JP3218910U - ソーラ熱収集器、およびソーラ用途の薄プレート熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱エネルギが光起電性パネルから第１の層を介して熱伝達流体へ伝達可能なすぐれた熱伝達特性を有する光起電熱収集器を提供する。【解決手段】光起電熱収集器は、光起電性パネル９０６と、熱エネルギが光起電性パネルから伝達可能であるように構成された第１の層９０１と、第１の層の複数の端縁にシールされた複数の端縁を含む第２の層９０３と、第１の層と第２の層の間に配置され、第１の層と第２の層の間に流体が流れる空洞を形成する透過性コア９０２と、熱伝達流体が光起電熱収集器に入って透過性コアを通って流れる入口部であって、第１の層から熱伝達流体に熱エネルギを伝達する入口部９０４と、熱伝達流体が光起電熱収集器から出る出口部９０５と、を含んでいる。【選択図】図１９

Description

本開示は、一般的に、ソーラ（太陽）熱収集器、ソーラ熱利用（加熱）システム、および薄プレート熱交換器および吸収器に関する。薄プレート熱交換器および吸収器は、ソーラ（太陽光）用途および／または非ソーラ用途に使用されてもよい。

関連出願の参照
本出願は、２０１２年４月１８日付け出願の米国仮出願第６１／６２５７２８号および２０１２年１０月１５日付け出願の米国仮出願第６１／７１３８３９号の利益および優先権を主張して２０１３年３月１５日に出願した米国特許出願第１３／８３３４４８号（２０１３年１０月２４日に米国特許出願公開第２０１３／０２７６７７３号として公開された）の一部継続出願である、２０１５年１０月２１日に出願した米国特許出願第１４／９１９３２０号の利益および優先権を主張するものである。

また、本出願は、２０１４年１０月２３日付け出願の米国仮出願第６２／０６７６６２号および２０１４年１０月２３日付け出願の米国仮出願第６２／０６７６７７号の利益および優先権を主張するものである。

ここで、上述の各出願の開示内容全体を参照により組み込む。

この項では、必ずしも従来技術とは限らない本開示に関連した背景情報を提示する。

高温水または湯は、家庭内で種々の形態で使用される。家庭内で、水は一般的に天然ガス温水器によってタンク内で加熱される。高温水の典型的な家庭内の用途には、調理、入浴、洗浄またはクリーニング（例えば、洗濯、皿洗い、等）が含まれる。また、温水は、しばしば水泳プールおよび温水浴槽において使用される。

米国特許出願公開第２００９／００８４４３０号

考案の概要
この項では、開示の概要を提示し、その全ての範囲またはその全ての特徴の包括的な開示ではない。

種々の態様（観点、特徴）によれば、例示的な実施形態が、ソーラ熱収集器、ソーラ熱利用（加熱）システム、および薄プレート熱交換器および吸収器について、開示される。薄プレート（薄板）熱交換器および吸収器は、ソーラ用途および／または非ソーラ用途に使用されてもよい。

１つの例示的実施形態において、光起電熱収集器（photovoltaic thermal collector：光起電集熱器、太陽光発電熱収集器）は、一般的に、光起電性パネル（太陽光発電パネル）、第１の層および第２の層を含んでいる。第１の層は、熱エネルギが光起電性パネルから第１の層に伝達できるように構成される。第２の層は、第１の層の各端縁に対してシール（封止）された各端縁を含んでいる。第１の層と第２の層の間に透過性（浸透性）コア（芯部）が配置される。動作について、熱伝達流体は透過性コア中を通って流れてもよく、それによって熱エネルギが第１の層から熱伝達流体へと伝達可能となる。

他の利用領域はここで提示される説明から明らかになる。この概要における説明および具体例は、単なる例示のために意図されており、本開示の範囲を限定することを意図していない。

ここで説明する図面は、選択された実施形態を例示するためだけのものであり、全ての可能な実装ではなく、本開示の範囲を限定することを意図していない。

図１は、例示的実施形態による熱交換器の分解斜視図である。 図２は、図１に示された熱交換器の第１（上側）のガスケットおよびメッシュ・セットの上面図である。 図３は、図２に示された第１のガスケットとメッシュ・セットの底面図である。 図４は、図１に示された熱交換器の第２（下側）のガスケットおよびメッシュ・セットの上面図であり、その第２のガスケットおよびメッシュ・セットは、図２に示された第１のガスケットおよびメッシュ・セットの鏡像である。 図５は、別の例示的実施形態による熱交換器の分解斜視図である。 図６は、別の例示的実施形態によるプレート熱交換器の分解斜視図である。 図７は、共に組み立てられた後の図６に示された熱交換器の側面図であり、入口および出口チューブをも示している。 図８は、例示的実施形態によるソーラ熱収集器の分解斜視図である。 図９Ａは、共に組み立てられた後の図８に示されたソーラ熱収集器の断面図であり、入口および出口チューブをも示している。図９Ｂは、平坦なメッシュおよび扇型折畳み式メッシュからなる透過性コアを含む、別の例示的実施形態によるソーラ熱収集器の断面図である。 図１０は、別の例示的実施形態によるグレージング部およびそのグレージング部に取り付けられたフラップ（折込み部）を含むソーラ熱収集器の側面図である。 図１１は、例示的実施形態によるソーラ熱収集器の各長辺に沿った各シールを有する、図１０に示されたソーラ熱収集器の上面図である。 図１２は、例示的実施形態による内部フレームを有する、図１１に示されたソーラ熱収集器の上面図である。 図１３は、ソーラ熱収集器および例示的実施形態による循環ポンプを含む“ポンプ式”ソーラ熱収集器システムの概略図である。 図１４は、別の例示的実施形態による、循環ポンプのないソーラ熱収集器を含む“重力流”ソーラ熱吸収器システムの概略図である。 図１５は、ソーラ熱収集器において使用され得る例示的な入口部および出口部取付具の断面図であり、各寸法は例示的実施形態による例示のためだけに提示されている。 図１６は、図１５に示された例示的な入口部および出口部取付具の斜視図である。 図１７は、例示的実施形態による各フレームおよびスプラインによって取り付けられた各グレージング層を有するソーラ熱収集器の側面図である。 図１８は、例示的実施形態による、屋根上設置用の例示的な収集器構成を有する屋根取付け型のソーラ収集器の側面図である。 図１９は、共に組み立てられた後の、入口および出口チューブを示す、第１の変形例（Ｉ）の例示的実施形態による光起電熱収集器の断面図である。 図２０は、共に組み立てられた後の、入口および出口チューブを示す、第２の変形例（II）の例示的実施形態による光起電熱収集器の断面図である。 図２１は、共に組み立てられた後の、入口および出口チューブを示す、第３の変形例（III）の例示的実施形態による光起電熱収集器の断面図である。 図２２は、共に組み立てられた後の、入口および出口チューブを示す、第４の変形例（IV）の例示的実施形態による光起電熱収集器の断面図である。 図２３は、ソーラ熱収集器と直列結合の光起電熱収集器の概略図である。 図２４は、浄水捕獲部および凝縮器を有するソーラ熱収集器の概略図である。 図２５は、例示的実施形態による光起電性パネルの裏面シート（後板）用の複数の層の配置を示す斜視図である。 図２６は、例示的実施形態による熱吸収器バッグ（袋）の斜視図である。

次に、例としての実施形態を、図面を参照してより充分に説明する。

考案者は、ソーラ水（または他の流体）加熱器（温水器）、浄水装置、等を含むソーラ用途に使用され得る薄プレート（薄板状）熱交換器および吸収器の複数の例示的な実施形態を開発したのでここでそれを開示する。また、薄プレート熱交換器および吸収器は、他のソーラ用途および非ソーラ用途を含む他の適用例において使用されてもよい。また、ここでは、太陽光の吸収によって熱を収集するソーラ熱収集器（集熱器）およびソーラ熱利用（加熱）システム（例えば、ソーラ温水器、等）の例示的実施形態が開示される。

例示的実施形態において、ソーラ熱収集器は、ロール（巻き）状のフィルムから寸法を調整して切断され得るヒートシール（溶封）されたフィルムを含んでいる。この例において、ソーラ熱収集器は、概して、水または他の熱伝達流体を加熱するのに役立つ流れ乱流を形成する暗色メッシュ内側層を有する透明フィルム外皮または外膜（outer envelope）を含んでいる。また、ソーラ熱収集器は、入口部および出口部取付具（継手）と、１つ以上のグレージング（glazing：ガラス状被覆、ガラス状張り）層と、熱吸収面から流体に熱をより良好に伝達するための流体流と直接接触する熱吸収面とを含んでいてもよい。

幾つかの例示的実施形態には、ポリマーの材料の選択および設計によって軽量で折り畳み可能な全ポリマー・ソーラ熱収集器が含まれる。一例として、折畳み可能なポリマー・ソーラ熱収集器は、広げて、飲用水を加熱または予備加熱するのに使用し、次いで貯蔵、出荷または輸送のためにコンパクト（小型）構成に折り畳まれてもよい。

幾つかの例示的実施形態には、熱交換器または熱吸収器として作動可能であり使用され得る各機器（デバイス）が含まれる。熱交換器によって、２つの媒体が何ら混ざることなく、一方の媒体から他方の媒体へと熱エネルギの伝達が可能になる。吸収器は、例えば太陽または高温パイプ（管）のような熱源から熱エネルギを吸収し、次いでその吸収した熱エネルギを熱伝達媒体に伝達する。ここで開示される各機器は、例えば冷水源によって冷却される高温水源の、液体熱移動を含む、広範囲の熱伝達媒体と共に使用されてもよい。

例示的実施形態には、プレート型の熱交換器がある。その熱交換器は、非常に薄い、例えば０．０２ｃｍ未満等の厚さを有する、１つ以上のプレート壁部を含んでいる。これによって、その薄プレート壁部を介したより高い熱伝導性の利点を得ることができる。好ましい実施形態において、そのプレート壁部は、ポリマー、例えば、数ある適したポリマー等の中でも、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、二軸配向（延伸）ポリエチレンテレフタラート（ｂｏＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、または、二次元材料、例えばグラフェン等で形成される。金属プレートと比較すると、ポリマープレートは、重量が軽く、重量ポンド当り価格が低いという利点を有し、或る化学品および付着物（汚れ）対してより高い耐性とすることができる。これらの可能性ある利点にもかかわらず、他の例示的実施形態には、より高い熱伝導性の利点を得るために、金属プレートの使用として薄い金属プレートを有する熱交換器が含まれる。

熱交換器として使われるとき、その機器の例示的実施形態は、以下の形態で動作しまたは機能してもよい。第１の媒体は、その機器に入り、その機器のプレート壁部に接触する。また、第２の媒体もプレート壁部に接触する。プレート壁部は、第１の媒体を第２の媒体から分離する。第１の媒体と第２の媒体の間の温度差（差分）に起因して、一方の媒体から他方の媒体へとプレート壁部を通して熱が伝達される。

熱吸収器として使われるとき、その機器の例示的実施形態は、以下の形態で動作しまたは機能してもよい。熱伝達媒体は、その機器に入り、そのプレート壁部に接触する。次いで、熱エネルギは、太陽放射の形態で、または熱伝達媒体と温度差を有する供給源からの直接接触および伝導によって、プレート壁部中を通過する。熱伝達媒体は、この熱エネルギを搬送する。

考案者は、複数の薄プレート壁部を支持しおよび分離し、複数プレート壁部間に熱交換媒体または熱伝達媒体用の流路を形成するための固有で新規なシステムおよび方法を開発したのでそれを開示する。例示的実施形態において、複数のプレート壁部は、媒体の通過を可能にする、メッシュ（網目）、ネット（網）、マトリクスまたはその他の分離手段によって、分離される。その分離手段は、例えば、網状にされた、網状の、メッシュ、織物（woven）、連続気泡フォーム（発泡体）（open cell foam）、または金属ウール、等のような、広範囲にわたる適切な材料の中の任意のものを含んでもよい。

吸収器の好ましい例示的実施形態において、分離手段またはメッシュは、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）で被覆されたガラス繊維のメッシュからなる複数の層で形成される。この例において、メッシュは媒体が中を通過するのを可能にし、また媒体中に乱流を形成し、その乱流は熱伝達の改善に有利であり得る。

メッシュは、そのメッシュによって、その媒体の大きな度合（割合）が、例えばその大部分が、プレート壁部と接触するのを妨げられる（ブロックさせる）ほどには、そのメッシュが過剰に微細でなくおよび／または過度に高密度でないように、構成されることが好ましい。その代わり、メッシュは、その伝達媒体が流れるように大きい経路を形成するよう構成され、一方、その伝達媒体がプレート壁部と接触できるようにすることが、好ましい。動作について、メッシュは、その伝達媒体の圧力を受けたときに、そのメッシュが媒体流を止めるような大きい度合では押圧しない。好ましい例示的実施形態において、メッシュは、複数層のネット（網）細工（製品）を含み、大きい圧力に耐え、それでもなお流路を維持することができる。他の例示的実施形態において、連続気泡フォームが、例えば低圧状態で使用されてもよいが、そのフォームは、過剰に圧縮性がある可能性があり、非常に高い圧力状態では完全に（徹底的に）圧縮し得るであろう。ネット細工の使用には、ネット細工が著しい圧縮永久ひずみ（compression set）を受けないという利点があり得る。また、メッシュは、その伝達媒体の蒸発を助けるように広い表面積を形成することができる。

また、メッシュは、各プレート壁部を分離することに加えて、プレート壁部材料の破裂または膨張を防止するように、その伝達媒体からの圧力に対して薄プレート壁部を支持するにも役立つ。使用されるメッシュが、より大きい太さの布目（grain：粒径）または平行領域（parallel areas：目開き）を有する場合、そのメッシュは、そのパターンがその伝達媒体の流れを方向付けるのを助けるような形態で配置されるように、配置され得る。

次に、上述のプレート型の構成を有する熱交換器の種々の例示的実施形態を説明する。第１の例示的実施形態において、熱交換器は、複数のガスケットを有するプレートおよびフレームの型（タイプ）のものである。この第１の例示的実施形態において、その伝達媒体が外部へまたは各プレートの各端縁に沿って漏れるのを防止しまたは少なくとも抑止するように、各プレートの各端縁上にまたはその各端縁に沿ってガスケットが存在する。そのガスケットを備えるプレートはフレームに収容されまたは支持される。このプレートおよびフレームの熱交換器は、上述の薄プレート／壁部およびメッシュを含んでいる。

第２の例示的実施形態において、熱交換器は、ろう付けされた（brazed）熱交換器と類似しても（analogous）または同様であって（similar）もよい。この第２の例示的実施形態において、プレート壁部の各端縁は、ヒートシール等によって取り付けられることが好ましい。この第２の実施形態において、その熱伝達媒体によって形成される圧力は、プレート壁部が薄いときには高圧に耐えることができない可能性のあるプレート壁部を押し出す効果を有するであろう。この理由のために、この第２の例示的実施形態は、熱交換器が破裂しないように、熱交換器を通して熱伝達媒体を引っ張る吸引ポンプを有することが好ましい。

また、この第２の例示的実施形態において、支持用のメッシュは、各プレート壁部が互いに対して（接触して）崩壊することを防止し、それによって熱伝達媒体用の流路を維持するのを助ける。また、メッシュ上の各壁部の圧力は、プレート壁部間の空間内に、流路（チャネル）を形成しない均一な流れを形成するように、熱伝達媒体を広げる（分散させる）効果を有する。また、この第２の実施形態の変形例において、各ガスケットは、取付けまたはヒートシールを可能にするために、プレート壁部間により適切な間隔（空間）を形成するように、プレート間に交互配置（インタリーブ）されてもよい。この変形例におけるガスケットは、プレート壁部にヒートシール可能であることが好ましい。

