JPS5949518B2 - 熱交換器及びパネル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱交換媒体のための通路が内部に形成された熱
交換用のパネルに関するもので１、この通路は板の厚さ
方向の離隔された部分の間に位置している。

本発明のパネルは太陽エネルギーを利用する装置特に流
体の温度を上昇させるだめの太陽エネルギー吸収装置に
好適である。

太陽の放射は、加熱又は冷却又は電力への直接転換のた
めのエネルギー源として集めることが出来ることは良く
知られている。

加熱及び冷却は流体熱伝導装置内に太陽光線のエネルギ
ーを集めることによって行われる。

加熱された流体は取得した熱エネルギーを利用する場所
に供給される。

世界の或地域では、太陽エネルギーがもし経済的に動力
化出来るならば最も豊富な型の利用可能のエネルギーで
ある。

世界のよシ開発された地域でさえも、太陽エネルギーの
経済的利用は、エネルギー発生のための化石燃料の使用
に代る魅力を提供する。

本発明の目的は、熱交換媒体が均一に流れることが出来
る熱交換用のパネルを得ることである。

本発明の他の目的は、熱交換媒体を効果的に排出するこ
とにより、凍結による破損を防止することができる熱交
換用のパネルを得ることである。

本発明の更に他の目的は取扱いが簡単な強固な熱交換用
のパネルを得ることである。

本発明のさらに他の目的及び利点は以下の説明によって
明らかになるであろう。

本発明による熱交換用のパネルは熱交換媒体のための通
路を内部に有し、この通路は両端のへラダーと、これら
のへラダーを結合するようにヘッダーとヘッダーとの間
に設けられた熱交換用の通路と、熱交換媒体のための入
口および出口を形成するために前ヘッダーからパネルの
両端に向けて延在する入口部と出口部とを有して熱交換
媒体が前記熱交換用の通路を通って一方のヘッダーから
他方のヘッダーに流れるようになっておシ、前記両端の
ヘッダーは同一６形状をなし、各ヘッダーは少なくとも
１個の接着部によって形成された横方向の通路を有し、
該ヘッダーの横方向の通路の最も外側のものは前記入口
および出口部の長手軸線に対して傾斜しており、これに
よって熱交換媒体が均一に流れると同時にこの熱交換媒
体を効果的に排出することができると同時にその取扱い
が、簡単な強固な構造になっている。

次に添付図面を参照して本発明の好適実施例を説明する
。

本発明のパネルは第１図に示すような太陽熱装置に利用
するのに好適であシ、この図において、本発明の複数個
のパネル１０は建物１２の屋根１１の上に装架され、管
１３及び１４が建物内の設備に結合されているがその結
合部は図示されていない。

そして、例えば冷水を普通のポンプなどで建物１２から
管１３内に送ることが出来る。

水は共通集合管１３ａに泊って流れてパネル１０に分配
される。

パネル１０を通って流れる水は、太陽エネルギーで加熱
され、共通集合管１４ａに集められて管１４に流れる。

このようにして加熱された水は次に貯蔵されるか又は建
物内の熱交換装置で使用される。

望むならば、当然、冷水を管１４に供給し、加熱された
温水を管１３を経て集めることも出来る。

別法として、この太陽熱装置は適当な環境例えば地上で
、風又は重力による移動を防ぐよう適当な締付具と共に
使われ又は置くことも出来る。

この太陽熱装置は、住宅環境で温水を得るためのような
住宅加熱目的に使うことも出来る。

例えば２．４ｍＸ１．２ｍ（８フイート×４フイート）
の本発明のパネル３個で、平均的な４人家族に十分な家
庭用温水を供給することが出来る。

また、本発明のパネルは、水泳プール用水の加熱に使用
することが可能であり、且つ家庭用ガス又は油を燃焼す
る家庭用湯沸し器の水の予熱に手軽に使うことが出来る
。

太陽熱で加熱されたパネル内の水を熱絶縁された水槽即
ち容器内に排出し、パネル内での流体が十分には加熱さ
れないような曇天の日又は夜間に使用することもできる
。

図示されていないサーモスタットを太陽熱加熱装置の頂
部に取付け、水の温度が予め決められた温度に達した時
に循環ポンプを始動するように設定することが出来る。

ポンプは次にほぼ前述のように水を押し上げる。

本発明の熱交換用のパネルは米国特許第 ２６９０００２号に示されているように作られるのが望
ましい。

第２図はアルミニウム、銅又はこれらの合金のような１
枚の金属板２０の清浄面２１に所望の通路に対応する溶
接防止材料２２の模様が適用されているものを示してい
る。

第３図は、溶接防止材料２２の模様が間にはさまれるよ
うに第２の板２３を板２０の上に重ねたものを示してい
る。

板２０及び２３は、板と板との相対的な運動を防ぐため
に、溶接２４で互に固定され、第４図に示すように一対
の圧延ロール２５を通過させて互に溶接されて素材２６
を形成する。

