FR2510733A1 - Dispositif solaire et procede de fabrication - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE L'EXPLOITATION DE L'ENERGIE SOLAIRE. UN PANNEAU SOLAIRE 20 COMPREND NOTAMMENT UN SUBSTRAT 50, UNE ENVELOPPE D'ABSORBEUR 28 REPOSANT SUR DES SUPPORTS 52-62 ET UN VITRAGE 30. L'ENVELOPPE EST TRAVERSEE PAR UN FLUIDE QUI ABSORBE LA CHALEUR RECUE ET LES PAROIS DE L'ENVELOPPE SONT EN UNE MATIERE PLASTIQUE SUFFISAMMENT MINCE POUR PRODUIRE UN MOUVEMENT PERISTALTIQUE CAPABLE DE CHASSER DE L'ENVELOPPE LES BULLES D'AIR QUI SE FORMENT DANS LE FLUIDE. APPLICATION AUX INSTALLATIONS DE CHAUFFAGE PAR L'ENERGIE SOLAIRE.

Description

"Dispositif solaire et procédé de fabrication"
La présente invention concerne les dispositifs solaires et les panneaux solaires et elle porte plus particulièrement sur une structure d'absorbeur conçue pour optimiser l'utilisation de l'énergie solaire. L'invention porte également sur des structures de collecteurs et de supports pour des enveloppes d'absorbeur et sur des procédés de fabrication d'absorbeurs solaires et de collecteurs pour de tels absorbeurs et pour d'autres buts, ainsi que sur des procédés de soudage par ultrasons d'enveloppes d'absorbeur et des procédés de fabrication d'enveloppes d'absorbeur susceptibles de produire une action de type péristaltique en association avec un fluide eir- culant à l'intérieur.

On a reconnu récemment que l'énergie solaire constituait une source d'énergie de remplacement pratiquement inépuisable pour les combustibles fossiles dont les réserves sont limitées et dont l'achat est relativement coûteux. De nombreux efforts ont été faits pour développer des dispositifs et des techniques d'utilisation de l'énergie solaire, et certains d'entre eux sont représentés dans divers brevets des E.U.A., ainsi que dans des réalisations et des projets commerciaux. Parmi les brevets qui traitent du sujet de l'énergie solaire, on peut citer les brevets U.S. 3 022 781, 3 991 742, 4 038 967, 4 059 094, 4 143 644, 4 146 012, 4 150 659 et RE 30 136.

Il existe également des projets en cours au
Brookhaven National Laboratory (BNL), Upton, L.I., N.Y., financés par le Department of Energy and Environment des
E.U.A., ayant pour but de tenter de réduire considérablement le cout des collecteurs solaires dits à plaque plane.

On pense que ces projets portent sur les détails nécessaires à la construction réelle d'une version commercialisable d'un collecteur solaire à pellicules minces qui serait acceptable pour l'installation en grande quantité.

Les prototypes finals de ces projets, qui ont été présentés pour des tests par des organismes indépendants, pour l'homologation et la démonstration en public, consistent en une plaque d'absorbeur construite en une matière feuilletée formée par 50 pm d'aluminium et 25 pm de Teflon.

L'aluminium est collé au Teflon par un adhésif. Les deux couches sont collées au moyen de bandes d'un adhésif agissant sous l'effet d'une pression, qui sont placées de manière que la périphérie soit fermée (et étanche) et que la région intermédiaire soit divisée en couloirs qui sont considérés comme nécessaires au "mouillage" de la pellicule composite. Des trous sont formés dans l'une des "peaux" feuilletées, en communication avec chacun des couloirs d'eau, après quoi un tuyau, percé de trous espacés de façon identique, est mis en place avec un adhésif d'une manière telle que ses trous soient alignés avec les trous formés dans la peau feuilletée, ce qui crée un collecteur d'entrée permettant au fluide d'entrer ou de sortir de l'absorbeur. Ce traitement est effectué aux deux extrémités du "sac" absorbeur feuilleté , de façon à définir une entrée et une sortie pour un fluide qui circule.La feuille d'aluminium est ensuite revêtue d'une matière d'une nature lui permettant d'absorber davantage de rayons solaires qu'elle n'en re-rayonne (ce qu'on appelle encore une surface "sélective").

Diverses peintures pourraient donner satisfaction du point de vue de l'adhérence, mais la surface sélective a été choisie pour ses excellentes performances thermiques en dépit du fait qu'elle est fournie sous forme de feuille qui doit être collée à la structure feuilletée au moyen d'un adhésif. Le raisonnement qui conduit à utiliser une feuille d'aluminium est basé sur le fait que la présence de bulles d'air emprisonnées est inévitable dans un récipient alimenté par gravité qui est constitué par des structures opposées sous forme de pellicules. Si on laissait demeurer ces bulles, elles nuiraient à l'efficacité globale d'un absorbeur, du fait de l'absence d'utilisation de la surface située sur toute région correspondant à une bulle.Une feuille d'aluminium de 50 pm, par exemple, donne lieu à une conduction de la chaleur à partir des régions de la surface feuilletée qui recouvrent des régions vides, vers d'autres régions qui ont été correctement mouillées, grâce à quoi le rendement global est moins affecté par les bulles.

