(57)【要約】【課題】意匠性を損なわず、地上のタンク設置スペースを不要にでき、なおかつ信頼性に優れた設置構造を有する太陽熱パネルを提供する。【解決手段】第１透明体４１２ａ、内壁４１２ｂ、および、凸部材４１２ｃが、透明の樹脂材料により予め一体成型により形成されている。これにより、ベース部４１１の凸状壁部４１０ｅおよび底面４１０ｄは、深さが浅い溝形状とすることができる。その結果、凸状壁部４１０ｅおよび底面４１０ｄの表面に対して均一に光吸収処理層を形成するためのコーティング処理を容易に行なうことが可能となり、コーティング処理に要する作業時間を大幅に短縮させることができる。【選択図】図１６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋根の上に設置される太陽熱パネルであって、
集熱器を兼ねる貯湯タンクを内蔵する太陽熱パネル本体と、
前記太陽熱パネル本体の側面を取り囲むように設けられる枠部材と、
前記屋根に固定される支持部材と、を備え、
前記枠部材は、前記支持部材に支持され、
前記貯湯タンクは、前記太陽熱パネル本体のほぼ全面にわたって設けられるとともに、前記太陽熱パネル本体の内部において前記屋根に至るまでの空間を略埋めるように設けられ、
前記太陽熱パネル本体に設けられる前記貯湯タンクは、透明体およびタンク本体で構成され、
前記透明体は、前記タンク本体の上面側の開口部を覆う第１透明体と、前記第１透明体の上に配置される複数の凸部材と、前記凸部材の上に載置され、前記第１透明体に対して所定の間隙を隔てて配置される第２透明体とを有し、
前記タンク本体は、その内部に所定方向に延びる導管部を形成するため、複数の内壁とベース部とを有し、
前記複数の内壁と前記第１透明体とは、樹脂成型により一体的に成形されている、太陽熱パネル。
【請求項２】
複数の前記内壁と、前記第１透明体と、複数の前記凸部材とは、樹脂成型により一体に成形されている、請求項１に記載の太陽熱パネル。
【請求項３】
前記ベース部は、前記導管部が延びる方向に沿って延びる湾曲状の底面を複数有するとともに、その底面の両側が上方に向かって起立する凸状壁部が設けられ、
前記凸状壁部の頂部と前記内壁の下端部とが付き合わされることにより、前記導管部が形成される、請求項１または２に記載の太陽熱パネル。
【請求項４】
前記ベース部は、前記第１透明体に当接するまで延びるベース部側内壁を有する、請求項１から３のいずれかに記載の太陽熱パネル。
【請求項５】
前記タンク本体はカーボンブラックを有する、請求項１から４のいずれかに記載の太陽熱パネル。
【請求項６】
前記タンク本体は、カーボンブラックを導電材料として、黒クロムメッキ処理が施されている、請求項５に記載の太陽熱パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋根に設置する太陽熱パネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に太陽熱パネルとは、太陽光を集熱器と呼ばれる装置で熱として吸収し、その熱を給湯や暖房に利用するものである。太陽電池と同様に自然エネルギーを利用する機器であり、地球温暖化防止のためには普及促進されるべきものである。
【０００３】
現在実用化されている太陽熱パネルの多くは集熱器とタンクが分離している。「自然循環式」と呼ばれる太陽熱パネルは、集熱器の上部にタンクが設置されている。「強制循環式」と呼ばれる太陽熱パネルでは、集熱器とタンクを物理的に完全に分離し、集熱器は屋根の上に設置し、タンクは地上などに設置する。また、集熱器とタンクを一体とした「汲置式」の太陽熱パネルは古くから提案されている。特許文献１（実開昭６２−１３０３５７号公報）に、「汲置式」の太陽熱パネルが開示されている。
【０００４】
「自然循環式」の太陽熱パネルは、タンクが集熱器に対して上方に大きく突出しているため、意匠性（外観）に課題がある。「強制循環式」の太陽熱パネルは、屋根の上に載置するのは集熱器のみであるため、意匠性の課題は解決されているが、タンクの設置スペースを地上などの別の場所に確保する必要があるという課題がある。また、「汲置式」の太陽熱パネルは、単なる箱型形状であり、屋根への施工方法が十分に検討されていないため、施工性や長期信頼性に課題がある。
【特許文献１】実開昭６２−１３０３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明が解決しようとする課題は、従来の太陽熱パネルにおいては、屋根の設置する場合の意匠性に問題が生じる点、タンクを分離配置した場合に別途タンクの設置スペースを確保しなければならない点、屋根に設置する場合の施工方法に問題が生じる点にある。
【０００６】
したがって、この発明の目的は、上記課題を解決するためになされたものであり、意匠性を損なわず、地上のタンク設置スペースを不要にでき、なおかつ信頼性に優れた設置構造を有する太陽熱パネルを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に基づいた太陽熱パネルにおいては、屋根の上に設置される太陽熱パネルであって、集熱器を兼ねる貯湯タンクを内蔵する太陽熱パネル本体と、上記太陽熱パネル本体の側面を取り囲むように設けられる枠部材と、上記屋根に固定される支持部材とを備え、下記の構成を備えている。
