JP2002106964A

JP2002106964A - 太陽熱利用温水装置

Info

Publication number: JP2002106964A
Application number: JP2000300037A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Uno; 浩宇野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2002-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】集熱効率の向上。【解決手段】太陽熱集熱面１と集熱面流路部２との間
に設けた熱電気変換手段１２からの、発電電力により温
水を循環させる温水強制循環手段１５を駆動している。
この温水強制循環手段１５によって強制的に温水が循環
させられ、強制対流で太陽熱集熱面１から熱交換される
ため、太陽熱の集熱効率が飛躍的に高くなると共に省電
力の効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は太陽熱を集熱する部
分と温水との温度差で発電を行い、その発電で温水を循
環させるポンプを駆動して効率的に集熱して温水に熱交
換する太陽熱利用温水装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の太陽熱利用温水装置とし
ては、図７に示すように、太陽熱を受けて集熱する太陽
熱集熱面１、この太陽熱集熱面１の裏面に一体に設け
て、太陽熱集熱面１からの熱を受けて温水を昇温させる
集熱面流路部２、これらを収納した集熱器本体３、集熱
器本体３の上面に設けて太陽光を透過する集熱器ガラス
４から成る太陽熱集熱器５と、温水を蓄える温水タンク
６と、集熱面流路部２と温水タンク６を接続する温水通
路管７で構成されていた。温水通路管７による温水の通
路は、集熱面流路部２の入口８から集熱面流路部２に入
り、出口９から温水通路管７により、温水タンク６の流
入口１０から温水タンク６に入り、流出口１１から温水
通路管７により集熱面流路部２の入口８に入るように接
続されている。

【０００３】次に動作、作用について説明する。太陽熱
集熱器５内の太陽熱集熱面１が太陽熱を集熱すると、温
度が上昇し、集熱面流路部２内の水を加熱する。加熱さ
れた水は比重が小さくなるため、上昇し、温水通路管７
を経由して流入口１０から温水タンク６に流入する。逆
に温水タンク６から温度の低く、比重の大きい水が流出
口１１から温水通路管７を継て集熱面流路部２に流入す
る。このようにして十分な太陽日射があれば、太陽熱を
集熱して、自然循環作用で温水タンク６内の水は温水に
加熱され、給湯水として、風呂などに利用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の装置では、集熱面流路部２で集熱した太陽熱
と温水との熱交換は自然循環で行われるため、集熱効率
が低いという課題を有していた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記従来の課題を解決す
るために、本発明の太陽熱利用温水装置は、太陽熱を受
けて集熱する太陽熱集熱面と、この太陽熱集熱面からの
熱を受けて温水を昇温させる集熱面流路部と、この太陽
熱集熱面と集熱面流路部との間に設けられ、太陽熱集熱
面の熱を高温面で受熱して低温面から集熱面流路部に伝
熱し、高温面と低温面との温度差で発電する熱電気変換
手段と、温水を蓄える温水タンクと、集熱面流路部と前
記温水タンクを連結し、温水が循環する通路をつくる温
水通路管と、この温水通路管の間に設けられ、前記熱電
気変換手段の発電電力により駆動して温水を循環させる
温水強制循環手段とから構成したものである。

【０００６】これによって、太陽熱集熱面が太陽熱を集
熱すると、温度が上昇し、集熱面流路部の温水を加熱す
るが、一部は熱電気変換手段の高温面を加熱し、高温面
から低温面へ伝わり、さらに低温面から集熱面流路部へ
伝熱する。熱電気変換手段は低温面が集熱面流路部へ伝
熱することで冷却されるため、高温面と低温面とで温度
差が生じ、この温度差に応じた電力を発生する。温水強
制循環手段はこの発電電力を供給されて駆動し、温水を
温水タンクから温水通路管を継て集熱面流路部、再び、
温水通路管を継て温水タンクに循環させる。このように
して十分な太陽日射があれば、太陽熱を集熱して温水タ
ンクの温水は温度が上昇し、給湯などに利用できる。ま
た、太陽熱集熱面が集熱面流路部よりも高温にならない
と熱電気変換手段の高温面と低温面との温度差が発生せ
ず、温水強制循環手段は駆動しないため、集熱できる条
件でのみ、集熱運運が行われる。

【０００７】そして、温水は温水強制循環手段により強
制的に循環させられて、強制対流で太陽熱集熱面から熱
交換されるため、温水自体が温度差による浮力で自然対
流で循環する場合に比較して熱交換効率が飛躍的に高く
なる。さらに温水強制循環手段の駆動電力は太陽日射を
利用するため、外部電源の電力を利用しなくてもよく、
別途、熱源を設ける必要がなく、燃料費も不用である。
また、屋根の最も高い中央部を挟んで温水タンクと太陽
熱集熱器を設置することができ、屋根への荷重が均等に
分散される。

