(57)【要約】      （修正有）【課題】ベランダなど狭い場所や荷重をかけられない場所においても設置と運用が出来、大がかりな工事を必要とせず、運用時には加熱装置自体や加熱対象物の簡単で安全な取扱いを可能とし、加熱対象品が汚染を受けたり、品質が低下したりすることなく、屋外への常時設置を行っても風圧荷重による転倒、落下の危険性や汚れの影響が少ない太陽熱利用加熱装置と固定具を提供する。【解決手段】平面または曲面の組み合わせによる箱体を設け、同箱体の一部に光の透過性を持つ箇所を設け、また箱体の側面側から加熱対象物を出し入れするための開口部を設け、またこれを開閉しうる扉６または蓋を設ける。また箱体底面の上側には加熱対象物と底板を離隔して支持する支持部を備える。加熱対象物をそのまま箱体に収めるか、光を受け加熱しやすいやかん、鍋などの容器に入れて箱体内に収めるかして、太陽光で加熱対象物を加熱することが出来る。【選択図】図１
0003183684.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
装置内に加熱対象物を収めて加熱を行う太陽熱利用加熱装置であって、光透過面を有する箱体であり、箱体には開口部及び同開口部を開閉できる蓋または扉を有し、同開口部の下端が箱体の全高の２分の１の高さ以下に位置することを特徴とする太陽熱利用加熱装置。
【請求項２】
箱体内空洞部の最下部を構成する底面を有し、同底面の上側に、箱体に収めた加熱対象物を同底面から離隔して支持する支持部を有することを特徴とする請求項１の太陽熱利用加熱装置。
【請求項３】
支持部が、断熱性の高い材料または構造、あるいはその両方により形成される部分を、加熱対象物と接する箇所と底面との間に有することを特徴とする請求項２の太陽熱利用加熱装置。
【請求項４】
底面が光透過性を有する材料で形成され、支持部の、加熱対象物の直下となる部分が、太陽光を吸収し熱を発する材料により形成されることを特徴とする請求項２の太陽熱利用加熱装置。
【請求項５】
支持部が熱伝導率の高い材料にて形成され、同支持部が箱体内の、太陽光を吸収し熱を発する材料と一体化されていることを特徴とする請求項２の太陽熱利用加熱装置。
【請求項６】
支持部が加熱機構を構造内に有することを特徴とする請求項２の太陽熱利用加熱装置。  
【請求項７】
開口部の下端が、箱体内空洞にて加熱対象物を下方より支えうる構造の最上部の高さに対して、同高さ以下に位置することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の太陽熱利用加熱装置。
【請求項８】
箱体の上部から側面にかけて１つまたは複数の光透過面よりなる主受光部を有し、同主受光部を構成する面上の各点における垂直方向に箱体内から外側方向を見た場合に、必ず水平方向かそれより上側を向く形で同主受光部が構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の太陽熱利用加熱装置。
【請求項９】
箱体の上部から側面にかけて１つまたは複数の光透過面よりなる主受光部を有し、同主受光部に箱体の外部に凸である柱面状の部分を有することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の太陽熱利用加熱装置。
【請求項１０】
主受光部が箱体の外側に凸である椀状の部分を有することを特徴とする請求項８の太陽熱利用加熱装置。
【請求項１１】
主受光部を構成する複数の面のうち隣接する２面が箱体の内側になす角のいずれかが鈍角であることを特徴とする請求項８の太陽熱利用加熱装置。
【請求項１２】
箱体の内壁面に沿うか、箱体の面と一体化するかして設けられた、太陽光を反射する太陽光反射材を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の太陽熱利用加熱装置。
【請求項１３】
箱体の内壁面に沿うか、箱体の面と一体化するかして設けられた、太陽光を吸収して熱を発する太陽熱吸収体を有することを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の太陽熱利用加熱装置。
【請求項１４】
ベランダ、バルコニー、手すり付きのテラスなど、建物の屋外部に設けられ、かつ手すりまたは腰壁を有する床構造に対して請求項１から１３のいずれかに記載の太陽熱利用加熱装置を据え付けるための固定具であって、最上部に太陽熱利用加熱装置を固定する装置固定部を有し、また装置固定部の下部より始まり下方に延びる脚部を有し、同脚部の最下部は床面に達するように設けられ、また装置固定部と脚部を併せた構造の屋外側に掛止部材を有し、同掛止部材は鉤状部を有し手すりまたは腰壁の上部構造に同鉤状部を掛止しうるよう設けられることを特徴とする固定具。
【請求項１５】
請求項１４の固定具であって、脚部に棚板を有することを特徴とする固定具。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、太陽光で水やその他の液体、または物体を加熱するための太陽熱利用加熱装置及びその固定具に関し、特に住宅や施設の屋外部分に設置する太陽熱利用加熱装置の小型化、安全性の向上、利便性の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽熱により水を加熱する技術として実用に供されているものとして、自然循環式の太陽熱温水器がある。熱媒体を用いない場合、給水用配管でタンクに供給された低温の水は自然対流でタンク下に配された集熱器に送られ、集熱器にて太陽熱で温められた水は自然対流にてタンクに送られ、タンク内の水温を上げることが出来る。温められた水は出湯用配管でタンクより送り出され、住宅の風呂用などに用いられる。一方、自然対流でなく、タンクと集熱器との間でポンプによる循環を行う、強制循環式の太陽熱温水器もある。
