JPH027405Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、高温の集熱部からの熱の対流損失お
よび幅射損失を回避すると共に集熱効率を向上せ
しめて高温の空気が得られるようにした空気加熱
用太陽熱集熱器に関する。

空気を熱媒とする太陽熱集熱器は、水を熱媒と
する場合のように沸騰や凍結現象がなく、また腐
食についても実用上は問題がないという利点を有
している。しかし、空気の比熱は水に比べて約1/
４と非常に小さいので同じ温度上昇とするには空
気の流量を大きくする必要があり、また空気流と
集熱部の接触面での熱伝達率は水に比べて数十分
の一と大巾に小さいので被加熱空気と集熱体との
接触面積を大きくする必要がある。

このため、従来の空気加熱用太陽熱集熱器では
集熱板の面積を水の場合に比べて大きくしたり、
また、集熱体の空気流側にフインを取付けたりし
て接触面積を大きくするようにしていた。それで
も、必要な伝熱を行わせるための集熱体と被加熱
空気の温度差を比較的大きくしなければならず、
これに伴つて集熱体の温度は水熱媒の場合よりも
高くなるので集熱板からの輻射損失が大きくなつ
て、やはり十分な温度上昇が得られないといつた
やつかいな問題があつた。また集熱体にフインを
取付けて接触面積を大きくし、空気流量を少な目
にすることによつて比較的高温の空気を得ようと
しても、空気温度が高くなる出口に近いほど集熱
体も高温となるために輻射損失が増し、また太陽
に面した透明カバーと集熱体に挾まれた空気も加
熱されて自然対流が起こり、それによる対流損失
と下流側での高温部からの輻射損失とが重なつて
集熱効率が低下する。したがつて、従来の空気加
熱用太陽熱集熱器の場合は、集熱効率ができるだ
け低下しないようにするため、集熱器における空
気の温度上昇をあまり大きくしないようにするの
が通常であつた。このため、冷房用はおろか給湯
用に適用することは困難で、その使用は暖房用に
限られており、用途範囲が限定されていた。また
高温蓄熱ができないので、蓄熱装置の容積も大き
くしなければならなかつた。

本考案はこのような問題の解決を目的としてな
されたもので、対流および輻射の損失を低下させ
ると共に集熱効率を高めるように工夫して被加熱
空気の温度を熱損失なく高めるようにし、広範囲
の用途に適用できる空気加熱用太陽熱集熱器を案
出したものであり、太陽に面する側の空気通路１
と太陽に面しない空気通路２（実際には、この空
気通路２は空気通路１のさらに内部に形成する）
とを形成し、この空気通路１と空気通路２との間
に空気透過性の集熱体３を配置し、この集熱体３
に対して太陽光線を収束するようにした集光手段
４を設け、被加熱空気を空気通路１から集熱体３
を経て空気通路２に通過させるようにしたことを
特徴とするものである。

以下に図面の実施例について説明する。

第１図および第２図は、本考案の太陽熱集熱器
の要部構成を示したものであり、透明材料で構成
した筒体８の内部に、空気透過性材料で構成した
筒状集熱体３をその中心軸を太陽とは反対側の方
に偏心させて設置し、この筒状集熱体３に太陽光
線を収束させるための反射板４を該筒体８の内部
に配置し、太陽に面する側の空気通路１を筒体８
と筒状集熱体３との間に形成すると共に、太陽に
面しない空気通路２を該筒状集熱体３の内部に形
成し、被加熱空気を空気通路１から該筒状集熱体
３を経て空気通路２に通過させるようにしたもの
である。使用されている空気透過性の筒状集熱体
３は、多孔質セラミツクスまたは多孔質金属であ
る。

透明材料で構成した筒体８は、筒状集熱体３お
よび反射板４のカバーを兼ねており、この透明筒
体カバー８の中に太陽に面する空気通路１が形成
されると共に、この空気通路１を通過する太陽光
線が、太陽に面する側とは反対側に偏心して筒体
８の中に設置された筒状集熱体３に対して、収束
するように、反射板４が配置される。そして、太
陽に面する空気通路１から、筒状集熱体３内の太
陽に面しない空気通路２の方向に、被加熱空気を
該集熱体３の多孔質壁を透過させるようにして流
す。これによると、集熱体３は太陽光線が集束し
て照射されて発熱し、空気通路１の側の低温の空
気がこの集熱体３を通過するときにこの熱を奪う
が、単位体積中に大きな内部表面積をもつ多孔質
の集熱体３と被加熱空気との十分な接触により効
率よく熱が伝えられるので、集熱体３の温度は比
較的低く保たれる。しかも反射板４を用いること
により集熱体３の面積を小さくできるので、集熱
体３から輻射する損失熱量は少なくなり、また、
太陽に面する側の空気通路１の空気は集熱体３に
触れたあと集熱体３を通過して集熱体３の中に吸
い込まれるので、空気通路１内において自然対流
を生ずることはなく、透明カバー８の表面におけ
る強制対流による熱損失も空気通路１の断面積を
適当に大きくして流速を小さくし、導入する空気
の温度を低温とすることによつて十分に小さくで
きるので、高い収熱効率のもとで高温の空気が得
られる。

このようにして、本考案によると、大径の筒状
透明カバー８の中に、小径の筒状集熱体３をその
中心軸を太陽とは反対側の方に偏心させて配置
し、透明カバー８内における集熱体３に近い方の
約半周内面に反射面４を設け、透明カバー８と集
熱体３との間〓を低温空気を通すための空気通路
１として、また集熱体３の筒体内を高温空気を取
り出す空気通路２として使用するようにしたの
で、空気通路１の低温空気が、反射板４によつて
高温となつた集熱体３を通過して空気通路２の中
に流れることになり、太陽に面する空気通路１か
らの外部への熱放出と空気通路１内での自然対流
が未然に防止され熱損失を少なくして高温の空気
が集熱効率よく得られ、従来の空気加熱用太陽熱
集熱器において高温空気を得ようとすれば対流お
よび輻射の熱損失により集熱効率が悪くなり集熱
効率を良くしようとすれば空気流量を多くして空
気の温度上昇を制限しなければならずひいては高
温の空気が得られないという問題が解決された。
よつて本考案によると、高温の空気が集熱効率良
く得られるので、従来その適用が困難であつた分
野でも十分に太陽熱採取装置として使用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の空気加熱用太陽熱集熱器の要
部構成を示す斜視図、第２図は第１図の集熱器の
軸と直角方向の断面で見た略断面図である。 １……太陽に面する側の空気通路（低温側）、
２……太陽に面しない側の空気通路（高温側）、
３……多孔質集熱体、４……反射板、８……透明
筒状体カバー。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 透明材料で構成した筒体８の内部に、空気透
   過性材料で構成した筒状集熱体３をその中心軸
   を太陽とは反対側の方に偏心させて設置し、こ
   の筒状集熱体３に太陽光線を収束させるための
   反射板４を該筒体８の内部に配置し、太陽に面
   する側の空気通路１を筒体８と筒状集熱体３と
   の間に形成すると共に、太陽に面しない空気通
   路２を該筒状集熱体３の内部に形成し、被加熱
   空気を空気通路１から該筒状集熱体３を経て空
   気通路２に通過させるようにした空気加熱用太
   陽熱集熱器。 (2) 筒状集熱体３は、多孔質セラミツクスまたは
   多孔質金属のいづれかである実用新案登録請求
   の範囲第１項記載の空気加熱用太陽熱集熱器。