JPS5952739B2 - 太陽熱集熱管とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、太陽熱集熱管、特に集熱板、集熱金属パイプ
等をガラス管内に収納し、ガラス管内を真空にした太陽
熱集熱管及びその製造方法に関するものである。

太陽熱集熱管は、空気の対流、伝導による熱損失を防ぐ
ために、ガラス管内を高度の真空に排気しである。

この真空が洩れると集熱効果は著しく低下するので、長
期にわたる使用にも真空洩れを生じてはならない。

従って、太陽熱集熱管には、（１）製造時の排気工程に
おける加熱冷却、或いは、夏季に強い太陽熱を受けた後
の、開山による急冷等によって、クラックや破損が生じ
ない耐熱衝撃性を有すること。

（２）多数の集熱管の集熱金属パイプを互いに接続する
組立作業時に加えられる外力、又は、使用時の熱による
膨張収縮に起因して生じる力によって破損しないような
機械的強度を有すること。

（３）高真空度が確実に維持されること。（４）屋外の
自然条件の下に長期にわたって曝されても、材質の劣化
や変質を起こさないような化学的耐久性を有すること。

等が要求される。特にガラス管と金属との封着部やガラ
ス管の加工部には、これらの点についての十分な配慮を
必要とする。

また一方、金属とガラス管との封着方法として、（１）
大量生産に適した方法であること。

（２）ガラス管内部に収納した集熱板、集熱金属パイプ
が製造工程において高温に加熱されない方法であること
。

（３）製造コストの低い方法であること。等が要求され
る。

従来の太陽熱集熱管は、集熱板、集熱金属パイプをガラ
ス管に収納した後、ガラス管の両端部で、ガラス管と金
属ステムとを封着する構造になっているために、封着時
にガラス管中に収納されている集熱板や集熱金属パイプ
ががなりの高温にさらされるので、集熱板表面に設けた
選択吸収膜が劣化し、集熱金属パイプが酸化して、集熱
効果の低下や、排気不良の原因になった。

又、ガラス管両端部の金属ステムとの封着部に生じた歪
のために、耐熱衝撃性や機械的強度が低下した。

歪を完全に除去すれば、耐熱衝撃性、機械的強度は向上
するが、歪を完全に除去するためには、例えば、硼珪酸
ガラスでは５７０℃或いはそれ以上、ソーダ石灰ガラス
では５００℃以上に一旦加熱し、その接栓々に冷却する
必要がある。

しかしこの加熱によって、集熱板や集熱金属パイプは劣
化或いは酸化され、前述の欠陥が生じるので、完全な除
歪は事実上不可能であった。

従来の太陽熱集熱管では、封着時のガラス管両端部にお
ける加工度は大きく、かなりの歪が残った。

本発明は、ガラス管の一端では歪は全く残らず、集熱板
の劣化や集熱金属パイプの酸化が殆んど生じない太陽熱
集熱管及びその製造方法を提供するものである。

以下に本発明の実施例を図面を参照して詳しく説明する
。

予め、ガラス・ステム２，２′をガラス管１゜と同一組
成の硼珪酸力゛ラスで作っておく。

ガラス・ステム２，２′の直径は、ガラス管１゜の外径
とほぼ同一で、中央に集熱金属パイプ１０を通す孔３，
３′を設ける。

孔３，３′の直径は集熱金属パイプ１０の外径より少し
大きくし、孔３゜３′の周辺部は接続金具４の封着に適
した形状にする。

一方のガラス・ステム２′には、更に小孔５を設け、ガ
ラス管１゜内を真空にするための排気管６を封着する。

接続金具４は環状のガラスに近い膨張係数を有する金属
、例えばコバーメタル製で、ガラス・ステム２，２′に
封着する方の端は、前記ガラス・ステムの孔３，３′よ
り大きい直径を有し、好ましい封着を得るために、その
先端部はナイフ・エツジ状に薄くしである。

他方の端の直径は小さくなっており、その内径は集熱金
属パイプ１０が丁度挿入できる大きさにしである。

ガラス・ステム２，２′に接続金具４をそれぞれ封着す
る。

封着する方法は、例えば、接続金具４を高周波コイルで
加熱しながら、ガラスの中へ圧入する方法等既知の方法
によった。

接続金具４或いは排気管６を封着したガラス・ステム２
，２′は、除歪工程を通して完全に歪を除去する。

接続金具４及び排気管６を封着し、完全に除歪したガラ
ス・ステム２′を、ガラス管１゜の一端１′に、ガスパ
ー十等により封着する。

その後、直ちに除歪工程で完全に歪を除く。

このガラス管１ｏの他の端部１から、集熱板１１を取り
付けた集熱金属パイプ１０を挿入し、反対側の端部１′
に封着されているガラス・ステム２′の接続金具４から
集熱金属パイプ１０を外方に突出させる。

