DE2508339A1 - Hollow cylindrical type solar cell - in which complicated assembly of lenses and mirrors is eliminated - Google Patents
Hollow cylindrical type solar cell - in which complicated assembly of lenses and mirrors is eliminatedInfo
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Abstract
Description
Sonnen-Oolleotor Die Erfindung betrifft einen Sonnen-Oolleotor (ein Gerät zur Absorption von Sonnenstrahlung), bestehend aus einem an beiden Enden geschlossenen evakuierten oder mit einem schlecht wärmeleitenden Gas gefüllten Hohlzylinder und einem etwa gleichlangen, in dem Hohlzylinder untergebrachten die Sonnenstrahlung absorbierenden Hohlkörper (Absorptionskörper), der von einem zur Wärmeabfuhr dienenden Medium durchflossen wird. Solar oil motor The invention relates to a solar oil motor (a Device for the absorption of solar radiation), consisting of a closed at both ends evacuated or filled with a poorly thermally conductive gas hollow cylinder and an approximately equal length, accommodated in the hollow cylinder, the solar radiation absorbent hollow body (absorption body), which is used by a for heat dissipation Medium is flowing through.
Bei einem bekannten derartigen Sonnen-Collector (vgl. z.3.In a known solar collector of this type (cf. z.3.
USA Pat. 3 125 091) besteht der in einem durchsichtigen Plastik-Hohlzylinder untergebrachte Absorptionkörper aus einem coaxial bzw. parallel zur Längsachse des Hohlzylinders verlaufenden, hitzebeständigen, erforderlichenfalls geschwärzten Plastikrohr (Absorptionsrohr) mit einem im Verhältnis zum Hohlzylinderdurohmesser kleinen lurohmesser. Die Innenseite des Hohlzylinders ist auf der der Sonnenstrahlung zugewandten Seite derart lichtbrechend ausgebildet, daß der größte Teil der einfallenden Sonnenstrahlung fokussiert auf die der Sonnenstrahlung zugewandte Seitenfläohe des Absorptions-Rohres fällt.USA Pat. 3 125 091) consists of a transparent plastic hollow cylinder accommodated absorption body from a coaxial or parallel to the longitudinal axis of the Hollow cylinder running, heat-resistant, if necessary blackened plastic tube (Absorption tube) with a small luro knife in relation to the hollow cylinder diameter. The inside of the hollow cylinder is on the side facing the solar radiation designed so refractive that most of the incident solar radiation focused on the side surface of the absorption tube facing the solar radiation falls.
Aber auoh die das Absorptions-Rohr nichttreffende Sonnenstrahlung wird nooh wirksam ausgenutzt und zwar daduroh, daß sie von dem - in Einfallr iohtung der Sonnenstrahlung - neben oder hinter dem Absorptionsrohr gelegenen Teil der Innenseite des Hohlzylinders, der mit versetzt angeordneten Spiegelfläohen versehen ist, fokussiert ebenfalls auf das Absorptionsrohr gelenkt wird. Selbst wenn der Wirkungsgrad eines derartigen Sonnen-Colleotors gut sein sollte - Meßergebnisse liegen allerdings nicht vor - so ist dooh der konstruktive Aufbau eines derartigen Sonnen-Colleotors mit den zahlreichen erforderlichen Linsen- und Spiegelsystemen auf der Innenseite des Hohl-Zylinders sehr kompliziert und aufwendig, r kali iloht ovakulort werden.But also the solar radiation that does not hit the absorption tube is nooh effectively exploited and indeed because it is from the - in the direction of the imagination the solar radiation - part of the inside located next to or behind the absorption tube of the hollow cylinder, which is provided with offset mirror surfaces is also directed to the absorption tube. Even if the efficiency of a Such solar collectors should be good - but there are no measurement results before - so is the structural design of such a solar collector with the numerous lens and mirror systems required on the inside of the Hollow cylinder very complicated and expensive, r kali iloht be ovakulort.
Dengegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Sonnen-Oolleotor zu sohaffen, der einfaoh im Aufbau und in der Herstellung ist.In contrast, the invention is based on the object of a solar oil motor to sohaffen that is simple in construction and in production.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß daduroh gelöst, daß der in dem Hohlzylinder untergebrachte Absorptionskörper als flacher, mit Absorptionsmitteln versehener Glaskörper ausgebildet ist, dessen Breite nur wenig geringer ist als der Innendurohmesser des Hohlzylinders. Der Abstand zwischen dem Absorptionskörper und dem Hohlzylinder muß nur so groß sein, wie es die Vermeidung von beträchtlichen Wärmeleitungsverlusten durch Gasreste erfordert.According to the invention, this object is achieved in that the one in the hollow cylinder accommodated absorption body as a flat, provided with absorbents Glass body is formed, the width of which is only slightly less than the inner diameter of the hollow cylinder. The distance between the absorption body and the hollow cylinder only needs to be as large as it can avoid significant heat conduction losses required by gas residues.
Ein derartiger Sonnen-Oolleotor hat somit einen sehr einfachen Aufbau, für den keinerlei komplizierte Teile benötigt werden.Such a solar oil motor thus has a very simple structure, for which no complicated parts are required.
Vorteilhafterweise ist als Absorptionsmittel ein die Sonnenwärme absorbierender, insbesondere selektiver Belag entweder auf oder aber in dem Absorptionskörper angebracht. Die Anbringung in dem Absorptionskörper hat den Vorteil, daß keine Gasabgabe des Absorptionsmittels in das Vakuum erfolgen kann.Advantageously, the absorbent is a solar heat absorbing, in particular selective covering either on or in the absorption body. The attachment in the absorption body has the advantage that no gas release of the Absorbent can be done in the vacuum.
Es ist aber auoh möglich, in den Absorptionskörper'einen dünnen, der liohten Weite des Absorptionskörpers weitgehend angepaßten, die Sonnenstrahlung stark absorbierenden Körper einzuschieben, der von dem die Wärme abführenden Medium umströmt wird und auoh noch mit Führungen für das zur Wärmeabfuhr dienende Medium versehen sein kann. Die Anbringung im Innern des Absorptionskörpers hat den Vorteil, daß die Wärmeübertragung auf die Flüssigkeit verbessert wird.However, it is also possible to insert a thin layer into the absorption body, the Liohten width of the absorption body largely adapted to the solar radiation insert strongly absorbent body from the heat-dissipating medium is flowed around and also with guides for the medium used for heat dissipation can be provided. The attachment inside the absorption body has the advantage that the heat transfer to the liquid is improved.
Es kann aber auoh vorteilhaft sein, die absorbierende Schicht erst auf eine Bolie, . aus Kupfer, aufzutragen, die dann ihrerseits auf denwAbsorptionskörper, z.B. durch Kleben, aufgebraoht wird. Es ist aber auch möglioh, die absorbierende Schioht, z.B. als Anstrich, unmittelbar auf dem Absorptionskörper anzubringen. In allen Fällen ist es vorteilhaft, wenn der Absorptionskörper auf seiner der Sonnenstrahlung zugewandten Seite eben ausgebildet ist. Damit dann die der Sonnenstrahlung sugewandte Seite des Absorptionskörpers Jeweils senkreoht zur Einfall-Richtung der Sonnenstrahlung steht, kann der mit dem Absorptionskdrper fest verbundene Hohlzylinder um seine Längsaohse schwenkbar ausgebildet werden.But it can also be advantageous to use the absorbent layer first on a bolie,. made of copper, which in turn is applied to the absorption body, e.g. by gluing. But it is also possible to use the absorbent Schioht, e.g. as a paint, to be applied directly to the absorption body. In In all cases it is advantageous if the absorption body is exposed to solar radiation facing side is flat. So that the sun's radiation turned towards it Side of the absorption body in each case perpendicular to the direction of incidence of the solar radiation stands, the hollow cylinder firmly connected to the absorption body can around its The longitudinal axis can be designed to be pivotable.
