УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА ЛУЧИСТОЙ ЭНЕРГИИ Российский патент 1999 года по МПК F24J2/18 F24J2/12 

Настоящее изобретение имеет отношение к созданию устройства для сбора лучистой энергии, а более конкретно, касается создания концентраторов солнечной энергии.

Солнечные концентраторы часто конструируются таким образом, чтобы достичь высокой температуры в средстве сбора энергии. Концентрация солнечной энергии достигается в узле устройства, в котором используются параболические концентрирующие зеркала. Обычно применяются цилиндрические параболические концентраторы, так как они относительно дешевы, однако при использовании таких концентраторов не удается обеспечить высокие коэффициенты концентрации. Однако высокие коэффициенты концентрации могут быть легко достигнуты при использовании сферических параболических концентрирующих зеркал, но такие зеркала являются чрезвычайно дорогими, что не позволяет их использовать в применениях, связанных с солнечным нагревом.

Для того чтобы обеспечить высокие коэффициенты концентрации в том случае, когда используются цилиндрические параболические зеркала, в системе, содержащей первичные цилиндрические параболические концентраторы, могут применяться дополнительные вторичные серии цилиндрических параболических зеркал, установленных под прямыми углами к линии фокуса первичных зеркал и расположенных в точке фокуса первичных зеркал. Вторичные зеркала концентрируют энергию на собирающих трубках, в которых имеется среда, поглощающая теплоту. Такое построение приведено в патенте США N 4281640 на имя Уикса.

При нахождении солнца в любом положении, отличающемся от прямого нахождения под прямыми углами к линии фокуса первичных зеркал, когда солнце находится прямо над головой, вторичные параболические зеркала не могут находиться прямо над головой, вторичные параболические зеркала не могут быть размещены иначе, чем так, что только небольшая часть отражающей поверхности вторичных зеркала может быть на расстоянии линии фокуса от первичных зеркал.

Поэтому необходимо увеличить длину индивидуальных вторичных зеркал, чтобы улавливать более широкую площадь солнечного света с первичных зеркал, так как широкие площади вторичных зеркал будут находиться вне фокуса света от первичных зеркал. Кроме того, требуется, чтобы длина собирающей трубки, объединенной с вторичными зеркалами, была увеличена.

Максимальные коэффициенты концентрации, которые могут быть получены от первичных зеркал, не могут быть использованы вторичными зеркалами, что существенно снижает суммарный максимальный коэффициент концентрации, получаемый в такой конфигурации. Кроме того, большая длина индивидуальных вторичных зеркал существенно повышает их стоимость. Более того, большие потери тепла происходят при использовании более длинных собирающих трубок.

В системе концентраторов солнечной энергии среда сбора и транспортировки теплоты обычно перемещается через систему трубок. Секция сбора тепла трубки, на которую концентрируется солнечная энергия, по причине ее высокой температуры в особенности склонна к повторному излучению тепла (и к возникновению при этом потерь тепла). Для сведения к минимуму таких потерь тепла трубка сбора тепла часто помещается в стеклянную трубку, а пространство между внутренней трубкой сбора тепла и стеклянной трубкой поддерживают при высокой степени вакуума. Поддержание такого вакуума для минимизации потерь тепла является главным, но зачастую труднодостижимым. Между охлаждаемой внешней стеклянной трубкой и трубкой сбора тепла с повышенной температурой создаются неоднородные продольные вариации теплового расширения, которые делают внешнюю трубку подверженной к ее раскалыванию (выходу из строя).

