(57)【要約】  本発明は、ガラスシート（１）と、金属フレーム（２）、又は別のガラスシート（１）及び金属フレーム（８）と、１又は複数のガラスシート（１）と金属フレーム（２、８）との間に位置するシール（４）とを含むソーラコレクタであって、金属フレーム（８）が、シールに対してオフセットした壁（８０）と、低い熱伝導率を有する材料による、シールに接続された壁（８０）との両方又は一方を含むソーラコレクタに関する。本発明は、コンパクトかつ簡素なソーラコレクタを提供し、太陽放射の伝達を改善する。
2013515227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−  ガラスシート（１）と、
−  金属フレーム（２）、又は別のガラスシート（１）及び金属フレーム（８）と、
−  １又は複数の前記ガラスシート（１）と前記金属フレーム（２、８）との間に位置するシールと、
を具備する、
ソーラコレクタであって、
−  前記金属フレーム（８）が、前記シールに対してオフセットした壁（８０）と、低熱伝導材料による、前記シールに接続された壁（８０）との両方又は一方を具備する、
ソーラコレクタ。
【請求項２】
吸収体（５）と熱伝導流体（７）が循環するパイプ（６）とであって、前記パイプ（６）が前記吸収体（５）と接触し、前記ガラスシート（１）と前記金属フレーム（２）との間に、又は２つの前記ガラスシート（１）同士の間に配置される吸収体（５）及びパイプ（６）を具備する、
請求項１に記載のソーラコレクタ。
【請求項３】
単一のガラスシート（１）及び金属フレーム（２）を具備し、
前記金属フレーム（２）には底部（２０）が設けられ、
前記金属フレーム（２）の自由端部（２１）は、前記ガラスシート（１）に封止される、
請求項１又は２に記載のソーラコレクタ。
【請求項４】
２つのガラスシート（１）と金属フレーム（８）とを具備し、
前記金属フレーム（８）の端部（８１）は、前記２つのガラスシート（１）のそれぞれに封止される、
請求項１又は２に記載のソーラコレクタ。
【請求項５】
１又は複数の前記ガラスシート（１）が強化ガラスである、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のソーラコレクタ。
【請求項６】
ソーラコレクタは真空下にある、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のソーラコレクタ。
【請求項７】
前記ガラスシート（１）がエクストラクリアガラスから作成される、
請求項１〜６のいずれか１項に記載のソーラコレクタ。
【請求項８】
前記ガラスシート（１）には反射防止コーティングが設けられる、
請求項１〜７のいずれか１項に記載のソーラコレクタ。
【請求項９】
各ガラスシート（１）は、ポリマ中間層を介してさらなるガラスシートに結合されて、積層ガラスユニットを形成する、
請求項１〜８のいずれか１項に記載のソーラコレクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソーラコレクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ソーラコレクタは、吸収体により太陽放射から熱を吸収する。熱伝導流体は、吸収体に固定された熱収集パイプ内で循環する。パイプは、熱をユーザに移送することができ、適当な温度に吸収体を保つことができる。例えば、家庭利用の水を加熱するのに、調整した空気を作り出す冷却ユニットに熱エネルギを供給するのに、飲み水を供給する目的で海水を脱塩し若しくは水を浄化するのに、又は工場で材料を乾燥させるのに、このようなコレクタを使用することができる。
【０００３】
特許文献１は、多重ガラスユニットを具備するソーラコレクタであって、多重ガラスユニットの下に吸収体が配置されるソーラコレクタを開示する。多重ガラスユニットは、導電性のエナメルのストリップを介してガラスシートに溶接された金属スペーサによって離間された少なくとも一対のガラスシートを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】英国特許出願公開第２２６１２４７（Ａ）号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このソーラコレクタの１つの欠点は、吸収体と熱伝導流体が循環するパイプとが、多重ガラスユニットの下に配置されることである。したがって、ソーラコレクタは厚くなり、そのことは、ソーラコレクタを取り付けるときに取り扱いの問題を引き起こす。さらに、熱損失を最小化するように、吸収体及びパイプの下に断熱コーティングを追加することが必要である。このことは、ソーラコレクタを複雑なものとし、さらにソーラコレクタの厚さを増加させる。さらに、太陽放射は、吸収体に到達するために少なくとも２つのガラスシートを通過しなくてはならず、それにより太陽放射の伝達を減少させる。
