減少從太陽能收集器組件102到透明管外側的支撐結構中的導熱損失。
[0432]在第二實施例中，熱傳遞元件104具有基本上平的上表面104a。每個光伏元件105都是方形的，熱傳遞元件104的寬度與每個方形光伏元件105的寬度相同。五個方形光伏元件105沿著熱傳遞元件104的長度彼此并排安裝。熱傳遞元件104的基本上整個上表面覆蓋有光伏元件105。用光伏元件105覆蓋大比例的熱傳遞元件104的上表面104a可以增大混合太陽能轉換器101的效率。
[0433]在一個實施例中，方形光伏兀件105可以每個都為125mm乘125mm的方形,并且都為0.2mm厚。在另一個實施例中，方形光伏元件可以每個都為156mm乘156mm的方形。在其它例子中，可以采用具有其它尺寸或形狀的光伏元件。
[0434]光伏元件105以與第一實施例類似的方式利用熱傳導粘合劑層149結合到熱傳遞元件104的基本上平的上表面104a。圖11中示出了該熱傳導粘合劑結合層149。粘合劑結合層149是電絕緣的。光伏元件105和熱傳遞元件104之間的粘合劑結合層149布置成是薄的。這可以提高光伏元件105和熱傳遞元件104之間的熱傳導程度。這可以增加沿側向橫過光伏元件105的熱傳遞的速率。加載有預定尺寸的固體球狀物的粘合劑材料可以用來形成粘合劑結合層149。這可以允許一致地且可靠地形成薄的粘合劑層149。粘合劑結合層149由柔性的或“寬容的”粘合劑材料形成。這可以釋放組裝的太陽能收集器組件102中的應力，并且減小施加到光伏元件105的任何應力。
[0435]光伏元件105是由硅形成的半導體光伏元件。在一個實施例中，光伏元件由單晶娃形成。在一個實施例中，光伏兀件由非晶娃形成。在一個實施例中，光伏兀件由多晶娃或多晶體硅形成。在其它實施例中，可以采用可選類型的半導體光伏元件。
[0436]如上所述，在混合太陽能轉換器101的操作中，光伏元件105由熱傳遞元件104冷卻。這種冷卻可以允許光伏元件5的溫度保持為期望的值。
[0437]這種冷卻可以提供的優(yōu)點在于，可以減少或消除光伏元件105中熱點或熱區(qū)域的出現(xiàn)，并且可以使光伏元件105的溫度保持為均勻的期望值。這樣的熱點或熱區(qū)域可以例如通過入射太陽輻射的加熱、通過光伏元件105中的不均勻或故障、或者通過這些原因的組合或這些原因之間的相互作用而產(chǎn)生。
[0438]這樣的熱點或熱區(qū)域可能降低光伏元件105的效率。據(jù)信，光伏元件105中的熱點可以短期內降低光伏元件105的效率，并且還可能長期內降低光伏元件105的性能。如上所述，光伏元件的效率隨著溫度上升而下降。在短期內，光伏元件中的熱點可以減少光伏元件的輸出，原因是形成熱點的材料處于比光伏元件的其余部分高的溫度下，并且因此與光伏元件的其余部分相比具有降低的效率。另外，在長期內，光伏元件的性能的下降在熱點處可能更加快速地發(fā)生，原因是形成熱點的材料處于比光伏元件的其余部分高的溫度下。
[0439]因此，將光伏元件105保持在更加均勻的溫度值下且減少或消除熱點或熱區(qū)域能夠提高光伏元件105在特定溫度下的效率，并且能夠減小由于較高溫度引起的光伏元件105的性能下降程度。
[0440]這可以允許光伏元件105以比其它情況高的整體溫度進行操作。這可以考慮以下事實而得到理解，在光伏元件105中存在熱點的地方，在這些熱點中可能處于引起效率下降的溫度和引起性能下降的溫度下，這在整體上限制了光伏元件105的最大操作溫度。因此，減少或消除這些熱點可以允許在整體上提升光伏元件105的最大操作溫度。
[0441]第二實施例的圖示例子具有通過圓柱形管119由單個物理連接部支撐的太陽能收集器組件102。在其它例子中，可以采用可替代的支撐布置。在某些例子中，太陽能收集器組件102可以由兩個物理連接部支撐，太陽能收集器組件102的每個端部處具有一個物理連接部。在某些例子中，兩個物理連接部中的一個可以是通過圓柱形管。通常，有利的是使得物理支撐的數(shù)量最少，以便使得通過物理支撐的傳導而從太陽能收集器組件逸出的熱最少。
[0442]在其它例子中，安裝在熱傳遞元件104上的光伏元件105的數(shù)量可以是不同的。在其它例子中，光伏元件105和熱傳遞元件104的相對尺寸可以是不同的。
[0443]在某些例子中，粘合劑層149可以包括在固化之后保持不易碎的環(huán)氧樹脂。
[0444]在其它例子中，粘合劑層149可以由雙面膠帶形成。
[0445]熱傳遞元件
[0446]圖11的剖開圖以及圖12和13的橫向和縱向截面圖分別更加詳細地示出了根據(jù)第二實施例的熱傳遞元件104。圖12的橫向截面是沿圖11的線A-A截取的。圖13的縱向截面是沿圖11的線B-B截取的。
[0447]在第二實施例中，熱傳遞元件104為大致矩形的。熱傳遞元件104具有平的上表面104a和在其大部分區(qū)域中是平的下表面104b，并且具有沿著熱傳遞元件104的一個邊緣104c的向外伸出的區(qū)段110。向外伸出的區(qū)段110容納且限定了蒸汽歧管111。在操作中，熱傳遞元件104被布置成橫向地傾斜，使得熱傳遞元件104的抵靠向外伸出的區(qū)段110的側邊緣104c高于熱傳遞元件104的相對的側邊緣104d，其原因將在以下詳細解釋。熱傳遞元件104相對于水平的傾斜角度可以較小。大約5°的傾斜角度是足夠的。根據(jù)需要，可以采用較大的傾斜角度?？梢圆捎弥钡?0°且包括90°的傾斜角度，也就是熱傳遞元件104可以沿橫向地豎直布置。
[0448]熱傳遞元件104具有由上部片材114形成的上表面104a和由下部片材115形成的下表面104b。中央片材116定位在上部片材114和下部片材115之間，使得在整個熱傳遞元件104上橫向地延伸的流體流通路117和118被限定在中央片材116與上部片材114和下部片材115的每個之間。流體流通路117和118沿著其長度是傾斜的。在所示的例子中，熱傳遞元件104是橫向傾斜的，由此，在整個熱傳遞元件104上橫向地延伸的流體流通路117和118將沿著其長度傾斜。
[0449]圖14更詳細地示出了中央片材116的輪廓。圖14示出了沿圖11的線B-B截取的縱向截面。中央片材116形成有波紋形的輪廓，該輪廓具有在整個熱傳遞元件104上橫向地延伸的脊和槽。波紋形中央片材116的截面輪廓可以理解為之字形輪廓，其中之字形的形成峰部和槽的點被弄平。因此，上部和下部流體流通路117和118是交錯布置的。上部和下部流體流通路117和118并排布置成平面陣列，上部流體流通路117和下部流體流通路118交替地布置。
[0450]為了更加明確，在第二實施例的圖示例子中，中央片材116包括多個平的表面，這些表面通過在整個熱傳遞元件104上橫向地延伸的折疊部連接。中央片材116包括在第一平面C中等距地間隔開的第一系列的第一共面表面116a和在第二平面D中等距地間隔開的第二系列的第二共面表面116b，第一和第二共面表面116a和116b中的每個都具有相同的寬度，第一和第二系列的第一和第二共面表面116a和116b中的每個的連續(xù)共面表面116a或116b之間的間距大于共面表面116a和116b的寬度。第一和第二平面C和D平行且間隔開。第一和第二系列的共面表面被布置成使得在平面圖中，即當與第一和第二平面C和D垂直地觀察時，第一共面表面116a中的每個等距地定位在兩個第二共面表面116b之間，反之亦然。第一和第二共面表面116a和116b通過第一系列的第一平行聯(lián)結表面116c和第二系列的第二平行聯(lián)結表面116d相互連接。
[0451]具體如圖13所示，中央片材116被布置成第一表面116a接觸上部片材114的內表面，第二表面116b接觸下部片材115的內表面。中央片材的第一表面116a結合到上部片材114，中央片材116的第二表面116b結合到下部片材115。因此，上部、下部和中央片材114、115、116之間限定了多個梯形橫截面的上部流體流通道117和下部流體流通道118。上部流體流通道117限定在上部片材114和中央片材116之間。下部流體流通道118限定在下部片材115和中央片材116之間。梯形上部流體流通道被布置成使得梯形通道的兩個平行表面中較大的一個由上部片材114形成。
[0452]熱傳遞元件104的邊緣由下部片材115的向上彎曲部分形成，該向上彎曲部分結合到上部片材114。光伏元件105結合到上部片材114。在熱傳遞元件104的邊緣處，上部片材114直接結合到下部片材115，中央片材116并不在上部和下部片材114和115的邊緣處定位在上部和下部片材114和115之間。
[0453]在某些例子中，中央片材116可以在熱傳遞元件104的端部邊緣處至少部分地在上部和下部片材114和115之間延伸，使得上部和下部片材114和115均結合到中央片材
116。這可以有助于使中央片材116相對于上部和下部片材114和115定位和固定。[0454]如上所述,熱傳遞元件104沿著熱傳遞元件104的上部側邊緣104c具有向外伸出的區(qū)段110。向外伸出的區(qū)段110是基本上半圓柱形的，并且由下部片材115的向外伸出的部分形成。向外伸出的區(qū)段110限定了蒸汽歧管111。流體流通道117和118連接到蒸汽歧管111。應該指出的是，中央片材116延伸過蒸汽歧管111的大部分寬度。因此，限定在上部片材114和中央片材116之間的上部流體流通道117朝向蒸汽歧管111的頂部連接到蒸汽歧管111，而限定在下部片材115和中央片材116之間的下部流體流通道118朝向蒸汽歧管111的底部連接到蒸汽歧管111。所有的上部和下部流體流通道117和118通過蒸汽歧管111相互連接。
[0455]在熱傳遞元件104的與向外伸出的區(qū)段110相對的下部側邊緣104d處，在中央片材116的邊緣和熱傳遞元件104的由下部片材115的向上彎曲部分形成的側邊緣104c之間具有間隙123。該間隙123允許水在不同的流體流通道117和118之間流動。間隙123沿著熱傳遞元件104的側邊緣104d延伸，并且形成流體歧管124,該流體歧管將所有的上部和下部流體流通道117和118相互連接。
[0456]在熱傳遞元件104的與玻璃管103的開口端部和端蓋120相鄰的端部處，延伸熱傳遞元件104的大部分長度的大致半圓柱形的向外伸出的區(qū)段110過渡到伸出的圓柱形管
119。上部和下部片材114和115密封到圓柱形管119，使得熱傳遞元件104的內部是密封的。圓柱形管119穿過端蓋12并且通到熱交換組件106中。圓柱形管119的中心孔連接到蒸汽歧管111并且用來將熱能從熱傳遞元件104傳遞到熱交換組件106，如以下解釋的。
[0457]圓柱形管119將太陽能收集器組件102物理地支撐在密封的透明管103內。太陽能收集器組件102沒有其它的物理支撐。這可以減少太陽能收集器組件102的傳導熱損失，這可以增加由混合太陽能轉換器101產(chǎn)生的可用熱能的量。
[0458]流體流通道117和118至少部分地填充有脫氣的蒸餾水121作為工作流體，并且熱傳遞元件104的包括流體流通道117和118的內部、蒸汽歧管111和管119至少部分地被抽真空。也就是，熱傳遞元件104的內部的壓力低于正常的大氣壓。熱傳遞元件104的內部可以處于壓力為10_3mbar的真空下。熱傳遞元件104被布置成相對于水平橫向傾斜，其中熱傳遞元件104的蒸汽歧管111所處的側部104a被布置成高于熱傳遞元件104的相對的側部104b。
[0459]在所示的第二實施例中，流體流通道117和118中的水121的量使得下部流體流通道118中的水121的上表面132與下部流體流通道118的端部平齊，在該端部處，下部流體流通道118連接到蒸汽歧管111。在所示的第二實施例中，上部流體流通道117和下部流體流通道118中的水121的表面132的液位基本上相同。因此，在所示的第二實施例中，下部流體流通道填滿液態(tài)水，而上部流體流通道117僅僅部分地填充有液態(tài)水。
[0460]在其它例子中，水121的液位可以是不同的。在某些例子中，下部流體流通道118中的水121的上表面132可以處于蒸汽歧管111下方。在某些例子中，下部流體流通道118中的水121的上表面132可以處于蒸汽歧管111的底部上方，其中一些水存在于蒸汽歧管111的底部中。
[0461]可以預計，在實施過程中，在水的上表面122處于或靠近下部流體流通道118接觸蒸汽歧管111的位置處的情況下，熱傳遞元件104將最有效地操作。如果熱傳遞元件104中水的液位太高，使得水的上表面122在蒸汽歧管111中太高，那么可能降低熱傳遞元件104的操作效率，如以下更詳細地討論的。
[0462]由于毛細管作用，上部流體流通道117中的水121的上表面132可以比下部流體流通道118中的高。這種毛細管效應在任何特定例子中的程度將取決于上部流體流通道117的尺寸。在所示的第二實施例中，上部片材114的內表面中的一些，即形成上部流體流通道117的一部分的表面，處于水121的表面上方。在某些例子中，上部流體流通道117可以具有足夠小的截面面積，使得上部流體流通道117中的水121的上表面123由于毛細管作用而處于上部流體流通道117的端部處。
[0463]應該指出，與第一實施例不同的是，上部片材114的內表面，即形成上部流體流通道117的一部分的表面，不必在與光伏元件105的最上側部分的位置對應的位置處處于水121的上表面132下方。然而，在某些實施例中，這可能是實際情況。
[0464]在第二實施例的操作中，當太陽能收集器組件102暴露于入射的輻射太陽能時，光伏元件105吸收這種能量中的一些，將吸收的能量的一部分轉換為電能。吸收的能量的其余部分轉換為熱能，提升光伏元件105的溫度。吸收的熱能從光伏元件105流入熱傳遞元件104，傳播通過上部片材114，并且流入到上部流體流通道117內側的水121中，水在梯形上部流體流通道117的整個較大平行表面上與上部金屬片材114的內表面接觸。
[0465]上部流體流通道117內的液態(tài)水121吸收從光伏元件105穿過上部片材114的熱能，并且蒸發(fā)，從而產(chǎn)生蒸汽或水蒸汽氣泡122，如圖15所示。由于對流沸騰和/或成核，液態(tài)水可以蒸發(fā)并產(chǎn)生氣泡。在上部流體流通道117內10_3mbar的真空壓力下,水在大約(TC附近沸騰，從而水121在混合太陽能轉換器101的正常操作溫度下容易蒸發(fā)。
[0466]水蒸汽的氣泡122不如液態(tài)水121稠密。另外，如上所述，上部流體流通道117沿著其長度傾斜。因此，由于這種密度差，使得水蒸汽氣泡122沿著上部流體流通道117朝向熱傳遞元件104的上部側邊緣104c和水121的表面向上行進。當水蒸汽氣泡122到達水121的表面時，蒸汽被釋放到蒸汽歧管111中的水121上方的真空中。另外，當氣泡沿著流體流通道117向上行進時，氣泡122將用作活塞以沿著上部流體流通道117向上驅動液態(tài)水和其上方的任何其它氣泡122。這種活塞驅動趨于使蒸汽氣泡122沿著上部流體流通道117向上運動的速度加速。這種活塞驅動可以用來將液態(tài)水沿著上部流體流通道117向上泵送到上部流體流通道117的端部，在該端部處，液態(tài)水將被從上部流體流通道117噴射到蒸汽歧管111中。在所示的第二實施例中，在上部片材114的內表面中的一些高于水121的表面的情況下，液態(tài)水的這種沿著上部流動通道117的向上泵送確保了上部片材114的內表面的處于水121的表面上方的部分與水流接觸，從而它可以被冷卻。
[0467]由氣泡122產(chǎn)生的活塞驅動的量將取決于氣泡122相對于上部流體流通道117的截面面積的相對尺寸。在氣泡122相對于上部流體流通道117的截面面積的尺寸較大的情況下，由氣泡122產(chǎn)生的活塞驅動的量可以增大。在水蒸汽氣泡122的尺寸等于或僅僅稍小于上部流體流通道117的截面面積的例子中，由氣泡122產(chǎn)生的活塞驅動可以是尤其有效的。
[0468]在實施過程中，各個水蒸汽氣泡的尺寸將是變化的。然而，在特定的情況下，可以根據(jù)在混合太陽能轉換器中使用的操作參數(shù)來確定氣泡的可能的平均尺寸和它們的尺寸的可能變化性。
[0469]水蒸汽氣泡在水表面破裂以及液態(tài)水離開上部流體流通道117的端部的任何活塞泵送可以生成液態(tài)水滴，并且可以使這些水滴中的至少一些從水表面向上投射到水表面上方的蒸汽歧管111內的真空中。因此，熱傳遞機構可以是包括液態(tài)水、水蒸汽和液態(tài)水滴的多相系統(tǒng)，而不是僅僅包括液態(tài)水和水蒸汽的兩相系統(tǒng)。通過增加液態(tài)水暴露于真空的表面積，真空中這種水滴的出現(xiàn)以及液態(tài)水離開上部流體流通道117的端部的任何泵送，可以提聞蒸發(fā)的速率。
[0470]與第一實施例類似，蒸汽歧管111內的真空中的水蒸汽沿著蒸汽歧管111以非常高的速度行進通過真空，沿著管119行進，并進入熱交換組件106。熱的水蒸汽在真空中的行進速度非?？?，接近水蒸汽分子的熱速度。在熱交換組件106內側，水蒸汽在初級和次級熱交換器107和108之一的熱交換表面上冷凝。冷凝的水返回而從熱交換組件106流出，沿管119向下，沿著蒸汽歧管111的底部流動，并且返回到下部流體流通道118內的水121中。這種在上部流體流通道117和蒸汽歧管111內產(chǎn)生熱的水蒸汽，以及隨后熱的水蒸汽從蒸汽歧管111行進到熱交換組件106 (在該熱交換組件處熱的水蒸汽冷凝，之后冷凝的水返回)，將熱能從熱傳遞元件104傳遞到熱交換組件106中的操作流體。
[0471]從上部流體流通道117噴射到蒸汽歧管111中的未蒸發(fā)的任何液態(tài)水還將落到蒸汽歧管111的底部，并且返回到下部流體流通道118內的水121中。
[0472]如上所述，所有的上部和下部流體流通道117和118通過由間隙123形成的流體歧管124相互連接。因此,從蒸汽歧管111返回的任何液態(tài)水進入哪個下部流體流通道118是不重要的。
[0473]從以上的描述可以清楚的是，當混合太陽能轉換器101操作時，除了水蒸汽之外，蒸汽歧管111 一般還包括液態(tài)水。然而，也如上所述，如果熱傳遞元件104中水的液位太高，使得水的上表面122在蒸汽歧管111中太高，那么可能降低熱傳遞元件104的操作效率。由于在蒸汽歧管111內在水表面上方?jīng)]有足夠的空間用于液態(tài)水滴的運動和蒸發(fā)，而可能出現(xiàn)這種操作效率的降低。由于液態(tài)水滴和液態(tài)水表面的波動和向上飛濺可能將某些位置處的開放的或無水的蒸汽歧管的截面面積減小為較小的量或者甚至減小為零以短暫地閉合蒸汽歧管，而可能出現(xiàn)這種操作效率的降低。開放的或無水的蒸汽歧管的截面面積的這種減少可能妨礙水蒸汽在蒸汽歧管111內的真空中的運動。
[0474]由于水蒸汽比液態(tài)水的密度小(這將在每個氣泡122上產(chǎn)生向上的浮力),水蒸汽的氣泡122將趨于向上運動通過上部流體流通道117中的液態(tài)水121。另外，水蒸汽氣泡122的運動趨于向上驅動上部流體流通道117中的液態(tài)水121，尤其是在出現(xiàn)活塞驅動的例子中。因此，水蒸汽氣泡122使得上部和下部流體流通道117和118中的水121循環(huán)，較熱的液態(tài)水和水蒸汽氣泡122沿著上部流體流通道117向上流動，較冷的液態(tài)水沿著下部流體流通道118向下流動。上部和下部流體流通道117和118通過蒸汽歧管111和流體歧管124相互連接，如上所述。因此，沿著上部流體流通道向上流動的較熱的液態(tài)水被來自下部流體流通道118的較冷的液態(tài)水連續(xù)地置換。這種循環(huán)主要是由水蒸汽與液態(tài)水之間的密度差驅動的。然而，這種循環(huán)還可以由上部流體流通道117中較熱的液態(tài)水和下部流體流通道118中較冷的液態(tài)水之間的密度差所導致的對流來驅動，方式與溫差環(huán)流系統(tǒng)類似。因此，上部流體流通道117可以被認為是提升通道，而下部流體流通道118可以被認為是下沉通道或返回通道。
