(57)【要約】【課題】太陽熱コレクターの気密性の経年劣化を抑制する。【解決手段】太陽光１５が透過するガラス板１１と、ガラス板１１に取り付けられ、ガラス板１１を透過した太陽光１５の熱を集熱する集熱器４０を格納するケーシング２１と、を有する太陽熱コレクター１０であって、ケーシング２１の外面を覆い、その周縁３２がガラス板１１板に溶着される空気遮断フィルム３１を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光が透過する透明板と、
透明板に取り付けられ、透明板を透過した太陽光の熱を集熱する集熱器を格納するケーシングと、を有する太陽熱コレクターであって、
ケーシング外面を覆い、その周縁が透明板に溶着される空気遮断フィルムを有すること、
を特徴とする太陽熱コレクター。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽熱コレクターであって、
空気遮断フィルムは、透明板と熱膨張率が略同等の金属製であり、その周縁が透明板の表面に重ね合わされて加熱溶着されていること、
を特徴とする太陽熱コレクター。
【請求項３】
透明板を透過した太陽光の熱を集熱する集熱器が格納されるケーシングを透明板の上に取り付ける取り付け工程と、
透明板と熱膨張率が略同等の金属製の空気遮断フィルムによってケーシング外面を覆い、空気遮断フィルムの周縁を透明板に重ね合わせて加熱溶着する溶着工程と、を有する太陽熱コレクターの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱コレクターの構造及びその組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽熱を収集し、その熱によって熱媒体を加熱してエネルギーを取り出して利用しようとすることが進められている。太陽熱を収集して高温の熱媒体とするための装置としては、高い塔の上に集熱器を置き、１０００枚程度の平面鏡を用いて太陽光を集光して熱媒体を高温に加熱するタワー方式や、円筒放物面鏡の焦点位置に集熱管を並べ、集熱管を流れる熱媒体を加熱する方法などがあった。しかしこれらの方法は全体のシステムが大掛かりとなったり、特殊な鏡が必要となったりするという問題があった。
【０００３】
このため、内部を真空としたケーシングの中に可視光を中心とした波長帯のエネルギーを吸収する波長選択性のある選択吸収膜が表面に取り付けられた集熱器を収容し、太陽光が入射する面に透明なガラス窓を設けた太陽熱コレクターが提案されている。この太陽熱コレクターは、内部を真空とすることにより空気の熱伝達による放熱損失を低減し、選択吸収膜により遠赤外線領域の放射損失を低減して集熱効率を向上させている。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１１５９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
太陽熱コレクターは、真空となっているケーシング内部に空気が入り込むと空気の熱伝達による放熱損失が大きくなり、集熱効率が低下してしまう。このため、ケーシングと窓ガラスとの接続部分はエポキシ樹脂等の接着剤によって気密となるように接合されている。しかし、太陽熱コレクターは屋外に設置されるため、温度変化や紫外線によって接着剤が経年劣化し、使用期間中に空気がケーシングの中に入り込んで集熱効率が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、太陽熱コレクターの気密性の経年劣化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の太陽熱コレクターは、太陽光が透過する透明板と、透明板に取り付けられ、透明板を透過した太陽光の熱を集熱する集熱器を格納するケーシングと、を有する太陽熱コレクターであって、ケーシング外面を覆い、その周縁が透明板に溶着される空気遮断フィルムを有すること、を特徴とする。
【０００８】
本発明の太陽熱コレクターにおいて、空気遮断フィルムは、透明板と熱膨張率が略同等の金属製であり、その周縁が透明板の表面に重ね合わされて加熱溶着されていること、としても好適である。
【０００９】
本発明の太陽熱コレクターの組立方法は、透明板を透過した太陽光の熱を集熱する集熱器が格納されるケーシングを透明板の上に取り付ける取り付け工程と、透明板と熱膨張率が略同等の金属製の空気遮断フィルムによってケーシング外面を覆い、空気遮断フィルムの周縁を透明板に重ね合わせて加熱溶着する溶着工程と、を有すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、太陽熱コレクターの気密性の経年劣化を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態の太陽熱コレクターの断面図である。
【図２】本発明の実施形態の太陽熱コレクターの組立方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態の太陽熱コレクター１０は、太陽光１５が透過する透明板であるガラス板１１と、ガラス板１１を透過した太陽光１５の熱を集熱する集熱器４０を格納するケーシング２１と、ケーシング２１の外面を覆う空気遮断フィルム３１を含んでいる。本実施形態ではガラス板１１は遷移温度が５００から７００℃程度のソーダ石灰ガラスである。集熱器４０は、太陽光１５の側の面には選択吸収膜が取り付けられ、反対側の面には太陽熱を外部に取り出すための水などの熱媒体が流れる熱交換器が設けられている。ケーシング２１は、円形或いは多角形の箱型で、ガラス板１１と同様の熱膨張率の例えば鉄などの金属で構成されている。空気遮断フィルム３１はケーシング２１と同様、ガラス板１１と同様の熱膨張率の例えば鉄などの金属で構成される厚さが０．１から０.３ｍｍ程度の非常に薄い板である。空気遮断フィルム３１の周縁３２はガラス板１１の表面１２近傍の領域１３に直接溶着して、外面とケーシング２１のある内面とを気密としている。溶着は、空気遮断フィルム３１の周縁３２をガラス板１１の表面１２の上に重ね合わせ、空気遮断フィルム３１の周縁３２をガラス板１１の表面１２に押圧加熱し、その後冷却することにより行う。
