JPS60501671A - 太陽熱空気加熱装置 - 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】 太陽熱空気加熱装置 技術分野と背景 太陽エネルギー蓄積のための相変化媒体は２Ｓ年近く研究されてきた。硫酸ナト リウム１０水塩（クララバー塩）が当初、チルケス（Ｔｅ１ｋｅＳ　）により実 験的なヒート・ハウスに用いられたが、これは、（ａ）その相変化が比較的高い 融解熱により達成され、（ｂ）安価で多量に入手でき、（Ｃ）非毒性で不燃性で あり、（ｄ）相変化か約３２°Ｏ（ｇｑＦ）近辺の理想的な温度範囲内で起こる ためである。しかしながら、硫酸ナトリウト１０塩の使用においで発生するいく つかの欠点が知られている。

第１に、不融和状態になると、この硫酸ナトリウム１０水塩は硫酸すｌ−ＩＪウ ムと飽和溶液に分離し、この際に、硫酸すｌ−ＩＪウムは、高濃度のために、溶 液の下に沈み、従って１次のザイクルには役立たなくなる。

第一に、溶液のり乙ＫｃａＪ、／ｋｇ（／　００　Ｂｔｕ／　ｌｂ　）の熱放出 のために液相の硫酸ナトリウムを冷却すると生じる相変化は、結晶形成の問題の ために過冷却を起こす。最後に、凝固過程の性質は、熱が、凝固する液相から固 体物質の層を通って引き出されることを必要とする。

容器の壁面は一般に相変化反応か起きている所から離れているので、溶液の低熱 伝導１寸−は、熱平衝の達成が（２） や＼困難な過程であることを意見している。また、低熱伝導性が、冬季の短い太 陽の照射時間の期間、変化中にある相変化媒体の量を最小にするので、硫酸ナト リウム１０水塩を溶解すると逆が正しい。チルケスの米国特許第ＱＡ７’１．３ １．’１号明細書において、上記の硫酸ナトリウム１０水塩の反応における欠点 の全てではないが、そのいくつかが示されている。硫酸すｌ−ＩＪウムからの沈 殿や過冷却が導かれる結晶形成の問題は、非常に細いシリカや濃化剤を液に添加 刈ることにより夫々解決されるが、硫酸す）　ＩＪウム／θ水塩からの或はそこ への熱伝達の問題が残っている。デルケスにより［ウアルモント・エネルギ・シ ステムズ・インコーポレーデツｔ’　（Ｖａｌｍｏｎｔ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｓｙｓ ｔｅｍｓ、　工ｎｃ、）　Ｊに許諾さイｔた、好適な硫酸すｌ−１）ラム１０水 塩の相変［ヒ製品は、今からΩ、３年前から市場に出ている。この特許の塩化カ ルミウムろ水塩に変形されたものか、［ホリテイ・エネルギ・プロダクツ（Ｈｏ １ｉｄａｙ　ＥｎｅｒｇｙＰｒｏｄｕｃｔｓ　）　ｊにより現在販売されている 。

この発明の収集器、熱交換器、エネルギ蓄積室（以下、これらをＣＨＥと適宜総 称する）において、硫化すトリウム１０水塩やパラフィン・ワックスが相変化媒 体として用いられている。硫化すｌ−ＩＪウム１０水塩の場合において、過冷却 、相沈殿、熱伝導性の問題が。

エネルギ蓄積室を小さな隔室に細分するアルミニウム製のはちの巣状構造や波形 状のアルミニウム板を用いることにより、この発明により解決される。これによ って１反応部分の近接部分で、好適な規模にて、良好な熱伝導性がグララバー塩 と同様にワックスにて達成され、大きな面積とはちの巣状と波形の板構造のセル 状特性とが硫酸す）　ＩＪウム１０水塩の過冷却と相分離を夫々防ぐ。

このエネルギ蓄積室は隔室容器として種々の金属製織布を用いる硫酸す）　ＩＪ ウム１０水塩にて実行される。

金属製織布におけるこの相変化媒体が凝固の前に約２７℃（ｇθＦ）で僅に過冷 却し、硫酸す）　ＩＪウム１０水塩の管理試料が相変化を起こす前に変化温度以 下の一約７°ＯＣ２ＯＦ）　で過冷却を起こすことが分っている。

溶液からの硫酸ナトリウムの沈殿の問題はこの発明により解決され、これにより 、金属製織布を用いる相変化反応の抑止時間の等温継続時間における大部分の変 化が防がれる。実験では硫酸ナトリウム１０水塩の使用に関係する問題点の緩和 の成功が認められているが、エネルギ蓄積媒体としてのその可能性は、硫酸ナト リウム１０水塩の低変化温度のためにワックスよりも劣ると考えられている。分 布記録で得られる熱い空気は、約３２℃（約ｇｐＦ）の相転移温度からの熱損失 なくその空気がそこに供給されるならば、その流れの状態のために皮膚に冷たく 感じる。他方、ワックスは約り３°Ｃ（／／θＦ）からＡｇ℃（／５ｓＦ）の間 の変化温度で有効である。これら２つの極端な相変化温度がこの発明の適用にお いて試みられた。

