JPH11132574A

JPH11132574A - 太陽熱温水器用集熱器の連結構造

Info

Publication number: JPH11132574A
Application number: JP9294150A
Authority: JP
Inventors: Koji Komata; 康二小俣; Akira Shinozaki; 明篠崎; Hirofumi Ishida; 浩文石田; Isamu Takita; 勇滝田; Hiroshi Shimada; 宏島田
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1997-10-27
Filing date: 1997-10-27
Publication date: 1999-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】太陽下での耐久性に優れ、かつ、集熱器の熱
膨張および熱収縮による寸法変化を吸収できるとともに
施工性に優れ外観も良好な太陽熱温水器用集熱器の連結
構造を提供する。【解決手段】互いに隣り合う集熱器がそれぞれ具備す
る一対のヘッダー管１３ａ、１３ｂの間を連結する太陽
熱温水器用集熱器の連結構造であって、前記一対のヘッ
ダー管１３ａ、１３ｂにそれぞれヘッダー管継手２１
ａ、２１ｂを設置し、その少なくとも一方の端部２２ａ
がヘッダー管１３ａ又はヘッダー管継手２１ａの内側ま
たは外側をスライド可能に配置された連結管２２と、前
記連結管２２の前記一方の端部２２ａに設けられ、前記
連結管２２および前記ヘッダー管継手２１ａの間を液密
に封止する０リング２３と、前記連結管２２の前記一方
の端部２２ａに前記連結管２２に対して摺動可能に設け
られた押さえリング２４と、前記押さえリング２４およ
び前記ヘッダー管継手２１ａのフランジを合わせて保持
する係合手段とを具備させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽熱温水器用集
熱器の連結構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽熱温水器の集熱器は、常時太陽光下
に置かれている。このため、集熱器本体は言うまでもな
く、その周辺部材も、耐熱性、耐侯性等、太陽光下での
耐久性に優れていることが求められる。

【０００３】また、集熱器内の集熱板は、夏期で日中日
射のあるときに空焚きをすると極めて高温となり、一
方、冬期夜間等の日射のないときには放射冷却等により
低温となる。前記高温時と低温時の温度差は極めて大き
く、最大２００℃程度の温度差が生じる。しかしなが
ら、前記集熱板には熱力学的観点から、集熱性、熱伝導
性の良好な素材を用いる必要があり、そのような素材
は、その線膨張係数から、前記のような温度差に伴う熱
膨張／熱収縮が大きい。この結果、集熱板は大きな寸法
変化を起こしやすいので、寸法変化を吸収する機構は極
めて重要な因子となっている。

【０００４】通常、家庭用太陽熱温水器の集熱器は、そ
の施工性、並びに集熱性能から２〜５面設置して使用す
る。そして集熱器は、その形態にもよるが、例えば、内
部の集熱板に接続されたヘッダー管を、互いに隣り合う
集熱器同士の間で、連結管により連結し、使用してい
る。

【０００５】このような連結管は、一般に、太陽光にさ
らされ、なおかつ、集熱部である集熱板にヘッダー管を
介して直接接続されるので、極めて高い耐久性と、集熱
板及びヘッダー管の寸法的膨張／収縮を効率良く吸収で
きることが要求される。

【０００６】現在、これら集熱器の連結管として、図５
および６に示すように、ゴムパイプ５１またはフレキ管
６１が用いられている。ここで、図５に示したゴムパイ
プ５１による連結構造は、各々の集熱器５２内に配管さ
れたヘッダー管５３の間をゴムパイプ５１で連結し、こ
のゴムパイプ５１の両端部をパイプバンド５４で固定す
るものである。この構造は、ゴムパイプ５１自体のフレ
キ性（可撓性）を利用して、集熱器５２及びヘッダー管
５３の熱膨張／熱収縮を吸収可能であり、比較的容易に
施工できる。また、耐熱性、太陽光下における耐久性向
上のために、ゴムパイプ５１にシリコンやフッ素系のゴ
ムを用いることもできる。なお、一般に、ゴムパイプ５
１の連結の際、耐圧性能向上のため、ゴムパイプ５１に
繊維状のブレード５５を内部に埋め込むか、ゴムパイプ
５１の表面をブレード５５で覆って（図示省略）使用し
ている。

