JP2020128844A - 温水器及びその温水器を使用した太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 太陽熱を高効率に集熱し、長寿命の温水器を提供する。【解決手段】 太陽熱を集熱し温水を製造する温水器を、温水器の表面側と裏面側に基板を設け、それら基板の少なくとも一方は熱を透過伝搬する透熱性基板とし、それら基板の間にオレフィン系ゴムシートと前記温水器の温水製造部分の水路となる樹脂管を設け、樹脂管の側部及び樹脂管と樹脂管の隙間に当該オレフィンゴムシートを配置し構成した。更にエネルギー利用効率を向上させるために、公知の太陽電池モジュールと上記温水器を一体化させた。【選択図】図６

Description

本発明は、太陽熱を使用し温水を製造する温水器において、温水器の構成部材として太陽熱を効率よく集熱するゴム組成物、及びそのゴム組成物を使用した温水器に関する。またその温水器を使用した温水器付き太陽電池モジュールに関する。

従来から、太陽エネルギーを利用した温水器が住宅用で使用されている。しかしながら、従来の温水器では、以下のような問題点があった。冬場は太陽熱を有効に集熱することが困難であること。また温水器の温水製造部に使用する配管は金属製であり腐食により水漏れ等や、繰り返しの熱膨張・収縮に起因する管の破断が発生する。このように従来の温水器では、集熱性と寿命において問題があった。

太陽エネルギーの有効活用という観点から、本発明は以上の背景技術の問題点を解決するためになされたものであり、太陽熱を高効率で集熱し、長寿命の温水器を提供することを目的とする。また上記のような問題点を解決した温水器を使用し、太陽エネルギーの利用効率を更に向上させた温水器付きの太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための第１発明の温水器は、以下の特徴を有している。
温水器の表面側と裏面側に基板を設け、その表面側には放射率が８０％以上であるオレフィンゴムのシート（Ａ）又は透熱性基板（Ｂ）を設け、前記温水器の温水製造部分の水路となる樹脂管を設け、前記樹脂管の側部、及び前記樹脂管と樹脂管の隙間に前記オレフィンゴムを配置した。

第１発明の温水器は、その温水製造部にオレフィンゴムとオレフィンゴムシート（Ａ）を配置している。オレフィンゴム及びシートにより温水を通水させる樹脂管が包み込まれている。また本発明の温水器の表面側と裏面側には基板を設け、それら基板の少なくとも一方は熱を透過伝搬する透熱性基板（Ｂ）としている。このような構成により太陽熱は有効に樹脂管内の水等に伝えられ、高効率で温水が製造される。また温水は、樹脂管内を通水させるために、腐食することはなく、温水器の寿命は格段に向上する。

第２発明の温水器は、第１発明において以下の特徴を有している。
前記透熱性基板は、ガラス単独、若しくは、太陽光選択吸収塗装された集熱板との組み合わせからなる。

第２発明の温水器は、その表面側または裏面側に設けた透熱性基板はガラス若しくは太陽光を選択的に吸収する塗料で塗装された集熱板であり、保温性や吸熱性に優れており、太陽熱を有効にしかも高効率に活用することができる。従って従来の温水器に比較して格段に高効率で温水を製造することができる。また本発明の温水器は、表面側（主受光側）と裏面側にガラスを配置すると、温水器内に透過した太陽光（電磁波）の封じ込め効果（換言すれば温室効果）があり、高効率で温水を製造する効果も発現する。

第３発明の温水器は、第１発明または第２発明において以下の特徴を有している。
前記樹脂管が架橋ポリエチレン或いはポリブテンである。

また第３発明の温水器は、温水を製造する水路とする樹脂管として架橋ポリエチレン管を使用している。温水器をプレス成型で製造するため、樹脂管は成形温度やプレス圧の影響により、やや扁平状に潰れてしまうこともある。この温水器同士を接続部材で接続する際に、温水器から露出した樹脂管の部分を加熱すると、樹脂管は元の形状に復元し問題無く接続することが可能である。本発明の温水器を使用中に接続部からの水漏れ等の問題は無い。また、成形後に管内部が負圧となり、管が潰れることが常であるが、架橋ポリエチレン管、ポリブテン管はオレフィン系ゴムと化学的に結合しているため、管の閉塞は無い。

更に第３発明の温水器は、樹脂管としてポリエチレン管を使用しており、遠赤外光を透過する性質があり、樹脂管内に水等の液体に、水圧に耐えながら有効に太陽光のエネルギーが伝達され太陽光のエネルギーを有効利用することができる。

第４発明の温水器は、第１発明から第３発明のいずれかにおいて以下の特徴を有している。
前記オレフィンゴムが、アセチレンブラック、ケッチンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンフィラーのうち、単独、もしくは２種類以上をブレンドし、オレフィンゴムポリマー１００重量部に対し５重量部から１００重量部添加していることを特徴とする。

第４発明の温水器は、両面又はその一方側の面に透熱性基板を設けている。透熱性基板としてガラスを使用した場合、太陽光の波長は３８０〜２５００ｎｍであり、太陽光はガラスを通過する。本発明の温水器内のオレフィン系ゴムシートは、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンフィラーのうち、単独、もしくは２種類以上をブレンドし、オレフィンゴムポリマー１００重量部に対し５重量部から１００重量部添加している。このオレフィン系ゴムシートの放射率は、８０％以上であり、温水器内に侵入した電磁波を効率良く吸収して、発熱する。この発熱体（ゴム）は、再度、放射により、ほぼ１００％放射し、電磁波を放射する。吸収した波長よりも長波長の電磁波を放射する。２５００ｎｍより長波長の電磁波は、温水器のガラス内に閉じ込められ、近赤外から遠赤外（３μｍから５μｍ）に長波長化する。またガラス面に反射されてとじ込められる。これによって、両面ガラス構造内部のゴムシート部材、樹脂管、樹脂管内の水は、効率よく電磁波を吸収し、カーボンブラックを配合したオレフィン系ゴムシート（熱吸収体）に包まれた樹脂管内の水等へ放射により良好な熱移動が起こる。

このように第４発明の温水器においては、オレフィン系ゴムシートは、樹脂管の隙間にも配置している。従って、オレフィン系ゴムシート内のカーボンブラックのこの機能により、放射による熱伝達機構によって水分子も発熱することで高効率に温水を製造することができる。さらに本発明の温水器は、上記の構造により、太陽エネルギー変換効率６０％以上を実現することができる。

第５発明の温水器は、第１発明から第４発明のいずれかにおいて以下の特徴を有している。
前記透熱性基板の厚みが０．８ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である。

第５発明においては、温水器に使用する表面側と裏面側の透熱性基板は、その厚さが０．８ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である。好ましくは、２．０ｍｍ以上３．２ｍｍ以下である。厚さが０．８ｍｍ未満になると、温水器を製造中に透熱性基板が割れてしまう虞がある。厚さが４．０ｍｍを超えると、温水器の重量が過大になる虞がある。

第６発明の温水器は、第１発明から第５発明のいずれかにおいて以下の特徴を有する。
前記樹脂管の長さが１０ｍ以上１００ｍ以下である。

第６発明において、温水器内の樹脂管の長さを１０ｍ以上１００ｍ以下、好ましくは３０ｍ以上６０ｍ以下としている。樹脂管の長さが１００ｍを上回ると巻き工程の作業性が低下し、また、それに対応する温水器が大きくなりすぎる。他方樹脂管の長さが１０ｍを下回ると集熱性能が低下し、目的の温水が得られない虞があること、更に温水器の重量が重くなり、設置作業性が著しく低下するため好ましくない。

第７発明の温水器は、第４発明から第６発明のいずれかにおいて以下の特徴を有する。
前記オレフィン系ゴムのシート（Ａ）の厚みが０．３ｍｍ以上２ｍｍ以下である。

第７発明の温水器によれば、温水器の表面側に配置しているオレフィン系ゴムシート（Ａ）の厚みが０．３ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、太陽熱を温水製造する樹脂管部分に伝導しやすく温水製造の効率が高くなる。シート（Ａ）の厚みが０．３ｍｍ未満であると樹脂管部分を覆いきれなくなる虞があり、シート（Ａ）の厚みが２ｍｍを超えると太陽熱が樹脂管部分に到達する時間がかかり温水製造に時間的な遅れが生じる虞がある。

第８発明の温水器は、第１発明から第７発明のいずれかにおいて以下の特徴を有する。
前記オレフィン系ゴムは、熱伝導率が０．４（Ｗ／ｍＫ）以上１．０（Ｗ／ｍＫ）以下、ゴム硬度（ＪＩＳＡ）が８０以上９０以下、機械的強度が１０ＭＰａ以上、伸びが１５０％以上７００％以下、アセトン抽出量が５％以下であることを特徴とする。

