JPS5816618Y2 - 太陽熱温水器の熱交換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は太陽熱温水器の熱交換器の改良に関する。

太陽熱温水器は、これを自然循環型に構成せるものにつ
いてみると、例えば第１図に示す如く、この太陽熱温水
器が設置される家屋の屋根Ａ上に設けられた貯湯タンク
１と、貯湯タンク１の下方位置に屋根Ａの斜面に沿って
傾斜して配された熱交換器２とを具備しており、貯湯タ
ンク１はその相対向する側壁１ａ及び１ｂ、頂壁１ｃ及
び底壁１ｄにて囲まれた密閉構成を有し、その−側壁１
ａの上部位置から例えばポールタップでなる通水制御弁
３を介して給水管４を外部（こ延長せしめてなり、この
給水管４を通じて冷水が貯湯タンク１内に供給され、又
貯湯タンク１の給水管４を延長せしめてなる位置より離
れた位置、例えば側壁１ａと対向する他方の側壁１ｂの
上部位置から給湯管５を外部に延長せしめてなり、更に
その上部位置より高い高さの上部位置例えば頂壁１ｃよ
り細管でなる排気管６の外部上方に延長せしめてなる構
成を有する。

熱交換器２は、その下部位置より冷水用連結管７を貯湯
タンク１の底壁１ｄに、上部位置より温水用連結管８を
貯湯タンク１の側壁１ｂの給湯管５を延長せしめてなる
位置より低い位置に延長せしめてなる構成を有する。

斯る構成に於て、給水管４の中途位置に設けられている
給水弁９を開にすれば、冷水が給水管４を通じて貯湯タ
ンク１内に供給され、この冷水が冷水用連結管７を通じ
て熱交換器２にその下部より供給され、熱交換器２内に
その下部から上方に向って延長された熱交換器本体１０
を構成せる多数の熱伝導性通水管１１が冷水にて満され
、更に貯湯タンク１内の水位面が給湯管５を延長せしめ
てなる位置より上方の予定位置に達すれば、通水制御弁
３が作動して冷水の貯湯タンク１内への供給が停止され
る。

而して熱交換器２が太陽熱を受けてその通水管１１内に
充満せる冷水が熱せられて温水となり、この温水が通水
管１１内を上昇して上部に至り、温水用達通管８を通じ
て貯湯タンク１内に環流されて水位面の近傍に集まり、
これに伴って貯湯タンク１内の下部位置にある冷水が冷
水用連結管７を通じて熱交換器２内に移動するという循
環がなされ、その結果貯湯タンク１内に温水が貯えられ
る。

従って給湯弁１２を開にすることによって貯湯タンク１
内の上部位置にある高温の温水が給湯管５を通じて外部
に供給される様になされている。

この場合、熱交換器２として従来、例えば第２図乃至第
４図に示す如く、筐体１３の内壁に沿って例えば発泡樹
脂材でなる層状乃至板状断熱体１４が配され、又筐体１
３の上面には、例えばガラス板でなる太陽熱透過性板体
１５にて覆われて外気より遮断された密閉された室１６
が形成され、この室１６内に熱交換器本体１０が配され
ている。

熱交換器本体１０は、断熱体１４と平行に延長せる熱吸
収・伝導性を有する集熱板体１７と、この集熱板体１７
に熱・機械的に連結して互に平行に延長せる複数の上述
せる熱伝導性通水管１１とを有し、これ等通水管１１の
両端は、熱交換器２の冷水用連結管７を延長せしめてな
る下部位置と、温水用連結管８を延長せしめてなる上部
位置に於て、連結管７及び８に夫々連通して室１６内に
延長せる導水管１８及び１９に夫々連通されている。

斯る構成によって、熱交換器本体１０が太陽熱透過性板
体１５を通じて外部より入射される太陽熱を受けて加熱
せしめられて、通水管１１内の冷水が温水となされて通
水管１１内を上方へ移動し、上部の導水管１９及び温水
用連結管８を通じて貯湯タンク１内に貯湯され、これに
応じて冷水が貯湯タンク１内より冷水用連結管７及び下
部の導水管１８を通じて通水管１１内に導入されるとい
う循環がなされるものである。

所で斯る熱交換器２に於ける熱損失は、主として熱交換
器本体１０より輻射される２次輻射熱の太陽熱透過性板
体１５を通じての外部への放射による熱損失と、室１６
内の空気と外気との温度差に基く室１６内より板体１５
を通じての外部への熱放散及び室１６内の空気の対流に
よ着熱損失と、通水管１１の長さ方向に沿う温度勾配に
基く空気の対流損失とであって、斯る熱損失を少なくす
ることが、集熱機能の向上と共に望まれる所である。

