JPH0664070U

JPH0664070U - 真空式太陽熱集熱器

Info

Publication number: JPH0664070U
Application number: JP902393U
Authority: JP
Inventors: 清大橋; 博幸斎藤
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 1993-02-08
Filing date: 1993-02-08
Publication date: 1994-09-09

Abstract

(57)【要約】【目的】金属製容器内に蓄熱材が配置されているた
め、日射量によって金属製容器内の熱媒体の温度が左右
され難く、しかも蓄熱材に蓄えられた熱が、効率良く熱
媒体に伝わるため、日射量が少なくなっても、長時間に
亙って比較的高温の熱媒体を取り出すことが可能な真空
式太陽熱集熱器を提供することを目的とする。【構成】各砕石２０は、金属製容器１３から出ないよ
うに、長い第１の管１４の開口部やこの管１４と短い第
２の管１５との隙間より大きい寸法を有しており、各砕
石２０の間には、多数の隙間が形成されており、この隙
間が熱媒体の流通路となる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、日射量の多少によって熱媒体の温度が大きく左右されず、常に比較的高温の熱媒体を取り出すことが可能な真空式太陽熱集熱器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

近年、太陽光線の持つ熱エネルギーを熱源として利用する真空式太陽熱集熱器が種々の産業分野で利用され、その形態についても各種提案されており、例えば特公平３−５６３８７号公報には、一端が密封され、他端が小口径に絞られて開口し、内部が真空に保持された透明な長尺円筒状のガラス容器と、一端が密封され、他端が小口径に絞られて開口し、全体がガラス容器内部に支持具を介して同軸状に配置され、ガラス容器の内容積の少なくとも６０％以上の容積を有し、その外表面に太陽熱エネルギーの選択吸収膜が被覆形成された円筒状の金属製容器と、ガラス容器及び金属製容器の開口部を貫通して金属製容器内の密封端付近まで挿入された長い第１の管と、ガラス容器の開口部を貫通して金属製容器の開口部に接続された短い第２の管と、ガラス容器の開口部を封止する封着金具とを備えてなる真空式太陽熱集熱器が提案されている。

【０００３】このような真空式太陽熱集熱器を使用する場合、一般にガラス容器の開口部が上方となるように配置し、金属製容器の開口部を、その上方に位置する出口側ヘッダー管に連結し、また長い第１の管の一端を、その上方に位置する入口側ヘッダー管に連結する。そして入口側ヘッダー管から長い第１の管を経て金属製容器内に水や空気等の熱媒体を供給し、金属製容器内で一定時間置くことによって温めた後、さらに長い第１の管から新たに熱媒体を金属製容器内に供給することによって、金属製容器内の熱媒体を、長い第１の管と、短い第２の管の隙間から排出し、出口側ヘッダー管まで押し上げて外部に取り出す方法が採られる。

【０００４】ところで先記したように太陽熱集熱器は、熱源が太陽光線の持つ熱エネルギーであるため、熱媒体の熱量が日射量によって大きく左右され、天候の悪い時にはほとんど集熱できず、また日没後には全く集熱ができなくなる。

【０００５】上記のような真空式太陽熱集熱器は、平板式太陽熱温水器に比べて対流熱損失や伝導熱損失が少なく、集熱効率に優れているため、天候の良い時には、貯水容器内の熱媒体はかなり高温になるが、一旦、天候が悪くなったり、日没後になると、その温度が大幅に低下してしまう。特に熱媒体が空気の場合は、より顕著に日射量の影響を受けるため、日射量によって金属製容器内の熱媒体の温度が大きく左右される。