板２０及び２３はこれらを互に確実に溶接するため。

圧延ロール２５を通過する前に、圧延技術で良く知られ
ている技術によって加熱することが通常必要である。

出来上った素材２６は板２０及び２３が溶接防止材料２
２の領域以外は互に溶接されている。

溶接防止材ｌ５１２２の模様に対応する接合されていな
い部分を内部に有する素材２６は、次に焼鈍などの適当
な方法で軟化され、そのあとでよシ厚さを一様にするた
め冷間圧延され且つ再び焼鈍される。

溶接防止材料２２に対応するパネルの部分は、次に従来
から知られて゛いる方法、例えば空気又は水のような流
体膨張圧力を利用してふくらまされ、第５図に示すよう
な溶接防止材の模様に対応する管状の通路３０が内部に
形成される。

通路３０はパネル１０の内部に延び且つパネルの厚さ方
向の離隔された部分の間に位置している。

従って、パネル１０は熱交換媒体のためにその内部に延
びる通路３０を持つ中空の金属パネル即ちプレート状を
なしている。

もし通路が平らな金型面の間で流体膨張圧力の導入でふ
くらまされると、出来た通路は第６図に示すような頂部
の平らな平頂型３１になる。

又、通路３０が金型を使用することなしで形成されると
、出来た通路の形状は第７図に示すような半円形３２に
なる。

第５図に示すように通路３０はほぼ平行に配置された複
数個の熱交換用の通路３４で結合された対向する同一形
状のヘッダー３３を有し、これらのヘッダー３３は第５
図から明らかなように互に対称形即ち同一の形状をなし
ている。

この熱交換用の通路３４はヘッダー３３の間でパネルの
長手方向に延び、対向するヘッダー３３はこの長手方向
の通路３４に対して横方向に延びている。

通路３０はヘッダー３３から延びる熱交換媒体用の入口
部３５と出口部３６とを有する。

そして、互に溶着された金属の接着部３８によって複数
個の長手方向の通路と横方向の通路とが図示する如く形
成されておシ、その最も外側の横方向の通路は入口部３
５および出口部３６の長手方向の軸線に対し角度３７で
示すように傾斜しておシ、その角度３７は少なくともほ
ぼ９１°であり、はぼ９２゜から１００°が望ましく、
９２１１０！５−ら９７ｈ０が好適である。

角度３７を設けることによシパネネル１０内における流
体の配分を一様になし且つパネルの表面積を効果的に利
用することができる。

父、角度３７を設けることにより、装置から導体を完全
に排出し、捕捉されたガスを排出してエアロツクの発生
を防止している。

又、内部の流体を確実に排出することは、今までに注目
された諸問題を解決している。

例えば、装置内に残った流体の凍結による膨張で管壁が
破壊されるというな危険性を除去している。

その上完全に流体を排出することによって、腐蝕につな
がる環境を作り出す沈澱物の集積の可能性を減少してい
る。

もちろん流体が有効に排出されればその結果として、利
用可能な太陽エネルギーを完全に利用することになる。

本発明のパネルの他の重要な特徴は、互に溶接された金
属の接着部３８を有するヘッダー３３を得ることであシ
、これは、ヘッダーの強度を増加し、流体の制御及び方
向性を改善し、そして熱交換媒体の流れを邪、魔してい
る。

そして、この接着部３８は単に溶接防止材を設けないこ
とで容易に得ることができる。

第５図に示すように、予め決められた任意の様式で流体
を流すため、両ヘッダー３３にほぼ対称的に複数個の接
着部３８を設けてワツフル型のヘッダーとすることが好
ましい。

