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WO2013069318A1 - 太陽熱利用温水器 - Google Patents

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Publication number
WO2013069318A1
WO2013069318A1 PCT/JP2012/059767 JP2012059767W WO2013069318A1 WO 2013069318 A1 WO2013069318 A1 WO 2013069318A1 JP 2012059767 W JP2012059767 W JP 2012059767W WO 2013069318 A1 WO2013069318 A1 WO 2013069318A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat
heat storage
solar
storage unit
water heater
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2012/059767
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
島田　守
池田　匡視
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Priority to JP2013542870A priority Critical patent/JP5931086B2/ja
Priority to CN201280032908.XA priority patent/CN103635757B/zh
Publication of WO2013069318A1 publication Critical patent/WO2013069318A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S60/00—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
    • F24S60/30—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors storing heat in liquids
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Definitions

  • the present invention relates to a solar water heater that receives solar heat and heats water using the amount of heat of the received solar heat.
  • a heat storage unit is installed on the top and bottom of the pipe, and water is heated by solar heat collected by the heat collector, and heat is exchanged with the heat storage unit to heat the heat storage unit. Since it stores, there exists an advantage that the tank for storing warm water becomes unnecessary.
  • the solar water heating system described above has a configuration in which the latent heat storage unit is arranged up and down with the water flow pipe sandwiched inside the box body in which the heat storage unit is insulated. Since the rate is small, there is a problem that it is difficult to quickly store heat or release heat. Further, in the conventional configuration, since heat is exchanged between the latent heat storage unit and the water flowing through the water passage pipe, the temperature of the latent heat storage unit is divided between a portion close to the water passage pipe and a portion away from the water passage pipe. There is a problem that the hot water temperature is likely to fluctuate.
  • the present invention includes a solar heat collector, a heat accumulator that stores heat collected by the solar heat collector, and a heat exchanger that heats water with heat stored in the heat accumulator.
  • a solar water heater comprising the heat accumulator, wherein the heat accumulator is divided into a plurality of heat storage units each including a latent heat storage material, and includes a heat equalizing member that performs temperature equalization between the plurality of heat storage units.
  • the heat storage unit is configured by being divided into a plurality of heat storage units including the latent heat storage material, the heat transfer area of the entire heat storage unit can be increased by subdividing the heat storage unit, and accordingly, The heat exchange efficiency during heat storage or heat dissipation can be improved.
  • a heat equalizing member that equalizes the temperature between the plurality of heat storage units is provided, the heat can be uniformly extracted from the plurality of heat storage units that have been temperature-uniformed by the heat equalization member, and the supplied hot water Temperature fluctuation can be suppressed.
  • the plurality of heat storage units may be arranged in the heat exchanger, heat transfer columns may be interposed between the heat storage units, and the heat equalizing member may be thermally connected to the heat transfer columns. .
  • the plurality of heat storage units may be arranged in the heat exchanger, and the heat equalizing member may be thermally connected to the heat exchanger.
  • the solar heat collector, the heat accumulator, and the heat exchanger may be arranged in an overlapping manner.
  • the said heat storage device and the said heat exchanger are arrange
  • the heat exchanger includes an inlet header and an outlet header, and a plurality of connecting pipes connecting the inlet header and the outlet header, and the heat equalizing member has a diameter of the connecting pipe from the inlet header to the outlet. The diameter may be gradually increased toward the header.
  • the latent heat storage material may be made of a material that causes overcooling, and a plurality of heat storage bodies may be provided with heat generation trigger mechanisms.
  • the said heat storage device may be equipped with the latent heat storage material from which melting
  • the heat accumulator is configured by being divided into a plurality of heat accumulating units each including a latent heat accumulating material, so that the heat transfer area of the entire heat accumulator can be increased by subdividing the heat accumulator or heat dissipation.
  • the heat exchange efficiency at the time can be improved.
  • a heat equalizing member that equalizes the temperature between the plurality of heat storage units is provided, the heat can be uniformly extracted from the plurality of heat storage units that have been temperature-uniformed by the heat equalization member, and the supplied hot water Temperature fluctuation can be suppressed.
  • FIG. 1 is a side view of a solar water heater according to a first embodiment of the present invention. It is BB sectional drawing of FIG. 1A. It is a top view of the solar-heat utilization water heater of the state which removed the heat collecting plate. It is a side view of the solar water heater based on 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 3B is a sectional view taken along line BB in FIG. 3A. It is a top view of the solar-heat utilization water heater of the state which removed the heat collecting plate. It is a side view of the solar-heating water heater concerning 3rd Embodiment of this invention. It is BB sectional drawing of FIG. 5A. It is a top view of a solar water heater.
  • FIG. 13A It is a top view of the solar water heater based on the modification of 6th Embodiment. It is a side view of the solar-heated water heater concerning 7th Embodiment of this invention. It is BB sectional drawing of FIG. 13A. It is CC sectional drawing of FIG. 13A. It is a top view of a solar water heater.
  • the solar water heater 1 is arranged in a place (for example, a roof) where it is easy to receive solar solar radiation, and as shown in FIGS. 1A and 1B, a solar thermal collector that collects solar heat by receiving solar radiation. 10, a heat accumulator 20 that receives and stores solar heat emitted from the solar heat collector 10, and receives heat released from the heat accumulator 20 or the solar heat collector 10 to externally (in this embodiment, tap water)
  • the solar heat collector 10, the heat accumulator 20, and the heat exchanger 30 are stacked in the height (thickness) direction.
  • the heat accumulator 20 is disposed on the heat exchanger 30, and the solar heat collector 10 is disposed on the heat accumulator 20. For this reason, the installation area of the solar water heater 1 can be reduced, and the solar water heater 1 can be downsized.
  • the heat exchanger 30 includes a base plate 31 formed in a plate shape, and a plurality of fins (heat transfer columns) 32, 32,.
  • the base plate 31 and the fins 32 are formed of, for example, a metal having excellent thermal conductivity such as copper or aluminum or an alloy made of the above metal, and the fins 32 are screwed at a predetermined interval on the base plate 31. It is fixed by fastening, caulking, welding, etc.
  • the base plate 31 and the fins 32 may be integrally formed. These fins 32 are formed at substantially the same height, and the solar heat collector 10 is fixed to the upper end portion of the fins 32.
  • the heat exchanger 30 includes a plurality of inlet headers 33 and outlet headers 34 arranged in the direction in which the fins 32 extend, and a plurality of inlet headers 33 and outlet headers 34. It is provided with connecting pipes 35, 35.
  • Each of the connecting pipes 35 is formed of, for example, a metal having excellent thermal conductivity such as copper or aluminum or an alloy made of the above metal, and is thermally connected and fixed to the lower surface of the base plate 31.
  • the inlet header 33 is connected to a water supply pipe as a water supply source, and the outlet header 34 is connected to a hot water supply pipe connected to a hot water outlet.
  • a mixing pipe branched from a water supply as a water supply source may be connected to the hot water supply pipe. The hot water can be adjusted to an appropriate temperature by mixing the hot water flowing through the hot water supply pipe with the clean water through the mixing pipe.
  • the heat storage density becomes larger than the method using sensible heat such as water, so that the heat storage 20 can be downsized. Further, since the heat storage units 21 divided by packing the latent heat storage material with a laminate material are arranged side by side on the base plate 31, the height (thickness) of the heat storage device 20 can be kept low, and as a result The use water heater 1 can be downsized.
  • the latent heat storage material has a property that when it is cooled after solar heat storage, it becomes a so-called supercooled state and does not solidify even if it is cooled to a temperature below the freezing point and heat radiation does not start.
  • the heat accumulator 20 is provided with a heat generation trigger mechanism 22 (FIG. 2) that stimulates the heat storage units 21 to induce heat generation (coagulation).
  • the heat generation trigger mechanism 22 is arranged in each heat storage unit 21 independently of each other, an energization line in contact with the latent heat storage material in the heat storage unit 21, and an operation switch for applying a voltage to the latent heat storage material through the energization line.
  • the operation switch is operated to stimulate the latent heat storage material, thereby releasing the supercooled state of the latent heat storage material in the heat storage unit 21 and solidifying the latent heat storage material.
  • the heat stored in the latent heat storage material is released from the latent heat storage material to the base plate 31 of the heat exchanger 30.
  • each heat generating trigger mechanism 22 individually, only a necessary amount of heat can be taken out from each heat storage unit 21, and the stored heat amount can be used effectively.
  • the means for applying a stimulus to the heat storage unit 21 is not limited to one that applies a voltage.
  • the heat storage unit 21 is subdivided by packing the latent heat storage material with a bag-like laminate material, it can easily handle the latent heat storage material that liquefies during heat storage, and can be easily placed on the base plate 31. While the heat storage unit 21 can be arranged, a large heat transfer area of the heat storage unit 21 can be secured, and heat transfer efficiency can be improved to quickly extract heat.
  • the solar water heater 1 is disposed between the heat storage units 21 and 21, and is a heat pipe (heat equalizing member) that is thermally connected to the plurality of fins 32. 40.
  • these heat pipes 40 are disposed substantially parallel to the extending direction of the connecting pipe 35 of the heat exchanger 30 and are disposed through the through holes 32 ⁇ / b> A formed in the plurality of fins 32. .
  • the heat pipe 40 is formed by, for example, sealing a working fluid in a reduced pressure inside a sealed container made of a metal having excellent thermal conductivity such as copper or aluminum or an alloy made of the above metal. .
  • the container is formed in a flat plate shape in order to suppress the height (thickness) and secure a large contact area.
  • the shape of the container is not limited to a flat plate shape, and may be formed in a cylindrical shape, for example.
  • a wick capable of exerting capillary force is disposed in close contact with the inner wall.
  • a groove may be formed on the inner wall of the container.
  • the liquid evaporates and changes to a gas phase state, and the vapor generated by evaporating the working liquid moves from the heat absorption side of the heat pipe 40 to the fin 32 on the low temperature side that is the heat dissipation side.
  • the evaporated liquid is cooled, so that the working fluid returns from the gas phase state to the liquid phase state.
  • the hydraulic fluid that has returned to the liquid phase moves (refluxs) from the heat dissipation side to the heat absorption side again.
  • the heat pipe 40 is disposed so as to penetrate the plurality of fins 32 of the heat exchanger 30, so that heat is transferred between the plurality of fins 32 through the heat pipe 40.
  • the soaking of the fins 32 is performed. For this reason, the base plate 31 of the heat exchanger 30 provided with the plurality of fins 32 is soaked, and as a result, the heat storage units 21 arranged on the base plate 31 are soaked.
  • the heat pipe 40 is disposed through the through holes 32A provided in the plurality of fins 32 erected on the base plate 31 of the heat exchanger 30.
  • the heat equalization of the heat exchanger 30 is achieved by 40.
  • positioned on the base plate 31 of the heat exchanger 30 is temperature-equalized, and heat can be equally distributed to the said some heat storage unit 21, and can be stored. Therefore, it is possible to prevent the temperature of some of the heat storage units 21 from rising excessively, causing deterioration and causing unevenness in the heat storage capacity of the heat storage device 20.
  • the latent heat storage material in each heat storage unit 21 can be kept constant, and heat can be evenly extracted from the plurality of heat storage units 21. As a result, it is possible to prevent a part of the heat storage units 21 from ending the heat release first and stop the supply of the heat to the hot water in the middle, thereby supplying the heat through the heat exchanger 30. The temporal fluctuation of the hot water temperature can be suppressed.
  • the heat pipes 40 are arranged along the plurality of connecting pipes 35, the flow direction of the water flowing through the connecting pipes 35 and the heat moving direction of the heat pipes 40 are substantially parallel. According to this, when extracting heat from the heat storage unit 21, heat can be evenly applied to the water in the connecting pipe 35 through the heat pipe 40, and the temporal variation of the supplied hot water temperature is further suppressed. be able to.
  • each heat storage unit 21 is described as being configured to be in thermal contact with the heat pipe 40 via the base plate 31 and the fins 32 of the heat exchanger 30, but the heat storage unit 21 and the heat pipe 40 are also described.
  • the heat storage unit 21 may be disposed on the base plate 31 with a part of the heat storage unit 21 in contact with the heat pipe 40.
  • this embodiment demonstrated the aspect using the heat pipe 40 as an example of a soaking
  • a bar-like body made of a metal or alloy having good thermal conductivity may be used as the soaking member.
  • FIG. 3A is a side view of a solar water heater 50 according to the second embodiment
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 3A
  • FIG. 4 is a solar water heater with the heat collecting plate removed.
  • FIG. As shown in FIGS. 3A and 3B, the solar water heater 50 is a mode in which the heat pipe 40 is thermally connected to the heat exchanger 30, and the heat pipe 40 is disposed on the lower surface side of the base plate 31 of the heat exchanger 30.
  • the configuration differs from the solar water heater 1 according to the first embodiment described above in that the heat storage unit 61 is integrally formed to have substantially the same length as the fin 32.
  • the same components as those of the solar water heater 1 described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the second embodiment as shown in FIG. 4, since the upper surface of the heat pipe 40 formed in a flat plate shape is fixed in contact with the lower surface of the base plate 31 of the heat exchanger 30, A large heat exchange area between the pipe 40 and the base plate 31 can be ensured, and the heat exchanger 30 can be heated more efficiently.
  • the height of the heat pipe 40 is substantially the same as the height of the plurality of connecting pipes 35 disposed on the lower surface of the base plate 31, so that the heat pipe 40 protrudes larger than the connecting pipe 35. This can be prevented, and downsizing of the solar water heater 50 in the height (thickness) direction can be realized.
  • a heat storage unit 61 formed in a flat plate shape having a length substantially the same as the length of the fin 32 is arranged between the fins 32 and 32.
  • the heat storage unit 61 is formed at substantially the same height as the fins 32, and the upper surface 61A and the lower surface 61B of the heat storage unit 61 are in contact with the heat collecting plate 11 and the base plate 31, respectively.
