JPS6071854A - 太陽熱集熱器 - Google Patents
太陽熱集熱器Info
- Publication number
- JPS6071854A JPS6071854A JP58181006A JP18100683A JPS6071854A JP S6071854 A JPS6071854 A JP S6071854A JP 58181006 A JP58181006 A JP 58181006A JP 18100683 A JP18100683 A JP 18100683A JP S6071854 A JPS6071854 A JP S6071854A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- tube
- heat exchange
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- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
- F24S10/90—Solar heat collectors using working fluids using internal thermosiphonic circulation
- F24S10/95—Solar heat collectors using working fluids using internal thermosiphonic circulation having evaporator sections and condenser sections, e.g. heat pipes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は設置が容易でしかも維持管理がし易い太陽熱真
空管式集熱器に関するものである。
空管式集熱器に関するものである。
従来例の構成とその問題点
太陽光を受けて熱に変換する集熱板を真空中に封じ込ん
だ真空管式集熱器は、集熱した熱の対流による熱損失が
全く存在しないので高効率であり、最近実用される数が
増加して来た。その多くの場合に見られる構造を第１図
に示す。集熱フィン１はガラス管７の中に封入されてい
る。集熱フィン１には熱的な密着構造をもって熱交換媒
体管路２が取付けられ、熱交換媒体管路２は封口金具６
に気密的に付けられ、封口金具６はガラス管７に接着さ
れている。各集熱管の管路は３に示すように直（並）列
に接続されている。通常の応用では第１図のように複数
本の集熱管の管路をあらかじめ接続し、設置場所にユニ
ットとして搬入し、各ユニット管路４，６を接続する。
だ真空管式集熱器は、集熱した熱の対流による熱損失が
全く存在しないので高効率であり、最近実用される数が
増加して来た。その多くの場合に見られる構造を第１図
に示す。集熱フィン１はガラス管７の中に封入されてい
る。集熱フィン１には熱的な密着構造をもって熱交換媒
体管路２が取付けられ、熱交換媒体管路２は封口金具６
に気密的に付けられ、封口金具６はガラス管７に接着さ
れている。各集熱管の管路は３に示すように直（並）列
に接続されている。通常の応用では第１図のように複数
本の集熱管の管路をあらかじめ接続し、設置場所にユニ
ットとして搬入し、各ユニット管路４，６を接続する。
このユニットは通３べ一″
常６ｏ〜７０ＫＬｉの重量で設置時に多くの人手を要し
ていた。さらに、これら太陽熱集熱器を実用中に、時に
破損を生じたり、真空洩れが発生することがあった。上
記説明の従来の集熱器では該当する集熱管１本を現地で
取り変えることは管路接続部のろう付作業等のわずられ
しさから事実上不可能であった。また、この種集熱器に
おけるトラブルは寒冷時の熱交換媒体の凍結と負荷が小
さい時の熱交換媒体の沸騰問題があった。前者は熱交換
媒体に不凍液を用いることで回避されるが、後者におい
ては問題が残る。す々わち、管路から媒体が抜去られる
と集熱作動を回復するためにはポンプで媒体を管路に注
入しなければならないが、このとき第１図から理解され
るととく残溜空気を抜去ることが困難であり、回復後の
運転に支障を来すことがしばしば発生した。
