JPS6136128Y2

JPS6136128Y2 -

Info

Publication number: JPS6136128Y2
Application number: JP1981072362U
Authority: JP
Priority date: 1981-05-19
Filing date: 1981-05-19
Publication date: 1986-10-20
Also published as: JPS57184463U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は太陽熱集熱器に係り、とくに集熱管
の構造および各集熱管の接続方式に関する。

太陽熱集熱器にあつては、集熱管を複数本結合
して集熱管ユニツトを構成するものであり、この
種の従来装置の集熱管およびこれを結合した集熱
管ユニツトを第１図、第２図にて示す。まず集熱
管は第１図の縦断面図に示すごとく、透光性の両
端開放のガラス管１の内部に集熱板２を取付けた
熱媒管３を収納する。熱媒管３はガラス管１の両
端より突出するが、ガラス管１の一方側の開放端
部は特殊ステンレス合金（ガラスと熱膨張係数の
ほぼ等しいたとえばＦ−31−426合金）製の円板
状の端板４の周縁部分にフリツトガラス５の融着
により封止され、熱媒管３は端板４の中心部を軸
封貫通している。他方側の開放端部は前述同様の
特殊ステンレス合金製の円板状の端板６の周縁部
分にフリツトガラス５の融着により封式され、熱
媒管は端板６の中心部をベロー７を介して軸封貫
通している。このベロー７は集熱管使用中におけ
るガラス管１と熱媒管３との温度差による熱膨張
差を吸収する。符号８で示す部分は真空封止部で
あつて、ここから真空引きしたのち封止してガラ
ス管１内部を真空状態に維持するものである。か
かる構造の集熱管を複数本結合して構成した集熱
管ユニツトの平面図を第２図に示す。すなわち集
熱管複数本を並列に配置し、隣接する集熱管の熱
媒管３をＵ字状の接続管９にて接続して熱媒の流
路が直列になるようにし、熱媒の入側、出側の熱
媒管３には連結管１０，１１を接続する。また接
続管９の外周は断熱材１２で取りまいて接続管９
部分から熱が逃げないようにする。ガラス管１
は、シールブツシユ１３を介してケース１４，１
５に固定され、ケース１４，１５を架台１６に固
定して集熱管ユニツトを構成する。このような構
造の集熱管ユニツトにおいて、図示しない循環ポ
ンプにより送られる熱媒が矢印Ｐ方向より連結管
１０に入り、接続管９により複数本直列接続され
た熱媒管３を流れる過程で、ガラス管１を透過し
た太陽光により熱せられた集熱板２の熱を吸収す
る。太陽熱を吸収し温度の上昇した熱媒は連結管
１１を矢印Ｑ方向に流れて図示しない蓄熱槽に達
する。蓄熱槽内の低温の熱媒は前述の循環ポンプ
により集熱管の連結管１０に送られ、太陽熱を吸
収する。しかしながら前述した集熱管ユニツトを
使用した従来装置は下記に示す欠点を有する。す
なわち１集熱管を構成する熱媒管が直列に接続される
ため流路抵抗が大きく、流体の圧力損失が大き
く、流路を長くすると循環ポンプの容量を大き
くしなければならない。

２ベロー部分の気密性は長期信頼性に問題があ
る。

３端板とガラス管の開放端部との封着はフリツ
トガラスの融着によりなされているが、フリツ
トガラスの湿気や紫外線に対する信頼性に問題
がある。

４ガラス管の両端外周部において金属性端板に
より真空封止しているので、ガラスと金属との
真空封止部の長さが大きく、リークのチヤンス
が長さに比例することを考慮すると、その分シ
ールの信頼性が劣る。

５熱媒管からの熱移動により金属端板面が加熱
されるが、端板の面積が比較的大きいので端板
からの熱放散が大きくなり、その分集熱効率が
低下する。

６熱媒管やヘツダ管内に発生する気泡をスムー
ズに排出するいわゆる「抜気」と、凍結を防止
するための「水抜き」を確実に行うことができ
ないので圧力損失の増大や凍結破損の問題があ
る。

