JP3166605B2 - 太陽熱集熱装置 - Google Patents

太陽熱集熱装置

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JP3166605B2 JP09721996A JP9721996A JP3166605B2 JP 3166605 B2 JP3166605 B2 JP 3166605B2 JP 09721996 A JP09721996 A JP 09721996A JP 9721996 A JP9721996 A JP 9721996A JP 3166605 B2 JP3166605 B2 JP 3166605B2
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storage tank
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均 工藤
健治 椿
勝 横山
弘 横川
健二 園田
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

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  • Silicon Compounds (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽エネルギーによ
り温めた温水を供給する太陽熱集熱装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】太陽の熱エネルギーを利用し、供給され
た水等の熱媒体を温める太陽熱集熱装置として平板型集
熱器、真空断熱管型集熱器等の各種集熱装置が知られて
いる。上記太陽熱集熱装置として、水を集熱器で温め、
昇温した温水を貯湯槽で貯える自然対流式の装置が汎用
されている。この貯湯槽は周囲を断熱材で覆われた金属
製またはプラスチック製の槽が用いられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記自然対流式の装置
にあっては、長期間にわたり水を貯水しているためスケ
ールや錆等が発生し、濁り易い。また、これら水には殺
菌用塩素やトリハロメタン等の物質が含有している。最
近の健康に関する高まりから、これらを低減した温水が
求められている。
【0004】本発明は上述の事実を鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、長期にわたり、殺菌用塩
素やトリハロメタンを低減し、且つ、きれいな状態の温
水を生成する太陽熱集熱装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
太陽熱集熱装置は、供給された水を太陽熱で温める集熱
器1と、この集熱器1で昇温した温水を貯える貯湯槽2
を備える太陽熱集熱装置であって、上記貯湯槽2の太陽
光の照射面3にエアロゲル含有断熱層4を備え、太陽光
を貯湯槽2内に入射すると共に、上記貯湯槽2の内壁2
aに不溶性の光触媒膜5が形成されていることを特徴と
する。
【0006】本発明の請求項2に係る太陽熱集熱装置
は、供給された水を太陽熱で温める集熱器1と、この集
熱器1で昇温した温水を貯える貯湯槽2を備える太陽熱
集熱装置であって、上記貯湯槽2の太陽光の照射面3に
エアロゲルの断熱層4を備え、太陽光を貯湯槽2内に入
射すると共に、上記貯湯槽2内に、透光性と通水性を有
するケース9に収容した、不溶性の光触媒からなる粒子
6の集合体を備えることを特徴とする。
【0007】本発明の請求項3に係る太陽熱集熱装置
は、請求項1又は請求項2記載の太陽熱集熱装置におい
て、上記エアロゲル含有断熱層4はエアロゲル7を透明
板8で挟んだパネルであることを特徴とする。
【0008】本発明の請求項4に係る太陽熱集熱装置
は、請求項1乃至請求項3いずれか記載の太陽熱集熱装
置において、上記エアロゲルが、アルコキシシランの加
水分解重合によってなるゲル状化合物を、疎水化処理し
た後に超臨界乾燥した疎水性シリカエアロゲルであるこ
とを特徴とする。
【0009】本発明の請求項1または請求項2に係る太
陽熱集熱装置は、上記構成により、光触媒膜5や粒子6
を構成する光触媒が太陽光で活性化し、温水中の殺菌用
塩素やトリハロメタン等の成分を分解するので、温水中
に含まれる量が低減する。また、温水が活性化するので
配管や槽内にスケールや錆が付着しにくくなる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に説明する。
【0011】本発明の請求項1に係る太陽熱集熱装置を
図面に基づいて説明する。図1は本発明の請求項1に係
