| 【発明の名称】 |
太陽熱集熱パイプ及び太陽熱集熱装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】田上 豊明
【氏名】山口 健治
【氏名】瀬戸 達雄
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| 【要約】 |
【課題】設置する建物の規模等に応じて、その大きさ（サイズ）を自由に設定し製作することのできる太陽熱集熱パイプを提供する。
【解決手段】太陽熱集熱パイプ２を、外周の一部を透光辺４とする樹脂製で長尺状の外筒３と、前記外筒３の内側に一体的に形成され、その長さ方向に延接する放熱フィン８とから構成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】断面視において外周の一部を透明辺とする樹脂製で長尺状の外筒と、前記外筒の内側に一体的に形成され、その長さ方向に延接する放熱フィンとからなる太陽熱集熱パイプ。
【請求項２】請求項１記載の太陽熱集熱パイプを２本以上、並列状に並べてパネル体を形成し、該パネル体の一端と他端には、パネル体を構成する各太陽熱集熱パイプの空気流路の端面に連通する通気路を有する通気棹を設けたことを特徴とする太陽熱集熱装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は空気式の太陽熱集熱装置に関し、詳しくは、設置する建物の規模等に応じて、その大きさ（サイズ）を自由に設定し製作することのできる太陽熱集熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、省エネルギーや環境保護の面から太陽熱等の自然エネルギーを積極的に利用しようとする気運が広がっており、その一つとして太陽熱を暖房等に利用するための太陽熱集熱装置が種々提案されている。そして太陽熱集熱装置は、例えば図６、図７に示すように、四周枠ａと底板ｂとからなる集熱箱内に断熱材ｃを敷き詰め、その上面に透明ガラス板ｄを包覆して所要の空間ｅを形成し、その内部に集熱体ｆを配設して構成されている。このように構成された太陽熱集熱装置１´は、建物の規模に応じて複数個設置し、あるいは壁面のサイズに合わせて大型の集熱装置を製作して取付けていた。しかし、建物毎に必要なサイズの集熱装置を製作するのは面倒でコストもかかり、また複数個を設置する場合でも建物の設置面が必ずしも当該装置の整数倍のサイズになっているとは限らず、設置面すべてを有効に活用できないと言う問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記課題を解決すべく創作されたものであって、その目的とするところは、設置する建物の規模等に応じ、その大きさ（サイズ）を自由に設定し製作することのできる太陽熱集熱パイプ及び太陽熱集熱装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決すべく創作されたものであって、太陽熱集熱パイプを断面視において外周の一部を透光辺とする樹脂製で長尺状の外筒と、前記外筒の内側に一体的に形成され、その長さ方向に延接する放熱フィンとから構成したことを特徴とするものである。
【０００５】さらには、太陽熱集熱装置を前記太陽熱集熱パイプを２本以上、並列状に並べてパネル体を形成し、該パネル体の一端と他端には、パネル体を構成する各太陽熱集熱パイプの空気流路の端面に連通する通気路を有する通気棹を設けたことを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態１を図１に基づいて説明する。太陽熱集熱パイプ２は、断面視において、矩形の外筒３とその内部に設けられた格子状の集熱フィン８とから構成されている。該外筒３は、断面略コ字状で底辺５ａと左右の側辺５ｂとからなる黒色の塩化ビニル樹脂製の筐体部５と、矩形の上辺に相当する部位に該筐体部５の開口部を塞ぐように設けられるアクリル樹脂製平板の透明辺４とから構成されている。該筐体部５の側辺５ｂの上部には互いに対向するように開口する係合凹部５ｃが形成され、該係合凹部５ｃに前記透明辺４の両端を挿入して着脱可能に取付けられている。ここで透明辺４は、取付けた際に該係合凹部５ｃ底部と隙間を有するよう、熱伸びを考慮して少し短く製作されている。また該筐体部５の底辺５ａの両端には、それぞれ連結凹部５ｄ、連結凸部５ｅが形成され、太陽熱集熱パイプ２を複数本、隣接させ平面状に設置する場合には相互に連結可能となっている。
【０００７】集熱フィン８は、外筒３の内部空間を幅方向に略３等分するように底辺５ａから立設する垂直フィン８ａと前記内部空間を上下に略２等分するように左右の側辺５ｂ間に展設される水平フィン８ｂとから構成されている。そして該集熱フィン８は筐体部５よりも薄肉に形成され、少しの太陽熱エネルギーでも高温となるように熱容量の小さなものに仕上げられている。