В связи с изложенным задачей настоящего изобретения является устранение или по меньшей мере смягчение одного или нескольких из указанных выше недостатков, а также повышение полезности таких систем.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается система сбора лучистой энергии, которая включает в себя блок первичного собирающего рефлектора в цилиндрическом параболическом виде, который концентрирует энергию на линии фокуса. Предусмотрена пара плоских боковых рефлекторов с удлиненными сторонами, которые идут параллельно плоскости основной оси блока первичного собирающего рефлектора и устроены таким образом, чтобы находиться на одинаковом расстоянии с одной и другой стороны от основной оси первичных собирающих рефлекторов блока первичного собирающего рефлектора. Параллельные рефлекторы могут быть размещены таким образом, что их края, ближайшие к блоку первичного рефлектора, находятся на линии фокуса блока первичного рефлектора или примыкают к ней таким образом, что на параллельных рефлекторах поддерживается максимальная концентрация лучей. Упомянутые выше края параллельных боковых рефлекторов являются линейными и лежат в общей плоскости.

Удлиненные плоские рефлекторы раздвинуты друг от друга на некоторое расстояние, чтобы улавливать солнечные лучи, которые концентрируются на линии фокуса блока первичного рефлектора, и чтобы улавливать дополнительные солнечные лучи, которые не совсем точно фокусируются на линии фокуса в результате небольших отклонений от точной формы блока первичного рефлектора. Это также позволяет использовать плоские зеркала Френеля в блоке первичного рефлектора.

Вторичные концентрирующие цилиндрические параболические рефлекторы установлены между продольными плоскими рефлекторами с образованием вторичного концентрирующего блока. Вторичные концентрирующие рефлекторы преимущественно имеют такую длину, что существует только небольшой зазор между противоположными концами вторичных параболических рефлекторов и внутренней поверхностью каждого продольного плоского рефлектора. Плоскость основной оси вторичных параболических рефлекторов находится главным образом под прямыми углами относительно плоскости основной оси блока первичного параболического рефлектора.

Вторичные параболические концентрирующие рефлекторы устроены таким образом, что они могут поворачиваться вокруг их собственной индивидуальной линии фокуса. Линией фокуса каждого вторичного рефлектора является линия, вокруг которой вторичный рефлектор может поворачиваться для того, чтобы плоскость основной оси вторичного рефлектора была всегда параллельна солнечным лучам, исходящим от блока первичного параболического рефлектора. Общая плоскость, в которой расположены края боковых рефлекторов, параллельна или главным образом параллельна линиям фокуса вторичных параболических рефлекторов.

Преимущественно отражающие поверхности вторичных рефлекторов не простираются далее или главным образом далее latus rectum параболической формы вторичного рефлектора. При этом вторичные рефлекторы не идут далее или главным образом далее плоскости, проходящей через линию фокуса и простирающейся под прямыми углами к основной оси рефлекторов.

Преимущественно линия фокуса вторичных рефлекторов смещена на определенное расстояние назад относительно ближайшего конца параллельных плоских рефлекторов и, следовательно, смещена на определенное расстояние назад относительно линии фокуса блока первичного рефлектора таким образом, что когда вторичные рефлекторы поворачиваются относительно их собственной индивидуальной линии фокуса в точке, где вторичные рефлекторы заходят за ближайшие концы параллельных плоских рефлекторов, то угол, образованный касательной к параболической кривой вторичного рефлектора, который является углом, который в данной точке включает в себя линию фокуса вторичного рефлектора, не будет в процессе функционирования существенно уменьшаться до величины ниже 90^o.

В соответствии с преимущественным аспектом настоящего изобретения вторичные рефлекторы и плоские боковые рефлекторы установлены на основной раме, на которой имеется дугообразная направляющая канавка, жестко связанная с задней частью каждого вторичного параболического рефлектора. Направляющая канавка устроена таким образом, что она все время находится на одинаковом расстоянии от линии фокуса вторичных рефлекторов, за счет того, что она отцентрирована по линии фокуса и все время располагается позади отражающих поверхностей вторичных рефлекторов. На основной раме закреплены направляющие, которые поддерживают параллельные рефлекторы, таким образом, что они (направляющие) входят в направляющую канавку и все время вынуждают вторичные рефлекторы располагаться на главным образом постоянной линии фокуса. Вторичные рефлекторы преимущественно взаимосвязаны при помощи блока связи, присоединенного к опорным элементам, движение которого регулирует положение поворота всех вторичных рефлекторов между парой боковых рефлекторов таким образом, что основные оси вторичных рефлекторов совмещаются с направлением солнечных лучей, отраженных от блока первичных рефлекторов.

