JP2002517707A - ソーラコレクタ - Google Patents
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
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- F24S10/45—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors the enclosure being cylindrical
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-
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Abstract
(57)【要約】
トラフ形状の複合放物面集光器（１２）を含むソーラコレクタユニット（１０）である。集光器は２つの並んだ一体部分（１４）から形成され、各部分は複合放物面断面形状を有し、この断面形状は自由縁部（１６）から内側方向に延在して、共通の頂点（１８）に終端し、これによってトラフ形状の集光器の長手方向に沿って延在する隆起部分を画定する。集光器は一般的にオメガ形状の断面構造を有する。集光器はまた隆起部分に平行に焦点領域（１４’、１４”）を画定する。ソーラコレクタユニットはまた、焦点領域の集光器の長手方向に沿って延在する細長い受光体構造（２２、２４）を含み、これによって集光器によって焦点領域に集束された太陽エネルギを受光する。細長い受光体構造は、加熱される流体の流通を搬送するための導管を平行に相互接続する装置を有する。集光器の隆起部分は、少なくとも１対の導管に共通の接平面（２８）と交差し、これによって実質的に空隙損失を防止する。
Description
【０００１】
本発明は、一般的に太陽エネルギ収集、特にこの目的のための複合放物面集光
器の使用に関する。
器の使用に関する。
【０００２】
多くの太陽エネルギ収集システムが、特により多くの従来型発電プラントを置
き換えるように意図されるエネルギ貯蔵計画で有用なシステムが当業者に既知で
ある。
き換えるように意図されるエネルギ貯蔵計画で有用なシステムが当業者に既知で
ある。
【０００３】 しかし、既存の解決方法の多くは、家庭とビジネスの暖房および／または冷房
のような電力接続を単に補完し得る用途を含む、より局所的な、より小規模の用
途には適切でない。これは、これらのシステムの効率が、太陽運動の追尾を可能
にする機構をシステムが備えることに少なくとも部分的に帰因するという事実の
ため、これらのシステムの多くが法外に高価であるからである。
のような電力接続を単に補完し得る用途を含む、より局所的な、より小規模の用
途には適切でない。これは、これらのシステムの効率が、太陽運動の追尾を可能
にする機構をシステムが備えることに少なくとも部分的に帰因するという事実の
ため、これらのシステムの多くが法外に高価であるからである。
【０００４】 実例によれば、イスラエルの多くの家庭とビジネスは、黒色塗料でコーティン
グされた本質的にプレート導管であると共に通過する水を加熱する平坦なパネル
のソーラコネクタを有する。これらは、単独ではエネルギ解決方法を提供しない
が、電力供給を受けるより一般的な水加熱装置に対し有用な補完として働く簡単
で複雑でない廉価な構造体である。しかし、これらのシステムの不都合はそれら
が非効率であり、また大きな熱放射表面積を有するため、温度上昇に従って増加
する熱損失が大きくなることである。
グされた本質的にプレート導管であると共に通過する水を加熱する平坦なパネル
のソーラコネクタを有する。これらは、単独ではエネルギ解決方法を提供しない
が、電力供給を受けるより一般的な水加熱装置に対し有用な補完として働く簡単
で複雑でない廉価な構造体である。しかし、これらのシステムの不都合はそれら
が非効率であり、また大きな熱放射表面積を有するため、温度上昇に従って増加
する熱損失が大きくなることである。
【０００５】 さらに複雑な非追尾型システムの分野では、複合放物面集光器（ＣＰＣ）が既
知である。ＣＰＣの利点は、物理的な追尾が集光面の幾何学的な設計と置き換え
られるので、ＣＰＣが物理的な追尾を必要としないことである。
知である。ＣＰＣの利点は、物理的な追尾が集光面の幾何学的な設計と置き換え
られるので、ＣＰＣが物理的な追尾を必要としないことである。
【０００６】 ＣＰＣの１つの型式は一般的にトラフ形状であり、また吸収体はＣＰＣの焦点
軸に沿って配設される管状の吸収体である。しかし、従来のＣＰＣは、その内側
に面する反射面を打つ放射と、吸収体に集束される前に数回反射されることとか
ら発生する熱損失によって特徴づけられ、かくして反射中に集光されたエネルギ
の損失はエネルギが吸収体に達する前に一般的に乗算される。さらなる熱損失は
、吸収体の高い放射率と吸収体を囲むガラスの低い透過率と、ＣＰＣの幾何学的
な設計による周知の空隙損失とによって引き起こされる。
軸に沿って配設される管状の吸収体である。しかし、従来のＣＰＣは、その内側
に面する反射面を打つ放射と、吸収体に集束される前に数回反射されることとか
ら発生する熱損失によって特徴づけられ、かくして反射中に集光されたエネルギ
の損失はエネルギが吸収体に達する前に一般的に乗算される。さらなる熱損失は
、吸収体の高い放射率と吸収体を囲むガラスの低い透過率と、ＣＰＣの幾何学的
な設計による周知の空隙損失とによって引き起こされる。
【０００７】 ＣＰＣの分野の最新技術の提示は、Ｗｉｎｓｔｏｎの米国特許第４，３８７，
