JPS6356461B2 - - Google Patents
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- JPS6356461B2 JPS6356461B2 JP56191863A JP19186381A JPS6356461B2 JP S6356461 B2 JPS6356461 B2 JP S6356461B2 JP 56191863 A JP56191863 A JP 56191863A JP 19186381 A JP19186381 A JP 19186381A JP S6356461 B2 JPS6356461 B2 JP S6356461B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
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- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/01—Control of temperature without auxiliary power
-
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
- F24S10/90—Solar heat collectors using working fluids using internal thermosiphonic circulation
- F24S10/95—Solar heat collectors using working fluids using internal thermosiphonic circulation having evaporator sections and condenser sections, e.g. heat pipes
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- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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- F24S40/40—Preventing corrosion; Protecting against dirt or contamination
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F24S40/00—Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
- F24S40/50—Preventing overheating or overpressure
-
- 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
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は熱交換を行うダクト内の伝熱媒体の動
作中、入射する太陽放射線より得られる熱を伝達
する吸熱体と、この吸熱体を外部より熱絶縁する
閉塞排気した少くとも１個のガラス管より成るカ
バーを有し、該カバー内に金属チタン、ジルコニ
ウム、ハフニウム、スカンジウム、イツトリウ
ム、ランタン、ならびに稀土類元素、ストロンチ
ウム、バリウム、バナジウム、ニオブ、タンタ
ル、トリウムおよびその合金ならびに混合物の１
つまたはそれ以上で構成され部分的に水素添加さ
れた加熱可能な可逆水素ゲツタを収容している太
陽熱捕集器に関するものである。
作中、入射する太陽放射線より得られる熱を伝達
する吸熱体と、この吸熱体を外部より熱絶縁する
閉塞排気した少くとも１個のガラス管より成るカ
バーを有し、該カバー内に金属チタン、ジルコニ
ウム、ハフニウム、スカンジウム、イツトリウ
ム、ランタン、ならびに稀土類元素、ストロンチ
ウム、バリウム、バナジウム、ニオブ、タンタ
ル、トリウムおよびその合金ならびに混合物の１
つまたはそれ以上で構成され部分的に水素添加さ
れた加熱可能な可逆水素ゲツタを収容している太
陽熱捕集器に関するものである。
この種太陽熱捕集器は英国特許第1532109号に
開示されている。
開示されている。
これに用いられている可逆水素ゲツタは太陽熱
捕集器の損失率の１つを制御する。すなわち排気
したエンベローブ内の水素圧力を制御することに
より、その熱電達損失を制御する。これをさらに
説明すると、例えば水ポンプの電源の遮断等によ
り夏季等に装置の他の部分の蓄熱容量よりも大な
る熱が捕集器により集められたとき、この吸熱体