第３の例示的実施形態は、前部プレート壁部および後部プレート壁部を含んでいる。ここで説明するメッシュは、前部プレート壁部と後部プレート壁部の間に配置されまたは位置決めされる。これによって、今度は、基本的に単一プレート（板状）熱交換器が形成される。この第３の例示的実施形態は、上述の第２の例示的実施形態（ろう付けされた類似物）に類似するが、唯一の熱伝達媒体がその中を通過する。そのプレートは、第２の熱伝達媒体によって包囲され、または第２の熱伝達媒体に浸漬されてもよい。これは、例えば、液体のタンクを冷却または加熱するのに有用であろう。代替形態として、この第３の例示的実施形態は、その代わりに、熱吸収器として使用されてもよい。その場合、単一のプレートは、加熱または冷却されるパイプまたは容器（の周り）に巻き付けられてもよい。

また、ここでは、高温液体、好ましくは水（湯）、媒体および低温用途（例えば、家庭内高温水、水泳プール、等）用の、ソーラ吸収器またはソーラ熱収集器の例示的実施形態が開示される。そのような例示的実施形態は、グレージング付きまたはグレージング無しの他の収集器よりも太陽放射を収集するのがより効率的であり、軽量で、組み立てるのが安価で、現在の市販の設計に対して安価な材料で形成され、耐久性があり、構造物で使用される材料の総量が少なくて環境に優しく、凍結保護され、飲用水に承認（許可）された使用材料であり、包装が簡単で、出荷が容易で、および／または設置が容易である。

ソーラ熱収集器は概して以下の態様で働く。太陽光は、グレージング部を透過し、次いで、透明な収集器の外側フィルムを透過して、吸収器の内側部分に当たる。吸収器の内側部分は、太陽光吸収性（例えば、無反射性、不透明性および／または黒色のメッシュ、等）のコア（芯）と、太陽光吸収性（例えば、好ましくは不透明および／または黒色の、等）の内側薄フィルム（薄膜）を含んでいる。水は、例えば、熱エネルギを引き離すために、収集器中を通して、好ましくは吸引ポンプによって、引き抜かれてもよい。メッシュ・コアは、吸引中に内側および外側フィルムが共に崩壊するのを防止しまたは少なくとも抑止し、従って水が流れるように広く薄い流路を形成する。また、メッシュ・コアは、水中に乱流を形成して、内側の吸収器面からの熱の除去に役立つ。

種々のソーラ熱収集器の変形例は、剛性または半剛性の板材（ボード）の上にラミネート（重ね合わ、積層）され（laminated）、接着されまたは他の手段で貼り付けられた内側フィルムの大部分の表面を含んでいる。その板材は、剛性の絶縁または熱絶縁板材とすることができる。内側層に隣接するメッシュは、扇型折り畳み（fan fold）を形成する。扇型折畳み式（fan-folded：扇型で折畳まれた）メッシュの複数の端縁は、扇型折畳み式メッシュの各折り目線に平行な内側フィルムと外側フィルムの間のシール（封止、密封）部の端縁に接触する。この例示的な形態において、扇型折畳み式メッシュは、平ら（flattening out：平坦、扁平、ぺちゃんこ）になる（つぶれる）ことが防止される。その板材の剛性または半剛性の性質によって、熱伝達媒体がソーラ熱吸収器中を通して引き出されるにしたがって形成される僅かな真空または減圧状態下で、内側層が崩壊することが防止される。

外側フィルムは、幾分かの圧力でメッシュまたは水のいずれかに直接接触するので、入来する太陽光を遮断しまたは反射するような凝縮（condensation：凝結）の蓄積が少ないかまたは全くない。従って、この例示的な構成および設計は、太陽放射が収集器中を吸収器へと透過し、それが水と直接接触するという点で、効率性の利点を有する。従って、吸収器の熱伝導率の低さは問題にならない。その理由は、全ての熱伝達が表面上で伝導し、その表面で太陽照射がすぐに吸収器に当たって水に直接伝達されるからである。また、この例示的な構成または設計によって、収集器全体が冷却状態に保たれるので、赤外線の形態の太陽エネルギの再放射が低減される。この点は、外側層をソーラ・エネルギで加熱し次いでその外側層がその発生熱の幾分かを後方に外部に放射する形態の現在の商業設計と異なる。

また、ソーラ熱収集器の考案者の例示的実施形態で、収集器の吸収器の内側層および外側層は、全体の効率に加えて、絶縁材（熱絶縁材）としての機能を果たす。また、例示的な構成および設計は、グレージング、内側層および外側層の各端縁または各端縁付近が、例えばヒートシールのような確立した信頼できる技術を用いて共にシールできる点で、製造上の利点を有する。この各端縁のシールによって、チューブ（管）の長い長さに垂直に所望の収集器サイズに後で切断し得るような材料からなる１つの長い３層チューブが、効率的に形成される。

グレージング層と外側層の間に空間（隙間）を形成する必要性は、フラップ、複数のストリップ、またはグレージング材料と同じ組成の材料の全長を、グレージング層に取り付けること（例えば、好ましくはヒートシール、等）によって、対処されてもよい。そのフラップの端縁は、３層の（３層からなる）チューブが切断されるときに形成される開口に平行なグレージング層に取り付けられてもよい。そのフラップの端縁は、理想的には、短い距離で、例えば所望のギャップ（間隙）に等しい近似的な距離で、取り付けられるであろう。そのフラップは、グレージング層を外側層から引き離すのに役立つ。好ましい例示的実施形態において、グレージング、外側層および内側層の各端縁は、グレージングおよび内側層および外側層を共にシールすることによって形成されるチューブを損なうことなく侵入（貫通）可能なそれら（各層）の長さの一部が存在する形態で、共にシールされる。これは、それらの層を取り付けるシールを、端縁から中心に向けて約２インチ（の位置）に配置すること、またはそのシールを約２インチ幅にすることによって、達成されてもよい。これによって、そのチューブの各端縁は、絶縁板材（の周り）に巻き付けられ、例えば形成されたチューブの品位または完全性を損なうことなく、それらの層を貫通するであろうネジのような手段でその板材に取り付けることができるであろう。代替形態として、グレージング、外側層および内側層の中の１つ以上の層、任意の組合せまたは単一の層は、絶縁板材（の周り）への巻き付けに対処するために、他よりも幅広く切断されてもよい。この場合、シールはより幅狭い層の端縁に形成され、より幅広い層が絶縁板材（の周り）に巻き付けられる。

ソーラ熱収集器の変形例は、グレージング層に、水滴防止または防曇（曇止め）用の添加剤または層を組み込むことを含んでいる。例えば、ソーラ熱収集器は、水滴防止または防曇用の被覆が形成された（例えば、被覆された、等）エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）のグレージング層を含んでもよい。これによって、グレージング上での水滴形成を不可能にすることによって、より大量の光がグレージング中を通過できるであろう。

ソーラ熱収集器の変形例は、グレージング層（例えば、ＥＴＦＥグレージング層、等）に、紫外線（ＵＶ）吸収用の添加剤または層を組み込むことを含んでいる。これは、紫外線照射の破壊的効果から吸収器材料を保護するのに役立ち、非紫外線耐性物質（例えば、透過性コア用の非紫外線安定物質、等）の使用を可能にする可能性がある。

ここで開示される収集器は、装飾的または審美的効果のために、例えば、円形、波形形状、等のような設計に切断されてもよい。グレージング、外側層および内側層の各端縁は、より標準的な長方形の配置となるように共にシールされてもよい。また、絶縁板材は同じパターンで切断されてもよい。

このソーラ熱収集器の例示的実施形態の利点は、水を収集器に供給しその加熱された水をその供給先に分配するためのより単純なシステムを可能にすることを含んでいる。また、他の利点は、ここに開示される例示的実施形態によるソーラ熱収集器で実現されてもまたはその収集器に関連付けられてもよい。例えば、加熱された水用の非加圧貯蔵タンクが使用されてもよい。収集器への水は、非加圧貯蔵タンクから循環されてもよい。これによって、収集器または配管（ライン）からの圧力の任意の増大が、貯蔵タンクにおいて解放できる。これによって、収集器が熱伝達流体の沸点に達するように熱くなる収集器の事例に対応することができる。また、そのシステム中に入る任意の空気は、タンク内にポンプで汲み出され、この配置で空気中に放出されてもよい。

また、ここでは、光起電熱収集器として知られているソーラ熱収集器の例示的実施形態について考察する。光起電熱収集器は、熱吸収層が光起電熱収集器の外側上にあることを除いて、上述の典型的なソーラ熱収集器と同様に働く。従って、太陽光は光起電熱収集器に当たり、次いで熱エネルギが熱吸収性薄フィルム（薄膜）に伝達され、次いで吸収器の内側部分に伝達される。

変形例（Ｉ）の例示的実施形態において、光起電熱収集器は、概して、光起電性パネルと、その光起電性パネルから熱エネルギを吸収するよう構成された熱吸収層とを含んでいる。第１の層（例えば、ポリマー、グラフェン、二次元物質、等）は、光起電性パネルと熱的に接触するよう構成される。第２の層は、第１の層の各端縁にヒートシールまたは他の方法でシールされた各端縁を含んでいる。透過性のコアまたはメッシュは、第１の層と第２の層の間に配置される。動作について、熱伝達流体は、透過性コア中を通って流れて第１の層に直接接触し、それによって熱エネルギが第１の層から熱伝達流体へと伝達可能である。変形例（Ｉ）の別の例示的実施形態において、第１の層および第２の層は、ポリマー、グラフェン、二次元物質、等、および金属化された各表面を含み、それらの表面は、それらの金属化された表面が透過性コアにまたは互いに対面しないように、互いに外方を向く。その金属化された表面は、各層中を通る蒸気透過または透湿を減少させ、各層の面を渡る（横切る、横断する）熱伝導率を増大させる。第１の層および第２の層を、透過性コアおよび入口部および出口部取付具と併せて、ここで集合的に、光起電熱吸収器と称してもよい。例示的実施形態において、光起電熱吸収器は、ここで開示される熱交換器に類似したプレート型の熱交換器である。

変形例（１）の別の例示的実施形態において、光起電熱吸収器は、剛性または半剛性の板材、好ましくは剛性絶縁板材、に密着するように取り付けられまたは保持される。剛性板材は、光起電熱吸収器の第２の層に取り付けられまたは密着される。その板材に結合された光起電熱吸収器は、次いで、光起電熱吸収器の第１の層の表面全体（またはできるだけ多くの部分）が光起電性パネルとの密着を維持するように、光起電性パネルの底部に密着するようにくさびで留められまたは別の方法で固定される。

光起電熱収集器の変形例（II）の例示的実施形態において、光起電熱吸収器は、光起電性パネルと共通の境界のシート、フィルムまたは層を共有する。その共通の境界層は、光起電性パネルの裏面シートであることが好ましく、そのシートは光起電熱収集器の第１の層となるであろう。光起電熱収集器の変形例（II）の別の例示的実施形態において、光起電熱吸収器および光起電性パネルは共にラミネートされる。

光起電熱収集器の変形例（II）の別の例示的実施形態において、光起電性パネルに隣接するメッシュは、扇型折り畳みを形成する。扇型折畳み式メッシュの各端縁は、扇型折畳み式メッシュの各折り目線に平行な、光起電性パネルの裏面シートと光起電熱吸収器の第２の層の間のシールの各端縁、に接触する。この例示的な形態において、扇型折畳み式メッシュは、平らになることが防止される。光起電性パネルの剛性または半剛性の性質によって、熱伝達媒体が光起電熱吸収器を通して引き出されるにしたがって形成される僅かな真空または減圧状態下で、第１の層が崩壊することが防止される。扇型折り畳みの幾何学的形状は、熱伝達媒体の流れに対してより低い抵抗を形成し、熱起電性パネルの裏面シートと熱伝達媒体の表面接触面積をより大きく形成する。

光起電熱収集器の第３の変形例（III）の例示的実施形態は、第１の変形例（Ｉ）を参照して説明することができる。この変形例（III）の例示的実施形態において、第２の層の表面の大部分が、剛性または半剛性の板材の上にラミネートされ、接着されまたは他の手段で貼り付けられもしくは取り付けられる。その板材は、剛性絶縁板材とすることができる。第２の層に隣接するメッシュは扇型折り畳みを形成する。扇型折り畳みの各端縁は、扇型折畳み式メッシュの各折り目線に平行な、光起電熱吸収器の第１の層と第２の層の間のシールの各端縁、に接触する。この例示的な方法で、扇型折畳み式メッシュは平らになることが防止される。板材の剛性または半剛性の性質によって、熱伝達媒体が光起電熱吸収器を通して引き出されるにしたがって形成される僅かな真空または減圧状態下で、第２の層が崩壊することが防止される。

光起電熱収集器の第４の変形例（IV）の例示的実施形態は、第２の変形例（II）を参照して説明することができる。変形例（IV）のこの例示的実施形態において、第２の層の表面の大部分が、剛性または半剛性の板材（ボード）の上にラミネートされ、接着され、または他の手段で貼り付けられもしくは取り付けられる。その板材は、剛性絶縁板材とすることができる。この例示的実施形態において、第２の層の各端縁は、第２の層が、光起電性パネルの裏面シートと共により容易にシールされおよび／またはそのシールを維持し得るように、剛性シート（板材）に貼り付けられない。別の例示的実施形態において、１つ以上のメッシュ層が、より大きい直径の各開口（穴）を有しおよび／または扇型で折り畳まれる。また、別の実施形態において、１つ以上の任意の非扇型折畳み式の（例えば、平坦な、等）メッシュ層が使用されてもよい。

熱伝達媒体（例えば、好ましくは水、他の流体、等）は、出口部でより低い圧力を形成することによって、ソーラ熱収集器（光起電熱収集器を含む）を通して引き出される。出口部でのより低い圧力は、ポンプ、ベンチュリ（venturi）真空ポンプ、等の吸引端部に、出口管類を取り付けることによって形成することができる。これによって、吸収器の内部に減圧状態が形成される。次いで、熱伝達流体は、吸収器内の減圧に起因して、入口部から吸収器領域内に引き込まれる。浄水または脱塩（淡水化）の適用例において、単位時間当りで引き込まれる熱伝達流体の体積は、蒸発および沸騰を促進するように熱伝達流体が充分により熱くなれるようにするように、相対的により少なくてもよい。また、減圧は蒸発および沸騰を促進する。また、光起電性パネル、第２の層および第１の層の各広い表面積は、熱伝達流体に接触する透過性コアと共に、蒸発および急速な沸騰を促進する。そのパネルに入る熱伝達流体の体積は、出力の（排出される）熱伝達流体の所望温度を達成するように、調整されてもよい。

脱塩（淡水化）または他の浄水の適用例において、出口チューブを出る熱伝達流体は、液体と気体の組合せであってもよい。気体は、熱および加えられる圧力に起因して、液体の蒸発から形成されてもよい。液体は、（例えば、捕獲器（トラップ）、等を用いて）除去されてもよく、次いで、残留気体は、凝結（液化）され除去されて、結果的に精製された熱伝達流体が得られてもよい。

