JPS58164950A - 気泡除去装置付太陽熱温水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液を薄層流で板状体の上に流し、その液面をさ
らに薄板状体例えば金属薄板、プラスチックシートまた
はフィルム、紙、布等の耐液加工されたもの、それらの
強化複合材等、可撓性、柔軟性あるもので覆った薄層流
式太陽熱温水器の効率および耐久性を改善することを目
的とする。

従来、薄層流式太陽熱温水器のうち、薄板状体（１） としてプラスチックフィルムを使用する太陽熱温水装置
で流下式のものに属する米国特許第３１４６’７’７４
号および特開第昭５４−８９３４２号がある。

前者は透明フィルムを使用するので流路に水草等が発生
して流路を阻害し易く、後者は黒等暗色フィルムを使用
して流路に太陽光は入射しないので水草発生等による流
路障害はないが、流路に気泡が発生すると受熱したフィ
ルムと水流との接触不良になり、伝熱が妨げられるので
、溶存ガスが少い水以外の溶剤類が熱媒体が適当である
としている。これは溶存ガスが多いと太陽熱によって加
熱されて温度が上ると、液中ガス溶解度が下って溶存ガ
スを多量に放出することになり障害の程度が大きいと考
えられるからである。

しかしながら少量の気泡の蓄積はいずれにしても避けら
れないので、液を大量に流して低温度差にしてガス発生
を少くするとともに、気泡を押流す運転法をとることに
なり、液の高温加熱には適しない難点を持つ。また後者
では流路側の液封は、フィルムが熱膨張に対して可動的
であるために（２） 圧がかかれば開放され得るものであり、熱膨張および破
損に対１．では強いが液および遊離ガスの漏れを完全に
防ぐのは難かしい。

したがってこれら従来の薄層流式太陽熱温水器は低温度
差の加熱に適するものである。

本発明はフィルム面を移動して機械的に気泡を除去する
ガス除去装置を設けることにより、かかる制約を除き、
安価かつ高効率で比較的高温水をも得ることを可能にし
たものである。

ガス除去装置２は棒状（または細長い板状）体からなる
１本あるいは２本以上のかきとり機の１種である。摩擦
することは直接の目的ではなく、摩擦力が太きいと、む
しろ薄板状体の表面を破損するおそれがあるので、摩擦
係数の小な物および構造が好ましい。

この様な見地から、表面が滑らかな金属、ガラス、“セ
ラミック、プラスチツー等で、棒（あるいは板）、ロー
ラーの形にするのが適当である。

摩擦を少くするためにそれらの材料に多孔体を使用して
流動用空気を供給してもよい。

（３） 摩擦を少くシ、かつ気泡の除去効果を高めるためにガス
除去装置または（および）支持板］６に連ガス除去装置
の運動は液流方向と直角に動き、気泡をガス排出部まで
移動させるものが好ましい。

これは液流を阻害するおそれが少いからである。

薄板状物上面を運動するものは薄板状物をしごいて気泡
をガス排出部まで移動し除去するものである。薄板状物
の下面を移動するガス除去装置は流路内部を運動して、
直接気泡を排出部まで押し出す作用をする。

ガス除去装置が液流方向に運動するものは、液流量を止
めるか減少させた後運動させるか、ガス除去装置自身が
液流の再分配作用を有し、液流を側方へ溢流させない構
造を有する必要がある。

すなわち、液流を阻害しない程度の有効厚み、厚みに相
応する側１面せき（側方への流れを防ＩＦできる高さの
せき）、気泡は捕えるが、液流は均一に漏出させる再分
配作用の付与である。これらは（４） これらは流路の傾斜、材質、流量等により実験的に定め
ることができる。

ガス除去装置は複数箇あってもよく、その駆動は例えば
、ひもと滑車、誘導レール、誘導車あるいはスライドと
電動グリ−等によることができるが、その他の任意の駆
動方式をとれるのは当然である。（例えば自走方式、水
流モータ一方式等）太陽熱温水器躯体の透明カバーの有
無あるいはその構成、受熱体の支持方式、断熱材、枠形
状、材質等は任意に選択できる。

次に本発明を１図により説明する。

第１図は透明ガラスカバーを省略した場合の平面図で、
ガス除去装置２が単一の口〜ツーで、水スライド（また
は車）５を有し、支点６によって引張られている腕７に
連結されている。均一に引き易い様に支点は中央になっ
ているカニ、駆動方式によっては、支点６は端にあって
もよいのは当然である。支点６は駆動車８により往復運
動を与える索１２連結されている。

