(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性カバーを設けたドーム状ケースの下部に、給水口を有する貯湯槽を設けるとともに、該貯湯槽に該ケースの焦点方向に伸びる高温加熱部を設け、かつ該高温加熱部の上部より該ケース外に突出する給湯管に給湯栓を設け、かつ該給湯栓の手前の給湯管に貯湯槽に通ずる循環パイプを設けて成る貯湯槽式太陽熱水装置。
【請求項２】
透光性カバーを設けたドーム状ケースの下部に、給水口を有する貯湯槽を設けるとともに、該貯湯槽に該ケースの焦点方向に伸びる高温加熱部を設け、かつ該高温加熱部の上部より該ケース外に突出する給湯管を設け、かつ該給湯管に貯湯槽に通ずる循環パイプを設けかつ、該循環パイプより外方で給湯栓の手前に圧力弁を設けて成る貯湯槽式太陽熱水装置。
【請求項３】
透光性カバーを設けたドーム状ケースの下部に設けた給水口を有する貯湯槽に該ケースの焦点方向に伸びる無機質素材製の高温加熱部を設けるとともに該高温加熱部の上部より突出する給湯管を設け、かつ該給湯管に貯湯槽に通ずる循環パイプを設けかつ、該循環パイプより外方で給湯栓の手前に圧力弁を設けて成る貯湯槽式太陽熱水装置。
【請求項４】
貯湯槽の上部の貯湯カバーが無機質素材である請求項１乃至３の何れかに記載の貯湯槽式太陽熱水装置。
【請求項５】
高温加熱部が熱線吸収素材からなる請求項１乃至３の何れかに記載の貯湯槽式太陽熱水装置。
【請求項６】
高温加熱室を真空にして成る請求項１乃至３の何れかに記載の貯湯槽式太陽熱水装置。
【請求項７】
電力その他燃料エネルギーによる加熱手段を加えて成る請求項１乃至３の何れかに記載の貯湯槽式太陽熱水装置。
【請求項８】
給湯管に温度センサーを設けて給湯温度を制御して成る請求項１乃至３の何れかに記載の貯湯槽式太陽熱水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は焦点式太陽熱水装置の改良に関する。より詳細にはドーム状装置の下部に貯湯槽を設け、該湯槽に連通し、かつドーム空間の焦点方向に伸びる高温加熱部の上部から沸騰水或いは高温の湯を得ようとする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽熱で高温の沸騰水或いは熱湯を得る技術としては焦点式熱水器又は焦点式熱水装置があるのみだが、何れも使用していない時の太陽熱の利用が不十分であり、そのためにその効率がよくなかった。例えば装置内に入ると周辺であたためられるが、その量はわずかなので取り出せる熱湯もわずかで、利用可能量が限られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の焦点式太陽熱水器或いは焦点式太陽熱水装置は熱湯或いは沸騰水を太陽熱から得ようとするものだが、不使用の場合に太陽熱を利用する手段が不十分であった。本発明は常に太陽熱をとらえて装置内にそのエネルギーを貯えておき、熱湯を取り出す以前にも十分な水を温水としておき、熱湯の供給を十分にするのが課題である。更に本装置が太陽熱を受けていれば、給湯栓を閉じておくことで、内部温度が上昇して圧力が高まり、装置が破壊することを防止する手段及び周辺の太陽光をも集めて装置の効率を向上する手段も必要であるし、装置内の熱を外部に逃がさない断熱性の向上も欠かせない。更に、太陽熱を得られない時にも使用可能にするため、太陽熱以外の加熱手段をも装置に加えることが課題である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明ではドーム状ケースは太陽熱をよく反射し、耐久性の高いステンレス鋼製が好ましく、該ケース内の底部に貯湯部を設け、該貯湯部のドーム焦点に接近して設けた高温加熱部を最も焦点に近い上端部で細くして太陽光熱で高温にせしめ、該細管部を通る貯湯槽の温水が高温に加熱され熱湯として上昇し、上部に連結した給湯管に入り該管内でドーム外の給湯栓より給湯される。
使用しないときは該熱湯は給湯栓の手前で、下方に向けて湯槽に連結して設けてある循環パイプを経由して再度貯湯槽に戻され、該槽内の温水温度の上昇に寄与する。太陽熱量が十分なら、この循環により貯湯槽内温度が次第に上昇するのは明白である。ただし、該循環システムが高圧になった場合に該装置が破壊されないように装置外に圧力を逃がす圧力弁が装置外の給湯栓の手前に必要となる。太陽光の集光を大にするため、装置の外周に集光板を設けたり、高温加熱室を真空にして断熱効果を上げて効率の向上をはかれる。更に、電力・ガス・固形燃料・石油等による加熱手段を装置に加えるとともに、該装置内の給湯管に温度センサーを設けて湯温を計測して、所要の温度になるよう適宜に加熱装置を稼働せしめることが好ましい。
該装置を実施例により詳述すると、
【０００５】
【実施例１】
図１は本発明によるドーム型貯湯カバーによる太陽熱水装置の一実施例で、該カバーは透明ガラス製又は用途により、より割れにくい磁器製が好ましい。ドーム状ケース２は反射率の高くて耐久性のすぐれたステンレス鋼製で前記貯湯カバーとで貯湯槽を形成している。該ケース内部中央には耐熱性の樹脂で形成された支持体１０に下部を支持される高温加熱部である加熱塔５が焦点方向に先細で伸びていて、上部の給湯管６に通じ、該給湯管６は該ケース外に突出せしめてあって、先端に給湯栓７がある。該給湯栓７の直前には内部の破壊的圧力を適宜に解放できる圧力弁８が設けてある。該圧力弁の寸前には循環パイプ９が設けてあってケース外で下方に少し下がった位置でケースを貫通して貯湯槽４内に導入してある。更に該湯槽内の支持体１０に設けた加熱孔１３は加熱塔５に貯湯槽４内の湯を供給する。
尚、加熱塔５が熱線吸収材を主にして形成してあれば、一層効率向上にこのましい。
上記構成であるから、給水管１２より水圧のかかった冷水が送り込まれると、加熱塔の下部より入った水はドームの焦点に近いので太陽光の反射熱で加熱され、該塔内を上昇するが、細くなるので圧縮圧が生じてより高温になる。この圧縮圧による加熱現象により、該加熱塔内の温水は太陽光が十分であれば、速やかに上昇して熱水或いは沸騰水となって給湯管に噴出する。この時、給湯管が閉じてあれば、循環パイプに入ることになり若干冷えて貯湯槽に還流する。が、なお相当に高温で、貯湯槽内温度を僅かに高める。この現象が、太陽光が十分あれば持続されるので、次第に貯湯槽の湯温が上昇する。
他方、給水管からは水圧がかかった状態の水が供給されているので、装置全体に圧力上昇が次第に大きくかかり、破壊される危険が生じる。この危険は前記圧力弁の解放圧を適宜に設定して避けることができ、装置の安全を保つことができる。
本装置に於いて、破線で示す位置に電気ヒーター１４を設け、下方より電力を供給すれば、太陽熱が不十分でも、熱湯が簡単に得られる。
尚、本例で加熱塔を熱線吸収性のガラス又は、磁器で製造するのは極めて望ましい。更に、ドーム状ケース外面に断熱層を設けたり、装置内を真空にすることは一層望ましい。
【０００６】
【実施例２】
図２は本発明による一実施例で、円ポール上に固設した貯湯槽式太陽熱水装置の一実施例で、貯水カバー３は板ガラス製で、中央部に加熱塔５を収めるために穴を開けてある。その下方に加熱塔５の支持体１０が底部でケース２と一体に固定してあり、加熱塔５を焦点方向にむけて固定している。更に該貯湯カバー３の内円の外周は支持リング１５で支持体１０に固定してあり、外周では支持環１６でドーム内面に水密に固定してあって水を洩らさない。従って、給水管１２より貯湯槽４内に入った水は加熱孔１３より加熱塔５内に上昇して加熱され、給湯管６を経由して給湯栓の操作で給湯されるが、循環パイプ９はケース内に於いて下方に向けて設けてあり、支持環１６の孔から貯湯槽４内に通してある。従って実施例１と同様に太陽光により常に装置内の温水の温度は上昇することになり、貯湯槽による循環方式で太陽熱を装置内に蓄積することになる。その他圧力弁８も前例と同様の位置で同様の効果を得るものである。
【０００７】
【実施例３】
図３は装置外周の太陽光をドーム内に導くための集光板１８をドーム外周に着脱自在に設けた一例で、ドームの外周４箇所で支持せしめたリング１７に、集光板の下縁部を外側にアール状に湾曲せしめて引っ掛けるとともに該板の両側の耳を介して結合具１９でそれぞれが隣接する集光板１８を結合して設けたもので、これに類する集光板で装置の性能を大きく高めることができる。
【０００８】
【効果】
本発明では装置内の水はケース下部の貯湯槽内でケースの反射光の焦点近くの高温加熱部はケース内温度より高温で熱されることになり高温のゆが得られる。循環方式によれば、太陽熱を装置の貯湯槽内の温度を高める方向に蓄熱していける。それに、太陽光線を反射するドームの焦点に最も接近した位置に高温加熱部があるので、１００度以上かそれに近い高温に熱せられる。高温加熱部に入る湯温は相当程度に高められてあるので、その貯湯槽の湯量程度は温度の高い熱水を早く得やすいし、夜間にも僅かのエネルギーによる加熱で前記所定量の沸騰水を速やかに得られる。また、高温加熱部を熱吸収性の高い構成にしたり、高温加熱部の周囲を真空にすることで、太陽熱を逃がす事無く加熱エネルギーに利用できて効率がよくなる。
【０００９】
【図面の簡単な説明】
各図は一実施例の縮小概略図で
【図１】実施例１の貯湯槽式太陽熱水装置の中央垂直横断面図、
【図２】実施例２の貯湯槽式太陽熱水装置の中央垂直横断面図、
【図３】集光板を取り付けた装置の平面図、
【図４】図３の側面図。
【符号の説明】
１  貯湯槽式太陽熱水装置、２  ドーム状ケース、３  貯湯カバー、４  貯湯槽、
５  加熱塔、６  給湯管、７  給湯栓、８  圧力弁、９  循環パイプ、１０  支持体、
１１  透光性カバー、１２  給水管、１３  加熱孔、１４  電気ヒーター、
１５支持リング、１６  支持環、１７  リング、１８  集光板、１９  結合具、
２０  高温加熱室。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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