  • positioned on the base board 31 can be increased, without enlarging in a height (thickness) direction, and it heats for a long time. Temporal fluctuations in the temperature of the hot water supplied through the exchanger 30 can be suppressed.
  • the heat storage unit 61 is different in size from the heat storage unit 21 according to the first embodiment, the other configurations are the same.
  • a heat storage unit can be arrange
  • the heat pipe 40 is fixedly disposed on the lower surface side of the base plate 31, the heat exchanger 30 is soaked by the heat pipe 40. Accordingly, the plurality of heat storage units 61 arranged on the base plate 31 of the heat exchanger 30 are soaked with each other even in the process of receiving heat from the heat collecting plate 11 and storing the heat. For this reason, since it becomes possible to accumulate
  • the heat storage unit 61 is soaked by the heat pipe 40, so that heat can be evenly extracted from the plurality of heat storage units 61. It becomes possible. As a result, it is possible to prevent a part of the heat storage units 61 from releasing the heat first and stop the supply of the heat to the hot water in the middle, thereby supplying the heat through the heat exchanger 30. The temporal fluctuation of the hot water temperature can be suppressed.
  • the solar-heat utilization water heaters 1 and 50 were set as the structure which laminates
  • the present invention is not limited to this, and the solar heat collector 10, the heat accumulators 20, 60, and the heat exchanger 30 may be arranged, for example, in the horizontal direction.
  • FIG. 5A is a side view of a solar water heater 80 according to the third embodiment
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 5A
  • FIG. 6 is a plan view of the solar water heater 80.
  • the solar heat utilization water heater 80 includes a solar heat collector 10, a heat accumulator 90 that stores solar heat received from the solar heat collector 10, and the heat accumulator 90.
  • the solar heat collector 10 is arranged side by side with respect to the exchanger 100 and the heat accumulator 90.
  • the solar heat collector 10 and the heat exchanger 100 are thermally connected by a transfer heat pipe 110.
  • the heat exchanger 100 includes a pair of inlet headers 103 and outlet headers 104 arranged along the direction in which the fins 102 extend, and a plurality of inlet headers 103 and outlet headers 104.
  • the connecting pipes 105 are provided. Each of these connecting pipes 105 is formed of, for example, a metal having excellent thermal conductivity such as copper or aluminum or an alloy made of the above metal, and is fixed to the lower surface of the base plate 101.
  • the inlet header 103 is connected to a water supply pipe, which is a water supply source, and the outlet header 104 is connected to a hot water supply pipe connected to a hot water supply port.
  • a mixing pipe branched from a water supply as a water supply source may be connected to the hot water supply pipe.
  • the hot water can be adjusted to an appropriate temperature by mixing the hot water flowing through the hot water supply pipe with the clean water through the mixing pipe.
  • the heat accumulator 90 collects the solar heat collected by the solar heat collector 10 and transmitted to the heat exchanger 100 through the transfer heat pipe 110.
  • the heat accumulator 90 includes a plurality of heat storage units 91 divided into a plurality of portions, and these heat storage units 91 are sandwiched between adjacent fins 102 and 102.
  • the heat storage unit 91 is provided with the heat generation trigger mechanism 22 (FIG. 6), and is formed by packing the latent heat storage material with a bag-like laminate material, as shown in FIG. 5A.
  • the flat heat storage unit 91 is placed between the adjacent fins 102, 102.
  • the heat storage unit 91 is formed to have a thickness such that one surface 91A and the other surface 91B of the heat storage unit 91 are in contact with the adjacent fins 102 and 102, respectively. Further, each fin 102 is provided with a plurality of protrusions (not shown) for holding the heat storage unit 91, and fixes the heat storage unit 91 between the adjacent fins 102, 102, The heat transfer characteristic with the heat storage unit 91 can be improved. Therefore, the solar heat transmitted from the fins 102 can be efficiently stored in the latent heat storage material in the heat storage unit 91.
  • the solar water heater 80 is a heat pipe for transfer (heat transfer member) 110 that thermally connects the solar heat collector 10 and the heat exchanger 100, And a heat pipe (heat equalizing member) 120 arranged in parallel with the transfer heat pipe 110.
  • the heat pipe 120 is disposed so as to pass through the through holes 102A formed in the fins 102 of the heat exchanger 100 in the same manner as the heat pipe 40 described above, and the heat exchanger 100 and the fins 102 and 102 of the heat exchanger 100 are arranged.
  • a plurality of heat storage units 91 respectively arranged between them are intended to equalize heat.
  • the heat pipe 120 is formed in a columnar shape and is disposed through the through hole 102A formed in the fin 102.
  • the heat pipe is formed in a flat plate shape, You may arrange
  • the transfer heat pipe 110 is for transferring solar heat collected by the solar heat collector 10 to the heat accumulator 90, and is connected to the transfer portion 110A formed in a columnar shape and the transfer portion 110A.
  • the transfer section 110A is fixed to the heat collecting plate 11 of the solar heat collector 10, and the heat equalization section 110B is fixed to penetrate the plurality of fins 102 of the heat exchanger 100.
  • FIG. 6 shows an example in which only one transfer heat pipe 110 is provided, there may naturally be a plurality of transfer heat pipes 110.
  • the solar-heated water heater 80 is slanted in a place (for example, a roof) where it is easy to receive solar solar radiation so that the heat exchanger 100 is higher than the solar heat collector 10. It is desirable to be arranged.
  • the soaking part 110B is positioned above the transferring part 110A, thereby suppressing the return of the working fluid from the transferring part 110A to the soaking part 110B against gravity. Therefore, even if the heat collecting plate 11 of the solar heat collector 10 is cooled at night or the like, the backflow of heat from the heat accumulator 90 to the solar heat collector 10 can be suppressed.
  • a mechanism for generating a capillary force such as a wick is provided inside the soaking part, whereas the transfer part It is good also as a structure which does not provide the mechanism which generate
  • solar heat is used on a flat roof.
  • a water heater can be installed and the installation mode of the solar water heater can be diversified.
  • the solar heat collector 10 and the side heat exchanger 90 and the heat exchanger 100 are stacked one above the other, and the solar heat collector 10 and the heat accumulator 90 are thermally transferred by the transfer heat pipe 110. Since it is connected, heat transport from the solar heat collector 10 to the heat accumulator 90 can be efficiently performed. Furthermore, by arranging the heat storage unit 91 in an upright manner between the fins 102 and 102 of the heat exchanger 100, an increase in the installation area of the heat exchanger 100 can be suppressed, side by side with the solar heat collector 10, and the heat accumulator. Even if it is the case where it is the case where it is the structure where 90 and the heat exchanger 100 are laminated
  • the heat equalizing section 110B of the heat pipe 120 and the transfer heat pipe 110 is disposed through the through holes 102A provided in the plurality of fins 102 erected on the base plate 101 of the heat exchanger 100.
  • the heat exchanger 100 is soaked by the heat soaking section 110B of the heat pipe 120 and the transfer heat pipe 110.
  • positioned between the fins 102 and 102 of the heat exchanger 100 is temperature-equalized, and heat can be equally distributed to the said several heat storage unit 91, and can be stored. Therefore, it is possible to prevent the temperature of some of the heat storage units 91 from excessively rising, causing deterioration and causing unevenness in the heat storage capacity of the heat storage device 90.
  • the plurality of heat storage units 91 are soaked by the heat soaking unit 110B of the heat pipe 120 and the transfer heat pipe 110. It becomes possible to extract heat from the heat storage unit 91 evenly. As a result, it is possible to prevent a part of the heat storage units 91 from ending the heat release first, and the supply of heat to the hot water from being stopped halfway, thereby being supplied through the heat exchanger 100. The temporal fluctuation of the hot water temperature can be suppressed.
  • the solar water heater 130 is provided in the heat exchanger 100 so that the connecting pipes 106 connecting the inlet header 103 and the outlet header 104 are respectively directed from the inlet header 103 toward the outlet header 104.
  • the configuration is greatly different from the solar water heater 80 described above in that the diameter gradually increases.
  • symbol is attached
  • each connecting pipe 106 has an end portion 106B on the outlet header 104 side that is larger than an end portion 106A on the inlet header 103 side.
  • the diameter gradually increases toward the header 104.
  • the diameter of the end portion 106B on the outlet header 104 side is determined by the flow rate, flow rate, and the like of water flowing through the connecting pipe 106.
  • the heat exchanger 100 is soaked by the soaking part 110 ⁇ / b> B of the transfer heat pipe 110, so that the plurality of heat storage units 91 disposed between the fins 102, 102 of the heat exchanger 100 are provided.
  • Heat equalization is performed, and heat can be evenly distributed and stored in the plurality of heat storage units 91. Therefore, it is possible to prevent the temperature of some of the heat storage units 91 from excessively rising, causing deterioration and causing unevenness in the heat storage capacity of the heat storage device 90.
  • the plurality of heat storage units 91 are soaked by the soaking part 110B of the transfer heat pipe 110. Furthermore, since the connecting pipe 106 gradually increases in diameter from the inlet header 103 toward the outlet header 104, the flow rate of water flowing through the connecting pipe 106 becomes slower toward the downstream side. Heat can be taken out evenly. As a result, it is possible to prevent a part of the heat storage units 91 from ending the heat release first, and the supply of heat to the hot water from being stopped halfway, thereby being supplied through the heat exchanger 100. The temporal fluctuation of the hot water temperature can be suppressed.
  • each heat storage unit of the heat accumulator is temperature-equalized with a heat pipe (heat equalizing member).
  • each heat storage unit is provided with the same kind of latent heat storage material which produces supercooling, and has a property which changes a phase at the same temperature. For this reason, it is substantially difficult to sequentially store the latent heat in each heat storage unit, and the latent heat is uniformly stored in all the heat storage units.
  • the latent heat storage of all the heat storage units may not be completed (at least some of the heat storage units may partially leave the solid phase) and sunset may be reached. There is.
  • the heat storage unit cannot maintain the latent heat because it cannot be overcooled in the process until solidification proceeds with the remaining solid phase as a nucleus and the temperature decreases to room temperature (for example, 20 ° C.).
  • room temperature for example, 20 ° C.
  • the heat accumulator includes latent heat storage materials having different melting points for each heat storage unit.
  • FIG. 9 is a plan view of a solar water heater 200 according to the fifth embodiment, showing a state in which the heat collecting plate 11 is removed.
  • the regenerator 20 of the solar water heater 200 is different from the solar water heater 1 according to the first embodiment in that it includes two types of heat storage units 221 and 222 having latent heat storage materials having different melting points. Make the configuration different. Since the other configuration is the same as that of the solar water heater 1, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • thermal storage units 221 and 222 which have a latent heat storage material from which melting
  • a unit may be provided.
  • the heat accumulator 20 includes a low melting point latent heat storage unit 221 having a low melting point (for example, 50 ° C.) latent heat storage material (low melting point heat storage material), and latent heat storage in the low melting point latent heat storage unit 221.
  • the combination of the low melting point heat storage material and the high melting point heat storage material include a combination of sodium acetate trihydrate and barium hydroxide octahydrate, sodium thiosulfate pentahydrate and magnesium hydroxide 6 A combination of hydrates can be used.
  • These low melting point latent heat storage unit 221 and high melting point latent heat storage unit 222 are arranged side by side on the base plate 31. Specifically, the low melting point latent heat storage unit 221 and the high melting point latent heat storage unit 222 are alternately arranged in the extending direction (row direction) of the connecting pipe 35 and the extending direction (column direction) of the fins 32 of the heat exchanger 30, respectively. Are arranged in a so-called checkered pattern.
  • the solar water heater 200 is formed by stacking the solar heat collector 10, the heat accumulator 20, and the heat exchanger 30 in the height (thickness) direction. For this reason, solar heat from solar radiation is collected by the entire heat collecting plate 11 of the solar heat collector 10 and is uniformly transmitted to the low melting point latent heat storage unit 221 and the high melting point latent heat storage unit 222 that are in contact with the heat collecting plate 11.
  • the low melting point latent heat storage unit 221 and the high melting point latent heat storage unit 222 are arranged in a checkered pattern, the low melting point latent heat storage unit 221 is uniformly scattered under the heat collecting plate 11. Arranged in a state.
  • solar heat that has entered any region of each heat storage unit can be used for latent heat storage of the low-melting-point latent heat storage unit 221 in the vicinity.
  • the low-melting-point heat storage material and then the high-melting-point heat storage material Latent heat can be stored in this order.
  • the solar water heater 200 includes the heat pipe 40, the low melting point latent heat storage unit 221 and the high melting point latent heat storage unit 222 are soaked through the heat pipe 40. Therefore, after the temperature of each of the heat storage units 221 and 222 reaches the melting point of the low melting point heat storage material of the low melting point latent heat storage unit 221 having the lowest melting point, the heat spent for increasing the sensible heat of the high melting point latent heat storage unit 222 However, it is transported from the high melting point latent heat storage unit 222 to the low melting point latent heat storage unit 221 by the heat pipe 40 and preferentially stored in the low melting point latent heat storage unit 221.
  • the low melting point latent heat storage unit 221 can store heat without leaving a solid phase. For this reason, even after the sensible heat is lost and the temperature is lowered, the low melting point latent heat storage unit 221 can retain the latent heat storage amount of the low melting point heat storage material by supercooling, and the amount of stored heat and water Heat exchange can be used effectively as hot water.
  • the temperature of each of the heat storage units 221 and 222 rises to the melting point of the latent heat storage material of the high melting point latent heat storage unit 222. For this reason, after the temperature of each of the heat storage units 221 and 222 reaches the melting point of the latent heat storage material of the high melting point latent heat storage unit 222, the heat consumed by the sensible heat rise of the low melting point latent heat storage unit 221 is caused by the heat pipe 40.
  • the low melting point latent heat storage unit 221 is transported to the high melting point latent heat storage unit 222 and stored in the high melting point latent heat storage unit 222.