もちろん対象でない接着部、３８の模様も使用すること
が出来、そして色々な模様を選ぶことが出来る。

好適実施例では、入口部３５及び出口部３６が夫々のヘ
ッダー３３の各々の中央で交っておシ互に一線上にある
。

しかし必要ならば、入口部及び出口部は、第１０図の入
口部３５ｃ及び出口部３６ｃのように、夫々のヘッダー
３３ｃの反対側で交叉しても良い。

本発明のパネルの対称的な設計は、どちらの端部を上に
しても良いのでパネルの取扱いがよシ簡単になっている
。

同様に、傾斜したヘッダーはパネルの両端における流体
の排出を効果的にしている。

第８図、第９図及び第１０図は、本発明のパネルの更に
他の設計を示している。

第８図は、接着部３８ａによって形成された横方向の通
路と長手方向の通路とを有し、外側が連続した円弧の形
状即ちスカラップ状の対称形即ち同一の形状をなすヘッ
ダー３３ａを有するパネル１０ａを示し、この横方向の
通路の最も外側のものの角度、即ち連続の円弧のほぼ中
央を結線と長手軸線との角度は角度３７ａとして示され
ている。

このヘッダーの形状は装置全体で流体が能率良く流れる
ようになっている。

第８図に示すように、対向するヘッダー３３ａはこのヘ
ッダー間に延びる複数個の離隔された平行な熱交換用の
通路３４ａによって結合されている。

複数個の接着部３８ａはヘッダー３３ａ内に含まれてい
る。

第９図は別の実施例を示しており、ここではパネル１０
ｂはヘッダー３３ｂを有すると同時にパネル内に複数個
の接着部３８ｂを有している。

これはパネルの強度とパネル内での流れの制御及び方向
性を増すと共にパネル内で流体の流れを効果的に分ける
ことができる。

父、これらの接着部３８ｂはヘッダー３３ｂ内に横方向
の通路と長手方向の通路とを形成し、横方向の通路の最
も外側のものは図示する如く入口部３５ａおよび出口部
３６ｂに関して角度３７ｂを形成している。

熱交換用の通路３４ｂがヘッダー３３ｂの間に延びてい
る。

中央の接着部３８′はふくらませる時の位置決め案内と
して使うことが出来る。

第１０図に示すように、入口部３５ｃ、出口部３６ｃは
その対向端で夫々のヘッダー３３ｃと交叉し、ヘッダー
３３ｃの最も外側の横方向の通路と角度３７ｃを形成し
ている。

前述の如く、本発明のパネルは、これを通る流体の流れ
及びその分布を確実にするために色々の模様及び形状に
作製することが出来る。

第１１図を参照すると、パネル３９はヘッダー４０を有
し、このヘッダーの最も外側の横方向の通路は第５図の
角度３７に関して記載されたように、入口部４３と平行
な側縁４２に対して９１°から１００゜の範囲の角度に
該当する角度αで配置されている。

このパネル３９は側縁４２に対して角度βで同様に配置
された熱交換用の通路４１を有している。

この角度βは長手方向の側縁４２に関して少なくとも１
°であり、はぼ２°から１０°、好適には２匂０から７
匙０である。

角度αと関連して角度βを設けることによってヘッダー
４０と熱交換用の通路４１との両方を傾斜させ、パネル
３９をどの向きに装架しても流体を効果的に排出するこ
とが出来る。

もちろん、ヘッダー４０内に位置する接着部４５はヘッ
ダーの強度を増し、流体の流れ及びその方向性を改善し
ている。

尚、符号４４は出口部を示す。

第１２図は本発明のパネルのさらに他の実施例を示して
おり、パネル４６は三個の境界線４８を有する三角形の
ヘッダー４７を有し、この境界線の一つは熱交換用の通
路５１の外周の一部を形成している。

境界線４８は、入口部４９と出口部５０とを有するパネ
ル４６の流体の口と連続しており、夫々の境界線４８の
少なくとも一方の長手寸法は、他方の境界線４８の寸法
とほぼ同じになっている。

この配列によって得られる利点は、ヘッダー４７の最も
深い（長手方向の長さが大きい）所即ちその容量が最も
大きい所が乱流が最大となる熱交換流体の入口及び出口
附近に位置していることであり、入口部４９に入る流体
は、図示の垂直に延びる境界線４８で示されるようにヘ
ッダー４７の最も深い所に流入するのでこの入口部４９
に入る流体による乱流の発生が効果的に防止される。

パネル４６は一般に上縁に入口部４９があるように使わ
れるので、流体はその重力によって最短距離である垂直
な方向に先づ流下する。

従って、入口部４９に入る流体は、入口部４９の真下に
ある熱交換用の通路５１を通って下降し、この熱交換用
の通路が充満されてからその横にある平行な次の熱交換
用の通路５１に溢流する。