【０００３】
自然循環式及び強制循環式の太陽熱温水器は大型となる。そのため小型の太陽熱温水器の実現を図った技術として、特許文献１のペットボトルを利用した太陽熱温水器がある。温められる対象の水はペットボトルに収められ、同ペットボトルは内側が鏡面となった箱内に収められる。透過性のある蓋を介して箱内に光が導入され、内部鏡面によりペットボトルへの集光が行われペットボトル内部の水が加熱される。
【０００４】
自然循環式や強制循環式の太陽熱温水器と異なる技術で実用に供されているものとして、パラボラ型構造の反射部品を用いることで太陽熱を一点に集中し高い温度での調理を可能とした、パラボラ型の太陽熱調理器がある。加熱対象の水や食材はやかんや鍋などに入れて加熱することが出来る。
【０００５】
パラボラ型の太陽熱調理器ではパラボラ部分が複雑な構造でコスト高や取扱いの難しさにつながる場合があるため、反射構造などを用いず簡単な構造で集熱を行い、加熱調理を可能とした技術として、特許文献２の太陽熱調理器兼太陽熱温水器がある。箱の上面に設けた窓に入射した太陽光は箱内部の太陽熱吸収体にて吸収され、箱内部に収められた加熱対象を加熱する。また複層構造の窓と断熱容器による断熱により高い保温性を実現する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実登３１７３０３４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６６１３８号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
自然循環式及び強制循環式の太陽熱温水器では集熱器やタンクが大型となり、設置場所は戸建て住宅の屋根面や庭など広いスペースに限られる。また、設置場所が集熱器やタンク、タンク内の水の重量に耐えうる強度を持つことが必要となる。パラボラ型の太陽熱調理器ではパラボラ部分が大きな面積を取るため、庭、屋上、広いバルコニーなどで運用する必要がある。特許文献２の太陽熱調理器兼太陽熱温水器では集光を行わない代わりに、熱量を確保するためには上側に位置する受光用の窓の面積をより大きくとる必要がある。これらのように従来技術では太陽熱を利用するために大きなスペースを必要とし、また設置場所の耐荷重性についても考慮しないといけないという問題点がある。
【０００８】
自然循環式及び強制循環式の太陽熱温水器では、屋根への荷揚げや固定、給水と出湯のための配管などに大がかりな工事が必要、という問題点がある。
【０００９】
集合住宅、戸建て住宅を問わず太陽熱を得やすい場所に、太陽光を受けられる方位に向け設けられているベランダ、バルコニー、テラスがある。これらに備えられた手すりや腰壁のすぐ近くで、かつ手すりや腰壁の影が出来ない高さに集熱装置を据えることで、季節を問わず直接太陽光を受けて熱を得ることが出来るが、特許文献１の太陽熱温水器や特許文献２の太陽熱調理器兼太陽熱温水器では、蓋や窓など装置の一部や、ペットボトル、鍋などの加熱用容器や加熱対象そのものをさらに上側に持ち上げて取り扱う必要があり、作業として難しくなる上、これらの装置の一部や加熱用容器、また加熱対象が手すりや腰壁の屋外側に落下してしまう危険性がある。
【００１０】
パラボラ型の太陽熱調理器ではパラボラ部分が風荷重を受けやすい。設置箇所に強固に固定されたものでない限り強風時には運用できない上、屋外に常時設置することで転倒、破損を生じる可能性が高い。使わない時は屋内などに収納するか、風を受けない形に折りたたむなどしておき、使用時のみ屋外に据えたり、運用形態に組み立てたりパラボラ部分を広げたりすることで強風による転倒や破損を防ぐことが出来るが、その場合手間がかかるため、強風時に運用出来ないことと合わせて稼働率が低くなる可能性がある。また特許文献２の太陽熱調理器兼太陽熱温水器は、太陽光を取り入れる窓が上方のみにあるため、屋外に常時設置する際に窓の上側表面が土埃や黄砂などの塵埃で汚れやすく、同汚れが加熱を妨げる可能性が高い。そのため窓の清掃を頻繁に行う必要があり、加熱能力及び稼働率が低くなる可能性がある。これらのように一部の従来技術では屋外への常時設置に適しない問題点、または屋外常時設置の際運用に手間がかかるという問題点、またこれらにより稼働率が低下するという問題点がある。
【００１１】
自然循環式及び強制循環式の太陽熱温水器のうち、集熱器やタンクに加熱対象の低温の水を直接注入する方式の場合は装置や配管内の汚れや錆、水苔などによって水が汚れる可能性があり、用途が風呂用など飲食以外に限られる。熱媒体を利用して水道水を間接的に温める方式ならば水の汚れを抑えられるが構造が複雑になり、また熱効率が低下する。特許文献１のペットボトルを使用した太陽熱温水器では、注ぎ口が小さいため、大きな具材のあるスープや固体状の料理を入れることには適しておらず、またペットボトルの材料であるポリエチレンテレフタラートは高温で酸素を通しやすい特性を持つので、内容物の酸化に繋がる可能性がある。このように一部の従来技術では加熱対象が制限されるという問題点、また加熱対象に汚染や品質の低下が生じる可能性がある、という問題点がある。
【００１２】
