(57)【要約】【課題】ヒートパイプの伝導効率を効果的に発揮させられる多段階式ヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器を提供する。【解決手段】ソーラーエネルギー集熱器は、熱交換管体２０及び少なくとも１個の集熱モジュール３０からなり、集熱モジュール３０はヒートパイプ３１、及びヒートパイプ３１片側辺に間隔を開けて直列に配列する複数の集熱板３２を備え、ヒートパイプ３１の一端は熱交換管体２０中に挿入して接続し、集熱板３２は多段階式を呈してヒートパイプ３１の反対端に設置し、それぞれ異なる伝熱特性を備える。  【選択図】図２
0003174464.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
多段階式ヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器は、熱交換管体、少なくとも１個の集熱モジュールからなり、
該集熱モジュールは、ヒートパイプ、及び該ヒートパイプ片側辺に間隔を開けて直列接続する複数の集熱板を備え、
該ヒートパイプの一端は、該熱交換管体中に挿入して接続し、
該各集熱板は、多段階式を呈して、該ヒートパイプの反対端に設置し、しかもそれぞれ異なる伝熱特性を備えたことを特徴とする多段階式ヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器。
【請求項２】
前記多段階式ヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器はさらに、集熱フレーム及び穿接マフを備え、
該熱交換管体及び該各集熱板は、該集熱フレーム上に固定し、
該ヒートパイプは、該穿接マフを通して、該熱交換管体中に挿入して接続したことを特徴とする請求項１に記載の多段階式ヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器。
【請求項３】
前記熱交換管体は、相対させて設置する出水口及び入水口を備え、
冷水は、該入水口から該熱交換管体内部へと流入し、該ヒートパイプを通った水は、該出水口から流出したことを特徴とする請求項１に記載の多段階式ヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器。
【請求項４】
前記ヒートパイプは、凝結セクション及び蒸発セクションを備え、
該凝結セクションは、該熱交換管体中に挿入して接続し、
該蒸発セクションは、該各集熱板上に嵌めて固定したことを特徴とする請求項１に記載の多段階式ヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器。
【請求項５】
前記凝結セクションに近い集熱板は、第一集熱板で、
該凝結セクションから遠い集熱板は、第二集熱板で、
該第一集熱板の導熱性能は、該第二集熱板の導熱性能とは異なることを特徴とする請求項４に記載の多段階式ヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器。
【請求項６】
前記第一集熱板は、第一金属により構成し、
該第二集熱板は、第二金属により構成し、
該第一金属の熱伝導係数は、該第二金属の熱伝導係数とは異なることを特徴とする請求項５に記載の多段階式ヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器。
【請求項７】
前記各集熱板は、相同の材質で、
しかも、該第一集熱板の厚みは、該第二集熱板の厚みとは異なることを特徴とする請求項５に記載の多段階式ヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器。
【請求項８】
前記第一集熱板の表面には、第一コーティング層を備え、
該第二集熱板の表面には、第二コーティング層を備え、
該第一コーティング層の熱放射係数は、該第二コーティング層の熱放射係数とは異なることを特徴とする請求項５に記載の多段階式ヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案はソーラーエネルギー集熱器に関し、特に多段階式ヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽熱エネルギーの応用において、ソーラーエネルギー集熱器は、比較的商業化が進み、しかも経済効果を備える製品である。