【０００６】
したがって、コンパクトかつ簡素であると共に吸収体への太陽放射の伝達を改善するソーラコレクタが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的のために、本発明は、
−  焼成した金属フリットが設けられたガラスシートと、
−  金属フレーム、又は焼成した金属フリットが設けられた別のガラスシート及び金属フレームと、
−  １又は複数の金属フリットと金属フレームとの間に位置するロウ付けシールと、
−  吸収体と熱伝導流体が循環するパイプとであって、パイプが吸収体と接触し、ガラスシートと金属フレームとの間に、又は２つのガラスシート同士の間に配置される吸収体及びパイプと、
を具備する、
ソーラコレクタを提供する。
【０００８】
別の特徴によれば、ソーラコレクタは、単一のガラスシート及び金属フレームを具備し、金属フレームには底部が設けられ、金属フレームの自由端部はガラスシートの金属フリットにロウ付けされる。
【０００９】
別の特徴によれば、ソーラコレクタは、２つのガラスシートと金属フレームとを具備し、金属フレームの端部は、２つのガラスシートのそれぞれの金属フリットにロウ付けされる。
【００１０】
別の特徴によれば、金属フレームは、ロウ付けシールに対してオフセットされた壁と、低熱伝導材料による、ロウ付けシールに接続した壁との両方又は一方を具備する。
【００１１】
別の特徴によれば、１又は複数のガラスシートは強化ガラスである。
【００１２】
別の特徴によれば、ロウ付けする合金は１００〜３５０℃の融点を有する。
【００１３】
別の特徴によれば、ロウ付けする合金は合金Ｐｂ９３．５Ｓｎ５Ａｇ１．５である。
【００１４】
別の特徴によれば、焼成した金属フリットは５０〜９５質量％の銀粒子を含み、残りはＳｉＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ及びＺｎＯを含むガラス質の結合剤である。
【００１５】
別の特徴によれば、ソーラコレクタは真空下にある。
【００１６】
別の特徴によれば、ガラスシートはエクストラクリアガラス（ｖｅｒｒｅ  ｅｘｔｒａ−ｃｌａｉｒ）から作成される。
【００１７】
別の特徴によれば、ガラスシートには反射防止コーティングが設けられる。
【００１８】
別の特徴によれば、各ガラスシートは、ポリマ中間層を介してさらなるガラスシートに結合されて、積層ガラスユニットを形成する。
【００１９】
本発明の別の目的は、
−  ガラスシートと、
−  金属フレーム、又は別のガラスシート及び金属フレームと、
−  １又は複数のガラスシートと金属フレームとの間のシールと、
を具備する、
ソーラコレクタであって、
−  金属フレームが、ロウ付けシールに対してオフセットした壁と、低熱伝導材料による、ロウ付けシールに接続された壁との両方又は一方を具備する、
ソーラコレクタを提供することにある。
【００２０】
これより、本発明の他の特徴及び利点が図面と共に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一の実施形態に係るソーラコレクタの断面図。
【図２】本発明の第二の実施形態に係るソーラコレクタの断面図。
【図３】本発明の第三の実施形態に係るソーラコレクタの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
様々な図において同じ参照番号が、同一の又は同様の要素を示す。
【００２３】
本発明は、焼成した金属フリットが設けられたガラスシートを具備するソーラコレクタに関する。ソーラコレクタはさらに、焼成金属フリットが設けられた別のガラスシート及び／又は金属フレームを具備する。
【００２４】
ロウ付けシールが、１若しくは複数の金属フリットと金属フレームとの間で、又は２つのガラスシートの金属フリット同士の間で生成される。したがって、ソーラコレクタは気密封止され、それにより、特にソーラコレクタ内の真空を維持することができる。
【００２５】
ソーラコレクタはさらに、吸収体と、熱伝導流体が循環するパイプとを具備する。パイプは吸収体と接触して、吸収体と熱伝導流体との間の熱交換を最大化させる。さらに、吸収体及びパイプは、ガラスシートと金属フレームとの間に、又は２つのガラスシート同士の間に配置される。
【００２６】