前記ゴムシートの熱伝導率は、０．４（Ｗ／ｍＫ）を下回ると温水器を製造する際にラミネート装置等の温水器の製造装置の下熱板からの熱の伝わり方が悪くなり、ゴムシートの加工中の流動性も悪く充分な密着が得られないために温水器の外観が悪くなる。またゴムシートの架橋度が低く、温水器としての機械的強度が不足する。さらに太陽熱で温水を製造する際に温水製造の能力が低下する。ゴムシートの熱伝導率は、０．４以上で高い程好ましいが、ゴムシート内に含まれるカーボンブラックの含有量等により最高で１．０（Ｗ／ｍＫ）である。前記オレフィン系ゴムシートに含まれるアセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンフィラーは、熱伝導性の観点からＤＢＰ給油量６０ｍｌ／１００ｇを超え７００ｍｌ／１００ｇ未満であることが好ましい。

前記ゴムシートのゴム硬度が８０を下回ると温水器をラミネート装置で加工中の圧力でゴムが流動し樹脂管が潰れ水路が確保できない虞がある。ゴム硬度が９０を超えると、全くゴムが流動しないため好ましくない。

前記ゴムシートの機械的強度が１０ＭＰａを下回ると耐水圧が不十分である。

前記ゴムシートの伸びが１５０％を下回ると、外力の大きな力に対して脆くなり好ましくない。伸びが７００％を超えると変形し易くなり、信頼性が低下する。伸びは好ましくは、２５０％から５００％である。

前記ゴムシートのアセトン抽出量が５％を超えると、オイルなどの低分子量成分が樹脂管に浸透しその耐水圧性能が低下するため好ましくない。好ましくは３％以下であり、０％が最も好ましい。

第８発明の温水器には前記ゴムシートが使用されており、公知のラミネート装置又はプレス装置の設備で容易に製造でき、しかも得られた温水器はその寿命が格段に長く、軽量でありしかも安価である。

第９発明の温水器は、第１発明から第８発明のいずれかにおいて以下の特徴を有する。
前記オレフィン系ゴムは、エチレン―αオレフィン共重合体である。

第１０発明の温水器は、第１発明から第９発明のいずれかにおいて以下の特徴を有する。
前記オレフィン系ゴムは、一分間半減期温度が、１００℃以上１８２℃以下である有機過酸化物架橋剤を添加している。

第１０発明によれば、温水器を製造する際に使用するゴムシート内に有機過酸化物を配合し架橋反応させることが可能であり、耐久性や耐熱性を向上させることができる。

第１０発明によれば、ゴムシート内に配合した有機過酸化物架橋剤は常温で架橋反応が促進しないので、温水器を加熱・加圧製造する際に架橋反応が進行し温水器としての機能を発揮することができる。

第１１発明の温水器は、第１発明から第１０発明のいずれかにおいて以下の特徴を有する。
前記オレフィン系ゴムは、樹脂密度０．９１ｇ／ｃｍ^３以上１．０２ｇ／ｃｍ^３以下であるポリエチレン樹脂、変性ポリエチレン樹脂の単独、若しくは合わせた含有量が、オレフィンゴムポリマー１００重量部に対して１０重量部以上３５重量部以下であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の温水器。

第１１発明によれば、オレフィン系ゴムのみでは硬度の調整が不可能であるが、ポリエチレン樹脂を配合させることにより、温水器を製造する際に樹脂管が潰れない程度の流動性と硬度を実現でき、温水器を適切に製造することが可能となる。

上記目的を達成するための第１２発明の温水器の製造方法は、以下の特徴を有している。
第１発明から第１１発明に記載の太温水器に使用する部材を同時にレイアップし、同時に加熱下又は真空加熱下でプレス成形することによって製造する。

第１２発明の温水器の製造方法によれば、温水器の構成部材を同時にレイアップ（積層）し、ラミネート装置に投入し加熱下または真空加熱下で加圧プレスすることにより本発明の温水器を製造することができる。従って、公知のラミネート装置やプレス装置により金型にて成形し温水器を製造することができる。従ってその生産性を格段に向上させることができる。

第１３発明の温水器付き太陽電池モジュールは、以下の特徴を有する。
第1発明から第１１発明に記載の温水器を使用し、前記温水器の前記表面側に太陽電池モジュールを配置し、枠材等の固定手段により固定一体化した。

第１３発明の温水器付き太陽電池モジュールによれば、第1発明から第１１発明の温水器を使用し、その表面側に太陽電池モジュールを配置し枠材等の固定手段にて一体化している。従って温水器にて温水を製造するとともに、太陽電池モジュールにて発電する。このため太陽エネルギーの総合的な利用効率を向上させることができる。また温水を製造する過程にて太陽電池モジュールの熱が温水製造に使用されるため、太陽電池モジュールが適度に冷やされ太陽電池モジュールの発電効率の低下を防止し、発電量を増加させるという効果も発現する。

第１４発明の温水器付き太陽電池モジュールは、以下の特徴を有する。
第１３発明に記載の温水器の裏面側に保護基板を設け、前記固定手段により前記温水器と太陽電池モジュールを１０００Ｐａ以上２００００Ｐａ以下の圧力で押付け固定した。

第１４発明の温水器付き太陽電池モジュールによれば、温水器の裏面側に保護基板が設けられているので、太陽電池モジュールと温水器を枠材等の固定手段により固定する場合に保護基板が温水器の固定部分を保護することができる。また固定する圧力は、１０００Ｐａ未満では十分な集熱性が得られない虞があり、２００００Ｐａを超えると圧力により太陽電池モジュールのセル割れや保護基板、温水器の固定部分が物理的に損傷する虞がある。

第１５発明の温水器付き太陽電池モジュールは、第１４発明において以下の特徴を有する。
前記固定手段は、板ばねとし、太陽電池モジュールと第１発明から第１１発明のいずれかに記載の温水器を重ね合わせたその周囲に設ける枠材と前記温水器裏面側の保護基板との間に前記板バネの端部を配置した。

第１５発明の温水器付き太陽電池モジュールによれば、温水器の裏面側に設けた保護基板と周囲に設けた枠材等の間に板バネを設けており、板バネの弾性力により太陽電池モジュールと温水器を固定することができる。板バネは、温水器のサイズにより複数枚使用しても良い。また板バネと温水器の裏面側の保護基板との間に隙間が発生しない様に緩衝材を介在させることでも良い。このような固定手段により太陽電池モジュールと温水器を更に安定的に固定することができる。

板バネによる固定の形態は、枠材の対となる両側に亘るように設け、板バネの幅で温水器の裏面側を広く押さえても良い。またコルゲート状に成型した板バネを枠材と温水器裏面側の保護基板との間にその周辺を押し付けるように設けた構成でも良い。温水器の周辺のみを抑える形態とすることにより、温水器の裏面側は開放されており温水器のメンテナンスを容易に行うことができる。

第１６発明の温水器付き太陽電池モジュールは、第１４発明において以下の特徴を有する。
前記固定手段は、圧縮ばねとし、太陽電池モジュールと第1発明から第１１発明のいずれかに記載の温水器を重ね合わせたその周囲に設ける枠材と前記温水器裏面側の保護基板との間に前記圧縮バネを配置した。

第１６発明は、太陽電池モジュールと温水器の固定を板バネから圧縮バネに替えている。これにより、温水器の裏面側は開放されており温水器のメンテナンスを容易に行うことができる。

第１７発明の温水器付き太陽電池モジュールは、以下の特徴を有する。
第1発明から第１１発明のいずれかに記載の温水器を使用し、前記温水器の表面側と太陽電池モジュールの反受光面側とを接着剤で接着し固定一体化した。

第１７発明は、太陽電池モジュールと温水器を接着剤により接着して一体化している。このため枠材等のフレームは不要である。このため温水器付きの太陽電池モジュールは、安価となる。また接着剤は、伝熱性機能を有する接着剤を使用することが好ましい。具体的には、黒鉛粉末、カーボンフィラー、アモルファスカーボン粉末を混ぜた接着剤を使用することができる。

本発明の温水器の概略構造を示す斜視図である。 本発明の温水器の断面図である。 本発明の温水器の樹脂管の配置の形態を示す平面図である。 本発明の温水器の樹脂管の配置の別形態を示す平面図である。 本発明の温水器を複数枚接続した状態の説明図である。 本発明の温水器付き太陽電池モジュールの一例の構造図である。 温水器と太陽電池モジュールを板バネにより固定する一形態の説明図である。 温水器と太陽電池モジュールを板バネにより固定する別形態の説明図である。 温水器と太陽電池モジュールを圧縮バネにより固定する一形態の説明図である。 温水器と太陽電池モジュールをボルト締めにより固定する一形態の説明図である。 温水器と太陽電池モジュールを接着剤にて固定する形態の説明図である。 公知の太陽電池モジュールの構造図である。

