JP3663604B2 - 真空式太陽熱集熱器 - Google Patents
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- Y02E10/44—Heat exchange systems
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、ガラス容器内部に円筒状の金属製貯水容器を配置した真空式太陽熱集熱器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
太陽光線の持つ熱エネルギーを熱源として利用する太陽熱集熱器は、従来より種々の形態のものが開発され、一般に広く利用されている。これらの太陽熱集熱器の一つとして真空式太陽熱集熱器があり、例えば図2に示すような、一端が密封され、他端が小口径に絞られて開口した透明な長尺円筒状のガラス容器10と、一端が密封され、他端が小口径に絞られて開口し、ガラス容器10内部に、複数本の支持具11を介して同軸状に配置され、外表面に選択吸収膜(図示せず)が被覆形成された円筒状の金属製貯水容器12と、ガラス容器10及び貯水容器12の開口端を貫通して貯水容器12内の密封端付近まで挿入された長い第1の管13と、ガラス容器10の開口端を貫通して貯水容器12の開口端に接続された短い第2の管14と、ガラス容器10の小口径の開口部と短い第2の管14を封止する封着金具15とを備えてなる真空式太陽熱集熱器が実用化されている。
【0003】
この真空式太陽熱集熱器の場合、ガラス容器10と貯水容器12の間が真空に保持されており、通常、長い第1の管13を介して貯水容器12内に水を供給し、太陽熱を一定時間集熱することによって貯水容器12内の水を温めた後、長い第1の管13と短い第2の管14の間から温水を取り出すようにする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
図3は、図2の真空式太陽熱集熱器における短い第2の管14と封着金具15の接続部を示す拡大断面図であるが、この真空式太陽熱集熱器においては、ガラス容器10内を真空に保つ上で、短い第2の管14と封着金具15とを気密状態で接続することが重要である。そのため通常は、封着金具15の材質として42%Ni−6%Cr鋼を使用し、また短い第2の管14の材質としてSUS316等のステンレスを使用し、封着金具15の一端を、短い第2の管14の外表面と面接触するように円筒状に形成し、両者の接触部を溶接している。
【0005】
このように短い第2の管14と、封着金具15を溶接するには、短い第2の管14を封着金具15内に挿入した時、両者の間隔ができるだけ小さく、できれば圧接状態にあることが望ましいが、一方、この間隔が小さくなる程、短い第2の管14を封着金具15内に挿入するのが困難になりやすいという問題が生じる。
【0006】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、上記したような真空式太陽熱集熱器において、短い第2の管を封着金具内に挿入する作業が容易であり、しかも両者を安定して溶接することが可能な真空式太陽熱集熱器を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の真空式太陽熱集熱器は、一端が密封され、他端が小口径に絞られて開口した透明な長尺円筒状のガラス容器と、一端が密封され、他端が小口径に絞られて開口し、ガラス容器内部に支持具を介して同軸状に配置され、外表面に選択吸収膜が被覆形成された円筒状の金属製貯水容器と、ガラス容器及び貯水容器の開口端を貫通して貯水容器内の密封端付近まで挿入された長い第1の管と、ガラス容器の開口端を貫通して貯水容器の開口端に接続された短い第2の管と、ガラス容器の小口径の開口部と短い第2の管とを封止する封着金具とを備えてなる真空式太陽熱集熱器において、短い第2の管と封着金具には、小口径に絞られたテーパー部が形成されており、短い第2の管のテーパー部のガラス容器の中心線となす角度が、封着金具のテーパー部の同角度よりも小さくなるように設定され、封着金具のテーパー部の内側に短い第2の管のテーパー部の外側が圧接され、この圧接部が溶接されてなることを特徴とする。
【0008】
【作用】
本発明の真空式太陽熱集熱器の短い第2の管と封着金具には、小口径に絞られたテーパー部が形成されており、短い第2の管のテーパー部のガラス容器の中心線となす角度が、封着金具のテーパー部の同角度よりも小さくなるように設定されてなるため、短い第2の管を封着金具内に容易に挿入することが可能であり、しかも封着金具のテーパー部に短い第2の管のテーパー部が当接するまで挿入することによって両者を圧接状態で溶接することが可能となる。
