JP4503591B2 - 太陽エネルギー利用のための中空室輪郭部材 - Google Patents

Description

本発明は中空室輪郭部材に関し、請求項１の前段導入部分に記載の太陽エネルギー利用のためのものである。

導入部分に述べられている中空室輪郭部材の形の太陽熱コレクターは太陽放射利用のための可能性を提供している。そのような輪郭構造、即ち同時に屋根被覆のための構造部分として機能しかつ吸収屋根ふき材料被覆のために好適な構造は、例えばＤＥ２７４９４９０内に図示されている。例えば空気のような、熱伝達媒体で輪郭を通して流れている媒体は太陽放射により加熱された輪郭部材から熱を吸収しかつそれをコレクターまたは同種物を通してビル内へ導く。

閉じた耐候性屋根面を創生するためにパネル形の中空室輪郭部材が近接配置されかつ溝および舌ジョイントにより互いに接合される。個々の輪郭部材は透明な上部およびより低い、例えば黒に着色された、放射熱を吸収する部分を包含し、これらは互いに長手方向に走るウエブにより、平行な流路が内部に形成されるように接合される。上部および低部は２要素押し出しによりプラスチック材料から連帯的に製造され、上記プラスチックは各場合で所望の特性を備えている。

しかしながら、知られている中空室輪郭部材の不適当な耐候性は問題を有するものと立証されてきた。特に従来のプラスチック材料から製造された上部は強力な太陽放射により有害に影響されかつ長期使用により退色しかつ不透明になる。更に衝撃強度面の不足による構造上の損傷が生じかつ捩り強度はもはや維持されなくなる。この場合には例えば輪郭部材が雹または屋根上を歩くことにより損傷される危険がある。これらの心身に有害な効果は特に太陽放射の攻撃的な紫外線要素により起こされるので、上部の外側にＵＶ保護コーテイングを設けることが既に提案されてきた。しかしながら、そのようなコーテイングは表面のノッチ衝撃強度を著しく低減する。

従って本発明の目的は上記導入部に述べられているタイプの中空室輪郭部材であって、太陽放射の紫外線要素に対してより抵抗性を備えかつこれにより知られている中空室輪郭部材よりも長い寿命を有する中空室輪郭部材を提供することである。

この目的は本発明により達成され、それは請求項１に記載の特徴を有する中空室輪郭部材による。

本発明による中空室輪郭部材の上部はその外側にプラスチック材料から成る被覆層を備え、このプラスチック材料は放射の紫外線要素を吸収しかつ更に透明である。このＵＶ吸収被覆層は上部および低部を共に２要素押し出しかつ共同押し出しの組合せにより製造される。

従来のＵＶ保護層と比べて、プラスチック被覆層は必要なノッチ衝撃強度を確保しかつ太陽放射の紫外線要素をブロックするので、中空室輪郭部材の透明な上部は攻撃的な放射に対して永久に保護されかつその光学的および機械的特性は保持される。上部はこのようにして長期間にわたり退色および不透明化に対する抵抗性を保持しかつその機械的強度を保持する。更に透明性は影響されず、これは輪郭部材の効率が保持されることを意味している。各種構成要素の共同押し出し付きの２要素押し出しによる一体製造は特に簡単かつ効率的であり、かつ同時に重ね合わされた層の信頼性のある結合が確保される。

好ましい実施例においては少なくとも一つの屈熱性層が追加され、これは被覆層上に着座するかまたは上部および被覆層の間に介装されかつ上部、低部および被覆層と共に共同押し出しと組み合わされた２要素押し出しによりプラスチック材料から連帯的に製造される。屈熱性層の透明性は温度依存性である。中空室輪郭部材の内部の過熱は層の材料の好適な選択により阻止し得る。もし屈熱性層のプラスチック材料が高温で不透明になりかつそのようにして太陽放射に対してもはや透過性でなくなるように選択されると、システム全体の過剰な熱負荷が避けられ得る。

更なる好ましい実施例においてはＵＶ吸収被覆層の透明性自体が上述の方法で温度依存性とされる。

好ましくは中空室輪郭部材の低部はガラス繊維により補強される。これは多くの視点から有益であり得る。例えば、ガラス繊維で補強された低部の内側は増加した面粗さを備えており、従って熱伝達媒体の層流は乱されて乱流が作られ、これは熱の伝達を改良する。このようにして、中空室輪郭部材のより高い効率が達成される。

