JPS6028914Y2 - 太陽熱集熱器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は可変コンダクタンス形ヒートパイプを使用し
た真空ガラス管形太陽熱集熱器に関する。

この種の太陽熱集熱器としては第１図、第２図に示す構
造のものが同一出願人により出願されており、正常の集
熱時には放熱損失が少なく、非集熱時（長期間使用しな
い時など）は放熱性能が大きいことが望まれる。

第１図、第２図に示す太陽熱集熱器について構造を説明
すると、１は透光性の真空ガラス管で、一端は閉塞され
、他側には封止金具２が設けられている。

この個所をヒートパイプ３の集熱部４が軸封貫通してお
り、この集熱部４は、図示しないサポートにて真空ガラ
ス管１の内壁に支持される。

真空ガラス管１の封止金具２より突出させるヒートパイ
プ３は複数本（図面では３本）が放熱筒５に連通して接
続される。

そして放熱筒５の高さ位置は集熱部４の位置より上位に
あるように構成され、ヒートパイプ３内には作動液６を
封入しである。

また放熱筒５の内部には熱媒管７が挿通され、その両端
は図示されない熱媒循環系に接続されている。

そしてこの放熱筒５には連結管８を介して外周に放熱フ
ィン９を有する放熱器１０が連通接続されており、放熱
器１０の内部には常温大気圧下で非凝縮性ガス（たとえ
ば窒素ガス）１１を封入し、放熱筒５より上部位置に設
置される。

１２は放熱筒５を熱絶縁する断熱材、１３は真空ガラス
管１より突出せるヒートパイプ３を熱絶縁する断熱材で
ある。

このような構成においてこの太陽熱集熱器の集熱時の動
作を説明すると、真空ガラス管１を透して太陽光の照射
を受けたヒートパイプ３の集熱部４は受熱し、内部の作
動液６が加熱されてその一部は蒸発する。

この蒸発気体は放熱筒５に移動し、ここで熱媒管７を流
れる熱媒を加熱する。

このとき連結管８による熱伝導および非凝縮性ガス１１
による熱伝達がなければ放熱器１０からの外部への外部
への放熱損失はない。

放熱筒５内で凝縮して液化された作動液は重力により落
下し、放熱筒５部分より集熱部４内に還流され、再び太
陽光により加熱される。

このような作動液の蒸発−凝縮サイクルの繰り返しによ
り熱媒は加熱されて熱媒循環系に流れる。

以上は正常運転時（熱媒管７に熱媒が流れている時）の
動作であるが（例えば設置時、或いは停電等により熱媒
管７に熱媒が流れず、しかも真空ガラス管１内のヒート
パイプ３の集熱部４が太陽熱を受熱しているとき、いわ
ゆる空焚き状態においてはヒートパイプ３内の作動液６
が蒸発しつづけ、これにより熱媒筒５の内部圧力が過大
上昇するが、この内部圧力は放熱筒５に連通している放
熱器１０内に入り、非凝縮性ガス１１を圧縮し、放熱器
１０は外部へ熱を放出する働きをするので、ヒートパイ
プ３の異常温度上昇及び放熱筒５内の異常圧力上昇が吸
収される、このように空焚き状態のときの放熱筒５内の
異常圧力上昇による破損の危険、及びヒートパイプ３の
異常温度上昇による性能劣化を防止するために、放熱筒
に非凝縮性ガスを封入した放熱器を接続した構造とした
のであるが、前述したように正常運転時には集熱効率の
面から放熱筒から放熱器への放熱損失を小さくし、全体
の熱効率が高くなるようにしなければならない。

ところが従来のこの種の太陽熱集熱器においては、放熱
筒と放熱器間を接続している連結管は通常金属材料を使
用し、表面からの熱放散を考慮して連結管の長さができ
るだけ短かくなるように構成した為、正常集熱時に放熱
筒から連結管を経て放熱器への熱伝導による放熱損失が
大きく、また長さの短かい連結管ではその容積が必然的
に小さくなるので、ヒートパイプの制御温度範囲が狭く
なり、正常集熱時に非凝縮ガスが放熱筒内に混在しこの
ため十分な熱交換を行なうことができなかったり、逆に
作動液の蒸気が放熱器まで達してしまい放熱損失を起こ
してしまうという欠点があった。

