(57)【要約】【課題】留め金具が外れしまうことがなく、水平日射を受け入れると共に、水が浸入してしまう可能性、及び、Ｌ字折り曲げ部の破損の可能性を低減することが可能な集熱器を提供する。【解決手段】集熱器１は、内部に熱媒を流す管３０を有し、太陽光を受光することで熱媒を加熱するものであって、太陽光を透過すると共に、一端が開放された有底箱型形状の上ケース１０と、熱媒を流す管３０が配置されると共に、上ケース１０の内側に嵌る下ケース２０と、を備え、上ケース１０の開放側端部１２は、外部に露出してケース外側に向けて撓み可能に下ケース２０に固定されている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に熱媒を流す管を有し、太陽光を受光することで熱媒を加熱する集熱器であって、
太陽光を透過すると共に、一端が開放された有底箱型形状の上ケースと、
前記熱媒を流す管が配置されると共に、上ケースの内側に嵌る下ケースと、を備え、
前記上ケースの開放側端部は、外部に露出してケース外側に向けて撓み可能に下ケースに固定されている
ことを特徴とする集熱器。
【請求項２】
前記上ケースの有底箱型形状の開放側端部は、ケース内側に伸びる固定片を有し、
前記下ケースは、前記固定片と前記上ケースの底部とに包まれる空間に内包されている
ことを特徴とする請求項１に記載の集熱器。
【請求項３】
前記上ケースは、有底箱型形状の開放側端部側において切り欠き部を有し、
前記下ケースは、前記熱媒を流す管が配置された平板であって、当該平板端部が前記上ケースの切り欠き部に嵌ることにより固定されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の集熱器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集熱器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽光を受光することにより内部の管内に流れる熱媒を加熱する集熱器が知られている。この集熱器は、加熱された熱媒を貯湯タンクに供給し、貯湯タンク内の水を加熱して温水を得る温水給湯システムに利用される。このような集熱器には、ガラス、アクリル又はポリカーボネートなどにより形成され光を透過する平板形状の上板と、上板に下側において開放側に上板が載置される有底箱型の下ケースとから構成されており、上板が外れてしまわないように上板端部と下ケースとを留め金具に接続される構造となっている。
【０００３】
しかし、上板端部と下ケースとを留め金具により接続すると以下の問題があった。一般的に集熱器は屋根の上などの斜面に置かれる。このため、雪などが上板の乗ることにより斜面下側の留め金具には雪の荷重が掛かることとなり、留め金具が外れしまうことがあった。また、留め金具は光を透過しないことから、水平日射については留め金具により遮断されて集熱器内部まで届かないこととなってしまう。さらには、上板と下ケースとの間から水が浸入してしまう可能性もあった（特許文献１参照）。
【０００４】
そこで、以下の集熱器が提案されている。この集熱器は、例えば光を透過すると共に一端が開放され一端が有底となった箱型の上ケースと、上ケースに嵌合する同箱型の下ケースとを有した構成とされている。また、この集熱器は、上ケースが下ケースから外れてしまわないように、Ｕ字状嵌合部を下ケースの縁部に有し、上ケースの端部をＵ字状嵌合部に嵌め込み接着剤で接着する構成となっている（特許文献２参照）。
【０００５】
この集熱器によれば、上ケースに留め具を有しないため、雪の荷重によって留め金具が外れしまう虞はなく、水平日射についても内部に受け入れることができる。また、内部に水が浸入したとしても水はＵ字嵌合部に受け入れられることとなり、熱媒が流れる管等が配置される部位には水が到達しないこととなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭６０−４３９６０号公報
【特許文献２】実開昭５８−８３０５３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、特許文献２に記載の集熱器では、雪が上ケースに乗った場合に、上ケースの折り曲げ部に荷重が掛かり破損してしまう可能性があった。すなわち、上ケースは一端が開放され一端が有底となった箱型であるため、有底部位に雪などが乗ると、折り曲げ部を支点として上ケースの端部は外側に広がるように力が加わる。しかし、特許文献２に記載の集熱器では、Ｕ字嵌合部にて上ケースの端部が固定されているため、外側に広がることができず、折り曲げ部に負担が掛かってしまい、長期使用時には破損してしまう可能性があった。
