JP4111148B2 - 真空平板式太陽熱収集装置 - Google Patents

Description

本発明は真空平板式太陽熱収集装置、特にその放射損失を減らす技術に関するものである。

従来、特許文献１に示されるように、本発明者によって真空式の平板式太陽熱収集装置が提案されている。この真空平板式太陽熱収集装置においては、筐体の内部を真空にし、集熱板の裏面に反射膜を形成して、集熱板の裏面からの熱損失を減らしていた。
一方、非特許文献１は、空洞放射について解説している。
特開平１１−１４１６２号公報 書名：伝熱概論、著者：甲藤 好郎、発行：株式会社養賢堂 １９９０年７月２０日第２９版 Ｐ．３８５〜３８６

しかしながら、高真空式になると伝導伝熱に対して高真空自体が高い熱絶縁性を持っているから、高真空特有の、次に述べるような問題が発生するので、これらの問題の発生を抑止することが課題となる。

真空太陽熱収集装置では、窓ガラスに掛かる大気圧を分散して受けるために、多数の柱を立てるが、集熱板の温度が上がると、温度の上がらない筺体との間で膨張量の差から寸法差が発生して、柱と集熱板とが接触する可能性が出てくる。柱と集熱板とが接触するとそこから伝導伝熱によって熱が逃げて太陽熱収集装置の効率が下がったり、柱或いは集熱板が破壊する危険もある。
筺体と集熱板との間にも同じことがあり、集熱板の温度が上がって膨張すると、集熱板が筺体の内周に触る可能性が出てくる。

そのため、集熱板が温度上昇によって膨張しても、集熱板が柱や筺体の内周に接触しないように、窓ガラスを支える柱と集熱板との間及び筺体と集熱板との間に十分な隙間を作って置かければならない。
しかしそうすると、暖められた集熱板の裏面から発生する２次放射の赤外線がその隙間を通して外部に放射する形で、放射伝熱による損失、いわゆる放射漏れが発生する。同じように集熱板と筺体との間の隙間からも放射漏れによる損失が発生する。

この放射漏れは、集熱板裏面の面積に比して隙間の面積が格段に小さいためにいわゆる空洞放射という形の放射によって行われるので隙間における放射率は高く、狭い面積の隙間から外部に多くの放射漏れが起こる。

暖められた集熱板から放射される２次放射の赤外線が集熱板と柱との間、及び集熱板と筺体との間にできる隙間を通って外部に漏れる放射損失を減らすために、本発明は、真空平板式太陽熱収集装置において、第１の遮断材を集熱板の上に載せて集熱板と柱との間の隙間を塞ぎ、第２の遮断材を集熱板の上又は下から支持して集熱板と筐体との間の隙間を塞いだものである。

例えば、柱と集熱板との間の隙間を通る赤外線を遮断する手段としては、隙間を塞ぐのに十分な大きさを持ち、且つ金属の柱とほぼ同じでわずかに大きい直径の穴を持つ板状の部材で作った第１の遮断材を柱に通し、第１の遮断材を柱と集熱板との隙間の所で集熱板に接するようにして隙間を塞ぐ。
第１の遮断材を集熱板に接するようにするには、集熱板の上部に第１の遮断材を置いて、重力によって第１の遮断材が集熱板に接するようにする。またスプリングによって第１の遮断材を押し下げて集熱板に接するようにしても良い。
集熱板の外周の縁と筺体の垂直壁との間に生ずる隙間にも、例えば、筺体の内周と接する大きさの外周、即ち内周とほぼ同じ外周を持ち、集熱板の外周より小さい内周の穴を持つ板状の部材で作った第２の遮断材を用いて、集熱板と筐体との隙間の所で集熱板に接するようにして隙間を塞ぐ。
集熱板に接するようにするには、例えば集熱板の上部に第２の遮断材を置いて、重力によって第２の遮断材が集熱板に接するようにする。またスプリングによって第２の遮断材を押し下げて集熱板に接するようにしても良い。

