JPH0230688Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、ヒートパイプ式太陽熱利用暖房壁
体に関する。

従来の技術および問題点 従来、建物の壁から太陽熱を吸収して暖房に利
用するものとして、第１図のようにコンクリート
製蓄熱壁１の屋外Ｏ側の面に集熱面２が形成され
るとともに屋内Ｉ側の面に放熱面３が形成され、
集熱面２が透明ガラス板４で覆われているトロン
ブウオールが知られている。

ところが、従来のトロンブウオールの場合に
は、熱は蓄熱壁１を屋外Ｏ側から屋内Ｉ側に移動
するため、蓄熱壁１の温度は屋外Ｏ側が高く屋内
Ｉ側が低くなり、したがつて、屋外Ｏへの放熱が
多く、集熱された熱が十分に屋内Ｉに取入れられ
ない。さらに、夜間に屋内Ｉの熱が壁１を通して
屋外Ｏに放熱される。

この考案の目的は、建物の壁の一部を構成し、
太陽熱を効率良く取入れて屋内を暖房することが
できるとともに、屋外への放熱を防止することが
できる効率の良いヒートパイプ式太陽熱利用暖房
壁体を提供することにある。

問題点を解決するための手段 この考案による太陽熱利用暖房壁体は、屋外側
に配置される太陽熱集熱材、屋内側に配置される
放熱材、集熱材と放熱材の間に配置されている断
熱材、および集熱材と放熱材の間に配置されてこ
れらに接触している上下複数の独立したヒートパ
イプを備えており、各ヒートパイプが、集熱材に
接触する直線状の蒸発部と放熱材に接触する直線
状の凝縮部の両端同志が直線状のガス移送部と凝
縮液移送部によりそれぞれ連結されてループ状を
なすものであり、凝縮部とガス移送部との連結部
が他の部分より高くなつているものである。

太陽熱集熱材には、たとえば、銅、アルミニウ
ム、ステンレス鋼、銅などの金属板が使用され、
集熱面からの放射損失をより小さくして太陽熱を
効率良く吸収するように屋外側の面に太陽熱選択
吸収膜を形成するか黒色塗装を施すのが望まし
い。太陽熱選択吸収膜は、集熱材に直接太陽熱選
択吸収塗料を塗装するか太陽熱選択吸収膜生成処
理を施すことによつても、また、太陽熱選択吸収
膜を形成したアルミニウム箔を集熱材に貼付ける
ことによつてもえられる。

放熱材には、たとえば、カラー鋼板、カラーア
ルミニウム板などの金属板または合板などの壁材
が使用される。

断熱材には、たとえば、グラスウール、発泡ス
チロール、発泡ウレタン、石膏ボードなどが使用
される。

ヒートパイプには、たとえば、銅バイプ、鋼パ
イプ、ステンレス鋼パイプ、アルミニウムパイプ
などが使用され、ヒートパイプ内の作動流体は使
用温度によつて適宜選定される。ヒートパイプと
しては、ウイツクを使用しない重力型のものが望
ましい。また、ヒートパイプの蒸発部（集熱部）
は太陽熱集熱材に接触し、ヒートパイプの凝縮部
（放熱部）は放熱材に接触するが、重力型ヒート
パイプの場合には、凝縮部が蒸発部より上方に配
置される。ヒートパイプは太陽熱集熱材および放
熱材に単に接するだけでもよいが、たとえば、溶
接、はんだ付け、かち込み、接着剤、粘着テープ
などによつてこれらに接合されるのが望ましい。

