JP2001194011A - ３次元複合放物面集光（ｃｐｃ）型集熱器 - Google Patents
３次元複合放物面集光（ｃｐｃ）型集熱器Info
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- JP2001194011A JP2001194011A JP2000002742A JP2000002742A JP2001194011A JP 2001194011 A JP2001194011 A JP 2001194011A JP 2000002742 A JP2000002742 A JP 2000002742A JP 2000002742 A JP2000002742 A JP 2000002742A JP 2001194011 A JP2001194011 A JP 2001194011A
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- 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
- F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
- F24S23/80—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors having discontinuous faces
-
- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】従来技術の平板型集熱器や真空ガラス管型集熱
器を使用すると、弱い日射時あるいは高温集熱時におい
て集熱効率が悪くなるという短所、集光比が小さいとい
う欠点がある。 【解決手段】通常の複合放物面集光（Ｃｏｍｐｏｕｎｄ
Ｐａｒａｂｏｌｉｃ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）型
の反射鏡を軸中心に回転させた３次元複合放物面集光型
の反射鏡を有し、日射透過率の高い耐候性ガラスを開口
部カバーに用いた集熱器を提案する。
器を使用すると、弱い日射時あるいは高温集熱時におい
て集熱効率が悪くなるという短所、集光比が小さいとい
う欠点がある。 【解決手段】通常の複合放物面集光（Ｃｏｍｐｏｕｎｄ
Ｐａｒａｂｏｌｉｃ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）型
の反射鏡を軸中心に回転させた３次元複合放物面集光型
の反射鏡を有し、日射透過率の高い耐候性ガラスを開口
部カバーに用いた集熱器を提案する。
Description
【発明の属する技術分野】この発明は、太陽エネルギー
や高温炉の放射エネルギーを利用した温水および高温熱
媒体の製造方法に関する。
や高温炉の放射エネルギーを利用した温水および高温熱
媒体の製造方法に関する。
【従来の技術】住宅等の暖房用温水および高温熱媒体な
どの加熱用として、従来の集熱器では平板型が使用され
ている。平板型集熱装置の例を図５に示す。平板型集熱
器１４に循環ポンプ１１を用いて（潜熱）蓄熱タンク１
５の媒体（水、ブラインなど）を集熱器に循環し、太陽
エネルギーを利用して加熱、蓄熱タンクに媒体を蓄え
る。タンク１５には潜熱蓄熱カプセル１６が充填されて
いる場合もある。平板型集熱器の例として図６にその概
略を示す。平板型集熱器はアルミニウム製などのフィン
１７と銅管１８から成り、銅管内部に熱媒体３を循環
し、背面を断熱材５で断熱してある。
どの加熱用として、従来の集熱器では平板型が使用され
ている。平板型集熱装置の例を図５に示す。平板型集熱
器１４に循環ポンプ１１を用いて（潜熱）蓄熱タンク１
５の媒体（水、ブラインなど）を集熱器に循環し、太陽
エネルギーを利用して加熱、蓄熱タンクに媒体を蓄え
る。タンク１５には潜熱蓄熱カプセル１６が充填されて
いる場合もある。平板型集熱器の例として図６にその概
略を示す。平板型集熱器はアルミニウム製などのフィン
１７と銅管１８から成り、銅管内部に熱媒体３を循環
し、背面を断熱材５で断熱してある。
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
従来技術によればパイプとフィン構造そのものに起因す
る熱損失の増大、フィン効率の低下、および集光比が小
さいことなどが複合的に聞いて、弱い日射時あるいは高
