JPH05172405A - 真空ガラス管型集熱器 - Google Patents
真空ガラス管型集熱器Info
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- JPH05172405A JPH05172405A JP3356250A JP35625091A JPH05172405A JP H05172405 A JPH05172405 A JP H05172405A JP 3356250 A JP3356250 A JP 3356250A JP 35625091 A JP35625091 A JP 35625091A JP H05172405 A JPH05172405 A JP H05172405A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- glass tube
- tube
- heat collection
- iron
- Prior art date
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- Withdrawn
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
- F24S10/40—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 設置面積当りの集熱効率が向上した、太陽光
を利用した集光集熱装置を製作できる真空ガラス管型集
熱器を提供する 【構成】 太陽光が入射する透明なガラス管壁部分と、
複合放物線の断面形状を有し反射鏡面が形成されたガラ
ス管壁部分とからなる内部真空ガラス管、該ガラス管内
の反射鏡面からの反射光の集光部に配置し内部に熱媒体
を循環させる、０〜４００℃での熱膨張係数が１００×
１０-7／℃以下である鉄−ニッケル合金又は鉄−ニッケ
ル−コバルト合金から作られた集熱管、及び、該集熱管
の一端部に介在させた溶接金属ベローズからなる真空ガ
ラス管型集熱器。
を利用した集光集熱装置を製作できる真空ガラス管型集
熱器を提供する 【構成】 太陽光が入射する透明なガラス管壁部分と、
複合放物線の断面形状を有し反射鏡面が形成されたガラ
ス管壁部分とからなる内部真空ガラス管、該ガラス管内
の反射鏡面からの反射光の集光部に配置し内部に熱媒体
を循環させる、０〜４００℃での熱膨張係数が１００×
１０-7／℃以下である鉄−ニッケル合金又は鉄−ニッケ
ル−コバルト合金から作られた集熱管、及び、該集熱管
の一端部に介在させた溶接金属ベローズからなる真空ガ
ラス管型集熱器。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽エネルギーを熱エ
ネルギーとして利用する産業分野で使用される集光集熱
装置に関する。
ネルギーとして利用する産業分野で使用される集光集熱
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】地球的規模で進行している炭酸ガスの増
加による地球の温暖化ならびに異常気象の発生、原子力
発電所の度重なる事故による放射能汚染等が近時重大な
問題提起をしている中、太陽放射エネルギーは無尽蔵で
あることと、無公害でクリーンなエネルギーである点が
従来より注目されてきた。
加による地球の温暖化ならびに異常気象の発生、原子力
発電所の度重なる事故による放射能汚染等が近時重大な
問題提起をしている中、太陽放射エネルギーは無尽蔵で
あることと、無公害でクリーンなエネルギーである点が
従来より注目されてきた。
【０００３】しかし、太陽光線の地表における到達エネ
ルギー密度は、約０．１Ｗ／ｃｍ2と非常に稀薄であ
る。従って、太陽の放射エネルギーを熱エネルギーとし
て使用するためには、集光してエネルギー密度を高め、
放射損失を減らすよう集熱表面積を小さくした効率のよ
いエネルギー変換器が必要で種々の集熱器が考案されて
きた。
ルギー密度は、約０．１Ｗ／ｃｍ2と非常に稀薄であ
る。従って、太陽の放射エネルギーを熱エネルギーとし
て使用するためには、集光してエネルギー密度を高め、
