JP2008524549A - Radiation collector - Google Patents

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Abstract

この発明は、第１の水平ウェブ（１１）、第２の水平ウェブ（１２）および第３の水平ウェブ（１３）を有し、垂直ウェブ（１５）によって相互に接続することができる、熱可塑性樹脂材料によって形成されている複層ウェブパネル（１０）を少なくとも有してなる輻射線コレクターに関する。第１の水平ウェブ（１１）は透過性であって、第１の水平ウェブ（１１）と第３の水平ウェブ（１３）との間に配置される第２の水平ウェブ（１２）は孔が設けられており、輻射線を吸収する。この発明は、輻射線コレクターを製造する方法にも関する。  The invention comprises a thermoplastic having a first horizontal web (11), a second horizontal web (12) and a third horizontal web (13), which can be interconnected by a vertical web (15) The present invention relates to a radiation collector having at least a multilayer web panel (10) formed of a resin material. The first horizontal web (11) is permeable and the second horizontal web (12) arranged between the first horizontal web (11) and the third horizontal web (13) is perforated. It is provided and absorbs radiation. The invention also relates to a method of manufacturing a radiation collector.

Description

この発明は、熱可塑性樹脂材料によって形成されている太陽光−操作型輻射線コレクター（solar-operated radiation collector）およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a solar-operated radiation collector formed of a thermoplastic resin material and a method for manufacturing the same.

空気コレクター（air collectors）は、またはソーラー・エア・ヒーター（solar air heaters）とも称されるが、集中化されない（または集光されない（non-concentrated))太陽輻射エネルギー（solar radiation energy）を吸収して、空気またはその他の気体を含んでなる熱媒体へ部分的に移すことを用いる輻射線熱交換器である。この型の輻射線コレクターまたはソーラーコレクターは、例えば低温範囲において用いられる。   Air collectors, also known as solar air heaters, absorb solar radiation energy that is not centralized (or non-concentrated). A radiant heat exchanger that uses partial transfer to a heat medium comprising air or other gas. This type of radiation collector or solar collector is used, for example, in the low temperature range.

今日において、太陽輻射線（solar radiation）のためのホット・エア・コレクター（hot air collector）は、主としてアルミニウムまたはその他の金属材料のアブソーバー（absorber）を用いて形成されている。その理由は、金属の良好な熱伝導率を利用するためである。空気からフラットな表面への熱の伝導は良好ではないので、ホット・エア・コレクター内の太陽熱（solar heat）を（例えば、アブソーバーの背面側のフィンなどの）大きな表面積に分配する必要がある。   Today, hot air collectors for solar radiation are formed primarily using absorbers of aluminum or other metallic materials. The reason is to use the good thermal conductivity of the metal. Since heat transfer from air to a flat surface is not good, it is necessary to distribute the solar heat in the hot air collector to a large surface area (eg, fins on the back side of the absorber).

界面吸収型（interface suction-type）抽出および孔あきアブソーバー（perforated absorber）を有するホット・エア・コレクターには、基本的に異なるコンセプトが採用されている。そのようなコレクターの構造は、例えばドイツ国特許出願公開ＤＥ１９ ８２０ １５６ Ａ、同第ＤＥ２ ９４３ １５９ Ａおよび欧州特許出願公開ＥＰ５５３ ８９３ Ａに開示されている。   A fundamentally different concept has been adopted for hot air collectors with interface suction-type extraction and perforated absorber. The structure of such a collector is disclosed, for example, in German patent application publication DE 19 820 156 A, DE 2 943 159 A and European patent application publication EP 553 893 A.

界面吸収型抽出および多数の孔（perforations）を有するアブソーバーは、背面のフローを伴うアブソーバーと比べて、２種類の利点を有する。その１つは、孔によってアブソーバーから空気への熱伝達の著しい向上が得られるということである。もう１つは、吸収作用のためにコレクター内の対流が抑制され、その結果として、アブソーバーからガラス(glazing）への熱損失が大幅に低下して、高い効率を達成するために良好に冷却されたアブソーバーが必ずしも必要とはされない（即ち、アブソーバーから空気への高い熱伝達係数を有する）ということである。界面吸収型抽出を含むアブソーバーを用いると、アブソーバー内の熱伝導（thermal conduction）はコレクターの効率に関してより小さな役割を果たすことになる。従って、極めて薄型のアブソーバーまたは低い熱伝導率を有するアブソーバーを使用することができる。   An absorber with interfacial extraction and multiple perforations has two advantages over an absorber with back flow. One is that the holes provide a significant improvement in heat transfer from the absorber to the air. Second, the convection in the collector is suppressed due to absorption, resulting in significantly reduced heat loss from the absorber to the glazing, which is well cooled to achieve high efficiency. This means that an absorber is not necessarily required (ie it has a high heat transfer coefficient from the absorber to the air). With an absorber that includes interfacial absorption extraction, thermal conduction within the absorber will play a smaller role with respect to collector efficiency. Therefore, very thin absorbers or absorbers with low thermal conductivity can be used.

