JPS5819017B2 - 太陽集熱器 - Google Patents

太陽集熱器

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JPS5819017B2
JPS5819017B2 JP55027167A JP2716780A JPS5819017B2 JP S5819017 B2 JPS5819017 B2 JP S5819017B2 JP 55027167 A JP55027167 A JP 55027167A JP 2716780 A JP2716780 A JP 2716780A JP S5819017 B2 JPS5819017 B2 JP S5819017B2
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石田正晴
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Yazaki Corp
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Yazaki Sogyo KK
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/70Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • F24S10/75Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits with enlarged surfaces, e.g. with protrusions or corrugations
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
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    • F24S80/52Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings characterised by the material
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、太陽熱温水器、太陽熱冷暖房システム等1こ
おいて使用される太陽集熱器に関する。
第1図は、従来例Iこ係る太陽集熱器1を示す説明図で
ある。
この太陽集熱器1は、太陽光線を熱エネルギー1こ変換
してこれを水等の熱媒1こ伝達する集熱板2と、集熱板
2fこ形成されで熱媒の経路となっている熱媒流路3と
、太陽光線を透過させかつ集熱板2からの対流熱損失を
防止するとともに集熱板2を外部からの汚損1こ対して
保護するガラス等からなる透明板4と、裏面側への熱損
失を防止する断熱材5と、集熱器全体を含んで透明板4
ととも1こ集熱板2.断熱材5を保護する外箱6とから
なっている。
このような太陽集熱器の性能は吸収エネルギーの対流、
放射および伝導1こよる熱損失をいか1こ抑制するか1
こよって定められる。
このような熱損失を抑制する方法として、従来から集熱
板2の表面をこ放射損失を抑制する選択吸収面処理を施
したり。
集熱板2と透明板4との間1こハニカム透過体等の対流
損失を抑制する対流防止構造体を配設したり。
伝導損失および対流損失を抑制する真空断熱方式等が採
用されている。
ところで、上記従来の太陽集熱器1こおける熱損1失を
抑制する方法は、それなり1こ熱損失の抑制に効果を発
揮している゛ものの、対流、放射および伝導からなる熱
損失の3形態は、そのうちの1つを抑制すると他の形態
による熱損失が大きくなり。
またそのうちの2つの形態lこよる損失を抑制すると残
りの1つの形態による熱損失が大きくなるという因果関
係がある。
たとえば、前記第1図1こ示した太陽集熱器1において
、その集熱板2の表面1こ選択吸収面処理を施すと、集
熱板2から透明板4への放射熱量は減□少するものの、
その結果として透明板4の温度が低下して、集熱板2か
ら透明板4への対流伝熱量が増加してしまう。
また、第2図AおよびB1こ示されるような従来の真空
円筒形の太陽集熱器1A1こおいて、集熱板Tの表面を
選択吸収面とし、か;つ集熱板Tと透明カバー8との間
の断熱層9を真空断熱する場合1こけ、放射と対流の2
形態管こよる熱損失は抑制されるものの、真空封入部1
0からの伝導による熱損失が非常に増大化する。
すなわち、上記2例1こ示されるよう昏こ、従来の太陽
集熱器1こおける熱損失抑制方法はそれなりに効果を持
つものの、熱損失の3形態を同時fこ抑制することはで
きないという問題点がある。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであっ
て、入射する太陽エネルギーを減少することなく、対流
