JP2011509392A - Temperature controller for solar collector - Google Patents

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デービッド・バーナード・ノイウェン
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クール オア コージー エナジー テクノロジー ピーティーワイ リミテッド
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Abstract

【課題】本発明は、特に「ソーラーチューブ」を用いる太陽熱集熱器に適用される。ソーラーチューブは太陽エネルギーの収集に非常に効果的で効率的である一方で、滞留によって生じる問題を呈する。
【解決手段】少なくとも１つのソーラーチューブ（１１）を含む太陽熱集熱器と一緒に使用することを意図した太陽熱集熱器温度制御装置であって、使用する前記ソーラーチューブの内部に熱交換器等の手段及び／又は熱交換媒体が収容され、前記太陽熱集熱器温度制御装置が、制御装置、及びシールド（１９）を含み、前記シールドが、前記ソーラーチューブの外壁と連動し、前記ソーラーチューブの長さの少なくとも一部に亘り設けられ、前記ソーラーチューブの回りに部分的に亘るのに十分な角度範囲を有する。前記シールドが、照射源から離れた第１位置と照射源に最も近い第２位置との間で前記ソーラーチューブの中央軸の周りで回転可能に支持される。前記太陽熱集熱器温度制御装置は、更に前記ソーラーチューブに収容された熱交換器等の手段、及び／又は熱交換媒体の温度を感知するように適合されたセンサー、並びに、前記ソーラーチューブ内に収容された前記熱交換器等の手段、及び／又は熱交換媒体の温度に応じて前記制御装置により作動制御され、前記シールドを前記第１位置と前記第２位置との間で前記ソーラーチューブの中央軸の周りを回転させる駆動装置（２１，２５，２９）を含む。
【選択図】図１The present invention is particularly applicable to a solar heat collector using a “solar tube”. While solar tubes are very effective and efficient in collecting solar energy, they present problems caused by stagnation.
A solar heat collector temperature control device intended to be used with a solar heat collector including at least one solar tube (11), wherein a heat exchanger or the like is provided inside the solar tube to be used. And / or the solar heat collector temperature control device includes a control device and a shield (19), the shield being interlocked with an outer wall of the solar tube, It is provided over at least a portion of the length and has an angular range sufficient to partially extend around the solar tube. The shield is rotatably supported about a central axis of the solar tube between a first position remote from the irradiation source and a second position closest to the irradiation source. The solar collector temperature control device further comprises means such as a heat exchanger housed in the solar tube, and / or a sensor adapted to sense the temperature of the heat exchange medium, and within the solar tube The operation of the solar tube between the first position and the second position is controlled by the control device according to the temperature of the means such as the heat exchanger accommodated and / or the heat exchange medium. Includes drive devices (21, 25, 29) that rotate about a central axis.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、太陽熱集熱器の温度制御手段、特によどみ点温度を防ぐ手段に関する。   The present invention relates to a temperature control means for a solar heat collector, and more particularly to a means for preventing stagnation temperature.

以下の背景技術の考察は、本発明の理解を容易にすることのみを意図する。考察は、全ての言及する材料が、本願の優先日の時点で公知であったことを了承、又は承認するものではない。   The following discussion of the background art is only intended to facilitate an understanding of the present invention. The discussion does not acknowledge or approve that all referenced materials were known as of the priority date of the present application.

本発明の適用の１例としては、太陽熱温水器が挙げられる。太陽熱温水器の場合、太陽熱集熱器による太陽熱吸収が制御されないと、第１熱媒液が太陽熱集熱器によって加熱されることで、概して、システムが過度に熱せられてしまう。貯蔵された温水の需要が低い、又は使用しない、及び日射が強い間は、システムの温度がよどみ点に上昇し、ソーラーチューブの場合、２５０℃を超える可能性がある。この条件は、システム部品に損傷を与えることがあり、ユーザーに対して安全でない条件を生じることになる。更に、水が過度に熱せられる可能性があるため、ユーザーが熱水を使用する際に危険がないことを保証する多くの要件の適用が必要とされる。そのような要件としては、熱水排水口に送られる水が安全な温度であることを保証する制御を含み得る。更に、過度に熱せられることによって、太陽熱集熱器を通る熱交換媒体の蒸発、及び／又は熱媒体内での化学反応によって、スケールが生成されるか又は液体から固体が沈殿する。これらの問題のため、太陽熱温水器の設計によって過度な加熱に適応させて、日射が強い時に過度な加熱を防ぐようにするのが一般的であるが、この手段は日射が弱い日は性能が低い。   One example of application of the present invention is a solar water heater. In the case of a solar water heater, if the solar heat absorption by the solar heat collector is not controlled, the first heat transfer fluid is heated by the solar heat collector, so that the system is generally heated excessively. While the demand for stored hot water is low or not used and the sun is strong, the temperature of the system rises to a stagnation point, and in the case of solar tubes it can exceed 250 ° C. This condition can damage system components and result in conditions that are not safe for the user. Furthermore, since the water can be overheated, many requirements need to be applied to ensure that the user is not at risk when using hot water. Such requirements may include control to ensure that the water sent to the hot water outlet is at a safe temperature. Furthermore, due to excessive heating, scale is produced or solids precipitate from the liquid by evaporation of the heat exchange medium through the solar collector and / or chemical reaction within the heat medium. Because of these problems, it is common to adapt to overheating by designing solar water heaters to prevent overheating when the sun is strong, but this means that performance is low on days with low sunlight. Low.

本発明は、特に「ソーラーチューブ」を用いる太陽熱集熱器に適用される。ソーラーチューブは太陽エネルギーの収集に非常に効果的で効率的である一方で、上述したような、滞留によって生じる問題を呈する。これは、特に、強い日射に曝される気候の場合である。   The present invention is particularly applied to a solar heat collector using a “solar tube”. While solar tubes are very effective and efficient in collecting solar energy, they present the problems caused by stagnation as described above. This is especially the case for climates that are exposed to intense solar radiation.

