FR2567252A1

FR2567252A1 - Helio-thermal generator with low concentration and high efficiency

Info

Publication number: FR2567252A1
Application number: FR8410686A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-07-05
Filing date: 1984-07-05
Publication date: 1986-01-10

Abstract

The invention relates to a helio-thermal generator with low concentration and high efficiency comprising, in an enclosure, a converging lens 1, 2, 3, a collector 7 formed from a tube with a selectively absorbent surface in the shape of a serpentine, a plurality of reflecting devices 9 in the shape of a spout comprising the collector inside their concavity, characterised in that it further comprises a deformable flexible pocket 10 approximately matching the convex contour of the spouts and connected by at least one communication 11 with the closed space A delimited by the lens and the concave portion of the spouts. This type of generator may be used for the production of hot water at temperatures from 80 to 120 DEG C and especially in the agri-foodstuffs and textile industries and in the desalination of water and the production of cold by absorption.

Description

GENERATEUR HELIO-THERMIQUE
A FAIBLE CONCENTRATION ET RENDEMENT ELEVE
La présente invention concerne un générateur hélio-thermique à faible concentration et rendement élevé. Ce générateur permet de satisfaire les besoins de chaleur à moyenne température comprise entre 80 et 120 OC, ces besoins étant très importants de nos jours.HELIO-THERMAL GENERATOR
LOW CONCENTRATION AND HIGH YIELD
The present invention relates to a low concentration and high efficiency solar thermal generator. This generator makes it possible to satisfy the heat needs at medium temperature between 80 and 120 OC, these needs being very important today.

Les applications possibles concernent un grand nombre d'industries agro-alimentaires, textiles, etc., ainsi que le dessalement de l'eau et la production de froid par absorption.The possible applications concern a large number of agro-food industries, textiles, etc., as well as the desalination of water and the production of cold by absorption.

Les capteurs plans, de nos jours, ne permettent pas d'atteindre ces températures. Nowadays, flat collectors do not allow these temperatures to be reached.

Seuls les capteurs sous vide pourraient satisfaire ce type de besoin, mais avec une surface active de l'ordre de 60 % de la surface occupée, ce qui réduit le rendement et entraîne un prix relativement élevé. Only vacuum collectors could satisfy this type of need, but with an active surface of the order of 60% of the surface occupied, which reduces the yield and results in a relatively high price.

La concentration du rayonnement solaire s'avère donc indispensable pour produire de la chaleur, au niveau indiqué ci-dessus, avec un bon rendement. De tels systèmes à concentration sont déjà connus et comprennent un générateur solaire à lentilles de Fresnel assurant la concentration du rayonnement sur un collecteur associé avec un système de réflexion permettant de récupérer les rayonnements ne frappant pas directement le collecteur et notamment ces rayons sur la face du collecteur opposé à la face directement orientée vers la lentille. The concentration of solar radiation is therefore essential to produce heat, at the level indicated above, with good efficiency. Such concentration systems are already known and include a solar generator with Fresnel lenses ensuring the concentration of the radiation on a collector associated with a reflection system making it possible to recover the radiation not directly striking the collector and in particular these rays on the face of the collector opposite the face directly oriented towards the lens.

Ce genre de générateur présente l'inconvénient, s'il est étanche, de poser des problèmes liés à la dilatation de l'air entrainant des déformations du caisson support. Par ailleurs, lorsqu'il fait appel à des lentilles à haut pouvoir de concentration, il ne permet de récupérer que le rayonnement direct. This type of generator has the disadvantage, if it is waterproof, of posing problems linked to the expansion of the air causing deformations of the support box. Furthermore, when it uses lenses with a high concentration power, it only allows direct radiation to be recovered.

L'invention a donc pour objet de pallier les in convénients mentionnés ci-dessus en réalisant un générateur hélio-thermique de prix de revient réduit fonctionnant avec un soufflet de dilatation, et ayant un rendement plus élevé puisque fonctionnant avec des lentilles à faible concentration celles-ci permettant la récupération du rayonnement diffus. The object of the invention is therefore to overcome the drawbacks mentioned above by producing a helio-thermal generator of reduced cost price operating with an expansion bellows, and having a higher yield since operating with lenses at low concentration those -this allowing the recovery of diffuse radiation.