以下、本発明の温水器の実施形態を、添付図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の温水器の概略構造を示す斜視図であり、図２は本発明の温水器の断面図であり、図３と図４は本発明の温水器の樹脂管の配置の形態を示す平面図であり、図５は本発明の温水器を複数枚接続した状態の説明図である。
また、図６は本発明の温水器付き太陽電池モジュールの一例の構造図であり、図７は温水器と太陽電池モジュールを板バネにより固定する一形態の説明図であり、図８は温水器と太陽電池モジュールを板バネにより固定する別形態の説明図であり、図９は温水器と太陽電池モジュールを圧縮バネにより固定する一形態の説明図であり、図１０は温水器と太陽電池モジュールをボルト締めにより固定する形態の説明図であり、図１１は温水器と太陽電池モジュールを接着剤にて固定する形態の説明図であり、図１２は 温水器付き太陽電池モジュールに使用する公知の太陽電池モジュールの説明図である。
なお、本発明の温水器の実施形態は、以下の説明に限定されるものではない。

＜１＞温水器の全体構造
この温水器１０は、図１及び図２に示すように表面基板２０と裏面基板４０の間に樹脂管３０を有した温水製造部が形成されている。また樹脂管３０をゴム素材７０（５０＋６０）によって接着して一体的に結合したものである。図２に示すように樹脂管３０と表面基板２０及び裏面基板４０との間にオレフィンゴムシート（Ａ）６０を設けている。図示しないが、温水器１０に適宜枠材を設けても良い。そして、この樹脂管３０に水を流し込み、太陽光による太陽熱を利用して、樹脂管内部３１に流し込まれた液体の温度を上昇させ温水を製造することを目的とする。樹脂管３０内を流通させる液体の種類としては、樹脂管としてシリコーンチューブやフッ素チューブを使用すれば油等も流通させ昇温させることができる。本実施形態の説明では、水を樹脂管内に通水させて温水を製造するとこについて説明する。このような温水器１０は、浴場施設のような温水を大量に必要とする施設だけで利用するだけではなく、一般家庭でも利用することができる。表面基板２０と裏面基板４０はともに透熱性基板でも良いし、裏面側の透熱性基板の裏側に断熱材を設け保温性を向上させた構成とすることでも良い。更に両面の基板のうち、一方の面の基板のみを透熱性基板（Ｂ）とし、他方は透熱性基板以外の基板を用いた構成としても良い。ここでいう「透熱性基板以外の基板」とは、例えば基板の内部に気泡を有した樹脂製の多孔質板などの様に透熱性に乏しい基板を指している。なお、以下の説明では両面が透熱性基板の場合で説明を行う。

本発明の温水器１０は、先に述べたように表面側には透熱性基板（Ｂ）２０、裏面側にも透熱性基板（Ｂ）４０を備えて、樹脂管３０はゴム素材層５０とゴムシート（Ａ）６０により内包した構成となっている。ゴム素材層５０及びゴムシート（Ａ）６０としては、オレフィン系ゴムを用いている。オレフィン系ゴムに接着機能を有する素材を含有させ、後述するラミネート加工またはプレス加工において受ける熱により、樹脂管３０とゴム素材５０ゴムシート（Ａ）６０（ともにオレフィンゴム）を一体的に接着することができる。このオレフィンゴム５０とオレフィンゴムシート６０を合わせてオレフィン系ゴム７０（５０＋６０）という。尚構造的には、樹脂管３０の頂点部分は表面透熱性基板２０及び裏面透熱性基板４０と接触していても良い。樹脂管３０がオレフィン系ゴム７０（５０＋６０）と接触しているので、温水器１０の表面側と裏面側からの太陽熱が高効率で樹脂管３０内の水等に伝わる。このオレフィン系ゴムが熱吸収材の役目を果たしている。このように表面透熱性基板２０、裏面透熱性基板４０とオレフィン系ゴム７０（５０＋６０）で樹脂管３０を内包する構成にすることで、蓄熱効果を高め、さらに温水器１０全体の強度を高めることができる。

＜２＞透熱性基板（図２中の構成部材２０・４０）
本発明の温水器１０の表面側と裏面側の基板として用いられる透熱性基板（Ｂ）について説明する。透熱性基板（Ｂ）としては、太陽熱を透過又は伝達する機能を有していればよい。一般的には透明ガラスやアクリル樹脂でもよいし、吸熱性の良い黒色ガラスでも良い。また耐食性を有するアルミ板やステンレス板などの金属板でも良い。更に上記の基板のうち太陽光の照射される表面側の基板には太陽光を選択的に吸収する塗料で塗装した集熱板でも良い。

＜３＞樹脂管（図２中の構成部材３０）
本発明の温水器１０に使用される樹脂管３０について説明する。従来、このような太陽熱を吸収する集熱管としては、銅製のものが用いられてきた。しかし、温水器が長期間の使用に耐えられなければならないことと、銅製の場合には放熱が早いため、特に温水を必要とする冬場には十分な蓄熱ができず、温水を供給するという効果を果たすことが難しくなる。そこで、本発明では、耐蝕性に優れ、かつ、放熱しにくいという特徴を持つ樹脂管３０を採用することとしている。樹脂管３０の素材としては、架橋ポリエチレンとポリブテンが好適である。

なお、樹脂管３０の耐水圧性能としては、２５℃で、０．２ＭＰａ以上が必要となる。これだけの耐水圧性能がなければ、温水器１０は面外方向に膨らみ、温水器１０は破壊する虞があるためである。

＜４＞オレフィン系ゴム（図２中の構成部材５０及び６０）
本発明の温水器１０に使用するオレフィン系ゴム７０（５０＋６０）について説明する。以下の説明において、「オレフィン系ゴム」を「ゴム素材」と略称することがある。

＜４−１＞架橋ゴムの機械的性質等
本発明の温水器に使用するオレフィン系ゴムの架橋ゴムの硬度（ＪＩＳＡ）は８０〜９０である。好ましくは、その硬度は８３〜８８である。その硬度が８０未満では、樹脂管３０が潰れ、図２及び図３の水路３１を確保できない。その硬度が９０より高いと、温水器をラミネート加工する際に大気圧ではオレフィン系ゴムが変形しにくくなり、透熱性基板と樹脂管との密着が悪い部分が発生する。結果として、温水器としての実用の耐水圧が得られない。また、ゴム素材の機械的強度が、１０ＭＰａ未満では、水圧により温水器が破損する場合がある。ゴム素材の伸びが１５０％未満では、温水器を−４０℃から１００℃でのヒートサイクルに曝されると収縮と膨張に耐えられず、脆く、壊れることがある。ゴム素材の伸びが７００％以上では、実使用で、温水器に水等を通水させずに放置した場合に、温水器が高温になり、樹脂管が大きく変形する虞がある。熱伝導率が０．４（Ｗ／ｍＫ）未満では、温水器を加熱下でプレス加工する際に、熱の伝わりが悪く、通常の加工時間で成型体（温水器）を得ることができない。さらに温水器内に気泡発生などの外観不良も発生し、また、成形タクトが長くなることにより、加工費がアップするため、好ましくない。熱伝導率が１．０（Ｗ／ｍＫ）を超えるゴム素材は実現できない。

＜４−２＞ゴム素材の組成
ゴム素材は、三井ＥＰＴ４０４５を用いている。本発明の温水器に使用するゴム素材の調製方法は、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、プラネタリーミキサー、インターミックスのようなインターナルミキサー（密閉式混合機）類、２本ロール、３本ロールなどの混練装置により、ＥＰＤＭを、ゴム補強剤、無機充填剤、軟化剤等の成分と共に、好ましくは９０〜１８０℃の温度で３〜４０分間混練した後、オープンロールのようなロール類、あるいはニーダーを使用して、１００℃未満で、有機過酸化物架橋剤を添加する。必要に応じて、アクリル酸などの架橋助剤を添加してもよい。

さらに、ゴム素材中に、架橋物の用途等、必要に応じて、従来公知のゴム補強剤、無機充填剤、軟化剤、老化防止剤、加工助剤、加硫促進剤、有機過酸化物、架橋助剤、分散剤、難燃剤などの添加剤を、本発明の目的を損なわない範囲で適宜配合することができる。

ゴム補強剤は、架橋（加硫）ゴムの引張強度、引き裂き強度、耐摩耗性などの機械的性質を高めるために用いられる。ゴム補強材の例としては、カーボンブラック、微粉ケイ酸、シリカなどが挙げられる。ゴム補強材の含有量は、本発明のゴム架橋体の硬度が８０から９０となるように配合する。三井ＥＰＴ４０４５の１００質量部に対して、導電性カーボンブラックであるケッチェンブラック、アセチレンブラック、カーボンナノチューブ、ＦＥＦやＳＲＦなどのファーネスブラックも適宜添加できる。これらのゴム補強剤は、単独でまたは２種以上組み合わせて用いることができる。