明細書及び請求の範囲を通して、文脈上他の意味に解すべき場合を除き、用語「ソーラーチューブ」は、２つの端部を有する二重壁、及び概して円形断面を含むものとし、二重壁によって壁の間の真空閉鎖空間が決まり、チューブの内部は、流体を含み得る加熱された媒体、及び／又は加熱される熱交換器等の手段の収容に使用することを意図する。ソーラーチューブの一端が閉鎖される場合もある。   Throughout the specification and claims, unless the context requires otherwise, the term “solar tube” shall include a double wall having two ends, and a generally circular cross-section, with the wall by the double wall. And the interior of the tube is intended to be used to contain a heated medium that may contain fluid and / or a means such as a heated heat exchanger. In some cases, one end of the solar tube is closed.

本願明細書及び請求の範囲を通して、文脈上他の意味に解すべき場合を除き、「含む」又は「含む」若しくは「含んでいる」等の派生語は、記載される実体又は実体の群を含むことを意味するが、しかし、他の実体又は他の実体の群を除外するものではない。   Throughout the specification and claims, unless the context requires otherwise, a term such as "includes" or "includes" or "includes" includes the entity or group of entities described. This means, but does not exclude other entities or groups of other entities.

従って、本発明は、太陽熱集熱器と一緒に使用することを意図した太陽熱集熱器温度制御装置に関し、太陽熱集熱器温度制御装置が少なくとも１つのソーラーチューブ、制御装置、シールド、センサー、並びに駆動装置を含み、使用する前記ソーラーチューブの内部に熱交換器等の手段及び／又は熱交換媒体が収容され、前記シールドが、前記ソーラーチューブの外壁と連動し、前記ソーラーチューブの長さの少なくとも一部に亘り設けられ、前記ソーラーチューブの回りに部分的に亘るのに十分な角度範囲を有し、且つ照射源から離れた第１位置と照射源に最も近い第２位置との間で前記ソーラーチューブの中央軸の周りで回転可能に支持され、前記センサーが、前記ソーラーチューブに収容された熱交換器等の手段、及び／又は熱交換媒体の温度を感知するように適合され、並びに、前記駆動装置が、前記ソーラーチューブ内に収容された前記熱交換器等の手段、及び／又は熱交換媒体の温度に応じて前記制御装置により作動制御され、前記シールドを前記第１位置と前記第２位置との間で前記ソーラーチューブの中央軸の周りを回転させる。   Accordingly, the present invention relates to a solar collector temperature controller intended for use with a solar collector, the solar collector temperature controller comprising at least one solar tube, controller, shield, sensor, and A means such as a heat exchanger and / or a heat exchange medium is accommodated in the solar tube to be used, including a driving device, and the shield is interlocked with the outer wall of the solar tube, and is at least the length of the solar tube. Between a first position remote from the irradiation source and a second position closest to the irradiation source, with a range of angles provided over a portion and having a sufficient angular range to partially extend around the solar tube. Means such as a heat exchanger and / or a heat exchange medium supported so as to be rotatable about the central axis of the solar tube, and wherein the sensor is housed in the solar tube. And the drive device is controlled by the control device in accordance with the temperature of the heat exchanger medium and / or the heat exchange medium housed in the solar tube. And rotating the shield about the central axis of the solar tube between the first position and the second position.

本発明の好適な特徴によると、シールドが、ソーラーチューブの中央軸の周りを照射源から離れた第１位置及び照射源に最も近い第２位置を含む位置の範囲に回転可能に支持される。   According to a preferred feature of the present invention, the shield is rotatably supported in a range of positions including a first position away from the irradiation source and a second position closest to the irradiation source around the central axis of the solar tube.

本発明の好適な特徴によると、シールドの角度範囲が約１８０度である。   According to a preferred feature of the invention, the angular range of the shield is about 180 degrees.

本発明の好適な特徴によると、シールドがソーラーチューブのほぼ全長に亘って設けられる。   According to a preferred feature of the invention, a shield is provided over substantially the entire length of the solar tube.

本発明の好適な特徴によると、シールドの外面が日射を反射する。   According to a preferred feature of the invention, the outer surface of the shield reflects solar radiation.

本発明の好適な特徴によると、シールドの内面が日射を反射する。   According to a preferred feature of the invention, the inner surface of the shield reflects solar radiation.

本発明の好適な特徴によると、シールドが、中央軸の周りを同心円状に回転可能であるようにチューブに並行な関係で支持される細長い部材を含む。本発明の好適な特徴によると、シールドが、ソーラーチューブに対して角度変更可能に支持される。本発明の他の好適な特徴によると、シールドが、中央軸の周りを角度変更可能に支持されるソーラーチューブで支持される。本発明の好適な特徴によると、駆動に対する作用接続が、シールドに連動して提供される歯状構成を含み、前記歯状構成が回転を生じさせるねじピニオンと噛合されてシールドを回転させる。本発明の好適な特徴によると、駆動に対する作用接続が、ソーラーチューブに連動して提供される歯状構成を含み、前記歯状構成が回転を生じさせるねじピニオンと噛合されて前記ソーラーチューブを回転させる。   According to a preferred feature of the present invention, the shield includes an elongate member supported in parallel relationship with the tube so as to be concentrically rotatable about a central axis. According to a preferred feature of the invention, the shield is supported such that the angle relative to the solar tube is variable. According to another preferred feature of the invention, the shield is supported by a solar tube which is supported in such a way that the angle can be changed around the central axis. According to a preferred feature of the present invention, the working connection to the drive includes a toothed configuration provided in conjunction with the shield, the toothed configuration meshing with a screw pinion that causes rotation to rotate the shield. According to a preferred feature of the invention, the working connection to the drive includes a tooth-like configuration provided in conjunction with the solar tube, and the tooth-like configuration is engaged with a screw pinion that causes rotation to rotate the solar tube. Let

