太阳能热水器的制造方法
太阳能热水器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种热交换效率优异并且能够抑制所供应的热水温度的变动的太阳能热水器。该太阳能热水器具有：太阳能集热器（10）；蓄热器（20），储存由太阳能集热器（10）收集的热量；以及热交换器（30），利用蓄热器（20）中储存的热量对水进行加热，蓄热器（20）被划分成具有潜热蓄热材料的多个蓄热单元（21，21…），太阳能热水器具有实现多个蓄热单元（21）之间的均热化的热导管（均热部件）（40）。
【专利说明】太阳能热水器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种接收太阳能并利用所接收到的太阳能的热量对水进行加热的太阳能热水器。
【背景技术】
[0002]近年来，由于原油价格上涨，节能的需求提高，利用作为可再生能源的太阳能产生热水的太阳能热水器越来越受到关注。作为这种太阳能热水器，提出如下一种太阳能热水供应系统，其具有:收集太阳能的集热器；储存收集到的热量的蓄热器；以及用于使用所储存的热量对水进行加热的热交换器(参照专利文献I)。
[0003]在这种太阳能热水供应系统中，蓄热器由构成为隔热的底板、侧板以及透光板形成箱形形状，其内部设置有在大致整个表面以面形状蜿蜒行进地配置的通水管和以夹着通水管的状态上下配置的蓄热单元，通过使用集热器所收集到的太阳能对水进行加热，使被加热的水与蓄热单元进行热交换，由此将热量储存到该蓄热单元，因而具有不需要用于储存热水的容器的优点。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2003 — 83608号公报
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的问题
[0008]但是，在上述太阳能热水供应系统中，采用以下结构:蓄热器在构成为隔热的箱体内部，将潜热蓄热单元以夹着通水管的状态上下设置，由于潜热蓄热单元的热传导率小，因此存在难以快速蓄热或放热的问题。另外，在以往的结构中，由于在潜热蓄热单元与在通水管内流动的水之间进行热交换，所以在靠近通水管的部分和远离通水管的部分上，潜热蓄热单元的温度产生不均，而存在所供应的热水温度容易变动这样的问题。
[0009]
【发明内容】
[0010]本发明是鉴于上述现有技术中的问题而做出的，本发明的目的是提供一种热交换效率优异并且能够控制所供应的热水温度的变动的太阳能热水器。用于解决问题的手段
[0011]为了解决上述问题，本发明涉及一种太阳能热水器，具有:太阳能集热器；蓄热器，储存由所述太阳能集热器收集的热量；以及热交换器，利用所述蓄热器中储存的热量对水进行加热，所述太阳能热水器的特征在于，所述蓄热器被划分成具有潜热蓄热材料的多个蓄热单元，所述太阳能热水器具有实现所述多个蓄热单元之间的均热化的均热部件。
[0012]根据上述结构，由于蓄热器采用被划分成具有潜热蓄热材料的多个蓄热单元的结构，所以通过将蓄热单元划分得较小能够增大蓄热器全体的导热面积，相应地，能够提高蓄热或放热时的热交换效率。另外，由于具有实现多个蓄热单元之间的均热化的均热部件，所以能够从通过均热部件被均热化的多个蓄热单元中均等地获取热，从而能够抑制所供应的热水温度的变动。
[0013]该结构中，也可以在所述热交换器上设置所述多个蓄热单元，在各蓄热单元之间分别设置导热支柱，所述均热部件与该导热支柱导热性地连接。另外，也可以在所述热交换器上设置所述多个蓄热单元，所述均热部件与所述热交换器导热性地连接。
[0014]另外，所述太阳能集热器、所述蓄热器以及所述热交换器也可以重叠地设置。还有，也可以所述蓄热器和所述热交换器重叠地设置，所述太阳能集热器与该蓄热器以及热交换器横向并排地设置，所述太阳能集热器和所述蓄热器通过热移送部件导热性地连接。