L'invention a pour but d'offrir un dispositif et une technique perfectionnés pour l'utilisation de l'énergie solaire, et en particulier d'apporter des perfectionnements à des types connus d'absorbeurs, de panneaux et de dispositifs d'utilisation de l'énergie solaire, et d'offrir des procédés perfectionnés concernant le recueil et l'utilisation de l'énergie solaire.

L'invention a également pour but de réaliser des plaques d'absorbeur perfectionnées pour un collecteur solaire, à partir de matières perfectionnées et avec des techniques de fabrication perfectionnées, qui soient économiques et d'un bon rendement.

L'invention a également pour but de permettre d'obtenir un appareil et des techniques solaires perfectionnés, de manière à améliorer le rendement du fonctionnement de cet appareil, en évitant les conséquences de l'air qui peut être emprisonné dans le fluide de recueil d'énergie solaire qui est employé.

L'invention a également pour but d'offrir des techniques et des collecteurs solaires perfectionnés faisant appel à l'utilisation de collecteurs de fluide perfectionnés pour répartir un fluide dans des plaques d'absorbeur solaire et pour recueillir le fluide prove- nant de ces plaques.

L'invention a également pour but d'offrir des structures perfectionnées pour supporter des plaques ou des enveloppes flexibles d'absorbeur solaire, pour permettre la réalisation d'une action de type péristaltique et pour maintenir ainsi ces enveloppes sous tension pendant le fonctionnement.

L'invention a également pour but de permettre l'incorporation d'évents dans un dispositif collecteur d'énergie solaire, afin d'éviter que les températures qui sont mises en jeu s'élèvent jusqu'à des limites destruc tives.

Pour parvenir aux buts de l'invention indiqués ci-dessus, ainsi qu'à d'autres, on utilise un dispositif solaire qui comprend une structure d'entrée destinée à fournir un fluide capable d'absorber l'énergie solaire, et une structure de sortie destinée à recevoir ce fluide, grâce à quoi on peut faire circuler le fluide en cycle fermé, pour effectuer un échange de chaleur, et une structure d'absorbeur qui relie la structure d'entrée à la structure de sortie dans le but d'acheminer le fluide entre elles.La structure d'absorbeur est conçue et construite de façon à exercer une action de type péristaltique dans la direction de circulation du fluide, depuis la structure d'entrée vers la structure de sortie, afin d'aider à chasser hors de la structure d'absorbeur les bulles qui apparaissent dans le fluide. I1 existe de préférence une structure de circulation qui relie la structure de sortie à la structure d'entrée, pour former un circuit continu qui est en communication avec l'atmosphère ambiante. De plus, la structure est de préférence conçue de façon que le fluide traverse la structure d'absorbeur de la structure d'entrée vers la structure de sortie, sous l'influence de la gravité.

Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif de l'invention comporte un collecteur de fluide qui comprend un embout d'entrée et une chambre en matière plastique qui communique avec cet embout et qui comporte une région de bord accouplée à une enveloppe. La région de bord est ondulée pour former des ouvertures qui correspondent à des canaux de l'enveloppe. Plus précisément, la région de bord est constituée par des feuilles de matière plastique placées face à face dont l'une est plus épaisse que l'autre et est préformée pour avoir une forme ondulée. La feuille la plus épaisse maintient l'autre feuille dans une configuration ondulée correspondante, avec les ondulations en correspondance avec les canaux qui sont formés dans l'enveloppe.

L'invention porte également sur un procédé de fabrication d'absorbeurs solaires. Ce procédé peut comprendre de façon générale les opérations suivantes : on fait avancer des feuilles de matière plastique parallèlement les unes aux autres, on soude ensemble les périphéries des feuilles pour fermer les côtés des absorbeurs, on soude les feuilles ensemble le long de lignes transversales espacées pour fermer les extrémités des absorbeurs, on soude les feuilles ensemble le long de lignes longitudinales parallèles pour former des canaux parallèles dans les absorbeurs, on forme des trous dan.. les absorbeurs pour donner accès aux canaux1 et on sépare les absorbeurs les uns des autres, par coupure.Ce prccédé peut de plus comprendre l'opération consistant à souder des collecteurs de fluide aux absorbeurs respectifs et ces collecteurs peuvent être en matière plastique et peuvent comporter des ouvertures qui correspondent à celles formées dans les absorbeurs.

Conformément à un procédé, on fabrique un collecteur de fluide,au moins en partie, au moyen d'une feuille de matière plastique dans laquelle on forme des ondulations pour établir des canaux correspondant aux ouvertures qui existent dans les absorbeurs associés. La feuille du collecteur a de préférence une épaisseur supérieure à celle de la feuille de l'absorbeur. On forme au préalable les ondulations dans la feuille la plus épaisse, puis on l'étire jusqu'à ce qu'elle prenne une forme pratiquement plane, et on la soude ensuite à la feuille la plus mince de l'absorbeur, après quoi on la relâche pour former des ondulations dans la feuille la plus mince, ce qui définit des canaux qui communiquent avec les canaux situés dans l'absorbeur.

