(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光の熱を受ける金属の平板で構成した受熱板と、
前記受熱板を収容する１枚の金属板を加工して容器状に形成した筐体と、
前記筐体の上部を覆い、前記筐体の内部を真空に保持するために前記筐体の縁辺部と接合された透明窓と、
前記筐体の底板底面と一体化された底板強化板と、
前記筐体の縁辺部と前記底板強化板との間に設けた支持枠と
を備えたことを特徴とする真空平板式太陽熱収集装置。
【請求項２】
前記筐体の底板と同等の大きさで、前記筐体より厚い支持板を前記底板上に載置し、前記支持板と透明窓との間でかつ中央部分に複数本の柱を立て、前記柱と筐体の側板との間隔を大きくして前記透明窓と底板の周辺部に多くの大気圧が掛かるようにしたことを特徴とする請求項１記載の真空平板式太陽熱収集装置。
【請求項３】
前記底板強化板を金属又はプラスチックで形成し、前記支持枠と一体化したことを特徴とする請求項１又は２記載の真空平板式太陽熱収集装置。
【請求項４】
前記支持枠を金属又はプラスチックで形成し、前記底板強化板と一体化したことを特徴とする請求項１又は２記載の真空平板式太陽熱収集装置。
【請求項５】
前記支持枠と底板強化板とを樹脂モールドで一体に形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の真空平板式太陽熱収集装置。
【請求項６】
前記透明窓と筐体の縁辺部とを、接着剤により接着して真空封止したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の真空平板式太陽熱収集装置。
【請求項７】
前記透明窓と筐体の縁辺部とを、接着剤により機械的に結合し、ガスケットにより真空封止したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の真空平板式太陽熱収集装置。
【請求項８】
前記ガスケットがゴムガスケットであり、前記接着剤を前記ゴムガスケットより柔軟な材料にしたことを特徴とする請求項７記載の真空平板式太陽熱収集装置。
【請求項９】
前記ガスケットがゴムガスケットであり、前記接着剤を前記ゴムガスケットより柔軟な材料で形成されたゴム板の両側に設けて前記透明窓と筐体の縁辺部とを接着したことを特徴とする請求項７記載の真空平板式太陽熱収集装置。
【請求項１０】
前記ガスケットが金属ガスケットであることを特徴とする請求項７記載の真空平板式太陽熱収集装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽熱収集装置の構造特に真空平板式太陽熱収集装置の真空を保持するのに有効な構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、真空平板式太陽熱収集装置における透明窓と金属筺体の構造に関しては、本願出願人により特願２００１−１２３６２４号（以下特願と記す）として出願されている。
【０００３】
特願の真空平板式太陽熱収集装置は、太陽光の熱を受ける金属の平板で構成した受熱板と、受熱板を収容する１枚の薄い金属板を加工して容器状に形成した筐体と、筐体の上部を覆い、内部を真空に保持するために接着された透明窓と、筐体の底板に載せられた支持板と、支持板と透明窓の間に立てた複数の柱とを備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特願の透明窓と筐体の接着部分には、接着面と垂直に１気圧の大気圧以外には外部からの大きな力は掛かっていない。
また、この筺体の強度は主として透明窓と底板を繋ぐ柱によって保たれているが、それ以外には殆ど筺体の機械的強度を保持するものはない。
【０００５】
本発明は特願の改良に関するもので、特願の透明窓と筐体の接着部分の真空保持能力を強化することと、筐体の機械的強度を向上させることを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するため、本発明は、透明窓と筐体の底板に掛かる大気圧の一部を利用して、透明窓と筺体縁辺部とが真空封止のために接する部分に、真空封止を強化するため、真空封止面と直角に大気圧による外力を加えるようにしたものである。
【０００７】
真空封止をするのに、接着剤を用いる場合は、その接着部分に大気圧による外力を加えるようにし、また、ゴム或いは金属等のガスケットを用いる場合は、そのガスケットに大気圧による外力を加えるようにする。
【０００８】
その外力を得るために、透明窓と底板に加わっている大気圧を支えるために真空筺体の内部に設けられた柱の内で、筐体の側板に最も近い柱と側板との間隔を大きくして、透明窓と底板の周辺部に多くの大気圧が掛かるようにする。
その透明窓と底板の周辺部に掛かっている大気圧を支えるために、底板強化板と支持枠を設けたものである。
【０００９】
底板強化板は真空筺体の外部の大気中にあって、少なくとも底板より面積が大きく、底板底面と一体化されている。
また、支持枠は底板強化板と、真空封止のための接着面を形成している筺体縁辺部との間に設けられ、底板強化板と共に透明窓と接着面に掛かる大気圧を支えるようにする。
【００１０】
このようにすることによって、透明窓の周辺部に掛かる大きな大気圧をこの支持枠で支えて透明窓の破壊を防ぎ、且つこの支持枠によって透明窓と筺体との間にある接着面或いはガスケットに、この大きな大気圧による力を掛けて、真空保持能力を強化することができるようになる。