  • the low-melting-point latent heat storage unit 221 and the high-melting-point latent heat storage unit 222 store heat in stages, so that the low-melting-point latent heat storage unit 221 and the high-melting point latent heat storage unit 222 can reliably store heat.
  • the stored heat quantity can be used effectively.
  • the low melting point latent heat storage unit 221 and the high melting point latent heat storage unit 222 are arranged substantially equally.
  • the low melting point latent heat storage unit 221 is related to the heat storage amount when the amount of solar radiation is not sufficient, it is considered that a larger number is desirable.
  • the low melting point latent heat storage unit 221 is excessive as compared with the high melting point latent heat storage unit 222, the heat transfer from the high melting point latent heat storage unit 222 to the low melting point latent heat storage unit 221 is reduced. It becomes difficult to store heat without leaving a solid phase in the heat storage unit 221.
  • the low melting point latent heat storage unit 221 is less than the high melting point latent heat storage unit 222, the amount of heat stored in the low melting point latent heat storage unit 221 is reduced.
  • the low melting point latent heat storage unit 221 and the high melting point latent heat storage unit 222 are arranged substantially equally, thereby ensuring the amount of heat stored in the heat storage unit 20 and ensuring the low melting point latent heat storage unit 221. We are aiming for a good heat storage.
  • the stored heat is used.
  • the phase change temperature (melting point) of the latent heat storage material in the low melting point latent heat storage unit 221 and the high melting point latent heat storage unit 222 is uneven, and the temperature of the hot water generated thereby may be uneven depending on the location.
  • the low melting point latent heat storage unit 221 and the high melting point latent heat storage unit 222 are soaked by the heat pipe 40, and therefore when the heat is extracted from each of the heat storage units 221 and 222, the heat pipe 40 is used.
  • Heat can be evenly applied to the water in the connecting pipe 35 through, and unevenness due to the location of the supplied hot water temperature can be suppressed. Further, when only the low melting point latent heat storage unit 221 has completed heat storage and the high melting point latent heat storage unit 222 is not storing heat, the high melting point latent heat storage unit 222 does not change phase and is not maintained at a constant temperature. There may be unevenness in the exchange temperature, and the temperature of the hot water generated thereby may also vary depending on the location. However, even in this case, in the present embodiment, the low-melting-point latent heat storage unit 221 and the high-melting point latent heat storage unit 222 are soaked by the heat pipe 40, and therefore heat is transferred from the heat storage units 221 and 222. When taking out, heat can be equally given to the water in the connecting pipe 35 through the heat pipe 40, and unevenness due to the location of the supplied hot water temperature can be suppressed.
  • the heat storage device 20 includes the low melting point latent heat storage unit 221 and the high melting point latent heat storage unit 222, and the low melting point latent heat storage unit 221 and the high melting point latent heat storage unit 222 are averaged by the heat pipe 40. Since it has been heated, unevenness in the heat exchange temperature in the heat exchanger 30 is eliminated.
  • the heat storage units having different melting points, and there is no problem even if the low melting point latent heat storage unit and the high melting point latent heat storage unit are biased, and the low melting point latent heat storage unit and the high melting point latent heat storage unit As long as each is thermally connected to the heat pipe, the heat storage units may be in direct contact with each other at one end.
  • the heat storage unit 20 includes a low melting point latent heat storage unit 223 and a high melting point latent heat storage unit 224, 224 is laminated in the height (thickness) direction.
  • the high melting point latent heat storage unit 224 is disposed on the base plate 31 such that the lower surface 224B is in contact with the base plate 31, and the low melting point latent heat storage unit 223 is placed on the high melting point latent heat storage unit 224, respectively. However, it arrange
  • the low-melting-point latent heat storage unit 223 and the high-melting-point latent heat storage unit 224 are formed so that the height when they are stacked is substantially the same as the height of the fins 32.
  • the regenerator 20 includes a low melting point latent heat storage unit 223 and a high melting point latent heat storage unit 224 having latent heat storage materials having different melting points, and the high melting point latent heat storage unit 224 is disposed on the base plate 31.
  • the low melting point latent heat storage unit 223 was stacked on the melting point latent heat storage unit 224, and the heat collecting plate 11 was disposed on the low melting point latent heat storage unit 223.
  • the solar heat collected by the heat collecting plate 11 is used for the latent heat storage of the low melting point latent heat storage unit 221 in contact with the heat collecting plate 11, and in this order, the low melting point heat storage material and then the high melting point heat storage material.
  • Latent heat can be stored. Therefore, even if the amount of solar radiation is small, heat can be stored without leaving a solid phase in the low melting point latent heat storage unit 223, so that solar heat can be used efficiently even in cloudy weather.
  • FIG. 11 is a plan view of a solar water heater 210 according to the sixth embodiment.
  • the configuration is different from that of the solar water heater 80 according to the third embodiment in that the heat storage unit 90 includes two types of heat storage units 191 and 192 having latent heat storage materials having different melting points. Since the other configuration is the same as that of the solar-heat-utilizing water heater 80, the same reference numeral is assigned to the same configuration, and description thereof is omitted.
  • the heat accumulator 90 includes a low melting point latent heat storage unit 191 including a low melting point heat storage material, and a high melting point higher than the low melting point heat storage material in the low melting point latent heat storage unit 191.
  • a high melting point latent heat storage unit 192 including a melting point heat storage material including a melting point heat storage material.
  • Examples of the combination of the low melting point heat storage material and the high melting point heat storage material include a combination of sodium acetate trihydrate and barium hydroxide octahydrate, sodium thiosulfate pentahydrate and magnesium hydroxide 6 A combination of hydrates can be used.
  • the low melting point latent heat storage unit 191 and the high melting point latent heat storage unit 192 are sandwiched between adjacent fins 102 and 102, respectively, and the low melting point latent heat storage unit 191 and the high melting point latent heat storage unit 192 are connected to the heat exchanger 100.
  • the connecting pipes 105 are alternately arranged in the extending direction (row direction). Further, the low melting point latent heat storage unit 191 and the high melting point latent heat storage unit 192 are arranged substantially equally.
  • the heat accumulator 90 includes a low melting point latent heat storage unit 191 and a high melting point latent heat storage unit 192 having latent heat storage materials having different melting points in the extending direction (row direction) of the connecting pipe 105 of the heat exchanger 100. By arranging them alternately, it is possible to store heat without leaving a solid phase in the low melting point latent heat storage unit 191 even if the amount of solar radiation is small, so that solar heat can be used efficiently even in cloudy weather.
  • the arrangement configuration of the low melting point latent heat storage unit 191 and the high melting point latent heat storage unit 192 is not limited to FIG.
  • the low melting point latent heat storage unit 191 and the high melting point latent heat storage unit 192 may be arranged separately on one end side and the other end side of the connecting pipe 105 of the heat exchanger 100.
  • the low melting point latent heat storage unit 191 is disposed on the inlet header 103 side (upstream side)
  • the high melting point latent heat storage unit 192 is disposed on the outlet header 104 side (downstream side).
  • the heat pipe 120 is not provided, when the low melting point latent heat storage unit 191 and the high melting point latent heat storage unit 192 are arranged separately, the solar heat collected by the heat collecting plate 11 is uniformly transmitted to each heat storage unit. Therefore, heat is not preferentially stored in the low melting point latent heat storage unit 191, but is also stored in the high melting point latent heat storage unit 192 at the same time. In contrast, in this configuration, the heat pipe 120 is used to equalize the low melting point latent heat storage unit 191 and the high melting point latent heat storage unit 192, so that the heat storage of the high melting point latent heat storage unit 192 proceeds.
  • the sensible heat of the high melting point latent heat storage unit 192 can be transported to the low melting point latent heat storage unit 191 and preferentially stored in the low melting point latent heat storage unit 191.
  • the heat pipe 120 in this way, restrictions on the arrangement of the low melting point latent heat storage unit 191 and the high melting point latent heat storage unit 192 can be eliminated.
  • the low melting point latent heat storage unit 191 is disposed on the inlet header 103 side (upstream side), and the high melting point latent heat storage unit 192 is disposed on the outlet header 104 side (downstream side).
  • heat can be extracted from each of the low melting point latent heat storage unit 191 and the high melting point latent heat storage unit 192 with a uniform heat density. Therefore, since the latent heat storage material on the upstream side of the flow of water does not end the release of latent heat first, there is an effect that the time change of the supplied hot water temperature becomes small.
  • the thermal storage 90 of the solar-heat utilization water heater 80 concerning 3rd Embodiment demonstrated as a structure provided with the several thermal storage unit which has a thermal storage material from which melting
  • it may be applied to the solar water heaters 50 and 130 according to other embodiments.
  • the solar water heater 150 is disposed in a place where the solar radiation is easily received (for example, the roof), and as shown in FIG. 13A, the solar heat collector 10 that collects solar heat by receiving solar radiation, A heat accumulator 60 that receives and stores solar heat emitted from the solar heat collector 10 and receives heat emitted from the heat accumulator 60 or the solar heat collector 10 to the outside (in this embodiment, tap water).
  • the solar heat collector 10, the heat accumulator 60, and the heat exchanger 30 are stacked in the height (thickness) direction.
  • the regenerator 60 is disposed on the heat exchanger 30, and the solar heat collector 10 is disposed on the regenerator 60. For this reason, the installation area of the solar-heat utilization water heater 150 can be restrained, and the said solar-heat utilization water heater 150 can be reduced in size.
  • the heat exchanger 30 includes a base plate 31 formed in a plate shape and a plurality of fins 32, 32... Standing on the base plate 31.
  • the base plate 31 and the fins 32 are formed of, for example, a metal having excellent thermal conductivity such as copper or aluminum or an alloy made of the above metal, and the fins 32 are screwed at a predetermined interval on the base plate 31. It is fixed by a stop. Note that the base plate 31 and the fins 32 may be integrally formed. These fins 32 are formed at substantially the same height, and the solar heat collector 10 is fixed to the upper end portion of the fins 32. As shown in FIG.
  • the heat exchanger 30 includes a plurality of inlet headers 33 and outlet headers 34 arranged in the direction in which the fins 32 extend, and a plurality of inlet headers 33 and outlet headers 34.
  • the connecting pipes 36 are provided.
  • Each of the connecting pipes 36 is formed of, for example, a metal having excellent thermal conductivity such as copper or aluminum or an alloy made of the above metal, and is fixed to the lower surface of the base plate 31.
  • the inlet header 33 is connected to a water supply pipe as a water supply source, and the outlet header 34 is connected to a hot water supply pipe connected to a hot water outlet.
  • a mixing pipe branched from a water supply as a water supply source may be connected to the hot water supply pipe. The hot water can be adjusted to an appropriate temperature by mixing the hot water flowing through the hot water supply pipe with the clean water through the mixing pipe.
  • the solar heat collector 10 includes a heat collecting plate 11 that is formed in a plate shape that is substantially the same size as the base plate 31 and that has been subjected to a surface treatment that increases the light absorption rate. It is fixed on the fin 32.
  • the heat collecting plate 11 is formed of a metal material having excellent heat conductivity like the base plate 31, the fins 32 and the connecting pipe 35 of the heat exchanger 30 described above, and the solar heat collected by the heat collecting plate 11 is The heat is transmitted to the heat exchanger 30 through the plurality of fins 32.
  • the heat accumulator 60 collects the solar heat collected by the solar heat collector 10 and transmitted to the heat exchanger 30.
  • the heat accumulator 60 includes a plurality of subdivided heat storage units 61, 61..., And these heat storage units 61 are arranged side by side between the adjacent fins 32 and 32.
  • Each heat storage unit 61 is formed by packing a latent heat storage material with a bag-like laminate material, and as shown in FIG. 13A, the upper surface 61A and the lower surface 61B of the heat storage unit 61 are respectively connected to the heat collecting plate 11 and It is formed at a height (thickness) in contact with the base plate 31.
  • the heat collecting plate 11 and the base plate 31 are each provided with a plurality of protrusions (not shown) for holding the heat storage unit 61, and the heat storage unit 61 is disposed between the heat collecting plate 11 and the base plate 31. And the heat transfer characteristics between the heat collecting plate 11 and the base plate 31 and the heat storage unit 61 can be improved. Therefore, solar heat transmitted from the heat collecting plate 11 and the base plate 31 can be efficiently stored in the latent heat storage material in the heat storage unit 61.
  • the latent heat storage material has a property of storing or releasing heat by using latent heat at the time of melting or solidification.
  • sodium acetate trihydrate is used as the latent heat storage material, but is not particularly limited as long as it has the above-described properties.
  • magnesium chloride hexahydrate, barium hydroxide, Octahydrate, sodium thiosulfate ⁇ pentahydrate, magnesium nitrate ⁇ hexahydrate, paraffin, xylitol, etc., and mixtures thereof can be used.
  • the heat storage density becomes larger than the method using sensible heat such as water, so that the heat storage 60 can be downsized. Furthermore, since the heat storage unit 61 divided by packing the latent heat storage material with a laminate material is arranged on the base plate 31, the height (thickness) of the solar water heater 1 can be kept low. The solar water heater 1 can be downsized.
  • the latent heat storage material has a property that when it is cooled after solar heat storage, it becomes a so-called supercooled state and does not solidify even if it is cooled to a temperature below the freezing point and heat radiation does not start.
  • the heat accumulator 60 is provided with a heat generation trigger mechanism 22 (FIG. 14) that stimulates the heat storage units 61 to induce heat generation (coagulation).
  • the heat generation trigger mechanism 22 is disposed independently of each other in each heat storage unit, and includes an energization line that contacts the latent heat storage material in the heat storage unit 61, and an operation switch for applying a voltage to the latent heat storage material through the energization line. Is provided.
  • the operation switch is operated to stimulate the latent heat storage material to release the supercooled state of the latent heat storage material in the heat storage unit 61, and the latent heat storage material solidifies.
  • the heat stored in the latent heat storage material is released from the latent heat storage material to the base plate 31 of the heat exchanger 30.
  • the means for stimulating the heat storage unit 61 is not limited to applying a voltage.
  • the laminate material is a bag-like container made of a thin film-like member, and is made of a resin such as polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), or polyvinyl chloride (PVC).
  • PP polypropylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • PVC polyvinyl chloride
  • the heat storage unit 61 is divided into small portions by packing the latent heat storage material with a bag-like laminate material, the heat storage unit 61 can easily handle the latent heat storage material that liquefies during heat storage, and can be easily placed on the base plate 31. While being able to arrange the heat storage unit 61, a large heat transfer area of the heat storage unit 61 can be secured, heat transfer efficiency can be improved, and heat can be quickly taken out.
  • the connecting pipe 36 that connects the inlet header 33 and the outlet header 34 of the heat exchanger 30 is more outlet header than the end portion 36A on the inlet header 33 side.
  • the end portion 36B on the 34 side is formed large, and gradually increases in diameter from the inlet header 33 toward the outlet header 34, as shown in FIG.
  • the size of the diameter of the end portion 36B on the outlet header 34 side is determined by the flow rate, flow rate, and the like of water flowing through the connection pipe 36.
  • the inlet header 33, the outlet header 34, and the plurality of connecting pipes 36 constitute a heat equalizing member.
  • the heat accumulator 60 is disposed on the heat exchanger 30, and the solar heat collector 10 is disposed on the heat accumulator 60. For this reason, the installation area of the solar-heat utilization water heater 150 can be restrained, and the said solar-heat utilization water heater 150 can be reduced in size.
  • the heat exchanger 30 includes a plurality of fins 32 and 32 erected on the base plate 31, and the heat collecting plate 11 of the solar heat collector 10 is disposed on the fins 32 and 32. The solar heat collected by the heat collecting plate 11 is transmitted to the base plate 31 through the fins 32, 32, so that the heat can be efficiently stored in the heat storage unit 61 disposed on the base plate 31.
  • the connecting pipes 36 gradually increase in diameter from the inlet header 33 toward the outlet header 34, the flow rate of the water flowing through the connecting pipe 36 becomes slower toward the downstream side, so that a plurality of heat storage units 61 are provided. Heat can be taken out evenly. As a result, it is possible to prevent a part of the heat storage units 61 from releasing the heat first and stop the supply of the heat to the hot water in the middle, thereby supplying the heat through the heat exchanger 30. The temporal fluctuation of the hot water temperature can be suppressed.
  • each of the heat storage units 61 of the heat storage device 60 is configured to include the same type of latent heat storage material that generates supercooling, but is not limited thereto, and the heat storage device 60 has latent heat storage with different melting points.
  • the heat storage device 60 has latent heat storage with different melting points.
  • it is good also as a structure provided with the multiple types of heat storage unit which has material.
  • At least the heat accumulator and the heat exchanger may be accommodated in a case body (not shown), and the entire case body may be arranged on the roof.
  • a case body (not shown), and the entire case body may be arranged on the roof.

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Abstract

　熱交換効率に優れ、供給される温水温度の変動を抑制できる太陽熱利用温水器を提供すること。　太陽熱集熱器１０と、太陽熱集熱器１０で集熱される熱を蓄える蓄熱器２０と、蓄熱器２０に蓄えられる熱で水を加熱する熱交換器３０とを備え、蓄熱器２０が潜熱蓄熱材を備える複数の蓄熱ユニット２１，２１・・に分かれており、複数の蓄熱ユニット２１間の均熱化を図るヒートパイプ（均熱部材）４０を備えた。

Description

太陽熱利用温水器
　本発明は、太陽熱を受熱し、受熱した太陽熱の熱量を利用して水を加温する太陽熱利用温水器に関するものである。
　近年、原油価格の上昇により省エネルギー化のニーズが高まり、再生可能エネルギーである太陽熱を利用して温水を生成する太陽熱利用温水器がますます注目されている。この種の太陽熱利用温水器として、太陽熱を集熱する集熱器と、集熱された熱を蓄える蓄熱器と、蓄えられた熱で水を加熱するための熱交換器とを備えた太陽熱利用給湯システムが提案されている（特許文献１参照）。
　この太陽熱利用給湯システムでは、蓄熱器は、断熱構成された底板、側板および透光板とで箱状に形成され、その内部には略全面にわたり面状に蛇行配列された通水配管と通水配管を挟んで上下に配設した蓄熱ユニットとが設けられており、集熱器で集めた太陽熱により水を加熱し、加熱した水を蓄熱ユニットと熱交換させることで、当該蓄熱ユニットに熱を蓄えるため、温水を蓄えるためのタンクが不要になるという利点がある。
特開２００３－８３６０８号公報
　しかし、上記した太陽熱利用給湯システムでは、蓄熱器が断熱構成された箱体の内部に、通水配管を挟んで潜熱蓄熱ユニットを上下に配設した構成となっており、潜熱蓄熱ユニットは熱伝導率が小さいため、素早く熱を蓄えたり、熱を放出させたりすることが困難であるという問題がある。また、従来の構成では、潜熱蓄熱ユニットと通水配管を流通する水との間で熱交換を行うため、通水配管に近接した部分と通水配管から離れた部分とで潜熱蓄熱ユニットの温度にバラつきが生じ、供給される温水温度が変動しやすいといった問題がある。
　本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、熱交換効率に優れ、供給される温水温度の変動を抑制できる太陽熱利用温水器を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明は、太陽熱集熱器と、前記太陽熱集熱器で集熱される熱を蓄える蓄熱器と、前記蓄熱器に蓄えられる熱で水を加熱する熱交換器とを備えた太陽熱利用温水器であって、前記蓄熱器が潜熱蓄熱材を備える複数の蓄熱ユニットに分かれており、前記複数の蓄熱ユニット間の均熱化を図る均熱部材を備えたことを特徴とする。
　この構成によれば、蓄熱器が潜熱蓄熱材を備える複数の蓄熱ユニットに分かれて構成されるため、蓄熱ユニットを小分けすることにより蓄熱器全体の伝熱面積を大きくすることができ、その分、蓄熱または放熱時の熱交換効率を向上することができる。また、複数の蓄熱ユニット間の均熱化を図る均熱部材を備えているため、この均熱部材により均熱化された複数の蓄熱ユニットから均等に熱を取り出すことができ、供給される温水温度の変動を抑制できる。
　この構成において、前記熱交換器に前記複数の蓄熱ユニットが配置され、各蓄熱ユニット間にそれぞれ伝熱支柱が介在し、前記均熱部材は当該伝熱支柱に熱的に接続されていても良い。また、前記熱交換器に前記複数の蓄熱ユニットが配置され、前記均熱部材は前記熱交換器に熱的に接続されていても良い。
　また、前記太陽熱集熱器、前記蓄熱器及び前記熱交換器が重ねて配置されていても良い。また、前記蓄熱器及び前記熱交換器が重ねて配置され、当該蓄熱器及び熱交換器と横並びに前記太陽熱集熱器が配置され、前記太陽熱集熱器と前記蓄熱器とが熱移送部材により熱的に接続されていても良い。
　また、前記熱交換器は入口ヘッダ及び出口ヘッダと、これら入口ヘッダ及び出口ヘッダ間を繋ぐ複数の連結管とを備え、前記均熱部材は前記連結管に沿って配置されていても良い。さらに、前記連結管は管径が前記入口ヘッダから前記出口ヘッダに向かって徐々に拡径していても良い。
　また、前記熱交換器は入口ヘッダ及び出口ヘッダと、これら入口ヘッダ及び出口ヘッダ間を繋ぐ複数の連結管とを備え、前記均熱部材は、前記連結管の管径を前記入口ヘッダから前記出口ヘッダに向かって徐々に拡径することで構成されていても良い。また、前記潜熱蓄熱材には過冷却を生ずる材料が用いられており、複数の前記蓄熱体には発熱トリガー機構が設けられていても良い。また、前記蓄熱器は、前記蓄熱ユニットごとに、融点の異なる潜熱蓄熱材を備えても良い。
　本発明によれば、蓄熱器が潜熱蓄熱材を備える複数の蓄熱ユニットに分かれて構成されるため、小分けすることにより蓄熱器全体の伝熱面積を大きくすることができ、その分、蓄熱または放熱時の熱交換効率を向上することができる。また、複数の蓄熱ユニット間の均熱化を図る均熱部材を備えているため、この均熱部材により均熱化された複数の蓄熱ユニットから均等に熱を取り出すことができ、供給される温水温度の変動を抑制できる。
本発明の第１実施形態にかかる太陽熱利用温水器の側面図である。 図１ＡのＢ－Ｂ断面図である。 集熱板を取り外した状態の太陽熱利用温水器の平面図である。 本発明の第２実施形態にかかる太陽熱利用温水器の側面図である。 図３ＡのＢ－Ｂ断面図である。 集熱板を取り外した状態の太陽熱利用温水器の平面図である。 本発明の第３実施形態にかかる太陽熱利用温水器の側面図である。 図５ＡのＢ－Ｂ断面図である。 太陽熱利用温水器の平面図である。 本発明の第４施形態にかかる太陽熱利用温水器の側面図である。 図７ＡのＢ－Ｂ断面図である。 図７ＡのＣ－Ｃ断面図である。 集熱板を取り外した状態の太陽熱利用温水器の平面図である。 本発明の第５実施形態にかかる太陽熱利用温水器から集熱板を取り外した状態を示す平面図である。 第５実施形態の変形例にかかる太陽熱利用温水器の側面図である。 図１０ＡのＢ－Ｂ断面図である。 本発明の第６実施形態にかかる太陽熱利用温水器の平面図である。 第６実施形態の変形例にかかる太陽熱利用温水器の平面図である。 本発明の第７実施形態にかかる太陽熱利用温水器の側面図である。 図１３ＡのＢ－Ｂ断面図である。 図１３ＡのＣ－Ｃ断面図である。 太陽熱利用温水器の平面図である。
　以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
＜第１実施形態＞
　太陽熱利用温水器１は、太陽の日射を受光し易い場所（例えば、屋根）に配置され、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、太陽からの日射を受けて太陽熱を集熱する太陽熱集熱器１０と、この太陽熱集熱器１０から放出された太陽熱を受けて蓄熱する蓄熱器２０と、この蓄熱器２０もしくは太陽熱集熱器１０から放出された熱を受熱して外部（本実施形態では水道水）へ伝達する熱交換器３０とを備え、これら太陽熱集熱器１０、蓄熱器２０及び熱交換器３０を高さ（厚さ）方向に積層して形成されている。この第１実施形態では、熱交換器３０の上に蓄熱器２０が配置され、この蓄熱器２０の上に太陽熱集熱器１０が配置されている。このため、太陽熱利用温水器１の設置面積を抑えることができ、当該太陽熱利用温水器１の小型化を図ることができる。
　熱交換器３０は、板状に形成されたベース板３１と、このベース板３１上に立設された複数のフィン（伝熱支柱）３２，３２・・とを備える。これらベース板３１及びフィン３２は、例えば、銅、アルミニウムなどの熱伝導性に優れた金属または上記金属からなる合金で形成され、当該ベース板３１上に所定の間隔をあけて各フィン３２がねじ止めやカシメ接合、溶接等によって固定されている。なお、ベース板３１及びフィン３２を一体に形成しても良い。これら各フィン３２は、略同一の高さに形成され、当該フィン３２の上端部に太陽熱集熱器１０が固定されている。
　熱交換器３０は、図２に示すように、上記したフィン３２が延びる方向に沿って配置される一対の入口ヘッダ３３及び出口ヘッダ３４と、これら入口ヘッダ３３、出口ヘッダ３４間を繋ぐ複数の連結管３５，３５・・とを備える。これら各連結管３５は、例えば、銅、アルミニウムなどの熱伝導性に優れた金属または上記金属からなる合金で形成され、それぞれベース板３１の下面に熱的に接続され、固定されている。
　また、入口ヘッダ３３には給水源である上水道配管が接続され、出口ヘッダ３４には給湯口に接続された給湯用配管が接続される。なお、過度に昇温した湯を適温に調整するために、給湯用配管に、給水源である上水道から分岐させた混合用配管を接続してもよい。給湯用配管を流れる湯に、混合用配管を通じて上水を混合することで、湯を適温に調整することができる。
　太陽熱集熱器１０は、光吸収率を高める表面処理を行った集熱板１１を備え、この集熱板１１は熱交換器３０のフィン３２上に固定されている。この集熱板１１は、上記した熱交換器３０のベース板３１、フィン３２及び連結管３５と同様に熱伝導性の優れた金属材で形成され、当該集熱板１１で集められた太陽熱は、複数のフィン３２を介して熱交換器３０のベース板３１に伝達される。
　蓄熱器２０は、太陽熱集熱器１０で集熱され、熱交換器３０に伝達された太陽熱を蓄えるものである。この蓄熱器２０は、複数に小分けされた蓄熱ユニット２１，２１・・を備え、これら蓄熱ユニット２１が隣接するフィン３２，３２間に並べて配置されている。各蓄熱ユニット２１は、潜熱蓄熱材を袋状のラミネート材でパッキングして形成されたものであり、図１Ａに示すように、当該蓄熱ユニット２１の上面２１Ａ及び下面２１Ｂがそれぞれ集熱板１１及びベース板３１に接触する高さに形成されている。さらに、集熱板１１及びベース板３１には、それぞれ蓄熱ユニット２１を保持するための突起（図示略）が複数設けられており、当該蓄熱ユニット２１を集熱板１１とベース板３１との間に固定するとともに、当該集熱板１１及びベース板３１と蓄熱ユニット２１との間の熱伝達特性を向上させることができる。従って、集熱板１１及びベース板３１から伝達される太陽熱を蓄熱ユニット２１内の潜熱蓄熱材に効率良く蓄熱することができる。
　潜熱蓄熱材は、その融解または凝固時の潜熱を利用して蓄熱または放熱する性質を有するものである。本実施形態では、潜熱蓄熱材として酢酸ナトリウム・３水和物を用いているが、上記した性質を有するものであれば特に限定されず、例えば、塩化マグネシウム・６水和物、水酸化バリウム・８水和物、チオ硫酸ナトリウム・５水和物、硝酸マグネシウム・６水和物、パラフィン、キシリトール等、及びこれらの混合物等を使用することができる。
　潜熱蓄熱材を利用すると、水などの顕熱を利用する手法よりも蓄熱密度が大きくなるので、蓄熱器２０の小型化を図ることができる。さらに、潜熱蓄熱材をラミネート材でパッキングして小分けされた蓄熱ユニット２１をベース板３１上に並べて配置しているため、蓄熱器２０の高さ（厚さ）を低く抑えることができ、ひいては太陽熱利用温水器１の小型化を実現できる。
　潜熱蓄熱材は、太陽熱の蓄熱後に冷却されると、いわゆる過冷却状態となって凝固点以下の温度に冷却されても凝固せず放熱が始まらないという性質を有する。このため、本実施形態では、蓄熱器２０は、蓄熱ユニット２１にそれぞれ刺激を与えて発熱（凝固）を誘発させる発熱トリガー機構２２（図２）が設けられている。この発熱トリガー機構２２は、各蓄熱ユニット２１に互いに独立して配置され、蓄熱ユニット２１内に潜熱蓄熱材と接触する通電線と、この通電線を通じて潜熱蓄熱材へ電圧を印加するための操作スイッチとを備える。太陽熱利用温水器１の使用時に、この操作スイッチを作動させて潜熱蓄熱材に刺激を与えることで、蓄熱ユニット２１内の潜熱蓄熱材の過冷却状態が解除され、この潜熱蓄熱材が凝固する際に、当該潜熱蓄熱材に蓄熱されていた熱が潜熱蓄熱材から熱交換器３０のベース板３１に放出される。さらに、各発熱トリガー機構２２を個別に動作させることにより、各蓄熱ユニット２１から必要な熱量だけを取り出すことができ、蓄熱された熱量を有効に利用することもできる。なお、蓄熱ユニット２１に刺激を与える手段としては、電圧を印加するものに限らず、例えば、蓄熱ユニット２１にせん断応力を加えるものや、液体状態である潜熱蓄熱材に種結晶を接触させる機構を有するものであっても良い。
　ラミネート材は、フィルム状の薄い部材からなる袋状容器であり、例えば、ポロプロピレン（ＰＰ）やポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の樹脂製である。潜熱蓄熱材がフィルム状のラミネート材でパッキングされることにより、蓄熱ユニット２１は集熱板１１及びベース板３１に対して優れた接触性を有するとともに、これら集熱板１１及びベース板３１と潜熱蓄熱材とが直接接触して、集熱板１１及びベース板３１の腐食を防止できる。さらに、蓄熱ユニット２１は、潜熱蓄熱材を袋状のラミネート材でパッキングして小分けされているため、蓄熱時に液化する潜熱蓄熱材の取り扱いを容易にすることができ、ベース板３１上に簡単に蓄熱ユニット２１を配置することができるとともに、蓄熱ユニット２１の伝熱面積を大きく確保することができ、伝熱効率を向上させて素早く熱を取り出すことができる。
　ところで、複数の蓄熱ユニット２１から熱交換器３０に熱を伝達し、この熱交換器３０で水を加温する場合、各蓄熱ユニット２１から均等に熱を取り出すことが難しく、時間とともに熱回収量が減少するという問題が想定される。このため、本実施形態では、太陽熱利用温水器１は、図２に示すように、蓄熱ユニット２１，２１間に配置されて複数のフィン３２に熱的に接続されるヒートパイプ（均熱部材）４０を備える。具体的には、これらヒートパイプ４０は、熱交換器３０の連結管３５の延出方向と略平行に配置され、複数のフィン３２に形成された貫通孔３２Ａをそれぞれ貫通して配置されている。なお、ヒートパイプ４０は、フィン３２と熱的に接続するように配置すればよく、例えば、各フィン３２の上端部にそれぞれ切欠きを形成し、この切欠きにヒートパイプを配置（固定）する構成としても良い。
　ヒートパイプ４０は、例えば、銅、アルミニウムなどの熱伝導性に優れた金属製または上記金属からなる合金製である密閉されたコンテナの内部に、作動液が減圧状態で封入されて形成されている。コンテナは、高さ（厚さ）を抑えて接触面積を多く確保するために、扁平な板状に形成されている。なお、コンテナの形状は、扁平な板状に限るものではなく、例えば、円柱形状に形成しても良い。
　ヒートパイプ４０のコンテナ内部には毛細管力を発揮できるウィックが内壁に密着して配置されている。または、コンテナの内壁にグルーブが形成されていても良い。ヒートパイプ４０の内部には、作動液の流路となる空間が設けられている。この空間に収容された作動液が蒸発・凝縮の相変化とヒートパイプ４０内部の移動をすることによって、熱輸送が行われる。すなわち、ヒートパイプ４０のコンテナが貫通される各フィン３２間に温度差が生じている場合、高温のフィン３２からコンテナへ伝達されてきた熱により、ヒートパイプ４０の吸熱側において液相状態の作動液が蒸発して気相状態へ相変化し、作動液が蒸発して生成した蒸気がヒートパイプ４０の吸熱側から放熱側である低温側のフィン３２へ移動する。放熱側では、この蒸発した蒸気が冷却されることで作動液が気相状態から液相状態へ戻る。液相状態に戻った作動液は放熱側から再び吸熱側へ移動（還流）する。このように、太陽熱利用温水器１では、ヒートパイプ４０を熱交換器３０の複数のフィン３２に貫通させて配置しているため、このヒートパイプ４０を通じて複数のフィン３２間で熱移動が行われ、当該フィン３２の均熱化が行われる。このため、これら複数のフィン３２が設けられている熱交換器３０のベース板３１の均熱化が行われ、ひいては、ベース板３１上に配置されている複数の蓄熱ユニット２１の均熱化が図られる。
　この第１実施形態によれば、熱交換器３０のベース板３１に立設された複数のフィン３２に設けられた貫通孔３２Ａを貫通させてヒートパイプ４０を配置しているため、このヒートパイプ４０によって熱交換器３０の均熱化が図られる。これにより、熱交換器３０のベース板３１上に配置された複数の蓄熱ユニット２１が均熱化され、当該複数の蓄熱ユニット２１に均等に熱を分配し蓄熱することができる。従って、一部の蓄熱ユニット２１の温度が過剰に上昇し、劣化が進んで蓄熱器２０の蓄熱能力にむらが生じることを防止できる。さらに、熱交換器３０を通じて蓄えられた熱を水に受け渡す際（熱回収時）、ヒートパイプ４０により複数の蓄熱ユニット２１が均熱化されているため、各蓄熱ユニット２１内の潜熱蓄熱材の凝固ペース（速度）を一定に保つことができ、当該複数の蓄熱ユニット２１から熱を均等に取り出すことが可能となる。その結果、一部の蓄熱ユニット２１が先に熱の放出を終了してしまい、温水への熱の供給が途中で止まってしまうことが防止され、これにより熱交換器３０を通過して供給される温水温度の時間的な変動を抑制することができる。
　また、ヒートパイプ４０は、複数の連結管３５に沿って並設されているため、連結管３５を流れる水の流れ方向と、ヒートパイプ４０の熱の移動方向が略平行となる。これによれば、蓄熱ユニット２１から熱を取りだす際に、ヒートパイプ４０を通じて熱を均等に連結管３５内の水に与えることができ、供給される温水温度の時間的な変動をより一層抑制することができる。
　なお、本実施形態では、各蓄熱ユニット２１は、熱交換器３０のベース板３１及びフィン３２を介して、ヒートパイプ４０と熱的に接触する構成として説明したが、蓄熱ユニット２１とヒートパイプ４０とが直接接触することを妨げるものではなく、例えば、ヒートパイプ４０に蓄熱ユニット２１の一部を接触させた状態で、当該蓄熱ユニット２１をベース板３１上に配置しても良い。
　また、本実施形態では、均熱部材の一例としてヒートパイプ４０を用いた態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。均熱部材によって蓄熱ユニット２１を均熱化するための別の態様としては、例えば熱伝導性の良い金属もしくは合金による棒状体等を均熱部材として用いる態様が考えられる。
＜第２実施形態＞
　図３Ａは、第２実施形態にかかる太陽熱利用温水器５０の側面図であり、図３Ｂは、図３ＡのＢ－Ｂ断面図、図４は、集熱板を取り外した状態の太陽熱利用温水器５０の平面図である。
　太陽熱利用温水器５０は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ヒートパイプ４０を熱交換器３０に熱的に接続する態様として、ヒートパイプ４０が熱交換器３０のベース板３１の下面側に配置されている点、蓄熱ユニット６１がフィン３２と略同一の長さに一体に形成されている点で、上記した第１実施形態にかかる太陽熱利用温水器１と構成を異にしている。上記した太陽熱利用温水器１と同一の構成のものについては同一の符号を付して説明を省略する。
　第２実施形態では、図４に示すように、扁平の板状に形成されたヒートパイプ４０の上面が熱交換器３０のベース板３１の下面と接触させた状態で固定されているため、ヒートパイプ４０とベース板３１との熱交換面積を大きく確保することができ、熱交換器３０の均熱化をより効率良く行うことができる。
　ヒートパイプ４０の高さは、同じくベース板３１の下面に配置されている複数の連結管３５の高さと略同一に形成されているため、ヒートパイプ４０が連結管３５よりも大きく下方に突出することを防止でき、太陽熱利用温水器５０の高さ（厚さ）方向の小型化を実現することができる。
　第２実施形態では、ヒートパイプ４０がベース板３１の下面側に配置されることにより、このベース板３１の上面側には、その分大きなスペースが生じる。このため、フィン３２，３２間には、当該フィン３２の長さと略同一の長さを有する扁平板状に形成された蓄熱ユニット６１が配置されている。この蓄熱ユニット６１は、フィン３２の高さと略同一の高さに形成され、当該蓄熱ユニット６１の上面６１Ａ及び下面６１Ｂがそれぞれ集熱板１１及びベース板３１に接触している。
　このため、第１実施形態と比べて、高さ（厚さ）方向に大型化することなく、ベース板３１上に配置される潜熱蓄熱材の量を増大することができ、より長時間にわたり熱交換器３０を通過して供給される温水温度の時間的な変動を抑制することができる。なお、蓄熱ユニット６１は、第１実施形態にかかる蓄熱ユニット２１と大きさが異なるがその他の構成については同じである。また、フィン３２，３２間に当該フィン３２と略同一の長さに亘って蓄熱ユニットを配置できるのであれば、小さく小分けされた蓄熱ユニットを複数並べても良い。
　この第２実施形態によれば、ヒートパイプ４０がベース板３１の下面側に固定配置されるため、熱交換器３０はヒートパイプ４０により均熱化される。これにより、熱交換器３０のベース板３１上に配置される複数の蓄熱ユニット６１は、集熱板１１からの熱を受け取り蓄熱する過程においても互いに均熱化されている。このため、各蓄熱ユニット６１に均等に熱を蓄積することが可能となることにより、一部の蓄熱ユニット６１の温度が過剰に上昇し、劣化が進んで蓄熱器６０の蓄熱能力にむらが生じることを防止できる。さらに、熱交換器３０を通じて蓄えられた熱を水に受け渡す際、ヒートパイプ４０により複数の蓄熱ユニット６１が均熱化されているため、当該複数の蓄熱ユニット６１から熱を均等に取り出すことが可能となる。その結果、一部の蓄熱ユニット６１が先に熱の放出を終了してしまい、温水への熱の供給が途中で止まってしまうことが防止され、これにより熱交換器３０を通過して供給される温水温度の時間的な変動を抑制することができる。
　また、上記した第１実施形態及び第２実施形態では、太陽熱利用温水器１、５０は、太陽熱集熱器１０、蓄熱器２０、６０及び熱交換器３０を上下方向に積層する構成としていたが、これに限るものではなく、これら太陽熱集熱器１０、蓄熱器２０、６０及び熱交換器３０を、例えば、水平方向に重ねて配置するものであっても良い。
＜第３実施形態＞
　図５Ａは、第３実施形態にかかる太陽熱利用温水器８０の側面図であり、図５Ｂは、図５ＡのＢ－Ｂ断面図、図６は、太陽熱利用温水器８０の平面図である。
　太陽熱利用温水器８０は、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、太陽熱集熱器１０と、この太陽熱集熱器１０から放出された太陽熱を受けて蓄熱する蓄熱器９０と、この蓄熱器９０から放出された熱を受熱して外部（本実施形態では水道水）へ伝達する熱交換器１００とを備え、この熱交換器３０の上に蓄熱器９０が積層されて配置されるとともに、当該熱交換器１００及び蓄熱器９０に対して太陽熱集熱器１０を横並びに配置して形成されている。この太陽熱集熱器１０と熱交換器１００とは移送用ヒートパイプ１１０にて熱的に接続されている。
　熱交換器１００は、板状に形成されたベース板１０１と、このベース板１０１上に立設された複数のフィン１０２，１０２・・とを備える。これらベース板１０１及びフィン１０２は、例えば、銅、アルミニウムなどの熱伝導性に優れた金属または上記金属からなる合金で形成され、当該ベース板１０１上に所定の間隔をあけて各フィン１０２がねじ止めやカシメ接合、溶接等によって固定されている。なお、ベース板１０１及びフィン１０２を一体に形成しても良い。
　熱交換器１００は、図６に示すように、上記したフィン１０２が延びる方向に沿って配置される一対の入口ヘッダ１０３及び出口ヘッダ１０４と、これら入口ヘッダ１０３、出口ヘッダ１０４間を繋ぐ複数の連結管１０５，１０５・・とを備える。これら各連結管１０５は、例えば、銅、アルミニウムなどの熱伝導性に優れた金属または上記金属からなる合金で形成され、それぞれベース板１０１の下面に固定されている。また、入口ヘッダ１０３には給水源である上水道配管が接続され、出口ヘッダ１０４には給湯口に接続された給湯用配管が接続される。なお、過度に昇温した湯を適温に調整するために、給湯用配管に、給水源である上水道から分岐させた混合用配管を接続してもよい。給湯用配管を流れる湯に、混合用配管を通じて上水を混合することで、湯を適温に調整することができる。
　蓄熱器９０は、太陽熱集熱器１０で集熱され、移送用ヒートパイプ１１０を通じて熱交換器１００に伝達された太陽熱を蓄えるものである。この蓄熱器９０は、複数に小分けされた蓄熱ユニット９１を備え、これら蓄熱ユニット９１が隣接するフィン１０２，１０２間に狭持されている。蓄熱ユニット９１は、上記した実施形態と同様に、それぞれ発熱トリガー機構２２（図６）が配置されるとともに、潜熱蓄熱材を袋状のラミネート材でパッキングして形成され、図５Ａに示すように、扁平な蓄熱ユニット９１を立てて隣接するフィン１０２，１０２間に配置されている。
　蓄熱ユニット９１は、図５Ａに示すように、当該蓄熱ユニット９１の一方の面９１Ａ及び他方の面９１Ｂがそれぞれ隣接するフィン１０２，１０２に接触する厚みに形成されている。さらに、各フィン１０２には、それぞれ蓄熱ユニット９１を保持するための突起（図示略）が複数設けられており、当該蓄熱ユニット９１を隣接するフィン１０２，１０２間に固定するとともに、当該フィン１０２と蓄熱ユニット９１との間の熱伝達特性を向上させることができる。従って、フィン１０２から伝達される太陽熱を蓄熱ユニット９１内の潜熱蓄熱材に効率良く蓄熱することができる。
　また、この実施形態では、太陽熱利用温水器８０は、図６に示すように、太陽熱集熱器１０と熱交換器１００とを熱的に接続する移送用ヒートパイプ（熱移送部材）１１０と、この移送用ヒートパイプ１１０に並設されたヒートパイプ（均熱部材）１２０とを備える。このヒートパイプ１２０は、上記したヒートパイプ４０と同様に熱交換器１００のフィン１０２に形成された貫通孔１０２Ａを貫通して配置され、熱交換器１００及びこの熱交換器１００のフィン１０２，１０２間にそれぞれ配置される複数の蓄熱ユニット９１の均熱化を図るものである。なお、この第３実施形態では、ヒートパイプ１２０を円柱状に形成し、フィン１０２に形成された貫通孔１０２Ａを貫通して配置しているが、このヒートパイプを扁平な板状に形成し、熱交換器１００のベース板１０１の下面に配置して良い。
　一方、移送用ヒートパイプ１１０は、太陽熱集熱器１０で集熱された太陽熱を蓄熱器９０に移送するためのものであり、円柱状に形成された移送部１１０Ａと、この移送部１１０Ａに連結された均熱部１１０Ｂとを備え、移送部１１０Ａが太陽熱集熱器１０の集熱板１１に固定され、均熱部１１０Ｂが熱交換器１００の複数のフィン１０２に貫通して固定されている。図６では、移送用ヒートパイプ１１０が１本のみの例を示しているが、移送用ヒートパイプ１１０は、当然複数本あって良い。
　この実施形態では、太陽熱利用温水器８０は、熱交換器１００が太陽熱集熱器１０よりも高さ位置が上方となるように、太陽の日射を受光し易い場所（例えば、屋根）に斜めに配置されることが望ましい。この構成によれば、移送用ヒートパイプ１１０では、均熱部１１０Ｂが移送部１１０Ａよりも上側に位置することにより、重力に逆らって移送部１１０Ａから均熱部１１０Ｂへの作動液の還流が抑制されるため、夜間等に太陽熱集熱器１０の集熱板１１が冷却された場合であっても、蓄熱器９０から太陽熱集熱器１０への熱の逆流を抑えることができる。
　なお、移送用ヒートパイプの移送部から均熱部への作動液の還流が抑制するための構成として、均熱部の内部にウィック等の毛細管力を発生させる機構を設けるのに対し、移送部の内部には当該毛細管力を発生させる機構を設けない構成としてもよい。この構成では、熱交換器を太陽熱集熱器よりも上方に配置しなくても、移送部から均熱部への作動液の還流が抑制されるため、例えば、平坦な屋根の上に太陽熱利用温水器を設置することができ、当該太陽熱利用温水器の設置態様の多様化を実現できる。
　この構成では、太陽熱集熱器１０と横並びに、蓄熱器９０及び熱交換器１００が上下に積層されて配置され、太陽熱集熱器１０と蓄熱器９０とが移送用ヒートパイプ１１０により熱的に接続されているため、太陽熱集熱器１０から蓄熱器９０への熱輸送を効率良く行うことができる。さらに、熱交換器１００のフィン１０２，１０２間に蓄熱ユニット９１を立てて配置したことにより、熱交換器１００の設置面積の増大を抑えることができ、太陽熱集熱器１０と横並びに、蓄熱器９０及び熱交換器１００が上下に積層されて配置された構成とした場合であっても、太陽熱利用温水器８０の小型化を図ることができる。
　また、熱交換器１００のベース板１０１に立設された複数のフィン１０２に設けられた貫通孔１０２Ａを貫通させてヒートパイプ１２０及び移送用ヒートパイプ１１０の均熱部１１０Ｂを配置しているため、これらヒートパイプ１２０及び移送用ヒートパイプ１１０の均熱部１１０Ｂによって熱交換器１００の均熱化が図られる。これにより、熱交換器１００のフィン１０２，１０２間に配置された複数の蓄熱ユニット９１が均熱化され、当該複数の蓄熱ユニット９１に均等に熱を分配し蓄熱することができる。従って、一部の蓄熱ユニット９１の温度が過剰に上昇し、劣化が進んで蓄熱器９０の蓄熱能力にむらが生じることを防止できる。さらに、熱交換器１００を通じて蓄えられた熱を水に受け渡す際、ヒートパイプ１２０及び移送用ヒートパイプ１１０の均熱部１１０Ｂにより複数の蓄熱ユニット９１が均熱化されているため、当該複数の蓄熱ユニット９１から熱を均等に取り出すことが可能となる。その結果、一部の蓄熱ユニット９１が先に熱の放出を終了してしまい、温水への熱の供給が途中で止まってしまうことが防止され、これにより熱交換器１００を通過して供給される温水温度の時間的な変動を抑制することができる。
＜第４実施形態＞
　太陽熱利用温水器１３０は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、熱交換器１００に設けられて入口ヘッダ１０３と出口ヘッダ１０４とを繋ぐ連結管１０６がそれぞれ入口ヘッダ１０３から出口ヘッダ１０４に向かって徐々に拡径している点で、上記した太陽熱利用温水器８０と構成を大きく異にしている。その他の構成について、上記した太陽熱利用温水器８０と同一の構成のものについては同一の符号を付して説明を省略する。
　この第４実施形態では、各連結管１０６は、図８に示すように、入口ヘッダ１０３側の端部１０６Ａよりも出口ヘッダ１０４側の端部１０６Ｂが大きく形成されており、入口ヘッダ１０３から出口ヘッダ１０４に向かって徐々に拡径している。出口ヘッダ１０４側の端部１０６Ｂの径の大きさは、当該連結管１０６を流れる水の流量、流速等によって決定される。
　この構成によれば、移送用ヒートパイプ１１０の均熱部１１０Ｂによって熱交換器１００の均熱化が図られるため、熱交換器１００のフィン１０２，１０２間に配置された複数の蓄熱ユニット９１が均熱化され、当該複数の蓄熱ユニット９１に均等に熱を分配し蓄熱することができる。従って、一部の蓄熱ユニット９１の温度が過剰に上昇し、劣化が進んで蓄熱器９０の蓄熱能力にむらが生じることを防止できる。
　また、熱交換器１００を通じて蓄えられた熱を水に受け渡す際、移送用ヒートパイプ１１０の均熱部１１０Ｂにより複数の蓄熱ユニット９１が均熱化される。更に、上記連結管１０６がそれぞれ入口ヘッダ１０３から出口ヘッダ１０４に向かって徐々に拡径しているため、当該連結管１０６を流れる水の流速が下流側ほど遅くなることにより、複数の蓄熱ユニット９１から熱を均等に取り出すことが可能となる。その結果、一部の蓄熱ユニット９１が先に熱の放出を終了してしまい、温水への熱の供給が途中で止まってしまうことが防止され、これにより熱交換器１００を通過して供給される温水温度の時間的な変動を抑制することができる。
＜第５実施形態＞
　上記した各実施形態にかかる太陽熱利用温水器では、蓄熱器の複数の蓄熱ユニットをヒートパイプ（均熱部材）で均熱化する構成について説明した。この構成では、各蓄熱ユニットは、過冷却を生じる同一種類の潜熱蓄熱材を備え、同一温度で相変化する性質を有する。このため、各蓄熱ユニットを順番に潜熱蓄熱することは実質的に困難であり、すべての蓄熱ユニットに対して一様に潜熱蓄熱することとなる。従って、例えば、曇天等により日射量が少ない場合には、すべての蓄熱ユニットの潜熱蓄熱が終了しないまま（少なくとも一部の蓄熱ユニットが部分的に固相を残したまま）日没を迎える可能性がある。この場合、蓄熱ユニットは、残った固相を核にして固化が進み、常温（例えば２０℃）に下がるまでの過程で、過冷却状態になれないため、潜熱を保持しておくことができず、顕熱分だけでなく潜熱分も放熱により失われてしまうという問題が想定される。この問題を解決するため、本実施形態では、蓄熱器は、蓄熱ユニットごとに、融点の異なる潜熱蓄熱材を備えている。
　図９は、第５実施形態にかかる太陽熱利用温水器２００の平面図であり、集熱板１１を取り外した状態を示している。本実施形態では、太陽熱利用温水器２００の蓄熱器２０は、融点の異なる潜熱蓄熱材を有する２種類の蓄熱ユニット２２１，２２２を備える点で、上記第１実施形態にかかる太陽熱利用温水器１と構成を異にする。その他の構成は、太陽熱利用温水器１と同一であるため、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。なお、本実施形態では、融点の異なる潜熱蓄熱材を有する２種類の蓄熱ユニット２２１，２２２を備える構成としたが、これに限るものではなく、融点の異なる潜熱蓄熱材を有する３種類以上の蓄熱ユニットを備えても良いことは勿論である。
　蓄熱器２０は、図９に示すように、融点の低い（例えば５０℃）潜熱蓄熱材（低融点蓄熱材）を備える低融点潜熱蓄熱ユニット２２１と、この低融点潜熱蓄熱ユニット２２１内の潜熱蓄熱材よりも融点の高い（例えば６０℃）潜熱蓄熱材（高融点蓄熱材）を備える高融点潜熱蓄熱ユニット２２２とを備える。低融点蓄熱材及び高融点蓄熱材の組み合わせとしては、例えば、酢酸ナトリウム・３水和物と水酸化バリウム・８水和物の組み合わせや、チオ硫酸ナトリウム・５水和物と水酸化マグネシウム・６水和物の組み合わせを用いることができる。
　これら低融点潜熱蓄熱ユニット２２１及び高融点潜熱蓄熱ユニット２２２をベース板３１上に並べて配置されている。具体的には、低融点潜熱蓄熱ユニット２２１及び高融点潜熱蓄熱ユニット２２２は、熱交換器３０の連結管３５の延出方向（行方向）及びフィン３２の延出方向（列方向）にそれぞれ交互に配置され、いわゆる市松模様を形成している。
　太陽熱利用温水器２００は、太陽熱集熱器１０、蓄熱器２０及び熱交換器３０を高さ（厚さ）方向に積層して形成されている。このため、日射による太陽熱は、太陽熱集熱器１０の集熱板１１全体で集められ、この集熱板１１と接触する低融点潜熱蓄熱ユニット２２１及び高融点潜熱蓄熱ユニット２２２に一様に伝達される。
　本実施形態では、低融点潜熱蓄熱ユニット２２１及び高融点潜熱蓄熱ユニット２２２は、市松模様状に配置されているため、当該低融点潜熱蓄熱ユニット２２１は、集熱板１１の下に均一にバラけた状態で配置される。
　このため、各蓄熱ユニットのどの領域に入った太陽熱も、近傍にある低融点潜熱蓄熱ユニット２２１の潜熱蓄熱に利用することができるようになり、先に低融点蓄熱材、次に高融点蓄熱材という順で潜熱蓄熱させることができる。
　更に、太陽熱利用温水器２００は、ヒートパイプ４０を備えるため、このヒートパイプ４０を通じて、低融点潜熱蓄熱ユニット２２１及び高融点潜熱蓄熱ユニット２２２が均熱化される。このため、各蓄熱ユニット２２１，２２２の温度が、最も融点の低い低融点潜熱蓄熱ユニット２２１の低融点蓄熱材の融点に達した後は、高融点潜熱蓄熱ユニット２２２の顕熱上昇に費やされる熱が、ヒートパイプ４０により高融点潜熱蓄熱ユニット２２２から低融点潜熱蓄熱ユニット２２１へと輸送され、低融点潜熱蓄熱ユニット２２１に優先的に蓄熱される。
　従って、例えば、曇天等により、日射量が十分でない場合であっても、少なくとも低融点潜熱蓄熱ユニット２２１には、固相を残さず蓄熱することが可能になる。このため、顕熱分が失われて温度が低下した後でも、低融点潜熱蓄熱ユニット２２１は、過冷却により低融点蓄熱材の潜熱蓄熱分を保持することができ、当該蓄熱した熱量を水と熱交換し、湯として有効に利用することができる。
　一方、晴天等の日射量が十分にある場合には、各蓄熱ユニット２２１，２２２の温度は、高融点潜熱蓄熱ユニット２２２の潜熱蓄熱材の融点まで上昇する。このため、各蓄熱ユニット２２１，２２２の温度が高融点潜熱蓄熱ユニット２２２の潜熱蓄熱材の融点に達した後は、低融点潜熱蓄熱ユニット２２１の顕熱上昇に費やされる熱が、ヒートパイプ４０により低融点潜熱蓄熱ユニット２２１から高融点潜熱蓄熱ユニット２２２へと輸送され、高融点潜熱蓄熱ユニット２２２に蓄熱される。従って、低融点潜熱蓄熱ユニット２２１及び高融点潜熱蓄熱ユニット２２２には、段階的に蓄熱されることにより、当該低融点潜熱蓄熱ユニット２２１及び高融点潜熱蓄熱ユニット２２２に確実に蓄熱することが可能となり、当該蓄熱した熱量を有効に利用することができる。
　本実施形態では、図９に示すように、低融点潜熱蓄熱ユニット２２１及び高融点潜熱蓄熱ユニット２２２は、略同等に配置されている。上述のように、低融点潜熱蓄熱ユニット２２１は、日射量が十分でない場合の蓄熱量に関係するため、多い方が望ましいと考えられる。しかし、低融点潜熱蓄熱ユニット２２１が高融点潜熱蓄熱ユニット２２２に比べて過多な場合には、高融点潜熱蓄熱ユニット２２２から低融点潜熱蓄熱ユニット２２１への熱の輸送が低減するため、低融点潜熱蓄熱ユニット２２１に固相を残さず蓄熱することが困難となる。
　これに対して、低融点潜熱蓄熱ユニット２２１を高融点潜熱蓄熱ユニット２２２に比べて過少な場合には、低融点潜熱蓄熱ユニット２２１への蓄熱量が減少してしまう。
　このため、本実施形態では、低融点潜熱蓄熱ユニット２２１及び高融点潜熱蓄熱ユニット２２２を略同等に配置することにより、蓄熱器２０への蓄熱量を確保しつつ、低融点潜熱蓄熱ユニット２２１に対する確実な蓄熱を図っている。
　続いて、蓄熱された熱を利用する場合について説明する。
　低融点潜熱蓄熱ユニット２２１及び高融点潜熱蓄熱ユニット２２２に対して、蓄熱を完了した場合、これら低融点潜熱蓄熱ユニット２２１と高融点潜熱蓄熱ユニット２２２とでは、潜熱蓄熱材の相変化温度（融点）が異なるため、熱交換器３０における熱交換温度にムラができ、それによって生成する温水の温度も場所によるムラが生じるおそれがある。
　しかし、本実施形態では、低融点潜熱蓄熱ユニット２２１及び高融点潜熱蓄熱ユニット２２２は、ヒートパイプ４０によって均熱化されているため、各蓄熱ユニット２２１，２２２から熱を取りだす際に、ヒートパイプ４０を通じて熱を均等に連結管３５内の水に与えることができ、供給される温水温度の場所によるムラを抑制できる。
　また、低融点潜熱蓄熱ユニット２２１のみ蓄熱を完了し、高融点潜熱蓄熱ユニット２２２には蓄熱されていない場合には、高融点潜熱蓄熱ユニット２２２は、相変化せず一定温度に保持されないため、熱交換温度にムラができ、それによって生成する温水の温度も場所によるムラが生じるおそれがある。
　しかし、この場合であっても、本実施形態では、低融点潜熱蓄熱ユニット２２１及び高融点潜熱蓄熱ユニット２２２は、ヒートパイプ４０によって均熱化されているため、各蓄熱ユニット２２１，２２２から熱を取りだす際に、ヒートパイプ４０を通じて熱を均等に連結管３５内の水に与えることができ、供給される温水温度の場所によるムラを抑制できる。
　このように、本実施形態では、蓄熱器２０が低融点潜熱蓄熱ユニット２２１及び高融点潜熱蓄熱ユニット２２２を備えるとともに、これら低融点潜熱蓄熱ユニット２２１及び高融点潜熱蓄熱ユニット２２２をヒートパイプ４０で均熱化しているため、熱交換器３０における熱交換温度のムラがなくなる。このため、異なる融点を持つ蓄熱ユニットの配置には制約は無くなり、低融点潜熱蓄熱ユニット及び高融点潜熱蓄熱ユニットを偏った配置としても問題なく、これら低融点潜熱蓄熱ユニット及び高融点潜熱蓄熱ユニットがそれぞれヒートパイプと熱的に接続されていれば、当該蓄熱ユニット同士が一端で直接接触していても構わない。
　例えば、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、変形例にかかる太陽熱利用温水器２０１では、蓄熱器２０は、低融点潜熱蓄熱ユニット２２３及び高融点潜熱蓄熱ユニット２２４を備え、これら各蓄熱ユニット２２３，２２４を高さ（厚さ）方向に積層して構成されている。
　具体的には、高融点潜熱蓄熱ユニット２２４は、その下面２２４Ｂがベース板３１と接触するように当該ベース板３１上に配置され、この高融点潜熱蓄熱ユニット２２４上にそれぞれ低融点潜熱蓄熱ユニット２２３が、その上面２２３Ａを集熱板１１と接触するように配置されている。低融点潜熱蓄熱ユニット２２３及び高融点潜熱蓄熱ユニット２２４は、これらを積層した際の高さがフィン３２の高さと略同一となるように形成される。
　この構成では、蓄熱器２０は、融点の異なる潜熱蓄熱材を有する低融点潜熱蓄熱ユニット２２３及び高融点潜熱蓄熱ユニット２２４を備え、ベース板３１上に高融点潜熱蓄熱ユニット２２４を配置し、この高融点潜熱蓄熱ユニット２２４上に低融点潜熱蓄熱ユニット２２３を積層するとともに、当該低融点潜熱蓄熱ユニット２２３上に集熱板１１を配置した。このため、集熱板１１で集めた太陽熱は、この集熱板１１と接触する低融点潜熱蓄熱ユニット２２１の潜熱蓄熱に利用され、先に低融点蓄熱材、次に高融点蓄熱材という順で潜熱蓄熱させることができる。従って、日射量が少なくても、低融点潜熱蓄熱ユニット２２３に固相を残さず蓄熱できるので、曇天時でも効率よく太陽熱を利用できる。
＜第６実施形態＞
　図１１は、第６実施形態にかかる太陽熱利用温水器２１０の平面図である。この実施形態では、蓄熱器９０が融点の異なる潜熱蓄熱材を有する２種類の蓄熱ユニット１９１，１９２を備える点で、上記第３実施形態にかかる太陽熱利用温水器８０と構成を異にする。その他の構成は、太陽熱利用温水器８０と同一であるため、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
　本実施形態では、蓄熱器９０は、図１１に示すように、低融点蓄熱材を備える低融点潜熱蓄熱ユニット１９１と、この低融点潜熱蓄熱ユニット１９１内の低融点蓄熱材よりも融点の高い高融点蓄熱材を備える高融点潜熱蓄熱ユニット１９２とを備える。低融点蓄熱材及び高融点蓄熱材の組み合わせとしては、例えば、酢酸ナトリウム・３水和物と水酸化バリウム・８水和物の組み合わせや、チオ硫酸ナトリウム・５水和物と水酸化マグネシウム・６水和物の組み合わせを用いることができる。
　低融点潜熱蓄熱ユニット１９１及び高融点潜熱蓄熱ユニット１９２は、それぞれ隣接するフィン１０２，１０２間に狭持されるとともに、これら低融点潜熱蓄熱ユニット１９１及び高融点潜熱蓄熱ユニット１９２が、熱交換器１００の連結管１０５の延出方向（行方向）に交互に配置して構成されている。また、低融点潜熱蓄熱ユニット１９１及び高融点潜熱蓄熱ユニット１９２は略同等に配置されている。
　この構成においても、蓄熱器９０は、融点の異なる潜熱蓄熱材を有する低融点潜熱蓄熱ユニット１９１及び高融点潜熱蓄熱ユニット１９２を、熱交換器１００の連結管１０５の延出方向（行方向）に交互に配置することで、日射量が少なくても、低融点潜熱蓄熱ユニット１９１に固相を残さず蓄熱できるので、曇天時でも効率よく太陽熱を利用できる。
　また、低融点潜熱蓄熱ユニット１９１及び高融点潜熱蓄熱ユニット１９２の配置構成は、図１１に限るものではない。例えば、図１２に示すように、低融点潜熱蓄熱ユニット１９１及び高融点潜熱蓄熱ユニット１９２を、熱交換器１００の連結管１０５の一端側と他端側とで区分けして配置しても良い。本変形例では、低融点潜熱蓄熱ユニット１９１が入口ヘッダ１０３側（上流側）に配置され、高融点潜熱蓄熱ユニット１９２が出口ヘッダ１０４側（下流側）に配置される。
　ヒートパイプ１２０を設けない構成では、低融点潜熱蓄熱ユニット１９１及び高融点潜熱蓄熱ユニット１９２を区分けてして配置した場合、集熱板１１で集められた太陽熱が各蓄熱ユニットに均一に伝わっていくため、低融点潜熱蓄熱ユニット１９１へ優先的に蓄熱されず、高融点潜熱蓄熱ユニット１９２へも同時に蓄熱されてしまう。
　これに対して、本構成では、ヒートパイプ１２０を使用して、低融点潜熱蓄熱ユニット１９１及び高融点潜熱蓄熱ユニット１９２の均熱化を図っているため、高融点潜熱蓄熱ユニット１９２の蓄熱が進んで高温になることを防ぎ、高融点潜熱蓄熱ユニット１９２の顕熱を低融点潜熱蓄熱ユニット１９１へ輸送し、低融点潜熱蓄熱ユニット１９１へ優先的に蓄熱させることができる。このようにヒートパイプ１２０を使用することにより、低融点潜熱蓄熱ユニット１９１及び高融点潜熱蓄熱ユニット１９２の配置に関する制約をなくすことができる。
　更に、本変形例では、低融点潜熱蓄熱ユニット１９１が入口ヘッダ１０３側（上流側）に配置され、高融点潜熱蓄熱ユニット１９２が出口ヘッダ１０４側（下流側）に配置されているため、蓄熱利用時において、低融点潜熱蓄熱ユニット１９１及び高融点潜熱蓄熱ユニット１９２のそれぞれから一様な熱密度で熱を取り出すことができるようになる。従って、水の流れの上流側の潜熱蓄熱材が先に潜熱放出を終了してしまうことないため、供給される温水温度の時間変化が小さくなるという効果を奏する。
　なお、本実施形態では、第３実施形態にかかる太陽熱利用温水器８０の蓄熱器９０が、融点の異なる蓄熱材を有する複数の蓄熱ユニットを備える構成として説明したが、融点の異なる蓄熱材を有する複数の蓄熱ユニットを備えるのであれば、他の実施形態にかかる太陽熱利用温水器５０、１３０に対して適用しても良いことは勿論である。
＜第７実施形態＞
　太陽熱利用温水器１５０は、太陽の日射を受光し易い場所（例えば、屋根）に配置され、図１３Ａに示すように、太陽からの日射を受けて太陽熱を集熱する太陽熱集熱器１０と、この太陽熱集熱器１０から放出された太陽熱を受けて蓄熱する蓄熱器６０と、この蓄熱器６０もしくは太陽熱集熱器１０から放出された熱を受熱して外部（本実施形態では水道水）へ伝達する熱交換器３０とを備え、これら太陽熱集熱器１０、蓄熱器６０及び熱交換器３０を高さ（厚さ）方向に積層して形成されている。本実施形態では、熱交換器３０の上に蓄熱器６０が配置され、この蓄熱器６０の上に太陽熱集熱器１０が配置されている。このため、太陽熱利用温水器１５０の設置面積を抑えることができ、当該太陽熱利用温水器１５０の小型化を図ることができる。
　熱交換器３０は、板状に形成されたベース板３１と、このベース板３１上に立設された複数のフィン３２，３２・・とを備える。これらベース板３１及びフィン３２は、例えば、銅、アルミニウムなどの熱伝導性に優れた金属または上記金属からなる合金で形成され、当該ベース板３１上に所定の間隔をあけて各フィン３２がねじ止め等によって固定されている。なお、ベース板３１及びフィン３２を一体に形成しても良い。これら各フィン３２は、略同一の高さに形成され、当該フィン３２の上端部に太陽熱集熱器１０が固定されている。
　熱交換器３０は、図１４に示すように、上記したフィン３２が延びる方向に沿って配置される一対の入口ヘッダ３３及び出口ヘッダ３４と、これら入口ヘッダ３３、出口ヘッダ３４間を繋ぐ複数の連結管３６，３６・・とを備える。これら各連結管３６は、例えば、銅、アルミニウムなどの熱伝導性に優れた金属または上記金属からなる合金で形成され、それぞれベース板３１の下面に固定されている。
　また、入口ヘッダ３３には給水源である上水道配管が接続され、出口ヘッダ３４には給湯口に接続された給湯用配管が接続される。なお、過度に昇温した湯を適温に調整するために、給湯用配管に、給水源である上水道から分岐させた混合用配管を接続してもよい。給湯用配管を流れる湯に、混合用配管を通じて上水を混合することで、湯を適温に調整することができる。
　太陽熱集熱器１０は、ベース板３１と略同じ大きさの板状に形成され、光吸収率を高める表面処理を行った集熱板１１を備え、この集熱板１１は熱交換器３０のフィン３２上に固定されている。この集熱板１１は、上記した熱交換器３０のベース板３１，フィン３２及び連結管３５と同様に熱伝導性の優れた金属材で形成され、当該集熱板１１で集められた太陽熱は、複数のフィン３２を介して熱交換器３０に伝達される。
　蓄熱器６０は、太陽熱集熱器１０で集熱され、熱交換器３０に伝達された太陽熱を蓄えるものである。この蓄熱器６０は、小分けされた複数の蓄熱ユニット６１，６１・・を備え、これら蓄熱ユニット６１が隣接するフィン３２，３２間に並べて配置されている。各蓄熱ユニット６１は、潜熱蓄熱材を袋状のラミネート材でパッキングして形成されたものであり、図１３Ａに示すように、当該蓄熱ユニット６１の上面６１Ａ及び下面６１Ｂがそれぞれ集熱板１１及びベース板３１に接触する高さ（厚さ）に形成されている。さらに、集熱板１１及びベース板３１には、それぞれ蓄熱ユニット６１を保持するための突起（図示略）が複数設けられており、当該蓄熱ユニット６１を集熱板１１とベース板３１との間に固定するとともに、当該集熱板１１及びベース板３１と蓄熱ユニット６１との間の熱伝達特性を向上させることができる。従って、集熱板１１及びベース板３１から伝達される太陽熱を蓄熱ユニット６１内の潜熱蓄熱材に効率良く蓄熱することができる。
　潜熱蓄熱材は、その融解または凝固時の潜熱を利用して蓄熱または放熱する性質を有するものである。本実施形態では、潜熱蓄熱材として酢酸ナトリウム・３水和塩を用いているが、上記した性質を有するものであれば特に限定されず、例えば、塩化マグネシウム・６水和塩、水酸化バリウム・８水和塩、チオ硫酸ナトリウム・５水和物、硝酸マグネシウム・６水和物、パラフィン、キシリトール等、及びこれらの混合物等を使用することができる。
　潜熱蓄熱材を利用すると、水などの顕熱を利用する手法よりも蓄熱密度が大きくなるので、蓄熱器６０の小型化を図ることができる。さらに、潜熱蓄熱材をラミネート材でパッキングして小分けされた蓄熱ユニット６１をベース板３１上に配置しているため、太陽熱利用温水器１の高さ（厚さ）を低く抑えることができ、当該太陽熱利用温水器１の小型化を実現できる。
