(57)【要約】  本発明は、集熱管板、透明ガラス管、キャッピングとからなる吊り型透明真空ガラス管式太陽集熱ユニットであり、ガラス管の軸方向に沿って設置する複数の羽根プレートを有し、前記した羽根プレートは、一つの底板とこれと連接するパネルを有し、この羽根プレートは、その底板によってこの集熱管板面と固定し、この羽根プレートのパネルは、この集熱管板面と角をなすことを特徴とする吊り型透明真空ガラス管式太陽集熱ユニットである。吊り型透明真空ガラス管式太陽集熱ユニットの採光面に集熱管板面と一定の角をなす平行な放射吸収羽根プレートが複数分布している為、垂直に吊って取り付ける時のエネルギー吸収率が１に近づくようになり、集熱器の傾斜角をわずがに調整、或いは調整しなくてもよく、建築物との調和性を増加させ、放熱と伝熱的の不利な影響を避け、光エネルギーの収集と熱量の伝達が従来方法より更に良い効果がある。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集熱管板、透明ガラス管、キャッピング等からなる吊り型透明真空ガラス管式太陽集熱ユニットにおいて、透明ガラス管の軸方向に沿って設置する複数の羽根プレートを有し、前記した羽根プレートは、底板とこれとを接続するパネルを有し、この羽根プレートは、その底板によって、この集熱管板面と固定し、この羽根プレートのパネルは、この集熱管板面と角をなすことを特徴とする吊り型透明真空ガラス管式太陽集熱ユニットである。
【請求項２】
前記した羽根プレートのパネルとこの集熱管板面との鋭角は、１０°〜９０°にあることを特徴とする請求項１に記載の吊り型透明真空ガラス管式太陽集熱ユニット。
【請求項３】
前記した羽根プレートのパネルと底板との連接は、一つの底板と一つ或いは一つ以上のパネルとの連接であることを特徴とする請求項１、２に記載の吊り型透明真空ガラス管式太陽集熱ユニット。
【請求項４】
前記した羽根プレートの底板とそのパネルは一体に形成しても分けて形成してから連接して形成してもよいことを特徴とする請求項３に記載の吊り型透明真空ガラス管式太陽集熱ユニット。
【請求項５】
前記した羽根プレートのパネルは、その底板の端部から、或はその底板の端部以外の他の部分から連接してもよいことを特徴とする請求項１に記載の吊り型透明真空ガラス管式太陽集熱ユニット。
【請求項６】
前記した羽根プレートがこの集熱管板の垂直方向に沿う分布の密度を２０−２５００個／メートルとすることを特徴とする請求項１、２に記載の吊り型透明真空ガラス管式太陽集熱ユニット。
【請求項７】
前記した羽根プレートと集熱管板との固定は、表面だけ或いは表裏両面を溶接、粘接、或いはプレス加工で連接してあることを特徴とする請求項１、２に記載の吊り型透明真空ガラス管式太陽集熱ユニット。
【請求項８】
前記した羽根プレートは、集熱管板面において、最も好ましい設置方法は、水平に設置することを特徴とする請求項１、２に記載の吊り型透明真空ガラス管式太陽集熱ユニット。
【請求項９】
前記した透明ガラス管は、ｏｎｅ−ｅｎｄ−ｔｈｒｏｕｇｈ或いは直通な単層透明ガラス管、或いは真空管のような双層透明ガラス管であることを特徴とする請求項１に記載の吊り型透明真空ガラス管式太陽集熱ユニット。
【請求項１０】
前記した透明ガラス管内は、真空、或いはアルゴンガス、クリプトンガス等のような不活性ガスを加えてもよいことを特徴とする請求項１に記載の吊り型透明真空ガラス管式太陽集熱ユニット。
【請求項１１】
前記したガラス管内には、対流ストッパープレートを設置可能とし、対流ストッパープレートは、透明或いは透明ではないシートで制成することを特徴とする請求項１に記載の吊り型透明真空ガラス管式太陽集熱ユニット。
【請求項１２】
