太陽熱蓄熱装置
【課題】太陽熱が自然環境の変化や気象の変化にあまり影響されず蓄熱でき、製造コストも維持費も安く、集熱効果を高める太陽熱蓄熱装置を提供する。
【解決手段】
円盤状あるいは多角形の底部と底部上にドームあるいは多角錐の集熱部とを設けた太陽熱蓄熱装置であって、底部の床面部には黒色の黒色多孔樹脂板を敷き詰めるとともに、その下部は底部水槽を設け、集熱部の太陽光線に照らされる部分には二重のビニールシート又はガラスを張り巡らし、集熱部の太陽光線に照らされない部分の内周面の内部に反射する鏡部を張り巡らすとともに外周面に断熱材を張り巡らし、集熱部をほぼ密封状態にするとともに頂部には噴霧部を設け、水槽の底部と蓄熱貯水槽部を連結して温水を貯留し、その温水を更にポンプによって噴霧部に供給し、噴霧部から温水を集熱部内に霧状に噴霧し、水滴になった水を黒色多孔樹脂板に接触又は透過させ、底部水槽に循環させる。
【解決手段】
円盤状あるいは多角形の底部と底部上にドームあるいは多角錐の集熱部とを設けた太陽熱蓄熱装置であって、底部の床面部には黒色の黒色多孔樹脂板を敷き詰めるとともに、その下部は底部水槽を設け、集熱部の太陽光線に照らされる部分には二重のビニールシート又はガラスを張り巡らし、集熱部の太陽光線に照らされない部分の内周面の内部に反射する鏡部を張り巡らすとともに外周面に断熱材を張り巡らし、集熱部をほぼ密封状態にするとともに頂部には噴霧部を設け、水槽の底部と蓄熱貯水槽部を連結して温水を貯留し、その温水を更にポンプによって噴霧部に供給し、噴霧部から温水を集熱部内に霧状に噴霧し、水滴になった水を黒色多孔樹脂板に接触又は透過させ、底部水槽に循環させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱を効率よく蓄熱する太陽熱蓄熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エネルギーの多くは石油、石炭、そして電力を元にして作られている。そのために高いコストと有害な物質による公害、自然環境破壊、地球温暖化を招いてきた。再生可能エネルギーといわれる自然界の太陽、風力、水力のエネルギーを電力に変換して有効利用が図られて入るが、変換するための施設費、維持費に大きなコストがかかる。
又原子力発電も高いコストと危険性が伴う。
また、太陽光線を利用する太陽電池は開発されているが、太陽電池が高価であるばかりか蓄熱装置としては効率は低く、太陽熱を利用して水を温める温水器は従来より開発されてきたが、北海道などの寒冷地で夏場は利用できるが冬場では高温の水を得ることは困難であった。
【特許文献１】特開２００４−２０５１８３公報
【特許文献２】特開２００２−１３０８４１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、太陽の熱エネルギーを効率よく水に蓄熱することにより、クリーンなエネルギーを安いコストでいつでも誰でもどこでも有効活用することが出来る太陽熱蓄熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、円盤状あるいは多角形の底部２と該底部上にドーム部３あるいは多角錐部５の集熱部とを設けた太陽熱蓄熱装置１であって、前記底部２の床面部には黒色の黒色多孔樹脂板６を敷き詰めるとともに下部は底部水槽２１を設け、前記集熱部の太陽光線に照らされる部分には二重のビニールシート３４,３５又はガラス５３を張り巡らし、前記集熱部の太陽光線に照らされない部分の内周面には反射する鏡部３６を張り巡らすとともに外周面に断熱材３８を張り巡らし、該集熱部をほぼ密封状態にするとともに頂部３２には噴霧部３３を設け、前記水槽２１の底部２と蓄熱貯水槽部４を連結して該蓄熱貯水槽部４に温水を貯留し、その温水を更にポンプ４５によって前記噴霧ノズル３３１に供給し、該噴霧部３３から温水を集熱部内に霧状に噴霧し、霧状から水滴になった水を黒色多孔樹脂板６に接触又は透過させ、底部水槽２１に循環させることを特徴とする太陽熱蓄熱装置である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の太陽熱蓄熱装置において、前記黒色多孔樹脂板６は、黒色染料を含有した水性アクリル樹脂とシリカと笹ファイバーとを混合して硬化させた多孔素材であることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の太陽熱蓄熱装置おいて、前記集熱部の二重のビニールシート３４又はガラス５３は、外周面側においては透明ビニールシート３４又はガラスを設け、内周面側には遠赤外線を抑える半透明のビニールシート３５又はガラスを張り巡らしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の太陽熱蓄熱装置によれば、ビニールシート又はガラスのドームまたは多角錐の集熱部に集熱するので、太陽熱を自然環境の変化や気象の変化にあまり影響されず、さらに、集熱部の構造はすこぶるコストが安く、耐久力があり維持費も低いとうい効果がある。また、熱の蓄積媒体もドーム部内に集熱された熱エネルギーをミスト状にして散布した水に蓄熱し、循環して用いることができるので効率よく蓄熱でき、また、二重のシートにより集熱部内の太陽熱の放熱を防ぎ、集熱を高めるために反射鏡を設置し、熱を吸収蓄積する黒色多孔樹脂板を設置して集熱効果を高めることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の太陽熱蓄熱装置の実施例１の側断面図、
【図２】図１の平面図
【図３】図１の南側の部分拡大断面図、
【図４】図１の北側の部分拡大断面図、
【図５】本発明の蓄熱作用のフローチャートの図、
【図６】本発明の太陽熱蓄熱装置の実施例２の側断面図、
【図７】図６の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明は、ドームあるいは多角錐の集熱部としてビニールシート(フィルム)又はガラス（又はアクリル樹脂）を二重に張り巡らし、太陽光線に照らされない部分の内周面に内部に反射する鏡部を張り、外周面に断熱材を張り、熱を吸収蓄積する黒色多孔樹脂板を床に敷き詰め、さらに、集熱部の温水を噴霧部により循環させて、集熱効果を高めることを実現した。
【実施例１】
【０００８】
本発明の好適な太陽熱蓄熱装置の実施例１を図面に沿って説明する。
図１に示すように、太陽熱蓄熱装置１は円盤状の底部２と半球状のドーム３と蓄熱貯水槽部４とから構成される。