無機充填剤には、例えば、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、タルク、クレー、ケイ藻土などが挙げられる。これらの無機充填剤は、単独でまたは２種以上組み合わせて用いることができる。

軟化剤は、通常ゴムに使用される公知の軟化剤を用いることができるが、ほとんど添加しない方が好ましい。例えば、プロセスオイル、潤滑油、パラフィン、流動パラフィン、石油アスファルト及びワセリン等の石油系軟化剤、コールタール及びコールタールピッチ等のコールタール系軟化剤、ヒマシ油、アマニ油、ナタネ油及びヤシ油等の脂肪油系軟化剤、蜜ロウ、カルナウバロウ及びラノリン等のロウ類、リシノール酸、パルミチン酸、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウム及びラウリン酸亜鉛等の脂肪酸並びに脂肪酸塩、並びに石油樹脂、アタクチックポリプロピレン及びクマロンインデン樹脂等の合成高分子類を挙げることができる。これらの軟化剤は、単独でまたは２種以上組み合わせて用いることができる。

耐熱性を向上させるために必要に応じて老化防止剤を使用してもよい。老化防止剤は、従来公知の各種老化防止剤を用いることが可能であり、アミン系、ヒンダードフェノール系、イオウ系老化防止剤などが挙げられる。老化防止剤の含有量は、本発明の目的を損なわない範囲で用いられる。これらの老化防止剤は、単独でまたは２種以上組み合わせて用いることができる。 尚イオウ系は有機過酸化物架橋の阻害となることがあるため、添加量に応じて、本発明の温水器用のゴムの機械的強度になるように、架橋剤の添加量を増す必要がある。

加工助剤は、通常のゴム加工に使用される公知の化合物を使用することができる。具体的には、リシノール酸、ステアリン酸、パルミチン酸及びラウリン酸等の高級脂肪酸、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸亜鉛及びステアリン酸カルシウム等の高級脂肪酸の塩、並びにリシノール酸、ステアリン酸、パルチミン酸及びラウリン酸等の高級脂肪酸のエステル類などが挙げられる。加工助剤の含有量は、オレフィン系共重合体１００重量部に対して、０．１重量部から１０重量部であり、好ましくは３重量部以下である。

架橋において、有機過酸化物を使用することが最も好ましい。また、架橋助剤を併用することが好ましい。架橋助剤には、例えば、イオウ、ｐ−キノンジオキシム等のキノンジオキシム系化合物、ポリエチレングリコールジメタクリレート等のメタクリレート系化合物、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート等のアリル系化合物、マレイミド系化合物、ジビニルベンゼンなどが挙げられる。このような架橋助剤の含有量は、有機過酸化物１モルに対して０．５〜２モルであり、好ましくは約１モルである。

接着剤としては、シランカップリング剤、アクリル酸系（三新化学社製アクターＺＭＡやアクターＺＡ、ハイクロスＺＴ）、オレフィン系共重合体１００重量部に対してエチレングリコールなどを１重量部から１０重量部配合するとよい。また２種類以上を組み合わせて用いることができる。酸化亜鉛は、耐熱老化性が良好となるので、オレフィン系共重合体１００重量部に対して３重量部から１０重量部配合するとよい。

ゴム素材中に、本発明の目的を損なわない範囲で、その他の樹脂成分として公知の他のゴムを併用することもでき、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）などのイソプレン系ゴム、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）などの共役ジエン系ゴムを挙げることができる。好ましくは、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体として、エチレン・プロピレン・非共役ジエン共重合体（ＥＰＤＭなど）を用いることができるが、エチレン・プロピレンランダム共重合体（ＥＰＲ）のような従来公知のエチレン・α−オレフィン系共重合体ゴムも使用できる。

ゴム素材から架橋ゴム成形体を製造するには、金型プレス装置等で、例えば、加熱温度１５５℃、面圧２ＭＰａ、プレス時間１５分のような条件でプレス成型する必要がある。また成形方法は、ラミネート装置による真空プレスでも良い。

＜４−３＞ゴム素材の実施形態例
以下、ゴム素材の実施形態について具体的に説明する。

実施形態１〜７、比較形態１〜５にて使用するゴム素材は以下の方法で準備した。各実施形態及び各比較形態のゴム素材の配合は、表１に示すとおりである。

［実施形態１］
神戸製鋼製１６Ｌバンバリーミキサーを用いて、以下に記載の複合材料（Ａ）・複合材料（Ｂ）・材料（Ｃ）から温水器用ゴムを得る。複合材料（Ａ）を充填率７５％にて全量投入し、１０分間混練して、実温度１５０℃にてダンプアウトした。５０℃になったことを温度計で確認後、１０インチオープンロールにて、複合材料（Ｂ）を全量投入し１０分間分散させ、材料（Ｃ）を５分間分散させ 温水器用ゴムを得た。ゴムは、樹脂管の外径と同じ７ｍｍ厚さに成型し、樹脂管２本を隙間なく４００ｍｍ角ガラスモジュールに敷き詰めて準備した。
複合材料（Ａ）：オレフィン系ゴムとして三井ＥＰＴ４０４５を１００重量部；日本油脂社製ステアリン酸を１重量部；井上石灰工業社製ＭＥＴＡ−Ｚ（活性亜鉛華）を５重量部；旭カーボン社製＃６０Ｇ（ＦＥＦ）の５０重量部；エチレン・アクリル酸共重合体２０重量部
複合材料（Ｂ）：ＢＡＳＦ社製イルガノックス１０７６を０．５重量部；ＳＥＩＫＯケミカルハイクロスＭ−Ｐを３．０重量部；（株）日本触媒社製アクリル酸エステル０．５重量部；エチレングリコール＃４０００（東京化成工業（株））を１．０重量部；シランカップリング剤（ＳＺ６０３０）；東レ・ダウコーニング（株）社製０．５重量部
材料（Ｃ）：日本油脂（株）社製パーヘキサＣ−４０を９．０重量部

［実施形態２］
旭カーボン社製＃６０Ｇ（ＦＥＦ）の５０重量部をライオン・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊの２５重量部に変更し、エチレン・アクリル酸共重合体２０重量部を１０重量部に変更した以外は、実施形態１と同様にしてゴムを得た。

［実施形態３］
旭カーボン社製＃６０Ｇ（ＦＥＦ）の５０重量部をアセチレンブラック（電気化学工業社製）の５０重量部に変更し、エチレン・アクリル酸共重合体２０重量部を１０重量部に変更した以外は、実施形態１と同様にしてゴムを得た。

［実施形態４］
旭カーボン社製＃６０Ｇ（ＦＥＦ）の５０重量部を、旭カーボン社製＃６０Ｇ（ＦＥＦ）の６０重量部とカーボンナノチューブ（日本ゼオン（株）社製）の４重量部に変更し、エチレン・アクリル酸共重合体２０重量部を１０重量部に変更した以外は、実施形態１と同様にしてゴムを得た。

［実施形態５］
複合材料（Ａ）のオレフィン系ゴムとして三井ＥＰＴ４０４５を三井ＥＰＴ３０９１に変更し、旭カーボン社製＃６０Ｇ（ＦＥＦ）の５０重量部を旭カーボン社製＃６０Ｇ（ＦＥＦ）の６０重量部に変更し、エチレン・アクリル酸共重合体２０重量部を１０重量部に変更した以外は、実施形態１と同様にしてゴムを得た。

［実施形態６］
複合材料（Ａ）のオレフィン系ゴム三井ＥＰＴ４０４５を三井ＥＰＴ３０９１に変更し、旭カーボン社製＃６０Ｇ（ＦＥＦ）の５０重量部をケッチェンブラックＥＣ３００Ｊの１５重量部とアセチレンブラックの３５重量部に変更し、エチレン・アクリル酸共重合体２０重量部を１５重量部に変更し、更にエチレングリコールの１．０重量部を０．５重量部に変更した以外は、実施形態１と同様にしてゴムシートを得た。

［実施形態７］
複合材料（Ａ）のオレフィン系ゴムとして三井ＥＰＴ４０４５を三井ＥＰＴ３０９１に変更し、旭カーボン社製＃６０Ｇ（ＦＥＦ）の５０重量部を７０重量部に変更し、エチレン・アクリル酸共重合体を無くし、低密度ポリエチレンを１５重量部追加し、更にエチレングリコールの１．０重量部を０．５重量部に変更した以外は、実施形態１と同様にしてゴムを得た。

［比較形態１］
旭カーボン社製５０Ｇの５０重量部を無くし、替わりにシリカ（エボニック社製ウルトラジル３６０）の２５重量部を添加し、エチレン・アクリル酸共重合体の２０重量部を１０重量部に変更した以外は、実施例１と同様にしてゴムシートを得た。

