JPS5952339B2 - 光熱変換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 太陽エネルギー利用の分野において第１に光熱変換工程
が重要である。

この工程はたとえば熱エネルギーを生じさせて家屋の暖
房または空調に使用したり、 （加圧）熱水またはスチ
ームを作つ４て、機械エネルギーまたは他の種々な工業
的処理に使用することができる。

光熱転換とは、 （太陽放射のような）入射する電磁放
射を集光面によって吸収してこの集光面を加熱し、この
集光面が所定の熱交換器の流体またはその他の被熱体を
加熱。

することと定義することができる。

一般に変換器表面の単位表面についての与えられた入射
する放射エネルギーに対して最高な可能動作温度を得る
ことを求める（太陽放射の強さは非常に制限されており
、また１日の時刻および気象条件などに依存する。

直接の太陽放射について、鏡またはレンズ系によって集
光して光学的集中化を行なうことができる。

）動作温度を高めるために、変換器の二つの面の断熱を
効果的に行なうことが入射する放射の強さとともに必要
である。

しかし入射する放射に露光する面を効果的に断熱するこ
とは困難である、その理由はこの面が入射する放射を吸
収すると同時に、赤外熱放射を放出しないように、入射
する放射については吸収材となり放出された放射につい
ては反射材となる必要があるためである。

光熱変換器において、よく知られた三つの熱損失工程を
考慮する必要がある。

これらは赤外熱放射の放出による損失、変換器を直接の
周囲から分離する気体の内部対流による冷却、熱伝達に
よる損失である。

近年、前記熱損失の合計を最少とし、これによって光熱
変換効率を増加させる方法が多数提案されている。

放射損失を減少させるために、たとえば放射に対して選
択的な表面を使用することが提案されている。

これらの熱放出の少ない表面は、特に入射する太陽放射
を実際に完全に吸収して、変換器からの赤外熱放射によ
る損失を強力に減少させることができる。

しかしこのような表面を設けることは変換器の価格を極
めて高騰させかつ長期の安定性について問題を提起する
。

対流損失を減少させるおもな方法が三つ知られている。

第１の方法は、変換器の上方に数層の透明なカバー板を
重ねて、温度差の小さい体積内に対流機構を閉じ込める
。

しかしこのように板を重ねると入射する放射を反射して
損失を増加させ、装置の重量と価格とを増加させる。

第２の方法は、空気より熱伝導率の小さい気体を変換器
の上方の空間に満たすことである。

第３の方法はこの空気空間を完全に真空とする。

しかし第２の方法は伝達および対流による損失を部分的
にのみ減少させることができる。

第３の方法は排気速度が小さい絶対的な気密な包囲体を
設けるので高価になりやすい。

寿命の長い気密な包囲体を設けることは、これらの包囲
体がかなりの熱サイクル（断熱気体の圧力変化）を受け
、特にその気密性が損われて他の雰囲気が侵入すること
を考慮すれば、さらに困難である。

最後に、特に太陽集光器に応用する場合は、被覆ガラス
が（あられ、藩校、投石などによって）割れるときは、
熱伝導率の小さい気体が脱出してこれらの集光器が動作
しなくなることを避けられない。

太陽エネルギーを捕捉するために、通常の吸収表面にハ
ニカム構造体を載置することも提案されている。

この構造体は薄いガラスの板または管から作ることが好
ましく、その高さは６〜２５ｃｍ、直径は０．５〜１．
５ｃｍおよび厚さは０．２〜０．３ｍｍが典型的である
。

このような構造体は入射する太陽放射のための光案内と
して作用して、光が実際の変換器によって吸収される前
に、反射と屈折とを繰り返えす。

高さ対直径の比が十分に大きいときには、このような構
造体は熱障害としても作用して赤外線が再び放出される
ことを防ぎ、外部に達するまでに拡散工程を行なうこと
を強制されるので、放射損失を減少させることができる
。

しかし特に変換器とその直接の周囲との間の温度差が大
きいとき、または光熱変換器が傾斜しているときは、こ
のような構造体は空気対流運動を最適に減少させること
はできない。

この点について、厚さが（約１ｍｍ）薄くかつ浮力の不
安定な制限する空気層が、加熱された水平面の上方に形
成される。

この空気層は対流によって、加熱表面のさらに上方に位
置する空気層と混合し、この制限する空気層から対流フ
ィラメント型対流運動を生ずる。

傾斜したセル構造の場合に、この不安定性は各セル内で
正規な循環を形成することも知られている。

ハニカム構造物体を構成するこれらのセルの横のディメ
ンションはこれらのフィラメント型対流運動の特性的直
径よりも（または正規の循環比が２より大きい形をとる
運動の厚さよりも）かなり大きいので、このような構造
体は空気の対流運動を最適の状態に抑制することができ
ず、従って対流によって光熱変換器の冷却を防止するこ
とはできない。

さらにこのハニカム構造体は、セルの高さが与えられた
（６〜２５ｃｍ）のときに比較的薄くて、このような構
造体を設けた太陽集光器は通常の応用に対しては重量お
よびかさが大きすぎる。

この構造体に使用するガラスはかなりの量（６０〜３０
０ｋｇ／ｍ□光熱変換器の程度）であり、全重量および
価格力弓！き合わなくなる。

さらにガラスの量が大きいので熱時間定数が大きく、そ
のためこの集光器が動作温度に達するまでに１時間また
は数時間も連続して太陽放射に露光する必要がある。

本発明の目的は、変換効率が大きくて、経済価値の大き
い光熱変換器を提案することによって前記種々の欠点を
改良することができる。

この発明の前記目的は入射する光放射に露光させる表面
があって、その少なくとも一つの面が該入射する光放射
を強力に吸収する性質を有し、この面上に突出する多数
の繊維を設けてなる光熱変換器であって、該繊維は実質
的に相互に平行し、かつ実質的に相互に等間隔に位置し
、この繊維の各々が前記光放射に対して透過性でありか
つ前記表面によって再び放出される赤外熱放射に対して
少なくとも部分的に不透性である物質からなり、この繊
維によって赤外熱放射による光熱変換器からのエネルギ
ー損失を減少させかつ対流による光熱変換器からのエネ
ルギー損失を抑制するための、放射防止性および対流防
止性の構造を有する光熱変換器を提供することによって
達成することかで゛きる。

本明細書において、゛入射する光放射“という語は、高
温度の熱源から発生する電磁放射、すなわちかなりの熱
エネルギーを輸送することができる電磁放射であって、
その放射スペクトルが可視部の全体または一部分に位置
するかまたは完全に可視部の外に位置するスペクトルで
ある電磁放射を意味する。

この電磁放射スペクトルは０．２５〜５μの範囲である
ことが有利である。

このような放射を放出することができる高温度の熱源は
、太陽のような天然の放射源であってもよいし、また（
もし可能ならば損失を減少させるために真空内におかれ
た）白熱体、火焔または気体放出体のような人工の放射
源であってもよい。

