JPS58203347A - 太陽熱集熱装置 - 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】 本発明はエネルギー搬送材料として先具外体側斜を利用
した太陽熱集熱装置に関する。

従来の太陽熱集熱装置は黒色塗膜や選択吸収膜を表面に
形成したコレクターで太陽エネルギーを顕熱として熱搬
送材料が吸収し、この熱搬送側斜を熱交換器に与えて熱
交換し、貯湯槽の水を湯化する形式のものであり、コレ
クターの方式ならびに面積と熱搬送相和の流速および貯
湯槽容積等で定まる湯温まで昇温し、貯湯するものであ
る。このため、太陽熱集熱装置は、高温貯湯する場合に
は放熱ロスが大きくなυがちで、保湿コヌトが大と彦り
、一方、低温貯湯して放熱ロスを少なくしようとすると
、高温出湯のために追焚き装置を要し、その追焚のだめ
の電気、ガス、石油等のエネルギーを要するものであっ
た。

マタ、エネルギー搬送材料としてノルボルナジェン等の
先具性体制料を用いで太陽エネルギーをクアドリンクラ
ン等の先具性イｉ潜熱として吸収し、吸熱された熱エネ
ルギーを搬送して触媒反応器においてクアドシクランか
らノルボルナジェンへの逆反応を起させて熱エネルギー
に変換しようとするものも考えられてきているが、この
熱搬送材料は太陽エネルギーの低波長領域が主体で、吸
収効率の悪いものであった。このため、吸収効率の改善
策として増感剤を添加した先具性体材料を熱搬送体とし
て用いる方法等も考えられるが、これとても５係を超え
る太陽エネルギー変換効率を得ることは何しいものであ
る。

本発明は電気、ガス、石油等の太陽エネルギーしかも高
温のえられる太陽熱集熱装置を提供することを目的とす
るものである。

この目的を達成するだめの本発明の太陽熱集熱装置の構
成は先具性体材料に着色物質を分散させた太陽エネルギ
ー吸収利料を用い、前記太陽エネルギー吸収材料が太陽
エネルギーを顕熱エネルギ、、・□ −および光異性化潜熱エネルギーとじて吸収するだめの
コレクターと、前記太陽エネルギー吸収利料の顕熱エネ
ルギーを熱交換する第１の熱交換器と、前記太陽エネル
ギー吸収材料を貯溜する貯溜槽と、前記太陽エネルギー
吸収材料の光異性化潜熱エネルギーを顕夕）エネルギー
に変換する触媒反応装置と、この顕熱エネルギーを熱交
換する第２の熱交換器とを順次配管結合して太陽エネル
ギー吸収材料の循環回路を構成し、前記循環回路の一部
に強制循環手段を設けた構成となっている。

上記構成になる本発明の太陽熱集熱装置の作用は、先具
性体材料に着色物質を分散させた太陽エネルギー吸収側
斜はコレクターにおいて太陽エネルギーを受けて、顕熱
エネルギーおよび光異性化潜熱エネルギーとして吸収し
、強制循環手段によって循環させられてまず第１の熱交
換器において顕熱エネルギーを熱交換するこの熱交換さ
れた顕熱エネルギーは比較的低温で、蓄熱材料に蓄熱さ
れたり、熱搬送材料によ９熱搬送されて利用される。

つぎに太陽エネルギー吸収材料は太陽エネルギー吸収材
料の貯溜槽を経て触媒反応装置に送られ、触媒反応装置
において光異性化潜熱エネルギーは高温の顕熱エネルギ
ーに変換される。この高温の顕か（エネルギーは、前記
低温蓄熱した蓄熱相和や熱搬送材料を追焚きしたり、他
の蓄熱材料に蓄熱したり、他の熱搬送）ＦＡ判によ９熱
搬送されて利用される。そして太陽エネルギー吸収材料
は再びコレクターに送られ太陽エネルギーを吸収する。

この動作により前記所期の目的をはだすものである。

以下本発明の一実施例を第１図にもとづき説明する。

図において１はコレクターであシ、前記コレクター１を
含む太陽エネルギー吸収材料の循環回路２を設け、この
循環回路２には低温貯湯槽３内に装置されたところの第
１の熱交換器４、太陽エネルギー吸収月料の貯溜槽５．
高温貯湯槽６内に設けられた触媒反応装置７．第２の熱
交換器８．循環ポンプ９を順次に挿入している。そして
、前記高温貯湯槽６は低温貯湯槽３の出湯側に直列に接
続されている。