【０００６】このような事情から、実開昭５８−４６０５０号公報には、大径の透明ガラス外管と小径の透明ガラス内管とを同軸状に配置し、上記透明ガラス外管と透明ガラス内管との管端同士あるいは管端近傍とを融着密閉し、透明ガラス外管と透明ガラス内管の間に密閉空間を形成するとともに、該密閉空間を真空状態となし、更に上記透明ガラス内管の内側に蓄熱材を介して熱媒管を配置し、上記透明ガラス外管と透明ガラス内管の管端の融着密閉部にシール部材を配置したことを特徴とする真空二重ガラス管型コレクターが開示されており、このコレクターによると、熱エネルギーが、一旦蓄熱材に蓄えられた後、熱媒体に伝わるため、日射量による熱媒体の温度変化が小さくなる。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら実開昭５８−４６０５０号公報のようなコレクターは、熱媒体が熱媒管内だけを流通するため、熱媒体に対する蓄熱材の伝熱面積が小さく、蓄熱材に蓄えられた熱が、効率良く熱媒体に伝わらない。

【０００８】本考案は、上記事情に鑑みなされたものであり、金属製容器内に蓄熱材が配置されているため、日射量によって金属製容器内の熱媒体の温度が左右され難く、しかも蓄熱材に蓄えられた熱が、効率良く熱媒体に伝わるため、日射量が少なくなっても、長時間に亙って比較的高温の熱媒体を取り出す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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案の真空式太陽熱集熱器は、一端が密封され、他端が小口径に絞られて開口し、内部が真空に保持された透明な長尺円筒状のガラス容器と、一端が密封され、他端が小口径に絞られて開口し、全体がガラス容器内部に支持具を介して同軸状に配置され、ガラス容器の内容積の少なくとも６０％以上を占める容積を有し、その外表面に選択吸収膜が被覆形成された円筒状の金属製容器と、ガラス容器及び金属製容器の開口部を貫通して貯水容器内の密封端付近まで挿入された長い第１の管と、ガラス容器の開口部を貫通して金属製容器の開口部に接続された短い第２の管と、ガラス容器の開口部を封止する封着金具とを備えてなる真空式太陽熱集熱器において、金属製容器内に熱媒体の流通路が多数形成されるようにして蓄熱材が配置されてなることを特徴とする。

【００１０】本考案において使用する蓄熱材としては、水、石、砂利、コンクリート、レンガ、ガラス粉末、土、鉄粉等の顕熱蓄熱材、Ｚｎ（ＮＯ₃ ）₂ ・２Ｈ₂ Ｏ、Ｃａ（ＮＯ₃ ）₂ ・４Ｈ₂ Ｏ、ＮａＨＰＯ₄ ・１２Ｈ₂ Ｏ等の潜熱蓄熱材、硫化ナトリウム、塩化マグネシウム等の反応熱を利用する反応熱蓄熱材が適している。

【００１１】ただし蓄熱材の中で、金属製容器内において熱媒体と混合したり、反応するようなものは、カプセルや容器に入れ、熱媒体との混合や反応が起きないようにしなければならない。

【００１２】また蓄熱材やそれを入れるカプセル、容器は、金属製容器から出ないように、その大きさを長い第１の管の開口部やこの管と短い第２の管の隙間の開口部より大きくしたり、あるいはこれらの開口部に網状物を取り付ける必要がある。

【００１３】

【作用】本考案の真空式太陽熱集熱器は、金属製容器の内部に熱媒体の流通路が多数形成されるようにして蓄熱材が配置されてなるため、金属製容器に集められた熱量は、熱媒体以外に蓄熱材にも蓄えられ、しかも熱媒体に対する蓄熱材の伝熱面積が大きく、蓄熱材に蓄えられた熱が効率良く熱媒体に伝わるため、日射量が少なくなっても、長時間に亙って比較的高温の熱媒体を取り出すことが可能となる。

