JPS60211261A - 太陽熱集熱器 - Google Patents
太陽熱集熱器Info
- Publication number
- JPS60211261A JPS60211261A JP59067295A JP6729584A JPS60211261A JP S60211261 A JPS60211261 A JP S60211261A JP 59067295 A JP59067295 A JP 59067295A JP 6729584 A JP6729584 A JP 6729584A JP S60211261 A JPS60211261 A JP S60211261A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- winter
- heat
- year
- plate
- summer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/30—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses
- F24S23/31—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses having discontinuous faces, e.g. Fresnel lenses
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明祉、太陽熱集熱器、特に季節に応じて集熱効率を
変える太陽熱集熱器に関するものでおる。
変える太陽熱集熱器に関するものでおる。
従来の太陽熱集熱器は、季節に合わせて集熱効率を変え
る能力を持たないため、夏には十分な性能を持っていて
も、冬には能力が低下する場合が多い。その原因は太陽
高度の低い冬季に杜、■日照時間が短く、集熱器に太陽
光線が当る方向は斜入射となること、■直射日光が大気
中を通る長さが長いため減衰が大きいこと、■気温が低
いため熱損失が大きい也と、などＫよる。そのため、冬
季の集熱量はＪｌ李の手分程度に下る場合もある。
る能力を持たないため、夏には十分な性能を持っていて
も、冬には能力が低下する場合が多い。その原因は太陽
高度の低い冬季に杜、■日照時間が短く、集熱器に太陽
光線が当る方向は斜入射となること、■直射日光が大気
中を通る長さが長いため減衰が大きいこと、■気温が低
いため熱損失が大きい也と、などＫよる。そのため、冬
季の集熱量はＪｌ李の手分程度に下る場合もある。
−刀、必要とする熱量、部ち熱負荷は一般に冬季の方が
大きい。例えは給湯用集熱器の場合、加熱すべき水温（
給水温度）が冬季の方が低く、同じ温度まで加熱するの
に、夏季より３０〜４０チ大きな熱量（給湯負荷）を普
通必要とする。
大きい。例えは給湯用集熱器の場合、加熱すべき水温（
給水温度）が冬季の方が低く、同じ温度まで加熱するの
に、夏季より３０〜４０チ大きな熱量（給湯負荷）を普
通必要とする。
このように集熱器の集熱能力と給湯負荷とは、季節によ
ｐ反対の傾向を有し、そのため）冬季には多量の補助エ
ネルギーを必要とし、使用者の不満、即ち「思ったよ多
燃料が節約できない」或は「思ったより１Ｍ度が上らな
い」等の主な原因になっている。
ｐ反対の傾向を有し、そのため）冬季には多量の補助エ
ネルギーを必要とし、使用者の不満、即ち「思ったよ多
燃料が節約できない」或は「思ったより１Ｍ度が上らな
い」等の主な原因になっている。
他方、夏季においては、その反対になるので、ときとし
ては集熱量が給湯負荷を上回り、温水が必要以上にでき
、それを捨てなければならないという無駄も生じうる。
ては集熱量が給湯負荷を上回り、温水が必要以上にでき
、それを捨てなければならないという無駄も生じうる。
本発明は、上記のような矛盾を解決するもので、冬季に
は平均よシも高い効率で働き、夏季にはその反対に平均
よシ低い効率で働くようにして年間を通じて一定温度の
湯を一定量供給できる太陽熱集熱器を提供することを目
的とするものである。
は平均よシも高い効率で働き、夏季にはその反対に平均
よシ低い効率で働くようにして年間を通じて一定温度の
湯を一定量供給できる太陽熱集熱器を提供することを目
的とするものである。
上記目的のため、本発明は太陽光線を集線上に集中させ
るリニヤ−７レイ・ルレンスの作用と冬は太１勅高屁か
低く、皮は太陽高槻が高いことを利用し、冬にはその集
光能力を発揮し、夏には逆に集光能力を失うような集熱
方式を構成するようにしたものである。以１本発明の一
実施例を図面によ＃）ＩＰ細に説明する。
