JPS5844299B2 - 被覆された箔の吸収要素を有する太陽エネルギ−収集装置 - Google Patents
被覆された箔の吸収要素を有する太陽エネルギ−収集装置Info
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- JPS5844299B2 JPS5844299B2 JP56127337A JP12733781A JPS5844299B2 JP S5844299 B2 JPS5844299 B2 JP S5844299B2 JP 56127337 A JP56127337 A JP 56127337A JP 12733781 A JP12733781 A JP 12733781A JP S5844299 B2 JPS5844299 B2 JP S5844299B2
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
この発明は収集装置をつくるコストを低下させるのに適
した被覆箔の改良された吸収層を有するが、なお他の改
良をそなえる太陽エネルギー収集装置に関する。
した被覆箔の改良された吸収層を有するが、なお他の改
良をそなえる太陽エネルギー収集装置に関する。
世界の化石燃料の供給が有限であり、国際的なエネルギ
ー消費の現在の比率では急激に涸渇するであろうという
認識が代替エネルギーの探査に導いてきた。
ー消費の現在の比率では急激に涸渇するであろうという
認識が代替エネルギーの探査に導いてきた。
太陽光線の利用はきれいで且つたよりになるエネルギー
の供給のための1つの可能性である。
の供給のための1つの可能性である。
太陽エネルギーは、経済的な成否が効率的な収集、維持
および利用に依存する広大で且つ不変のエネルギー源で
ある。
および利用に依存する広大で且つ不変のエネルギー源で
ある。
若干の太陽熱収集系の効率は過剰の熱損失のために低か
った。
った。
改良が探査される領域の1つは、太陽熱の選択的吸収器
のコーチングにある。
のコーチングにある。
すなわち、そのコーチングは太陽光ノスペクトル中に釦
いてエネルギーを特に良好に吸収するが照射による熱損
失を最小にするようなものである。
いてエネルギーを特に良好に吸収するが照射による熱損
失を最小にするようなものである。
たとえば、かかるコーチングは、太陽光線への露光から
熱エネルギーを集積し、熱交換器を通じて家庭やビルを
加熱したり冷房したりするために、他の媒体により集積
されたエネルギーを送るように設計される。
熱エネルギーを集積し、熱交換器を通じて家庭やビルを
加熱したり冷房したりするために、他の媒体により集積
されたエネルギーを送るように設計される。
一般に太陽の放射エネルギーが冷たい対象に衝突する場
合、エネルギーの一部は反射されて失われ、その差額が
吸収されるかまたは送り出される。
合、エネルギーの一部は反射されて失われ、その差額が
吸収されるかまたは送り出される。
吸収器のエネルギーはより長い波長にむいて再放射され
る。
る。
したがって、もしその表面が再放射せずまたは収集され
たエネルギーの全部曾たは大部分を放射しないものとす
れば、太陽光線の範囲内で吸収するコーチングは熱せら
れたものになる。
たエネルギーの全部曾たは大部分を放射しないものとす
れば、太陽光線の範囲内で吸収するコーチングは熱せら
れたものになる。
地球の表面に到達する太陽光線は、殆んど完全に0.3
ないし2.5ミクロンの範囲内の波長に限られる。
ないし2.5ミクロンの範囲内の波長に限られる。
太陽光線の熱90%が約0.4から約1.5ミクロンの
波長に釦けるものと評価される。
波長に釦けるものと評価される。
2.5□クロン以上の光線の量は無視しうる。
これゆえに、太陽エネルギー選択コーチングは約2.5
ミクロン以上の波長と約2.5ミクロン以下の波長の間
でそれらの吸収、反射賛たは伝導の緒特性に差をつける
ように設計される。
ミクロン以上の波長と約2.5ミクロン以下の波長の間
でそれらの吸収、反射賛たは伝導の緒特性に差をつける
ように設計される。
かくして太陽エネルギーは約2.5ミクロン以下の波長
に釦いて収集することができそしてその収集されたエネ
ルギーは約2.5ミクロン以上の波長における有用な適
用に送られる。
に釦いて収集することができそしてその収集されたエネ
ルギーは約2.5ミクロン以上の波長における有用な適
用に送られる。
このことは効果的な収集と保持のために太陽熱収集器は
約2.5ミクロン以下の波長において強力に吸収されね
ばならないことを意味する。
約2.5ミクロン以下の波長において強力に吸収されね
ばならないことを意味する。
収集装置が操作される温度で、太陽光線スペクトルで一
般にアルファと名付けられる高い吸収力と、イプシロン
と名付けられる低い放射性を有するコーチングが太陽光
線の選択的なコーチングと呼ばれる。
般にアルファと名付けられる高い吸収力と、イプシロン
と名付けられる低い放射性を有するコーチングが太陽光
線の選択的なコーチングと呼ばれる。
イプシロンに対して高いアルファが車重しいけれども、
アルファ値は利用できるエネルギーをできるだけ多く収
集するためのものであることが本質的である。
アルファ値は利用できるエネルギーをできるだけ多く収
集するためのものであることが本質的である。
太陽光線の選択的コーチングは、先ず太陽エネルギーの
吸収を最高とし筐た照射により失われるエネルギーを最
小にすることによって太陽エネルギー収集器の効率を高
めるために重要である。
吸収を最高とし筐た照射により失われるエネルギーを最