［比較形態２］
旭カーボン社製５０Ｇの５０重量部を無くし、替わりにシリカ（日本アエロジル（株）製アエロジルＲ９７２）の１０重量部を添加し、エチレン・アクリル酸共重合体の２０重量部を１０重量部に変更した以外は、実施例１と同様にしてゴムシートを得た。

［比較形態３］
旭カーボン社製＃６０Ｇ（ＦＥＦ）の５０重量部を９０重量部に変更し、エチレン・アクリル酸共重合体２０重量部を１０重量部に変更し、エチレングリコールの１.０重量部を０．５重量部に変更し、更にパラフィンオイル（ＰＷ９０）を３０重量部添加した以外は、実施形態１と同様にしてゴムを得た。

［比較形態４］
旭カーボン社製＃６０Ｇ（ＦＥＦ）の５０重量部を旭カーボン社製＃５０（ＳＲＦ）の７０重量部に変更し、エチレン・アクリル酸共重合体を無しとし、更にエチレングリコールの１.０重量部を０．５重量部に変更した以外は、実施形態１と同様にしてゴムを得た。

［比較形態５］
旭カーボン社製＃６０Ｇ（ＦＥＦ）の５０重量部をケッチェンブラックの４０重量部とカーボンナノチューブの５重量部に変更し、エチレン・アクリル酸共重合体を無しとし、更にエチレングリコールの１.０重量部を０．５重量部に変更した以外は、実施形態１と同様にしてゴムを得た。

以下の手順に従って各実施形態及び比較形態のゴムシートを用いて図１に示す構造と同様で模擬的な温水器を作製し、ゴムシートの性能等を評価した。
＜４−３−１＞試料準備
以下の部材（１）から部材（５）を準備する。
（１）表面透熱性基板：図２の基板２０に相当する部材
白板ガラス４００ｍｍ角×２．５ｔ
（２）オレフィン系ゴムシート（熱吸収材）：図２のゴム素材５０に相当する部材
実施形態１から７及び比較形態１から５のゴムシート（ゴムシート厚み１．５ｍｍ）を使用する。
（３）樹脂管：図２の樹脂管３０に相当する部材
樹脂チューブ４０ｃｍ φ５ｍｍ 架橋ポリエチレン管（イノアック社製）５Ａ（外径７ｍｍ）を使用する。
（４）オレフィン系ゴム：図２のゴム素材５０に相当する部材（樹脂管３０の隙間を埋める）
（５）オレフィン系ゴムシート（熱吸収材）：図２のゴム素材６０に相当する部材
実施形態１から７及び比較形態１から５のゴムシート（シート厚み１．５ｍｍ）を使用する。
（６）裏面透熱性基板：図２の基板４０に相当する部材
白板ガラス４００ｍｍ角×２．５ｔ

＜４−３−２＞ゴムシートの評価方法
ゴムシートの基本物性は、これを、テストシート型（１４０ｍｍ×１４０ｍｍ×２．０ｍｍ）の金型にて、有機過酸化物架橋剤の１分半減期温度で、岩城工業製多段プレスにて、架橋ゴムシートを得た。尚架橋条件は、２分予熱し、１６０℃×１５分とした。架橋ゴムシート試験片の基本物性を以下の方法で測定または評価した。基本物性の評価結果を表１の基本物性評価結果に示す。

＜４−３−３＞基本物性評価
（１）硬さ（表中ＨＡで示した）
ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して、測定温度２３℃でデュロメータ法にてＡ硬度を測定した。
（２）引張試験（強度・伸び）（表中ＴＢ・ＥＢで示した）
ＪＩＳ Ｋ６２５１-２０１０に準拠して、測定温度２３℃、引張速度５００ｍｍ／分の条件で引張試験を行い、架橋ゴムシートの破断時の引張強度と伸びを測定した。
（３）アセトン抽出（重量％）
ＡＳＴＭＤ４９４に準拠して測定した。
（４）熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）
ＪＩＳＨ８４５３に準拠して測定した。
（５）放射率（％）
フーリエ変換赤外分光法にて、測定領域５０００〜４００ｃｍ^−１（２〜２５μｍ）、室温２５℃で測定。
放射率＝ゴムシートが放射するエネルギー／黒体を基準とした理想的な全放射エネルギー×１００

＜４−３−４＞ゴムシート評価
各実施形態及び比較形態で作成されたゴムシートを使用し、段落〔００９０〕の〈７〉温水器の製造方法に従って作製された模擬的な温水器を以下の項目について評価した。製品評価結果を表１に示す。
（１）ハンドリング試験
ハンドリング試験の評価点は、以下の通りとし表１に記載した。
評価点 ３点：ゴムシートの粘着性が少なく、レイアップ工程を短時間で行うことができる。
評価点 ２点：コムシートの粘着性が強く、温水器のレイアップ作業に時間がかかる。
評価点 １点：ゴムシートの粘度が低く形状がくずれレイアップできない。
（２）耐水圧試験
耐水圧試験の評価点は、以下の通りとし表１に記載した。
評価点 ３点：樹脂管部の両側のガラス部（透熱性基板）がまったく変化がない。
評価点 ２点：樹脂管部の両側のガラス部（透熱性基板）が若干ふくれる。
評価点 １点：樹脂管部の両側のガラス部（透熱性基板）が大きくふくれる。
（３）外観評価
外観評価は、以下の通りとし表１に記載した。
評価点 ３点：透熱性基板とゴムシートの界面に気泡がなく型くずれしていない。
評価点 ２点：透熱性基板とゴムシートの界面に気泡は多いが、型くずれしていない。
評価点 １点：透熱性基板とゴムシートの界面に気泡が多く、型くずれしている。
（４）樹脂管高さ割合（％）
φ５ｍｍ（５Ａ）外径７ｍｍ管の直径（Ａ）に対して、成型後の直径（Ｂ）の高さ割合を（Ｂ／Ａ×１００％）の数値として表１に記載した。

＜４−４＞ゴムシート総合評価
表１に記載したとおり、実施形態１から実施形態７のゴムシートを使用した模擬的な温水器は、温水器に必要な要求仕様を満足することが分った。尚実施例のところで実使用の温水器を製造しその集熱性等を評価した結果を表２及び表３に記載している。

＜５＞温水器の樹脂管の配置
本発明の温水器は、図３に示すように、１枚の温水器１０に対し、樹脂管３０は、スパイラル状に配設されている。１枚の温水器１０に使用する前記樹脂管３０の長さは１０ｍ以上１００ｍ以下としている。図３では、1本の樹脂管３０をスパイラル状に配設しているが、２本または３本を並列にしてスパイラル状に配設する構成も可能である。更に図２のように樹脂製パイプを接触させて配置しても良い。このような形態で樹脂管３０を配設することにより、太陽熱の樹脂管３０への吸熱量を増やすことができ、高効率で温水を製造することができる。また図３では本発明の温水器の面内に水等の流入口３２と流出口３３を設けている。これを温水器の樹脂管３０の流入口と流出口の近傍にゴムシートと接着しないアルミシートを積層し、成形後にこのアルミシートを取り除くことによって、架橋ゴム材と一緒にほぼ直角に樹脂管３０を引き出し流入口３２と流出口３３とすることも可能である。

図４は、樹脂製パイプの配置の別形態の説明図であって、（ａ）は直線配置、（ｂ）は蛇行配置を示す。更に図４（ｃ）は、蛇行配置の別形態を示している。

図４（ａ）の樹脂製パイプ３０の配置方法は、温水器１０の表面全体から太陽熱を取り入れることができるように、１枚の温水器１０に対し、図４（ａ）のように複数本の樹脂管３０を平行に並べている。平行に設置された各樹脂管３０は、隣接する樹脂管３０の先端同士をそれぞれジョイント３９により接続されている。また別の温水器とも接続することが容易であり、設置の際の配管作業も容易である。このように樹脂管３０を配置することにより大量の温水等を製造することができる。また図４（ｂ）、図４（ｃ）のように樹脂管３０を蛇行した配置で設ける構成も可能である。尚図４は、あくまでもモデル図であり、樹脂管の間隔は広いが、実際に温水器を製造する場合は樹脂管の間隔を密に配置することができる。