作 用 日中、屋外からの太陽光線は集熱材に当たり、
ヒートパイプの蒸発部が加熱される。これにより
作動流体が蒸発しガス移送部を通すて凝縮部に移
動し、凝縮部においてガス状の作動流体が放熱し
て凝縮し、この熱が放熱材に伝えられる。凝縮部
において凝縮した作動流体は、凝縮液移送部を通
つて蒸発部に戻り、再び加熱されて上記同様に循
環し、このようにして、集熱材から放熱材に速や
かにかつ十分に熱が移動する。放熱材に伝えられ
た熱は屋内に放熱され、これにより屋内が暖房さ
れる。ヒートパイプは凝縮部から蒸発部に熱が逆
流することがなく、しかも放熱材と集熱材の間に
断熱材が設けられているので、屋内から屋外へと
放熱が防止され、屋内を効率良く暖房することが
できる。

ヒートパイプが、直線状の蒸発部と凝縮部の両
端同志が直線状のガス移送部と凝縮液移送部によ
りそれぞれ連結された簡単な形状のものであるか
ら、複数の独立したヒートパイプを簡単に上下に
重ねて配置することができる。

ヒートパイプの凝縮部とガス移送部との連結部
が一番高くなつているので、ヒートパイプの蒸発
部において蒸発したガス状の作動流体はガス移送
部を通つて凝縮部に移動し、凝縮部において凝縮
した液状の作動流体は凝縮液移送部を通つて蒸発
部に戻り、作動流体はループ状のヒートパイプ内
を１方向に流れる。このため、ガス移送部または
凝縮液移送部をガス状の作動流体と液状の作動流
体が互いに反対方向に流れるようなことがない。

実施例 以下、第２図〜第６図を参照して、この考案の
実施例を説明する。

太陽熱利用暖房壁体１０は、額縁状の枠１１、
ならびに枠１１内に収め止められた透明表板１２
および後壁１３よりなり、建物壁１４にあけられ
た開口部１５にはめ止められて建物壁１４の一部
を構成している。後壁１３は、屋外Ｏ側の太陽熱
集熱材１６、屋内Ｉ側の放熱材１７、これらの間
に挾まれている集熱材１６側の断熱材１８および
放熱材１７側の蓄熱材１９、ならびに集熱材１６
と放熱材１７の間に配置されてこれらに接触して
いる複数のループ状の重力型ヒートパイプ２０よ
りなり、その外周部が適宜な手段によつて枠１１
に密閉状に固定されている。また、後壁１３は透
明表板１２より屋内Ｉ側にあり、透明表板１２が
建物壁１４の屋外Ｏ側壁面を構成し、放熱材１７
が建物壁１４の屋内Ｉ側壁面を構成している。

蓄熱材１９には、たとえば、塩化カルシウム六
水塩、硫酸ナトリウム＋水塩、チオ硫酸ナトリウ
ム五水塩、酢酸ナトリウム三水塩、燐酸水素ナト
リウム＋二水塩、パラフインなどの潜熱蓄熱材ま
たはコンクリート、水などの顕熱蓄熱材が使用さ
れる。潜熱蓄熱材および水などは金属性または合
成樹脂製の容器に密封され、このような蓄熱材密
封容器が放熱材１７と断熱材１８の間に１個また
は複数個配置される。

枠１１は金属または木などよりなり、適宜な手
段によつて開口部１５にはめ止められている。

透明表板１２は、太陽光線を透過して集熱材１
６が太陽光線を多く受けるようにするとともに集
熱材１６からの熱損失を抑制するものであり、そ
の外周部が適宜な手段によつて枠１１に密閉状に
固定され、透明表板１２と後壁１３との間に密閉
空間が形成されている。透明表板１２としては、
透明ガラス板が一般的であるが、アクリル樹脂な
どの透明合成樹脂も使用可能である。

