JP2558311Y2 - 太陽熱集熱装置 - Google Patents

太陽熱集熱装置

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JP2558311Y2
JP2558311Y2 JP1991068961U JP6896191U JP2558311Y2 JP 2558311 Y2 JP2558311 Y2 JP 2558311Y2 JP 1991068961 U JP1991068961 U JP 1991068961U JP 6896191 U JP6896191 U JP 6896191U JP 2558311 Y2 JP2558311 Y2 JP 2558311Y2
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solar heat
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems

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  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は太陽熱集熱装置に関する
ものであり、詳細には、太陽熱集熱装置を構成する複数
個の太陽熱集熱器の間で、その内外二重管に偏流防止機
能と集熱温度向上に好適な直列接続形態を確保させるた
めの接続用パイプ部材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の太陽熱集熱装置(6)は図4に示
すように、軸線方向を互いに平行させて整列した複数個
の太陽熱集熱器(1)に、給水用ヘッダー管(2)と出
湯用ヘッダー管(3)を平行させて配置し、それぞれの
太陽熱集熱器(1)の一端から突出している内管(4)
の基端部に上記給水用ヘッダー管(2)を接続すると共
に、上記内管(4)を同心状に囲繞して太陽熱集熱器
(1)の一端から突出している外管(5)の基端部に上
記出湯用ヘッダー管(3)を接続することによって、給
水用ヘッダー管(2)と出湯用ヘッダー管(3)を並列
配置した太陽熱集熱装置(6)に構成されている。更に
詳細に説明すると、上記太陽熱集熱器(1)は、真空圧
に維持されたガラス管(7)内にCu,ステンレス鋼等の
金属材料から製作された内管(4)と外管(5)を同心
配置状態で封着固定すると共に、ガラス管(7)内に選
択吸収膜を塗装した鉄、Cu、ステンレス鋼板等から製作
された集熱板(8)を封着固定することによって、給水
用ヘッダー管(2)と出湯用ヘッダー管(3)を並列配
置してなる太陽熱集熱装置(6)に構成されている。
【0003】内管(4)の上端部(4a)は開口してお
り、この内管(4)の上端部(4a)と対向する外管
(5)の上端部(5a)は封止され、内管(4)の上端
部(4a)との間に水の流通間隙を確保するように集熱
板(8)の上方に突出している。従って、それぞれの太
陽熱集熱器(1)で給水用ヘッダー管(2)から内管
(4)内に送り出された水(9a)は、内管(4)内を
流れた後、その先端部(4a)に設けられた開口を通っ
て内管(4)と外管(5)の間に流れ出し、この部分を
流れる間に、集熱板(8)によって捕集された太陽熱の
エネルギーを受けて加熱され、所定の温度に加熱された
温湯(9b)として出湯用ヘッダー管(3)内に送り出
される。
【0004】
【考案が解決しようとする課題】図4に示すように、給
水用ヘッダー管(2)と出湯用ヘッダー管(3)を並列
配置状態で太陽熱集熱器(1)の内管(4)と外管
(5)に接続した場合には、加熱されるべき水(9a)
が複数個の太陽熱集熱器(1)に分流して流れるため、
流量を少なくすると分流不良や管路内の流動抵抗等が原
因となって各太陽熱集熱器(1)ごとに偏流が生じて、
各太陽熱集熱器(1)内に均等に水(9a)が流入しに
くくなる。太陽熱集熱器(1)内に流入する水(9a)
の単位時間当り流量を大きくすることによって偏流の影
響を少なくすることも検討されているが、このような給
水方式では、給水ポンプの大容量化等の設備投資上の不
利益が問題となる。更に、複数個の太陽熱集熱器(1)
で、それぞれの内管(4)毎に水(9a)が流入し、集
熱板(8)からの太陽熱エネルギーによって加熱された
後、それぞれの外管(5)毎に温湯(9a)が流出する
個別給水・加熱方式を採用しているため、加熱動作が反
復されず給水用ヘッダー管(2)から太陽熱集熱器
(1)内に流入するときの水(9a)の温度T1と、太
陽熱集熱器(1)から出湯用ヘッダー管(3)内に流出
するときの温湯(9b)の温度T2との差(T=T2−T
1)を大きくすることが困難となる。また、給水用ヘッ
ダー管(2)と出湯用ヘッダー管(3)の熱膨張差によ
る熱応力により、管路の破損や水洩れ等の事故が発生す
