JP2000088359A - 太陽熱集熱器 - Google Patents

太陽熱集熱器

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JP2000088359A
JP2000088359A JP10257065A JP25706598A JP2000088359A JP 2000088359 A JP2000088359 A JP 2000088359A JP 10257065 A JP10257065 A JP 10257065A JP 25706598 A JP25706598 A JP 25706598A JP 2000088359 A JP2000088359 A JP 2000088359A
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JP
Japan
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heat
heat collecting
collecting plate
insulating material
solar
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Application number
JP10257065A
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English (en)
Inventor
Kayoko Minami
佳世子 南
Yasuhisa Tsutsumi
泰久 堤
Masahiro Ogawa
正宏 小川
Tateji Kotani
立二 小谷
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Toyota Motor Corp
Shiroki Corp
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Toyota Motor Corp
Shiroki Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 集熱効率が向上する太陽熱集熱器を提供する
ことを課題とする。 【解決手段】 太陽熱を吸収する集熱板111と、集熱
板111の近傍に配置され、集熱板111からの熱を受
ける熱伝達媒体が流れる集熱管109と、集熱管109
の背後に設けられた保温材103とを具備する太陽熱集
熱器であって、集熱板111から集熱管109への伝熱
を熱伝導性ゴムシート131を用いて行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽熱を吸収する
集熱板と、該集熱板の近傍に配置され、前記集熱板から
の熱を受ける熱伝達媒体が流れる集熱管と、該集熱管の
背後に設けられた保温材とを具備する太陽熱集熱器に関
する。
【0002】
【従来の技術】図4を用いて、従来の太陽熱集熱器の説
明を行なう。図において、上面が開放された箱体1の内
部には、保温材3が載置されている。この保温材3の上
面には溝5が形成され、溝5内に熱伝達媒体が流れる集
熱管9が載置されている。
【0003】集熱管9に当接すると共に、保温材3の上
面を覆い、更に、保温材3の側面も覆う集熱板11は、
保温材3の側面の下部に形成された切り欠き部13に係
合し、保温材3と、集熱管9と、集熱板11とは一体化
されている。
【0004】箱体1の開放面は、ブラケット15を用い
てカバーガラス17で覆われている。また、集熱板11
のカバーガラス17と対向する面には、太陽放射スペク
トル域で吸収が大きく、熱放射スペクトル域で放射率が
小さい特性を有する選択吸収膜19が設けられている。
【0005】このような構成の太陽熱集熱器を太陽光下
に置くと、太陽光線はカバーガラス17を透過し、選択
吸収膜19を介して集熱板11に効率よく吸収される。
集熱板11に吸収された熱は集熱管9へ伝熱し、集熱管
9内部の熱伝達媒体が熱せられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成の太
陽熱集熱器では、以下のような問題点がある。 (1) 集熱板11と、集熱管9とは、剛体どうしの接触で
あるので、接触面積が狭く、集熱板11から集熱管9へ
の熱伝導効率が悪い。
【0007】(2) 集熱板11へ吸収された熱は、集熱管
9のみならず、保温材3へ伝わるので、熱損失が生じて
いる。 (3) 集熱板11へ吸収された熱、また、保温材3に伝わ