発明の開示 収集器、熱交換器およびエネルギ蓄積室を具備する太陽熱空気加熱装置は、一体 化されたパネル上に配置され、以下に適宜ＣＨＥユニットとして称するものとす る。相変化媒体はエネルギ蓄積室に隔離されており。

太陽熱収集器はエネルギ蓄積室に夫々熱伝達関係で配置されている。太陽熱収集 器は太陽からの太陽熱エネルギを受けるように向けられている。熱交換器は、熱 せられた空気がユニットから放出されるように、収集板とエネルギ蓄積室に対し て夫々熱交換関係に、比較的冷たい空気を自然対流やファンによって流すように し５た装置から成っている。

いくつかのユニットは直列或は並列に連結され得。

従来の空調装置や温気炉装置に一体化或はこれらを改良することもできる。また 、いくつかの装置は住居の外壁に取り付けられ、受動状態にて囲いに直接的に太 陽エネルギを収集、蓄積および伝達することができる。

この発明の好適な実施例において、密閉した隔室がワックスで満たされている。

上部吸収板は隔室上部に固定され、収集器からエネルギ蓄積室に直接的に太陽エ ネルギを伝達させる装置を提供している。

隔室の相対する端部は熱交換器に熱伝達関係にて取り付けられ、隔室と交換器の 間で熱交換が行われるようになっている。空気は熱交換器を通って循環され、エ ネルギ蓄積室や収集器から、熱せられるべく囲いを通って循環している空気に、 熱エネルギを伝達させる装置を提供している。

太陽空気加熱装置は３種類のモード、すなわち収集器対エネルギ蓄積室、収集器 対住居、エネルギ貯蔵室対住居、というモードで運転され得る。この収集器は吸 収板に直接接している相変化ワックスを有している。

その相変化温度に加熱されると、このワックスは吸収板の温度をそれ以上上昇さ せないで溶解潜熱の全てを蓄積する。これは、固相と液相の両方に同時に存在す る単一構成（ワックス）の熱力学上の理由で、吸収板温度が不変に維持されるか らである。

この発明の主な目的は改良された太陽熱空気加熱装置を提供することにある。

この発明の別の目的は、溶解潜熱が空気の加熱に有効ｔこなった相変化媒体を用 いる再設置可能な能動的および受動的太陽熱空気加熱装置を提供することにある 。

この発明の他の目的は、単一の安価な小型装置に組合わされる一体的につくられ る収集器、熱交換器およびエネルギ貯蔵室を提供するこ吉にある。

この発明の更に別の目的は、一体装置に組合わされて加熱すべき囲いの屋根に取 付けられたり或は加熱すべき囲いの南を向いた壁に対して垂直に取付けられる収 集器、熱交換器およびエネルギ貯蔵室の組合せを提供することにある。

この発明のまた他の目的は１作動効率を大きく高め。

安価に製作でき、エネルギ貯蔵構造を有した従来の太陽熱加熱装置と比較して比 較的小さなスペース条件の能動的および受動的太陽熱加熱装置を構成する一体化 された収集器、熱交換器およびエネルギ貯蔵室を提供することにある。

この発明のまた別の目的は、太陽熱エネルギが太陽熱収集器からエネルギ貯蔵室 に直接伝達される装置を設けるように分割された室の頂部に取付けられる頂部吸 収板を有したワックスが充填された気密封止され分割された室を備える収集熱交 換装置を提供するこきにある。この発明の７つの実施例では、分割された室は個 別のハネカムセルや一連の波形金属板でつくられる。

別の実施例では、エネルギ貯蔵室と熱交換器は有孔金属または黒鉛セルでつくら れる。

この発明の更に他の目的は、太陽熱エネルギかエネルギ貯蔵室と空気導管とに同 時に転換されるので、太陽熱加熱が囲いの加熱に直ちに使用されると同時に残り の太陽熱エネルギが後で使うべく貯蔵される太陽熱加熱装置を提供することにあ る。