[0475]隨著水蒸汽氣泡122沿上部流體流通道117向上行進，作用在氣泡122上的壓頭下降，從而氣泡122趨于膨脹。因此，通過隨著氣泡122向上運動而膨脹和壓力下降的影響，減小了蒸汽氣泡122塌陷和內爆的趨勢。當考慮這一點時，應當記住，當熱傳遞元件104操作時，氣泡122將形成在已建立的密度驅動的循環(huán)流體流中，并且除了由于氣泡自身相對于液態(tài)水的浮力而導致的氣泡運動之外，還將由該流體流承載而向上運動。另外，據(jù)信，氣泡122隨著它們向上運動而膨脹將通過增大膨脹的氣泡122的浮力而進一步增大密度驅動的循環(huán)流的速度。在某些例子中，氣泡在向上運動時膨脹還可以增大活塞驅動的程度。
[0476]這種密度驅動的循環(huán)可以形成極為高效的熱傳遞機構，原因是水具有較高的汽化焓，從而，除了由較熱的水離開上部流體流通道117及其被較冷的水置換的運動所輸送的熱能之外，水蒸汽氣泡122的運動可以輸送大量的熱能。在發(fā)生由水蒸汽氣泡驅動的液態(tài)水流的活塞驅動的布置下，通過增加由活塞驅動弓I起的液態(tài)水的流量，熱傳遞機構的效率可以得到進一步的增大。這種活塞驅動是產(chǎn)生密度驅動循環(huán)的整體密度驅動的分量。通過液態(tài)水和水蒸汽氣泡之間的密度差來弓I起活塞驅動。
[0477]通常，當熱傳遞元件104的上部片材114的溫度增加時，密度驅動的循環(huán)流的速度增大，并且熱傳遞機構的效果增加。
[0478]流體流通道117和118中的水121的密度驅動的循環(huán)是蒸汽驅動的循環(huán)或滾動流。
[0479]當熱傳遞元件104的上部片材114的溫度變得足夠高而使得流體流通道117和118中的水121進入滾動沸騰狀態(tài)時，流體流通道117和118內的水121的密度驅動的循環(huán)變得特別有力，并且作為熱傳遞機構變得特別高效。當水121開始滾動沸騰時，熱傳遞機構的效果顯著增大。通常，當系統(tǒng)的其它參數(shù)保持不變時，當熱傳遞元件104的上部片材114的溫度達到特定溫度時將進入滾動沸騰狀態(tài)。
[0480]在采用水的圖示例子中，流體流通道117和118中的水121可以在大約40°C的溫度下進入滾動沸騰狀態(tài)。
[0481]與密度驅動的流動沿著熱傳遞元件的長度延伸的實施例相比，流體流通道117在整個熱傳遞元件104上沿橫向延伸的布置可以允許減小熱傳遞元件104中的液態(tài)水的豎向高度，并且由此減小了作用在熱傳遞元件104的底部處的液態(tài)水上的壓頭。通常，溫度增大減小了液體蒸發(fā)的趨勢，并且由此增大了液體的沸點。因此，減小作用在熱傳遞元件104的底部處的液態(tài)水上的壓頭可以增加朝向上部流體流通道117的下端部的液態(tài)水121蒸發(fā)和產(chǎn)生氣泡122的趨勢，并且由此可以提高熱傳遞元件104的效力和效率。
[0482]具體地，通過減小由于壓差而導致的液態(tài)水蒸發(fā)的趨勢中的任何差異，減小作用在上部流體流通道117的底部處的液態(tài)水上的壓頭可以減小沿著上部流體流通道在其頂部端部和底部端部之間的任何溫差。這可以減小熱傳遞元件104上不同點之間的溫差，并且可以有助于減少或避免在光伏元件105中形成熱點。
[0483]通常，在光伏元件105中形成熱點是不期望的，原因是這可能導致光伏元件105產(chǎn)生電能的效率下降，這種效率下降可能是永久的。
[0484]上部流體流通道117在整個熱傳遞元件104上沿橫向延伸且通過沿著熱傳遞元件
104縱向延伸的蒸汽歧管111相互連接的布置可以允許熱能沿著熱傳遞元件104非?？焖俚亓鲃与x開具有較高溫度的任何上部流體流通道117。這可以減小熱傳遞元件104上不同點之間的溫差，并且可以減少或避免在光伏元件105中形成熱點。[0485]水蒸汽沿著蒸汽歧管111運動以及液態(tài)水和水蒸汽沿著每個上部流體流通道117的密度驅動的流動的兩種分開的熱傳遞機構(分別與熱傳遞元件104的長度成縱向和橫向地作用)的設置，可以用來平衡熱傳遞元件的整個上表面上的溫度，并且由此用來平衡整個光伏元件105上的溫度,且減少或避免熱點的形成。
[0486]水蒸汽沿著蒸汽歧管111的運動提供了非?？焖俚臒醾鬟f機構，該熱傳遞機構通過水的蒸發(fā)和冷凝用來將熱能從較熱的位置移動到較冷的位置。因此，除了將熱能從熱傳遞元件104,具體是從熱傳遞元件104的上表面104a,傳遞到熱交換組件106之外,水蒸汽沿著蒸汽歧管111的運動可以趨于平衡沿著熱傳遞元件104在不同位置處的液態(tài)水表面的溫度。這種溫度平衡可以具有的效果在于，從熱傳遞元件104的上表面104a的較熱的部分移除較多的熱能，并且由此用來平衡整個上表面104a上的溫度。清楚的是，這樣的等溫冷卻將用來減少或避免例如在附接到上表面104a的任何光伏元件中形成熱點。
[0487]熱傳遞元件104的下部片材115具有在下表面104b的平的部分與向外伸出的區(qū)段Iio的半圓柱形表面之間延伸的多個中空脊125。每個中空脊125具有V形輪廓，并且中空脊125沿著熱傳遞元件104的長度以規(guī)則的間距間隔開地定位。圖16示出了沿圖11的線C-C截取的熱傳遞元件104的橫向截面。圖16的線C-C與圖12的線A-A平行，但是穿過一個中空脊125。中空脊125用作用于向外伸出的區(qū)段110的支撐件，用作支撐物并有助于保持下部片材115的彎曲部分，該彎曲部分形成相對于下部金屬片材115的平的部分和熱傳遞元件104的其它部分固定的向外伸出的區(qū)段110。
[0488]中空脊125還用作排水裝置，以使液態(tài)水從蒸汽歧管111返回到下部流體流通道118中，如以下更詳細地解釋的。
[0489]如上所述，蒸汽歧管111是半圓柱形的，由下部片材115的彎曲部分形成的半圓柱形向外伸出的區(qū)段110限定。另外，如上所述，熱傳遞元件104橫向地傾斜，使得熱傳遞元件104的抵靠向外伸出的區(qū)段110的側邊緣104c高于熱傳遞元件104的另一個側邊緣104d。因此，根據(jù)熱傳遞元件104的橫向傾斜角度，蒸汽歧管111的多個部分可以定位在或者可以不定位在下部流體流通道118的端部下方，其中下部流體流通道118在該端部處連接到蒸汽歧管111。
[0490]圖17A和17B是示例性示意圖，均示出了與圖12的視圖相對應的熱傳遞元件104的橫向截面圖。圖17A示出了相對于水平以較大的角度傾斜的熱傳遞元件104，而圖17B示出了相對于水平以較小的角度傾斜的熱傳遞元件104。
[0491]當熱傳遞元件相對于水平以較小的角度傾斜時，如圖17A所示，下部流體流通道118在限定了蒸汽歧管111的下部片材115的半圓柱形向外伸出的區(qū)段110的最下側點處連接到蒸汽歧管111。在這個位置中，蒸汽歧管111中所有的液態(tài)水將直接排到下部流體流通道118中。相比之下，當熱傳遞元件104相對于水平以較大的角度傾斜時，如圖17B所示，限定了蒸汽歧管111的下部片材115的半圓柱形向外伸出的區(qū)段110的部分處于下部流體流通道118連接到蒸汽歧管所在的點的下方。在這個位置中，在不具有中空脊125的情況下，蒸汽歧管111中的一些液態(tài)水，尤其是水平線126下方的液態(tài)水，可以保持在蒸汽歧管111中而不被排入到下部流體流通道118中。
[0492]中空脊125形成蒸汽歧管111中的液態(tài)水返回到下部流體流通道118的排水路徑，并且由此防止否則可能出現(xiàn)的在蒸汽歧管111中保持一泡液態(tài)水。[0493]如上所述，可以利用蒸汽歧管111中的液態(tài)水操作熱傳遞組件104。然而，在不具有中空脊125的情況下，保持在蒸汽歧管111中的任何一泡液態(tài)水的存在和尺寸將根據(jù)熱傳遞元件104相對于水平的傾斜角度而變化，在不同角度下所導致的流體流通道117和118中液態(tài)水液位的變化在某些傾斜角度下可能不利地影響熱傳遞元件104的操作，因此限制熱傳遞元件104能夠采用的傾斜角度的范圍。
[0494]因此，中空脊125可以擴展熱傳遞元件104能夠采用的傾斜角度的范圍。
[0495]根據(jù)熱傳遞元件104在任何特定設計中的不同部分的幾何結構，甚至當采用中空脊125時，仍然存在熱傳遞元件104能夠操作的最小傾斜角度，在該角度下，不會在蒸汽歧管111中保持對熱傳遞元件104的操作具有不利影響的液態(tài)水。
[0496]在第二實施例的圖示例子中，中空脊125用作用于向外伸出的區(qū)段110的支撐件，并且還用作排水裝置，以使液態(tài)水從蒸汽歧管111返回到下部流體流通道118中。在某些例子中，可以通過單獨的專門結構來實施這些功能。
[0497]中央片材116的波紋形輪廓，以及中央片材116的第一和第二表面116a和116b結合到上部片材114和下部片材115而使得中央片材116的聯(lián)結表面116c和116d將上部和下部片材114和115相互連接，增大了熱傳遞元件104的強度和剛度。這使得熱傳遞元件104稱為更加剛性的結構。這可以用來減少使用時熱傳遞元件104的彎曲量。這可以通過減少施加到光伏元件105的機械應力的大小而防止對光伏元件105的損壞。這可以允許上部、下部和/或中心金屬片材114、115、116變得較薄，從而可以減少重量和成本。這可以允許上部金屬片材114變得較薄，從而可以改進熱從光伏元件105到上部流體流通道117內的液態(tài)水中的傳遞。
[0498]熱傳遞元件104是大體剛性的結構。這可以使得水121的上表面132的液位改變最小化，該液位改變是由于熱傳遞元件104的部件的彎曲，例如上部和下部片材114和115彎曲所致。水121的上表面132的液位的這種改變可以影響光伏元件105的冷卻效率。
[0499]如上所述，熱傳遞元件104的內部被抽真空，并且熱傳遞元件104位于抽真空的管103中。通常，熱傳遞元件104和抽真空的管103被抽真空到相同的壓力。在上述第二實施例的圖示例子中，該壓力可以為10_3mbar。
[0500]當熱傳遞元件104中的水被加熱時，水的蒸汽相的比例將增大，而液相的比例將減小。因此，熱傳遞元件104內的壓力將增大，從而在熱傳遞元件104的內部和外部之間產(chǎn)生壓差。這種壓差可以導致上部和下部金屬片材114和115 “膨脹”或者向外彎曲。上部和下部金屬片材114和115通過中心金屬片材116的聯(lián)結表面116c和116d的相互連接可以抵抗上部和下部金屬片材114和115的這種膨脹并且減少或防止膨脹。使中心金屬片材116的聯(lián)結表面116c和116d變直可以增加對膨脹的抵抗。減少或防止膨脹可以通過減少施加到光伏元件105的機械應力的大小而防止對光伏元件105的損壞。這可以允許這可以允許上部金屬片材114變得較薄，從而可以減少重量和成本和/或可以改進熱從光伏元件105到上部流體流通道117內的液態(tài)水中的傳遞。
[0501]根據(jù)第二實施例的熱傳遞元件104的操作的上述說明描述了熱能從光伏元件105穿過上部金屬片材114而進入到上部流體流通道117內的水中。此外，在上部金屬片材114的結合到第一表面116a的區(qū)域中，一些熱能將穿過上部金屬片材114和中心金屬片材116而進入到下部流體流通道118內的水中。盡管這種熱能傳遞將會冷卻光伏元件105，但是下部流體流通道118中水的加熱通常是不期望的，原因是其將抵消和減緩如上所述的上部流體流通道117中的水的加熱所產(chǎn)生的水的密度驅動循環(huán)。因此，優(yōu)選的是，在第一表面116a和上部金屬片材114之間的接觸區(qū)域大到足以形成所需強度的可靠結合的前提下，中心金屬片材116的與上部金屬片材114接觸的第一表面116a的尺寸盡可能的小。
[0502]與第一實施例不同的是，根據(jù)第二實施例的熱傳遞元件104不需要沿著其縱向軸線相對于水平傾斜。換言之，與第一實施例不同的是，熱傳遞元件104的與熱交換組件106相鄰的端部不必高于熱傳遞元件104的遠離熱交換組件106的端部。
[0503]在所示的第二實施例中，熱傳遞元件104被布置成沿著其縱向軸線是水平的。也就是，熱傳遞元件104的與熱交換組件106相鄰的端部應當與熱傳遞元件104的遠離熱交換組件106的端部處于相同的高度。然而，在實施過程中，相對于水平的某些偏差是可以容許的，而不會顯著影響熱傳遞元件104的操作。這樣的相對于水平的偏差將導致液態(tài)水表面的液位沿著熱傳遞元件104的長度在不同位置處相對于熱傳遞元件104的結構而有所不同。如上所述，液態(tài)水表面的液位可以是變化的。因此，可以容許相對于水平的小偏差引起的液位的微小差異。
[0504]在某些例子中，混合太陽能轉換器101可以被布置成使得管119和熱交換器組件106的內部通路相對于水平從熱交換器組件106朝向熱傳遞元件104向下以一角度傾斜，以幫助冷凝的液態(tài)水從初級和次級熱交換器108和109返回流到熱傳遞元件104的蒸汽歧管111。
[0505]在所示的例子中，上部和下部片材114和115中的每個都具有凹入的輪廓。在圖18A和18B中更加詳細地不出了這種凹入的輪廓。圖18A不出了從上部片材114的一部分的上方看的平面圖。圖18B示出了沿圖18A的線D-D的穿過上部片材114的截面。
[0506]如圖18A所示，多個凹坑127形成在上部片材114中的熱傳遞元件104的平的上表面104a上。凹坑127形成為直的行和列，以形成規(guī)則的二維方形陣列，并且間隔開，以在每行凹坑127之間留下平帶128。
[0507]每個凹坑127包括環(huán)狀凹部127a，該環(huán)狀凹部具有圓形內周邊127b和方形外周邊127c。方形外周邊127c具有圓角127d。在圓形內周邊127b中，圓形區(qū)域127e相對于環(huán)狀凹部127上升。圓形區(qū)域127e與凹坑127外側的上部片材115的平帶的表面104a處于相同的水平。
[0508]平帶128在整個上部片材114上橫向地延伸，并且具有與中央片材116的第一共面表面116a的寬度相同的寬度。平帶128提供用以與中央片材116的第一表面116a結合的平的區(qū)域。平帶128可以允許在第一表面116a和上部片材114之間進行可靠且強效的結合。平帶128可以允許在相鄰的上部流體流通路117之間形成良好的密封。
[0509]多個凹坑129形成在下部片材115中。凹坑129形成為直的行和列，以形成規(guī)則的二維方形陣列，并且間隔開，以在每行凹坑129之間留下平帶130。下部片材115中的凹坑129與上部片材114中的凹坑127相同。平帶128在整個上部金屬片材114上橫向地延伸，并且具有與第一和第二共面表面116a和116b的寬度相同的寬度。平帶130提供用以與中央片材116的第二表面116b結合的平的區(qū)域。平帶130可以允許在第二表面116b和下部片材115之間進行可靠且強效的結合。
[0510]在本發(fā)明第二實施例的圖示例子中，上部片材114中的凹坑127和下部片材115中的凹坑130均由向下的凹部形成。因此，上部片材114中的凹坑127具有延伸到熱傳遞元件104中的凹部，而下部片材115中的凹坑130具有延伸到熱傳遞元件104外的凹部。在其它例子中，凹坑127和130可以由向上延伸的凹部形成，或者可以由沿相反方向延伸的凹部形成。
[0511]下部金屬片材115上的凹坑130的陣列延伸過下部片材115的平的部分，但是不延伸到向外伸出的區(qū)段110的半圓柱形表面中。另外，下部片材115上的凹坑130的陣列在中空脊125的位置處不具有陣列中的凹坑。
[0512]凹坑127和130可以增加上部和下部片材114和115的剛度。這可以用來減少使用時熱傳遞元件104的彎曲量。這可以通過減少施加到光伏元件105的機械應力的大小而防止對光伏元件105的損壞。這可以允許上部、下部和/或中央片材114、115、116變得較薄，從而可以減少重量和成本。這可以允許上部片材114變得較薄，從而可以改進熱從光伏元件105到上部流體流通道117內的液態(tài)水中的傳遞。
[0513]凹坑127的表面可以提供用于形成水蒸汽氣泡122的額外的成核部位，這可以提
高效率。
[0514]在粘合劑用來將光伏元件105附接到熱傳遞元件104的例子中，熱傳遞元件104的平的上表面104a上的凹坑127可以提供用于粘合劑的貯存器。這可以允許光伏元件105的更加牢固的附接。這可以允許使用較薄的粘合劑層，從而可以改進熱從光伏元件105到上部流體流通道117內的液態(tài)水中的傳遞。
[0515]如上所述,熱傳遞元件104具有平的上表面104a,該上表面由具有凹入輪廓的上部片材114形成。此外，上部片材114具有在其整個上表面104a上延伸的兩個縱向凹部129，從而形成沿著熱傳遞元件104的上表面104a延伸的兩個平行的槽。圖19示出了這些凹部129中的一個。導電帶或線材130沿著縱向凹部129在熱傳遞元件104和光伏元件105之間延伸。線材130電連接到光伏元件105，并且電連接到導體21，該導體穿過頂蓋12，以提供用以將由光伏元件105產(chǎn)生的電力輸送到密封的透明管103之外的導電路徑。這種電力可以供應到逆變器，用于電壓轉換和/或用于轉換為交流電以供應到家用或主電氣系統(tǒng)。
[0516]在粘合劑用來將光伏元件105附接到熱傳遞元件104的例子中，電絕緣的粘合劑可以用來將導電帶或線材130與光伏元件105和熱傳遞元件104的上表面104a電絕緣。電絕緣的粘合劑還可以用來將光伏元件105與熱傳遞元件104的上表面104a電絕緣。
[0517]在第二實施例中，縱向凹部129與流體流通道117和118垂直地延伸。因此，中心金屬片材116的第一表面116a中的每個都具有兩個凹部用以接納縱向凹部129。
[0518]在第二實施例的圖示例子中，每個凹坑127包括具有圓形內周邊127b和方形外周邊127c的環(huán)狀凹部，圓形區(qū)域127e與凹坑127外側的上部金屬片材115的平帶的表面104a處于相同的高度。在某些例子中，圓形區(qū)域127e可以不與凹坑127外側的上部金屬片材115的平帶的表面104a處于相同的高度。在其它例子中，可以采用不同的凹坑形狀和/或輪廓。在某些例子中，周邊可以具有不同的形狀。在某些例子中，圓形區(qū)域127e可以不與凹坑127外側的上部金屬片材115的平帶的表面104a處于相同的高度。在某些例子中，凹坑可以簡單地具有凹入?yún)^(qū)域，而不是圍繞相對升高的內部區(qū)域的凹入的外部區(qū)域。
[0519]在第二實施例的圖示例子中，0.2mm厚的鍍錫低碳鋼片材用來形成熱傳遞元件的不同片材。在可替代的例子中，可以采用其它的厚度，具體地，可以采用0.1mm厚的鍍錫低碳鋼片材。使用較薄的上部金屬片材可以提高熱能從光伏元件傳遞到上部流體流通道內的水的速率。在其它例子中，不同的片材可以具有不同的厚度。
[0520]在第二實施例的圖示例子中，上部片材114和平行下部片材115之間的間距在縱向凹部129的位置處為1.8mm。因此，流體流通道117和118在縱向凹部129的位置處的厚度為1.6mm，原因是中央片材的厚度為0.2mm。
[0521]使用低碳鋼可以避免或減少由于硅半導體光伏元件105和熱傳遞元件104的熱膨脹而產(chǎn)生的問題，原因是硅和低碳鋼的熱膨脹系數(shù)類似。
[0522]用來形成熱傳遞元件的片材可以通過沖壓成型。
[0523]在其它例子中，可以采用不同的材料，具體地，可以采用其它金屬或金屬合金，例如銅或黃銅的片材。在其它例子中，上部、下部和/或隔離片材可以由不是金屬的材料形成。在其它例子中，在上部片材中可以具有開口，以允許上部流體流通道中的水直接接觸光伏元件的背部表面，從而使熱傳遞最大化。在這樣的例子中，用來形成上部片材的厚度或材料可以在不考慮導熱率的情況下進行選擇。
[0524]在本發(fā)明的第二實施例中，通過涂錫而產(chǎn)生的上部片材114的表面粗糙化可以提供成核部位，從而增加了液態(tài)水121蒸發(fā)和形成水蒸汽氣泡122的趨勢。在本發(fā)明的第二實施例中，通過涂錫而產(chǎn)生的中央片材116的表面粗糙化可以提供成核部位，從而增加了液態(tài)水121蒸發(fā)和形成水蒸汽氣泡122的趨勢。
[0525]在某些例子中，其它的涂層可以添加到上部片材114的表面，以促進或增加水蒸汽氣泡的成核和形成。在某些例子中，這些涂層可以是金屬或塑料。在某些例子中，這些涂層可以是PTFE。
