JP2557812B2 - 放熱用壁構造 - Google Patents

放熱用壁構造

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JP2557812B2
JP2557812B2 JP4300495A JP30049592A JP2557812B2 JP 2557812 B2 JP2557812 B2 JP 2557812B2 JP 4300495 A JP4300495 A JP 4300495A JP 30049592 A JP30049592 A JP 30049592A JP 2557812 B2 JP2557812 B2 JP 2557812B2
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浩二 西崎
浩 井関
功 加治
伸一 杉原
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は室内の熱を室外に自動
的に放出する機能を備えた壁構造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7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1
02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
ハイプ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、強度部材としての機能と室外への放熱機能と
を併せ持った壁構造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、脱気しかつ作動流体を封入した密閉
容器の上端部を室外側に配置するとともにその密閉容器
の下端部を屈曲させて室内側に配置し、かつその密閉容
器の下端部の内面のうち室内側の面に、液相の作動流体
を汲み上げて該面に分散させて保持するウイックを設け
て熱ダイオード型のヒートパイプを形成し、さらにその
複数のヒートパイプを上下に配列するとともに上側に位
置するヒートパイプの下端部と下側に位置するヒートパ
イプの上端部とをほぼ平行に配置してそれらの間に断熱
材を挟み込んだことを特徴とするものである。
【0008】
【作用】この発明においては、上下に配列した複数のヒ
ートパイプがそれらの間に挟み込んだ断熱材と共に壁面
を形成している。そのヒートパイプは、下端部を室内側
に配置し、かつ上端部を室外に配置した屈曲構造の密閉
容器の内部に作動流体を封入した構成であり、したがっ
て室内温度が室外温度より高くなった場合には、その作
動流体が蒸発して室外側の上端部に流れ、ここで作動流
体が放熱して凝縮する。すなわち作動流体が室内の熱を
その蒸発潜熱として室外に輸送する。また凝縮した作動
流体は、蒸発の生じる下端部に重力によって還流する。
さらにその下端部では、ウイックが設けられているため
に、広い面積に作動流体が分散させられて作動流体の蒸
発面積が広くなる。
【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はこの発明の一実施例を示す縦断面図であ
り、また図2はそのIIーII線に沿う横断面図であ
り、さらに図3は図1および図2に示す壁構造材1に使
用されるヒートパイプ10の斜視図である。このヒート
パイプ10は、上部の室外側に配置される放熱部11
と、壁の室内側に設けられる吸熱部12と、放熱部11
の下端部と吸熱部12の上端部とを連通させる連結部1
3とを備え、かつ厚さ方向Tの寸法に対して幅方向Wの
寸法の大きい板状の密閉容器の内部に、真空脱気した状
態で作動流体Mを封入した熱ダイオード型のヒートパイ
プである。この密閉容器は、銅やアルミニウム、ステン
レス鋼等の金属材料により、図4に示すような偏平長円
形状断面でかつ図5に示すようにクランク状に屈曲した
容器として形成されており、その内部に封入した作動流
体Mとしては、使用目的温度範囲で蒸発および凝縮する
流体、例えば水が使用されている。さらに前記吸熱部1
2のうち室内側内壁面12aにメッシュなどの毛細管圧
力を生じさせるウイック14が設けられている。
【0010】図1に示す壁構造材1は、上述した複数の
ヒートパイプ10を断熱材20を挟み込んで縦横に配列
して構成されている。すなわち図1に示すように、上側
のヒートパイプ10の吸熱部12と下側のヒートパイプ
11の放熱部11とが、連結部13の長さ(すなわち厚
さ方向の寸法T)の間隔をあけて対向するよう配置さ
れ、これらの互いに対向する吸熱部12と放熱部11と
の間に断熱材20が挟み込まれている。また、最上部の
ヒートパイプ10における放熱部11の室内側およひ最
下部のヒートパイプ10における吸熱部12の室外側の
それぞれに、断熱材20が密着して取付けられ、その結
果、全体として矩形板状の壁構造材1が構成されてい
る。また図1に示す壁構造材1では、各放熱部11の外
表面に密着して各放熱部11を連結するフィン付板22
が設けられ、また各吸熱部12についても同様に、その
