JPS598737B2 - 真空式太陽熱集熱器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、真空式太陽熱集熱器に関するものである。

集熱板、集熱金属管等をガラス容器内に収納し、そのガ
ラス容器内を高度の真空に排気した真空式太陽熱集熱器
は、真空断熱により対流及び伝導による熱損失が少ない
ので、高温集熱が可能で、集熱効率も高い。

この方式の集熱器では、ガラス容器内に集熱金属管を封
入するだめに、ガラスと金属とを封着しなければならな
い。

ガラス容器内の真空度は集熱効率を左右するので、この
封着部は高度の真空度に耐えねばならない。

又、機械的強度の高いこと、及び耐熱衝撃、耐熱性を有
することが必要である。

ところが太陽熱はエネルギー密度が低いので集熱量を大
きくするにぱ、集熱器を広くする必要があり、ガラス容
器も大きくなる。

例えば、ガラス管の場合には外径８０〜１００胴、長さ
１５００〜２５００皿のものが使用されている。

このように、外径、長さとも大きいガラス管に金属を封
着した従来の集熱器は、製造コストが高く、且つ長期間
高真空度を保つ事が難しい等の問題があった。

本発明は、このような問題を解決した集熱器を提供する
ものである。

本発明の太陽熱集熱器は、ガラス容器の金属との封着部
分の径が小さいので、ガラス封着金属を小さくする事が
できる。

金属よりガラスの方が熱伝導度が小さいので、金属部分
を小さくすることにより熱損失が少なくなり、ガラス部
分が大きくなることにより採光部が広くなるので集熱器
の効率が向上した。

ガラス封着金具は、直径を集熱金属管の外径よりも若干
（４〜１０ｎｏ程度）大きくすればよく、長さは、ガラ
ス七の封着が可能な限り短く（１５〜２５口）すればよ
いので、極めて小型にできる。

一般にガラス封着用金具はステンレス鋼と比較すると耐
蝕性が劣り、且つ高価である。

本発明ではガラス封着金具を小型化することにより、こ
れらの欠点を解決した。

集熱金属管は耐蝕性及び熱伝導度の点から鋼管が広く使
われているが、鋼管とガラス封着金具を直接接着する事
は工程上難しい為、集熱金属管と同じ材質の中継ぎ金具
を用いた。

中継ぎ金具の膨張係数はガラス封着金具のそれよりも通
常大きいので、中継ぎ金具をガラス封着金具の外周に被
せて接着し、膨張係数の差による熱応力の発生を少なく
抑えるようにした。

ガラス容器と金属との封着個所は１個所だけとし、しか
も封着面積を最少にすることにより、内部の真空がクー
クする確率を大巾に減少させ、それだけ信頼性を向上さ
せた。

又、ガラスと金属の直接封着は、高温加熱によって行う
ので、金属がガラス中に拡散して強固な封着が得られる
。

これは、低融点封着用フリットガラスを用いた封着と比
較して、機械的強度が高いだけでなく、熱衝撃、ヒート
サイクル等の熱的特性も優れている。

本発明を第１図及び第２図に示す実施例によって詳しく
説明する。

小口径の開口部３を有するガラスキャップ２を予め成形
しておき、その端部２′をガラス容器１と溶着する。

ガラスキャップ２のガラス材質は、ガラス容器１と同一
か又はガラス容器１に支障なく溶着できるものであれば
よい。

或いはガラス容器１の一端を加熱軟化させて、図に示す
ような耐真空強度を有する形状に絞りこんでも、最初か
ら絞りこんだ形状に吹製したものを用いてもよい。

一方、ガラス容器１と良好に封着できるガラス封着用金
属、例えばガラス容器１がソーダ石灰ガラス（膨張係数
は９５Ｘ１０−７／℃前後）の場合は、４ ２ ％Ｎｉ
６ Ｓ Ｃ ｒ鋼、硼珪酸ガラス（膨張係数は５０
×１０−７／℃前後）の場合はコバー合金等で作った円
筒状封着金具６（直径はガラス容器１の小口径の開口部
３と略同じ）の一端に、集熱金属管８と同一の金属か、
或いは熱膨張係数が略同じで、耐蝕性の優れた金属製の
中継ぎ金具７をガラス封着金具６の外周に被せて接着（
溶接又はロウ付）したものを準備し、この封着用金具６
のもう一方の端部６′を前記の開口部３に封着する。

封着、溶着した部分は当然のことであるが、歪を十分に
除く。

次に、集熱板１０を取り付けた集熱金属管８をガラス容
器１内へ端部１′から挿入し、金属管８の端部８′を中
継ぎ金具７の外部へ突出させる。

もう一方の端部は封じてある。

集熱金属管８は、熱伝導がよく耐蝕性に優れた金属、例
えば銅を用いる。

集熱金属管８と中継ぎ金具７とは溶接又はロウ付する。

集熱金属管８の封じた端部付近及び集熱板１０を支持す
るのに必要な位置に弾力性のある支持具１１を取り付け
、金属管８をガラス容器１の中心部に支持する。

ガラス容器１と同組成のガラス、又は、ガラス容器１と
支障なく溶着できるガラス材質で、別に成形したガラス
キャップ４に同様のガラスで成形した排気管５を溶着し
、ガラスキャップ４の端部４′とガラス容器１の端部１
′とを溶着する。

その後、排気管５から排気し排気管５を閉じる。

．このようにして、第１図に示すようなヒートパイプの
原理を利用した太陽熱集熱器が得られる。

第２図に示すような集熱流体を用いて太陽熱を取り出す
方式の集熱器は、更に次のようにして得られる。

集熱内管９を金属管８内へ、その端部８′から集熱内管
９の端部が金属管８の封じられた端部付近に達するまで
挿入し、適当な手段で保持する。

集熱内管９の外径は、金属管８の内径よりかなり小さい
チューブを用いる。

集熱内管９は耐蝕性の優れた金属、或いはガラス製等の
ものが使用できる。

集熱流体は、集熱内管９の端部９′から注入し、金属管
８の端部８′から流し出して太陽熱を取り出す。

第３図は他の実施例を示しだものである。

本発明の太陽熱集熱器に使用するガラス封着用金属は、
極く小型のものを１個所だけ使用すれば足りるので、腐
蝕の防止が容易に行なえる。

又、金属部分の表面積が小さく且つ小型なので金属部分
からの熱の逸散が極めて小さい。

又、ガラス管と金属との封着部も小型であるために封着
し易く、良好な封着が得易く、製造コストも安価である
。

従って、高度の真空に耐え、且つ機械的強度が高く、信
頼性の高い太陽熱集熱器が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は本発明の実施例を示す断面
図である。 １：ガラス容器、６：封着金具、７：中継ぎ金具、８：
集熱金属管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 真空式太陽熱集熱器において、ガラス封着用金属製
   の円筒状封着金具の一端はガラス容器の小口径の開口部
   に直接封着されており、他端には、集熱金属管の熱膨張
   係数と同一か或いは近似した熱膨張係数の金属からなる
   中継ぎ金具を、封着金具の外周に被せて接着し、集熱金
   属管をガラス容器内へ挿入し、中継ぎ金具と集熱金属管
   とを接着した構造を有する真空式太陽熱集熱器。