CN109923353A - 太阳能聚热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供太阳能聚热装置。将热介质的上游侧亦即聚热管设为低温组、将聚热管设为中间组、将热介质的下游侧亦即聚热管设为高温组，并按组将收容于第1收容部件的吸气材料的量设为不同的量。对于各热介质流通管的吸气材料的量而言，相比于热介质的上游侧亦即低温组，中间组设置为较多，相比于中间组，热介质的下游侧亦即高温组设置为较多。

Description

太阳能聚热装置
技术领域
本发明涉及太阳能聚热装置，特别涉及设置有吸附气体的吸气材料的太阳能聚热装置。
背景技术
在太阳能聚热装置中，通过用太阳光对供各种热介质流动的金属制的热介质流通管进行加热，将热介质加热而利用热。此时，为了不从热介质流通管向大气中传热导致热介质损失热，利用透光的玻璃管对热介质流通管进行覆盖，并将热介质流通管与玻璃管之间的环状空间维持为真空状态。由此，热介质流通管相对于大气隔热。
但是，气体会通过如下方式侵入至环状空间内：例如从构成热介质流通管的金属释放出气体分子，另外，热介质由于加热而分解所产生的气体分子贯通热介质流通管，或者大气的气体分子从热介质流通管与玻璃管的接合部分侵入等。这些气体主要是分子的大小较小的氢。因为气体侵入至环状空间，所以环状空间的真空度降低，导致热介质流通管相对于大气的隔热性逐渐降低。由此，太阳能聚热装置的热损耗增大且效率降低。
在专利文献1所记载的太阳能聚热装置中，在环状空间设置有吸附气体的吸气材料，从而可确保环状空间的真空度。
专利文献1：日本特开2015-14444号公报
然而，在通常的太阳能聚热装置中，多个热介质流通管串联连接，且通过泵使热介质在多个热介质流通管依次流通，因而随着热介质从上游流动至下游，热介质逐渐被加热。因此，与上游侧相比，太阳能聚热装置的下游侧的热介质的温度变高。
由此，在太阳能聚热装置的热介质的下游侧，与上游侧相比，确保环状空间的真空度变得困难，因而存在太阳能聚热装置的热损耗增大且效率降低这一课题。
发明内容
本发明是为了解决这种问题而完成的，其目的在于，提供一种即使在热介质的比上游侧高温的下游侧，也能够确保环状空间的真空度而不增加热损耗、防止效率降低的太阳能聚热装置。
为了解决上述课题，本发明所涉及的太阳能聚热装置将多个聚热管串联连接，上述聚热管具备：热介质流通管，其能够供热介质流通；玻璃管，其在自身与热介质流通管之间形成环状空间，并覆盖热介质流通管的外周；以及吸气材料，其对存在于环状空间的气体进行吸附，其中，对于设置于各聚热管的上述吸气材料的量而言，热介质的下游侧多于上游侧。也可以为：上述太阳能聚热装置具备收容部件，其收容并保持吸气材料，收容部件设置有多个。
根据本发明所涉及的太阳能聚热装置，是一种将多个聚热管串联连接的太阳能聚热装置，上述聚热管具备：热介质流通管，其能够供热介质流通；玻璃管，其在自身与热介质流通管之间形成环状空间，并覆盖热介质流通管的外周；以及吸气材料，其对存在于环状空间的气体进行吸附，对于设置于各聚热管的吸气材料的量而言，热介质的下游侧多于上游侧，因而即使在比上游侧高温的下游侧，也能够确保环状空间的真空度而不增加热损耗、防止效率降低。
附图说明
图1是本发明的实施方式1所涉及的太阳能聚热装置的聚热管的剖视示意图。
图2是图1所示的吸气保持件的示意图。
图3是本发明的实施方式1所涉及的太阳能聚热装置的示意图。
图4是本发明的实施方式2所涉及的太阳能聚热装置的示意图。
图5是本发明的实施方式1或2的变形例所涉及的吸气保持件的示意图。
具体实施方式
实施方式1
以下，参照附图对本发明的实施方式1进行说明。
图1是表示本发明的实施方式1的太阳能聚热装置的聚热管的一端的剖视示意图。
太阳能聚热装置1由多个聚热管2形成。聚热管2设置有：热介质流通管20，其能够供例如熔融盐等热介质流通；和玻璃管22，其在自身与热介质流通管20之间形成环状空间21，并覆盖热介质流通管20的外周。玻璃管22的全长形成为比热介质流通管20的全长短。