本明細書において、”繊維“という語は有限な長さを有
し、かつ長さに比べて断面が小さい繊維状の要素を意味
する。

このような要素は中実または中空であり、その断面は円
形または非円形、たとば橢円形または偏平形であっても
よい。

本発明による光熱変換器を使用して入射する放射作用に
よって被熱体を加熱することは、実際に他の公知の加熱
方法よりも有利である。

まず放射源から被熱体−変換器集合体を離しておくこと
ができる。

そのためにたとえば腐食性還境、真空中または制御され
た磁場もしくは電場におくことができる。

また放射加熱は（汚染物質を発生しない）化学的および
／または生物学的観点がら極めて適当な加熱方法である
。

放射加熱は通常の電気抵抗加熱または火焔加熱よりも開
始制御および停止を急速に行なうことができる。

後者の二つの加熱方法は加熱材と被熱体との間に厚い壁
を必要とする。

また放射加熱はたとえば超短波加熱よりも費用を要しな
い。

本発明によって加熱することができる被熱体の例として
、特級純度の物質の化学反応、微生物学的製造の恒温加
熱、煮物または揚げ物の料理（たとえば密封した光熱変
換器を設けたカセロールまたは板で行なう料理）がある
。

添付図面は、本発明の光熱変換器のいくつかの実施態様
および変型として、種々の装置またはその１部分を例示
の目的で略図する。

第１図に示す光熱変換器は、入射する光放射に対して強
い吸引力を有する物質の層２で被覆された金層基板１を
有し、その実質的全面に密植した繊維ネットワーク３が
延びている。

繊維ネットワーク３は多数の透過性の繊維４からなり、
これは長さが実質的に均一でかつ実質的に円形断面を有
し、それぞれその一端で層２に固定され、面１に対して
すべて実質的に垂直であり、実質的に均一な間隔で離れ
ている。

前記繊維ネットワーク３は下記の種々な機密を有する。

これらの機能を行なうために繊維ネットワークは二つの
特性を規定して有する必要があり、その一つは繊維構成
物質に関し、他は繊維ネットワークの幾何学的ディメン
ションである。

従って各繊維４は入射する放射に対して透過性（すなわ
ち非吸収性）でかつ非拡散性であり、赤外熱放射に対し
て不透性（すなわち強い吸収性および全方向への放出性
）である。

（中程度の波長に対して吸収性があり放出性があるこ
とは、光熱変換器の動作温度に応じて調節することがで
きる）。

このような物質は熱伝導率が小さくて、光熱変換器の動
作温度において、もし可能であれば光熱変換器の”零連
温度“まで、化学的および構造的に安定でなければなら
ない。

最後に物質は繊維が自重で湾曲しない程度に剛性を有す
る必要がある。

繊維を構成する物質として、無機物ではガラスシリカま
たは多分石膏も可、有機物ではマイラ（テトラ）すなわ
ちポリエステルを使用することが特に有利である。

同様にネットワークが上記機能を行なうために、ネット
ワークの幾何学的ディメンションを次の範囲、すなわち
各構成繊維は長さが１〜１０ｃｍ、直径が２５〜５００
μ、ネットワーク内の繊維同士の間隔が１００〜５００
０μ、密生度が４〜１００００繊維／ｃｍ２基板でなけ
ればならない。

さらに長さが５ｃｍ程度、直径が７０μ程度、密生度が
５００繊維／ｃｒｒ？基板および体積密度すなわち（繊
維の断面の合計対基板の全表面の比に比例する）充填率
が２％以下であることが好ましい。

上記光熱変換器は入射する光放射に露光したときに次の
ように動作する。

光放射は透明な繊維ネットワーク３を透過した後に吸収
層２に当り、これによって連続的に吸収されて、基板１
はこの吸収によって次第に加熱されて（繊維４の熱容量
が小さいので急速に）動作温度に達する。

得られた熱は次に所定の被熱体または熱輸送流体に伝達
されて種々使用される。

繊維ネットワーク３の目的は、入射する光放射が吸収板
にもつとも貫通するように（貫通する光の損失を最小と
する）ようにし、また（吸収板の加熱に伴なって）光熱
変換器から外方に逃れる熱損失を最小に減少させるため
である。

入射する放射のための光案内として、赤外熱放射が再び
放出することを防止する熱障壁として、かつ気体の対流
抑制体として繊維ネットワーク３が同時に作用する多重
の機能によってこれらの異なる結果となる。

これらの異なる機能を種々の光および熱の損失を防ぐ方
法とともに次に詳細に記載する。

入射する光放射が吸収板まで貫通するには、二つの型の
光の損失、すなわち繊維ネットワークの存在による損失
（繊維を横切る放射の外方への逆拡散の可能性）および
吸収板による不完全な吸収による損失を伴なう。

第２図ａおよびｂは、透過性の繊維４のネットワーク３
を貫通して入射する放射ビームａの通路を示す。

入射ビームａはいくつかの点すで繊維３に当って複数の
反射と屈折を行ない、多数の二次ビームＣとなって反射
されてすべて変換板１の吸収表面２に達することがこれ
らの図から明らかである。

すべて吸収層２と交差する円錐の対称軸が繊維によって
構成されるこの円錐上にすべての逸れた二次ビームＣが
集まる。

さらに入射する放射の個々の繊維のなかで捕獲された部
分（全反射）も、繊維の基部に達するように強制される
。

従って個々の繊維４および繊維間に存在する間隙は、入
射する放射の方向が板１に対してどうであろうとも、入
射する放射の光案内として作用し、はとんどすべての放
射は変換板１の吸収表面２に当ることを強制される。

繊維ネットワークを通過する間におきる可能性のある光
損失は繊維による吸収または拡散によるものであり、
（もし繊維が完全に透過性でないときは吸収し、また繊
維が光学的観点から完全に平滑でない表面を有するとき
または繊維それ自身のなかに拡散中心を有するときは拡
散する。

）こうして吸収されまたは拡散された放射の多くとも半
分のみが真の光学的損失（外方への逆拡散による光損失
）を与え、残りすなわちこの放射の半分以□上は吸収板
に到達する。

さらに逆拡散光損失は入射する光放射の入射角（放射方
向と吸収板の法線との間の角）が増加すると増加するが
、これは入射角がどうであろうと常に最小である。

たとえば１゛Ｅガラス“を引き伸したガラス繊維は高さ
が５ｃｍ、直径が６０μであり、これからなるネットワ
ークの密生度を５繊維／ｍｄとしたとき、このネットワ
ークを通過して入射する光放射の透過係数は入射角０°
に対して約９９％、入射角４５°に対して約９７％、ま
た入射角６０°に対して約９５％であった。

繊維ネットワークを通過するこれらの光損失に吸収板に
よる不完全吸収による光損失が加わる。

後者の光損失は層を構成する物質の性質および層の表面
状態（粗または適当に平滑）に本質的に依存する。

たとえば５ｃｏｔｃｈ Ｎｏ、５８２粘着材およびカー
ボンブラックの混合物からなる吸収層において吸収係数
は９５％程度であった。

前記の光損失を考慮すると、全光変換効率（繊維ネット
ワークを通過する透過係数と吸収板の吸収係数との積）
は９４％程度となった。

光変換効率は光熱変換器が到達する温度とは無関係であ
る。

吸収変換板の加熱は、光熱変換器から外方に二つの型の
熱損失、すなわち外方への赤外熱放射損失と熱伝導損失
とは、ともに繊維に沿っておよび繊維間の静置空気のな
かで行なわれる。

本発明の光熱変換器の本質的な特性の一つとして、繊維
ネットワークの存在は繊維間の空気に対流運動を形成す
るものではなく、従って対流による損失を全体として抑
制する。

繊維ネットワークによる対流損失のこの全部の抑制を、
真空中および大気圧の空気中で（光熱変換器の通常の動
作温度を超えない、すなわち８０〜３００℃の温度で）
損失を実験的に比較した。

