JPH0926212A - ソーラコレクター - Google Patents
ソーラコレクターInfo
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- JPH0926212A JPH0926212A JP7176232A JP17623295A JPH0926212A JP H0926212 A JPH0926212 A JP H0926212A JP 7176232 A JP7176232 A JP 7176232A JP 17623295 A JP17623295 A JP 17623295A JP H0926212 A JPH0926212 A JP H0926212A
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- fins
- water
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- copper pipe
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
- F24S10/70—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
- F24S10/75—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits with enlarged surfaces, e.g. with protrusions or corrugations
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- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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- F24S2010/751—Special fins
- F24S2010/752—Special fins extending obliquely
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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
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/20—Solar thermal
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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
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小入射角の冬場の弱い太陽光でも、より効果
的に水を加熱し得るソーラコレクターを提供する。 【解決手段】 貯水タンク１に、一端と他端とが接続さ
れてなる略Ｕの字状の銅管２の平行部に、銅管２の外周
から先端までの長さがｂの表面に黒色処理が施されてな
るアルミニウム製のフィン３を銅管２に対して角度θ
で、かつピッチａで取付け、ａとｂとθとからなる式Ｌ
＝ｂｓｉｎθ／（ａ−ｂｃｏｓθ）の値を、太陽光の最
小入射角３０°と最大入射角８０°のｔａｎ値の間、つ
まり０．６〜５．６にすると、小入射角の冬場の弱い太
陽光であってもフィン３によりこの太陽光を効果的に受
光することができるので、銅管２内の水を効果的に加熱
して貯水タンク１に貯水することができる。
的に水を加熱し得るソーラコレクターを提供する。 【解決手段】 貯水タンク１に、一端と他端とが接続さ
れてなる略Ｕの字状の銅管２の平行部に、銅管２の外周
から先端までの長さがｂの表面に黒色処理が施されてな
るアルミニウム製のフィン３を銅管２に対して角度θ
で、かつピッチａで取付け、ａとｂとθとからなる式Ｌ
＝ｂｓｉｎθ／（ａ−ｂｃｏｓθ）の値を、太陽光の最
小入射角３０°と最大入射角８０°のｔａｎ値の間、つ
まり０．６〜５．６にすると、小入射角の冬場の弱い太
陽光であってもフィン３によりこの太陽光を効果的に受