なお、図中の１０は給水口、１１は給湯口である。

前記太陽熱吸収材ｔ１は光異性化反応に着色物質を分散
させてなるものであり、先具外体利１’ｌとしを利用 ■シヌートランス異性化反応を利用 ■分子内ビアントラセンの形成を利用した反応■芳香核
異性化を利用 ■１・３ジエンの異性化を利用 ■（２＋２）型光環化付加反応を利用 などがあり、いずれの糸の適用も可能である。そして、
着色物質としてはカーボン粒子を用いる。

寸だ、光異性化反応は同時に光反応の増感剤を含んでも
よい。ただし、この増感剤は着色物質とは全く目的が違
うため、区別する必要がある。

なお、以下の説明は光異性化反応としてノルボルナジェ
ン系を中心に行なう。１吋 次に動作について説明する。

コレクター１で太陽エネルギー吸収相別に太陽エネルギ
ーを吸収させるに当り、ノルボルナジェンに低波長側の
太陽エネルギーを光異性化潜熱エネルギーとして吸収さ
せてクアドリシクランに変える光異性化反応を起させ、
カーボン粒子に全波長の太陽エネルギーを顕熱エネルギ
ーとして吸収させて太陽エネルギー吸収材料を昇温させ
る。この太陽エネルギーを吸収させた太陽エネルギー吸
収相和は循環回路２を循環ポンプ９の運転により循環さ
せられる。そして第１の熱交換器４において前記顕熱エ
ネルギーを熱交換して低温貯湯槽３の水を加温して低温
貯湯する。顕熱エネルギーを熱交換して冷やされた太陽
エネルギー吸収利判は貯溜槽５を経て触媒反応装置７に
送られ、光異性化の逆反応をクアドリシクランに起させ
てノルボルナジェンへもどすことにより高温の顕熱エネ
ルギーを発生させる。これによシ高温に暖められた太陽
エネルギー吸収材料はさらに第２の熱交換器８に送られ
、前記低―貯湯槽３がら送られてきた低温の湯と熱交換
して゛この低温の湯を追焚加湿して高温の湯とし高温貯
湯槽１３に貯湯させる。そして太陽エネルギー吸収相和
は再びコレクター１へ送られて太陽エネルギーを吸収す
る作用を行うこととなる。

本発明の第２の実施例を説明する。本実例においては、
太陽エネルギーを顕熱エネルギーとして吸収した太陽エ
ネルギー吸収付和の顕熱エネルギーを第１０熟交換器４
によ多熱交換して、第１の蓄熱材料としての水を低温の
湯として低温貯湯槽３に低温貯湯して利用すると共に光
異性化潜熱エネルギーを逆反応により高温の顕熱エネル
ギーに変換したこの高温の顕熱エネルギーを第２の熱交
換器８により熱交換して第１の蓄熱材料としての水とは
別の系統の第２の蓄熱利判としての水を高温の湯として
高温貯湯槽６に高温貯湯することができる。前述の例で
は第１の蓄熱材料、第２の蓄熱材料をともに水を用いた
が、インヒビクーを混入した水や、プロピレンクリコー
ルや油脂等を用いることも可能であり、高温低温の温度
レンジに応じて、また熱エネルギーの利用目的に応じて
蓄熱材料を変えることも可能である。

これら第１．第２の実施例において、日中、日照のある
間に、前述の作用により蓄熱材料を加温蓄熱するととも
にノルボルナジェンはクアドリシクランに光異性化され
て、太陽エネルギー吸収月利の貯溜槽５には光異性化潜
熱エネルギーを蓄積したクアドリシクランを含む太陽エ
ネルギー吸収′ｊｒＡ利が貯溜されることとなる。

たとえば本発明の第１の実施例において、高温貯湯槽６
中の高温の湯を利用しつくしたときには低温の湯が低温
貯湯槽３より送り込まれているが夕方から朝方にかけて
日照のないときでも、循環ポンプ９を作動させることに
より、クアドリシクランを含む太陽エネルギー吸収材料
を強制循環し、光異性化潜熱エネルギーを高温の顕熱エ
ネルギーに変換して取り出し再追い焚きすることにより
再び高温の賜を高温貯湯槽６に貯湯し利用することがで
きる。