により捕集された熱が、充分装置に伝達せず、吸
熱体の温度が過度に上昇するようなとき、水素圧
を増加させることにより太陽熱捕集器の熱伝達損
失を増加させてより以上の温度上昇を防止する。
可逆ゲツタを電気的または太陽熱で加熱して水素
を放出させ、水素圧を増加させ、またゲツタが冷
却したときは再び水素を吸収させ捕集器が通常の
高能率を回復するようにする。水素はその熱伝導
度が高いという点でこの目的に特に適している。
捕集器の損失率の１つを制御する。すなわち排気
したエンベローブ内の水素圧力を制御することに
より、その熱電達損失を制御する。これをさらに
説明すると、例えば水ポンプの電源の遮断等によ
り夏季等に装置の他の部分の蓄熱容量よりも大な
る熱が捕集器により集められたとき、この吸熱体
により捕集された熱が、充分装置に伝達せず、吸
熱体の温度が過度に上昇するようなとき、水素圧
を増加させることにより太陽熱捕集器の熱伝達損
失を増加させてより以上の温度上昇を防止する。
可逆ゲツタを電気的または太陽熱で加熱して水素
を放出させ、水素圧を増加させ、またゲツタが冷
却したときは再び水素を吸収させ捕集器が通常の
高能率を回復するようにする。水素はその熱伝導
度が高いという点でこの目的に特に適している。
既知の太陽熱捕集器においては、可逆水素ゲツ
タとして上述の金属、金属の混合物、または合金
を部分的に水素添加した非化学量論的状態で使用
している。
タとして上述の金属、金属の混合物、または合金
を部分的に水素添加した非化学量論的状態で使用
している。
水素がこれらゲツタ材料によつて吸収される速
度は、捕集器の製造過程における、これら混合物
または合金の処理に密接に関係があり、また捕集
器の使用寿命中において残留放出ガスにより大幅
に影響されることが判明した。その原因は合金、
混合物等の表面の酸化であり、酸化が生ずると水
素とは殆んど反応しなくなる。
度は、捕集器の製造過程における、これら混合物
または合金の処理に密接に関係があり、また捕集
器の使用寿命中において残留放出ガスにより大幅
に影響されることが判明した。その原因は合金、
混合物等の表面の酸化であり、酸化が生ずると水
素とは殆んど反応しなくなる。
本発明の目的は、長期の使用ライフ中可逆水素
ゲツタが水素吸収・放出能力を良好に保有し得る
太陽熱捕集器を得んとするにある。
ゲツタが水素吸収・放出能力を良好に保有し得る
太陽熱捕集器を得んとするにある。
この目的を達成するため、本発明による太陽熱
捕集器は、部分的に水素添加された金属、その混
合物または合金に加えて前記管内に完全に水素添
加した金属を設け、該金属は前記の部分的に水素
添加した金属、その混合物または合金に比し熱的
により安定であり、かつ遥に高い酸素親和力を有
する如くしたことを特徴とする。
捕集器は、部分的に水素添加された金属、その混
合物または合金に加えて前記管内に完全に水素添
加した金属を設け、該金属は前記の部分的に水素
添加した金属、その混合物または合金に比し熱的
により安定であり、かつ遥に高い酸素親和力を有
する如くしたことを特徴とする。
この太陽熱捕集器ではその全ライフ中にわたり
放出される酸素は完全に水素添加された水素化物
と化学量論的に反応する。放出される水素は部分
的に（非化学量論的に）水素添加された合金等の
組合せにより捕集される。綜合の水素圧制御に
は、酸素の影響がなくなり、水素の吸収及び放出
は極めて長時間良好に維持される。
放出される酸素は完全に水素添加された水素化物
と化学量論的に反応する。放出される水素は部分
的に（非化学量論的に）水素添加された合金等の
組合せにより捕集される。綜合の水素圧制御に
は、酸素の影響がなくなり、水素の吸収及び放出
は極めて長時間良好に維持される。
本発明の好適実施例では、可逆水素ゲツタを部
分的に水素添加したニオブとチタンの合金で形成
し、完全に水素添加した金属をジルコニウムとし
てこれらを組合せて使用する。
分的に水素添加したニオブとチタンの合金で形成
し、完全に水素添加した金属をジルコニウムとし
てこれらを組合せて使用する。
部分的に水素添加したニオブとチタンの合金は
250℃ないし300℃の極めてせまい温度範囲でごく
狭い範囲の可逆水素圧を有するが、これはこの種
太陽熱捕集器にはとくに重要なことである。この
合金のとくに重要な特性は、その組成の広範な範
囲にわたつて平衡圧がほとんど変化しないことで
ある。これを換言すると合金はいわゆる“ブラト
ー”（特性の平坦部）を有し、これによつて捕集
器内の水素添加量（ドーシング）が大幅に簡素化
される。
250℃ないし300℃の極めてせまい温度範囲でごく
狭い範囲の可逆水素圧を有するが、これはこの種
太陽熱捕集器にはとくに重要なことである。この
合金のとくに重要な特性は、その組成の広範な範