Le premier but est atteint par le fait que le générateur hélio-thermique à faible concentration et rendement élevé comprend dans une enceinte, une lentille convergente, un collecteur formé d'un tube à surface absorbante sélective, une pluralité de dispositifs réflecteurs en forme de goulotte comprenant à l'intérieur de leur concavité le collecteur et en outre une poche souple déformable épousant approximativement le contour convexe des goulottes et reliée par au moins une communication avec l'espace clos délimité par la lentille et la partie concave des goulottes. The first goal is achieved by the fact that the low concentration and high efficiency solar thermal generator comprises in a chamber, a converging lens, a collector formed of a tube with selective absorbent surface, a plurality of reflector devices in the form of a chute. comprising inside their concavity the collector and in addition a flexible deformable pocket conforming approximately to the convex outline of the trunking and connected by at least one communication with the closed space delimited by the lens and the concave part of the trunking.

Un deuxième but de l'invention est de réaliser un générateur solaire à haut rendement et permettant d'atteindre des températures de fonctionnement de 80 à 120 OC. A second object of the invention is to produce a high-efficiency solar generator which makes it possible to reach operating temperatures of 80 to 120 OC.

Ce deuxième but est atteint par le fait que les mesures suivantes, prises individuellement ou en combinaison les unes avec les autres, sont appliquées
- le collecteur est entouré sur sa face opposée à la face orientée vers la lentille par une matière isolante
- le collecteur comporte des ailettes
- le pouvoir de-concentration de la lentille de
Fresnel est compris entre 4 et 5
- les dispositifs réflecteurs concentrent le rayonnement diffus réfléchi par ces réflecteurs sur la surface externe de l'isolant entourant partiellement le collecteur
- la poche souple déformable épouse le contour convexe des goulottes et se trouve protégé de l'envi- ronnement par un demi-caisson comportant sur ses côtés latéraux au moins une ouverture pourvue dVun filtre antipoussière dessiccateur et bactéricide.This second aim is achieved by the fact that the following measures, taken individually or in combination with one another, are applied
- the collector is surrounded on its face opposite to the face oriented towards the lens by an insulating material
- the manifold has fins
- the de-concentrating power of the lens
Fresnel is between 4 and 5
- the reflecting devices concentrate the diffuse radiation reflected by these reflectors on the external surface of the insulator partially surrounding the collector
- the flexible deformable pocket conforms to the convex outline of the troughs and is protected from the environment by a half-box comprising on its lateral sides at least one opening provided with a dust and bactericide dust filter.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparattront plus clairement à la lecture de la description ci-dessous faite en réfçrenee à la figure unique qui représente une coupe transversale du générateur hélio-thermique
- la figure 1 représente un demi-caisson 4 dont ltouverture est obturée par un ensemble constituant la lentille de Fresnel.Cet ensemble compostant une plaque de verre de faible épaisseur et une plaque en matériau plastique constituant la partie focalisante7 les dieux plaques étant jointes sans contrainte par une couche interme- diaire 3 de matériau transparent à viscosité controlée et à pouvoir adhésif avec le verre et le matériau plas- tique, et comportant une substance anti-ultraviolet dispersée dans cette couche intermédiaire 30 Les deux pla- ques sont maintenues séparées par une entretoise 59 et l'ensemble des deux plaques est monté collé dans un encadrement 6 constitué par une cornière effectuant le pourtour des plaques. La plaque 2 comporte une indentation linéaire 20 permettant de constituer la lentille de Fresnel linéaire.Le demi-caisson 4 constitue en matériau appropriés, tels que par exemple de lvacier galvanisé9 du polypropylène ou de l'A.B.Sg comporte un épaulement lE2 permettant d'accrocher et de fixer de manière étanche un ensemble 9 constitué par un film réfléchissant semirigide conformé en forme de goulotte longitudinale Sur la figure on a représenté deux goulottes, mais il est bien évident que le nombre de goulottes peut etre augmenté à volonté. Le film réfléchissant peut être constitué par exemple par un polyester sur lequel on a déposé une couche d'aluminium par dépôt sous vide.Un collecteur 7, pourvu latéralement d'aillettes 70 et ayant la forme d'un serpentin ou d'un peigne à double voie de circulation du fluide, est placé à l'intérieur des goulottes linéaires dont les axes de symétrie sont parallèles aux dents des lentilles de Fresnel. Ce collecteur peut être constitué, de façon avantageuse, d'un tube de cuivre revêtu d'un chrome noir sélectif, constituant un revêtement absorbant sélectif. Ce revêtement à l'avantage de rayonner très peu à la température de fonctionnement déterminée.On choisira un revêtement dont le pouvoir émissif est de 0,10 pour les longueurs d'ondes de