(57)【要約】【課題】簡単な構造で所定の温度の温水を確実に得ることのできるソーラーシステムを提供すること。【解決手段】潜熱蓄熱材１８を設けた太陽熱温水器１０、及びガス湯沸かし器３２を直列に接続する。潜熱蓄熱材１８としては、相変化温度が、ガス湯沸かし器３２で設定した出湯温度よりも低い温度のものを用いる。夏の日差しの強い時間帯等であっても、潜熱蓄熱材１８の温度、即ち太陽熱温水器１０から排出される温水の最高温度が、ガス湯沸かし器３２で設定した出湯温度よりも低い温度（ガス湯沸かし器３２が正常に作動する温度。）となるので、ガス湯沸かし器３２は上手く作動し、出湯温度設定機能で設定された温度の湯を確実に出湯することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給した水を太陽熱によって加熱して温水として排出可能な太陽熱温水器と、
前記太陽熱温水器の温水排出側に設けられ、前記太陽熱温水器から供給された温水を加熱可能な出湯温度設定機能付きの湯沸かし器と、
を備え、
前記太陽熱温水器には相変化によって蓄熱を行う潜熱蓄熱材が設けられおり、前記潜熱蓄熱材の相変化温度が前記湯沸かし器の出湯温度よりも低く設定されているソーラーシステム。
【請求項２】
前記潜熱蓄熱材はｎ−パラフィン含んでいる請求項１に記載のソーラーシステム。
【請求項３】
前記潜熱蓄熱材は硫酸ナトリウム水和物を含んでいる請求項１に記載のソーラーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソーラーシステムに係り、特に、太陽熱によって水を加熱して温水を作る太陽熱温水器と、湯沸かし器とを組み合わせたソーラーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、住宅の屋根等に設置され、太陽熱で水を加熱して温水を作り、作った温水をタンクに貯留するタイプの太陽熱温水器が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２６５２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般の家庭で使用される温水（お湯）の温度は、例えば、手洗いで４０°Ｃ程度、風呂、シャワー等で４２°Ｃ程度が一般的である。
太陽熱温水器のみでお湯を作るシステムでは、効率が良い、湯沸かし器が不要になるという利点がある反面、タンクが空になるとお湯が出ない、補助ヒーターが無いシステムでは冬、日射不足等の場合にお湯がぬるい、即ち、季節、天候等によっては上記のお湯の温度に達しない場合がある等の欠点を有する。
【０００５】
そこで、太陽熱温水器と湯沸かし器を直列に接続し、太陽熱温水器で暖められた温水を、温度設定装置の設けられた湯沸かし器でさらに加熱し、ユーザーが設定した所望の温度のお湯を使用できるシステムが考えられる。
【０００６】
このシステムでは、太陽熱温水器で作られた温水の温度が低い場合でも、湯沸かし器で所望の温度にすることができ、また、タンクの温水が無くなった場合でも、水を供給すれば、供給した水を湯沸かし器で所望の温度のお湯にできるので、太陽熱温水器のみのシステムの上記欠点を解消することができる。
【０００７】
しかしながら、夏等で日差しが強い場合には、太陽熱温水器で作られる温水の温度が５０°Ｃ以上となる場合がある。
湯沸かし器は、供給された冷たい水、例えば、水温１８〜２２°Ｃ以下の水道等の水を温めて温水にすることを想定して作られているため、温水が湯沸かし器に供給される温水の温度によっては湯沸かし器がうまく動作しない場合がある。
【０００８】
また、当然ながら、湯沸かし器には冷却機能は無いため、湯沸かし器の温度設定を４０°Ｃにしても、設定温度以上の温水、例えば、６０°Ｃの温水が供給されてしまうと、６０°Ｃの高温のお湯が蛇口から出てしまう、また、蛇口を開けて湯沸かし器が作動してしまうと、さらに高温のお湯が蛇口から出てしまう問題がある。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、簡単な構造で所定の温度のお湯を確実に得ることのできるソーラーシステムを提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであって、請求項１に記載のソーラーシステムでは、供給した水を太陽熱によって加熱して温水として排出可能な太陽熱温水器と、前記太陽熱温水器の温水排出側に設けられ、前記太陽熱温水器から供給された温水を加熱可能な出湯温度設定機能付きの湯沸かし器と、を備え、前記太陽熱温水器には相変化によって蓄熱を行う潜熱蓄熱材が設けられおり、前記潜熱蓄熱材の相変化温度が前記湯沸かし器の出湯温度よりも低く設定されている。
【００１１】
次に、請求項１に記載のソーラーシステムの作用を説明する。
請求項１に記載のソーラーシステムにおいて、太陽熱温水器は供給した水を太陽熱によって加熱して温水として排出することができる。なお、太陽熱温水器には潜熱蓄熱材が設けられているため、受熱した太陽熱は、潜熱蓄熱材の固体から液体への相変化によって潜熱蓄熱材に蓄熱され、しかも太陽熱が受熱され続けても潜熱蓄熱材の温度上昇が抑えられるので、太陽熱温水器内の温水はある温度（おおよそ潜熱蓄熱材の相変化温度：融点）にて一定に保たれる。
一方、湯沸かし器は、太陽熱温水器から供給された温水を加熱することができ、また、出湯温度設定機能により、出湯温度を所望の温度に設定することができる。
【００１２】
ここで、太陽熱温水器から供給される温水の温度が、湯沸かし器の出湯温度よりも十分低い場合には、該温水を湯沸かし器で加熱し、所望の温度のお湯を湯沸かし器から出湯することができる。
更に、請求項１に記載のソーラーシステムでは、潜熱蓄熱材の相変化温度を、予め設定された湯沸かし器の出湯温度よりも低く設定することで、太陽熱温水器から供給される温水の温度を湯沸かし器の出湯温度よりも低くすることができる。
【００１３】
太陽熱温水器から供給される温水の温度が、湯沸かし器で設定した出湯温度よりも高い場合、蛇口から高温のお湯が出る場合があるが、請求項１に記載のソーラーシステムでは、太陽熱温水器から供給される温水の温度を湯沸かし器の出湯温度よりも低くできるので、湯沸かし器は上手く作動し、出湯温度設定機能で設定された温度の湯を確実に出湯することができる。
【００１４】
また、太陽熱温水器で作られたお湯が無くなった場合には、太陽熱温水器を通過させた水が潜熱蓄熱材から放出される熱によって加熱され、湯沸かし器に供給され、日没後であってもある程度の温度の温水を湯沸かし器に供給することが出来る。
なお、このシステムでは、湯沸かし器が組み込まれているため、補助ヒーターは必要としない。
【００１５】
例えば、使用するお湯の温度を例えば４２°Ｃとし、湯沸かし器を上手く作動させるために湯沸かし器に供給する温水の湯温の上限を３５°Ｃとした場合、相変化の温度が３５°Ｃ前後とされた潜熱蓄熱材を太陽熱温水器に用いれば良いことになる。
また、太陽熱温水器としては、比較的低温の低温給湯で良いため、熱効率が良いという利点がある。
【００１６】
また、このシステムでは、太陽熱温水器に潜熱蓄熱材を設け、太陽熱温水器と湯沸かし器とを直列に接続するという簡単な構成で済むため、既存のシステムも簡単な改造で本発明のソーラーシステムとすることが出来る。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のソーラーシステムにおいて、前記潜熱蓄熱材はｎ−パラフィン含んでいる。
【００１８】
次に、請求項２に記載のソーラーシステムの作用を説明する。
ｎ−パラフィンは、潜熱蓄熱材として一般的に用いられており、炭素数の変更により、温度一定になる温度域をコントロールすることができ、本発明のソーラーシステムに用いるのに適している。
例えば、ｎ−パラフィンがＣ２０Ｈ４２であれば融点は３６°Ｃであり、例えば、湯沸かし器の出湯温度を４０°Ｃ前後に設定する場合に好適である。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のソーラーシステムにおいて、前記潜熱蓄熱材は硫酸ナトリウム水和物を含んでいる。
【００２０】
次に、請求項３に記載のソーラーシステムの作用を説明する。
硫酸ナトリウム水和物は、潜熱蓄熱材として一般的に用いられており、融点は３２°Ｃであり、例えば、湯沸かし器の出湯温度を４０°Ｃ前後に設定する場合に好適である。
炭素数の変更により、温度一定になる温度域をコントロールすることができ、本発明のソーラーシステムに用いるのに適している。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明のソーラーシステムによれば、簡単な構造で、設定した所望の温度のお湯を確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るソーラーシステムを示す構成図である。
【図２】太陽熱温水器の面に沿った断面図である。
【図３】太陽熱温水器の厚み方向に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の一実施形態に係るソーラーシステム１１を図１乃至図３にしたがって説明する。
図１に示すように、本実施形態のソーラーシステム１１は、住宅等の建物の屋根等に設置される太陽熱温水器１０、及びガス湯沸かし器３２を備えている。
【００２４】
太陽熱温水器１０には、水道、井戸等からの水を供給する給水用の配管２８と、温水排水用の配管３０が接続されている。
図２、及び図３に示すように、本実施形態の太陽熱温水器１０は、内部を真空状態とした矩形の薄い箱状とされた外側ケース１２の内部に集熱板１４を配置したものである。
外側ケース１２は、太陽に面する側が開口した金属または樹脂からなる箱１２Ａと、箱１２Ａの開口部分全体を覆う透明カバー１２Ｂとから構成されている。
【００２５】
透明カバー１２Ｂは、光の透過率に優れ、強度が得られれば材料の種類は問わず、ガラス、合成樹脂等で形成することができる。
【００２６】
本実施形態の集熱板１４は、全体が矩形に形成された薄い箱形状とされており、錆びず、熱伝達率に優れた金属材料（例えば、銅。銅以外金属であっても良い。）等で形成されている。なお、集熱板１４の表面（少なくとも太陽光の照射される、透明カバー側の表面）には、周知の選択吸収膜が蒸着されている。
【００２７】
集熱板１４の内部には、ジグザグ状に屈曲形成された配管１６が配置されている。配管１６は、錆びず、熱伝達率に優れた金属材料（例えば、銅パイプ）等で形成されている。
【００２８】
また、集熱板１４の内部には、潜熱蓄熱材１８が充填されている。
潜熱蓄熱材１８としては、ガス湯沸かし器３２の出湯設定温度よりも低い融点温度を有するものが選択して用いられ、本実施形態では、例えば、ｎ−パラフィン（例えば、Ｃ２０Ｈ４２：融点３６°Ｃ）が用いられているが、硫酸ナトリウム水和物（Ｎａ２ＳＯ４＋１０Ｈ２Ｏ：融点３２°Ｃ）等、他の公知の蓄熱材を用いても良い。
ｎ−パラフィンは、例えば、乳化液としたもの、多孔質材料に含浸させたもの等を用いることができる。
【００２９】
図３に示すように、集熱板１４と箱１２Ａの底面１２Ａａとの間、及び集熱板１４と透明カバー１２Ｂとの間には、微小間隙形成体（所謂スペーサ）としての微小柱体２２が複数個配置されており、集熱板１４と箱１２Ａの底面１２Ａａとの間、及び集熱板１４と透明カバー１２Ｂとの間に隙間を設けている。
【００３０】
これにより、集熱板１４の裏表面は、箱１２Ａ、及び透明カバー１２Ｂに密着することなく、複数個の微小柱体２２に対して点接触するのみとなる。
微小柱体２２は、例えば、エポキ樹脂を含む高粘度のインクを用いてシルク印刷にて微小のドットを集熱板１４の表面に複数印刷し、印刷したエポキシ樹脂のドットを集熱板１４の表面で固化させることで形成することができる。
【００３１】
なお、この微小柱体２２の大きさは、径がφ１０〜１００μｍ、高さが１μｍ〜１００μｍの範囲内が好ましい。
微小柱体２２を形成するインクは、印刷後に硬化して固化するものであればエポキシ樹脂以外の材料から構成されていても良い。また、微小柱体２２は、透明カバー１２Ｂに形成しても良い。
なお、箱１２Ａには、図２に示すように、内部を真空にする際に真空ポンプと接続するための空気吸引孔２４が形成されており、空気吸引孔２４は栓２６で塞がれている。
【００３２】
本実施形態のガス湯沸かし器３２は、出湯温度設定機能付きのものであり、出湯の温度を、コントローラの操作によって所望の温度に設定することが可能な一般的な構造のものを用いることができる。
【００３３】
（作用）
次に、本実施形態のソーラーシステム１１の作用を説明する。
本実施形態のソーラーシステム１１では、配管１６の一端側が水供給用の配管２８を介して水道に接続され、配管１６の他端側が配管３０を介してガス湯沸かし器３２に接続される。
【００３４】
日中、太陽熱温水器１０の集熱板１４が太陽３３の熱で加熱されると、集熱板１４の潜熱蓄熱材１８が加熱されると共に、配管１６の内部に貯留されている水が加熱されて温水となる。
【００３５】