父、前述の特徴に関連して接着部５２が設けられており
、この接着部５２は細長い形状で、前述の熱交換用の通
路に連通し且つこれに対してほぼ横向きに走る平行な流
路５３を形成するように整合しており、熱交換流体を各
熱交換用の通路５１に横方向に運ぶ助けとなっている。

図示実施例では長方形又はほぼ四角形の接着部５２を持
つように示されているけれども、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、所望の平行な流路を得るためには各
種の形状のものを使うことが出来る。

以上、本発明の実施例を示し且つ説明したが、本発明は
これらに限定されることなく他の各種の設計変更が可能
である。

例えば図示実施例では熱交換用の通路はパネルの長手方
向に延びているが、これを横方向とすることも可能であ
る。

又、パネルの製造方法として米国特許第２６９０００２
号に示されたものを説明したが、本発明のパネルは押出
しによってもこれを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のパネルが使われる様式を図解的に示す
図面、第２図は溶接防止材の模様が適用されている金属
板の斜視図、第３図は第２図に示す金属板上に第２の金
属板が重ねられて溶接防止材の模様がその間にはさまれ
た合成金属素材の図解的斜視図、第４図は第３図の板が
一対の圧延ロールを通る間に互に溶接されることを示す
図解的斜視図、第５図は溶接防止材の領域でパネルの厚
さ方向の離隔された部分の間に通路が形成されている本
発明のパネルを示す平面図、第６図は第５図の線６−６
における断面図、第７図は第６図と同様な但し通路の断
面形状が変わっている他の実施例の断面図、第８図、第
９図、第１０図、第１１図及び第１２図は夫々本発明の
パネルの更に他の実施例を示す第５図と同様な平面図で
ある。 １０．１０ａ、１０ｂ、１０ｃ・・・パネル、３３゜３
３ａ 、３３ｂ 、３３ｃ・・・ヘッダー、３４−・・
熱交換用の通路、３５．３５ａ 、３５ｂ 、３５ｃｍ
・入口部、３６．３６ａ 、３６ｂ 、３６ｃ・・−出
口部、３Ｌ３７ａ、３７ｂ、３７ｃｍ−・角度、３８゜
３８ａ 、３８ｂ 、３８ｃ 、３８”接着部、３９−
・・パネル、４０・・・ヘッダー、４１・・・通］４２
・・・縁、４３・・・入口部、４４・・・出口部、４５
・・・接着部、４６・・・パネル、４７・・・ヘッダー
、４９・・・入口部、５０・・・出口部、５１・・・熱
交換用の通路、５２・・・接着部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱交換媒体のための通路を内部に有する熱交換用の
   パネルにおいて、前記通路は、両端のヘッダーと、これ
   らのへラダーを結合するようにヘッダーとへラダーとの
   間に設けられた熱交換用の通路と、熱交換媒体のための
   入口および出口を形成するために前記へラダーからパネ
   ルの両端に向けて延在する入口部と出口部とを有して熱
   交換媒体が前記熱交換用の通路を通って一方のヘッダー
   から他方のヘッダーに流れるようになっており、前記両
   端のヘッダーは同一の形状をなし、各ヘッダーは少なく
   とも１個の接着部によって形成された横方向の通路を有
   し、該ヘッダーの横方向の通路の最も外側のものは前記
   入口部および出口部の長手軸線に対して傾斜している熱
   交換用のパネル。 ２ 前記熱交換用の通路が互に離隔され且つ互に平行に
   配置されている特許請求の範囲第１項記載の熱交換用の
   パネル。 ３ 前記熱交換用の通路が前記パネルの長手方向の縁部
   に対して傾斜して配置されている特許請求の範囲第２項
   記載の熱交換用のパネル。 ４ 前記入口部及び出口部が前記パネルの角部附近に設
   けられている特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項
   のいずれか一つに記載の熱交換用のパネル。 ５ 前記各入口部および出口部が夫々対応するヘッダー
   の中央において該ヘッダーに交叉している特許請求の範
   囲第１項又は第２項に記載の熱交換用のパネル。 ６ 前記各ヘッダーの外側部分の少なくとも１部がスカ
   ラップ状になっている特許請求の範囲第５項に記載の熱
   交換用のパネル。 ７ 特許請求の範囲第１項から第７項のいずれか１項に
   記載のパネルにおいて、太陽熱吸収装置に使用される熱
   交換用のパネル。