(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
−  金属薄板パネル（１）と、
−  前記金属薄板パネル（１）の被照射面（１１．１）とは反対の裏面側（１１．２）に配された、互いに離間配置された液体熱媒貫流細管（３．１．．．３．ｎ）から形成されるグリル状ユニット（３０）と、
−  同じく裏面側に配置された熱絶縁用心材（４）と
から成る自立式太陽熱平板形コレクタモジュール（１０．１；１０．３）において、
−  前記グリル状ユニット（３０）の細管（３．１．．．３．ｎ）が前記熱絶縁用心材（４）の表面（５）上に接触載置され、
−  前記熱絶縁用心材（４）が弾性接着層（２）を介して前記金属薄板パネル（１）と結合され、前記細管（３．１．．．３．ｎ）が前記金属薄板パネル（１）と前記心材（４）との間の前記接着層内に少なくとも部分的に埋め込まれていることを特徴とする平板形コレクタモジュール。
【請求項２】
前記グリル状ユニット（３０）の細管（３．１．．．３．ｎ）は前記熱絶縁用心材（４）に設けられた溝（１４）内にそれぞれ埋設されて、前記細管（３．１．．．３．ｎ）は前記心材（４）と実質的に面一に埋設されているかまたは硬化前の液状接着層（２）の厚さ（Ｄ）と実質的に同一の高さ（Ｈ）分だけ心材（４）から突き出ていることを特徴とする請求項１に記載の平板形コレクタモジュール（１０．２）。
【請求項３】
前記心材の表面は平面を形成し、前記細管（３．１．．．３．ｎ）は平らな表面上に直接に載置されていることを特徴とする請求項１に記載の平板形コレクタモジュール（１０．２）。
【請求項４】
前記熱絶縁用心材（４）は発泡材から成ることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の平板形コレクタモジュール。
【請求項５】
前記発泡材は発泡スチレンまたは発泡ポリウレタンから成ることを特徴とする請求項４に記載の平板形コレクタモジュール。
【請求項６】
前記熱絶縁用心材（４）は実質的に繊維から成ることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の平板形コレクタモジュール。
【請求項７】
前記接着層（２）の材料は前記心材の材料に比較して高い熱伝達率を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の平板形コレクタモジュール。
【請求項８】
前記接着層（２）はメタクリル酸系接着剤で形成されていることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の平板形コレクタモジュール。
【請求項９】
前記溝（１４）の断面は三角形または四角形、長円形ないし扇形またはΩ形であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の平板形コレクタモジュール。
【請求項１０】
前記細管（３．１．．．３．ｎ）は金属、周面金属コートされたプラスチックまたは無コートのプラスチックから成ることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の平板形コレクタモジュール。
【請求項１１】
前記心材（４）の平らなまたは溝（１４）を設けた表面（５）が接着剤が流れ込む多数の窪み（６）を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の平板形コレクタモジュール。
【請求項１２】
前記窪み（６）の深さは実質的に溝深さ（ＴＮ）まで達するかまたはこの溝深さを僅かに超えることを特徴とする請求項１１に記載の平板形コレクタモジュール。
【請求項１３】
前記窪み（６）は剛毛ローラ等の圧接力によって穿設されていることを特徴とする請求項１１または１２に記載の平板形コレクタモジュール。
【請求項１４】
前記金属薄板パネル（１）は弧状に折り曲げられた２つの端縁形材（１６；１７）と一体に形成されていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の平板形コレクタモジュール。
【請求項１５】
前記金属薄板パネル（１）はこれらの金属薄板パネル同士を互いに畳み継ぎによって結合するための鋭角に折り曲げられた対向する２つの縁（１３．１，１３．２）と一体に形成されていることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の平板形コレクタモジュール。
【請求項１６】
前記心材（４）には前記金属薄板パネル（１）とは反対側の面に板状の補強材（２３）が張られていることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の平板形コレクタモジュール。
【請求項１７】
