FR2480416A1 - DEVICE FOR USING SOLAR RAYS AS ENERGY SOURCE - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIF POUR L'UTILISATION DE RAYONS SOLAIRES EN TANT QUE SOURCE D'ENERGIE. IL COMPREND AU MOINS UN CORPS 2 FORMANT UNE ZONE VOLUMIQUE OU PARVIENNENT DES RAYONS SOLAIRES REFLECHIS PAR UN REFLECTEUR 1. APPLICATION AUX CAPTEURS SOLAIRES.DEVICE FOR USING SOLAR RAYS AS A SOURCE OF ENERGY. IT INCLUDES AT LEAST ONE BODY 2 FORMING A VOLUME ZONE OR ARRIVE SOLAR RAYS REFLECTED BY A REFLECTOR 1. APPLICATION TO SOLAR SENSORS.
Description
24âQ41624âQ416
L'invention concerne un dispositif et un procédé pour The invention relates to a device and a method for
utiliser les rayons solaires comme source d'énergie. use the sun's rays as a source of energy.
Alors que le rayonnement solaire pourrait largement couvrir la totalité des besoins en énergie de la population de la terre, la dépense technique - miroirs solaires, moteurs à énergie solaire, pièges à chaleur - n'a pas été acceptable jusqu'à maintenant, même dans les pays ensoleillés malgré les aides ou encouragements prodigués par les diverses nations (voir Brockhaus 1968, volume 5, page 13, colonne While solar radiation could largely cover the entire energy needs of the earth's population, the technical expense - solar mirrors, solar-powered motors, heat traps - has not been acceptable until now, even in sunny countries despite the help or encouragement provided by the various nations (see Brockhaus 1968, volume 5, page 13, column
de droite en bas).from right down).
Le miroir solaire (four solaire) capte les rayons solaires à l'aide d'un miroir mobile, les dirige sur un miroir The solar mirror (solar oven) captures the sun's rays using a mobile mirror, directs them on a mirror
creux et les rayons sont concentrés en un point o ils pro- hollow and the rays are concentrated at a point where they
duisent des températures allant jusqu'à 3 3000C. Les moteurs à énergie solaire et les pièges à chaleur fonctionnent de give temperatures of up to 3000C. Solar-powered engines and heat traps operate from
façon analogue.analogous way.
Le but de l'invention est de procurer un dispositif qui capte totalement l'énergie solaire sans grande dépense technique ni financière et qui soit utilisable pour tous les domaines d'énergie sans qu'il soit besoin de modifications importantes, afin d'utiliser le dispositif de l'invention à The object of the invention is to provide a device that fully captures solar energy without great technical or financial expenditure and that is usable for all energy fields without the need for significant modifications, in order to use the device of the invention to
l'endroit o l'on a besoin d'énergie. where you need energy
Ce but est atteint conformément à l'invention grâce à un dispositif pour l'utilisation de rayons solaires en tant que source d'énergie, caractérisé par au moins un corps formant une zone à longueur et/ou à diamètre (zone volumique) o parviennent (rebondissent) des rayons solaires réfléchis (faisceaux de rayons) qui, rassemblés en faisceaux (concentrés) dans cette zone par un matériau réfléchissant, sont déviés (réfléchis), et en ce que le matériau réfléchissant est groupé (disposé) autour du corps (absorbant les rayons solaires), de préférence symétriquement et dans un angle This object is achieved according to the invention by means of a device for the use of solar rays as a source of energy, characterized by at least one body forming a zone with length and / or diameter (volume zone) o reach (bounce) reflected solar rays (beams of rays) which, bundled together (concentrated) in this area by a reflective material, are deflected (reflected), and that the reflecting material is grouped (arranged) around the body ( absorbing sunlight), preferably symmetrically and at an angle
aigu (rapporté à l'axe médian).acute (referred to the median axis).
Le dispositif selon l'invention est aussi caractérisé par un moyen de commande connu en soi qui aligne constamment le réflecteur avec précision, avec son axe central vers le soleil (le réflecteur est monté par exemple à pivotement et se déplace avec le soleil) et en ce que le réflecteur est un cône, tronc de cône, pyramide ou l'analogue constitué par une matière réfléchissante ou revêtu à l'extérieur 2 24a0416 d'une matière réfléchissante, et qu'il est entouré au moins The device according to the invention is also characterized by a control means known per se that constantly aligns the reflector accurately, with its central axis towards the sun (the reflector is mounted for example to pivot and moves with the sun) and that the reflector is a cone, truncated cone, pyramid or the analog consisting of a reflective material or coated on the outside 2 24a0416 of a reflective material, and that it is surrounded at least
partiellement par un corps.partially by a body.
