JPS5941099B2 - 真空管式太陽熱集熱器の製造方法 - Google Patents
真空管式太陽熱集熱器の製造方法Info
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- JPS5941099B2 JPS5941099B2 JP56161547A JP16154781A JPS5941099B2 JP S5941099 B2 JPS5941099 B2 JP S5941099B2 JP 56161547 A JP56161547 A JP 56161547A JP 16154781 A JP16154781 A JP 16154781A JP S5941099 B2 JPS5941099 B2 JP S5941099B2
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- 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
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は可逆性水素吸蔵、放出用金属材料を使用した真
空管式太陽熱集熱器の製造方法に関する。
空管式太陽熱集熱器の製造方法に関する。
一般に、排気した真空カバー管内に集熱板を密閉保持し
た真空管式太陽熱集熱器においては、装置の設置後の未
使用時や熱媒体用ポンプの故障時、あるいは正常使用時
においても、集熱板により発生するエネルギーが消費エ
ネルギーより大きい場合には、集熱板より熱が十分伝達
し去らず、集熱板の温度は２５０°Ｃ以上もの高温にな
る。
た真空管式太陽熱集熱器においては、装置の設置後の未
使用時や熱媒体用ポンプの故障時、あるいは正常使用時
においても、集熱板により発生するエネルギーが消費エ
ネルギーより大きい場合には、集熱板より熱が十分伝達
し去らず、集熱板の温度は２５０°Ｃ以上もの高温にな
る。
たとえば、気温３０°Ｃ１日射量８５０ Ｋｃ ａ ｌ
／ｆｎ２． ｈのときには集熱板の温度は約３００°Ｃ
以上にも上昇する。
／ｆｎ２． ｈのときには集熱板の温度は約３００°Ｃ
以上にも上昇する。
このような場合には、集熱板の表面に塗装されたブラッ
ククロムやブラックニッケル、銅やステンレス鋼の酸化
物などからなる選択吸収膜の耐熱温度の約２５０°Ｃを
越えるため前記選択吸収膜は変質し、劣化して熱吸収率
などの特性を著しく損なう。
ククロムやブラックニッケル、銅やステンレス鋼の酸化
物などからなる選択吸収膜の耐熱温度の約２５０°Ｃを
越えるため前記選択吸収膜は変質し、劣化して熱吸収率
などの特性を著しく損なう。
このような事態を防止するための有効な手段として、金
属水素化物（水素を吸蔵して水素化する金属材料）の温
度と平衡水素圧力を変動要因とした可逆性水素吸蔵、放
出作用を利用して、自動的に集熱板の過熱防止を行なわ
せる方法がある。
属水素化物（水素を吸蔵して水素化する金属材料）の温
度と平衡水素圧力を変動要因とした可逆性水素吸蔵、放
出作用を利用して、自動的に集熱板の過熱防止を行なわ
せる方法がある。
本発明者らは、先にこの種の真空管式太陽熱集熱器を提
案した。
案した。
従来、金属水素化物を使用した上記太陽熱集熱器の製造
方法では、破壊可能な密閉容器に水素か、または水素吸
蔵、放出用金属材料（または金属水素化物）を収納して
おき、カバー管を密封後、これを破壊する方法であった
ため、金属材料や金属水素化物の量、または吸蔵させる
水素の量やカバー管内の体積を予め厳密に設定しなけれ
ばならず、しかも、金属水素化物の形成時の温度と水素
圧力条件が限定されたものであるため製造工程が複雑に
なるとともに真空管式太陽熱集熱器の過熱防止効果も製
品によって一定でなく、必ずしも満足すべきものではな
かった。
方法では、破壊可能な密閉容器に水素か、または水素吸
蔵、放出用金属材料（または金属水素化物）を収納して
おき、カバー管を密封後、これを破壊する方法であった
ため、金属材料や金属水素化物の量、または吸蔵させる
水素の量やカバー管内の体積を予め厳密に設定しなけれ
ばならず、しかも、金属水素化物の形成時の温度と水素
圧力条件が限定されたものであるため製造工程が複雑に
なるとともに真空管式太陽熱集熱器の過熱防止効果も製
品によって一定でなく、必ずしも満足すべきものではな