本発明の好適な特徴によると、シールドが、ソーラーチューブの長さに沿って少なくとも１つの位置で前記ソーラーチューブから支持され、前記ソーラーチューブが、中央軸の周りを回転可能に支持され、駆動装置が前記ソーラーチューブに作用接続されて前記回転を生じさせる。   According to a preferred feature of the present invention, a shield is supported from the solar tube at at least one position along the length of the solar tube, the solar tube is supported rotatably about a central axis, and the drive device Is operatively connected to the solar tube to cause the rotation.

本発明の好適な特徴によると、シールドが、チューブの少なくとも１つの端部から支持される。本発明の他の好適な特徴によると、シールドが、チューブの少なくとも各端部から支持される。   According to a preferred feature of the present invention, the shield is supported from at least one end of the tube. According to another preferred feature of the invention, the shield is supported from at least each end of the tube.

本発明の好適な特徴によると、シールドが、日射に対して不透明に処理されるソーラーチューブ上に外壁の一部を含み、前記ソーラーチューブが、中央軸の周りを回転可能に支持され、及び駆動装置が前記ソーラーチューブに作用接続されて前記回転を生じさせる。本発明の好適な特徴によると、シールドが、ソーラーチューブに塗布されるコーティングを含む。本発明の他の好適な特徴によると、コーティングが、ソーラーチューブに接着されるテープを含む。本発明の好適な特徴によると、コーティングが、ソーラーチューブに塗布される膜を含む。   According to a preferred feature of the present invention, the shield includes a portion of the outer wall on a solar tube that is treated opaque to solar radiation, the solar tube being supported rotatably and driven about a central axis A device is operatively connected to the solar tube to cause the rotation. According to a preferred feature of the present invention, the shield includes a coating applied to the solar tube. According to another preferred feature of the invention, the coating comprises a tape adhered to the solar tube. According to a preferred feature of the present invention, the coating includes a film applied to the solar tube.

本発明の好適な特徴によると、駆動に対する作用接続が、ソーラーチューブに連動して提供される歯状構成を含む。本発明の好適な特徴によると、歯状構成がソーラーチューブの一端上に把持的に受入れられるハブ素子と連動する。本発明の好適な特徴によると、ハブ素子が、駆動装置を収容する筐体に回転可能に受け入れられる。本発明の好適な特徴によると、ソーラーチューブの一端が閉口端である。   According to a preferred feature of the invention, the working connection to the drive comprises a tooth-like configuration provided in conjunction with the solar tube. According to a preferred feature of the present invention, the toothed configuration is associated with a hub element that is grabably received on one end of the solar tube. According to a preferred feature of the invention, the hub element is rotatably received in a housing that houses the drive device. According to a preferred feature of the present invention, one end of the solar tube is a closed end.

本発明の他の好適な特徴によると、ソーラーチューブの一端が開口端である。   According to another preferred feature of the invention, one end of the solar tube is an open end.

本発明の好適な特徴によると、ハブ素子が、一端に補足的な内部構成を有する成型素子を含み、歯状構成がハブ素子の外面の周りに形成される。   According to a preferred feature of the present invention, the hub element includes a molded element having a complementary internal configuration at one end, and a toothed configuration is formed around the outer surface of the hub element.

本発明の好適な特徴によると、駆動装置が、駆動軸に設けられている歯状スプロケットを含み、更なる歯状スプロケットにより歯状構成が提供され、無端鎖が前記スプロケット同士を駆動的に相互接続させる。   According to a preferred feature of the present invention, the drive device comprises a toothed sprocket provided on the drive shaft, the toothed configuration is provided by a further toothed sprocket, and the endless chain drives the sprockets together. Connect.

本発明の好適な特徴によると、駆動装置が、ソーラーチューブの内部に収容される熱交換器等の手段及び／又は媒体の温度条件の代表的な温度条件にさらされる素子を含み、前記素子が温度変化により長手方向に伸縮する。   According to a preferred feature of the present invention, the drive device comprises means such as a heat exchanger housed inside the solar tube and / or an element exposed to a temperature condition representative of the temperature condition of the medium, said element being It expands and contracts in the longitudinal direction due to temperature changes.

本発明の好適な特徴によると、駆動装置が電気モーターを含む。本発明の好適な特徴によると、電気モーターの電力を光電装置から得る。本発明の好適な特徴によると、光電装置が蓄電池に接続され、前記蓄電池とモーターがバッテリー及び／又は前記光電装置により駆動される。   According to a preferred feature of the invention, the drive device comprises an electric motor. According to a preferred feature of the invention, electric motor power is obtained from the optoelectronic device. According to a preferred feature of the invention, the photoelectric device is connected to a storage battery, and the storage battery and the motor are driven by the battery and / or the photoelectric device.

