JP2620086B2 - 太陽熱の集熱方法 - Google Patents

太陽熱の集熱方法

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JP2620086B2 JP62198716A JP19871687A JP2620086B2 JP 2620086 B2 JP2620086 B2 JP 2620086B2 JP 62198716 A JP62198716 A JP 62198716A JP 19871687 A JP19871687 A JP 19871687A JP 2620086 B2 JP2620086 B2 JP 2620086B2
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    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、地表面、地上構築物あるいは各種の建造物
を用いた太陽熱の集熱方法に係る。
(従来の技術) 受熱板の裏側表面に液体を供給し、裏側表面に液体を
付着させたまま流下させる技術は周知である。受熱板に
は様々な材質のものの使用が提案されてきており、また
受熱板の輪郭形状にも多くのものが検討されてきてい
る。
(発明が解決しようとする問題点) この種の従来技術による流下式集熱器は、液体を流下
させる受熱板の傾斜方向が一定の方向に限定されてい
る。従って多数の集熱気を並列に配置する必要が生じ、
広い設置面積の得られるケースを除いて、集熱面を広く
とることが困難となる。また、概して集熱器の枚数が多
い場合には液体の戻し拝観が非常に複雑になる欠点があ
る。これらの問題点は集熱器全般について言えることで
はあるが、流下式集熱器には特に顕著に認められる。
(問題点を解決するための手段) 本発明によれば、前述した従来技術の問題点を解消す
ることができる。本発明に係る太陽熱の集熱方法は、す
り鉢状または円錐状をしている太陽熱を受ける受熱天井
(光を通さない)の裏側表面に受熱媒体液を付着させた
状態で流し、またこの受熱天井の下側に受熱天井から間
隙をあけて設けられたすり鉢状の底に沿って熱媒体液を
集めて熱媒体液を回収するようにしている。
前期受熱天井を構成する材料は任意の材料、例えば金
属板や(黒色塗膜等で着色してある)ガラス板、あるい
は可撓性のある繊維強化樹脂シート等を使用することが
できる。こうした素材のうちでも特にシート材料の使用
が好ましい。シート材料としては、非常に耐候性がよ
く、引張強度に優れ、軽量でしかも総体的に安価なもの
を選択する必要がある。この種のシートを用いれば、周
縁部を固定または保持した後に所望の中間位置を下げる
かまたは持ちあげるかすれば、簡単に任意の角度を備え
たすり鉢状または円錐状の受熱天井を構成でき都合がよ
い。受熱天井の下側に位置するすり鉢状の底は、例えば
地表面に設置した架台にシート材を張り渡したり、地表
面に予めすり鉢状に開削しておいてこの開削面に断熱性
のある防水層を敷く等して構成することができる。地上
構築物や各種の構造物のスラブを利用しても、こうした
すり鉢状のくぼみを構成することができる。
(作用) 受熱媒体液は受熱天井の周縁部または中間位置に設け
てある液体供給手段から当該受熱天井の裏側表面に供給
され、受熱天井に沿って受熱媒体液は周縁部から中間位
置へまたは中間位置から周縁部へと流下し、そして下側
に位置する仕切りシート材のすり鉢状の勾配に沿って最
も低くなった部分に集められる。
このため太陽熱集熱器を単一の構造体として利用し集
熱することができ、横並列に集熱器パネルを並べたり非
常に長尺の集熱器を組込み施工した場合に比べて比較的
占有面積が小さくてすみ、また集熱器の丈が高くなり過
ぎて維持管理の面で問題が生じることもない。同時に、
液体の供給位置と排液位置が密封空間内部に集約的に配
置されているため、受熱媒体液の流量および流下性状が
受熱天井全体にわたゐ比較的安定し、効率のよい熱交換
を行なうことができる。また面倒な配管作業が簡素化さ
れ、しかも配管系が密封空間内部に配置されているため
に配管からの漏れが顕在化しない利点もある。
以下、添付図面に沿って本発明の実施例につき詳細に
説明する。
(実施例) 第1図と第2図は、本発明の熱交換方法を実施例する
際に用いられる流下式太陽集熱器の一例を示す斜視図で
ある。第3図は、第2図のIII−III線に沿った概略縦断
面図である。
図示の集熱器は全体を支えるフレーム構造体3を備え
ている。このフレーム構造体3は、第4図に示すよう
に、地盤等に固定された脚部4とこれら脚部を連結する
支持台5とを備えている。この支持台5の平面輪郭形状
は図示の例では円形であるが、矩形であっても差し支え
ない。