rayonnement infrarouge correspondant à la température de fonctionnement du collecteur qui est de 100 OC. Le collecteur est disposé à l'intérieur de l'espace clos délimité par le réflecteur 9 et la lentille de Fresnel à une distance D de cette lentille tel que le faisceau de rayon focalise ait juste la largeur correspondant au collecteur et à ses ailettes latérales. Dans le cas d'une lentille ayant une distance focale de 125 mm, on disposera le collecteur à 95 mm de la lentille. Le volume compris entre le fond du caisson 4 et la face convexe du réflecteur 9 est utilisé pour loger une poche ou sac réalisée en matériau souple et étanche tel que par exemple du PVC. Cette poche 10 est reliée par au moins un canal de communication 11 à l'espace A délimité par la partie concave du réflecteur et la lentille de Fresnel. Cette poche ou soufflet de dilatation 10 occupe, lorsqu'elle est totalement dilatée, un volume V qui est proportionnel au rapport des températures absolues maximales et minimales de fonctionnement.Si la température minimale de fonctionnement est à -30 OC et que l'on considère qu'à cette température le volume de la poche de dilatation est nul et que l'air occupe le volume constitué par l'espace clos A, ce volume étant V et si l'on considère le volume à la température de fonctionnement de 70 OC, ce volume V70 OC est lié au volume V par la relation suivante
V7OoC = T70 = 343 = 1,41
V T30oC 243
Par conséquent pour une température maximale de fonctionnement de 70 OC, le volume total de l'espace clos + volume de la poche doit être égal à 1,41 fois le volume de l'espace clos à la température minimale de -30 OC. Other characteristics and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the description below made with reference to the single figure which represents a cross section of the solar thermal generator.
- Figure 1 shows a half-box 4 whose opening is closed by an assembly constituting the Fresnel lens. This assembly composting a thin glass plate and a plastic plate constituting the focusing part7 the gods plates being joined without constraint by an intermediate layer 3 of transparent material with controlled viscosity and with adhesive power with the glass and the plastic material, and comprising an anti-ultraviolet substance dispersed in this intermediate layer 30 The two plates are kept separated by a spacer 59 and the assembly of the two plates is mounted glued in a frame 6 constituted by an angle iron making the periphery of the plates. The plate 2 comprises a linear indentation 20 making it possible to constitute the linear Fresnel lens. The half-casing 4 is made of suitable material, such as for example galvanized steel 9, polypropylene or ABSg has a shoulder lE2 making it possible to hang and to tightly fix an assembly 9 consisting of a semi-rigid reflective film shaped like a longitudinal chute. In the figure there are shown two chutes, but it is obvious that the number of chutes can be increased at will. The reflective film may consist, for example, of a polyester on which an aluminum layer has been deposited by vacuum deposition. A collector 7, provided laterally with fins 70 and having the shape of a serpentine or a comb with double fluid circulation path, is placed inside the linear channels whose axes of symmetry are parallel to the teeth of the Fresnel lenses. This collector can advantageously consist of a copper tube coated with a selective black chromium, constituting a selective absorbent coating. This coating has the advantage of radiating very little at the determined operating temperature. We will choose a coating whose emissivity is 0.10 for the wavelengths of infrared radiation corresponding to the operating temperature of the collector which is 100 OC. The collector is arranged inside the closed space delimited by the reflector 9 and the Fresnel lens at a distance D from this lens such that the beam of focused beam has just the width corresponding to the collector and its lateral fins. In the case of a lens having a focal distance of 125 mm, the collector will be placed 95 mm from the lens. The volume between the bottom of the box 4 and the convex face of the reflector 9 is used to accommodate a pocket or bag made of flexible and waterproof material such as for example PVC. This pocket 10 is connected by at least one communication channel 11 to the space A delimited by the concave part of the reflector and the Fresnel lens. This expansion pocket or bellows 10 occupies, when it is fully expanded, a volume V which is proportional to the ratio of the maximum and minimum absolute operating temperatures. If the minimum operating temperature is at -30 ° C. and that is considered that at this temperature the volume of the expansion pocket is zero and that the air occupies the volume constituted by the closed space A, this volume being V and if we consider the volume at the operating temperature of 70 OC , this volume V70 OC is linked to volume V by the following relation
V7OoC = T70 = 343 = 1.41
V T30oC 243
Therefore for a maximum operating temperature of 70 OC, the total volume of the enclosed space + volume of the bag must be equal to 1.41 times the volume of the enclosed space at the minimum temperature of -30 OC.