前記心材（４）はプラスチックカセットまたは金属カセット（２０）によって部分的に外囲されていることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の平板形コレクタモジュール。
【請求項１８】
前記金属カセット（２０）は、外側に折り曲げられた、対向する２つの端縁（２１）を有し、前記金属薄板パネル（１）と金属カセット（２０）の両端の折り曲げ端縁（２１）との間に弾性体（２２）が配置されていることを特徴とする請求項１７に記載の平板形コレクタモジュール。
【請求項１９】
前記弾性体（２２）は発泡材ストリップまたは接着テープであることを特徴とする請求項１８に記載の平板形コレクタモジュール。
【請求項２０】
前記金属薄板パネル（１）はチタン−亜鉛合金から成ることを特徴とする請求項１から１９のいずれか１項に記載の平板形コレクタモジュール。
【請求項２１】
総厚さ  −  前記心材を含む  −  が１０ｍｍ〜５０ｍｍ、好ましくは２５ｍｍ〜３５ｍｍであることを特徴とする請求項１から２０のいずれか１項に記載の平板形コレクタモジュール。
【請求項２２】
互いに結合された金属薄板パネル１が段屋根（４０）に取付けられることでこの段屋根（４０）の屋根外被を形成する請求項１及び請求項２から２１のいずれか１項に平板形コレクタモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、
−  金属薄板パネルと、
−  前記金属薄板パネルの被照射面とは反対の裏面側に配された、互いに離間配置された液体熱媒貫流細管から形成されるグリル状ユニットと、
−  同じく裏面側に配置された熱絶縁用心材と、
から成る自立式太陽熱平板形コレクタモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の平板形コレクタモジュールは本願出願人のドイツ特許明細書第１００４３２９５号から公知である。該明細書によれば実質的に細管は液状金属粒子の吹き付けによって薄板パネルと結合される。前記ドイツ特許明細書第１００４３  ２９５号から、細管が着設された薄板パネルを発泡心材と接着結合することも読み取れるが、ただしこの接着結合の詳細は開示されていない。
【０００３】
太陽熱平板形コレクタモジュールにおいてこの種の接着結合には、接合部材がそれぞれ異なった弾性率を有し、そのために多軸応力分布状態が生じ得る点で、技術的難点がある。特に、太陽熱入射光線に曝露される薄板パネルは強力に加熱されて歪みを生ずることがある。その結果、接着結合は少なくとも所々で破壊され、細管と薄板パネルとの間の接触が断たれることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、前記の短所を回避し、心材と特にチタン−亜鉛合金から成る薄板パネルとを応力残留を生ずることなく広い温度範囲にわたって結合することを可能とする冒頭に述べた類の自立式太陽熱平板形コレクタモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題は冒頭に述べた形式の自立式太陽熱平板形コレクタモジュールにおいて、
−  前記グリル状ユニットの細管が熱絶縁用心材の表面上に接触載置され、
−  前記熱絶縁用心材が弾性接着層を介して金属薄板パネルと結合され、細管が金属パネルと心材との間の接着層内に少なくとも部分的に埋め込まれる
ことによって解決される。
【０００６】
細管は熱絶縁用心材に設けられた溝内にそれぞれ埋設され、その際、細管は心材と実質的に面一に埋設されるかまたは硬化前の液状接着層の厚さと実質的に等しい高さ分だけ心材から突き出ていてよい。
【０００７】
別な実施形態として、グリル状ユニットの細管は熱絶縁用心材の平らに形成された表面上に直接に載置されていてもよい。
前記２つの形態のいずれの場合にも少なくとも熱絶縁用心材は弾性接着層を介して金属薄板パネルと結合可能である。これは細管の金属薄板パネル側の管頂部が同所に接着剤が達することなく直接に金属薄板パネルと接触させられることを意味している。細管はまた、特に接着剤が優れた伝熱特性を有していれば、接着剤によって全面的に包囲されていてもよい。こうした伝熱特性は接着剤に金属粉末を混和することによって付与することが可能である。
【０００８】
さらに、繊維長の短い繊維を接着剤に均一に混和し、こうして接着層の支持強さないし安定性の向上を図ることも考えられる。混和される繊維の繊維長はたとえば０．５ｍｍ〜３ｍｍとすることができる。このためには好ましくはグラスファイバが適している。
【０００９】
発泡心材の平らなまたは溝の付された表面にはまだ液状の接着剤が流れ込む多数の窪みを設けることが可能であり、これらの窪みの深さは好ましくは溝深さにまで達するかまたは溝深さを僅かに超えていてよい。こうした対策は結合の安定性に寄与することができる。これらの窪みはたとえば剛毛ローラ、場合により加熱式プレスパンチ等の圧接力によってつくり出すことが可能である。
【００１０】
熱絶縁用心材は発泡材、特に硬質発泡スチレンまたは硬質発泡ウレタンかまたは繊維性材料たとえばロックウールから成っていてよい。