On a mentionné précédemment que l'invention fait intervenir une action de type péristaltique. Confor- mément à ceci, on emploie un procédé dans lequel on forme une enveloppe collectrice d'énergie solaire en une pellicule de polymère suffisamment mince pour produire une action de type péristaltique lorsqu'un fluide la traverse, et on étend l'enveloppe, dans une attitude générale inclinée, sur un ensemble de supports, pour qu'elle prenne une configuration en chaînette entre les supports, et pour établir une configuration de support limitée pour l'enveloppe afin de minimiser l'amortissement de l'action de type péristaltique.Un autre aspect de l'invention porte sur un procédé qui consiste à améliorer la façon dont les bulles sont chassées d'une enveloppe d'absorbeur solaire, en formant et en supportant l'enveloppe de manière à permettre la génération d'une action de type péristaltique dans cette enveloppe. Conformément à l'invention, l'enveloppe est de préférence supportée de plus dans une orientation faisant un angle d'environ 25 à 80 par rapport à l'horizontale.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation, donné à titre non limitatif. La suite de la description se réfère aux dessins annexés sur lesquels
La figure 1 est une vue en perspective d'une plaque d'absorbeur fabriquée conformément à l'invention
La figure 2 est une coupe longitudinale, partiellement schématique, de la plaque d'absorbeur de la figure 1
La figure 3 est une coupe partielle selon la ligne III-III de la figure 1
La figure 4 est une vue en perspective d'un collecteur de fluide employé dans le dispositif de l'invention
La figure 5 est une représentation partielle, en partie schématique et en coupe, du collecteur de fluide de la figure 4
La figure 6 est une vue en plan de la feuille supérieure parmi les deux feuilles qu'on emploie pour former l'enveloppe de l'invention
La figure 7 est une vue en plan correspondante de la feuille inférieure de l'absorbeur
La figure 8 est une vue en perspective éclatée de la feuille supérieure de l'absorbeur, avec les collecteurs de fluide d'entrée et de sortie soudés à cette feuille;
La figure 9 est une vue éclatée des feuilles supérieure et inférieure de l'enveloppe d'absorbeur de l'invention ;;
La figure 10 est une coupe schématique montrant la structure du collecteur de fluide, en association avec les feuilles supérieure et inférieure
La figure 11 est une représentation schématique montrant les soudures qu'on emploie dans l'enveloppe d'absorbeur de l'invention
La figure 12 illustre le procédé d'assemblage de l'invention ; et
La figure 13 est une vue en perspective écla- tée d'un conduit de mise à l'air libre qu'on emploie dans le dispositif de l'invention.

L'un des buts principaux de l'invention, mais non sa raison exclusive, consiste dans l'élimination de bulles qui sont générées dans un fluide en circulation employé dans une plaque collectrice d'énergie solaire, et en particulier dans des plaques collectrices d'énergie solaire du type formé par des pellicules minces et flexibles de matière plastique, comme mentionné préce- demment.

Conformément à l'invention, on a déterminé qu'une solution viable au problème des bulles mentionné ci-dessus réside dans l'élimination continue des bulles nuisibles, soit à leur source, soit dans la; plaque d'absorbeur elle-même. Au début de l'expérimentation, on a employé diverses épaisseurs de pellicule de Mylar pour construire des plaques d'absorbeur simulées. Bien que cette matière soit de façon générale inadaptée à une utilisation continue avec de l'eau chaude, du fait de son instabilité vis à vis de l'hydrolyse, elle est économique, aisément disponible et adaptée mécaniquement pour la fabrication de maquettes utilisées pendant une courte durée.Lorsque cette matière est maintenue à des épaisseurs de 75 pm, elle tend à onduler d'une manière qui fait apparaître des ondes progressives qui se propagent dans la direction de circulation de l'eau qui des cend le long du panneau. Le phénomène ressemble aux mouvements péristaltiques de l'intestin et cette action péristaltique remplit la même fonction en ce qui concerne les bulles d'air et les entraîne jusqu'à ce qu'elles soient chassées. En outre, lorsqu'on a utilisé des échantillons de pellicule plus épais dans le programme de fabrication de maquettes, auquel cas cette ondulation n'-est pas apparue, les bulles toujours présentes sont demeurées en place.

Une agitation mécanique de la pellicule située à la surface supérieure, produisant une onde péristaltique induite artificiellement > a fait disparaître le problème. On a ensuite essayé de réaliser une structure feuilletée pour constituer un support mécanique pour une couche de Teflon économique de 25 pm d'épaisseur, et pour constituer simultanément un substrat viable pour recevoir une couche de finition ayant des propriétés solaires acceptables.

Cependant, la structure composite doit être suffisamment souple pour permettre l'action péristaltique qui est nécessaire pour l'enlèvement des bulles et pour donner de bonnes performances à l'absorbeur. On a déterminé en outre que la pellicule de polymère la moins coûteuse actuellement disponible et compatible avec l'eau dans la plage d'ébullition est le polypropylène. Lorsque cette matière est orientée de façon biaxiale, son point de fusion ultime est de l'ordre de 1500C. Cette limite permet un fonctionnement illimité en régime fonctionnel de collecteur solaire. Cependant, dans des conditions de stagnation (comme lorsque le collecteur solaire est soumis à une exposition prolongée aux rayons du soleil sans bénéficier de la circulation d'eau à travers ses interstices), les températures internes d'un dispositif du type prévupourraient atteindre 180oC, ce qui entraînerait la destruction de cette matière.