【０００８】
上記枠部材は、上記支持部材に支持され、上記貯湯タンクは、上記太陽熱パネル本体のほぼ全面にわたって設けられるとともに、上記太陽熱パネル本体の内部において上記屋根に至るまでの空間を略埋めるように設けられる。
【０００９】
上記太陽熱パネル本体に設けられる上記貯湯タンクは、透明体およびタンク本体で構成され、上記透明体は、上記タンク本体の上面側の開口部を覆う第１透明体と、上記第１透明体の上に配置される複数の凸部材と、上記凸部材の上に載置され、上記第１透明体に対して所定の間隙を隔てて配置される第２透明体とを有している。
【００１０】
上記タンク本体は、その内部に所定方向に延びる導管部を形成するため、複数の内壁とベース部とを有し、上記複数の内壁と上記第１透明体とは、樹脂成型により一体的に成形されている。
【００１１】
上記太陽熱パネルにおいて、複数の上記内壁と、上記第１透明体と、複数の上記凸部材とは、樹脂成型により一体に成形されている。
【００１２】
上記太陽熱パネルにおいて、上記ベース部は、上記導管部が延びる方向に沿って延びる湾曲状の底面を複数有するとともに、その底面の両側が上方に向かって起立する凸状壁部が設けられ、上記凸状壁部の頂部と上記内壁の下端部とが付き合わされることにより、上記導管部が形成されている。
【００１３】
上記太陽熱パネルにおいて、上記ベース部は、上記第１透明体に当接するまで延びるベース部側内壁を有している。また、上記太陽熱パネルにおいて、上記タンク本体はカーボンブラックを有する。また、上記太陽熱パネルにおいて、上記タンク本体は、カーボンブラックを導電材料として、黒クロムメッキ処理が施されている。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に基づいた太陽熱パネルによれば、従来と同等容量の温水を保持できる貯湯タンクを、太陽熱パネルと屋根との間の空間に収めたことから、意匠性を損なわず、地上のタンク設置スペースを不要にできる。また、屋根への設置に支持部材を用いていることから、長期信頼性に優れた設置方法を提供することが可能となる。これらに加え、施工性・保守性に優れ、低コストな太陽熱パネルを提供することが可能となる。
【００１５】
さらに、第１透明体および内壁が、透明の樹脂材料により予め一体成型により成形されていることから、ベース部側の形状を凹凸の少ない簡易な形状とすることができる。その結果、ベース部表面に光吸収処理層を形成するためのコーティング処理を容易に行なうことが可能となり、コーティング処理に要する作業時間を大幅に短縮させることができる。
【００１６】
特に、ベース部に凸状壁部および湾曲状の底面を設けた場合には、深さが浅い溝形状とすることができ、凸状壁部および底面の表面に対して均一に光吸収処理層を形成することが可能となり、コーティング処理に要する作業時間を大幅に短縮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【００１８】
また、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の構成を適宜組み合わせることは、当初から予定されている。
【００１９】
（実施の形態１）
本発明に基づいた実施の形態１における太陽熱パネル１の構造について、図１から図４を参照して説明する。なお、図１は、本実施の形態１における太陽熱パネル１の全体構造の概略を示す斜視図であり、図２は本実施の形態１における太陽熱パネル１の内部構造を示す部分横断面図であり、図３は太陽熱パネル１の平面図であり、図４は、貯湯タンク８の構造を示す平面図である。
【００２０】
（太陽熱パネル１）
図１を参照して、本実施の形態における太陽熱パネル１は、集熱器を兼ねる貯湯タンク１０８を内蔵する太陽熱パネル本体１００と、この太陽熱パネル本体１００の側面を取り囲むように設けられる枠部材２００とを備えている。なお、本実施の形態においては、太陽熱パネル１は、後述する支持部材としての横桟２５、縦桟２６、および係合部材２１０を含むものとする。
【００２１】
（太陽熱パネル本体１００）
図２を参照して、太陽熱パネル本体１００は、貯湯タンク１０８を有し、貯湯タンク１０８の周囲は、エラストマーを使用した緩衝材１０５および発泡スチロール等からなる断熱材１１２を介在させて枠部材２００が設けられている。枠部材２００には、表面にアルマイト処理を施したアルミニウム製の部材（パネルの各辺に対応する４つの部材で構成されており、組み上げた時のサイズ：１１６５ｍｍ×９９０ｍｍ×４６ｍｍ）が用いられている。
【００２２】
貯湯タンク１０８は、透明体１０９および集熱器一体型のタンク本体１１０で構成されている。透明体１０９は、タンク本体１１０の上面側の開口部１１０ｂを覆う第１透明体１０９ａと、第１透明体１０９ａの上の所定位置に配置される複数の凸部材１０９ｂと、凸部材１０９ｂの上に載置され、第１透明体１０９ａに対して所定の間隙を隔てて配置される第２透明体１０９ｃとを有している。
【００２３】
第１透明体１０９ａには樹脂材料の一例として、ポリカーボネートが用いられ、第２透明体１０９ｃには強化ガラスが用いられている。また、強化ガラスの裏面側には、紫外線を遮蔽する特性を持つフィルム１０２が貼着されている。これにより、樹脂材料からなる構成部材の光劣化の抑制を可能とし、長期信頼性の向上に寄与させることができる。
【００２４】
凸部材１０９ｂは断面形状が台形で高さが約５ｍｍである。第１透明体１０９ａと凸部材１０９ｂとは同一の部材からなる一体成型として形成してもよいし、別部材としてそれぞれを形成した後に、凸部材１０９ｂを第１透明体１０９ａに固定してもかまわない。図３に示すように、凸部材１０９ｂは所定の間隔で相互に平行となるように配置されている。凸部材１０９ｂを第１透明体１０９ａと第２透明体１０９ｃとの間に介在させることで、空気層からなる断熱層を形成することができる。凸部材１０９ｂの高さが空気の層の厚みを決定することになるが、断熱の観点からは、上述したように約５ｍｍ前後が好ましい。これにより、貯湯タンク１０８の断熱性能を向上させることができる。
【００２５】
再び、図２を参照して、タンク本体１１０は、第１透明体１０９ａと同じ樹脂材料であるポリカーボネートで一体成型されている。なお、長期信頼性の向上への寄与の観点から、ガラス繊維強化プラスチックや炭素繊維強化プラスチックを用いることで、タンク本体１１０の強度を増加させることも可能である。また、その内部には、内壁１１０ｃで仕切られ、熱媒である水を貯める導管部１１５が１８列形成されている。１列の導管部１１５の幅は約５０ｍｍ、深さは約７０ｍｍである。
【００２６】
図４に示すように、導管部１１５の平面視におけるパターンは、サーペンタイン（serpentine）形状（蛇行形状）であり、１８列の導管部１１５は全て直列に繋がっている。なお、この形状は一例であり、導管部１１５については、適宜最適な数量・形状が選択される。タンク本体１１０の左右両側の側面には、直径約７ｍｍのジョイント導出管１２０を設けた。ジョイント導出管１２０の中ほどには０リング１２１が取り付けられている。
【００２７】
なお、タンク本体１１０と第１透明体１０９ａとを同じ樹脂材料で成型することで、熱膨張率が同じであることから、長期間の温度サイクルに対して部材間の応力が発生しにくく、長期信頼性の向上に寄与させることができる。
【００２８】
タンク本体１１０の表面には、光選択吸収材料として黒クロムメッキを施してある（図１４に示す光吸収処理層１１５ｍ参照）。より詳細には、まず、カーボンブラックを含む塗料をタンク本体１１０の集熱部表面（内壁１１０ｃおよび湾曲状の底面１１０ｄ）にコーティングし、加熱により塗料を乾燥させると同時にカーボンブラックを樹脂へ固着させた後、カーボンブラックを導電材料として黒クロムメッキを施した。本実施の形態におけるタンク本体１１０は、その表面全面により、集熱器を構成している。
【００２９】
このように、タンク本体１１０にカーボンブラックを含有させることで、その光吸収特性から太陽光の吸収を促進しつつ紫外線によるタンク本体１１０の劣化を防ぐことが可能となる。また、タンク本体１１０の集熱部に含有されたカーボンブラックを導電材料として黒クロムメッキが施されていることにより、材料の光選択吸収特性から太陽光からの可視光線をよく吸収しつつ、自身からの赤外線放射を抑制でき、集熱部としての効率を向上させることができる。
【００３０】
図３および図４に示すように、タンク本体１１０および第１透明体１０９ａの外周部の全周には、それぞれ、ボルトネジ１１３を通す直径約３ｍｍのボルト穴１１６，１１７が１６箇所設けられている。
【００３１】
再び、図２を参照して、第１透明体１０９ａは、タンク本体１１０にボルトネジ１１３およびナット１１４を用いて、固定されている。また、ボルト穴１１６，１１７の内周側のタンク本体１１０の表面には、溝１３２を設けてあり、この溝１３２にリング状のシール材１１１が収められている。
【００３２】
貯湯タンク１０８の周囲は、エラストマーを使用した緩衝材１０５および発泡スチロール等からなる断熱材１１２を介在させて枠部材２００が設けられている。枠部材２００は４本の部材から構成され、貯湯タンク１０８を四方から取り囲み、ビス（図示省略）で固定され、太陽熱パネル１が完成する。
【００３３】
なお、貯湯タンク１０８は、太陽熱パネル本体１００のほぼ全面にわたって設けられるとともに、太陽熱パネル本体１００の内部において屋根２８に至るまでの空間を略埋めるように設けるため、貯湯タンク１０８の下端面１１０ａは、枠部材２００の下端部２０１よりも屋根２８側に位置するように設けられている。
【００３４】
すなわち、貯湯タンク１０８の下端面１１０ａが、枠部材２００の下端部２０１よりも屋根２８側にはみ出している。この理由は、太陽熱パネル１の厚みを薄く保ちつつ、温水器として必要なタンク容量を太陽熱パネル１と屋根２８との間の空間に確保するためである。
【００３５】
従来の太陽熱パネルは一般に２００Ｌ程度の容量のタンクを保持しており、また集熱器の面積は４ｍ２が平均的であるが、これは太陽熱パネル１と屋根２８との間に５０Ｌ／ｍ２の空間を確保できれば、必要な容積を備えるタンクを太陽熱パネルの内部に保持できることを意味する。よって、本実施の形態における太陽熱パネル１においては、上記したように、導管部１１５を１８列形成し、１列の導管部１１５の幅を約５０ｍｍ、深さを約７０ｍｍとすることで、約５０Ｌ／ｍ２の空間を確保している。
【００３６】
(太陽熱パネル１の屋根２８への固定)
次に、上記構成からなる太陽熱パネル１の屋根２８への固定について、図５から図１２を参照して説明する。図５は、屋根２８に設けられる支持部材の配置を示す図であり、図６は、太陽熱パネル１を屋根２８に載置する際の状態を模式的に示した分解斜視図であり、図７は、太陽熱パネル１を屋根２８に載置した状態での横断面図であり、図８は、太陽熱パネル１を屋根２８に載置した状態での縦断面図である。また、図９から図１１は、太陽熱パネル１を支持部材に固定する場合の、第１から第３ステップを示す図であり、図１２は、導水管部材２３の構造を示す図である。
【００３７】
図５および図６を参照して、屋根２８に設けられる支持部材としては、縦方向および横方向に所定のピッチで配置される縦桟２６と、縦桟２６の上に固定され、横方向に伸びる横桟２５とを有している。通常、太陽熱パネル１の中央部に縦桟２６が配置されるように太陽熱パネル１は配置される。横桟２５の両端部においては、横桟２５の片持ち支持を回避するために、縦桟２６が設けられている。
【００３８】
最初に縦桟２６を屋根２８にネジ止めし、次に縦桟２６の上に横桟２５を、固定金具やネジで固定する。また、横桟２５の上面には、太陽熱パネル１の枠部材２００に設けられた係合領域部２０２に係合するための鉤状の係合爪２１１を先端に備える係合部材２１０が、立設されている（図８参照）。
【００３９】
図７に示すように、太陽熱パネル１の貯湯タンク１０８の下端面１１０ａと屋根２８との間には、支持パネル２９が施設され、屋根２８の上に支持パネル２９が載置され、支持パネル２９の上に貯湯タンク１０８が載置される。この支持パネル２９は、好ましくは断熱性能を有し、例えば、発泡断熱材料または真空断熱材料が用いられる。
【００４０】
発泡断熱材料としては、発泡性樹脂が挙げられるが、より具体的には発泡スチロールや発泡ウレタンが好適である。真空断熱材料には、グラスファイバーを真空封止したものが一般的であり好適である。また、支持パネル２９に変形可能な材質を用いることにより、屋根２８の表面の凹凸と貯湯タンク１０８の下端面１１０ａとの隙間を埋めることができる。
【００４１】
このように、支持パネル２９を施設することで、太陽熱パネル１とその中に導入される水の荷重を支持パネル２９を介して屋根２８で受けることが可能になる。支持パネル２９が無ければ、太陽熱パネル１の荷重は枠部材２００、横桟２５、および、縦桟２６を介して一部の屋根２８上に掛かるが、支持パネル２９を追加することにより、荷重をより広範囲な屋根２８に分散できる。
【００４２】
同時に、支持パネル２９が貯湯タンク１０８と屋根２８との間の空間を完全に塞げれば、空気の流れを遮断することができ、貯湯タンク１０８の底面からの放熱を低減することも可能となる。また、支持パネル２９に、発泡性樹脂もしくは真空断熱材を用いることで、貯湯タンク１０８の底面から支持パネル２９を介した熱伝導による放熱を低減することができる。
【００４３】
なお、貯湯タンク１０８の下端面１１０ａにおいて、横桟２５と縦桟２６とが位置する領域においては、貯湯タンク１０８を太陽熱パネル本体１００の内部において屋根２８に至るまでの空間を略埋めるように設ける必要があるため、貯湯タンク１０８の下端面１１０ａには、窪み領域１１０ｅ（図７参照）および窪み領域１１０ｆ（図８参照）が設けられている。
【００４４】
この窪み領域１１０ｅ，１１０ｆは、貯湯タンク１０８と横桟２５および縦桟２６との物理的干渉を防ぐために施されている。したがって、貯湯タンク１０８の底面から見た窪み窪み領域１１０ｅ，１１０ｆの深さは、横桟２５および縦桟２６と干渉しない範囲であれば、できるだけ浅い方が好ましい。
【００４５】
なお、屋根２８の表面が略平坦であり、また、貯湯タンク１０８の下端面１１０ａの断熱が問題とならない場合には、支持パネル２９を介在させることなく貯湯タンク１０８の下端面１１０ａが屋根２８に直接接する構成の採用も可能である。
【００４６】
図８に示すように、係合部材２１０の先端に設けられた係合爪２１１が、枠部材２００に設けられた係合領域部２０２に係合することにより、太陽熱パネル１は、係合部材２１０に固定されることになる。なお、図８においては、太陽熱パネル１の下端部における係合状態を図示しているが、太陽熱パネル１の上端部も同様に、係合爪２１１が、枠部材２００に設けられた係合領域部２０２に係合する。
【００４７】
（太陽熱パネル１の施工手順）
図９から図１１を参照して、太陽熱パネル１は、下段側から施工され、図９に示す状態は、既に下段（例えば３段目）の太陽熱パネル１の施工が完了した状態を示している。図９から図１１においては、図示において左側が下方であり、右側が上方である。
【００４８】
次に、図１０に示すように、上段側の太陽熱パネル１（例えば４段目）の下端を傾斜させた状態で、係合部材２１０の先端に設けられた係合爪２１１を枠部材２００に設けられた係合領域部２０２に係合させながら、太陽熱パネル１の上端側を屋根２８側に徐々に押し倒す。これにより、太陽熱パネル１の上端側の枠部材２００に設けられた係合領域部２０２を係合部材２１０の先端に設けられた係合爪２１１に係合させることができる。図１１は、上段側の太陽熱パネル１の施工が完了した状態を示している。
【００４９】
なお、貯湯タンク１０８同士の連結には、貯湯タンク１０８に設けられたジョイント導出管１２０を利用して、物理的な柔軟性を持つ導水管部材２３を連結する。この導水管部材２３は、図１２に示すように、導水管２２とその両端部に固定されるアタッチメント２１とを有している。
【００５０】
アタッチメント２１は樹脂製であり、導水管２２は、金属メッシュを含んだ樹脂製である。導水管２２の長さは、接続する太陽熱パネル１同士の間の距離によって自由に設定可能である。アタッチメント２１と貯湯タンク１０８に設けられたジョイント導出管１２０との連結には、工具などを使用せずに脱着が可能な嵌合式のアタッチメント機構が採用されている。
【００５１】
このように、太陽熱パネル１同士の接続のために導水管部材２３を使用し、導水管２２に柔軟性があり自由に曲げることが可能な材料を用いることで、太陽熱パネル１同士が定められた位置関係にない状態でも問題なく接続することが可能であり、施工性の改善を図ることができる。また、様々な長さの導水管２２を使用することにより、近接する太陽熱パネル１だけでなく、物理的に離れた場所に設置された太陽熱パネル１同士を接続することも可能となるため、狭い屋根への施工性を向上させることもできる。
【００５２】
また、太陽熱パネル１同士の接続に、工具を使用しないで脱着可能な導水管部材２３を使用することにより、取り付け・取り外しが非常に簡単になり、施工性・保守性の簡易化が図れる。さらに付随的な効果として、該アタッチメント方式を採用した導水管は既に大量生産されていることから、安価な部材として容易に入手することができ、太陽熱パネルトータルとしてのコストダウンを図ることも可能となる。
【００５３】
ここで、一例として、５枚の太陽熱パネル１を横方向に施工する場合の手順について説明する。まず、１枚目の太陽熱パネル１を横桟２５の右端に立てかけ、１本目の導水管部材２３の一方のアタッチメント２１を太陽熱パネル１の右側のジョイント導出管１２０に取り付け、他方のアタッチメント２１は上段の横桟２５の上方に引き出した。
【００５４】
２本目の導水管部材２３の一方のアタッチメント２１を１枚目の太陽熱パネル１の左のジョイント導出管１２０に取り付け、他方のアタッチメント２１を１枚目の太陽熱パネル１の左側に引き出した。その後、１枚目の太陽熱パネル１を上述したように係合部材２１０を用いて固定する。
【００５５】
次に、２枚目の太陽熱パネル１を１枚目の太陽熱パネル１の左側に立てかけ、１枚目の太陽熱パネルの左側から引き出しておいた導水管部材２３のアタッチメント２１を２枚目の太陽熱パネルの右側のジョイント導出管１２０に取り付けた。
【００５６】
さらに、３本目の導水管部材２３を２枚目の太陽熱パネル１の左側のジョイント導出管１２０に取り付けた。同様にして、順次３、４、５枚目の太陽熱パネル１を固定していき、横桟２５の間に横方向に沿って太陽熱パネル１が５枚固定された。１枚目の太陽熱パネル１と５枚目の太陽熱パネル１の側面から、それぞれ導水管部材２３が引き出されているので、これをそれぞれ水道からの給水配管６０および補助加熱装置への配管６１に接続する。
【００５７】
このように、太陽熱パネル１は、水道からの給水配管６０と直結されているため、水道の圧力だけを利用して貯湯タンク１０８に水を導入し、移動させられることから、ポンプが不要となり、初期コスト・ランニングコストの低減を図ることが可能になる。なお、本実施の形態では、太陽熱パネル１は、水道からの給水配管６０と直結されている場合を開示しているが、水道と太陽熱パネル１との間に減圧弁を設置しても構わない。
【００５８】
図１３は、複数の屋根２８ａ，２８ｂが存在している建物への施工例を示す。一つ一つの屋根２８ａ，２８ｂの面積が小さく、一つの屋根では十分な枚数の太陽熱パネル１を積載できない場合を示している。この場合、屋根２８ａと屋根２８ｂに、それぞれ上述した施工方法により太陽熱パネル１を固定し、屋根２８ａの上に施工された３枚の太陽熱パネル１からなる太陽熱パネル群Ａの右側のジョイント部２１０と、屋根２８ｂの上に施工された２枚の太陽熱パネル１からなる太陽熱パネル群Ｂの左側のジョイント部２１０とを、導水管２２の長さが十分に長い導水管部材２３を使用することにより接続している。太陽熱パネル群Ａには、水道からの給水配管６０が接続され、太陽熱パネル群Ｂには、補助加熱装置への配管６１が接続されている。
【００５９】
なお、最下段に位置する横桟２５は、太陽熱パネル本体１００では覆われずそのままでは露出した状態になるため、意匠性を向上させるために、化粧カバー４００が、横桟２５に設けられた係合部材２１０を利用して固定されている。
【００６０】
以上、本実施の形態における太陽熱パネル１によれば、従来と同等容量の温水を保持できる貯湯タンク１０８を、太陽熱パネル１と屋根２８との間の空間に収めたことから、意匠性を損なわず、地上のタンク設置スペースを不要にできる。また、屋根２８への設置に支持パネル２９を用いていることから、太陽熱パネル１とその中に導入される水の荷重を支持パネル２９を介して屋根２８で受けることが可能になる。
【００６１】
同時に、支持パネル２９が貯湯タンク１０８と屋根２８との間の空間を塞ぐことで、空気の流れを遮断することができ、貯湯タンク１０８の底面からの放熱を低減することも可能となる。その結果、長期信頼性に優れた設置方法を提供することが可能となる。これらに加え、施工性・保守性に優れ、低コストな太陽熱パネルを提供することが可能となる。
【００６２】
（実施の形態２）
次に、本発明に基づいた実施の形態２における太陽熱パネルの構造について、図１４から図１７を参照して説明する。なお、図１４は、上記実施の形態１におい示した太陽熱パネル１に採用される太陽熱パネル本体１００の断面構造を示す図であり、図１５は、本実施の形態における太陽熱パネルに採用される太陽熱パネル本体４００の断面構造を示す図であり、図１６は、本実施の形態における太陽熱パネルに採用される太陽熱パネル本体４００の断面構造を示す部分分解図であり、図１７は、本実施の形態における太陽熱パネルに採用される他の形態の太陽熱パネル本体４００Ａの断面構造を示す図である。
【００６３】
図１４に示す実施の形態１で採用した太陽熱パネル本体１００において、タンク本体１１０は、樹脂材料であるポリカーボネートで一体成型され、導管部１１５の断面はＵ字形状を有している。また、集熱器としての効率を高めるために、タンク本体１１０の導管部１１５の表面には、光選択吸収材料として黒クロムメッキがコーティングされた光吸収処理層１１５ｍが形成されている。
【００６４】
しかし、導管部１１５の断面はＵ字形状であるために、深さに対して上部の開口部が狭くなっていることから、導管部１１５の表面に対して均一に光吸収処理層１１５ｍを形成するためのコーティング処理は煩雑となり、作業時間が長く必要とされることが懸念される。
【００６５】
そこで、本実施の形態における太陽熱パネルに採用される太陽熱パネル本体４００は、タンク本体の内部において導管部を仕切るために用いられている内壁を、タンク本体から切離し、透明体を構成する第１透明体に内壁を設けるようにしたものである。以下、図１５および図１６を参照して本実施の形態における太陽熱パネル本体４００の構造について説明する、なお、実施の形態１における太陽熱パネル本体１００と同一または相当箇所については、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。また、太陽熱パネルとしての外観は、実施の形態１と同様の外観を有している。
【００６６】
（太陽熱パネル本体４００）
図１５および図１６を参照して、本実施の形態における太陽熱パネル本体４００は、太陽熱パネル本体４００は、貯湯タンク４０８を有し、貯湯タンク４０８の周囲は、エラストマーを使用した緩衝材１０５および発泡スチロール等からなる断熱材１１２を介在させて枠部材２００が設けられている。枠部材２００には、表面にアルマイト処理を施したアルミニウム製の部材（パネルの各辺に対応する４つの部材で構成されており、組み上げた時のサイズ：１１６５ｍｍ×９９０ｍｍ×４６ｍｍ）が用いられている。
【００６７】
貯湯タンク４０８は、透明体４０９および集熱器一体型のタンク本体４１０で構成されている。透明体４０９は、タンク本体４１０の上面側の開口部４１０ｂを覆う第１透明体４１２ａと、第１透明体４１２ａの上の所定位置に配置される複数の凸部材４１２ｃと、凸部材４１２ｃの上に載置され、第１透明体４１０ｂに対して所定の間隙を隔てて配置される第２透明体４０９ｃとを有している。
【００６８】
第１透明体４１２ａには樹脂材料の一例として、ポリカーボネートが用いられ、第２透明体４０９ｃには強化ガラスが用いられている。また、強化ガラスの裏面側には、紫外線を遮蔽する特性を持つフィルム４０２が貼着されている。これにより、樹脂材料からなる構成部材の光劣化の抑制を可能とし、長期信頼性の向上に寄与させることができる。
【００６９】
第１透明体４１２ａの下面には、タンク本体４１０を構成するベース部４１１に設けられた湾曲状の底面４１０ｄとともに、導管部４１５を形成するための内壁４１２ｂが設けられている。底面４１０ｄは、導管部４１５が延びる方向に沿って延びる湾曲面を有するとともに、湾曲面の両側に上方に向かって起立する凸状壁部４１０ｅが設けられている。この凸状壁部４１０ｅの頂部と内壁４１２ｂの下端部とが付き合わされることにより、導管部４１５が形成される。
【００７０】
タンク本体４１０のベース部４１１は、第１透明体４１２ａと同じ樹脂材料であるポリカーボネートで一体成型されている。なお、長期信頼性の向上への寄与の観点から、ガラス繊維強化プラスチックや炭素繊維強化プラスチックを用いることで、ベース部４１１の強度を増加させることも可能である。また、ベース部４１１には、導管部４１５を１８列形成するため底面４１０ｄが形成されている。１列の導管部４１５の幅は約５０ｍｍ、深さは約７０ｍｍである。
【００７１】
ベース部４１１の底面４１０ｄの表面には、集熱器としての効率を高めるために、光選択吸収材料として黒クロムメッキがコーティングされた光吸収処理層４１０ｍが形成されている。より詳細には、まず、カーボンブラックを含む塗料をベース部４１１の集熱部表面（凸状壁部４１０ｅおよび湾曲状の底面４１０ｄ）にコーティングし、加熱により塗料を乾燥させると同時にカーボンブラックを樹脂へ固着させた後、カーボンブラックを導電材料として黒クロムメッキを施した。本実施の形態におけるベース部４１１は、その表面全面により、集熱器を構成している。
【００７２】
このように、ベース部４１１にカーボンブラックを含有させることで、その光吸収特性から太陽光の吸収を促進しつつ紫外線によるベース部４１１の劣化を防ぐことが可能となる。また、ベース部４１１の集熱部に含有されたカーボンブラックを導電材料として黒クロムメッキが施されていることにより、材料の光選択吸収特性から太陽光からの可視光線をよく吸収しつつ、自身からの赤外線放射を抑制でき、集熱部としての効率を向上させることができる。
【００７３】
また、ベース部４１１の凸状壁部４１０ｅおよび底面４１０ｄは、深さが浅い溝形状となることから、凸状壁部４１０ｅおよび底面４１０ｄの表面に対して均一に光吸収処理層４１０ｍを形成するためのコーティング処理は容易であり、コーティング処理に要する作業時間を大幅に短縮させることができる。
【００７４】
なお、タンク本体の内壁にコーティングされる光吸収処理層の総表面積は、実施の形態１の場合に比べると減少するが、タンク本体内部に入射する光は反射等により凸状壁部４１０ｅおよび湾曲状の底面４１０ｄに到達することから、タンク全体として見た場合には、光の集熱能力は低下しない。
【００７５】
本実施の形態においては、図１６に示すように、第１透明体４１２ａ、内壁４１２ｂ、および、凸状壁部４１０ｅが、透明の樹脂材料により予め一体成型により形成されている。樹脂材料の一例としてはポリカーボネートが挙げられる。
【００７６】
凸部材４１２ｃは断面形状が台形で高さが約５ｍｍである。図３に示した場合と同様に、凸部材４１２ｃは所定の間隔で相互に平行となるように配置されている。凸部材４１２ｃを第１透明体４１２ａと第２透明体４０９ｃとの間に介在させることで、空気層からなる断熱層を形成することができる。凸部材４１２ｃの高さが空気の層の厚みを決定することになるが、断熱の観点からは、上述したように約５ｍｍ前後が好ましい。これにより、貯湯タンク４０８の断熱性能を向上させることができる。
【００７７】
なお、第１透明体４１２ａの構成を実施の形態１において採用した第１透明体１０９ａの構成と比較した場合、その構成は複雑な形状となっているが、第１透明体４１２ａは射出成型により、第１透明体４１２ａ、内壁４１２ｂ、および、凸部材４１２ｃを一体成型することから、製造コストが上昇するようなことはない。また、第１透明体４１２ａおよび内壁４１２ｂを一体成型し、凸部材４１２ｃを別部材で成型した構成の採用も可能である。
【００７８】
図４に示した場合と同様に、導管部４１５の平面視におけるパターンは、サーペンタイン形状であり、１８列の導管部４１５は全て直列に繋がっている。なお、この形状は一例であり、導管部４１５については、適宜最適な数量・形状が選択される。ベース部４１１の左右両側の側面には、直径約７ｍｍのジョイント導出管１２０を設けた。ジョイント導出管１２０の中ほどには０リング１２１が取り付けられている。
【００７９】
なお、ベース部４１１と、第１透明体４１２ａ、内壁４１２ｂ、および、凸状壁部４１０ｅとを同じ樹脂材料で成型することで、材料の熱膨張率が同じであることから、長期間の温度サイクルに対して部材間の応力が発生しにくく、長期信頼性の向上に寄与させることができる。
【００８０】
なお、その他の太陽熱パネルとしての構成は、上述した実施の形態１における太陽熱パネルの構成と同一である。
【００８１】
以上、本実施の形態における太陽熱パネルによれば，上述した実施の形態１における太陽熱パネルと同様に、従来と同等容量の温水を保持できる貯湯タンク４０８を、太陽熱パネルと屋根との間の空間に収めることができ、意匠性を損なわず、地上のタンク設置スペースを不要にできる。また、屋根への設置に支持パネルを用いていることから、太陽熱パネルとその中に導入される水の荷重を支持パネルを介して屋根で受けることが可能になる。
【００８２】
同時に、支持パネルが貯湯タンク４０８と屋根との間の空間を塞ぐことで、空気の流れを遮断することができ、貯湯タンク４０８の底面からの放熱を低減することも可能となる。その結果、長期信頼性に優れた設置方法を提供することが可能となる。これらに加え、施工性・保守性に優れ、低コストな太陽熱パネルを提供することが可能となる。
【００８３】
さらに、第１透明体４１２ａ、内壁４１２ｂ、および、凸部材４１２ｃが、透明の樹脂材料により予め一体成型により形成されている。これにより、ベース部４１１の凸状壁部４１０ｅおよび底面４１０ｄは、深さが浅い溝形状とすることができる。その結果、凸状壁部４１０ｅおよび底面４１０ｄの表面に対して均一に光吸収処理層４１０ｍを形成するためのコーティング処理を容易に行なうことが可能となり、コーティング処理に要する作業時間を大幅に短縮させることができる。
【００８４】
なお、タンク本体４１０の強度をさらに向上させる場合には、図１７に示すように、部分的に、実施の形態１の場合と同様に、ベース部４１１と一体成型されたベース部側内壁４１０ｆを用いた、太陽熱パネル本体４００Ａを用いることも可能である。この場合、ベース部側内壁４１０ｆを設ける位置は、凸部材４１２ｃが設けられる位置にあわせることで、凸部材４１２ｃに加わる外力を、ベース部側内壁４１０ｆを通じてベース部４１１に逃がすことができる。また、図１５および図１６に示すように、第１透明体４１２ａと内壁４１２ｂとが一体成形される場合において、凸部材４１２ｃが設けられる位置に対向する内壁４１２ｂの肉厚さを、他の内壁４１２ｂの肉厚さよりも厚く設ける構成の採用も可能である。
【００８５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】実施の形態１における太陽熱パネルの全体構造の概略を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１における太陽熱パネルの内部構造を示す部分横断面図である。
【図３】実施の形態１における太陽熱パネルの平面図である。
【図４】実施の形態１における貯湯タンクの構造を示す平面図である。
【図５】実施の形態１における屋根に設けられる支持部材の配置を示す図である。
【図６】実施の形態１における太陽熱パネルを屋根に載置する際の状態を模式的に示した分解斜視図である。
【図７】実施の形態１における太陽熱パネルを屋根に載置した状態での横断面図である。
【図８】実施の形態１における太陽熱パネルを屋根に載置した状態での縦断面図である。
【図９】実施の形態１における太陽熱パネルを支持部材に固定する状態を示す、第１ステップを示す図である。
【図１０】実施の形態１における太陽熱パネルを支持部材に固定する状態を示す、第２ステップを示す図である。
【図１１】実施の形態１における太陽熱パネルを支持部材に固定する状態を示す、第３ステップを示す図である。
【図１２】実施の形態１における導水管部材の構造を示す図である。
【図１３】実施の形態１における複数の屋根が存在している建物への施工例を示す図である。
【図１４】実施の形態１におい示した太陽熱パネルに採用される太陽熱パネル本体の断面構造を示す図である。
【図１５】実施の形態２における太陽熱パネルに採用される太陽熱パネル本体の断面構造を示す図である。
【図１６】実施の形態２における太陽熱パネルに採用される太陽熱パネル本体の断面構造を示す部分分解図である。
【図１７】実施の形態２における太陽熱パネルに採用される他の形態の太陽熱パネル本体の断面構造を示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１  太陽熱パネル、２１  アタッチメント、２２  導水管、２３  導水管部材、２５  横桟、２６  縦桟、２９  支持パネル、６０  給水配管、６１  配管、１００，４００，４００Ａ  太陽熱パネル本体、１０２，４０２  フィルム，１０５，３０５  緩衝材、１０８，４０８  貯湯タンク、１０９，４０９  透明体、１０９ａ，４１２ａ  第１透明体、１０９ｂ，４１２ｃ  凸部材、１０９ｃ，４０９ｃ  第２透明体、１１０，４１０  タンク本体、１１０ａ  下端面、１１０ｂ，４１０ｂ  開口部、１１０ｃ，４１２ｂ  内壁、１１０ｄ，４１０ｄ  底面、１１０ｅ，１１０ｆ  窪み領域、１１１  シール材、１１２  断熱材、１１３  ボルトネジ、１１４  ナット、１１５，４１５  導管部、１１５ｍ，４１０ｍ  光吸収処理層、１１６，１１７  ボルト穴、１２０  ジョイント導出管、１２１  ０リング、１３２  溝、２００  枠部材、２０１  下端部、２０２  係合領域部、２１０  係合部材、２１１  係合爪、４１０ｅ  凸状壁部、４１０ｆ  内壁、４１１  ベース部側内壁。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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