然し乍ら第２図乃至第４図にて上述せる従来の熱交換器
に於ては、熱交換器本体１０を収容せる室１６の上面が
太陽熱透過性を有するのみならず広く熱透過性を有する
板体１５にて覆われている構成を有し、しかも室１６が
集熱板体１７と板体１５との間に連続した１つの空間と
して介在しているので、上述せる２次輻射熱の外部への
放射による熱損失も、室１６内の熱の外部への放散も、
又更に室１６内の空気の対流による熱損失も共に犬なる
ものであって、単一の集熱板体１７による集熱効率の低
さと相俟って熱交換器２に於ける熱交換効率が悪いとい
う欠点を有するものであった。

依って本考案は斯る従来の熱交換器２に於ける上述せる
欠点を有効に回避せる新規な太陽熱温水器の熱交換器を
提案せんとするもので、以下第５図乃至第９図を伴って
詳述する所より明らかとなるであろう。

第５図乃至第７図は本考案による太陽熱温水器の熱交換
器の一例を示し、第２図乃至第４図にて上述せる従来の
熱交換器との対応部分には同一符号を附して示すも、熱
交換器本体１０が、層状乃至板状断熱体１４上に沿って
延長せる熱吸収・伝導性を有する集熱板体２０と、この
集熱板体２０に熱・機械的に連結して集熱板体２０の板
面に対して略々垂直方向に高さｈをもって互に所定の間
隔ｄを保って互に平行に延長せる、熱吸収・伝導性を有
する複数の集熱板体２１と、これ等複数の集熱体２１を
貫通してこれ等と熱・機械的に連結して延長せる複数の
熱伝導性通水管１１とを有する。

集熱板体２０及び２１は、例えば第８図及び第９図に示
す如く、断面図でみて、上述せる間隔ｄより若干長い幅
を有する水平板部２２と、上述せる高さｈに等しい高さ
を有する垂直板部２３とによってＬ字形に形成された細
長いアングル部材でなる集熱板素子２４の複数が、その
水平板部２２を互に熱・機械的に連結して一体に構成さ
れている。

集熱板素子２４はアルミニウムでなる板材より製出され
、且その表面に熱吸収性を良好にする為の黒色塗装が施
されている。

上述の如き熱交換器本体１０と太陽熱透過性板体１５と
の間には、板体１５を通じて外部より入射される太陽熱
を実質的に通過せしめるも熱交換器本体１０より輻射さ
れる２次輻射熱が板体１５を通じて外部に放射されるの
を実質的に遮断せしめる２次輻射熱遮断体２５が配され
ている。

この２次輻射熱遮断体２５は、例えば多数の密閉された
気泡２６を有する透光性樹脂膜体２７でなり、斯る２次
輻射熱遮断体２５が熱交換器本体１０の集熱板体２１の
上端縁に沿って延長して配されていることにより、この
２次輻射熱遮断体２５と、集熱板体２０及び２１とによ
って囲まれて通水管１１の延長方向と略々直角方向に延
長された互に分離された多数の細長い室２８が形成され
ている。

而して太陽熱透過性板体１５を通じて外部より入射され
る太陽光線中の赤外線は１．５μ〜３μ程度の波長を有
し、これに比し熱交換器本体１０より輻射される２次輻
射熱である赤外線は温度１００℃で７．７μ、温度２０
℃で９．８μもの長い波長を有するので、樹脂膜体２Ｔ
でなる２次輻射熱遮断体２５が、波長の短い赤外線はこ
れを実質的に通過せしめるも波長の長い赤外線はこれを
実質的に遮断して板体１５を通じて外部ｌこ放射される
のを実質的に阻止する様になされているものである。

以上が本考案による太陽熱温水器の熱交換器の一例構成
であるが、斯る構成によれば、熱交換器本体１０が、層
状乃至板状断熱体１４に沿って延長せる熱吸収・伝導性
を有する集熱板体２０と、この集熱板体２０に熱・機械
的に連結して集熱板体２０の板面に対して略々垂直方向
に互に所定の間隔を保って互に平行に延長せる、熱吸収
・伝導性を有する集熱板体２１と、これ等複数の集熱板
体２１を貫通してそれらと熱・機械的に連結して延長せ
る複数の熱伝導性通水管１１とを有するので、従来の熱
交換器に於ける集熱板体に比し集熱面積が極めて犬であ
り、従って集熱機能が格段的に優れているという特徴を
有するものである。