本実施例に用いたドームの規模は、円盤状の底部２の直径Ｌ＝1.2ｍ、ドーム部３の高さＨ＝1.2ｍであり、底部２の下部は水槽２１の深さｈ＝15ｃｍであり、また、蓄熱貯水槽部４は水槽２１の容積の約1.5〜3倍である。
底部２の水槽２１の上の全面には黒色多孔樹脂板６を敷き詰めてあり、底部２の底には蓄熱貯水槽部４の温水タンク４１に通じる連通管４２が設けられている。
【０００９】
[ドーム状の集熱部]
実施例１のドーム状の集熱部としては、底部２の上部にドーム部３が設けられるが、ドーム部３は６本(数本)の円弧状のポール３１よりなる枠体部が底部２の外周に亘って等間隔に立てられ、頂部３２で結合して、その頂部３２には噴霧装置３３が固定され噴霧装置３３のドーム部３の内周側には噴霧ノズル３３１が設けられ、この噴霧ノズル３３１はドーム部３内に均一に充満するように４個設けてある。６本(数本)の円弧状のポール３１の太陽光線が照らされる南側部分には外周面に透明のシート３４と内周面に保温性半透明のシート３５を張り巡らし、ドーム部３の太陽光線が照らさない北側部分には内周面に内部へ熱反射する鏡部(反射板)３６を張り巡らして、必要に応じて外周にはシート押さえポール３８(図３)を設けてもよく、底部２には内周に沿ってシートを内側から支える円形ポール２３(図２)を設け、ほぼドーム内を密封状態にしている。
【００１０】
[集熱部のビニールシート]
このシートの部分は、図３に示すように、二重のビニールシートうち、外周面側には透明シート３４を張り巡らすが、この透明シートとしては厚さ0.075mm(シーアイ化成(株)：スカイエイト．透明率95％(当初)(3年使用後70％)を使用した。透明シートは太陽光線を取り込む性能が高いものが良く、透明、或いは、ほぼ透明(透明率90％以上）に近いのものがよい。また、内周面側には遠赤外線を抑える半透明シート３５を張り巡らすが、この半透明としては0.1mm(シーアイ化成(株)：ハイホットスカイエイト（商標）)を使用した。この半透明シートの透明性は直進光線(550mm)透過率75%で全光線(550mm)透過率90%程度であるが、保温性に関する遠赤外線(5〜25μ)透過率は15％(一般農度25％)であり保温性を有するものである。そして、この二重のシートの間には、間隔0〜3cm(平均1cm)程度の空気層３７が存在する。
また、図４に示すように、ドーム部３の太陽光線が照らさない部分の外側には断熱効果のあるビニールシート３８を張り巡らし、その内周面に設ける熱反射の鏡部(反射板)３６はビニールシートにアルミ箔を貼り付けたミラーである。
【００１１】
[噴霧装置]
図１に示すように、噴霧装置３３には、蓄熱貯水槽部４の温水タンク４１に通じる連通管４３、ポンプ４５、連通管４４を介して接続され、噴霧装置３３の噴霧ノズル３３１のミスト散布水量は120リットル／毎時である。また、温水タンク４１で温水はさらに何度か循環され、更に温度を上昇させて蓄熱貯水槽部４の温水タンク４１に温水として貯水され、必要に応じて、暖房用温水、風呂用温水等として供給管４７からバルブ４７１(及び図示はしないポンプ)を介して 所定の装置に供給させる。空になった温水タンク４１(例えば朝等)には、新たな水道水が補給管４６及びバルブ４６１を介して満たされる。
【００１２】
[黒色多孔樹脂板(熱蓄積板)]
熱を吸収し蓄積する機能を有する前記黒色多孔樹脂板(熱蓄積板)６は、黒色染料を含有した水性アクリル樹脂とシリカと笹ファイバーとを混合して硬化させた多孔素材であり、水が透過する多孔質の素材であるが、この製法を更に詳しく説明する。
原材料内容、
(１)笹ファイバー：
一般栄養成分(エキス)を抽出した後の乾燥笹であり、腐敗や劣化のしなくなった植物繊維を主成分とするものを用いる。従来は廃棄しているものであり、これを理由することで、環境負荷を軽減する。
(２)シリカゲル：
砂上粒子で神天石（黒色天然鉱物）と呼ばれている(製造元:上の国町観光振興公社）
(３)合成樹脂塗料(水性黒色アクリル樹脂(製造元：大日本塗料（株）)
【００１３】
上記の原料を２０cm×３０cm×(２〜６cm:高さ)の枠に、重量比笹ファイバー２８％、シリカ２２％、水性アクリル１５％、水３５％を混合して流し込み乾燥させて笹ファイバー黒色板を製造する。なお、笹ファイバー及びシリカと水性アクリル１の間に隙間が生じ、多孔質に水透過性の板となることが推測されるが、この水透過性は笹ファイバーの長さに強く関係し、また、板を薄くすると熱蓄積量(水に対する熱蓄積量と熱付与機能が水パイプよりも後述するデータでは大きい。)が少なく強度も小さいが、あまり厚くしすぎると透過性が消失するので、出来上がった黒色多孔樹脂板透過性は笹ファイバーの長さと板の厚さが集熱量や透水性に大きく影響し、本実施例１の熱蓄積板としての適正範囲が存在する。
【００１４】
笹ファイバーの長さによる水透過性の実験
黒色多孔樹脂板６の厚さを３cmとして、笹ファイバーの長さを(A)２〜３mm,(B)5〜７mm,(C)10〜12mmでの水透過性を調べた結果を[表１−１]に示す。
[表１−１]
以上の結果から、 笹ファイバーの長さは、５mm〜１２mmであれば、水の通過水量も十分に確保できることが判る。実施例１では、６mmの長さの 笹ファイバーの長さのものを使用した。
【００１５】
次に、６mm長の笹ファイバーを使用した場合、黒色多孔樹脂板６の厚さによる水通過率を調べた結果を[表１−２]に示す。なお、この実験での通水水量は3000ｇで、毎分560gを５分間を４個のノズル(孔径0.6mm)から噴霧した。
[表１−２]
以上の結果から、黒色多孔樹脂板６の厚さは、１５mm〜４５mmであれば、水通過比率も高いことが判る。
【００１６】
以上の結果、笹ファイバーの長さを５mm〜１２mmの内６mmとし、板の厚さ１５mm〜４５mmの範囲で、実施例１のドーム部３に使用した集熱部での蓄熱効果を調べたのが、[表１−３]である。
[表１−３]
この試験の目的は、面積20cm×30cmの黒色板の厚さの違いにより、(1)黒色板の表面温度がどの程度にまで上昇するか(余り上昇しなければ、水の温度上昇が期待できない)。(2)黒色板表面の熱が下面にまで効率良く伝導して、板全体としての温度上昇がどの程度になるか。(3)黒色板の１時間後の放熱(熱容量)がどの程度かを調べてもので、余りに短時間で温度が下がるものは適当ではない。(4)費用対効果から適当な厚さがどの程度かである。
このような観点からすると、黒色多孔樹脂板６の厚さが１５mm〜４５mm範囲で、３０mmの板が、表面温度もある程度上昇(67.2℃)し、下面温度もある程度上昇(54.3℃)し、戸外(23.9℃)に放置した場合の温度低下(35.1℃)も少なく、蓄熱効果及び費用対効果から適当であるので、本実施例の床全面に敷き詰める熱蓄積板としては、厚さ30mmで、面積20cm×30cmの前述した黒色多孔樹脂板を採用した。