Um das zur Wärmeabfuhr dienende Medium, das z.B. aus Wasser bestehen kann, unter möglichst vielen Stellen des die Sonnenstrahlung absorbierenden Belages mögliohst wirkungsvoll hindurchfließen zu lassen, kann der Absorptionskörper unter dem Belag ein Kanalsystem enthalten. Vorteilhafterweise kann dieses Kanalsystem aus dem Glas des Absorptionskörpers geformt sein; es kann aber auch z.B. aus einem zusätzlichen U-förmig gebogenen Rohr mit Querwänden bestehen.Around the medium used to dissipate heat, which may consist of water, for example can, under as many places as possible on the covering that absorbs solar radiation To allow the absorption body to flow through it as effectively as possible contain a canal system in the pavement. Advantageously, this canal system be formed from the glass of the absorbent body; but it can also, for example, consist of a additional U-shaped bent pipe with transverse walls exist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand von mehreren Ausführungsbeispielen erörtert. Es zeigen: Fig. 1 und 2 einen kompletten erfindungsgemäßen Sonnen-Oollector (mit einem Absorptionskörper) in Draufsicht und im Schnitt; Fig. 3 und 4 einen erfindungsgemäßen Absorptionskörper vor Aufbringen der Absorptionssohiobt, in Draufsicht und im Schnitt; Ei£. 5 einen erfindungsgemäßen Absorptionskörper mit einem anderen Kanalsystem; Fig. 6 und 7 einen erfindungsgemäßen Absorptionskörper vor Aufbringen der Absorptionssohioht, mit einem aus einem U-förmig gebogenen Rohr gebildeten Kanalsystem, in Draufsicht und im Schnitt; Fig. 8. 9 und 10 eine Vorrichtung zum Herstellen der Querwände bei einem Absorptionskörper nach Fig. 3.Further details and advantages of the invention will become apparent with reference to FIG discussed several embodiments. 1 and 2 show a complete one Sun Oollector according to the invention (with an absorption body) in plan view and on average; 3 and 4 an absorption body according to the invention before application the absorption material, in plan view and in section; Egg £. 5 one according to the invention Absorbent body with a different channel system; 6 and 7 show one according to the invention Absorbent body prior to application of the Absorbsohioht, with one of a U-shaped bent pipe formed channel system, in plan view and in section; Figs. 8, 9 and 10 shows a device for producing the transverse walls in an absorbent body Fig. 3.
Der Sonnen-Colleotor .naoh den Fig. 1 und 2 besteht aus einem Hohlzylinder 1 aus Glas, der über einen mit Eingangs- und Ausgangsöffnungen 2, 3 versehenen Glas-Sockel 4 mit dem ebenfalls aus Glas bestehenden Absorptionskörper 5 fest verbunden ist.The solar collector .naoh Figs. 1 and 2 consists of a hollow cylinder 1 made of glass, which has a glass base provided with input and output openings 2, 3 4 is firmly connected to the absorption body 5, which is also made of glass.
Dadurch, daß diese drei Teile aus Glas bestehen, werden die sonst bei der Verwendung von Metall und Glas mögliohen Dichtungssohwierigkeiten bei der notwendigen Evakuierung des Hohlzylinders vermieden. Auf die der Sonnenstrahlung zugewandten Seite des Absorptionskörpers 5 ist der die Wärme absorbierende Belag 6 aufgebracht. Der Absorptionskörper 5 weist beispielsweise bei einer Glassteine von 1 mm und einer Zinke von 6 mm eine Länge von 200 cm bei einer Breite von 8 cm auf und ist in einem Zylinder von etwa 10 cm lurohmesser untergebracht.Because these three parts are made of glass, they are otherwise when using metal and glass possible sealing problems with the necessary evacuation of the hollow cylinder avoided. To that of the sun's rays facing side of the absorption body 5 is the heat-absorbing covering 6 applied. The absorption body 5 has glass stones, for example in the case of a of 1 mm and a prong of 6 mm a length of 200 cm for one Width of 8 cm and is housed in a cylinder about 10 cm long.
