NL1007920C2

NL1007920C2 - Zonnecollector.

Info

Publication number: NL1007920C2
Application number: NL1007920A
Authority: NL
Inventors: Maarten Martinus Johann Wijnen
Original assignee: Maarten Martinus Johann Wijnen
Priority date: 1997-12-29
Filing date: 1997-12-29
Publication date: 1999-06-30

Description

Zonnecollector

De uitvinding heeft betrekking op een zonnecollector voorzien van tenminste een concave spiegel met cirkelvormige buitenrand, met welke 5 spiegel invallend zonlicht wordt geconcentreerd op een gebied waarvan het oppervlak kleiner is dan het oppervlak van de spiegel.

Dergelijke zonnecollectoren zijn op zichzelf bekend, bijvoorbeeld uit US-4.195.775, US-5.238.210, US-4.788.555 en DE-3407698.

In de uitvoeringsvorm die getoond is in US-4.195.775 wordt het zon-10 licht door de spiegel direct gereflecteerd naar een collector, waarvan het oppervlak aanzienlijk kleiner is dan het totale oppervlak van de spiegel. Het geconcentreerde zonlicht wordt in de collector gebruikt om een vloeistof te verwarmen.

In de uitvoeringsvormen, geopenbaard in US-5.238.210, US-4.788.555 15 en DE-3407698 worden de gereflecteerde zonnestralen gericht op een secundaire convexe spiegel, die op zijn beurt het zonlicht bundelt en richt op een collector. In een aantal getoonde uitvoeringsvormen is de primaire concave spiegel voorzien van een centrale opening. De secundaire convexe spiegel richt het zonlicht door deze opening naar een collec-20 tor die zich onder de primaire spiegel bevindt.

Om het vermogen van een dergelijke zonnecollectorinstallatie te vergroten moet het spiegelend oppervlak van de primaire spiegel worden vergroot. Het vergroten van het spiegelend oppervlak stuit echter in de praktijk op een aantal problemen, die o.a. te maken hebben met het ge-25 wicht van de spiegel en de afmetingen van de spiegel.

Het gewicht van een spiegel kan worden gereduceerd door gebruik te maken van materialen met een laag soortelijk gewicht. Op zich is al voorgesteld om spiegels te vervaardigen uit lichtgewicht kunststoffen, zoals bijvoorbeeld plexiglas. Het gebruik van plexiglas is met name be-30 kend uit US-4.195.775. Ook het gebruik van geschuimde kunststoffen voor zonnecollectoren is bekend, bijvoorbeeld uit het Belgische octrooi BE-901639.

Bij het vergroten van de afmetingen van de spiegel doen zich bovendien problemen voor die rechtstreeks met deze afmetingen te maken heb-35 ben. Een spiegel met een diameter van 2,5 a 3 m is nog wel door een normale vrachtwagen of een ander vervoermiddel te transporteren. Een spiegel met een diameter van bijvoorbeeld 5 m of groter is nauwelijks nog met normale transportmiddelen te vervoeren. Spiegels met dergelijke < 0 07 9 20 2 grote afmetingen worden dan ook in het algemeen vervaardigd uit een groot aantal afzonderlijke delen die, op de plaats waar de spiegel in bedrijf moet worden gesteld, op een dragerconstructie worden bevestigd zodanig, dat alle delen samen het spiegelende oppervlak vormen. Het na-5 deel van een dergelijke oplossing is gelegen in het feit, dat de uiteindelijk gemonteerde spiegel in het spiegelend oppervlak voorzien is van een groot aantal naden die de reflecterende eigenschappen van de spiegel ' verslechteren. Een ander nadeel is gelegen in het feit dat veel van de samenstellende delen van de spiegel een verschillende vorm hebben, waar-10 door de fabricage van deze afzonderlijke delen wordt bemoeilijkt. Een verder nadeel is gelegen in het feit dat een bijzondere draagconstructie nodig is om de spiegel in zijn uiteindelijke vorm samen te stellen en te monteren.

De uitvinding beoogt nu aan te geven op welke wijze de bovengenoem-15 de nadelen althans in grote mate kunnen worden geëlimineerd bij spiegels ~ met een diameter van maximaal 10 m.