ソーラーエネルギー集熱器は、太陽熱エネルギーの転換効率を高めるため、優れた熱伝導能力を備えるヒートパイプを、熱を伝える部品として応用している。
【０００３】
一般のヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器は、熱交換管体、該熱交換管体内に挿入して接続する複数のヒートパイプ、及び該各ヒートパイプに嵌めて接続する複数の集熱板を備える。
冷水は、熱交換管体の一端から流入し、該各ヒートパイプを流れ、該各ヒートパイプの熱を受け取り、最後に熱交換管体の反対端から、熱水となって流出する。
該集熱板の設置により、該集熱器の受熱面積を拡大でき、集熱効率を高めることができる。
【０００４】
図１は、従来のヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器のヒートパイプと集熱板の結合模式図である。
図に示すように、ヒートパイプ１０’は、長方形の集熱板２０’上に結合する。
該集熱板２０’上には、均一分布の方式で、該ヒートパイプ１０’を溶接する。
該集熱板２０’が受け取った熱は、該ヒートパイプ１０’に伝えられる。
該ヒートパイプ１０’は、内部の作業流体のフェーズ変化により熱交換を行い、集熱器が必要とする熱を提供する。
【０００５】
しかし、１本のヒートパイプにおいて、その蒸発セクションの異なる位置における伝熱性能は同じではない。
すなわち、ヒートパイプにおける蒸発セクションの伝熱特性（ｈｅａｔ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ）は、均一ではない。
一般的には、ヒートパイプにおいて、凝結セクションに近い部分が受ける熱流束（ｈｅａｔ  ｆｌｕｘ）はより大きく、凝結セクションから遠い部分が受ける熱流束はより小さい。
従来の長方形集熱板にヒートパイプを溶接する方法では、ヒートパイプの蒸発セクションは均一の熱流束を受けるため、ヒートパイプ１０’の導熱性能は充分に発揮されない。
本考案は、従来のヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器の上記した欠点に鑑み、集熱板２０’及びヒートパイプ１０’を妥当に配置し、ヒートパイプ１０’の伝熱特性を完全に発揮させ、集熱器の集熱効果を向上させるためになされたものである。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
本考案が解決しようとする第一の課題は、ヒートパイプの熱伝導効率を効果的に発揮させ、これにより集熱器の集熱効果を向上させることができる多段階式ヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器を提供することである。
本考案が解決しようとする第二の課題は、ヒートパイプに近い凝結セクションの集熱板の吸熱及び導熱性能は、ヒートパイプから離れた凝結セクションの集熱板の吸熱及び導熱性能と異なる、これによりヒートパイプは性能を充分に発揮できる多段階式ヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本考案は下記の多段階式ヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器を提供する。
多段階式ヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器は、熱交換管体及び少なくとも１個の集熱モジュールからなり、
該集熱モジュールは、ヒートパイプ、及び該ヒートパイプ片側辺に間隔を開けて直列に配列する複数の集熱板を備え、
該ヒートパイプの一端は、該熱交換管体中に挿入して接続し、
該集熱板は、多段階式を呈して、該ヒートパイプの反対端に設置し、しかもそれぞれ異なる伝熱特性を備え、
本考案の集熱モジュールは、ヒートパイプ、及び該ヒートパイプ片側辺に間隔を開けて直列に配列する複数の集熱板を備え、
該ヒートパイプの蒸発セクションが受ける熱流束は異なり（凝結セクションに近い部分が受ける熱流束は大きく、凝結セクションから離れた部分が受ける熱流束は小さい）、
該集熱板の材質、厚み、或いは表面コーティング層等を調整することで、該ヒートパイプの蒸発セクションが受け取った熱流束を適当に分布させ、該ヒートパイプの伝導効率を効果的に発揮させ、集熱器の集熱効果を向上させることができる。
【考案の効果】
【０００８】