前記した集熱管板は、集熱管と集熱管板を有し、集熱管は重力集熱管のような単管、或いは液流伝熱管のような多管を採用して、多管同士は連通可能とすることを特徴とする請求項１に記載の吊り型透明真空ガラス管式太陽集熱ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、真空ガラス管太陽集熱ユニットであり、特に吸熱羽根プレートの角度が設定でき、吊って使用することができる透明な真空ガラス管式太陽集熱ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】真空ガラス管式太陽集熱器は、太陽熱を利用した機器の中で最もポピュラーな物であり、各方向からの直射光と散乱光を吸収し、光エネルギーを熱エネルギーに変換する物である。最もポピュラーな応用法は、貯水槽等とからなる太陽熱温水器である。【０００３】太陽エネルギーは密度が低く、且つ常時変化するエネルギーであり、四季の変化によって、入射角０°−９０°間における光の強度変化の接受量は１７％に達する事ができ、入射角４５°内におけるこの変化は光の強度に対して影響が小さく、１０％を超えないが、人類が太陽エネルギーを利用し、その技術の向上、特に表面の選択的に吸収するコーティング技術の発展にともない、従
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を重視しはじめ、太陽エネルギーの利用がだんだん建築と結びつくにつれ、太陽エネルギー利用施設の実装が建築の外見を損ない、新たな視覚的な損失をだす事なく、保温と装飾作用もできるようにと要求されている、従って、集熱器を吊って取り付ける事がこの発展要求に適する唯一のフォーマットであると同時に、吊って取り付けた後の高い集熱効率を維持できることも要求される。【０００４】従来の技術では、透明真空ガラス管式集熱器に対する改善はすでに公表されたＣＮ２３４８３２３に掲示するように、透明真空ガラス管を水平に設置し、集熱器をほぼ垂直に実装させると同時に、真空ガラス管内の集熱管板の受光面を地理緯度角１度傾かせ、入射光と垂直させることで、光の強度の受光量を増大する。この真空管集熱器を水平に設置すると、集熱器の反射鏡板の反射光及び地面の反射光からのエネルギー吸収性能が極めて悪い（いずれも受光吸熱面と平行）という著しい問題があり、これ以外にも、水平方向の伝熱効率の低下と真空ガラス管にゴミ、雪が積もりやすくなるという問題もある。【０００５】もう一つの中国特許ＣＮ２１７５９０４では、真空ガラス管の軸方向に沿って集熱管の軸方向と垂直の円盤状吸熱羽根プレートを集熱管と若干平行に設置し、垂直に吊って取り付ける時には、入射光が平行羽根プレート間に多く反射させる事で何度も吸収され、光の強度の吸収を増大させる【０００６】しかし、熱量の点から分析すると、上述技術においての受光吸熱面での反射光が吸熱面とガラス管の外殻間との何度かの反射後も、集熱器を透過して分散し、集熱面にほぼ平行する方向の散乱光エネルギーに対してはいずれも吸収できない、これ以外にも、後者の真空管式集熱器を垂直に吊って取り付ける時、その平行円盤状吸収羽根プレートは、陽光が垂直に入射する時の吸収効果が少ない、そのため、吸収光エネルギーの損失をだす事になる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】本発明の目的は、垂直に吊って取り付けることのできる透明真空ガラス管式集熱器を提供し、ガラス管の軸方向に沿って表裏両面ともに分布でき、集熱管板に固定して夾角をなす平行吸熱羽根プレートを設置することで、地理緯度角或は地理緯度角と太陽緯度角の和の方向の入射光とほぼ垂直にさせ、その平行面と底板面とで構成された三つの挟面での多数反射吸収アレイによって、鏡の反射光と地面の反射光を吸収し、そして反射して分散する放射エネルギーを阻むと同時に、ほぼ任意の入射方向の入射エネルギーの分散損失を減少することができ、集熱器のエネルギー吸収率を１に近づかせる事で、高効率の透明真空ガラス管式集熱器となる。
【発明の内容】