したがって、ソーラコレクタは、吸収体及びパイプが、ガラスシートと金属フレームとの間で、又は２つのガラスシート同士の間で組み合わされるので、コンパクトである。さらに、ソーラコレクタは、さらなる断熱コーティングを使用することを妨げるので簡素である。太陽放射は、吸収体に到達するために、単一のガラスシートのみを通過する。これにより、吸収体への太陽放射の伝達を改善することができる。
【００２７】
図１は、本発明の第一の実施形態に係るソーラコレクタの断面図を示す。
【００２８】
この実施形態では、ガラスシート１と、ガラスシート１上に封止された金属フレーム２とを具備する。シールは、ガラスシート１に配置された金属フリット３を介してロウ付けする合金４の補助によりロウ付けすることによって生成される。このようなガラスと金属との間のシールは、機械的に強く、不浸透性を維持する。このシールは、真空が時間の経過と共に劣化することを防ぐので、ソーラコレクタが真空下にあるときには、特に有利である。
【００２９】
金属フリット３は、好ましくはスクリーン印刷によって、ガラスシート１の一方の面の周囲に配置される。スクリーン印刷による堆積は、実際には、産業化との関連で薄膜蒸着よりも簡素である。
【００３０】
金属フリットは８０℃で乾燥される。金属フリット３が設けられたガラスシート１は次いで、４００〜７００℃の温度に熱せられて、金属フリット３を焼成する。この焼成温度ではガラスシート１は損傷しない。焼成した金属フリットが設けられたガラスシート１は次いで室温に冷却される。
【００３１】
ソーラコレクタのガラスシート１が強化ガラスから作成されているならば、金属フリット３の焼成は、ガラスシートを熱焼戻しする際に行われる。したがって、フリットの焼成温度は好ましくは６００℃よりも上であり、冷却は、前記ガラスシートの近くに圧縮空気を吹きつける複数のノズルの補助によって行われる。例えば、４ｍｍの厚さのガラスで、銀のフリットが焼成された場合では、ガラスの最終的な表面応力は１２０Ｍｐａである。
【００３２】
例えば家庭利用するための水を加熱するために、ソーラコレクタは屋根に導入されてもよい。ガラスシート１が強化ガラスから作成されているという事実により、ガラスの機械特性が増大され、その結果、ガラスシート１は、悪天候に例えば雹に対する抵抗力と、ソーラコレクタにおける大気圧とソーラコレクタのガラスシートの熱膨張とによって引き起こされる機械的な応力に対する抵抗力とをさらに持つ。
【００３３】
ガラスシート１の一方の面の周囲にスクリーン印刷することによって金属フリットを配置する段階が特に、産業的な熱焼戻しラインによく組み合わされることに留意されたい。
【００３４】
焼成した金属フリット３は、５０〜９５質量％の銀粒子を含み、残りはガラス質の結合剤である。したがって、焼成した金属フリットは例えば、９４質量％の銀粒子と６質量％のＳｉＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ及びＺｎＯを含むガラス質の結合剤とからなる。
【００３５】
金属フリット３は、ガラスシート１に完全に接着し、したがって、気密封止を形成するように別の金属要素とすなわち金属フレームとロウ付けするのに特に適している。
【００３６】
金属フレーム２は、底部２０と、金属フリット３にロウ付けされるようにされた自由端部２１とを具備する。好ましくは、自由端部２１及び金属フリット３は、ロウ付けの前に磨かれ、それによりさらに良好なシールを得ることができる。
【００３７】
また、金属フレームの底部２０は金属である。このことにより、自由端部２１及び底部２０が、例えば深絞りによって１つの部品として作成されてもよく、又はこれらが従来のように溶接されてもよいので、製造が容易になる。
【００３８】
ソーラコレクタはさらに、吸収体５及び吸収体と接触するパイプ６を具備する。吸収体５は、ガラスシート１を通過して伝達された太陽放射を吸収するように構成される。例えば、吸収体５は、低放射率コーティングで覆われた金属プレートである。この金属は良好な太陽放射吸収を可能にする一方で、低放射率コーティングは、ソーラコレクタの外側に対して再放射される太陽放射の量を最小限にすることを可能にする。
【００３９】
例えば水である熱伝導流体７はパイプ６内を循環する。ガラスシート１を通過する太陽放射からの熱は、吸収体５からパイプ６に、その後熱伝導流体７に伝達される。
【００４０】
吸収体５及びパイプ６は金属フレーム２内部に配置される。ガラスシート１の焼成した金属フリット３はその後、ソーラコレクタを封止するように、ロウ付けする合金の補助により金属フレーム２の自由端部２１上にロウ付けされる。吸収体５及びパイプ６は、例えばスペーサ（図示しない）を用いて、ガラスシートから一定の距離に保たれる。こうしたスペーサはさらに、外部空気と内部真空との間の圧力の違いに耐えることを可能にする。
【００４１】
