JPS59129348A - ヒ−トパイプ式太陽熱利用暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ヒートパイプ式太陽熱利用暖房装置に関す
る。

ヒートパイプを用いた太陽熱利用暖房装置として、屋外
の集熱器によって得られた熱をヒートパイプにより屋内
の放熱器に移送し、これにより屋内を暖房するものがあ
る。このような装置は、冬季に屋外で得られた熱を一方
的に屋内に移送するためには効果的であるが、夏季にお
いては、一般的に屋内を冷房する必要があるにもかかわ
らず、屋外の熱を一方的に屋内に取入れるため、屋内温
度が上昇するという不都合が生じる。

この発明の目的は、上記の不都合を解消し、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、
必要に応じて屋内への熱の取入れを停止することができ
、しかもこれらの切換えがきわめて容易なヒートパイプ
式太陽熱利用暖房装置を提供することにある。

この発明による太陽熱利用暖房装置は、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、これら
の間に挾まれている断熱材、および断熱材の中に配置さ
れて太陽熱集熱材と放熱材に接触しているビー１〜パイ
プを備えており、ビー１〜パイプがＵ字状乃ものまたは
ループ状のものであり、集熱部と放熱部の中間部の少な
くども一部分が可１奢管よりなり、中間部が上下に曲げ
られうろことを特徴とするものである。

太陽熱集熱材はたとえば金属板よりなり、集熱部からの
放射損失をより小ざ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のが望ま
しいが、この面に黒色塗装を施すことによっても十分に
効果を発揮しつる。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っても、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って
もえられる。

放熱材としては、たとえば金属板よりなるもの、蓄熱体
よりなるもの、蓄熱体の屋外側の面に金属板が設けられ
ているしのなどが挙げられる。金属板にりなる放熱材の
場合には、屋内への放熱をより良くするため、屋内側の
面に適当な色の塗装を施すのが望ましい。蓄熱体として
は、金属製または合成樹脂製の容器に潜熱蓄熱材が密封
されたものが望ましい。潜熱蓄熱材としては、塩化カル
シウム６水塩、パラフィン、ポリエチレングリコールな
どが用いられる。

断熱材としては、一般に断熱材として用いられるあらゆ
るｂのが使用可能であるが、たとえば発泡ウレタン、発
泡スチロール、グラスウール、コンクリート、れんがな
どが挙げられる。

ビー１〜パイプおよびその集熱部と放熱部の中間部の可
撓管には一般に銅またはステンレス鋼が用いられ、ヒー
トパイプ内の作動流体は使用温度によって選定されるが
、一般にはフロン１２が用いられる。ヒートパイプとし
ては、ウィックを使用しない重力型のものが望ましい。

また、ビー１〜パイプの集熱部（蒸発部）は太陽熱集熱
材に接触し、ヒートパイプの放熱部（凝縮部）は放熱材
に接触するが、重力型ヒートパイプの場合には、放熱部
が集熱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、これ
らに接合されるのが望ましい。この場合、ヒートパイプ
と太陽熱集熱Ｈおよび放熱材との接合は熱抵抗を小さく
する点で溶接によるのが望ましいが、機械的接合、接着
剤による接合、粘着テープによる接合などでも十分に効
果を発揮しうる。断熱材は、たとえば、上記のようにヒ
ートパイプが接合された太陽熱集熱材と放熱材の間に注
入発泡などにＪζつで充填される。また、断熱材の屋外
側および屋内側の各面に形成した溝に（１字状またはル
ープ状に成形したヒートパイプの集熱部および放熱部を
含む直管部分をはめ、断熱材の屋外側の面おＪ：びヒー
トパイプ集熱部を集熱材に、断熱材の屋内側の面および
ヒートパイプ放熱部を放熱材にそれぞれ接着剤または熱
溶着などによって接合することもある。

この発明によれば、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くいるヒートパイ
プにより太陽熱を速亡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バイブにより屋内から屋外への
放熱を防止できるので、太、隠然を効率良く取入れて屋
内を暖房することができる。また、必要に応じ、ヒート
バイブの集熱部と放熱部の中間部を上方に曲げておくこ
とにより、太陽熱集熱材から放熱材への熱の移動を阻止
して、屋内への熱の取入れを停止することができる。そ
して、ヒートバイブの集熱部と放熱部の中間部を上下に
曲げるたりのぎりめで簡単な操作によってこれらの切換
えを容易に行なうことができる。

