(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、意匠性に優れ、積雪地でも支障なく使用しう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1は、建物の外壁面Wに取付可能な架台2と、内部に作動流体が封入された作動流体通路31を有する平板状のヒートパイプ30よりなり太陽熱を受けられるように架台の前側部に傾斜状に取り付けられている集熱パネル3と、水導入管51および温水導出管52が接続されかつ前壁部413が集熱パネルの上部の裏面に熱伝導可能に接触するように架台に設置されている温水タンク4と、集熱パネルの下部の裏面側に設けられかつ導入した空気を集熱パネルの下部の裏面から発せられた熱によって加熱した後、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。【選択図】図２
2017133762.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、
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かつ太陽熱を受けられるように架台の前側部に傾斜状に取り付けられている集熱パネルと、
水導入管および温水導出管が接続されかつ前壁部が集熱パネルの上部の裏面に熱伝導可能に接触するように架台に設置されている温水タンクと、
集熱パネルの下部の裏面側に設けられかつ導入した空気を集熱パネルの下部の裏面から発せられた熱によって加熱した後、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】
温水タンクが開放型のものである、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または２記載の太陽熱利用温水器兼空気加熱器。
【請求項４】
加熱ダクトの一部が、集熱パネルの下部の裏面によって構成されている、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】
集熱パネル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、集熱パネル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１〜４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】
集熱パネルが、その上部の表面に配された複数のプレート状の押さえ金具を介して、熱媒体通路以外の集熱パネル部分を貫通するボルトにより、温水タンクの前壁部にねじ接合されている、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】
温水タンク内で生成された温水が温水タンク内に貯留されるようになされているとともに、温水タンク内に、給水管の長さの一部が、その内部を流通する水を温水タンク内の温水との熱交換により加温しうるように配管されている、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】
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１〜７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】
請求項１〜８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１０】
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９記載の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９または１０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（すなわち図２の左側）をいい、「後」とは、同外壁面に向かって奥側（すなわち図２の右側）をいい、また、「左右」とは、前から見た場合の左右（すなわち図３，６〜１０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、従来から一般に個別に用いられてきた。
しかし、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、さらには、意匠性に優れ、積雪地でも支障なく使用しう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、
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かつ太陽熱を受けられるように架台の前側部に傾斜状に取り付けられている集熱パネルと、
水導入管および温水導出管が接続されかつ前壁部が集熱パネルの上部の裏面に熱伝導可能に接触するように架台に設置されている温水タンクと、
集熱パネルの下部の裏面側に設けられかつ導入した空気を集熱パネルの下部の裏面から発せられた熱によって加熱した後、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）温水タンクが開放型のものである、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）または２）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器。
【００１１】
４）加熱ダクトの一部が、集熱パネルの下部の裏面によって構成されている、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）集熱パネル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、集熱パネル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）〜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）集熱パネルが、その上部の表面に配された複数のプレート状の押さえ金具を介して、熱媒体通路以外の集熱パネル部分を貫通するボルトにより、温水タンクの前壁部にねじ接合されている、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）温水タンク内で生成された温水が温水タンク内に貯留されるようになされているとともに、温水タンク内に、給水管の長さの一部が、その内部を流通する水を温水タンク内の温水との熱交換により加温しうるように配管されている、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）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）〜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）上記１）〜８）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。
【００１７】
１０）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９）の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９）または１０）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニット。
【発明の効果】
【００１９】