L'invention fournit aussi un procédé pour utiliser les rayons solaires comme source d'énergie, caractérisé par un fluide solide, liquide ou gazeux (par exemple de l'eau, du mazout, du gaz, etc.) qui est transporté The invention also provides a method for using solar rays as a source of energy, characterized by a solid, liquid or gaseous fluid (eg water, fuel oil, gas, etc.) that is transported
à travers la zone volumique.through the volume zone.
L'invention sera bien comprise à la lecture de la The invention will be well understood on reading the
description détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple detailed description, given below as an example
seulement, de formes de réalisation représentées schéma- only, embodiments shown schematically
tiquement sur le dessins, sur lequel - la figure 1 représente schématiquement le principe de base en utilisant un réflecteur conforme à l'invention; - la figure 2 correspond à la figure 1, le parcours des rayons y étant illustré; - la figure 3 montre le principe de l'invention illustré à l'aide d'un réflecteur ayant un angle d'ouverture de 900; - la figure 4 correspond à la figure 3, toutefois, l'utilisation pratique y est représentée en détail; - la figure 5 montre un exemple d'utilisation avec un réflecteur ayant un angle d'ouverture supérieur à 900; - la figure 6 correspond à la figure 5; on insiste icidavantage sur l'utilisation pratique; - la figure 7 correspond à la figure 5, mais l'angle d'ouverture est inférieur à 900; - la figure 8 correspond à la figure 6, toutefois l'angle d'ouverture est inférieur à 90 ; - la figure 9 montre la façon dont un réflecteur -ici un cône- peut être divisé en troncs de cône et un petit cène; et - la figure 10 explique encore une fois le principe, toutefois en inversant les relations, le réflecteur étant FIG. 1 schematically represents the basic principle using a reflector according to the invention; - Figure 2 corresponds to Figure 1, the path of the rays there being illustrated; FIG. 3 shows the principle of the invention illustrated with the aid of a reflector having an opening angle of 900; Figure 4 corresponds to Figure 3, however, practical use is shown in detail; FIG. 5 shows an example of use with a reflector having an opening angle greater than 900; FIG. 6 corresponds to FIG. 5; it emphasizes the advantage over practical use; - Figure 7 corresponds to Figure 5, but the opening angle is less than 900; - Figure 8 corresponds to Figure 6, however the opening angle is less than 90; - Figure 9 shows how a reflector-here a cone- can be divided into cone frustums and a small cone; and - Figure 10 explains once again the principle, however, by inverting relations, the reflector being
disposé à l'intérieur d'un corps. disposed within a body.
La figure 1 représente le principe de l'invention. Figure 1 shows the principle of the invention.
Le réflecteur 1 a ici la forme d'un entonnoir et la surface intérieure est catoptrique. On peut utiliser toutes les matières réfléchissantes; le réflecteur peut être réalisé The reflector 1 here has the shape of a funnel and the inner surface is catoptric. All reflective materials can be used; the reflector can be realized
dans sa totalité dans cette matière ou bien en être simple- as a whole in this matter or simply
ment revêtu. On peut également utiliser une matière non dressed. It is also possible to use a non
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réfléchissante et munir la surface intérieure du réflecteur reflective and provide the inner surface of the reflector
1 d'une couleur, d'un revêtement ou analogue, approprié. 1 of a suitable color, coating or the like.
Dans le sens axial du réflecteur 1 est prévu un barreau ou un tube 2; ce tube 2 peut être.-par exemple en métal sombre ou noir, par exemple avec une surface absorbante, c'est-à-dire qui retient la chaleur dégagée par les rayons In the axial direction of the reflector 1 is provided a bar or a tube 2; this tube 2 can be-for example in dark or black metal, for example with an absorbing surface, that is to say which retains the heat released by the radii
solaires qui la frappent.solar who hit it.
