JP3964365B2 - 太陽熱温水器 - Google Patents

Description

本発明は、太陽熱を利用して、例えば水道水を温水にしてこれを風呂等の給湯に利用する太陽熱温水器に関する。

今日、地球温暖化防止や環境破壊防止の観点から風力、太陽光等の自然エネルギーを積極的に利用する要望が強くなっている。このような時代において、太陽光の熱を直接利用して水を温めて温水を得る太陽熱温水器はまさに時代のニーズに合った装置と言え、色々な形態のものが考案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。

しかしながら、従来の太陽熱温水器は、それ自体が多くの専用部品により構成されており、コストが高くなっている。また、各メーカーにおいて付加価値を高めるため複雑な機能が追加されており、コスト高に拍車をかけている。そのため太陽熱温水器の普及率はあまり伸びていない。

一方、資源の枯渇化を防止する観点から、廃棄物の再資源化（以下、単にリサイクルという。）の重要度が高まっており、地方自治体主導の下、リサイクルが積極的に進められている。

地方自治体などによってリサイクル用に回収されているものの一例として、空缶、ペットボトル等の各種飲料用容器があげられる。これらは回収後、空缶に関しては溶解等の再処理が施された後再度缶等に加工され、ペットボトルに関しては、再処理後繊維に加工され、衣類の原料に利用されている。

しかしながら、空缶に関しては溶解等の再処理及び再加工に、莫大な電力を要し、リサイクルにもコストが高くつく問題がある。またペットボトルについては、衣料へのリサイクルが有効と言われてはいるが、実際のリサイクル率は極めて低いのが現実である。

そこで、本発明は、廃棄物の再利用を促し、廉価で広く普及することで省エネ効果を十分期待できる太陽熱温水器を提供することを目的とする。

実公平４−４０１２９号公報（第２頁、第１図） 特開２００２−４８４１８号公報（第３頁、第１図）

本発明の請求項１に記載の太陽熱温水器は、頭部と底部に貫通孔を有する複数の空缶を当該空缶同士の接続部が円周方向外方に対して液密となるように互いに直列に連結した温水管と、ペットボトルの頭部と底部を切断してなる複数の筒体を直列に連結して構成される温水管カバーと、前記温水管の一端に設けられ、当該温水管に被加熱流体を導入する導入部と、前記温水管の他端に設けられ、加熱された被加熱流体を導出する導出部とを備え、前記温水管カバーの内部に前記温水管を挿通収容するとともに、前記温水管カバーと前記温水管との間に密閉された空気層を形成せしめた温水筒を有することを特徴とする構成を備えている。

空缶を直列に連結して形成された温水管が太陽光からの輻射熱を蓄積し、管内の例えば水等の被加熱流体を加熱して温水を得ることができる。また、ペットボトルにより形成される温水管カバーが、温水管に直接風が当たらないようにするとともに温水管の回りに空気層を形成し、温水管内の加熱された被加熱流体の放熱を防ぐ断熱保温層としての役目を果す。

また、本発明の太陽熱温水器においては、リサイクルのための特別な処理を必要とせず、ほとんど原形を残したまま再利用することができるので、廃棄物の再利用の観点から最も好ましい形態といえる。

また、請求項２に記載の本発明にかかる太陽熱温水器は、複数の前記温水筒と、それぞれの温水管の導入部と導出部とを連結して全体的に１つの被加熱流体の流路を形成する接続管と、複数の前記温水筒を並列配置状態で収容する収容体とを備えたことを特徴としている。

複数の温水筒を比較的コンパクトにまとめて収容体に収容することができ、小型で加熱容量の大きい太陽熱温水器となる。

また、請求項３に記載の本発明にかかる太陽熱温水器は、前記収容体が箱形状を有し、一部に太陽光を透過する透過面を備えるとともに、前記透過面に対向する位置に当該透過面より入射した太陽光を反射する反射面とを備えたことを特徴としている。

このような構成とすることにより、被加熱流体の加熱に際して、太陽光の一方向からの照射だけでなく、反射光をも有効に利用することができ、加熱効率を高める。

また、請求項４にかかる本発明の太陽熱温水器は、温水管カバーが大きさの異なる複数の温水管カバーからなり、当該温水管カバーが大きさの大きい順に挿通配置されることで当該温水管カバーに前記空気層を２つ以上形成せしめたことを特徴としている。

何重にもなった温水管カバーにより複数の独立した空気層が形成され、これによって断熱効果が向上するので、一旦加熱された被加熱流体の温度低下を有効に抑制することができる。

また、請求項５に記載の本発明の太陽熱温水器は、表面に凹凸形状を有する集光カバーを前記温水管カバーの周面の少なくとも一部に備えたことを特徴としている。

凹凸形状を有する集光カバーがある種のフレネルレンズのように作用し、温水管の温度上昇を助ける。

また、請求項６にかかる本発明の太陽熱温水器は、前記温水管の周囲表面が黒色塗装されたことを特徴としている。

黒色塗装によって温水管の赤外線吸収効率が向上し、それに伴い被加熱流体を効率的に加熱する。

また、請求項７に記載の太陽熱温水器は、頭部と底部に貫通孔を有する複数の空缶と、前記空缶同士を長手方向に直列に接続する際に当該空缶の間に介装される液密用の中間パッキンとを備え、当該空缶同士の接続部が円周方向外方に対して液密となるように前記中間パッキンを介して前記空缶同士を互いに直列に連結して構成された温水管と、
長手方向両端側近傍の所定位置に水循環用孔がそれぞれ穿設されると共に前記一方の水循環用孔に隣接して前記空缶への水導入用プラグが密着挿入され、前記空缶の貫通孔を介して前記温水管を貫通する塩ビ管と、
前記温水管両端と前記塩ビ管との間をシールする端部シール部と、
前記端部シール部を前記塩ビ管に固定する固定手段とを備えたことを特徴としている。

空缶同士を最小限の加工でほとんど原形をとどめたまま温水管としてリサイクルすることができる。また、この温水管に塩ビ管を貫通させると共に中間パッキン、端部シール部、及び端部シール部を塩ビ管に固定する固定手段を備えただけの簡易な構成によって太陽熱温水器を作ることができる。これによって、リサイクル性に優れ、コストが安くかつ組付け作業性にも優れた環境にやさしい太陽熱温水器を提供することができる。

また、請求項８に記載の太陽熱温水器は、請求項７に記載の太陽熱温水器において、前記中間パッキンの一側が、前記空缶の底部側突出部と密着するシール部及び前記空缶の底部側突出部外縁と接するテーパ部とを備え、
前記中間パッキンの他側は、空缶の上部側突出部と密着する密着シール面及び前記空缶の上部側突出部内縁に挿入される突出挿入部とを備えていることを特長としている。

中間パッキンの一側に空缶の底部側突出部と密着するシール部を有することで空缶の底部と液密性を保つことができる。また、中間パッキンの他側に空缶の上部側突出部と密着する密着シール面を有することで、空缶の上部側突出部の液密性を保つことができる。これによって、空缶同士を連結した際に連結部の液密性を確保することができる。

一方、中間パッキンの一側が空缶の底部側突出部の外縁と接するテーパ部を有することで、中間パッキンと空缶との同心度を維持することができる。また、中間パッキンの他側が突出挿入部を有することで、中間パッキンを空缶の上部側突出部内縁に挿入した際、空缶との同心度を維持することができる。これによって、多数の空缶同士を連結する際に空缶同士の同心度も維持することができ、構造体として強固な温水管を備えた太陽熱温水器を得ることができる。

以上説明したように、請求項１に記載の太陽熱温水器は、太陽光からの輻射熱を蓄積する温水管に空缶を利用し、温水管内の加熱された温水の放熱を防ぐ温水管カバーにペットボトルを利用している。当該空缶による温水管の蓄熱性は十分であり、実用的な温度の温水が得られ、ペットボトルによる温水管カバーの保温性も十分であり、十分実用に耐えうる太陽熱温水器を構成することができる。このように、専用部品の使用を省くことができるので、太陽熱温水器の製造コストを極めて低く抑えることができる。これにより、太陽熱温水器の普及率向上に寄与する。

また、回収された空缶およびペットボトルをほとんどそのままの状態で再利用するので、再処理のためのコストがかからず、リサイクルにかかるコストの低減およびリサイクル率の向上に寄与する。

