JPS6315741Y2

JPS6315741Y2 -

Info

Publication number: JPS6315741Y2
Application number: JP1983072248U
Authority: JP
Priority date: 1983-05-13
Filing date: 1983-05-13
Publication date: 1988-05-02
Also published as: JPS59181982U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は、ヒートパイプを使用した太陽熱利
用暖房壁体に関する。

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。ところが、従来のヒー
トパイプは、これを任意に作動させたり作動を停
止させたりすることができないので、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、暖房が不要で
むしろ屋内を冷房する必要があるにもかかわら
ず、そのままでは屋外の熱を一方的に屋内に取入
れてしまう不都合が生じる。このため、従来は、
暖房が不要なときにはたとえば集熱器の太陽熱集
熱板に太陽光線遮蔽板を取付けたりすることによ
つてヒートパイプに熱エネルギが供給されないよ
うにしているが、かなり面積の広い集熱板に遮断
板を取付ける作業は面倒で時間がかかる。また、
春季、秋季などには暖房が必要なときと不要なと
きがあるため、遮蔽板の取付け、取外しを頻繁に
行なう必要があり、このために非常に多くの労力
と時間を要する。また、ヒートパイプを使用した
冷房用熱交換器の場合にも、これとは逆に、冬季
に屋内の熱を屋外に逃がしてしまう不都合が生じ
る。

また、夜間など屋外の温度が下がると、暖房が
不可能になる。

さらに、ヒートパイプが破損したりすると、暖
房装置全体が使用不能になる。

この考案の目的は、上記の問題を解決し、容易
に暖房を行なつたり停止させたりすることがで
き、夜間など屋外の温度が下がつても暖房が可能
であり、ヒートパイプが破損しても全体が使用不
能になることのない太陽熱利用暖房壁体を提供す
ることにある。

この考案による太陽熱利用暖房壁体は、枠内の
屋外側に太陽熱集熱材が、屋内側に放熱材が設け
られ、これらの間に集熱材側の断熱材と放熱材側
の蓄熱材が挾まれており、集熱材と放熱材の間の
断熱材と蓄熱材の内部に、直線状の蒸発部および
凝縮部ならびにこれらの両端同志をそれぞれ連結
する直線状の凝縮液移送部およびガス移送部より
なるループ状の複数の独立したヒートパイプが、
蒸発部が集熱材に接するとともに凝縮部が放熱材
に接するように、配置されており、各ヒートパイ
プは、蒸発部が水平状または凝縮液移送部側が若
干高い傾斜状に、凝縮液移送部が水平状または凝
縮部側が若干高い傾斜状に、凝縮部がガス移送部
側が若干高い傾斜状に、ガス移送部が凝縮部側が
高い傾斜状に配置された立体的な構造を有し、凝
縮部の最低部付近に作動制御弁が設けられ、凝縮
部の内径が蒸発部の内径より大きく、凝縮部の作
動制御弁より上側の部分が凝縮した全作動流体を
収容しうる容積を有することを特徴とするもので
ある。

ヒートパイプには、たとえば、銅パイプ、鋼パ
イプ、ステンレス鋼パイプ、アルミニウムパイプ
などが使用され、ヒートパイプ内の作動流体は使
用温度によつて適宜選定される。

ヒートパイプの作動制御弁には、たとえば、ス
トツプ弁またはゲート弁などのガス用または真空
用の弁が使用される。

この考案の太陽熱利用暖房壁体によれば、各ヒ
ートパイプが上述の構成を有するので、次のよう
に、作動制御弁を開閉するだけのきわめて簡単な
操作により、屋内を確実に暖房したり暖房を確実
に停止させたりすることができる。すなわち、作
動制御弁を開くことにより、ヒートパイプは正常
に作動し、作動流体は、蒸発部で集熱、蒸発して
凝縮部に移動し、凝縮部で放熱、凝縮して蒸発部
に戻るサイクルを繰返す。このため、屋外の熱が
一方的に屋内に取入れられ、屋内が確実に暖房さ
れる。そして、作動制御弁を閉じることにより、
該縮部で凝縮した作動流体は作動制御弁より上側
の部分に溜まり蒸発部に房ることがないため、ヒ
ートパイプの作動が停止し、したがつて、暖房が
確実に停止する。

また、枠内の屋外側に断熱材が、屋内側に蓄熱
材が設けられているので、日中など屋外の温度が
高い間に蓄熱材に熱が蓄えられ、夜間など屋外の
温度が下がつたときでも、蓄熱材に蓄えられた熱
により屋内を暖房することができる。