在玻璃管22的端部220设置有科伐铁镍钴合金环23，科伐铁镍钴合金环23是设置为与热介质流通管20呈同心圆状的圆筒形状的部件，并由科伐铁镍钴合金形成。在科伐铁镍钴合金环23上通过焊接而连接有环状的波纹管环24，波纹管环24设置为与热介质流通管20呈同心圆状。在波纹管环24上通过焊接连接有环状的波纹管25的与热介质流通管20呈同心圆状的一端。在波纹管25的另一端上通过焊接而连接有凸缘26，凸缘26是设置为与热介质流通管20呈同心圆状的薄板状且环状的部件。凸缘26的内周通过焊接而连接于热介质流通管20的端部200的外周。
热介质流通管20、波纹管环24、波纹管25、以及凸缘26例如由不锈钢等金属形成。另外，波纹管25构成对热介质流通管20与玻璃管22间的热膨胀差进行吸收的热膨胀差吸收部件。
环状空间21利用玻璃管22、科伐铁镍钴合金环23、波纹管环24、波纹管25、凸缘26、以及热介质流通管20而相对于太阳能聚热装置1周边的大气密闭，从而维持为真空状态。
在波纹管环24上，以位于比波纹管环24靠径向内侧处的方式安装有与热介质流通管20呈同心圆状的吸气保持件27。
如图2所示，在吸气保持件27设置有：支承部件270，其连接于波纹管环24；和第1收容部件271，其收容并保持吸气材料。第1收容部件271连接于支承部件270。
另外，吸气保持件27是周向上的局部缺失的环状，形成为片状的任意量的吸气材料28从该缺失的部分272插入至第1收容部件271。
吸气材料28例如是形成有锆系合金、钛等任意金属的材料，是为了对图1所示的环状空间21内的气体分子进行吸附而设置的。此外，吸气材料28的材质和形状也可以是其他适当的结构。另外，虽然图1中示出了聚热管2的一端，但另一端也是相同的结构。
如图3所示，各聚热管2a～2i的各热介质流通管20a～20i分别串联连接，而构成太阳能聚热装置1。热介质通过未图示的泵而在各热介质流通管20内依次流通。此时，太阳光照晒于太阳能聚热装置1的各聚热管2a～2i，并透过玻璃管22将热介质流通管20加热。热介质在热介质流通管20内依次流通的期间被逐渐加热，因而下游侧的热介质比上游侧的热介质温度高，例如上游侧为350℃，与此相对地，下游侧为650℃等。因此，在供热介质的热传导的热介质流通管20中，例如温度也随着从图3所示的上游侧的热介质流通管20a依次走向下游侧的热介质流通管20i而变高。
如上述那样，如图1所示，环状空间21构成为密闭。但是，吸附于构成热介质流通管20的金属的气体、从热介质流通管20和玻璃管22的接合部分漏进的气体释放至环状空间21。另外，热介质因热而分解产生的气体贯通热介质流通管20而释放至环状空间21。这些气体主要是分子的大小较小的氢。因为气体释放至环状空间21，所以环状空间21的真空度降低，导致热介质流通管20的相对于大气的隔热性逐渐降低。由此，太阳能聚热装置1的热损耗增大且效率降低。
通常，形成热介质流通管20的金属越是高温，则吸附于金属的气体向环状空间21释放的释放量越是增加。另外，热介质流通管20越是高温，则由热介质分解而产生的氢等气体的产生量越是增加，气体透过热介质流通管20而向环状空间21释放的释放量就越是增加。
如上述那样，释放至环状空间21的气体分子被吸气材料28吸附，因而可维持环状空间21的真空度。与此相对地，吸气材料28越是高温，则每恒定量的吸气材料28的气体的吸附量越是减少。故而，为了在图3所示那样的太阳能聚热装置1的整体中将各环状空间21(参照图1)内的真空度维持为恒定，需要越是接近下游侧的聚热管2i则越是增加吸气材料28(参照图1)的量。
因此，在本发明的实施方式1中，将热介质的上游侧亦即聚热管2a～2c为止设为低温组A、将聚热管2d～2f设为中间组B、将热介质的下游侧亦即聚热管2g～2i设为高温组C，并按组将收容于第1收容部件271的吸气材料28的量设为不同的量。例如低温组A中，在热介质流通管20a～20c的第1收容部件271(参照图1)各收容有4个吸气材料28，中间组B中，在热介质流通管20d～20f的第1收容部件271各收容有12个吸气材料28，高温组C中，在热介质流通管20g～20i的第1收容部件271各收容有20个吸气材料28。
如此，对于各热介质流通管20的吸气材料28的量而言，相比于热介质的上游侧亦即低温组A，中间组B的量设置为较多，相比于中间组B，热介质的下游侧亦即高温组C的量设置为较多。因此，在太阳能聚热装置1的整体中，吸气材料28的气体的吸附量可维持为大致恒定。