、放射および伝導の3形態1こよる熱損失を同時に抑制
し、熱効率の高い太陽集熱器を提供することを目的とす
る。
上記目的を達成するために1本発明は1表面1こ透明板
が設けられた箱体内1こ集熱板を収容してなる太陽集熱
器1こおいて、前記集熱板の表面をこけ選択吸収面処理
(要素A)がなされ、前記透明板と集熱板との間1こは
フィルム厚さ1oo−1μm(要素B)のフッ化エチレ
ン系樹脂フィルム(要素C)から成形されたV溝透過体
(要素D)が配設されているようにしたものである。
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第3図は1本発明の1実施例としての太陽集熱器11を
示す説明図であり、太陽集熱器11は、太陽光線を熱エ
ネルギー1こ変換して熱媒に伝達する集熱板12.集熱
板12の一部を構成して熱媒の経路を形成している熱媒
流路13.太陽光線を透過し、かつ集熱板12からの対
流熱損失を防止するととも1こ集熱板12を外部からの
汚損に対してガラス等からなる透明板14.裏面側への
熱損失を防止する断熱材15.集熱器の全体を収容する
外箱16を備えるとともに、集熱板12の表面に選択吸
収面処理を施し、かつ集熱板12と透明板。
14との間1こフィルム厚さ100〜1μmのフッ化エ
チレン系樹脂フィルムから成形された第4図1こ示され
るような略断面V溝状fこ繰り返えされる形状の透明な
V溝透過体1γが配設されている。
ここで、V溝透過体11の構成材料としてのフッー化エ
チレン系樹脂フィルムとしては、たとえば4フフ化エチ
レンと67フ化プロピレンとの共重合体FEP、4フフ
化エチレンとパーフロロアルキルビニルエーテルとの共
重合体PFA、4フッ化エチレンとエチレンとの共重合
体ETFB等が好適7である。
次Gこ、上記実施例看こ係る太陽集熱器11の集熱特性
を、各要素A−Dの作用1こ基づいて説明する。
集熱板12の表面1こ選択吸収面処理を施すという要素
人は、従来から提案されているよう1こ、集熱・板12
の放射損失を抑制する。
■溝透過体17としてフィルム厚さ100〜1μmなる
薄いフィルムを用いるという要素Bは。
その透過率を良好として透過する太陽エネルギーを減衰
させないととも1こ、後述するように、赤外・線fこ対
する放射率が小さいことから要素A1こ基づ・く放射損
失の抑制効果を確保する。
V溝透過体1γの構成材料としてフッ化エチレン系樹脂
フィルムを用いるという要素Ctこよれば。
透過体に要求される製造性および耐熱性が良好となる。
すなわち、透過体としてガラスを用い、要素人による放
射損失の抑制効果を確保するためには、ガラスの厚さが
数μm程度Eこ非常1こ薄くなり。
製造が困難(こなる。
また、透過体としてポリカーボネイト、アクリル、フッ
化ビニル等の一般的な透明プラスチックを用いる場合1
こは、空焚き到達温度が200〜250℃蕾こも達する
集熱器において必要とされる耐熱性を確保することがで
きない。
V溝透過体1Tの断面形状をV溝状とする要素Dfこよ
れば、透過率の低下を抑えて対流熱損失を抑制すること
ができるととも1こ、透明板または集熱板との接触面積
が小さくなり伝導駈こよる熱損失が抑制される。
すなわち、■溝透過体1γと従来から対流防止用fこ用
いられているハニカム透過体との作用を比較すれば、第
5図Aおよび第5図B1こ示されるように、太陽エネル
ギーの透過率を減少させないよう1こ同一ピッチとした
V溝透過体11#cよって仕切られる室数1A〜7Af
−!、ハニカム透過体11A#こよって仕切られる室数
IB〜4Bよりも多く、対流抑制効果が大きくなること
が認められる。
また、■溝透過体1Tの透過性は入射光Pの透過体(こ
おける反射光Qがハニカム透過体17kfこおけると同
様1こ常をこ集熱板12の側に向いており、ハニカム透
過体11Aの透過性と同等の性能を備えるものと考えら
れる。
さら1こハニカム透過体17Aは接着方法によって製造
せざるを得ないの1こ対し、フッ化エチレン系樹脂から
なるV溝透過体17は真空成形法等のように量産性のあ
る製造方法が利用可能である。
集熱板12の表面をこ選択吸収面処理を施す要素Aと、
V溝透過体1γのフィルム厚さを100〜1μmに設定
する要素Bとによれば、要素Aによる放射熱損失の抑制
効果が、赤外線に対する放射率を小さくする要素Bによ
って確保されるようになる。
すなわち、外気温20℃、集熱板温度100℃、透明板
温度30°C#こおけるV溝透過体1γの温度分布は第
6図1こ示されるような状態となり、このような状態に
おいては、集熱板12から透明板14への伝導を生ずる
ととも1こ、V溝透過体11によって仕切られた室内1
こ小さな対流M(この対流MはV溝透過体11が設けら
れていない場合1こおける対流fこ比べて熱を運ぶ能力
はほとんどない)を生ずる。
そこでV溝透過体1Tの放射率が高い場合蚤こは、■溝
