JPH086971B2 - 空気集熱式コレクタ− - Google Patents
空気集熱式コレクタ−Info
- Publication number
- JPH086971B2 JPH086971B2 JP61193083A JP19308386A JPH086971B2 JP H086971 B2 JPH086971 B2 JP H086971B2 JP 61193083 A JP61193083 A JP 61193083A JP 19308386 A JP19308386 A JP 19308386A JP H086971 B2 JPH086971 B2 JP H086971B2
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- Japan
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- heat
- air
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- sheet
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、太陽熱を利用して効率よく温風を製造す
る集熱装置に係り、より詳しくは密閉構造の風洞内に設
けた太陽熱を吸収する集熱材と同風洞内を通る流通空気
との熱交換により温風を発生させる空気集熱式コネクタ
ーに関する。
る集熱装置に係り、より詳しくは密閉構造の風洞内に設
けた太陽熱を吸収する集熱材と同風洞内を通る流通空気
との熱交換により温風を発生させる空気集熱式コネクタ
ーに関する。
従来技術 温風は周知のとうり各種分野に用途を持ち、その需要
も極めて多い。この温風の多くは通常燃料により得るの
が一般的であるが、近年省エネルギー対策として、この
温風を太陽熱により製造する方法が試みられている。
も極めて多い。この温風の多くは通常燃料により得るの
が一般的であるが、近年省エネルギー対策として、この
温風を太陽熱により製造する方法が試みられている。
太陽熱を利用して温風を製造する方法は、基本的に
は、太陽熱をある部材に吸収し、空気流との熱交換によ
り温風を得る空気集熱方式による方法であり、この方法
を利用した装置としては、上面をガラスまたは樹脂フィ
ルムで被覆してなる密閉構造の風洞内に黒色に塗装した
アルミまたはステンレス製の吸熱材を敷設した構造のコ
レクターを用いた集熱装置が知られている。この装置
は、風洞を透過した太陽光を吸熱材に受光し、この吸熱
材からの対流伝熱により温風を発生させる方式である。
は、太陽熱をある部材に吸収し、空気流との熱交換によ
り温風を得る空気集熱方式による方法であり、この方法
を利用した装置としては、上面をガラスまたは樹脂フィ
ルムで被覆してなる密閉構造の風洞内に黒色に塗装した
アルミまたはステンレス製の吸熱材を敷設した構造のコ
レクターを用いた集熱装置が知られている。この装置
は、風洞を透過した太陽光を吸熱材に受光し、この吸熱
材からの対流伝熱により温風を発生させる方式である。
しかし、この種の空気集熱方式は、風洞内に敷設した
吸熱材からの対流伝熱による熱交換方式であるため、風
洞内の流通空気は該空気層の上下で温度差を生じ均一に
昇温されない欠点を有し、また空気流路の上下方向高さ
を狭く形成しなければならないため、流通空気の速度が
速く圧力損失が大きくなる欠点があり、さらに集熱材か
らの熱放散が大きく集熱材と空気の接触面積が不足する
等、太陽熱の集熱効率が低く、実用に供するには問題が
多い。
吸熱材からの対流伝熱による熱交換方式であるため、風
洞内の流通空気は該空気層の上下で温度差を生じ均一に
昇温されない欠点を有し、また空気流路の上下方向高さ
を狭く形成しなければならないため、流通空気の速度が
速く圧力損失が大きくなる欠点があり、さらに集熱材か
らの熱放散が大きく集熱材と空気の接触面積が不足する
等、太陽熱の集熱効率が低く、実用に供するには問題が
多い。
このような問題点にかんがみ、集熱効率を向上させる
べき、風洞内に空気流を遮るように集熱材を傾斜して設
けた空気集熱式コレクターが提案されている。この空気
集熱式コレクターは第４図にその概略を示すごとく、樹
脂フィルム等透明材料で外周面を被覆してなる密閉構造
