特開 2023-47364 太陽集熱器

(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】P2023047364

(43)【公開日】2023-04-06

(54)【発明の名称】太陽集熱器

(51)【国際特許分類】

   F24S 80/65 20180101AFI20230330BHJP

   F24S 10/70 20180101ALI20230330BHJP

【ＦＩ】

F24S80/65

F24S10/70

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021156228

(22)【出願日】2021-09-27

(71)【出願人】

【識別番号】520246294

【氏名又は名称】株式会社ＳＡＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100111349

【弁理士】

【氏名又は名称】久留 徹

(72)【発明者】

【氏名】谷川 巧

(57)【要約】

【課題】軽量化を図ることができるとともに、加熱された液体からの放熱を防止できるようにした太陽集熱器を提供する。
【解決手段】液体流入路２１や分割流路２２、液体排出路２３で構成され、太陽光によって加熱される液体を内部に通すための液体流通部２と、該液体流通部２の側部に設けられるクッション性を有する断熱部材６と、液体流通部２を覆うように前記断熱部材６に密着して設けられ、前記断熱部材６の復元力や、張引部材８２などによって張引される樹脂フィルム７とを備えて構成する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

太陽光によって加熱される液体を内部に通すための液体流通部と、
当該液体流通部の表面との間に断熱層を形成するように被覆する樹脂フィルムと、
当該樹脂フィルムを張引する張引手段と、
を設けるようにしたことを特徴とする太陽集熱器。

【請求項2】

前記張引手段が、当該液体流通部の少なくとも両側に設けられるクッション性を有する断熱部材を設けるとともに、当該断熱部材を覆うように樹脂フィルムを設け、断熱部材の復元力によって樹脂フィルムを内側から押圧するように張引させるように構成されたものである請求項１に記載の太陽集熱器。

【請求項3】

前記張引手段が、前記樹脂フィルムに設けられた張引片と、当該張引片に取り付けられる張引部材とを設けて構成されるものである請求項１に記載の太陽集熱器。

【請求項4】

前記液体流通部が、液体流入路から流入した液体を直交方向に複数のパイプを介して流通させ、前記液体流入路の対角位置に設けられた液体排出路から排出させるものである請求項１に記載の太陽集熱器。

【請求項5】

前記液体流通部が、表裏をなす樹脂フィルムの内側に、複数本の平行な溶着部を設けて構成させるものであり、当該平行な溶着部の間に液体を通すようにしたものである請求項１に記載の太陽集熱器。

【請求項6】

前記樹脂フィルムが、上側フィルム要素と下側フィルム要素で構成されるものであり、
当該上側フィルム要素と下側フィルム要素の端部に設けられた接合部材を上下に接合させることにより、前記断熱部材を被覆するようにしたものである請求項２に記載の太陽集熱器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軽量化と保温性を図れるようにした太陽集熱器に関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般的に、太陽光を用いて集熱する場合、硬質パネルで構成された太陽集熱器が用いられる。この太陽集熱器は、透明なガラスなどで構成された硬質パネルと、その硬質パネルの内側に設けられたパイプと、そのパイプ内を通る水を加熱させるための黒色系の加熱部材とを備えて構成されるものであって、太陽光によって加熱部材を発熱させ、その熱をパイプ内の水に伝達させるとともに、硬質パネルで囲まれた断熱層内で保温させることによって、パイプからの放熱を防止できるようにしたものである（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－１３８８９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、このような太陽集熱器の表面に設けられる硬質パネルは、非常に重いガラスで構成されているため、全体としての重量が非常に重くなる。このため、このような重量物を屋根などに設置するには時間や労力やコストなどがかかってしまう。

【0005】

一方、このような硬質パネルを薄い樹脂パネルなどで代用することもできるが、このような樹脂パネルを用いた場合であっても、大きな軽量化を期待することができず、また、樹脂パネルを薄くすると、樹脂パネルが撓んでしまい、断熱層が薄くなって内部から熱が奪われてしまう。

【0006】

そこで、本発明は、上記課題に着目してなされたもので、軽量化を図ることができるようにした太陽集熱器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

すなわち、本発明の太陽集熱器は、上記課題を解決するために、太陽光によって加熱される液体を内部に通すための液体流通部と、当該液体流通部の表面との間に断熱層を形成するように被覆する樹脂フィルムと、当該樹脂フィルムを張引する張引手段を設けるようにしたものである。

【0008】

このように構成すれば、表面のガラスパネルを樹脂フィルムで代用することにより、全体の重量を軽くすることができるとともに、温度によって樹脂フィルムが伸長した場合であっても、樹脂フィルムを張引させて断熱層の空間を確保し、内部からの放熱を防止することができるようになる。

【0009】

また、このような発明において、張引手段として、当該液体流通部の少なくとも両側に設けられるクッション性を有する断熱部材を設けるとともに、当該断熱部材を覆うように樹脂フィルムを設け、断熱部材の復元力によって樹脂フィルムを内側から押圧するように張引させる。

【0010】

このように構成すれば、断熱部材によって液体流通部内の液体の保温性を高めることができるとともに、その断熱部材の復元力によって樹脂フィルムを張引させることができるようになる。

【0011】

もしくは、別の張引手段として、前記樹脂フィルムに張引片を設けるとともに、当該張引片に取り付けられる張引部材とを設け、当該張引部材を引っ張ることで、樹脂フィルムを張引させるようにする。

【0012】

このように構成すれば、断熱部材の復元力だけでは張引させることができない場合においても、樹脂フィルムを張引させておくことができるようになる。

【0013】

また、このような液体流通部として、液体流入路から流入した液体を直交方向に複数のパイプを介して流通させ、前記液体流入路の対角位置に設けられた液体排出路から排出させるものを用いる。

【0014】

このような液体流通部を用いれば、液体流入路と液体排出路との間のパイプによって、その外側に設けられた断熱部材を支持して、樹脂フィルムを張引させることができるようになる。

【0015】

もしくは、液体流通部として、表裏をなす樹脂フィルムの内側に、複数本の平行な溶着部を設けて構成させるものであり、当該平行な溶着部の間に液体を通すものを用いてもよい。

【0016】

このような液体流通部を用いれば、さらに軽量化を図ることができる。

【0017】

また、断熱部材を圧縮させて樹脂フィルムを取り付ける場合、当該樹脂フィルムを上側フィルム要素と下側フィルム要素で構成しておき、当該上側フィルム要素と下側フィルム要素の端部に設けられた接合部材を上下に接合させることにより、前記断熱部材を圧縮させて取り付けるようにする。

【0018】

このように構成すれば、左右に設けられた接合部材を左右方向に張引させた状態で被覆させることができ、断熱部材を圧縮させた状態で樹脂フィルムを取り付けることが容易になる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、太陽光によって加熱される液体を内部に通すための液体流通部と、当該液体流通部の表面との間に断熱層を形成するように被覆する樹脂フィルムと、当該樹脂フィルムを張引する張引手段を設けるようにしたので、表面のガラスパネルを樹脂フィルムで代用することにより、全体を軽量化することができるとともに、温度によって樹脂フィルムが伸長した場合であっても、樹脂フィルムを張引させて断熱層の空間を確保し、内部からの放熱を防止することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施の形態を示す太陽集熱器を示す図

【図2】同形態における分解斜視図

【図3】図１におけるＡ－Ａ端面を示す図

【図4】図１におけるＢ－Ｂ端面を示す図

【図5】他の実施の形態における樹脂フィルムを用いた太陽集熱器を示す図

【図6】他の実施の形態における樹脂フィルムに張引手段を設けた図

【図7】他の実施の形態における液体流通部を示す図

【図8】他の実施の形態における液体流通部を用いた太陽集熱器を示す図

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。

【0022】

この実施の形態における太陽集熱器１は、太陽光を照射させて、液体を加熱させるようにしたものであって、図１から図４に示すように、太陽光によって内部の液体を加熱させる液体流通部２と、この液体流通部２の上面側に第一の断熱層１０（図３参照）を有するように設けられる透明の被覆体５と、この被覆体５の側部や底面側に設けられるクッション性を有する断熱部材６と、被覆体５の上面に第二の断熱層１１を有するように断熱部材６の外側に密着して設けられ、断熱部材６の復元力によって張引される樹脂フィルム７とを設けて構成されるものである。そして、この第一の断熱層１０や第二の断熱層１１、断熱部材６によって保温性を高めるとともに、この断熱部材６の復元力によって樹脂フィルム７を張引させて取り付けることで、第二の断熱層１１の空間を確保し、内部からの放熱を防止できるようにしたものである。以下、本実施の形態について詳細に説明する。なお、説明において、太陽光が照射される側を上面側とし、これに対向する面側を底面側、また、液体流入路２１が設けられる辺側を下辺側、液体排出路２３が設けられる側を上辺側として説明する。