しかも、飲料用の缶およびペットボトルはもともと食料品に用いられるものなので、耐食性に優れ、破損防止の観点から強度も比較的高くなっている。よって、これらの部材を利用する本発明の太陽熱温水器は、耐久性においても優れたものが得られる。

請求項２の太陽熱温水器は、複数の温水筒を並列配置状態で収容するので、小型で十分な加熱容量を備えた太陽熱温水器を製造することができ、省スペース化に寄与する。

請求項３の太陽熱温水器は、温水筒等を箱形状の収容体内に収容していることから、収容体がある種の温室効果を奏し、加熱された温水の保温性に優れる。しかも、連結部も収容体内に収容されているため連結部からの放熱も防ぐことができる。また、当該収容体には、透過面より入射した太陽光を反射する反射面を備えていることから、被加熱流体の加熱に際して太陽光の一方向からの照射だけでなく、反射光も有効に利用することができ、加熱効率が高い。

請求項４の太陽熱温水器は、温水管カバーを何重にもしているので、複数の独立した空気層が形成され断熱効率が向上し、温水管内の加熱された被加熱流体の放熱が更に抑制でき、比較的高温の温水が得られる。

請求項５の太陽熱温水器は、集光カバーを備えていることから、温水管の蓄熱性が向上し、被加熱流体の加熱効率が高くなる効果を奏する。

請求項６の太陽熱温水器は、温水管の周面を黒色に塗装されていることから、赤外線の吸収効率が向上し、被加熱流体の加熱効率が高くなる効果を奏する。

また、請求項７に記載の太陽熱温水器は、空缶同士を最小限の加工でほとんど原形をとどめたまま温水管としてリサイクルすることが可能となる。また、この温水管に塩ビ管を貫通させると共に中間パッキン、端部シール部、及び端部シール部を塩ビ管に固定する固定手段を備えただけの簡易な構成によって太陽熱温水器を作ることが可能となる。これによって、リサイクル性に優れ、コストが安くかつ組付け作業性にも優れた環境にやさしい太陽熱温水器を提供することが可能となる。

また、請求項８に記載の太陽熱温水器は、中間パッキンの一側に空缶の底部側突出部と密着するシール部を有することで空缶の底部と液密性を保つことが可能となる。また、中間パッキンの他側に空缶の上部側突出部と密着する密着シール面を有することで、空缶の上部側突出部の液密性を保つことが可能となる。これによって、空缶同士を連結した際に連結部の液密性を確保することが可能となる。

一方、中間パッキンの一側が空缶の底部側突出部の外縁と接するテーパ部を有することで、中間パッキンと空缶との同心度を維持することが可能となる。また、中間パッキンの他側が突出挿入部を有することで、中間パッキンを空缶の上部側突出部内縁に挿入した際、空缶との同心度を維持することが可能となる。これによって、多数の空缶同士を連結する際に空缶同士の同心度も維持することができ、構造体として強固な温水管を備えた太陽熱温水器を得ることが可能となる。

以下、本発明の実施形態にかかる太陽熱温水器を図面に基づき説明する。図１は本発明の一実施形態に係る太陽熱温水器の全体構成を一部を切り欠いた状態で示している。

太陽熱温水器１は、複数の温水筒２を備える温水ユニットＵと、温水ユニットＵを収容する収容ボックス３とを備えている。

温水筒２は、図２に示すように、温水管カバー２３の内部に温水管２０が挿通収容された構造を有している。

温水管２０は、複数の空缶２１が直列に配置されて構成される。直列に配置された複数の空缶２１は、温水ユニットＵにおける対向する挟持板３１，３１にロングボルト２２を介して挟持されている。温水管２０を構成する空缶２１としては、廃棄前に、例えばコーヒー、ジュース、ビール等の各種飲料用容器として使用されていた缶が用いられているが、形状自体が缶形状を有していれば良く、廃棄前の使用用途は特に限定されるものではない。また、材質についてもアルミニウム缶、スチール缶があるが、材質についても特に限定されるものではない。

すなわち、どのような空缶であっても本発明の太陽熱温水器には使用可能であり、空缶の再利用性を高めている。但し、実際の組立性向上等の観点からは、同種類の空缶を用いることが好ましい。また、空缶２１の周面は黒色に塗装するのが好ましい。これにより赤外線の吸収効率を上げて、温水管２０を太陽光で加熱し易くする。尚、もともと全体的に黒色にラベル印刷された空缶をそのまま使用しても同様の効果を奏する。

続いて、温水管２０の組立手順について説明する。

温水管２０の組立手順としては、まず、複数集められた同種の空缶２１については、残留飲料あるいは内部に入り込んだゴミ等を洗い流すため内部を洗浄する。ついで、空缶２１の頭部と底部に貫通孔を設ける。当該貫通孔は被加熱流体をスムーズに流通させるとともに空缶内部に空気のトラップを形成させないように十分な大きさの孔として形成するのが好ましい。尚、空缶は通常頭部の飲み口は開口しているので当該飲み口をそのまま利用しても良い。その場合、底部にのみ穿孔すれば良く、作業の手間が省ける。また、貫通孔を形成した後には、孔形成部にバリが生じたりするので、バリ取りを行う。その後、缶内部に残留した切削くずを除去するために缶内部を十分に洗浄する。尚、この段階で十分に缶内部を洗浄できるのであれば、前述した貫通孔穿孔前の缶内部の洗浄は省いても良い。

その後、図３に示すように、頭部貫通孔２１ａ、底部貫通孔２１ｂを有する空缶２１をシール部材として機能するＯリング２４Ａを間に介在させた状態で積み重ねていく。その際、各空缶２１は、半径方向にずれないようにテープなどで接続部の周囲を仮止めしておくことが好ましい。貫通孔を有する空缶２１をこのように直列に配置していくことにより、全体として一つの連通孔を有する温水管２０が形成される。尚、Ｏリング２４Ａが空缶２１の間に介装されていることで空缶２１同士の接続部の空缶周方向外方に対して液密となって、温水管２０の管としての機能を担保している。

尚、ここで、積み重ねる空缶２１の数は任意であり、太陽熱温水器の加熱容量や設置スペースの関係から適宜決めれば良い。

温水管２０は、挟持板３１、３１に可撓性を有するパッキン２５を介して挟持される。ここで、パッキン２５は、温水管２０と挟持板３１とを液密に接触させるものであり、可撓性を有している部材、例えば、ゴムからなる。形状としては、例えば、温水管２０の貫通孔２１ｂと対向する位置に貫通孔２５ａを有する、温水管２０の端部形状に適合した円環状部材が用いられる。尚、図３においては、空缶２１の底部と挟持板３１とがパッキン２５を介して配置された構造について示しているが、挟持板３１が空缶２１の頭部をおさえる反対側の部分については、空缶２１の頭部がパッキン２５を介して缶周方向外方に向かって液密に配置されるだけで基本的に同じ構造をとるため、この部分に関する図示及び説明は省略する。

挟持板３１は、細長板状の部材からなり、太陽熱温水器のフレーム部分を構成するのに必要なだけの強度を有するものであればどのようなものを使っても構わない。本実施形態においては、廃棄されたプラスチックや紙などを原料としてリサイクルされた廃プラスチックリサイクル板を用いている。

このように、回収された空缶、ペットボトルを再利用するのみならず、フレーム材にもリサイクルされた部材を使うことにより、本発明にかかる太陽熱温水器の製造コストを格段に削減することができるとともに、地球環境保全にも寄与することができる。

挟持板３１は強度を十分に確保する所定の厚みを有する板材であり、通水用貫通孔３１ａと、ロングボルト用貫通孔３１ｂが穿設されている。通水用貫通孔３１ａは、温水管２０の貫通孔２１ｂと対向する所定箇所に設けられている。また、通水用貫通孔３１ａには、被加熱流体を導入又は導出する、例えば、Ｌ字状の管（以下、エルボという）２６が取り付けられる。尚、通水用貫通孔３１ａには雌ネジが形成されている。

エルボ２６は、一端に雄ネジ部２６ａとフランジ２６ｂを有し、他端にも雄ネジ部２６ｃを有している。エルボ２６は、雄ネジ部２６ａにエルボ側パッキン２６ｄを嵌合した状態で挟持板３１の通水用貫通孔３１ａに螺合されることにより被加熱流体の導入部または導出部を形成している。これにより、温水管２０の貫通孔２１ｂと、パッキン２５の貫通孔２５ａと、挟持板３１の通水用貫通孔３１ａと、エルボ２６とにより流路が形成される。