＜６＞温水器の配置
図５は、本発明の温水器を実際に設置した状態を示したものである。４枚の温水器１０（１）・１０（２）・１０（３）・１０（４）が設置される場合で説明する。流入口３２と流出口３３を上述のように裏面透熱性基板５０側にほぼ直角に引き出すことができる。これにより本発明の温水器を図５のように隙間なく敷き詰めることができる。温水器１０（１）の流出口３３（１）と温水器１０（２）の流入口３２（２）を接続用パイプ３４で接続する。以下同様に、温水器１０（２）と温水器１０（３）、温水器１０（３）と温水器１０（４）を接続用パイプ３４で接続する。接続用パイプ３４は、各温水器の流入口３２と流出口３３で、接続部３５を有する。以上、図５に示すように各温水器の流入口３２と流出口３３が接続される。従って接続部の配管は温水器の底部に配置されることになる。従来の公知技術により接続作業は可能となり、設置作業も容易である。また隙間なく温水器を設置することが可能であり省スペース化が可能である。

また本発明では、温水器内に使用する樹脂管として架橋ポリエチレン管を使用することにより以下の効果が発現する。すなわち、本発明の温水器１０を製造する際に加圧プレスするために、樹脂管は扁平状に潰れてしまうが、温水器同士を接続部材で接続する際に、温水器から露出した樹脂管の部分を加熱すると、樹脂管は元の形状に復元し問題無く接続することが可能である。本発明の温水器を使用中に接続部からの水漏れ等の問題は皆無である。

＜７＞温水器の製造方法
以下に本発明の温水器の製造方法について簡単に説明する。本発明に係る温水器１０は、公知のラミネート装置により加熱雰囲気において加圧プレスして製造することができる。温水器１０の構成部材（表面透熱性基板２０・オレフィン系ゴムシート（熱吸収材）６０、樹脂管３０、オレフィン系ゴム５０（熱吸収材）、オレフィン系ゴムシート（熱吸収材）６０、及び裏面透熱性基板４０）を積層配置する。これを温水器用部材とする。この温水器用部材をラミネート装置や金型成形プレスにセットし所定の加熱温度と圧力により所定時間で加熱・加圧して温水器１０が得られる。尚温水器１０の構成部材の構成成分や構成部材のレイアップの仕方により、真空加熱雰囲気下で温水器を製造することでも良い。加圧工程において、樹脂管３０の占有面積が少なくなると潰れてしまう恐れがある。このためにも樹脂管３０は、所定の面積（長さ）が必要である。

＜８＞温水器単体及び温水器付き太陽電池モジュールの実施例及び比較例
表１に示すゴムシート材料を用い、各実施例及び各比較例において、温水器を作製し、かつ温水器と太陽電池モジュールを固定手段にて一体化して温水器付き太陽電池モジュールを作製し評価した。各実施例及び比較例の内容は以下の様になっている。
１）実施例１から３と比較例１から２
温水器単体としての実施例及び比較例であり、使用しているオレフィンゴムシートの放射率が集熱性にどの程度影響するかを比較したものである。これを表２として表示している。
２）実施例４から９と比較例３から６
温水器単体としての実施例及び比較例であり、樹脂管長が集熱性にどの程度影響するかを比較したものである。これを表３として表示している。
３）実施例１０から１４と比較例７から８
１）及び２）の温水器に公知の太陽電池モジュールを種々の固定手段により固定し一体化した温水器付き太陽電池モジュールの集熱性等を比較したものである。これを表４として表示している。詳細は、図６から図１２を用いて説明する。

＜８−１＞温水器単体としての実施例及び比較例（表２参照）

［実施例１］
日清紡メカトロニクス株式会社製ＰＶＬ-１５３７を用いて、真空時間（１０分）、プレス温度１６０℃、プレス時間２５分の成型条件で、部材（１）から部材（４）の順番でレイアップし実施例１の温水器を成型した。樹脂管３０は、表面及び裏面の透熱性基板端の間の位置に置き、その樹脂管を挟む様にゴムシート６０及びオレフィンゴム５０を隙間無く敷き詰める。また樹脂管３０の配置は、図３のとおりとした。さらに、樹脂管３０の潰れを少なくするために高さ１９ｍｍのアルミ金型を用いてプレスした。本実施例では、温水器の集熱効率を良くするためにプレス成形において内部に気泡が残存しないよう真空引きを行った。以下は、部材（１）から部材（４）の説明である。
（１）オレフィン系ゴムシート：実施形態１のゴムシート （図２のゴム素材６０に相当する部材）
（２）樹脂管：イノアック社製７Ａ架橋ポリエチレン樹脂管 （図２の樹脂管３０に相当する部材）
樹脂管の長さは、７Ａ管を合計４５ｍ使用した。
（３）オレフィンゴム：樹脂管の周り取り囲むように配置したゴムで実施形態２のオレフィンゴム５０である。
（４）オレフィン系ゴムシート：実施形態１のゴムシート （図２のゴム素材６０に相当する部材）

［実施例２］
実施例１の部材（１）と（４）を実施形態６のゴム材料とし、部材（３）を実施形態３のゴム材料とし、部材（２）の樹脂管長を４０ｍとしたこと以外は全て実施例１と同様にして実施例２の温水器を得た。

［実施例３］
実施例１の部材（１）と（４）を実施形態６のゴム材料とし、部材（３）を実施形態３のゴム材料とし、部材（２）の樹脂管長を４０ｍとし、更に実施例１の部材（１）の上側と部材（４）の下側に透熱性基板として強化ガラス（１０００ｍｍ角×２．５ｔ） （図２の基板２０に相当する部材）をそれぞれ設けた以外は全て実施例１と同様にして実施例３の温水器を得た。

［比較例１］
実施例１の部材（１）と（４）を比較形態１のゴム材料とし、部材（３）も比較形態１のゴム材料とし、部材（２）の樹脂管長を４０ｍにしたこと以外は全て実施例１と同様にして比較例１の温水器を得た。

［比較例２］
実施例１の部材（１）と（４）を比較形態２のゴム材料とし、部材（３）も比較形態１のゴム材料とし、部材（２）の樹脂管長を４０ｍにしたこと以外は全て実施例１と同様にして比較例２の温水器を得た。

＜８−２＞温水器単体としての実施例及び比較例（表３参照）

［実施例４］
実施例１の部材（１）と（４）を実施形態１のゴム材料とし、部材（３）も実施形態１のゴム材料とし、部材（２）の樹脂管長を４０ｍにし、更に実施例１の部材（１）の上側と部材（４）の下側に透熱性基板として強化ガラス（１０００ｍｍ角×２．５ｔ） （図２の基板２０、４０に相当する部材）をそれぞれ設けたこと以外は全て実施例１と同様にして実施例４の温水器を得た。

［実施例５］
実施例１の部材（１）と（４）を実施形態１のゴム材料とし、部材（３）も実施形態３のゴム材料とし、部材（２）の樹脂管長を４０ｍにし、更に実施例１の部材（１）の上側と部材（４）の下側に透熱性基板として強化ガラス（１０００ｍｍ角×２．５ｔ） （図２の基板２０、４０に相当する部材）をそれぞれ設けたこと以外は全て実施例１と同様にして実施例５の温水器を得た。

［実施例６］
実施例１の部材（１）と（４）を実施形態１のゴム材料とし、部材（３）も実施形態４のゴム材料とし、部材（２）の樹脂管長を４０ｍにし、更に実施例１の部材（１）の上側と部材（４）の下側に透熱性基板として強化ガラス（１０００ｍｍ角×２．５ｔ） （図２の基板２０、４０に相当する部材）をそれぞれ設けたこと以外は全て実施例１と同様にして実施例６の温水器を得た。

［実施例７］
実施例１の部材（１）と（４）を実施形態６のゴム材料とし、部材（３）も実施形態５のゴム材料とし、部材（２）の樹脂管長を４０ｍにし、更に実施例１の部材（１）の上側と部材（４）の下側に透熱性基板として強化ガラス（１０００ｍｍ角×２．５ｔ） （図２の基板２０、４０に相当する部材）をそれぞれ設けたこと以外は全て実施例１と同様にして実施例７の温水器を得た。

［実施例８］
実施例１の部材（１）と（４）を実施形態６のゴム材料とし、部材（３）も実施形態６のゴム材料とし、部材（２）の樹脂管長を１０ｍにし、更に実施例１の部材（１）の上側と部材（４）の下側に透熱性基板として強化ガラス（１０００ｍｍ角×２．５ｔ） （図２の基板２０、４０に相当する部材）をそれぞれ設けたこと以外は全て実施例１と同様にして実施例８の温水器を得た。

［実施例９］
実施例１の部材（１）と（４）を実施形態６のゴム材料とし、部材（３）も実施形態７のゴム材料とし、透熱性基板をオキツモ社製ソーラーペイントで塗装した太陽光選択吸収塗装集熱板に変更したこと以外は全て実施例１と同様にして実施例９の温水器を得た。

［比較例３］
実施例１の部材（１）と（４）を比較形態１のゴム材料とし、部材（３）も比較形態３のゴム材料とし、部材（２）の樹脂管長を５０ｍにしたこと以外は全て実施例１と同様にして比較例３の温水器を得た。