の風洞（11）内に、シート状集熱材（16）を傾斜して設
けたものである。この方式の場合は、風洞内に吸熱材を
敷設する方式のものに比べ伝熱面積の増大がはかられる
ことにより集熱効率が高いという利点がある。
べき、風洞内に空気流を遮るように集熱材を傾斜して設
けた空気集熱式コレクターが提案されている。この空気
集熱式コレクターは第４図にその概略を示すごとく、樹
脂フィルム等透明材料で外周面を被覆してなる密閉構造
の風洞（11）内に、シート状集熱材（16）を傾斜して設
けたものである。この方式の場合は、風洞内に吸熱材を
敷設する方式のものに比べ伝熱面積の増大がはかられる
ことにより集熱効率が高いという利点がある。
発明が解決しようとする問題点 従来の前記傾斜集熱材方式の空気集熱式コレクター
は、風洞の底面と上面との間に空気流路を完全に遮るよ
うな形でシート状集熱材を傾斜設置しているため、流通
空気が比較的整流で伝熱効果に限度があった。また、風
洞内底部はシート状集熱材からの放散熱およびシート状
集熱材を漏れた太陽光を遮断するために断熱材で密閉さ
れているが、太陽光の採光面となる風洞上面からの熱放
散を防止できないため熱損失が大きいという欠点があっ
た。この発明はこのような欠点を解消するためになされ
たものであり、集熱効率の高い空気集熱式コレクターを
提案せんとするものである。
は、風洞の底面と上面との間に空気流路を完全に遮るよ
うな形でシート状集熱材を傾斜設置しているため、流通
空気が比較的整流で伝熱効果に限度があった。また、風
洞内底部はシート状集熱材からの放散熱およびシート状
集熱材を漏れた太陽光を遮断するために断熱材で密閉さ
れているが、太陽光の採光面となる風洞上面からの熱放
散を防止できないため熱損失が大きいという欠点があっ
た。この発明はこのような欠点を解消するためになされ
たものであり、集熱効率の高い空気集熱式コレクターを
提案せんとするものである。
問題点を解決するための手段 この発明は従来の前記熱媒空気の流れに起因する伝熱
効果の問題、熱放散による熱損失の問題を解決する方法
として、風洞内の太陽光採光面とシート状集熱材上端部
との間に適当な空隙が形成されるようにシート状集熱材
を傾斜設置することを特徴とするものである。
効果の問題、熱放散による熱損失の問題を解決する方法
として、風洞内の太陽光採光面とシート状集熱材上端部
との間に適当な空隙が形成されるようにシート状集熱材
を傾斜設置することを特徴とするものである。
すなわち、この発明は太陽光透過率のすぐれた樹脂フ
ィルムで外周面を被覆し、底部に断熱材層を設けてなる
密閉構造の風洞内に、該風洞を透過した太陽光を受光し
かつ同風洞内を通る空気流を遮るように傾斜して設けた
熱媒空気が通過し得る微小空隙を有するシート状集熱材
を有するコレクターであって、風洞内の太陽光採光面と
シート状集熱材上端部との間に風洞の高さの５〜20％の
空隙を設けたことを特徴とする空気集熱式コレクターを
要旨とするものである。
ィルムで外周面を被覆し、底部に断熱材層を設けてなる
密閉構造の風洞内に、該風洞を透過した太陽光を受光し
かつ同風洞内を通る空気流を遮るように傾斜して設けた
熱媒空気が通過し得る微小空隙を有するシート状集熱材
を有するコレクターであって、風洞内の太陽光採光面と
シート状集熱材上端部との間に風洞の高さの５〜20％の
空隙を設けたことを特徴とする空気集熱式コレクターを
要旨とするものである。
すなわち、この発明は風洞内に傾斜設置するシート状
集熱材を該風洞の上面より若干下げて傾斜設置して空隙
を形成することによって、集熱材上層部を流れる比較的
低温な空気流で断熱層を形成し、シート状集熱材からの
熱放散をこの空気断熱層で阻止するとともに、風洞内で
の空気流の速度が上層部（集熱材のない部分）と下層部
（集熱材部）で異なることによって乱流が発生し、集熱
効率の向上をはかったものである。
集熱材を該風洞の上面より若干下げて傾斜設置して空隙
を形成することによって、集熱材上層部を流れる比較的
低温な空気流で断熱層を形成し、シート状集熱材からの
熱放散をこの空気断熱層で阻止するとともに、風洞内で
の空気流の速度が上層部（集熱材のない部分）と下層部
（集熱材部）で異なることによって乱流が発生し、集熱
効率の向上をはかったものである。