【０００８】本発明は、以下の技術方法によって実現され、本発明は、集熱管板、透明ガラス管、キャッピング等からなる吊り型透明真空ガラス管式太陽集熱ユニットにおいて、透明ガラス管の軸方向に沿って設置する複数の羽根プレートを有し、前記した羽根プレートは、底板とこれとを接続するパネルを有し、この羽根プレートは、その底板によって、この集熱管板面と固定し、この羽根プレートのパネルは、この集熱管板面と角をなすことを特徴とする吊り型透明真空ガラス管式太陽集熱ユニットである。この羽根プレートのパネルがこの集熱管板面と夾角をなしている；前記した羽根プレートのパネルとこの集熱管板面との間の鋭角は、１０°〜９０°である；前記した羽根プレートと底板との接続は、一つの底板と一つ或いは一つ以上のパネルと連接してある；前記した羽根プレートの底板とそのパネルは、一体に形成しても分けて形成してもよい；前記した羽根プレートのパネルは、その底板の端部から接続可能であり、あるいはその底板の端部以外の部分からでも接続可能である、羽根プレートがこの集熱管板の垂直方向に沿う分布密度は、２０−２５００個／メートルである；前記した羽根プレートと集熱管板との固定は、表面だけ或いは表裏両面を溶接、粘着、或いはプレス加工で固定した物である；前記した羽根プレートを集熱管板面に設置する際、最も好ましい方法は、水平に設置する事である；前記した透明ガラス管は、ｏｎｅ−ｅｎｄ−ｔｈｒｏｕｇｈ或いは直通の単層透明ガラス管、或いは真空管のような双層透明ガラス管である；前記した透明ガラス管内は、真空或いはアルゴンガス、クリプトンガス等のような不活性ガスを加えてもよい；前記したガラス管内に対流ストッパープレートを取り付けてもよい、この対流ストッパープレートは、透明或いは不透明シートで制成し；前記した集熱管板は、集熱管と集熱管板を含み、集熱管は重力集熱管のような単管、或いは液流伝熱管のような多管を採用する、多管同士は連通可能であることを特徴とする吊り型透明真空ガラス管式太陽集熱ユニット。
【０００９】本発明は：吊り型透明真空ガラス管式太陽集熱ユニットの表裏両面の採光面に集熱管板面と一定の夾角をなす平行な放射吸収羽根プレートが複数分布している為、垂直に吊って取り付けた時のエネルギー吸収率は、１に近づくようになり、この集熱器を実装する時の外傾サイズを最小に減少可能であり、使用時には、集熱器の傾斜角をわずかに調整、或いは調整しなくても、受光吸熱面と直射光との入射角が垂直に近づき、季節変化によっても入射角が２０°より小さいという最も好ましい接受条件を満たす事ができ、建築物との調和性を増加させ、放熱と伝熱上の不利な影響を避け、光エネルギーの収集と熱量の伝達が従来方法よりも更に良い効果があるという長所がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】図１で示すように、本発明の吊り型透明真空ガラス管式太陽集熱ユニットの実施例における構造は、集熱管板１、羽根プレート２、透明ガラス管３、キャッピング４からなる。集熱管板１は、透明ガラス管３のガラス管内からその内部を支え、キャッピング４は透明ガラス管３と密接に取り付け、ガラス管を密封し、集熱管板１の管の外部を固定して支える。【００１１】図２、図４、図６、図８で示すように、羽根プレート２は、パネル２１と底板２２とからなり、羽根プレート２の底板２２と集熱管板１を固定し、羽根プレート２のパネル２１の全体と集熱管板１の面の相互間に夾角をなす。この角α（鋭角）は一般に１０°〜９０°であり、羽根プレート２で反射される太陽放射が十分に吸収されることを保証する為に、集熱管板１の縦方向、即ちガラス管の軸方向に沿う前記した羽根プレート２を２０個以上にするべきであると考えて、経験によると、その分布密度は、２０〜２５００個／メートルである。【０００１２】前記した羽根プレート２のパネル２１と底板２２との接続は、図１０で示すように、パネル２１の底端がその底板２２の端部から接続可能であり、また、図１１で示すように、パネル２１の底端がその底板端部以外の部分からも接続可能である、尚、パネル２１と底板２２とは、一体に形成してもよく、図１０、図１３で示すようなシート−メタルフレンジ成形加工方法で形成、或は図１１で示すような精密鋳型成形加工方法で形成可能である、また、分けて形成してからでも接続可能であり、図１４で示すようなシート−メタルフレンジ成形加工方法で形成した後、左右両部をミッド溶接で固定してもよい、これ以外に、パネル２１と底板２２との連接は、図１０で示すように、一つの底板と一つのパネルとを連接してもよい、図１２、図１３で示すように、一つの底板と複数のパネルを連接してもよい。