JP2001221512A - 集熱装置 - Google Patents

集熱装置

Info

Publication number
JP2001221512A
JP2001221512A JP2000033394A JP2000033394A JP2001221512A JP 2001221512 A JP2001221512 A JP 2001221512A JP 2000033394 A JP2000033394 A JP 2000033394A JP 2000033394 A JP2000033394 A JP 2000033394A JP 2001221512 A JP2001221512 A JP 2001221512A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluid
heat
pipe
sunlight
heat collector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000033394A
Other languages
English (en)
Inventor
Heiji Fukutake
平二 福武
Hitoshi Yano
仁司 矢野
Takeo Saito
武雄 齋藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Exedy Corp
Original Assignee
Exedy Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Exedy Corp filed Critical Exedy Corp
Priority to JP2000033394A priority Critical patent/JP2001221512A/ja
Priority to US09/780,255 priority patent/US20020073987A1/en
Publication of JP2001221512A publication Critical patent/JP2001221512A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/20Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/70Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • F24S10/74Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits the tubular conduits are not fixed to heat absorbing plates and are not touching each other
    • F24S10/748Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits the tubular conduits are not fixed to heat absorbing plates and are not touching each other the conduits being otherwise bent, e.g. zig-zag
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/80Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors having discontinuous faces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S2023/84Reflective elements inside solar collector casings
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造をもって効率的に太陽光か
ら熱を吸収して流体を昇温させることが可能な集熱装置
を提供する。 【解決手段】 太陽光を受けて熱に変換し、流体を昇
温させるべく、管状の集熱体と、太陽に向けて開口し、
集熱体に太陽光を反射させるべくこれを囲繞する反射板
とを有する集熱装置に於いて、管状集熱体を、内管とこ
れを外囲する外管とを有すると共に両管の間に環状断面
をなす流体の通路が画定された2重管構造とすることに
より、流量に対する管の外周に接する流体の量が増え、
しかも管の外周近傍の高温な流体のみを利用することが
できることから、効率的に太陽光から熱を吸収して流体
を昇温させることが可能となる。また、円管を部分的
に、または全体的に変形させた異形管を管状集熱体とし
て用いることにより、単なる円管に比較して流量に対す
る管に接する流体の量が増え、上記同様に効率的に太陽
光から熱を吸収して流体を昇温させることが可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽光を熱に変換
する集熱装置に関し、特に水などの流体を太陽光により
昇温させるべく内部に流体通路が画定された管状の集熱
体と、この集熱体に太陽光を集中的に反射する反射板と
を有する集熱装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、内部に水などを流し、これを
太陽光により昇温させるための管状の集熱体と、この集
熱体に太陽光を集中的に反射する反射板とを有する集熱
装置が太陽熱温水器などに利用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水など
の流体は粘性が高く、伝熱性が低いため、管状の集熱体
を用いた場合、熱を受ける周縁部分のみが早期に昇温
し、管壁との温度勾配が小さくなることから中心部が低
温のままとなり、全体としては必ずしも集熱の効率が高
くならないという問題があった。強制的に管路内で流体
を混ぜる構造とすることも考えられるが、装置構造が複
雑になるばかりでなく、流路抵抗が高くなり、ポンプ等
の負担が大きくなったり、内圧が高くなることにより各
部の強度を高くしなければならない等の問題がある。
【0004】本発明は、上記したような従来技術の問題
点を解決するべく案出されたものであり、簡単な構造を
もって効率的に太陽光から熱を吸収して流体を昇温させ
