NL2002960A

NL2002960A - SUN COLLECTOR.

Info

Publication number: NL2002960A
Application number: NL2002960A
Authority: NL
Inventors: Robert Edwin Jong
Original assignee: Soldeq Solar Systems B V
Priority date: 2008-10-01
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2010-04-02
Also published as: WO2010039035A3; WO2010039035A2; NL2002960C2

Description

ZONNECOLLECTORSUN COLLECTOR

De uitvinding betreft een inrichting voor het omzetten van zonnestraling in warmte, omvattende een spiegel met een prismatische vorm die in dwarsdoorsnede hoofdzakelijk de vorm heeft van een parabool, een voor warmtetransportmedium doorstroombare stralingsabsorptiebuis, die zich in de langsrichting van de spiegel door het brandpunt van de parabolische dwarsdoorsnede uitstrekt en steunmiddelen voor het ondersteunen van de spiegel en de stralingsabsorptiebuis.The invention relates to a device for converting solar radiation into heat, comprising a mirror with a prismatic shape which in cross-section is essentially in the form of a parabola, a radiation absorption tube which can be flowed through by heat transfer medium and which extends through the focal point of the mirror in the longitudinal direction of the mirror. parabolic cross-section and support means for supporting the mirror and the radiation absorption tube.

Een dergelijke inrichting is algemeen bekend, in het bijzonder in de vorm van grootschalige, vast opgestelde zonnecollectoren.Such a device is generally known, in particular in the form of large-scale, permanently arranged solar collectors.

Met de toenemende energiekosten en toenemend energiebewustzijn ontstaat de behoefte dergelijke zonnecollectoren in meer situaties, waaronder meer kleinschalige en mobiele situaties toe te passen. De omvang van tot de stand van de techniek behorende inrichtingen is echter aanzienlijk. Het doel van de uitvinding is het verschaffen van een dergelijke inrichting die ten minste tijdens transport een kleinere omvang heeft.With increasing energy costs and increasing energy awareness, there is a need to use such solar collectors in more situations, including more small-scale and mobile situations. The size of prior art devices, however, is considerable. The object of the invention is to provide such a device which has a smaller size at least during transport.

Hiertoe verschaft de uitvinding een zonnecollector van de bovengenoemde soort, waarbij de spiegel ten minste twee spiegeldelen omvat, die elk aan weerszijden rond een zich in langsrichting uitstrekkende as zwenkbaar zijn bevestigd aan een zich aan weerszijden van de spiegeldelen bevindende, tot de steunmiddelen behorende spiegeldrager en waarbij de spiegeldelen om een zwenkas zwenkbaar zijn tussen een bedrijfsstand waarin de spiegeldelen tezamen hoofdzakelijk in dwarsdoorsnede een parabool vormen en een ruststand waarin de spiegeldelen met hun spiegelende vlakken naar elkaar toe zijn gezwenkt, zodanig dat de spiegel is ingeklapt.To this end, the invention provides a solar collector of the above-mentioned type, wherein the mirror comprises at least two mirror parts, each of which is pivotally mounted on either side around a longitudinally extending axis to a mirror support belonging to either side of the mirror parts and belonging to the supporting means and wherein the mirror parts are pivotable about a pivot axis between an operating position in which the mirror parts together form a parabola mainly in cross-section and a rest position in which the mirror parts are pivoted towards each other with their reflecting surfaces, such that the mirror is folded away.

Met behulp van deze maatregelen kan de omvang van de inrichting wanneer deze buiten gebruik is sterk worden verkleind, zodat deze gemakkelijker kan worden verplaatst.With the aid of these measures, the size of the device when it is out of use can be greatly reduced, so that it can be moved more easily.

De uitvinding betreft eveneens een werkwijze voor het omzetten van zonnestraling in warmte, omvattende het op een spiegel met een prismatische vorm met in dwarsdoorsnede hoofdzakelijk de vorm van een parabool laten treffen door zonlicht en het door een stralingsabsorptiebuis, die zich in de langsrichting van de spiegel door het brandpunt van de parabolische dwarsdoorsnede uitstrekt laten vloeien van een warmtetransportmedium, waarbij aanvankelijk de spiegel vanuit zijn ruststand naar zijn bedrijfsstand wordt gebracht door ten minste twee spiegeldelen om een zwenkas te doen zwenken.The invention also relates to a method for converting solar radiation into heat, comprising on a mirror with a prismatic shape with in cross-section mainly the shape of a parabola struck by sunlight and by a radiation absorption tube which extends in the longitudinal direction of the mirror causing a heat transfer medium to flow through the focal point of the parabolic cross-section, wherein initially the mirror is brought from its rest position to its operating position by pivoting at least two mirror parts about a pivot axis.

Om het azimut van de spiegel aan te kunnen passen aan de veranderende zonnestand, is het aantrekkelijk wanneer dat de steunmiddelen een hoofdzakelijk U-vormig gestel omvatten en dat de spiegeldragers elk om eenzelfde, van de zwenk-assen afwijkende azimut-as roteerbaar met een tot de steunmiddelen behorende U-vormige gestel zijn verbonden. Hiermede kan de spiegel immers zodanig worden geplaatst, dat de as van de parabolische doorsnede van de spiegel zich zo veel mogelijk parallel aan de richting van de zonnestraling uitstrekt. Hierbij wordt opgemerkt, dat deze as zich bij voorkeur door of in de nabijheid van het zwaartepunt van de spiegel uitstrekt.In order to be able to adjust the azimuth of the mirror to the changing sun position, it is attractive when the support means comprise a substantially U-shaped frame and that the mirror carriers are each rotatable with an azimuth axis deviating from the pivot axes with an up to U-shaped frame belonging to the supporting means are connected. With this, the mirror can after all be positioned such that the axis of the parabolic section of the mirror extends as much as possible parallel to the direction of the sun's rays. It is noted here that this axis preferably extends through or in the vicinity of the center of gravity of the mirror.