かった。
そこで、本願の目的は、高性能な集熱板過熱保護機能を
具備した真空管式太陽熱集熱器を、有効に性能のバラツ
キがなく簡便に、しかも経済的に製造する方法を提供す
ることである。
具備した真空管式太陽熱集熱器を、有効に性能のバラツ
キがなく簡便に、しかも経済的に製造する方法を提供す
ることである。
上記目的を達成する本発明の基本的方法は真空管式太陽
熱集熱器の全体を常用使用温度以上で加熱してカバー管
内部を排気脱ガスする工程と、次いで常用使用温度以上
の高温において前記カバー管内部に水素を導入してカバ
ー管内の可逆性水素吸蔵、放出用金属材料に水素を吸蔵
させる工程と、しかるのち、再度前記カバー管内部を排
気脱水素して所定の真空度に調整する工程と、前記カバ
ー管を封じる工程よりなるものである。
熱集熱器の全体を常用使用温度以上で加熱してカバー管
内部を排気脱ガスする工程と、次いで常用使用温度以上
の高温において前記カバー管内部に水素を導入してカバ
ー管内の可逆性水素吸蔵、放出用金属材料に水素を吸蔵
させる工程と、しかるのち、再度前記カバー管内部を排
気脱水素して所定の真空度に調整する工程と、前記カバ
ー管を封じる工程よりなるものである。
以下に本発明を順次、図面とともに説明する。
第１図は、本発明の一実施例の製造手順を説明するため
の工程概略図、第２図は第１図中の主要３工程でのカバ
ー管内部の温度と圧力状態の一例を示した図である。
の工程概略図、第２図は第１図中の主要３工程でのカバ
ー管内部の温度と圧力状態の一例を示した図である。
製造手順は図のように、まず集熱板などを収納したカバ
ー管部を、約１０”ｍｎ］Ｈｇ以上の排気能力を有する
真空排気装置および水素ガス導入（水素化）装置に接続
する（Ａ工程）。
ー管部を、約１０”ｍｎ］Ｈｇ以上の排気能力を有する
真空排気装置および水素ガス導入（水素化）装置に接続
する（Ａ工程）。
次いでカバー管部のみを電気炉などの加熱装置内に収納
して約４００°Ｃ程度に加熱しつつ、前記真空排気装置
で数時間約ｌＯ４ｍｍＨｇで、排気脱ガスする（Ｂ工程
）。
して約４００°Ｃ程度に加熱しつつ、前記真空排気装置
で数時間約ｌＯ４ｍｍＨｇで、排気脱ガスする（Ｂ工程
）。
第２図中、Ｍは水素吸蔵、放出用金属材料である。
もちろんカバー管部を加熱装置内に収納してから、排気
装置に接続してもよい。
装置に接続してもよい。
十分排気脱ガス処理をやり終えたら、排気バルブを閉じ
、水素導入バルブを開放して水素導入装置から水素ガス
を導入し、７６０．Ｈｇ以下の水素圧力で、水素吸蔵用
金属材料に水素を吸蔵させる（Ｃ工程）。
、水素導入バルブを開放して水素導入装置から水素ガス
を導入し、７６０．Ｈｇ以下の水素圧力で、水素吸蔵用
金属材料に水素を吸蔵させる（Ｃ工程）。
第２図中、ＭＨは水素を吸蔵した金属水素化物である。
水素化は、一般に高温はどその反応速度は早く、また低
温はど、吸蔵水素量は多い。
温はど、吸蔵水素量は多い。
したがって、たとえば、７６０．Ｈｇ以下の水素印加圧
でも、４００°Ｃ程度で水素化をスタートさせ、徐冷し
つつ、１００°Ｃで完了すれば比較的短時間に飽和量の
水素を吸蔵させることができる。
でも、４００°Ｃ程度で水素化をスタートさせ、徐冷し
つつ、１００°Ｃで完了すれば比較的短時間に飽和量の
水素を吸蔵させることができる。
次いで、真空圧力計を監視しつつ、前記真空排気装置で
、吸蔵水素ガスを脱ガスし、過熱保護機能を有する最も
適当な水素圧力、たとえば、第２図のように常用使用温
度の約１００°Ｃで１Ｏ−４−ｎ。
、吸蔵水素ガスを脱ガスし、過熱保護機能を有する最も
適当な水素圧力、たとえば、第２図のように常用使用温
度の約１００°Ｃで１Ｏ−４−ｎ。
Ｈｇ程度になるよう調整する（Ｄ工程）。
この場合、水素吸蔵、放出反応速度（過熱保護機能速度
）をより向上させるために、前記Ｃ，Ｄ工程を何度も繰
返してもよい。
）をより向上させるために、前記Ｃ，Ｄ工程を何度も繰
返してもよい。
所望の水素ガス圧力値に到達すれば、排気バルブを閉じ
て、排気操作を終了し、カバー管と装置との接続箇所を
ガスバーナなどで封じ切り、カバー管部と、排気および
水素ガス導入装置とを切離す（Ｅ工程）。
て、排気操作を終了し、カバー管と装置との接続箇所を
ガスバーナなどで封じ切り、カバー管部と、排気および
水素ガス導入装置とを切離す（Ｅ工程）。
