JPS6349663A - 空気集熱式コレクタ− - 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】 産業上の利用分野 この発明は、太陽熱を利用して効率よく温風を製造する
集熱装置に係り、より詳しくは密閉構造の風洞内に設け
た太陽熱を吸収する集熱材と同風洞内を通る流通空気と
の熱交換により温風を発生させる空気集熱式コレクター
に関する。

従来技術 温風は周知の通り各種分野に用途を持ち、その需要も極
めて多い。この温風の多くは通常燃料により得るのが一
般的であるが、近年省エネルギー対策として、この温風
を太陽熱により製造する方法が試みられている。

太陽熱を利用して温風を製造する方法は、基本的には、
太陽熱をある部材に吸収し、空気流との熱交換により温
風を得る空気集熱方式による方法であり、この方法を利
用した装置としては、上面をガラスまたは樹脂フィルム
で被覆してなる密閉構造の風洞内に黒色に塗装したアル
ミまたはステンレス製の吸熱材を敷設した構造のコレク
ターを用いた集熱装置が知られている。この装置は、風
洞を透過した太陽光を吸熱材に受光し、この吸熱材から
の対流伝熱により温風を発生させる方式である。

発明が解決しようとする問題点 従来の前記空気集熱方式は、風洞内に敷設した吸熱材か
らの対流伝熱による熱交換方式であるため、風洞内の流
通空気は該空気層の上下で温度差を生じ均一に昇温され
ない欠点を有し、また空気流路の上下方向高さを狭く形
成しなければならないため、流通空気の速度が速く圧力
損失が大きくなる欠点があり、ざらに集熱材からの熱放
散が大きく集熱材と空気の接触面積が不足する等、太陽
熱の集熱効率が低く、実用に供するには問題が多い。

問題点を解決するための手段 この発明は従来の前記問題点にかんがみなされたもので
おり、集熱効率を飛躍的に向上させ、かつ大風量用とし
ても十分に実用に供し得る空気集熱式コレクターを提案
せんとするものでおり、その要旨は、太陽光透過率のす
ぐれたフィルムで外周面を被覆し、底部に断熱材層を設
けてなる密閉構造の風洞内に、該風洞内を通る空気流を
遮るように傾斜して設けた複数のポーラスなシート状集
熱材と底面に敷設した前記と同じシート状集熱材を有し
、前記風洞の上面に空気断熱層を設けたことを特徴とす
るものである。

すなわち、この発明は集熱材にポーラスなシート状集熱
材を用い、これを風洞内に傾斜して設けることによって
伝熱面積の増大をはかり、かつ風洞の上面すなわち太陽
光の採光面を２重にして空気断熱層を設けることによっ
て集熱材からの熱放散を抑制した点に大きな特徴を有し
、これによって集熱効率の向上をはかったものでおる。

空気集熱式コレクターの場合は、風洞を透過してきた太
陽光を受光する集熱部の構成が重要でおり、特にその集
熱材の設置方法は最も集熱効率を、左右すると考えられ
ている。そこで、この発明ではコレクターの空気流路空
間に空気流を遮る形で集熱材を設置する方法を採用する
ことから、集熱材としてポーラスなシート状集熱材を使
用することとした。このシート状集熱材としては、特に
限定するものではないが、炭素繊維不織布または抄造シ
ートで製作したスクリーンが好適でおる。この炭素ＩＭ
維ススクリーン、炭素繊維シートで製作され、太陽光を
受は昇温したスクリーンの微小空隙を熱媒空気が通過す
ることで効果的な熱交換を行なう構造になっている。こ
の発明では、このようなシート状集熱材を風洞内に傾斜
して設置することにより、流体の混合を促進するととも
に、有効伝熱面積の増大と圧力損失の軽減をはかったも
のである。これにより、空気流路の上下方向高さを広く
形成することが可能となり、大風量としても圧力損失が
軽減され、かつ流速を遅くしても伝熱面積が十分おるた
め集熱効率の低下につながらない。ざらに、空気流路の
上下方向高さを広く形成しても流通空気層の上下で温度
差を生じることなく均一に昇温することが可能となる。

また、この発明では風洞の上面に空気断熱層を設けてい
るので、集熱材からの熱放散が抑制され熱損失を軽減で
き、有効伝熱面積の増大効果とめいまって集熱効率が大
幅に向上することになる。