空気集熱式コレクターの場合は、風洞を透過してきた
太陽光を受光する集熱部の構成が重要であり、特にその
集熱材の設置方法は最も集熱効率を左右すると考えられ
ている。そこでこの発明では、コレクターの空気流路空
間に空気流を遮る形で設置するシート状集熱材の上部に
適当な空隙を設ける方法をとったのである。すなわち、
シート状集熱材上部に空隙を設けることにより上部カバ
ーフィルム面下に比較的低温の空気層が形成され一種の
断熱効果が得られ、かつ集熱材上端で空気の渦流が形成
され適度な乱流になるので、熱損失の軽減と伝熱効果の
増大がはかられ、集熱効率が向上する。
太陽光を受光する集熱部の構成が重要であり、特にその
集熱材の設置方法は最も集熱効率を左右すると考えられ
ている。そこでこの発明では、コレクターの空気流路空
間に空気流を遮る形で設置するシート状集熱材の上部に
適当な空隙を設ける方法をとったのである。すなわち、
シート状集熱材上部に空隙を設けることにより上部カバ
ーフィルム面下に比較的低温の空気層が形成され一種の
断熱効果が得られ、かつ集熱材上端で空気の渦流が形成
され適度な乱流になるので、熱損失の軽減と伝熱効果の
増大がはかられ、集熱効率が向上する。
このシート状集熱材としては、特に限定するものでは
ないが、炭素繊維の抄造シートまたは不織布で製作した
スクリーンが好適である。この炭素繊維スクリーンは、
炭素繊維シートで製作され、太陽光を受け昇温したスク
リーンの微小空隙を熱媒空気が通過することで効果的な
熱交換を行なう構造になっている。このようなシート状
集熱材は有効伝熱面積の増大と圧力損失の軽減がはから
れるという点で有利である。また、風洞内の太陽光採光
面と前記集熱材上端部との間に設ける空隙の大きさを風
洞の高さの５〜20％としたのは、５％未満では空隙が小
さく、熱媒空気が集熱材下部に多く流れ、空隙を設けな
い場合とさほど変化がなく、他方、20％を超えると空隙
が大きくなるためその部分に集中して空気が流れること
になり、シート状集熱材の中を通る空気量が減少して十
分な熱交換が行われないためである。
ないが、炭素繊維の抄造シートまたは不織布で製作した
スクリーンが好適である。この炭素繊維スクリーンは、
炭素繊維シートで製作され、太陽光を受け昇温したスク
リーンの微小空隙を熱媒空気が通過することで効果的な
熱交換を行なう構造になっている。このようなシート状
集熱材は有効伝熱面積の増大と圧力損失の軽減がはから
れるという点で有利である。また、風洞内の太陽光採光
面と前記集熱材上端部との間に設ける空隙の大きさを風
洞の高さの５〜20％としたのは、５％未満では空隙が小
さく、熱媒空気が集熱材下部に多く流れ、空隙を設けな
い場合とさほど変化がなく、他方、20％を超えると空隙
が大きくなるためその部分に集中して空気が流れること
になり、シート状集熱材の中を通る空気量が減少して十
分な熱交換が行われないためである。
発明の図面による開示 第１図はこの発明の好適な空気集熱式コレクターの部
分構造を示す縦断側面図、第２図は同上コレクターの全
体構成を示す概略図である。
分構造を示す縦断側面図、第２図は同上コレクターの全
体構成を示す概略図である。
すなわち、風洞（１）は例えば角形鋼管材からなる枠
体（２）で本体枠組を構成し、この本体枠組の両側面を
太陽光透過率のすぐれた樹脂フィルム（３）で被覆し、
底面を例えば薄鋼板（４−１）とグラスウール（４−
２）で構成した断熱材（４）で覆い、完全密閉構造の集
熱空気流路（５）を構成する。この集熱空気流路（５）
内に傾斜設置するシート状集熱材（６）は、上端部に空
隙（７）が形成されるようにセットする。なお、断熱材
（４）は単層に限らず多層でもよい。
体（２）で本体枠組を構成し、この本体枠組の両側面を
太陽光透過率のすぐれた樹脂フィルム（３）で被覆し、
底面を例えば薄鋼板（４−１）とグラスウール（４−
２）で構成した断熱材（４）で覆い、完全密閉構造の集
熱空気流路（５）を構成する。この集熱空気流路（５）
内に傾斜設置するシート状集熱材（６）は、上端部に空
隙（７）が形成されるようにセットする。なお、断熱材
（４）は単層に限らず多層でもよい。
ここで、集熱空気流路（５）は性能面、製作面、空気
流れの状態から高さを200mm前後とするのが好ましい。
また、空隙（７）の空隙ｈは集熱空気流路（５）の高さ