以上の工程で、自動集熱板過熱防止機能を具備した真空
管式太陽熱集熱器は完成する。
管式太陽熱集熱器は完成する。
第３図は、上記製造法を実行するための装置配置系統の
一実施例を示した縦断面概略図である。
一実施例を示した縦断面概略図である。
図中１は透明ガラスなどで形成されたカバー管、２は前
記カバー管１内に設けた太陽熱集熱板、３は前記太陽熱
集熱板２に熱的に結合され、水などの熱媒体を流すため
の熱媒管、４は同じくカバー管１内に設けられ、水素吸
蔵放出用金属材料（水素化後は金属水素化物）５を収納
した多孔質材からなる容器、６は太陽熱集熱板２の表面
に形成されたブラッククロムなどの選択吸収膜、７はカ
バー管部加熱用ヒータ（電気炉）、８はカバー管１の一
端に導出され、ガスバーナなどで封じ切るための接続管
の密封部、９はカバー管１内の水素圧力設定用および水
素化圧力監視用の真空圧力計で、電気的圧力変換器およ
びピラニー、電離などの真空計から構成されている。
記カバー管１内に設けた太陽熱集熱板、３は前記太陽熱
集熱板２に熱的に結合され、水などの熱媒体を流すため
の熱媒管、４は同じくカバー管１内に設けられ、水素吸
蔵放出用金属材料（水素化後は金属水素化物）５を収納
した多孔質材からなる容器、６は太陽熱集熱板２の表面
に形成されたブラッククロムなどの選択吸収膜、７はカ
バー管部加熱用ヒータ（電気炉）、８はカバー管１の一
端に導出され、ガスバーナなどで封じ切るための接続管
の密封部、９はカバー管１内の水素圧力設定用および水
素化圧力監視用の真空圧力計で、電気的圧力変換器およ
びピラニー、電離などの真空計から構成されている。
この真空圧力計９によって、加熱脱ガス工程や、水素吸
蔵工程および水素放出工程での圧力値を設定し、最適な
カバー管内水素圧を決定する。
蔵工程および水素放出工程での圧力値を設定し、最適な
カバー管内水素圧を決定する。
１０は排気バルブ、１１は真空排気装置系である。
また１２は水素ガス導入バルブ、１３は水素ガス導入装
置系である。
置系である。
次に、本願発明の効果について従来法と比較しつつ説明
する。
する。
従来より、この種の太陽熱集熱器の製造法には、以下の
３種類があった。
３種類があった。
１ 水素吸蔵用金属材料に吸蔵される量に見合った適量
の水素ガスを、破壊可能密封容器に予め入れておき、カ
バー管を密閉後、カバー管内部でこれを破壊し、前記金
属材料に吸蔵させる方法。
の水素ガスを、破壊可能密封容器に予め入れておき、カ
バー管を密閉後、カバー管内部でこれを破壊し、前記金
属材料に吸蔵させる方法。
２ 適量の金属材料を破壊可能密閉容器に入れて保持し
、カバー管内に水素ガスを適量導入後、カカバー管を密
閉し、しかる後、破壊可能容器を破壊して水素吸蔵させ
る方法。
、カバー管内に水素ガスを適量導入後、カカバー管を密
閉し、しかる後、破壊可能容器を破壊して水素吸蔵させ
る方法。
３ 適量の金属水素化物を破壊可能密閉容器に収納し、
カバー管内部を排気脱ガス後、密封し、その後、前記破
壊可能容器を破壊する方法である。
カバー管内部を排気脱ガス後、密封し、その後、前記破
壊可能容器を破壊する方法である。
これら従来の方法は、破壊可能密閉容器を使用している
ため、金属材料によるカバー管内部の汚れがない（第２
，３の方法）。
ため、金属材料によるカバー管内部の汚れがない（第２
，３の方法）。
水素中の不純物によるカバー管内部の汚染が少ない（第
１の方法）。
１の方法）。
高温脱ガス時に不必要に水素ガスを導入しないから安全
であるなどの長所はあるものの以下のような改良すべき
点を有している。
であるなどの長所はあるものの以下のような改良すべき
点を有している。
たとえば破壊容器に正確に適量の金属材料、金属水素化
物または水素を測量して収納しなければならず、また、
破壊容器の破壊操作も特別な装置と手段を要するため、
製造工程がやや複雑となり、やや不経済である。
物または水素を測量して収納しなければならず、また、
破壊容器の破壊操作も特別な装置と手段を要するため、
製造工程がやや複雑となり、やや不経済である。
しかも、個個の集熱器に対応した性能制御工程が出来な
いため、金属水素化物の微妙な特性に左右された製品毎
の性能のバラツキがでることがある。
いため、金属水素化物の微妙な特性に左右された製品毎
の性能のバラツキがでることがある。