【０００８】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、留め金具が外れしまうことがなく、水平日射を受け入れると共に、水が浸入してしまう可能性、及び、折り曲げ部の破損の可能性を低減することが可能な集熱器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の集熱器は、内部に熱媒を流す管を有し、太陽光を受光することで熱媒を加熱する集熱器であって、太陽光を透過すると共に、一端が開放された有底箱型形状の上ケースと、熱媒を流す管が配置されると共に、上ケースの内側に嵌る下ケースと、を備え、上ケースの開放側端部は、外部に露出してケース外側に向けて撓み可能に下ケースに固定されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の集熱器によれば、上ケースの開放側端部は、外部に露出してケース外側に向けて撓み可能に下ケースに固定されているため、たとえ雪の荷重により上ケースが下ケース側に撓んで上ケースの開放側端部に対してケース外側に向く力が掛かったとしても、開放側端部は外側に向けて撓むこととなり、上ケースの折り曲げ部に負担が掛かって破損してしまう可能性を低減することができる。また、留め金具を有していないことから、留め金具が外れしまうことがなく、且つ、留め金具により水平日射が遮られてしまうこともない。加えて、下ケースは上ケースの内側に嵌る構造となっているため、上ケースの底部における水滴などは上ケースの開放側端部を伝って落下することとなり、集熱器内に浸入することが困難な構造となっている。従って、留め金具が外れしまうことがなく、水平日射を受け入れると共に、水が浸入してしまう可能性、及び、折り曲げ部の破損の可能性を低減することができる。
【００１１】
また、本発明の集熱器において、上ケースの有底箱型形状の開放側端部は、ケース内側に伸びる固定片を有し、下ケースは、固定片と上ケースの底部とに包まれる空間に内包されていることが好ましい。
【００１２】
この集熱器によれば、上ケースは、有底箱型形状の開放側端部からケース内側に伸びる固定片をさらに有し、下ケースは、固定片と上ケースの底部とに包まれる空間に内包されている。このため、風圧等により上ケースに上昇する力が働いたとしても、固定片が下ケースに当接して上ケースが外れてしまうことを防止することとなる。従って、上ケースが外れてしまう事態を防止することができる。
【００１３】
また、本発明の集熱器において、上ケースは、有底箱型形状の開放側端部側において切り欠き部を有し、下ケースは、熱媒を流す管が配置された平板であって、当該平板端部が上ケースの切り欠き部に嵌ることにより固定されていることが好ましい。
【００１４】
この集熱器によれば、上ケースは、有底箱型形状の開放側端部側において切り欠き部を有し、下ケースは、熱媒を流す管が配置された平板であって、当該平板端部が上ケースの切り欠き部に嵌ることにより固定されている。このため、下ケースを平板により構成したとしても端部が切り欠き部に嵌ることにより上ケースとの固定を行うことができ、しかも、下ケースを箱型に形成する必要がなく、製造効率を高めることに寄与することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、留め金具が外れしまうことがなく、水平日射を受け入れると共に、水が浸入してしまう可能性、及び、Ｌ字折り曲げ部の破損の可能性を低減することが可能な集熱器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る集熱器を示す斜視図である。
【図２】図１に示した集熱器の概要を示す上面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】第１比較例に係る集熱器を示す断面図である。
【図６】第２比較例に係る集熱器を示す断面図である。
【図７】本実施形態に係る集熱器を示す断面図である。
【図８】本実施形態に係る集熱器の第１変形例を示す断面図である。
【図９】本実施形態に係る集熱器の第２変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る集熱器を示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態に係る集熱器１は、内部に熱媒を流す管を有し、太陽光を受光することで熱媒を加熱するものである。加熱された熱媒は、水の加熱等に利用されることとなる。
【００１８】
図２は、図１に示した集熱器１の概要を示す上面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図であり、図４は、図２のＢ−Ｂ断面図である。
【００１９】
図１〜図４に示すように、集熱器１は、概略的に上ケース１０と、下ケース２０と、熱媒を流す管３０と、断熱材４０とにより構成されている。
【００２０】
上ケース１０は、ガラス、アクリル又はポリカーボネートなどにより形成され太陽光を透過するものにより構成されている。また、上ケース１０は、一端が開放された有底箱型形状となっている。なお、図１〜図４において上ケース１０の底部１１は、平板となっているが、これに限らず丸みを有してドーム状に形成されていてもよい。また、上ケース１０の開放側端部１２についても平板となっているが、これに限らず、曲板等の他の形状であってもよい。