ローラー２は直列あるいは並列に複数箇あってもよい。

ローラー２の代りに棒、管、板等であってもよい。それ
らはまたポリ４フツ化エチレン等の減摩材料等で表面加
工がなされているものが好まし、い。減摩を目的として
流動ガスを吹出す多孔板等を使用してもよい。これらは
自重によシ、もしくはバネ等により薄板状体１−に有害
になる程度の力を与えぬ様に流路を圧しつつ移動して気
泡を解消しつつそのガスを受熱体側方のガス抜き　路］
８．１９に集め、ガス抜１６から受熱体外へ放出する。

これによって伝熱面と水の間に介在するガスあるいは流
路に付着して流路を閉そくして水の偏流を起させる気泡
等が除去され、良好な伝熱状態装置２の方向の狂いを防
正して薄板状物が破損したり、流れを乱すのを防ぐのを
目的としている。

水の流れが乱れて偏流を起し、水流路に水膜切れが起る
と過熱されて、伝熱面が焼損する場合が（６） あシ、焼損がなくても過熱部を生ずることは熱伝導およ
びふく射の損失を増大させ熱損失が大になり熱効率を下
げるだけでなく、加熱温度も低下する等不都合が多い。

従来、フィルム使用の太陽熱温水器が簡易かつ安価であ
るにもかかわらず、あまり利用されていなかったのはこ
の様なことが］つの理由であった。

本発明はこの様な難点を除くことができる。

装置 ガス除去体２の移動速度は０．０５〜１０ｍ／ｍの程度
で詩に０．５〜５ｍ／ｍが適当である。過大では破損を
起し易く、動力消費も大になる難点を生じ、過小では過
熱による故障の原因になる。水加熱温度が高い場合、薄
板材料が黒色で受熱し易く、耐熱温度が低い場合には移
動速度が大になる必要がある。またガス除去装置を間欠
的に操作してもよい。

水は入口１５から水分配器１１に供給され、分配されて
流路１３を通り、受熱面、１まだは（および）流路下面
３により加熱されつつ温度上昇し、流出路１４に至り、
排出口１’？から排出される。流路で分離した溶存ガス
および同伴気泡によるガスは、（７） 薄板状物表面から圧するガス除去装置により圧迫されて
側方のガス抜路１８．１９と上部のガス抜管１１６から
排出される。この管の排出は受熱体外に水を漏出させる
ことなくガスを分離排出させることができるが、管を任
意に延長して保温箱外に排気口を置くことにより保温箱
のカバーが水滴凝結によって透明帳を減じて太陽光を反
射し効率低下になるのを防止する。さらに下部の水排出
口等に設けられた下部排気管１７と連結して流路との圧
力平衡を保持することは安定な太陽熱温水器運転の見地
から好ましいことである。

第２図は第１図の縦断面Ａ　−Ａ視を示す。

第１図で省略されていた透明カバー２０を追加している
。流路上面の薄板状物１と流路下面の板状体３の間に薄
層・（あるいは薄膜）状流路１３が形成されている。流
、路下面の板状体３はさらに剛性体１６（平板、網あ（
る、いは格子状物、パンチングメタル、すの子状吻等り
により補強支持される。

流路下面３も薄板状物であってもよく、上下の両面が接
着あるいは溶着もしくはフランジ留め等の（８） 密閉がなされているのが好ましい。これは保温カバーの
水分凝結による曇りの防止が容易になり本発明の目的で
ある効率改善と高温水を得ることを容易にするからであ
る。

第３図は第１図における流路横断面を示す。

ガス除去装置２の１駆動車８の駆動体１０が保温箱下に
設置された例を示す。

ガス抜路１ｓ、１．９は流路平面より高くシ、開水路に
水が集中するのを防止している。この端部に上面薄板の
押え棒ないし線があってもよい。

第４図は薄板状体１の流路内面を移動して気泡除去を行
うガス除去装置２の例を示す図である。

第１図に示す別個のＡ−Ａ断面図に相当する。

ガス除去装置２は流路１３内に水流と並行の方向に挿入
され水流と直角の方向、すなわち流路の幅方向に往復運
動し、ガスを流路の両側にあるガス抜路１Ｂ、１９に排
出する。この作用は押出しであっても、あるいは薄板状
物を少々持上げて水を切９つつ遊離ガスを空間に誘引し
て移動させ排出するのでもよい。

