(57)【要約】【課題】新設または既設の建物に簡易に設置することができ、給水および給気を太陽熱によって効率良く加熱することができる太陽熱利用温水器兼空気加熱器を提供する。【解決手段】太陽熱利用温水器兼空気加熱器1Aは、建物の外壁面Wに取付可能な架台2と、架台の上に設置されている円筒状の密閉型の温水タンク3と、内部に作動流体が封入された作動流体通路51を有する平板状のヒートパイプ50よりなり、架台の前側部に傾斜状に取り付けられて太陽熱を受ける集熱部5a、および集熱部の上方において温水タンクの外面に熱伝導可能に接触させられている熱伝導部5bを有している集熱パネル5と、空気Aを集熱パネルの集熱部の裏面に沿って流通させることにより加熱した後、建物の外壁面に形成された給気口W1まで案内する加熱ダクト6とを備えている。【選択図】図２
2016223702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の外壁面に取付可能な架台と、
水導入管および温水導出管が接続されかつ架台の上に設置されている温水タンクと、
内部に熱媒体が封入された熱媒体通路を有する熱伝導性パネルよりなり、架台の前側部に傾斜状に取り付けられて太陽熱を受ける集熱部、および集熱部の上方において温水タンクの外面に熱伝導可能に接触させられている熱伝導部を有している集熱パネルと、
空気を集熱パネルの集熱部の裏面に沿って流通させることにより加熱した後、建物の外壁面に形成された給気口まで案内する加熱ダクトとを備えている、太陽熱利用温水器兼空気加熱器。
【請求項２】
温水タンクが、左右方向にのびる円筒状の密閉型のものである、請求項１記載の太陽熱利用温水器兼空気加熱器。
【請求項３】
集熱パネルの熱伝導部が、温水タンクの外面における周方向の一部と接触しうるように円弧状に湾曲させられている、請求項２記載の太陽熱利用温水器兼空気加熱器。
【請求項４】
集熱パネルが、内部に作動流体が封入された作動流体通路を有する平板状のヒートパイプよりなる、請求項１〜３のいずれか１つに記載の太陽熱利用温水器兼空気加熱器。
【請求項５】
温水タンクが断熱カバーによって覆われている、請求項１〜４のいずれか１つに記載の太陽熱利用温水器兼空気加熱器。
【請求項６】
加熱ダクトの一部が、集熱パネルの集熱部の裏面によって構成されている、請求項１〜５のいずれか１つに記載の太陽熱利用温水器兼空気加熱器。
【請求項７】
加熱ダクトの空気出口が、架台の横幅のほぼ全体にわたって左右方向にのびる横長のものであって、架台が建物の外壁面に取り付けられた際、外壁面によって塞がれるようになっている、請求項１〜６のいずれか１つに記載の太陽熱利用温水器兼空気加熱器。
【請求項８】
集熱パネルの集熱部の前方に所定間隔をおいて透光性を有するカバー板が配置されているとともに、集熱部とカバー板との間に光反射性または透光性を有する対流放熱防止用ハニカム材が介在されている、請求項１〜７のいずれか１つに記載の太陽熱利用温水器兼空気加熱器。
【請求項９】
加熱ダクト内における温水タンクの下方部分に、内部に温水タンク内の温水の一部を流通させて加熱ダクト内を流通する空気との間で熱交換を行う空気加熱用熱交換器が配置されている、請求項１〜８のいずれか１つに記載の太陽熱利用温水器兼空気加熱器。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の複数の太陽熱利用温水器兼空気加熱器を、建物の外壁面に沿うように左右方向に直列に接続してなる、太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニット。
【請求項１１】
隣り合う太陽熱利用温水器兼空気加熱器の加熱ダクトどうしが、連通部材を介して、互いに連通させられている、請求項１０記載の太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニット。
【請求項１２】
隣り合う太陽熱利用温水器兼空気加熱器のうち一方の温水タンクに接続された温水導出管が、同他方の温水タンクに接続された水導入管に、継手部材によって、互いに接続されている、請求項１０または１１記載の太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニット。
【請求項１３】
各太陽熱利用温水器兼空気加熱器の温水タンクに接続された水導入管が、左右方向にのびる水導入ヘッダ管から分岐させられており、各太陽熱利用温水器兼空気加熱器の温水タンクに接続された温水導出管が、左右方向にのびる温水導出ヘッダ管に合流させられている、請求項１０または１１記載の太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、給水および給気を太陽熱（太陽放射熱）によって加熱するために用いられる太陽熱利用温水器兼空気加熱器に関する。
【０００２】
なお、この明細書および特許請求の範囲において、「前」とは、太陽熱利用温水器兼空気加熱器が設置される建物の外壁面に向かって手前側（例えば図２，５の各左側）をいい、「後」とは、同外壁面に向かって奥側（例えば図２，５の各右側）をいい、また、「左右」とは、前から見た場合の左右（例えば図３，６，８の各左右）をいうものとする。
【背景技術】
【０００３】
太陽熱を利用して給水の加熱を行う太陽熱温水器、および、同じく太陽熱によって給気の加熱（予熱を含む。以下同様。）を行う空気加熱器については、それぞれの機器が、従来から一般に用いられてきた。
ところで、太陽熱により給水の加熱と給気の加熱を同時に行うことができれば、太陽エネルギーを有効利用することができ、給湯・暖房コストの低減につながるといったメリットが得られる。
そこで、太陽熱により給水および給気の加熱を同時に行うための機器として、例えば下記特許文献１に記載のものが提案されている。
この機器は、屋根と一体的に形成されかつ内部を流通する空気を太陽熱により加熱する第１集熱部（パッシブソーラー）と、屋根に配された管材よりなりかつ内部を流通する水を太陽熱により加熱する第２集熱部（太陽熱温水器）とを備えている。