本発明の第３の実施例として、低温貯湯槽３や高温貯湯
槽６を設けず、熱搬送媒体により搬送して、暖房装置の
エネルギー源として利用したり、更に熱交換して利用す
ることも可能である。

前述の構成における太陽エネルギー吸収４，１′＊ｉｌ
の流速は機器の構成により最適値が定るだめ一定流速に
保たれるのが普通であるが、本発明においては太陽エネ
ルギー吸収月利の貯溜槽６を有していることから、第２
図に示しだ本発明の実施例等において、第２の熱交換器
８で瞬間熱交換を行おうとする場合に出湯温度と出湯流
計とを比例制御しようとするに当シ、触媒反応装置にお
ける逆反応による高温の顕熱エネルギーの発生量を増減
することが必要であるが、これを実現するために、循環
ポンプ９の能力を変化させて太陽エネルギー吸収制料の
循環流速を変化させる手段を設けるととにより実現でき
る。まだ、高温貯湯槽６を設けた第１図の本発明の実施
例において追加追い焚き等で焚き」二げ速度が早いこと
が必要とされる場合にも循環ポンプの能力を変化させる
手段を設けておくことは有効である。　　　□゛′１゛
また他の本発明の実施例を第２図に示す。本実施例では
、高温貯湯槽６を用いず、給水口１ｏより給湯口１１へ
水を流しながら熱搬送して利用する場合として実施でき
る。

第２の本発明の構成は、前述の第１の本発明の構成に加
えて、前記触媒反応装置と前記第２の熱交換器をバイパ
スするバイパス回路を設け、かつこのバイパス回路と、
バイパスされるところの触媒反応装置および第２の熱交
換器の回路とを切替える流路切替手段を設けた構成とな
っている。この第２の本発明の作用は、第１の本発明の
作用に加えて、高温を要しないときには太陽エネルギー
吸収材料のバイパス回路を開いて太陽エネルギー吸収利
料を触媒反応装置および第２の熱交換器に゛　　苅しバ
イパスさせることにより太陽エネルギー吸収材料の顕熱
エネルギーの熱搬送と熱交換のみを行うこととなり、光
異性化潜熱エネルギーは蓄積したまま循環するようにな
る。そして高温を要する場合にはバイパス回路を閉じ、
太陽エネルギー吸収材料が触媒反応装置および第２の熱
交換器に１・１ 流れるよう前記流路切替手段を設定することにより、太
陽エネルギー吸収材料に蓄積された光異性化潜熱エネル
ギーを触媒反応器により逆反応を起させて高温の顕熱エ
ネルギーに変換し、第２の熱交換器で熱交換して、焚き
」二けたり、追い焚きして又、瞬間熱交換加熱して、利
用することができる。

第３図に前記第２の本発明の実施例を示す。図において
、１はコレクター、２は循環回路、３は低温貯湯槽、４
は第１の熱交換器、５は貯溜槽、７は触媒反応装置、８
は第２の熱交換器、９は循環ポンプであり、前述第１図
に示すものと同様に構成されている。前記触媒反応装置
７と第２の熱交換器８の直列回路にはバイパス回路１２
が並設されておシ、そして触媒反応装置７と第２の熱交
換器８の直列回路およびバイパス回路１２にはそれぞれ
、流路切替手段であるパルプ１３と１４を設けている。

上記構成において、高温出湯を要しないときには１４を
開き、バルブ１３を閉じることにより、太陽エネルギー
吸収材料を触媒反応装置子を経由しないバイパス回路１
２へ導き、光異性化潜熱エネルギーの逆反応による変換
時おこなわない。つぎに高温出湯を行いたいときのみパ
ルプ１３を開き、バルブ１４を閉じることにより前記光
異性化潜熱エネルギーの逆反応による変換をおこなわせ
て第２の熱交換器８において瞬間熱交換を行って高温出
湯する。

また、前記構成に替えて小容量の高温貯湯槽を第２の熱
交換器８の熱交換したエネルギー蓄積のため設けること
も可能であり、さらに加えて、前記流路切替手段を高温
貯湯槽の温度上昇に応じる等で自動的に制御する流路切
替手段自動制御装置を設けることによシさらに効率向」
二を企ることもできる。