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、集熱パネルで集熱した太陽熱を、熱媒体通路内の熱媒体を介して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、加熱ダクト内に導入された空気が、集熱パネルの下部の裏面からの対流・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。
しかも、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。
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、温水タンクが傾斜状の集熱パネルの裏側に設けられているため、外観上、温水タンクが露出せず、意匠性に優れている上、積雪地に設置する場合でも、温水タンクや集熱パネルへの積雪による機能低下等の不具合が起こり難く、支障なく使用することができる。
【００２０】
上記２）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器によれば、温水タンクが開放型のものであるので、密閉型のものと比べて内部圧力に対する強度アップの必要性が低く、したがって、温水タンクを、その前壁部が集熱パネルの上部の裏面に熱伝導可能に接触しやすい形状、例えば横断面台形状としても、問題なく使用することができる。
【００２１】
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。
【００２２】
上記４）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下の裏面によって構成されているため、集熱パネルの下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。
【００２３】
上記５）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防止されるので、集熱効率が損なわれない。
【００２４】
上記６）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器によれば、集熱パネルの上部が押さえ金具およびボルトによって温水タンクの前壁部に機械的に接合されているので、集熱パネルの変形を防止しながら、集熱パネルの上部の裏面を温水タンクの前壁部に確実に熱伝導可能に接触させることができる。
【００２５】
上記７）の太陽熱利用温水器兼空気加熱器によれば、温水タンク内で生成された温水を加熱媒体として利用し、この中に給水管の長さの一部を配管することで、給水圧が確実に得られ、所定箇所への温水の供給を支障なく行うことができる。
【００２６】
上記８）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。
【００２７】
上記９）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）〜８）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。
【００２８】
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、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。
【００２９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【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正面図である。
【図５】図２のV-V線に沿う部分拡大水平断面図である。
【図６】同機器における水の流れを示す概略図である。
【図７】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ユニットの概略図である。
【図８】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概略図である。
【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概略図である。
【図１０】この発明の第５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概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
［第１の実施形態］
図１〜図６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(1)は、建物の外壁面(W)に取付可能な架台(2)と、内部に熱媒体（図示略）が封入された熱媒体通路(31)を有する熱伝導性パネル(30)よりなりかつ太陽熱を受けられるように架台(2)の前側部に傾斜状に取り付けられている集熱パネル(3)と、水導入管(51)および温水導出管(52)が接続されかつ前壁部が集熱パネルの上部の裏面に熱伝導可能に接触するように架台(2)に設置されている温水タンク(4)と、集熱パネル(4)の下部の裏面側に設けられかつ導入した空気を集熱パネル(3)の下部の裏面から発せられた熱によって加熱した後、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。
【００３２】
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。
【００３３】
架台(2)は、複数本の枠材(20a)(20b)(20c)(20d)(20e)(20f)(20g)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２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)の上端寄り部分と前部縦枠材(20c)の上端とを連結している水平な上部連結枠材(20d)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)の下端どうしを連結している水平な下部連結枠材(20e)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)の高さ中間どうしを連結している少なくとも１本（ここでは上下２本の）中間部連結枠材(20f)と、全ての下部連結枠材(20e)の前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水平な前部横枠材(20g)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)(20g)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。
【００３４】
集熱パネル(3)は、内部に作動流体が封入された作動流体通路(31)を有する平板状のヒートパイプ(30)よりなる。この実施形態では、図１および図４に示すように、２枚の縦長方形状の集熱パネル(3)が、左右に並んで配置されている。なお、集熱パネルは、１枚でも構わない。
平板状のヒートパイプ(30)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(31)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、膨出部がパネルの両面側に膨出させられているが、膨出部をパネルの片面側のみ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(31)の凍結を防止するために、凝固点の低いＰＦＫ（パーフルオロケトン）、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）、ＨＣ（炭化水素）等が好適に用いられる。
