JPS595808B2 - 太陽熱集熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は太陽熱利用システムに使用される太陽熱集熱
装置に関する。

この種の太陽熱集熱装置は一般にガラスチューブの端部
な端部キャップで気密に閉塞してなるガラス容器を備え
ている。

このガラス容器は上記端部キャップを気密に貫通した集
熱パイプを収容するものであり、またその内部は排気さ
れて高真空に構成されている。

また、ガラス容器の外部には集熱反射板が配置され、こ
の反射板は集熱パイプに太陽光を集光するように構成さ
れている。

したがって、このような装置をま集熱反射板で太陽光を
集熱パイプに集光させてこれを加熱し、この熱でこの集
熱パイプ内に流す熱媒体を加熱するようになっている。

また、上記ガラス容器内には真空空間による断熱層が形
成されているから、集熱パイプからの熱放散を阻止する
。

このため、この集熱パイプの熱が良好に上記熱媒体に熱
伝導されるので、この装置Ｑ集熱性能は高いものである
。

しかして、このような装置においてはガラス容器内に支
持部材が配設されている。

この支持部材は中央部で上記集熱パイプに固定され、そ
の外縁部がガラス容器すなわちガラスチューブ内面に当
接することにより、集熱パイプをガラス容器の管軸上に
保持するものである。

しかしながら、この支持部材は上記集熱パイプからの熱
をガラスチューブに熱伝導させるため、このガラスチュ
ーブの局部的な加熱を招き、その熱膨張によってガラス
チューブに損傷を生じる不具合があった。

このような不具合を解消するため上記集熱パイプと支持
部材との間もしくはこの支持部材とガラスチューブとの
間に熱伝導性の悪い合成樹脂等からなる不良熱伝導体を
介在させることが考えられる。

しかし、上記ガラス容器を排気する際にはこの排気工程
中に脱気処理を行なう必要があり、この脱気処理はガラ
ス容気、集熱パイプおよび支持部材等の構成物を４００
℃程度に加熱することによって、これら構成物に付着ま
たは吸蔵されている水分等の不純物をガラス容器内に放
出させて排気するものである。

したがって、この脱気処理を行なうためには、ガラス容
器内の構成物が４００℃程度の高温に対し耐熱性を有す
るものでなければならない。

しかしながら上記不良熱伝導体を合成樹脂等で構成した
場合にはこの不良熱伝導体の耐熱性が不充分となり、上
記脱気処理を行えないものであった。

このため、装置の使用中、ガラス容器内に発生する不純
ガスによってその真空度が低下してしまい、集熱性能の
低下を招く不具合があった。

また、集熱パイプを支持部材によりガラスチューブに保
持させる場合、これらを堅固に連結すると、集熱パイプ
とガラスチューブの熱膨張差によりガラスチューブに熱
歪が発生し、クラックなどの損傷を生じ易い。

そしてまた、外部から衝撃や振動が加えられた場合にも
ガラスチューブが破損し易くなる欠点がある。

この発明はこのような事情にもとづいてなされたもので
、その目的とするところは、集熱パイプからガラスチュ
ーフｒ熱伝導される熱量を低減してこのガラスチューブ
の局部的な加熱を防止し、また脱気処理時の加熱に耐え
得るだけの耐熱性をもたせてこの脱気処理を可能にし、
ガラス容器内の真空度を維持することができるようにし
、さらには熱歪や衝撃等を吸収してクラックや損傷など
を防止することができる太陽熱集熱装置を提供すること
にある。

すなわち本発明は、集熱パイプと支持部材との間に耐熱
性クッション材からなる不良熱伝導体を介在させたこと
を特徴とする。

以下この発明の一実施例を第１図ないし第３図にもとづ
いて説明する。

図中１はガラス容器であって、このガラス容器１はガラ
スチューブ２０両端を金属製の端部キャンプ３ａ、３ｂ
で気密に閉塞して構成しである。

なお、ガラスチューブ２は硬質ガラスで形成され、この
実施例ではたとえば直径１２０ｍｍ、全長３０００ｍｍ
程度のものが使用されている。

また、端部キャップ３ａ、３ｂは上記硬質ガラスとほぼ
線膨張係数の等しい金属で形成されるものである。

そして、ガラス容器１内には端部キャップ３ａ。

３ｂを気密に貫通した集熱パイプ４が配置されている。

この集熱パイプ４は熱媒体の通路を構成するものであり
、熱伝導性に優れた銅パイプなどで形成されている。

また、上記集熱パイプ４は端部キャップ３ａ。

３ｂを気密に貫通するものであるが、一方の端部キャッ
プ３ａに対しては第２図に示される如く継手パイプ５を
介して気密に貫通されている。

この継手パイプ５は上記集熱パイプ４と２重管構造をな
し、一端が上記端部キャップ３ａに気密に接合されると
ともに他端が上記集熱パイプ４の外面に気密に接合され
ている。