９６１号、表題「Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｐａｒａｂｏｌｉｃ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａ
ｔｏｒ ｗｉｔｈ Ｃａｖｉｔｙ ｆｏｒ Ｔｕｂｕｌａｒ Ａｂｓｏｒｂｅｒ
ｓ」を参照することによって得ることが可能である。この参考文献は、光受光体
が配置されたＶ字形状の空洞を有する複合放物面集光器を開示している。また光
受光体が空洞から０．２７×空洞半径未満の距離に位置決めされるならば、空洞
は受光体と空洞構造との間に入るすべてのエネルギを受光体の上に再配向する。
９６１号、表題「Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｐａｒａｂｏｌｉｃ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａ
ｔｏｒ ｗｉｔｈ Ｃａｖｉｔｙ ｆｏｒ Ｔｕｂｕｌａｒ Ａｂｓｏｒｂｅｒ
ｓ」を参照することによって得ることが可能である。この参考文献は、光受光体
が配置されたＶ字形状の空洞を有する複合放物面集光器を開示している。また光
受光体が空洞から０．２７×空洞半径未満の距離に位置決めされるならば、空洞
は受光体と空洞構造との間に入るすべてのエネルギを受光体の上に再配向する。
【０００８】 Ｍｙｌｅｓ、III等の米国特許第５，５６７３，６８４号は、各２次受光体が
複合放物面形状を備える、１次受光体と複数の２次受光体とを有する追尾型太陽
エネルギ集光システムを教示している。
複合放物面形状を備える、１次受光体と複数の２次受光体とを有する追尾型太陽
エネルギ集光システムを教示している。
【０００９】 管状吸収体を使用する太陽熱集中装置システムによるさらなる問題は、一般的
に、ＣＰＣに関連して上述した特定の損失源は別として、表面積対断面積のかな
り大きな比率による空隙損失、吸収体のかなり低い太陽熱吸収およびその高い放
射損失を含み得る複数のエネルギ損失があるという事実である。これらの問題を
減らすために追求された一つの方法は、ガラス管の内部に吸収体を配置すること
であるが、管の透過率が非常に高くなければならないという事実のために、さら
なる潜在的な問題が生じる。
に、ＣＰＣに関連して上述した特定の損失源は別として、表面積対断面積のかな
り大きな比率による空隙損失、吸収体のかなり低い太陽熱吸収およびその高い放
射損失を含み得る複数のエネルギ損失があるという事実である。これらの問題を
減らすために追求された一つの方法は、ガラス管の内部に吸収体を配置すること
であるが、管の透過率が非常に高くなければならないという事実のために、さら
なる潜在的な問題が生じる。
【００１０】
【発明の概要】 本発明は、高性能太陽複合放物面集光器（ＣＰＣ）と、既知の技術の不都合を
克服する高性能ＣＰＣを用いた改良ソーラコレクタユニットおよびアレイとを提
供することを追求する。
克服する高性能ＣＰＣを用いた改良ソーラコレクタユニットおよびアレイとを提
供することを追求する。
【００１１】 かくして本発明の好適な実施形態によれば、２つの並んだ一体部分から形成さ
れたトラフ形状の複合放物面集光器であって、一体部分の各々が、自由縁部から
内側方向に延在すると共に共通の頂点に終端する複合放物面の断面構造を有し、
これによって、トラフ形状の集光器の長手方向に沿って延在する隆起部分を画定
し、また集光器が一般的にオメガ形状の断面構造を有するようにし、また集光器
が隆起部分に平行に焦点領域を画定する、複合放物面集光器と、 焦点領域の集光器の長手方向に沿って延在し、これによって、集光器によって
集束される太陽エネルギを受光するようにし、また加熱される流体の流通を搬送
するための導管を並列に相互接続する装置を有する、細長い受光体構造と、 を含み、集光器の隆起部分が少なくとも１対の導管に共通の接平面と交差し、こ
れによって実質的に接平面の空隙損失を防止する、ソーラコレクタユニットが提
供される。
れたトラフ形状の複合放物面集光器であって、一体部分の各々が、自由縁部から
内側方向に延在すると共に共通の頂点に終端する複合放物面の断面構造を有し、
これによって、トラフ形状の集光器の長手方向に沿って延在する隆起部分を画定
し、また集光器が一般的にオメガ形状の断面構造を有するようにし、また集光器
が隆起部分に平行に焦点領域を画定する、複合放物面集光器と、 焦点領域の集光器の長手方向に沿って延在し、これによって、集光器によって
集束される太陽エネルギを受光するようにし、また加熱される流体の流通を搬送
するための導管を並列に相互接続する装置を有する、細長い受光体構造と、 を含み、集光器の隆起部分が少なくとも１対の導管に共通の接平面と交差し、こ
れによって実質的に接平面の空隙損失を防止する、ソーラコレクタユニットが提
供される。
【００１２】 さらに本発明の好適な実施形態によれば、集光器と受光体構造はハウジング内
に配置され、その少なくとも一部分は太陽エネルギを通す。
に配置され、その少なくとも一部分は太陽エネルギを通す。
【００１３】 さらに本発明の好適な実施形態によれば、太陽エネルギ透過部分に非反射コー
ティングが設けられる。
ティングが設けられる。
【００１４】 さらに本発明の好適な実施形態によれば、ハウジングは単一の集光器と管とを
収容するための細長い太陽エネルギ透過管を含む。
収容するための細長い太陽エネルギ透過管を含む。
【００１５】 さらに本発明の好適な実施形態によれば、ハウジングは複数の集光器と受光体
