JPH0145545B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0145545B2 JPH0145545B2 JP56058250A JP5825081A JPH0145545B2 JP H0145545 B2 JPH0145545 B2 JP H0145545B2 JP 56058250 A JP56058250 A JP 56058250A JP 5825081 A JP5825081 A JP 5825081A JP H0145545 B2 JPH0145545 B2 JP H0145545B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- vacuum
- type solar
- tube type
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
- F24S10/40—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors
- F24S10/45—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors the enclosure being cylindrical
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、真空断熱層を備えた、いわゆる真空
管式太陽熱集熱器に関するもので、その目的とす
るところは、長期にわたつて安定し、かつ集熱特
性のすぐれた真空管式太陽熱集熱器を提供するこ
とにある。
管式太陽熱集熱器に関するもので、その目的とす
るところは、長期にわたつて安定し、かつ集熱特
性のすぐれた真空管式太陽熱集熱器を提供するこ
とにある。
太陽エネルギーは、地球上に薬1KW／m2ｈの
エネルギー強度で無尽蔵にふりそそがれていると
いえる。この太陽エネルギーを効率よく、熱エネ
ルギーとして収集する太陽熱集熱器が注目される
ようになつた。太陽熱集熱器は平板式、真空管式
および集光式に大別される。現在のところ、平板
式太陽熱集熱器は、製作が容易であり、かつ比較
的安価という特徴があり広く実用化されている。
エネルギー強度で無尽蔵にふりそそがれていると
いえる。この太陽エネルギーを効率よく、熱エネ
ルギーとして収集する太陽熱集熱器が注目される
ようになつた。太陽熱集熱器は平板式、真空管式
および集光式に大別される。現在のところ、平板
式太陽熱集熱器は、製作が容易であり、かつ比較
的安価という特徴があり広く実用化されている。
また、真空管式太陽熱集熱器と集光式太陽熱集
熱器は、高温での集熱特性が特によいという利点
があり、なかでも、真空管式太陽熱集熱器は、真
空による断熱が効果的であるため、最近国内でも
注目されるようになつた。すなわち、真空管式太
陽熱集熱器においては、集熱特性を低下させる熱
損失として、空気の対流にもとづく熱損失が零に
近くなるので、大幅な特性向上が期待できる。
熱器は、高温での集熱特性が特によいという利点
があり、なかでも、真空管式太陽熱集熱器は、真
空による断熱が効果的であるため、最近国内でも
注目されるようになつた。すなわち、真空管式太
陽熱集熱器においては、集熱特性を低下させる熱
損失として、空気の対流にもとづく熱損失が零に
近くなるので、大幅な特性向上が期待できる。
また、集熱板の表面には、従来は黒色塗装が用
いられていた。ところが、これは放射率が大きい
ので、暖められた集熱板からの熱放射損が大きく
なり、そのため、真空管式太陽熱集熱器には、通
常選択吸収膜付き集熱板が用いられる。この選択
吸収膜の種類としては、陽極酸化アルミニウム被
膜、ブラツク・ニツケル被膜、真空蒸着被膜、磁
器、着色ステンレス鋼被膜、ブラツク・クロム被
膜などがある。この中で、実際に真空管式の集熱
板として広く用いられているのは、陽極酸化アル
ミニウム被膜と真空蒸着被膜であり、特に前者は
比較的安価であるため、国内においても広く実用
化されるようになつた。
いられていた。ところが、これは放射率が大きい