ていた。さらに、これら太陽熱集熱器を実用中に、時に
破損を生じたり、真空洩れが発生することがあった。上
記説明の従来の集熱器では該当する集熱管１本を現地で
取り変えることは管路接続部のろう付作業等のわずられ
しさから事実上不可能であった。また、この種集熱器に
おけるトラブルは寒冷時の熱交換媒体の凍結と負荷が小
さい時の熱交換媒体の沸騰問題があった。前者は熱交換
媒体に不凍液を用いることで回避されるが、後者におい
ては問題が残る。す々わち、管路から媒体が抜去られる
と集熱作動を回復するためにはポンプで媒体を管路に注
入しなければならないが、このとき第１図から理解され
るととく残溜空気を抜去ることが困難であり、回復後の
運転に支障を来すことがしばしば発生した。
上記に述べた従来の真空管式集熱器の欠点を取り除く方
法として、集熱管ごとに端部に熱交換部を設け、熱交換
媒体が流れるヘラグーに上記熱交換部を機械的に受容す
るソケット状熱交換部を設特開昭ＧＯ−７１８５４（２
） け、設置時に先ずヘッダ一部を設置して配管して後、各
集熱管を恰も照明における螢光灯のごとくソケットには
め込むことで集熱系を形成する方法がある。しかし、従
来のこの種集熱器では、高効率な熱交換を実現するため
には、上記ソケット状熱交換部の面積をきわめて大きく
しなければならず、またその伝熱性を高めるために熱伝
導率が高い金属の大きなブロックが必要であった。この
ため材料費が高くなるだけでなくヘッダ一部の重量が増
し、折角軽量化される構造をとりながら効果が低いもの
になっていた。
法として、集熱管ごとに端部に熱交換部を設け、熱交換
媒体が流れるヘラグーに上記熱交換部を機械的に受容す
るソケット状熱交換部を設特開昭ＧＯ−７１８５４（２
） け、設置時に先ずヘッダ一部を設置して配管して後、各
集熱管を恰も照明における螢光灯のごとくソケットには
め込むことで集熱系を形成する方法がある。しかし、従
来のこの種集熱器では、高効率な熱交換を実現するため
には、上記ソケット状熱交換部の面積をきわめて大きく
しなければならず、またその伝熱性を高めるために熱伝
導率が高い金属の大きなブロックが必要であった。この
ため材料費が高くなるだけでなくヘッダ一部の重量が増
し、折角軽量化される構造をとりながら効果が低いもの
になっていた。
発明の目的
本発明は従来の真空管式集熱器の総ての欠点を解決する
ものである。
ものである。
発明の構成
本発明は、ヒートパイプの蒸発部に太陽熱集熱板を熱結
合させ、同凝縮部をソケット状にして、被熱交換用液体
と着脱自在に熱結合させる太陽熱集熱器である。
合させ、同凝縮部をソケット状にして、被熱交換用液体
と着脱自在に熱結合させる太陽熱集熱器である。
実施例の説明
６ページ
本発明の集熱管の平面図が第２図に、断面図が第３図に
示されている。本発明の集熱管の熱輸送管３４はヒート
パイプ構造で、両端を密封された金属管の中を真空にし
、一端に第１の熱媒液２７が封じ込まれている。残部の
空間２８には上記熱媒のその時の温度で平衡する圧力の
蒸気が充満している。第１の熱媒には水、ぶつ化炭素化
合物のフロン″′１１４”、”１１３’”、”２２”等
およびイソブタン等の炭化水素化合物が用いられる。第
１の熱媒液２７が存在する位置に対応する熱輸送管１９
の表面には太陽光を吸収して熱に変換する集熱板２６が
熱的に密着されている。集熱板２６の太陽光受光面には
酸化クロム、クロムよりなる選択吸収膜が付けられてい
る。集熱板２５が取り付けられた熱輸送管１９の内壁面
はヒートパイプの蒸発面として作用する。熱輸送管１９
の他端はヒートパイプの凝縮部として作用する。熱輸送
管１９の蒸発部は一端を封じたガラス管２ｏで囲まれ、
ガラス管２０は円周２３で封口金具２４に融着され、封
口金具２４は熱輸送管１９に円周２１でろう付６ページ され、ガラス管２０内の空間２２は１０Ｔｏｒｒの高真
空にされている。ヘッダー管１１には集熱管を受け入れ
るソケット１４が取付けられたキャップ１３が取付けら
れている。ヘッダー管１１内に突出したソケット１４の
外表面は第１の熱交換面として作用する。ソケット１４
と熱輸送管１９の凝縮部は機械的に密着構造１６を形成
している。
示されている。本発明の集熱管の熱輸送管３４はヒート