外表面に密着して各吸熱部12を連結するフィン付板2
1が設けられている。そして上記の壁構造材1はアング
ル23などの取付部材によって躯体部に固定するように
なっている。
【0011】つぎに上述した壁構造材1の作用について
説明すると、上記の壁構造材1は、クランク状に屈曲し
た複数のヒートパイプ10と断熱材20とを一体化した
ものであって、剛構造の板状部材であるから、図1に示
すように建築構造体の所定箇所に取付けることにより壁
面を構成する。この状態でウイック14を設けてある各
吸熱部12が室内側に位置し、かつ各放熱部11が吸熱
部12より高い位置でかつ室外に位置している。したが
って室内温度が外気温度より高くなると、各ヒートパイ
プ10内の作動流体Mが室内の熱によって蒸発し、その
蒸気は温度および圧力の低い放熱部11に流れる。その
場合、吸熱部12の内壁面にはウイック14を設けてあ
るから、液相の作動流体Mは吸熱部12の内面の広い範
囲に分散させて供給されており、したがって吸熱部12
の内面の広い範囲で作動流体Mの蒸発が生じる。すなわ
ち実質的な吸熱面積を広くすることができる。一方、放
熱部11は外気で冷されて温度および圧力が低くなって
いるから、作動流体蒸気は吸熱部12から放熱部11に
流れ、ここでその内壁面に接触することにより熱を外気
に奪われて放熱し、凝縮する。すなわち作動流体Mがそ
の蒸発潜熱として室内の熱を室外に運んで放出するの
で、室内が冷却される。また凝縮した作動流体Mは重力
によって連結部13を経て吸熱部12に還流する。
【0012】なお、上記の各ヒートパイプ10では、液
相の作動流体Mが放熱部11に保持されないから、室内
の温度に対して外気温度が相対的に高い場合には、作動
流体Mの蒸発が生じない。すなわちヒートパイプ10が
熱輸送を行わないので、室内が外気によって熱せられる
ことはない。
【0013】上述した壁構造材1は、放熱装置としての
機能と壁部材としての機能とを有しているため、室内を
冷却する空調装置に対する負荷を軽減でき、あるいは冷
却のための空調装置を廃止することができ、またプレハ
ブ構造とすることができるために、現場作業を簡略化で
きると同時に、冷却装置の設置スペースの削減を図るこ
とができる。さらに熱の輸送は熱ダイオード型ヒートパ
イプで行うから、ランニングコストを皆無もしくは極め
て低廉なものとすることができる。
【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、脱気しかつ作動流体を封入した密閉容器の上
端部を室外側に配置するとともにその密閉容器の下端部
を室外側に屈曲させて室内側に配置し、かつその密閉容
器の下端部内面にウイックを設けて熱ダイオード型のヒ
ートパイプを形成し、さらにその複数のヒートパイプを
上下に配列するとともに上側に位置するヒートパイプの
下端部と下側に位置するヒートパイプの上端部とをほぼ
平行に配置してそれらの間に断熱材を挟み込んだ構成と
したので、強度部材である壁に放熱機能をもたさせるこ
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】そのヒートパイプの一つを示す斜視図である。
【図4】そのヒートパイプの横断面図である。
【図5】そのヒートパイプの作用を説明するための断面
図である。
【図6】そのヒートパイプの側面図である。
【図7】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 壁構造材 10 ヒートパイプ 11 放熱部 12 吸熱部 20 断熱材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井関 浩 東京都港区芝浦四丁目9番25号芝浦スク エアビル 東京通信ネットワーク株式会 社内 (72)発明者 加治 功 東京都江東区木場一丁目5番1号 株式 会社フジクラ内 (72)発明者 杉原 伸一 東京都江東区木場一丁目5番1号 株式 会社フジクラ内 (72)発明者 益子 耕一 東京都江東区木場一丁目5番1号 株式 会社フジクラ内 (56)参考文献 実開 昭57−193163(JP,U) 実開 平2−77473(JP,U) 実公 昭62−7975(JP,Y2)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 脱気しかつ作動流体を封入した密閉容器
    の上端部を室外側に配置するとともにその密閉容器の下
    端部を屈曲させて室内側に配置し、かつその密閉容器の
    下端部の内面のうち室内側の面に、液相の作動流体を汲
    み上げて該面に分散させて保持するウイックを設けて熱
    ダイオード型のヒートパイプを形成し、さらにその複数
    のヒートパイプを上下に配列するとともに上側に位置す
    るヒートパイプの下端部と下側に位置するヒートパイプ
    の上端部とをほぼ平行に配置してそれらの間に断熱材を
    挟み込んだことを特徴とする放熱用壁構造。
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