JPH06147652A - 真空式太陽熱集熱器 - Google Patents

真空式太陽熱集熱器

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Publication number
JPH06147652A
JPH06147652A JP4324952A JP32495292A JPH06147652A JP H06147652 A JPH06147652 A JP H06147652A JP 4324952 A JP4324952 A JP 4324952A JP 32495292 A JP32495292 A JP 32495292A JP H06147652 A JPH06147652 A JP H06147652A
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JP
Japan
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heat collecting
collecting pipe
heat
pipe
force
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Pending
Application number
JP4324952A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Ohashi
清 大橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Electric Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Glass Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Glass Co Ltd filed Critical Nippon Electric Glass Co Ltd
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Publication of JPH06147652A publication Critical patent/JPH06147652A/ja
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空焚の最高温度で集熱パイプ内に熱媒体を流
通させた時でも、集熱パイプに発生する熱応力が緩和さ
れ、集熱パイプと集熱板の相対移動を防止することが可
能な真空式太陽熱集熱器を提供することを目的とする。 【構成】 長尺の真空ガラス管内に集熱パイプが同軸状
に配設され、集熱パイプに集熱板の長手方向の中心線上
に形成された溝が嵌合されてなる真空式太陽熱集熱器に
おいて、空焚時に集熱パイプに発生する膨張力及び空焚
の最高温度で集熱パイプ内に熱媒体を流通した時に集熱
パイプに発生する収縮力よりも集熱パイプと集熱板との
嵌合力の方が小さく、しかもこの嵌合力が前記収縮力の
10%以上となるように設定されてなることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、真空式太陽熱集熱器に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より長尺の真空ガラス管内に集熱パ
イプが同軸状に配設され、該集熱パイプに集熱板が固定
され、集熱パイプ内を水等の熱媒体を流通させることに
よって温める真空式太陽熱集熱器は周知である。
【0003】このような真空式太陽熱集熱器の集熱パイ
プと集熱板の固定は、一般に集熱板の長手方向の中心線
上に溝を形成し、この溝内に集熱パイプを配置した状態
でプレス成形することによって、集熱パイプに集熱板を
強く嵌合させる方法が採られる。
【0004】しかしながらこの集熱パイプと集熱板は、
真空ガラス管内で温度差の大きい苛酷な条件下に置かれ
るため、各部材の受ける温度及び膨張力の違いによって
熱応力が発生し、両者が相対移動して集熱効率が著しく
低下したり、長期間の使用によって両者が離脱する虞れ
さえある。
【0005】そのため集熱パイプに集熱板の溝を嵌合さ
せた状態で溶接したり、集熱板の裏側に特別な当板をつ
けて集熱パイプと機械的に固定することによって、相対
移動や離脱を防止することが試みられている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら集熱パイ
プと集熱板を溶接する方法は、両者が同種金属から作製
されている場合には、比較的強固に固定することが可能
であるが、一般に集熱パイプの材質としては、耐蝕性及
び熱電導率に優れた銅が使われ、また集熱板としては、
安価な鉄が使われており、このような異種金属同志を溶
接することは非常に困難である。
【0007】また当板を使用する方法は、当板自体の材
料費や当板を集熱板の所定箇所にリベット等で固定する
ための加工費が必要となる上、作業性も悪くなる。
【0008】さらにこの真空式太陽熱集熱器を業務用と
して使用し、熱媒体として水を使用する場合には、湯を
蓄える蓄熱漕と配管で連結し、配管の途中に取り付けら
れた集熱ポンプによって水を強制循環させるが、冬期に
おいて水が凍結するのを防止するため、集熱ポンプが停
止すると、真空式太陽熱集熱器や配管内に在る水は、一
旦蓄熱漕に落水される。
【0009】そのため集熱ポンプが再運転した時、真空
式太陽熱集熱器は空焚状態にあり、このような状態の集