この二つの場合の測定値の差は空気中の熱伝導による損
失（この値は文献に多く記載されて公知である）と等し
かったので、対流による損失が零であることを示した。

この対流損失の抑制は繊維ネットワークのジオメトリ−
とテ゛イメンションとによって説明される。

すなわちこれらは界面の面積を大きくしてがなり毛細管
的な摩擦係数に導き、常温における空気の対流運動を実
際に禁止する。

温度傾斜ΔＴになるように隔設された二つの板のにれら
の板は大気圧の空気中におかれた）単純な場合に、温度
傾斜（ΔＴ）Ｓを計算し、これから板間の対流は板間の
間隔δの関数として決定する理論が知られている。

この理論によって温度傾斜（ΔＴ）Ｓについて次式を考
える。

（ΔＴ）Ｓ＝４８，２Ｘδ５ ここでδはｃｍで現わし、４８．２は定数である。

（この式によると、対流が開始する温度傾斜は、間隔δ
が５ｃｍの場合に０．４℃、間隔２ｃｍに対して６℃、
間隔１ｃｍに対して４８℃、間隔０．５ｃｍに対して３
８６℃および間隔０．２５ｃｍに対して約３０００℃）
この理論は本発明の場合に、上記式において現実の間隔
δを０当価の間隔δｅｐ”によって置換し、ｄｆ、 ｈ
ｆおよびｎｆをそれぞれ繊維の直径、高さおよび密生度
としたときに、次式で与えられる。

この式は当価間隔δｅｑを決定するものであるが、２枚
の板の単純な場合に動がない中間層の近傍において空気
が循環することによって経験するのと同様に、ある高さ
を超えると、繊維の間を循環する空気が摩擦を経験する
その高さによって本発明の場合にこの値を規定すると仮
定することによって、 （この場合は間隔δの半分に等
しく）隔設された２板の板の単純な場合と本発明の場合
との間における、”空気が自由に循環するために得られ
るべき高さ″の概念を等価とすることによって計算する
ことができる。

次表は繊維ネットワークの種々のディメンションに対し
て得られたδｅｑの値（およびこれらのディメンション
の関数として得られた繊維ネットワークに対する透過係
数ε、の値）を与える。

その値は次のとおりである。

この表によれば、直径が５００μ以下、密生度が４繊維
／ｃｍ”以下の繊維（すなわち特許請求の範囲のディメ
ンションに従う繊維）に対して、 （正常温度において
動作する光熱変換器において対流がおきる温度傾斜と実
質的に同一な温度傾斜に対して）当価間隔δｅｑの値が
対流がおきる値よりも遥かに小さい。

また直径が５００μ以上で、密生度が４繊維／ｃｍ”以
下の６円筒形要素″（すなわち特許請求の範囲のディメ
ンションより大きい場合であってｆａ維とはいえないよ
うな要素）に対しては、この表を同様に適用することは
できない。

事実、このような要素に対する当価間隔δｅｑの値は、
対流がおきる値より遥かに大きくて、対流を抑制する効
果がまったくない。

本発明の光熱変換器においてはこのように対流損失の全
部が抑制されるので、光熱変換器から外方への熱損失は
減少して、赤外熱放射損失および繊維にそう伝導損失お
よび繊維間の静止空気に入る伝導損失のみとなる。

基板によって再び放出される赤外熱放射については、繊
維ネットワーク３は、ガラスウールと同様な機構で微小
な多孔性断熱材として作用する。

再び放出される赤外放射は本質的に放射拡散工程のみに
よって繊維ネットワーク３の外方に達することができる
。

第２図Ｃはこのような拡散工程を示す（単純化するため
に、図では２本の繊維のみを示し、またこの２本の繊維
によって放出されまたは吸収される赤外熱放射ビームの
うちのいくつかのみを示す。

） （繊維−気体の界面に等しい）繊維のすべての側表
面の全合計が対応する基板１の表面より数倍も大きいの
で、吸収表面２によって放出される赤外熱放射ｄの比較
的小部分ｅ （すなわち繊維４に実質的に平行して放出
される部分）は直接繊維ネットワークから出ることがで
きる。

これとは対称的に、斜めに放出される赤外熱放射は繊維
によって吸収される。

その結果対応する繊維の部分によってより弱く再び放出
される。

この再び放出される部分（図面でｆと指示する部分）は
繊維ネットワークから上方に指向する。

この機構の作用、温度および基板から繊維の点に減少し
ながら放出する熱放射によって繊維は熱平衝に達する。

統計にもとづくと、この赤外熱放射−吸収−再放出の工
程は拡散工程である。

（熱傾斜を有する繊維の間で行なわれる）このような
工程の利点は、光熱変換器から外方に放射するエネルギ
ーが、吸収表面から直接材なわれる（非拡飲的な）放射
輸送よりも小さいことである。

基板によって再び放出される赤外熱放射に対して繊維ネ
ットワークによって行なわれる熱障壁作用は、繊維ネッ
トワークを設けた基板とこれを設けない板とについてそ
れぞれ実験的に損失を比較測定して決定した。

放射損失の減少は、当業界で公知のハニカム構造体で得
られた値と同程度であった。

しかし放射損失を等しくするために必要な（ガラスまた
はプラスチック）物質の量は、繊維ネットワークがハニ
カム構造体よりも （約１桁）少なくてすみ、重量と価
格とを減少させるばかりでなく、熱慣性をかなり減少さ
せる利益が大きい。

次にさらに理論を単純化するために、繊維ネットワーク
のジオメトリ−と使用温度との関数としてこの熱放射損
失の減少を説明する。

単純な場合として、異なる温度Ｔ。

およびＴの２枚の板を隔設したときは、２枚の板の間の
直接放射による熱輸送Ｓを温度Ｔ。

およびＴの関数として計算することがよく知られている
。

この直接放射による熱輸送Ｓはこの理論によって次式で
与えられる。

Ｓ−＝εｅσ （Ｔ’ Ｔａ） ここにεｅは（低温板の放出率を単位としたとき、温度
Ｔにおける）高温板の放出率であり、σはボルツマン定
数である。

もし板の間に（当業界で公知のハニカム構造または本発
明による繊維ネットワークのような）放射障害構造体を
おくときは、板の間には直接放射による熱輸送はなくな
って、このような構造体の側表面による間接放射のみが
行なわれる。

上式に構造体を通過する赤外熱伝達係数を現わす係数ε
、を加えても、上記の理論は明かに有効である。

この伝達係数ε、は、板の表面積と構造体の側表面績と
の商に比例し、または所定の構造体の特性値である輸送
係数ｈｒに比例する。

ハニカム構造体に対してで輸送係数ε、は、ｅをセルの
直径、ｈをその高さとしたときに式εｒ＝０．６８Ｘ
ｅ ／ ｈで与えられる。

繊維ネットワークに対して輸送係数ε、を次式で計算す
ることも同様に明かである。

ここにｄｆ、 ｈｆ、 ｎｆはそれぞれ繊維の直径
、高さおよび密生度（単位表面積についての繊維数）で
ある。

前掲の表は繊維ネットワークの種々はデイメンジョンに
対する輸送係数の値ε、を示す。

この表によれば直径が５００μより小さく、密生度が４
繊維／ｃｍ２より大きい（すなわち特許請求の範囲のデ
ィメンションに従う）繊維ネットワークに対して輸送係
数ε、が小さい。