構造とを保持するための一般的に浅いプリズム形状のハウジングを含む。
構造とを保持するための一般的に浅いプリズム形状のハウジングを含む。
【００１６】 好ましくは、ハウジングはシールかつ真空にされ、また所定のガスで充填され
る。
る。
【００１７】 さらに本発明の好適な実施形態によれば、集光器は内側に面する反射面を有し
、またソーラコレクタユニットは、高い太陽エネルギ反射を有する内側に面する
反射面に形成された第１のコーティングおよび高い太陽熱吸収率と低い放射率と
を有する導管に形成された第２のコーティングの内の少なくとも所定のコーティ
ングを含む。
、またソーラコレクタユニットは、高い太陽エネルギ反射を有する内側に面する
反射面に形成された第１のコーティングおよび高い太陽熱吸収率と低い放射率と
を有する導管に形成された第２のコーティングの内の少なくとも所定のコーティ
ングを含む。
【００１８】 本発明の選択的な実施形態によれば、複数の集光器と、対応する複数の受光体
導管装置とを有するように同一平面の並んだ装置に配設された上述のような複数
の細長いソーラコレクタユニットと、複数の細長いソーラコレクタユニットを同
一平面の並んだ装置に支持するための支持体と、加熱される流体の流入を複数の
導管装置に許容するための主流体入口導管と、複数の導管装置内で加熱された流
体の前記複数の導管装置からの放出を促進するための主流体出口導管と、を含む
ソーラコレクタが設けられる。
導管装置とを有するように同一平面の並んだ装置に配設された上述のような複数
の細長いソーラコレクタユニットと、複数の細長いソーラコレクタユニットを同
一平面の並んだ装置に支持するための支持体と、加熱される流体の流入を複数の
導管装置に許容するための主流体入口導管と、複数の導管装置内で加熱された流
体の前記複数の導管装置からの放出を促進するための主流体出口導管と、を含む
ソーラコレクタが設けられる。
【００１９】 本発明は、図面と関連して行われる次の詳細な説明からより完全に理解かつ評
価されるであろう。
価されるであろう。
【００２０】
次に、図１Ａを参照すると、本発明の好適な実施形態により構成かつ操作され
る一般的に１０で参照される絵図形態の改良ソーラコレクタユニットが示されて
いる。ユニット１０は、一般的に１２で参照されるトラフ形状のＣＰＣ（複合放
物面集光器）を含み、ＣＰＣは、図１Ｂからも分かるように２つの並んだ一体部
分１４から形成される。部分１４は個別に形成するか、あるいは単一ピースの材
料から形成することが可能である。各部分１４は、集光器の長手方向に沿って延
在する隆起部分を画定するように、また集光器が一般的にオメガ形状の断面構造
を有するように、自由縁部１６から内側方向に延在して、共通の頂点１８に終端
するＣＰＣ構造を有する。
る一般的に１０で参照される絵図形態の改良ソーラコレクタユニットが示されて
いる。ユニット１０は、一般的に１２で参照されるトラフ形状のＣＰＣ（複合放
物面集光器）を含み、ＣＰＣは、図１Ｂからも分かるように２つの並んだ一体部
分１４から形成される。部分１４は個別に形成するか、あるいは単一ピースの材
料から形成することが可能である。各部分１４は、集光器の長手方向に沿って延
在する隆起部分を画定するように、また集光器が一般的にオメガ形状の断面構造
を有するように、自由縁部１６から内側方向に延在して、共通の頂点１８に終端
するＣＰＣ構造を有する。
【００２１】 集光器１２は焦点領域を画定し、その領域の中心は、隆起部分１８に平行のそ
れぞれの領域１４’と１４”によって一般的に示し得る。コレクタユニット１０
はまた、一般的に２０で参照される細長い受光体構造を含み、この構造は、本実
施形態では、ＩＮとＯＵＴの矢印によって図１Ａに示した方向に、加熱される流
体の流通を搬送するために、２２と２４でそれぞれ参照される平行に導管を相互
接続する第１と第２の装置から形成される。１対の導管２２と２４は高い伝熱性
の材料から、好ましくは金属から造られる。本発明の好適な実施形態によれば、
２６で参照される内側に面する反射面に衝突する光エネルギが、導管２２と２４
に反射され、またそれを通して流れる流体によって吸収されるように、導管２２
と２４はそれぞれの軸１４’と１４”に沿って延在する。
れぞれの領域１４’と１４”によって一般的に示し得る。コレクタユニット１０
はまた、一般的に２０で参照される細長い受光体構造を含み、この構造は、本実
施形態では、ＩＮとＯＵＴの矢印によって図１Ａに示した方向に、加熱される流
体の流通を搬送するために、２２と２４でそれぞれ参照される平行に導管を相互
接続する第１と第２の装置から形成される。１対の導管２２と２４は高い伝熱性
の材料から、好ましくは金属から造られる。本発明の好適な実施形態によれば、
２６で参照される内側に面する反射面に衝突する光エネルギが、導管２２と２４
に反射され、またそれを通して流れる流体によって吸収されるように、導管２２
と２４はそれぞれの軸１４’と１４”に沿って延在する。
【００２２】 次に図７Ａと図７Ｂを簡単に参照すると、一般的に１１０で参照されるソーラ
コレクタユニットが示され、このユニットは多くの点で図１Ａと図１Ｂのユニッ
ト１０と同様であり、また図１Ａと図１Ｂと関連して本出願に示し、また説明し
た相手部材を有するすべての部分と要素は、同様の参照番号によって先頭に「１
」を追加して示されている。
コレクタユニットが示され、このユニットは多くの点で図１Ａと図１Ｂのユニッ
ト１０と同様であり、また図１Ａと図１Ｂと関連して本出願に示し、また説明し
た相手部材を有するすべての部分と要素は、同様の参照番号によって先頭に「１
