NL8702213A

NL8702213A - Zonnestralenkollektor.

Info

Publication number: NL8702213A
Application number: NL8702213A
Authority: NL
Original assignee: Kei Mori
Priority date: 1986-09-18
Filing date: 1987-09-16
Publication date: 1988-04-18
Also published as: CH673522A5; DE3731515A1; DK492787D0; GB2195188A; GB8721788D0; KR880004273A; IT8721946A0; FI873991A; SE8703597D0; CN87106473A; GB2195188B; IT1222678B; JPS6376203A; DK492787A; AU7860487A; SE8703597L; FI873991A0; US4809675A; FR2604242A1

Description

Ί : Ν.Ο. 34.743 1 .#·

Zonnestralenkollektor.

Achtergrond van de uitvinding.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een zonnestralenkol-5 lektor waarin een lichtstralenkollektor en een lichtreflektor effektief met elkaar samenwerken. De lichtstralenkollektor is vast gemonteerd in een positie voor het verzamelen van lichtenergie door een optisch geleidende kabel met een licht ontvangend einde geplaatst in het brandpunt van de optische lens en een licht reflekterende inrichting is op afstand 10 daarvan geplaatst zonder de zonnestralen tegen te houden, zodat deze kunnen binnentreden. De zonnestralen gereflekteerd door de reflektor worden gezonden naar de lichtstralenkollektor en daardoor kan de lichtstralenkollektor worden geplaatst waar geen zonnestralen kunnen binnentreden.

15 Een automatische zonnestralenkollektor, eerder voorgesteld door aanvraagster, bezit een cilindrische fundering en een transparant koepelvormig hoofddeel. Een capsule van de zonnestralenkollektor is kon-struktief samengevoegd met de fundering en het hoofddeel. Wat betreft het gebruik van de inrichting is een zonnestralenkollektorsamenstel in 20 de capsule ondergebracht.

Het zonnestralenkollektorsamenstel omvat een groot aantal optische lenzen (bijvoorbeeld negentien lenzen) voor het fokusseren van de zonnestralen, een lichtstralenrichtingssensor voor het waarnemen van de richting van de zon, een draagfreem voor het tot een eenheid samenhouden van 25 de lenzen en de sensor, een eerste motor voor het roteren van deze elementen met een draaibare as (horizontaal opgestelde as), een draagarm voor het dragen van de bovengenoemde elementen van lenzen tot de motor, een verdere draaibare as (vertikaal opgestelde as) die zodanig is geplaatst dat zij de draaibare as van de eerder genoemde motor loodrecht 30 ten opzichte daarvan snijdt, en een tweede motor voor het roteren van de draaibare as (vertikaal opgestelde as). De richting van de zon wordt waargenomen door de bovengenoemde lichtstralenrichtingssensor. De eerste en de tweede motor worden gestuurd door middel van stuurinrichtingen zo- · dat zij steeds de lenzen naar de zon richten. Het licht ontvangende ein-35 de van de optisch geleidende kabel is geplaatst in het brandpunt van de lenzen. De lichtstralen worden in de optisch geleidende kabel gevoerd en daardoor naar de optisch gewenste plaats overgebracht.

De bovengenoemde zonnestralenkollektorinrichting is steeds waterpas op de grond geïnstalleerd waar de zonnestralen worden ontvangen of op 40 daken van huizen. Het rendement van het gebruik op het land moet echter 8702213 ja 2 worden verbeterd als gevolg van een snelle stijging van de prijzen van de grond in de laatste jaren, zodat de tendens ontstaat van een ontstellende toename van het aantal hoge gebouwen wat in stedelijke gebieden nog door gaat. Als gevolg hiervan kunnen nieuw gekonstrueerde gebouwen 5 schaduwen op de zonnestraalkollektoren werpen die eerder zijn geïnstalleerd, zodat de inrichting de zonnestralen niet meer opneemt en zijn rendement wordt gereduceerd. Door deze ontwikkelingen moeten bepaalde problemen worden opgelost.

10 Samenvatting van de uitvinding.

Een van de doeleinden van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een zonnestralenkollektor voorzien van een lichtstralenkol-lektor en een lichtstralenreflektor, waarin de lichtstralenreflektor is geplaatst in een positie op afstand van de lichtstralenkollektor voor 15 het reflekteren van de zonnestralen en voor het fokusseren hiervan naar de lichtstralenkollektor.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een zonnestralenkollektor voorzien van een lichtstralenkollektor en een lichtstralenreflektor, waarin de zonnestralen gereflekteerd door de 20 lichtreflektor worden gevoerd naar de lichtstralenkollektor, zodat de lichtstralenkollektor geplaatst kan worden waar geen zonnestralen kunnen doordringen.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een zonnestralenkollektor voorzien van een lichtstralenkollektor en een 25 lichtstralenreflektor, waarin zelfs ook als de zonnestralen niet gedurende lange tijd de plaats bereiken van de installatie van de lichtstralenkollektor de gereflekteerde lichtstralen van de lichtstralenreflektor door de lichtstralenkollektor kunnen worden ontvangen.