【００１７】
本実施例１の太陽熱蓄熱装置１は以上の構成であるが、次に、その蓄熱作用を図４のフローチャート図で説明する。
図５において、ステップＳ１では、ドーム部３の内部に太陽光を二重の透明シート３４及び半透明シート３５を透して内部に取込む。ステップ２で、取り込まれた太陽光は熱となってドーム内部を暖めるが、半透明シート３５及び鏡部(反射板)３６により熱線は反射されて内部に留まり、又、半透明シート３５により遠赤外線の外部への放熱を少なくする。
ある程度、ドーム部３内部の温度が上昇すると、ステップ３に進み、蓄熱貯水槽部４の温水タンク４１から連通管４３を介してポンプ４５を稼働することによって温水を吸い上げ、更に連通管４４から噴霧部３３に供給し、ステップ４で噴霧部３３の噴霧ノズル３３１から水を噴霧状にしてドーム部３内に散布する。
【００１８】
散布されたミストはドーム部３内の暖められている空気によって暖められ、水滴となって底部２に落下するが、ステップＳ５では、やはり暖められた底部２の黒色多孔樹脂板６に接触し透過して更に暖められて下部の水槽２１に落下し、ステップ６で底部水槽２１に集められて、ステップ７で水槽２１の底に設けられた連通管４２を通じて温水タンク４１に貯留させる。
こうして、太陽が昇っていてドーム３が暖められている間は、ステップ７からステップ２に戻り、温水を循環させて更に温水の温度を上昇させる。
温水タンク４１に所定温度になった温水は、ステップ８で必要に応じて暖房用温水、風呂用温水等として供給管４７からバルブ４７１及びポンプを介してそれらの施設に供給する。
【００１９】
ここで、実施例の構成の作用につて実験結果を説明する。
[１．シートによる蓄熱効果]
ドーム部３のシートの構成は、本発明では二重のビニールシートとすることを特徴の一つとするが、先ず、シートの種類はドーム部３の内側のシートを保温性半透明シート(厚さ0.1mmシーアイ化成(株)：ハイホットスカイエイト（商標）)とした理由は、透明シートと半透明シートの集熱効率を比較した次の[表１−１]の実験結果であり、この表から透明シートを100％とした場合に、半透明シートの温度上昇は159％と明らかに保温性については半透明シートの方が有利であったからである。
ただし、本実験では、床面に敷く蓄熱材には黒色多孔樹脂板６ではなく、金属パイプをスノコ状に設けた構造を用いた。なお、立体多面積である金属パイプは、直径20mmのスチールパイプの表面を黒い塗料で塗って、約３０本程度を平行に並べ全体を底部２の外周に合わせて、円状になるように切断し、針金等で適当な間隔に互いを連結したものを使用している。
【００２０】
[表２−１]
【００２１】
次に、半透明シートの１枚(一重）の場合と、本実施例の外側透明シートで内側半透明シートの二重の場合と、更にその内側半透明シートの三重の場合の実験結果を[表２−２]と[表２−３]に示す。[表２−２]は天候が晴れ時々曇り日(４月)であり、[表２−３は天候が曇り時々雨の日(４月)である。以下の実験での対象蓄熱は同じ大きさの器に同じ水量の水を入れて、同じ環境下で測定した。
【００２２】
[表２−２]
【００２３】
[表２−３]
【００２４】
ここで、本実施例の外側透明シートで内側半透明シートとした理由を説明するが、意外であったのは、同じ透明と半透明の二重のシートの場合でも、半透明シートの配置位置によって集熱効果の実験値の[表２−４]に示すように異なることである。すなわち、ドーム部３の内側に熱反射効率のよい透明シートを、外側に半透明シートを配置した場合を100％とした場合に、内側に半透明シートを、外側に透明シートを配置した場合には125％も温度上昇が高くなることが判る。
【００２５】
[表２−４]
【００２６】
上記の実験結果から、晴れであれ、曇りであれ、シートは一重(晴れ：18.0℃→48.0℃)よりも二重(晴れ：18.0℃→49.5℃)にした方が水温上昇は大きいが、三重にすると逆に水温上昇(晴れ：18.0℃→32.0℃)は鈍くなる。これはシートを重ねた方が熱反射や空気層の存在で保温効果が上がるが、あまり重ねると太陽光線の透過率が下がりドーム内の温度が上がらないものと考えられる。したがって、本実施例のように、外周に透明シート３４、内周に半透明シート３５の二重にする構成が最適である。
なお、透明シートのシーアイ化成(株)のスカイエイト(商標)以外にもMKVプラテック株式会社のノービエース(商標)でもよく、また、半透明のシーアイ化成(株)のハイホットスカイエイト(商標)以外にも、MKVプラテック株式会社のダンビーノ(商標)でもよく、それぞれ同等物性のシートであればよい。
【００２７】
[２．鏡部(反射板)の蓄熱効果]
ドーム部３の鏡部(反射板)３６の構成は、ドーム部３の太陽光線が照らさない北側部分(多少の地域差はあるが)の約１４０度(頂部３２)からの角度の範囲には内周面に内部へ反射する鏡部(反射板)３６を張り巡らして、放熱を防ぐとともに、熱線を内部に反射して保温効果を高めている。この実験結果を[表３]に示す。
【００２８】
[表３]
【００２９】
上記の実験結果から、鏡部(反射板)３６を設けたほうが、比率で２０％(100％→120％)も上昇することが判る。
【００３０】
[３．黒色多孔樹脂板とスノコ状黒色パイプとの蓄熱効果]
上述したようにドーム部３内の底部２にスノコ状に設けた立体多面積である表面黒色の金属パイプを設けたところ、この黒色の金属パイプはドーム部３内が噴霧状態であっても、かなりパイプの表面温度が上昇することを知見したので、この温度上昇をも取り込むために、噴霧した水が水滴となって落下する際に、このパイプにも接触させて更に温度上昇するように試みた。比較のため、これら金属板等の蓄熱部材を設けない場合と、平面金属板と、本実施例の表面黒色の金属パイプについて、同じ条件下で実験をした。この実験結果を[表４−１]に示す。
【００３１】
[表４−１]
上記の実験結果から、金属板等の蓄熱部材を設けない場合と比較して、平面金属板をスノコ状に配置した場合は３１％(100％→131％)上昇し、本実施例の立体多面積である表面黒色の金属パイプ２２の場合は、６３％(100％→163％)も上昇したことが判る。
【００３２】
次に、上記の黒色金属パイプに代えて、笹ファイバーを混入した２０cm×３０cm×３cmの黒色多孔樹脂板(熱蓄積板)６を使用した場合の蓄熱効果を調べた。この結果を[表４−２]に示す。
[表４−２]
上記の実験結果から、黒色金属パイプを設けた場合と比較して、黒色多孔樹脂板(熱蓄積板)６を使用した場合は１６％(100％→116.4％)上昇したことが判る。