」を追加して示されている。
【００２３】 本発明のユニット１１０と図１Ａと図１Ｂのユニット１０との間の唯一の差は
、受光体構造１２０を形成する導管の数にある。本実施形態では、それぞれの軸
１１４”、１１４’、１１４'''に沿って配設されるそれぞれ１２２、１２４、
１２５で参照される３つの平行導管の装置が設けられる。面２６と導管１２２と
１２４との間で防止される空隙損失に加えて、空隙損失がその間でも防止される
ように、導管１２５が導管１２２と１２４と共通の接平面１２９を共有するよう
に配設されることが理解される。
、受光体構造１２０を形成する導管の数にある。本実施形態では、それぞれの軸
１１４”、１１４’、１１４'''に沿って配設されるそれぞれ１２２、１２４、
１２５で参照される３つの平行導管の装置が設けられる。面２６と導管１２２と
１２４との間で防止される空隙損失に加えて、空隙損失がその間でも防止される
ように、導管１２５が導管１２２と１２４と共通の接平面１２９を共有するよう
に配設されることが理解される。
【００２４】 導管の間の空隙損失を防止し、これによって導管の効率を最大にするように、
これらの導管が相互に共通の接平面に沿って配設される限り、追加の導管を設け
得ることがさらに理解されるであろう。
これらの導管が相互に共通の接平面に沿って配設される限り、追加の導管を設け
得ることがさらに理解されるであろう。
【００２５】 次に再び図１Ａと図１Ｂを参照すると、本発明では、使用する流体は、水また
はオイルのような任意の適切な液体、あるいは蒸気、空気またはアルゴンのよう
な任意の適切な気体であることが可能である。
はオイルのような任意の適切な液体、あるいは蒸気、空気またはアルゴンのよう
な任意の適切な気体であることが可能である。
【００２６】 本発明の重要な特徴は、集光器１２と受光体構造２０が、その間の空隙損失を
除去するように配設され、これによって、既知の装置と比較した場合本発明の効
率を上げることである。特に、また特に図１Ｂを参照すると、吸収体導管２２と
２４が、ライン２８によって端部プロフィールに示した共通の接平面を共有し、
また空隙損失を除去するために、導管の隆起部分１８が好ましくは面２８と交差
し、少なくともその面と接触し、好ましくはその面を通して突出するように、導
管２２と２４および集光器１２が配設されることが理解される。これによって、
吸収体導管２２と２４の下を通過するすべての光エネルギが、集光器部分によっ
て吸収体導管で遮断され、その後にエネルギが吸収体導管の１つに反射されるこ
とが保証される。
除去するように配設され、これによって、既知の装置と比較した場合本発明の効
率を上げることである。特に、また特に図１Ｂを参照すると、吸収体導管２２と
２４が、ライン２８によって端部プロフィールに示した共通の接平面を共有し、
また空隙損失を除去するために、導管の隆起部分１８が好ましくは面２８と交差
し、少なくともその面と接触し、好ましくはその面を通して突出するように、導
管２２と２４および集光器１２が配設されることが理解される。これによって、
吸収体導管２２と２４の下を通過するすべての光エネルギが、集光器部分によっ
て吸収体導管で遮断され、その後にエネルギが吸収体導管の１つに反射されるこ
とが保証される。
【００２７】 次に図２Ａと図２Ｂを参照すると、本発明の好適な実施形態によれば、一般的
に３０で参照されるソーラコレクタアレイを形成するように、複数のソーラコレ
クタユニット１０は同一平面の並んだ装置に配設されることが理解される。アレ
イ３０は、典型的に浅い一般的にプリズムのハウジング３２内に配設され、この
ハウジングは図２Ｂと図３Ａから分かるように、ハウジングに結合された集光器
１２および吸収体導管２２と２４を支持するために配設された複数の適切に構成
された支持部３４または他の支持手段を含むことが好ましい。
に３０で参照されるソーラコレクタアレイを形成するように、複数のソーラコレ
クタユニット１０は同一平面の並んだ装置に配設されることが理解される。アレ
イ３０は、典型的に浅い一般的にプリズムのハウジング３２内に配設され、この
ハウジングは図２Ｂと図３Ａから分かるように、ハウジングに結合された集光器
１２および吸収体導管２２と２４を支持するために配設された複数の適切に構成
された支持部３４または他の支持手段を含むことが好ましい。
【００２８】 また図３Ａ−３Ｃを次に参照すると、本発明の好適な実施形態によれば、吸収
体導管の各装置は第１の導管２２に結合された（図３Ｂ）１つの入口３６と、第
２の導管２４に結合された出口３８と、２つの導管の間を接続する（図３Ｃ）１
つの湾曲部分４０とを含む。また、アレイ３０の入口を画定する主流体入口導管
４２（図３Ａ）と、アレイ３０の出口を画定する流体出口導管４４（図３Ａ）と
が設けられる。かくして、主流体入口導管４２を介してアレイ３０に入る未加熱
の流体が、それが流体出口導管４４に到達し、その後使用のために放出されるま
で、直列にすべての導管装置を通して流れるように、吸収体導管装置が直列に接
続されていることが理解される。
体導管の各装置は第１の導管２２に結合された（図３Ｂ）１つの入口３６と、第
２の導管２４に結合された出口３８と、２つの導管の間を接続する（図３Ｃ）１
つの湾曲部分４０とを含む。また、アレイ３０の入口を画定する主流体入口導管
４２（図３Ａ）と、アレイ３０の出口を画定する流体出口導管４４（図３Ａ）と
が設けられる。かくして、主流体入口導管４２を介してアレイ３０に入る未加熱
の流体が、それが流体出口導管４４に到達し、その後使用のために放出されるま
