DE3045604C2

DE3045604C2 -

Info

Publication number: DE3045604C2
Application number: DE3045604A
Authority: DE
Inventors: Toshiya Nara Jp Tonomura; Koichi Sakai Osaka Jp Takeishi; Mitsuhiro Shimada; Atsuyuki Nara Jp Katto
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1979-12-03
Filing date: 1980-12-03
Publication date: 1987-08-27
Also published as: AU535829B2; US4413616A; DE3045604A1; JPS5685260U; CA1173319A; AU6496880A

Description

Die Erfindung betrifft einen Sonnenkollektor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein derartiger Sonnenkollektor ist aus der US 32 27 153 bekannt. Die Dichtung besteht beim bekannten Kol lektor aus Metall. Dies führt zu erhöhter Korrosionsgefahr bei den üblicherweise jedem Wetter ausgesetzten Kollektoren, und es treten Wärmeverluste an der Dichtung auf.

Die beiden eben genannten Nachteile sind bei einem Kollektor vermieden, wie er aus der DE-OS 27 33 420 bekannt ist. Dort bestehen das äußere Glasrohr, das innere wärmeaufnehmende Absorber rohr und die Dichtung aus demselben Glasmaterial, vorzugswei se aus Borsilikat-Glas. Dieser Aufbau hat den Vorteil der Korrosionsbeständigkeit, geringer Verluste und hoher Stabili tät, da keine Spannungen zwischen Glas und Metall auftreten können. Jedoch ist die Wärmeaufnahme durch das innere Absorberrohr geringer als beim o. g. Kollektor mit einem metallischen Rohr.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Son nenkollektor anzugeben, der eine gute Wärmeaufnahme durch das Absorberrohr gewährleistet, der bei veränderlichen Umweltbedin gungen, insbesondere Temperaturschwankungen, korrosionsbeständig ist und geringe Wärmeverluste aufweist.

Die Erfindung ist durch die Merkmale des Hauptanspruchs gege ben. Der erfindungsgemäße Sonnenwärmekollektor unterscheidet sich von dem gemäß der US 32 27 153 dadurch, daß die Dich tung aus einem Glasmaterial statt aus Metall besteht und die vakuumdichte Verbindung zwischen dem Absorberrohr und der Dichtung durch ein Metall gebildet ist, das eine gute Adhäsion zu Glas hat. Im Vergleich zum Sonnenkollektor gemäß der DE-OS 27 33 420 besteht der Unterschied, daß das Absorberrohr metallisch ist, die vakuumdichte Ver bindung zwischen dem Rohr und der Dichtung durch ein Metall gebildet ist, das eine gute Adhäsion zu Glas hat, und die Dichtung kuppelförmig ist.

Durch das Verwenden des metallischen Rohres ist, wie beim Sonnenkollektor gemäß der US 32 27 153 gute Wärmeaufnahme gewährleistet. Durch das Verwenden der Dichtung aus Glasmate rial ist sichergestellt, daß im Dichtungsbereich des metalli schen Rohres geringe Wärmeverluste auftreten und daß der Dichtungsbereich korrosionsbeständig ist. Das Glasmaterial der Dichtung weist im wesentlichen denselben Wärmeausdeh nungskoeffizienten auf wie das Absorberrohr. Um Spannungen gut ausgleichen zu können, die durch dennoch vor handene geringe Unterschiede der Erwärmungsausdehnungskoeffi zienten bedingt sind, ist die Dichtung kuppelförmig ausgebil det. Während dieses Merkmal beim Sonnenkollektor gemäß der US 32 27 153 eher nebensächlich ist, da es hier auf einen Spannungsausgleich bei der verwendeten metallischen Dichtung nicht ankommt, ist dieses Merkmal beim erfindungsgemäßen Son nenkollektor wegen des genannten verbesserten Spannungsaus gleichs von Bedeutung. Durch die kuppelförmige Ausgestaltung kann die aus einem Glasmaterial gebildete Dichtung auch bes ser dem Atmosphärendruck standhalten als eine flache Glas dichtung.

Der Herstellungsvorgang des erfindungsgemäßen Sonnenkollek tors wird durch ein Merkmal gemäß einem Unteranspruch geför dert, das dahingeht, daß der Erweichungspunkt des Glasmate rials der Dichtung höher liegt als der Erweichungspunkt des Glasmaterials des transparenten Rohrs. Dadurch wird gewähr leistet, daß die erhöhten Beanspruchungen ausgesetzte Dich tung nicht beim Befestigungsvorgang am Glasrohr verformt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher ver anschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Sonnenkollektor mit zwei an getrennten Stellen durchgeführten wär meleitenden Rohren;

Fig. 2 einen Teillängsschnitt gemäß Fig. 1, jedoch durch eine Ausführungsform mit zwei Absorber rohren, die durch eine gemeinsame Öffnung in einer Dichtung geführt werden; und

Fig. 3 einen Teillängsschnitt entsprechend Fig. 1, jedoch durch eine Ausführungsform mit einem einzigen nach außen geführten Absorberrohr.