下表に、この性能の一例として選択吸収膜上の表面温度
を、常用使用時と集熱板の過熱（空だき）時に関して示
す。
を、常用使用時と集熱板の過熱（空だき）時に関して示
す。
上表のように、本発明の方法は常用使用時には、はとん
ど熱損失がなく、水の沸点付近（９９°Ｃ）の温度を示
しており、かつ、過熱異常時（空だき時）でも、選択吸
収膜の耐熱温度（約２５０°Ｃ）以下の１７５°Ｃを保
っていた。
ど熱損失がなく、水の沸点付近（９９°Ｃ）の温度を示
しており、かつ、過熱異常時（空だき時）でも、選択吸
収膜の耐熱温度（約２５０°Ｃ）以下の１７５°Ｃを保
っていた。
この理由は、水素吸蔵放出用金属材料の量が、たとえい
かなる値であっても、第１図Ｃの水素吸蔵工程、および
Ｄの水素放出、水素圧力調整工程において、効果を有す
るための最適値、たとえば、約１００°Ｃで１０ ’ｍ
ｎｌＨｇの水素ガス圧に調整することが極めて容易であ
るからである。
かなる値であっても、第１図Ｃの水素吸蔵工程、および
Ｄの水素放出、水素圧力調整工程において、効果を有す
るための最適値、たとえば、約１００°Ｃで１０ ’ｍ
ｎｌＨｇの水素ガス圧に調整することが極めて容易であ
るからである。
これに対して従来法でもそれなりの効果を持っているが
、従来方法１は、水素量が少なすぎるため、過熱異常時
に選択吸収膜の耐熱温度を越えやすい。
、従来方法１は、水素量が少なすぎるため、過熱異常時
に選択吸収膜の耐熱温度を越えやすい。
逆に、従来方法２は、水素量が多すぎるため、過熱保護
機能は有するものの、常用使用時の熱損失が大きく、熱
効率を低下させていた。
機能は有するものの、常用使用時の熱損失が大きく、熱
効率を低下させていた。
また従来方法３は、常用使用時には金属水素化物の水素
吸蔵能（反応速度など）が完全ではなく、過熱異常時に
は、水素放出能が十分ではなかった。
吸蔵能（反応速度など）が完全ではなく、過熱異常時に
は、水素放出能が十分ではなかった。
なお、過熱防止機能をもっていない集熱器の場合は、同
一条件で過熱異常時、３０５°Ｃまで上昇し、その結果
、太陽熱集熱板上の選択吸収膜は著しく損傷し性能が劣
化した。
一条件で過熱異常時、３０５°Ｃまで上昇し、その結果
、太陽熱集熱板上の選択吸収膜は著しく損傷し性能が劣
化した。
以上のように本発明方法は、自動過熱防止機能を備えた
高性能な真空管式太陽熱集熱器を提供するための優れた
製造方法であり、以下のような効果を有している。
高性能な真空管式太陽熱集熱器を提供するための優れた
製造方法であり、以下のような効果を有している。
１ 所望の温度、たとえば常用使用温度（約１００”０
）において、熱的損失の少ない任意の水素圧力を正確に
簡便に設定することができ、したがって、過熱防止効果
も確実であり、製品の性能のバラツキも少ない。
）において、熱的損失の少ない任意の水素圧力を正確に
簡便に設定することができ、したがって、過熱防止効果
も確実であり、製品の性能のバラツキも少ない。
２ 比較的高温（４００°Ｃ）、高圧（数気圧）の条件
下でも水素化しうるため、初期水素化（吸蔵）が困難な
金属材料でも、容易に、迅速に水素化させることができ
、したがって種種の有効な金属材料を使用することがで
きる。
下でも水素化しうるため、初期水素化（吸蔵）が困難な
金属材料でも、容易に、迅速に水素化させることができ
、したがって種種の有効な金属材料を使用することがで
きる。
３ 工程が簡単で、特殊な装置を必要とせず、比較的短
時間で製造可能であるため合理的、経済的である。
時間で製造可能であるため合理的、経済的である。
第１図は、本発明の一実施例の製造手順を示した工程概
略図、第２図は、第１図中の主要３工程におけるカバー
管内部の温度と圧力状態の一例を示した図、第３図は、
本発明を実行するための装置配置系統の一実施例を示し
た縦断面概略図である。 １・・・・・・カベ−管、５・・・・・・水素吸蔵、放
出用金属材料、６・・・・・・選択吸収膜、７・・・・
・・加熱用ヒータ、９・・・・・・真空圧力計、１１・
・・・・・排気装置、１３・・・・・・水素ガス導入装
置。
略図、第２図は、第１図中の主要３工程におけるカバー
管内部の温度と圧力状態の一例を示した図、第３図は、
本発明を実行するための装置配置系統の一実施例を示し
た縦断面概略図である。 １・・・・・・カベ−管、５・・・・・・水素吸蔵、放