В продолжении линии фокуса каждого вторичного рефлектора установлен элемент сбора энергии в виде трубки, в которой содержится поглощающая теплоту среда, такая как масло, которая нагревается лучами, концентрируемыми вторичными рефлекторами. Трубчатые элементы могут иметь собственное черное покрытие или могут быть снабжены отдельным внешним черным покрытием для максимального поглощения энергии. Эти элементы преимущественно подключены к общему коллектору, через который протекает поглощающая теплоту среда.

Блок первичного рефлектора может содержать множество плоских тонких зеркал, которые идут параллельно друг другу и установлены под определенным углом для концентрации солнечной энергии на линии фокуса, ширина которой определяется шириной каждого зеркала.

Параболические вторичные рефлекторы могут иметь любую отражающую поверхность, такую как зеркальную поверхность или металлическую поверхность с высокой степенью полировки, а также могут представлять собой ряд зеркал Френеля.

Блок сбора лучистой энергии построен так, что он отслеживает движение солнца, например, путем поворота относительно вертикальной или горизонтальной оси. Для этой цели плоскость основных осей первичных рефлекторов перемещается таким образом, чтобы всегда содержать изображение солнца. Так, например, если блок сбора построен с перемещением относительно горизонтальной оси, то этот блок поворачивается относительно этой оси таким образом, чтобы удерживать упомянутую выше плоскость в положении, в котором она содержит изображение солнца при его движении с востока на запад. Альтернативно, если блок сбора построен с перемещением относительно вертикальной оси, то этот блок поворачивается относительно этой оси таким образом, чтобы удерживать изображение солнца в плоскости основных осей первичных рефлекторов. В альтернативной конфигурации отражающие элементы, которые образуют первичный рефлектор, могут индивидуально отслеживать положение солнца для удержания его в фокусе на фиксированной линии, смежной с вторичным блоком сбора энергии, который удерживается в фиксированном положении.

Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи.

На фиг. 1 показана раскладка решетки блока сбора солнечной энергии в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 2 показана пара стоящих рядом друг с другом блоков сбора солнечной энергии.

На фиг. 3 показан вид сбоку множества блоков сбора солнечной энергии, собранных конец к концу.

На фиг. 4 показан вид сбоку, со снятым одним боковым зеркалом, участка блока вторичного рефлектора и механизма его регулировки.

На фиг. 5 показан вид с конца в направлении I фиг. 4 блока вторичного рефлектора, показанного на фиг. 4.

На фиг. 6 показан вид с увеличением элемента сбора энергии и коллектора, связанного с блоком вторичного рефлектора.

На фиг. 7 показан вид сбоку в сечении участка стыка между элементом сбора энергии и связанными с ним коробами и коллектором.

На фиг. 8 изображен вид в перспективе общего построения блоков сбора солнечной энергии, которые относятся к показанному на фиг. 2 - 5 типу.

На фиг. 9 иллюстрируется, каким образом вторичный рефлектор улавливает лучистую энергию солнца, отраженную и преобразованную блоком первичного рефлектора.