従来技術から知られているエア・コレクター型の問題点は、それらが金属製であることによって、アブソーバー、フレームおよびカバーリングの重量が比較的（またはかなり）大きいということである。   The problem with the air collector type known from the prior art is that the weight of the absorber, the frame and the cover ring is relatively (or quite) heavy because they are made of metal.

本発明の目的は、比較的容易に、即ち、技術的に必要なコストを低減して、製造することができる熱可塑性樹脂材料製の輻射線コレクターを提供すること、ならびにそのような輻射線コレクターを製造する方法を提供することである。   The object of the present invention is to provide a radiation collector made of a thermoplastic material that can be produced relatively easily, i.e. at reduced technically necessary costs, as well as such a radiation collector. It is to provide a method of manufacturing.

本発明は、垂直ウェブによって相互に接続される第１の水平ウェブ、第２の水平ウェブおよび第３の水平ウェブを有する、熱可塑性樹脂材料によって形成された複層ウェブパネルを少なくとも有してなる輻射線コレクターであって、第１の水平ウェブは透過性を有しており、第１の水平ウェブと第３の水平ウェブとの間に配置される第２の水平ウェブには孔が設けられており、該第２の水平ウェブは輻射線を吸収する輻射線コレクターを提供する。   The present invention comprises at least a multi-layer web panel formed of a thermoplastic material having a first horizontal web, a second horizontal web and a third horizontal web interconnected by a vertical web. A radiation collector, wherein the first horizontal web is transparent, and the second horizontal web disposed between the first horizontal web and the third horizontal web is provided with holes. And the second horizontal web provides a radiation collector that absorbs radiation.

輻射線コレクターは好ましくは、隣接して配される少なくとも２つの重ねられたチャンバーの列を、水平ウェブ（horizontal web）および垂直ウェブ（vertical web）が形成し、該チャンバーは互いに隔離されており、その中を熱媒気体、特に空気が流れることができることを特徴とする。   The radiation collector is preferably formed of a horizontal web and a vertical web forming at least two overlapping chamber rows arranged adjacent to each other, the chambers being isolated from each other; It is characterized in that a heat transfer gas, particularly air, can flow therethrough.

好ましい形態において、重ねられたチャンバーは複数の孔によって互いに連絡されている。   In a preferred form, the stacked chambers are in communication with each other by a plurality of holes.

特に好ましい輻射線コレクターは、端部においてチャンバーが閉じられており、ならびに、第２の水平ウェブの上側に位置するチャンバーは熱媒気体のための少なくとも１つの入口部を有しており、および、第２の水平ウェブの下側に位置するチャンバーは加熱された熱媒気体のための少なくとも１つの出口部を有することを特徴とする。   Particularly preferred radiation collectors have a chamber closed at the end, and the chamber located above the second horizontal web has at least one inlet for the heat transfer gas, and The chamber located under the second horizontal web is characterized in that it has at least one outlet for the heated heat transfer gas.

更に好ましい態様例の輻射線コレクターは、チャンバーが場合によって循環回路に配置されるファンに接続されていること、および、特にチャンバーの出口部の下流側に熱交換器が接続されていることを特徴とする。   In a further preferred embodiment, the radiation collector is characterized in that the chamber is connected to a fan, optionally arranged in a circulation circuit, and in particular a heat exchanger is connected downstream of the outlet of the chamber. And

チャンバーは、０．２５〜３６００ｍｍ２の断面積を有することが好ましい。 Chamber preferably has the cross-sectional area of 0.25~3600mm 2.

押出法によって製造される複層ウェブパネルについて、水平ウェブを単にストラップス（straps）と称し、垂直ウェブを単にウェブズ（webs）と称することもある。この発明は、この発明の輻射線コレクターを製造する方法をも提供する。その方法は、第１の工程において、垂直ウェブによって相互に接続される少なくとも第１の水平ウェブ、第２の水平ウェブおよび第３の水平ウェブを有する複層ウェブパネルを、透過性熱可塑性樹脂材料と輻射線吸収性樹脂材料との共押出成形法（co-extruding）によって形成し、該第２の水平ウェブは輻射線吸収性樹脂材料を含んでなること、ならびに、第２の工程において、第１の水平ウェブを通して第２の水平ウェブにレーザービームをあて、該レーザービームによって第２の水平ウェブに複数の孔を設け、第２の水平ウェブは複数の孔を有することを特徴とする方法である。   For a multi-layer web panel produced by an extrusion process, the horizontal web is sometimes simply referred to as straps and the vertical web is simply referred to as webs. The present invention also provides a method of manufacturing the radiation collector of the present invention. In the first step, a multi-layer web panel having at least a first horizontal web, a second horizontal web and a third horizontal web interconnected by vertical webs in a first step, a permeable thermoplastic resin material. And the radiation absorbing resin material are co-extruded, and the second horizontal web comprises the radiation absorbing resin material, and in the second step, A method of applying a laser beam to a second horizontal web through one horizontal web and providing a plurality of holes in the second horizontal web by the laser beam, wherein the second horizontal web has a plurality of holes. is there.