【００１４】

【実施例】

以下、本考案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。

【００１５】（実施例１）図１は、本考案の真空式太陽熱集熱器の縦断面図を示すものである。

【００１６】図中、真空式太陽熱集熱器１０は、一端が密封され、他端が小口径に絞られて開口し、内部が真空に保持された透明な長尺円筒状のガラス容器１１と、一端が密封され、他端が小口径に絞られて開口し、全体がガラス容器１１内部に支持具１２を介して同軸状に配置され、ガラス容器１１の内容積の６０％以上を占める内容積を有し、その外表面に選択吸収膜（図示せず）が被覆形成された円筒状の金属製容器１３と、ガラス容器１１及び金属製容器１３の開口部を貫通し、金属製容器１３の密封端付近まで挿入された長い第１の管１４と、ガラス容器１１の開口部を貫通して金属製容器１３の開口部に接続された短い第２の管１５と、ガラス容器の開口部を封止するガラス封着金具１６と中継ぎ封着金具１７とを備えてなる。

【００１７】長い第１の管１４の一端は、入口側ヘッダー管１８に溶接によって連結されており、また金属製容器１３の小口径開口部には、短い第２の管１５の一端が溶接によって連結され、この管１５の他端は、出口側ヘッダー管１９に溶接によって連結している。

【００１８】金属製容器１３内には、蓄熱材として砕石２０が多数個充填されている。各砕石２０は、金属製容器１３から出ないように、長い第１の管１４の開口部やこの管１４と短い第２の管１５との隙間より大きい寸法を有しており、各砕石２０の間には、多数の隙間が形成されており、この隙間が熱媒体の流通路となる

【００１９】ガラス容器１１は、予め所定形状に成形された２つのガラスキャップの端部を、真空式太陽熱集熱器１０の外殻部材を構成するガラス管に溶着することによって作製される。一方のガラスキャップの中央部には、排気管１１ａが形成されており、この排気管１１ａはガラス容器１１内を排気し、例えば１×１０^-4Ｔｏｒｒ以下の真空にした後に閉じられ、この上にゴム製キャップ２１が嵌着される。他方のガラスキャップの中央部には、開口部が形成され、その開口部には、ガラス封着金具１６の一端が取り付けられている。ガラス封着金具１６は円筒形状で、ガラス容器１１と良好に封着できる材質から作製され、例えばガラス容器１１がソーダ石灰ガラスの場合は、４２％Ｎｉ−６％Ｃｒ鋼、硼珪酸ガラスの場合は、コバール合金から作製される。

【００２０】またガラス封着金具１６の他端には、その外周に被せて円筒状の中継ぎ封着金具１７の一端が溶接によって取り付けられ、この中継ぎ封着金具１７の他端は、短い第２の管１５に溶接されて連結している。中継ぎ封着金具１７は、短い第２の管１５と同一の金属、あるいは熱膨張係数が略同じで、耐蝕性に優れた金属から作製される。

【００２１】金属製容器１３は、ステンレス、銅、鉄等からなる金属板を円筒状に加工し、その接合部を溶接することによって、側胴部を形成した後、その両端開口部に側胴部と同一の金属、あるいは近似した熱膨張係数を有する金属からなる封止キャップを溶接して封鎖することによって作製される。

【００２２】このような真空式太陽熱集熱器１０を天候の良い時、空気を熱媒体として使用すると、太陽光線の持つ熱エネルギーによって金属製容器１３内の空気と砕石２０が温められる。その後、新たに空気を長い第１の管１４から金属製容器１３内に送り込むと、金属製容器１３内の空気が各砕石２０の隙間を通って金属製容器１３の外部に取り出される。このような真空式太陽熱集熱器１０によると、天候が悪くなったり、日没後においても、各砕石２０が蓄熱しているため、金属製容器１３内の空気の温度が低下し難くなる。