【0009】
【実施例】
以下、本発明の真空式太陽熱集熱器を実施例に基づいて詳細に説明する。
【0010】
図1は、本発明の真空式太陽熱集熱器の縦断面図である。
【0011】
図中、真空式太陽熱集熱器16のガラス容器17内は真空に保たれ、その内部には、3本の支持具18によって貯水容器19が同軸状に保持されている。このガラス容器17は、ソーダ石灰ガラスから形成されており、予め成形された開口部を有するガラスキャップ17a及び排気管17bを有するガラスキャップ17cの端部が、透明な長尺円筒状のガラス管17dの両端と溶着されることによって作製されている。ガラス容器17内部は、排気管17bから排気することによって所定の真空度(例えば10-4Torr)にされており、排気管17bの上には、これを保護するゴム製のキャップ20が装着されている。
【0012】
貯水容器19は、SUS316から形成され、その外表面には選択吸収膜(図示せず)が被着されている。貯水容器19は、ガラス容器17の内径に近い外径を有しており、ガラス容器17の内容積の少なくとも60%以上を占める程大きな容積を有している。貯水容器19は、両端に開口を有する円筒体19aと、この円筒体19aの両端に接合されたキャップ体19b、19cから構成され、一方のキャップ体19bには、開口部が形成されている。
【0013】
ガラス容器17の開口部には、封着金具21の一端が溶着され、封着金具21の他端は、短い第2の管22に溶接されている。封着金具21は、42%Ni−6%Cr鋼から形成され、短い第2の管22は、貯水容器19と同様、SUS316から形成されている。
【0014】
貯水容器19の両端を構成する各キャップ体19b、19cと、円筒体19aの中央部には、各々小径外周部19b’、19c’、19a’が形成され、この部分に3本の支持具18が装着されている。これらの支持具18は、貯水容器19をガラス容器17内に熱伸縮を許容しつつ同軸状に支持することを可能にするものであり、弾性金属線条を適宜の形状に成形して使用すれば良い。貯水容器19の両端及び中央部に小径外周部19b’、19c’、19a’を設けることは、各支持具18による貯水容器19のガラス容器17内部における安定支持を確保すると共に、支持具18の装着部以外の部分の貯水容器19の貯水容積を増加させることを可能にする。
【0015】
貯水容器19の開口部には、短い第2の管22の一端が接続され、短い第2の管22の他端は、出口側ヘッダー管23に接続されている。また貯水容器19の内部には、短い第2の管22の内部を貫通して長い第1の管24が貯水容器19の密封端付近まで挿入されており、長い第1の管24の一端は、入口側ヘッダー管25に接続されている。短い第2の管22と出口側ヘッダー管23及び長い第1の管24と入口側ヘッダー管25との接続は、ロウ付け、差し込み或いは接続具を用いて行われる。
【0016】
図4は、この真空式太陽熱集熱器16の短い第2の管22と封着金具21の接続部を示す拡大断面図であるが、短い第2の管22と封着金具21の所定箇所には、各々小口径に絞られたテーパー部22a、21aが形成されており、短い第2の管22のテーパー部22aのガラス容器17の中心線となす角度が、封着金具21のテーパー部21aの同角度よりも小さくなるように設定され、封着金具21のテーパー部21aの内側に短い第2の管22のテーパー部22aの外側が圧接され、この圧接部が溶接されている。尚、本発明の封着金具21には、熱衝撃を吸収するためのベローズを形成することも可能である。
【0017】
このような構成において、短い第2の管22と封着金具21を溶接する場合、封着金具21のガラス容器17との封着部側から、短い第2の管22を挿入し、封着金具21のテーパー部21aと短い第2の管22のテーパー部22aを圧接状態にしてから、溶接する方法が採られる。
【0018】
上記構成の真空式太陽熱集熱器16は、通常4本1組で1ユニットとし、2〜3ユニットを直列あるいは並列に接続して使用され、水道等の給水圧力源に接続された入口側ヘッダー管25内に水が流入すると、各真空式太陽熱集熱器16の長い第1の管24を経て貯水容器19内に送り込まれ、貯水容器19内に入った水は、温まるまで一定時間汲み置きされる。その後、例えば浴室や炊事場の給湯栓(図示せず)を開放すると、貯水容器19内の水は、長い第1の管24と短い第2の管22の間から出口側ヘッダー管23に流出され、出口側ヘッダー管23の一端から外部に取り出される。そして取り出された湯と同量の水が入口側ヘッダー管25内に水道等の給水圧力源から供給される。
【0019】
【発明の効果】