熱伝達流体からの昇温された熱は、例えば、家庭の高温水（湯）または空間加熱（暖房）のような水用途において、または温度差に基づくエネルギ生成において、または熱交換器または他の適切な装置を用いて入来熱伝達流体の温度を上昇させるために、直接使用されてもよい。

高温水用途および／または浄水用途において、例示的実施形態による光起電熱収集器は、他のソーラ熱収集器と直列におよび／または並列に構成されてもよい。熱伝達流体は、光起電熱収集器を出て、次いで他のソーラ熱収集器の入口部に入ってもよい。そのような配置によって、熱伝達流体の温度は、単一の光起電熱収集器だけで達成できるレベルより高いレベルに上昇させることができる。

各収集器は、それらの収集器を通して飲用水が循環できるように、凍結破裂耐性があってもよい。飲用水は、熱交換器を必要とすることなく、貯蔵タンクから直接ポンプで汲み上げられまたは汲み出されてもよい。金属製吸収器（材）プレートおよびガラス製グレージングのないソーラ熱収集器は、相対的に軽くなり得る。その軽量性によって、壁部を強化することなく、ソーラ熱収集器を壁部の上に垂直に取り付けることができてもよい。また、ここで説明するソーラ熱収集器は、追加のフレームを必要とすることなく、ネジまたは他の金物類を使用して壁部に直接取り付けてもよい。壁部に対する角度を垂直から増大させるために、複数の支持体をそのソーラ熱収集器の下に配置して、底部を壁部から離して上にソーラ熱収集器を保持して、一方、頂部を壁部に直接取り付けるようにしてもよい。

次に図面を参照すると、図１は、本開示の１つ以上の態様（特徴）を具現化する熱交換器の例示的実施形態を示している。この例示的実施形態において、熱交換器は、複数のプレート壁部、複数のメッシュ層および複数のガスケットを含む複数の熱交換器プレートを含んでいる。従って、その熱交換器を、ここで、プレートおよびガスケット型の熱交換器と称してもよい。

図１に示されているように、熱交換器は、頂部剛性フレーム・プレート１および底部プレート７を含んでいる。頂部フレーム・プレート１は、４つの開口部（ポート、出入口）または開口２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄを含んでいる。以下で説明するように、第１および第２の熱伝達媒体は、それぞれ、それぞれの開口部２ｂおよび２ｃを介して熱交換器に入る。従って、それら（開口部）は入口部と称してもよい。また以下で説明するように、第１および第２の熱伝達媒体は、それぞれ、それぞれの開口部２ｄおよび２ａを介して熱交換器を出る。従って、それら（開口部）は出口部と称してもよい。

続けて図１を参照すると、頂部フレーム・プレート１、底部プレート７、および固定（固着）機構（例えば、ボルトおよび案内棒、等）は、熱交換器のフレームを構成しまたは画定する。その熱交換器のフレームは、複数の熱交換器プレートを収容する。この例示的実施形態において、そのフレームは、プレート壁部３ｉ、複数のメッシュ層４ａｉ、４ｂｉおよび４ｃｉおよび４ａｉｉ、４ｂｉｉおよび４ｃｉｉ、主要ガスケット５ｉ、２つの流れ（フロー）制御ガスケット６ｂｉ、および第２の流れ制御ガスケット（図１に図示せず）を収容する。

図１に示されたこの例示的実施形態について、熱交換器は以下の例示的形態で働いてもよい。第１の熱交換媒体は入口開口部２ｂに入り、その第１の熱交換媒体は、熱く、予備加熱され（例えば、太陽熱エネルギ、等で加熱される）および／または第２の熱交換媒体より高い温度になる。

次いで、第１の熱伝達媒体はプレート壁部３ｉにおける開口２ｂｉ中を通過し、メッシュ層４ａｉ、４ｂｉおよび４ｃｉによって形成される通路（流路）を通して熱交換プレート壁部３ｉｉの反対側の隅部（コーナー）に移動する。この経路に沿って移動しつつ、第１の媒体は熱交換プレート壁部３ｉｉに接触して、熱が第１の媒体からプレート壁部３ｉｉを横切って第２の熱伝達媒体に伝達されるようにされる。この熱の伝達が生じる理由は、第１の熱交換媒体が、第２の熱交換媒体およびプレート壁部３ｉｉより高い温度だからである。一例として、第１および第２の熱交換媒体は、水、海水、油、液体有機化学物質、等を含んでもよい。

プレート壁部３ｉの対角または斜め方向の長さを横切った後で、第１の媒体の一部は、熱交換器開口部２ｄの出口に向かって進むであろう。第１の媒体の流れの一部は、開口部２ｂで第１の熱交換器に入った後で、流れ制御ガスケット６ｂｉ内の開口６ｂｂｉを通って進み、次いで壁部３ｉｉ内の開口２ｂｉｉに進み、続いて次の熱交換器プレートに進むであろう。第１の媒体は、流れ制御ガスケット６ｂｉおよびガスケット５ｉｉによって加えられる圧力によって、メッシュ４ａｉｉ、４ｂｉｉおよび４ｃｉｉによって形成される通路（流路）に入ることが防止される。図示されているように、メッシュ４ａｉｉ、４ｂｉｉおよび４ｃｉｉは、ガスケット５ｉｉと壁部３ｉｉの間に存在せず、従って、その２つの表面は互いに押圧し合って、第１の媒体が両者の間に進むのを防止できる。

流れ制御ガスケット６ｂｉは、壁部３ｉｉに対して押圧するように、平らな表面を形成する。第１の媒体の流れは、収集器または熱交換器を下って流れ続け、その流れの一部が各プレートを対角線状に横切って進み、そこ（プレート）でその流れは妨げられず、次いで出口または出口開口部２ｄに向かって戻るであろう。また、第１の媒体の一部は、最後のプレートに達するまで収集器または熱交換器を下って進み、そこ（プレート）で第１の媒体の流れの残部が、その最後のプレートを対角線状に横切って、次いで出口開口部２ｄに向かって進むであろう。

熱交換器中の第２の熱交換媒体の流れは、第１の媒体が横切って進まなかったプレート表面を横切って第２の媒体が進むことを除いて、第１の媒体の流れに類似している。この例示的な方法で、第１および第２の媒体は、プレート壁部によって分離された状態を維持しながら、互いに反対方向に流れて互いのそばを通過する。このタイプ（種類）の流れ構造において、第２の媒体は開口部開口２ｃを通って入る。第２の媒体は、頂部プレート１がガスケット５ｉに対して押圧することによって、メッシュ層４ａｉ、４ｂｉおよび４ｃｉによって形成される通路（流路）を通って進むことが防止される。

第２の媒体は、ガスケット５ｉ内の開口５ｃｉを通って進む。次いで、第２の媒体は、壁部３ｉｉ内の開口２ｃｉｉを通って進む。次いで、第２の媒体は、メッシュ層４ａｉｉ、４ｂｉｉおよび４ｃｉｉによって形成される通路内かまたは流れ制御ガスケット６ｃｉ中の開口６ｃｃｉｉを通って、プレート壁部３ｉｉの下でプレート壁部３ｉｉを対角線状に横切って進み得るであろう。第２の媒体またはその一部は、熱交換プレート３ｉｉを横切って進んだ後で、各プレート内の各開口を通って上へ進み、出口開口部開口２ａから外部へ出る。

その複数のガスケットと複数のプレートを互いに対して適正に位置合せし嵌合させる（fit）ために、メッシュ層４ａｉ、４ｂｉおよび４ｃｉは一緒で（合わせて）近似的に各ガスケット５ｉの高さとなる。図２は、メッシュ・セット（メッシュの組）が（内部に）組み立てられた第１（頂部）のガスケット５ｉの上面図である。図２において、頂部メッシュ層４ａｉだけが見える。その理由は、他のメッシュ層４ｂｉおよび４ｃｉが、メッシュ層４ａｉの下にあって視界から隠されているからである。ガスケット５ｉおよびメッシュ・セットは、プレート壁部なしで、熱交換プレートを構成する。メッシュ層４ａｉ、４ｂｉおよび４ｃｉは、ガスケット５ｉの中央の空いた空間内に適合し嵌合する。頂部メッシュ層４ａｉおよび第２の層４ｂｉは、流れ制御ガスケット５ｉ（６ｂｉ）上に広がる。

図３は、メッシュ・セットが（内部に）組み立てられた第１（頂部）のガスケット５ｉの底面図である。図３において、底部のメッシュ層４ｃｉだけが見える。底部メッシュ層４ｃｉは、流れ制御ガスケット６ｂｉ上に広がらず、それ（ガスケット）はメッシュ層４ｃｉに近似する厚さを有して、各メッシュ層および各流れ制御ガスケット６ｂｉが一緒で（合わせて）近似的にガスケット５ｉと同じ高さになるようにしてもよい。

図１乃至３に示された単一の流れ制御ガスケット６ｂｉの配置の代替形態として、熱交換器の代替的実施形態は、その代わりに２つのガスケットを含んでもよい。その２つのガスケットは、好ましくは、例えば硬質ポリマーまたは金属等のような剛性材料で形成されてもよい。この代替的実施形態において、２つのガスケットは両者の間に間隙があるように配置されて、その２つのガスケットの間に熱交換材料または媒体が流れることができるようにしてもよい。２つのガスケットの各外側表面は、押圧を受ける硬い表面を形成し、それによって熱交換材料または媒体が通路の外へ流出することを防止するであろう。２つの流れ制御パネルまたはガスケットの間の間隙は、ここで説明する複数のメッシュ層によって、または圧力下でその間隙を維持するであろう或る他の材料によって、形成されてもよい。

図４は、図１に示された第２（頂部の後）のガスケット５ｉｉおよびメッシュ・セットの上面図である。図４において、頂部メッシュ層４ａｉｉだけが見える。その理由は、他のメッシュ層４ｂｉｉおよび４ｃｉｉが、メッシュ層４ａｉｉの下にあり、視界から隠されているからである。また、第２のガスケット５ｉｉおよびメッシュ・セットは、プレート壁部なしで、熱交換プレートを構成する。メッシュ層４ａｉｉ、４ｂｉｉおよび４ｃｉｉは、ガスケット５ｉｉの中央の空いた空間内に適合し嵌合する。頂部メッシュ層４ａｉｉおよび第２の層４ｂｉｉは、流れ制御ガスケット５ｉｉ（６ｃｉ）上に広がる。概して、第２のガスケット５ｉｉおよびメッシュ・セット４ａｉｉ、４ｂｉｉおよび４ｃｉｉは、図２に示されている第１のガスケット５ｉおよびメッシュ・セット４ａｉ、４ｂｉおよび４ｃｉの鏡像である。

図５は、本開示の１つ以上の態様（特徴）を具現化する熱交換器の別の例示的実施形態を示している。この例示的実施形態において、熱交換器は、ここに開示される複数の熱交換器プレートを含んでいる。この例示的実施形態において、各プレート壁部の各開口が隣接のプレート壁部を交互するようにシールされて、熱伝達媒体の流れが形成されるようにされ、その際、第１と第２の熱伝達媒体が混ざらずに一つおきのプレート上を流れる。従って、その熱交換器は、ここではシール型の熱交換器と称してもよい。

図５に示されているように、熱交換器は頂部フレーム・フィルム１１および底部フレーム・フィルム１７を含んでおり、これら（フィルム）は柔軟（可撓性）フィルムで形成されてもよい。頂部フレーム・フィルム１１は、４つの開口部（ポート）または開口１２ａ、１２ｂ、１２ｃおよび１２ｄを含んでいる。ここで説明するように、第１および第２の熱伝達媒体は、それぞれ、それぞれの開口部１２ｂおよび１２ｃを通って熱交換器に入り、従ってそれら（開口部）を入口部（インレット）と称してもよい。ここで説明するように、第１および第２の熱伝達媒体は、それぞれ、それぞれの開口部１２ｄおよび１２ａを通って熱交換器を出て、従ってそれら（開口部）を出口部（アウトレット）と称してもよい。

また、熱交換器は開口部（ポート）機構を含み、それ（機構）はタンク取付具（継手）等とすることができるであろう。頂部フレーム・フィルム１１、底部フィルム１７および開口部機構は、熱交換器のフレームを構成しまたは画定する。２つのフレーム・フィルム１１および１７は、より薄い内側の熱交換プレートまたはプレート壁部１３ｉ、１３ｉｉを保護するのに役立つ。２つのフレーム・フィルム１１、１７は、内側熱交換プレート壁部１３ｉ、１３ｉｉより厚くおよび／または頑丈な材料で形成されてもよい。

その熱交換器のフレームは、複数の熱交換プレートを収容する。この例示的実施形態において、そのフレームは、第１のプレート壁部１３ｉと、３つのメッシュ層を含む第１のメッシュ・セット１４ｉとを収容する。また、その熱交換器フレームは、第２のプレート壁部１３ｉｉと、同様に３つのメッシュ層を含む第２のメッシュ・セット１４ｉｉを収容する。

プレート壁部１３ｉおよび１３ｉｉの複数の開口は、隣接のプレート壁部を交互するようにシール（例えば、ヒートシール、等）される。これによって熱伝達媒体用の流路が形成され、その流路に沿って、第１と第２の媒体を混ざらせたりまたは混ぜたりすることなく、第１と第２の媒体が一つおきのプレート上を流れる。

図５に示されたこの例示的実施形態について、熱交換器は以下の例示的な形態で働いてもよい。第１の熱交換媒体は開口部１２ｂに入り、その第１の熱交換媒体は、熱く、予備加熱され（例えば、太陽熱エネルギ、等で加熱され）および／または第２の熱交換媒体よりも高い温度になる。第１のプレート壁部への複数の開口を取り囲む複数のタンク取付具によって、またはフレーム・フィルム１１をプレート壁部１３ｉにシールすることによって、第１および第２の媒体が頂部フレーム・フィルム１１に接触することが防止される。

第１の媒体は、入口開口部１２ｂを通って入った後で、プレート壁部１３ｉ内の開口１２ｂｉ中を通過し、複数のメッシュ層１４ｉによって形成される通路（流路）を通って熱交換プレート１３ｉの反対側の隅部に移動する。第１の媒体は、その経路に沿って移動する間に、熱交換プレート壁部１３ｉｉに接触して、熱が第１の媒体からプレート壁部１３ｉｉを横切って第２の熱伝達媒体に伝達されるようにされる。この熱伝達が生じる理由は、第１の熱交換媒体が、熱い（例えば、太陽熱エネルギ、等によって加熱される）、または第２の熱交換媒体およびプレート壁部１３ｉｉより高い温度だからである。

プレート壁部１３ｉの対角線状の長さを横断した後で、第１の媒体の一部は、熱交換器開口部１２ｄの出口に向かって進むであろう。第１の媒体の流れの一部は、開口部２ｂで熱交換器に入った後で、壁部１３ｉｉ内の開口１２ｂｉｉ中を進み、続いて次の熱交換プレートに進むであろう。第１の媒体は、複数のメッシュ層１４ｉｉによって形成される通路に入ることが、プレート壁部１３ｉｉと次のプレートの間の、シール、好ましくはヒートシールによって、防止される。このシールは、耐久性シールを形成するのに充分な距離で開口１２ｂｉｉの周囲に広がるが、プレート壁部１３ｉｉの領域全体には広がらない。