ので、暖められた集熱板からの熱放射損が大きく
なり、そのため、真空管式太陽熱集熱器には、通
常選択吸収膜付き集熱板が用いられる。この選択
吸収膜の種類としては、陽極酸化アルミニウム被
膜、ブラツク・ニツケル被膜、真空蒸着被膜、磁
器、着色ステンレス鋼被膜、ブラツク・クロム被
膜などがある。この中で、実際に真空管式の集熱
板として広く用いられているのは、陽極酸化アル
ミニウム被膜と真空蒸着被膜であり、特に前者は
比較的安価であるため、国内においても広く実用
化されるようになつた。
ところが、選択吸収膜が高性能化し、さらに集
熱器全体の技術の進歩によつて、集熱温度は上昇
し、特に熱媒、たとえば水を循環させないで空焚
き状態になつた場合の集熱板の温度は、夏では
300℃付近まで上昇し、これに基因すると考えら
れる選択吸収膜の特性劣化が生じやすいことがわ
かつた。
熱器全体の技術の進歩によつて、集熱温度は上昇
し、特に熱媒、たとえば水を循環させないで空焚
き状態になつた場合の集熱板の温度は、夏では
300℃付近まで上昇し、これに基因すると考えら
れる選択吸収膜の特性劣化が生じやすいことがわ
かつた。
この対策として、まず考えられることは、空焚
き防止を徹底させることであり、使用しないとき
は太陽熱集熱器にカバーを設けて日射を妨げるこ
と、また、使用しないときも常に水を循環させる
システムとすることなどがある。ところが、これ
らの手段は、メンテナンスを要したり、省電力の
観点から好ましくない。
き防止を徹底させることであり、使用しないとき
は太陽熱集熱器にカバーを設けて日射を妨げるこ
と、また、使用しないときも常に水を循環させる
システムとすることなどがある。ところが、これ
らの手段は、メンテナンスを要したり、省電力の
観点から好ましくない。
本発明は、長期にわたつて安定し、かつすぐれ
た集熱特性を示す真空管式太陽熱集熱器を提供す
るものであり、具体的には真空ガラス管の内部の
残留ガスを、不活性ガスあるいは還元性ガスとす
ることである。また、これらの残留ガスの真空度
を、１×10-2〜１×10-4mmHgの範囲内として、
通常の太陽熱集熱器に比べ真空度を低くすること
によつて、空焚き温度が低下するので好ましいこ
とも判明した。さらに、この効果はブラツク・ク
ロム被膜やブラツク・ニツケル被膜などの高性能
選択吸収膜を用いた場合には特に大きくなつた。
た集熱特性を示す真空管式太陽熱集熱器を提供す
るものであり、具体的には真空ガラス管の内部の
残留ガスを、不活性ガスあるいは還元性ガスとす
ることである。また、これらの残留ガスの真空度
を、１×10-2〜１×10-4mmHgの範囲内として、
通常の太陽熱集熱器に比べ真空度を低くすること
によつて、空焚き温度が低下するので好ましいこ
とも判明した。さらに、この効果はブラツク・ク
ロム被膜やブラツク・ニツケル被膜などの高性能
選択吸収膜を用いた場合には特に大きくなつた。
この理由としては、特に空焚き時、選択吸収膜
あるいはその母材である銅やアルミニウムなどの
金属が部分的に酸化を受けることによると考えら
れる。
あるいはその母材である銅やアルミニウムなどの
金属が部分的に酸化を受けることによると考えら
れる。
以下、本発明を実施例により説明する。第１図
は真空管式太陽熱集熱器の集熱管を示したもの
で、１は透明ガラス管（外径80mm、肉厚2.0mm、
長さ約1.8ｍ）であり、２は透明ガラス管１内に
装備した熱媒管３の出入口部である。４は、ブラ
ツク・クロム被膜付きの集熱板で、この集熱板４
は透明ガラス管１内に設けられており、その吸収
率は0.95、放射率は0.1であつた。また５は排気
口であり、これら全体を400℃に加熱した状態で
真空引きを行なうことにより、集熱管を構成して
いる。
は真空管式太陽熱集熱器の集熱管を示したもの
で、１は透明ガラス管（外径80mm、肉厚2.0mm、
長さ約1.8ｍ）であり、２は透明ガラス管１内に
装備した熱媒管３の出入口部である。４は、ブラ
ツク・クロム被膜付きの集熱板で、この集熱板４
は透明ガラス管１内に設けられており、その吸収
率は0.95、放射率は0.1であつた。また５は排気
口であり、これら全体を400℃に加熱した状態で