新しい輻射線コレクターは、例えば複層ウェブパネルを有している。複層ウェブパネルは、従来技術からも知られている。用いることが好ましい複層ウェブパネルは、少なくとも３つの水平ウェブを有して構成され、それらは互いに平行であることが好ましい。水平ウェブは垂直ウェブによって相互に連絡されており、垂直ウェブは水平ウェブに対して垂直方向に配置されていることが好ましい。複数の垂直ウェブは互いに平行に配されていることが好ましい。このようにして、互いに隣接して配置される平行六面体（または直方体）形状のチャンバー（parallelepiped-shaped chambers）の少なくとも２つの重ねられた層が形成される。放射コレクターを操作する間、その中（複層ウェブパネルの中）を空気またはその他の気体が流される。水平ウェブおよび垂直ウェブは同じ厚さまたは異なる厚さを有することができ、０．２〜２ｍｍの厚さを有することが好ましい。例えば、レーザーパーフォレーションの場合には、パーフォレーションを設ける領域において、第２の水平ウェブは０．２〜０．５ｍｍの厚みを有するように構成されていることが好ましい。垂直ウェブの高さは３〜５０ｍｍである。垂直ウェブの高さはチャンバーの高さを規定する。それらは同じ高さを有してもよいし、または異なる高さを有してもよい。側方に入射する太陽輻射線によるイントリンシック・シャドー（intrinsic shadow）作用を最小とするために、垂直ウェブはウェブパネルの縁部領域においてよりもウェブパネルの中央部分へ向かってより短くなっていることが好ましい。   New radiation collectors have, for example, multilayer web panels. Multi-layer web panels are also known from the prior art. The multi-layer web panel preferably used is constructed with at least three horizontal webs, which are preferably parallel to one another. The horizontal webs are preferably interconnected by vertical webs, which are preferably arranged perpendicular to the horizontal web. The plurality of vertical webs are preferably arranged in parallel to each other. In this way, at least two superimposed layers of parallelepiped-shaped chambers arranged adjacent to each other are formed. While operating the radiation collector, air or other gas is flowed through it (in the multilayer web panel). The horizontal web and the vertical web can have the same thickness or different thicknesses, and preferably have a thickness of 0.2-2 mm. For example, in the case of laser perforation, the second horizontal web is preferably configured to have a thickness of 0.2 to 0.5 mm in the region where the perforation is provided. The height of the vertical web is 3-50 mm. The height of the vertical web defines the height of the chamber. They may have the same height or different heights. In order to minimize the intrinsic shadow effect of laterally incident solar radiation, the vertical web is shorter towards the central part of the web panel than in the edge area of the web panel It is preferable.

輻射線コレクターの吸収層における孔の直径は、０．１〜１．２ｍｍであることが好ましく、０．２〜０．５ｍｍであることが特に好ましい。   The diameter of the hole in the absorption layer of the radiation collector is preferably from 0.1 to 1.2 mm, particularly preferably from 0.2 to 0.5 mm.

第１の水平ウェブは、吸収すべき輻射線に対して透過性（transparent）を有している。４００〜１３００ｎｍの波長範囲における透過度は少なくとも６０％であることが好ましい。輻射線コレクターの操作の間、透過性の水平ウェブは、太陽の方を向くように調整されている。太陽光線は第１の水平ウェブを通過して、アブソーバー表面を形成している第２の水平ウェブに達する。   The first horizontal web is transparent to the radiation to be absorbed. The transmittance in the wavelength range of 400 to 1300 nm is preferably at least 60%. During operation of the radiation collector, the transparent horizontal web is adjusted to face the sun. Sun rays pass through the first horizontal web and reach the second horizontal web forming the absorber surface.

第１の水平ウェブと第３の水平ウェブとの間に配置されている第２の水平ウェブは輻射線を吸収する。第２の水平ウェブは、特に４００〜２５００ｎｍの波長範囲において、少なくとも８０％の吸収能力（absorption capacity）を有する。比較的高い吸収能力を有する第２の水平ウェブは、輻射線コレクターの操作の間に、できるだけ多くの太陽光線を吸収できることが必要とされる。この目的で、第２の水平ウェブは、例えば、黒色の化合物によって被覆されたり、および／または着色されたりしている。第２の水平ウェブを黒色に着色することは、黒色の着色剤をインプリント（imprint）したり、黒色クロムもしくは黒色アルミニウムにより被覆したり、または好適な着色剤、好ましくはカーボンブラックを用いて熱可塑性樹脂組成物を直接着色したりすること等によって行うことができる。本明細書において、第２の水平ウェブをアブソーバー表面とも称する。   A second horizontal web disposed between the first horizontal web and the third horizontal web absorbs radiation. The second horizontal web has an absorption capacity of at least 80%, especially in the wavelength range of 400-2500 nm. A second horizontal web having a relatively high absorption capacity is required to be able to absorb as much sunlight as possible during operation of the radiation collector. For this purpose, the second horizontal web is, for example, coated and / or colored with a black compound. Coloring the second horizontal web to black can be accomplished by imprinting a black colorant, coating with black chrome or black aluminum, or heating with a suitable colorant, preferably carbon black. It can be performed by directly coloring the plastic resin composition. In this specification, the second horizontal web is also referred to as an absorber surface.

