JP2001221514A - 集熱装置 - Google Patents
集熱装置Info
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- JP2001221514A JP2001221514A JP2000033390A JP2000033390A JP2001221514A JP 2001221514 A JP2001221514 A JP 2001221514A JP 2000033390 A JP2000033390 A JP 2000033390A JP 2000033390 A JP2000033390 A JP 2000033390A JP 2001221514 A JP2001221514 A JP 2001221514A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
- F24S23/80—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors having discontinuous faces
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Abstract
(57)【要約】
【課題】 集光（集熱）効率を損なうことなくそ
の製造も容易な集熱装置を提供する。 【解決手段】 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該集熱体に沿って
延在し、これを囲繞する反射板とを有する集熱装置に於
ける上記反射板を、その側面部で複合放物面をなし、か
つ底面部が平坦または平面の組み合わせからなる形状と
することで、反射板の形状が単純になり、その製造が容
易になると共に完全な複合放物面に比較しても殆ど集光
（集熱）効率が低下しない。特に反射板を複合放物面の
一対の最底部同士間を平面状にした形状とすることで、
一層形状が単純化され製造が容易になる。また、最底部
同士間を複合放物面に近似する平面の組み合わせにより
形成することで、全く集光率を低下させることがなく、
高い集光（集熱）効率と製造容易性とが一層高次元で両
立する。
の製造も容易な集熱装置を提供する。 【解決手段】 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該集熱体に沿って
延在し、これを囲繞する反射板とを有する集熱装置に於
ける上記反射板を、その側面部で複合放物面をなし、か
つ底面部が平坦または平面の組み合わせからなる形状と
することで、反射板の形状が単純になり、その製造が容
易になると共に完全な複合放物面に比較しても殆ど集光
（集熱）効率が低下しない。特に反射板を複合放物面の
一対の最底部同士間を平面状にした形状とすることで、
一層形状が単純化され製造が容易になる。また、最底部
同士間を複合放物面に近似する平面の組み合わせにより
形成することで、全く集光率を低下させることがなく、
高い集光（集熱）効率と製造容易性とが一層高次元で両
立する。
Description
【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。
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。
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】また、上記反射板を、断面形状が互いに角
度θで傾く一対の放射線とインボリュート曲線とを組み
合わせてなる複合放物面（ＣＰＣ：Ｃｏｍｐｏｕｎｄ
Ｐａｒａｂｏｌｉｃ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）とし
た集熱装置は、その集光（集熱）効率の高さから注目さ
れている（例えば米国特許第４，００２，４９９号、ま
たは特開平１１−２８７５２１号公報等参照）。
度θで傾く一対の放射線とインボリュート曲線とを組み
合わせてなる複合放物面（ＣＰＣ：Ｃｏｍｐｏｕｎｄ
Ｐａｒａｂｏｌｉｃ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）とし
た集熱装置は、その集光（集熱）効率の高さから注目さ
れている（例えば米国特許第４，００２，４９９号、ま
たは特開平１１−２８７５２１号公報等参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記反
射板は平板を加工して形成するのが一般的な製造方法で
あるが、上記したような複合放物面はその形状が複雑で
あり、特に中心部の突起部分の加工が厄介であり、更に
その形状を維持するために多数のリブを用いるが、この
リブも上記複合放物面に沿った形状としなければなら
ず、その製造も厄介であった。
射板は平板を加工して形成するのが一般的な製造方法で
あるが、上記したような複合放物面はその形状が複雑で
あり、特に中心部の突起部分の加工が厄介であり、更に
その形状を維持するために多数のリブを用いるが、この
リブも上記複合放物面に沿った形状としなければなら
ず、その製造も厄介であった。
【０００５】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、集光（集熱）
効率を損なうことなくその製造も容易な集熱装置を提供
することを目的とする。
点を解決するべく案出されたものであり、集光（集熱）
効率を損なうことなくその製造も容易な集熱装置を提供
することを目的とする。
【０００６】
【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該集熱体に沿
って延在し、これを囲繞する反射板とを有する集熱装置
に於いて、前記反射板を、その側面部で複合放物面（Ｃ
ＰＣ：Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｐａｒａｂｏｌｉｃ Ｃｏｎ
ｃｅｎｔｒａｔｏｒ）をなし、かつ底面部が平坦または
平面の組み合わせからなる形状とした。これにより、反
射板の形状が単純になり、しかも完全な複合放物面に比
較しても殆ど集熱効率が低下しない。特に前記反射板を
複合放物面の一対の最底部同士間を平面状にした形状と
することで、一層形状が単純化され、また前記最底部同
士間を前記複合放物面に近似する平面の組み合わせによ
り形成することで、一層集光（集熱）効率を低下させる
ことがない。
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該集熱体に沿
って延在し、これを囲繞する反射板とを有する集熱装置
に於いて、前記反射板を、その側面部で複合放物面（Ｃ
ＰＣ：Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｐａｒａｂｏｌｉｃ Ｃｏｎ
ｃｅｎｔｒａｔｏｒ）をなし、かつ底面部が平坦または
平面の組み合わせからなる形状とした。これにより、反
射板の形状が単純になり、しかも完全な複合放物面に比
較しても殆ど集熱効率が低下しない。特に前記反射板を