An seinem dem Sookel 4 abgewandten Ende des Absorptionskörpers 5 ist zumindest eine stütze 7 zur Abstützung des freien Endes an dem Hohlzylinder 1 vorgesehen. Durch die oeffnungen 2, 3 fließt das zur Wärmeabfuhr dienende Medium z.B. von und zu einem nicht dargestellten Wärmespeicher.At its end of the absorption body 5 facing away from the base 4 At least one support 7 is provided to support the free end on the hollow cylinder 1. The medium used for heat dissipation flows through the openings 2, 3, e.g. from and to a heat accumulator, not shown.
Der mit dem Absorptionskörper 5 durch den Sookel 4 festverbundene Hohlzylinder 1 kann in nicht dargestellter Weise um seine Längsachse schwenkbar sein, um die der Sonnenstrahlung zugewandte Seite des Absorptionskörpers 5 jeweils senkrecht zur Einfall-Richtung der Sonnenstrahlung einstellen zu können.The firmly connected to the absorption body 5 by the base 4 Hollow cylinder 1 can pivot about its longitudinal axis in a manner not shown be around the side of the absorption body 5 facing the solar radiation to be able to adjust perpendicular to the direction of incidence of solar radiation.
Die Fig. 3 und 4 zeigen einen Abscrptionskörper 8 (in Draufsicht und im Schnitt) vor dem Aufbringen des Absorptionsbelages und vor dem Verbinden mit dem zugehörigen Hohlzylinder.3 and 4 show an absorption body 8 (in plan view and in section) before applying the absorption coating and before connecting with the associated hollow cylinder.
In diesen beiden Figuren ist ein unter dem die Sonnenstrahlung absorbierenden Belag verlaufendes Kanalsystem für das der Wärmeabfuhr dienende Medium erkennbar. Dieses Kanalsystem wird vorteilhaft aus dem Glas des Absorptionskörpers 8 hergestellt.In these two figures there is one below which is absorbing solar radiation The channel system for the medium used to dissipate heat can be seen. This channel system is advantageously made from the glass of the absorption body 8.
Die Kanäle 9, die beispielsweise durch eine in Fig. 8 noch näher erläuterte Vorriohtung gebildet sein können, verlaufen im HinundHer-Weg von den offaungen 2, 3 etwa mäanderförmig, so daß weitgehend alle Stellen unter dem die Sonnenstrahlen absorbierenden Belag von dem die Wärme abfllhrenden Medium erreicht werden. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist die der Sonnenstrahlung zugewandte Seite des Absorptionskörpers 8 möglichst eben, wodurch das Aufbringen des Absorptionebelagee durch Aufkleben oder Aufstreiohen erleichtert wird. Die der Sonnenstrahlung abgewandte Seite des Absorptionskdrpers ist zwecks Bildung des Kanalsystems wellig ausgeformt und an den Stellen 10 mit der ebenen Seite festverbunden. An die der Sonnenstrahlung abgewandten Seite kann ferner nooh in nioht dargestellter Weise eine Schicht oder eine Folie von geringer Wärmeabstrahlung, s.B. eine Spiegelschicht oder eine spiegelnde Metallfolie, vorgesehen sein.The channels 9, which, for example, are explained in more detail in FIG. 8 Can be formed, run back and forth from the openings 2, 3 roughly meandering, so that largely all places under which the sun's rays absorbent covering can be reached by the heat-dissipating medium. As 4 is the side of the absorption body facing the solar radiation 8 as flat as possible, whereby the application of the absorption layer by gluing or spreading is facilitated. The side of the Absorbent body is shaped and wavy for the purpose of forming the channel system the points 10 firmly connected with the flat side. To those facing away from solar radiation Page can also be a layer or a film in the manner not shown low heat radiation, see B. a mirror layer or a reflective metal foil, be provided.
