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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023152224
(43)【公開日】2023-10-16
(54)【発明の名称】太陽熱温水器
(51)【国際特許分類】
F24S 40/10 20180101AFI20231005BHJP
F24S 40/00 20180101ALI20231005BHJP
F24S 25/10 20180101ALI20231005BHJP
F24S 10/10 20180101ALI20231005BHJP
F24S 23/70 20180101ALI20231005BHJP
F24H 1/00 20220101ALI20231005BHJP
【ＦＩ】
F24S40/10
F24S40/00
F24S25/10
F24S10/10
F24S23/70
F24H1/00 621E
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022071083
(22)【出願日】2022-04-22
(31)【優先権主張番号】P 2022056670
(32)【優先日】2022-03-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】594055170
【氏名又は名称】北斗制御株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001726
【氏名又は名称】弁理士法人綿貫国際特許・商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】山本 清
【テーマコード（参考）】
3L122
【Ｆターム（参考）】
3L122AA02
3L122AA24
3L122AB22
3L122GA04
3L122GA06
(57)【要約】 （修正有）
【課題】集熱部に複数併設されたガラス管の防護手段を設けて安全に地上で運用可能とし、強風時にガラス管背面に設けられた反射部材を容易に脱着可能として転倒・破損を防止し、貯湯タンク近傍に設けた配管混合部から吐出させた混合水による意図しない火傷を防止することができる太陽熱温水器を提供する。
【解決手段】地上に設置固定される架台１に支持された貯湯タンク２と、当該貯湯タンク２に一端が接続され他端が設置面近傍まで延設されたガラス管３が傾斜姿勢で保持され,複数併設された集熱部４と、を有し、集熱部４の左右両側を覆って配置される一対の防護フレーム１ｂ間にガラス管３と平面視で交差するように手前側に架設された複数の防護ワイヤ５を備え、ガラス管３は防護フレーム１ｂ及び防護ワイヤ５との間に隙間を設けて架台１に保持されている。
【選択図】図１
【解決手段】地上に設置固定される架台１に支持された貯湯タンク２と、当該貯湯タンク２に一端が接続され他端が設置面近傍まで延設されたガラス管３が傾斜姿勢で保持され,複数併設された集熱部４と、を有し、集熱部４の左右両側を覆って配置される一対の防護フレーム１ｂ間にガラス管３と平面視で交差するように手前側に架設された複数の防護ワイヤ５を備え、ガラス管３は防護フレーム１ｂ及び防護ワイヤ５との間に隙間を設けて架台１に保持されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
地上に設置固定される架台に支持された貯湯タンクと、当該貯湯タンクに一端が接続され他端が設置面近傍まで延設された複数のガラス管が傾斜姿勢で前記架台に併設保持された集熱部と、を有し、前記集熱部が太陽光にさらされて加熱生成された温水を前記貯湯タンクより給湯する太陽熱温水器であって、
前記架台は、前記貯湯タンクの長手方向両端部を支持するタンク支持フレームと、
前記タンク支持フレームに一端が接続され他端が設置面まで延設されて設置固定され、前記集熱部の左右両側を覆って配置される一対の防護フレームと、
前記一対の防護フレーム間に前記ガラス管と平面視で交差するように前記集熱部の手前側に架設された複数の防護ワイヤと、を備え、
前記集熱部を構成する複数のガラス管は、前記一対の防護フレーム間に配置され、かつ前記防護フレーム及び前記防護ワイヤと非接触で前記架台に保持されていることを特徴とする太陽熱温水器。
前記架台は、前記貯湯タンクの長手方向両端部を支持するタンク支持フレームと、
前記タンク支持フレームに一端が接続され他端が設置面まで延設されて設置固定され、前記集熱部の左右両側を覆って配置される一対の防護フレームと、
前記一対の防護フレーム間に前記ガラス管と平面視で交差するように前記集熱部の手前側に架設された複数の防護ワイヤと、を備え、
前記集熱部を構成する複数のガラス管は、前記一対の防護フレーム間に配置され、かつ前記防護フレーム及び前記防護ワイヤと非接触で前記架台に保持されていることを特徴とする太陽熱温水器。
【請求項2】
前記一対の防護フレームの設置面側端部近傍には、複数のガラス管の端部を保持するガラス管固定フレームが架設されている請求項１記載の太陽熱温水器。
【請求項3】
前記一対の防護フレームには、長手方向に沿って複数の抜孔が各々設けられている請求項１又は請求項２に記載の太陽熱温水器。
【請求項4】
設置面に設置固定される架台に支持された貯湯タンクと、当該貯湯タンクに一端が接続され他端が設置面近傍まで延設された複数のガラス管が傾斜姿勢で前記架台に併設保持された集熱部と、を有し、前記集熱部が太陽光にさらされて加熱生成された温水を前記貯湯タンクより給湯する太陽熱温水器であって、
前記架台は、前記貯湯タンクの長手方向両端部を支持するタンク支持フレームと、
前記タンク支持フレームに一端が接続され他端が設置面まで延設されて設置固定され、前記集熱部の左右両側に配置される一対の側面フレームと、を備え、
前記複数のガラス管の背面側に、凹部どうしを向かい合わせた一対のガイドレールが前記一対の側面フレーム間に架設されており、前記一対のガイドレール間には反射面を有する反射部材が脱着可能に挿入支持され、少なくとも前記反射部材と前記貯湯タンク間、前記反射部材と設置面間には所定幅の隙間を設けて支持されていることを特徴とする太陽熱温水器。
前記架台は、前記貯湯タンクの長手方向両端部を支持するタンク支持フレームと、
前記タンク支持フレームに一端が接続され他端が設置面まで延設されて設置固定され、前記集熱部の左右両側に配置される一対の側面フレームと、を備え、
前記複数のガラス管の背面側に、凹部どうしを向かい合わせた一対のガイドレールが前記一対の側面フレーム間に架設されており、前記一対のガイドレール間には反射面を有する反射部材が脱着可能に挿入支持され、少なくとも前記反射部材と前記貯湯タンク間、前記反射部材と設置面間には所定幅の隙間を設けて支持されていることを特徴とする太陽熱温水器。
【請求項5】
前記貯湯タンクには給水管と給湯管が各々接続されており、前記給水管と前記給湯管を接続する配管混合部には温水を吐出する吐出口と温水の温度を計測する水温センサ及び温水の温度を表示する水温表示部が設けられている請求項１又は請求項４に記載の太陽熱温水器。
【請求項6】
前記貯湯タンクには給水管と給湯管が各々接続されており、前記給水管と前記給湯管を接続し、水道水と温水を混合する配管混合部が設けられ、前記配管混合部には前記給水管、前記給湯管、前記給水管及び前記給湯管のいずれかからの水量を調節するバルブと、混合された温水を吐出する吐出口を備え、前記バルブを開閉操作する開閉操作部は脱着可能に設けられている請求項１又は請求項４記載の太陽熱温水器。
【請求項7】
設置面に設置固定される架台に支持された貯湯タンクと、当該貯湯タンクに一端が接続され他端が設置面近傍まで延設された複数のガラス管が傾斜姿勢で前記架台に併設保持された集熱部と、を有し、前記集熱部が太陽光にさらされて加熱生成された温水を前記貯湯タンクより給湯する太陽熱温水器であって、
前記複数のガラス管の背面側に平板状の反射面を有する反射部材が、所定間隔を設けて反射面を正対させ、少なくとも前記反射部材と前記貯湯タンク間、前記反射部材と設置面間には任意幅の隙間を設けて配置され、前記反射部材は前記架台に対して取付部材によって脱着可能に取り付けられていることを特徴とする太陽熱温水器。
前記複数のガラス管の背面側に平板状の反射面を有する反射部材が、所定間隔を設けて反射面を正対させ、少なくとも前記反射部材と前記貯湯タンク間、前記反射部材と設置面間には任意幅の隙間を設けて配置され、前記反射部材は前記架台に対して取付部材によって脱着可能に取り付けられていることを特徴とする太陽熱温水器。
【請求項8】
前記反射部材を複数備え、前記反射部材と前記貯湯タンク間、前記反射部材と設置面間、前記反射部材どうしの間には任意幅の隙間を設けて取り付けられている請求項７記載の太陽熱温水器。
【請求項9】
前記反射部材には複数の取付穴が設けられ、前記反射部材は前記架台を構成するいずれかのフレームの背面又は前記ガラス管背面においていずれかの前記取付穴に取付ベルトを挿通して前記フレーム又は前記ガラス管に対して環状に締結されて取り付けられている請求項７又は請求項８記載の太陽熱温水器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、集熱部の集熱で貯湯タンクの貯水を加熱して温水を生成する太陽熱温水器に関する。
【背景技術】
【0002】
温水あるいは熱水（約４０℃～１００℃）は、農業や工業などで広く使われている。例えば食器の殺菌や調理、コメ種子の洗浄、雑草の発芽抑制、医療用機器や食品製造設備の殺菌、そして住宅の給湯や暖房、等様々な分野で利用されている。冷水を温水に加熱する熱源としては、主に化石燃料を燃焼させるボイラーやジュール熱を利用した電気ヒーターが用いられる。一方、近年は化石燃料によらない再生可能エネルギーが見直されている。代表的な例として太陽光発電があげられ普及が加速しているが、迂回過程が多い、効率が低い、エネルギー密度が小さい、出力変動、廃棄コスト、そして何よりも発電と消費の同時性から例えば揚水ダムによる巨大なバックアップシステム等が必要となること、など多くの問題を含んでいる。
【0003】
一方、小規模な家庭用給湯設備などには、発熱体を太陽光で加熱し水と接触させて直接加温し、水に太陽光エネルギーを蓄積する太陽熱温水器が広く用いられてきた。太陽光発電による温水生成効率４％程度に対し最新のヒートパイプ型太陽熱温水器の効率はほぼ５０％～６０％と言われ太陽光発電の十倍以上にも達する。さらに日照があるときに水に熱エネルギーとして蓄積することから雲による日射量変化や夜間でも影響を受けにくい点が優れている。しかもインバータや発電パネルのような経年劣化もなく長寿命であり生産から廃棄まで含めたエネルギーコストも小さく抑えられる。即ち太陽熱温水器は、燃料コストゼロ・高効率・ロングライフという特長を備えており、ボイラーや電気ヒーターよりも圧倒的に有利であり普及が期待されている。
【0004】
太陽光エネルギーを使用する太陽熱温水器は、一般的に太陽光エネルギーを集める集熱部と温水を蓄える貯湯タンクとで構成される。以下、太陽熱温水器の種類について説明する。自然落下式は集熱部と貯湯タンクを一体とし、ボールタップあるいは水位センサと電磁弁を使い給水を制御し貯湯タンク内の水位を一定にし、集熱部により加熱された温水を重力により排出する方式である。排出される温水は非加圧のため貯湯タンクを高い位置に設置する必要があり、通常は屋根の上に設置される。また給湯器へ温水を供給する場合は別途加圧ポンプを付ける場合もある。
【0005】
水道直圧式は集熱部と貯湯タンクを一体とし、タンクには大気圧より水圧の高い水道水が常時供給され、集熱部により加熱された温水を給水の圧力により排出する方式である。排出される温水は加圧されており太陽熱温水器を地上設置も可能である。
【0006】
強制循環式は集熱部と貯湯タンクを別置きとし、集熱部にポンプで熱源（不凍液等）を循環させ、加熱された熱源が貯湯タンク内の熱交換器を経由して貯湯タンクの水を加熱する方式である。集熱部を屋根の上に設置し貯湯タンクは建物近傍の地上に置かれることが多い。不凍液を使用するタイプは冬季でも凍結せず一年を通して給湯することができる。
【0007】
また集熱部の構成には、集熱面を平板ガラスで覆った平板型（特許文献１；特開２００５－２６５２５１号公報）、内部を真空とした真空二重ガラス管（以後「ガラス管」と呼ぶ）内を集熱面とし内部に通水するガラス管型（特許文献２；特開２０２０－１５３５４１号公報）、あるいはガラス管内にヒートパイプを設けたヒートパイプ型（特許文献３；実開昭６０－７９６６０号公報）などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２００５－２６５２５１号公報
【特許文献2】特開２０２０－１５３５４１号公報
【特許文献3】実開昭６０－７９６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、上述した特許文献１乃至３に開示された太陽熱温水器は、多くは家屋の屋根に設置するものが多く、地上設置を示唆しているものがあるが具体的な構成は開示がない。これらの先行技術には、以下に述べる課題を有している。
（１）地上設置時の安全対策不足
太陽熱温水器を屋根に設置した時は、基本的に人が近づかないことからガラス管の破損やケガの恐れは少ない。一方、地表に設置時は生活圏に設置することになり、利用者が太陽熱温水器に直接接触する機会も多くより安全対策が必要となる。ガラス管は直径３０ｍｍ程度の雹や積雪４ｍ程度に耐える強度を有しているが、地表設置時は人間が倒れ込んだり自転車や一輪車が衝突したりする可能性があり、ガラス管が破損し割れたガラスによる怪我の恐れがある。また、集熱部背面側もガラス管がむき出しになっているため、園芸作業時に人が衝突したり、園芸道具が接触したりすることでガラス管の破損或いは作業者が怪我をするおそれがある。
そこでフェンスで温水器設置エリアを囲うことが考えられるが、日射を遮り効率低下につながること、フェンススペース・コストを要すること、ガラス管の掃除などの保守性が低下すること、あるいは玄関先や庭に設置した場合の景観を損なうことなどの課題がある。
（２）背面反射鏡の風荷重による装置破損
ガラス管を備えた太陽熱温水器には、ガラス管同士に隙間が設けられており隙間から入射光が背面に通過してしまい効率が低下する問題がある。そこでガラス管の背面に平面鏡あるいは複合パラボラ集光鏡Compound Parabolic Concentrator（ＣＰＣ板）を設けて通過する入射光を反射させガラス管背面で集熱して効率を向上する方法が提案されている。
しかしながら反射鏡を設ける場合、反射鏡をフレームに強固に固定する必要があり、反射鏡による風荷重が増大し太陽熱温水器が転倒、破損する課題が発生する。
（３）屋外の貯湯タンクの温水を使う場合の安全対策
一般的に太陽熱温水器は生成した温水を給湯器あるいは屋内温水栓へ供給し屋内で温水を使用することが多いが、屋内へ引き込まず屋外で温水を使用する用途もあり、例えば、住宅の庭ではペットシャワーや洗車、公園ではキャンプ用水や温水除草、畑では作物や農機具の洗浄、など多岐にわたる。
そこでこれらの用途に対して貯湯タンクの温水を利用して、水源からの冷水と貯湯タンクからの温水を混合する配管混合部を貯湯タンク近傍に設け、所望の温度の温水を生成して配管混合部の吐出口から吐出させて使用することが考えられる。
その際混合状態により吐出される温水の温度は冷水から１００℃近い熱水まで考えられ、吐出水温がわからないため意図しない高温水が吐出された場合は火傷の恐れがある。
（１）地上設置時の安全対策不足
太陽熱温水器を屋根に設置した時は、基本的に人が近づかないことからガラス管の破損やケガの恐れは少ない。一方、地表に設置時は生活圏に設置することになり、利用者が太陽熱温水器に直接接触する機会も多くより安全対策が必要となる。ガラス管は直径３０ｍｍ程度の雹や積雪４ｍ程度に耐える強度を有しているが、地表設置時は人間が倒れ込んだり自転車や一輪車が衝突したりする可能性があり、ガラス管が破損し割れたガラスによる怪我の恐れがある。また、集熱部背面側もガラス管がむき出しになっているため、園芸作業時に人が衝突したり、園芸道具が接触したりすることでガラス管の破損或いは作業者が怪我をするおそれがある。
そこでフェンスで温水器設置エリアを囲うことが考えられるが、日射を遮り効率低下につながること、フェンススペース・コストを要すること、ガラス管の掃除などの保守性が低下すること、あるいは玄関先や庭に設置した場合の景観を損なうことなどの課題がある。
（２）背面反射鏡の風荷重による装置破損
ガラス管を備えた太陽熱温水器には、ガラス管同士に隙間が設けられており隙間から入射光が背面に通過してしまい効率が低下する問題がある。そこでガラス管の背面に平面鏡あるいは複合パラボラ集光鏡Compound Parabolic Concentrator（ＣＰＣ板）を設けて通過する入射光を反射させガラス管背面で集熱して効率を向上する方法が提案されている。
しかしながら反射鏡を設ける場合、反射鏡をフレームに強固に固定する必要があり、反射鏡による風荷重が増大し太陽熱温水器が転倒、破損する課題が発生する。
（３）屋外の貯湯タンクの温水を使う場合の安全対策
一般的に太陽熱温水器は生成した温水を給湯器あるいは屋内温水栓へ供給し屋内で温水を使用することが多いが、屋内へ引き込まず屋外で温水を使用する用途もあり、例えば、住宅の庭ではペットシャワーや洗車、公園ではキャンプ用水や温水除草、畑では作物や農機具の洗浄、など多岐にわたる。
そこでこれらの用途に対して貯湯タンクの温水を利用して、水源からの冷水と貯湯タンクからの温水を混合する配管混合部を貯湯タンク近傍に設け、所望の温度の温水を生成して配管混合部の吐出口から吐出させて使用することが考えられる。
その際混合状態により吐出される温水の温度は冷水から１００℃近い熱水まで考えられ、吐出水温がわからないため意図しない高温水が吐出された場合は火傷の恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の目的は、上述した太陽熱温水器の様々な課題を解決するものであり、具体的には集熱部に複数併設されたガラス管の防護手段を設けて安全に地上で運用可能とし、強風時にガラス管背面に設けられた反射部材を容易に脱着可能として転倒・破損を防止し、貯湯タンク近傍に設けた配管混合部から吐出させた混合水による意図しない火傷を防止することができる太陽熱温水器を提供することを目的とする。
【0011】
地上に設置固定される架台に支持された貯湯タンクと、当該貯湯タンクに一端が接続され他端が設置面近傍まで延設された複数のガラス管が傾斜姿勢で前記架台に併設保持された集熱部と、を有し、前記集熱部が太陽光にさらされて加熱生成された温水を前記貯湯タンクより給湯する太陽熱温水器であって、前記架台は、前記貯湯タンクの長手方向両端部を支持するタンク支持フレームと、前記タンク支持フレームに一端が接続され他端が設置面まで延設されて設置固定され、前記集熱部の左右両側を覆って配置される一対の防護フレームと、前記一対の防護フレーム間に前記ガラス管と平面視で交差するように前記集熱部の手前側に架設された複数の防護ワイヤと、を備え、前記集熱部を構成する複数のガラス管は、前記一対の防護フレーム間に配置され、かつ前記防護フレーム及び前記防護ワイヤと非接触で前記架台に保持されていることを特徴とする。
これにより、地上設置された集熱部へ人が倒れたり、物が衝突したりした場合に防護ワイヤによりガラス管の破損を防止することができる。また、ワイヤ形状とすることで集熱部の遮光面積を可及的に小さくすることができる。尚、複数の防護ワイヤは、互いに平行に張られていてもよいし、格子形状に張られていてもよい。
これにより、地上設置された集熱部へ人が倒れたり、物が衝突したりした場合に防護ワイヤによりガラス管の破損を防止することができる。また、ワイヤ形状とすることで集熱部の遮光面積を可及的に小さくすることができる。尚、複数の防護ワイヤは、互いに平行に張られていてもよいし、格子形状に張られていてもよい。
【0012】
前記一対の防護フレームの設置側端部近傍には、複数のガラス管の端部を保持するガラス管固定フレームが架設されているのが好ましい。
これにより、貯湯タンクに接続された複数のガラス管の設置側端部を、ガラス管固定フレームに保持することで、複数のガラス管が傾斜姿勢で防護フレーム及び防護ワイヤと非接触で架台に保持することができる。
これにより、貯湯タンクに接続された複数のガラス管の設置側端部を、ガラス管固定フレームに保持することで、複数のガラス管が傾斜姿勢で防護フレーム及び防護ワイヤと非接触で架台に保持することができる。
【0013】
前記一対の防護フレームには、長手方向に沿って複数の抜孔が各々設けられていると、防護フレームの側面からの風圧を逃がすことができ、安定した地上設置が実現できる。
【0014】
設置面に設置固定される架台に支持された貯湯タンクと、当該貯湯タンクに一端が接続され他端が設置面近傍まで延設された複数のガラス管が傾斜姿勢で前記架台に併設保持された集熱部と、を有し、前記集熱部が太陽光にさらされて加熱生成された温水を前記貯湯タンクより給湯する太陽熱温水器であって、前記架台は、前記貯湯タンクの長手方向両端部を支持するタンク支持フレームと、前記タンク支持フレームに一端が接続され他端が設置面まで延設されて設置固定され、前記集熱部の左右両側に配置される一対の側面フレームと、を備え、前記複数のガラス管の背面側に、凹部どうしを向かい合わせた一対のガイドレールが前記一対の側面フレーム間に架設されており、前記一対のガイドレール間には反射面を有する反射部材が脱着可能に挿入支持され、少なくとも前記反射部材と前記貯湯タンク間、前記反射部材と設置面間には所定幅の隙間を設けて支持されていることを特徴とする。
【0015】
これにより、複数のガラス管を直径より大きなピッチで並列配置した場合、ガラス管同士の隙間から入射した太陽光が通過してしまい集熱部の加熱に寄与しないが、ガラス管の背面側に反射部材を設置すれば、ガラス管同士の隙間を通過した太陽光は反射されガラス管背面に入射し集熱効率が大幅に改善される。
しかしながら、反射部材を設けると台風などの強風時に反射部材により風荷重が増大し太陽熱温水器が転倒・破損する可能性がある。このため反射部材を取り外し可能とし、予め強風が予想される際には反射部材を取り外して強風時の風荷重による転倒・破損を防止する。
また、一対のガイドレール間に挿入支持された反射部材は、少なくとも反射部材と貯湯タンク間、反射部材と設置面間に所定幅の隙間を設けて支持されているので、反射部材にかかる風荷重を低減し太陽熱温水器の転倒・破損を防止することができる。
さらに、ガイドレールと反射部材はガラス管より背面側に配置されるため、背面側からの人や物の衝突からガラス管の破損を防止することができる。
なお、反射部材を複数箇所に設ける場合には、反射部材どうしの間にも所定幅の隙間を設けて支持するのが風荷重を低減するうえで好ましい。反射部材の表面は、平坦な鏡面状でもよいが凹凸面を有する粗面をして乱反射を起こすようにしてもよい。また、反射部材は、平面鏡に限らずトラフ形状あるいは複合パラボラ集光鏡（Compound Parabolic Concentrator、ＣＰＣ板）のように曲面形状であってもよい。
しかしながら、反射部材を設けると台風などの強風時に反射部材により風荷重が増大し太陽熱温水器が転倒・破損する可能性がある。このため反射部材を取り外し可能とし、予め強風が予想される際には反射部材を取り外して強風時の風荷重による転倒・破損を防止する。
また、一対のガイドレール間に挿入支持された反射部材は、少なくとも反射部材と貯湯タンク間、反射部材と設置面間に所定幅の隙間を設けて支持されているので、反射部材にかかる風荷重を低減し太陽熱温水器の転倒・破損を防止することができる。
さらに、ガイドレールと反射部材はガラス管より背面側に配置されるため、背面側からの人や物の衝突からガラス管の破損を防止することができる。
なお、反射部材を複数箇所に設ける場合には、反射部材どうしの間にも所定幅の隙間を設けて支持するのが風荷重を低減するうえで好ましい。反射部材の表面は、平坦な鏡面状でもよいが凹凸面を有する粗面をして乱反射を起こすようにしてもよい。また、反射部材は、平面鏡に限らずトラフ形状あるいは複合パラボラ集光鏡（Compound Parabolic Concentrator、ＣＰＣ板）のように曲面形状であってもよい。
【0016】
前記貯湯タンクには給水管と給湯管が各々接続されており、前記給水管と前記給湯管を接続する配管混合部には温水を吐出する吐出口と温水の温度を計測する水温センサ及び温水の温度を表示する水温表示部が設けられている。
これにより、配管混合部により生成された温水を吐出口より吐出して使用する場合、吐出される水温を水温表示器で確認し所望の温度で使用することができる。また、意図しない高温水が吐出された場合も吐出される水温が分かるため火傷を防止できる。
これにより、配管混合部により生成された温水を吐出口より吐出して使用する場合、吐出される水温を水温表示器で確認し所望の温度で使用することができる。また、意図しない高温水が吐出された場合も吐出される水温が分かるため火傷を防止できる。
【0017】
前記貯湯タンクには給水管と給湯管が各々接続されており、前記給水管と前記給湯管を接続し、水道水と温水を混合する配管混合部が設けられ、前記配管混合部には前記給水管、前記給湯管又は前記給水管及び前記給湯管のいずれかからの水量を調節するバルブと、混合された温水を吐出する吐出口を備え、前記バルブを開閉操作する開閉操作部は脱着可能に設けられていてもよい。
これにより、第三者が不用意に配管混合部に設けられたバルブを操作することで吐出口より吐出される高温水による火傷を防止でき、安全性が高くなる。
これにより、第三者が不用意に配管混合部に設けられたバルブを操作することで吐出口より吐出される高温水による火傷を防止でき、安全性が高くなる。
【0018】
設置面に設置固定される架台に支持された貯湯タンクと、当該貯湯タンクに一端が接続され他端が設置面近傍まで延設された複数のガラス管が傾斜姿勢で前記架台に併設保持された集熱部と、を有し、前記集熱部が太陽光にさらされて加熱生成された温水を前記貯湯タンクより給湯する太陽熱温水器であって、前記複数のガラス管の背面側に平板状の反射面を有する反射部材が、所定間隔を設けて反射面を正対させ、少なくとも前記反射部材と前記貯湯タンク間、前記反射部材と設置面間には任意幅の隙間を設けて配置され、前記反射部材は前記架台に対して取付部材によって脱着可能に取り付けられていることを特徴とする。
【0019】
これにより、貯湯タンクに対して複数のガラス管を直径より大きなピッチで並列配置した場合、ガラス管同士の隙間から入射した太陽光が通過してしまい集熱部の加熱に寄与しないが、ガラス管の背面側に反射部材を設置すれば、ガラス管同士の隙間を通過した太陽光は反射面にて反射されガラス管背面に入射し集熱効率が大幅に改善される。
また、反射部材を設けると台風などの強風時に反射部材により風荷重が増大し太陽熱温水器が転倒・破損する可能性がある。このため、反射部材を架台に対して脱着可能とし、予め強風が予想される際には反射部材を取り外すことで強風時の風荷重による転倒・破損を防止することができる。また、反射部材はガラス管より背面側に配置されるため、背面側からの人や物の衝突からガラス管の破損を防止することができる。なお、反射部材の表面は、平坦な鏡面状でもよいが凹凸面を有する粗面をして乱反射を起こすようにしてもよい。
また、反射部材を設けると台風などの強風時に反射部材により風荷重が増大し太陽熱温水器が転倒・破損する可能性がある。このため、反射部材を架台に対して脱着可能とし、予め強風が予想される際には反射部材を取り外すことで強風時の風荷重による転倒・破損を防止することができる。また、反射部材はガラス管より背面側に配置されるため、背面側からの人や物の衝突からガラス管の破損を防止することができる。なお、反射部材の表面は、平坦な鏡面状でもよいが凹凸面を有する粗面をして乱反射を起こすようにしてもよい。
【0020】
前記反射部材を複数備え、前記反射部材と前記貯湯タンク間、前記反射部材と設置面間、前記反射部材どうしの間には任意幅の隙間を設けて取り付けられていることが好ましい。
これにより、複数の反射部材を用いることで反射部材を小さくすることができ、反射部材にかかる風荷重を低減し、太陽熱温水器の転倒・破損を防止することができる。また、反射部材間にも任意幅の隙間を設けて取り付けられるため風を逃がす面積が広くなり耐風圧性が向上する。
これにより、複数の反射部材を用いることで反射部材を小さくすることができ、反射部材にかかる風荷重を低減し、太陽熱温水器の転倒・破損を防止することができる。また、反射部材間にも任意幅の隙間を設けて取り付けられるため風を逃がす面積が広くなり耐風圧性が向上する。
【0021】
前記反射部材には複数の取付穴が設けられ、前記反射部材は前記架台を構成するいずれかのフレームの背面又は前記ガラス管背面においていずれかの前記取付穴に取付ベルトを挿通して前記フレーム又は前記ガラス管に対して環状に締結されて取り付けられていてもよい。
これにより、太陽熱温水器に反射部材取付用の格別な加工をすることなく、あるいは複雑な機構を用いることなく、反射部材を任意の箇所に容易に着脱することができる。
これにより、太陽熱温水器に反射部材取付用の格別な加工をすることなく、あるいは複雑な機構を用いることなく、反射部材を任意の箇所に容易に着脱することができる。
【発明の効果】
【0022】
上述した太陽熱温水器によれば、集熱部を構成するガラス管は、一対の防護フレーム間に配置され、かつ防護フレーム及び防護ワイヤとの間に隙間を設けて架台に保持されているので、地上設置されていても集熱部のガラス管が保護され、安全性が担保される。
また、防護ワイヤの素線径は小さくて済むため、遮光量が抑えられ集光効率低下を抑えることができる。しかも、防護フレームや防護ワイヤは、風圧の影響を受け難い。
集熱部の背面側に設けられた反射部材により集光効率を向上できる。また、台風などの強風時に反射部材を取り外し、耐風圧性を向上できる。反射部材を取り外し清掃することができ反射効率を維持できる。
特に、太陽熱温水器を用いることで、断水、停電、燃料切れ、給湯器故障が同時発生しても貯湯を非常用水として利用することができ利便性が高い。集熱部を南向きに設置し集熱効率を向上できる。積雪時に集光面の除雪ができ豪雪地でも使用できる。集熱部を水洗して黄砂や火山灰などによる集熱効率低下や塩害を低減できる。台風などの強風時に反射部材を取り外し、耐風圧性を向上できる。
また、防護ワイヤの素線径は小さくて済むため、遮光量が抑えられ集光効率低下を抑えることができる。しかも、防護フレームや防護ワイヤは、風圧の影響を受け難い。
集熱部の背面側に設けられた反射部材により集光効率を向上できる。また、台風などの強風時に反射部材を取り外し、耐風圧性を向上できる。反射部材を取り外し清掃することができ反射効率を維持できる。
特に、太陽熱温水器を用いることで、断水、停電、燃料切れ、給湯器故障が同時発生しても貯湯を非常用水として利用することができ利便性が高い。集熱部を南向きに設置し集熱効率を向上できる。積雪時に集光面の除雪ができ豪雪地でも使用できる。集熱部を水洗して黄砂や火山灰などによる集熱効率低下や塩害を低減できる。台風などの強風時に反射部材を取り外し、耐風圧性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】実施例１に係る太陽熱温水器の正面側斜視図である。
【図2】実施例１に係る太陽熱温水器の背面側斜視図である。
【図3】実施例１の給湯システムの配管説明図である。
【図4】実施例１のガラス管、防護フレーム及び防護ワイヤの配置構成を示す説明図である。
【図5】実施例１の反射部材の配置説明図である。
【図6】実施例１の反射部材の取付構造を示す拡大側面図である。
【図7】実施例１の貯湯タンクに接続する配管説明図である。
【図8】ヒートパイプ型の集熱部の断面説明図である。
【図9】ガラス管型の集熱部の断面説明図である。
【図10】平面型の集熱部の断面説明図である。
【図11】実施例２に係る太陽熱温水器の正面側斜視図である。
【図12】実施例２に係る太陽熱温水器の背面側斜視図である。
【図13】実施例２の反射部材の取付構造を示す拡大側面図である。
【図14】実施例３に係る太陽熱温水器を含む給湯システムの配管説明図である。
【図15】実施例４に係る太陽熱温水器の正面側斜視図である。
【図16】実施例４に係る太陽熱温水器の背面側斜視図である。
【図17】実施例４に係る太陽熱温水器の右側面図である。
【図18】実施例４の反射部材の背面側配置説明図である。
【図19】実施例４の他例に係る太陽熱温水器の設置状態を示す右側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
［実施例１］
先ず、太陽熱温水器の概略構成について図１乃至図７を参照して説明する。以下では、太陽熱温水器の一例として加圧した温水を排出する水道直圧式で、集熱部にガラス管を備えた太陽熱温水器Ｍについて説明する。尚、図１において、集熱部のガラス管に太陽光が入射する側を装置正面側とし、反対側を装置背面側として説明する。図１に示すように、太陽熱温水器Ｍは、太陽光エネルギーを集める集熱部４と、集熱部４で生成された温水を蓄える貯湯タンク２とで構成される。貯湯タンク２は水道水を供給する給水管８と温水を排出する給湯管９が接続されておりそれぞれ凍結防止帯が巻かれている（図２参照）。
先ず、太陽熱温水器の概略構成について図１乃至図７を参照して説明する。以下では、太陽熱温水器の一例として加圧した温水を排出する水道直圧式で、集熱部にガラス管を備えた太陽熱温水器Ｍについて説明する。尚、図１において、集熱部のガラス管に太陽光が入射する側を装置正面側とし、反対側を装置背面側として説明する。図１に示すように、太陽熱温水器Ｍは、太陽光エネルギーを集める集熱部４と、集熱部４で生成された温水を蓄える貯湯タンク２とで構成される。貯湯タンク２は水道水を供給する給水管８と温水を排出する給湯管９が接続されておりそれぞれ凍結防止帯が巻かれている（図２参照）。
【0025】
図１において、架台１は地上に設置固定され、貯湯タンク２及び集熱部４を支持する。集熱部４は一端が貯湯タンク２に接続され他端が設置面近傍まで延設された複数のガラス管３で構成され、貯湯タンク２には、一端が接続され他端が設置面近傍まで延設されたガラス管３を複数併設された集熱部４が架台１によって傾斜姿勢で保持されている。図２に示すように、貯湯タンク２には水道水が給水管８より供給され、集熱部４が太陽光にさらされて加熱生成された温水は貯湯タンク２より給湯管９を通じて排出されるようになっている。
【0026】
架台１は、両端を閉止された円筒状の貯湯タンク２の長手方向両端部を各々支持する弧状に形成された左右一対のタンク支持フレーム１ａと、一対のタンク支持フレーム１ａの正面側端部に一端が接続され、他端が設置面まで延設されて設置固定される左右一対の防護フレーム１ｂと、一対のタンク支持フレーム１ａの奥側端部に一端が接続され、他端が設置面より起立する一対の起立フレーム１ｃを備えている。一対の防護フレーム１ｂの設置面側端部近傍には、複数のガラス管３の端部を保持するガラス管固定フレーム１ｄ（図２参照）が架設されている。ガラス管固定フレーム１ｄには、複数のガラス管３が挿入保持される固定筒１ｅが設けられている。複数のガラス管３の設置面側端部は、ガラス管固定フレーム１ｄに設けられた固定筒１ｅに挿入保持されている。これにより、複数のガラス管３が傾斜姿勢で防護フレーム１ｂ及び防護ワイヤ５と非接触で架台１に保持することができる。また、架台１の起立フレーム１ｃと防護フレーム１ｂ間、起立フレーム１ｃ間には、梁フレーム１ｆで連結されている。防護フレーム１ｂ及び起立フレーム１ｃの設置端部は、設置面に対してボルト或いは杭などで固定することができる。尚、架台１の設置面側端部に設けられた固定筒１ｅの手前側に、ガラス管３に対して乗り上げ防止用のガードフレーム（図示せず）を設けてもよい。
【0027】
また、一対の防護フレーム１ｂには、長手方向に沿って複数の通気孔１ｇが各々設けられている。これにより防護フレーム１ｂの側面からの風圧を通気孔１ｇで逃がすことができ、太陽熱温水器Ｍ の安定した地上設置が実現できる。
このように、太陽熱温水器Ｍの設置作業は地上で行われ高所作業が不要となり安全性が高い。また、建物の屋根に取り付けることがなく雨漏りの原因とならず、強風により太陽熱温水器Ｍが飛ばされるおそれはなく、建物屋根の外観が悪くなることもない。
このように、太陽熱温水器Ｍの設置作業は地上で行われ高所作業が不要となり安全性が高い。また、建物の屋根に取り付けることがなく雨漏りの原因とならず、強風により太陽熱温水器Ｍが飛ばされるおそれはなく、建物屋根の外観が悪くなることもない。
【0028】
一対の防護フレーム１ｂ間には、複数併設されたガラス管３とガラス管３の装置正面側（手前側）に架設された複数の防護ワイヤ５を備えている。尚、防護フレーム１ｂ間に平行に架設された複数の防護ワイヤ５に格子状に交差する交差ワイヤ５ａが設けられていてもよい。
防護ワイヤ５は、集熱部４へ人が倒れたり、物が衝突したりした場合でも怪我をすることなく、ガラス管３が破損するのを防止する。ワイヤ形状とすることで集熱部４の遮光面積を可及的に小さくすることができる。例えばワイヤ径ｄ＝３ｍｍ、ピッチ＝１５０ｍｍで配置した時の遮光率＝２％であった。
これに対して強化ガラスでガラス管３を防護した場合には、表面反射率＝４％、減衰率＝１～２％、で遮光率は５～６％となり、防護ワイヤ５のほうが効率低下がより少ない結果となった。
防護ワイヤ５は、集熱部４へ人が倒れたり、物が衝突したりした場合でも怪我をすることなく、ガラス管３が破損するのを防止する。ワイヤ形状とすることで集熱部４の遮光面積を可及的に小さくすることができる。例えばワイヤ径ｄ＝３ｍｍ、ピッチ＝１５０ｍｍで配置した時の遮光率＝２％であった。
これに対して強化ガラスでガラス管３を防護した場合には、表面反射率＝４％、減衰率＝１～２％、で遮光率は５～６％となり、防護ワイヤ５のほうが効率低下がより少ない結果となった。
【0029】
防護ワイヤ５の両端は防護フレーム１ｂの側面に各々固定され、図１に示すようにガラス管３より装置正面側に設置される。図４に示すように、防護ワイヤ５の強度やテンションを維持するため、一対の防護フレーム１ｂの装置正面側のコーナー部は曲面１ｂ１に形成されていることが好ましい。
防護ワイヤ５は対向する防護フレーム１ｂ間に架設することで人などが倒れた時の垂直荷重は水平方向の引張応力に変換され、ガラス管３と防護ワイヤ５間に隙間を設けることで人体がガラス管３に衝突することを防止できる。例えば衝突荷重は１００ｋｇｆ程度であり、ワイヤ破断荷重は約６００ｋｇｆであるから十分な耐荷重性能を有する。但し、防護ワイヤ５は例えば金属製ワイヤ（ＳＵＳ）で直径φ３のものが用いられるものとする。
防護ワイヤ５は対向する防護フレーム１ｂ間に架設することで人などが倒れた時の垂直荷重は水平方向の引張応力に変換され、ガラス管３と防護ワイヤ５間に隙間を設けることで人体がガラス管３に衝突することを防止できる。例えば衝突荷重は１００ｋｇｆ程度であり、ワイヤ破断荷重は約６００ｋｇｆであるから十分な耐荷重性能を有する。但し、防護ワイヤ５は例えば金属製ワイヤ（ＳＵＳ）で直径φ３のものが用いられるものとする。
【0030】
図４に示すように、集熱部４を構成するガラス管３は、一対の防護フレーム１ｂ間に配置され、かつ防護フレーム１ｂ及び防護ワイヤ５との間に隙間Ｓを設けて架台１に保持されていることが好ましい。尚、図４の上下、左右の隙間Ｓの大きさは同じでも異なっていてもよい。
このように、集熱部４を構成するガラス管３は、一対の防護フレーム１ｂ間に配置されかつ防護フレーム１ｂ及び防護ワイヤ５との間に隙間Ｓを設けて架台１に保持されているので、地上設置されていても集熱部４のガラス管３が保護され、安全性が担保される。
また、防護ワイヤ５の素線径は小さくて済むため、遮光量が抑えられ集光効率低下を抑えることができる。しかも、防護フレーム１ｂや防護ワイヤ５は、風圧の影響を受け難い。特に、地上設置することで、積雪時には集光面の除雪が容易になり豪雪地でも使用でき、防護ワイヤ５により除雪時のガラス管３の破損も防止できる。集熱部４は水洗いし易いため、黄砂や火山灰による効率低下や塩害を低減することができる。
このように、集熱部４を構成するガラス管３は、一対の防護フレーム１ｂ間に配置されかつ防護フレーム１ｂ及び防護ワイヤ５との間に隙間Ｓを設けて架台１に保持されているので、地上設置されていても集熱部４のガラス管３が保護され、安全性が担保される。
また、防護ワイヤ５の素線径は小さくて済むため、遮光量が抑えられ集光効率低下を抑えることができる。しかも、防護フレーム１ｂや防護ワイヤ５は、風圧の影響を受け難い。特に、地上設置することで、積雪時には集光面の除雪が容易になり豪雪地でも使用でき、防護ワイヤ５により除雪時のガラス管３の破損も防止できる。集熱部４は水洗いし易いため、黄砂や火山灰による効率低下や塩害を低減することができる。
【0031】
ガラス管３は直径より大きなピッチで配置されると、ガラス管３同士の隙間から入射した太陽光が通過してしまい加熱に寄与しない。従ってガラス管３の背面側に反射部材６（平面鏡あるいは複合パラボラ集光鏡Compound Parabolic Concentrator；ＣＰＣ板）を設置すれば集熱効率が大幅に改善される。しかしながら、反射部材６を設置すると、風圧等の風荷重が大きくなり太陽熱温水器Ｗの転倒・破損の恐れがある。
【0032】
図６に示すように、反射部材６の設置構造は、一対の防護フレーム１ｂの背面側にコ字状のガイドレール７が凹部７ａどうしを向かい合わせて複数箇所に設けられている。一対のガイドレール７の凹部７ａに沿って反射部材６（反射鏡）をスライドさせて挿入し脱着可能に支持されている（図５参照）。ガイドレール７と反射部材６のクリアランスを大きく取り、反射部材６は精密な位置決めはせず強固に固定しない。
これにより、一対の防護フレーム１ｂに対する反射部材６の着脱が容易になり、強風が吹く気象状況下においては、予め反射部材６を取り外して使用することができる。また、各反射部材６はガイドレール７から容易に取り外せるので清掃が容易に行える。さらに、ガイドレール７は一対の防護フレーム１ｂ間を連結するため架台１の強度が向上し、ガラス管３の背面側から物が衝突することを防止できる。
これにより、一対の防護フレーム１ｂに対する反射部材６の着脱が容易になり、強風が吹く気象状況下においては、予め反射部材６を取り外して使用することができる。また、各反射部材６はガイドレール７から容易に取り外せるので清掃が容易に行える。さらに、ガイドレール７は一対の防護フレーム１ｂ間を連結するため架台１の強度が向上し、ガラス管３の背面側から物が衝突することを防止できる。
【0033】
図５は反射部材６の太陽熱温水器Ｍを背面側から見た図である。なお、図５では貯湯タンク２に接続する給水管８、給湯管９及びガラス管３や起立フレーム１ｃは省略されている。一対の防護フレーム１ｂには、複数併設されたガラス管３の背面側に反射面を有する複数の反射部材６（第一反射部材６Ａ，第二反射部材６Ｂ）が架設されている。これにより、ガラス管３の集熱効率が大幅に改善される。
第一反射部材６Ａと第二反射部材６Ｂは、ガラス管３の長手方向に隙間Ｓ１を設けて一対の防護フレーム１ｂ間に架設されている。このように、複数の反射部材６間、貯湯タンク２と反射部材６間、反射部材６と設置面間に隙間Ｓ１を設けて配置することで、例えば強風が吹くと風荷重が大きくなり易いが、隙間Ｓ１から風を逃がすことができるので、太陽熱温水器Ｍの転倒・破損のおそれはなくなる。尚、一対の防護フレーム１ｂ間に反射部材６を一枚設ける場合には、少なくとも反射部材６と貯湯タンク２間、反射部材６と設置面間に所定幅の隙間を設けて支持されるのが好ましい。
第一反射部材６Ａと第二反射部材６Ｂは、ガラス管３の長手方向に隙間Ｓ１を設けて一対の防護フレーム１ｂ間に架設されている。このように、複数の反射部材６間、貯湯タンク２と反射部材６間、反射部材６と設置面間に隙間Ｓ１を設けて配置することで、例えば強風が吹くと風荷重が大きくなり易いが、隙間Ｓ１から風を逃がすことができるので、太陽熱温水器Ｍの転倒・破損のおそれはなくなる。尚、一対の防護フレーム１ｂ間に反射部材６を一枚設ける場合には、少なくとも反射部材６と貯湯タンク２間、反射部材６と設置面間に所定幅の隙間を設けて支持されるのが好ましい。
【0034】
反射部材６は、ポリ塩化ビニル（ＰＣＶ）やポリエチレン（ＰＥ）などの柔軟性のある素材で形成した平板材とし、またガラス管３に対向する反射面６ａを高反射率の鏡面、あるいは面祖度の粗い乱反射面とし、入射光を反射させる構造としてもよい。また、反射部材６は、平面鏡に限らずトラフ形状あるいは複合パラボラ集光鏡（Compound Parabolic Concentrator、ＣＰＣ板）のように曲面形状に成形されたものでもよい。このように、反射部材６に柔軟性のある素材を用いることで風圧により反射部材６が変形して風荷重を低減し、仮に反射部材６が脱落しても二次災害を低減できる。
【0035】
図２及び図７に示すように、貯湯タンク２には給水管８と給湯管９が各々接続されている。給水管８と給湯管９を接続する配管混合部１０には吐出口１１が設けられている。配管混合部１０は、給水管８と給湯管９を連結して水道水と温水を混合して所望の温度の混合水を生成する。配管混合部１０には、給水管８と接続される配管を開閉する給水管バルブ８ａと、給湯管９と接続される配管を開閉する給湯管バルブ９ａが各々設けられている。これらの給水管バルブ８ａ及び給湯管バルブ９ａの開閉量を調節することで配管混合部１０に生成された混合水を吐出口１１から吐出できる。また、この配管混合部１０には吐出口１１より吐出される混合水の温度を測定する水温センサ１２が設けられており、配管混合部１０近傍に水温センサ１２により測定された温度を示す水温表示部１３（水温計）が設置されている。
【0036】
これにより、配管混合部１０により生成された混合水を吐出口１１より吐出して使用する場合、吐出される水温を水温表示部１３で確認し所望の温度で使用することができる。また、貯湯タンク２内の水温は１００℃近くになっていることもあり予め水温表示部１３で水温が分かるため火傷を防止できる。
また、給水管バルブ８ａと給湯管バルブ９ａの開閉操作部（ハンドルあるいはレバー）は脱着可能となっており、配管混合部１０より温水を使用しないときは取り外すことができる。なお、配管混合部１０の構成によって開閉操作部は１つのバルブで給水管８及び給湯管９の水量を調節するようになっていてもよい。
これにより太陽熱温水器Ｍの管理者が開閉操作部を取り外し保管することができ、第三者が不用意にバルブを操作して混合水を吐出することを防止できる。あるいは幼児などが誤って高温の混合水を吐出させて火傷事故を起こすことを未然に防止できる。
また、給水管バルブ８ａと給湯管バルブ９ａの開閉操作部（ハンドルあるいはレバー）は脱着可能となっており、配管混合部１０より温水を使用しないときは取り外すことができる。なお、配管混合部１０の構成によって開閉操作部は１つのバルブで給水管８及び給湯管９の水量を調節するようになっていてもよい。
これにより太陽熱温水器Ｍの管理者が開閉操作部を取り外し保管することができ、第三者が不用意にバルブを操作して混合水を吐出することを防止できる。あるいは幼児などが誤って高温の混合水を吐出させて火傷事故を起こすことを未然に防止できる。
【0037】
ここで、太陽熱温水器Ｍを含む給湯システムの一例について図３を参照して説明する。貯湯タンク２には水源１４から給水管８により水道水が給水され、集熱部４のガラス管３により加熱された温水が貯湯タンク２から温度調節弁１５に送出される。温度調節弁１５には水源１４から水道水も給水され、温水と水道水が適宜混合されて所定の温度に自動調整され、所定温度となった温水が家屋Ｈの給湯器１６に送出される。給湯器１６は通常、供給された水道水をガスや灯油によるボイラーや電気ヒーターで給湯設定温度まで加熱し家屋Ｈへ送出する。しかし本案では給湯器１６には水道水に代わって太陽熱温水器Ｍからの温水が供給され、温水温度が給湯設定温度より高いときはボイラーは動作せず燃料は消費されない。温水温度が給湯設定温度より低いときは差分だけボイラーで加熱される。従って太陽熱温水器Ｍで得た太陽光エネルギーに相当する分はボイラー燃焼量が減り、燃費が改善されＣＯ２排出量も削減できる。
【0038】
以上の構成の太陽熱温水器Ｍは、屋根上に設置することも可能であるが安全性が確保されるため生活圏である地上に設置することも可能であり、南向きに設置しさらにガラス管３と反射部材６により高効率で保温性にも優れている。温水を給湯器１６に送出することで化石燃料の消費量を低減できる。また屋外で温水を使用することもでき、様々な用途に利用でき、さらに停電時や断水時や給湯器故障時あるいは災害時などには非常用水となる。なお、真空二重ガラス管を備えた貯湯タンク２に加圧された上水を給水あるいは排出する太陽熱温水器Ｍであれば、本実施例に関わらず各種形態の太陽熱温水器に適用することができる。
【0039】
次に集熱部４の構成例について、図８乃至図１０を参照して説明する。
一般的に太陽熱温水器Ｍは貯湯タンク２と集熱部４で構成される。集熱部４の構造は大きく分けると、ヒートパイプ型、ガラス管型、平面型の三つがある。
ヒートパイプ型とガラス管型はガラス管３を備えており、実施例はヒートパイプ型を想定している。
図８は、ヒートパイプ型と呼ばれるタイプの構造説明図である。尚、以下の説明では、ボトムヒート方式ヒートパイプを扱い単にヒートパイプという。集熱部４は、内部が真空状態となった二重ガラス管１９で覆われており、二重ガラス管１９の内壁は熱吸収膜２０が塗布されている。二重ガラス管１９の中心線と同心状にヒートパイプ２２が配置され、ヒートパイプ２２は熱吸収膜２０とは熱伝導板２３を介して熱的に結合されて加熱される。
一般的に太陽熱温水器Ｍは貯湯タンク２と集熱部４で構成される。集熱部４の構造は大きく分けると、ヒートパイプ型、ガラス管型、平面型の三つがある。
ヒートパイプ型とガラス管型はガラス管３を備えており、実施例はヒートパイプ型を想定している。
図８は、ヒートパイプ型と呼ばれるタイプの構造説明図である。尚、以下の説明では、ボトムヒート方式ヒートパイプを扱い単にヒートパイプという。集熱部４は、内部が真空状態となった二重ガラス管１９で覆われており、二重ガラス管１９の内壁は熱吸収膜２０が塗布されている。二重ガラス管１９の中心線と同心状にヒートパイプ２２が配置され、ヒートパイプ２２は熱吸収膜２０とは熱伝導板２３を介して熱的に結合されて加熱される。
【0040】
ヒートパイプ２２の一端（図面上端）は、貯湯タンク２内に接続され、熱拡散部２４（金属凹部）となっている。熱拡散部２４は、ヒートパイプ２２がシリコングリスなどを介して熱的に結合されている。熱拡散部２４は貯湯タンク２の内壁２ａに接合され、貯湯タンク２内に突設されている。貯湯タンク２の底部内には水道水が注水されており、熱拡散部２４と水道水が接触して熱伝導により水道水は加熱され貯湯タンク２の上部から温水として排出される。すなわちヒートパイプ２２が集熱部４で太陽光エネルギーを吸収し熱量を移動させ貯湯タンク２内の水に放出して加熱する熱サイクルシステムとなっている。ヒートパイプ型は、集熱部４には通水せず貯湯タンク２だけに通水する構造であり、給水管と給湯管は貯湯タンク２に接続される。通常、貯湯タンク２内の水は対流により上方のほうがわずかに高温となるため貯湯タンク２下方から給水し貯湯タンク２上方から排出する。集熱部４の外周は真空二重ガラス管１９で覆われているため断熱性が高く大気への放熱が極めて少ないため平面型と比べて保温性に優れる。従って貯湯タンク２内の水温は平面型より高くなり冬季でも８０℃以上の熱水の生成が可能である。
【0041】
以上ヒートパイプ型の集熱部４について説明したが、集熱部４はガラス管型を用いてもよい。図９にて、ガラス管型の構造を説明する。尚、図８と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。集熱部４は、内部が真空状態となった二重ガラス管１９で覆われており、二重ガラス管１９の内壁は熱吸収膜２０が塗布されている。二重ガラス管１９の一端（図面上端）はパッキン２１を介して貯湯タンク２と接続されている。二重ガラス管１９内には貯湯タンク２の水道水が注水され熱吸収膜２０からの熱伝導で加熱する。集熱部４で加熱された水道水Ｗは対流により上方の貯湯タンク２へ移動し、冷たい水道水が二重ガラス管１９内へ戻る。加熱された水道水は貯湯タンク２上部へ溜まるため貯湯タンク２底部に水道水Ｗを給水し、貯湯タンク２上部から温水ＨＷを排出する。ガラス管型は二重ガラス管１９内に注水されるが真空断熱されているため断熱性能が高く大気への放熱が極めて少ないため平面型と比べて保温性に優れる。
【0042】
次に図１０にて平面型の構造を説明する。集熱部４は太陽照射面を透明なガラス板１７を用いたケース体で構成されており、ケース体内に平面状の発熱体１８が敷設されている。また、ケース体下方からケース体上方に向かって水源から水道水を通水し直接発熱体１８と接触させて熱伝導により加熱する。ケース体上方には貯湯タンク２が配置され、集熱部４で加熱された水道水は対流により上方の貯湯タンク２へ移動する。従って、集熱部４の底部に冷たい水道水を給水し、貯湯タンク２上部から温水を排出するようになっている。
平板型の集熱部４は放熱損失が非常に大きく外気温が下がると集熱部４から貯湯タンク２の温水の熱が逃げてしまい貯留水の水温が低下する。また、寒冷地では集熱部４内の水道水が凍結して装置が破損する恐れがあるため冬季は使用できない。
平板型の集熱部４は放熱損失が非常に大きく外気温が下がると集熱部４から貯湯タンク２の温水の熱が逃げてしまい貯留水の水温が低下する。また、寒冷地では集熱部４内の水道水が凍結して装置が破損する恐れがあるため冬季は使用できない。
【0043】
以上説明したように、太陽熱温水器によれば、集熱部４にガラス管３を用いることで断熱性が高くなり外気温の影響を受けにくく、冬季も使用可能となる。集熱部４を構成するガラス管３は、一対の防護フレーム１ｂ間に配置され、かつ防護フレーム１ｂ及び防護ワイヤ５との間に隙間を設けて架台１に保持されているので、地上設置されていても集熱部４のガラス管３が保護され、安全性が担保される。
また、反射部材６とガイドレール７はガラス管３より背面側に配置されることで背面側からの人や物の衝突によるガラス管３の破損を防護できる。
さらに、防護ワイヤ５の素線径は小さくて済むため、遮光量が抑えられ集光効率低下を抑えることができる。しかも、防護フレーム１ｂや防護ワイヤ５は、風圧の影響を受け難い。特に、地上設置することで、断水、停電、燃料切れ、給湯器故障が同時発生しても貯水を非常用水として利用することができる。
集熱部４を南向きに設置し集光効率を向上できる。積雪時に集熱部４の除雪ができ豪雪地でも使用できる。また、集熱部４を水洗して黄砂や火山灰による効率低下や塩害を低減できる。反射部材６は容易に取り外しができ、反射面の清掃が容易にでき、台風などの強風時には予め反射部材６を取り外しておいて耐風圧性を向上できる。設置作業は地上で行われ高所作業が不要となり安全性が高い。
また、反射部材６とガイドレール７はガラス管３より背面側に配置されることで背面側からの人や物の衝突によるガラス管３の破損を防護できる。
さらに、防護ワイヤ５の素線径は小さくて済むため、遮光量が抑えられ集光効率低下を抑えることができる。しかも、防護フレーム１ｂや防護ワイヤ５は、風圧の影響を受け難い。特に、地上設置することで、断水、停電、燃料切れ、給湯器故障が同時発生しても貯水を非常用水として利用することができる。
集熱部４を南向きに設置し集光効率を向上できる。積雪時に集熱部４の除雪ができ豪雪地でも使用できる。また、集熱部４を水洗して黄砂や火山灰による効率低下や塩害を低減できる。反射部材６は容易に取り外しができ、反射面の清掃が容易にでき、台風などの強風時には予め反射部材６を取り外しておいて耐風圧性を向上できる。設置作業は地上で行われ高所作業が不要となり安全性が高い。
【0044】
［実施例２］
太陽熱温水器Ｍの他例について図１１乃至図１３を参照して説明する。本実施例は太陽熱温水器Ｍの一例として、集熱部４にガラス管３を備え、架台１に反射部材６を設けたものである。尚、実施例１と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。
太陽熱温水器Ｍの他例について図１１乃至図１３を参照して説明する。本実施例は太陽熱温水器Ｍの一例として、集熱部４にガラス管３を備え、架台１に反射部材６を設けたものである。尚、実施例１と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。
【0045】
図１１及び図１２に示すように、太陽熱温水器Ｍは、太陽光エネルギーを集める集熱部４と、集熱部４で生成された温水を蓄える貯湯タンク２とで構成される。貯湯タンク２は水道水を供給する給水管８と温水を排出する給湯管９が接続されておりそれぞれ凍結防止帯が巻かれている。
【0046】
図１２において、架台１は地上に設置固定され、貯湯タンク２及び集熱部４を支持する。集熱部４は一端が貯湯タンク２に接続され他端が設置面近傍まで延設された複数のガラス管３で構成され、架台１によって傾斜姿勢で保持されている。貯湯タンク２には水道水が給水管８より供給され、集熱部４が太陽光にさらされて加熱生成された温水は貯湯タンク２より給湯管９を通じて排出されるようになっている。尚、架台１は地上に限らず、倉庫などの屋根に設置されていてもよい。
【0047】
架台１は、両端を閉止された円筒状の貯湯タンク２の長手方向両端部を各々支持する弧状に形成された左右一対のタンク支持フレーム１ａと、一対のタンク支持フレーム１ａの正面側端部に一端が接続され、他端が設置面まで延設されて設置固定される左右一対の側面フレーム１ｈと、一対のタンク支持フレーム１ａの奥側端部に一端が接続され、他端が設置面より起立する一対の起立フレーム１ｃを備えている。一対の側面フレーム１ｈの設置面側端部近傍には、複数のガラス管３の端部を保持するガラス管固定フレーム１ｄが架設されている。ガラス管固定フレーム１ｄには、複数のガラス管３が挿入保持される固定筒１ｅが設けられている。複数のガラス管３の設置面側端部は、ガラス管固定フレーム１ｄに設けられた固定筒１ｅに挿入保持されている。
これにより、複数のガラス管３が傾斜姿勢で架台１に保持することができる。また、架台１の起立フレーム１ｃと側面フレーム１ｈ間、起立フレーム１ｃ間には、梁フレーム１ｆで連結されている。側面フレーム１ｈ及び起立フレーム１ｃの設置端部は、設置面に対してボルト或いは杭などで固定することができる。
これにより、複数のガラス管３が傾斜姿勢で架台１に保持することができる。また、架台１の起立フレーム１ｃと側面フレーム１ｈ間、起立フレーム１ｃ間には、梁フレーム１ｆで連結されている。側面フレーム１ｈ及び起立フレーム１ｃの設置端部は、設置面に対してボルト或いは杭などで固定することができる。
【0048】
ガラス管３は直径より大きなピッチで配置されると、ガラス管３同士の隙間から入射した太陽光が通過してしまい加熱に寄与しない。従ってガラス管３の背面側に反射部材６（平面鏡あるいは複合パラボラ集光鏡Compound Parabolic Concentrator；ＣＰＣ板）を設置すれば集熱効率が大幅に改善される。しかしながら、反射部材６を設置すると、反射部材６にかかる風荷重が大きくなり太陽熱温水器Ｍの転倒・破損の恐れがある。
【0049】
図１３に示すように、反射部材６の設置構造は、一対の側面フレーム１ｈの背面側にコ字状のガイドレール７が凹部７ａどうしを向かい合わせて複数箇所に設けられている。一対のガイドレール７の凹部７ａに反射部材６をスライドさせて挿入し脱着可能に支持されている（図５参照）。ガイドレール７と反射部材６のクリアランスを大きく取り、反射部材６は精密な位置決めはせず強固に固定しない。
これにより、ガラス管３同士の隙間を通過した入射光を反射しガラス管３の背面で集光させることで集熱効率が大幅に改善される。また、一対の側面フレーム１ｈに対する反射部材６の着脱が容易にでき、強風が吹く気象状況下においては、予め反射部材６を取り外しておくことで太陽熱温水器Ｍの転倒・破損のおそれはなくなる。さらに、ガイドレール７は一対の側面フレーム１ｈ間を連結するため架台１の強度が向上し、ガラス管３の背面側から物が衝突することを防止できる。
これにより、ガラス管３同士の隙間を通過した入射光を反射しガラス管３の背面で集光させることで集熱効率が大幅に改善される。また、一対の側面フレーム１ｈに対する反射部材６の着脱が容易にでき、強風が吹く気象状況下においては、予め反射部材６を取り外しておくことで太陽熱温水器Ｍの転倒・破損のおそれはなくなる。さらに、ガイドレール７は一対の側面フレーム１ｈ間を連結するため架台１の強度が向上し、ガラス管３の背面側から物が衝突することを防止できる。
【0050】
図５は実施例１の反射部材６の太陽熱温水器Ｍを背面側から見た図であるが実施例２の太陽熱温水器Ｍを背面側から見た図として援用するものする。なお、図５では貯湯タンク２に接続する給水管８及び給湯管９やガラス管３や起立フレーム１ｃは省略されている。また、図５は防護フレーム１ｂを図示するが、側面フレーム１ｈと置き換えて説明するものとする。
第一反射部材６Ａと第二反射部材６Ｂは、ガラス管３の長手方向に隙間Ｓ１を設けて一対の側面フレーム１ｈ間に架設されている。このように、複数の反射部材６間、貯湯タンク２と反射部材６間、反射部材６と設置面間に隙間Ｓ１を設けて配置することで、例えば強風が吹くと風荷重が大きくなり易いが、隙間Ｓ１から風を逃がすことができるので、太陽熱温水器Ｍの転倒・破損のおそれはなくなる。
第一反射部材６Ａと第二反射部材６Ｂは、ガラス管３の長手方向に隙間Ｓ１を設けて一対の側面フレーム１ｈ間に架設されている。このように、複数の反射部材６間、貯湯タンク２と反射部材６間、反射部材６と設置面間に隙間Ｓ１を設けて配置することで、例えば強風が吹くと風荷重が大きくなり易いが、隙間Ｓ１から風を逃がすことができるので、太陽熱温水器Ｍの転倒・破損のおそれはなくなる。
【0051】
反射部材６は、ポリ塩化ビニル（ＰＣＶ）やポリエチレン（ＰＥ）などの柔軟性のある素材で形成した平板材とし、またガラス管３に対向する反射面６ａを高反射率の鏡面、あるいは面祖度の粗い乱反射面とし、入射光を反射させる構造としてもよい。また、反射部材６は、平面鏡に限らずトラフ形状あるいは複合パラボラ集光鏡（Compound Parabolic Concentrator、ＣＰＣ板）のように曲面形状に成形されたものでもよい。このように、反射部材６に柔軟性のある素材を用いることで風圧により反射部材６が変形して風荷重を低減し、仮に反射部材６が脱落しても二次災害を低減できる。
なお、セルロースナノファイバーやウッドプラスチックなど木材を原料とした素材を使うことで石油消費量を減らすことも可能である。
なお、セルロースナノファイバーやウッドプラスチックなど木材を原料とした素材を使うことで石油消費量を減らすことも可能である。
【0052】
以上説明したように、集熱部４を反射部材６にかかる風荷重を低減することで安全性を確保でき、地上で太陽熱温水器Ｍを運用できる。反射部材６によりガラス管３の集熱効率を大幅に改善できる。各反射部材６はガイドレール７から容易に取り外せるので清掃が容易に行うことができ、反射効率を維持できる。また、反射部材６とガイドレール７はガラス管３より背面側に設置されることで背面側からの人や物の衝突によるガラス管３の破損を防護でき、一対の側面フレーム１ｈ間にガイドレール７を架設することで架台１の強度を向上することができる。
【0053】
［実施例３］
図１４は実施例３に係る太陽熱温水器Ｍを含む給湯システムを示す。図３と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。図１４は、図３の給湯システムから給湯器１６への配管を無くし、給湯器１６へ温水を供給しない実施例である。貯湯タンク２のみで生成された温水を使うことができ、配管は水源１４からの給水管８のみですむ。貯湯タンク２に接続された給湯管９は混合手段１０にのみに接続される。
図１４は実施例３に係る太陽熱温水器Ｍを含む給湯システムを示す。図３と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。図１４は、図３の給湯システムから給湯器１６への配管を無くし、給湯器１６へ温水を供給しない実施例である。貯湯タンク２のみで生成された温水を使うことができ、配管は水源１４からの給水管８のみですむ。貯湯タンク２に接続された給湯管９は混合手段１０にのみに接続される。
【0054】
貯湯タンク２には水源１４から給水管８を通り水道水が給水され、集熱部４により加熱された温水は給湯管９を通り配管混合部１０へ排出される。配管混合部１０は給水管８からの水道水と給湯管９からの温水を混合し吐出口１１から混合水（温水）を吐出する。
このように、家屋Ｈに設けられた給湯器１６への配管をなくすことで、太陽熱温水器Ｍの設置場所の自由度が広がる。よって、水源１４さえあれば温水を作ることができ、公園やキャンプ場などでボイラーが無くても温水を提供することができる。
このように、家屋Ｈに設けられた給湯器１６への配管をなくすことで、太陽熱温水器Ｍの設置場所の自由度が広がる。よって、水源１４さえあれば温水を作ることができ、公園やキャンプ場などでボイラーが無くても温水を提供することができる。
【0055】
［実施例４］
太陽熱温水器Ｍの他例について図１５乃至図１９を参照して説明する。本実施例は太陽熱温水器Ｍの一例として、集熱部４にガラス管３を備え、架台１に反射部材６を設けたものである。尚、実施例１と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。本実施例は、後述するように太陽熱温水器Ｍを、地上設置する場合の他、屋根２５上に設ける場合も含む。
太陽熱温水器Ｍの他例について図１５乃至図１９を参照して説明する。本実施例は太陽熱温水器Ｍの一例として、集熱部４にガラス管３を備え、架台１に反射部材６を設けたものである。尚、実施例１と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。本実施例は、後述するように太陽熱温水器Ｍを、地上設置する場合の他、屋根２５上に設ける場合も含む。
【0056】
図１５及び図１６に示すように、太陽熱温水器Ｍは、太陽光エネルギーを集める集熱部４と、集熱部４で生成された温水を蓄える貯湯タンク２とで構成される。貯湯タンク２は水道水を供給する給水管８と温水を排出する給湯管９が接続されておりそれぞれ凍結防止帯が巻かれている。
【0057】
図１５において、架台１は地上に設置固定され、貯湯タンク２及び集熱部４を支持する。集熱部４は一端が貯湯タンク２に接続され他端が設置面近傍まで延設された複数のガラス管３で構成され、架台１によって傾斜姿勢で保持されている。貯湯タンク２には水道水が給水管８より供給され、集熱部４が太陽光にさらされて加熱生成された温水は貯湯タンク２より給湯管９を通じて排出されるようになっている。
【0058】
架台１は、両端を閉止された円筒状の貯湯タンク２の長手方向両端部及びタンク中心部を各々支持する弧状に形成されたタンク支持フレーム１ａと、タンク支持フレーム１ａの正面側端部に一端が接続され、他端が設置面まで延設されて設置固定される側面フレーム１ｈ及び側面フレーム１ｈ間に設けられた中央フレーム１ｉと、タンク支持フレーム１ａの奥側端部に一端が接続され、他端が設置面より起立する起立フレーム１ｃを備えている。側面フレーム１ｈ及び中央フレーム１ｉの設置面側端部近傍には、複数のガラス管３の端部を保持するガラス管固定フレーム１ｄが架設されている。ガラス管固定フレーム１ｄには、複数のガラス管３が挿入保持される固定筒１ｅが設けられている。複数のガラス管３の設置面側端部は、ガラス管固定フレーム１ｄに設けられた固定筒１ｅに各々挿入保持されている。
これにより、複数のガラス管３が傾斜姿勢で架台１に保持することができる。また、架台１の起立フレーム１ｃと側面フレーム１ｈ間、起立フレーム１ｃ間には、梁フレーム１ｆで連結されている。側面フレーム１ｈ及び起立フレーム１ｃの設置端部は、設置面に対してボルト或いは杭などで固定することができる。
これにより、複数のガラス管３が傾斜姿勢で架台１に保持することができる。また、架台１の起立フレーム１ｃと側面フレーム１ｈ間、起立フレーム１ｃ間には、梁フレーム１ｆで連結されている。側面フレーム１ｈ及び起立フレーム１ｃの設置端部は、設置面に対してボルト或いは杭などで固定することができる。
【0059】
複数のガラス管３は、その直径より大きなピッチで配置されると、ガラス管３同士の隙間から入射した太陽光が通過してしまい加熱に寄与しない。
従ってガラス管３の背面側に反射部材６（平面鏡あるいは複合パラボラ集光鏡Compound Parabolic Concentrator；ＣＰＣ板）を設置すれば集熱効率が大幅に改善される。しかしながら、反射部材６を設置すると、反射部材６に作用する風荷重が大きくなり太陽熱温水器Ｍの転倒・破損の恐れがある。
従ってガラス管３の背面側に反射部材６（平面鏡あるいは複合パラボラ集光鏡Compound Parabolic Concentrator；ＣＰＣ板）を設置すれば集熱効率が大幅に改善される。しかしながら、反射部材６を設置すると、反射部材６に作用する風荷重が大きくなり太陽熱温水器Ｍの転倒・破損の恐れがある。
【0060】
図１６に示すように、平板状の反射部材６には取付穴６ｂが複数箇所に設けられている。反射部材６は取付穴６ｂを通した複数の取付ベルト２６により側面フレーム１ｈ及び中央フレーム１ｉと脱着可能に取り付けられている。このため、反射部材６を取り外し可能とし、予め強風が予想される際には反射部材６を架台１から取り外すことで強風時の風荷重による転倒・破損を防止することができる。また、複数の反射部材６を用いることで、反射部材６を小さくすることができ、反射部材６に作用する風荷重を低減し、太陽熱温水器Ｍの転倒・破損を防止することができる。また、反射部材６間にも任意幅の隙間を設けて支持されているため風を逃がす面積が広くなり耐風圧性が向上する。
また、反射部材６はガラス管３より背面側に配置されるため、背面側からの人や物の衝突からガラス管３の破損を防止することができる。なお、反射部材６の表面は、平坦な鏡面状でもよいが凹凸面を有する粗面をして乱反射を起こすようにしてもよい。
また、反射部材６はガラス管３より背面側に配置されるため、背面側からの人や物の衝突からガラス管３の破損を防止することができる。なお、反射部材６の表面は、平坦な鏡面状でもよいが凹凸面を有する粗面をして乱反射を起こすようにしてもよい。
【0061】
また図１７に示すように、反射部材６はガラス管３の背面側に設置され、反射部材６の反射面６ａはガラス管３の背面と正対する。反射部材６は、例えば架台１を構成する側面フレーム１ｈ及び中央フレーム１ｉの背面において、反射部材６に設けられたいずれかの取付穴６ｂに取付ベルト２６を挿通して各フレーム対してバックル又は面ファスナー等で環状に締結されている。尚、フレームが存在しない位置では、ガラス管３と反射部材６の取付穴６ｂに取付ベルト２６を環状に締結するようにしてもよい。これにより、太陽熱温水器Ｍに取り付け用の格別な加工をすることなく、或いは複雑な機構を用いることなく、反射部材６を任意の位置に容易に着脱することができる。
なお、専用の取り付け金具などが不要なことから既設の太陽熱温水器Ｍにも取り付けが可能で、多数の使用中の太陽熱温水器Ｍに適用することにより大きなＣＯ２排出量削減効果を期待できる。
なお、専用の取り付け金具などが不要なことから既設の太陽熱温水器Ｍにも取り付けが可能で、多数の使用中の太陽熱温水器Ｍに適用することにより大きなＣＯ２排出量削減効果を期待できる。
【0062】
図１８は実施例４の太陽熱温水器Ｍを背面側から見た図である。なお、図１８では貯湯タンク２に接続する給水管８及び給湯管９やガラス管３や起立フレーム１ｃは省略されている。
第一反射部材６Ａと第二反射部材６Ｂは、ガラス管３の長手方向に隙間Ｓ１を設けて側面フレーム１ｈ及び中央フレーム１ｉに支持されている。このように、反射部材６間、貯湯タンク２と反射部材６間、反射部材６と設置面間に隙間Ｓ１を設けて配置することで、例えば強風が吹くと風荷重が大きくなり易いが、隙間Ｓ１から風を逃がすことができるので、太陽熱温水器Ｍの転倒・破損のおそれはなくなる。各隙間Ｓ１の大きさは、同じであっても異なっていてもよい。
第一反射部材６Ａと第二反射部材６Ｂは、ガラス管３の長手方向に隙間Ｓ１を設けて側面フレーム１ｈ及び中央フレーム１ｉに支持されている。このように、反射部材６間、貯湯タンク２と反射部材６間、反射部材６と設置面間に隙間Ｓ１を設けて配置することで、例えば強風が吹くと風荷重が大きくなり易いが、隙間Ｓ１から風を逃がすことができるので、太陽熱温水器Ｍの転倒・破損のおそれはなくなる。各隙間Ｓ１の大きさは、同じであっても異なっていてもよい。
【0063】
図１９は太陽熱温水器Ｍを屋根２５に設置した場合の側面図である。屋根２５にボルトなどで固定されたベースフレーム１ｊを設けて、ベースフレーム１ｊに対して起立フレーム１ｃ、側面フレーム１ｈ、中央フレーム１ｉを組み付けることが好ましい。また、太陽熱温水器Ｍは、棟を跨いだ２面の屋根に設置される場合もある。図１９のように太陽熱温水器Ｍを屋根２５に設置した場合、給水管８及び給湯管９の配管図は、図３と同様であるとする。
【0064】
反射部材６は、ポリ塩化ビニル（ＰＣＶ）やポリエチレン（ＰＥ）などの柔軟性のある素材で形成した平板材とし、またガラス管３に対向する反射面６ａを高反射率の鏡面、あるいは面祖度の粗い乱反射面とし、入射光を反射させる構造としてもよい。このように、反射部材６に柔軟性のある素材を用いることで風圧により反射部材６が変形して風荷重を低減し、仮に反射部材６が脱落しても二次災害を低減できる。
なお、廃プラスチックをリサイクルした素材や、セルロースナノファイバー、ウッドプラスチックなど木材を原料とした素材を使うことで石油消費量を減らすことも可能である。
なお、廃プラスチックをリサイクルした素材や、セルロースナノファイバー、ウッドプラスチックなど木材を原料とした素材を使うことで石油消費量を減らすことも可能である。
【0065】
以上説明したように、温水器に加工をすることなく反射部材６を支持することができ、反射部材６にかかる風荷重を低減することで安全性を確保できる。反射部材６によりガラス管３の集熱効率を大幅に改善できる。反射部材６は取付ベルト２６を外すだけで容易に取り外せるので清掃が容易に行うことができ、反射効率を維持できる。また、反射部材６はガラス管３より背面側に設置されることで背面側からの人や物の衝突によるガラス管３の破損を防護できる。
【0066】
上述したように太陽熱温水器Ｍは、安全性が確保されるため生活圏である地上に設置が可能であり、南向きに設置しさらに真空二重ガラス管１９と反射部材６により集光率が高く保温性にも優れている。給湯器１６に貯湯タンク２で生成された温水を送出することで化石燃料の消費量を低減することができる。
また屋外で温水を使用することもでき、様々な用途に利用でき、さらに停電時や断水時や給湯器故障時あるいは災害時などには非常用水となる。
なお真空二重ガラス管を備えた太陽熱温水器Ｍであれば、ヒートパイプ型や水道直圧式に限定するものではなく各種形態の太陽熱温水器Ｍに適用することができる。
また屋外で温水を使用することもでき、様々な用途に利用でき、さらに停電時や断水時や給湯器故障時あるいは災害時などには非常用水となる。
なお真空二重ガラス管を備えた太陽熱温水器Ｍであれば、ヒートパイプ型や水道直圧式に限定するものではなく各種形態の太陽熱温水器Ｍに適用することができる。
【0067】
また、集熱部４を構成するガラス管３の設置面に対する傾斜角度は、固定角度になっているが、防護フレーム１ｂや起立フレーム１ｃの長さを変えたり、或いは一対のタンク支持フレーム１ａに対する一対の防護フレーム１ｂや側面フレーム１ｈの連結位置を変えたりして傾斜角度を可変としてもよい。
【符号の説明】
【0068】
Ｍ 太陽熱温水器 １ 架台 １ａ タンク支持フレーム １ｂ 防護フレーム １ｃ 起立フレーム １ｄ ガラス管固定フレーム １ｅ 固定筒 １ｆ 梁フレーム １ｇ 通気孔 １ｈ 側面フレーム １ｉ 中央フレーム １ｊ ベースフレーム ２ 貯湯タンク ３ ガラス管 ４ 集熱部 ５ 防護ワイヤ ５ａ 交差ワイヤ Ｓ，Ｓ１ 隙間 ６ 反射部材 ６Ａ 第一反射部材 ６Ｂ 第二反射部材 ６ａ 反射面 ７ ガイドレール ７ａ 凹部 ８ 給水管 ８ａ 給水管バルブ ９ 給湯管 ９ａ 給湯管バルブ １０ 配管混合部 １１ 吐出口 １２ 水温センサ １３ 水温表示部 １４ 水源 １５ 温度調節弁 １６ 給湯器 １７ ガラス板 １８ 発熱体 １９ 二重ガラス管 ２０ 熱吸収膜 ２１ パッキン ２２ ヒートパイプ ２３ 熱伝導版 ２４ 熱拡散部 ２５ 屋根 ２６ 取付ベルト
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