複合放物面の一対の最底部同士間を平面状にした形状と
することで、一層形状が単純化され、また前記最底部同
士間を前記複合放物面に近似する平面の組み合わせによ
り形成することで、一層集光（集熱）効率を低下させる
ことがない。
【０００７】
【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。
について添付の図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】図１は、本発明の請求項１及び請求項２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、円管状の集熱体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。
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、円管状の集熱体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。
【０００９】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、その側面部４ａ
が公知の複合放物面をなし、かつ底面部４ｂが平面状を
なす樋状となるように加工し、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、上記したように
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。本構成ではその中心部
の突起ｔ（想像線）を省略し、一対の最底部同士間をつ
ないで平面状にしている。
板４は、表面が鏡面加工された薄板を、その側面部４ａ
が公知の複合放物面をなし、かつ底面部４ｂが平面状を
なす樋状となるように加工し、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、上記したように
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。本構成ではその中心部
の突起ｔ（想像線）を省略し、一対の最底部同士間をつ
ないで平面状にしている。
【００１０】本発明者らによるシミュレーションによ
り、全体が複合放物面をなす反射板は、その開口からの
入射光の平均約２．５％が集熱体３に集光しないのに比
較して本構成の反射板４は入射光の平均約１０％が集熱
体３に集光しないことが分かった（図４）。即ち集光
（集熱）効率に約７．５％の差があるものの、実際には
複合放物面の形成し難さから生じる集光ロスを考慮する
とその差はほとんど問題とならない。
り、全体が複合放物面をなす反射板は、その開口からの
入射光の平均約２．５％が集熱体３に集光しないのに比
較して本構成の反射板４は入射光の平均約１０％が集熱
体３に集光しないことが分かった（図４）。即ち集光
（集熱）効率に約７．５％の差があるものの、実際には
複合放物面の形成し難さから生じる集光ロスを考慮する
とその差はほとんど問題とならない。
【００１１】一方、集熱ユニット２の集熱体３は、通常
の円管であるが、例えば内管とこれを外囲する外管とを
有する２重管構造をなすようにし、内管と外管との間に
断面が環状をなすように流体（水）の通路を画定したも
のでも良い。これによれば流量が通常の円管に対して少
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。
の円管であるが、例えば内管とこれを外囲する外管とを
有する２重管構造をなすようにし、内管と外管との間に
断面が環状をなすように流体（水）の通路を画定したも
のでも良い。これによれば流量が通常の円管に対して少
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。
【００１２】図３は、本発明の請求項１及び請求項３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。
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。
【００１３】本構成では、反射板１４が、表面が鏡面加
工された薄板を、その側面部１４ａが上記同様な複合放
物面をなし、かつ底面部１４ｂが平面の組み合わせによ
り複合放物面と近似する形状ををなす樋状となるように
加工し、複数のリブで支持したものからなる。本構成で
はその中心部の突起ｔはあるものの平面の組み合わせに
より形成されていることからその加工が正確な複合放物
面に比較して著しく容易になっている。それ以外の構成
は上記実施携帯と同様である。
工された薄板を、その側面部１４ａが上記同様な複合放
物面をなし、かつ底面部１４ｂが平面の組み合わせによ
り複合放物面と近似する形状ををなす樋状となるように
加工し、複数のリブで支持したものからなる。本構成で
はその中心部の突起ｔはあるものの平面の組み合わせに
より形成されていることからその加工が正確な複合放物
面に比較して著しく容易になっている。それ以外の構成
は上記実施携帯と同様である。
【００１４】本発明者らによるシミュレーションによ
り、全体が複合放物面をなす反射板は、その開口からの
入射光の平均約２．５％が集熱体３に集光しないのに比
較して本構成の反射板１４も入射光の平均約２．５％が
集熱体３に集光しないことが分かった（図４）。これは
実際には本構成の反射板と複合放物面をなす反射板との
製造容易性を考慮すると本構成の反射板の方が集光（集
熱）効率に優れていることが分かる。
り、全体が複合放物面をなす反射板は、その開口からの
入射光の平均約２．５％が集熱体３に集光しないのに比
較して本構成の反射板１４も入射光の平均約２．５％が
集熱体３に集光しないことが分かった（図４）。これは
実際には本構成の反射板と複合放物面をなす反射板との
製造容易性を考慮すると本構成の反射板の方が集光（集
熱）効率に優れていることが分かる。
【００１５】
【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該集熱
体に沿って延在し、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反射板を、その側面部で複合放物面
をなし、かつ底面部が平坦または平面の組み合わせから
なる形状とすることで、反射板の形状が単純になり、そ
の製造が容易になると共に完全な複合放物面に比較して
も殆ど集光（集熱）効率が低下しない。特に反射板を複
合放物面の一対の最底部同士間を平面状にした形状とす
ることで、一層形状が単純化され製造が容易になる。ま
た、最底部同士間を複合放物面に近似する平面の組み合
わせにより形成することで、全く集光率を低下させるこ
とがなく、高い集光（集熱）効率と製造容易性とが一層
高次元で両立する。
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該集熱
体に沿って延在し、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反射板を、その側面部で複合放物面