放射損失を減らすよう集熱表面積を小さくした効率のよ
いエネルギー変換器が必要で種々の集熱器が考案されて
きた。
【０００４】太陽からの到達エネルギーを高温で効率良
く熱媒体に伝達するために、伝導や対流による熱損失を
完全に防ぐことはできないが、対流による熱損失を極力
防ぐ目的で実用化された真空ガラス管型集熱器は、高温
領域での集熱効率が大幅に改善され、その上、低日射領
域での集熱が可能となった。
く熱媒体に伝達するために、伝導や対流による熱損失を
完全に防ぐことはできないが、対流による熱損失を極力
防ぐ目的で実用化された真空ガラス管型集熱器は、高温
領域での集熱効率が大幅に改善され、その上、低日射領
域での集熱が可能となった。
【０００５】従来、真空ガラス管型集熱器として種々の
形態のものが提案されている。例えば、本特許出願人
は、真空ガラス管型集熱器と、それに集光する追尾駆動
機構を付加した「とい」型放物面鏡を組み合わせた集光
集熱装置において、該集熱器が該放物面鏡側の透明なガ
ラス管壁と複合放物線の断面形状を有し反射鏡面である
複合放物面の管壁とからなる真空ガラス管であり、該集
熱器内の集光部に集熱管を配したことを特徴とする集光
集熱装置について特許出願している（特開平２−９３２
５３号公報参照）。この集光集熱装置は、太陽を追尾し
て移動する際「とい」型放物面鏡、集熱器、集熱管等が
変形しても、光学的損失が増大することなく太陽光を効
率良く集熱管に集光することができ、熱損失の低下や熱
容量の低減を防止することができると言う優れた効果を
奏するものである。
形態のものが提案されている。例えば、本特許出願人
は、真空ガラス管型集熱器と、それに集光する追尾駆動
機構を付加した「とい」型放物面鏡を組み合わせた集光
集熱装置において、該集熱器が該放物面鏡側の透明なガ
ラス管壁と複合放物線の断面形状を有し反射鏡面である
複合放物面の管壁とからなる真空ガラス管であり、該集
熱器内の集光部に集熱管を配したことを特徴とする集光
集熱装置について特許出願している（特開平２−９３２
５３号公報参照）。この集光集熱装置は、太陽を追尾し
て移動する際「とい」型放物面鏡、集熱器、集熱管等が
変形しても、光学的損失が増大することなく太陽光を効
率良く集熱管に集光することができ、熱損失の低下や熱
容量の低減を防止することができると言う優れた効果を
奏するものである。
【０００６】特開平２−９３２５３号公報に開示された
集光集熱装置の概略を、添付する図面を参照して説明す
る。
集光集熱装置の概略を、添付する図面を参照して説明す
る。
【０００７】図１は、上記の集光集熱装置の一例の概略
を示す斜視図であり、図２は、図１のＩ−Ｉ線断面図で
あり、図３は、図１における集熱器５の拡大横断面図で
あり、図４は、図１に於ける集熱器５の縦断面図であ
る。図１〜４において、集光集熱装置１は、横断面が放
物線状である「とい」型の放物面鏡２が追尾機構３と共
に支持台４に載せられ、集熱器５が放物面鏡２の集光部
に位置するように支持部材６によって放物面鏡２に支持
固定されて構成されている。放物面鏡２の集熱器５に対
面する面は鏡面になっており、放物面鏡２に入射した太
陽光は反射して集熱器５に集光するようになっている。
放物面鏡２の反射面はガラスでありガラスの下側表面に
は、例えば、銀、クローム、アルミニウム等の金属の蒸
着皮膜で形成された反射鏡面が設けられている。
を示す斜視図であり、図２は、図１のＩ−Ｉ線断面図で
あり、図３は、図１における集熱器５の拡大横断面図で
あり、図４は、図１に於ける集熱器５の縦断面図であ
る。図１〜４において、集光集熱装置１は、横断面が放
物線状である「とい」型の放物面鏡２が追尾機構３と共
に支持台４に載せられ、集熱器５が放物面鏡２の集光部
に位置するように支持部材６によって放物面鏡２に支持
固定されて構成されている。放物面鏡２の集熱器５に対
面する面は鏡面になっており、放物面鏡２に入射した太
陽光は反射して集熱器５に集光するようになっている。
放物面鏡２の反射面はガラスでありガラスの下側表面に
は、例えば、銀、クローム、アルミニウム等の金属の蒸
着皮膜で形成された反射鏡面が設けられている。
