JPS59180237A - 太陽熱コレクタ - Google Patents
太陽熱コレクタInfo
- Publication number
- JPS59180237A JPS59180237A JP58052573A JP5257383A JPS59180237A JP S59180237 A JPS59180237 A JP S59180237A JP 58052573 A JP58052573 A JP 58052573A JP 5257383 A JP5257383 A JP 5257383A JP S59180237 A JPS59180237 A JP S59180237A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- sealing
- heat
- solar heat
- outer tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- F24S10/45—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors the enclosure being cylindrical
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はヒートパイプをガラス外管内に真空封入した太
陽熱コレクタのガラスと金属との封着個所の信頼性を改
善したものに関する。
陽熱コレクタのガラスと金属との封着個所の信頼性を改
善したものに関する。
太陽熱コレクタは既に多種類開発されているか、普及形
としては、銅製パイプ内に伝熱媒体を封入したヒートパ
イプを、集熱板と共に熱線を良く透過するガラス外管内
に真空封入したｔ）のが性能価格比が比較的良好と思わ
れる。
としては、銅製パイプ内に伝熱媒体を封入したヒートパ
イプを、集熱板と共に熱線を良く透過するガラス外管内
に真空封入したｔ）のが性能価格比が比較的良好と思わ
れる。
第１図は従来のこの棟太陽熟コレクタの例を示し、１は
ガラス外管、２は゛薄いステンレス等で作り表面に銀や
アルミニウムの反射膜を施した太陽熱集熱板、３はガラ
ス外管内でヒートパイプや太陽熱集熱板などに適正な相
対位置を保たせる支持体、４はヒートパイプ４．５は熱
交換器、６ばじょうご状封着用金属部材、７ばガラス外
管の排気チンプオフ部、８は封着用金属部材とヒートパ
イプとの溶接個所である。前述の如（ヒートパイプブは
銅製であるが、銅の熱膨張係数は極めて大きく、約１７
０×１０／℃もあり、直接ガラス外管とヒートパイプと
を封着するのは無理であるから、中間に封着用金属部材
６を介在させである。なおヒートパイプの外表面には熟
線１及収膜が施しである。
ガラス外管、２は゛薄いステンレス等で作り表面に銀や
アルミニウムの反射膜を施した太陽熱集熱板、３はガラ
ス外管内でヒートパイプや太陽熱集熱板などに適正な相
対位置を保たせる支持体、４はヒートパイプ４．５は熱
交換器、６ばじょうご状封着用金属部材、７ばガラス外
管の排気チンプオフ部、８は封着用金属部材とヒートパ
イプとの溶接個所である。前述の如（ヒートパイプブは
銅製であるが、銅の熱膨張係数は極めて大きく、約１７
０×１０／℃もあり、直接ガラス外管とヒートパイプと
を封着するのは無理であるから、中間に封着用金属部材
６を介在させである。なおヒートパイプの外表面には熟
線１及収膜が施しである。
封着用金属部材６の材料には、ソーダガラスや鉛ガラス
など所謂軟質ガラスに最適封着出来るＦ３−旧やＨｅ−
Ｎ１−Ｃｒ合金が使用される。
など所謂軟質ガラスに最適封着出来るＦ３−旧やＨｅ−
Ｎ１−Ｃｒ合金が使用される。
これら内部部材を組立て一体構造としたものをガラス外
管内に挿入装着した後、ガラス外管１と封着用金属部材
６とを第１図中のＡ部で封着して継ぎ合わせる。またガ
ラス外管１の他端はＱ部を予め焼き丸めて排気管を接続
しておき、内部一体構造物を挿入装着し、Ａ部で気密封
着した後、前記排気管を通して内部を真空に排気してか
ら排気チップオフ部７でチップオフする。
管内に挿入装着した後、ガラス外管１と封着用金属部材
６とを第１図中のＡ部で封着して継ぎ合わせる。またガ
ラス外管１の他端はＱ部を予め焼き丸めて排気管を接続
しておき、内部一体構造物を挿入装着し、Ａ部で気密封
着した後、前記排気管を通して内部を真空に排気してか
ら排気チップオフ部７でチップオフする。
この種の太陽熱コレクタは熱効率向上の関係もあり、極