［比較例４］
実施例１の部材（１）と（４）を比較形態１のゴム材料とし、部材（３）も比較形態４のゴム材料とし、部材（２）の樹脂管長を５０ｍにしたこと以外は全て実施例１と同様にして比較例４の温水器を得た。

［比較例５］
実施例１の部材（１）と（４）を比較形態２のゴム材料とし、部材（３）も比較形態５のゴム材料とし、部材（２）の樹脂管長を５０ｍにしたこと以外は全て実施例１と同様にして比較例５の温水器を得た。

［比較例６］
実施例１の部材（１）と（４）を比較形態４のゴム材料とし、部材（３）も比較形態４のゴム材料とし、部材（２）の樹脂管長を５ｍにしたこと以外は全て実施例１と同様にして比較例６の温水器を得た。

［集熱性能評価］
実施例１から実施例９、及び比較例１から比較例６で作成した温水器の集熱性能を以下のように評価した。水量２００Ｌ／Ｈｒにおいて、日射量が６００（Ｗ／ｍ^２）以上で天候が晴れの状況で評価した。日射量は、英弘精機製のＭＳ-６０２で測定した。また温水器で製造した温水の温度上昇は、原水温度と温水の温度差を測定し、１分間溜まった水量を正確に測定し、集熱量を求め（Ｗ／ｍ^２）に換算した。温水器の集熱効率（％）を以下の式にて算出した。その評価結果を表１に示す。なお、表３で集熱性の×印は、管が閉塞し計測できなかったことを示している。
集熱効率（％）＝［｛集熱量（Ｗ／ｍ^２）｝／｛日射量（Ｗ／ｍ^２）｝］×１００

［温水器単体の総合評価］
表２及び表３の結果から温水器単体の総合評価は以下の通りである。
（１）実施例１の温水器は、実施形態１のゴムシート及び実施形態２のオレフィンゴムを使用して作製しており、ゴムシートの放射率が８２％であり、集熱性が８０％と高い温水器が得られる。
（２）実施例２の温水器は、実施形態６のゴムシート及び実施形態３のオレフィンゴムを使用して作製しており、ゴムシートの放射率が９０％であり、集熱性が８０％と高い温水器が得られる。
（３）実施例３の温水器は、実施形態６のゴムシート及び実施形態３のオレフィンゴムを透熱性基板で挟んで作製しており、ゴムシートの放射率が９０％であり、集熱性が８３％と高い温水器が得られる。
（４）比較例１の温水器は、比較形態１のゴムシート及び比較形態１のオレフィンゴムを使用して作製しており、ゴムシートの放射率が６０％であり、集熱性が３０％であり、性能が低い温水器となった。
（５）比較例２の温水器は、比較形態２のゴムシート及び比較形態１のオレフィンゴムを使用して作製しており、ゴムシートの放射率が６５％であり、集熱性が３０％であり、性能が低い温水器となった。
（６）実施例４の温水器は、実施形態１のゴムシート及び実施形態１のオレフィンゴムを使用し、樹脂管長４０ｍで作製しており、集熱性が８０％と高い温水器が得られる。
（７）実施例５の温水器は、実施形態１のゴムシート及び実施形態３のオレフィンゴムを使用し、樹脂管長４０ｍで作製しており、集熱性が８０％と高い温水器が得られる。
（８）実施例６の温水器は、実施形態１のゴムシート及び実施形態４のオレフィンゴムを使用し、樹脂管長４０ｍで作製しており、集熱性が７０％と高い温水器が得られる。
（９）実施例７の温水器は、実施形態６のゴムシート及び実施形態５のオレフィンゴムを使用し、樹脂管長４０ｍで作製しており、集熱性が６０％と高い温水器が得られる。
（１０）実施例８の温水器は、実施形態６のゴムシート及び実施形態６のオレフィンゴムを使用し、樹脂管長１０ｍで作製しており、集熱性が６０％と高い温水器が得られる。
（１１）実施例９の温水器は、実施形態６のゴムシート及び実施形態７のオレフィンゴムを使用し、透熱性基板に太陽光選択吸収塗装集熱板を使用し、樹脂管長４０ｍで作製しており、集熱性が６０％と高い温水器が得られる。
（１２）比較例３の温水器は、比較形態１のゴムシート及び比較形態３のオレフィンゴムを使用し、樹脂管長５０ｍで作製しており、熱伝導性が不十分で柔らかいため外観が不良で樹脂管も閉塞し、温水器が作製できない。また比較形態３のオレフィンゴムにオイル成分が含まれているためアセトン抽出量が多く、つまり、オイル成分が樹脂管に浸透し樹脂管が柔らかくなり、機械的強度が低下することとなり、耐水圧性能が著しく低下する。
（１３）比較例４の温水器は、比較形態１のゴムシート及び比較形態４のオレフィンゴムを使用し、樹脂管長５０ｍで作製しており、比較形態４に使用しているファ−ネスブラックの配合では、熱伝導性が不十分で柔らかいため外観が不良で樹脂管も閉塞し、温水器が作製できない。
（１４）比較例５の温水器は、比較形態２のゴムシート及び比較形態５のオレフィンゴムを使用し、樹脂管長５０ｍで作製しており、熱伝導性が不十分で柔らかいため外観が不良で樹脂管が潰れ、集熱性が１５％であり、性能が低い温水器となった。
（１５）比較例６の温水器は、比較形態４のゴムシート及び比較形態４のオレフィンゴムを使用し、樹脂管長５ｍで作製しており、樹脂管長が短く、熱伝導性が不十分で柔らかいため外観が不良で樹脂管が潰れ、集熱性が２５％であり、性能が低い温水器となった。

＜８−３＞温水器と公知の太陽電池モジュールを接合固定した形態の実施例及び比較例（表４参照）
実施例１の温水器と公知の太陽電池モジュールを一体化した温水器付き太陽電池モジュールの実施例と比較例について表４及び、図６から図１２を用いて説明する。

＜８−３−１＞公知の太陽電池モジュール
まず、公知の太陽電池モジュールの構成について説明する。
図１２は太陽電池モジュールの断面図である。太陽電池モジュール９０の発電部分は、複数個の角型の太陽電池セル９４がインターコネクタ９５により接続されたものである。図１２では、太陽電池セル９４が２枚インターコネクタ９５により接続された状況を図示している。太陽電池セル９４には多数のフィンガー９３が配線（印刷）され、太陽電池セル９４により発電された電気を集電するように構成されている。太陽電池モジュール９０の全体構造は以下のようになっている。すなわち、一方側に透明保護層としてガラス９１が配置され、反対側にはバックシート９７が配置され、該ガラス９１とバックシート９７との間に封止材９２、９６が配置される。太陽電池セル９４とフィンガー９３とインターコネクタ９５は封止材９２、９６の中に挟まれた形態で配置されている。封止材９２、９６としては、ＥＶＡ樹脂（エチレンビニルアセテート）が使用されている。

＜８−３−２＞温水器付き太陽電池モジュールの実施形態
実施例１の温水器１０を公知の太陽電池モジュール９０と種々の方法手段により接続し一体化したものである。以下その固定手段を種々の形態とした実施例１０から実施例１４、さらに比較例７と比較例８について表４に従って説明する。以下の実施例の説明では、全て温水器は実施例１の温水器を使用している。尚、実施形態としては実施例２から実施例９の温水器を使用することも可能である。さらに以下の説明では、温水器は実施例１の温水器を指すものとする。

［実施例１０］
実施例１０の温水器付き太陽電池モジュール１００は、公知の太陽電池モジュール９０と温水器１０を図６及び図７の構成により一体化した構成である。太陽電池モジュール９０、温水器１０及び保護基板１０１を上からこの順に重ね合わせる。これらを固定するために板バネ１０２をその下に配置し、これら積層した積層体１００Ｐを枠材１０３にてその積層体の周囲を固定した構成である。保護基板１０１は、板バネ１０２により温水器１０の底部が損傷することを防止するために設けられている。保護基板としては、ゴムシートやアルミ板を使用することができる。板バネは、公知のバネ性を有するスチール製の薄板形状のものが使用可能である。図７では、帯状の板バネを保護基板１０１の下部に５枚配置している。枚数は、５枚に限定されるものではなく、積層体１００Ｐのサイズにより適宜枚数を変更することが可能である。枠材１０３は、積層体１００Ｐの周囲を取り囲むように配置し、積層体１００Ｐを固定一体化する。材質はアルミ等の金属製である。このような積層体１００Ｐに用いる温水器１０は、太陽電池モジュールの下面に配線用のジャンクションボックス９８があるので、それを収める収納部を設ける必要がある。