【００１３】前記した集熱管板１は、集熱管と集熱管板とからなり、集熱管は、単管或は多管を採用する、多管同士は、連通しても連通しなくてもよい、前記した集熱管板面は、上述の集熱管板の板面及び集熱管と羽根プレート底板との固定接触線のある接触管面からなる、集熱管板集熱後の伝熱サイクルは、循環液を利用した伝熱サイクル、或は重力集熱管媒介物を利用した伝熱サイクルでもよい、前記した透明ガラス管３は、単層透明ガラス管或は真空管のような双層透明ガラス管を用いる、透明ガラス管３は、直通タイプで、両端がキャッピング４で密封した物、或はｏｎｅ−ｅｎｄ−ｔｈｒｏｕｇｈタイプで、一端がキャッピング４で密封した物でもよい、透明ガラス管３の集熱管板１と羽根プレート２が実装している内部は、真空、或は不活性ガスを加えてもよい。【００１４】図２は、本発明実施例１の部分構造概略を示し、羽根プレート２が集熱管板の垂直方向での分布密度を４０個／メートルとする、羽根プレート２と重力集熱管式集熱管（単管）とのα鋭角を２５°とし、地理緯度角２５°の時に、集熱器が入射光の放射に対する接収角を調節する、尚、羽根プレート２のパネルと底板は、一体に形成するものであり、図１０で示すようなシート−メタルフレンジ成形加工方法で形成し、パネル２１は、底板２２の一つの端部から連接し、一つの底板と一つのパネルで連接する、羽根プレート２は、集熱管板面において、水平に設置する、羽根プレート２は、炭素鋼で形成し、表裏両面の表面部分だけが太陽エネルギー選択的に吸収するために、黒クロム・コーティングで処理され、その底板２２と集熱管１との接触帯は、溶接で表面だけを固定し、双層透明ガラス直通真空管を採用し、太陽集熱ユニットを垂直に吊って取り付ける。【００１５】図４は、本実施例２の部分構造の概略を示す。羽根プレート２が集熱管板の垂直方向での分布密度を１５００個／メートルとして、羽根プレート２と集熱管板１とのα鋭角を４５°とし、地理緯度角４５°の時に、入射光の放射に対する集熱器接収角を調節する、尚、羽根プレート２のパネルと底板は、一体に形成し、図１１で示すような精密鋳型成形加工方法で形成する、また、分けて形成し、図１２で示すようなシート−メタルフレンジ成形加工方法で成形した後、左右両部をへりで接続して形成してもよい。パネルは、底板端部以外の中間外から接続し、１メートル毎に一つの底板と１５００個のパネルとで連接し、羽根プレート２と集熱管板１は、ともに銅製部品を採用し、表裏両面の表面部分をレジン型太陽エネルギー選択的な吸収塗料で浸漬処理して、羽根プレート２と集熱管板１との固定は、羽根プレート２の底板に熱伝達接着剤を塗ることで対称的に集熱管板１の表裏両面パネルに連接（正背両面接続）、集熱管板１は、端面形状がフラット状である重力集熱管で形成する。【００１６】羽根プレート２は、集熱管板面において、水平に設置し、双層透明ストレート真空ガラス管を採用して、太陽集熱ユニットは、垂直に吊って取り付け、二次元反射鏡板のような物を備えて、その曲面設計原理は、反射光を一つの水平白斑線にまとめ，太陽高度の変化による反射光のまとまった白斑線の変動も反射吸収羽根プレートの長さの範囲にする。【００１７】図６は、本発明実施例３の部分構造の概略を示して、集熱器は、集熱管板１、羽根プレート２、単層透明ガラス管３、キャッピング４、対流ストッパープレート５、不活性ガス６からなり、羽根プレート２が集熱管板の垂直方向での分布密度を８０個／メートルとする、羽根プレート２と集熱管板１とのα鋭角を５５°とし、地理緯度角と太陽緯度角との和が５５°になる時、入射光の放射に対する集熱器の接収角を調節する、尚、羽根プレート２のパネルと底板は一体に形成し、図１０で示すようなシート−メタルフレンジ成形加工方法で形成、パネル２１は、底板２２の一つの端部から接続し、一つの底板により一つのパネルと連接し、１メートル毎に一つの底板と８０個のパネルとを連接する。【００１８】羽根プレート２と集熱管板１は、ともにアルミニウム部品を採用する。