この板状の部材には、赤外線を反射する金属の薄板、或いは赤外線を吸収するガラス、陶磁器、セラミック、プラスチックのような熱絶縁物で、吸着ガスの少ない材料を用いた薄板を用いる。
隙間を通る赤外線を遮断する部材に、ガラスのように赤外線放射率の高い材料を用いた場合には、更に放射損失を減らすために、遮断材の表面に赤外線の放射率の低い金属の膜を蒸着やメッキ等の技術を使って形成させる。
プラスチックのように、吸着ガスの多い部材を用いるときは、その表面に金属をやや厚く付着させて、吸着ガスの放出を防止する。

更に他の手段は、第１の遮断材は上記した通りであるが、第２の遮断材は、筺体の内周に設置され、ガラス又は陶磁器等の熱伝導率の小さい材料の熱絶縁物でフレーム状例えば、装置が円形の場合は円筒状、装置が角形の場合は角筒状に形成され、この第２の遮断材の上に集熱板の周辺部を載せて支持する等の手段を講じて、集熱板と筐体との隙間を下から塞ぐ。第２の遮断材の表面には金属の薄膜を付けて赤外線を反射するようにする。

なお、集熱板の裏面から筺体底部に放射されて失われる放射損失を防ぐには、集熱板の裏面とそれに対向する筺体の底部に真空蒸着によって金属薄膜を付着させて、金属薄膜の持つ赤外線領域での高反射率（低放射率）を利用して放射損失を減らす。
ガラスや筺体の吸着ガスが長い間に滲み出て、筺体内の真空が崩れるのを防ぐために、これらのガスを吸着して、長年月に亙って真空を維持できるように、集熱板の裏面とそれに対向する筺体の底部にガスを吸着するゲッター材を付ける。
集熱板の裏面から筺体底部に放射されて失われる放射損失を防ぐのと、窓ガラスや筺体から滲み出る吸着ガスによって、筺体内の真空が崩れるのを防ぐのとを、同時に達成するために、赤外線の放射率が低く、且つゲッター作用を持つ金属材料例えばアルミニウムを用いて、集熱板の裏面と筺体底部に真空蒸着によってアルミニウムの薄膜を形成させて、アルミニウム薄膜の持つ赤外線領域での高反射率を利用して放射損失を減らすと共に窓ガラスや筺体等から滲み出るガスの吸着も行うようにする。

本発明によると、集熱板と柱、集熱板と筐体との間の隙間を塞ぐことで真空平板式太陽熱収集装置の集熱板の熱絶縁が非常に良くなり、熱損失が極端に少なくなるので、寒帯から熱帯までの広い範囲で周囲温度の影響をほとんど受けずに、太陽熱を効率よく利用できるため、家庭用から、工業用、農業用等の広い分野で使われて、炭酸ガスを発生させずに大量の熱が得られ、エネルギー供給と環境改善の両方の点で多大の貢献ができ、その効用は甚大である。

窓ガラスと、筺体と、窓ガラスと筺体の底部との間で大気圧を支えるための複数の柱と、柱が貫通し且つ接触しない大きさの穴を開け、筐体内に配設された集熱板とを備えた真空平板式太陽熱収集装置において、柱が挿通し、柱の外周よりわずかに大きい穴を有し、集熱板が熱膨張して集熱板の穴が移動しても集熱板と柱との間の隙間を塞ぐことが出来る大きさを有する金属板又は板状の熱絶縁物で形成された第１の遮断材を柱に通し且つ集熱板の上に載せて、集熱板と柱との間の隙間を塞ぎ、筐体の内周と接する大きさの外周を持ち、集熱板の外周より小さい内周の穴を有する金属板又は板状の熱絶縁物で形成された第２の遮断材を集熱板の上に載せて、集熱板と筐体との間の隙間を塞ぐことにより実現できる。

図１は本発明の実施例１を示し、（ａ）は柱の部分を断面にした平断面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
図１において、１は真空平板式太陽熱収集装置、２は筺体、３は筐体２の上部に支持された窓ガラス、４は図示してない柱で支持された集熱板、５は集熱パイプ、６は熱媒体の入口の入力端子、７は熱の出口の出力端子、８は窓ガラス３を支える柱、９は中央の柱８の外側に挿入する管、１０は管９の外側に挿入する管、１１は集熱板４に開けられた柱８を通す穴、１２は柱８と穴１１の部分の集熱板４との間に生ずる隙間、１３は集熱板４の周縁と筺体２の垂直壁との間に生ずる隙間、１４は隙間１２を塞ぐための第１の遮断材、１５は隙間１３を塞ぐための第２の遮断材である。