De bovenvermelde bijzonderheden en andere voordelen van de onderha-30 vige uitvinding zullen blijken uit de hiernavolgende gedetailleerde beschrijving aan de hand van de bijgaande tekeningen.

Korte omschrijving van de tekeningen

Figuur 1 is een aanzicht dat een gebruikelijke 1ichtstralenkollek-35 tor toont; figuur 2 is een schematische tekening ter toelichting van een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding; figuur 3 is een aanzicht van een andere uitvoeringsvorm van de lichtstralenkollektor; 40 figuur 4 is een dwarsdoorsnede over de lijn IV-IV van figuur 3.

8702213 3 *

Beschrijving voor de voorkeursuitvoeringsvormen.

Figuur 1 is een perspektief-aanzicht ter toelichting van een uitvoeringsvorm van een automatische zonnestralenkollektor, die eerder is voorgesteld door aanvraagster. In figuur 1 is 1 een cilindrische funde-5 ring en 2 een transparant koepelvormig hoofddeel. Een capsule 3 van de zonnestralenkollektor is konstruktief saméngebouwd met de fundering 1 en het hoofddeel 2. Wat betreft het gebruik van de inrichting is een zonnestralenkol lektorsamenstel 10 in de capsule ondergebracht, zoals in figuur 1 is weergegeven.

10 Het zonnestralenkollektorsamenstel 10 omvat een groot aantal opti sche lenzen (bijvoorbeeld negentien lenzen) 11 voor het fokusseren van de zonnestralen, een lichtstralenrichtingssensor 12 voor het waarnemen van de richting van de zon, een draagfreem 13 voor het tot een eenheid bij elkaar houden van de lenzen 11 en de sensor 12, een eerste motor 15 voor het roteren van deze elementen in een richting aangegeven door pijl A, een draagarm 15 voor het dragen van de eerder genoemde elementen van de lenzen 11 tot de motor 14, een draaibare as 16 zodanig geplaatst dat de draaibare as van de eerder genoemde motor loodrecht ten opzichte daarvan wordt gesneden, en een tweede motor (niet weergegeven in figuur 20 1) voor het roteren van de draaibare as 16 in een richting die met pijl B is aangegeven. De richting van de zon wordt waargenomen door de eerder genoemde lichtstralenrichtingssensor 12. De eerste en de tweede motor worden gestuurd door middel van stuurinrichtingen 17 en 18, zodat de lenzen 11 steeds naar de zon worden gericht. Het lichtontvangende einde 25 van de optisch geleidende kabel, niet weergegeven in figuur 1, is geplaatst in het brandpunt van de lenzen. De lichtstralen worden in de optisch geleidende kabel gevoerd en daardoor overgebracht naar de gewenste plaats

De bovengenoemde zonnestralenkollektor is steeds waterpas op de 30 grond geïnstalleerd waar zonnestralen worden ontvangen of op daken van huizen. Het rendement van de landtoepassing moet echter worden verbeterd als gevolg van de plotselinge stijging van de prijzen van de grond in de afgelopen jaren, waardoor een ontstellende toename is ontstaan van het . aantal hoge gebouwen, vooral in stedelijke gebieden. Als gevolg hiervan 35 zullen nieuw gekonstrueerde gebouwen schaduwen werpen op zonnestralen-kollektorinrichtingen die eerder zijn geïnstalleerd, zodat de inrichting de zonnestralen niet meer kan ontvangen en zijn rendement wordt gereduceerd. Deze problemen moeten worden opgelost.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt voor de oplossing van 40 bovengenoemde problemen, een lichtstralenreflektor geïnstalleerd die de 8702213 4 * zonnestralen ter plaatse reflekteert op afstand geplaatst van de zonnestralenkol lektor, en steeds bestraald door de zonnestralen die steeds de gereflekteerde stralen in de zonnestralenkollektor fokusseert. De zonnestralen worden daardoor kontinu van zonsopgang tot zonsondergang naar de 5 zonnestralenkollektor gefokusseerd.