【0023】

まず、液体を収容する液体流通部２は、図２に示すように、下辺側に沿って設けられる液体流入路２１と、この液体流入路２１に対して直交方向に設けられる複数本の分割流路２２と、この分割流路２２を流れた液体を排出方向に通すための液体排出路２３とを設けて構成される。これらの液体流入路２１や分割流路２２、液体排出路２３は、円筒状や矩形状、扁平状の金属パイプなどで構成され、例えば、軽量化を図るためにアルミなどの素材で構成される。

【0024】

この液体流通部２には、太陽光からの熱を吸収するための熱吸収体３が載置される（図４参照）。この熱吸収体３は、太陽光を吸収して熱に変換するような素材が用いられ、例えば、酸化チタンやカーボンブラック、黒クロム、黒ニッケルなどの金属酸化物などを塗布した金属板などで構成される。そして、この熱吸収体３で生じた熱を、液体流通部２の分割流路２２に伝達させて、内部の液体を加熱させるようにしている。なお、この熱吸収体３を設ける場合、分割流路２２の上半分の面に接触させるようにしておき、分割流路２２との接触面積を大きくして、多くの熱を伝達させるようにしている。このとき、分割流路２２が円筒状に形成されている場合は、溝３１を半円状にしておき、また、分割流路２２が扁平状に形成されている場合は、凹状にして、分割流路２２の上半分の面に接触させるようにしておく。

【0025】

一方、このように熱吸収体３を載置した液体流通部２の分割流路２２の底面側には、保温性の高い断熱部材４が設けられる（図２から図４参照）。この断熱部材４としては、グラスウールや、発泡ウレタンなどのようなクッション性の高い素材が用いられ、分割流路２２によって押圧された状態で、分割流路２２を退避できるようなものが用いられる。

【0026】

そして、このように熱吸収体３や断熱部材４によって分割流路２２を挟み込んだ状態で、この液体流通部２を覆うように被覆体５が設けられ、液体流通部２との間に第一の断熱層１０を形成できるようにしている（図３および図４参照）。この被覆体５は、透明な樹脂フィルムなどで形成されるものであって、熱吸収体３の熱を封止させために設けられる。このような被覆体５としては、アクリル樹脂フィルム、ＰＥＴフィルム、フッ素系樹脂フィルム、ポリカーボネート樹脂フィルムなどが用いられ、少なくとも、液体流通部２の上面側を覆い、断熱部材４の底面側で接合して取り付けられる。

【0027】

このように被覆体５で熱吸収体３や断熱部材６を取り付けた液体流通部２の側面部と底面部側には、断熱部材６が取り付けられる（図２など参照）。

【0028】

このような断熱部材６としては、クッション性の有するグラスウールやロックウール、発泡ウレタンなどで構成され、ここでは、液体流入路２１側および液体排出路２３側と底面側を一体的に覆う第一断熱部材６１と、左右両側辺をそれぞれ覆う第二断熱部材６２とを設けて構成される。

【0029】

そして、このような構成のもと、液体流通部２に取り付けられた断熱部材６に密着するような透明な樹脂フィルム７が取り付けられ、被覆体５との間に第二の断熱層１１を形成できるようにしている。

【0030】

このような樹脂フィルム７としては、耐熱性や耐候性の高い素材が用いられ、例えば、フッ素系樹脂フィルムなどが用いられる。もちろん、これ以外に、アクリル樹脂フィルム、ＰＥＴフィルム、ポリカーボネート樹脂フィルムなど、多種態様のフィルムを用いるようにしてもよい。

【0031】

この樹脂フィルム７を取り付ける際には、断熱部材６を圧縮させ、その復元力によって張引させるように取り付けるようにする。このとき、樹脂フィルム７を円筒状に形成しておき、断熱部材６を圧縮させながら、筒状の樹脂フィルム７の軸方向に挿入させてもよいが、このようにすると、断熱部材６を圧縮させながら挿入させるのに時間がかかってしまう。そこで、この実施の形態では、図２に示すように、樹脂フィルム７を上側フィルム要素７１と下側フィルム要素７２とに分離し、それぞれの端部に設けられた接合部７３（７３ａ、７３ｂ）を接合させることによって、断熱部材６を圧縮させた状態で樹脂フィルム７を巻き付けられるようにしている。

【0032】

この接合部７３は、上辺側と下辺側に沿って設けられるプレート状のものであって、一方側のプレート７３ａを接合させた後に、他方側のプレート７３ｂを引っ張って断熱部材６を圧縮させて、樹脂フィルム７を取り付けられるようになっている。

【0033】

このとき、このプレート７３ａ、７３ｂには、複数の穴部７４が間欠的に設けられており、この穴部７４にフックや紐、締結バンドなどの締結体を通して、設置場所に固定できるようになっている。これにより、断熱部材６の復元力だけでなく、締結体の引っ張りによって、樹脂フィルム７を張引させることができるようになる。

【0034】

なお、このような樹脂フィルム７のプレート７３ａ、７３ｂを接合させた場合、左右方向については開口した状態となるが、左右方向については、左右両側に設けられる第二断熱部材６２によって、熱を放出させることがなく、また、左右方向に他の太陽集熱器１を連結することができるようになる。また、このように樹脂フィルム７を取り付けた後に、左右側辺について溶着させるようにしてもよい。

【0035】

また、別の態様として、図５に示すように、樹脂フィルム７を周回させ、一端側のプレート７３ａと他端側のプレート７３ｂを上下に接合させるようにしてもよい。このように構成すれば、樹脂フィルム７の周回によって断熱部材６を圧縮させることができるようになり、樹脂フィルム７の取り付けが容易になる。

【0036】

なお、このように樹脂フィルム７を断熱部材６の復元力で張引させた場合であっても、例えば、真夏の暑い時期などのような高温時には、樹脂フィルム７が伸びて表面が撓んでしまう可能性がある。そこで、図６に示すように、樹脂フィルム７を外面側から張引させる張引手段８を設けるようにしてもよい。

【0037】

このような張引手段８を設ける場合、太陽集熱器１の樹脂フィルム７の側面長手方向に沿って張引片８１を設けておき、その張引片８１にゴムやバネなど張引部材８２を取り付ける。そして、その張引部材８２の他端側を、この太陽集熱器１を取り付けるための躯体９に取り付け、その弾性力によって常に樹脂フィルム７を張引させておく。なお、ここでは、張引部材８２を躯体９に取り付けるようにしているが、樹脂フィルム７の対向する側面の張引片８１を跨るようにゴムなどの張引部材８２を取り付けて張引させるようにしてもよい。

【0038】

次に、このように構成された太陽集熱器１の製造方法について説明する。

【0039】

まず、液体流通部２を構成する分割流路２２の上面側に熱吸収体３を載置するとともに、底面側に断熱部材４を設けるようにする。

【0040】

そして、その状態で、透明な樹脂フィルム７などの被覆体５で覆い、上面側を周回させて、底面側で接合させて、液体流通部２の上面側に第一の断熱層１０を形成する。

【0041】

次に、このような被覆体５で覆われた液体流通部２に対して、液体流入路２１や液体排出路２３を周回するように第一断熱部材６１を取り付ける。これにより、第一断熱部材６１が、液体流入路２１の上面側から底面側に沿い、分割流路２２の底面側を通って、液体排出路２３の底面側から上面側に沿って設けられることになる。

【0042】

そして、このように第一断熱部材６１で覆った後、液体流通部２の左右の両側辺に第二断熱部材６２を取り付ける。

【0043】

そして、このように第一断熱部材６１や第二断熱部材６２を取り付けた後、これらの断熱部材６を圧縮するように樹脂フィルム７を取り付ける。

【0044】

このように樹脂フィルム７を取り付ける際には、上側フィルム要素７１と下側フィルム７２要素の端部に設けられた一方のプレート７３ａを留め具などで接合させ、液体流通部２の液体流入路２１もしくは液体排出路２３側に密着させる。

【0045】

そして、その状態で、他端側のプレート７３ｂを持って樹脂フィルム７を引っ張り、断熱部材６を圧縮させながら、他端側のプレート７３ｂを留め具などで接合させる。

【0046】

そして、このように樹脂フィルム７で断熱部材６を覆うことによって、断熱部材６の復元力で樹脂フィルム７を張引させるとともに、内部の被覆体５との間に第二の断熱層を形成することによって、内部からの放熱を防止できるようにする。

【0047】

また、図６に示すような張引片８１を設けている場合は、この太陽集熱器１を取り付けるための躯体９と張引片８１との間に跨って張引部材８２を取り付けて張引させておく。

【0048】

このように上記実施の形態によれば、太陽光によって加熱される液体を内部に通すための液体流通部２と、当該液体流通部２の表面との間に第二の断熱層１１を形成するように被覆する樹脂フィルム７と、当該樹脂フィルム７を張引する張引手段８を設けるようにしたので、表面のガラスパネルを樹脂フィルム７で代用することにより、全体の重量を軽くすることができるとともに、温度によって樹脂フィルムが伸長した場合であっても、樹脂フィルム７を張引させて第二の断熱層１１の空間を確保し、内部からの放熱を防止することができるようになる。

【0049】

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。

【0050】

例えば、上記実施の形態では、液体流通部２の上面側に熱吸収体３を載置させるようにしたが、分割流路２２に熱を伝達させるような構成であれば、どのような構成であってもよい。例えば、分割流路２２の底面側に熱吸収体３を密着させる方法や、分割流路２２自体に熱吸収材を塗布するようにしてもよい。

【0051】

また、上記実施の形態では、二層の断熱層１０、１１で保温性を高めるようにしたが、内側の被覆体５を設けることなく、外側の樹脂フィルム７だけで一層の断熱層を形成するようにしてもよい。

【0052】

さらに、図６に示す実施の形態では、張引片８１を設けるようにしたが、図３などにおけるプレート７３ａ、７３ｂを張引片８１として使用できるようにしてもよい。

【0053】

また、上記実施の形態では、液体流通部２として、金属パイプなどで構成されたものを用いるようにしたが、図７に示すように、表裏をなす樹脂フィルムの内側を平行に溶着させた溶着部２４によって分割流路２２ａを形成するようにした液体流通部２ａを用いてもよい。このとき、溶着部２４を端辺まで設けないようにすることで、液体流入路２１ａや液体排出路２３ａを形成するようにしておく。また、被覆体５については、図８に示すように、液体流通部２の上辺および下辺に沿って溶着させておく。そして、その液体流通部２と被覆体５との隙間に横フレーム９１を挿入するとともに、上下の横フレーム９１に跨るように、伸縮可能な縦フレーム９２を取り付け、その縦フレーム９２の突っ張りによって被覆体５を上下方向に張引させる。これにより、液体流通部２との間に第一の断熱層１０を形成する。一方、この被覆体５の左右方向の開口部を封止させる場合は、左辺および右辺に沿って面ファスナー５１を取り付けておき、縦フレーム９２を周回させた後、被覆体５の表面に設けられた面ファスナー（図示せず）に接合させて封止させる。そして、このように被覆体５を取り付けた後、横フレーム９１に断熱部材６を取り付け、この断熱部材６の上から樹脂フィルム７を取り付ける。この樹脂フィルム７を取り付ける場合は、断熱部材６を有するシートの裏面に設けられた面ファスナー７５に樹脂フィルム７の面ファスナー７３を取り付け、他端側に設けられた張引部材８２を、躯体９や断熱部材６を有するシートの裏面側に設けられたリングなどに係合させて張引させる。また、側面については、断熱部材６を有するシートの側面に設けられた面ファスナー７４を、縦フレーム９２を周回するように巻き付け、樹脂フィルム７の表面側で接合させる。このような構成によれば、液体流通部２を軽量化させることができるとともに、二層の断熱層１０、１１によって、断熱効果を高めることができるようになる。

【符号の説明】

【0054】

１・・・太陽集熱器
２、２ａ・・・液体流通部
２１、２１ａ・・・液体流入路
２２、２２ａ・・・分割流路
２３、２３ａ・・・液体排出路
２４、２４ａ・・・溶着部
２５・・・固定フレーム
３・・・熱吸収体
３１・・・溝
４・・・断熱部材
５・・・被覆体
６・・・断熱部材
６１・・・第一断熱部材
６２・・・第二断熱部材
７・・・樹脂フィルム
７１・・・上側フィルム要素
７２・・・下側フィルム要素
７３ａ、７３ｂ・・・プレート
７４・・・穴部
８・・・弾性部材
９・・・躯体
９１・・・横フレーム
９２・・・縦フレーム
１０・・・第一の断熱層
１１・・・第二の断熱層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】