DE3044192A1 - Solar energy utilising cooker - incorporates one or more solar radiation concentrators - Google Patents

Solar energy utilising cooker - incorporates one or more solar radiation concentrators

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Abstract

The food to be cooked can be enclosed by a heat accumulator so dimensioned as to absorb the heat delivered by the solar energy concentrator over several hours. Heat can be transferred using a liquid, and the size of the collector concentrator and the cooking pot can be such that the output from the former is sufficient to keep the contents boiling. The heat transfer medium can be arranged to circulate either purely on the thermo-siphon principle, or a pump can be provided, the power to drive the latter being supplied by solar cells along the edges of the concentrator.

Description

Vorrichtung zum Kochen mit Lichtenergie Device for cooking with light energy

Im Folgenden wird eine Vorrichtung vorgestellt, die es ermöglicht, mit Lichtkonzentratoren, beschrieben in der Patentanmeldung P 26 29 G11, zu kochen Das Funktionsprinzip des Lichtkonzentrators sei kurz erläutert. Der Ko zentrator besteht aus einer transparenten festen oder flüssigen Schicht, die Fluoreszenzzentren enthält. Der Brechungsindex dieser Schicht ist größer als der Brechungsindex des die Schicht umgebenden Mediums Darauf beruht die lichtleitende Wirkung des Konzentrators. Däs an den ICanten der Schicht austretende konzentrierte Licht fällt auf einen Absorber. Dieser überträgt die entstehende Wärmeenergie auf ein Wärmetran portmittel.In the following a device is presented which makes it possible to to cook with light concentrators, described in patent application P 26 29 G11 The functional principle of the light concentrator is briefly explained. The concentrator consists of a transparent solid or liquid layer, the fluorescence centers contains. The refractive index of this layer is greater than the refractive index of the the layer surrounding the medium This is what the light-guiding effect of the concentrator is based on. The concentrated light emerging at the edges of the layer falls on an absorber. This transfers the resulting heat energy to a heat transfer medium.

Speziell bei der Erzeugung hoher Temperaturen sei auf die Vorteile dies Konzentrators gegenüber konventionellen Kollektoren hingewiesen. Da sj nur der kleine z B. aus Kupferrohren bestehende Absorber erwärmt, si die im Kolloktor gespeicherte Energie und die Wärmeverluste bedeutend kleiner als bei Flachkollektoren. Hier macht sich auch eine schnellere 2 sprechzeit des Kollektors bemerkbar.The advantages are especially important when generating high temperatures pointed out this concentrator compared to conventional collectors. There sj only the small absorber, e.g. consisting of copper pipes, heats the ones in the collocator stored energy and heat losses are significantly smaller than with flat-plate collectors. A faster 2 talk time of the collector is also noticeable here.

Gegenüber einem mit Spiegeln oder Linsen arbeitendern konzentrierende System wird keine Nachführung benötigt. Auch sei bemerkt, daß diffuse@ Licht konzentriert wird, das mit Spiegeln oder Linsen nicht konzentriert werden kann. Berücksichtigt man, daß in Mitteleuropa zwischen 30 und 60 % der Strahlung diffus ist, so läßt sich die Bedeutung dieses Vorteils erkennen.Compared to someone who works with mirrors or lenses System, no tracking is required. It should also be noted that diffuse @ light that cannot be concentrated with mirrors or lenses. If one takes into account that in Central Europe between 30 and 60% of the radiation is diffuse the importance of this benefit can be seen.

Den Aufbau von Konzentratoren, Spiegel, Absorber und Wärmeträgermedium zeigt Abbildung 1. Die Ankopplung des Konzentrators an den Absorber kann z.B. über Glasstege erfolgen, wobei zusätzlich noch optische Oele die Ankopplung verbessern können.The construction of concentrators, mirrors, absorbers and heat transfer medium Figure 1 shows. The coupling of the concentrator to the absorber can e.g. Glass webs take place, with optical oils also improving the coupling can.

Der-wie oben beschriebene Lidhtkonzentrator macht es möglich, das Wärmeträgermedium auch bei schwacher oder diffuser Lichteinstrahlung auf Temperatur von über 100°C zu erhitzen. Damit ist ein wesentliches Funktionsprinzip des Kochers erfüllt. Ohne Kochgut wird der Wärmespei cher auf eine Temperatur größer als 100°CWärmespei aufgeladen. Durch die Wahl der Dicke der Isolation von Rohrleitungen und Kocher kann erreicht werden, daß durch mit der Temperatur steigende Wärmeverluste auch bei längerer Aufladezeit eine bestimmte Maximaltemperatur des Speichers nicht überschritten wird Einfüllen des Kochguts in den Topf im aufgeladenen Wärmespeicher bewirkt eine Temperature rniedri gung des Speichers und eine Temperaturerhöhung des Kochguts. Durch ein bestimmtes Grössenverhältnis von Topf plus Kochgut und Speicher stellt sich nach Tcmperaturausgleich eine Gleichgewichtstemperatur ein, die der Siedetemperatur des Wassers entspricht. In diesem Zustand liefert der Konzentrator diejenige Energiemenge, die benötigt wird, um das Kochgut am Kochen zu halten.The eye concentrator as described above makes it possible Heat transfer medium even with weak or diffuse light irradiation at temperature to be heated above 100 ° C. This is an essential principle of operation of the cooker Fulfills. Without food to be cooked, the heat accumulator is set to a temperature greater than 100 ° C charged. By choosing the thickness of the insulation of pipes and cookers can be achieved that by increasing the temperature with increasing heat losses a certain maximum temperature of the storage tank is not exceeded in the event of a longer charging time Filling the food into the pot in the charged heat accumulator causes a Lowering the temperature of the storage tank and increasing the temperature of the food to be cooked. Provides a certain size ratio of pot plus food and storage After temperature equalization, an equilibrium temperature is established, that of the boiling temperature of the water. In this state, the concentrator delivers the amount of energy which is needed to keep the food boiling.

Ein alternativer Weg, die Überhitzung des Kochens zu vermeiden, besteht darin, eine Nebenschleife des Wärmetransportkreislaufs vorzusehen, die bei Erreichen einer Maximaltemperatur im Kocher automatisch eingeschaltet wird. Die Nebenschleife besteht aus einer nichtwärmeisoliertcn Kühlschlange, durch die die überschüssige Energie abgeführt wird.An alternate way to avoid overheating the cook is there in providing a secondary loop of the heat transport circuit, which when reached automatically switched on at a maximum temperature in the cooker. The secondary loop consists of a non-insulated cooling coil through which the excess Energy is dissipated.

In Abbildung 2 ist der prinzipielle Aufbau des Wärmespeichers mit K@ topf dargestcllt. Die spezielle Form des Kochtopfitandes verhindert, @@@ beim Überkochen Flüssigkeit zwischen Kochtopf und Speicher gelang.Figure 2 shows the basic structure of the heat storage system K @ pot shown. The special shape of the saucepan prevents @@@ when The liquid between the saucepan and the storage tank boiled over.

Wegen mechanischen Beanspruchungen ist die Isolation mit einem Mei mantel umgeben. Der Wärmespeicher selbst ist durch wärmeisoliere Material mit der Trägerkonstruktion verbunden.Due to mechanical stress, the insulation is with a Mei coat surrounded. The heat accumulator itself is through heat-insulating material with the Support structure connected.

Den gesamten Aufbau des solaren Kochers zeigt Abbildung 3 Als weit res Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann bei Pumpenbetrieb eine einfache Vorrichtung zur Änderung der Konzentra torneigung vorgesehen werden. Ferner ist ein Hybridkonzentrator mö; lich, wobei ein mit Solarzellen belegter Teil der Konzentratorkanten c nötige Pumpenenergie liefert. Hierdurch wird es möglich, in einer ne unabhängigen Anordnung den Kochtopf in beliebiger Lage zum Konzent: tor anzuordnen, also auch im Innern eines Gebäudes. Die mit Solarze: betriebene Pumpe erfordert keinerlei Steuer- oder Regeleinrichtung, die so gelieferte Energie direkt von der Einstrahlung auf den Kollekto abhängt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß eine Umkehr der Str@@ mung bei Nacht und damit eine Abkühlung des Speichers verhindert wi Da ein Fluoreszenzkollektor primär des kurzwellige Licht des Sonnen spektrums umwandelt, können auch übliche Flachsolarzellen hinter de@@ Iii Kollektor angeordiie L werden.The entire structure of the solar cooker is shown in Figure 3 As far Res embodiment of the device according to the invention can with pump operation a simple device for changing the concentra torneigung be provided. A hybrid concentrator is also possible; Lich, with a part covered with solar cells the concentrator edge c supplies the necessary pump energy. This makes it possible in a ne independent arrangement the saucepan in any position to the concentration: gate, including inside a building. The one powered by Solarze: Pump does not require any control or regulating device, the energy supplied in this way depends directly on the irradiation on the collector. Another benefit is there in that a reversal of the flow at night and thus a cooling of the memory As a fluorescence collector prevents primarily the short-wave light of the sun converting the spectrum, conventional flat solar cells can also be installed behind the de @@ III collector angeordiie L will be.

Claims (12)

Patentansprüche 0) Vorrichtung zum Kochen mit Lichtenergie, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Lichtkonzentratoren, verwendet werden.Claims 0) Device for cooking with light energy, characterized in that one or more light concentrators, be used. 2. Vorrichtung zum Kochen mit Lichtenergie, dadurch gekennzeichnet, daß das Kochgut von einem Wärmespeicher umgeben ist, der so dimensioniert ist, daß er die im Laufe einiger Stunden vom Kollektor gelieferte Wärme integrieren kann.2. Device for cooking with light energy, characterized in that that the food is surrounded by a heat accumulator which is dimensioned so that it can integrate the heat delivered by the collector over the course of a few hours. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetransport durch ein flüssiges Wärmetransportmittel bewerkstelligt wird.3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the heat transport is accomplished by a liquid heat transport medium. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Kollektors und die des Kochgutes (bzw. des Kochtopfes) so bemessen werden daß die vom Kollektor gelieferte Leistung für ein kontinuierliches Sieden des Kochgutes ausreicht.4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the size of the collector and the size of the food (or the saucepan) that the power supplied by the collector for continuous boiling of the food is sufficient. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetransportmittel entweder passiv nach dem Ihe rmosiphonp rinzi D oder aktiv mit einer Pumpe umgewälzt wird.5. Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that the means of heat transport either passively according to the Ihe rmosiphonp rinzi D or active is circulated with a pump. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Konzentitator kanten mit Solarzellen belegt ist, die die für den Betrieb der Umwälzpumpe nötige Energie liefern.6. Apparatus according to claim 1 to 5, characterized in that a part of the concentrator edges is covered with solar cells, which are necessary for the operation supply the circulating pump with the necessary energy. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorfläche oder ein Teil derselben mit Solarzellen hinterlegt ist, die die für den Betrieb der Umwälzpumpe nötige Energie liefern 7. Apparatus according to claim 1 to 5, characterized in that the collector surface or part of it is backed with solar cells that supply the energy required to operate the circulation pump 8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Wärmespeichers tas Einsetzen eines Kochtopfes mit gutem Wärmeübergang ermöglicht.8. Apparatus according to claim 1 to 7, characterized in that the shape of the heat accumulator tas insertion of a Pot with good heat transfer allows. 9. Vorrichtung nach Anspruch: 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetransport mittel gleichzeitig als Wärmespeichermedium dient. 9. Apparatus according to claim: 1 to 8, characterized in that the heat transport medium also serves as a heat storage medium. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmespeicher ein Latentspeicher Verwendung findet.10. Apparatus according to claim 1 to 8, characterized in that a latent storage device is used as heat storage device. 11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeisolationder Wärmetransportmittelleitungen und/oder des Wärmespeichers so bemessen wird, daß bei Betrieb bei maximaler Sonnt~neinstrahlung die zulässige maximale Betriebstemperatur nicht überschritten werden kann.11. Apparatus according to claim 1 to 10, characterized in that the thermal insulation of the heat transfer medium lines and / or the heat accumulator is dimensioned in such a way that when operating at maximum sunshine radiation the permissible maximum operating temperature cannot be exceeded. 12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetransport mittelleitung einen als Wärmeabstrahler ausgebildeten Nebenschluß hat, in den die Strömung bei Bedarf umgeleitet werden kann.12. Apparatus according to claim 1 to 10, characterized in that the heat transport medium line has a shunt designed as a heat radiator into which the flow can be diverted if necessary.
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