JPS5920596Y2 - 組立構造の多重管型集熱コレクタ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は組立構造の多重管型集熱コレクタに関し、太陽
熱エネルギの高効率利用を企図したものである。

一般に多重管型集熱コレクタは、内部の管に水等の流体
を通し、太陽熱によってその流体を効率よく加熱できる
ようにしたものであり、加熱された流体は給湯や暖房、
冷房などの熱源として種々の用途に利用されつつある。

従来より各種の集熱コレクタが研究されているが、その
一般的な構造としては、ガラス、プラスチック、金属等
の単管を数〜数十列、金属板や断熱材上に並べ、太陽光
線が入射する上面にガラス板やプラスチック板、あるい
はプラスチック膜を設け、単管列との間に空気断熱層を
設ける構造のものが多い。

このような従来の集熱コレクタにおいては、効率の良い
といわれる選択吸収膜型コレクタにおいても、ガラス板
等における光線反射及び、吸熱による逆幅射受熱面にお
ける光線反射の熱放散、さらに空気断熱層内の対流によ
る熱損失等があり総合的な集熱効果はそれ程良くなく改
良の余地も多々ある。

また、従来の多重管型のコレクタは太陽光線の集熱効果
を高めるため外管の内周面に設ける反射面を円曲面とし
たり、集熱管（内管）に相当する部分を反射面に接近さ
せたり、離反させたりしている。

ところが、このような構造では円曲面による反射の結果
、集熱管の局部過熱の問題が生じたり、集熱管の位置が
偏ったりし、このため集熱管と外管との間に介在する空
気断熱層にも偏りが生じ放熱抑制効果も充分ではないな
どの問題もある。

また、多重管型集熱コレクタを一体構造とし外管、集熱
管、反射面をそれぞれに最適な材料で製作することは難
しくしかも多量生産によるコス１〜低減もできないとい
う欠点がある。

本考案はこのような従来技術に対し、平面で形成した反
射面を用い、太陽熱をある程度分散し集熱管の局部過熱
を防止するとともに集熱効果を向上させ、しかも外管、
集熱管、反射面をそれぞれ分割組立構造とし製作上およ
び組立上も容易となる組立構造の多重管型集熱コレクタ
の提供を目的とする。

かかる目的を遠戚する本考案の構成は外管の内部に集熱
管を設けた多重管型集熱コレクタにおいて、」二側部を
透明ないし半透明に形成するとともに下部両側部を反射
平面とする一方下端部より略中心部まで管長手方向に凹
部を形成した外管と、内部に被加熱流体が通されるとと
もに前記外管の凹部に嵌着される集熱管とを組立構造と
したことを特徴とする。

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

本考案の集熱コレクタは多重管型の構造であり、外管１
、集熱管２および平面反射鏡３とで構成される組立式の
ものであり、外管１の略中心部に集熱管２が配置され、
外管１の格下半分に平面反射鏡３が配置しである。

外管１の形状は下部が略中心部まで凹んだ四部］Ｃとこ
れと一体の略円形の部分１ａとで形威されたもので両側
部分１１〕は平面反射鏡３と同一形状としである。

そして、この四部１Ｃの形状は集熱管２に嵌着できるよ
うに集熱管２の外側形状と同一に形威しである。

また、外管１の格上半分の部分１ａと両側部分１ｂとの
接続部内側には平面反射鏡３を挿入固定するための突起
１ｄが形成しである。

この外管１は透明ないし半透明の材質、例えば゛プラス
チックやガラスなどを用いるとよい。

次に、集熱管２は外管１の中心部に位置させる円管部２
ａとリブ２ｂとで構成されており、その仲居は略Ｕ字形
状で、外管１の凹部１Ｃと同一形状である。

また、リプ２ｂ間は空間としてあり集熱管２の肉厚増大
による管壁の熱抵抗の増大を防止している。

この集熱管２は集熱効率を向上させるよう黒色等にする
のが好適であり、材質としては熱抵抗の小さい、流体に
熱を伝えやすいものが好ましい。

一方、外管１の両側部分１ｂから下部にわたって設けら
れる平面反射鏡３は上部反射平面３ａと下部反射平面３
ｂとの２平面又は、さらに中間部反射平面３Ｃを有する
３平面で構成されたものである。

上部反射平面３ａは集熱管２の上部外周接線に沿って入
射する太陽光（矢印：Ａ）などを集熱管２やそのリブ２
ｂへ向けて反射する平面反射鏡部分であり、下部反射平
面３ｂは集熱管２の側部ないし下部外周接線に沿って入
射する太陽光（矢印：Ｂ）などを集熱管２ないしそのリ
ブ２ｂへ向けて反射する平面反射鏡部分である。

