JPH0673665U - 真空式太陽熱集熱器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長期間使用しても金属製貯水容器内にスケー
ルが生成しないように、長い第１の管の先端部が、金属
製貯水容器と接触しないような構造を有する真空式太陽
熱集熱器を提供することを目的とする。 【構成】 金属製貯水容器１２の内部には、ステンレス
鋼からなる長い第１の管１５が挿入されており、この長
い第１の管１５の一端は、入口側ヘッダー管１６に溶接
されており、その他端である先端部には、テフロンから
なるスペーサ１７が取り付けられている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、真空式太陽熱集熱器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

近年、太陽光線の持つ熱エネルギーを熱源として利用する真空式太陽熱集熱器 が種々の産業分野で利用され、その形態についても各種提案されており、例えば 特公平３−５６３８７号公報には、一端が密封され、他端が小口径に絞られて開 口し、内部が真空に保持され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、全体がガラス容器内部に支持具を介して同 軸状に配置され、ガラス容器の内容積の少なくとも６０％以上の容積を有し、そ の外表面に太陽熱エネルギーの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、ガラス容器及び金属製貯水容器の開口部を貫通して金属製貯水容器の密 封端付近まで挿入された長い第１の管と、ガラス容器の開口部を貫通して金属製 貯水容器の開口部に接続された短い第２の管と、ガラス容器の開口部を封止する 封着金具とを備えてなる真空式太陽熱集熱器が提案されている。

【０００３】 このような真空式太陽熱集熱器を使用する場合、一般にガラス容器の開口部が 上方となるように配置し、金属製貯水容器の開口部を、その上方に位置する出口 側ヘッダー管に連結し、また長い第１の管の一端を、その上方に位置する入口側 ヘッダー管に連結する。そして入口側ヘッダー管から長い第１の管を経て金属製 貯水容器内に水を供給し、金属製貯水容器内で一定時間置くことによって温めた 後、さらに長い第１の管から新たに水を金属製貯水容器に供給することによって 、金属製貯水容器内の熱媒体を、長い第１の管と、短い第２の管の隙間から排出 し、出口側ヘッダー管まで押し上げて外部に取り出す方法が採られる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記の真空式太陽熱集熱器は、通常２０〜４５°の対地角度で屋根上等に設置 されるが、このように設置した時、長い第１の管は、自重のため、その先端方向 に向かって下がり、先端部が金属製貯水容器の内表面に接触することになる。

【０００５】 金属製貯水容器は、銅、ステンレス、鉄、アルミニウム等から作製され、また 長い第１の管も、同様の金属から作製されるが、金属製貯水容器と長い第１の管 の先端部が接触した状態で、真空式太陽熱集熱器を長期間使用すると、その接触 部の隙間に酸性物質からなる付着物が堆積し、長期間使用する間に金属製貯水容 器が徐々に腐食して孔があく虞れがある。

【０００６】 すなわち一般に水道水には、硫酸イオン、炭酸イオン、珪酸イオン等の各種イ オンが含まれており、金属製貯水容器の内部に上記のような長い第１の管との接 触部が存在すると、その隙間に硫酸塩、炭酸塩、珪酸塩等の酸性物質が生成、堆 積しやすくなる。この酸性物質は、一般にスケールと呼ばれ、ほとんどの金属を 腐食する作用を有しているため、これが金属製貯水容器内に堆積すると、長い第 １の管との間で腐食の原因となる局部電池が形成され、最終的に孔があくことに なる。

【０００７】 本考案は、上記事情に鑑みなされたものであり、長期間使用しても金属製貯水 容器内にスケールが生成しないように、長い第１の管の先端部が、金属製貯水容 器と接触しないような構造を有する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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案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、内部が真空に保持され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、全体がガラス容器内部を支持具を介して同 軸状に配置され、ガラス容器の内容積の６０％以上を占める内容積を有し、その 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 び金属製貯水容器の開口部を貫通して金属製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、ガラス容器の開口部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、長い第１の管の先端部に非金属材料からなるスペー サが取り付けられ、これによって長い第１の管と金属製貯水容器が接触しないよ うに保たれてなることを特徴とする。

