JPS5860161A - 太陽熱集熱装置 - 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、太陽熱で水等の熱搬送媒体を熱するも′）ア
・１７．７制禦装置等を使用しな鴫“わゆる自然循環式
で太陽熱を集熱する太陽熱集熱装置に”係る。

従来の自然循環式太陽熱集熱装置は、水等の熱搬送媒体
（以下水とする）を蓄積する大容量の夕／りと集熱部と
が連結され、タンク内の水を集熱部の太陽熱を吸収する
ように配置されたパイプ内を通し、冷水と温水との比重
の差を利用して循環させ、タンク内の水を徐゛々に加熱
し、必要時にタンク内の加熱された水を利用するように
構成されていた。この太陽熱集熱装置は一般的には家屋
の屋根に取ｉ付ける。上記のようるため重さが甚だ重ぐ
、屋根に不必要な負担をかけることになる。従って、一
般的な家屋ではあま９太きり、ものを用いるのは危険で
ある。

ま九、このように、大容量のタンク内の水を少しづつ集
熱部に送り出して加熱し、自然循環によってタンク内に
戻すという動作を連続的に繰り返し行９て、タンク内の
全体の水を加熱するように１に−ｐているので、全体の
水が・所望の温度に達するまでには甚だ時間がかかり、
この太゛−陽熱集゛熱装置を給湯、冷暖房機器等に利用
することは困難でありた。。

他の太陽熱集熱器置としては、−８図に示すようにタン
クａと集熱部すとを分離し、集熱部すを屋根に、タンク
＆を地上に置き、相互間をパイプで連結し、水を循環ポ
ンプＣで循環させる強制循環長のものもある。しか゛し
、この太陽熱集熱器の場合、自然循環式あ欠点は改善さ
れるものの循環ポンプが必要であり、かつ、これを制御
するため０制御装置！Ａ“別途必要と声る欠点を有する
。その上、！中に長時間温水が循環する丸め、配管から
の熱損失が大きくなるという欠点をも有して、いる。

本発明は、これらの欠点を改善した新蝉な太陽熱集熱装
置を提供することを目的とするものである。

以下図示の実施例について説明する。

本実施例に係る太陽熱集熱装置１は、集熱部２と蓄熱部
３とによって構成されている。集熱部２は、従来同様に
形成された表面に強化ガラスを有する枠体４、の内部に
、集：熱板（図示せず）を取り付けられた集熱パイプ５
．５・・・・・が一定間隔を置いて平行に配置されてい
る。この集熱パイプ５．５・・・・・）集熱媒：体を供
給する供給バイブロが、枠体４０側部から下端部へと取
シ付けられている。また、集熱パイプ５．５・・・・の
集熱媒体を集合させ、蓄熱部３へ送り込む集合パイプ７
が各集熱パイプ５．５・・・・・の先端に取９付けられ
ている。本実施例においては集熱パイプ５．５・・・・
・を蓄熱部３側から集熱部２の下端側に向って、すなわ
ち縦に並べられているが、もちろんこれとほぼ直角に横
に平行に並べ友ものでもよい。

蓄熱ｓ３は、前記枠＃、４゛の上端部に取り付けた保温
ケース８と、該ケース内の蓄熱剤１！轡９とからなって
いる。蓄熱剤容器９内には、後述の蓄熱剤が封入されて
いると同時にい第１熱交換手段となる放熱パイプ１０と
、第２熱交換手段となる金属管のチ凰−プ１１とが近接
させて平行に配置されている。放熱パイプ１０の一端は
集合パイプ７に、他端は供給バイブロに連結されている
。すｔわち、本実施例においては、集熱媒体が循環する
各パイプ、すなわち供給バイブロ、集熱パイプ５、集合
パイプ７、及び放熱パイプ１．０は閉循環路を構成して
いる。もちろん閉循環路にしても、集熱媒体として水を
使用するような場合は、少なく件も冬期において凍結を
防、ぐため、水を抜くための管路及びエアー抜弁は別途
設けておかなくてはならない。また必ｌ！一応じて膨張
タンク等を設ける。本実施例においては、集熱媒体とし
ては不凍液であるプ四ピレングリゴール水溶液を用いて
いる。この集熱媒体として蒸発し易く、！熱を利用する
フロン等の作＃竺を用いることもＦきる。、本明細書に
おいて作動液とは１．キ紀７　、ａン等の液体から気体
への相変化の際の潜熱牟利用大るものを意味する。この
作動ｉ！を用いた場合には、上配量循環路中全部に充填
する必要はなく、不作動状態において、集熱パイプ５．
５・・・・・の中間から集合パイプ７の若干下の位置に
くる程度まで充填しておくだけでよい。集熱パイプ５の
内面にウィックを形成させておけば、集熱パイプ５の２
側根度を満す量で充分である。蓄熱剤容器９を第１図の
通り傾斜させて置くのは、放熱パイプ１０を傾斜させ集
熱媒体をスムースに循環させるためであって、他に特別
の意味はない。従って、放熱パイプ１０を傾斜させさえ
すればよく、蓄熱剤容器９１体並びにチーーブ１１は水
平状態にして置いても何ら差し支えない。

その例を示したのが第２図であり、蓄熱剤容器９ｔ−水
平にし、その内部で放熱パイプ１０のみを傾斜させたも
のである。第２図のものは、それ以外第１図と全く同一
である。チェープ１１は、この太陽熱集熱装置ｔｌ外の
配管に連結され、熱搬送媒体が一端から注入され他端か
ら排出される。熱搬送媒体は一般的には水でおる。すな
わち、チ為−プの一端は水道へ連結され、他端は目的に
応じて蛇口、暖房器等へ連結されている。

前記の通９、蓄熱剤容器９には蓄熱剤が充填されている
。本実施例においては、蓄熱剤として無機水和塩の一種
であるｔオ硫酸ナトリーム五水和物（Ｎａ２８ｚＯト５
Ｈ２０）を用いている。他にｎ−ハラフィン、ラウリル
酸等の有機物質、無機塩、共融混合物等の無機物質を使
用することができる。

以下本実施例の作用について説明する。蓄熱部３は憚１
ケース８で被われているので、蓄熱剤容器９、すなわち
蓄熱剤からの放熱は防がれている。一方集熱部２嫁、そ
の表面がガラスで、集熱パイプ５．５・・・・・は太陽
に曝され、太陽熱を充分に吸収するようｋなっているた
め、集熱媒体は集熱パイプ５．５・・・・・において加
熱される。集熱パイプ５．５・・・・・内で加熱された
集熱媒体は、膨張し比−が軽くなるので上昇する。従っ
て、集熱媒体は集合パイプ７ｔ−通りて蓄熱剤容器９内
の放熱パイプ１０に進む。この蓄熱剤容器９内には蓄熱
剤が充填されており、その温度が低いので放熱パイプ１
０から放熱して蓄熱剤を加熱する。それに伴って、集熱
媒体は熱を失うので温度が下り、比重が増すのでｒ方に
向う。放熱パイプ１０は傾斜して取り付け、供給バイブ
ロ＠が下になるようにしであるので、集熱媒体は供給バ
イブロへと進み再び集熱パイプ５に戻り集熱媒体の循環
が生じる。この循環によって蓄熱剤へ放熱を続け、この
放熱によつ、で加熱され蓄熱剤が融解点に達すると放熱
された熱は融解熱（潜熱）として蓄熱剤に蓄えられる。

チェープ１１は上記蓄熱剤中にあるので、上記蓄熱によ
りてテ凰−ブｌｌ内を通る水が加熱される。この加熱に
、よって蓄熱剤の熱は奪われるが、太陽によって前部集
熱媒体が循環していると、その熱によって再び蓄熱され
る。夜間においても、蓄熱剤に潜熱として蓄えられた熱
と放出し終るまでは、チーープ１１内を通る水を安定し
て加熱させることができる。

本実施例に係る蓄熱剤は、前記の通りチオ硫酸ナトリウ
ム五水和物であるが、この熱的性質は以下の通やである
。

比ｉ［：１．７ 比熱；　６．４６　ｆｏａｌ／鴛ｇ 相変化温度範囲　７４８〜５３°Ｃ 平均融解（凝固）熱　：　　５　Ｑ　ＩＣｅａＬ／　ｋ
ｇ従って、例えば水の温度劣、２０’Ｏとし、これから
４３００の湯を２００Ａ得たいとすると、熱交換能力を
無限大とし、熱損失を無視するものとして必要な蓄熱剤
の量を算出すれば、必要熱量が （４３−２０）Ｘ２００−４，６００Ｋｏａｌ　　であ
るので４．６００１５０−９２．ｋｇ＝５４形すなわち
、蓄熱剤容器としては５４ノのものを用意すればよいこ
とになる。実際には、熱交換、能力が無限大ではなく、
またより低い温度から加熱させる場合をも考慮しなけれ
ばならないので若干大きくなる。

一方、第８図に示した従来例のように、蓄熱剤として比
重の大きな水を使用した場合について検討すると、集熱
器自体の集熱効率・等を考慮すれば、蓄熱剤としての水
の利用可能な最高温度は６０℃であり、この６０℃の水
で給湯のための水を４３℃に加熱するとすれば、４，６
００ＫＯａｌ／（６０−４３）’Ｃ＝２７０ｋｇ＝２７
０ｇ　　すなわち、第８図の従来例と比較すれば、本実
施例はタンクの大きさ、すなわち蓄熱部３の大きさは少
なくとも１／５程度ですみ、また重量としてもほぼ１／
３になる。

本実施例においては、各熱交換手段は単なる直線状の管
として画いであるが、特に熱伝導率の低い蓄熱剤との熱
交換能力を高めるだめの様々の工夫が必要である。

一般的にはチューブ１１及び放熱パイプｌＯを中心とし
、適宜間隔で蓄熱剤容器９の内径と略同−径のフィンを
設けておけばよい。フィンの形状、間隔は太陽熱の入力
全蓄熱剤に充分吸収し得る熱交換容量毎、かつ、蓄熱剤
からチ−ブ１１内を流れる熱−送媒体に対して充分に放
熱し得る熱交換容量となるように設ける。

これらの熱交換能力を高めるための他の実施例が第３図
なりし第５図の例である。第３図はチューブＩＩＬを螺
旋状に形成させ、放熱パイプｌ０ＩＬをチ瓢−ブｌｌ＆
の螺旋の内側の部分に接合し九例である。

チーープｔ１ａを螺旋状にしたために、チューブ自体が
蓄熱剤との接触面積が広くなり、蓄熱剤の熱をより多く
吸熱することができる。また、放熱パイプをチーーブｌ
ｌ＆に接合しであるため、チューブ１１＆を放熱パイプ
のフィンの代りに使用することが可能であり、より熱交
換能力を高めることができる。

第４図は放熱パイプとチューブとを一体にした例であり
、同図ビ）は一方をチーーブ１１ｂ１他方を放熱パイプ
１０ｂとして使用するように、二つの孔を有する管体１
２’ｉｉ−蓄熱剤容器９のほぼ中央に配置した例で、同
図（ロ）は、前記管体１２と同様中央に二つの孔１３．
１４を有する管体１２の外闘に、放射状にフィン１５・
、１５・・・・・・を形成させたものを蓄熱剤容器９に
収納させた例である。これらは、押出し材にて一体成形
することができる。

このように管体１２は、全綱で一体に形成されているの
で、放熱パイプｌととチューブｌｌｂとの熱的接触は極
めて密である。

第５図はフィン１６．１６　山−’を用いり場合の例で
、このフィンを放熱パイプｌｏｃ及びチ＾−ブ１１０の
双方のフィンとして使用するようにし丸もので、（イ）
がフィン１６の中央にチーーブ１１０を取り付け、フィ
ン１６の周辺に放熱パイプＩＯＣを取り付けた例で、（
ロ）が放熱パイプＩＯＱ及びチーーブｌｌｃ金近接させ
てフィン１６の中央に取り付けた例である。

本実施例の使用状態の例を示したのが第６図及び第７図
士ある。

第６図は温水器と同じように給湯に使用する例で、一般
家庭での給湯には、図示のように、本実施例太陽熱集熱
装置全２つ連結し丸だけで充分である。

第７図に示すように多数連結し、両端の太陽熱集熱装置
のチューブにファンコイルユニット１７を連結すれば、
暖房用システムとして利用することができる。この場合
、補助熱源器１８を並用することが望ましい。

以上のように、本発明によれば、湯として利用する水を
直接太陽熱で加熱せずに、一旦蓄熱剤の潜熱を利用して
太陽熱を蓄熱し、その蓄熱を利用して水を加熱するよう
にしたために、不必要に大きなタンクを必要とせず、全
体に小型とすることができ、ひいては＠量とすることが
できる。しかも蓄熱剤に蓄熱された熱で水を加熱するの
で、従来のように加熱に時間がかがらず、ただちに蓄熱
剤の融解熱に応じた温度の湯を得ることができる。また
、相変化点の異なる蓄熱剤を用いることにより、用途に
応じた任意の温度の湯を得ることができる。

さらに、本発明は、従来の強制循環式太陽熱集熱器のよ
うに貯湯槽、集熱用Ｏ７Ｉ環ポンプ、集熱自動運転装置
等が一切不必要な自然循環式である。また、多数連結す
ることも、相隣れるチーーブを連結し、両端のもののチ
ーープの一方を水道に他方を機器に連結するだけである
ので５極めて簡単であり、大型のソーラーシステムを簡
単に形成させることができる。従って、施工が大幅に簡
略化することができ、運転動力も必要としないため、優
れた省エネルギー効果を得ることができる。

その上、本発明によれば、集熱部の集熱媒体の循環経路
を閉経路とすることができ、集熱媒体として不凍性のも
のを用いることが可能となり、冬期凍結を防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明実施例に関するものであり、第１図が基本的
なものの斜視図、第２図が一つの変形例の斜視図、第３
図が放熱パイプとチーーブとの組合せの一例の斜視図、
第４図が放熱パイプとチェープとを一体とした例で、ヒ
）がフィンのないものの平面図、０）がフィンの付い友
ものの斜視図、第５図（イ）、（ロ）は放熱パイプとチ
ーーブとの板付の各々異なる例を示した斜視図、第６図
、７図は各々異なる使用例を示した斜視図、第８図は従
来の太陽熱集熱器の概略説明図。 ｉ、　ｗ　：太陽熱集熱装置　　２．４１＝４！　二集
熱部３、ト■Ｉ：蓄熱部　　　５：集熱パイプ６：供給
パイプ　　　　７：集合パイプ９：蓄熱剤容器　　　１
ｏ：放熱パイプ１１１４、　Ｍ　：チューブ　　１５．
１６．　＆→：フイン特許出願人　　日本軽金属株式会
社 代理人　弁理士紺野正幸 第１図 第２図 第３図 第４図 １すＣ 第６図 −− 手　　続　　補　　正　　書 昭和５６年々月ｑ日 特許庁長官　島　１）春樹　殿 １、事件の表示　　特願昭５６−１５７４７７２　発明
の名称　　太陽熱集熱装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （４７４）日本軽金属株式会社 ４、代理人 ５、　補正の対象 特許請求の範囲 ６、補正の内容 別−紙の通シに訂正する。 特許請求の範囲 （１）太陽に曝され太陽熱を集熱する集熱部ど該集熱部
の上方に集熱部によって集熱した熱エネルギーを蓄熱す
る蓄熱部とを有し、前記蓄熱部に熱エネルギーを潜熱と
して蓄熱する蓄熱剤と、前記集熱部で集熱した熱を前記
蓄熱剤へ放熱する第１熱交換手段と、少なくとも熱搬送
媒体を通し必要箇所に熱を移送するチ島−ブの一部を有
し、前記蓄熱材に蓄熱された熱をチェープを介して熱搬
送媒体に与える第二熱交換手段とを有することをｑ＃像
とする太陽熱集熱装置（２）集熱部に太陽熱によって加
熱させられる集熱媒体を移動させる管体を有する特許請
求の範囲第１ｊＪ記載の太陽熱集熱装置 （３）蓄熱部に前記集熱部の管体内の集熱媒体を通し蓄
熱剤に放熱するための放熱パイプを有する特許請求の範
囲第１項又は第２項記載の太陽熱集熱装置 （４）　　前記集熱部の管体と蓄熱部の放熱バイブとが
閉循環路を形成している特許請求の範囲第３項記載の太
陽熱集熱装置 ０）集熱媒体が不凍液である特許請求の範囲第１項記載
の太陽熱集熱装置 （６）集熱媒体が潜熱移動を利用した作動液である特許
請求の範８第１項記載の太陽熱集熱装置（７）蓄熱材が
熱搬送媒体が必要とする温度組ｙｊ士高温で固相から液
相への相変化点を有する特許請求の範囲第１項記載の太
陽熱集熱装置（８）　　熱搬送媒体が水である特許請求
の範囲第１項記載の太陽熱集熱懐置 手続補正書（自発） 昭和５７年！月Ｊ￥日 特許庁長官　島　１）春　樹　殿 １、事件の表示　　特願昭５６−１５７４７．７２、発
明の名称　　太陽熱集熱装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （−４７４）日本軽金属株式会社 ４、代理人 ５、補正の対象 明細書全文 ６、補正の内容 訂正明細書 １、・　発明の名称　太陽熱集熱装置　　　　　　　−
・２、特許請求の範囲 （１）太陽に曝され太陽熱を集熱する集熱部と該集熱部
の上方に集熱部によって集熱した熱エネルギーを蓄熱す
る蓄熱部とを有しＪ前記蓄熱部に熱エネルギーを潜熱と
して蓄熱する蓄熱剤と、前記集熱部で集熱した熱を前記
蓄熱剤へ放熱する第１熱交換手段と、少なくとも熱搬送
媒体を通し必要箇所に熱を移送する配管の一部である管
を有し、前記蓄熱剤に蓄熱された熱を管を介して熱搬送
媒体に与える第二熱交換手段とを有することを特徴とす
る太陽熱集熱装置。 （２）集熱部に太陽熱によって加熱させられる集熱媒体
を移町させ“る管系を有する特許請求の範囲第、１項記
載の太陽熱集熱装置。 （３）蓄熱部に前記集熱部の管系内の集熱媒体を通し蓄
熱剤に放熱するための放熱管を有する特許請求の範囲第
１項又は第２項記載の太陽熱集熱装置６、（４）前記集
熱部の管系と蓄熱部の放熱管とで閉循環路を形成してい
る特許請求の範囲第３項記載の太陽熱集熱装置。 （５）集熱媒体が不凍液である特許請求の範囲第１項記
載の太陽熱集熱装置。 （６）集熱媒体が潜熱移動を利用した作動液である特許
請求の範囲第１項記載の太陽熱集熱装置、。 （７）蓄熱剤が熱搬送媒体示必要とする温度よりやや高
温で固相から液相への相変化点を有する特許請求の範囲
第１項記載の太陽熱集熱装置５、（８）熱搬送媒体が水
である特許請求の範囲第１項記載の太陽熱集熱装置。 ３、発明の詳細な説明 本発明は、太陽熱で水等の熱搬送媒体を熱するもので、
ポンプ制御装置ｉを使用しない、いわゆる自然循環式で
太陽熱を集熱する太陽熱集熱装置に係る。 従来の自然循環式太陽熱集熱装置は、水を蓄積する大容
量のタンクと集熱部とが連結され、タンク内の水を集熱
部の太陽熱を吸収するように配置された管系内を通し、
冷水と温水との比重の差を利用して循環させ、タンク内
の水を徐々に加熱し。 必要時にタンク内の加熱された水を利用するように構成
されていた。この太陽熱集熱装置は一般的には家屋の屋
根に堆シ付ける。上記のようにこの太陽熱集熱装置は大
容量のタンクを有するため重さが甚だ重く、屋根に不必
要な負担をかけることになる。従って、一般的な家屋で
はあまり大きなものを用めるのは危険である。 また、このように、大容量のタンク内の水を少しづつ集
熱部に送シ出して加熱し、自然循環によってタンク内に
戻すという動作を連続的に繰り返し行って′、タンク内
の全体の水を加熱するようになっている−ので、全体の
水が所望の温度に達するまでには甚だ時間がかかり、こ
の太陽熱集熱装置を給湯、冷暖房機器等に利用すること
は困難であったっ 他の太陽熱集熱装置としては、第８図に示すようにタン
クａと集熱部すとを分離し、集熱部すを屋根に、タンク
ａを地上に置き、これらを連結するように配管し、水を
循環ポンプＣで循環させる強制循環式のものもある。し
かし、この太陽熱集熱器の場合６自然循環式の欠点は改
善されるものの循環ポンプが必要であり、かつ、これを
制御するだめの制御装置が別途必要となる欠点を有する
、。 その上９日中に長時間温水が循環するため、配置からの
熱損失が大きくなるという欠点をも有している。 本発明は、これらの欠点を改善した新規な太陽熱集熱装
置を提供することを目的とするものである。 以下図示の実施例について説明する。 本実施例に係る太陽熱集熱装置１は、集熱部２と蓄熱部
３とによって構成されている。集熱部２は、従来同様に
形成された表面に強化ガラスを有する枠体４の内部に、
太陽熱によって加熱させられる集熱媒体を移動させる後
述の各管からなる管系が配置されている。 すなわち、集熱管５，５・・・が図示しない集熱板とと
もに一定間隔を置いて平行に配置され、この集熱管５，
５・・・・へ集熱媒体を供給する供給管６が。 とともに、集熱管５．５・・・内の集熱媒体を集合させ
、蓄熱部３へ送シ込む集合管７が各集熱管５゜５・・・
の先端に取り付けられている。本実施例においては集熱
管５，５・・・を蓄熱部３側から集熱部２の下端側に向
って、すなわち縦に並べられているが、もちろんこれと
ほぼ直角に横に平行に並べたものでもよい。 蓄熱部３は、前記枠体４の上端部に取り付けた保温ケー
ス８と、該ケース内の蓄熱剤容器９とからなっている。 蓄熱剤容器９内には、後述の蓄熱剤が封入されていると
同時に、第１熱交換手段となる金属製の放熱管１０と、
第２熱交換手段となる金属製の管１１とが近接させて平
行に配置されている。放熱管１０の一端は集合管７に、
他端は供給管６に連結されている。すなわち９本実施例
においては、集熱媒体が循環する各管すなわち供ノ 給管６．集熱管５．集合管７．及び放熱管１０は閉循環
路を構成している。もちろん閉循環路にしても、集熱媒
体として水を使用するような場合は。 少なくとも冬期において凍結を防ぐため、水を抜くだめ
の管路及びエアー抜弁は別途設けておかなくてはならな
い。また心安に応じて膨張タンク等を設ける。本実施例
においては、集熱媒体としては不凍液であるプロピレン
グリコール水溶液を用いている。この集熱媒体として蒸
発し易く、潜熱を利用するフロン等の作動液を用いるこ
ともできる。本明細書において作動液とは、上記フロン
等の液体から気体への相変化の際の潜熱を利用するもの
を意味する。この作動液を用いた場合には。 上記閉循環路中全部に充填する必要はなく、不作動状態
において、集熱管５，５・・・の中間から集合管７の若
干下の位置にくる程度まで充填しておくだけでよい。集
熱管５の内面にウィックを形成させておけば、集熱管５
の２割程度を満す量で充分である。蓄熱剤容器９を第１
図の通り傾斜させて置くのは、放熱管１０を傾斜させ集
熱媒体をスムースに循環させるためであって、他に特別
の意味はない。従って、放熱管１０を傾斜させさえすれ
ばよく、蓄熱剤容器９自体並びに管１１は水平状態にし
て置いても何ら差し支えない３、その例を示したのが第
２図であり、蓄熱剤容器９を水平にし。 その内部で放熱管１０のみを傾斜させたものである。第
２図のものは、それ以外第１図と全く同一である。管１
１は、熱を必要箇所へ移送するための配管の一部を構成
するものであって１図中矢印で示したように、熱搬送媒
体が一端から注入され他端から排出される。本実施例に
おいては熱搬送媒体は水であるが、他の液体を用いても
何ら差し支えない。熱搬送媒体として水を用、いた場合
には。 例えば管１１の一端を水道へ連結し、他端を目的に応じ
て蛇口、暖房器等へ連結して使用する。 前記の通り、蓄熱剤容器９には蓄熱剤が充填されている
。本実施例においては、蓄熱剤として無機水和塩の一種
であるチオ硫酸ナトリュム五水和物（Ｎａ２８２０３　
・５Ｈ２０）を用いている。他にルーパラフイン、ラウ
リル酸等の有機物質、無機塩、共融混合物等の無機物質
を使用することができる。 以下本実施例の作用について説明する。蓄熱部３は保温
ケース８で被われているので、蓄熱剤容器９．すなわち
蓄熱剤からの放熱は防がれている３一方集熱部２は、そ
の表面が透明なガラスであるので、その内側に配された
集熱管５，５・・・及び各゛集熱管５，５・・・に固着
された図示しない集熱板が太陽に曝され、太陽熱を充分
に吸収する。□従って。 集熱媒体は集熱管５，５・・・において加熱される、。 集熱管５，５・・・内で加熱された集熱媒体は、膨張し
比重が軽くなるので上昇する。従って、集熱媒体は集合
管７を通って蓄熱剤容器９内の放熱管１０に進む。この
蓄熱剤容器９内には蓄熱剤が廠填されてお奴、゛その温
度が低いので放熱管１０から放熱、して蓄熱剤を加熱す
る。それに伴なって、集熱媒体は熱を失うので温度が下
がり、比重が増して下方に向う。放熱管１０は傾斜して
取り付け、供給管６側が下になるようにしであるので、
集熱媒体は供給管６へと進み再び集熱管５に戻り集熱媒
体の循環が生じる。この循環によって蓄熱剤へ放熱を続
け、この放熱によって加熱され、蓄熱剤が゛　融解点に
達すると放熱された熱は融解熱（潜熱）として蓄熱剤に
蓄えられる。 管１１１ｆｉ、上記蓄熱剤中にあるので、上記蓄熱によ
って”管１１内を通る水が加熱される３、との加熱によ
って蓄熱剤の熱は奪われるが、太陽によって前記集熱媒
体が循環していると、その熱によって再び蓄熱される。 夜間においても、蓄熱剤に潜熱として蓄えられた熱を放
出し終るまでは、管１１内を通る水を安定して加熱させ
ることができる。 本実施例に係る蓄熱剤は、前記の通りチオ硫酸す）　Ｉ
Ｊウム五水和物であるが、この熱的性質は以下の通りで
ある、。 比重：１．７ 比熱：　０．４８　Ｋｄ／Ｋｆ 相変化温度範囲：４８〜５３℃ 平均融解（凝固）熱：５０Ｋｄ／Ｋｙ 従って２例えば水の温度を２０℃とし、これから４３℃
の湯を２００１得たいとすると、熱交換能力を無限大と
し、熱損失を無視するものとして必要な蓄熱剤の量を算
出すれば、必要熱量が（４３−２０）Ｘ２００二４，６
００に−であるので　４，６００１５０＝９２Ｋｐ＝５
４１すなわち、蓄熱剤容器としては５４ｔのものを用意
すればよいことになる。実際には、熱交換能力が無限大
ではなく、またより低い温度から加熱させる場合をも考
慮しなければならないので若干大きくなる。 一方、第８図に示した従来例のように、蓄熱剤として比
重の大きな水を使用した場合について検討すると、集熱
装置自体の集熱効率等を考慮すれば、蓄熱剤としての水
の利用可能な最高温度は６゜℃であり、こ、の６０℃の
水で給湯のだめの水を４３℃に加熱するとすれば、４，
６００Ｋｄ／（６０−４３）’Ｃ＝２７０１１＝＝２７
０ｔ　すなわち、第８図の従来例と比較すれば１本実施
例はタンクの大きさ、すなわち蓄熱部３の大きさは少な
くともＩＡ程度ですみ、また重量としてもほぼ１／３に
なる。 本実施例においては、各熱交換手段は単なる直゛線状の
管として画いであるが、特に熱伝導率の低い蓄熱剤との
熱交換能力を高めるだめの様々の工夫が必要である。。 一般的には管１１及び放熱管１０を金属管とし。 双方を中心として、適宜間隔で蓄熱剤容器９の内径と略
同−径のフィンを設けておけばよい。フィンの形状１間
隔は太腸熱の入力を蓄熱剤に充分吸収し得る熱交換容量
で、かつ、蓄熱剤から管１１内を流れる熱搬送媒体に対
して充分に放熱し得る熱交換容量となるように設ける。 これらの熱交換能力を高めるための他の実施例が第３図
ないし第５図の例である。第３図は管１１ａを螺旋状に
形成させ、放熱管１０ａを管１１ａが蓄熱剤との接触面
積が広くなり、蓄熱剤の熱をより多く吸熱することがで
きる。また、放熱管を管１１ａに接合しであるため、管
１１ａを放熱管のフィンの代りに使用することが可能で
あり、より熱交換能力を高めることができる。。 第４図は前記実施例の放熱管１０と管１１とを一体にし
た例であり同図（イ）は一方を管１１ｂ、他　。 方を放熱管１０ｂとして使用することのできる二つの孔
を有する管体１２を蓄熱剤容器９のほぼ中央に配置した
例で、同図（コ）は、前記管体１２と同様中央に二つの
孔１３．１４を有する管体１２の外側に放射状にフィン
１５．１５・・・を形成させたものを蓄熱剤容器９に収
納させた例である１、これらは押出し材にて一体成形す
ることができる。 このように管体１２は金属で一体に形成されているので
、放熱管１０ｂと管１１ｂとの熱的接触は極めて密であ
る。 第５図はフィン１６．１６・・・を用いた場合の例で、
このフィンを放熱管１０ｃ及び管ｌｉｅの双−方のフィ
ンとりで使用するようにしたもので、（イ）がフィン１
６の中央に管１１ｃを取り付け、フィン１６の周辺に放
熱管１０ｃを取り付けた例で。 ←）が放熱管１０ｃ及び管１１ｅを近接させてフィン１
６の中央に取り付けた例である、。 本実施例の使用状態の例を示したのが第６図及び第７図
で淋るー。　　− 第６図は温水器と同じように給湯に使用する例で、一般
家庭での給湯には２図示のように９本実施例太陽熱集熱
装置全２つ連結しただけで充分である３、 第７図に示すように多数連結し２両端の太陽熱集熱装置
１の管１１のそれぞれの端部にファンコイルユニット１
７を連結すれば、暖房用システムとして利用することが
できる。この場合、補助熱源器１８を並用することが望
ましい。 以上のように２本発明によれば、湯として利用する水を
直接太陽熱で加熱せずに、一旦蓄熱剤の潜熱を利用して
太陽熱を蓄熱し、その蓄熱を利用して水を加熱するよう
にしたために、不必要に大きなタンクを必要とせず、全
体に小型とすることができ、ひいては軽量とすることが
できる。しかも蓄熱剤に蓄熱された熱で水を加熱するの
で、従来のように加熱に時間がかからず、ただちに蓄熱
剤の融解熱に応じた温度の湯を得ることができる。 また、相変化点の異なる蓄熱剤を用いることによね、用
途に応じた任意の温度の湯を得ることができる。 さらに１本発明は、従来の強制循環式太陽熱集熱装置の
ように貯湯槽、集熱用循環ポンプ、集熱自動運転装置等
が一切不必要な自然循環式である９、ま苑、多数連結す
ることも、極めて簡単であり。 大型のソーラーシステムを簡単に形成させることができ
る１、従って、施工が大幅に簡単化することができ、運
転動力も必要としないため、優れた省エネルギー効果を
得ることができる。 その上９本発明によれば、集熱部の集熱媒体の循環経路
を閉経路とすることができ、集熱媒体として不凍性のも
のを用いることが可能となり、冬期凍結を防止すること
ができる。 ４、図面の簡単な説明 図は本発明実施例に関するものであり、第１図が基本的
なものの斜視図、第２図が一つの変形例の斜視図、第３
図が第１熱交換手段となる放熱管と第２熱交換手段−と
なる管との組合せの一例の斜視図、第４図が第１熱交換
手段となる放熱管と第２熱交換手段となる！とを一体と
−した例で、（イ）カニフィンのないものの平面図、←
）がフィンの付いたものの斜視面、第５図＆）’、（ｒ
ｊ）は放熱管と管との取付の各々異なる例を示した斜視
図、第６図、７図は各々異なる使用例を示した斜視図、
第８図は従来の太、湯熱集熱器の概略説明図。 １；太陽熱集熱装置　　２：集熱部　　３：蓄熱部　　
５：集熱管　　６：供給管　　７：集合管　　９：蓄熱
剤容器　　１０：放熱管　　１１：管　　１５，１６：
フィン 特許出願人　日本軽金属株式会社 代理　人弁理士　紺野正幸

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）太陽に曝され太陽熱を集熱する集熱部と該集熱部
   の上方に集熱部によって集熱した熱エネルギーを蓄熱す
   る蓄熱部とを有し、前記蓄熱部に熱エネルギーを潜熱と
   して蓄熱する蓄熱剤と、前記集熱部で集熱した熱を前記
   蓄熱剤へ放熱する冨１熱交換手段と、婆なくとも熱搬送
   媒体を通し必要箇所に熱を移送するチー−プロ一部を有
   し、前記蓄熱材に蓄熱された熱をチェープを介して熱搬
   送媒体に与える第二熱交換手段とを有することを特徴と
   する太陽熱集熱装置　″ （２）集熱部に太陽熱によって加熱させられる集熱媒体
   を移動させる管体を有−する特許請求の範囲第１項記載
   の太陽熱集熱装置 （３）蓄熱部に前記集熱部の管体内の集熱媒体を通し蓄
   熱剤に放熱するだめの放熱ぷイノを有する特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載の太陽熱集熱装置 （４）　　前記集熱部の管体と蓄熱部の放熱パイプとが
   閉循環路を形成している特許請求の範囲第３項記載の太
   陽熱集熱装置 （！３）集熱媒体が不凍液である特許請求の範囲第１項
   記載の太陽熱集熱装置 （６）集熱媒体が潜熱移動を利用した作動液である特許
   請求の範囲第１項記載の太陽熱集熱装置 （７）集熱媒体が潜熱移動を利用した作動液であり前記
   閉循環路が同一管体内に形成されている特許請求の範囲
   第４項記載の太陽熱集熱装置 （８）蓄熱材が熱搬送媒体が必要とする温度で固相から
   液相への相変化点を有する特許請求の範囲４１項一記載
   の太陽熱集熱装置　　　ｅ）熱搬送媒体が水である特許
   請求の範囲第１項記載の太陽熱集熱装置