をなし、かつ底面部が平坦または平面の組み合わせから
なる形状とすることで、反射板の形状が単純になり、そ
の製造が容易になると共に完全な複合放物面に比較して
も殆ど集光（集熱）効率が低下しない。特に反射板を複
合放物面の一対の最底部同士間を平面状にした形状とす
ることで、一層形状が単純化され製造が容易になる。ま
た、最底部同士間を複合放物面に近似する平面の組み合
わせにより形成することで、全く集光率を低下させるこ
とがなく、高い集光（集熱）効率と製造容易性とが一層
高次元で両立する。
【図１】本発明が適用された本発明の請求項１及び請求
項２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。
項２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１及び請求項３に基づく第２の
実施形態に於ける図２と同様な断面図。
実施形態に於ける図２と同様な断面図。
【図４】完全な複合放物面をなす反射板と本発明による
第１の実施形態に於ける反射板と本発明による第２の実
施形態に於ける反射板との太陽光の入射角と反射無効部
の割合（入射光全体に対する集熱体に集光しない光の割
合）との関係を示すグラフ。
第１の実施形態に於ける反射板と本発明による第２の実
施形態に於ける反射板との太陽光の入射角と反射無効部
の割合（入射光全体に対する集熱体に集光しない光の割
合）との関係を示すグラフ。
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 側面部 ４ｂ 底面部 ５ 保護・保温部材 １４ 反射板 １４ａ 側面部 １４ｂ 底面部 ｔ 突起
───────────────────────────────────────────────────── 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 (3)
- 【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、該集熱体に沿って延在し、これを囲繞す
る反射板とを有する集熱装置であって、 前記反射板が、その側面部で複合放物面（ＣＰＣ：Ｃｏ
ｍｐｏｕｎｄ Ｐａｒａｂｏｌｉｃ Ｃｏｎｃｅｎｔｒ
ａｔｏｒ）をなし、かつ底面部が平坦または平面の組み
合わせからなることを特徴とする集熱装置。 - 【請求項２】 前記反射板が、前記複合放物面の一対
の最底部同士間をつなぐ平面状にした形状をなすことを
特徴とする請求項１に記載の集熱装置。 - 【請求項３】 前記反射板が、前記複合放物面の一対
の最底部同士間を該複合放物面に近似する平面の組み合
わせにより形成したことを特徴とする請求項１に記載の
集熱装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000033390A JP2001221514A (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 |
|---|---|---|---|
| JP2000033390A JP2001221514A (ja) | 2000-02-10 | 2000-02-10 | 集熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001221514A true JP2001221514A (ja) | 2001-08-17 |
Family
ID=18557879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000033390A Pending JP2001221514A (ja) | 2000-02-10 | 2000-02-10 | 集熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001221514A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6604521B2 (en) * | 2001-09-11 | 2003-08-12 | Travis Smith | Solar collector pipe |
| US6619283B2 (en) * | 2001-09-11 | 2003-09-16 | Manu Ghela | Solar collector pipe |
| CN102798231A (zh) * | 2012-08-14 | 2012-11-28 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种新型太阳能二次反射面及其支撑装置 |
| CN105241080A (zh) * | 2015-10-21 | 2016-01-13 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种菲涅尔式太阳能热发电用复合抛物面二次反射镜结构 |
| CN105546841A (zh) * | 2016-02-18 | 2016-05-04 | 李俊娇 | 一种气垫型蝶式太阳能聚光装置 |
| CN106088486A (zh) * | 2016-06-16 | 2016-11-09 | 昆山诃德新能源科技有限公司 | 一种横向聚光太阳能集热屋面 |
-
2000
- 2000-02-10 JP JP2000033390A patent/JP2001221514A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6604521B2 (en) * | 2001-09-11 | 2003-08-12 | Travis Smith | Solar collector pipe |
| US6619283B2 (en) * | 2001-09-11 | 2003-09-16 | Manu Ghela | Solar collector pipe |
| CN102798231A (zh) * | 2012-08-14 | 2012-11-28 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种新型太阳能二次反射面及其支撑装置 |
| CN105241080A (zh) * | 2015-10-21 | 2016-01-13 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种菲涅尔式太阳能热发电用复合抛物面二次反射镜结构 |
| CN105546841A (zh) * | 2016-02-18 | 2016-05-04 | 李俊娇 | 一种气垫型蝶式太阳能聚光装置 |
| CN106088486A (zh) * | 2016-06-16 | 2016-11-09 | 昆山诃德新能源科技有限公司 | 一种横向聚光太阳能集热屋面 |
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