Das Kanalsystem in dem Absorptionskörper kann auch in anderer Weise ausgebildet sein, z.B. wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Die Ausgangsöffnung 12 kann bei dieser Ausführung etwa in der Mitte des Sockels liegen. Wesentlioh ist bei allen Ausführungen, daß die Eingangs- und Ausgangsöffnungen immer an derselben Seite des Sonnen-Colleotors liegen, um unerwünschte Spannungen im Absorptionskörper zu vermeiden.The channel system in the absorption body can also be used in other ways such as shown in FIG. The exit opening 12 can in this version lie approximately in the middle of the base. Essential is with all Designs that the inlet and outlet openings are always on the same side of the Solar collectors are located in order to avoid undesirable tension in the absorption body.
Eine weitere beispielsweise Ausführungsform des Absorptionskörpers ist aus Fig. 6 ersichtlich. Der zugehörige Glaskörper 13 besteht aus einem U-förmig gebogenen Rohr, in dem quer zur Fließrichtung des zur Wärmeabfuhr dienenden Mediums Querwände 14 vorgesehen sind, die in ihrem oberen Teil sohmale Durohflußöffnungen 15 aufweisen. Durch diese eigen Stellen wird erreicht, daß Luftblasen, die sioh durch die Erwärmung gebildet haben könnten und in den Jeweils höhergelegenen Teil des Kanals gestiegen sind, mit der Strömung mitgerissen werden. Die PlieB-riohtung des Mediums ist wieder durch Pfeile gekennzeichnet.Another example embodiment of the absorption body can be seen from FIG. 6. The associated glass body 13 consists of a U-shaped bent tube in which the medium used to dissipate heat is transverse to the direction of flow Transverse walls 14 are provided, the sohmale Durohflussöffnungen in their upper part 15 have. By these own places it is achieved that air bubbles, the sioh could have formed due to the warming and in the higher-lying part of the canal have risen to be carried away with the current. The PlieB direction of the medium is again indicated by arrows.
Das in dem Absorptionskörper benötigte Kanalsystem läßt sioh vorteilhaft aus dem Glas des Absorptionskörpers herstellen So kann man beispielsweise bei einer Form gemäß Fig. 3 und 4 von einem Rohr 16 (Fig. 8, 9 und 10) ausgehen, das an einer Seite geschlossen ist und an der anderen Seite zwei dünnere Rohre 17, 18 als Ein- und Auslaß für das zur Wärmeabfuhr dienende Medium trägt. Dieses Rohr wird auf eIne Matrize 19 mit hervorstehenden Stahlstreifen 20 (entsprechend den Kanalwänden 10 in Fig. 3) gelegt, mit einer Platte 21 belastet, erhitzt und dann zusammengedrckt, wobei sich die bervorstehenden Streifen 20 in das Glas eindrücken und die gegenüherliegenden Wände das Glasrohres miteinander verschmelzen, woduroh die Trennwände zwischen den Kanälen gebildet werden. Um die Auswölbung der Kanäle zu fördern, schließt man während des Verformungsprozesses das Rohr zeitweise; am Schluß ist es vorteilhafterweise offen, damit sioh die Trennwände zwischen den Kanälen gut ausbilden können. Dieses zeitweise Schließen bewerkstelligt man am einfachsten, indem man einen der beiden Zuführungsrohre z.B. 17 von Anfang an schließt, das andere 18 in eine feine Kapillare aussieht. Diese Kapillare kann man bequem durch lokale Erhitzung sohllsBsn, durch Zerbrechen öffnen.The channel system required in the absorption body is advantageous from the glass of the absorption body 3 and 4 from a tube 16 (Fig. 8, 9 and 10) start at a Side is closed and on the other side two thinner tubes 17, 18 as one and an outlet for the medium serving for heat dissipation. This pipe is on a Die 19 with protruding steel strips 20 (corresponding to the channel walls 10 in Fig. 3) placed, loaded with a plate 21, heated and then compressed, the protruding strips 20 press into the glass and the opposite ones Walls of the glass tube fuse together, resulting in the partition walls between the Channels are formed. To promote the bulging of the canals, one closes during the deformation process the pipe intermittently; in the end it is advantageous open so that the partition walls between the channels can be well formed. This The easiest way to achieve temporary closing is to use one of the two Feed pipes e.g. 17 close from the beginning, the other 18 in a fine capillary looks like. This capillary can be conveniently passed through by local heating Break open.