この発明の更にまた別の目的は、収集器対負荷、収集器対エネルギ貯蔵、負荷対 エネルギ貯蔵の３つの異った状態で作動する太陽熱パネルを提供することにある 。

ｔ７Ｊ この発明のこれらの目的とその他の目的および利点は添（＝ｊ図面を参照しての 以下の詳細な説明と請求範囲とによって当業者には容易に明らかになろう。

前述の目的は、前述の抄録及び概要において実質的に記載した方法で述べられた 装置を用いるための方法の準備により、本発明により達成されるものである。

図面の簡単な説明 第１図は本発明による太陽熱空気加熱装置の一部フロック図を含む断片的な斜視 図、第一図はその内部を示すため一部を除去した状態の第１図における装置の一 部の拡大斜視図、第３図は第一図に示された装置を分解した拡大斜視図、第９図 は第３図のダーク線による部分拡大断面図、第Ｓ図は第７図のＳ−５線によって 切断されたいずれか一方の実施状態を詳細に示す断片的な部分の拡大断面図、第 ６図は本発明の他の実施例を示すだめの断片的な部分縦断面図、第７図は第７図 の７−７線による断面の本発明による他の実施例を示すための拡大側断面図、第 Ｓ図はその一部を除去しその内部を開示するため、第７図の要部を詳細に示す一 部切欠きを含む底面斜視図、第９図はその一部を切欠きその内部をより明確に開 示するため、第７図の装置の断片的な平面斜視図、第１Ｏ図は第１図のＳ−５線 により切断された本発明装置のいずれか一方の実施状態を示す拡大断面図、第１ ／図は第６図のさらに他の変形例を示すための断面図、第７２図は第１／図の（ ｇ　ｌ　、７情略ＧＯ−５０１（ｉ７１（５）／２−ｉＸ線に沿って切断された 断片的な要部の拡大詳細断面図である。

第７図において、本発明による太陽熱空気加熱装置／θが示されている。太陽熱 収集器き呼ばれる複数のソーラーパネルが、例えば米合衆国の南西地理的地域に 位置する家としての建物ｌｌｌの屋根上に配設されている。

前記ソーラーパネルから／乙で発生した加熱空気は。

適宜の通路を経て好適には従来から用いられているガス炉である炉２０に導かれ ている。

この炉２０からの空気は、符号２／で示されエアコンテイショナー又は加熱ダク トとなる適宜なダクトを経て、望ましくは空気が加熱されるところの建物／４１ 内に導ひかれる。加熱された建物からの帰還空気は入口部−一から前記ソーラー パネル内に入るように構成されている。

他の図面と共に第１図において示されるように、ソーラーパネル／、２は出口部 、２３、対向側部２ｑ及び２Ｓ、底部２６（第１図で示す）、この底部に対向す るところの上部２ｇ、及び出口部２３に対向する入口部３０とを有している。こ の出口部は入口部と同７となるように構成されている。第１図の実施例で示され る上部、２ｇは、ソーラーパネルの各壁部の上端とガラス双方の周端部を密接合 するところの支持フレーム３にの手段により図示された位置ｌこ好適な状態で保 持された一枚又は複数枚のガラス板から構成されている。

第３図及び第り図（ζおいて、複数の下方向きに形成された熱交換フィン３２は 、好ましくは図示された構造体３ケで示される細分化されたチャンバーと相互関 連を有する熱交換体に接続されている。エアチャンバー内に延出する各フィンは ソーラーパネルのハウジング体とフィン構造体の下面との間に形成されたエアー チャンバー内に形成されている。隔離体３ｇは、好ましくは、長方形をなすと共 に上方向きの開口部を有し。

その中にフィン形の構造体を有する箱形コンテナが収納される。

第７図において、エネルギ蓄積構造体３グは、互いζζ各々関連して一定の間隔 て内部結合した状態で直列に配設された共勧結バッフル３３及び３５よりなるも のである。各フィン３２は各バッフル構造体３３の延長部であり、一方、屋根部 ／ＩＯはバッフル構造体、３！ｉの延長部である。ワックスを収容する多数の連 通チャンバーダノからなる細分化されたチャンバーは第９図に示す構造により形 成されている。

第３−図は本発明による他の実施例を示すものであり。

収集器屋根部＜７３の下部に位置する各セルｙ、ｓに分割された夏ヤンバーを有 する太陽熱収集器か開示されている。逆に設けられたＵ形態交換素子タグは、屋 根部グ３に接続された中間部を有し、それにより、収集器（１０） 根部り３から各小チャンバーグｓ内に迅速に、かつ。

直接熱交換が行われる。上方向きに設けられたＵ形態交換素子’１６は、床部／ １ｇに接続された中間部を有し。

各セル４Ｌ古内に保持された熱エネルギは、迅速に、かつ、直接床部ｌＩ−ｇに 熱交換され、その後裔フィン３２内に熱交換される。各フィンは床部の一体的な 一部である。

符号９’７は、隣接する一対のセルか逆向きＵ形態交換素子＋＋の一足の下端に おいて互いに結合している状態を示しており、一方、符号ケ９は、隣接する一対 のセルの上端が上方向きに設けられたＵ形態交換素子’ＩＡの一足により互いに 結合している状態を示している。

屋根部りθと床部りｇは、収集器の内部１２を気密的にシールするために符号５ ０て共に接合さイーシ、そイｔによって、その中に設けられた熱交換媒体の汚染 を防止している。符号Ｓ２及びＳ３て示ずり゛フシジンは太陽熱収集装置の決定 的な位置における隔離作用を有し。