【０００８】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、太陽熱
を受けて集熱する太陽熱集熱面と、この太陽熱集熱面か
らの熱を受けて温水を昇温させる集熱面流路部と、この
太陽熱集熱面と集熱面流路部との間に設けられ、太陽熱
集熱面の熱を高温面で受熱して低温面から集熱面流路部
に伝熱し、高温面と低温面との温度差で発電する熱電気
変換手段と、温水を蓄える温水タンクと、集熱面流路部
と前記温水タンクを連結し、温水が循環する通路をつく
る温水通路管と、この温水通路管の間に設けられ、前記
熱電気変換手段の発電電力により駆動して温水を循環さ
せる温水強制循環手段とから構成することにより、太陽
熱集熱面が太陽熱を集熱すると、温度が上昇し、集熱面
流路部の温水を加熱するが、一部は熱電気変換手段の高
温面を加熱し、高温面から低温面へ伝わり、さらに低温
面から集熱面流路部へ伝熱する。熱電気変換手段は低温
面が集熱面流路部へ伝熱することで冷却されるため、高
温面と低温面とで温度差が生じ、この温度差に応じた電
力を発生する。温水強制循環手段はこの発電電力を供給
されて駆動し、温水を温水タンクから温水通路管を継て
集熱面流路部、再び、温水通路管を継て温水タンクに循
環させる。このように十分な太陽日射があれば、太陽熱
を集熱して温水タンクの温水は温度が上昇し、給湯など
に利用できる。また、太陽熱集熱面が集熱面流路部より
も高温にならないと熱電気変換手段の高温面と低温面と
の温度差が発生せず、温水強制循環手段は駆動しないた
め、集熱できる条件でのみ、集熱運運が行われる。

【０００９】そして、温水は温水強制循環手段により強
制的に循環させられて、強制対流で太陽熱集熱面から熱
交換するため、温水自体が温度差による浮力で自然対流
で循環する場合に比較して太陽熱の集熱効率が飛躍的に
高くなる。さらに温水強制循環手段の駆動電力は太陽日
射を利用するため、外部電源の電力を利用しなくてもよ
い。また、屋根の最も高い中央部を挟んで温水タンクと
太陽熱集熱器を設置することができ、屋根への荷重が均
等に分散される。

【００１０】請求項２に記載の発明は、特に請求項１記
載の太陽熱利用温水熱装置を、太陽熱集熱面から高温面
が受熱するように接続し、低温面は熱交換器と熱交換す
るように熱電気変換手段を設けたことにより、太陽熱集
熱面が太陽熱を集熱すると、温度が上昇し、集熱面流路
部の温水を加熱するが、太陽熱集熱面の一部は熱電気変
換手段の高温面を加熱する。高温面を加熱した熱は高温
面から低温面へ伝わり、さらに低温面から熱交換器へ伝
わり、熱交換器内部の温水を加熱する。熱電気変換手段
は低温面が熱交換器へ伝熱することで冷却されるため、
高温面と低温面とで温度差が生じ、この温度差に応じた
電力を発生する。温水強制循環手段はこの発電電力を供
給されて駆動し、温水を温水タンクから温水通路管を継
て集熱面流路部、再び、温水通路管を継て熱交換器から
温水タンクに循環させる。このように十分な太陽日射が
あれば、太陽熱を集熱して温水タンクの温水は温度が上
昇し、給湯などに利用できる。また、太陽熱集熱面が集
熱面流路部よりも高温にならないと熱電気変換手段の高
温面と低温面との温度差が発生せず、温水強制循環手段
は駆動しないため、集熱できる条件でのみ、集熱運運が
行われる。

【００１１】そして、温水は温水強制循環手段により強
制的に循環されて、強制対流で太陽熱集熱面から熱交換
されるため、温水自体が温度差による浮力で自然対流で
循環する場合に比較して熱交換効率が飛躍的に高くな
る。さらに温水強制循環手段の駆動電力は太陽日射を利
用するため、外部電源の電力を利用しなくてもよい。ま
た、熱電気変換手段の低温面は熱交換器を設けているた
め、集熱面流路部に熱電気変換手段を設置しなくてのよ
くなり、従来と同様の構成でよく、太陽熱集熱面のみ、
熱電気変換手段の高温面に伝熱するように構成を変えれ
ばよい。また、屋根の最も高い中央部を挟んで温水タン
クと太陽熱集熱器を設置することができ、屋根への荷重
が均等に分散される。

【００１２】請求項３に記載の発明は、特に請求項１記
載の太陽熱利用温水熱装置を、低温面に熱交換器を設
け、高温面に専用の集熱板を設けて高温面と低温面との
温度差で発電する熱電気変換手段と、この熱電気変換手
段の発電電力により駆動して温水を循環させる温水強制
循環手段とから構成することにより、太陽熱集熱面が太
陽熱を集熱すると、温度が上昇し、集熱面流路部の温水
を加熱する。また、専用の集熱板は熱電気変換手段の高
温面を加熱する。高温面を加熱した熱は高温面から低温
面へ伝わり、さらに低温面から熱交換器へ伝わり、熱交
換器内部の温水を加熱する。熱電気変換手段は低温面が
熱交換器へ伝熱することで冷却されるため、高温面と低
温面とで温度差が生じ、この温度差に応じた電力を発生
する。温水強制循環手段はこの発電電力を供給されて駆
動し、温水を温水タンクから温水通路管を継て集熱面流
路部、再び、温水通路管を継て熱交換器から温水タンク
に循環させる。このようにして十分な太陽日射があれ
ば、太陽熱を集熱して温水タンクの温水は温度が上昇
し、給湯などに利用できる。また、太陽熱集熱面が集熱
面流路部よりも高温にならないと熱電気変換手段の高温
面と低温面との温度差が発生せず、温水強制循環手段は
駆動しないため、集熱できる条件でのみ、集熱運運が行
われる。