で、直列にすべての導管装置を通して流れるように、吸収体導管装置が直列に接
続されていることが理解される。
【００２９】 次に図４Ａと図４Ｂを簡単に参照すると、一般的に５０で参照される、本発明
の代替実施形態により構成されるソーラコレクタアレイが設けられる。アレイ５
０は、導管装置がアレイ３０のように直列でなく、並列に接続されるという事実
を除いて一般的にアレイ３０と同様である。したがって、アレイ３０とアレイ５
０との間の差について以外、ここではアレイ５０について特に説明しない。アレ
イ３０に相手部材を有するアレイ５０の部分は同一の参照番号によって図４Ａと
図４Ｂに示され、また本実施形態の理解に必要と思われること以外、ここでは特
に説明しない。
の代替実施形態により構成されるソーラコレクタアレイが設けられる。アレイ５
０は、導管装置がアレイ３０のように直列でなく、並列に接続されるという事実
を除いて一般的にアレイ３０と同様である。したがって、アレイ３０とアレイ５
０との間の差について以外、ここではアレイ５０について特に説明しない。アレ
イ３０に相手部材を有するアレイ５０の部分は同一の参照番号によって図４Ａと
図４Ｂに示され、また本実施形態の理解に必要と思われること以外、ここでは特
に説明しない。
【００３０】 また、次に図５Ａと図５Ｂを参照すると、主流体入口導管５２（図５Ｂ）と主
流体出口導管５４（図５Ｂ）が設けられる。主流体入口導管５２は、すべての第
１の導管２２の入口３６と並列に接続されたマニホールドとして機能し、また主
出口流体導管５４もまたマニホールドとして機能し、すべての第２の導管２４の
出口３８と並列に接続される。このように、主流体入口導管５２を介してアレイ
５０に入る未加熱の流体が実質的に同時にすべての第１の導管２２を通して流れ
、また主出口流体導管５４からの引き続く放出のために、第２の導管２４を介し
て前記主出口流体導管に戻るように、吸収体導管装置は並列に配設されることが
理解される。
流体出口導管５４（図５Ｂ）が設けられる。主流体入口導管５２は、すべての第
１の導管２２の入口３６と並列に接続されたマニホールドとして機能し、また主
出口流体導管５４もまたマニホールドとして機能し、すべての第２の導管２４の
出口３８と並列に接続される。このように、主流体入口導管５２を介してアレイ
５０に入る未加熱の流体が実質的に同時にすべての第１の導管２２を通して流れ
、また主出口流体導管５４からの引き続く放出のために、第２の導管２４を介し
て前記主出口流体導管に戻るように、吸収体導管装置は並列に配設されることが
理解される。
【００３１】 次に再び図２Ｂと図４Ｂを参照すると、本発明の好適な実施形態によれば、ハ
ウジング３２は、太陽エネルギ高透過ガラスから典型的に形成される太陽エネル
ギ透過パネル３２’を含む。この利点は、前記透過パネルによって対流熱損失が
低減され、またダストと他の形態の光学汚染がソーラコレクタユニット１０の上
に蓄積することも防止され、これによって整備が低減されることである。
ウジング３２は、太陽エネルギ高透過ガラスから典型的に形成される太陽エネル
ギ透過パネル３２’を含む。この利点は、前記透過パネルによって対流熱損失が
低減され、またダストと他の形態の光学汚染がソーラコレクタユニット１０の上
に蓄積することも防止され、これによって整備が低減されることである。
【００３２】 本発明の好適な実施形態によれば、パネル３２’は、本出願人によって製造さ
れるような耐久性の太陽光非反射コーティングを備えている。
れるような耐久性の太陽光非反射コーティングを備えている。
【００３３】 好ましくは、ハウジング内部の所定の雰囲気の供給を促進するように、パネル
３２’はハウジング３２の残部に対してシールされ、このハウジングは真空にす
ることが可能であるか、あるいは代わりに、例えばアルゴン、二酸化炭素、窒素
、またはクリプトンのような不活性ガスまたは他のガスで充填して、実質的に対
流および熱伝導損失を減らしつつ、光学素子上の凝縮液の蓄積を防止するように
することが可能である。
３２’はハウジング３２の残部に対してシールされ、このハウジングは真空にす
ることが可能であるか、あるいは代わりに、例えばアルゴン、二酸化炭素、窒素
、またはクリプトンのような不活性ガスまたは他のガスで充填して、実質的に対
流および熱伝導損失を減らしつつ、光学素子上の凝縮液の蓄積を防止するように
することが可能である。
【００３４】 次に図６Ａと図６Ｂを参照すると、単一の封止されたハウジング内にソーラコ
レクタアレイ全体を収容するよりむしろ、各ソーラコレクタユニット１２を管状
ハウジング６２内に個別に収容することが可能である。ハウジング６２はまた、
好ましくは太陽エネルギ高透過ガラスから形成され、閉端６４と、適切に形成さ
れたシールキャップ６８によって好ましくは封止される開端６６とを有する。上
述のハウジング３２とパネル３２’に関して、管状ハウジング６２の内部は真空
にするか、あるいは好適なガスで充填し得ることが理解されるであろう。ユニッ
ト１２の動作温度のあり得る大きな変動のため、吸収体２０の湾曲部分４０とハ
ウジング６２の閉端６４との間にスペース「Ｓ」が残され、これによって、吸収
体導管２２と２４の熱膨張から生じる損傷が防止されることが理解されるであろ
う。
レクタアレイ全体を収容するよりむしろ、各ソーラコレクタユニット１２を管状
ハウジング６２内に個別に収容することが可能である。ハウジング６２はまた、
好ましくは太陽エネルギ高透過ガラスから形成され、閉端６４と、適切に形成さ
れたシールキャップ６８によって好ましくは封止される開端６６とを有する。上