[0526]在第二實施例的圖示例子中，不同的片材焊接在一起。在可替代的實施例中，可以采用不同的結合技術。在某些例子中，不同的片材可以通過包括點焊、輥焊或粘合劑的技術進行結合。
[0527]在第二實施例的圖示例子中，上部和下部片材114和115的內表面以及中心金屬片材116的兩個表面涂覆有焊料層。在所示的例子中，焊料層為2到6微米厚。其它例子可以具有不同的厚度。
[0528]然后，上部和下部片材114和115的邊緣焊接在一起，以在它們之間形成氣密密封，并且在上部和下部片材114和115與管119之間形成氣密密封。如上所述，中心金屬片材116并不在上部和下部金屬片材114和115的邊緣處定位在上部和下部金屬片材114和115之間。
[0529]然后，熱傳遞元件104在爐中加熱到足夠高的溫度，以使焊料層回流到上部、下部和中央片材114、115、116上，并且被同時抽真空。
[0530]這種制造過程可以確保中央片材116與上部和下部片材114和115之間的良好焊接結合。通過當金屬片材和焊料進行脫氣時在高溫下抽真空熱傳遞元件104，這種制造過程可以允許在熱傳遞元件104內獲得較佳水平的真空。
[0531]焊料可以在微觀上使上部和中央片材114和116的表面粗糙化。這可以提供成核部位，從而增大液態(tài)水121蒸發(fā)和形成水蒸汽氣泡122的趨勢。
[0532]在其它例子中，焊料層形成在中央片材116上，僅僅處于中心金屬片材的與上部或下部片材114和115接觸的部分上。從圖13和14的比較可以理解,這將是第一和第二表面116a和116b的接觸面。相似地，在某些例子中，焊料層形成在上部片材114和下部片材115的表面上，僅僅處于表面的將與其它片材之一接觸的部分上。減少所用的焊料的量可以降低成本。
[0533]在一個實施例中，僅僅上部片材114在其整個表面上涂覆焊料，而中央片材和下部片材116和115僅僅在表面的將與其它片材之一接觸的部分上涂覆焊料。這可以允許焊料層在上部片材114的形成上部流體流通道的部分的表面上提供成核部位，同時減少所用的焊料的總量。
[0534]如上所述，在第二實施例的圖示例子中，通過熱傳遞元件104的水蒸汽和液態(tài)水的流動用來將熱傳遞元件104的冷卻的上表面在操作期間保持在均勻的操作溫度下。也就是，熱傳遞元件104的冷卻的上表面將保持為等溫的。熱傳遞元件104的冷卻的上表面的等溫特性用來產(chǎn)生光伏元件105的等溫冷卻，其中光伏元件105的較熱的部分將被優(yōu)先冷卻，從而光伏元件105自身趨于變得等溫。
[0535]除了冷卻提供的優(yōu)點之外，這樣的等溫冷卻還提供了另外的優(yōu)點。
[0536]等溫冷卻可以提供的優(yōu)點在于，可以減少或消除由于入射的太陽輻射加熱而在光伏元件105產(chǎn)生的熱點或熱區(qū)域。這樣的熱點或熱區(qū)域可能降低光伏元件105的效率。
[0537]通過減少或消除用于補償光伏元件105的不同部分在不同溫度下的性能差異的任何需求，等溫冷卻可以簡化光伏元件105的控制和布線結構。
[0538]等溫冷卻趨于減少或防止在光伏元件105中形成熱點或熱區(qū)域。如上所述，這可以允許提高光伏元件105在特定溫度下的效率。另外，這可以減少由于較高溫度引起的光伏元件105的性能下降。
[0539]另外，這可以允許光伏元件105以給定程度的效率在比其它情況高的溫度下進行操作。這可以允許包括光伏元件105的太陽能收集器組件102以較高的溫度操作，而不會降低光伏元件105產(chǎn)生電能的效率。
[0540]這種等溫冷卻效應的一個例子在于，以上針對硅光伏元件的、對于25°C以上溫度每增加一攝氏度發(fā)電效率大致下降大約0.35%到0.5%的整體描述，可以不應用于等溫冷卻的光伏元件。消除或者減少了熱點的這種等溫冷卻的硅光伏元件可以具有發(fā)電效率開始下降的較高的閾值溫度，和/或可以減小閾值溫度以上溫度每增加一攝氏度發(fā)電效率降低的速率。另外，對于等溫冷卻的硅光伏元件而言，還可以增大硅光伏元件具有永久性能下降風險所處的溫度。類似的效應可見于由其它半導體材料形成的光伏元件。
[0541]在某些例子中，一個或多個熱傳導材料層可以定位在上部片材114和光伏元件
105之間。這樣的熱傳導材料層可以增加光伏元件105和上部片材114之間的熱傳遞速率，從而可以增加光伏元件105和上部流體流通道117中的液體之間的熱傳遞速率。這樣的熱傳導材料層還可以增加橫跨光伏元件105的熱傳遞的速率。
[0542]因此，提供熱傳導材料層可以增加等溫冷卻的程度，并且進一步用來減少或消除在光伏元件105中形成熱點或熱區(qū)域。
[0543]在其他應用中，熱傳遞元件可以與太陽能轉換器的剩余部分分開使用。
[0544]熱交換組件
[0545]第二實施例的熱交換組件106可以基本上與第一實施例的熱交換組件6相同。如上所述，在第二實施例中，熱交換組件106包括通過熱傳遞控制閥109分隔開的初級熱交換器107和次級熱交換器108。這些與根據(jù)第一實施例的包括通過熱傳遞控制閥9分隔開的初級熱交換器7和次級熱交換器8的熱交換組件6類似，且操作也類似。
[0546]在第二實施例的圖示例子中，熱傳遞控制閥109的觸發(fā)溫度是預定的。在某些例子中，觸發(fā)溫度可以在使用時設定，或者可以在混合太陽能轉換器101的安裝或制造時設定。在某些例子中，根據(jù)待加熱的水的最大期望水溫，觸發(fā)溫度可以設定為不同的值。具體地，在某些例子中，當混合太陽能轉換器用來加熱用于家用熱水系統(tǒng)的水時，觸發(fā)溫度可以設定為65°C，當混合太陽能轉換器用來加熱用于工業(yè)熱水系統(tǒng)的水時，觸發(fā)溫度可以設定為 135。。。
[0547]在某些例子中，熱傳遞控制閥的觸發(fā)溫度可以選擇成使得光伏元件105的發(fā)電最大化。在某些例子中，觸發(fā)溫度值可以選擇成增加傳遞到第一操作流體的熱能的量。在某些例子中，考慮由光伏元件105產(chǎn)生的電能的量和傳遞到第一操作流體的熱能的量，觸發(fā)溫度可以選擇成優(yōu)化能量的整體生產(chǎn)。在某些例子中，該優(yōu)化可以使得總體能量生產(chǎn)最大化。在某些例子中，最佳總體能量生產(chǎn)可以考慮不同類型的能量的相對需求或值，而不是簡單地使得生產(chǎn)的能量的總量最大化。
[0548]如上所述，等溫冷卻趨于減少或防止在光伏元件105中形成熱點或熱區(qū)域。這可以允許包括光伏元件105的太陽能收集器組件102以較高的溫度操作，而不會降低光伏元件105產(chǎn)生電能的效率。這可以允許收集器組件的溫度增加，以生產(chǎn)更多可用的熱能，而溫度不增加，從而降低光伏元件105產(chǎn)生電能的效率。這可以允許觸發(fā)溫度增加。
[0549]在某些例子中，觸發(fā)溫度在混合太陽能轉換器101使用期間可以設定到不同的溫度。這可以允許收集器組件的溫度得到控制，以根據(jù)在特定時間需求最多的能量的類型而產(chǎn)生不同量的可用熱能或電能。
[0550]例如，當熱水比電力的需求大時，閥109可以閉合，以使熱的水蒸汽從熱傳遞元件104僅僅傳遞到初級熱交換器107，以使得施加于用作第一操作流體的水的熱的量最大化，而不考慮由于收集器組件的溫度的任何增加而導致的光伏元件105的效率的任何暫時下降。另外，當熱水比電力的需求小時，閥109可以打開，以使熱的水蒸汽從熱傳遞元件104傳遞到初級和次級熱交換器107和108兩者，以盡可能地冷卻光伏元件105，并且使得發(fā)電效率最大化，而不考慮對用作第一操作流體的水的溫度的影響。
[0551]在第一實施例的圖示例子中，通過操作熱傳遞控制閥109以選擇性地啟用或停用熱能從太陽能收集器組件102傳遞到次級熱交換器108，來控制太陽能收集器組件102的溫度，從而控制光伏元件105的溫度。
[0552]在其它例子中，其它控制方法可以額外地或替代地用來控制太陽能收集器組件102的溫度。在某些例子中，可以通過改變熱能從太陽能收集器組件102移除的速率，來控制太陽能收集器組件102的溫度。
[0553]在某些例子中，可以通過改變第一操作流體穿過初級熱交換器107的流量，來控制熱能從太陽能收集器組件102移除的速率。在某些例子中，可以通過改變第一操作流體與初級熱交換器107接觸的表面積，例如通過選擇性地打開或關閉初級熱交換器102內第一操作流體的流體流通路，來控制熱能從太陽能收集器組件102移除的速率。
[0554]在某些例子中，可以通過改變管103內的真空壓力，來控制熱能從太陽能收集器組件102移除的速率。這可以改變從太陽能收集器組件102到管103的對流熱損耗的速率。通常，傳遞到管103的熱將通過對流和/或傳導而快速損失到外部環(huán)境中。
[0555]在某些例子中，可以通過改變熱傳遞元件104內的真空壓力，來控制熱能從太陽能收集器組件102移除的速率。通常，上部流體流通道117內的液態(tài)水蒸發(fā)和形成蒸汽氣泡122的趨勢將會隨著真空壓力減小而增大，上部流體流通道117內的液態(tài)水蒸發(fā)和形成蒸汽氣泡122的趨勢將會隨著真空壓力增大而減小。如上所述,水繞上部和下部流體流通道117和118的密度驅動的循環(huán)以及熱能沿著蒸汽歧管111和管119的傳遞都是由水蒸汽驅動的。因此，通過改變真空壓力而改變液態(tài)水蒸發(fā)的趨勢，可以允許控制熱能從太陽能收集器組件102移除的速率，以及熱能從光伏元件105移除的速率，因此可以允許控制太陽能收集器組件102和光伏元件105的溫度。
[0556]另外，上部流體流通道117中的水121開始滾動沸騰所處的溫度將隨著真空壓力增大而增大，并且將隨著真空壓力減小而減小。因此，在熱傳遞元件104內的真空壓力改變的例子中，可以改變上部流體流通道117中的水121開始滾動沸騰所處的溫度。
[0557]如上所述，當上部流體流通道117中的水121進入滾動沸騰狀態(tài)時，水繞上部和下部流體流通道117和118的密度驅動的循環(huán)變得特別有力，并且作為熱傳遞機構變得特別高效。因此，通過改變真空壓力而改變上部流體流通道117中的水121開始滾動沸騰所處的溫度，可以允許控制熱能從太陽能收集器組件102和光伏元件105移除的速率，因此可以允許控制太陽能收集器組件102和光伏元件105的溫度。
[0558]在某些例子中，通過改變太陽能入射在太陽能收集器組件102上的量，以及由此改變太陽能收集器組件102吸收熱能的速率，可以控制太陽能收集器組件102的溫度。
[0559]在某些例子中，通過改變太陽能收集器組件相對于入射太陽能方向的取向，可以控制入射太陽能的量。這可以利用驅動機構來實施，該驅動機構能夠使太陽能收集器組件繞一個或多個軸線旋轉。
[0560]在某些例子中，利用在入射太陽能的路徑中的可調節(jié)式光攔截或阻擋機構，可以控制入射太陽能的量。在某些例子中，可以使用各種過濾器、百葉窗、阻擋件等。在某些例子中，這些可調節(jié)式光攔截或阻擋機構可以包括物理裝置。在某些例子中，這些可調節(jié)式光攔截或阻擋機構可以包括具有電控光學特性的裝置，例如液晶。
[0561]在要控制太陽能收集器組件和/或光伏元件的溫度的例子中，與溫度控制機構一起，可以設有溫度傳感器和溫度控制器，該溫度控制機構被布置成執(zhí)行以上所述的控制溫度的方法中的一個、一些或全部方法。
[0562]溫度傳感器被布置成測量太陽能收集器組件的溫度并且將該溫度值提供給溫度控制器。然后，溫度控制器可以以合適的方式操作溫度控制機構，以將太陽能收集器組件的溫度控制為期望的值。
[0563]對于要控制光伏元件的溫度的例子，可以設有溫度傳感器，該溫度傳感器被布置成測量光伏元件的溫度并且將該溫度值提供給溫度控制器。這可以是被布置成測量太陽能收集器組件的溫度的溫度傳感器之外的，或者是代替被布置成測量太陽能收集器組件的溫度的溫度傳感器的。然后，溫度控制器可以以合適的方式操作溫度控制機構，以將光伏元件的溫度控制為期望的值。
[0564]在某些例子中，溫度傳感器可以設置在太陽能收集器組件的上表面上。在某些例子中，溫度傳感器可以形成在作為光伏元件的同一個半導體晶片上。
[0565]便利地，溫度控制器可以是適當?shù)鼐幊痰耐ㄓ糜嬎銠C。
[0566]所示的第二實施例是混合太陽能轉換器，其包括光伏元件并且被布置成將入射的太陽輻射轉換為電能和熱水兩者的輸出。在其它例子中，光伏元件可以被省略，以提供被布置成將入射的太陽輻射轉換為熱水輸出的太陽能轉換器。
[0567]第三實施例
[0568]圖20中示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的設備。圖20示出了根據(jù)本發(fā)明的混合太陽能轉換器201的第三實施例的總體外部視圖。
[0569]綜述
[0570]在第三實施例中，混合太陽能轉換器201包括容納在密封的透明管203中的太陽能收集器組件202。太陽能收集器組件202包括熱傳遞元件204和安裝在熱傳遞元件204的前表面上的光伏元件205的陣列，該前表面是在使用時暴露于入射太陽輻射的表面?；旌咸柲苻D換器201還包括處于透明管203的一個端部處的熱交換組件206。太陽能收集器組件202的一個端部連接到熱交換組件206。與第一和第二實施例類似，在不同的例子中，光伏元件205可以由硅或砷化鎵形成，或者可以由其它合適的半導體材料形成。在其它例子中，可以采用有機光伏元件。在其它例子中，可以采用混合光伏元件。
[0571]在第三實施例中，熱交換組件206包括被布置成將熱能從熱傳遞元件204傳遞到第一流體的初級熱交換組件207以及被布置成將熱能從熱傳遞元件204傳遞到第二流體的次級熱交換組件208。初級熱交換組件207和次級熱交換組件208通過熱傳遞控制閥組件209分隔開，該熱傳遞控制閥組件能夠選擇性地允許或阻止熱能從熱傳遞元件204傳遞到次級熱交換組件208。
[0572]在一個可能的例子中，在使用中，混合太陽能轉換器201可以安裝在墻壁上。因此，可以采用合適的安裝支架。
[0573]綜上所述，第三實施例的混合太陽能轉換器201的操作與第一和第二實施例的混合太陽能轉換器I和101的操作類似。入射到混合太陽能轉換器201上的太陽能穿過密封的透明管203，并且入射到太陽能收集器組件202的光伏元件205上。光伏元件205將入射的太陽能的一部分能量轉換為電能，并且將入射的太陽能的一部分能量轉換為熱能。入射的太陽能的另一部分可以入射到太陽能收集器組件202的沒有被光伏元件205覆蓋的任何部分上，并且入射太陽能的這個另一部分也可以被轉換為熱能。
[0574]通常，期望的是，使由光伏元件205覆蓋的太陽能收集器組件202的暴露于入射太陽能的表面的比例最大化，并且使沒有被覆蓋的比例最小化。然而，在某些情形下，可能優(yōu)選的是使該暴露表面的某些部分不被覆蓋，例如以簡化太陽能收集器組件202的制造和/或組裝以及將光伏元件205附接到太陽能收集器組件202。
[0575]由光伏元件205產(chǎn)生的電能沿著熱傳遞元件204由電導體輸送，并且離開太陽能轉換器201以供使用。由光伏元件205吸收的熱能被傳遞到熱傳遞元件204中以冷卻光伏元件205，然后被輸送到熱交換組件206。
[0576]與第一和第二實施例類似，熱傳遞控制閥209能夠選擇性地允許或阻止熱能從熱傳遞元件204傳遞或輸送到次級熱交換器208。因此，可以改變施加到光伏元件205的冷卻程度。[0577]在一個典型的布置中，混合太陽能轉換器201可以用來產(chǎn)生電力和產(chǎn)生熱水。與第一實施例類似，在這個布置中，傳遞到初級熱交換組件207的熱能被傳遞到流過初級熱交換組件207的泵送的供應水中以加熱該水。然后，加熱的水用于家用或工業(yè)熱水系統(tǒng)，由光伏元件205產(chǎn)生的電能應用于電氣供應系統(tǒng)。在某些布置中，傳遞到次級熱交換組件208的熱能被傳遞到環(huán)境空氣中并且能夠逸出，次級熱交換組件208在熱傳遞控制閥組件209的選擇性控制下用來將熱能釋放，以調節(jié)太陽能收集器組件202的溫度。
[0578]透明管
[0579]在圖20所示的第三實施例中，密封的透明管203與第一實施例的密封的透明管3類似，具有一個穹頂形的閉合端部和由端蓋220密封的一個開口端部。管203的內部至少部分地抽真空。也就是，管203的內部低于正常的大氣壓。
[0580]管203中的真空壓力可以為10_3mbar?？梢圆捎闷渌膲毫?，如針對第一和第二實施例所述的。在某些例子中，真空壓力可以在10_2mbar到10_6mbar的范圍內。通常，期望的是，較低的真空壓力(或換言之，更嚴格的真空)將提供較佳的絕緣優(yōu)點。另外，期望的是，在光伏元件沒有被封裝的例子中，較低的真空壓力(或換言之，更嚴格的真空)將提供對環(huán)境損壞的較佳保護。在實施過程中，使用較低的真空壓力的優(yōu)點可能需要相對于獲得較低真空壓力的增加的成本進行平衡。在某些例子中，可以采用IO-2Hibar或更低的真空壓力。
[0581]在可替代的例子中，密封的透明管203可以填充有惰性氣體，而不是被抽真空。具體地,惰性氣體可以是氮。
[0582]在另一個可替代的例子中，密封的透明管203可以填充有處于減小的壓力下的惰性氣體。在某些例子中，這可以通過將管203填充惰性氣體，然后將管203抽真空來實現(xiàn)。具體地，惰性氣體可以是氮。
[0583]在所示的第三實施例中，管203是具有圓形橫截面的圓柱形。與第一和第二實施例類似，在可替代的例子中，管203可以具有其它的形狀。在某些例子中，管203的橫截面尺寸和/或形狀沿著其長度可以在不同的位置處變化。在可替代的例子中，管203可以具有橢圓形橫截面。具體地，管203可以具有橢圓形橫截面，其中該橢圓形的長軸與太陽能收集器組件202的平面對準。
[0584]在所示的第二實施例中，管203由玻璃形成。在可替代的例子中，合適的透明塑料材料或層合結構可以用來形成管203。
[0585]在所示的第二實施例中，管203是透明的。在可替代的例子中，管可以僅僅是部分透明的。
[0586]在所示的第二實施例中，金屬端蓋220可以通過粘合劑結合到玻璃管203。在其它實施例中，可以采用可替代的玻璃對金屬結合技術，例如熔焊、銅焊或釬焊。
[0587]與第一實施例類似，管203在一個端部處具有金屬端蓋220。在可替代的例子中，端蓋220可以由其它材料制成。在某些例子中，端蓋220可以由玻璃制成。這可以減少收集器組件202的熱傳導損失。
[0588]收集器組件
[0589]在第三實施例中，太陽能收集器組件202包括熱傳遞元件204和安裝在熱傳遞元件204的一個表面上的光伏元件205的陣列。為了允許輻射的太陽能入射到光伏元件205上，光伏元件205的陣列安裝在熱傳遞元件204的在混合太陽能轉換器201操作時暴露于入射的輻射太陽能的表面上。在第三實施例中，熱傳遞元件204可以豎直地安裝。在熱傳遞元件204不是豎直地安裝的例子中，暴露于入射的輻射太陽能的表面在操作中將通常是熱傳遞元件204的上表面。
[0590]在某些布置中，熱傳遞元件204的暴露于入射的輻射太陽能的表面可以不是上表面。具體地，這將會是這樣的情況，即入射的輻射太陽能例如在被諸如反射鏡的光學系統(tǒng)重新定向之后水平地入射或從下方入射。
[0591]在第三實施例的圖示例子中，太陽能收集器組件202由熱傳遞元件204的圓柱形管219支撐。圓柱形管219穿過端蓋220并且通到熱交換組件206中，如以下更詳細地解釋的。在圓柱形管119穿過端蓋220的位置處，圓柱形管119焊接到端蓋220，以將圓柱形管219保持就位并且支撐太陽能收集器組件102。
[0592]在可替代的例子中，圓柱形管219可以以其它方式固定到端蓋220。在一個實施例中，圓柱形管119可以焊接到端蓋220。
[0593]太陽能收集器組件202通過圓柱形管219被物理連接部支撐可以增加通過太陽能收集器組件202從入射太陽能收集熱的效率。使得太陽能收集器組件202僅通過圓柱形管219被物理連接部支撐可以減少從太陽能收集器組件202到透明管外側的支撐結構中的導熱損失。
[0594]在第三實施例的所示例子中，熱傳遞元件204具有基本上平的前表面204a。每個光伏元件205都是方形的，熱傳遞元件204的寬度與每個方形光伏元件205的寬度相同。六個方形光伏元件105沿著熱傳遞元件204的長度彼此并排安裝。熱傳遞元件204的基本上整個前表面覆蓋有光伏元件205。用光伏元件205覆蓋大比例的熱傳遞元件204的上表面204a可以增大混合太陽能轉換器201的效率。