本考案の多段階式ヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器は、集熱板の材質、厚み、或いは表面コーティング層等を調整することで、ヒートパイプの蒸発セクションが受け取った熱流束を適当に分布させ、これによりヒートパイプの伝導効率を効果的に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来のヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器のヒートパイプと集熱板の結合模式図である。
【図２】本考案の多段階式ヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器の使用模式図である。
【図３】本考案の多段階式ヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器の平面模式図である。
【図４】本考案の集熱モジュールの立体外観模式図である。
【図５】本考案の集熱モジュールの第二実施例の模式図である。
【考案を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を参照しながら本考案を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【実施例】
【００１１】
図２、３は、本考案多段階式ヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器の使用模式図及び平面模式図である。
【００１２】
本考案の多段階式ヒートパイプ型ソーラーエネルギー集熱器１（以下、集熱器と略称）は、集熱フレーム１０、熱交換管体２０、及び少なくとも１個の集熱モジュール３０からなる。
【００１３】
本実施例中では、該集熱器１は、複数の集熱モジュール３０を備え、該各集熱モジュール３０は、ヒートパイプ３１、及び該ヒートパイプ３１片側辺に間隔を開けて直列接続する複数の集熱板３２を備える。
【００１４】
該各集熱板３２は、多段階式を呈して、該ヒートパイプ３１の反対端に設置し、それぞれ異なる伝熱特性を備える。
【００１５】
本実施例中では、該集熱フレーム１０は、三角型のフレーム体であるが、実際の実施時にはこれに限定するものではない。
【００１６】
該熱交換管体２０及び該集熱モジュール３０は、該集熱フレーム１０上に固定し、しかも該熱交換管体２０は、該集熱フレーム１０の高所に設置する。
【００１７】
該ヒートパイプ３１が熱を受けると、その作業流体は、熱を、該熱交換管体２０に伝え、熱交換を行い、これにより該集熱器１の集熱効果を達成する。
【００１８】
該熱交換管体２０は、相対させて設置する出水口２０１及び入水口２０２を備え、冷水は、該入水口２０２から該熱交換管体２０内部へと流入し、該熱交換管体２０内を流れた冷水は、該ヒートパイプ３１の熱を受け取り、該ヒートパイプ３１を通った水は、該出水口２０１から流出する。
【００１９】
これにより、該ヒートパイプ３１は、熱交換を行い、該集熱器１は集熱効果を達成する。
【００２０】
該ヒートパイプ３１の一端は、該熱交換管体２０中に挿入して接続し、該各集熱板３２は、該ヒートパイプ３１の反対端に接続し、該ヒートパイプ３１の片側辺に間隔を開けて直列接続する。
【００２１】
本実施例中では、該ヒートパイプ３１は、凝結セクション３１１及び蒸発セクション３１２を備える。
【００２２】
該凝結セクション３１１は、該熱交換管体２０中に挿入して接続し、該蒸発セクション３１２は、該各集熱板３２上に嵌めて固定し、該ヒートパイプ３１は、穿接マフ３３を通して、該熱交換管体２０中に挿入して接続する。
【００２３】
図４は、本考案の集熱モジュールの立体外観模式図である。
【００２４】
該各集熱板３２は、該ヒートパイプ３１の蒸発セクション３１２上に縦方向に配列する。
【００２５】
該凝結セクション３１２に近い集熱板３２は、第一集熱板３２１で、該凝結セクション３１２から遠い集熱板３２は、第二集熱板３２２で、該第一集熱板３２１の導熱性能は、該第二集熱板３２２の導熱性能とは異なる。
【００２６】
本実施例中では、該第一集熱板３２１の導熱性能は、該第二集熱板３２２の導熱性能より高いため、該ヒートパイプ３０の蒸発セクション３１２が受け取った熱流束は適当に分布し、ヒートパイプ３１の伝導効率を効果的に発揮でき、こうして該集熱モジュール３０は、最適な集熱性能を達成することができる。
【００２７】
図４中では、該第一集熱板３２１は、第一金属により構成し、該第二集熱板３２２は、第二金属により構成し、しかも該第一集熱板３２１の熱伝導係数（ｈｅａｔ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）は、該第二集熱板３２２とは異なる。