第１集熱部および第２集熱部の上面は、ガラス板で覆われており、このガラス板を通じて各集熱部に太陽熱が供給される。第１集熱部において太陽熱により加熱された空気は、ファン等によりダクトを通じて建物内に供給される。また、第２集熱部において太陽熱により加熱された水は、配管を通じて所定箇所に設置された温水タンクに供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２３４６８６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、上述した特許文献１記載の機器の場合、屋根に一体的に設置する必要があるため、設置工事が大変であり、また、同機器から建物内への給湯配管および給気ダクトの取り回しも長くて複雑なものとなるため、これらの工事負担が大きくなる。そのため、上記機器を既設建物に設置するのはきわめて困難であった。
また、上記機器の場合、ガラス板で覆われた各集熱部の開口面積が大きく、ここからガラス板を通じて夜間に大量の熱が逃げてしまうおそれがあるため、蓄熱性の点で問題があった。
さらに、上記機器では、第２集熱部が管材で構成されているため、その内部の水に太陽熱が伝わり難く、加熱効率の点で必ずしも十分とは言えなかった。
【０００６】
この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、新設の建物はもとより既設の建物にも簡易に設置することができ、また、給水および給気を太陽熱によって効率良く加熱することができる太陽熱利用温水器兼空気加熱器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。
【０００８】
１）建物の外壁面に取付可能な架台と、
水導入管および温水導出管が接続されかつ架台の上に設置されている温水タンクと、
内部に熱媒体が封入された熱媒体通路を有する熱伝導性パネルよりなり、架台の前側部に傾斜状に取り付けられて太陽熱を受ける集熱部、および集熱部の上方において温水タンクの外面に熱伝導可能に接触させられている熱伝導部を有している集熱パネルと、
空気を集熱パネルの集熱部の裏面に沿って流通させることにより加熱した後、建物の外壁面に形成された給気口まで案内する加熱ダクトとを備えている、太陽熱利用温水器兼空気加熱器。
【０００９】
２）温水タンクが、左右方向にのびる円筒状の密閉型のものである、上記１）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器。
【００１０】
３）集熱パネルの熱伝導部が、温水タンクの外面における周方向の一部と接触しうるように円弧状に湾曲させられている、上記２）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器。
【００１１】
４）集熱パネルが、内部に作動流体が封入された作動流体通路を有する平板状のヒートパイプよりなる、上記１）〜３）のいずれか１つの太陽熱利用温水器兼空気加熱器。
【００１２】
５）温水タンクが断熱カバーによって覆われている、上記１）〜４）のいずれか１つの太陽熱利用温水器兼空気加熱器。
【００１３】
６）加熱ダクトの一部が、集熱パネルの集熱部の裏面によって構成されている、上記１）〜５）のいずれか１つの太陽熱利用温水器兼空気加熱器。
【００１４】
７）加熱ダクトの空気出口が、架台の横幅のほぼ全体にわたって左右方向にのびる横長のものであって、架台が建物の外壁面に取り付けられた際、外壁面によって塞がれるようになっている、上記１）〜６）のいずれか１つの太陽熱利用温水器兼空気加熱器。
【００１５】
８）集熱パネルの集熱部の前方に所定間隔をおいて透光性を有するカバー板が配置されているとともに、集熱部とカバー板との間に光反射性または透光性を有する対流放熱防止用ハニカム材が介在されている、上記１）〜７）のいずれか１つの太陽熱利用温水器兼空気加熱器。
【００１６】
９）加熱ダクト内における温水タンクの下方部分に、内部に温水タンク内の温水の一部を流通させて加熱ダクト内を流通する空気との間で熱交換を行う空気加熱用熱交換器が配置されている、上記１）〜８）のいずれか１つの太陽熱利用温水器兼空気加熱器。
【００１７】
１０）上記１）〜９）のいずれか１つの複数の太陽熱利用温水器兼空気加熱器を、建物の外壁面に沿うように左右方向に直列に接続してなる、太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニット。
【００１８】
１１）隣り合う太陽熱利用温水器兼空気加熱器の加熱ダクトどうしが、連通部材を介して、互いに連通させられている、上記１０）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニット。
【００１９】
１２）隣り合う太陽熱利用温水器兼空気加熱器のうち一方の温水タンクに接続された温水導出管が、同他方の温水タンクに接続された水導入管に、継手部材によって、互いに接続されている、上記１０）または１１）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニット。
【００２０】
１３）各太陽熱利用温水器兼空気加熱器の温水タンクに接続された水導入管が、左右方向にのびる水導入ヘッダ管から分岐させられており、各太陽熱利用温水器兼空気加熱器の温水タンクに接続された温水導出管が、左右方向にのびる温水導出ヘッダ管に合流させられている、上記１０）または１１）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニット。
【発明の効果】
【００２１】
上記１）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器によれば、架台を建物の外壁面の所要箇所に取り付けて、加熱ダクトの空気出口を外壁面の給気口に接続し、水導入管および温水導出管の配管を行うだけで施工が完了するので、新設の建物はもとより既設の建物にも簡易に設置することができる。