【００１３】そして、温水は温水強制循環手段により強
制的に循環させられて、強制対流で太陽熱集熱面から熱
交換されるため、温水自体が温度差による浮力で自然対
流で循環する場合に比較して熱交換効率が飛躍的に高く
なる。さらに温水強制循環手段の駆動電力は太陽日射を
利用するため、外部電源の電力を利用しなくてもよい。
また、熱電気変換手段の高温面に専用の集熱板を設け、
低温面は熱交換器を設けているため、太陽熱集熱面およ
び集熱面流路部に熱電気変換手段を設置しなくてもよ
く、従来と同様の構成でよい。また、屋根の最も高い中
央部を挟んで温水タンクと太陽熱集熱器を設置すること
ができ、屋根への荷重が均等に分散される。

【００１４】請求項４に記載の発明は、特に請求項１記
載の太陽熱利用温水熱装置を、集熱面流路部から温水タ
ンクへ温水が流入する前記温水通路管の部分に高温面を
接触させ、低温面を温水タンクと接触させて高温面と低
温面との温度差で発電する熱電気変換手段と、温水通路
管の間に設けられ、前記熱電気変換手段の発電電力によ
り駆動して温水を循環させる温水強制循環手段とから構
成することにより、太陽熱集熱面が太陽熱を集熱する
と、温度が上昇し、集熱面流路部の温水を加熱し、温水
は温水通路管を通って温水タンクに流入する。この温水
通路管で熱交換器から熱電気変換手段の高温面を加熱
し、高温面を加熱した熱は高温面から低温面へ伝わる。
さらに低温面から温水タンクへ伝わることで、熱電気変
換手段は高温面と低温面とで温度差が生じ、この温度差
に応じた電力を発生する。温水強制循環手段はこの発電
電力を供給されて駆動し、温水を温水タンクから温水通
路管を継て集熱面流路部、再び、集熱面流路部を継て熱
交換器から温水タンクに循環させる。このようにして十
分な太陽日射があれば、太陽熱を集熱して温水タンクの
温水は温度が上昇し、給湯などに利用できる。また、集
熱面流路部が温水タンクよりも高温にならないと熱電気
変換手段の高温面と低温面との温度差が発生せず、温水
強制循環手段は駆動しないため、集熱できる条件での
み、集熱運運が行われる。

【００１５】そして、温水は温水強制循環手段により強
制的に循環されて、強制対流で太陽熱集熱面から熱交換
するため、温水自体が温度差による浮力で自然対流で循
環する場合に比較して太陽熱集熱効率が飛躍的に高くな
る。さらに温水強制循環手段の駆動電力は太陽日射を利
用するため、外部電源の電力を利用しなくてもよい。

【００１６】また、熱電気変換手段は高温面を温水通路
管の熱交換器に設け、低温面を温水タンクに設けている
ため、太陽熱集熱面および集熱面流路部に熱電気変換手
段とを設置しなくてもよく、従来と同様の構成でよい。

【００１７】請求項５に記載の発明は、特に請求項１記
載の太陽熱利用温水熱装置を、集熱面流路部から温水タ
ンクへ温水が流入する前記温水通路管の部分に高温面を
接触させ、温水タンクから集熱面流路部へ温水が流出す
る前記温水通路管の部分に低温面を接触させ、高温面と
低温面との温度差で発電する熱電気変換手段と、温水通
路管の間に設けられ、前記熱電気変換手段の発電電力に
より駆動して温水を循環させる温水強制循環手段とから
構成することにより、太陽熱集熱面が太陽熱を集熱する
と、温度が上昇し、集熱面流路部の温水を加熱し、温水
は温水通路管を通って温水タンクに流入する。この温水
通路管で熱電気変換手段の高温面を加熱し、高温面を加
熱した熱は高温面から低温面へ伝わる。さらに低温面
は、温水タンクから集熱面流路部へ流出する低温の温水
と熱交換することで、熱電気変換手段は高温面と低温面
とで温度差が生じ、この温度差に応じた電力を発生す
る。温水強制循環手段はこの発電電力を供給されて駆動
し、温水を温水タンクから温水通路管を継て集熱面流路
部、再び、集熱面流路部を継て熱交換器から温水タンク
に循環させる。このようにして十分な太陽日射があれ
ば、太陽熱を集熱して温水タンクの温水は温度が上昇
し、給湯などに利用できる。また、集熱面流路部から温
水タンクへ温水が流入する温水通路管の部分が、温水タ
ンクから集熱面流路部へ温水が流出する温水通路管の部
分よりも高温にならないと熱電気変換手段の高温面と低
温面との温度差が発生せず、温水強制循環手段は駆動し
ないため、集熱できる条件でのみ、集熱運運が行われ
る。

【００１８】そして、温水は温水強制循環手段により強
制的に循環されて、強制対流で太陽熱集熱面から熱交換
するため、温水自体が温度差による浮力で自然対流で循
環する場合に比較して太陽熱集熱効率が飛躍的に高くな
る。さらに温水強制循環手段の駆動電力は太陽日射を利
用するため、外部電源の電力を利用しなくてもよい。