図２に示すように、集熱パネル(3)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(3)の取付角度は、その表面で太陽熱を高効率で受けられるようにかつ積雪を回避できるように適宜設定すればよいが、通常は６０°前後となされる。
図４に示すように、各集熱パネル(3)は、実質的に、その下部が集熱部(3a)、その上部が集熱部兼熱伝導部(3b)となされている。集熱部(3a)と、集熱部兼熱伝導部(3b)とは、連絡部(3c)を介して互いに連通させられている。
作動流体通路(31)は、集熱パネル(3)のほぼ全体にわたって回路状に形成されている。集熱部(3a)の作動流体通路(31)は、上下方向にのびる複数の並列状の縦通路部(311)と、隣り合う縦通路部(311)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(312)とを備えている。集熱部兼熱伝導部(3b)の作動流体通路(31)は、多数の縦横通路が直交した細かい格子状通路部(313)により構成されている。連絡部(3c)の作動流体通路(31)は、集熱部(3a)の作動流体通路(31)の各縦通路部(311)の上端から集熱部兼熱伝導部(3b)の格子状通路部(313)に向かって上方に延長状にのびる複数の縦連絡通路部(314)により構成されている。なお、各集熱パネル(3)の下縁に向かって垂直にのびている作動流体通路(31)部分は、作動流体通路(31)内に作動流体を注入する際の導入路であって、作動流体注入後に同部分が圧潰されることにより、作動流体通路(31)内に作動流体が封入される。
各集熱パネル(3)の連絡部(3c)には、隣り合う縦連絡通路部(314)どうしの間の部分に、孔(32)が形成されている。これらの孔(32)により、連絡部(3c)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(4)内の温水(H)から集熱パネル(3)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、各集熱パネル(3)の集熱部兼熱伝導部(3b)には、その左右幅中間部に左右２列に並んだ複数の取付部(33)が形成されている。各取付部(33)には、作動流体通路(31)が形成されておらず、その中央にボルト挿通孔(331)があけられている。
図２に示すように、集熱パネル(3)の前方には、透光性を有するカバー板(35)が、所定間隔をおいて対向状に配置されている。カバー板(35)としては、例えば透明ガラス板が用いられる。
また、集熱パネル(3)とカバー板(35)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(36)が介在されている。ハニカム材(36)としては、例えばポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂等の樹脂製のものやアルミニウム等の金属製のもの、あるいは紙製のものが用いられる。
カバー板(35)およびハニカム材(36)は、２枚の集熱パネル(3a)とほぼ同じ大きさの方形枠(37)に嵌め込まれている。方形枠(37)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(371)と、方形枠(37)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(371)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(372)とを備えている。図示は省略したが、方形枠(37)は、例えば、左右両側の外枠材(371)または内枠材(372)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(35)は、その周縁部が、外枠材(371)の屈曲縁部と内枠材(372)の前側壁部との間に、前後２つのパッキン(38)を介して嵌め込まれることにより、方形枠(37)に固定されている。ハニカム材(36)は、集熱パネル(3)とカバー板(35)とによって、挟着保持されている。
集熱パネル(3)による集熱効率を高めるために、集熱パネル(3)の表面全体に、例えば陽極酸化皮膜や黒色クロムめっき皮膜等よりなる太陽光選択吸収膜（図示略）、または黒色塗装皮膜を形成してもよい。
【００３５】
温水タンク(4)は、左右方向に長い上方開口箱形のタンク本体(41)と、タンク本体の上方開口を開閉自在に塞ぐ蓋体(42)とよりなる開放型のものである。
タンク本体(41)は、左右方向に長い方形をした水平な底壁部(411)と、底壁部(411)の後縁から上方にのびた垂直な後壁部(412)と、底壁部(411)の前縁から上斜め後方に向かってのびた傾斜状の前壁部(413)と、タンク本体(41)の左右両端を塞ぐ略三角形の左右端壁部(414)とを備えており、略不等脚台形の横断面を有している。
このタンク本体(41)は、通常、耐食性および熱伝導性に優れたステンレス鋼板を用いて形成されるが、集熱パネル(3)との接触面のみにステンレス鋼板を用い、その他の部分に樹脂材を用いることもできる。
タンク本体(41)の前壁部(413)は、その上縁部分を除いて、架台(2)の前部縦枠材(20c)、ひいては集熱パネル(3)とほぼ同一の傾斜角度を有している。前壁部(413)の上縁部分は、垂直上方にのびている。
タンク本体(41)は、その底壁部(411)の下面、後壁部(412)の後面、および左右端壁部(414)の外側面が、例えば合成樹脂発泡体等よりなる断熱材(43)によって覆われている。なお、建物の外壁面(W)が断熱性を有するものであれば、後壁部(412)後面の断熱材は省略しても良い。
蓋体(42)は、左右に長い帯板状のものであって、タンク本体(41)の上方開口に嵌まり込むように、その下面の周縁部が横断面Ｌ形に切り欠かれている（図２参照）。蓋体(42)の材料は、特に限定されないが、好適には、断熱性を有する合成樹脂発泡体等が用いられる。なお、蓋体の構造は上記に限定されず、その他、例えば、周縁部を下方に折り曲げた被せ蓋状として、タンク本体の上方開口部に嵌め被せるようにしてもよい。
温水タンク(4)は、断熱材(43)とともに、架台(2)の複数の上位の中間部連結枠材(20f)に渡し止められた棚板(21)の上に載置されている。また、棚板(21)に代えて、２本または３本程度の横架材を複数の中間部連結枠材(20f)に渡し止め、これらの横架材の上に温水タンクを載置してもよい。
【００３６】
図５に示すように、集熱パネル(3)は、その上部の表面、より具体的には、取付部(33)付近の表面に配された複数のプレート状の押さえ金具(71)を介して、取付部(33)を貫通するボルト(72)により、温水タンク(4)の前壁部(413)にねじ接合されている。
押さえ金具(72)は、両縁部が前方に折り曲げられた横断面コ字形のものであって、その中心部にボルト挿通孔(721)があけられている。
温水タンク(4)のタンク本体(41)の前壁部(413)の表面には、集熱パネル(3)の取付部に対応する複数個所に、凹所(413a)が形成されている。これらの凹所(413a)には、それぞれナット(73)が収容されており、各ナット(73)は凹所(413a)の底面に溶接等によって接合固定されている。
