JPS58500419A - 太陽熱集熱装置に関する改良 - 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】 発明の名称　太陽熱集熱装置に関する改良本発明は太陽熱集熱器に関する。

本発明に関連する全体的な問題点は、太陽熱エネルギの放射熱を集熱することが 困難であることおよびこの太陽熱エネルギをできるだけ効率の良（・方法で例え ば空り笑の仙の流体に伏臥させることが…斡なことである０加執されるべき流体 を包囲する材料を黒色とし、加熱されるべき流体を直接的方法で加熱するように した太陽熱集熱器を提供することはこれ迄にも良く知られて〜・る。

かような集熱器の集熱効率は一般に非常に低いものであることが知られており、 かような集熱器を使用することが、仙の形式によるエネルギ供給装着に比較して 必らずしも経済的であるとは℃・えない。

本発明によれば、太陽放射熱吸収部材（単数又は複数）を集熱領域全体に展開し て設け、該吸収部材が集熱位置にあるときにその外面（単数又は複数）が太陽エ ネルギ源に向くようにし、少くとも前ｉＥ＋［熱領域に等しく・大きさの反射領 域全体に亘って展開されている反射面を備えた反射部材を設け、この反射部材は 実質的に拡散効果をもつ反射特性を与える反射表面を有し、かつこの反射部材は 集熱位置にあるときに太陽放射熱吸収部材（単数又は複数）の背後に位置決めさ れ、太陽放射熱吸収部材（単数又は複数）は交互に設けることができるような形 状を有しおよび／又は位置決めされておりかつ前Ｍ、）反射面と交互に設けるこ とができるような形状を有しおよび／又は位置υ１めされており、また、太陽放 射熱吸収部材には、これが隼執位置にあるときに太陽熱エネルギの大部分が該吸 収部材を迂回して反射面に直接通購して吸収部材（単数又は複数）の後方に位置 する面に少くとも実質的に拡散方法により反射されるようにした間隙が設けられ ている、太陽執隼執器が提供される。

好ましくは、太陽放射動吸収部材および反射部材は共罠閉込め室内に設け、該閉 込め室の−ｉＪ］１１すなわち閉込め室の前側は選択された太陽放射執が実質的 に通過できる材料で作る。

区分された種々の標準を注意深（選択することによって、以下の事実が分った。

すなわち、黒色の吸収面を使用することにより前方および後方の吸収面が太陽放 射熱で１４き、太陽放射熱がほぼ吸収領域全体に亘って拡散され、驚くべき結果 として、集熱されたエネルギは公知の他の太陽熱集熱器により得られる集熱領域 に比べ非常に大きなものであるということである。

反射面は心■の反射！％げを有するものであることが望まし〜・が、重要なこと は、拡散効果を有するものであるか吸収部材の大きさによっては反射方向に成る 程度のバラツキがあるある反射面を使用することである。

好ましくは、反射表面は、実質的に耐食性のある表面からなるのが良（、全体の 反射率を著しく減少させずに方位を不矩則にさせるための多数の非常に小さな不 規則方位面を備えるように、不知則に形作られるのが良い。

このように、特定の場合には、本発明によって作られる太陽熱集熱器は、たとえ 太陽放射熱源、即ち、典型的には太陽が集熱領域面全体に対して垂直でなくとも 高い効率を有する。

実際に、好ましい実施態様においては、太陽の方位が焦熱領域表面に正確に垂直 な方位から変位しても、効率は改りされていることが示されている。

集熱効率を最摘什するために、ある蒔りγは特殊な用途にまた好ましい装着にお いて発見された。７つ、または複数の太陽放射熱に吸収部材は複数の細長ｔ・部 材からなり、各々の部材は、長さ方向に沿って実質的に一定の断面積の形をなし 、互いに平行であり、互いに分離ギャップをもって隣接して分離して、太陽放射 熱のかなりの部分を吸収部材を迂回させて反射面に直接に向けさせる。