る恐れがある。このような事故を防止するためには、給
水用ヘッダー管(2)、出湯用ヘッダー管(3)と内管
(4)の間に熱変形吸収用のベロー等を介在させる必要
があり、構造が複雑化する。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決手段とし
て本考案は、接続用パイプ部材の一端に、太陽熱集熱器
の内外二重管を同心状に、かつ、内管を外管よりも長く
突出させて接続支持すると共に、上記接続用パイプ部材
の側壁面に開口を有するT字状の分岐接続部位を形成
し、この分岐接続部位に接続され隣接する太陽熱集熱器
の内管に向って延びる細径管をS字状に湾曲させ、この
S字状に湾曲した細径管と上記接続用パイプ部材とによ
って並列配置された上記複数個の太陽熱集熱器の各内外
二重管を順次直列に接続したことを特徴とする太陽熱集
熱装置を提供するものである。
【0006】
【作用】複数個の太陽熱集熱器を並列配置してなる太陽
熱集熱装置において、接続用パイプ部材の一端に、太陽
熱集熱器の内外二重管を同心状に、かつ、内管を外管よ
りも長く突出させて接続する。そして、上記接続用パイ
プ部材の側壁面に開口を有するT字状の分岐接続部位を
形成し、この分岐接続部位に接続され隣接する太陽熱集
熱器の内管に向って延びる細径管をS字状に湾曲させ
る。このS字状に湾曲した細径管と上記接続用パイプ部
材とによって並列配置された複数個の太陽熱集熱器の各
内外二重管を順次直列に接続することによって太陽熱集
熱装置を構成する。
【0007】内管内に流入した水は、太陽熱集熱器内で
内管と外管の間に流れ出し、集熱板から太陽熱エネルギ
を受取ることによって所定温度だけ加熱される。加熱さ
れた温湯は、接続用パイプ部材のT字状分岐接続部位内
に流入した後、後続の太陽熱集熱器の内管内に流入し、
上記同様の要領で太陽熱エネルギーを受取り、水温を更
に上昇させる。太陽熱エネルギーの授受による加熱を太
陽熱集熱器単位で複数回繰返すことによって温湯の温度
は最終設定値迄累積的に高まり、高温の温湯が得られ
る。本考案装置においては、複数個の太陽熱集熱器の内
外二重管をS字状に湾曲した細径管を介して順次直列に
接続することによって、偏流の発生がなく、更に、この
S字状に湾曲した細径管を熱変形の吸収部位として機能
させることによって熱応力に起因する管路の破損や水洩
れ事故が防止される。
【0008】
【実施例】以下、図1乃至図3に基いて本考案装置の一
具体例を説明する。尚、以下の記述において、従来装置
を示す図4と同一の構成部材は原則として同一の参照番
号で表示し、重複する事項に関しては説明を省略する。
【0009】本考案に係る太陽熱集熱装置(20)は、接
続用パイプ部材(10)の一端に、太陽熱集熱器(1)の
内管(4)と外管(5)を同心状に、かつ、内管(4)
を外管(5)よりも長く突出させた状態で接続支持して
いる。接続用パイプ部材(10)の一端内周面に形成され
た位置決め用の段部(10b)に外管(5)を嵌め込み、
両者の間をロー付け(12)によって接合する方法が使用
されている。一方、上記接続用パイプ部材(10)の他端
は、小径に絞り込まれており、、この縮径部分(10c)
に内管(4)を嵌め込み、ロー付け(12)を施こすこと
によって内管(4)、外管(5)および、その外側に嵌
装されているガラス管(7)を同心配置状態で気密に位
置決め固定している。ガラス管(7)の基端部は漏斗状
に絞り込まれており、この縮径部分(7a)を外管
(5)の外周壁面に密着させ内管(4)および外管
(5)と同心配置状態を維持しつつ封着(13)すること
によってガラス管(7)の内部を所定の負圧に保持して
いる。
【0010】接続用パイプ部材(10)は、熱伝導性と耐
腐蝕性を考慮してCuやステンレス鋼等の金属材料から製
作されており、その側端面には、開口(10a)を有する
T字状の分岐接続部位(14)が形成されている。この分
岐接続部位(14)には、後続の太陽熱集熱器(1)の内
管(4)に向って延びる細径管(11)の先端部分(11
a)が嵌まり込んでおり、両部材をロー付け(12)する
ことによって細径管(11)の先端部分(11a)は、接続
用パイプ部材(10)に気密に接続されている。この細径
管(11)はCuやステンレス鋼等の金属材料から形成され
ているが、熱変形の吸収部材として機能するためS字状
に湾曲しており、その末端部分は、後続の太陽熱集熱器
(1)側の内管(4)を嵌装支持するため拡径した段部
(11b)に形成されている。細径管(11)と後続の太陽
熱集熱器(1)側の内管(4)との接続手段としては、
ロー付け(12)が使用されている。
【0011】S字状に湾曲した細径管(11)と接続用パ
イプ部材(10)の交互接続を利用して並列配置された複
数個の太陽熱集熱器(1)の各内管(4)および外管
(5)を順次直列に接続し、これによって給湯システム