以下図面を参照してこの発明の詳細な説明する。

太陽熱利用暖房装置（１）は、額縁状の枠（２）、なら
びに枠（２）内に収め止められた透明表板〈３）および
後壁く４）よりなり、建物壁（５）にあけられた開口部
（６）にはめ止められて建物壁〈５）の一部を構成して
いる。

後壁（４）は、屋外（０）側の太陽熱集熱材（７）、屋
内（Ｉ）側の放熱材（８）、これらの間に挾まれている
断熱Ｕ（９）、および断熱材（９）の中に配置されて集
熱材（７）と放熱材（８）に接触している複数のヒート
バイブ（１０）よりなり、適宜な手段によって、集熱材
（７）の外周部が枠（２）に密閉状に固定されるととも
に、断熱材（９）および放熱材（８）の水平方向−側端
を除く外周部が枠（２）に密閉状に固定されている。そ
して、断熱材（９）および放熱材（８）の−側端と枠（
２）との間に、縦長のヒートパイプ中間部収容空間（１
１）が形成されている。放熱材（８）は屋外（０）側の
金属製放熱板（１２）Ｊ５よび屋内（１）側の蓄熱体（
１３）よりなり、蓄熱体〈１３）は、放熱板（１２）に
密着している金属製または合成樹脂製の箱型容器（１４
）、この容器（１４）の中に積重ねて収容された金属製
または合成樹脂製の複数の水平筒型容器（１５）、およ
び筒型容器（１５）の中に密封された潜熱蓄熱材（１６
）よりなる。

また、後壁（４）は透明表板（３）より屋内（１）側に
あり、集熱材（７）が建物壁（−５＞の屋外（０）側壁
面を構成するとともに、蓄熱体（１３）の箱型容器（１
４）が建物壁（５）の屋内＜＋）側壁面を構成し、ピー
１−パイプ中間部収容空間（１１）が屋内（１）に通じ
ている。

枠（２）は金属または木などよりなり、適宜な手段によ
って間口部（６）に（まめ所められている。

透明表板（３）は、太陽光を透過して集熱材（７）が太
陽光を多く受けるようにするとともに集熱材（７〉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
段によって枠（２）に密閉状に固定され、透明表板（３
）と後壁（４）との間に密閉空間（１７）が形成されて
いる。透明表板（３）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。枠（２）の後壁（４）より外側の部分は建物壁
く５）より外側に突出しており、この部分の枠（２）の
上下両面には、密閉空間（１７）と屋外（０）とを通じ
かつ扉（１８）を備えた連通口（１９）が段けられてい
る。

後壁（４〉の蓄熱体（１３）より外側の部分は、たとえ
ば第３図のような後壁構成部材（２ｏ）を複数個使用し
て次のように構成される。すなわら、各部材（２０）は
、同じ大ぎざを有する細長い方形金属板製の太陽熱集熱
板（２１）および放熱板（２２）、ならびにこれらを連
結している重力型ヒートパイプ（１０）よりなる。集熱
板（２１）は水平方向に長く伸びるように垂直に配置さ
れ、放熱板（２２）ｌよ集熱板（２１）の１４面側の斜
め上方に平行に配置される。ヒートパイプ（１０）は、
水平方向に平行に伸びる集熱部（２３〉と放熱部（２４
）の一端同志が連結されたＵ字状をなす。

ビー１〜パイプ集熱部（２３）は集熱板（２１）に、ヒ
ートパイプ放熱部（２４）は放熱板（２２）にそれぞれ
溶接またはかしめによって接合され、放熱部（２４〉は
集熱部（２３）より上方にある。集熱部（２３）と放熱
部（２４）の中間部（２５）は可撓管よりなり、上下に
曲げられうる。これらの複数の部材（２０）を上下方向
にｆ？１１ねることにより、上下方向に隙間なく並んだ
複数の集熱板（２１）よりなる１枚の太陽熱集熱材（７
）および同様の複数の放熱板（２２）よりなる１枚の放
熱板〈１２）が構成される。そして、この集熱部（７）
と放熱板（１２）の間に注入発泡などの適宜な手段で断
熱材（９）が充填される。集熱材（７）および放熱板（
１２）はそれぞれ１枚の金属板から構成されることもあ
り、この場合には、これらの間に複数のヒートパイプ（
１０）が固定される。断熱材（９）はビー１〜パイプ〈
１０）の集熱部（２３）および放熱部（２４）に対応す
る部分にだけ存在し、ヒートパイプ中間部（２５）は断
熱材（９）の−側端から収容空間（１１）内に突出して
いる。この空間（１１）の屋内（Ｎ側の部分に、縦長の
断熱材（２６）が密閉状にはめ込まれる。この［θｆ熱
＋４（２＋；）はヒンジ（２７）によって箱型容器（１
４）に数個けられ開閉自在となっている。

