JPS60259861A - ヒ−トパイプ式太陽熱集熱器 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、ヒートパイプ式の太陽熱集熱器に関する。

−１− （従来の技術） 近時、太陽熱集熱器としてヒートパイプを利用したもの
が種々提案されている。これらの集熱器は、例えば特開
昭５７−２１２４６号、特開昭５５−４３３５１号等に
見られるにうに、ヒートパイプの蒸発部を真空吸熱管内
に挿入し、あるいは集熱板に当接して集熱部を構成する
と共に、同ヒートパイプの凝縮部を蓄熱槽に挿入し、あ
るいは内管に熱媒体が流れる二重管からなるヘッダーの
外管に構成する等して太陽熱エネルギーを熱媒体に伝達
するものとなされている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、従来のヒートパイプ式太陽熱集熱器において
、集熱部から熱媒体へ向りて熱輸送を行なうヒートパイ
プの蒸発管は、いずれら内部が単一の中空部に構成され
たものであり、該中空部内を、蒸発した作動流体の蒸気
は凝縮部に向けて高速に移動する一方、凝縮復液した作
動流体は反対方向へ流下する。このため、線管−２− 内での蒸気流と液体流とが相互に干渉して殊に蒸気流に
抵抗を与え、熱輸送効率に悪影響を及ぼす動点があった
。

（問題点を解決するための手ｇり この発明は、ヒートパイプの蒸発管内を専らに液化作動
流体の還流する遠路部分と蒸気流の高速移動する往路部
分とに区分することにより、上記の相互干渉作用をなく
してヒートパイプ作動の促進、ひいては熱輸送効率の増
進による太陽熱集熱効率の向上をはかりうるＪ：うにし
たものである。

即ち、この発明１．ｔｌ　、集熱部（１）から熱交換部
（２）の熱媒体に向けて熱輸送を行うヒー１へパイプの
蒸発管（６）内が、該管内に設りられた仕切壁（７）に
Ｊ：って上部中空部（８）と下部中空部（９）とに分断
されると共に、これらの−に下部中空部（８）（９）が
管の少なくとも下端部において、例えば前記仕切壁（７
）の欠落にＪ：る連通部（１０）を介゛して相互に連通
されてなることを特徴とするものである。

−３− （実施例） この発明の構成を、更に図示する一実施例に基づいて詳
しく説明する。

図示実施例は、ヘッダー型のヒートパイプ式太陽熱集熱
器にこの発明を適用した場合を示すもので、第１図にお
いて、（１）は集熱部、（２）は熱交換部である。

集熱部（１）は、アルミニウム押出型材等をもって方形
に枠組みされた集熱器枠体（３）の内側において、その
下部に断熱材（４）が敷設され、その上部に集熱板（５
）がほぼ全面に亘って配置されると共に、該集熱板（５
）の下面側に、複数本の直管状蒸発管（６）が密接状態
にして並列状に配置されたものとなされている。

そしてこの各蒸発管〈６）は、下端が溶接によって封鎖
される一方、上端が熱交換部（２）に配置された単一の
ヘッダー型凝縮管（１１）の周壁に連通接続されている
。もちろん凝縮管（１１）の両端は密閉されており、該
凝縮管と前記蒸発管（６）とで内部を真空とする密閉容
器を形成−４− し、かつ所要量のフロン等の作動流体が封入されること
により、甲−のヒートパイプを構成したものとなされて
いる。

而して、上記各蒸発管（６）は、第２図及び第３図に示
すように、イの長さ方向に沿って内部に仕切壁（７）が
押出成形等により一体に形成され、内部が上部中空部（
８）と下部中空部（９）との２つの通路に仕切られてい
る。かつ線管の下端部では、仕切壁（７）を一部切除し
欠落させることによって連通部（１０）が形成され、こ
の連通部を介して上記上下両中空部（８）〈９）が相互
に連通されたものとなっている。

もつとも、このような仕切壁（７）の欠落によって雨中
空部を連通させる代りに、各蒸発管（６）の下端に１本
の連通管を直交配置に接続することにより、各蒸発管（
６）の上部中空部（８）と下部中空部（９）とを該連通
管を介して連通せしめるものとしても良い。

かつ、各蒸発管（６）は、第３図に示されるように、集
熱板（５）に形成された断面略半円−５− 状の抱管部（５ａ）内に圧入してそれに半円周以上を密
接状態にして取付けられており、下面は略平坦状に押潰
されて可及的薄い集熱部材を構成するように配慮されて
いる。しかも、上記の上部中空部（８）と下部中空部〈
９）は、それらの内部を流れる作動流体が前者では主に
気体、後者では主に液体であることにより、上部中空部
（８）の方が下部中空部（９）より断面積を小なるもの
として形成され、作動流体の蒸発、復液速流の作動サイ
クルを確実かつ速やかに行わせうるちのとなされている
。なお、上下両中空部（８）（９）は、そのそれぞれを
更に複数個の中空部に仕切ったものとすることも勿論許
容される。

