JPS6314285Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6314285Y2 JPS6314285Y2 JP1982044292U JP4429282U JPS6314285Y2 JP S6314285 Y2 JPS6314285 Y2 JP S6314285Y2 JP 1982044292 U JP1982044292 U JP 1982044292U JP 4429282 U JP4429282 U JP 4429282U JP S6314285 Y2 JPS6314285 Y2 JP S6314285Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- working fluid
- radiator
- vacuum glass
- pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
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- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 11
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
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- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 5
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Joining Of Glass To Other Materials (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
この考案は可変コンダクタンス形ヒートパイプ
を使用した真空ガラス管形太陽熱集熱器に係り、
とくにヒートパイプに封入される作動液に関す
る。
を使用した真空ガラス管形太陽熱集熱器に係り、
とくにヒートパイプに封入される作動液に関す
る。
この種の太陽熱集熱器としては第１図に示す構
造のものが本願と同一の出願人により出願されて
いるので、まず構造を図面に基づいて説明する。
造のものが本願と同一の出願人により出願されて
いるので、まず構造を図面に基づいて説明する。
第１図は可変コンダクタンス形ヒートパイプを
使用した真空ガラス管形太陽熱集熱器の断面図、
第２図は第１図におけるＸ−X′断面図で、放熱
筒、連結管、放熱器内における作動液、作動液の
蒸発気体、および非凝縮性ガスの分布を示すもの
である。図において１は透光性の真空ガラス管
で、一端は閉塞され、他端には封止金具２が設け
てあつて、この個所をヒートパイプ３の一方側が
軸封貫通して突出している。３ａはヒートパイプ
３の集熱部で閉塞された先端部（図示せず）は図
示しないサポートにて真空ガラス管１の内壁に支
持されている。真空ガラス管１の封止金具２より
突出せるヒートパイプ３の先端は放熱筒４に連通
接続されている。そして放熱筒４は集熱部３ａよ
り上位の位置にあるように構成され、ヒートパイ
プ３、集熱部３ａ内には作動液５が封入されてい
る。また放熱筒４の内部には熱媒管６が収納さ
れ、その両端は放熱筒４の両端面を軸封貫通して
突出しており、図示されない熱媒循環系に接続さ
れている。そしてこの放熱筒４には連結管７を介
して、外周に放熱フイン８を有する放熱器９が連
通接続されており、放熱器９の内部には常温大気
圧下で非凝縮性ガス（たとえば窒素ガス）１０が
封入され、放熱筒４より上部位置に設置されてい
る。なお前記非凝縮性ガス１０は、集熱部３ａが
受熱していない時には、放熱筒４の内部にも充満
している。１１は放熱筒４を外気と熱絶縁する断
熱材、１２は真空ガラス管１より突出せるヒート
パイプ３を外気と熱絶縁する断熱材、１３は作動
液５、非凝縮性ガス１０を封入するときに使用す
る封止チツプである。かかる構造の太陽熱集熱器
では真空ガラス管１を透して太陽光の照射を受け
た集熱部３ａは受熱し、内部の作動液５が加熱さ
れてその一部は蒸発する。この蒸発気体５′は放
熱筒４に移動し、その蒸気圧により放熱筒４内に
充満していた非凝縮性ガス１０を放熱筒４と連通
している放熱器９内に押し上げる。その結果蒸発
気体５′それ自身は放熱器９内に進入することな
く、従つて受熱した太陽熱を無駄に放熱器９で放
出することなく蒸発潜熱の全てを放熱筒４内で放
出して熱媒管６を流通する熱媒を加熱する。これ
により凝縮して液化された作動液５は重力により
落下し、放熱筒４よりヒートパイプ３、集熱部３
ａに環流され、再び太陽光により加熱される。こ
のような作動液の蒸発→凝縮サイクルの繰り返し
により熱媒は加熱されて熱媒循環系に流れる。以
上は正常運転時（熱媒管６に熱媒が流通している
時）の動作であるが、何らかの理由で熱媒管６に
熱媒が流通しないでしかも真空ガラス管１内の集
熱部３ａが受熱しているとき、いわゆる空焚き状
態にあるときは集熱部３ａ内の作動液５が蒸発し
つづけ、これにより放熱筒４の内部圧力が過大上
昇するが、この蒸発気体５′は放熱筒４に連通し
ている放熱器９の中へ非凝縮性ガス１０を圧縮し
て入り込む。ここで蒸発気体５′は蒸発潜熱を放