る太陽熱集熱装置の一実施の形態の要部を破断して示し
た断面図である。また、図4は本発明の太陽熱集熱装置
の斜視図である。
【0012】本発明の太陽熱集熱装置は、図1及び図4
に示す如く、水を太陽熱で温める集熱器1と、この集熱
器1で昇温した温水を貯える貯湯槽2を備える。上記太
陽熱集熱装置は、水を貯湯槽2に設けられた供給路11
から供給し、自然対流方式で循環する水を、集熱器1の
受光面1aに照射された太陽光の熱エネルギーにより温
め、貯湯槽2に貯え、使用の際にこの温水を出湯路12
から送水する。
【0013】本発明においては、上記貯湯槽2の太陽光
の照射面3にエアロゲル含有断熱層4を備え、太陽光が
貯湯槽2内に入射する構造となっている。上記エアロゲ
ル含有断熱層4の構成としては、例えば、図3(a)及
び(b)に示す、断熱性を有するエアロゲル7を透明板
8で挟んだパネルが示される。なお、エアロゲル含有断
熱層4を除く貯湯槽2は、周囲を断熱材で覆われた金属
製またはプラスチック製からなる。
【0014】上記エアロゲルは、溶媒を含んだ湿潤状態
のゲル状化合物から超臨界乾燥等の特殊な乾燥方法によ
って、上記溶媒を除去して得られる高空孔率な多孔質材
料を示し、断熱性を有するものである。その材質及び作
製は、アルコキシシランの加水分解重合によってなるゲ
ル状化合物を超臨界乾燥してなるシリカエアロゲル、ケ
イ酸水溶液からなるゲル状化合物を超臨界乾燥してなる
シリカエアロゲル、及び、有機エアロゲル等が挙げられ
る。なかでも、上記エアロゲルとしては、太陽光を透過
させるため透明度に優れることから、アルコキシシラン
の加水分解重合によってなるゲル状化合物を超臨界乾燥
してなるシリカエアロゲルが好ましい。
【0015】さらには、上記エアロゲルは水と間接的ま
たは直接的に接する条件下に置かれるので、耐湿性、耐
水性を有することがより好ましい。耐湿性、耐水性を有
するエアロゲルとしては、アルコキシシランの加水分解
重合によってなるゲル状化合物を、疎水化処理した後に
超臨界乾燥した疎水性シリカエアロゲルが適している。
この疎水性シリカエアロゲルとして、具体的には、特開
平5−279011号、及び、特開平7−138375
号に示される疎水性シリカエアロゲルが挙げられる。
【0016】上記エアロゲルは、密度が0.03〜0.
3g/cm3 程度であり、エアロゲルの熱伝導率が0.
01〜0.02W/mK、可視光の透過率が10mm厚
みに対し85%以上、赤外光の透過率が10mm厚みに
対し95%以上を示すものである。上記エアロゲルを用
いることで、広い範囲の波長域で光を透過し、熱伝導率
を極めて小さいため熱損失を抑えることができる。
【0017】上記エアロゲルは一般的にサイズの大きい
平板状のものを作製することが製造装置の点から困難で
あるので、エアロゲル含有断熱層4の構成としては、図
3(a)に示す如く、エアロゲルからなるブロック体7
aを敷きつめることにより形成してもよく、また、図3
(b)に示す如く、透明板8の間隙にエアロゲルからな
る粒体7bを充填してもよい。上記粒体7bの形状は球
状、角状、円柱状等限定されず、大きさも3〜20mm
程度が例示される。上記透明板8としては、ガラス板、
透明な樹脂板が挙げられ、樹脂板の樹脂としては、ポリ
エチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、アクリル、
ポリカーボネートが挙げられる。
【0018】本発明の特徴は、図1に示す如く、上記貯
湯槽2の内壁2aに不溶性の光触媒膜5が形成されてい
ることにある。光触媒膜5の構成材料である光触媒は、
光線を受けることで触媒機能を発揮するものである。上
記光触媒膜5は、酸化チタン(TiO2 )、酸化ジルコ
ニウム(ZrO2 )、チタン酸ストロンチウム(SrT
iO3 )、及び、これらの単独、または混合物の膜が例
示される。上記光触媒膜5の形成は、貯湯槽2の内壁2
aに塗布したり、吹き付け法、ティップ法等の製膜法に
よって達成すればよい。
【0019】上述の如く、上記太陽熱集熱装置は、上記
エアロゲル含有断熱層4を備え、貯湯槽2の内壁2aに
不溶性の光触媒膜5が形成されているので、貯湯槽2内
に入射した太陽光は光触媒膜5と温水との界面において
触媒機能を発揮し、温水中の殺菌用塩素やトリハロメタ
ン等の成分を分解するため、温水中に含まれる量が低減
する。また、温水が活性化するので配管や槽内にスケー
ルや錆が付着しにくくなる。
【0020】次に本発明の請求項2に係る太陽熱集熱装
置を説明する。図2は本発明の請求項2に係る太陽熱集
熱装置の一実施の形態の要部を破断して示した断面図で
ある。
【0021】上記太陽熱集熱装置と異なる点についての
み説明する。本発明においては、図2に示す如く、貯湯