周囲に対する重大なエネルギ損失を防止している。

第１図、第３図及び第３゛図に開示されているように。

空気通路コネクタ６−タは、各収集器が互いに直列な関係て設けられている時に 、隣接するソーラーパネルの入口部ａ、２及びス２１と／ソーラーパネルの出口 部２２”及び３０１とは内部結合している。隔離体Ｓ７は空気通路ＳＳの底部に おいて好適な隔離性を治している。

第６図は本発明によるパネルの他の実施例−７，２を開示している。収集板６０ は、第Ｓ図の構造体１．１０と多くの部分につＧ＞て似ているものであり、ガラ ス２ｓと結合する空隙ＡＪを形成している。

第６図の細分化されたチャンバーは、ワックスのような位相変化物質で満たされ たアルミ製ハネカム構造体ＸＺの構成をなし、このワックスは、前述の各実施例 に似たハネカム構造体内に分離した状態で保持されている。熱交換部材６Ｓは、 金属ハネカム体又はフィン形構造よりなり、構造体乙りと空気通路６乙の間にお いて熱交換を行・うと共に、隔離体ｔｇとハネカム構造体の間に形成されている 。

結合枠体７０は完全な構造体を補強するき共にガラス、２ｇに対する支持構造を 有している。金属カバ一体７コは構造体を取り囲んでいると共にそのための好適 なハウジング体を有している。通しボルト７１Ｉは構造体を適宜結合するように 保持している。さらに、各金属板ボルトは、一方の金属板と他方の金属板とを相 互に連結している。

第７図から第９図は本発明による他の実施例を示している。第７図及び第９図に おいて、収集板７乙は効率の良い熱交換関係でハネカム熱交換構造体７ｇに直接 結合されている。熱交換集合体ｇθはＪ直接ワックス収納ハネカム構造体内２に 結合されるさ共に、ハネカム構造体７ｇの下面からワックスを蓄積したエネルギ 蓄積容量体をなすワックス収納ハネカム構造体ｇ；！に効、本釣に熱交換を行う ものである。第３図及び第り図に示されるハウジング体ｇｑ及びｇ６は、熱交換 体７ｇとエネルギ蓄積容積体Ｓ２を各々取り囲んでいる。

収集板７６の上面部ｇｇは、窓ガラス又は透明プラスチック板等の適宜な防壁で 周囲から隔離され、対流及び放射損失を最小にしている。収集板７乙の下面部り θは、熱交換体７ｇを形成する空気通路に熱交換関係で接続されている。この熱 交換体７ｇの下面部はエネルギ蓄積容積体ｇ−の上面部９．２に熱交換関係で接 続されている。従って、冷気帰還通路９Ａを経て流れる冷気はエネルギ蓄積容積 体ｇｔからエネルギを受けるか、又は、直接収集板７乙からエネルギを受けるも のである。

冬期の各月において、太陽熱エネルギか上面部８．５′で受けられると、日中の 太陽熱エネルギは帰還通路９乙内に直接交換されると共に、同時に、過度の太陽 熱エネルギはエネルギ蓄積容積体ｇ２内に熱交換されるか、又は、もし熱流路機 構の競合する各駆動力が必要であるならば、熱は同時に収集板ｇｇ及びエネルギ 蓄積容積体ｇ２から空気流路によって帰還通路９Ａを経て取り出される。

第７０図は１本発明の他の実施例を示す第Ｓ図に似た側断面図である。水パイプ １００はそこに取付けられた複数のフィン／θ／を有している。各パイプとフィ ンは移相変化媒体１０．２内に埋設されている。各フィン／θ／はＵ形態交換素 子ｌｌｔ及びｑ６に対し熱的な熱交換関係にあ、る。従って、収集板ダ３で受け た熱エネルギは細分化された各セルフＳに対して交換されると共にその後の水を プリヒートするために蓄積されるか、又は、逆に、エネルギは、パイプ及びフィ ン集合体１０θ及び１０／を経て内部温水を直ちにプリヒートするために用いら れる。

第１／図及び第１２図は、第６図の変形例である本発明の他の実施例を示すもの であり、収集板乙０は包囲体１０３の屋根部を形成している。この包囲体１０３ は、位相変化媒体を細分化又は包囲する多孔質セル又は多孔質クラファイトセル 乙／よりなる。収集器６θに当たる太陽エネルギは、包囲体１０３の各セルＡｌ 内に収納されたエネルギ蓄積媒体に直接かつ迅速に熱交換される。

第１／、／、４図において、囲い１０３の床１０Ｓは熱交換器通路／θりの屋根 を形成し、他方この熱交換器通路／θｌの床は絶縁体ｔｇを有する囲い１０りの 頂部を形成する。熱交換器通路７０グは金属または黒鉛セル１０りから成り、連 通ずる室６／と熱伝導する床１０ｓによって連通ずる室６／は囲い１０３内に収 容されたエネルギ蓄積媒体吉熱伝達関係にある。また。