前記支持台5は、集積器の底を形成する仕切りシート
材2と、この仕切りシート材の上側を覆う受熱天井を形
成した受熱シート材1の周縁部を支えている。これら2
つのシート材1および2はこの支持台5の載っていて、
受熱シート材1の外側周縁部1aは、引張り手段6を介し
て半径方向外向きの引張力が加えられているか、または
保持手段により定位置に固定されている。他方、仕切り
シート材2の外側集縁部2aは下に垂れ下がり周囲のスカ
ートを形成している。
前記受熱シート材1は、前記周縁部から内側の区域の
任意の中間位置7が他の位置よりも下がるように保持さ
れ、周縁部から当該中間位置7にかけて傾斜している。
図示の例での中間位置は、引下げ手段8により受熱シー
ト材を固定的に保持するかまたは下向きに引っ張ること
により形造られている。
また前記仕切りシート材2は少なくとも周縁部の一部
が、例えば固定プレート9により保持されている。
前記受熱シート材1と仕切りシート材2は、前述のよ
うにフレーム構造体3を用いて所定位置に支持され、ま
た周縁部の一部を支持第5上に重ね合わせ、これら2つ
のシート材の間に実質的な密封空間10を形成している。
この密封空間10には受熱シート材1の周縁部の裏側表
面に沿って液体供給手段11が設けられ、当該受熱シート
材の裏側表面に受熱媒体液を供給するようになってい
る。第5図は、液体供給手段11の一例を示している。供
給された液体は受熱シート材の裏側表面に付着した状態
で、当該受熱シート材の傾斜方向に沿って前記中間位置
7に向けて流下していく。液体はこの中間位置に集ま
り、中間位置の下側に設けられたトラップ12内に集めら
れる。
前記受熱シート材1の中間位置7は、予め自由に選択
することができる。また、必要に応じて位置を変えられ
るように構成することもできる。また受熱シート材の傾
斜勾配も選択事項である。例えば低緯度地方のように光
の入射角が大きい場合には、中間位置を受熱シート材の
中央に配置することができる。我国では、通常、中間位
置を南の方向に片寄らせば直達日射量が増加する。第1
図は、中間位置を受熱シート材の中央に配置した場合を
示し、また第2図は片寄らせて配置した例を示してい
る。
受熱シート材1は、上方をさらに透明なシート材13で
覆い温室効果が得られるようにすることもできる。受熱
シート材には、前記中間位置の付近に雨水の排水用ダク
トを設けることもできる。また仕切りシートにさらに断
熱層を加えることもできる。
第6図と第7図は、本発明の熱交換方法を実施する際
に用いられる流下式太陽集熱器の他の例を示す斜視図で
あり、また第8図は第7図のIII−III線に沿った概略縦
断面図である。第6図から第10図に示す流下式集熱器
は、第1図から第5図に示す集熱器の変更例であるが、
同じ部分には同一の参照番号が付してある。
図示の実施例の集熱器は、全体を支えるフレーム構造
体3を備えている。このフレーム構造体3は、第9図に
示すように、地盤等に固定された脚部4とこれら脚部を
連結する支持台5とを備えている。この支持台5は、図
示の例では円形であるが矩形であっても差し支えない。
前記支持台5は、集熱器の底を形成する仕切りシート
材2と、この仕切りシート材の上側を覆う受熱天井を形
成した受熱シート材1の集縁部を支えている。これら2
つのシート材1および2はこの支持台5に載っていて、
受熱シート材1の外側集縁部1aは、引張り手段6を介し
て半径方向外向きの引張力が加えられているか、または
保持手段により定位置に固定されている。他方、仕切り
シート材2の外側周縁部2aは下に垂れ下がり周囲のスカ
ートを形成している。
前記受熱シート材1は、前記周縁部から内側の区域の
任意の中間位置7が他の位置よりも上がるように保持さ
れ、中間位置7から周縁部にかけて傾斜している。図示
の例での中間位置は、持上げ手段8により受熱シート材
を固定的に保持するかまたは上向きに引っ張ることによ
り形造られている。
また前記仕切りシート材2は少なくとも周縁部の一部
が、例えば固定プレート9により保持されている。
前記受熱シート材1と仕切りシート材2は、前述のよ
うにフレーム構造体3を用いて所定位置に支持され、ま
た周縁部の一部を支持台5上に重ね合わせ、これら2つ
のシート材の間に実質的な密封空間10を形成している。
この密封空間10内には受熱シート材1の中間位置7の
裏側表面に沿って液体供給手段11が設けられ、当該受熱
シート材の裏側表面に受熱媒体液を供給するようになっ
ている。第10図は、液体供給手段11の一例を示してい
る。供給された液体は受熱シート材の裏側表面に付着し
た状態のままで、当該受熱シート材の傾斜方向に沿って
前記周縁部に向けて流下していく。液体はこの受熱シー
ト材の集縁部から下側の仕切りシート材の集縁部へと流
れ落ち、この仕切りシート材の傾斜面を伝わって勾配の