本発明は、添付の図面を考慮してより詳細に理解される。
図１は、第１の実施形態による温度制御装置を組み込んだ太陽熱集熱器の一般的な等角図である。 図２は、第１の実施形態による無遮蔽状態時のシールドを示すシールド用駆動接続を示す部分等角図である。 図３は、遮蔽状態時の第１の実施形態によるシールドを示す図２に対応する等角図である。 図４は、第１の実施形態によるシールド用駆動接続を示すソーラーチューブの端部拡大立面図である。 図５は、第１の実施形態によるシールド及び駆動ピニオンに提供される支持体の等角図である。 図６は、第２の実施形態による温度制御装置を組み込んだ太陽熱集熱器の部分等角図である。 図７は、第２の実施形態による温度制御装置を組み込んだ太陽熱集熱器の部分側面図である。 図８は、第２の実施形態による駆動部を示す等角図である。 The present invention will be understood in more detail in view of the accompanying drawings.
FIG. 1 is a general isometric view of a solar heat collector incorporating a temperature control device according to a first embodiment. FIG. 2 is a partial isometric view showing the shield drive connection showing the shield in the unshielded state according to the first embodiment. FIG. 3 is an isometric view corresponding to FIG. 2 showing the shield according to the first embodiment in a shielded state. FIG. 4 is an enlarged end elevation of the solar tube showing the shield drive connection according to the first embodiment. FIG. 5 is an isometric view of the support provided to the shield and drive pinion according to the first embodiment. FIG. 6 is a partial isometric view of a solar heat collector incorporating a temperature control device according to the second embodiment. FIG. 7 is a partial side view of a solar heat collector incorporating a temperature control device according to the second embodiment. FIG. 8 is an isometric view showing a drive unit according to the second embodiment.

本発明は、以下のいくつかの詳細な実施形態の記載を考慮するとより詳細に理解される。
図１〜図５に示されるような第１の実施形態は、太陽熱集熱器と一緒に利用できる滞留制御装置に関し、太陽熱集熱器は、支持基板１３により互いにほぼ並行な関係で支持される一連のソーラーチューブ１１を含む。各ソーラーチューブは、閉口端と開口端を有する。支持基板２３は、ソーラーチューブの開口端を支持する上部筐体１５、及び最下部であるソーラーチューブ１１の閉口端を受け入れ、且つ支持する一連の直立支持体１７を備える。ソーラーチューブの支持は、ソーラーチューブが、支持体内でソーラーチューブの中央縦軸の周りを回転できるように基板によって提供される。各ソーラーチューブは、熱交換器等の手段、及び／またはソーラーチューブ内に収容される媒体と連動する。 The present invention will be understood in more detail in view of the following description of several detailed embodiments.
The first embodiment as shown in FIGS. 1 to 5 relates to a residence control device that can be used together with a solar collector, which are supported by a support substrate 13 in a substantially parallel relationship with each other. A series of solar tubes 11 is included. Each solar tube has a closed end and an open end. The support substrate 23 includes an upper housing 15 that supports the open end of the solar tube, and a series of upright supports 17 that receive and support the closed end of the solar tube 11 that is the lowermost part. Support for the solar tube is provided by the substrate so that the solar tube can rotate about the central longitudinal axis of the solar tube within the support. Each solar tube is associated with a means such as a heat exchanger and / or a medium contained within the solar tube.

各ソーラーチューブは、ソーラーチューブのほぼ全長に亘るシールド１９と連動する。シールド１９の内面及び外面が日射を反射する。各シールドは、各ソーラーチューブの長さに亘って設けられ、横方向に湾曲している。更に、各シールドは、ソーラーチューブと同心状に支持され、且つチューブの周りに１８０度の角度で配置されるような側面範囲を有する。ソーラーチューブ１１の開口端が、ソーラーチューブに摩擦又は接着により保持される環状ハブから支持されてソーラーチューブに対して固定される。ソーラーチューブの閉口端は、直立支持体１７にそれぞれ回転可能に受け入れられ、直立支持体１７は適切なベアリングによりソーラーチューブを回転可能に支持する。基板によって支持されるため、ソーラーチューブが回転する間中、ソーラーチューブが一直線に保持される。   Each solar tube is associated with a shield 19 that spans substantially the entire length of the solar tube. The inner and outer surfaces of the shield 19 reflect solar radiation. Each shield is provided over the length of each solar tube and is curved in the lateral direction. In addition, each shield is supported concentrically with the solar tube and has a lateral extent that is arranged at an angle of 180 degrees around the tube. The open end of the solar tube 11 is supported from an annular hub held by friction or adhesion to the solar tube and fixed to the solar tube. The closed ends of the solar tubes are each rotatably received by an upright support 17, which supports the solar tube rotatably by means of a suitable bearing. Because it is supported by the substrate, the solar tube is held in a straight line throughout the rotation of the solar tube.

ソーラーチューブの開口端で環状ハブ２１は、筐体内で直立支持部材２３により回転可能に支持され、各支持体部材からソーラーチューブに対する支持が提供される。ハブ２１は、歯付き外周を有して形成される。筐体１５もまた、ねじピニオン２５を支持し、ねじピニオン２５は、筐体１５のほぼ全長に亘り、且つピニオン２５上のねじ構成が環状ハブ２１の歯付き外周に噛合するように配置される。図５に示すように、ねじピニオンが筐体内に提供される管状ジャーナル２７内に収容され、ジャーナルには、各環状ハブ２１の位置に対応する位置に開口部があり、環状ハブ２１の歯状外周とピニオン２５とが噛合可能となる。ピニオンが、電気モーター２９に駆動接続され、必要であれば、モーター２９の駆動に提供される電気は光電装置から得ることができる。   At the open end of the solar tube, the annular hub 21 is rotatably supported by an upright support member 23 within the housing, and support for the solar tube is provided from each support member. The hub 21 is formed with a toothed outer periphery. The housing 15 also supports the screw pinion 25, and the screw pinion 25 is arranged so that the screw configuration on the pinion 25 is engaged with the toothed outer periphery of the annular hub 21 over almost the entire length of the housing 15. . As shown in FIG. 5, the screw pinion is accommodated in a tubular journal 27 provided in the housing, and the journal has an opening at a position corresponding to the position of each annular hub 21. The outer periphery and the pinion 25 can be engaged with each other. A pinion is drivingly connected to the electric motor 29 and, if necessary, the electricity provided to drive the motor 29 can be obtained from the optoelectronic device.