小にすることによって太陽エネルギー収集器の効率を高
めるために重要である。
しかしながら、太陽光線の選択的コーチングは、な釦い
ろいろな欠点に悩捷されうる。
ろいろな欠点に悩捷されうる。
たとえばかかるコーチングの調製は比較的高価な真空蒸
着を包含する。
着を包含する。
通常、真空付着は太陽エネルギー収集器の部品上に直接
行なわれる。
行なわれる。
このことは適当に付着力のあるコーチングを確保するた
めに部品の完全な清浄化を要求する。
めに部品の完全な清浄化を要求する。
さらに、収集器の流れない(no −f low )条
件は、すなわち熱吸収媒質が収集器を循環していないと
きに、従来の太陽エネルギー吸収コーチングの安定性を
長期間減少させる。
件は、すなわち熱吸収媒質が収集器を循環していないと
きに、従来の太陽エネルギー吸収コーチングの安定性を
長期間減少させる。
発明の要約
この発明の目的は改良された太陽エネルギー収集器を提
供することにある。
供することにある。
他の目的は被覆された箔を包含する収集器のための吸収
要素を提供することにある。
要素を提供することにある。
関連する目的は収集器の他の部品上の表面汚染の存在に
非感能性である被覆された箔を包含する太陽エネルギー
吸収要素を提供することにある。
非感能性である被覆された箔を包含する太陽エネルギー
吸収要素を提供することにある。
もう1つの目的は増大された長期間の安定性を有する太
陽エネルギー吸収要素を提供することにある。
陽エネルギー吸収要素を提供することにある。
これら耘よび他の目的は、1つの形では、■方の壁材が
太陽光線に面するようになっており、他の壁材は最初の
壁材と離れて位置して熱吸収媒質に接触するようになっ
ているところの間隔を置いて離れている壁材を包含する
太陽エネルギー収集器によって実現される。
太陽光線に面するようになっており、他の壁材は最初の
壁材と離れて位置して熱吸収媒質に接触するようになっ
ているところの間隔を置いて離れている壁材を包含する
太陽エネルギー収集器によって実現される。
壁材は好tb<はガラスでつくられる。
予め金属で被覆された箔のごとき被覆箔は壁材の間に配
置され、その両面にコーチングを有する。
置され、その両面にコーチングを有する。
太陽光線の作用を受ける壁材に面する箔の面は半導体か
らなる太陽光線の選択的コーチングを有し、筐た他の壁
材に面する被覆された箔の面は赤外スペクトルにおいて
比較的高い放射性を提供する放射性コーチングを有する
。
らなる太陽光線の選択的コーチングを有し、筐た他の壁
材に面する被覆された箔の面は赤外スペクトルにおいて
比較的高い放射性を提供する放射性コーチングを有する
。
太陽エネルギー収集器は平面板であってもよくまた管状
形であってもよく、そして壁材間の空間は好1しくは減
圧に維持される。
形であってもよく、そして壁材間の空間は好1しくは減
圧に維持される。
被覆箔は光熱エネルギー転換器として作用し、そして壁
材上の汚染の存在に過度の注意をすることなく、容易に
取付けられる。
材上の汚染の存在に過度の注意をすることなく、容易に
取付けられる。
この発明の太陽エネルギー収集器の製作において、箔は
両面に予め被覆され、その後に壁材の間に組み付けられ
る。
両面に予め被覆され、その後に壁材の間に組み付けられ
る。
または放射性コーチングが予め被覆され、そしてそれが
取り付けられた後に太陽光線の選択的コーメングが箔の
上に付着される。
取り付けられた後に太陽光線の選択的コーメングが箔の
上に付着される。
好捷しい具体例の記述
この発明の吸収要素を原則的に定義する、その両面のコ
ーチング釦よび箔は、以下の太陽エネルギー収集装置の
他の部品を箔と組み立てることについての記述釦よび太
陽光線の作用を受ける収集装置の操作についての記述に
よって詳細に記述される。
ーチング釦よび箔は、以下の太陽エネルギー収集装置の
他の部品を箔と組み立てることについての記述釦よび太
陽光線の作用を受ける収集装置の操作についての記述に
よって詳細に記述される。
この発明の箔を具体化する太陽光線の収集装置の例は、
この発明の箔により得られた安定性が型通りに適用した
太陽光線の選択的コーチングに比較して増大することと
同様に記述される。
この発明の箔により得られた安定性が型通りに適用した
太陽光線の選択的コーチングに比較して増大することと
同様に記述される。
この発明の太陽光線の収集装置に釦いて、太陽光線の選
択的材料または放射性材料による収集装置の部材を、収
集装置自身の組み立てられた部品の上に、たとえば真空
付着のように比較的費用がかかり、退屈な操作によって
コーチングする代りに、箔のようなシート部材が太陽光
線の選択的材料および任意的に放射性材料により被覆さ
れ、それによって収集装置の他の部材と組み立てる以前
に吸収要素をつくり上げる。
択的材料または放射性材料による収集装置の部材を、収
集装置自身の組み立てられた部品の上に、たとえば真空
付着のように比較的費用がかかり、退屈な操作によって
コーチングする代りに、箔のようなシート部材が太陽光
線の選択的材料および任意的に放射性材料により被覆さ
れ、それによって収集装置の他の部材と組み立てる以前
に吸収要素をつくり上げる。
シート部材は鋳造し、つや出しをしまたは他にシートを
形成しうる適当な材料、たとえば熱硬化性または熱可塑
性の樹脂材料からつくらうる。
形成しうる適当な材料、たとえば熱硬化性または熱可塑
性の樹脂材料からつくらうる。
しかしながらシート材料が金属箔であるのが好ましい。
これについて、いかなる金属もこの形に形成するのに充
分に延展する箔として用いられる。