透過体17の表面から矢印Nで示されるような放射が透
明板14fこ対して生ずること管こなる。
このようなV溝透過体17からの熱放射Nを抑制するた
めには、V溝透過体1γとして赤外線断こ対する放射率
が小さなすなわち熱放射を発することのない物質を用い
る必要がある。
フィルム厚さ100〜1μmのクツ化エチレン系樹脂か
らなるV溝透過体11は、赤外線1こ対する放射率が第
1図1こ示されるよう1こ小さな性質を有している。
すなわち、厚さ1龍のガラスL1.フィルム厚さ1朋の
フッ化エチレン系樹脂(FEP)L2.フィルム厚さ1
00μmのフッ化エチレン系樹脂(FEP)L3および
フィルム厚さ1μmのフッ化エチレン系樹脂(FEP)
L4の波長と単色放射率との関係を示す第1図1こよれ
ば、フィルム厚さ100μmもしくは1μmのように薄
いフッ化エチレン系樹脂フィルムL3もしくはL4+こ
おける赤外線1こ対する放射率が定性的1こ小さい傾向
fこあることが認められる。
従来の太陽集熱器1こおいては、温室効果による熱効率
の改善を計るように赤外線1こ対する放射率の高い透明
体が透過体として用いられているが、そのような透過体
は集熱板表面が非選択吸収面である場合にのみ有効でン
集熱板表面が選択吸収面処理を施されている場合督こ)
ま赤外線1こ対する放射率の低い、したがって上記のよ
う(こフィルム厚さ100〜1μmからなるフッ化エチ
レン系樹脂フィルムを用いることが有効となる。
したがって、上記実施例によれば、熱損失の3形態を同
時1こ抑制するととも(こ、入射する太陽エネルギーを
減少させないことが可能となる。
すなわち、要素B、C,Dによれば入射する太陽エネル
ギーを減少させることがなく、要素A、要素Bおよび要
素Cの組合せによって放射損失が良好をこ抑制され、要
素Cと要素D1こよって熱伝導率の悪ハブラスチックの
使用と、集熱板もしくは透明板との接触面積を少なくす
ること1こよって伝導損失を抑制し、9素Dfこよって
従来のハニカム構造からなる透過体1こ比してより対流
損失を抑制することが可能となり、これらの要素人ない
し要素りの組合せ1こよって対流、放射および伝導1こ
よる熱損失の3形態が同時に抑制されて高い集熱効率を
得ることが可能となる。
以上のように本発明は1表面1こ透明板が設けられた箱
体内に集熱板を収容してなる太陽集熱器1こおいて、前
記集熱板の表面1こは選択吸収面処理がなされ、前記透
明板と集熱板との間1こはフィルム厚さ100〜1μm
のフッ化エチレン系樹脂フィルムから成形されたV溝透
過体が配設されるよう1こしたので、対流、放射および
伝導の3形態による熱損失が同時に抑制され、高い集熱
効率を確保することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例1こ係る太陽集熱器を示す断面図。 第2図Aは従来例1こ係る太陽集熱器を示す断面図。 第2図Bは第2図AにおけるJIB−11B線1こ沿う
断面図、第3図は本発明1こ係る太陽集熱器の一実施例
を示す断面図、第4図は同実施例における■溝透過体を
増り出して示す斜視図、第5図Aは第3図の要部を示す
断面図、第5図Bは従来例をこおけるハニカム透過体を
示す断面図、第6図は第3図1こおける熱移動状態を示
す断面図、第7図は波長1こ対する放射率特性を示す線
図である。 11・・・・・・太陽集熱器、12・・・・・・集熱板
、14・・・・・・透明板、1γ・・・・・・V溝透過
体。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 表面1こ透明板が設けられた箱体内1こ集熱板を収
    容してなる太陽集熱器1こおいて2前記集熱板の表面1
    こは選択吸収面処理がなされ、前記透明板と集熱板との
    間にはフィルム厚さ100〜1μmのフッ化エチレン系
    樹脂フィルムを略断面V溝状1こ繰り返されるような形
    状1こ成形したV溝透過体が配設されたことを特徴とす
    る太陽集熱器。
JP55027167A 1980-03-04 1980-03-04 太陽集熱器 Expired JPS5819017B2 (ja)

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JPS56124852A JPS56124852A (en) 1981-09-30
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JPS5874055U (ja) * 1981-11-16 1983-05-19 矢崎総業株式会社 波形透過板
KR20020047766A (ko) * 2000-12-14 2002-06-22 손재익 투명 단열재를 이용한 평판형 태양열 집열기
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