【０００９】 本考案におけるスペーサの材質は、少なくとも耐熱性、耐蝕性に優れ、長い第 １の管に固定可能な非金属材料であることが要求され、特に樹脂やゴムから作製 すると、軽量で、材料コストが低く、しかも真空式太陽熱集熱器を輸送、搬送す る時、振動によって長い第１の管に取り付けられたスペーサが金属製貯水容器に 擦れても、金属製貯水容器に傷や変形を発生させることがないため好ましい。

【００１０】 スペーサの形状としては、特に限定はないが、できればソロバン玉状のように 長い第１の管を挿入できる孔を備え、しかも金属製貯水容器との接触面積が少な くなるような形状であることが好ましい。またこのようなスペーサを長い第１の 管に取り付ける方法としては、接着や溶着による方法、あるいは第１の管を若干 変形させてスペーサの抜け防止機構を形成する方法が採られる。尚、抜け防止機 構を形成し、ソロバン玉状のスペーサを取り付ける場合には、スペーサが回転可 能となるようにしても良い。

【００１１】

【作用】

本考案の真空式太陽熱集熱器によると、長い第１の管と金属製貯水容器が接触 することがないので、スケールの生成が抑制され、金属製貯水容器が腐食して孔 があくのを防ぐことができる。

【００１２】 本考案においては、スペーサの形状を工夫しても、それと金属製貯水容器との 間に若干の隙間は形成されるが、スペーサが非金属から作製されるため、その接 触部における水中のイオンと金属との反応は小さく、スケールの生成が極めて少 ない。

【００１３】 またスペーサを樹脂あるいはゴムから作製することによって、真空式太陽熱集 熱器を輸送、搬送する際、長い第１の管が金属製貯水容器に直接擦れることがな いため、金属製貯水容器に傷や変形が発生するのを防止できる。

【００１４】

【実施例】

以下、本考案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。

【００１５】 図１は、本考案の真空式太陽熱集熱器の縦断面図であり、図２は、図１のＡ− Ａ線拡大断面図である。

【００１６】 真空式太陽熱集熱器１０の長尺円筒状のガラス容器１１は、一端が密封され、 他端が小口径に絞られて開口し、その内部は所定の真空度（例えば１０^-4Ｔｏｒ ｒ）に保持されている。

【００１７】 ガラス容器１１の内部には、長尺円筒状の金属製貯水容器１２が支持具１３、 １４を介して同軸状に配置されている。金属製貯水容器１２は、一端が密封され 、他端が小口径に絞られて開口し、外表面に選択吸収膜（図示せず）が被覆形成 され、その側胴部がガラス容器１１の小口径開口部より大きく、ガラス容器１１ の内容積の６０％以上を占める内容積を有している。

【００１８】 金属製貯水容器１２の内部には、ステンレス鋼からなる長い第１の管１５が挿 入されており、この長い第１の管１５の一端は、入口側ヘッダー管１６に溶接さ れており、その他端である先端部には、テフロンからなるスペーサ１７が取り付 けられている。このスペーサ１７の形状は、ソロバン玉状であり、その中央の孔 を長い第１の管１５に挿入した後、それが抜けないように長い第１の管１５の所 定箇所、すなわちスペーサ１７の前後に相当する箇所１５ａ、１５ｂを若干変形 させている。因に長い第１の管１５は、その先端部にスペーサ１７を取り付けた 後、金属製貯水容器１２内に挿入されるため、スペーサ１７の外径は、金属製貯 水容器１２の開口部より小さくなるように設計されている。

【００１９】 また金属製貯水容器１２の小口径開口部には、ステンレス鋼からなる短い第２ の管１８の一端が溶接され、この短い第２の管１８の他端は、出口側ヘッダー管 １９に溶接されている。

【００２０】 ガラス容器１１は、予め所定形状に成形された２つのガラスキャップ１１ａ、 １１ｂの端部を真空式太陽熱集熱器１０の外殻部材を構成するガラス管に溶着す ることによって作製される。一方のガラスキャップ１１ａの中央部には、排気管 １１ｃが形成されており、この排気管１１ｃはガラス容器１１内を排気した後、 閉じられ、この上にゴム製キャップ２０が嵌着される。