モーター２７は、少なくとも１つのソーラーチューブの内部に収容される熱交換器等の手段、及び／又は媒体の温度を感知するのに適した温度センサーに連動する制御装置によって操作される。   The motor 27 is operated by means such as a heat exchanger housed inside at least one solar tube and / or a controller linked to a temperature sensor suitable for sensing the temperature of the medium.

操作中に、太陽光集光モード状態では、太陽光源から最も離れて、かつソーラーチューブ全体を日射に曝すようにシールドが配置される。少なくとも１つのソーラーチューブ内の熱交換器等の手段、又は媒体が好ましくない温度に過度に熱せられる場合には、制御装置が、駆動モーター２９を作動させ、駆動モーター２９がピニオン軸２５を同様に回転させ、ピニオン軸２５が同様にハブ２１の１つを回転させ、それにより、ソーラーチューブ及び付属のシールド１９を、少なくともソーラーチューブの一部分をシールドが覆う位置に回転させて、ソーラーチューブの内壁に入射する日射量を減らす。ソーラーチューブの回転の程度は、ソーラーチューブ内に含まれる媒体の過度な加熱の程度によって決まる。最も厳しい条件下では、図３に示すように、シールドがソーラーチューブを完全に覆って、ソーラーチューブに対する日射の入射を防ぐ。シールドの外面が反射性であるため、シールドがソーラーチューブを覆う場合は、確実にソーラーチューブへの日射の入射が全て反射され、ソーラーチューブの加熱度を最小限にする。   During operation, in the sunlight collection mode state, the shield is arranged to be farthest from the solar light source and to expose the entire solar tube to solar radiation. If means such as a heat exchanger in at least one solar tube, or the medium is overheated to an unfavorable temperature, the controller activates the drive motor 29 and the drive motor 29 causes the pinion shaft 25 as well. And the pinion shaft 25 similarly rotates one of the hubs 21, thereby rotating the solar tube and the attached shield 19 to a position where the shield covers at least a portion of the solar tube, to the inner wall of the solar tube. Reduce incident solar radiation. The degree of rotation of the solar tube depends on the degree of excessive heating of the medium contained in the solar tube. Under the most severe conditions, as shown in FIG. 3, the shield completely covers the solar tube to prevent solar radiation from entering the solar tube. Because the outer surface of the shield is reflective, if the shield covers the solar tube, it ensures that all solar radiation incident on the solar tube is reflected, minimizing the heating of the solar tube.

更に、シールドの内面も反射性である。このため、図２に示すようにシールドが離れた位置にある場合、ソーラーチューブに入射する日射の集光が最大化される。通常の状況下では、ソーラーチューブの二重壁の間の空間、及び内壁の各面に入射する日射は集光されない。シールドが有する反射性内面によって、ソーラーチューブの内面の後部に反射するように日射を反射する。   Furthermore, the inner surface of the shield is also reflective. For this reason, when the shield is at a distant position as shown in FIG. 2, the concentration of solar radiation incident on the solar tube is maximized. Under normal circumstances, solar radiation incident on each space of the space between the double walls of the solar tube and the inner wall is not collected. The reflective inner surface of the shield reflects solar radiation so that it reflects off the back of the inner surface of the solar tube.

更なる実施形態の特徴により、強風、ひょう、又は豪雨等の災害をもたらす気象の場合に、ソーラーチューブの損傷を防ぐために、シールドがソーラーチューブを覆う位置にソーラーチューブを回転させることができるように駆動装置が作動可能である。また、ソーラーチューブからの放射損を防ぐためにシールドがソーラーチューブを覆う位置に回転させることができるように夜に駆動装置が作動される。   A further embodiment feature allows the solar tube to be rotated to a position where the shield covers the solar tube in case of weather that causes disasters such as strong winds, hail, or heavy rain, to prevent damage to the solar tube. The drive is operable. Also, the drive is activated at night so that the shield can be rotated to a position that covers the solar tube to prevent radiation loss from the solar tube.

本発明の第２の実施形態を図６〜図８に示す。第２の実施形態は、内面及び外面の両方が反射性であるシールド１９を含み、シールド１９がコーティングを含み、コーティングがソーラーチューブの外面に接着するテープの形態である実施形態の場合、ソーラーチューブの全長に亘り、且つ、ソーラーチューブの周りに１８０度に亘って設けられる。更に、第２の実施形態の場合、ソーラーチューブの開口端が、支持体（不図示）により回転可能に支持される。前記支持体は、ソーラーチューブ１１の開口端を受け入れ、ソーラーチューブが自由に回転できるようにソーラーチューブを支持する。最下部に位置する閉口端もまた、筐体１５により回転可能に支持され、該筐体は、ソーラーチューブの回転が制御されるように配置され且つ構成される駆動装置を収容する。ソーラーチューブの閉口端は、ハブ素子３１を介して筐体に支持される。各ハブ素子は、ソーラーチューブ１１の閉口端をぴったりと受け入れるような形状であり、且つソーラーチューブに対して固定される一端にカップ状の受口３３を有する成形品を含む。ハブ素子の他端が差込３５として形成され、差込３５は、受口から軸上に伸び、筐体の隣接壁２３を通って受入れられる。外部３７を有する差込は、直径が小さく、且つ内部素子４３に回転可能に支持されるスプロケット４１の軸方向ソケット３９にぴったりと保持される。   A second embodiment of the present invention is shown in FIGS. The second embodiment includes a shield 19 that is both reflective on the inner surface and outer surface, where the shield 19 includes a coating and the solar tube is in the form of a tape that adheres to the outer surface of the solar tube. And 180 degrees around the solar tube. Furthermore, in the case of 2nd Embodiment, the open end of a solar tube is rotatably supported by a support body (not shown). The support receives the open end of the solar tube 11 and supports the solar tube so that the solar tube can freely rotate. The closed end located at the bottom is also rotatably supported by the housing 15, which houses a drive device arranged and configured to control the rotation of the solar tube. The closed end of the solar tube is supported by the housing via the hub element 31. Each hub element includes a molded article that is shaped to closely receive the closed end of the solar tube 11 and has a cup-shaped receiving port 33 at one end fixed to the solar tube. The other end of the hub element is formed as a plug 35 that extends from the receiving port on the shaft and is received through the adjacent wall 23 of the housing. The plug with the outer 37 is held in the axial socket 39 of the sprocket 41 which is small in diameter and is rotatably supported by the inner element 43.