【００１９】また、熱電気変換手段は高温面および低温
面を温水通路管に設けているため、太陽熱集熱面および
集熱面流路部に熱電気変換手段を設置しなくてもよく、
従来と同様の構成でよい。

【００２０】請求項６に記載の発明は、特に請求項１記
載の太陽熱利用温水熱装置を、熱電気変換手段はセラミ
ック板でできた高温面と低温面の間に熱電素子を複数個
設けて接続した構成において、高温面と低温面のどちら
か一方、もしくは両方に直接、温水が接触するように設
けたことにより、温水は高温面と低温面のどちらか一
方、もしくは両方に直接、熱交換し、間接的に熱交換器
を介して熱交換する場合に比べ、熱交換効率が向上し、
発電性能が向上し、温水強制循環手段の駆動電力が増大
して温水の循環流量が増え、太陽熱集熱効率が向上す
る。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００２２】（実施例１）図１は本発明の実施例１にお
ける太陽熱利用温水熱装置の構成図を示すものである。

【００２３】図１において、１は太陽熱を受けて集熱す
る太陽熱集熱面、2は集熱面流路部であり、太陽熱集熱
面１からの熱を受けて温水を昇温させる。３はこれらを
収納した集熱器本体、４は集熱器ガラスで集熱器本体３
の上面に設けて太陽光を透過する。５は太陽熱集熱器
で、太陽熱集熱面１、集熱面流路部２、集熱器本体３、
集熱器ガラス４から成る。６は温水を蓄える温水タン
ク、７は温水通路管で集熱面流路部の入口８および集熱
面流路部の出口９と前記温水タンク６の流入口１０およ
び流出口１１とを接続し、温水が循環する通路をつく
る。１２は熱電気変換手段で、太陽熱集熱面１の熱を高
温面１３で受熱して低温面１４から集熱面流路部２に伝
熱し、高温面１３と低温面１４との温度差で発電する。
１５は温水強制循環手段で温水通路管７の間に設けら
れ、前記熱電気変換手段１２の発電電力により駆動して
温水を循環させる。

【００２４】以上のように構成された太陽熱利用温水熱
装置について、以下、その動作、作用を説明する。

【００２５】まず、太陽熱集熱面１が太陽熱を集熱する
と、温度が上昇し、集熱面流路部２の温水を加熱すると
ともに、太陽熱集熱面１の一部は熱電気変換手段１２の
高温面１３を加熱する。高温面１３を加熱した熱は高温
面１３から低温面１４へ伝わり、さらに低温面１４から
集熱面流路部２に伝わり、温水を加熱する。熱電気変換
手段１２は、高温面１３と低温面１４とで温度差が生
じ、この温度差に応じた電力を発生する。温水強制循環
手段１５はこの発電電力を供給されて駆動し、温水を温
水タンク６の流出口１１から温水通路管７を継て集熱面
流路部２の入口８、入口８から集熱面流路部２を通過し
て出口９に循環させる。

【００２６】このときに、温水は太陽熱により、温度が
上昇する。さらに、出口９から温水通路管７を継て温水
タンク６の流入口１０に至る経路で循環させる。このよ
うに十分な太陽日射があれば、太陽熱を集熱して温水タ
ンク６の温水は温度が上昇し、給湯などに利用できる。
また、太陽熱集熱面１が集熱面流路部２よりも高温にな
らないと熱電気変換手段１２の高温面１３と低温面１４
との温度差が発生せず、温水強制循環手段１５は駆動し
ないため、集熱できる条件でのみ、集熱運運が行われ
る。

【００２７】以上のように、本実施例においては、太陽
熱集熱面１と集熱面流路部２との間に熱電気変換手段１
２を設け、熱電気変換手段１２の発電電力により駆動し
て温水を循環させる温水強制循環手段１５を温水通路管
７の間に設けたことで、十分な太陽日射があれば、太陽
熱集熱面１が熱電気変換手段１２の高温面１３を加熱
し、低温面１４から集熱面流路部２へ伝熱して、高温面
１３と低温面１４とで温度差を生じ、この温度差に応じ
て電力を発生し、温水強制循環手段１５が駆動して集熱
運運が行われる。

【００２８】そして、温水は温水強制循環手段１５によ
り強制的に循環されて、強制対流で太陽熱集熱面１から
熱交換されるため、温水自体が温度差による浮力で自然
対流で循環する場合に比較して太陽熱の集熱効率が飛躍
的に高くなる。さらに温水強制循環手段１５の駆動電力
は太陽日射を利用するため、外部電源の電力を利用しな
くてもよく、別途、熱源を設ける必要がなく、燃料費も
不用である。また、屋根の最も高い中央部を挟んで温水
タンク６と太陽熱集熱器５を設置することができ、屋根
への荷重が均等に分散される。

【００２９】（実施例２）図２は本発明の実施例２の太
陽熱利用温水熱装置の構成図である。

【００３０】なお実施例１と同一符号のものは同一構造
を有し、説明は省略する。

【００３１】実施例１と異なる点は、太陽熱集熱面１か
ら高温面１３が受熱するように接続し、低温面１４は熱
交換器１６と熱交換するように熱電気変換手段１２を設
けたところである。

【００３２】以上のように構成された太陽熱利用温水熱
装置について、以下、その動作、作用を説明する。

【００３３】まず、太陽熱集熱面１が太陽熱を集熱する
と、温度が上昇し、集熱面流路部２の温水を加熱する
が、太陽熱集熱面１の一部は熱電気変換手段１２の高温
面１３を加熱する。高温面１３を加熱した熱は高温面１
３から低温面１４へ伝わり、さらに低温面１４から熱交
換器１６へ伝わり、熱交換器１６内の温水を加熱する。
熱電気変換手段１２は、高温面１３と低温面１４とで温
度差が生じ、この温度差に応じた電力を発生する。温水
強制循環手段１５はこの発電電力を供給されて駆動し、
温水を温水タンク６の流出口１１から温水通路管７を継
て集熱面流路部２の入口８、入口８から集熱面流路部２
を通過して出口９に循環させる。

【００３４】このときに、温水は太陽熱により、温度が
上昇する。さらに、出口９から温水通路管７を継て温水
タンク６の流入口１０に至る経路で循環させる。このよ
うに十分な太陽日射があれば、太陽熱を集熱して温水タ
ンク６の温水は温度が上昇し、給湯などに利用できる。
また、太陽熱集熱面１が集熱面流路部２よりも高温にな
らないと熱電気変換手段１２の高温面１３と低温面１４
との温度差が発生せず、温水強制循環手段１５は駆動し
ないため、集熱できる条件でのみ、集熱運運が行われ
る。

【００３５】以上のように、本実施例においては、太陽
熱集熱面１から高温面１３が受熱するように接続し、低
温面１４は熱交換器１６と熱交換するように熱電気変換
手段１２を設けたことにより、太陽熱集熱面１が太陽熱
を集熱すると、熱電気変換手段１２の高温面１３を加熱
し、高温面１３から低温面１４へ伝わり、さらに低温面
１４から熱交換器１６へ伝わることで、高温面１３と低
温面１４とで温度差が生じ、この温度差に応じた電力を
発生し、温水強制循環手段１５はこの発電電力を供給さ
れて駆動し、温水を循環させる。

【００３６】そこで、温水は温水強制循環手段１５によ
り強制的に循環されて、強制対流で太陽熱集熱面１から
熱交換するため、温水自体が温度差による浮力で自然対
流で循環する場合に比較して熱交換効率が飛躍的に高く
なる。さらに温水強制循環手段１５の駆動電力は太陽日
射を利用するため、外部電源の電力を利用しなくてもよ
く、別途、熱源を設ける必要がなく、燃料費も不用であ
る。また、熱電気変換手段１２の低温面１４は熱交換器
１６を設けているため、集熱面流路部２に熱電気変換手
段１２を設置しなくてもよく、従来と同様の構成でよ
い。太陽熱集熱面１のみを熱電気変換手段１２の高温面
１３に伝熱するように構成を変えればよい。

【００３７】また、屋根の最も高い中央部を挟んで温水
タンク６と太陽熱集熱器５を設置することができ、屋根
への荷重が均等に分散される。

【００３８】（実施例３）図３は本発明の実施例３の太
陽熱利用温水熱装置の構成図である。

【００３９】なお実施例１と同一符号のものは同一構造
を有し、説明は省略する。

【００４０】実施例１と異なる点は、低温面１４に熱交
換器１６を設け、高温面１３に専用の集熱板１７を設け
て高温面１３と低温面１４との温度差で発電する熱電気
変換手段１２と、この熱電気変換手段１２の発電電力に
より駆動して温水を循環させる温水強制循環手段１５と
から構成したところである。

【００４１】以上のように構成された太陽熱利用温水熱
装置について、以下、その動作、作用を説明する。

【００４２】まず、太陽熱集熱面１が太陽熱を集熱する
と、温度が上昇し、集熱面流路部２の温水を加熱する。
また、専用の集熱板１７は熱電気変換手段１２の高温面
１３を加熱する。高温面１３を加熱した熱は高温面１３
から低温面１４へ伝わり、さらに低温面１４から熱交換
器１６へ伝わり、熱交換器１６内部の温水を加熱する。
熱電気変換手段１２は高温面１３と低温面１４とで温度
差が生じ、この温度差に応じた電力を発生する。温水強
制循環手段１５はこの発電電力を供給されて駆動し、温
水を温水タンク６の流出口１１から温水通路管７を継て
集熱面流路部２の入口８、入口８から集熱面流路部２を
通過して出口９に循環させる。このときに、温水は太陽
熱により、温度が上昇する。さらに、出口９から温水通
路管７を継て温水タンク６の流入口１０に至る経路で循
環させる。このようにして、十分な太陽日射があれば、
太陽熱を集熱して温水タンク６の温水は温度が上昇し、
給湯などに利用できる。また、太陽熱集熱面１が集熱面
流路部２よりも高温にならないと熱電気変換手段１２の
高温面１３と低温面１４との温度差が発生せず、温水強
制循環手段１５は駆動しないため、集熱できる条件での
み、集熱運運が行われる。