第２の水平ウェブの可視光線範囲における２０％までの部分的透過性は、赤外波長範囲における高い反射能力を有するまたは有さない化合物によって達成されてもよいし、または、例えばそのような化合物と追加の層の形態で組み合わされて達成されてもよい。輻射線コレクターは、例えば建造物筐体において、部分的に透過性のガラスユニットとして用いることにも好適である。   Partial transmission up to 20% in the visible light range of the second horizontal web may be achieved by compounds with or without high reflectivity in the infrared wavelength range, or such compounds, for example. And may be achieved in combination in the form of additional layers. The radiation collector is also suitable for use as a partially transmissive glass unit, for example in a building housing.

好ましい態様において、第２の水平ウェブは、操作の間に太陽の方を向いている面に選択的アブソーバー層（absorber layer）を有している。この点に関して、第２の水平ウェブは赤外線波長範囲における少なくとも７０％の反射能を有する１またはそれ以上の化合物によって被覆されていてよい。第２の水平ウェブが黒色に着色されていたり、および／または更に黒色の化合物による被覆を有していたりする場合、赤外線波長範囲における高い反射能を有する化合物は、可視光線に対して高い透過性を有するものであってよい。そのような化合物の例には、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）および酸化スズ（ＳｎＯ）などがある。赤外線波長範囲とは、８００ｎｍ以上の波長範囲を意味すると理解されている。   In a preferred embodiment, the second horizontal web has a selective absorber layer on the side facing the sun during operation. In this regard, the second horizontal web may be coated with one or more compounds having at least 70% reflectivity in the infrared wavelength range. When the second horizontal web is colored black and / or has a coating with a further black compound, a compound with high reflectivity in the infrared wavelength range is highly transparent to visible light It may have. Examples of such compounds include indium-tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO) and tin oxide (SnO). Infrared wavelength range is understood to mean a wavelength range of 800 nm or more.

第２の水平ウェブには孔が設けられている（またはパーフォレーションが施されている）。第２の水平ウェブの面積全体における孔が設けられた面積の割合は、特に３％以下、好ましくは１％以下、特に好ましくは０．１〜０．４％である。   The second horizontal web is perforated (or perforated). The ratio of the area in which the holes are provided in the entire area of the second horizontal web is particularly 3% or less, preferably 1% or less, and particularly preferably 0.1 to 0.4%.

第３の水平ウェブは、透過性であってもよいしまたは吸収性であってもよく、例えば着色されていてもよく、および／または被覆されていてもよい。このウェブ表面は、輻射線コレクターの操作の間、太陽から離れている（または離れた側にある）。   The third horizontal web may be permeable or absorbent, for example colored and / or coated. This web surface is away (or on the far side) from the sun during operation of the radiation collector.

更に、隣接して配されるチャンバーの更なる層が設けられていてもよい。そのためには、更なる水平ウェブが設けられて、その水平ウェブは垂直ウェブによって更に接続されていてよい。例えば、第３の水平ウェブの下側に、第４の水平ウェブを配置することもできる。このようにして、隣接して配される第３のチャンバーの層が形成される。この第３の層は、輻射線コレクターの操作の間、太陽から離れた側を向くように調整される。この第３の層のチャンバーは、絶縁チャンバー（insulating chamber）として作用する。   Furthermore, further layers of adjacent chambers may be provided. For this purpose, a further horizontal web can be provided, which can be further connected by a vertical web. For example, a fourth horizontal web can be arranged below the third horizontal web. In this way, a third chamber layer is formed adjacently. This third layer is adjusted to face away from the sun during operation of the radiation collector. This third layer chamber acts as an insulating chamber.

複層ウェブパネルは、特に互いに反対側に位置する２つの側面が開いている、即ち、水平ウェブおよび垂直ウェブに対して垂直な２つの表面には境界が設けられていない。このようにして、複層ウェブパネルのチャンバーの中を気体が流れることができる。   The multi-layer web panel is open on two sides, in particular opposite to each other, i.e. the two surfaces perpendicular to the horizontal web and the vertical web are not bounded. In this way, gas can flow through the chamber of the multilayer web panel.

互いに対向して位置する残りの２つの側面は、垂直ウェブによって終端されており、従って開いていない。複層ウェブパネルには、例えばＤＥ１０ ３０４ ５３６ＡおよびＷＯ２００４／０７０２８７に記載されているように、２つの開いていない側面に、さねはぎ継ぎ（tongue-and-groove）システムの連結手段が設けられていてもよい。   The remaining two sides located opposite each other are terminated by a vertical web and are therefore not open. Multi-layer web panels are provided with connecting means for a tongue-and-groove system on two non-open sides, as described for example in DE 10 304 536A and WO 2004/070287. May be.