図示されているように、複数のメッシュ層１４ｉｉは、シール部が形成できるようにするために開口１２ｂｉｉの周囲の領域にまで広げられないであろう。第１の媒体の流れは、収集器または熱交換器へと下って流れ続け、その流れの一部が各プレートを対角線状に横切って進み、そこ（プレート）ではその流れは妨げられず、次いで出口開口部１２ｄに向かって戻るであろう。また、第１の媒体の一部は、最後のプレートに達するまで収集器または熱交換器へと下って進み、そこ（プレート）で第１の媒体の流れの残部がその最後のプレートを対角線状に横切って進んで、次いで出口開口部２ｄに向かって進むであろう。

熱交換器を通る第２の熱交換媒体の流れは、第１の媒体が横切って進まなかったプレート表面を横切って第２の媒体が進むことを除いて、第１の媒体の流れに類似している。この例示的な方法で、第１および第２の媒体は、プレート壁部によって分離された状態を維持しながら、互いに反対方向に流れて互いのそばを通過する。このタイプの流れの構造において、第２の媒体は開口部開口１２ｃを通って入る。第２の媒体は、プレート壁部１３ｉと１３ｉｉの間にあり開口１２ｃｉおよび１２ｃｉｉの周囲にあるシール部によって、複数のメッシュ層１４ｉによって形成される通路（流路）を通って進むことが防止される。

第２の媒体は、壁部１３ｉｉ内の開口１２ｃｉｉを通って進む。次いで、第２の媒体は、複数のメッシュ層１４ｉｉによって形成される通路内でプレート壁部１３ｉｉの下でプレート壁部１３ｉｉを対角線状に横切って進むことができるであろうし、または、第２の媒体は、次のプレート壁部内の開口を通って進むことができるであろう。第２の媒体またはその一部は、熱交換プレートを横切って進んだ後で、複数のプレート内の各開口部を通って上へ進み、開口部開口１２ａｉから外部に出る。

図６および７は、本開示の１つ以上の態様（特徴）を具現化する熱交換器の別の例示的実施形態を示している。この例示的実施形態において、熱交換器は、前述のようにメッシュを包囲する、外皮または外膜（outer envelope）、サック（袋）、ポケット、またはバッグ（袋）状の構造体を含んでいる。バッグ状構造体およびメッシュは、単一の熱交換プレートとみなされてもよく、従って、図６および７に示された熱交換器は、ここで、単一のプレート熱交換器と称してもよい。

この例示的実施形態において、熱交換器は、２つの薄い外側被覆または層１０１および１０３（例えば、好ましくポリマーフィルム、等）の固有の設計を用いる。外側層１０１および１０３は、外皮または外膜（outer envelope）、サック（袋）、ポケットまたはバッグ（袋）状の構造体を形成するために、それらの外周端縁の全てに沿って共にシールされる（例えば、好ましくはヒートシールされる、等）。メッシュまたは他の適切な材料１０２が、そのバックが概してメッシュ１０２を包囲するように、バッグ状構造体内に配置される。メッシュまたは他の適切な材料１０２は、ここに開示される広範囲の材料、例えば、メッシュ、網製品（ネッティング）、マトリックス、網状にされた、網状の、メッシュ、織物、連続気泡フォーム、または金属ウール、ＰＴＦＥで被覆されたガラス繊維のメッシュの複数の層、等を含んでいてもよい。メッシュまたは他の適切な材料１０２は、複数のフィルムまたは複数の層１０１、１０３の間に空洞を形成しおよび／または維持するのを助け、それによって、熱伝達流体または媒体（例えば、水または他の流体、等）がフィルム１０１、１０３の間を流れることができる。

図７は、共に組み立てられた後の、入口部１０４および出口部１０５をも示す、図１に示された単一のプレート熱交換器の側面図である。吸引は、好ましくは、熱交換器の頂部において吸引ポンプを介して出口部１０５を通して、行ってもよい。出口部１０５は、好ましくは、バッグ空洞中に侵入（貫通）するチューブであってもよい。出口チューブ１０５は、熱交換または熱伝達媒体（例えば、水、他の流体、等）が出口チューブ１０５の周りで熱交換器から出るのを防止する形態で、より低い層または熱交器換壁部１０３に取り付けられてもよい。これは、タンク取付具または他の適切な手段を用いて達成されてもよい。１つの例示的な構成において、出口チューブ１０５は、熱交換媒体の均等な分配（分布）に役立つようにマニホールド（多岐管）に取り付けられる。

熱交換媒体は、入口部１０４を通ってバック状の構造体の空洞に入る。それ（入口部）はバック空洞中に侵入（貫通）するチューブであることが好ましい。入口チューブ１０４は、熱交換器の底部に配置される。この場合も、タンク取付具およびマニホールドを、入口チューブ１０４に用いることができるであろう。

メッシュ１０２は、吸引ポンプまたは他の手段によって形成される真空（減圧）状態下で、包囲フィルム１０１、１０３が完全に崩壊するのを防止する。従って、メッシュ１０２は、水または他の適切な熱交換流体がメッシュ１０２を通して中に流れ得る空洞を維持するのを助ける。また、メッシュ１０２は、熱交換媒体中に乱流を形成し、そのようにして熱伝達を助ける。

熱交換媒体は、熱交換壁部１０１および１０３に接触して、熱エネルギが熱交換器壁部１０１および１０３を通して周囲の媒体に伝達できるようにする。この熱交換器の例示的実施形態は、パイプまたはドラムに熱を加えまたはそれから熱を除去するようにそのパイプまたはドラムの周りを包むのに有利であろうサイズで組立てられてもよい。

図８および９Ａは、本開示の１つ以上の態様（特徴）を具現化するソーラ熱交換器の例示的実施形態を示している。この例示的実施形態において、ソーラ熱収集器は、２つの薄い外側および内側の（または、第１および第２の）層２０１および２０３の固有の設計を用いる。外側層２０１は、薄フィルム（薄膜）ポリマーを含み、光透過性で、澄んでまたは透明で、太陽光が中を通過できるものであることが好ましい。内側層２０３は、薄フィルム・ポリマーを含み、暗色であり（例えば、黒または他の放射吸収色、等）、または外側光透過層２０１中を通過する太陽光から熱を吸収するように、不透明である。

第１の、光透過層２０１、および第２の、熱吸収層２０３は、それらの外周端縁の全てに沿って共にシールされて（例えば、好ましくはヒートシールされ、等）、透過性コア２０２を包囲するバッグ状構造体を形成する。透過性コア２０２は、好ましくは柔軟（可撓性）材料、例えば、被覆されたガラス繊維メッシュ、織物のポリマー網、または連続気泡軟質フォームの幾つかの層を含んでいてもよい。透過性コア２０２は、フィルムまたは層２０１、２０３の間に液体（例えば、水、等）を流すことができるように、フィルムまたは層２０１、２０３の間に空洞を形成する。層２０１、２０３および透過性コア２０２によって形成されるバッグ状構造体は、ここで、集合的に吸収器と称してもよい。

図９Ａを参照すると、吸引は、吸収器の頂部において、好ましくは吸引ポンプを介して、出口部２０５を通して、行ってもよい。出口部２０５は、好ましくはバッグ空洞中に侵入（貫通）するチューブであってもよい。出口チューブ２０５は、熱伝達媒体（例えば、水、他の流体、等）が出口チューブ２０５の周りで収集器から出ることを防止する形態で、内側層２０３に取り付けられてもよい。これは、タンク取付具または他の適切な手段を用いることによって、達成されてもよい。好ましい例示的実施形態において、タンク取付具は、２つの側面の上でヒートシールされて、永続的水密シールが形成される。例示的な構成において、出口チューブ２０５は、熱交換媒体の均等な分配（分布）に役立つようにマニホールド（多岐管）に取り付けられる。

水または他の熱伝達媒体は、吸収器の底部に配置された入口部２０４を通ってバッグ状構造体の空洞に入る。また、入口部２０４は、バッグ空洞中に侵入（貫通）するチューブであることが好ましい。この場合も、タンク取付具およびマニホールドを、入口チューブ２０４に用いることができるであろう。

透過性（例えば、メッシュ、等）コア２０２は、吸引ポンプまたは他の手段によって形成される僅かな真空（減圧）状態下で、包囲フィルム２０１、２０３が完全に崩壊するのを防止する。従って、透過性コア２０２は、水または他の適切な熱伝達媒体が透過性コア２０２を通って流れ得る空洞を維持するのを助ける。僅かな真空（減圧）状態下で、透過性コア２０２は、外側フィルム２０３と共に、その幅を横切ってかなり均一に水流を外方へ広げるのに役立つ。透過性コア２０２および吸収器内側フィルム２０３は、透過性コア２０２中を通って吸収器内側フィルム２０３を横切って流れる水に、太陽光から得られる熱エネルギを伝達する。

また、ソーラ熱収集器は、清澄性の（クリアな、透明な）、透明の、透光性の、および／または充分に透明な外側グレージング部２０６を含んでいる。透明な外側グレージング部２０６は、好ましくは薄フィルム（薄膜）ポリマーを含んでいてもよい。その薄フィルム・ポリマーは、吸収器に貼り付けられてもよい（例えば、好ましくはヒートシール、等による）。代替形態として、その薄フィルム吸収器（吸収材）は、吸収器を包囲する別個の筐体または容器の一部であってもよい。

図示された例示的実施形態において、フレーム２０７によってその吸収器とグレージング部２０６の間で適正な距離が維持される。フレーム２０７は、グレージング部２０６と吸収器の間の各外側端縁上またはその各外側端縁に沿って配置された固体材料、軟質発泡体、管類または他の柔軟な材料であってもよい。上述のように、層２０１、２０３およびその内側の透過性コア２０２によって形成されるバッグ状構造体は、ここでは、集合的に吸収器と称してもよい。

幾つかの例示的実施形態において、フレーム２０７は必要でなく、除外される。例えば、代替的実施形態はフレーム２０７を含まず、その代わりに、吸収器とグレージング部の間の充分な空間の形成が、吸引ポンプ汲出し動作によって形成される僅かな真空（減圧）状態下で吸収器外側表面がグレージング部から離れるように収縮することとの組合せで、吸収器とグレージング部の間に捕獲された各気体（ガス）の加温時の膨張によって、行われる。

さらに、グレージング層２０６は、任意選択的であり、例えば所望の気候および水温に応じて、幾つかの例示的実施形態において除外されてもよい。より暖かい気候および水泳プール加熱用途について、全ての例示的実施形態がグレージング層２０６を含むとは限らないというように、グレージング層はコスト／利益の視点からは望ましくないことがある。

引き続き図８および９Ａを参照すると、ソーラ熱収集器は熱絶縁材料２０８をも含んでいる。熱絶縁材料２０８は、例えば接着剤または機械的手段のような標準的な方法を用いて、内側吸収器（吸収材）フィルム２０３に取り付けられる。熱絶縁材料２０８は、好ましくは、機器全体またはソーラ熱収集器が出荷、保管または輸送のために巻き取られることを可能にするであろう柔軟なまたは可撓性の性質のものであってもよい。この柔軟性は、機器またはソーラ熱収集器が例えば屋根のような剛性構造体に取り付けまたは貼り付けられる場合に、特に魅力的であるであろう。代替形態として、熱絶縁材料２０８は、その代わりに、ソーラ熱収集器または機器用の適切な平坦な形状を維持するのに役立つであろう剛性の種類のものであってもよい。

絶縁材料２０８は、設備の構成に応じて任意に決められる。幾つかの例示的実施形態において、絶縁材料２０８は、必要でなく、例えば、ソーラ熱収集器が、充分なまたは必要な絶縁効果を与えるであろう例えば屋根のような構造体上に絶縁（熱絶縁）シールで設置されるときに、除外される。これは、例えば、押出しポリスチレン等のような熱絶縁体を用いてソーラ熱収集器のフレーム（骨組み）を組立てることによって、達成されてもよい。そのような例示的実施形態において、グレージング部（例えば、ソーラ熱収集器に直接取り付けられない場合のもの）は、その代わりに、熱絶縁フレームによってソーラ熱収集器に対して適切な位置に保持されてもよい。フレームは、グレージング部と共に、屋根、壁部、または他の支持構造体に取り付けられまたは貼り付けられてもよい。１つ以上のガスケットが、フレームに貼り付けられて、ソーラ熱収集器を収容するフレームに嵌められた領域内に気密空間を形成するのを助けるようにしてもよい。

内側および外側吸収器層２０１、２０３、透過性コア２０２、およびグレージング部２０６に、広範囲の材料を使用してもよい。一例として、グレージング部２０６は、高い動作温度、清澄性（クリアさ、透明性）、紫外線劣化耐性、ヒートシールされる能力、および引裂き抵抗（耐性）を有するテフゼル（Tefzel（登録商標））（フッ素樹脂）のエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）で形成されてもよい。別の例として、グレージング部２０６は、テフロン（登録商標）（Teflon（登録商標））のフッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）を含んでいてもよい。さらに、内側および外側吸収器層またはフィルム２０１および２０３は、テフゼル（Tefzel（登録商標））のＥＴＦＥおよび／またはテフロン（登録商標）（Teflon（登録商標））のＦＥＰで形成されてもよい。外側層２０１は清澄または透明であることが好ましく、一方、内側層２０３は暗色または不透明（例えば、好ましくは黒色、等）である。先に説明したように、数層の黒色高密度ポリエチレン網製品、例えばスマートネット社（Smart Net）によって市販されているものであり、例えば、捕虫網、織物ポリプロピレンメッシュ、または高温連続気泡フォームが、透過性コア２０２用の良好な候補材料の例である。また、他のフィルム、フルオロポリマーフィルム、等を含めて、代替的な各材料を、フィルム２０１、２０３およびグレージング部２０６に使用してもよい。

図９Ｂは、本開示の１つ以上の態様（特徴）を具現化するソーラ熱収集器の例示的実施形態を示している。この例示的実施形態は、図９Ａに示されている例の各ソーラ熱収集器と類似してもおよび／または類似の特徴を有してもよい。例えば、図９Ｂに示されたソーラ熱収集器の例示的実施形態は、各層の全ての端縁に沿って共にシールされた（例えば、好ましくはヒートシールされた、等）２つの薄い内側および外側フィルム層２０３および２０１（例えば、好ましくはポリマーフィルム、等）を含んでいて、平坦なメッシュ２０２および扇型折り畳みメッシュ２０９を含む透過性コアを包囲するバッグ状構造体を形成する。扇型折り畳みメッシュ２０９は、平坦なメッシュ２０２よりも板材２０８に近い位置に配置される。内側フィルム層２０３は、熱絶縁板材とし得るであろう剛性または半剛性の板材２０８に、板材２０８の各端縁を除いてその全平面上で、ラミネート（重ね合わ、積層）されまたはそうでなければシールされる。上述した同じまたは類似の各材料を、図９Ｂに示されたソーラ熱収集器に用いてもよい。

図１０は、本開示の１つ以上の態様（特徴）を具現化するソーラ熱収集器の例示的実施形態を示している。この例示的実施形態は、図８および９Ａに示された例のソーラ熱収集器と類似してもおよび／または類似の特徴を有してもよい。例えば、図１０に示されたソーラ熱収集器の例示的実施形態は、各層の全ての端縁に沿って共にシールされた（例えば、好ましくはヒートシールされた、等）２つの薄い内側および外側フィルム層３０１および３０３（例えば、好ましくはポリマーフィルム、等）を含んでいて、透過性コア３０２を包囲するバッグ状構造体を形成する。また、ソーラ熱収集器は、グレージング部３０６、フレーム３０７および熱絶縁材料３０８を含んでいる。上述した同じまたは類似の各材料を、図１０に示されたソーラ熱収集器に使用してもよい。