述のハウジング３２とパネル３２’に関して、管状ハウジング６２の内部は真空
にするか、あるいは好適なガスで充填し得ることが理解されるであろう。ユニッ
ト１２の動作温度のあり得る大きな変動のため、吸収体２０の湾曲部分４０とハ
ウジング６２の閉端６４との間にスペース「Ｓ」が残され、これによって、吸収
体導管２２と２４の熱膨張から生じる損傷が防止されることが理解されるであろ
う。
【００３５】 図１Ａ−４Ｂ、図６Ａと図６Ｂを次に再び参照すると、集光器１２の内側に面
する反射面２６の上には、実例によれば銀ベースであり得る太陽エネルギ反射コ
ーティングが設けられていることが好ましい。適切なコーティングは約９７％の
高さの反射率係数φを有することが好ましい。
する反射面２６の上には、実例によれば銀ベースであり得る太陽エネルギ反射コ
ーティングが設けられていることが好ましい。適切なコーティングは約９７％の
高さの反射率係数φを有することが好ましい。
【００３６】 好ましくは、導管長さ２２と２４に、高い太陽熱吸収率と低い放射率とを有す
る追加のコーティングが設けられる。実例のみによれば、このコーティングは、
動作温度Ｔ＝２００℃で吸収率係数α≒９７と放射率係数ε≒０．０４を有する
サーメットスパッタリングに基づくコーティングであり得る。
る追加のコーティングが設けられる。実例のみによれば、このコーティングは、
動作温度Ｔ＝２００℃で吸収率係数α≒９７と放射率係数ε≒０．０４を有する
サーメットスパッタリングに基づくコーティングであり得る。
【００３７】 要素と材料の上記の組合せは最高４５０℃の温度で安定し、また最高４００℃
のシステム動作温度（「停滞」動作温度）を可能にする。この動作温度は、当業
者に既知の最高動作温度よりも実質的に高く、かくして一般的に非追尾型のソー
ラコレクタ、特にＣＰＣを使用するソーラコレクタ用の既知のシステムよりもは
るかに効率的なシステムを提供する。
のシステム動作温度（「停滞」動作温度）を可能にする。この動作温度は、当業
者に既知の最高動作温度よりも実質的に高く、かくして一般的に非追尾型のソー
ラコレクタ、特にＣＰＣを使用するソーラコレクタ用の既知のシステムよりもは
るかに効率的なシステムを提供する。
【００３８】 次に図８を参照すると、一般的に２１０で参照されるソーラコレクタユニット
が断面図で示され、このユニットは多くの点で図１Ａと図１Ｂのユニット１０と
同様であり、また図１Ａと図１Ｂと関連して本出願に示し、また説明した相手部
材を有するすべての部分と要素は、同様の参照番号によって先頭に「２」を追加
して示されている。ここに示したユニット２１０とユニット１０（図１Ａと図１
Ｂ）との間の主な差は、互いに並列であるが、所定の横方向の間隔「Ｓ」によっ
て離間された１対の導管２２２と２２４によって、受光体構造２２０が形成され
ることである。この装置は本発明によるソーラコレクタ製造のより簡単な方法を
促進し、他方、本実施形態のＣＰＣ２１２は、さもなければ導管２２２と２２４
の間に形成されるギャップを通して生じるであろう太陽エネルギの損失を除去す
るように配置される。
が断面図で示され、このユニットは多くの点で図１Ａと図１Ｂのユニット１０と
同様であり、また図１Ａと図１Ｂと関連して本出願に示し、また説明した相手部
材を有するすべての部分と要素は、同様の参照番号によって先頭に「２」を追加
して示されている。ここに示したユニット２１０とユニット１０（図１Ａと図１
Ｂ）との間の主な差は、互いに並列であるが、所定の横方向の間隔「Ｓ」によっ
て離間された１対の導管２２２と２２４によって、受光体構造２２０が形成され
ることである。この装置は本発明によるソーラコレクタ製造のより簡単な方法を
促進し、他方、本実施形態のＣＰＣ２１２は、さもなければ導管２２２と２２４
の間に形成されるギャップを通して生じるであろう太陽エネルギの損失を除去す
るように配置される。
【００３９】 したがって、ＣＰＣ２１２は、一般的にＣＰＣ１２（図１Ａと図１Ｂ）の構造
と同様の分割された一般的にオメガ形状の断面構造を備えるが、ＣＰＣ２１２の
並んだ部分２１４は一般的に２１７で参照される頂部領域に終端し、この頂部領
域は典型的に三角形の構造を有し、それ自体頂部２１８に終端する。頂部部分２
１７は導管２２２と２２４の間に延在し、これによって面２２８と交差し、また
それを通して実質的に延在することが指摘される。アペックス２１８の高さはア
クセプタンス角αおよびスペースＳの大きさの関数であり、また導管２２２と２
２４の間を通過するすべての光エネルギが頂部部分２１７の反射面２１７ａまた
は２１７ｂの１つによって遮断され、導管２２２または２２４の上に直接反射さ
れ、これによって実質的に空隙損失を防止するように配設される。
と同様の分割された一般的にオメガ形状の断面構造を備えるが、ＣＰＣ２１２の
並んだ部分２１４は一般的に２１７で参照される頂部領域に終端し、この頂部領
域は典型的に三角形の構造を有し、それ自体頂部２１８に終端する。頂部部分２
１７は導管２２２と２２４の間に延在し、これによって面２２８と交差し、また
それを通して実質的に延在することが指摘される。アペックス２１８の高さはア
クセプタンス角αおよびスペースＳの大きさの関数であり、また導管２２２と２
２４の間を通過するすべての光エネルギが頂部部分２１７の反射面２１７ａまた
は２１７ｂの１つによって遮断され、導管２２２または２２４の上に直接反射さ
れ、これによって実質的に空隙損失を防止するように配設される。
【００４０】 さらに、図６Ａと図６Ｂの実施形態のように、コレクタユニット２１２は別個