しかしこの範囲外のテ゛イメンションを有して、繊維と
いうよりも１円筒形要素″である場合に重要になって、
特許請求の範囲外のディメンションであるときには繊維
ネットワークは熱障壁としての効果を失なう。

最後に、繊維にそう伝導または静止空気に入る伝導によ
る熱損失は小さい。

（しばしば断熱材として使用される）静止空気への伝
導による損失は極めて小さい。

繊維にそって伝導する熱損失は、繊維−空気の界面およ
び繊維間の所定間隔に対して、繊維を十分に長くかつ細
くすることによって最小にすることができる。

繊維とする物質の熱伝導率が十分に小さいことは有利で
ある（すなわちガラスは結晶性物質に比べて有利である
）。

従って本発明による光熱変換器を太陽放射に露光すると
きは、基板とその繊維の点との間の内部温度傾斜ΔＴが
、 （繊維自身および繊維間に位置する空気、および繊
維間で放出される熱放射について）はぼ均一に直線的で
ありこの温度傾斜は（ガラスウール、コルクのような）
通常の微小な多孔性断熱材と比較できる見かけの熱伝導
率を示す。

この見かけの熱伝導率は放射、気体中への伝導および繊
維への伝導による熱損失の合計を現わす。

従って繊維が長い程断熱性が良好である。熱の全損失が
小さいので、本発明による光熱変換器は偏平な通常の太
陽集光器に単に空気を充填しかつ（繊維の破損および防
塵のための）単一のカバーガラスを取り付けて有利に使
用することができる。

気体中への熱伝導による損失をさらに減少するために偏
平な集光器内の空気をＣＯ２またはフレオンのような他
の気体で置換することができる。

本発明による光熱変換器を組み込んだ太陽集光器は偏平
でなく、たとえば筒形として（鏡、Ｆｒｅｓｎｅｌレン
ズのような）太陽放射集中器とともに使用することがで
きる。

本発明の光熱変換器は、たとえば化学反応器として設計
された密封包囲体、または定温包囲体または食物を加熱
する容器（鍋）の前面を透明な板で構成して、その底部
および／または側壁内に組み入れることができる。

第３ないし５図は前記の応用例を示す。

第３図ａおよびｂは偏平な太陽集光器に組み込まれた本
発明の光熱変換器を示す。

図に示す集光器は、前面か゛透明ガラス６からなる包囲
体の内側に配置された金属基板１を有する。

複数の伝熱体７を基板１の背面に溶接し、水、油または
気体のような伝熱流体８を輸送するように設計しである
。

基板１は集光器の背面板９から公知の方法で断熱する、
これに使用する断熱材はガラスウールまたは岩綿であっ
て、このなかに金属ストリップ１１を板１に平行して挿
入し、集光器の背面に向かう熱放射を遮るスクリーンと
して作用させる。

基板１の正面は吸収層２で覆い、これ自身は接着層１２
で覆い、このなかに繊維１４の密生したネットワークを
植毛する（第３図すは各繊維１４が層１２に接着されて
いる状態を示す）。

接着層１２はたとえば天然の接着物質または熱接着性物
質からなる。

ガラス繊維をエナメルガラスの薄層に植え込むことが有
利である。

このような構造体は３００℃程度の温度まで熱安定性を
保つことができる。

さらに、ガラス繊維は伝熱性が極めて小さいばかりでな
く要求されるすべての光学的性質を高い程度に保つ。

繊維１４のネットワークと正面ガラス６との間の間隙１
５は空気ＣＯ２またはフレオンのような気体を充填する
ことが有利である。

気体空間１５は光熱変換器からの熱損失をさらに減少さ
せるのに役立つ。

また全繊維ネットワークを乾燥状態に保つことも重要で
あり、繊維ネットワーク内でおきる蒸発−凝縮サイクル
は熱短絡として作用する恐れがある。

非気密性集光器を大気と接触させ、傾斜または垂直な位
置で使用する場合は、集光器の最も低温度である内部、
すなわちガラス６上で凝縮した水滴を内部で捕獲して排
出するチャンネルを設け、このようにして繊維ネットワ
ークを湿気から防ぐことができる。

熱放射損失を最小とするために公知の方法で、酸化イン
ジウムを酸化チタンと混合したような物質からなる透過
層１６で透明な正面ガラス６を覆い、繊維１４の頂部か
ら放出される残った赤外熱放射を反射させること力七゛
きる。

しかしこの補助の透過層１６を加えると、入射する放射
の反射損失を増加させる欠点がある。

従っである場合には透明板６を非反射性被覆物で覆うこ
とが有利である。

本発明の光熱変換器がすべての光学的および熱的損失を
最小にすることを適当に証明するために、次に第３図ａ
およびｂで記載した偏平な集光器の全変換効率Ｐを評価
する試みを行なった。

すなわちこの効率を基板の温度上昇ΔＴと太陽放射の強
さＨｈとの商の関数として、次に当業界で公知の同様な
集光器で得られる効率と比較した。

全変換効率ｒを入射する太陽放射の強さＨｈおよび種々
な損失の関数として次式によって現わす。

Ｉ’＝ｃｏｎφＩ’ ｃｒ’ ｆｒ’ ｅ＝ （Ｓｂ＋
Ｓｆ）／ＨｈここにＦは全変換効率、すなわち単位表面
積に対する有用な熱エネルギーと太陽放射Ｈｈとの商（
無名数）である。

Ｈｈは太陽放射（Ｗｍ−２）であり、 φは太陽放射の基板法線に対する傾斜角であり、 ｒｃは光熱変換器ガラスを通過する太陽放射の透過係数
無名数であり、 Ｐｆは繊維ネットワークを通過する太陽放射の透過係数
（無名数）であり、 Ｐ８は吸収板の内側の太陽放射の吸収係数（無名数）で
゛あり、 Ｓｂは光熱変換器の背面に向かう熱損失（Ｗｍ−２）で
あり、 Ｓｆは光熱変換器の正面に向かう熱損失（Ｗｍ−２）で
ある。

熱損失ｓｂおよびＳｆは、 （ΔＴを光熱変換器の基板
と周囲との間の温度差として）ΔＴの関数として次式で
与えられる。

ここにλ、は変換器の背面における断熱材の熱伝導率 Ｗｍ−１（’ｋ）−１であり、 ｈｂは断熱材の厚さくｍ）であり、 ここにλ空気は空気の熱伝導率であり、 λｆは繊維の熱伝導率であり、 ｈｆは繊維の長さくｍ）であり、 ｄは繊維の直径（ｍ）であり、 ｅは繊維間の間隔（ｍ）であり、 ε。

は吸収板の赤外透過率（無名数）であり、σはボルツマ
ン定数＝５．６７×１０−８Ｗｍ−２（１０−８Ｗであ
り、 Ｔは吸収板の温度（°ｔ）であり、 Ｔｏは周囲の温度（ＩＣ）であり、 （繊維ネットワー
クおよびカバーグラス間の付加的な温度傾斜を考慮して
、Ｓｆの初項においてΔＴをΔＴ／１．２で置換する）
。