第１の水平ウェブと第２の水平ウェブとの間の第１の層のチャンバーは、太陽の方を向くように調整されている。本明細書において、これらを吸収チャンバー（absorption chambers）とも称する。第２の水平ウェブと第３の水平ウェブとの間の第２の層のチャンバーは、太陽から離れた側を向くように調整されている。本明細書において、これらをコレクティング・チャンバー（collecting chambers）とも称する。輻射線コレクターの操作の間、２つの層のチャンバーには気体が充填されるかまたはそれらの中を気体が流通する。その気体は、空気であることが好ましい。更に、他の気体または種々の気体の混合物を用いることができる。そのような気体は、例えば空気と比べてより高い熱容量を有する気体、例えばアルゴンであってよい。太陽光にさらされる吸収チャンバーの中には、（例えば−１０℃〜−３０℃の範囲の温度を有する）低温の気体が導入される。気体は、吸収チャンバーから第２の水平ウェブの孔を通って、そのウェブの後方側に配されているコレクティング・チャンバーの中へ流される。気体は、孔を通過する際に加熱される。加熱された気体はコレクティング・チャンバーから流出する。   The chamber of the first layer between the first horizontal web and the second horizontal web is adjusted to face the sun. In the present specification, these are also referred to as absorption chambers. The chamber of the second layer between the second horizontal web and the third horizontal web is adjusted to face away from the sun. In the present specification, these are also referred to as collecting chambers. During operation of the radiation collector, the two-layer chambers are filled with gas or gas flows through them. The gas is preferably air. In addition, other gases or mixtures of various gases can be used. Such a gas may be, for example, a gas having a higher heat capacity compared to air, for example argon. A cold gas (for example having a temperature in the range of −10 ° C. to −30 ° C.) is introduced into the absorption chamber exposed to sunlight. The gas flows from the absorption chamber through the holes of the second horizontal web and into the collecting chamber which is arranged on the rear side of the web. The gas is heated as it passes through the hole. The heated gas flows out of the collecting chamber.

本発明の輻射線コレクターの複層ウェブパネルは、熱可塑性樹脂材料で形成されている。例えば第１の水平ウェブに用いられる好適な透過性熱可塑性樹脂材料の例には、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルクロリド、および熱可塑性ポリウレタン等がある。また、複層押出法によって製造される透過性熱可塑性樹脂材料ではない材料を、第２の水平ウェブ（アブソーバー表面）および／または第３の水平ウェブ（即ち、太陽とは反対側を向いている表面）に用いることもできる。そのような材料の例は、ポリブチレンテレフタレート、ポリスチレン、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）コポリマー、熱可塑性ポリウレタンまたはポリカーボネートとＡＢＳとのブレンド等である。   The multilayer web panel of the radiation collector of the present invention is formed of a thermoplastic resin material. Examples of suitable permeable thermoplastic materials used for the first horizontal web include, for example, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyethylene, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, and thermoplastic polyurethane. Also, a material that is not a permeable thermoplastic material produced by a multi-layer extrusion method is directed to the second horizontal web (absorber surface) and / or the third horizontal web (i.e., opposite to the sun). (Surface) can also be used. Examples of such materials are polybutylene terephthalate, polystyrene, acrylonitrile / butadiene / styrene (ABS) copolymers, thermoplastic polyurethanes or blends of polycarbonate and ABS.

押出によって複層ウェブパネルを製造することは、従来技術からよく知られている。   The production of multilayer web panels by extrusion is well known from the prior art.

本発明の方法によれば、第１の水平ウェブを通して第２の水平ウェブにレーザービームをあて、該レーザービームによって第２の水平ウェブに複数の孔を設けることができる。レーザービームの波長は８００〜１２００ｎｍの範囲であることが好ましい。例えば、レーザーとしては、ダイオードレーザーまたはＮｄ：Ｙａｇレーザーが好適である。従って、レーザービームの通過が第１の水平ウェブによって妨害されないように、第１の水平ウェブの透過性は十分に高いことが必要とされる。レーザービームは第２の水平ウェブによって最初に吸収される。レーザービームのエネルギーによって、第２の水平ウェブの材料は部分的に蒸発して、その結果として孔が形成される。レーザービームのエネルギーは、１０〜１００Ｗであることが好ましい。   According to the method of the present invention, a laser beam can be applied to the second horizontal web through the first horizontal web, and a plurality of holes can be formed in the second horizontal web by the laser beam. The wavelength of the laser beam is preferably in the range of 800 to 1200 nm. For example, a diode laser or an Nd: Yag laser is suitable as the laser. Therefore, the transparency of the first horizontal web is required to be sufficiently high so that the passage of the laser beam is not obstructed by the first horizontal web. The laser beam is first absorbed by the second horizontal web. Due to the energy of the laser beam, the material of the second horizontal web partially evaporates, resulting in the formation of holes. The energy of the laser beam is preferably 10 to 100W.

レーザーによって、第２の水平ウェブに多数の孔を形成することができる。孔の形成は、連続的にまたは逐次的に行うことができる。   Multiple holes can be formed in the second horizontal web by the laser. The formation of the holes can be performed continuously or sequentially.

