JP2010043836A - 太陽エネルギー収集方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水道水や井水などの給水が軟水器1に供給され、硬度成分が除去され、Ca硬度が好ましくは12mg/L以下の低硬度水とされる。この低硬度水が配管2を介して太陽熱温水器3に導入される。太陽熱温水器3は、底面が太陽電池セル4で構成されている。ガラス板4bの上面には酸化チタンの薄膜5が付着されている。太陽熱温水器3の天面の表面パネルはガラス板6で構成され、このガラス板6の下面には酸化チタンの薄膜7が付着されている。
【選択図】図1
Description
即ち、太陽熱温水器内を流れる水は、次第に昇温する。この水温が50〜55℃又はそれ以上の高温になると、加熱殺菌作用により、スライムの発生が防止される。また、この水が遊離塩素及び/又は結合塩素を所定以上含有することによっても、スライムの発生が防止される。遊離塩素または結合塩素の濃度が所定値よりも低く、かつ太陽熱温水器内を流れる水の温度上昇が不十分であるときにはスライムが発生する恐れがある。
遊離塩素及び/又は結合塩素を含有する水が太陽熱温水器内を流れると、次第に昇温する。そして、この水の昇温に伴って遊離塩素及び/又は結合塩素は徐々に分解し、それらの濃度が低下する。従って、太陽熱温水器の出口の水温が、殺菌剤などが存在しなくとも十分な殺菌効果を発揮する下限と言われる50℃ないし55℃のとき、この太陽熱温水器出口水中の遊離塩素及び/又は結合塩素が、十分な殺菌効果を発揮する濃度となっていれば、水温と、遊離塩素及び/又は結合塩素の濃度とが太陽光や気温の変化によって変化しても、太陽熱温水器内でのスライムの発生を十分に抑制することができる。具体的には、上記の通り、太陽熱温水器への流入水中の遊離塩素濃度が0.01〜0.5mg/Lであるが、又は結合塩素濃度が0.2〜2.0mg/Lであれば、太陽熱温水器の出口に到るまで、スライムが十分に抑制される。
また、太陽熱温水器3への流入水が遊離塩素又は結合塩素を含有する場合、この有効塩素の殺菌作用によってスライムの発生が抑制される。
本発明において、太陽熱温水器3への流入水は、遊離塩素を0.01〜0.5mg/Lまたは結合塩素を0.2〜2.0mg/L含むことが好ましい。その理由を以下に説明する。
太陽熱温水器3への流入水は、配管2、太陽熱温水器3、配管11内を通過する過程で熱を受けると、有効塩素が自己分解して次第に塩素イオンなどに変化し、殺菌力を失っていく。一方、このように熱を受けて水温が上昇すると、細菌の発生が抑えられる。一般に、十分な殺菌効果が得られる水温は50℃以上特に55℃以上といわれている。このため、太陽熱温水器3への流入水の有効塩素濃度が低いと、該流入水が配管2、太陽熱温水器3、配管11内を通る過程で、有効塩素が自己分解して消失すると共に水温が未だ十分に上昇していない状態となり、このような状態の水が存在する箇所にスライムが発生するおそれがある。
従って、太陽エネルギー収集装置内にスライムが発生するのを防止するためには、流入水が太陽熱を受けて細菌の発生が抑えられる温度に上昇するまでの間、スライムの発生を抑える程度の量の有効塩素が水中に残留していることが好ましい。
上記の通り、太陽熱温水器3への流入水の有効塩素濃度を、遊離塩素であれば0.01mg/L以上、結合塩素であれば0.2mg/L以上とすると、水温が50〜55℃又はそれ以上の温度に上昇するまでの間、水中に有効塩素が十分に残留することになり、スライムの発生が十分に抑制される。
また、太陽熱温水器3への流入水の有効塩素を多くし過ぎると、コスト高であると共に、該太陽エネルギー収集装置で得られた温水中に多量の塩素が残存することになる。このため、有効塩素は、遊離塩素であれば0.5mg/L以下、結合塩素であれば2.0mg/L以下とするのが好ましい。
太陽熱温水器3への流入水中の有効塩素を上記範囲内に制御する方法には特に限定はないが、例えば以下の方法が適用される。
