(57)【要約】【課題】受熱効率を高め、かつ平面面積を小さくすることができる太陽熱集熱装置を提供する。【解決手段】太陽熱集熱装置は、複数の管２と、受熱フィン３と、ヘッダ管１とを備えている。複数の管２はそれぞれが直線部２ａと、直線部２ａから折り曲げられた曲げ部２ｂとを有する。受熱フィン３は少なくとも直線部２ａに取り付けられている。ヘッダ管１は複数の管２の各々の曲げ部２ｂに接続され、かつ管２に対して受熱フィン３側から見て、受熱フィン３と重なる領域に位置している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが直線部と、前記直線部から折り曲げられた曲げ部とを有する複数の管と、
少なくとも前記直線部に取り付けられた受熱フィンと、
複数の前記管の各々の前記曲げ部に接続され、かつ前記管に対して前記受熱フィン側から見て、前記受熱フィンと重なる領域に位置しているヘッダ管とを備えた、太陽熱集熱装置。
【請求項２】
前記曲げ部はＵ字形状を有している、請求項１に記載の太陽熱集熱装置。
【請求項３】
前記受熱フィンは、前記管側に突出する複数の板状部を含み、
互いに隣り合う複数の前記板状部の間に前記管が嵌っている、請求項１または２に記載の太陽熱集熱装置。
【請求項４】
前記管の周方向の全周に渡って互いに隣り合う複数の前記板状部の間に前記管が嵌っている、請求項３に記載の太陽熱集熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱集熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽熱集熱装置では、熱媒の通路となる複数のヘッダ管が複数の管で並列接続され、これら複数の管に受熱フィンが取り付けられている。この従来の太陽熱集熱装置では、受熱フィンは複数のヘッダ管の上には配置されていないため、複数のヘッダ管を含む太陽熱集熱装置全体の受熱効率が低くなる。
【０００３】
太陽熱集熱装置全体の受熱効率を高めるために、複数のヘッダ管の上に受熱フィンが配置された太陽熱集熱装置が提案されている。たとえば特開２００２−１３０８３２号公報（特許文献１）には、複数のヘッダ管にも受熱フィンが取り付けられた太陽熱集熱装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１３０８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記公報に記載された太陽熱集熱装置では、直線状に延在する管の両端にそれぞれヘッダ管が接続されているため、これらのヘッダ管に受熱フィンが取り付けられることによって太陽熱集熱装置の平面面積が大きくなるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、受熱効率を高め、かつ平面面積を小さくすることができる太陽熱集熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の太陽熱集熱装置は、複数の管と、受熱フィンと、ヘッダ管とを備えている。複数の管はそれぞれが直線部と、直線部から折り曲げられた曲げ部とを有する。受熱フィンは少なくとも直線部に取り付けられている。ヘッダ管は複数の管の各々の曲げ部に接続され、かつ管に対して受熱フィン側から見て、受熱フィンと重なる領域に位置している。
【０００８】
本発明の太陽熱集熱装置によれば、ヘッダ管は複数の管の各々の曲げ部に接続され、管に対して受熱フィン側から見て受熱フィンと重なる領域に位置している。したがって、受熱フィンがヘッダ管に重なるため、太陽熱集熱装置全体の受熱効率を高めることができる。また、ヘッダ管は複数の管の各々の曲げ部に接続されるため、受熱フィンがヘッダ管に重なっても受熱フィンの平面面積は大きくならない。このため、太陽熱集熱装置の平面面積を小さくすることができる。
【０００９】
上記の太陽熱集熱装置においては、曲げ部はＵ字形状を有している。このため、ヘッダ管を管に対して受熱フィン側から見て受熱フィンと重なる領域で曲げ部に接続することができる。また、ヘッダ管の外径が管の外径よりも大きくても受熱フィンがヘッダ管に重なることができる。これにより、太陽熱集熱装置の平面面積を小さくすることができる。
【００１０】
上記の太陽熱集熱装置においては、受熱フィンは、管側に突出する複数の板状部を含んでいる。互いに隣り合う複数の板状部の間に管が嵌っている。このため、受熱フィンの管への取り付け作業が容易である。また、コストを低減することができる。
【００１１】
上記の太陽熱集熱装置においては、管の周方向の全周に渡って互いに隣り合う複数の板状部の間に管が嵌っている。このため、受熱フィンの熱を管に効果的に伝達することができる。また、受熱フィンを管にしっかりと固定することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、受熱効率を高め、かつ平面面積を小さくすることができる太陽熱集熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態の太陽熱集熱装置の構成を概略的に示す部分断面斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態の太陽熱集熱装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図３】図１のＰ１部を示す拡大図である。
【図４】図２のＰ２部を図２中矢印Ｘ方向から見た部分断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】図４の図４中矢印Ｙ方向から見た側面図である。
【図７】本発明の一実施の形態の太陽熱集熱装置の変形例の構成を概略的に示す部分断面図である。
【図８】比較例の太陽熱集熱装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態について図に基づいて説明する。
まず、本実施の形態の太陽熱集熱装置の構成について説明する。本実施の形態の太陽熱集熱装置は太陽熱を利用して熱媒の温度を高めるためのものである。太陽熱集熱装置は家屋の屋根などに設置される。
【００１５】
図１および図２を参照して、本実施の形態の太陽熱集熱装置は、２本のヘッダ管１と、複数の管２と、受熱フィン３と、ケース４と、断熱材５と、カバー６とを主に有している。
【００１６】
２本のヘッダ管１の各々は不凍液および水などの熱媒が内部を流れるように構成されている。ヘッダ管１はたとえば銅またはステンレスなどの金属で形成されている。複数の管２の各々は２本のヘッダ管１に並列に接続されている。複数の管２の各々はヘッダ管１を経由して不凍液および水などの熱媒が内部を流れるように構成されている。複数の管２の各々は互いに並んで配置されている。複数の管２の各々は、平面視において、２本のヘッダ管１と交差する方向に延在している。管２はたとえば銅またはステンレスなどの金属で形成されている。
【００１７】
受熱フィン３は複数の管２の各々に取り付けられている。受熱フィン３は太陽熱を受熱して受けた熱を複数の管２の各々に伝熱するように構成されている。複数の管２の各々に取り付けられた複数の受熱フィン３は互いに並んで配置されている。隣り合う複数の管２は互いに連結可能に構成されていてもよい。受熱フィン３はたとえばアルミニウムなどの金属で形成されている。
【００１８】
ケース４は２本のヘッダ管１と、複数の管２と、受熱フィン３と、断熱材５とを収容するように構成されている。ケース４の内側の領域を覆うように受熱フィン３が形成されている。このため、受熱フィン３の平面面積Ａ１はケース４の内側の平面面積Ａ２と略同じ大きさを有している。なお、図２では見やすくするため、平面面積Ａ１を示す一点鎖線が受熱フィン３の外周の内側に記載され、平面面積Ａ２を示す一点鎖線がケース４の内周の外側に記載されている。
【００１９】
ケース４はたとえばステンレス、アルミニウムなどの金属で形成されている。ケース４は側面および底面を有している。ケース４の側面から２本のヘッダ管１の各々の両端部がケース４の外側に突出している。２本のヘッダ管１はそれぞれ、平面視においてケース４の長手方向の両端部に配置されている。図示しないが、この２本のヘッダ管１には、暖められた熱媒を貯留する貯留装置および熱媒を循環させるためのポンプを有する集熱回路が接続されている。また、複数の太陽熱集熱装置の各々の２本のヘッダ管１同士を接続することができる。これにより、複数の太陽熱集熱装置を連結することができる。
【００２０】
ケース４の底面に断熱材５が載置されている。断熱材５は受熱フィン３の熱がケース４の外に放熱するのを抑制するように構成されている。ケース４の上面にカバー６が取り付けられている。このカバー６は受熱フィン３を覆うように配置されている。カバー６は受熱フィン３を保護可能に構成されている。カバー６は透光性を有する材料で形成されている。カバー６はたとえばガラスで形成されている。
【００２１】
図３〜図６を参照して、ヘッダ管１と、管２と、受熱フィン３の構成について詳しく説明する。図３および図４に示すように、複数の管２はそれぞれが直線部２ａと、直線部２ａから折り曲げられた曲げ部２ｂとを有している。直線部２ａはヘッダ管１が延在する方向に交差する方向に延びている。曲げ部２ｂは直線部２ａからヘッダ管１に到達するように曲げられている。曲げ部２ｂは受熱フィン３と反対側に湾曲している。曲げ部２ｂはＵ字形状を有している。
【００２２】
ヘッダ管１は複数の管２の各々の曲げ部２ｂに接続されている。ヘッダ管１は、曲げ部２ｂの直線部２ａと反対側に位置する先端部に接続されている。ヘッダ管１は管２に対して受熱フィン３側から見て、受熱フィン３と重なる領域に位置している。つまり、ヘッダ管１は受熱フィン３に対して管２と反対側から見て、受熱フィン３と重なる領域に位置している。ヘッダ管１は受熱フィン３が管２に接続された側に対して反対側に配置されている。つまり、ヘッダ管１は管２の直線部２ａおよび受熱フィン３の下側に配置されている。
【００２３】
受熱フィン３は、管２の直線部２ａおよび曲げ部２ｂの直線部２ａに接続される側の部分に接続されている。受熱フィン３は、平面視において、曲げ部２ｂの直線部２ａから突き出す最も外側の部分を覆うように形成されている。受熱フィン３は少なくとも直線部２ａに取り付けられていればよい。
【００２４】
受熱フィン３は、受熱面部３ａと、複数の板状部３ｂとを有している。受熱面部３ａは太陽熱を受熱するための平面を有している。この平面はカバー６と対向するように配置されている。受熱面部３ａは、管２の直線部２ａおよび曲げ部２ｂのそれぞれの上に位置している。
【００２５】
図５および図６に示すように、複数の板状部３ｂは、複数の管２が並ぶ方向から複数の管２の各々を挟むように管２に接続されている。複数の板状部３ｂは受熱面部３ａから管２側に突出している。互いに隣り合う複数の板状部３ｂの間に管２が嵌っている。複数の板状部３ｂは、かしめ加工が施されて管２に取り付けられている。
【００２６】
次に、図７を参照して、本実施の形態の太陽熱集熱装置の変形例について説明する。図７は、図４に対応する部分断面図である。この変形例では、管２の曲げ部２ｂが直線部２ａに対して略直角に折り曲げられている。この場合、ヘッダ管１の外径は管２の外径以下の寸法を有していることが好ましい。これにより、ヘッダ管１は受熱フィン３と重ならない領域にはみ出さない。このため、太陽熱集熱装置の平面面積を小さくすることができる。
【００２７】
次に、本実施の形態の太陽熱集熱装置の作用効果について比較例と対比して説明する。図８および図９を参照して、比較例の太陽熱集熱装置では、２本のヘッダ管１の上に受熱フィン３が配置されていない。そのため、受熱フィン３の平面面積Ａ１はケース４の内側の平面面積Ａ２に比べて小さくなる。つまり、受熱フィン３の平面面積Ａ１のケース４の内側の平面面積Ａ２に対する割合が小さくなる。したがって、複数のヘッダ管を含む太陽熱集熱装置全体の受熱効率が低くなる。なお、図８では見やすくするため、平面面積Ａ１を示す一点鎖線が受熱フィン３の外周の内側に記載され、平面面積Ａ２を示す一点鎖線がケース４の内周の外側に記載されている。また、図９に示すように、受熱フィン３の両端部は凹部と凸部を有し、隣り合う受熱フィン３同士を連結可能に構成されている。
【００２８】
これに対して、本実施の形態の太陽熱集熱装置では、２本のヘッダ管１は複数の管２の各々の曲げ部２ｂに接続され、管２に対して受熱フィン３側から見て受熱フィン３と重なる領域に位置している。したがって、受熱フィン３が２本のヘッダ管１に重なる。これにより、受熱フィン３の平面面積Ａ１とケース４の内側の平面面積Ａ２とを略同じ大きさにすることができる。つまり、受熱フィン３の平面面積Ａ１のケース４の内側の平面面積Ａ２に対する割合を大きくすることができる。このため、太陽熱集熱装置全体の受熱効率を高めることができる。
【００２９】
また、２本のヘッダ管１は複数の管２の各々の曲げ部２ｂに接続されるため、受熱フィン３が２本のヘッダ管１に重なっても受熱フィン３の平面面積Ａ１は大きくならない。このため、太陽熱集熱装置の平面面積を小さくすることができる。
【００３０】
また、本実施の形態の太陽熱集熱装置では、曲げ部２ｂはＵ字形状を有しているため、ヘッダ管１を管２に対して受熱フィン３側から見て受熱フィン３と重なる領域で曲げ部２ｂに接続することができる。また、ヘッダ管１の外径が管２の外径よりも大きくても受熱フィン３がヘッダ管１に重なることができる。これにより、太陽熱集熱装置の平面面積を小さくすることができる。
【００３１】
また、本実施の形態の太陽熱集熱装置では、受熱フィン３の互いに隣り合う複数の板状部３ｂの間に管２が嵌っている。このため、受熱フィン３の管２への取り付け作業が容易である。また、コストを低減することができる。
【００３２】
また、本実施の形態の太陽熱集熱装置では、管２の周方向の全周に渡って互いに隣り合う複数の板状部３ｂの間に管２が嵌っている。このため、受熱フィン３の熱を管２に効果的に伝達することができる。また、受熱フィン３を管２にしっかりと固定することができる。さらに、板状部３ｂをアルミニウムで形成し、管２をステンレスで形成した場合においては、管２をステンレスの弾性によって塑性変形した板状部３ｂに密着させることもできる。
【００３３】
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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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。
【符号の説明】
【００３４】
１  ヘッダ管、２  管、２ａ  直線部、２ｂ  曲げ部、３  受熱フィン、３ａ  受熱面部、３ｂ  板状部、４  ケース、５  断熱材、６  カバー。
【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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