また、上記１）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器によれば、集熱パネルの集熱部で集熱した太陽熱を、熱媒体通路内の熱媒体を介して熱伝導部から温水タンクに熱伝導することにより温水タンク内の水が加熱されるとともに、加熱ダクト内を集熱パネルの集熱部の裏面に沿って流通する空気が、集熱パネルの裏面からの放射熱によって加熱されるため、給水および給気を太陽熱によって効率良く加熱することができる。
さらに、上記１）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器によれば、集熱パネルの熱が接触による熱伝導によって温水タンクに伝わるように構成されているため、温水タンクからの水漏れを確実に回避することができる。
【００２２】
上記２）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器によれば、温水タンクが、耐圧性に優れかつ薄肉軽量化が可能な円筒状の密閉型のものであるため、温水タンク内から温水を取り出すための温水導出管を、既存の給湯配管に直結することができる上、温水タンクの重量による建物の外壁面への荷重負荷を軽減することができる。
【００２３】
上記３）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器によれば、集熱パネルの熱伝導部が円弧状に湾曲させられることにより、円筒状の温水タンクの外面における周方向の一部との接触面積が十分に確保されているため、温水タンク内の水への熱伝導が効率良く行われる。
【００２４】
上記４）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器によれば、集熱パネルが平板状のヒートパイプよりなるので、ポンプ等の熱媒体輸送手段が不要であり、また、作動流体として凝固点の低いものを使用すれば、冬季の凍結による機器の破損を確実に防止することができる。
【００２５】
上記５）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器によれば、温水タンクが断熱カバーで覆われているため、温水タンク内の温水が夜間に放熱によって温度低下するのが軽減される。
【００２６】
上記６）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器によれば、加熱ダクトの一部が集熱パネルの集熱部の裏面によって構成されているため、集熱部の裏面からの熱が加熱ダクトを流れる空気に伝わり易い上、加熱ダクトを構成する材料を少なくすることができるので、コストが抑えられ、機器全体の重量も軽くなる。
【００２７】
上記７）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器によれば、外壁面への架台の取付位置を、加熱ダクトの空気出口の長さの範囲内で左右方向に調整することができるので、設置箇所の条件等に応じた設置が可能となり、施工性が向上する。
また、上記７）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器によれば、加熱ダクトの空気出口が外壁面によって塞がれるため、加熱ダクトの構成材料を減らすことができ、また、コストおよび機器の全体重量が抑えられる。
【００２８】
上記８）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器によれば、集熱パネルの集熱部表面からの対流放熱が、集熱部とカバー板との間に介在されたハニカム材によって確実に防止されるので、集熱効率が損なわれない。
【００２９】
上記９）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器によれば、例えば日没後や曇天時でも、空気加熱用熱交換器によって、加熱ダクト内を流通する空気を加熱した上で、建物内に供給することができる。
【００３０】
上記１０）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニットによれば、上記１）〜９）のいずれか１つの太陽熱利用温水器兼空気加熱器を所要数だけ左右方向に直列に接続して構成することにより、建物の規模や構成人員等に応じた所望の温水・加熱空気の供給能力が容易に得られる上、施工性も損なわれない。
【００３１】
上記１１）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニットによれば、隣り合う太陽熱利用温水器兼空気加熱器の加熱ダクトどうしが連通部材を介して互いに連通させられているので、各太陽熱利用温水器兼空気加熱器の加熱ダクトを流通して加熱された空気を、建物の外壁面にあけられた１つの給気口からまとめて建物内に供給することができ、施工が容易となる。
【００３２】
上記１２）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニットによれば、隣り合う太陽熱利用温水器兼空気加熱器の温水タンクどうしが、これらにそれぞれ接続された温水導出管と水導入管とを継手部材によって直列に接続することにより、互いに連通させられているため、より高温の温水を供給することが可能になる。
【００３３】
上記１３）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニットによれば、各太陽熱利用温水器兼空気加熱器の温水タンクへの水導入管が水導入ヘッダ管から分岐させられているとともに、各太陽熱利用温水器兼空気加熱器の温水タンクからの温水導出管が温水導出ヘッダ管に合流させられているので、一度に大量の温水を供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る太陽熱利用温水器兼空気加熱器の分解斜視図である。