以上のように本発明の真空式太陽熱集熱器によると、短い第2の管を封着金具内に容易に挿入することが可能であり、しかも封着金具のテーパー部に短い第2の管のテーパー部が当接するまで挿入することによって両者を圧接状態で溶接することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の真空式太陽熱集熱器を示す縦断面図である。
【図2】従来の真空式太陽熱集熱器を示す縦断面図である。
【図3】従来の真空式太陽熱集熱器における短い第2の管と封着金具の接続部を示す拡大断面図である。
【図4】本発明の真空式太陽熱集熱器における短い第2の管と封着金具の接続部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
10、17 ガラス容器
11、18 支持具
12、19 貯水容器
13、24 長い第1の管
14、22 短い第2の管
15、21 封着金具
16 真空式太陽熱集熱器
21a 封着金具のテーパー部
22a 短い第2の管のテーパー部
23 出口側ヘッダー管
25 入口側ヘッダー管
【産業上の利用分野】
本発明は、ガラス容器内部に円筒状の金属製貯水容器を配置した真空式太陽熱集熱器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
太陽光線の持つ熱エネルギーを熱源として利用する太陽熱集熱器は、従来より種々の形態のものが開発され、一般に広く利用されている。これらの太陽熱集熱器の一つとして真空式太陽熱集熱器があり、例えば図2に示すような、一端が密封され、他端が小口径に絞られて開口した透明な長尺円筒状のガラス容器10と、一端が密封され、他端が小口径に絞られて開口し、ガラス容器10内部に、複数本の支持具11を介して同軸状に配置され、外表面に選択吸収膜(図示せず)が被覆形成された円筒状の金属製貯水容器12と、ガラス容器10及び貯水容器12の開口端を貫通して貯水容器12内の密封端付近まで挿入された長い第1の管13と、ガラス容器10の開口端を貫通して貯水容器12の開口端に接続された短い第2の管14と、ガラス容器10の小口径の開口部と短い第2の管14を封止する封着金具15とを備えてなる真空式太陽熱集熱器が実用化されている。
【0003】
この真空式太陽熱集熱器の場合、ガラス容器10と貯水容器12の間が真空に保持されており、通常、長い第1の管13を介して貯水容器12内に水を供給し、太陽熱を一定時間集熱することによって貯水容器12内の水を温めた後、長い第1の管13と短い第2の管14の間から温水を取り出すようにする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
図3は、図2の真空式太陽熱集熱器における短い第2の管14と封着金具15の接続部を示す拡大断面図であるが、この真空式太陽熱集熱器においては、ガラス容器10内を真空に保つ上で、短い第2の管14と封着金具15とを気密状態で接続することが重要である。そのため通常は、封着金具15の材質として42%Ni−6%Cr鋼を使用し、また短い第2の管14の材質としてSUS316等のステンレスを使用し、封着金具15の一端を、短い第2の管14の外表面と面接触するように円筒状に形成し、両者の接触部を溶接している。
【0005】
このように短い第2の管14と、封着金具15を溶接するには、短い第2の管14を封着金具15内に挿入した時、両者の間隔ができるだけ小さく、できれば圧接状態にあることが望ましいが、一方、この間隔が小さくなる程、短い第2の管14を封着金具15内に挿入するのが困難になりやすいという問題が生じる。
【0006】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、上記したような真空式太陽熱集熱器において、短い第2の管を封着金具内に挿入する作業が容易であり、しかも両者を安定して溶接することが可能な真空式太陽熱集熱器を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の真空式太陽熱集熱器は、一端が密封され、他端が小口径に絞られて開口した透明な長尺円筒状のガラス容器と、一端が密封され、他端が小口径に絞られて開口し、ガラス容器内部に支持具を介して同軸状に配置され、外表面に選択吸収膜が被覆形成された円筒状の金属製貯水容器と、ガラス容器及び貯水容器の開口端を貫通して貯水容器内の密封端付近まで挿入された長い第1の管と、ガラス容器の開口端を貫通して貯水容器の開口端に接続された短い第2の管と、ガラス容器の小口径の開口部と短い第2の管とを封止する封着金具とを備えてなる真空式太陽熱集熱器において、短い第2の管と封着金具には、小口径に絞られたテーパー部が形成されており、短い第2の管のテーパー部のガラス容器の中心線となす角度が、封着金具のテーパー部の同角度よりも小さくなるように設定され、封着金具のテーパー部の内側に短い第2の管のテーパー部の外側が圧接され、この圧接部が溶接されてなることを特徴とする。
