Концентратор солнечной энергии

1 Изобретение относится к высокотемпературной гелиотехнике и позволяет собирать и концентрировать лучистую энергию с целью преобразования ее в тепловую или электрическую. Известен концентратор солнечной энергии, содержащий опорную поверхность разборной конструкции в виде плоских панелей с отражающими поверхностями, которые при сборке образуют форму складывающегося усеченного конуса, состоящего из плоских радиальных лепестков, а с внутренней отражающей поверхности в виде колец, составленных из зеркальных фасет (см. патент РФ 2135907, F 24J 2/1,1999). Недостатком указанной конструкции концентратора солнечной энергии является его технологическая сложность при сборке и изготовлении, обусловленные выполнением конической поверхности из радиальных лепестков и внутренней отражающей поверхности из колец, составленных из зеркальных фасет, кроме того,концентрация излучений происходит в неустойчивом фокусе, ее сохранение требует строгой направленности оси концентратора к источнику излучений, что влечет за собой необходимость наличия механизмов слежения. За прототип выбрано концентрирующее устройство (см. РФ патент 2027120, F 24J 2/18, 1995), содержащее приемник, концентратор, выполненный в виде соосно расположенных усеченных конусов с разными углами полураствора, обращенных большими основаниями в сторону падающего лучистого потока, преобразователь, расположенный в фокусе со стороны меньших оснований конусов, причем обе поверхности конусов, кроме внешней периферийного конуса, выполнены зеркальными, а приемник установлен на расстоянии от концентратора по его оси и выполнен в виде сферического зеркала. При работе устройства приемник ориентируется на излучение. Сконцентрированное излучение попадает в преобразователь, при этом используется явление концентрации луча между сужающимися отражающими поверхностями при многократном переотражении. Хотя предлагаемая конструкция концентратора и обеспечивает, возможно, большую концентрацию потока излучения при небольшом числе отражений луча и малой величине отношения количества внутренних конусов к углу полураствора двух смежных сечений конусов, однако, недостатком данной конструкции является необходимость соблюдения строгой направленности к источнику излучения, что влечет за собой применение дополнительных устройств и механизмов. Кроме этого, в конусной части концентратора излучение концентрируется только до расчетной величины, ограничивая возможность увеличения концентрации, а удлинение их размеров по оси приводит к появлению обратного отражения излучений. 2 Технической задачей изобретения является повышение коэффициента концентрации при уменьшении габаритов конструкции за счет увеличения количества переотражения падающего излучения от больших площадей к меньшим и возможности его восприятия под любым углом падения. Поставленная задача достигается за счет того, что в концентраторе солнечной энергии, состоящем из приемника, концентратора, выполненного в виде соосно и с зазором между собой установленных усеченных конусов с зеркальными поверхностями и обращенных большими основаниями в сторону поступающего излучения, и преобразователя, расположенного в фокусе со стороны меньших оснований конусов, конусы концентратора сочленены с приемником солнечного излучения, выполненного в виде цилиндров, при этом конусы выполнены с равным углом полураствора и разнесены друг от друга по их оси, причем параметры зеркальной поверхности цилиндров соответствуют параметрам зеркальных поверхностей конусов. Конусы концентратора и цилиндры приемника могут быть выполнены согласно волнообразными и вогнутыми к оси устройства. Конусы концентратора и цилиндры приемника могут быть разделены по оси на сегменты. Сегменты могут быть выполнены из чистых кварцевых стекол различной плотности. Сочленение конусной части концентратора с приемником солнечного излучения и выполнение его в виде цилиндров позволяет улавливать солнечные излучения в пределах 180 угла их падения и направлять их к меньшим основаниям через переотражение от стенок конусов. Выполнение конусов с равными углами раствора и разнесение их друг от друга по оси позволяет сохранять по всей поверхности параллельность стенок конусов и создает условия перехода отражающихся излучений от больших площадей к меньшим при переотражении излучения без изменения угла отражения. Волнообразно вогнутая форма цилиндров приемника и конусов концентратора увеличивает площадь, а следовательно, и коэффициент концентрации излучений. Использование чистых кварцевых стекол различной плотности обеспечивает эффект полного внутреннего отражения излучения и не требует нанесения зеркального покрытия Концентрирующее устройство иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид в разрезе,где конусы концентратора и цилиндры приемника выполнены волнообразными и вогнутыми к оси,на фиг. 2 - вид сверху. Концентрирующее устройство состоит из приемника концентратора 1, выполненного в виде цилиндров, сочлененных с большими основаниями конусов 2, которые выполнены с равным углом полураствора и отстоят друг от друга по их оси с образованием зазора 3 между ними. Со стороны меньших оснований конусов 2 размещен преобразователь 4. Концентрирующее устройство работает следующим образом. Поступающие солнечные излучения на приемник концентратора переотражаются от стенок и поступают к конусам 2,где при переотражении в их зазоре 3 параллельно расположенных стенок происходит концентрация плотности поступающих излучений за счет перехода отраженных излучений от больших площадей к меньшим. Далее сконцентрированные излучения поступают в преобразователь 4, где используются потребителем в виде тепловой, электрической энергии или в процессах квантовой конверсии. Использование предлагаемой конструкции концентрирующего устройства позволит получать от солнечных излучений тепловую энергию до нескольких десятков тысяч градусов по Цельсию. Кроме этого, концентратор отличается хорошими потребительскими качествами: простота сборки и пользования создаст возможность применения солнечной энергии для бытовых и производственных нужд, приготовления пищи,кипячения воды, отопления и освещения помещений и т.д. Изготовлен опытный образец предлагаемой конструкции концентратора солнечной энергии, получены лучшие показатели концентрации и возможности получения высоких температур. 4 сочленены с приемником солнечного излучения, выполненного в виде цилиндров, при этом конусы выполнены с равным углом полураствора и разнесены друг от друга по их оси, причем параметры зеркальной поверхности цилиндров соответствуют параметрам зеркальных поверхностей конусов. 2. Концентратор солнечной энергии по п.1,отличающийся тем, что конусы концентратора и цилиндры приемника выполнены согласно волнообразными и вогнутыми к оси устройства. 3. Концентратор солнечной энергии по п.1,отличающийся тем, что конусы концентратора и цилиндры приемника разделены по оси на сегменты. 4. Концентратор солнечной энергии по п.3,отличающийся тем, что сегменты выполнены из чистых кварцевых стекол различной плотности. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Концентратор солнечной энергии, состоящий из приемника концентратора, выполненного в виде соосно и с зазором между собой установленных усеченных конусов с зеркальными поверхностями и обращенных большими основаниями в сторону падающего лучистого потока, и преобразователя, расположенного в фокусе со стороны меньших оснований конусов,отличающийся тем, что конусы концентратора