槽2内に、不溶性の光触媒からなる粒子6の集合体を収
容したケース9を備える。上記粒子6を構成する光触媒
としては、アルミナ等が例示される。上記ケース9は入
射した光線が光触媒に達するために透光性を有し、且
つ、温水が自在に流動するため通水性を有するものであ
り、例えば、ネット状の袋が挙げられる。このケース9
はフロートが取り付けられ、貯湯槽2の水位が変化して
も、粒子6が温水の水面近くに浮遊することが好まし
い。上述の如く、上記太陽熱集熱装置は、上記と同様
に、光触媒が触媒機能を発揮し、温水中の殺菌用塩素や
トリハロメタン等の成分を分解するので、温水中に含ま
れる量が低減する。また、温水が活性化するので配管や
槽内にスケールや錆が付着しにくくなる。
【0022】
【発明の効果】本発明の請求項1に係る太陽熱集熱装置
は、エアロゲル含有断熱層4を備え、貯湯槽2の内壁2
aに不溶性の光触媒膜5が形成されているので、光触媒
が温水中の殺菌用塩素やトリハロメタン等の成分を分解
するため、温水中に含まれる量が低減する。また、温水
が活性化するので配管や槽内にスケールや錆が付着しに
くくなる。その結果、きれいな温水が得られる。
【0023】本発明の請求項2に係る太陽熱集熱装置
は、エアロゲル含有断熱層4を備え、貯湯槽2内に、不
溶性の光触媒からなる粒子6の集合体を収容したケース
9を備えるので、光触媒が温水中の殺菌用塩素やトリハ
ロメタン等の成分を分解するため、温水中に含まれる量
が低減する。また、温水が活性化するので配管や槽内に
スケールや錆が付着しにくくなる。その結果、きれいな
温水が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項1に係る太陽熱集熱装置の一実
施の形態の要部を破断して示した断面図である。
【図2】本発明の請求項2に係る太陽熱集熱装置の一実
施の形態の要部を破断して示した断面図である。
【図3】(a)及び(b)はエアロゲル含有断熱層4の
構成を示した断面図である。
【図4】本発明の太陽熱集熱装置の斜視図である。
【符号の説明】
1 集熱器 1a 受光面 2 貯湯槽 2a 内壁 3 照射面 4 エアロゲル含有断熱層 5 光触媒膜 6 粒子 7 エアロゲル 8 透明板 9 ケース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横川 弘 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 園田 健二 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 実開 昭63−63658(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F24J 2/46 F24J 2/50

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 供給された水を太陽熱で温める集熱器
    (1)と、この集熱器(1)で昇温した温水を貯える貯
    湯槽(2)を備える太陽熱集熱装置であって、上記貯湯
    槽(2)の太陽光の照射面(3)にエアロゲル含有断熱
    層(4)を備え、太陽光を貯湯槽(2)内に入射すると
    共に、上記貯湯槽(2)の内壁(2a)に不溶性の光触
    媒膜(5)が形成されていることを特徴とする太陽熱集
    熱装置。
  2. 【請求項2】 供給された水を太陽熱で温める集熱器
    (1)と、この集熱器(1)で昇温した温水を貯える貯
    湯槽(2)を備える太陽熱集熱装置であって、上記貯湯
    槽(2)の太陽光の照射面(3)にエアロゲルの断熱層
    (4)を備え、太陽光を貯湯槽(2)内に入射すると共
    に、上記貯湯槽(2)内に、透光性と通水性を有するケ
    ース(9)に収容した、不溶性の光触媒からなる粒子
    (6)の集合体を備えることを特徴とする太陽熱集熱装
    置。
  3. 【請求項3】 上記エアロゲル含有断熱層(4)はエア
    ロゲル(7)を透明板(8)で挟んだパネルであること
    を特徴とする請求項1又は請求項2記載の太陽熱集熱装
    置。
  4. 【請求項4】 上記エアロゲルが、アルコキシシランの
    加水分解重合によってなるゲル状化合物を、疎水化処理
    した後に超臨界乾燥した疎水性シリカエアロゲルである
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項3いずれか記載の
    太陽熱集熱装置。
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