JPS637300B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、太陽熱を利用して暖房および冷房あ
るいは給湯を行なうようにした太陽熱利用機能性
建築部材に関するもので、その目的とするところ
は、コンプレツサーやポンプなどの特殊機器を用
いることなく、暖房および冷房あるいは給湯が、
簡単な構造の装置を用いるだけで、経済的に行な
える壁材等の太陽熱利用機能性建築部材を提供す
ることにある。

従来におけるこの種の壁材としては、最近の省
エネルギーの立場から、昼間の太陽熱により、昼
間だけでなく夜間も暖房を行なうために、石やセ
メントなどの顕熱を利用したり、無機水和塩や有
機物などの融解熱、凝固熱を利用する潜熱蓄熱が
試みられるようになつた。ところが、この試みは
一応効果を発揮しているものの、蓄熱密度が約
30Kcal／Kg程度と比較的小さいため、蓄熱量に
制限があつたり、または蓄熱容器が大きくなるな
どの欠点があつた。

一方、太陽熱利用機器においては、給湯用の場
合は、太陽熱集熱器、蓄熱槽、ポンプなどを必要
とし、暖房用と冷房用の場合は、さらに吸収式冷
暖房装置などの高価な機器を必要とした。そのた
め、太陽熱を利用できるものの、その経済性はか
なり困難であるのが実情である。

本発明は、上記従来の欠点に鑑み、熱媒である
蒸気を吸収、放出する時に、可逆的に熱を発生、
吸収する吸収材を、いわゆるケミカルヒートポン
プとして作動させ、この時に発生する熱を暖冷房
に用いるようにしたものである。すなわち、前記
吸収材を内蔵した気密容器を壁や屋根などの建築
部材として用い、かつ前記気密容器の屋内側と屋
外側に設けた凝縮器と蒸発器をほぼ水平面に配置
して、両者の下部間を、液体状の熱媒体が移動可
能となるように開閉器を介して配管で連結したも
ので、このような構成とすることにより、比較的
低温の外気温を蒸発器でくみ上げ、かつ吸収材を
内蔵した気密容器で比較的高温とすることができ
るため、太陽熱の総量以上の熱を暖房に利用する
ことができるとともに、凝縮器内の熱媒体（水）
を配管を介して蒸発器に自動的に移動させること
ができるというすぐれた特長を有するものであ
る。

以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて
説明する。第１図は本発明の太陽熱利用機能性建
築部材を壁として利用し、かつ暖房用とした場合
の一実施例を示したもので、１は平均粒径が２mm
の球状のシリカゲルよりなる吸収材で、これらは
全部、厚さ0.8mmの銅板よりなり、かつ減圧され
た気密容器２の中に内蔵されている。そして太陽
光線の当る面には集熱効率を向上させるために選
択吸収膜３が設置されている。また前記気密容器
２の屋外側には開閉器４を介して蒸発器５を配管
６で気密的に結合し、さらに気密容器２の屋内側
には開閉器７を介して凝縮器８を配管９で気密的
に結合している。また前記蒸発器５と凝縮器８は
ほぼ水平面に設置して、両者の下部間を、液体状
の熱媒体が移動可能となるように開閉器１０を介
して配管１１で連結している。このような構成と
することにより、暖房が可能となる。すなわち、
日射時には集熱板としての選択吸収膜３がまず加
熱され、そしてこの熱はすでに水分を吸収してい
るシリカゲルよりなる吸収材１を加熱し、これを
乾燥させる。このときに要する脱着熱は当然のこ
とながら太陽熱でまかなわれる。そしてシリカゲ
ルよりなる吸収材１の加熱により発生した蒸気
は、開いている開閉器７を通つて屋内にある凝縮
器８内に入つて水となる。この時凝縮熱を発生す
るため、その熱を屋内の暖房として利用すること
ができる。また前記凝縮器８内の水は開いている
開閉器１０を通つて蒸発器５内に入る。そして日
射のない時、例えば夜間には、凝縮器８側の配管
９に設けた開閉器７を閉じて、蒸発器５側の配管
６に設けた開閉器４を開くと、蒸発器５より蒸発
した蒸気がシリカゲルよりなる吸収材１で吸収さ
れて、吸収熱と凝縮熱を発生するため、これらの
熱を暖房用として利用することができる。これは
蓄熱機能を有し、開閉器４を開くことによつては
じめて放熱を開始することになる。