Bij voorkeur omvat de inrichting azimut-aandrijfmiddelen voor het om de azimut-as doen roteren van de spiegel en azimutbesturingsmiddelen voor het besturen van de azimut-aandrijfmiddelen, opdat de as van de parabolische doorsnede van de spiegel in de bedrijfsstand zich steeds zo veel mogelijk parallel aan de richting van de zonnestralen uitstrekt. Hiermede kan het aanpassen van het azimut van de spiegel immers automatisch plaatsvinden. Er wordt overigens op gewezen dat de opbrengst van de zonnecollector sterk afhangt van het azimut; slechts kleine afwijkingen leiden tot een sterk verminderde opbrengst.The device preferably comprises azimuth drive means for rotating the mirror about the azimuth axis and azimuth control means for controlling the azimuth drive means, so that the axis of the parabolic cross-section of the mirror in the operating position is always as parallel as possible to the direction of the sun's rays. With this, the azimuth of the mirror can be adjusted automatically. Moreover, it is pointed out that the yield of the solar collector strongly depends on the azimuth; only small deviations lead to a greatly reduced yield.

Bij voorkeur maken de azimutbesturingsmiddelen gebruik van een richtingsgevoelige lichtsensor, waarmee de besturing, bijvoorbeeld in vergelijking met een van de tijd en positie afhankelijke besturing sterk kan worden vereenvoudigd.The azimuth control means preferably make use of a direction-sensitive light sensor, with which control, for example in comparison with a control dependent on time and position, can be greatly simplified.

Volgens een constructief eenvoudige uitvoeringsvorm omvat de lichtsensor een met zijn hoofdvlak naar de zon te richten plaat en twee ter weerszijden daarvan opgestelde lichtstroommeters en zijn de azimutbesturingsmiddelen voorts zijn ingericht voor het bij ongelijke lichtstroom van de lichtstroommeters aanpassen van het azimut van de spiegel.According to a constructionally simple embodiment, the light sensor comprises a plate to be directed with its main surface towards the sun and two light flow meters arranged on either side thereof, and the azimuth control means are further adapted to adjust the azimuth of the mirror in the event of uneven luminous flux of the light flow meters.

Deze zelfde uitvoeringsvorm verschaft een werkwijze waarbij de spiegel om een azimut-as wordt geroteerd voor het zo klein mogelijk maken van de schaduw van een naar de zon te richten lichaam op een vlak.This same embodiment provides a method in which the mirror is rotated about an azimuth axis to minimize the shadow of a body facing the sun on a surface.

De opbrengst van een zonnecollector is niet alleen afhankelijk van het azimut van de zonnecollector maar eveneens, zij het in mindere mate van de elevatie. Om ook de elevatie te kunnen aanpassen, verschaft een verdere uitvoeringsvorm de maatregel dat het U-vormige gestel om een zich dwars op de langsrichting van het U-vormige gestel uitstrekkende elevatie-as draaibaar aan een tot de steunmiddelen behorende wagen is bevestigd en dat de inrichting elevatie-aandrijfmiddelen omvat voor het doen roteren van het gestel om de elevatie-as.The yield of a solar collector is not only dependent on the azimuth of the solar collector, but also, albeit to a lesser extent, on the elevation. In order to also be able to adjust the elevation, a further embodiment provides the measure that the U-shaped frame is rotatably mounted on an elevation axis extending transversely to the longitudinal direction of the U-shaped frame on a carriage belonging to the supporting means and that device comprises elevation drive means for rotating the frame about the elevation axis.

Voor het automatisch aanpassen van de elevatie, is het aantrekkelijk wanneer de inrichting een elevatiebesturingsorgaan omvat voor besturen van de elevatie-aandrijfmiddelen, en dat, in afhankelijkheid van de geografische positie en de datum, de langsrichting van de spiegel in de bedrijfsstand zich zo veel mogelijk loodrecht op de invallende zonnestralen uitstrekt.For automatically adjusting the elevation, it is attractive when the device comprises an elevation controller for controlling the elevation drive means, and that, depending on the geographical position and the date, the longitudinal direction of the mirror in the operating position is as much as possible. extends perpendicular to the incident sun rays.

Om de transporteerbaarheid van de inrichting te verbeteren en om de langsrichting van de spiegel zo veel mogelijk parallel aan de projectie van de zonnestraling op het aardoppervlak te kunnen roteren, heeft het de voorkeur dat de wagen om een verticale as roteerbaar op een ondergrond is geplaatst. Hierbij kan een afzonderlijk frame aanwezig zijn waarop de wagen kan roteren, maar het is evenzeer mogelijk, dat de wagen, bijvoorbeeld door middel van zwenkwielen op de bodem rust.In order to improve the transportability of the device and to be able to rotate the longitudinal direction of the mirror as much as possible parallel to the projection of the solar radiation on the earth's surface, it is preferred that the carriage is rotatably placed on a surface about a vertical axis. In this case a separate frame can be present on which the carriage can rotate, but it is equally possible that the carriage rests on the floor, for example by means of swivel wheels.