熱交換器通路／θグは収集板乙０と直接的熱転換にあって、これにより寒い冬の 日の間、家を暖めるよう太陽熱エネルギを直ちに有効に使うことができる。

装置の作動状態 太陽熱パネルは３つの異った状態、個別に或は互に組合って収集器対負荷、収集 器対エネルギ蓄積、エネルギ蓄積対負荷の状態で作動できる。これら状態の各々 が以下に説明される。

収集器対エネルギ蓄積状態： この状態において、収集熱交換装置は受動的な具合に作用し、変換された太陽熱 エネルギをアルミニウムハネカムや別の金属導体を介して相変換媒体に直接転換 する。吸収板と直接接触するアルミニウムハネカムは熱蓄積室に亘って太陽熱エ ネルギを均一に分配する。

収集熱交換装置に蓄積された全エネルギは、相変換ワックスの感応熱、ワックス の溶解熱およびアルミニウムハネカムや他の金属導体の感応熱の３つの方法で明 らかにされる。

収集器対負荷状態： 収集熱交換装置の収集器によって吸収された太陽熱エネルギは日中の間に負荷に 直接送るよってきる。この作動状態において、戻り導管からの“冷い°′空気は 収集熱交換装置に入り、この発明の７つの実施例では熱蓄積装置の下を直接に通 って送風機の使用によって家の中に戻る。この設計の変更において、家からの冷 い“′空気は、熱蓄積装置の下の溝路を通って偏向されることに加えて、熱吸収 板の一ヒを直接通過する。

エネルギ蓄積対負荷状態： この発明の“能動的″実施例において、住居内の温度が設定値以下に低下すると きに、炉送風機が作動されて家からの”冷い°′戻り空気が収集熱交換装置を通 って駆動され、エネルギ蓄積室に日中の間に蓄積されたエネルギを収集熱交換装 置が吸収する。エネルギ蓄積媒体の温度は、相変換温度以上の感じる−の全てが 除去されるまで下がる。一層の熱抽出は約ｓａ、ｇＫｃａｌ／ｋｇ　（ｑ　ｓ　 Ｂｔｕ／ボンド）の附随放出と一緒に、一定の相変換温度で起るワックスの凝結 に基づいている。

炉送風機が作動される前に、約２／’ｃ（７０Ｆ）に下がるワックスとアルミニ ウムハネカムの感じる熱によって一層の必要なエネルギを供給できる。この発明 の゛能動的゛″な実施例において、自然の熱対流は相変換媒体に蓄積されたエネ ルギを、垂直に取付けられた太陽熱パネルの外の取付けられた囲い内に直接駆動 するよう用いられる。

太陽熱選択面増強 太陽熱収集器効率は選択面吸収器の使用によって増大される。利用においては、 吸収力ａを増大することが好ましく、出来るだけ低い赤外線輻射能Ｅをつくる。

不都合には、この組合った効果は、一般に両パラメータ！が同一方向に変化し易 いので、作動面において達成することがしばしば非常に困難である。今日、コリ ア−（アール・ケー・コリア−１゛収集器吸収器被覆の有効性を比較する簡略化 された技術”太陽熱エネルギ、７９７９年２３巻、第り３３頁）は１図形的表示 が吸収器の熱性能を増大する容易性や困難性の決定を許す太陽熱吸収選択面を比 較する簡略法を検討している。

コリア−は、低い吸収器温度Ｔｌ１ｌｌでは、与えられた再輻射上塗り温度’ｒ ｅにおいて関数Ｂが低いことを示している。関数Ｂは、輻射能Ｅの変化に対する 吸収力ａの変化の割合である。この割合が低ければ、これらパラメーターの７つ を変化する可能性が大きく、第ユのパラメーターが同一方向にて変化することに も拘らず、吸収器の熱性能を更に改良する。

この発明が初夏の状況にて試験されたときに、吸収板はワックスが溶解するとき のワックスの相変換温度ｌ１３°Ｃ（／１０Ｆ）をｇ’ｃ（／！；’ｐ）以上越 えなかった。

従って、冬の季節に太陽熱収集／蓄積の際に３．２−ｃ（７，２ＳＦ）を越える 温度に吸収板が達するこさが予期されず、他方大半の熱空気収集器が９３℃（， ２ｏｏＦ）の範囲以上で作動するよう報告されている。もしニューメキシコ州の アルバカーキにおける３θ２りＫ　ｃａｆ／ｒｎ２／８の平均７月日照がＩＯ’ Ｑの仮定された再輻射上塗り温度吉共に選ばれ＼ば、コリア−の第１図の関数Ｂ はこの吸収器では約０．＋！で、１０’）°（３（、ｚ、ｚ、ｔ’Ｆ）　、Ｒ： 対ｔルｅ熱空気吸収板では約７１．２ｓで同様な周囲状況のもとで作動する。す なイっち、後者の吸収板はハ２ｓ倍より大きい吸収力の増大を必要さし、附随物 は選択面にょって作動する一般的な熱空気吸収器の熱性能を改善するために輻射 能を増大する。他方、この発明の収集板が相変換媒体の不変性にもとづいて低い 温度で作動するよう強制されると共に溶解するために、輻射能の増大の僅かθ、 り倍の吸収力の増大が吸収器の性能の増大を達成するために必要とされ、合理的 に簡単に目的を達成するようなす。