【図２】同機器の設置状態を示す垂直横断面図である。
【図３】同機器の設置状態を示す垂直縦断面図である。
【図４】同機器に用いられている集熱パネルの展開図である。
【図５】この発明の第２の実施形態に係る太陽熱利用温水器兼空気加熱器の設置状態を示す垂直横断面図である。
【図６】同機器の設置状態を示す垂直縦断面図である。
【図７】この発明の第３の実施形態に係る太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニットの分解斜視図である。
【図８】同ユニットの垂直縦断面図である。
【図９】この発明の第４の実施形態に係る太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニットの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
［第１の実施形態］
図１〜図４は、この発明の第１の実施形態を示すものである。
この実施形態に係る太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1A)は、建物の外壁面(W)に取付可能な架台(2)と、水導入管(41)および温水導出管(42)が接続されかつ架台(2)の上に設置されている温水タンク(3)と、内部に熱媒体（図示略）が封入された熱媒体通路(51)を有する熱伝導性パネル(50)よりなり、架台(2)の前側部に傾斜状に取り付けられて太陽熱を受ける集熱部(5a)、および集熱部(5a)の上方において温水タンク(3)の外面に熱伝導可能に接触させられている熱伝導部(5b)を有している集熱パネル(5)と、空気を集熱パネル(5)の集熱部(5a)の裏面に沿って流通させることにより加熱した後、建物の外壁面(W)に形成された給気口(W1)まで案内する加熱ダクト(6)とを備えている。
【００３６】
架台(2)が取り付けられる建物の外壁面(W)としては、例えば、太陽光が当たるパラペットの外側面、２階窓下壁面、ベランダ外壁面等が挙げられるが、これらの箇所に限定されず、建物の構造や日照条件等に応じて適宜の箇所に架台(2)を取り付けることが可能である。なお、架台(2)が取り付けられる外壁面(W)は、通常、垂直面であるが、やや傾斜した面でも構わない。
【００３７】
架台(2)は、複数本の枠材(20a)(20b)(20c)(20d)(20e)(20f)によって組み立てられている。
より詳細に言うと、架台(2)は、左右方向に等間隔をおいて配置された複数本（図面では３本）の垂直な後部縦枠材(20a)と、全ての後部縦枠材(20a)の上端どうしおよび下端どうしを連結するようにこれらに渡し止められている上下２本の水平な後部横枠材(20b)と、各後部縦枠材(20a)の前方に間隔をおいて配置されかつ下端に向かって前下がり状に傾斜した複数本の前部縦枠材(20c)と、互いに前後に向かい合う後部縦枠材(20a)と前部縦枠材(20c)の上端どうし、下端どうしおよび高さ中間どうしをそれぞれ連結している水平な上部連結枠材(20d)、下部連結枠材(20e)および中間部連結枠材(20f)とよりなる。
以上の構成により、架台(2)は、側面より見て不等脚台形状のものとなされている。
各枠材(20a)(20b)(20c)(20d)(20e)(20f)は、横断面Ｌ形をした金属製のアングル材よりなり、例えば溶接等によって互いに接合されている。
外壁面(W)への架台(2)の取付手段は、特に限定されないが、例えば、外壁面(W)に取り付けられた複数のブラケット（図示略）に、架台(2)の後部縦枠材(20a)および後部横枠材(20b)を、ボルト等で固定することにより行われる。
【００３８】
温水タンク(3)は、左右方向にのびる水平円筒状の密閉型のものであって、例えばステンレス鋼材等の金属材から形成されている。この温水タンク(3)は、架台(2)の上に載置され、図示しない固定金具を介して、架台(2)の複数の上部連結枠材(20d)にネジ等の固定手段によって固定されている。
温水タンク(3)の頂部には、その右側部分に水導入管接続口(31)が設けられ、その左側部分に温水導出管接続口(32)が設けられている。
水導入管(41)は、左右方向にのびる水平管部(411)と、水平管部(411)の左端から前方に折れ曲がった屈曲管部(412)と、屈曲管部(412)の前端から水導入管接続口(31)を通って温水タンク(3)内を垂直下向きにのびる垂下管部(413)とを備えている。水導入管(41)の基端部（水平管部(411)の右端）には、水導入管(41)と給水配管（図示略）とを接続するための継手部材(43)が取り付けられている。水導入管(41)の垂下管部(413)は、その下端が温水タンク(3)の底部近くに位置するような長さを有している。
温水導出管(42)は、温水タンク(3)の内部から温水導出管接続口(32)を通って上方にのびる立上り管部(421)と、立上り管部(421)の上端から前方に折れ曲がった屈曲管部(422)と、屈曲管部(422)の前端から左方にのびる水平管部(423)とを備えている。温水導出管(42)の立上り管部(421)は、その下端が温水タンク(3)内の水面レベルよりもやや下方の高さに位置するような長さを有しており、水導入管(41)の垂下管部と比べてかなり短いものとなされている。温水導出管(42)の先端部（水平管部(423)の左端）には、温水導出管(42)と給湯配管（図示略）とを接続するための継手部材(44)が取り付けられている。
ここで、温水タンク(3)内の温水(H)の温度は、太陽熱による加熱時には対流効果によって全体がほぼ均一となるが、加熱が行われない夜間では、給湯機器の使用によって温水タンク(3)内の温水が給湯配管へ送られると共に、給水配管からの水が温水タンク(3)内に導入されると、温水タンク(3)内の場所によって温水(H)の温度にバラツキが生じる。この実施形態の太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1A)では、上記のように、水導入管(41)の先端が温水タンク(3)の底部近くに位置させられているとともに、温水導出管(42)の基端が温水タンク(3)内の水面レベルよりもやや下方に位置させられているので、夜間に給湯が行われた場合でも、温水タンク(3)内の水面レベルの近くから比較的高温の温水(H)を安定的に供給することができる。
温水タンク(3)の頂部の長さ中央には、エア抜き部材(33)が設けられている。
温水タンク(3)の底部の左端部分には、垂直なドレン管(34)の上端部が接続されている。ドレン管(34)の下端は、プラグ(341)によって塞がれている。
【００３９】
集熱パネル(5)は、内部に作動流体が封入された作動流体通路(51)を有する平板状のヒートパイプ(50)よりなる。
平板状のヒートパイプ(50)としては、例えば、２枚の金属板（アルミニウム板等）の合わせ板に所定パターンの膨出部を形成するとともに、膨出部の内側空間よりなる作動流体通路(51)に作動流体を封入してなるロールボンドパネルが用いられる。なお、図示のロールボンドパネルは、膨出部がパネルの片面側のみに膨出させられているが、膨出部をパネルの両面側に膨出させたものとしてもよい。
作動流体としては、冬季における作動流体通路(51)の凍結を防止するために、凝固点の低いＰＦＫ、ＨＦＣ、ＨＦＥ、ＨＣ等が好適に用いられる。
図２に示すように、集熱パネル(5)の集熱部(5a)は、架台(2)の前側部、より具体的には、傾斜状の複数本の前部縦枠材(20c)にまたがって取り付けられている。
集熱パネル(5)の熱伝導部(5b)は、温水タンク(3)の外面における周方向の一部と接触しうるように円弧状に湾曲させられている。図示の熱伝導部(5b)の場合、温水タンク(3)外面の後側部と接触しうるように後方凸円弧状に湾曲させられている。但し、これとは逆に、熱伝導部(5b)を、温水タンク(3)外面の前側部と接触しうるように前方凸円弧状に湾曲させてもよい。
図４に示すように、集熱パネル(5)は、やや横長の長方形をしており、その下半部が集熱部(5a)となされている。集熱パネル(5)の上半部は、その上部が熱伝導部(5b)となされ、その下部が、集熱部(5a)と熱伝導部(5b)との間の連絡部(5c)となされている。
作動流体通路(51)は、集熱パネル(5)のほぼ全体にわたって回路状に形成されている。集熱部(5a)の作動流体通路(51)は、上下方向にのびる複数の並列状の縦通路部(511)と、隣り合う縦通路部(511)どうしをつなぐように左右方向に水平状または傾斜状にのびる多数の横通路部(512)とを備えている。熱伝導部(5b)の作動流体通路(51)は、多数の縦横通路が直交した細かい格子状通路部(513)により構成されている。連絡部(5c)の作動流体通路(51)は、集熱部(5a)の作動流体通路(51)の各縦通路部(511)の上端から熱伝導部(5b)の格子状通路部(513)に向かって上方に延長状にのびる複数の縦連絡通路部(514)により構成されている。
集熱パネル(5)の連絡部(5c)には、隣り合う縦連絡通路部(514)どうしの間の部分に、孔(52)が形成されている。これらの孔(52)により、連絡部(5c)の断面積が減少させられているので、夜間において温水タンク(3)内の温水(H)から集熱パネル(5)を通じて放熱され、温水(H)の温度が低下するのを軽減することができる。
また、集熱パネル(5)の連絡部(5c)には、その左右幅中央部に固定金具挿通用孔(53)が形成され、その左右両縁部分に固定金具挿通用切欠き(54)が形成されている。これらの孔(53)および切欠き(54)は、温水タンク(3)の下部を架台(2)の上部連結枠材(20d)に固定するための固定金具（図示略）を通すために形成されたものである。
集熱パネル(5)の熱伝導部(5b)と温水タンク(3)とは、接触による熱伝導が確実に行われるように、例えば、ステンレス鋼等の金属製バンド(B)を、集熱パネル(5)の連絡部(5c)に形成された前記複数の孔(52)のうち所要箇所の孔(52)に通して、同バンド(B)で両者(5b)(3)を結束することにより、結合一体化されている。
集熱パネル(5)の集熱部(5a)の前方には、透光性を有するカバー板(55)が、所定間隔をおいて対向状に配置されている。カバー板(55)としては、例えば透明ガラス板が用いられる。
また、集熱部(5a)とカバー板(55)との間に、光反射性または透光性を有する対流放熱防止用ハニカム材(56)が介在されている。ハニカム材(56)としては、例えば 製のものが用いられる。
カバー板(55)およびハニカム材(56)は、集熱部(5a)とほぼ同じ大きさの方形枠(57)に嵌め込まれている。方形枠(57)は、例えば、側壁部および側壁部の前縁から方形枠の内方に折れ曲がった屈曲縁部を有する横断面Ｌ形の外枠材(571)と、方形枠(57)の内方に向かって開口したコ字形の横断面を有しかつ外枠材(571)の側壁部内面の後側部分にネジ等によって接合された内枠材(572)とを備えている。図示は省略したが、方形枠(57)は、例えば、左右両側の外枠材(571)または内枠材(572)が、これらと一体または別体に形成されたブラケットを介して、架台(2)の左右両側の前部縦枠材(20c)に、ネジ・溶接等の接合手段によって接合されることにより、架台(2)に固定されている。
カバー板(55)は、その周縁部が、外枠材(571)の屈曲縁部と内枠材(572)の前側壁部との間に、前後２つのパッキン(58)を介して嵌め込まれることにより、方形枠(57)に固定されている。ハニカム材(56)は、集熱パネル(5)の集熱部(5a)とカバー板(55)とによって、挟着保持されている。
集熱パネル(5)による集熱効率を高めるために、集熱部(5a)の表面に、例えば 等よりなる太陽熱選択吸収膜（図示略）を形成してもよい。
なお、この実施形態の場合、集熱パネル(5)は１枚であるが、２枚以上の集熱パネル(5)を左右方向に並列状に配置して使用してもよい。
【００４０】
加熱ダクト(6)は、集熱パネル(5)の集熱部(5a)の裏面に沿って後斜め上方にのびる空気加熱部(6a)と、空気加熱部(6a)の上端から建物の外壁面(W)に向かって後方にのびる案内部(6b)とを備えている。
空気加熱部(6a)は、複数本の前部縦枠材(20c)と、集熱パネル(5)の集熱部(5a)の裏面と、集熱部(5a)の後方に所定間隔をおいて対向状に配されるように複数本の前部縦枠材(20c)に取り付けられた傾斜仕切板(601)とによって画定されている。傾斜仕切板(601)は、その上縁が、中間連結枠材(20f)の上面とほぼ同じレベルに達するような高さを有している。なお、集熱パネル(5)の集熱部(5a)の裏面からの放熱によって空気(A)の加熱を効率的に行うために、空気加熱部(6a)の前後方向の幅をなるべく小さくする方が好ましい。
空気加熱部(6a)の下端開口が、加熱ダクト(6)内に空気（外気）(A)を取り入れるための空気入口(61)となされている。空気入口(61)は、加熱ダクト(6)および外壁面(W)の給気口(W1)を通じて建物の内部に虫が侵入するのを防止するために、防虫ネット(N)で覆われている。
案内部(6b)は、傾斜仕切板(601)の上縁から後方に向かってのびかつ複数本の中間連結枠材(20F)に取り付けられている下部水平仕切板(602)と、下部水平仕切板(602)の上方に所定間隔をおいて対向状に配されるように複数本の上部連結枠材(20d)に取り付けられている上部水平仕切板(603)と、架台(2)の左右各側面における後部縦枠材(20a)、前部縦枠材(20c)、上部連結枠材(20d)および中間連結枠材(20f)で囲まれた開口を塞ぐようにこれらの枠材(20a)(20c)(20d)(20f)にまたがって取り付けられた垂直側板(604)とによって画定されている。
左右の垂直側板(604)には、後述する第３および第４の実施形態との共用のために、円形の連通孔(604a)がそれぞれ形成されている。これらの連通孔(604a)は、架台(2)および温水タンク(3)の左右各側面を覆うように同面に取り付けられる垂直板状の側部カバー材(73)によって塞がれるようになっている。
また、架台(2)の複数本の下部連結枠材(20e)どうしの間の開口を塞ぐように、これらの枠材(20e)にまたがって底板(605)が取り付けられている。なお、底板は省略することも可能である。
案内部(6b)の後端開口は、架台(2)の横幅のほぼ全体にわたって左右方向にのびる横長方形状のものであって、同開口が加熱ダクト(6)の空気出口(62)を形成している。この空気出口(62)は、架台(2)が建物の外壁面(W)に取り付けられた際、外壁面(W)により塞がれ、また、その一部が外壁面(W)に形成された給気口(W1)と重なるようになっている。したがって、外壁面(W)への架台(2)の取付位置は、加熱ダクト(6)の空気出口(62)の長さの範囲内で左右方向に調整することができる。
加熱ダクト(6)への空気(A)の導入および流通は、給気口(W1)に設置されたファン(F)を作動させることによって行われる。
【００４１】
温水タンク(3)およびこれに接続された水導入管(41)および温水導出管(42)は、断熱カバー(7)によって覆われている。
断熱カバー(7)は、温水タンク(3)の略下半部を覆う横断面略半円弧形の下部カバー材(71)と、温水タンク(3)の略上半部ならびに水導入管(41)および温水導出管(42)を覆う横断面略逆Ｕ形の上部カバー材(72)と、前述した左右１対の側部カバー材(73)とで構成されている。下部カバー材(71)および上部カバー材(72)の前後縁部には、互いに嵌め合わせられる嵌合用切欠部(711)(712)が形成されている。
下部カバー材(71)および上部カバー材(72)は、これらの全体または内面側が断熱材によって構成されている。なお、下部カバー材(71)は、前後に２分割されていても構わない。
側部カバー材(73)は、その下部によって、架台(2)の側面の開口を塞ぐと共に、その上部によって、互いに嵌め合わせられた状態の下部カバー材(71)および上部カバー材(72)の左右各開口を塞ぐような形状および大きさを有している。側部カバー材(73)は、その全体が断熱材によって形成される他、その内面側の少なくとも一部が断熱材によって形成されてもよい。図示の側部カバー材(73)は、合成樹脂等よりなるカバー材本体(731)と、断熱性発泡体等よりなりかつカバー材本体(731)の上部内面に接合されて温水タンク(3)の左右各端面を覆う断熱材(732)とで構成されている。
側部カバー材(73)の上部には、その前後両側に管挿通孔(73a)があけられて、その一方(73a)に水導入管(41)または温水導出管(42)との継手部材(43)(44)が挿通され、同他方(73a)が蓋板(733)によって塞がれている。なお、管挿通孔(73a)が前後に２つ形成されているのは、後述する第３および第４の実施形態と共用するためであり、共用しない場合は各側部カバー材(73)の所要箇所に１つの管挿通孔を形成しても構わない。
【００４２】
上記の太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1A)は、例えば次のようにして使用される。
すなわち、まず、給水配管から水導入管(41)を通じて温水タンク(3)内に水を供給し、所定量の水を温水タンク(3)に溜める。日中、太陽光が集熱パネル(5)の集熱部(5a)の表面に当たると、太陽熱によって集熱部(5a)内の作動流体が加熱されて蒸発し、作動流体通路(51)を上向きに流れて熱伝導部(5b)まで移動する。そして、集熱パネル(5)の熱伝導部(5b)において、蒸発した作動流体の熱が、熱伝導部(5b)およびこれと接触させられた温水タンク(3)の金属製壁部分を介して水に伝わり、それによって水が温められる。こうして得られた温水タンク(3)内の温水(H)は、温水導出管(42)を通じて給湯配管に供給され、所定の給湯箇所から吐出されて使用される。放熱により凝縮した作動流体は、作動流体通路(51)を下向きに流れて集熱パネル(5)の集熱部(5a)に戻る。