【０００８】集熱器５は、放物面鏡２側に面する透明な
ガラス管壁部分７ａと、複合放物線の断面形状を有し反
射鏡面８が形成されたガラス管壁部分７ｂとからなる内
部真空ガラス管７に、内部に熱媒体を循環させるため熱
媒体流路９を有する集熱管１０が封入され、集熱管１０
の一端部にはベローズ１１が設けられて構成されてい
る。
ガラス管壁部分７ａと、複合放物線の断面形状を有し反
射鏡面８が形成されたガラス管壁部分７ｂとからなる内
部真空ガラス管７に、内部に熱媒体を循環させるため熱
媒体流路９を有する集熱管１０が封入され、集熱管１０
の一端部にはベローズ１１が設けられて構成されてい
る。
【０００９】上記のような集光集熱装置に於ては、集熱
管の空焚き温度は４００℃程度まで上昇する。従来集熱
管１０の材料としてステンレススチール、銅、アルミニ
ウム等の金属材料が使用されているが、このような材料
はガラス管７に比べて熱膨張係数が大きく、集熱管の両
端部はガラス管７の両端部に固定されているので、高温
時のガラス管７の伸びよりも大きい集熱管１０の伸びに
よるガラス管７の破壊を防止するために、集熱管１０の
伸びを吸収するためのベローズ１１が設けられているの
である。
管の空焚き温度は４００℃程度まで上昇する。従来集熱
管１０の材料としてステンレススチール、銅、アルミニ
ウム等の金属材料が使用されているが、このような材料
はガラス管７に比べて熱膨張係数が大きく、集熱管の両
端部はガラス管７の両端部に固定されているので、高温
時のガラス管７の伸びよりも大きい集熱管１０の伸びに
よるガラス管７の破壊を防止するために、集熱管１０の
伸びを吸収するためのベローズ１１が設けられているの
である。
【００１０】ところでベローズ１１としては、成形金属
ベローズと溶接金属ベローズとが知られている。成形ベ
ローズは金属管を液圧成形又はロール成形したもので、
安価であるが、柔軟性に乏しく使用に伴い材料に疲労が
生じ易く寿命が短いという欠点があり、成形金属ベロー
ズを使用した集熱器の寿命が成形金属ベローズの寿命に
より左右されることになる。更に、成形金属ベローズは
伸縮性が小さいので、所定の伸縮量を得るために比較的
長い物を必要とし、集熱管の長さに対するベローズの長
さの比率が大きくなり、それに伴い集光集熱装置が大き
くなり、集光集熱装置の設置面積当りの集熱効率が低下
する。
ベローズと溶接金属ベローズとが知られている。成形ベ
ローズは金属管を液圧成形又はロール成形したもので、
安価であるが、柔軟性に乏しく使用に伴い材料に疲労が
生じ易く寿命が短いという欠点があり、成形金属ベロー
ズを使用した集熱器の寿命が成形金属ベローズの寿命に
より左右されることになる。更に、成形金属ベローズは
伸縮性が小さいので、所定の伸縮量を得るために比較的
長い物を必要とし、集熱管の長さに対するベローズの長
さの比率が大きくなり、それに伴い集光集熱装置が大き
くなり、集光集熱装置の設置面積当りの集熱効率が低下
する。
【００１１】一方、溶接金属ベローズは、多数枚のドー
ナッツ状に打ち抜いた波形の金属板を、内径部及び外径
部で交互に溶接して製作したもので、耐圧性が優れ、柔
軟性及び伸縮性が大きく、耐久性にも優れている。従っ
て、集熱管の同じ伸び量を吸収するために、成形ベロー
ズに比較して短いものを使用することができ、集光集熱
装置の設置面積当りの集熱効率を向上させることができ
ると同時に、集光集熱装置の寿命を長くすることができ
る。しかしながら、溶接金属ベローズは成形金属ベロー
ズに比べて高価であるために、使用する長さをできるだ
け短くすることが望ましい。
ナッツ状に打ち抜いた波形の金属板を、内径部及び外径
部で交互に溶接して製作したもので、耐圧性が優れ、柔
軟性及び伸縮性が大きく、耐久性にも優れている。従っ
て、集熱管の同じ伸び量を吸収するために、成形ベロー
ズに比較して短いものを使用することができ、集光集熱
装置の設置面積当りの集熱効率を向上させることができ
ると同時に、集光集熱装置の寿命を長くすることができ
る。しかしながら、溶接金属ベローズは成形金属ベロー
ズに比べて高価であるために、使用する長さをできるだ