Ainsi il suffira de choisir comme volume de la poche 10, un volume égal à 0,41 fois V. Pour plus de sécurité on prendra V. Par ailleurs la poche 10 est disposée de façon
2 à ce qu'elle épouse la forme externe de la concavité du réflecteur 9 et constitue ainsi un matelas d'air entre le réflecteur 9 et la paroi du caisson 4. Ce matelas d'air, qui est à la même température que l'air de l'espace clos
A, permet ainsi de diminuer les déperditions par échanges thermiques dus à la convection. Enfin cette poche 10 comprend à l'intérieur un sachet 12 contenant un gel de silice permettant de maintenir l'intérieur du générateur et de la poche en atmosphère sèche et exempte de poussière. Les faces du collecteur et des ailettes latérales opposées aux faces tournées vers les lentilles de Fresnel sont enveloppées par un isolant 8 dont le rôle est de limiter les déperditions thermiques sur cette face.L'ensemble lentille de Fresnel, cadre 6 est collé dans un épaulement 43 faisant le pourtour du caisson 4. Ce dernier comporte au moins une ouverture 40 permettant l'entrée de l'air externe. Cette ouverture 40 est protégée par un filtre 41 comportant une capsule insecticide et bactéricide et permettant de filtrer la poussière . Les lentilles de Fresnel utilisées sont du type des lentilles décrites dans la demande de brevet français 2.490.326 déposée le 12 septembre 1980 et intitulée "système optique transmissif focalisant hybride". Pour plus de détails concernant les lentilles de Fresnel, on pourra se référer à cette demande. Ces lentilles de Fresnel doivent avoir un pouvoir de concentration relativement faible, compris entre 4 et 5, pour utiliser le rayonnement direct et une partie importante du rayonnement diffus.En effet comme le matin et le soir le rayonnement diffus est plus important que le rayonnement direct, un système générateur de chaleur récupérant le rayonnement diffus est particulièrement intéressant. De plus un système utilisant une lentille à faible concentration permet d'avoir un système d'orientation unique qui est beaucoup plus simple que les autres systèmes. Le fait d'utiliser un pouvoir de concentration de 4 à 5 permet de réduire la surface de captation du collecteur et des ailettes et de la rendre 4 à 5 fois plus faible que la surface totale des lentilles de Fresnel.Thus it will suffice to choose as the volume of the pocket 10, a volume equal to 0.41 times V. For greater security we will take V. Furthermore, the pocket 10 is arranged so
2 so that it matches the external shape of the concavity of the reflector 9 and thus constitutes an air mattress between the reflector 9 and the wall of the box 4. This air mattress, which is at the same temperature as the confined space air
A, thus makes it possible to reduce the losses by heat exchanges due to convection. Finally, this pocket 10 includes inside a bag 12 containing a silica gel making it possible to maintain the interior of the generator and the pocket in a dry and dust-free atmosphere. The faces of the manifold and the lateral fins opposite the faces facing the Fresnel lenses are wrapped by an insulator 8 whose role is to limit the heat losses on this face. The Fresnel lens assembly, frame 6 is glued in a shoulder 43 forming the periphery of the box 4. The latter has at least one opening 40 allowing the entry of external air. This opening 40 is protected by a filter 41 comprising an insecticidal and bactericidal capsule and making it possible to filter the dust. The Fresnel lenses used are of the type of lenses described in French patent application 2,490,326 filed on September 12, 1980 and entitled "hybrid focusing transmissive optical system". For more details concerning Fresnel lenses, reference may be made to this request. These Fresnel lenses must have a relatively low power of concentration, between 4 and 5, to use direct radiation and a large part of the diffuse radiation. Indeed like in the morning and in the evening the diffuse radiation is more important than the direct radiation , a heat generating system recovering diffuse radiation is particularly interesting. In addition, a system using a low concentration lens makes it possible to have a unique orientation system which is much simpler than the other systems. The fact of using a power of concentration of 4 to 5 makes it possible to reduce the collecting surface of the collector and the fins and to make it 4 to 5 times smaller than the total surface of the Fresnel lenses.