次に上記第１図における具体例を示す。直径が
２mmの球状のシリカゲル40Kgを、厚さ0.8mmの鋼
板により大きさが100×180cm、厚さが３cmに構成
された気密容器２内に充填し、かつ第１図に示す
ような構成の蒸発器５と凝縮器８内に水を40入
れ、そして系全体を5Torr以下に減圧して封口し
た。また受光面はブラツク・クロムによる選択吸
収膜３を用い、その吸収率は0.90、放射率は0.1
である。昭和57年２月15日の晴天時における作動
結果を第２図に示す。第２図中、Ａは本発明によ
る建築部材をもつ６帖の部屋の平均温度であり、
Ｂは外気温度であり、Ｃは砕石を蓄熱材とする蓄
熱壁で構成した６帖部屋の平均温度である。これ
らの結果より、本発明による建築部材は暖房が可
能であることがわかつた。

また第１図で示したように、蒸発器５と凝縮器
８の下部間を、液体状の熱媒体が移動可能となる
ように開閉器１０を介して配管１１で連結してい
るため、開閉器４，７，１０を開くことにより、
凝縮器８内の水を自動的に蒸発器５内に移動させ
ることができる。なお、本発明の建築部材を利用
した太陽熱利用装置はケミカルヒートポンプであ
るため、比較的低温の外気温を蒸発器５でくみ上
げ、かつ吸収材１を内蔵した気密容器２で比較的
高温とすることができるため、太陽熱の総量以上
の熱を暖房に利用することができる。この場合、
実験結果によれば、1.4倍の熱エネルギーが利用
できた。

第３図は第１図における開閉器４，７，１０を
すべて一方方向のみ通す逆止弁４′，７′，１０′
で構成した実施例を示したものである。この実施
例においては、第１図に示すような開閉器４，
７，１０を手動あるいは機械力によつて開閉する
ことなく、逆止弁４′，７′，１０′が自然に開閉
作用を行なうもので、すなわち、日中においては
吸収材１より分離した蒸気は比較的高圧であるた
め、逆止弁７′を通つて凝縮器８内に入る。この
時、蒸発器５側の配管６に設けた逆止弁４′は逆
に向いているため、蒸発器５内に蒸気が入り込む
ことはない。そして凝縮器８内に蓄積された水が
ある程度増えると、その水は自然に逆止弁１０′
を通つて蒸発器５内に入る。そして蒸発器５内に
入り込んだ水は、日射のない夜間の作動時に蒸気
となつて、逆止弁４′を自然に通つて吸収材１を
内蔵した気密容器２内に戻ることになる。このよ
うに逆止弁４′，７′，１０′を採用することによ
り、本発明の建築部材を利用した太陽熱利用装置
は自然作動となるため、電気などの補助エネルギ
ーはもちろんの事、保守も不要となるもので、そ
の効果は非常に大きいものである。

また屋内の暖房、冷房効果をさらに高めるため
には、屋内の凝縮器や蒸発器を、第４図に示すよ
うに床暖房形式としたり、第５図に示すように壁
パネル形式とすればよいものである。なお、これ
らの場合には、吸収材１を内蔵した気密容器２
と、屋内の凝縮器や蒸発器とを連絡する蒸気移動
用配管を複数本とすることにより、蒸気の移動速
度を早めることもできる。例えば大きさが100×
200cmの床パネル形式とした場合には、第２図中
のA′で示す平均温度が得られ、また同じ大きさ
の壁パネル形式とした場合には第２図中のA″で
示す平均温度が得られた。