そして、ボルト(72)を、複数枚のワッシャ(74)を介して、押さえ金具(72)のボルト挿通孔(721)および集熱パネル(3)の取付部(33)のボルト挿通孔(311)に挿通して、ナット(73)にねじ込むことにより、集熱パネル(3)の上部がタンク本体(41)の前壁部(413)に締付固定される。
以上により、集熱パネル(3)上部の集熱部兼熱伝導部(3b)の裏面が、温水タンク(4)におけるタンク本体(41)の前壁部(413)の表面に熱伝導可能に接触させられ、この接触状態が確実に保持される。
【００３７】
加熱ダクト(6)は、集熱パネル(3)下部の集熱部(3a)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(3)の集熱部(3a)の裏面と、集熱部(3a)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、下位の中間連結枠材(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(3)の集熱部(3a)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、例えば前部横枠材(20g)にあけられた孔によって構成されている。また、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下位の中間連結枠材(20f)に取り付けられている水平仕切板(602)と、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ている棚板(21)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)および下部連結枠材(20e)で囲まれた開口を塞ぐようにこれらの枠材(20a)(20c)(20d)(20e)にまたがって取り付けられた略三角形の垂直側板(603)とによって画定されている。
後述する第２ないし第５の実施形態との共用のために、左右の垂直側板(603)に、加熱ダクト(6)の案内部(6b)に臨む円形の連通孔(603a)を形成しておき、同連通孔(603a)を着脱可能な蓋材で塞ぐようにしてもよい。
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(604)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)（※図面の方で符号(62)が抜けていたので、追記しました（図２，３等）。）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。なお、加熱された空気(A)の室内への引き込みは、上記のように建物の外壁面(W)の給気口(W1)に設けたファン(F)を作動させる他、建物内に配管されたダクトの一部に設けられたファンを作動させるか、あるいは、第３種換気として室内を負圧とすることによっても行うことができる。
なお、加熱ダクトは、上記構造には限定されず、例えば、傾斜仕切板(601)および水平仕切板(602)を省略して、集熱パネル(3)の集熱部(3a)の裏面側の空間全体を加熱ダクトとしても良い。
ここで、傾斜仕切板(601)および水平仕切板(602)を省略する場合、底板(604)の厚さの少なくとも一部を断熱材で構成して、断熱性を持たせるのが好ましい。一方、底板8604)を省略する場合、傾斜仕切板(601)および水平仕切板(602)の少なくとも厚さの一部、好適には、傾斜仕切板(601)および水平仕切板(602)の下面側を断熱材によって構成するのが好ましい。
【００３８】
架台(2)における上位の水平横枠材(20b)と方形枠(37)の上枠部との間には、これらの部分から異物や雨雪等が侵入するのを防止するため、「く」字形に屈曲させられたカバー板(8)が跨って載せられている。
【００３９】
図６に示すように、温水タンク(4)には、その右側上部に水導入管(51)が接続され、その左側下部に温水導出管(52)が接続されている。
水導入管(51)には、所定の水位になると給水を停止するフロート弁(53)が設けられている。
また、温水タンク(4)には、所定の高さ位置にオーバーフロー管(54)の上端部が接続されている。
さらに、温水タンク(4)の底部には、バルブを有するドレン管(55)の上端部が接続されている。
【００４０】
上記の太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1)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(51)を通じて温水タンク(4)内に水を供給し、所定量の水を温水タンク(4)に溜める。日中、太陽光が集熱パネル(3)の集熱部(3a)の表面に当たると、太陽熱によって集熱部(3a)内の作動流体が加熱されて蒸発し、作動流体通路(31)を上向きに流れて集熱部兼熱伝導部(3b)まで移動する。また、集熱パネル(3a)の集熱部兼熱伝導(3b)においても、その表面に太陽光が当たることで、内部の作動流体が加熱されて蒸発する。そして、集熱パネル(3)の集熱部兼熱伝導部(3b)において、蒸発した作動流体の熱が、集熱部兼熱伝導部(3b)およびこれと接触させられた温水タンク(4)の前壁部(413)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(4)内の温水(H)は、温水導出管(52)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(31)を下向きに流れて集熱パネル(3)の集熱部(3a)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(3)の集熱部(3a)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(1)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。
【００４１】
［第２の実施形態］
図７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６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(1)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(1)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、例えば、２つの太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1)の架台(2)における隣り合う垂直側板(603)の連通孔(603a)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(1)が、いずれか一方(1)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(1)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(1)における温水タンク(4)の温水導出管(52)が、適宜の継手部材(56)を介して、左側の太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1)における温水タンク(4)の水導入管(51)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(1)の温水タンク(4)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(1)の温水タンク(4)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。