更に、低部は好ましくは上部よりも小さい熱膨張率をそなえ得る。ガラス繊維補強のせいで低部の熱膨張は上部の熱膨張と一致させられることができ、従って中空室輪郭部材の両部分は異なる温度であるにも拘わらず同じ熱膨張をそなえ、かつ屋根面が熱くなった時にそりや漏れが起こり得なくなる。

更なる好ましい実施例においては上部の下側から離れた遮断層が中空室輪郭部材の内側に配置されており、この遮断層は上部、低部、被覆層と選択的に存在する屈熱性層と共に共同押し出し方法と組み合わされた２要素押し出し法により、プラスチック材料から結合状に製造されている。熱遮断エヤークッションがこのようにして遮断層および上部の間に形成され、これは熱損失および中空室輪郭部材から屋根の外側への熱の散逸阻止が意図されている。

更に、上部を低部へ接続しているウエブは好ましくはそれぞれ上部および低部から一体に形成されており、かつより詳細には低部から発しているウエブの上部から発しているウエブに対する高さの比は、２：１および３：１の間である。従って、中空室輪郭部材の内側、底面が吸収性であるばかりでなく、ウエブの主要部分も吸収性である。この構造はまたもし太陽放射が中空室輪郭部材上に或る角度で到達しても良好な効率を許容し、何故ならばこの場合、放射がウエブの吸収性部分により容易に吸収されるからである。

本発明の好ましい実施例は添付図面に関連してより詳細に記述される。

図１内の中空室輪郭部材１０は異なるプラスチック材料でかつ２体押し出し成形された上部１２および低部１４を包含している。この中空室輪郭部材１０は、後述されるように、更なる同様な中空室輪郭部材１０と結合されて吸収屋根の屋根面が太陽放射熱を吸収するように完全に覆われている。この配置においては上部１２が屋根面の外側を形成するのに対して、被覆されるべきビルに面した内側は低部１４により形成される。上部１２および低部１４はそれらのそれぞれの側縁で互いの頂部上を占めるので、中空スペースは中空室輪郭部材１０の内側内に包囲されている。中空室輪郭部材１０の外壁１６、１８を形成している上部および低部１２、１４の部材は互いに対して凹入湾曲しており、従って中空室輪郭部材１０の断面は中央領域内では幾分狭くなっている。

中空室輪郭部材１０の内側内の中空スペースは多数の平行ウエブ２０、２２、２４、２６、２８、３０により細別されており、これらのウエブは輪郭部材１０の長手方向に、多数の平行な流路３４、３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８内へと走り、それらの流路を通して熱伝達媒体（図示されていない）、特に空気が、流れ得る。流れている熱伝達媒体は太陽放射熱により加熱されている中空室輪郭部材１０の熱を吸収し、かつその熱を共通集合パイプラインまたは同種物（図示されていない）を通してビルの内部へ搬送する。

中空室輪郭部材１０が太陽熱コレクターとしてできるだけ効率的に機能を発揮できるようにするため、上部１２は太陽放射熱に対して透明なプラスチック材料で製造される一方、低部１４は上部１２を通過した放射熱をできるだけ効率的に吸収する。両部材１２、１４はポリカーボネートで構成することができ、上部１２は透明であるのに対して、低部１２は黒に着色されている。

上部１２は屋根面に対応する外側にプラスチック材料の被覆層５０を備えており、この層は放射の紫外線要素は吸収するが他の要素に対しては透明である。この被覆層５０は下側にある中空室輪郭部材１０の構成要素が長期間にわたり攻撃的な紫外線により影響されることと共に、それらの光学的および機械的特性の劣化を阻止する。特に上部１２が長期間の内に不透明になりまたは変色されることを阻止することが意図されており、かつ更に破壊強度、衝撃強度および全体構造の捩り強度が保持されなければならない。中空室輪郭部材１０の効率は被覆層５０により影響されることはない。被覆層５０は上部１２および低部１４と共に共同押し出しと組み合わされた２部品押し出しにより連帯的に製造され、従って個々の層の相互間の良好な結合ができるだけ簡単な製造方法により同時に保証される。