分に延展する箔として用いられる。
例として、アル□ニウム、銅、クロム、ニッケル、モリ
ブデン、ステンレススチールむよびこれらの合金を用い
ることができる。
ブデン、ステンレススチールむよびこれらの合金を用い
ることができる。
金および銀およびその合金もこの目的のために効果があ
るが、その高いコストはこれらの使用を禁止的にする。
るが、その高いコストはこれらの使用を禁止的にする。
アル□ニウム、銅およびニッケルのラップ(wrap
)は好昔しい。
)は好昔しい。
箔lたは他のシート部材の厚さに限界はない。
好筐しくは、箔は、それ自身がささえられる場所に釦い
ては比較的硬いが、以下に記述されるところの太陽エネ
ルギー収集装置の内部に所望するように置かれ、昔た形
成されうるところではな釦充分に柔軟であるのに充分な
厚さであるべきである。
ては比較的硬いが、以下に記述されるところの太陽エネ
ルギー収集装置の内部に所望するように置かれ、昔た形
成されうるところではな釦充分に柔軟であるのに充分な
厚さであるべきである。
一般に、箔は熱0.5ないし1.5□ルの厚さを有する
。
。
箔は、両側昔たは両面を被覆される。
太陽光線の作用を受ける面上に釦いて、箔は太陽光線の
選択的コーチングを有する。
選択的コーチングを有する。
実際的に熱吸収媒質の作用を受ける他の面上に釦いて、
箔は放射性コーチングを有する。
箔は放射性コーチングを有する。
太陽エネルギー収集装置の他の部品の存在によって妨げ
られることなく箔を予め被覆し、その後にそれを他の部
品と組み立てることは、収集装置の中のその場所で吸収
要素を直接的に形成しまたはっきり出すことよりもずっ
と容易で且つ簡単である。
られることなく箔を予め被覆し、その後にそれを他の部
品と組み立てることは、収集装置の中のその場所で吸収
要素を直接的に形成しまたはっきり出すことよりもずっ
と容易で且つ簡単である。
箔を被覆する方法は公知であり、オたそれ自身この発明
の一部ではない。
の一部ではない。
たとえば、箔は、箔の形で電気メッキ、蒸気または真空
付着、装甲、熱浸漬および同様な方法によって被覆され
うる。
付着、装甲、熱浸漬および同様な方法によって被覆され
うる。
これらの方法はコストに釦いて、資本的でもなく、また
労働集約的でもない。
労働集約的でもない。
さらにこれらの方法は箔単独の上で直接行なわれる。
これに対して、太陽光線の収集装置の表面上で真空技術
により直接的に適用されたコーチングは、かかる適用に
先立ってそれらの表面を清浄化することを必要とする。
により直接的に適用されたコーチングは、かかる適用に
先立ってそれらの表面を清浄化することを必要とする。
後述するタイプの箔で包1れた太陽光線吸収管は表面の
汚染に非感応性である。
汚染に非感応性である。
太陽光線の選択的コーチングは好4しくは太陽光線のス
ペクトルにち・いて強く吸収し、オた赤外スペクトルに
おいては本質的に透明である半導体材料である。
ペクトルにち・いて強く吸収し、オた赤外スペクトルに
おいては本質的に透明である半導体材料である。
ことおよび特許請求の範囲に用いられるところの゛半導
体″という語句は、アメリカン・インスチチュート・オ
ブ・フイジクス・ノ)ンドブツク(American
I n5titute of P hysi csHa
ndbook )第2版、1963年、9−31頁によ
って定義された材料、すなわち、最も高く占有したエネ
ルギー帯(highest occupied ene
rgyband ) (価電子帯)が絶対的なゼロに釦
いて完全に満たされており、また価電子帯と次に高い帯
の間のエネルギーギャップが0.4から5電子ボルトの
等級(オーダー)である材料を意味するものである。
体″という語句は、アメリカン・インスチチュート・オ
ブ・フイジクス・ノ)ンドブツク(American
I n5titute of P hysi csHa
ndbook )第2版、1963年、9−31頁によ
って定義された材料、すなわち、最も高く占有したエネ
ルギー帯(highest occupied ene
rgyband ) (価電子帯)が絶対的なゼロに釦
いて完全に満たされており、また価電子帯と次に高い帯
の間のエネルギーギャップが0.4から5電子ボルトの
等級(オーダー)である材料を意味するものである。
一般に、遷移金属元素の不完全に酸化された酸化物は最
良の結果を提供し、これゆえに半導体材料として好オし
い。
良の結果を提供し、これゆえに半導体材料として好オし
い。
第2のコーチングとして有用な特定の半導体材料はクロ
ム黒、ニッケル黒、白金黒、モリブデン黒、銅黒、鉄黒
、コバルト黒、マンガン黒およびそれらの合金を包含す
る。
ム黒、ニッケル黒、白金黒、モリブデン黒、銅黒、鉄黒
、コバルト黒、マンガン黒およびそれらの合金を包含す
る。
クロム黒はクロムの酸化物の混合物であって、技術的に
Crux として表わされる。
Crux として表わされる。
同様にニッケル黒はニッケルの酸化物の混合物である。
白金黒、モリブデン黒、銅黒、鉄黒、コバルト黒および
マンガン黒はこれらの金属の酸化物である。
マンガン黒はこれらの金属の酸化物である。
しかしながら、半導体材料は金属酸化物以外のものであ
ることもできる。
ることもできる。
たとえば、銅カーバイド、ハフニウムカーバイド、ニッ
ケルカーバイドおよび同様なもののような前記の金属も
・よび他の金属のカーバイドであって半導体の性質を有
するものも用いることができる。
ケルカーバイドおよび同様なもののような前記の金属も
・よび他の金属のカーバイドであって半導体の性質を有
