JPS60105863A - 太陽熱集熱器 - Google Patents

太陽熱集熱器

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Publication number
JPS60105863A
JPS60105863A JP58214439A JP21443983A JPS60105863A JP S60105863 A JPS60105863 A JP S60105863A JP 58214439 A JP58214439 A JP 58214439A JP 21443983 A JP21443983 A JP 21443983A JP S60105863 A JPS60105863 A JP S60105863A
Authority
JP
Japan
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heat
pipe
heat medium
tube
condensing
Prior art date
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Pending
Application number
JP58214439A
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English (en)
Inventor
Izumi Azuma
東 泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd, Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd, Fuji Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPS60105863A publication Critical patent/JPS60105863A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/90Solar heat collectors using working fluids using internal thermosiphonic circulation
    • F24S10/95Solar heat collectors using working fluids using internal thermosiphonic circulation having evaporator sections and condenser sections, e.g. heat pipes
    • 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

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  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明はと一ドパイブを内蔵した集熱管で構成された
太陽熱集熱器に関する。
〔従来技術とその問題点〕
この種の太陽熱集熱器おしては、従来透光性の真空ガラ
ス管内にヒートパイプの集熱部を配設し、ヒートパイプ
の一端を真空ガラス管外に突出して、この突出したヒー
トパ・rプと熱媒管の外周そ囲繞した放熱筒とを連通し
た集熱装置が知られている。
(実開昭55−162061号公報参照)第1図および
第2図により従来装置を以下に説明する。真空ガラス菅
8内に口金78頁通して、ヒートパイプlの集熱部9が
配設され、複数本のヒートパイプ1の真空ガラス管外突
出部11と、熱媒管2の外周を囲繞した複数の放熱筒3
とを各々連通し、ヒートパイプ1および放熱筒3とで構
成された空間に作動液4および冷媒蒸気5が密封されて
いる。放熱筒3の外周は断熱相6で保温され、熱媒管2
内部には熱媒1oが通θ■1せしめられる。前記のよう
な構成lこより、集熱部9で受熱した太陽熱は、ヒート
パイプ1を介しで、熱媒1゜lこ効率よく熱移送され、
集熱器としては高効率の装置が得られる。
しかしながら、前記従来装置においては下記のような問
題があった。第1はヒルドパイブ1の真空ガラス管外突
出部11と放熱筒3の管軸は直角に連結されているため
に、放熱筒3と熱媒管2で構成され、る放熱部の放熱能
力は各々のヒートパイプのピッチ(第2図P寸法)によ
り制約を受けるという問題があった。勿論、熱媒管2の
直径を大きくすることにより放熱能力は比例的に増大す
るが、大口径のパイプを使用すれば重量、コスト共に増
大する問題がある。茨た集熱量が増大しても放熱部の面
積を増大させずにおくこともできるが、この場合には放
熱の熱密度が増大するためζこ、凝縮熱伝達率が低下し
、ひいては集熱効率が低下する問題がある。
第2の問題は、万一真空ガラス管8が破損した場合など
において、各ヒートバイグ、LA2ガラス管からなる集
熱素管を交換する必要がある場合、従来装置においては
突出部11お放熱筒3のロー付接合部(第2図A部)の
ロー付を浴かし、ヒートパイプの密封を破って交換し、
再ロー付後、作動液4の再封入作業が必要となるなど集
熱素管の交換性が悪い問題があった。
従来装置の他の技術として第3図および第4図に示す太
陽熱集熱器が知られている。第1図および第2図と共通
部分については同一記号を付して説明を省略する。第3
図および第4図の装置は蓄熱タンク15に熱媒である水
17を貯留する自然循環式ヒートパイプ集熱器に関する
ものであり、集熱素管の交換性を考慮し、フランジ13
1こより蓄熱タンク15に集熱素管を取付ける構造にな
っている。蓄熱タンク15は断熱材16で保温され、給
水口14が適当な位1kに設けられている。
かかる自然循環式ヒートバイブ集熱器においては下記の
ような問題があった。第1は、蓄熱タンク付であるため
に寸法、屯童共に大きく、家庭の屋根ζこ取付ける場合
の困雉さや美観上の問題がある。第2の問題は、凝縮部
12から熱媒である水17への熱移動が自然対流熱伝達
によるため、放熱面績を増大する必要性から、ヒートパ
イプ1における凝縮部12の直径を他の部分よりも大き
くする必要があった。他の部分と同一直径とするこ七も
できるが、この場合は@@6郡12の長さ寸法を大きく
とる必要があり、こ11は蓄熱タンクの寸法2M量増大
につながる問題を生ずる。凝縮部12の直径を他の部分
よりも大きくするこ♂は、集熱素管の製造コストを増大
させる要因おなる。
以上、従来の各種集熱器の個々の問題点ζこついて説明
したが、さらに前記従来装置の共]lす的問題点につい
て第5図〜第10図により説明する。第5図および第7
図は集熱器の屋根取付状態を示す概念的側面図、第6図