Figuur 2 toont een konstruktief aanzicht ter toelichting van een uitvoeringsvorm van de uitvinding. Dezelfde verwijzingscijfers zijn geplaatst bij dezelfde konstruktie-elementen als bij de stand van de techniek en een gedetailleerde toelichting daarvan wordt achterwege gelaten. 10 In de onderhavige uitvoeringsvorm wordt het zonnestralenkollektorsamen-stel 10 volgens de beschreven bekende uitvoeringsvorm eenvoudig een lichtstralenkollektor genoemd. In figuur 2 is de lichtstralenkollektor geïnstalleerd op het dak van een gebouw P. Aangenomen wordt dat de gebouwen Q en R, die hoger zijn dan het gebouw P, later zijn gebouwd aan 15 weerszijden van het gebouw P. Als zonnestralen worden gestraald in de richting of S2 werpt het gebouw R zijn schaduw op het gebied beneden L-^ of L2, zodat de zonnestralen het lichtstralenkollektor-samenstel 10 niet kunnen bereiken.

Een reflekterende inrichting 20 is geïnstalleerd op het dak van het 20 gebouw Q geplaatst tegenover R. De reflekterende inrichting 20 is gekon-strueerd met een schijfvormige reflekterende plaat 21 met een hoog reflektievermogen (reflexibiliteit), een aandrijfmotor 23 die draait om de as in de richting van de horizontale diameter van de reflekterende plaat 21, een halfcirkelvormige draagarm 22 voor het draaibaar onder-25 steunen van de as van de motor 23, een aandrijfmotor (niet weergegeven in figuur 2) geïnstalleerd op de fundatier 25 voor het roteren van de draagarm 22 om de vertikale as 24 en een transparante koepel 26 voor het opnemen van de bovengenoemde komponenten.

De reflekterende plaat 21 wordt gebruikt voor het reflekteren van 30 de zonnestralen en L2 daarop en voor het fokusseren hiervan naar het lichtstralenkollektorsamenstel 10. Als de zon verplaatst van S·^ naar S2 wordt de reflekterende plaat 21 geroteerd van de met vaste lijnen aangegeven positie naar de positie 21 die met onderbroken lijnen is aangegeven. Aangezien het positieverband van het lichtstralenkollek-35 torsamenstel 10 en de lichtstralenreflektor 20 konstant is bedraagt de rotatiehoek van de reflekterende plaat 21 de helft van de hoek gevormd door een lijn die de zon verbindt met de reflekterende plaat 21 en een andere lijn die de zon S2 met de reflekterende plaat 21 verbinding.

40 De reflekterende plaat 21 wordt geroteerd door de motor 23 met een 8702213 5 as die roteert om de horizontale as en een motor met een as die roteert om de vertikale as. De rotatiebesturing verloopt bijvoorbeeld als volgt. Aangezien de optische lens 11 van het lichtstralenkollektorsaraenstel 10 vast is zodat zij staat tegenover de lichtstralenreflektor 20, staat de 5 lichtrichtingsensor 12 eveneens steeds tegenover de reflekterende plaat 21 en neemt deze de verplaatsing waar van de gereflekteerde zonnestralen in de richtingen X (horizontale richting) en Y (vertikale richting). De gereflekteerde zonnestralen worden gefokusseerd op een plaats als een helder signaal en een lichtstralendetektor (niet weergegeven in figuur 10 2) is zo geplaatst dat deze het brandpunt daarvan ontvangt. De respek- tievelijke lichtstralenrichtingssignalen van richtingen X en Y, opgewekt door de lichtstralendetektor, worden gevoerd naar een stuurinrichting 30 door toepassing van een signaallijn 31. Het stuuruitgangssignaal dat daardoor wordt opgewekt wordt toegevoerd aan de motor 23 en de andere 15 motor (niet weergegeven in figuur 2) roteert om de vertikale as door de transmissielijnen 32 en 33. Het signaal drijft dan de motoren zodanig aan dat deze motoren roteren en de respektievelijke lichtstralenwaar-neemsignalen gelijk aan elkaar worden. Omdat de plaats van de zon en zijn hoogte het hele jaar bekend zijn zal verder volgens de andere aan-20 drijfmethode, indien het omgevende gebied van de lichtstralenkollektor bepaald is, de tijd wanneer schaduwen vallen op het lichtstralenkollek-torsamenstel 10 het hele jaar door worden bepaald en kan dienovereenkomstig de rotatie-(aandrijf)-hoek worden geprogrammeerd.

Als verder de zon stijgt boven Sj of S2 en de zonnestralen 25 direkt het lichtstralenkollektorsamenstel 10 bereiken, is het niet nodig de gereflekteerde stralen van de lichtstralenreflektor 20 te ontvangen. Omdat de rotatiehoek van de reflekterende plaat op dit moment is bepaald zal als de hoekpositie is gedetekteerd de stuurinrichting 30 een kommando uitzenden voor het veranderen van het signaal van de lichtrichtings-30 sensor 12 naar die van de konventionele methode voor het direkt volgen van de zonnestralen, zodat de lichtstralenreflektor 20 niet meer wordt gebruikt. Als verder het gebouw Q zijn schaduw werpt op het lichtstralenkollektorsamenstel 10 worden de gereflekteerde lichtstralen gefokus- . seerd op het lichtstralenkollektorsamenstel 10 via het medium van de 35 andere lichtstralenreflektor 20', geïnstalleerd op het dak van het gebouw R zoals hierboven genoemd. Op deze wijze kan het rendement voor het gebruik van lichtstralen aanzienlijk worden verbeterd.