Eventuele afwijkingen van de elevatie van de spiegel kunnen met simpele middelen worden gecompenseerd wanneer de absorptiebuis aan beide eindzones voorbij de randen van de spiegel uitsteekt. De door de afwijking van de elevatie van de spiegel gereflecteerde lichtbundels komen dan alsnog op de absorptiebuis terecht.Any deviations from the elevation of the mirror can be compensated with simple means when the absorption tube protrudes beyond the edges of the mirror at both end zones. The light beams reflected by the deviation of the elevation of the mirror then still end up on the absorption tube.

Alhoewel het overgrote deel van het zonlicht in parallelle bundels de spiegel treft, en door de parabolische vorm van de spiegel naar de in het brandpunt geplaatste absorptiebuis wordt weerkaatst, kan niet steeds worden vermeden dat een deel van het zonlicht, bijvoorbeeld door verstrooiing door het wolkendek vanuit een andere richting op de spiegel terecht komt en aldus niet naar de absorptiebuis wordt weerkaatst. Om toch ten minste een deel van dit overigens voor de werking van de inrichting verloren licht nuttig toe te kunnen passen, verschaft een voorkeursuitvoeringsvorm een secundaire spiegel, die is ingericht voor het op de absorptiebuis richten van door de eerstgenoemde spiegel gereflecteerde zonnestraling die niet naar de absorptiebuis is gericht.Although the majority of the sunlight strikes the mirror in parallel beams and is reflected by the parabolic shape of the mirror to the absorption tube placed in the focal point, it is not always possible to prevent part of the sunlight, for example by scattering through the cloud cover lands on the mirror from another direction and is therefore not reflected back to the absorption tube. In order to nevertheless be able to utilize at least a part of this light which is otherwise lost to the operation of the device, a preferred embodiment provides a secondary mirror which is adapted to direct the solar radiation reflected by the first-mentioned mirror onto the absorption tube and which does not absorption tube.

Om de diverse bewegingen van de absorptiebuis ten opzichte van de vaste grond waarop de inrichting is geplaatst, en waar de aansluitingen voor het nuttige gebruik van de warmtetransportmedium zich bevinden, mogelijk te maken, heeft het de voorkeur, dat gebruik wordt gemaakt van een secundaire spiegel, die is ingericht voor het op de absorptiebuis richten van door de eerstgenoemde spiegel gereflecteerde zonnestraling die niet naar de absorptiebuis is gericht.In order to enable the various movements of the absorption tube relative to the fixed ground on which the device is placed, and where the connections for the useful use of the heat transfer medium are located, it is preferable that use is made of a secondary mirror , which is adapted to direct solar radiation reflected by the first-mentioned mirror onto the absorption tube and not directed towards the absorption tube.

Bij voorkeur bezit de absorptiebuis een zodanige dwarsdoorsnede-vorm, dat zijn effectieve absorberende buitenoppervlak groot is ten opzichte van het doorstroomde binnen-dwarsdoorsnede-oppervlak in relatie tot het debiet en de specifieke warmte van het toegepaste warmtetransportmedium. Hiermede wordt enerzijds het warmte ontvangend oppervlak van de absorptiebuis vergroot, maar wordt anderzijds de aldus ingevangen warmte in een kleinere hoeveelheid warmtetransportmedium geconcentreerd, zodat dit tot een hogere temperatuur wordt verwarmd, hetgeen tot thermodynamische voordelen leidt.The absorption tube preferably has a cross-sectional shape such that its effective absorbent outer surface is large with respect to the flowed-in inner cross-sectional surface in relation to the flow rate and the specific heat of the heat transfer medium used. In this way, on the one hand, the heat-receiving surface of the absorption tube is increased, but on the other hand, the heat thus captured is concentrated in a smaller amount of heat transfer medium, so that it is heated to a higher temperature, which leads to thermodynamic advantages.

Spiegels dienen, om de reflectie op de juiste wijze te verzekeren, vormvast te zijn.In order to ensure the reflection in the correct manner, mirrors must be form-retaining.

De constructie van de inrichting volgens de uitvinding wordt versimpeld wanneer elk spiegeldeel een spiegelende laag op een voorgevormd vormstabiel lichaam omvat.The construction of the device according to the invention is simplified when each mirror part comprises a mirror layer on a preformed body.

Tot de stand van de techniek behorende spiegels omvattend dan ook veelal starre en zware dragers, waarop de spiegelende laag is aangebracht. Om, in overeenstemming met het aanvankelijk genoemde doel van de onderhavige uitvinding, een gemakkelijk hanteerbare en lichte constructie te verkrijgen, heeft het de voorkeur dat het vormstabiele lichaam in hoofdzaak uit een schuimstof, bijvoorbeeld geëxpandeerd polystyreen, bestaat.Mirrors belonging to the state of the art therefore often comprise rigid and heavy carriers on which the reflective layer is applied. In order to achieve an easily manageable and lightweight construction in accordance with the aforementioned object of the present invention, it is preferable that the dimensionally stable body consists essentially of a foam material, for example expanded polystyrene.

De vormvastheid van de constructie wordt verder verbeterd wanneer de schuimstof is opgenomen in een vormstabiele, bijvoorbeeld van een harde polyurethaan, zoals Polymed ®, vervaardigde omhulling.The dimensional stability of the structure is further improved when the foam is incorporated in a dimensionally stable enclosure, for example made of a hard polyurethane, such as Polymed®.