ロングボルト用貫通孔３１ｂは、ロングボルト２２が挿通される孔であり、例えば温水管２０を中心として、その周方向適所に等間隔で４個穿設されている。

ロングボルト２２は、挟持板３１を介して温水管２０を軸線方向に挟持するもので、長尺のボルトであり両端部にナット２２ａとワッシャ２２ｂが組み合わされている。ロングボルト２２は、４本用意され、挟持板３１のロングボルト用貫通孔３１ｂにそれぞれ挿通されている。尚、ロングボルト２２は、温水管２０を挟持板３１を介して均等に挟持できれば、その数は４本に限定されるものではない。従って、ロングボルト２２は、３本あるいは２本であっても構わず、逆に４本以上であっても構わない。尚、ロングボルトが４本以外の場合は、これに合わせて、ロングボルト用貫通孔３１ｂも適所に所定個数だけ穿設されている。

続いて、温水管カバー２３の構造について説明する。

温水管カバー２３は、複数のペットボトルの胴体部分のみからなる筒体を連結して形成したものである。温水管カバーを構成するペットボトルとしては、廃棄前に、例えば各種飲料用容器として使用されていたペットボトルが用いられ、飲料の種類は特に限定されない。ペットボトル２３０は、図４に示すように、ラベルを外した後、矢線Ａで示す底部所定位置と矢線Ｂで示す上部所定位置を鎖線に沿って切断した後内部を洗浄し、図５に示すような筒体２３１に加工される。筒体２３１は複数用意され、一の筒体２３１の底部に他の筒体２３１の上部を嵌合させ、嵌合部２３１ａを、例えば、ホットメルトによって接続し、各筒体を連結していく。この作業を繰り返すことにより温水管カバー２３として機能する長尺の透明の筒体を形成する。ここで、温水管カバー２３を形成する筒体２３１の連結する数は任意であり、温水管２０の長さとの関係で適宜決めれば良い。

このようにして得られた温水管２０及び温水管カバー２３は、以下のようにして温水筒２へと組み上げられていく。

まず、適所に所定個数の通水用貫通孔３１ａとロングボルト用貫通孔３１ｂを穿設した図３及び図６に示す一方の挟持板３１を用意する。そして、図３に示すように、温水管２０を、パッキン２５を介在させた状態で貫通孔２１ｂと通水用貫通孔３１ａが対向する位置に配置する。これと同時に、ロングボルト貫通孔３１ｂにワッシャ２２ｂとナット２２ａを一端に組み付けたロングボルト２２を挿通する。

次いで、温水管２０及びロングボルト２２を内包するように温水管カバー２３（図７参照）を配設する。このような温水管２０、ロングボルト２２、温水管カバー２３の組み合わせを一つの温水筒エレメントとし、挟持板３１に当該温水筒エレメントを複数並列に配置していく。その後、上述した一方の挟持板３１と同形状の他方の挟持板３１を前記温水筒エレメントを挟んで対向配置させる。このように組み立てることで、温水管２０の頭部側の貫通孔２１ａと他の挟持板３１の通水用貫通孔３１ａがパッキン２５を介して当接し、他の挟持板３１のロングボルト用貫通孔３１ｂにそれぞれロングボルト２２が挿通された状態となる。そして、ロングボルト２２の他端つまり他の挟持板３１から突き出した部分にワッシャ２２ｂとナット２２ａを取り付け、当該ナット２２ａを締め付けることにより温水管２０及び温水管カバー２３を軸線方向にしっかりと挟持する。

次いで、一側の挟持板３１と他側の挟持板３１の通水用貫通孔３１ａにそれぞれエルボ２６、２６を取り付ける。このエルボ２６は、一方が被加熱流体の導入部２６Ａ、他方が被加熱流体の導出部２６Ｂとなる。尚、温水管カバー２３が挟持板３１と接する一端部および他端部には、気密性を高めるため、温水管カバー２３の端部形状に適合する例えば円環状の図示しないパッキンを配設することが好ましい。

以上のようにして、図２に示すような温水管２０および温水管カバー２３が挟持板３１、３１に挟持された状態の温水筒２が形成される。当該温水筒２は、任意の数だけ並列に配置され、図６および図７に示すような温水ユニットＵの形態をとる。すなわち、当該温水ユニットＵは、挟持板３１，３１に挟持された温水筒２が複数並列に配置されるようになる。このとき、隣り合う温水筒２の導入部２６Ａと導出部２６Ｂとは接続管２７で連結される。そして、被加熱流体の供給源から被加熱流体を温水ユニットＵ内に導入する始端部に始端導入部２８が取り付けられるとともに、加熱された被加熱流体を温水ユニットＵから導出する終端部に終端導出部２９が取り付けられる。

接続管２７は、例えば金属製の管からなり、図６に示すように両端部にシール部材付きのナットを備えた連結部２７ａを有している。接続管２７は、両端の連結部２７ａが、導入部２６Ａと導出部２６Ｂの雄ネジ部２６ｃに螺合され、これにより、隣り合う温水筒２の導入部２６Ａと導出部２６Ｂとが連結されている。尚、接続管２７には、隣り合う温水筒２の導入部２６Ａと導出部２６Ｂとを連結することができるものであれば、金属製の管に限定されることなく、ゴム管、ホースなどを用いても良い。

始端導入部２８は、温水筒２の始端部分に取り付けられる管であり、例えば、所定長さの金属管が用いられる。当該金属管の一端には雄ネジが形成されており、導入部２６Ａと同じ要領で挟持板３１に取り付けられている。

また、終端導出部２９は、温水筒２の終端部分に取り付けられる管であり、始端導入部２８の金属管と同一の金属管が使用され、同じ要領で挟持板３１に取り付けられている。

以上のように組み立てられた温水ユニットＵは、図１に示す収容ボックス３内に収容される。

収容ボックス３は、外枠３２と、太陽光透過窓３３、背面反射板３４とを備えている。

外枠３２は、所定寸法の矩形状板材３２ａを枠状に組み、四隅に断面Ｌ字状のコーナー金具３２ｂを配設してボルト３２ｃにより締め付け固定することにより組み立てられている。尚、板材３２ａには、前記した挟持板３１と同じ廃プラスチックリサイクル板を用いることが好ましい。

太陽光透過窓３３は、外枠３２の一方の開口面を塞ぐものであり、当該開口面と同形状の透明部材、例えばガラス板からなる。当該ガラス板は、ガラス押さえ部材３３ａにより４辺を押さえられ、外枠３２に固定されている。ガラス押さえ部材３３ａは、断面Ｌ字状の金属製部材であり、外枠３２にボルト３３ｂで締結することでガラス板を固定するようになっている。また、当該ガラス板を固定する際、外枠３２とガラス板との接触部には、ガラス板への衝撃緩和および外枠内の気密性確保のためブチルゴムが配設されている。尚、太陽光透過窓３３としては、太陽光を透過するものであれば、ガラス板に限定されるものではなく、例えば透明の合成樹脂板を用いても良い。

背面反射板３４は、太陽光透過窓３３から入射した太陽光を反射させるものであり、例えば、鏡面処理されたステンレススチール板が用いられている。当該ステンレススチール板は、太陽光透過窓３３と対向する開口面すなわち外枠３２の背面を塞ぐとともに太陽光を反射させて、被加熱流体の加熱効率を向上させる役割を果す。背面反射板３４は、当該開口面と同形状の板材で、外枠３２に例えばネジ止め等によって固定されている。尚、背面反射板３４には、入射した太陽光を反射できれば前記ステンレススチール板に限られるものではなく、例えば、廃プラスチックリサイクル板に鏡を取り付けたもの、鏡面処理されたアルミニウム板等を用いても良い。

そして、温水ユニットＵは外枠３２内で、例えばコーナー金具とボルトなどの固定手段（図示せず）により固定され、その始端導入部２８と終端導出部２９とを外枠の外部に突出させている。また、始端導入部２８と終端導出部２９の先端には、外部配管との接続用ジョイント手段２８ｊ、２９ｊが設けられている。