【００１３】
図１に示すように、ケーシング２１は周囲にフランジ２２が設けられ、このフランジ２２の面でガラス板１１に接着などで固定されている。フランジ２２の表面には少なくとも１つの溝２３が設けられており、この溝２３によってケーシング２１の内部と外面とを同一の圧力にする
【００１４】
空気遮断フィルム３１は、外面とケーシング２１のある内面とを気密とし、ケーシング２１のフランジ２２にはケーシング２１の内部と外面とを連通させる溝２３が設けられているので、ケーシング２１の内部の空気を排気すると、ケーシング２１と空気遮断フィルム３１との間の隙間２４の空気もフランジ２２の溝２３から外部に排気され、空気遮断フィルム３１はケーシング２１の外面に密着するとともに、空気遮断フィルム３１で覆われているケーシング２１の内部は真空となる。
【００１５】
次に図２を参照しながら、図１に示した太陽熱コレクター１０の組立方法について説明するが、組立方法について説明する前に、組立に用いる加熱押圧器５０とステージ６０について説明する。
【００１６】
加熱押圧器５０は、ケーシング２１のフランジ２２の外周よりも少し大きな内周面を持つ金属製で円環或いは多角環状の加熱押圧環５１と、加熱押圧環５１の内部に渡された接続部材５３とを備えている。加熱押圧環５１のガラス板１１の側の端面は平面であり、その内部には複数の棒状の電気ヒータ５２が取り付けられている。また、加熱押圧環５１の外面には保温材５４が取り付けられている。ステージ６０は、その表面が平らな金属板であって内部には加熱用の電気ヒータ６２が取り付けられている。
【００１７】
次に太陽熱コレクター１０の組立方法について説明する。図２に示すように、まず、平らなステージ６０の上にガラス板１１を置き、その上の所定の位置にケーシング２１のフランジ２２の面を重ね合わせて固定する（取り付け工程）。次に、ケーシング２１の外面を空気遮断フィルム３１で覆い、空気遮断フィルム３１の周縁３２をケーシング２１のフランジ２２よりも外側にはみ出させ、ガラス板１１の表面１２の上に直接重ね合わせる。空気遮断フィルム３１は非常に薄い金属板であるので、ケーシング２１の上に置いて、その上からケーシング２１の外面に向かって押し付けてケーシング２１の外面に沿った形状となるようにしてもよいし、予めケーシング２１の外面の形状に沿って成型しておいたものをケーシング２１の上から被せるようにしてもよい。
【００１８】
加熱押圧器５０は内部に取り付けられた各電気ヒータ５２に通電することによって加熱押圧環５１の先端面の温度が７００℃程度まで加熱する。また、ステージ６０の電気ヒータ６２に通電することによってステージ６０の上に置かれたガラス板１１が３００℃程度になるまで余熱しておく。
【００１９】
ガラス板１１と加熱押圧環５１とが所定の温度まで上昇したら、加熱押圧環５１の先端面を空気遮断フィルム３１の周縁３２或いはケーシング２１のフランジ２２の外側に向って降下させ、加熱押圧環５１の先端面で空気遮断フィルム３１の周縁３２をガラス板１１の表面１２に押し付ける。すると、空気遮断フィルム３１の周縁３２は加熱押圧環５１によって加熱され、それに伴って空気遮断フィルム３１の周縁３２が重ね合わされているガラス板１１の表面１２も加熱される。そして、ガラス板１１の表面１２の温度が遷移温度である５００℃〜７００℃程度まで上昇するとガラス板１１の表面１２近傍の領域１３の部分が軟化してくる。領域１３が軟化したら加熱押圧環５１を上昇させ、ステージ６０の電気ヒータ６２への通電を停止し、ガラス板１１を冷却する。ガラス板１１の冷却が終了したら、太陽熱コレクター１０をステージ６０から取り外す（溶着工程）。
【００２０】
本実施形態は、接着剤などを用いないでガラス板１１の表面１２に空気遮断フィルム３１を直接溶着するので耐久性に優れており、太陽熱コレクターの気密性の経年劣化を抑制することができる。
【００２１】
以上説明した実施形態では、透明板は通常のソーダ石灰ガラスのガラス板１１として説明したが、太陽光１５が十分に透過し、耐久性のあるものであれば例えば、透明な樹脂等によって構成しても良い。この場合、ケーシング２１、空気遮断フィルム３１は透明な樹脂と同様の熱膨張率の金属材料によって構成してもよい。また、樹脂等の材質の融点に応じて加熱押圧環５１、ステージ６０の加熱温度を変化させても良い。また、本実施形態ではフランジ２２の表面に溝２３を設けてケーシング２１の内部と外部との圧力を同一圧力とすることとして説明したが、ケーシング２１の内部と外部との圧力が同一圧力となっていれば溝２３ではなく、例えば、ケーシング２１の側面に均圧孔を設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２２】
１０  太陽熱コレクター、１１  ガラス板、１２  表面、１３  領域、１５  太陽光、２１  ケーシング、２２  フランジ、２３  溝、２４  隙間、３１  空気遮断フィルム、３２  周縁、４０  集熱器、５０  加熱押圧器、５１  加熱押圧環、５２，６２  電気ヒータ、５３  接続部材、５４  保温材、６０  ステージ。
【図１】
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【図２】
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