出し凝縮する。これにより凝縮して液化された作
動液５は重力により落下し、連結管７、放熱筒４
を経てヒートパイプ３、集熱部３ａに環流され
る。そして蒸発気体５′の蒸発潜熱の放出、凝縮
により放熱筒４内の異常圧力上昇、ヒートパイプ
３の異常温度上昇が吸収され、放熱筒の破損や作
動液の変質が防止される。
使用した真空ガラス管形太陽熱集熱器の断面図、
第２図は第１図におけるＸ−X′断面図で、放熱
筒、連結管、放熱器内における作動液、作動液の
蒸発気体、および非凝縮性ガスの分布を示すもの
である。図において１は透光性の真空ガラス管
で、一端は閉塞され、他端には封止金具２が設け
てあつて、この個所をヒートパイプ３の一方側が
軸封貫通して突出している。３ａはヒートパイプ
３の集熱部で閉塞された先端部（図示せず）は図
示しないサポートにて真空ガラス管１の内壁に支
持されている。真空ガラス管１の封止金具２より
突出せるヒートパイプ３の先端は放熱筒４に連通
接続されている。そして放熱筒４は集熱部３ａよ
り上位の位置にあるように構成され、ヒートパイ
プ３、集熱部３ａ内には作動液５が封入されてい
る。また放熱筒４の内部には熱媒管６が収納さ
れ、その両端は放熱筒４の両端面を軸封貫通して
突出しており、図示されない熱媒循環系に接続さ
れている。そしてこの放熱筒４には連結管７を介
して、外周に放熱フイン８を有する放熱器９が連
通接続されており、放熱器９の内部には常温大気
圧下で非凝縮性ガス（たとえば窒素ガス）１０が
封入され、放熱筒４より上部位置に設置されてい
る。なお前記非凝縮性ガス１０は、集熱部３ａが
受熱していない時には、放熱筒４の内部にも充満
している。１１は放熱筒４を外気と熱絶縁する断
熱材、１２は真空ガラス管１より突出せるヒート
パイプ３を外気と熱絶縁する断熱材、１３は作動
液５、非凝縮性ガス１０を封入するときに使用す
る封止チツプである。かかる構造の太陽熱集熱器
では真空ガラス管１を透して太陽光の照射を受け
た集熱部３ａは受熱し、内部の作動液５が加熱さ
れてその一部は蒸発する。この蒸発気体５′は放
熱筒４に移動し、その蒸気圧により放熱筒４内に
充満していた非凝縮性ガス１０を放熱筒４と連通
している放熱器９内に押し上げる。その結果蒸発
気体５′それ自身は放熱器９内に進入することな
く、従つて受熱した太陽熱を無駄に放熱器９で放
出することなく蒸発潜熱の全てを放熱筒４内で放
出して熱媒管６を流通する熱媒を加熱する。これ
により凝縮して液化された作動液５は重力により
落下し、放熱筒４よりヒートパイプ３、集熱部３
ａに環流され、再び太陽光により加熱される。こ
のような作動液の蒸発→凝縮サイクルの繰り返し
により熱媒は加熱されて熱媒循環系に流れる。以
上は正常運転時（熱媒管６に熱媒が流通している
時）の動作であるが、何らかの理由で熱媒管６に
熱媒が流通しないでしかも真空ガラス管１内の集
熱部３ａが受熱しているとき、いわゆる空焚き状
態にあるときは集熱部３ａ内の作動液５が蒸発し
つづけ、これにより放熱筒４の内部圧力が過大上
昇するが、この蒸発気体５′は放熱筒４に連通し
ている放熱器９の中へ非凝縮性ガス１０を圧縮し
て入り込む。ここで蒸発気体５′は蒸発潜熱を放
出し凝縮する。これにより凝縮して液化された作
動液５は重力により落下し、連結管７、放熱筒４
を経てヒートパイプ３、集熱部３ａに環流され
る。そして蒸発気体５′の蒸発潜熱の放出、凝縮
により放熱筒４内の異常圧力上昇、ヒートパイプ
３の異常温度上昇が吸収され、放熱筒の破損や作
動液の変質が防止される。
ところでこのような構造の太陽熱集熱器におい
ては、ヒートパイプに封入された作動液の特性が
極めて重要である。
ては、ヒートパイプに封入された作動液の特性が
極めて重要である。
すなわち集熱効率に影響する作動液の沸点は、
太陽熱集熱器の必要作動温度条件に適合すること
が好ましい。今作動液として水を使用した場合を
考えると、水は周知のように大気圧下では沸点
は、100℃という高温度のため太陽熱集熱器の必
要作動温度（たとえば40〜50℃）条件よりはるか
に高い、このため適合した条件とするためには減
圧して（0.1Kg／cm3abs以下）沸点（40℃以下）を
下げるようにしてヒートパイプに封入しなければ
ならない。しかし乍らヒートパイプに減圧封入す
る作業は困難で、ヒートパイプ内の減圧状態を安
定させることは容易ではない。
太陽熱集熱器の必要作動温度条件に適合すること
が好ましい。今作動液として水を使用した場合を
考えると、水は周知のように大気圧下では沸点
は、100℃という高温度のため太陽熱集熱器の必
要作動温度（たとえば40〜50℃）条件よりはるか
に高い、このため適合した条件とするためには減
圧して（0.1Kg／cm3abs以下）沸点（40℃以下）を
下げるようにしてヒートパイプに封入しなければ
ならない。しかし乍らヒートパイプに減圧封入す
る作業は困難で、ヒートパイプ内の減圧状態を安
定させることは容易ではない。
本考案は上述した点に鑑み、なされたもので作
動液を安定した状態、つまり大気圧で封入しよう
というもので、このため本考案では作動液として
その沸点が大気圧下において20℃〜50℃の範囲の
液体を使用し、大気圧下で封入することを提案す
るものである。
動液を安定した状態、つまり大気圧で封入しよう
というもので、このため本考案では作動液として
その沸点が大気圧下において20℃〜50℃の範囲の