け短くすることが望ましい。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
のような集熱器に於いて、ベローズの長さをできるだけ
短くし、ベローズのコスト低下を図ると共に、集光集熱
装置の設置面積当りの集熱効率が向上した集光集熱装置
を製作できる真空ガラス管型集熱器を提供することであ
る。
のような集熱器に於いて、ベローズの長さをできるだけ
短くし、ベローズのコスト低下を図ると共に、集光集熱
装置の設置面積当りの集熱効率が向上した集光集熱装置
を製作できる真空ガラス管型集熱器を提供することであ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、太陽光が入射
する透明なガラス管壁部分と、複合放物線の断面形状を
有し反射鏡面が形成されたガラス管壁部分とからなる内
部真空ガラス管、該ガラス管内の反射鏡面からの反射光
の集光部に配置し内部に熱媒体を循環させる、０〜４０
０℃での熱膨張係数が１００×１０-7／℃以下である鉄
−ニッケル合金又は鉄−ニッケル−コバルト合金から作
られた集熱管、及び、該集熱管の一端部に介在させた溶
接金属ベローズからなることを特徴とする真空ガラス管
型集熱器である。
する透明なガラス管壁部分と、複合放物線の断面形状を
有し反射鏡面が形成されたガラス管壁部分とからなる内
部真空ガラス管、該ガラス管内の反射鏡面からの反射光
の集光部に配置し内部に熱媒体を循環させる、０〜４０
０℃での熱膨張係数が１００×１０-7／℃以下である鉄
−ニッケル合金又は鉄−ニッケル−コバルト合金から作
られた集熱管、及び、該集熱管の一端部に介在させた溶
接金属ベローズからなることを特徴とする真空ガラス管
型集熱器である。
【００１４】本発明の好適な態様は下記の通りである。
【００１５】（１）該鉄−ニッケル合金が、ニッケル含
有量が３０〜５０％でありオーステナイト組織を有する
鉄−ニッケル合金であることを特徴とする上記の集熱
器。
有量が３０〜５０％でありオーステナイト組織を有する
鉄−ニッケル合金であることを特徴とする上記の集熱
器。
【００１６】（２）該鉄−ニッケル−コバルト合金が、
ニッケル＋コバルト含有量が３０〜５０％でありオース
テナイト組織を有する鉄−ニッケル−コバルト合金であ
ることを特徴とする上記の集熱器。
ニッケル＋コバルト含有量が３０〜５０％でありオース
テナイト組織を有する鉄−ニッケル−コバルト合金であ
ることを特徴とする上記の集熱器。
【００１７】（３）該熱媒体が、有機化合物の熱媒体で
あることを特徴とする上記の集熱器。
あることを特徴とする上記の集熱器。
【００１８】本発明の真空ガラス管型集熱器（以下、単
に集熱器と言うことがある）は、前記のような内部が真
空であるガラス管の集熱管を設けた構成を有するもの
で、太陽光を集熱管に集中させ、集熱管の中に熱媒体を
循環させて、太陽エネルギーを熱エネルギーに変換して
外部に取り出す機能を有するものであり、空焚き温度が
約２５０℃以上の高温型の集熱器である。本発明の集熱
器は任意の形状の集光集熱装置に取り付けて使用するこ
とができるが、以下、特開平２−９３２５３号公報に開
示された集光集熱装置に取り付けて使用する態様につい
て、本発明の集熱器を詳細に説明する。
に集熱器と言うことがある）は、前記のような内部が真
空であるガラス管の集熱管を設けた構成を有するもの
で、太陽光を集熱管に集中させ、集熱管の中に熱媒体を
循環させて、太陽エネルギーを熱エネルギーに変換して
外部に取り出す機能を有するものであり、空焚き温度が
約２５０℃以上の高温型の集熱器である。本発明の集熱
器は任意の形状の集光集熱装置に取り付けて使用するこ
とができるが、以下、特開平２−９３２５３号公報に開
示された集光集熱装置に取り付けて使用する態様につい
て、本発明の集熱器を詳細に説明する。
【００１９】図１は、上記の集光集熱装置の一例の概略
を示す斜視図であり、図２は、図１のＩ−Ｉ線断面図で
あり、図３は、本発明の集熱器の一実施例（図１におけ
る集熱器５）の拡大横断面図であり、図４は、図１に於
ける集熱器５の縦断面図である。
を示す斜視図であり、図２は、図１のＩ−Ｉ線断面図で
