JPS608271Y2 - 太陽熱集熱管 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は真空管式の太陽熱集熱管の改良に関するもので
ある。

一般に真空管式太陽熱集熱管は、第１図に示すように、
ガラス管１の端部に端板２を封着する。

封着は図に示すように、封着用フリット９によるか、直
接封着する。

端板２には、ガラス管１との封着に適した膨張係数を有
する金属を用いる。

例えば、ガラス管１がソーダライムガラスの場合は＃４
２時のニッケル・クロム鋼、ガラス管１が硼珪酸ガラス
の場合はコバー合金等、封着用合金として知られている
合金を用いる。

端板２には、集熱金属パイプ５を通す孔を、貫通型集熱
管の場合は１個（第１図参照）、往復型集熱管の場合は
２個（第２図参照）を設ける。

真空管式太陽熱集熱管は、ガラス管１内の真空度が低い
と集熱効果が著しく低下するので、ガラス管１内を高度
の真空度に保つために、細心の注意を払わなければなら
ない。

従来の太陽熱集熱管では、第１図に示すように、端板２
と蛇腹管３とは端板２の孔周縁にフレア２′を設け、ろ
う接の際、フレア２′と蛇腹管３との間に溶融したろう
６が浸入して強固に固着するようにしている。

蛇腹管２と中継管４の場合も同様に蛇腹管３にフレア３
′を設け、ろう７がよく浸入するようにしている。

この場合、蛇腹管３の代りに、集熱金属パイプ５のガラ
ス管１内の部分に蛇腹を設けてもよく、中継管の代りに
蛇腹管３のフレア３′部を集熱金属パイプ５に直接ろう
接してもよい。

一方、ガラス管１と端板２とは、第１図に示すように、
封着用フリット９により封着するか、或いは、ガラス管
１の端部を溶融状態にして端板２の端部に直接封着する
。

何れの場合も、良好な封着を得るために、端板２を予め
酸化処理（例えば、＃４２６の場合、湿潤水素気流中で
１０００〜１２００℃で１５〜ω分間）して、その表面
に酸化被膜を作っておく。

この酸化被膜は酸化処理条件によって、その成分、厚さ
等が変化するが、封着用合金、封着用フリット、ガラス
管の種類に応じて最適の成分、厚さの酸化膜を生成する
ために、酸化処理は特定の条件に限定される。

ろう接にフラックスを使用すると、残留フラックスが真
空劣化の原因になるので、前述の端板２と蛇腹管３との
ろう接はフラックスなしに還元性或いは中性雰囲気の炉
中で行なっている。

しかし、高真空用共晶ろう、例えばＡｇ７２％、Ｃｕ２
８％の場合約８００°Ｃ以上に加熱しなければならない
ので、端板２に予備形成した酸化被膜が温度及び雰囲気
の影響を受け、最適な封着が得られなくなる恐れがある
。

前述のように、太陽熱集熱管の集熱効率を最も低下させ
るものは真空洩れであり、真空洩れの発生源として最も
注意を要するガラス管１と端板２との封着部は、最も好
ましい条件の下で形成しなければならない。

ろう接をバーナで行なえば、ガラス管１との封着部の酸
化被膜に悪い影響を与えることはないが、この場合は、
ろう接にフラックスを使用しなければならず、残留フラ
ックスは真空劣化の原因になるので、洗浄して除去する
工程が必要になり、煩わしく且つ製造コストが甚だしく
上昇する。

又、フレア２′と蛇腹管３との間に溶融したろうが浸入
するためには、成る程度の隙間を必要とする。

しかし、ろう接は金属と金属ができるだけ密着して、銀
ろう層が薄い程強固な接着が得られるものであり、この
ようなフレアによるろう接は最良のものとはいえなかっ
た。

本考案は以上の欠点を改善するものである。

本考案を第２図に示す実施例に従って詳しく説明する。

第２図は往復型集熱管を示し、ガラス管１と接続金具１
２との封着は直接封着を示したが、貫通型であっても、
フリット封着であっても、同様に実施することができる
。

本考案の一つの特徴は、ガラス管端部を閉じる端板を、
ガラス管１と封着する円筒形乃至はリング状部分（接続
金具１２）と、集熱金属パイプ５と接着する円板状乃至
皿状部分（金属ステム１３）とに分離したことにある。