Le système de l'invention consiste en ce que chaque rayon solaire qui arrive parallèlement à l'axe du cône sur la surface intérieure catoptrique est réfléchi et frappe le barreau ou le tube 2, ce qui chauffe celui-ci. La disposition The system of the invention consists in that each solar ray that arrives parallel to the axis of the cone on the catoptric inner surface is reflected and hits the bar or the tube 2, which heats the latter. The disposition
du réflecteur 1 doit être conçue de façon appropriée. Reflector 1 must be designed appropriately.
La figure 2 montre le principe selon lequel les rayons réfléchis dans le réflecteur 1 sont déviés centralement vers l'intérieur. Dans ce cas, l'angle d'ouverture 3 du Figure 2 shows the principle that the rays reflected in the reflector 1 are deflected centrally inwards. In this case, the opening angle 3 of the
réflecteur 1 peut avoir diverses valeurs. Reflector 1 can have various values.
Les figures 3 et 4 représentent schématiquement des réflecteurs la. La figure 3 représente schématiquement, pour deux exemples, le parcours des rayons et dans ce cas, le réflecteur a la forme d'un tronc de cône. Les rayons Figures 3 and 4 schematically represent reflectors la. Figure 3 schematically shows, for two examples, the path of the rays and in this case, the reflector has the shape of a truncated cone. The Rays
arrivent à angle droit sur l'axe central 4. arrive at a right angle on the central axis 4.
La figure 4 est une figure analogue. Le corps 5 est atteint perpendiculairement par les rayons réfléchis; son diamètre doit être de longueur telle qu'il ne se perde pas de rayons réfléchis. Sa longueur correspond donc au moins à la hauteur du tronc de cône la. On peut choisir le diamètre de manière différente. Lorsqu'il faut par exemple chauffer de l'eau en circulation (il faut dans ce cas associer une pompe ou analogue), on choisit un petit diamètre lorsqu'on veut atteindre des températures très élevées, et un diamètre plus grand, lorsque l'eau doit avoir une température plus basse. La température de l'eau serait, ntaurellement, également Figure 4 is a similar figure. The body 5 is reached perpendicularly by the reflected rays; its diameter must be of such length that no reflected rays are lost. Its length therefore corresponds at least to the height of the truncated cone la. We can choose the diameter in a different way. When, for example, it is necessary to heat circulating water (in this case it is necessary to associate a pump or the like), a small diameter is chosen when it is desired to reach very high temperatures, and a larger diameter when the water must have a lower temperature. The temperature of the water would, of course, also be
fonction de la vitesse de circulation. according to the speed of circulation.
Les figures 5 et 6 montrent la façon dont les rayons sont réfléchis lorsque l'angle d'ouverture du réflecteur lb est supérieur à 900, le principe de la réflexion des rayons étant représenté sur la figure 5. Le corps 6 est donc ici placé plus haut (voir figure 6); il dépasse audessus du bord extérieur du réflecteur lb. Les rayons frappent sous un angle aigu. Si le corps 6 n'était pas disposé en coïncidence avec FIGS. 5 and 6 show how the rays are reflected when the angle of opening of the reflector 1b is greater than 900, the principle of the reflection of the rays being shown in FIG. 5. The body 6 is thus placed here more high (see Figure 6); it protrudes above the outer edge of the reflector 1b. The rays strike at an acute angle. If the body 6 was not arranged in coincidence with
4 24804X64 24804X6
l'axe central 7, mais par exemple s'il était incliné, la captation d'énergie serait plus faible, car l'intensité des rayons serait également plus faible. Mais il est bien entendu qu'on pourrait également utiliser un corps 6 de forme conique, par exemple. La figure 7 montre la situation de principe (parcours des rayons) lorsque l'angle d'ouverture est inférieur à 900 et la figure 8 montre la disposition d'un corps 8. Dans cet exemple, le réflecteur lc est représenté sous forme de tronc de cône et le corps 8 se trouve en dessous du tronc de cône, the central axis 7, but for example if it was inclined, the energy uptake would be lower, because the intensity of the rays would also be lower. But it is understood that one could also use a body 6 of conical shape, for example. FIG. 7 shows the principle situation (ray path) when the opening angle is less than 900 and FIG. 8 shows the disposition of a body 8. In this example, the reflector 1c is represented in the form of a trunk of cone and the body 8 is below the truncated cone,
donc presque dans la pointe si l'on continue le cône. so almost in the tip if we continue the cone.