En mettant en balance ce défaut avec le coût relativement faible par kilogramme, la compatibilité avec l'eau mentionnée précédemment et la soudabilité par ultrasons de cette matière, on a décidé d'essayer de résoudre le problème de la résistance insuffisante à la chaleur. Cette décision a été renforcée par l'existence d'une pellicule de polypropylène contenant du noir de carbone en quantité suffisante pour rendre la matière opaque. La charge noire confère à la matière une excellente résistance à l'ultraviolet et fait disparaître la nécessité d'un traitement de surface supplémentaire pour améliorer la réceptivité de l'énergie solaire.La légère diminution de la résistance à la température qui résulte du fait que la matière n'a été orientée que de façon uniaxiale est compensée par l'additif, consistant en noir de carbone, qui procure également une augmentation utile de l'aptitude de la pellicule à conduire la chaleur.

On a déterminé que le seul moyen fiable pour utiliser du polypropylène orienté dans un collecteur solaire de type scellé, isolé et utilisable dans des applications à température élevée, comme le chauffage de l'eau chaude domestique, consiste à prendre les mesures nécessaires pour empêcher que les températures internes atteignent une valeur suffisante pour endommager cette matière, dans les conditions de stagnation mentionnées précédemment. On résout ce problème par l'utilisation dans la structure du collecteur solaire d'évents qui sgou- vrent à 1200C, c'est-à-dire à 300C au-dessous de la température à laquelle la matière cesse de résister. Dans ce but, on utilise du Clysar, qui est une forme de polypropylène, soit comme élément moteur pour des volets de ventilation, soit comme couvercle destructible de luimême.Ces choix sont rendus possibles par la propriété inhérente au Clysar qui consiste en ce qu'il se rétracte soudainement et avec force dans une proportion de 40% de sa taille d'origine, lorsqu'il atteint une température de 1200C.

On va maintenant considérer les dessins, sur lesquels les figures 1 à 3 représentent de façon générale une plaque d'absorbeur solaire employée conformément à l'invention. La plaque solaire est désignée de façon générale par la référence 20. La plaque solaire comprend un châssis 22 qui consiste en une partie inférieure 24 et une partie supérieure 26. La plaque d'absorbeur intérieure est désignée de façon générale par la référence 28 et elle est couverte par un vitrage désigné de façon générale par la référence 30. La référence 32 désigne un raccord d'entrée et la référence 34 désigne un raccord de sortie. La structure comporte un certain nombre d'évents intervenant en cas de température excessive, désignés par les références 36, 38 et 40, 42.On décrira ultérieurement de façon plus détaillée le but et la structure de ces évents, ainsi que d'autres buts et caractéristiques de l'invention. Le collecteur solaire représenté peut avoir, à titre d'exemple, les dimensions approximatives suivantes : 90 cm de largeur, 2,4 m de longueur et 13 cm d'épaisseur. Le vitrage consiste en deux couches 44 et 46 montées sur un chas- sis auxiliaire 48 et constitués par du verre ou une matière plastique appropriée, transparente à l'ultraviolet,ou une matière analogue. Le but du vitrage est classique et consiste à permettre une opération efficace de recueil d'énergie solaire, avec un bon.rendement, en laissant entrer le rayonnement ultraviolet tout en empêchant la dissipation par convection de l'énergie qui a été ainsi recueillie.

La structure comprend en outre un substrat interne 50 formé par une matière isolante telle qu'unie matière plastique ou une substance analogue. Le substrat est destiné à conférer une résistance d'ensemble au panneau et à permettre de manipuler, de transporter et de monter aisément le panneau, sans risque d'endommager l'enveloppe flexible contenue à l'intérieur.

La structure comporte un certain nombre de supports, indiqués par exemple par les références 52, 54, 56, 58, 60 et 62. L'un de ces supports, à savoir le support 56, est représenté sur la représentation partielle de détail de la figure 3. On voit également sur la figure 3 l'enveloppe d'absorbeur 28 et la bande perpendiculaire 58 qui est un exemple d'une sêrie de telles bandes placées de chaque côté de l'enveloppe dans le but d'appliquer une tension transversale à l'enveloppe, selon un procédé qu'on décrira ci-après de façon plus détaillée. On voit également sur la figure 3 des parties de châssis 24 et 26. Les figures 4 et 5 représentent une structure de collecteur de fluide qu'on emploie de préférence conformément à l'invention. On voit sur ces figures un collecteur de fluide 60 destiné à l'extrémité d'entrée du dispositif absorbeur de l'invention.Le collecteur de sortie est identique à celui de l'extrémité d'entrée, à l'exception du fait qu'il n'y a pas d'ondulations dans le collecteur de sortie, puisqu'elles sont inutiles. On a représenté un embout d'entrée 62 qui est branché au raccord de sortie 32 des figures 1-3. Le collecteur consiste en une chambre 64 ayant une région de bord désignée de façon générale par la référence 66. La région de bord comporte un certain nombre d'ondulations et il y a de préférence une ondulation pour chaque canal longitudinal de l'enveloppe d'absorbeur, comme on le décrira par la suite.Un trou est formé dans la feuille supérieure de l'enveloppe d'absorbeur en correspondance avec chacune des ondulations, et ces trous sont placés de façon à correspondre avec des canaux formés dans l'enveloppe d'absorbeur, grâce à quoi l'eau ou tout autre liquide ou fluide peut circuler à partir de la chambre 64 en traversant chacun des canaux dans l'enveloppe d'absorbeur.