レーザービームによる孔形成の間、第１の水平ウェブと第２の水平ウェブとの間のチャンバーの上側層は、複層ウェブパネルの開いている２つの側面の一方からの圧縮空気（compressed air）にさらされることが好ましい。それによって得られるチャンバー内の気体の流れによって、レーザー照射によって生じる気化生成物は排出され、従って、それらが複層ウェブパネルの壁部に留まることを防止することができる。   During hole formation by the laser beam, the upper layer of the chamber between the first horizontal web and the second horizontal web is compressed air from one of the two open sides of the multilayer web panel. It is preferable to be exposed to. Due to the resulting gas flow in the chamber, the vaporized products produced by the laser irradiation are discharged, thus preventing them from remaining on the walls of the multilayer web panel.

本発明の方法は、複層ウェブパネルを押出した直後に実施することができる。このことは、複層ウェブパネルの押出しと孔開けとを１つのワークステージで行うことができるということを意味している。そのためには、複層ウェブパネルが押出ノズルから離れると、第１の水平ウェブを通して第２の水平ウェブ上にレーザビームが直接的にあたるように、例えば、レーザビームの列を押出ノズルの後方に配置することができる。   The method of the present invention can be carried out immediately after extruding the multilayer web panel. This means that the extrusion and perforation of the multilayer web panel can be carried out in one work stage. For this purpose, for example, an array of laser beams is arranged behind the extrusion nozzle so that when the multilayer web panel leaves the extrusion nozzle, the laser beam strikes the second horizontal web directly through the first horizontal web. can do.

以下、添付図面を参照して、本発明の方法の方法について図解的に説明する。   The method of the present invention will be described schematically below with reference to the accompanying drawings.

実施例
図１は、第１の水平ウェブ１１、第２の水平ウェブ１２および第３の水平ウェブ１３を有しており、並びにこれら水平ウェブ１１、１２、１３に対して実質的に垂直に立設されている複数の垂直ウェブ１５を有する複層ウェブパネル１０を示している。複層ウェブパネルは、互いに対向して位置する２つの側面、即ち、水平ウェブおよび垂直ウェブに対して垂直に位置する２つの表面１８、１９において開いている。第１の水平ウェブ１１は透過性である。これによって、レーザービーム２０は、第１の水平ウェブ１１を通って、第２の水平ウェブ１２にあたることができる。図１において、レーザービームの向きを矢印２０によって示している。レーザービーム２０は第１の水平ウェブ１１を通過（または透過）して、第２の水平ウェブ１２によって吸収される。第２の水平ウェブ１２は、例えば、カーボンブラックによって着色されており、それによって孔１が形成される。 FIG. 1 has a first horizontal web 11, a second horizontal web 12 and a third horizontal web 13, and stands substantially perpendicular to these horizontal webs 11, 12, 13. Shown is a multi-layer web panel 10 having a plurality of vertical webs 15 provided. The multi-layer web panel is open on two sides which are located opposite to each other, ie two surfaces 18, 19 which are situated perpendicular to the horizontal web and the vertical web. The first horizontal web 11 is permeable. This allows the laser beam 20 to strike the second horizontal web 12 through the first horizontal web 11. In FIG. 1, the direction of the laser beam is indicated by an arrow 20. The laser beam 20 passes (or is transmitted) through the first horizontal web 11 and is absorbed by the second horizontal web 12. The second horizontal web 12 is colored by, for example, carbon black, whereby the hole 1 is formed.

このような複層ウェブパネルは、太陽光−操作型（solar-operated）輻射線コレクターとして用いることができる。この輻射線コレクターは、ポリカーボネート（Ｂａｙｅｒ ＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅ ＡＧ（ドイツ連邦共和国）からのＭａｋｒｏｌｏｎ ＤＰ １−１８５３）によって形成されている第１の水平ウェブ１１（即ち、太陽の方を向いている透過性の水平ウェブ）を有しており、該第１の水平ウェブ１１はＭａｋｒｏｌｏｎ ＤＰ １−１８１６（Ｂａｙｅｒ ＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅ ＡＧ（ドイツ連邦共和国)）によって形成されている外側ＵＶ保護層によって覆われており、また、非透過性のＭａｋｒｏｌｏｎ ９４１５（Ｂａｙｅｒ ＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅ ＡＧ（ドイツ連邦共和国)）によって形成されている第２の水平ウェブ１２（即ち、アブソーバー表面）を有している。アブソーバー表面は、カーボンブラックによって着色されている。   Such a multilayer web panel can be used as a solar-operated radiation collector. This radiation collector is a first horizontal web 11 (i.e. a transparent horizontal web facing the sun) formed by polycarbonate (Makrolon DP 1-1853 from Bayer MaterialScience AG, Germany). The first horizontal web 11 is covered by an outer UV protective layer formed by Makrolon DP 1-1816 (Bayer Material Science AG (Germany)) and is impermeable And a second horizontal web 12 (i.e., an absorber surface) formed by Makrolon 9415 (Bayer Material Science AG, Germany). The absorber surface is colored with carbon black.