Ein Distanzstück 8, das an einem Ende mit einer zylindrischen Rippenkonstruktion 2 verbunden ist, ist in der Mitte eines Glasrohres 1 befestigt (Fig. 1). Ein - nach dem Absaugvorgang abgeschmolzenes - Absaugrohr 9 dient zum Absaugen des Glasrohres 1 bei Erzeugung des Vakuums im Hohlraum 5. Eine Dichtung 10 ist kuppelförmig ausgebildet und entspricht in ihren Abmessungen dem offenen Endbereich des Glasrohres. Vorzugsweise besteht die Dichtung aus demselben Glasmaterial wie das Glasrohr. Der äußere Umfangsrand der Dichtung 10 wird geschmolzen und mit dem offenen Endbereich des äußeren Glas rohres verbunden (Fig. 1). Öffnungen befinden sich in der Mitte der Dichtung 10 und dienen der Durchfüh rung eines Absorberrohres 3 zur Außenseite des Glas rohres 1. Eine hermetische Dichtung wird zwischen den Öff nungen 11 und dem Absorberrohr 3 unter Verwendung eines geeigne ten metallischen Dichtmaterials hergestellt, das im wesent lichen denselben Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, wie die Dichtung 10. Beispielsweise wird die Legierung "42-6" verwendet, wenn die Dichtung aus Natronglas besteht. Diese Legierung "42-6" ist dem Fachmann bekannt und zugäng lich; sie und andere sind z. B. in dem CRC-Handbook of Chemistry and Physics der CRC Press Inc., 1980, auf Seite F-160 aufgeführt. Da das Absorberrohr 3 zumeist ein Kupferrohr ist und das metalli sche Dichtmaterial eine Metall-Metall-Verbindung ermög licht, können beide auf bekannte Weise, etwa durch Silber wachsen oder Schweißen verbunden werden. Es ist ebenfalls einfach, das metallische Dichtmaterial 12 und die Dichtung 10 zu erwärmen und zu verbinden, da beide denselben Wärme ausdehnungskoeffizienten haben. Es ist anzunehmen, daß das Dichtmaterial 12 eine gute Adhäsion zu der Dichtung 10 über ein Oxid erhält, das auf der Oberfläche des metallischen Dichtmaterials abgelagert ist und in das Innere der Dich tung 10 diffundiert. Daraus ergibt sich, daß die Dicke des metallischen Dichtmaterials 12 möglichst gering sein und üblicherweise 6 bis 10 mm betragen sollte.

Die kuppelförmige Dichtung 10 kann hergestellt werden durch Pressen geschmolzenen Glases, Aufschmelzen einer Glasplatte oder eines Glasrohres oder Pressen und Sintern von Glas pulver. Das letztgenannte Verfahren hat den Vorteil, daß der Anhaftvorgang unter Umständen zugleich mit einem Sintervorgang des Dichtmaterials 12 erfolgen kann.

Zur Herstellung eines Sonnenkollektors gemäß Fig. 1 werden die Dichtung 10 und das Absorberrohr 3, an dem zunächst die Rippenkonstruktion 2 befestigt worden ist, unter Ver wendung des metallischen Kleb- bzw. Dichtmaterials 12 dicht miteinander verbunden. Die Gesamtanordnung wird in das Glasrohr 1 von der offenen Seite her eingeschoben. Nach dem Einfügen werden der offene Endbereich des Glasroh res 1 und der äußere Umfangsrand der Dichtung 10 erwärmt und miteinander verbunden. Wenn das Glasrohr 1 und die Dich tung 10 aus demselben Material bestehen, ist es wahrschein lich, daß die Dichtung 10 aufgrund der hohen Temperaturen während des Verbindungsvorganges verformt wird. Dies kann beispielsweise dadurch ausgeschaltet werden, daß ein Mate rial mit einem höheren Erweichungspunkt als das Glasrohr 1 und einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten entspre chend dem Glasrohr 1 als Material für die Dichtung verwen det wird. Ein Material, das diese Kriterien erfüllt, ist Glas, das in der Zusammensetzung dem Material des Glasroh res ähnlich ist, jedoch zusätzlich Schwermetalle, wie Wolfram enthält.

Die Dichtung 10 ist derart nach außen gewölbt, daß sie un ter dem Atmosphärendruck praktisch nicht verformbar ist, und der Sonnenkollektor ist insgesamt starr und sta bil.

Fig. 2 veranschaulicht eine weitere bevorzugte Ausführungs form der Erfindung, bei der zwei getrennte Absorberrohre 3 zur Wärmeaufnahme durch dasselbe Dichtmaterial 12 abgedichtet werden. Dies kann der Fall sein, wenn der Abstand zwischen den beiden gegenüberliegenden Enden des Absorbers 3 gering ist. Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der ein ein ziges Absorberrohr 3 von einem Ende des Glasrohres 1 ausgeht.

Claims

1. Sonnenkollektor mit

- einem zylindrischen, evakuierten Glasrohr (1), das an einem offenen Ende durch eine kuppelförmige Dichtung (10) hermetisch verschlossen ist, und
- einem innerhalb des Glasrohres (1) angeordneten wärme aufnehmenden metallischen Absorberrohr (3), dessen Endbereich aus dem Glasrohr (1) durch den Mittelbereich der Dich tung (10) herausragt,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Dichtung (10) aus einem Glasmaterial besteht, das im wesentlichen denselben Wärmeausdehnungskoeffizienten hat wie das Absorberrohr (3), und
- die vakuumdichte Verbindung zwischen dem Absorber rohr (3) und der Dichtung (10) durch ein Metall gebildet ist, das eine gute Adhäsion zu Glas hat.

2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (10) und das Glasrohr (1) aus dem selben Glasmaterial bestehen.

3. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Erweichungspunkt des Glasmaterials der Dichtung (10) höher liegt als der Erweichungspunkt des Glasmaterials des Glasrohrs (1).

4. Sonnenkollektor nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (10) aus einem Schwermetalle enthaltenden Glas besteht.