また、この底板強化板と、筺体の縁辺部に設置する支持枠とによって、筺体の剛性を増加させ、筺体全体の機械的強度を増加させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施形態を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
【００１２】
図１において、１は太陽熱収集装置、２は太陽光の熱を受ける受熱板、３は太陽熱収集装置１の上部に設けられた太陽光を透過させる透明窓、４は透明窓３を支え、受熱板２を内部に収容する筺体、５は筺体４の一部をなす縁辺部、６は筺体４の側面部をなす側板、７は筺体４の底部をなす底板、８は大気圧を支えるための柱、９は底板７の上に置かれた、柱８と共に大気圧を支えるための金属製の支持板、１０は底板７の大気側の面即ち底面と接着等によって一体となっている底板強化板、１１は受熱板２にあけられた柱９を通すための穴、１２は透明窓３と縁辺部５とを接合する接着剤、１３は底板強化板１０と縁辺部５との間に設けられた支持枠、１４は受熱板２から熱エネルギーを取り出すための熱媒体を入れるパイプ、１５はパイプ１４へ熱媒体を送り込む入力パイプ、１６は熱せられて熱エネルギーを持った熱媒体を外へ出す出力パイプである。
【００１３】
筺体４は薄い１枚の金属板を加工して、縁辺部５と側板６と底板７とが継ぎ目なしに一体となった厚さ０．１〜０．５ｍｍ程度の皿型容器状の筺体４になるように形成されている。筺体４の内部はほぼ受熱板２と同じ形状と大きさを持った偏平な容器状になっている。
【００１４】
筺体４の上部は巾１〜２ｃｍ程度の縁辺部５を形成し、側面部は深さ１〜５ｃｍ位で形成され、側板６は底部の底板７に繋がっている。縁辺部５は透明窓の透明窓３の周辺部と接着剤の金属半田或いはガラス半田や金属ガスケット等で気密に接合されている。
【００１５】
透明窓３と底板７に掛かる大気圧を支える柱８を、所定の位置に保つために、底板７とほぼ同じ形状と大きさを持った支持板９が筺体４の内部の底板７の上に載置される。支持板９は薄い筐体４より厚く形成され、底板７を補強して大気圧を支えるのにも役役立っている。
【００１６】
底板強化板１０は金属或いはプラスチックで作られ、透明窓３とほぼ同じ面積を持ち、底板７の外部に面する底面に、接着剤等で強固に一体化されている。底板強化板１０は、大気圧に対する底板７の強度を強化するのと、底板７に掛かる大気圧の一部を支持枠１３を通じて、縁辺部５に掛けるのと二つの役目をする。
【００１７】
底板強化板１０をプラスチック例えばエポキシ樹脂で作った場合は、底板７と一緒にモールドして、一体化した形で作成することができる。
この場合は、支持枠１３も底板強化板１０と一緒にモールドして一体化して作ることができる。
【００１８】
支持枠１３は金属或いはプラスチックで作られ、フレーム状で、断面積が縁辺部５の面積とほぼ等しく形成される。
【００１９】
図２は第１の実施形態の一部拡大断面図で、筺体４の一部を拡大して示しており、矢印は大気圧の力の方向を示している。
【００２０】
１７は支持具で、柱８に取り付けられ、受熱板２を支える役目をし、１８は底板７の底面と底板強化板１０を接着する接着剤である。支持枠１３の底面も底板強化板１０の周縁部に接着されているが、支持枠１３の上面は筐体４の縁辺部５に密着しているだけで接着はされていない。
なお、底板強化板１０をプラスチックで底板７と一体化して作成した場合は、接着剤１８は当然不要である。
【００２１】
図２に示したように底板強化板１０は底板７と共に、図上で上下方向と左右方向の大気圧による力を受けている。上下方向の力は柱９と支持枠１３によって分散して受けている。
左右方向の力は、側板６に掛かる大気圧によって生ずるが、この力は透明窓３と底板強化板１０によってほぼ半分ずつ分担して支えられている。
【００２２】
底板強化板１０は底板７に、大気圧によって押し付けられているが、同時に接着剤１８によって強固に一体化されている。それによって、底板７に掛かる左右方向の力は底板強化板１０によって支えられる。
【００２３】
以上のように第１の実施形態によれば、筐体４の底板７と一体化された底板強化板１０と、筐体４の縁辺部５と底板強化板１０との間に設けた支持枠１３とを備えたので、透明窓３と底板７に掛かる大きな大気圧の一部を利用して、透明窓３と縁辺部５に、大きな圧力をかけることができるので、その二つの部材の間にある接着剤１２にも大きな圧力を掛けることができる。
この圧力は大気圧によるものであるから、長期間に亙って安定に掛けられるので、接着を強固に長時間維持するのに役立つ効果がある。
【００２４】
図３は本発明の第２の実施形態の一部拡大断面図である。
図２では、底板強化板１０と支持枠１３を別個に作成し、接着して一体化しているが、第２の実施形態では、底板強化板２０と支持枠２３を同じプラスチックで一緒に樹脂モールドして一体化している。
従って、底板強化板２０と支持枠２３は一体になってプラスチックで容器状に形成される。
【００２５】
図３では、柱２８の先端を突起状にとがらして、支持板２９に開けた穴にその先端を係合して固定する例を示している。
【００２６】
以上のように第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、底板強化板２０と支持枠２３を樹脂モールドにより一体に形成するので、製造が容易であるという効果がある。
【００２７】