囲にわたつて平衡圧がほとんど変化しないことで
ある。これを換言すると合金はいわゆる“ブラト
ー”（特性の平坦部）を有し、これによつて捕集
器内の水素添加量（ドーシング）が大幅に簡素化
される。
可逆水素ゲツタの表面酸化は捕集器内に水素化
ジルコニウムの化学量論的分量の組合せを導入す
ることにより防止できる。
ジルコニウムの化学量論的分量の組合せを導入す
ることにより防止できる。
部分的に水素添加したニオブ・チタン合金と、
完全に水素添加した水素化ジルコニウムとの組合
せによるゲツタは、水素圧を極めて正確かつ急速
に制御でき、かつこれは装置の全ライフ中維持で
きることを発見した。
完全に水素添加した水素化ジルコニウムとの組合
せによるゲツタは、水素圧を極めて正確かつ急速
に制御でき、かつこれは装置の全ライフ中維持で
きることを発見した。
以下図面により本発明を説明する。
本発明による太陽熱捕集器は、図示のように、
１個以上のガラス管よりなるエンベロープ１（外
匣）として形成したカバーを有する。図面には単
に１個のガラス管しか示してない。これらのガラ
ス管は断面が円形であり、そのおのおのの中には
板状吸熱体２を封入してあり、この板状吸熱体２
は熱パイプ４の蒸発部分３に対し良好に熱伝導す
るように連結してある。ガラス管の一端は壁５で
閉塞し、その他端の壁６は熱パイプ４がこれを貫
通して延長するよう構成する。エンベロープ１内
は極めて低い、ほぼ真空に近い蒸気圧とする。熱
パイプ４の端壁６の通過部分は次の如く構成す
る。すなわち熱パイプ４の蒸発部分３の端部７を
僅か拡張させる。金属プツシユ８をこの拡張部の
外周に半田付けし、かつ端壁６の部分９に対しガ
ラス接着させる。
１個以上のガラス管よりなるエンベロープ１（外
匣）として形成したカバーを有する。図面には単
に１個のガラス管しか示してない。これらのガラ
ス管は断面が円形であり、そのおのおのの中には
板状吸熱体２を封入してあり、この板状吸熱体２
は熱パイプ４の蒸発部分３に対し良好に熱伝導す
るように連結してある。ガラス管の一端は壁５で
閉塞し、その他端の壁６は熱パイプ４がこれを貫
通して延長するよう構成する。エンベロープ１内
は極めて低い、ほぼ真空に近い蒸気圧とする。熱
パイプ４の端壁６の通過部分は次の如く構成す
る。すなわち熱パイプ４の蒸発部分３の端部７を
僅か拡張させる。金属プツシユ８をこの拡張部の
外周に半田付けし、かつ端壁６の部分９に対しガ
ラス接着させる。
前記拡張部７にはさらに管１０を半田付けし、
これを熱パイプ４のコンデンサ（凝縮）部１１に
連結する。コンデンサ部１１は直径が僅か大きく
なつており、その内面には金網層等を設け、熱電
達を良好ならしめる。このコンデンサ部１１はさ
らに他の熱伝達系１３の空所１２内に収容する。
これを熱パイプ４のコンデンサ（凝縮）部１１に
連結する。コンデンサ部１１は直径が僅か大きく
なつており、その内面には金網層等を設け、熱電
達を良好ならしめる。このコンデンサ部１１はさ
らに他の熱伝達系１３の空所１２内に収容する。
排気したエンベロープ１内にはガス透過性のレ
ザーバ１５を設け、その一部には材料マス（ゲツ
タ）１７を充填し、他の一部には材料マス（ゲツ
タ）１９を充填する。レザーバ１５は金網２０で
被覆する。
ザーバ１５を設け、その一部には材料マス（ゲツ
タ）１７を充填し、他の一部には材料マス（ゲツ
タ）１９を充填する。レザーバ１５は金網２０で
被覆する。
材料マス１７はニオブとチタンの一部分水素添
加した合金で作る。
加した合金で作る。
材料マス１９は水素化ジルコンを完全に水素添
加した材料とする。
加した材料とする。
レザーバには電気加熱素子２１を設けその接続
線２３は壁５を通過せしめる。
線２３は壁５を通過せしめる。
臨界的な状態、すなわち吸熱体２の温度が許容
できないほど高くなつた場合には、加熱素子２１
の接続線２３に電圧を印加し、例えば約220℃の
高温となるよう材料マス１７および１９を加熱す
る。かくするとニオブ・チタン合金は水素を放出
するので管内には数パスカルの圧力の水素が充満
する。従つて装置の熱損失率は増大し、この熱損
失によつて温度はこれ以上上昇しない。
できないほど高くなつた場合には、加熱素子２１
の接続線２３に電圧を印加し、例えば約220℃の
高温となるよう材料マス１７および１９を加熱す
る。かくするとニオブ・チタン合金は水素を放出
するので管内には数パスカルの圧力の水素が充満
する。従つて装置の熱損失率は増大し、この熱損
失によつて温度はこれ以上上昇しない。
電圧を遮断すると材料マス１７は冷却し、再び
水素を吸収し、管内の圧力が10-2パスカル以下の
低大気圧に戻る。
水素を吸収し、管内の圧力が10-2パスカル以下の
低大気圧に戻る。
他の金属による合金および混合物も原理的には