好ましくは使用されるロウ付けする合金は、１００〜３５０℃の融点を有する。ガラスシート１が強化ガラスから作成されるならば、この比較的低い融点により、ガラスが融けるのを防ぐ。さらに、それは、吸収体５の低放射率特性が低下することを防ぎ、ガラスと金属との間の熱膨張係数の違いによって引き起こされる機械的応力を制限する。
【００４２】
ソーラコレクタが真空下にあるべきならば、真空は、ロウ付けする段階の後に、１００〜３００℃で作り出される。真空を作り出すことが高温で行われ、それにより脱着を加速すると共にソーラコレクタ内部の圧力を増加させるならば、真空を作り出すことがより効果的になるからである。ソーラコレクタ内に真空を作り出すことは、内部空気の対流熱伝導及び伝導性熱伝導を減少させることによって、吸収体５と外部媒質との間の優れた断熱作用を提供する。このことにより、得られたソーラコレクタの効率が極めて改善される。
【００４３】
好ましくは、２５０〜３５０℃のロウ付け合金の融点は、ロウ付け合金を再び融かすことなく真空を作り出すときに加熱する必要性と、ガラスが過剰に融けないようにガラスを加熱しない必要性との間での良好な妥協点である。
【００４４】
ロウ付け合金は例えば、３００℃の融点を有する合金Ｐｂ９３．５Ｓｎ５Ａｇ１．５である。
【００４５】
ガラスシート１はさらに、その表面上に、好ましくはソーラコレクタの内部に低放射率コーティングを具備し、その結果、悪天候に起因して性能低下しない。この低放射率コーティングは、金属フリットが配置される前に又はその後に、ガラスシートに堆積されてもよい。
【００４６】
ガラスシート１のガラスは、太陽放射の吸収を最小化し、ひいてはそのエネルギ伝達を最大化するように、エクストラクリアガラスであってもよい。ガラスシート１にはさらに、その外面に反射防止コーティングが設けられてもよい。
【００４７】
ビルの屋根に導入する際に、ガラスシート１がビルの外側に向けられる一方で、金属フレーム２に底部２０はビルに向かって向けられる。
【００４８】
第一の実施形態は、単一のロウ付けシールのみを有し、それにより漏れのリスクを制限するという、以下に記載されている第二及び第三の実施形態を越える利点を有する。
【００４９】
図２は、本発明の第二の実施形態に係るソーラコレクタの断面図を示す。
【００５０】
この実施形態では、ソーラコレクタは、２つのガラスシート１と底なし金属フレーム８とを具備する。底なし金属フレーム８は、２つのガラスシート１同士の間のスペーサとして機能する。金属フレーム８の端部８１は、ソーラコレクタを封止するように、ガラスシート１のうちの一方の焼成した金属フリット３にそれぞれロウ付けされる。
【００５１】
２つのガラスシート１は、強化ガラスから作成されてもよい。変形例として、２つのガラスシートのうちの（太陽光が直接通過する）一方のみが、強化ガラスから作成される。
【００５２】
ビルの屋根に導入する際に、２つのガラスシート１のうちの一方がビルの外側に向けられ、ガラスシートのうちの他方がビルに向けられてもよい。
【００５３】
さらに、第一の実施形態に関して述べられた全ての残りのものは、第二の実施形態に関して有効である。
【００５４】
この第二の実施形態は、構造が対称になるという利点を有し、それにより、温度変動にコレクタがさらされるときに、例えば真空を作り出すときに又は使用の際に、ガラスと金属との間の熱膨張係数の違いに起因して、コレクタが曲がることを防ぐ。
【００５５】
図３は、本発明の第三の実施形態に係るソーラコレクタの断面図を示す。
【００５６】
この実施形態は、第二の実施形態の変形形態である。金属フレーム８のみが第二の実施形態と異なる。金属フレーム８は、ガラスシート１に対してほぼ垂直な壁８０と、ガラスシート１に対してほぼ水平な反転端部８１とからなる。端部８１及び壁８０が、例えば深絞りによって１つの部品から作成されてもよく、あるいは端部８１が壁８０に取り付けられてもよい。
【００５７】
第三の実施形態は、ソーラコレクタを使用する際にロウ付けシールの熱を最小化するように特に構成された金属フレームを含む。
【００５８】
実際には、ソーラコレクタのパイプ６は、封止されたやり方でソーラコレクタに入りかつソーラコネクタから離れるように、金属フレームの壁８０を貫通する。パイプは、高温であり、例えば、家庭利用の場合では８０℃前後で、２段階の吸収機械（ｄｅｓ  ｍａｃｈｉｎｅｓ  ａ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ａ  ｄｅｕｘ  ｅｔａｇｅｓ）による冷却利用の場合では１７０℃前後である。したがって、壁８０はパイプ６によって加熱される。壁８０とロウ付けシール４との間の熱交換を制限してロウ付けシールを損傷しないようにし、その結果できる限り長く真空気密を維持して、ソーラコレクタの耐用年数を保証することができると有利である。