【００４３】以上のように、本実施例においては、低温
面１４に熱交換器１６を設け、高温面１３に専用の集熱
板１７を設けて高温面１３と低温面１４との温度差で発
電する熱電気変換手段１２と、この熱電気変換手段１２
の発電電力により駆動して温水を循環させる温水強制循
環手段１５とから構成することにより、専用の集熱板１
７が熱電気変換手段１２の高温面１３を加熱し、高温面
１３を加熱した熱は高温面１３から低温面１４へ伝わ
り、高温面１３と低温面１４とで温度差が生じ、この温
度差に応じた電力を発生する。

【００４４】そして、温水は温水強制循環手段１５によ
り強制的に循環されて、強制対流で太陽熱集熱面１から
熱交換するため、温水自体が温度差による浮力で自然対
流で循環する場合に比較して熱交換効率が飛躍的に高く
なる。さらに温水強制循環手段１５の駆動電力は太陽日
射を利用するため、外部電源の電力を利用しなくてもよ
く、別途、熱源を設ける必要がなく、燃料費も不用であ
る。また、熱電気変換手段１２の高温面１３に専用の集
熱板１７を設け、低温面１４は熱交換器１６を設けてい
るため、太陽熱集熱面１および集熱面流路部２に熱電気
変換手段１２を設置することはなく、従来と同様の構成
でよい。また、屋根の最も高い中央部を挟んで温水タン
ク６と太陽熱集熱器５を設置することができ、屋根への
荷重が均等に分散される。

【００４５】（実施例４）図４は本発明の実施例４の太
陽熱利用温水熱装置の構成図である。

【００４６】なお実施例１と同一符号のものは同一構造
を有し、説明は省略する。

【００４７】実施例１と異なる点は、集熱面流路部２か
ら温水タンク６へ温水が流入する前記温水通路管７の部
分に高温面１３を接触させ、低温面１４を温水タンク６
と接触させて高温面１３と低温面１４との温度差で発電
する熱電気変換手段１２と、温水通路管７の間に設けら
れ、前記熱電気変換手段１２の発電電力により駆動して
温水を循環させる温水強制循環手段１５とから構成した
ところである。

【００４８】以上のように構成された太陽熱利用温水熱
装置について、以下、その動作、作用を説明する。

【００４９】まず、太陽熱集熱面１が太陽熱を集熱する
と、温度が上昇し、集熱面流路部２の温水を加熱し、温
水は温水通路管７を通って温水タンク６に流入する。こ
の温水通路管７で熱交換器１６から熱電気変換手段１２
の高温面１３を加熱し、高温面１３を加熱した熱は高温
面１３から低温面１４へ伝わる。さらに低温面１４から
温水タンク６へ伝わることで、熱電気変換手段１２は高
温面１３と低温面１４とで温度差が生じ、この温度差に
応じた電力を発生する。温水強制循環手段１５はこの発
電電力を供給されて駆動し、温水を温水タンク６の流出
口１１から温水通路管７を継て集熱面流路部２の入口
８、入口８から集熱面流路部２を通過して出口９に循環
させる。

【００５０】このときに、温水は太陽熱により、温度が
上昇する。さらに、出口９から温水通路管７を継て温水
タンク６の流入口１０に至る経路で循環させる。このよ
うにして十分な太陽日射があれば、太陽熱を集熱して温
水タンク６の温水は温度が上昇し、給湯などに利用でき
る。また、集熱面流路部２が温水タンク６よりも高温に
ならないと熱電気変換手段１２の高温面１３と低温面１
４との温度差が発生せず、温水強制循環手段１５は駆動
しないため、集熱できる条件でのみ、集熱運運が行われ
る。

【００５１】以上のように、本実施例においては、温水
通路管７の部分に高温面１３を接触させ、低温面１４を
温水タンク６と接触させて高温面１３と低温面１４との
温度差で発電する熱電気変換手段１２と、熱電気変換手
段１２の発電電力により駆動して温水を循環させる温水
強制循環手段１５とから構成することにより、熱電気変
換手段１２は高温面１３と低温面１４とで温度差が生
じ、この温度差に応じた電力を発生し、温水強制循環手
段１５を駆動する。

【００５２】そして、温水は温水強制循環手段１５によ
り強制的に循環されて、強制対流で太陽熱集熱面１から
熱交換するため、温水自体が温度差による浮力で自然対
流で循環する場合に比較して太陽熱集熱効率が飛躍的に
高くなる。さらに温水強制循環手段１５の駆動電力は太
陽日射を利用するため、外部電源の電力を利用しなくて
もよく、別途、熱源を設ける必要がない。燃料費も不用
である。また、熱電気変換手段１２は高温面１３を温水
通路管７の熱交換器１６に設け、低温面１４を温水タン
ク６に設けているため、太陽熱集熱面１および集熱面流
路部２に熱電気変換手段１２を設ける必要がなく、従来
と同様の構成でよい。

【００５３】（実施例５）図５は本発明の実施例５の太
陽熱利用温水熱装置の構成図である。

【００５４】なお実施例１と同一符号のものは同一構造
を有し、説明は省略する。

【００５５】実施例１と異なる点は、集熱面流路部２か
ら温水タンク６へ温水が流入する前記温水通路管７の部
分に高温面１３を接触させ、温水タンク６から集熱面流
路部２へ温水が流出する前記温水通路管７の部分に低温
面１４を接触させ、高温面１３と低温面１４との温度差
で発電する熱電気変換手段１２と、温水通路管７の間に
設けられ、前記熱電気変換手段１２の発電電力により駆
動して温水を循環させる温水強制循環手段１５とを設け
たところである。

【００５６】以上のように構成された太陽熱利用温水熱
装置について、以下、その動作、作用を説明する。

【００５７】まず、太陽熱集熱面１が太陽熱を集熱する
と、温度が上昇し、集熱面流路部２の温水を加熱し、温
水は温水通路管７を通って温水タンク６に流入する。こ
の温水通路管７から熱交換器１６を経由して、熱電気変
換手段１２の高温面１３を加熱し、高温面１３を加熱し
た熱は高温面１３から低温面１４へ伝わる。さらに低温
面１４は、温水タンク６から集熱面流路部２へ流出する
低温の温水と熱交換器１６を経由して熱交換すること
で、熱電気変換手段１２は高温面１３と低温面１４とで
温度差が生じ、この温度差に応じた電力を発生する。温
水強制循環手段１５はこの発電電力を供給されて駆動
し、温水を温水タンク６の流出口１１から温水通路管７
を継て集熱面流路部２の入口８、入口８から集熱面流路
部２を通過して出口９に循環させる。このときに、温水
は太陽熱により、温度が上昇する。

【００５８】さらに、出口９から温水通路管７を継て温
水タンク６の流入口１０に至る経路で循環させる。この
ようにして十分な太陽日射があれば、太陽熱を集熱して
温水タンク６の温水は温度が上昇し、給湯などに利用で
きる。また、集熱面流路部２から温水タンク６へ温水が
流入する温水通路管７の部分が、温水タンク６から集熱
面流路部２へ温水が流出する温水通路管７の部分よりも
高温にならないと熱電気変換手段１２の高温面１３と低
温面１４との温度差が発生せず、温水強制循環手段１５
は駆動しないため、集熱できる条件でのみ、集熱運運が
行われる。

【００５９】以上のように、本実施例においては、集熱
面流路部２から温水タンク６へ温水が流入する前記温水
通路管７の部分に高温面１３を接触させ、温水タンク６
から集熱面流路部２へ温水が流出する前記温水通路管７
の部分に低温面１４を接触させ、高温面１３と低温面１
４との温度差で発電する熱電気変換手段１２と、温水通
路管７の間に設けられ、前記熱電気変換手段１２の発電
電力により駆動して温水を循環させる温水強制循環手段
１５とから構成することにより、熱電気変換手段１２は
高温面１３と低温面１４とで温度差が生じ、この温度差
に応じた電力を発生し、温水強制循環手段１５を駆動す
る。

【００６０】そして、温水は温水強制循環手段１５によ
り強制的に循環されて、強制対流で太陽熱集熱面１から
熱交換するため、温水自体が温度差による浮力で自然対
流で循環する場合に比較して太陽熱集熱効率が飛躍的に
高くなる。さらに温水強制循環手段１５の駆動電力は太
陽日射を利用するため、外部電源の電力を利用しなくて
もよく、別途、熱源を設ける必要がない。燃料費も不用
である。また、熱電気変換手段１２は高温面１３及び低
温面１４を温水通路管７の熱交換器１６に設けているた
め、太陽熱集熱面１および集熱面流路部２に熱電気変換
手段１２を設置する必要がなく、従来と同様の構成でよ
い。

【００６１】（実施例６）図６は本発明の実施例６の太
陽熱利用温水熱装置の構成図である。

【００６２】なお実施例１と同一符号のものは同一構造
を有し、説明は省略する。

【００６３】実施例１と異なる点は、熱電気変換手段１
２はセラミック板でできた高温面１３と低温面１４の間
に熱電素子１８を複数個設けて接続した構成において、
高温面１３と低温面１４のどちらか一方、もしくは両方
に直接、温水が接触するように設けたところである。１
９は水をシ−ルするパッキンである。

【００６４】以上のように構成された太陽熱利用温水熱
装置について、以下、その動作、作用を説明する。

【００６５】まず、太陽熱集熱面１が太陽熱を集熱する
と、温度が上昇し、集熱面流路部２の温水を加熱すると
ともに、太陽熱集熱面１の一部は熱電気変換手段１２の
高温面１３を加熱する。高温面１３を加熱した熱は高温
面１３から低温面１４へ伝わり、さらに低温面１４から
集熱面流路部２内の温水を直接接触で加熱する。この、
場合、パッキン１９により、温水は外部に漏れない。

【００６６】以上のように、本実施例においては、熱電
気変換手段１２はセラミック板でできた高温面１３と低
温面１４の間に熱電素子１８を複数個設けて接続した構
成において、高温面１３と低温面１４のどちらか一方、
もしくは両方に直接、温水が接触するように設けたこと
により、間接的に熱交換器１６を介して熱交換する場合
に比べ、熱交換効率が向上し、発電性能が向上し、温水
強制循環手段１５の駆動電力が増大して温水の循環流量
が増え、太陽熱集熱効率が向上する。

【００６７】また、本実施例では、熱電気変換手段１２
の低温面１４のセラミック板１８と集熱面流路部２とで
直接、温水が接触するように設けているが、熱交換器１
６とで直接、温水が接触するように設けても同様の効果
が得られる。さらに、低温面１４だけでなく、高温面１
３と直接、温水が接触するように設けてもよい。

