FR2539852A1 - Solar concentrator - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative a un concentrateur solaire qui permet notamment grâce a un circuit caloporteur de procurer de l'eau chaude ou de la vapeur. En fonction des quantités de chaleur que ce circuit caloporteur peut céder, on peut par exemple penser à utiliser un tel dispositif pour le dessalement de l'eau de mer ou comme centrale électrique. The present invention relates to a solar concentrator which makes it possible, in particular thanks to a heat transfer circuit, to provide hot water or steam. Depending on the quantities of heat that this heat transfer circuit can yield, one can for example think of using such a device for the desalination of sea water or as a power plant.
Bien que la captation et les applications de l'énergie solaire, tant dans le domaine domestique que dans le domaine industriél, fassent depuis quelques années l'objet d'études systématiques,on connaît déjà des capteurs solaires notamment pour des usages domestiques. Although the capture and applications of solar energy, both in the domestic and in the industrial field, have been the subject of systematic studies for a few years, solar collectors are already known in particular for domestic uses.
Ainsi dans le brevet français NO 1 325 108 est décrit un four solaire dans lequel de l'énergie solaire ou des radiations solaires sont transformées en chaleur. Thus in French patent NO 1,325,108 a solar oven is described in which solar energy or solar radiation is transformed into heat.
Ce four comprend des parois réfléchissantes,sétendant vers l'intérieur d'une enveloppe selon des angles de 1200 environ, vers une plaque collectrice plane noire, de telle sorte que pratiquement tout le rayonnement pénétrant dans l'ouverture de l'enveloppe délimitée par les parois réfléchissantes, est uniquement dirigé vers la plaque collectrice.This oven has reflective walls, extending towards the inside of an envelope at angles of approximately 1200, towards a black flat collector plate, so that practically all the radiation penetrating into the opening of the envelope delimited by the reflective walls, is only directed towards the collector plate.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N0 3 028 856 est relatif à un four solaire domestique qui comprend une surface plane entourée de parois obliques. U.S. Patent No. 3,028,856 relates to a domestic solar oven which includes a flat surface surrounded by oblique walls.
L'angle d'inclinaison de celles-ci est tel que lesrayonsso- lairesse réfléchissant sur elles sont renvoyés sur cette surface plane. Ces parois sont raccordées entre elles par des surfaces triangulaires dont la pointe est dirigée vers la surface plane.The angle of inclination of these is such that the rays reflecting on them are returned to this flat surface. These walls are connected to each other by triangular surfaces, the point of which is directed towards the flat surface.
De tels fours solaires ne permettent en général que d'atteindre des températures comprises entre 153 et 1580C au maximum. De par leur construction même il existe de notables différences de températures à la surface de la plaque collectrice car la répartition des rayons reçus par celle-ci n'est pas uniforme : elle est en particulier plus importante au centre ainsi qu'en certains points de cette plaque. Such solar ovens generally only allow temperatures between 153 and 1580C maximum to be reached. By their very construction there are notable differences in temperature at the surface of the collector plate because the distribution of the rays received by it is not uniform: it is in particular more important in the center as well as at certain points of this plate.
Aussi la présente invention a t-elle pour but de fournir un concentrateur solaire permettant, d'une part, d'atteindre des températures supérieures a 2000C au niveau de la plaque collectrice et, d'autre part, d'obtenir une répartition de la chaleur aussi uniforme que possible au niveau de la plaque collectrice. The object of the present invention is therefore to provide a solar concentrator making it possible, on the one hand, to reach temperatures above 2000C at the level of the collector plate and, on the other hand, to obtain a distribution of the heat as uniform as possible at the collector plate.
Un objet de la présente invention est un concentrateur solaire de ce type qui est de construction simple et d'un prix de revient relativement faible pour ce type dsap- pareil. An object of the present invention is a solar concentrator of this type which is of simple construction and of a relatively low cost price for this type of device.
Ce but et cet objet ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints par le concentrateur solaire selon la présente invention, qui comprend un socle de base sur lequel est disposé un berceau supportant un réflecteur muni d'une plaque captrice. Ce réflecteur est composé d'au moins deux étages de miroirs Chaque étage comporte un cadre en forme de tronc de pyramide de préférence à sec tion carrée, allant en s'évasant à partir de la plaque captrice. This object and this object, as well as others which will appear subsequently, are achieved by the solar concentrator according to the present invention, which comprises a base base on which is placed a cradle supporting a reflector provided with a pick-up plate. This reflector is composed of at least two stages of mirrors. Each stage comprises a frame in the form of a trunk of a pyramid, preferably with a square section, flaring from the pick-up plate.