真空引きを行なうことにより、集熱管を構成して
いる。
そして残留ガスの種類と真空度のみを異ならせ
た同形の集熱管を多数製作し、かつ同一種類の集
熱管６本を並置して、真空管式太陽熱集熱器を構
成した。
た同形の集熱管を多数製作し、かつ同一種類の集
熱管６本を並置して、真空管式太陽熱集熱器を構
成した。
このようにして製作した各集熱器において、空
焚き状態を含む実地試験を比較のために行なつ
た。この実験における測定条件は、南に30度だけ
傾斜させて東西置きとし、そして使用しないとき
は水を循環させることなく、空焚き状態とした。
１年の使用期間の後における各集熱器の集熱量割
合を第２図に示す。第２図中、折線Ａは残留ガス
が空気の場合、折線Ｂは窒素の場合、折線Ｃは二
酸化炭素ガスの場合であり、キセノン、アルゴン
あるいはクリプトンでもほぼ折線Ｃと同一となつ
た。さらに折線Ｄは水素ガスの場合の結果であ
り、一酸化炭素ガスの場合も折線Ｄとほぼ同一と
なつた。
焚き状態を含む実地試験を比較のために行なつ
た。この実験における測定条件は、南に30度だけ
傾斜させて東西置きとし、そして使用しないとき
は水を循環させることなく、空焚き状態とした。
１年の使用期間の後における各集熱器の集熱量割
合を第２図に示す。第２図中、折線Ａは残留ガス
が空気の場合、折線Ｂは窒素の場合、折線Ｃは二
酸化炭素ガスの場合であり、キセノン、アルゴン
あるいはクリプトンでもほぼ折線Ｃと同一となつ
た。さらに折線Ｄは水素ガスの場合の結果であ
り、一酸化炭素ガスの場合も折線Ｄとほぼ同一と
なつた。
そして、測定開始直後の集熱量を各残留ガスに
ついて比較すると、気体の分子量が大きいガスほ
ど、特に低真空度の場合には顕著に集熱量が増大
した。これは、残留気体による熱の対流損か、分
子量が大きいほど小さくなるためと考えられる。
ところが、１年間の使用後の特性は、第２図に示
すように、分子量とは直接関係なく、残留ガスが
空気の場合には、各真空度の場合とも低下が生じ
た。それに対し、他の残留ガスの場合には、特に
低真空度および高真空度の場合でも、大幅な特性
劣化は生じなかつた。寿命の短縮は酸素ガスによ
る酸化と推定できる。
ついて比較すると、気体の分子量が大きいガスほ
ど、特に低真空度の場合には顕著に集熱量が増大
した。これは、残留気体による熱の対流損か、分
子量が大きいほど小さくなるためと考えられる。
ところが、１年間の使用後の特性は、第２図に示
すように、分子量とは直接関係なく、残留ガスが
空気の場合には、各真空度の場合とも低下が生じ
た。それに対し、他の残留ガスの場合には、特に
低真空度および高真空度の場合でも、大幅な特性
劣化は生じなかつた。寿命の短縮は酸素ガスによ
る酸化と推定できる。
また、第２図から明らかなように、各ガスの場
合とも、最適な残留ガス圧は１×10-2〜１×10-4
mmHgの範囲内となつた。これ以上の高真空度の
時は、空焚き時の集熱板の高温度が特性劣化を引
き起こすため、また低真空度の場合には、残留ガ
スによる熱対流損が大きいために、集熱量の減少
が生じたと考えられる。
合とも、最適な残留ガス圧は１×10-2〜１×10-4
mmHgの範囲内となつた。これ以上の高真空度の
時は、空焚き時の集熱板の高温度が特性劣化を引
き起こすため、また低真空度の場合には、残留ガ
スによる熱対流損が大きいために、集熱量の減少
が生じたと考えられる。
なお、第２図は、ブラツク・クロム選択吸収膜
付きの集熱板の場合の実験結果を示したものであ
るが、ブラツク・ニツケル被膜や、陽極酸化アル
ミニウム被膜の場合でも、ほぼ同一結果となつ
た。
付きの集熱板の場合の実験結果を示したものであ
るが、ブラツク・ニツケル被膜や、陽極酸化アル
ミニウム被膜の場合でも、ほぼ同一結果となつ
た。
以上のように本発明によれば、選択吸収膜付き
集熱板と熱媒管とをガラス管の内部に設けた真空
管式太陽熱集熱器において、前記ガラス管内部の
前記熱媒管外周に、不活性ガスあるいは還元性ガ
スを残留ガスとして封入したものであるので、長
期にわたつて安定し、かつすぐれた集熱特性を示
す真空管式太陽熱集熱器を提供することができ
る。
集熱板と熱媒管とをガラス管の内部に設けた真空