Dans son mode de réalisation préféré, le collecteur de fluide est constitué par du polypropylène d'environ 0,25 mm. L'embout 61 peut être constitué par exemple par du tube de 19 mm avec une paroi de 0,9 mm et l'embout est de préférence fabriqué en polypropylène ou une matière analogue. Le collecteur de fluide a la forme représentée pour faciliter le soudage-par ultrasons de l'embout sur le corps du collecteur. Le soudage s'effectue sur une face 70 et les points de soudure se trouvent en 72 et 74. Les ondulations sont représentées de façon générale en profil en 76 et elles ont une hauteur 78 dans la plage d'environ 2,4 mm t1,6 mm.

Les ondulations sont formées d'une manière particulière et avec des techniques particulières. Le collecteur est formé par une feuille supérieure qui est soudée à une feuille inférieure qui est en fait la feuille supérieure de l'enveloppe de l'absorbeur. La feuille supérieure est de façon générale plus épaisse que la feuille inférieure (c'est-à-dire la feuille supérieure de l'enveloppe de l'absorbeur) et elle est préformée de façon à présenter des ondulations (indiquées en 66), comme par exemple par thermocompression au moyen d'une matrice ayant la forme d'ondulation désirée.La feuille supérieure est ensuite soumise à une traction pour être étirée temporairement de façon à prendre une forme plane, après quoi la feuille inférieure plus mince est soudée à la feuille supérieure qui est ensuite relâchée, ce qui tire la feuille inférieure pour lui donner une forme ondulée appropriée, comme il est indiqué en 68. De ce fait, les canaux présents dans l'enveloppe de l'absorbeur qui correspondent aux ondulations ainsi formées sont maintenus ouverts, grâce à quoi l'eau peut circuler aisément à partir de la chambre 80 du collecteur, en traversant les ouvertures dans l'enveloppe de l'absorbeur et en pénétrant dans les canaux.

La figure 6 est une vue en plan de dessus de la feuille supérieure de l'enveloppe de l'absorbeur, montrant que cette dernière est constituée par une feuille de polypropylène. Comme on l'a indiqué ci-dessus de façon générale, le polypropylène employé conformément à l'invention est d'une épaisseur qui admet une action péristaltique lorsqu'un fluide circule dans l'enveloppe résultante de l'absorbeur. Dans ce but, la feuille superieure comme la feuille inférieure de l'enveloppe de l'absorbeur ont une épaisseur maximale de 0,13 mm et elles sont de préférence plus minces, comme par exemple 0,050 ou 0,075 mm.

La feuille supérieure (dont une partie forme la feuille inférieure du collecteur de fluide) est désignée de façon générale par la référence 90 et à cette feuille sont soudées un certain nombre de languettes orthogonales ou dirigées perpendiculairement, comme l'indiquent les ré férences 92, 94, 96, 98, 100 et 102 d'un côté , et les réfé rences 104, 106, 108, 110, 112 et 114 de l'autre côté.

L'une de ces languettes correspond à la languette 58 sur la figure 3.

L'extrémité d'entrée de l'enveloppe porte la référence 116. Un certain nombre de trous, d'ouvertures ou d'orifices d'entrée 118 sont établis à l'extrémité d'entrée. Ces trous ou orifices d'entrée sont conçus de façon à mesurer environ 2,4 mm de diamètre. Ils sont disposés de façon qu'il y ait deux de ces ouvertures par canal et ils sont centrés à l'entrée du canal. Ils sont de préférence mutuellement alignés dans une direction transversale par rapport à la direction ou à l!axe longitudinal de l'enveloppe de l'absorbeur et sont alignés avec des trous correspondants dans la région de bord du collecteur de fluide, qu'on a envisagée précédemment. A l'autre extrémité, ou extrémité de sortie, 120, de l'enveloppe de l'absorbeur, se trouvent un certain nombre de trous de sortie 122. Ces trous de sortie sont conçus de façon à mesurer environ 6,4 mm de diamètre.Il existe un trou pour chaque canal et ce trou est centré à la sortie du canal.

Les dimensions approximatives de la feuille pré- citée et de la feuille supérieure qui est représentée sur la figure 7 sont de préférence de l'ordre de 0,9 m sur 2,4 m, les feuilles supérieure et inférieure ayant naturellement des dimensions correspondantes. La feuille inférieure est désignée par la référence 124 et elle comporte un certain nombre de bandes disposées orthogonalement et désignées de façon générale par la référence 126. Ces bandes sont en un polypropylène réagissant à la chaleur, de préférence du Clysar, et elles sont soudées aux feuilles dans des positions qui correspondent aux bandes 93-114 de la figure 6 et qui correspondent aux positions des supports 52-62, envisagés précédemment. Ces bandes ont pour but de réagir à une variation thermique en se contractant longltudinalement.Cette direction est elle-même transversale par rapport à l'axe longitudinal de l'enveloppe correspondante de l'absorbeur, ce qui a pour effet d'appliquer une tension à l'enveloppe de l'absorbeur, en correspondance avec ces supports sur lesquels l'enveloppe de l'absorbeur est étendue, afin d'éviter un fléchissement transversal.