好ましくは、各々の細長い部材の形は１．その後方面が、少なくとも断面におい て凸形であり、その前方面が概略凸形であるのが良い。

好ましくは、分離ギャップの領域と、一つまたは複数の部材で覆われた他の領域 との関係は、分離ギャップで覆われに領域が集熱領域の略りであるのが良（・。

同様に、この反射面に閂する、一つまたは複数の吸収部材の位置の間の関係もま た重要であり、吸収部材の奥行、即ち、事前方位置から郁−後方部分までの長さ は、反射面から、一つまたは複数の吸収部材の少後方部分までの距離にほぼ竺し い。

反射表面の特性は、良い効率を与えるために必要な反射、４″を４ｉｉ　５こと なく、反射力を一般に無秩序にするようなものでなげればならな（・。

反射表面の矧則性ある小さな窪み、即ち、・やターンは、仮に、反射表面の反ゆ する・ξターンの大きさが反射部材の個々の大六さより十分に小さく、吸収部材 の幅の長さに比べて、・にターンの大きさが非常に小さいならば、反射；・ま十 分に拡散されることが理解されよう。

これは明らかに程ｍ−の間顎であり、個別に方位の定められて（・る反射表面の より小さい部分のより不却則な形はさらにより良い効率を匂、えよう。

好ましい反射面は、アルミ箔からなり、アルミ箔は、はじめに押しつぶし、次に 、はぼ延はされて反射面を梼うが表面のランダムな反射特注は残って（・る。

適用に当って、空気が最も好ましいが、熱を取り出す方法には制限がなく、一般 的な形態において、ステップは、少なくとも吸収面のほぼ全体に、一般的に接触 するように、吸収部材（単数又は籾数）に沿って流体を流すステップを含む。

太陽放射熱吸収部材は、好ましくは、黒色塗り、又はＷ体と同じように吸収を行 う特性を有する。

吸収部材の吸収面のほぼ全体に亘って、太陽熱放射を、Ｍ’Ｓに又は反射を介し て提供することによって、改虫された効果を得ることができる。

Ｖから、かなり低温の本体に放射が行なわれ、低温の本体から再び放射されるな 、らば、十分に長し・波長であり、それ故、閉鎖本体内に閉じ込められ易くなる 。吸収面の前方及び後方にはぼ放射することによって、これは一般的に吸収部材 の表面の温度を低い温度に保持し、熱が、閉伊本体内に保持され、特に反射面に 対して後方に複合反射をするように配置することによって膠実の改良された効果 の著しい助けとなる。

好ましい実施例を参照するとき本発明をさらによく理解することができ、今、図 面を参照して説明する。

第１図は、第２図の線／−／に沿って切った好ましい実施例の断面図である。

第１Ａ図は、第１図に示す好ましい実施例の吸収部材の好ましい配置を示し、特 に反射面に対する関係を示す。

第２図は、第１図に示す第１の好ましい実施例の平面図である。

８３図及び第９図は、第１の好ましい実施例の側面図及び端面図である。

第Ｓ図は、先行する第１図乃至第１Ｉ−１ヌｌに示す好ましく・実施例の斜視図 である。

第４図は、第λの好ましい実施例の斜視図である。この実施例は閉鎖室の上端に 水加熱コイルを組み込んでいる。

第７図は、第１の好ましい実施例について、入射角に係る変換係数の効果を示す グラフであり、そこＫは、太陽エネルギの角度が収熱面に対して９θ度以外とな っている片１合に効率が改善されることが示されている。

、”Ｐ　／　ｒＡないし第５図に図示した第１の好まし℃・実施例について参照 すると、閉込め室１は側部２および端部３を備えるような大きさの矩形状となっ て（・る。説明の便宜トここでは、前方向および後方向という意味の言葉が用い られるが、これは収執・Ｐネルｌが収熱位置に置かれたμ′合に収執・ぐネル１ のｑ）ましい醪署方向を意図して℃・るのである。すなわち、かかる収勢位着に おいて、前面４はＪ１０常は大阪である太陽エネルギ源から最初に太陽放射を受 けるということであり、また後面５は太陽エネルギ曽から最も遠くなるというこ とである。