るリニヤ−７レイ・ルレンスの作用と冬は太１勅高屁か
低く、皮は太陽高槻が高いことを利用し、冬にはその集
光能力を発揮し、夏には逆に集光能力を失うような集熱
方式を構成するようにしたものである。以１本発明の一
実施例を図面によ＃）ＩＰ細に説明する。
第１図は本発明太陽熱集熱器の一実施例を示す斜視図で
、南に向き、水平となす傾斜角が３０度の屋根面Ｒに設
置した一例を示す。
、南に向き、水平となす傾斜角が３０度の屋根面Ｒに設
置した一例を示す。
先ず、設置地点の緯度を本州の人口稠密地帯を東西に貞
く代表的緯度線の北緯３５度と仮定する。因に２．３の
大都市の緯度を記せば、東京３５．７度、大阪３４．７
度、名古屋３５．２度等（何れも北緯）であって、これ
らは何れも北緯３５度線に近い。
く代表的緯度線の北緯３５度と仮定する。因に２．３の
大都市の緯度を記せば、東京３５．７度、大阪３４．７
度、名古屋３５．２度等（何れも北緯）であって、これ
らは何れも北緯３５度線に近い。
この北緯３５度の地点では、正午（南中時）における太
陽の高度（仰角）が春・秋分においてｓ５ｉ、Ｉｔ至に
おいて７８．４度、冬至において３１．６ｍである。し
たがって、太陽光線の方向と屋根面Ｒの法線（垂線）と
のなす角度は春・秋分において前者が扱者に対し南へ５
度、夏至において北へ１８．４度、冬至において南へ２
８．４［である。そこで屋根面から見て南へ５度乃至２
８．４度の間の角度で入射する直射日光に対して萬い効
率を持つ焦熱器を設計すれば秋分から冬至を経て翌年の
春分に至る冬牛年閣に烏い集熱量を得ることができ、所
期の目的を達成することができる。そのような特性をも
つ焦熱器は図におけるリニアー（線集光）フレネルレン
ズ１、焦熱板２及び集熱管３により構成され、での断面
を部分的に拡大した評和図を第２図に示す。図に示すよ
うにリニアーフレネルレンズ１は東西方向に走る多数の
溝状の断面を形成し、太陽光Ｗｉを屈折及び線状の焦点
即ち、焦線上に集中させる作用をする。特に冬季の太陽
から来る斜入射の光線に対して良い焦線像を結ぶよう設
計されている。またレンズ１の中心線Ｏも冬季の斜入射
元緑に対して、像形成の能力及びレンズ面による反射等
の損失を少くするため、態と中央より南の方に偏らせで
ある。次に焦熱板２は熱の艮尋体である金槁等で作られ
、そのＩ＆面は断熱材４で覆われている。また太陽から
の直射光線は冬半年は図上、焦熱板２の右半分（畠１図
では斜線を施した（イ）部分）に無線を結ひ、夏半年は
左半分に焦線を結ぶようにしてらるが、特に冬中年の焦
熱能力を高めるため、焦熱板２の右半分の部分の表面は
黒色塗装又は選択吸収面仕上げとする。集熱管３も冬季
の焦熱能力を増すため焦熱板２の中央よシ右に偏って取
付けられる。そして焦熱板２の左半分、即ち夏に焦線を
結ぶ方の部分は、表面に熱の不良導体の層５ｔ−設けて
おく。この不良導体層５の作用は夏半年の焦熱能力を弱
めて、夏季に過剰の熱を得ないようにすると共に、冬季
には焦熱板２からの放熱を減らし、焦熱能力を高めると
いう両方の作用を持つものである。
陽の高度（仰角）が春・秋分においてｓ５ｉ、Ｉｔ至に
おいて７８．４度、冬至において３１．６ｍである。し
たがって、太陽光線の方向と屋根面Ｒの法線（垂線）と
のなす角度は春・秋分において前者が扱者に対し南へ５
度、夏至において北へ１８．４度、冬至において南へ２
８．４［である。そこで屋根面から見て南へ５度乃至２
８．４度の間の角度で入射する直射日光に対して萬い効
率を持つ焦熱器を設計すれば秋分から冬至を経て翌年の
春分に至る冬牛年閣に烏い集熱量を得ることができ、所
期の目的を達成することができる。そのような特性をも
つ焦熱器は図におけるリニアー（線集光）フレネルレン
ズ１、焦熱板２及び集熱管３により構成され、での断面
を部分的に拡大した評和図を第２図に示す。図に示すよ
うにリニアーフレネルレンズ１は東西方向に走る多数の
溝状の断面を形成し、太陽光Ｗｉを屈折及び線状の焦点
即ち、焦線上に集中させる作用をする。特に冬季の太陽
から来る斜入射の光線に対して良い焦線像を結ぶよう設
計されている。またレンズ１の中心線Ｏも冬季の斜入射
元緑に対して、像形成の能力及びレンズ面による反射等
の損失を少くするため、態と中央より南の方に偏らせで
ある。次に焦熱板２は熱の艮尋体である金槁等で作られ
、そのＩ＆面は断熱材４で覆われている。また太陽から
の直射光線は冬半年は図上、焦熱板２の右半分（畠１図
では斜線を施した（イ）部分）に無線を結ひ、夏半年は
左半分に焦線を結ぶようにしてらるが、特に冬中年の焦
熱能力を高めるため、焦熱板２の右半分の部分の表面は