透明窓３と筺体４との真空封止は図２に示した接着剤１２による封止以外に、ガスケットによる真空封止も用いられるが、この場合も大気圧による圧力を利用する方法は長期の安定性に優れている。この特長は太陽熱収集装置のように、長期に亙って使用する機器にとっては大変重要な特長である。
【００２８】
図４は本発明の第３の実施形態を示す部分断面図で、透明窓と筐体をゴムガスケットにより真空封止した例を示している。
【００２９】
３１はゴムガスケット、３２はガスケットホルダー、３３は支持枠、３４は接着剤である。
ゴムガスケット３１には常時適当な圧力を掛けておく必要があり、平均的に一定の圧力を掛けて、ゴムガスケット３１を過剰に押し潰さないようにするには、ガスケットホルダー３２を用いるのが一般的方法である。
【００３０】
しかし、ゴムガスケット３１とそのホルダー３２は真空封止には役立つが、透明窓３と筺体４を機械的に安定に繋ぐのには役立たないので、ガスケット以外にこの両者を繋ぐ機構が必要である。
【００３１】
一般的に透明窓３には価格、性能の点から平板ガラスを用いるのが合理的であるが、平板ガラスに、これを筺体４に固定するための穴等の加工をするのは難しくて、透明窓３の価格を上昇させる。
【００３２】
透明窓３を平板のままで穴加工等をせずに、筺体４と一体化するには、透明窓３と筺体４とを図４に示したように、接着剤３４の接着面積を十分にとって完全に固定するように接着するのが優れた方法である。
【００３３】
この場合、接着剤３４が透明窓３と筺体４との間隔を広げるようなことがあると、ゴムガスケット３１にかかる圧縮力が弱まり、真空封止が破れることがあるので、接着剤３４にはゴムガスケット３１より柔軟性に富む材料を選び、ゴムガスケット３１に掛かる大気圧を減らさないようする。
【００３４】
このように構成した場合には、支持枠３３の上面が筐体４の縁辺部５と接触して、透明窓３と支持枠３３に掛かる大気圧がゴムガスケット３１と接着剤３４に掛かり、透明窓３と筐体４は長期間安定して真空封止される。
【００３５】
図５は本発明の第４の実施形態を示す部分断面図で、透明窓と筐体をゴムガスケットにより真空封止した他の例を示している。
【００３６】
第３の実施形態の接着剤３４に代えて、ゴムガスケット３１より柔軟性に富むゴム板４１を透明窓３と筺体４の間に置き、そのゴム板４１を挟んで、図５のようにその上下両側に接着剤４２を設けたものを使用して、透明窓３と筺体４の縁辺部５とを固定する。
【００３７】
以上のように第３及び第４の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、ゴムガスケット３１を使用することにより、より確実に真空封止をすることができる。
【００３８】
図６は本発明の第５の実施形態を示す部分断面図で、透明窓と筐体を金属ガスケットにより真空封止した例を示している。
【００３９】
第５の実施形態はゴムガスケット３１の代わりに、金属ガスケットを用いたもので、５１は金属ガスケットの金属リング、５２は接着剤である。金属ガスケットとしては、金属製の中空リング或いは同じ働きをするヘリコフレックス中空リングを用いるのが良い。
【００４０】
以上のように第５の実施形態によれば、上記した実施形態の効果に加えて、真空封止をより完全にすることができる。
【００４１】
【発明の効果】
上記したように、本発明によれば、１枚の金属板を加工して、縁辺部、側板及び底板を一体として切れ目なく形成することによって、真空保持能力が非常に高い筺体を得ることができ、更に、底板強化板及び支持枠を設けることにより、真空封止部分に大気圧による大きな圧力を掛けて真空封止を長期に亙って安定に保持すると共に、筐体の機械的強度を高めることができてその効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図である。
【図２】第１の実施形態の一部拡大断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の一部拡大断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態を示す部分断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態を示す部分断面図である。
【図６】本発明の第５の実施形態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１          太陽熱収集装置
２          受熱板
３          透明窓
４          筐体
５          縁辺部
６          側板
７          底板
８，２８    柱
９，２９    支持板
１０，２０  底板強化板
１２，３４，４２  接着剤
１３，２３，３３  支持枠
３１        ゴムガスケット
３２        ガスケットホルダー
４１        ゴム板
５１        金属リング
【図１】
0004752040.tif 000002
【図２】
0004752040.tif 000003
【図３】
0004752040.tif 000004
【図４】
0004752040.tif 000005
【図５】
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【図６】
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