JPS5834379Y2 - 太陽熱集熱器

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【考案の詳細な説明】本案は太陽熱集熱器に関するものである。

従来、太陽の移動に対し反射鏡を動かさないで集光する
太陽熱集熱器においては反射鏡の断面形状として第１図
に示すような半円が使用されてきた。

第１図において線分ＰＱは反射鏡の任意の点Ｑから円へ
の接線である。

したがってＰＱよｒ）外側からＱに向かう太陽光は図の
ようにＰＱよｌ′）集熱管内側に反射する。

また、それ以外の太陽光は集熱管に直接入射し、すべて
の太陽光は集熱管に集まる。

集熱効率を高めるには反射鏡開口面積に比較して集熱部
表面積を小さくシ、集熱部表面からの熱損失を少なくす
る必要がある。

すなわち、反射鏡開口面積を集熱部表面積で割った値（
集光比）を大きくする必要がある。

しかし、第１図の半円の反射鏡では、その集光比はと小さく、集熱効率を高めることは困難である。

したがって本案の目的は集光比の高い太陽熱集熱器を提
供することである。

以下本案を実施例によって詳細に説明する。

第２図は集熱管への太陽光入射条件を説明したものであ
る。

ここで、反射鏡の点から円へ内接線ＰＱの長さく−１）
は円弧ＰＱｏと等しくしている。

すなわち集熱管外半径をｒ、角度Ｑ。

ＯＰをθ（ラジアン）とするとｔ＝θｒである。

反射鏡開口面に垂直に入射する太陽光について考えると
、反射鏡の任意の点で反射した光は接線よりも内側に入
り集熱管に入射する。

また、その他の太陽光は直接集熱管に入り、すべての太
陽光は集熱管に入射することが判る。

このようにして調べていくとθ＝π、すなわち、ｔ＝π
ｒの場合には入射角か７以内のすべての太陽光線が集熱
管に入射することが判る。

また、この場合の集熱器の集光比は２πｒ／２πｒ＝１
となる。

本案では集光比を高くするためにこのようにｔの長さが
θによって変化する関数形と直線を組み合わせたもので
ある。

第３図は本案の実施例を示したものである。

反射鏡の点から円形集熱管表面への接線ＰＱの長さが反
射鏡の位置によって変化する。

すなわち、０くθく一π ｔ＝ｒθ ５７ｒくθく、直線６ − πくθ＜−ｙｒｔ＝ＰｈＱｈ十ｒ
（θ−π）−一にこで、ｔ：反射鏡の任意の点から円形集熱管表面への接線ＰＱの長さ θ：角度ＯＰＱである。

この場合の集光比はＱＥＱＥ／２πｒ＝１．７となり
、従来の集熱器の集光比よりも高くなる。

この場合には太陽光入射角が３０°以内であれば反射鏡
で反射した太陽光はすべて集熱管に入射する。

夏至と冬至では太陽光の南中高度差が４Ｔであるから本
集熱管軸を東西に一致させ、反射鏡の開口面が春分また
は秋分南中時の太陽光に対して垂直になるように設置す
ると、本集熱器は年間を通して常時集光することができ
る。

第４図は本案の変形例を示したものであり、反射鏡断面
形状が次のように表わされる。

０≦θく−直線２ π ５くθζ−π ｔ＝ｒ＋ｒ（θ−一）２６２５□イ
θく□ 直線 −− πくθく−π ｔ＝ＰｈＱｂ＋ｒ（θ−π）−一にの変形例の場合の集光比はＱＥＱＥ７２πｒ＝１゜６と
なり、従来の集熱器の集光比よりも大きくをっている。

この場合にも太陽光入射角が３０’以内であれば太陽光
線はすべて集熱管に集まる。

したがって集熱管軸を東西に一致させ、反射鏡開口面が
春分または秋分南中時の太陽光に対して垂直になるよう
に設置すれば年間を通して集光できる。

以上説明し、たように本案の太陽熱集熱器によれば太陽
熱集熱器を太陽追尾させることが不必要となり、また高
集熱効率が得られる。

このような集熱器を使用することによる経済性の改善の
効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の半円形反射鏡を使用した太陽熱集熱器を
示す図、第２図は太陽光線の集熱管への入射に関する説
明図、第３図は本案による太陽熱集熱器を示す図、第４
図は本案の変形例を示す図である。１・・・・・・集熱管、２・・・・・・冷却材流路、３
・・・・・・反射鏡。