太陽放射が通常の入射（ｃｏｓφ＝１）の下に到達し、
偏平な集光器が次の（ガラス繊維の）テ゛イメンション
を有すると仮定して、 ｈワ＝８×１０−２ｍ ｈｆ二可変パラメータ ｄ ＝０，６Ｘ１０ ’ｍ ｅ ＝０，４Ｘ１０−３ｍ Ｔｏ ＝ ２７３ａＫ かつ他の係数については次の値を取るとし、ｒ’ｃ＝０
．９２ （文献値） ｒｆ−０，９９（予じめ定めた値） ｒｅ＝０．９５ （予じめ定めた値） λｂ＝ ４ Ｘｌ０−２（文献値） ＾空気＝ ３ Ｘｌ０−２（文献値） λｆ（ガラスに対する文献値） ε、＝０．９０ （実験値） Ｈｈ＝９５０Ｗｍ−２（文献値） σ＝５，６Ｘ１０−８ εｔ ＝ １．８ｅ２／ （ｈ ／ ｄ ） （予し
め定めた値）次式は全変換係数Ｆを与える。

第３（Ｃ）の曲線（Ａ−Ｄ）は種々な光熱変換器に対す
る係数Ｆを比（ΔＴ／Ｈｈ）の関数として示す。

曲線ＡおよびＢは第３図ａおよびｂの太陽集光器に関し
、これは本発明の光熱変換器で高さが曲線Ａは３ｃｍ、
曲線Ｂは５ｃｍである。

このような集光器は動作温度が１００〜２００℃に達し
、 （″零束″においては）３００℃に達することがで
きる。

曲線ＣおよびＤは通常の偏平な集光器でカバーガラスが
曲線Ｃでは１枚であり、曲線りでは２枚である。

本発明による光熱変換器を設けた集光器の全変換効率ｒ
は通常の集光器よりもかなり大きいことが図から明かで
ある。

第４図は本発明による光熱変換器の変型を示し、正面と
背面とを吸光面として使用した二重露光装置に組み人ま
れでいる。

第４図に示す光熱変換器８０は、基板８１の両面が吸光
層８２で覆われ１、そのいずれにも前記のように繊維ネ
ットワーク８３を植え込む。

基板８１内に熱交換する流体を流すための複数の導管８
４を埋め込む。

この光熱変換器８０を偏平な反射体８７が延びている球
形反射器８６を有する反射装置８５内に載置する。

この反射装置８５は入射する太陽放射ａを通過させるよ
うに設計された透明なカバーガラス８８によって正面を
封する。

反射装置８５の目的は（図に説明的に示した光路のよう
に）直接または拡散の放射を光熱変換器の背面に指向さ
せ、正面もこの放射に露光させることである。

こうして得られる二重露光は装置の全効率を増加させ、
通常゛は背面に必要な断熱を不要にする利益もある。

第５図は本発明の光熱変換器の別の変型であり、被熱体
を加熱すべき（空気を含む）二重壁内にある容器に組み
込む。

図示する二重壁容器９０は内側の金属壁９１を有し、そ
の外面を吸光層９２で覆い、そのなかに繊維ネットワー
ク９３を植め込み、また外側の透明壁９４を有する。

容器９０に近接して反射装置９５ （たとえば適当な方
向においた２枚の偏平な鏡９６）をおき、被熱体９８を
含む容器９０の壁に入射する太陽放射ａを指向させる。

直接および反射の太陽放射の効果によって、被熱体９８
は（たとえば３００℃程度まで）次第に加熱される。

包囲体の断熱性がよいので、入射する放射を停止した後
比較的長時間にわたってこうして得られた温度を保持す
ることができ、かつ再び使用するために一時的に蓄熱す
るのにも有利に使用することができる。

以上記載した種々な光熱変極器の変型において、ネット
ワークを構成する繊維は実質的に円形の断面を有すると
してきた。

しかしこのような形態は排他的なものではなく、繊維ネ
ットワークが放射防止性および伝導防止性を失なうこと
なく、断面をたとえば橢円または偏平形のような他の形
とすることができる。

第６図ａは平面図であって、偏平な断面の繊維８９から
なるネットワークが相互に実質的に等間隔にありかつ実
質的に無作為に分布している。

このネットワークは放射防止性および対流防止性の作用
を満足させるためにディメンションを次の範囲、すなわ
ち繊維の高さは１〜１０ｃｍ、断面の長径は２５〜５０
０μ、繊維同士の間隔は１００〜５０００μとする必要
がある。

この偏平な形は繊維により剛性を与える利益がある。

ネットワークを構成する繊維は中実の代わりに中空とす
ることもできる。

第６図すはこのような形態を示す平面図であり、中空の
繊維９０が実質的に無作意にかつ相互に等間隔に分布し
ている。

このネットワークは放射防止性および対流防止性の作用
を満足させるためにディメンションを次の範囲、すなわ
ち高さは１〜１０ｃｍ、外径は２５μ〜５ｍｍ、壁の厚
みは１０〜５００μ、繊維間の間隔は１００μ〜１０ｍ
ｍとする必要がある。

この形態のおもな利益は、断面を比較的大きくして、繊
維の剛性を良好にすることである。

これはポリカーボネート、エポキシ、メチルポリメクア
クリレート、ポリエステル、ポリイミド、メチルペンテ
ン重合体、ポリアミドイミド１、ＰＴＥ、ＦＥＰ、ビニ
ルポリフルオライド、ＥＴＦＥ、 Ｅ−ＣＴＦＥ、フェ
ノールホルムアルデヒド、ポリスルホンシリコン、ポリ
スチレン−エチレン−ブチレンなどのプラスチック物質
からなる繊維を使用するときに特に重要である。

繊維は基板１に垂直に植え込むことも記載した。

しかしこの配置も排他的なものではなく、特定の応用、
特に建物の垂直または水平の表面によって使用するよう
に設計された太陽集光器の場合には、基板の法線に対し
て繊維ネットワークを傾斜させて使用して、第６図Ｃに
示すように、ネットワークを太陽入射面にほは゛一致さ
せることが有利である。

本発明の変換器についての本質的な要求としては、植毛
方向が基板に対して垂直または傾斜しているかを問わず
、繊維の平均の方向からの偏移が５°以下（好ましくは
２℃以下）として繊維を相互に実質的に平行とすること
である。

繊維の分布は第１図に示すように規則正しくしてもよい
が、第６図ａおよびｂに示すように無作為としてもよい
。

規則正し分布の方が太陽集光器として有利である。

直接の太陽放射は、使用季節を通して太陽の種々な位置
を平均した位置において反射を最小とすることができる
。

またこれは光学的性質が完全に最適でない繊維も使用す
ることができる。

基板１を（たとえば鉄、アルミニウムまたは銅のような
）金属で作る代わりに、ガラス、セラミックまたはプラ
スチックのような種々の物質で作ることができる。

繊維ネットワークは基板に固定し、基板に吸光層を種々
な方法、たとえば機械的植毛、または静電的植毛、直接
適当な変換板からの多数の繊維の引き出し、製織、編成
またはビロードまたはカーペット製造方法に類似したタ
フティング（すなわち組織中に繊維の補足挿入ブラツシ
のある製造方法による固定、長い針状の微小結晶（たと
えば石膏）の生成、光熱変換器の表面の孔を通して繊維
の押出しなどによって設けることができる。

第７図ないし１４図は、前記いずれかの方法に従って構
成された本発明の光熱変換器の種々な実施態様を、その
ままかまたは太陽集光器などに組み込んだ状態で示す。

機械的または静電的植毛方法は吸光層の上に繊維保持す
るための接着層の存在が必要である。

これを得るために、第３図ａおよびｂのように第１の吸
光層の次に第２の接着層またはこの逆の二重層を設ける
か、または吸光と接着との特性を組み合わせて有する単
一層を設ける。