出用金属材料、６・・・・・・選択吸収膜、７・・・・
・・加熱用ヒータ、９・・・・・・真空圧力計、１１・
・・・・・排気装置、１３・・・・・・水素ガス導入装
置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 主として太陽熱集熱板と、前記太陽熱集熱板によっ
て得られた熱を熱媒体に伝達するための熱媒管と、前記
太陽熱集熱板を外部から熱的に絶縁するためのカバー管
と、前記カバー管内部へ水素を供給、またはカバー管内
部から水素を除去するための可逆性水素吸蔵、放出用金
属材料とから構成された真空管式太陽熱集熱器の製造に
おいて、まず全体を常用使用温度以上で加熱して、カバ
ー管内部を排気脱ガスする工程と、次いで、常用使用温
度以上の高温において、前記カバー管内部に水素を導入
して前記可逆性水素吸蔵、放出用金属材料に水素を吸蔵
させる工程と、しかる後、再度、前記カバー管内部を排
気脱水素して所定の真空度に調整する工程と、前記カバ
ー管を封じる工程よりなる真空管式太陽熱集熱器の製造
方法。 ２ カバー管内部の真空度調整時の温度が、常用使用温
度であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
真空管式太陽熱集熱器の製造方法。 ３ 常用使用温度が２５０°Ｃ以下であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の真空管式太陽熱集熱器
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56161547A JPS5941099B2 (ja) | 1981-10-08 | 1981-10-08 | 真空管式太陽熱集熱器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56161547A JPS5941099B2 (ja) | 1981-10-08 | 1981-10-08 | 真空管式太陽熱集熱器の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5862458A JPS5862458A (ja) | 1983-04-13 |
| JPS5941099B2 true JPS5941099B2 (ja) | 1984-10-04 |
Family
ID=15737177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56161547A Expired JPS5941099B2 (ja) | 1981-10-08 | 1981-10-08 | 真空管式太陽熱集熱器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5941099B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6173134U (ja) * | 1984-10-18 | 1986-05-17 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102287939A (zh) * | 2011-07-18 | 2011-12-21 | 山东天惠新能源有限公司 | 燃气自控真空管排气台 |
| DE102014218333B9 (de) * | 2014-09-12 | 2016-09-01 | Schott Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Einleiten von Schutzgas in ein Receiverrohr |
-
1981
- 1981-10-08 JP JP56161547A patent/JPS5941099B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6173134U (ja) * | 1984-10-18 | 1986-05-17 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5862458A (ja) | 1983-04-13 |
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