するものも用いることができる。
また硫化銀、硫化鉄、硫化マンガンむよび同様のものの
ような前記の金属および他の金属の硫化物であって、半
導体の性質を有するものも用いることができる。
ような前記の金属および他の金属の硫化物であって、半
導体の性質を有するものも用いることができる。
さらになか、シリコン、ゲルマニウムのような元素状ノ
金属も半導体材料として用いることができる。
金属も半導体材料として用いることができる。
使用しうる他の太陽光線の選択的コーチングはHaas
& T hun著゛フイジクス・オブ・シン・フィル
ム”(Physics of T hin F i 1
m )第2巻アカデミツク・プレス(Academi
c Press )1964第353−357頁に記
述される。
& T hun著゛フイジクス・オブ・シン・フィル
ム”(Physics of T hin F i 1
m )第2巻アカデミツク・プレス(Academi
c Press )1964第353−357頁に記
述される。
放射性コーチングは、赤外スペクトルに3いて比較的高
い放射性を有するいかなる材料でも用いることができる
。
い放射性を有するいかなる材料でも用いることができる
。
この目的のために有用な材料の中に、ガラス、ランプブ
ラック、黒鉛、アル□す、シリカ、チタニア、ジルコニ
ア、珪酸カリウム、珪酸ナトリウム、マグネシアち・よ
びカルシアがある。
ラック、黒鉛、アル□す、シリカ、チタニア、ジルコニ
ア、珪酸カリウム、珪酸ナトリウム、マグネシアち・よ
びカルシアがある。
太陽光線の選択的コーチングおよび放射性コーチングの
厚さに限界はない。
厚さに限界はない。
通常、各々のコーチングの厚さは約0.3から約5ミル
の範囲でありうる。
の範囲でありうる。
吸収要素として役立つこの発明のシート材料1たは箔は
、太陽光線の選択的コーチングが太陽光線の作用を受は
オた放射性コーチングが収集された太陽エネルギーの輸
送機関として役立つ熱吸収媒質に向っている型式の太陽
光線の収集系に用いることができる。
、太陽光線の選択的コーチングが太陽光線の作用を受は
オた放射性コーチングが収集された太陽エネルギーの輸
送機関として役立つ熱吸収媒質に向っている型式の太陽
光線の収集系に用いることができる。
したがってこの発明の吸収要素は平板構造のパネル、ガ
ラス管収集器むよび同様のもののごとき平板収集装置に
組み込むことができる。
ラス管収集器むよび同様のもののごとき平板収集装置に
組み込むことができる。
第1図から第3図1でに、この発明の第1たは同効物を
含む収集系を2つ示す。
含む収集系を2つ示す。
第1図は平板の部分であるパネルを半模型的に示す。
一対の間隔を置いた透明な壁材10釦よび11が開口し
たすき間をつくった空間12を残すように離れた関係に
お−いて周縁に沿うように支持される。
たすき間をつくった空間12を残すように離れた関係に
お−いて周縁に沿うように支持される。
空間12の中にアルミニウム箔13が置かれてもよい。
箔は重力によって空間12に単に置かれ、それによって
壁材11に対してそれを保持する。
壁材11に対してそれを保持する。
渣たばもし所望するならば箔はひも、コード、コイルス
プリングlたは同効物によってその場所に固定されても
よい。
プリングlたは同効物によってその場所に固定されても
よい。
箔13を一方の材料昔たは他方に固定するために接着剤
を使用することは必要でなく渣たはすすめられない。
を使用することは必要でなく渣たはすすめられない。
事実、箔と壁材の間の熱膨張の差のために、箔13を壁
材に固着することは不利益になる。
材に固着することは不利益になる。
アルミニウム箔13は太陽光線の作用を受ける上面(第
1図および第2図に示される)に沿っている太陽光線の
選択的コーチングおよび熱吸収媒質16の作用を受ける
その下面に沿っているカーボンブラックの放射性コーチ
ング16を有する。
1図および第2図に示される)に沿っている太陽光線の
選択的コーチングおよび熱吸収媒質16の作用を受ける
その下面に沿っているカーボンブラックの放射性コーチ
ング16を有する。
熱吸収媒体16は箔13むよびそのコーチングによって
吸収された後に放射された熱を集めながら壁材11に沿
って流れる。
吸収された後に放射された熱を集めながら壁材11に沿
って流れる。
媒質16は熱エネルギーを矢印17に指示されるように
熱交換器のごとき公知の有用な位置へ送る。
熱交換器のごとき公知の有用な位置へ送る。
媒質16はガス筐たは液体でありうる。
第3図はY、に、Pei による米国特許第4033
327号明細書に記述された形式の二重壁ガラス管状収
集装置を示す。
327号明細書に記述された形式の二重壁ガラス管状収
集装置を示す。
この具体例は、20にむいて、同心円の透明なガラス管
からなる一般的に表現された収集装置を包含する。
からなる一般的に表現された収集装置を包含する。
外側のまたは被覆管21は円周的に透明であり、第3図
に示すように右手の端にかいて開口し、22にむけるよ
うに管状物に先端をつけることによって、その反対の端
に訃いて密閉される。
に示すように右手の端にかいて開口し、22にむけるよ
うに管状物に先端をつけることによって、その反対の端
に訃いて密閉される。
被覆管21の開口端は24におけるガラス対ガラスの密
閉した封緘によって内部のガラス吸収管23に密閉され
る。
閉した封緘によって内部のガラス吸収管23に密閉され
る。
管21と23の間の密閉空間は高度の真空(たとえば1
0−4ないし10’)にからにされてむり、管17は公
知方法によって封じ込められる。