Aan deze doelstelling wordt bij een zonnecollector van in de aanhef genoemde soort voldaan, doordat volgens de uitvinding de spiegel volgens een lijn bepaald als de snijlijn van de spiegel met een vlak evenwijdig 20 aan de invallende lichtstraling en door het brandpunt van de spiegel in twee delen kan worden gedeeld.

De twee delen waarin de spiegel volgens de uitvinding wordt verdeeld hebben beide een breedte die gelijk is aan de halve diameter van de spiegel. Met andere woorden, een spiegel met een diameter van 6 m 25 wordt op deze wijze verdeeld in twee delen, elk met een lengte van 5 m en een breedte van 3 m. Dit soort componenten is met gewone vrachtauto's nog gemakkelijk te vervoeren.

Een tweede voordeel is dat, zeker als de spiegel symmetrisch van vorm is, bijvoorbeeld een parabolische spiegel of dergelijke, de twee ' 30 delen een identieke vorm bezitten en derhalve in één en dezelfde mal kunnen worden vervaardigd.

Daarnaast zal het duidelijk zijn dat het gewicht van elk van de twee delen ongeveer gelijk is aan de helft van het gewicht van de totale spiegel, waardoor de hanteerbaarheid van elk van de delen wordt bevor-35 derd.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van de zonnecollector heeft het ken--1 merk dat de spiegeldelen daar, waar de randdelen op elkaar moeten aan sluiten om de volledige spiegel te vormen zijn voorzien van met elkaar 1 0 07 920 ( 3 samenwerkende scharnierelementen. In deze uitvoeringsvorm heeft de gerede spiegel derhalve twee diametraal tegenover elkaar liggende scharnieren. Via deze scharnieren kunnen de beide delen op elkaar worden geklapt zodanig, dat het ingeklapte samenstel een lengte heeft gelijk 5 aan de diameter van de spiegel, een breedte gelijk aan de halve diameter van de spiegel en een hoogte, die gelijk is aan tweemaal de diepte van de spiegel. Over het algemeen zal de diepte van de spiegel ten opzichte van de diameter zeer klein zijn. Het totale ingeklapte samenstel kan in het algemeen zeer eenvoudig met een normale vrachtwagen of ander ver-10 voermiddel worden getransporteerd.

De uitvinding zal in het volgende aan de hand van de bijgaande figuren nader worden verklaard.

Figuur 1 toont schematisch een uit de stand der techniek bekende zonnecollector voorzien van een primaire spiegel en een secundaire 15 spiegel.

Figuur 2 toont de snijlijn door de zonnecollector teneinde de collector in twee delen te verdelen.

Figuur 3 toont schematisch de twee identieke delen waarin de primaire spiegel is verdeeld.

20 Figuur 4 toont een uitvoeringsvorm waarbij de beide spiegelhelften zijn voorzien van scharnierdelen zodanig, dat de helften op elkaar gescharnierd kunnen worden.

Figuur 5 toont iets meer details omtrent de scharnierconstructie.

De zonnecollectorsamenstelling die getoond is in figuur 1 omvat een 25 primaire spiegel 10, een secundaire spiegel 20 en een zonnecollector 30. De primaire spiegel 10 is een concave spiegel, bij voorkeur een althans bij benadering parabolische spiegel, waarmee het invallende zonlicht, schematisch aangeduid met de stralenbundel 40 op de getoonde wijze wordt gereflecteerd in de richting van de secundaire spiegel 20. Deze secun-30 daire spiegel 20 is een convexe spiegel, waarmee het van de primaire spiegel afkomstige zonlicht wordt gebundeld in de richting van een omvormer 30. Deze omvormer 30 bevindt zich onder de concave spiegel 10 en het zal duidelijk zijn dat er in deze concave spiegel 10 in het midden een opening aanwezig moet zijn om het zonlicht vanaf de spiegel 20 door 35 te laten naar de collector 30. In de collector 30 wordt het zonlicht bijvoorbeeld gebruikt om een vloeistofstroom te verwarmen.

