JPS5862458A - 真空管式太陽熱集熱器の製造方法 - Google Patents

真空管式太陽熱集熱器の製造方法

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JPS5862458A
JPS5862458A JP56161547A JP16154781A JPS5862458A JP S5862458 A JPS5862458 A JP S5862458A JP 56161547 A JP56161547 A JP 56161547A JP 16154781 A JP16154781 A JP 16154781A JP S5862458 A JPS5862458 A JP S5862458A
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Koji Gamo
孝治 蒲生
Hideo Uchino
内野 英夫
Nobuyuki Yanagihara
伸行 柳原
Tsutomu Iwaki
勉 岩城
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/40Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors
    • F24S10/45Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors the enclosure being cylindrical
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可逆性水素吸蔵、放出用金属材料を使用した真
空管式太陽熱集熱器の製造方法に関する。
一般に、排気した真空カバー管内に集熱板を密閉保持し
た真空管式太陽熱集熱器においては、装:置の設置後の
未使用時や熱媒体用ポンプの故障時、あるいは正常使用
時においても、集熱板により発生するエネルギーが消費
エネルギーより大きい場合には、集熱板より熱が十分伝
達し去らず、集熱板の温度は250″C以上もの高温に
なる。たとえば、気温3o″01 日射量850Kca
 l/m’ hのときには集熱板の温度は約300″C
以上にも上昇する。
このような場合には、集熱板の表面に塗装されたブラッ
ククロムやブラックニッケル、銅やステンレス鋼の酸化
物などからなる選択吸収膜の耐熱温う。
このような事態を防止するための有効な手段として、金
属水素化物(水素を吸蔵して水素化する金属材料)の温
度と平衡水素圧力を変動要因とした可逆性水素吸蔵、放
出作用を利用して、自動的に集熱板の過熱防止を行なわ
せる方法がある。本発明者らは、先にこの種の真空管式
太陽熱集熱器を提案した。
従来、金属水素化物を使用した上記太陽熱集熱器の製造
方法では、破壊可能な密閉容器に水素か、または水素吸
蔵、放出用金属材料(または金属水素化物)を収納して
おき、カバー管を密封後、これを破壊する方法であった
ため、金属拐料や金属水素化物の量、または吸蔵させる
水素の量やカバー管内の体積を予め厳密に設定しなけれ
ばならず、しかも、金属水素化物の形成時の温度と水素
圧力条件が限定されたものであるため製造工程が複雑に
なるとともに真空管式太陽熱集熱器の過熱防止効果も製
品によって一定でなく、必ずしも満足すべきものではな
かった。
そこで、本願の目的は、高性能な集熱板過熱保護機能を
具備した真空管式太陽熱集熱器を、有効に性能のバラツ
キがなく簡便に、しかも経済的に製造する方法を提供す
ることである。
上記目的を達成する本発明の基本的方法は真空管式太陽
熱集熱器の全体を常用使用温度以上で加熱してカバー管
内部を排気脱ガスする工程と、次いで常用使用温度以上
の高温において前記カバー管内部に水素を導入してカバ
ー管内の可逆性水素吸蔵、放出用金属材料に水素を吸蔵
させる工程と、しかるのち、再度前記カバー管内部を排
気脱水素して所定の真空度に調整する工程と、前記カバ
ー管を封じる工程よりなるものである。
以下に本発明を順次、図面とともに説明する。第1図は
、本発明の一実施例の製造手順を説明するための工程概
略図、第2図は第1図中の主要3工程でのカバー管内部
の温度と圧力状態の一例を示した図である。製造手順は
図のように、まず集熱5ページ 板などを収納したカバー管部を、約10 論Hq以上の
排気能力を有する真空排気装置および水素ガス導入(水
素化)装置に接続する(へ工程)。
次いでカバー管部のみを電気炉などの加熱装置内に収納
して約400″C程度に加熱しつつ、前記真空排気装置
で数時間約10−6mH(Jで、排気脱ガスする(B工
程)。第2図中、Mは水素吸蔵、放出用金属材料である
。もちろんカバー管部を加熱装置内に収納してから、排
気装置に接続してもよい。
十分排気脱ガス処理をやり終えたら、排気バルブを閉じ
、水素導入バルブを開放して水素導入装置から水素ガス
を導入し、760 rrrm H(J以下の水素圧力で
、水素吸蔵用金属材料に水素を吸蔵させる(C工程)。
第2図中、MHは水素を吸蔵した金属水素化物である。
水素化は、一般に高温はどその反応速度は早く、また低
温はど、吸蔵水素量は多い。したがって、たとえば、7
601BHq以下の水素印加圧でも、400″C程度で
水素化をスタートさせ、徐冷しつつ、100”Cで完了
すれば比較的短時間に飽和量の水素を吸蔵させることが
で6、・、−〜・ きる。
次いで、真空圧力M1を監視しつつ、前記真空排気装置
で、吸蔵水素ガスを脱ガスし、過熱保護機能を有する最
も適当な水素圧力、たとえば、第2図のように常用使用
温度の約100″Cで10 mmH(1程度になるよう
調整する(D工程)。この場合、水素吸蔵、放出反応速
度(過熱保護機能速度)をより向上させるために、前記
C,D工程を何度も繰返してもよい。
