放熱用壁部材
【目的】 放熱機能を併せもった壁部材を提供する。
【構成】 室内と室外とを区画する所定厚さの壁面用パネル１の内部に、密閉構造の中空部２が形成されるとともに、その中空部２に実質的に凝縮性作動流体３のみが封入され、かつ前記中空部２の内壁面のうち前記パネル１の使用状態での室内側となる内壁面４に、毛細管圧力によって液相作動流体を汲み上げるウイック４が、その一部を前記作動流体３に浸漬させた状態で設けられている。
【構成】 室内と室外とを区画する所定厚さの壁面用パネル１の内部に、密閉構造の中空部２が形成されるとともに、その中空部２に実質的に凝縮性作動流体３のみが封入され、かつ前記中空部２の内壁面のうち前記パネル１の使用状態での室内側となる内壁面４に、毛細管圧力によって液相作動流体を汲み上げるウイック４が、その一部を前記作動流体３に浸漬させた状態で設けられている。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は室内と室外とを仕切る壁部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】大型コンピュータやディジタル式電話交換機等の大容量の電子機器を設置してある室内の温度は、これらの電子機器が熱影響を受けやすいうえに、それ自身の発熱量が多いため、冷却を主とした温度制御を行う必要がある。そのため従来一般には、建築構造物用の空調設備を使用して電子機器用室内の温度コントロールを行っているが、前記電子機器の高密度高機能化に伴って発熱量が多くなるので空調設備を大型化する必要が生じ、また前記電子機器を分散配置する場合には、各電子機器の設置箇所に個別に空調設備を設ける必要があり、いずれにしても前記電子機器の温度コントロールに要する設備コストおよびそのランニングコストが高くなる問題がある。
【０００３】ところで例えばディジタル式電話交換機等の電子機器を設置する室内温度は、たとえ夏季であっても外気温度以下に維持すればよく、そこで従来、圧縮冷凍機等の駆動装置を用いたヒートポンプに替えて、ヒートパイプによって室内の熱を室外に運び出して温度コントロールを行う装置が提案されている。
【０００４】図３にこのような空調装置の概要を示す。この空調装置は、室内の吸熱部１０１と室外の放熱部１０２とをパイプ１０３，１０４で連結してループ形ヒートパイプ１００を形成し、ファン１１０によって室内の空気を吸熱部１０１に積極的に送るよう構成されており、ファン１１０によって吸熱部１０１に吹き付けられた空気の有する熱がヒートパイプ１００の吸熱部１０１に吸収され、その熱によって吸熱部１０１内の作動流体が蒸発し、その蒸気が放熱部１０２に移動したのちに放熱部１０２で放熱して凝縮液化する。このように作動流体の蒸発潜熱として室内から室外に熱を運んで室内の冷却を行うようになっている。なお、液化した作動流体は、吸熱部１０１を放熱部１０２より低い位置に設けておくことにより、重力によって自動的に吸熱部１０１に還流し、その結果、室内外に温度差があれば、ヒートパイプ１００は継続して熱輸送を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の装置においては、室内外に温度差が生じることによってヒートパイプ１００が自動的に動作して熱の輸送を行うから、ランニングコストが皆無もしくは極めて安価になるが、壁構造体とヒートパイプとが完全に別体であるうえに、そのヒートパイプはループ形のものであるから、設置現場でのヒートパイプ用コンテナの接続およびその脱気ならびに作動流体の封入が必要となり、施工が難しく、またコスト高になる不都合があった。
【０００６】この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、室内から室外への放熱機能を併せ持った壁部材を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的を達成するために、室内と室外とを区画する所定厚さの壁面用パネルの内部に、密閉構造の中空部を形成するとともに、その中空部に実質的に凝縮性作動流体のみを封入し、かつ前記中空部の内壁面のうち前記パネルの使用状態での室内側となる内壁面に、毛細管圧力によって液相作動流体を汲み上げるウイックを、その一部を前記作動流体に浸漬させた状態で設けたことを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】この発明の壁部材は、ウイックが室内側に位置するよう設置されて、室内と室外とを仕切る。