このために、たとえば黒色層または黒色エナメルガラス
のような天然に吸光性の接着剤、またはカーボン、遷移
金属、セレンなどの元素を一体化して吸光性とした接着
剤を使用することができる。

接着剤としては天然の接着剤、触媒作用または第２成分
の添加によって空中で重合する物質、またはエポキシ樹
脂、特に５ｃｏｔｃｈ５８２の商品名で知られるテープ
物質を使用することが可能であるが、エナメルガラスす
なわち融点が適当なエナメルを使用することが好ましい
。

機械的植毛方法は、本質的にいって適当な機械的手段に
よって接着層に繊維を挿入することである。

このとき必要であれば、植毛中に繊維間の間隔を必要な
距離に保つように設計された微小メツシュ格子または他
の適当なセパレータ装置を使用する。

静電的植毛方法は、繊維を植え込む対象物に方向を定め
て繊維を突出させることを特徴とする公知の工業的な方
法である。

直流高電圧電流を与えて静電場を生じさせて繊維の方向
を定める。

各繊維が静電場に平行して対象物に進む間に方向を定め
られるので、たとえば対象物が植毛すべき繊維の流れを
過ぎて遮蔽する速さを調節することによって、この対象
物に達したときの角位置を制御することが可能である。

第７図は数ｍ／ｍｍの高速度で静電的に植毛するための
本発明の構造体の製造装置の略図である。

図に示す装置には側方で支持した複数のローラ１８を有
する駆動装置があり、このローラは黒色化層２０で被覆
された金属ストリップ１９ （またはテープ）を次の装
置を通して移動させる。

まずストリップ１９は噴霧器２１の上方を通りこの噴霧
器には自己接着性エナメルガラス粉懸濁水を満たした容
器２２があり、この容器に空気または静電力による噴霧
手段２３を設ける。

この噴霧器の目的はストリップ１９の黒色面に前記懸濁
水の膜２４を塗布することである。

（変型としてエナメルガラス自身を黒色化してもよい
。

）次にこのように被覆したストリップ１９は第１炉２５
を通過し、ストリップ１９に付着したガラス粉を順次乾
燥し、加熱して凝集させた後、第２炉２７内に配置した
静電的植毛装置２６の直上に進む。

植毛装置２６は金属格子２８を有し、この上縁にガラス
繊維を供給する出口３１がある（図に矢印３１ａで指示
するように繊維をこの出口に気送することができる。

）格子２８−の下方に（図に矢印３２ａで指示するよう
に）圧縮空気を送る送風管３２がある。

圧縮空気を供給する目的は格子の下方に繊維の流動床を
形成するためである。

金属板２９は格子２８に付けてあり、黒色化板１９に平
行して炉２７の実質的全長にわたって延びている。

金属板２９および格子２８は高圧電源３０に電気的に接
続されており、黒色化板１９はローラ１８を経てアース
されていて、格子２８一板２９集合体と板１９との間に
強力な静電場が板１９に対して実質的に垂直方向に生ず
る。

もしストリップ１９を低速度で移動すると、各繊維は可
塑状態に保たれた膜２４に対して垂直方向に静電場の効
果によって植毛される。

第２炉２７は植毛装置２６の側にある第１部分が、植毛
操作中にエナメルガラス２４の膜を可塑状態に保つのに
十分な温度となるようにしておく。

こうしてストリップ１９は密生した繊維ネットワークで
被覆された後、炉２７内を進んで出口に達する。

その間膜２４は固化して徐冷される。

第８〜１１図は基板から引き出して直接形成し。

た繊維ネットワークを示す。

引き出し工程は、基板を覆う熱可塑性または化学的に軟
化可能な物質（軟質ガラス、有機物質など）から多数の
繊維を同時に引き出すことで゛ある。

このような工程は繊維が長くかつ密生させるときでさえ
も、厳密に平行な繊維を設ける利点がある。

まず引き出すべき繊維の出発点として基点のネットワー
クを形成するために、 （たとえばピラミッドまたはプ
リズムの形の）微小な突出体の適当なネットワークを基
板に設ける。

このような基板はたとえば成形のような公知の方法で容
易に形成することができる。

次にこの基板を薄い黒色層、すなわち（電気化学的黒色
化などによる）放射吸光層で覆うが、この層はその後の
製造段階において変化しない。

この黒色化基板上に、次に熱的または化学的に軟化可能
な（エナメルガラス、接着剤または熱可塑性物質のよう
な）透明な（ただし入射する放射線を拡散しない）物質
からなる第２のより薄い層を設ける。

この軟化可能な第２の薄層は基板の凹凸に正確に従って
、繊維引き出しの出発点となる多数の突出点を現わすよ
うに設ける。

こうして被覆した基板に次に適当なディメンションの加
熱可能な補助板（または円筒）を圧着（または圧延）す
ると、軟化可能な層から突出する各点はこの補助板に接
着する。

この補助板（円筒）を基板から適当な速さで引き離しく
または回転）すると、基板から補助板の表面を引き離す
ことによって微小繊維のネットワークを得ることができ
る。

第８図ａおよびｂはこの処理工程の実施態様を示し、基
板３５に（第８図ａの斜視図に示すように）ピラミッド
形突出部のネットワークを設けて使用する。

第８図すは補助板３９の（矢印４０によって示す）引き
離し運動の開始時における繊維の引き出し工程を示し、
この基板３５はまず第１の薄い吸光層３７、次に軟化可
能な透明物質からなる第２の厚い層３８で覆われている
、そしてこの基板３５に補助板３９を予じめ密着させて
おく。

基板および補助板の温度を適当に選択すると、はぼ制御
された太さの繊維を得ることができる。

たとえば基板３５を銅板とし、吸光層３７を酸化銅の層
とし、軟化可能な層３８をエナメルガラス層とし、補助
板をガラス板とすることができる。

第９および１０図はこの引き出し工程の第１の変型を示
す。

基板４５には（第９図ａの斜視図に示すように）プリズ
ム形の突出部４６のネットワーク４６を設けである。

第９図すは（プリズム形の突出部４６の上縁の軸上に断
面を設けてあり、）補助板３９の引き離し運動の開始時
における引き出し工程を示す。

突出部４６の形によって引き出された部分４７はほぼ微
小な薄層をなしており、 （二つの板を分離した後に）
その上端は通常の繊維の断面に近似した形を有する。

第１０図ａおよびｂは第９図すのこの薄層４７の異なる
二つの高さにある線Ｘａ−ＸａおよびＸｂ−Ｘｂにおけ
る断面を示す。

偏平な太陽集光器に応用するために、薄層を含む光熱変
換器は、この薄層がほぼ天球の赤道の重点を指向し、か
つ薄層の鋭い線を実質的に東西方向にあるように配置す
ることが有利である。

このような配置は入射する太陽放射を吸光層まで案内す
るのにもつとも適している。

第１１図は透明な補助板４９を使用する第２の変型を示
し、基板５１から繊維５０を引き出した後に繊維の端に
補助板４９を付ける（基板５１の背面にはたとえば溶接
によって熱交換管５２を固定する）。

