JPS5862456A - 太陽エネルギ−吸収装置 - Google Patents

太陽エネルギ−吸収装置

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JPS5862456A
JPS5862456A JP56159966A JP15996681A JPS5862456A JP S5862456 A JPS5862456 A JP S5862456A JP 56159966 A JP56159966 A JP 56159966A JP 15996681 A JP15996681 A JP 15996681A JP S5862456 A JPS5862456 A JP S5862456A
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heat
chamber
solar energy
energy absorbing
chambers
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Yasusaburo Ono
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)

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】 熱室内に熱濃縮室乞設けた太陽エネルギー吸収装置に関
するものでル〕ろ。
従来より太陽エネルギー吸収装置としては、太陽エネル
ギー吸収装置本体を太陽に追尾させ主に直達1コ射を吸
収しこれを反射面により集光せしめろ集光追尾型の太陽
エネルギー吸収装置と、太陽エネルギー吸収装置不体ン
固定し年間を通して最大に直達1]射と散乱1]射のエ
ネルギーを吸収しうろように配置された全天日射型の太
陽エネルギー吸収装置が一般に知られている。
しかしこれら太陽エネルギー装置において安価で実用的
な太陽エネルギー吸収装置を実現せしめるためには、次
σ)条件乞考慮することが必要である。
(1)  我が国におけろ年間θ月]射■は、快晴時に
主となる直達日射と長天時に主となる散乱日射が約手々
であること。
(2)熱変換効率が良く構造が簡単でコストが安(耐久
期間が長いこと。
これら上記の条件乞考慮すると、晴天時は勿論チ天時に
おいても太陽エネルギーが十分吸収され、また追尾装置
ヶ必要しない安価な全天日射型の太陽エイルギー吸収装
置が好ましい。しかし集光追尾型の太陽エネルギー吸収
装置は、晴天時に直達日射を集光せしめろため十分高温
な得ることができるが、この高温を得ろ点においては全
天日射型は集光追尾型よりは劣るためきわめて熱交換効
率の良いものが必要とされる。しかし吸収した太陽エネ
ルギーを効率良く熱変換する際に対流による熱損失の犬
ぎた問題がある。こσ)対流が生じろ原因は、太陽エネ
ルギーが熱に変換せしめられるときこの熱によりこの装
置内に温度差?生じるからである。この対流が発生する
と熱は媒体により装置内を循環し拡散する。
したがって装置内に拡散した熱が温度が低い外部へ放出
しやすい状態となりこの装置の熱変換効率乞低丁させろ
また長天時に主となる散乱1]射に′rdいては、水平
方向の日射より垂直方向の1−1射がエネルギーレベル
が高く、このエイ、ルギーレペルの高い垂直方向σ)散
乱日射を十分吸収するために垂直方向に太陽エネルギー
装置σ)入射口?広く開口する必要がある。
本発明は上記事情に鑑み、女人時に主となる散乱日射が
十分吸収でき、入射する太陽エネルギーの熱変換効率が
きわめて良い全天日射型の太陽エネルギー吸収装置を提
供することを目的とするものである。
本発明の太陽エネルギー吸収装置は、内側にわずかに湾
曲しほぼ垂直方向に延びる背面と、内側にわずかに湾曲
しほぼ水平方向に延びろ内面に反射面を有する底面と、
前記背面の上部と前記底面の前部との間に延びT二透光
性のカバ一部材とからなる固定されたトラフ状筐体の内
部に熱吸収体な設けてなる全天日射型の太陽エネルギー
吸収装置において、前 ・ 5 一 記背面、底面、カバ一部材により密閉された集熱室を、
このカバ一部材に接する大きな予熱室と、この予熱室の
内方の前記背面の内側に仕切板により密閉された比較的
小さい熱濃縮室とに分割し、これら両室の内部に集熱部
材を設けたことを特徴とするものである。
なお、前記熱濃縮室は透明部材により複数個の室に分割
され前記集熱部材が各室に設けられてもよい。
なお、前記予熱室内の集熱部材の熱は前記熱濃縮室内の
集熱部材に伝達されるように構成する。
このように本発明によれば、内側にわずかに湾曲し、ほ
ぼ水平方向に延びる内面に反射面2有する底面乞設けろ
ことにより、長天時に主となる散乱日射においてエネル
ギーレベルが高い垂直方向の日射を十分吸収することが
でき、密閉された集熱室内をそれぞれ密閉された大きな
予熱室と比較的小さな熱濃縮室とに分割することにより
対流による熱損失を抑制し、効率の良い入射太陽エネル
ギーの熱変換ビ行5ことができろ。
以下、図面を参照して本発明σ)1つの実施例乞詳細に
説明する。
第1A図は、本発明の1つの実施例を示すものである。
トラフ状筐体1(例えばガラス、岩石等の繊維で補強し
たコンクリートもしくは17’RP)の背面IAと、底
面IBと、この背面IAの上端からこの底面IBの前部
に延びた透光性のカバ一部材4(例えば透明なガラス等
)により密閉された集熱室21が、仕切板5(例えば透
明なガラス等)によりこの集熱室21の内部のカバ一部
材4に接する大きな予熱室2と比較的小さな熱濃縮室3