したがって、実施例１のドーム型の太陽熱蓄熱装置１では、太陽に照らされる南側の面を外側を透明シート、内側を半透明シートの二重構造とし、太陽の光が当たらない北側は断熱シートで内側を反射鏡を貼り、床の前面には黒色多孔樹脂板６の厚さ３ｃｍを敷き詰めた構造が最適である。
【実施例２】
【００３３】
次に、製造が比較的簡単な多角錐型の太陽熱蓄熱装置１の実施例２を、図６、図７について説明する。
実施例１とは、集熱部５(集熱部３)が多角錐型であること以外は同じであるので、集熱部５以外の説明は省略する。
図６に示すように、底部２の上部には五角錐の集熱部５が設けられているが、頂部５２で結合して、その頂部52には噴霧装置33が固定され集熱部５には噴霧ノズル331が設けられ、この噴霧ノズル331は集熱部５に均一に充満するように4個設けてある。五角錐にしたのは南側の３面が太陽に照らされ、北側の２面には日が当たらないからである。
そして、太陽光線が照らされる南側部分の三枚の三角形には外面にガラス板を、内面にビニールシートを張り巡らした。また、集熱部５の太陽光線が照らされない北側部分の二枚の三角形には内周面に内部に熱反射する鏡部(反射板)３６を張り巡らし、外周面に断熱材３８を張り巡らし、五角錐構造を維持するための受けを底部2に設けた。なお、五角錐のつなぎ部分には、直線状枠体５１を設けて粘着力の強いテープで固定した。
集熱部５は、外周面側には透明なガラス５３を張り巡らし、内周面側には黒色半透明シート５４を張り巡らした。
【００３４】
上記のように、外側を透明ガラス５３にして、内側を黒色半透明シート５４にしたのは、次の[表５−１]の実験結果による。
[表５−１]
上記の実験結果から、実施例２のように多角錐型を選定した場合、外側はガラス、内側に黒色半透明ビニールシート素材を使うことにより、集熱力が11.8％(89.2％→100％)高まることが判る。
【００３５】
また、実施例１と同様に、黒色金属パイプに代えて、笹ファイバーを混入した２０cm×３０cm×３cmの黒色多孔樹脂板(熱蓄積板)６を使用した場合の蓄熱効果を調べた。この結果を[表５−２]に示す。
[表５−２]
上記の実験結果から、黒色金属パイプの場合と比較して、黒色多孔樹脂板(熱蓄積板)６を使用した場合は２３％(100％→123.3％)上昇したことが判る。
したがって、実施例２の多角錐型の太陽熱蓄熱装置１では、太陽に照らされる南側の面を外側を透明ガラス、内側を黒色半透明シートの二重構造とし、太陽の光が当たらない北側は断熱シートで内側を反射鏡を貼り、床に黒色多孔樹脂板の厚さ３ｃｍを敷き詰めた構造が最適である
【００３６】
[４．総合蓄熱効果]
以上の各蓄熱効果での最適なものを選択した実施例１と実施例２の太陽熱蓄熱装置１の蓄熱量と戸外の蓄熱量とを比較した実験結果を[表６]に示す。
[表６]は、曇り時々雨での実施例１及び実施例２の太陽熱蓄熱装置１との蓄熱量と外気温度との比較表である。
【００３７】
[表６]
【００３８】
上記の実験結果は、[表６]では、曇り時々雨で外気温度上昇が僅か2.8℃程度であるにも拘わらず、最高温度は高く蓄熱量はおおむね高い蓄熱量となり、実施例２の多角錐型の太陽熱蓄熱装置１では37.2℃と1329％の高比率であり、実施例１のドーム型の太陽熱蓄熱装置１では40.2℃と1436％と高比率で、曇りでも蓄熱効果が高いことが判る。
これらの実験結果から、一般家庭一日のお湯の必要量を500リットルと想定すると直径1．8メートルのドームでまかなうことが出来る。また、ボイラーを付加することにより必要温度のコントロールでドーム面積はより少なく出来る。
【００３９】
以上のように、本実施例によれば、ドーム状又は多角錐の内部に集熱するので、太陽熱が自然環境の変化や気象の変化にあまり影響されず蓄熱でき、さらに、ドーム型や多角錐の構造はすこぶるコストが安く、耐久力があり、維持費も低い。なお、実施例２の多角錐を五角錐としたが、他の四角錐や六角錐の形状でも良いことは勿論である。
また、熱の蓄積媒体もドームや多角錐内に集熱された熱エネルギーをミスト状にして散布した水に蓄熱し、循環して用いることができるので効率よく蓄熱でき、また、二重のシートによりドーム内の太陽熱の放熱を防ぎ、集熱を高めるために反射鏡を設置し、床材としては黒色多孔樹脂板(熱蓄積板)６を敷き詰めたので、高温となった黒色多孔樹脂板６に水滴が接触、或いは透過することにより効率的に熱を伝導でき集熱効果を高めることができる。
なお、本発明の特徴を損なうものでなければ、上記の実施例に限定されるものでないことは勿論である。例えば、実施例１又は２での集熱部の材料としてビニールシートやガラスを用いたが、同等の作用・効果が得られるのであれば、透明或いは半透明のアクリル樹脂でもよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００４０】
１・・ 太陽熱蓄熱装置
２・・底部、２１・・底部水槽、
３・・ドーム部(集熱部)、３１・・円弧状のポール、３２・・頂部、
３３・・噴霧部、３３１・・噴霧ノズル、
３４・・透明(ビニール)シート、３５・・保温性半透明(ビニール)シート、
３６・・鏡部（反射板）、３７・・空気層、３８・・断熱材(ビニールシート)、
４・・蓄熱貯水槽部、４１・・温水タンク、４２,４３,４４・・連通管、
４５・・ポンプ、 ４６・・補給管、４７・・供給管、４６１,４７１・・バルブ
５・・多角錐部(集熱部)、５１・・直線状枠体、５２・・頂部、
５３・・透明ガラス、５４・・黒色半透明シート
６・・黒色多孔樹脂板(熱蓄積板)、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱を効率よく蓄熱する太陽熱蓄熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エネルギーの多くは石油、石炭、そして電力を元にして作られている。そのために高いコストと有害な物質による公害、自然環境破壊、地球温暖化を招いてきた。再生可能エネルギーといわれる自然界の太陽、風力、水力のエネルギーを電力に変換して有効利用が図られて入るが、変換するための施設費、維持費に大きなコストがかかる。
又原子力発電も高いコストと危険性が伴う。
また、太陽光線を利用する太陽電池は開発されているが、太陽電池が高価であるばかりか蓄熱装置としては効率は低く、太陽熱を利用して水を温める温水器は従来より開発されてきたが、北海道などの寒冷地で夏場は利用できるが冬場では高温の水を得ることは困難であった。
【特許文献１】特開２００４−２０５１８３公報