光することができるので、銅管２内の水を効果的に加熱
して貯水タンク１に貯水することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽熱を利用して
水を加熱し、加熱により得られた熱水を有効利用するソ
ーラコレクターに属するものである。
水を加熱し、加熱により得られた熱水を有効利用するソ
ーラコレクターに属するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、クリーンエネルギーとして、太陽
熱利用に対する関心が高まっている。太陽熱を利用する
ものの中で最も普及しているものとしては、例えば風呂
や炊事の給湯を目的とした個人住宅の屋根上に配設さ
れ、水道から給水された水を貯水する貯水タンクを有
し、貯水した水を太陽熱で加熱するソーラコレクターと
呼ばれる装置がある。このような装置としては、例えば
水を貯水する貯水タンクのみの構成で、貯水タンクで受
光した太陽光で内部の水を加熱する形式のものや、貯水
タンクと太陽光を受光する銅管等の水加熱管とからな
り、受光した太陽光で内部の水を加熱して循環させると
共に、高温になった水を貯水タンクに貯水する形式のも
のが知られている。
熱利用に対する関心が高まっている。太陽熱を利用する
ものの中で最も普及しているものとしては、例えば風呂
や炊事の給湯を目的とした個人住宅の屋根上に配設さ
れ、水道から給水された水を貯水する貯水タンクを有
し、貯水した水を太陽熱で加熱するソーラコレクターと
呼ばれる装置がある。このような装置としては、例えば
水を貯水する貯水タンクのみの構成で、貯水タンクで受
光した太陽光で内部の水を加熱する形式のものや、貯水
タンクと太陽光を受光する銅管等の水加熱管とからな
り、受光した太陽光で内部の水を加熱して循環させると
共に、高温になった水を貯水タンクに貯水する形式のも
のが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】周知のように、一般家
庭において、このようなソーラコレクターを使用する場
合、例えば浴槽への給湯では、少なくとも追焚きをなく
するために、貯蔵した水を５０℃以上に加熱する必要が
ある。現存するソーラコレクターによれば、夏場では貯
蔵した水を容易に５０℃以上の温度にすることができ
る。しかしながら、冬場では日本国内の殆どの地方にお
いて貯蔵した水を５０℃以上の温度に加熱することは困
難である。そのため、例え冬場であっても日照時間があ
ればより効率的に太陽熱を吸収して、貯水タンクに貯水
されている水をより高温度に加熱し得る省エルルギー効
果に優れたソーラコレクターの実現が望まれている。
庭において、このようなソーラコレクターを使用する場
合、例えば浴槽への給湯では、少なくとも追焚きをなく
するために、貯蔵した水を５０℃以上に加熱する必要が
ある。現存するソーラコレクターによれば、夏場では貯
蔵した水を容易に５０℃以上の温度にすることができ
る。しかしながら、冬場では日本国内の殆どの地方にお
いて貯蔵した水を５０℃以上の温度に加熱することは困
難である。そのため、例え冬場であっても日照時間があ
ればより効率的に太陽熱を吸収して、貯水タンクに貯水
されている水をより高温度に加熱し得る省エルルギー効
果に優れたソーラコレクターの実現が望まれている。
【０００４】従って、本発明は、貯水タンクに貯水した
水をより効果的に加熱することを可能ならしめる熱変換
効率に優れたソーラコレクターの提供を目的とする。
水をより効果的に加熱することを可能ならしめる熱変換
効率に優れたソーラコレクターの提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係るソーラコレクターが採用した手段は、
貯水タンクに、太陽光を受光して内部の水を加熱する銅
管の一端と他端とが連通してなるソーラコレクターにお
いて、前記銅管に複数の拡管を外嵌し、これら拡管のそ
れぞれに、表面に黒色または太陽光線選択吸収性に優れ
た表面皮膜を有するアルミニウムからなる複数のフィン
を固着し、これらフィンが水平線上に設けられていると
仮定したときの該フィンのピッチをａ、前記拡管の表面
から先端までのフィンの長さをｂ、水平線とフィンとの
