JPS59119137A - 太陽熱集熱器用ガラス管と封着金属体の結合法 - Google Patents

太陽熱集熱器用ガラス管と封着金属体の結合法

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JPS59119137A
JPS59119137A JP57228529A JP22852982A JPS59119137A JP S59119137 A JPS59119137 A JP S59119137A JP 57228529 A JP57228529 A JP 57228529A JP 22852982 A JP22852982 A JP 22852982A JP S59119137 A JPS59119137 A JP S59119137A
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glass
glass tube
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metal body
sealing
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Kenji Matsuoka
健司 松岡
Koji Watanabe
浩司 渡辺
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C27/00Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing
    • C03C27/04Joining glass to metal by means of an interlayer
    • C03C27/042Joining glass to metal by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, glass-ceramic or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts
    • C03C27/044Joining glass to metal by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, glass-ceramic or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts of glass, glass-ceramic or ceramic material only
    • 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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    • F24S2025/6012Joining different materials
    • F24S2025/6013Joining glass with non-glass elements
    • 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
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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、例えば真空管型の太陽熱集熱器として使用さ
れるガラス管と、このガラス管の両端部に取り付けられ
ガラス管内部全真空状態等に密封する、環状部を有した
封着金属体との結合法に関する。
第6図に真空管型の太陽熱集熱器の一端部の構造を断面
図によって示す。この太陽熱集熱器61は、ガラス管6
2の中心軸部分に熱媒体を流通させる流通管63を挿通
配設し、ガラス管62の両端部にガラス162の端部開
口部を密封し且つ上記流通管63を上記位置に支持周定
する蓋状の封着金属体64を設けて成るものである。斯
かる構造において、ガラス管62の内部は真空状態に保
たれなければならず、且つこの気密性は高い性能で長期
間にわたって維持されなければならない。
従って上記の如き真空管型の太陽熱集熱器61を製造す
るにあたって、ガラス管62と封着金属体64の結合構
造が太陽熱集熱器としての性能を定める重要な要素とな
る。
従来におけるガラス管と封着金属体との結合方法は、例
えば第7図に示されるように、中心に流通管を挿通させ
る孔70a’を有し且つ周辺に円形溝70bを形成した
蓋状の封着金属体70において該円形溝70bの内部に
全周り(二わたり低融点の粉末ガラス71を入れ、その
後に該円形溝70bにガラス管72の端部72ae嵌入
して粉末ガラス71に当接させ、円形溝’70bの外側
力・らノ(−す73等で加熱する。そうすると加熱によ
って粉末ガラスが溶融し、これによって封着金属体70
とガラス管72°が一体化され、冷却した後にガラス管
72に封着金属体70が固設されることになる。
上記の如き従来の結合方法(フリット法)によれば、ガ
ラス管72と粉末がラス71の組1戊、熱膨張率が異な
り且つ粉末ガラス溶融部に気泡や(多く残り、このため