とに分割され、それぞれの室2.3が密閉されている。
なおりバ一部材4は、開閉が自在にできろ手段を持つも
のがよい。さらにこの熱濃縮室3は、透明部材10(例
えば透明なガラスもしくはプラスチック等)により複数
の室を有するよう形成され、これら各室の背面IAの内
面に集熱部材11(例えば、黒色集熱板に黒色金網もし
くは黒色メタルラス乞固着したもの)が設けられている
。これら各室に設けられている集熱部材11は、各室の
集熱部材が連続した一体のものである。この装置の全体
の集熱部材の構成としては、この装置の外部から熱媒体
(例えば空気)馨移送するためのパイプが予熱空気送出
パイグアに連結されこの予熱室2の上部の集熱部材12
に固着されている。この集熱部材12の熱を熱濃縮室に
伝達するためこの予熱空気送出バイグアは予熱空気導入
パイプ9に連結され、さらにこの予熱   □空気導入
パイプ9は、集熱部材11に接続されている。熱濃縮室
3の加熱された熱媒体うでこの装置の外部に取り出すた
め熱濃縮室3の上部に高温空気取出パイプ8が設けられ
このパイプ8は、この装置の外部の熱交換器へ接続され
ている。トラフ筐体1の背面IAと底面IBは断熱材2
有し、これら背面IAと底面IBビ一部として構成する
予熱室2と熱濃縮室3の内部の熱の放熱ン抑えている。
また太陽エネルギー入射口であるカバ一部材4の上部か
ら外部への放熱を抑制するため、カバ一部材4の上半分
に熱線の通過を抑制する選択透過膜が処理されている。
また温度が高い熱濃縮室3から温度が低い予熱室2−・
の放熱馨抑制するため、仕切板4に選択透過膜が処理さ
れている。水平に近い底面IBと、わずかに内側に湾曲
したICとにおいてこれら底面IB、ICの内面には反
射面6が設けられ、直達日射と散乱日射が最大に吸収さ
れろよう配されている。
次いで本実施例において、太陽エネルギーの入射からこ
のエネルギーの熱変換までσ)過程馨詳細に説明する。
まず底面ICに到達した直達11射および水平方向の散
乱]日射よりエネルギーレベルが高い垂直方向の散乱日
射は、この底面ICの内側に設けられる反射面6によっ
て反射されカバ一部材4に到達する。また直接このカバ
一部材4に到達する直達日射および散乱日射もある。カ
バ一部材4に到達したこれらの日射は、このカバ一部材
4ヶ通過し予熱室2VC入射する。この予熱室に入射し
た日射は、予熱室2内の空気をわずかではあるが加熱し
、また底面IBの内側に設けられる反射面6で反射する
際にわずかな熱を発生する。これら熱により加熱された
予熱室2内の空気は上昇し、この予熱室2の上部に設け
られた集熱部材12に到達する。この加熱された空気の
熱は、集熱部材12によって集熱され予熱空気取出パイ
プ7の内部の熱媒体に伝達されろ。この際カバ一部材4
の上半分に選択透過膜が処理されているので予熱室2の
上部の熱は、カバ一部材4ビ通して外部に放出され難い
次いで予熱空気取り出しパイプ7の内部の加熱された熱
媒体は、このパイプ7によって導かれ予熱空気導入パイ
プ9乞通過し熱濃縮室3の下部に導入されろ。この熱濃
縮室3の下部に導入された熱媒体は、熱濃縮室3の上部
に設けられた強制高温空気取出し2行5ための高温空気
取出しパイプ8に向ってこの熱濃縮室3の下部の室から
上部σ)次の室へと順次移動する。この際この熱媒体の
通路(上この熱媒体が集熱し定年熱部材11σ)熱乞効
率良く吸収しつるように背面IAσ)内側に設けられた
集熱部材11に沼5ように形成されている。
一方上記の予熱室2に入射し底面I Bの内側に設けら
れている反射面で反射した日射は、熱濃縮室3の方向に
導入され透光性の仕りノ板5乞通過し集熱部材11VC
到達する。この集熱部材11に到達した日射は、この集
熱部材11により熱に効率良(変換され、この集熱部材
11自体の温度を上列させる。ここで熱濃縮室3におけ
る熱濃縮効果乞説明すると、まず熱濃縮室3の下部の室
の集熱部材11を予熱室2で予熱された熱媒体が通i1
3する際に集熱部材11の前記した熱によりさらにこの
熱媒体は加熱される。ここでこσ)熱σ)伝達により温
度変化が生じて対流が発生するが、この対流が行なわれ
ろ範囲は仕切板5、透明部材10によって仕切られてい
るTこめこの室のみに制限されこの室以外に放熱するこ
と乞抑制している。このように対流の範囲を限定するこ
とにより前述したような対流による熱損失乞抑制する効
果となる。また透明部材10に選択透過膜が処理されて
いるθ)で、より効果的にこの室から予熱室2への放熱
を抑制される。
次いで強制高温空気取出しによりこの室の上部の次の室
に移動した熱媒体は、さらにこの室において上記作用に
より加熱される。この動作を繰り返しながら熱媒体はさ
らに加熱されながら効率良(熱濃縮が行なわれ高温空気
取出パイプ8まで到達する。この到達した熱媒体の温度
は、晴天の南中時に摂氏200°C以上になるものと考
えられろ。このとき集熱部材11が固設されている背面
IAの断熱材による断熱効果が十分必要であることは言
うまでもない。高温空気取出しパイプ8まで到達した高
温の熱媒体は、高温空気取出しパイプ8乞通過しこの装
置の外部の熱交換器へ移動される。なお熱媒体に水を用
いた場合は、集熱部材およびこの熱媒体乞移送する機構
の防錆が問題となるが、この装置の夜間運転休止時にこ
の水を上記集熱部および熱媒体を移送する機構から抜き
、乾燥した高温空気を代りに循環させることによりある
程度解決される。
第2図は、本発明の第1図の実施において垂直方向の散
乱日射が入射する状態を示す図である。