【特許文献２】特開２００２−１３０８４１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、太陽の熱エネルギーを効率よく水に蓄熱することにより、クリーンなエネルギーを安いコストでいつでも誰でもどこでも有効活用することが出来る太陽熱蓄熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、円盤状あるいは多角形の底部２と該底部上にドーム部３あるいは多角錐部５の集熱部とを設けた太陽熱蓄熱装置１であって、前記底部２の床面部には黒色の黒色多孔樹脂板６を敷き詰めるとともに下部は底部水槽２１を設け、前記集熱部の太陽光線に照らされる部分には二重のビニールシート３４,３５又はガラス５３を張り巡らし、前記集熱部の太陽光線に照らされない部分の内周面には反射する鏡部３６を張り巡らすとともに外周面に断熱材３８を張り巡らし、該集熱部をほぼ密封状態にするとともに頂部３２には噴霧部３３を設け、前記水槽２１の底部２と蓄熱貯水槽部４を連結して該蓄熱貯水槽部４に温水を貯留し、その温水を更にポンプ４５によって前記噴霧ノズル３３１に供給し、該噴霧部３３から温水を集熱部内に霧状に噴霧し、霧状から水滴になった水を黒色多孔樹脂板６に接触又は透過させ、底部水槽２１に循環させることを特徴とする太陽熱蓄熱装置である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の太陽熱蓄熱装置において、前記黒色多孔樹脂板６は、黒色染料を含有した水性アクリル樹脂とシリカと笹ファイバーとを混合して硬化させた多孔素材であることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の太陽熱蓄熱装置おいて、前記集熱部の二重のビニールシート３４又はガラス５３は、外周面側においては透明ビニールシート３４又はガラスを設け、内周面側には遠赤外線を抑える半透明のビニールシート３５又はガラスを張り巡らしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の太陽熱蓄熱装置によれば、ビニールシート又はガラスのドームまたは多角錐の集熱部に集熱するので、太陽熱を自然環境の変化や気象の変化にあまり影響されず、さらに、集熱部の構造はすこぶるコストが安く、耐久力があり維持費も低いとうい効果がある。また、熱の蓄積媒体もドーム部内に集熱された熱エネルギーをミスト状にして散布した水に蓄熱し、循環して用いることができるので効率よく蓄熱でき、また、二重のシートにより集熱部内の太陽熱の放熱を防ぎ、集熱を高めるために反射鏡を設置し、熱を吸収蓄積する黒色多孔樹脂板を設置して集熱効果を高めることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の太陽熱蓄熱装置の実施例１の側断面図、
【図２】図１の平面図
【図３】図１の南側の部分拡大断面図、
【図４】図１の北側の部分拡大断面図、
【図５】本発明の蓄熱作用のフローチャートの図、
【図６】本発明の太陽熱蓄熱装置の実施例２の側断面図、
【図７】図６の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明は、ドームあるいは多角錐の集熱部としてビニールシート(フィルム)又はガラス（又はアクリル樹脂）を二重に張り巡らし、太陽光線に照らされない部分の内周面に内部に反射する鏡部を張り、外周面に断熱材を張り、熱を吸収蓄積する黒色多孔樹脂板を床に敷き詰め、さらに、集熱部の温水を噴霧部により循環させて、集熱効果を高めることを実現した。
【実施例１】
【０００８】
本発明の好適な太陽熱蓄熱装置の実施例１を図面に沿って説明する。
図１に示すように、太陽熱蓄熱装置１は円盤状の底部２と半球状のドーム３と蓄熱貯水槽部４とから構成される。
本実施例に用いたドームの規模は、円盤状の底部２の直径Ｌ＝1.2ｍ、ドーム部３の高さＨ＝1.2ｍであり、底部２の下部は水槽２１の深さｈ＝15ｃｍであり、また、蓄熱貯水槽部４は水槽２１の容積の約1.5〜3倍である。
底部２の水槽２１の上の全面には黒色多孔樹脂板６を敷き詰めてあり、底部２の底には蓄熱貯水槽部４の温水タンク４１に通じる連通管４２が設けられている。
【０００９】
[ドーム状の集熱部]
実施例１のドーム状の集熱部としては、底部２の上部にドーム部３が設けられるが、ドーム部３は６本(数本)の円弧状のポール３１よりなる枠体部が底部２の外周に亘って等間隔に立てられ、頂部３２で結合して、その頂部３２には噴霧装置３３が固定され噴霧装置３３のドーム部３の内周側には噴霧ノズル３３１が設けられ、この噴霧ノズル３３１はドーム部３内に均一に充満するように４個設けてある。６本(数本)の円弧状のポール３１の太陽光線が照らされる南側部分には外周面に透明のシート３４と内周面に保温性半透明のシート３５を張り巡らし、ドーム部３の太陽光線が照らさない北側部分には内周面に内部へ熱反射する鏡部(反射板)３６を張り巡らして、必要に応じて外周にはシート押さえポール３８(図３)を設けてもよく、底部２には内周に沿ってシートを内側から支える円形ポール２３(図２)を設け、ほぼドーム内を密封状態にしている。
【００１０】
[集熱部のビニールシート]
このシートの部分は、図３に示すように、二重のビニールシートうち、外周面側には透明シート３４を張り巡らすが、この透明シートとしては厚さ0.075mm(シーアイ化成(株)：スカイエイト．透明率95％(当初)(3年使用後70％)を使用した。透明シートは太陽光線を取り込む性能が高いものが良く、透明、或いは、ほぼ透明(透明率90％以上）に近いのものがよい。また、内周面側には遠赤外線を抑える半透明シート３５を張り巡らすが、この半透明としては0.1mm(シーアイ化成(株)：ハイホットスカイエイト（商標）)を使用した。この半透明シートの透明性は直進光線(550mm)透過率75%で全光線(550mm)透過率90%程度であるが、保温性に関する遠赤外線(5〜25μ)透過率は15％(一般農度25％)であり保温性を有するものである。そして、この二重のシートの間には、間隔0〜3cm(平均1cm)程度の空気層３７が存在する。
また、図４に示すように、ドーム部３の太陽光線が照らさない部分の外側には断熱効果のあるビニールシート３８を張り巡らし、その内周面に設ける熱反射の鏡部(反射板)３６はビニールシートにアルミ箔を貼り付けたミラーである。
【００１１】
[噴霧装置]