冬季など暖房を必要とするときには、第１図に示されて
いるように、枠（２）上下の連）山口（１９）の扉（１
８）を密閉するとともに、第３図に実線で示されている
ようにヒートノ（イブ中間部（２５）を下【こ曲げて中
間部（２５）が集熱部（２３）の一端から放熱部〈２４
）の一端（こ向ｆ）Ｘって徐々に高くなるようにしてＪ
５＜。ヒートｌ（イブ中間部〈２５）は、収容空間（１
１）の断熱材（２６）を開いて屋内（１）から手で曲げ
られ、作業が終わったなＩうば断熱材（２６）は閉じら
れる。このような状態で、暖房装置（１）（まり（のよ
うに作用する。

日中、屋外（０）からの太陽光線は透明表板３　）を通
過しく集熱Ｕ（’７）に当たり、ヒーパイプ集熱部（２
３）が加熱される。これにより作動流体が蒸発しヒート
パイプ中間部（２５）を通ってヒートパイプ放熱部（２
４）に移動し、放熱部（２４）においてガス状の作動流
体が放熱して凝縮し、この熱が放熱板（１２）を通して
蓄熱体（１３）に蓄えられる。放熱部（２４）において
凝縮した作動流体は、集熱部（２３）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（７
）から蓄熱体（１３）に速やかにかつ十分に熱が移動す
る。蓄熱体（１３）に蓄えられた熱は屋内（１）に放射
され、これにより屋内（１）が暖房される。このように
暖房が行なわれても、日中はヒートパイプ〈１０）によ
って蓄熱体（１３）に連続的に熱が伝えられ、蓄熱体（
１３）に十分な熱が蓄えられる。そして、ヒー（ヘパ、
イブ集熱部（２３）が加熱されない夜間にも、蓄熱体（
１３）に蓄えられた熱により上記同様に屋内（ｆ）が暖
房される。この場合、ヒ・−１〜パイプ（Ｈｌ＞の放熱
部（２４）が集熱部（２３）より上方にあるため放熱部
（２４）から集熱部（２３）に熱が逆流することがなく
、しかも集熱材（７）と放熱材（８）の間およびヒート
パイプ中間部収容空間（１１）の屋内（Ｉ）側の部分に
断熱材（９）（２６）が設けられているので、屋内（１
）から屋外（０）への放熱が防止され、屋内（１）を効
率良く暖房することができる。

夏季など暖房を必要としないときには、第４図に示され
ているように、枠（２）　−１＝下の連通口（１９）の
１ｉ（１Ｂ＞を間放りるとどもに、第３図に鎖線で示さ
れているようにヒートパイプ中間部（２５）を上に曲げ
てその一部分が放熱部（２４〉より」一方に位置するよ
うにしておく。このようにすれば、集熱部（２３）が太
陽光線によって加熱されてもこの熱が中間部（２５）よ
り放熱部＜２４）側に移動することがない。したがって
、太陽熱が屋内（１）に取入れられることがされる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示し、第１図は冬季にｄ５け
る使用状態を示す垂直断面図、第２図は同水平断面図、
第３図は後壁構成部材の主要部斜視図、第４図は夏季に
おける不使用状態を示ず垂直断面図である。 （１）・・太陽熱利用暖房装置、（７）・・・太陽熱集
熱材、（８）・・・放熱材、（９）・・・断熱材、（１
０）・・・ビー１〜パイプ、（２３）・・・集熱部、（
２４）・・・放熱部、（２５）・・・中間部、（１）・
・・屋内、（０）・・・屋外。 以　　上 特許出願人　　工業技術院長　石　坂　誠　−第１図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 屋外（０）側に配置される太陽熱集熱材（７）、屋内（
   １）側に配置される放熱材（８）、これらの間に挾まれ
   ている断熱材（９）、および断熱材（９）の中に配置さ
   れて太陽熱集熱材（７）と放熱材（８）に接触している
   ヒートパイプ（１０）を備えており、ヒートパイプ（１
   ０）がＵ字状のものまたはループ状のものであり、集熱
   部（２３）と放熱部（２４）の中間部（２５）の少なく
   とも一部分が可撓管よりなり、中間部（２５）が上下に
   曲げられうろことを特徴とするヒートパイプ式太陽熱利
   用暖房装置。