[0595]在一個實施例中，方形光伏兀件205可以每個都為125mm乘125mm的方形,并且都為0.2mm厚。在另一個實施例中，方形光伏元件可以每個都為156mm乘156mm的方形。在其它例子中，可以采用具有其它尺寸或形狀的光伏元件。
[0596]光伏兀件205以與第一和第二實施例類似的方式利用熱傳導粘合劑層結合到熱傳遞元件204的基本上平的上表面204a。粘合劑結合層是電絕緣的。光伏元件205和熱傳遞元件204之間的粘合劑結合層布置成是薄的。這可以提高光伏元件205和熱傳遞元件204之間的熱傳導程度。這可以增加橫跨光伏元件205的熱傳遞的速率。加載有預定尺寸的固體球狀物的粘合劑材料可以用來形成粘合劑結合層。這可以允許一致地且可靠地形成薄的粘合劑層。粘合劑結合層由柔性的或“寬容的”粘合劑材料形成。這可以釋放組裝的太陽能收集器組件202中的應力，并且減小施加到光伏元件205的任何應力。
[0597]光伏元件205是由硅形成的半導體光伏元件。在一個實施例中，光伏元件由單晶娃形成。在一個實施例中，光伏兀件由非晶娃形成。在一個實施例中，光伏兀件由多晶娃或多晶體硅形成。在其它實施例中，可以采用可替代類型的半導體光伏元件。
[0598]與第一和第二實施例類似，在混合太陽能轉換器201的操作中，光伏元件205由熱傳遞元件204冷卻，這可以提供與如上所述類似的優(yōu)點。這種冷卻可以允許光伏元件5的溫度保持為期望的值。
[0599]這種冷卻可以提供的優(yōu)點在于，可以減少或消除光伏元件205中熱點或熱區(qū)域的出現(xiàn)，并且可以使光伏元件205的溫度保持為均勻的期望值。這樣的熱點或熱區(qū)域可以例如通過入射太陽輻射的加熱、通過光伏元件205中的不均勻或故障、或者通過這些原因的組合或這些原因之間的相互作用而產(chǎn)生。
[0600]如上針對第一和第二實施例所述，這樣的熱點或熱區(qū)域可以短期內降低光伏元件205的效率，并且還可能長期內降低光伏元件205的性能。
[0601]因此，將光伏元件205保持在更加均勻的溫度值下且減少或消除熱點或熱區(qū)域能夠提高光伏元件205在特定溫度下的效率，并且能夠減小由于較高溫度引起的光伏元件205的性能下降程度。
[0602]這可以允許光伏元件205在比其它情況高的整體溫度下進行操作，原因與針對第一和第二實施例所述的類似。
[0603]第三實施例的圖示例子具有僅通過圓柱形管219由物理連接部支撐的太陽能收集器組件202。在其它例子中，可以采用可替代的支撐布置。在某些例子中，太陽能收集器組件202可以由均處于太陽能收集器組件202的端部處的物理連接部支撐。在某些例子中，太陽能收集器組件的一個端部處的物理連接部可以通過圓柱形管219。通常，有利的是減少物理支撐的數(shù)量，以便使得通過物理支撐的傳導而從太陽能收集器組件逸出的熱最少。
[0604]在其它例子中，安裝在熱傳遞元件204上的光伏元件205的數(shù)量可以是不同的。在其它例子中，光伏元件205和熱傳遞元件204的相對尺寸可以是不同的。
[0605]在某些例子中，粘合劑層可以包括在固化之后保持不易碎的環(huán)氧樹脂。
[0606]在其它例子中，粘合劑層可以由雙面膠帶形成。
[0607]熱傳遞元件
[0608]在圖21的截面圖中更加詳細地示出了根據(jù)第三實施例的熱傳遞元件204。
[0609]在第三實施例中，熱傳遞元件204為大致矩形的。熱傳遞元件204具有平的前表面204a和在大部分區(qū)域中是平的后表面204b，并且具有沿其長度分隔開的三個向外伸出的區(qū)段210，熱傳遞元件204的上端部處的第一向外伸出的區(qū)段210，位于沿著熱傳遞元件204的長度三分之一處的第二向外伸出的區(qū)段210，以及位于沿著熱傳遞元件204的長度三分之二處的第三向外伸出的區(qū)段210。
[0610]熱傳遞元件204分為三個區(qū)段，上部區(qū)段204c、中心區(qū)段204d和下部區(qū)段204e。每個區(qū)段204c到204e由單獨的密度驅動的循環(huán)進行冷卻，用作與第二實施例的機構類似的熱傳遞機構，并且包括三個向外伸出的區(qū)段210中相應的一個。三個區(qū)段204c到204e中的每個都支撐和冷卻六個光伏元件205中的兩個。
[0611]每個向外伸出的區(qū)段210容納且限定了蒸汽歧管211。在操作中，熱傳遞元件204被布置成縱向地傾斜，從而熱傳遞元件204具有上端部和下端部。熱傳遞元件204可以豎向地布置，或者相對于豎向成角度地布置。
[0612]熱傳遞元件204具有由前部片材214形成的前表面204a和由后部片材215形成的后表面204b。三個中央片材216位于前部片材214和后部片材215之間，區(qū)段204a到204c中每個區(qū)段內具有一個中央片材216，從而沿著熱傳遞元件204縱向地延伸的流體流通路217和218被限定在每個中央片材216與前部片材214和后部片材215中的每個之間。因為熱傳遞元件204縱向地傾斜,所以沿著熱傳遞元件204縱向地延伸的流體流通路217和218將沿著它們的長度傾斜。
[0613]每個中央片材216具有與第二實施例的中央片材116類似的輪廓，不同的是，與第二實施例相比，第三實施例的中央片材216的輪廓旋轉過90°，以限定沿著熱傳遞元件204縱向地延伸的流動通道。波紋形中央片材216的截面輪廓可以理解為之字形輪廓，其中之字形的形成峰部和槽的點被弄平。
[0614]為了更加明確，在第三實施例的圖示例子中，中央片材216均包括多個平的表面，這些表面通過沿著熱傳遞元件204上縱向地延伸的折疊部連接。因此，前部、后部和中央片材214、215、216之間限定了多個梯形橫截面的前部流體流通道217和后部流體流通道218。前部流體流通道217限定在前部片材214和中央片材216之間。后部流體流通道218限定在后部片材215和中央片材216之間。梯形前部流體流通道271被布置成使得每個梯形通道217的兩個平行表面中較大的一個由上部片材214形成。
[0615]第三實施例的前部和后部流體流通道217和218在功能上分別對應于第二實施例的上部和下部流體流通道117和118。
[0616]熱傳遞元件204的邊緣由后部片材215的向上彎曲部分形成，該向上彎曲部分結合到前部片材214。光伏元件205結合到前部片材214。在熱傳遞元件204的邊緣處，前部片材114直接結合到后部片材215，中央片材216并不在前部和后部片材214和215的邊緣處定位在前部和后部片材214和215之間。
[0617]在某些例子中，中央片材216可以在熱傳遞元件204的側邊緣處至少部分地在前部和后部片材214和215之間延伸，使得前部和后部片材214和215均結合到中央片材216。這可以有助于使中央片材216相對于前部部和后部片材214和215定位和固定。
[0618]如上所述，熱傳遞元件204具有三個向外伸出的區(qū)段210，每個區(qū)段都在熱傳遞元件204的整個后表面204b上橫向地延伸。每個向外伸出的區(qū)段210是基本上半圓柱形的，并且由后部片材215的向外伸出的部分形成。每個向外伸出的區(qū)段210限定了蒸汽歧管211。流體流通道217和218連接到蒸汽歧管211。應該指出的是，中央片材216延伸過蒸汽歧管211的大部分寬度。因此，限定在前部片材214和中央片材216之間的前部流體流通道218朝向每個蒸汽歧管211的頂部連接到蒸汽歧管211，而限定在后部片材215和中央片材216之間的后部流體流通道217朝向每個蒸汽歧管211的底部連接到蒸汽歧管211。
[0619]前部和后部流體流通道217和218形成為三個群組，每個群組的前部和后部流體流通道217和218通過蒸汽歧管211之一相互連接。流體流通道217和218的每個群組沿著熱傳遞元件204的區(qū)段204c到204e之一與蒸汽歧管一起延伸，流體流通道217和218通過該蒸汽歧管連接，形成單獨的熱傳遞機構，從而冷卻熱傳遞元件204的相應區(qū)段204c到204e。
[0620]圖21為示出了沿著圖20的線D-D的熱傳遞元件204的一部分的縱向截面的示意圖。圖21示出了熱傳遞元件204的圍繞中心區(qū)段204d和下部區(qū)段204e之間的邊界的部分。中心區(qū)段204d和下部區(qū)段204e之間的邊界是相同的。
[0621]在熱傳遞元件204的下部區(qū)段204e的頂部處，在向外伸出的區(qū)段110的頂部處，具有橫跨熱傳遞元件204的內部延伸的壁231。壁231接觸并且結合到前部和后部片材214和215，并且在熱傳遞元件204的中心區(qū)段204d的流體流通道217和218與熱傳遞元件204的下部區(qū)段204e的蒸汽歧管211之間形成不透流體的密封。壁131將熱傳遞元件204的內部分為三個獨立的流體循環(huán)區(qū)域，與熱傳遞元件204的區(qū)段204c到204e相對應。
[0622]在熱傳遞元件204的中心區(qū)段204d的中央片材216的邊緣與壁231之間存在間隙223。該間隙223允許水在不同的流體流通道217和218之間流動。間隙223沿著側壁231延伸，并且形成將中心區(qū)段204d的所有前部和后部流體流通道217和218相互連接的流體歧管224。
[0623]在熱傳遞元件204的一個邊緣處，每個大致半圓柱形的向外伸出的區(qū)段210都過渡到伸出的圓柱形管219。前部和后部片材214和215密封到圓柱形管219，使得熱傳遞元件204的內部是密封的。圓柱形管219穿過端蓋12并且通到熱交換組件206中。每個圓柱形管219的中心孔連接到蒸汽歧管111之一并且用來將熱能從熱傳遞元件204傳遞到熱交換組件206，如以下解釋的。
[0624]圓柱形管219將太陽能收集器組件202物理地支撐在密封的透明管203內。太陽能收集器組件202沒有其它的物理支撐。如之前的實施例所述，這可以減少太陽能收集器組件202的傳導熱損失，這可以增加由混合太陽能轉換器201產(chǎn)生的可用熱能的量。
[0625]流體流通道217和218至少部分地填充有脫氣蒸餾水221作為工作流體，并且熱傳遞元件204的包括流體流通道217和218的內部、蒸汽歧管211和管219至少部分地被抽真空。熱傳遞元件204的內部處于正常大氣壓以下，熱傳遞元件104的內部可以處于壓力為l(T3mbar的真空下。
[0626]在第三實施例中，流體流通道217和218中水221的量類似于第二實施例，不同的是，區(qū)段204c到204e中每個的內部相對于其它的區(qū)段密封，從而水221的液位在熱傳遞元件204的區(qū)段204c到204e的每個區(qū)段中是獨立的。
[0627]在三個區(qū)段204c到204e的每個區(qū)段中，流體流通道217和218中水221的液位使得后部流體流通道218中水221的上表面與后部流體流通道218的端部平齊，在該端部處，后部流體流通道218連接到蒸汽歧管211。在所示的第三實施例中，前部流體流通道217和后部流體流通道218中水221的表面的液位是相同的。因此，在所示的第三實施例中，后部流體流通道218填充有液態(tài)水，而前部流體流通道217僅僅部分地填充有液態(tài)水。
[0628]與第二實施例類似，在其它例子中，水221的液位可以是不同的。在某些例子中，后部流體流通道218中的水221的上表面可以處于蒸汽歧管211下方。在某些例子中，后部流體流通道218中的水221的上表面可以處于蒸汽歧管211的底部上方，其中一些水存在于蒸汽歧管211的底部中。
[0629]期望的是，在實施過程中，在水的上表面處于或靠近下部流體流通道218接觸蒸汽歧管211的位置處的情況下，熱傳遞元件204將最有效地操作。如果熱傳遞元件204中水的液位太高，使得水的上表面在蒸汽歧管211中太高，那么可能降低熱傳遞元件204的操作效率，原因與針對第二實施例所述的相同。
[0630]由于毛細管作用，前部流體流通道217中的水221的上表面可以比后部流體流通道218中的高。這種毛細管效應在任何特定例子中的程度將取決于前部流體流通道217的尺寸。在所示的第二實施例中，上部片材214的內表面中的一些，即形成上部流體流通道217的一部分的表面，處于水221的液位上方。在某些例子中，前部流體流通道217可以具有足夠小的截面面積，使得前部流體流通道217中的水221的上表面由于毛細管作用而處于前部流體流通道217的端部處。
[0631]與第二實施例類似，并且與第一實施例不同，對于熱傳遞元件204的區(qū)段204c到204e中的每個區(qū)段，前部片材214的內表面，即形成前部流體流通道217的一部分的表面，不必在與光伏元件205的最上側部分的位置對應的位置處處于水221的表面下方。然而，在某些實施例中，這可能是實際情況。
[0632]在第三實施例的操作中，當太陽能收集器組件202暴露于入射的輻射太陽能時，光伏元件205吸收這種能量中的一些，將吸收的能量的一部分轉換為電能。吸收的能量的其余部分轉換為熱能，提升光伏元件205的溫度。吸收的熱能從光伏元件205流入熱傳遞元件204，傳播通過前部片材214，并且流入到前部流體流通道217內側的水221中，在梯形前部流體流通道217的整個較大平行表面上，水與前部金屬片材214的內表面接觸。
[0633]前部流體流通道217內的液態(tài)水221吸收從光伏元件205穿過前部片材214的熱能，并且蒸發(fā)，從而產(chǎn)生蒸汽或水蒸汽氣泡222。在前部流體流通道217內10_3mbar的真空壓力下，水在大約0°C附近沸騰，從而水221在混合太陽能轉換器201的正常操作溫度下容易蒸發(fā)。
[0634]如上針對第二實施例所述，水蒸汽的氣泡222不如液態(tài)水221稠密。另外，如上所述，前部流體流通道117沿著其長度傾斜。因此，由于這種密度差，使得水蒸汽氣泡222沿著前部流體流通道217朝向熱傳遞元件204的頂部和水221的表面向上行進。當水蒸汽氣泡222到達水221的表面時，蒸汽被釋放到相應的蒸汽歧管211中的水221上方的真空中。另外，氣泡222將以與第二實施例類似的方式產(chǎn)生活塞驅動。在所示的第三實施例中，在上部片材214的內表面中的一些高于水221的表面的情況下，液態(tài)水的這種沿著上部流動通道217的向上泵送確保了上部片材214的內表面的處于水221的表面上方的部分與水流接觸，從而它可以被冷卻。
[0635]水蒸汽氣泡在水表面破裂以及液態(tài)水離開前部流體流通道217的端部的任何活塞泵送可以生成液態(tài)水滴，并且可以使這些水滴中的至少一些從水表面向上投射到水表面上方的相應蒸汽歧管211內的真空中。因此，熱傳遞機構可以是包括液態(tài)水、水蒸汽和液態(tài)水滴的多相系統(tǒng)，而不是僅僅包括液態(tài)水和水蒸汽的兩相系統(tǒng)。通過增加液態(tài)水暴露于真空的表面積，真空中這種水滴的出現(xiàn)以及液態(tài)水離開前部流體流通道217的端部的任何泵送，可以提高蒸發(fā)的速率。
[0636]與第一和第二實施例類似，每個蒸汽歧管211內的真空中的水蒸汽沿著蒸汽歧管211以非常高的速度行進通過真空，沿著相應的管219行進，并進入熱交換組件206。熱的水蒸汽在真空中的行進速度非?？欤咏羝肿拥臒崴俣?。在熱交換組件206內，來自每個管219的水蒸汽在初級和次級熱交換組件207和208之一的相應熱交換表面上冷凝。冷凝的水返回而從熱交換組件206流出，沿同樣的相應管219向下到相應的蒸汽歧管，沿著蒸汽歧管211的底部流動，并且返回到與該蒸汽歧管211相關的后部流體流通道218的水121中。這種在前部流體流通道217和蒸汽歧管211內產(chǎn)生熱的水蒸汽，以及隨后熱的水蒸汽從蒸汽歧管211行進到熱交換組件206 (在該熱交換組件處熱的水蒸汽冷凝，之后冷凝的水返回)，將熱能從熱傳遞元件204傳遞到熱交換組件206中的操作流體。
[0637]管219在熱交換組件206內沒有相互連接。連接到每個管219的初級和次級熱交換組件207和208的相應的熱交換表面彼此分隔開，使得液態(tài)水和水蒸汽不能夠在分離的熱傳遞機構的不同機構之間進行傳遞，從而冷卻熱傳遞元件204的相應的區(qū)段204c到204e。
[0638]從前部流體流通道217噴射到蒸汽歧管211中的未蒸發(fā)的任何液態(tài)水還將落到相應蒸汽歧管211的底部，并且返回到與蒸汽歧管211相關的后部流體流通道218內的水221中。
[0639]如上所述，熱傳遞元件204的每個區(qū)段204c到204e中所有的前部和后部流體流通道217和218通過由相應間隙223形成的相應流體歧管224相互連接。因此，在熱傳遞元件204的每個區(qū)段204c到204e中，從相應的蒸汽歧管211返回的任何液態(tài)水進入哪個后部流體流通道218是不重要的。
[0640]從以上的描述可以清楚的是，當混合太陽能轉換器201操作時，除了水蒸汽之外，每個蒸汽歧管211 —般還包括液態(tài)水。然而，也如上所述，如果熱傳遞元件204的區(qū)段204c到204e中水的液位太高，使得水的上表面在相應蒸汽歧管211中太高，那么可能降低熱傳遞元件204的操作效率。由于在蒸汽歧管211內在水表面上方?jīng)]有足夠的空間用于液態(tài)水滴的運動和蒸發(fā)，而可能出現(xiàn)這種操作效率的降低。由于液態(tài)水滴和液態(tài)水表面的波動和向上飛濺可能將某些位置處的開放的或無水的蒸汽歧管的截面面積減小為較小的量或者甚至減小為零以短暫地閉合蒸汽歧管，而可能出現(xiàn)這種操作效率的降低。開放的或無水的蒸汽歧管的截面面積的這種減少可能妨礙水蒸汽在蒸汽歧管211內的真空中的運動。
[0641]以與第二實施例類似的方式，由于水蒸汽比液態(tài)水的密度小(這將在每個氣泡222上產(chǎn)生向上的浮力)，水蒸汽的氣泡222將趨于向上運動通過前部流體流通道217中的液態(tài)水221。另外，水蒸汽氣泡222的運動用來向上驅動前部流體流通道217中的液態(tài)水221，尤其是在出現(xiàn)活塞驅動的例子中。因此，水蒸汽氣泡222使得每個區(qū)段204c到204e的前部和后部流體流通道217和218中的水221循環(huán)，較熱的液態(tài)水和水蒸汽氣泡222沿著前部流體流通道217向上流動，較冷的液態(tài)水沿著后部流體流通道218向下流動。前部和后部流體流通道217和218通過蒸汽歧管211和流體歧管224相互連接，如上所述。因此，沿著前部流體流通道向上流動的較熱的液態(tài)水被來自后部流體流通道218的較冷的液態(tài)水連續(xù)地置換。這種循環(huán)主要是由水蒸汽與液態(tài)水之間的密度差驅動的。然而，這種循環(huán)還可以由前部流體流通道217中較熱的液態(tài)水和后部流體流通道218中較冷的液態(tài)水之間的密度差所導致的對流來驅動，方式與溫差環(huán)流系統(tǒng)類似。因此，前部流體流通道217可以被認為是提升通道，而后部流體流通道218可以被認為是下沉通道或返回通道。
[0642]隨著水蒸汽氣泡222沿前部流體流通道217向上行進，作用在氣泡222上的壓頭下降，從而氣泡222趨于膨脹。因此，通過隨著氣泡222向上運動而膨脹和壓力下降的影響，減小了蒸汽氣泡222塌陷和內爆的趨勢。當考慮這一點時，應當記住，當熱傳遞元件204操作時，氣泡222將形成在已建立的密度驅動的循環(huán)流體流中，并且除了由于氣泡自身相對于液態(tài)水的浮力而導致的氣泡運動之外，還將由這些流體流承載而向上運動。另外，據(jù)信，氣泡222隨著它們向上運動而膨脹將通過增大膨脹的氣泡222的浮力而進一步增大而密度驅動的循環(huán)流的速度。在某些例子中，氣泡在向上運動時膨脹還可以增大活塞驅動的程度。
[0643]這種密度驅動的循環(huán)可以形成極為高效的熱傳遞機構，原因是水具有較高的汽化焓，從而，除了由較熱的水離開前部流體流通道217及其被較冷的水置換的運動所輸送的熱能之外，水蒸汽氣泡222的運動可以輸送大量的熱能。在發(fā)生由水蒸汽氣泡驅動的液態(tài)水流的活塞驅動的布置下，通過增加由活塞驅動弓I起的液態(tài)水的流量，熱傳遞機構的效率可以得到進一步的增大。這種活塞驅動是產(chǎn)生密度驅動循環(huán)的整體密度驅動的組成部分。通過液態(tài)水和水蒸汽氣泡之間的密度差來弓I起活塞驅動。[0644]通常，當熱傳遞元件204的上部片材214的溫度增加時，密度驅動的循環(huán)流的速度增大，并且熱傳遞機構的效果增加。