0−4ないし10’)にからにされてむり、管17は公
知方法によって封じ込められる。
吸収管23は好筐しくはガラスからつくられて釦り、ま
た被覆管21の内径と長さのそれぞれよりも、小さい外
径と稍々大きい長さを有する。
た被覆管21の内径と長さのそれぞれよりも、小さい外
径と稍々大きい長さを有する。
管23は端25において密封され、また反対端26に於
いて開口する。
いて開口する。
第1図ち・よび第2図の具体例に記載されたものと同様
の金属箔13aは管21と管23の中間に置かれ、その
外表面に太陽光線を選択するコーチング14a釦よびそ
の内表面に放射性コーチング15aを有する。
の金属箔13aは管21と管23の中間に置かれ、その
外表面に太陽光線を選択するコーチング14a釦よびそ
の内表面に放射性コーチング15aを有する。
箔13aは管21釦よび23の間にいかなる方法によっ
て置いてもよい。
て置いてもよい。
たとえば箔はスリーブまたは管状に巻かれた後、管の間
に、吸収管23を望遠鏡の筒には1り込1せるように、
挿入してもよい。
に、吸収管23を望遠鏡の筒には1り込1せるように、
挿入してもよい。
たとえば、かかるスリーブは管21および23の長さに
部分的に依存する5ないし10インチの幅の寸法を有す
る箔からつくられる。
部分的に依存する5ないし10インチの幅の寸法を有す
る箔からつくられる。
再び、箔T3aは、管23のごとく加熱による膨張およ
び引続く収縮による箔と管の間の相当的な移動を妨げる
ように、管の間にきっちりと固着させてはいけない。
び引続く収縮による箔と管の間の相当的な移動を妨げる
ように、管の間にきっちりと固着させてはいけない。
好1しくは箔はその形状をとどめるように充分に薄いか
筐たは固いものである。
筐たは固いものである。
本質的ではないが、箔13aを管にゆるく留めておくこ
とが好lしい。
とが好lしい。
これは、いかなる種類のひも、箔13と管23の周囲を
らせん形に巻いたワイア(図示されていない)、弾性バ
ンド訃よび同様なものによって達成しうる。
らせん形に巻いたワイア(図示されていない)、弾性バ
ンド訃よび同様なものによって達成しうる。
第3図の太陽エネルギー収集装置の構造を完成させるに
は、管23よりも小さい直径を有する中心の供給管27
が吸収管の開口端に同心円の管21および23の長さ方
向に吸収管23の密閉端25に近い点−までとどくよう
に挿入される。
は、管23よりも小さい直径を有する中心の供給管27
が吸収管の開口端に同心円の管21および23の長さ方
向に吸収管23の密閉端25に近い点−までとどくよう
に挿入される。
端部25ば、管23のその端部を正しい場所に弾力があ
るように保持するコイル状のスプリング28の中に巣ご
もる。
るように保持するコイル状のスプリング28の中に巣ご
もる。
吸収管の開口端部26は、供給管27の開口端といっし
ょに、第3図によって示されるものと同様な収集管の組
立て部品(assembly )の多数のものをささえ
るマニホルド(多岐管、図示されていない)の中に密閉
されて腰をすえる。
ょに、第3図によって示されるものと同様な収集管の組
立て部品(assembly )の多数のものをささえ
るマニホルド(多岐管、図示されていない)の中に密閉
されて腰をすえる。
操作の時、液体はマニホルドから管27、管27と管2
3の間の環状部釦よび管23を通って循環した後マニホ
ルドに戻って、コレクタ20の中に集められた熱エネル
ギーを除去する。
3の間の環状部釦よび管23を通って循環した後マニホ
ルドに戻って、コレクタ20の中に集められた熱エネル
ギーを除去する。
この形式の管状収集装置を操作することに釦ける液体循
環の他の例は米国特許第4120285号明細書に示さ
れる。
環の他の例は米国特許第4120285号明細書に示さ
れる。
箔13および13aは、太陽光線の収集装置の中に組み
立てられる前に既述のコーチングによって予め被覆され
る。
立てられる前に既述のコーチングによって予め被覆され
る。
これは好ましい実施化であり、筐たコーチングの真空付
着のように容易で費用のかからないコイル被覆技術の利
点を得るための最良の態様である。
着のように容易で費用のかからないコイル被覆技術の利
点を得るための最良の態様である。
しかしながら、箔が収集装置内の正しい場所にある間に
放射性のコーチングを予め被覆し、その次にたとえば真
空蒸着によって、太陽光線の選択的コーチングを適用す
ることは可能であり、またこの発明の意図する範囲内に
ある。
放射性のコーチングを予め被覆し、その次にたとえば真
空蒸着によって、太陽光線の選択的コーチングを適用す
ることは可能であり、またこの発明の意図する範囲内に
ある。
この技術は、箔がアルミニウム、ニッケル、鋼重よび同
様なもののごとく高度に反射的でなり、捷たこのような
金属のフラッシュコーチングが、太陽光線の選択的コー
チングのその上への付着に先立って、箔の上に付着され
るときに、後続されるのにより適している。
様なもののごとく高度に反射的でなり、捷たこのような
金属のフラッシュコーチングが、太陽光線の選択的コー
チングのその上への付着に先立って、箔の上に付着され
るときに、後続されるのにより適している。
しかしながら、この太陽光線の集積装置の箔オたはシー
ト材が用いられ、太陽エネルギーの利用にかける操作も
同様である。
ト材が用いられ、太陽エネルギーの利用にかける操作も
同様である。
第1図にむける矢印28によって示された太陽光線が壁
材10、すき間のある、好筐しくばからにされた空間1
2を通って太陽光線の選択的コーチングに吸収され、そ