力多量の熱を吸収するようにガラス外管の長さは通常２
．５〜３．０ ｍ程度もあり、且つ複数本を１組として
使用される。従って使用されるガラス外管の量は莫大な
ものとなり、出来るだけ材料費の安価なガラス材料が必
要となる。
力多量の熱を吸収するようにガラス外管の長さは通常２
．５〜３．０ ｍ程度もあり、且つ複数本を１組として
使用される。従って使用されるガラス外管の量は莫大な
ものとなり、出来るだけ材料費の安価なガラス材料が必
要となる。
一方、これらのコレクタは屋外に設置されるので湿気や
風雨の影響を長期間受は続ける。また太陽熱により３０
０℃にまで温度が上昇する。従ってガラス外管及び封着
部分は、高温高湿かつ寒暖の熱変動に長期間さらされる
ことになる。
風雨の影響を長期間受は続ける。また太陽熱により３０
０℃にまで温度が上昇する。従ってガラス外管及び封着
部分は、高温高湿かつ寒暖の熱変動に長期間さらされる
ことになる。
しかし一般に封着部分の金属とガラスの界面は耐湿性や
耐水性、耐熱衝撃性、機械的強度、接着性などが弱い。
耐水性、耐熱衝撃性、機械的強度、接着性などが弱い。
本発明の目的は、上記ガラスと金属の封着部分の耐候性
を改善した長期間の使用に爾える太陽熱コレクタを提供
することにある。
を改善した長期間の使用に爾える太陽熱コレクタを提供
することにある。
上記目的を達成するために本発明においては、ガラス外
管にソーダガラス即ち重量％でＳｉＯ□６０〜７５％、
Ｎａ２０１０〜２０％、ＣａＯ３−１０％を主成分とす
るものを用い、これを封着用金属に、鉛ガラス即ち重量
％で５ｉｎ２５０〜６５％、Ｐ ’、） ０２０〜３５
％、Ｎａ２Ｏ３〜１０％、Ｋ２Ｏ３〜１０％を主成分と
するものを介在させて封着することとした。
管にソーダガラス即ち重量％でＳｉＯ□６０〜７５％、
Ｎａ２０１０〜２０％、ＣａＯ３−１０％を主成分とす
るものを用い、これを封着用金属に、鉛ガラス即ち重量
％で５ｉｎ２５０〜６５％、Ｐ ’、） ０２０〜３５
％、Ｎａ２Ｏ３〜１０％、Ｋ２Ｏ３〜１０％を主成分と
するものを介在させて封着することとした。
第２図は本発明一実施例のガラス外管１と封着用金属部
材６との封着部の拡大断面図を示し、９は鉛ガラスであ
る。
材６との封着部の拡大断面図を示し、９は鉛ガラスであ
る。
外管に用いるソーダガラスは、最も材料費が安く入手は
容易である。主成分は前記の通りで、その他に副成分と
して、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｘ２０ 、Ｆｅ２Ｏ。
容易である。主成分は前記の通りで、その他に副成分と
して、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｘ２０ 、Ｆｅ２Ｏ。
などが含まれる場合がある。一般に窓ガラスや板ガラス
として市販されているものとほぼ同じ材質のものである
。このソーダガラスを使うことによって材料費が非常に
安くなるが、金属と封着するとき、第３図に示すように
比較的粘性が高いので、充分な金属との濡れが得られず
、接着強度が弱くなる。また同じ（第３図に示すように
、粘性のカーブが垂直方向に立っている性質があり、温
度変化に対する粘性変化が大きく、歪を除去し難い欠点
がある。さらに、主成分にＮａ２Ｏを多（含むため、金
属とガラスの界面などに湿気が浸入しやすく、気密性や
、ガラスと金属の接着部分の強度などの劣化を生じ、高
い信頼性が得られない欠点を持っている。
として市販されているものとほぼ同じ材質のものである
。このソーダガラスを使うことによって材料費が非常に
安くなるが、金属と封着するとき、第３図に示すように
比較的粘性が高いので、充分な金属との濡れが得られず
、接着強度が弱くなる。また同じ（第３図に示すように
、粘性のカーブが垂直方向に立っている性質があり、温
度変化に対する粘性変化が大きく、歪を除去し難い欠点
がある。さらに、主成分にＮａ２Ｏを多（含むため、金
属とガラスの界面などに湿気が浸入しやすく、気密性や
、ガラスと金属の接着部分の強度などの劣化を生じ、高
い信頼性が得られない欠点を持っている。
本発明は上記欠点を、ソーダガラスと金属を接着する部
分に、両者の中間に鉛ガラスを一層加えることにより克
服しようとするのである。鉛ガラスの主成分は前記の如
くで、その他に副成分としてＡｌ２Ｏ３、ＣａＯ、Ｍｇ
Ｏ、ＢａＯなどが含まれる場合もある。一般に鉛ガラス
として市販されている材質のものでよい。この鉛ガラス
を中間に介在させることにより、第３図に示す如く、ソ
