JPS6354982B2 - - Google Patents

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、屋外の集熱器によつ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
に接触しているヒートパイプを備えており、ヒー
トパイプがＵ字状の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とも一部
分が可撓管よりなり、中間部が上下に曲げられう
る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
面からの放射損失をより小さ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
を施すことによつても十分に効果を発揮しうる。
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
施すことによつても、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材に貼付けること
によつてもえられる。

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ものなどが挙げられる。
金属板よ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、パラフイン、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
るあらゆるも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。

ヒート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
よつて選定されるが、一般にはフロン12が用いら
れる。ヒートパイプとしては、ウイツクを使用し
ない重力型のものが望ましい。また、ヒートパイ
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、これらの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材および放熱材
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
に注入発泡などによつて充填される。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Ｕ
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
の屋外側の面およ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
よつ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て
いるヒートパイプにより太陽熱を速やかにかつ十
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
ートパイプにより屋内から屋外への放熱を防止で
きるので、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。また、必要に応じ、ヒートパ
イプ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、ヒートパイプの集熱部と
放熱部の中間部を上下に曲げるだけのきわめて簡
単な操作によつ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実施例を説明す
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Ｏ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材
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パイプ１０
よりなり、適宜な手段によつて、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の水平方向一側端を除く外周部
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の一側端と枠２との間に、縦
長のヒートパイプ中間部収容空間１１が形成され
ている。放熱材８は屋外Ｏ側の金属製放熱板１２
および屋内Ｉ側の蓄熱体１３よりなり、蓄熱体１
３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Ｉ側にあり、集熱材７が
建物壁５の屋外Ｏ側壁面を構成するとともに、蓄
熱体１３の箱型容器１４が建物壁５の屋内Ｉ側壁
面を構成し、ヒートパイプ中間部収容空間１１が
屋内Ｉ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
によつて開口部６にはめ止められている。

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
適宜な手段によつて枠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Ｏと
を通じかつ扉１８を備えた連通口１９が設けられ
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２０を複数個使用
して次のように構成される。すなわち、各部材２
０は、同じ大きさ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は集熱板２１の片面
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。
ヒートパイプ集熱部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
たはかしめによつて接合され、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を上下方向に積重
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、この集熱材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はヒートパイプ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
の一側端から収容空間１１内に突出している。こ
の空間１１の屋内Ｉ側の部分に、縦長の断熱材２
６が密閉状にはめ込まれる。この断熱材２６はヒ
ンジ２７によつて箱型容器１４に取付けられ開閉
自在となつている。

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上下の連通口１９の扉
１８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パイプ中間部２５を下に曲げ
て中間部２５が集熱部２３の一端から放熱部２４
の一端に向かつて徐々に高くなるようにしてお
く。ヒートパイプ中間部２５は、収容空間１１の
断熱材２６を開いて屋内Ｉから手で曲げられ、作
業が終わつたならば断熱材２６は閉じられる。こ
のような状態で、暖房装置１は次のように作用す
る。

日中、屋外Ｏからの太陽光線は透明表板を通過
して集熱材７に当たり、ヒートパイプ集熱部２３
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を通つてヒートパイプ放熱部
２４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Ｉ
に放射され、これにより屋内Ｉ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によつて蓄熱体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、ヒートパイプ集熱部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Ｉが暖房される。この場合、ヒートパイプ
１０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Ｉ
から屋外Ｏへの放熱が防止され、屋内Ｉ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上下の連通口１９の
扉１８を開放するとともに、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より上方に位置する
ようにしておく。このようにすれば、集熱部２３
が太陽光線によつ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
たがつて、太陽熱が屋内Ｉに取入れられることが
なく、太陽熱による屋内Ｉの温度上昇が防止され
る。また、太陽光線によつて加熱された透明表板
３内側の空間１７内の空気は、上部の連通口１９
を通つて枠２外に排出される。

【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
にお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す垂直
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、１０…ヒートパイプ、
２３…集熱部、２４…放熱部、２５…中間部、Ｉ
…屋内、Ｏ…屋外。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 屋外Ｏ側に配置される太陽熱集熱材７、屋内
   Ｉ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１０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
   られうることを特徴とするヒートパイプ式太陽熱
   利用暖房装置。