内部素子４３は、長方形のくぼみを含み、該長方形のくぼみは筐体１５を形成する領域内に受入れられる。内部素子は、対のチャネル素子４３ａ及び４３ｂを含み、チャネル素子４３ａ及び４３ｂは互いに対峙した関係で固定されて閉鎖した縦の空間を決める。各ソーラーチューブと連動するスプロケットは、チャネル部４３ａ及び４３ｂによって決まる空間内にベアリング４５及び４７によって内部素子４３の対峙する壁で支持され、且つ無端鎖４９によって駆動的に相互接続される。スプロケット４１ａ（図７及び図８参照）の一端は、第１の実施形態に関して記載したソーラーチューブの内部温度に従って、ソーラーチューブを共回りさせる制御装置と連動する電気駆動モーター２９と連動する。   The internal element 43 includes a rectangular indentation that is received within an area forming the housing 15. The internal element includes a pair of channel elements 43a and 43b. The channel elements 43a and 43b are fixed in a mutually opposed relationship to define a closed vertical space. The sprocket associated with each solar tube is supported by the walls facing the internal element 43 by bearings 45 and 47 in a space determined by the channel portions 43 a and 43 b, and is operatively interconnected by an endless chain 49. One end of the sprocket 41a (see FIGS. 7 and 8) is interlocked with an electric drive motor 29 that is interlocked with a control device that rotates the solar tube in accordance with the internal temperature of the solar tube described with reference to the first embodiment.

第２の実施形態の更なる特徴としては、電気モーター２９用の電力は、入射した日射を集光するように位置する光電装置から帯電する蓄電池から得られる。光電装置に対する日射の入射が無く、且つバッテリーの充電が十分な場合、モーター２９が幹線供給又は他の電源から電力を供給可能であるように電源を変更できる。   As a further feature of the second embodiment, the electric power for the electric motor 29 is obtained from a storage battery that is charged from a photoelectric device positioned to collect incident solar radiation. If there is no solar radiation incident on the optoelectronic device and the battery is sufficiently charged, the power supply can be changed so that the motor 29 can supply power from the mains supply or other power supply.

本発明の第２の実施形態の更なる特徴としては、ソーラーチューブに対する駆動装置が、集光装置に対する太陽の位置によって制御されてもよく、この制御によりソーラーチューブが太陽の動きをたどるように回転され、
且つ日中を通してシールドを太陽から最も遠く離れて位置させるために、ソーラーチューブの集光能力が最大化する。 As a further feature of the second embodiment of the present invention, the drive for the solar tube may be controlled by the position of the sun relative to the concentrator and this control rotates the solar tube to follow the movement of the sun. And
And because the shield is positioned furthest away from the sun throughout the day, the solar tube's light collection capability is maximized.

第２の実施形態の更なる特徴は、夕方にシールドがソーラーチューブを覆うように回転するようにプログラミングされた制御装置を有する。これにより、ソーラーチューブからの放射による熱損失を減らし、ソーラーチューブに対してある程度の断熱性能をもたらす。   A further feature of the second embodiment has a controller programmed to rotate so that the shield covers the solar tube in the evening. This reduces heat loss due to radiation from the solar tube and provides some thermal insulation performance to the solar tube.

本発明の他の実施形態により、シールドが、ソーラーチューブの外壁の位置に用いられる処理、及び／又はコーティング、及び／又は膜の形態であり、且つ、ソーラーチューブが筐体に回転可能に支持される。処理は、外壁の内面又は外面に塗布される反射性コーティング及び／又は膜を含み、反射性コーティングはチューブの全長に亘り、角度範囲が１８０度である。   According to another embodiment of the invention, the shield is in the form of a treatment and / or coating and / or membrane used at the location of the outer wall of the solar tube, and the solar tube is rotatably supported on the housing. The The treatment includes a reflective coating and / or film applied to the inner surface or outer surface of the outer wall, the reflective coating having an angular range of 180 degrees over the entire length of the tube.

本発明の他の実施形態により、ソーラーチューブは基板に対して固定され、複数のシールドが各チューブの中央縦軸の周りを回転可能に支持される。   According to another embodiment of the invention, the solar tubes are fixed with respect to the substrate, and a plurality of shields are supported rotatably about the central longitudinal axis of each tube.

本発明の他の実施形態により、ピニオン及びアクチュエーターに対する駆動は、電気モーターを介する必要がないが、他の適切な装置によって駆動されてもよい。更に、前記実施形態のソーラーチューブ及び／又はシールドの効果的な回転に対する駆動は、図示、及び第１の実施形態に関して記載される駆動装置に限定される必要がない。他の駆動装置は、直線アクチュエーターに連動するラック及びピニオン駆動を含み、直線アクチュエーターは、ソーラーチューブ内の温度条件の代表的な温度条件の主題である素子の伸縮を用いて制御される。   According to other embodiments of the present invention, the drive for the pinion and actuator need not be via an electric motor, but may be driven by other suitable devices. Furthermore, the drive for effective rotation of the solar tube and / or shield of the embodiment need not be limited to the drive device shown and described with respect to the first embodiment. Other drive devices include rack and pinion drives that work with linear actuators, which are controlled using element expansion and contraction that is the subject of typical temperature conditions within the solar tube.