黒色塗装又は選択吸収面仕上げとする。集熱管３も冬季
の焦熱能力を増すため焦熱板２の中央よシ右に偏って取
付けられる。そして焦熱板２の左半分、即ち夏に焦線を
結ぶ方の部分は、表面に熱の不良導体の層５ｔ−設けて
おく。この不良導体層５の作用は夏半年の焦熱能力を弱
めて、夏季に過剰の熱を得ないようにすると共に、冬季
には焦熱板２からの放熱を減らし、焦熱能力を高めると
いう両方の作用を持つものである。
この熱の不良導体層５の厚さ及びその表面の色、例えば
光沢面とするか、黒色面とするか或は白色面とするか郷
については、要求される熱取得の年変化になるべく即応
するように調節される。なお、＃！２図の例では焦熱板
２の構造が中央を境にして、主に夏に働く部分と冬に働
く部分とが等分に分かれているが、これは要求される熱
取得量の年変化に応じて、必ずしも等分でなくともよい
し、また熱の不良導体層の厚さや、表面の仕上等につい
ても、必ず夏と冬との境において階段的に変化する必要
もなく、熱負荷の変動に応じて漸層的に変っていても一
向差支えない。また、第２図のような構造が１個独立で
なく、図の左右に連続して伺個か、或は境界を設け、或
は境界もなく多数連っている構造であっても一向に差支
えない。またフレネルレンズ１と焦熱板２の間にガラス
板６等の透明体を置くことも性能の向上につながる時は
許される。
光沢面とするか、黒色面とするか或は白色面とするか郷
については、要求される熱取得の年変化になるべく即応
するように調節される。なお、＃！２図の例では焦熱板
２の構造が中央を境にして、主に夏に働く部分と冬に働
く部分とが等分に分かれているが、これは要求される熱
取得量の年変化に応じて、必ずしも等分でなくともよい
し、また熱の不良導体層の厚さや、表面の仕上等につい
ても、必ず夏と冬との境において階段的に変化する必要
もなく、熱負荷の変動に応じて漸層的に変っていても一
向差支えない。また、第２図のような構造が１個独立で
なく、図の左右に連続して伺個か、或は境界を設け、或
は境界もなく多数連っている構造であっても一向に差支
えない。またフレネルレンズ１と焦熱板２の間にガラス
板６等の透明体を置くことも性能の向上につながる時は
許される。
第３図は、本発明の他の実施例を示す斜視図である。図
に示すように第２図と異なる点は、第２図では集熱管３
の方向がフレネルレンズ１の溝の方向と同じ、即ち東西
方向であるのに対し、この実施例では集熱管群３が現在
最も多く用いられている無集光平板型集熱器におけると
同様、南北方向に走っている点でおる。これに対してフ
レネルレンズ１の溝の方向は、第１図と同じく東西の方
向にあり、多数の同じような細い幅のフレネルレンズ１
が南北方向に多数相接して１枚の板のようになっている
。この板状のフレネルレンズ１は集熱板２のカバーをも
兼ねている。
に示すように第２図と異なる点は、第２図では集熱管３
の方向がフレネルレンズ１の溝の方向と同じ、即ち東西
方向であるのに対し、この実施例では集熱管群３が現在
最も多く用いられている無集光平板型集熱器におけると
同様、南北方向に走っている点でおる。これに対してフ
レネルレンズ１の溝の方向は、第１図と同じく東西の方
向にあり、多数の同じような細い幅のフレネルレンズ１
が南北方向に多数相接して１枚の板のようになっている
。この板状のフレネルレンズ１は集熱板２のカバーをも
兼ねている。
この焦熱板２上、冬半年にフレネルレンズ１によって直
射日光の集中する部分（イ）は集熱板面が露出しておシ
、その表面は黒色塗装又は選択吸収面加工をする。夏半
年に直射日光の集中する部分は熱の不良導体層５で被覆
されている。その効果は第２図の場合と同じであるｃま
た、不良導体層５の幅の割合、表面の色、厚さの分布な
どを焦熱量の要求になるべく合致するよう調節しうる点
もｔｓ２図の例と同じである。
射日光の集中する部分（イ）は集熱板面が露出しておシ
、その表面は黒色塗装又は選択吸収面加工をする。夏半
年に直射日光の集中する部分は熱の不良導体層５で被覆
されている。その効果は第２図の場合と同じであるｃま
た、不良導体層５の幅の割合、表面の色、厚さの分布な
どを焦熱量の要求になるべく合致するよう調節しうる点
もｔｓ２図の例と同じである。
以上詳細に説明したように、本発明はフレネルレンズの
集光作用を利用し翫太陽高度の低い冬季に高い効率で働
く固定式集熱器を得るようにしたもので、そのため夏に
おける効率は少くし低下するが、このことは返って夏に
おける不必要な熱の供給金抑える利点があり１年間を通
じ熱負荷に適合した集熱を行うことで集熱面積さえ十分