真空平板式太陽熱収集装置１は、筺体２内を０．１パスカル以下程度の高真空に保つようにする。この程度の高真空になると、自由分子条件下での熱伝導となり、熱エネルギーの流れは圧力と温度差に比例し、２つの面の距離に関係しなくなるので、極小さい隙間でも、隙間の大きさに関係なく良好な熱絶縁が得られる。従ってこのような環境下では、集熱板４から熱伝導によって熱損失が起こらないようにすることは比較的容易であって、集熱板４が直接筺体２や柱８のような熱の良導体に接しないようにすれば良い。
その為に窓ガラス３を支える金属製の柱８が集熱板４を貫通するための穴１１は、集熱板４が金属製の柱８に出来るだけ接触しないように工夫して開ける。例えば穴１１の直径を柱８の直径より大きくして置く。こうして熱伝導による熱損失を防ぐことが出来る。

穴１１を開けるときに最も注意しなければならないことは、太陽熱で集熱板４の温度が上がった時に集熱板４が膨張するということである。高真空式の太陽熱収集装置の集熱板４の温度は何らかの事情で空焚きになったときには４００℃程度にもなるが、一方筺体２は大体気温に近い温度を保っているので、集熱板４の熱膨張によって両者の間に数ｍｍ以上のかなりの寸法差が生ずる。この膨張によって装置の破壊が起こらないようにする。そのため隙間１２も隙間１３も数ｍｍ以上の大きさを持たせる。

熱膨張の影響を減らす合理的方法は集熱板４の中央に位置する穴を筐体の中央に固定することである。換言すれば集熱板４の中央の穴を円形にして柱８との間にガタを設けないということである。この場合、柱８と集熱板４とが直接接触しないように、柱８と中央の穴１１との間の隙間に熱伝導度の小さい材料で作った管、例えばガラス管９、１０を挿入する。
このように集熱板４の中心に固定穴を設けると、集熱板４の温度上昇によって、柱８と穴１１との間に生ずる隙間１２の大きさは集熱板４の温度上昇による膨張量の半分になる。
なお、中央の柱８を熱伝導度の小さい材料、例えばガラスで構成した場合には、ガラス管９、１０は不要で、柱８と集熱板４とを接触させる。また、柱８を金属製にした場合でも、集熱板４の中央の穴１１を柱８よりわずかに、例えば０．１ｍｍ程度大きくしておけば熱絶縁されるので、ガラス管９、１０は不要で、中央の穴１１に対しては第１の遮断材１４も不要である。

また、集熱板４が中央の円形の穴を中心として回転して、金属製の柱８に接触しないように、周辺にある穴１１の１つを利用して集熱板４が回転しないようにする。周辺の穴１１は楕円形の穴であり、この穴と柱８との間の隙間に、円周方向のガタが生じないように、ガラス管９を挿入する。
図１（ａ）に示したように、中央の穴１１は円形であるが、周辺に行くに従って、中心から放射状に楕円形状に変形して行く。図１（ａ）は常温のときの柱８と穴１１との相互関係を示している。
このように周辺に行くに従って楕円形にする理由は、中央の穴１１は柱８に固定されており、且つ回転運動は抑制されているので、膨張が放射状に起こるからである。

以上のような考慮のもとに、穴１１を開けて置くと、集熱板４が熱膨張によって柱８或いは筺体２に接触して、熱伝導によって熱損失を生ずることはなくなるが、一方こうすることによって、集熱板４と柱８との間に隙間１２を生じ、また集熱板４と筺体２との間に隙間１３を生ずる。
そうすると、その隙間１２と隙間１３を通して集熱板４の裏からの２次放射の赤外線が集熱板４の上部に漏れて窓ガラス３に吸収され、放射損失を招くことになる。
集熱板４の裏面の面積はこれらの隙間１２と隙間１３の合計面積より遥かに広いので、これらの隙間１２と隙間１３とから漏れる放射はいわゆる空洞放射になって、その隙間１２等の放射率は集熱板４の裏面からの放射率よりずっと高くなり、黒体の放射率に近付く。そのため隙間１２と隙間１３の面積は小さくても、隙間１２と隙間１３を通して外部に漏れる赤外線の量は大きく、低損失を目的とした、高真空式太陽熱収集装置にとっては、無視出来ない値になる。