に耐久性が劣るという欠7六、を有する。
また従来の他の結合方法としては、第8図に示されるよ
うに、封着のための金属環80の結合する側の開口端部
に端部周囲を取り巻く如くして幅の短いガラス環81を
配置し、このガラス管81を外側よりバーナ82で加熱
して金属環80の端部に溶着させ、その後にガラス管8
3を溶着したガラス部81′の外周囲に接触するよう嵌
合し、)犬−す84で加熱することによりガラス管83
とガラス部81′とが溶融結合し、以ってガラス管83
の両端部に金属環80を固設するようにした方法がある
上記結合方法(ガラス拳法)によれば、金属環80の−
’711j部にガラスを巻き付ける工程を手作業でする
ためその厚み等の寸法が一定とならず、ガラス管83と
の押付圧力が一定になりに(いということから、封着性
能がばらつき、安定して封着することができないという
不具合を有することになる。捷だ金属環80とガラス管
83とが結合するまでの間その結合部に高温の火炎が与
えられることになり、そのため金属環80の表面の酸化
皮膜が変質し、外観性を損ねるというおそれがある。
以上の如〈従来の管形式の太陽熱集熱器におけるガラス
管とこれを密封する封着金属体の結合方法については、
耐久性、封着性能等に関し問題を有していた。
本発明は上記の如き問題を解決し得る新規な結合方法を
提案するものである。
本発明の目的は、ガラス管の両側端部に金属体を封着し
て太陽熱集熱器を構成することにおいて、該ガラス管と
金属体との封着構造を耐久性と信頼性を有するものとし
且つ常に安定して斯かる封着構造を得られるようにした
太陽熱集熱器用ガラス管と封着金属体の結合法を提供す
ることにある。
本発明の特徴は、太陽熱集熱器たるガラス管と同質の溶
融ガラスを用意し、この溶融ガラスに封着金属体を浸漬
して結合媒体としての溶融ガラスを封着金属体に付着さ
せ、それを引き上げて不要なガラス部分を熔断した後に
、付着した当該ガラス部分を介して上記金属体とガラス
管とを溶着し、結合一体化するように構成したことにあ
る。
以下に本発明の好適一実施例を添fマ1図面に基ついて
詳述する。
?A1図のa −dは本発明に係る結合方法に適用され
る封着用の金属環の製造方法の工程を示す。
第1図において、先ず最初に電気炉内にてるつぼ1内に
収容された溶融がラス2を用意する(第1図a)。溶融
がラス2は、真空管型の太陽熱集熱器として使用される
ガラス管と同様なガラスの細片を電気炉で溶融して作ら
れるものであり、溶融温度が900〜1200°Cのガ
ラスでは最初に1400℃以上に上げて泡切りを行うの
が好捷しい。
次に金属環3をるつぼ1内の溶融がラス2に浸漬する(
第1図b)。浸漬する部分は金属環3の一端開口部の部
分であり、一定の深さdで浸漬する。浸漬に要する時間
は0.5〜30分程度であるが、大体1〜5分程度が好
ましい。また上記浸漬の深さdは3〜2Qrnmの範囲
で定めるものとする。その後に金属環3を溶融がラス2
より垂直上方に引き上げる(第1図C)。その引き上げ
高さは約20〜1000mm程度である。金属環3を引
き上げたときには同時に金属環3の下側端部に付着した
溶融ガラスが一諸に引き上げられ、膜状のガラスとなる
斯かる状態において、第1図dに示される如く金属環3
の下端に付着状のガラス膜4をバーナ5゜5の火炎で熔
断する。熔断する部分は金属環3の下端直下の肉厚が薄
くなった部分であυ、全周方向から火炎を与えて熔断す
る。この場合複数のバーナ5をガラス膜4の周囲に回転
せしめることにより熔断することも可能であり、更に金
属環3自体を回転させバーナ5を固定させることにより
構成することもできる。またバーナによる火炎をガラス
膜4の内側から外側に向って発生させることにより熔断
するようにしてもよい。バーナ5の火炎でガラス膜4を
熔断した後には引き続いて溶断部分をバーナの火炎で加
熱し金属環3の下端開口部の全周にわたって付着したが
ラス6の先部を丸くする。
上記の如き一連の工程によって、第2図に示されるよう
に金属環3の一端部には溶融がラス6が付着するが、更
にこの溶融ガラス6の先部は丸められ、その後冷却され
て固化する。第2図において金属環3の411:部にf
=J゛着するガラス6の図中上下方向の長さlは2〜l
Qmm程度になるように形成される。なお想像線で示さ
れた形状6′は先部を丸められたガラスの形状を示す。
次に上記の如く形成された封着用の金属環3とガラス管
を結合する。先ず第3図に突合せ付は法を示す。この方
法は」−記の如(ガラス6を付着させた端部にガラス管
7の一方の開口端部に近づけ、ガラス6とガラス管7と
を当接し、この状態において当接部分に外部よりバーナ
8の火炎を加えてガラス6とガラス管7を溶着し、封着
用金属環3とガラス管7を結合一体化し、ガラス管7の
一端開口部に封着用金属環3を固設する。ガラス管7の
他方の端部についても同様に構成される。
」1記の結合方法においては、付着がラス6の厚みをガ
ラス管7の厚みとほぼ等しくするのが望ましい。結合さ
れた金属環3とガラス管7はその後徐冷され、結合部分
を強固なものとする。
第4図には内1寸は法を示す。この結合方法は金属環3
の径をガラス管7の径よりも小さいものとし、金属環3
のがラス6が付着した端部をガラス管7の端部開口部に
嵌入し、この嵌入状態ICおいてガラス6とガラス管7