して熱エネルギーに転換される。
材10、すき間のある、好筐しくばからにされた空間1
2を通って太陽光線の選択的コーチングに吸収され、そ
して熱エネルギーに転換される。
このエネルギーは箔13に伝達されて放射性コーチング
15を加熱する。
15を加熱する。
放射性コーチング15は順次熱エネルギーを箔13と壁
材11の間にある空間に放出するか或いは壁材11との
接触により熱エネルギーを伝達する。
材11の間にある空間に放出するか或いは壁材11との
接触により熱エネルギーを伝達する。
このやり方では箔13とそのコーチングは光−熱エネル
ギー転換器として作用する。
ギー転換器として作用する。
材料11は光線或いは箔13および放射性コーチング1
5によって伝達された熱を吸収し、そしてその下にある
熱を吸収する作用のある液体16を伝熱または対流によ
り加熱する。
5によって伝達された熱を吸収し、そしてその下にある
熱を吸収する作用のある液体16を伝熱または対流によ
り加熱する。
加熱する液体16は公知の所望のやり方、たとえば家庭
の内部を暖房したり冷房するためにその液体を熱交換器
に送るというやり方で利用されうる。
の内部を暖房したり冷房するためにその液体を熱交換器
に送るというやり方で利用されうる。
次の実施例はこの発明を説明するだけであって、特許請
求の範囲に限定を与えるように解釈すべきでない。
求の範囲に限定を与えるように解釈すべきでない。
実施例 1
この実施例はこの発明による箔の製造とその太陽太線の
収集装置への結合を示す。
収集装置への結合を示す。
商標「ルイノルズラップ(Reynolds Wrap
) 、Jの下に販売される商業的なアルミニウム箔
のシートが50重量係のカーボンブラックおよび結合剤
としての50重量多の珪酸アルカリを含む超均−性黒エ
ナメル(ultra flat black enam
el )によって噴霧被覆された。
) 、Jの下に販売される商業的なアルミニウム箔
のシートが50重量係のカーボンブラックおよび結合剤
としての50重量多の珪酸アルカリを含む超均−性黒エ
ナメル(ultra flat black enam
el )によって噴霧被覆された。
箔は第3図に示された形のガラス管状太陽光線収集装置
の吸収管の周りをその黒エナメルで被覆した面を管に面
するように包んだ。
の吸収管の周りをその黒エナメルで被覆した面を管に面
するように包んだ。
箔の外表面は任意図に真空蒸着によってアルミニウムで
被覆されることによって箔の反射性を増大させた後、ク
ロムの反応的蒸着により、クロム黒で被覆された。
被覆されることによって箔の反射性を増大させた後、ク
ロムの反応的蒸着により、クロム黒で被覆された。
この技術により、純粋なりロムが蒸発するが箔に移行し
て反応して酸化物を形成する。
て反応して酸化物を形成する。
箔に包渣れた管は管状収集装置の被覆管中に封入された
後、750’Fで16時間真空焼成され、最後に先端を
切り落した。
後、750’Fで16時間真空焼成され、最後に先端を
切り落した。
箔は約1.5ミルの厚さを有し、また箔上のアルミニウ
ムの真空付着は約800オンダストロ・−ムの厚さを有
した。
ムの真空付着は約800オンダストロ・−ムの厚さを有
した。
蒸発されたクロム黒は約800オングストロームの厚さ
を有した。
を有した。
カーボンブラックお−よび結合剤を含む放射性コーチン
グば1から2ミルのコーチング厚さを有した。
グば1から2ミルのコーチング厚さを有した。
雲のない太陽光中の管状の太陽光線収集装置の停滞試験
(stagnation test )が470’Fの
吸収器要素の温度で終った。
(stagnation test )が470’Fの
吸収器要素の温度で終った。
停滞試験の間の温度は試験標品が上記の条件に対する露
光試験において最終的に到達する平衡温度を意味する。
光試験において最終的に到達する平衡温度を意味する。
実施例 2
この実施例はこの発明の箔の長期間に亘る安定性の増大
を示す。
を示す。
時々いろいろな原因のために太陽エネルギー収集装置は
事実上使用できなくなることもある。
事実上使用できなくなることもある。
この場合、第1図に示された熱を吸収する水16のごと
き熱を吸収する媒質の収集装置を通ずる流れを止めるの
が普通である。
き熱を吸収する媒質の収集装置を通ずる流れを止めるの
が普通である。
不運にも、かかる流れのない条件の下では、吸収要素に
対するコーチングの安定性は逆の影響を及ぼすことが見
出された。
対するコーチングの安定性は逆の影響を及ぼすことが見
出された。
特に、所望の安定性のある期間が短縮される。
この発明の箔は比較的長期間の安定性を保持する。
このものは他の吸収要素のように流れのない状態の下に
おける安定性の欠如に殆ど影響されない。
おける安定性の欠如に殆ど影響されない。
このことは次の比較実験例により示される。第3図によ
り示される型の2種類の管状の太陽光線収集装置が用い
られた。
り示される型の2種類の管状の太陽光線収集装置が用い
られた。
この実験において吸収管の一方はその一方の面上に電気
メッキされた黒色のクロムの太陽光線の選択的コーチン
グおよび他の面上にカーボン ラックの放射性コーチン
グをそなえた銅箔を有した。
メッキされた黒色のクロムの太陽光線の選択的コーチン
グおよび他の面上にカーボン ラックの放射性コーチン
グをそなえた銅箔を有した。
箔全体は2.8□ルの厚さを有し、管の周りを包んだ。
他の収集装置は真空蒸着技術によって吸収管上に連続的
に付着したクロム黒とアル□ニウムのコーチングを有し
た。