【００５９】
壁８０とロウ付けシール４との間の熱交換を制限する第一の解決策は、低熱伝導材料から作成されることによって、及び／又は薄いことによって、低熱伝導率を有する、金属フレーム８の端部８１及び任意選択には壁８０にある。したがって、端部８１及び任意選択には壁８０は、好ましくは２０Ｗ／ｍ／Ｋ未満の、さらに好ましくは１５Ｗ／ｍ／Ｋ未満の、理想的には１Ｗ／ｍ／Ｋ未満の熱伝導率を有する。したがって、これらは例えば、ステンレススチールから、あるいは１７Ｗ／ｍ／Ｋの熱伝導率を有する、商標コバール（Ｋｏｖａｒ）によって呼ばれる合金から作成される。同様に、端部８１及び任意選択には壁８０の厚さは、好ましくは１ｍｍ未満であり、さらに好ましくは０．５ｍｍ未満である。
【００６０】
壁８０とロウ付けシール４との間の熱交換を制限する第二の解決策は、端部８１の補助によってロウ付けシール４から少なくとも１ｃｍだけ、好ましくは２ｃｍだけ壁８０をオフセットさせることにある。この例では、壁は、その高さ全体にわたってオフセットされている。
【００６１】
第一及び第二の解決策は、同じ金属フレームに組み込まれて、壁８０とロウ付けシール４との間の熱交換をさらに減少させてもよい。
【００６２】
したがって、第二の実施形態はコンパクトなソーラコレクタを提供する一方で、第三の実施形態はソーラコレクタの性能を最適化することができる。
【００６３】
ガラスと金属との間のシールに対して金属フレームの壁をオフセットするという作用、並びに／又は、適切な材料を選択することによって及び／若しくは金属フレームの端部と任意選択には壁との厚さを減少させることによって金属フレームの端部の熱伝導率を減少させるという作用を、ソーラコレクタに適用することができ、１又は複数のガラスシートが、別の従来技術で、すなわち金属フリットを介してロウ付けする以外の技術で、金属フレームに対して封止される。
【００６４】
ガラスと金属との間のシールに対して金属フレームの壁をオフセットするという作用、並びに／又は、適切な材料を選択することによって及び／若しくは金属フレームの端部と任意選択には壁との厚さを減少させることによって金属フレームの端部の熱伝導率を減少させるという作用を、図１に示す実施形態に適用することができる。
【００６５】
外部空気と内部真空との間の圧力の違いに耐えることができるスペーサ（図示しない）は、壁８の薄さ及び／又は壁８をオフセットすることによる壁８の圧縮強さの喪失を補填し、ひいては壁８が真空の影響を受けてたわむことを防ぎ、ソーラコレクタの構造を維持する。
【００６６】
３つの実施形態では、各ガラスシート１は、ポリマ中間層を介してさらなるガラスシートと結合して、積層ガラスユニットを形成してもよい。これにより、真空下での任意のガラスシステムにおける固有の内破のリスクに対するさらに顕著な個人の安全をもたらす。
【００６７】
したがって、ソーラコレクタは、１つ又は２つのガラスシートと、金属フレーム２又は８と、１又は複数のガラスシートと金属フレーム２、８との間にシールとを具備する。金属フレーム８は、シールに対してオフセットした壁８０と、低熱伝導材料による、シールに接続された壁８０との両方又は一方を具備する。壁は、その高さの全体にわたってオフセットされている。
【００６８】
ソーラコレクタはさらに、吸収体５と熱伝導流体７が循環するパイプ６とを具備し、パイプ６が吸収体５と接触する。吸収体５及びパイプ６は、ガラスシート１と金属フレーム２との間に、又は２つのガラスシート１同士の間に配置される。
【００６９】
ソーラコレクタが単一のガラスシート１と金属フレーム２とを具備する実施形態では、金属フレーム２には底部２０が設けられ、金属フレーム２の自由端部２１がガラスシート１に封止される。
【００７０】
ソーラコレクタが２つのガラスシート１と金属フレーム８とを具備する実施形態では、金属フレーム８の端部８１は、２つのガラスシート１のそれぞれに封止される。
【００７１】
１又は複数のガラスシート１は強化ガラスであってもよい。
【００７２】
ソーラコレクタは真空下にあってもよい。
【００７３】
１又は複数のガラスシート１は、エクストラクリアガラスから作成されてもよい。
【００７４】
１又は複数のガラスシート１には、反射防止コーティングが設けられてもよい。
【００７５】
各ガラスシート１は、ポリマ中間層を介してさらなるガラスシートに結合されて、積層ガラスユニットを形成してもよい。
【図１】
2013515227.tif 000003
【図２】
2013515227.tif 000004
【図３】
2013515227.tif 000005