ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器、建築物および太陽熱利用システム
【課題】マンションなどのベランダに容易に設置可能であり、かつ意匠性も良いベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器およびこれを用いた太陽熱利用システムを提供する。
【解決手段】ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９は、透明層１と、空気層２を介して透明層１と対向して設けられた集熱層３と、集熱層３と接して設けられた断熱層４と、断熱層４の表面の少なくとも一部を覆うように設けられた外筐７と、集熱層３に埋設された熱伝導層５と、集熱層３のうちの熱伝導層５に関して空気層２と反対側の部分に埋設された一つまたは複数の流体流路６とを有する。太陽熱利用システムは、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９と、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９で集熱された熱により加熱された湯を貯蔵する貯湯タンクとを有する。
【解決手段】ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９は、透明層１と、空気層２を介して透明層１と対向して設けられた集熱層３と、集熱層３と接して設けられた断熱層４と、断熱層４の表面の少なくとも一部を覆うように設けられた外筐７と、集熱層３に埋設された熱伝導層５と、集熱層３のうちの熱伝導層５に関して空気層２と反対側の部分に埋設された一つまたは複数の流体流路６とを有する。太陽熱利用システムは、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９と、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９で集熱された熱により加熱された湯を貯蔵する貯湯タンクとを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を設置した建築物およびベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムに関し、例えば、集合住宅および一戸建てのベランダに設置する場合に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽熱集熱器は集熱部を有し、クリーンエネルギである太陽光により得られる熱を集熱可能に構成されており、ガス燃焼式給湯器やヒートポンプ式給湯器などと併用することでＣＯ2排出などの環境負荷を低く抑えられる太陽熱利用温水システムなどに適用が可能である。
【０００３】
従来、太陽熱集熱器は建物の屋根に設置する屋根設置型太陽熱集熱器が一般的であったが、この形態の太陽熱集熱器は、アパートやマンションなどの集合住宅の部屋においては個別の屋根が無いため設置は不可能であった。そこで、この問題点を解決するために集合住宅のベランダなどに容易に設置が可能な形態のベランダ設置型太陽熱集熱器および太陽熱利用システムが提案され開発が進められている（例えば、特許文献１〜５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１８５８１３号公報
【特許文献２】特開２００１−３３０３２７号公報
【特許文献３】特開２００２−１０６９７４号公報
【特許文献４】特開２００９−９２２９０号公報
【特許文献５】特開２０１０−１５１３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のベランダ設置型太陽熱利用システムは、太陽熱集熱器の設置において主としてベランダの手摺面の一部を集熱部の設置に利用する程度で、設置場所が限定されているのが現状である。また、ベランダの手摺などに太陽熱集熱器が設置され、ベランダの手摺の一部もしくは全体が占有されてしまうと、洗濯干しなどの日常生活におけるベランダの手摺の利用に支障が生じるという問題点があった。一方、外壁面に太陽熱集熱器を設置する場合においても、形状的に取り付けが困難であり、たとえ取り付けられたとしても意匠性が悪く、また安全性の高い設置状態とはいえなかった。また、従来の太陽熱利用システムの構成には、昼間に太陽熱をステンレス鋼製貯湯タンクで貯熱することが一般的であり、さらに上記貯湯タンク出口の湯の温度を制御するための電動弁および制御装置などが必要となり重量がかさみ、ベランダ設置が容易であるとはいえず、また、ベランダの構造上における安全の観点から重量物である太陽熱利用システムの設置は普及しているとはいえなかった。
【０００６】
そこで、この発明が解決しようとする課題は、例えば、太陽熱集熱器や太陽熱利用システムを集合住宅、戸建住宅などのベランダに設置する場合において、ベランダ下部壁面を利用して取り付けが可能で、かつ意匠性が良い、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器、このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を設置した建築物およびこのベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムを提供することである。ここで、ベランダとは、建物から外接して張り出した部分を一般的に指し、バルコニーも含むものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、この発明は、
透明層と、
空気層を介して上記透明層と対向して設けられた集熱層と、
上記集熱層と接して設けられた断熱層と、
上記断熱層の表面の少なくとも一部を覆うように設けられた外筐と、
上記集熱層に埋設された熱伝導層と、
上記集熱層および／または上記断熱層のうちの上記熱伝導層に関して上記空気層と反対側の部分に埋設された一つまたは複数の流体流路とを有するベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器である。
【０００８】
また、この発明は、
少なくとも一つのベランダを有する建築物において、
透明層と、
空気層を介して上記透明層と対向して設けられた集熱層と、
上記集熱層と接して設けられた断熱層と、
上記断熱層の表面の少なくとも一部を覆うように設けられた外筐と、
上記集熱層に埋設された熱伝導層と、
上記集熱層および／または上記断熱層のうちの上記熱伝導層に関して上記空気層と反対側の部分に埋設された一つまたは複数の流体流路とを有するベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器が、上記ベランダの下部壁面に設置されていることを特徴とする建築物である。
【０００９】
また、この発明は、
ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器と、
上記ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器により加熱された流体を利用して加熱される被加熱流体を保持し、ベランダに設置される一つまたは複数のタンクとを有し、
上記ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器が、
透明層と、
空気層を介して上記透明層と対向して設けられた集熱層と、
上記集熱層と接して設けられた断熱層と、
上記断熱層の表面の少なくとも一部を覆うように設けられた外筐と、
上記集熱層に埋設された熱伝導層と、
上記集熱層および／または上記断熱層のうちの上記熱伝導層に関して上記空気層と反対側の部分に埋設された一つまたは複数の流体流路とを有することを特徴とする太陽熱利用システムである。
【００１０】
このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器においては、太陽光が透明層を透過し空気層を介して集熱層に入射することにより発生する熱が集熱され、集熱層において集熱された熱が熱伝導層を介して効率よく流体流路内を流れる流体に熱伝達されることにより熱交換が行われて流体が加熱され、この加熱された流体が流体流路によって外部に輸送され、利用される。
【００１１】
透明層は、入射する太陽光の全てを透過する完全透明体である構成が最も望ましいが、太陽光に含まれる少なくとも一部の波長帯の光、好適には少なくとも可視領域から近赤外領域の波長帯の光を透過する限り、基本的にはどのようなものであってもよい。透明層の材質は樹脂製、ガラスなどの非晶質製のいずれでもよく、樹脂製であれば例えば、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、環状ポリオレフィンなどが好適であって、ガラスなどの非晶質製であれば、ソーダ石灰ガラス、カリガラス、石英ガラスなどが好適である。また、透明層は、上記材質などを組み合わせた多層構造であってもよく、ガラス繊維強化ポリエステルなどの複合材料であってもよい。また、受光面にコート材、フィルム、形状などにより反射を抑制する低反射機能の構成を有していてもよい。また、透明層の空気層に接する面に太陽光を散乱させる機構を有してもよく、例えば、透明層の空気層に接する面に太陽光に含まれる少なくとも一部の波長帯の光、少なくとも可視領域から近赤外領域の波長帯の光を散乱させる凹凸を設けた構成などが好適である。
【００１２】
集熱層は入射する太陽光のエネルギーの全てを吸収するような完全黒体である構成が最も望ましいが、太陽光の輻射エネルギーを吸収する構成を有していれば、基本的にはどのようなものであってもよく、具体的には着色樹脂、黒色樹脂などが挙げられ、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネートなどに近赤外線吸収材料（インジウム錫化合物、アンチモン錫化合物など）を練りこんだ構成を有するものが特に好適である。
【００１３】
熱伝導層は熱伝導率の高い材質であって、集熱層で集熱した熱エネルギーを効率的に熱伝導できる構成を有していれば基本的にはどのようなものであってもよく、具体的には金属材料などが挙げられ、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレス鋼、銅、真鍮などが好適である。また、熱伝導層の表面側に近赤外吸収膜を形成してもよい。
【００１４】
断熱層は、外部への集熱層からの熱の流出を遮断する構成を有していれば基本的にどのようなものであってもよく、形態は気体、液体、固体および混相体のいずれであってもよく、典型的には空気層で断熱層が形成される。また、熱を蓄熱する構成を併せ持ったものでもよく、断熱と蓄熱とを併せ持ったものには、例えば、顕熱蓄熱材、潜熱蓄熱材などがあり、顕熱蓄熱材であれば、例えば、ゴム、合成樹脂、伝熱セメント、コンクリート、水、シリコンオイルなどが好適であって、潜熱蓄熱材であれば、例えば、塩化カルシウム水和物、硫酸ナトリウム水和物、チオ硫酸ナトリウム水和物、酢酸ナトリウム水和物、パラフィンなどが好適である。また、潜熱蓄熱材を顕熱蓄熱材に混合した構成も有効で、例えば、パラフィンをゴム、合成樹脂などに練りこみ、板状に成形した構成を有するものであってもよい。
【００１５】
外筐は、断熱層の表面の少なくとも一部を覆うように設けられている構成を有していれば基本的にはどのようなものでもよいが、断熱層の全体を覆っている形態を有する構成が最も好ましく、外壁などの平面部に対する設置部を別体として取付ける取付け部を有する構成、もしくは設置部を一体に成形してなる構成、外筐の端部を設置部とする構成を有していてもよい。また、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を相互に連結可能な目地構造および太陽熱による熱収縮により歪みが生じず建築的な意匠パネルと容易に接続できる連結部を有する構成を別体として取付ける取付け部を有する構成、もしくは設置部を一体に成形してなる構成を有していてもよい。外筐の材質は耐腐食性、耐熱性、耐衝撃性、耐光性などが高い材質であることが特に好ましく、具体的には合成樹脂、複合材料などが挙げられ、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリイミド樹脂、ガラス繊維強化ポリエステルなどが好適である。
【００１６】
ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器の設置構造はベランダの下部壁面に設置が可能な構成を有していればどのようなものであってもよいが、特に、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を相互に連結した場合において設置面が一様になるような設置構造を設ける構成が好適である。
【００１７】
連結部はベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を相互に連結可能な構成を有していれば、基本的にどのようなものであってもよいが、外筐と一体に形成されており、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を相互に連結した場合において設置面が一様になるよう、連結部の両端部は設置面と垂直な方向に設置面と干渉しない程度にそれぞれ逆方向に折り曲げられたかぎ形形状を有する構成が好適である。連結部の形状は両端部を相互に逆方向に折り曲げられた形状に限られず、例えば、一方の連結部を両端が開放された円筒とし、他方の連結部を上記円筒内に挿入可能な円柱とし相互に連結可能にする構成、連結部に相互に噛み合わせを設けて相互に連結可能する構成であってもよい。また、壁面における意匠化粧パネルなどとの取り合いとも連結が容易に可能である構造を有してもよい。
【００１８】
また、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を相互に連結する形態は、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を相互に連結する形態を有する限りにおいては基本的にはどのような形態であってもよく、例えば、連結部同士を相互に連結する形態、一方の連結部を他方の外筐に直接連結する形態などが挙げられ、特に、連結部と外筐とを相互に直接連結する形態が好適である。連結部と外筐とを相互に直接連結する場合、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器の連結時において設置面を一様にするために一方の連結部を設置面から透明層に向かう方向に外筐をえぐる形態でオフセットして設け、他方の連結部は設置面と同一の面に設けられ、オフセットして設けられた一方の連結部が他方のベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器の外筐に直接接続できるように外筐の端部をえぐった窪み形状を有する構成としてもよい。
【００１９】
流体流路は、流体が流れる形態を有している限り基本的にはどのようなものあってもよく、断面形状、断面の大きさ、引き回し形状などは必要に応じて決定することができる。流体流路は、例えば、集熱層、断熱層あるいは断熱層が固体の断熱材で充填されていれば集熱層と断熱層とに跨る領域に貫通孔を設けて構成してもよいし、上記貫通孔に管を挿入することにより形成してもよい。管の材質は特に使用する流体に対して耐腐食性を持ち、耐熱性が高く、温度変化に安定で熱伝導性が高い物質材料であって、耐圧性が高く圧力損失の低い構成を有しているものが好適であり、典型的にはアルミニウム管、アルミニウム合金管、銅管、ステンレス鋼管などの金属管が使用されるが、これらに限定されず、樹脂管、複合材料管でもよく、使用する流体によって適宜設計選択される。
【００２０】
流体流路を流れ、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器において熱交換される流体は、液体、気体のいずれでもよく、例えば、水、不凍液、オイル（油）、空気などが好適であるが、これらに限定されず、流動性を有する物質であればどのようなものであってもよい。ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムにおける熱交換による熱の授受を行う流体は、それぞれベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムの用途に応じて適宜選ばれる。例えば、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムを給湯機に適用する場合には、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器で集熱された熱を熱交換によって受け渡す流体は不凍液であって、熱を熱交換によって受け取る流体は水または湯である。
【００２１】
このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器は、従来公知の技術によって製造することができ、必要に応じて製造方法が選択される。例えば、多層異形押し出し装置を用いた多層異形押し出し法による押し出し成形により製造する方法が好適である。具体的には、熱伝導層などの金属を芯材とし、透明層、集熱層、熱伝導層および外筐を構成する多種の樹脂材を同時に押し出し成形し、樹脂材、アルミ材などの多種の材料を線状に、空気層、流体流路も含め一体に形成する。上記形成物は所望の寸法となるように長手方向の端部を裁断され本体部を形成した後に、本体部の開放された流体流路の両端部を、予め射出成形機等で流路を成形した異形樹脂部材である端部と接合することで繰り返し折れ曲がった引き回し形状を形成した流体流路となり、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器となる。
【００２２】
少なくとも一つのベランダを有する建築物は、典型的にはアパート、マンションなどの集合住宅であるが、これに限られず、少なくとも一つのベランダを有する建築された構造物であれば基本的にどのようなものであってもよく、例えば、戸建住宅、ビルディング、駅舎、校舎、病院、工場などであってもよい。
【００２３】
このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムは、例えば、貯湯タンクを備えたベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムである。この貯湯タンクには、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器の流体流路内に水または湯を流すことにより熱交換して得られる湯が貯蔵される。貯湯タンクの壁の材料や構成は必要に応じて選ばれ、従来公知のものを用いることができる。貯湯タンクの耐圧性を確保しつつ、軽量性の向上を図る観点から、好適には、貯湯タンクの壁は、ポリフェニレンエーテル系樹脂からなる内層と、ポリアミド樹脂からなり上記内層の外方に設けられる外層と、ポリフェニレンエーテル系樹脂およびポリアミド樹脂を含むポリフェニレンエーテル系樹脂組成物からなり、上記内層と上記外層との間に位置する中間層とを有する多層構造体から構成される。最も好適には、貯湯タンクの壁の厚さは７ｍｍ以上であり、上記内層、上記中間層、上記外層の厚さ比率は、内層：中間層：外層＝４：１：５〜８：１：１の範囲である。
【００２４】
このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムは、好適には、被加熱流体の温度調整システムを有する。この温度調整システムは、例えば、被加熱流体を供給する供給部と、下層側から供給される被加熱流体を保持して上層側から排出するタンクと、タンクに供給された被加熱流体を加熱する主加熱部と、タンクに設置され、被加熱流体の供給に伴ってタンク内の下層側から上層側へ遷移するとともに低温域と高温域とを区分けする温度境界を検知する検知部と、タンクから排出された被加熱流体を設定温度に加熱する補助加熱部と、タンクと補助加熱部とを接続して、タンクから排出された被加熱流体を補助加熱部へ導く第１ラインと、第１ラインの途上に設置され、タンクから排出された被加熱流体と供給部から供給される被加熱流体とを混合調整して、タンクから排出された被加熱流体の温度を、供給部から供給される被加熱流体の温度よりも高く、かつ、設定温度よりも低い第１温度に調整する第１調整弁と、第１ラインの途上における第１調整弁と補助加熱部との間に設置され、第１温度に調整された被加熱流体と供給部から供給される被加熱流体とを混合調整して、補助加熱部に導かれる被加熱流体の温度を調整する第２調整弁と、タンクから排出され第１調整弁へ導かれる被加熱流体の温度に基づいて第１調整弁を作動させる第１制御部と、検知部が温度境界を検知したときに第２調整弁を作動させる第２制御部と、供給部と第１調整弁とを接続して、供給部から第１調整弁へ被加熱流体を導く第２ラインと、供給部と第２調整弁とを接続して、供給部から第２調整弁へ被加熱流体を導く第３ラインとを有し、第２制御部は、検知部が温度境界を検知したときに第２調整弁の作動を開始して、第１温度に調整された被加熱流体と第３ラインから導かれる被加熱流体とを混合調整するものである。また、加熱流体、被加熱流体は水に限定されず、流動性のある構成を有するものであればどのようなものであってもよい。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によれば、例えば、太陽熱集熱器や太陽熱利用システムを集合住宅、戸建住宅などのベランダに設置する場合において、ベランダ下部壁面を利用して取り付けが可能で、かつ意匠性が良い、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器およびこのベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の第１の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を示す断面図および平面図である。