循環ポンプの能力を変化させる手段を設けることは第１
の発明で記載したように第２の発明でも有効である。

本発明の太陽熱集熱装置によれば、先具性体材料に着色
物質を分散させた太陽エネルギー吸収材料により太陽エ
ネルギーを顕熱エネルギーと、光異性化潜熱エネルギー
として吸収するから、太陽片クルギーの吸収効率が良い
ものとなる効果がある。また、前記顕熱エネルギーを熱
交換して低温蓄熱したり、他へ搬送して利用するととも
に、前記光異性化潜熱エネルギーを逆反応により高温の
顕熱エネルギーに変換して高温蓄熱したり、前記低温蓄
熱した蓄熱材料を追い焚きしたシして、電気、ガヌ２石
油等の他のエネルギーを熱源として利用することなしに
太陽エネルギーを熱源として高温を得ることができる効
果を有する。さらには太陽エネルギー貯溜槽５を有する
ことから、これに光異性化潜熱エネルギーを蓄積したク
アドリシクランを含む太陽エネルギー吸収材料を貯溜さ
せることにより、夕方から朝方にかけて日照のない時で
も、一旦高温貯湯槽６の湯を使い切った後でも循環ポン
プ９を作動することにより、電気、ガス、石油等の他の
エネルギーを熱源とすることなしに太陽エネルギーを熱
源として焚きあげて利用できるという効果を有するもの
、下あり、省エネルギーで効率の良い、しかも高温のえ
られる太陽熱集熱装置の提供を可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の一実施例の太陽熱集熱装置の回路
図、第２図は他の実施例の太陽熱集熱装置の回路図、第
３図は第２の発明の太陽熱集熱装置の回路図である。 １・・・・・・コレクター、２・・・・・・循環回路、
３・・・・・・低温貯湯槽、４・・・・・・第１の熱交
換器、５・・・・・・貯溜槽、６・・・・・・高湿貯湯
槽、７・・・・・・触媒反応装置、８・・・・・・第２
の熱交換器、９・・・・・・循環ポンプ、１２・・・・
・・バイハヌ回路、１３，１４・・・・・・パルプ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名目 １・・・１゜ 第１図 第２図 第３図 イ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）先具性体材料に着色物質を分散させた太陽エネル
   ギー吸収材料を用い、前記太陽エネルギー吸収材料が太
   陽エネルギーを顕熱エネルギーおよび光異性化潜熱エネ
   ルギーとして吸収するだめのコレクターと、前記太陽エ
   ネルギー吸収利料の顕熱エネルギーを熱交換する第１の
   熱交換器と前記太陽エネルギー吸収相和の貯溜槽と前記
   太陽エネルギー吸収材料の光異性化潜熱エネルギーを顕
   熱エネルギーに変換する触媒反応装置と、この顕熱エネ
   ルギーを熱交換する第２の熱交換器とを順次配管結合し
   て太陽エネルギー吸収材料の循環回路を構成し、前記循
   環回路の一部に強制循環手段を設けた太陽熱集熱装置。
2. （２）強制循環手段は循環ポンプよりなり、かつ、ポン
   プ能力可変に構成してなる特許請求の範囲第１項記載の
   太陽熱集熱装置。
3. （３）先具性体材料に着色物質を分散させた太陽エネル
   ギー吸収材料を用い、前記太陽エネルギー吸収月料が太
   陽エネルギーを顕熱エネルギーおよび光異性化潜熱エネ
   ルギーとして吸収するだめのコレクターと、前記太陽エ
   ネルギー吸収材料の顕熱エネルギーを熱交換する第１の
   熱交換器と、前記太陽エネルギー吸収材料の貯溜槽と前
   記太陽エネルギー吸収材料の光異性化潜熱エネルギーを
   顕熱エネルギーに変換する触媒反応） 装部と、この顕熱エネルギー永熱交換する第２の熱交換
   器とを順次配管結合して太陽エネルギー吸収月料の循環
   回路を構成し、前記循環回路の一部に強制循環手段を設
   けるとともに前記触媒反応装置と第２の熱交換器をバイ
   パスするバイパス回路を設け、かつ、このバイパス回路
   と触媒反応装置・第２の熱交換器の回路を切替える流路
   切替手段を設けた太陽熱集熱装置。
4. （４）流路切替手段は制御装置を有する特許請求の範囲
   第３項記載の太陽熱集熱装置。