そしてウイックを設けてある中空部が、実質的に凝縮性作動流体のみを封入してヒートパイプとして構成されているから、室内温度が外気温度より高ければ、ウイックによって汲み上げられている作動流体が室内の熱によって蒸発し、その蒸気は、中空部の内壁面のうち室外側に位置する内壁面に接触して熱を奪われ、その結果、凝縮する。その液化した作動流体は、室内の熱によって蒸発の生じる面にウイックによって再度汲み上げられる。また一方、外気温度が室内よりも高温である場合、中空部の内壁面のうち室外側の内壁面には作動流体が汲み上げられないから、作動流体の蒸発は生じない。すなわちパネルの内部に形成してあるヒートパイプは、室内側から室外側にのみ熱を輸送するように動作する。またそのパネルは壁面材として機能して所要の荷重を受けもつ。
【０００９】
【実施例】つぎにこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１および図２はこの発明の一実施例を示す断面図であって、所定の厚さを有するパネル１の内部に複数の中空部２が形成されている。このパネル１は建築構造物の壁面を構成するものであり、またその中空部２はパネル１を躯体部に図１に示すように取付けた場合に、水平方向に沿った横長となるよう形成されている。この中空部２は気密状態に密閉され、かつ空気などの非凝縮性流体を脱気した状態で水やフロンなどの凝縮性の流体が作動流体３として封入されている。すなわちこの中空部２はヒートパイプとなっている。さらにこの中空部２の内壁面のうち室内側に位置する内壁面４にはメッシュなどの毛細管圧力を生じさせるウイック５が設けられており、その下端部は中空部２の底面に沿うように延びて断面Ｌ字状に屈曲し、液相の作動流体３に浸漬されている。またパネル１の表面には、表面積を拡大するためにフィン部材６，７が取付けられている。なお、上述した中空部２を有するパネル１は例えばアルミニウムを素材として押し出し成形によって得ることができ、また中空部２は適宜の板材で密閉した後に真空脱気、作動流体のフラッシングおよび注入、注入ノズルの密閉などの工程を経てヒートパイプ構造とすることができる。
【００１０】上記のパネル１は図１に示すように躯体部Ａに組付けられて壁面を構成し、その場合、ウイック５は室内側に位置している。この状態で室内温度が外気温度より高くなると、ヒートパイプ構造の前記中空部２の内部では、室内側内壁面４と室外側内壁面８との温度差により作動流体３が蒸発する。すなわち中空部２おける室内側内壁面４には、ここに沿わせて設けたウイック５によって作動流体３が汲み上げられてそのほぼ全面に作動流体３が供給されているから、その作動流体３は室内の熱によって加熱されて蒸発する。一方、室外側内壁面８は外気によって冷されて温度が低くなっているから、ここに接触した作動流体蒸気は、その潜熱を奪われて凝縮する。このようにして室内の熱が作動流体３によって室外側に運ばれて、外部に放出される。なお、液化した作動流体３はウイック５によって再度、室内側内壁面４に分散させられて供給される。
【００１１】一方、室外の温度が室内の温度より高い場合、中空部２の室外側内壁面８には、液相の作動流体３が殆んど存在しないため、作動流体３の蒸発、すなわち室外から室内への熱輸送は殆んど生じず、室内が外気によって加熱されることはない。すなわちパネル１の内部に中空部２として構成されたヒートパイプは熱ダイオード特性を有することとなる。
【００１２】上述したパネル１は剛構造の平板状に構成されているために、形状的および強度的にも建築物の壁部材として適している。したがって例えば室内での発熱量の多いディジタル式電話交換器の建屋の外壁の一部として用いれば、室内の温度が外気より高くなることに伴って自動的に前記パネル１の放熱機能が作用して室内の熱が外部に放出される。その一例として室内許容温度が３０℃の場合、外気温度の比較的低い春および秋ならび冬の３シーズンでは、外気温度が許容室内温度より高くなることがないので、空調設備や冷却設備を設けなくても室内温度を許容範囲に抑えることができる。また夏季に外気温度が３０℃以上に上昇しても、ヒートパイプの熱ダイオード特性により、屋外から室内に熱輸送されることはなく、特に前記パネル１を日陰で風通しの良い場合に向くよう設置すれば、夏季においても前記パネル１によって室内から室外への充分な放熱を行わせることができ、その結果、空調もしくは冷却のための設備の負荷を小さくすることができる。