なお、上記実施例においては、主に暖房用とし
て使用した場合について説明したが、夏期におい
て冷房用として用いる場合は、気密容器２の屋内
側に位置する面に、第５図に示すように断熱材層
１２を着脱自在に取付けるとともに、前記熱媒で
ある蒸気および液体状の熱媒体が移動する配管を
それぞれ２本ずつ設け、かつこれらの各２本の配
管には互に逆方向の逆止弁を設け、さらにこれら
の各２本の配管のうち、いずれか一方の配管に開
閉器をそれぞれ設け、これらの開閉器を手動で開
閉操作することにより、屋内の暖房と冷房を切換
えることができる。

また本発明の建築部材を利用した太陽熱利用装
置を給湯用として用いる場合は、気密容器２内の
吸収材１中に熱交換用配管を設け、この熱交換用
配管内の水を吸収材１の発生熱によつて熱交換す
ることにより温水とすれば、これを給湯として用
いることができる。

以上のように本発明によれば、吸収材を内蔵し
た気密容器を壁や屋根部材の建築部材として用
い、かつ前記気密容器の屋内側と屋外側に設けた
凝縮器と蒸発器をほぼ水平面に配置して、両者の
下部間を、液体状の熱媒体が移動可能となるよう
に開閉器を介して配管で連結したもので、比較的
低温の外気温を蒸発器でくみ上げ、かつ吸収材を
内蔵した気密容器で比較的高温とすることができ
るため、太陽熱の総量以上の熱を暖房に利用する
ことができるとともに、凝縮器内の熱媒体（水）
を配管を介して蒸発器に自動的に移動させること
ができるというすぐれた特長を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における太陽熱利用
機能性建築部材を暖房用として用いた例を示す構
成略図、第２図は暖房用としての効果を示す特性
図、第３図〜第５図は本発明の各変形例を示す構
成略図である。 １……吸収材、２……気密容器、４……開閉
器、４′……逆止弁、５……蒸発器、６……配管、
７……開閉器、７′……逆止弁、８……凝縮器、
９……配管、１０……開閉器、１０′……逆止弁、
１１……配管、１２……断熱材層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱媒である蒸気を吸収、放出する時に、可逆
   的に熱を発生、吸収する吸収材を気密容器に内蔵
   し、かつ前記気密容器の屋外側に開閉器を介して
   蒸発器（凝縮器）を、屋内側に開閉器を介して凝
   縮器（蒸発器）をそれぞれ配管で結合し、さらに
   前記蒸発器と凝縮器をほぼ水平面に配置して、両
   者の下部間を、液体状の熱媒体が移動可能となる
   ように開閉器を介して配管で連結した太陽熱利用
   機能性建築部材。 ２ 前記熱媒である蒸気および液体状の熱媒体が
   移動する配管にそれぞれ設けた開閉器を逆止弁で
   構成した特許請求の範囲第１項記載の太陽熱利用
   機能性建築部材。 ３ 前記屋内側に配設した凝縮器を床暖房形式と
   した特許請求の範囲第１項または第２項記載の太
   陽熱利用機能性建築部材。 ４ 前記屋内側に配設した凝縮器（蒸発器）を壁
   パネル形式にするとともに、前記気密容器と凝縮
   器（蒸発器）を開閉器を介して結合する蒸気移動
   用配管を２本以上とした特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項記載の太陽熱利用機能性建築部材。 ５ 前記気密容器は、屋内側に位置する面に、断
   熱材層を着脱自在に取付けるとともに、前記熱媒
   である蒸気および液体状の熱媒体が移動する配管
   をそれぞれ２本ずつ設け、かつこれらの各２本の
   配管には互に逆方向の逆止弁を設け、さらにこれ
   らの各２本の配管のうち、いずれか一方の配管に
   開閉器をそれぞれ設け、これらの開閉器の操作に
   より、屋内の暖房と冷房とが切換えられるように
   した特許請求の範囲第１項記載の太陽熱利用機能
   性建築部材。 ６ 前記気密容器は、吸収材中に熱交換用配管を
   設けた特許請求の範囲第１項記載の太陽熱利用機
   能性建築部材。