この図から容易に判断されろように、水平方向より垂直
方向のエネルギーレベルが高い散乱日射A、B、Cは、
底面ICの内側に設けられる反射面6によって予熱室2
および熱濃縮室3に導入される。この底面1Cを有する
ことにより垂直方向からの散乱日射と角IWの高い直遅
日射乞士分吸収できろ。
第3図は、本発明の第1図の実施例の太陽エネルギー吸
収装置を複数個用いた場合の使用例を示すものである。
本図に示されたような構成によりそれぞれの太陽エネル
ギー装置乞配置すれば、太陽エネルギー吸収装置への背
面の一部を太陽エネルギー吸収装置Bの底面ICの一部
に兼用することができるためコストが安くなり、またそ
れぞれの装置が密着しているためそれぞれの装置への方
向の放熱が抑制され熱変換効率がさらに良(なる。なお
このように簡単な構造であるため海上および平坦な陸地
に容易に設置できる。
以上詳細に説明した通り、本発明による太陽エネルギー
吸収装置は、トラフ状筐体に密閉された集熱室乞形成し
この集熱室内にそれぞれ密閉された大きな予熱室と比較
的小さな熱濃縮室を設け、予熱室で加熱された熱媒体暑
熱濃縮室でさらに加熱することによりきわめて効率の良
い熱変換乞行うことができ、また太陽エネルギーの入射
口を垂直方向に大きく開口することにより歌天時に主と
なる散乱日射乞十分吸収できろ。
【図面の簡単な説明】
第1図は不発明の1つσ)実施例を示す側断面図、 第2図は第1図の実施例での散乱日射が入射する状態2
示す図、 第3図は第1図の実施例を複数個用いた場。 合の使用例の側断面図でル〕る。 l・・・トラフ状筐体  IA  背面1& IC・・
・底面    2 予熱室3・・・熱濃縮室    2
1  集熱室= 15− 第 1、図 第2図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)内側にわずかに湾曲しほぼ垂直方向に延びる背面
    と、内側にわずかに湾曲しほぼ水平方向に延びる内面に
    反射面を有する底面と、前記背面の上部と前記底面の前
    部との間に延びた透光性のカバ一部材とからなる固定さ
    れたトラフ状筐体の内部に熱吸収体2設けてなる太陽エ
    ネルギー吸収装置において、前記背面、底面、カバ一部
    材により密閉された集熱室を前記背面の内側に透光性の
    仕切板乞もって熱濃縮室を形成することにより、前記集
    熱室乞この熱濃縮室と予熱室とに分割し、これらの熱濃
    縮室と予熱室とにそれぞれ集熱部材乞設けたこと’&!
    徴とする太陽エネルギー吸収装置。
  2. (2)前記熱濃縮室が透明部材により複数の室を有し、
    これら各室に前記集熱部材が設けられていることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の太陽エネルギー吸収
    装置。
  3. (3)前記カバ一部材の上半分が選択透過膜2有するも
    のであること馨特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    太陽エネルギー吸収装置。
  4. (4)前記仕切板が選択透過膜を有するものであること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の太陽エネルギ
    ー吸収装置。
  5. (5)前記予熱室内の集熱部材の熱が前記熱濃縮室内の
    集熱部材に伝達されるように構成されていることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の太陽エネルギー吸収
    装置。
JP56159966A 1981-10-07 1981-10-07 太陽エネルギ−吸収装置 Granted JPS5862456A (ja)

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JPS5862456A true JPS5862456A (ja) 1983-04-13
JPS6365867B2 JPS6365867B2 (ja) 1988-12-19

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2211286B (en) * 1987-10-05 1991-07-17 John Delacretaz Solar collector
CN102618682A (zh) * 2011-01-31 2012-08-01 杭州三花研究院有限公司 高炉热风炉助燃空气预热系统和预热方法
US20170146262A1 (en) * 2015-02-06 2017-05-25 The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate Hybrid solar reactor and heat storage system
WO2020084977A1 (ja) * 2018-10-23 2020-04-30 矢崎エナジーシステム株式会社 外壁材

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5343252A (en) * 1976-10-01 1978-04-19 Agency Of Ind Science & Technol Solar energy absorption train

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