特許文献１のペットボトルを使用した太陽熱温水器では、加熱する水の量を増やすため大型の市販飲料用ペットボトルを用いることが出来るが、大型のペットボトルは主に冷たい飲料のために用いられているため、その耐熱温度は５０℃程度であり、水温がこれを超えることによりボトルが変形を起こす可能性がある。パラボラ型の太陽熱調理器では、パラボラにより熱が一点に集中し、可燃物に引火する程の高温を発生させることが出来るため、誤った使い方をすることにより火事や火傷の危険性を伴う。特許文献２の太陽熱調理器兼太陽熱温水器で鍋などの容器に入れた調理対象を加熱する場合、高温となった太陽熱吸収体に手が接触し火傷を負う可能性がある。このように一部の従来技術では高温による装置の変形、損傷、火事、使用者の火傷などの危険性を有するという問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本考案は上記課題を解決するためになされたものであり、本考案に係る太陽熱利用加熱装置は、同装置内に加熱対象物を収めて加熱を行うものとする。ここで加熱対象物とは、装置内に導入された太陽光を直接受けるか、装置内で反射された太陽光を受けるか、装置内の構造や空気の加熱に伴う熱伝導または二次的に放射される赤外線を受けるか、装置外の構造や地面、壁面などにより反射された光を受けるかして、加熱・保温される物体のことをいう。食物や食物以外の固形物、蓄熱した熱を利用するための蓄熱体等を直接装置に収める場合はこれが加熱対象物となる。水や、水以外の液体、食物や食物以外の固形物を容器に収めたり皿やトレイに載せたりして加熱する場合、加熱対象物はこれらを総合したものを指す。容器とはやかん、鍋、コップ、瓶、甕、缶、調理バット、ボウル、箱など水や食用品、また食用ではない品を収めうるものを指す。容器の代わりにアルミホイル、ラップで包んだり、袋に入れたりする場合もその全体を加熱対象物とする。またここで太陽光とは直達光と散乱光の両方を含むものとする。
【００１４】
同太陽熱利用加熱装置を設ける際は、装置の基本構造となる箱体を設け、箱体の構成面に光透過面を設ける。箱体内部空洞は加熱対象物を収めるのに足りる寸法を持つものとする。箱体の光透過面は、太陽光を直接受けるように、または太陽光が外部の構造にて反射したものを受けるように、あるいはその両方を行えるように設けるものとする。加熱対象物は箱体内部空洞の下部の構造上に対して自重で据え置かれるものとする。
【００１５】
加えて、加熱対象物の出し入れを行うため、箱体には開口部を設ける。同開口部は加熱対象物を出し入れするに足る形状と面積を持つものとする。この時、同開口部の下端が、箱体の全高の２分の１の高さ以下に位置するように設ける。また同開口部を開閉できるように蓋または扉を設ける。
【００１６】
箱体の光透過面に入射した光の一部は内部に透過光として導入され、加熱対象物に当たった透過光は同加熱対象物を加熱する。加熱対象物からは放射及び空気への熱伝導で熱が出ていくが、箱体の内外で空気の出入りがないか、または僅かな量に抑えられるため温められた空気が箱体内に留まり、保熱性が高められる。
【００１７】
また、開口部を前記の通り設けることによって、加熱対象物の、装置の側面からの出し入れが行いやすいようになる。例えば、上部のみに開口部があり、箱体内最下部に加熱対象物を据え置く場合は、加熱対象物の出し入れの際に箱体の内側にて加熱対象物を上下しないといけないが、上記の構造にすると上下する距離は約２分の１かそれ以下の値となり作業が容易となり、また作業者の疲れを軽減し、またこれらにより作業の安全性が向上する。
【００１８】
好ましくは、太陽熱利用加熱装置は、箱体内空洞部の最下部を構成する底面を有し、同底面の上側に、箱体に収めた加熱対象物を同底面から離隔して支持する支持部を有する。
【００１９】
加熱対象物を出し入れする際、箱体の底面上側が加熱対象物との擦過や衝突で傷つきにくくなる。
【００２０】
さらに好ましくは、太陽熱利用加熱装置の支持部の、加熱対象物と接する箇所と底面との間に、断熱性の高い材料または構造、あるいはその両方により形成される断熱部を設ける。同断熱部は、支持部を板状又はシート状等に形成し、同支持部の材料に熱伝導率の低い物を用いることにより実現されてよい。または、支持部の、加熱対象物と接する部分を平面状、網状など加熱対象物を支えうる構造に設け、同構造より下方に延びる脚部やスペーサーを設けて底面から加熱対象物を浮かせて支えたり、また支持部を底面から突出する突起状や立体的な網状、またはコンロのごとく状に形成したりすることで、支持部が加熱対象物と接する部分と底面との間に空気層を設けることで実現されてもよい。
【００２１】
一旦温度が上昇した加熱対象物から底面への熱伝導を減少させることが出来、保温性が高まる。
【００２２】
また、好ましくは、太陽熱利用加熱装置の底面を、光透過性を有する材料にて設け、支持部の、加熱対象物の直下となる部分を、太陽光を吸収し熱を発する材料にて設ける。同材料の部分は、板状など光を受けやすい形に形成し、熱伝導性の高い金属やセラミックスを材料として用いてよい。また同材料の部分に光を吸収して熱を発するよう表面処理を施したり、光を吸収して熱を発しやすい別の材料を表面層として塗布や蒸着などで設けたりしてよい。
【００２３】
地面などの外部環境や、外部に置いた反射部材などにより箱体の下部から入射し底面にて透過した光を、支持部の加熱対象物直下となる部分で受けて熱を発生させることが出来るため、加熱対象物を加熱する能力を高めることが出来る。
【００２４】
また、好ましくは、太陽熱利用加熱装置の支持部を、熱伝導率の高い材料にて形成し、また同支持部を、箱体内の、太陽光を吸収し熱を発する部材と一体化する。一体化は単一材料で一体に形成してもよく、また複数部材をねじ止めや溶接などで一体化してもよい。支持部は熱伝導性の高い金属やセラミックスによって構成してよい。また太陽光を吸収し熱を発する部材は、板状など光を受けやすい形に形成し、熱伝導性の高い金属やセラミックスに太陽光を吸収し熱を発するよう表面処理を施したり、塗布や蒸着などで太陽光を吸収し熱を発しやすい別の材料を表面層として設けたりしてよい。
【００２５】
太陽光を吸収し熱を発する部材により得た熱が支持部へと熱伝導にて伝わり、また支持部から加熱対象物に熱伝導、または熱放射、あるいはその両方が行われ熱が伝わることで加熱対象物を加熱することが可能となる。
【００２６】
また、好ましくは、太陽熱利用加熱装置の支持部を、加熱機構を構造内に持つ形に構成する。電熱線を用いたもの、電磁誘導を行うもの、ヒートポンプを用い放熱部を支持部の箇所に有するもの、また外部熱源から熱を伝えるヒートパイプを導き支持部の箇所で放熱するもの、化学反応により発熱を行うものなどの加熱機構を用いてよい。
【００２７】
支持部が加熱機構を構造内に持つように設けることで、太陽熱利用加熱装置の加熱能力を高めることが出来る。太陽熱利用加熱装置の加熱能力は天候に左右されるため、加熱機構を別途設けることで自然エネルギーを生かしながら、飲用、調理用等の各目的に必要とされる熱を確保することが可能となる。外部に太陽電池を配して箱体内に電力を供給し、支持部内に設けた電熱線にて加熱を行う場合、自然エネルギーのみでの加熱が可能となる。
【００２８】
好ましくは、開口部の下端は、箱体内空洞にて加熱対象物を下方より支えうる構造の最上部の高さに対して、同高さ以下に位置するように設けられる。加熱対象物を下方より支える構造は、加熱対象物を箱体内側の底面に直接置く場合は同底面となる。また支持部を設ける場合は、同支持部の最上部となる。
【００２９】
加熱対象物を上側に大きく持ち上げることなく、箱体の側面から水平移動することで出し入れが可能となり、作業が容易となり、また作業者の疲れを軽減し、またこれらにより作業の安全性が向上する。また、加熱対象物を下方より支える構造に対して加熱対象物の最下部の一部を当てスライドする形で加熱対象物を出し入れすると、作業者の腕にかかる重量を箱体側に分散することが出来るため作業が容易となり、また作業者の疲れを軽減し、またこれらにより作業の安全性が向上する。このとき支持部を設けていると、箱体の底面を擦過にて傷つけることがない。支持部がフェルト等の柔軟な材料によるものであれば、加熱対象物と支持部の擦過において、加熱対象物が傷つきにくくすることが出来る。
【００３０】
さらに好ましくは箱体の上部から側面にかけて１つまたは複数の光透過面よりなる主受光部を持ち、同主受光部を構成する面上の各点における垂直方向に箱体内から外側方向を見た場合に、必ず水平方向かそれより上側を向く形で同主受光部を設ける。主受光部は上側及び側面からの光の入射を多く受けるためのもので、特に太陽光を直接箱体内に導入するために設けられる。箱体の下方で下側向きに設けられる光透過面がある場合、同面については反射を利用して光を受けるよう設けられているか、設置条件によっては装置固定に用いる部材や建物躯体に接しており受光に寄与しないか、のいずれかであるため、光透過部材であっても主受光部として扱わない。
【００３１】
太陽高度が高い時期、時間帯に光を受ける上側と、太陽高度が低い時期、時間帯に光を受ける側面側に光透過面を持つことで年間通じて太陽光を箱体内に導入出来る能力を高めるとともに、箱体内に光が入射する際に、水平方向より下側を向いた面よりも入射角がより小さくなる、水平方向を向いた面及び水平方向より上側を向いた面のみで主受光部を設けることで、光の反射を抑え、より多くの光エネルギーを箱体内に取り入れることが可能となる。
【００３２】
さらに好ましくは箱体の上部から側面にかけて１つまたは複数の光透過面よりなる主受光部を持ち、同主受光部に箱体の外側に凸である柱面状の部分を有するよう構成する。柱面状部分は鞍状、円柱面状、楕円柱面状、放物線柱面状としても、またこれ以外の柱面状形状としてもよい。
【００３３】
柱面上の各点にて入射する光について、入射角をより小さくし光の反射を抑えて、より多くの光エネルギーを箱体内に取り入れることが可能となる。また、柱面状の構造は板状の材料を用いての曲げ加工で容易に製造することが出来るため、製造の際の作業時間と製造コストを抑制することが出来る。
【００３４】
さらに好ましくは主受光部が箱体の外側に凸である椀状の部分を有するように構成する。椀状部は球面状であってもよい。
【００３５】
同椀状部分の各点にて入射する光について、入射角をより小さくし光の反射を抑えて、より多くの光エネルギーを箱体内に取り入れることが可能となる。
【００３６】
また、好ましくは主受光部を構成する複数の面のうち隣接する２面が箱体の内側になす角のいずれかが鈍角であるように構成する。
【００３７】
これらの面が存在する側にて、太陽の高度および方位が変化する際、入射光と面とがなす角をより小さくすることが出来、光の反射を抑えより多くの光エネルギーを箱体内に取り入れることが可能となる。
【００３８】
さらに好ましくは箱体の内壁面に沿うか、箱体を構成する面と一体化するかして、太陽光を反射する太陽光反射材を設けて構成する。太陽光反射材は、加熱に適した時間帯において装置内に導入される太陽光が加熱対象物に直接当たるのを、同太陽光反射材にて遮らない配置となるよう設けてよい。
【００３９】
太陽光反射材により反射された光が箱体内空洞下部に据えられた加熱対象物に当たることで加熱能力を高めることが出来る。加えて箱体の内壁面近くに設けられるか、または面と一体化して設けられることにより、太陽光反射材にて受けられる光の量をより多く確保できる。
【００４０】
さらに好ましくは箱体の内壁面に沿うか、箱体を構成する面と一体化するかして、太陽光を吸収して熱を発する太陽熱吸収体を設けて構成する。太陽熱吸収体は、熱伝導性の高い金属やセラミックスを基材として、これに太陽光を吸収し熱を発するよう表面処理を施したり、塗布や蒸着などで太陽光を吸収し熱を発しやすい別の材料を表面層として設けたりしてよい。また太陽熱吸収体を箱体の面と一体化する場合は、熱が箱体の外に逃げないように、箱体内側に太陽熱吸収体を設け、同太陽熱吸収体と、最も外側の箱体構成材と間に、断熱層を設けてもよい。太陽熱吸収材は、加熱に適した時間帯において装置内に導入される太陽光が加熱対象物に直接当たるのを、同太陽熱吸収体にて遮らない配置となるよう設けてよい。また太陽熱吸収材は、作業者の火傷を防ぐために、加熱対象物の出し入れ作業時に作業者が手で触れない位置に設けてもよい。
【００４１】
箱体内に太陽熱吸収体を設けることにより、太陽熱利用加熱装置の加熱能力を高めることが出来る。また箱体の内壁面近くまたは内壁面と一体化して設けられることにより、太陽熱吸収体にて受けられる光の量をより多く確保できる。
【００４２】
本考案における太陽熱利用加熱装置の固定具は、ベランダ、バルコニー、手すり付きのテラスなど、建物の屋外部に設けられ、かつ手すりまたは腰壁を有する床構造に対して、本考案の太陽熱利用加熱装置を据え付けるための固定具であって、最上部に太陽熱利用加熱装置を固定する装置固定部を有し、また装置固定部の下部より始まり下方に延びる脚部を有し、同脚部の最下部は床面に達するように設けられ、また装置固定部と脚部とを併せた構造の屋外側に掛止部材を有し、同掛止部材は鉤状部を有し、手すりまたは腰壁の上部構造に同鉤状部を掛止しうるよう設けられる。掛止部材にクランプ機構を備えて、手すりまたは腰壁の上部構造を挟み込んでもよい。ここで、手すりまたは腰壁の上部構造とは、手すりの最上部に位置する丸棒状、角柱状などの構造の手で握る部分や、それ以外で上部に位置する横桟状構造や縦桟状構造や、格子、パネルなどの面材の上端や、腰壁上部の笠木や、笠木なしの腰壁の上端のことである。
【００４３】
太陽熱利用加熱装置は装置固定部において固定具に対して固定される。太陽熱利用加熱装置及び固定具の支持は床に対して接する脚部にて行われる。掛止部材は手すりまたは腰壁に対する太陽熱利用加熱装置の位置を保持するために用いられる。手すりまたは腰壁の外側から内側に吹く風に対しては、太陽熱利用加熱装置及び固定具の転倒を同掛止部材の鉤状部による掛止作用にて防ぐ。また手すりや腰壁の延伸方向に吹く風に対しては、鉤状部の摩擦力にて転倒防止能力を持つ上に、太陽熱利用加熱装置が風を受けて掛止部材を支点として転倒しようとしても、脚部は床まで伸びているため、脚部の有する慣性モーメントにより転倒のし辛さが高められる。また太陽熱利用加熱装置が風を受けて手すりや擁壁に対してその延伸方向に掛止部材が摺動する場合でも、床上にて脚部の最下部を引きずる形となり太陽熱利用加熱装置位置のずれを抑制することが出来る。設置場所の条件によっては脚部自体が風を受ける場合も考えられるが、脚部を細い柱状材にて構成することで風の抵抗を減らすこともできる。これらの通り簡単な構造にて、設置対象箇所の床や手すりを加工することなく太陽熱利用加熱装置を据えることが出来る。
【００４４】
好ましくは、固定具は、脚部に棚板を有する。棚板は平面の板状としてよい。また棚板は１枚設けても、また複数枚設けてもよい。
【００４５】
脚部の重量及び慣性モーメントが増大するため、風に対して太陽熱利用加熱装置が転倒したり位置がずれたりすることを抑制出来る。棚には任意の物品を置けるため利便性が高まる上、同物品により脚部の重量を増やしてさらに耐風性能を高めることが出来る。
【考案の効果】
【００４６】
以下に本考案の構造による過去技術の課題の改善を示す。本考案の太陽熱利用加熱装置では、箱体は内部空洞に加熱対象物を収めることができる寸法であればよく、また箱体の外部に必ずしも反射板を設ける必要がないため、広い設置場所を必要としない。これにより集合住宅のベランダ等、広さが限られた箇所へ設置し運用することが可能となる。また箱体は中空であり、かつ樹脂など軽量な材料で形成してよいため、設置場所に過大な耐荷重性を必要としない。一方で、必要に応じて外部に反射部材を置いて装置に光を集めて、さらに加熱性能を高めることも出来る。また装置の設置台数を増やすことで一度に加熱する加熱対象物の量を多くすることが出来る。
【００４７】
また箱体は手持ち出来る程度の寸法及び重量に形成できるので、荷揚げは手で行い、取付けは木製や金属製の台、棚、金具などに対して木ねじや金属ねじなどで簡単に固定するだけで行えるので、大がかりな設置工事を必要としない。加熱対象物は手動で出し入れするため配管工事も必要としない。
【００４８】
また本考案の太陽熱利用加熱装置には側面に開口部を設けるため、側面からの加熱対象物の出し入れが容易となり、特に開口部下端を、加熱対象物を下方より支持する部位の最上部と同じかより低い位置に設けた場合は、加熱対象物を上側に大きく持ち上げることなく水平移動することで出し入れが可能となり、作業性が向上する。ベランダやバルコニーの、手すりまたは腰壁付近に設置する際には、開口部を建物側に設けることによって、加熱対象物をベランダやバルコニーの外側に落下させず安全に出し入れすることが容易となる。
【００４９】
本考案の太陽熱利用加熱装置は大きな寸法を必要とせず、そのため屋外に設けた際に過大な風荷重を受けにくくすることが出来るため、強風を受ける可能性がある屋外への常時設置に適する。また受光出来る面を上側だけでなく側面側に設けることが出来るので、塵埃による汚れがつきやすい上側が汚れても、上側より汚れにくい側面側からの入射で加熱することが出来るため汚れの影響を少なくすることが出来る。汚れた面の清掃をすることにより加熱能力を回復できるが、上側のみに受光面がある場合に比べて清掃作業の回数を減らすことが出来る。また上面の寸法も大きくする必要がないため清掃もより容易になる。このように屋外への常時設置を可能とし、使用の度に組み立て直す必要がなく、また清掃の頻度も少なく抑えることが出来、かつ容易なので、稼働率を高めることが出来る。
【００５０】
本考案の太陽熱利用加熱装置では水や食料品を加熱する際に、鍋ややかんなどの一般的な調理用の容器に入れて加熱することが出来る。そのため、水や食料品の汚染や品質低下が起きにくい。非食用品においても酸素その他の、加熱対象を変質させる原因物質を通さない容器を用いて加熱を行うことが出来る。また水、具材の入ったスープ状のもの、固体など容器に入るものであれば加熱できるため、特許文献１の技術と比べて加熱対象となる範囲がより広い。
【００５１】
本考案の太陽熱利用加熱装置では鍋ややかんなどの加熱調理用の容器を利用できる。これらの容器を使う際は加熱時に容器が大きく変形することがない。またパラボラなど光を一点に集中する構造を用いないため、容器や太陽熱利用加熱装置が変形を起こしたり、また何等かの可燃物に引火を生じたりする程の温度上昇が起きにくい。また箱体を光透過材料と光を反射する材料のみで形成することも出来るため、その場合、箱体自体は光を受けても発熱しにくく、高温になりにくい。一方で太陽光を受けて熱を発する構造を箱体内に設ける際は、加熱対象物の出し入れ作業において手で触る可能性が低い位置に同構造を設けることが出来る。また容器に、同容器の取っ手が太陽光を受けても加熱されにくい木などの材料で出来ているものを用いることが出来るため、その場合取っ手は容器と比較して温度を低く保つことが出来る。これらにより高温による火事や火傷の被害を受けにくく、安全な取扱いを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は実施例１の太陽熱利用加熱装置を示した立体図である。
【図２】図２は実施例１の太陽熱利用加熱装置の運用例を示した立体図である。
【図３】図３は実施例１の太陽熱利用加熱装置を用いた水の加熱試験での、時間経過に対する水温の変化を示した曲線である。
【図４】図４は実施例２の太陽熱利用加熱装置を示した立体図である。
【図５】図５は実施例２の太陽熱利用加熱装置の運用例を示した立体図である。
【図６】図６は実施例２の太陽熱利用加熱装置の運用例を示した立体図である。
【図７】図７は実施例３の太陽熱利用加熱装置を示した立体図である。
【図８】図８は実施例３の太陽熱利用加熱装置に対して、一部構造を変更した別の太陽熱利用加熱装置を示した立体図である。
【考案を実施するための形態】
【００５３】
以下、本考案に係る実施の形態について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【００５４】
本考案の実施例の１つを示す。この実施例の太陽熱利用加熱装置はベランダやバルコニーの手すりまたは腰壁近くに設置するのに適した構造としている。図１の通り、箱体を略正方形の透明アクリル樹脂板6枚による六面体で構成する。底板１を最下部に水平に配し、側面に２枚の側面板３、受光側側面板４、扉６を配し、２枚の側面板３は箱体において反対面に位置するように配する。また受光側側面板４と扉６についても、箱体において反対面に位置するように配する。また天板２を最上部に水平に配する。
【００５５】
底板１と、天板２と、2枚の側面板３と、受光側側面板４の計５枚はアクリル樹脂用接着剤で接着し一体化する。底板１の４か所には装置の固定用として、皿モミを施した丸穴１３を設けている。また底板１の中央付近に、加熱対象物を置く際の支持部となるフェルトシート１１を両面テープで貼りつける。
【００５６】
扉６には取っ手７を設け、また扉６は蝶番８を介して底板１に取り付けられる。扉６は蝶番８を基点として旋回し、開口部の開閉が可能となっている。また扉６の内側の、側面板３、天板２、底板１と接する部分にウレタン製のパッキン１２を設けて、扉６と他の板との間に隙間が出来て熱を帯びた空気が漏出しないようにする。天板２にはマグネット９を、扉６には受け金具１０を設けて、加熱時に扉６を閉じたまま保持すること、また加熱対象物の出し入れの際は一時的に開くことを可能とする。
【００５７】
本実施例では箱体の材料にアクリル樹脂板を用いているが、ポリカーボネート等の断熱性と光透過性に優れた材料を選択できる。また金属、樹脂、木材等で骨組みを組み透明な合成樹脂フィルムを貼って箱体にしてもよい。また複数の材料を重ね合わせたものや、空気、不活性ガス、真空等による中間層を持つ複層材を用いてもよい。
【００５８】
本実施例では扉を、蝶番を用いた開き戸として設けているが、板状の扉が箱体の開口面においてスライドし開閉を行う引き戸や、扉部分が折れ曲がり開閉する折戸であってもよい。
【００５９】
支持部であるフェルトシート１１は底板が傷付くのを防ぐと共に断熱の役割を果たす。この用途に使用できるならば耐熱性に優れるポリプロピレン等の樹脂や木材、竹など他の材料でも良く、加熱対象物との接触面積が少なければ金属や陶器、磁器、ガラス、セラミックでも良く、形状も網状、柵状、突起状でも良い。また底板へ耐熱材料を塗布し固化することで支持部を形成してもよい。また底板の材料に耐熱性がある際は底板自体の表面を立体的に加工して未加工部分に対する突出部を作り、加熱対象物との設置面を減らすことにより支持部を設けることもできる。この場合は未加工部分を底面、突出部を支持部とみなす。
【００６０】
またパッキン１２には、天然ゴム、シリコンゴム、クロロプレンゴムなど他の材料を用いても良い。また、扉６の内側の、側面板３、天板２、底板１と接する部分の内側にアクリル棒を接着して、扉を閉めた際の嵌合部とすることで隙間が出来ることを防ぐことも出来る。
【００６１】
下側に位置する底板１及び建物側に位置する扉６については、太陽光が直接透過する方向ではないため、透明アクリル樹脂板の代わりにアクリルミラー板を用いて、箱内側に光を反射するよう形成してもよい。また側面板については太陽熱利用加熱装置の設置場所の状況に応じて加熱能力をより高めるべく材料の選択が出来る。例えば日本においてベランダ面の方位が南西の場合は北西側からの光が多く望めないため、受光側側面板と南東側の側面板については透明とし、北西側の側面板３についてアクリルミラー板を用いて反射によって加熱能力を向上させることが出来る。また箱体と一体化しない反射材または太陽熱吸収体を箱体内部の北西側側面板に沿って置いて加熱能力を高めることも出来る。また季節や時間帯によって反射材や太陽熱吸収体を設置したり外したり、その位置を変えたりすることでより多くの熱を得ることも出来る。
【００６２】
本実施例では箱体には加熱対象物を出し入れする開口部とねじ固定用の丸穴以外の開口部や穴は設けていないが、熱が大きく逃げない程度であれば、必要に応じて水抜き穴やヒーター用コード入線口などの穿孔部を設けることも出来る。
【００６３】
同実施例の太陽熱利用加熱装置を本考案における固定具を用いてベランダで運用する例を図２に示す。太陽熱利用加熱装置１４の扉６と底板１には、フェルトシート、パッキン、固定用丸穴、蝶番、つまみ、受け金具の部分を除いて鏡面シール３４を貼りつけ、箱体内側に光が反射するようにする。腰壁２０近くに防水塗装を施した木製台１６を固定具として据えて、木製台１６に転倒防止用の引掛金具１８を固定しこれを笠木１９に引掛けておき、木製台１６の上に扉６が建物側になるように太陽熱利用加熱装置１４を据える。太陽熱利用加熱装置１４を木製台の天板１７に対してステンレスの皿木ねじで固定する。加熱用容器として黒色のほうろう製やかん１５を用い、箱体内のフェルトシートの上に置き蓋を閉めて、水道水を加熱するのに用いる。木製台１６には棚板２９を設ける。同棚板はベランダで用いる小物や、植物の鉢などの収納スペースとして利用できる。
【００６４】
図２は運用時の一例であり、やかん以外の鍋など用途に適した容器を使用できる。容器自体に太陽光を受けて熱を発生させるために、容器は黒色等太陽光を吸収しやすい色とすることが出来る。また加熱対象物から熱が放射にて外部に逃げる量を少なくするため、容器には本実施例で用いたほうろう処理の容器以外にも、太陽熱温水器等で用いられる太陽熱吸収塗料を塗った容器を用いることが出来る。また水などの液体を熱する際は液体自体の熱容量を用いて蓄熱するため、発生した熱を急速に加熱対象物に伝える事が好ましく、そのために熱伝導率の高い金属製やセラミックスの容器を選択することが出来る。容器に金属を用いる場合、銅やアルミなどより熱伝導性の高い材質の金属を採用することで熱伝導性をさらに高めることが出来る。一方で加熱対象が固体で容器と容器内の加熱対象の接触面積が小さかったり、また加熱対象の量が容器の容積に対して少なかったりする場合は、容器を厚手にしたり、容器材料に熱容量の高いものを用いたりすることで、容器自体に蓄熱を行い、容器と加熱対象の間で直接の熱伝導に加えて容器からの放射と容器内空気を介した熱伝導をより多く用いての加熱を行うことも出来る。
【００６５】
図２では太陽熱利用加熱器を固定する対象として木製台を用いているが、建物躯体への直接固定や、笠木にクランプで取り付けた金具や棚板へ固定するなど、他の構造に対して固定を行っても良い。固定せずに据え置きすることでも加熱動作は可能であるが、住宅のベランダ、バルコニーなどの屋外、特に高所で長期運用するためには安全のため固定しての使用が望ましい。
【００６６】
図３は福岡県北部で２０１２年１０月２０日、快晴の日に図２の太陽熱利用加熱装置を真南より４０°西側を向くベランダに設置し、黒色のほうろう製やかんに２リットルの水道水を入れて加熱試験をした際の水温変化を示したグラフである。水温は、７時１５分の２０．４℃から、１５時３２分の６６℃まで上昇し、その間の温度差は＋４５．６℃であった。付近の住宅の影が装置にかかった１６時３５分以降に水温の低下の度合いが大きくなった。運用時は水温が最大となる時間帯を把握しておき、その時間帯以降出来る限り水温が落ちないうちにお湯を取り出し利用するか、ポットで保温しておくことが望ましい。
【実施例２】
【００６７】