パイプ構造で、両端を密封された金属管の中を真空にし
、一端に第１の熱媒液２７が封じ込まれている。残部の
空間２８には上記熱媒のその時の温度で平衡する圧力の
蒸気が充満している。第１の熱媒には水、ぶつ化炭素化
合物のフロン″′１１４”、”１１３’”、”２２”等
およびイソブタン等の炭化水素化合物が用いられる。第
１の熱媒液２７が存在する位置に対応する熱輸送管１９
の表面には太陽光を吸収して熱に変換する集熱板２６が
熱的に密着されている。集熱板２６の太陽光受光面には
酸化クロム、クロムよりなる選択吸収膜が付けられてい
る。集熱板２５が取り付けられた熱輸送管１９の内壁面
はヒートパイプの蒸発面として作用する。熱輸送管１９
の他端はヒートパイプの凝縮部として作用する。熱輸送
管１９の蒸発部は一端を封じたガラス管２ｏで囲まれ、
ガラス管２０は円周２３で封口金具２４に融着され、封
口金具２４は熱輸送管１９に円周２１でろう付６ページ され、ガラス管２０内の空間２２は１０Ｔｏｒｒの高真
空にされている。ヘッダー管１１には集熱管を受け入れ
るソケット１４が取付けられたキャップ１３が取付けら
れている。ヘッダー管１１内に突出したソケット１４の
外表面は第１の熱交換面として作用する。ソケット１４
と熱輸送管１９の凝縮部は機械的に密着構造１６を形成
している。
このだめ、凝縮部に僅かテーパをソケット１４に同じ傾
斜の逆テーパが設けられている。ヘッダー管１１を貫通
して第３の熱媒が通る熱交換管１２が取付けられている
。ヘッダー管１１内の熱交換管１２の外表面は第２の熱
交換面として作用する。
斜の逆テーパが設けられている。ヘッダー管１１を貫通
して第３の熱媒が通る熱交換管１２が取付けられている
。ヘッダー管１１内の熱交換管１２の外表面は第２の熱
交換面として作用する。
ヘッダー管１１の両端はフランジ３１で密封され、熱交
換管１２はフランジ３１に気密的にろう付され、キャッ
プ１３とヘッダー管１１も接合部３３を介して気密的に
接合されている。ヘッダー管１１には熱媒注入口３２が
付けられ、ヘッダー管１１内をあらかじめ真空にして第
２の熱媒液が水準３゜の高さまで注入される。水準３ｏ
はソケット１４がはｙ浸漬される程度でよい。水準３０
の上部空７ベーーミｆ 間には、その時の温度で平衡する第２の熱媒の蒸気が充
満している。第２０熱媒には水、ぶつ化炭素化合物のフ
ロン″１１４”、１１３”、”２２”等およびインブタ
ン等の炭化水素化合物が用いられる。
換管１２はフランジ３１に気密的にろう付され、キャッ
プ１３とヘッダー管１１も接合部３３を介して気密的に
接合されている。ヘッダー管１１には熱媒注入口３２が
付けられ、ヘッダー管１１内をあらかじめ真空にして第
２の熱媒液が水準３゜の高さまで注入される。水準３ｏ
はソケット１４がはｙ浸漬される程度でよい。水準３０
の上部空７ベーーミｆ 間には、その時の温度で平衡する第２の熱媒の蒸気が充
満している。第２０熱媒には水、ぶつ化炭素化合物のフ
ロン″１１４”、１１３”、”２２”等およびインブタ
ン等の炭化水素化合物が用いられる。
第３の熱媒は水またはプロピレングリコール等不凍性液
の水溶液である。
の水溶液である。
以下第２図によって本発明の集熱器の案齢を哄動作を説
明する。熱輸送管１９の蒸発部の端は図に見られるよう
にヘッダ部より低位置に下げられている。集熱フィン２
６０表面に太陽光が入射すると集熱フィン２５の温度が
上昇し、それにともなって熱輸送管１９の温度が上昇し
、内部の第１の熱媒２７が加熱される。熱媒２７が加熱
されると熱輸送管内表面から沸騰が始まり、その蒸気は
熱輸送管３４の凝縮部内壁に凝縮し熱を内壁に与え、そ
の熱は密着構造である熱結合面１６を通ってソケット１
４の外表面熱交換面に至る。熱輸送管３４の凝縮部内壁
に凝縮した熱媒は液滴２６となって落下し熱輸送管２４
の傾斜にしたがって２９に示すように蒸発部に向って流
下する。
明する。熱輸送管１９の蒸発部の端は図に見られるよう
にヘッダ部より低位置に下げられている。集熱フィン２
６０表面に太陽光が入射すると集熱フィン２５の温度が
上昇し、それにともなって熱輸送管１９の温度が上昇し
、内部の第１の熱媒２７が加熱される。熱媒２７が加熱