（９） 第１図の例に示される様なガス除去装置が薄板状物上表
面を移動するものと異る点は、水分配器ｌ］および流出
路１４が開水面が好ましいことである。

第５図は第４図のＢ　−Ｂ断面を示す。流路内に他の挿
入物がある場合には、この型のガス除去装置は適当でな
い。

第６図は摩擦を少くするために流動空気を使用するガス
除去装置の断面の例を示す図である。空気は多孔体部分
から分散して薄板状体ｌとの接触部に噴出して空気膜を
作り気泡２２を押しつつ、ガス抜路１Ｂ、１９へ移動さ
せる。この場合抑圧１４発生するが空気膜の存在によっ
て、薄板と除去装置の摩擦は少く、薄板の損傷を防止す
ることができる。

実施例　］ 幅１ｍ、長さ２ｍの黒色袋状受熱体を２０ミクロン厚み
の高圧ポリエチレンフィルムで製作し、これを透明ガラ
スカバー付の保温箱に納め第１図の様に糸目立てた。

ｒ　　１　ｎ　） 袋状受熱体の側端部は第３図の様に押え２３で受熱体を
押え、斜面２４を設け、破損と脱落防止のため第７図の
様にガスケットとはさみ具で弾性的に押え留めである。

ローラーは１０分間に１回間けつ的に作動させて、気泡
（ガス）だまりを除いた。

温水器傾斜角　２０度 水入口温度　２２．。Ｃ，水出口温度　５４　　°Ｃ１
水供給睦　　１５　ｋｇ　／Ｈ 晴天時、安定な運転ができた。

（対照例） ガス除去装置を作動させない１４合、気泡がたまった部
分は黒色フィルムは暁けて膨張、変形し、効率は低下し
、再使用も不能の状轢に々つた。

気泡だまシの発生はプラスチックフィルムの３０ミクロ
ン　以下程度の厚みの、しかも耐熱性の低いものの場合
に顕著であり１．ン１この様なフィルムを使用する場合
には低温度差でしかも過熱防上のため熱損失の多い装置
しか使用できなかったものである。

耐熱の高いプラスチックフィルム、あるいは金属薄板等
の場合は気泡は相対的にだまりを作シ難いけれども流路
障害を起しあるいは伝熱を阻害するので大流量の水を流
す等の手段で押し流すのが通にしたもので、大業の水を
循環することなく１回通過だけでも高温の水が得られ、
かつ高効率である。これは受熱面から水に直接伝熱が行
われ、受熱面厚みと直角方向の伝熱を必要としないので
、従来の平板型多管式の自然循環あるいは強制循環太陽
熱温水器の様に過熱部分を有するものと異って余分のふ
く射、対流損失を発生しないので従って高温加熱を容易
にするものである。

しかも大型の高所タンクや循環ポンプも必ずしも必要と
せず、省略することもできるので、設備費、動力費の少
い経済的な装置を可能にしたものである。　　　　゛ 用途としては家庭用だけでなく、工業用、農業における
温室用熱源、養魚用、プール用等応用がや冷熱源に１吏
用することもできる。これは高温加熱を効率的かつ安定
して行うことを可能ならしめたためである。

【図面の簡単な説明】

第１図は太陽熱温水器の平面図、第２図はＡ−Ａ断面図
、第３図はＢ−Ｂ横断面図、第４図は流路内面にガス除
去装置を走行させるもので、傾斜を付けた温水器の縦断
面図、第５図は流路横断面を示す図、第６図は流動空気
を使用するガス除去装置の断面と水流路を示す関係断面
図、第７図は受熱体固定部を示す断面図である。 ］　薄板状体（太陽光受熱または透過面）、２　ガス除
去装置、３　流路下面板、４　誘導レール、５　スライ
ドまたは車、６　支点、７　腕、８　駆動車、９　滑車
、１０駆動機構、１Ｊ　　水（液）分配器、１２　　索
、１３水（液）流路、１４　　水（液）流出路、１５　
　水（液）入口、１６　　ガス（空気）抜、■７水（液
）排出口、（１３） １８．１９　　ガス抜路、２０．２１　　透明カバー、
２２　　気泡、２へ　押え棒、２４　　流路端に挿入さ
れた多孔管、切欠管等の排気管、２５　　押え具、２６
漏れ防止のための斜面または垂直面（塩水４本本枠でも
よい）、２７　　流路下面または受熱体支持板、２８断
熱材または空間、 ２９　　裏面板。 特許出願人　　笹岡治部 （１４）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　薄４・−状で流れる液の表面をこれに接触して薄板
   状体（１）で覆って流路を構成している薄１−流式太陽
   熱装置において、薄板状体（，１）面を移動するガス除
   去装置（２）を設けた気泡除去装置付太陽熱温水装置。 ２　ガス除去装置（２）が薄板状体１１）の表面または
   流路内の裏面を移動する特許請求の範囲第１項記載の太
   陽熱温水装置。