この図から明らかなように、得られた６サンドイツチ″
構造体は（背面および側面の壁５４を断熱した後に）偏
平な太陽集光器として動作させることができる。

この変型のおもな利点は（暴力、あられなどの）機械的
衝撃に対する抵抗力が大きいことである。

補助板４９はほとんど最適なように繊維５０によって支
持されているから、破壊に対して効果的に防護すること
ができる。

これは補助板４９がガラスである場合に特に重要である
。

また変型として補助板４９、基板５１および管５２を可
撓性のプラスチック物質で製造することができる。

この場合に、特に管５２を横切る方向に可撓性である太
陽集光器を構成することができる。

これによって製造および輸送時にロールとするストリッ
プ形の太陽集光器を思いつくことができる。

この変型によれば特に面積が大きい太陽集光器を急速に
拡げることができる。

この光熱変換器の変型は太陽放射によらない加熱にも適
当している。

基板５１．繊維５０および透明板４９は化学反応器、恒
温的に加熱する包囲体または鍋の壁（または底）を形成
する。

被熱体は基板５１を通る熱伝導によって加熱される。

第１２および１３図は、製織またはタフティングによっ
て製造した光熱変換器を示す。

ビロード製造に使用する製織方法によって緯糸（または
経糸）の部分を系統的に切断することができる。

繊維の大部分について切断部分を上方に湾曲させて、本
発明の光熱変換器の要求を満足する織物組織を得ること
ができる。

同様によく知られているタフティング工程は、製織工程
で得られるものよりも長い繊維のネットワークを得るこ
とができる。

光熱変換器として使用することができる織物組織は（入
射する放射を吸収するが、耐熱性の）黒色経糸と （透
明で拡散させることなく、また耐熱性の）緯糸とからな
るのが理想的である。

得られる織物組織は一般に流体を通し、特に熱伝達媒体
として気体を使用する太陽集光器に組み込むのに特に適
当している。

第１２図はこのような織物組織を示す。

これは黒色経糸５７、好ましくは同様に黒色の未切断緯
糸、および切断した緯糸５９を有し、この切断した緯糸
は透明であって上方に湾曲している（参照数字６０およ
び６１はそれぞれ入射する放射線の方向および織物組織
に対する気体流の方向に示す）。

第１３図はたとえば二つの織物組織６３および６４を設
けた太陽集光器を示す、これは空気に対して熱交換器と
して作用する。

この太陽集光器は南に傾斜した包囲体６５を有し、その
正面には透明板６６を、その内側の背壁と側壁には通常
のように（ガラスウール、有機繊維、コルクなどの）多
孔性絶縁体６７を設ける。

断熱材６７は内側を放射性の少ない金属シート６８ （
たとえばニッケル、アルミニウムなど）で被覆すること
が有利である。

二つの織物組織６３および６４は包囲体６５の内側に正
面の透明板および背面の金属シートの間に重ねてあり入
射する放射のほとんど全部を吸収する。

包囲体６５は低い横壁に冷たい空気を導入する入口６９
と、二つの織物組織６３および６４の後方において上方
の横壁に熱い一空気を排出するための出ロア０とを有す
る。

この太陽集光器の動作は特に単純である。

冷たい空気は入口６９から集光器に入り、次に織物組織
６３および６４を通って加熱され、最後に出ロア０を通
って集光器の外に出る（空気の通る流路は矢印７１で示
す）。

このような装置においては、織物組織を構成する物質は
すべての赤外波長に対して熱放出性が大きい必要はない
。

垂直な繊維（緯糸）と、織物組織（すなわち経糸と未切
断緯糸）の面に位置する繊維との両者が赤外熱波長範囲
内１で同一のスペクトル吸収帯と伝達帯とを有すれば十
分である。

操作中に金属シート６８と織物組織６３および６４との
間の空間は、光熱変換器を構成する繊維物質が吸収する
赤外波長帯の変換器の温度において、黒体空洞として作
用するのみである。

他のすべての赤外熱波長帯に対して集光器の内側の放射
温度は、光熱変換板６６が熱赤外域において不透性であ
るならば、光熱変換器６６の（低い）温度に接近する。

太陽集光器を編成によって編むことも可能である。

この場合に（繊維として使用すべき編成糸を切断する前
に）布の基質を黒色化した熱硬化性樹脂のような物質で
含浸する。

この方法は繊維組織を熱伝達性流体を流す導管を有する
基板に直接固定する。

同時に樹脂は繊維の安定性および平行性を良好にする。

これはまた吸光層としても作用する。

第１４図はブラツシの製造と同様な方法で構成した本発
明の光熱変換器を示す。

ブラツシ構造体は繊維束を固体の支持体に固定する。

この固定は（穴およびスロットのネットワーク中に繊維
を挿入する）機械的方法かまたは接着によって行なう。

ブラツシ構造体は（製織および植毛の技術とは対照的に
）繊維物質および繊維ジオメトリ−の両者を実際上無制
限に選択して単純な機械的固定方法に組み合わせる点で
有利である。

たとえば植毛で使用するよりも長い繊維を使用して、こ
れによって光熱変換器の断熱性を改良しすることができ
る。

第１４図に示す太陽光熱変換器は、太陽の中心に追従す
る移動性の（円筒形）光熱変換器を設けた固定した光集
中装置または円筒形−放物線形の光集中装置で使用する
ものと同様に、円筒形ジオメトリ−を有する。

多数の繊維束７４は、熱交換管７６上に順次載置された
、たとえば圧縮ばね７７によって相互に把持された複数
のワッシャ７５またはナツトの間に基点において放射状
に挟持する。