されると熱輸送管内表面から沸騰が始まり、その蒸気は
熱輸送管３４の凝縮部内壁に凝縮し熱を内壁に与え、そ
の熱は密着構造である熱結合面１６を通ってソケット１
４の外表面熱交換面に至る。熱輸送管３４の凝縮部内壁
に凝縮した熱媒は液滴２６となって落下し熱輸送管２４
の傾斜にしたがって２９に示すように蒸発部に向って流
下する。
特開昭ＧＯ−７１８５４Ｃ：３）
加熱されたソケット１４の外表面周囲の第２の熱媒は沸
騰しその蒸気は熱交換管１２の外周に凝縮し、熱交換管
１２を加熱する。凝縮した熱媒は液滴となってソケット
１４周囲の液状熱媒中に落下する。
騰しその蒸気は熱交換管１２の外周に凝縮し、熱交換管
１２を加熱する。凝縮した熱媒は液滴となってソケット
１４周囲の液状熱媒中に落下する。
加熱された熱交換管１２は内部を流れる第３の熱媒を加
熱する。
熱する。
上記説明から、本発明の集熱器の性能を支配するものは
ソケット１４の外表面および熱交換管１２の外表面の第
２の熱媒に対する熱伝達率の大きさである。こ＼で用い
た沸騰および凝縮熱伝達方法は液状熱媒を用いるものよ
り一般に大きいが、さらにソケット１４および熱交換管
１２外表面に適度の微細々凹凸を設けたり、凹凸を実現
する金属網を付けたシすることで、通常の平滑表面に対
し２００倍位高くすることができる。具体的には第１の
熱媒および第２の熱媒にフロン”１１３”を用い、両者
の温度差を７にとしたとき平滑表面がａ ｏ Ｏ７／
ｍ″ｈＫであるのに対し、凹凸面では１７．０ＯＯ１ｃ
ａｌ／ｍ’ｈＫが得られる。
ソケット１４の外表面および熱交換管１２の外表面の第
２の熱媒に対する熱伝達率の大きさである。こ＼で用い
た沸騰および凝縮熱伝達方法は液状熱媒を用いるものよ
り一般に大きいが、さらにソケット１４および熱交換管
１２外表面に適度の微細々凹凸を設けたり、凹凸を実現
する金属網を付けたシすることで、通常の平滑表面に対
し２００倍位高くすることができる。具体的には第１の
熱媒および第２の熱媒にフロン”１１３”を用い、両者
の温度差を７にとしたとき平滑表面がａ ｏ Ｏ７／
ｍ″ｈＫであるのに対し、凹凸面では１７．０ＯＯ１ｃ
ａｌ／ｍ’ｈＫが得られる。
９ページ
上記凹凸面を使用したソケット１４の大きさの一例を示
す。集熱板が９０■Ｘ２０００ｍｍのとき温度差２．８
にとしてソケット１４は太さ１９ｍｍ。
す。集熱板が９０■Ｘ２０００ｍｍのとき温度差２．８
にとしてソケット１４は太さ１９ｍｍ。
長さ１了は９０ｍｍ、長さ１８は１２０ｍｍで充分であ
る。熱交換管１２の熱交換面積はかなシ大きいので凹凸
表面を必ずしも利用する必要はない。
る。熱交換管１２の熱交換面積はかなシ大きいので凹凸
表面を必ずしも利用する必要はない。
なお、上記実施例においては被加熱流体をヘッダー内に
配した熱交換管中に導き、加熱していたが、本発明はこ
れに限るものではなく、熱媒蒸気をヘッダー外に導いて
凝縮させてもよく、あるいは熱変換用流体を介して被加
熱物体を加熱してもよい。
配した熱交換管中に導き、加熱していたが、本発明はこ
れに限るものではなく、熱媒蒸気をヘッダー外に導いて
凝縮させてもよく、あるいは熱変換用流体を介して被加
熱物体を加熱してもよい。
発明の効果
以上述べたように、本発明はソケット構造をとりながら
非常にコンパクトなヘッダーで高効率な集熱が可能であ
り、従来の真空管式集熱器の全ての欠点を除いたきわめ
て高い工業的価値を有するものである。
非常にコンパクトなヘッダーで高効率な集熱が可能であ
り、従来の真空管式集熱器の全ての欠点を除いたきわめ
て高い工業的価値を有するものである。
第１図は従来の一実施例の集熱器の平面図、第１０、−
ジ ２図は本発明の一実施例の集熱器の平面図、第３図は同
断面図である。 １１・・・・・・ヘッダー管、１２・・・・・・熱交換
管、１３・・・・・・キャップ、１４・・・・・・ソケ
ット、１６・・・・・・熱結合面、１９・・・・・・熱
輸送管、２０・・・・・・ガラス管、２４・・・・・・
封口金具、２５・・・・・・集熱板、２６・・・・・・
液滴。
ジ ２図は本発明の一実施例の集熱器の平面図、第３図は同
断面図である。 １１・・・・・・ヘッダー管、１２・・・・・・熱交換
管、１３・・・・・・キャップ、１４・・・・・・ソケ