また、継手パイプ５はステンレス製のベローズ６で構成
されており、このベローズ６は集熱パイプ４とガラス容
器１との間の熱膨張差を吸収するものである。

また、他方の端部キャップ３ａには排気管７が接続され
ている。

この排気管７はガラス容器１内を排気する際に真空ポン
プと接続されるものであり、ガラス容器１内が所定の高
真空度になったとき封止される。

そして、ガラス容器１内にはたとえば円形状をなした支
持部材８が配置されている。

この支持部材８は耐熱性を有する金属もしくは無機焼結
体で形成され、上記集熱パイプ４に耐熱性クッション材
からなる不良熱伝導体９を介して取着されている。

この支持部材８は周縁が上記ガラスチューブ２の内面に
当接されることにより、この集熱パイプ４をガラスチュ
ーブ２すなわちガラス容器１の管軸上に保持している。

上記不良熱伝導体９はステンレス線からなる金属網状体
で構成されており、この不良熱伝導体９は上記支持部材
８と集熱パイプ４との間に介在されている。

また、上記ガラス容器１内にはゲッター１０が配設され
ている。

ゲッター１０はリング状をなし、上記集熱パイプ４に上
記不良熱伝導体９と同様な構成の不良熱伝導体１１を介
して取着されている。

また、ゲッター１０はガラス容器１内を排気する際、こ
の排気工程中に行なわれる脱気処理時の高周波加熱によ
ってバリウムなどからなる蒸着膜１２をガラスチューブ
２の内面に形成させるようになっており、このものは装
置の使用中に発生したガラス容器１内の不純ガスを吸着
して除去するものである。

そして、このようなガラス容器１は上記集熱パイプ４を
支持台１３，１３に支持して設置されており、また上記
ガラス容器１の外部には集熱部材たとえば集熱反射板１
４が配置されている。

集熱反射板１４は太陽と対向する表面が湾曲した反射面
１４ａに形成され、この反射面１４ａで反射した太陽光
？上記集熱パイプ４に集光させるように構成されている
。

また、集熱反射板１４は両端側がアーム部材１５，１５
を介して集熱パイプ４に取付けられているとともに、こ
の集熱パイプ４を中心として回動自在に構成されている
。

そして、集熱反射板１４の回動は追尾機構１６によって
制御されるようになっている。

すなわち、追尾機構１６は集熱反射板１４の裏面に設け
られたラック１７およびこのラック１７と噛み合うピニ
オン１８を備えている。

そして、ピニオン１８は図示しない正逆回転可能なモー
タに連結されており、このモータで上記ピニオン１８の
回転を制御することにより、上記集熱反射板１４−を太
陽の動きに追尾して回動させるように構成されている。

また、ガラス容器１内における集熱パイプ４の表面には
選択吸収膜１９が形成されている。

この選択吸収膜１９は集熱パイプ４に集光される太陽光
の波長領域を良好に吸収するとともに、赤外線波長領域
の放出は小さい性質を有するものである。

次に、このような構成による一実施例の作用について説
明する。

まず、上記追尾機構１６によって集熱反射板１４の回動
を太陽の動きに応じて制御すると、反射面１４ａで反射
した太陽光は上記ガラス容器１を透過して集熱パイプ４
に集光する。

この集熱パイプ４０表面には選択吸収膜１９を形成しで
あるから、太陽光の波長領域を良好に吸収するとともに
、赤外線波長領域の放出を阻止する。

このため、集熱パイプ４は加熱されて温度が上昇する。

そして、この集熱パイプ４の熱は集熱パイプ４内に流入
された熱媒体に熱伝導されてこの熱媒体を加熱すること
になる。

また、このような集熱作用中にはガラス容器１内が真空
空間による断熱層に構成されているので、集熱パイプ４
からの熱放散が阻止される。

このため、集熱パイプ４の熱が良好に上記熱媒体に熱伝
導されるので、その集熱効率は高いものである。

そして、この実施例によれば、上記不良熱伝導体９がス
テンレス線の金属網状体で構成されているので、この不
良熱伝導体９は４００℃程度の高温に充分耐え得るもの
である。

したがって、ガラス容器１内を排気する際には排気工程
中においてガラス容器１、集熱パイプ４、支持部材８お
よび不良熱伝導体９，１１等を高温に加熱して脱気処理
を行うことができる。

