JPS6359057B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ソーラポンドの建設方法に関するも
のである。

ソーラポンドとは、機械装置を用いずに大規模
に太陽エネルギーを熱の形で吸収、貯蔵する能力
を持つ池のことである。

ソーラポンドは、直達と散乱を含めた全天日射
を利用でき、集熱と蓄熱が同時に行える特徴があ
り、最高温度が90℃を超える蓄熱部の温度は、天
候や時間による日射の影響をほとんど受けること
なく季節に伴つてゆつくりと変化するので、現
在、国内及国外でソーラポンドを使用して、大量
の熱の定常的供給が要求される農業用加温、乾
燥、建物の冷暖房のほか、低緯度地帯では発電や
淡水化の、積雪地帯では融雪等の用途開発が進め
られている。

そして、従来太陽熱の集熱温度を高く保つため
に、例えば塩類溶液の濃度（密度）を利用して放
熱を少なくする方法が採用され、第１図はこの方
法により建設されたソーラポンドを示すものであ
る。

これに基いてソーラポンドを説明すると、ソー
ラポンドは一般に上部の非対流層１と下部の対流
層２とからなり、太陽光は上の非対流層を透過し
て下の対流層２へ蓄熱され、低温水５はこの対流
層２で蓄熱されて高温水６となつて出て行き、熱
交換器３を介して利用系４に供するものである。

非対流層１では、その下部すなわち対流層２の
少し上から塩類の濃厚溶液７を流入し、上部から
は真水８を流入して、これらが混り合つて濃度の
低下した溶液（希釈溶液）９はその非対流層１の
略中間部から排出させている。

このように強制的に流通することによつて、第
２図の濃度、密度、温度と深さの関係に示すよう
に、対流層２では濃度、密度、温度共に一定し、
非対流層１では緩やかな勾配線が形成される。

したがつて、この非対流層１の塩の種類や供給
する濃塩溶液７の濃度を適当に選択することによ
つて、濃度勾配に応じて密度勾配が形成される。
そして、これにより温度差による密度差が生じな
くなり、延ては浮力による対流の発生が防止さ
れ、非対流層１が形成され、この非対流層１では
水槽の下部の温度が上昇しても密度勾配による対
流が防止されるので、放熱が抑制され、長期間の
蓄熱が可能となる。

しかしながら、このようなソーラポンドの構成
方法では、濃度勾配を強制的に形成するため、多
くの濃塩溶液７と真水８を流す必要があり、この
費用がかなり必要となり、保守管理にも手間が
かゝる。また、この方法では、塩水勾配の形成を
行つて蓄熱を開始するまでに数カ月の時間がかゝ
り、しかも、漏水による塩害の危険があるので魚
の孵化や養殖、栽培農業など、塩害が致命的なも
のとなるような用途には使用できず、更に池の深
さが浅い場合には、塩水の濃度勾配が不充分にな
るので、対流を抑制しにくいなどの欠点を有して
いた。

本発明は上記実情に鑑み、従来のソーラポンド
建設の欠点を補い、有効で経済的なソーラポンド
建設法を提案するものであり、その要旨とすると
ころは水槽にゲル化剤のシートで封入した水封入
体を複数個投入してソーラポンドを建設するもの
である。

即ち、この発明のように水槽にゲル化剤のシー
トで封入した水封入体を投入すると、ゲル化剤で
形成されたシートが内外部の水で粘稠になり、封
入体同志が互いに接着して対流が起らなくなり、
更に時間が経過すると、外部のシートは溶解乃至
破れ、水相はゲル化剤により均一なゲルとなり、
同様に対流が抑制され、放熱が抑えられる。

こゝで、外部のシートをゲル化剤に替えてビニ
ール袋などを使用した場合には、対流が起つてし
まい、ポンドからの熱の逃げが大きい。

また、ゲル化剤を直接、水に加える方法ではゲ
ル化剤が固まりとなつて、なかなか溶けて分散し
ないため、長時間、撹拌したり、ゲル化剤を少量
ずつ熱湯に与かしてポンドに入れたりしなければ
ならず、多大のエネルギーと時間が必要であり、
ソーラポンドの建設に莫大な費用がかゝつてしま
う。しかも、ソーラポンドの規模が大きくなると
それが等比級数的に増加する。

しかし、本発明方法に従うと、ゲル化剤の袋に
水を注入して袋を閉じ、池に投入するだけで良
く、非常に簡便である。ポンドが大きい場合には
細長い袋を使えば良く、ポンドが大きくなるほ
ど、本発明は威力を発揮し、大規模なソーラポン
ドの構成方法としても最適である。

本発明において用いられるゲル化剤とは、水に
加えることによつて水の粘度を増加させ、対流を
起こしにくゝしてソーラポンドからの放熱を抑え
るものであり、このようなものとしては、例えば
ポリアクリル酸及びその塩、ポリアクリルアミ
ド、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコ
ールや、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロ
キシエチルセルロース、メチルセルロース等のセ
ルロース系水溶性樹脂、アミロース等の多糖類誘
導体、ポリメタクリル酸ヒドロキシエチル、ポリ
ビニルピロリドンなどを挙げることができる。

以上のようなゲル化剤からなるシート１０は、
例えば袋状にして内部に水１１を封入して水封入
体１２を形成する（第３図）。なお、シート１０
は袋状にする外、本発明の目的とする効果を損わ
ない範囲内で、管状、その他の形状としてその内
部に水を封入することができる。

以上のように形成された水封入体１２は、第４
図に示すように水槽に、複数個投入してソーラポ
ンドを形成する。集熱部１３は、この実施例では
水槽の底面に太陽光を吸収し易い黒色塗料を施し
た部材または黒色シートを設けることにより構成
し、その上方には熱交換器又はヒートパイプ等の
熱交換器１４を設け、蓄熱された熱を外部に取出
すようにしてある。

以上のようにして投入された水封入体１２…は
内外部の水により表面のゲル化剤からなるシート
１０が粘稠により、互いに接着し合う（第４図）。

このような状態においては、集熱部１３上方の
水相は対流を起さず、放熱は抑制される。そし
て、時間が経つと、シート１０を構成するゲル化
剤は水相中に溶け出し、均一な水相が形成される
が、このなかにはゲル化剤が含まれているので、
均一なゲルとなり、同様に対流が抑制され、放熱
が抑えられる。

以上述べたように、本発明のソーラポンドによ
れば、ゲル化剤でできた袋に水を封入して池に入
れるだけで良いので、ゲル化剤を直接、水に加え
る場合のようにゲル化剤が固まりにならないよう
に撹拌したり、熱湯に溶かす必要がなく、ソーラ
ポンド建設の工期が短くて済む。

また、従来のソーラポンドのように濃塩溶液及
び真水を送り込み、希釈溶液を排出するための装
置を設けて強制的に濃度勾配をつくり、非対流層
を形成する必要がなくなり、従つてそれに要する
維持費用も節減できるほか、塩害の心配がないた
め、魚の孵化や養殖、栽培農業など幅広い用途に
使用できる。

なお、本発明では水槽が浅い場合もソーラポン
ドを建設することができるが、この実用的な効果
は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の塩を用いたソーラポンドの構造
を示す縦断面図、第２図は第１図のソーラポンド
における濃度、密度、温度と深さの関係を表わす
図、第３図は本発明に使用する水封入体の一例を
示す断面図、第４図は本発明で建設されたソーラ
ポンドの一例であつて、水封入体が互いに接着し
合つた状態を示す縦断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水槽にゲル化剤のシートにより封入した水封
   入体を複数個投入することを特徴とするソーラポ
   ンドの建設方法。