繊維束７４の各繊維は、数ｃｍの長さとし、シリカまた
はガラスのような耐火性材料で形成することが好ましい
。

ワッシャ７５の表面は（Ｖ形が好ましい。

） （たとえば酸化など）適当な方法によって黒色とし
て光熱変換器に焦点を合わせた太陽放射をできるだけ大
量に吸収できるようにする。

適当な熱伝達流体７８ （たとえば加圧水、液体ポリフ
ェニルまたはＣＯ２のような気体）を管７６内に循環さ
せる。

この太陽光熱変換器は（図示しない）共軸上のガラス管
の内側に配置することが有利である。

一般にこのガラス管は真空にする必要はない。

ブラツシ形の変換器の利点は繊維が比較的長いので極め
て効果的に断熱を行なうことができる。

さらに、繊維および吸光表面を酸化物で構成するので、
これらは高温の空気中（したがって酸化性の環境）にお
いて長期間にわたって優れた安定性を有する。

従ってこのような光熱換器は特に放射が極めて強い場合
、従って動作温度が極めて高い場合に変化することなし
に使用することができる。

本発明による光熱変換器の利点は以上記載したとおりで
ある。

まず対流を抑制することができるので、特に光熱変換器
と周囲との間における温度差が大きい場合に変換効率が
大きい。

その効率は実際に公知の真空光熱変換器の効率と比較す
ることができる。

また公知の光熱変換器の薄い選択的スペクトル吸収層と
比較すると、出力−価格の比が極めて好ましくかつ経済
的に大量生産することができる。

最後にこの太陽放射吸収係数は公知の選択的スペクトル
吸収層で得られる値よりも大きい値である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光熱変換器の第１の実施態様を示す斜
視部分図であり、第第２図ａは正面から入射する光線の
通路を示す、第１図の装置の拡大平面部分図であり、第
２図すは入射する光線の通路を示す、第１図の装置の拡
大縦断面部分図であり、第２図Ｃは、正面に向って再び
放出される赤外熱放射の通路を示す、第２図をさらに拡
大した縦断面部分図であり、第３図ａは偏平な太陽集光
器に組み込まれた本発明の光熱変換器の第１の変型を示
す縦断面部分図であり、第３図すは第３図ａの装置の詳
細を示す拡大図であり、第３図Ｃは第３図ａおよび市の
集光器のエネルギー変換効率に関するグラフであり、第
４図は二重露光装置に組み込まれた本発明の第２の変型
を示す縦断面図であり、第５図は被熱体を加熱する装置
に組み込まれた本発明の第３の変型を示す縦断面図であ
り、第６図ａは本発明の第４の変型を示す、第２図ａの
如き拡大平面部分図であり、第６図すは本発明の第５の
変型を示す、第６図ａの如き拡大平面部分図であり、第
６図Ｃは本発明の第６の変型を示す、第２図すの如き拡
大縦断面部分図であり、第７図は本発明の光熱変換器を
製造するための装置の略図であり、第８図ａは本発明の
第２の実施態様の詳細を示す斜視図であり、第８図すは
この実施態様を製造するための方法の１段階を示す装置
の縦断面図であり、第９図ａは本発明の第１の変型を示
す、第８図ａの如き斜視図であり、第９図すはこの変型
を示す、第８図すの如き縦断面図であり、第１０図ａは
第９図すの線Ｘａ−Ｘａにおける断面を示す拡大図であ
り、第１０図すは第９図すの線ｘｂ−ｘｂにおける断面
を示す拡大図であり、第１１図は本発明の第２の変型の
縦断面図であり、第１２図は本発明の第３の実施態様を
示す斜視図であり、第１３図はこの実施態様を組み込ん
だ通常の太陽集光器を示す縦断面図であり、第１４図は
本発明の第４の実施態様を示す縦断面図である。 １．８１，３５，４５，５１・・・・・・基板、２，８
２．９２・・・・・・吸光層、３，８３，９３・・・・
・・繊維ネットワーク、４，１４，５０，８９，９０・
・・・・・繊維、６，８８・・・・・・カバーガラス、
７，８４・・・・・・導管、８，７８・・・・・・熱伝
導流体、９・・・・・・背面、１０、 ５３． ６７・
・・・・・断熱材、１１・・・・・・金属ス） ＩＪツ
ブ、１２・・・・・・接着層、１５・・・・・・間隙、
１６・・・・・・透明層、８０・・・・・・光熱変換器
、８５，９５・・・・・・反射装置、８６・・・・・・
球形反射器、８７・・・・・・反射体、９０・・・・・
・二重壁容器、９１・・・・・・金属壁、６６．９４・
・・・・・透明壁、９６・・・・・・鏡、９８・・・・
・・被熱体、１８・・・・・・ローラ、１９・・・・・
・金属ストリップ、２０・・・・・・黒色化層、２１・
・・・・・噴霧器、２２・・・・・・容器、２３・・・
・・・静電的噴霧器、２４・・・・・・膜、２５・・・
・・・第１炉、２６・・・・・・静電的植毛装置、２７
・・・・・・第２炉、２８・・・・・・金属格子、２９
・・・・・・金属板、３０・・・・・・高圧電源、３１
・・・・・・ガラス繊維、３２・・・・・・送風管、３
６．４６・・・・・・突起部、３７・・・・・・第１層
、３８・・・・・・第２層、３９，４９・・・・・・補
助板、４７・・・・・・引き出された部分、５２，７６
・・・・・・熱交換管、５４・・・・・・壁、５７・・
・・・・経糸、５８・・・・・・緯糸、５９・・・・・
・切断した緯糸、６０・・・・・・入射方向、６１・・
・・・・ガス流の方向、６３，６４・・・・・・繊維組
織、６５・・・・・・包囲体、６８・・・・・・金属シ
ート、６９・・・・・・入口、７０・・・・・・出口、
７４・・・・・・繊維束、７５・・・・・・ワッシャ、
７７１・・・・・圧縮ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸熱表面と、この吸熱表面に取付けた多数の繊維と
   を有し、この繊維が、吸熱表面から実質的に直線状に延
   在し、実質的に相互に平行し、かつ実質的に相互に等間
   隔に位置し、入射光子エネルギーを熱に変換する光熱変
   換器であって、前記繊維は、長さが少なくとも１ｃｍで
   あり、かつこの繊維が、入射光子エネルギーに対して透
   過性であり、かつ吸熱表面によって再び放出される赤外
   熱放射に対して少なくとも部分的に不透性である物質か
   らなり、これによって前記繊維が、入射光子エネルギー
   に対して光案内構造物として作用し、かつ吸熱表面から
   の赤外熱再放射および対流損失を防止することによって
   光熱変換器からの熱損失を抑制するように作用すること
   を特徴とする光熱変換器。 ２ 前記繊維の長さが実質的に均一である、特許請求の
   範囲第１項記載の光熱変換器。 ３ 前記繊維の長さが１〜１０ｃｍの範囲である、特許
   請求の範囲第１項記載の光熱変換器。 ４ 前記繊維が前記表面に対して実質的に垂直に配置さ
   れている、特許請求の範囲第１項記載の光熱変換器。 ５ 前記繊維が前記表面に対して傾斜して配置されてい
   る、特許請求の範囲第１項記載の光熱変換器。 ６ 前記繊維の断面が実質的に円形である、特許請求の
   範囲第１項記載の光熱変換器。 ７ 前記繊維の直径が２５〜５００μの範囲である、特
   許請求の範囲第６項記載の光熱変換器。 ８ 前記繊維間の平均間隔が１００〜５０００μの範囲
   である、特許請求の範囲第６項記載の光熱変換器。 ９ 前記繊維は高さが５ｃｍ程度、直径が７０μ程度、
   密生度が５００繊維／一表面の程度である、特許請求の
   範囲第６項記載の光熱変換器。 １０ 前記繊維の断面が偏平形であ−る、特許請求の
   範囲第１項記載の光熱変換器。 １１ 前記繊維が中空である、特許請求の範囲第１項
   記載の光熱変換器。 １２ 前記繊維がガラス繊維である、特許請求の範囲
   第１項記載の光熱変換器。 １３ 前記繊維がプラスチック繊維である、特許請求
   の範囲第１項記載の光熱変換器。 １４ 前記繊維が前記表面に機械的に植毛されている
   、特許請求の範囲第１項記載の光熱変換器。 １５ 前記繊維が前記表面に静電的に植毛されている
   、特許請求の範囲第１項記載の光熱変換器。 １６ 前記繊維が前記表面から引き出されて形成され
   ている、特許請求の範囲第１項記載の光熱変換器。 １７ 前記表面が織物からなり、これから多数の前記
   繊維が突出している、特許請求の範囲第１項記載の光熱
   変換器。 １８ 偏平形の集光器に組み込まれた、特許請求の範
   囲第１項記載の光熱変換器。 １９ 集中型の集光器に組み込まれた、特許請求の範
   囲第１項記載の光熱変換器。 ２０ 加熱され得る被熱体を入れるように設計された
   前記放射に露光するための包囲体を形成する二重壁であ
   って、内壁と、入射する光放射に対して透過性の物質か
   らなる外壁とを有する二重壁を有する、特許請求の範囲
   第１項記載の光熱変換器。 。