Het aanbrengen van spiegelende lagen geschiedt volgens de stand van de techniek meestal op vlakke dragers. In het bijzonder bij gebogen dragers volgens de uitvinding is het aantrekkelijk wanneer de spiegelende laag door opdampen, sputteren of andere geschikte bewerking is aangebracht.According to the state of the art, the application of reflective layers usually takes place on flat supports. Particularly with curved carriers according to the invention, it is attractive if the reflective layer is applied by vapor deposition, sputtering or other suitable processing.

Vóór het aanbrengen van de spiegelende laag moet de drager in de gewenste vorm worden gebracht. Dit kan op een aantrekkelijke wijze gebeuren wanneer het vlak waarop de spiegelende laag is aangebracht, is gemodelleerd door snijden met een gespannen draad, gevolgd door een veroudering, bijvoorbeeld gedurende ongeveer zes weken, ter verkrijging van de gewenste vormstabiliteit.Before applying the reflective layer, the support must be brought into the desired shape. This can be done in an attractive manner when the surface on which the reflective layer is applied is modeled by cutting with a tensioned wire, followed by aging, for example for about six weeks, to obtain the desired shape stability.

Het is uit thermodynamische overwegingen aantrekkelijk wanneer dat de stralingsabsorptiebuis door een heatpipe wordt gevormd. Hiermede wordt immers niet alleen de van de zon verkregen warmte gebruikt voor het verwarmen van het warmtetransportmedium, maar bovendien voor het veroorzaken van een faseverandering, in het bijzonder verdamping, zodat een grotere hoeveelheid thermische energie kan worden geabsorbeerd.It is attractive for thermodynamic reasons that the radiation absorption tube is formed by a heat pipe. With this, after all, not only the heat obtained from the sun is used for heating the heat transfer medium, but moreover for causing a phase change, in particular evaporation, so that a larger amount of thermal energy can be absorbed.

De uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van bijgaande tekeningen, waarin tonen: figuur 1 een perspectivisch aanzicht van een zonnecollector volgens de uitvinding in een eerste bedrij fsstand; figuur 2 een perspectivisch aanzicht van de in figuur 1 weergegeven zonnecollector in een tweede bedrij fsstand; figuur 3 een perspectivisch detailaanzicht van figuur 2; figuur 4 een met figuur 2 corresponderend aanzicht van een variant, waarin de elevatie met de hand in discrete posities kan worden ingesteld; figuur 5 een perspectivisch detailaanzicht van figuur 4; figuur 6 een perspectivisch aanzicht van de in figuren 1, 2 en 4 afgebeelde zonnecollector in de samengevouwen stand; figuur 7 een met figuur 2 corresponderend aanzicht van de zonnecollector, waarin een deksel is weggenomen voor het tonen van de azimut-instelinrichting; figuur 8 een dwarsdoorsnedeaanzicht van een sensor van een azimut-besturingsinrichting; figuur 9 een perspectivisch aanzicht van een alternatieve uitvoeringsvorm van de zonnecollector, die is voorzien van een secundaire spiegel; figuur 10 een dwarsdoorsnedeaanzicht van een secundaire spiegel met een isolatielaag en een ronde absorptiebuis; figuur 11 een dwarsdoorsnede-aanzicht van een alternatieve uitvoering van een absorptiebuis, die is gevormd door enigszins driehoekig profiel; en figuur 12 een dwarsdoorsnede-aanzicht van een alternatieve uitvoeringsvorm van een spiegel.The invention will be elucidated with reference to the accompanying drawings, in which: figure 1 shows a perspective view of a solar collector according to the invention in a first operating position; figure 2 shows a perspective view of the solar collector shown in figure 1 in a second operating position; figure 3 shows a perspective detailed view of figure 2; figure 4 shows a view corresponding with figure 2 of a variant, in which the elevation can be adjusted manually in discrete positions; figure 5 shows a perspective detailed view of figure 4; Figure 6 is a perspective view of the solar collector shown in Figures 1, 2 and 4 in the collapsed position; Figure 7 is a view corresponding with Figure 2 of the solar collector, in which a cover has been removed for showing the azimuth setting device; Figure 8 shows a cross-sectional view of a sensor of an azimuth control device; figure 9 is a perspective view of an alternative embodiment of the solar collector, which is provided with a secondary mirror; Figure 10 shows a cross-sectional view of a secondary mirror with an insulating layer and a round absorption tube; Fig. 11 is a cross-sectional view of an alternative embodiment of an absorption tube formed by a slightly triangular profile; and Figure 12 shows a cross-sectional view of an alternative embodiment of a mirror.

In figuren 1 en 2 is een eerste uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding weergegeven. De in zijn geheel met '1' aangeduide inrichting omvat een, bijvoorbeeld van metaalprofielen vervaardigde, zich hoofdzakelijk horizontaal uitstrekkende wagen 2, die door middel van zwenkwielen 3 op een grondvlak 4 rust. Door middel van vijzels 5 kan de wagen op het grondvlak worden gefixeerd.Figures 1 and 2 show a first embodiment of a device according to the invention. The device designated in its entirety by '1' comprises a carriage 2, for example made of metal profiles, which extends substantially horizontally and which rests on a base 4 by means of swivel wheels 3. The carriage can be fixed to the ground surface by means of jacks 5.