この目的に適しているが、ニオブおよびチタンの
合金の水素化物は、大なる組成領域にわたつてほ
とんど僅かしか変化しない水素の平衡圧を有して
おり、また所定の温度範囲における可逆水素圧が
極めて狭い範囲内となる。
この目的に適しているが、ニオブおよびチタンの
合金の水素化物は、大なる組成領域にわたつてほ
とんど僅かしか変化しない水素の平衡圧を有して
おり、また所定の温度範囲における可逆水素圧が
極めて狭い範囲内となる。
完全に水素添加されたジルコンは水素化ニオブ
−チタンよりも熱的により一層安定であり、水素
圧力の制御は行わないが、酸素に対し大なる親和
力を有しており、酸素の残存量および装置の動作
中に放出される酸素はただちにジルコンにより吸
着され、ゲツタ作用が行われる。この際に放出さ
れる水素はニオブ・チタン合金のみによつて吸着
される。
−チタンよりも熱的により一層安定であり、水素
圧力の制御は行わないが、酸素に対し大なる親和
力を有しており、酸素の残存量および装置の動作
中に放出される酸素はただちにジルコンにより吸
着され、ゲツタ作用が行われる。この際に放出さ
れる水素はニオブ・チタン合金のみによつて吸着
される。
上述の実施例では材料マスの加熱に電気加熱を
行うものについて説明したが、他の加熱方法も考
えられること当然である。例えば太陽熱を直接使
用したり、または材料マスを吸熱体自体に熱接触
せしめ、吸熱体の温度を吸熱部外匣内の圧力の制
御信号として直接使用することもできる。これは
ゲツタ容器を吸熱体に直接連結し、吸熱体の温度
とゲツタの温度とが常に同じとなるようにすれば
極めて容易に実現できる。
行うものについて説明したが、他の加熱方法も考
えられること当然である。例えば太陽熱を直接使
用したり、または材料マスを吸熱体自体に熱接触
せしめ、吸熱体の温度を吸熱部外匣内の圧力の制
御信号として直接使用することもできる。これは
ゲツタ容器を吸熱体に直接連結し、吸熱体の温度
とゲツタの温度とが常に同じとなるようにすれば
極めて容易に実現できる。
水素圧の制御に一部分水素添加した合金を使用
し、これに完全に水素添加した金属を熱的に安定
な酸素ゲツタとして組合せて使用する実施例は、
極めて満足し得る例である上述のNbTiHとZrH2
との組合せに限定されない。例えばYH2、
LaH2、ScH2等の他の組合せも可能である。これ
らの材料の組合せは太陽熱捕集器の各型について
考えられる。本発明は吸熱体が他より真空（低蒸
気圧）をもつて遮断されている任意の型の太陽熱
捕集器に使用することができる。
し、これに完全に水素添加した金属を熱的に安定
な酸素ゲツタとして組合せて使用する実施例は、
極めて満足し得る例である上述のNbTiHとZrH2
との組合せに限定されない。例えばYH2、
LaH2、ScH2等の他の組合せも可能である。これ
らの材料の組合せは太陽熱捕集器の各型について
考えられる。本発明は吸熱体が他より真空（低蒸
気圧）をもつて遮断されている任意の型の太陽熱
捕集器に使用することができる。
図面は本発明太陽熱捕集器の１例を示す断面図
である。 １……エンベロープ（カバー）、２……吸熱体、
３……熱パイプの蒸発部分、４……熱パイプ、
５，６……壁、１１……熱パイプのコンデンサ
部、１５……レザーバ、１７，１９……ゲツタ作
用を行う材料マス、２１……電気加熱素子。
である。 １……エンベロープ（カバー）、２……吸熱体、
３……熱パイプの蒸発部分、４……熱パイプ、
５，６……壁、１１……熱パイプのコンデンサ
部、１５……レザーバ、１７，１９……ゲツタ作
用を行う材料マス、２１……電気加熱素子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 吸熱体と、これを周囲より熱絶縁するカバー
を有し、該カバーは閉塞排気した少くとも１個の
透明管より、その内に金属、チタン、ジルコニウ
ム、ハフニウム、スカンジウム、イツトリウム、
ランタン、ならびに稀土類元素、ストロンチウ
ム、バリウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、
トリウムおよびその合金ならびに混合物の１つま
たはそれ以上で構成され部分的に水素添加された
加熱可能な可逆水素ゲツタを収容しており、 吸熱体は吸熱体との間で熱交換を行うダクト内
の伝熱媒体の動作中、吸熱体に入射する太陽放射
線より得られる熱を伝達する如くなつている太陽
熱捕集器において、 前記の部分的に水素添加された金属、その混合
物または合金に加えて前記管内に完全に水素添加
した金属を設け、該金属は前記の部分的に水素添
加した金属、その混合物または合金に比し熱的に
より安定であり、かつ遥に高い酸素親和力を有す