Om de capaciteit van de zonnecollectorsamenstelling te vergroten moeten de afmetingen van de spiegel 10 worden vergroot. Spiegels met een 10 07 9 20 4 diameter van meer dan 3 a 4 m leveren echter problemen op tijdens het transport en zullen derhalve uit delen moeten worden vervaardigd. Zoals boven al is aangegeven is het bekend om grote spiegels te vervaardigen met een groot aantal kleine elementen die veelal elk een verschillende 5 vorm hebben. Dit brengt een groot aantal nadelen met zich mee. Volgens de uitvinding wordt nu voorgesteld om de spiegel 10 te vervaardigen uit slechts twee delen op de wijze als in figuur 2 is weergegeven.

In figuur 2 is de spiegel 10 volgens een snijlijn 12 verdeeld in twee spiegelhelften. De snijlijn 12 wordt bepaald door een vlak dat 10 evenwijdig staat aan de invallende straling 40 en dat bovendien gaat door het middelpunt van de spiegel 10.

Het resultaat van deze tweedeling is schematisch geïllustreerd in figuur 3. Figuur 3 toont in perspectief de beide spiegelhelften 10a en 10b op enige afstand van elkaar. In figuur 3 is ook, althans bij één van 15 de spiegelhelften, t.w. 10a, een deel zichtbaar van de centrale opening 14 die nodig is om het zonlicht door te laten tussen de secundaire spiegel 20 en de collector 30.

Het verdient de voorkeur om de beide spiegelhelften te voorzien van scharnierelementen die tezamen de scharnieren 16 en 18 vormen die sche-20 matisch getoond zijn in figuur 4. De scharnierdelen van de scharnieren 16 en 18 zijn zodanig gepositioneerd, dat de scharnieras samenvalt met de cirkelvormige begrenzing van de spiegel 10. De scharnierassen van de scharnieren 18 en 16 staan diametraal tegenover elkaar met als resultaat dat de spiegel in de opgeklapte positie een samenstel vormt als getoond 25 is in figuur 4. De beide delen 10a en 10b liggen op elkaar en het gehele samenstel heeft nu een lengte gelijk aan de diameter van de spiegel 10, een breedte gelijk aan de halve diameter van de spiegel 10 en een hoogte gelijk aan tweemaal de diepte van de spiegel 10. Over het algemeen is tweemaal de diepte van de spiegel kleiner dan de halve diameter van de 30 spiegel. Daarmee is het ingeklapte samenstel volgens figuur 4 een pakket dat gemakkelijk met een normaal transportmiddel, bijvoorbeeld een grote vrachtwagen of iets dergelijks te vervoeren is.

Figuur 5 toont nog enkele details van de scharnierconstructie. Elke spiegelhelft 10a en 10b is voorzien van een naar buiten uitstekend 35 scharnierdeel 16a respectievelijk 18a en elk van de spiegelhelf ten is voorzien van een niet uitstekend deel 16b respectievelijk 18b. Door middel van de scharnierassen 16c en 18c ontstaat dan de gewenste schar- i nierconstructie. Het zal duidelijk zijn dat ook met deze uitstekende 1 0 0 7 9 20 <· 5 scharnierdelen de beide spiegelhelften toch een volledig identieke vorm bezitten en derhalve in één en dezelfde mal kunnen worden vervaardigd.

% r 10 07 9 20

Claims

1. Zonnecollector voorzien van tenminste een concave spiegel met cirkelvormige buitenrand, met welke spiegel invallend zonlicht wordt 5 geconcentreerd op een gebied waarvan het oppervlak kleiner is dan het oppervlak van de spiegel, met het kenmerk, dat de spiegel volgens een lijn bepaald als de snijlijn van de spiegel met een vlak evenwijdig aan de invallende lichtstraling en door het brandpunt van de spiegel in twee delen kan worden gedeeld. 10 s

2. Zonnecollector volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de spiegel een althans bij benadering parabolische spiegel is.

3. Zonrecollector volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de 15 spiegeldelen daar, waar de randdelen op elkaar moeten aansluiten om de volledige spiegel te vormen zijn voorzien van met elkaar samenwerkende scharnierelementen.

4. Zonnecollector volgens een der voorgaande conclusies met het ken-20 merk dat de collector voorzien is van bevestigingsmiddelen waarmee de twee delen aan elkaar gemonteerd kunnen worden. ***** ! 1007920 (T