以上のようにして組み立てられた太陽熱温水器１は以下のような作用を有している。

本発明の太陽熱温水器１は、上述したように外枠３２内に温水ユニットＵが配設され、前面がガラス板からなる太陽光透過窓３３を有し、背面に背面反射板３４を有する全体として密閉された箱形状を有している。そして、太陽光透過窓３３から太陽熱温水器１内に入射した太陽光及び背面反射板３４により反射した反射光により温水ユニットＵの温水管２０に蓄熱され、管内の被加熱流体が加熱される。

一方、温水管２０の周りには図７に示すように温水管カバー２３により空気層Ｋが形成されており、この空気層Ｋは温水管２０内の被加熱流体の放熱を防ぐ働きをしている。更に、太陽熱温水器１は密閉されているため、温水器内部の領域にも空気層が形成されており、放熱による被加熱流体の温度低下を抑制する。特に、温水ユニットＵの各温水筒２を連結する連結部分（導入部２６Ａ、導出部２６ｂ、接続管２７）も収容ボックス３内に収容されているため、当該連結部分からの放熱も効果的に抑制することができる（図１参照）。

次に、本発明の太陽熱温水器１の実際の使用態様について図８を用いて説明する。

太陽熱温水器１は、これを太陽光の当たる適当な場所に設置し、適当な接続管を介して貯湯タンク５、電気温水器６と組み合わせることで使用するようになっている。配管態様としては、まず太陽熱温水器１の始端導入部２８に第１バルブ４１を備える水道管からの管４５を接続する。また、太陽熱温水器１の終端導出部２９には第２バルブ４２を備える管４６の一端を接続する。そして、管４６の他端を貯湯タンク５の導入部５１に接続する。貯湯タンク５の導出部５２には、第３バルブ４３を備える管４７の一端を接続する。そして、管４７の他端を電気温水器６の導入部６１に接続する。電気温水器６の導出部６２には、第４バルブ４４を備える管４８の一端を接続する。そして、管４８の他端はバスタブ７に温水を供給可能な位置に配設される。

このような配管態様を備えることで、水道管から供給された水道水は太陽熱温水器１内に導入され、太陽熱により加熱されて一定時間後に所定の温度まで上昇した温水が得られる。当該温水は保温機能を有した貯湯タンク５に一旦貯められ、適当な量の温水を確保する。

次いで、実際に温水を使用する場合、用途により温水の温度が異なるため、使用目的に合った温度にする補助手段としての電気温水器６に貯湯タンクから温水を供給する。電気温水器６で所望の温度に調節された温水は第４バルブ４４を開くことによりバスタブ７等へ供給される。このように太陽熱温水器１を予備加熱手段として利用することで、水道水を電気温水器６のみで加熱するよりもかなりの省エネ効果を期待することができる。

尚、太陽熱温水器１の使用態様としては、上記態様に限定されるものではなく、貯湯タンク５を省略して太陽熱温水器１から電気温水器６に温水を供給してもよく、逆に電気温水器６を省略して貯湯タンク５からバスタブ７等に温水を直接供給しても構わない。また、太陽熱温水器からバスタブ７等へ温水を直接供給しても構わない。

次いで、本発明の一実施形態にかかる太陽熱温水器１の変形例について説明する。

上述した本実施形態では、空缶２１と空缶２１との間に介在させるＯリング２４Ａとして、図９に示すような断面円形状で全体として円環状のゴムが使われている。しかしながら、空缶２１を積み重ねる際、単純形状のＯリング２４Ａでは空缶２１の座りが悪く、温水管２０を真直ぐに配列するのが難しい場合がある。そのような場合、図１０に示すような断面形状が空缶２１の頭部と底部の形状に適合した形状のＯリング２４Ｂを用いることが好ましい。Ｏリング２４Ｂによれば空缶２１の座りがよく、温水管２０を真直ぐに積み上げて配列することが容易になる。また、空缶２１の種類によっては、頭部や底部の形状が複雑なものもあるので、それらの形状に対応した断面形状を有するＯリング２４Ｃを用いることも好適な変形例といえる（図１１（ｂ）参照）。尚、図１１（ａ）はＯリング２４Ｃを用いた場合の空缶２１同士の積み重ね部分を一部切り欠いて局所的に示したものである。同図からも頭部や底部の複雑な形状を有した空缶２１が真直ぐに積み重なっていることがわかる。

次に、空缶２１を積み重ねて温水管２０を形成していく際、空缶２１を真直ぐに配列するためにテープにより仮止めすることを行う。更には、直列に配列した空缶２１同士のずれを極力なくすために、空缶２１と空缶２１との連結部に、図１２に示すような管状の連結補助部材２１０を用いることが好ましい。連結補助部材２１０は、空缶２１の外周に適合する内径を有する管であり、金属製の管であっても合成樹脂製の管であってもよい。連結補助部材２１０により温水管２０の組立性を更に向上させるとともに、液漏れ防止やロングボルト２２の締め付け時の空缶２１の座屈防止に寄与する。

また、反射光を有効利用する変形例として、例えば、図１３に示すように、温水筒２の温水管カバー２３の内側にリフレクタ２３２を配設することが好ましい。リフレクタ２３２は、例えば、アルミ箔を湾曲させたものであり、温水管カバー２３の内面に沿って配設する。これにより反射光を温水管２０に照射できるとともに空気層Ｋを暖め、保温効果を向上させることにも寄与する。

また、ここでは図示しないが、外枠３２に取り付けられる背面反射板３４に凹凸をつけ、断面形状が略波形の反射板とすることも好適な変形例といえる。これにより単なる平面状の反射板を備えた場合にくらべて被加熱流体の加熱において反射光を更に有効利用することができる。

また、図１３に示すように、温水筒２の太陽光が入射する側の表面に集光部材２３３を貼着することが好適な変形例である。これにより集光効率が向上し、温水管２０内の被加熱流体の加熱が促進される。集光部材２３３は一例として、例えば、ペットボトルを半割にしたものを凹凸形状に成形し、ある種のフレネルレンズのように加工したものであり、太陽光を集光する役目を効果的に果たすものである。

尚、リフレクタ２３２と集光部材２３３を両方とも温水筒２に配設する構成としても良く、どちらか一方だけを配設する構成としても良い。

次に、温水筒２の保温効果を高める更なる変形例として、例えば、図１４に示すように温水カバー２３の外側にさらに大型のペットボトルで形成した第２温水管カバー２３４を配設して、温水管２０の周囲に第１空気層Ｋ１と第２空気層Ｋ２を設けることが好ましい。これにより、空気層が２層構造となり保温効果が向上する。

また、前述したロングボルト２２は、その全長にわたって雄ネジが形成されているが、この場合、比較的コストが高い部材となってしまう。そこで、ロングボルト２２の代わりに図１５に示すようなパイプ２２１の両端に雄ネジ部材２２２，２２２が挿通されたスタッドボルト状の長尺締結具２２０を用いることが好適な変形例である。パイプ２２１は、金属製の管材であり、温水管２０の長さに対応して適宜所望の長さに設定される。雄ネジ部材２２２は、雄ネジが形成された雄ネジ部２２２ａとパイプ２２１に挿通される挿通部２２２ｂを有する棒状部材である。雄ネジ部２２２ａには、ナット２２３や図示しないワッシャが適宜組み合わされている。雄ネジ部材２２２ａはその挿通部２２２ｂがパイプ２２１の端部に挿通され溶接固定される。これにより、部品のコストを下げることができるとともに、パイプ２２１が中空のため太陽熱温水器の重量低減にも寄与する。

また、本発明の太陽熱温水器においては、必ずしも上述した外枠を必要とするものではなく、例えば、図１６に示すように、温水ユニットＵの挟持板３１，３１を温水ユニットＵの外板の一部として利用しても良い。即ち、挟持板３１，３１にコーナー金具３２ｂを用いて板材３１ｂ，３１ｂを取り付けることで枠状のフレームとし、当該フレーム開口部の一側に太陽光透過窓としてのガラス板を取り付け、当該太陽光透過窓に対向する面に背面反射板を取り付ける。これによって、簡便な構成の太陽熱温水器を得ることができる。

更に、上述した温水筒２は複数並列に配置する構成を必ずしもとる必要はなく、任意の長さの１本の温水筒２だけでも十分に温水を得ることができ、本発明の太陽熱温水器を形成することができる。