の５〜20％と限定したことにより、集熱空気流路（５）
の高さが200mm前後の場合は、10〜40mmとなる。
流れの状態から高さを200mm前後とするのが好ましい。
また、空隙（７）の空隙ｈは集熱空気流路（５）の高さ
の５〜20％と限定したことにより、集熱空気流路（５）
の高さが200mm前後の場合は、10〜40mmとなる。
作用 上記のごとく構成された空気集熱式コレクターにおい
て、太陽光は風洞（１）上面の樹脂フィルム（３）を透
過して傾斜配置のシート状集熱材（６）にて受光され、
該集熱材に太陽熱が蓄えられる。風洞（１）の空気流路
（５）内を通される空気流は、シート状集熱材（６）を
流れる空気流と該集熱材の上層部（空隙部）を流れる空
気流とに分れ、上層部を流れる空気流は下層部を流れる
空気流よりも流速が速くなるため上層部に比較的低温の
空気層が形成され、これがいわゆる断熱層となってシー
ト状集熱材（６）からの熱放散を抑制する。一方、下層
部を流れる空気流はシート状集熱材（６）を通過してい
く間に熱交換されて昇温されるが、この時、空気流路
（５）内の空気流は上層部と下層部で流速が異なるため
乱流となり、熱交換率が高くなる。従って、熱損失の軽
減と熱交換率のアップにより集熱効率が飛躍的に向上す
る。
て、太陽光は風洞（１）上面の樹脂フィルム（３）を透
過して傾斜配置のシート状集熱材（６）にて受光され、
該集熱材に太陽熱が蓄えられる。風洞（１）の空気流路
（５）内を通される空気流は、シート状集熱材（６）を
流れる空気流と該集熱材の上層部（空隙部）を流れる空
気流とに分れ、上層部を流れる空気流は下層部を流れる
空気流よりも流速が速くなるため上層部に比較的低温の
空気層が形成され、これがいわゆる断熱層となってシー
ト状集熱材（６）からの熱放散を抑制する。一方、下層
部を流れる空気流はシート状集熱材（６）を通過してい
く間に熱交換されて昇温されるが、この時、空気流路
（５）内の空気流は上層部と下層部で流速が異なるため
乱流となり、熱交換率が高くなる。従って、熱損失の軽
減と熱交換率のアップにより集熱効率が飛躍的に向上す
る。
実 施 例 第３図にこの発明の空気集熱式コネクターの性能曲線
を、空隙を設けない場合と比較して示す。第３図中、横
軸の△ｔは集熱温度（コネクター出入口温度の平均値）
と外気温度との差、Ｉは日射量である。本実施例におけ
る装置諸元および操業条件をそれぞれ第１表および第２
表に示す。
を、空隙を設けない場合と比較して示す。第３図中、横
軸の△ｔは集熱温度（コネクター出入口温度の平均値）
と外気温度との差、Ｉは日射量である。本実施例におけ
る装置諸元および操業条件をそれぞれ第１表および第２
表に示す。
第３図から明らかなごとく、シート状集熱材の上部に
空隙を設けた場合は、空隙を設けない場合に比べて集熱
効率が高い。これは、シート状集熱材の上部に設けた空
隙の作用により、上部カバーフィルム面下に低温の空気
層が形成され一種の断熱効果が得られることと、集熱材
上端で空気の渦流が形成され適度な乱流になるとめの推
察される。
空隙を設けた場合は、空隙を設けない場合に比べて集熱
効率が高い。これは、シート状集熱材の上部に設けた空
隙の作用により、上部カバーフィルム面下に低温の空気
層が形成され一種の断熱効果が得られることと、集熱材
上端で空気の渦流が形成され適度な乱流になるとめの推
察される。
発明の効果 この発明は上記のごとく、風洞内に空気流を遮るよう
に傾斜して設けるシート状集熱材の上端部に空気の流通
する空隙を形成することにより、風洞内の上層部に比較
的低温の空気層が形成され、これが断熱層となってシー
ト状集熱材からの熱放散を抑制し熱損失の軽減がはから
れる効果を奏し、さらに集熱材上端で空気の渦流が形成
され適度な乱流になることにより伝熱効果が良好とな
り、集熱効率の向上がはかられるという大なる効果を奏
するものである。
に傾斜して設けるシート状集熱材の上端部に空気の流通
する空隙を形成することにより、風洞内の上層部に比較
的低温の空気層が形成され、これが断熱層となってシー
ト状集熱材からの熱放散を抑制し熱損失の軽減がはから
れる効果を奏し、さらに集熱材上端で空気の渦流が形成
され適度な乱流になることにより伝熱効果が良好とな
り、集熱効率の向上がはかられるという大なる効果を奏