【００６８】

【発明の効果】以上のように請求項１〜６記載の発明に
よれば、温水は温水強制循環手段により強制的に循環さ
せられ、強制対流で太陽熱集熱面から熱交換されるた
め、温水自体が温度差による浮力で自然対流で循環する
場合に比較して熱交換効率が飛躍的に高くなる。さらに
温水強制循環手段の駆動電力は太陽日射を利用するた
め、外部電力を利用しなくてもよいので省エネになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における太陽熱利用温水装置
の構成図

【図２】本発明の実施例２における太陽熱利用温水装置
の構成図

【図３】発明の実施例３における太陽熱利用温水装置の
構成図

【図４】本発明の実施例４における太陽熱利用温水装置
の構成図

【図５】本発明の実施例５における太陽熱利用温水装置
の構成図

【図６】発明の実施例６における太陽熱利用温水装置の
熱電気変換手段の構成図

【図７】従来の太陽熱利用温水装置の構成図

【符号の説明】

１太陽熱集熱面２集熱面流路部３集熱器本体４集熱器ガラス５太陽熱集熱器６温水タンク７温水通路管１２熱電気変換手段１３高温面１４低温面１５温水強制循環手段１６熱交換器１７熱電気変換用集熱板１８熱電素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽熱を受けて集熱する太陽熱集熱面
と、この太陽熱集熱面からの熱を受けて温水を昇温させ
る集熱面流路部と、前記太陽熱集熱面と前記集熱面流路
部との間に設けられ、前記太陽熱集熱面の熱を高温面で
受熱して低温面から前記集熱面流路部に伝熱し、前記高
温面と前記低温面との温度差で発電する熱電気変換手段
と、温水を蓄える温水タンクと、前記集熱面流路部と前
記温水タンクとを接続し温水が循環する温水通路管と、
この温水通路管の間に設けられ、前記熱電気変換手段の
発電電力により駆動して温水を循環させる温水強制循環
手段とを備えた太陽熱利用温水装置。
【請求項２】太陽熱を受けて集熱する太陽熱集熱面
と、この太陽熱集熱面からの熱を受けて温水を昇温させ
る集熱面流路部と、前記太陽熱集熱面から高温面が受熱
し、低温面は熱交換器と熱交換するように設けた熱電気
変換手段と、温水を蓄える温水タンクと、前記熱交換器
の一端と前記温水タンクを接続し、他端と前記集熱面流
路部を接続するとともに、前記温水タンクと前記集熱面
流路部を接続し温水が循環する温水通路管と、この温水
通路管の間に設けられ、前記熱電気変換手段の発電電力
により駆動して温水を循環させる温水強制循環手段とを
備えた太陽熱利用温水装置。
【請求項３】太陽熱を受けて集熱する太陽熱集熱面
と、この太陽熱集熱面からの熱を受けて温水を昇温させ
る集熱面流路部と、温水を蓄える温水タンクと、低温面
に熱交換器を設け、高温面に前記太陽熱集熱面とは別の
熱電気変換用集熱板を設けて高温面と低温面との温度差
で発電する熱電気変換手段と、前記熱交換器の一端と温
水タンクを接続し、他端と前記集熱面流路部を接続する
とともに、前記温水タンクと前記集熱面流路部を接続し
温水が循環する温水通路管と、この温水通路管の間に設
けられ、前記熱電気変換手段の発電電力により駆動して
温水を循環させる温水強制循環手段とを備えた太陽熱利
用温水装置。
【請求項４】太陽熱を受けて集熱する太陽熱集熱面
と、この太陽熱集熱面からの熱を受けて温水を昇温させ
る集熱面流路部と、温水を蓄える温水タンクと、前記温
水タンクと前記集熱面流路部を接続して温水が循環する
温水通路管と、前記集熱面流路部から前記温水タンクへ
温水が流入する前記温水通路管の一方に高温面を接触さ
せ、低温面を前記温水タンクと接触させて高温面と低温
面との温度差で発電する熱電気変換手段と、温水通路管
の間に設けられ、前記熱電気変換手段の発電電力により
駆動して温水を循環させる温水強制循環手段とを備えた
太陽熱利用温水装置。
【請求項５】太陽熱を受けて集熱する太陽熱集熱面
と、この太陽熱集熱面からの熱を受けて温水を昇温させ
る集熱面流路部と、温水を蓄える温水タンクと、前記温
水タンクと前記集熱面流路部を接続して温水が循環する
温水通路管と、前記集熱面流路部から前記温水タンクへ
温水が流入する前記温水通路管の一方に高温面を接触さ
せ、前記温水タンクから前記集熱面流路部へ温水が流出
する前記温水通路管の他方に低温面を接触させ、高温面
と低温面との温度差で発電する熱電気変換手段と、前記
温水通路管の間に設けられ、前記熱電気変換手段の発電
電力により駆動して温水を循環させる温水強制循環手段
とを備えた太陽熱利用温水装置。
【請求項６】熱電気変換手段は高温面と低温面の間に
熱電素子を複数個設けて形成される請求項１〜５のいず
れか１項に記載の太陽熱利用温水装置。