などの欠点を有する。

この考案は上述した欠点を除去するためになさ
れたもので、基本的には複数本の熱媒管を並列接
続して流路を作り、熱媒管の支持は片側のみとし
他側は自由にして熱媒管とガラス管との熱膨張差
の影響を受けないようにし、またガラス管の開放
端部の封着構造は湿気や紫外線に対しても充分信
頼性のあるものとした。すなわち、一端に真空封
止部を有し他端が開放された透光性のガラス管に
集熱板と共に先端を閉じた外管とこの外管内に同
心配置した先端開方の内管とを組合わせた二重管
構造の熱媒管を封入し、前記透光性のガラス管の
小口径の開口部に封着合金としての円筒形接続管
を直接溶着し、この円筒形接続管を貫通して前記
ガラス管より突出せる熱媒管の外管を出側ヘツダ
管に接続し、熱媒管の内管を入側ヘツダ管に接続
する。さらに前記熱媒管軸と垂直な方向に所定の
間隔をもつて互いに平行に配設した熱媒管径より
大口径の二本の入側、出側ヘツダ管に夫々熱媒管
の内外管を連結し、前記両ヘツダ管の軸心は前記
熱媒管軸心と交わるようになし、集熱管に近い側
に配設した一方のヘツダ管から分岐した少なくと
も前記外管より小口径でない分岐管と該外管とを
連結し、さらに他方のヘツダ管の分岐管と前記内
管とを前記一方のヘツダ管内で連結して集熱器を
構成した。

以下この考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。第３図はこの考案の一実施例である太陽熱集
熱器の集熱管の縦断面図で、透光性のガラス管２
１に、集熱板２２を取付けた先端閉塞せる外管２
３と、この外管２３内に同心配置した先端開放の
内管３３とを組合わせた二重管構造の熱媒管４３
を収納する。この熱媒管４３はガラス管２１の開
放側より突出するがガラス管２１の開放端を漏斗
状２１ａに絞り込み、径が小さくなつた端部に特
殊ステンレス合金（ガラスと熱膨張係数のほぼ等
しいたとえばＦ−31−426合金）製のガラス管部
封着合金としての円筒形接続管２４の一方端を直
接ガラス溶着する。円筒形接続管２４の他方端に
は熱媒管部の封着金属としての漏斗形接続口金２
５の広い方が口がろう付け接合される。熱媒管４
３は漏斗形接続口金２５の小さい方の口を軸封貫
通してガラス管２１外に突出している。ガラス管
２１の閉塞端２１ｂには真空封止部２１ｃが設け
てあり、この真空封止部２１ｃより真空引きした
のち封止してガラス管２１内部を真空状態に維持
する構造である。この集熱管を複数本結合した集
熱管ユニツトの平面図を第４図に示す。集熱管を
複数本並列配置し、それぞれの突出せる外管２３
はヘツダの分岐管２７を介して出側ヘツダ管３０
に接続され、外管２３とヘツダの分岐管２７との
管接続は３１にて示す個所にろう付け接合し、液
密にしている。また熱媒管４３の内管３３は入側
ヘツダ管３８の分岐管３７を介して入側ヘツダ管
３８に接続する。前記入側ヘツダ管３８の分岐管
と内管３３との接続は出側ヘツダ管３０内で行
う。この場合出側ヘツダ管３０は入側ヘツダ管３
８より若干大口径にしておくことが熱媒の流れの
観点から望ましい。この出側ヘツダ管３０と入側
ヘツダ管３８の周囲は断熱材３２で取巻いてい
る。ガラス管２１の漏斗状２１ａ部分からヘツダ
管部分を被うケース３５はシールブツシユ３９を
介してガラス管２１の漏斗状２１ａ側を支えると
共に架台３６に固定される。ガラス管２１の閉塞
端２１ｂ側はブツシユ４０とガラス管押え金４１
にて保持されガラス管支え金４２を介して架台３
６に固定される。かくて熱媒は矢印Ｒ方向より入
側ヘツダ管３８に入り、それぞれのヘツダ分岐管
３７→熱媒管４３の内管３３→熱媒管４３の外管
２３→ヘツダ分岐管２７を経由して出側ヘツダ管
３０に流入し、矢印Ｓ方向に流出する。この熱媒
は熱媒管４３を通過する過程で集熱板２２により
集熱された太陽熱を吸収して温度上昇する。