閉込め室１内には複数の太陽放射熱吸収部材６が設けられ、各部材６は細長い形 状にされかつ長さ全体に亘って均一な横断面を有し、しかも互いに平行にかつ分 離ギャツ：７°７を置いて互いに隔置される。

各部材６はΩつの脚部８および９を備えるように構成され、これら脚部は互いに 直角でありかつ同一長さを有する。また各部材６は、頂部１０が最前方となりか つ脚部８および９の端が最後方となるように配置される。

このような配置により、凹状部１１は各吸収部材６の後方側となり、また凸状部 は各吸収部材６の前方側となる。

好ましく・実施例において、複数の吸収部材６はそらせ板１２によって熱収集配 置状態に保持される。そらせ板１２は吸収部材６をそれぞれ整列状態に保持する だけでなく、各そらせ板１２の上縁と各吸収部材６の前面部分との間に通路１３ −を与えて、そこを空気が通るようにし、これにより空気がそれぞれの表面を通 過するとき、成る程度の乱流を起して、熱収集効率を高めるようになっている。

吸収部材６の個々の関係と各吸収部材および反射面間の１７１係とについてはＰ 　／　Ａ　ｒｔ＋に詳しく示されており、そこでは好ましい実施例についてのＩ ｊ−ｆｉｔが正確な縮小寸法で図示されている。

反射面１４については、好ましくは、アルミ箔で作り得ることが分った。この場 合、アルミ箔は先ずしわ（しやに丸められ、次いでほぼ平面状となるように拡げ られる。しかしながら、個々の部分領域につ（・てはきわめて不却則な形状とな っているので、そこに当った光もしくは太陽放射はランダムな方向に向い、太陽 放射の散乱が得られることになる。

反射面は側部２および端部３に至るまで敷き詰められる。

閉込め室の前面４は、透明シート材、例えば、高透過性ガラスで構成されて（・ て、これは、都合の良いように、弾性・ぐツキン及び縁取り材１６で保持されて いる。

閉込め室の側端及び後面２．３及び５は、単に、木材圧縮材から成る、適当な断 熱材で構成されているが、図示した、好ましい実施例が望まれる以外は、綾維断 熱材を捺供することにより改良することができる。

反射材が、直接に付着された裏板１７がある。

空気入口部１８及び空気出口部１９が、後面５の端から端までに、位置決めされ ていて、ここを通って空気は、加熱のために導かれる。

図示したようなノ’？ネルの使用にあたっては、パネルの前面４が、エネルギー を受取ることができ、しかも再度が位置の緯度に最も】ｊ切である太宥の方向に 対し、概略直角をなすように、前貸４を一方向に保持する。

吸収部材６の、外部の集熱器の表面は、従来技術及び説明した配置で、効果的に 、目的を達成されることのできる黒色であり、ＡＳＨＲＡＥ規格９．３／７７（ 太陽熱集熱器の熱的性能を決定するための試験方法）による試験手順で、以下の 結果が達成された。

入射角に係る変換係数は、入射角が増大するにつれて、−トリ、そして、このこ とは、入射角に係る変換係数をにατ、また入射角をθで表した第７図に示され ていて、３０°の入射角では、はぼ／、１５の変換係数であることがまず分った 。試験場所の緯度は南緯３０°であった。

試験につ（・ては、この８度に対する集熱器の傾きはｌｌｌｌ０であった。

θ°の入射では、はぼ７９％の、ガラス張りされた開口面に基づく集熱器の効率 が達成された。

第４図に示したような第２の実施例を参照すると、この図は、閉込め容器２０を 示し、この閉込め容器２０は、そらせ板２２によって、互いに保持され、かつ、 押しつぶし、次に真直にしたアルミニウム箔の反射面材２３に対し、間隔をへだ てだ関係にある吸収部材２］を有している。