[0015]另外，也可以所述热交换器具有入口集管和出口集管、以及将所述入口集管和出口集管之间相互连结的多个连结管，所述均热部件沿着所述连结管设置。所述连结管也可以管径从所述入口集管向所述出口集管逐渐增大。
[0016]另外，也可以所述热交换器具有入口集管和出口集管、以及将所述入口集管和出口集管之间相互连结的多个连结管，所述均热部件通过使所述连结管的管径从所述入口集管向所述出口集管逐渐增大而构成。另外，也可以所述潜热蓄热材料使用产生过度冷却的材料，在多个所述蓄热体上设有发热触发机构。另外，所述蓄热器也可以针对每个所述蓄热单元具有熔点不同的潜热蓄热材料。发明效果
[0017]根据上述结构，由于蓄热器采用被划分成具有潜热蓄热材料的多个蓄热单元的结构，所以通过将蓄热单元划分得较小能够增大蓄热器全体的导热面积，相应地，能够提高蓄热或放热时的热交换效率。另外，由于具有实现多个蓄热单元之间的均热化的均热部件，所以能够从通过所述均热部件被均热化的多个蓄热单元中均等地获取热，从而能够抑制所供应的热水温度的变动。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1A为本发明第一实施方式所涉及的太阳能热水器的侧视图。
[0019]图1B为图1的A的B—B剖视图。
[0020]图2为取下集热板后的状态的太阳能热水器的俯视图。
[0021]图3A为本发明第二实施方式所涉及的太阳能热水器的侧视图。
[0022]图3B为图3A的B— B剖视图。
[0023]图4为取下集热板后的状态的太阳能热水器的俯视图。
[0024]图5A为本发明的第三实施方式所涉及的太阳能热水器的侧视图。
[0025]图5B为图5A的B— B剖视图。
[0026]图6为太阳能热水器的俯视图。
[0027]图7A为本发明第四实施方式所涉及的太阳能热水器的侧视图。
[0028]图7B为图7A的B— B剖视图。
[0029]图7C为图7A的C— C剖视图。
[0030]图8为取下集热板后的状态的太阳能热水器的俯视图。
[0031]图9为从本发明第五实施方式所涉及的太阳能热水器中取下集热板后的状态的俯视图。
[0032]图1OA为第五实施方式的变形例所涉及的太阳能热水器的侧视图。
[0033]图1OB为图1OA的B— B剖视图。[0034]图11为本发明第六实施方式所涉及的太阳能热水器的俯视图。
[0035]图12为第六实施方式的变形例所涉及的太阳能热水器的俯视图。
[0036]图13A为本发明第七实施方式所涉及的太阳能热水器的侧视图。
[0037]图13B为图13A的B—B剖视图。
[0038]图13C为图13A的C— C剖视图。
[0039]图14为太阳能热水器的俯视图。
【具体实施方式】
[0040]下面参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0041]〈第一实施方式〉
[0042]太阳能热水器I被配置在易于受到阳光照射的场所(例如屋顶)，如图1A和图1B所示，太阳能热水器I具有:太阳能集热器10，从太阳受到阳光照射而收集太阳能；蓄热器20，接收并储存从该太阳能集热器10放射的太阳能；以及热交换器30，接收从该蓄热器20或太阳能集热器10放射的热量并将该热量向外部(本实施方式中为自来水)传递，将上述太阳能集热器10、蓄热器20和热交换器30在高度(厚度)方向上层叠而成。在该第一实施方式中，在热交换器30的上方设置蓄热器20，在该蓄热器20的上方设置太阳能集热器10。因此，能够减小太阳能热水器I的设置面积，并且能够实现该太阳能热水器I的小型化。
[0043]热交换器30具有:形成为板状的基板31 ;以及竖立设置在上述基板31上的多个散热片(导热支柱)32、32…。上述基板31和散热片32例如由铜、铝等热传导性能优异的金属或由上述金属组成的合金制成，各散热片32空出规定间隔地通过螺钉紧固或铆接、焊接等被固定在基板31上。另外，基板31和散热片32也可以一体地形成。上述各散热片32形成为大致相同的高度，太阳能集热器10被固定在散热片32的上端。