図１内には示されていないが、上部１２に対して、同様な方法で更なる層の適用も可能である。特に屈熱性層が被覆層５０上または上部１２と被覆層５０の間に備えられることができ、それらは上部１２、低部１４および被覆層５０と共同でプラスチック材料から共同押し出しと組み合わされた２部品押し出しにより製造され、かつそれらの透明性は温度により変わる。もし例えば高温で不透過性となる材料が屈熱性層のために選ばれると、この方法により中空室輪郭部材１０の内部領域の過熱が阻止され得る。明らかなように、被覆層５０自体の透明性を温度依存性とすることが可能であり、これは余分の屈熱性層の追加または適用を不要にする。

低部１４を構成しているプラスチック材料はガラス繊維により補強されかつ粗状面を備えている。流路３４、・・・、４８を通る層流は粗状面により阻止され、その結果として乱れが形成され、この乱れが低部１４からの熱の熱伝達媒体への散逸に貢献する。中空室輪郭部材１０の効率はこれにより改良される。更に低部１４はガラス繊維補強により上部１２より低い熱膨張率を備え、従って２部材１２、１４は異なる量で加熱されても曲げられることがなく、かつそり、漏れおよび同種事態も阻止される。

ウエブ２２、・・・、３０は何れの場合も上部１２から発している部材５２および低部１４から発している部材５４で構成されている。これは例としてウエブ２２で図示されている。上部１２および低部１４からそれぞれ発しているウエブ部材５２、５４は低部１４から発しているウエブ部材５４が上部１２から発しているウエブ部材５２よりも長い。ウエブ２２の場合はより低いウエブ部材５４のより高いウエブ部材５２に対する長さの比は例えば２：１および３：１の間である。ウエブ２２、・・・、３０はこのようにして大部分の場所で導管であり、従ってもし放射が中空室輪郭部材１０上に或る角度で到達しても良好な効率が達成され得る。

低部１４は最終的には個々の中空室輪郭部材１０の間の溝および舌ジョイントを形成するための確保手段を包含している。図１内において中空室輪郭部材１０の左縁では断面はエッジコネクター５６により閉塞されており、このコネクターはウエブ２０上に装着されかつ流路３４の内側を取り囲んでいる。反対側の右縁では溝６２がウエブ３０の一部およびウエブ３０から発している２個の室壁５８、６０により取り囲まれており、その溝内に更なる中空室輪郭部材１０（図示されていない）の対応するエッジコネクター５６が挿入され得る。エッジコネクター５６が溝６２内に確実に保持され得るように、エッジコネクター５６は対向面上にロック歯６４を備え、これらは溝６２の室壁５８、６０内の歯付き凹部６６内に噛合する。更に各中空室輪郭部材１０は低部１４上にクランプまたは同種物のような固着手段を備えており、その手段により被覆されるべきビルに対して固着され得る。

図２における中空室輪郭部材７０の低部１４は図１の中空室輪郭部材１０のそれと同じであり、従ってそれらの詳細な記述はこの点ては省略され得る。上部７２は、図１のように、透明プラスチック材料から成り、これはＵＶ放射に対して不透過性でありかつ同様にプラスチック材料から成る被覆層５０により被覆されている。更に上部７２の下側上にウエブ部材５２が突出し、これらは低部１４の対応するウエブ部材５４と協働して中空室輪郭部材７０の内部内を長手方向に走るウエブを形成している。図１の構造と比べて、ここに示されている上部７２は透明プラスチック材料の更なる遮断層７４を包含しており、これは上部７２の下側から離されている。これは個々のウエブ部材５２を互いに結合しかつ上部７２の全幅にわたり延びている。上部７２の下側および遮断層７４の間に更なる室７６がこのように流路から分離されており、これらはエヤークッションを保持しかつ中空室輪郭部材７０の内側から熱が外側大気中へ放出されることを大いに阻止している。効率は遮断層７４により改良される。遮断層は中空室輪郭部材の他の残余の構成要素の全てと共に製造可能であり、即ち、特に低部１４、上部７４、被覆層５０および選択的に更なる屈熱性層と共に、共同押し出しと組み合わされた２部品押し出しにより製造され得る。

ここに記述された実施例は特に吸収性屋根ふき材料の被覆のために好適であるが、本発明の範囲内において中空室輪郭部材を太陽熱コレクターとして別方法で使用すること、およびそれらを適当に設計することが考えられる。

