DE3327938C2

DE3327938C2 -

Info

Publication number: DE3327938C2
Application number: DE3327938A
Authority: DE
Inventors: Hirosato Takeuchi; Toshio Tokio/Tokyo Jp Mikiya
Original assignee: Shiroki Corp
Current assignee: Shiroki Corp
Priority date: 1982-08-04
Filing date: 1983-08-03
Publication date: 1989-01-19
Also published as: ZA835711B; GB2125953A; AU555920B2; IT1212769B; ES282185U; FR2531521A1; ES282185Y; AU1750683A; IT8322551V0; GB8321050D0; FR2531521B1; CA1240223A; DE3327938A1; IT8322344A0; US4653471A; JPS5923057U

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sonnenkollektor nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Ein Sonnenkollektor dieser Art ist z. B. in der US 41 19 085 beschrieben. Dabei sind nur Rippen vorhanden, die von der Innenfläche des sie umgebenden Rohres getrennt sind.

Die JP 56-85 652 A2 beschreibt eine andere Bauform eines Son nenkollektors ohne eine doppelwandige Glasröhre. Dabei sind bogenförmige Platten an ihren Enden miteinander zu einem starren Rohr verschweißt. Diese Ausgestaltung ist für einen Einbau mit konstantem Oberflächenkontakt nicht geeignet.

Die DE-OS 27 42 825 zeigt einen Rohr-Solar-Kollektor wobei ein wärmeleitendes gebogenes Metallblech vorhanden ist, das in seiner Kontur dem Innendurchmesser des evakuierten Doppel glasrohres angepaßt, jedoch mit dem Rohr nicht einstückig ist. Gemäß Figur 9 ist ein Wärmeträgerrohr einstückig mit Leitblechen versehen. Es sind jedoch keine Rippen vorge sehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Wärmeübertragung in einem Sonnenkollektor zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnen den Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Das Wesen der Erfindung liegt darin, daß bei einem Sonnen kollektor mit einer Doppelglasröhre die wesentlichen drei Teile, nämlich das Wärmerohr, Rippen und die damit verbunde nen Platten einstückig und aus dem gleichen Material sind. Auf diese Weise wird ein sehr intensiver Wärmeübergang er reicht, insbesondere wenn z. B. Aluminium als sehr guter Wärmeleiter verwendet wird. Durch diese Einstückigkeit wer den nicht nur Schweiß- oder Lötverbindungen, Befestigungs clipse oder ander mechanische Verbindungseinrichtungen ver mieden, um das Wärmerohr im Inneren des Kollektors zu hal ten, sondern darüber hinaus wird eine wesentlich wirksamere Wärmeübertragung aufgrund der Einstückigkeit im Vergleich zu Schweiß- oder Lötverbindungen erreicht, wobei Spalte und Lücken zwischen dem Rohr und den Rippen vorhanden sind.

Als weiterer Vorteil dieser einstückigen Konstruktion ist zu nennen, das es möglich ist, das Wärmerohr zusammen mit den wärmeübertragenden Gliedern aus einem einzigen und kosten günstigen Material wie z. B. Aluminium, herzustellen, wodurch sowohl Material als auch Herstellkosten eingespart werden.

Von Vorteil ist weiterhin, daß durch diese Einstückigkeit sowohl die Montage als auch die Demontage erleichtert wird, denn die Einheit kann auf gleiche Weise von dem Innenrohr abgezogen werden.

Durch die räumliche Trennung der Platten ist in einem erfor derlichen Umfange eine Nachgiebigkeit gegeben, so daß stets ein guter Oberflächenkontakt zwischen den Platten und der Innenwand des Innenrohres hergestellt werden kann.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeich nung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Ausführungsart des Sonnenkollektorrohres der erfindungsgemäßen luftleeren Doppelröhrenausführung, wobei eine Ausgestaltung des Wärmerohres dargestellt ist;

Fig. 2 eine Frontansicht des Querschnitts nach der Linie A-A der Fig. 1;

Fig. 3 bis 5 Frontansichten von Querschnitten von drei anderen Ausgestaltungen des Wärmerohres, die sich im Querschnitt voneinander unterscheiden;

Fig. 6 ist eine Frontansicht des Sammelrohres, an wel chem der wärmeabgebende Abschnitt der ersten Ausgestaltung des Wärmerohres befestigt ist, das im Querschnitt kreisförmig ist.

Fig. 7 eine Draufsicht auf Fig. 6 und

Fig. 8 eine Frontansicht des Sammelrohres, an welchem der wärmeabgebende Abschnitt des Wärmerohres befestigt ist, das im Querschnitt rechteckig ist.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Wärmerohr 1 aus einem billigen und gut wärmeleitfähigen Material, wie z. B. Aluminium, das durch Pressen oder Extrusion gefertigt ist. Das Wärmerohr 1 ist an seinen beiden Enden luftdicht geschlossen und enthält einen Wärmeträger unter niederem Druck. Es können Wärmeträger 2 wie Wasser, Ammoniak oder andere geeignete Flüssigkeiten, wie z. B. Alkohol oder Öl, verwendet werden, die alle einen niederen Siedepunkt besitzen.

Eine dünne wärmeleitende Platte 3 ist mit dem Wärmerohr 1 durch Pressen oder Ziehen als einheitliches Teil ausgestal tet. Eine Vielzahl von Rippen 4 sind an der Außenfläche des Wärmerohres radial angeordnet. In dem dargestellten Ausfüh rungsbeispiel sind vier Rippen 4 axial zu dem Wärmerohr 1 an geordnet. Die Rippen 4 sind aus demselben Material gefertigt wie das Wärmerohr 1 und die wärmeleitende Platte 3, so daß die wärmeleitende Platte 3 in stetigem Kontakt mit der Innen fläche eines luftleeren Doppelröhren-Sonnenkollektorrohes 5 (im folgenden vereinfacht als "Kollektorrohr" angegeben) gebracht wird.

In der Fig. 3 sind zwei wärmeleitende Platten 3 a symme trisch abgetrennt von der Außenfläche des Wärmerohres 1 a, das im Querschnitt eine kreisförmige Gestalt aufweist, von dem aus sich zwei Rippen 4 a erstrecken.

In Fig. 4 sind vier wärmeleitende Platten 3 b dargestellt, die sich symmetrisch gegenüberliegen, und die räumlich von einander getrennt sind. Das Wärmerohr 1 b weist im Quer schnitt eine Quadratform auf, wobei davon die Rippen 4 b radial ausgehen.

In Fig. 5 sind zwei halbkreisförmige wärmeleitende Platten 3 c räumlich voneinander getrennt um die Außenfläche des Wär merohres 1 c angeordnet, welche im Querschnitt eine Rechteck form aufweist und von der aus von den kurzen Seiten zwei Rip pen 4 c abgehen.

Es muß bemerkt werden, daß das im dargestellten Ausführungs beispiel verwendete Kollektorrohr 5 ein Außenrohr 6 und ein Innenrohr 7 aufweist, das eine über der äußeren Ober fläche angeordnete Absorptionsschicht 8 besitzt, mit einem Raum zwischen beiden Rohren, der hochgradig luftleer gemacht wurde. Über dem wärmeaufnehmenden Abschnitt X (zur Verdam pfung) des Wärmerohres 1 ist die wärmeleitende Platte 3 ste tig in engen Kontakt mit der Innenfläche des Wärmerohres 1 gebracht. Der wärmeabgebende Abschnitt Y (zur Kondensation) des Wärmerohres 1 ist fest in Flächenführung mit der oberen Stirnseite eines Sammelrohres 10, das in einem Gehäuse 9 untergebracht ist.

Die Fig. 6 bis 8 zeigen die Arten der Befestigung des Wärmerohres 1 an dem Sammelrohr 10. Eine röhrenhaltende Aus sparung 11 ist an der oberen Stirnseite des Sammelrohres 10 angebracht und in Halbkreisform ausgebuchtet entsprechend dem gekrümmten Abschnitt des Wärmerohres 1. Das Wärmerohr 1 ist an dem wärmeabgebenden Abschnitt Y auf der rohrhalten den Aussparung 11 angeordnet und lösbar mit dem Sammelrohr 10 durch eine Befestigungseinrichtung 12 verbunden. Die Befesti gungseinrichtung 12 besteht aus zwei U-förmigen Bauteilen 13, die über dem Sammelrohr 10 angeordnet sind und durch eine Untergriffleiste 15, die durch Muttern 14, die auf die Enden der Bauteile 13 aufgeschraubt sind, festgehalten wer den. Fig. 8 stellt eine Ausführungsart dar, bei der das Wärmerohr 1 c der Fig. 5 angeordnet ist.

Im Gehäuse 9 ist ein wärmeisolierendes Material 16. Ein Bügel 17 stützt die Vorderseite des Kollektorrohres 5, unter dem ein Reflektor 18 angeordnet ist.

Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel arbeitet wie folgt: die Absorptionsschicht 8 absorbiert etwa 80% der das Kollektorrohr 5 direkt oder indirekt erreichenden Sonnen energie. Die auf diese Weise absorbierende Wärme wird auf wirk same Weise zu der dünnen wärmeleitenden Platte 3 geleitet, so daß der wärmeaufnehmende Abschnitt X des Wärmerohres 1 durch die wärmeleitende Platte 3 und die Rippen 4 erwärmt wird. Wenn Wärme auf den wärmeaufnehmenden Abschnitt X aufge bracht wird, verdampft der Wärmeträger im Inneren des Wärme rohres 1 bei einer relativ niederen Temperatur, z. B. 50 Grad C, das das Innere des Wärmerohres 1 auf einem niedrigeren Druck gehalten wird. Der daraus entstehende Dampf bewegt sich zum wärmeabgebenden Abschnitt Y (zur Kondensation), wo bei die Wärme davon zu dem wärmeabsorbierenden Sammelrohr 10 übermittelt wird, so daß die Flüssigkeit darin erwärmt wird. Wenn Wärmeabgabe am wärmeabgebenden Abschnitt Y stattfindet, kondensiert der Dampf innerhalb des Wärmerohres 1 in der Nähe von Y.

Auf diese Weise übermittelt das Wärmerohr 1 wirksam Sonnen energie zu der in dem Sammelrohr 10 gespeicherten Flüssig keit, und zwar durch wiederholte Verdampfung und Kondensa tion.

Das Wärmerohr 1 ist am wärmeabgebenden Abschnitt des Sammel rohres 10 lösbar angebracht. Falls das Kollektorrohr 5 oder das Wärmerohr 1 ausfallen, können sie so durch ein Neues, er setzt werden, ohne daß die Funktion des Systems unterbrochen wird.

Wie bereits vorstehend erwähnt, weist die vorliegende Erfin dung einen Sonnenkollektor auf, in welchem ein Sammelrohr mit dem wärmeabgebenden Abschnitt eines Wärmerohres aus wärmeleitendem Material fest in Flächenkontakt gebracht ist, wobei eine Vielzahl von Rippen, aus demselben Material wie das Wärmerohr bestehend, sich radial von dem wärmesammelnden Abschnitt des Wärmerohres erstrecken, wobei eine wärmeleiten de Platten einstückig an den Rippenenden angeordnet ist, und wobei die wärmeleitende Platte in Flächenkontakt mit der Rückseite der wärmesammelnden Seite des Sonnenkollektorroh res gebracht wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die wärmeleitende Platte einstückig mit dem Wärmerohr ausgebil det, und der wärmeabgebende Abschitt des Wärmerohres ist mit dem Sammelrohr in feste Flächenberührung gebracht. Demzu folge kann die gesammelte Sonnenenergie mit beträchtlich ver minderten Wärmeverlusten dem Sammelrohr wirksam übermittelt werden.

Claims

1. Sonnenkollektor mit einem Sammelrohr, das in einen flä chenhaften Kontakt mit einem wärmeabgebenden Abschnitt eines Wärmerohres gebracht ist, wobei das Wärmerohr einstückig mit Rippen ver sehen ist, die aus dem gleichen Material wie das Wärmerohr bestehen und die sich radial von dem wärmesammelnden Ab schnitt des Wärmerohres aus erstrecken, wobei das Wärmerohr von einem als eine Doppelglasröhre ausgebildeten Sonnen kollektorrohr umgeben ist, das ein zylindrisches Innen rohr und ein ebenfalls zylindrisches Außenrohr auf weist, dadurch gekennzeichnet, daß das an den äußeren Enden der Rippen (4) wärmeleitende Platten (3) angeordnet sind, die durch einen bogenförmigen Verlauf in konstantem Oberflächenkontakt mit der Innenfläche des Innenrohres (7) des Sonnenkollektorrohres (5) sind, wobei die Platten (3) räumlich getrennt voneinander angeordnet sind, und daß das Wärmerohr (1), die Rippen (4) und die Platten (3) einstückig aus dem gleichen Material sind.

2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragabschnitt des Sammelrohres (10) eine dem Wärmerohr (1) entsprechende Aussparung (11) zum Aufnehmen des Wärmerohres (1) aufweist.

3. Sonnenkollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein wärmeisolierendes Material (16) das Sammelrohr (10) und den mit dem Sammelrohr (10) verbundenen Abschnitt des Wärmerohres (1) umgibt.