なす角度をθとしたとき、これらａとｂとθとからなる
ｂｓｉｎθ／（ａ−ｂｃｏｓθ）で表される式の値が、
南中状態における太陽光の入射角の最小角γmin のｔａ
ｎγmin 以上であって、かつ最大角γmax のｔａｎγ
max 以下であることを特徴とする。
に、本発明に係るソーラコレクターが採用した手段は、
貯水タンクに、太陽光を受光して内部の水を加熱する銅
管の一端と他端とが連通してなるソーラコレクターにお
いて、前記銅管に複数の拡管を外嵌し、これら拡管のそ
れぞれに、表面に黒色または太陽光線選択吸収性に優れ
た表面皮膜を有するアルミニウムからなる複数のフィン
を固着し、これらフィンが水平線上に設けられていると
仮定したときの該フィンのピッチをａ、前記拡管の表面
から先端までのフィンの長さをｂ、水平線とフィンとの
なす角度をθとしたとき、これらａとｂとθとからなる
ｂｓｉｎθ／（ａ−ｂｃｏｓθ）で表される式の値が、
南中状態における太陽光の入射角の最小角γmin のｔａ
ｎγmin 以上であって、かつ最大角γmax のｔａｎγ
max 以下であることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明は、１年間の間に、南中状
態の太陽光の入射角γが３０°〜８０°の範囲で変化す
るとしたとき、最小の入射角γmin ＝３０°と最大の入
射角γmax ＝８０°とにおいて、それぞれ受光面積が最
も広くなり、フィンに隣接した太陽側のフィンにより太
陽光が遮られない範囲を求めてやれば、１年中を通じて
より効果的に太陽熱を活用し得ると考えてなしたもので
ある。
態の太陽光の入射角γが３０°〜８０°の範囲で変化す
るとしたとき、最小の入射角γmin ＝３０°と最大の入
射角γmax ＝８０°とにおいて、それぞれ受光面積が最
も広くなり、フィンに隣接した太陽側のフィンにより太
陽光が遮られない範囲を求めてやれば、１年中を通じて
より効果的に太陽熱を活用し得ると考えてなしたもので
ある。
【０００７】先ず、ソーラコレクターのフィンの太陽光
の受光状態説明図の図２を参照しながら、式ｂｓｉｎθ
／（ａ−ｂｃｏｓθ）を求める。即ち、水平線上に設け
られていると仮定したフィン３のピッチをａ′とし、水
平線の交点から先端までのフィン３の長さをｂ′とし、
水平線とフィン３とのなす角度をθとし、さらに太陽光
の入射角がγであるとする。そして、フィン３の先端を
Ａ点とし、フィン３の先端の水平線上の投影点をＢ点と
し、フィン３の延長線と水平線との交点をＣ点とし、さ
らにフィン３の先端のＡ点を通る垂直線と水平線との交
点をＨ点とすると、線分ＣＨはｂ′ｃｏｓθであるか
ら、線分ＢＨは（ａ′−ｂ′ｃｏｓθ）となる。一方、
線分ＡＨはｂ′ｓｉｎθであるから、正接ｔａｎγ＝Ａ
Ｈ／ＢＨ＝ｂ′ｓｉｎθ／（ａ′−ｂ′ｃｏｓθ）とな
る。そこで、ａ′がフィン３の実際のビッチａと近似し
ており、またｂ′がフィン３の銅管表面から先端までの
長さｂと近似しているとすると、正接ｔａｎγ＝ｂ′ｓ
ｉｎθ／（ａ′−ｂ′ｃｏｓθ）≒ｂｓｉｎθ／（ａ−
ｂｃｏｓθ）となる。
の受光状態説明図の図２を参照しながら、式ｂｓｉｎθ
／（ａ−ｂｃｏｓθ）を求める。即ち、水平線上に設け
られていると仮定したフィン３のピッチをａ′とし、水
平線の交点から先端までのフィン３の長さをｂ′とし、
水平線とフィン３とのなす角度をθとし、さらに太陽光
の入射角がγであるとする。そして、フィン３の先端を
Ａ点とし、フィン３の先端の水平線上の投影点をＢ点と
し、フィン３の延長線と水平線との交点をＣ点とし、さ
らにフィン３の先端のＡ点を通る垂直線と水平線との交
点をＨ点とすると、線分ＣＨはｂ′ｃｏｓθであるか
ら、線分ＢＨは（ａ′−ｂ′ｃｏｓθ）となる。一方、
線分ＡＨはｂ′ｓｉｎθであるから、正接ｔａｎγ＝Ａ
Ｈ／ＢＨ＝ｂ′ｓｉｎθ／（ａ′−ｂ′ｃｏｓθ）とな
る。そこで、ａ′がフィン３の実際のビッチａと近似し
ており、またｂ′がフィン３の銅管表面から先端までの
長さｂと近似しているとすると、正接ｔａｎγ＝ｂ′ｓ
ｉｎθ／（ａ′−ｂ′ｃｏｓθ）≒ｂｓｉｎθ／（ａ−
ｂｃｏｓθ）となる。
【０００８】従って、上記ｂｓｉｎθ／（ａ−ｂｃｏｓ
θ）の値を、太陽光の入射角の最小角γmin のｔａｎγ