の管状ハウジング６２内に収容可能である一方、これは必ずしも必要でなく、ま
た限定的でない実例のみによって示される。
の管状ハウジング６２内に収容可能である一方、これは必ずしも必要でなく、ま
た限定的でない実例のみによって示される。
【００４１】 本発明の範囲が上に図示しかつ説明したものによって限定されないことは、当
業者によって理解されるであろう。むしろ、本発明の範囲は以下に続く特許請求
の範囲によってのみ制限される。
業者によって理解されるであろう。むしろ、本発明の範囲は以下に続く特許請求
の範囲によってのみ制限される。
【図１Ａ】 本発明の好適な実施形態により構成された改良ソーラコレクタ
ユニットの部分図である。
ユニットの部分図である。
【図１Ｂ】 図１Ａの収集ユニットの拡大端面図である。
【図２Ａ】 本発明の好適な実施形態により構成かつ操作されるソーラコレ
クタの連続配列の平面図である。
クタの連続配列の平面図である。
【図２Ｂ】 図２ＡのラインＢ−Ｂに沿って見た断面図である。
【図３】 図３（Ａ）は、ハウジング内に位置決めされた図２Ａと図２Ｂの
導管配列の概略図であり、図３（Ｂ）は、図３Ａの矢印Ｂによって示した吸収体
導管装置の入口と出口のそれぞれの拡大詳細図であり、図３（Ｃ）は、図３Ａの
矢印Ｃによって示した吸収体導管装置の湾曲部分の拡大詳細図である。
導管配列の概略図であり、図３（Ｂ）は、図３Ａの矢印Ｂによって示した吸収体
導管装置の入口と出口のそれぞれの拡大詳細図であり、図３（Ｃ）は、図３Ａの
矢印Ｃによって示した吸収体導管装置の湾曲部分の拡大詳細図である。
【図４】 図４（Ａ）は、本発明の好適な実施形態により構成かつ操作され
るソーラコレクタ平行配列の平面図であり、図４（Ｂ）は、図４ＡのラインＢ−
Ｂに沿って見た断面図である。
るソーラコレクタ平行配列の平面図であり、図４（Ｂ）は、図４ＡのラインＢ−
Ｂに沿って見た断面図である。
【図５Ａ】 図４Ａの矢印５によって示した吸収体導管装置の入口と出口の
それぞれの拡大詳細図である。
それぞれの拡大詳細図である。
【図５Ｂ】 図５ＡのラインＢ−Ｂに沿って見た詳細断面図である。
【図６Ａ】 本発明のさらなる実施形態による図１Ａと図１Ｂのソーラコレ
クタユニットであるが、管状のガラスハウジングを有する概略側面図である。
クタユニットであるが、管状のガラスハウジングを有する概略側面図である。
【図６Ｂ】 図６ＡのコレクタユニットのラインＢ−Ｂに沿って見た拡大断
面図である。
面図である。
【図７Ａ】 本発明の代替実施形態による３つの吸収体導管を有する改良ソ
ーラコレクタユニットの部分図である。
ーラコレクタユニットの部分図である。
【図７Ｂ】 図７Ａのコレクタユニットの拡大端面図である。
【図８】 図６Ｂに例示した断面図と一般的に同様のコレクタユニットの断
面図であるが、集光器は、本発明のさらなる実施形態により分割したオメガ形状
の断面構造を有する。
面図であるが、集光器は、本発明のさらなる実施形態により分割したオメガ形状
の断面構造を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ (71)出願人 Ｐ．Ｏ．Ｂｏｘ 811 Ｂｅｉｔ Ｓｈｅ ｍｅｓｈ 99000 ＩＳＲＡＥＬ
Claims (17)
- 【請求項１】 ソーラコレクタユニットであって、 ２つの並んだ一体部分から成るトラフ形状の複合放物面集光器であって、前記
各部分が複合放物面断面形状を有し、該断面形状が自由縁部から内側方向に延在
して、前記トラフ形状の集光器の長手方向に沿って延在する共通の隆起部分に終
端し、また前記集光器が一般的にオメガ形状の断面形状を有し、前記集光器が焦
点領域を前記隆起部分に平行に画定する、トラフ形状の複合放物面集光器と、 前記焦点領域の前記集光器の長手方向に沿って延在し、これによって、前記集
光器により前記焦点領域に集束される太陽エネルギを受光し、また加熱される流
体の流通を搬送するための導管を平行に連結する装置を有する細長い受光体構造
と、を含み、 前記集光器の前記隆起部分が、前記少なくとも１対の導管に共通の接平面と交
差し、これによって前記隆起部分の空隔損失を実質的に防止する、ソーラコレク
タユニット。 - 【請求項２】 前記集光器と受光体構造とがハウジング内に配置され、該ハ
ウジングの少なくとも一部分が太陽エネルギを透過する、請求項１に記載のソー
ラコレクタユニット。 - 【請求項３】 前記太陽エネルギ透過部分の上に設けられた非反射性のコー
ティングを含む、請求項２に記載のソーラコレクタユニット。 - 【請求項４】 前記ハウジングが単一の集光器と管とを収容するために細長
の太陽エネルギ透過管を含む、請求項２に記載のソーラコレクタ。 - 【請求項５】 前記ハウジングが複数の集光器と受光体構造とを保持するた
めの一般的に浅いプリズム形状のハウジングを含む、請求項２に記載のソーラコ
レクタ。 - 【請求項６】 前記ハウジングがシールされたハウジングである、請求項２
に記載のソーラコレクタユニット。 - 【請求項７】 前記ハウジングの内部が真空にされる、請求項６に記載のソ
ーラコレクタユニット。 - 【請求項８】 前記ハウジングの内部が所定のガスで充填される、請求項６
に記載のソーラコレクタユニット。 - 【請求項９】 前記集光器が内側に面する反射面を有し、また前記ソーラコ
レクタユニットが、高い太陽熱エネルギ反射を有する前記内側に面する反射面上
に形成された第１のコーティングおよび高い太陽熱吸収率と低い放射率とを有す
る前記導管上に形成された第２のコーティングの内の少なくとも１つの所定のコ