【０００８】太陽熱集熱パイプ２の内部は空気流路２ｃとなっており、該空気流路２ｃは集熱フィン８により、筐体部５の底辺５ａ寄りの３つの下側流路２ｃ１と透明辺４寄りの３つの上側流路２ｃ２とに仕切られている。以上のように構成された太陽熱集熱パイプ２を後述する太陽熱集熱装置に用いた場合には、前記空気流路２ｃの一の端面２ｃａが空気取入れ口となり、取入れ口から入った空気は空気流路２ｃを通過する際に太陽光により暖められ高温となった集熱フィン８や外筒３により暖気され、該空気流路２ｃの他の端面２ｃｂから温風として取出される。
【０００９】また該太陽熱集熱パイプ２は樹脂製で、その構造が長さ方向にいずれの部位でも全く同一であるので、適宜の長さに切断するだけで所望のサイズの太陽熱集熱パイプ２を製作することができる。また本実施の形態の太陽熱集熱パイプ２は、互いに連結可能な連結凹部５ｄ、連結凸部５ｅを有しているので、複数の太陽熱集熱パイプ２を並べてパネル状にする場合には強固に連結することができる。また連結凹部５ｄ、凸部５ｅは筐体部５の（側辺５ｂではなく）底辺５ａに設けたので、樹脂押し出し成形をする際に、側辺５ｂの平坦度を精度良く製作することができる。その結果、太陽熱集熱パイプ２同志を密着させて隙間なく組立、設置することができる。また外筒３を構成する透明辺４は着脱自在に取付けられているので、長期の使用により透明度が低下した場合には容易に交換することができる。また透明辺４は、太陽熱（主に熱線）を透過させ内部を暖めることが可能であれば、必ずしも無色透明である必要はない。
【００１０】次に、図２、３に基づいて本発明の実施の形態２〜６について説明するが、図中、第一の実施の形態と共通するもの（同一のもの）については、同一の符号を付して引き出すと共にその詳細については省略する。図２（ａ）は本発明の実施の形態２であって、外筒３と集熱フィン８とからなる基本構成は実施の形態１と同様であるが、連結凹部５ｄ、連結凸部５ｅは左右の側辺５ｂの略中間位置に設けられており、さらに側辺５ｂの当該部位（連結凹部５ｄが形成された部位）には薄肉部５ｂ１が形成されている。側辺５ｂは薄肉部５ｂ１から上部側が外側に折り曲げやすいので、透明辺４を筐体部５に容易に取付けることができる。しかも連結凹部５ｄに隣接する太陽熱集熱パイプ２の連結凸部５ｅが嵌入された後は、側辺５ｂは外側に簡単には折り曲がらず、透明辺４が外れにくくなっている。
【００１１】図２（ｂ）は本発明の実施の形態３であって、本実施の形態においては、透明辺４を上辺４ａと側辺４ｂとから断面略コ字状としたので、太陽光を受ける面積が大きくなっている。また左右の側辺部５ｂには両方に連結凹部５ｄを形成し、別途連結材（図示せず）を利用するようにしたので、太陽熱集熱パイプ２を復数本連結しパネル状とした場合にも、端部の太陽熱集熱パイプ２から連結凹部５ｅが突出することがない。４ｃ、５ｃは互いに設けられた係合部である。
【００１２】図３（ａ）は本発明の実施の形態４であって、本実施の形態においては、透明辺４と筐体部５を接着（または溶着）する構成としたが、透明辺４を上辺４ａと側辺４ｂとから断面略コ字状とし、該側辺４ｂの下端を筐体部５の側辺部５ｂと接合面Ｓで接着（または溶着）する構造としたので、透明辺４が接着剤により白濁する等の影響を受けても太陽光を受ける面積が小さくなることがない。
【００１３】図３（ｂ）は本発明の実施の形態５であって、本実施の形態においては、透明辺４と筐体部５を一体成形品（例えば塩ビ樹脂等の一体押出し成形品）とし、透明辺４は上辺４ａと側辺４ｂ及びリブ辺４ｃ（垂直フィン８ａと対向するように上辺４ａから垂下する辺）から構成されている。そして透明辺４と黒色の筐体部５及び集熱フィン８との接合面Ｓ、Ｔを（太陽に向けて設置される）上辺４ａではなく、上辺４ａから垂下した辺４ｂ、４ｃに設けたので、例えば製作時に接合面Ｓ、Ｔが上下に波打ち状に成形されたとしても、上辺４ａのその影響を受けず太陽光を受ける面積が小さくなることがない。本実施の形態においては、透明辺４の中央部にリブ辺４ｃを設けたが、リブ辺４ｃを設けずに、集熱フィン８と透明辺４の下面とが離間したものとしても良い。
【００１４】図３（ｃ）は本発明の実施の形態６であって、本実施の形態においては、透明辺４と筐体部５とを一体成形品（例えば塩ビ樹脂等の一体押出し成形品）としたもので、本実施の形態において透明辺４と筐体部５との接合面Ｓは側辺４ｂ、５ｂのみに設けている。そして筐体部５に形成される集熱フィン８は、前記接合面Ｓと略同じ高さまで立設した２本の垂直フィン８ｂのみからなっている。
【００１５】図４は請求項２に記載した発明に係る太陽熱集熱装置の実施の形態であって、太陽熱集熱装置１は、前述の太陽熱集熱パイプ２を少なくとも２本以上、並列状に並べて形成したパネル体１２と、該パネル体１２の上下端の全幅に渡って外嵌された通気棹１０、１０とから構成されている。通気棹１０は塩ビ樹脂製の押出し成形品からなる断面略Ｕ字形の長尺材で、その内側にＵ字溝１０ｃを有し、該Ｕ字溝１０ｃの深さ方向の略中間位置に溝幅の約半分を塞ぐように水平に突出する当接片１０ｄが形成されており、パネル体１２の端部が当接片１０ｄに当接するようにＵ字溝１０ｃに差し込まれている。ここで太陽熱集熱パイプ２（パネル体１２）は、透明辺４が当接片１０ｄの基端部側に位置する向きに配置されている。