min 以上、かつ最大角γmax のｔａｎγmax 以下とすれ
ば、太陽光の入射角がγmin 〜γmax の範囲で変化する
年中を通じて効果的に銅管内の水を加熱することができ
る。そして、銅管内と貯水タンクとの間で循環している
間を継続して水は加熱され続ける。なお、銅管が水平で
ある場合には、銅管に設けられているフィン３のピッチ
をａとし、銅管表面から先端までのフィンの長さをｂと
し、銅管とフィンとのなす角度をθとすれば良いもので
ある。
θ）の値を、太陽光の入射角の最小角γmin のｔａｎγ
min 以上、かつ最大角γmax のｔａｎγmax 以下とすれ
ば、太陽光の入射角がγmin 〜γmax の範囲で変化する
年中を通じて効果的に銅管内の水を加熱することができ
る。そして、銅管内と貯水タンクとの間で循環している
間を継続して水は加熱され続ける。なお、銅管が水平で
ある場合には、銅管に設けられているフィン３のピッチ
をａとし、銅管表面から先端までのフィンの長さをｂと
し、銅管とフィンとのなす角度をθとすれば良いもので
ある。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例に係るソーラコレクタ
ーの概要を、その模式的構成説明図の図１（ａ）と、銅
管とフィンの拡大図の図１（ｂ）と、図１（ｂ）のＤ矢
視図の図１（ｃ）とを参照しながら説明すると、図１に
示す符号１は貯水タンクであり、この貯水タンク１には
略Ｕの字状に曲げ成形されてなる銅管２の一端と他端と
が接続されている。この銅管２の平行な真直部には、図
１（ｂ）に示すように、平板状の複数のフィン３が所定
のピッチで取付けられている。次に、貯水タンク１、銅
管２、フィン３を詳細に説明する。
ーの概要を、その模式的構成説明図の図１（ａ）と、銅
管とフィンの拡大図の図１（ｂ）と、図１（ｂ）のＤ矢
視図の図１（ｃ）とを参照しながら説明すると、図１に
示す符号１は貯水タンクであり、この貯水タンク１には
略Ｕの字状に曲げ成形されてなる銅管２の一端と他端と
が接続されている。この銅管２の平行な真直部には、図
１（ｂ）に示すように、平板状の複数のフィン３が所定
のピッチで取付けられている。次に、貯水タンク１、銅
管２、フィン３を詳細に説明する。
【００１０】先ず、貯水タンク１は、銅管２内で加熱さ
れた水を貯水し、日中において加熱された水の温度低下
を防止する働きをするものであるため、周囲が断熱材で
覆われるか、ジュワー瓶のような構成であることが望ま
しい。
れた水を貯水し、日中において加熱された水の温度低下
を防止する働きをするものであるため、周囲が断熱材で
覆われるか、ジュワー瓶のような構成であることが望ま
しい。
【００１１】銅管２は、管内部に水を循環させ、前記フ
ィン３から伝えられる熱により循環している水を加熱す
るものであり、熱伝導性に優れている素材が好ましいの
で銅製である。内径については、３〜３００ｍｍのもの
を選定するのがコストの面で好ましい。
ィン３から伝えられる熱により循環している水を加熱す
るものであり、熱伝導性に優れている素材が好ましいの
で銅製である。内径については、３〜３００ｍｍのもの
を選定するのがコストの面で好ましい。
【００１２】フィン３は、受光した太陽光を熱に変換し
て銅管２に伝えて、この銅管２内の水を加熱するもので
あるが、このフィン３はアルミニウム製であるため、拡
管部３ａを介して銅管２に固着される。即ち、フィン３
と拡管部３ａとは一体的に形成されており、拡管部３ａ
が銅管２に外嵌されることによりフィン３は銅管２に固
着されている（拡管方式）。また、フィン３の表面には
太陽光の熱変換効率を良くするため、表面処理が施され
ている。表面処理としては、塗装による黒色の有機皮膜
の形成、黒色ニッケルめっき、あるいは黒色アルマイト
処理の何れでも良く、また後処理、前処理の何れでも良
い。フィン３の板厚は熱交換性、加工性およびコストを
考えると、０．１〜２ｍｍ程度が好ましい。
て銅管２に伝えて、この銅管２内の水を加熱するもので
あるが、このフィン３はアルミニウム製であるため、拡
管部３ａを介して銅管２に固着される。即ち、フィン３
と拡管部３ａとは一体的に形成されており、拡管部３ａ
が銅管２に外嵌されることによりフィン３は銅管２に固
着されている（拡管方式）。また、フィン３の表面には