Ceci contribue notablement à éviter, à séparer et à chasser les bulles, ce qui est l'un des buts principaux de la structure de l'invention. Comme la feuille supérieure, la feuille inférieure est de préférence en polypropylène d'une épaisseur maximale de 0,13 mm et ayant de préférence une épaisseur plus faible, comme on l'a déjà indiqué. Le but de l'utilisation d'une pellicule flexible avec la minceur indiquée est de permettre la génération d'une action de type péristaltique qui contribue à séparer et à chasser les bulles qui se forment dans le système en circuit ouvert de l'invention, qui est un système à circulation par gravité, dans le but d'éviter la formation de vides en position adjacente à la surface de réception du rayonnement ultraviolet, afin d'augmenter considérablement le rendement de la réception d'énergie thermique, conformément à l'invention.

La figure 8 représente schématiquement et en perspective l'assemblage des collecteurs de fluide à la feuille supérieure de l'enveloppe de l'absorbeur, conformément à l'invention. On voit sur la figure 8 la feuille supérieure 90 et les languettes en Clysar 92-114, ainsi que les ouvertures 118 dans la feuille supérieure, à l'extrémité d'entrée 116, et les ouvertures de sortie 122 à l'extrémité de sortie 120 de cette feuille. On voit également sur la figure le collecteur d'entrée 60 avec l'embout d'entrée 61. On comprend que l'embout d'entrée 61 est monté dans une position verticale, perpendiculairement à la feuille 90, en préparation du soudage, du fait que le soudage s'effectue aisément de cette manière dans la technique de fabrication en grande quantité qu'on décrira ci-après en détail. De façon similaire, on voit un collecteur de sortie 128 avec l'embout correspondant 130.

Les embouts sont positionnés pour le soudage de la manière représentée, mais ils prennent finalement la position qui est représentée sur les figures 4 et 5. La position-repré sentée est commode pour une machine de soudage par ultrasons, ce qui facilite la fixation de l'embout au corps du collecteur.

La figure 9 montre le positionnement de la feuille supérieure 90 par rapport à la feuille inférieure 124. Dans la configuration représentée sur la figure 2, l'angle entre l'enveloppe de l'absorbeur et le plan horizontal H est désigné par A et cet angle est de préférence de l'ordre de 25 à 800, de façon à produire une circulation de fluide par gravité de l'extréïité d'entrée vers l'extrémité de sortie.

Plus précisément, les feuilles supérieure et inférieure sont mutuellement alignées et les soudures des canaux sont indiquées en 140 dans la feuille inférieure et en 142 dans la feuille supérieure. Ces soudures sont formées par ultrasons en une opération continue, comme on l'indiquera par la suite. Les références 144 et 146 désignent des soudures périphériques. La soudure 144 est une soudure longitudinale qui est représentative des deux soudures longitudinales effectuées aux bords d'extrémité opposés de l'enveloppe de l'absorbeur, de façon à définir les bords d'extrémité longitudinaux de cette pièce. La soudure transversale 146 est destinée à représenter des soudures transversales qui délimitent la longueur de la feuille, comme il apparaîtra plus clairement ci-après.

La figure 10 montre la feuille inférieure 124 et la feuille supérieure 90 dans des positions respectives inversées, avec le collecteur 128, par exemple, representé soudé à la feuille supérieure en 146. Une soudure supplémentaire est indiquée en 148, ce qui forme la chambre 80 précitée. Dans cette situation, l'embout est représenté déplacé de 900 et il est à nouveau en 130. Ainsi, l'embout prend sa position finale dans laquelle son axe longitudinal est parallèle au plan de la feuille infé- rieure 90. Les soudures sont formées par ultrasons et sont des soudures polypropylène sur polypropylène dans le mode de réalisation préféré.

La figure 11 représente la feuille 90 et la feuille 124 et fait apparaître la soudure périphérique 144 pour montrer comment les parties correspondant aux bords longitudinaux de l'enveloppe sont soudées ensemble.

Les soudures pour les canaux sont indiquées en 140. Sur les figures 10 et 11, les éléments sont représentés mutuellement espacés dans un but de clarté. Cependant on comprend qu'à proximité des soudures les éléments sont maintenus appliqués l'un contre l'autre.