った熱は、箱体1へも伝わるので、熱損失が生じてい
る。
【0008】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、集熱効率が向上する太陽熱集熱器を
提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項1記載の発明は、太陽熱を吸収する集熱板と、該集熱
板の近傍に配置され、前記集熱板からの熱を受ける熱伝
達媒体が流れる集熱管と、該集熱管の背後に設けられた
保温材とを具備する太陽熱集熱器であって、前記集熱板
から前記集熱管への伝熱を熱伝導性ゴムを用いて行なう
ことを特徴とする太陽熱集熱器である。
【0010】集熱板から集熱管への伝熱を弾性を有する
熱伝導性ゴムを用いて行なうことにより、集熱板と熱伝
導性ゴム、および、熱伝導性ゴムと集熱管との接触面積
が増え、集熱板から集熱管への熱伝導効率が向上し、集
熱効率が向上する。
【0011】尚、熱伝導性ゴムの材質としては、銅,ス
テンレス,カーボン等を混入したゴムがある。請求項1
記載の発明の熱伝導性ゴムの例としては、請求項2記載
の発明のように、前記熱伝導性ゴムは、前記集熱管の円
周面に当接すると共に、前記集熱板に当接するものや、
請求項3記載の発明のように、記熱伝導性ゴムの一方の
面は前記集熱板に当接し、他方の面には、前記集熱管が
当接するものがある。
【0012】請求項4記載の発明は、請求項1乃至3の
いずれかに記載の発明の前記集熱板と前記保温材との間
に輻射防止部材を設けたことを特徴とする太陽熱集熱器
である。
【0013】集熱板と保温材との間に輻射防止部材を設
けたことにより、集熱板から保温材への輻射による熱損
失が減り、集熱効率が向上する。請求項5記載の発明
は、請求項1乃至4のいずれかに記載の発明の前記集熱
板,集熱管,保温材は箱体内に設けられ、前記集熱板の集
熱を行なう部分以外の部分と、前記箱体の内壁面との間
に断熱材を設けると共に、集熱板の集熱を行なう部分以
外の部分に、開口を設けたことを特徴とする太陽熱集熱
器である。
【0014】集熱板の集熱を行なう部分以外の部分と、
前記箱体の内壁面との間に断熱材を設けることにより、
集熱板から箱体への熱損失が減り、集熱効率が向上す
る。また、集熱板の集熱を行なう部分以外の部分に、開
口を設けたことにより、集熱板から箱体への熱損失が減
り、更に集熱効率が向上する。
【0015】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施の形態例の
太陽熱集熱器の断面を示す図1を用いて説明する。
【0016】図において、ステンレス等の板材でなり、
上面が開放された箱体101の内部には、例えば、グラ
スウール,耐熱発泡スチロール,コルク,ウレタン等の材
質でなる保温材103が載置されている。この保温材1
03の上面には、熱伝達媒体(例えば、凍結を防止する
ために、プロピレングリコールを主成分とした不凍液)
が流れる銅製の集熱管109が設けられる溝105が形
成されている。
【0017】集熱管109に当接すると共に、保温材1
03の上面を覆い、更に、保温材103の側面も覆うス
テンレスやアルミの薄板を折り曲げた集熱板111は、
保温材103の側面の下部に形成された切り欠き部11
3に係合し、保温材103と、集熱管109と、集熱板
111とは一体化されている。
【0018】箱体101の開放面は、断熱性の優れたウ
レタン等の材質でなるブラケット115を用いてカバー
ガラス117で覆われている。また、集熱板111のカ
バーガラス117と対向する面には、太陽放射スペクト
ル域で吸収が大きく、熱放射スペクトル域で放射率が小
さい特性を有する選択吸収膜119が設けられている。
【0019】131は、中間部が集熱板111に当接す
る集熱管109の背部側の円周面に密着し、両端部が集
熱板111に当接した熱伝導性ゴムシートである。ま
た、熱伝導性ゴムシート131が設けられた以外の部分
での集熱板111と保温材103との間には、アルミニ
ウム箔等でなる輻射防止フィルム133が設けられてい
る。
【0020】集熱板111の集熱を行なう部分以外の部
分である側部と、箱体101の内壁面側部との間には、
断面形状がL字形の断熱性の優れたウレタン等の材質で
なる断熱材141が配置されている。
【0021】更に、断熱材141と対向する集熱板11
1の側部には、所定の間隔で開口143が開設されてい
る。このような構成の太陽熱集熱器を太陽光下に置く
と、太陽光線はカバーガラス117を透過し、選択吸収
膜119を介して集熱板111に効率よく吸収される。