Cette diminution de surface de captation permet ainsi de diminuer les pertes de chaleur dues au rayonnement du collecteur. De même l'isolant 8 disposé sur la face du collecteur opposée à la face tournée vers la lentille permet également de diminuer les pertes par rayonnement.This reduction in collection area thus makes it possible to reduce the heat losses due to the radiation from the collector. Likewise, the insulator 8 placed on the face of the collector opposite to the face facing the lens also makes it possible to reduce the losses by radiation.

En fonctionnement, le rayonnement direct RD est focalisé vers la surface avant du collecteur et des ailettes, comme symbolisé par les flèches F de la figure. Le rayonnement diffus Rd qui lui diminue très rapidement en fonction de l'angle &commat; g puisqu puisque relié au rayonnement direct
RD par la relation Rd = RD cos &commat; O . Ce rayonnement diffus Rd est réfléchi par le réflecteur 9 et une partie de ce rayonnement vient frapper la face avant 7 du collecteur et des ailettes 70, tandis qu'une autre partie de ce rayonnement diffus est réfléchie en direction de la surface externe de l'isolant 8. La proportion de rayonnement diffus frappant la surface externe de l'isolant 8 permet d'élever la température de la surface externe de cet isolant et ainsi de diminuer les pertes du collecteur en direction de l'isolant par rayonnement.La combinaison des mesures permettant d'utiliser le rayonnement direct et le rayonnement diffus ainsi que les mesures permettant de diminuer les pertes par rayonnement ou par convection permettent de chauffer le liquide qui circule dans les tubes collecteurs 7 à des températures de l'ordre de 80 à 120 OC et d'at teindre des rendements élevés de l'ordre de 80 % du rayonnement direct. L'ensemble étant spécialement conçu pour récupérer au moins 50 % de l'énergie solaire diffuse entrant dans le générateur.In operation, the direct radiation RD is focused towards the front surface of the collector and the fins, as symbolized by the arrows F in the figure. The diffuse radiation Rd which decreases very quickly depending on the angle &commat; g since connected to direct radiation
RD by the relation Rd = RD cos &commat; O. This diffuse radiation Rd is reflected by the reflector 9 and part of this radiation strikes the front face 7 of the collector and the fins 70, while another part of this diffuse radiation is reflected towards the external surface of the insulator 8. The proportion of diffuse radiation striking the external surface of the insulator 8 makes it possible to raise the temperature of the external surface of this insulator and thus to reduce the losses of the collector in the direction of the insulator by radiation. measures making it possible to use direct and diffuse radiation as well as measures making it possible to reduce losses by radiation or by convection make it possible to heat the liquid which circulates in the collecting tubes 7 to temperatures of the order of 80 to 120 OC and to achieve high yields of the order of 80% of direct radiation. The assembly is specially designed to recover at least 50% of the diffuse solar energy entering the generator.

Le rayonnement diffus représente généraîement 20 % du rayonnement solaire total, mais dans bien des régions il atteint 50 % du rayonnement total. Diffuse radiation generally represents 20% of total solar radiation, but in many regions it reaches 50% of total radiation.

Le rayonnement diffus obéit à la loi de Lambert appelée également loi du cosinus. Diffuse radiation obeys Lambert's law also called cosine law.

L'intensité du rayonnement diffus est égale à Iocos Q , # étant l'angle d'incidence. The intensity of the diffuse radiation is equal to Iocos Q, # being the angle of incidence.

La composante perpendiculaire au générateur (plan des lentilles) est donc I cos2 g . The component perpendicular to the generator (plane of the lenses) is therefore I cos2 g.

A l'intérieur d'un dièdre d'un demi angle Q l'énergie reçue est donnée par
E = + Io cos # d # = Io+# [ # + 1j4 sin 2 # ]
)-# -# 2 g étant exprimé en radians.Inside a dihedral with a half angle Q the energy received is given by
E = + Io cos # d # = Io + # [# + 1j4 sin 2 #]
) - # - # 2 g being expressed in radians.