ヒートパイプ２０は、集熱材１６の屋内Ｉ側の
面に接合された蒸発部２１、放熱材１７の屋外Ｏ
側の面に接合された凝縮部２２、ならびにこれら
の両端同志をそれぞれ連結する凝縮液移送部２３
およびガス移送部２４よりなり、各部２１，２
２，２３，２４は直線状をなす。そして、ヒート
パイプ２０は、次のように、凝縮部２２とガス移
送部２４との連結部が他の部分より高くなるよう
に断熱材１８および蓄熱材１９の中に配置されて
いる。すなわち、蒸発部２１は水平状または凝縮
液移送部２３側が若干高い傾斜状に配置され、水
平面Ａとなす角度ａは０〜1゜位が適当である。凝
縮液移送部２３は水平状または凝縮部２２側が若
干高い傾斜状に配置され、水平面Ａとなす角度ｂ
は０〜5゜位が適当である。凝縮部２２はガス移送
部２４側が若干高い傾斜状に配置され、水平面Ａ
となす角度ｃは１〜10゜位が適当である。ガス移
送部２４は凝縮部２２側が高い傾斜状に配置さ
れ、水平面Ａとなす角度ｄは10〜60゜位が適当で
ある。ヒートパイプ２０の凝縮部２２の最低部付
近に作動制御弁２５が設けられており、この弁２
５の操作部２６は、屋内Ｉから手で操作できるよ
うに、放熱材１７を貫通して屋内Ｉ側に若干突出
している。また、図示は省略したが、ヒートパイ
プ２０のガス移送部２４の最高部付近に、弁を備
えた作動流体給排管が接続されており、この管の
先端部および弁は放熱材１７より屋内Ｉ側に位置
している。そして、作動制御弁２５の操作部２６
ならびに作動流体給排管およびその弁は、屋内Ｉ
に露出しないように、蓋付操作ケースに入れられ
ている。作動流体給排管の弁は、常時閉じられて
おり、作動流体の入換えや補給を行なうときにの
み開かれる。なお、作動制御弁２５の操作部２６
ならびに作動流体給排管およびその弁は、屋内Ｉ
側に突出さないように放熱材１７より屋外Ｏ側に
配置されてもよい。この場合、弁２５の操作およ
び作動流体の給排を屋内Ｉから行なえるように、
放熱材１７に蓋付開口が設けられる。

ヒートパイプ２０の弁２５には、たとえば、パ
ツクレスバルブなどの真空用の弁が使用される。

冬季など暖房を必要とするときには、屋内Ｉか
ら操作部２６を操作して、作動制御弁２５を開い
ておく。このようにすれば、次のようにして屋内
Ｉが暖房される。すなわち、日中、屋外Ｏからの
太陽光線は透明表板１２を通過して集熱材１６に
当たり、ヒートパイプ２０の蒸発部２１が加熱さ
れる。これにより作動流体が蒸発しガス移送部２
４を通つて凝縮部２２に移動し、凝縮部２２にお
いてガス状の作動流体が放熱して凝縮し、この熱
が放熱材１７および蓄熱材１９に伝えられる。凝
縮部２２において凝縮した作動流体は、凝縮液移
送部２３を通つて蒸発部２１に房り、再び加熱さ
れて上記同様に循環し、このようにして、集熱材
１６から放熱材１７および蓄熱材１９に速やかに
かつ十分に熱が移動する。放熱材１７および蓄熱
材１９に伝えられた熱の一部は蓄熱材１９に蓄え
られて、残りは放熱材１７を通して屋内Ｉに放射
され、これにより屋内Ｉが暖房される。日中はヒ
ートパイプ２０によつて放熱材１７および蓄熱材
１９に連続的に熱が伝えられるので、このように
暖房が行なわれても蓄熱材１９に十分な熱が蓄え
られ、蓄熱材１９に熱が蓄えられることによつて
屋内Ｉのオーバーヒートが防止される。そして、
ヒートパイプ２０の蒸発部２１が加熱されない夜
間にも、蓄熱材１９に蓄えられた熱が放熱材１７
を通して屋内Ｉに放熱され、これにより屋内Ｉが
暖房される。この場合、ヒートパイプ２０の凝縮
部２２が蒸発部２１より上方にあるため凝縮部２
２から蒸発部２１に熱が逆流することがなく、し
かも蓄熱材１９と集熱材１６の間に断熱材１８が
設けられているので、屋内Ｉから屋外Ｏへの放熱
が防止され、屋内Ｉを効率良く暖房することがで
きる。さらに、上記のように作動流体がループ状
のヒートパイプ２０内を１方向に流れ、ガス移送
部２４または凝縮液移送部２３をガス状の作動流
体と液状の作動流体が互いに反対方向に流れるよ
うなことがないため、熱を確実に移送して、効率
良く暖房を行なうことができる。