また、図１０に示されたこの例示的実施形態において、ソーラ熱収集器は、さらに、グレージング部３０６に取り付けられたフラップ３０９を含んでいる。また、グレージング部３０６は、例えばヒートシールのような方法を使用して、その外周に沿って外側および内側層３０１、３０３に取り付けられる。グレージング部３０６に取り付けられた、フラップ３０９または代替的に（交代的に）各帯状部（バンド）の材料は、グレージング部を形成するのと同じ材料（例えば、テフゼル（Tefzel（登録商標））のエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、テフロン（登録商標）（Teflon（登録商標））のフッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、等）であることが好ましい。

グレージング部３０６に対するフラップ３０９の取り付け点（位置）は、グレージング部３０６が外側層３０１に取り付けられる位置にある端縁から僅かに離れた位置にあることが好ましい。これによって、フラップ３０９が外側層３０１から引き上げられ離されたとき、グレージング部３０６と外側層３０１の間に、或る空間を形成することができる。フラップ３０９はライザ（riser：嵩上げ部、垂直支持部）３１０の上を（覆って）通過する。また、フラップ３０９は熱絶縁材３０８に取り付けられる。この例示的な構成は、収集器の他端部で繰り返し適用される。

入口部および出口部取付具（継手）を設置しメッシュ層３０２を挿入した後で、グレージング部３０６および外側および内側層３０１、３０３を両端部で共にシールして水密収集器包囲を完成させてもよい。例えば、図１０は、一緒に取り付けられライザ３１０の下に共に伸びる外側層３０１および内側層３０３と、グレージング部３０６との結合（組合せ）部分３１１を示している。結合部分３１１は、図示されているように、熱絶縁材３０８（の周り）に取り付けられ巻き付けられてもよい。同様に、３つの層３０１、３０３、３０６の結合部分３１１またはそれらの層の或る結合（組合せ）は、熱絶縁材３０８（の周り）に巻き付けられ絶縁材３０８に取り付けられて、熱絶縁材３０８上の所定位置に収集器を保持してもよい。また、これは、熱絶縁材３０８の各端縁を各要素から保護するのに役立つ。

外側層３０１に対するグレージング部３０６のシールは、グレージング部３０６での下のより低温の空気の流入を減少させることによって、グレージング部３０６の断熱効果を増大させる。気体不透過性のグレージング層３０６を使用することによって、より低い熱伝達率を有する気体（例えば、アルゴン、等）を構築中に吹き込むことができるようになる。それによって、グレージング層３０６の断熱効果がさらに向上するであろう。

図１１は、例示的実施形態によるソーラ熱収集器の各長辺に沿って配置された複数のシール部３１２を有する、図１０に示されたソーラ熱収集器の上面図である。図１１において、各シール部３１２は、収集器の各長辺に近似的に沿うように配置されている。また、フラップ３０９が図１１に示されている。

図１２は、例示的実施形態による内部フレーム３１４を有する、図１１に示されたソーラ熱収集器の上面図である。複数のシール部３１２を有するグレージング層３０６は、そのシール部がソーラ熱収集器の各長辺に近似的に沿って配置されるように示される。

図１２は、グレージング部３０６を吸収器から適切な距離に（間隔に）保つ例示的な手段を示しており、その手段は、共同で、外側層３０１および内側層３０３およびその内部の透過性（例えば、メッシュ、等）コア３０２によって画定されるバッグ状構造体を含んでいる。この例示的実施形態において、内部フレーム３１３は、グレージング層３０６と吸収器の間のシールされたチューブ内にある。内部フレーム３１３は、固形材料、軟質発泡体（フォーム）、管類または他の柔軟（可撓性）材料であってもよい。

吸収器およびグレージング層３０６の各端縁は、グレージング層３０６を緊張（ピンと張った）状態にする例示的な形態で、引き伸ばされてもよい。例示的実施形態において、グレージング部３０６および吸収器層（例えば、図１０における３０１、３０２、３０３、等）の各外部端縁がシールされる。これによって、例えば剛性の木製ストリップ、等のような、支持体３１４が挿入され得るチューブが形成される。複数の支持体３１４のうちの１つは、絶縁材の後部または前部のいずれに取り付けられてもよい。次いで、他の支持体３１４を、引っ張って、グレージング層３０６を緊張状態にするような形態で絶縁材に取り付けてもよい。支持体３１４によって、グレージング層３０６を、その長さに沿って緊張状態に張って滑らかにすることができる。

固有の全ポリマー設計を有するソーラ熱収集器の例示的実施形態がここで開示される。全ポリマーのソーラ熱収集器は、グレージング部なしまたはグレージング部あり（例えば、グレージング層２０６、３０６、等を含む）のいずれで構成されてもよい。ここで開示されるソーラ熱収集器の例示的実施形態は、例えば、耐久性、耐熱性、耐スケール（内部垢、付着物）性、軽量性、折り畳み性、低製造コスト性、拡張性（スケール性）、凍結防止、停滞（滞留）保護、効率的、飲用水を直接加熱する能力、過熱保護、および／または循環ポンプなしで受動的に作動する能力のような、複数の利点の１つ以上の（必ずしも任意または全てではない）利点を実現してもまたはその１つ以上の利点に関連付けられてもよい。

さらに耐久性に関して、ソーラ熱収集器の例示的実施形態は、予測される２０年以上（余）の動作寿命の耐久性があり得、例えば雹嵐のような危険に耐えることができてもよい。その耐久性は、使用されるポリマーに直接関連する。例えば、吸収器（材）およびグレージング層は、予想される２０年以上（余）の寿命を有するエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）で形成されてもよい。雹嵐に耐える能力は、ＥＴＦＥの頑丈さに由来し、グレージング部は緊張状態にあるが、雹を跳ね返すことができるはずのドラムに類似した幾分かの弾力性（some give）を有する。メッシュまたは透過性コアは、ほぼ無限の寿命を有するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で被覆されたガラス繊維で形成されてもよい。

耐熱性に関して、ソーラ熱収集器は、２００℃（３９２°Ｆ）を超える温度に耐えるように構成されてもよい。例えば、ＥＴＦＥおよびＰＴＦＥで被覆されたガラス繊維は、共に、これらの温度に耐えることができる。従って、ＥＴＦＥ製の吸収器（材）およびグレージング層と、ＰＴＦＥ被覆ガラス繊維製のメッシュとを有するソーラ熱収集器は、“乾燥”停滞（ソーラ熱収集器に全く水がないとき）の最高予測温度、約２３５°Ｆで、良好な耐熱性を有する。

ソーラ熱収集器は、スケール付着（沈積）に対する高い耐性のある、ここで開示する材料で形成されてもよい。例えば、ＥＴＦＥおよびメッシュは、低い接着性を有し（テフロン（登録商標）（Teflon（登録商標））族）、従ってスケールが容易には粘着しない。また、架橋ポリエチレンＰＥＸパイプを使用してもよく、それによって銅パイプよりもスケール付着に対するより高い耐性がある。従って、そのような材料で形成されたソーラ熱収集器は、耐スケール性があるであろう。

ここで開示されるソーラ熱収集器は、軽量であり得る。例えば、ソーラ熱収集器が全ポリマー設計を有するとき、４フィート×８フィートのソーラ熱収集器パネルは、２０ポンド未満の重量であり得る。全ポリマー設計を有することによって、ソーラ熱収集器は、金属製およびガラス製収集器よりも軽量である。

ここで開示されるソーラ熱収集器は、折り畳み可能であるかまたは巻き取り可能であってもよく、例えば、ＵＰＳ便で出荷、等が可能であってもよい。例えば、メッシュおよび吸収器は、グレージング部を取り付けずに、折り畳まれまたは巻き取られてもよい。グレージング部を取り付けた状態でそれが折り畳み可能であるかどうかは、吸収器からグレージング部を分離するために使用されるライザに応じて決まる。グレージング部は、現場でまたは地域的な組立工場で取り付けられてもよい。また、ソーラ熱収集器システムは、ソーラ熱収集器が折畳み可能な熱絶縁材を含むような例示的実施形態では、完全に折畳み可能であってもよい。たとえ折り畳み可能でないとしても、熱絶縁板材は、グレージング部と同時に、例えば現場でまたは地域的な組立工場、等で取り付けられてもよい。従って、吸収器は、或る場所へ出荷するために折り畳み可能であり、その場所で吸収器が開かれて、その後でその場所でグレージング部および熱絶縁材を取り付けてもよい。

ここで開示されるソーラ熱収集器は、相対的に低い製造コストを有し得る。より低い製造コストの一部は、材料コストがより低いことに起因する。また、より低い製造コストの一部は、過度に複雑でなくバルク・プロセスで行うことができる製造プロセスに起因する。

ここで開示されるソーラ熱収集器のサイズは、拡張性（拡大縮小性）があり、任意の用途に適合するように非常に大きなサイズで製造することができる。例えば、吸収器部分は、グレージング部および熱絶縁材を切断できるサイズで切断することができる。これは、大きいサイズでは重すぎて支持できない銅およびガラス設計の場合と異なる。

また、ここで開示されるソーラ熱収集器は、低い外形（プロファイル）を有してもよい。非常に薄い外形は、より受け入れやすくより審美的な外観を形成するのに役立つ。

また、ここで開示されるソーラ熱収集器は、ソーラ熱収集器および供給パイプが悪影響なしで凍結固体となり得るように、凍結保護されてもよい。例えば、吸収器の“バッグ状”の構造体は水の膨張に適合するように膨張できるので、収集器は凍結することができる。ＰＥＸパイプは、適切に絶縁され構成されているとき、凍結破裂耐性があることが示されている。また、ＰＥＸパイプは凍結温度に曝されても太陽光に曝されそれによって解凍されるように設置され得るので、ソーラ熱収集器は凍結してその後で動作を開始し得る。

また、ここで開示されるソーラ熱収集器は、長期間の湿潤または乾燥による停滞に耐える能力で、停滞保護されてもよい。高温は、銅製収集器とは違って、全ポリマーのソーラ熱収集器に悪影響を与えることがない。大部分のシステムにおける熱伝達流体は、高温に曝されたときに分解するグリコールである。考案者の例示的実施形態において、熱伝達流体として水を使用してもよく、これは高温に曝されたときに沸騰するだけである。

また、ここで開示されるソーラ熱収集器は、効率的であり、または他の平坦プレート収集器よりも効率的であり得る。この効率の向上は、考案者の全体的なシステム設計の結果である。ここで開示される例示的実施形態において、吸収器は、吸収器の表面全体が熱伝達流体に曝される形態で、完全に濡らされる。これは、熱を吸収器フィンからライザ・チューブに伝達する必要がある他の設計よりも効率的である。また、ここで開示される例示的実施形態において、考案者のソーラ熱収集器の設計は、裏面吸収性（back absorbing）がある。これは、太陽光が正面に当たってそこ（正面）をその熱が材料内を通過して熱伝達流体の流れる裏面へと通過するのではなく、太陽光が、水が流れわたっている同じ表面に当たること、を意味する。従って、例示的実施形態は、ここでは、全湿潤（浸水）裏面吸収型収集器（fully wetted back absorbing collectors）と称してもよい。

ここで開示されるソーラ熱収集器は、凍結状態を経験する領域に熱交換器または排水を設ける必要のない、飲用水を直接加熱する能力を有してもよい。その理由は、ソーラ熱収集器またはパイプを傷つけることなく、ソーラ熱収集器を凍結温度に曝すことができるからである。

また、ここで開示されるソーラ熱収集器は、設計に組み込まれた過熱保護を有してもよい。例えば、考案者のシステムは、熱伝達液体媒体として使用され得る水がソーラ熱収集器内で沸騰することを可能にする設計なので、過剰な熱を排出することを必要とすることなく、太陽光に曝された状態を維持することができる。蒸気は、蒸気が凝縮する出口チューブ中に押し込まれる。次いで、ソーラ熱収集器は膨張し得るが、圧力の蓄積はない。その理由は、出口チューブは、通気される非加圧貯蔵タンクで終端するので、収縮しないように設計されているからである。過熱保護が設計に組み込まれていると、ソーラ熱収集器および熱伝達流体（例えば、淡水）は、湿潤または乾燥での停滞のいずれかによって損傷を受けることがない。また、過熱を避けるためにまたは放熱ユニットを追加するために、システムを小型化する必要もない。

凍結防止とスケール付着耐性の組合せは、固有性を提供できるソーラ熱収集器を形成する。例えば、ソーラ熱収集器は、凍結状態を経験する領域において排水する必要なく、飲用水を直接加熱することができる。これによって、システムは、複雑さが少なくなり、設置が容易になり、信頼性が向上し、メンテナンスが軽減され、および／またはシステム効率が増大し得る。システムは、熱交換器を要求せずまたは必要としないので、コストが低減され、熱伝達が増大し得る。

ここで開示されるソーラ熱収集器システムは、例えば循環ポンプなしで、受動的に作動させてもよい。これは、例示的実施形態におけるシステム設計の４つの特徴によって可能になり得る。第一に、そのシステムは、凍結損傷の危険性なしで、水の充填状態を維持することができる。第二に、そのシステムは、飲用水を使用するので、収集器からの出力を直接使用し、例えば、熱交換器を有する閉ループではない。第三に、貯蔵タンクは、加圧されずに通気される。第四に、凍結パイプは、太陽光に曝されるので解凍される。

循環ポンプなしで受動的に作動するように収集器システムを構成することによって、コストが低減され、システムの操作および設置が簡素化され、一方、ソーラ熱利用システムにおいて故障する可能性が最も高いであろう複数の構成要素（部品）の１つ、即ち循環ポンプ、が除去される。

ここで説明する１つ以上の収集器に加えて、追加の設置部品（コンポーネント）を標準的な設備に設置してもよい。例えば、収集器システムは、差動サーモスタット（ポンプ構成付き）、循環ポンプ（ポンプ式構成付き）、タイマ弁（バルブ）（重力フロー構成付き）、定圧ポンプ非加圧ソーラ貯蔵タンク、タンク熱絶縁体、ＰＥＸ管類 、温度調整弁（tempering valve：緩和弁）、ボール弁（ball valve(s)）、およびフロート弁（float valve(s)）を含んでもよい。

図１３は、例示的実施形態による“ポンプ式”（pumped：汲み出し式）ソーラ熱収集器システム４００の概略図である。図示されているように、システム４００は、ソーラ熱収集器４２０を含んでいる。収集器４２０は、ここで開示されるソーラ熱収集器（例えば、図８〜１２に示されるソーラ熱収集器、等）と類似してもまたは同じであってもよい。また、システム４００は、循環ポンプ４２２、定圧ポンプ４２４、温度調整弁４２６、入口フロート弁（inlet float valve）４２８、冷水供給源４３０、バックアップ水加熱器（温水器）４３２、およびソーラ貯蔵タンク４３４を含んでいる。

図１４は、例示的実施形態による“重力流”（gravity flow）ソーラ熱収集器システム５００の概略図である。図示されているように、システム５００は、ソーラ熱収集器５２０を含んでいる。収集器５２０は、ここで開示されるソーラ熱収集器（例えば、図８〜１２に示されたソーラ熱収集器、等）と類似してもまたは同じであってもよい。システム５００は、定圧ポンプ５２４、温度調整弁５２６、入口フロート弁５２８、冷水供給源５３０、バックアップ水加熱器５３２、およびソーラ貯蔵タンク５３４を含んでいる。但し、図示されたシステム５００は循環ポンプを含まない。

図１４に示されているように、減圧弁５３６が、熱伝達流体流に関して収集器５２０の前または下流に配置される。この例では、水が熱伝達流体である。動作について、減圧弁５３６は、水の圧力を低下させて、水の自然な高さ（深さ）が、その圧力によって、貯蔵タンク入口より高く、収集器５２０より低くなるようになっている。ソーラ貯蔵タンク５３４は、加圧されず、大気に開いて（通じて）いる。いったん、システム５００が（ポンプに）呼び水を入れられ（primed）、水が収集器５２０を通して引き出され、出口パイプ５３８を通って、それがソーラ熱貯蔵タンク５３４内へ排出されると、重力サイフォン現象の確立によって水が流れる。

定圧ポンプ５２４を用いて、複数のパイプ（図示せず）を通して水を引き入れることによって、システム５００（おけるポンプ）に呼び水を入れてもよい。定圧ポンプ５２４は、（閉止弁を介して）出口チューブ５３８に永続的にまたは一時的に接続されてもよい。これによって、定圧ポンプ５２４は、収集器５２０および配管に追加の吸引力を与えることができ、それが、システム５００において任意の捕獲された空気を引き出すのに役立つであろう。定圧ポンプ５２４が出口チューブ５３８に永続的に接続される場合、ソーラ貯蔵タンク５３４からの流れは、収集器出口チューブ５３８に付加的な吸引力が与えられ得るようにバランス（平衡状態に）される。

収集器出口パイプ５３８の端部は、ソーラ貯蔵タンク５３４で終端し、サイフォン現象を維持するためにソーラ貯蔵タンク５３４内の水のレベルより低くすべきである。図１４に示されているように、必要に応じて、ソーラ貯蔵タンク５３４内に水を補充（補給）する弁５２８で、例えばフロート弁で、ソーラ貯蔵タンク５３４内において充分な水を維持してもよい。

流れのタイミングを調整する弁を用いて、流れを開閉してもよい。例えば、太陽光が収集器５２０に当たっているときのような或る期間に、簡単なタイマ弁５４０を開閉するよう設定してもよい。また、弁（例えば、フロート弁５４２、等）を用いて収集器５２０への水の流量（流速）を調整して、所望の動作期間中にその流れがソーラ貯蔵タンク５３４を満たすようにしてもよい。

収集器５２０の入口部および出口部取付具（継手）によって、熱伝達流体（例えば、水、等）は、収集器５２０を出入りして入口および出口に出入りすることができる。収集器５２０は、前述のように、薄膜で形成された裏面吸収器層を含んでいてもよい。

水は、パイプが収集器５２０に入るにつれて各パイプの端縁の周りで漏出することなく、入口および出口パイプを流れる（にアクセスする）ことができることが好ましい。これを達成し吸収器層へ取付具を取り付ける例示的な形態は、タンク取付具に似ていて吸収器層にヒートシールされる取付具（例えば、図１５および１６に示された取付具、等）を使用することである。

例えば、図１５および１６は、図１４に示されたソーラ熱収集器５２０または他のソーラ熱収集器と共に使用し得る例示的な入口部および出口部取付具（継手）を示している。取付具６４４は収集器の吸収器層に取り付けられてもよく、また、取付具６４４によって、水が、パイプが収集器５２０に入るにつれて各パイプの端縁の周りで漏出することなく、入口および出口パイプを出入りする（にアクセスする）ことができる。

図１５および１６に示されているように、取付具（継手）６４４は、ネジ（ネジ切）部６４８およびフランジ６５０と共に反矢じり（barbed：棘付き、タケノコ）端部６４６を含んでいる。適切なサイズの開口（穴）を有する吸収器フィルムを、フランジ６５０の平坦面に対して（接触するように）位置決めしてもよい。次いで、ナット６５２を、ナット６５２が吸収器フィルムに対して（接触する）１つの平坦面を有する形態で、ネジ部６４８にネジ締め（螺着）することができる。この例示的な方法でフィルムを所定位置に配置して、取付具６４４を吸収器フィルムの融点まで加熱してもよい。代替形態として、取付具６４４を、最初に加熱し、次いで吸収器フィルムを所定位置に配置し、ナット６５２で締め付けてもよい。冷却された後、吸収器フィルムおよび取付具６４４は、共にラミネートされて、水密シールが形成され得る。この取付具の取り付けの別の例示的実施形態において、取付具６４４の加熱された平坦面を吸収器層に対して押し付けて、取付具６４４を吸収器層に接着してもよい。

図１７は、例示的実施形態による各フレーム７０７およびスプライン７５６によって取り付けられた各グレージング層７０６を有するソーラ熱収集器を示している。この例示的実施形態において、ソーラ熱収集器は、２つのグレージング層および熱絶縁空隙（エアギャップ）７５９を含んでいる。一例として、各フレーム７０７は、既存の網戸枠（window screen frame）と類似してもまたは同じであってもよい。代替的実施形態は、複数層のグレージング部を追加できる注文型の連結式フレーム部品（custom interlocking frame parts）である複数のフレームを有してもよい。さらに他の例示的実施形態は、スプラインを含まなくてもよく、代わりに、各グレージング層７０６を、異なる形態で、例えば（膠状の）接着剤（glue）、その他の接着剤（adhesive：粘着剤）、等を用いて取り付けてもよい。

また、図１７に示されたソーラ熱収集器は、図１０に示された例のソーラ熱収集器の各特徴と同様の１つ以上の追加的な特徴を含んでもよい。例えば、図１７に示されたソーラ熱収集器の例示的実施形態は、また、各層の全ての端縁に沿って共にシールされた（例えば、好ましくは、ヒートシールされた、等）薄い内側および外側フィルム層（例えば、好ましくはポリマーフィルム、等）を含んでいて、収集器のサックまたはバッグ状構造体７５８を形成しまたは画定してもよい。上で開示した透過性（例えば、メッシュ、等）コアは、収集器サック７５８内に配置されてもよい。また、ソーラ熱収集器は、熱絶縁体７０８（例えば、発泡体、等）、フラップ７０９（例えば、水切り溝（flash channel）、等）、等）、ライザ７１０（例えば、発泡体（フォーム）、等）を含んでいてもよい。

図１８は、例示的実施形態による屋上設置用の例示的な収集器構成を有する屋根取付け型のソーラ熱収集器８２０を示している。図示されているように、ソーラ熱収集器８２０は、入力（input：流入）および出力（output：流出）配管（ライン）８６２の上に透明（澄清）チューブ８６０を含んでいる。入力および出力配管８６２は、例えば、シリコーン管類、ＰＥＸ管類、等の凍結破裂耐性材料で形成され、黒色である。入力および出力配管８６２は、一晩中凍結し得てもよいが、日光に当たったときに溶ける。入力および出力配管８６２上の透明チューブ８６０は、グレージング層として作用しまたは機能して、熱絶縁性を加えて解凍性を速める。

入力および出力配管８６２は、柔軟な紫外線（ＵＶ）耐性の供給ホースおよび戻りホースを含んでいてもよい。例えば、入力および出力配管８６２は、凍結性の調整（空調）されていない空間から熱追跡され（熱伝導し）絶縁されたＰＥＸ管類を含んでいてもよい。複数の内部銅線熱導体８６４が、入力および出力ホースまたは配管８６２内に配置されてもよい。動作について、各導体８６４は、例えば約６インチ乃至約１フィートの距離だけ、太陽光がホース８６２に当たる位置を越えて、入力および出力ホース８６２の解凍（加温）領域を伸ばす。

供給ホースおよび戻りホース８６２は、熱絶縁体として作用する空隙８６６によって透明チューブ８６０から分離されている。透明チューブ８６０は、ばねコイルで補強された紫外線耐性の透明な柔軟な（可撓性の）圧縮可能な外側ジャケット（被覆）を含んでいてもよい。

図１８には、防錆クランプ（corrosion proof clamp）８６８、クランプ用のボスを有するゴム・キャップ８７０、屋根内にフラッシュされた（雨よけ用に取り付けられた）特定のルーフ・ジャック（天盤ジャッキ）８７２、およびルーフ・ジャック８７２上の円筒状ボス８７４が示されている。これらの種々の構成要素（部品）を、図１８に示すように使用して、透明チューブ８６０および入力および出力配管８６２を屋根に取り付けまたは設置してもよい。

ソーラ熱収集器８２０は、複数のグレージング層８０６（例えば、透明なエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＦＴＥ）グレージング部、等）を追加して積み重ねる（例えば、二重、三重、四重のグレージング部、等）ことを可能にする積重ね可能なグレージング・フレーム８０７を含んでいる。この図示された例において、ソーラ熱収集器８２０は、２つのグレージング層８０６および熱絶縁空隙８５９を含んでいる。

ソーラ熱収集器８２０は、さらに、収集器サック８５８内にメッシュ８０２（例えば、テフロン（登録商標）（Teflon（登録商標））被覆のガラス繊維メッシュ、等）を含んでいる。収集器サックまたはバッグ状構造体８５８は、各層の全ての端縁に沿って共にシールされた（例えば、好ましくは、ヒートシールされた、等）薄い外側および内側フィルム層８０１、８０３によって、形成されまたは画定される。外側層８０１は、透明なＥＦＴＥグレージング層を含んでいてもよい。内側層８０３は、黒い不透明のＥＦＴＥ層を含んでいてもよい。

ソーラ熱収集器８２０はさらに熱絶縁体８０８を含んでいる。この例において、熱絶縁体８０８は、予め切断された配管経路を有する熱絶縁発泡体サックを含んでいる。発泡体プラグ（栓）８７６が、ソーラ熱収集器８２０の内部への接触（アクセス）を可能にするように、取り外し可能である。入口部または出口部取付具８７８は、複数の出口部を有して、供給または戻り配管経路用に相異なる任意選択肢を提供する。

供給配管および戻り配管８６２は、熱絶縁発泡体８７９の開口（穴）を通ってソーラ熱収集器８２０に入る。発泡体８７９は、開口の外周または周囲付近に配置され、それによって、収集器８２０の側端部を通して共通の供給／戻り貫通を達成するように経路形成できる。

透明チューブ８６０は、共通の供給／戻り経路用に、外部の、耐腐食性クランプ８８０および現場取付け可能なカラー部（環）（field mountable collar）８８２を介して、ソーラ熱収集器８２０に取り付けられてもよい。カラー部８８２は、透明チューブ８６０の外側ジャケット・スリーブを受け入れる（収容する）。次いで、クランプ８８０は、カラー８８２の周りで締め付けられ、それによってカラー部８８２を透明チューブ８６０の周りにクランプする（締めて固定する）。

図１９は、本開示の１つ以上の態様（特徴）を具現化する光起電熱収集器と称されるソーラ熱収集器の例示的実施形態を示している。この例示的実施形態において、光起電熱収集器は、２つの薄い第１および第２の層９０１および９０３と、熱吸収層（または光起電性パネル）９０６とからなる固有の設計を用いる。第１の層９０１は、薄フィルム（薄膜）ポリマーを含むことが好ましく、上側面が金属被覆（金属化と称されることもある）されることが好ましい。第２の層９０３は、薄フィルム・ポリマーを含むことが好ましく、底側面が金属化されることが好ましい。

第１のフィルム層９０１および第２のフィルム層９０３は、それらの全ての周囲端縁に沿って共にシールされて（例えば、好ましくは、ヒートシールされ、等）、透過性コア９０２を包囲するバッグ状構造体を形成する。透過性コア９０２は、好ましくは柔軟な（可撓性）材料を含み、例えば、幾層かの、被覆ガラス繊維メッシュ、織りポリマー網、または連続気泡軟質フォーム（flexible foam）を含んでもよい。透過性コア９０２は、両フィルムまたは層９０１、９０３の間に空洞を形成して、液体（例えば、水、等）が両フィルム９０１、９０３の間を流れることができるようにする。層９０１、９０３および透過性コア９０２によって形成されるバッグ状構造体は、ここで、集合的に吸収器と称してもよい。

吸引は、好ましくは、吸収器の頂部において吸引ポンプを介して出口部９０５を通して行ってもよい。出口部９０５は、好ましくは、バッグ空洞中に侵入（貫通）するチューブであってもよい。出口チューブ９０５は、熱伝達媒体（例えば、水、他の流体、等）が出口チューブ９０５の周りで収集器から出るのを防止するような形態で、第２の層９０３に取り付けられてもよい。これは、タンク取付具または他の適切な手段を用いることによって達成されてもよい。好ましい例示的実施形態において、タンク取付具は、永続的な水密シールを形成するように、２つの側面上でヒートシールされる。例示的な構成において、出口チューブ９０５は、熱交換媒体の均等な分配（分布）に役立つようにマニホールドに取り付けられる。

水または他の熱伝達媒体は、吸収器の底部に位置する入口部９０４を通ってバッグ状構造体の空洞に入る。また、入口部９０４は、バッグ空洞中に侵入（貫通）するチューブであることが好ましい。この場合も、タンク取付具およびマニホールドを入口チューブ９０４に使用することができるであろう。

透過性（例えば、メッシュ、等）のコア９０２は、吸引ポンプまたは他の手段によって形成される僅かな真空（減圧）状態下で包囲フィルム９０１、９０３が完全に崩壊するのを防止する。従って、透過性コア９０２は、水または他の適切な熱伝達媒体が透過性コア９０２を通って流れ得る空洞を維持するのに役立つ。僅かな真空（減圧）状態下で、透過性コア９０２は、第２のフィルム層９０３と共に、水の流れをその幅にわたってかなり均等に広げるのに役立つ。透過性コア９０２および吸収器の第１のフィルム層９０１は、太陽光から得られた熱エネルギを、光起電性パネルを介して、透過性コア９０２を通って吸収器の第１のフィルム層９０１を横切って流れる水に、伝達する。

引き続き図１９を参照すると、光起電熱収集器は、熱絶縁材料９０８をも含んでいる。熱絶縁材料９０８は、例えば、接着剤または機械的手段等のような標準的な方法を使用することによって、第２のフィルム層９０３に取り付けられる。絶縁材料９０８は、好ましくは柔軟な（可撓性の）性質のものであってもよく、それによって、機器全体またはソーラ熱収集器全体を、出荷、保管または輸送のために巻くことができるであろう。この柔軟性は、機器またはソーラ熱収集器が柔軟な（可撓性の）光起電性パネルに取り付けられる場合に、特に魅力的であろう。代替形態として、熱絶縁材料９０８は、その代わりに、ソーラ熱収集器または機器のために適切な平坦形状を維持するのに役立つであろう剛性の種類のものであってもよい。

熱絶縁材料９０８は、設備の構成に応じて任意に決定される。幾つかの例示的実施形態において、例えば、光起電熱吸収器が光起電性パネル９０６に直接結合されているとき、または光起電熱吸収器および光起電性パネル９０６が共通の層を共有するときに、熱絶縁材料９０８は必要でなく、除去される。