[0044]如图2所示，热交换器30具有:沿着上述散热片32延伸的方向配置的一对入口集管33和出口集管34 ;以及连结上述入口集管33和出口集管34之间的多个连结管35、35...。上述各连结管35例如由铜、铝等热传导性能优异的金属或由上述金属组成的合金制成，分别导热性地连接并固定在基板31的下表面上。
[0045]另外，入口集管33上连接作为供水源的上水管，出口集管34上连接与热水供应口连接的热水供应管。另外，为了将过度升温的热水调整到合适的温度，也可以将从作为供水源的上水管分支的混合用管连接在热水供应管上。通过使热水供应管中流动的热水经由混合用管与上水管的水混合，能够将热水调整到合适的温度。
[0046]太阳能集热器10具有进行了提高光吸收率的表面处理的集热板11，该集热板11被固定在热交换器30的散热片32上。该集热板11与上述的热交换器30的基板31、散热片32以及连结管35同样地，也由热传导性能优异的金属材料形成，该集热板11所收集的太阳能经由多个散热片32被传递给热交换器30的基板31。
[0047]蓄热器20用于储存在太阳能集热器10中收集并被传递给热交换器30的太阳能。该蓄热器20具有多个被划分得较小的蓄热单元21、21...，这些蓄热单元21并排配置在相邻的散热片32、32之间。各蓄热单元21是使用袋状叠层材料封装潜热蓄热材料而形成的单元，如图1A所示，该蓄热单元21的上表面21A和下表面21B形成为分别与集热板11和基板31接触的高度。此外，在集热板11和基板31上分别设有多个用于保持蓄热单元21的突起(省略其图示)，从而能够将该蓄热单元21固定在集热板11和基板31之间，并且能够提高该集热板11以及基板31与蓄热单元21之间的热传导特性。因此，能够将从集热板11和基板31传递的太阳能高效地储存在蓄热单元21内的潜热蓄热材料。
[0048]潜热蓄热材料具有利用其熔解或凝固时的潜热进行蓄热或放热的性质。在本实施方式中，作为潜热蓄热材料，使用了三水醋酸钠，但是只要是具有上述性质的物质，则不特别地限定，例如可以使用六水氯化镁、八水氢氧化钡、五水硫代硫酸钠、六水硝酸镁、石蜡、木糖醇等、以及它们的混合物等。
[0049]当利用潜热蓄热材料时，与利用水等显热的方法相比，蓄热密度变大，所以能够实现蓄热器20的小型化。另外，由于将使用叠层材料封装潜热蓄热材料并被划分得较小的蓄热单元21并排配置在基板31上，所以能够将蓄热器20的高度(厚度)抑制得很低，进而能够实现太阳能热水器I的小型化。
[0050]潜热蓄热材料具有以下性质:在储存完太阳能后被冷却时，处于所谓的过度冷却状态，即使被冷却到凝固点以下的温度，也不会凝固，不会开始放热。因此，在本实施方式中，蓄热器20上设有对蓄热单元21分别施加刺激而引起发热(凝固)的发热触发机构22(图2)。该发热触发机构22各自独立地设在各蓄热单元21中，并具有:在蓄热单元21内与潜热蓄热材料接触的通电线；以及用于经由该通电线向潜热蓄热材料施加电压的操作开关。通过在使用太阳能热水器I时使该操作开关动作从而对潜热蓄热材料施加刺激，解除蓄热单元21内的潜热蓄热材料的过度冷却状态，在该潜热蓄热材料凝固时，储存在该潜热蓄热材料中的热从潜热蓄热材料向热交换器30的基板31释放。此外，通过使各发热触发机构22分别地进行动作，能够从各蓄热单元21获取必要的热量，并且能够有效地利用所储存的热量。另外，作为对蓄热单元21施加刺激的方法，并不局限于施加电压的方法，也可以是对蓄热单元21施加剪切应力的方法，或者是具有使晶种接触呈液态的潜热蓄热材料的机构的方法。