するものである。
第１図はこの発明の好適な空気集熱式コレクターの部分
構造を示す縦断側面図、第２図は同上コレクターの全体
構成を示す概略図、第３図はこの発明の実施例における
集熱効率を示す図、第４図は従来の空気集熱式コレクタ
ーを示す概略図である。 １……風洞、２……枠体、３……樹脂フィルム、４……
断熱材、５……集熱空気流路、６……シート状集熱材、
７……空隙。
構造を示す縦断側面図、第２図は同上コレクターの全体
構成を示す概略図、第３図はこの発明の実施例における
集熱効率を示す図、第４図は従来の空気集熱式コレクタ
ーを示す概略図である。 １……風洞、２……枠体、３……樹脂フィルム、４……
断熱材、５……集熱空気流路、６……シート状集熱材、
７……空隙。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澤井 克巳 兵庫県神戸市中央区港島中町３丁目２番６ 号 エバーグリーンポートアイランド４号 棟1205号 (72)発明者 山中 一裕 兵庫県尼崎市潮江５丁目３番40号103 (56)参考文献 実開 昭52−30664（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】太陽光透過率のすぐれたフィルムで外周面
を被覆し、底部に断熱材層を設けてなる密閉構造の風洞
内に、該風洞を透過した太陽光を受光しかつ同風洞内を
通る空気流を遮るように傾斜して設けた、熱媒空気が通
過し得る微小空隙を有するシート状集熱材を有するコネ
クターであって、風洞内の太陽光採光面と前記集熱材上
端部との間に風洞の高さの５〜20％の空隙を設けたこと
を特徴とする空気集熱式コネクター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61193083A JPH086971B2 (ja) | 1986-08-18 | 1986-08-18 | 空気集熱式コレクタ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61193083A JPH086971B2 (ja) | 1986-08-18 | 1986-08-18 | 空気集熱式コレクタ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6349664A JPS6349664A (ja) | 1988-03-02 |
| JPH086971B2 true JPH086971B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=16301940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61193083A Expired - Fee Related JPH086971B2 (ja) | 1986-08-18 | 1986-08-18 | 空気集熱式コレクタ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH086971B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009127901A (ja) * | 2007-11-21 | 2009-06-11 | Koshin Miki | 空気式太陽集熱装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5230664U (ja) * | 1975-08-26 | 1977-03-03 |
-
1986
- 1986-08-18 JP JP61193083A patent/JPH086971B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009127901A (ja) * | 2007-11-21 | 2009-06-11 | Koshin Miki | 空気式太陽集熱装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6349664A (ja) | 1988-03-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |