(57)【要約】【課題】循環する水が冷めにくく、任意の時間に十分な温度に温められた水を供給することができる太陽熱温水器を提供することである。【解決手段】実施形態の太陽熱温水器は、集熱部と、蓄熱材ユニットと、を備える。集熱部は第1の管と、第1の蓄熱材と、第2の管とを備える。第2の管は第1の管の内部に配置され、第1の蓄熱材は第2の管の内部に収容される。蓄熱材ユニットは外装材と、第1の断熱部と、容器と、第2の蓄熱材と、発核装置と、熱交換器とを備える。第1の断熱部は外装材の内部に配置され、容器は第1の断熱材の内部に配置され、第2の蓄熱材と発核装置と熱交換器は容器の内部に配置される。熱交換器は水を通す配管と接続可能である。第1の管及び第2の管の間は真空であり、第2の管及び容器は互いに直接または間接に接続され、第1の蓄熱材及び第2の蓄熱材は移動可能である。【選択図】  図1
2020153541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集熱部と、
蓄熱材ユニットと、
を備え、
前記集熱部は第1の管と、第1の蓄熱材と、第2の管とを備え、前記第2の管は前記第1の管の内部に配置され、第1の蓄熱材は前記第2の管の内部に収容され、
前記蓄熱材ユニットは外装材と、第1の断熱部と、容器と、第2の蓄熱材と、発核装置と、熱交換器とを備え、前記第1の断熱部は前記外装材の内部に配置され、前記容器は前記第1の断熱材の内部に配置され、前記第2の蓄熱材と前記発核装置と前記熱交換器は前記容器の内部に配置され、前記熱交換器は水を通す配管と接続可能であり、
前記第1の管及び前記第2の管の間は真空であり、
前記第2の管及び前記容器は互いに直接または間接に接続され、前記第1の蓄熱材及び前記第2の蓄熱材は移動可能である、太陽熱温水器。
【請求項２】
集熱部と、
蓄熱材ユニットと、
を備え、
前記集熱部は第1の管と、第2の管とを備え、前記第2の管は前記第1の管の内部に配置され、前記第2の管は第1の水を内部に収容可能であり、
前記蓄熱材ユニットは外装材と、第１の断熱部と、蓄熱材と、容器と、水収容容器と、発核装置とを備え、前記第1の断熱部は前記外装材の内部に配置され、前記第１の断熱部の内部には容器が配置され、前記蓄熱材と前記水収容容器と前記発核装置は前記容器の内部に配置され、前記水収容容器は第２の水を内部に収容可能であり、前記水収容容器は水を通す配管と接続可能であり、
前記第1の管及び前記第2の管の間は真空であり、
前記第2の管及び前記水収容容器は互いに直接または間接に接続され、前記第1の水及び前記第2の水は移動可能である、太陽熱温水器。
【請求項３】
さらに前記水収容容器及び前記蓄熱材に直接接するように配置される熱交換フィンを備える請求項2記載の太陽熱温水器。
【請求項４】
前記第2の管は前記蓄熱材ユニットと接する側に第2の断熱材を備える請求項1ないし3のいずれか一項に記載の太陽熱温水器。
【請求項５】
前記蓄熱材は酢酸ナトリウム3水和物である請求項1ないし4のいずれか一項に記載の太陽熱温水器。
【請求項６】
前記太陽熱温水器は、給湯機と接続可能である請求項1ないし５のいずれか一項に記載の太陽熱温水器。
【請求項７】
前記太陽熱温水器は、さらに温度検出装置を備える請求項1ないし6のいずれか一項に記載の太陽熱温水器。
【請求項８】
前記温度検出装置は、前記水を通す配管に接続可能なバルブを開閉する装置と電気的に接続されている請求項7に記載の太陽熱温水器。
【請求項９】
前記温度検出装置からの信号を受信し、前記信号に基づき前記発核装置に発核させる中央処理装置をさらに備える請求項7又は8記載の太陽熱温水器。
【請求項１０】
前記太陽熱温水器と、
前記バルブを開閉する装置と、
前記給湯機と、を備え、
前記太陽熱温水器の備える前記中央処理装置は、さらに前記バルブを開閉する装置及び/又は前記給湯機に前記信号を送り、前記バルブを開閉する装置にバルブを操作させること及び/又は前記給湯機の電源を起動又は停止することができる太陽熱利用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、太陽熱温水器及び太陽熱利用システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽熱温水器は屋根に取り付ける平面状の太陽熱集熱部とその上方にある断熱部で覆われて容積の大きな温水収容容器から構成されている。太陽の熱を受ける集熱部の中には配管があり、その中を循環する水、例えば設置された家屋の水道から供給される水がここで温められる。温められた水は比重が軽くなり、上に移動してタンク内に貯えられる。これが自然循環式の仕組みである。しかし、この自然循環式太陽熱温水器では、冬場には温められた水がぬるくなり、充分な機能が発揮されないという不満がユーザーにはあった。これは集熱部の部分で熱が奪われることで、水収容容器の中も冷えてしまうからである。そのため、自然循環式は、給湯機と接続して使い、温度調整をする方式になっている。それでも元の水道水より温度が高いので全体として省エネの役には立っている。しかし寒冷地では、自然循環式はほとんど見られず、使用にあたっては、対策として真空のチューブの中に配管を設けた方式の集熱部が使われるなどしている。また蓄熱材を用いて、熱を取り込む方式も研究されてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平６−０６１０７０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１７６３２号公報
【特許文献３】特開２０１２−５３３３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、循環する水が冷めにくく、任意の時間に十分な温度に温められた水を供給することができる太陽熱温水器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の太陽熱温水器は、集熱部と、蓄熱材ユニットと、を備える。集熱部は第1の管と、第1の蓄熱材と、第2の管とを備える。第2の管は第1の管の内部に配置され、第1の蓄熱材は第2の管の内部に収容される。蓄熱材ユニットは外装材と、第1の断熱部と、容器と、第2の蓄熱材と、発核装置と、熱交換器とを備える。第1の断熱部は外装材の内部に配置され、容器は第1の断熱材の内部に配置され、第2の蓄熱材と発核装置と熱交換器は容器の内部に配置される。熱交換器は水を通す配管と接続可能である。第1の管及び第2の管の間は真空であり、第2の管及び容器は互いに直接または間接に接続され、第1の蓄熱材及び第2の蓄熱材は移動可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第1の実施形態に係る太陽熱温水器の模式図である。
【図２】第1の実施形態に係る太陽熱温水器の集熱部の模式図である。
【図３】第1の実施形態に係る太陽熱温水器の変形例の模式図である。
【図４】第1の実施形態に係る太陽熱温水器を利用した太陽熱利用システムの概略図である。
【図５】第1の実施形態に係る太陽熱温水器を家屋に設置した際の模式図である。
【図６】第2の実施形態に係る太陽熱温水器の模式図である。
【図７】第2の実施形態に係る太陽熱温水器の集熱部の模式図である。
【図８】第2の実施形態に係る太陽熱温水器の変形例の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
（第1の実施形態）
第1の実施形態に係る太陽熱温水器を、図1を用いて説明する。図1は、第1の実施形態に係る太陽熱温水器の模式図である。第1の実施形態に係る太陽熱温水器100は集熱部110と、蓄熱材ユニット120を備える。集熱部110は、第1の管111と、第1の蓄熱材112と、第2の管113とを備える。第2の管113は第1の管111の内部に存在する。第2の管113は第1の蓄熱材112を内部に備える。第1の管111と第2の管113の間は真空である。第1の実施形態に係る太陽熱温水器100は、集熱部110を少なくとも１つ備えることができる。
【０００８】
蓄熱材ユニット120は、外装材121と、外装材121の内部に第2の断熱部122と、第2の蓄熱材123と、容器124と、発核装置125と、熱交換器126とを備える。第1の断熱部122の内部には容器124が配置される。容器124の内部は第2の蓄熱材123と、発核装置125と、熱交換器126とを備える。第2の蓄熱材123と熱交換器126は直接接している。熱交換器126は第2の蓄熱材の熱を水に伝えるものである。この水は水を通す配管127を通る。熱交換器126は水を通す配管127と接続することができる。このようにして、蓄熱材ユニットの内部で熱交換する方式をとることができる。水を通す配管127には温度検出装置を設置することができる。第2の管113と容器124は接続されているため、第2の蓄熱材123は、集熱部110の第2の管113に備えられる蓄熱材112と繋がっている。そのため第1の蓄熱材、第2の蓄熱材の呼称は便宜上使用しているに過ぎず、第1の蓄熱材及び第2の蓄熱材を総称して蓄熱材と称する場合もある。第2の管113と容器124の接続は、直接でもよいし、間に別の配管を挟むなど、間接でもよい。
【０００９】
ここで、第1の実施形態に係る太陽熱温水器の備える各部材について詳しく説明する。
【００１０】
(集熱部)
図2は第1の実施形態に係る太陽熱温水器の集熱部110の模式図である。図2aは第1の実施形態に係る太陽熱温水器の集熱部110の模式図であり、図２bは、図２aでの集熱部110のA-A断面を矢印方向に向かって見たときの図である。第1の実施形態に係る太陽熱温水器は集熱部110を少なくとも一つ備える。図１で示すように、第1の実施形態に係る太陽熱温水器は、集熱部110を複数備えてもよい。
【００１１】
第1の管111は透明であることが好ましい。これは第2の管113へ効率よく太陽光を吸収させるためである。第1の管111にはガラスを用いることができる。第1の管111は、光の入射する側の反対側に反射板114を備えることが好ましい。こうすることで第2の管113へより効率よく太陽光を吸収させることができる。反射板114には金属などを用いることができ、特に限定しない。図2では反射板114は集熱部110に備えられているが、反射板114は集熱部110と、太陽熱温水器100の設置される面との間に設けてもよい。
【００１２】
第2の管113は濃い色であることが好ましい。例えば黒色である。こうすることで太陽光の吸収を効率よく行えるからである。第2の管113は、はじめから濃い色のもので作製してもよいし、塗装を行ってもよい。第2の管113にはガラスやアクリルを用いることができる。
【００１３】
第1の管111と第2の管113の間は真空である。この真空とはJIS Z 8126-1：1999に記載されている通り、通常の大気圧より低い圧力の気体で満たされた空間の状態を指す。第1の管111と第2の管113の間は真空のため、集熱部は真空断熱型ということもできる。
【００１４】
第1の管111、第2の管113ともに管と表記し、断面は円形をしているが、形は扁平でもよく、効率よく熱を吸収できれば管の形は問わない。
【００１５】
第2の管113の備える第1の蓄熱材112は、例えば酢酸ナトリウム3水和物（Sodium Acetate；ＳＡＴ）を用いることができる。ＳＡＴは30℃以上90℃以下の範囲に融点を有しており、かつ融点から30℃以上の低い温度で過冷却状態を有する。過冷却されて液相状態にある蓄熱材の過冷却状態を解除して、潜熱蓄熱材を液体から固体に相変化を開始させることは、発核と称されている。蓄熱材が液相状態にあるときに発核動作を行うと、過冷却されて液相状態にある蓄熱材に結晶核が形成され、それを起点に結晶化を開始する。結晶化することで蓄熱材は熱を放出することができる。発核は任意の時間に行うことができるので、蓄熱材は任意の時間に発核放熱することができる。蓄熱材は1種に限らず、2種以上を混ぜて用いることもできる。
【００１６】
集熱部110と蓄熱材ユニット120は直接接しさせことができる。その場合、集熱部110と蓄熱材ユニット120の間はシリコーンやゴムなどで封止することができる。
【００１７】
集熱部110と蓄熱材ユニット120を接続させる場合、第2の管113の第1の管111に覆われない部分が生じる場合がある。そのような場合は、第2の管113の第1の管111に覆われない部分を覆うように第2の断熱材を配置することができる。
【００１８】
図3は第1の実施形態に係る太陽熱温水器の変形例の模式図である。図3に示すように、第2の断熱部115は、第2の管113が蓄熱材ユニット120と接する側に配置される。このように配置されることで、第2の管113の第1の管111に覆われない部分から放熱することを防ぐことができる。第1の断熱部115には発泡スチロールやウレタン、フェノール樹脂などを用いることができる。第1の断熱部115は第1の断熱部122は別々となっていてもよく、そのときは別部材を用いてもよい。また、第2の断熱部115と第1の断熱部122とが一体となっていてもよい。一体とすることで、蓄熱材の熱を効率よく保つことができるため、好ましい。
【００１９】
（蓄熱材ユニット）
外装材121にはスチールなどの金属、紫外線耐用のプラスチックを用いることができる。外装材121は第2の管112と容器124とが接続されている部分を除き、蓄熱材ユニット120全体を覆うこともできる。図1では外装材121は、図が煩雑になるため集熱部110側に図示していない。
【００２０】
第1の断熱部122は発泡スチロールやウレタン、フェノール樹脂などを用いることができる。
【００２１】
第2の蓄熱材は第2の管113の備える蓄熱材123と同一のため説明を省略する。
【００２２】
容器124にはアルミニウムなどの軽金属や、汎用エンジニアリングプラスチック、グラスファイバー補強樹脂などを用いることができるが、特に限定はしない。
【００２３】
発核装置125は、アノードを銀で作った電極を備える。電極に電気を流すことで、蓄熱材を発核させることができる。電極はアノードに紙やすりなどで細かい傷をつけ、そこにSATをすり込んだものは発核の信頼性が大きくなる。これはすり込んだSATは加熱しても溶解せずに溝の中に残り、アノードに電気が流れた際に、このSATを核にして優先的に発核が起こるためと考えられる。
【００２４】
発核装置は発核を確実にするために複数設置することもできるが、設置場所は限定されない。電圧は1.5Ｖ程度でよく、乾電池でも行える。電極は棒型でも板状でも良いが、板状のものが向き合うほうが、電界の範囲が広くなるため、より好ましい。発核させる場合、発核装置125自体が所定の時間になった場合に発核するようなプログラムを備えてもよいし、後述する温度検出装置が水を通す配管127内の水温を検知し、その信号を発核装置125に送信することで蓄熱材を発核させてもよい。発核装置125は電極に電流を流させるスイッチを更に備えてもよい。スイッチは、電極と有線で繋がっていてもよいし、無線で繋がっていてもよい。スイッチは実際に温められた水を使う場所に設置することで、電極に電流を流して任意の時間に発核させることができる。
【００２５】
熱交換器126は銅管、アルミ管、ラジエター付の金属容器を用いることができる。熱交換器126に接続することができる水を通す配管127は、例えば、家屋に本実施形態に係る太陽熱温水器100が設置された場合、その家屋の水道のことである。水を通す配管127は水を導通可能な流路であれば限定しない。また、このような水道と熱交換器126の間に、別の配管を挟んで接続してもよい。熱交換器126は、水を通す配管127と接続され、熱交換器126の内部に水を通す配管127からと供給される水を通してもよいし、熱交換器126と水を通す配管127を接するように、重ね合わせて配置させてもよい。熱交換器126へ水が供給され、蓄熱材と熱交換器126中の水が熱交換することができる。
【００２６】
本実施形態に係る太陽熱温熱器100は温度検出装置を備えることができる。温度検出装置は、例えば水を通す配管127内に配置されるが、水を通す配管127内の水温を検知できれば場所は限らない。温度検出装置は、例えば熱電対や熱検知素子を用いることができるが、特に限定はしない。温度検出装置及び発核装置125は電気的に接続されている。温度検出装置に検知される水温は任意に設定することができる。蓄熱材を発核させるとき、温度検出装置の発する信号を直接発核装置125に伝えてもよいし、間に中央処理装置（Central Processing Unit：CPU）を組み込み、CPUから発核装置へ信号を送りCPUのプログラムに従って発核させることもできる（図示せず）。CPUを用いる場合は後述する。温度検出装置からの信号をユーザーに知らせ、ユーザーが発核装置125のスイッチを操作してもよい。この信号をユーザーに知らせるとは、ユーザーの携帯型端末、テレビジョン、パーソナルコンピュータ及びラジオなどをあらかじめ温度検出装置125に登録し、温度検出装置125の信号を受信できる状態にすることでユーザーに映像や音声で発核に適した時機を教えることである。温度検出装置の示す信号は、水が所定の温度まで温まったことを示す信号でもよいし、所定の温度まで下がったことを示す信号でもよい。
【００２７】
本実施形態に係る太陽熱温水器の備える温度検出装置は、バルブを開閉する手段と電気的に接続することもできる。この電気的接続は無線であっても有線であってもよい。バルブを開閉する手段は電磁バルブを用いることができるが、特に限定はしない。
【００２８】
CPUを用いる場合を、図4を用いて説明する。図4は、第1の実施形態に係る太陽熱温水器を利用した太陽熱利用システムの概略図である。太陽熱利用システム200は第1の実施形態に係る太陽熱温水器210、CPU220、容器2124、発核装置2125、熱交換器2126、水を通す配管2127、温度検出装置2128、後述するバルブを開閉する装置220、給湯機240とを備える。ここでいう給湯機とは、給湯機を水が通過する際にガスや電気で温めるもののことである。太陽熱温水器210とCPU220は電気的に接続されている。さらに、CPU220を中心として温度検出装置2128、発核装置2125、後述するバルブを開閉する装置230、給湯機240は、電気的に接続されている。CPU220と接続されることで、CPU220に設定されたプログラムに従って各装置を動作させることができるので太陽熱温水器210で温められた水を、より効率よく使用することができる。CPUに設定されたプログラムは、あらかじめ設定してもよいし、必要に応じて後から設定、変更することもできる。
【００２９】
ここで、第1の実施形態に係る太陽熱温水器の具体的な動作を、図5を用いて説明する。図5は、第1の実施形態に係る太陽熱温水器を家屋に設置した際の模式図である。図5では、a軸が重力方向、b軸が重力方向に対して垂直な方向、c軸が重力方向の反対方向を示す。
【００３０】
太陽熱温水器100を家屋300の屋根の上に設置する。このとき、重力方向を示すa軸に対して反対方向のｃ軸方向に集熱部110、蓄熱材ユニット120の順に設置する。つまり、蓄熱材ユニットの方が地面に対して、集熱部より高い位置になるように設置する。上部に蓄熱材ユニットを置くのは、太陽400から熱を受けたSATが、熱により対流によって上部に向かうことで、反対に冷たいSAT水溶液が下部に下がってくるからである。こうすることにより、第1の蓄熱材と第2の蓄熱材は移動可能であるため、集熱部で温められた第1の蓄熱材が蓄熱材ユニットへ移動することができる。
【００３１】
まず、日中での使用を説明する。日中とは、日の出から日の入りまでのことである。
【００３２】
集熱部で第1の蓄熱材に熱を溜め、先述したように対流で温かい第1の蓄熱材が蓄熱材ユニットの容器へ行き、容器から熱交換器へ熱を伝える。容器で熱を伝えた蓄熱材は、その温度が低くなるため、集熱部へと移動する。再び集熱部で温められた蓄熱材は容器へ移動し、熱交換器へ熱を伝える。これを繰り返す。熱交換器へ伝えられた熱は、水に伝えられる。この水は水を通す配管を通るものである。熱交換器は2種類の水の配管と接続されており、この水の配管の片側は、例えば水道の元栓とバルブを通して接続され、残りの片側は、バルブを通して、例えば給湯機を経由し、建物内の例えば浴室や台所の給湯栓に接続される。このとき水の配管は給湯機を経由することで、太陽熱温水器で温められた水をさらに加熱することができる。給湯機の設計上、導入した水の温度の高いものほど加熱は抑制される。そのため、給湯機に導入される水の温度を高くすることができることで、給湯機の燃料費を少なくすることができる。太陽熱温水器と給湯機は接続可能である。このとき、太陽熱温水器と給湯機との接続は直接または間接に接続される。
【００３３】
このように、日中では集熱部で蓄熱材に溜めた熱をそのまま用いることができる。
【００３４】
次に、夜間の使用について説明する。夜間とは日中を除いた期間である。夜間では第2の蓄熱材は、日中に太陽熱を吸収するため、夜間の使用に備えることができる。集熱部の第1の管部分は真空であるため、日中溜めた熱が魔法瓶の効果で逃げることない。蓄熱材が融解して熱を溜め、さらに蓄熱材ユニットの容器部分には断熱部も使うことで、保温効果を高めることができる。この第2の蓄熱材の中に、電極をもうけ、発核装置を配置する。スイッチは実際に温められた水を使う場所に設置し、ここから電極に電流を流して任意の時間に発核させることができる。発核が起こると、そこから蓄熱材であるSATの溶液内に結晶化が急速に広がり、結晶化の潜熱を放出して発熱が始まる。水を通す配管内の温度検出装置が、水を通す配管内の水の温度を検知しているため、発熱してから配管内の水が充分に温まったかを検出する。水を通す配管内の水が十分に温まった場合、つまり水を通す配管内の水が所定の温度まで達した場合、そのことを示す信号を、温度検出装置から水を通す配管に接続されたバルブを開閉する装置が受け取る。この信号を、バルブを開閉する装置が受け取ることにより、第1の実施形態に係る太陽熱温水器により温められた水を任意の場所で使用することができる。バルブを開閉する装置は電気的に駆動することもできる。温度検出装置からの信号をユーザーが知ることができるように、モニターに映すなどして、ユーザーがバルブを開閉してもよい。
【００３５】
本実施形態に係る太陽熱温水器は図5に示すような家屋の屋根に設置するだけではなく、集合住宅のベランダに設置することもできる。また充分な日当たりがあれば、建物の壁に設置しても、地面においても良い。