[0645]流體流通道217和218中的水221的密度驅動的循環(huán)是蒸汽驅動的循環(huán)或滾動流。
[0646]當熱傳遞元件204的上部片材214的溫度變得足夠高而使得流體流通道217和218中的水221進入滾動沸騰狀態(tài)時，流體流通道217和218內的水221的密度驅動的循環(huán)變得特別有力，并且作為熱傳遞機構變得特別高效。當水221開始滾動沸騰時，熱傳遞機構的效果顯著增大。通常，當系統(tǒng)的其它參數(shù)保持不變時，當熱傳遞元件204的前部片材214的溫度達到特定溫度時將進入滾動沸騰狀態(tài)。
[0647]在采用水的圖示例子中，流體流通道217和218中的水221可以在大約40°C的溫度下進入滾動沸騰狀態(tài)。
[0648]與密度驅動的流動沿著熱傳遞元件的長度延伸的實施例相比，將熱傳遞元件204布置成具有沿著熱傳遞元件104延伸的單獨的流體流通道217的區(qū)段204c到204e的布置可以允許減小熱傳遞元件204的每個區(qū)段204c到204e中的液態(tài)水的豎向高度，并且由此減小了作用在熱傳遞元件104的底部處的液態(tài)水上的壓頭。通常，壓力增大減小了液體蒸發(fā)的趨勢，并且由此增大了液體的沸點。因此，減小作用在熱傳遞元件204的底部的液態(tài)水上的壓頭可以增加前部流體流通道217中的液態(tài)水221蒸發(fā)和產(chǎn)生氣泡222的趨勢，并且由此可以提聞熱傳遞兀件204的效力和效率。
[0649]具體地，通過減小由于壓差所致的液態(tài)水蒸發(fā)的趨勢中的任何差異，減小作用在前部流體流通道217的底部處的液態(tài)水上的壓頭可以減小沿著前部流體流通道在其頂部端部和底部端部之間的任何溫差。這可以減小熱傳遞元件204上不同點之間的溫差，并且可以避免在光伏元件205中形成熱點。因此，減小作用在熱傳遞元件204的底部處的液態(tài)水上的壓頭可以使得熱傳遞元件204的前部片材214的溫度更加等溫。
[0650]流體流通道217沿著熱傳遞元件204縱向延伸且通過橫跨熱傳遞元件204延伸的蒸汽歧管211相互連接的布置可以允許熱能沿著熱傳遞元件204非?？焖俚亓鲃与x開具有較高溫度的任何上部流體流通道217。這可以減小熱傳遞元件204上不同點之間的溫差，并且可以減少或避免在光伏元件205中形成熱點。
[0651]水蒸汽沿著蒸汽歧管211運動以及液態(tài)水和水蒸汽沿著每個前部流體流通道217的密度驅動的流動的兩種分開的熱傳遞機構(分別與熱傳遞元件204的長度成縱向和橫向地作用)的設置，可以用來平衡熱傳遞元件的整個上表面上的溫度，并且由此用來平衡整個光伏元件205上的溫度,且減少或避免熱點的形成。
[0652]水蒸汽沿著蒸汽歧管211的運動提供了非常快速的熱傳遞機構，該熱傳遞機構通過水的蒸發(fā)和冷凝用來將熱能從較熱的位置移動到較冷的位置。因此，除了將熱能從熱傳遞元件熱傳遞元件204傳遞到熱交換組件206之外，水蒸汽沿著蒸汽歧管211的運動可以用來平衡在整個熱傳遞元件204上在不同位置處的液態(tài)水表面的溫度。這種溫度平衡可以具有的效果在于，從熱傳遞元件204的較熱的部分移除較多的熱能，并且由此用來平衡熱傳遞元件204的整個前表面上的溫度。清楚的是，這樣的等溫冷卻將用來減少或避免例如在附接到熱傳遞元件204的前表面的任何光伏元件中形成熱點。
[0653]與第二實施例類似，熱傳遞元件204的后部片材215具有在后表面204b的平的部分與每個向外伸出的區(qū)段210的半圓柱形表面之間延伸的多個中空脊225。每個中空脊225具有V形輪廓，并且中空脊225沿著每個向外伸出的區(qū)段的長度以規(guī)則的間距間隔開地定位。中空脊225用作用于向外伸出的區(qū)段210的支撐件，并且還用作排水裝置，以便以與第二實施例的中空脊125相同的方式使液態(tài)水從蒸汽歧管211返回到后部流體流通道218中。
[0654]中空脊225可以擴展熱傳遞元件204能夠采用的傾斜角度的范圍，如上針對第二實施例所述。
[0655]根據(jù)熱傳遞元件204在任何特定設計中的不同部分的幾何結構，甚至當采用中空脊225時，仍然存在熱傳遞元件204能夠操作的最小傾斜角度，在該傾斜角度下，在蒸汽歧管211中保持的液態(tài)水不會對熱傳遞元件204的操作具有不利影響。
[0656]中央片材216的波紋形輪廓以及中央片材216結合到前部片材214和后部片材215增大了熱傳遞元件204的強度和剛度，并且可以減少或防止由于針對第二實施例所述的原因而產(chǎn)生的膨脹。這使得熱傳遞元件204成為更加剛性的結構。這可以用來減少使用時熱傳遞元件204的彎曲量。這可以通過減少施加到光伏元件105的機械應力的大小而防止對光伏元件205的損壞。這可以允許前部、后部和/或中央片材214、215、216變得較薄，從而可以減少重量和成本。這可以允許前部片材214變得較薄，從而可以改進熱從光伏元件205到前部流體流通道217內的液態(tài)水中的傳遞。
[0657]熱傳遞元件204是大體剛性的結構。可以使得水221的上表面232的液位改變最小化，該液位改變是由于熱傳遞元件204的部件的彎曲，例如上部和下部片材214和215彎曲所致。水221的上表面232的液位的這種改變可以影響光伏元件205的冷卻效率。
[0658]如上所述，熱傳遞元件204的內部被抽真空，并且熱傳遞元件104位于抽真空的管203中。通常，熱傳遞元件204和抽真空的管203被抽真空到相同的壓力。在上述第二實施例的圖示例子中，該壓力可以為10_3mbar。
[0659]前部和后部片材214和215通過中央片材216的聯(lián)結表面的相互連接可以抵抗前部和后部片材214和215的膨脹并且減少或防止膨脹。使中央片材216的聯(lián)結表面變直可以增加對膨脹的抵抗。減少或防止膨脹可以通過減少施加到光伏元件205的機械應力的大小而防止對光伏元件205的損壞。這可以允許前部片材214變得較薄，從而可以減少重量和成本和/或可以改進熱從光伏元件205到上部流體流通道217內的液態(tài)水中的傳遞。
[0660]與針對第二實施例所述的原因相同，優(yōu)選的是，在中央片材216和上部片材214之間的接觸區(qū)域大到足以形成所需強度的可靠結合的前提下，中央片材216的與前部片材214接觸的表面的尺寸盡可能的小。
[0661]在第三實施例的圖示例子中，0.2_厚的鍍錫低碳鋼片材用來形成熱傳遞元件的不同片材。在可替代的例子中，可以采用其它的厚度，具體地，可以采用0.1mm厚的鍍錫低碳鋼片材。
[0662]在第三實施例的所示例子中，前部片材214和后部片材215的平行部分之間的間距在凹部的位置處為1.8mm。因此，流體流通道217和218在凹部的位置處的厚度為1.6mm，原因是中央片材的厚度為0.2mm。
[0663]用來形成熱傳遞元件的片材可以通過沖壓成型。
[0664]在所示的第三實施例中，熱傳遞元件204被布置成水平，與縱向軸線成橫向。也就是，蒸汽歧管211應當是水平的。然而，在實施過程中，相對于水平的某些偏差是可以容許的，而不會顯著影響熱傳遞元件204的操作。這樣的相對于水平的偏差將導致液態(tài)水表面的液位在沿著每個蒸汽歧管211的長度的不同位置處相對于熱傳遞元件204的結構有所差異。如上所述，液態(tài)水表面的液位可以是變化的。因此，可以容許相對于水平的小偏差引起的液位的微小差異。
[0665]在某些例子中，混合太陽能轉換器201可以被布置成使得管219和熱交換器組件206的內部通路相對于水平從熱交換器組件206朝向熱傳遞元件204向下以一角度傾斜，以幫助冷凝的液態(tài)水從初級和次級熱交換器208和209返回流到熱傳遞元件204的蒸汽歧管211。
[0666]第三實施例的前部和后部片材214和215具有與第二實施例的上部和下部金屬片材114和115類似的凹入的輪廓。
[0667]如上所述，熱傳遞元件204具有平的前表面204a，該前表面由具有凹入輪廓的前部片材214形成。此外，前部片材214具有在其整個前表面204a上延伸的兩個縱向凹部，從而形成在光伏元件205后方沿著熱傳遞元件204的上表面204a延伸的兩個平行的槽。與前述實施例類似，導電帶或線材沿著縱向凹部在熱傳遞元件204和光伏元件205之間延伸。線材電連接到光伏元件205，并且電連接到導體21，該導體穿過頂蓋12，以提供用以將由光伏元件205產(chǎn)生的電力輸送到密封的透明管203之外的導電路徑。這種電力可以供應到逆變器，用于電壓轉換和/或用于轉換為交流電以供應到家用或主電氣系統(tǒng)。
[0668]在粘合劑用來將光伏元件205附接到熱傳遞元件204的例子中，可以以與第二實施例類似的方式使用電絕緣的粘合劑。
[0669]在第三實施例中，縱向凹部與流體流通道217和218平行地延伸。因此，通過減小熱傳遞元件204的每個區(qū)段204c到204e中的其中一個前部流體流通道217的厚度，可以容納每個縱向凹部。
[0670]在第三實施例的圖示例子中，前部片材214和平行后部片材215之間的間距在縱向凹部129的位置處為1.8mm。因此,前部流體流通道217在縱向凹部的位置處的厚度為
1.6mm,原因是中央片材的厚度為0.2mm。
[0671]第三實施例的熱傳遞元件可以利用與在第二實施例中相同的材料和結合技術形成。
[0672]在第三實施例的圖示例子中，通過熱傳遞元件204的水蒸汽和液態(tài)水的流動用來將熱傳遞元件204的冷卻的前表面在操作期間保持在均勻的操作溫度下。也就是，熱傳遞元件104的冷卻的上表面將保持為等溫的。熱傳遞元件104的冷卻的上表面的等溫特性用來產(chǎn)生光伏元件105的等溫冷卻，其中光伏元件105的較熱的部分將被優(yōu)先冷卻，從而光伏元件105自身趨于變得等溫。
[0673]除了冷卻提供的優(yōu)點之外，這樣的等溫冷卻還提供了另外的優(yōu)點。
[0674]等溫冷卻可以提供的優(yōu)點在于，可以減少或消除由于入射的太陽輻射加熱而在光伏元件205產(chǎn)生的熱點或熱區(qū)域。這樣的熱點或熱區(qū)域可能降低光伏元件205的效率。
[0675]通過減少或消除用于補償光伏元件205的不同部分在不同溫度下的性能差異的任何需求，等溫冷卻可以簡化光伏元件205的控制和布線結構。
[0676]等溫冷卻趨于減少或防止在光伏元件205中形成熱點或熱區(qū)域。如上所述，這可以允許提高光伏元件205在特定溫度下的效率。另外，這可以減少由于較高溫度引起的光伏元件205的性能下降。
[0677]另外，這可以允許光伏元件205以給定程度的效率在比其它情況高的溫度下進行操作。這可以允許包括光伏元件205的太陽能收集器組件202以較高的溫度操作，而不會降低光伏元件205產(chǎn)生電能的效率。
[0678]這種等溫冷卻效應的一個例子在于，以上針對硅光伏元件的、對于25°C以上溫度每增加一攝氏度發(fā)電效率大致下降大約0.35%到0.5%的整體描述，可以不應用于等溫冷卻的光伏元件。消除或者減少了熱點的這種等溫冷卻的硅光伏元件可以具有發(fā)電效率開始下降的更高的閾值溫度，和/或可以減小在閾值溫度以上溫度每增加一攝氏度發(fā)電效率降低的速率。另外，對于等溫冷卻的硅光伏元件而言，還可以增大硅光伏元件具有永久性能下降風險所處的溫度。類似的效應可見于由其它半導體材料形成的光伏元件。
[0679]在某些例子中，一個或多個熱傳導材料層可以定位在上部片材214和光伏元件205之間。這樣的熱傳導材料層可以增加光伏元件205和前部片材214之間的熱傳遞速率，從而可以增加光伏元件205和前部流體流通道217中的液體之間的熱傳遞速率。這樣的熱傳導材料層還可以增加橫跨光伏元件205的熱傳遞的速率。
[0680]因此，提供熱傳導材料層可以增加等溫冷卻的程度，并且進一步用來減少或消除在光伏元件205中形成熱點或熱區(qū)域。
[0681 ] 在其他應用中，熱傳遞元件可以與太陽能轉換器的其它部分分開使用。
[0682]熱交換組件
[0683]第三實施例的熱交換組件206可以與第一和第二實施例的熱交換組件類似。
[0684]在第三實施例中，熱交換組件206的大致布置和操作與第一和第二實施例中的類似。如上所述，在第三實施例中，熱交換組件206包括通過熱傳遞控制閥組件209分隔開的初級熱交換組件207和次級熱交換組件208。這些與根據(jù)第一實施例的包括通過熱傳遞控制閥9分隔開的初級熱交換器7和次級熱交換器8的熱交換組件6類似，且操作也類似。
[0685]在第三實施例中，具有三個獨立的管道219，其分別將三個獨立的熱傳遞機構的相應蒸汽歧管211連接到熱交換組件206。三個熱傳遞機構中的每個都借助相應的管道219通過初級熱交換組件207、次級熱交換組件208和閥組件209連接到相應的流體流通路。這些流體流通路通過氣密隔板在熱交換組件206中保持分開，使得在不同的熱傳遞機構之間沒有材料交換，尤其是沒有液態(tài)水或水蒸汽的交換。
[0686]如果不同的熱傳遞機構之間能夠進行液態(tài)水或水蒸汽的交換，那么水的這種傳遞將導致一個或多個熱傳遞系統(tǒng)中的液態(tài)水液位相對于有效操作而言變得太高或太低。這可能導致熱傳遞元件204的不同區(qū)段204c到204e處于不同的溫度下。
[0687]在第三實施例中，初級熱交換組件206包括三個初級熱交換器，每個初級熱交換器具有延伸到用以輸送第一操作流體的流動通道中的多個熱傳遞翅片。在第三實施例的圖示例子中，第一操作流體是用以形成家用熱水和/或加熱系統(tǒng)的一部分的泵送的水流。次級熱交換組件包括三個次級熱交換器，每個次級熱交換器具有延伸到第二操作流體中的多個熱傳遞翅片。在第三實施例的圖示例子中，第二操作流體是環(huán)境空氣。
[0688]每個管道219通過流體流通路連接到初級熱交換器中相應的一個和次級熱交換器中相應的一個。通過熱傳遞控制閥組件209的相應的熱傳遞控制閥，這些流體流通路中的每一個都能夠選擇性地在初級和次級熱交換器之間堵塞。三個熱控制閥全部通過熱控制閥組件同時操作，以確保熱傳遞元件204的不同區(qū)段204c到204e保持在相同的溫度下。
[0689]在某些例子中，三個初級熱交換器可以物理地組合在一起。在某些例子中，三個次級熱交換器可以物理地組合在一起。
[0690]在其它例子中，三個管道219可以通過初級和次級熱交換器以及熱傳遞控制閥連接到單個流體流通路，使得不同熱傳遞機構之間的水能夠進行交換。在這樣的例子中，可以設置用于平衡不同熱傳遞機構中的水液位的裝置。
[0691]在第三實施例中，熱傳遞控制閥組件209的觸發(fā)溫度可以是預定的。在某些例子中，觸發(fā)溫度可以在使用時設定，或者可以在混合太陽能轉換器201的安裝或制造時設定。在某些例子中，根據(jù)待加熱的水的最大期望水溫，觸發(fā)溫度可以設定為不同的值。具體地，在某些例子中，當混合太陽能轉換器用來加熱用于家用熱水系統(tǒng)的水時，觸發(fā)溫度可以設定為65°C，當混合太陽能轉換器用來加熱用于工業(yè)熱水系統(tǒng)的水時，觸發(fā)溫度可以設定為135。。。
[0692]在某些例子中，熱傳遞控制閥的觸發(fā)溫度可以選擇成使得光伏元件205的發(fā)電最大化。在某些例子中，觸發(fā)溫度值可以選擇成增加傳遞到第一操作流體的熱能的量。在某些例子中，考慮由光伏元件205產(chǎn)生的電能的量和傳遞到第一操作流體的熱能的量，觸發(fā)溫度可以選擇成優(yōu)化能量的整體生產(chǎn)。在某些例子中，該優(yōu)化可以使得總體能量生產(chǎn)最大化。在某些例子中，最佳總體能量生產(chǎn)可以考慮不同類型的能量的相對要求或值，而不是簡單地使得生產(chǎn)的能量的總量最大化。
[0693]如上所述，等溫冷卻趨于減少或防止在光伏元件205中形成熱點或熱區(qū)域。這可以允許包括光伏元件205的太陽能收集器組件202以較高的溫度操作，而不會降低光伏元件205產(chǎn)生電能的效率。這可以允許收集器組件的溫度增加，以生產(chǎn)更多可用的熱能，而不會使得溫度增加從而降低光伏元件205產(chǎn)生電能的效率。這可以允許觸發(fā)溫度增加。
[0694]在某些例子中，觸發(fā)溫度在混合太陽能轉換器201使用期間可以設定到不同的溫度。這可以允許收集器組件的溫度得到控制，以根據(jù)在特定時間需求最多的能量的類型而產(chǎn)生不同量的可用熱能或電能。
[0695]例如，當熱水比電力的需求大時，閥組件209可以閉合，以使熱的水蒸汽從熱傳遞元件204僅僅傳遞到初級熱交換器組件207，以使得施加到用作第一操作流體的水上的熱的量最大化，而不考慮由于收集器組件的溫度的任何增加而導致的光伏元件205的效率的任何暫時下降。另外，當熱水比電力的需求小時，閥組件209可以打開，以使熱的水蒸汽從熱傳遞元件204傳遞到初級和次級熱交換器組件207和208兩者，以盡可能地冷卻光伏元件205，并且使得發(fā)電效率最大化，而不考慮對用作第一操作流體的水的溫度的影響。
[0696]在第三實施例的圖示例子中，通過操作熱傳遞控制閥組件209以選擇性地啟用或停用熱能從太陽能收集器組件202傳遞到次級熱交換器組件208，來控制太陽能收集器組件202的溫度，從而控制光伏元件205的溫度。
[0697]在其它例子中，其它控制方法可以額外地或替代地用來控制太陽能收集器組件202的溫度。在某些例子中，可以通過改變熱能從太陽能收集器組件202移除的速率，來控制太陽能收集器組件202的溫度。
[0698]在某些例子中，可以通過改變第一操作流體穿過初級熱交換器組件207的流量，來控制熱能從太陽能收集器組件202移除的速率。在某些例子中，可以通過改變第一操作流體與初級熱交換器組件207接觸的表面積，例如通過選擇性地打開或關閉初級熱交換器組件202內第一操作流體的流體流通路，來控制熱能從太陽能收集器組件202移除的速率。
[0699]在某些例子中，可以通過改變管203內的真空壓力，來控制熱能從太陽能收集器組件202移除的速率。這可以改變從太陽能收集器組件202到管203的對流熱損耗的速率。通常，傳遞到管203的熱將通過對流和/或傳導而快速損失到外部環(huán)境中。
[0700]在某些例子中，可以通過改變熱傳遞元件204的區(qū)段204c到204e內的真空壓力，來控制熱能從太陽能收集器組件202移除的速率。通常，前部流體流通道217內的液態(tài)水蒸發(fā)和形成蒸汽氣泡222的趨勢將會隨著真空壓力減小而增大，前部流體流通道217內的液態(tài)水蒸發(fā)和形成蒸汽氣泡222的趨勢將會隨著真空壓力增大而減小。如上所述,水繞前和后部流體流通道217和218的密度驅動的循環(huán)以及熱能沿著蒸汽歧管211和管219的傳遞都是由水蒸汽驅動的。因此，通過改變真空壓力而改變液態(tài)水蒸發(fā)的趨勢，可以允許控制熱能從太陽能收集器組件202移除的速率，以及熱能從光伏元件205移除的速率，因此可以允許控制太陽能收集器組件202和光伏元件205的溫度。
[0701]另外，前部流體流通道217中的水221開始滾動沸騰所處的溫度將隨著真空壓力增大而增大，并且將隨著真空壓力減小而減小。因此，在熱傳遞元件204內的真空壓力改變的例子中，可以改變前部流體流通道217中的水221開始滾動沸騰所處的溫度。
[0702]如上所述，水繞前部和后部流體流通道217和218的密度驅動的循環(huán)變得特別有力，并且當前部流體流通道217中的水221進入滾動沸騰狀態(tài)時作為熱傳遞機構變得特別高效。因此，通過改變真空壓力而改變前部流體流通道217中的水221出現(xiàn)滾動沸騰所處的溫度，可以允許控制熱能從太陽能收集器組件202和光伏元件205移除的速率，因此可以允許控制太陽能收集器組件202和光伏元件205的溫度。
[0703]在某些例子中，通過改變太陽能入射在太陽能收集器組件202上的量，以及由此改變太陽能收集器組件202吸收熱能的速率，可以控制太陽能收集器組件202的溫度。