温集熱時において、とくに集熱効率が悪くなるという短
所がある。そこで、この発明は、弱い日射時や高温集熱
時においても高効率に集熱することが可能な集熱器を提
供することを課題とする。この発明により集熱量の2倍
以上にすることができる。
従来技術によればパイプとフィン構造そのものに起因す
る熱損失の増大、フィン効率の低下、および集光比が小
さいことなどが複合的に聞いて、弱い日射時あるいは高
温集熱時において、とくに集熱効率が悪くなるという短
所がある。そこで、この発明は、弱い日射時や高温集熱
時においても高効率に集熱することが可能な集熱器を提
供することを課題とする。この発明により集熱量の2倍
以上にすることができる。
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、請求項１の発明は、一般には2次元形状の複合放
物面集光（Compound Parabolic Concentrator）型（以
下ＣＰＣ）の反射鏡を、軸中心に回転させた3次元ＣＰ
Ｃ型の反射鏡を有することを特徴とする集熱器である。
また、請求項２の発明は、ＣＰＣ型集熱器用開口部カバ
ー材料に、日射透過率が高く、耐候性を持った二重ガラ
スを用いるという特徴を有する集熱器である。請求項３
の発明は、ＣＰＣ型集熱器に用いる集熱部形状に、銅製
球を用いるという特徴を有する集熱器である。請求項４
の発明は、ＣＰＣ型放射冷却器に用いる反射面材質に、
短波長領域で高い反射率をもち、放射率の小さい増反射
板（たとえばアルミニウム製）を用いるという特徴を有
する集熱器である。
めに、請求項１の発明は、一般には2次元形状の複合放
物面集光（Compound Parabolic Concentrator）型（以
下ＣＰＣ）の反射鏡を、軸中心に回転させた3次元ＣＰ
Ｃ型の反射鏡を有することを特徴とする集熱器である。
また、請求項２の発明は、ＣＰＣ型集熱器用開口部カバ
ー材料に、日射透過率が高く、耐候性を持った二重ガラ
スを用いるという特徴を有する集熱器である。請求項３
の発明は、ＣＰＣ型集熱器に用いる集熱部形状に、銅製
球を用いるという特徴を有する集熱器である。請求項４
の発明は、ＣＰＣ型放射冷却器に用いる反射面材質に、
短波長領域で高い反射率をもち、放射率の小さい増反射
板（たとえばアルミニウム製）を用いるという特徴を有
する集熱器である。
【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を、図１お
よび図２に示す。ＣＰＣ型集熱器は、反射板１、熱媒体
循環用の集熱部２からなり、集熱部２に各種熱媒体３を
循環し高温媒体を得る。対流熱損失を抑え、反射面にゴ
ミ等が付着するのを防ぐため、開口部にカバー４を設
け、集熱器の背面および側面を断熱材５で断熱してい
る。なお、例にはＣＰＣが千鳥配列に設置されている
が、さらに追加設置することもある。ＣＰＣ開口部カバ
ー４は日射透過率の高いガラスを二重にして用いる。こ
の二重ガラスの内部にはクリプトンガスが封入されてい
る。ＣＰＣ型の反射板１には短波長領域で高い反射率を
もち、放射率の小さい、たとえばアルミニウム板を用い
る。集熱部２として二重構造の銅製球７を用いる（図２
参照）。なお、集熱部２の表面は選択吸収膜を用いるほ
か、黒色塗料を塗布したものも用いる。「実施形態の効
果」 この実施形態によれば、集熱器は、受光可能な入
射角の太陽光を高い集光比で集熱部に集める。一方で、
集熱部から放射されるふく射は、選択吸収膜によって妨
げられる。さらにガラス面からの熱損失は二重化とクリ
プトンガス封入によって低減される。集熱球からの熱損
失は、開口部面積と球表面積との比（すなわち集光比）
が大きいため、周囲の流体への対流による熱損失が極め
て小さく、これらによって総合的な集熱効率の大幅な増
加（2倍〜10倍）につながる。「他の実施形態」 図１の
実施形態では、ＣＰＣ型の反射板１にはアルミニウム板
を用いているが、その代わりに他の金属板を用いたり、
ポリスチレン、ポリウレタン等の断熱材５を複数のＣＰ
Ｃ面状に加工し、断熱材のＣＰＣ面にアルミニウムを蒸
着したものも用いる。図２の実施形態では、集熱部とし
て球形に成型したものを用いているが、楕円形に成形し
たもの（回転楕円体：図３参照）も含まれる。上記の3
次元ＣＰＣ型集熱器９を図５の従来の平板型集熱器に代
わり用いるほか、図４（ａ）に示すように3次元ＣＰＣ