としての太陽熱集熱装置(20)を構成する。
【0012】尚、図1に示すように、上記給湯システム
を完成させるため、最先の接続用パイプ部材(10)に
は、給水管(15)を接続し、これに対応して最後の接続
用パイプ部材(10)には、出湯管(16)を接続する。
【0013】本考案装置は上記の如き接続構造に構成さ
れているから、給水管(15)から1番目の太陽熱集熱器
(1)の内管(4)内にポンプ送りされた水(9a)
は、その先端開口部(4a)から内管(4)と上端部
(5a)が封止された外管(5)の間に流れ出し、1番
目の集熱板(8)から太陽熱エネルギーを受取ることに
よって所定温度Δt1だけ加熱される。1番目の太陽熱
集熱器(1)でΔt1だけ加熱された温湯(9b)は、
接続用パイプ部材(10)の開口(10a)を通って細径管
(11)内に流入し、その下流側に位置している2番目の
太陽熱集熱器(1)の接続用パイプ部材(10)の内部を
貫流して2番目の太陽熱集熱器(1)の内管(4)内に
流入する。この後、温湯(9b)は、上記内管(4)と
上端部(5a)が封止された2番目の太陽熱集熱器
(1)の外管(5)の間に流れ出し、2番目の集熱板
(8)から太陽熱エネルギーを受取ることによって、所
定温度Δt2だけ加熱される。
【0014】以後、同様の要領に従って太陽熱エネルギ
ーの授受による温湯(9b)の加熱が、太陽熱集熱器
(1)の設置段数だけ繰返される。即ち、直列接続され
た複数個のうち1番目の太陽熱集熱器(1)による水
(9a)の温度上昇がΔt1、2番目の太陽熱集熱器
(1)による温湯(9b)の温度上昇がΔt2、3番目
の太陽熱集熱器(1)による温湯(9b)の温度上昇が
Δt3、4番目の太陽熱集熱器(1)による温湯(9
b)の温度上昇がΔt4である場合、太陽熱集熱装置(2
0)の最後部に接続された出湯管(16)から取出される
温湯(9b)の最終温度TF は、 TF=T0+(Δt1+Δt2+Δt3+Δt4…) のようになる。但し、T0は給水管(15)の入口側で測
った水(9a)の温度である。
【0015】
【考案の効果】複数個の太陽熱集熱器(1)を、開口
(10a)を具えた接続用パイプ部材(10)とS字状に湾
曲した細径管(11)を介して直列に接続して太陽熱集熱
装置(20)を構成することによって、この装置を使用し
たとき、太陽熱エネルギーの授受による水(9a)もし
くは温湯(9b)の加熱段数を太陽熱集熱器(1)の接
続段数に応じて増加させることができる。この結果、給
水用ヘッダー管(2)と出湯用ヘッダー管(3)を並列
状態で太陽熱集熱器(1)の内管(4)と外管(5)に
接続した従来装置に比較して取出される温湯(9b)の
温度を高めることが可能となる。また、給水管(15)、
接続用パイプ部材(10)、内管(4)、外管(5)、お
よび出湯管(16)を直列に接続した状態で水(9a)も
しくは温湯(9b)が太陽熱集熱器(1)にポンプ送り
されるため、偏流が発生せず、太陽熱集熱装置(20)全
体として均一な流量分布と加熱が可能となる。更に、S
字状に湾曲した細径管(11)を熱変形の吸収部材として
機能させることによってベローのような熱変形吸収部材
を付設する必要が無くなり、構造が簡易化される。ま
た、加熱による熱膨張や設計公差等によって太陽熱集熱
器(1)間のピッチが多少変化した場合にもS字状の細
径管(11)により吸収させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案に係る太陽熱集熱装置の全体構造を説明
する概念図
【図2】接続用パイプ部材とS字状細径管の一部破断正
面図
【図3】太陽熱集熱器と接続用パイプ部材の破断正面図
【図4】従来の太陽熱集熱装置の概念図
【符号の説明】
1 太陽熱集熱器 2 給水用ヘッダー管 3 出湯用ヘッダー管 4 内管 5 外管 7 ガラス管 8 集熱板 9a 水 9b 温湯 10 接続用パイプ部材 10a 開口 11 S字状細径管 14 T字状の分岐接続部位 15 給水管 16 出湯管 20 太陽熱集熱装置

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 接続用パイプ部材の一端に、太陽熱集熱
    器の内外二重管を同心状に、かつ、内管を外管よりも長
    く突出させて接続支持すると共に、上記接続用パイプ部
    材の側壁面に開口を有するT字状の分岐接続部位を形成
    し、この分岐接続部位に接続され隣接する太陽熱集熱器
    の内管に向って延びる細径管をS字状に湾曲させ、この
    S字状に湾曲した細径管と上記接続用パイプ部材とによ
    って並列配置された上記複数個の太陽熱集熱器の各内外
    二重管を順次直列に接続したことを特徴とする太陽熱集
    熱装置。
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