На фиг. 10 и 11 схематически показаны вид сбоку и с торца концентрирующего блока вторичного рефлектора.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 1, на которой можно видеть решетку 10 блоков 11 концентрации лучистой, в частности, солнечной энергии, выполненных в соответствии с настоящим изобретением с образованием блока платформы 12. Блок платформы 12 в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения изготовлен из плавучего материала и предназначен для его расположения на поверхности воды, которая действует в качестве подшипника, так что блок платформы 12 может вращаться вокруг вертикальной оси для отслеживания перемещения солнца. Такое построение раскрыто в патенте США N 5309893 от 10 мая 1994 г. на имя автора настоящего изобретения. Предусмотрены исполнительные средства для создания поворота блока платформы 12 относительно вертикальной оси для отслеживания движения солнца, причем эти исполнительные средства могут быть приведены в действие от любого датчика, следящего за движением солнца. В альтернативной конфигурации, решетка солнечных блоков (батарей) 11 может быть фиксированной, а рефлекторы блока могут перемещаться для отслеживания положения солнца, как это, например, показано в упоминающемся ранее патенте США N 4281640. Само собой разумеется, что решетка 10 солнечных батарей может содержать любое число блоков концентрации 11 в соответствии с частными требованиями применения этой решетки.

Каждый блок концентрации солнечной энергии 11, который более подробно показан на фиг. 2, 3 и 8, включает в себя квадратное основание 13, которое в "плавучем" варианте применения изготовлено из плавучего материала, такого как пенопласт. Основание 13 снабжено или содержит на своей верхней стороне множество уголковых плоских поверхностей 14, которые образуют элементы крепления для удлиненных полосчатых рефлекторов 15, опирающихся на них, причем поверхности 14 построены с увеличивающимся наклоном относительно горизонтали в направлении от центра наружу по параболическим кривым, на противоположных сторонах основания 13, так что рефлекторы 15 образуют композитный первичный рефлектор 16, который обладает свойствами главным образом цилиндрического параболического рефлектора и в качестве основной оси имеет ось 17. Лучи света, отраженные от рефлекторов 15, сходятся на лини фокуса 18. Рефлекторы 15 преимущественно выполнены в виде стеклянных или пластмассовых полосовых зеркал, однако они могут быть также изготовлены и из любого другого материала с высокой степенью отражения. Каждое основание 13 соединено на своих противоположных концах и сторонах со смежными основаниями 13 при помощи соединительных элементов или блоков 19, которые позволяют, в случае, когда основания 13 плавают на воде, иметь определенную степень поворота и перемещения в горизонтальном направлении между основаниями 13 смежных блоков 11.

Рефлекторы 15 предназначены для концентрации солнечной энергии на вторичном концентрирующем блоке 20 или в его направлении, причем блок 20 поддерживается над основанием 13 при помощи пары противоположных изогнутых в направлении вниз и наружу стоек 21, которые в их нижних частях закреплены на основании 13. Каждый из вторичных концентрирующих блоков 20, показанных на фиг. 4 и 5, включает в себя прямоугольную раму 22, которая имеет раздвинутые друг от друга и идущие в продольном направлении верхние элементы 23, которые идут параллельно рефлекторам 15 и поддерживают зависимые боковые элементы 24 и которые раздвинуты верхними идущими в поперечном направлении элементами 25. Элементы рамы 22 преимущественно изготовлены из легкого материала, такого как алюминий, и соединены друг с другом сваркой с образованием общей рамы 22. На боковых элементах 24 рамы установлена пара смещенных друг от друга плоских рефлекторов 26, отражающие поверхности которых параллельны друг другу и находятся на одинаковом расстоянии с каждой из сторон основной оси 17 или плоскости, в которой содержатся основные оси первичного рефлектора 16. Рефлекторы 16 установлены таким образом, что их самые нижние концы 27, которые являются их концами, ближайшими к первичному рефлектору 16, находятся главным образом на линии фокуса 18 первичного рефлектора 16 или на продолжении этой линии. Концы 27, которые являются линейными, идут параллельно друг другу и лежат в общей плоскости.