ーダガラスに比べて同一温度では粘性が低いので、金属
とも良く濡れ、かつソーダガラスとも良くなじみ強固な
接着が得られる。また第３図に示す如く、粘度の温度変
化が緩やかになり、アニールが容易となり、歪が除去さ
れやすくなる。
分に、両者の中間に鉛ガラスを一層加えることにより克
服しようとするのである。鉛ガラスの主成分は前記の如
くで、その他に副成分としてＡｌ２Ｏ３、ＣａＯ、Ｍｇ
Ｏ、ＢａＯなどが含まれる場合もある。一般に鉛ガラス
として市販されている材質のものでよい。この鉛ガラス
を中間に介在させることにより、第３図に示す如く、ソ
ーダガラスに比べて同一温度では粘性が低いので、金属
とも良く濡れ、かつソーダガラスとも良くなじみ強固な
接着が得られる。また第３図に示す如く、粘度の温度変
化が緩やかになり、アニールが容易となり、歪が除去さ
れやすくなる。
第４図に軟質ガラスとの封着用金属として良く用いられ
る４２６合金（Ｎｉ４６％、 Ｃｒ６％、残余Ｆｅ）と
ソーダガラス、鉛ガラスの熱膨張曲線を示す。
る４２６合金（Ｎｉ４６％、 Ｃｒ６％、残余Ｆｅ）と
ソーダガラス、鉛ガラスの熱膨張曲線を示す。
封着用金属、鉛ガラス、ソーダガラスの各熱膨張曲線の
間には互いに比較的良い一致が見られ、無理のない、歪
の生じない封着が可能であることを示している。
間には互いに比較的良い一致が見られ、無理のない、歪
の生じない封着が可能であることを示している。
以下本発明の一実施例につき更に詳細に説明する。長さ
約３０００ｉｎのソーダガラスの外管の一端を開放状態
にし、他端を第１図Ｑ部の如く絞り加工し、図示してな
いが排気のため排気口を設け、排気管を接続してお（。
約３０００ｉｎのソーダガラスの外管の一端を開放状態
にし、他端を第１図Ｑ部の如く絞り加工し、図示してな
いが排気のため排気口を設け、排気管を接続してお（。
熱交換器５、ヒートパイプ４、太陽熱望熱板２などを所
定の位置精度に組み立てる。一方、Ｆａ−Ｎｊ−Ｃｒ
（４２６合金）からなる封着用金属部材６の封止部Ａ近
辺の金属表面に所定の脱脂、酸化処理などを施し、それ
に鉛ガラスを熱融着させて、気密接着させる。そして第
１図に示す溶接個所８でヒートパイプと溶接加工する。
定の位置精度に組み立てる。一方、Ｆａ−Ｎｊ−Ｃｒ
（４２６合金）からなる封着用金属部材６の封止部Ａ近
辺の金属表面に所定の脱脂、酸化処理などを施し、それ
に鉛ガラスを熱融着させて、気密接着させる。そして第
１図に示す溶接個所８でヒートパイプと溶接加工する。
このようにして出来た内部挿入装着一体構造物をガラス
外管１の一端から挿入し、Ａの部分でガス、電気高周波
などの加熱手段により熱封着崩６ エを施す。その後、排気口から真空排気（ＩＸＩＯＴｏ
ｒｒ） して排気チップオフ部７でチップオフして太陽
熱コレクタを完成させた。
外管１の一端から挿入し、Ａの部分でガス、電気高周波
などの加熱手段により熱封着崩６ エを施す。その後、排気口から真空排気（ＩＸＩＯＴｏ
ｒｒ） して排気チップオフ部７でチップオフして太陽
熱コレクタを完成させた。
このようにして作った太陽熱コレクタの封着部分と、封
着用金属部材に鉛ガラスを介さずソーダガラスの外管を
直接封着した太陽熱コレクタの封着部分の強度を比較し
た この比較試験はヒートパイプを２７０〜２８０℃に
加熱しておき、Ａ部に冷水（約２０℃）を１５分サイク
ルで滴下と停止を繰り返した後で、封止部のガラスクラ
ンク、接着はがれを調べた結果、本発明実施例では１０
個とも３００サイクル経過後全く異當が認められなかっ
たのに対し、鉛ガラスを介さず直接封着した試料では、
３０サイクルで２／１０．５０サイクルでは更に１個増
えて３／１０の試料にガラス接着部のクラックによる剥
離が認められたので試験を打ち切った。
着用金属部材に鉛ガラスを介さずソーダガラスの外管を
直接封着した太陽熱コレクタの封着部分の強度を比較し
た この比較試験はヒートパイプを２７０〜２８０℃に
加熱しておき、Ａ部に冷水（約２０℃）を１５分サイク
ルで滴下と停止を繰り返した後で、封止部のガラスクラ
ンク、接着はがれを調べた結果、本発明実施例では１０
個とも３００サイクル経過後全く異當が認められなかっ
たのに対し、鉛ガラスを介さず直接封着した試料では、
３０サイクルで２／１０．５０サイクルでは更に１個増
えて３／１０の試料にガラス接着部のクラックによる剥
離が認められたので試験を打ち切った。
以上説明したように本発明によれば、ソーダガラス製の
ガラス外管と封着用金属部材の封着部の（盲頼性が格段
に改善され、長期間の使用に耐える太陽熱コレクタが得