次に、温水筒の別な変形例について説明する。

第２温水筒８は、図１７に示すように、アウター温水管カバー８１と、アウター温水管カバー８１内に収容されるインナー温水管カバー８２と、インナー温水管カバー８２内に配設される温水管９と、温水管９に連結するジョイントパイプ１０とを備えている。そして、複数の第２温水筒８がフレーム材３５に固定されることで、温水ユニットが形成され、当該温水ユニットが前述の収容ボックス３に取り付けられることにより本発明にかかる太陽熱温水器の別な実施形態を有している。

温水管９は、頭部と底部に貫通孔を有する複数の空缶９１を直列配置した空缶連結体と、当該空缶連結体の両端に配置された一対のエンドプレート９２，９２と、当該エンドプレート９２，９２同士を接続する長尺締結具９３とを備えている。

尚、空缶連結体は、複数の空缶９１を図示しないリング状のシールパッキンを間に介在させて連結されている。前記シールパッキンは可撓性を有する例えばゴム製の部材で各空缶の連結部を空缶周方向に対して液密を維持した状態で連結するものである。その形状としては、全体として環状であり、ある空缶９１の頭部とこれと隣接する空缶９１の底部との間で前者の空缶９１の頭部形状と後者の空缶９１の底部形状とがシールパッキンを介して適合する形状を有している。尚、空缶９１の周面は黒色に塗装しておくのが好ましい。

エンドプレート９２は、長尺締結具９３と協働して空缶連結体を挟持するものであり、例えば、ステンレススチール製の薄肉の板材である。尚、エンドプレート９２には、パイプ取付用貫通孔と長尺締結具取付用貫通孔が穿設されている。

尚、パイプ取付用貫通孔は、空缶９１の貫通孔と対向する位置に設けられている。また、当該パイプ取付用貫通孔９２ａには、図１８に示すようにかしめナット９４がかしめ固定されている。長尺締結具取付用貫通孔は、長尺締結具９３（図１７参照）が挿通される孔であり、例えば、空缶連結体を中心として、その周方向適所に等間隔で４個穿設されている。

長尺締結具９３は、図１５に示す長尺締結具２２０と同様の形状を有しており、空缶連結体の両端に配置されたエンドプレート９２，９２同士を接続するものである。すなわち、長尺締結具９３の端部に螺合されているナット９３ａ（図１７参照）を締め付けることによりエンドプレート９２，９２を介して空缶連結体を軸線方向に挟持することができる。

ここで、エンドプレート９２と空缶連結体の端部との間には、エンドシールパッキン９５が配設される。エンドシールパッキン９５は、空缶連結体とエンドプレートとの間を液密に保つ働きをし、例えば、可撓性を有するゴムでできている。また、エンドシールパッキン９５は、空缶連結体の端部形状及びエンドプレートと適合する形状で、全体として円環状をなしている。

エンドプレート９２を貫通するジョイントパイプ１０は、図１９に示すように、中空の管状部材であり、一端に雄ネジ部１０ａが設けられており、軸方向の中間部分の適当な位置に第１のＯリング１１と、第２のＯリング１２とを備えている。また、ジョイントパイプ１０は、図１８に示すように、エンドプレート９２にかしめ固定されているかしめナット９４にその雄ネジ部１０ａが螺合されている。

図１７に示すアウター温水管カバー８１は、複数のペットボトルを連結して形成されたものであり、両端部に頭部をそのまま残したペットボトルを頭部同士が互いに反対側を向くように配置して、中間部分には複数のペットボトルの胴体部分を使用して構成されている。アウター温水管カバー８１は、両端部に頭部をそのまま残したペットボトルを使用したことを除いては、前述した温水管カバー２３と同様にして形成されるので、詳細な説明は省略する。

インナー温水管カバー８２は、アウター温水管カバー８１に用いられるペットボトルよりも容量の少ないペットボトルを用いることを除いてはアウター温水管カバー８１と基本的構造は同じであるので、詳細な説明は省略する。

ここで、アウター温水管カバー８１とインナー温水管カバー８２のそれぞれの両端部のキャップ８１ａ、８２ａにはジョイントパイプ１０を挿通することができる貫通孔が穿設されている。また、アウター温水管カバー８１とインナー温水管カバー８２との間にはディスタンスピース８３が配置されている。尚、ディスタンスピース８３はアウター温水管カバー８１とインナー温水管カバー８２との間隔を一定に保つスペーサとしての役割を果たしている。

以下、第２温水筒８の構成について、その組み立て手順を交えて説明する。

第２温水筒８では、図１７に示すように、ジョイントパイプ１０が螺合された温水管９がインナー温水管カバー８２内に配置されている。このとき、インナー温水管カバー８２と内部の温水管９との相対的な位置が所望の関係となるようにインナー温水管カバー８２と温水管９とを配置する。そして、ジョイントパイプ１０の第１のＯリング１１（図１９参照）をインナー温水管カバー８２の口８２ｂと当接する位置に配置する。この状態で、第１のＯリング１１を挟み込むようにしてキャップ８２ａを口８２ｂに螺合させ、インナー温水管カバー８２を固定する。

更に、温水管９を内包したインナー温水管カバー８２を、アウター温水管カバー８１内に配置する。このとき、フレーム材３５の取付凹部３５ａの貫通孔３５ｂにアウター温水管カバー８１の口を挿通する。そして、当該口と当接する位置にジョイントパイプ１０の第２のＯリング１２を配置する。この状態でキャップ８１ａを当該口に螺合させる。これにより第２のＯリング１２が挟み込まれるとともに、当該口の下方に位置するフランジ部８１ｃとキャップ８１ａによりフレーム材３５が挟持されアウター温水管カバー８１および温水管９がフレーム材３５に固定される。

以上のようにして組み立てられた第２温水筒８は、ペットボトルの頭部をそのまま利用しているので、気密性が高く、組立作業性が良好でしかも強度的にも信頼性が高い。

本発明者らは、容量が１９０ｍｌのコーヒー缶と容量が２リットルの角型のペットボトルを用い、図１に示すような、収容ボックス３内に温水ユニットＵを備えた本発明の太陽熱温水器を製造した。温水筒２Ａとしては、図２０に示すように、角型のペットボトル２３６内にコーヒー缶からなる温水管２１１が２列配置されている構成をとった。尚、収容ボックス３の外寸は縦１２００ｍｍ、横１１００ｍｍとした。尚、１本の温水筒２Ａ内には、コーヒー缶を９本直列に連結したものを２列配置したので、温水筒１本当たり１８本のコーヒー缶が配置されている。その温水筒２Ａを１１本配置して温水ユニットＵを形成し、当該温水ユニットＵを収容ボックス３内に収容して太陽熱温水器を製造した。

すなわち、このような太陽熱温水器を1台製造することでコーヒーの空缶１９８個、ペットボトル５５個を面倒なリサイクル処理を行うことなく最小限の加工で再利用できることが分かった。従って、少ないコストで廃棄物の再利用を行うことができ、時代のニーズに合った太陽熱温水器を提供できることが分かった。

また、本発明者らは、上記太陽熱温水器を８基製造し、実際に運転した。その結果、家庭で使用するには十分の温度の温水を約３００リットル得ることができた。すなわち、本発明の太陽熱温水器は一般家庭で十分使用できる容量と温度の温水をコストをかけずに簡単に得ることができることが分かり、本発明の有用性を確認することができた。

続いて、本発明の第２の実施形態にかかる太陽熱温水器について図面に基づいて説明する。なお、第１の実施形態にかかる太陽熱温水器と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。

本発明の第２の実施形態にかかる太陽熱温水器１００は図２１に上部を示すと共に図２２に下部を示すように、空缶１０１を直列に連結して構成された温水管１１０と、当該温水管１１０を貫通する塩ビ管１２０と、空缶同士の間に介装される中間パッキン１３０と、温水管両端に備えられた端部シール部１４０と、端部シール部１４０に当接するエンドプレート１５０と、端部シール部１４０を塩ビ管１２０に固定するＳ型ストップリング（固定手段）１６０とを備えている。

温水管１１０は、頭部と底部に貫通孔１０１ａ，１０１ｂを備えた複数の空缶１０１を、各空缶の間に中間パッキン１３０を介装させることで当該空缶同士の接続部が円周方向外方に対して液密を保ちながら互いに直列連結されて構成されている。また、各中間パッキン１３０及びこの中間パッキン１３０と当接する空缶１０１の一部を囲繞するように空缶同士の保持用樹脂フィルム１７０が貼着され、複数の空缶１０１と中間パッキン１３０との組み合わせを温水管１１０として一体化する役目を果たしている。