一方、日中、給気口(W1)に設けられたファン(F)を作動させると、空気入口(61)から加熱ダクト(6)内に空気(A)が流入する。流入した空気(A)は、加熱ダクト(6)の空気加熱部(6a)を上向きに流通し、その間に、集熱パネル(5)の集熱部(5a)裏面から放射される熱によって加熱される。加熱された空気(A)は、加熱ダクト(6)の案内部(6b)を通って、給気口(W1)から建物内に供給される。
以上の通り、この実施形態の太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1A)によれば、建物の外壁面(W)に簡易に設置して、太陽熱による給水および給気の加熱を効率良く行うことができる。
【００４３】
［第２の実施形態］
図５および図６は、この発明の第２の実施形態を示すものである。
この実施形態の太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1B)は、以下の点を除いて、図１〜図４に示す第１の実施形態の太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1A)と実質的に同じである。
すなわち、図５および図６に示すように、第２の実施形態の太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1B)は、加熱ダクト(6)内における温水タンク(3)の下方部分に、内部に温水タンク(3)内の温水(H)の一部を流通させて加熱ダクト(6)内を流通する空気(A)との間で熱交換を行う空気加熱用熱交換器(8)が配置されているものである。
熱交換器(8)は、フィン(82)付きチューブ(81)よりなり、加熱ダクト(6)の案内部(6b)に、温水タンク(3)の底部と平行になるように左右方向にのびて水平に配置されている。熱交換器(8)のチューブ(81)の左端部は、上向きに折れ曲がって、温水タンク(3)の底部の左端部分に接続されている。熱交換器(8)のチューブ(81)の右端部は、上向きに折れ曲がって、温水タンク(3)の底部の右端部分に接続されている。熱交換器(8)のチューブ(81)の途中には、ポンプ(83)が設けられている。また、熱交換器(8)のチューブ(81)の左端部からドレン管(84)が垂下状に分岐させられている。ドレン管(84)の下端はプラグ(841)によって塞がれている。なお、熱交換器(8)は、上記構造のものには限定されず、その他の適宜構造の熱交換器を適用することも可能である。
上記の太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1B)にあっては、ポンプ(83)を作動させて熱交換器(8)内に温水タンク(3)内の温水(H)の一部を流通させると、温水(H)から熱交換器(8)のチューブ(81)およびフィン(82)を介して加熱ダクト(6)の案内部(6a)に向かって放熱が行われ、それによって案内部(6b)を流通する空気(A)が加熱される。
したがって、この太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1B)によれば、例えば日没後や曇天時においても、補助熱源を使用することなく、給気を加熱してから建物に供給することができるので、暖房効率が向上する。
【００４４】
［第３の実施形態］
図７および図８は、この発明の第３の実施形態を示すものである。
この実施形態は、太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニット(10A)に係るものであって、同ユニット(10A)は、図１〜図４に示す第１の実施形態の２つの太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1A)を、建物の外壁面(W)に沿うように左右方向に直列に接続してなる。
２つの太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1A)の加熱ダクト(6)どうしは、連通部材(606)を介して、互いに連通させられている。連通部材(606)は、２つの太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1A)の架台(2)における隣り合う垂直側板(604)の連通孔(604a)にまたがって嵌め込まれた水平短円筒体よりなる。そして、２つの太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1A)が、いずれか一方(1A)の加熱ダクト(6)の空気出口(62)の一部が外壁面(W)の給気口(W1)と重なるように、外壁面(W)に設置されている。したがって、各太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1A)における加熱ダクト(6)の空気加熱部(6a)を流通して加熱された空気(A)は、外壁面(W)にあけられた１つの給気口(W1)を通じて、建物内に供給される。
右側の太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1A)における温水タンク(3)の温水導出管接続口に接続された温水導出管(42)が、左側の太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1A)における温水タンク(3)の水導入管接続口(31)に接続された水導入管(41)に、継手部材(45)によって、互いに接続されている。以上の配管構成により、右側の太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1A)の温水タンク(3)内で加熱された温水(H)が、左側の太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1A)の温水タンク(3)内に送られ、ここで更に高温に加熱された後、給湯配管に供給されるようになっている。