【0022】集熱板111に吸収された熱は集熱管10
9へ伝熱し、集熱管109内部の熱伝達媒体が熱せられ
る。ここで、図2を用いて、図1に示す太陽熱集熱器を
用いた給湯装置の一例を説明する。
【0023】図において、太陽熱集熱器210の流入口
にはポンプ202の吐出口が接続されていて、一定流量
の熱伝達媒体が循環供給される。ポンプ202の吸入口
には熱伝達媒体の温度変化による体積変化分を吸収する
膨張槽203の出口が接続されている。膨張槽203の
入口には熱交換器204の出口が接続されている。熱交
換器204は貯湯槽205の内部の下方に配置されてい
る。熱交換器204の入口は太陽熱集熱器210の流出
口に接続されている。太陽熱集熱器210の流出口近傍
には、熱伝達媒体の温度を測定するための第1温度セン
サー206が設けられている。貯湯槽205の底部には
貯湯槽205に給水するための給水管207が接続さ
れ、貯湯槽205の熱交換器204の出口の近傍には内
部の湯の温度を測定するための第2温度センサー208
が設けられている。貯湯槽205の頂部には加熱された
湯を外部に給湯するための給湯管209が接続されてい
て、給湯管209の端部には開閉バルブ210が接続さ
れている。
【0024】制御器211には第1,第2温度センサー
206,208の出力信号が入力されている。そして制
御器211はこれら第1,第2温度センサー206,20
8の出力信号の差に応じてポンプ202の作動・停止
(オン・オフ)を制御する。
【0025】このように構成された給湯装置の動作を説
明する。貯湯槽205は常に給水管207からの給水圧
がかけられた密閉状態となっていて、給湯管209の開
閉バルブ210を開いて給湯すると給湯した分量だけ自
動的に給水管207から給水される。
【0026】熱伝達媒体は、ポンプ202をオンにする
ことにより集熱系統を循環する。すなわち、制御器21
1は、例えば第1温度センサー206の測定温度と第2
温度センサー208の測定温度の差Tdが7℃以上(7℃≦T
d)のときにポンプ202をオンにして熱伝達媒体の循環
を開始させ、測定温度の差Tdが4℃以下(4℃≧Td)のとき
にポンプ2をオフにして熱伝達媒体の循環を停止させ
る。
【0027】測定温度の差Tdが7℃以上になってポンプ
202をオンにすることにより熱伝達媒体は太陽熱集熱
器210に流れ込んで集熱する。太陽熱集熱器210で
加熱された熱伝達媒体は貯湯槽205の熱交換器204
に流れ込む。そして貯湯槽205内の水との間で熱交換
を行い水を加熱する。
【0028】この加熱を継続することにより湯の温度は
上昇し、測定温度の差Tdは小さくなる。測定温度の差Td
が4℃以下になるとポンプ202をオフさせて熱伝達媒
体の循環を停止させ水の加熱を止める。
【0029】このような構成の太陽熱集熱器によれば、
以下のような効果を得ることができる。 (1) 集熱板111から集熱管109への伝熱を弾性を有
する熱伝導性ゴムシート131を用いて行なうことによ
り、集熱板111と熱伝導性ゴムシート131、およ
び、熱伝導性ゴムシート131と集熱管109との接触
面積が増え、集熱板111から集熱管109への熱伝導
効率が向上し、集熱効率が向上する。
【0030】(2) 集熱板111と保温材103との間に
輻射防止フィルム133を設けたことにより、集熱板1
11から保温材103への輻射による熱損失が減り、集
熱効率が向上する。
【0031】(3) 集熱板111の集熱を行なう部分以外
の部分である側部と、箱体101の内壁面側部との間に
断熱材141を設けることにより、集熱板111から箱
体101への熱損失が減り、集熱効率が向上する。
【0032】また、集熱板111の集熱を行なう部分以
外の部分である側部に、開口143を設けたことによ
り、集熱板111から箱体101への熱損失が減り、更
に集熱効率が向上する。
【0033】尚、本発明は上記実施の形態例に限定する
ものではない。例えば、図3(a)に示すように、集熱板
111と集熱管109との間に熱伝導性ゴムシート33
1を設け熱伝導性ゴムシート331を集熱管109へ圧
着させてもよい。
【0034】このような構成においても、集熱管109
と熱伝導性ゴムシート331との接触面積が増えるの
で、集熱板111から集熱管109への熱伝導効率が向
上し、集熱効率が向上する。
【0035】また、図3(b)に示すように、集熱管10
9の円周面全体を覆うように成形された熱伝導性ゴム成
形体431を集熱板111に設けてもよい。このような
構成においても、集熱管109と熱伝導性ゴム成形体4