ット、１６・・・・・・熱結合面、１９・・・・・・熱
輸送管、２０・・・・・・ガラス管、２４・・・・・・
封口金具、２５・・・・・・集熱板、２６・・・・・・
液滴。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１） ヒートパイプの蒸発部に太陽熱集熱板を熱結合
させ、前記集熱板の動作範囲内で気液２相状態を呈する
熱媒を封入したヘッダーへ前記ヒートパイプの凝縮部を
着脱自在に熱結合させ、前記熱結合面を前記熱媒の蒸発
面とし、被加熱物体を前記熱媒の凝縮熱で加熱する太陽
熱集熱器。 （２）被加熱物体は流体であり、被加熱流体が移動する
熱交換管をヘッダー内に配し、熱媒の蒸発面となる前記
ヘッダーとヒートパイプの凝縮器の熱結合面より高い位
置に前記熱交換管を配置させた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器。 （４）熱交換管の表面が凹凸を有する特許請求の範囲第
１項、第２項または第３項記載の太陽熱集熱２ページ 器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58181006A JPS6071854A (ja) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | 太陽熱集熱器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58181006A JPS6071854A (ja) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | 太陽熱集熱器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6071854A true JPS6071854A (ja) | 1985-04-23 |
Family
ID=16093087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58181006A Pending JPS6071854A (ja) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | 太陽熱集熱器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6071854A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100368135B1 (ko) * | 2000-08-12 | 2003-01-15 | 한국에너지기술연구원 | 산업용 진공관형 태양열 집열기 |
| CN102878697A (zh) * | 2012-10-29 | 2013-01-16 | 安徽海太科新能源科技有限公司 | 热管平板集热器 |
| US12429250B2 (en) * | 2021-08-17 | 2025-09-30 | Kobe Steel Ltd. | Heat-collecting member and agricultural house |
-
1983
- 1983-09-28 JP JP58181006A patent/JPS6071854A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100368135B1 (ko) * | 2000-08-12 | 2003-01-15 | 한국에너지기술연구원 | 산업용 진공관형 태양열 집열기 |
| CN102878697A (zh) * | 2012-10-29 | 2013-01-16 | 安徽海太科新能源科技有限公司 | 热管平板集热器 |
| US12429250B2 (en) * | 2021-08-17 | 2025-09-30 | Kobe Steel Ltd. | Heat-collecting member and agricultural house |
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