本発明は、ここに記載される詳細な実施形態により範囲を制限されない。これらの実施形態は、例示する目的のみを意図する。機能的に同等である製品、構造、及び方法は、明らかに本明細書に記載する発明の範囲内である。   The present invention is not to be limited in scope by the detailed embodiments described herein. These embodiments are intended for illustrative purposes only. Functionally equivalent products, structures, and methods are clearly within the scope of the invention described herein.

１１ ソーラーチューブ
１９ シールド
２１，２５，２９ 駆動装置 11 Solar tube 19 Shield 21, 25, 29 Drive unit

Claims (30)

太陽熱集熱器と一緒に使用することを意図した太陽熱集熱器温度制御装置であって、
前記太陽熱集熱器温度制御装置が、
少なくとも１つのソーラーチューブ、
制御装置、
シールド、
センサー、並びに
駆動装置
を含み、使用する前記ソーラーチューブの内部に熱交換器等の手段及び／又は熱交換媒体が収容され、
前記シールドが、前記ソーラーチューブの外壁と連動し、前記ソーラーチューブの長さの少なくとも一部に亘り設けられ、前記ソーラーチューブの回りに部分的に亘るのに十分な角度範囲を有し、且つ照射源から離れた第１位置と照射源に最も近い第２位置との間で前記ソーラーチューブの中央軸の周りで回転可能に支持され、
前記センサーが、前記ソーラーチューブに収容された熱交換器等の手段、及び／又は熱交換媒体の温度を感知するように適合され、並びに、
前記駆動装置が、前記ソーラーチューブ内に収容された前記熱交換器等の手段、及び／又は熱交換媒体の温度に応じて前記制御装置により作動制御され、前記シールドを前記第１位置と前記第２位置との間で前記ソーラーチューブの中央軸の周りを回転させることを特徴とする太陽熱集熱器温度制御装置。 A solar collector temperature control device intended for use with a solar collector,
The solar heat collector temperature control device,
At least one solar tube,
Control device,
shield,
Means and / or a heat exchange medium is housed in the solar tube to be used, including a sensor and a driving device,
The shield is coupled to the outer wall of the solar tube, is provided over at least a portion of the length of the solar tube, has an angular range sufficient to partially extend around the solar tube, and illumination Supported rotatably about a central axis of the solar tube between a first position remote from the source and a second position closest to the irradiation source;
The sensor is adapted to sense means such as a heat exchanger housed in the solar tube and / or the temperature of the heat exchange medium; and
The drive device is controlled by the control device according to the temperature of the heat exchange medium and / or means such as the heat exchanger housed in the solar tube, and the shield is moved to the first position and the first position. A solar heat collector temperature control device that rotates around the central axis of the solar tube between two positions. シールドが、ソーラーチューブの中央軸の周りを照射源から離れた第１位置及び照射源に最も近い第２位置を含む位置の範囲に回転可能に支持される請求項１に記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   The solar collector according to claim 1, wherein the shield is rotatably supported in a range of positions including a first position away from the irradiation source and a second position closest to the irradiation source around a central axis of the solar tube. Temperature control device. シールドの角度範囲が約１８０度である請求項１および２のいずれかに記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   3. The solar heat collector temperature control device according to claim 1, wherein the angle range of the shield is about 180 degrees. シールドが、ソーラーチューブのほぼ全長に亘って設けられる請求項１から３のいずれかに記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   The solar-heat collector temperature control apparatus in any one of Claim 1 to 3 with which a shield is provided over substantially the full length of a solar tube. シールドの外面が日射を反射する請求項１から４のいずれかに記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   The solar-heat collector temperature control apparatus in any one of Claim 1 to 4 in which the outer surface of a shield reflects solar radiation. シールドの内面が日射を反射する請求項１から５のいずれかに記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   The solar-heat collector temperature control apparatus in any one of Claim 1 to 5 in which the inner surface of a shield reflects solar radiation. シールドが、中央軸の周りを同心円状に回転可能であるようにチューブに並行な関係で支持される細長い部材を含む請求項１から６のいずれかに記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   7. A solar collector temperature control apparatus according to any of claims 1 to 6, wherein the shield includes an elongated member supported in a parallel relationship with the tube so as to be concentrically rotatable about a central axis. シールドが、ソーラーチューブに対して角度変更可能に支持される請求項７に記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   The solar-heat collector temperature control apparatus of Claim 7 with which a shield is supported so that an angle change is possible with respect to a solar tube. シールドが、中央軸の周りを角度変更可能に支持されるソーラーチューブで支持される請求項７に記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   The solar-heat collector temperature control apparatus of Claim 7 with which a shield is supported by the solar tube supported so that an angle change is possible around the center axis | shaft. 駆動装置に対する作用接続が、シールドに連動して提供される歯状構成を含み、前記歯状構成が回転を生じさせるねじピニオンと噛合されて前記シールドを回転させる請求項７および８のいずれかに記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   9. A device according to any one of claims 7 and 8, wherein the operative connection to the drive device comprises a toothed configuration provided in conjunction with the shield, the toothed configuration meshing with a screw pinion that causes rotation to rotate the shield. The solar-heat collector temperature control apparatus of description. 