Между плоскими рефлекторами 26 установлен ряд вторичных концентрирующих параболических рефлекторов 28, линии фокуса 29 которых идут главным образом нормально к плоским рефлекторам 26 и к основной оси 17 первичного рефлектора 16. Latus rectum параболы, ограниченной параболическим рефлектором 28, показан линией II, которая проходит через линию фокуса 29 рефлектора 28, как это показано на фиг. 4, и идет под прямыми углами к основной оси рефлектора 28. Рефлекторы 28 устроены таким образом, что они не идут позади или главным образом позади latus rectum II. Рефлектор 28 такой формы обеспечивает оптимальную концентрацию в сочетании с минимумом множественных отражений от плоских рефлекторов 26. Плоскость 27, в которой содержатся края 27 рефлекторов 26, параллельна линии фокуса 29 параболических рефлекторов 28.

Рефлекторы 28 поддерживаются с возможностью ограниченного поворота относительно оси вращения, проходящей вдоль их линий фокуса 29. Для этой цели, как это более ясно показано на фиг. 4 и 5, рефлекторы 28 снабжены на их задней стороне серповидной пластиной 30, установленной центрально по ширине рефлекторов 28 и закрепленной на их задней стороне при помощи клея или любого другого подходящего элемента крепления. Пластина 30 имеет дуговидную щель 31, отцентрированную по линии фокуса 29 и, следовательно, относительно требуемой оси вращения рефлектора 28. Две пары смещенных друг от друга кронштейнов 32 и 33 закреплены на противоположных элементах 23 рамы и поддерживают между ними соответствующие оси 34 и 35, которые в данном варианте осуществления настоящего изобретения имеют форму болтов. Оси 34 и 35 проходят через щель 31 и несут отцентрированные ролики 36, которые входят с противоположных боковых краев в щель 31. Таким образом, пластина 30 поддерживается в двух смещенных друг от друга положениях для осуществления движения поворота (вращения) относительно линии фокуса 29 и, таким образом, с аналогичной поддержкой параболического рефлектора 28.

Регулировка положения поворота рефлекторов 28 осуществляется при помощи общего элемента регулирования 37, который установлен между элементами 23 рамы и идет в ее продольном направлении через совмещенные направляющие апертуры (отверстия) в раздвинутых поперечных элементах 25 рамы. Элемент регулировки 37 несет ряд закрепленных на нем выступов 38, смежных каждому параболическому рефлектору 28. Пара регулировочных связей 39 шарнирно подсоединена к каждому приливу 38 и к плате 30 через шарнирные штифты 40 и 41 на ее противоположных концах. Тогда продольное движение органа регулировки 37 в противоположных направлениях будет создавать продольное движение в противоположном направлении приливов 38, что при помощи связей 39 будет выражаться в противоположном движении поворота каждой пластины 30 и, следовательно, каждого рефлектора 28 относительно линии фокуса 29.

Вдоль линии фокуса 29 каждого рефлектора 28 установлен элемент 42 сбора энергии в форме трубы, которая проходит через отверстие, такое как 43, в одном из боковых рефлекторов 26 и соединяется при помощи соединительного короба 44 с блоком коллектора 45, который смещен в продольном направлении относительно рамы 22. Элемент 42, который показан более подробно на фиг. 6, закрыт на одном из своих концов 46 и снабжен идущим по диаметру центральным делителем (перегородкой) 47, который идет вдоль элемента 42, однако который кончается, не доходя до закрытого конца 46. Делитель 47 также идет на полную длину соединительного короба 44 до его противоположного конца 48. Конец 48 короба 44 также частично выступает в коллектор 45. Элемент 42 и короб 44, которые могут быть выполнены в виде единого изделия, имеют U-образную форму. Конец 48 на противоположных сторонах делителя 47 имеет входное и выходное отверстия 49 и 50, которые открыты на противоположных сторонах коллектора 45 относительно направлению потока среды переноса энергии вдоль него. В результате среда при ее протекании вдоль блока коллектора 45 будет поступать через входное отверстие 49 с одной из сторон короба 44, проходить через элемент 42, изменять направление движения на конце 46 элемента 42 и вытекать наружу с другой стороны делителя 47 через соединительный короб 44 и наружу из выходного отверстия 50 в блок коллектора 45. Среда переноса энергии преимущественно образована маслом или другой жидкостью, таким образом, что может осуществляться сбор тепловой энергии и ее перенос в блок коллектора 45 для соответствующего использования или хранения.