【図２】この発明の第１の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器の製造装置を示す略線図である。
【図３】この発明の第１の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器の設置例を示す断面図である。
【図４】この発明の第１の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器の他の設置例を示す断面図である。
【図５】この発明の第２の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を示す断面図および平面図である。
【図６】この発明の第３実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を示す断面図である。
【図７】この発明の第４の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムを示す略線図である。
【図８】この発明の第４の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムの設置例を示す略線図である。
【図９】この発明の第４の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムの設置例を示す断面図である。
【図１０】この発明の第５の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムにおいて用いられる貯湯タンクを示す略線図である。
【図１１】この発明の第６の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムを示す略線図である。
【図１２】この発明の第６の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムを示す略線図である。
【図１３】この発明の第６の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムを示す略線図である。
【図１４】この発明の第６の実施の形態による太陽熱利用システムにおいて用いられるプレートおよび検知部を示す略線図である。
【図１５】この発明の第６の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムにおける補助加熱部の入口における被加熱流体の温度変化を示す略線図である。
【図１６】この発明の第６の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムにおける補助加熱部の出口における被加熱流体の温度変化を示す略線図である。
【図１７】この発明の第６の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムの変形例に係る検知部を拡大して示す略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、発明を実施するための形態（以下「実施の形態」という）について説明する。
第１の実施の形態
図１ＡおよびＢは、第１の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を示す。図１Ｂはベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器の平面図であり、図１Ａは図１ＢのＡ−Ａ’線に沿っての断面図である。
図１ＡおよびＢに示すように、このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９は、透明層１、空気層２、集熱層３、断熱層４、熱伝導層５、流体流路６および外筐７とからなる本体部９ａと、外筐７、断熱層４、流体流路６および接続部であるジョイント８からなる端部９ｂと、外筐７、断熱層４および流体流路６からなる端部９ｃとを接合してなる全体として長尺の長方形の平面形状を有するパネル状に構成されている。透明層１は空気層２を介して集熱層３と対向して設けられている。透明層１の外周部はこの透明層１の面に対して垂直に折れ曲がっており、この折れ曲がった部分が集熱層３と一体になっている。透明層１と集熱層３とにより囲まれた空間が空気層２を構成している。熱伝導層５は集熱層３の空気層２の側の部分に空気層２と平行に埋設されている。断熱層４は集熱層３の表面のほぼ全てを覆う形で接して設けられている。集熱層３には、熱伝導層５に関して空気層２と反対側の部分に少なくとも１本の流体流路６が埋設されている。外筐７は断熱層４の全体を覆っている。流体流路６は断面形状が長方形に形成され、本体部９ａと、端部９ｂと、９ｃとを接合することで流体流路６が繰り返し折れ曲がった引き回し形状を形成している。流体流路６の両端部は、端部９ｂにおける本体部９ａと端部９ｂとの接合面と垂直な一方の外面に設けられており、流体流路６の両端部には外部流路との接続バルブであるジョイント８が設けられている。
【００２８】
外筐７の長手方向に垂直な方向の両端部には、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９を相互に連結するための連結部７ａ、７ｂが設けられている。連結部７ａ、７ｂは外筐７と一体に形成されている。連結部７ａはベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の面に平行であり、連結部７ｂは連結部７ａに対して垂直に折れ曲がっている。外筐７の長手方向に垂直な方向の一端部の連結部７ｂと他端部の連結部７ｂとは連結部７ａに対して互いに逆方向に折り曲げられている。二つのベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９を相互に連結する場合には、一方のベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の一端部の連結部７ａ、７ｂを他方のベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の一端部の連結部７ａ、７ｂにより形成された空間７ｃにそれぞれ挿入する。
【００２９】
透明層１、集熱層３、断熱層４、熱伝導層５および外筐７の材料は既に挙げた材料の中から必要に応じて選ばれる。透明層１、空気層２、集熱層３、断熱層４、熱伝導層５、流体流路６および外筐７の形状や寸法などは必要に応じて選ばれる。
【００３０】
透明層１、集熱層３、断熱層４、熱伝導層５および外筐７の材質の一例を挙げると、透明層１はポリカーボネート、集熱層３は着色樹脂、断熱層４は空気層、熱伝導層５はアルミニウム板（例えば、厚さ０．５ｍｍ）、外筐７はポリ塩化ビニル樹脂である。また、流体流路６を流れる流体は不凍液である。また、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の寸法の一例を挙げると、設置面に垂直な方向の長さ（厚さ）が２０ｍｍ、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の長手方向に垂直な方向の幅が１００〜２００ｍｍである。
【００３１】
このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の動作について説明する。
透明層１を透過した太陽光は、空気層２を介して集熱層３に入射して熱に変換され、集熱される。集熱された熱の一部は熱伝導層５を介して流体流路６内を流れる流体に伝熱され、流体が加熱される。断熱層４に蓄熱材が充填されている場合は、集熱層３に集熱された熱の一部は断熱層４に蓄熱される。こうして加熱された流体流路６内の流体は、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の外部に接続されたポンプなどで輸送され、外部機器などに利用される。
【００３２】
このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９は従来公知の技術によって製造することができるが、樹脂および金属を用いた異形押し出しによって製造すると高い生産性で製造することができる。特に複数台の単軸押し出し機からなる多層異形押し出し装置を用いた多層異形押し出し法による押し出し成形が好適である。具体的には図２に示すような単軸スクリュー押し出し機１４ａ、１４ｂおよび１４ｃを備えた多層異形押し出し装置１１を用いて、熱伝導層５を芯材として多層異形押し出し装置１１のダイス１２にセットし、これと同時に透明層１を構成する樹脂１３ａ、集熱層３を構成する樹脂１３ｂおよび外筐７を構成する樹脂１３ｃを、それぞれ単軸押し出し機１４ａ、１４ｂおよび１４ｃによって、熱伝導層５の周囲に矢印の方向に押し出し成形をする。樹脂１３ａ、１３ｂおよび１３ｃは予めヒータなどで加熱されており、スクリュー１５ａ、１５ｂおよび１５ｃで押し出し、ダイス１２の口金にて図１Ａに示すような断面形状に成形される。成形され押し出された樹脂１３ａ、１３ｂおよび１３ｃは冷却され硬化し、硬化した異形樹脂部材は、裁断機によって所望の寸法に裁断され本体部９を形成する。端部９ａおよび９ｂは予め射出成形機などで形成され、本体部９ａの両端を端部９ｂおよび９ｃと接合することで、流体流路６が繰り返し折れ曲がった引き回し形状を形成し、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９となる。
【００３３】
このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の設置例について説明する。
図３はマンションの外壁２１に複数のベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９を高さ方向に連結して設置する例を示す。各ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９は、外壁２１にボルト２３ａで固定されたアングル２２ａと、外筐７の連結部７ａにボルト２３ｃで取り付けられているアングル２２ｂとをボルト２３ｂで締結することにより外壁２１に固定される。ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９同士は外筐７の連結部７ａ、７ｂを利用して相互に連結される。
【００３４】
図４はマンションのベランダ２４の下部壁面（スラブ壁面）２５にベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９を設置する例を示す。下部壁面２５は上面に手摺２６が設置されているベランダ手摺下部壁面である。下部壁面２５にはアングル２７ａがボルト２８ａによって固定されている。また、アングル２７ｂがボルト２８ｃによってベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の連結部７ａに固定されている。アングル２７ａおよび２７ｂがボルト２８ｂによって固定されることで、下部壁面２５にベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９が設置される。下部壁面２５の上面には意匠パネル２９が設置されている。この意匠パネル２９は外筐７の連結部７ａ、７ｂと同様な形状を有する部分２９ａ、２９ｂを有し、これらの部分２９ａ、２９ｂが外筐７の連結部７ａ、７ｂと連結している。
【００３５】
この第１の実施の形態によれば、長尺で薄型のパネル状のベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９を得ることができる。このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９は、上述のように、例えばマンションのベランダの下部壁面２５に容易に設置が可能である。また、連結部７ａ、７ｂを利用することにより、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９を容易に相互に連結可能である。また、ベランダ下部壁面２５における意匠パネル２９との取り合いも容易であるので、ベランダ下部壁面２５にベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９を設置したとしても、ベランダ下部壁面２５と一体をなす形で設置されるのでベランダ下部壁面の意匠性を損なうことがない。さらに、外筐７の連結部７ａ、７ｂの係合によりベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９同士を連結することができるので、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９が太陽熱により熱収縮してもひずみが生じるのを防止することができる。
【００３６】
第２の実施の形態
図５ＡおよびＢは、第２の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９を示す。図５Ｂはベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の平面図であり、図５Ａは図５ＢのＢ−Ｂ’線に沿っての断面図である。
図５ＡおよびＢに示すように、このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９は、流体流路６の両端部がベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の端部９ｂにおける本体部９ａと端部９ｂとの接合面と平行な外面に設けられていることが、第１の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９と異なる。その他のことは第１の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９と同様である。
この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点を得ることができる。
【００３７】
第３の実施の形態
図６Ａ、ＢおよびＣは、第３の実施形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９を示す。図６Ａ、ＢおよびＣはベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の断面図である。
ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９を垂直面であるベランダ下部壁面に設置する場合、図６ＡおよびＢに示すように、太陽高度は年間を通して変化するので、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の透明層１への太陽光の入射角は、例えば、東京（北緯３５°）においては冬季では図６Ｂに示すとおり南中で３２°であるのに対し、夏季においては図６Ａに示すとおり南中で７８°となり入射角が大きいため、全反射する太陽光が相対的に増加することで集熱層３に到達する太陽光は減少する。
【００３８】
そこで、この第３の実施の形態においては、透明層１の空気層２に接する面に、図６Ｃの破線部拡大図に示すように、太陽光を散乱させる凹凸１ａを設ける。こうすることで、透明層１への太陽光の入射角が大きくても、透明層１の空気層２に接する面で散乱されることにより、集熱層３に到達する太陽光の減少を低く抑えることができる。透明層１の空気層２に接する面に太陽光を偏光させる機能を備えさせ、透明層１の空気層２と接する面と逆側の面の表面にコーティング材をコーティングすることで低反射・高透過性を得ることもでき、これらを組み合わせてもよい。
【００３９】
この第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点に加えて、例えば、透明層１に対する太陽光の入射角が大きい夏季の南中時においても、太陽熱を十分に利用することができるという利点を得ることができる。
【００４０】
第４の実施の形態
図７はこの発明の第４の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムを示す。このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムは、第１〜第３の実施の形態のいずれかのベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器と貯湯タンクとを組み合わせたベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムである。
図７に示すように、このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムは、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器４０に設けられた二つのジョイントにそれぞれ配管４２が接続されている。これらの配管４２には温度センサー４１が取り付けられており、配管４２を流れる不凍液の温度を測定することができるようになっている。一方の配管４２は循環ポンプ４３の吐出口と接続されている。循環ポンプ４３は、太陽光パネル４３ａで発電される電力によって駆動することができ、あるいは太陽光パネル４３ａの出力に応じて制御することができるようになっている。他方の配管４２は熱交換器である主加熱部４４の入口と接続されている。主加熱部４４の出口とポンプ４３の吸込口とは配管４２によって接続されている。配管４２にはリザーブタンク４５と接続され、このリザーブタンク４５から必要に応じて不凍液を補充することができるようになっている。配管４２は不凍液が流れる流体配管である。
【００４１】
主加熱部４４は貯湯タンク４６に貯蔵された水道水を加熱可能な形態で内部に設置されている。貯湯タンク４６は、軽量化のために、好適には樹脂により形成されるが、これに限定されるものではない。貯湯タンク４６の上部の出口には配管４７ａが接続されている。貯湯タンク４６の側面の上部、中央部、下部には温度センサー４１が取り付けられている。配管４７ａにも温度センサー４１が取り付けられている。配管４７ａには電動三方弁からなる調整弁４８が設けられ、その下流には補助加熱装置４９が配管４７ａによって接続されている。調整弁４８は制御装置４８ａによって制御することができるようになっている。調整弁４８は、バイパス配管４７ｂによって、貯湯タンク４６の底部の入口に接続された給水配管４７ｃと接続されている。給水配管４７ｃにも温度センサー４１が取り付けられている。補助加熱装置４９で加熱された水は出湯配管４７ｄによって外部に供給される。出湯配管４７ｄにも温度センサー４１が取り付けられている。主加熱部４４、貯湯タンク４６、補助加熱装置４９などによって給湯器５０が構成される。
【００４２】
このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムの動作について説明する。
循環ポンプ４３から吐出された不凍液は、配管４２を通りベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器４０に入り、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器４０で熱を吸収し加熱された不凍液は、配管４２を介して熱交換器である主加熱部４４に供給される。この不凍液は、貯湯タンク４６内の水道水と熱交換を行って熱を放出した後に循環ポンプ４３に吸入され、再び循環ポンプ４３から吐出されることにより強制的に循環される。
【００４３】
貯湯タンク４６には底部に接続された給水配管４７ｃにより外部から水道水が給水され、上部に接続された出湯配管４７ａによって調整弁４８および補助加熱装置４９を介して給湯配管４７ｄによって外部に給湯される。
【００４４】
貯湯タンク４６に貯蔵される温水の温度が所望の温度であれば、出湯配管４７ａを通り調整弁４８および補助加熱装置４９を介しそのまま外部に供給されて使用される。貯湯タンク４６に貯蔵される温水の温度が所望の温度よりも低い場合は主加熱部４４により貯湯タンク４６に貯蔵される温水を更に加熱することで、もしくは所望の分量の温水を貯湯タンク４６から出湯配管４７ａを通り調整弁４８を介して補助加熱装置４９に送り、補助加熱装置４９で所望の温度となるまで加熱してから外部に供給される。貯湯タンク４６に貯蔵される湯の温度が所望の温度よりも高い場合は、給水配管４７ｃに供給される水道水を貯湯タンク４６の底部から内部に導入して貯湯タンク４６の内部の温水と混合することにより温度調整が行われ、もしくは所望の分量の温水を貯湯タンク４６から出湯配管４７ａを通り調整弁４８を介して補助加熱装置４９に送り、温水が調整弁４８を通る際に給水配管４７ｃに供給される水道水をバイパス配管４７ｂを介して混合することにより温度調整が行われ、湯の温度が所望の温度とされる。
【００４５】
また、調整弁４８の制御により、貯湯タンク４６から供給される温水と、給水配管４７ｃから供給される水道水とを混合することで、補助加熱装置４９の流入口の温度制御を行うことができる。具体的には、温度センサー４１と制御装置４８ａとにより電動三方弁である調整弁４８を制御して補助加熱装置４９の給水口温度を制御することにより、補助加熱装置４９の給水口温度が急激に変動することによる出湯温度のハンチング現象や、最小加熱による温度上昇が比較的大きいことから起きる給水温度が給湯温度に近い場合における給湯温度の設定値越えなどの発生を防止することが可能となる。
【００４６】
図８および図９は、このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムをマンションなどの集合住宅のベランダに設置した一例を示す。
図８に示すように、このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムにおいては、長尺で薄型のパネル状のベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器４０が、手摺５２が設置されているベランダ５１の下部壁面（スラブ壁面）５３に設置されている。
