Brevet FR2296826A1 — publié le 19760730

La présente invention concerne un collecteur de chaleur solaire peu coûteux destiné à chauffer un liquide ou un gaz jusqu'à une température permettant la transformation de l'énergie thermique en énergie mécanique ou électrique avec un rendement acceptable. Ce résultat est obtenu en réduisant les pertes de chaleur du collecteur en plaçant un corps en verre creux plat ("corps absorbant") dans un cylindre en verre, dans lequel est établi le vide et qui a éventuellement été rempli jusqu'à une pression faible d'un gaz ayant une conductivité thermique faible. Un cylindre en verre dans lequel est établi le vide a été proposé par différents inventeurs. Suivant le brevet des Etats-Unis d'Amérique na 3.227.153, une pièce métallique creuse est utilisée co te corps absorbant, mais cette solution pose de sérieux problèmes d'étancheite dans le cas d'une production en série. Un système de Forschungs-labora tokfur Aachen (R. Bruno et autres au Congrès International d'Energie Solaire de 1975 à Los Annelés) place deux petits tubes en verre l'un au-dessus de l'autre dans un cylindre en verre dont la moitié inférieure est revetue à. l'intérieur d'une couche réfléchissante et dont la moitié supérieure est revetue d'une couche réfléchissant l'infrarouge. Cette solution est assez conteuse. Suivant une autre proposition (brevet des Etats-Unis d'ADerique nO 3.125.091), une lentille de focalisation de Fresnel est placée dans la moitié supérieure du cylindre. Cette solution aussi est assez conteuse et la matière plastique proposée pour la lentille ne résiste pas de nombreuses années à l'irradiation intense par les rayons solaires. La présente invention a pour objet un collecteur de chaleur solaire peu croûteux et collectant la chaleur avec un rendement élevé. L'invention a aussi pour objet un procédé pour le former. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulierement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - les figures 1 à 3 représentent un collecteur de chaleur selon un mode de mise en oeuvre de l'invention; et - les figures 4 à 7 sont des coupes montrant une variante de collecteur selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention. Le corps absorbant 1 représenté sur la figure 3 est constitué par un tube de verre en U aplati dont la largeur est seulement un peu plus faible que le diamètre intérieur du cylindre 2. La perpendiculaire à ce corps est dirigée vers le soleil à midi solaire moyen. Les deux extrémités du tube en U ne sont pas aplaties et elles servent comme entrée 3 et sortie 4 pour le liquide pompé à travers le corps absorbant qui a une ouverture typique de 2 nua ou moins assurant que les bulles d'air soient balayées. Après l'aplatissement et le refroidissement, des supports, par exemple deux tubes ou deux tiges minces en verre 5 et 6, sont cimentés au corps absorbant. De plus, la surface supérieure porte une couche sélective assurant une bonne absorption des rayons solaires et ayant un pouvoir émissif thermique faible; cette couche peut etre obtenue en faisant adhérer une feuille mince de métal ayant un revetement en semi-conducteur sur la face supérieure du corps. La face inférieure du corps absorbant porte un réflecteur, par exemple une feuille brillante de métal qui n'est pas nécessairement en bon contact thermique avec lé corps en verre. Cela réduit au minimum l'émission thermique à partir de la face inférieure. L'extrémité de gauche (figures 1 et 2), c'est-à-dire le côté culot, peut etre formée séparément à partir de verre liquide dans un moule et en soudant ensuite cette partie au cylindre et au corps absorbant. Pour la production en serie, un autre procédé est plus avantageux. Sur le côté culot, deux parties tubulaires courtes 13 et 14 sont formées sur le cylindre de la façon représentée sur la figure 4. Cela est effectué en fermant d'abord le tube de la façon représentée en 7 sur la figure 5. Cette paroi du tube en verre est ensuite chauffée et elle est pressée entre un tube 8 et une forme 9 comportant une surface annulaire plate 10 pour assurer qu'une fermeture étanche à l'air soit établie entre le tube 8, la paroi de verre 7 et la surface 10. La forme 9 comporte deux trous 11 et 12, dans lesquels des dépressions sont établies