[0704]在某些例子中，通過改變太陽能收集器組件相對于入射太陽能方向的取向，可以控制入射太陽能的量。這可以利用驅動機構來實施，該驅動機構能夠使太陽能收集器組件繞一個或多個軸線旋轉。
[0705]在某些例子中，利用在入射太陽能的路徑中的可調節(jié)式光攔截或阻擋機構，可以控制入射太陽能的量。在某些例子中，可以使用各種過濾器、百葉窗、阻擋件等。在某些例子中，這些可調節(jié)式光攔截或阻擋機構可以包括物理裝置。在某些例子中，這些可調節(jié)式光攔截或阻擋機構可以包括具有電控光學特性的裝置，例如液晶。
[0706]在要控制太陽能收集器組件和/或光伏元件的溫度的例子中，與溫度控制機構一起，可以設有溫度傳感器和溫度控制器，該溫度控制機構被布置成執(zhí)行以上所述的控制溫度的方法中的一個、一些或全部方法。
[0707]溫度傳感器被布置成測量太陽能收集器組件的溫度并且將該溫度值提供給溫度控制器。然后，溫度控制器可以以合適的方式操作溫度控制機構，以將太陽能收集器組件的溫度控制為期望的值。
[0708]對于要控制光伏元件的溫度的例子，可以設有溫度傳感器，該溫度傳感器被布置成測量光伏元件的溫度并且將該溫度值提供給溫度控制器。這可以是被布置成測量太陽能收集器組件的溫度的溫度傳感器之外的，或者是代替被布置成測量太陽能收集器組件的溫度的溫度傳感器的。然后，溫度控制器可以以合適的方式操作溫度控制機構，以將光伏元件的溫度控制為期望的值。
[0709]在某些例子中，溫度傳感器可以設置在太陽能收集器組件的上表面上。在某些例子中，溫度傳感器可以形成在作為光伏元件的同一個半導體晶片上。
[0710]便利地，溫度控制器可以是適當?shù)鼐幊痰耐ㄓ糜嬎銠C。
[0711]在所示的第三實施例中，熱傳遞元件204被分為三個區(qū)段204c到204e，每個區(qū)段都具有單獨的熱傳遞系統(tǒng)，該熱傳遞系統(tǒng)包括多個前部和后部流體流通道217和218、蒸汽歧管211以及管219。這些單獨熱傳遞系統(tǒng)中的每個系統(tǒng)都以與上述第二實施例類似的方式操作。在其它例子中，熱傳遞元件204可以分為不同數(shù)量的區(qū)段，每個區(qū)段都具有單獨的熱傳遞系統(tǒng)。
[0712]在所示的第三實施例中，每個管219都從熱傳遞元件204的側部向外延伸，然后轉過直角，并且與管203的軸線平行地延伸，以穿過管203的端蓋220。
[0713]在其它例子中，管219可以不同地布置。在某些例子中，管219可以相互連接用以相互支撐。這可以改進對熱傳遞元件204的支撐。
[0714]在所示的第三實施例中，每個管219從相應的蒸汽歧管211的端部向外延伸。在某些例子中，管219可以從相應的蒸汽歧管211的不同部分延伸。在某些例子中，管219可以從相應的蒸汽歧管211的彼此不同的部分延伸。
[0715]在所示的第三實施例中，熱傳遞元件204的不同區(qū)段204c到204e均通過壁231分開，壁231在前部和后部片材214和215之間延伸，以在不同區(qū)段的流體流通道之間形成不透流體的密封。在其它例子中，可以采用不同的密封結構。在某些例子中，前部和后部片材214和215可以接觸以形成不透流體的密封。在某些例子中，后部片材215可以朝向平的前部片材214彎曲，以接觸前部片材214并且形成不透流體的密封。在某些例子中，后部片材215可以通過沖壓成型。
[0716]所示的第三實施例是混合太陽能轉換器，其包括光伏元件并且被布置成將入射的太陽輻射轉換為電能和熱水兩者的輸出。在其它例子中，光伏元件可以被省略，以提供被布置成將入射的太陽輻射轉換為熱水輸出的太陽能轉換器。
[0717]可替代的收集器布置
[0718]所示的實施例均在管中采用單個基本上平的收集器組件。可以使用其它的布置。
[0719]在某些例子中，收集器組件可以是彎曲的。彎曲的收集器組件可以被布置成具有與圓柱形管同中心的彎曲外表面，收集器組件安裝在該圓柱形管中。這可以允許具有較大表面積的收集器組件裝配在特定尺寸的圓柱形管中。彎曲的收集器組件可以具有安裝在其上的彎曲的光伏元件。
[0720]某些例子可以將多個收集器組件安裝在單個管中。
[0721]某些例子可以將多個收集器組件以不同的角度安裝在單個管中。在收集器組件和管固定的例子中，通過將不同的收集器組件在一天的不同時間以適于更加高效地收集能量的角度布置，這可以允許提高收集器的效率。
[0722]在某些例子中，反射鏡和/或透鏡可以與混合太陽能轉換器相關聯(lián)，以將入射太陽能引導或聚焦到收集器組件上。這樣的反射鏡可以是平的或彎曲的。這樣的反射鏡和/或透鏡可以是固定的或可動的。在某些例子中，可動的反射鏡或透鏡可以被布置成追蹤太陽。
[0723]在某些例子中，透明管可以結合透鏡以將入射太陽能引導或聚焦到收集器組件上。在某些例子中，透明管可以結合菲涅耳透鏡。
[0724]可替代的管布置
[0725]圖22示出了透明管的可選布置。在這個布置中，透明管由具有第一玻璃端蓋41和第二玻璃端蓋42的圓柱形玻璃管40形成。
[0726]第一和第二端蓋41和42各自具有沿著圓柱形玻璃管40的軸線向內延伸的相應的中心插口 43和44。在這個布置中，熱傳遞元件4在每個端部處具有軸承45。每個軸承45裝配在插口 43和44之一上，以將太陽能收集器組件2可旋轉地支撐在透明管3中。在所示的布置中，太陽能收集器組件2在兩個端部處由軸承45支撐，而不通過圓柱形管13支撐或者不是完全通過圓柱形管13支撐。
[0727]端蓋42的插口 44在管3的與熱交換組件6相鄰的端部處具有中心通孔46，以允許熱傳遞元件4的管13到達熱交換組件6。與熱交換組件6相鄰的端蓋42還具有電導體47，該電導體穿過端蓋42，以將由光伏元件5產(chǎn)生的電能輸送離開太陽能收集器組件2。
[0728]在這個布置中，太陽能收集器組件2可以在圓柱形玻璃管40內獨立于圓柱形玻璃管40進行旋轉，以適應于其安裝所處的位置的地形，從而使太陽能收集器組件2最大化地暴露于入射的太陽輻射。
[0729]在某些例子中，圓柱形管13可以通過旋轉密封件或接頭連接到熱交換組件6，以允許太陽能收集器組件2在圓柱形玻璃管40內獨立于熱交換組件6進行旋轉。
[0730]在圖22所示的布置中，可替代的透明管示出為與根據(jù)第一實施例的太陽能收集器組件2結合。所示的可選透明管還可以與根據(jù)其它實施例的太陽能收集器組件結合。
[0731]太陽跟蹤
[0732]上述實施例是將入射的太陽輻射轉換為可用的電能和/或熱能的太陽能轉換器。
[0733]在某些例子中，太陽能轉換器的收集器組件可以被布置成改變它們的取向，以跟隨太陽跨過天空的視動(apparent movement)或者追蹤太陽。由于眾所周知的幾何結構原因，這可以增加太陽輻射能量入射到收集器組件上的量，并且由此可以增加產(chǎn)生的可用的電能和/或熱能的量。
[0734]圖23示出了太陽能轉換器300的大致視圖，其被布置成能夠改變取向以追蹤太陽。
[0735]太陽能轉換器300包括密封的透明管301，該透明管包括太陽能收集器組件302并且安裝到熱交換組件303。太陽能轉換器300可以是根據(jù)本文所公開的實施例中任一個實施例的太陽能轉換器。太陽追蹤布置可以添加到任一個實施例。
[0736]在圖23的例子中，密封的透明管301是圓柱形的并且具有軸線304。密封的透明管301安裝成用以與安裝在管301內的太陽能收集器組件302 —起繞軸線304旋轉。驅動馬達305被布置成通過傳動機構306可旋轉地驅動管301。在所示的例子中，傳動機構306是齒輪和鏈傳動機構。
[0737]通過根據(jù)時間和日期選擇性地操作驅動馬達305，當太陽的視位(apparentposition)由于地球的旋轉而改變時，密封的透明管301和太陽能收集器組件302可以旋轉以跟隨太陽。
[0738]增加這樣的太陽能跟蹤驅動系統(tǒng)可以使太陽能收集器組件收集的能量的量增加大約20%。
[0739]在圖24的例子中，多個太陽能轉換器300安裝以形成陣列307。每個太陽能轉換器300包括密封的透明管301，該透明管包括太陽能收集器組件302并且安裝到熱交換組件303。每個密封的透明管301安裝成用以與安裝在管301內的太陽能收集器組件302 —起繞軸線304旋轉。透明管302安裝在陣列310上，使得它們各自的旋轉軸線304是平行的。
[0740]驅動馬達311被布置成通過傳動機構312可旋轉地同步驅動陣列310的管301。在所示的例子中，傳動機構312是齒輪和鏈傳動機構。
[0741]陣列310安裝在轉臺313上，用以繞與軸線304垂直的軸線314旋轉。驅動馬達315被布置成通過傳動機構316可旋轉地驅動轉臺313。在所示的例子中，傳動機構316是齒輪傳動機構。
[0742]通過根據(jù)時間和日期選擇性地操作驅動馬達305和315，當太陽的視位由于地球的旋轉而改變時，陣列310的密封的透明管301和太陽能收集器組件302可以旋轉以跟隨太陽。
[0743]增加這樣的雙軸太陽能跟蹤驅動系統(tǒng)可以使太陽能收集器組件302收集的能量的量增加最多大約48%。
[0744]在圖23和24的例子中，驅動馬達的操作應當考慮太陽能轉換器或轉換器300的位置。
[0745]在其它例子中，陣列310可以繞一個或兩個軸線旋轉以跟隨太陽。繞單個軸線的旋轉可以使收集的能量的量增加最多大約20%，而繞兩個軸線的旋轉可以使收集的能量的量增加最多大約48%。
[0746]在其它例子中，太陽能收集器組件可以安裝在管中以相對于管旋轉，驅動馬達僅僅被布置成用以可旋轉地驅動太陽能收集器組件。在這樣的例子中，應當采用不允許空氣泄漏的驅動機構，空氣泄漏將破壞管內的真空。
[0747]在其它例子中，太陽能收集器組件，或者太陽能收集器組件與管一起，可以繞與管的軸線不同的軸線旋轉。
[0748]概述
[0749]在以上的描述中，提及了不同實施例的熱傳遞元件中的水的液位。對水的液位的稱謂指的是當熱傳遞元件是冷的并且液態(tài)水基本上不包含水蒸氣氣泡時水的液位。從上述說明中應當理解，水的液位在熱傳遞元件操作期間將會隨著在液態(tài)水中形成水蒸汽氣泡和水蒸汽氣泡破裂以及隨著液態(tài)水蒸發(fā)和水蒸汽冷凝而改變。
[0750]在所示的實施例中，采用由熱傳遞控制閥分隔開的初級和次級熱交換器。如上所述，這種布置可以提供的優(yōu)點在于，防止停滯，限制太陽能收集器組件和任何附接的部件(例如光伏元件)的最大溫度，以及控制混合太陽能收集器以選擇性地使電能或可用熱能的生產(chǎn)最大化。在其它例子中，可以僅僅使用初級熱交換器，并且可以省略由熱傳遞控制閥切換的次級熱交換器的布置。
[0751]在某些例子中，替代設置次級熱交換器和熱傳遞控制閥或者除了設置次級熱交換器和熱傳遞控制閥之外，可以采用一個或多個用于控制太陽能收集器的溫度的上述布置。[0752]在所示的實施例中，熱傳遞元件可以具有從稍高于0°C到大約270°C的操作溫度范圍。在實施過程中，為了安全起見，用于家用裝置的操作溫度范圍可以被限制到最大溫度為95°C或65°C，并且符合某些地區(qū)的法律要求。在使用硅光伏元件的情況下，使發(fā)電最大化的最佳溫度范圍可以在20°C到65 °C的范圍內，或者在20 V到30°C的范圍內，或者在25 °C到30°C的范圍內。
[0753]在所示的實施例中，熱交換器通過管或通道連接到蒸汽歧管或液體通路，使得僅僅水蒸汽接觸熱交換器表面，并且冷凝以將熱傳遞到熱交換器。在其它例子中，所述或每個熱交換器可以定位成使得一些液態(tài)水接觸熱交換器。所述或每個熱交換器可以部分地浸沒在液態(tài)水中。這還將應用的是，采用工作流體代替水。
[0754]在期望的系統(tǒng)操作溫度下，或者在期望的系統(tǒng)操作溫度范圍內，初級和次級熱交換器的熱傳遞速率，即熱交換器能夠將熱能從熱傳遞元件傳遞到它們各自的操作流體的速率，可以與熱傳遞元件的熱傳遞速率匹配，即與熱傳遞元件能夠將熱能從收集器組件的等溫冷卻的表面?zhèn)鬟f到熱交換器組件的速率匹配。這可以提高效率。
[0755]在所示的實施例中，初級操作流體是待加熱的水，次級操作流體是環(huán)境(游離的)空氣。在其它例子中，次級操作流體可以是管道空氣。這可以允許次級操作流體空氣用于低水平的加熱，例如空間加熱，并且可以允許次級操作流體空氣吹過次級熱交換器，這可以增加次級熱交換器的熱損耗的速率。在其它例子中，初級操作流體可以是空氣。在其它例子中，次級操作流體可以是水。
[0756]在其它例子中，初級和/或次級操作流體可是除水和空氣之外的流體。
[0757]在所示的實施例中，采用透明管或封裝件。在其它例子中，這可以用半透明的或部分不透明的管或封裝件取代。
[0758]通常，在所有的實施例中，優(yōu)選的是使得光伏元件盡可能的薄，以確保熱傳遞元件高效冷卻光伏元件的整個厚度。這可以有助于防止在光伏元件內出現(xiàn)局部高溫熱點，熱點可能降低光伏元件的性能和可靠性。然而，在實施過程中，由于其它的原因，例如物理強度，光伏元件可能具有最小要求厚度。
[0759]在所示的實施例中，采用脫氣的蒸餾水。這可以提供的優(yōu)點在于，水蒸發(fā)的趨勢被最大化，從而通過溫差環(huán)流系統(tǒng)提高了熱傳遞的效率。溶解在水中的雜質，包括溶解的氣體，將趨于抑制水的蒸發(fā)。
[0760]在某些例子中,水可以包含蒸發(fā)加強添加劑，以增大水蒸發(fā)的趨勢。在某些實施例中，可以采用疏水性材料的顆粒，尤其是可以采用氧化鋅顆粒。疏水性分子的顆?？梢杂米鞒珊瞬课?，促進水蒸汽氣泡的形成，而不會抑制蒸發(fā)。
[0761]在所有的實施例中，成核加強結構可以僅僅添加到提升通道的表面，而不添加到返回通道。這可以促進主要或僅僅在提升通道內液態(tài)水蒸發(fā)和形成氣泡，即使當提升和返回通道中的水處于相似或相同的溫度下。合適的成核加強結構可以包括微孔和/或表面粗糙部。
[0762]在所有的實施例中，可以在將提升通道和返回通道分隔開的片材中設置孔或孔口，以允許水從返回通道傳遞到提升通道。這可以改進液態(tài)水的循環(huán)，并且提高熱傳遞的效率。
[0763]在所示的實施例中，水用作熱傳遞元件內的工作流體，以提供密度驅動的循環(huán)。在其它實施例中，可以采用其它蒸發(fā)液體、溶液或混合物。具體地，可以采用水和乙二醇的混合物，可以采用乙醇，并且可以采用乙醇和水和混合物?？梢圆捎孟喈惲黧w的混合物，其中一種流體用作用于另一種流體的成核劑。
[0764]在其它例子中，可以采用75%的水和25%的乙醇的混合物作為熱傳遞元件內的工作流體。當采用75%的水和25%的乙醇的混合物時，該混合物可以在大約22°C的溫度下開始滾動沸騰狀態(tài)。在其它實施例中，用作工作流體的水和乙醇的相對比例可以改變，以便將出現(xiàn)滾動沸騰的溫度設定為期望的溫度。
[0765]如上所述，當工作流體開始滾動沸騰時，熱傳遞機構的效果顯著增大。因此，在期望將收集器組件的冷卻表面的溫度保持在特定溫度以下的應用中，優(yōu)選的是選擇在熱傳遞裝置內預期真空壓力條件下在處于或低于所述特定溫度的溫度下開始滾動沸騰的工作流體或混合物。
[0766]在太陽能收集器組件相對于抽真空的管旋轉的例子中，必須在它們之間提供旋轉真空密封。在某些例子中，可以通過多級密封來提供旋轉真空密封。具體地，可以采用多級O形圈密封。
[0767]在采用多級O形圈密封的情況下，有利的制造方法可以形成從抽真空的管內部到抽真空管時的外部的不同級的O形圈密封。這將提供多級O形圈密封，其中密封件之間的區(qū)域初始具有與管的內部相同的真空壓力。甚至在多級O形圈密封用作旋轉真空密封時，這樣的多級O形圈密封也能夠支持管內長久的真空。
[0768]上述實施例示出和描述了單個太陽能轉換器。在實施過程中，可以采用由多個這樣的單元構成的陣列。在這樣的陣列中，每個太陽能轉換器可以具有專門的電氣逆變器?；蛘撸唤M多個太陽能轉換器可以共用共同的逆變器。
[0769]在太陽能轉換器的陣列中，優(yōu)選的是，使得初級操作流體通道作為共同歧管延伸穿過陣列的所有能量轉換器的初級熱交換器。
[0770]在太陽能轉換器的陣列中，優(yōu)選的是，相鄰的太陽能轉換器的相應的入口開口和出口開口直接連接在一起。這可以通過提供圍繞每個入口開口和出口開口的凸緣并且將相鄰太陽能轉換器的相鄰入口開口和出口開口的凸緣夾持在一起來實現(xiàn)。
[0771]在太陽能轉換器的陣列中，期望的是能夠從陣列中提出單個的太陽能轉換器以供維護，或者置換故障的轉換器，而不必從共同的歧管排出所有的流體。因此，可以在每個太陽能轉換器的初級熱交換器中設置流體切斷閥，以便在從陣列中移除相鄰的太陽能轉換器時密封入口開口或出口開口中合適的一個開口。
[0772]上述實施例包括處于抽真空的圓柱形管內的收集器組件。在某些例子中，收集器組件可以定位在沒有被抽真空的封裝件中。在某些例子中，可以采用不是圓柱形管的封裝件。
[0773]上述實施例在混合太陽能轉換器的內容中有所描述。所述的混合太陽能轉換器的不同部分可以獨立地使用。
[0774]具體地，太陽能收集器組件和熱交換組件可以用于平板裝置，而不需要用于太陽能收集器組件的單獨的抽真空透明管。這樣的平板裝置可以被抽真空，或者可以不被抽真空。
[0775]具體地，收集器組件可以用作熱收集器，以從入射的太陽輻射收集熱能，而沒有任何光伏元件安裝在收集器組件上。
[0776]太陽能轉換器的陣列可以包括光伏元件安裝在收集器組件上的混合太陽能轉換器和沒有光伏元件安裝在收集器組件上的熱太陽能轉換器兩者。這樣的陣列可以用來加熱水，其中混合太陽能轉換器將水加熱到中間溫度，熱太陽能轉換器將水從中間溫度加熱到高的溫度。不具有光伏元件的熱太陽能轉換器可以在比混合太陽能轉換器高的溫度下操作，原因是它們不具有經(jīng)受熱退化的任何光伏元件。
[0777]在某些例子中，收集器組件可以用作熱收集器，以加熱工業(yè)或家用應用中的空氣或水。在某些例子中，收集器組件可以用作熱收集器，以在脫鹽或水凈化應用中加熱水。
[0778]具體地，熱交換組件可以單獨地用于太陽能熱收集器，而不具有光伏元件和/或不具有熱傳遞元件。這可以允許解決停滯的問題。
[0779]具體地，熱傳遞元件可以提供能夠用于其它熱傳遞應用的密度驅動的熱傳遞機構。
[0780]具體地，熱傳遞元件可以提供能夠用于其它應用的等溫冷卻表面。
[0781 ] 具體地，等溫冷卻表面可以是彎曲的。這可以允許彎曲對象更加有效地冷卻。
[0782]在一個實施例中，熱傳遞元件可以用來冷卻例如計算機中的電路。
[0783]如果熱傳遞元件用于其它應用并且不與光伏元件結合，那么熱傳遞元件可以在較寬的溫度范圍下操作。在一個實施例中，利用水作為工作流體的熱傳遞元件可以在最多280°C的溫度下操作。在其它例子中，其它流體可以用作工作流體。在高溫應用的一個實施例中，鈉可以用作熱傳遞元件內的工作流體。
[0784]在某些例子中，熱傳遞元件可以取代一個或兩個熱交換器而將熱傳遞到一個或多個電熱發(fā)電機。這可以增加生成的電能的量。具體地，熱傳遞元件可以將熱傳遞到斯特林發(fā)動機。
[0785]在所示的實施例中，在熱傳遞元件中采用壓力為大約10_3mbar的真空?？梢圆捎幂^高或較低的壓力。通常，期望的是，使用較低的真空壓力將提高混合太陽能轉換器的性能。在某些例子中，可以采用10_2mbar或更低的真空壓力。在某些例子中，可以采用為ICT6Inbar或lCT8mbar的真空壓力。
[0786]10_3mbar的真空壓力通常是簡單真空泵能夠提供的最小壓力，從而這種真空壓力是方便的，原因是所需要的真空泵是易于獲得的。由于提供較低真空壓力的成本，而使得使用這種真空壓力在混合太陽能轉換器的商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)中在經(jīng)濟上可以是有利的。在其它實施例中，可以采用較高或較低的真空壓力。
[0787]在所示的實施例中，混合太陽能轉換器具有屋頂和/或壁安裝支架。在其它實施例中，可以采用不同的安裝方法和部件。
[0788]上述說明描述了三個實施例。所有的實施例都是緊密相關的，相對于一個實施例公開的替代形式、解釋和優(yōu)點通常可以以類似的方式應用于其它的實施例。具體地，一個實施例的元件可以用于其它的實施例，在實施例之間類似的元件可以互換。
[0789]上述說明使用相對位置術語，例如上和下，以及前和后。在附圖中為了清楚起見使用了參考部分的相對位置，這不應當看作是限制本發(fā)明的實施例的部件在制造或使用期間的取向和/或位置。