および第8図は夫々第5図および第7図に対応する平面
図、第9図および第10図は集熱器の集熱板の(e口き
を説明するための図で夫々第6図におけるB矢視図およ
び第8図におけるC矢視図を示す。第5.6.9図と第
7゜8.10図の相違点は集熱器の設置方位厳密にいう
と真空ガラス管軸が南北であるかあるいは東西であるか
による。従来装置は凝iz1部の構造上南北設置とせざ
るを得す、後述の本発明になる装置は東西設置′[fも
可能で後述の理由から好んで東西設置が採用される。即
ち、従来装置が南北設置とせざるを得ない点が従来装置
の問題点となるわけであるがこの点について以下に詳述
する。
第5図、第6図において屋根22に沿イっせて好ましく
は真南(図中矢視Nは方位北を示す)に集熱部が対向し
て集熱器18が取付けられ、地上におかれた蓄熱槽21
と集熱器18との間を配管19で結合し、ポンプ20に
より熱媒である水あるいは不凍液を循環して集熱システ
ムを構成している。
第5図、第6図1こおいては従来装置の集熱器として第
1図および第2図に示される如き装置を代表例として示
し、真空ガラス管8が4本1組からなる集熱器18を4
台取付けた例を示している。ヘッダーケース23は第2
図における熱媒管2.放熱筒3および断熱材6の部分を
ケースで囲った状態を示すものである。
第1図、第2図に示す従来装置が、放熱筒3を含むヘッ
ダケース23を屋根の高い位置におき集熱器18を附記
設置とする理由は、冷媒蒸気5の凝縮した液滴を重力に
より集熱部9側に自然に還流できるようにするためであ
る。仮りに第1図。
第2図に示す従来装置が、第8図に示すヘッダーケース
23aの位置関係にて示さ、19る如く、放熱筒3の管
軸が屋根の流れの向きに設置された場合即ち集熱器が東
西設置された場合には、凝縮液滴は大部分放熱筒3内部
に溜まり、ヒートパイプ突出部11を径て集熱部9ζこ
還流することができない。
第3図、第4図に示す従来装置の場合は東西設置が不可
能ではないが、大きな重量を占める蓄熱タンクを屋根の
流れの向きlこ沿って設置することは取付作業および建
築強度上望ましくなく、また蓄熱タンク内の温度分布上
からも望ましくないのでやはり集熱器は南北設置される
上記の如く南北設置された場合、第9図から明らかなよ
うに太陽熱を受熱する集熱板99の集熱部は屋根と平行
する面となり、水平面に対する集熱部の作る角度いわゆ
る集熱板傾斜角は屋根勾配と同一角度となる。ところで
、屋根角度は11°(2寸勾配の屋根)〜27°(5寸
勾配の屋根)が一般的であるのに対し、%ζこ家庭用を
対象とした給湯システムにおいては、冬季に給湯負荷が
多いことを考慮した場合、集熱板角度は50°前後が望
まれる。従って美観を重視して屋根勾配と同−設置する
場合には前記のような最適な給湯システムが得られない
。性能を重視して集熱板角度を大きくとる場合lこは、
角度を大きくするための傾斜架台を屋根lこ設置しその
上に集熱器を取付ける方法が行われるが1部品の増大に
伴うコスト、重量増および美観を損なう問題がある。
これに対し第7図および第8図1こ示すように集熱器1
8aを東西設置する場合には、第1O図に示すように集
熱板99の集熱面お集熱器ヘッダー軸Hとの作る角θを
任意に送定することζこより、このθと屋根勾配αの和
(θ+α)lこよって決まる集熱板傾斜角を所望の角度
に一選定することが可能となり、この点が従来装置の課
題の一つであった。
〔発明の目的〕
この発明は、前記従来装置の問題点を解消し、ヒートパ
イプ凝縮部の設計自由間を有し、寸法会重量が小さく、
集熱素管の交換性が良好でかつ東西設置が可能な太陽熱
集熱器を提供することを目的さする。
〔発明の要点〕
この発明は、透光性の真空カラス管内にヒートパイプの
集熱部を配設し、このヒートパイプの凝縮部を真空ガラ
ス管外管軸方向に突出して、この突出したヒートパイプ
凝縮部の外周を囲繞してヒートパイプと同心的に熱媒管
を設け、隣接する複数本の熱媒管間を熱媒の流れが直列
になるように連結するこおにより前記目的を達成するも
のである。
〔発明の実施例〕
第11図および第12図はこの発明の実施例を示すもの
で、従来装置の第1図および第2図と同一部分には同一
記号を付して説明を省略する。ヒートパイプの真空ガラ
ス管外突出部11を管軸方向に延長させて凝縮s24を
構成する。この凝縮部の外周を囲繞する熱媒管258ヒ
ートパイグの管軸出向心的に設け、14接する複数本(
第12図では4本の例を示す)のヒートパイプ凝m部を
囲繞する熱媒管間を熱媒の流れが直列になるようlこ連
結管26,27.28により連結し、熱媒入口管29お
よび熱媒出口管3oを設けて熱媒を矢視りより導入し矢
視Eより導出するようにする。熱媒管25(!:突出部
11との接続は分解性を考慮し継手31−¥−用いて接
続することもできるし、ロー付接続することもできる。
熱媒管25および連結管26,27.28は断熱材32
により保温され、図示しないヘッダーケース内に収納さ
れる。
前記のような構成において、凝縮部25の軸長、場合に
よっては直径を可変とすることにより、熱媒を強制通流
する小形軽量の集熱方式にもががねらす放熱能力を可変
にすることができ、かっ集熱素管の交換性を良好とする
こ々ができる。また第7図、第8図および第10図に示
す如く集熱器を東西設置することができる。ただし、ヒ
ートパイプの冷媒蒸気5の重力lζよる凝縮液還流機能
を損なうこ♂のないように、ヒートパイプの集熱部より
凝Era部が若干高い位置lこ設置すべく集熱器全体を
若干傾けて設置M、Tる必要がある。
〔発明の効果〕
この発明は、ヒートパイプ集熱器の真全ガラス管外突出
部を管軸方向に延長して凝縮部となし、このヒートパイ
プ凝縮部を囲繞する熱媒管をヒートパイプの管軸と同心
的に設け、隣接する熱媒管間を熱媒の流れが直列?どな
るようにしたことにより、熱媒を強制通流する小形軽量
の集熱方式にもかかわらず放熱能力を可変にする設計の
自由度を有し、集熱素管の交換性が良好でかつ最適集熱
板傾斜角度を得る東西設置が可能な太陽熱集熱器を提供
することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図および第3図は従来のそれぞれ異なる太陽熱集熱
器の側面要部断面図、第2図および第4図はそれぞれ第
1図および第3図ζこ対応する平面要部断面図、第5図
および第7図は集熱器のそれぞれ異なる屋根取付状態を
゛示す概念的11!1面図、第6図および第8図はそれ
ぞわ第5図および第7図に対応する平面図、第9図は第
6図におけるB矢視図、@10図は第8図におけるC矢
視図、第11図はこの発明の実施例の側面要部断面図、
第12図は同平面要部断面図である。 24:ヒートパイプ凝縮部、25:熱媒管、26゜27
.28:連結管。 ヤA、rV1 才乙叱 N4− 一″27 区 ?q 凹