従って、放射漏れを減らして効率の高い太陽熱収集装置を作るには、隙間１２と隙間１３を赤外線が透過しない材料で作った遮断材で塞ぐことが大変重要である。しかも隙間を塞ぐことによって、新たに伝熱損失を生ずることのないような、或いはほとんど生じないような遮断材で塞ぐ必要がある。
柱８と集熱板２との間の隙間１２を通る赤外線を遮断する手段としては、隙間１２を塞ぐのに十分な大きさを持ち、且つ柱８が挿通できるように、柱８とほぼ同じでわずかに大きい穴を持つ板状の第１の遮断材１４を柱８に通し、且つ集熱板４の上に載せて、重力により第１の遮断材１４を集熱板４に接するようにして隙間１２を塞ぐ。
柱８が円柱の場合は穴も円形で、柱８が例えば直径３．０ｍｍの場合は穴の直径は３１ｍｍ程度が望ましい。

図２は第１の遮断材の大きさを説明するための図である。
第１の遮断材１４は柱８によって筺体２との相対位置を固定されている。
その為、集熱板４が熱膨張すると、集熱板４に設けられた特に最外側の穴１１は実線から破線に、又は破線から実線に移動し、筺体２との相対位置を変える。
従って、遮断材１４は集熱板４と接触しながらずれて、隙間１２との相対位置も変わる。このように、隙間１２が集熱板４の熱膨張によってその位置を変えても、第１の遮断材１４は隙間１２を完全に塞ぐことが出来る大きさを持つ必要がある。
そうすると、集熱板４の温度が変動して隙間１２の位置が変動しても、常に隙間１２は第１の遮断材１４で塞がれたままで、隙間１２から２次放射の赤外線が外部に漏れることはない。
形状は円形の場合を図示しているが、隙間１２を塞ぐ大きさがあれば特に限定されない。

集熱板４の外周の縁と筺体２との間に生ずる隙間１３にも、筺体２の内周とほぼ同じ外周を持ち、集熱板４の外周より例えば数ｍｍ以上小さい内周の穴を持つ板状の第２の遮断材１５を集熱板４の上に載せて、集熱板４と筐体２との間の隙間１３を塞ぐ。
第２の遮断材１５は集熱板４の外周より小さい内周を持つように形成されているので、集熱板４が熱で変形しても第２の遮断材１５は集熱板４と摺動しながら、常に隙間１３を塞いでいる。
このように、第１及び第２の遮断材１４、１５を集熱板４の上に置くと、第１及び第２の遮断材１４、１５はその自重によって集熱板４に接するようになり、隙間１２、１３を塞ぐことが出来るが、この際、スプリングによって第１及び第２の遮断材１４、１５を集熱板４に上から押し付けるようにしても良い。

第１の遮断材１４の内周を柱８の外周よりわずかに大きくしておく理由は、第１の遮断材１４が柱８に密着してその間の熱伝導が良くなって、太陽熱が第１の遮断材１４を伝わって、柱８に流れて損失を招くことを防ぐように、その間に少しの隙間を作っておくためである。前述したように、筺体２内は自由分子条件下での熱伝導になる程度に高い真空度になっているから、０．１ｍｍ程度のわずかな隙間でも熱の流れを遮断できるので、このような方法を採るのである。