あり、図３は、本発明の集熱器の一実施例（図１におけ
る集熱器５）の拡大横断面図であり、図４は、図１に於
ける集熱器５の縦断面図である。
【００２０】図１〜４において、集光集熱装置１は、横
断面が放物線状である「とい」型の放物面鏡２が追尾機
構３と共に支持台４に載せられ、集熱器５が放物面鏡２
の集光部に位置するように支持部材６によって放物面鏡
２に支持固定されて構成されている。放物面鏡２の集熱
器５に対面する面は鏡面になっており、放物面鏡２に入
射した太陽光は反射して集熱器５に集光するようになっ
ている。放物面鏡２の反射面はガラスでありガラスの下
側表面には、例えば、銀、クローム、アルミニウム等の
金属の蒸着皮膜で形成された反射鏡面が設けられてい
る。金属の蒸着被膜を放物面鏡２の上側表面に設けても
よい。
断面が放物線状である「とい」型の放物面鏡２が追尾機
構３と共に支持台４に載せられ、集熱器５が放物面鏡２
の集光部に位置するように支持部材６によって放物面鏡
２に支持固定されて構成されている。放物面鏡２の集熱
器５に対面する面は鏡面になっており、放物面鏡２に入
射した太陽光は反射して集熱器５に集光するようになっ
ている。放物面鏡２の反射面はガラスでありガラスの下
側表面には、例えば、銀、クローム、アルミニウム等の
金属の蒸着皮膜で形成された反射鏡面が設けられてい
る。金属の蒸着被膜を放物面鏡２の上側表面に設けても
よい。
【００２１】集熱器５は、放物面鏡２側に面する透明な
ガラス管壁部分７ａと、複合放物線の断面形状を有し反
射鏡面８が形成されたガラス管壁部分７ｂとからなる内
部が真空になっているガラス管７に、内部に熱媒体を循
環させるため熱媒体流路９を有する集熱管１０が金属フ
ランジ１２によりガラス管７に気密に接合されており、
集熱管１０の一端部にはベローズ１１が設けられて構成
されている。排気管１３からガラス管７と集熱管１０と
の間の空間の空気を高温で排気した後封止することによ
り、ガラス管７の内部は高真空になっている。
ガラス管壁部分７ａと、複合放物線の断面形状を有し反
射鏡面８が形成されたガラス管壁部分７ｂとからなる内
部が真空になっているガラス管７に、内部に熱媒体を循
環させるため熱媒体流路９を有する集熱管１０が金属フ
ランジ１２によりガラス管７に気密に接合されており、
集熱管１０の一端部にはベローズ１１が設けられて構成
されている。排気管１３からガラス管７と集熱管１０と
の間の空間の空気を高温で排気した後封止することによ
り、ガラス管７の内部は高真空になっている。
【００２２】ガラス管壁７ｂの内側表面には、例えば、
銀、クローム、アルミニウム等の金属の蒸着皮膜で形成
された反射鏡面８が設けられている。集熱管１０は、ガ
ラス管壁７ａを透過して入射する放物面鏡２からの太陽
光が、反射鏡面８で反射して集光する部分に配設されて
いる。集熱管１０の内部には、熱媒体流路９が設けられ
ている。なお、反射鏡面８は、ガラス管壁７ａから入射
する太陽光が集熱管１０の方に反射する限りガラス管壁
７ｂの外側表面に設けてもよい。集熱管１０の外面に
は、例えば黒色クローム層のような選択吸収膜が化成皮
膜法により形成されている。なお、反射鏡面８は、ガラ
ス管壁７ａから入射する太陽光が集熱管１０の方に反射
する限りガラス管壁７ｂの外側表面に設けてもよい。
銀、クローム、アルミニウム等の金属の蒸着皮膜で形成
された反射鏡面８が設けられている。集熱管１０は、ガ
ラス管壁７ａを透過して入射する放物面鏡２からの太陽
光が、反射鏡面８で反射して集光する部分に配設されて
いる。集熱管１０の内部には、熱媒体流路９が設けられ
ている。なお、反射鏡面８は、ガラス管壁７ａから入射
する太陽光が集熱管１０の方に反射する限りガラス管壁
７ｂの外側表面に設けてもよい。集熱管１０の外面に
は、例えば黒色クローム層のような選択吸収膜が化成皮
膜法により形成されている。なお、反射鏡面８は、ガラ
ス管壁７ａから入射する太陽光が集熱管１０の方に反射
する限りガラス管壁７ｂの外側表面に設けてもよい。
【００２３】ベローズ１１は、前記のような溶接金属ベ
ローズであり、種々の金属材料から製作された、任意の
内径、長さ、スパン、耐圧強度等を有するものを容易に