このような上部反射平面３ａの好適な例としては、集熱
管２の上部外周接線ａに対して９０°以上の角度で交わ
るように傾斜角θ１を定める。

また、下部反射平面３ｂとしては集熱管２の側部ないし
下部外周接線すに対して９０°以上の角度で交わるよう
に傾斜角ぬを定める。

また、上部反射平面３ａと下部反射平面３ｂとの接続部
分は次のように定めるとよい。

下部反射平面３ｂが集熱管外周接線すに対して略９０°
の角度で交わる傾斜角＾を有する場合、リブ２ｂの基端
りから接線すに下した垂線Ｃの交点Ｍが描く軌跡と外管
１の外形線との交わる点Ｎを下部反射平面３ｂの上端と
する。

このような反射鏡３を外管１に設けた突起を利用して挿
入固定することで、透明ないし半透明の外管１の上部を
通じて入射する太陽光などは効果的に捕集されるととも
に集熱管２やそのリブ２ｂに向けて均一に反射するので
集熱効果がよい。

また、さらに−Ｌ部反射乎面３ａと下部反射平面３ｂと
の間に両反射乎面３ａ、３ｂより水平面に対して傾斜の
大きい中部反射平面３Ｃを設ければ一層効果的である。

この中部反射平面３Ｃは次のように定める。

ます、上部反射平面３ａおよび下部反射平面３ｂかいず
れも集熱管２の外周接線ａ、 ｌ）に対していずれも
略直角に交わる傾斜角θ１，０２を有する場合、外管１
の側端Ｏから延設された前記上部反射平面３ａと、前記
交点Ｍの軌跡との交点ＰとするときＮＰ間を中部反射平
面３Ｃとすれば良い。

したがって、中部反射平面３Ｃの傾斜角へは上部および
下部反射平面３ａ、３ｂの傾斜角θ１．ｏ２より小さく
、水平面に対しては傾斜角が大きくなっており、集熱管
２に向って突き出た反射面となっている。

この平面反射鏡３をプラスチックの表面にアルミニウム
等を蒸着したり、金属板をそのまま利用して形成したり
、プラスチック等の表面に塗料を塗って製作するもので
も良い。

また、外管１に直接蒸着したり塗料を塗ったものでも良
い。

このような外管１、集熱管２、反射鏡３を組立て、第２
図に示すような２重管とする。

この場合、外管１の内部は気体、例えば空気などの気体
断熱層としたり、あるいは真空として気体の対流を抑え
て放熱を防ぐ。

また、集熱コレクタとしては集熱管２の上部および下部
にヘッダを設けるとともに断熱材上にリプ２ｂ部分を載
置して多数本配列する。

こののち外管１に反射鏡３を挿入固定したものをかぶせ
ることで完成する。

尚、上述の集熱管２のリプ２ｂ間に空間が形成されるの
で、この部分を断熱層ではなく、流体を流す管部分とし
ても良く、この場合の実施例を第４図に示した。

この集熱管２の突起部２Ｃは断熱材上に載置する場合に
安定させるとともに太陽光線がもれるのを防止するため
のものである。

このように管部分２Ｃを設けることで流体の収容量を倍
増できるとともに集熱効率が一層優れたものとなる。

以上、実施例とともに具体的に説明したように本考案に
よれば、外管、集熱管、反射鏡をそれぞれ別体として製
作するので材料の選択等が１由となり多量生産にも適す
る。

また、集熱コレクタとして組立る場合にも集熱管をヘッ
ダに取付けるのも容易であり、この後、外管と反射鏡を
取付ければ良いので反射面等を傷つけることもなく、集
熱効率の良いものが製作できる。

また、組立後の集熱コレクタにおいては平面の組合せに
より反射鏡を形成するので捕集した入射光を極端に集束
せず均一に集熱管およびそのリブ等に反射するためこれ
ら集熱部分の局部過熱を防ぎ、熱変形による耐久性の低
下などの問題も生ぜず集熱効果を高い状態に維持できる
。

また、集熱管を外管の略中心部に設けることにより集熱
管を取り囲む空気断熱層等の厚さが均一となり放熱等の
抑制も効果的に行なわれ、太陽光線を効率良く利用でき
る。

また、外管の上部が円形断面であるため平面板に比べて
あらゆる角度からの入射量が多く、さらに多数本並べた
場合には相隣接する外管の影響を少なくしてあらゆる角
度からの光線を利用でき集熱効果が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本考案に係る集熱コレクタの一実施例
であり、第１図は分解状態の斜視図、第２図は反射平面
等の位置関係を示す断面図、第３図は入射光の反射する
状態の説明図、第４図は本考案の他の実施例の断面図で
ある。 図面中、１は外管、２は集熱管、３は反射鏡、ａ、
ｌ）は集熱管の外周接線、Ｃは垂線、Ｌは集熱管のリブ
の基端、Ｍ、 Ｎ、 ０． Ｐは交点、Ａ、 Ｂは
入射光である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 外管の内部に集熱管を設けた多重管型集熱コレクタにお
   いて、上側部を透明ないし半透明に形成するとともに下
   部両側部を反射平面とする一方下端部より略中心部まで
   管長手方向に凹部を形成した外管と、内部に被加熱流体
   が通されるとともに前記外管の凹部に嵌着される集熱管
   とを組立構造としたことを特徴とする組立構造の多重管
   型集熱コレクタ。