空缶１０１に穿設される貫通孔１０１ａ，１０１ｂの寸法は、一例として空缶１０１の上部においては直径４５mmの孔寸法であり、空缶の底部にも同様に直径４５mmの孔寸法となっている。しかしながら、貫通孔１０１ａ，１０１ｂの直径はこの寸法に限定されるものではなく、塩ビ管１２０を挿通でき、かつ空缶１０１の強度を十分確保するために空缶１０１の上部側突出部１０１ｃと底部側突出部１０１ｄを残すことができる程度の孔径であれば如何なる孔径であっても良い。また、貫通孔１０１ａ，１０１ｂを穿設した後であって温水管組付け前に一旦空缶１０１を洗浄して貫通孔穿設に伴う切り屑を洗い流すことが好ましい。

一方、温水管１１０を貫通する塩ビ管１２０は、上述した貫通孔１０１ａ，１０１ｂが形成された空缶１０１を複数個まとめて貫通するようになっており、当該塩ビ管１２０の長手方向一方の端部（水入口側端部）近傍であって温水管１１０の一端側空缶に対応する位置には、水循環用孔１２１が複数個所定間隔で穿設されている。より具体的には塩ビ管１２０の水循環用孔１２１は、塩ビ管１２０と温水管１１０を互いに固定した状態で一端側の空缶１０１に対応する位置において塩ビ管の長手方向に７個ずつ周方向両側に穿設され、これによって合計１４個の水循環用孔１２１が塩ビ管１２０の一端側（水導入口側）に設けられている（図中では塩ビ管１２０の周方向一側に穿設された水循環用孔１２１のみ図示）。

そして、塩ビ管１２０の一端側（水導入側）の水循環用孔１２１に隣接して塩ビ管１２０の長手方向中央側にポリエチレンでできたプラグ（水導入用プラグ）１２５が密着挿入されている（図２１参照）。このプラグ１２５は塩ビ管１２０の一端から導入された水が塩ビ管１２０内をそのまま通過するのを阻止して水循環用孔１２１を介してこの水循環用孔１２１に対応する空缶１０１内に当該水を導く役目を果たしている。

また、図２２に示すように塩ビ管１２０の長手方向他方の端部（温水排出側端部）近傍には水循環用孔１２２が複数個所定間隔で穿設されている。より具体的には、塩ビ管１２０の長手方向において温水管他端側の空缶に対応する位置に７個ずつ周方向両側に合計１４個の水循環用孔１２２が穿設されている（図２２中においては水循環用孔１２２の一部のみ図示）。

また、塩ビ管１２０の他端側（水排出側）の水循環用孔１２２に隣接して塩ビ管１２０の長手方向中央側にポリエチレンでできたプラグ（温水排出用プラグ）１２６が密着挿入されている（図２２参照）。このプラグ１２６は塩ビ管１２０の水循環用孔１２２から塩ビ管１２０内に戻った水がそのまま塩ビ管内に溜まったままとなるのを阻止して水循環用孔１２２を介して塩ビ管１２０の他端側（温水排出側）から温水を効率良く排出する役目を果たしている。なお、塩ビ管１２０は、一例として直径１８mmの塩ビ管が使用されている。

このように、塩ビ管１２０には水循環用孔１２１が穿設されると共にプラグ１２５が密着挿入されているので、例えば塩ビ管１２０を温水管１１０に挿入して端部シール部１４０及びＳ型ストップリング１５０で当該温水管１１０に塩ビ管１２０をしっかりと取り付けた時、塩ビ管１２０の一端側に導入された水の流れがプラグ１２５で阻止されると共に当該水循環用孔１２１を介して一旦温水管１１０内に導かれ、温水管１１０の各空缶１０１を経由して塩ビ管１２０の他端に温水として達し、この温水を水循環用孔１２２として再び塩ビ管１２０内に導いて塩ビ管１２０の他端から排水するようになっている。

空缶同士の間に介装されている液密用の中間パッキン１３０は例えばゴムでできた断面異形のリング形状を有している。中間パッキン１３０の一側には空缶の底部側突出部１０１ｄと密着するシール部１３１及び空缶の底部側突出部１０１ｄの内縁と接するテーパ部１３２とを備えている。また、中間パッキン１３０の他側には空缶の上部側突出部１０１ｃと密着する密着シール面１３３及び空缶の上部側突出部１０１ｃ内縁に挿入される突出挿入部１３４を備えている。

そして、中間パッキン１３０の一側に備わったシール部１３１及び他側に備わった密着シール面１３３によって空缶１０１と中間パッキン１３０との液密状態を保つことができ、塩ビ管１２０の水循環用孔１２１を介して温水管内に充満した水や温水が温水管１１０の円周方向外方に対して漏れないようになっている。

また、中間パッキン１３０の一側に備わったテーパ部１３２及び中間パッキン１３０の他側に備わった突出挿入部１３４は中間パッキン１３０と空缶１０１との同心度を維持するためのもので、これらの中間パッキン１３０を介して空缶同士を複数直列に連結した場合、空缶同士の同心度を結果的に保つことができるようになっている。

端部シール部１４０は例えばゴムでできており、空缶の上部をシールする上部側端部パッキン１４１と空缶の底部をシールする底部側端部パッキン１４５とからなる。上部側端部パッキン１４１は、空缶の上部側突出部１０１ｃと着座する着座シール面１４１ｃを備えると共に、空缶の上部側突出部１０１ｃ内縁に挿入される挿入突出部１４１ｄとを備えている。また、上部側端部パッキン１４１の空缶当接面と反対側には円板状の形成された管パッキン１４１ｐが一体に備わり、塩ビ管１２０の周囲に密着して温水管内部からの水又は温水の漏出を防いでいる。そして、上部側端部パッキン１４１の反対側面には例えば金属からなるエンドプレート１５０が密着し、Ｓ型のストップリング１６０を塩ビ管１２０に咬止することによって上部側端部パッキン１４１とエンドプレート１５０が塩ビ管１２０の長手方向所定位置に固定されるようになっている。

底部側端部パッキン１４５も上部側端部パッキン１４１と同様に一側が空缶１０１の底部側突出部１０１ｄと密着するシール部１４５ｄ及び底部側突出部１０１ｄ外縁と接するテーパ部１４５ｅを備え、他側には円板状に形成された管パッキン１４５ｐが一体に備わり、塩ビ管１２０の周囲に密着して温水管内部からの水又は温水の漏出を防いでいる。そして、管パッキン１４５ｐの反対側面には、エンドプレート１５０が密着している。また、エンドプレート１５０に隣接して上部側端部パッキン１４１と同様にＳ型ストップリング１６０が塩ビ管１２０に咬止され、底部側端部パッキン１４５及びエンドプレート１５０を塩ビ管１２０の長手方向に拘束するようになっている。

また、上述したように空缶同士を連結保持するための粘着テープ状の樹脂フィルム１７０が中間パッキン１３０の周囲を囲繞するように巻かれている。しかしながら、この樹脂フィルム１７０の代わりに空缶１０１が連結されて構成された温水管１１０の長手方向全体に亘って一本もしくは複数本のアルミテープ１８０（図２１及び図２２において一部を二点鎖線で図示）を貼付けても良い。これによっても、空缶同士の連結を強固に維持することが可能となる。

Ｓ型ストップリング１６０は外形が略Ｃ字形状を有し、その端部に内径拡開用の２つの穴（図示せず）が設けられて当該穴間の間隔を拡げることによってＳ型ストップリング１６０の内径を大きくすることができる。そして、内径が大きくなったＳ型ストップリング１６０に塩ビ管１２０を挿通し、当該塩ビ管１２０の適所においてＳ型ストップリング１６０の拡開状態を解除することにより、Ｓ型ストップリング１６０の内周部を塩ビ管１２０の外周面にくい込ませる。これによって、この適所位置においてＳ型ストップリング１６０に隣接するエンドプレート１５０を拘束し、これによって上部側端部パッキン１４１と底部側端部パッキン１４５の塩ビ管長手方向への動きを拘束するようになっている。