この第１及び第２の遮断材１４、１５の板状の部材には、赤外線を反射する金属の薄板、或いは赤外線を吸収するガラス、陶磁器、セラミックのような熱絶縁物で、吸着ガスの少ない材料を用いる。
第１及び第２の遮断材１４、１５の具体例としては、ステンレススチールのように熱伝導率の小さい金属材料で作った厚さが０．３ｍｍ以下位の薄板、或いは表面に金属薄膜を形成したガラス、陶磁器等の熱絶縁材料で作った厚さが数ｍｍの板が挙げられる。また、ポリイミドのような高熱に堪えるプラスチックの薄板の表面に、赤外線の反射を良くし、且つ吸着ガスの放出を抑制するために、金属の薄膜を付着させた薄板等でも良い。

第１及び第２の遮断材１４、１５の上面には、選択吸収膜が形成される。選択吸収膜は太陽熱を吸収し、遠赤外線の放射を抑制する膜で、クロム、チタンの酸化物の塗布、金属の蒸着、電解等による金、銀等の多層膜で形成され、一般に集熱板の表面に形成されている。
この選択吸収膜を上面に形成すると、第１及び第２の遮断材１４、１５の上面も太陽熱を受けて温度が上昇し、下面も集熱板４に接することにより温度が上昇し、上下間に熱伝導がなくなるので、上方に熱が逃げないという効果がある。
なお、第１及び第２の遮断材１４、１５を熱絶縁物で形成した場合には、選択吸収膜は熱絶縁物に形成された金属薄膜の上に更に形成される。

以上のように、実施例１によれば、第１及び第２の遮断材１４、１５で、集熱板４と柱８との隙間１２及び集熱板４と筐体２との隙間１３を塞ぐことにより赤外線の放射漏れを防ぐと、実験では、０．０１パスカル程度の真空度で、太陽熱入力があるときの集熱板４の飽和温度が２５〜３０％位上昇する。
また、第１及び第２の遮断材１４、１５の上面に選択吸収膜を形成すると、上方へ熱が逃げないので、結果として熱の放射漏れを少なくすることが出来る。

図３は本発明の実施例２を示す要部の側断面図である。
実施例２は、第２の遮断材２１の周辺部に垂直部２２を形成し、垂直部２２の複数箇所を筐体２の垂直壁２３にろう付け等で固着したものである。この第２の遮断材２１により集熱板４と筐体２との隙間１３を塞ぐことを含めて、その他の構成は実施例１と同じである。
実施例２によれば、実施例１の効果に加えて、第２の遮断材２１を筐体２に固着するので、第２の遮断材２１の位置が定まるという効果がある。

図４は本発明の実施例３を示す要部の側断面図である。
実施例３は、第２の遮断材３１を弾性材料で形成し、集熱板４に接する部分にバネ性を持たせたもので、その他の構成は実施例２と同じである。
実施例３によれば、実施例２の効果に加えて、第２の遮断材３１にバネ性を持たせたので、第２の遮断材３１と集熱板４との接触が良くなるという効果がある。

図５は本発明の実施例４を示す要部の側断面図、図６は第２の遮断材を示す平断面図である。
実施例４は、筐体２の垂直壁２３に接するように、複数個の錘４２を第２の遮断材４１の外周部にろう付け等で固着したもので、その他の構成は実施例１と同じである。従って、第２の遮断材４１は実施例１の第２の遮断材１５と同じであり、集熱板４の上に載せられる。
実施例４によれば、実施例１の効果に加えて、第２の遮断材４１に錘４２が取り付けられたので、第２の遮断材４１は集熱板４の上に載せられて安定するという効果がある。

図７は本発明の実施例５を示す要部の側断面図である。
実施例５は、第２の遮断材５１を集熱板４の下側からスプリング５２により支持して集熱板４の裏面に接触させている。
なお、第２の遮断材５１は、詳細には第２の遮断材５１と同じ形状の熱絶縁物で形成された支持体５３に取り付けられており、支持体５３をスプリング５２により集熱板４に押し付けるようにして、第２の遮断材５１を集熱板４の裏面に接触させている。
第２の遮断材５１が熱絶縁物で形成された場合の第２の遮断材５１と支持体５３の表面には、赤外線の放射率が小さい金属薄膜を形成して放射伝熱による損失を減らすようにする。その他の構成は実施例１と同様である。
実施例５によれば、実施例１と同等の効果を有する。

