JP2006349329A

JP2006349329A - 太陽熱温水器

Info

Publication number: JP2006349329A
Application number: JP2005200854A
Authority: JP
Inventors: Yo Nishimura; 用西村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-06-13
Filing date: 2005-06-13
Publication date: 2006-12-28

Abstract

【課題】集熱板および熱交換器に対し多くの太陽の入射光線を集め、集熱部の表面温度を集熱高温化し熱量を向上させる太陽熱温水器を得る。
【解決手段】集光構造した透明強化ガラス板と一体化させることにより、従来の集熱器とは異なり太陽の入射光線を集め平板型の集熱器に組み込んでいる熱交換器沿って入射光線を集める集光集熱方式により、集熱器の高温化が実現でき寒冷な気象条件での使用の場合においての集熱効率の向上が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽熱温水器に関するものである。特に集熱器集熱板に多くの太陽の入射光線を集め、集熱器集熱板の表面温度を集熱高温化することにより、集熱効率の向上させた太陽熱温水器に関するものである。

従来の一般家庭用の太陽熱温水器では、大半が集熱方式として平板型の太陽集熱器を用いている。平板型は簡便な構造で製作が容易であり製造コストが抑えられ、太陽熱温水器の普及におきな貢献をもたらしてきた（たとえば特許文献１）。

特開２００３−０７４９８９号公報

ただしそれらの太陽熱温水器は、太陽光を集熱するために単に透明ガラスと平板型による集熱構造を用いているため、太陽光を十分集光集熱しているとは言えない。透明ガラスと平板型による集熱構造では太陽熱を集熱器に熱交換しようとしても構造上に起因する熱損失が大きいことから、太陽光を十分集熱できていなかった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、集熱板および熱交換器に対し多くの太陽の入射光線を集め、集熱部の表面温度を集熱高温化し熱量を向上させる太陽熱温水器を得ることを目的とする。

発明を解決するための手段

上記目標を達成するため、請求項１にかかる発明は、複数の集光レンズが一体配置された透明板と、前記集光レンズで集められた太陽光を入射する集熱板と、前記集熱板の熱が伝導される貯水槽と、前記貯水槽から給水可能な給水手段から構成されることを特徴とする。

また、請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の太陽熱温水器において、集光レンズは凸型で構成されることを特徴とする。

また、請求項３にかかる発明は、請求項１または請求項２に記載の太陽熱温水器において、集光板は楕円形面のループ型ヒートパイプ熱交換器が敷設されていることを特徴とする

また、請求項４にかかる発明は、請求項３に記載の太陽熱温水器において、ループ型ヒートパイプ熱交換器に少なくともＨＦＣ−１３４ａガス、ＨＦＣ−１５２ａガス、ＨＣーＲ６００ａガスのいずれかを封入したことを特徴とする。

発明の効果

以上説明したように、本発明は、透明ガラス板に集光構造を一体化したことによって、集光構造一体化ガラスの有する入射光線を集熱部に集光し、貯水槽の水を熱することができるので、集熱効率高い太陽熱温水器を得ることが可能となる。

以下、本発明の太陽熱温水器の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明の太陽熱温水器を示す概念図である。太陽熱温水器１００は、貯湯槽１、蓋２、ボールタップ３、楕円型ループ上ヒートパイプ４、固定用ステンレス線５、オーバーフロー管６、給湯口７・８、保温材９、集熱板１０、透明強化ガラス板集光構造一体化ガラス１１、外装箱１２、給水管１３、給水バルブ１４から構成される。

貯水槽１は水を貯水するタンクであり、後述する給水管に内部の水を供給する。

蓋２は貯水タンク内のボールタップの調整および貯湯槽内の清掃時開放使用する。

ボールタップ３は貯湯槽（タンク）が満水時に自動的に給水停止するものである。

楕円型ループ上ヒートパイプ４は集熱板で集めた太陽熱で水を暖めるものである。

固定用ステンレス線５は本体（太陽熱温水器）を屋根に固定するものである。

オーバーフロー管６はボールタップが作動しない場合などに排水する配水管である。

給湯口７・８は風呂への給湯する給水管である。

保温材９は貯湯槽（タンク）内の、お湯の温度低下を防ぐものである。

集熱板１０は後述する透明強化ガラス板集光構造一体化ガラス１１から入射する太陽光を集光するものである。集熱板１０は太陽光の入射により熱を吸収する。

透明強化ガラス板集光構造一体化ガラス１１は太陽光を集光するものである。なお、詳細は後述する。

外装箱１２は集熱板を収納し集熱板からの放熱を防止するものである。

給水管１３は前述した貯水槽１に蓄えられた水を給水する管である。

給水バルブ１４は貯湯槽（タンク）に給水する開閉バルブである。

次に、図２を用いて透明強化ガラス板集光構造一体化ガラス１１を説明する。透明強化ガラス板集光構造一体化ガラス１１は強化ガラス１１ａとレンズ１１ｂで構成されている。強化ガラス１１ａの成分は通常のガラスであり、レンズ１１ｂが一体配列されている。レンズは凸形で形成されており、太陽光を集光しやすくなっている。そして、透明強化ガラス板集光構造一体化ガラス１１太陽光を集光し、当該集光された太陽光は集熱板１０に入射される。なお、集熱板１０は図２に示すように楕円型熱交換器１０ａを設置し集高度を高めるようにするのが好ましい。