ーティングを含む、請求項１に記載のソーラコレクタユニット。 - 【請求項１０】 前記反射コーティングが反射率係数φ≒９７％を有する、
請求項９に記載のソーラコレクタユニット。 - 【請求項１１】 前記高い太陽熱吸収率と低い放射率のコーティングが吸収
率係数α≒９７と、動作温度Ｔ＝２００℃において放射率係数ε≒０．０４とを
有する、請求項９に記載のソーラコレクタユニット。 - 【請求項１２】 前記第１と第２のコーティングが約４５０℃までの動作温
度で安定する、請求項９に記載のソーラコレクタユニット。 - 【請求項１３】 前記受光体構造が少なくとも２つの導管を含む、請求項１
に記載のソーラコレクタユニット。 - 【請求項１４】 前記導管装置が少なくとも第１と第２と第３の導管を含み
、前記第１と第２の導管が、それらに共通の第１の接平面を画定し、該接平面が
前記隆起部によって分断され、また前記第１と第２と第３の導管が第２の接平面
を画定し、これによって前記導管の間の空隔損失を防止する、請求項１３に記載
のソーラコレクタ。 - 【請求項１５】 ソーラコレクタであって、 前記複数の集光器と、対応する前記複数の受光体導管装置とを有するように同
一平面に並んだ装置に配設された、請求項１に記載の複数の細長いソーラコレク
タユニットと、 前記同一平面に並んだ装置に、前記複数の細長いソーラコレクタユニットを支
持するための支持部と、 加熱される流体を前記複数の導管装置に収容するための主流体入口導管と、 前記複数の導管装置内で加熱された流体の前記複数の導管装置からの放出を促
進するための主流体出口導管と、 を含むソーラコレクタ。 - 【請求項１６】 前記各導管装置が少なくとも１つの入口と少なくとも１つ
の出口とを有し、また前記導管装置が平行に配設され、 前記主流体入口導管が、前記各導管装置の前記入口に接続される流体供給マニ
ホールドであり、また前記主流体出口導管が、前記各導管装置の前記出口に接続
される加熱流体放出マニホールドである、請求項１５に記載のソーラコレクタ。 - 【請求項１７】 アレイ入口とアレイ出口とを有するように、前記各導管装
置が入口と出口とを有し、また前記複数の導管装置が、直列に接続された前記導
管装置のアレイを画定し、 前記主流体入口導管が前記アレイ入口に接続され、また前記主流体出口導管が
前記アレイ出口に接続される、請求項１５に記載のソーラコレクタ。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IL12483098A IL124830A0 (en) | 1998-06-09 | 1998-06-09 | Solar collector |
| IL124830 | 1998-06-09 | ||
| PCT/IL1999/000306 WO1999064795A2 (en) | 1998-06-09 | 1999-06-08 | Solar collector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002517707A true JP2002517707A (ja) | 2002-06-18 |
Family
ID=11071601
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000553758A Pending JP2002517707A (ja) | 1998-06-09 | 1999-06-08 | ソーラコレクタ |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2002517707A (ja) |
| AU (1) | AU4162599A (ja) |
| IL (1) | IL124830A0 (ja) |
| WO (1) | WO1999064795A2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| WO2018186247A1 (ja) | 2017-04-03 | 2018-10-11 | 矢崎エナジーシステム株式会社 | 太陽光利用装置及び太陽光利用システム |
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|---|---|---|---|---|
| CN101839563B (zh) * | 2004-02-17 | 2013-07-17 | 阿雷瓦太阳能有限公司 | 多管式太阳能收集器结构 |
| CN100580336C (zh) * | 2004-02-17 | 2010-01-13 | 索拉尔热力及电力有限公司 | 多管式太阳能收集器结构 |
| US9022020B2 (en) | 2007-08-27 | 2015-05-05 | Areva Solar, Inc. | Linear Fresnel solar arrays and drives therefor |
| US20090056703A1 (en) | 2007-08-27 | 2009-03-05 | Ausra, Inc. | Linear fresnel solar arrays and components therefor |
| EP2053321A1 (de) * | 2007-10-22 | 2009-04-29 | Karl Wohllaib | Kollektoranordnung |
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