ることが可能な集熱装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
べく、本発明では、流体を昇温させるべく、内部に前記
流体の通路を有する管状の集熱体と、太陽に向けて開口
し、前記集熱体に太陽光を反射させるべくこれを囲繞す
る反射板とを有する集熱装置に於いて、前記管状集熱体
を、内管とこれを外囲する外管とを有すると共に両管の
間に環状断面をなす前記流体の通路が画定された2重管
構造とした。これにより、流量に対する管の外周に接す
る流体の量が増え、しかも管の外周近傍の高温な流体の
みを利用することができる。また、部分的に、または全
体的に円管を変形させた異形管を管状集熱体として用い
るものとした。これにより、単なる円管に比較して流量
に対する管の外周に接する流体の量が増える。
【0006】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
について添付の図面を参照して詳細に説明する。
【0007】図1は、本発明の請求項1に基づく第1の
実施形態に於ける太陽熱温水器に用いる集熱装置の全体
構成を示す斜視図である。この集熱装置は、上方に開口
する箱状をなすケーシング1と、その内部に並列に配置
された多数の集熱ユニット2とを有している。各集熱ユ
ニット2は、管状の集熱体3と、この集熱体3に太陽光
を集中的に反射するための反射板4とから構成されてい
る。これら各集熱ユニット2の各集熱体3は直列に接続
され、その一端がポンプ等を介して冷水の供給源に接続
され、他端が加熱された水を貯留する貯水タンクや直接
暖房機等の温水の利用先に接続されている。また、ケー
シング1の開口は光を通す透明な1枚または複数のガラ
ス等からなる保護・保温部材5により閉塞され、ケーシ
ング1内を密閉状態としている。
【0008】図2に示すように、集熱ユニット2の反射
板4は、表面が鏡面加工された薄板を公知の複合放物面
(CPC:Compound Parabolic C
oncentrator)をなす樋状に加工し、複数の
リブで支持したものからなる。ここで、複合放物面と
は、その断面が、角度θをなす一対の同形状の放物線と
インボリュート曲線とを組み合わせてなる形状をなし、
その開口から入射した光が最も効率良く底面近傍の集熱
体3に向けて反射される形状である(例えば米国特許第
4,002,499号参照)。その中心部の突起4aは
理想的には集熱体3に接すると良いが、接することによ
る放熱し、熱損失することを防止するべくその先端を低
くしてやや離間させている(ギャップ)。
【0009】一方、集熱ユニット2の集熱体3は、内管
3aとこれを外囲する外管3bとを有する2重管構造を
なしている。内管3aと外管3bとの間には断面が環状
をなすように流体(水)の通路6が画定されている。ま
た、内管3aの両端部は閉塞され(図示せず)、その内
部が液密に密閉されている。場合によっては断熱材が充
填されていても良い。これにより流量が円管に対して少
なくなると共に管の表面積は変わらないことから内部流
体への熱伝達効率が向上し、また、加温し難い流体の中
心部近傍を空洞化することで、まんべんなく流体を加温
することができる。
【0010】図3は、本発明の請求項2に基づく第2の
実施形態に於ける図2と同様な図であり、第1の実施形
態と同様に太陽熱温水器に用いる集熱装置であるが、第
1の実施形態とその全体構成は同様であり、集熱体の構
造のみ異なるものであるので集熱体以外の説明を省略す
る。
【0011】本構成では集熱体13が、円管を部分的に
プレス加工等により内側に2カ所凹ませるように変形さ
せた異形管からなる。これにより流量が円管に対して少
なくなると共に管の表面積は変わらないことから内部流
体への熱伝達効率が向上し、また流体の中心部近傍に管
壁が近づくことで流体内部の温度差が減少することで、
まんべんなく流体を加温することができる。その際、元
の円管の輪郭を概ね保つことで受光量も減らないように
すると良い。
【0012】この異形管は円管から容易に加工できるこ
とからその製造が容易であり、また上記以外に様々な断
面形状とすることができる。
【0013】図4(a)〜図4(c)は上記第2の実施
形態の変形例を示す集熱体23のみの断面を示す図であ
る。図4(a)は円管を3カ所以上凹ませた例であり、
図4(b)は断面を横長の楕円となるように扁平に潰し
たものである。また図4(c)は断面を縦長の楕円とな
るように扁平に潰したものである。ここで云う楕円とは
数学的に定義される正確な楕円である必要はなく、単に
円管を潰したものでも良い。また、これ以外に長円や略
三角形等の断面形状の異形管としても良い。
【0014】
【発明の効果】上記した説明により明らかなように、本
発明による集熱装置によれば、管状の集熱体と、太陽に
向けて開口し、集熱体に太陽光を反射させるべくこれを
囲繞する反射板とを有する集熱装置に於ける上記管状集
熱体を、内管とこれを外囲する外管とを有すると共に両
管の間に環状断面をなす流体の通路が画定された2重管
構造とすることにより、流量に対する管の外周に接する
流体の量が増え、しかも管の外周近傍の高温な流体のみ
を利用することができることから、効率的に太陽光から
熱を吸収して流体を昇温させることが可能となる。ま
た、円管を部分的に、または全体的に変形させた異形管
を集熱体とすることにより、単なる円管に比較して流量
に対する管に接する流体の量が増え、上記同様に効率的
に太陽光から熱を吸収して流体を昇温させることが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用された本発明の請求項1に基づく
第1の実施形態に於ける太陽熱温水器に用いる集熱装置
の全体構成を示す斜視図。
【図2】図1の集熱ユニットの断面図。
【図3】本発明の請求項2に基づく第2の実施形態に於
ける図2と同様な断面図。
【図4】(a)、(b)、(c)共本発明の請求項2に
基づく第2の実施形態の変形例を示す集熱体のみの断面
を示す図。
【符号の説明】
1 ケーシング 2 集熱ユニット 3 集熱体 3a 内管 3b 外管 4 反射板 4a 突起 5 保護・保温部材 6 流体(水)の通路 13 集熱体 23 集熱体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢野 仁司 大阪府寝屋川市木田元宮1丁目1番1号 株式会社エクセディ内 (72)発明者 齋藤 武雄 宮城県仙台市青葉区貝ヶ森5丁目5−12