【００２１】 他方のガラスキャップ１１ｂの中央部には、開口部が形成され、その開口部に は、ガラス封着金具２１の一端が取り付けられている。ガラス封着金具２１は、 円筒形状で、ガラス容器１１と良好に封着できる材質から作製され、例えばガラ ス容器１１がソーダ石灰ガラスの場合は、４２％Ｎｉ−６％Ｃｒ鋼、硼珪酸ガラ スの場合は、コバール合金から作製される。またこのガラス封着金具２１の他端 は、短い第２の管１８に溶接されている。

【００２２】 金属製貯水容器１２は、ステンレス鋼からなる金属板を円筒状に加工し、その 接合部を溶接することによって、側胴部を形成した後、その両端開口部に側胴部 と同一あるいは近似した熱膨張係数を有する金属材料からなる封止キャップ１２ ａ、１２ｂを溶接して封鎖することによって作製されている。

【００２３】 金属製貯水容器１２の両端に位置する封止キャップ１２ａ、１２ｂには、段部 が形成され、この段部に線バネからなる支持具１３、１４が装着され、これによ って金属製貯水容器１２をガラス容器１１内に熱伸縮を許容しつつ同軸状に支持 することが可能となる。

【００２４】 この真空式太陽熱集熱器１０の８本を入口側ヘッダー管１６及び出口側ヘッダ ー管１９に接続し、これらを架台の上に乗せ、対地角度３０°となるように屋根 上に据付設置したところ、長い第１の管１５は、自重のため、その先端方向に向 かって下がった。図２は、このような状態の真空式太陽熱集熱器１０のＡ−Ａ線 拡大断面図を示すものであり、図２から明らかなように長い第１の管１５と金属 製貯水容器１２の間には、スペーサ１７が介在するため、両者が接触することは ない。

【００２５】 また入口側ヘッダー管１６の一端を減圧逆止弁を介して水道に連結し、さらに 出口側ヘッダー管１９の一端を台所や浴室等の給湯栓に連結し、入口側ヘッダー 管１６から水を供給したところ、水は長い第１の管１５から金属製貯水容器１２ 内に流入し、満水状態で一定時間汲み置した後、給湯栓を開くと、水道圧によっ て金属製貯水容器１２内に新たな水が流入し、温められた湯が長い第１の管１５ と短い第２の管１８との間隙を通して出口側ヘッダー管１９に押し出され、給湯 栓から取り出された。

【００２６】 さらにこのように真空式太陽熱集熱器１０を１年間使用した後、全ての金属製 貯水容器１２の内部を観察したところ、スペーサ１７との接触部に傷や変形はな く、しかもスケールの生成は全く認められなかった。

【００２７】

【考案の効果】

以上のように本考案の真空式太陽熱集熱器は、長い第１の管の先端部に非金属 材料からなるスペーサが取り付けられ、長い第１の管と金属製貯水容器が接触し ないように保たれるため、長期間使用しても、金属製貯水容器内にスケールが生 成することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の真空式太陽熱集熱器の縦断面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。

【符号の説明】

１０ 真空式太陽熱集熱器 １１ ガラス容器 １２ 金属製貯水容器 １５ 長い第１の管 １６ 入口側ヘッダー管 １７ スペーサ １８ 短い第２の管 １９ 出口側ヘッダー管 ２１ ガラス封着金具

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端が密封され、他端が小口径に絞られ
   て開口し、内部が真空に保持され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、全体がガラス容器内部に支持具を介して同軸
   状に配置され、ガラス容器の内容積の６０％以上を占め
   る内容積を有し、その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、ガラス容器及び金属製
   貯水容器の開口部を貫通して金属製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
   部を貫通して金属製貯水容器の開口部に接続された短い
   第２の管と、ガラス容器の開口部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、長い第１の
   管の先端部に非金属材料からなるスペーサが取り付けら
   れ、これによって長い第１の管と金属製貯水容器が接触
   しないように保たれてなることを特徴とする真空式太陽
   熱集熱器。