【0008】
【作用】
本発明の真空式太陽熱集熱器の短い第2の管と封着金具には、小口径に絞られたテーパー部が形成されており、短い第2の管のテーパー部のガラス容器の中心線となす角度が、封着金具のテーパー部の同角度よりも小さくなるように設定されてなるため、短い第2の管を封着金具内に容易に挿入することが可能であり、しかも封着金具のテーパー部に短い第2の管のテーパー部が当接するまで挿入することによって両者を圧接状態で溶接することが可能となる。
【0009】
【実施例】
以下、本発明の真空式太陽熱集熱器を実施例に基づいて詳細に説明する。
【0010】
図1は、本発明の真空式太陽熱集熱器の縦断面図である。
【0011】
図中、真空式太陽熱集熱器16のガラス容器17内は真空に保たれ、その内部には、3本の支持具18によって貯水容器19が同軸状に保持されている。このガラス容器17は、ソーダ石灰ガラスから形成されており、予め成形された開口部を有するガラスキャップ17a及び排気管17bを有するガラスキャップ17cの端部が、透明な長尺円筒状のガラス管17dの両端と溶着されることによって作製されている。ガラス容器17内部は、排気管17bから排気することによって所定の真空度(例えば10-4Torr)にされており、排気管17bの上には、これを保護するゴム製のキャップ20が装着されている。
【0012】
貯水容器19は、SUS316から形成され、その外表面には選択吸収膜(図示せず)が被着されている。貯水容器19は、ガラス容器17の内径に近い外径を有しており、ガラス容器17の内容積の少なくとも60%以上を占める程大きな容積を有している。貯水容器19は、両端に開口を有する円筒体19aと、この円筒体19aの両端に接合されたキャップ体19b、19cから構成され、一方のキャップ体19bには、開口部が形成されている。
【0013】
ガラス容器17の開口部には、封着金具21の一端が溶着され、封着金具21の他端は、短い第2の管22に溶接されている。封着金具21は、42%Ni−6%Cr鋼から形成され、短い第2の管22は、貯水容器19と同様、SUS316から形成されている。
【0014】
貯水容器19の両端を構成する各キャップ体19b、19cと、円筒体19aの中央部には、各々小径外周部19b’、19c’、19a’が形成され、この部分に3本の支持具18が装着されている。これらの支持具18は、貯水容器19をガラス容器17内に熱伸縮を許容しつつ同軸状に支持することを可能にするものであり、弾性金属線条を適宜の形状に成形して使用すれば良い。貯水容器19の両端及び中央部に小径外周部19b’、19c’、19a’を設けることは、各支持具18による貯水容器19のガラス容器17内部における安定支持を確保すると共に、支持具18の装着部以外の部分の貯水容器19の貯水容積を増加させることを可能にする。
【0015】
貯水容器19の開口部には、短い第2の管22の一端が接続され、短い第2の管22の他端は、出口側ヘッダー管23に接続されている。また貯水容器19の内部には、短い第2の管22の内部を貫通して長い第1の管24が貯水容器19の密封端付近まで挿入されており、長い第1の管24の一端は、入口側ヘッダー管25に接続されている。短い第2の管22と出口側ヘッダー管23及び長い第1の管24と入口側ヘッダー管25との接続は、ロウ付け、差し込み或いは接続具を用いて行われる。
【0016】
図4は、この真空式太陽熱集熱器16の短い第2の管22と封着金具21の接続部を示す拡大断面図であるが、短い第2の管22と封着金具21の所定箇所には、各々小口径に絞られたテーパー部22a、21aが形成されており、短い第2の管22のテーパー部22aのガラス容器17の中心線となす角度が、封着金具21のテーパー部21aの同角度よりも小さくなるように設定され、封着金具21のテーパー部21aの内側に短い第2の管22のテーパー部22aの外側が圧接され、この圧接部が溶接されている。尚、本発明の封着金具21には、熱衝撃を吸収するためのベローズを形成することも可能である。
【0017】
このような構成において、短い第2の管22と封着金具21を溶接する場合、封着金具21のガラス容器17との封着部側から、短い第2の管22を挿入し、封着金具21のテーパー部21aと短い第2の管22のテーパー部22aを圧接状態にしてから、溶接する方法が採られる。
【0018】