Een U-vormig gestel 10, dat een basis 11 en twee benen 12, 13 omvat, is met zijn basis 11 draaibaar op een zich door de wagen heen en horizontaal uitstrekkende as 14 bevestigd. Hiermede is het mogelijk de elevatiehoek van het U-vormige gestel 10 aan te passen. Voor het bepalen en fixeren van de elevatiehoek is een einde van een hulpgestel 15 draaibaar met de basis 11 van het U-vormige gestel 10 verbonden. Het andere einde van het hulpgestel 15 is verschuifbaar met een dwarsbalk van de wagen 2 verbonden. Door het einde van het hulpgestel ten opzichte van de dwarsbalk te verschuiven wordt de elevatiehoek van het U-vormige gestel 10 veranderd.A U-shaped frame 10 comprising a base 11 and two legs 12, 13 is rotatably mounted with its base 11 on a shaft 14 extending through the carriage and extending horizontally. This makes it possible to adjust the elevation angle of the U-shaped frame 10. For determining and fixing the elevation angle, an end of an auxiliary frame 15 is rotatably connected to the base 11 of the U-shaped frame 10. The other end of the auxiliary frame 15 is slidably connected to a crossbar of the carriage 2. By shifting the end of the auxiliary frame relative to the crossbar, the elevation angle of the U-shaped frame 10 is changed.

Aan het distale einde van de benen 12, 13 van het U-vormige gestel is een juk 16, respectievelijk 17 om een zich parallel aan de basis uitstrekkende as draaibaar verbonden. Aldus zijn beide jukken 16, 17 om deze as roteerbaar. In beide benen 12, 13 van het U-vormige gestel is een aandrijfmechanisme, dat in het vervolg zal worden toegelicht geplaatst. Beide aandrijfmechanismen zijn ingericht voor het simultaan bewegen van de jukken 16, 17. De inrichting omvat voorts twee spiegeldelen 20, 21, die beide draaibaar zijn bevestigd aan beide jukken 16, 17. Beide spiegeldelen 20, 21 worden aldus aan elke zijde door een juk 16, 17 gedragen, waarbij de spiegeldelen 20, 21 om eenzelfde as roteerbaar zijn ten opzichte van beide jukken 16, 17. Beide spiegeldelen 20, 21 hebben in dwarsdoorsnede de vorm van een parabool. Tussen beide jukken 16, 17 strekt zich bovendien een absorptiebuis 22 uit. De vorm van de spiegeldelen 20, 21 is zodanig, dat zij in de in figuur 1 en 2 weergegeven positie tezamen in dwarsdoorsnede de vorm hebben van een parabool, waarbij de absorptiebuis 22 zich in het brandpunt bevindt.At the distal end of the legs 12, 13 of the U-shaped frame, a yoke 16 and 17, respectively, are rotatably connected about an axis extending parallel to the base. Both yokes 16, 17 can thus be rotated about this axis. A drive mechanism is placed in both legs 12, 13 of the U-shaped frame and will be explained below. Both drive mechanisms are adapted to move the yokes 16, 17 simultaneously. The device further comprises two mirror parts 20, 21, both of which are rotatably attached to both yokes 16, 17. Both mirror parts 20, 21 are thus on each side by a yoke. 16, 17, wherein the mirror parts 20, 21 are rotatable about the same axis with respect to both yokes 16, 17. Both mirror parts 20, 21 have the shape of a parabola in cross-section. Moreover, an absorption tube 22 extends between the two yokes 16, 17. The shape of the mirror parts 20, 21 is such that, in the position shown in Figs. 1 and 2, together they have the shape of a parabola, the absorption tube 22 being at the focal point.

Zoals uit de tekeningen blijkt, hebben de spiegeldelen een ten opzichte van tot de techniek behorende spiegels een grote dikte. Dit wordt veroorzaakt door de constructie van de spiegeldelen, die elk worden gevormd door een basis van een licht materiaal, zoals geëxpandeerd polyethyleen, dat bij voorkeur omgeven wordt door een laag van een stijf materiaal zoals polyurethaan. Aan de spiegelende zijde is een spiegelende laag, bij voorbeeld van aluminium opgedampt.As is apparent from the drawings, the mirror parts have a large thickness compared to the technical mirrors. This is caused by the construction of the mirror parts, each of which is formed by a base of a light material, such as expanded polyethylene, which is preferably surrounded by a layer of a rigid material such as polyurethane. A reflective layer, for example of aluminum, has been deposited on the mirror side.

Voor het aandrijven van de spiegel in een richting voor het veranderen van de elevatie wordt gebruik gemaakt van een elektromotor 30, zoals die in figuur 3 is weergegeven. Deze elektromotor 30 is met behulp van twee oren 31 draaibaar bevestigd aan de dwarsbalk van de wagen 2. De uitgaande as van de elektromotor 30 vormt een schroefspil van een van een schroefspil en een moer voorziene verstelinrichting, waarbij de moer verbonden is met het hulpgestel 15. Door aldus de elektromotor 30 in te schakelen, wordt de afstand tussen de dwarsbalk van de wagen 2 en de as waarmee het hulpframe 15 met de basis 11 van het U-vormige gestel 10 verbonden is, veranderd, waardoor de elevatie van het U-vormige gestel 10 en daarmee van de spiegeldelen 20, 21 wordt veranderd.For driving the mirror in a direction for changing the elevation, use is made of an electric motor 30, as shown in FIG. This electric motor 30 is rotatably attached to the transverse beam of the carriage 2 by means of two lugs 31. The output shaft of the electric motor 30 forms a screw spindle of an adjusting device provided with a screw spindle and a nut, the nut being connected to the auxiliary frame 15 By thus switching on the electric motor 30, the distance between the crossbar of the carriage 2 and the axis with which the auxiliary frame 15 is connected to the base 11 of the U-shaped frame 10 is changed, whereby the elevation of the U shaped frame 10 and thus of the mirror parts 20, 21 is changed.