太陽光の熱変換効率を良くするため、表面処理が施され
ている。表面処理としては、塗装による黒色の有機皮膜
の形成、黒色ニッケルめっき、あるいは黒色アルマイト
処理の何れでも良く、また後処理、前処理の何れでも良
い。フィン３の板厚は熱交換性、加工性およびコストを
考えると、０．１〜２ｍｍ程度が好ましい。
【００１３】なお、フィン３の銅管２への固着方法につ
いては、ハンダ接合、溶接接合等も考えられるが、ハン
ダや溶接で銅管２にフィン３を接合したとすると、両者
の熱膨脹率の相違（純アルミニウムの線膨脹率２．３１
３×１０-5／℃，純銅の線膨脹率１．４０９〜２．００
×１０-5／℃；岩波理科学辞典）から接合部が破壊する
恐れがあり信頼性が劣る。そのため、上記のとおり、エ
アコン等の熱交換用に多用されていて信頼性に優れた拡
管方式を採用したものである。しかも、拡管方式によれ
ば、拡管部３ａの内周面と銅管２の外周面との接触面積
が広いので、熱伝達効率の点で優れているという効果が
ある。
いては、ハンダ接合、溶接接合等も考えられるが、ハン
ダや溶接で銅管２にフィン３を接合したとすると、両者
の熱膨脹率の相違（純アルミニウムの線膨脹率２．３１
３×１０-5／℃，純銅の線膨脹率１．４０９〜２．００
×１０-5／℃；岩波理科学辞典）から接合部が破壊する
恐れがあり信頼性が劣る。そのため、上記のとおり、エ
アコン等の熱交換用に多用されていて信頼性に優れた拡
管方式を採用したものである。しかも、拡管方式によれ
ば、拡管部３ａの内周面と銅管２の外周面との接触面積
が広いので、熱伝達効率の点で優れているという効果が
ある。
【００１４】次に、フィン３のピッチ、銅管２の外周か
ら先端までの長さ、銅管２への取付角度を図１（ｂ）を
参照しながら説明する。銅管２が水平に配設されている
とすると、この銅管２には、銅管２の外周から先端まで
の長さがｂのフィン３が、ピッチａで、かつ銅管２に対
して角度θで拡管部３ａを介して取付けられている。そ
して、上記ａとｂとθとからなる式Ｌ＝ｂｓｉｎθ／
（ａ−ｂｃｏｓθ）が太陽光の入射角の最小角が３０°
（γmin ）であるとしたときｔａｎ３０°（≒０．６）
以上で、かつ最大角が８０°（γmax ）であるとしたと
きｔａｎ８０°（≒５．６）以下となるように設定され
ている。
ら先端までの長さ、銅管２への取付角度を図１（ｂ）を
参照しながら説明する。銅管２が水平に配設されている
とすると、この銅管２には、銅管２の外周から先端まで
の長さがｂのフィン３が、ピッチａで、かつ銅管２に対
して角度θで拡管部３ａを介して取付けられている。そ
して、上記ａとｂとθとからなる式Ｌ＝ｂｓｉｎθ／
（ａ−ｂｃｏｓθ）が太陽光の入射角の最小角が３０°
（γmin ）であるとしたときｔａｎ３０°（≒０．６）
以上で、かつ最大角が８０°（γmax ）であるとしたと
きｔａｎ８０°（≒５．６）以下となるように設定され
ている。
【００１５】即ち、図１（ｂ）において、太陽光の入射
角がγ°であるとする。そして、フィン３の先端をＡ
点、フィン３の先端の銅管２上の投影点をＢ点、フィン
３と銅管２との交点をＣ点、さらにフィン３の先端のＡ
点を通る垂直線と銅管との交点をＨ点とすると、線分Ｃ
Ｈはｂｃｏｓθであるから、線分ＢＨは（ａ−ｂｃｏｓ
θ）となる。一方、線分ＡＨはｂｓｉｎθであるから、
ｔａｎγ＝ＡＨ／ＢＨ＝ｂｓｉｎθ／（ａ−ｂｃｏｓ
θ）となる。従って、ｂｓｉｎθ／（ａ−ｂｃｏｓθ）
の値を、０．６以上、かつ５．６以下とすれば、太陽光
の入射角が３０°〜８０°の範囲で変化する年中を通じ
て効果的に貯水タンク１に貯水されている水を加熱する
ことができる。なお、図２に基づいて説明したように、
銅管２が傾斜配設されていても良い。
角がγ°であるとする。そして、フィン３の先端をＡ
点、フィン３の先端の銅管２上の投影点をＢ点、フィン
３と銅管２との交点をＣ点、さらにフィン３の先端のＡ
点を通る垂直線と銅管との交点をＨ点とすると、線分Ｃ
Ｈはｂｃｏｓθであるから、線分ＢＨは（ａ−ｂｃｏｓ
θ）となる。一方、線分ＡＨはｂｓｉｎθであるから、
ｔａｎγ＝ＡＨ／ＢＨ＝ｂｓｉｎθ／（ａ−ｂｃｏｓ
θ）となる。従って、ｂｓｉｎθ／（ａ−ｂｃｏｓθ）
の値を、０．６以上、かつ５．６以下とすれば、太陽光