Figuur 3 toont de konstruktie van de reflekterende plaat die dient ter verhoging van de opgevangen lichtstralenenergie, door vergroting van 40 het reflekterende oppervlak. Verschillende kleine reflekterende platen 8702213 c 6 % 111 van overeenkomstige konstruktie worden gemonteerd op de reflekteren-de plaat 110 in een koaxiale positie met een ring 114 die iets groter is dan een van de respektievelijke kleinere reflekterende platen 111. De kleine reflekterende plaat 111 is vast bevestigd aan de ring 114, zodat 5 deze roteert om een draaibare as 113 in een vertikale richting ten opzichte van de diameter van de ring. Verder is de ring 114 vast bevestigd aan de reflekterende plaat 110, zodat hij roteert iii een horizontale richting ten opzichte van de diameter van de cirkelvormige opening in de reflekterende plaat 110. De metalen bevestigingsinrichtingen 1131 en 10 1141 zijn zodanig bevestigd, dat de reflekterende oppervlakken van elk element een paraboloïde vormen in hoofdzaak voor het fokusseren van de respektievelijke lichtstralen gereflekteerd op de respektievelijke kleine reflekterende platen 111 naar het lichtstralenkollektorsamenstel 10 (niet weergegeven in figuur 3).

15 Figuur 4 toont een dwarsdoorsnede volgens de lijn IV-IV van figuur 3. De bovengenoemde draaibare delen en de metalen bevestigingsmiddelen zijn achterwege gelaten aan de achterzijde die niet aan het reflekterende oppervlak zichtbaar is, zoals in figuur 4. De reflekterende plaat 110 draait zoals eerder vermeld om de horizontale as door middel van motor 20 23 vast gemonteerd op de draagarm 22 en het totaal roteert om de verti kale as door de draaibare as 24. In figuur 4 is de kleine reflekterende plaat 111 cirkelvormig. Plaat 111 kan echter ook vierkant of meerhoekig zijn. Samenvattend kan alles worden gebruikt dat energie kan opnemen en doorgeven.

25 Zelfs als zonnestralen niet gedurende lange tijd de gewenste plaats bereiken voor de installatie van de inrichting kunnen zoals hierboven vermeld volgens de onderhavige uitvinding de gereflekteerde lichtstralen van de lichtstralenreflektor worden ontvangen. Daardoor is het mogelijk lichtenergie tegen lage kosten over een lange tijdsduur te ontvangen. 30 Omdat de reflekterende plaat een reflektiekapaciteit heeft van meer dan 90% bedraagt de totale hoeveelheid lichtenergie aanzienlijk meer dan ter plaatse waar geen lichtstralenreflektor is geïnstalleerd. Dit is het gevolg van een beter gebruik van de tijd van zonsopgang tot zonsondergang. · Vanuit het gezichtspunt van het effektief gebruik van lichtstralenener-35 gie is de inrichting volgens de onderhavige uitvinding bijzonder nuttig.

8702213

Claims

1. Zonnestralenkol lektor, met het kenmerk, dat de genoemde kollektor een lichtstralenkollektor omvat voorzien van een opti- 5 sche lens en een optisch geleidende kabel, die een licht ontvangend einde bezit dat is geplaatst in de licht fokusserende positie van genoemde optische lens en die de lichtenergie die de optische lens bereikt doorzendt; een lichtstralenreflektor geplaatst in een positie op afstand van de genoemde lichtstralenkollektor voor het reflekteren van zonnestralen 10 en voor het fokusseren hiervan naar genoemde lichtstralenkollektor.

2. Zonnestralenkollektor volgens conclusie l,met het kenmerk, dat de genoemde optische lens van de genoemde lichtstralenkollektor vast is gemonteerd, zodat het oppervlak daarvan wordt gericht 15 naar de genoemde lichtstralenreflektor en dat verder de genoemde lichtstralenreflektor is voorzien van een richtingssensor voor het waarnemen van de richting van de zonnestralen en dat genoemde lichtstralenreflektor zodanig wordt verplaatst, dat hij wordt gekanteld over een hoek voor het opnemen van de lichtstralen die worden gereflekteerd naar genoemde 20 lichtstralenreflektor.

3. Zonnestralenkollektor volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat genoemde lichtstralenreflektor is voorzien van meerdere reflektoren, die zodanig zijn geplaatst dat hun reflektoren respek- 25 tievelijk een deel worden van een konkave spiegel die fokusseert naar genoemde lichtstralenkollektor. ***** 8702213