0当接部分を外側よりバーナ8の火炎で加熱する。斯か
る加熱によって該当接部分が溶着し、金属環3とガラス
管7が結合一体化された後徐冷される。この結合方法の
場合には付着したガラス6の厚みを多少薄くした方が望
ましい。
第5図は外付は法を示す。この結合方法は金属環3の径
をガラス管7の径よりも大きいものとし、ガラス6が付
着した金属環3の端部開口部にガラス管7の端部を嵌入
し、この度合状態においてかラス6とガラス管7の当接
部分を外側よりバーナ8の火炎で加熱する。この加熱に
よって当接部分が溶着し、金属環3とガラス管7を結合
一体化した後に徐冷する。この結合方法の場合にはガラ
ス6の厚みを若干厚くした方が車重しい。
上記の如(各種の結合方法によって太陽熱集熱器たるガ
ラス管70両端部にガラス′@′7の内部を真空等の気
密状態に保つだめの封着用の金属環3が結合される。図
示される実施例については完全な封着状態は示されてい
ないが、これ以後封着のための所要の構造が付されるこ
とになる。
」1記の如き本発明に係る結合方法によれば、先ず金属
環3を溶融ガラスに浸漬してガラス管7との結合媒体と
成り得るガラスを付着させる。このガラス付Mは、溶融
したガラス中に自重による沈降又はそれに近い速度で浸
漬することにより行うため、金属環3の端部の内外面に
常に一定の圧力と温度が作用し、これによって接触面の
すべてにおいて均等な条件で付着が行われる。また短時
間で金属環3の端部が溶融がラス6に包みこまれるので
金属環3の表面の酸化皮膜が酸化又は還元されてその性
能を劣化することがない。これらの理由によって本発明
に係る結合方法による結合部分の強度は極めて大きなも
のとなる。また金属環3とガラス管7を結合する手段と
してガラス管7と同質のガラスを使用するようにしたた
め強度を一層高いものとすることができる。
ガラス管7と金属環3と結合状態において、角度の小さ
いテーパー状を成して接続するようにしているため、ガ
ラス管7と金属環3のいずれかの温度が変化して、両者
の間に温度変化が生じた場合にはその温度変化は連続的
な温度勾配として生じ、このために過大な歪が発生しな
い。従って結合部分が温度の変化に対して強いという利
点を有する。
封着用の金属環3に結合手段としての溶融ガラスを付着
する・ための作業工程、及び金属環3とガラス管7の結
合作業が比較的に単純化され、自動的な制御の下で行い
易いために機械化を図ることができ、これによれば品質
を安定に保つことができる。
上記実施例によれば筒状の金属環3を封着用の金属環と
して開示したが封着用金属体はこれに限定されるもので
はなく、種々の形状のガラス管7と結合される環状部を
有して成る封着用金属体について本発明の結合方法を適
用することができる。
以上の説明で明らかなように本発明によれば次のような
効果を奏する。封着のための作業が簡単となり、機械化
、自動化を図ることができる。結合手段たるガラスが封
着用金属環に前述の如き態様で確実に付着するため、そ
の付着強度、延いては封着部の強度が極めて強固なもの
になる。まだガラス管と封着用金属環との結合媒体とし
てガラス管と同質のガラスを使用するようにしたため耐
久性が向上し、且つ温度変化にも強くなるように更に作
業の単純化及び機械化によって結合部分、すなわち封着
部分の品質を常に一定以上に保ち、安定なものとして得
ることが可能となった。斯くして従来の封着性能のばら
つきの問題を解消することができた。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示し、第1図は本発明に係る
結合方法に適用される封着用金属にガラスを付着する工
程を示した図、第2図は付着したガラスの付着状態を示
す図、第3図は突き合せ結合法を示す図、第4図は内寸
は結合法を示す図、第5図は外付は結合法を示す図、第
6図は真空管型太陽熱集熱器の封着構造を示す断面図、
第7図は粉末ガラスを用いた従来の結合方法の実施例の
図、第8図は他の従来の結合方法の実施例の図である。 なお図面中、1はるつぼ、2は溶融ガラス、5.8uバ
ーナ、6は結合媒体としてのガラス、7はガラス管であ
る。 第1図 第2図 トS 第4図 第5図 ト 第6図 第7図 第8図 ト82         F84

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 溶融ガラス中に環状部を有して成る封着用金属体の該環
    状部を浸漬し、該環状部に上記溶融ガラスを付着させた
    上記金属体を引き上げ、上記金属体に伴って引き上げら
    れた溶融ガラスの不要部分を火炎で溶断し、その後に上
    記金属体の上記溶融ガラスが付着した部分とガラス管の
    端部を当接し、加熱溶融して結合一体化するようにした
    こと全特徴とする太陽熱集熱器用ガラス管と封着金属体
    の結合法。
JP57228529A 1982-12-27 1982-12-27 太陽熱集熱器用ガラス管と封着金属体の結合法 Granted JPS59119137A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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