Il est évident qusune lentille de Fresnel clas- sique calculée pour une tache focale de largeur minimum, compte tenu du chromatisme du matériau, ne permet pas de concentrer le rayonnement diffus qui se trouve disperse largement au niveau de la zone focale
L'utilisation particulière de lentilles à faible concentration 4 à 5 permet, compte tenu des caractérIs- tiques particulières de la lentille, de limiter la pente des dents extrêmes à 25 degrés environ
Les lentilles utilisées ont une ouverture pouvant varier de 100 à 150 m. It is obvious that a conventional Fresnel lens calculated for a focal spot of minimum width, taking into account the chromatism of the material, does not make it possible to concentrate the diffuse radiation which is widely dispersed at the level of the focal zone.
The particular use of lenses with low concentration 4 to 5 allows, taking into account the particular characteristics of the lens, to limit the slope of the extreme teeth to about 25 degrees
The lenses used have an opening that can vary from 100 to 150 m.

Leur focale peut varier de 125 à 190 mm. Their focal length can vary from 125 to 190 mm.

Elles sont assemblées sur un verre spécial à haute transmission, trempé chimiquement et de faible épaisseur, de 1,2 à 1,8 mm seulement. Ce verre présente toutes les qualités requises de tenue mécanique. Résistance au vent et aux intempéries (grêle). They are assembled on a special glass with high transmission, chemically tempered and thin, of only 1.2 to 1.8 mm. This glass has all the required mechanical properties. Wind and weather resistance (hail).

Dans une réalisation les lentilles de 100 mm d'ouverture sont assemblées côte à côte par 4 avec une longueur de 800 mm constituant un panneau de 400 mm x 800 mm, monté par collage sur l'alvéole correspondante du caisson. In one embodiment, the 100 mm opening lenses are assembled side by side by 4 with a length of 800 mm constituting a panel of 400 mm x 800 mm, mounted by gluing on the corresponding cell of the box.

Le collecteur qui peut etre un tube à ailettes de 15 mm de diamètre - d'autres configurations sont possibles (tubes en épingle de sections diverses) - est placé au-dessus de la zone focale. The collector which can be a finned tube 15 mm in diameter - other configurations are possible (pinned tubes of various sections) - is placed above the focal zone.

Avec une lentille de 100 mm d'ouverture et de 125 mm de focale l'axe du tube est à 95 mm au-dessous de la lentille. With a lens with 100 mm aperture and 125 mm focal length the axis of the tube is 95 mm below the lens.

La surface offerte au rayonnement par le collecteur a une largeur de 40 mm soit 2 fois la largeur de la tache focale qui est de 20 mm. The surface offered to radiation by the collector has a width of 40 mm, ie twice the width of the focal spot, which is 20 mm.

La partie inférieure du collecteur est calorifugée. The lower part of the collector is insulated.

Cette disposition du collecteur a été choisie pour obtenir une concentration optimale du rayonnement avec un système d'orientation simple Est-Ouest par exemple. Il est connu en effet que sous des incidences élevées dans le plan de symétrie des lentilles, la distance focale ne varie pas sensiblement pour des angles d'incidences de t 30 degrés au moins. Par contre pour des incidences plus élevées, la distance focale diminue notablement. La position choisie pour le collecteur, distance égale à 76 % environ de la focale, permet donc de conserver une bonne concentration au-delà de 30 degrés d'incidence. This arrangement of the collector was chosen to obtain an optimal concentration of radiation with a simple East-West orientation system for example. It is known in fact that under high incidences in the plane of symmetry of the lenses, the focal distance does not vary appreciably for angles of incidence of t 30 degrees at least. On the other hand, for higher incidences, the focal distance decreases notably. The position chosen for the collector, distance equal to approximately 76% of the focal length, therefore makes it possible to maintain a good concentration beyond 30 degrees of incidence.

La récupération de l'énergie diffuse est rendue possible
1) en raison des caractéristiques des lentilles faible concentration, pente faible des dents extrêmes 25,5 degrés environ.Recovery of diffuse energy is made possible
1) due to the characteristics of the low concentration lenses, low slope of the extreme teeth approximately 25.5 degrees.

2) par le système réflectif en film plastique aluminisé suivant la figure. 2) by the reflective system of aluminized plastic film according to the figure.

3) par la juxtaposition en parallèle des len- tilles et des réflecteurs permettant le passage du rayonnement diffus réfracté d'un compartiment au compartiment adjacent. 3) by the parallel juxtaposition of lenses and reflectors allowing the passage of refracted diffuse radiation from one compartment to the adjacent compartment.

4) une partie importante (rayons Rd) de ce rayonnement diffus réfléchi est renvoyée sur la surface extérieure de l'isolant du collecteur. 4) a large part (Rd rays) of this reflected diffuse radiation is returned to the outside surface of the insulator of the collector.