[0051]叠层材料是由薄膜状较薄材料构成的袋状容器，例如由聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)等树脂制成。通过使用薄膜状叠层材料来封装潜热蓄热材料，蓄热单元21具有对于集热板11以及基板31优异的接触性，并且上述集热板11以及基板31与潜热蓄热材料直接接触,从而能够防止集热板11和基板31的腐蚀。此外,蓄热单元21由于使用袋状叠层材料封装潜热蓄热材料而被划分得较小，所以能够使蓄热时发生液化的潜热蓄热材料的处理变得容易，能够将蓄热单元21简单地配置在基板31上，并且能够确保蓄热单元21的导热面积较大，从而能够提高导热效率而快速获取热。
[0052]另外，可以设想到以下问题:在从多个蓄热单元21向热交换器30传递热量并使用该热交换器30对水进行加热时，难以从各蓄热单元21均等地获取热，随着时间的流逝，热回收量减少。因此，在本实施方式中，如图2所示，太阳能热水器I具有热导管(均热部件)40，该热导管(均热部件)40被配置在蓄热单元21之间并与多个散热片32导热性地连接。具体而言，这些热导管40配置为与热交换器30的连结管35的延伸方向大致平行，并配置为分别贯穿形成在多个散热片32上的通孔32A。另外，热导管40被设置成与散热片32导热性地连接即可，例如，可采用以下结构:在散热片32的上端分别形成切口，将热导管配置(固定)在上述切口中。
[0053]热导管40被形成为:在例如由铜、铝等热传导性能优异的金属或由上述金属组成的合金制成的密闭的容器内部，工作液以减压状态被封入其中。为抑制容器的高度(厚度)并确保具有较大的接触面积，上述容器形成为扁平板状。此外，容器的形状并不局限于扁平板状，例如也可以形成为圆柱形。
[0054]在热导管40的容器内部，能够产生毛细管吸引力的芯材(wick)密接地配置在其内壁上。另外，也可以在容器的内壁上形成槽。在热导管40的内部设有成为工作液流路的空间。该空间内收容的工作液产生蒸发和凝缩的相变以及在热导管40内进行流动，由此进行热量传输。即，当在被热导管40的容器贯穿的各散热片32之间产生温差时，由于从高温的散热片32传递给容器的热量，在热导管40的吸热侧，液态的工作液蒸发而向气态产生相变，工作液蒸发所产生的蒸汽从热导管40的吸热侧向作为放热侧的低温侧散热片32移动。在放热侧，该蒸发了的蒸汽冷却，由此工作液从气态向液态复原。复原为液态的工作液从放热侧再次向吸热侧移动(回流)。这样，在太阳能热水器I中，由于使热导管40以贯穿热交换器30的多个散热片32的方式配置，所以经由该热导管40在多个散热片32之间进行热量的移动，并进行该散热片32的均热化。因此，使设有上述多个散热片32的热交换器30的基板31进行均热化，进而实现配置在基板31上的多个蓄热单元21的均热化。
[0055]根据该第一实施方式，由于将热导管40以贯穿竖立设置在热交换器30的基板31上的多个散热片32上所设置的通孔32A的方式配置，因此通过该热导管40实现热交换器30的均热化。这样，配置在热交换器30的基板31上的多个蓄热单元21被均热化，能够将热量均等地分配给所述多个蓄热单元21并储存热量。因此，能够防止一部分蓄热单元21的温度过度上升而逐渐劣化导致蓄热器20的蓄热能力产生不均。此外，在将所储存的热量经由热交换器30传递给水时(热回收时)，通过热导管40使多个蓄热单元21均热化，所以能够使各蓄热单元21内的潜热蓄热材料的凝固速率(速度)保持恒定，从而能够从该多个蓄热单元21均等地获取热量。其结果是，能够防止一部分蓄热单元21先行结束放热导致向热水进行的供热在中途停止的情况，由此能够抑制经过热交换器30供应的热水温度随时间的变动。
[0056]另外，由于热导管40沿着多个连结管35并排设置，所以在连结管35内流动的水流方向与热导管40中热量的移动方向大致平行。这样，在从蓄热单元21获取热量时，能够经由热导管40将热量均等地赋予连结管35内的水，从而能够进一步抑制所供应的热水温度随时间的变动。