所望の水素ガス圧力値に到達すれば、排気バルブを閉じ
て、排気操作を終了し、カバー管と装置との接続箇所を
ガスバーナなどで封じ切り、カバー管部と、排気および
水素ガス導入装置とを切離す(E工程)。以上の工程で
、自動集熱板過熱防止機能を具備した真空管式太陽熱集
熱器は完成する。
第3図は、上記製造法を実行するための装置配置系統の
一実施例を示した縦断面概略図である。
図中1は透明ガラスなどで形成されたカバー管、2は前
記カバー管1内に設けた太陽熱集熱板、3は前記太陽熱
集熱板2に熱的に結合され、水など了、−−−−・ の熱媒体を流すための熱媒管、4は同シくカバー管1内
に設けられ、水素吸蔵放出用金属材料(水素化後は金属
水素化物)5を収納した多孔質材からなる容器、6は太
陽熱集熱板2の表面に形成されたブラッククロムなどの
選択吸収膜、7はカバー管部加熱用ヒータ(電気炉)、
8はカバー管1の一端に導出され、ガスバーナなどで封
じ切るための接続管の密封部、9はカバー管1内の水素
圧力設定用および水素化圧力監視用の真空圧力側で、電
気的圧力変換器およびピラニー、電離などの真空側から
構成されている。この真空圧力側9によって、加熱脱ガ
ス工程や、水素吸蔵工程および水素放出工程での圧力値
を設定し、最適なカバー管内水素圧を決定する。10は
排気パルプ、11は真空排気装置系である。
また12は水素ガス導入パルプ、13は水素ガス導入装
置系である。
次に、本願発明の効果について従来法と比較しつつ説明
する。従来より、この種の太陽熱集熱器の製造法には、
以下の3種類があった。
1 水素吸蔵用金属材料に吸蔵される量に見合った適量
の水素ガスを、破壊可能密封容器に予め入れておき、カ
バー管を密閉後、カバー管内部でこれを破壊し、前記金
属材料に吸蔵させる方法。
2 適量の金属材料を破壊可能密閉容器に入れて保持し
、カバー管内に水素ガスを適量導入後、カバー管を密閉
し、しかる後、破壊可能容器を破壊して水素吸蔵させる
方法。
3 適量の金属水素化物を破壊可能密閉容器に収納し、
カバー管内部を排気脱ガス後、密封し、その後、前記破
壊可能容器を破壊する方法である。
これら従来の方法は、破壊可能密閉容器を使用している
ため、金属材料によるカバー管内部の汚れがない(第2
 、3の方法)。水素中の不純物によるカバー管内部の
汚染が少ない(第1の方法)。
高温脱ガス時に不必要に水素ガスを導入しないから安全
であるなどの長所はあるものの以下のような改良すべき
点を有している。たとえば破壊容器、に正確に適量の金
属材料、金属水素化物または水素を測量して収納しなけ
ればならず、また、破壊97・−・・ 容器の破壊操作も特別な装置と手段を要するため、製造
工程がやや複雑となり、やや不経済である。
しかも、個々の集熱器に対応した性能制御工程が出来な
いため、金属水素化物の微妙な特性に左右された製品毎
の性能のバラツキがでることがある。
下表に、この性能の一例として選択吸収膜上の表面温度
を、常用使用時と集熱板の過熱(空だき)時に関して示
す。
第1表 上表のように、本発明の方法は常用使用時には、はとん
ど熱損失がなく、水の沸点付近(99°C)の温度を示
しており、かつ、過熱異常時(空だき時)でも、選択吸
収膜の耐熱温度(約260°C)以下の176°Cを保
っていた。
この理由は、水素吸蔵放出用金属材料の量が、たとえい
かなる値であっても、第1図Cの水素量10、□−2、 成工程、およびDの水素放出、水素圧力調整工程におい
て、効果を有するための最適値、たとえば、約100”
Cで10 %Hqの水素ガス圧に調整することが極めて
容易であるからである。
これに対して従来法でもそれなりの効果を持っているが
、従来方法1は、水素量が少なすぎるため、過熱異常時
に選択吸収膜の耐熱温度を越えやすす。
逆に、従来方法2は、水素量が多すぎるため、過熱保護
機能は有するものの、常用便用時の熱損失が大きく、熱
効率を低下させていた。また従来方法3は、常用使用時
には金属水素化物の水素吸蔵能(反応速度など)が完全
ではなく、過熱異常時には、水素放出能が十分ではなか
った。
なお、過熱防止機能をもっていない集熱器の場合は、同
一条件で過熱異常時、305°C丑で上昇し、その結果
、太陽熱集熱板上の選択吸収膜は著しく損傷し性能が劣
化した。
以上のように本発明方法は、自動過熱防止機能を備えた
高性能な真空管式太陽熱集熱器を提供するだめの優れた
製造方法であり、以下のような効11 ど、−;・ 果を有している。
1 所望の温度、たとえば常用使用温度(約1oo’c
)において、熱的損失の少ない任意の水素圧力を正確に
簡便に設定することができ、したがって、過熱防止効果
も確実であり、製品の性能のバラツキも少ない。
2 比較的高温(400°C)、高圧(散気圧)の条件
下でも水素化しうるため、初期水素化(吸蔵)が困難な
金属材料でも、容易に、迅速に水素化させることができ
、したがって種々の有効な金属材料を使用することがで
きる。
3 工程が簡単で、特殊な装置を必要とせず、比較的短
時間で製造可能であるため合理的、経済的である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例の製造手順を示した工程概
略図、第2図は、第1図中の主要3工程におけるカバー
管内部の温度と圧力状態の一例を示した図、第3図は、
本発明を実行するための装置配置系統の一実施例を示し
た縦断面概略図である。 1・・・・・・カバー管、5・・・・・・水素吸蔵、放
出用金属材料、6・・・・・・選択吸収膜、7・・・・
・・加熱用ヒータ、9・・・・・・真空圧力計、11・
・・・・・排気装置、13・・・・・・水素ガス導入装
置。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名味 
        載