図１に示すように、噴霧装置３３には、蓄熱貯水槽部４の温水タンク４１に通じる連通管４３、ポンプ４５、連通管４４を介して接続され、噴霧装置３３の噴霧ノズル３３１のミスト散布水量は120リットル／毎時である。また、温水タンク４１で温水はさらに何度か循環され、更に温度を上昇させて蓄熱貯水槽部４の温水タンク４１に温水として貯水され、必要に応じて、暖房用温水、風呂用温水等として供給管４７からバルブ４７１(及び図示はしないポンプ)を介して 所定の装置に供給させる。空になった温水タンク４１(例えば朝等)には、新たな水道水が補給管４６及びバルブ４６１を介して満たされる。
【００１２】
[黒色多孔樹脂板(熱蓄積板)]
熱を吸収し蓄積する機能を有する前記黒色多孔樹脂板(熱蓄積板)６は、黒色染料を含有した水性アクリル樹脂とシリカと笹ファイバーとを混合して硬化させた多孔素材であり、水が透過する多孔質の素材であるが、この製法を更に詳しく説明する。
原材料内容、
(１)笹ファイバー：
一般栄養成分(エキス)を抽出した後の乾燥笹であり、腐敗や劣化のしなくなった植物繊維を主成分とするものを用いる。従来は廃棄しているものであり、これを理由することで、環境負荷を軽減する。
(２)シリカゲル：
砂上粒子で神天石（黒色天然鉱物）と呼ばれている(製造元:上の国町観光振興公社）
(３)合成樹脂塗料(水性黒色アクリル樹脂(製造元：大日本塗料（株）)
【００１３】
上記の原料を２０cm×３０cm×(２〜６cm:高さ)の枠に、重量比笹ファイバー２８％、シリカ２２％、水性アクリル１５％、水３５％を混合して流し込み乾燥させて笹ファイバー黒色板を製造する。なお、笹ファイバー及びシリカと水性アクリル１の間に隙間が生じ、多孔質に水透過性の板となることが推測されるが、この水透過性は笹ファイバーの長さに強く関係し、また、板を薄くすると熱蓄積量(水に対する熱蓄積量と熱付与機能が水パイプよりも後述するデータでは大きい。)が少なく強度も小さいが、あまり厚くしすぎると透過性が消失するので、出来上がった黒色多孔樹脂板透過性は笹ファイバーの長さと板の厚さが集熱量や透水性に大きく影響し、本実施例１の熱蓄積板としての適正範囲が存在する。
【００１４】
笹ファイバーの長さによる水透過性の実験
黒色多孔樹脂板６の厚さを３cmとして、笹ファイバーの長さを(A)２〜３mm,(B)5〜７mm,(C)10〜12mmでの水透過性を調べた結果を[表１−１]に示す。
[表１−１]
以上の結果から、 笹ファイバーの長さは、５mm〜１２mmであれば、水の通過水量も十分に確保できることが判る。実施例１では、６mmの長さの 笹ファイバーの長さのものを使用した。
【００１５】
次に、６mm長の笹ファイバーを使用した場合、黒色多孔樹脂板６の厚さによる水通過率を調べた結果を[表１−２]に示す。なお、この実験での通水水量は3000ｇで、毎分560gを５分間を４個のノズル(孔径0.6mm)から噴霧した。
[表１−２]
以上の結果から、黒色多孔樹脂板６の厚さは、１５mm〜４５mmであれば、水通過比率も高いことが判る。
【００１６】
以上の結果、笹ファイバーの長さを５mm〜１２mmの内６mmとし、板の厚さ１５mm〜４５mmの範囲で、実施例１のドーム部３に使用した集熱部での蓄熱効果を調べたのが、[表１−３]である。
[表１−３]
この試験の目的は、面積20cm×30cmの黒色板の厚さの違いにより、(1)黒色板の表面温度がどの程度にまで上昇するか(余り上昇しなければ、水の温度上昇が期待できない)。(2)黒色板表面の熱が下面にまで効率良く伝導して、板全体としての温度上昇がどの程度になるか。(3)黒色板の１時間後の放熱(熱容量)がどの程度かを調べてもので、余りに短時間で温度が下がるものは適当ではない。(4)費用対効果から適当な厚さがどの程度かである。
このような観点からすると、黒色多孔樹脂板６の厚さが１５mm〜４５mm範囲で、３０mmの板が、表面温度もある程度上昇(67.2℃)し、下面温度もある程度上昇(54.3℃)し、戸外(23.9℃)に放置した場合の温度低下(35.1℃)も少なく、蓄熱効果及び費用対効果から適当であるので、本実施例の床全面に敷き詰める熱蓄積板としては、厚さ30mmで、面積20cm×30cmの前述した黒色多孔樹脂板を採用した。
【００１７】
本実施例１の太陽熱蓄熱装置１は以上の構成であるが、次に、その蓄熱作用を図４のフローチャート図で説明する。
図５において、ステップＳ１では、ドーム部３の内部に太陽光を二重の透明シート３４及び半透明シート３５を透して内部に取込む。ステップ２で、取り込まれた太陽光は熱となってドーム内部を暖めるが、半透明シート３５及び鏡部(反射板)３６により熱線は反射されて内部に留まり、又、半透明シート３５により遠赤外線の外部への放熱を少なくする。
ある程度、ドーム部３内部の温度が上昇すると、ステップ３に進み、蓄熱貯水槽部４の温水タンク４１から連通管４３を介してポンプ４５を稼働することによって温水を吸い上げ、更に連通管４４から噴霧部３３に供給し、ステップ４で噴霧部３３の噴霧ノズル３３１から水を噴霧状にしてドーム部３内に散布する。
【００１８】
散布されたミストはドーム部３内の暖められている空気によって暖められ、水滴となって底部２に落下するが、ステップＳ５では、やはり暖められた底部２の黒色多孔樹脂板６に接触し透過して更に暖められて下部の水槽２１に落下し、ステップ６で底部水槽２１に集められて、ステップ７で水槽２１の底に設けられた連通管４２を通じて温水タンク４１に貯留させる。
こうして、太陽が昇っていてドーム３が暖められている間は、ステップ７からステップ２に戻り、温水を循環させて更に温水の温度を上昇させる。
温水タンク４１に所定温度になった温水は、ステップ８で必要に応じて暖房用温水、風呂用温水等として供給管４７からバルブ４７１及びポンプを介してそれらの施設に供給する。
【００１９】
ここで、実施例の構成の作用につて実験結果を説明する。
[１．シートによる蓄熱効果]
ドーム部３のシートの構成は、本発明では二重のビニールシートとすることを特徴の一つとするが、先ず、シートの種類はドーム部３の内側のシートを保温性半透明シート(厚さ0.1mmシーアイ化成(株)：ハイホットスカイエイト（商標）)とした理由は、透明シートと半透明シートの集熱効率を比較した次の[表１−１]の実験結果であり、この表から透明シートを100％とした場合に、半透明シートの温度上昇は159％と明らかに保温性については半透明シートの方が有利であったからである。
ただし、本実験では、床面に敷く蓄熱材には黒色多孔樹脂板６ではなく、金属パイプをスノコ状に設けた構造を用いた。なお、立体多面積である金属パイプは、直径20mmのスチールパイプの表面を黒い塗料で塗って、約３０本程度を平行に並べ全体を底部２の外周に合わせて、円状になるように切断し、針金等で適当な間隔に互いを連結したものを使用している。
