(57)【要約】一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムが開示される。システムはタンクおよび２つの吸収器を含み、システム全体は水でいっぱいである。水の循環はタンクの底部からフィンチューブ吸収板を通り抜けて進み、該フィンチューブ吸収板は太陽にさらされる透明なカバーと絶縁板との間に設置される。温水は、それを使用温度に加熱し、かつタンクの空間に流し込む第２吸収器を通過する。第２吸収器は、タンクの内壁に取り付けられる熱絶縁層に溝形に形成されるトンネルの格子によって、タンクの露出壁との間に作られる。第２吸収器も透明なカバーで覆われる。水はタンクの上部に流れ込み、熱サイフォン弁は逆流を阻止する。２回の加熱後に、水はタンク内に貯蔵され、使える状態にある。システムはまた、電気的加熱オプションと、凍結の場合に収縮するフィンチューブ吸収器内の可撓性ターボレータと、同じ目的のためのタンク内の可撓性手段とを有することがある。【選択図】図１
2007512498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムであって、
前記システムは、
タンクであって、前記タンクの下側に設置された水道用水の入口と、前記タンクの上側に設置された水を供給するための第１出口と、前記タンクの下側に設置されたフィンチューブ吸収器に給水するための第２出口とを有するタンクと、
前記タンクの内壁に取り付けられた熱絶縁層と、
上部太陽タンク吸収器および下部太陽フィンチューブ吸収器であって、それぞれが、前記吸収器によって集められた太陽熱が伝達され得る水がそれを通して流れるのを可能にするための、上部太陽タンク吸収器および下部太陽フィンチューブ吸収器を含み、
前記上部太陽タンク吸収器は、前記熱絶縁層に溝形に形成されたトンネルの格子によって、前記タンクの露出壁に組み込まれ、前記タンクへの入口および出口を有し、そして
前記下部太陽フィンチューブ吸収器は入口および出口を有し、前記入口は前記タンクの前記第２出口に接続され、前記出口は前記上部太陽タンク吸収器の前記入口に接続されるシステム。
【請求項２】
前記上部太陽タンク吸収器の水流手段が、前記熱絶縁層に溝形に形成されるトンネルの格子によって、前記熱絶縁層と前記タンクの露出壁との間に作られている請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記システムが低背型太陽システムであり、前記タンクの底部が前記太陽吸収器の中央よりも高く設置されている請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記熱絶縁層が２つの部分、上部および下部から構成され、前記２つの部分は、前記太陽タンク吸収器内の水が凍結している間に収縮するために、可撓性材料によって分けられている請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記システムが、前記太陽タンク吸収器内の水が凍結している間に収縮するために、前記熱絶縁層と前記タンクの前記露出壁の対向する壁との間に設置された、可撓性手段の少なくとも１つをさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記タンクの前記出口に接続されて水を前記タンクから供給することを可能にする給水パイプと、
電気加熱素子であって、前記供給パイプを通って流れている水を、前記素子が作動されたときに、加熱するために、前記供給パイプの周りに取り付けられた電気加熱素子と、
水を供給する間に前記水の出口を通る水道用水の流れ（直接、または前記タンクを経由する）を阻止するために、前記供給パイプの端部と前記タンクの下部に設置した第２出口との間に、または水道用水の入口に接続される熱サイフォン弁であって、水が前記電気素子によって加熱されている間に、前記タンクの下側から前記供給パイプを経由する上側への前記水の循環を可能にする熱サイフォン弁とをさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記タンクが、タンク内の成層性を増すために、前記タンクを複数のセルに分割する、複数の水平分割板をさらに含み、
前記分割板のそれぞれは水が通過するのを可能にする小さい開口を有し、
前記開口は隣接する分割板の開口の反対側に設置されている請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記下部太陽フィンチューブ吸収器が、熱伝達効率を向上させるためにターボレータを水流手段内に長手方向にさらに含み、
前記ターボレータは、前記水流手段内の水が凍結している間に収縮することができる可撓性材料から形成されている請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記タンクの出口に接続されて前記タンクが水を供給することを可能にする給水パイプをさらに含み、
前記給水パイプの端部および前記タンクの入口が同じ高さにあることにより、複数の前記システムを直列に接続できる請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記システムに枢動可能に接続されて前記システムをいろいろな角度で設置することを可能にする、少なくとも１つの支柱をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記システムを所与の手順に従っていろいろな位置に設置することを可能にする、分度器およびコンパスをさらに含む請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムであって、