入手することができる。
ローズであり、種々の金属材料から製作された、任意の
内径、長さ、スパン、耐圧強度等を有するものを容易に
入手することができる。
【００２４】集熱管１０は、０〜４００℃での熱膨張係
数（以下、単に熱膨張係数と言うことがある）が１００
×１０-7／℃以下である鉄−ニッケル合金又は鉄−ニッ
ケル−コバルト合金から作られたものである。このよう
な鉄−ニッケル合金としては、ニッケル含有量が３０〜
５０％でありオーステナイト組織を有する鉄−ニッケル
合金が好ましく、例えば、３６％Ｎｉ−６４％Ｆｅ合金
（アンバー）（熱膨張係数：８６×１０-7／℃）、４２
％Ｎｉ−５８％Ｆｅ合金（熱膨張係数：５６×１０-7／
℃）、４８％Ｎｉ−５２％Ｆｅ合金（熱膨張係数：８３
×１０-7／℃）等を挙げることができる。また、鉄−ニ
ッケル−コバルト合金としては、ニッケル＋コバルト含
有量が３０〜５０％でありオーステナイト組織を有する
鉄−ニッケル−コバルト合金が好ましく、例えば、３２
％Ｎｉ−５％Ｃｏ−６３％Ｆｅ合金（スーパーアンバ
ー）（熱膨張係数：約９０×１０-7／℃）、２９％Ｎｉ
−１７％Ｃｏ−５４％Ｆｅ合金（コバール）（熱膨張係
数：４５〜５１×１０-7／℃）、２６％Ｎｉ−２３％Ｃ
ｏ−５１％Ｆｅ合金（熱膨張係数：６１×１０-7／
℃）、３３％Ｎｉ−１６％Ｃｏ−５１％Ｆｅ合金（熱膨
張係数：７０×１０-7／℃）等を挙げることができる。
数（以下、単に熱膨張係数と言うことがある）が１００
×１０-7／℃以下である鉄−ニッケル合金又は鉄−ニッ
ケル−コバルト合金から作られたものである。このよう
な鉄−ニッケル合金としては、ニッケル含有量が３０〜
５０％でありオーステナイト組織を有する鉄−ニッケル
合金が好ましく、例えば、３６％Ｎｉ−６４％Ｆｅ合金
（アンバー）（熱膨張係数：８６×１０-7／℃）、４２
％Ｎｉ−５８％Ｆｅ合金（熱膨張係数：５６×１０-7／
℃）、４８％Ｎｉ−５２％Ｆｅ合金（熱膨張係数：８３
×１０-7／℃）等を挙げることができる。また、鉄−ニ
ッケル−コバルト合金としては、ニッケル＋コバルト含
有量が３０〜５０％でありオーステナイト組織を有する
鉄−ニッケル−コバルト合金が好ましく、例えば、３２
％Ｎｉ−５％Ｃｏ−６３％Ｆｅ合金（スーパーアンバ
ー）（熱膨張係数：約９０×１０-7／℃）、２９％Ｎｉ
−１７％Ｃｏ−５４％Ｆｅ合金（コバール）（熱膨張係
数：４５〜５１×１０-7／℃）、２６％Ｎｉ−２３％Ｃ
ｏ−５１％Ｆｅ合金（熱膨張係数：６１×１０-7／
℃）、３３％Ｎｉ−１６％Ｃｏ−５１％Ｆｅ合金（熱膨
張係数：７０×１０-7／℃）等を挙げることができる。
【００２５】ガラス管７の材料として一般に使用される
ホウケイ酸ガラス（パイレックス）の０〜３００℃での
熱膨張係数は、３２．５×１０-7／℃であり、また、集
熱管１０の材料として従来使用されていたステンレスス
チール（ＳＵＳ３０４、１８％Ｃｒ−８％Ｎｉ−７４％
Ｆｅ）の熱膨張係数は１７８×１０-7／℃であり、両者
の熱膨張係数の差は極めて大きい。更に、集熱管１０の
空焚き時に、集熱管１０の温度は４００℃程度まで上昇
するのに対して、ガラス管７の温度は約４０℃程度まで
上昇するに過ぎず、空焚き時の集熱管１０とガラス管７
との膨張長さは、より一層大きくなる。
ホウケイ酸ガラス（パイレックス）の０〜３００℃での
熱膨張係数は、３２．５×１０-7／℃であり、また、集
熱管１０の材料として従来使用されていたステンレスス
チール（ＳＵＳ３０４、１８％Ｃｒ−８％Ｎｉ−７４％
Ｆｅ）の熱膨張係数は１７８×１０-7／℃であり、両者
の熱膨張係数の差は極めて大きい。更に、集熱管１０の
空焚き時に、集熱管１０の温度は４００℃程度まで上昇
するのに対して、ガラス管７の温度は約４０℃程度まで
上昇するに過ぎず、空焚き時の集熱管１０とガラス管７
との膨張長さは、より一層大きくなる。
【００２６】従来のステンレススチール製の集熱管の代
わりに、上記のような鉄−ニッケル合金又は鉄−ニッケ
ル−コバルト合金製の集熱管１０を使用すると、熱膨張
係数の差だけ空焚き時の膨張長さが短くなり、それに見
合う長さほどベローズ１１の長さを短くすることができ