【００２０】
[表２−１]
【００２１】
次に、半透明シートの１枚(一重）の場合と、本実施例の外側透明シートで内側半透明シートの二重の場合と、更にその内側半透明シートの三重の場合の実験結果を[表２−２]と[表２−３]に示す。[表２−２]は天候が晴れ時々曇り日(４月)であり、[表２−３は天候が曇り時々雨の日(４月)である。以下の実験での対象蓄熱は同じ大きさの器に同じ水量の水を入れて、同じ環境下で測定した。
【００２２】
[表２−２]
【００２３】
[表２−３]
【００２４】
ここで、本実施例の外側透明シートで内側半透明シートとした理由を説明するが、意外であったのは、同じ透明と半透明の二重のシートの場合でも、半透明シートの配置位置によって集熱効果の実験値の[表２−４]に示すように異なることである。すなわち、ドーム部３の内側に熱反射効率のよい透明シートを、外側に半透明シートを配置した場合を100％とした場合に、内側に半透明シートを、外側に透明シートを配置した場合には125％も温度上昇が高くなることが判る。
【００２５】
[表２−４]
【００２６】
上記の実験結果から、晴れであれ、曇りであれ、シートは一重(晴れ：18.0℃→48.0℃)よりも二重(晴れ：18.0℃→49.5℃)にした方が水温上昇は大きいが、三重にすると逆に水温上昇(晴れ：18.0℃→32.0℃)は鈍くなる。これはシートを重ねた方が熱反射や空気層の存在で保温効果が上がるが、あまり重ねると太陽光線の透過率が下がりドーム内の温度が上がらないものと考えられる。したがって、本実施例のように、外周に透明シート３４、内周に半透明シート３５の二重にする構成が最適である。
なお、透明シートのシーアイ化成(株)のスカイエイト(商標)以外にもMKVプラテック株式会社のノービエース(商標)でもよく、また、半透明のシーアイ化成(株)のハイホットスカイエイト(商標)以外にも、MKVプラテック株式会社のダンビーノ(商標)でもよく、それぞれ同等物性のシートであればよい。
【００２７】
[２．鏡部(反射板)の蓄熱効果]
ドーム部３の鏡部(反射板)３６の構成は、ドーム部３の太陽光線が照らさない北側部分(多少の地域差はあるが)の約１４０度(頂部３２)からの角度の範囲には内周面に内部へ反射する鏡部(反射板)３６を張り巡らして、放熱を防ぐとともに、熱線を内部に反射して保温効果を高めている。この実験結果を[表３]に示す。
【００２８】
[表３]
【００２９】
上記の実験結果から、鏡部(反射板)３６を設けたほうが、比率で２０％(100％→120％)も上昇することが判る。
【００３０】
[３．黒色多孔樹脂板とスノコ状黒色パイプとの蓄熱効果]
上述したようにドーム部３内の底部２にスノコ状に設けた立体多面積である表面黒色の金属パイプを設けたところ、この黒色の金属パイプはドーム部３内が噴霧状態であっても、かなりパイプの表面温度が上昇することを知見したので、この温度上昇をも取り込むために、噴霧した水が水滴となって落下する際に、このパイプにも接触させて更に温度上昇するように試みた。比較のため、これら金属板等の蓄熱部材を設けない場合と、平面金属板と、本実施例の表面黒色の金属パイプについて、同じ条件下で実験をした。この実験結果を[表４−１]に示す。
【００３１】
[表４−１]
上記の実験結果から、金属板等の蓄熱部材を設けない場合と比較して、平面金属板をスノコ状に配置した場合は３１％(100％→131％)上昇し、本実施例の立体多面積である表面黒色の金属パイプ２２の場合は、６３％(100％→163％)も上昇したことが判る。
【００３２】
次に、上記の黒色金属パイプに代えて、笹ファイバーを混入した２０cm×３０cm×３cmの黒色多孔樹脂板(熱蓄積板)６を使用した場合の蓄熱効果を調べた。この結果を[表４−２]に示す。
[表４−２]
上記の実験結果から、黒色金属パイプを設けた場合と比較して、黒色多孔樹脂板(熱蓄積板)６を使用した場合は１６％(100％→116.4％)上昇したことが判る。
したがって、実施例１のドーム型の太陽熱蓄熱装置１では、太陽に照らされる南側の面を外側を透明シート、内側を半透明シートの二重構造とし、太陽の光が当たらない北側は断熱シートで内側を反射鏡を貼り、床の前面には黒色多孔樹脂板６の厚さ３ｃｍを敷き詰めた構造が最適である。
【実施例２】
【００３３】
次に、製造が比較的簡単な多角錐型の太陽熱蓄熱装置１の実施例２を、図６、図７について説明する。
実施例１とは、集熱部５(集熱部３)が多角錐型であること以外は同じであるので、集熱部５以外の説明は省略する。
図６に示すように、底部２の上部には五角錐の集熱部５が設けられているが、頂部５２で結合して、その頂部52には噴霧装置33が固定され集熱部５には噴霧ノズル331が設けられ、この噴霧ノズル331は集熱部５に均一に充満するように4個設けてある。五角錐にしたのは南側の３面が太陽に照らされ、北側の２面には日が当たらないからである。
そして、太陽光線が照らされる南側部分の三枚の三角形には外面にガラス板を、内面にビニールシートを張り巡らした。また、集熱部５の太陽光線が照らされない北側部分の二枚の三角形には内周面に内部に熱反射する鏡部(反射板)３６を張り巡らし、外周面に断熱材３８を張り巡らし、五角錐構造を維持するための受けを底部2に設けた。なお、五角錐のつなぎ部分には、直線状枠体５１を設けて粘着力の強いテープで固定した。
集熱部５は、外周面側には透明なガラス５３を張り巡らし、内周面側には黒色半透明シート５４を張り巡らした。
【００３４】
上記のように、外側を透明ガラス５３にして、内側を黒色半透明シート５４にしたのは、次の[表５−１]の実験結果による。
[表５−１]
上記の実験結果から、実施例２のように多角錐型を選定した場合、外側はガラス、内側に黒色半透明ビニールシート素材を使うことにより、集熱力が11.8％(89.2％→100％)高まることが判る。
【００３５】
また、実施例１と同様に、黒色金属パイプに代えて、笹ファイバーを混入した２０cm×３０cm×３cmの黒色多孔樹脂板(熱蓄積板)６を使用した場合の蓄熱効果を調べた。この結果を[表５−２]に示す。
[表５−２]
上記の実験結果から、黒色金属パイプの場合と比較して、黒色多孔樹脂板(熱蓄積板)６を使用した場合は２３％(100％→123.3％)上昇したことが判る。
したがって、実施例２の多角錐型の太陽熱蓄熱装置１では、太陽に照らされる南側の面を外側を透明ガラス、内側を黒色半透明シートの二重構造とし、太陽の光が当たらない北側は断熱シートで内側を反射鏡を貼り、床に黒色多孔樹脂板の厚さ３ｃｍを敷き詰めた構造が最適である
【００３６】
[４．総合蓄熱効果]