而して集熱板体２０及び２１と２次輻射熱遮断体２５と
によって囲まれて互に分離された多数の細長い室２８が
、延長方向に沿って温度勾配を有する通水管１１の延長
方向と略々直角方向に延長されているので、即ち熱交換
器２が、第１図に示す如く、通水管１１の延長方向を傾
斜して設置された場合、室２８の延長方向が水平方向と
なるので、熱交換器２内に於ける空気の対流が阻止され
、従って空気の対流による熱損失が極めて少ないという
特徴も有するものである。

更に、熱交換器本体１０と太陽熱透過性板体１５との間
に、板体１５を通じて外部より入射される太陽熱を実質
的に通過せしめるも熱交換器本体１０より輻射される２
次輻射熱が板体１５を通じて外部に放射されるのを実質
的に遮断する２次輻射熱遮断体２５が配されていること
により、２次輻射熱の外部への放射による熱損失も極め
て少ないという特徴を有するものであり、斯る数々の優
れた特徴を有する本考案による太陽熱温水器の熱交換器
の熱交換効率を極めて高いものとすることが出来、例え
ば通水管１１内に水を供給しない状態で室２８内の温度
を測定したところ、快晴時に於て、外気温２２℃にて室
２８内の温度が９８℃にも達するのが認められ、又完全
雨天時に於てさえも、外気温１９℃にて室２８内の温度
が３０℃に達することが認められた。

尚上述せる本考案の実施例に於ては、集熱板体２０及び
２１が、Ｌ字状のアングル部材でなる集熱板素子２４の
複数を連結して構成されているが、平板状の一枚の板体
でなる集熱板体２０上に複数の集熱板体２１を植設して
構成することも出来、その他種々の変型変更をなし得る
であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は太陽熱温水器の説明図、第２図〜第４図は従来
の太陽熱温水器の熱交換器を示す上部を切欠せる平面図
及びその■−■線上及びＩＶ−ＩＶ縁線上断面図、第５
図〜第７図は本考案による太陽熱温水器の熱交換器を示
す上部を切欠せる平面図及びそのＶｌ−ＶＩ編線上び■
−■線上の断面図、第８図はその要部を示す拡大断面図
、第９図はその熱交換器本体を示す斜視図である。 図中１は貯湯タンク、２は熱交換器、７は冷水用連結管
、８は温水用連結管、１０は熱交換器本体、１１は通水
管、１３は筐体、１４は層状乃至板状断熱体、１５は太
陽熱透過性板体、１８及び１９は導水管、２０及び２１
は集熱板体、２２は水平板部、２３は垂直板部、２４は
集熱板素子、２５は２次輻射熱遮断体、２６は気泡、２
７は樹脂膜体、２８は室を夫々示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 層状乃至板状断熱材と、該層状乃至板状断熱材と対向せ
   る太陽熱透過性板体と、上記層状乃至板状断熱材体及び
   上記太陽熱透過性板体間に配された熱交換器本体とを具
   備する太陽熱温水器の熱交換器に於て、 上記熱交換器本体が、上記層状乃至板状断熱材体に沿っ
   て延長せる熱吸収・伝導性を有する第１の集熱板体と、
   該第１の集熱板体に熱・機械的に連結して上記第１の集
   熱板体の板面に対して略々垂直方向に互に所定の間隔を
   保って互に平行に延長せる、熱吸収・伝導性を有する複
   数の第２の集熱板体と、該複数の第２の集熱板体を貫通
   してそれらと熱・機械的に連結して延長せる複数の熱伝
   導性通水管とを有し、 上記熱交換器本体と上記太陽熱透過性板体との間に、上
   記太陽熱透過性板体を通じて外部より入射される太陽熱
   を実質的に上記熱交換器本体側に通過せしめるも上記熱
   交換器本体より輻射きれる２次輻射熱が上記太陽熱透過
   性板体を通じて外部に放射されるのを実質的に遮断せし
   める２次輻射熱遮断体が、当該２次輻射熱′遮断体と、
   上記熱交換器本体の第１の集熱板体と、上記複数の第２
   の集熱板とによって囲まれて、上記複数の熱伝導性通水
   管の延長方向と略々直角方向に延長された互に分離され
   た複数の細長い室が形成されるように、配されてなる太
   陽熱温水器の熱交換器。