2011年08月01日
究極の太陽熱温水器の原理
・テラチラシ裏なんだけれど、やっと長年妄想していた究極の太陽熱温水器の基本原理を思いついた。太陽熱温水器の弱点はいくつかあるのだけれど、自作系の問題は次の2点。
まず貯水タンクの保温性がない。熱交換機とタンクが同じものなので、温度を上げたければ面積を増やしたいし、維持したければ面積を小さくしたいという矛盾がある。タンク一式を保温する方法もあるけれど、集熱面の断熱は難しいし、かなり手間だ。自作でポンプを使った熱交換方式を作る人はいないし、対流型は恐らく保温性能は劣る(まあ、せいぜい数時間40度を保てればいいんだけど)。
もう一つの問題はコスト。ペットボトルとか塩ビとか一見すると安そうだけれど、実はかなり手間だったり高かったり耐久性が無かったりする。やはりタンクと集熱器が一緒というのがネックだった訳だ。
あと、派生するリスクとして、容量が増やせず、傾斜を正しくするのが難しく、水を入れる量の調整に慣れが必要というのがある。それらを総合すると、やっぱり循環式となるのだが、不凍液にしろ何にしろ循環するには動力も必要だしコストも掛かる。という事で行き詰まっていたのだが、ひらめいた。例のアレをあーして使えば、なんと熱ダイオードとして使えるじゃないか。しかも、この方式だと上の問題はすべて解決する。
問題としては、集熱装置をどうするかという事で、自作派では銅板をそのまんま集熱装置として使っている人も居たので可能っちゃ可能だろうが、よく考えてみれば屋根には熱伝導率が良くて熱をモロに受ける物が使われているんだから、それから取ればいいだけの話。
素材は銅パイプ、冷媒、封入装置、貯水タンク、断熱材、吸水管とドレン(私は共用でいいと思う)、足場など。銅パイプはエアコンの配管が良いのではないかと思う。熱運搬能力はアレを使うと銅の100倍とか言う話だし、冷媒の量とか増やせばある程度増やせると言う。最大の問題はやっぱり接触伝導をどうするかだろう。CPUなどはシリコングリスを使う訳だが、屋外で使う訳にはいかないし、妥当な案としてはパイプを若干つぶして這わしたら、金属のテープで貼り付けてテープそのものからも熱を取り込むとかが考えつく。ただ、鉄の熱伝導率は高いような低いようななので、パイプの配置間隔も問題になるだろう。ただ、楽観的な見方としては、この装置の集熱能力はかなり高いはずなので、無理に最適化しないでも実用的なレベルでの運用なんか簡単なんじゃないかと思う。
・貧乏自慢にもう一つ。ダイソーの100円蛍光灯ボールはなかなか明るいが、管がまっすぐなので光が横に広がってしまう。で、笠を作ってみた。以前から笠はアルミの高反射の物が欲しかったので、ダイソーのアルミレンジマットを買ってきて、ボールで挟んでプレス造形、はみ出した部分をカット。紐を付けてぶら下げてみたら、手元の明るさはほぼ2倍になった。スポット的というかコントラストが高い系なので、12Wそこそこのボールでももはや下手な蛍光灯より明るく感じる。見た目があんまり良くないのがネックか。
・久々に猫を床で猫回ししてやったら、ものすごい不思議な格好で逃げてった。猫も目を回すんだねぇ。四つ足でカニ歩きしつつ、妙にビクビクバランスを崩しつつ(笑)。
・あと、畑で使える温熱機(こっちは温水に限らない)も構想中。一応時計型ストーブがあるのだけれど、最近雨が多くて薪が乾いてなかったり着火剤になる紙がしけていたりする事が多い。逆に太陽熱は有り余るほどある。子供の頃の夏休みの学習で一度作った事があるのだが、あの時はあり合わせの研究でゆで卵も出来なかった記憶がある。確か発砲スチロールの中を黒くぬってラップで表面をカバーしただけの構造だったはず。
今思うと、黒は正しいと思うがスチロールだとそこで熱に上手く変換されなかったのではないかと思う。熱伝導率が低いし、比熱も小さい。内部は金属板にして鏡で光りを集めるようにして、色は黒にすれば良さそうだし、調理器への伝熱を考えたら側面ミラーで底が黒というのが良さそう。そうすると金属板の温度はかなり上がるだろうから、ある程度の厚みが必要かも知れない。この手の物はソーラーオーブンと呼ばれるらしい。
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2011/08/01 21:48:59
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