【００２１】
下ケース２０は、熱媒を流す管３０及び断熱材４０が配置されるものである。この下ケース２０は、図３及び図４に示すように、上ケース１０の内側に嵌る一端が開放された有底箱型形状となっている。
【００２２】
また、図２〜図４に示すように、熱媒を流す管３０は、２本の平行配管３１と、複数本の垂直配管３２とから構成されている。このうち、２本の平行配管３１のそれぞれ一方の端部には蓋がされることとなる。例えば、図２中においては、図中左上及び右下の端部に蓋がされる。熱媒は、２本の平行配管３１のうち、一方の平行配管３１の左下端部からケース内に至り、複数の垂直配管３２を通じて他方の平行配管３１に至り、他方の平行配管３１の右上端部から排出される。
【００２３】
断熱材４０は、グラスウールなどの部材によって構成され、内部の熱を下面側から外部に逃がさないようにする働きを有するものである。
【００２４】
なお、上ケース１０と下ケース２０とは、両者の間にゴムパッキンなどが介在されて、固定された構造となっている。
【００２５】
図５は、第１比較例に係る集熱器１００を示す断面図である。なお、説明の便宜上、内部配管の図示については省略している。図５に示す集熱器１００は、箱型の下ケース１２０上に平板形状の上板１１０が載置され、これらを留め金具１３０により固定する構造となっている。このような構成の場合、例えば上板１１０に雪等が積もった場合、集熱器１００が斜面に設置されることから上板１１０の傾斜に沿って雪等が滑り落ち、留め金具１３０に対して負荷を掛けてしまう。このため、第１比較例に係る集熱器１００では、雪等の重みに耐えきれず留め金具１３０が外れてしまう事態が生じていた。
【００２６】
また、図５に示すように、留め金具１３０は光を透過しないことから、水平日射を遮ってしまうこととなり、集熱効率の低下を招いていた。さらに、留め金具１３０にはゴムパッキン１４０等による止水構造がとられているが、その構成上ゴムパッキン１４０を介して水が浸入することもあり、この場合にはケース内に水が入ってしまう。
【００２７】
図６は、第２比較例に係る集熱器２００を示す断面図である。なお、説明の便宜上、内部配管の図示については省略している。図６に示す集熱器２００は、箱型の下ケース２２０の内側に、同箱型の上ケース２１０が嵌る構造となっている。なお、下ケース２２０の端部にはＵ字嵌合部２２１を備えており、上ケース２１０の開放側端部２１２はＵ字嵌合部２２１に嵌ることにより固定される構造となっている。
【００２８】
このような第２比較例に係る集熱器２００では、留め金具１３０を有していないことから、雪の荷重によって留め金具１３０が外れしまう虞はなく、水平日射についても内部に受け入れることができる。また、内部に水が浸入したとしても水はＵ字嵌合部２１２に受け入れられることとなり、熱媒が流れる管等が配置される部位には水が到達しないこととなる。
【００２９】
しかし、図６に示す集熱器２００の場合、例えば上ケース２１０の底部２１１に雪等が積もった場合、その重みによって底部２１１が撓んでしまうことがあった。また、底部２１１が撓んだ場合、上ケース２１０の開放側端部２１２はケース外側に撓もうとするが、開放側端部２１２がＵ字嵌合部２１２に固定されているため、撓むことができず、結果として折り曲げ部２１３に負荷を掛けてしまう。これにより、折り曲げ部２１３に負担が掛かってしまい、長期使用時には破損してしまう可能性があった。
【００３０】
図７は、本実施形態に係る集熱器１を示す断面図である。なお、説明の便宜上、内部配管の図示については省略している。図７に示すように、本実施形態に係る集熱器１は、下ケース２０は上ケースの内側に嵌っており、上ケース１０の開放側端部１２は、外部に露出してケース外側に向けて撓み可能に下ケース２０に固定されている。すなわち、本実施形態において上ケース１０は下ケース２０に対してゴムパッキンにより止水されて固定されており、外側に撓み可能な構成となっている。
【００３１】
このため、図７に示すように、上ケース１０の底部１１に雪等が積もって底部１１が撓んでしまったとしても、上ケース１０の開放側端部１２はケース外側に撓むこととなり、折り曲げ部１３の負荷を軽減することとなる。これにより、折り曲げ部１３に負担が掛かり難く、長期使用時において破損してしまう可能性を低減することができる。
【００３２】
なお、図７において開放側端部１２は大きく外側に撓むように図示しているが、実際にはゴムパッキンが外れない程度に撓むこととなる。なお、ゴムパッキンに限らず、上ケース１０と下ケース２０との固定に関しては螺子等を用いてもよい。この場合、螺子締めは完全に行われず開放側端部１２の外側への撓み量だけ余裕を持たせておくこととなる。また、両者の固定方法はゴムパッキンや螺子締めに限らず、開放側端部１２が外側へ撓むのであれば、他の構造であってもよい。