ここで、例えば、建物内の水機器（例えば、蛇口、シャワー、食器洗い機、皿洗い機、洗濯機等）が使用されると、ガス湯沸かし器３２が作動（蛇口を開けることによる水圧の変化で自動的に作動）すると共に、配管１６の一端側（水道側）から水が供給されると共に、集熱板内部で温められた温水が他端側から排出され、排出された温水がガス湯沸かし器３２で加熱されて水機器へと排出される。
【００３６】
本実施形態では、太陽熱温水器１０で得られた温水をガス湯沸かし器３２に供給するので、水をガス湯沸かし器３２に供給する場合に比較してガス湯沸かし器３２で用いるエネルギーが少なくて済み、省エネとなる。
【００３７】
従来一般の太陽熱温水器では、例えば、夏の日差しの強い時間帯等において温水器内の温水の温度が５０°Ｃ以上になる場合もあったが、本実施形態の太陽熱温水器１０には、ｎ−パラフィン（例えば、Ｃ２０Ｈ４２：融点３６°Ｃ）を含む潜熱蓄熱材１８が用いられているため、強い太陽光を受け続けても、ある期間（潜熱蓄熱材１８の容量により設定可能）は潜熱蓄熱材１８の温度を３６°Ｃ付近で一定とすることができる。
【００３８】
したがって、温水器内の温水の温度も３６°Ｃ付近までしか上昇せず、ガス湯沸かし器３２に供給される温水の最高温度は、ガス湯沸かし器３２の出湯設定温度（例えば、４２°Ｃ）よりも低い３６°Ｃ付近となる。このため、ガス湯沸かし器３２を上手く作動させることができ、ガス湯沸かし器３２から出湯設定温度のお湯を確実に排出することができる。
【００３９】
本実施形態の太陽熱温水器１０では、潜熱蓄熱材１８が日中に受けた熱を蓄熱しており、集熱板１４の配管１６内にもお湯が貯留されているため（容積を大きく設定することで配管１６を、タンクの代わりとすることができる）、夜間等であっても、家屋内の水機器が使用されれば、配管１６の他端側から十分な量のお湯を排出することができる。
【００４０】
また、潜熱蓄熱材１８は、多量の熱を蓄熱しているので、配管内に貯留されていたお湯が全量排出された後であっても、配管１６に水を供給すれば供給された水を潜熱蓄熱材１８の熱でもってある程度加温して排出することが可能であり、ガス湯沸かし器３２のエネルギー使用量を抑えることができる。
【００４１】
本実施形態の太陽熱温水器１０では、外側ケース１２の内部が真空にされており、しかも集熱板１４の裏表面が複数の微小柱体２２で点当たりで支持されているので、集熱板１４の外側ケース１２への熱伝達が最小限に抑えられ、潜熱蓄熱材１８の温度低下を極力抑えることができる。
【００４２】
また、本実施形態のソーラーシステム１１は、潜熱蓄熱材１８を設けた太陽熱温水器１０とガス湯沸かし器４０という簡単な構成であり、既存のシステムも簡単な改造で本発明のソーラーシステム１１とすることが出来る。
なお、一般家庭等では、温水のみではなく、暖めていない通常の水道水を使用する場合もあるため、その場合には、図１に示すように、蛇口として温水用と水用とを設け、風呂には温水と水とを供給するように、給水用の配管２８から分岐管３４を設けても良い。
【００４３】
［その他の実施形態］
上記実施形態では、ソーラーシステム１１を住宅に適用した例を説明したが、マンション、団地等の集合住宅等の適用することもできる。その場合、太陽熱温水器１０からの温水を分岐し、各家庭のガス湯沸かし器３２に供給すれば良い。
【００４４】
上記実施形態では、潜熱蓄熱材１８として、相変化する温度が３６°Ｃとされたｎ−パラフィンを用いたが、相変化する温度は３６°Ｃに限定されるものではなく、ガス湯沸かし器３２の設定温度によって適宜変更されるものである。また、上記実施形態では、ガス湯沸かし器３２の出湯温度を４２°Ｃに設定したが、４２°Ｃ以外の温度に設定しても良いのは勿論である。
【００４５】
上記実施形態の太陽熱温水器１０は、平板状の集熱板１４で太陽光を受けるタイプであったが、黒色のガラス管等で太陽光を受ける他の構成のものであっても良く、潜熱蓄熱材１８を用いれば太陽熱温水器自体の構成は、従来公知のものを用いることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１０      ソーラーシステム
１１      太陽熱温水器
１８      潜熱蓄熱材
４０      ガス湯沸かし器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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