なお、上述の太陽熱温水器１００を組み立てるに当たって、例えば細長の２枚の板からなる断面Ｌ型アングルの治具を使用するのが良い。すなわち、この治具に空缶、中間パッキン１３０、及び端部シール部１４０を適当数並べてこれらに塩ビ管を挿入する。そして端部シール部１４０にエンドプレート１５０を押え付け、Ｓ型ストップリング１６０をエンドプレート１５０に隣接して塩ビ管１２０に咬止する。これによって、太陽熱温水器１００を簡単に組み付けることができる。なお、Ｓ型ストップリング１６０を使用する代わりに塩ビ管自体にネジを切ってナット等の締結具を利用しても良い。これによっても端部シール部１４０を塩ビ管１２０の長手方向において適所位置で拘束して固定することができる。また、温水器１１０を貫通する塩ビ管１２０より一回り外周の太い塩ビ管を適当な長さに切断して、この塩ビ管に塩ビ管１２０を挿通して適所位置で両者を接着し、これによって端部シール部１４０を塩ビ管１２０に固定するようにしても良い。

続いて、以上のようにして組み立てた太陽熱温水器１００の作用について説明する。塩ビ管１２０の一方の口を水導入孔として例えば水道の蛇口に接続し、温水を使用する場所に他方の口を開放しておく。これによって、水道の蛇口から塩ビ管１２０内に供給された水はプラグ１２５で塩ビ管１２０内を通過するのを阻止されると共に、塩ビ管１２０の水循環用孔１２１を介して一旦、空缶１０１（図２１参照）に流入し、温水管の一端側の空缶内に充満する。これに続いて空缶１０１の貫通孔を介して隣接する空缶１０１に水が移動してやがては温水管１１０の他方の端部に配置された空缶１０１（図２２参照）まで達する。なお、この空缶を水が順序良く流れる過程で空缶表面に受けた太陽エネルギーによってこの水が温められて温水となる。そして、端部側（温水排出側）における塩ビ管１２０の水循環用孔１２２を介してこの温水が空缶１０１から再び塩ビ管１２０の中に流入して当該塩ビ管１２０を介して排出口側から排出される。

すなわち、プラグ１２５（図２１参照）が塩ビ管１２０の水循環用孔１２１に隣接して密着挿入されているので、塩ビ管全体を水が流れることなく、空缶１０１が受けた太陽エネルギーを温水化に効率的に利用できる。

また、プラグ１２６（図２２参照）が塩ビ管１２０の水循環用孔１２２に隣接して密着挿入されているので、水循環用孔１２２を介して空缶１０１から塩ビ管１２０に再び流入した温水が塩ビ管１２０内で一部溜まって排出されなくなくのを防止する。

すなわち、塩ビ管１２０の中央部分には水が通過や滞留しないようになっており、これによって水は直列に並べられた空缶の中を順序良く流れることになり、効率良く水を温水として利用することができるようになる。

このように、各空缶１０１はその表面が太陽熱で温められ、これに応じて空缶内の水も温められながら塩ビ管１２０の出口方向に徐々に移動して温められた水は温水として塩ビ管１２０の出口から排水され、これを農業用灌漑水として直接利用したり、電気温水器を利用して少ない電力で省エネを図りながら高温に加熱して利用する。

なお、プラグ１２６を塩ビ管１２０に必ずしも挿入しなくてもプラグ１２５が少なくとも塩ビ管１２０の水導入口側に密着挿入されていれば良い。これによって塩ビ管１２０に導入した水を水導入側の空缶１０１に確実に導くことができる。また、プラグ１２５の代わりに塩ビ管１２０に絞りなどの特別な加工を施して塩ビ管中央部分を水が流れるのを阻止しても良い。

なお、上述の実施形態にかかる太陽熱温水器１００は第１の実施形態にかかる太陽熱温水器とは異なり空缶の周囲にペットボトルを加工した筒体を備えていないが、上述したように空缶１０１の表面全体に太陽熱が加わることで十分な加熱効果を得ることが可能である。しかしながら、後述する応用例に示すようにペットボトルを加工した筒体を更に組み合わせることで、より高い加熱効果を得ることも可能である。

以上のようにして構成された太陽熱温水器１００は、空缶同士を最小限の加工でほとんど原形をとどめたまま温水管１１０として利用することができる。そのため、リサイクル性に優れた太陽熱温水器１００を実現することができる。また、温水管１１０に塩ビ管１２０を貫通させると共に中間パッキン１３０、端部シール部１４０、エンドプレート１５０、及び端部シール１４０とエンドプレート１５０を塩ビ管１２０に固定するＳ型ストップリング１６０を備えただけの簡易な構成のため、コストが安くかつ組付け作業性にも優れた環境にやさしい太陽熱温水器１００を実現することができる。

これに加えて、本実施形態にかかる太陽熱温水器１００は、これに使用される中間パッキン１３０に独特の構造を有し、かつこれに伴う特有の作用効果を奏している。すなわち、中間パッキン１３０の一側に設けたシール部１３１と他側に設けた密着シール面１３３によって空缶連結部の液密性を確実に保つ。また、中間パッキン１３０の一側に設けたテーパ部１３２と中間パッキン１３０の他側に設けた突出挿入部１３４によって空缶同士の同心度を維持し、これによって、多数の空缶同士を連結しても構造体として強固な温水管を容易に組み立て可能とし、この強固な温水管を備えた太陽熱温水器を実現することができる。

なお、上述の仮止め用の樹脂フィルム１７０や温水管の長手方向に貼着可能なアルミテープ１８０については、これらを選択的に使用するように記載したが、これら両方を利用してより強固な温水管を構成しても良いことは言うまでもない。

また、空缶１０１を多数連結して太陽熱温水器１００を構成する場合は、当該温水器全体の剛性を確保して温水器自体に座屈や曲げが生じないように、空缶同士の適当な位置に中間パッキン１３０に加えてベースプレート（図示せず）を介装させるのが好ましい。このベースプレートは中間がポリエチレンの円板で両側がＳＵＳの円板からなり適当な厚みのサンドイッチ構造体からなる補強用プレートである。そして、中央部には塩ビ管挿通用孔が穿設され、当該塩ビ管挿通用孔の周囲には周方向所定間隔で空缶内の水又は温水を通過させる流通孔が穿設されている。このベースプレートを空缶同士の間において適当な間隔で中間パッキン１３０に隣接して介装させることで、太陽熱温水器１００の強度や剛性を高めることができ、太陽熱温水器１００を後述する特別なフレーム内に収容せずにそのまま屋外に設置しても長期間使用することが可能となる。

続いて、本実施形態にかかる太陽熱温水器１００にペットボトルをリサイクルして作った筒体５１０，５２０を被せかつこの太陽熱温水器１００をエルボ５３０によって互いに並列に配置しかつこれらをフレーム５５０内に収容した温水ユニットＵ’について説明する。なお、温水ユニットＵ’の詳細な構成に関して、第１の実施形態において説明した温水ユニットＵと同等の構成については詳細な説明を省略する。温水ユニットＵ’は、図２３に示すように箱型のフレーム５５０の内部に第２の実施形態にかかる太陽熱温水器１００を複数並列させ、当該温水管１００をそれぞれエルボ５３０によって連結している。これによって、一本の長い温水管の流路が形成されている。そして、温水管の一方はエルボ５３０を介してレギュレータ５６０に接続され、かつこのレギュレータ５６０には逆止弁５７０が接続されて逆止弁５７０を介して水が導入されるようになっている。また、フレーム５５０の他方には温水管の端部にエルボ５３０を介して温水排出口５８０が設けられている。そして、温水管は、図２３に一部を示すように、温水管を形成する空缶１０１の周囲が筒体５１０，５２０によって二重に囲繞されている。筒体５１０，５２０は図１７に示すようにリサイクルしたペットボトルを最小限の加工で再利用したものである。すなわち、ペットボトルの底部を切断すると共にペットボトル上部のキャップ上面に塩ビ管１２０が貫通する程度の孔を穿設する加工を施しただけで再利用されている。なお、太陽熱温水器自体は中間パッキン１３０及び端部シール部１４０によってよって温水管１１０の周囲と液密性が保たれているので、筒体自体の液密性は要求されることはない。そのため、筒体同士の接続部は厳密にシールされている必要はない。また、筒体５１０，５２０のキャップ部に形成された孔の大きさは塩ビ管１２０が貫通できるのに十分な大きさを有していれば良く、厳密な孔径に加工する必要はない。なお、図２３においては図示しないが、端部の筒体５１０，５２０間に中間筒体が２重構造を有しながら連結している。中間筒体は、リサイクルしたペットボトルの上部と底部を切断して四角筒型もしくは円筒状の筒体として形成したものを連続的につなげて構成されている。また、筒体同士の連結は図示しない粘着テープ等適当な結合手段を用いている。このようにペットボトルをリサイクルした筒体を二重構造として太陽熱温水器の周囲を覆うことで、太陽熱温水器１００の周囲に第１の空気層が形成されると共に第１の空気層の更に外側に第２の空気層が形成される。そして、太陽熱によってこれらの空気層の空気が温かくなることで、温水管内部に充満した水を効率良く温めて温水とすることが可能となる。