にとれば一年間を通じて温度と熱量の要求を従来の集熱
器よシ満足できる集熱器が得られる。そもそも太陽エネ
ルギーの量は、集熱器の面積により決定され、集熱器自
体にいかなる構造を与えても増加するものではないが、
本発明はフレネルレンズの集光作用を利用して太陽エネ
ルギーの密度を高め獲得する有効エネルギーを増加させ
る効果がある。
集光作用を利用し翫太陽高度の低い冬季に高い効率で働
く固定式集熱器を得るようにしたもので、そのため夏に
おける効率は少くし低下するが、このことは返って夏に
おける不必要な熱の供給金抑える利点があり１年間を通
じ熱負荷に適合した集熱を行うことで集熱面積さえ十分
にとれば一年間を通じて温度と熱量の要求を従来の集熱
器よシ満足できる集熱器が得られる。そもそも太陽エネ
ルギーの量は、集熱器の面積により決定され、集熱器自
体にいかなる構造を与えても増加するものではないが、
本発明はフレネルレンズの集光作用を利用して太陽エネ
ルギーの密度を高め獲得する有効エネルギーを増加させ
る効果がある。
第１図は本発明太陽熱集熱器の一実施例を示す斜視図、
第２図は同じくその断面を部分的に拡大し、た詳細図、
第３図は同じく本発明の他の実施例を示す斜視図である
。 １・・・リニアーフレネルレンズ ２・・・焦熱板３・
・・集熱管 ４・・・断熱材 ５・・・不良導体層６・
・・ガラス板 特許出願人 国城金型工業株式会社 代 理 人 押 １） 良 昭県昌 第１図
第２図は同じくその断面を部分的に拡大し、た詳細図、
第３図は同じく本発明の他の実施例を示す斜視図である
。 １・・・リニアーフレネルレンズ ２・・・焦熱板３・
・・集熱管 ４・・・断熱材 ５・・・不良導体層６・
・・ガラス板 特許出願人 国城金型工業株式会社 代 理 人 押 １） 良 昭県昌 第１図
Claims (1)
- 東西方向に走る多数の溝状の断面を形成し、太陽光１Ｉ
ｌｉｉを集線上に集中させるリニア−７レネルレンズ群
と四季による太陽高度の変化により、それぞれ集熱板上
の集線のできる場所の範囲を秋分から翌年の春分までの
冬半年と春分から秋分までの夏半年に分け、冬半年は焦
熱能力を高めるため焦熱板の露出面に直接、−万夏中年
は焦熱Ｈし力を弱めると同時に冬半年の間放熱による熱
損失を減少させるため集熱板のｌＡりの部分を被覆した
熱の不良導体層を介して行なうようにし、年間を通じて
冬高く、皮低い熱負荷に通合せしめるようにしたこと′
ｔ−特徴とする太陽熱集熱器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59067295A JPS60211261A (ja) | 1984-04-04 | 1984-04-04 | 太陽熱集熱器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59067295A JPS60211261A (ja) | 1984-04-04 | 1984-04-04 | 太陽熱集熱器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60211261A true JPS60211261A (ja) | 1985-10-23 |
Family
ID=13340854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59067295A Pending JPS60211261A (ja) | 1984-04-04 | 1984-04-04 | 太陽熱集熱器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60211261A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014529720A (ja) * | 2011-09-05 | 2014-11-13 | コミッサリアア レネルジー アトミーク エ オ エナジーズ アルタナティブス | 光ガイドを有する温熱装置 |
-
1984
- 1984-04-04 JP JP59067295A patent/JPS60211261A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014529720A (ja) * | 2011-09-05 | 2014-11-13 | コミッサリアア レネルジー アトミーク エ オ エナジーズ アルタナティブス | 光ガイドを有する温熱装置 |
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