前記システムは、
タンクであって、前記タンクの下側に設置された水道用水の入口と、前記タンクの上側に設置された水を供給するための出口と、前記タンクの下側に設置されたフィンチューブ吸収器に給水するための第２出口とを有するタンクと、
前記タンクの内壁に取り付けられた熱絶縁層であって、前記熱絶縁層が、２つの部分、上部および下部から構成され、前記２つの部分は可撓性材料によって分けられている熱絶縁層と、
太陽タンク吸収器および太陽フィンチューブ吸収器であって、それぞれが、前記吸収器によって集められた太陽熱が伝達され得る水がそれを通して流れるのを可能にするための、太陽タンク吸収器および太陽フィンチューブ吸収器であって、
前記太陽タンク吸収器は、前記熱絶縁層に溝形に形成されるトンネルの格子によって、前記熱絶縁層と前記タンクの露出壁との間に作られ、前記タンクへの入口および出口を有し、そして
前記太陽フィンチューブ吸収器は入口および出口を有し、前記入口は前記タンクの前記第２出口または前記水道用水の入口パイプに接続され、前記出口は前記上部太陽タンク吸収器の前記入口に接続されている、太陽タンク吸収器および太陽フィンチューブ吸収器と、
前記タンクを複数のセルに分割する、複数の水平分割板であって、前記分割板のそれぞれは水が通過するのを可能にする小さい開口を有し、前記開口は隣接する分割板の開口の反対側に設置される複数の水平分割板と、
前記太陽タンク吸収器内の水が凍結している間に収縮するために、前記熱絶縁層の前記下部と前記タンクの底部との間に設置される、少なくとも１つの可撓性手段と、
前記タンクの前記出口に接続されて水を前記タンクから供給することを可能にする給水パイプと、
電気加熱素子であって、前記供給パイプを通って流れている水を、前記素子が作動されたときに、加熱するために、前記供給パイプの周りに取り付けられる電気加熱素子と、
水を供給する間に前記水の出口を通る水道用水の流れ（直接、または前記タンクを経由する）を阻止するために、前記供給パイプの水の出口と平行である前記供給パイプの端部と前記タンクの下部との間に、または水道用水に接続される熱サイフォン弁であって、前記水が前記電気素子によって加熱されている間に、前記タンクの下側から前記供給パイプを経由する上側への水の循環を可能にする熱サイフォン弁と、
前記太陽フィンチューブ吸収器の水流手段内に長手方向に設置したターボレータであって、前記水流手段内の水が凍結している間に収縮することができる可撓性材料から形成されるターボレータとを含むシステム。
【請求項１３】
水を前記タンクから前記吸収器を通って循環させるために、循環ポンプをさらに含む請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記循環ポンプが、所定の温度および／または放熱レベルに応じて前記循環ポンプを作動させるセンサーを有する請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記フィンチューブ吸収器が、前記タンクよりも高く設置され、前記循環ポンプが作動しない場合に空である請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
貯蔵コレクタ太陽熱で水を温める方法であって、
トンネルの格子を熱絶縁層に溝形に形成し、前記熱絶縁層の溝付き面をタンク内の露出壁に取り付けることによって、水流格子を前記タンク内に設置する工程であって、前記水流格子は入口および出口を有する工程と、
熱サイフォン弁または循環ポンプを前記タンクの前記内部空間と前記水流格子の出口との間に設置する工程と、
外部吸収器を前記タンクの底部と前記水流格子の前記入口との間に接続する工程とを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は太陽エネルギーシステムに関する。より詳細には、本発明は太陽エネルギーによって水を加熱するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
太陽熱温水器は周知であり、長年にわたって使用されている。それらはいくつかのグループに分類される。これらのグループの１つは一体型太陽熱温水器である。これらのシステムは、貯蔵タンクの一面またはその一部が太陽吸収器として使用されるということを特徴とする。
【０００３】
一体型ＳＷＨシステムの利点は標準的なＳＷＨシステムと比べて遜色がない。それらはより安価で、設置が容易であり、設置面積を減らし、形状が美しく魅力がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一体型ＳＷＨシステムの欠点は、熱損失が非常に大きいこと、貯蔵タンクにおいて温水と冷水が非常にはなはだしく混合されること、および温水を夕方にしか使えないことである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、さきに指摘した問題の解決策を備えた一体型貯蔵コレクタ構成を用いて、普通のＳＷＨシステムの問題および欠点を減らすために開発された。本発明は正しく機能するのに必要である全ての部品を含むシステムである。３つの供給ライン（冷水入口、温水出口、および給電ケーブル）の簡単な取付け、より高い信頼性、効率、大喜びするようなより良い性能。これらの目標を達成するために、多くの技術改良がシステムに導入された。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明によるシステムは、使いやすく、軽量で、適応性に富み、簡単で設置しやすい。
【０００７】
この簡単さは以下を可能にする。
【０００８】
・  簡単なシステム設置
・  短いシステム設置時間
・  運送における問題を減らす
・  設置コストを下げる
・  トラブルシューティングの問題を減らす
・  より少ない部品およびより少ない製造組立時間でのコンパクトな構造、すなわち、本発明はより少ない部品から作られ、標準的なＳＷＨシステムよりも組立時間が少なくて済み、これは本発明を製造するのに要する時間の削減をもたらす。
・  簡単な製造工程によりシステムのコスト削減が可能となる。
【０００９】
本発明は高いレベルの美しさを具えている。システムの形状は、それを簡単な方法で傾斜屋根に組み入れるか、またはそれを平らな屋根の上に置くことを可能にする。
【００１０】
本発明の利点は他の一体型太陽システムと比べて遜色がない。
【００１１】
・  小さい熱損失（開発者によって制御され得る）
・  水温を使用可能な状態にするための短い太陽加熱時間
・  開ループ、熱サイフォンシステム
・  凍結からの保護
・  加熱アクセラレータとして動作し、どれだけの量の水でも使用温度まで加熱する電気加熱素子
・  水の温度が使用するのに必要であるよりも低い場合に、電気加熱素子はフローヒータとして動作し、貯蔵タンクから出る水温を上げる。
【００１２】
本発明の利点は標準的な太陽システムと比べて遜色がない。
・  新しい一体型ＳＷＨシステムで使用される素材の量および部品の数がより少ない。
・  新しい一体型ＳＷＨシステムで使用される製造工程の数がより少ない。
・  運送量がより少ない（同じ車でより多くのユニットを運送することができる）。
・  本発明は軽量システムであり、それを容易かつ簡単に運ぶことを可能にする特別なユニットを装備する。
・  本発明は、それに一体部分として組み立てられる全ての付属品を装備する。
・  ある場所における本発明のシステムの設置は標準的なシステムよりも速くて簡単である。設置作業者がすべきことは次のことだけである。
【００１３】
○  冷水入口を接続する。
○  温水出口を接続する。
○  給電ワイヤーを接続する。
【００１４】
・  本発明によるシステムは、屋根をより効率的に使用し、より多くの新しいシステムを同じ屋根面積（傾斜屋根または平らな屋根）に設置することを可能にする。
【００１５】
クラインワヒター（Ｋｌｅｉｎｗａｃｈｔｅｒ）らによる米国特許第５，４６２，０４７号は一体型太陽熱利用システムを開示しており、このシステムは加圧されていないシステムであり、単一の吸収器を含む。さらに、このシステムは凍結に対する保護がなされていない。サラザー（Ｓａｌａｚａｒ）による米国特許第６，００９，９０６号は、凍結した場合に、凍結が起きている間に収縮する圧縮性可撓コアを用いてパイプを保護する方法を開示している。本発明では収縮可能なターボレータがこのために使用される。ターボレータはらせん状コアであり、通常金属製で、熱伝達効率を向上させるために熱交換パイプ内に設置される。
【００１６】
本発明では、「熱サイフォン弁」が使用される。熱サイフォン弁は、温水を上へ流すことを可能にし、かつ水が下へ逆流するのを阻止する、周知の一方向弁である。
【００１７】
発明の要旨
本発明は、加圧型開ループ凍結保護の一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムである。
【００１８】
本発明の教示によれば、前記システムは、
・  タンクであって、水道用水の入口（前記タンクの下側に設置）と、水を供給するための第１出口（前記タンクの上側に設置）と、フィンチューブ吸収器に給水するための第２出口（前記タンクの下側に設置）とを有するタンクと、
・  前記タンクの内壁に取り付けられた熱絶縁層と、
・  上部太陽タンク吸収器および下部太陽フィンチューブ吸収器であって、それぞれが、前記吸収器によって集められた太陽熱が伝達され得る水がそれを通して流れるのを可能にするための、上部太陽タンク吸収器および下部太陽フィンチューブ吸収器とを含み、
○  前記上部太陽タンク吸収器は前記タンクの露出壁に組み込まれ、前記タンクへの入口および出口を有し、そして
○  前記下部太陽フィンチューブ吸収器は入口および出口を有し、前記入口は前記タンクの前記第２出口に接続され、前記出口は前記上部太陽タンク吸収器の前記入口に接続された、上部太陽タンク吸収器および下部太陽フィンチューブ吸収器とを含む、加圧型開ループ凍結保護の一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムが提供される。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態によれば、一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムであって、前記上部太陽タンク吸収器の前記水流手段が、前記熱絶縁層に溝形に形成されるトンネルの格子によって、前記熱絶縁層と前記タンクの露出壁との間に作られている一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムが提供される。
【００２０】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムであって、前記システムは低背型太陽システムであり、前記タンクの底部は前記太陽吸収器の中央よりも高く設置されている一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムが提供される。
【００２１】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムであって、前記熱絶縁層は２つの部分、上部および下部から構成され、前記２つの部分は、前記太陽タンク吸収器内の水が凍結している間に収縮するために可撓性材料によって分けられている一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムが提供される。
【００２２】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムであって、前記システムは、前記太陽タンク吸収器内の水が凍結している間に収縮するために、前記熱絶縁層と前記タンクの露出壁の対向する壁との間に設置された、可撓性手段の少なくとも１つをさらに含む一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムが提供される。
【００２３】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムであって、前記システムが、
・  前記タンクの前記出口に接続されて、水を前記タンクから供給することを可能にする給水パイプと、
・  電気加熱素子であって、前記供給パイプを通って流れている水を（前記素子が作動されたときに）加熱するために、前記供給パイプの周りに取り付けられた電気加熱素子と、
・  水を供給する間に水の出口を通る水道水の流れ（直接、または前記タンクを経由する）を阻止するために、前記供給パイプの端部と前記タンクの下部に設置した第２出口との間に、または水道用水の入口に接続される熱サイフォン弁であって、水が前記電気素子によって加熱されている間に、前記タンクの下側から前記供給パイプを経由する上側への水の循環を可能にする熱サイフォン弁とをさらに含むシステムが提供される。
【００２４】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムであって、前記タンクは、前記タンク内の成層性を増すために、前記タンクを複数のセルに分割する、複数の水平分割板をさらに含み、前記分割板のそれぞれは水が通過するのを可能にする小さい開口を有し、そして前記開口は隣接する前記分割板の開口の反対側に設置されている一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムが提供される。
【００２５】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムであって、前記下部太陽フィンチューブ吸収器は、熱伝達効率を向上させるためにターボレータを水流手段内に長手方向にさらに含み、前記ターボレータは前記水流手段内の水が凍結している間に収縮することができる可撓性材料から形成される一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムが提供される。
【００２６】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムであって、前記タンクの前記出口に接続されて前記タンクが水を供給することを可能にする給水パイプをさらに含み、前記給水パイプの前記端部および前記タンクの前記入口は同じ高さにあることにより、複数のシステムを直列に接続できる一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムが提供される。
【００２７】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムであって、前記システムに枢動可能に接続されて前記システムをいろいろな角度で設置することを可能にする、少なくとも１つの支柱をさらに含む一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムが提供される。
【００２８】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムであって、前記システムを所与の手順に従っていろいろな位置に設置することを可能にする、分度器およびコンパスをさらに含む一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムが提供される。
【００２９】
本発明の別の態様によれば、一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムであって、前記システムが、
・  タンクであって、水道水用の入口（前記タンクの下側に設置）と、水を供給するための出口（前記タンクの上側に設置）と、フィンチューブ吸収器に給水するための第２出口（前記タンクの下側に設置）とを有するタンクと、
・  前記タンクの内壁に取り付けられた熱絶縁層であって、２つの部分、上部および下部から構成され、前記２つの部分は可撓性材料によって分けられている熱絶縁層と、
・  太陽タンク吸収器および太陽フィンチューブ吸収器であって、それぞれが、前記吸収器によって集められた太陽熱が伝達され得る水がそれを通して流れるのを可能にするための太陽タンク吸収器および太陽フィンチューブ吸収器であって、
○  前記太陽タンク吸収器は、前記熱絶縁層に溝形に形成されるトンネルの格子によって、前記熱絶縁層と前記タンクの露出壁との間に作られ、前記タンクへの入口および出口を有し、そして
○  前記太陽フィンチューブ吸収器は入口および出口を有し、前記入口は前記タンクの前記第２出口または水道水の前記入口パイプに接続され、前記出口は前記上部太陽タンク吸収器の前記入口に接続されている、太陽タンク吸収器および太陽フィンチューブ吸収器と、
・  前記タンクを複数のセルに分割する、複数の水平分割板であって、前記分割板のそれぞれは水が通過するのを可能にする小さい開口を有し、前記開口は隣接する前記分割板の前記開口の反対側に設置される複数の水平分割板と、
・  前記太陽タンク吸収器の前記トンネル内の水が凍結している間に収縮するために、前記熱絶縁層の下部と前記タンクの底部との間に設置される、少なくとも１つの可撓性手段と、
・  前記タンクの前記出口に接続されて水を前記タンクから供給することを可能にする給水パイプと、
・  電気加熱素子であって、前記供給パイプを通って流れている水を（前記素子が作動されたときに）加熱するために、前記供給パイプの周りに取り付けられる電気加熱素子と、
・  水を供給する間に水の前記出口を通る水道用水の流れ（直接、またはタンクを経由する）を阻止するために、前記供給パイプの水の前記出口と平行である前記供給パイプの端部と前記タンクの下部との間に、または水道用水に接続される熱サイフォン弁であって、水が前記電気素子によって加熱されている間に、前記タンクの下側から前記供給パイプを経由する上側への水の循環を可能にする熱サイフォン弁と、
・  前記太陽フィンチューブ吸収器の前記水流手段内に長手方向に設置したターボレータであって、前記水流手段内の水が凍結している間に収縮することができる可撓性材料から形成されるターボレータとを含む一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムが提供される。
【００３０】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムであって、水を前記タンクから前記吸収器を通って循環させるために循環ポンプをさらに含む一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムが提供される。
【００３１】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムであって、前記循環ポンプは所定の温度および／または放熱レベルに応じて前記循環ポンプを作動させるセンサーを有する一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムが提供される。
【００３２】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムであって、前記フィンチューブ吸収器は前記タンクよりも高く設置され、前記循環ポンプが作動しない場合に前記フィンチューブ吸収器は空である一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムが提供される。
【００３３】
本発明の別の態様によれば、貯蔵コレクタ太陽熱で水を温める方法が提供され、
前記方法は、
・  トンネルの格子を熱絶縁層に溝形に形成し、前記熱絶縁層の溝付き面をタンク内の露出壁に取り付けることによって、水流格子を前記タンク内に設置する工程であって、前記水流格子は入口および出口を有する工程と、
・  熱サイフォン弁または循環ポンプを前記タンクの内部空間と前記水流格子の前記出口との間に設置する工程と、
・  外部吸収器を前記タンクの底部と前記水流格子の前記入口との間に接続する工程とを含む。
【００３４】
図面の簡単な説明
本発明を、例示としてのみ、添付図面を参照して本明細書中に説明する。ここで図面を詳細に具体的に参照して、示される詳細は、例証であり、本発明の好ましい実施形態の例示の説明だけのためであり、本発明の原理および概念態様についての最も有用で理解しやすい説明であると考えられるものを提供するために述べられることが強調される。この関連で、本発明の基本的理解のために必要である以上に詳細に本発明の構造細部を示そうとする試みは行われず、説明は、いかにして本発明のいくつかの形態が実際に実施されるかを当業者に明らかにする図面を用いて行われる。
【００３５】
好ましい実施形態の説明
本発明は、一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムである。前記システムは、前記タンクおよび２つの吸収器を含み、システム全体は水でいっぱいである。水の循環は前記タンクの底部からフィンチューブ吸収板を通り抜けて進み、該フィンチューブ吸収板は太陽にさらされる透明なカバーと絶縁板との間に設置される。温水は、それを使用温度に加熱し、かつ前記タンクの空間に流し込む、第２吸収器を通過する。前記第２吸収器は、前記タンクの内壁に取り付けられる熱絶縁層に溝形に形成されるトンネルの格子によって、前記タンクの露出壁との間に作られる。前記第２吸収器も透明なカバーで覆われる。水は前記タンクの上部に流れ込み、熱サイフォン弁は逆流を防止する。２回の加熱後に、水は前記タンク内に貯蔵され、使える状態にある。
【００３６】
前記システムはまた、電気的加熱オプションと、凍結の場合に収縮するフィンチューブ吸収器内の可撓性ターボレータと、同じ目的のための前記タンク内の可撓性手段とを有することがある。
【００３７】
本発明による一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムの原理および動作は、図面および付随する記述を参照してより良く理解され得る。
【００３８】
図面を参照すると、図１は本発明の基本図面を示す。システム１０はタンク１１の内壁に取り付けた熱絶縁層１２を備える水タンク１１から作られる。タンク１１は、水道に接続するための入口１３と、温水を供給するための出口１４とを有する。前記システムは２つの吸収器、フィンチューブ吸収器１５およびタンク吸収器１６を有し、これらは前記タンク１１の露出壁に設置された前記熱絶縁層１２に溝付きトンネルを有する。水道用水は前記入口１３を通って前記タンク１１に入り、パイプ２０を経由して前記フィンチューブ吸収器１５の底部へ流れる。太陽エネルギーが水を加熱する。前記吸収器入口パイプ２０内の水と前記吸収器１５内の水との温度差により、水を（吸収器接続部１７を経由して）前記タンク吸収器１６へ押し上げる圧力を生じ、前記タンク吸収器１６では水温は上昇し、水は熱サイフォン弁２２を通って前記タンク吸収器の前記出口１８を経由して前記タンク１１に流れ込む。電気的加熱オプションの場合は、電気加熱素子１９が前記出口パイプ１４の周りに取り付けられる。前記電気加熱素子１９が作動し、水温がサーモスタット設定点よりも低い場合に、供給される水は前記電気素子１９によって加熱され、そして水が使用されない間は、前記熱サイフォン弁２１は、冷水が前記タンク１１の底部から、前記パイプ２０および前記出口パイプ１４を経由して、水は前記電気加熱素子１９によって加熱されながら、前記タンク１１に流れ込むのを可能にする。
【００３９】
図２は凍結防止保護素子付きのタンクの断面を示す。前記熱絶縁層の２つの部分が前記タンク１１の内壁に取り付けられ、第１部分１２ａおよび第２部分１２ｂの両方が可撓性コネクタ２３によって接続される。別の可撓性材料２４が、前記第２層部分１２ｂと露出しないタンク壁１１との間に取り付けられる。前記溝付きのトンネル２５または前記タンク内の水が凍結している場合には、前記第１層部分１２ａおよび／または前記第２層部分１２ｂは押しつぶされ、前記可撓性コネクタ２３および／または前記可撓性材料２４は収縮し、これにより凍りそうに冷たい水のために空間を明け渡すことを可能にする。
【００４０】
図３は本発明の前記タンク内の分割板の位置を示す。複数の分割板２６が前記タンク１１内の成層性を増すために前記タンク１１を複数の水平セルに区切っている。各板は開口２７を有し、各分割板開口は、フローパターン３０をより長くするために隣接する前記分割板の前記開口の反対側に設置される。前記フローパターンの長さを増すことは熱い層と冷たい層との接触域を減少させる。この減少は層間の熱伝達を減らし、太陽エネルギーによって供給される電力の割合（ｓｏｌａｒ  ｆｒａｃｔｉｏｎ）を増す。従って板２６間の温度差は大きい。セル２８および２９は異なる温度を有して作られ、より高いセルはより高い温度を有する。温水は最も高いセル２８に入るので、このセルの温度は下部セル２９などの温度よりも高い。使用される水は最も高いセル２８から供給され、従ってユーザーは高温の水を得る。
【００４１】
図４は本発明によるシステムの好ましい実施形態の断面を示す。基本的に、前記システムはタンク１１および２つの吸収器（タンク吸収器１６およびフィンチューブ吸収器１５）から構成される。
【００４２】
前記タンク１１の底部は２つの前記吸収器１５および１６の全高の半分よりも少し高く、２つの前記吸収器１５および１６の高さよりも低くなる。前記タンク１１の高さを吸収器の高さより下げることは、熱サイフォン力を小さくし、それによって水温を上げる流量の低下を生じる。日中、前記タンク１１は温水で満たされている。温冷の接触層を下げることは熱サイフォン力を小さくし、流れを減らし、そして水温を上げる。新規な発明による前記貯蔵タンクの底部の高さを保つことによって、前記吸収器を出る水温は使用するのに十分高い。セル間の温度差は大きい。セルは、前記分割板２７間に、異なる温度を有して作られ、より高いセルはより高い温度を有する。温水は最も高いセルに入るので、このセルの温度は下部セルなどの温度よりも高い。使用される水は最も高いセルから供給され、従ってユーザーは使用温度の水を得る。
【００４３】
透明板３３が前記両吸収器１５および１６を覆い、前記フィンチューブ吸収器１５は熱絶縁板３１による絶縁背面を有する。前記システムは次に述べる追加素子によって組み立てられる。
【００４４】
前記タンク吸収器１６は、前記タンク１１の露出壁１１ａ、および露出壁１１ａに取り付けられる前記熱絶縁層１２の層部分１２ａによって、層部分１２ａに溝形に形成されるトンネル２５によって作られる。
【００４５】
水道用水は前記タンク入口１３を通って、かつパイプ２０を経由して前記タンク１１に入り、前記フィンチューブ吸収器１５の底部へ流れ、そこでは太陽エネルギーが集められ、水へ伝達される。温水は上方へコネクタ１７を通って前記タンク吸収器１６の前記トンネル２５へ流れ、水温は上昇し、水は熱サイフォン弁２２を通って前記タンク１１に流れ込む。水温を保つために、熱絶縁層１２が前記タンク１１の内壁に取り付けられる。複数の分割板２６が前記タンク１１内に取り付けられて、それをセルに分割し、各分割板２６は開口２７を有し、該開口は隣接する分割板の開口の反対側に設置される。この構造は前記タンク内の成層性を増すために作られる。
【００４６】
凍結の場合に前記システムを保護するために、前記熱絶縁層１２は分割され、可撓コネクタ２３によって接続され、そして可撓性材料２４が前記タンクの壁と層１２との間に取り付けられる。前記溝付きトンネル２５または前記タンク１１内の水が凍結する場合に、前記第１層部分１２ａおよび／または前記第２層部分１２ｂは押しつぶされ、前記可撓コネクタ２３および／または前記可撓性材料２４は収縮し、これにより凍りそうに冷たい水のために空間を明け渡すことを可能にする。
【００４７】
前記フィンチューブ吸収器１５の凍結による損傷を防止するために、これを前記タンク吸収器１６よりも高く取り付けることが可能である。この場合は、循環ポンプが前記熱サイフォン弁２２の代りに取り付けられ、前記ポンプは放熱および／または温度に依存して作動する。小さい放熱では、温度は低下し、前記ポンプは停止し、そして前記フィンチューブ吸収器１５は水を抜く。このモードはオート・ドレインと呼ばれる。
【００４８】
電気的加熱オプションの場合は、電気加熱素子１９が給水パイプ１４の周りに取り付けられ、前記電気加熱素子１９が作動し、かつサーモスタット設定点が水温よりも高い時に、前記電気加熱素子１９は前記給水パイプ１４を通る流水を加熱する。
【００４９】
水が供給されない期間中、前記供給パイプ１４内の水は、冷水を前記タンクの底部からパイプ２０を経由して熱サイフォン弁２１を通して吸い込みながら、前記電気素子１９によって加熱され、前記タンク１１へ流れ、該熱サイフォン弁２１は温水の逆流を阻止する。
【００５０】
前記システムは、前記システムを様々な角度で取り付けることを可能にする、少なくとも１つの支柱３２を含む。
【００５１】
最大太陽熱効率を達成するために、前記タンク底部の前記システム底部からの高さは前記システムの全高の半分よりも少し高くすることが推奨される。
【００５２】
図５は複数の本発明のシステムの直列接続を示す。好ましい実施形態では、前記システムの入口１３および出口１４は同じ高さにあって、システムＡの出口１４をシステムＢの入口１３に、そして同じシステムＢをシステムＣに接続して、３つのシステムが直列に接続されるのを可能にする。
【００５３】
本発明をその特定の実施形態と併用して説明したが、多くの代案、変更、および変化が当業者に明らかであることは明白であり、従って、添付の請求項の精神および広い範囲に含まれる、全てのかかる代案、変更、および変化を含むことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、本発明の基本図面を示す。
【図２】図２は、凍結防止保護素子付きのタンクの断面を示す。
【図３】図３は、本発明のタンク内の分割板の位置を示す。
【図４】図４は、本発明によるシステムの好ましい実施形態の断面を示す。
【図５】図５は、複数の本発明のシステムの直列接続を示す。
【図１】
2007512498.tif 000003
【図２】
2007512498.tif 000004
【図３】
2007512498.tif 000005
【図４】
2007512498.tif 000006
【図５】
2007512498.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年7月20日(2006.7.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムであって、
前記システムは、
タンクであって、前記タンクの下側に設置された水道用水の入口と、前記タンクの上側に設置された水を供給するための第１出口と、前記タンクの下側に設置されたフィンチューブ吸収器に給水するための第２出口とを有するタンクと、
前記タンクの内壁に取り付けられた熱絶縁層と、
上部太陽タンク吸収器および下部太陽フィンチューブ吸収器であって、それぞれが、前記吸収器によって集められた太陽熱が伝達され得る水がそれを通して流れるのを可能にするための、上部太陽タンク吸収器および下部太陽フィンチューブ吸収器を含み、
前記上部太陽タンク吸収器は、前記熱絶縁層に溝形に形成されたトンネルの格子によって、前記タンクの露出壁に組み込まれ、前記タンクへの入口および出口を有し、そして
前記下部太陽フィンチューブ吸収器は入口および出口を有し、前記入口は前記タンクの前記第２出口に接続され、前記出口は前記上部太陽タンク吸収器の前記入口に接続されるシステム。
【請求項２】
前記上部太陽タンク吸収器の水流手段が、前記熱絶縁層に溝形に形成されるトンネルの格子によって、前記熱絶縁層と前記タンクの露出壁との間に作られている請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記システムが低背型太陽システムであり、前記タンクの底部が前記太陽吸収器の中央よりも高く設置されている請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記熱絶縁層が２つの部分、上部および下部から構成され、前記２つの部分は、前記太陽タンク吸収器内の水が凍結している間に収縮するために、可撓性材料によって分けられている請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記システムが、前記太陽タンク吸収器内の水が凍結している間に収縮するために、前記熱絶縁層と前記タンクの前記露出壁の対向する壁との間に設置された、可撓性手段の少なくとも１つをさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記タンクの前記出口に接続されて水を前記タンクから供給することを可能にする給水パイプと、
電気加熱素子であって、前記供給パイプを通って流れている水を、前記素子が作動されたときに、加熱するために、前記供給パイプの周りに取り付けられた電気加熱素子と、
水を供給する間に前記水の出口を通る水道用水の流れ（直接、または前記タンクを経由する）を阻止するために、前記供給パイプの端部と前記タンクの下部に設置した第２出口との間に、または水道用水の入口に接続される熱サイフォン弁であって、水が前記電気素子によって加熱されている間に、前記タンクの下側から前記供給パイプを経由する上側への前記水の循環を可能にする熱サイフォン弁とをさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記タンクが、タンク内の成層性を増すために、前記タンクを複数のセルに分割する、複数の水平分割板をさらに含み、