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)主として太陽熱集熱板と、前記太陽熱集熱板によ
    って得られた熱を熱媒体に伝達するための熱媒管と、前
    記太陽熱集熱板を外部から熱的に絶縁するだめのカバー
    管と、前記カバー管内部へ水素を供給、またはカバー管
    内部から水素を除去するだめの可逆性水素吸蔵、放出用
    金属材料とから構成された真空管式太陽熱集熱器の製造
    において、まず全体を常用使用温度以上で加熱して、カ
    バー管内部を排気脱ガスする工程と、次いで、常用使用
    温度以上の高温において、前記カバー管内部に水素を導
    入して前記可逆性水素吸蔵、放出用金属材料に水素を吸
    蔵させる工程と、しかる後、再度、前記カバー管内部を
    排気脱水素して所定の真空度に調整する工程と、前記カ
    バー管を封じる工程よりなる真空管式太陽熱集熱器の製
    造方法。
  2. (2)  カバー管内部の真空度調整時の温度が、常用
    2、、・ 使用温度であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の真空管式太陽熱集熱器の製造方法。
  3. (3)常用使用温度が250″C以下であることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の真空管式太陽熱集熱
    器の製造方法。
JP56161547A 1981-10-08 1981-10-08 真空管式太陽熱集熱器の製造方法 Expired JPS5941099B2 (ja)

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WO2016037840A1 (de) * 2014-09-12 2016-03-17 Schott Ag Verfahren und vorrichtung zum einleiten von schutzgas in ein receiverrohr

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