られた。
ガラス外管と封着用金属部材の封着部の（盲頼性が格段
に改善され、長期間の使用に耐える太陽熱コレクタが得
られた。
第１図は従来のヒートパイプをガラス外管内に真空気密
封止した太陽熱コレクタの側断面図、第２図は本発明一
実施例のガラス外管と封着用金属部材との封着部の拡大
断面図、第３図はガラス材料の粘度一温度特性図、第４
図はガラス及び封着用金属の熱膨張曲線図である。 １−ガラス外管、４−ヒートパイプ、６−封着用金属部
材、９−鉛ガラス。 第 １ 図 ｋ 第 ２ 図 、Ｙ 第 ３ 図 温厚０Ｃ ！ 第 ４ 図坤 Ｄ’ １贋（°リ −
封止した太陽熱コレクタの側断面図、第２図は本発明一
実施例のガラス外管と封着用金属部材との封着部の拡大
断面図、第３図はガラス材料の粘度一温度特性図、第４
図はガラス及び封着用金属の熱膨張曲線図である。 １−ガラス外管、４−ヒートパイプ、６−封着用金属部
材、９−鉛ガラス。 第 １ 図 ｋ 第 ２ 図 、Ｙ 第 ３ 図 温厚０Ｃ ！ 第 ４ 図坤 Ｄ’ １贋（°リ −
Claims (1)
- ヒートバイブプと太陽熱集熱板を支持体と共に組立て、
ガラス外管内に真空封入した太陽熱コレクタにおいて、
ガラス外管にソーダガラス即ち重量％”７Ｑ Ｓ ｉ
０２６０〜７５％、Ｎａ２０１ｏ〜２０％、ＣａＯ３〜
１０％を主成分とするものを用い、これを封着用金属に
、鉛ガラス即ち重量％でＳ ｔ ０２５０〜６５％、Ｐ
ｂ０２０〜３５％、Ｎａ２ｏ３〜１０％、Ｋ２Ｏ３〜１
０％を主成分とするものを介在させて封着したことを特
徴とする太陽熱コレクタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58052573A JPS59180237A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 太陽熱コレクタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58052573A JPS59180237A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 太陽熱コレクタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59180237A true JPS59180237A (ja) | 1984-10-13 |
Family
ID=12918548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58052573A Pending JPS59180237A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 太陽熱コレクタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59180237A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007033630A1 (de) * | 2005-09-20 | 2007-03-29 | Narva Lichtquellen Gmbh + Co. Kg | Glas-metall-verbindung insbesondere für einen vakuum-rohr-solarkollektor |
-
1983
- 1983-03-30 JP JP58052573A patent/JPS59180237A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007033630A1 (de) * | 2005-09-20 | 2007-03-29 | Narva Lichtquellen Gmbh + Co. Kg | Glas-metall-verbindung insbesondere für einen vakuum-rohr-solarkollektor |
| US8097318B2 (en) | 2005-09-20 | 2012-01-17 | Narva Lichtquellen Gmbh + Co. Kg | Glass-metal connection, in particular for a vacuum-tube solar collector |
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