【００４７】
図９は図８のＣ−Ｃ’線に沿っての断面図（拡大図）である
図９に示すように、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器４０がベランダ５１における手摺５２の下部壁面５３に設置され、主加熱部４４、貯湯タンク４６、補助加熱装置４９などによって構成される給湯器５０はベランダ５１に設置されている。配管４２の一部はベランダ５１内部に埋設される形で設置されている。
【００４８】
この第４の実施の形態によれば、マンションのベランダに容易に設置可能なベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムを実現することができる。この場合、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器４０をベランダ５１の下部壁面５３に設置することにより、ベランダ５１の手摺５２の一部もしくは全体が太陽熱集熱器によって占有されてしまうということがなく、日常生活におけるベランダ５１の手摺５２の利用に支障が生じることがない。しかも、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器４０は長尺で薄型のパネル状に構成され、ベランダ下部壁面設置に特化されているので、従来の太陽熱集熱器をベランダ下部壁面に設置する場合に比べて安全に設置が可能で意匠性も良い。また、貯湯タンク４６を軽量の樹脂タンクにより構成することにより、従来のステンレスタンクに比べて大幅な軽量化が可能となるため、ベランダ５１に設置する際の作業が容易となり、一般的な集合住宅のベランダに容易に設置することが可能である。
【００４９】
第５の実施の形態
この発明の第５の実施の形態においては、第４の実施の形態における貯湯タンク４６として、図１０に示すものを用いる。
図１０に示すように、この貯湯タンク４６は、壁が、ポリフェニレンエーテル系樹脂からなる内層４６ａと、ポリアミド樹脂からなり内層４６ａの外方に設けられる外層４６ｂと、ポリフェニレンエーテル系樹脂およびポリアミド樹脂を含むポリフェニレンエーテル系樹脂組成物からなり、内層４６ａと外層４６ｂとの間に位置する中間層４６ｃとを有する多層構造体から構成される。こうすることで、貯湯タンク４６の耐熱性および耐圧の向上を図ることができるだけでなく、壁が樹脂により構成されているため貯湯タンク４６の軽量化を図ることができる。好適には、この貯湯タンク４６の壁の厚さは７ｍｍ以上であり、内層４６ａ、中間層４６ｃ、外層４６ｂの厚さ比率は、内層：中間層：外層＝４：１：５〜８：１：１の範囲であり、最も好適には内層：中間層：外層＝６：１：３である。例えば、壁の厚さが７ｍｍ、内層４６ａ、中間層４６ｃ、外層４６ｂの厚さ比率が６：１：３である時、８７℃での耐圧は１．０ＭＰａとなり、一般水道圧０．５ＭＰａに対し安全係数２を確保することができる。
【００５０】
この第５の実施の形態によれば、第４の実施の形態と同様な利点に加えて、貯湯タンク４６の耐熱化、高耐圧化および軽量化を図ることができ、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システム全体の軽量化を図ることができるという利点を得ることができる。
【００５１】
第６の実施の形態
図１１はこの発明の第６の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムの全体構成、図１２はこのベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムの温度調整システムを含む要部を示す。このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムは、第１〜第４の実施の形態のいずれかのベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器と貯湯タンクとを組み合わせ、さらに外部に供給する湯の温度調整システムを設けたベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムである。
図１１および図１２に示すように、このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムは、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器６０に設けられた二つのジョイントにそれぞれ配管６２が接続されている。これらの配管６２には温度センサー６１が取り付けられており、配管６２を流れる不凍液の温度を測定することができるようになっている。一方の配管６２は循環ポンプ６３の吐出口と接続されている。循環ポンプ６３は、太陽光パネル６３ａで発電される電力によって駆動することができ、あるいは太陽光パネル６３ａの出力に応じて制御することができるようになっている。他方の配管６２は熱交換器である主加熱部１４０の入口と接続されている。主加熱部１４０の出口と循環ポンプ６３の吸込口とは配管６２によって接続されている。配管６２はリザーブタンク６５と接続され、このリザーブタンク６５から必要に応じて不凍液を補充することができるようになっている。配管６２は不凍液が流れる流体配管である。このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器６０を用いた太陽熱利用システムは、温度調整システムを有する給湯器１１０を有する。
【００５２】
温度調整システムを有する給湯器１１０（以下「温度調整システム１１０」とする）の詳細を図１２〜図１４を参照して説明する。
供給部１２０から供給された被加熱流体ｆは、貯湯タンク１３０の下層側１３５（図中のタンク下側）に位置する入口１３１から貯湯タンク１３０内部に流れ込む。貯湯タンク１３０内部に設けられた主加熱部１４０は、被加熱流体ｆ１を加熱する。加熱された被加熱流体ｆ１は、貯湯タンク１３０の上層側１３７（図中のタンク上側）に位置する出口１３３から排出させ、第１ライン１７１を介して補助加熱装置１５０に流し込む。本実施の形態において、貯湯タンク１３０の下層側１３５とは、貯湯タンク１３０内に供給された被加熱流体ｆ１が滞留し始める貯湯タンク１３０の下部側であり、貯湯タンク１３０の上層側１３７とは、貯湯タンク１３０内に供給された被加熱流体ｆ１が排出される出口１３３が設けられた貯湯タンク１３０の上部側のことである。
【００５３】
第１ライン１７１には、流体用の配管を利用している。配管には、流体の導流に一般的に利用される鋼管等を適宜選択することができる。第１ライン１７１上における第１調整弁１８０と第２調整弁１９０との間には、被加熱流体ｆ３の逆流を防止するための逆止弁１２５を設けている。
【００５４】
主加熱部１４０は、貯湯タンク１３０内に保持された被加熱流体ｆ１を加熱して温度を制御する。主加熱部１４０には、流体を加熱するために用いられるヒータを利用することが可能である。ヒータには、例えば、ヒートポンプ式熱交換システムや、ソーラー式熱交換システム、排熱利用式システム等に組み込まれた循環式の熱交換器等を利用することが可能である。貯湯タンク１３０内に供給された被加熱流体ｆ１は、主加熱部１４０によって９０℃程度まで加熱している。貯湯タンク１３０内が満水状態になった場合には、設定された９０℃を維持するように保温を行う。主加熱部１４０が調整する被加熱流体ｆ１の温度は、使用用途に応じて適宜変更することが可能である。
【００５５】
補助加熱装置１５０は、第１ライン１７１を介して貯湯タンク１３０から導かれる被加熱流体ｆ４を、ユーザーが望む設定温度に加温調整して提供する。補助加熱装置１５０は、第１ライン１７１から導かれた被加熱流体ｆ４の温度を入口温度として検知する。第１ライン１７１の途上に配置された第１調整弁１８０、および所定の条件で作動する第２調整弁１９０によって混合調整された被加熱流体ｆ４が補助加熱装置１５０の入口１５１へ導かれる。補助加熱装置１５０の入口１５１で検知された被加熱流体ｆ４の温度が設定温度よりも低い場合には、設定温度まで加温調整する、加温調整させた被加熱流体ｆ５は、補助加熱装置１５０の出口１５３から排出させて、ユーザーに提供する。補助加熱装置１５０には、例えば、ユーザーによって直接温度設定が可能な公知の給湯器用ヒータ等を利用することが可能である。
【００５６】
供給部１２０は、温度調整システム１１０内の貯湯タンク１３０、第１調整弁１８０、および第２調整弁１９０のそれぞれに被加熱流体ｆを供給する。被加熱流体ｆには、例えば、常温の上水を利用することが可能である。被加熱流体ｆの種類、および共有時の温度等は、温度調整システム１１０の使用目的に応じて適宜変更することが可能であり、特に限定されるものではない。
【００５７】
供給部１２０から貯湯タンク１３０への被加熱流体ｆの供給には、タンク用ライン１７４を利用する。タンク用ライン１７４は、供給部１２０から延びて貯湯タンク１３０の下端部に接続されている。このため、供給部１２０から貯湯タンク１３０へ被加熱流体ｆを供給すると、貯湯タンク１３０内の下層側１３５から上層側１３７へ被加熱流体ｆが徐々に満たされる。
【００５８】
供給部１２０から第１調整弁１８０への被加熱流体ｆの供給には、タンク用ライン１７４から分岐する第２ライン１７２を利用する。供給部１２０から供給された被加熱流体ｆは、第２ライン１７２を介して、第１ライン１７１の途上に設けられた第１調整弁１８０へ導かれる。第１調整弁１８０へ供給する被加熱流体ｆの流量は、第１制御部１８５によって制御する。
【００５９】
供給部１２０から第２調整弁１９０への被加熱流体ｆの供給には、第２ライン１７２から分岐する第３ライン１７３を利用する。供給部１２０から供給された被加熱流体ｆは、第３ライン１７３を介して第１調整弁１８０と補助加熱装置１５０との間に設けられた第２調整弁１９０へ導かれる。第２調整弁１９０へ供給する被加熱流体ｆの流量は、第２制御部１９５によって制御する。
【００６０】
第２ライン１７２、第３ライン１７３、およびタンク用ライン１７４には、流体用の配管を利用している。配管には、流体の導流用に一般的に利用される鋼管等を適宜選択することが可能である。
【００６１】
供給部１２０は、ユーザーによる貯湯タンク１３０内の被加熱流体ｆ１の使用に伴って、使用量に応じた量の被加熱流体ｆを貯湯タンク１３０に随時供給する。主加熱部１４０によって９０℃まで加熱した被加熱流体ｆ１を単位時間当たりに大量に使用すると、貯湯タンク１３０内には９０℃の被加熱流体ｆ１と供給部１２０から供給された比較的低温の被加熱流体ｆとによって温度境界ｂが形成される。この温度境界ｂは、下層側１３５から供給された被加熱流体ｆによって形成される低温域ａ１と、低温域ａ１よりも上層側１３７に位置する加熱された９０℃の被加熱流体ｆ１によって形成される高温域ａ２とを区分けするものである。単位時間当たりにおける被加熱流体の大量使用が続くと、高温域ａ２の被加熱流体の残量が低下し、低温域ａ１の被加熱流体の量が増加する。温度境界ｂは、下層側１３５から徐々に上層側１３７へ遷移する。使用がさらに続くと、温度境界ｂが貯湯タンク１３０の出口まで到達し、貯湯タンク１３０から排出される被加熱流体ｆ２の温度が急激に低下する湯切れが発生する。湯切れ状態になった場合においても、主加熱部１４０による加熱は継続して行われる。単位時間当たりにおける被加熱流体ｆ１の使用量が減少すると、貯湯タンク１３０内の被加熱流体ｆ１の加熱が進み、タンク内には９０℃の被加熱流体が再び満たされることになる。
【００６２】
貯湯タンク１３０の外壁１３９には、貯湯タンク１３０内に保持された被加熱流体ｆ１の温度を検知する検知部１６０を設置している（図１４を参照）。検知部１６０には、ガスを封入した感温筒を利用している。検知部１６０は、貯湯タンク１３０内の被加熱流体ｆ１から貯湯タンク１３０の外壁１３９に伝わった熱量を取得する。この熱量に基づいて被加熱流体ｆ１の温度境界ｂを検知する。検知部１６０は、温度境界ｂを検知すると、封入したガスを凝縮させて液化させる。この液体は、キャピラリチューブ１６３を介して第２制御部１９５へと圧送される。第２制御部１９５は、検知部１６０が温度境界ｂを検知したことをトリガーとして、第２調整弁１９０の作動を開始する。検知部１６０が検知する温度境界の閾値や、温度境界を形成する低温域の温度、および高温域の温度等は、特に限定されるものではなく、任意の値に設定することが可能である。また、検知部１６０として利用される感温筒の外形形状や、内部に封入されるガスの種類等は、特に限定されるものではなく公知のものを適宜利用することが可能である。
【００６３】
第１ライン１７１の途上に設けられた第１調整弁１８０には、貯湯タンク１３０の側から見て上流側に位置する第１口１８１と、供給部１２０から供給された被加熱流体ｆを受け入れる第２口１８２と、貯湯タンク１３０の側から見て第１口１８１よりも下流側に位置する第３口１８３とを備えた三方弁を利用している。第１調整弁１８０は、貯湯タンク１３０から排出された被加熱流体ｆ２と、供給部１２０から供給された被加熱流体ｆとを混合調整して、貯湯タンク１３０から排出された被加熱流体ｆ２を所定の第１温度に調整する。第１温度に調整した被加熱流体ｆ３は第３口１８３から排出させて、第１ライン１７１に流し込む。
【００６４】
一般的に、家庭の浴槽等において湯水を使用する場合には、ユーザーは４０〜４３℃程度に温度調整して使用する。上記の温度調整システム１１０にあっては、貯湯タンク１３０において９０℃程度まで被加熱流体ｆ１を加熱させて保持した後、第１調整弁１８０によって３５℃程度まで低下させる。最終的に、補助加熱部１５０を使用して設定温度である４０〜４３℃程度まで加温調整する。この４０〜４３℃に加温調整した被加熱流体ｆ５をユーザーに提供する。貯湯タンク１３０から排出した被加熱流体ｆ２の温度を一旦第１温度まで低下させることによって、補助加熱装置１５０による設定温度への加温調整を行うことが可能になる。このため、第１調整弁１８０によって調整される第１温度は、供給部１２０から供給される被加熱流体ｆの温度よりも高く、かつ、ユーザーが望む設定温度よりも低い温度に設定している。供給部１２０から供給した被加熱流体ｆを混合調整させるため、第１温度が供給部１２０から供給される被加熱流体ｆの温度よりも低くなることはない。
【００６５】
第１制御部１８５は、被加熱流体ｆ３が第１温度に維持されるように、第１調整弁１８０の作動を制御する。第１調整弁１８０は、第１口１８１から入り込む被加熱流体ｆ２の温度に基づいて、第２口１８２の弁の開度を機械的に調整するワックスサーモアクチュエータを備えている。この機構を第１制御部１８５として機能させている。貯湯タンク１３０から導かれた被加熱流体ｆ２の温度が低下すると、第２口１８２の開度を絞って、供給部１２０からの被加熱流体ｆの供給量を低下させる。貯湯タンク１３０から導かれた被加熱流体ｆ２の温度が高くなると、第２口１８２の開度を大きくして、供給部１２０からの被加熱流体ｆの供給量を増加させる。このように、第１制御部１８５は、第１口１８１から入り込む被加熱流体ｆ２の温度に基づいて、第１温度が維持されるように第１調整弁１８０の作動を機械的に制御する。
【００６６】
第１調整弁１８０と補助加熱装置１５０との間に配置された第２調整弁１９０には、第１調整弁１８０の側から見て上流側に位置する第１口１９１と、供給部１２０から供給された被加熱流体ｆを受け入れる第２口１９２と、第１調整弁１８０の側から見て第１口１９１よりも下流側に位置する第３口１９３とを備えた三方弁を利用している。第１調整弁１８０によって第１温度に調整された被加熱流体ｆ３と、供給部１２０から供給される被加熱流体ｆとを混合調整する。これによって、補助加熱装置１５０へ導かれる被加熱流体ｆ４の温度を調整する。第２調整弁１９０によって混合調整された被加熱流体ｆ４は、第３口１９３から排出させて、第１ライン１７１に流し込む。第１ライン１７１へ流し込まれた被加熱流体ｆ４は、補助加熱装置１５０の入口１５１へ流れ込む。
【００６７】
第２制御部１９５は、検知部１６０が貯湯タンク１３０内の温度境界ｂを検知したときに、第２調整弁１９０を作動させる。本実施の形態にあっては、第２調整弁１９０に、検知部１６０が検知した熱量に基づいて第２口１９２の開度を機械的に制御する温度式制水弁としての機構を付加している。この機構が、第２制御部１９５として機能する。
【００６８】
第２調整弁１９０は、検知部１６０に封入したガスが液化してなる作動流体１６１を駆動源として作動する。検知部１６０が、低温域ａ１からの熱、すなわち冷熱を取得すると、封入したガスが液化して作動流体１６１となる。作動流体１６１はキャピラリチューブ１６３を介して第２調整弁１９０へ流れ込み、第２口１９２の開動作を駆動する。検知部１６０が低温域ａ１から取得する冷熱量が増加すると、封入したガスの液化量が増加する。これに伴って第２口１９２の開度が大きくなる。供給部１２０から供給される被加熱流体ｆの流量が増加し、補助加熱装置１５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度が低下する。このように、第２制御部１９５は、検知部１６０が取得した熱量に基づいて第２調整弁１９０の作動を機械的な方式によって制御する。電気的な制御システムによって第２調整弁１９０を制御させる構成を付加する場合と比較して、安価に温度を制御するシステムである温度調整システム１１０を構成することが可能になっている。第１制御部１８５とともに、第２制御部１９５が簡易な機械式の制御システムによって構成されているため、第１、第２制御部１８５、１９５および第１、第２調整弁１８０、１９０を組み合わせたユニットを既存の温度制御システムに簡便かつ安価に組み込むことが可能になっている。
【００６９】
検知部１６０が温度境界ｂを検知したときには、貯湯タンク１３０内に低温域ａ１と高温域ａ２が発生した状態となっている。湯切れが発生すると、加熱された高温域ａ２の被加熱流体に続いて、供給部１２０から供給された被加熱流体ｆと同程度の温度を有する低温域ａ１の被加熱流体が排出される。このため、高温域ａ２から低温域ａ１へ変化した被加熱流体ｆ４が第１ライン１７１を介して補助加熱装置１５０へ流れ込み、補助加熱装置１５０へ流れ込む被加熱流体ｆ４の単位時間当たりの温度変化が大きくなる。これによって、補助加熱装置１５０に要求される単位時間当たりの加熱量が増加する。このため、従来の温度調整システムにあっては、単位時間当たりに要求される加熱量が急激に変化することによって、補助加熱装置１５０による加温調整が追従できず、設定温度よりも低い温度で被加熱流体をユーザーに提供してしまうことがある。また、補助加熱装置１５０による急激な加熱によって、設定温度よりも高い温度で被加熱流体を提供してしまうこともある。したがって、湯切れが発生すると、設定温度に調整された被加熱流体を安定的に提供することが困難になる。
【００７０】
これに対して、温度調整システム１１０は、検知部１６０が貯湯タンク１３０内の温度境界ｂを検知した時点において、すなわち湯切れが発生する前に第２調整弁１９０による被加熱流体ｆの混合調整を開始する。第２調整弁１９０は、第１温度に調整された被加熱流体ｆ３の温度を徐々に低下させることによって、補助加熱装置１５０へ流れ込む被加熱流体ｆ４の温度が急激に低下することを防止する。これによって、補助加熱装置１５０に要求される単位時間当たりの加熱量が急激に変化することを防止して、設定温度に調整された被加熱流体ｆ５を安定的に供給することを可能にする。第２調整弁１９０を付加して補助加熱装置１５０に要求される単位時間当たりの加熱量が急激に変化することを防止しているため、補助加熱装置１５０自体の応答性等の性能を向上させる必要がなく、補助加熱装置１５０には従来から利用されているものを適用することができる。したがって、補助加熱装置１５０に要求される単位時間当たりの加熱量が急激に変化することを防止する機能を安価に付加することができ、温度調整システム１１０全体におけるコストの増加を抑制することが可能となる。例えば、タンク径が２８０ｍｍの場合において、ユーザーが１９リットル／ｍｉｎの被加熱流体を使用すると、温度境界ｂは５．２ｍｍ／ｓの速度で遷移する。タンク１３０上端から２００ｍｍの位置において温度境界ｂを検知させ、第２調整弁１９０による混合調整を開始させた場合、ユーザーが１９リットル／ｍｉｎの被加熱流体を引き続き使用すると、温度境界ｂがタンク１３０上端まで遷移するのに３８秒程度掛かる。したがって、補助加熱装置１５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度は、第１調整弁１８０によって調整された第１温度から、供給部１２０から導かれる被加熱流体ｆの温度まで３８秒の時間をかけて低下することになる。
【００７１】
貯湯タンク１３０の外壁１３９には、貯湯タンク１３０の上層側１３７から下層側１３５に向けて漸次的に表面積が大きくなるように形成されたプレート２０１を設置している。プレート２０１には、貯湯タンク１３０の上層側１３７に位置するように検知部１６０を取り付けている（図１４を参照）。
【００７２】
貯湯タンク１３０内に保持された被加熱流体ｆ１の低温域ａ１から伝わる熱量に基づいて、機械的に第２調整弁１９０の作動を制御する場合には、検知部１６０が低温域ａ１から取得する熱量を徐々に増加させることが望ましい。温度境界ｂを検知した時点から第２調整弁１９０の第２口１９２の開度を徐々に大きくすることが可能になり、補助加熱装置１５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度を徐々に低下させることが可能になるためである。
【００７３】