に付着したクロム黒とアル□ニウムのコーチングを有し
た。
試験の間、各々の管は、カロット(calrod )加
熱要素により、700′Fの試験温度に内部的に加熱さ
れた。
熱要素により、700′Fの試験温度に内部的に加熱さ
れた。
カロット加熱要素へさらされている間周期的に、各々の
吸収管は予め定められた吸収要素の平衡温度または停滞
温度および太陽光線シュミレータ−にさらされた。
吸収管は予め定められた吸収要素の平衡温度または停滞
温度および太陽光線シュミレータ−にさらされた。
太陽光線シュミレータは太陽と同じ働きをするように設
計された装置であり、投光器として用いられる一連の灯
火からなっていた。
計された装置であり、投光器として用いられる一連の灯
火からなっていた。
その熱出力は晴天の日の太陽から受けるそれの約1/4
であった。
であった。
低下する停滞温度または平衡温度は吸収要素がカロット
加熱試験に対する露光の結果として退化に移行すること
を示す。
加熱試験に対する露光の結果として退化に移行すること
を示す。
第、58図は図表的に得られた結果を示し、渣たこの発
明の箔の優秀性を示す。
明の箔の優秀性を示す。
図表は各々の管について、カロット加熱要素への露光の
集積時間に対する得られた停滞温度を比較する。
集積時間に対する得られた停滞温度を比較する。
線30は標準収集装置に対する結果を示す。
このものは約500時間の後に失敗した。
約200′F以下の太陽光線シュ□レータ一温度は失敗
すると考えられる。
すると考えられる。
線31はこの発明の箔を有する収集装置の結果を示す。
このものは約3000時間の後でも事実上影響がなかっ
た。
た。
これ1でにこの発明のいろいろな具体例が記述されるが
、この発明は特許請求の範囲の枠の中のな釦その他の形
式で実施化できることが了解される。
、この発明は特許請求の範囲の枠の中のな釦その他の形
式で実施化できることが了解される。
添付図面にむいて、第1図はこの発明の太陽エネルギー
収集装置の断片的で、大きく拡大された断面図である。 第2図は第1図の収集装置の線22上の断片的でさらに
太きく拡大された断面図である。 第3図はこの発明の被覆箔を有する管状の太陽エネルギ
ー収集装置の部分的に切開した側面図である。 第4図は第3図の線4−4上の拡大された断面図である
。 第5図はこの発明の被覆箔吸収要素を有する管状太陽光
線収集装置の改善された安定性を先行技術の管状の収集
装置と比較して示したグラフである。
収集装置の断片的で、大きく拡大された断面図である。 第2図は第1図の収集装置の線22上の断片的でさらに
太きく拡大された断面図である。 第3図はこの発明の被覆箔を有する管状の太陽エネルギ
ー収集装置の部分的に切開した側面図である。 第4図は第3図の線4−4上の拡大された断面図である
。 第5図はこの発明の被覆箔吸収要素を有する管状太陽光
線収集装置の改善された安定性を先行技術の管状の収集
装置と比較して示したグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 太陽光線の作用を受ける一方のセクション、前記の
一方のセクションとは間隔を置き、前記の太陽光線から
離れていて、熱吸収媒質の作用を受ける他方のセクショ
ン、およびこの2つのセクションの間に配置された太陽
エネルギー収集装置に釦いて、前記の吸収要素が被覆さ
れたシート材料からなり、このシート材料が、太陽光線
の作用を受ける前記のセクションに向っている前記のシ
ートの一方の側に太陽光線の選択的コーチングを有し、
また熱吸収媒質の作用を受ける前記のセクションに向っ
ている前記のシートの他方の側に放射性のコーチングを
有することを特徴とする前記収集装置。 2 前記の予め被覆されたシート材料が金属箔であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の太陽エネ
ルギー収集装置。 3 前記の太陽光線の選択的コーチングが半導体材料で
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の太
陽エネルギー収集装置。 4 間隔を置いて離れている壁材であって、その一方の
壁材は太陽光線に面するようにつくられて釦り、他方の
壁材は前記の最初の壁材の遠い側に間隔を置いていて、
熱吸収媒質と接触するようにつくられているもの、むよ
び前記の壁材の間に配置され、昔たその両面にコーチン
グを有する被覆された箔であって、前記の一方の壁材に
面する被覆された箔の面は半導体材料からなる太陽光線
の選択的コーチングを有し、前記の他方の壁材に面する
被覆された箔の面は赤外スペクトルにおける比較的高い
放射性をそなえた放射性コーチングを有するものからな
る太陽エネルギー収集装置。 5 前記の壁材が実質的に平板であることを特徴とする
特許請求の範囲第4項に記載の太陽エネルギー収集装置
。 6 前記の壁材が管状であり、前記の箔が前記の壁材の
間の環状の領域に配置されることを特徴とする特許請求
の範囲第4項に記載の太陽エネルギー収集装置。 7 前記の箔が金属製であることを特徴とする特許請求
の範囲第4項に記載の太陽エネルギー収集装置。 8 前記の被覆された箔が前記の壁材によって支持され
ることを特徴とする特許請求の範囲第4項に記載の太陽
エネルギー収集装置。 9 太陽光線の選択的コーチングの前記の半導体材料が
クロム黒、ニッケル黒、白金黒、モリブデン黒、銅黒、
鉄黒、コバルト黒、マンガン黒、モリブデンカーバイド
、硫化銅、およびこれらの両立しうる合金からなる群よ
り選択されることを特徴とする特許請求の範囲第4項に