この太陽熱加熱装置の長所は、現存する住宅の屋根に取付けるべく十分軽い単一 の小型装置（収集熱交換装置）に太陽熱収集、熱交換器およびエネルギ蓄積作用 を組合せることにある。この特異な協同の幾つかの能動的且つ受動的作用の特長 は、他の現存の装置では達成できない大きな効率と大きな費用低減とを実現でき るようなす。

装置全体が簡略化され、同一の操作作用を行う通常の装置と比較される僅かな個 別の補助装置を有している。例えば太陽熱収集の際には、収集熱交換装置は受動 的状態で働き、従って吸収板を通って空気を循環するファン電動機を必要としな い。更に、吸収板が熱蓄積室に直接連接される新規な構成部材の構成にもとつい て、加熱された空気を通常のロックヘッド蓄積や水蓄積熱交換器に移送するよう 導く要件が省略される。

この収集装置の他の特異な特長は、吸収板と直接接触する相変換媒体の使用にあ る。従って、媒体が相変換温度に達したならば、吸収板温度の一層の増大なしに 溶解潜熱の全てを蓄積して、吸収器効率の一層の低下を防ぐ。この発明のこの様 な特異な特長は、相変換媒体がλつの物理的状態（固体および液体）にて同時に 存在する単一構成装置の熱力学性にもとづいて吸収板温度が一様に維持されるた めに実現できる。この現象と比較して、通常の空気型吸収器の平均温度は日中の 最大加熱部分にまで連続的に上り続ける。上昇した温度における吸収板の作用は 、絶縁体を介して生じる大きな熱損失と収集材料のより迅速な熱降下と共に収集 器効率の低下をもたらす。

この発明の別の好適で新規な特長は、多くの通常の収集器の温度より下の約６６ °（ｊ　（／！；ＯＦ）である夏の最大よどみ点温度を達成することである。よ どみ点温度は、太陽熱エネルギ蓄積コアに保持される大きな熱質量の相変換媒体 に吸収板を直接連接する特異な設計の収集器のために低く維持される。約ｓ　ｓ ３　Ｋｃａ、９７ｋｇ　（ｙ　ｏ　ｏ　Ｂｔｕ／ポンド）のワ゛ンクスとアルミ ニウムハオ、カムを必要とする全質量が溶解するまで相変換媒体温度が一定に維 持されるので、収集器は一層冷く、感じられる熱の一層の吸収によってこの点を 越えた温度を増大するだけである。こ＼でまた、ワックスとアルミニウムハネカ ムの組合った比熱が約０．’ｌ　、？　Ｋｃａｌ／＆ｇ（θ、？ｇＢｔｕ／ポン ド）であるので、大きな温度増加が緩和される。

この発明の別の特異な特長は、太陽熱絶縁が停止さ（／ｑ） れた後に、家庭用の温水を提供する能力にある。第７０図に示される様に、家庭 用の温水加熱はエネルギ蓄積室内に設けられた管によって行うことができる。

従って、日中の収集器や、早朝または夕方の相変換媒体の溶解潜熱によって直接 設けられるエネルギは、請大の日がないときに家庭で使うために水を予熱するよ う用いることができる。夏の日にこれらの管を流れる水の流れは、相変換媒体自 体により達成される効果に加えて収集器のよどみ点温度を下げるよう更に助ける 別の利点をもたらす。

