(57)【要約】【課題】より高温の温水が得られる太陽熱温水器の提供。【解決手段】この太陽熱温水器２では、天板６とケーシング４とが密閉空間を形成している。天板６は、光透過体の板からなる。波板１０は、天板６とケーシング４の底面１５との間に配置されている。複数の第一パイプ３０が連結されて第一パイプ群１２が形成されている。複数の第二パイプ３８が連結されて第二パイプ群１４が形成されている。この第二パイプ群１４の出口が第一パイプ群１２の入口に連結されて、一の流路が形成されている。波板１０と天板６との間に、第一パイプ群１２が位置している。波板１０とケーシング４の底面１５との間に第二パイプ群１４が位置している。この第二パイプ３８と第一パイプ３０とは、平面視において波板１０の山２８と谷２９とに沿って交互に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング、天板、波板、第一パイプ群及び第二パイプ群を備えており、
このケーシングが底面及び前後左右側面が覆われて上方が開口とされており、
この天板が光透過体の板からなり、
この天板がケーシングの上方の開口を塞いで、天板とケーシングとが密閉空間を形成しており、
この波板が天板とケーシングの底面との間に、左右方向に垂直な断面が波状となり左右方向に平行な断面が直線状となるように密閉空間に配置されており、
複数の第一パイプが平行かつ並列に並べられ連結されて、第一パイプ群が形成されており、
複数の第二パイプが平行かつ並列に並べられ連結されて、第二パイプ群が形成されており、
この第二パイプ群の出口が第一パイプ群の入口に連結されて一の流路が形成されており、
第一パイプ群が波板と天板との間に位置しており、第一パイプがそれぞれ波板の谷に沿って配置されており、
第二パイプ群が波板とケーシングの底面との間に位置しており、第二パイプがそれぞれ波板の山に沿って配置されており、
この第一パイプと第二パイプとは、平面視において波板の山と谷とに沿って交互に配置されている太陽熱温水器。
【請求項２】
上記波板が複数の反射鏡を備えており、
この反射鏡が樋状の形状を備えており、
この反射鏡の内側面は、反射鏡の長手方向に垂直な断面で複合放物線であり、
この反射鏡が第一パイプに沿って配置されており、
この反射鏡の内側面が第一パイプに向けられている請求項１に記載の太陽熱温水器。
【請求項３】
上記第一パイプ群の出口が第一パイプ群の入口に対して上方に位置させられており、
上記第二パイプ群の入口が第二パイプ群の出口に対して上方に位置させられている状態で使用される請求項１又は２に記載の太陽熱温水器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱で水を加熱する太陽熱温水器に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽熱温水器は、太陽光を熱エネルギーに変換して水を加熱している。太陽熱温水器の一種として、水が流される流路を備えて、この流路が太陽光を受けるように配置されてものがある。この流路を流れる水が太陽光により加熱される。こうして、暖められた温水が、貯水タンクに貯められる。
【０００３】
この貯水タンクに蓄えられた温水は、風呂、洗面、手洗いなどの湯として使用される。この温水は、予め温められているので、暖めるためのエネルギー量が少なく出来る。太陽熱温水器は、経済的である。特に、夏の暑い日には、かなりの高温になるので、この温水は常温水でうすめて使用される。常温水でうすめて使用されるので、高温の温水は、同じ貯水タンク容量で、より大量の湯として使用され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２２７２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この太陽熱温水器の温水は、季節により、その温度が変動する。冬の気温が低い日に、太陽熱温水器に送られる水の温度も低い。低い温度の水から得られる温水の温度は、十分に上がり難い。このため、冬には、風呂の湯として温水を用いるときに、更に追い炊きをする必要が生じ得る。追い炊きのためのエネルギーが必要とされる。追い炊きが必要な温水では、水でうすめて使用される場合に比べ、使用できる湯の量が少なくなる。
【０００６】
本発明の目的は、より高温の温水が得られる太陽熱温水器の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る太陽熱温水器は、ケーシング、天板、波板、第一パイプ群及び第二パイプ群を備えている。ケーシングは、底面及び前後左右側面が覆われて上方が開口とされている。天板は、光透過体の板からなる。この天板がケーシングの上方の開口を塞いで天板とケーシングとが密閉空間を形成している。波板は、天板とケーシングの底面との間に、左右方向に垂直な断面が波状となり左右方向に平行な断面が直線状となるように密閉空間に配置されている。複数の第一パイプが平行かつ並列に並べられ連結されて、第一パイプ群が形成されている。複数の第二パイプが平行かつ並列に並べられ連結されて、第二パイプ群が形成されている。この第二パイプ群の出口が第一パイプ群の入口に連結されて、一の流路が形成されている。波板と天板との間に、第一パイプ群が位置している。第一パイプが、それぞれ波板の谷に沿って配置されている。波板とケーシングの底面との間に第二パイプ群が位置している。第二パイプが、それぞれ波板の山に沿って配置されている。この第二パイプと第一パイプとは、平面視において波板の山と谷とに沿って交互に配置されている。
【０００８】
好ましくは、この太陽熱温水器の波板は、複数の反射鏡を備えている。この反射鏡は、樋状の形状を備えている。この反射鏡の内側面は、反射鏡の長手方向に垂直な断面で複合放物線である。この反射鏡は、第一パイプに沿って配置されている。反射鏡の内側面は、第一パイプに向けられている。
【０００９】
好ましくは、使用状態におけるこの太陽熱温水器では、第一パイプ群の出口が第一パイプ群の入口に対して上方に位置させられている。同様に、第二パイプ群の入口が第二パイプ群の出口に対して上方に位置させられている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る太陽熱温水器では、低い気温下において、従来の太陽熱温水器に比べて、高い温度の温水が得られる。従来、追い炊きが必要とされる気温下でも、追い炊きに必要なエネルギー量が少なくされている。従来より高温の温水が得られるので、従来の太陽熱温水器と同じタンク容量で、使用できる湯の量が多い。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１（ａ）は本発明の一実施形態に係る太陽熱温水器の平面断面図であり、図１（ｂ）はこの太陽熱温水器の正面断面図である。
【図２】図２は、図１の太陽熱温水器の分解図である。
【図３】図３は、図１の太陽熱温水器の使用状態が建物と共に示された概念図である
【図４】図４は、図１（ｂ）の矢印IVで示された部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１３】
図１に示された太陽熱温水器２は、ケーシング４、天板６、反射板８、波板１０、第一パイプ群１２及び第二パイプ群１４を備えている。ここでは、説明の便宜上、図１（ａ）の上下方向が左右方向とされ、図１（ａ）の上向きが左向きとされる。図１（ａ）の左右方向が前後方向とされ、図１（ａ）の右向きが前向きとされる。図１（ｂ）の上下方向が上下方向として説明がされる。
【００１４】
図２は、図１の太陽熱温水器２の分解図である。ケーシング４は、底面板１５と左右側面板１６、１７と前後側面板１８、１９とを備えている。この左側面板１６の前方部には、貫通孔２０及び貫通孔２２が開けられている。この底面板１５、左側面板１６、右側面板１７、前側面板１８及び後側面板１９は、断熱材からなる。このケーシング４は、底面板１５、左側面板１６、右側面板１７、前側面板１８及び後側面板１９の材質をＡＢＳ樹脂などの樹脂とし、その箱体の底面、前後側面及び左右側面に断熱材シートが貼り付けられた構造であってもよい。この断熱材としては、例えば発泡スチロールが挙げられる。
【００１５】
天板６は、平面視が長方形の板状の光透過体である。この天板６として、アクリルプラスチック板が例示される。この天板６の材質として、太陽光の透過性が高い材質が好ましく、例えばガラス板であっても良い。この天板６は、枠体を備えて、この枠体が光透過体の前後左右の縁を覆うものであってもよい。例えばアクリルプラスチック板とこのアクリルプラスチック板の縁をＡＢＳ樹脂の縁で覆うものであってもよい。
【００１６】
反射板８は、所定の厚みを有する、長方形の板の形状を備えている。この対向する長方形平面の間の厚み方向に形成された側面のうち、長方形の長辺に沿った側面が天板６に接着されている。反射板８は、天板６の前方端部の上面に接着されている。この反射板８の長方形平面と、厚み方向に形成された側面のうち長方形の短辺に沿った側面とが上下方向に延びるように固定されている。この反射板８の後方に面した長方形平面は鏡面とされている。この反射板８として、アルミニウム合金板が例示される。
【００１７】
波板１０は、本体２４、反射鏡２６及びステー２７を備えている。この本体２４は、図１（ｂ）に示されるように、左右方向に垂直な断面が波状である。この本体２４は、左右方向に平行な断面が直線状である。この本体２４は、上下方向の山２８と谷２９とが前後方向に連なって、波状に形成されている。この本体２４の材質として、スチール又はアルミニウム合金が例示される。
【００１８】
図２に示されるように、反射鏡２６は、細長い樋状の形状をしている。この樋状の内側面３１は、反射鏡２６の長手方向に垂直な断面で複合放物線とされている。この反射鏡２６は、本体２４の谷２９に固定されている。反射鏡２６の長手方向が、本体２４の谷２９の長手方向に一致させられている。このようにして固定された反射鏡２６が、前後方向に複数並べられている。この反射鏡２６の材料として、アルミニウム箔が例示される。
【００１９】
ステー２７は、この反射鏡２６の内側面３１の前後方向中央に位置している。このステー２７は、本体２４に固定されている。ステー２７は、反射鏡２６の内側面３１から上方に延びている。このように位置したステー２７が、反射鏡２６の長手方向に３個並んでいる。このステー２７の材質としては、スチール又はアルミニウム合金が例示される。
【００２０】
第一パイプ群１２は、第一パイプ３０、配管３２、入口配管３４及び出口配管３６を備えている。第一パイプ３０は、真っ直ぐな管である。ここでは、第一パイプ３０は、内径が１２ｍｍの円筒状の管である。第一パイプ３０の外周面は、黒色である。この第一パイプ３０の材質として、アルミニウム合金又はステンレススチールが例示される。この第一パイプ群１２では、複数の第一パイプ３０が左右方向を長手方向として、前後方向に並べられている。第一パイプ３０が互いに平行かつ並列に並べられている。
【００２１】
配管３２は、１８０度曲げられた配管である。配管３２は、略Ｕ字状である。この配管３２は、隣合う第一パイプ３０を連結している。具体的には、複数の配管３２のうちの一つは、最も後方に位置する第一パイプ３０の右端と隣り合う後方から２番目に位置する第一パイプ３０の右端とを連結している。配管３２の他の一つは、後方から２番目に位置する第一パイプ３０の左端と隣り合う後方から３番目の第一パイプ３０の左端とを連結している。このようにして、最も後方に位置する第一パイプ３０から最も前方に位置する第一パイプ３０まで順次配管３２で連結されている。この配管３２の材質としては、アルミニウム合金又はステンレススチールが例示される。この配管３２は、１８０度曲げられて隣り合う第一パイプ３０を連結できればよく、フレキシブルなホースであっても良い。
【００２２】
入口配管３４は、１８０度曲げられた配管である。入口配管３４は、略Ｕ字状である。この入口配管３４の一端が最も後方に位置する第一パイプ３０の左端に連結されている。入口配管３４の他端は、その一端に対して、斜め後下に位置させられている。この入口配管３４の材質としては、アルミニウム合金又はステンレススチールが例示される。この入口配管３４は、１８０度曲げられ他端に配管が連結可能とされているものであり、フレキシブルなホースであっても良い。
【００２３】
出口配管３６は、真っ直ぐな管である。この出口配管３６の一端が最も前方に位置する第一パイプ３０の左端に連結されている。この出口配管３６の材質としては、アルミニウム合金又はステンレススチールが例示される。この出口配管３６は、その他端に配管が連結可能とされているものであり、フレキシブルなホースであっても良い。このようにして、第一パイプ群１２は、入口配管３４から出口配管３６まで一筋の流路を形成している。
【００２４】
第二パイプ群１４は、第二パイプ３８、配管４０及び入口配管４２を備えている。第二パイプ３８は、真っ直ぐな管である。ここでは、この第二パイプ３８は、内径が１５ｍｍの円筒状の管である。第二パイプ３８の内径は、第一パイプ３０の内径より大きくされている。この第二パイプ３８の材質として、アルミニウム合金又はステンレススチールが例示される。この第二パイプ群１４では、複数の第二パイプ３８が左右方向を長手方向として、前後方向に並べられている。第二パイプ３８が互いに平行かつ並列に並べられている。
【００２５】
配管４０は、１８０度曲げられた配管である。この第二パイプ群１４では、配管４０は、略Ｕ字状である。この配管４０は、隣合う第二パイプ３８を連結している。具体的には、複数の配管４０の一つは、最も後方に位置する第二パイプ３８の右端と隣り合う後方から２番目の第二パイプ３８の右端とを連結している。配管４０の他の一つは、後方から２番目の第二パイプ３８の左端と隣り合う後方から３番目の第二パイプ３８の左端とを連結している。このようにして、最も後方に位置する第二パイプ３８から最も前方に位置する第二パイプ３８まで順次配管４０で連結されている。この配管４０の材質としては、アルミニウム合金又はステンレススチールが例示される。この配管４０は、１８０度曲げられて隣り合う第二パイプ３８を連結できればよく、フレキシブルなホースであっても良い。
【００２６】
入口配管４２は、真っ直ぐな管である。この入口配管４２の一端が最も前方に位置する第二パイプ３８の左端に連結されている。この入口配管４２の材質としては、アルミニウム合金又はステンレススチールが例示される。この入口配管４２は、その他端に配管が連結可能とされているものであり、フレキシブルなホースであっても良い。このようにして、第二パイプ群１４は、入口配管４２から最も後方に位置する第二パイプ３８まで一筋の流路を形成している。
【００２７】
図１に示されるように、第一パイプ群１２は、天板６と波板１０との間に位置している。第一パイプ３０の長手方向と波板１０の反射鏡２６の長手方向とは一致させられている。最も後方に位置する第一パイプ３０は、最も後方に位置する反射鏡２６の前後方向中央に位置させられている。このようにして、最も後方に位置する第一パイプ３０から最も前方に位置する第一パイプ３０まで、第一パイプ３０が、それぞれ対応して位置する反射鏡２６の前後方向中央に位置させられている。第一パイプ３０は、それぞれステー２７の上端に固定されている。反射鏡２６の内側面３１は、それぞれ前後方向中央に位置する第一パイプ３０に向けられている。
【００２８】
第二パイプ群１４は、波板１０と底面板１５と間に位置している。第二パイプ３８の長手方向と波板１０の山２８の延びる方向とは、一致させられている。この山２８は、下方から見ると上方に凹んでいる。この上方に凹んだ空間に沿って、第二パイプ３８が延びている。最も後方に位置する山２８に沿って、最も後方に位置する第二パイプ３８が配置されている。後方から２番目に位置する山２８に沿って、後方から２番目に位置する第二パイプ３８が配置されている。こうして、最も後方に位置する第二パイプ３８から最も前方に位置する第二パイプ３８まで、それぞれに対応して位置する山２８に沿って位置させられている。最も後方に位置する第二パイプ３８の左端は、第一パイプ群１２の入口配管３４の他端に連結されている。こうして、最も前方に位置する第二パイプ３８に連結された入口配管４２から、最も前方に位置する第一パイプ３０に連結された出口配管３６までが、一筋の流路を形成している。
【００２９】
この第一パイプ３０と第二パイプ３８とは、平面視において波板１０の谷２９と山２８とに沿って交互に配置されている。この波板１０、第一パイプ群１２及び第二パイプ群１４は、ケーシング４に収納される。第一パイプ群１２の出口配管３６は、ケーシング４の貫通孔２０に通される。第二パイプ群１４の入口配管４２は、ケーシング４の貫通孔２２に通される。波板１０、第一パイプ群１２及び第二パイプ群１４を収納した状態で、ケーシング４の上方開口が、天板６により塞がれる。天板６とケーシング４の前後左右側面の上面との間にシール４４が挟まれる。これにより、波板１０、第一パイプ群１２及び第二パイプ群１４は、ケーシング４と天板６とで形成される密閉空間に収納されている。
【００３０】
図３に示されるように、この太陽熱温水器２が、建物屋根に設置される。この太陽熱温水器２の前方部は、後方部より上方に位置させられている。この太陽熱温水器２は、太陽熱温水器２の入口配管４２は、上方に位置させられている。即ち、第二パイプ群１４の入口は、第二パイプ群１４の出口に対して上方に位置させられている。出口配管３６も、上方に位置させられている。即ち、第一パイプ群１２の出口は、第一パイプ群１２の入口に対して上方に位置させられている。
【００３１】
この太陽熱温水器２では、入口配管４２から太陽熱温水器２に水が充填されている。入口配管４２から入った水は、第二パイプ群１４を最も前方の第二パイプ３８から最も後方に位置する第二パイプ３８に向かって流れる。言いかえると、この第二パイプ群１４では、水が最も上方に位置する第二パイプ３８から最も下方に位置する第二パイプ３８に向かって流れる。水は、最も後方に位置する第二パイプ３８から入口配管３４を通って、第一パイプ群１２に送られる。
【００３２】
この太陽熱温水器２では、天板６から太陽光が密閉空間に取り込まれる。更に、反射板８に反射された太陽光が天板６から密閉空間に取り込まれる。反射鏡２６に反射した太陽光は、第一パイプ３０に集光される。この第一パイプ３０の表面で太陽光は吸収されて熱エネルギーへと変換される。この熱エネルギーにより、第一パイプ３０の内部の水が加熱される。この第一パイプ３０の外周面は黒色にされている。これにより、より太陽光が吸収されやすくなっている。
【００３３】
加熱された水は、温度の上昇に伴い、下方に位置する第一パイプ３０からそれより上方に位置する第一パイプ３０に流れ込む。この上方に位置する第一パイプ３０でも、反射鏡２６の集光により、同様に加熱される。この様にして、第一パイプ群１２を流れる水は、温度上昇させられつつ、下方の第一パイプ３０から上方の第一パイプ３０に向かって流れていく。最も上方に位置する第一パイプ３０で加熱された水は、出口配管３６を通って、図示しない貯水タンクに温水として蓄えられる。この太陽熱温水器２の第一パイプ群１２では、加熱された水が、その対流により、出口配管３６から送り出されている。出口配管３６から水を送り出すためのポンプなどの動力を必要とされない。
【００３４】
図４に示されるように、隣り合う発射鏡２６の間では、波板１０の山２８が太陽光を受ける。この波板１０の表面で太陽光は吸収されて熱エネルギーに変換される。この熱エネルギーが波板１０の本体２４に蓄えられる。これにより、この波板１０の周辺の気体が暖められている。この山２８の上面は、黒い塗料４６が施されている。この山２８の上面は、黒色にされている。これにより、より太陽光が吸収されやすくなっている。また、前述にように、この第一パイプ３０は、太陽光により加熱される。このため、第一パイプ３０の周辺の気体が暖められている。
【００３５】
この様にして、ケーシング４と天板６と間の密閉空間の気体の温度が上昇する。この密閉空間の気体により、第二パイプ３８が加熱される。第二パイプ３８の内部を流れる水が加熱される。この第二パイプ３８により、第一パイプ３０に流れ込む前に、水が予熱されている。第一パイプ３０に流れ込む水は、予め予熱されることにより、従来より高温の温水を得ることが出来る。この太陽熱温水器２によれば、従来の太陽熱温水器に比べ、より高温の温水が得られる。
【００３６】
図４に示されるように、この第二パイプ３８は、波板１０の山２８に沿って位置している。第二パイプ３８は、波板１０と空間を挟んで配置されている。この山２８は、底面から見ると、凹部が形成されている。この第二パイプ３８は、底面から見た凹部に沿って位置している。この第二パイプ３８の外周面は、平坦な面に対するより、広い範囲で本体２４の凹部に面している。これにより、第二パイプ３８は、本体２４からより効率的に放射熱を受けられる。
【００３７】
この第二パイプ群１４は、波板１０の下方に位置している。この第二パイプ群１４は、第一パイプ群１２が太陽光を受光する面の下方に位置している。この太陽熱温水器２の太陽光の受光面積は、従来の太陽光温水器のそれと同等にされている。この第二パイプ３８は、本体２４の山２８に沿って位置させられ、第二パイプ３８を配置しても、太陽熱温水器２の厚みが比較的小さく出来る。これにより、密閉空間も小さくされているので、密閉空間の気体の温度も上昇し易い。太陽光温水器２は、第二パイプ群１４に供給される水の温度を早期に暖め得る状態にできる。
【００３８】
この密閉空間では、出口配管３６及び最も上方の第一パイプ３０の周辺での気体の温度が高くなっている。断熱された密閉空間であっても、密閉空間の気体の温度が高くなると、外気に放出される熱量が大きい。この太陽熱温水器２では、その上方周辺から第二パイプ３８に水が充填される。この第二パイプ３８に水が流されることにより、密閉空間の上方の気温も従来より低く抑えられている。これにより、外部に放出される熱量が比較的に小さくされている。また、第二パイプ３８と波板１０との間に空間を挟んでいるので、波板１０から大きな熱エネルギーの移動が抑制されている。第一パイプ３０を流れる水の温度の低下が抑制されている。
【００３９】
ここでは、第一パイプ３０及び第二パイプ３８に水が直接流される太陽熱温水器２について説明がされたが、この第一パイプ３０及び第二パイプ３８には、他の熱媒体が流れるようにされてもよい。太陽熱で暖められた熱媒体と水との間で熱交換器により熱交換させて、温水が得られてもよい。太陽熱温水器２と同様に、第二パイプ３８を通る、他の熱媒体を予熱することが出来る。
【符号の説明】
【００４０】
２・・・太陽熱温水器
４・・・ケーシング
６・・・天板
８・・・反射板
１０・・・波板
１２・・・第一パイプ群
１４・・・第二パイプ群
２０・・・貫通孔
２２・・・貫通孔
２４・・・本体
２６・・・反射鏡
２７・・・ステー
２８・・・山
２９・・・谷
３０・・・第一パイプ
３１・・・内側面
３２・・・配管
３４・・・入口配管
３６・・・出口配管
３８・・・第二パイプ
４０・・・配管
４２・・・入口配管
４４・・・シール
４６・・・塗料
【図１】
2010249437.tif 000003
【図２】
2010249437.tif 000004
【図３】
2010249437.tif 000005
【図４】
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