発明の図面による開示 第１図はこの発明の好ましい空気集熱式コレクターの構
造を示す縦断側面図、第２図は第１図■−■線上の縦断
正面図でおる。

すなわち、風洞（１）はその本体枠組（２）を例えば角
形鋼管材からなる外枠（２ａ）と内枠（２ｂ）をアング
ル材からなる接続部材（２Ｃ）を介して一体に形成し、
この外枠（２ａ）と内枠（２ｂ）の上面および両側面を
太陽光透過率のすぐれた樹脂フィルム（３）で被覆し、
上面に空気断熱層（４）を形成するとともに、底面を断
熱材（５）例えば薄鋼板（５−１）に発泡スチロールを
貼着した外側断熱材（５ａ）とグラスウールで構成した
内側断熱材（５ｂ）とで覆い、完全密閉構造の集熱空気
流路（６）を構成する。この空気流路（６）には空気流
を遮るような形で例えば前記した炭素繊維シートで製作
されたシート状集熱材（７）を所定間隔を置いて下流側
が漸次高く傾斜するごとくセットし、さらにこのシート
状集熱材（７）を漏れた太陽光を捕捉するため底面にも
同様のシート状集熱材（８）を敷設している。傾斜設置
する集熱材（刀は可及的に太陽光線が直角に当るように
配置する。

ここで、集熱空気流路（６）は性能面、製作面、空気流
れの状態から高さを２００ｍｍ前後とするのが好ましい
。また、空気断熱層（４）のＩＺ厚は対流を起さない程
度でよく、２０〜３０ｍｍ程度か望ましい。また、底面
の断熱材（５）は２層の場合を示したが、単層でもよい
。

作　　　用 上記のごとく構成された空気集熱式コレクターにおいて
、太陽光は風洞（１）上面の空気断熱層（４）を透過し
て傾斜配置のシート状集熱材（７）にて受光され、該集
熱材（７）に太陽熱が蓄えられる。ざらに、この集熱材
（７）を透過した太陽光は底面に敷設したシート状集熱
材（８）で捕捉される。風洞（１）内の空気流路（６）
を通される空気はシート状集熱材（７）を通過して移動
していく間に熱交換されて昇温される。

この空気集熱式コレクターの場合、風洞（１）内の空気
流路（６）は底面の断熱材（５）のみならず、上面の空
気断熱層（１１）にて断熱される構造となっているので
、コレクターからの熱損失は大幅に軽減される。

実　　施　　例 第３図にこの発明の空気集熱式コレクターの性能曲線を
、空気断熱層のない場合と傾斜集熱材のない場合と比較
して示す。第３図中、横軸の△ｔは集熱湿度（コレクタ
ー出入口温度の平均値）と外気温度との差、■は日射量
である。またいずれも底面にはシート状集熱材が敷設さ
れている場合で必る。

本実施例における装置諸元および操業条件をそれぞれ第
１表および第２表に示す。

第３図から明らかなごとく、上面に空気断熱層を有し、
ポーラスなシート状集熱材を傾斜して設置した本発明例
が最も良好な集熱効率を示している。これは、空気断熱
層による熱損失の軽減と、空気流路空間に空気流を遮る
ように傾斜して設置したポーラスなシート状集熱材の有
効伝熱面積の増大および圧力損失の低減効果によるもの
と推察される。

以下余白 発明の効果 この発明は上記のごとく、風洞内にポーラスなシート状
集熱材を空気流を遮る形で傾斜して設置したことにより
、有効伝熱面積の増大と圧力損失の軽減がはかられ、か
つ流通空気を均一に熱交換させることができる効果を有
する。また、上面に空気断熱層を設けたことにより、コ
レクターからの熱放散による熱損失を軽減できる効果を
有する。

従って、この発明の空気集熱式コレクターは集熱効率が
高く、大風量用としても十分に実用に供し得るものであ
り、太陽エネルギーを利用した温風の製造に大なる効果
を奏するものである。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の好ましい空気集熱式コレクターの構
造を示す縦断側面図、第２図は第１図■−ｎ線上の縦断
正面図、第３図はこの発明の実施例における集熱効率を
示す図でおる。 １・・・風洞、２・・・本体枠組、２ａ・・・外枠、２
ｂ・・・内枠、２Ｃ・・・接続部材、３・・・樹脂フィ
ルム、４・・・空気断熱層、５・・・断熱材、６・・・
空気流路、７，８・・・シート状集熱材。 出願人　　住友金属工業株式会社 第１図 第２図 第３図 姦 等 哀 碇 脳

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 太陽光透過率のすぐれたフィルムで外周面を被覆し、底
   部に断熱材層を設けてなる密閉構造の風洞内に、該風洞
   を透過した太陽光を受光しかつ同風洞内を通る空気流を
   遮るように傾斜して設けた複数のポーラスなシート状集
   熱材と底面に敷設したポーラスなシート状集熱材を有し
   、前記風洞の上面に空気断熱層を設けたことを特徴とす
   る空気集熱式コレクター。