本考案の２つ目の実施例を図４に示す。本実施例の太陽熱利用加熱装置は建物の壁面に取り付けるのに適した構造としている。扉を兼ねた受光側側面板４、建物側側面板５、側面板３、底板１、天板２は透明アクリル樹脂板とし箱体を形成する。受光側側面板４を、水平方向に対して上向きの傾斜をつけ、かつ左右方向の中央が受光側に突出した円柱面状とすることにより、太陽光が受光側側面板４に入射する際の入射角をより小さくし、光の反射を低減させ加熱能力を高めることが出来る。また側面側から見た形状は上側に行くに従い狭くなる形となるため、側面からの受風面積を減らし、風圧荷重を低減することも出来る。
【００６８】
箱体の中には太陽熱吸収体兼支持部２２を備え、太陽熱吸収体兼支持部２２は箱体内の底面側と建物側に、耐熱両面テープを両側に貼りつけたフェルト材のスペーサー２７で固定される。太陽熱吸収体兼支持部２２は容器を支持すると同時に光を受けて発熱し、直接の熱伝導や空気を介した間接的な熱伝導、または放射にて鍋に熱を伝える。底板１、建物側側面板５には皿モミを施した固定用丸穴１３をそれぞれ２か所設ける。
【００６９】
太陽熱利用加熱装置を建物壁面に設置し、かつ１階地面や広い床面から取り扱える場所に据え付ける場合は、扉を受光側以外かつ建物側以外の側面板に設けても、取扱い時の物品落下の危険性が大きく増すことはない。また、図４の受光側側面板４を曲面でなく、複数の平面を、全体として同曲面に近い形状となるよう配することで構成しても、光の反射を抑えて加熱能力を高めることが可能となる。
【００７０】
実施例２の太陽熱利用加熱器の運用例を図５に示す。住宅の１階部の外壁２３に取付金具２４を設置し、建物側側面板５を外壁２３側に向けて太陽熱利用加熱器１４を取付金具２４に対し、ステンレス皿ねじ３０を用いてねじ止めして固定する。太陽熱吸収体兼支持部２２は箱体内に直接導入された太陽光のみならず地面２８や住宅壁面２３からの反射光を受けて加熱する。取付金具としては防水を施した市販の棚受けや、壁面用のエアコン室外機台などを用いることも出来る。また、エアコン室外機据置用コンクリートブロックを用いての据え置きも可能である。
【００７１】
実施例２の太陽熱利用加熱器にやかんを収めた運用例を図６に示す。実施例２の構造では箱体の上部は狭くなるが、やかん１５を、取っ手を上方に立てたまま収めるのに適しており、加熱能力や耐風性を向上しながらやかんを容器とした場合の作業性を高めることが出来る。
【実施例３】
【００７２】
本考案の３つ目の実施例を図７に示す。本実施例の太陽熱利用加熱装置は建物壁面に対して固定し運用するのに適した構造としている。透明アクリル樹脂板を材料とする受光板２６、２枚の側面板３、底板１、建物側側面板５により箱体を構成する。箱体は鉛直面にある中心角９０°の扇形を面に対して垂直方向に伸ばし、かつ設けられる矩形面の１つを水平面とした形となっており、側面板３は中心角９０°の扇形、受光板２６は斜め上側に凸の円柱状の柱面、底板１と建物側側面板５は長方形となっている。受光板２６は長方形のアクリル樹脂板に熱をかけ曲げ加工を行い曲面に形成される。受光板２６に取っ手７、蝶番８、マグネット９を設け、また建物側側面板５に受け金具１０を設けて扉構造としている。底板１に固定用丸穴１３を４か所設けており、装置固定の際は底板１の下側に位置する取付金具などの固定対象に対してねじ止めにて固定を行う。
【００７３】
本実施例では、受光板が円柱面状であることより、季節の変化により太陽高度が変化した場合でも、入射光の角度をより低く保ち反射を抑え、より多くの光エネルギーを箱体内に導入することが可能となる。
【００７４】
本実施例では受光板を曲面で構成したが、複数の長方形を、隣接する面が箱体内側になす角を鈍角となるよう繋げて、全体として円柱面に類する形をなすよう形成してもよい。図８の通り、本実施例の太陽熱利用加熱装置の構造を元に、曲面の受光板の代わりに、上から順に上部受光面３１、中央部受光面３２、下部受光面３３と３つの長方形の面を持つように透明アクリル樹脂板に２か所で折り曲げ加工を行い、全体として斜め上側に凸となるように設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本考案の太陽熱利用加熱装置は、太陽熱利用機器製造業にて産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００７６】
１    底板
２    天板
３    側面板
４    受光側側面板
５    建物側側面板
６    扉
７    取っ手
８    蝶番
９    マグネット
１０    受け金具
１１    フェルトシート
１２    パッキン
１３    固定用丸穴
１４    太陽熱利用加熱装置
１５    やかん
１６    木製台
１７    木製台の天板
１８    引掛金具
１９    笠木
２０    腰壁
２１    ベランダ床
２２    太陽熱吸収体兼支持部
２３    住宅壁面
２４    取付金具
２５    鍋
２６    受光板
２７    スペーサー
２８    地面
２９    棚板
３０    ステンレス皿ねじ
３１    上部受光面
３２    中央部受光面
３３    下部受光面
３４    鏡面シール
【図１】
0003183684.tif 000003
【図２】
0003183684.tif 000004
【図３】
0003183684.tif 000005
【図４】
0003183684.tif 000006
【図５】
0003183684.tif 000007
【図６】
0003183684.tif 000008
【図７】
0003183684.tif 000009
【図８】
0003183684.tif 000010