La figure 12 représente de façon schématique le procédé d'assemblage de l'invention, pour transformer les feuilles 90 et 84 en enveloppes d'absorbeur. La source de la feuille 90 est indiquée en 160 et la source de la feuille 124 est indiquée en 162. Entre ces sources est indiquée une longueur L dans laquelle la feuille 90, qui se trouve au-dessous, est dégagée de la feuille 124. On voit dans cette partie un poste 1 dans lequel des trous sont perforés dans la feuille 90, dans la direction transversale de cette dernière, pour former les ouvertures d'entrée et de sortie, mesurant respectivement 2,4 mm et 6,4 mm , comme indiqué précédemment.Au poste 2 se déroule l'opération de soudage des bandes de Clysar perpendiculairement aux périphéries des feuilles, de façon à former les éléments de support qui mettent les enveloppes d'absorbeur sous tension sous l'effet de l'augmentation de la température à l'intérieur de la structure de collecteur solaire. Au poste 3 les collecteurs de fluide sont soudés sur les feuilles de la manière indiquée de façon générale ci-dessus. Au poste 4 on applique les soudures des canaux longitudinaux, et ces soudures comme les suivantes sont effectuées au moyen d'un équipement de soudage par ultrasons d'un type disponible dans le commerce. Le poste 5 est le poste auquel sont effectuées les soudures des côtés de la périphérie, de façon à fermer les enveloppes de façon hermétique. On ne peut alors accéder aux canaux que par les trous perforés précédemment qui se trouvent dans la feuille 90. Les soudures des extrémités de la périphérie, associées aux soudures des côtés, sont appliquées au poste 6. Au poste 7 on effectue la coupure entre les enveloppes respectives de façon que l'opération continue conduise à la formation d'un ensemble d'enveloppes à partir de l'assemblage continu des feuilles 90 et 124. Au poste 3 est fabriqué un sous-ensemble constitué par la combinaison des embouts et des collecteurs de fluide, et ceci est une opération séparée qui peut tout aussi bien être incorporée dans la séquence générale de la figure re 12.

La figure 13 représente de façon générale un conduit d'évent qui est employé dans le châssis pour éviter un échauffement excessif de l'enve oppe de l'absorbeur.

On voit ainsi par exemple un évent 38 qui est constitué par un tube d'évent 170 de section transversale rectangulaire auquel sont fixées des brides 172 et 174 destinées au montage sur le châssis associé. Le tube évent 170 comporte un évent 176 qui le traverse et qui est obturé ou fermé à une extrémité par une bande de Clysar 180 comportant des rebords 182 et 184. La bande de Clysar est munie d'encoches de rupture 186, 188, 190 et 192. La ban- de de Clysar se rétracte de façon soudaine et considérable à 1200C et lorsque la bande de Clysar se rétracte, elle se rompt au niveau des encoches de rupture précitées et la partie 194 se détache et ouvre ainsi le passage 176, ce qui permet de mettre à l'air libre l'intérieur de la structure de collecteur solaire.Ceci est particulièrement vrai car il existe plusieurs de ces évents, ce qui permet l'établissement d'une circulation d'air à travers le châssis et évite ainsi l'application d'une température excessive à l'enveloppe de l'absorbeur ainsi que la détérioration de cette dernière.

On vient d'expliquer le procédé de fabrication des structures et des enveloppes de l'invention. L'invention porte également sur le procédé qui consiste à chasser les bulles d'une enveloppe d'absorbeur solaire en choisissant la matière qui constitue l'enveloppe et la façon dont elle est supportée de manière à générer dans cette enveloppe une action de type péristaltique. Ce phénomène ressem ble en pratique aux mouvements péristaltiques intestinaux et cette action péristaltique remplit exactement la même fonction en ce qui concerne les bulles d'air, du fait qu'elle entraîne ces bulles en leur faisant traverser l'enveloppe contre l'action de la gravité jusqu'à ce qu'elles soient chassées par l'extrémité de sortie de l'enveloppe.

Des pellicules plus épaisses que celles indiquées, bien qu'ayant une utilité plus limitée, empêchent l'apparition de l'ondulation qui constitue l'action de type péristaltique et les bulles toujours présentes demeurent à leur place dans de telles circonstances.-Une agitation mécanique de la pellicule de la surface supérieure, produisant une onde péristaltique créée de façon artificielle,peut éliminer les bulles, et on peut également considérer qu'elle entre dans le cadre de l'invention. Cependant, une agitation de type mécanique fait appel à l'utilisation d'un matériel supplémentaire, ce qui entraîne des opérations d'assemblage supplémentaires ainsi qu'un coût de montage supplémentaire et des opérations de maintenance indésirables.Il est donc préférable, dans le cadre de l'invention, d'induire l'action de type péristaltique par la circulation d'un fluide dans une enveloppe d'absorbeur construite de façon appropriée et constituée par des matières suffisamment minces pour produire l'action de type péristaltique. De plus, l'enveloppe est supportée conformément à l'invention à des positions espacées de façon qu'elle prenne, en profil, une forme en arcs de chaînettes. Cette forme évite le contact de l'enveloppe d'absorbeur avec un substrat de support qui amortirait l'action de type péristaltique et diminuerait ainsi l'élimination des bulles. Comme indiqué précédemment, l'élimination des bulles évite la formation de vides dans les surfaces de transfert de chaleur, ces vides réduisant notablement le rendement.

On peut ainsi voir que l'invention fait intervenir un procédé consis;S1t à former une enveloppe en une pellicule de polymère suffisamment mince pour générer une action de type péristaltique lorsqu'un fluide la traverse, et à étendre l'enveloppe dans une attitude générale inclinée sur un ensemble de supports, pour lui donner une configuration en arcs de chaînette et pour la supporter de manière limitée afin de minimiser l'amortissement de l'action de type péristaltique. L'invention fait également intervenir le procédé consistant à mettre en oeuvre les procédés précités par l'utilisation d'un équipement de soudage par ultrasons qui produit une soudure sûre et permanente, suffisante pour supporter l'action de type péristaltique qui est établie comme indiqué précédemment.