このため、ガラス容器１内の真空度を長期に亘って維持
することができ、装置の集熱性能の低重を防止できるも
のである。

また、上記ガラス容器１内にはゲッター１０が設けられ
ているから、このガラス容器１内の真空度を一層確実に
維持できる。

また、上記不良熱伝導体９は金属網状体で構成されてい
るので、不良熱伝導体９と集熱パイプ４との接触面積お
よび不良熱伝導体９の熱伝導面積は極めて小さいもので
ある。

したがって、集熱パイプ４から不良熱伝導体９を介して
支持部材８に熱伝導される熱量を低減することができ、
ガラスチューブ２が局部的に高温に加熱されることはな
い。

この結果、ガラスチューブ２に生じる局部的な熱膨張を
抑えることができ、ガラスチューブ２の損傷を防止でき
る。

さらにまた、不良熱伝導体９は金属網状体で構成されて
いるので、弾性を有する。

この結果、不良熱伝導体９は集熱パイプ４と支持部材８
との間および支持部材８とガラスチューブ２との間にお
ける熱膨張差を上記弾性でもって吸収することができる
。

そしてまた、装置の使用中に機械的な衝撃が加わっても
、この衝撃は上記不良熱伝導体９０弾性でもって吸収さ
れることから、この装置の信頼性を一層高めることがで
きる。

なお、この発明は上記一実施例に限定されるものではな
い。

たとえば、不良熱伝導体は金属網状体で必ずしも構成さ
れるものではなく、耐熱性を有するガラス繊維等のクッ
ション材で構成してもよい。

また、支持部材は円形状のものに限らず、第４図に示す
如く３角状をなした支持部材５０であってもよいし、第
５図に示す如く板状のスプリング６０ａ 、６０ａがガ
ラスチューブ２の内面に当接される構成の支持部材６０
であってもよく、さらには第６図に示される如く線状の
スプリング７９ａ、７Ｑａを用いた支持部材７０であっ
てもよい。

また、集熱部材はガラス容器の外部に配置した集熱反射
板に限らず、この集熱反射板をガラス容器の内部に配置
するようにしてもよい。

また、集熱反射板の代わりに上記集熱パイプと連結され
る集熱板を用いてもよく、この集熱板を用いる場合には
支持部材を集熱板に取着し、この集熱板と支持部材との
間に上記不良熱伝導体を介在させればよい。

以上説明したようにこの発明は、支持部材と集熱パイプ
との間に耐熱性のクッション材からなる不良熱伝導体を
介在させたことを特徴とする。

したがって、ガラス容器内を排気する際にはこの排気工
程中にガラス容器を加熱して脱気処理を行なっても不良
熱伝導体が耐熱性であるため熱劣化することがなく、よ
って良好な脱気処理が行えて高真空度を保つこ−とがで
きる。

この結果、装置の使用中長期に亘ってガラス容器内の真
空度を維持することができ、装置の集熱性能の低下を防
止できる。

また、上記不良熱伝導体は熱伝導体の悪いものであるか
ら、集熱パイプから支持部材に熱伝導される熱量を低減
し、ガラスチューブの局部的な加熱を抑えることができ
る。

このため、このガラスチューブの局部的な熱膨張によっ
て生じるガラスチューブの損傷を防止できる。

さらにまた上記不良熱伝導体はクッション材によって構
成されているので、ガラスチューブと集熱パイプとの間
の熱膨張差を吸収するとともに、衝撃や振動も吸収する
から、ガラスチューブのクランクや損傷を防止できる等
、その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の一実施例を示し、第１
図は装置の全体図、第２図は第１図中■部における拡大
断面図、第３図は第１図中■部における拡大断面図であ
る。 第４図ないし第６図はこの発明の他の実施例を示し、そ
れぞれ他の支持部材を示す斜視図である。 １・・・・・・ガラス容器、４・・・・・・集熱パイフ
ミ ８・・・・・・支持部材、９・・・・・・不良熱伝
導体、１４・・・・・・集熱反射板（集熱部材）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガラスチューブの端部を端部キャップで気密に閉塞
   し、かつ内部を排気して高真空に構成したガラス容器と
   、このガラス容器内に上記端部キャップを気密に貫通し
   て配設され熱媒体の通路を構成する集熱パイプと、上記
   ガラス容器の外部もしくは内部に設けられ上記集熱パイ
   プに太陽熱を集熱させて加熱する集熱部材と、上記ガラ
   ス容器内に設けられ上記集熱パイプを上記ガラスチュー
   ブに支持させる支持部材とを備え、この支持部材と集熱
   パイプとの間に、金属網状体もしくは耐熱性ガラス繊維
   等の耐熱性クッション材からなる不良熱伝導体を介在さ
   せたことを特徴とする太陽熱集熱装置。 ２ 上記集熱部材はガラス容器の外部に配置された集熱
   反射板で構成されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の太陽熱集熱装置。