熱パイプに水が流れ込むと、上記のいずれの方法によっ
ても、空焚の最高温度で通水した時の集熱パイプと集熱
板の熱膨張の違いや集熱パイプに水が供給される際の嵌
合力のバランスの違いによって集熱パイプに熱応力が発
生し、また集熱パイプと集熱板との間に相対移動が発生
する。
【0010】本発明は、空焚の最高温度で集熱パイプ内
に熱媒体を流通させた時でも、集熱パイプに発生する熱
応力が緩和され、集熱パイプと集熱板の相対移動を防止
することが可能な真空式太陽熱集熱器を提供することを
目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の真空式太陽熱集
熱器は、長尺の真空ガラス管内に集熱パイプが同軸状に
配設され、集熱パイプに集熱板の長手方向の中心線上に
形成された溝が嵌合されてなる真空式太陽熱集熱器にお
いて、空焚時に集熱パイプに発生する膨張力及び空焚の
最高温度で集熱パイプ内に熱媒体を流通した時に集熱パ
イプに発生する収縮力よりも集熱パイプと集熱板との嵌
合力の方が小さく、しかもこの嵌合力が前記収縮力の1
0%以上となるように設定されてなることを特徴とす
る。
【0012】
【作用】本発明の真空式太陽熱集熱器においては、空焚
時、集熱パイプは加熱されて膨張しているが、この時の
膨張力より集熱パイプと集熱板の嵌合力の方が小さいた
め、集熱パイプは自由膨張する。また空焚時に集熱パイ
プと集熱板が高温になっている状態で集熱パイプに熱媒
体を通すと集熱パイプは収縮するが、この時の収縮力よ
り集熱パイプと集熱板の嵌合力の方が小さいため、集熱
パイプは自由収縮する。従って集熱パイプに発生する熱
応力は非常に小さくなり、集熱パイプと集熱板が塑性変
形することがなく、両者間に相対移動が発生することは
ない。
【0013】さらに本発明においては、空焚の最高温度
で集熱パイプ内に熱媒体を流通させた時の集熱パイプと
集熱板との嵌合力が、その時に発生する収縮力の10%
以上であるため、集熱パイプが自由収縮しても、集熱パ
イプと集熱板が離脱することなく確実に固定され、集熱
板の受けた熱が集熱パイプ内を流通する熱媒体に良好に
伝わる。
【0014】尚、本発明の真空式太陽熱集熱器において
は、集熱パイプと集熱板の移動を確実に防止する目的
で、各種のストッパーを取り付けることも可能である。
【0015】
【実施例】以下、本発明の真空式太陽熱集熱器を実施例
に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の真空式太
陽熱集熱器10の平面図であり、図2は、図1のA−A
線断面図である。
【0016】図中、内部が真空に保持された長尺の真空
ガラス管11内には、集熱パイプ12が同軸状に配設さ
れ、該集熱パイプ12には、4枚の長方形状の集熱板1
3の長手方向の中心線上に形成された溝が嵌合されてい
る。ガラス管11は、長さ2800mm、外径126m
m、肉厚2mmの寸法を有し、また各集熱板13は、長
さ655mm、幅116mm、厚み0.4mmの寸法を
有し、冷間圧延鋼板から作製されている。さらに集熱パ
イプ12は、長さ2781mm、外径15.88mm、
肉厚0.6mmの寸法を有し、リン脱酸銅管から作製さ
れている。
【0017】ガラス管11は、一端が封止され、他端に
小口径の開口部を有している。この開口部には、ガラス
管11と良好に封着できるガラス封着用金属、例えばガ
ラス管11がソーダ石灰ガラスの場合には42%Ni−
6%Cr鋼、硼珪酸ガラスの場合にはコバール合金等で
作製した円筒状の封着金具14の一端が封着されてい
る。また封着金具14の他端には、集熱パイプ12と同
一の金属、あるいは熱膨張係数が略同じで、耐蝕性に優
れた中継ぎ金具15の一端がロウ付けされ、さらに中継
ぎ金具15の他端は、集熱パイプ12にロウ付けされて
いる。
【0018】集熱パイプ12の一端は、盲キャップ16
によって封止され、他端は、中継ぎ金具15を通って外
部に突出し、開口している。また各集熱板13の一部に
は、切り起こし部13aが形成され、そこに支持具17
が差し込まれ、これによって集熱パイプ12がガラス管
11の中心軸に位置するように固定されている。
【0019】この集熱パイプ12に集熱板13の溝を嵌
合させる方法としては、以下の方法が採られた。
【0020】まず長手方向の中心線上に溝が形成された
集熱板13を4枚準備し、それらを150トンブレーキ
プレス機の下金型の上に各々9mmの間隔を設けて長手
方向の軸を揃えて配置し、各溝内に集熱パイプ12を配
置した後、上金型の下死点で下金型と上金型の隙間が9
mmとなるような条件で上金型を降下させてプレス成形
した。
【0021】この結果、図2に示すように集熱パイプ1
2の一部が潰れ、その部分のみが集熱板13の溝から露
出するような状態で集熱パイプ12に集熱板13の溝が
嵌合された。またこれら1枚当たりの集熱板13と集熱
パイプ12の嵌合長は、集熱板13の全長に亙り、その
常温における嵌合力は20kgであった。
【0022】上記の真空式太陽熱集熱器10の空焚温度
は、真夏の晴天日で260℃であるが、真空式太陽熱集
熱器10から集熱パイプ12と集熱板13を取り出し、
集熱パイプ12内の封端部付近まで給水管(図示せず)
を挿入した状態で、ランプ照射することによって常温か
ら260℃に加熱した後、15〜20℃の水を1リット
ル/分の割合で2分間給水管から給水し、給水管と集熱
パイプ12の間隙から排水させ、次いで空焚するという
サイクルを30000回繰り返すテストを行ったとこ
ろ、集熱パイプ12と集熱板13の相対移動や集熱パイ