型集熱器９をヒートポンプエアコン１０の室外機（コン
デンサーおよびエバポレータ）として用いる。
よび図２に示す。ＣＰＣ型集熱器は、反射板１、熱媒体
循環用の集熱部２からなり、集熱部２に各種熱媒体３を
循環し高温媒体を得る。対流熱損失を抑え、反射面にゴ
ミ等が付着するのを防ぐため、開口部にカバー４を設
け、集熱器の背面および側面を断熱材５で断熱してい
る。なお、例にはＣＰＣが千鳥配列に設置されている
が、さらに追加設置することもある。ＣＰＣ開口部カバ
ー４は日射透過率の高いガラスを二重にして用いる。こ
の二重ガラスの内部にはクリプトンガスが封入されてい
る。ＣＰＣ型の反射板１には短波長領域で高い反射率を
もち、放射率の小さい、たとえばアルミニウム板を用い
る。集熱部２として二重構造の銅製球７を用いる（図２
参照）。なお、集熱部２の表面は選択吸収膜を用いるほ
か、黒色塗料を塗布したものも用いる。「実施形態の効
果」 この実施形態によれば、集熱器は、受光可能な入
射角の太陽光を高い集光比で集熱部に集める。一方で、
集熱部から放射されるふく射は、選択吸収膜によって妨
げられる。さらにガラス面からの熱損失は二重化とクリ
プトンガス封入によって低減される。集熱球からの熱損
失は、開口部面積と球表面積との比（すなわち集光比）
が大きいため、周囲の流体への対流による熱損失が極め
て小さく、これらによって総合的な集熱効率の大幅な増
加（2倍〜10倍）につながる。「他の実施形態」 図１の
実施形態では、ＣＰＣ型の反射板１にはアルミニウム板
を用いているが、その代わりに他の金属板を用いたり、
ポリスチレン、ポリウレタン等の断熱材５を複数のＣＰ
Ｃ面状に加工し、断熱材のＣＰＣ面にアルミニウムを蒸
着したものも用いる。図２の実施形態では、集熱部とし
て球形に成型したものを用いているが、楕円形に成形し
たもの（回転楕円体：図３参照）も含まれる。上記の3
次元ＣＰＣ型集熱器９を図５の従来の平板型集熱器に代
わり用いるほか、図４（ａ）に示すように3次元ＣＰＣ
型集熱器９をヒートポンプエアコン１０の室外機（コン
デンサーおよびエバポレータ）として用いる。
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、単位開口部面積当たり集熱量の比較において、平板
型よりもＣＰＣ型集熱器のほうが格段に優れた集熱性能
を有する（2倍〜10倍）。
ば、単位開口部面積当たり集熱量の比較において、平板
型よりもＣＰＣ型集熱器のほうが格段に優れた集熱性能
を有する（2倍〜10倍）。
【図１】この発明の一実施形態を示したＣＰＣ型集熱器
の概略図である。
の概略図である。
【図２】この発明の一実施形態を示したＣＰＣおよび集
熱部の概要図である。
熱部の概要図である。
【図３】この発明の他の実施形態を示したＣＰＣおよび
集熱部の概要図である。
集熱部の概要図である。
【図４】この発明の他の実施形態を示したＣＰＣ型集熱
器を用いた集熱装置の概要図である。
器を用いた集熱装置の概要図である。
【図５】従来技術を示す太陽エネルギーを用いた集熱装
置の全体図である。
置の全体図である。
【図６】従来技術を示す平板型集熱器の概略図である。
１ 反射板 ２ 集熱部 ３ 熱媒体 ４ 開口部カバー ５ 断熱材 ６ 許容偏角 ７ 銅製球 ８ 銅製楕円体 ９ 3次元ＣＰＣ型集熱器 １０ ヒートポンプエアコン １１ 循環ポンプ １２ ＦＣＵ（ファンコイルユニット） １３ 蓄熱槽 １４ 平板型集熱器 １５ 蓄熱タンク １６ 潜熱蓄熱カプセル １７ フィン １８ 銅管
Claims (4)
- 【請求項１】 一般には2次元形状の複合放物面集光（C
ompound ParabolicConcentrator）型（以下ＣＰＣ）の
反射鏡を、軸中心に回転させた3次元ＣＰＣ型の反射鏡
を有することを特徴とする集熱器。 - 【請求項２】 3次元ＣＰＣ型集熱器用開口部カバー材
料に、日射透過率が高く、耐候性を持った二重ガラスを
用いるという特徴を有する請求項1記載の集熱器。ま
た、二重ガラスの内部に熱伝導率の低いクリプトンなど
の希ガスを封入したものも含む。 - 【請求項３】 ＣＰＣ型集熱器に用いる集熱部形状に、
銅製球を用いるという特徴を有する請求項１記載の集熱
器。また、ＣＰＣ型集熱器に用いる集熱部形状として球
形のほか、楕円形に成形したものも（回転楕円体など）
含む。なお、集熱部の表面は選択吸収膜を塗布したもの
も用いる。さらに集熱部表面に太陽電池を貼付したもの