In figuur 4 is een alternatieve uitvoeringsvorm getoond, waarbij het hulpgestel 15 van pennen 18 is voorzien die tot in in langsliggers van de wagen aangebrachte gaten 19 kunnen worden gestoken. Dit is een met de hand uit te voeren handeling, zodat deze niet kan worden geautomatiseerd. Voorts is de elevatie beperkt tot een discreet aantal standen. Deze constructie is meer in detail in figuur 5 weergegeven.Figure 4 shows an alternative embodiment, in which the auxiliary frame 15 is provided with pins 18 which can be inserted into holes 19 arranged in longitudinal beams of the carriage. This is a manual operation, so that it cannot be automated. Furthermore, the elevation is limited to a discrete number of positions. This construction is shown in more detail in Figure 5.

De spiegeldelen 20, 21 zijn, zoals reeds aan de hand van figuur 1 is toegelicht, elk om een as ten opzichte van de jukken 16, 17 kantelbaar. Dit biedt de mogelijkheid de spiegeldelen 20, 21 naar elkaar toe te laten kantelen, naar de positie die in figuur 6 is getoond. Hierbij strekken de spiegeldelen 20, 21 zich, ondanks hun gebogen vorm zo veel mogelijk parallel aan elkaar uit opdat zij zo min mogelijk plaats innemen.The mirror parts 20, 21 are, as already explained with reference to Figure 1, each tiltable about an axis with respect to the yokes 16, 17. This offers the possibility of tilting the mirror parts 20, 21 towards each other, to the position shown in Figure 6. In this case, despite their curved shape, the mirror parts 20, 21 extend as much as possible parallel to each other so that they occupy as little space as possible.

De jukken 16, 17 zijn voorts geroteerd over een hoek van ongeveer 180°, zodat de spiegeldelen zijn vanaf de jukken 16, 17 naar beneden uitstrekken. Hiermede wordt de hoogte van de gehele installatie verlaagd en wordt het zwaartepunt naar beneden verplaatst zodat de inrichting stabieler is en deze gemakkelijker kan worden verplaatst en kan worden opgeborgen.The yokes 16, 17 are furthermore rotated through an angle of approximately 180 °, so that the mirror parts extend downwards from the yokes 16, 17. The height of the entire installation is hereby lowered and the center of gravity is moved downwards so that the device is more stable and can be moved and stored away more easily.

Figuur 7 komt overeen met figuur 2, met dien verstande, dat een tot het been 12 van het U-vormige gestel 10 behorend deksel is verwijderd, en aldus het inwendige van dit been zichtbaar is. Hieruit blijkt, dat het juk 16 door middel van een zich door een deel van het been 12 uitstrekkende as is verbonden met een riemschijf 35. Deze riemschijf is door middel van een bij voorkeur getande riem 36 verbonden met een tweede riemschijf 37 die is geplaatst op een uitgaande as van een in de basis 11 van het U-vormige gestel opgenomen, in de tekening niet afgebeelde elektromotor. Door het doen roteren van de elektromotor kan de positie van het juk 16 ten opzichte van het been 12 worden veranderd. Het zal duidelijk zijn, dat in het andere been 13 van het U-vormige gestel een overeenkomstige aandrijfinrichting is geplaatst en dat beide aandrijfinrichtingen simultaan worden gebruikt voor het simultaan doen roteren van beide jukken 16, 17. In plaats van twee elektromotoren, die elk een enkel juk aandrijven, kan één enkele elektromotor worden gebruikt die, bijvoorbeeld via een lange as, beide jukken simultaan kan aandrijven.Figure 7 corresponds to Figure 2, with the proviso that a lid belonging to the leg 12 of the U-shaped frame 10 has been removed, and thus the interior of this leg is visible. From this it appears that the yoke 16 is connected by means of a shaft extending through a part of the leg 12 to a pulley 35. This pulley is connected by means of a preferably toothed belt 36 to a second pulley 37 which is placed on an output shaft of an electric motor received in the base 11 of the U-shaped frame and not shown in the drawing. By rotating the electric motor, the position of the yoke 16 relative to the leg 12 can be changed. It will be clear that a corresponding drive device is placed in the other leg 13 of the U-shaped frame and that both drive devices are used simultaneously to cause both yokes 16, 17 to rotate simultaneously. Instead of two electric motors, each of which has a driving a single yoke, a single electric motor can be used which, for example via a long axis, can drive both yokes simultaneously.

Voorts kan een aandrijving zijn voorzien voor het doen roteren van de spiegeldelen 21, 22 ten opzichten van de jukken 16, 17, doch het is evenzeer mogelijk dat het veranderen van de positie van de spiegeldelen door de gebruiker plaatsvindt. De massa van de spiegeldelen is immers relatief klein, zoals uit het vervolg zal blijken en beweging behoeft slechts plaats te vinden tussen de ingeklapte positie die gemakkelijk kan worden bepaald door aanslagen en de uitgeklapte positie die ook door aanslagen kan worden bepaald of die door kabels 38, zoals deze in figuur 7 getoond zijn, worden bepaald. Andere mogelijkheden voor het bepalen van de uiterste posities worden echter geenszins uitgesloten. Evenmin is het uitgesloten dat een afzonderlijke aandrijfinrichting aanwezig is voor het aandrijven van de spiegelelementen tussen hun buitenste posities.Furthermore, a drive can be provided for rotating the mirror parts 21, 22 relative to the yokes 16, 17, but it is equally possible that the position of the mirror parts is changed by the user. The mass of the mirror parts is after all relatively small, as will become apparent from the following and movement need only take place between the collapsed position which can easily be determined by stops and the folded-out position which can also be determined by stops or that by cables 38 as shown in Figure 7 are determined. However, other options for determining the extreme positions are by no means excluded. Nor is it excluded that a separate driving device is present for driving the mirror elements between their outer positions.