広範囲の材料が、第１および第２の層９０１、９０３および透過性コア９０２に使用されてもよい。一例として、第１および第２の層またはフィルム９０１および９０３は、テフゼル（Tefzel（登録商標））のＥＴＦＥ、テフロン（登録商標）（Teflon（登録商標））のＦＥＰ、ポリプロピレン、二軸配向（延伸）ポリエチレンテレフタラートおよび／または熱可塑性エラストマで形成されてもよい。先に説明したように、数層の黒色高密度ポリエチレン網製品、例えばスマートネット社によって市販されているものであり、例えば、捕虫網、織りポリプロピレンメッシュ、または高温連続気泡フォームが、透過性コア９０２用の良好な候補の材料の例である。また、コア９０２に、および他のフィルム９０１および９０３に、代替的な各材料が、例えば、他のフィルム、フルオロポリマーフィルム、等が使用されてもよい。

図２０は、本開示の１つ以上の態様（特徴）を具現化する光起電熱収集器の例示的実施形態を示している。この例示的実施形態は、図１９に示された例の光起電熱収集器と類似してもおよび／または類似の特徴を有してもよい。例えば、図２０に示された光起電熱収集器の例示的実施形態は、光起電性パネル９０６の裏面シートの全ての端縁に対して層の全ての端縁に沿ってシールされた（例えば、好ましくはヒートシールされた、等）１つの薄い第２のフィルム層９０３（例えば、好ましくはポリマーフィルム、等）を含んでいて、平坦なメッシュ９０２および扇型折り畳みメッシュ９０９を含む透過性コアを包囲するバッグ状構造体を形成する。また、光起電熱収集器は、任意に熱絶縁材料９０８を含むことができる。同じまたは類似の材料を、図２０に示された光電変換熱収集器に用いてもよい。

図２１は、本開示の１つ以上の態様（特徴）を具現化する光起電熱収集器の例示的実施形態を示している。この例示的実施形態は、図１９に示された例の光起電熱収集器と類似してもおよび／または類似の特徴を有してもよい。例えば、図２１に示された光起電熱収集器の例示的実施形態は、各層の全ての端縁に沿って共にシールされた（例えば、好ましくはヒートシールされた、等）２つの薄い第１および第２のフィルム層９０１および９０３（例えば、好ましくはポリマーフィルム、等）を含んでいて、平坦なメッシュ９０２と、平坦なメッシュ９０２より板材９０８に近く配置された扇型折り畳みメッシュ９０９とを含む透過性コアを包囲するバッグ状構造体を形成する。第２のフィルム層９０３は、熱絶縁板材とし得るであろう剛性または半剛性板材９０８に、板材９０８の各端縁を除いてその全平面上で、ラミネートされまたはそうでなければシールされる。上述したのと同じまたは類似の材料を、図２１に示された光起電熱収集器に使用してもよい。

図２２は、本開示の１つ以上の態様を具現化する光起電熱収集器の例示的実施形態を示している。この例示的実施形態は、図１９に示されている例の光起電熱収集器と類似してもおよび／または類似の特徴を有してもよい。例えば、図２２に示された光起電熱収集器の例示的実施形態は、光起電性パネル９０６の裏面シートの全ての端縁に対して層の全ての端縁に沿ってシールされた（例えば、好ましくはヒートシールされた、等）１つの薄い第２のフィルム層９０３（例えば、好ましくはポリマーフィルム、等）を含んでいて、扇型折り畳みメッシュ９０９を含む透過性コアを包囲するバッグ状構造体を形成する。第２のフィルム層９０３は、熱絶縁板材とし得るであろう剛性または半剛性板材９０８に、板材９０８の各端縁を除いてその全平面上で、ラミネートされまたはそうでなければシールされる。上述したのと同じまたは類似の材料を、図２２に示された光起電熱収集器に用いてもよい。

図２３は、ソーラ熱収集器１００４に接続された光起電熱収集器１００２の概略図である。熱伝達流体（例えば、好ましくは水、他の流体、等）は、入力または入口チューブ１００１を通して光起電熱収集器１００２に入り、接続チューブ１００３を通して光電性熱収集器１００２を出る。接続チューブ１００３はソーラ熱収集器１００４に結合して、熱伝達流体は光起電熱収集器１００２からソーラ熱収集器１００４に進むことができ、そこで、熱伝達流体は太陽放射によってさらに加熱される。次いで、熱伝達流体は、出口、出力または出口チューブ１００５を通ってソーラ熱収集器１００４を出る。他の例示的実施形態では、複数の光起電熱収集器が、そのような各チューブを通る単一または複数のソーラ熱収集器に直列におよび／または並列に結合されてもよい。

図２４は、本開示の１つ以上の態様（特徴）を具現化するソーラ熱収集器システムの例示的実施形態を示している。図示されているように、ソーラ熱収集器システムは、熱伝達流体、好ましくは水、を浄化および／または脱塩（淡水化）するよう構成される。熱収集器１１０１は、ここで開示される１つ以上の光起電熱収集器または他のソーラ熱収集器を含んでいてもよい。例えば、熱収集器１１０１は、直列または並列の流れパターンで構成される複数のソーラ熱収集器を含んでもよい。

熱伝達流体は、入口チューブ１１００を通して熱収集器１１０１に入る。熱伝達流体は、太陽放射で熱くなり、減圧下で蒸発しまたは沸騰する。その液体および／または気体は、出口チューブ１１０２を通って出る。液体は捕獲部１１０３内に流入し、一方、気体は上昇し、チューブ１１０４を通って凝縮器１１０５内に流入する。

凝縮器１１０５は、チューブ１１０４への取付け具であっても、または周囲の冷却器（例えば、地下または水の本体）と接触するチューブ１１０４の延長部分であってもよい。凝縮器１１０５を横断した後、その気体は液体に凝縮する。このそのとき浄化された液体は捕獲部１１０６に流入する。例示的実施形態において、複数の凝縮器および捕獲部を使用してもよい。チューブ１１０７は、ポンプ（図示せず）に取り付けられて、吸引を与える。

幾つかの例示的実施形態は、光起電熱吸収器を光起電（太陽光電池）モジュールの裏面シートに一体化することを含んでもよい。光起電性パネルの裏面シートは、光起電モジュールの最外層である。裏面シートは、光起電モジュールを外部要素（例えば、水分および紫外線放射、等）から保護し、電気絶縁体として機能するよう設計される。裏面シートは、典型的には、完全な光起電性パネルの製造プロセスの期間において光起電モジュールの背面にラミネートされる。

ここで開示される例示的実施形態において、裏面シートを熱吸収器として使用してもよい。その熱吸収器は、裏面シートとして形成してもよい。ここで開示されるように、例示的実施形態は、裏面シートの機能を果たすように収集器を構築することによって、裏面シートとして知られる光起電性パネルの一部を置き換えまたは増補する（augmenting）ことを含んでもよく、それによって、製造プロセスをより簡単にすることができ、追加の材料の必要性を減らすことができる。

例えば、図２５は、例示的実施形態による光起電性パネルの裏面シートに使用し得る複数の層１２０１、１２０２、１２０３、１２０４および１２０５の配置を示している。この例において、頂部層１２０１はソーラ・ジュールに最も近い。底部層１２０５は、裏面シートの最外層である。

頂部層１２０１は、電気絶縁性を形成するよう構成してもよく、従って、電気絶縁体の機能を果たす標準的な裏面シートと同様に機能する。頂部層１２０１は、ポリマーフィルム、例えば、ポリエステル、ポリビニルエーテル（ＰＶＥ）、等で形成されてもよい。

第２の層１２０２は、任意の層であり、その層は、例えばアルミニウム箔等のような熱伝導性材料で形成されてもよい。例えば、第２の層１２０２は、約０．００１インチの厚さを有するアルミニウム箔層であってもよい。第２の層１２０２は、水分および紫外線バリアと熱導体の双方として機能してもよい。第２の層１２０２は、熱をパネルにわたってより均一に分布または分散させることができ、特に、吸収器バッグ内の水の流れにあまり接近していない各領域から離れるように熱を移動させることができてもよい。

図２６に示され、ここで開示されるように、吸収器バッグは、第３および第４の層１２０３および１２０４で形成されてもよい。層１２０３および１２０４は、例えばヒートシール等によって、端縁シールできる任意の材料（例えば、ポリエステル、ＰＶＥ、等）で形成されてもよい。層１２０３および１２０４は、好ましくは、各裏面シートを各ＰＶパネルにラミネートする際に使用される各温度より高い溶融温度、典型的には約１５０℃、を有する材料で形成されてもよい。

外側層１２０５は、任意の層であり、その層は、例えば紫外線放射のような環境応力から内側層を保護するよう構成されてもよい。第４の層１２０４が紫外線安定となるよう構成される場合、第５の層または外側層１２０５は必要でなくてもよい。

図２６は、例示的実施形態による熱吸収器バッグを示している。この例示的実施形態において、層１２０３および１２０４は、それらの各端縁に沿ったシール１２０６によって、および横方向（横断）シール１２０７によって共にシールされる（例えば、ヒートシールされる、等）。各シール１２０６および１２０７は、概して三方袋（three-sided bag）を形成する。

横方向シール１２０７は、層１２０３および１２０４の各端縁から或る距離だけ離間されてもよく、それによって水が流れないであろう空間または隙間が形成できまたは確保でき、その空間または隙間において、各部品（例えば、接続箱、等）が、取り付けられ、吸収器バッグを損なうことなく裏面シートを貫通してもよい。裏面シートが光起電モジュールにラミネートされた後で、吸収器バッグの構築が完了するであろう。また、その構築プロセスは、層１２０３と層１２０４の間の空間を吸収器メッシュで充填し、ここで開示される入口部および出口部取付具を加えることを含んでもよい。層１２０４は、好ましくは、層１２０３と層１２０４の間に空間を形成するように層１２０３よりも幅広にしてもよく、それによってメッシュをより容易に挿入できるようにしてもよい。

また、例示的実施形態は、貯蔵タンクの温度を測定するよう、および、貯蔵タンク充填（満）レベル、温度、および、時刻および熱流量に関する前回の値に基づいて貯蔵タンク中への流れを調整するよう構成された、洗練された制御システムを含んでもよい。動作について、制御システムは、所望の最高温度を超えることなく、好ましくはできるだけ多くの熱を捕捉するように、貯蔵タンク内への流れを最適化するのを助ける。

また、例示的実施形態は、蛇口へのより速い高温水供給の機能を中に組み込んでもよい。一例として、水は、貯蔵タンクから、標準的な温水器、例えば天然ガス給湯器、にポンプ汲み出しされてもよい。水は、ソーラ熱収集器システムで既に使用されているポンプによって標準的な温水器にポンプ汲み出しされてもよい。また、ソーラ熱収集器システムは、ポンプ使用を監視するよう、および過去の使用習慣に基づいて温水（高温水）パイプ内で水を循環させる時間を予測するよう構成されたスマート（高性能）制御器を含んでもよい。

中温および低温用途（例えば、家庭用温水、水泳プール、温水浴槽、等）用の高温液体（例えば、水、等）ソーラ熱収集器として使用してもよいソーラ熱収集器およびシステムの例示的実施形態を開示した。しかし、本開示の態様は、ソーラ水収集器に加えてまたはその他に、他の用途で使用されてもよい。例えば、考案者のソーラ吸収器または熱収集器の例示的実施形態は、浄水の目的に使用され、例えば浄化用に充分高い温度に水を加熱するために浄水装置として、使用されてもよい。

例としての実施形態は、本開示が完全であり当業者にその範囲を完全に伝えるように、実現される。本開示の実施形態の完全な理解を提供するために、例えば、特定の構成要素（部品）、機器、装置および方法のような多数の具体的な詳細が説明される。当業者にとって、具体的な詳細を用いる必要はなく、例としての実施形態は多くの異なる形態で具現化することができ、いずれも本開示の範囲を限定するように解釈すべきでないことは、明らかである。幾つかの例の実施形態において、周知のプロセス、周知の機器構造、および周知の技術は、詳細には記載されていない。さらに、本開示の１つ以上の例示的実施形態で達成され得る利点および改善は、例示のみを目的として提示され、本開示の範囲を限定するものではない。それは、ここに開示された例の実施形態が、上述した利点および改良点の全てを提示したりまたはそのいずれも提示しなかったりする可能性があり、それでも本開示の範囲内に入るからである。

ここで開示される、特定の寸法、特定の材料、および／または特定の形状は、実際には例であり、本開示の範囲を限定するものではない。特定の値および所与のパラメータの特定の値の範囲に関するここでの開示は、ここで開示される１つ以上の例において有用であり得る他の値および値の範囲を排除するものではない。さらに、ここで述べる特定のパラメータに関する任意の２つの特定の値は、所与のパラメータに適し得る値の範囲の各端点を規定し得ると想定される（即ち、所与のパラメータに関する第１の値および第２の値の開示は、第１の値と第２の値の間の任意の値も所要のパラメータに使用し得るであろうことを開示するものとして、解釈することができる。）。例えば、パラメータＸが、ここで値Ａを有するように例示され、また、値Ｚを有するように例示されている場合、パラメータＸは約Ａ乃至約Ｚの値の範囲を有し得る、と想定される。同様に、或るパラメータに関する２つ以上の範囲の値の開示（それらの範囲が入れ子になり（ネスト化し）、重複し、または区別できるかどうか）は、開示された範囲の各端点を使用して請求される可能性のある値の範囲の可能性ある全ての組合せを包含する。例えば、パラメータＸが、１〜１０、または２〜９、または３〜８の範囲の値を有するようにここで例示される場合、パラメータＸは、１〜９、１〜８、１〜３、１〜２、２〜１０、２〜８、２〜３、３〜１０および３〜９を含む他の値の範囲を有するようにも想定される。

ここで使用する用語は、特定例の実施形態のみを説明するためのものであり、限定することを意図するものではない。ここで使用されるとき、単数形“ａ”、“ａｎ”および“the”は、文脈がそうでないことを明確に示さない限り、複数形も含むことが意図され得る。“comprises”（含む）、“comprising”（含んでいる）、“including” （含んでいる）、“having”（有する）という用語は、包括的であり、従って、記載された特徴、整数、工程（ステップ）、動作、要素および／または構成要素（部品）の存在を特定するが、１つ以上の他の特徴、整数、工程（ステップ）、動作、要素、構成要素（部品）および／またはそれらからなる群（グループ）の存在または追加を除外しない。ここで記載した方法の工程（ステップ）、プロセス、および動作は、具体的に或る実行順序として識別されない限り、考察されまたは図示された特定の順序でそれらが実行されることを必ず必要とする、と解釈すべきではない。また、追加的なまたは代替的な工程（ステップ）を用いてもよいと理解されるべきである。

或る要素または層が、別の要素または層に対して、“on”（の上にある）、“engaged to”（係合される）、“connected to”（接続される）、または“coupled to”（結合される）ものとして言及される場合、それは、他の要素または層に対して直接的にｏｎ（の上にある）、engaged to（係合している）、connected to（接続される）、またはcoupled to（結合される）か、または間に介在する要素または層が存在してもよい。これとは対照的に、或る要素が、別の要素または層に対して、“directly on”（の直接上にある）、“directly engaged to”（に直接係合される）、“directly connected to”（に直接接続される）ものとして言及されている場合、間に介在する要素または層は存在しなくてよい。要素間の関係を説明するのに使用される他の単語は、同様の形態（例えば、“between”（の間の）と“directly between”（の直接間の）の関係、“adjacent”（に隣接する）と“directly adjacent”（に直接隣接する）の関係、等）で解釈されるべきである。ここで使用されるとき、“and/or”（および／または）という用語は、１つ以上の関連するリスト化された項目の任意の項目および全ての組合せを含む。