Naoh dieser Fertigung des Glasteiles des Absorptionskörpers wird der absorbierende Belag aufgebracht, wohei insbesondere eine selektiv absorbierende Schicht verwendet wird, die die Sonnenstrahlung stark absorbiert, aber infrarote Strahlung wenig emittiert. Der Belag kann innen oder außen auf den Absorptionskörper angebracht werden. Vorteilhaft ist es, die selektive Sioht zunächst auf eine Folie, z.B. aus Kupfer, aufzutragen und dann diese Folie auf den Absorptionskörper aufzubringen, z.B. aufzukleben. Es ist aber auch möglioh, die selektive Schicht, z.B. als Anstrich, unmittelbar auf den Absorptionskdrper aufzubringen.After this production of the glass part of the absorption body is the absorbent covering applied, including in particular a selectively absorbent Layer is used that absorbs solar radiation strongly, but infrared Little emitted radiation. The covering can be on the inside or outside of the absorption body be attached. It is advantageous to first apply the selective view to a film e.g. made of copper, to be applied and then this film to be applied to the absorption body, e.g. stick on. But it is also possible to apply the selective layer, e.g. as a paint, apply directly to the absorption body.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß als Absorptionsmittel in den Hohlraum des Absorptionskörpers ein dünnes, der lichten Weite des Absorptionskörpers weitgehend angepaßtes und die Sonnenstrahlung stark absorbierendes Bleich eingesohoben ist, das auf seiner der Sonnenstrahlung abgewandten Seite mit Führungen für das zur Wärmeabfuhr dienende Medium (etwa nach Art der Fig. 3 oder 5) versehen ist.Another possibility is that as an absorbent in the cavity of the absorption body a thin, the inside width of the absorption body Largely adapted bleach that strongly absorbs solar radiation has been incorporated is that on its side facing away from the solar radiation with guides for the for heat dissipation serving medium (approximately in the manner of Fig. 3 or 5) is provided.
Naoh Aufbringen des absorbierenden Belages auf den Absorptionskörper wird mindestens eine Stütze (z.3. 7 gemäß Fig. 2) an dem Absorptionskörper angebracht, um diesen nur am Sockel befestiton Körper an seinem freien Ende am äußeren Hohlzylinder abstützen zu können. Dann wird der AbsorptionskOrper in den äußeren Hohlzylinder geschoben und am Sockel verschmolzen. Der Hohlzylinder, der zunächst noch an einer Seite offen ist, wird schließlich an der offenen Seite verlangt, evakuiert und abgesobmolzen.Then apply the absorbent covering to the absorbent body at least one support (e.g. 3.7 according to FIG. 2) is attached to the absorption body, around this body only fastened to the base at its free end on the outer hollow cylinder to be able to support. Then the absorption body is in the outer hollow cylinder pushed and fused to the base. The hollow cylinder, which was initially attached to a Side is open, the open side is finally requested, evacuated and melted down.
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