尚、羽根プレート２と集熱管板１との固定は、羽根プレート２の底板にプレス加工（例えば圧延）することで集熱管板１の正板面に接続するものであり（正片面接続）、上面、下面、側面三つの表面をＡＬ−Ｎ−Ａｌ太陽エネルギーの選択的な吸収・コーティングで処理する、図で示すように、羽根プレート２は、集熱管板面で水平線を準にして反時計にβ角度（例えば８°）を回転して設置する、透明ガラス管３内の集熱管板１には、明ガラス管の軸方向とほぼ垂直に設置する対流ストッパープレート５��はめ込み、対流ストッパープレートは、透明なＰＶＣのようなシートでもよく、透明ではないアルミニウムシートのようなもので形成してもよい、透明ガラス管３端部は、キャッピング４（内には低融点金属半田或は高分子シール膠）で実装、密封した後、管内にアルゴンガス、クリプトンガス等のような不活性ガス６を加えて封止する。これによって、ガスの対流伝熱を減少する、同時に、管内のガスの湿度を下げる為、分子篩等のような乾燥剤を加えるべきであり、また、透明単層ガラスストレート或は双通管を採用してもよい、太陽集熱ユニットは、垂直に吊って取り付ける【００１８】図８は、本発明実施例４の部分構造の概略を示して、集熱管板１の集熱管は双管によって連通して構成し、羽根プレートが集熱管板の垂直方向での分布密度を１２０個／メートルとする、羽根プレート２と集熱管板１とのα鋭角を６２°とし、地理緯度角と太陽緯度角との和が６２°になる時、入射光の放射に対する集熱器の接収角を調節する、尚、羽根プレート２のパネルと底板は一体に形成し、図１３で示すようなシート−メタルフレンジ成形加工方法で成形し、一つの底板と二つのパネルとを連接する、或は図１４で示すようなシート−メタルフレンジ成形加工方法で成形し、左右両部をミッド溶接してから、パネルを底板の端部以外の中間部分から接続する。【００１９】羽根プレート２は、アルミニウム部品を採用し、集熱管板１は、銅製部品を採用して、尚、羽根プレート２と集熱管板１との固定は、羽根プレートの底板にプレス加工（例えば圧延）することで表面部分だけを集熱管板１の羽根プレート面に連接して、そして羽根プレートの膨張ホールと二本の集熱管１とを連接して、二本の集熱管は、双層真空ガラス管底端で連通する「Ｕ」型液流伝熱管とする。【００２０】羽根プレート２は、集熱管板面において水平に設置し、表裏表面部分全部を太陽エネルギーの選択的な吸収するために、アノード酸化電解着色化学メッキで処理して、双層透明ストレート真空ガラス管を採用し、太陽集熱ユニットは、以上に述べたように垂直に吊って取り付ける。【００２１】本発明の吊り型透明真空ガラス管式太陽集熱ユニットにおける実施例の操作工程は、以下の通りである、陽光及び反射鏡板の反射光放射が透明ガラス管３を経て、集熱管板１の表裏両面板面の羽根プレート２のパネル２１と底板２２で吸収−反射−再吸収され、放射が複数の反射によりほとんど全部吸収された後、能量吸収率は１とほぼ等しく、収集した熱量は羽根プレートによって、その底板２２と集熱管板１との接続部分に伝達され、集熱管板内の作用媒介物を加熱するように、伝熱サイクルで太陽エネルギーを熱エネルギーに転換して送り出す。
【図面の簡単な説明】図１は、本発明の吊り型透明真空ガラス管式太陽集熱ユニットの実施例の羽根プレート構造と垂直に実装して使用する時の動作の概略図である。
図２は、本発明にかかる実施例１の部分構造の概略図である。
図３は、図２の断面図である。
図４は、本発明にかかる実施例２の部分構造の概略図である。
図５は、図４の断面図である。
図６は、本発明にかかる実施例３の部分構造の概略図である。
図７は、図６の断面図である。
図８は、本発明にかかる実施例４の部分構造の概略図である。
図９は、図８の断面図である。
図１０、図１１、図１２、図１３、図１４は本発明にかかる実施例の集熱器の羽根プレート構造の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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2005530977.tif 000019
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