JPS6018752Y2 - 太陽熱集熱管 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は真空ガラス管式太陽熱集熱管に関するものであ
る。

真空ガラス管式太陽熱集熱管は、ガラス管内に集熱板や
集熱金属パイプを収納し、ガラス管を密封して、ガラス
管内を高度の真空にしたもので、集熱効率は極めて高い
。

集熱金属パイプには、一般に熱伝導が良く、耐食性に優
れ、比較的安価な銅パイプが用いられている。

ガラス管は主として、ソーダ石灰ガラスが用いられ、硼
珪酸ガラスも用いられる。

銅製の集熱金属パイプをガラス管に直接封着することは
できないので、ガラス管との封着に適した熱膨張係数を
もつガラス管封着用合金製の接続金具を、ガラス管と集
熱金属パイプの間に介在させる。

即ち、接続金具の二端をガラス管に封着し、他端を集熱
金属パイプに溶接又はろう付けする。

ガラス管内は高度の真空に保つ必要があるので、この封
着や溶接は完全に気密に密封し、ガラス管と接続金具の
封着部にはクラックの原因となるような歪が残ってはな
らない。

接続金具の一端を先にガラス管に封着し、一旦温度を上
げた後徐冷し、封着部の歪をとった後、集熱板、集熱金
属パイプをガラス管中に挿入腰集熱金属パイプと接続金
具とを溶接する方法では、溶接時の熱が接続金具を伝導
して、ガラスとの封着部にクラック発生等悪影響を及ぼ
さないように、封着部と溶接部を離す必要がある。

即ち、接続金具をかなり長いもの或いは大きい形状にし
なければならない。

又、往復型集熱管の場合、接近した位置に２個の細長い
接続金具をガラスに封着することは技術的にあまり容易
ではないので、集熱金属パイプを通す孔を２個有する大
型の接続金具になる。

接続金具の一端を先に集熱金属パイプに溶接しておき、
次に他端をガラス管に封着する方法では、集熱板、集熱
金属パイプ等をガラス管に挿入した状態で、接続金具を
ガラス管に封着するので、従来の方法では接続金具は大
型にならざるを得なかった。

一般にガラス封着用合金は耐食性に劣る。

一方、太陽熱集熱管は風雨にさらされ、且つ、大きな温
度変化を受ける状態で長期にわたって使用されるので、
使用中ガラス封着用合金製の接続金具が腐食されて、真
空洩れの原因になる危険があり、真空洩れは集熱効率を
著しく低下させる。

大型の接続金具の完全な防食はそれ程容易ではなく、且
つ、費用がかさむ。

その上、ガラス封着用合金は高価である。

従って大型接続金具を用いることは、コストを下げるこ
とが大きい課題になっている太陽熱集熱管にとって好ま
しくない。

本考案は、安価で且つ成形性に優れ、耐食性にも優れた
ガラスを、可能な限り使用し、高価な且つ耐食性に劣る
ガラス封着用合金の使用を最小にし、極めて小型の接続
金具を有する太陽熱集熱管を提供するものである。

以下、実施例により本考案を詳しく説明する。

第１図に、本考案によるヒートパイプ型太陽熱集熱管を
示す。

ガラス管１と同組成、又は、ガラス管１と支障なく封着
することのできるガラスで成形したがラスステム２を予
め準備しておく。

ガラスステム２の中央には集熱金属パイプ４を通し、且
つ、椀状接続金具３を封着するための孔を有している。

ガラス封着用合金製の小型椀状接続金具３の中央の孔３
′に中接ぎ銅管５を挿入する。

中接ぎ銅管５の外径は、椀状接続金具３の中央の孔３′
の内径に略等しくなっている。

図に示すように中接ぎ銅管５の一端に近い位置で、椀状
接続金具３の孔３′の縁と気密にろう付は或いは溶接す
る。

中接ぎ銅管５を取り付けた椀状接続金具３の端部を、前
記ガラスステム２の孔の端部２′に気密封着する。

この封着は公知の種々の封着技術によって行うことがで
きる。

椀状接続金具３を封着した後、徐冷して封着部の歪を完
全に除去する。

椀状接続金具３のガラス封着部以外の外気に触れる表面
は、耐食性に優れた酸化被膜処理を施したり、又、耐食
性を向上させ、或いは中接ぎ銅管５とのろう付は作業を
容易にするために、ニッケルめっき、或いはニッケルク
ラッドを施しておいてもよい。

集熱板６を取り付けた集熱金属パイプ４を、ガラス管１
側から中接ぎ銅管５中へ挿入し、集熱金属パイプ４を中
接ぎ銅管５から外方へ突出させる。

突出した側の中接ぎ銅管５の端部５′で、集熱金属パイ
プ４と中接ぎ銅管５とをろう付は又は溶接する。

ろう付は或いは溶接のときの熱が、中接ぎ銅管５及び接
続金具３を伝わって、椀状接続金具３とガラスステム２
との封着部に悪影響を及ぼさないように、中接ぎ銅管５
の長さを十分にとる。

ガラス管１の一端は試験管のように封じるか、或いは、
ガラス管１と同組成、又はガラス管１と封着可能なガラ
スで、図に示すようなキャップ７を別に成形し、これを
ガラス管１の端部に封着しておく。