同一の閉込め室２０の内、しかもこの上端に位置決めされた金属コイル２４は、 反射面材２３上に間隔をへたてそして、黒色の外塗りを有するので、入口部２５ 及び出口部２６を通る流体は、直接的な大喝放射熱及び、吸収部材２１から先に 加執された空包からの加拙の両方の理由によって、効果的な加熱効果を受けるで あろう。

７１１１層；′″、　、’、゛ｉこ変更なし〕国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／　太陽熱集熱装置において、太陽放射熱吸収部材（単数又は複数）が、集熱領 域にわたって展開され、集熱位置にある時太陽熱源に対面する外表面を有し、反 射部材は少なくとも集熱領域と等しい寸法の反射領域にわたって展開する反射面 を有し、さらに反射部材は事実上拡散効果を有する反射力をもつ反射面を有し、 ｈりつ隼熱位＠にあるとき太陽放射熱吸収部材の後にあるように配置され、さら にまた上記太陽放射熱吸収部材は、集熱位置にあるとき、太陽エネルギーの相当 部分が該部相を迂回して反射面まで直接通過して該太陽放射熱吸収部材（単数又 は複数）の裏側に拡散反射されるように、形成され、及び／又は該部材相互及び 該部材と反射面との位置決めされ、及び／又はすきまを設けたことを特徴とする 太陽熱集熱装置。 λ　請求の範囲第１項記の太陽熱集熱装置において、太陽放射熱吸収部材（単数 又は複数）及び反射部材が、太陽放射熱を実質上透過する材質の前側面を有する 閉込め室内に一諸に配置された太陽熱集熱装置。 ３　請求の範囲第１項又は第２項記載の太陽熱集熱装置において、反射部材がア ルミニュームからなる反射面を有する太陽熱集熱装置。 ク　請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか７項に記載の太陽熱集熱装置にお いて、反射面が、拡散効果を得るために不規則に形成されまた方向法めされた太 陽熱集熱装置。 Ｓ　請求の範囲第１項な℃・し第３項の℃・ずれか７項記載の太陽熱集熱装置に おいて、反射面が、吸収部材の一個の集熱領域よりかなり小さい形からなる規則 的な繰返し模様を形成されていて、吸収領域の反射が実質上不却則である太陽熱 集熱装置。 乙　請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか一項において、太陽放射熱吸収部 材（単数又は複数）が、複数の細長い部材であって、その各々がその全長にわた って実質上一定の断面形状であり、さらにその各々が他のものに間隔をもって隣 接することにより太陽放射熱のかなりの部分が吸収部材のすぐ上の集熱部を迂回 して通過して直接反射面に達する太陽熱集熱装置。 ７　請求の範囲第６項記載の太陽熱集熱装置において、上記細長い部材の各々が 後側に凹形で、前側に凹形である太陽熱集熱装置。 ｇ　請求の範囲第７項記載の太陽熱集熱装置にお℃・て、各細長い部材は、はぼ 等長のａつの脚部であって、かつその断面において互にほぼ９０°をなすように 配列された脚部を包含する太陽熱集熱装置。 ９　請求の範囲第７項又は第３項記載の太陽熱集熱装置において、吸収部材の間 隔が集熱領域の約ハ以上である太陽熱集熱装着。 １０請求の範囲第７項ないし坑９堺の（・ずれが−項記載の太陽熱集熱装置にお いて、吸収部材の前端部から後端部までの深さは、反射面から＋１−１端４部ま での距離にはぼ等し℃・太陽Ｍ年払装置。 １１　請求の範囲第１項ないし第１θ項のうちのいずれか一項６１依の太陽熱集 熱器置において、太陽放射熱吸収部Ｈ（単数又は複数）の面をわたって集熱する ために空気の通過を可能にする装着をさらに包含する太陽熱集熱装置。 １２　明細書に記載されまた添付図面に図示されたように構成された太陽熱集熱 装置。