図８は本発明の実施例６を示す要部の側断面図である。
実施例６は、第２の遮断材６１を熱絶縁物でフレーム状例えば円筒状に形成したもので、集熱板４の周辺部を下側から支持して集熱板４と筐体２との隙間１３を塞いでいる。
第２の遮断材６１は耐熱性のある熱絶縁物、例えばガラス或いは陶磁器のような材料で作られ、上記した実施例と同じようにその外径は筺体２の内径にほぼ等しく、内径は集熱板４の常温時の外径より更に小さく作られている。

第２の遮断材６１の上部の端面は図示したように外側から内側に傾斜している。これは第２の遮断材６１と集熱板４との接触を面接触にせず、線接触にして熱損失を減らすためである。
この傾斜は内側から外側に向かって傾斜しているようにしても同じ効果を発揮する。また、上部の端面は水平であっても、多少伝導伝熱による損失は増えるが、遮断効果は同じである。

第２の遮断材６１の外周は筺体２の内周に接しており、第２の遮断材６１の内周は集熱板４が低温度になった時の外周より小さく作られているから、集熱板４と筺体２との間の隙間１３は第２の遮断材６１によって常に塞がれ、第２の遮断材６１によって隙間１３を通って外部に逃げる放射は常に遮断される。
また、第２の遮断材６１の表面には、赤外線の放射率が小さい金属薄膜である金属箔を付着させて放射伝熱による損失を減らすようにする。その他の構成は実施例５と同じである。
実施例６によれば、実施例５の効果に加えて、第２の遮断材６１は集熱板４を水平に支える役目もする長所がある。

図９は本発明の実施例７を示す要部の側断面図である。
実施例７は、第２の遮断材７１を金属板又は板状の熱絶縁物でリング状に形成したもので、この第２の遮断材７１を筺体２の垂直壁２３に取り付けた熱絶縁物製の支持物７２によって支持している。また、支持物７２を図８に示すように筐体２の底部にまで達する長さの円筒状にしても良い。
第２の遮断材７１の上部端面に実施例６と同様の傾斜を持たせており、第２の遮断材７１と支持物７２は実施例６の第２の遮断材６１と同じ効果をもたらす。
第２の遮断材７１が熱絶縁物で形成された場合の第２の遮断材７１と支持物７２の表面には、赤外線の放射率が小さい金属薄膜を形成して放射伝熱による損失を減らすようにする。その他の構成は実施例６と同じである。
実施例７によれば、実施例６と同等の効果がある。

集熱板４からの放射損失には、上述の隙間１２と１３からの損失だけではなく、集熱板４の表裏両面から直接放射される損失もある。その損失の防止手段については特許文献１にも記載されているので簡単に述べる。
集熱板４の太陽光に面している表面からの２次放射は、表面に付けられている選択吸収膜の性能によって定められるので、ここでは論じない。

集熱板４の裏面から放射される２次放射による損失の低減方法の良否は真空式太陽熱収集装置の性能を決める大切な要素のひとつである。
集熱板４は金属で作られているから、集熱板４の裏面からの放射率は、金属の種類や面の状況、波長等によって異なるが、太陽熱収集装置で扱う温度範囲（３０℃〜１５０℃）での２次放射の波長（５〜１５ミクロン）では放射率は多くの金属でほぼ同じように小さくなる。特に真空蒸着して作った面の放射率は小さく、研磨面やスパッタリングで作った面より小さくて、０．０１５〜０．０２５程度である（理科年表の金属面の分光反射率の項参照）。

それゆえ、暖められた集熱板４の裏面から放射される２次放射の赤外線による損失を減らすには、集熱板４の裏面とこれに対向する筺体２の底部、及び窓ガラス３を支える柱８等の表面に、金、銀、銅、アルミニウム等の金属の薄膜を付けて、これらの薄膜の持つ赤外線に対する高い反射率（低い放射率）を利用して放射を抑制する。これらの金属は何れも高い反射率を持っているが、銅が性能も良くて安価で適している。