Voor het besturen van de rotatie van de spiegeldelen 20, 21 tezamen en de jukken 16, 17 tezamen om zich door de distale einden van de benen 12, 13 uitstrekkende as, in het onderhavige geval voor het besturen van de elektromotor, wordt gebruik gemaakt van een in zijn geheel met 40 aangeduide opnemer, zoals in figuur 8 is weergegeven. Deze opnemer 40 is geplaatst op een van de jukken 16, 17. De opnemer omvat twee lichtgevoelige elementen 41 en een zich loodrecht op deze elementen en zich daartussen uitstrekkende plaat 42. Voorts omvat de opnemer een niet in de tekeningen weergegeven vergelijkingsschakeling. Hierbij is de opnemer zodanig geplaatst, dat de plaats 42 zich parallel aan de symmetrie-as van de spiegeldelen 20, 21 uitstrekt. Wanneer de spiegeldelen hun optimale azimut-positie hebben ingenomen, dat wil zeggen met hun symmetrie-as parallel aan richting van de zonnestralen, dan zullen beide lichtgevoelige elementen 41 evenveel licht ontvangen. Deze zijn immers eveneens symmetrisch geplaatst. Bij het met de tijd veranderen van de zonnestand zal de richting van de zonnestraling veranderen, waardoor een asymmetrie zal ontstaan en een van beide lichtgevoelige elementen minder licht zal ontvangen. In reactie hierop zal de vergelijkingsschakeling de elektromotor aansturen waardoor de positie van de spiegelhelften en die van opnemer zal veranderen, en wel naar de positie waarop weer symmetrie ontstaat. Hierdoor wordt steeds een optimale positie gehandhaafd. Hierbij is de opnemer in het voordeel boven de wel toegepaste collimatoren omdat de onderhavige opnemer niet alleen asymmetrie aangeeft maar tevens naar welke zijde de spiegel moet worden bewogen voor het herstellen van de symmetrie.Use is made of the rotation of the mirror parts 20, 21 together and the yokes 16, 17 together about an axis extending through the distal ends of the legs 12, 13, in the present case for controlling the electric motor. a sensor designated in its entirety by 40, as shown in FIG. This sensor 40 is placed on one of the yokes 16, 17. The sensor comprises two photosensitive elements 41 and a plate 42 extending perpendicular to these elements and a plate 42 extending therebetween. The sensor further comprises a comparison circuit not shown in the drawings. The sensor is herein positioned such that the location 42 extends parallel to the axis of symmetry of the mirror parts 20, 21. When the mirror parts have taken their optimum azimuth position, i.e. with their axis of symmetry parallel to the direction of the sun's rays, both light-sensitive elements 41 will receive the same amount of light. These are also placed symmetrically. When the position of the sun changes over time, the direction of the solar radiation will change, as a result of which an asymmetry will occur and one of the two light-sensitive elements will receive less light. In response to this, the comparison circuit will control the electric motor, as a result of which the position of the mirror halves and that of the sensor will change, namely to the position at which symmetry again occurs. This ensures that an optimum position is always maintained. Here the sensor has the advantage over the collimators that are used because the sensor according to the invention not only indicates asymmetry but also to which side the mirror must be moved for restoring the symmetry.

Figuur 9 toont de inrichting volgens de uitvinding in een tamelijk extreme stand van de spiegels, voor het verkrijgen van een optimale positie van de spiegeldelen bij schemering, te weten een lage positie van de zon.Figure 9 shows the device according to the invention in a rather extreme position of the mirrors, for obtaining an optimum position of the mirror parts at twilight, namely a low position of the sun.

In figuur 10 is een dwarsdoorsnede getoond van een absorptiebuis 22. Deze omvat een eigenlijke absorptiebuis 45 met een hoofdzakelijk vierzijdige dwarsdoorsnede en een spiegeldeel 46 dat boven de absorptiebuis 45 is geplaatst en dat is ingericht voor het reflecteren van door de spiegels gereflecteerd licht dat overigens de absorptiebuis 45 zou hebben gemist. Voorts zijn steunen 47 aangebracht voor het ondersteunen van de spiegel 46.Figure 10 shows a cross-section of an absorption tube 22. This comprises an actual absorption tube 45 with a substantially quadrilateral cross-section and a mirror part 46 which is placed above the absorption tube 45 and which is adapted to reflect light reflected by the mirrors which, incidentally, absorption tube 45 would have missed. Furthermore, supports 47 are provided for supporting the mirror 46.

Figuur 11 toont een uitvoeringsvorm van de absorptiebuis 48, waarvan de inwendige doorsnede afwijkt van een cirkel. Hiermede is wordt het oppervlak waarmee de warmteoverdracht naar de warmte absorberende vloeistof plaats vindt vergroot. Eenzelfde overweging geldt voor de uitwendige doorsnede.Figure 11 shows an embodiment of the absorption tube 48, the internal cross-section of which differs from a circle. The surface with which the heat transfer to the heat-absorbing liquid takes place is hereby enlarged. The same consideration applies to the external section.