夏季など暖房を必要としないときには、作動制
御弁２５を閉じておく。このようにすれば、蒸発
部２１で蒸発した作動流体は凝縮部２２で凝縮し
て凝縮部２２内に溜まり、蒸発部２１に戻ること
はない。このため、やがて蒸発部２１には作動流
体がなくなり、蒸発部２１が太陽光線によつて加
熱されてもこの熱が凝縮部２２に移動することが
ない。したがつて、太陽熱が屋内Ｉに取入れられ
ることがなく、太陽熱による屋内Ｉの温度上昇が
防止される。

考案の効果 この考案によるヒートパイプ式太陽熱利用暖房
壁体は、上述の構成を有するので、建物の壁の一
部を構成することができ、壁としての機能を損な
うことなく太陽熱を利用して屋内を暖房すること
ができる。そして、屋外側に配置される太陽熱集
熱材と屋内側に配置される放熱材とに接触してい
るヒートパイプにより太陽熱を速やかにかつ十分
に屋内に取入れることができ、しかも太陽熱集熱
材と放熱材との間に設けられた断熱材およびヒー
トパイプにより屋内から屋外への放熱を防止でき
るので、太陽熱を効率良く取入れて屋内を暖房す
ることができる。また、ヒートパイプが、直線状
の蒸発部と凝縮部の両端同志が直線状のガス移送
部と凝縮液移送部によりそれぞれ連結されてルー
プ状をなすものであり、凝縮部とガス移送部との
連結部が他の部分より高くなつているので、ガス
移送部または凝縮液移送部をガス状の作動流体と
液状の作動流体が互いに反対方向に流れるような
ことがなく、しかも複数の独立したヒートパイプ
を上下に重ねて配置することができる。そして、
ガス移送部または凝縮液移送部をガス状の作動流
体と液状の作動流体が互いに反対方向に流れるよ
うなことがないことにより、熱を確実に連続移送
して効率良く暖房を行なうことができ、複数の独
立したヒートパイプが上下に配置されていること
により、１つのヒートパイプが破損しても全体が
使用不能になるようなことがなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す垂直断面図、第２図〜第
６図はこの考案の実施例を示し、第２図は屋内側
から見た太陽熱利用暖房壁体の部分切欠き正面
図、第３図は第２図−線の断面図、第４図は
第２図−線の断面図、第５図は第２図−
線の断面図、第６図はヒートパイプの斜視図であ
る。 １０……太陽熱利用暖房壁体、１６……太陽熱
集熱材、１７……放熱材、１８……断熱材、１９
……蓄熱材、２０……ヒートパイプ、２１……蒸
発部、２２……凝縮部、２３……凝縮液移送部、
２４……ガス移送部、Ｉ……屋内、Ｏ……屋外。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 屋外Ｏ側に配置される太陽熱集熱材１６、屋内
   Ｉ側に配置される放熱材１７、集熱材１６と放熱
   材１７の間に配置されている断熱材１８、および
   集熱材１６と放熱材１７の間に配置されてこれら
   に接触している上下複数の独立したヒートパイプ
   ２０を備えており、各ヒートパイプ２０が、集熱
   材１６に接触する直線状の蒸発部２１と放熱材１
   ７に接触する直線状の凝縮部２２の両端同志が直
   線状のガス移送部２４と凝縮液移送部２３により
   それぞれ連結されてループ状をなすものであり、
   凝縮部２２とガス移送部２４との連結部が他の部
   分より高くなつているヒートパイプ式太陽熱利用
   暖房壁体。