par deux pompes.Ces dépressions aspirent la paroi en verre vers la forme 9 et dans les trous, et provoquent l'éclatement du verre à l'intérieur des trous pour former ainsi deux parties tubulaires courtes en verre 13 et 14 pretes à recevoir le tube d'entrée 3 et le tube de sortie 4. Le risque de cassure peut etre réduit en utilisant-sur toutes les parties venant en contact avec le verre chaud-des surfaces en carbone. Le tube de verre est guidé par une partie conique 15. Un disque 16 comportant des trous dans l'alignement des trous 11 et 12 permet d'obtenir une forme plus exacte pour le culot. D'autre part, il est possible d'approcher le tube de verre 7 de la forme 9 sans utiliser le tube 8. Si la tension de vapeur du gaz a environ la valeur voulue pour les conditions de travail, comme c'est le cas par exemple pour CHBr3, CFBr3 et SnC14, un excès de matière à l'état liquide ou solide peut etre avantageux dans le collecteur. En cas d'arret des pompes, cela peut empêcher que la température ne monteexagérément, parce que la tension de vapeur du fluide augmente et que l'excédent de gaz provoque des pertes par convection. Le liquide ou le solide peut etre introduit dans le collecteur avant l'établissement du vide en le plaçant dans un petit tube en verre qui est brisé après l'établissement du vide et le scellement du tube formant l'enveloppe du collecteur. Bien entendu, le remplissage avec un gaz considéré ci-dessus n'est pas limité au cas particulier d'un collecteur de chaleur solaire, ni meme d'un autre collecteur de chaleur. I1 peut etre utilisé chaque fois que, pour une raison quelconque, il ne convient pas d'établir un vide trop poussé mais où il est cependant nécessaire que la conduction thermique soit très faible. Bien entendu, la description qui precède n'est pas limitative et l'invention peut etre mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre. REVENDICATIONS 1. Collecteur de chaleur solaire comportant un cylindre en verre dans lequel est établi le vide, avec éventuellement addition d'un gaz raréfié, et un corps creux à travers lequel circule soit un liquide, soit un gaz, ce corps creux étant appelé corps absorbant et étant disposé à l'intérieur du cylindre, caractérisé en ce que le corps absorbant est un tube en verre en forme de U, ce tube étant aplati pour obtenir un corps pratiquement continu d'une largeur légèrement inférieure au diamètre intérieur du cylindre. 2. Collecteur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur du tube en U est inférieure de 20% au diamètre intérieur du cylindre. 3. Collecteur de chaleur selon revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la face supérieure du corps absorbant porte une feuille mince, pouvant être de l'ordre de 0,01 mu, à absorption sélective des radiations, c'est-à-dire absorption élevée des rayons solaires et absorption faible des rayons'infrarouges. 4. Collecteur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la face inférieure du corps absorbant porte un revetement sous la forme d'une feuille métallique réfléchissante. 5. Collecteur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qutaprès établissement du vide dans le cylindre est établi dans le cylindre un mélange des gaz résiduels et d'au moins un gaz ayant une conductivité thermique faible, la pression de ce mélange étant très inférieure à la pression atmosphérique. 6. Collecteur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le mélange est sous une pression comprise entre 1 et 10 mn Hg. 7. Collecteur de chaleur selon revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le gaz est du SnCl4. 8. Collecteur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le gaz ayant une conductivité thermique faible est la vapeur soit d'un liquide, soit d'un solide présent dans le collecteur. 9. Procédé pour préparer le cylindre en verre pour sa fixation autour du corps absorbant du collecteur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par la fermeture de l'entre mité du cylindre du côté du culot, l'application de cette extrémité dans un moule comportant deux trous et l'aspiration de la paroi de cette extrémité après chauffage par l'établissement d'un vide pour tirer les parties correspondant aux trous vers le moule et dans les trous de celui-ci.