次に図３を用いて集光板１０について詳述する。集熱板１０はその上部に楕円形面ループ型ヒートパイプ熱交換器１０ａを敷設し、集熱板１０自体の集熱面積を拡大することで入射光線を集めより高温化するものである。また、楕円形面ループ型ヒートパイプ熱交換器１０ａには少なくともＨＦＣ−１３４ａ、、ＨＦＣ−１５２ａガス、ＨＣーＲ６００ａガスが封入されている。ＨＦＣ−１３４ａ、、ＨＦＣ−１５２ａガス、ＨＣーＲ６００ａガスを封入することで熱交換効率を向上させることが可能となる。

次に図４を用いて集熱構造をより詳述する。
図中（ａ）は、集光集熱温度を上昇させる手段として、透明板強化ガラスに集光構造一体化ガラスとすることにより、従来の手法と異なる太陽光の入射光線を集光することができた。また図中（ｃ）にて説明すると、図に記載する集光構造により太陽の入射光線を一定の方向に集め集光する構造を説明した図である。図中（ｄ）においては、入射光線を集光し集熱する場合の集熱部との構造について述べたものである。図中（ｅ）に示す図は、太陽の入射光線を集光し、集光後の入射光線が焦点至る側面図である。また透明強化ガラス板に集光構造一体化することにより、従来の手法で得ることのできなかった集光集熱構造となり
集熱板に多くの熱量を集めることができる構造となっている。

図５は、図４の集熱部熱量計測実施・図４のＡ・Ｂ・Ｃ点の計測グラフ図である。
図５に示す計測グラフ図Ａ・Ｂ・Ｃについて詳述する。計測グラフ図Ａは、集光構造一体化ガラスの集光部の集熱部において計測した熱量計測推移グラフである。また計測グラフ図Ｂは、集光構造一体化ガラス使用時の集熱板においての計測した熱量計測推移のグラフである。計測グラフ図Ｃは、従来の手法である透明板強化ガラス板を使用し熱量計測推移をグラフにて示した熱量計測推移グラフである。このことから集光構造一体化ガラスを使用した場合において、集熱板に太陽光を集光し集熱部が高温となる値を熱量計測推移グラフにて詳述説明したものである。

以上、説明したように、本発明の太陽熱温水器は強化ガラスに集光レンズを敷設することによって、従来の平板を用いたガラスよりも太陽光の集光効率を向上させている。さらに、集光レンズを凸型とすることにより、さらに、太陽光の集光を高めることができる。また、集光板にヒートパイプ熱交換器を楕円形面ループ型に配置することによって、集熱面積を大きくすることで入射光を吸収しやすくしている。さらに、ヒートパイプ熱交換器にはＨＦＣ−１３４ａ、、ＨＦＣ−１５２ａガス、ＨＣーＲ６００ａガスを用いているので熱交換率を向上することが可能となる。

集光構造を一体化した太陽熱温水器の実施形態を示す図である。図１記載の集光構造を一体化した太陽熱温水器の集熱板および熱交換器の断面を示す図である。集光構造を一体化した太陽熱温水器の楕円形面ループ状ヒートパイプ熱交換器実施例を示す図である。透明強化ガラス板に集光構造を一体化した太陽熱温水器の実施例を示す図である。（ａ）集光構造一体化した太陽熱温水器での集熱部熱量計測図である。（ｂ）集光構造一体化していない太陽熱温水器の集熱部熱量計測図である。（ｃ）集熱構造一体化した太陽熱温水器を入射光線が通過する集熱実施図である。（ｄ）集熱構造一体化した太陽熱温水器を入射光線が通過後、集光状況正面からの実施図である。（ｅ）集熱構造一体化した太陽熱温水器を入射光線が通過後、集光状況側面からの実施図である。集光構造一体した化太陽熱温水器で図４記載の集熱部熱量計測実施図である。

符号の説明

１貯水槽、
２蓋
３ボールタップ
４楕円型ループ上ヒートパイプ
５固定用ステンレス線
６オーバーフロー管
７、８給湯口
９保温材
１０集熱板
１０ａ楕円形面ループ型ヒートパイプ熱交換器
１１透明強化ガラス板集光構造一体化ガラス
１１ａ強化ガラス
１１ｂレンズ
１２外装箱
１３給水管
１４給水バルブ
１００太陽熱温水器

Claims

複数の集光レンズが一体配置された透明板と、前記集光レンズで集められた太陽光を入射する集熱板と、前記集熱板の熱が伝導される貯水槽と、前記貯水槽から給水可能な給水手段から構成されることを特徴とする太陽熱温水器。
前記集光レンズは凸型で構成されることを特徴とする請求項１記載の太陽熱温水器。
前記集光板は楕円形面のループ型ヒートパイプ熱交換器が敷設されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の太陽熱温水器。
前記ループ型ヒートパイプ熱交換器に少なくともＨＦＣ−１３４ａガス、ＨＦＣ−１５２ａガス、ＨＣーＲ６００ａガスのいずれかを封入したことを特徴とする請求項３記載の太陽熱温水器。