【００２８】
実際の実施時には、該第一集熱板３２１の熱伝導係数は、該第二集熱板３２２の熱伝導係数より高くでき、該第一集熱板３２１は、銅等の熱伝導係数が比較的高い金属により構成し、該第二集熱板３２２は、マグネシウム、鉄等の熱伝導係数が比較的低い金属により構成する。
【００２９】
さらに、該各集熱板３２は、材料の厚みを改変することで均温性を調整でき、こうして導熱性能をコントロールすることができる。
【００３０】
該各集熱板３２の材質が相同であるとの前提下では、該第一集熱板３２１の厚みは、該第二集熱板３２２とは異なる厚みとできる。
【００３１】
第一集熱板３２１の厚みが比較的厚い時、その均温性はより良好で、導熱性能はより優良である。
【００３２】
第二集熱板３２２の厚みが比較的薄ければ、その均温性及び導熱性能は、第一集熱板３２１より劣る。
【００３３】
図５は、本考案の集熱モジュールの第二実施例の模式図である。
【００３４】
本実施例中では、集熱モジュール３０ａは、ヒートパイプ３１ａ及び複数の集熱板３２ａからなる。
【００３５】
該ヒートパイプ３１ａは、凝結セクション３１１ａ及び蒸発セクション３１２ａを備え、該凝結セクション３１２ａに近い集熱板３２ａは、第一集熱板３２１ａで、該凝結セクション３１２ａから遠い集熱板３２ａは、第二集熱板３２２ａである。
【００３６】
本実施例と第一実施例との差異は、該各集熱板３２ａの表面には、異なるコーティング層を備え、それぞれ異なる熱放射特性（ｅｍｉｓｓｉｖｅ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ）を備える点である。
【００３７】
本実施例中では、該第一集熱板３２１ａの表面には、第一コーティング層を備え、該第二集熱板３２２ａの表面は、第二コーティング層を備える。
【００３８】
該第一コーティング層の熱放射係数は、該第二コーティング層の熱放射係数と異なり、表面コーティング層が異なるため、集熱板３２ａの陽光吸收と熱放射効果（ｔｈｅｒｍａｌ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ａｂｓｏｒｐｔｉｖｉｔｙ  ａｎｄ  ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ）に影響を及ぼす。
【００３９】
本実施例中では、該第一コーティング層の熱放射係数は、該第二コーティング層の熱放射係数より低いため、該第一集熱板３２１ａの吸熱効果は、該第二集熱板３２２ａより高い。
【００４０】
上記したように、本考案の集熱モジュール３０は、集熱板３２、３２ａの材質、厚み、或いは表面コーティング層等を調整することで、ヒートパイプ３１、３１ａの蒸発セクション３１２、３１２ａが受け取った熱流束を適当に分布させ、これによりヒートパイプ３１、３１ａの伝導効率を効果的に発揮させることができる。
【００４１】
上記の本考案名称と内容は、本考案技術内容の説明に用いたのみで、本考案を限定するものではない。本考案の精神に基づく等価応用或いは部品（構造）の転換、置換、数量の増減はすべて、本考案の保護範囲に含むものとする。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本考案は実用新案登録の要件である新規性を備え、従来の同類製品に比べ十分な進歩を有し、実用性が高く、社会のニーズに合致しており、産業上の利用価値は非常に大きい。
【符号の説明】
【００４３】
１０’    ヒートパイプ
１        集熱器
１０      集熱フレーム
２０１    出水口
３０      集熱モジュール
３１１    凝結セクション
３２      集熱板
３２２    第二集熱板
３０ａ    集熱モジュール
３１１ａ  凝結セクション
３２ａ    集熱板
３２２ａ  第二集熱板
２０’    集熱板
２０      熱交換管体
２０２    入水口
３１      ヒートパイプ
３１２    蒸発セクション
３２１    第一集熱板
３１ａ    ヒートパイプ
３１２ａ  蒸発セクション
３２１ａ  第一集熱板
３３      穿接マフ
【図１】
0003174464.tif 000003
【図２】
0003174464.tif 000004
【図３】
0003174464.tif 000005
【図４】
0003174464.tif 000006
【図５】
0003174464.tif 000007