ガラス管１゜の端部１にガラス・ステム２を、その接続
金具４に集熱金属パイプ１０を通して接触させる。

次で、集熱金属パイプ１０及び集熱板１１を、ガラス管
端部］′の方へ押しつけ、集熱板１１が、ガラス管１゜
の端部１から最も離れた位置になるようにし、ガラス管
１゜の端部１とガラス・ステム２とを封着する。

封着には、ガラス管１ｏとガラス・ステム２との間隔を
できるだけ小さく殆んど密着するようにし、なるべく細
い炎で、炎の方向はガラス管１゜の中心部に向わないよ
うに、で゛きるだけ円周方向に向け、フレーム・エレク
トロード等を用いて、集熱金属パイプ１０が高温の炎に
さらされないようにする。

封着後なるべく歪が残らないように炎であぶりながら徐
々に冷やす。

十分に冷えた後、集熱金属パイプ１０を押して集熱板１
１をガラス管１゜の中央部に戻し、ガラス・ステム２及
び２′の接続金具４と集熱金属パイプ１０との接触部を
それぞれ真空洩れのないように溶接する。

接続金具４の長さは、溶接部の高温が、接続金具４とガ
ラス・ステム２，２′との封着部に伝わらない程度の長
さにする。

次いで、排気管６から排気した後、排気管６を閉じて完
成する。

太陽熱集熱管使用中の温度変化による集熱金属パイプ１
０の伸縮は、ダイヤフラム１２等により吸収するように
なっている。

集熱板１１は中心保持具１３によりガラス管１゜のほぼ
中心に保持される。

本発明による太陽熱集熱管はガラス・ステム２とガラス
管端１との封着部より小さくするために、ガラス材質は
紬珪酸ガラス（膨張係数３０〜５５Ｘ １０−７／’Ｃ
）であることが好ましい。

又、硼珪酸ガラス使用の場合の接続金具４は、ガラスに
封着される部分をコバーメタルで作り、集熱金属パイプ
１０に溶接する部分は集熱金属パイプ１０と同じ材質の
金属、例えば銅、その他の金属で作り、両者を溶接した
ものであってもよい。

実施例では、排気管６は、ガラスの細い管をガラス・ス
テム２′に封着したが、ガラス管１゜に封着してもよく
、又、銅製の細い管を接続金具に溶接して用いてもよい
。

本発明による太陽熱集熱管は、製造工程における集熱板
の劣化は殆んどなく、集熱効率がよく、長期の使用に耐
え、且つ製造コストが低く、大量生産に適するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施例を示す部分断面図である。 １ｏ ；ガラス管、２，２’；ガラス・ステム、４；接
続金具、１０；集熱金属パイプ、１１；集熱板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガラス管の両端部にガラス・ステムが封着されてお
   り、このガラス・ステムの中心部に集熱金属パイプの外
   径より大きい孔が設けてあり、この孔の周辺部に封着し
   た管状の接続金具を有し、この接続金具はガラス管の外
   方に向けて突出しており、その先端部は次第に細くなり
   、その内径は集熱金属パイプの外径にほぼ等しくなって
   おり、集熱金属パイプはこの接続金具を通ってガラス管
   外部に突出しており、集熱金属パイプと接続金具との接
   触部は気密溶接してあり、ガラス管内に集熱板を収納し
   て高真空度に排気されている太陽熱集熱管。 ２ 中心部に集熱金属パイプの外径より大きい孔を有し
   、その孔の周辺部に管状の接続金具の一端を封着したガ
   ラス・ステムを準備する工程と、ガラス管の一端に、前
   記ガラス・ステムを封着したガラス管の歪を除去する工
   程と、ガラス管の他の一端から、集熱板を取り付けた集
   熱金属パイプを挿入して、ステム側へできるだけ押し込
   み、同じ側から、別のガラス・ステムを、その接続金具
   に集熱金属パイプを通して押し込み、このガラス・ステ
   ムをガラス管に封着する工程と、次いで、集熱金属パイ
   プを引き戻して集熱板を力゛ラス管中央部に位置させた
   後、集熱金属パイプと接続金具とを気密溶接する工程と
   、ガラス管内を排気して高真空度にする工程とからなる
   太陽熱集熱管の製造方法。