【００１３】なお、上記の実施例では、中空部２を上下に四列並べて形成した構造を例に採って説明したが、これはウイック５で生じる毛細管圧力によって中空部２の高さが制限されるからであり、したがってパネルの高さが低い場合や高い毛細管圧力を得ることができる場合などにおいては、中空部の数を少なくしてもよい。またパネルは複数枚を縦方向に並列した使用してもよい。
【００１４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなようにこの発明によれば、室内と室外とを区画する所定厚さの壁面用パネルの内部に、密閉構造の中空部を形成するとともに、その中空部に実質的に凝縮性作動流体のみを封入し、かつ前記中空部の内壁面のうち前記パネルの使用状態での室内側となる内壁面に、毛細管圧力によって液相作動流体を汲み上げるウイックを、その一部を前記作動流体に浸漬させた状態で設けたので、室内から室外への一方向の熱輸送機能を併せもった壁部材とすることができ、したがって電子機器などを設置してある室内の冷却設備のためのコストやランニングコストを大幅に低廉化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す縦断面図である。
【図２】図１のＩＩーＩＩ線矢視断面図である。
【図３】従来のヒートパイプ式放熱装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１ パネル
２ 中空部
３ 作動流体
４ 室内側内壁面
５ ウイック
８ 室外側内壁面
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は室内と室外とを仕切る壁部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】大型コンピュータやディジタル式電話交換機等の大容量の電子機器を設置してある室内の温度は、これらの電子機器が熱影響を受けやすいうえに、それ自身の発熱量が多いため、冷却を主とした温度制御を行う必要がある。そのため従来一般には、建築構造物用の空調設備を使用して電子機器用室内の温度コントロールを行っているが、前記電子機器の高密度高機能化に伴って発熱量が多くなるので空調設備を大型化する必要が生じ、また前記電子機器を分散配置する場合には、各電子機器の設置箇所に個別に空調設備を設ける必要があり、いずれにしても前記電子機器の温度コントロールに要する設備コストおよびそのランニングコストが高くなる問題がある。
【０００３】ところで例えばディジタル式電話交換機等の電子機器を設置する室内温度は、たとえ夏季であっても外気温度以下に維持すればよく、そこで従来、圧縮冷凍機等の駆動装置を用いたヒートポンプに替えて、ヒートパイプによって室内の熱を室外に運び出して温度コントロールを行う装置が提案されている。
【０００４】図３にこのような空調装置の概要を示す。この空調装置は、室内の吸熱部１０１と室外の放熱部１０２とをパイプ１０３，１０４で連結してループ形ヒートパイプ１００を形成し、ファン１１０によって室内の空気を吸熱部１０１に積極的に送るよう構成されており、ファン１１０によって吸熱部１０１に吹き付けられた空気の有する熱がヒートパイプ１００の吸熱部１０１に吸収され、その熱によって吸熱部１０１内の作動流体が蒸発し、その蒸気が放熱部１０２に移動したのちに放熱部１０２で放熱して凝縮液化する。このように作動流体の蒸発潜熱として室内から室外に熱を運んで室内の冷却を行うようになっている。なお、液化した作動流体は、吸熱部１０１を放熱部１０２より低い位置に設けておくことにより、重力によって自動的に吸熱部１０１に還流し、その結果、室内外に温度差があれば、ヒートパイプ１００は継続して熱輸送を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の装置においては、室内外に温度差が生じることによってヒートパイプ１００が自動的に動作して熱の輸送を行うから、ランニングコストが皆無もしくは極めて安価になるが、壁構造体とヒートパイプとが完全に別体であるうえに、そのヒートパイプはループ形のものであるから、設置現場でのヒートパイプ用コンテナの接続およびその脱気ならびに作動流体の封入が必要となり、施工が難しく、またコスト高になる不都合があった。