Ten slotte toont figuur 12 een dwarsdoorsnede van de spiegeldelen 20, 21. Hieruit blijkt, dat de spiegeldelen een grote dikte hebben, hetgeen het gevolg is van het feit dat zij een kern 50 van een licht materiaal zoals geëxpandeerd polystyreen omvatten, die ter verhoging van de vormvastheid is voorzien van een omhulling 51 van een vormvast materiaal, zoals polyurethaan. Ter verkrijging van het spiegeleffect is een spiegelende laag 52 aangebracht op het betreffende vlak van de omhulling.Finally, figure 12 shows a cross-section of the mirror parts 20, 21. This shows that the mirror parts have a large thickness, which is due to the fact that they comprise a core 50 of a light material such as expanded polystyrene, which for increasing the dimensional stability is provided with an enclosure 51 of a dimensionally stable material, such as polyurethane. In order to obtain the mirror effect, a reflective layer 52 is provided on the relevant surface of the envelope.

Het zal duidelijk zijn, dat er diverse variaties kunnen worden aangebracht op de getoonde uitvoeringsvormen. Voorts is het mogelijk diverse maatregelen toe. te passen zonder andere, in het bovenstaande beschreven maatregelen.It will be clear that various variations can be made to the embodiments shown. Furthermore, various measures are possible. without other measures described above.

Claims

An apparatus for converting solar radiation into heat, comprising: - a mirror with a prismatic shape which in cross-section is essentially in the form of a parabola; - a radiation absorption tube which can be flowed through for heat transport medium and which extends through the focal point of the parabolic cross-section in the longitudinal direction of the mirror; and - support means for supporting the mirror and the radiation absorption tube, characterized in that the mirror comprises at least two mirror parts, each of which is pivotally mounted on either side about a longitudinally extending axis to a mirror which is located on either side of the mirror parts, mirror support belonging to the supporting means and that the mirror parts can be pivoted about a pivot axis between an operating position in which the mirror parts together form a parabola substantially in cross-section and a rest position in which the mirror parts are pivoted towards each other with their mirroring surfaces, such that the mirror is collapsed .

Device as claimed in claim 1, characterized in that the support means comprise a substantially U-shaped frame and that the mirror carriers are each rotatable about the same azimuth axis deviating from the pivot axes with a U-shaped frame belonging to the support means. connected.

Device as claimed in claim 1 or 2, characterized by azimuth drive means for rotating the mirror about the azimuth axis and azimuth control means for controlling the azimuth drive means so that the axis of parabolic cross-section of the mirror is in the operating position always extends as much as possible parallel to the direction of the sun's rays.

Device as claimed in claim 3, characterized in that the azimuth control means comprise a direction-sensitive light sensor.

Device as claimed in claim 4, characterized in that the light sensor comprises a plate to be directed with its main face towards the sun and two light flow meters arranged on either side thereof and that the azimuth control means are further adapted to adjust the light flow meters in the event of uneven luminous flux azimuth of the mirror.

Device as claimed in any of the claims 2-5, characterized in that the U-shaped frame is rotatably mounted about an elevation axis extending transversely to the longitudinal direction of the U-shaped frame on a carriage belonging to the supporting means and that the device comprises elevation drive means for rotating the frame about the elevation axis.

Device according to claim 6, characterized in that the device comprises an elevation controller for controlling the elevation drive means and that, depending on the geographical position and the date, the longitudinal direction of the mirror in the operating position is perpendicular as possible on the incident sun rays.

Device as claimed in claim 6 or 7, characterized in that the carriage is rotatably placed on a surface about a vertical axis.

Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the absorption tube protrudes beyond the edges of the mirror at both end zones.

Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized by a secondary mirror which is adapted to direct the solar radiation reflected by the first-mentioned mirror onto the absorption tube and which is not directed towards the absorption tube.

11. Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the support means are provided with two torsionally flat tubes or hoses connecting the ends of the absorption tube to lines which are fixedly arranged, which lines are adapted for supplying and discharging respectively. heat transfer medium to be passed through the absorption tube.

12. Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the absorption tube has a cross-sectional shape such that its effective absorbent outer surface is large with respect to the flowed-through inner cross-sectional surface in relation to the flow rate and the specific heat of the applied heat transfer medium.

Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that each mirror part comprises a mirror layer on a preformed body.

Device as claimed in claim 13, characterized in that the shape-stable body consists essentially of a foam material, for example expanded polystyrene.

Device as claimed in claim 14, characterized in that the foam is received in a form-stable casing, for example made of a hard polyurethane, such as Polymed®.

Device according to claim 13, 14 or 15, characterized in that the reflective layer is applied by vapor deposition, sputtering or other suitable processing.

Device as claimed in any of the claims 13-16, characterized in that the surface on which the reflective layer is applied is modeled by cutting with a tensioned wire, followed by aging, for example for about six weeks, to obtain the desired shape stability.

Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the radiation absorption tube is formed by a heat pipe.

A method for converting solar radiation into heat, comprising: - having a prismatic shape with a cross-sectional view essentially of the shape of a parabola affected by sunlight; and - flowing a heat transfer medium through a radiation absorption tube extending in the longitudinal direction of the mirror through the focal point of the parabolic cross-section, characterized in that the mirror is initially brought from its rest position to its operating position by at least two mirror parts to swing a pivot axis.

A method according to claim 19, characterized in that the mirror is rotated about an azimuth axis on the basis of making the shadow of a body directed towards the sun as small as possible on a surface.