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、これに適応できる所望の温水・加熱空気の供給能力が容易に得られる上、単一の太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1)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(1)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(1)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。
【００４２】
［第３の実施形態］
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(10B)に係るものであって、以下の点を除いて、図７に示す第２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８に示すように、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(10B)では、各太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1)の加熱ダクト(6)内における温水タンク(4)の下方部分、すなわち案内部(6b)に、内部に温水タンク(4)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(9)が配置されているものである。
熱交換器(9)は、例えばフィン付きチューブよりなり、加熱ダクト(6)の案内部(6b)に、温水タンク(4)のタンク本体(41)の底壁部(411)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(9)のチューブの左端部は、上向きに折れ曲がって、温水タンク(4)の底壁部(411)の左端部分に接続されている。熱交換器(9)のチューブの右端部は、上向きに折れ曲がって、温水タンク(4)の底壁部(411)の右端部分に接続されている。熱交換器(9)のチューブの途中には、ポンプ(91)が設けられている。なお、熱交換器(9)は、上記構造には限定されず、その他の構造の熱交換器を適用することも勿論可能である。
上記の太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニット(10B)にあっては、ポンプ(91)を作動させて熱交換器(9)内に温水タンク(4)内の温水(H)の一部を流通させると、温水(H)から熱交換器(9)のチューブおよびフィンを介して加熱ダクト(6)の案内部(6b)への放熱が行われ、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ユニット(10B)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。
【００４３】
［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(10C)は、以下の点を除いて、図７に示す第２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(10C)では、左側の太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1)の温水タンク(4)に温水導出管が接続されていない。したがって、各太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1)の温水タンク(4)は、生成された温水(H)を貯留する貯留タンクとして機能させられる。
また、右側の太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1)の温水タンク(4)に接続されている水導入管(51)が、温水タンク(4)の外側で分岐させられて、温水生成用給水管(57)が設けられている。温水生成用給水管(57)は、その長さの一部が、左右の太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1)の温水タンク(4)内に直列状に配管されている。詳しい図示は省略したが、給水管のうち温水タンク内の温水に浸かっている部分を、熱交換性能に優れたフィン付きチューブや蛇行チューブ等によって構成してもよい。
給水管(57)の内部を流通する水は、各太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1)の温水タンク(4)内に貯留された温水(H)との熱交換により加温された後、給湯配管を経て所定の給湯箇所へ供給される。
従って、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(10C)によれば、給水圧が確実に得られるので、所定箇所への温水の供給を支障なく行うことができる。
【００４４】
［第５の実施形態］
図１０は、この発明の第５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(10D)は、以下の点を除いて、図９に示す第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(10C)と実質的に同じである。
すなわち、図１０に示すように、第５の実施形態の太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニット(10D)の場合、各太陽熱利用温水器兼空気加熱器(1)の加熱ダクト(6)内における温水タンク(4)の下方部分、すなわち案内部(6b)に、内部に温水タンク(4)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(9)が配置されているものである。
熱交換器(9)の構造および機能は、図８に示す第３の実施形態のそれと実質的に同じであるので、詳しい説明は省略する。
この太陽熱利用温水器兼空気加熱器ユニット(10D)によれば、熱交換器(9)を使用することにより、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。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
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】
【００４６】
(1)：太陽熱利用温水器兼空気加熱器
(2)：架台
(3)：集熱パネル
(3a)：集熱部（集熱パネルの下部）
(3b)：集熱部兼熱伝導部（集熱パネルの上部）
(30)：平板状ヒートパイプ（熱伝導性パネル）
(31)：作動流体通路（熱媒体通路）
(33)：取付部
(35)：カバー板
(37)：対流放熱防止用ハニカム材
(4)：温水タンク
(41)：タンク本体
(413)：前壁部
(51)：水導入管
(52)：温水導出管
(56)：継手部材
(6)：加熱ダクト
(606)：連通部材
(71)：押さえ金具
(72)：ボルト
(9)：空気加熱用熱交換器
(10A)(10B)(10C)(10D)：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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【図１０】
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