“ａｂｏｕｔ”（約）という用語は、値に適用されたとき、計算または測定が値の幾分かの不正確さ（値の正確性に対する幾分かの接近で、値への近似的または合理的に近い、近似的に）を許容することを示す。或る理由で、“about”（約）で与えられる不正確さが、この通常の意味でこの技術分野で他に理解されない場合、ここで使用される“about”（約）は、そのようなパラメータを測定または使用する通常の方法から生じ得る少なくとも変動（バリエーション）を示している。例えば、“generally”（概して）、“about”（約）および“substantially”（実質的に、充分に）という用語は、ここでは、製造公差内であることを意味するように使用され得る。または、例えば、ここで、使用されまたは採用される“about”（約）という用語は、本考案のまたは使用される成分または反応物質の量を修飾するとき、例えば、現実世界での濃縮物または溶液を形成するときの、手順における不注意な誤り（誤差）による、組成物を形成しまたはそれらの方法を実行するために使用される成分の製造、供給源または純度の相違による、等の、使用される典型的な測定手順および取り扱い手順によって発生し得る数的量における変動を指す。また、“about”（約）という用語は、特定の初期混合物から結果的に得られる組成物に関する異なる平衡条件に起因して異なる各量を包含する。“about”（約）という用語によって修飾されるかどうかに関係なく、請求項はその各量と均等な量を含む。

第１、第２、第３の、等の用語は、ここでは、種々の要素、構成要素（部品）、領域、層および／または部もしくは部分を記述するために使用されることがあるが、これらの要素、構成要素、領域、層および／または部もしくは部分はこれらの用語によって限定されるべきでない。これらの用語は、１つの要素、構成要素、領域、層、または部もしくは部分を、別の領域、層、または部もしくは部分と区別するためにのみ使用されることがある。“first”（第１の）、“second”（第２の）、および他の数字的な用語のような用語は、ここで使用されるとき、文脈によって明白に指示されない限り、順序または順番を意味するものではない。従って、以下に説明する第１の、要素、構成要素、領域、層、または部もしくは部分は、例示的実施形態の教示から逸脱することなく、第２の、要素、構成要素、領域、層または部もしくは部分と称することもできるであろう。

例えば“inner”（内側）、“outer”（外側）、“beneath”（の下）、“below”（より低い）、“lower”（より低い）、“above”（より高い）、“upper”（より上）、等のような空間的に相対的な用語は、ここでは、各図に例示されているように、或る１つの要素または機能と別の要素または機能との関係を記述するために説明を容易にするように使用されてもよい。空間的に相対的な用語は、各図に示される向きに加えて、使用または動作中の機器の相異なる向きを包含することを意図していてもよい。例えば、各図中の機器がひっくり返された場合、他の要素または特徴に対して“beneath”（の下）、“below”（より低い）として記述される要素は、他の要素または特徴に対して“above”（より高い）向きにあるであろう。従って、例えば “below”（より低い）という用語は、より上とより下の双方の向きを包含することができる。機器は、他の向き（９０度または他の向きに回転される）であってもよく、ここで使用される空間的に相対的な記述子はそれに応じて解釈される。

各実施形態の前述の説明は、例示および説明のために提示されたものである。それは、網羅的であること、または開示を限定することを意図するものではない。特定の実施形態の個々の要素、意図されまたは記述された用途、または特徴は、一般的にその特定の実施形態に限定されることなく、適用可能な場合には、交換可能であり、特に図示または記載されていなくても、選択された実施形態において使用することができる。また、同じものは多くの形態で変形してもよいものである。そのような変形は、本開示から逸脱するとみなされるべきではなく、そのような変形の全てが本開示の範囲内に含まれるよう意図されている。

Claims (25)

1. 光起電熱収集器であって、
   光起電性パネルと、
   熱エネルギが前記光起電性パネルから伝達してくることが可能であるよう構成された第１の層と、
   前記第１の層の複数の端縁にシールされた複数の端縁を含む第２の層と、
   前記第１の層と前記第２の層の間に配置された透過性コアであって、それによって前記第１の層と前記第２の層の間に流体が流れ得る空洞が前記第１の層と前記第２の層の間に維持される、透過性コアと、
   熱伝達流体が前記光起電熱収集器に入って前記透過性コアを通って流れ得るようにするための入口部であって、それによって前記第１の層から前記熱伝達流体に熱エネルギが伝達可能である、入口部と、
   前記熱伝達流体が前記光起電熱収集器から出得るようにするための出口部と、
   を含む、光起電熱収集器。
2. 前記透過性コアが折畳み式メッシュ層を含む、請求項１に記載の光起電熱収集器。
3. 前記第１の層と前記第２の層の間にシールがあり、
   前記折畳み式メッシュ層が複数の折り目線および複数の端縁を含み、
   前記折畳み式メッシュ層の前記複数の端縁が、前記複数の折り目線に平行な前記第１の層と前記第２の層の間の前記シールの複数の端縁に接触して、それによって前記折畳み式メッシュ層が平らになるのが抑止される、
   請求項２に記載の光起電熱収集器。
4. 前記透過性コアが、さらに平坦なメッシュ層を含み、
   前記折畳み式メッシュ層が、前記平坦なメッシュ層よりも前記第１の層に近く隣接する、または、
   前記折畳み式メッシュ層が、前記平坦なメッシュ層よりも前記第２の層に近く隣接する、
   請求項３に記載の光起電熱収集器。
5. 前記光起電性パネルが、前記第１の層である裏面シートを含む、請求項１乃至４のいずれかに記載の光起電熱収集器。
6. 前記第１の層および前記第２の層が、前記透過性コアを概して包囲するバッグ状構造体を形成する、請求項１乃至５のいずれかに記載の光起電熱収集器。
7. 前記第１の層および前記第２の層が、ポリマー、グラフェン、および／または二次元材料を含む、請求項１乃至６のいずれかに記載の光起電熱収集器。
8. 前記透過性コアが、１層以上の、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で被覆されたガラス繊維メッシュ、黒色高密度ポリエチレン網、織りポリプロピレンメッシュ、または高温ナイロン連続気泡フォームを含んでいる、請求項１乃至７のいずれかに記載の光起電熱収集器。
9. 前記第１の層が、前記第１の層の外周に沿って前記第２の層にヒートシールされた複数の端縁を含み、
   前記第２の層の表面および前記第１の層の表面が金属化され、
   前記第１の層と第２の層の前記金属化された表面が互いに対面しない、
   請求項１乃至８のいずれかに記載の光起電熱収集器。
10. 前記第１の層が、複数の端縁を有する薄フィルム・ポリマーを含み、
    前記第２の層が、前記第１の層の前記薄フィルム・ポリマーの前記複数の端縁にヒートシールされた複数の端縁を有する薄フィルム・ポリマーを含み、それによって前記透過性コアが中に配置される構造体を形成し、
    前記入口部は、前記構造体中に侵入して前記第１の層と前記第２の層の間の空洞内に入る入口チューブであって、前記第２の層にヒートシールされる取付具によって前記第２の層に取り付けられる入口チューブを含み、
    前記出口部は、前記構造体中に侵入して前記第１の層と前記第２の層の間の空洞内に入る出口チューブであって、前記第２の層にヒートシールされる取付具によって前記第２の層に取り付けられる出口チューブを含む、
    請求項１乃至９のいずれかに記載の光起電熱収集器。
11. 吸引ポンプが、前記光起電熱収集器を通して前記熱伝達流体を送るよう動作可能であり、
    前記透過性コアは、前記第１の層および前記第２の層が吸引状態下で共に崩壊するのを少なくとも抑止するよう作用可能であり、それによって前記第１の層と前記第２の層の間に前記熱伝達流体が流れるための流路を形成する、
    請求項１乃至１０のいずれかに記載の光起電熱収集器。
12. 前記透過性コアは、前記熱伝達流体を加熱するのに役立つように、前記熱伝達流体の流れに流れ乱流を生じさせるよう作用可能な１層以上のメッシュを含む、請求項１乃至１１のいずれかに記載の光起電熱収集器。
13. 前記光起電熱収集器は、飲用水での使用が認められたポリマーのみで形成され、
    前記光起電熱収集器は、コンパクトな第１の構成に折り畳み可能であり、飲用水を加熱または予備加熱するのに使用するための概して平坦な第２の構成に開くことが可能であり、
    前記光起電熱収集器は、１００℃（２１２°Ｆ）を超える温度および／または約１９４°Ｆの乾燥停滞に関する最高予測温度に耐えるよう構成され、
    前記光起電熱収集器は、凍結温度に曝されても前記光起電性収集器に害を与えないような凍結破裂耐性があり、それによって、１つ以上の貯蔵タンクに架橋ポリエチレン（ＰＥＸ）パイプを通して直接汲み出されまたは引き込まれる前記光起電熱収集器中で飲用水が循環され得るようになり、それによって熱交換器の必要性がない、
    請求項１乃至１２のいずれかに記載の光起電熱収集器。
14. 請求項１乃至１３のいずれかに記載の光起電熱収集器と、非加圧貯蔵タンクと、前記非加圧貯蔵タンクに排出する前記光起電熱収集器からの出口パイプと、を含むソーラ温水システムであって、
    水が前記光起電熱収集器を通り前記出口パイプを通って流れた後で重力サイフォン現象が形成されるよう構成され、それによって前記重力サイフォン現象によって循環ポンプなしで受動的に動作できるソーラ温水システム。
15. 請求項１乃至１３のいずれかに記載の光起電熱収集器と、入口部を有する貯蔵タンクと、前記光起電熱収集器の前または下流側に配置された減圧弁と、を含むソーラ温水システムであって、
    前記減圧弁は、水の自然な高さが水圧によって前記貯蔵タンクの入口部より高く前記収集器より低いように、その水圧を低減させるよう動作可能なものである、
    ソーラ温水システム。
16. 請求項１乃至１３のいずれかに記載の光起電熱収集器を含むソーラ温水システムであって、
    さらに、加熱される水を前記光起電熱収集器に供給するための入力配管と、
    前記光起電熱収集器からの加熱された水を戻すための出力配管と、
    凍結温度および太陽光に曝される前記入力配管および前記出力配管の各部分上にある透明チューブと、
    を含み、
    前記入力配管および前記出力配管は、一晩で凍結して太陽光で加熱されたときに溶け得るような、凍結破裂耐性材料で形成され、
    前記透明チューブは、熱絶縁性を加え前記入力配管および前記出力配管の解凍を速めるためにグレージング層として作用可能であり、
    空隙が、前記入力配管および前記出力配管を前記透明チューブから分離し、前記入力配管および前記出力配管用の熱絶縁体として作用可能であり、
    前記入力配管および前記出力配管内に内部熱導体が配置され、それによって、前記内部熱導体が、前記入力配管および前記出力配管に太陽光が当たる位置を超えて入力ホースおよび出力ホースの解凍領域を伸ばすように作用可能である、
    ソーラ温水システム。
17. 請求項１乃至１３のいずれかに記載の光起電熱収集器と、ソーラ熱収集器とを含むソーラ熱収集器システムであって、
    少なくとも１つの前記光起電熱収集器の前記出口部が、前記ソーラ熱収集器に結合され、前記ソーラ熱収集器用の入口部として作用可能である、
    ソーラ熱収集器システム。
18. 請求項１乃至１３のいずれかに記載の光起電熱収集器を複数と、少なくとも１つのソーラ熱収集器とを含むソーラ熱収集器システムであって、
    複数の前記光起電熱収集器が、前記少なくとも１つのソーラ熱収集器に直列にまたは並列に接続され、
    複数の前記光起電熱収集器の中の少なくとも１つの光起電熱収集器の前記出口部が、前記少なくとも１つのソーラ熱収集器に結合され、前記少なくとも１つのソーラ熱収集器用の入口部として作用可能である、
    ソーラ熱収集器システム。
19. 請求項１乃至１３のいずれかに記載の光起電熱収集器を含む浄水システムであって、
    さらに、前記光起電熱収集器から出る液体を除去するための第１の捕獲部と、
    前記光起電熱収集器から出る気体を凝縮器に案内するための気体チューブと、
    前記凝縮器から出る液体を除去するための第２の捕獲部と、
    を含む、浄水システム。
20. ソーラ熱収集器であって、
    太陽光が通過できるよう構成された第１の層と、
    太陽光から熱エネルギを吸収するよう構成された第２の層であって、前記第１の層の複数の端縁にシールされた複数の端縁を含む第２の層と、
    前記第１の層と前記第２の層の間に配置された折畳み式メッシュ層を含む透過性コアであって、それによって前記第１の層と前記第２の層の間に流体が流れ得るようにする空洞が前記第１の層と前記第２の層の間に維持される、透過性コアと、
    熱伝達流体が前記ソーラ熱収集器に入って前記透過性コアを通って流れ得るようにするための入口部であって、それによって前記第２の層から前記熱伝達流体に熱エネルギが伝達可能である、入口部と、
    前記熱伝達流体が前記ソーラ熱収集器から出得るようにするための出口部と、
    を含む、ソーラ熱収集器。
21. 前記第１の層と前記第２の層の間にシールがあり、
    前記折畳み式メッシュ層が複数の折り目線および複数の端縁を含み、
    前記折畳み式メッシュ層の前記複数の端縁が、前記複数の折り目線に平行な前記第１の層と前記第２の層の間の前記シールの複数の端縁に接触して、それによって前記折畳み式メッシュ層が平らになるのが抑止される、
    請求項２０に記載のソーラ熱収集器。
22. 前記透過性コアが、さらに平坦なメッシュ層を含み、
    前記折畳み式メッシュ層が、前記平坦なメッシュ層よりも前記第１の層に近く隣接する、または、
    前記折畳み式メッシュ層が、前記平坦なメッシュ層よりも前記第２の層に近く隣接する、
    請求項２１に記載のソーラ熱収集器。
23. 前記第１の層および前記第２の層が、前記透過性コアを概して包囲するバッグ状構造体を形成し、および／または
    前記第１の層および前記第２の層が、ポリマー、グラフェン、および／または二次元材料を含む、
    請求項２０、２１または２２に記載のソーラ熱収集器。
24. ソーラ熱収集器であって、
    太陽光が通過できるよう構成された第１の層と、
    太陽光から熱エネルギを吸収し、前記第１の層の複数の端縁にシールされた複数の端縁を含む第２の層と、
    前記第１の層と前記第２の層の間に配置された透過性コアであって、それによって前記第１の層と前記第２の層の間に流体が流れ得る空洞が前記第１の層と前記第２の層の間に維持される、透過性コアと、
    エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）を含み、太陽光が通過できるよう構成された１つ以上の外側グレージング層と、
    熱伝達流体が前記ソーラ熱収集器に入って前記透過性コアを通って流れ得るようにするための入口部であって、それによって前記第２の層から前記熱伝達流体に熱エネルギが伝達可能である、入口部と、
    前記熱伝達流体が前記ソーラ熱収集器から出得るようにするための出口部と、
    を含み、
    前記１つ以上の外側グレージング層は、前記１つ以上の外側グレージング層上での水滴の形成を抑止する防滴または防曇被覆、および／または１つ以上の紫外線（ＵＶ）吸収添加剤または層を含むものである、
    ソーラ熱収集器。
25. 前記透過性コアが折畳み式メッシュ層を含み、および／または
    前記第１の層および前記第２の層が、前記透過性コアを概して包囲するバッグ状構造体を形成し、および／または
    前記第１の層および前記第２の層が、ポリマー、グラフェン、および／または二次元材料を含む、
    請求項２４に記載のソーラ熱収集器。

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