駆動に対する作用接続が、ソーラーチューブに連動して提供される歯状構成を含み、前記歯状構成が回転を生じさせるねじピニオンと噛合されて前記ソーラーチューブを回転させる請求項７および９のいずれかに記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   10. A drive as claimed in any of claims 7 and 9, wherein the active connection to the drive includes a toothed configuration provided in conjunction with the solar tube, the toothed configuration meshing with a screw pinion that causes rotation. A solar heat collector temperature control device according to claim 1. シールドが、ソーラーチューブの長さに沿って少なくとも１つの位置で前記ソーラーチューブから支持され、前記ソーラーチューブが、中央軸の周りを回転可能に支持され、及び駆動装置が前記ソーラーチューブに作用接続されて前記回転を生じさせる請求項１から６のいずれかに記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   A shield is supported from the solar tube at at least one position along the length of the solar tube, the solar tube is rotatably supported about a central axis, and a drive device is operatively connected to the solar tube. The solar-heat collector temperature control apparatus in any one of Claim 1 to 6 which produces the said rotation. シールドが、チューブの少なくとも１つの端部から支持される請求項１２に記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   The solar collector temperature control apparatus of claim 12, wherein the shield is supported from at least one end of the tube. シールドが、チューブの少なくとも各端部から支持される請求項１２に記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   The solar heat collector temperature control device according to claim 12, wherein the shield is supported from at least each end of the tube. シールドが、日射に対して不透明に処理されるソーラーチューブ上に外壁の一部を含み、前記ソーラーチューブが、中央軸の周りを回転可能に支持され、及び駆動装置が前記ソーラーチューブに作用接続されて前記回転を生じさせる請求項１から６のいずれかに記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   A shield includes a portion of the outer wall on a solar tube that is treated opaque to solar radiation, the solar tube is rotatably supported about a central axis, and a drive device is operatively connected to the solar tube. The solar-heat collector temperature control apparatus in any one of Claim 1 to 6 which produces the said rotation. シールドが、ソーラーチューブに塗布されるコーティングを含む請求項１５に記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   16. The solar collector temperature control device of claim 15, wherein the shield includes a coating applied to the solar tube. コーティングが、ソーラーチューブに接着されるテープを含む請求項１６に記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   The solar collector temperature control device of claim 16, wherein the coating comprises a tape adhered to the solar tube. コーティングが、ソーラーチューブに塗布される膜を含む請求項１７に記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   18. The solar collector temperature control device of claim 17, wherein the coating comprises a film applied to the solar tube. 駆動に対する作用接続が、ソーラーチューブに連動して提供される歯状構成を含む請求項９及び１２から１８のいずれかに記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   19. A solar heat collector temperature control device according to any of claims 9 and 12 to 18, wherein the active connection to the drive comprises a toothed configuration provided in conjunction with the solar tube. 歯状構成がソーラーチューブの一端上に把持的に受入れられるハブ素子と連動する請求項１９に記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   20. The solar collector temperature control device of claim 19, wherein the toothed configuration is interlocked with a hub element that is gripably received on one end of the solar tube. ハブ素子が、駆動装置を収容する筐体に回転可能に受け入れられる請求項２０に記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   21. The solar collector temperature control device of claim 20, wherein the hub element is rotatably received in a housing that houses the drive device. ソーラーチューブの一端が閉口端である請求項２０および２１のいずれかに記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   The solar heat collector temperature control device according to any one of claims 20 and 21, wherein one end of the solar tube is a closed end. ソーラーチューブの一端が開口端である請求項２０および２１のいずれかに記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   The solar heat collector temperature control device according to any one of claims 20 and 21, wherein one end of the solar tube is an open end. ハブ素子が、一端に補足的な内部構成を有する成型素子を含み、歯状構成が前記ハブ素子の外面の周りに形成される請求項２０から２３のいずれかに記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   24. Solar collector temperature control according to any of claims 20 to 23, wherein the hub element includes a molded element having a complementary internal configuration at one end, and a toothed configuration is formed around the outer surface of the hub element. apparatus. 駆動装置が、駆動軸に設けられている歯状スプロケットを含み、更なる歯状スプロケットにより歯状構成が提供され、無端鎖が前記スプロケット同士を駆動的に相互接続させる請求項１９から２４のいずれかに記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   25. Any of claims 19 to 24, wherein the drive device includes a toothed sprocket provided on the drive shaft, the toothed configuration is provided by a further toothed sprocket, and an endless chain drive-interconnects the sprockets. The solar-heat collector temperature control apparatus of crab. 駆動装置が、ソーラーチューブの内部に収容される熱交換器等の手段及び／又は媒体の温度条件の代表的な温度条件にさらされる素子を含み、前記素子が温度変化により長手方向に伸縮する請求項１から２５のいずれかに記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   The driving device includes a device such as a heat exchanger housed inside the solar tube and / or an element that is exposed to a typical temperature condition of a medium temperature condition, and the element expands and contracts in the longitudinal direction due to a temperature change. Item 26. The solar heat collector temperature control device according to any one of Items 1 to 25. 駆動装置が電気モーターを含む請求項１から２６のいずれかに記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   27. The solar heat collector temperature control device according to claim 1, wherein the driving device includes an electric motor. 電気モーターの電力を光電装置から得る請求項２８に記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   The solar heat collector temperature control device according to claim 28, wherein electric power of the electric motor is obtained from a photoelectric device. 光電装置が蓄電池に接続され、前記蓄電池とモーターがバッテリー及び／又は前記光電装置により駆動される請求項２９に記載の太陽熱集熱器温度制御装置。   30. The solar heat collector temperature control device according to claim 29, wherein the photoelectric device is connected to a storage battery, and the storage battery and the motor are driven by the battery and / or the photoelectric device. 添付の図を参照して実質的に明細書中に記載されるような太陽熱集熱器温度制御装置。   A solar collector temperature control device substantially as described herein with reference to the accompanying drawings.
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