る。例えば、集熱管の材料としてＳＵＳ３０４の代わり
に４２％Ｎｉ−５８％Ｆｅ合金を使用すると、ベローズ
１１の長さを約１／３にすることができる。このように
ベローズ１１の長さを短くできる結果、集熱器５の長さ
の内、集光され加熱される集熱管が占める割合が相対的
に増加し、集光集熱装置の設置面積当りの集熱効率を増
加させることができ、同時に溶接金属ベローズの価格は
非常に高いので、集熱器のコスト低下に大きく寄与す
る。
わりに、上記のような鉄−ニッケル合金又は鉄−ニッケ
ル−コバルト合金製の集熱管１０を使用すると、熱膨張
係数の差だけ空焚き時の膨張長さが短くなり、それに見
合う長さほどベローズ１１の長さを短くすることができ
る。例えば、集熱管の材料としてＳＵＳ３０４の代わり
に４２％Ｎｉ−５８％Ｆｅ合金を使用すると、ベローズ
１１の長さを約１／３にすることができる。このように
ベローズ１１の長さを短くできる結果、集熱器５の長さ
の内、集光され加熱される集熱管が占める割合が相対的
に増加し、集光集熱装置の設置面積当りの集熱効率を増
加させることができ、同時に溶接金属ベローズの価格は
非常に高いので、集熱器のコスト低下に大きく寄与す
る。
【００２７】なお、上記のような鉄−ニッケル合金又は
鉄−ニッケル−コバルト合金は、ステンレススチールに
比較して水に対する耐食性がやや劣っているが、空焚き
温度が約２５０℃以上の高温型の集熱器に於いては、水
は沸点が低いために集熱管の圧力が高くなり過ぎるの
で、水を熱媒体として使用することは実用的では無く、
高温型の集熱器の熱媒体としては、アルキルジフェニル
系熱媒体、ジフェニル／ジフェニルエーテル系熱媒体の
ような有機化合物の熱媒体が使用されるので、水に対す
る耐食性については特に考慮する必要は無い。
鉄−ニッケル−コバルト合金は、ステンレススチールに
比較して水に対する耐食性がやや劣っているが、空焚き
温度が約２５０℃以上の高温型の集熱器に於いては、水
は沸点が低いために集熱管の圧力が高くなり過ぎるの
で、水を熱媒体として使用することは実用的では無く、
高温型の集熱器の熱媒体としては、アルキルジフェニル
系熱媒体、ジフェニル／ジフェニルエーテル系熱媒体の
ような有機化合物の熱媒体が使用されるので、水に対す
る耐食性については特に考慮する必要は無い。
【００２８】
【発明の効果】本発明の真空ガラス管型集熱管は、これ
を使用して製作した集光集熱装置の、設置面積当りの集
熱効率を向上させることができると言う顕著な効果を奏
するものである。
を使用して製作した集光集熱装置の、設置面積当りの集
熱効率を向上させることができると言う顕著な効果を奏
するものである。
【図１】本発明の集熱器の一実施例が組み込まれた集光
集熱装置の一例の概略を示す斜視図である。
集熱装置の一例の概略を示す斜視図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線断面図である。
【図３】本発明の集熱器の一実施例（図１における集熱
器５）の拡大横断面図である。
器５）の拡大横断面図である。
【図４】図１に於ける集熱器５の縦断面図である。
１ 集光集熱装置 ２ 放物面鏡 ３ 追尾機構 ４ 支持台 ５ 集熱器 ６ 支持部材 ７ ガラス管 ８ 反射鏡面 ９ 熱媒体流路 １０ 集熱管 １１ ベローズ １２ 金属フランジ
Claims (1)
- 【請求項１】 太陽光が入射する透明なガラス管壁部分
と、複合放物線の断面形状を有し反射鏡面が形成された
ガラス管壁部分とからなる内部真空ガラス管、該ガラス
管内の反射鏡面からの反射光の集光部に配置し内部に熱
媒体を循環させる、０〜４００℃での熱膨張係数が１０
０×１０-7／℃以下である鉄−ニッケル合金又は鉄−ニ
ッケル−コバルト合金から作られた集熱管、及び、該集
熱管の一端部に介在させた溶接金属ベローズからなるこ