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 太陽光を受けて熱に変換し、流体を昇
    温させるべく、内部に前記流体の通路を有する管状の集
    熱体と、太陽に向けて開口し、前記集熱体に太陽光を反
    射させるべくこれを囲繞する反射板とを有する集熱装置
    であって、 前記管状集熱体が、内管とこれを外囲する外管とを有す
    ると共に両管の間に環状断面をなす前記流体の通路が画
    定された2重管構造となっていることを特徴とする集熱
    装置。
  2. 【請求項2】 太陽光を受けて熱に変換し、内部流体
    を昇温させるための管状の集熱体と、太陽に向けて開口
    し、前記集熱体に太陽光を反射させるべくこれを囲繞す
    る反射板とを有する集熱装置であって、 前記管状集熱体が、円管を部分的に、または全体的に変
    形させた異形管からなることを特徴とする集熱装置。
JP2000033394A 2000-02-10 2000-02-10 集熱装置 Pending JP2001221512A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000033394A JP2001221512A (ja) 2000-02-10 2000-02-10 集熱装置
US09/780,255 US20020073987A1 (en) 2000-02-10 2001-02-09 Solar energy collector assembly

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000033394A JP2001221512A (ja) 2000-02-10 2000-02-10 集熱装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001221512A true JP2001221512A (ja) 2001-08-17

Family

ID=18557883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000033394A Pending JP2001221512A (ja) 2000-02-10 2000-02-10 集熱装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001221512A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108180655A (zh) * 2017-12-29 2018-06-19 东北大学 一种抛物柱面可折叠便携式太阳灶

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108180655A (zh) * 2017-12-29 2018-06-19 东北大学 一种抛物柱面可折叠便携式太阳灶

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4120285A (en) Modular tubular solar energy collector apparatus
US3951128A (en) Combined flat plate - focal point solar heat collector
JP2002228271A (ja) 集熱装置用反射面部材及びその製造方法
US20100126500A1 (en) Heat collector
CN104406313A (zh) 聚光贮热加热一体的太阳能热水器
US4284068A (en) Solar heat collector for gasses
US20100108054A1 (en) Optically efficient and thermally protected solar heating apparatus and method
JP2001221514A (ja) 集熱装置
JP2001221512A (ja) 集熱装置
CN101118096B (zh) 玻璃真空金属管式太阳能集热器
CN106352563A (zh) 聚光光热系统及包括其的光电光热联产模组
CN106196646A (zh) 一种新型玻璃热管式真空集热管
JP2001221513A (ja) 集熱装置
CN104154665B (zh) 一种太阳能集热装置
JPS5852933A (ja) 改良された真空二重ガラス管型コレクタ−
TWI337244B (ja)
CN101118095B (zh) 双层玻璃真空金属管式太阳能集热器
US20020073987A1 (en) Solar energy collector assembly
KR100704750B1 (ko) 복합식 진공관형 태양열 집열기
KR200273927Y1 (ko) 진공관식 나선형 태양열 집열관
CN211695453U (zh) 一种集热器
RU2253808C1 (ru) Коллектор солнечной энергии
KR200275307Y1 (ko) 혼합형 진공관식 태양열 집열관
CN217057979U (zh) 一种聚焦太阳能集热结构
RU217182U1 (ru) Гелиоводонагреватель

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050209

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050301

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050628