【００１６】太陽熱集熱装置１の上下端には、パネル体１２の端面と前記Ｕ字溝１０ｃの半円状の底部とに囲まれた半円状の空間（本発明の通気路）１０ｂが形成される。そして通気路１０ｂには、太陽熱集熱パイプ２の空気流路２ｃ（該空気流路が上下に分かれている集熱パイプにあっては、下段の空気流路２ｃ１）の端面２ｃａ、２ｃｂがそれぞれ連通されている。さらに該通気棹１０の一端には給排気エルボ１１ａが取付けられ、他端には通気路１０ｂの開端を密閉するように端部カバー１１ｂが取付けられている。以上のように構成された太陽熱集熱装置１において、そのサイズを変更する場合は、幅方向においてはパネル体を構成する集熱パイプの本数を適宜選択し、長さ方向においては集熱パイプを所望の長さに切断して用いることで、任意のサイズの太陽熱集熱装置を容易に製作することができる。
【００１７】本実施の形態において、太陽熱集熱パイプ２の空気流路２ｃが上下に別れたものでは、下側流路２ｃ１のみを通気路１０ｂに連通させ、上側流路２ｃ２は、その開端面を当接片１０ｄで遮断して空気の流れのない断熱層としたが、空気流路２ｃ全体を連通するようにしても良い。また、太陽熱集熱パイプ２を平面状ではなく幅方向に湾曲状に設置すると共に、通気棹１０を同様に湾曲させたものを用いて曲面状の壁に設置するようにしても良い。また、集熱パイプ２を隙間を空けて設置しても良く、その場合には通気路１０ｂの前記隙間に対応する部位を密閉する部材を別途設ければ良い。
【００１８】尚、当接片１０ｄは、パネル体１２の端面を当接させるためだけのものではなく、その寸法や形状を適宜選択することにより、空気の流量を調整し、あるいはパネル体１２全体にわたって空気流路２ｃを通過する空気量を一定にしてパネル体１２全体から均一に集熱することができる。例えば、空気流路２ｃと通気路１０ｂとの間の開口をスリット状に狭めたり、あるいは通気棹１０の長さ方向に比例して前記開口を変化させることで、前述の目的を達成することができる。
【００１９】図８は通気棹１０の他の実施の形態ｂ〜ｃであり、図８（ａ）、（ｂ）に記載の実施の形態ｂでは、当接片１０ｄをＵ字溝１０ｃの大半を塞ぐように広幅に形成し、（空気流路２ｃと通気路１０ｂとをつなぐ）開口１０ｅをスリット状とすることで、空気の流量を制限している。図８（ｃ）、（ｄ）に記載の実施の形態ｃでは、当接片１０ｄの幅（言換えれば開口１０ｅ）を通気棹１０の長さ方向に比例して変化させている。そして該通気棹１０を開口１０ｅの狭い方が給排気エルボ１１ａ側にくるように太陽熱集熱装置１に組込むことで、空気の流量を均一にさせることができる。尚、開口１０ｅの幅の変化は直線状でなくとも良いことはいうまでもない。また吸気側（下側）の通気棹１０は、開口１０ｅが一定のものを用いても良い。図８（ｅ）、（ｆ）の実施の形態ｄでは、開口１０ｅを長さ方向に比例して径を小さく（または大きく）した開孔とすることで、流量を均一にさせるものである。
【００２０】図５は、前記太陽熱集熱装置１の設置例であって、太陽熱集熱装置１は背面に断熱ボード４０を取付け、その上下を挟持する金具２１を介して外壁Ｋに螺着されている。太陽熱集熱装置１の上下に設けられた通気棹１０の一端には、それぞれ給排気エルボ１１ａ、さらに連結ホース２２が接続されている。そして下側の連結ホース２２は室内Ｒに設けられたリターンダクト３５に接続されている。上側の連結ホース２２は室内Ｒに設けられたファンボックス３１、ダクト３３に接続されている。以上のように構成された暖房装置では、室内Ｒの空気はリターンダクト３５から太陽熱集熱装置１に入り、（下側の）通気棹１０から分配され各集熱パイプ２を上昇する際に暖気された空気が、（上側の）通気棹１０、給排気エルボ１１ａ、連結ホース２２、ファンボックス３１を経由してダクト３３から室内Ｒに吹き出される。尚、太陽熱集熱装置１の使用方法は、前述の室内の空気を直接暖める例に限定されるものではなく、例えば熱交換機を用いて熱エネルギーを他の用途等に使用できることは言うまでもない。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１７７３０２
【氏名又は名称】三和シヤッター工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年２月２６日（１９９９．２．２６） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２４９４０６（Ｐ２０００−２４９４０６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月１４日（２０００．９．１４） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−４９７５４ |
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