とを特徴とする真空ガラス管型集熱器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3356250A JPH05172405A (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | 真空ガラス管型集熱器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3356250A JPH05172405A (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | 真空ガラス管型集熱器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05172405A true JPH05172405A (ja) | 1993-07-09 |
Family
ID=18448101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3356250A Withdrawn JPH05172405A (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | 真空ガラス管型集熱器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05172405A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100449957B1 (ko) * | 2001-10-04 | 2004-09-22 | 천원기 | 앰플과 열팽창 흡수장치를 이용한 이중 진공관형 태양열집열기 |
| KR100449956B1 (ko) * | 2001-10-04 | 2004-09-22 | 천원기 | 동파방지용 진공관형 태양열 집열기 |
| KR100543174B1 (ko) * | 2002-07-23 | 2006-01-20 | 주식회사 코팩이티에스 | 고리형으로 밀봉장치가 형성된 완전 유리식 진공 파이프의태양열 집열기 |
| KR100879369B1 (ko) * | 2002-09-03 | 2009-01-19 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 태양열 집열장치 |
| CN102635963A (zh) * | 2012-04-26 | 2012-08-15 | 北京天普太阳能工业有限公司 | 直通式玻璃真空管、制备方法及空气集热器 |
| CN106907867A (zh) * | 2017-03-16 | 2017-06-30 | 百吉瑞（天津）新能源有限公司 | 有效减少槽式太阳能真空集热镜场热辐射损失的装置 |
-
1991
- 1991-12-24 JP JP3356250A patent/JPH05172405A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100449957B1 (ko) * | 2001-10-04 | 2004-09-22 | 천원기 | 앰플과 열팽창 흡수장치를 이용한 이중 진공관형 태양열집열기 |
| KR100449956B1 (ko) * | 2001-10-04 | 2004-09-22 | 천원기 | 동파방지용 진공관형 태양열 집열기 |
| KR100543174B1 (ko) * | 2002-07-23 | 2006-01-20 | 주식회사 코팩이티에스 | 고리형으로 밀봉장치가 형성된 완전 유리식 진공 파이프의태양열 집열기 |
| KR100879369B1 (ko) * | 2002-09-03 | 2009-01-19 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 태양열 집열장치 |
| CN102635963A (zh) * | 2012-04-26 | 2012-08-15 | 北京天普太阳能工业有限公司 | 直通式玻璃真空管、制备方法及空气集热器 |
| CN106907867A (zh) * | 2017-03-16 | 2017-06-30 | 百吉瑞（天津）新能源有限公司 | 有效减少槽式太阳能真空集热镜场热辐射损失的装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990311 |