の入射角が３０°〜８０°の範囲で変化する年中を通じ
て効果的に貯水タンク１に貯水されている水を加熱する
ことができる。なお、図２に基づいて説明したように、
銅管２が傾斜配設されていても良い。
【００１６】因みに、実験の例を説明する。なお、実際
のソーラコレクターにより、フィン３のピッチａ、長さ
ｂ、角度θを変えて実験するのは、実験費用が嵩むだけ
でなく実験期間の延長を招くので、下記のようなモデル
によって種々の実験を行ったものである。
のソーラコレクターにより、フィン３のピッチａ、長さ
ｂ、角度θを変えて実験するのは、実験費用が嵩むだけ
でなく実験期間の延長を招くので、下記のようなモデル
によって種々の実験を行ったものである。
【００１７】先ず、ケース１のモデルについて説明す
る。外径５．５ｃｍ、内径５ｃｍで長さが１００ｃｍの
銅管に、板厚０．５ｍｍのアルミニウム製の３枚のフィ
ンが取付けられている。このフィンは正方形で、中央に
長さ３ｃｍの拡管部が形成されている。このフィンの表
面は、膜厚５μｍの硫酸アルマイト皮膜を形成した後、
硫酸ニッケル浴で二次電解により黒色に着色されてい
る。このようなフィンを有する銅管を水平におき、日中
２時間（平成６年１２月１５日の午後０時〜２時まで
で、太陽光の入射角は３２°である。）放置した後に、
銅管内に入れられている水の温度を測定する。なお、フ
ィンは正方形である必要はなく、またフィンは銅管の上
下方向に突出しているが、上方向だけに突出していても
良い。
る。外径５．５ｃｍ、内径５ｃｍで長さが１００ｃｍの
銅管に、板厚０．５ｍｍのアルミニウム製の３枚のフィ
ンが取付けられている。このフィンは正方形で、中央に
長さ３ｃｍの拡管部が形成されている。このフィンの表
面は、膜厚５μｍの硫酸アルマイト皮膜を形成した後、
硫酸ニッケル浴で二次電解により黒色に着色されてい
る。このようなフィンを有する銅管を水平におき、日中
２時間（平成６年１２月１５日の午後０時〜２時まで
で、太陽光の入射角は３２°である。）放置した後に、
銅管内に入れられている水の温度を測定する。なお、フ
ィンは正方形である必要はなく、またフィンは銅管の上
下方向に突出しているが、上方向だけに突出していても
良い。
【００１８】ケース２は、フィンを４枚にしたもので、
他はケース１と同様である。ケース３は、フィンの表面
に黒色ニッケルめっきを施したもので、他はケース１と
同様である。ケース４は、ａ，ｂ，θの値を変更したも
ので、他はケース１と同様である。ケース５は、さらに
ａ，ｂ，θの値を変更したもので、他はケース１と同様
である。
他はケース１と同様である。ケース３は、フィンの表面
に黒色ニッケルめっきを施したもので、他はケース１と
同様である。ケース４は、ａ，ｂ，θの値を変更したも
ので、他はケース１と同様である。ケース５は、さらに
ａ，ｂ，θの値を変更したもので、他はケース１と同様
である。
【００１９】そして、本発明が優れていることを確認す
るために、下記のような３つの比較例との比較を行っ
た。先ず、比較例１は、銅管にフィンを設けていない場
合であって、他はケース１と同様である。比較例２は、
表面処理を施さないフィンを設けた場合であって、他は
ケース１と同様である。比較例３は、ａ，ｂ，θを変更
したもので、他はケース１と同様である。
るために、下記のような３つの比較例との比較を行っ
た。先ず、比較例１は、銅管にフィンを設けていない場
合であって、他はケース１と同様である。比較例２は、
表面処理を施さないフィンを設けた場合であって、他は
ケース１と同様である。比較例３は、ａ，ｂ，θを変更
したもので、他はケース１と同様である。
【００２０】これらケース１〜５（式Ｌの値は何れも
０．６〜５．６の範囲内である。）および比較例１〜３
の結果を示すと表１のとおりである。
０．６〜５．６の範囲内である。）および比較例１〜３
の結果を示すと表１のとおりである。
【００２１】
【表１】
【００２２】上記表１によれば、ケース１〜５の場合は
何れも各比較例に比較して、水温は高温であり、冬場で
あるにもかかわらず、６０℃以上になっている。従っ
て、これらケース１〜５に係るソーラコレクターを用い
ることにより水温を６０℃°以上にすることが可能であ
ると推定される。ところで、ケース１とケース５とで