浄書（内容ｊ二変更なし） ｎＣｎ Ｒ６１１ＲＣ１２ 手続補正書（方Ｎン 昭和６０年　７月２３日 特許庁長官　宇賀　道部殿 １、事件の表示 ｐｃＴ／ＵＳ　８４１０１００５ ２、発明の名称 太陽熱空気加熱装置 氏　名　スタイン、チャールズ ４、代理人 住所　東京都千代田区丸の内二丁目４番１号丸の内ビルディング４階 昭和６０年　７月　２日 ７、補正の対象 （１）明細書及び請求の範囲の翻訳文 〈２）図面の翻訳文 （３）代理権を証する書面 ８　補正の内容 （１）別紙翻訳文の通り（内容に変更なし〉（２）図面の翻訳文の浄書（内容に 変更なし）（３）別紙委任状の通り 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／　太陽熱空気加熱パネルにおいて、空気入口と、熱交換器と、パネルの内部の エネルギー貯蔵容積とを有しており、前記エネルギー貯蔵器は、その融解潜熱が 利用可能とされている相変化媒体を含んでおり、また、前記パネルは、前記エネ ルギー貯蔵容積を前記収集器及び前記熱交換器と熱伝達関係に直接的に連結する 手段を有しており、この場合、前記パネルを通る空気の流れが、前記熱交換器を 横切って生じ、これにより、熱交換器から熱を抽出すると共に、前記収集器へ向 けられた太陽エネルギーが、熱を前記エネルギー貯蔵容積の内部に貯蔵されるよ うにするこ吉を特徴とする太陽熱空気加熱パネル。 コ　前記収集器が、前記エネルギー貯蔵容積の上部ｊこ置かれ、また前記熱交換 器が、前記工不ルキー貯蔵容積の下部に置かれている請求の範囲第１項記載のパ ネル。 ３　前記エネルギー貯蔵容積が、前記相変化媒体を充てんされた多数の分割室か ら成立っており、また、前記収集器が、前記分割室の最上部に取付けられた吸収 器板を含んでおり、これにより、太陽エネルギーが相変化媒体の中に直接的に伝 達されるようにする請求の範囲第２項記載のパネル。 ダ　前記熱交換器が、前記分割室の下にあり且つそれに直接的に連結され、これ により、空気が前記入口かｉ、２／１ ら前記熱交換器及び前記出口を通って流れることができるようにする請求の範囲 第３項記載のパネル。 Ｓ　前記・エネルギー貯蔵容積が、多数の小さな室に細分されている囲いてあり 、小さな室の内部には相変化媒体が貯蔵されており、また、前記エネルギー貯蔵 容積の上端部は前記収集器により閉塞されていると共にその下端部が前記熱交換 器により閉塞されており、更に、前記収集器、エネルギー貯蔵容積及び熱交換器 を相互に熱伝達関係に一諸に連結する手段かあり、この場合、前記収集器によっ て受取られた太陽エネルギーが、前記相変化媒体に直接的に伝達され、また、前 記エネルギー貯蔵容積から直接的に前記熱交換器に伝達され、更に、前記熱交換 器を前記入口及び出口にそれぞれ連結する手段があり、これにより、空気が熱交 換器を通って熱交換関係で流れるようにする請求の範囲第１項記載のパネル。 ム　前記上方の閉塞部材が、透明部材に間隔を置かれた関係に取付けられた金属 板部材であり、また、前記熱交換器が、前記入口及び出口が連結されている室を 含んでおり、この室の土壁が、前記エネルギー貯蔵容積に対する下方の閉塞部材 を形成している金属板部材であり、前記熱交換器は、更に、前記下方板部材にそ れぞれ取付けられた関係から、空気室の中にまで延ひている熱伝達フィンを含ん でいる請求の範囲第Ｓ項記載のパネル。 ７　束ねられた嘘動的太陽熱加熱器装置において、収集器、熱交換器及びエネル ギー貯蔵容積から成立っており、前記エネルギー貯蔵容積は、前記エネルギー貯 蔵容積の貯蔵内部において隔離されている相変化媒体を少くとも部分的に充てん されており、前記収集器が前記相変化媒体と熱伝達関係にあると共に太陽から太 陽エネルギーを受けるように位置決めされており、前記熱交換器は、前記相変化 媒体と熱伝達関係に置かれていると共に入口及び出口を含んでおり、これらによ って、空気が熱交換器を通って熱交換関係に流れるようにしたことを特徴とする 太陽熱加熱装置。 ｇ　前記収集器が、前記エネルギー貯蔵容積の上部に置かれ、前記熱交換器が前 記エネルギー貯蔵容積の下部に置かれている請求の範囲第７項記載の加熱器装置 。 ？　前記エネルギー貯蔵容積が、前記相変化媒体を充てんされている多数の分割 された室から成立っており、また、前記収集室が、前記分割された室の最上端部 に増刊けられた吸収器板を含んでおり、これにより、太陽エネルギーが相変化媒 体及び熱交換器の中に直接的１こ伝達されるようにした請求の範囲第７項記載の 加熱器装置。 １０　前記熱交換器が、分割された室の下部に横たわると共にそれに直接的に接 続されており、これにより、空気が前記入口から、前記熱交換器及び前記出口を 通って流れるようにした請求の範囲第７項記載の加熱器装置。 