De préférence,l'angle fait par. le miroir de l'étage le plus proche de la plaque captrice avec celle-ci est compris entre 115 et 1300 En particulier,il est de 1200. Preferably, the angle made by. the mirror of the stage closest to the sensor plate with it is between 115 and 1300 In particular, it is 1200.
Avantageusement,les angles faits par les miroirs des autres étages avec la plaque captrice sont inférieurs à 1200. Ils sont en particulier compris entre 1130 et 1170. Advantageously, the angles made by the mirrors of the other stages with the pick-up plate are less than 1200. They are in particular between 1130 and 1170.
Selon la présente invention,ce concentrateur solaire comporte un circuit caloporteur comprenant notamment un réservoir situé derrière la plaque captrice duquel part un cir- cuit départ et auquel aboutit un circuit arrivée, ces deux circuits étant situés pour une partie de leur parcours dans le berceau et le socle de hase. According to the present invention, this solar concentrator comprises a heat transfer circuit comprising in particular a reservoir situated behind the sensing plate from which a departure circuit leaves and to which an arrival circuit ends, these two circuits being located for part of their journey in the cradle and the base of hase.
De préférence, le berceau est constitué par un support en U, le réflecteur étant situé à l'extrémité supérieure de ses deux branches, disposé sur un plateau circu- laire pouvant tourner autour d'un axe central. Preferably, the cradle is constituted by a U-shaped support, the reflector being located at the upper end of its two branches, arranged on a circular plate which can rotate around a central axis.
Avantageusement, le bord de ce plateau circulaire est pourvu de dents qui coopèrent avec un galet entraîné par un moteur situé de préférence dans lé socle de base. Advantageously, the edge of this circular plate is provided with teeth which cooperate with a roller driven by a motor preferably located in the base.
Le miroir de chaque étage comprend quatre miroirs plans disposés chacun selon un des côtés de la plaque captrice et reliés entre eux par des miroirs tronconiques dont le sommet serait ou est constitué par un des sommets de la plaque captrice. The mirror of each stage comprises four plane mirrors each arranged along one of the sides of the pick-up plate and interconnected by frustoconical mirrors whose apex would be or is constituted by one of the vertices of the pick-up plate.
Un tel concentrateur solaire peut également comprendre un dispositif permettant de régler en site l'orientation du réflecteur. En conséquence, le réflecteur peut suivre la marche du soleil de façon que son axe reste parallèle auxrayons solaires. Such a solar concentrator can also include a device making it possible to adjust the orientation of the reflector on site. Consequently, the reflector can follow the path of the sun so that its axis remains parallel to the solar rays.
La description qui suit, ne présente aucun caractère limitatif et doit être lue en regard des figures annexées parmi lesquelles
- la figure 1 représente un capteur solaire selon la présente invention comportant un réflecteur à deux étages, en vue de face ;
- la figure 2 est une vue arrière de ce même capteur
- la figure 3 est une coupe verticale d'un réflecteur à deux étages selon la ligne TTTde la figure 4
- la figure 4 est une vue en plan d'un réflecteur à deux étages ; et
- la figure 5 est une vue arrière d'un capteur en coupe partielle afin de montrer le système caloporteur.The description which follows is in no way limiting and should be read with reference to the appended figures, among which
- Figure 1 shows a solar collector according to the present invention comprising a two-stage reflector, in front view;
- Figure 2 is a rear view of the same sensor
- Figure 3 is a vertical section of a two-stage reflector along the line TTT in Figure 4
- Figure 4 is a plan view of a two-stage reflector; and
- Figure 5 is a rear view of a sensor in partial section to show the heat transfer system.
Ainsi qu'on peut notamment le voir sur les figures 1 et 2, un capteur solaire selon la présente invention comprend un socle de base 1 sur lequel est disposé un berceau 2 supportant un réflecteur 3 muni d'une plaque captrice 4. As can be seen in particular in FIGS. 1 and 2, a solar collector according to the present invention comprises a base base 1 on which is placed a cradle 2 supporting a reflector 3 provided with a sensor plate 4.
Avantageusement le socle de base 1 a la forme d'un tronc de pyramide, de préférence à section carrée, procurant une assise correctesdu capteur solaire. Advantageously, the base base 1 has the shape of a trunk of a pyramid, preferably with a square section, providing a correct seat for the solar collector.