前記分割板のそれぞれは水が通過するのを可能にする小さい開口を有し、
前記開口は隣接する分割板の開口の反対側に設置されている請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記下部太陽フィンチューブ吸収器が、熱伝達効率を向上させるためにターボレータを水流手段内に長手方向にさらに含み、
前記ターボレータは、前記水流手段内の水が凍結している間に収縮することができる可撓性材料から形成されている請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記タンクの出口に接続されて前記タンクが水を供給することを可能にする給水パイプをさらに含み、
前記給水パイプの端部および前記タンクの入口が同じ高さにあることにより、複数の前記システムを直列に接続できる請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記システムに枢動可能に接続されて前記システムをいろいろな角度で設置することを可能にする、少なくとも１つの支柱をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記システムを所与の手順に従っていろいろな位置に設置することを可能にする、分度器およびコンパスをさらに含む請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
一体型貯蔵コレクタ太陽熱温水システムであって、
前記システムは、
タンクであって、前記タンクの下側に設置された水道用水の入口と、前記タンクの上側に設置された水を供給するための出口と、前記タンクの下側に設置されたフィンチューブ吸収器に給水するための第２出口とを有するタンクと、
前記タンクの内壁に取り付けられた熱絶縁層であって、前記熱絶縁層が、２つの部分、上部および下部から構成され、前記２つの部分は可撓性材料によって分けられている熱絶縁層と、
太陽タンク吸収器および太陽フィンチューブ吸収器であって、それぞれが、前記吸収器によって集められた太陽熱が伝達され得る水がそれを通して流れるのを可能にするための、太陽タンク吸収器および太陽フィンチューブ吸収器であって、
前記太陽タンク吸収器は、前記熱絶縁層に溝形に形成されるトンネルの格子によって、前記熱絶縁層と前記タンクの露出壁との間に作られ、前記タンクへの入口および出口を有し、そして
前記太陽フィンチューブ吸収器は入口および出口を有し、前記入口は前記タンクの前記第２出口または前記水道用水の入口パイプに接続され、前記出口は前記上部太陽タンク吸収器の前記入口に接続されている、太陽タンク吸収器および太陽フィンチューブ吸収器と、
前記タンクを複数のセルに分割する、複数の水平分割板であって、前記分割板のそれぞれは水が通過するのを可能にする小さい開口を有し、前記開口は隣接する分割板の開口の反対側に設置される複数の水平分割板と、
前記太陽タンク吸収器内の水が凍結している間に収縮するために、前記熱絶縁層の前記下部と前記タンクの底部との間に設置される、少なくとも１つの可撓性手段と、
前記タンクの前記出口に接続されて水を前記タンクから供給することを可能にする給水パイプと、
電気加熱素子であって、前記供給パイプを通って流れている水を、前記素子が作動されたときに、加熱するために、前記供給パイプの周りに取り付けられる電気加熱素子と、
水を供給する間に前記水の出口を通る水道用水の流れ（直接、または前記タンクを経由する）を阻止するために、前記供給パイプの水の出口と平行である前記供給パイプの端部と前記タンクの下部との間に、または水道用水に接続される熱サイフォン弁であって、前記水が前記電気素子によって加熱されている間に、前記タンクの下側から前記供給パイプを経由する上側への水の循環を可能にする熱サイフォン弁と、
前記太陽フィンチューブ吸収器の水流手段内に長手方向に設置したターボレータであって、前記水流手段内の水が凍結している間に収縮することができる可撓性材料から形成されるターボレータとを含むシステム。
【請求項１３】
水を前記タンクから前記吸収器を通って循環させるために、循環ポンプをさらに含む請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記循環ポンプが、所定の温度および／または放熱レベルに応じて前記循環ポンプを作動させるセンサーを有する請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記フィンチューブ吸収器が、前記タンクよりも高く設置され、前記循環ポンプが作動しない場合に空である請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
貯蔵コレクタ太陽熱で水を温める方法であって、
トンネルの格子を熱絶縁層に溝形に形成し、前記熱絶縁層の溝付き面をタンク内の露出壁に取り付けることによって、トンネルの格子を前記タンク内に作る工程であって、前記水流格子は入口および出口を有する工程と、
熱サイフォン弁または循環ポンプを前記タンクの前記内部空間と前記トンネルの格子の出口との間に設置する工程と、
外部吸収器を前記タンクの底部と前記トンネルの格子の入口との間に接続する工程とを含む方法。                                                                                         
【国際調査報告】
2007512498.tif 000008
2007512498.tif 000009