[0057]另外，在本实施方式中，说明了各蓄热单元21经由热交换器30的基板31以及散热片32与热导管40导热性地接触的结构，但并不是说蓄热单元21和热导管40不能直接接触，例如，可以在使蓄热单元21的一部分与热导管40接触的状态下将该蓄热单元21配置在基板31上。
[0058]另外，在本实施方式中，说明了作为均热部件的一个例子使用热导管40的方式，但本发明并不局限于此。作为通过均热部件使蓄热单元21均热化的其他方式，可以考虑例如将由热传导性能良好的金属或合金制成的棒状体用作均热部件的方式。
[0059]〈第二实施方式〉
[0060]图3A为第二实施方式所涉及的太阳能热水器50的侧视图，图3B为图3A的B— B剖视图，图4为取下集热板后的状态的太阳能热水器50的俯视图。
[0061]如图3A和图3B所示，太阳能热水器50与上述第一实施方式所涉及的太阳能热水器I在结构方面上的不同之处在于:作为使热导管40与热交换器30导热性地连接的方式，热导管40被配置在热交换器30的基板31的下表面侧；使蓄热单元61与散热片32以大致相同的长度一体地形成。对于与上述太阳能热水器I相同结构的部分，标注相同的附图标记，并省略其说明。
[0062]在第二实施方式中，如图4所示，由于形成为扁平板状的热导管40的上表面以与热交换器30的基板31的下表面相互接触的状态被进行固定，所以能够确保热导管40与基板31具有较大的热交换面积，从而能够更高效地进行热交换器30的均热化。
[0063]由于热导管40的高度被形成为与同样设在基板31的下表面上的多个连结管35的高度大致相同，所以能够防止热导管40突出到比连结管35更靠下方的位置，从而能够实现太阳能热水器50的高度(厚度)方向上的小型化。
[0064]在第二实施方式中，由于热导管40被配置在基板31的下表面侧，因此在该基板31的上表面侧产生相应大小的空间。因此，在散热片32、32之间设置形成扁平板状的蓄热单元61，该蓄热单元61的长度与该散热片32的长度大致相同。该蓄热单元61的高度形成得与散热片32的高度大致相同，该蓄热单元61的上表面61A和下表面61B分别与集热板11和基板31相接触。
[0065]因此，与第一实施方式相比，第二实施方式能够在不增大高度(厚度)方向上的尺寸的情况下，增加配置在基板31上的潜热蓄热材料的量，从而能够在更长时间内抑制经由热交换器30供应的热水温度随时间的变动。此外，蓄热单元61与第一实施方式所涉及的蓄热单元21的大小不同，但其他结构都一样。另外，如果能够在散热片32、32之间在与该散热片32大致相同的长度上配置蓄热单元，则可以并排设置多个划分得较小的蓄热单元。
[0066]根据上述第二实施方式，由于热导管40被固定设置在基板31的下表面侧，因此热交换器30通过热导管40实现均热化。由此，配置在热交换器30的基板31上的多个蓄热单元61在从集热板11接收热量并储存热量的过程中也相互进行均热化。因此，能够在各蓄热单元61中均等地储存热量，因此能够防止一部分蓄热单元61的温度过度上升而逐渐劣化导致蓄热器60的蓄热能力产生不均。此外，在将储存的热量经由热交换器30传递给水时，多个蓄热单元61通过热导管40而被均热化，所以能够从所述多个蓄热单元61均等地获取热量。其结果是，能够防止一部分蓄热单元61先行结束放热导致向热水进行的供热在中途停止的情况，由此能够抑制经过热交换器30供应的热水温度随时间的变动。
[0067]另外，在上述第一实施方式和第二实施方式中，太阳能热水器1、50设为将太阳能集热器10、蓄热器20、60以及热交换器30在上下方向上层叠的结构，但是本发明并不局限于此，也可以将上述太阳能集热器10、蓄热器20、60以及热交换器30例如在水平方向上层叠地配置。
[0068]〈第三实施方式〉
[0069]图5A为本发明第三实施方式所涉及的太阳能热水器80的侧视图，图5B为沿图5A的B—B剖视图，图6为太阳能热水器80的俯视图。