貯湯タンク１３０の外壁１３９に設置されたプレート２０１は、貯湯タンク１３０内に保持された被加熱流体ｆ１から伝わる熱を集熱し、その熱を検知部１６０へ伝える。プレート２０１が、貯湯タンク１３０の上層側１３７から下層側１３５に向けて漸次的に表面積が大きくなるように形成されているため、下層側１３５から上層側１３７へ低温域ａ１が遷移すると、これに比例して低温域ａ１からプレート２０１全体へ伝わる冷熱量が徐々に増加する。これによって、プレート２０１から検知部１６０へ伝わる冷熱量も徐々に増加する。検知部１６０へ伝わる冷熱量の増加に伴って、封入したガスの液化量が増加して、第２調整弁１９０の第２口１９２の開度が大きくなる。このように、プレート２０１を利用することによって、プレート２０１が取得する熱量に比例させて第２調整弁１９０の第２口１９２の開度を除々に大きくさせることが可能となり、補助加熱装置１５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度を徐々に低下させることができる。プレート２０１には、例えば、ステンレス鋼や、アルミニウム、銅などの金属製のものを利用することができる。また、これらの材質のものに限定されず、貯湯タンク１３０の外壁１３９から伝わる熱を検知部１６０に伝達することが可能な材質のものを適宜選択することが可能である。検知部１６０による温度境界ｂの検知、および低温域ａ１からの熱量の検知により感度よく行わせるために、例えば、図示されるように、プレート２０１において検知部１６０が設置された箇所の背面となる位置に、部分的に断熱部材２０３を配置させることが望ましい。
【００７４】
次に、実施形態に係る温度調整システム１１０の作用について説明する。
図１２を参照して、湯切れが発生していない場合には、第２調整弁１９０の第２口１９２が全閉状態を維持する。
第１調整弁１８０は、貯湯タンク１３０から排出された被加熱流体ｆ２を第１温度として設定された３５℃程度に混合調整する。
補助加熱装置１５０には、３５℃に調整された被加熱流体ｆ４が入口１５１から流れ込む。
補助加熱装置１５０は、３５℃に混合調整された被加熱流体ｆ４を設定温度まで加温調整して、加温調整された被加熱流体ｆ５を出口１５２に介してユーザーに提供する。
図１３を参照して、ユーザーの使用に伴って貯湯タンク１３０内に保持した被加熱流体ｆ１内に低温域ａ１と高温域ａ２が形成されると、検知部１６０が温度境界ｂを検知する。検知部１６０が温度境界ｂを検知したときに、第２制御部１９５は、第２調整弁１９０の作動を開始する。
【００７５】
第１調整弁１８０は、第２調整弁１９０の作動に関わらず、貯湯タンク１３０から排出された被加熱流体ｆ２が第１温度になるように混合調整を継続して行う。
第２調整弁１９０は、第１温度に調整された被加熱流体ｆ３と、供給部１２０から供給された被加熱流体ｆとを混合調整する。これによって、補助加熱装置１５０へ導かれる被加熱流体ｆ４の温度を低下させる。
第２制御部１９５は、プレート２０１から検知部１６０へ伝わる冷熱量に基づいて、第２調整弁１９０の第２口１９２の開度を調整する。
プレート２０１が取得する熱量に比例して、第２調整弁１９０による第２口１９２の開度が徐々に大きくなる。これに伴って、補助加熱装置１５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度が徐々に低下する。
ユーザーによる被加熱流体の使用が続くと、温度境界ｂは次第に下層側１３５から上層側１３７へ遷移する。
温度境界ｂが貯湯タンク１３０の出口まで到達すると、貯湯タンク１３０から排出される被加熱流体ｆ２の温度が急激に低下する湯切れが発生する。
【００７６】
図１５を参照して、温度調整システム１１０による被加熱流体の温度変化を示す。図中において、（イ）は、貯湯タンク１３０の出口１３３における被加熱流体ｆ２の温度変化を示し、（ロ）は、補助加熱装置１５０の入口１５１における被加熱流体ｆ４の温度変化を示し、（ハ）は、供給部１２０から供給される被加熱流体ｆの温度変化を示す。温度差（Ｑ）は、第２調整弁１９０が作動する前における補助加熱装置１５０の入口１５１における被加熱流体ｆ４の温度と、供給部１２０から供給される被加熱流体ｆの温度との温度差を示す。
【００７７】
温度調整システム１１０にあっては、検知部１６０が温度境界ｂを検知したときの時間（Ｔ１）の時点から第２調整弁１９０による混合調整を開始する。補助加熱装置１５０の入口１５１における被加熱流体ｆ４の温度は、徐々に低下し、時間（Ｔ２）において供給部１２０から供給される被加熱流体ｆの温度と一致する。
【００７８】
第２調整弁１９０による混合調整を行わない場合、時間（Ｔ３）において湯切れが発生すると、貯湯タンク１３０の出口１３３における被加熱流体ｆ２の温度の低下に伴って、補助加熱装置１５０の入口１５１における被加熱流体ｆ４の温度が時間（Ｔ４）の間に急激に低下する。これによって、補助加熱装置１５０に求められる加熱量も時間（Ｔ４）の間に急激に変化する。
【００７９】
温度調整システム１１０にあっては、補助加熱装置１５０の入口１５１における被加熱流体ｆ４の温度は、第２調整弁１９０による混合調整を行わない場合と比較して、図中に示す時間（Ｔ５）の時間を余分にかけて徐々に低下することになる。第２調整弁１９０による混合調整を行わない場合と比較して、補助加熱装置１５０の入口１５１における被加熱流体ｆ４の温度の低下は穏やかになる。したがって、補助加熱装置１５０による単位時間当たりの加熱量の増加も緩やかに変化する。
【００８０】
図１６を参照して、温度調整システム１１０による設定温度への追従性を示す。図中において、（ニ）は、温度調整システム１１０の補助加熱装置１５０の出口１５３における被加熱流体ｆ５の温度を示し、（ホ）は、第２調整弁１９０による混合調整を行わない従来のシステムにおける補助加熱装置１５０の出口１５３における被加熱流体ｆ５の温度変化を示す。なお、（イ）および（ロ）は、第４図と同様にそれぞれ、貯湯タンク１３０の出口１３３における被加熱流体ｆ２の温度変化、補助加熱装置１５０の入口１５１における被加熱流体ｆ５の温度変化を示す。
【００８１】
温度調整システム１１０にあっては、補助加熱装置１５０の入口１５１における被加熱流体ｆ４の温度を比較的長い時間をかけて緩やかに低下させるため、湯切れが発生しても設定温度に追従させて精度よく加温調整を行うことが可能になる。このため、ユーザーが望む設定温度に追従させることができ、設定温度の被加熱流体ｆ５を安定的に提供することが可能になる。ユーザーは、湯切れによる不快さを感じることなく、設定温度に調整された被加熱流体ｆ５を使用し続けることができる。
【００８２】
一方、第２調整弁１９０による混合調整を行わずに加温調整を行う場合、補助加熱装置１５０に要求される単位時間当たりの加熱量が急激に変化する。設定温度に追従させて加温調整を行うことが困難になるため、図示されるように補助加熱装置１５０から提供される被加熱流体ｆ５の温度が安定しない状態が続き、ユーザーに不快感を与えることになる。
【００８３】
以上のように、この第６の実施の形態によれば、温度調整システム１１０である給湯器が温度を制御するシステムを有するので、貯湯タンク１３０内に保持された被加熱流体ｆ１の低温域ａ１と高温域ａ２とを区分けする温度境界ｂを検知して、湯切れが発生する前に補助加熱装置１５０に導かれる被加熱流体ｆ４の温度を徐々に低下させるため、補助加熱装置１５０に要求される単位時間当たりの加熱量が急激に変化することがない。このため、湯切れが発生した場合においても、被加熱流体ｆ５の温度をユーザーが望む設定温度に追従させることができ、ユーザーが快適に使用することができる。第２調整弁１９０を付加した簡易な構成によって設定温度への追従性を維持させることが可能となる。
【００８４】
第２制御部１９５は、検知部１６０が取得した熱量に基づいて第２調整弁１９０の作動を機械的な方式によって制御する。電気的な制御システムによって第２調整弁１９０を制御させる構成を付加する場合と比較して、安価に温度調整システム１１０を構成することが可能となる。
【００８５】
貯湯タンク１３０の外壁１３９には、貯湯タンク１３０の上層側１３７から下層側１３５に向けて漸次的に表面積が大きくなるように形成されたプレート２０１を設置している。プレート２０１を利用することによって、検知部１６０が取得する熱量を比例させて第２調整弁１９０の第２口１９２の開度を調整することができ、温度境界ｂを検知した時点から第２調整弁１９０の第２口１９２の開度を徐々に大きくすることができる。これによって補助加熱装置１５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度を徐々に低下させることが可能になる。
【００８６】
以上、この発明の実施の形態について具体的に説明したが、この発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施の形態において挙げた数値、構造、形状、構成などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、形状、構成などを用いてもよい。
また、例えば、第６の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムにおける温度調整システムは適宜改変することが可能である。
具体的には、第６の実施の形態においては、第１、第２調整弁１８０、１９０の作動を機械的に制御しているが、これを電気的な制御システムによって制御させることも可能である。第１、第２調整弁１８０、１９０の制御システムに要するコストが増加することになるが、補助加熱装置１５０へ導かれる被加熱流体ｆ４の温度をより精度よく制御することが可能になる。また、第１、第２調整弁１８０、１９０の形態を適宜改変することが可能である。例えば、第１、第２調整弁１８０、１９０に、流体の温度に基づいて封入したガスを膨張、凝縮させてアクチュエータを駆動する流体駆動式の弁を利用することも可能である。また、例えば、第２調整弁１９０に、第１調整弁１８０として利用されたワックスサーモアクチュエータを備えた弁を利用することも可能である。このように、第１、第２調整弁１８０、１９０には、検知した流体の温度に基づいて機械的に弁の作動を制御する公知の形態のものを広く適用することが可能である。さらに、貯湯タンク１３０の形状や、検知部１６０を設置する場所も実施形態において説明したものに限定されるものではない。貯湯タンク１３０内において発生した温度境界ｂを検知し、これに基づいて第２調整弁１９０の作動を開始させることが可能な限りにおいて適宜変更することが可能である。例えば、貯湯タンク１３０の外壁１３９の所定の範囲における面積から取得した熱量に基づいて温度境界ｂを検知させる形態とすることも可能である。貯湯タンク１３０の下層側１３５、上層側１３７に設置した２点間における温度差に基づいて温度境界ｂを検知させる形態とすることも可能である。
【００８７】
プレート２０１の利用形態についても適宜変更することが可能である。プレート２０１を利用することによって、タンクのより下層側１３５から温度境界ｂを検知させることが可能になるため、例えば、温度境界ｂが遷移する速度よりもプレート２０１内部に伝わる熱の速度が速くなるような材質のものをプレート２０１に適用することによって、プレート２０１を利用しない場合と比較して第２調整弁１９０を作動させるタイミングを早めることが可能になる。これに伴って、プレート２０１の材質や形状、プレート２０１における検知部１６０を設置する位置等を適宜調整することによって、第２調整弁１９０を作動させるタイミング、および第２口１９２の開閉速度を任意に調整することが可能になっている。
【００８８】
図１７を参照して、変形例１にあっては、貯湯タンク１３０の壁面部１３８の熱伝達率よりも小さな熱伝達率を有する材料からなるケーシング２０５に検知部１６０を収納している。このような点において、貯湯タンク１３０の外壁１３９に設置したプレート２０１に検知部１６０を取り付けた上記の実施形態と相違している。以下、変形例について説明する。なお、上述した第６の実施の形態と同一の部材については同一の符号を付し、その説明を一部省略する。
【００８９】
検知部１６０がケーシング２０５内に収納されているため、貯湯タンク１３０の外壁１３９から検知部１６０の内部へ熱が伝わりにくくなる。
検知部１６０が温度境界ｂを検知すると、第２調整弁１９０の混合調整が開始する。ケーシング２０５の熱伝達率が貯湯タンク１３０の壁面部１３８の熱伝達率よりも小さいため、貯湯タンク１３０内の被加熱流体ｆ１から貯湯タンク１３０の外壁１３９に伝わる熱量よりも、貯湯タンク１３０の外壁１３９から検知部１６０内に伝わる熱量の方が小さくなる。低温域ａ１から伝わる熱によって貯湯タンク１３０の外壁１３９の温度が急激に低下する場合においても、検知部１６０内の温度の急激な低下が生じることを防止できる。
【００９０】
下層側１３５から上層側１３７へ低温域ａ１が遷移すると、これに比例して低温域ａ１からケーシング２０５全体に伝わる熱量が徐々に増加する。検知部１６０内に封入したガスの液化量が増加して、第２調整弁１９０の第２口１９２の開度が徐々に大きくなる。したがって、検知部１６０が温度境界ｂを検知した時点から比較的長い時間をかけて補助加熱装置１５０へ導かれる被加熱流体ｆ４の温度を低下させることが可能になる。
【００９１】
このように、貯湯タンク１３０の壁面部１３８の熱伝達率よりも小さな熱伝達率を有する材料からなるケーシング２０５に検知部１６０を収納することによって、補助加熱装置１５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度を徐々に低下させることが可能になる。プレート２０１を使用することを妨げるものではないが、プレート２０１を使用する場合と同様の効果を得ることができ、プレート２０１を使用する手間を省くことが可能になる。検知部１６０の設置作業の作業性の向上や、プレート２０１の作製に要する材料費の削減を図ることができる。
【００９２】
ケーシング２０５は、例えば、断熱性に優れた樹脂材料などから構成することが可能である。その他、貯湯タンク１３０の壁面部１３８の熱伝達率よりも小さな熱伝達率を有する材料を適宜選択することが可能である。形状等も図示されたものに限定されず、検知部１６０や貯湯タンク１３０の外壁１３９の形状に合わせて変更することも可能である。ケーシング２０５の材質や形状等を選択して、第２調整弁１９０を作動させるタイミング、および第２口１９２の開閉速度を任意に調整することが可能になっている。
【符号の説明】
【００９３】
１…透明層、２…空気層、３…集熱層、４…断熱層、５…熱伝導層、６…流体流路、７…外筐、７ａ、７ｂ…連結部、７ｃ…連結部により形成された空間、８…ジョイント、９、４０、６０……ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器、９ａ…本体部、９ｂ、９ｃ…端部、１１…多層異形押し出し機、１２…ダイス、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ…樹脂、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…単軸スクリュー押し出し機、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ…スクリュー、２１…外壁、２２ａ、２２ｂ、２７ａ、２７ｂ…アングル、２４、５１…ベランダ、２５、５３…ベランダの下部壁面（スラブ壁面）、２６、５２…手摺、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２８ａ、２８ｂ、２８ｃ…ボルト、２９…意匠パネル、４１、６１…温度センサー、４２、４７ａ、６２…配管、４３、６３…循環ポンプ、４３ａ、６３ａ…太陽光パネル、４４、１４０…主加熱部、４５…リザーブタンク、４６、１３０…貯湯タンク、４７ｂ…バイパス配管、４７ｃ…給水配管、４７ｄ…出湯配管、４８…調整弁、４８ａ…制御装置、４９、１５０…補助加熱装置、５０…給湯器、１１０…温度調整システム（被加熱流体の温度調整システム）を有する給湯器、１２０…供給部、１３１…貯湯タンクの入口、１３３…貯湯タンクの出口、１３５…タンクの下層側、１３７…タンクの上層側、１３８…壁面部、１３９…タンクの外壁、１５１…補助加熱装置の入口、１５３…補助加熱装置の出口、１６０…検知部、１６１…作動流体、１７１…第１ライン、１７２…第２ライン、１７３…第３ライン、１７４…タンク用ライン、１８０…第１調整弁、１８５…第１制御部、１９０…第２調整弁、１９５…第２制御部、２０１…プレート、２０５…ケーシング、ｆ、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５…被加熱流体、ａ１…低温域、ａ２…高温域、ｂ…温度境界
【技術分野】
【０００１】
この発明はベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を設置した建築物およびベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムに関し、例えば、集合住宅および一戸建てのベランダに設置する場合に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽熱集熱器は集熱部を有し、クリーンエネルギである太陽光により得られる熱を集熱可能に構成されており、ガス燃焼式給湯器やヒートポンプ式給湯器などと併用することでＣＯ2排出などの環境負荷を低く抑えられる太陽熱利用温水システムなどに適用が可能である。
【０００３】
従来、太陽熱集熱器は建物の屋根に設置する屋根設置型太陽熱集熱器が一般的であったが、この形態の太陽熱集熱器は、アパートやマンションなどの集合住宅の部屋においては個別の屋根が無いため設置は不可能であった。そこで、この問題点を解決するために集合住宅のベランダなどに容易に設置が可能な形態のベランダ設置型太陽熱集熱器および太陽熱利用システムが提案され開発が進められている（例えば、特許文献１〜５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１８５８１３号公報
【特許文献２】特開２００１−３３０３２７号公報
【特許文献３】特開２００２−１０６９７４号公報
【特許文献４】特開２００９−９２２９０号公報
【特許文献５】特開２０１０−１５１３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のベランダ設置型太陽熱利用システムは、太陽熱集熱器の設置において主としてベランダの手摺面の一部を集熱部の設置に利用する程度で、設置場所が限定されているのが現状である。また、ベランダの手摺などに太陽熱集熱器が設置され、ベランダの手摺の一部もしくは全体が占有されてしまうと、洗濯干しなどの日常生活におけるベランダの手摺の利用に支障が生じるという問題点があった。一方、外壁面に太陽熱集熱器を設置する場合においても、形状的に取り付けが困難であり、たとえ取り付けられたとしても意匠性が悪く、また安全性の高い設置状態とはいえなかった。また、従来の太陽熱利用システムの構成には、昼間に太陽熱をステンレス鋼製貯湯タンクで貯熱することが一般的であり、さらに上記貯湯タンク出口の湯の温度を制御するための電動弁および制御装置などが必要となり重量がかさみ、ベランダ設置が容易であるとはいえず、また、ベランダの構造上における安全の観点から重量物である太陽熱利用システムの設置は普及しているとはいえなかった。
【０００６】
そこで、この発明が解決しようとする課題は、例えば、太陽熱集熱器や太陽熱利用システムを集合住宅、戸建住宅などのベランダに設置する場合において、ベランダ下部壁面を利用して取り付けが可能で、かつ意匠性が良い、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器、このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を設置した建築物およびこのベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムを提供することである。ここで、ベランダとは、建物から外接して張り出した部分を一般的に指し、バルコニーも含むものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、この発明は、
透明層と、
空気層を介して上記透明層と対向して設けられた集熱層と、
上記集熱層と接して設けられた断熱層と、
上記断熱層の表面の少なくとも一部を覆うように設けられた外筐と、
上記集熱層に埋設された熱伝導層と、
上記集熱層および／または上記断熱層のうちの上記熱伝導層に関して上記空気層と反対側の部分に埋設された一つまたは複数の流体流路とを有するベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器である。
【０００８】
また、この発明は、
少なくとも一つのベランダを有する建築物において、
透明層と、
空気層を介して上記透明層と対向して設けられた集熱層と、
上記集熱層と接して設けられた断熱層と、
上記断熱層の表面の少なくとも一部を覆うように設けられた外筐と、
上記集熱層に埋設された熱伝導層と、
上記集熱層および／または上記断熱層のうちの上記熱伝導層に関して上記空気層と反対側の部分に埋設された一つまたは複数の流体流路とを有するベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器が、上記ベランダの下部壁面に設置されていることを特徴とする建築物である。
【０００９】
また、この発明は、
ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器と、
上記ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器により加熱された流体を利用して加熱される被加熱流体を保持し、ベランダに設置される一つまたは複数のタンクとを有し、
上記ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器が、
透明層と、
空気層を介して上記透明層と対向して設けられた集熱層と、
上記集熱層と接して設けられた断熱層と、
上記断熱層の表面の少なくとも一部を覆うように設けられた外筐と、
上記集熱層に埋設された熱伝導層と、
上記集熱層および／または上記断熱層のうちの上記熱伝導層に関して上記空気層と反対側の部分に埋設された一つまたは複数の流体流路とを有することを特徴とする太陽熱利用システムである。
【００１０】
このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器においては、太陽光が透明層を透過し空気層を介して集熱層に入射することにより発生する熱が集熱され、集熱層において集熱された熱が熱伝導層を介して効率よく流体流路内を流れる流体に熱伝達されることにより熱交換が行われて流体が加熱され、この加熱された流体が流体流路によって外部に輸送され、利用される。
【００１１】
透明層は、入射する太陽光の全てを透過する完全透明体である構成が最も望ましいが、太陽光に含まれる少なくとも一部の波長帯の光、好適には少なくとも可視領域から近赤外領域の波長帯の光を透過する限り、基本的にはどのようなものであってもよい。透明層の材質は樹脂製、ガラスなどの非晶質製のいずれでもよく、樹脂製であれば例えば、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、環状ポリオレフィンなどが好適であって、ガラスなどの非晶質製であれば、ソーダ石灰ガラス、カリガラス、石英ガラスなどが好適である。また、透明層は、上記材質などを組み合わせた多層構造であってもよく、ガラス繊維強化ポリエステルなどの複合材料であってもよい。また、受光面にコート材、フィルム、形状などにより反射を抑制する低反射機能の構成を有していてもよい。また、透明層の空気層に接する面に太陽光を散乱させる機構を有してもよく、例えば、透明層の空気層に接する面に太陽光に含まれる少なくとも一部の波長帯の光、少なくとも可視領域から近赤外領域の波長帯の光を散乱させる凹凸を設けた構成などが好適である。
【００１２】
集熱層は入射する太陽光のエネルギーの全てを吸収するような完全黒体である構成が最も望ましいが、太陽光の輻射エネルギーを吸収する構成を有していれば、基本的にはどのようなものであってもよく、具体的には着色樹脂、黒色樹脂などが挙げられ、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネートなどに近赤外線吸収材料（インジウム錫化合物、アンチモン錫化合物など）を練りこんだ構成を有するものが特に好適である。
【００１３】
熱伝導層は熱伝導率の高い材質であって、集熱層で集熱した熱エネルギーを効率的に熱伝導できる構成を有していれば基本的にはどのようなものであってもよく、具体的には金属材料などが挙げられ、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレス鋼、銅、真鍮などが好適である。また、熱伝導層の表面側に近赤外吸収膜を形成してもよい。
【００１４】
断熱層は、外部への集熱層からの熱の流出を遮断する構成を有していれば基本的にどのようなものであってもよく、形態は気体、液体、固体および混相体のいずれであってもよく、典型的には空気層で断熱層が形成される。また、熱を蓄熱する構成を併せ持ったものでもよく、断熱と蓄熱とを併せ持ったものには、例えば、顕熱蓄熱材、潜熱蓄熱材などがあり、顕熱蓄熱材であれば、例えば、ゴム、合成樹脂、伝熱セメント、コンクリート、水、シリコンオイルなどが好適であって、潜熱蓄熱材であれば、例えば、塩化カルシウム水和物、硫酸ナトリウム水和物、チオ硫酸ナトリウム水和物、酢酸ナトリウム水和物、パラフィンなどが好適である。また、潜熱蓄熱材を顕熱蓄熱材に混合した構成も有効で、例えば、パラフィンをゴム、合成樹脂などに練りこみ、板状に成形した構成を有するものであってもよい。
【００１５】
外筐は、断熱層の表面の少なくとも一部を覆うように設けられている構成を有していれば基本的にはどのようなものでもよいが、断熱層の全体を覆っている形態を有する構成が最も好ましく、外壁などの平面部に対する設置部を別体として取付ける取付け部を有する構成、もしくは設置部を一体に成形してなる構成、外筐の端部を設置部とする構成を有していてもよい。また、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を相互に連結可能な目地構造および太陽熱による熱収縮により歪みが生じず建築的な意匠パネルと容易に接続できる連結部を有する構成を別体として取付ける取付け部を有する構成、もしくは設置部を一体に成形してなる構成を有していてもよい。外筐の材質は耐腐食性、耐熱性、耐衝撃性、耐光性などが高い材質であることが特に好ましく、具体的には合成樹脂、複合材料などが挙げられ、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリイミド樹脂、ガラス繊維強化ポリエステルなどが好適である。
【００１６】
ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器の設置構造はベランダの下部壁面に設置が可能な構成を有していればどのようなものであってもよいが、特に、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を相互に連結した場合において設置面が一様になるような設置構造を設ける構成が好適である。
【００１７】
連結部はベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を相互に連結可能な構成を有していれば、基本的にどのようなものであってもよいが、外筐と一体に形成されており、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を相互に連結した場合において設置面が一様になるよう、連結部の両端部は設置面と垂直な方向に設置面と干渉しない程度にそれぞれ逆方向に折り曲げられたかぎ形形状を有する構成が好適である。連結部の形状は両端部を相互に逆方向に折り曲げられた形状に限られず、例えば、一方の連結部を両端が開放された円筒とし、他方の連結部を上記円筒内に挿入可能な円柱とし相互に連結可能にする構成、連結部に相互に噛み合わせを設けて相互に連結可能する構成であってもよい。また、壁面における意匠化粧パネルなどとの取り合いとも連結が容易に可能である構造を有してもよい。
【００１８】
また、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を相互に連結する形態は、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を相互に連結する形態を有する限りにおいては基本的にはどのような形態であってもよく、例えば、連結部同士を相互に連結する形態、一方の連結部を他方の外筐に直接連結する形態などが挙げられ、特に、連結部と外筐とを相互に直接連結する形態が好適である。連結部と外筐とを相互に直接連結する場合、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器の連結時において設置面を一様にするために一方の連結部を設置面から透明層に向かう方向に外筐をえぐる形態でオフセットして設け、他方の連結部は設置面と同一の面に設けられ、オフセットして設けられた一方の連結部が他方のベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器の外筐に直接接続できるように外筐の端部をえぐった窪み形状を有する構成としてもよい。
【００１９】
流体流路は、流体が流れる形態を有している限り基本的にはどのようなものあってもよく、断面形状、断面の大きさ、引き回し形状などは必要に応じて決定することができる。流体流路は、例えば、集熱層、断熱層あるいは断熱層が固体の断熱材で充填されていれば集熱層と断熱層とに跨る領域に貫通孔を設けて構成してもよいし、上記貫通孔に管を挿入することにより形成してもよい。管の材質は特に使用する流体に対して耐腐食性を持ち、耐熱性が高く、温度変化に安定で熱伝導性が高い物質材料であって、耐圧性が高く圧力損失の低い構成を有しているものが好適であり、典型的にはアルミニウム管、アルミニウム合金管、銅管、ステンレス鋼管などの金属管が使用されるが、これらに限定されず、樹脂管、複合材料管でもよく、使用する流体によって適宜設計選択される。
【００２０】
流体流路を流れ、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器において熱交換される流体は、液体、気体のいずれでもよく、例えば、水、不凍液、オイル（油）、空気などが好適であるが、これらに限定されず、流動性を有する物質であればどのようなものであってもよい。ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムにおける熱交換による熱の授受を行う流体は、それぞれベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムの用途に応じて適宜選ばれる。例えば、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムを給湯機に適用する場合には、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器で集熱された熱を熱交換によって受け渡す流体は不凍液であって、熱を熱交換によって受け取る流体は水または湯である。
【００２１】
このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器は、従来公知の技術によって製造することができ、必要に応じて製造方法が選択される。例えば、多層異形押し出し装置を用いた多層異形押し出し法による押し出し成形により製造する方法が好適である。具体的には、熱伝導層などの金属を芯材とし、透明層、集熱層、熱伝導層および外筐を構成する多種の樹脂材を同時に押し出し成形し、樹脂材、アルミ材などの多種の材料を線状に、空気層、流体流路も含め一体に形成する。上記形成物は所望の寸法となるように長手方向の端部を裁断され本体部を形成した後に、本体部の開放された流体流路の両端部を、予め射出成形機等で流路を成形した異形樹脂部材である端部と接合することで繰り返し折れ曲がった引き回し形状を形成した流体流路となり、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器となる。
【００２２】
少なくとも一つのベランダを有する建築物は、典型的にはアパート、マンションなどの集合住宅であるが、これに限られず、少なくとも一つのベランダを有する建築された構造物であれば基本的にどのようなものであってもよく、例えば、戸建住宅、ビルディング、駅舎、校舎、病院、工場などであってもよい。
【００２３】
このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムは、例えば、貯湯タンクを備えたベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムである。この貯湯タンクには、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器の流体流路内に水または湯を流すことにより熱交換して得られる湯が貯蔵される。貯湯タンクの壁の材料や構成は必要に応じて選ばれ、従来公知のものを用いることができる。貯湯タンクの耐圧性を確保しつつ、軽量性の向上を図る観点から、好適には、貯湯タンクの壁は、ポリフェニレンエーテル系樹脂からなる内層と、ポリアミド樹脂からなり上記内層の外方に設けられる外層と、ポリフェニレンエーテル系樹脂およびポリアミド樹脂を含むポリフェニレンエーテル系樹脂組成物からなり、上記内層と上記外層との間に位置する中間層とを有する多層構造体から構成される。最も好適には、貯湯タンクの壁の厚さは７ｍｍ以上であり、上記内層、上記中間層、上記外層の厚さ比率は、内層：中間層：外層＝４：１：５〜８：１：１の範囲である。
【００２４】
このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムは、好適には、被加熱流体の温度調整システムを有する。この温度調整システムは、例えば、被加熱流体を供給する供給部と、下層側から供給される被加熱流体を保持して上層側から排出するタンクと、タンクに供給された被加熱流体を加熱する主加熱部と、タンクに設置され、被加熱流体の供給に伴ってタンク内の下層側から上層側へ遷移するとともに低温域と高温域とを区分けする温度境界を検知する検知部と、タンクから排出された被加熱流体を設定温度に加熱する補助加熱部と、タンクと補助加熱部とを接続して、タンクから排出された被加熱流体を補助加熱部へ導く第１ラインと、第１ラインの途上に設置され、タンクから排出された被加熱流体と供給部から供給される被加熱流体とを混合調整して、タンクから排出された被加熱流体の温度を、供給部から供給される被加熱流体の温度よりも高く、かつ、設定温度よりも低い第１温度に調整する第１調整弁と、第１ラインの途上における第１調整弁と補助加熱部との間に設置され、第１温度に調整された被加熱流体と供給部から供給される被加熱流体とを混合調整して、補助加熱部に導かれる被加熱流体の温度を調整する第２調整弁と、タンクから排出され第１調整弁へ導かれる被加熱流体の温度に基づいて第１調整弁を作動させる第１制御部と、検知部が温度境界を検知したときに第２調整弁を作動させる第２制御部と、供給部と第１調整弁とを接続して、供給部から第１調整弁へ被加熱流体を導く第２ラインと、供給部と第２調整弁とを接続して、供給部から第２調整弁へ被加熱流体を導く第３ラインとを有し、第２制御部は、検知部が温度境界を検知したときに第２調整弁の作動を開始して、第１温度に調整された被加熱流体と第３ラインから導かれる被加熱流体とを混合調整するものである。また、加熱流体、被加熱流体は水に限定されず、流動性のある構成を有するものであればどのようなものであってもよい。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によれば、例えば、太陽熱集熱器や太陽熱利用システムを集合住宅、戸建住宅などのベランダに設置する場合において、ベランダ下部壁面を利用して取り付けが可能で、かつ意匠性が良い、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器およびこのベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の第１の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を示す断面図および平面図である。
【図２】この発明の第１の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器の製造装置を示す略線図である。
【図３】この発明の第１の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器の設置例を示す断面図である。
【図４】この発明の第１の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器の他の設置例を示す断面図である。
【図５】この発明の第２の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を示す断面図および平面図である。
【図６】この発明の第３実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を示す断面図である。
【図７】この発明の第４の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムを示す略線図である。
【図８】この発明の第４の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムの設置例を示す略線図である。
【図９】この発明の第４の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムの設置例を示す断面図である。
【図１０】この発明の第５の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムにおいて用いられる貯湯タンクを示す略線図である。
【図１１】この発明の第６の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムを示す略線図である。
【図１２】この発明の第６の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムを示す略線図である。
【図１３】この発明の第６の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムを示す略線図である。
【図１４】この発明の第６の実施の形態による太陽熱利用システムにおいて用いられるプレートおよび検知部を示す略線図である。
【図１５】この発明の第６の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムにおける補助加熱部の入口における被加熱流体の温度変化を示す略線図である。
【図１６】この発明の第６の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムにおける補助加熱部の出口における被加熱流体の温度変化を示す略線図である。
【図１７】この発明の第６の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムの変形例に係る検知部を拡大して示す略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、発明を実施するための形態（以下「実施の形態」という）について説明する。
第１の実施の形態
図１ＡおよびＢは、第１の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を示す。図１Ｂはベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器の平面図であり、図１Ａは図１ＢのＡ−Ａ’線に沿っての断面図である。
図１ＡおよびＢに示すように、このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９は、透明層１、空気層２、集熱層３、断熱層４、熱伝導層５、流体流路６および外筐７とからなる本体部９ａと、外筐７、断熱層４、流体流路６および接続部であるジョイント８からなる端部９ｂと、外筐７、断熱層４および流体流路６からなる端部９ｃとを接合してなる全体として長尺の長方形の平面形状を有するパネル状に構成されている。透明層１は空気層２を介して集熱層３と対向して設けられている。透明層１の外周部はこの透明層１の面に対して垂直に折れ曲がっており、この折れ曲がった部分が集熱層３と一体になっている。透明層１と集熱層３とにより囲まれた空間が空気層２を構成している。熱伝導層５は集熱層３の空気層２の側の部分に空気層２と平行に埋設されている。断熱層４は集熱層３の表面のほぼ全てを覆う形で接して設けられている。集熱層３には、熱伝導層５に関して空気層２と反対側の部分に少なくとも１本の流体流路６が埋設されている。外筐７は断熱層４の全体を覆っている。流体流路６は断面形状が長方形に形成され、本体部９ａと、端部９ｂと、９ｃとを接合することで流体流路６が繰り返し折れ曲がった引き回し形状を形成している。流体流路６の両端部は、端部９ｂにおける本体部９ａと端部９ｂとの接合面と垂直な一方の外面に設けられており、流体流路６の両端部には外部流路との接続バルブであるジョイント８が設けられている。
【００２８】
外筐７の長手方向に垂直な方向の両端部には、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９を相互に連結するための連結部７ａ、７ｂが設けられている。連結部７ａ、７ｂは外筐７と一体に形成されている。連結部７ａはベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の面に平行であり、連結部７ｂは連結部７ａに対して垂直に折れ曲がっている。外筐７の長手方向に垂直な方向の一端部の連結部７ｂと他端部の連結部７ｂとは連結部７ａに対して互いに逆方向に折り曲げられている。二つのベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９を相互に連結する場合には、一方のベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の一端部の連結部７ａ、７ｂを他方のベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の一端部の連結部７ａ、７ｂにより形成された空間７ｃにそれぞれ挿入する。
【００２９】
透明層１、集熱層３、断熱層４、熱伝導層５および外筐７の材料は既に挙げた材料の中から必要に応じて選ばれる。透明層１、空気層２、集熱層３、断熱層４、熱伝導層５、流体流路６および外筐７の形状や寸法などは必要に応じて選ばれる。
【００３０】
透明層１、集熱層３、断熱層４、熱伝導層５および外筐７の材質の一例を挙げると、透明層１はポリカーボネート、集熱層３は着色樹脂、断熱層４は空気層、熱伝導層５はアルミニウム板（例えば、厚さ０．５ｍｍ）、外筐７はポリ塩化ビニル樹脂である。また、流体流路６を流れる流体は不凍液である。また、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の寸法の一例を挙げると、設置面に垂直な方向の長さ（厚さ）が２０ｍｍ、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の長手方向に垂直な方向の幅が１００〜２００ｍｍである。
【００３１】
このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の動作について説明する。
透明層１を透過した太陽光は、空気層２を介して集熱層３に入射して熱に変換され、集熱される。集熱された熱の一部は熱伝導層５を介して流体流路６内を流れる流体に伝熱され、流体が加熱される。断熱層４に蓄熱材が充填されている場合は、集熱層３に集熱された熱の一部は断熱層４に蓄熱される。こうして加熱された流体流路６内の流体は、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の外部に接続されたポンプなどで輸送され、外部機器などに利用される。
【００３２】
このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９は従来公知の技術によって製造することができるが、樹脂および金属を用いた異形押し出しによって製造すると高い生産性で製造することができる。特に複数台の単軸押し出し機からなる多層異形押し出し装置を用いた多層異形押し出し法による押し出し成形が好適である。具体的には図２に示すような単軸スクリュー押し出し機１４ａ、１４ｂおよび１４ｃを備えた多層異形押し出し装置１１を用いて、熱伝導層５を芯材として多層異形押し出し装置１１のダイス１２にセットし、これと同時に透明層１を構成する樹脂１３ａ、集熱層３を構成する樹脂１３ｂおよび外筐７を構成する樹脂１３ｃを、それぞれ単軸押し出し機１４ａ、１４ｂおよび１４ｃによって、熱伝導層５の周囲に矢印の方向に押し出し成形をする。樹脂１３ａ、１３ｂおよび１３ｃは予めヒータなどで加熱されており、スクリュー１５ａ、１５ｂおよび１５ｃで押し出し、ダイス１２の口金にて図１Ａに示すような断面形状に成形される。成形され押し出された樹脂１３ａ、１３ｂおよび１３ｃは冷却され硬化し、硬化した異形樹脂部材は、裁断機によって所望の寸法に裁断され本体部９を形成する。端部９ａおよび９ｂは予め射出成形機などで形成され、本体部９ａの両端を端部９ｂおよび９ｃと接合することで、流体流路６が繰り返し折れ曲がった引き回し形状を形成し、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９となる。
【００３３】
このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の設置例について説明する。
図３はマンションの外壁２１に複数のベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９を高さ方向に連結して設置する例を示す。各ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９は、外壁２１にボルト２３ａで固定されたアングル２２ａと、外筐７の連結部７ａにボルト２３ｃで取り付けられているアングル２２ｂとをボルト２３ｂで締結することにより外壁２１に固定される。ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９同士は外筐７の連結部７ａ、７ｂを利用して相互に連結される。
【００３４】
図４はマンションのベランダ２４の下部壁面（スラブ壁面）２５にベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９を設置する例を示す。下部壁面２５は上面に手摺２６が設置されているベランダ手摺下部壁面である。下部壁面２５にはアングル２７ａがボルト２８ａによって固定されている。また、アングル２７ｂがボルト２８ｃによってベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の連結部７ａに固定されている。アングル２７ａおよび２７ｂがボルト２８ｂによって固定されることで、下部壁面２５にベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９が設置される。下部壁面２５の上面には意匠パネル２９が設置されている。この意匠パネル２９は外筐７の連結部７ａ、７ｂと同様な形状を有する部分２９ａ、２９ｂを有し、これらの部分２９ａ、２９ｂが外筐７の連結部７ａ、７ｂと連結している。
【００３５】
この第１の実施の形態によれば、長尺で薄型のパネル状のベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９を得ることができる。このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９は、上述のように、例えばマンションのベランダの下部壁面２５に容易に設置が可能である。また、連結部７ａ、７ｂを利用することにより、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９を容易に相互に連結可能である。また、ベランダ下部壁面２５における意匠パネル２９との取り合いも容易であるので、ベランダ下部壁面２５にベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９を設置したとしても、ベランダ下部壁面２５と一体をなす形で設置されるのでベランダ下部壁面の意匠性を損なうことがない。さらに、外筐７の連結部７ａ、７ｂの係合によりベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９同士を連結することができるので、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９が太陽熱により熱収縮してもひずみが生じるのを防止することができる。
【００３６】
第２の実施の形態
図５ＡおよびＢは、第２の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９を示す。図５Ｂはベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の平面図であり、図５Ａは図５ＢのＢ−Ｂ’線に沿っての断面図である。
図５ＡおよびＢに示すように、このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９は、流体流路６の両端部がベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の端部９ｂにおける本体部９ａと端部９ｂとの接合面と平行な外面に設けられていることが、第１の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９と異なる。その他のことは第１の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９と同様である。
この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点を得ることができる。
【００３７】
第３の実施の形態
図６Ａ、ＢおよびＣは、第３の実施形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９を示す。図６Ａ、ＢおよびＣはベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の断面図である。
ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９を垂直面であるベランダ下部壁面に設置する場合、図６ＡおよびＢに示すように、太陽高度は年間を通して変化するので、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器９の透明層１への太陽光の入射角は、例えば、東京（北緯３５°）においては冬季では図６Ｂに示すとおり南中で３２°であるのに対し、夏季においては図６Ａに示すとおり南中で７８°となり入射角が大きいため、全反射する太陽光が相対的に増加することで集熱層３に到達する太陽光は減少する。
【００３８】
そこで、この第３の実施の形態においては、透明層１の空気層２に接する面に、図６Ｃの破線部拡大図に示すように、太陽光を散乱させる凹凸１ａを設ける。こうすることで、透明層１への太陽光の入射角が大きくても、透明層１の空気層２に接する面で散乱されることにより、集熱層３に到達する太陽光の減少を低く抑えることができる。透明層１の空気層２に接する面に太陽光を偏光させる機能を備えさせ、透明層１の空気層２と接する面と逆側の面の表面にコーティング材をコーティングすることで低反射・高透過性を得ることもでき、これらを組み合わせてもよい。
【００３９】
この第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点に加えて、例えば、透明層１に対する太陽光の入射角が大きい夏季の南中時においても、太陽熱を十分に利用することができるという利点を得ることができる。
【００４０】
第４の実施の形態
図７はこの発明の第４の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムを示す。このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムは、第１〜第３の実施の形態のいずれかのベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器と貯湯タンクとを組み合わせたベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムである。
図７に示すように、このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムは、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器４０に設けられた二つのジョイントにそれぞれ配管４２が接続されている。これらの配管４２には温度センサー４１が取り付けられており、配管４２を流れる不凍液の温度を測定することができるようになっている。一方の配管４２は循環ポンプ４３の吐出口と接続されている。循環ポンプ４３は、太陽光パネル４３ａで発電される電力によって駆動することができ、あるいは太陽光パネル４３ａの出力に応じて制御することができるようになっている。他方の配管４２は熱交換器である主加熱部４４の入口と接続されている。主加熱部４４の出口とポンプ４３の吸込口とは配管４２によって接続されている。配管４２にはリザーブタンク４５と接続され、このリザーブタンク４５から必要に応じて不凍液を補充することができるようになっている。配管４２は不凍液が流れる流体配管である。
【００４１】
主加熱部４４は貯湯タンク４６に貯蔵された水道水を加熱可能な形態で内部に設置されている。貯湯タンク４６は、軽量化のために、好適には樹脂により形成されるが、これに限定されるものではない。貯湯タンク４６の上部の出口には配管４７ａが接続されている。貯湯タンク４６の側面の上部、中央部、下部には温度センサー４１が取り付けられている。配管４７ａにも温度センサー４１が取り付けられている。配管４７ａには電動三方弁からなる調整弁４８が設けられ、その下流には補助加熱装置４９が配管４７ａによって接続されている。調整弁４８は制御装置４８ａによって制御することができるようになっている。調整弁４８は、バイパス配管４７ｂによって、貯湯タンク４６の底部の入口に接続された給水配管４７ｃと接続されている。給水配管４７ｃにも温度センサー４１が取り付けられている。補助加熱装置４９で加熱された水は出湯配管４７ｄによって外部に供給される。出湯配管４７ｄにも温度センサー４１が取り付けられている。主加熱部４４、貯湯タンク４６、補助加熱装置４９などによって給湯器５０が構成される。
【００４２】
このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムの動作について説明する。
循環ポンプ４３から吐出された不凍液は、配管４２を通りベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器４０に入り、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器４０で熱を吸収し加熱された不凍液は、配管４２を介して熱交換器である主加熱部４４に供給される。この不凍液は、貯湯タンク４６内の水道水と熱交換を行って熱を放出した後に循環ポンプ４３に吸入され、再び循環ポンプ４３から吐出されることにより強制的に循環される。
【００４３】
貯湯タンク４６には底部に接続された給水配管４７ｃにより外部から水道水が給水され、上部に接続された出湯配管４７ａによって調整弁４８および補助加熱装置４９を介して給湯配管４７ｄによって外部に給湯される。
【００４４】
貯湯タンク４６に貯蔵される温水の温度が所望の温度であれば、出湯配管４７ａを通り調整弁４８および補助加熱装置４９を介しそのまま外部に供給されて使用される。貯湯タンク４６に貯蔵される温水の温度が所望の温度よりも低い場合は主加熱部４４により貯湯タンク４６に貯蔵される温水を更に加熱することで、もしくは所望の分量の温水を貯湯タンク４６から出湯配管４７ａを通り調整弁４８を介して補助加熱装置４９に送り、補助加熱装置４９で所望の温度となるまで加熱してから外部に供給される。貯湯タンク４６に貯蔵される湯の温度が所望の温度よりも高い場合は、給水配管４７ｃに供給される水道水を貯湯タンク４６の底部から内部に導入して貯湯タンク４６の内部の温水と混合することにより温度調整が行われ、もしくは所望の分量の温水を貯湯タンク４６から出湯配管４７ａを通り調整弁４８を介して補助加熱装置４９に送り、温水が調整弁４８を通る際に給水配管４７ｃに供給される水道水をバイパス配管４７ｂを介して混合することにより温度調整が行われ、湯の温度が所望の温度とされる。
【００４５】
また、調整弁４８の制御により、貯湯タンク４６から供給される温水と、給水配管４７ｃから供給される水道水とを混合することで、補助加熱装置４９の流入口の温度制御を行うことができる。具体的には、温度センサー４１と制御装置４８ａとにより電動三方弁である調整弁４８を制御して補助加熱装置４９の給水口温度を制御することにより、補助加熱装置４９の給水口温度が急激に変動することによる出湯温度のハンチング現象や、最小加熱による温度上昇が比較的大きいことから起きる給水温度が給湯温度に近い場合における給湯温度の設定値越えなどの発生を防止することが可能となる。
【００４６】
図８および図９は、このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムをマンションなどの集合住宅のベランダに設置した一例を示す。
図８に示すように、このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムにおいては、長尺で薄型のパネル状のベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器４０が、手摺５２が設置されているベランダ５１の下部壁面（スラブ壁面）５３に設置されている。
【００４７】
図９は図８のＣ−Ｃ’線に沿っての断面図（拡大図）である
図９に示すように、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器４０がベランダ５１における手摺５２の下部壁面５３に設置され、主加熱部４４、貯湯タンク４６、補助加熱装置４９などによって構成される給湯器５０はベランダ５１に設置されている。配管４２の一部はベランダ５１内部に埋設される形で設置されている。
【００４８】
この第４の実施の形態によれば、マンションのベランダに容易に設置可能なベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムを実現することができる。この場合、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器４０をベランダ５１の下部壁面５３に設置することにより、ベランダ５１の手摺５２の一部もしくは全体が太陽熱集熱器によって占有されてしまうということがなく、日常生活におけるベランダ５１の手摺５２の利用に支障が生じることがない。しかも、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器４０は長尺で薄型のパネル状に構成され、ベランダ下部壁面設置に特化されているので、従来の太陽熱集熱器をベランダ下部壁面に設置する場合に比べて安全に設置が可能で意匠性も良い。また、貯湯タンク４６を軽量の樹脂タンクにより構成することにより、従来のステンレスタンクに比べて大幅な軽量化が可能となるため、ベランダ５１に設置する際の作業が容易となり、一般的な集合住宅のベランダに容易に設置することが可能である。
【００４９】
第５の実施の形態
この発明の第５の実施の形態においては、第４の実施の形態における貯湯タンク４６として、図１０に示すものを用いる。
図１０に示すように、この貯湯タンク４６は、壁が、ポリフェニレンエーテル系樹脂からなる内層４６ａと、ポリアミド樹脂からなり内層４６ａの外方に設けられる外層４６ｂと、ポリフェニレンエーテル系樹脂およびポリアミド樹脂を含むポリフェニレンエーテル系樹脂組成物からなり、内層４６ａと外層４６ｂとの間に位置する中間層４６ｃとを有する多層構造体から構成される。こうすることで、貯湯タンク４６の耐熱性および耐圧の向上を図ることができるだけでなく、壁が樹脂により構成されているため貯湯タンク４６の軽量化を図ることができる。好適には、この貯湯タンク４６の壁の厚さは７ｍｍ以上であり、内層４６ａ、中間層４６ｃ、外層４６ｂの厚さ比率は、内層：中間層：外層＝４：１：５〜８：１：１の範囲であり、最も好適には内層：中間層：外層＝６：１：３である。例えば、壁の厚さが７ｍｍ、内層４６ａ、中間層４６ｃ、外層４６ｂの厚さ比率が６：１：３である時、８７℃での耐圧は１．０ＭＰａとなり、一般水道圧０．５ＭＰａに対し安全係数２を確保することができる。
【００５０】
この第５の実施の形態によれば、第４の実施の形態と同様な利点に加えて、貯湯タンク４６の耐熱化、高耐圧化および軽量化を図ることができ、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システム全体の軽量化を図ることができるという利点を得ることができる。
【００５１】
第６の実施の形態
図１１はこの発明の第６の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムの全体構成、図１２はこのベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムの温度調整システムを含む要部を示す。このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムは、第１〜第４の実施の形態のいずれかのベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器と貯湯タンクとを組み合わせ、さらに外部に供給する湯の温度調整システムを設けたベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムである。
図１１および図１２に示すように、このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムは、ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器６０に設けられた二つのジョイントにそれぞれ配管６２が接続されている。これらの配管６２には温度センサー６１が取り付けられており、配管６２を流れる不凍液の温度を測定することができるようになっている。一方の配管６２は循環ポンプ６３の吐出口と接続されている。循環ポンプ６３は、太陽光パネル６３ａで発電される電力によって駆動することができ、あるいは太陽光パネル６３ａの出力に応じて制御することができるようになっている。他方の配管６２は熱交換器である主加熱部１４０の入口と接続されている。主加熱部１４０の出口と循環ポンプ６３の吸込口とは配管６２によって接続されている。配管６２はリザーブタンク６５と接続され、このリザーブタンク６５から必要に応じて不凍液を補充することができるようになっている。配管６２は不凍液が流れる流体配管である。このベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器６０を用いた太陽熱利用システムは、温度調整システムを有する給湯器１１０を有する。
【００５２】
温度調整システムを有する給湯器１１０（以下「温度調整システム１１０」とする）の詳細を図１２〜図１４を参照して説明する。
供給部１２０から供給された被加熱流体ｆは、貯湯タンク１３０の下層側１３５（図中のタンク下側）に位置する入口１３１から貯湯タンク１３０内部に流れ込む。貯湯タンク１３０内部に設けられた主加熱部１４０は、被加熱流体ｆ１を加熱する。加熱された被加熱流体ｆ１は、貯湯タンク１３０の上層側１３７（図中のタンク上側）に位置する出口１３３から排出させ、第１ライン１７１を介して補助加熱装置１５０に流し込む。本実施の形態において、貯湯タンク１３０の下層側１３５とは、貯湯タンク１３０内に供給された被加熱流体ｆ１が滞留し始める貯湯タンク１３０の下部側であり、貯湯タンク１３０の上層側１３７とは、貯湯タンク１３０内に供給された被加熱流体ｆ１が排出される出口１３３が設けられた貯湯タンク１３０の上部側のことである。
【００５３】
第１ライン１７１には、流体用の配管を利用している。配管には、流体の導流に一般的に利用される鋼管等を適宜選択することができる。第１ライン１７１上における第１調整弁１８０と第２調整弁１９０との間には、被加熱流体ｆ３の逆流を防止するための逆止弁１２５を設けている。
【００５４】
主加熱部１４０は、貯湯タンク１３０内に保持された被加熱流体ｆ１を加熱して温度を制御する。主加熱部１４０には、流体を加熱するために用いられるヒータを利用することが可能である。ヒータには、例えば、ヒートポンプ式熱交換システムや、ソーラー式熱交換システム、排熱利用式システム等に組み込まれた循環式の熱交換器等を利用することが可能である。貯湯タンク１３０内に供給された被加熱流体ｆ１は、主加熱部１４０によって９０℃程度まで加熱している。貯湯タンク１３０内が満水状態になった場合には、設定された９０℃を維持するように保温を行う。主加熱部１４０が調整する被加熱流体ｆ１の温度は、使用用途に応じて適宜変更することが可能である。
【００５５】
補助加熱装置１５０は、第１ライン１７１を介して貯湯タンク１３０から導かれる被加熱流体ｆ４を、ユーザーが望む設定温度に加温調整して提供する。補助加熱装置１５０は、第１ライン１７１から導かれた被加熱流体ｆ４の温度を入口温度として検知する。第１ライン１７１の途上に配置された第１調整弁１８０、および所定の条件で作動する第２調整弁１９０によって混合調整された被加熱流体ｆ４が補助加熱装置１５０の入口１５１へ導かれる。補助加熱装置１５０の入口１５１で検知された被加熱流体ｆ４の温度が設定温度よりも低い場合には、設定温度まで加温調整する、加温調整させた被加熱流体ｆ５は、補助加熱装置１５０の出口１５３から排出させて、ユーザーに提供する。補助加熱装置１５０には、例えば、ユーザーによって直接温度設定が可能な公知の給湯器用ヒータ等を利用することが可能である。