31との接触面積が増えるので、集熱板111から集熱
管109への熱伝導効率が向上し、集熱効率が向上す
る。
【0036】
【発明の効果】以上述べたように、請求項1から請求項
3記載の発明によれば、集熱板から集熱管への伝熱を弾
性を有する熱伝導性ゴムを用いて行なうことにより、集
熱板と熱伝導性ゴム、および、熱伝導性ゴムと集熱管と
の接触面積が増え、集熱板から集熱管への熱伝導効率が
向上し、集熱効率が向上する。
【0037】請求項4記載の発明によれば、集熱板と保
温材との間に輻射防止部材を設けたことにより、集熱板
から保温材への輻射による熱損失が減り、集熱効率が向
上する。
【0038】請求項5記載の発明によれば、集熱板の集
熱を行なう部分以外の部分と、前記箱体の内壁面との間
に断熱材を設けることにより、集熱板から箱体への熱損
失が減り、集熱効率が向上する。
【0039】また、集熱板の集熱を行なう部分以外の部
分に、開口を設けたことにより、集熱板から箱体への熱
損失が減り、更に集熱効率が向上する。を実現すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】発明の一実施の形態例の太陽熱集熱器の断面を
示す図である。
【図2】図1に示す太陽熱集熱器を用いた給湯装置の一
例を示す図である。
【図3】他の実施の形態例を示す図である。
【図4】従来の太陽熱集熱器の断面を示す図である。
【符号の説明】
103 保温材 109 集熱管 111 集熱板 131 熱伝導性ゴムシート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堤 泰久 神奈川県藤沢市桐原町2番地 シロキ工業 株式会社内 (72)発明者 小川 正宏 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 小谷 立二 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 太陽熱を吸収する集熱板と、該集熱板の
    近傍に配置され、前記集熱板からの熱を受ける熱伝達媒
    体が流れる集熱管と、該集熱管の背後に設けられた保温
    材とを具備する太陽熱集熱器であって、 前記集熱板から前記集熱管への伝熱を熱伝導性ゴムを用
    いて行なうことを特徴とする太陽熱集熱器。
  2. 【請求項2】 前記熱伝導性ゴムは、前記集熱管の円周
    面に当接すると共に、前記集熱板に当接することを特徴
    とする請求項1記載の太陽熱集熱器。
  3. 【請求項3】 前記熱伝導性ゴムの一方の面は前記集熱
    板に接触し、他方の面には、前記集熱管が接触すること
    を特徴とする請求項1記載の太陽熱集熱器。
  4. 【請求項4】 前記集熱板と前記保温材との間に輻射防
    止部材を設けたことを特徴とする請求項1乃至3のいず
    れかに記載の太陽熱集熱器。
  5. 【請求項5】 前記集熱板,集熱管,保温材は箱体内に設
    けられ、 前記集熱板の集熱を行なう部分以外の部分と、前記箱体
    の内壁面との間に断熱材を設けると共に、 集熱板の集熱を行なう部分以外の部分に、開口を設けた
    ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の太
    陽熱集熱器。
JP10257065A 1998-09-10 1998-09-10 太陽熱集熱器 Pending JP2000088359A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012002484A (ja) * 2010-06-21 2012-01-05 Daiwa House Industry Co Ltd 太陽熱集熱パネル構造
CN104061696A (zh) * 2014-07-15 2014-09-24 王占平 太阳能集热器及其集热板以及集成有该集热器的窗户
US10018377B2 (en) 2009-03-06 2018-07-10 University Of The Ryukyus Solar light (heat) absorption material and heat absorption/accumulation material and solar light (heat) absorption/control building component using the same

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