(57)【要約】【課題】従来の太陽エネルギー利用装置では、複数の集熱部を固定するために複数の支持部を設置することが必要であるため設置性が低く、また集熱部同士を接続する連結配管部を設けるため設置性が低いという課題を有していた。【解決手段】接続手段１０は集熱部６内部の送水配管９を連結すると同時に集熱部６を互いに固定する構成とすることにより、集熱部６同士の送水配管９の連結と集熱部６の固定を同時に行えるようになり設置性を高めることができる。さらにそれぞれ集熱部６ごとに家屋や地面に固定される支持部を設ける必要が無いため設置性が高く、より多くの太陽エネルギーを利用したい場合に容易に集熱部６を増設することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地面に固定される蓄熱部と、鉛直方向に複数並べて配置され太陽エネルギーから熱を取り出し内部に設けられた送水配管内の水を温める集熱部と、前記蓄熱部に固定して設けられ前記蓄熱部から前記集熱部へと水を送ると同時に前記集熱部から前記蓄熱部へと温められた水を戻す循環部と、最も上方に設けられた前記集熱部のさらに上方に設けられ前記集熱部内の送水配管内部を上方向に流れてきた水を下方向に向け前記集熱部内部の異なる送水配管へと戻す環水部と、前記集熱部の内部に設けられ前記集熱部を互いに接続する接続手段と、給水源と前記蓄熱部を接続し前記蓄熱部に水を供給する給水部と、前記蓄熱部の水を熱利用機器へと送る出水部から構成されており、前記接続手段は前記集熱部及び前記循環部内部の送水配管を連結すると同時に前記集熱部及び前記循環部を互いに固定する構成とした太陽エネルギー利用装置。
【請求項２】
集熱部は、複数の接続手段を有し使用する接続手段の組合せを変えることで集熱部及び環水部を互いに固定する際の位置関係を変更できる構成とした請求項１に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項３】
集熱部は、複数の接続手段を有し直方体に構成された一辺に対して複数の集熱部を接続できる構成とした請求項１に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項４】
環水部は、集熱部へと流される水が一時的に蓄えられる貯水手段を有する構成とした請求項１に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項５】
環水部は、大気に開放された開放水面を有する構成とした請求項１に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項６】
環水部は、環水部内部に空気がある場合にのみ開放される空気開放弁を有する構成とした請求項５に記載の太陽エネルギー利用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽エネルギーを受けて熱を得る太陽エネルギー利用装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の太陽エネルギー利用装置としては、より多くの太陽エネルギーを利用するために、太陽エネルギーを熱として取り出す集熱部を壁面と一体に設置しているものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、複数の集熱部を地面に固定し、それぞれの集熱部を互いに接続する構成としているものがあった（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
図５は、特許文献１に記載された従来の太陽エネルギー利用装置を示すものである。図５に示すように、太陽エネルギー利用装置は蓄熱部１と、太陽エネルギーを熱として取り出す集熱部２と、壁面に設けられ集熱部２と壁面が一体に構成されるよう集熱部２を固定する支持部３と、蓄熱部１及び集熱部２を互いに連結する連結配管部４から構成されている。
【０００５】
図６は、特許文献２に記載された従来の太陽エネルギー利用装置を示すものである。図６に示すように、太陽エネルギー利用装置は太陽エネルギーを熱として取り出す複数の集熱部２と、集熱部２を地面に対して立設状態で固定する支持部３と、それぞれの集熱部２の上方に設けられそれぞれの集熱部２と接続される複数の蓄熱部１と、蓄熱部１同士を互いに連結しすべての蓄熱部１に水を送ることでそれぞれの蓄熱部１に接続された集熱部２へ水を流す連結配管部４から構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２７８０６０号公報
【特許文献２】特開平６−１１７７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の太陽エネルギー利用装置では、複数の集熱部２を固定するために複数の支持部３を設置することが必要であるため設置性が低く、また集熱部２同士を接続する連結配管部４を設けるため設置性が低いという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、複数の支持部と連結配管部を設けることなく任意の数の集熱部を設置可能な構成にすることで、より多くの太陽エネルギーを利用可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の太陽エネルギー利用装置は鉛直方向に複数並べて配置される集熱部の内部に集熱部同士を互いに連結して水を流すと同時に集熱部同士の位置を固定する接続手段を有する構成としたものである。
【００１０】
集熱部の内部に集熱部同士を互いに連結して水を流すと同時に集熱部同士の位置を固定する接続手段を有する構成としたことにより、熱部同士の連結と集熱部の固定を同時に行
え、またそれぞれ集熱部ごとに支持部を設ける必要が無い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の太陽エネルギー利用装置は、集熱部の内部に集熱部同士を連結し固定する接続手段を有するため、設置作業を簡略化でき設置性を高めることができる。さらに集熱部を設置する際に支持部が不要であるため支持部を家屋や地面に固定する不要であり設置性が高く、またより多くの太陽エネルギーを利用したい場合に容易に集熱部を増設することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における太陽エネルギー利用装置の概略図
【図２】本発明の実施の形態１における太陽エネルギー利用装置の他の構成概略図
【図３】本発明の実施の形態１における集熱部の概略構成図
【図４】本発明の実施の形態２における太陽エネルギー利用装置の概略図
【図５】従来の太陽エネルギー利用装置の斜視図
【図６】従来の太陽エネルギー利用装置の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、地面に固定される蓄熱部と、鉛直方向に複数並べて配置され太陽エネルギーから熱を取り出し内部に設けられた送水配管内の水を温める集熱部と、前記蓄熱部に固定して設けられ前記蓄熱部から前記集熱部へと水を送ると同時に前記集熱部から前記蓄熱部へと温められた水を戻す循環部と、最も上方に設けられた前記集熱部のさらに上方に設けられ前記集熱部内の送水配管内を上方向に流れてきた水を下方向に向け前記集熱部内部の異なる送水配管へと戻す環水部と、前記集熱部の内部に設けられ前記集熱部を互いに接続する接続手段と、給水源と前記蓄熱部を接続し前記蓄熱部に水を供給する給水部と、前記蓄熱部の水を熱利用機器へと送る出水部から構成されており、前記接続手段は前記集熱部及び前記循環部内部の送水配管を連結すると同時に前記集熱部及び前記循環部を互いに固定する構成とすることにより、集熱部同士の送水配管の連結と集熱部の固定を同時に行えるようになり設置性を高めることができる。さらにそれぞれ集熱部ごとに家屋や地面に固定される支持部を設ける必要が無いため設置性が高く、より多くの太陽エネルギーを利用したい場合に容易に集熱部を増設することができる。
【００１４】
第２の発明は、特に第１の発明の集熱部を、複数の接続手段を有し使用する接続手段の組合せを変えることで集熱部及び環水部を互いに固定する際の位置関係を変更できる構成とすることにより、複数の集熱部を組み合わせた集熱部全体の形状を集熱部の設置可能な領域の形状に合わせて調整することが可能となり設置可能領域の全体で太陽エネルギーを利用することができるようになる。
【００１５】
第３の発明は、特に第１の発明の集熱部を、複数の接続手段を有し直方体に構成された一辺に対して複数の集熱部を接続できる構成とすることにより、複数の集熱部を組み合わせた集熱部全体の形状を集熱部の設置可能な領域の形状に合わせて調整することが可能となり設置可能領域の全体で太陽エネルギーを利用することができるようになる。
【００１６】
第４の発明は、特に第１の発明の環水部を、集熱部へと流される水が一時的に蓄えられる貯水手段を有する構成とすることにより、貯水手段に蓄えられた水は重力によって自然と下方向に流れるようとするため、送水管路のうち下方向へと向かう管路の圧力損失が大きい場合にも長い時間をかけて確実に蓄熱部へと流すことができる。
【００１７】
第５の発明は、特に第１の発明の環水部を、大気に開放された開放水面を有する構成とすることにより、集熱部内部に存在し水の流れや浮力によって自然に環水部へと移動した
空気を大気へと逃がすことができるようになり、送水管路に空気が残ることで水が流れなくなることを防ぐことができる。
【００１８】
第６の発明は、特に第５の発明の環水部を、環水部内部に空気がある場合にのみ開放される空気開放弁を有する構成とすることにより、環水部の内部に蓄えられた水に高い圧力をかけて流すことができる。
【００１９】
第７の発明は、特に第１の発明の接続手段は流量制御構造を有し、流量制御構造を、接続手段が他の集熱部の接続手段と接続されていない場合には水を流さないよう動作する構成とすることにより、他の接続手段と接続されない接続手段から水の流れ出しを防止する栓手段を取り付ける必要が無く、水の流れ出しを確実に防止することが出来る。
【００２０】
第８の発明は、特に第７の発明の集熱部を、水温計測手段を有し水温計測手段の計測結果に基づいて流量制御構造を動作させる構成とすることにより、集熱部内部の水温及び蓄熱部の水温を制御することが可能となり使い勝手を高めることができる。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における太陽エネルギー利用装置の概略図を示すものである。
【００２３】
図１において、太陽エネルギー利用装置は、内部に温められた水を蓄えることで熱を蓄える蓄熱部５を有しており、太陽エネルギーから熱を取り出して内部の水を温める集熱部６を複数有している。また蓄熱部５から集熱部６へと水を送るとともに、逆に集熱部６で温められた水を蓄熱部５へと戻す循環部７が設けられている。蓄熱部５は地面に固定されており、その上方に循環部７が設けられ、その循環部７のさらに上方には集熱部６が鉛直方向に並べて配置されている。並べられた集熱部６のさらに上方には環水部８が設けられている。環水部８は最上部にある集熱部６内部の送水配管９（図示せず）の出口を、同じ最上部にある集熱部６内部の異なる送水配管９（図示せず）の入口に接続している。
【００２４】
集熱部６はそれぞれ複数の接続手段１０を有している。各集熱部２の接続手段１０はそれぞれ隣り合う集熱部２の接続手段１０に接続されており、接続によってそれぞれの集熱部２の送水配管９（図示せず）が連結されると同時に位置関係も固定されている。また最下部の集熱部２の接続手段１０は循環部７に接続されており、最上部の集熱部２の接続手段１０は環水部８に接続されている。これら接続手段１０による接続によって太陽エネルギー利用装置全体が固定されている。
【００２５】
蓄熱部５には給水源（図示せず）と接続され蓄熱部５の内部に水を供給する給水部１１が接続されている。さらに蓄熱部５には蓄熱部５の水を熱利用機器（図示せず）へと送る出水部１２が設けられている。
【００２６】
図２は、本発明の実施の形態１における太陽エネルギー利用装置の他の構成概略図を示すものである。
【００２７】
図２において、太陽エネルギー利用装置は複数の蓄熱部１と複数の集熱部６を有している。集熱部６は鉛直方向に一列に並べられて配置されるだけでなく、レンガやブロックのように隣り合う集熱部６同士の位置をずらし組み合うようにも配置されている。位置をずらして並べられた集熱部６の一部は直方体の一辺に対して２台の集熱部６が接続されてい
る。一列に並べられている集熱部６もずらして組み合うように配置されている集熱部６も同じ構造を有しており、それぞれ内部に設けられた接続手段１０と接続される相手の接続手段１０の組合せを変更することで、一列に並ぶ配置と組み合う配置の切り替えがなされている。一列及び組み合わせて配置された集熱部６は集熱部６の設置可能な家屋壁面の全体を覆うような構成となっている。
【００２８】
図３は、本発明の実施の形態１における集熱部の概略構成図を示すものである。図３において、集熱部６は上辺側に集熱部６から突出するオス接続手段１０Ａを有しており下辺側にはメス接続手段１０Ｂを有している。オス接続手段１０Ａがメス接続手段１０Ｂに挿入されるとワンタッチ継手やコネクタのようにオス接続手段１０Ａとメス接続手段１０Ｂは接続され固定される構成となっている。
【００２９】
接続手段１０は集熱部６の横幅の半分の間隔で配置されている。そのためオス接続手段１０Ａとメス接続手段１０Ｂの組合せを変更し上側に並ぶ集熱部６の位置を横方向にずらす場合に、１つの集熱部６に対して２つの集熱部６が並ぶ形で接続できる。
【００３０】
集熱部６の内部には送水配管９が設けられている。送水配管９は上流送水配管９Ａと下流送水配管９Ｂで構成されており、上流送水配管９Ａと下流送水配管９Ｂは連通していない。それぞれの接続手段１０には上流送水配管９Ａと下流送水配管９Ｂの両方が連結されており、上流送水配管９Ａと下流送水配管９Ｂはそれぞれ１系統であるため接続手段１０同士も送水配管９によって連結されている。集熱部６の接続手段１０同士が接続されると、上流送水配管９Ａ同士も下流送水配管９Ｂ同士も接続される。
【００３１】
オス接続手段１０Ａの凸部は送水配管９によって構成されている。接続手段１０において送水配管９は肉厚の厚い管で形成されており、オス接続手段１０Ａとメス接続手段１０Ｂの凹凸によって位置関係を規定すると同時に強度を保つ軸としての役割も果たす構成となっている。
【００３２】
以上のように構成された太陽エネルギー利用装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００３３】
太陽エネルギー利用装置を設置する際にまず地面に蓄熱部５が固定される。蓄熱部５が設置されるとその上に循環部７が固定され、その後ブロックを重ねるように集熱部６が並べて重ねられていく。集熱部６はオス接続手段１０Ａとオス接続手段１０Ｂを合わせることで固定されるため、他に支持部を設けることなく簡単に積み上げることができる。また接続手段１０によって強度も確保されているため、集熱部６の接続手段１０同士を接続するほかに集熱部６を固定するための作業が不要である。集熱部６を配置する際に位置をずらして組み合わせることで、壁面全体を覆うように配置することができる。またこの時、他の接続手段１０と接続されない接続手段１０は水の漏れを防ぐため栓が取り付けられる。壁面全体を覆うように集熱部６が設けられるとその上に環水部８が設けられる。その後、蓄熱部５に対し給水部１１と出水部１２が接続される。
【００３４】
続けて、太陽エネルギー利用装置が起動されると給水部１１は蓄熱部５へと水を蓄える。蓄熱部５に蓄えられた水は循環部７によって集熱部６へと送られる。
【００３５】
集熱部６へと送られた水は送水配管９のうち上流送水配管９Ａの中を流される。上流送水配管９Ａ内の水は、循環部７に接続された集熱部６から接続手段１０を通じて次々に隣り合う上方の集熱部６へと流されていく。
【００３６】
隣り合う集熱部６同士の位置をずらして設置されている場所では、接続されていない接
続手段１０が存在する。接続されていない接続手段１０には栓がされているため水の流れは止まるが、上流送水配管９Ａは全ての接続手段１０に繋がっている。そのため上流送水配管１０Ａを流れる水は接続手段１０のうち隣の集熱部６と接続されている接続手段１０に集まってさらに上方へと流れる。
【００３７】
また隣り合う集熱部６同士の位置をずらして設置されている場所では、１つの集熱部６に２つの集熱部６が接続されている箇所が存在する。そのうち１つの集熱部６から２つの集熱部６に接続されている場合には、上流送水配管９Ａの水は接続された両方の集熱部６に分岐して水が流される。また２つの集熱部６から１つの集熱部６に接続されている場合、それぞれの集熱部６が接続された接続手段１０から流入した水は集熱部６内の送水配管９の中で合流して混ざり合いさらに上方へと流れる。
【００３８】
そして最上方にある集熱部６の上流送水配管９Ａから環水部８へと流れた水は環水部８に到達する。環水部８においては、最上方の集熱部６内部の送水配管の口を互いに連結する構成となっている。そのため環水部８に到達した水は、今度は逆に最上方にある集熱部６の下流送水配管９Ｂを通じて下方向へと流れる。
【００３９】
下流送水配管９Ｂの中の水の流れは上流送水配管９Ａとは逆の下方向に流れ、接続手段１０を通じて次々に隣り合う下方の集熱部６へと流れていく。最終的に循環部７へと戻り、蓄熱部５に戻される。
【００４０】
集熱部６では太陽エネルギーから熱を取り出し内部の送水配管９を流れる水を温めている。そのため送水配管９を流れて蓄熱部５に戻った水は温められており、蓄熱部５には温水が蓄えられる。
【００４１】
また、利用者が熱利用機器を動作させるとその需要に応じて、出水部１２を通じ蓄熱部５から熱利用機器へと水が流される。給水部１１は出水部１２から流された水の量に合わせて蓄熱部５へと水を流す。
【００４２】
家庭のエネルギー需要が増大した場合などには集熱部６の増設が行われる。環水部８を一旦取り外した後、既設の集熱部６の上に新たな集熱部６を設置する。増設の場合においても最初の設置作業と同様に接続される集熱部６同士の接続手段１０を組み合わせる作業のみで集熱部６を取り付けることができる。追加された集熱部６の上方に一旦取り外した環水部８を取り付け、太陽エネルギー利用装置は動作可能な状態となる。
【００４３】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における太陽エネルギー利用装置の概略図を示すものである。
【００４４】
図４において、太陽エネルギー利用装置は、蓄熱部５と集熱部６を複数有している。また蓄熱部５から集熱部６へと水を送るとともに、逆に集熱部６で温められた水を蓄熱部５へと戻す循環部７が設けられている。蓄熱部５は地面に固定されており、その上方に循環部７が設けられ、その循環部７のさらに上方には集熱部６が鉛直方向に並べて配置されている。並べられた集熱部６のさらに上方には環水部８が設けられている。
【００４５】
集熱部６はそれぞれ複数の接続手段１０を有している。各集熱部２の接続手段１０はそれぞれ隣り合う集熱部２の接続手段１０に接続されており、接続によってそれぞれの集熱部２の送水配管９が連結されると同時に位置関係も固定されている。これら接続手段１０による接続によって太陽エネルギー利用装置全体が固定されている。
【００４６】
送水配管９は上流送水配管９Ａと下流送水配管９Ｂによって構成されている。上流送水配管９Ａは下の集熱部６と上の集熱部６をつなぐ単純な直管形状となっており、下流送水配管９Ｂは集熱部６全体に亘る複雑な流路構造となっている。
【００４７】
環水部８は内部に貯水手段１３を有している。貯水手段１３は下方の集熱部６内部の上流送水配管９Ａと下流送水配管９Ｂに連結されている。また環水部８は開口部１４を有しており環水部８内部の貯水手段１３に蓄えられた水は開口部１４を通じて大気に開放された開放水面を有している。
【００４８】
環水部８の開口部１４には空気開放弁１５が設けられている。空気開放弁１５は貯水手段１３に蓄えられる水に浮き子によって形成されており、貯水手段１３の水量に応じて移動し開口部１４を閉じる構造となっている。
【００４９】
また、蓄熱部５には給水源（図示せず）と接続され蓄熱部５の内部に水を供給する給水部１１が接続されている。さらに蓄熱部５には蓄熱部５の水を熱利用機器（図示せず）へと送る出水部１２が設けられている。
【００５０】
以上のように構成された太陽エネルギー利用装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００５１】
太陽エネルギー利用装置を設置する際にまず地面に蓄熱部５が固定される。蓄熱部５が設置されるとその上に循環部７が固定され、その後ブロックを重ねるように集熱部６が並べて重ねられていく。集熱部６はオス接続手段１０Ａとオス接続手段１０Ｂを合わせることで固定されるため、他に支持部を設けることなく簡単に積み上げることができる。集熱部６が設けられるとその上に環水部８が設けられる。その後、蓄熱部５に対し給水部１１と出水部１２が接続される。
【００５２】
続けて、太陽エネルギー利用装置が起動されると給水部１１は蓄熱部５へと水を蓄える。蓄熱部５に蓄えられた水は循環部７によって集熱部６へと送られる。
【００５３】
集熱部６へと送られた水は送水配管９のうち上流送水配管９Ａの中を流される。上流送水配管９Ａ内の水は、循環部７に接続された集熱部６から接続手段１０を通じて次々に隣り合う上方の集熱部６へと流され、最終的に環水部８へと到達する。この時、上流送水配管９Ａは単純な直管形状であるため圧力損失が少なく、循環部７は弱い出力で環水部８へと水を送ることができる。
【００５４】
環水部８に到達した水は貯水手段１３に蓄えられていく。また一方で貯水手段１３には下流連結手段９Ｂも接続されているため下流連結手段９Ｂへと水は流れる。しかし、下流連結手段９Ｂは流路が複雑であるため水は流れにくいことから貯水手段１３への水の流入量が流出量を上回り貯水手段１３に蓄えられる水の量は増えていく。
【００５５】
貯水手段１３の内部の水量が増えるにつれて浮き子である空気開放弁１５の位置は上昇していくが、空気開放弁１５が開口部１４を閉じる前に循環部７は一旦送水を止める。送水が止められても貯水手段１３の内部の水は重力によって流れようとするため下流送水配管９Ｂから流出していく。
【００５６】
下流送水配管９Ｂの内部に水が流れ満たされていくと、下流送水配管９Ｂの内部に存在した空気は泡状になり逆に浮力によって上方向に移動していく。そして最終的に環水部８に到達した空気は開放水面まで到達し開口部を通じて大気へと逃がされる。
【００５７】
下流送水配管９Ｂは集熱部６全体に亘る複雑な形状で流れにくいが、重力は常に水に加わるため非常に緩やかながら下方向へと水は流れていく。またこの際、集熱部６内部の広い領域を水が緩やかに流れているため、太陽エネルギーから取り出された熱はより確実に水に与えられる。下流送水配管９Ｂを流れた水は最終的に循環部７へと戻り、蓄熱部５に戻される。
【００５８】
貯水手段１３に蓄えられた水が減少していくが、貯水手段１３が空になり下流送水配管９Ｂに空気が入る前に循環部７から送水が行われ、ある程度水が貯まると再び循環部７は送水を止める。一般に微小な流量を流し続ける送水は困難であるが、これら間欠的な動作を繰り返すことで送水配管９にわずかな流量を流し続けることができる。
【００５９】
夏季など日射が強い場合や集熱部６が多数は位置された場合など、集熱部６で太陽エネルギーから取り出される熱の量が多い場合には、循環部７は空気開放弁１５が開口部１４を閉じる前に送水を止めることなく、空気開放弁１５が開口部１４を閉じても送水を止めない。
【００６０】
空気開放弁１５が開口部１４を閉じた状態で循環部７を動作させることで、上流送水配管９Ａに加わっていた圧力が下流送水配管９Ｂにも加わるようになる。それによって重力によって流す場合よりも多くの水を流すことができ、太陽エネルギーから取り出される熱の量が多い場合にも使い勝手の良い適度な温度の水を得ることができる。
【００６１】
上記した実施の形態における構成は、必要に応じて適宜組み合わせて使用することができるものであり、実施の形態そのものの構成に限られるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明にかかる太陽エネルギー利用装置は複数の構成要素を組み合わせて構成され密着した面によってエネルギーを伝えて利用する装置に適用できる。
【符号の説明】
【００６３】
５  蓄熱部
６  集熱部
７  循環部
８  環水部
９  送水配管
１０  接続手段
１１  給水部
１２  出水部
１３  貯水手段
１５  空気開放弁
【図５】
2012202646.tif 000003
【図６】
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【図１】
2012202646.tif 000005
【図２】
2012202646.tif 000006
【図３】
2012202646.tif 000007
【図４】
2012202646.tif 000008