[0790]本領域的技術人員將會知道，雖然說明書已經(jīng)描述了被認為是最佳模式的實施例，并且描述了執(zhí)行本發(fā)明的合適的其它模式，但是本發(fā)明不應當限于優(yōu)選實施例的這種說明中公開的特定設備構造或方法步驟。應當理解，可以對本文進行各種修改，可以以各種形式和例子實施本文所公開的主題，各種教導可以應用于多種應用，本文僅僅描述了其中的一些。以下的權利要求將要求保護落在本發(fā)明的真實范圍內的任何和所有的應用、修改和變化。本領域的技術人員將會認識到，本發(fā)明具有寬泛的應用范圍，在不脫離所附權利要求限定的發(fā)明概念的情況下，各實施例可以進行寬范圍的修改。
【權利要求】
1.一種熱傳遞裝置，其包括: 流體流構件，其在第一表面和第二表面之間延伸，所述流體流構件的至少一部分相對于水平傾斜； 所述流體流構件部分地填充有液體并且被布置成使得所述第一表面與所述流體流構件的相對于水平傾斜且容納液體的至少第一部分中的液體熱接觸；以及 所述流體流構件的第一部分被分為第一流體流通道和第二流體流通道，所述第一流體流通道和所述第二流體流通道被布置成使得，與所述第二流體流通道中的液體相比，所述第一流體流通道中的液體與所述第一表面更好地熱接觸； 其中所述流體流構件的在液體表面上方的部分被至少部分地抽真空； 由此，當所述第一表面比所述第二表面熱時，來自所述第一表面的熱能使得所述第一流體流通道中的液體蒸發(fā)，蒸汽穿過所述第一流體流通道中的液體而行進到液體的表面，使得液體繞所述第一流體流通道和所述第二流體流通道循環(huán)； 蒸汽從液體的表面行進到所述第二表面，并且在所述第二表面處冷凝；并且 冷凝的液體從所述第二表面返回到所述流體流構件的第一部分； 由此熱能從所述第一表面?zhèn)鬟f到所述第二表面。
2.根據(jù)權利要求1所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道比所述第二流體流通道更靠近所述第一表面。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道的至少一部分位于所述第一表面和所述第二流 體流通道之間。
4.根據(jù)權利要求3所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道位于所述第一表面和所述第二流體流通道之間。
5.如前述權利要求中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道和第二流體流通道具有由周邊界定的區(qū)段，所述第一流體流通道的與所述第一表面熱接觸的周邊的比例大于所述第二流體流通道的與所述第一表面熱接觸的周邊的比例。
6.如前述權利要求中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道的橫截面積與所述第二流體流通道的橫截面積相等。
7.如前述權利要求中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道在比所述第二流體流通道大的面積上與所述第一表面熱接觸。
8.如前述權利要求中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述流體流構件的第一部分相對于水平傾斜直到90°的角度。
9.如前述權利要求中任一項所述的熱傳遞裝置，其中與所述第一表面熱接觸的所述第一流體流通道的至少一個表面的至少一部分包括布置成促進蒸汽氣泡成核的特征。
10.如前述權利要求中任一項所述的熱傳遞裝置，其中與所述第一表面熱接觸的所述第一流體流通道的至少一個表面的至少一部分具有適于促進蒸汽氣泡成核的表面紋理。
11.根據(jù)權利要求10所述的熱傳遞裝置，其中至少一個表面的所述部分具有粗糙化的表面紋理。
12.根據(jù)權利要求11所述的熱傳遞裝置，其中所述粗糙化的表面紋理由焊料層提供。
13.如前述權利要求中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述流體流構件的所述第一部分分為多個第一流體流通道。
14.根據(jù)權利要求13所述的熱傳遞裝置，其中所述流體流構件的所述第一部分分為多個第一流體流通道和多個第二流體流通道。
15.根據(jù)權利要求14所述的熱傳遞裝置，其中所述多個第一流體流通道的數(shù)量與所述多個第二流體流通道的數(shù)量相同。
16.根據(jù)權利要求14或15所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道和第二流體流通道并排定位，且第一流體流通道和第二流體流通道交錯。
17.如前述權利要求中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述或每個第一流體流通道和第二流體流通道具有上端部和下端部，并且所述第一流體流通道和第二流體流通道的下端部連接在一起。
18.如前述權利要求中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述或每個第一流體流通道和第二流體流通道具有上端部和下端部，并且所述第一流體流通道和第二流體流通道的上端部連接在一起。
19.根據(jù)權利要求18所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道和第二流體流通道的所述上端部通過歧管連接在一起。
20.根據(jù)權利要求19所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道和第二流體流通道的所述上端部通過蒸汽歧管連接在一起。
21.根據(jù)權利要求20所述的熱傳遞裝置，其中從所述液體的表面行進到所述第二表面的蒸汽穿過所述歧管。
22.根據(jù)權利要求21所述的熱傳遞裝置，其中從所述第二表面返回到所述流體流構件的所述第一部分 的冷凝的液體穿過所述歧管。
23.如前述權利要求中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述液體包括水。
24.根據(jù)權利要求1至22中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述液體包括乙醇。
25.如前述權利要求中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述液體包括水和乙醇的混合物。
26.根據(jù)權利要求25所述的熱傳遞裝置，其中所述混合物包括直到25%的乙醇。
27.如前述權利要求中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述第二表面位于所述第一表面上方，使得所述冷凝的液體通過重力從所述第二表面返回到所述流體流構件的第一部分。
28.如前述權利要求中任一項所述的熱傳遞裝置，其中與所述第一表面熱接觸的所述第一流體流通道的表面的至少一部分具有凹入的表面輪廓。
29.根據(jù)權利要求28所述的熱傳遞裝置，其中所述凹入的表面輪廓包括規(guī)則的凹坑陣列。
30.根據(jù)權利要求29所述的熱傳遞裝置，其中所述規(guī)則的凹坑陣列包括布置成行的凹坑，各行通過沒有凹坑的平帶分隔開。
31.如前述權利要求中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道和第二流體流通道位于間隔開的第一板和第二板之間。
32.根據(jù)權利要求31所述的熱傳遞裝置，其中所述第一板與所述第一表面熱接觸并且形成所述或每個第一流體流通道的表面。
33.根據(jù)權利要求32所述的熱傳遞裝置，其中存在多個第一流體流通道和多個第二流體流通道，所述多個第一流體流通道和多個第二流體流通道并排設置，并且第一流體流通道和第二流體流通道交替地布置，每個第一流體流通道通過分隔件與相鄰的第二流體流通道分隔開，所述分隔件在所述第一板和所述第二板之間延伸且附接到所述第一板和所述第二板。
34.根據(jù)權利要求33所述的熱傳遞裝置，其中所述第一板具有凹入的表面輪廓，所述凹入的表面輪廓包括布置成行的規(guī)則的凹坑陣列，各行通過沒有凹坑的平帶分隔開，并且每個分隔件在位于平帶之一中的位置處附接到所述第一板。
35.根據(jù)權利要求34所述的熱傳遞裝置，其中每個分隔件的在所述第一板和所述第二板之間延伸的所述部分是基本上平的。
36.根據(jù)權利要求34或35所述的熱傳遞裝置，其中多個所述分隔件由第三板形成。
37.根據(jù)權利要求36所述的熱傳遞裝置，其中所有的所述分隔件由單個第三板形成。
38.根據(jù)權利要求36或37所述的熱傳遞裝置，其中所述第三板是波紋形的。
39.根據(jù)權利要求31至38中任一項所述的熱傳遞裝置，其中每個所述板包括金屬或金屬合金材料。
40.根據(jù)權利要求39所述的熱傳遞裝置，其中每個所述板包括低碳鋼。
41.根據(jù)權利要求40所述的熱傳遞裝置，其中每個所述板包括鍍錫低碳鋼。
42.根據(jù)權利要求31至38中任一項所述的熱傳遞裝置，其中這些板通過結合技術而結合在一起，所述結合技術包括以下中的至少一種:釬焊；點焊；輥焊； 和粘合劑。
43.根據(jù)權利要求42所述的熱傳遞裝置，其中這些板通過焊點結合在一起，并且形成每個第一流體流通道的表面的所述第一板的至少一部分涂覆有焊料。
44.如前述權利要求中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述熱傳遞裝置包括大體剛性的導熱結構。
45.如前述權利要求中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述流體流構件的在所述液體表面上方的部分處于40mbar或更小的壓力下。
46.根據(jù)權利要求45所述的熱傳遞裝置，其中所述流體流構件的在所述液體表面上方的部分處于2mbar或更小的壓力下。
47.根據(jù)權利要求46所述的熱傳遞裝置，其中所述流體流構件的在所述液體表面上方的部分處于Imbar或更小的壓力下。
48.根據(jù)權利要求47所述的熱傳遞裝置，其中所述流體流構件的在所述液體表面上方的部分處于10_2mbar或更小的壓力下。
49.根據(jù)權利要求48所述的熱傳遞裝置，其中所述流體流構件的在所述液體表面上方的部分處于10_3mbar或更小的壓力下。
50.根據(jù)權利要求49所述的熱傳遞裝置，其中所述流體流構件的在所述液體表面上方的部分處于10_6mbar或更小的壓力下。
51.一種熱傳遞裝置，其包括: 第一流體流通道，其相對于水平傾斜并且容納液體； 第二流體流通道，其連接到所述第一流體流通道并且容納液體；以及 第一表面，其與所述第一流體流通道中的液體熱接觸； 其中來自所述第一表面的熱能使得所述第一流體流通道中的液體蒸發(fā)；蒸汽沿著所述第一流體流通道向上行進；并且 蒸汽將液體流從所述第二流體流通道驅動到所述第一流體流通道，并且沿著所述第一流體流通道向上驅動； 由此熱能被傳遞離開所述第一表面。
52.根據(jù)權利要求51所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道比所述第二流體流通道更靠近所述第一表面。
53.根據(jù)權利要求51或52所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道的至少一部分位于所述第一表面和所述第二流體流通道之間。
54.根據(jù)權利要求53所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道位于所述第一表面和所述第二流體流通道之間。
55.根據(jù)權利要求51至54中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道和第二流體流通道具有由周邊界定的區(qū)段，所述第一流體流通道的與所述第一表面熱接觸的周邊的比例大于所述第二流體流通道的與所述第一表面熱接觸的周邊的比例。
56.根據(jù)權利要求51至55中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道的橫截面積與所述第二流體流通道的橫截面積相等。
57.根據(jù)權利要求51至56中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道的橫截面積與所述第二流體流通道的橫截面積相等。
58.根據(jù)權利要求51至57中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道在比所述第二流體流通道大的面積上與所述第一表面熱接觸。
59.根據(jù)權利要求51至 57中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道相對于水平傾斜直到90°的角度。
60.根據(jù)權利要求51至59中任一項所述的熱傳遞裝置，其中與所述第一表面熱接觸的所述第一流體流通道的至少一個表面的至少一部分包括布置成促進蒸汽氣泡成核的特征。
61.根據(jù)權利要求51至60中任一項所述的熱傳遞裝置，其中與所述第一表面熱接觸的所述第一流體流通道的至少一個表面的至少一部分具有適于促進蒸汽氣泡成核的表面紋理。
62.根據(jù)權利要求61所述的熱傳遞裝置，其中至少一個表面的所述部分具有粗糙化的表面紋理。
63.根據(jù)權利要求62所述的熱傳遞裝置，其中所述粗糙化的表面紋理由焊料層提供。
64.根據(jù)權利要求51至63中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述熱傳遞裝置包括多個第一流體流通道。
65.根據(jù)權利要求64所述的熱傳遞裝置，其中所述熱傳遞裝置包括多個第一流體流通道和多個第二流體流通道。
66.根據(jù)權利要求65所述的熱傳遞裝置，其中所述多個第一流體流通道的數(shù)量與所述多個第二流體流通道的數(shù)量相同。
67.根據(jù)權利要求66或66所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道和第二流體流通道并排定位，且第一流體流通道和第二流體流通道交錯。
68.根據(jù)權利要求51至67中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述或每個第一流體流通道和第二流體流通道具有上端部和下端部，并且所述第一流體流通道和第二流體流通道的下端部連接在一起。
69.根據(jù)權利要求51至68中任一項所述的熱傳遞裝置，其還包括: 第二表面； 至少一個蒸汽通道，其將所述第一流體流通道和第二流體流通道連接到所述第二表面； 由此，當所述第一表面比所述第二表面熱時，蒸汽從液體表面到所述第二表面行進通過所述蒸汽通道，并且在所述第二表面處冷凝；并且 冷凝的液體從所述第二表面返回到所述第一流體流通道和第二流體流通道； 由此熱能離開所述第一表面而被傳遞到所述第二表面。
70.根據(jù)權利要求69所述的熱傳遞裝置，其中所述或每個第一流體流通道和第二流體流通道具有上端部和下端部，并且所述第一流體流通道和第二流體流通道的上端部連接在一起。
71.根據(jù)權利要求70所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道和第二流體流通道的所述上端部通過歧管連接在一起。
72.根據(jù)權利要求71所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道和第二流體流通道的所述上端部通過蒸汽歧管連接在一起。
73.根據(jù)權利要求72所述的熱傳遞裝置，其中從所述液體的表面行進到所述第二表面的蒸汽穿過所述歧管。
74.根據(jù)權利要求73所述的熱傳遞裝置，其中從所述第二表面返回到所述流體流構件的所述第一部分的冷凝的液體穿過所述歧管。
75.根據(jù)權利要求51至74中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述液體包括水。
76.根據(jù)權利要求51至74中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述液體包括乙醇。
77.根據(jù)權利要求51至76中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述液體包括水和乙醇的混合物。
78.根據(jù)權利要求77所述的熱傳遞裝置，其中所述混合物包括直到25%的乙醇。
79.根據(jù)權利要求51至78中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述第二表面位于所述第一表面上方，使得所述冷凝的液體通過重力從所述第二表面返回到所述流體流構件的第一部分。
80.根據(jù)權利要求51至79中任一項所述的熱傳遞裝置，其中與所述第一表面熱接觸的所述第一流體流通道的表面的至少一部分具有凹入的表面輪廓。
81.根據(jù)權利要求80所述的熱傳遞裝置，其中所述凹入的表面輪廓包括規(guī)則的凹坑陣列。
82.根據(jù)權利要求81所述的熱傳遞裝置，其中所述規(guī)則的凹坑陣列包括布置成行的凹坑，各行通過沒有凹坑的平帶分隔開。
83.根據(jù)權利要求51至82中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道和第二流體流通道位于間隔開的第一板和第二板之間。
84.根據(jù)權利要求83所述的熱傳遞裝置，其中所述第一板與所述第一表面熱接觸并且形成所述或每個第一流體流通道的表面。
85.根據(jù)權利要求84所述的熱傳遞裝置，其中存在多個第一流體流通道和多個第二流體流通道，所述多個第一流體流通道和多個第二流體流通道并排設置，并且第一流體流通道和第二流體流通道交錯地布置，每個第一流體流通道通過分隔件與相鄰的第二流體流通道分隔開，所述分隔件在所述第一板和所述第二板之間延伸且附接到所述第一板和所述第二板。
86.根據(jù)權利要求85所述的熱傳遞裝置，其中所述第一板具有凹入的表面輪廓，所述凹入的表面輪廓包括布置成行的規(guī)則的凹坑陣列，各行通過沒有凹坑的平帶分隔開，并且每個分隔件在位于平帶之一中的位置處附接到所述第一板。
87.根據(jù)權利要求86所述的熱傳遞裝置，其中每個分隔件的在所述第一板和所述第二板之間延伸的所述部分是基本上平的。
88.根據(jù)權利要求86或87所述的熱傳遞裝置，其中多個所述分隔件由第三板形成。
89.根據(jù)權利要求88所述的熱傳遞裝置，其中所有的所述分隔件由單個第三板形成。
90.根據(jù)權利要求88或89所述的熱傳遞裝置，其中所述第三板是波紋形的。
91.根據(jù)權利要求83至90中任一項所述的熱傳遞裝置，其中每個所述板包括金屬或金屬合金材料。
92.根據(jù)權利要求91所述的熱傳遞裝置，其中每個所述板包括低碳鋼。
93.根據(jù)權利要求92所述的熱傳遞裝置，其中每個所述板包括鍍錫低碳鋼。
94.根據(jù)權利要求83至93中任一項所述的熱傳遞裝置，其中這些板通過結合技術而結合在一起，所述結合技術包括以下中的至少一種:釬焊；點焊；輥焊；和粘合劑。
95.根據(jù)權利要求94所述的熱傳遞裝置，其中這些板通過焊點結合在一起，并且形成每個第一流體流通道的表面的所述第一板的至少一部分涂覆有焊料。
96.根據(jù)權利要求51至95中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述熱傳遞裝置包括大體剛性的導熱結構。
97.根據(jù)權利要求51至96中任一項所述的熱傳遞裝置，其中在所述液體上方的所述熱傳遞裝置至少部分地被抽真空。
98.根據(jù)權利要求97所述的熱傳遞裝置，其中在所述液體上方的所述熱傳遞裝置處于40mbar或更小的壓力下。
99.根據(jù)權利要求98所述的熱傳遞裝置，其中在所述液體上方的所述熱傳遞裝置處于2mbar或更小的壓力下。