何れの場合も徐冷して十分に歪を除く。前述のガラスス
テム２を封着した集熱金属パイプ４及び集熱板６を、こ
のガラス管１中に挿入する。

ガラスステム２の直径は、ガラス管１の外径より若干大
きくなっており、その周縁部にガラス管１の端部１′が
嵌りこむ小さい溝１２が設けである。

溝１２が水平になるようにガラスステム２を保持して、
溝１２中にガラスフリットを充填し、ここにガラス管端
１′を押し当てながら加熱炉中を通し、溝１２附近のみ
加熱し、フリットを溶融してガラスステム２及ガラス管
１を封着する。

この封着は比較的低い温度で行なえるので、ガラスステ
ム２及びガラス管１には歪は生ぜず、集熱板６及び集熱
金属パイプ４が実用上問題になる程の劣化や酸化は起ら
ない。

次いで、キャップ７に予め設けである排気管８からガラ
ス管１中の空気を排気し、高度の真空にして排気管８を
閉じる。

本考案におけるガラス封着用合金製の椀状接続金具は、
集熱金属パイプより若干大きい孔を設けられる大きさに
すれば足りるので、極端に小型化することができ、寸法
上、又形状からして材料ロスも少なく最小の使用量とな
る。

その上、外気に接する面にはニッケルめっき、ニッケル
クラッドの他に、防食塗膜或いはキャップを被せる等の
防食処理も容易に且つさほどのコストも必要とせずに行
えるので、全体としてコストを大きく低減させることが
できる。

第２図に示すものは、他の実施例で、椀状接続金具３及
び中接ぎ銅管５が、ガラス管１中に納まるようにしたも
のである。

この場合は、椀状接続金具３の凹部に耐候性に優れた樹
脂１１等を充填するか、或いはガラスステム２の中央の
開口部に樹脂又はゴム製のキャップ１２を嵌めて防食す
ればよい。

勿論、先の実施例のように、椀状接続金具３の凹部内の
外表面をニッケルめっき、或いはニッケルクラッドして
もよい。

第２図は、中接ぎ銅管５もガラス管１内に納めたが、中
接ぎ銅管５をガラス管１の外方へ突出するように状態に
してもよい。

以上の実施例では、椀状接続金具３のスカート部は中心
軸に平行な円筒形であるが、第３図のようにテーパをつ
けても差支えない。

第４図に示す実施例は、ガラス封着用合金の使用を更に
少なくしたものである。

この実施例の接続金具３は、先に述べた椀状接続金具の
スカート部のみから戊る。

これに別に底形した耐食性に優れた金属製のキャップ１
４を端部で溶接する。

キャップ１４は皿状、又は円板状等に成形し、その中央
に孔を設けて、前述の中接ぎ銅管５をろう付は或いは溶
接する。

接続金具３とキャップ１４との気密溶接は、それぞれの
端部が接する部分１３て行なう。

その他の部分は先に述べた実施例と同様である。

本考案では、耐食性に劣り、且つ高価なガラス封着用合
金の使用を極く少量にすることができる。

即ち、集熱金属パイプの外径と略等しい内径を有する中
接ぎ銅等を挿入する孔を設けられるだけの大きさがあれ
ばよく、外径２５１ｒｒＩｎ以下、スカート部の長さ１
５ｍ＋Ｉｔ以下の小型にすることができる。

第４図に示す実施例では高価なガラス封着用合金の使用
はスカート部だけでよいので、封着用合金の使用量は極
端に少なくなる。

これは中接ぎ鋼管の採用によってスカート部の長さを最
小にし得る。

中接ぎに鋼管を用いたのは、耐食性に優れており、比較
的安価であること、集熱金属パイプが銅管であるために
、膨張が同一であること、ろう付けがやり易いことなど
によるが、銅管に限定するものではない。

以上、実施例として集熱金属パイプが一本の場合を述べ
たが、集熱金属パイプが２本になる往復型の場合は、第
５図のように孔を２個設け、中接ぎ鋼管を２個用い、前
述と同様に行なえばよい。

更にガラス管１の外径が椀状接続金具３の外径に比して
余り大きくない場合は、ガラス管１の管端を絞り込み、
椀状接続金具３の外径にほぼ等しい外径に成形して封着
してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す断面図、第２図、第３図
、第４図、第５図は他の実施例を示す部分断面図である
。 １・・・・・・ガラス管、２・・・・・・ガラスステム
、３・・・・・・接続金具、４・・・・・・集熱金属パ
イプ、５・・・・・・中接ぎ銅管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 真空ガラス管式太陽熱集熱管において、集熱金属パイプ
   はその外径と略同じ内径を有する中接ぎ金属管を通って
   ガラス管内に挿入されており、中接ぎ金属管の一端は集
   熱金属パイプの外周壁と密封されており、中接ぎ金属管
   の他端はガラス封着用合金製の接続金具に設けた孔周縁
   に密封されており、この接続金具の外径は上記孔を設け
   るに足る大きさを有し、そのスカート部の端部はガラス
   ステムの小径端部に気密封着されており、このガラスス
   テムの大径端部は前記ガラス管の一端に気密封着されて
   いる太陽熱集熱管。