【０００７】また、図６に示したフレキ管６１による連
結構造は、集熱器５２のヘッダー管５３に、オスアダプ
ター６２をロウ付け等で固定し、パッキン６３を介して
フレキ管６１を袋ナット６４で締め込み、連結するもの
である。この構造で利用するフレキ管６１としては、銅
製、ＳＵＳ製または樹脂製等が用いられている。この連
結構造は、耐圧性に優れ、特にフレキ管６１として金属
製のものを用いたときは、耐熱性および太陽光下におけ
る耐久性に極めて優れている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示したゴムパイプ５１による連結構造は、比較的寸法吸
収の容易な構造であるが、素材がゴムであるために、耐
久性に問題がある。また、耐久性向上のためにシリコン
やフッ素系のゴムを用いるとコストが増大し、しかも金
属配管程の耐久性は期待できない。

【０００９】また、耐圧向上のため、ゴムパイプ５１に
繊維状のブレード５５を埋め込んだり、覆ったもので
は、ゴムパイプ５１の硬さが増し、フレキ性が低下する
ため、比較的長いゴムパイプ５１を用いる必要があり、
集熱器５２の設置間隔が必要以上に大きくなる可能性が
あリ、これは、設置面積、設置時の外観上の問題があ
る。

【００１０】一方、図６に示したフレキ管６１による連
結構造は、集熱器５２のヘッダー管５３に、オスアダプ
ター６２等のフレキ管６１を固定するための手段を講じ
ておかなくてはならず、図５示したものに比較し高価に
なる。また、ゴムパイプ５１に比べてフレキ管６１は金
属製のものを用いれば耐久性に優れるが、集熱器５２の
ような熱収縮／熱膨張が繰り返し行われるようなところ
での使用は、繰り返し応力による対応が必要である。ま
た、この連結構造では、金属性のフレキ管６１を設置の
際、工具の使用が見込まれるため、作業スペース確保の
ため集熱器５２、５２間の間隔を大きく取る必要があ
り、図５に示すものと同様に、設置面積、設置時の外観
が問題となる。

【００１１】本発明は、前記課題に鑑み、太陽下での耐
久性に優れ、かつ、集熱器の熱膨張および熱収縮による
寸法変化を吸収できるとともに、施工性に優れ、外観も
良好な太陽熱温水器用集熱器の連結構造を提供すること
を課題とした。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、図２に示すように、互いに隣り合う集熱器（図１参
照）がそれぞれ具備する一対のヘッダー管１３ａ、１３
ｂの間を連結する太陽熱温水器用集熱器の連結構造であ
って、前記一対のヘッダー管１３ａ、１３ｂにそれぞれ
ヘッダー管継手２１ａ、２１ｂを設置し、その少なくと
も一方の端部２２ａがヘッダー管１３ａ又はヘッダー管
継手２１ａの内側または外側をスライド可能に配置され
た連結管２２と、前記連結管２２の前記一方の端部２２
ａに設けられ、前記連結管２２および前記ヘッダー管継
手２１ａの間を液密に封止する０リング２３と、前記連
結管２２の前記一方の端部２２ａに前記連結管２２に対
して摺動可能に設けられた押さえリング２４と、前記押
さえリング２４および前記ヘッダー管継手２１ａのフラ
ンジを合わせて保持する係合手段（クイックファスナー
２５）とを具備することを特徴とする。

【００１３】この請求項１に記載の発明によれば、連結
管２２の少なくとも一方の端部２２ａが当該端部２２ａ
に対応するヘッダー管１３ａ及びヘッダー管継手２１ａ
の内側または外側をスライド可能に配置され、かつ、こ
の連結管２２の端部に０リング２３が設けられ、連結管
２２およびヘッダー管継手２１ａの間が液密に封止され
る。連結管２２が他方のヘッダー管１３ｂの方向にスラ
イド移動するとＯリング２３が押さえリング２４に係止
されるので、連結管２２がそれ以上他方のヘッダー管１
３ｂ側に移動するのが規制される。しかし、連結管２２
は、ヘッダー管継手２１ａとは固定されていないので、
ヘッダー管１３ａおよびヘッダー管継手２１ａと連結管
２２の端部２２ａとの重なり分だけ連結管２２の軸方向
に沿って自由にスライド移動し得る。このため、ヘッダ
ー管（１３ａ、１３ｂ）の熱膨張および熱吸収による軸
方向の伸縮を吸収可能である。よって、連結管２２は必
ずしもフレキ性を備えていなくても良く、金属管等のよ
うな耐久性に優れた素材を選択可能となる。

【００１４】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、連結管２２の他端部２２ｂは、他方の
ヘッダー管継手２１ｂに固定されていることを特徴とす
る。

【００１５】この請求項２に記載の発明にあっても、連
結管２２の他端部２２ｂは、ヘッダー管継手２１ｂに固
定されるが、連結管２２の一方の端部２２ａは連結管２
２の軸方向に沿って自由にスライド移動し得るため、ヘ
ッダー管（１３ａ、１３ｂ）の熱膨張および熱吸収によ
る軸方向の伸縮を吸収可能である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図４を参照して本
発明の太陽熱温水器用集熱器の連結構造の実施形態につ
いて詳細に説明する。なお、図１は、本発明を適用した
太陽熱温水器用集熱器を示す概略図であり、図２は、本
発明の太陽熱温水器用集熱器の連結構造の第１実施形態
を示す断面図であり、図３は、クイックファスナーを示
す概略図であり、図４は、本発明の太陽熱温水器用集熱
器の連結構造の第２実施形態を示す断面図である。

【００１７】図１に示す太陽熱温水器１０は、複数、例
えば３面の集熱器１１を具備する。これらの集熱器１１
は、内部に、集熱板１２と、該集熱板１２の上端部およ
び下端部に接続されたヘッダー管１３を具備（下端は図
示省略）する。ヘッダー管１３の上方は、ヘッダーカバ
ー１４でそれぞれ覆われている。ヘッダー管１３の両端
部は、集熱板１２を取り囲む外装部１５を貫通し外部に
突出している。互いに隣り合う集熱器１１の端部の間
は、連結構造１６により連結されている。また、例えば
最も左側の集熱器１１の下側のヘッダー管１３の左側端
部は、熱媒入口となっている。一方、最も右側の集熱器
１１の上側のヘッダー管１３の右側端部は、熱媒出口と
なっている。残りの空いているヘッダー管１３の端部は
栓１７で封止されている。なお、外装部１５の上表面側
には、図示しない透過板が取り付けられている。

【００１８】図２に、前述した連結構造１６の第１実施
形態を示す。連結構造１６では、一対のヘッダー管１３
ａ及び１３ｂの端部には、それぞれ、中空管状のヘッダ
ー管継手２１ａ、２１ｂが例えばロウ付け等により固定
されている。ヘッダー管継手２１ａ、２１ｂの先端部の
外周面側には、フランジ２１ｃ、２１ｄがそれぞれ形成
されている。

【００１９】これらのうち、一方のヘッダー管継手２１
ａ内に、連結管２２の一方の端部２２ａがスライド自在
に挿入されている。この連結管２２の一端部２２ａの外
周面上には、ヘッダー管継手２１ａとの間にＯリング２
３が取り付けられている。また、連結管２２の一端部２
２ａにはフランジ２１ｃに隣接して、押さえリング２４
が、連結管２２に対して摺動自在に設けられている。こ
の押さえリング２４は、フランジ２１ｃの外径と略同一
の外径を有する。

【００２０】前記この押さえリング２４及びヘッダー管
継手２１ａのフランジ２１ｃは、クイックファスナー２
５で挟まれて固定されている。このクイックファスナー
２５は、図３に示すように、周方向に沿ってスリット２
５ａが形成された略Ｃ字状の断面形状を有す部材であ
り、前記クイックファスナー２５のスリット部分２５ａ
を介して、押さえリング２４及びヘッダー管継手２１ａ
のフランジ２１ｃを接合し固定し得るものである。

【００２１】一方、連結管２２の他端部２２ｂには、連
結管継手２６がロウ付け等により固定されている。連結
管継手２６の一端部は、ヘッダー管継手２１ｂ内に嵌入
されている。この連結管継手２６およびヘッダー管継手
２１ｂの間には、Ｏリング２７が配置され、両者の間を
液密に封止している。連結管継手２６の他端部には、フ
ランジ２８が形成されており、該フランジ２８およびヘ
ッダー管継手２１ｂのフランジ２１ｄは、上述したのと
同様にクイックファスナー２５にて固定されている。