【００１１】
硬質発泡プラスチックを含むプラスチックの接着技術的特性は金属の当該特性に比較して大幅に制限されていることから、実際にはもっぱら粘着結合方式による反応性接着剤が使用される。拡散接合は金属薄板パネルが不浸透性を有することにより不適である。
【００１２】
したがって接着層はたとえば化学的に凝固固化する有機１成分系メタクリル酸接着剤によって形成されてもよい。接着層はまた、金属とプラスチックとに対する優れた接着性を有するその他の接着剤によって形成されていてもよい。これには特にスチレン共重合体系またはエラストマーＰＵＲ樹脂系の反応性接着剤を使用することができる。重要な点は、接着層が硬化後にも耐久的な弾性を有し、爾後の太陽熱入射光線への曝露に際しても流動し始めないことである。このようにして生じた、すでに硬化した接着層が有する変形性によって応力分布状態を補償することが可能である。
【００１３】
金属薄板パネルは、屋根外被の階段状形成を可能とする部分円状に折り曲げられた２つの端縁形材と一体に形成されてもよい。
金属薄板パネルは同じく、金属薄板パネルを互いに畳み継ぎによって結合するための鋭角に折り曲げられた対向する２つの縁と一体に形成されてもよい。
本発明による平板形コレクタモジュールには、心材の金属パネルとは反対側の面に板囲い状または板状の補強材が設けられてもよい。
【００１４】
さらに別途実施形態において、心材にはプラスチックカセットまたは金属カセットを外囲することができ、該カセットには外囲しているカセットを金属薄板パネルの下側で保持する外側に折り曲げられた対向する２つの端縁が設けられてもよい。金属薄板パネルと、外囲している金属カセットの折り曲げられた端縁との間には弾性体たとえば発泡材ストリップまたはゴムストリップないし弾性接着テープを配置することができる。ただしこの弾性体の材料は耐老化性ならびに耐候性を有していることが必要である。
【００１５】
細管は金属、好ましくは銅または特殊鋼から成る。ただし、金属管に代えて、周面金属コートされたプラスチック管または無コートのプラスチック管を使用することも可能である。
心材が適切な安定性を有し、心材と金属薄板パネルとの間に形成された接着結合が十分な弾性を有していれば、金属カセットないし下側補強材は着設しなくともよい。
細管が接着層内に埋め込まれ、金属薄板パネルと心材とによって挟着されてパネルに圧接されているため、細管系と金属薄板パネルとの間の伝熱接触が断たれることがない点は大きな利点である。これにより凝水形成ならびに電気化学腐食も回避することができる。
【００１６】
平板形コレクタモジュールは、コレクタを経て熱を排出することができるため、所定のそれぞれの空間を冷却するために使用し得ることは言うまでもない。さらに、冬季には得られた熱エネルギを融雪に活用することも可能である。たとえば、コンビネーション式自動制御技術を採用し、いわゆる直接暖房を平板形コレクタモジュールによって補うことも可能である。
【００１７】
本発明による平板形コレクタモジュールは“温室効果”の生じない低温平板形コレクタモジュールであり、つまり、金属薄板パネルの被照射面に一般に封止加熱されるスペースを形成する補助的な透明カバーが配置されていないコレクタモジュールである旨明記しておくこととする。したがって金属薄板パネルは日射に直接に曝露されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
図１〜７には、平らな長方形の金属薄板パネル１と、互いに平行に延びる細管３．１．．．３．ｎで形成されるグリル状ユニット３０と、硬質ウレタンフォーム製の圧肉の熱絶縁用心材４とから成る平板形コレクタモジュール１０．１を示してある。圧肉の心材４の厚さは２５ｍｍである。耐候性付与され、そのため濃暗色化した金属薄板パネル１の材料はチタン-亜鉛合金、この場合、本願出願人  −  ライツィンク・・ゲー・エム・ベー・ハー・ウント・コー・カー・ゲー［RHEINZINK GmbH & Co．KG］、ダッテルン[Datteln]  −  の製品である。表面処理によって反射が減少するため、吸収度の向上が達成される。
金属薄板パネル１は以下の寸法を有する。
−  長さ  ３０００ｍｍ
−  幅    ４００ｍｍ
−  厚さ  ０．８ｍｍ。
【００１９】
さらに、金属薄板パネル１は、図６に示した段屋根４０を形成するために隣接する金属薄板パネルとの結合に利用される、弧状に折り曲げられた２つの端縁１６，１７を有している。プラスチック製の細管３．１．．．３．ｎはそれぞれ約２．５〜３．５ｍｍの外径を有している。これらの細管３．１．．．３．ｎは約８〜１５ｍｍの統一的な相互間隔Ａを保って延びている。したがって、幅４００ｍｍの各々の平板形コレクタモジュール１０．１には約３０本の平行配置された細管が収容可能である。
【００２０】