筺体２や集熱板４等の吸着ガスが筺体４内に滲みでることによる悪影響は、製造工程の中のベーキング工程によってほとんど無くされているが、なお集熱板４の裏面と筺体２の底部の一部にゲッター材を付けて置くと、長期の真空の維持に役立つ。
集熱板４の裏面と筺体２の底部からの赤外線の放射を減らすための金属と、ゲッター材とを同じ金属で兼用することも出来る。
そのために上述の赤外線に対する良好な反射率を持つ多くの金属の中からアルミニウムを選んで使用する。

多くの金属の中からアルミニウムを選ぶ理由は、アルミニウムはガスを吸着するゲッター材でもあるからである。
即ち蒸着薄膜を形成する金属にアルミニウムを使用し、アルミニウムの持つ遠赤外線領域での高反射率を利用して放射損失を減らし、アルミニウムの持つ、ガスを吸着するゲッター機能を利用して、窓ガラス３と筺体２の金属から滲み出てくるガスを吸着して、長年月に亙って筺体内の高真空度を維持するのである。

本発明の真空平板式太陽熱収集装置は高真空を長期に亙って維持するために、その製造工程の中に、筺体２や窓ガラス３等の吸着ガスを追い出すための高真空、高温度中での長時間のベーキング工程が組まれている。
その工程での真空度は、０．００１パスカル位に保たれているから、その工程中にアルミニウムの真空蒸着を集熱板４の裏面とそれに対向する筺体２の底部に対して行う。

太陽熱収集装置の製造工程でベーキングを実施するときには、筺体２内に柱８も立てられており、集熱板４も隙間１２、１３を塞ぐための第１及び第２の遮断材１４、１５等も設置されているので、真空蒸着装置を集熱板４と筺体２の底板との間に置いて真空蒸着を行うと、これらの部材全てにアルミニウムの真空蒸着が行われるので、太陽熱収集装置の効率向上に大変役立つ。
また隙間１２、１３も塞がれているので、窓ガラス３にアルミニウムが蒸着することもない。

なお、上記した実施例では、円形の真空平板式太陽熱収集装置を例にして図示し、各構成要素を説明しているが、装置が角形の場合にはそれに合わせて、形状が角形になることは当然である。

本発明の実施例１を示す図である。 第１の遮断材の大きさを説明する図である。 本発明の実施例２を示す要部の側断面図である。 本発明の実施例３を示す要部の側断面図である。 本発明の実施例４を示す要部の側断面図である。 実施例４の第２の遮断材を示す側断面図である。 本発明の実施例５を示す要部の側断面図である。 本発明の実施例６を示す要部の側断面図である。 本発明の実施例７を示す要部の側断面図である。

符号の説明

２ 筐体
３ 窓ガラス
４ 集熱板
８ 柱
９、１０ 管
１１ 穴
１２、１３ 隙間
１４ 第１の遮断材
１５、２１、３１、４１、５１、６１、７１ 第２の遮断材
２２ 垂直部
２３ 垂直壁
４２ 錘
５２ 支持体
７２ 支持物

Claims (11)