[0070]如图5A和图5B所示，太阳能热水器80具有:太阳能集热器10 ;蓄热器90，接收并储存从上述太阳能集热器10放射的太阳能；以及热交换器100，接收从该蓄热器90放射的热量并将该热量向外部(本实施方式中为自来水)传递，太阳能热水器80被形成为:蓄热器90被层叠配置在上述热交换器30的上方，将太阳能集热器10相对于该热交换器100和蓄热器90横向并排地配置，上述太阳能集热器10和热交换器100通过移送用热导管110导热性地连接。
[0071]热交换器100具有:形成为板状的基板101 ;以及竖立设置在上述基板101上的多个散热片102、102...。上述基板101和散热片102例如由铜、铝等热传导性能优异的金属或由上述金属组成的合金制成，各散热片102空出规定间隔地通过螺钉紧固或铆接、焊接等被固定在上述基板101上。另外，基板101和散热片102也可以一体地形成。
[0072]如图6所示，热交换器100具有:沿着上述散热片102延伸的方向配置的一对入口集管103和出口集管104 ;连结上述入口集管103和出口集管104之间的多个连结管105、105…。上述各连结管105例如由铜、铝等热传导性能优异的金属或由上述金属组成的合金制成，分别被固定在基板31的下表面上。另外，入口集管103上连接作为供水源的上水管，出口集管104上连接与热水供应口连接的热水供应管。另外，为了将过度升温的热水调整到合适的温度，也可以将从作为供水源的上水管分支的混合用管连接在热水供应管上。通过使热水供应管中流动的热水经由混合用管与上水管的水混合，能够将热水调整到合适的温度。
[0073]蓄热器90用于储存由太阳能集热器10收集并经由移送用热导管110传递给热交换器100的太阳能。该蓄热器90具有多个被划分得较小的蓄热单元91，这些蓄热单元91被夹持在相邻的散热片102、102之间。与上述实施方式一样，蓄热单元91分别设有发热触发机构22 (图6)，并使用袋状的叠层材料来封装潜热蓄热材料而形成，如图5A所示，将扁平的蓄热单元91竖立配置在相邻的散热片102、102之间。
[0074]如图5A所示，蓄热单元91形成为使该蓄热单元91的一个面91A和另一个面91B分别与相邻的散热片102、102相接触的厚度。此外，各散热片102上分别设有用于保持蓄热单元91的多个突起(省略其图示)，能够将该蓄热单元91固定在相邻的散热片102、102之间，并且能够提高该散热片102和蓄热单元91之间的热传递特性。因此，能够将从散热片102传递的太阳能高效地储存·在蓄热单元91内的潜热蓄热材料。
[0075]另外，在本实施方式中，如图6所示，太阳能热水器80具有:将太阳能集热器10和热交换器100导热性地连接的移送用热导管(热移送部件)110 ;以及与上述移送用热导管110并排设置的热导管(均热部件)120。该热导管120与上述热导管40同样地，也以贯穿形成于热交换器100的散热片102上的通孔102A的方式设置，从而能够实现热交换器100和分别配置在该热交换器100的散热片102、102之间的多个蓄热单元91的均热化。此外，在该第三实施方式中，热导管120形成为圆柱形，并以贯穿形成于散热片102上的通孔102A的方式配置，但是也可以使该热导管形成为扁平板状，并配置在热交换器100的基板101的下表面上。
[0076]另一方面，移送用热导管110用于将太阳能集热器10所收集到的太阳能向蓄热器90移送，具有:形成为圆柱形的移送部IlOA ;以及被连结到该移送部IlOA的均热部110B，移送部IlOA被固定在太阳能集热器10的集热板11上，均热部IlOB贯穿热交换器100的多个散热片102而被固定。在图6中，移送用热导管110仅例示了一个，但是移送用热导管110也可以具有多个。