管式太陽熱集熱器において、前記ガラス管内部の
前記熱媒管外周に、不活性ガスあるいは還元性ガ
スを残留ガスとして封入したものであるので、長
期にわたつて安定し、かつすぐれた集熱特性を示
す真空管式太陽熱集熱器を提供することができ
る。
第１図は本発明の一実施例を示す真空管式太陽
熱集熱器の集熱管の概略図、第２図は同集熱器の
ガラス管内の真空度と集熱特性比率の関係におけ
る各種実験結果を示す特性図である。 １……ガラス管、４……集熱板。
熱集熱器の集熱管の概略図、第２図は同集熱器の
ガラス管内の真空度と集熱特性比率の関係におけ
る各種実験結果を示す特性図である。 １……ガラス管、４……集熱板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 選択吸収膜付き集熱板と熱媒管とをガラス管
の内部に設けた真空管式太陽熱集熱器において、
前記ガラス管内部の前記熱媒管外周に、不活性ガ
スあるいは還元性ガスを残留ガスとして封入した
真空管式太陽熱集熱器。 ２ 不活性ガスが、窒素、アルゴン、キセノン、
クリプトン、二酸化炭素のうちの少なくとも一つ
である特許請求の範囲第１項記載の真空管式太陽
熱集熱器。 ３ 還元性ガスが、水素ガスあるいは一酸化炭素
ガスのうちの少なくとも一つである特許請求の範
囲第１項記載の真空管式太陽熱集熱器。 ４ ガラス管内の真空度を１×10-2〜１×10-4mm
Hgの範囲内にした特許請求の範囲第１項〜第３
項のいずれか一つに記載の真空管式太陽熱集熱
器。 ５ 選択吸収膜がブラツク・クロム被膜あるいは
ブラツク・ニツケル被膜である特許請求の範囲第
１項〜第４項のいずれか一つに記載の真空管式太
陽熱集熱器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56058250A JPS57172146A (en) | 1981-04-16 | 1981-04-16 | Vacuum tube type solar heat collector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56058250A JPS57172146A (en) | 1981-04-16 | 1981-04-16 | Vacuum tube type solar heat collector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57172146A JPS57172146A (en) | 1982-10-22 |
| JPH0145545B2 true JPH0145545B2 (ja) | 1989-10-04 |
Family
ID=13078877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56058250A Granted JPS57172146A (en) | 1981-04-16 | 1981-04-16 | Vacuum tube type solar heat collector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57172146A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62294848A (ja) * | 1986-06-13 | 1987-12-22 | Yazaki Corp | 太陽熱集熱器 |
| KR101281074B1 (ko) * | 2012-11-14 | 2013-07-02 | 전영춘 | 태양에너지를 이용한 발전 및 난방 시스템 |
-
1981
- 1981-04-16 JP JP56058250A patent/JPS57172146A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57172146A (en) | 1982-10-22 |
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