以上述べた本考案の実施例によると、複数の集
熱管はヘツダ管にろう付け接合して並列に接続さ
れるため、熱媒の流路抵抗が減少し、圧力損失が
少なくなり、それだけ循環ポンプの負担が軽くな
る。熱媒管の支持は片側のみで行ない、他方側は
自由とする構造としたため熱膨張差を吸収するた
めのベローは不要となり、従来問題となつていた
ベローの長期信頼性を問題とする必要はなくなつ
た。またガラス管の開放端部の封止構造にフリツ
トガラスシール方式をやめて接続管を直接ガラス
溶着する方式としたため真空封止に対する信頼性
が向上した。さらにガラス管の一方端小口径開口
部に円筒形接続管を溶着したので、ガラス管部の
封止箇所は従来装置に比べ一箇所のみでかつ封止
長さが極めて短くなり、ガラス管真空封止部の信
頼性がさらに向上した。また熱媒管とガラス封着
合金としての円筒形接続管との間に、熱媒管部封
着金属としての漏斗形接続口金を介在させたの
で、熱媒管の熱伸縮に対し、材質効果と形状効果
の両面から真空封止部全体の信頼性が向上した。
また金属封止部の面積が従来装置に比べ小さいの
で、封止部での熱放散量が低減され集熱効率が向
上した。

また、前述したヘツダ管と熱媒管との接続構成
により、集熱器内に気泡が滞留するのを防止する
ための抜気と、凍結を防止するための水抜きを確
実に行うことのできるシンプルな集熱器構造を提
供することができる。

抜気に関しては、出側ヘツダ管３０と接続され
る図示しない集熱システムの配管に周知の自動空
気抜弁を設けることにより達成されるものである
が、本考案の装置においては、熱媒である水内に
生じた気泡に働く浮力により、出側ヘツダ管３０
の上方に気泡が集結して、スムースに抜気が行な
われる。また水抜きについて詳述すれば、従来装
置においては水抜きの経路が曲がりくねつている
ため流動抵抗が過大となり重力作用によつて水抜
きが確実に行われる保証がなく凍結破損の問題を
解消し得なかつたが、本考案の装置においては、
水抜き指令に応じて、出側ヘツダ管３０の水が自
重により落下を開始すると、出側ヘツダ側の上方
に空気が注入され、トリチエリの真空現象による
水のホールド現象なしに、スムーズに水抜きが行
なわれる。

以上総括して、本考案は、真空封止に対する信
頼性向上効果、抜気性能の向上と圧力損失の減少
効果、水抜きの信頼性向上に伴う凍結防止効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来構造の太陽熱集熱器の集熱管の縦
断面図、第２図は同上集熱器の集熱管ユニツトの
平面図、第３図はこの考案の一実施例である太陽
熱集熱器の集熱管の縦断面図、第４図は同上集熱
器の集熱管ユニツトの平面図である。２１：ガラス管、２１ａ：漏斗状端部、２１
ｂ：閉塞端部、２１ｃ：真空封止部、２２：集熱
板、２３：外管、２４：円筒形接続管、２５：漏
斗形接続口金、２７：ヘツダ側熱媒外管、３０：
出側ヘツダ管、３３：内管、３７：ヘツダ側熱媒
内管、３８：入側ヘツダ管、４３：熱媒管。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

複数個の集熱管を備え、各集熱管がヘツダ管に
並列接続される太陽熱集熱器において、各集熱管
は一端に真空封止部を有し他端に小口径の開口部
を備えた透光性のガラス管に集熱板と共に先端を
閉じた熱媒管の外管とこの外管内に同心配置した
先端開放の熱媒管内管とを組合わせた二重管構造
の熱媒管を収納し、前記透光性のガラス管の小口
径開口部にガラス管部封着合金としての円筒形接
続管の一端を直接溶着し、他端には、熱媒管部の
封着金属としての漏斗形接続口金を気密接合し、
この漏斗形接続口金を貫通して、前記ガラス管よ
り突出せる熱媒管の外管を出側ヘツダ管に接続
し、熱媒管の内管を入側ヘツダ管に接続した太陽
熱集熱器であつて、前記熱媒管軸と垂直な方向に
所定の間隔をもつて互いに平行に配設した熱媒管
径より大口径の二本の入側、出側ヘツダ管に夫々
熱媒管の内外管を連結し、前記両ヘツダ管の軸心
は前記熱媒管軸心と交わるようになし、集熱管に
近い側に配設した一方のヘツダ管から分岐した少
なくとも前記外管より小口径でない分岐管と該外
管とを連結し、さらに他方のヘツダ管の分岐管と
前記内管とを前記一方のヘツダ管内で連結したこ
とを特徴とする太陽熱集熱器。