【００２２】以上のような構成の連結構造１６によれ
ば、連結管２２の一方の端部２２ａは、対応するヘッダ
ー管継手２１ａ内に挿入されている。また、連結管２２
の外周面上には、Ｏリング２３が取り付けられ、連結管
２２およびヘッダー管継手２１ａの間が液密に封止され
ている。従って、連結管２２は、内部を送通される熱媒
を漏らすことなく、ヘッダー管継手２１ａに対してスラ
イド移動できる。

【００２３】更に、連結管２２の外周面上には、押さえ
リング２４が、連結管２２に固定されずに摺動自在に設
けられている。この押さえリング２４は、クイックファ
スナー２５に設けられたスリット２５ａ内に、ヘッダー
管継手２１ａのフランジ２１ｃと共に接合され、連結管
２２が他端部２２ｂ側へ移動するのを規制するストッパ
ー的な役割をなす。しかし、連結管２２のヘッダー管継
手２１ａ側への移動については、比較的自由である。故
に、ヘッダー管１３ａ、１３ｂ同士の間隔と連結管２２
の長さを調整し、連結管２２の一方の端部２２ａのヘッ
ダー管継手２１ａへの差し込みに余裕を持たせておけ
ば、ヘッダー管１３ａ、１３ｂの熱膨張／熱収縮による
軸方向の伸縮を吸収可能であり、連結管２２、ヘッダー
管継手２１ａ及び２１ｂ並びに連結管継手２６には、必
ずしもフレキ性を備えていなくても良く、金属管等のよ
うな耐久性に優れた素材を選択でき、連結構造１６の耐
久性を十分に確保できる。また、Ｏリング２３、２７と
して、耐熱耐久性の観点からシリコン、フッ素系の材料
を利用しても、連結管２２自体をその素材にすることに
比べ、製造コストを低減できる。

【００２４】また、図３に示すクイックファスナー２５
によれば、ヘッダー管継手２１ａ、２１ｂおよび連結管
２２をワンタッチで接続できる。このため、工具スペー
スが削減できるので作業スペースを小さくでき、ひいて
は集熱器１１の設置間隔を小さくすることで、集熱器１
１の設置面積を小さくし、外観を向上させることができ
る。

【００２５】なお、この第１実施形態では、一対のヘッ
ダー管１３ａ、１３ｂにヘッダー管継手２１ａ、２１ｂ
をそれぞれ接続したが、ヘッダー管継手２１ａ、２１ｂ
を省略し、ヘッダー管１３ａ、１３ｂの端部にフランジ
を設けても良い。また、連結管２２の他端部２２ｂおよ
びヘッダー管継手２１ｂの連結固定のために連結管継手
２６を設けているが、連結管２２の他端部２２ｂにフラ
ンジおよびＯリングを設け、それで代用することも可能
である。

【００２６】次に、図４に本発明の太陽熱温水器用集熱
器の連結構造の第２実施形態を示す。なお、図４におい
て図２に示す第１実施形態に係る連結構造１６と同様の
部材については同一の番号を付す。

【００２７】この第２実施形態に係る連結構造４０で
は、連結管２２の両端部２２ａ、２２ｂは、ヘッダー管
継手２１ａ、２１ｂにＯリング２３を介してそれぞれス
ライド自在に挿入されている。

【００２８】さらに、連結管２２の両端部２２ａ、２２
ｂには、それぞれ、押さえリング２４が連結管２２に固
定されずに摺動自在に設けられている。これらの押さえ
リング２４は、図３に示すクイックファスナー２５によ
り、フランジ２１ｃ、２１ｄとに着脱自在に固定されて
いる。

【００２９】以上のような構成からなる第２実施形態に
係る連結構造４０では、連結管２２の両端部２２ａ、２
２ｂがヘッダー管継手２１ａ、２１ｂに対して移動可能
な構成であり、第１実施形態と同様な効果を得られる。

【００３０】この連結構造４０では、連結管２２の長さ
が寸法的に小さくできるので、集熱器１１間の設置間隔
は小さくできる。また、例えば、一方のヘッダー管継手
２１ａの長さを連結管２２の移動可能長さより長くして
おけば、設置の際、例えば連結管２２の一端部２２ａに
設けられた押さえリング２４およびフランジ２１ｃとを
クイックファスナー２５で固定し、かつ、ヘッダー管継
手２１ａ内に連結管２２を充分に押し込み、この状態で
集熱器１１を数面設置した後に、ヘッダー管継手２２ａ
内に収納した連結管２２を引き出し、隣り合った集熱器
１１のヘッダー管継手２１ｂと連結することが可能であ
る。この結果、集熱器１１の設置間隔をより小さくでき
る。

【００３１】なお、第２実施形態に係る接続構造４０に
おいても、第１実施形態と同様に、ヘッダー管継手２１
ａ、２１ｂを省略し、ヘッダー管１３ａ、１３ｂの端部
にフランジを設けても良い。

【００３２】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明はこれらに限定されるものではなく、例え
ば、第１および第２実施形態では、連結管２２は、ヘッ
ダー管継手２１ａ、２１ｂ内に挿入し、スライドさせる
例を示したが、連結管２２がヘッダー管２１ａ、２１ｂ
の外側をスライドさせた場合にも同様の効果が得られ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、連結管の少なくとも一方の端部が当該端
部に対応するヘッダー管の内側または外側をスライド可
能に配置され、かつ、この連結管の端部に０リングが設
けられ、連結管およびヘッダー管の間が液密に封止され
ているので、ヘッダー管の熱膨張および熱吸収による軸
方向の伸縮を吸収可能である。

【００３４】また、請求項２に記載の発明によれば、連
結管の一方の端部は、ヘッダー管に固定されるが、連結
管の他方の端部は連結管の軸方向に沿って自由にスライ
ド移動し得るため、ヘッダー管の熱膨張および熱吸収に
よる軸方向の伸縮を吸収可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した太陽熱温水器用集熱器を示す
概略図である。

【図２】本発明の太陽熱温水器用集熱器の連結構造の第
１実施形態を示す断面図である。

【図３】クイックファスナーを示す概略図である。

【図４】本発明の太陽熱温水器用集熱器の連結構造の第
２実施形態を示す断面図である。

【図５】従来の太陽熱温水器用集熱器の連結構造を示す
断面図である。

【図６】従来の太陽熱温水器用集熱器の連結構造を示す
断面図である。

【符号の説明】

１０．太陽熱温水器１１．集熱器１２．集熱板１
３．ヘッダー管１３ａ．ヘッダー管１３ｂ．ヘッダ
ー管１４．ヘッダーカバー１５．外装部１６．連
結構造１７．栓２１ａ．ヘッダー管継手２１ｂ．
ヘッダー管継手２１ｃ．フランジ２１ｄ．フランジ２２．連結管
２２ａ．端部２２ｂ．他端部２３．Ｏリング２
４．押さえリング２５．クイックファスナー２５
ａ．スリット２６．連結管継手２７．Ｏリング２
８．フランジ４０．連結構造５１．ゴムパイプ５
２．集熱器５３．ヘッダー管５４．パイプバンド
５５．ブレード６１．フレキ管６２．オスアダプタ
ー６３．パッキン６４．袋ナット

フロントページの続き (72)発明者滝田勇茨城県下館市大字下江連1250番地日立化成工業株式会社結城工場内 (72)発明者島田宏茨城県下館市大字下江連1250番地日立化成工業株式会社結城工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに隣り合う集熱器がそれぞれ具備す
る一対のヘッダー管の間を連結する太陽熱温水器用集熱
器の連結構造であって、前記一対のヘッダー管にそれぞ
れにヘッダー管継手を設置し、その少なくとも一方の端
部がヘッダー管又はヘッダー管継手の内側または外側を
スライド可能に配置された連結管と、前記連結管の前記
一方の端部に設けられ、前記連結管および前記ヘッダー
管継手の間を液密に封止する０リングと、前記連結管の
前記一方の端部に前記連結管に対して摺動可能に設けら
れた押さえリングと、前記押さえリングおよび前記ヘッ
ダー管継手のフランジを合わせて保持する係合手段とを
有することを特徴とする太陽熱温水器用集熱器の連結構
造。
【請求項２】連結管の他方の端部は、他方のヘッダー
管継手に固定されていることを特徴とする請求項１記載
の太陽熱温水器用集熱器の連結構造。