以上、説明したように、本応用例にかかる温水ユニットＵ’は空缶とペットボトルを共に最小限の加工で再利用することができると共に、これに加えて中間パッキン、シール部、フレーム、エルボ等の少ない追加部品でユニット全体を簡単に組み立てることができるというメリットを有する。

本発明にかかる太陽熱温水器は太陽熱という自然のエネルギーを利用した温水器として様々な場所で使用することができ、例えば農業灌漑水用の加熱器や土壌加熱消毒用の加温器として使用することも可能である。これによって、空缶やペットボトルのリサイクルを図りながら作物の生育を促すという環境面において極めてすぐれた相乗効果を奏することができる。

本発明の一実施形態にかかる太陽熱温水器の全体構成を示す一部切り欠き斜視図である。 図１に示した太陽熱温水器における温水筒の構成を示す斜視図である。 図１に示した太陽熱温水器における温水管の構成を示す一部切り欠き断面図である。 図１の太陽熱温水器におけるペットボトルの正面図である。 温水管カバーの構成を部分的に示す正面図である。 温水ユニットの構成を示す正面図である。 図６におけるVII―VII線に沿う断面図である。 本発明の太陽熱温水器の使用態様を示す概略構成図である。 本発明の太陽熱温水器に使用するＯリングを示す断面図である。 図９とは別な形態のＯリングを示す断面図である。 図９、図１０とは別な形態のＯリングの使用態様を部分的に示す構成図（図１１（ａ））及びＯリング自体の断面図（図１１（ｂ））である。 連結補助部材の斜視図（図１２（ａ））と、この使用態様を示す構成図（図１２（ｂ））である。 リフレクタと集光部材の構成を示す断面図である。 二重構造の温水管カバーの構成を示す断面図である。 長尺締結具の構成を示す分解斜視図である。 図１に示した太陽熱温水器とは別の実施形態の太陽熱温水器の構成を示す正面図である。 第２温水筒の構成を示す正面図である。 第２温水筒に使用するかしめナットの構成を示す一部切り欠き断面図である。 第２温水筒に使用するジョイントパイプの構成を示す斜視図である。 実施例に使用した温水筒の概略構成を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態にかかる太陽熱温水器の上部を示した断面図である。 本発明の第２の実施形態にかかる太陽熱温水器の下部を示した断面図である。 本発明の第２の実施形態にかかる太陽熱温水器を利用した温水ユニットを示した平面図である。

符号の説明

１ 太陽熱温水器
２ 温水筒
３ 収容ボックス
５ 貯湯タンク
６ 電気温水器
７ バスタブ
８ 第２温水筒
９ 温水管
１０ ジョイントパイプ
１１ 第１のＯリング
１２ 第２のＯリング
２０ 温水管
２１ 空缶
２２ ロングボルト
２３ 温水管カバー
２４Ａ Ｏリング
２６Ａ 導入部
２６Ｂ 導出部
２７ 接続管
２８ 始端導入部
２９ 終端導入部
３１ 挟持板
３２ 外枠
３２ｂ コーナー金具
３３ 太陽光透過窓
３４ 背面反射板
３５ フレーム材
４５、４６、４７、４８ 管
８１ アウター温水管カバー
８２ インナー温水管カバー
８３ ディスタンスピース
９１ 空缶
９２ エンドプレート
９３ 長尺締結具
１００ 太陽熱温水器
１０１ 空缶
１０１ａ，１０１ｂ 貫通孔
１０１ｃ 上部側突出部
１０１ｄ 底部側突出部
１１０ 温水管
１２０ 塩ビ管
１２１，１２２ 水循環用孔
１２５，１２６ プラグ
１３０ 中間パッキン
１３１ シール部
１３２ テーパ部
１３３ 密着シール面
１３４ 突出挿入部
１４０ 端部シール部
１４１ 上部側端部パッキン
１４１ｄ 挿入突出部
１４１ｐ 管パッキン
１４５ 底部側端部パッキン
１４５ｃ 着座シール面
１４５ｄ シール部
１４５ｅ テーパ部
１４５ｐ 管パッキン
１５０ エンドプレート
１６０ Ｓ型ストップリング（固定手段）
１７０ 樹脂フィルム
１８０ アルミテープ
２１０ 連結補助部材
２２０ 長尺締結具
２３０ ペットボトル
２３１ 筒体
２３２ リフレクタ
２３３ 集光部材
５１０、５２０ 筒体
５３０ エルボ
５５０ フレーム
５６０ レギュレータ
Ｋ 空気層
Ｕ，Ｕ’ 温水ユニット

Claims (8)

1. 頭部と底部に貫通孔を有する複数の空缶を当該空缶同士の接続部が円周方向外方に対して液密となるように互いに直列に連結した温水管と、
   ペットボトルの頭部と底部を切断してなる複数の筒体を直列に連結して構成される温水管カバーと、
   前記温水管の一端に設けられ、当該温水管に被加熱流体を導入する導入部と、
   前記温水管の他端に設けられ、加熱された被加熱流体を導出する導出部とを備え、
   前記温水管カバーの内部に前記温水管を挿通収容するとともに、前記温水管カバーと前記温水管との間に密閉された空気層を形成せしめた温水筒を有することを特徴とする太陽熱温水器。
2. 複数の前記温水筒と、それぞれの温水管の導入部と導出部とを連結して全体的に１つの被加熱流体の流路を形成する接続管と、複数の前記温水筒を並列配置状態で収容する収容体とを備えたことを特徴とする、請求項１に記載の太陽熱温水器。
3. 前記収容体が箱形状をなし、一部に太陽光を透過する透過面を備えるとともに、前記透過面に対向する位置に当該透過面より入射した太陽光を反射する反射面を備えたことを特徴とする、請求項２に記載の太陽熱温水器。
4. 温水管カバーが大きさの異なる複数の温水管カバーからなり、当該温水管カバーが大きさの大きい順に挿通配置されることで当該温水管カバーに前記空気層を２つ以上形成せしめたことを特徴とする、請求項１乃至請求項３に記載の太陽熱温水器。
5. 表面に凹凸形状を有する集光カバーを前記温水管カバーの周面の少なくとも一部に備えたことを特徴とする、請求項１乃至請求項４に記載の太陽熱温水器。
6. 前記温水管の周囲表面が黒色塗装されたことを特徴とする、請求項１乃至請求項５に記載の太陽熱温水器。
7. 頭部と底部に貫通孔を有する複数の空缶と、前記空缶同士を長手方向に直列に接続する際に当該空缶の間に介装される液密用の中間パッキンとを備え、当該空缶同士の接続部が円周方向外方に対して液密となるように前記中間パッキンを介して前記空缶同士を互いに直列に連結して構成された温水管と、
   長手方向両端側近傍の所定位置に水循環用孔がそれぞれ穿設されると共に前記一方の水循環用孔に隣接して前記空缶への水導入用プラグが密着挿入され、前記各空缶の貫通孔を介して前記温水間を貫通する塩ビ管と、
   前記温水管両端と前記塩ビ管との間をシールする端部シール部と、
   前記端部シール部を前記塩ビ管に固定する固定手段とを備えたことを特徴とする太陽熱温水器。
8. 前記中間パッキンの一側は、前記空缶の底部側突出部と密着するシール部及び前記空缶の底部側突出部外縁と接するテーパ部とを備え、
   前記中間パッキンの他側は、空缶の上部側突出部と密着する密着シール面及び前記空缶の上部側突出部内縁に挿入される突出挿入部とを備えていることを特長とする、請求項７に記載の太陽熱温水器。

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