[0077]在本实施方式中，优选的是，太阳能热水器80以使热交换器100的高度位置比太阳能集热器10更靠上方的方式，倾斜地配置在容易受到太阳的阳光照射的场所(例如屋顶)。根据该结构，对于移送用热导管110而言，均热部IlOB位于比移送部IlOA更靠上侧的位置，由此能够抑制工作液从移送部IlOA对抗重力向均热部IlOB回流，因此即使在夜间等太阳能集热器10的集热板11被冷却的情况下，也能够抑制热量从蓄热器90向太阳能集热器10逆流。
[0078]此外，作为抑制工作液从移送用热导管的移送部向均热部回流的结构，在均热部的内部设置芯材等产生毛细管吸引力的机构，相对于此，也可以在移送部的内部不设置产生该毛细管吸引力的机构。在该结构中，即使不将热交换器设在比太阳能集热器更靠上方的位置，也能够抑制工作液从移送部向均热部回流，因此，例如能够将太阳能热水器设置在平坦的屋顶上，并且能够实现该太阳能热水器的设置方式的多样化。
[0079]在上述结构中，与太阳能集热器10横向并排地、且上下层叠地配置蓄热器90和热交换器100，并且太阳能集热器10和蓄热器90通过移送用热导管110导热性地连接，所以能够从太阳能集热器10向蓄热器90高效地进行热传输。此外，通过将蓄热单元91竖立配置在热交换器100的散热片102、102之间，能够抑制热交换器100的设置面积的增大，即使构成为与太阳能集热器10横向并排地、且上下层叠配置蓄热器90和热交换器100的情况下，也能够实现太阳能热水器80的小型化。
[0080]另外，由于将热导管120和移送用热导管110的均热部IlOB以贯穿竖立设置在热交换器100的基板101上的多个散热片102上所设置的通孔102A的方式配置，因此，通过这些热导管120和移送用热导管110的均热部110B，能够实现热交换器100的均热化。由此，能够使设置在热交换器100的散热片102、102之间的多个蓄热单元91均热化，能够对所述多个蓄热单元91均等地分配热并储存热。因此，本发明能够防止一部分蓄热单元91的温度过度上升而逐渐劣化导致蓄热器90的蓄热能力产生不均。此外，在将所储存的热量经由热交换器100传递给水时，由于通过热导管120和移送用热导管110的均热部IlOB使多个蓄热单元91均热化，所以能够从所述多个蓄热单元91均等地获取热。其结果是，能够防止一部分蓄热单元91先行结束放热导致向热水进行的供热在中途停止的情况，由此能够抑制经过热交换器100供应的热水温度随时间的变动。
[0081]〈第四实施方式〉
[0082]如图7A和图7B所示，太阳能热水器130与上述太阳能热水器80在结构方面上的显著差异是:设在热交换器100上并使入口集管103和出口集管104连结的连结管106分别从入口集管103向出口集管104逐渐增大直径。关于其他的结构，对于与上述太阳能热水器80相同的结构，标注相同的附图标记，并省略其说明。
[0083]在该第四实施方式中，如图8所示，各连结管106的出口集管104侧的端部106B形成得比入口集管103侧的端部106A大，各连结管106从入口集管103向出口集管104逐渐增大直径。根据在该连结管106内流动的水的流量、流速等确定出口集管104侧的端部106B的直径的大小。
[0084]根据上述结构，由于通过移送用热导管110的均热部IlOB能够实现热交换器100的均热化，因此，能够使设在热交换器100的散热片102、102之间的多个蓄热单元91均热化，能够对所述多个蓄热单元91均等地分配热并储存热。因此，能够防止一部分蓄热单元91的温度过度上升而逐渐劣化导致蓄热器90的蓄热能力产生不均。
[0085]另外，在将储存的热量经由热交换器100传递给水时，多个蓄热单元91通过移送用热导管110的均热部IlOB而被均热化，还有，由于上述连结管106分别从入口集管103向出口集管104逐渐增大直径，所以该连结管106内流动的水的流速越靠下游侧越慢，所以能够从多个蓄热单元91均等地获取热量。其结果是，能够防止一部分蓄热单元91先行结束放热导致向热水进行的供热在中途停止的情况，由此能够抑制经过热交换器100供应的热水温度随时间的变动。
[0086]〈第五实施方式〉