さらに、枠内に複数の独立したヒートパイプが
配置されているので、１つのヒートパイプが破損
しても、全体が使用不能になるようなことがな
い。

以下図面を参照してこの考案の実施例を説明す
る。

図面は、太陽熱利用暖房壁体１０を示してい
る。太陽熱利用暖房壁体１０は、額縁状の枠１
１、ならびに枠１１内に収め止められた透明表板
１２および後壁１３よりなり、建物壁１４にあけ
られた開口部１５にはめ止められて建物壁１４の
一部を構成している。後壁１３は、屋外Ｏ側の太
陽熱集熱材１６、屋内Ｉ側の放熱材１７、これら
の間に挾まれている集熱材１６側の断熱材１８お
よび放熱材１７側の蓄熱材１９、ならびに集熱材
１６と放熱材１７の間に配置されてこれらに接触
している複数のループ状の重力型ヒートパイプ２
０よりなり、その外周部が適宜な手段によつて枠
１１に密閉状に固定されている。また、後壁１３
は透明表板１２より屋内Ｉ側にあり、透明表板１
２が建物壁１４の屋外Ｏ側壁面を構成し、放熱材
１７が建物壁１４の屋内Ｉ側壁面を構成してい
る。

枠１１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１５にはめ止められている。

透明表板１２は、太陽光線を透過して集熱材１
６が太陽光線を多く受けるようにするとともに集
熱材１６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１１に密閉状に
固定され、透明表板１２と後壁１３との間に密閉
空間が形成されている。透明表板１２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。

太陽熱集熱材１６には、たとえば、銅、アルミ
ニウム、ステンレス鋼、銅などの金属板が使用さ
れ、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か黒色塗装を施すのが望ま
しい。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に貼付ける
ことによつてもえられる。

放熱材１７には、たとえば、カラー鋼板、カラ
ーアルミニウム板などの金属板または合板などの
壁材が使用される。

断熱材１８には、たとえば、グラスウール、発
泡スチロール、発泡ウレタン、石膏ボードなどが
使用される。

蓄熱材１９には、たとえば、塩化カルシウム六
水塩、硫酸ナトリウム十水塩、チオ硫酸ナトリウ
ム五水塩、酢酸ナトリウム三水塩、燐酸水素ナト
リウム十二水塩、パラフインなどの潜熱蓄熱材ま
たはコンクリート、水などの顕熱蓄熱材が使用さ
れる。潜熱蓄熱材および水などは金属性または合
成樹脂製の容器に密封され、このような蓄熱材密
封容器が放熱材１７と断熱材１８の間に１個また
は複数個配置される。

ヒートパイプ２０は、集熱材１６の屋内Ｉ側の
面に接触している蒸発部２１、放熱材１７の屋外
Ｏ側の面に接触している凝縮部２２、ならびにこ
れらの両端同志をそれぞれ連結する凝縮液移送部
２３およびガス移送部２４よりなり、各部２１，
２２，２３，２４は直線状をなす。ヒートパイプ
２０の蒸発部２１および凝縮部２２は集熱材１６
および放熱材１７に単に接するだけでもよいが、
たとえば、溶接、はんだ付け、かち込み、接着
剤、粘着テープなどによつてこれらに接合される
のが望ましい。そして、ヒートパイプ２０は、次
のように、断熱材１８および蓄熱材１９の中に配
置されている。すなわち、蒸発部２１は水平状ま
たは凝縮液移送部２３側がが若干高い傾斜状に配
置され、水平面Ａとなす角度ａは０〜5゜とくに０
〜1゜位が適当である。凝縮液移送部２３は水平状
または凝縮部２２側が若干高い傾斜状に配置さ
れ、水平面Ａとなす角度ｂは０〜10゜とくに０〜
5゜位が適当である。凝縮部２２はガス移送部２４
側が若干高い傾斜状に配置され、水平面Ａとなす
角度ｃは0.2〜30゜とくに１〜10゜位が適当である。
ガス移送部２４は凝縮部２２側が高い傾斜状に配
置され、水平面Ａとなす角度ｄは５〜60゜位が適
当である。ヒートパイプ２０の凝縮部２２の最低
部付近に作動制御弁２５が設けられており、この
弁２５の操作部２６は、屋内Ｉから手で操作でき
るように、放熱材１７を貫通して屋内Ｉ側に若干
突出している。凝縮部２２の内径は蒸発部２１お
よび凝縮液移送部２３の内径のたとえば１〜５倍
適度であり、凝縮部２２の弁２５より上側の部分
は凝縮した全作動流体を収容しうる容積を有す
る。また、ガス移送部２４の内径は、凝縮部２２
の内径と等しい、図示は省略したが、ヒートパイ
プ２０のガス移送部２４の最高部付近に、弁を備
えた作動流体給排管が接続されており、この管の
先端部および弁は放熱材１７より屋内Ｉ側に位置
している。そして、作動制御弁２５の操作部２６
ならびに作動流体給排管およびその弁は、屋内Ｉ
に露出しないように、蓋付操作ケースに入れられ
ている。作動流体給排管の弁は、常時閉じられて
おり、作動流体の入換えや補給を行なうときにの
み開かれる。なお、作動制御弁２５の操作部２６
ならびに作動流体給排管およびその弁は、屋内Ｉ
側に突出さないように放熱材１７より屋外Ｏ側に
配置されてもよい。この場合、弁２５の操作およ
び作動流体の給排を屋内Ｉから行なえるように、
放熱材１７に蓋付開口が設けられる。