La perte par l'isolant du collecteur est ainsi bloquée par la réduction de la différence de température entre la paroi interne de l'isolant et la paroi exté- rieure. D'autre part, les pertes par rayonnement sont d'autant plus réduites que le facteur de réflexion augmente sensiblement avec la longueur d'onde du rayonnement. The loss by the insulator of the collector is thus blocked by the reduction of the temperature difference between the inner wall of the insulator and the outer wall. On the other hand, the radiation losses are all the more reduced as the reflection factor increases appreciably with the wavelength of the radiation.

Le pouvoir réflectif dépasse 0,98 à partir de longueur d'ondes égale ou supérieure à 4 /u.The reflectivity exceeds 0.98 from a wavelength equal to or greater than 4 / u.

Le calcul du pourcentage de rayonnement diffus récupéré a été établi à partir de l'équation
E = (+# Io cos2 Q d # = Io+# [ # + 1/4 sin 2 # ]
)-# -# 2
Il atteint environ 50 % du total de l'énergie diffuse grâce à l'ensemble des dispositifs envisagés et constitue ainsi un avantage important de cette conception de générateur qui s'avère ainsi utilisable dans des régions où les capteurs à concentration traditionnels ne peuvent être envisagés.The calculation of the percentage of diffuse radiation recovered was established from the equation
E = (+ # Io cos2 Q d # = Io + # [# + 1/4 sin 2 #]
) - # - # 2
It reaches around 50% of the total diffuse energy thanks to all the devices envisaged and thus constitutes an important advantage of this generator design which thus proves usable in regions where traditional concentration sensors cannot be envisaged. .

Sur la figure annexée nous avons tracé pour les dents extrêmes de la lentille le cheminement de deux rayons d'incidences également extrêmes pour i = + 200 le rayon i'+20 subit 2 réflexions = Trajet du rayon : E - F' - G - H pour i = + 500 est I - S frappe directement le collecteur du compartiment adjacent. In the appended figure we have drawn for the extreme teeth of the lens the path of two rays of equally extreme incidence for i = + 200 the ray i '+ 20 undergoes 2 reflections = Path of the ray: E - F' - G - H for i = + 500 is I - S hits the collector of the adjacent compartment directly.

Entre ces rayons extrêmes et pour toute la largeur de la lentille, le rayonnement diffus réfracté parvient au collecteur ou à son isolant en une ou deux réflexions. Between these extreme rays and for the entire width of the lens, the refracted diffuse radiation reaches the collector or its insulator in one or two reflections.

D'autre part, le fait d'utiliser une poche de dilatation permet de réaliser, à bon marché, un générateur dont les parties internes essentielles lentilles, réflecteurs et collecteurs sont totalement protégés de l'environnement extérieur. Enfin il faut rappeler que la poche de dilatation joue également le rôle de bouteille thermique et permet ainsi par son rôle isolant de limiter les déperditions de chaleur en direction de l'enceinte du caisson 4. On the other hand, the fact of using an expansion pocket makes it possible, at a low cost, to produce a generator whose essential internal parts lenses, reflectors and collectors are completely protected from the external environment. Finally, it should be remembered that the expansion pocket also plays the role of thermal bottle and thus allows, by its insulating role, to limit the heat losses towards the enclosure of the box 4.

Par ailleurs le soufflet de dilatation en film plastique étanche est totalement abrité du rayonnement susceptible d'entratner son vieillissement. Furthermore, the expansion bellows made of waterproof plastic film is completely sheltered from the radiation liable to cause its aging.

Ce dispositif de respiration est indispensable pour maintenir l'étanchéité de la partie active du générateur qui est en effet soumis à des variations journalières de températures importantes pouvant aller de - 20 OC à + 70 OC. De plus comme les parties internes du générateurs sont disposées dans une enceinte totalement fermée, celles-ci sont protégées des intempéries et de l'environnement extérieur, ce qui contribue à maintenir les performances dans le temps. Notamment le réflecteur 9 entièrement protégé de l'extérieur voit sa durée de vie croître considérablement ainsi que la lentille de
Fresnel qui est protégée des intempéries par la plaque de verre.Cette plaque de verre d'épaisseur mince permet d'assurer son rôle de protection, tandis que la plaque en matériau plastique 2, jouant le rôle de lentille de
Fresnel permet de diminuer le poids de cette lentille et le coût de fabrication de cette dernière. This breathing device is essential to maintain the tightness of the active part of the generator which is in fact subjected to significant daily variations in temperature which can range from - 20 OC to + 70 OC. In addition, since the internal parts of the generator are arranged in a completely closed enclosure, these are protected from the weather and the external environment, which contributes to maintaining performance over time. In particular the reflector 9 fully protected from the outside sees its lifespan increasing considerably as well as the lens of
Fresnel which is protected from the weather by the glass plate. This thin glass plate ensures its protective role, while the plastic plate 2, playing the role of lens
Fresnel makes it possible to reduce the weight of this lens and the manufacturing cost of the latter.