La plaque supérieure de ce socle 1 est percée en son centre d'un orifice garni d'un manchon servant de palier simple ou de paliers de roulement dans lequel vient s'insérer un axe creux sur lequel est monté le berceau 2.The upper plate of this base 1 is pierced in its center with an orifice provided with a sleeve serving as a single bearing or rolling bearings in which a hollow axis is inserted on which the cradle 2 is mounted.
Le berceau 2, comme indiqué précédemment, est monté sur un axe permettant ainsi sa rotation afin que le réflecteur 3 puisse suivre la course du soleil tout au long de la journée. Ce berceau comporte un plateau circulaire 5 dont le pourtour 6 est pourvu de dents qui coopèrent avec un galet 7 entraîné par un moteur (non représenté) de façon connue en soi. The cradle 2, as indicated previously, is mounted on an axis thus allowing its rotation so that the reflector 3 can follow the course of the sun throughout the day. This cradle comprises a circular plate 5 whose periphery 6 is provided with teeth which cooperate with a roller 7 driven by a motor (not shown) in a manner known per se.
Selon un diamètre de ce plateau circulaire 5 est monté un support 8 en U, chaque extrémité supérieure des branches verticales comportant une échancrure pour le passage d'un des tourbillons duréflecteur.Ce réflecteur 3, selon le présent exemple de réalisation, est constitué de deux étages de miroirs : un étage inférieur 3a et un étage supérieur 3b. According to a diameter of this circular plate 5 is mounted a support 8 in U, each upper end of the vertical branches having a notch for the passage of one of the deflector vortices. This reflector 3, according to the present embodiment, consists of two mirror stages: a lower stage 3a and an upper stage 3b.
Chaque étage comporte un cadre en forme de tronc de pyramide, de préférence à section carrée, allant en s'évasant à partir de la plaque captrice 4.Each stage has a frame in the form of a pyramid trunk, preferably with a square section, flaring from the sensor plate 4.
Sur ce cadre sont disposées des plaques trapézoidales sur lesquelles sont fixés des miroirs. L'angle de chaque plaque, donc de chaque miroir, avec la plaque captrice 4 est d'environ 1200 pour le premier étage 3a afin que les rayons solaires captés par un de ces miroirs plans soient réfléchis sur la surface totale de la plaque captrice 4. On this frame are arranged trapezoidal plates on which are fixed mirrors. The angle of each plate, therefore of each mirror, with the pickup plate 4 is approximately 1200 for the first stage 3a so that the solar rays captured by one of these plane mirrors are reflected on the total surface of the pickup plate 4 .
Comme pour un bon rendement d'un tel capteur solaire, il faut concentrer le maximum de "surface" solaire sur la plaque réceptrice 4, il faut éviter que les rayons solaires captés par un miroir plan se réfléchissent sur le miroir opposé et nesoxnt-ainsi renvoyés hors du capteur (figure 3). En conséquence les plaques trapézoldales disposées sur le cadre de l'étage supérieur 3b doivent faire un angle avec la plaque captrice 4 d'environ 1140. Après le calcul cet angle devrait être exactement de 1140 32 minutes. As for a good performance of such a solar collector, it is necessary to concentrate the maximum of solar "surface" on the receiving plate 4, it is necessary to avoid that the solar rays captured by a plane mirror are reflected on the opposite mirror and thus do not returned out of the sensor (Figure 3). Consequently, the trapezoidal plates arranged on the frame of the upper stage 3b must form an angle with the sensing plate 4 of approximately 1140. After the calculation this angle should be exactly 1140 32 minutes.
A chaque sommet du cadre est disposé une plaque en forme de quart de cône dont le sommet réel ou fictif est matérialisé par un sommet de la plaque captrice 4. At each apex of the frame is placed a plate in the form of a quarter cone, the real or fictitious apex of which is materialized by an apex of the sensing plate 4.
Le cadre de l'étage inférieur 3a est pourvu de deux tourillons creux 9a et 9b, dont le diamètre et l'épaisseur ont été calculés pour résister à la charge qu'ils doivent supporter, et qui sont mis en place dans les échancrures des branches verticales du support 8 en U. The frame of the lower stage 3a is provided with two hollow pins 9a and 9b, the diameter and thickness of which have been calculated to resist the load which they have to bear, and which are placed in the notches of the branches vertical support 8 in U.
I1 y a lieu de faire remarquer que ces tourillons sont positionnés afin d'obtenir le meilleur équilibre de l'ensemble réflecteur-plaque captrice. It should be noted that these pins are positioned in order to obtain the best balance of the reflector-sensing plate assembly.