る如くしたことを特徴とする太陽熱捕集器。 ２ 可逆水素ゲツタを部分的に水素添加したニオ
ブとチタンの合金とし、完全に水素添加した金属
をジルコニウムとする特許請求の範囲第１項記載
の太陽熱捕集器。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8006608A NL8006608A (nl) | 1980-12-04 | 1980-12-04 | Zonnekollektor. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57122250A JPS57122250A (en) | 1982-07-30 |
| JPS6356461B2 true JPS6356461B2 (ja) | 1988-11-08 |
Family
ID=19836282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56191863A Granted JPS57122250A (en) | 1980-12-04 | 1981-12-01 | Solar heat collector |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4455998A (ja) |
| EP (1) | EP0053852B1 (ja) |
| JP (1) | JPS57122250A (ja) |
| AU (1) | AU542668B2 (ja) |
| CA (1) | CA1184084A (ja) |
| DE (1) | DE3161900D1 (ja) |
| NL (1) | NL8006608A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2018035090A1 (en) | 2016-08-16 | 2018-02-22 | Cardinal Cg Company | Switchable hydride smart window |
| WO2018052338A1 (ru) * | 2016-09-13 | 2018-03-22 | Алексей Николаевич ЖАРИНОВ | Трубка солнечного коллектора |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| NL7108700A (ja) * | 1971-06-24 | 1972-12-28 | ||
| DE2635262C2 (de) * | 1976-08-05 | 1983-04-28 | Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg | Sonnenkollektor mit einer evakuierten Abdeckung |
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-
1980
- 1980-12-04 NL NL8006608A patent/NL8006608A/nl not_active Application Discontinuation
-
1981
- 1981-11-13 US US06/321,298 patent/US4455998A/en not_active Expired - Fee Related
- 1981-11-20 EP EP81201280A patent/EP0053852B1/en not_active Expired
- 1981-11-20 DE DE8181201280T patent/DE3161900D1/de not_active Expired
- 1981-12-01 JP JP56191863A patent/JPS57122250A/ja active Granted
- 1981-12-02 AU AU78195/81A patent/AU542668B2/en not_active Ceased
- 1981-12-03 CA CA000391445A patent/CA1184084A/en not_active Expired
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0053852B1 (en) | 1984-01-11 |
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| EP0053852A1 (en) | 1982-06-16 |
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