Работа блока 11 сбора солнечного излучения в соответствии с настоящим изобретением будет описана далее со ссылкой на фиг. 2, 3, 4, 6-11. Солнце в течение дня движется по траектории с востока на запад с возрастающей высотой над уровнем моря от восхода до полудня и со снижающейся высотой над уровнем моря с полудня до захода. Угол возвышения солнца также меняется в зависимости от сезона года. При этом угол максимального возвышения солнца летом значительно больше соответствующего угла возвышения зимой. Решетка солнечных блоков (батарей) 11 устроена таким образом, что плоскости, в которых находятся основные оси 17 рефлекторов 16, содержит изображения солнца, показанное как S на фиг. 2, и поддерживают это соотношение относительно солнца путем поворота, по мере того как солнце перемещается от восхода до заката. Такое построение описано в упоминавшемся ранее патенте США N 5309893. Угол падения солнечных лучей на рефлекторы 15 изменяется в соответствии с временем дня и с сезоном года. При этом входящие солнечные лучи, показанные позицией 51, падают на первичные рефлекторы 15 и отражаются в виде 52 в направлении вторичного концентрирующего блока 29. Элемент регулировки 37 перемещается в продольном направлении для регулировки положения поворота (вращения) параболических рефлекторов 28 таким образом, чтобы их основные оси были главным образом параллельны отраженным от первичных рефлекторов 15 лучам 49. Лучи, которые попадают в центральную область блока рефлектора 16, непосредственно отражаются на параболические рефлекторы 28, где они концентрируются на элементе 42, что видно на фиг. 3 и 4. Лучи, которые встречаются с поверхностью блока рефлектора 16 вне его центральной области, направляются, по причине параболической конфигурации блока рефлектора 16, в направлении внутрь в сторону вторичного концентрирующего блока 20, при этом лучи пересекаются на линии фокуса 18. Некоторые лучи, которые на фиг. 9 и 11 показаны как 53, встречаются с параболическим рефлектором 28, направляются на боковой рефлектор 26 и концентрируются на элементе 42. Другие лучи встречаются с противоположными боковыми рефлекторами 26 и отражаются на параболический рефлектор 28, который концентрирует лучи на элемент 42. Другие лучи могут быть отражены от противоположных боковых рефлекторов 26 ранее их концентрации на элементе 42 при помощи параболического рефлектора 28. Указанным образом главным образом все отраженные лучи 52 и 53 будут улавливаться между плоскими рефлекторами 26 и направляться на параболические рефлекторы 28, так что они в результате концентрируются на элементе 42.

Как изображено на фиг. 10, показанная позицией III касательная к параболическому рефлектору 28 в точке пересечения с нижним краем 27 плоского зеркала 26 образует угол Θ с этим нижним краем, причем в этом угле Θ содержится линия фокуса 29 вторичного рефлектора 28. Для обеспечения максимальной эффективности сбора отраженной энергии этот угол не должен уменьшаться менее 90 градусов. В показанном на фиг. 10 построении угол Θ несколько больше 90^o. По мере того как рефлектор 28 поворачивается по часовой стрелке в направлении положения, показанного штриховой линией на фиг. 10, угол Θ приближается к 90^o. Однако когда этот угол становится равным 90^o, как это показано на фиг. 10, или меньшим, чем 90^o, то нижний край рефлектора 28 проходит над нижним краем рефлекторов 27. Если конфигурация рефлектора 28 относительно боковых рефлекторов 26 такова, что угол Θ в каком-либо положении, например, в показанном на фиг. 10, становится менее 90^o, то отраженные лучи 49, которые встречаются с параболическим зеркалом 28 ниже края 27, будут отражены в направлении позади боковых зеркал 26 и, следовательно, не будут концентрироваться на элементе 42.

Элемент 42 в соответствии с указанным ранее содержит среду для передачи энергии, такую как масло, которое будет нагреваться лучами, сконцентрированными на элементе 42. Как указывалось ранее, среда для передачи энергии пропускается через блок коллектора 45, что достигается, например, при помощи насоса. По меньшей мере часть этого потока будет заходить в короб 44 через впуск 49 с одной из сторон делителя 47, с последующим прохождением через элемент 42, и вытекать наружу через выпуск 45 в блок коллектора 45 на противоположной стороне делителя 47. В процессе прохождения вдоль элемента 42 на противоположных сторонах делителя 47 масло нагревается и возвращается в нагретом состоянии в блок коллектора 45. При этом масло может быть подано для преобразования тепла в используемый вид энергии, например, в пар, который используется для вращения турбины. Такие решения хорошо известны.

Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением предлагается система, в которой энергия излучения солнца может быть собрана и сконцентрирована высокоэффективным образом с возможностью извлечения энергии. Плоские боковые зеркала или рефлекторы 26 обеспечивают максимальное улавливание энергии солнца и, следовательно, максимальную ее концентрацию на элементе 42 для преобразования в удобный вид энергии. Само собой разумеется, что показанный на чертежах и описанный блок вторичной концентрации может быть использован с другими блоками первичных рефлекторов.

Несмотря на то что был описан предпочтительный вариант осуществления изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят, однако, за рамки приведенной далее формулы изобретения. Так, например, параболические вторичные рефлекторы 28 могут поддерживаться при их повороте относительно линий фокуса любым подходящим образом, причем каждый рефлектор по желанию может настраиваться (регулироваться) индивидуально. Само собой разумеется, что первичный рефлектор 16 может быть выполнен в виде параболического желоба или в виде другой аналогичной конфигурации.

Хотя для извлечения сконцентрированной энергии в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения и была использована среда жидкого типа, протекающая через элемент 42, этот элемент 42 может быть заменен любой альтернативной мишенью, которая может принимать сконцентрированную лучистую энергию и/или преобразовывать полученную энергию в подходящий вид для последующего использования.