【００３３】
次に、本実施形態に係る集熱器１の変形例を説明する。図８は、本実施形態に係る集熱器１の第１変形例を示す断面図である。図８に示すように、上ケース１０の開放側端部１２は、ケース内側に伸びる固定片１２ａを有している。また、第１変形例において下ケース２０は、固定片１２ａと上ケース１０の底部１１とに包まれる空間に内包されている。
【００３４】
このような構成であっても、開放側端部１２は外側に撓み可能である。さらに、風圧等により上ケース１０に上昇する力が働いたとしても、下ケース２０が固定片１２ａを介して上ケース１０が外れてしまうことを防止することとなる。
【００３５】
図９は、本実施形態に係る集熱器１の第２変形例を示す断面図である。図９に示すように、上ケースは、有底箱型形状の開放側端部１２側（図９では固定片１２ａ）において切り欠き部１２ｂを有している。また、下ケース２０は、熱媒を流す管３０が配置された平板であって、平板端部２０ａが上ケース１０の切り欠き部１２ｂに嵌ることにより固定されている。
【００３６】
このような構成であっても、切り欠き部１２ｂに適切なクリアランスを設けていれば、開放側端部１２は外側に撓み可能である。さらに、下ケース２０である平板を切り欠き部１２ｂに差し込むことにより、上ケース１０と下ケース２０とを固定することができる。加えて、下ケース２０を箱型に形成する必要がなく、折り曲げ加工等を不要とすることにより、製造効率を高めることに寄与することができる。
【００３７】
なお、図９において切り欠き部１２ｂは固定片１２ａに形成されているが、固定片１２ａを有さず、図１〜図４に示す上ケース１０の開放側端部１２に直接切り欠き部１２ｂを形成して、平板である下ケース２０を嵌め込むようにしてもよい。さらには、固定片１２ａを有していたとしても、切り欠き部１２ｂを固定片１２ａに形成せず、開放側端部１２のうち底部１１に対して垂直に伸びる部位に切り欠き部１２ｂを形成するようにしてもよい。
【００３８】
このようにして、本実施形態に係る集熱器１によれば、上ケース１０の開放側端部１２は、外部に露出してケース外側に向けて撓み可能に下ケース２０に固定されているため、たとえ雪の荷重により上ケース１０が下ケース２０側に撓んで上ケース１０の開放側端部１２に対してケース外側に向く力が掛かったとしても、開放側端部１２は外側に向けて撓むこととなり、上ケース１０の折り曲げ部１３に負担が掛かって破損してしまう可能性を低減することができる。また、留め金具１３０を有していないことから、留め金具１３０が外れしまうことがなく、且つ、留め金具１３０により水平日射が遮られてしまうこともない。加えて、下ケース２０は上ケース１０の内側に嵌る構造となっているため、上ケース１０の底部１１における水滴などは上ケース１０の開放側端部１２を伝って落下することとなり、集熱器１内に浸入することが困難な構造となっている。従って、留め金具１３０が外れしまうことがなく、水平日射を受け入れると共に、水が浸入してしまう可能性、及び、折り曲げ部１３の破損の可能性を低減することができる。
【００３９】
また、上ケース１０は、有底箱型形状の開放側端部１２からケース内側に伸びる固定片１２ａをさらに有し、下ケース２０は、固定片１２ａと上ケース１０の底部１１とに包まれる空間に内包されている。このため、風圧等により上ケース１０に上昇する力が働いたとしても、固定片１２ａが下ケース２０に当接して上ケース１０が外れてしまうことを防止することとなる。従って、上ケース１０が外れてしまう事態を防止することができる。
【００４０】
また、上ケース１０は、有底箱型形状の開放側端部１２側において切り欠き部１２ｂを有し、下ケース２０は、熱媒を流す管３０が配置された平板であって、当該平板端部２０ａが上ケース１０の切り欠き部１２ｂに嵌ることにより固定されている。このため、下ケース２０を平板により構成したとしても端部２０ａが切り欠き部１２ｂに嵌ることにより上ケース１０との固定を行うことができ、しかも、下ケース２０を箱型に形成する必要がなく、製造効率を高めることに寄与することができる。
【００４１】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。
【００４２】
例えば、本実施形態において上ケース１０の開放側端部１２は、４辺ともが外側に撓み可能となっているが、これに限らず、いずれか１〜３辺が撓み可能となっていてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１…集熱器
１０…上ケース
１１…底部
１２…開放側端部
１２ａ…固定片
１２ｂ…切り欠き部
１３…折り曲げ部
２０…下ケース
２１…端部
３０…熱媒を流す管
３１…平行配管
３２…垂直配管
４０…断熱材
【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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