Устройство для преобразования солнечной энергии Советский патент 1983 года по МПК F03G7/02 F24T3/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ

ЭНЕРГИИ

1

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к устройствам для преобразования солнечной энергии в механическую и электрическую.

Известно устройство для преобразования солнечной энергии, содержащее следящий концентратор и оптически с ним связанный с гибким световодом приемник излучения. В этой устройстве сфокусированное следящим за положением Солнца концентратором солнечное излучение передается закрепленным входным концом на концентраторе гибким световодом к неподвижному приемнику излучения, в котором солнечная энергия преобразуется в тепловую, а затем в электрическую или механическую энергии 1.

Однако известное устройство не позволяет преобразовывать солнечную энергию

в импульсы механической или электрической энергии.

Цель изобретения - расщирение рабочего диапазона устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для преобразования солнечной энергии, содержащее следящий концентратор .и оптически с ним связанный гибким

светодводом приемник излучения, дополнительно содержит вращающееся зеркало, расположенное оптически соосно со световодом, а приемник излучения размещен в фокальном пятне зеркала и имеет торои5 дальную форму.

Устройство дополнительно содержит второе зеркало полутороидальной формы, расположенное коаксиально приемнику излучения и обращенное отражающей поверхно Q стью к отражающей поверхности вращающегося зеркала.

Приемник излучения выполнен составным из чередующихся по длине участков соответственно из светопоглощающего и пьезодиэлектрического материалов. 15 Приемник излучения выполнен полым и заполнен светопоглощающей жидкостью.

В фокальном пятне вращающегося зеркала расположен по меньщей мере еще один приемник излучения.

На фиг. 1 показана конструктивная схема устройства для преобразования солнечной энергии; на фиг. 2 - фрагмент устройства для преобразования солнечной энергии в виде двух приемников излучения, расположенных в фокальнрм пятне вращающегося зеркала.

Устройство для преобразования солнечной энергии содержит следящий коцентратор 1 (фиг. 1) и оптически с ним связанный гибким световодом 2 приемник 3 излучения.

Устройство дополнительно содержит вращающееся зеркало 4, расположенное оптически соосно со световодом 2, а приемник 3 излучения размещен в фокальном пятне зеркала 4 и имеет полутороидальную форму. Кроме того, устройство дополнительно содержит второе зеркало 5 полутороидальной формы, расположенное коаксиально приемнику 3 излучения и обращенное отражающей поверхностью к отражающей поверхности вращающегрся зер.кала. 4. Приемник Зм;излучеиия .выйЬлнен. составным :ИЗ чередующихся по длине участков 6 и 7, (фиг. 2), соответственно из светопоглощающего и пьезодиэлектрического материалов. Приемник 3 (фиг. 1) излучения может быть выполнен польш и заполнен светопоглощающей жидкость1о 8.

В фокальном пятне вращающегося зеркала 4 может быть расположен по меньщей мере еще один приемник 9 излучения (фиг. 2).

Следящий концентратор 1 (фиг. 1) выполнен ввиде параболоида 10, снабженного вторичным выпуклым зеркалом 11, например,, в виде гиперболоида, установленного перед фокусом параболоида 10.

Следящий концентратор 1 установлен на параллактической монтировке 12, движение которой обеспечивается приводом (условно не показан).

Приемник 3 излучения представляет собой квазиодномерный звуковод в виде тора, в котором i амплитуда возбуждаемого импульса (механического или электрического) зависит только от длины звуковода, что может быть реализовано в случае выполнения поперечного размера тора много меньц1им перемещающейся зоны (фокального пятна) взаимодействия с пучком излучения.

, Вращающееся зеркало 4 снабжено приводом 13 и выполнено вогнутым, например, сферической или параболоидной формы. Ось вращения зеркала совпадает с осью симметрии приемника 3 излучения.

Гибкий световод 2 выполнен из светопроводящего волокна и закреплен с помощью оправы 14 над зеркалом 4. Для уменьшения нагрева световод 2 снабжен охладителем 15.

Приемник 3 излучения может быть выполнен полым в виде тора с прозрачными CTeHKaMjH, например, .еклянными иди полимернь мИ. В качестве светопоглощающей жидкости 8 может быт1ь использована вода с красителем. Полый тор снабжен отверстиями 16 17 соответств|йнр. для входа и выхода жидкости 8 для охлаждения. Вдоль

тора расположены рабочие камеры 18, в которых расположены, щтампуемые детали 19 и пресс-формы 20. Приемник 3 излучения, для преобразования солнечной энергии в электрическую может содержать чередующиеся участки 6 и 7 (фиг. 2) соответственно из стекла со светопоглощающими добавками и керамики, находящиеся в акустическом контакте, причем их акустические сопротивления подобраны близкими во избежание отражений механических импульсов. Каждый участок 7 соединен электрически с нагрузкой. Вектор поляризации участков 7 направлен вдоль тора.

Устройство для преобразования солнечной энергии работает следующим образом.

Сфокусированный следящим концентратором 1 (фиг. 1) пучок солнечного излучения с помощью гибкого световода 2 подается к вращающемуся зеркалу 4 и отражается им на приемник 3 излучения. Дополнительное концентрирование отраженного пучка осуществляется вторым зеркалом 5. Скорость вращения зеркала 4 обеспечивает перемещение фокального пятна по приемнику 3 излучения со скоростью звука в поглощающем излучение материале, которым, в

5 данном случае, является жидкость 8. При этом, вследствие поглощения солнечной энергии происходит увеличение локального объема жидкости 8, порождающее механический импульс сжатия, который усиливается в результате синхронной подкачки при ска0 нировании (вращение зеркала 4). Попадая в зону рабочей камеры 18, механический импульс осуществляет щтамповку детали 19 с помощью пресс-формы 20.

При выполнении приемника 3 излучения (фиг. 2) составным из участков 6 и 7, возникающий в участках 6 механический импульс сжатия, усиливаемый при сканировании, приводит к появлению на торцах участков 7 из керамики разности потенциалов. Указ анная разность потенциалов по0 ступает в нагрузку и может быть преобразована в различной частоты переменное или в постоянное напряжение.

Возможна также и одновременная выработка механической и электрической энергии.

5 Снабжение устройства вращающимся зеркалом 4 и выполнение приемника 3 излучения в виде тора обеспечивает синхронную подкачку солнечной энергии в ограниченный объем светопоглощающего материала, приводящую к появлению механических импульсов, что, в свою очередь, позволяет преобразовывать солнечную энергию в импульсы механической энергии.

Выполнение приемника 3 излучения сос5 тавным по длине из участков 6 и 7, соответственно из светопоглощающего ипьезодиэлектрического материалов, позволяет механические импульсы преобразовывать в импульсы электрической энергии.

Использование нескольких приемников 3 излучения или их выполнение комбинированными обеспечивает максимальное повышение коэффициента преобразрвания солнечной энергии и КПД устройства.

Формула изобретения

рое зеркало полутороидальной формы, расположенное коаксиально приемнику излучения и обращенное отражающей поверхностью к отражающей noBefixHocTH вращающегося зеркала.v 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что приемник излучения выполнен составным из чередующихся по длиае участков соответственно из cвeтoпoг oщaющeгo и пьезодиэлектрического материалов.

зеркала расположен по меньшей мере еще один приемник излучения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Заявка Франции № 2310477, кл. F 03 G 7/02, опублик. 1976.

Sfffe.f

.v; 7N, .

, «ч /i.

./ .

,

,

,.

.

/Г / Уг уо/ге фиг. 2