Quant aux miroirs qui sont disposés sur le cadre de chaque étage, ils sont constitués en tous matériaux refléchissants tels qu'un support transparent argenté, une plaque de métal pur poli comme par exemple un acier inoxydable, un produit revêtu d'une surface réfléchissante par métallisation ou pulvérisation cathodique. As for the mirrors which are arranged on the frame of each stage, they are made of all reflective materials such as a transparent silver support, a plate of pure polished metal such as for example stainless steel, a product coated with a reflective surface by metallization or sputtering.
Comme représenté sur la figure 4, à l'éta- ge inférieur 3a, les miroirs comprennent quatre miroirs plans rectangulaires 10a raccordés par quatre miroirs en quart de cône îîa. As shown in FIG. 4, in the lower stage 3a, the mirrors comprise four rectangular planar mirrors 10a connected by four quarter-cone mirrors 11a.
A étage supérieur 3b, les miroirs sont constituéségalement de quatre miroirs plans rectangulaires lOb et de quatre miroirs llb en forme de couronne circulaire venant s'adapter au-dessus des quatre miroirs ila en quart de cône. On an upper stage 3b, the mirrors also consist of four rectangular flat mirrors lOb and four mirrors llb in the form of a circular crown coming to fit above the four ila quarter cone mirrors.
Ainsi qu'il a été dit, le réflecteur 3 ainsi constitué est disposé autour d'une plaque captrice 4 sur laquelle sont reçus non seulement les rayons solaires directs mais également les rayons solaires réfléchis par les miroirs des différents étages. As has been said, the reflector 3 thus formed is arranged around a sensing plate 4 on which are received not only the direct solar rays but also the solar rays reflected by the mirrors of the different floors.
Cette plaque captrice 4 est montée à l'intérieur d'un cadre sur lequel est également fixé un réservoir 12 pour le liquide caloporteur, ce réservoir étant situé derrière la plaque captrice 4 transparente dans le présent exemple de réalisation, pour les rayons solaires. This sensing plate 4 is mounted inside a frame on which is also fixed a reservoir 12 for the heat transfer liquid, this reservoir being located behind the sensing plate 4 transparent in the present embodiment, for the sun's rays.
Sur la figure 5, on a représenté un capteur solaire selon la présente invention vu en coupe partielle au niveau du berceau 2 et du socle de base 1, afin de montrer le circuit caloporteur. In Figure 5, there is shown a solar collector according to the present invention seen in partial section at the cradle 2 and the base base 1, in order to show the heat transfer circuit.
Ce circuit comporte, d'une part, une conduite "départ" 13 dans laquelle circule le liquide caloporteur chaud, et, d'autres part, une conduite "retour" 14 dans laquelle circule le liquide caloporteur froid. Selon la présente invention, ces deux conduites pénètrent dans l'axe creux du plateau circulaire 6 puis, chacune dans une des branches du support 8 en U. Chaque conduite est reliée au réservoir 12 en passant dans le tourillon correspondant. This circuit comprises, on the one hand, a "flow" line 13 in which the hot heat transfer liquid circulates, and, on the other hand, a "return" line 14 in which the cold heat transfer liquid flows. According to the present invention, these two pipes penetrate into the hollow axis of the circular plate 6 then, each in one of the branches of the U-shaped support 8. Each pipe is connected to the reservoir 12 by passing through the corresponding pin.
Bien que la présente description soit relative à un concentrateur solaire dont chaque étage comporte un cadre en forme de tronc de pyramide, la présente invention est également relative à un concentrateur solaire dont chaque cadre est en forme de tronc de cône. Although the present description relates to a solar concentrator, each stage of which comprises a frame in the form of a trunk of a pyramid, the present invention also relates to a solar concentrator, each frame of which is in the form of a truncated cone.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8301147A FR2539852B1 (en) | 1983-01-26 | 1983-01-26 | SOLAR CONCENTRATOR |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8301147A FR2539852B1 (en) | 1983-01-26 | 1983-01-26 | SOLAR CONCENTRATOR |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2539852A1 true FR2539852A1 (en) | 1984-07-27 |
| FR2539852B1 FR2539852B1 (en) | 1988-04-08 |
Family
ID=9285289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8301147A Expired FR2539852B1 (en) | 1983-01-26 | 1983-01-26 | SOLAR CONCENTRATOR |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2539852B1 (en) |
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- 1983-01-26 FR FR8301147A patent/FR2539852B1/en not_active Expired
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2539852B1 (en) | 1988-04-08 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |