JPS58210442A - ヒ−トパイプ式太陽熱温水器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヒートパイプを使用した太陽熱温水器に関する
ものである。

従来ヒートパイプを利用したヒートパイプ式太陽熱温水
器は、第１図〜第３図に示すような構成となっていた。

すなわち、（１）は集熱器本体、（２）は集熱器本体（
１）よシ上方に設けられた貯湯タンク、（ａ）ハヒ−）
パイプ、（４）はヒートパイプ（３）に密着した集熱板
、（３ａ）はヒートパイプ（３）の蒸発部、（３ｂ）は
ヒートパイプ（３）の凝縮部である。貯湯タンク（２）
の内部には、水（５）が又外周部には、断熱材（６）が
配設されておシ、集熱板（４）で集熱した太陽熱はヒー
トパイプ（３）によシ貯湯タンク（２）内の凝縮部−へ
導かれ、貯湯タンク（２）の下部にて自然対流により、
熱交換され、内部の水（５）を温めていた。（７）は給
水口、（８）は出湯口である。

この場合、ヒートパイプ（３）の凝縮部（３ｂ）と水（
５１との熱交換は、単に自然対流による効果のみを期待
するものであ）、集熱効率の面において必ずしも良好な
ものとは言えなかった。

また、１個の貯湯夕／り内にヒートパイプの凝縮部が配
設された構造のものは、昼間での集熱が終シ、夜間にな
シ集熱面が冷却された場合・集熱部と貯湯タンクとを多
数の直管、しかも通常熱伝導性の良い銅を中心とする材
質によるもので連結したヒートパイプ式太陽熱温水器で
は、せっかく蓄熱した貯湯タンク内の熱を多数のヒート
ノ（イブを通しての熱伝導によシ、逆放冷をしてしまう
という欠点を有していた。

また、集熱器本体（１）に対し、通常２００〜３００ノ
の大容量をｔつ貯湯タンク（２）が形状的に上方へ突出
しているため、製品梱包する場合にかさはってしまい、
梱包容積が正味容積に対し大変大きくなってしまうと共
に、前後の重量バランスがとれていないし、また貯湯タ
ンク（２）と集熱器本体（１）とが一体化構成の為、大
重量となってしまい、流通過程における荷扱いが困難で
あると共に、屋根上での設置工事の際の安全性において
も良好なものとはいえなかった。

一方、第３図に与られるように貯湯タンクを２分割（２
ａ）　（２ｂ）　した方式は、例えば実開昭５６−１５
１８５９号等にみられるが、ヒートパイプ（３）の凝縮
部（３ｂ）を収納するサフリンク（２ｂ）はかなシの貯
湯量をもつためサブタンク（２ｂ）内の温度が上昇する
までに長時間を要し、貯湯タンク（２ａ）との間の対流
による循環は生じにくく、本来の目的である貯湯タンク
（２ａ）内の水を温めるという点ではほど遠いものであ
った。又サブタンク出口及び入口の位置が不適当である
為、死水域が生じ、最終的に集熱効率のよいヒートパイ
プ式太陽熱温水器を得ることができなかった・ 本発明は、このような従来の欠点を除去するもので、ヒ
ートパイプ式太陽熱温水器において、集熱効率を高く、
夜間の逆放冷な減少させ、又、軽量化および重量バラン
スを良好にすることを目的としたものである◎ この目的を達成するために、本発明は貯湯タンクを集熱
器本体から分離すると共に、集熱器本体側には、その内
部に配設されたヒートパイプの凝縮部との熱交換に必要
なだけの小容積のサブタンクのみを残し、傾斜設置状態
におけるサブタンクの上部と貯湯タンクの上部とを連通
し、また傾斜設置状態におけるサブタンク最下部と貯湯
タンクの最下部とを連通ずる構成としたものである。

この構成によれば、ヒートパイプの凝縮部での熱交換に
よりサブタンク内の水は力１熱され、サブタンクの上部
へ移動し、その後連通パイプを通して貯湯タンンの上部
へ導かれ、その反作用として、貯湯タンク最下部の冷水
は連通パイプを通してサブタンクの最下部に導かれ、こ
の結果、ヒートパイプの凝縮部には常に貯湯タンク内の
最も低温水部分が流速をともなって接触するため、熱交
換効率、それにつれて集熱効率の大巾な改善が図れる。

従って、従来のヒートパイプ式の欠点でもあった夜間の
集熱面冷却による逆放冷も小容量のサブタンク内だけに
その影響を押しとどめることができる為、貯湯タンク内
は高温を維持することができる。又、貯湯タンクを集熱
器本体から分離した構造である為、各ユニット当シの重
量の軽減化をも図ることができる。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。な
お図中、第１図〜第３図と同一部品にっいＳ同一番号を
付している。

第４図は、本発明の一実施例におけるヒートパイプ式太
陽熱温水器の標準的設置例を示し、集熱器本体を２枚並
設した場合を示している。（１）は２枚の集熱器本体、
（２）は２枚の集熱器本体（１）の傾斜設置状態にてそ
の上端部に跨って設けられた貯湯タンクである。

第５図は第４図のＹ−Ｙ線断面図、第６図は第５図のＺ
−Ｚ！！断面図である。（３）はヒートパイプで、この
ヒートパイプ（３）の蒸発部（３ａ）は傾斜して設置さ
れる集熱器本体（１）の内部において、集熱板（４）と
密着されて基板（９）に取付けられている。また集熱器
本体（１）の貯湯タンク（２）の載置場所を除く上面に
は太陽光を透過させるガラス体Ｃ１ｌが配設されている
。前記ヒートパイプ（３）の凝縮部（３ｂ）は前記貯湯
タンク（２）に対応して集熱器本体（１）内に設けられ
九サブタンク（ロ）の内部に挿入して配設され、この貫
通部分はバッキング（２）によシ水シールされている。

このように前記ヒートパイプ（３）の凝縮部（３ｂ）は
前記サブタンク（ロ）内で水（５）に浸漬されている。

また、傾斜設置された状態にて前記サブタンク（ロ）の
上部には往き口偏、最下部には戻ルロ（ロ）が設けられ
ている。一方、傾斜設置された状態にて前記サブタンク
（ロ）に対応する集熱器本体（１）上に載置された貯湯
タンク（２）の上部には入口０’ｍｓ最下部には出口Ｏ
ｎが設けられ、前記往き口Ｑ３と、前記入口（１５１を
、また戻シロα尋と出口Ｏ→をそれぞれ別々のホースＱ
η賭にて連通させている。（Ｉ’ｌｌは貯湯タンク（２
）の外１ＩＩＩＫ保混用断熱材（６）を介して設けられ
た外カバーである。四は前記ヒートパイプ（３）の中に
真空引き後封入された作動液である。

次に上記構成における作用を説明する。ガラス体顛を透
過した太陽光線はヒートパイプ（３）内の蒸発部（３ａ
）にて作動液−を沸騰させる。この際蒸発部（３ａ）に
て蒸発潜熱なうばい、ヒートパイプ（３）の凝縮部（３
ｂ）にて放熱し、サブタンク（６）内の水（５）を加熱
する。サブタンク（６）内の水（５）が高温になると小
比重となり、傾斜設置時に上部となる位置に設けた前記
往き口（２）よル対流現象によってホースＱηを通り、
貯湯タンク（２）の上部に設けた入口−よシ貯湯タンク
（２）内に流れ込む。一方、貯湯タンク（２）内の低温
水は傾斜設置時に最下部となる位置に設けた出口Ｍよシ
ホースＨを通り、サブタンク（ロ）の最下部に設けた戻
り口Ｑ４よりサブタンク（６）内に流れ込む。このよう
に、ザフリ／りα〃内に配設したヒートパイプ（３）の
凝縮部（３ｂ）に対し、常に貯湯り／り（２）内の最低
温水部分が、流速をともなって均一に接触することにな
る。

このようにヒートパイプ（３）の凝縮部（３ｂ）と貯湯
タンク（２）内の水（５）との熱交換において、単なる
自然対流によるのでなく、サブタンク（ロ）を設けてそ
の中に凝縮部（３ｂ）　＆配設し、貯湯タンク（２）内
の冷水部を半強制的な流れなもって凝縮部（３ｂ）に接
触させ、熱交換をさせることができ、総合的に高い集熱
効率を有するヒートパイプ式太陽熱温水器を得ることが
できる。

また、サブタンク（ロ）は貯湯タンク（２）とホースθ
ηＤＩを通して連結しているものの、実設置状態にて下
方に位置している為、サブタンク−内が冷却しても貯湯
タンク（２）内の温水を冷却させる恐れはないし、又、
サブタ／り四容積は小さい為、全集装置に対する影響も
ほとんどない。従って夜間において集熱面が冷却されて
もそれによる逆放冷の影響は少ない。

また、貯湯タンク（２）を集熱器本体（１）から分離可
能にできる為、単位ユニット当シの重量軽減化が図れる
と共に前後の重量バランスが改善されるため、流通運搬
時の取扱いが容易となり、さらに、屋根上における設置
工事の際の安全性も改良される。

次に他の実施例を第７図、第８図を用いて説明する。第
７図は本発明の第２の実施例によるヒートパイプ式太陽
熱温水器の縦断面図、第８図は第７図のＶ−ｖ線描断面
図である。本実施例では貯湯夕／り（２）とサブタンク
Ｑｌｌとの水路結合は、サブタンク（ロ）の上面にプロ
ー成型等によシ一体成型したオスネジ部シυにパツキン
（財）な介してメスネジ（２）を締めつけることによシ
、直接両タンク（２）（ロ）間にて行っている。又貯湯
タンク（２）とサブタンク（ロ）との間の自然対流を促
進させるためには、貯湯夕／り（２）への入口（１６＋
を前記貯湯タンク（２）の上部に設ける必要があるため
、その方法として、例えば・（イブ（財）をサブタンク
（ロ）の往き口（２）に圧入して導いている。また本実
施例では、集熱器本体（１）のそれぞれに対応して貯湯
タンク（２）を設けているが、第１の実施例のように複
数の集熱器本体に対し、１ケの貯湯タンクを設けた構成
としてもよい。

このように第２の実施例では、貯湯夕／り（２）とサブ
タンク（ロ）とを、タンクの外側にて引きまわしたホー
ス等を用いないで連通し、タンク内にて水循環を行なわ
せるため、外気温が氷点下に至ってホース内の水が凍結
するというトラブルもなく、また、両タンク（２）（ロ
）間の結合にネジを用いている為、両タンク（２）（ロ
）間の固定、ズレ防止において利点を有する。

次に、さらに他の実施例を第９図に示す。第９図の第３
の実施例は第１の実施例の第４図〜第６図において貯湯
タンク（２）をサブタンク（ロ）の真上から後方に位置
的にずらしたものであシ、ホース０（Ｉａｌを延長する
ことにより容易に構成することができるＯ このように第３の実施例では、サブタンク（ロ）の戻り
口ａ−９と貯湯タンク（２）の人口α６ｊとの水位差を
実傾斜設置時に大きくとることができる。従って水（５
〕の自然対流循環量を多くすることができ、サブタンク
Ｕ内での熱交換効率の向上が図られ、結果的に、より集
熱効率の高いヒートパイプ式太陽熱温水器を得ることが
できる。

以上のように、本発明のヒートパイプ式太陽熱温水器に
よれば、大容量の貯湯タンクを分割し、ヒートパイプの
凝縮部との熱交換を独立した小容澁のサブタンク内で行
うとともに、ヒートパイプの凝縮部には貯湯タンク最下
部の冷水部を導くようにしている為、ヒートパイプと貯
湯夕／り内の水との熱交換効率が上昇し、総合的に高い
集熱効率を得ることができる。また、ヒートパイプの凝
縮部を配設したサブタンクと実際に有効利用する高温湯
を貯える貯湯タンクとを分離しているため、夜間の逆放
冷を防止することができる。

さらに、大容量の貯湯タンクを集熱器本体から分離でき
るため、集熱器本体は軽量化できると共に突出部分をな
くすことができるため、集熱器本体の前後の重置バラン
スが改善され、流通過程の荷扱いの容易化および屋根上
における設置工事の安全化および梱包容積の低減による
製品コストの低減化等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のヒートパイプ式太陽熱温水器を複数台並
設した状態を示す斜視図、第２図は第１図のＸ−Ｘ線断
面図、第３図は従来の他のヒートパイプ式太陽熱温水器
の例を示す一部切欠側面図、第４図は本発明の一実施例
を示すヒートパイプ式太陽熱温水器を複数台並設した状
態を示す斜視図、第５図は第４図のＹ−Ｙ線断面図、第
６図は第５図のＺ−Ｚ線断面図、第７図は、本発明の他
の実施例を示す断面図、第８図は第７図のＶ−Ｖ＠断面
図、第９図は本発明の更に他の実施例を示す斜視図であ
る。 （１）・・・集熱器本体、（２）・・・貯湯タンク、（
３）・・・ヒートパイプ、（３ａ）・・・蒸発部、（３
ｂ）・・・凝縮部、叩・・・サブタンク、０秒・・・サ
ブタンク往き口、ａ４・・・サブタンク戻り口、０６１
・・・貯湯タンク入口、０時・・・貯湯タンク出口、ｏ
ａｕ８１・・・ホース、（財）・・・パイプ代理人　森
本義弘

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数のヒートパイプの蒸発部を配設した集熱器本体
   の傾斜設置状態の上端部内部に設けられ、かつ内部に前
   記ヒートパイプの凝縮部を挿入配設されたサブタンクと
   、前記サブタンクの上方に設置された貯湯夕／りとを備
   え、前記サブタンクはヒートパイプの凝縮部を収納でき
   る小容鼠とし、傾斜設置状態にて最下部にサブタンク戻
   ９０を、上部にサブタンク往き口を設けると共に、前記
   貯湯タンクの傾斜設置状態にて最下部に貯湯タンク出口
   を、上部に貯湯タンク入口を設け、前記サブタンク往き
   口と前記貯揚タンク入口な前記サブタンク戻夛口と前記
   貯湯タンク出口とをそれぞれ連通したヒートパイプ式太
   陽熱温水器。