JP3663604B2 - 真空式太陽熱集熱器 - Google Patents
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- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33178194A JP3663604B2 (ja) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | 真空式太陽熱集熱器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08159566A JPH08159566A (ja) | 1996-06-21 |
| JP3663604B2 true JP3663604B2 (ja) | 2005-06-22 |
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ID=18247568
Family Applications (1)
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| JP33178194A Expired - Fee Related JP3663604B2 (ja) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | 真空式太陽熱集熱器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3663604B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
-
1994
- 1994-12-08 JP JP33178194A patent/JP3663604B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08159566A (ja) | 1996-06-21 |
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