冬季など暖房を必要とするときには、屋内Ｉか
ら操作部２６を操作して、作動制御弁２５を開い
ておく。このようにすれば、次のようにして屋内
Ｉが暖房される。すなわち、日中、屋外Ｏからの
太陽光線は透明表板１２を通過して集熱材１６に
当たり、ヒートパイプ２０の蒸発部２１が加熱さ
れる。これにより作動流体が蒸発しガス移送部２
４を通つて凝縮部２２に移動し、凝縮部２２にお
いてガス状の作動流体が放熱して凝縮し、この熱
が放熱材１７および蓄熱材１９に伝えられる。な
お、蒸発部２１で蒸発した作動流体は、ガス移送
部２４だけでなく凝縮液移送部２３にも流れる
が、内径の大きいガス移送部２４の方に多く流れ
る。凝縮部２２において凝縮した作動流体は、凝
縮液移送部２３を通つて蒸発部２１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１６から放熱材１７および蓄熱材１９に速
やかにかつ十分に熱が移動する。放熱材１７およ
び蓄熱材１９に伝えられた熱の一部は蓄熱材１９
に蓄えられて、残りは放熱材１７を通して屋内Ｉ
に放射され、これにより屋内Ｉが暖房される。日
中はヒートパイプ２０によつて放熱材１７および
蓄熱材１９に連続的に熱が伝えられるので、この
ように暖房が行なわれても蓄熱材１９に十分な熱
が蓄えられ、蓄熱材１９に熱が蓄えられることに
よつて屋内Ｉのオーバーヒートが防止される。そ
して、ヒートパイプ２０の蒸発部２１が加熱され
ない夜間にも、蓄熱材１９に蓄えられた熱が放熱
材１７を通して屋内Ｉに放射され、これにより屋
内Ｉが暖房される。この場合、ヒートパイプ２０
の凝縮部２２が蒸発部２１より上方にあるため凝
縮部２２から蒸発部２１に熱が逆流することがな
く、しかも蓄熱材１９と集熱材１６の間に断熱材
１８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、作動制
御弁２５を閉じておく。このようにすれば、蒸発
部２１で蒸発した作動流体は凝縮部２２で凝縮し
て凝縮部２２の弁２５より上側の部分に溜まり、
蒸発部２１に戻ることはない。このため、やがて
蒸発部２１には作動流体がなくなり、蒸発部２１
が太陽光線によつて加熱されてもこの熱が凝縮部
２２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。

【図面の簡単な説明】

図面はこの考案の実施例を示し、第１図は太陽
熱利用暖房壁体を屋内側から見た部分切欠き正面
図、第２図は第１図−線の断面図、第３図は
第１図−線の断面図、第４図は第１図−
線の断面図、第５図はヒートパイプの斜視図であ
る。１０……太陽熱利用暖房壁体、１１……枠、１
６……太陽熱集熱材、１７……放熱材、１８……
断熱材、１９……蓄熱材、２０……ヒートパイ
プ、２１……蒸発部、２２……凝縮部、２３……
凝縮液移送部、２４……ガス移送部、２５……作
動制御弁、Ｉ……屋内、Ｏ……屋外。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

枠１１内の屋外Ｏ側に太陽熱集熱材１６が、屋
内Ｉ側に放熱材１７が設けられ、これらの間に集
熱材１６側の断熱材１８と放熱材１７側の蓄熱材
１９が挾まれており、集熱材１６と放熱材１７の
間の断熱材１８と蓄熱材１９の内部に、直線状の
蒸発部２１および凝縮部２２ならびにこれらの両
端同志をそれぞれ連結する直線状の凝縮液移送部
２３およびガス移送部２４よりなるループ状の複
数の独立したヒートパイプ２０が、蒸発部２１が
集熱材１６に接するとともに凝縮部２２が放熱材
１７に接するように、配置されており、各ヒート
パイプ２０は、蒸発部２１が水平状または凝縮液
移送部２３側が若干高い傾斜状に、凝縮液移送部
２３が水平状または凝縮部２２側が若干高い傾斜
状に、凝縮部２２がガス移送部２４側が若干高い
傾斜状に、ガス移送部２４が凝縮部２２側が高い
傾斜状に配置された立体的な構造を有し、凝縮部
２２の最低部付近に作動制御弁２５が設けられ、
凝縮部２２の内径が蒸発部２１の内径より大き
く、凝縮部２２の作動制御弁２５より上側の部分
が凝縮した全作動流体を収容しうる容積を有する
ことを特徴とする太陽熱利用暖房壁体。