なお本発明の好ましい実施の態様は次の通りである。
〔１〕 太陽エネルギー利用のための中空室輪郭部材（１０、７０）であって、特に吸収性屋根ふき材料または同種物被覆のためのものであり、透明な上部（１２、７２）および放射吸収性低部（１４）付きであり、これらがプラスチック材料から２構成要素押し出しにより結合状に製造されかつ互いに中空室輪郭部材（１０、７０）の内部でウエブ（２０、・・・、３０）により接合されており、上記ウエブは熱伝達媒体のための平行流路（３４、・・・、４８）が形成されるように長手方向に走っているものにおいて、上部（１２、７２）はその外側に被覆層（５０）を備え、この被覆層は上部（１２、７２）および低部（１４）と共に共同押し出し付き２構成要素押し出し方法でプラスチック材料で結合状に製造されており、このプラスチック材料が太陽放射の紫外線を吸収しかつ他の要素には透明であることを特徴とする、中空室輪郭部材。
〔２〕 更に少なくとも一つの屈熱性層が被覆層に適用されるかまたは上部（１２、７２）および被覆層（５０）の間に挿入されており、その屈熱性層が上部（１２、７２）、低部（１４）および被覆層（５０）と共に共同押し出し付き２構成部材押し出しによりプラスチック材料から結合状に製造されており、かつその透明性が温度依存性であることを特徴とする、請求項１に記載の中空室輪郭部材。
〔３〕 被覆層（５０）自体の透明性が温度依存性であることを特徴とする、請求項１に記載の中空室輪郭部材。
〔４〕 低部（１４）がガラス繊維で補強されていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の中空室輪郭部材。
〔５〕 低部（１４）が上部（１２、７２）より低い熱膨張係数を備えていることを特徴とする、請求項４に記載の中空室輪郭部材。
〔６〕 上部（７２）の下側から離れた遮断層が中空室輪郭部材の内側に配置されており、この遮断層が上部（７２）、低部（１４）、被覆層（５０）、選択的に存在する屈熱性層と共に共同押し出しと組み合わされた２部材押し出しにより、プラスチック材料から結合状に製造されていることを特徴とする、前記請求項の何れかに記載の中空室輪郭部材。
〔７〕 ウエブ（２０、・・・、３０）が上部（１２、７２）および低部（１４）の一つの構成要素として形成されかつ低部（１４）から発するウエブ部分（５４）の上部（１２）から発するウエブ部分（５２）に対する高さの比が２：１および３：１の間であることを特徴とする、前記請求項の何れかに記載の中空室輪郭部材。

本発明による中空室輪郭部材の第１実施例の横断面図である。 中空室輪郭部材の第２実施例の図１に対応する断面図である。

Claims (4)

1. 太陽エネルギー利用のための一体の中空室輪郭部材（１０、７０）であって、透明な上部（１２、７２）と、下部（１４）と、を備えており、
   上記上部（１２、７２）は、共同押し出し方法と組み合わされた２部品押し出し法によって該上部と一緒に結合状に形成されている被覆層（５０）を、外側に備えており、
   上記下部（１４）が、上部（１２、７２）を通過した太陽放射を吸収するものであり、
   上記上部（１２、７２）と、下部（１４）とが、中空室輪郭部材の内側を、熱伝達媒体を流すための複数の平行流路（３４、４８）に更に細かく分けており、
   上記下部（１４）が、上部（１２、７２）よりも低い熱膨張率を有しており、これによって、加熱により生じた、上記上部（１２、７２）と上記下部（１４）との間の熱膨張による伸びの差を、補償するようになっている、
   ことを特徴とする中空室輪郭部材。
2. 上記下部（１４）が、熱膨張率を減少させるために、ガラス繊維で補強されている、
   請求項１に記載の中空室輪郭部材。
3. 上記上部（１２、７２）と上記下部（１４）とが、ポリカーボネートでできており、
   上記上部（１２、７２）が、太陽放射に対して透明であり、
   上記下部（１４）が、黒に着色されている、
   請求項１又は２に記載の中空室輪郭部材。
4. 少なくとも１つの屈熱性層が、被覆層（５０）上、又は、被覆層（５０）と上部（１２、７２）との間、に形成されている、
   請求項１乃至３の何れか１つに記載の中空室輪郭部材。

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