以上の各蓄熱効果での最適なものを選択した実施例１と実施例２の太陽熱蓄熱装置１の蓄熱量と戸外の蓄熱量とを比較した実験結果を[表６]に示す。
[表６]は、曇り時々雨での実施例１及び実施例２の太陽熱蓄熱装置１との蓄熱量と外気温度との比較表である。
【００３７】
[表６]
【００３８】
上記の実験結果は、[表６]では、曇り時々雨で外気温度上昇が僅か2.8℃程度であるにも拘わらず、最高温度は高く蓄熱量はおおむね高い蓄熱量となり、実施例２の多角錐型の太陽熱蓄熱装置１では37.2℃と1329％の高比率であり、実施例１のドーム型の太陽熱蓄熱装置１では40.2℃と1436％と高比率で、曇りでも蓄熱効果が高いことが判る。
これらの実験結果から、一般家庭一日のお湯の必要量を500リットルと想定すると直径1．8メートルのドームでまかなうことが出来る。また、ボイラーを付加することにより必要温度のコントロールでドーム面積はより少なく出来る。
【００３９】
以上のように、本実施例によれば、ドーム状又は多角錐の内部に集熱するので、太陽熱が自然環境の変化や気象の変化にあまり影響されず蓄熱でき、さらに、ドーム型や多角錐の構造はすこぶるコストが安く、耐久力があり、維持費も低い。なお、実施例２の多角錐を五角錐としたが、他の四角錐や六角錐の形状でも良いことは勿論である。
また、熱の蓄積媒体もドームや多角錐内に集熱された熱エネルギーをミスト状にして散布した水に蓄熱し、循環して用いることができるので効率よく蓄熱でき、また、二重のシートによりドーム内の太陽熱の放熱を防ぎ、集熱を高めるために反射鏡を設置し、床材としては黒色多孔樹脂板(熱蓄積板)６を敷き詰めたので、高温となった黒色多孔樹脂板６に水滴が接触、或いは透過することにより効率的に熱を伝導でき集熱効果を高めることができる。
なお、本発明の特徴を損なうものでなければ、上記の実施例に限定されるものでないことは勿論である。例えば、実施例１又は２での集熱部の材料としてビニールシートやガラスを用いたが、同等の作用・効果が得られるのであれば、透明或いは半透明のアクリル樹脂でもよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００４０】
１・・ 太陽熱蓄熱装置
２・・底部、２１・・底部水槽、
３・・ドーム部(集熱部)、３１・・円弧状のポール、３２・・頂部、
３３・・噴霧部、３３１・・噴霧ノズル、
３４・・透明(ビニール)シート、３５・・保温性半透明(ビニール)シート、
３６・・鏡部（反射板）、３７・・空気層、３８・・断熱材(ビニールシート)、
４・・蓄熱貯水槽部、４１・・温水タンク、４２,４３,４４・・連通管、
４５・・ポンプ、 ４６・・補給管、４７・・供給管、４６１,４７１・・バルブ
５・・多角錐部(集熱部)、５１・・直線状枠体、５２・・頂部、
５３・・透明ガラス、５４・・黒色半透明シート
６・・黒色多孔樹脂板(熱蓄積板)、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状あるいは多角形の底部と該底部上にドームあるいは多角錐の集熱部とを設けた太陽熱蓄熱装置であって、
前記底部の床面部には黒色の黒色多孔樹脂板を敷き詰めるとともに、その下部は底部水槽を設け、前記集熱部の太陽光線に照らされる部分には二重のビニールシート又はガラスを張り巡らし、
該集熱部の太陽光線に照らされない部分の内周面には反射する鏡部を張り巡らすとともに外周面に断熱材を張り巡らし、
該集熱部をほぼ密封状態にするとともに頂部には噴霧部を設け、
前記水槽の底部と蓄熱貯水槽部を連結して該蓄熱貯水槽部に温水を貯留し、その温水を更にポンプによって前記噴霧部に供給し、該噴霧部から温水を集熱部内に霧状に噴霧し、霧状から水滴になった水を黒色多孔樹脂板に接触又は透過させ、底部水槽に循環させることを特徴とする太陽熱蓄熱装置。
【請求項２】
前記黒色多孔樹脂板は、黒色染料を含有した水性アクリル樹脂とシリカと笹ファイバーとを混合して硬化させた多孔素材であることを特徴とする請求項１に記載の太陽熱蓄熱装置。
【請求項３】
前記二重のビニールシート又はガラスは、外周面側においては透明のビニールシート、又はガラスを設け、内周面側には遠赤外線を抑える半透明のビニールシート、又はガラスを張り巡らしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽熱蓄熱装置。
【請求項１】
円盤状あるいは多角形の底部と該底部上にドームあるいは多角錐の集熱部とを設けた太陽熱蓄熱装置であって、
前記底部の床面部には黒色の黒色多孔樹脂板を敷き詰めるとともに、その下部は底部水槽を設け、前記集熱部の太陽光線に照らされる部分には二重のビニールシート又はガラスを張り巡らし、
該集熱部の太陽光線に照らされない部分の内周面には反射する鏡部を張り巡らすとともに外周面に断熱材を張り巡らし、
該集熱部をほぼ密封状態にするとともに頂部には噴霧部を設け、
前記水槽の底部と蓄熱貯水槽部を連結して該蓄熱貯水槽部に温水を貯留し、その温水を更にポンプによって前記噴霧部に供給し、該噴霧部から温水を集熱部内に霧状に噴霧し、霧状から水滴になった水を黒色多孔樹脂板に接触又は透過させ、底部水槽に循環させることを特徴とする太陽熱蓄熱装置。
【請求項２】
前記黒色多孔樹脂板は、黒色染料を含有した水性アクリル樹脂とシリカと笹ファイバーとを混合して硬化させた多孔素材であることを特徴とする請求項１に記載の太陽熱蓄熱装置。
【請求項３】
前記二重のビニールシート又はガラスは、外周面側においては透明のビニールシート、又はガラスを設け、内周面側には遠赤外線を抑える半透明のビニールシート、又はガラスを張り巡らしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽熱蓄熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−４３２８５（Ｐ２０１１−４３２８５Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９１４９５（Ｐ２００９−１９１４９５）
【出願日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【出願人】（５０００９７６９２）株式会社コスモバイオス (7)
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【出願人】（５０００９７６９２）株式会社コスモバイオス (7)
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