軟水器1への給水中の有効塩素が上記下限値よりも少ない場合には、軟水器1からの出口水に対して次亜塩素酸ソーダ等を添加する。逆に、軟水器1への給水中の有効塩素が上記上限値よりも過度に多い場合には、該給水を、活性炭に通水して有効塩素の一部を除去したり、他の水源からの低有効塩素濃度水で希釈したりするのが好ましい。
なお、日本の水道水は、次亜塩素酸で殺菌されており、遊離塩素及び/又は結合塩素を含有している。水道水等の次亜塩素酸添加水を給水として用いる場合において、給水中の有効塩素濃度が過度に高いと、軟水器1内のイオン交換樹脂が酸化劣化する。そのため、このような場合には、上記の通り、給水を活性炭処理したり希釈処理する。また、イオン交換樹脂を構成する高分子有機化合物の架橋度を高くしたり、単位時間当たりの軟水器1の再生頻度が増加した時点でイオン交換樹脂を迅速に交換したりするなどの酸化劣化対策をあわせて講じるのが好ましい。
硬度100mg/L(炭酸カルシウム換算)の水道水を、栗田工業株式会社製の軟水器「クリソフナー」に通水し、硬度を2mg/L(炭酸カルシウム換算)の軟水とした。
実施例1において、軟水の代わりに硬度50mg/L(炭酸カルシウム換算)の井戸水を同じ流量で流したこと以外は同様にして通水を行った。その結果、2日目頃から太陽電池セル4の四隅に空気溜りが生じ始め、その部分の太陽電池セル4の表面に薄く水垢が形成した。水垢を観察した結果、微生物と硬度成分とが入り混じったものであった。空気溜りは昼間の太陽光による温度上昇によって溶存していた酸素または炭酸ガスが遊離して滞留したものと推定される。
実施例1及び比較例1より、軟水を給水とすることによって、空気溜りができても結晶などの析出が抑えられることが認められた。
実施例1において、表面パネル(ガラス板6)を裏返して酸化チタン薄膜7の無い側を内側にしたこと以外は同様にして通水を行った。その結果、3日目頃からガラス板6の内側全体が藻とみられる粘性物で覆われ始めた。粘性物はガラス板6にのみ生成し、太陽電池セル4には付着しておらず、酸化チタンの効果が認められた。
[実施例3]
実施例1において、軟水器1への給水として水道水を用いた他は同様にして通水を1ヶ月間行った。この期間における水道水の遊離塩素濃度は概ね0.2mg/Lで推移し、また、軟水器1の出口水(軟水)の遊離塩素濃度は0.1mg/Lに保たれていた。水道水の硬度は100mg/L(炭酸カルシウム換算)であった。
この期間のうち、秋分近くの快晴の日の昼間に測定を行ったところ、軟水器1の出口水(軟水)の遊離塩素濃度は0.1mg/L、当該出口水の水温は25℃であった。また、太陽熱温水器3の出口水の水温は70℃であり、遊離塩素は検出されなかった。
太陽が傾くと共に太陽熱温水器3の出口水の水温は低下し、当該水温が60℃を下回った時点で僅かに遊離塩素が検出され始めた。太陽が沈んだ時点では、太陽熱温水器3の出口水の水温及び遊離塩素濃度は、軟水器1の出口水の水温及び遊離塩素濃度と同じとなった。1ヶ月後において、太陽電池セル4にスライムの発生は見られなかった。
3 太陽熱温水器
4 太陽電池セル
4a セルモジュール
4b,6 ガラス板
5,7 酸化チタンの薄膜
8 通水流路
Claims (6)
- 太陽熱温水器にCa硬度12mg/L以下の低硬度水を通水することを特徴とする太陽エネルギー収集方法。
- 請求項1において、前記太陽熱温水器への流入水が、遊離塩素0.01〜0.5mg/L、又は、結合塩素0.2〜2.0mg/Lを含むことを特徴とする太陽エネルギー収集方法。
- 底面に太陽電池セルが設けられた太陽熱温水器と、該太陽熱温水器への給水から硬度成分を除去するための硬度成分除去手段とを備えてなる太陽エネルギー収集装置。
- 請求項3において、該太陽熱温水器の接水面の少なくとも一部に酸化チタンを付着させたことを特徴とする太陽エネルギー収集装置。
- 請求項3又は4において、前記太陽熱温水器の通水間隙が0.1〜100mmであることを特徴とする太陽エネルギー収集装置。
- 請求項3ないし5のいずれか1項において、前記太陽熱温水器への流入水が、遊離塩素0.01〜0.5mg/L、又は、結合塩素0.2〜2.0mg/Lを含むことを特徴とする太陽エネルギー収集装置。
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