这样，太阳能聚热装置将多个聚热管2串联连接，聚热管2具备：热介质流通管20，其能够供热介质流通；玻璃管22，其在自身与热介质流通管20之间形成环状空间21，并覆盖热介质流通管20的外周；以及吸气材料28，其对存在于环状空间21的气体进行吸附，其中，对于设置于各聚热管2的吸气材料28的量而言，热介质的下游侧多于上游侧，因而即使在热介质的比上游侧高温的下游侧，也能够确保环状空间21的真空度而不增加热损耗、防止太阳能聚热装置的效率降低。
此外，在实施方式1中，将9个聚热管2a～2i的每3个为一组，分组为低温组A、中间组B、以及高温组C，但太阳能聚热装置1整体中的聚热管2的数量也可以是根据设置太阳能聚热装置1的成套设备的结构而采用合适且所需的数量，另外，太阳能聚热装置1中的聚热管2的组的数量、各组中包括的聚热管2的数量、以及各组的吸气材料28的数量也可以分别是为了保持环状空间21的真空度而根据成套设备的结构、周围环境所决定的适当的任意的数量。
实施方式2
接下来，对本发明的实施方式2的结构进行说明。此外，在以下的实施方式中，与图1～图3的参考附图标记相同的附图标记为相同或同样的构成要素，因此省略其详细的说明。
实施方式2针对每个聚热管2对配置于各聚热管2的吸气材料28的量进行变更。
图4所示的太阳能聚热装置10中，除吸气材料28(参照图1)的量以外，是与图3所示的实施方式1的太阳能聚热装置1相同的结构。但是，与实施方式1的太阳能聚热装置1不同，聚热管2并未进行低温组A、中间组B、以及高温组C的分组。
在太阳能聚热装置10中，按每个聚热管2以在热介质的下游侧比在上游侧使量增加的方式分别配置在各聚热管2的各第1收容部件271配置的吸气材料28。例如，以在聚热管2a设置有1个吸气材料28、在聚热管2b设置有2个吸气材料28、在聚热管2c设置有3个吸气材料28这种方式，使吸气材料28的量随着接近热介质的下游侧而逐个增加，而在下游侧的聚热管2i设置有9个吸气材料28。
这样，配置于聚热管2的吸气材料28的量针对每个聚热管2以热介质的下游侧比上游侧增加的方式配置，因而能够比实施方式1更精密地针对各热介质流通管20的温度配置适当的量的吸气材料28。
此外，在实施方式2中，设置有9个聚热管2a～2i，在聚热管2a设置有1个吸气材料28，并以使吸气材料28的量随着接近热介质的下游侧而各增加1个的方式进行设置，但太阳能聚热装置1整体中的聚热管2的数量也可以是根据设置太阳能聚热装置1的成套设备的结构而采用合适且所需的数量，另外，每个聚热管2的吸气材料28的数量也可以分别是为了保持环状空间21的真空度而根据成套设备的结构、周围环境所决定的适当的任意的数量。
另外，在实施方式1、2中，在太阳能聚热装置1、10设置有具有1个第1收容部件271的吸气保持件27，但也可以在太阳能聚热装置1、10设置如图5所示那样的、具有相连的第1收容部件271与第2收容部件273这2个或2个以上的收容部件的吸气保持件27a。由此，与设置有吸气保持件27的情况相比，在设置有吸气保持件27a的情况下，收容部件的数量增加，而能够更灵活地对吸气材料28的量进行调整。
另外，在实施方式1、2中，在聚热管2设置有具有支承部件270、第1收容部件271、缺失的部分272的、与热介质流通管20呈同心圆状的吸气保持件27或者吸气保持件27a，但吸气保持件27或者吸气保持件27a的结构和形状也可以是其他结构和形状。
附图标记说明：
1、10...太阳能聚热装置；2、2a～2i...聚热管；20、20a～20i...热介质流通管；21...环状空间；22...玻璃管；28...吸气材料；271...第1收容部件(收容部件)；273...第2收容部件(收容部件)。

Claims (2)

1.一种太阳能聚热装置，其将多个聚热管串联连接，所述聚热管具备：
热介质流通管，其能够供热介质流通；
玻璃管，其在自身与所述热介质流通管之间形成环状空间，并覆盖所述热介质流通管的外周；以及
吸气材料，其对存在于所述环状空间的气体进行吸附，
所述太阳能聚热装置的特征在于，
对于设置于所述各聚热管的所述吸气材料的量而言，所述热介质的下游侧多于上游侧。
2.根据权利要求1所述的太阳能聚热装置，其特征在于，
所述太阳能聚热装置具备收容部件，其收容并保持所述吸气材料，
所述收容部件设置有多个。
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