Les ondulations dont on a indiqué l'existence dans le collecteur de fluide ont de fanon générale une taille dans la plage de 6,4 mm à 10 cm, mais il existe également d'autres possibilités qu'on peut utiliser en fonction des tailles de canaux qu'on utilise.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux dispositifs et aux procédés décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Dispositif solaire comprenant des moyens d'entrée (60) destinés à alimenter le dispositif avec un fluide capable d'absorber l'énergie solaire, des moyens de sortie (128) destinés recevoir le fluide, grâce à quoi on peut faire circuler le fluide en circuit fermé pour effectuer un échange de chaleur, et des moyens absorbeurs (28) qui sont branchés aux moyens d'entrée et aux moyens de sortie de façon à acheminer le fluide entre les moyens d'entrée et les moyens de sortie, et ces moyens absorbeurs sont construits de façon à exercer une action de type péristaltique dans la direction de circulation du fluide,des moyens d'entrée vers les moyens-de sortie, ce qui contribue à chasser hors des moyens absorbeurs (28) les bulles présentes dans le fluide.

2. Dispositif solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens qui relient les moyens de sortie (128) aux moyens d'entrée (60) en un circuit continu qui est en communication avec l'atmosphère ambiante.

3. Dispositif solaire selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens absorbeurs (28) sont conçus de façon que le fluide les traverse en passant des moyens d'entrée (60) aux moyens de sortie (128) sous l'action de la gravite.

4. Dispositif solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens absorbeurs (28) comprennent une enveloppe en une pellicule de matière plastique flexible et relativement mince.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'entrée comprennent un collecteur de fluide (60) qui communique avec des canaux formés longitudinalement dans l'enveloppe entre les moyens d'entrée et de sortie, et qui distribue le fluide à ces canaux.

6. Dispositif solaire selon la revendication 5, caractérisé en ce que le collecteur de fluide (60) comprend un embout d'entrée (61) et une chambre en matière plastique (64, 80) qui communique avec l'embout et qui comporte une région de bord (66) accouplée à l'enveloppe, et cette région de bord est ondulée pour former des ouvertures qui correspondent aux canaux.

7. Dispositif solaire selon la revendication 6, caractérisé en ce que la région de bord (66) est préformée de façon à avoir une forme ondulée qui maintient la pellicule de l'enveloppe d'absorbeur dans une forme ondulée correspondante.

8. Dispositif solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un châssis (22) qui supporte l'enveloppe (28), un vitrage (30) qui est supporté par le châssis au-dessus de l'enveloppe, et un substrat (50) qui est supporté par le châssis au-dessous de l'enveloppe, et cette dernière est maintenue, au moins de façon générale, hors de contact avec le vitrage et le substrat.

9. Panneau solaire caractérisé en ce qu'il comprend : un châssis (22), des moyens d'entrée (60, 32) sur le châssis, destinés à l'alimentation en fluide, des moyens de sortie (128) sur le châssis, permettant d'évacuer le fluide dans le but d'effectuer un échange de chaleur ; et une enveloppe flexible (28) qui relie les moyens d'entrée aux moyens de sortie pour faire circuler le fluide entre eux; et en ce que l'enveloppe peut recevoir de l'énergie solaire pour chauffer le fluide, cette enveloppe est divisée en canaux parallèles s'étendant entre les moyens d'entrée et de sortie, et les moyens d'entrée comprennent un collecteur de fluide (60) qui est en communication avec les canaux et distribue le fluide à ces derniers.

10. Panneau selon la revendication 9, caractérisé en ce que le collecteur de fluide (60) comporte un embout d'entrée (61) et une chambre en matière plastique (64, 80) qui communique avec cet embout et qui comprend une région de bord (66) accouplée à l'enveloppe; cette région de bord est ondulée de façon à onduler l'enveloppe pour maintenir les canaux ouverts ; l'enveloppe est formée par des feuilles de matière plastique placées face à face; et la partie de bord (66) est formée par une feuille plus épaisse et elle est préformée de façon a avoir une forme ondulée, cette feuille plus épaisse venant en contact avec 1 l'une des feuilles de l'enveloppe (28) et maintenant cette feuille dans une forme ondulée correspondante.

il. Dispositif solaire selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que les moyens absorbeurs (28) comprennent des moyens de support (52, 54, 56, 58, 60, 62) pour supporter ladite enveloppe en des positions longitudinalement espacées le long de l'enveloppe de manière que ltenveloppe prenne une forme ridée entre lesdites positions.

12. Dispositif solaire selon la revendication 11, ca ractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour appliquer une tension transversale à ladite enveloppe dans lesdites positions.

13. Dispositif solaire selon la revendication 12, ca ractérisé en ce que ladite enveloppe est divisée en canaux longitudinaux parallèles s'étendant entre les moyens d'entrée (60) et les moyens de sortie (128).

14. Dispositif solaire selon l'une quelconque des revendications 4, il, 12 et 13, caractérisé en ce que ladite pellicule a une épaisseur de l'ordre de 0,075 mm.