Ｉｌ　前、記エネルギー貯蔵容積が、多数の小さな室に分　７割された囲いであ り、小さな室のそれぞれの内部には相変化媒体が貯蔵されており、前記エネルギ ー貯蔵容積の上端部は、前記収集器によって閉塞されていると共に下端部は、前 記熱交換器により閉塞されており、前記収集器、エネルギー貯蔵容積及び熱交換 器は、相互に熱交換関係で一諸に連結されており、この場合、前記収集器によっ て受取られた太陽エネルギーは、前記相変化媒体及び前記熱交換器に直接的に伝 達され、前記熱交換器を前記入口及び出口に連結し、これにより、空気が熱交換 器を通り熱交換関係に流れるようにする手段を有している 請求の範囲第７項記載の加熱器装置。 ／２　前記工オルキー貯蔵容積か、透明部材に間隔を置かれて増刊けられた金属 部材の形状の上記閉塞部材を含んでおり、 前記熱交換器は、前記入口及び出口か連結されている室を含んでおり、この室の 土壁は、前記エネルギー貯蔵容積に対する下方閉塞部材を形成しでいる金属板部 材であり、 また、前記熱交換器は、更に、前記下方板部材に取付けられた関係から、熱交換 器を通って流れつつある空気と接触して延ひている熱伝達フィンを含んている請 求の範囲第７項記載の加熱器装置。 ｉ、２１１１ ／３　前記熱交換器が、収集器とエネルギー貯蔵容積との間に置かれ、これによ り、太陽エネルギーが熱交換器を直接的に加熱するようにし、また、太陽エネル ギーが利用不可能である時にエネルギーが、エネルギー貯蔵容積から引き出され ることができるようにした請求の範囲第７項記載の加熱器装置。 ／り　水導管が相変化媒体に熱伝達関係に置かれ、これにより、前記エネルギー 容積の温度が水の温度以上である時には、いつでも、前記水導管内部に含まれて いる水が加熱されるようにする請求の範囲第７項記載の加熱器装置。 ｔＳ−多孔性黒鉛体が、工オルキー貯蔵容積及び熱伝達囲いのために使用されて いる請求の範囲第７項記載の加熱器装置。 ／に多孔性金属が、エネルギー貯蔵容積及び熱交換囲いのために使用されている 請求の範囲第７項記載の加熱１装置。 ／７　熱を太陽熱収集器から熱交換器へ伝達するための方法において （Ｉｌ、２７°〜ｇｓ℃（ｇｏ°〜／ｇｓ′Ｆ）の温度において液相から固相に 変化する材料のある量を隔離することと （２）　隔離された材料の頂部における閉塞部材として太陽熱収集器を使用する ことと （３）　隔離された材料の底部における閉塞部材として（、Ｂｌ 熱交換器を使用することと （４）　太陽から太陽エネルギーを受けるように収集器を置き、相変化媒体を収 集器によって直接的に加熱することと （５）空気を熱交換器を通して流し、空気の温度を上昇させることと から成立っていることを特徴とする方法。 ７ｇ　前記収集器が前記エネルギー貯蔵容積の上部に置かれ、前記熱交換器が前 記エネルギー貯蔵容器の下部に置かれるようにする請求の範囲第１７項記載の方 法。 ／９　前記エネルギー貯蔵容積を多数の小さな室に分割し、前記率さな室の中に 前記相変化媒体を充てんすることと 前記収集器に吸収器板を設け、前記吸収器板を前記分割された室の上端部に取付 け、これにより、太陽エネルギーが、相変化媒体及び熱交換器に直接的に伝達さ れるようにすることと の段階を含んている請求の範囲第７７項記載の方法。 ２０　前記熱交換器を前記分割された室の下部に増付けられた関係に配置するこ とさ 前記熱交換器をエネルギー貯蔵容積の下端部に直接的に連結し、これにより、空 気が前記入１コから前記熱交換器及び前記出口を通って流れるようにすることと の段階を含んでいる請求の範囲第１７項記載の方法。 ２／　前記エネルギー貯蔵容積を多数の小さな室に分割することさ 小さな室の内部において２７℃（ｇｏ’ｒ”）と、ｇｓｃ（＃−，’；’Ｆ）と の間の温度において相を変化する相変化媒体を貯蔵することと 前記エネルギー貯蔵容積の上端部を前記収集器によって閉塞することと 前記エネルギー貯蔵容積の下端部を前記熱交換器によって閉塞することと 前記収集器、エネルギー貯蔵容積、熱交換器を相互に熱交換関係に一諸に連結す ることとの段階を含み、この場合、前記収集器によって受取られた太陽エネルギ ーが、前記相変化媒体及び前記熱交換器に直接的に伝達されるようにする請求の 範囲第７７項記載の方法。 λ２　前記熱交換器を、収集器の表面とエネルギー貯蔵容積との間に置くことの 段階を含んでいる請求の範囲第１７項記載の方法。 ２３　水導管を相変化媒体と熱伝達関係に置くことにより、前記エネルギー貯蔵 容積の温度が、水の温度以上である時には、いつでも、水を加熱する段階を含ん でいる請求の範囲第１７項記載の方法。 ２グ　エネルギー貯蔵容積及び熱伝達囲いのために多孔性黒鉛を使用する段階を 含んでいる請求の範囲第１り項記載の方法。 ２ｓ　エネルギー貯蔵容積及び熱伝達囲いのために多孔性金属を使用する段階を 含んでいる請求の範囲第１７項記載の方法。 浄書（内容に変更なし）