1. 窓ガラスと、筺体と、前記窓ガラスと筺体の底部との間で大気圧を支えるための複数の柱と、前記柱が貫通し且つ接触しない大きさの穴を開け、前記筐体内に配設された集熱板とを備えた真空平板式太陽熱収集装置において、
   前記柱が挿通し、前記柱の外周よりわずかに大きい穴を有し、前記集熱板が熱膨張して前記集熱板の穴が移動しても前記集熱板と柱との間の隙間を塞ぐことができる大きさを有する金属板又は板状の熱絶縁物で形成された第１の遮断材を前記柱に通し且つ前記集熱板の上に載せて、前記集熱板と柱との間の隙間を塞ぎ、
   前記筐体の内周と接する大きさの外周を持ち、前記集熱板の外周より小さい内周の穴を有する金属板又は板状の熱絶縁物で形成された第２の遮断材を前記集熱板の上に載せて、前記集熱板と筐体との間の隙間を塞ぐことを特徴とする真空平板式太陽熱収集装置。
2. 前記第１及び第２の遮断材の上面に選択吸収膜を形成したことを特徴とする請求項１記載の真空平板式太陽熱収集装置。
3. 前記第２の遮断材の周辺部に垂直部を形成し、前記垂直部の複数箇所を前記筐体の垂直壁に固着したことを特徴とする請求項１又は２記載の真空平板式太陽熱収集装置。
4. 前記第２の遮断材を弾性材料で形成し、前記集熱板に接する部分にバネ性を持たせたことを特徴とする請求項３記載の真空平板式太陽熱収集装置。
5. 前記筐体の垂直壁に接するように、複数個の錘を前記第２の遮断材の外周部に固着したことを特徴とする請求項１又は２記載の真空平板式太陽熱収集装置。
6. 窓ガラスと、筺体と、前記窓ガラスと筺体の底部との間で大気圧を支えるための複数の柱と、前記柱が貫通し且つ接触しない大きさの穴を開け、前記筐体内に配設された集熱板とを備えた真空平板式太陽熱収集装置において、
   前記柱が挿通し、前記柱の外周よりわずかに大きい穴を有し、前記集熱板が熱膨張して前記集熱板の穴が移動しても前記集熱板と柱との間の隙間を塞ぐことができる大きさを有する金属板又は板状の熱絶縁物で形成された第１の遮断材を前記柱に通し且つ前記集熱板の上に載せて、前記集熱板と柱との間の隙間を塞ぎ、
   前記筐体の内周と接する大きさの外周を持ち、前記集熱板の外周より小さい内周の穴を有する金属板又は板状の熱絶縁物で形成された第２の遮断材を下からスプリングで支持することにより、前記集熱板と筐体との間の隙間を塞ぐことを特徴とする真空平板式太陽熱収集装置。
7. 窓ガラスと、筺体と、前記窓ガラスと筺体の底部との間で大気圧を支えるための複数の柱と、前記柱が貫通し且つ接触しない大きさの穴を開け、前記筐体内に配設された集熱板とを備えた真空平板式太陽熱収集装置において、
   前記柱が挿通し、前記柱の外周よりわずかに大きい穴を有し、前記集熱板が熱膨張して前記集熱板の穴が移動しても前記集熱板と柱との間の隙間を塞ぐことができる大きさを有する金属板又は板状の熱絶縁物で形成された第１の遮断材を前記柱に通し且つ前記集熱板の上に載せて、前記集熱板と柱との間の隙間を塞ぎ、
   前記筐体の内周と接する大きさの外周を持ち、前記集熱板の外周より小さい内周の穴を有する熱絶縁物でフレーム状に形成され、前記筐体の内周に設置された第２の遮断材で前記集熱板の周辺部を支持することにより、前記集熱板と筐体との間の隙間を塞ぐことを特徴とする真空平板式太陽熱収集装置。
8. 窓ガラスと、筺体と、前記窓ガラスと筺体の底部との間で大気圧を支えるための複数の柱と、前記柱が貫通し且つ接触しない大きさの穴を開け、前記筐体内に配設された集熱板とを備えた真空平板式太陽熱収集装置において、
   前記柱が挿通し、前記柱の外周よりわずかに大きい穴を有し、前記集熱板が熱膨張して前記集熱板の穴が移動しても前記集熱板と柱との間の隙間を塞ぐことができる大きさを有する金属板又は板状の熱絶縁物で形成された第１の遮断材を前記柱に通し且つ前記集熱板の上に載せて、前記集熱板と柱との間の隙間を塞ぎ、
   前記筐体の内周と接する大きさの外周を持ち、前記集熱板の外周より小さい内周の穴を有する金属板又は板状の熱絶縁物で形成された第２の遮断材を前記筐体に取り付けられた支持物で下から支持し、前記第２の遮断材で前記集熱板の周辺部を支持することにより、前記集熱板と筐体との間の隙間を塞ぐことを特徴とする真空平板式太陽熱収集装置。
9. 前記第１の遮断材の上面に選択吸収膜を形成したことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の真空平板式太陽熱収集装置。
10. 前記熱絶縁物の表面に赤外線の放射率が小さい金属薄膜を形成したことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の真空平板式太陽熱収集装置。
11. 前記集熱板の裏面とそれに対向する筺体の底部にアルミニウムの薄膜を蒸着したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の真空平板式太陽熱収集装置。

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