プ12の塑性変形は認められなかった。
【0023】この真空式太陽熱集熱器10を常温から2
60℃に加熱した時の集熱パイプ12の膨張力は170
kgであり、その時の集熱パイプ12と集熱板13の嵌
合力は45kgであった。またこのような高温下にある
集熱パイプ12に水を流通させた時の収縮力は160k
gであり、嵌合力は25kgであった。
【0024】それに対し、比較例として上記と同様の集
熱パイプと4枚の集熱板を準備し、まず各集熱板を15
0トンブレーキプレス機の下金型の上に各々9mmの間
隔を設けて長手方向の軸を揃えて配置し、各溝内に集熱
パイプを配置した後、上金型の下死点で下金型と上金型
の隙間が6mmとなるような条件で上金型を降下させて
プレス成形した。
【0025】この結果、これら1枚当たりの集熱板と集
熱パイプの嵌合長は集熱板の全長に亙り、その常温にお
ける嵌合力は60kgであったが、これを使用して上記
と同様の構造を有する真空式太陽熱集熱器を作製し、上
記と同様のサイクルテストを行ったところ、集熱パイプ
と集熱板の相対移動が認められた。
【0026】この真空式太陽熱集熱器を常温から260
℃に加熱した時の集熱パイプの膨張力は170kgであ
り、集熱パイプと集熱板の嵌合力は190kgであっ
た。またこのような高温下にある集熱パイプに水を流通
させた時の収縮力は160kgであり、嵌合力は170
kgであった。
【0027】尚、上記の膨張力、収縮力及び嵌合力は、
以下のようにして測定した。
【0028】まず膨張力は、常温で集熱パイプの両端を
把持するようにして引張・圧縮試験機にセットし、その
時の集熱パイプに加わる力を0kgに合わせた後、集熱
パイプの把持部を固定した状態で、ヒーターで260℃
に加熱して集熱パイプが伸びた時の力をKgによって求
め、また収縮力は、集熱パイプと集熱板を引張・圧縮試
験機にセットし、260℃に加熱した時の集熱パイプに
加わる力を0kgに合わせた後、集熱パイプの把持部を
固定した状態で、集熱パイプ内に水を流して集熱パイプ
が縮んだ時の力をKgによって求めたものである。
【0029】さらに嵌合力は、集熱パイプの一端と集熱
板の一端を把持するようにして引張・圧縮試験機にセッ
トし、常温時、260℃の加熱時及びこの加熱時に水を
流した時に集熱パイプと集熱板を逆方向に引っ張り、両
者が離脱した時の力をKgによって求めたものである。
【0030】
【発明の効果】以上のように本発明の真空式太陽熱集熱
器は、空焚の最高温度で集熱パイプ内に熱媒体を流通さ
せた時でも、集熱パイプに発生する熱応力が緩和され、
集熱パイプと集熱板の相対移動を防止することが可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の真空式太陽熱集熱器の平面図である。
【図2】図1のA−A線拡大断面図である。
【符号の説明】
10 真空式太陽熱集熱器 11 真空ガラス管 12 集熱パイプ 13 集熱板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 長尺の真空ガラス管内に集熱パイプが同
    軸状に配設され、集熱パイプに集熱板の長手方向の中心
    線上に形成された溝が嵌合されてなる真空式太陽熱集熱
    器において、空焚時に集熱パイプに発生する膨張力及び
    空焚の最高温度で集熱パイプ内に熱媒体を流通させた時
    に集熱パイプに発生する収縮力よりも集熱パイプと集熱
    板との嵌合力の方が小さく、しかもこの嵌合力が前記収
    縮力の10%以上となるように設定されてなることを特
    徴とする真空式太陽熱集熱器。
JP4324952A 1992-11-10 1992-11-10 真空式太陽熱集熱器 Pending JPH06147652A (ja)

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JP4324952A JPH06147652A (ja) 1992-11-10 1992-11-10 真空式太陽熱集熱器

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JP4324952A JPH06147652A (ja) 1992-11-10 1992-11-10 真空式太陽熱集熱器

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JPH06147652A true JPH06147652A (ja) 1994-05-27

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ID=18171466

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JP4324952A Pending JPH06147652A (ja) 1992-11-10 1992-11-10 真空式太陽熱集熱器

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JP (1) JPH06147652A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109798695A (zh) * 2019-03-19 2019-05-24 王子忠 一种热泵、热泵组件及使用该热泵组件的热水系统

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