熱交換部（２）は、第１図に示すように集熱部（１）の
上端部に隣接して設けられたもので、前記枠体（３）の
上部横枠材に近接してこれを平行に配置されたヘッダー
（１２）と、これの外側を、グラスウール等の断熱材（
１３）　（第２図参照）を介して覆ったヘッダーカバー
（１４）と−６− を有する。

上記ヘッダー（１２）は前記の凝縮管（１１）と、例え
ば銅製の熱媒体流通管（１５）とで構成されたものであ
って、凝縮管（１１）の上部周壁に形成された断面略Ｕ
字状の嵌合四部（１６）に熱媒流通管（１５）が上部を
扁平に押し潤して密１釈されかつ抑止突起（１１）で抑
さえ止められることにより両者が密接して一体的に組合
わされたものとなされている。

凝縮管（１１）は、アルミニウム押出型材よりなるもの
で、前記嵌合凹部（１６）の外面には、凝縮管（１１）
の内方に向（プて突出する多数のフィン（１８）が形成
されると共に、蒸発管（６）が接続される側の一側部に
は、周壁が対向状の斜壁に形成されることにより核部に
断面漏斗形の流下案内部（１９）が形成され、該案内部
（１９）の先端面に穿設された孔に蒸発管（６）の上端
が１■挿されかつ溶接によって接合されたものとなされ
ている。従って、凝縮管（１１）内で凝縮復液する作動
流体は、集熱器の設置勾配の多少−７− の変化に拘わりなく、漏斗状の流下案内部（１９）で案
内されて吸熱蒸発管（６）内に確実に流下されるものと
なされている。

なお、第１図中（２０）は集熱部（１）の上面を覆って
配置された透明ガラス等の透過体である。

（作用） 上記の太陽熱集熱器は、透過体（２０）を透過した太陽
光によって集熱板（５）を介して蒸発管（６）が加熱さ
れ、その内部に封入されている作動流体に蒸発を生じさ
１！る。この蒸発した高温の蒸気は、蒸発管〈６）内の
主に−１一部中空部（８）内を通って急速に、上方のヘ
ッダー（１２）の凝縮管（１１）内に移動し、熱媒流通
管（１５）内を流れる水等の熱媒体と熱交換して該熱媒
体を加熱する。この熱交換ににって凝縮管（１１）内で
凝縮された作動流体は専らに重力の作用で再び蒸発管（
６）内に戻り、主にその下部中空部（９）内を流下する
。そして蒸発管（６）の下端に至って再び加熱蒸発され
る。こ−８− のようなリーイクルを繰返すことによって、熱媒体流通
管（１５）内の熱媒体に太陽熱エネルギーが連続的に伝
達される。

従って、上記のような太陽熱集熱器は、その熱媒体流通
管（１５）の両端を、蓄熱層をめぐる熱媒体循環回路に
接続することにより、自然循環式あるいは強制循環式の
いずれの太陽熱温水器にも適用され得る。

（発明の効果） この発明は上述のように、ヒートパイプの蒸発管内が、
仕切壁によって上部中空部と下部中空部とに分離され、
それらが下端において相互に連通されたものとなされて
いる。このため、作動流体の蒸発した蒸気は専らに上部
中空部内を通って上昇する一方、凝縮管内で凝縮復液し
た液化作動流体は専らに下部中空部内を通って蒸発管の
下端部に戻る。従って、作動流体の蒸気流と液体流とが
蒸発管内で別々の流路を通るので、流れ方向が互いに反
対向きであるにも拘わらずそれらが互いに干渉し合うこ
とがない。

−９− このため、作動流体の循環が抵抗少なく円滑かつ速やか
に行われ、ヒートパイプの作動が促進されその熱輸送効
率が増進される。ひいては該ヒートパイプの小型軽量化
を可能とすると共に、その熱輸送によって具現される太
陽熱のエネルギーの集熱効率を一層増大しうる効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示すもので、第１図は太陽熱
集熱器全体の一部を切欠いて示した斜視図、第２図はヒ
ートパイプ部分の第１図■−■線に沿う断面図、第３図
は第２図■−■線の断面図である。 （１）・・・集熱部、（２）・・・熱交換部、（５〉・
・・集熱板、（６）・・・蒸発管、（７）・・・仕切壁
、（８）・・・上部中空部、（９）・・・下部中空部、
（１０）・・・連通部、（１１）・・・凝縮管、（１５
）・・・熱媒体流通管。　以　上 特許出願人　昭和アルミニウム株式会社代　理　人　弁
即士　清　水　久　義 １０−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　集熱部から熱交換部の熱媒体へ向けて熱輸送を
   行うヒートパイプを備えたヒートパイプ式太陽熱集熱器
   において、上記ピー１−パイプの蒸発管内が、該管内に
   設けられた長さ方向にのびる仕切壁によって上部中空部
   を下部中空部とに分離されると共に、これらの上下両中
   空部が少なくとも管の下端部において相互に連通されて
   なることを特徴とするヒートパイプ式太陽熱集熱器。
2. （２）　上部中空部が下部中空部より相対的に小なる断
   面積に構成されている特許請求の範囲第１項記載のヒー
   トパイプ式太陽熱集熱器。