アブソーバー表面は、１０６４ｎｍの波長のＮｄ：Ｙａｇレーザーによって孔あけされている。全表面積に対する孔１の面積の割合は０．１％であって、孔１は直径０．３〜１ｍｍを有するように形成されていた。   The absorber surface is perforated with a Nd: Yag laser with a wavelength of 1064 nm. The ratio of the area of the hole 1 to the total surface area was 0.1%, and the hole 1 was formed to have a diameter of 0.3 to 1 mm.

図２は、熱媒気体として空気を使用するソーラーコレクターとして、図１に示す輻射線コレクターを用いることを模式的に示す図である。この場合、太陽輻射線２は、透過性を有する第１の水平ウェブ１１を通って、アブソーバーとして機能する第２の水平ウェブ１２にあたる。ここで熱が発生する。同時に、吸引デバイス（例えばファン）５によって、空気が入口部３を通ってコレクターの中へ導入され、コレクターの中を通って供給される。従って、空気は、レーザーによる孔（孔１）を通って導かれ、出口部４へと運ばれる。そのために、チャンバー８、８ａは端部９、９ａにおいて閉じていることが必要である。全体として、空気ポンプ循環６が形成され、これは開いたりまたは閉じたりする操作を行うことができ、そして、加熱された空気をヒーター利用部７に送ることができる。   FIG. 2 is a diagram schematically showing the use of the radiation collector shown in FIG. 1 as a solar collector using air as a heat transfer gas. In this case, the solar radiation 2 passes through the transparent first horizontal web 11 and hits the second horizontal web 12 that functions as an absorber. Heat is generated here. At the same time, a suction device (for example a fan) 5 introduces air through the inlet 3 into the collector and is fed through the collector. Therefore, the air is guided through the hole (hole 1) by the laser and is carried to the outlet part 4. Therefore, the chambers 8 and 8a need to be closed at the end portions 9 and 9a. Overall, an air pump circulation 6 is formed, which can be operated to open or close, and heated air can be sent to the heater utilization 7.

図１は、本発明のコレクターの断面を通る斜視図である。FIG. 1 is a perspective view through a cross section of the collector of the present invention. 図２は、循環回路を有する図１の装置についての模式的な操作の図である。FIG. 2 is a schematic operation diagram for the apparatus of FIG. 1 having a circulation circuit.

Claims (15)