液体を使用し、大気圧下で封入することを提案す
るものである。
以下この考案の実施例を横軸に温度（℃）、縦
軸に絶対圧力（Kg／cm3）をとつた第３図（沸点−
気圧）に基づいて説明する。第３図におけるＡは
前述した水の沸点−気圧の関係を示す曲線、Ｂは
フロンＲ−113の曲線、ＣはフロンＲ−11の曲線
である。図で明らかなように水を作動液として使
用する場合、その沸点は大気圧下において100℃
なるがため太陽熱集熱器のヒートパイプの作動液
としては不適当であり、そのため減圧して使用し
なければならないことは前述した通りである。こ
れに対しフロンＲ−113（Ｂ曲線）、フロンＲ−11
（Ｃ曲線）の場合は大気圧下で前者の沸点は約48
℃、後者の沸点は約24℃であるのでこれらを作動
液として使用すれば20℃〜50℃以内で集熱が開始
されるので太陽熱集熱器の必要作動温度条件に適
合し好都合である。したがつてヒートパイプに作
動液としてフロンＲ−113またはフロンＲ−11を
封入すればその封入作業は大気圧下で安定して行
なえ、しかも放熱器に封入すべき非凝縮性ガス
（たとえば窒素ガス）と同時に封入することもで
きるので、水を作動液として減圧封入する場合に
比べて、作動液封入作業が非常に簡単になる効果
がある。
軸に絶対圧力（Kg／cm3）をとつた第３図（沸点−
気圧）に基づいて説明する。第３図におけるＡは
前述した水の沸点−気圧の関係を示す曲線、Ｂは
フロンＲ−113の曲線、ＣはフロンＲ−11の曲線
である。図で明らかなように水を作動液として使
用する場合、その沸点は大気圧下において100℃
なるがため太陽熱集熱器のヒートパイプの作動液
としては不適当であり、そのため減圧して使用し
なければならないことは前述した通りである。こ
れに対しフロンＲ−113（Ｂ曲線）、フロンＲ−11
（Ｃ曲線）の場合は大気圧下で前者の沸点は約48
℃、後者の沸点は約24℃であるのでこれらを作動
液として使用すれば20℃〜50℃以内で集熱が開始
されるので太陽熱集熱器の必要作動温度条件に適
合し好都合である。したがつてヒートパイプに作
動液としてフロンＲ−113またはフロンＲ−11を
封入すればその封入作業は大気圧下で安定して行
なえ、しかも放熱器に封入すべき非凝縮性ガス
（たとえば窒素ガス）と同時に封入することもで
きるので、水を作動液として減圧封入する場合に
比べて、作動液封入作業が非常に簡単になる効果
がある。
第１図は可変コンダクタンス形ヒートパイプを
使用した真空ガラス管形太陽熱集熱器の断面図、
第２図は第１図におけるＸ−X′断面図、第３図
は作動液として使用される熱媒の沸点−圧力曲線
図である。 １……真空ガラス管、３……ヒートパイプ、４
……放熱筒、５……作動液、６……熱媒管、７…
…連結管、９……放熱器。
使用した真空ガラス管形太陽熱集熱器の断面図、
第２図は第１図におけるＸ−X′断面図、第３図
は作動液として使用される熱媒の沸点−圧力曲線
図である。 １……真空ガラス管、３……ヒートパイプ、４
……放熱筒、５……作動液、６……熱媒管、７…
…連結管、９……放熱器。
Claims (1)
- 透光性の真空ガラス管内にそれぞれ配設され一
端が真空ガラス管外に突出する作動液入りヒート
パイプと、これらヒートパイプに接続されて熱媒
管の外周を包囲する放熱筒とを有し、該放熱筒に
連結管を介して非凝縮性ガスを封入した放熱器を
連通接続した太陽熱集熱器において；前記作動液
入りヒートパイプに作動液としてその沸点が大気
圧下において20℃〜50℃の範囲の液体を大気圧下
で非凝縮性ガスとともに封入したことを特徴とす
る太陽熱集熱器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1982044292U JPS58148554U (ja) | 1982-03-29 | 1982-03-29 | 太陽熱集熱器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1982044292U JPS58148554U (ja) | 1982-03-29 | 1982-03-29 | 太陽熱集熱器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58148554U JPS58148554U (ja) | 1983-10-05 |
| JPS6314285Y2 true JPS6314285Y2 (ja) | 1988-04-21 |
Family
ID=30055352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1982044292U Granted JPS58148554U (ja) | 1982-03-29 | 1982-03-29 | 太陽熱集熱器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58148554U (ja) |
-
1982
- 1982-03-29 JP JP1982044292U patent/JPS58148554U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58148554U (ja) | 1983-10-05 |
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