Устройство сбора лучистой энергии 11, предназначенное для сбора и концентрации солнечной энергии, включает в себя первичный параболический рефлектор 16, который фокусирует солнечные лучи на линии фокуса 18 и имеет основную ось, проходящую через линию фокуса 18, и вторичный концентрирующий блок 20, расположенный смежно с линией фокуса 18 первичного рефлектора 16. Вторичный концентрирующий блок 20 содержит пару плоских рефлекторов 26, установленных на противоположных сторонах основной оси 17 первичного рефлектора 16, и ряд вторичных параболических рефлекторов 28, установленных между плоскими рефлекторами 26, причем вторичные параболические рефлекторы 28 имеют линии фокуса 29, которые идут нормально к плоским рефлекторам 26 и к основной оси 17 первичного рефлектора 16. Вторичные рефлекторы 28 установлены с возможностью вращения относительно их линий фокуса 29 и концентрируют энергию на мишени 42, идущей вдоль их линии фокуса 29. Изобретение позволяет повысить эффективность концентрации и улавливания энергии излучения солнца и обеспечить возможность использования уловленной энергии. 20 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Устройство для сбора лучистой энергии, отличающееся тем, что оно включает в себя первичный концентрирующий блок, имеющий основную ось и фокус; вторичный концентрирующий блок, смежный к указанному фокусу и получающий энергию от указанного первичного концентрирующего блока, причем указанный вторичный концентрирующий блок включает в себя пару раздвинутых друг от друга плоских рефлекторов, установленных на противоположных сторонах указанной основной оси, причем указанные рефлекторы лежат в главным образом параллельных плоскостях напротив друг друга, при этом указанные рефлекторы главным образом параллельны плоскости, в которой располагается указанная основная ось; и вторичные параболические концентраторы, установленные между указанными плоскими рефлекторами, причем указанные вторичные концентраторы имеют линии фокуса и установлены с возможностью поворота относительно указанных линий фокуса. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанные плоские рефлекторы содержат удлиненные отражающие элементы, причем указанные отражающие элементы установлены на одинаковом расстоянии на противоположных сторонах относительно указанной основной оси. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что указанные вторичные концентраторы содержат рефлекторы, параболические относительно линий фокуса, идущих главным образом нормально к указанной основной оси указанного первичного концентрирующего блока. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что указанные параболические рефлекторы расположены главным образом между указанными плоскими рефлекторами. 5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что указанные параболические рефлекторы не идут далее их latus rectum. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что края указанных плоских рефлекторов, ближайшие к указанному первичному концентрирующему блоку, находятся в фокусе первичного концентрирующего блока или примыкают к нему. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первичный концентрирующий блок включает в себя множество удлиненных отражающих элементов, установленных под углом друг к другу для образования композитного параболического концентратора, предназначенного для концентрации энергии в указанном фокусе. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанные вторичные концентраторы включают в себя зеркала Френеля. 9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанная лучистая энергия включает в себя солнечную энергию, указанные вторичные концентраторы содержат параболические рефлекторы и включают в себя средства для приема солнечной энергии, сконцентрированной указанными вторичными рефлекторами, расположенные вдоль указанных фокусных линий указанных вторичных рефлекторов. 10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что указанное средство сбора энергии солнца включают в себя трубчатые элементы которые содержат жидкость, поглощающую энергию. 11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что указанные трубчатые элементы закрыты на одном конце и включают в себя центральные делители, идущие по их длине и заканчивающиеся, не доходя до одного конца, в то время как указанная жидкость может протекать в противоположных направлениях с противоположных сторон указанных делителей. 12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что указанные трубчатые элементы подключены к общему коллектору потока жидкости, который предназначен для получения жидкости от указанных элементов и для направления жидкости к ним. 13. Устройство по п.9, отличающееся тем, что указанные линии фокуса указанных параболических вторичных рефлекторов идут главным образом нормально к указанным плоским рефлекторам и указанной основной оси указанного первичного концентрирующего блока. 14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что указанные рефлекторы не простираются далее latus rectum их параболических кривых. 15. Устройство по п.13, отличающееся тем, что указанные параболические рефлекторы установлены в удаленных друг от друга продольно положениям между указанными плоскими рефлекторами, причем устройство дополнительно включает в себя средство для одновременной регулировки положений поворота указанных параболических рефлекторов. 16. Устройство по п.9, отличающееся тем, что указанные параболические вторичные рефлекторы имеют отражающие поверхности, которые расположены главным образом между указанными плоскими рефлекторами. 17. Устройство по п.9, отличающееся тем, что каждый из указанных плоских рефлекторов имеет нижний край, причем касательная к каждому параболическому рефлектору в точке пересечения между указанным рефлектором и его нижним краем образует угол с указанным нижним краем, содержащий указанную линию фокуса указанного рефлектора, причем этот угол не падает ниже главным образом 90^o. 18. Устройство по п.9, отличающееся тем, что указанный первичный концентрирующий блок включает в себя удлиненный параболический рефлектор. 19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что указанный параболический рефлектор ограничен множеством главным образом параллельных удлиненных отражающих поверхностей. 20. Устройство по п.9, отличающееся тем, что указанные вторичные рефлекторы содержат зеркала Френеля. 21. Устройство по п.9, отличающееся тем, что указанный фокус указанного первого блока концентрации имеет фокусную линию на заданном уровне, причем края указанных первичных рефлекторов, расположенных вблизи от указанного первого блока концентрации, лежат главным образом на том же уровне, что и указанная фокусная линия указанного первого блока концентрации.