100.根據(jù)權利要求99所述的熱傳遞裝置，其中在所述液體上方的所述熱傳遞裝置處于Imbar或更小的壓力下。
101.根據(jù)權利要求100所述的熱傳遞裝置，其中在所述液體上方的所述熱傳遞裝置處于10_2mbar或更小的壓力下。
102.根據(jù)權利要求101所述的熱傳遞裝置，其中在所述液體上方的所述熱傳遞裝置處于10_3mbar或更小的壓力下。
103.根據(jù)權利要求102所述的熱傳遞裝置，其中在所述液體上方的所述熱傳遞裝置處于10_6mbar或更小的壓力下。
104.一種熱傳遞裝置，其包括: 第一表面； 第二表面；液體貯存器，其與所述第一表面熱接觸并且容納液體；以及 管，其將所述液體貯存器連接到所述第二表面； 其中所述液體貯存器包括相對于水平傾斜且容納液體的第一流體流通道和連接到所述第一流體流通道且容納液體的第二流體流通道； 所述第一表面與所述第一流體流通道中的液體熱接觸；并且 所述管的至少一部分被至少部分地抽真空； 由此，當所述第一表面比所述第二表面熱時，來自所述第一表面的熱能使得所述第一流體流通道中的液體蒸發(fā)； 蒸汽沿著所述第一流體流通道向上行進且穿過所述管，并且在所述第二表面處冷凝；蒸汽將液體流從所述第二流體流通道驅動到所述第一流體流通道，并且沿著所述第一流體流通道向上驅動；并且 冷凝的液體從所述第二表面返回到所述液體貯存器； 由此熱能離開所述第一表面而被傳遞到所述第二表面。
105.根據(jù)權利要求104所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道比所述第二流體流通道更靠近所述第一表面。
106.根據(jù)權利要求104或105所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道的至少一部分位于所述第一表面和所述第二流體流通道之間。
107.根據(jù)權利要求106所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道位于所述第一表面和所述第二流體流通道之間。
108.根據(jù)權利要求104 至107中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道和第二流體流通道具有由周邊界定的區(qū)段，所述第一流體流通道的與所述第一表面熱接觸的周邊的比例大于所述第二流體流通道的與所述第一表面熱接觸的周邊的比例。
109.根據(jù)權利要求104至108中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道的橫截面積與所述第二流體流通道的橫截面積相等。
110.根據(jù)權利要求104至109中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道在比所述第二流體流通道大的面積上與所述第一表面熱接觸。
111.根據(jù)權利要求104至110中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道相對于水平傾斜直到90°的角度。
112.根據(jù)權利要求104至111中任一項所述的熱傳遞裝置，其中與所述第一表面熱接觸的所述第一流體流通道的至少一個表面的至少一部分包括布置成促進蒸汽氣泡成核的特征。
113.根據(jù)權利要求104至112中任一項所述的熱傳遞裝置，其中與所述第一表面熱接觸的所述第一流體流通道的至少一個表面的至少一部分具有適于促進蒸汽氣泡成核的表面紋理。
114.根據(jù)權利要求113所述的熱傳遞裝置，其中至少一個表面的所述部分具有粗糙化的表面紋理。
115.根據(jù)權利要求114所述的熱傳遞裝置，其中所述粗糙化的表面紋理由焊料層提供。
116.根據(jù)權利要求104至115中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述液體貯存器包括多個第一流體流通道。
117.根據(jù)權利要求116所述的熱傳遞裝置，其中所述流體流構件的所述第一部分分為多個第一流體流通道和多個第二流體流通道。
118.根據(jù)權利要求117所述的熱傳遞裝置，其中所述多個第一流體流通道的數(shù)量與所述多個第二流體流通道的數(shù)量相同。
119.根據(jù)權利要求117或118所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道和第二流體流通道并排定位，且第一流體流通道和第二流體流通道交替地設置。
120.根據(jù)權利要求104至119中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述或每個第一流體流通道和第二流體流通道具有上端部和下端部，并且所述第一流體流通道和第二流體流通道的下端部連接在一起。
121.根據(jù)權利要求104至120中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述或每個第一流體流通道和第二流體流通道具有上端部和下端部，并且所述第一流體流通道和第二流體流通道的上端部連接在一起。
122.根據(jù)權利要求121所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道和第二流體流通道的所述上端部通過歧管連接在一起。
123.根據(jù)權利要求122所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道和第二流體流通道的所述上端部通過蒸汽歧管連接在一起。
124.根據(jù)權利要求123所述的熱傳遞裝置，其中從所述液體的表面行進到所述第二表面的蒸汽穿過所述歧管。
125.根據(jù)權利要求124所述的熱傳遞裝置，其中從所述第二表面返回到所述流體流構件的所述第一部分的冷凝的液體穿過所述歧管。
126.根據(jù)權利要求125所述的熱傳遞裝置，其中所述液體包括水。
127.根據(jù)權利要求104至126中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述液體包括乙醇。
128.根據(jù)權利要求104至127中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述液體包括水和乙醇的混合物。
129.根據(jù)權利要求128所述的熱傳遞裝置，其中所述混合物包括直到25%的乙醇。
130.根據(jù)權利要求104至129中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述第二表面位于所述第一表面上方，使得所述冷凝的液體通過重力從所述第二表面返回到所述流體流構件的第一部分。
131.根據(jù)權利要求104至130中任一項所述的熱傳遞裝置，其中與所述第一表面熱接觸的所述第一流體流通道的表面的至少一部分具有凹入的表面輪廓。
132.根據(jù)權利要求131所述的熱傳遞裝置，其中所述凹入的表面輪廓包括規(guī)則的凹坑陣列。
133.根據(jù)權利要求132所述的熱傳遞裝置，其中所述規(guī)則的凹坑陣列包括布置成行的凹坑，各行通過沒有凹坑的平帶分隔開。
134.根據(jù)權利要求104至133中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述第一流體流通道和第二流體流通道位于間隔開的第一板和第二板之間。
135.根據(jù)權利要求134所述的熱傳遞裝置，其中所述第一板與所述第一表面熱接觸并且形成所述或每個第一流體流通道的表面。
136.根據(jù)權利要求135所述的熱傳遞裝置，其中存在多個第一流體流通道和多個第二流體流通道，所述多個第一流體流通道和多個第二流體流通道并排設置，并且第一流體流通道和第二流體流通道交替地布置，每個第一流體流通道通過分隔件與相鄰的第二流體流通道分隔開，所述分隔件在所述第一板和所述第二板之間延伸且附接到所述第一板和所述第二板。
137.根據(jù)權利要求136所述的熱傳遞裝置，其中所述第一板具有凹入的表面輪廓，所述凹入的表面輪廓包括布置成行的規(guī)則的凹坑陣列，各行通過沒有凹坑的平帶分隔開，并且每個分隔件在位于平帶之一中的位置處附接到所述第一板。
138.根據(jù)權利要求137所述的熱傳遞裝置，其中每個分隔件的在所述第一板和所述第二板之間延伸的所述部分是基本上平的。
139.根據(jù)權利要求137或138所述的熱傳遞裝置，其中多個所述分隔件由第三板形成。
140.根據(jù)權利要求139所述的熱傳遞裝置，其中所有的所述分隔件由單個第三板形成。
141.根據(jù)權利要求139或140所述的熱傳遞裝置，其中所述第三板是波紋形的。
142.根據(jù)權利要求134至141中任一項所述的熱傳遞裝置，其中每個所述板包括金屬或金屬合金材料。
143.根據(jù)權利要求142所述的熱傳遞裝置，其中每個所述板包括低碳鋼。
144.根據(jù)權利要求143所述的熱傳遞裝置，其中每個所述板包括鍍錫低碳鋼。
145.根據(jù)權利要求134至14 4中任一項所述的熱傳遞裝置，其中這些板通過結合技術而結合在一起，所述結合技術包括以下中的至少一種:釬焊；點焊；輥焊；和粘合劑。
146.根據(jù)權利要求145所述的熱傳遞裝置，其中這些板通過焊點附接在一起，并且形成每個第一流體流通道的表面的所述第一板的至少一部分涂覆有焊料。
147.根據(jù)權利要求104至146中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述熱傳遞裝置包括大體剛性的導熱結構。
148.根據(jù)權利要求104至147中任一項所述的熱傳遞裝置,其中所述管處于40mbar或更小的壓力下。
149.根據(jù)權利要求148所述的熱傳遞裝置，其中所述管處于2mbar或更小的壓力下。
150.根據(jù)權利要求149所述的熱傳遞裝置，，其中所述管處于Imbar或更小的壓力下。
151.根據(jù)權利要求150所述的熱傳遞裝置，，其中所述管處于10_2mbar或更小的壓力下。
152.根據(jù)權利要求151所述的熱傳遞裝置，，其中所述管處于10_3mbar或更小的壓力下。
153.根據(jù)權利要求152所述的熱傳遞裝置，，其中所述管處于IO-6Hibar或更小的壓力下。
154.一種熱傳遞裝置，其包括: 第一表面； 第二表面； 液體貯存器，其與所述第一表面熱接觸并且容納液體；以及 管，其將所述液體貯存器連接到所述第二表面；其中所述管的至少一部分被至少部分地抽真空； 由此，當所述第一表面比所述第二表面熱時，來自所述第一表面的熱能使得所述液體貯存器中的液體蒸發(fā)； 所述蒸汽行進通過所述管并且在所述第二表面處冷凝；并且 冷凝的液體從所述第二表面返回到所述液體貯存器； 由此熱能從所述第一表面?zhèn)鬟f到所述第二表面。
155.根據(jù)權利要求154所述的熱傳遞裝置，其中與所述第一表面熱接觸的所述流體貯存器的表面的至少一部分包括布置成促進蒸汽氣泡成核的特征。
156.根據(jù)權利要求154或155所述的熱傳遞裝置，其中與所述第一表面熱接觸的所述流體貯存器的表面的至少一部分具有適于促進蒸汽氣泡成核的表面紋理。
157.根據(jù)權利要求156所述的熱傳遞裝置，其中所述表面的所述部分具有粗糙化的表面紋理。
158.根據(jù)權利要求157所述的熱傳遞裝置，其中所述粗糙化的表面紋理由焊料層提供。
159.根據(jù)權利要求154至158中任一項所述的熱傳遞裝置，其中從所述第二表面返回到所述流體貯存器的冷凝的液體行進通過所述管。
160.根據(jù)權利要求154至159中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述液體包括水。
161.根據(jù)權利要求154至159中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述液體包括乙醇。
162.根據(jù)權利要求154至161中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述液體包括水和乙醇的混合物。
163.根據(jù)權利要求162所述的熱傳遞裝置，其中所述混合物包括直到25%的乙醇。
164.根據(jù)權利要求154至163中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述第二表面位于所述第一表面上方，使得所述冷凝的液體通過重力從所述第二表面返回到所述流體貯存器。
165.根據(jù)權利要求154至164中任一項所述的熱傳遞裝置，其中與所述第一表面熱接觸的所述流體貯存器的表面的至少一部分具有凹入的表面輪廓。
166.根據(jù)權利要求165所述的熱傳遞裝置，其中所述凹入的表面輪廓包括規(guī)則的凹坑陣列。
167.根據(jù)權利要求166所述的熱傳遞裝置，其中所述規(guī)則的凹坑陣列包括布置成行的凹坑，各行通過沒有凹坑的平帶分隔開。
168.根據(jù)權利要求154至167中任一項所述的熱傳遞裝置,其中所述管處于40mbar或更小的壓力下。
169.根據(jù)權利要求168所述的熱傳遞裝置，其中所述管處于2mbar或更小的壓力下。
170.根據(jù)權利要求169所述的熱傳遞裝置，，其中所述管處于Imbar或更小的壓力下。
171.根據(jù)權利要求170所述的熱傳遞裝置，，其中所述管處于IO-2Hibar或更小的壓力下。
172.根據(jù)權利要求171所述的熱傳遞裝置，，其中所述管處于10_3mbar或更小的壓力下。
173.根據(jù)權利要求172所述的熱傳遞裝置，，其中所述管處于IO-6Hibar或更小的壓力下。
174.根據(jù)權利要求154至173中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述熱傳遞裝置包括大體剛性的導熱結構。
175.一種熱傳遞裝置，其具有工作流體，所述工作流體能夠繞流體流路徑循環(huán)，繞所述流體流路徑的所述循環(huán)使得所述工作流體與熱源熱接觸和與熱源脫離熱接觸，所述熱傳遞裝置包括: 流體容納部分，其內部限定了工作流體流路徑； 熱源，其至少部分地與所述流體容納部分接觸； 氣體物質發(fā)生器，其至少部分地處于所述流體容納部分內，并且被布置成生成氣體或蒸汽氣泡，所述氣體或蒸汽氣泡能夠沿著所述工作流體流路徑的與所述熱源熱接觸的部分驅動所述工作流體； 其中，在使用時，被驅動的工作流體從所述熱源吸收熱且將熱傳遞離開所述熱源；并且 所述被驅動的工作流體返回到所述氣體物質發(fā)生器，以繞所述流體流路徑循環(huán)。
176.根據(jù)權利要求175所述的熱傳遞裝置，其中所述氣體物質發(fā)生器包括熱蒸汽生成表面，所述熱蒸汽生成表面被構造成至少部分地熱蒸發(fā)所述工作流體，使得在所述工作流體內生成的蒸汽氣泡沿著在所述流體容納部分內部限定的所述流體流路徑驅動所述工作流體。
177.根據(jù)權利要求176所述的熱傳遞裝置，其中所述熱源是所述氣體物質發(fā)生器的熱蒸汽生成表面。
178.根據(jù)權利要求175至177中任一項所述的熱傳遞裝置，其中在所述流體容納部分內部限定的所述流體流路徑被布置 成使得所述工作流體沿著所述工作流體流路徑的與所述熱源熱接觸的部分的驅動不會被所述被驅動的工作流體返回到所述氣體物質發(fā)生器所阻擋。
179.根據(jù)權利要求175至178中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述流體流路徑包括所述工作流體流路徑的與所述熱源熱接觸的多個部分。
180.根據(jù)權利要求175至179中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述流體流路徑包括使所述被驅動的工作流體返回到所述氣體物質發(fā)生器的多個返回部分。
181.根據(jù)權利要求175至180中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述熱傳遞裝置被構造成使得所述被驅動的工作流體以向上的方向分量沿著所述工作流體流路徑的與所述熱源接觸的部分行進，并且至少部分地在重力作用下返回到所述氣體物質發(fā)生器。
182.根據(jù)權利要求175至181中任一項所述的熱傳遞裝置，其中在所述工作流體上方的所述流體容納部分中保持至少部分真空。
183.根據(jù)權利要求175至182中任一項所述的熱傳遞裝置，其中至少部分地通過所述熱傳遞裝置的操作溫度來確定氣體物質生成的速率。
184.根據(jù)權利要求183所述的熱傳遞裝置，其中所述熱傳遞裝置被構造成使得能夠借助于改變所述工作流體上方的所述流體容納部分中的壓力水平來控制用以獲得預定氣體物質生成速率的操作溫度。
185.根據(jù)權利要求175至184中任一項所述的熱傳遞裝置，所述熱傳遞裝置還包括至少一個光伏元件，所述至少一個光伏元件具有第一光入射表面和第二熱發(fā)射表面，其中所述熱源被構造成被提供有來自所述至少一個光伏元件的熱發(fā)射表面的熱。
186.根據(jù)權利要求185所述的熱傳遞裝置，其中所述熱傳遞裝置包括多個光伏元件。
187.根據(jù)權利要求186所述的熱傳遞裝置，其中所述多個光伏元件包括在陣列中。
188.根據(jù)權利要求187所述的熱傳遞裝置，其中所述至少一個光伏元件的熱發(fā)射表面在預定區(qū)域上熱聯(lián)接到所述熱源，使得在使用時，所述熱源被構造成被提供有來自所述光伏元件陣列的所有或基本上所有的所述熱發(fā)射表面的熱。
189.根據(jù)權利要求188所述的熱傳遞裝置，其中所述熱傳遞裝置被構造成使得所述熱源在整個所述預定區(qū)域內保持基本上均勻的溫度。
190.根據(jù)權利要求175至189中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述熱傳遞裝置還包括熱交換器，所述熱交換器被構造成在使用時，所述熱交換器冷卻所述工作流體。
191.根據(jù)權利要求190所述的熱傳遞裝置，其中所述熱傳遞裝置被構造成使得在使用時，所述工作流體至少部分地熱蒸發(fā)以生成蒸汽，所述蒸汽穿過所述流體容納部分到達所述熱交換器，并且在所述熱交換器處冷凝，由此所述熱交換器冷卻所述工作流體。
192.根據(jù)權利要求191所述的熱傳遞裝置，其中所述熱傳遞裝置被構造成使得在使用時，所述熱交換器至少部分地接觸所述工作流體。
193.根據(jù)權利要求175至192中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述熱傳遞裝置的至少一部分定位在處于至少部分真空下的封裝件中。
194.根據(jù)權利要求193所述的熱傳遞裝置，其中所述封裝件為以下部件之一:圓柱形管；橢圓形管。
195.根據(jù)權利要求194所述的熱傳遞裝置，其中所述封裝件至少部分地由玻璃形成。
196.根據(jù)權利要求194或195所述的熱傳遞裝置，其中多個管安裝在太陽能收集陣列中。
197.根據(jù)權利要求196所述的熱傳遞裝置，其中所述多個管中的至少一個能夠旋轉以跟蹤入射在所述太陽能收集陣列上的光。
198.根據(jù)權利要求197所述的熱傳遞裝置，其中所述多個管能夠旋轉以跟蹤入射在所述太陽能收集陣列上的光。
199.根據(jù)權利要求175至198中任一項所述的熱傳遞裝置，其中所述熱傳遞裝置包括大體剛性的導熱結構。
200.一種能量發(fā)生器，其包括:根據(jù)前述權利要求中任一項所述的熱傳遞裝置；以及至少一個光伏元件，所述能量發(fā)生器具有電力輸出和加熱的流體輸出。
201.—種基本上參考附圖所示或所描述的熱傳遞裝置。
【文檔編號】F24J2/32GK103548256SQ201280024142
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年3月21日 優(yōu)先權日:2011年3月21日
【發(fā)明者】R.波伊勒, C.威廉斯, N.科丁頓 申請人:內基德能源有限公司