　潜熱蓄熱材は、太陽熱の蓄熱後に冷却されると、いわゆる過冷却状態となって凝固点以下の温度に冷却されても凝固せず放熱が始まらないという性質を有する。このため、本実施形態では、蓄熱器６０は、蓄熱ユニット６１にそれぞれ刺激を与えて発熱（凝固）を誘発させる発熱トリガー機構２２（図１４）が設けられている。この発熱トリガー機構２２は、各蓄熱ユニットに互いに独立して配置され、蓄熱ユニット６１内に潜熱蓄熱材と接触する通電線と、この通電線を通じて潜熱蓄熱材へ電圧を印加するための操作スイッチとを備える。太陽熱利用温水器１５０の使用時に、この操作スイッチを作動させて潜熱蓄熱材に刺激を与えることで、蓄熱ユニット６１内の潜熱蓄熱材の過冷却状態が解除され、この潜熱蓄熱材が凝固する際に、当該潜熱蓄熱材に蓄熱されていた熱が潜熱蓄熱材から熱交換器３０のベース板３１に放出される。さらに、各発熱トリガー機構２２を個別に動作させることにより、各蓄熱ユニット６１から必要な熱量だけを取り出すことができ、蓄熱された熱量を有効に利用することができる。なお、蓄熱ユニット６１に刺激を与える手段としては、電圧を印加するものに限らず、例えば、蓄熱ユニット６１にせん断応力を加えるものや、液体状態である潜熱蓄熱材に種結晶を接触させる機構を有するものであっても良い。
　ラミネート材は、フィルム状の薄い部材からなる袋状容器であり、例えば、ポロプロピレン（ＰＰ）やポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の樹脂製である。潜熱蓄熱材がフィルム状のラミネート材でパッキングされることにより、蓄熱ユニット６１は集熱板１１及びベース板３１に対して優れた接触性を有するとともに、これら集熱板１１及びベース板３１と潜熱蓄熱材とが直接接触して、集熱板１１及びベース板３１の腐食を防止できる。さらに、蓄熱ユニット６１は、潜熱蓄熱材を袋状のラミネート材でパッキングして小分けされているため、蓄熱時に液化する潜熱蓄熱材の取り扱いを容易にすることができ、ベース板３１上に簡単に蓄熱ユニット６１を配置することができるとともに、蓄熱ユニット６１の伝熱面積を大きく確保することができ、伝熱効率を向上させて素早く熱を取り出すことができる。
　ところで、複数の蓄熱ユニット６１から熱交換器３０に熱を伝達し、この熱交換器３０で水を加温する場合、各蓄熱ユニット６１から均等に熱を取り出すことが難しく、時間とともに熱回収量が減少するという問題が想定される。このため、本実施形態では、熱交換器３０の入口ヘッダ３３と出口ヘッダ３４とを繋ぐ連結管３６は、図１３Ｂ及び図１３Ｃに示すように、入口ヘッダ３３側の端部３６Ａよりも出口ヘッダ３４側の端部３６Ｂが大きく形成されており、図１４に示すように、入口ヘッダ３３から出口ヘッダ３４に向かって徐々に拡径している。出口ヘッダ３４側の端部３６Ｂの径の大きさは、当該連結管３６を流れる水の流量、流速等によって決定される。ここで、上記した入口ヘッダ３３、出口ヘッダ３４及び複数の連結管３６が均熱部材を構成する。
　第７実施形態によれば、熱交換器３０の上に蓄熱器６０が配置され、この蓄熱器６０の上に太陽熱集熱器１０が配置されている。このため、太陽熱利用温水器１５０の設置面積を抑えることができ、当該太陽熱利用温水器１５０の小型化を図ることができる。また、熱交換器３０は、ベース板３１に立設された複数のフィン３２，３２を備え、このフィン３２，３２上に太陽熱集熱器１０の集熱板１１を配置しているため、この集熱板１１で集熱した太陽熱は、フィン３２，３２を通じてベース板３１に伝達されることにより、このベース板３１上に配置された蓄熱ユニット６１に効率良く蓄熱することができる。
　更に、上記連結管３６がそれぞれ入口ヘッダ３３から出口ヘッダ３４に向かって徐々に拡径しているため、当該連結管３６を流れる水の流速が下流側ほど遅くなることにより、複数の蓄熱ユニット６１から熱を均等に取り出すことが可能となる。その結果、一部の蓄熱ユニット６１が先に熱の放出を終了してしまい、温水への熱の供給が途中で止まってしまうことが防止され、これにより熱交換器３０を通過して供給される温水温度の時間的な変動を抑制することができる。
　なお、本実施形態では、蓄熱器６０の各蓄熱ユニット６１は、過冷却を生じる同一種類の潜熱蓄熱材を備える構成としたが、これに限るものではなく、蓄熱器６０が融点の異なる潜熱蓄熱材を有する複数種類の蓄熱ユニットを備える構成としても良いことは勿論である。
　また、上記した第１～第７実施形態において、少なくとも蓄熱器及び熱交換器をケース体（不図示）に収容し、このケース体ごと屋根の上に配置する構成としても良い。この場合、ケース体は断熱性の高い材料で形成することが望ましい。さらに、太陽熱利用温水器全体をケース体に収容し、当該ケース体の、太陽熱集熱器（集熱板）に対向する面をガラス等の透光性を有する部材で形成する構成としても良い。
　１、５０、８０、１３０、１５０、２００、２０１、２１０、２１１　太陽熱利用温水器
　１０　太陽熱集熱器
　１１　集熱板
　２０、６０、９０　蓄熱器
　２１、６１、９１　蓄熱ユニット
　３０、１００　熱交換器
　３１、１０１　ベース板
　３２、１０２　フィン（伝熱支柱）
　３２Ａ、１０２Ａ　貫通孔
　３３、１０３　入口ヘッダ
　３４、１０４　出口ヘッダ
　３５、３６、１０５、１０６　連結管
　４０、１２０　ヒートパイプ（均熱部材）
　１１０　移送用ヒートパイプ（熱移送部材）
　１１０Ａ　移送部
　１１０Ｂ　均熱部
　１９１、２２１、２２３、　低融点潜熱蓄熱ユニット（蓄熱ユニット）
　１９２、２２２、２２４、　高融点潜熱蓄熱ユニット（蓄熱ユニット）

Claims (10)

  1. 　太陽熱集熱器と、
    　前記太陽熱集熱器で集熱される熱を蓄える蓄熱器と、
    　前記蓄熱器に蓄えられる熱で水を加熱する熱交換器とを備えた太陽熱利用温水器であって、
    　前記蓄熱器が潜熱蓄熱材を備える複数の蓄熱ユニットに分かれており、
    　前記複数の蓄熱ユニット間の均熱化を図る均熱部材を備えたことを特徴とする太陽熱利用温水器。
  2. 　前記熱交換器に前記複数の蓄熱ユニットが配置され、
    　各蓄熱ユニット間にそれぞれ伝熱支柱が介在し、
    　前記均熱部材は当該伝熱支柱に熱的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽熱利用温水器。
  3. 　前記熱交換器に前記複数の蓄熱ユニットが配置され、
    　前記均熱部材は前記熱交換器に熱的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽熱利用温水器。
  4. 　前記太陽熱集熱器、前記蓄熱器及び前記熱交換器が重ねて配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の太陽熱利用温水器。
  5. 　前記蓄熱器及び前記熱交換器が重ねて配置され、
    　当該蓄熱器及び熱交換器と横並びに前記太陽熱集熱器が配置され、
    　前記太陽熱集熱器と前記蓄熱器とが熱移送部材により熱的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の太陽熱利用温水器。
  6. 　前記熱交換器は入口ヘッダ及び出口ヘッダと、
    　これら入口ヘッダ及び出口ヘッダ間を繋ぐ複数の連結管とを備え、
    　前記均熱部材は前記連結管に沿って配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の太陽熱利用温水器。
  7. 　前記連結管は管径が前記入口ヘッダから前記出口ヘッダに向かって徐々に拡径していることを特徴とする請求項６に記載の太陽熱利用温水器。
  8. 　前記熱交換器は入口ヘッダ及び出口ヘッダと、
    　これら入口ヘッダ及び出口ヘッダ間を繋ぐ複数の連結管とを備え、
    　前記均熱部材は、前記連結管の管径を前記入口ヘッダから前記出口ヘッダに向かって徐々に拡径することで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽熱利用温水器。
  9. 　前記潜熱蓄熱材には過冷却を生ずる材料が用いられており、
    　複数の前記蓄熱ユニットには発熱トリガー機構が設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の太陽熱利用温水器。
  10. 　前記蓄熱器は、前記蓄熱ユニットごとに、融点の異なる潜熱蓄熱材を備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の太陽熱利用温水器。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6155069B2 (ja) * 2013-03-28 2017-06-28 東京瓦斯株式会社 太陽熱利用温水システム
FR3040210B1 (fr) * 2015-08-20 2019-09-06 Hutchinson Ensemble modulaire pour stockeur ou batterie
CN105466266B (zh) * 2015-12-22 2018-04-13 华南理工大学 一种冷热分流的多管程节能蓄热器
JP6591464B2 (ja) * 2017-02-10 2019-10-16 株式会社東芝 蓄熱システム及び蓄熱装置
EP3951307A4 (en) * 2019-04-03 2022-03-23 Mitsubishi Electric Corporation HEAT TRANSFER DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURE THEREOF
RU2761139C1 (ru) * 2020-06-25 2021-12-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) Устройство для нагревания жидкости солнечной энергией
JP7360588B1 (ja) 2022-08-01 2023-10-13 郁夫 中村 太陽光発電・太陽熱集熱モジュール

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54146054A (en) * 1978-05-08 1979-11-14 Hitachi Ltd Heat accumulator
JPH1026375A (ja) * 1996-07-08 1998-01-27 Kazuo Kuroiwa 蓄熱式空調システム
JP2001033107A (ja) * 1999-07-16 2001-02-09 Sekisui Chem Co Ltd 太陽エネルギー変換装置、その製造方法、および太陽エネルギー利用システム
JP2008209011A (ja) * 2007-02-23 2008-09-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 集熱器
JP2010223522A (ja) * 2009-03-24 2010-10-07 Tokyo Electric Power Co Inc:The 床暖房システムおよび蓄熱ユニット
JP2011033275A (ja) * 2009-07-31 2011-02-17 Daiwa House Industry Co Ltd 給湯用太陽熱集熱装置及びそれを用いた給湯システム

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5930347Y2 (ja) * 1980-04-15 1984-08-30 三菱電機株式会社 蓄熱形太陽熱コレクタ
JPS608274Y2 (ja) * 1980-04-17 1985-03-23 三菱電機株式会社 蓄熱式太陽熱コレクタ
JPS57112653A (en) * 1980-12-29 1982-07-13 Hitachi Ltd Solar heat collector
JP2001304598A (ja) * 2000-04-21 2001-10-31 Hitachi Cable Ltd 蓄熱式電気床暖房装置
CN1202380C (zh) * 2002-07-03 2005-05-18 顾世章 低温地板辐射采暖装置及其制造方法
CN2671302Y (zh) * 2003-07-01 2005-01-12 华为技术有限公司 散热模块
US20090038609A1 (en) * 2007-08-07 2009-02-12 Eduard Mastov Single-unit solar water heating device
JP2010025425A (ja) * 2008-07-18 2010-02-04 Panasonic Corp 蓄熱装置及びそれを備えたヒートポンプ給湯機

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54146054A (en) * 1978-05-08 1979-11-14 Hitachi Ltd Heat accumulator
JPH1026375A (ja) * 1996-07-08 1998-01-27 Kazuo Kuroiwa 蓄熱式空調システム
JP2001033107A (ja) * 1999-07-16 2001-02-09 Sekisui Chem Co Ltd 太陽エネルギー変換装置、その製造方法、および太陽エネルギー利用システム
JP2008209011A (ja) * 2007-02-23 2008-09-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 集熱器
JP2010223522A (ja) * 2009-03-24 2010-10-07 Tokyo Electric Power Co Inc:The 床暖房システムおよび蓄熱ユニット
JP2011033275A (ja) * 2009-07-31 2011-02-17 Daiwa House Industry Co Ltd 給湯用太陽熱集熱装置及びそれを用いた給湯システム

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