上記構成の真空式太陽熱集熱器16は、通常4本1組で1ユニットとし、2〜3ユニットを直列あるいは並列に接続して使用され、水道等の給水圧力源に接続された入口側ヘッダー管25内に水が流入すると、各真空式太陽熱集熱器16の長い第1の管24を経て貯水容器19内に送り込まれ、貯水容器19内に入った水は、温まるまで一定時間汲み置きされる。その後、例えば浴室や炊事場の給湯栓(図示せず)を開放すると、貯水容器19内の水は、長い第1の管24と短い第2の管22の間から出口側ヘッダー管23に流出され、出口側ヘッダー管23の一端から外部に取り出される。そして取り出された湯と同量の水が入口側ヘッダー管25内に水道等の給水圧力源から供給される。
【0019】
【発明の効果】
以上のように本発明の真空式太陽熱集熱器によると、短い第2の管を封着金具内に容易に挿入することが可能であり、しかも封着金具のテーパー部に短い第2の管のテーパー部が当接するまで挿入することによって両者を圧接状態で溶接することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の真空式太陽熱集熱器を示す縦断面図である。
【図2】従来の真空式太陽熱集熱器を示す縦断面図である。
【図3】従来の真空式太陽熱集熱器における短い第2の管と封着金具の接続部を示す拡大断面図である。
【図4】本発明の真空式太陽熱集熱器における短い第2の管と封着金具の接続部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
10、17 ガラス容器
11、18 支持具
12、19 貯水容器
13、24 長い第1の管
14、22 短い第2の管
15、21 封着金具
16 真空式太陽熱集熱器
21a 封着金具のテーパー部
22a 短い第2の管のテーパー部
23 出口側ヘッダー管
25 入口側ヘッダー管
Claims (1)
- 一端が密封され、他端が小口径に絞られて開口した透明な長尺円筒状のガラス容器と、一端が密封され、他端が小口径に絞られて開口し、ガラス容器内部に支持具を介して同軸状に配置され、外表面に選択吸収膜が被覆形成された円筒状の金属製貯水容器と、ガラス容器及び貯水容器の開口端を貫通して貯水容器内の密封端付近まで挿入された長い第1の管と、ガラス容器の開口端を貫通して貯水容器の開口端に接続された短い第2の管と、ガラス容器の小口径の開口部と短い第2の管とを封止する封着金具とを備えてなる真空式太陽熱集熱器において、短い第2の管と封着金具には、小口径に絞られたテーパー部が形成されており、短い第2の管のテーパー部のガラス容器の中心線となす角度が、封着金具のテーパー部の同角度よりも小さくなるように設定され、封着金具のテーパー部の内側に短い第2の管のテーパー部の外側が圧接し、この圧接部が溶接されてなることを特徴とする真空式太陽熱集熱器。
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JP33178194A JP3663604B2 (ja) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | 真空式太陽熱集熱器 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP33178194A JP3663604B2 (ja) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | 真空式太陽熱集熱器 |
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JPH08159566A JPH08159566A (ja) | 1996-06-21 |
JP3663604B2 true JP3663604B2 (ja) | 2005-06-22 |
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---|---|---|---|---|
CN102374686B (zh) * | 2010-08-24 | 2015-02-04 | 李佳雪 | 高密排集热器及其专用变径玻璃真空集热管 |
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1994
- 1994-12-08 JP JP33178194A patent/JP3663604B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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JPH08159566A (ja) | 1996-06-21 |
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