記載の太陽エネルギー収集装置。 10前記の放射性コーチングがガラス、ランプブラック
、および黒鉛からなる群より選択された材料からなるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第4項に記載の太陽エネ
ルギー収集装置。 11 前記の壁材がガラスであることを特徴とする特
許請求の範囲第4項に記載の太陽エネルギー収集装置。 12太陽光線の選択的コーチングの前記の半導体材料が
遷移金属の不完全に酸化された酸化物であることを特徴
とする特許請求の範囲第4項に記載の太陽エネルギー収
集装置。 13前記の間隔を置いて離れている壁材の間の空間が減
圧を有することを特徴とする特許請求の範囲第4項に記
載の太陽エネルギーの収集装置。 14前記の箔が約0.5から1,5□ルの厚さを有し、
前記の太陽光線の選択的コーチングをよび放射性コーチ
ングの各々が約0,03から約5ミルの厚さを有するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第4項に記載の太陽エネ
ルギー収集装置。 15二重壁になったガラス構造物であって、前記の二重
壁の間にすき間空間を有し、前記の空間は真空とされ、
かつ前記の壁による平行の中に、半導体材料からなる太
陽光線の選択的コーチングを有する最外側のガラス面に
面する予め被覆された金属箔の何重よび赤外スペクトル
に釦いて比較的高い放射性をそなえた放射性コーチング
を有する前記の他の壁材に面する予め被覆された金属箔
の面であるところの両面に予め被覆された金属箔を包含
するものであることを特徴とする光熱エネルギー転換器
。 16 箔の一面に太陽光線の選択的コーチングを予め被
覆すること、箔の他面に赤外スペクトルにむいて比較的
高い放射性を有する放射性コーチングを予め被覆するこ
と、およびその後に、その箔を、太陽光線に面するよう
につくられた透明な壁材と熱吸収媒質とくつつくように
つくられた他の壁材の間に、太陽光線の選択的コーチン
グを有する箔の面が太陽光線に面する前記の透明な壁材
に向うように置くことを特徴とする太陽エネルギー収集
装置の製作方法。 17箔が、前記の放射性コーチングを予め被覆すること
むよびその後に箔を前記の太陽光線の選択的コーチング
で被覆することの後に壁材の間に置かれることを特徴と
する特許請求の範囲第16項に記載の方法。 18前記の太陽光線の選択的コーチングによる箔の予め
の被覆が真空蒸着であることを特徴とする特許請求の範
囲第17項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/179,902 US4356815A (en) | 1980-08-19 | 1980-08-19 | Solar energy collector having an absorber element of coated foil |
| US179902 | 1980-08-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5755363A JPS5755363A (en) | 1982-04-02 |
| JPS5844299B2 true JPS5844299B2 (ja) | 1983-10-03 |
Family
ID=22658441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56127337A Expired JPS5844299B2 (ja) | 1980-08-19 | 1981-08-15 | 被覆された箔の吸収要素を有する太陽エネルギ−収集装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4356815A (ja) |
| JP (1) | JPS5844299B2 (ja) |
| AU (1) | AU7343281A (ja) |
| DE (1) | DE3130130A1 (ja) |
| FR (1) | FR2488982A1 (ja) |
| GB (1) | GB2082316A (ja) |
| IL (1) | IL63565A0 (ja) |
| IT (1) | IT1142861B (ja) |
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1981
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- 1981-07-30 DE DE19813130130 patent/DE3130130A1/de not_active Ceased
- 1981-08-06 IT IT49062/81A patent/IT1142861B/it active
- 1981-08-13 IL IL63565A patent/IL63565A0/xx unknown
- 1981-08-15 JP JP56127337A patent/JPS5844299B2/ja not_active Expired
- 1981-08-18 FR FR8115887A patent/FR2488982A1/fr not_active Withdrawn
- 1981-08-18 GB GB8125118A patent/GB2082316A/en not_active Withdrawn
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