は、ａ，ｂ，θが違うだけであるが、ケース１の方がケ
ース５よりも優れている。これは、ケース５の場合の式
Ｌの値がケース１の場合よりも大きく、フィンの受光面
積がケース１より狭くなっていること、つまり太陽光側
の隣接したフィンの先端部分の陰ができることに起因す
るものと理解することができる。
何れも各比較例に比較して、水温は高温であり、冬場で
あるにもかかわらず、６０℃以上になっている。従っ
て、これらケース１〜５に係るソーラコレクターを用い
ることにより水温を６０℃°以上にすることが可能であ
ると推定される。ところで、ケース１とケース５とで
は、ａ，ｂ，θが違うだけであるが、ケース１の方がケ
ース５よりも優れている。これは、ケース５の場合の式
Ｌの値がケース１の場合よりも大きく、フィンの受光面
積がケース１より狭くなっていること、つまり太陽光側
の隣接したフィンの先端部分の陰ができることに起因す
るものと理解することができる。
【００２３】なお、以上では、１つの拡管部に１枚のフ
ィンが取つけられている例について説明したが、例えば
横方向に複数個の拡管部を有する横長のフィンの前記複
数個の拡管部のそれぞれに銅管を嵌合する構成であって
も良いので、上記実施例によって本発明の技術的思想の
範囲が限定されるものではない。
ィンが取つけられている例について説明したが、例えば
横方向に複数個の拡管部を有する横長のフィンの前記複
数個の拡管部のそれぞれに銅管を嵌合する構成であって
も良いので、上記実施例によって本発明の技術的思想の
範囲が限定されるものではない。
【００２４】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係るソー
ラコレクターによれば、フィンのピッチａと、銅管の外
周から先端までのフィンの長さｂと、フィンの銅管への
取付角度θとからなる式｛ｂｓｉｎθ／（ａ−ｂｃｏｓ
θ）｝の値を、太陽光の入射角の最小角γmin のｔａｎ
γmin 以上、かつ最大角γMax のｔａｎγmax 以下とす
れば、太陽光の入射角がγmin 〜γmax の範囲で変化す
る年中を通じて効果的に銅管内の水を加熱することがで
きるので、冬場であっても日照時間があれば従来に比較
してより高温の水を貯水タンクに貯水することができる
ので、省エネルギー効果が大である。
ラコレクターによれば、フィンのピッチａと、銅管の外
周から先端までのフィンの長さｂと、フィンの銅管への
取付角度θとからなる式｛ｂｓｉｎθ／（ａ−ｂｃｏｓ
θ）｝の値を、太陽光の入射角の最小角γmin のｔａｎ
γmin 以上、かつ最大角γMax のｔａｎγmax 以下とす
れば、太陽光の入射角がγmin 〜γmax の範囲で変化す
る年中を通じて効果的に銅管内の水を加熱することがで
きるので、冬場であっても日照時間があれば従来に比較
してより高温の水を貯水タンクに貯水することができる
ので、省エネルギー効果が大である。
【図１】本発明の実施例に係り、図１（ａ）はソーラコ
レクターの模式的構成説明図であり、図１（ｂ）は銅管
とフィンの拡大図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＤ
矢視図である。
レクターの模式的構成説明図であり、図１（ｂ）は銅管
とフィンの拡大図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＤ
矢視図である。
【図２】本発明に係るソーラコレクターのフィンの太陽
光の受光状態説明図である。
光の受光状態説明図である。
１…貯水タンク，２…銅管，３…フィン，３ａ…拡管
部。
部。
Claims (1)
- 【請求項１】 貯水タンクに、太陽光を受光して内部の
水を加熱する銅管の一端と他端とが連通してなるソーラ
コレクターにおいて、前記銅管に複数の拡管を外嵌し、
これら拡管のそれぞれに、表面に黒色または太陽光線選
択吸収性に優れた表面皮膜を有するアルミニウムからな
る複数のフィンを固着し、これらフィンが水平線上に設
けられていると仮定したときの該フィンのピッチをａ、
前記拡管の表面から先端までのフィンの長さをｂ、水平
線とフィンとのなす角度をθとしたとき、これらａとｂ
とθとからなるｂｓｉｎθ／（ａ−ｂｃｏｓθ）で表さ
れる式の値が、南中状態における太陽光の入射角の最小