L'intensité de la réflexion et de ce fait de la cha- The intensity of the reflection and therefore of the
leur pouvant être produite augmente en même temps qu'augmente la surface catoptrique. En se référant à la figure 1, ceci voudrait dire que l'intensité du réchauffement augmente de bas en haut, donc du point 9 vers le point 10. Pour obtenir un réchauffement uniforme du fluide choisi dans un corps 8, they can be produced at the same time as the catoptric surface increases. Referring to FIG. 1, this would mean that the intensity of the heating increases from bottom to top, hence from point 9 to point 10. To obtain uniform heating of the fluid chosen in a body 8,
il vaudrait mieux ne pas donner à ce corps une forme cylin- it would be better not to give this body a cylindrical form.
drique, par exemple, mais une forme analogue à un cône, comme il est représenté en-tirets sur la figure 1 (corps 2a esquissé) Si l'on divise en plans parallèles un système conique comme celui représenté sur la figure 9, quelle que soit sa dimension, on obtient une multiplicité de troncs -e cône dont chacun est un "capteur solaire concentré". Les puissances des trois troncs de cône Il à 13, par exemple et du cône 14 diffèrent donc notablement du fait de la différence for example, but a cone-like shape, as shown in-dashes in Figure 1 (body 2a sketched) If we divide in parallel planes a conical system like that shown in Figure 9, whatever or its size, one obtains a multiplicity of truncated cones, each of which is a "concentrated solar collector". The powers of the three truncated cones II to 13, for example, and cone 14 therefore differ significantly because of the difference
des surfaces de réflexion.reflection surfaces.
Dans ce cas (voir figure 9), le corps 15 peut n'abosrber que dans la zone (donc être réalisé comme absorbeur), o il est atteint par les rayons et o s'opère la transformation des rayons solaires en chaleur. La réalisation la plus simple d'un absorbeur consiste en ce que, par exemple, un tube est coloré en noir dans la zone o les rayons réfléchis l'atteignent. L'énergie peut servir à toutes les utilisations, par exemple pour chauffer de l'eau, du mazout, des gaz, pour dessaler de l'eau de mer, pour obtenir de l'énergie électrique (vaporisation/turbine), pour des transformations et des réactions chimiques, etc. L'exemple d'application le plus simple est l'utilisation comme chauffage et dans ce cas il In this case (see FIG. 9), the body 15 can only abrade in the zone (thus be realized as an absorber), where it is reached by the rays and where the transformation of the solar rays into heat takes place. The simplest embodiment of an absorber is that, for example, a tube is colored black in the area where the reflected rays reach it. The energy can be used for all uses, for example to heat water, oil, gases, to desalt seawater, to obtain electrical energy (vaporization / turbine), for transformations and chemical reactions, etc. The simplest application example is the use as heating and in this case it
248 416248,416
faudrait un accumulateur de chaleur; le système conforme à l'invention convient également pour des opérations de cuisson, etc. Sur la figure 10 est représenté schématiquement le système inversé. Ici, une surface conique (ou partiellement conique) est revêtue à l'extérieur (donc sur l'enveloppe conique) d'une matière réfléchissante, ou le réflecteur 18 lui-même est constitué par une telle matière. Les rayons solaires sont dirigés vers l'extérieur et on prévoit, should a heat accumulator; the system according to the invention is also suitable for cooking operations, etc. In Figure 10 is shown schematically the inverted system. Here, a conical (or partially conical) surface is coated on the outside (thus on the conical envelope) of a reflective material, or the reflector 18 itself is constituted by such a material. The solar rays are directed outwards and it is expected,
soit raccordé directement, soit disposé à distance, un ré- either directly connected or remotely
servoir, par exemple annulaire (corps 19) qui guide de l'eau, par exemple. L'eau est chauffée comme il a été précédemment décrit. Naturellement, l'intensité n'est pas aussi forte ici que lorsque les rayons sont réfléchis en sens inverse en direction du centre. On voit sur la figure 10 que le corps annulaire peut alors déboucher dans un tube 20 (par exemple) et que l'eau réchauffée peut ainsi service, for example annular (body 19) which guides water, for example. The water is heated as previously described. Naturally, the intensity is not as strong here as when the rays are reflected back to the center. It can be seen in FIG. 10 that the annular body can then open into a tube 20 (for example) and that the reheated water can thus
être évacuée.to be evacuated.
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