この考案は上述の欠点を除去して正常の集熱時の放熱損
失が小さくしかも熱交換効率の高い太陽熱集熱器を提供
することを目的とする。

以下この考案の構成を図面に基づいて説明する。

第３図はこの考案の一実施例である太陽熱集熱器の側面
断面図、第４図は第３図におけるＸ’−Ｙ’断面図であ
って、第１図、第２図に示すものと同一のものについて
は同一符号を付してその説明を省略しである。

すなわちこの考案において改良した点は、放熱筒５と放
熱器１０とを接続する連結管１４．１４’を従来の様な
直線形状とせずに、その両端部を屈曲して放熱筒５の軸
方向に沿わせるように長く配管し、さらにこれを放熱筒
５を包む断熱材１２で覆った構造としたものである。

したがって同図で示した実施例の様に、一つの放熱器１
０の両端に各々連結管１１．１１’が設けられた構成に
本考案を適応すれば、連結管１１．１１’はちょうど“
たすき“′の様に交叉してヒートパイプの一部を形成す
ることになる。

本考案はこのように連結管を長く形成した為、正常集熱
時熱伝導による連結管の放熱損失が低減されると共に、
連結管の容積が増した為放熱筒内での熱交換効率は向上
し、かつ作動液の蒸気の熱伝達による放熱器での放熱損
失も減少する。

このため正常集熱時と非集熱時の動作が明確となった。

さらに、連結管を放熱筒と共に断熱材によって覆ってい
るので、熱放散による熱損失はほとんどない。

第５図に示すのはこの考案の他の実施例である太陽熱集
熱器の断面図であり、連結管１５，１５′は第４図に示
すものと同様にその両端部を屈曲して放熱筒５に沿わせ
るように長く配管してその周囲を断熱材１２によって覆
っているが、放熱器１６．１６’は２個備えており、連
結管１５．。

１５′がその各放熱器１６．１６’の対向する片側に一
つずつ連通した構造であって、第４図に示すものと同様
な効果を有する。

したがってこの放熱器を一対だけ用いて構成しても構わ
ない。

以上の説明から明らかな様に本考案の構成によれば、正
常集熱時に放熱損失が低減しかつ熱交換効率の向上した
集熱効率の高い太陽熱集熱器を特別な手段を要しない簡
単な構成で提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来構造の太陽熱集熱器の側面断面図、第２
図は第１図におけるＸ−Ｙ断面図、第３図はこの考案の
一実施例である太陽熱集熱器の側面断面図、第４図は第
３図におけるＸ’−Ｙ’断面図、第５図はこの考案の他
の実施例である太陽熱集熱器の断面図である。 １；真空ガラス管、３；ヒートパイプ、４；集熱部、５
；放熱筒、６；作動液、７；熱媒管、１１６．１６’；
放熱器、 ８．１４，１４’、１５゜ １３；断熱材。 １１；非凝縮性ガ １５′；連結管、１

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 透光性の真空ガラス管内にそれぞれ配設され一端が
   真空ガラス管外に突出する作動液入りヒートパイプと、
   これらヒートパイプに接続されて熱媒管の外周を包囲す
   る放熱筒とを有し、該放熱筒に連結管を介して非凝縮性
   ガスを封入した放熱器を連通接続した太陽熱集熱器であ
   って、前記放熱筒と放熱器とを連通接続する連結管の両
   端部を屈曲して放熱筒の軸方向に沿わせるように長く配
   管したことを特徴とする太陽熱集熱器。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項記載の集熱器におい
   て前記連結管が放熱筒を包む断熱材内に設けられている
   ことを特徴とする太陽熱集熱器。