実施例１０において、固定用の板バネ１０２等により発生する固定圧力は１０００Ｐａ以上２００００Ｐａ以下とすることが好ましい。固定圧力は、１０００Ｐａ未満では十分な固定がなされない虞があり、さらに集熱性能が低下する虞がある。固定圧力は、２００００Ｐａを超えると圧力により保護基板や温水器の固定部分が物理的に損傷し、さらに太陽電池モジュール内のセル割れを誘起する虞がある。

［実施例１１］
実施例１１の温水器付き太陽電池モジュール１１０は、公知の太陽電池モジュール９０と温水器１０を図８により一体化した構成である。太陽電池モジュール９０と温水器１０を一体化するための枠材１１３と温水器１０の底面にある保護基板１１１との間に、コルゲート状のバネ１１２を各４辺に挿入している。このコルゲート状のバネ１１２のバネ力により太陽電池モジュール９０と温水器１０を固定している。

［実施例１２］
実施例１２の温水器付き太陽電池モジュール１２０は、公知の太陽電池モジュール９０と温水器１０を図９により一体化した構成である。太陽電池モジュール９０と温水器１０を一体化するための枠材１２３（１２３Ａ＋１２３Ｂ）と温水器１０の底面にある保護基板１２１との間に、圧縮コイルバネ１２２を複数個も設けている。枠材１２３Ｂ上の圧縮コイルバネ１２２の上に太陽電池モジュール９０と温水器１０及び保護基板１２１をセットし、その後枠材１２３Ａをボルト１２５で締結する。この圧縮バネ１２２のバネ力により太陽電池モジュール９０と温水器１０を固定している。

［実施例１３］
実施例１３の温水器付き太陽電池モジュール１３０は、公知の太陽電池モジュール９０と温水器１０を図１０により一体化した構成である。太陽電池モジュール９０と温水器１０を一体化するため、温水器１０の底面にある保護基板１３１を複数本の締め付けボルト１３２を枠材１３３Ｂのタップ穴にねじ込みし、締め付け固定している。

［実施例１４］
実施例１４の温水器付き太陽電池モジュール１４０は、公知の太陽電池モジュール９０と温水器１０を接着剤１４１により接合一体化したものである。公知の伝熱性機能を有する接着剤を使用することができる。

［比較例７］
比較例７の温水器付き太陽電池モジュール１７０は、公知の太陽電池モジュール９０と温水器１０を実施例１の構造により一体化した構成である。本比較例では、太陽電池モジュール９０と温水器１０の固定圧力を８００Ｐａとしている。固定用に使用している板バネを弱くし固定圧力を弱くしている。

［比較例８］
比較例８の温水器付き太陽電池モジュール１８０は、公知の太陽電池モジュール９０と温水器１０を実施例１の構造により一体化した構成である。本比較例では、太陽電池モジュール９０と温水器１０の固定圧力を２２０００Ｐａとしている。固定用に使用している板バネを強くし固定圧力を大きくしている。

＜８−３−４＞温水器付き太陽電池モジュールの評価
実施例１０から１４、比較例７と比較例８で作製された温水器付き太陽電池モジュールについて以下の項目について評価した。その結果を表４に示した。
（１）外観及びセル割れについての評価
ＪＩＳ Ｃ８９９０ に従って温度サイクル試験（ＴＣ試験）を行い、試験後の外観の変化とセル割れについて確認し以下の様に評価した。
評価点 ３点：セル割れ無し、形状変化無し。
評価点 ２点：セル割れ無し、形状変化有り。
評価点 １点：セル割れ有り、形状変化有り。
（２）集熱性の評価
［集熱性能評価］
実施例１から実施例９、及び比較例１から比較例６で作成した温水器の集熱性能を評価した方法と同様の方法で温水器付き太陽電池モジュールの集熱性について評価した。

［温水器付き太陽電池モジュールの総合評価］
温水器単体評価で良好な集熱性が得られた実施例１の温水器１０を、公知の太陽電池モジュール９０の裏側に取り付けた結果、バネ式固定圧力１０００Ｐa〜２００００Ｐaで取り付けた実施例１０〜１３は、ＴＣ試験後のセル割れもなく良好な集熱性が得られる温水器付き太陽電池モジュールとなった。また、バネの代わりに伝熱性接着剤で固定した実施例１４もセル割れもなく良好な集熱性が得られる温水器付き太陽電池モジュールとなった。一方、本実施例の範囲外の固定圧力である比較例７（固定圧力８００Ｐa）は密着性が不十分のため、集熱性が不十分となり、ＴＣ試験後は温水器付き太陽電池モジュールの形状変化が発生した。また、比較例８（固定圧力２２０００Ｐa）は、集熱性は十分であったが、ＴＣ試験後はセル割れが発生し、温水器付き太陽電池モジュールの形状変化が発生した。

１０ 温水器
２０ 表面透熱性基板
３０ 樹脂管
３１ 樹脂管内部（水路）
４０ 裏面透熱性基板
５０ オレフィンゴム
６０ オレフィンゴムシート
７０ 一体化したオレフィンゴム
９０ 太陽電池モジュール
１００ 温水器付き太陽電池モジュール
１０１ 保護基板
１０２ 板バネ
１０３ 枠材

Claims (17)

1. 温水器の表面側と裏面側に基板を設け、その表面側には放射率が８０％以上であるオレフィンゴムのシート（Ａ）又は透熱性基板（Ｂ）を設け、前記温水器の温水製造部分の水路となる樹脂管を設け、前記樹脂管の側部、及び前記樹脂管と樹脂管の隙間に前記オレフィンゴムを配置したことを特徴とする温水器。
2. 前記透熱性基板は、ガラス単独、若しくは、太陽光選択吸収塗装された集熱板との組み合わせからなることを特徴とする請求項１に記載の温水器。
3. 前記樹脂管が架橋ポリエチレン或いはポリブテンであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の温水器。
4. 前記オレフィンゴムが、アセチレンブラック、ケッチンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンフィラーのうち、単独、もしくは２種類以上をブレンドし、オレフィンゴムポリマー１００重量部に対し５重量部から１００重量部添加していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の温水器。
5. 前記透熱性基板の厚みが０．８ｍｍ以上４．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の温水器。
6. 前記樹脂管の長さが１０ｍ以上１００ｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の温水器。
7. 前記オレフィン系ゴムのシート（Ａ）の厚みが０．３ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれかに記載の温水器
8. 前記オレフィン系ゴムは、熱伝導率が０．４（Ｗ／ｍＫ）以上１．０（Ｗ／ｍＫ）以下、ゴム硬度（ＪＩＳＡ）が８０以上９０以下、機械的強度が１０ＭＰａ以上、伸びが１５０％以上７００％以下、アセトン抽出量が５％以下であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の温水器。
9. 前記オレフィン系ゴムは、エチレン―αオレフィン共重合体であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の温水器。
10. 前記オレフィン系ゴムは、一分間半減期温度が、１００℃以上１８２℃以下である有機過酸化物架橋剤を添加してなることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の温水器。
11. 前記オレフィン系ゴムは、樹脂密度０．９１ｇ／ｃｍ^３以上１．０２ｇ／ｃｍ^３以下であるポリエチレン樹脂、変性ポリエチレン樹脂の単独、若しくは合わせた含有量が、オレフィンゴムポリマー１００重量部に対して１０重量部以上３５重量部以下であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の温水器。
12. 請求項１から請求１１に記載の太温水器に使用する部材を同時にレイアップし、同時に加熱下又は真空加熱下でプレス成形することによって製造することを特徴とする温水器の製造方法。
13. 請求項１から請求項１１のいずれかに記載の温水器を使用し、
    前記温水器の前記表面側に太陽電池モジュールを配置し、枠材等の固定手段により固定一体化した温水器付き太陽電池モジュール。
14. 請求項１３に記載の温水器の裏面側に保護基板を設け、前記固定手段により前記温水器と太陽電池モジュールを１０００Ｐａ以上２００００Ｐａ以下の圧力で押付け固定したことを特徴とする温水器付き太陽電池モジュール。
15. 前記固定手段は、板ばねとし、
    太陽電池モジュールと請求項１から請求項１１のいずれかに記載の温水器を重ね合わせたその周囲に設ける枠材と前記温水器裏面側の保護基板との間に前記板バネの端部を配置したこと
    を特徴とする請求項１４に記載の温水器付き太陽電池モジュール。
16. 前記固定手段は、圧縮ばねとし、
    太陽電池モジュールと請求項１から請求項１１のいずれかに記載の温水器を重ね合わせたその周囲に設ける枠材と前記温水器裏面側の保護基板との間に前記圧縮バネを配置したことを特徴とする請求項１４に記載の温水器付き太陽電池モジュール。
17. 請求項１から請求項１１のいずれかに記載の温水器を使用し、
    前記温水器の表面側と太陽電池モジュールの反受光面側とを接着剤で接着し固定一体化した温水器付き太陽電池モジュール。
    
    

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