収束箇所に設けられたトラップ12内に集められる。
前記受熱シート材1の中間位置7は、予め自由に選択
することができる。また、必要に応じて位置を変えられ
るように構成することもできる。また受熱シート材の傾
斜勾配も選択事項である。例えば低緯度地方のように光
の入射角が大きい場合には、中間位置を受熱シート材の
中央に配置することができる。我国では、通常、中間位
置を南の方向に片寄らせば直達日射量が増加する。第6
図は、中間位置を受熱シート材の中央に配置した場合を
示し、また第7図は片寄らせて配置した例を示してい
る。
受熱シート材1は、上方をさらに透明なシート材13で
覆い温室効果が得られるようにすることもできる。また
仕切りシートにさらに断熱層を接合しておくこともでき
る。
第11図は、前述した流下式集熱器のさらに他の変更例
を示す概略縦断面図である。この図示の集熱器は、現場
打ちコンクリートにより構成したすり鉢状のくぼみが流
下式集熱器の底を形成している。こうしたコンクリート
のスラブ面14に形成されるすり鉢状のくぼみは、例えば
ビル等の地上建造物あるいはその他の各種の構築物のス
ラブ面を利用することができる。
コンクリート体を集熱器の底として利用する場合、で
きればコンクリート表面に防水層および断熱層を取り付
けておくことが好ましい。
(発明の効果) 以上述べたように、本発明に係る太陽熱の熱交換方法
によれば、地表面、地上構築物あるいは各種の建造物を
利用して形成したすり鉢状の底と、このすり鉢状の底を
覆う受熱天井とで一単位の大型の密封蓄熱空間を形成
し、受熱天井で受けた熱を当該受熱天井の裏側を流れる
受熱媒体液に伝達することができる。受熱天井の中間位
置または周縁部に供給された受熱媒体液は、重力作用だ
けで中間位置から周縁部から中間位置へと流下してい
き、さらに底の傾斜面を伝わって一箇所に収束してい
く。液体供給手段からの液体の供給圧は比較的小さくて
すみ、送り出された熱媒体液は2次限的に移動していく
ため搬送動力を節約することができる。集熱器パネル同
志の接続が不要のため、配管作業の手間を大幅に削減で
き、しかも液体の回収を一箇所のトラップから行なうこ
とができまた当該トラップを蓄熱層として利用すること
もでき、イニシャルコストを低く抑えた集熱方法を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る太陽熱の集熱方法を実施する際
に用いる、中間位置がほぼ中央にある場合の流下式集熱
器の一例を示す斜視図である。 第2図は、中間位置が片寄って設けられている場合の流
下式集熱器を示す斜視図である。 第3図は、第2図のIII−III線に沿った概略縦断面図で
ある。 第4図は、流下式集熱器の周縁部の一部分を拡大して示
す縦断面である。 第5図は、受熱天井の周縁部に設置してある液体供給手
段の一例を示した一部縦断面図である。 第6図は、本発明に係る太陽熱の集熱方法を実施する際
に用いる、中間位置がほぼ中央にある場合の流下式集熱
器の他の例を示す斜視図である。 第7図は、中間位置が片寄って設けられている場合の流
下式集熱器を示す斜視図である。 第8図は、第7図のIII−III線に沿った概略縦断面図で
ある。 第9図は、流下式集熱器の周縁部の一部分を拡大して示
す縦断面図である。 第10図は、受熱天井の中間位置を設置してある液体供給
手段の一例を示した一部縦断面図である。 第11図は、現場打ちコンクリートのスラブ面を集熱器の
底として利用した例を示す概略縦断面図である。 1……受熱シート材 1a……受熱シート材の外側周縁部 2……仕切りシート材 2a……仕切りシート材の外側周縁部 3……フレーム構造体 4……脚部 5……支持台 6……引張り手段 7……中間位置 8……持上げ手段 9……固定プレート 10……密封空間 11……液体供給手段 12……トラップ 13……透明なシート材 14……コンクリートのスラブ面

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】地表面、地上構築物あるいは各種の建造物
    を利用して実質的なすり鉢状の底を形成し、このすり鉢
    状の底の上部にすり鉢状に中間位置がくぼんでいるかま
    たは錐状に中間位置が突き出している受熱天井を設置し
    て当該底との間に実質的な密封空間を形成し、この受熱
    電場の裏側表面に付着させた状態で受熱天井の周縁部か
    ら中央部へまたは中央部から周縁部へ受熱媒体液を流下
    させ、受熱天井からすり鉢状の底へ流れ落ちる受熱媒体
    液を底の最も低くなった部分で受けることを特徴とする
    太陽熱の集熱方法。
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