【００５６】
供給部１２０は、温度調整システム１１０内の貯湯タンク１３０、第１調整弁１８０、および第２調整弁１９０のそれぞれに被加熱流体ｆを供給する。被加熱流体ｆには、例えば、常温の上水を利用することが可能である。被加熱流体ｆの種類、および共有時の温度等は、温度調整システム１１０の使用目的に応じて適宜変更することが可能であり、特に限定されるものではない。
【００５７】
供給部１２０から貯湯タンク１３０への被加熱流体ｆの供給には、タンク用ライン１７４を利用する。タンク用ライン１７４は、供給部１２０から延びて貯湯タンク１３０の下端部に接続されている。このため、供給部１２０から貯湯タンク１３０へ被加熱流体ｆを供給すると、貯湯タンク１３０内の下層側１３５から上層側１３７へ被加熱流体ｆが徐々に満たされる。
【００５８】
供給部１２０から第１調整弁１８０への被加熱流体ｆの供給には、タンク用ライン１７４から分岐する第２ライン１７２を利用する。供給部１２０から供給された被加熱流体ｆは、第２ライン１７２を介して、第１ライン１７１の途上に設けられた第１調整弁１８０へ導かれる。第１調整弁１８０へ供給する被加熱流体ｆの流量は、第１制御部１８５によって制御する。
【００５９】
供給部１２０から第２調整弁１９０への被加熱流体ｆの供給には、第２ライン１７２から分岐する第３ライン１７３を利用する。供給部１２０から供給された被加熱流体ｆは、第３ライン１７３を介して第１調整弁１８０と補助加熱装置１５０との間に設けられた第２調整弁１９０へ導かれる。第２調整弁１９０へ供給する被加熱流体ｆの流量は、第２制御部１９５によって制御する。
【００６０】
第２ライン１７２、第３ライン１７３、およびタンク用ライン１７４には、流体用の配管を利用している。配管には、流体の導流用に一般的に利用される鋼管等を適宜選択することが可能である。
【００６１】
供給部１２０は、ユーザーによる貯湯タンク１３０内の被加熱流体ｆ１の使用に伴って、使用量に応じた量の被加熱流体ｆを貯湯タンク１３０に随時供給する。主加熱部１４０によって９０℃まで加熱した被加熱流体ｆ１を単位時間当たりに大量に使用すると、貯湯タンク１３０内には９０℃の被加熱流体ｆ１と供給部１２０から供給された比較的低温の被加熱流体ｆとによって温度境界ｂが形成される。この温度境界ｂは、下層側１３５から供給された被加熱流体ｆによって形成される低温域ａ１と、低温域ａ１よりも上層側１３７に位置する加熱された９０℃の被加熱流体ｆ１によって形成される高温域ａ２とを区分けするものである。単位時間当たりにおける被加熱流体の大量使用が続くと、高温域ａ２の被加熱流体の残量が低下し、低温域ａ１の被加熱流体の量が増加する。温度境界ｂは、下層側１３５から徐々に上層側１３７へ遷移する。使用がさらに続くと、温度境界ｂが貯湯タンク１３０の出口まで到達し、貯湯タンク１３０から排出される被加熱流体ｆ２の温度が急激に低下する湯切れが発生する。湯切れ状態になった場合においても、主加熱部１４０による加熱は継続して行われる。単位時間当たりにおける被加熱流体ｆ１の使用量が減少すると、貯湯タンク１３０内の被加熱流体ｆ１の加熱が進み、タンク内には９０℃の被加熱流体が再び満たされることになる。
【００６２】
貯湯タンク１３０の外壁１３９には、貯湯タンク１３０内に保持された被加熱流体ｆ１の温度を検知する検知部１６０を設置している（図１４を参照）。検知部１６０には、ガスを封入した感温筒を利用している。検知部１６０は、貯湯タンク１３０内の被加熱流体ｆ１から貯湯タンク１３０の外壁１３９に伝わった熱量を取得する。この熱量に基づいて被加熱流体ｆ１の温度境界ｂを検知する。検知部１６０は、温度境界ｂを検知すると、封入したガスを凝縮させて液化させる。この液体は、キャピラリチューブ１６３を介して第２制御部１９５へと圧送される。第２制御部１９５は、検知部１６０が温度境界ｂを検知したことをトリガーとして、第２調整弁１９０の作動を開始する。検知部１６０が検知する温度境界の閾値や、温度境界を形成する低温域の温度、および高温域の温度等は、特に限定されるものではなく、任意の値に設定することが可能である。また、検知部１６０として利用される感温筒の外形形状や、内部に封入されるガスの種類等は、特に限定されるものではなく公知のものを適宜利用することが可能である。
【００６３】
第１ライン１７１の途上に設けられた第１調整弁１８０には、貯湯タンク１３０の側から見て上流側に位置する第１口１８１と、供給部１２０から供給された被加熱流体ｆを受け入れる第２口１８２と、貯湯タンク１３０の側から見て第１口１８１よりも下流側に位置する第３口１８３とを備えた三方弁を利用している。第１調整弁１８０は、貯湯タンク１３０から排出された被加熱流体ｆ２と、供給部１２０から供給された被加熱流体ｆとを混合調整して、貯湯タンク１３０から排出された被加熱流体ｆ２を所定の第１温度に調整する。第１温度に調整した被加熱流体ｆ３は第３口１８３から排出させて、第１ライン１７１に流し込む。
【００６４】
一般的に、家庭の浴槽等において湯水を使用する場合には、ユーザーは４０〜４３℃程度に温度調整して使用する。上記の温度調整システム１１０にあっては、貯湯タンク１３０において９０℃程度まで被加熱流体ｆ１を加熱させて保持した後、第１調整弁１８０によって３５℃程度まで低下させる。最終的に、補助加熱部１５０を使用して設定温度である４０〜４３℃程度まで加温調整する。この４０〜４３℃に加温調整した被加熱流体ｆ５をユーザーに提供する。貯湯タンク１３０から排出した被加熱流体ｆ２の温度を一旦第１温度まで低下させることによって、補助加熱装置１５０による設定温度への加温調整を行うことが可能になる。このため、第１調整弁１８０によって調整される第１温度は、供給部１２０から供給される被加熱流体ｆの温度よりも高く、かつ、ユーザーが望む設定温度よりも低い温度に設定している。供給部１２０から供給した被加熱流体ｆを混合調整させるため、第１温度が供給部１２０から供給される被加熱流体ｆの温度よりも低くなることはない。
【００６５】
第１制御部１８５は、被加熱流体ｆ３が第１温度に維持されるように、第１調整弁１８０の作動を制御する。第１調整弁１８０は、第１口１８１から入り込む被加熱流体ｆ２の温度に基づいて、第２口１８２の弁の開度を機械的に調整するワックスサーモアクチュエータを備えている。この機構を第１制御部１８５として機能させている。貯湯タンク１３０から導かれた被加熱流体ｆ２の温度が低下すると、第２口１８２の開度を絞って、供給部１２０からの被加熱流体ｆの供給量を低下させる。貯湯タンク１３０から導かれた被加熱流体ｆ２の温度が高くなると、第２口１８２の開度を大きくして、供給部１２０からの被加熱流体ｆの供給量を増加させる。このように、第１制御部１８５は、第１口１８１から入り込む被加熱流体ｆ２の温度に基づいて、第１温度が維持されるように第１調整弁１８０の作動を機械的に制御する。
【００６６】
第１調整弁１８０と補助加熱装置１５０との間に配置された第２調整弁１９０には、第１調整弁１８０の側から見て上流側に位置する第１口１９１と、供給部１２０から供給された被加熱流体ｆを受け入れる第２口１９２と、第１調整弁１８０の側から見て第１口１９１よりも下流側に位置する第３口１９３とを備えた三方弁を利用している。第１調整弁１８０によって第１温度に調整された被加熱流体ｆ３と、供給部１２０から供給される被加熱流体ｆとを混合調整する。これによって、補助加熱装置１５０へ導かれる被加熱流体ｆ４の温度を調整する。第２調整弁１９０によって混合調整された被加熱流体ｆ４は、第３口１９３から排出させて、第１ライン１７１に流し込む。第１ライン１７１へ流し込まれた被加熱流体ｆ４は、補助加熱装置１５０の入口１５１へ流れ込む。
【００６７】
第２制御部１９５は、検知部１６０が貯湯タンク１３０内の温度境界ｂを検知したときに、第２調整弁１９０を作動させる。本実施の形態にあっては、第２調整弁１９０に、検知部１６０が検知した熱量に基づいて第２口１９２の開度を機械的に制御する温度式制水弁としての機構を付加している。この機構が、第２制御部１９５として機能する。
【００６８】
第２調整弁１９０は、検知部１６０に封入したガスが液化してなる作動流体１６１を駆動源として作動する。検知部１６０が、低温域ａ１からの熱、すなわち冷熱を取得すると、封入したガスが液化して作動流体１６１となる。作動流体１６１はキャピラリチューブ１６３を介して第２調整弁１９０へ流れ込み、第２口１９２の開動作を駆動する。検知部１６０が低温域ａ１から取得する冷熱量が増加すると、封入したガスの液化量が増加する。これに伴って第２口１９２の開度が大きくなる。供給部１２０から供給される被加熱流体ｆの流量が増加し、補助加熱装置１５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度が低下する。このように、第２制御部１９５は、検知部１６０が取得した熱量に基づいて第２調整弁１９０の作動を機械的な方式によって制御する。電気的な制御システムによって第２調整弁１９０を制御させる構成を付加する場合と比較して、安価に温度を制御するシステムである温度調整システム１１０を構成することが可能になっている。第１制御部１８５とともに、第２制御部１９５が簡易な機械式の制御システムによって構成されているため、第１、第２制御部１８５、１９５および第１、第２調整弁１８０、１９０を組み合わせたユニットを既存の温度制御システムに簡便かつ安価に組み込むことが可能になっている。
【００６９】
検知部１６０が温度境界ｂを検知したときには、貯湯タンク１３０内に低温域ａ１と高温域ａ２が発生した状態となっている。湯切れが発生すると、加熱された高温域ａ２の被加熱流体に続いて、供給部１２０から供給された被加熱流体ｆと同程度の温度を有する低温域ａ１の被加熱流体が排出される。このため、高温域ａ２から低温域ａ１へ変化した被加熱流体ｆ４が第１ライン１７１を介して補助加熱装置１５０へ流れ込み、補助加熱装置１５０へ流れ込む被加熱流体ｆ４の単位時間当たりの温度変化が大きくなる。これによって、補助加熱装置１５０に要求される単位時間当たりの加熱量が増加する。このため、従来の温度調整システムにあっては、単位時間当たりに要求される加熱量が急激に変化することによって、補助加熱装置１５０による加温調整が追従できず、設定温度よりも低い温度で被加熱流体をユーザーに提供してしまうことがある。また、補助加熱装置１５０による急激な加熱によって、設定温度よりも高い温度で被加熱流体を提供してしまうこともある。したがって、湯切れが発生すると、設定温度に調整された被加熱流体を安定的に提供することが困難になる。
【００７０】
これに対して、温度調整システム１１０は、検知部１６０が貯湯タンク１３０内の温度境界ｂを検知した時点において、すなわち湯切れが発生する前に第２調整弁１９０による被加熱流体ｆの混合調整を開始する。第２調整弁１９０は、第１温度に調整された被加熱流体ｆ３の温度を徐々に低下させることによって、補助加熱装置１５０へ流れ込む被加熱流体ｆ４の温度が急激に低下することを防止する。これによって、補助加熱装置１５０に要求される単位時間当たりの加熱量が急激に変化することを防止して、設定温度に調整された被加熱流体ｆ５を安定的に供給することを可能にする。第２調整弁１９０を付加して補助加熱装置１５０に要求される単位時間当たりの加熱量が急激に変化することを防止しているため、補助加熱装置１５０自体の応答性等の性能を向上させる必要がなく、補助加熱装置１５０には従来から利用されているものを適用することができる。したがって、補助加熱装置１５０に要求される単位時間当たりの加熱量が急激に変化することを防止する機能を安価に付加することができ、温度調整システム１１０全体におけるコストの増加を抑制することが可能となる。例えば、タンク径が２８０ｍｍの場合において、ユーザーが１９リットル／ｍｉｎの被加熱流体を使用すると、温度境界ｂは５．２ｍｍ／ｓの速度で遷移する。タンク１３０上端から２００ｍｍの位置において温度境界ｂを検知させ、第２調整弁１９０による混合調整を開始させた場合、ユーザーが１９リットル／ｍｉｎの被加熱流体を引き続き使用すると、温度境界ｂがタンク１３０上端まで遷移するのに３８秒程度掛かる。したがって、補助加熱装置１５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度は、第１調整弁１８０によって調整された第１温度から、供給部１２０から導かれる被加熱流体ｆの温度まで３８秒の時間をかけて低下することになる。
【００７１】
貯湯タンク１３０の外壁１３９には、貯湯タンク１３０の上層側１３７から下層側１３５に向けて漸次的に表面積が大きくなるように形成されたプレート２０１を設置している。プレート２０１には、貯湯タンク１３０の上層側１３７に位置するように検知部１６０を取り付けている（図１４を参照）。
【００７２】
貯湯タンク１３０内に保持された被加熱流体ｆ１の低温域ａ１から伝わる熱量に基づいて、機械的に第２調整弁１９０の作動を制御する場合には、検知部１６０が低温域ａ１から取得する熱量を徐々に増加させることが望ましい。温度境界ｂを検知した時点から第２調整弁１９０の第２口１９２の開度を徐々に大きくすることが可能になり、補助加熱装置１５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度を徐々に低下させることが可能になるためである。
【００７３】
貯湯タンク１３０の外壁１３９に設置されたプレート２０１は、貯湯タンク１３０内に保持された被加熱流体ｆ１から伝わる熱を集熱し、その熱を検知部１６０へ伝える。プレート２０１が、貯湯タンク１３０の上層側１３７から下層側１３５に向けて漸次的に表面積が大きくなるように形成されているため、下層側１３５から上層側１３７へ低温域ａ１が遷移すると、これに比例して低温域ａ１からプレート２０１全体へ伝わる冷熱量が徐々に増加する。これによって、プレート２０１から検知部１６０へ伝わる冷熱量も徐々に増加する。検知部１６０へ伝わる冷熱量の増加に伴って、封入したガスの液化量が増加して、第２調整弁１９０の第２口１９２の開度が大きくなる。このように、プレート２０１を利用することによって、プレート２０１が取得する熱量に比例させて第２調整弁１９０の第２口１９２の開度を除々に大きくさせることが可能となり、補助加熱装置１５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度を徐々に低下させることができる。プレート２０１には、例えば、ステンレス鋼や、アルミニウム、銅などの金属製のものを利用することができる。また、これらの材質のものに限定されず、貯湯タンク１３０の外壁１３９から伝わる熱を検知部１６０に伝達することが可能な材質のものを適宜選択することが可能である。検知部１６０による温度境界ｂの検知、および低温域ａ１からの熱量の検知により感度よく行わせるために、例えば、図示されるように、プレート２０１において検知部１６０が設置された箇所の背面となる位置に、部分的に断熱部材２０３を配置させることが望ましい。
【００７４】
次に、実施形態に係る温度調整システム１１０の作用について説明する。
図１２を参照して、湯切れが発生していない場合には、第２調整弁１９０の第２口１９２が全閉状態を維持する。
第１調整弁１８０は、貯湯タンク１３０から排出された被加熱流体ｆ２を第１温度として設定された３５℃程度に混合調整する。
補助加熱装置１５０には、３５℃に調整された被加熱流体ｆ４が入口１５１から流れ込む。
補助加熱装置１５０は、３５℃に混合調整された被加熱流体ｆ４を設定温度まで加温調整して、加温調整された被加熱流体ｆ５を出口１５２に介してユーザーに提供する。
図１３を参照して、ユーザーの使用に伴って貯湯タンク１３０内に保持した被加熱流体ｆ１内に低温域ａ１と高温域ａ２が形成されると、検知部１６０が温度境界ｂを検知する。検知部１６０が温度境界ｂを検知したときに、第２制御部１９５は、第２調整弁１９０の作動を開始する。
【００７５】
第１調整弁１８０は、第２調整弁１９０の作動に関わらず、貯湯タンク１３０から排出された被加熱流体ｆ２が第１温度になるように混合調整を継続して行う。
第２調整弁１９０は、第１温度に調整された被加熱流体ｆ３と、供給部１２０から供給された被加熱流体ｆとを混合調整する。これによって、補助加熱装置１５０へ導かれる被加熱流体ｆ４の温度を低下させる。
第２制御部１９５は、プレート２０１から検知部１６０へ伝わる冷熱量に基づいて、第２調整弁１９０の第２口１９２の開度を調整する。
プレート２０１が取得する熱量に比例して、第２調整弁１９０による第２口１９２の開度が徐々に大きくなる。これに伴って、補助加熱装置１５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度が徐々に低下する。
ユーザーによる被加熱流体の使用が続くと、温度境界ｂは次第に下層側１３５から上層側１３７へ遷移する。
温度境界ｂが貯湯タンク１３０の出口まで到達すると、貯湯タンク１３０から排出される被加熱流体ｆ２の温度が急激に低下する湯切れが発生する。
【００７６】
図１５を参照して、温度調整システム１１０による被加熱流体の温度変化を示す。図中において、（イ）は、貯湯タンク１３０の出口１３３における被加熱流体ｆ２の温度変化を示し、（ロ）は、補助加熱装置１５０の入口１５１における被加熱流体ｆ４の温度変化を示し、（ハ）は、供給部１２０から供給される被加熱流体ｆの温度変化を示す。温度差（Ｑ）は、第２調整弁１９０が作動する前における補助加熱装置１５０の入口１５１における被加熱流体ｆ４の温度と、供給部１２０から供給される被加熱流体ｆの温度との温度差を示す。
【００７７】
温度調整システム１１０にあっては、検知部１６０が温度境界ｂを検知したときの時間（Ｔ１）の時点から第２調整弁１９０による混合調整を開始する。補助加熱装置１５０の入口１５１における被加熱流体ｆ４の温度は、徐々に低下し、時間（Ｔ２）において供給部１２０から供給される被加熱流体ｆの温度と一致する。
【００７８】
第２調整弁１９０による混合調整を行わない場合、時間（Ｔ３）において湯切れが発生すると、貯湯タンク１３０の出口１３３における被加熱流体ｆ２の温度の低下に伴って、補助加熱装置１５０の入口１５１における被加熱流体ｆ４の温度が時間（Ｔ４）の間に急激に低下する。これによって、補助加熱装置１５０に求められる加熱量も時間（Ｔ４）の間に急激に変化する。
【００７９】
温度調整システム１１０にあっては、補助加熱装置１５０の入口１５１における被加熱流体ｆ４の温度は、第２調整弁１９０による混合調整を行わない場合と比較して、図中に示す時間（Ｔ５）の時間を余分にかけて徐々に低下することになる。第２調整弁１９０による混合調整を行わない場合と比較して、補助加熱装置１５０の入口１５１における被加熱流体ｆ４の温度の低下は穏やかになる。したがって、補助加熱装置１５０による単位時間当たりの加熱量の増加も緩やかに変化する。
【００８０】
図１６を参照して、温度調整システム１１０による設定温度への追従性を示す。図中において、（ニ）は、温度調整システム１１０の補助加熱装置１５０の出口１５３における被加熱流体ｆ５の温度を示し、（ホ）は、第２調整弁１９０による混合調整を行わない従来のシステムにおける補助加熱装置１５０の出口１５３における被加熱流体ｆ５の温度変化を示す。なお、（イ）および（ロ）は、第４図と同様にそれぞれ、貯湯タンク１３０の出口１３３における被加熱流体ｆ２の温度変化、補助加熱装置１５０の入口１５１における被加熱流体ｆ５の温度変化を示す。
【００８１】
温度調整システム１１０にあっては、補助加熱装置１５０の入口１５１における被加熱流体ｆ４の温度を比較的長い時間をかけて緩やかに低下させるため、湯切れが発生しても設定温度に追従させて精度よく加温調整を行うことが可能になる。このため、ユーザーが望む設定温度に追従させることができ、設定温度の被加熱流体ｆ５を安定的に提供することが可能になる。ユーザーは、湯切れによる不快さを感じることなく、設定温度に調整された被加熱流体ｆ５を使用し続けることができる。
【００８２】
一方、第２調整弁１９０による混合調整を行わずに加温調整を行う場合、補助加熱装置１５０に要求される単位時間当たりの加熱量が急激に変化する。設定温度に追従させて加温調整を行うことが困難になるため、図示されるように補助加熱装置１５０から提供される被加熱流体ｆ５の温度が安定しない状態が続き、ユーザーに不快感を与えることになる。
【００８３】
以上のように、この第６の実施の形態によれば、温度調整システム１１０である給湯器が温度を制御するシステムを有するので、貯湯タンク１３０内に保持された被加熱流体ｆ１の低温域ａ１と高温域ａ２とを区分けする温度境界ｂを検知して、湯切れが発生する前に補助加熱装置１５０に導かれる被加熱流体ｆ４の温度を徐々に低下させるため、補助加熱装置１５０に要求される単位時間当たりの加熱量が急激に変化することがない。このため、湯切れが発生した場合においても、被加熱流体ｆ５の温度をユーザーが望む設定温度に追従させることができ、ユーザーが快適に使用することができる。第２調整弁１９０を付加した簡易な構成によって設定温度への追従性を維持させることが可能となる。
【００８４】
第２制御部１９５は、検知部１６０が取得した熱量に基づいて第２調整弁１９０の作動を機械的な方式によって制御する。電気的な制御システムによって第２調整弁１９０を制御させる構成を付加する場合と比較して、安価に温度調整システム１１０を構成することが可能となる。
【００８５】
貯湯タンク１３０の外壁１３９には、貯湯タンク１３０の上層側１３７から下層側１３５に向けて漸次的に表面積が大きくなるように形成されたプレート２０１を設置している。プレート２０１を利用することによって、検知部１６０が取得する熱量を比例させて第２調整弁１９０の第２口１９２の開度を調整することができ、温度境界ｂを検知した時点から第２調整弁１９０の第２口１９２の開度を徐々に大きくすることができる。これによって補助加熱装置１５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度を徐々に低下させることが可能になる。
【００８６】
以上、この発明の実施の形態について具体的に説明したが、この発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施の形態において挙げた数値、構造、形状、構成などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、形状、構成などを用いてもよい。
また、例えば、第６の実施の形態によるベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用システムにおける温度調整システムは適宜改変することが可能である。
具体的には、第６の実施の形態においては、第１、第２調整弁１８０、１９０の作動を機械的に制御しているが、これを電気的な制御システムによって制御させることも可能である。第１、第２調整弁１８０、１９０の制御システムに要するコストが増加することになるが、補助加熱装置１５０へ導かれる被加熱流体ｆ４の温度をより精度よく制御することが可能になる。また、第１、第２調整弁１８０、１９０の形態を適宜改変することが可能である。例えば、第１、第２調整弁１８０、１９０に、流体の温度に基づいて封入したガスを膨張、凝縮させてアクチュエータを駆動する流体駆動式の弁を利用することも可能である。また、例えば、第２調整弁１９０に、第１調整弁１８０として利用されたワックスサーモアクチュエータを備えた弁を利用することも可能である。このように、第１、第２調整弁１８０、１９０には、検知した流体の温度に基づいて機械的に弁の作動を制御する公知の形態のものを広く適用することが可能である。さらに、貯湯タンク１３０の形状や、検知部１６０を設置する場所も実施形態において説明したものに限定されるものではない。貯湯タンク１３０内において発生した温度境界ｂを検知し、これに基づいて第２調整弁１９０の作動を開始させることが可能な限りにおいて適宜変更することが可能である。例えば、貯湯タンク１３０の外壁１３９の所定の範囲における面積から取得した熱量に基づいて温度境界ｂを検知させる形態とすることも可能である。貯湯タンク１３０の下層側１３５、上層側１３７に設置した２点間における温度差に基づいて温度境界ｂを検知させる形態とすることも可能である。
【００８７】
プレート２０１の利用形態についても適宜変更することが可能である。プレート２０１を利用することによって、タンクのより下層側１３５から温度境界ｂを検知させることが可能になるため、例えば、温度境界ｂが遷移する速度よりもプレート２０１内部に伝わる熱の速度が速くなるような材質のものをプレート２０１に適用することによって、プレート２０１を利用しない場合と比較して第２調整弁１９０を作動させるタイミングを早めることが可能になる。これに伴って、プレート２０１の材質や形状、プレート２０１における検知部１６０を設置する位置等を適宜調整することによって、第２調整弁１９０を作動させるタイミング、および第２口１９２の開閉速度を任意に調整することが可能になっている。
【００８８】
図１７を参照して、変形例１にあっては、貯湯タンク１３０の壁面部１３８の熱伝達率よりも小さな熱伝達率を有する材料からなるケーシング２０５に検知部１６０を収納している。このような点において、貯湯タンク１３０の外壁１３９に設置したプレート２０１に検知部１６０を取り付けた上記の実施形態と相違している。以下、変形例について説明する。なお、上述した第６の実施の形態と同一の部材については同一の符号を付し、その説明を一部省略する。
【００８９】
検知部１６０がケーシング２０５内に収納されているため、貯湯タンク１３０の外壁１３９から検知部１６０の内部へ熱が伝わりにくくなる。
検知部１６０が温度境界ｂを検知すると、第２調整弁１９０の混合調整が開始する。ケーシング２０５の熱伝達率が貯湯タンク１３０の壁面部１３８の熱伝達率よりも小さいため、貯湯タンク１３０内の被加熱流体ｆ１から貯湯タンク１３０の外壁１３９に伝わる熱量よりも、貯湯タンク１３０の外壁１３９から検知部１６０内に伝わる熱量の方が小さくなる。低温域ａ１から伝わる熱によって貯湯タンク１３０の外壁１３９の温度が急激に低下する場合においても、検知部１６０内の温度の急激な低下が生じることを防止できる。
【００９０】
下層側１３５から上層側１３７へ低温域ａ１が遷移すると、これに比例して低温域ａ１からケーシング２０５全体に伝わる熱量が徐々に増加する。検知部１６０内に封入したガスの液化量が増加して、第２調整弁１９０の第２口１９２の開度が徐々に大きくなる。したがって、検知部１６０が温度境界ｂを検知した時点から比較的長い時間をかけて補助加熱装置１５０へ導かれる被加熱流体ｆ４の温度を低下させることが可能になる。
【００９１】
このように、貯湯タンク１３０の壁面部１３８の熱伝達率よりも小さな熱伝達率を有する材料からなるケーシング２０５に検知部１６０を収納することによって、補助加熱装置１５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度を徐々に低下させることが可能になる。プレート２０１を使用することを妨げるものではないが、プレート２０１を使用する場合と同様の効果を得ることができ、プレート２０１を使用する手間を省くことが可能になる。検知部１６０の設置作業の作業性の向上や、プレート２０１の作製に要する材料費の削減を図ることができる。
【００９２】
ケーシング２０５は、例えば、断熱性に優れた樹脂材料などから構成することが可能である。その他、貯湯タンク１３０の壁面部１３８の熱伝達率よりも小さな熱伝達率を有する材料を適宜選択することが可能である。形状等も図示されたものに限定されず、検知部１６０や貯湯タンク１３０の外壁１３９の形状に合わせて変更することも可能である。ケーシング２０５の材質や形状等を選択して、第２調整弁１９０を作動させるタイミング、および第２口１９２の開閉速度を任意に調整することが可能になっている。
【符号の説明】
【００９３】
１…透明層、２…空気層、３…集熱層、４…断熱層、５…熱伝導層、６…流体流路、７…外筐、７ａ、７ｂ…連結部、７ｃ…連結部により形成された空間、８…ジョイント、９、４０、６０……ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器、９ａ…本体部、９ｂ、９ｃ…端部、１１…多層異形押し出し機、１２…ダイス、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ…樹脂、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…単軸スクリュー押し出し機、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ…スクリュー、２１…外壁、２２ａ、２２ｂ、２７ａ、２７ｂ…アングル、２４、５１…ベランダ、２５、５３…ベランダの下部壁面（スラブ壁面）、２６、５２…手摺、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２８ａ、２８ｂ、２８ｃ…ボルト、２９…意匠パネル、４１、６１…温度センサー、４２、４７ａ、６２…配管、４３、６３…循環ポンプ、４３ａ、６３ａ…太陽光パネル、４４、１４０…主加熱部、４５…リザーブタンク、４６、１３０…貯湯タンク、４７ｂ…バイパス配管、４７ｃ…給水配管、４７ｄ…出湯配管、４８…調整弁、４８ａ…制御装置、４９、１５０…補助加熱装置、５０…給湯器、１１０…温度調整システム（被加熱流体の温度調整システム）を有する給湯器、１２０…供給部、１３１…貯湯タンクの入口、１３３…貯湯タンクの出口、１３５…タンクの下層側、１３７…タンクの上層側、１３８…壁面部、１３９…タンクの外壁、１５１…補助加熱装置の入口、１５３…補助加熱装置の出口、１６０…検知部、１６１…作動流体、１７１…第１ライン、１７２…第２ライン、１７３…第３ライン、１７４…タンク用ライン、１８０…第１調整弁、１８５…第１制御部、１９０…第２調整弁、１９５…第２制御部、２０１…プレート、２０５…ケーシング、ｆ、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５…被加熱流体、ａ１…低温域、ａ２…高温域、ｂ…温度境界
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明層と、
空気層を介して上記透明層と対向して設けられた集熱層と、
上記集熱層と接して設けられた断熱層と、
上記断熱層の表面の少なくとも一部を覆うように設けられた外筐と、
上記集熱層に埋設された熱伝導層と、
上記集熱層および／または上記断熱層のうちの上記熱伝導層に関して上記空気層と反対側の部分に埋設された一つまたは複数の流体流路とを有するベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器。
【請求項２】
上記ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器は長尺の長方形状の平面形状を有することを特徴とする請求項１記載のベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器。
【請求項３】
上記透明層および上記集熱層はそれぞれ樹脂からなり、上記熱伝導層は金属からなり、上記断熱層には空気または断熱材が充填されていることを特徴とする請求項１または２記載のベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器。
【請求項４】
上記ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器は異形押し出しにより製造されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器。
【請求項５】
端部にベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を相互に連結するための連結部が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器。
【請求項６】
上記透明層の上記空気層と接する面に、太陽光に含まれる少なくとも一部の波長帯の光を散乱させる凹凸が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器。
【請求項７】
少なくとも一つのベランダを有する建築物において、
透明層と、
空気層を介して上記透明層と対向して設けられた集熱層と、
上記集熱層と接して設けられた断熱層と、
上記断熱層の表面の少なくとも一部を覆うように設けられた外筐と、
上記集熱層に埋設された熱伝導層と、
上記集熱層および／または上記断熱層のうちの上記熱伝導層に関して上記空気層と反対側の部分に埋設された一つまたは複数の流体流路とを有するベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器が、上記ベランダの下部壁面に設置されていることを特徴とする建築物。
【請求項８】
ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器と、
上記ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器により加熱された流体を利用して加熱される被加熱流体を保持し、ベランダに設置される一つまたは複数のタンクとを有し、
上記ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器が、
透明層と、
空気層を介して上記透明層と対向して設けられた集熱層と、
上記集熱層と接して設けられた断熱層と、
上記断熱層の表面の少なくとも一部を覆うように設けられた外筐と、
上記集熱層に埋設された熱伝導層と、
上記集熱層および／または上記断熱層のうちの上記熱伝導層に関して上記空気層と反対側の部分に埋設された一つまたは複数の流体流路とを有することを特徴とする太陽熱利用システム。
【請求項９】
上記タンクは貯湯タンクであり、上記貯湯タンクの壁が、ポリフェニレンエーテル系樹脂からなる内層と、ポリアミド樹脂からなり上記内層の外方に設けられる外層と、ポリフェニレンエーテル系樹脂およびポリアミド樹脂を含むポリフェニレンエーテル系樹脂組成物からなり、上記内層と上記外層との間に位置する中間層とを有する多層構造体から構成されていることを特徴とする請求項８記載の太陽熱利用システム。
【請求項１０】
上記貯湯タンクの上記壁の厚さは７ｍｍ以上であり、上記内層、上記中間層、上記外層の厚さ比率は、内層：中間層：外層＝４：１：５〜８：１：１の範囲であることを特徴とする請求項９記載の太陽熱利用システム。
【請求項１１】
上記被加熱流体の温度調整システムをさらに有し、
上記温度調整システムは、
上記被加熱流体を供給する供給部と、
下層側から供給される上記被加熱流体を保持して上層側から排出する上記タンクと、
上記タンクに供給された上記被加熱流体を加熱する主加熱部と、
上記タンクに設置され、上記被加熱流体の供給に伴って上記タンク内の下層側から上層側へ遷移するとともに低温域と高温域とを区分けする温度境界を検知する検知部と、
上記タンクから排出された上記被加熱流体を設定温度に加熱する補助加熱部と、
上記タンクと上記補助加熱部とを接続して、上記タンクから排出された上記被加熱流体を上記補助加熱部へ導く第１ラインと、
上記第１ラインの途上に設置され、上記タンクから排出された上記被加熱流体と上記供給部から供給される被加熱流体とを混合調整して、上記タンクから排出された上記被加熱流体の温度を、上記供給部から供給される上記被加熱流体の温度よりも高く、かつ、上記設定温度よりも低い第１温度に調整する第１調整弁と、
上記第１ラインの途上における上記第１調整弁と上記補助加熱部との間に設置され、上記第１温度に調整された上記被加熱流体と上記供給部から供給される被加熱流体とを混合調整して、上記補助加熱部に導かれる被加熱流体の温度を調整する第２調整弁と、
上記タンクから排出され上記第１調整弁へ導かれる上記被加熱流体の温度に基づいて上記第１調整弁を作動させる第１制御部と、
上記検知部が上記温度境界を検知したときに上記第２調整弁を作動させる第２制御部と、
上記供給部と上記第１調整弁とを接続して、上記供給部から上記第１調整弁へ上記被加熱流体を導く第２ラインと、
上記供給部と上記第２調整弁とを接続して、上記供給部から上記第２調整弁へ上記被加熱流体を導く第３ラインとを有し、
上記第２制御部は、上記検知部が上記温度境界を検知したときに上記第２調整弁の作動を開始して、上記第１温度に調整された上記被加熱流体と上記第３ラインから導かれる上記被加熱流体とを混合調整することを特徴とする請求項１０記載の太陽熱利用システム。
【請求項１】
透明層と、
空気層を介して上記透明層と対向して設けられた集熱層と、
上記集熱層と接して設けられた断熱層と、
上記断熱層の表面の少なくとも一部を覆うように設けられた外筐と、
上記集熱層に埋設された熱伝導層と、
上記集熱層および／または上記断熱層のうちの上記熱伝導層に関して上記空気層と反対側の部分に埋設された一つまたは複数の流体流路とを有するベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器。
【請求項２】
上記ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器は長尺の長方形状の平面形状を有することを特徴とする請求項１記載のベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器。
【請求項３】
上記透明層および上記集熱層はそれぞれ樹脂からなり、上記熱伝導層は金属からなり、上記断熱層には空気または断熱材が充填されていることを特徴とする請求項１または２記載のベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器。
【請求項４】
上記ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器は異形押し出しにより製造されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器。
【請求項５】
端部にベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器を相互に連結するための連結部が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器。
【請求項６】
上記透明層の上記空気層と接する面に、太陽光に含まれる少なくとも一部の波長帯の光を散乱させる凹凸が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器。
【請求項７】
少なくとも一つのベランダを有する建築物において、
透明層と、
空気層を介して上記透明層と対向して設けられた集熱層と、
上記集熱層と接して設けられた断熱層と、
上記断熱層の表面の少なくとも一部を覆うように設けられた外筐と、
上記集熱層に埋設された熱伝導層と、
上記集熱層および／または上記断熱層のうちの上記熱伝導層に関して上記空気層と反対側の部分に埋設された一つまたは複数の流体流路とを有するベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器が、上記ベランダの下部壁面に設置されていることを特徴とする建築物。
【請求項８】
ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器と、
上記ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器により加熱された流体を利用して加熱される被加熱流体を保持し、ベランダに設置される一つまたは複数のタンクとを有し、
上記ベランダ下部壁面設置用太陽熱集熱器が、
透明層と、
空気層を介して上記透明層と対向して設けられた集熱層と、
上記集熱層と接して設けられた断熱層と、
上記断熱層の表面の少なくとも一部を覆うように設けられた外筐と、
上記集熱層に埋設された熱伝導層と、
上記集熱層および／または上記断熱層のうちの上記熱伝導層に関して上記空気層と反対側の部分に埋設された一つまたは複数の流体流路とを有することを特徴とする太陽熱利用システム。
【請求項９】
上記タンクは貯湯タンクであり、上記貯湯タンクの壁が、ポリフェニレンエーテル系樹脂からなる内層と、ポリアミド樹脂からなり上記内層の外方に設けられる外層と、ポリフェニレンエーテル系樹脂およびポリアミド樹脂を含むポリフェニレンエーテル系樹脂組成物からなり、上記内層と上記外層との間に位置する中間層とを有する多層構造体から構成されていることを特徴とする請求項８記載の太陽熱利用システム。
【請求項１０】
上記貯湯タンクの上記壁の厚さは７ｍｍ以上であり、上記内層、上記中間層、上記外層の厚さ比率は、内層：中間層：外層＝４：１：５〜８：１：１の範囲であることを特徴とする請求項９記載の太陽熱利用システム。
【請求項１１】
上記被加熱流体の温度調整システムをさらに有し、
上記温度調整システムは、
上記被加熱流体を供給する供給部と、
下層側から供給される上記被加熱流体を保持して上層側から排出する上記タンクと、
上記タンクに供給された上記被加熱流体を加熱する主加熱部と、
上記タンクに設置され、上記被加熱流体の供給に伴って上記タンク内の下層側から上層側へ遷移するとともに低温域と高温域とを区分けする温度境界を検知する検知部と、
上記タンクから排出された上記被加熱流体を設定温度に加熱する補助加熱部と、
上記タンクと上記補助加熱部とを接続して、上記タンクから排出された上記被加熱流体を上記補助加熱部へ導く第１ラインと、
上記第１ラインの途上に設置され、上記タンクから排出された上記被加熱流体と上記供給部から供給される被加熱流体とを混合調整して、上記タンクから排出された上記被加熱流体の温度を、上記供給部から供給される上記被加熱流体の温度よりも高く、かつ、上記設定温度よりも低い第１温度に調整する第１調整弁と、
上記第１ラインの途上における上記第１調整弁と上記補助加熱部との間に設置され、上記第１温度に調整された上記被加熱流体と上記供給部から供給される被加熱流体とを混合調整して、上記補助加熱部に導かれる被加熱流体の温度を調整する第２調整弁と、
上記タンクから排出され上記第１調整弁へ導かれる上記被加熱流体の温度に基づいて上記第１調整弁を作動させる第１制御部と、
上記検知部が上記温度境界を検知したときに上記第２調整弁を作動させる第２制御部と、
上記供給部と上記第１調整弁とを接続して、上記供給部から上記第１調整弁へ上記被加熱流体を導く第２ラインと、
上記供給部と上記第２調整弁とを接続して、上記供給部から上記第２調整弁へ上記被加熱流体を導く第３ラインとを有し、
上記第２制御部は、上記検知部が上記温度境界を検知したときに上記第２調整弁の作動を開始して、上記第１温度に調整された上記被加熱流体と上記第３ラインから導かれる上記被加熱流体とを混合調整することを特徴とする請求項１０記載の太陽熱利用システム。
【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】
【公開番号】特開２０１２−１２２７０７（Ｐ２０１２−１２２７０７Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７６０１６（Ｐ２０１０−２７６０１６）
【出願日】平成２２年１２月１０日（２０１０．１２．１０）
【特許番号】特許第４７０５９９７号（Ｐ４７０５９９７）
【特許公報発行日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（０００１３４９０３）株式会社ニシヤマ (33)
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１０日（２０１０．１２．１０）
【特許番号】特許第４７０５９９７号（Ｐ４７０５９９７）
【特許公報発行日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（０００１３４９０３）株式会社ニシヤマ (33)
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