【００３６】
第1の実施形態に係る太陽熱温水器は、集熱部と、蓄熱材ユニットと、を備え、集熱部は第1の管と、第1の蓄熱材と、第2の管とを備え、第2の管は第1の管の内部に配置され、第1の蓄熱材は第2の管の内部に収容され、蓄熱材ユニットは外装材と、第1の断熱部と、容器と、第2の蓄熱材と、発核装置と、熱交換器とを備え、第1の断熱部は外装材の内部に配置され、容器は第1の断熱材の内部に配置され、第2の蓄熱材と発核装置と熱交換器は容器内部に配置され、熱交換器は水を通す配管と接続可能であり、第1の管及び第2の管の間は真空であり、第2の管及び容器は互いに直接または間接に接続され、第1の蓄熱材及び第2の蓄熱材は移動可能である。このような構成にすることで、太陽熱温水器が供する水の温度を冷めにくくすることができ、また任意の時間で蓄熱材を発核させることができることで、太陽熱で水を温められなくとも蓄熱材に吸収させた熱を用いて温めた水、お湯を供給することができる。
【００３７】
（第2の実施形態）
第2の実施形態に係る太陽熱温水器を、図6を用いて説明する。図6は、第2の実施形態に係る太陽熱温水器の模式図である。第2の実施形態に係る太陽熱温水器500は集熱部510と、蓄熱材ユニット520を備える。集熱部510は、第1の管511と、第2の管512とを備える。第2の管512は第1の管511の内部に存在し、内部に第1の水を収容可能である。第1の管511と第2の管512の間は真空である。第２の実施形態に係る太陽熱温水器500は、集熱部510を少なくとも１つ備えることができる。
【００３８】
蓄熱材ユニット520は、外装材521と、第1の断熱部522と、蓄熱材523と、容器524と、水収容容器525と、発核装置526を備える。外装材521の内部に第1の断熱部522が配置され、第1の断熱部522の内部に容器524が配置され、容器524は蓄熱材523と、第2の水を収容可能である水収容容器525と、発核装置526を備える。発核装置526は蓄熱材523を備える容器524と第2の水を収容可能な水収容容器525の間に存在し、蓄熱材523と直接接している。蓄熱材523と水収容容器525は直接接している。水収容容器525は水を通す配管527と接続することができる。また、第2の管512と水収容容器525は接続されているため、蓄熱材ユニット520に備えられる水収容容器525内の第2の水は、集熱部510の第2の管512に備えられる第1の水と繋がっている。そのため第1の水、第2の水の呼称は便宜上使用しているに過ぎない。第1の水及び第2の水を総称して水と称する場合もある。第2の管512と水収容容器525は接続は、直接でもよいし、間に別の配管を挟むなど、間接でもよい。
【００３９】
ここで、第1の実施形態に係る太陽熱温水器の備える各部材について、詳しく説明する。ただし、第1の実施形態に係る太陽熱温水器ですでに説明した各部材については省略する。
【００４０】
(集熱部)
図7は第２の実施形態に係る太陽熱温水器の集熱部510の模式図である。図7aは第1の実施形態に係る太陽熱温水器の集熱部510の全体の模式図であり、図7bは、図7aでの集熱部510のA-A断面を矢印方向から見たときの図である。
【００４１】
第2の管の備える第1の水は、使用者が本実施形態に係る太陽熱温水器で温めたい水、例えば水道水などである。第1の水は、家屋に本実施形態に係る太陽熱温水器500が設置された場合、その家屋の水道のことである。
【００４２】
集熱部510と蓄熱材ユニット520は直接接しさせことができる。その場合、集熱部510と蓄熱材ユニット520の間はシリコーンやゴムなどで封止することができる。
【００４３】
集熱部510と蓄熱材ユニット520を接続させる場合、第2の管512の第1の管511に覆われない部分が生じる場合がある。そのような場合は、第2の管512の第1の管511に覆われない部分を覆うように第2の断熱材を配置することができる。第1の断熱部522は、第2の断熱部513と別部材を用いてもよいし、一体となっていてもよい。一体とすることで、蓄熱材の熱を効率よく保つことができるため、好ましい。第2の断熱部513の配置は、後述する図８で例示している。
【００４４】
（蓄熱材ユニット）
水収容容器はアルミなどの金属やプラスチックなどを用いることができる。水収容容器の備える第2の水は、第1の水と同じように使用者が本実施形態に係る太陽熱温水器で温めたい水、例えば水道水などである。水収容容器は熱交換器を兼ねることができる。そのため、水収容容器から水へ熱を伝える、熱交換することができる。水収容容器の構造は図6で示されるように直方体に限らず、第2の蓄熱材との接触面を増やすために凹凸を設けるなどしてもよい。例えば後述する熱交換フィンを用いる場合には、熱交換フィンが水収容容器に陥入できるようなくぼみを設けることもできる。
【００４５】
図8は第2の実施形態に係る太陽熱温水器の変形例の模式図である。蓄熱材ユニットは、図8で示すように熱交換フィン528を備えることができる。熱交換フィン528は蓄熱材と水収容容器の両方に接するように配置されている。熱交換フィン528にはアルミや銅などの安くて熱伝導性がよく、さびにくいものを用いることができ、限定はない。熱交換フィン528は水収容容器と蓄熱材の熱交換を補助するものである。熱交換フィン528の構造は水収容容器の構造に沿った形状をしていてもよいし、水収容容器に陥入させるようにして設置してもよい。
【００４６】
本実施形態に係る太陽熱温水器500は、温度検出装置をさらに備えることができる。温度検出装置は、水収容容器525や水を通す配管527内部の水の温度が検知できる位置に配置される。
【００４７】
ここで、第2の実施形態に係る太陽熱温水器の具体的な動作を説明する。ただし、第1の実施形態に係る太陽熱温水器ですでに説明した動作については省略する。
【００４８】
本実施形態に係る太陽熱温水器では、第1の実施形態に係る太陽熱温水器と異なり、集熱部で直接第1の水を温めることができる。このように温めた第1の水は、対流により蓄熱材ユニットへと移動することができる。こうして蓄熱材ユニット内の温かい第2の水は、水収容容器に接続された水を通す配管を通って、使用場所へ移動することができる。このような構成にすることで、太陽熱を利用できない、例えば夜間などでは、蓄熱材ユニット内の蓄熱材を発核させ、その熱を第2の水へ伝えることができる。こうすることで、任意のときに温められた水、お湯を供給することができる。
【００４９】
本実施形態に係る太陽熱温水器は、集熱部と、蓄熱材ユニットと、を備え、集熱部は第1の管と、第2の管とを備え、第2の管は第1の管の内部に配置され、第2の管は第1の水を内部に収容可能であり、蓄熱材ユニットは外装材と、第１の断熱部と、蓄熱材と、容器と、水収容容器と、発核装置とを備え、第1の断熱部は外装材の内部に配置され、第１の断熱部の内部には容器が配置され、蓄熱材と水収容容器と発核装置は容器の内部に配置され、水収容容器は第２の水を内部に収容可能であり、水収容容器は水を通す配管と接続可能であり、第1の管及び第2の管の間は真空であり、第2の管及び水収容容器は互いに直接または間接に接続され、第1の水及び第2の水は移動可能である。このような構成にすることで、太陽熱温水器が供する水の温度を冷めにくくすることができ、また任意の時間で蓄熱材を発核させることができることで、太陽熱で水を温められなくとも蓄熱材に吸収させた熱を用いて温めた水を供給することができる。
【００５０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５１】
100、210、500・・・太陽熱温水器、110、510・・・集熱部、120、520・・・蓄熱材ユニット、111、511・・・第1の管、112・・・第1の蓄熱材、113、512・・・第2の管、115、513・・・第2の断熱部114、514・・・反射板、121、512・・・外装材、122、522・・・第1の断熱部、123・・・第2の蓄熱材、124、524・・・容器、125、526・・・発核装置、126・・・熱交換器、127、527・・・水を通す配管、200・・・太陽熱利用システム、220・・・CPU、230・・・バルブを開閉する装置、250・・・給湯機、2128・・・温度検出装置、300・・・家屋、400…太陽、523・・・蓄熱材、525・・・水収容容器、528・・・熱交換フィン。
【図１】
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【図２】
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【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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【図８】
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