【０００６】この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、室内から室外への放熱機能を併せ持った壁部材を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的を達成するために、室内と室外とを区画する所定厚さの壁面用パネルの内部に、密閉構造の中空部を形成するとともに、その中空部に実質的に凝縮性作動流体のみを封入し、かつ前記中空部の内壁面のうち前記パネルの使用状態での室内側となる内壁面に、毛細管圧力によって液相作動流体を汲み上げるウイックを、その一部を前記作動流体に浸漬させた状態で設けたことを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】この発明の壁部材は、ウイックが室内側に位置するよう設置されて、室内と室外とを仕切る。そしてウイックを設けてある中空部が、実質的に凝縮性作動流体のみを封入してヒートパイプとして構成されているから、室内温度が外気温度より高ければ、ウイックによって汲み上げられている作動流体が室内の熱によって蒸発し、その蒸気は、中空部の内壁面のうち室外側に位置する内壁面に接触して熱を奪われ、その結果、凝縮する。その液化した作動流体は、室内の熱によって蒸発の生じる面にウイックによって再度汲み上げられる。また一方、外気温度が室内よりも高温である場合、中空部の内壁面のうち室外側の内壁面には作動流体が汲み上げられないから、作動流体の蒸発は生じない。すなわちパネルの内部に形成してあるヒートパイプは、室内側から室外側にのみ熱を輸送するように動作する。またそのパネルは壁面材として機能して所要の荷重を受けもつ。
【０００９】
【実施例】つぎにこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１および図２はこの発明の一実施例を示す断面図であって、所定の厚さを有するパネル１の内部に複数の中空部２が形成されている。このパネル１は建築構造物の壁面を構成するものであり、またその中空部２はパネル１を躯体部に図１に示すように取付けた場合に、水平方向に沿った横長となるよう形成されている。この中空部２は気密状態に密閉され、かつ空気などの非凝縮性流体を脱気した状態で水やフロンなどの凝縮性の流体が作動流体３として封入されている。すなわちこの中空部２はヒートパイプとなっている。さらにこの中空部２の内壁面のうち室内側に位置する内壁面４にはメッシュなどの毛細管圧力を生じさせるウイック５が設けられており、その下端部は中空部２の底面に沿うように延びて断面Ｌ字状に屈曲し、液相の作動流体３に浸漬されている。またパネル１の表面には、表面積を拡大するためにフィン部材６，７が取付けられている。なお、上述した中空部２を有するパネル１は例えばアルミニウムを素材として押し出し成形によって得ることができ、また中空部２は適宜の板材で密閉した後に真空脱気、作動流体のフラッシングおよび注入、注入ノズルの密閉などの工程を経てヒートパイプ構造とすることができる。
【００１０】上記のパネル１は図１に示すように躯体部Ａに組付けられて壁面を構成し、その場合、ウイック５は室内側に位置している。この状態で室内温度が外気温度より高くなると、ヒートパイプ構造の前記中空部２の内部では、室内側内壁面４と室外側内壁面８との温度差により作動流体３が蒸発する。すなわち中空部２おける室内側内壁面４には、ここに沿わせて設けたウイック５によって作動流体３が汲み上げられてそのほぼ全面に作動流体３が供給されているから、その作動流体３は室内の熱によって加熱されて蒸発する。一方、室外側内壁面８は外気によって冷されて温度が低くなっているから、ここに接触した作動流体蒸気は、その潜熱を奪われて凝縮する。このようにして室内の熱が作動流体３によって室外側に運ばれて、外部に放出される。なお、液化した作動流体３はウイック５によって再度、室内側内壁面４に分散させられて供給される。
【００１１】一方、室外の温度が室内の温度より高い場合、中空部２の室外側内壁面８には、液相の作動流体３が殆んど存在しないため、作動流体３の蒸発、すなわち室外から室内への熱輸送は殆んど生じず、室内が外気によって加熱されることはない。すなわちパネル１の内部に中空部２として構成されたヒートパイプは熱ダイオード特性を有することとなる。
【００１２】上述したパネル１は剛構造の平板状に構成されているために、形状的および強度的にも建築物の壁部材として適している。したがって例えば室内での発熱量の多いディジタル式電話交換器の建屋の外壁の一部として用いれば、室内の温度が外気より高くなることに伴って自動的に前記パネル１の放熱機能が作用して室内の熱が外部に放出される。その一例として室内許容温度が３０℃の場合、外気温度の比較的低い春および秋ならび冬の３シーズンでは、外気温度が許容室内温度より高くなることがないので、空調設備や冷却設備を設けなくても室内温度を許容範囲に抑えることができる。また夏季に外気温度が３０℃以上に上昇しても、ヒートパイプの熱ダイオード特性により、屋外から室内に熱輸送されることはなく、特に前記パネル１を日陰で風通しの良い場合に向くよう設置すれば、夏季においても前記パネル１によって室内から室外への充分な放熱を行わせることができ、その結果、空調もしくは冷却のための設備の負荷を小さくすることができる。
【００１３】なお、上記の実施例では、中空部２を上下に四列並べて形成した構造を例に採って説明したが、これはウイック５で生じる毛細管圧力によって中空部２の高さが制限されるからであり、したがってパネルの高さが低い場合や高い毛細管圧力を得ることができる場合などにおいては、中空部の数を少なくしてもよい。またパネルは複数枚を縦方向に並列した使用してもよい。
【００１４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなようにこの発明によれば、室内と室外とを区画する所定厚さの壁面用パネルの内部に、密閉構造の中空部を形成するとともに、その中空部に実質的に凝縮性作動流体のみを封入し、かつ前記中空部の内壁面のうち前記パネルの使用状態での室内側となる内壁面に、毛細管圧力によって液相作動流体を汲み上げるウイックを、その一部を前記作動流体に浸漬させた状態で設けたので、室内から室外への一方向の熱輸送機能を併せもった壁部材とすることができ、したがって電子機器などを設置してある室内の冷却設備のためのコストやランニングコストを大幅に低廉化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す縦断面図である。
【図２】図１のＩＩーＩＩ線矢視断面図である。
【図３】従来のヒートパイプ式放熱装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１ パネル
２ 中空部
３ 作動流体
４ 室内側内壁面
５ ウイック
８ 室外側内壁面
【特許請求の範囲】
【請求項１】 室内と室外とを区画する所定厚さの壁面用パネルの内部に、密閉構造の中空部が形成されるとともに、その中空部に実質的に凝縮性作動流体のみが封入され、かつ前記中空部の内壁面のうち前記パネルの使用状態での室内側となる内壁面に、毛細管圧力によって液相作動流体を汲み上げるウイックが、その一部を前記作動流体に浸漬させた状態で設けられていることを特徴とする放熱用壁部材。
【請求項１】 室内と室外とを区画する所定厚さの壁面用パネルの内部に、密閉構造の中空部が形成されるとともに、その中空部に実質的に凝縮性作動流体のみが封入され、かつ前記中空部の内壁面のうち前記パネルの使用状態での室内側となる内壁面に、毛細管圧力によって液相作動流体を汲み上げるウイックが、その一部を前記作動流体に浸漬させた状態で設けられていることを特徴とする放熱用壁部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開平６−１２９７８３
【公開日】平成６年（１９９４）５月１３日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−３００４９４
【出願日】平成４年（１９９２）１０月１３日
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【出願人】（５９１２０１６１９）東京通信ネットワーク株式会社 (1)
【公開日】平成６年（１９９４）５月１３日
【国際特許分類】
【出願日】平成４年（１９９２）１０月１３日
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【出願人】（５９１２０１６１９）東京通信ネットワーク株式会社 (1)
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