また、上記の太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニット(10A)では、２つの太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1A)の左右側面のうち同ユニット(10A)の左右両端に位置する側面のみが側部カバー材(73)によって覆われている。
この実施形態の太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニット(10A)によれば、建物の規模や構成人員が大きくなっても、これに適応できる温水・加熱空気の供給能力が得られる上、単一の太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1A)の場合と同様に簡易に設置することができる。
なお、上記実施形態では、２つの太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1A)を接続したユニット(10A)を例示したが、接続する太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1A)の数は、要求される温水・加熱空気の供給能力に応じて、３つ以上とすることも勿論可能である。
【００４５】
［第４の実施形態］
図９は、この発明の第４の実施形態を示すものである。
この実施形態の太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニット(10B)は、以下の点を除いて、図７および図８に示す第３の実施形態の太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニット(10A)と実質的に同じである。
すなわち、図９に示すように、第４の実施形態の太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニット(10B)では、各太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1A)の温水タンク(3)の水導入管接続口(31)に接続された水導入管(41)が、温水タンク(3)に沿って左右方向にのびる水導入ヘッダ管(410)から分岐させられており、また、各太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1A)の温水タンク(3)の温水導出管接続口(32)に接続された温水導出管(42)が、温水タンク(3)に沿って左右方向にのびる温水導出ヘッダ管(420)に合流させられている。
水導入ヘッダ管(410)および温水導出ヘッダ管(420)は、それぞれ２つの太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1A)の温水タンク(3)の上方にまたがって左右方向にのびるようにかつ互いに前後に間隔をおいて平行に配管されている。各ヘッダ管(410)(420)は、２本の水平な管材(410a)(420a)を継手部材(410b)(420b)により直列に接続してなる。
水導入ヘッダ管(410)の右端部には、水導入ヘッダ管(410)と給水配管（図示略）とを、右側の側部カバー材(73)の管挿通孔(73a)を介して接続するための継手部材(401c)が取り付けられている。水導入ヘッダ管(410)の左端部には、ブラインドキャップ(410d)が装着されている。
温水導出ヘッダ管(420)の右端部には、ブラインドキャップ(420c)が装着されている。温水導出ヘッダ管(420)の左端部には、温水導出ヘッダ管(420)と給湯配管（図示略）とを、左側の側部カバー材(73)の管挿通孔(73a)を介して接続するための継手部材(420d)が取り付けられている。
上記実施形態の太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニット(10B)によれば、各太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1A)の温水タンク(3)への水導入管(41)が水導入ヘッダ管(410)から分岐させられているとともに、各太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1A)の温水タンク(3)からの温水導出管(42)が温水導出ヘッダ管(420)に合流させられているので、一度に大量の温水を供給することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
この発明による太陽熱利用温水器兼空気加熱器は、新設または既設の建物の外壁面に設置して、太陽熱による給水および給気の加熱を行う場合に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００４７】
(1A)(1B)：太陽熱利用温水器兼空気加熱器
(2)：架台
(3)：温水タンク
(41)：水導入管
(410)：水導入ヘッダ管
(42)：温水導出管
(420)：温水導出ヘッダ管
(45)：継手部材
(5)：集熱パネル
(5a)：集熱部
(5b)：熱伝導部
(50)：平板状ヒートパイプ（熱伝導性パネル）
(51)：作動流体通路（熱媒体通路）
(55)：カバー板
(56)：対流放熱防止用ハニカム材
(6)：加熱ダクト
(6b)：空気出口
(606)：連通部材
(7)：断熱カバー
(8)：空気加熱用熱交換器
(10A)(10B)：太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニット
(W)：建物の外壁面
(W1)：給気口
(H)：温水
(A)：空気
【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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