【００２３】（実施例２）図２も、本考案の真空式太陽熱集熱器の縦断面図、図３は、図２におけるＡ− Ａ線の拡大断面図を示すものである。

【００２４】この真空式太陽熱集熱器２２は、金属製容器２３以外の構造が、全て図１の真空式太陽熱集熱器１０と同一である。

【００２５】すなわちこの真空式太陽熱集熱器２２の金属製容器２３は、ガラス容器２４内に支持具２５によって支持されているが、その内部に砕石２０は存在せず、それに代わって蓄熱材封入容器２６が配置されている。この蓄熱材封入容器２６は、ステンレス等から作製され、その中には、蓄熱材としてＮａＨＰＯ₄ ・１２Ｈ₂ Ｏが封入されている。蓄熱材封入容器２６は、その外径が金属製容器２３の内径と略同一の円筒形状を有し、その長手方向の中央部には、長い第１の管２７が貫通される孔２６ａが形成され、またこの孔２６ａ以外にも、熱媒体の流通路となる小孔２６ｂが複数形成されている。

【００２６】このような真空式太陽熱集熱器２２を天候の良い時、空気を熱媒体として使用すると、太陽光線の持つ熱エネルギーによって金属製容器２３内の空気と蓄熱材封入容器２６内のＮａＨＰＯ₄ ・１２Ｈ₂ Ｏが温められる。その後、新たに空気を長い第１の管２７から金属製容器２３内に送り込むと、金属製容器２３内の空気が、蓄熱材封入容器２６の複数の小孔２６ｂを通って金属製容器２３の外部に取り出される。このような真空式太陽熱集熱器２２によると、天候が悪くなったり、日没後においても、ＮａＨＰＯ₄ ・１２Ｈ₂ Ｏが蓄熱しているため、金属製容器２３内の空気の温度が低下し難い。

【００２７】（比較例）実施例１の真空式太陽熱集熱器１０の金属製容器１３に砕石２０を配置せず、他は全て同じ構成を有する真空式太陽熱集熱器を作製した。

【００２８】上記のように作製した実施例１、２及び比較例の各真空式太陽熱集熱器から取り出した空気の温度と、日射量との関係を図４のグラフに示した。

【００２９】図４から明らかなように、比較例の真空式太陽熱集熱器から取り出した空気は、日射量の影響を受けやすく、時刻による温度変化が激しかったが、一方、実施例１、２の各真空式太陽熱集熱器から取り出した空気は、日射量の影響を受けにくく、常に比較的高温であった。

【００３０】

【考案の効果】

以上のように本考案の真空式太陽熱集熱器は、金属製容器の内部に熱媒体の流通路が多数形成されるようにして蓄熱材が配置されてなるため、金属製容器に集められた熱は、熱媒体以外に蓄熱材にも蓄えられ、しかも熱媒体に対する蓄熱材の伝熱面積が大きく、効率良く蓄熱材の熱が熱媒体に伝わるため、日射量が少なくなっても、長時間に亙って比較的高温の熱媒体を取り出すことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の真空式太陽熱集熱器の縦断面図であ
る。

【図２】本考案の真空式太陽熱集熱器の縦断面図であ
る。

【図３】図２のＡ−Ａ線の拡大断面図である。

【図４】各真空式太陽熱集熱器から取り出した空気の温
度と、日射量との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０、２２真空式太陽熱集熱器１１、２４ガラス容器１３、２３金属製容器１４、２７長い第１の管２０砕石２６蓄熱材封入容器

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】一端が密封され、他端が小口径に絞られ
て開口し、内部が真空に保持された透明な長尺円筒状の
ガラス容器と、一端が密封され、他端が小口径に絞られ
て開口し、全体がガラス容器内部に支持具を介して同軸
状に配置され、ガラス容器の内容積の６０％以上を占め
る内容積を有し、その外表面に選択吸収膜が被覆形成さ
れた円筒状の金属製容器と、ガラス容器及び金属製容器
の開口部を貫通して金属製容器内の密封端付近まで挿入
された長い第１の管と、ガラス容器の開口部を貫通して
金属製容器の開口部に接続された短い第２の管と、ガラ
ス容器の開口部を封止する封着金具とを備えてなる真空
式太陽熱集熱器において、金属製容器の内部に熱媒体の
流通路が多数形成されるようにして蓄熱材が配置されて
なることを特徴とする真空式太陽熱集熱器。