角γmin のｔａｎγmin以上であって、かつ最大角γ
max のｔａｎγmax 以下であることを特徴とするソーラ
コレクター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7176232A JPH0926212A (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | ソーラコレクター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7176232A JPH0926212A (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | ソーラコレクター |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0926212A true JPH0926212A (ja) | 1997-01-28 |
Family
ID=16009951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7176232A Withdrawn JPH0926212A (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | ソーラコレクター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0926212A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011202910A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Nikkeikin Aluminium Core Technology Co Ltd | 太陽光集熱装置 |
| FR3074271A1 (fr) * | 2017-11-30 | 2019-05-31 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Absorbeur muni d’ailettes d’absorption d’un rayonnement incident et capteur solaire comprenant l’absorbeur |
-
1995
- 1995-07-12 JP JP7176232A patent/JPH0926212A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011202910A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Nikkeikin Aluminium Core Technology Co Ltd | 太陽光集熱装置 |
| FR3074271A1 (fr) * | 2017-11-30 | 2019-05-31 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Absorbeur muni d’ailettes d’absorption d’un rayonnement incident et capteur solaire comprenant l’absorbeur |
| EP3492834A1 (fr) * | 2017-11-30 | 2019-06-05 | Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives | ABSORBEUR MUNI D'AILETTES D'ABSORPTION D'UN RAYONNEMENT INCIDENT ET CAPTEUR SOLAIRE COMPRENANT L'ABSORBEUR
Absorbeur muni d'ailettes d'absorbtion d'un rayonnement incident et capteur solaire comprenan l'absorbeur |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021001 |