金属薄板パネル１は弾性接着層２を介して心材４と結合されており、この場合、弾性接着層は細管の外径を上回ることのない厚さを有している。水平に置かれた心材４の表面５に液状接着剤が吹き付けられ、その直後に、細管３．１．．．３．ｎで形成されたユニットの全体３０が金属薄板パネル１と共に載置されて押付けられ、こうして細管が接着層内に埋め込まれる。
【００２１】
接着剤としては、本実施形態において、常温硬化性の１成分系ポリウレタン接着剤−  ジーカ・ゲー・エム・ベー・ハー［Sika GmbH］社、シュトゥットガルト［Stuttgart］、の製品  −  が使用される。接着層２は硬化後も耐久的な弾性を有している。
【００２２】
これにより、心材４と金属薄板パネル１とがこの金属薄板パネルと接触した細管を包囲する接着層２によって確実に、しかも弾性結合された新しいタイプの平板形コレクタモジュールが創出される。ポリプロピレンから成る細管３．１．．．３．ｎも同じく弾性を有しており、これによって細管は応力分布状態に柔軟に対応することができる。
【００２３】
硬質ウレタンフォームから成る比較的薄い心材４は前記両部材の結合に十分な安定性を付与することから、これを屋根下地の木舞２６（図６、参照）上に直接敷設することが可能である。
細管が埋め込まれた接着結合層の使用と、心材とその厚さとの適切なセレクトとにより、好適な、総厚さが僅かな平板形コレクタモジュールが実現された。この厚さは本例において２５ｍｍである。
【００２４】
図２〜４に示した別実施形態（符号１０．２）において、心材４の表面５には、細管３．１．．．３．ｎを収容するための溝１４が設けられている。細管は心材４から僅かな高さＨ＝１．５ｍｍだけ突き出ており、この突出し高さは硬化前の、まだ液状の接着層２の厚さＤと同じである。
【００２５】
さらに、図２と４から判明するように、心材４を外囲する金属カセット２０（本例ではアルミニウム薄板）が設けられており、これは前記両部材の結合の弾性を損なうことなく該部材の結合全体を補強する。金属カセット２０は、外側に折り曲げられた、互いに鏡像対称的に配置されて対向する２個の端縁２１を有し、これらの端縁は金属薄板パネルの下側面１１．２上に載置されている。ただし、金属薄板パネル１と金属カセット２０の両端の折り曲げ端縁２１との間にはそれぞれ軟質発泡材ストリップの形の弾性体２２が配置されており、これらの弾性体は熱伝導を阻止すると共に、金属薄板パネルと金属カセットとの相対変位を可能とする役割を果たしている。金属カセット２０は所々で心材４と局所接着結合されている。
【００２６】
さらに、図２から理解できるように、心材４の表面５には、不図示の、場合により約２００℃まで加熱される剛毛ローラの圧接力によって穿設された多数の窪み６が設けられている。液状接着剤はこれらの窪み６内に流れ込み、同所で硬化する。
【００２７】
図５はさらに別途の平板形コレクタモジュール（符号１０．３）を示しているが、これは、金属薄板パネルに、弧状に折り曲げられた端縁に代えて、金属薄板パネルを互いに畳み継ぎによって結合するための鋭角に折り曲げられた２つの縁１３．１，１３．２が形成されている点で、図１に示した平板形コレクタモジュールと相違している。さらに、心材４には金属薄板パネル１とは反対側の面に板状の補強材２３が張られている。この補強材２３も同じくアルミニウム薄板から成り、心材４に接着されている。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】２つの実施形態の平板形コレクタモジュールのそれぞれの断面の一部を概略的に示した図である。
【図２】２つの実施形態の平板形コレクタモジュールのそれぞれの断面の一部を概略的に示した図である。
【図３】図２に示した断面の拡大詳細図である。
【図４】金属薄板パネルと金属カセットとの間の弾性体の配置を示す図である。
【図５】畳み継ぎに適した平板形コレクタモジュールの概略断面図である。
【図６】平板形コレクタモジュールを取り付けた段屋根の一部の概略断面図である。
【図７】図１に示した平板形コレクタモジュールの概略透視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    金属薄板パネル
２    接着層
３．１．．．３．ｎ  細管
４    圧肉心材
５    表面
６    窪み
１０．１；１０．２；１０．３  平板形コレクタモジュール
１３．１，１３．２  縁
１４  溝
１６  端縁
１７  端縁
２０  金属カセット
２１  端縁
２２  弾性体
２３  補強材
２６  屋根小舞
３０  グリルユニット
４０  段屋根
Ａ    間隔
Ｄ    厚さ
Ｈ    突出し高さ
ＴＮ  溝深さ
【図１】
0004445391.tif 000002
【図２】
0004445391.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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