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. l)透光性の真空ガラス管内にヒートパイプ凝縮部を配
    設し、前記ヒートパイプの凝縮部を真空ガラス管外管軸
    方向tこ突出し、該ヒートパイプ凝縮部の外周を囲繞す
    る熱媒管をヒートパイプの管軸と同心的に設け、瞬接す
    る複数本の前記ヒートパイプの凝縮部熱媒管間を熱媒の
    流れが直列になるように連結管により滞納したことを特
    徴とする太陽熱集熱器。
JP58214439A 1983-11-15 1983-11-15 太陽熱集熱器 Pending JPS60105863A (ja)

Priority Applications (1)

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JP58214439A JPS60105863A (ja) 1983-11-15 1983-11-15 太陽熱集熱器

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JP58214439A JPS60105863A (ja) 1983-11-15 1983-11-15 太陽熱集熱器

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JPS60105863A true JPS60105863A (ja) 1985-06-11

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ID=16655792

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JP58214439A Pending JPS60105863A (ja) 1983-11-15 1983-11-15 太陽熱集熱器

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104613531A (zh) * 2015-01-28 2015-05-13 南京师范大学 分离式热管平板太阳能室内供热系统
CN105423576A (zh) * 2015-12-19 2016-03-23 湖南科技大学 太阳能光热转换用吸热器的过热保护装置和过热保护方法
CN113405147A (zh) * 2021-06-30 2021-09-17 清华大学 蓄热被动式太阳房

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