接続金具１２は、先に述べた封着用合金で作り、金属ス
テム１３は接続金具１２と同種の金属で作る。

本考案の他の特徴は、金属ステム１３と集熱金属パイプ
５との間に、フランジを有する中継管１４を用いるとこ
ろにある。

集熱金属パイプ５は一般に熱伝導と耐蝕に優れた銅パイ
プが採用されている。

中継管１４は集熱金属パイプ５と同じく銅で作る。

ガラス管１と封着する接続金具１２は、最適封着を得る
ため予備酸化処理を行ない、両者を封着した後十分に歪
を除去しておく。

金属ステム１３は酸化処理する必要はない。

金属ステム１３には中継管１４の管状部の外径と略等し
い孔が設けである。

この孔に中継管１４を、ガラス管１内側から外側へ向っ
て挿入し、フランジ１５と金属ステム１３とが密着する
ようにする。

フランジ１５と金属ステム１３との間に、前述の高真空
用共晶ろうをおき、還元性雰囲気或いは中性雰囲気の炉
中でろう接する。

このとき、金属ステム１３に荷重をかけて、金属ステム
１３とフランジ１５とを押しつけるようにすれば両者は
密着して極めて良好なろう接を得ることができる。

中継管１４の内径は、集熱金属パイプ５の外径に略等し
いか、或いは若干大きくする。

大きくした場合は、第２図に示すように、先端部を絞っ
てその内径を集熱金属パイプ５の外径に略等しくしてろ
う接し易いようにする。

集熱金属パイプ５及び集熱板（図示せず）をガラス管１
内に挿入した後、接続金属１２と金属ステム１３とは溶
接し、中継管１４と集熱金属パイプ５とはろう接する。

良好な溶接を得るには、溶接する２つの金属が融点、熱
膨張係数、熱伝導度等、特性が等しいこと、即ち、同じ
種類の金属であること、又、厚さが等しく、溶接する部
分が第２図に示す溶接部１７のように両者の端部が同一
方向を向いて同一平面上にあり、且つ隣接していること
が好ましい。

同図の集熱金属パイプ５と中継管１４のように、集熱金
属パイプ５の管壁に中継管１４の先端を溶接することは
難しい。

集熱金属パイプ５と中継管１４とは、中継管１４の先端
部１６においてろう接する。

両者は共に銅製であり、銅はその表面をよく磨いておけ
ばフラックスなしにろう接することができる。

実施例ではリン銅ろうをフラックスなしにトーチで加熱
してろう接した。

本考案では、従来の端板を、ガラス管と封着する部分（
接続金具）と、中継管とろう接する部分（金属ステム）
とに分け、中継管にフランジを設けたので、中継管は金
属ステムと完全なろう接をすることができ、しかも、ろ
う接部にガラス管と封着する部分には熱的影響を与える
ことがないので、最適のガラス−金属封着を得ることが
できる。

従って、封着部、ろう接部から真空洩れが生じる恐れは
なく、又、ろう接にはフラックスを必要としないので、
残留フラックスによる真空劣化も生じない。

以上述べたように、本考案の太陽熱管は、長期の使用に
も真空劣化がない集熱効率の高い優れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の太陽熱集熱管の端部を示す断面図、第
２図は本考案の太陽熱集熱管の端部を示す断面図である
。 １ニガラス管、２；端板、３；蛇腹管、４，１４；中継
管、５；集熱金属パイプ、１２；接続金具、１３；金属
ステム、１５；フランジ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 真空管式太陽熱集熱管において、ガラス管の端部を閉じ
   る金属部は、ガラス管と封着する封着合金製の円筒状乃
   至リング状の接続金具と、接続金具と同じ金属製の円板
   状及至皿状の金属ステムとから威り、金属ステム周縁部
   は接続金具の端部に溶接されており、金属ステムと集熱
   金属パイプとの間に介在する中継管は、集熱金属パイプ
   と同種の金属から戒り、集熱金属パイプの外径と略等し
   いか、又はやや大きい内径を有する管状体であり、その
   一端にフランジを有し、管状部は金属ステムの孔を通っ
   てそのフランジは孔周縁部にろう接されており、その他
   端は、中継管の内側を通る集熱金属パイプにろう接され
   ている真空管式太陽熱集熱管。