も含む。 - 【請求項４】 ＣＰＣ型放射冷却器に用いる反射面材質
に、短波長領域で高い反射率をもち、放射率の小さい、
増反射アルミニウム板を用いるという特徴を有する請求
項１記載の集熱器。また、ＣＰＣ型集熱器に用いる反射
面として、アルミニウム板の代わりに他の金属板や、ポ
リスチレン、ポリウレタン等の断熱材を複数のＣＰＣ面
状に加工し、断熱材のＣＰＣ面にアルミニウム等を蒸着
したものも含む。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000002742A JP2001194011A (ja) | 2000-01-11 | 2000-01-11 | ３次元複合放物面集光（ｃｐｃ）型集熱器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000002742A JP2001194011A (ja) | 2000-01-11 | 2000-01-11 | ３次元複合放物面集光（ｃｐｃ）型集熱器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001194011A true JP2001194011A (ja) | 2001-07-17 |
Family
ID=18531809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000002742A Pending JP2001194011A (ja) | 2000-01-11 | 2000-01-11 | ３次元複合放物面集光（ｃｐｃ）型集熱器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001194011A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010091127A2 (en) * | 2009-02-03 | 2010-08-12 | E-Cube Energy, Inc. | Systems and methods of solar thermal concentration for 2-dimensional focusing concentrators including features of sequential heating, thermal loss reduction, and/or adjustment of operation or operating parameters |
-
2000
- 2000-01-11 JP JP2000002742A patent/JP2001194011A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010091127A2 (en) * | 2009-02-03 | 2010-08-12 | E-Cube Energy, Inc. | Systems and methods of solar thermal concentration for 2-dimensional focusing concentrators including features of sequential heating, thermal loss reduction, and/or adjustment of operation or operating parameters |
| WO2010091127A3 (en) * | 2009-02-03 | 2010-12-09 | E-Cube Energy, Inc. | Systems and methods of solar thermal concentration for 2-dimensional focusing concentrators including features of sequential heating, thermal loss reduction, and/or adjustment of operation or operating parameters |
| CN102282430A (zh) * | 2009-02-03 | 2011-12-14 | 益科博能源科技有限公司 | 一种二维聚光器太阳能聚集***和方法 |
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