Le soufflet de dilatation peut, dans une- variante, être constitué par un film réflectif gaufré réalisant à peu de frais un isolant thermique extremement efficace pour le fond et les côtés du caisson du générateur. The expansion bellows can, in a variant, be constituted by an embossed reflective film producing inexpensively an extremely effective thermal insulator for the bottom and the sides of the generator casing.

Dans ces conditions le coefficient global d'échange convectif du générateur avec l'air ambiant a pu être abaissé à une très faible valeur inférieure à 2 Watts/m2/0C. Under these conditions, the overall convective exchange coefficient of the generator with the ambient air could be lowered to a very low value less than 2 Watts / m2 / 0C.

Cette isolation très efficace a une incidence notable sur le bilan thermique du générateur. C'est ainsi que le rendement thermique du générateur a été évalué à près de 70 % pour une température de sortie de 80 OC. This very efficient insulation has a significant impact on the heat balance of the generator. This is how the thermal efficiency of the generator was evaluated at almost 70% for an outlet temperature of 80 OC.

Ce rendement étant calculé par rapport au flux solaire total 80 % de rayonnement direct et 20 % de rayonnement diffus.This yield being calculated with respect to the total solar flux 80% of direct radiation and 20% of diffuse radiation.

L'ensemble des mesures prises dans l'invention permet donc d'obtenir un générateur hélio-thermique dont le coût de production est relativement faible, dont le rendement est élevé, et dont la durée de vie est égaâe- ment prolongée. All of the measures taken in the invention therefore make it possible to obtain a solar thermal generator whose production cost is relatively low, whose yield is high, and whose lifespan is also extended.

Claims

1. Gravity generator with low concentration and high efficiency comprising, in an enclosure, a converging lens 1,2,3, a collector 7 formed of a tube with a selective absorbent serpentine surface, a plurality of reflecting devices 9 in shape of chute, comprising inside their concavity the collector, characterized in that it further comprises a flexible deformable pocket 10 conforming approximately to the convex outline of the chutes and connected by at least one communication 11 with the enclosed space A delimited by the lens and the concave part of the chutes.

2. Generator according to claim 1, characterized in that the collector 7 is surrounded on its face opposite to the face oriented towards the lens by an insulating material 8.

3. Generator according to claim 7 or 2, characterized in that the manifold 7 comprises fins 70.

4. Generator according to one of the preceding claims, characterized in that the maximum volume of the bag 10 is equal to half the volume of the enclosed space A.

5. Generator according to one of the preceding claims, characterized in that the volume, consisting of the entire volume of the bag 10 and the volume of the enclosed space A, is proportional to the ratio between the maximum absolute operating temperature and the minimum absolute operating temperature.

6. Generator according to one of the preceding claims, characterized in that the enclosure is constituted by a half-casing 4 closed in leaktight manner by the lens surface 1 and comprising on its lateral sides at least one opening 40 provided with a filter 41 anti-dust, desiccant and bactericide.

7. Generator according to one of the preceding claims, characterized in that the bag 10 contains a desiccant sachet 12 in silica gel.

8. Generator according to one of the preceding claims, characterized in that the converging lens is a linear Fresnel lens, with low power of concentration.

9. Generator according to claim 8, characterized in that the power of concentration is between 4 and 5.

10. Generator according to claim 8 or 9, characterized in that the Fresnel lens consists of a protective glass plate 1 and a plastic plate 2 constituting the Fresnelet lens joined without constraint to the glass part by a layer intermediate 3 of transparent material with controlled viscosity, capable of being adhesive with glass and plastic material and containing an anti-ultraviolet substance dispersed in this layer.

11. Generator according to one of the preceding claims, characterized in that the reflective device 9 concentrates the radiation reflected on the external surface of the insulator 8.