熱可塑性樹脂材料によって形成された、少なくとも第１の水平ウェブ（１１）、第２の水平ウェブ（１２）および第３の水平ウェブ（１３）を有する複層ウェブパネル（１０）を少なくとも有してなり、各水平ウェブ（１１、１２、１３）は垂直ウェブ（１５）によって相互に接続されている輻射線コレクターであって、第１の水平ウェブ（１１）は透過性を有しており、第２の水平ウェブ（１２）は第１の水平ウェブ（１１）と第３の水平ウェブ（１３）との間に配置されており、該第２の水平ウェブ（１２）には孔（１）が設けられており、該第２の水平ウェブ（１２）は輻射線を吸収することを特徴とする輻射線コレクター。   At least a multi-layer web panel (10) having at least a first horizontal web (11), a second horizontal web (12) and a third horizontal web (13) formed of a thermoplastic material. Each horizontal web (11, 12, 13) is a radiation collector connected to each other by a vertical web (15), the first horizontal web (11) being transparent, The two horizontal webs (12) are arranged between the first horizontal web (11) and the third horizontal web (13), and the second horizontal web (12) has holes (1). A radiation collector, wherein the second horizontal web (12) absorbs radiation. 第２の水平ウェブ（１２）の全表面積に対する孔の面積の割合は、最大でも３％、好ましくは１％以下、特に好ましくは０．１〜０．４％であることを特徴とする請求項１に記載の輻射線コレクター。   The ratio of the area of the pores to the total surface area of the second horizontal web (12) is at most 3%, preferably not more than 1%, particularly preferably 0.1 to 0.4%. The radiation collector according to 1. 水平ウェブ（１１、１２、１３）および垂直ウェブ（１５）は、隣接して配される少なくとも２つの重ねられたチャンバーの列を形成しており、該チャンバーは互いに隔てられており、その中を熱媒気体、特に空気を流れさせることができることを特徴とする請求項１または２に記載の輻射線コレクター。   The horizontal web (11, 12, 13) and the vertical web (15) form a row of at least two stacked chambers arranged adjacent to each other, the chambers being separated from each other, A radiation collector according to claim 1 or 2, characterized in that a heat transfer gas, in particular air, can flow. 重ねられたチャンバー（８、８ａ）は複数の孔（１）によって連絡されていることを特徴とする請求項３に記載の輻射線コレクター。   Radiation collector according to claim 3, characterized in that the stacked chambers (8, 8a) are connected by a plurality of holes (1). チャンバー（８、８ａ）は端部において閉じており、第２の水平ウェブ（１２）の上側に位置するチャンバー（８）は熱媒気体のための少なくとも１つの入口部（３）を有しており、第２の水平ウェブ（１２）の下側に位置するチャンバー（８ａ）は加熱された熱媒気体のための少なくとも１つの出口部（４）を有していることを特徴とする請求項３または４に記載の輻射線コレクター。   The chamber (8, 8a) is closed at the end, and the chamber (8) located above the second horizontal web (12) has at least one inlet (3) for the heat transfer gas. A chamber (8a) located below the second horizontal web (12) has at least one outlet (4) for the heated heat transfer gas. The radiation collector according to 3 or 4. チャンバー（８、８ａ）は循環回路（６）に配置され得るファン（５）に接続されており、チャンバー（８、８ａ）の出口部（４）の特に下流側に熱交換器（７）が接続されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の輻射線コレクター。   The chambers (8, 8a) are connected to a fan (5) which can be arranged in the circulation circuit (6), and a heat exchanger (7) is located particularly downstream of the outlet (4) of the chamber (8, 8a). The radiation collector according to claim 3, wherein the radiation collector is connected. 水平ウェブ（１１、１２、１３）は０．２〜２ｍｍの厚みを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の輻射線コレクター。   Radiation collector according to any of the preceding claims, characterized in that the horizontal web (11, 12, 13) has a thickness of 0.2 to 2 mm. 垂直ウェブ（１５）は３〜５０ｍｍの高さを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の輻射線コレクター。   Radiation collector according to any of claims 1 to 7, characterized in that the vertical web (15) has a height of 3 to 50 mm. 特に第１の水平ウェブ（１１）を形成する熱可塑性樹脂材料が、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルクロリド、および熱可塑性ポリウレタンから選ばれる樹脂材料であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の輻射線コレクター。   In particular, the thermoplastic resin material forming the first horizontal web (11) is a resin material selected from polycarbonate, polymethyl methacrylate, polystyrene, polyethylene, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, and thermoplastic polyurethane. The radiation collector in any one of Claims 1-8. 第２の水平ウェブ（１２）および／または第３の水平ウェブ（１３）を形成する熱可塑性樹脂材料が、ポリブチレンテレフタレート、ポリスチレン、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）コポリマー、熱可塑性ポリウレタンまたはポリカーボネートとＡＢＳとのブレンドから選ばれる樹脂材料であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の輻射線コレクター。   The thermoplastic material forming the second horizontal web (12) and / or the third horizontal web (13) is a polybutylene terephthalate, polystyrene, acrylonitrile / butadiene / styrene (ABS) copolymer, thermoplastic polyurethane or polycarbonate. The radiation collector according to claim 1, wherein the radiation collector is a resin material selected from a blend with ABS. 第２の水平ウェブ（１２）がカーボンブラックを含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の輻射線コレクター。   Radiation collector according to any of claims 1 to 10, characterized in that the second horizontal web (12) comprises carbon black. 孔の直径は０．１〜１．２ｍｍ、好ましくは０．２〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の輻射線コレクター。   Radiation collector according to any of claims 1 to 11, characterized in that the diameter of the holes is 0.1 to 1.2 mm, preferably 0.2 to 0.5 mm. 長尺のチャンバー（８、８ａ）と位置合わせされたコレクターの側面にさねはぎ継ぎ連結手段が設けられており、その手段によって２またはそれ以上のコレクターを並べて組み立てることができることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の輻射線コレクター。   A tongue and groove connecting means is provided on the side of the collector aligned with the long chamber (8, 8a), by which two or more collectors can be assembled side by side. Item 13. A radiation collector according to any one of Items 1 to 12. 請求項１〜１３のいずれかに記載の輻射線コレクターを製造する方法であって、
第１の工程では、垂直ウェブ（１５）によって相互に接続される第１の水平ウェブ（１１）、第２の水平ウェブ（１２）および第３の水平ウェブ（１３）を少なくとも有する複層ウェブパネル（１０）を、透過性熱可塑性樹脂材料と輻射線吸収性樹脂材料との共押出成形法によって形成し、該第２の水平ウェブ（１２）には輻射線吸収性樹脂材料が含まれること、ならびに、
第２の工程では、第１の水平ウェブ（１１）を通して第２の水平ウェブ（１２）にレーザービームをあて、該レーザービームによって第２の水平ウェブ（１２）に複数の孔（１）を設けること、および該第２の水平ウェブ（１２）は複数の孔（１）を有することを特徴とする方法。 A method for manufacturing the radiation collector according to claim 1,
In the first step, a multi-layer web panel having at least a first horizontal web (11), a second horizontal web (12) and a third horizontal web (13) interconnected by a vertical web (15) (10) is formed by a coextrusion molding method of a permeable thermoplastic resin material and a radiation absorbing resin material, and the second horizontal web (12) includes a radiation absorbing resin material, And
In the second step, a laser beam is applied to the second horizontal web (12) through the first horizontal web (11), and a plurality of holes (1) are formed in the second horizontal web (12) by the laser beam. And the second horizontal web (12) has a plurality of holes (1). レーザービームの波長は８００〜１２００ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項８に記載の方法。   9. The method according to claim 8, wherein the wavelength of the laser beam is in the range of 800 to 1200 nm.
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