[0087]在上述各实施方式所涉及的太阳能热水器中，说明了使用热导管(均热部件)使蓄热器的多个蓄热单元均热化的结构。在该结构中，各蓄热单元具有发生过度冷却的同一种潜热蓄热材料，并具有在同一温度下产生相变的性质。因此实际上难以按顺序使各蓄热单元进行潜热蓄热，而是对所有的蓄热单元同样地进行潜热蓄热。因此，在阴天等阳光照射量较少时，有可能在所有的蓄热单元的潜热蓄热未结束(至少一部分蓄热单元部分上残留固态)时已迎来日落。该情况下，可以设想到以下问题:蓄热单元以残留的固相为核心而继续固化，在下降到常温(例如20°C)之前的过程中，由于无法处于过度冷却状态，因此无法保持潜热，不仅显热部分、潜热部分也会因放热而失去。为了解决上述问题，在本实施方式中，蓄热器针对每个蓄热单元具有熔点不同的潜热蓄热材料。
[0088]图9为本发明第五实施方式所涉及的太阳能热水器200的俯视图，图9示出了取下集热板11后的状态。本实施方式与上述第一实施方式所涉及的太阳能热水器I在结构方面上的不同之处是:太阳能热水器200的蓄热器20包括具有熔点不同的潜热蓄热材料的两种蓄热单元221、222。其他的结构与太阳能热水器I的结构相同，因此对相同的结构标注相同的附图标记，并省略其说明。还有，在本实施方式中，采用了包括具有熔点不同的潜热蓄热材料的两种蓄热单元221、222的结构，但本发明并不局限于此，当然也可以采用以下结构:包括具有熔点不同的潜热蓄热材料的三种以上蓄热单元。
[0089]如图9所示，蓄热器20具有:低熔点潜热蓄热单元221，其具有熔点低(例如50°C)的潜热蓄热材料(低熔点蓄热材料)；以及高熔点潜热蓄热单元222，其具有的潜热蓄热材料(高熔点蓄热材料)的熔点比上述低熔点潜热蓄热单元221内的潜热蓄热材料的熔点高(例如为60°C)。作为低熔点蓄热材料和高熔点蓄热材料的组合，例如，可以使用三水醋酸钠和八水氢氧化钡的组合、五水硫代硫酸钠和六水氢氧化镁的组合。
[0090]将上述低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222并排配置在基板31上。具体而言，低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222分别沿着热交换器30的连结管35的延伸方向(行方向)和散热片32的延伸方向(列方向)交替地设置，形成所谓的棋格样式。
[0091]将太阳能集热器10、蓄热器20和热交换器30在高度(厚度)方向上层叠而形成太阳能热水器200。因此，由阳光照射所产生的太阳能在太阳能集热器10的集热板11的全体上被收集，并被均等地传递至与该集热板11接触的低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222。
[0092]在本实施方式中，由于低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222被设置成棋格状，所以该低熔点潜热蓄热单元221以均匀散布的状态设在集热板11的下方。
[0093]因此，进入各蓄热单元的任何区域的太阳能都将能够用于位于附近的低熔点潜热蓄热单元221的潜热蓄热，因此能够按照首先低熔点蓄热材料其次高熔点蓄热材料这样的顺序进行潜热蓄热。
[0094]还有，由于太阳能热水器200具有热导管40，所以经由该热导管40使低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222均热化。因此，各蓄热单元221、222的温度达到熔点最低的低熔点潜热蓄热单元221的低熔点蓄热材料的熔点之后，在高熔点潜热蓄热单元222的显热升温中消耗的热量经由热导管40从高熔点潜热蓄热单元222向低熔点潜热蓄热单元221传输，低熔点潜热蓄热单元221被优先蓄热。
[0095]因此，即使因例如阴天等导致阳光照射量不足的情况下，至少在低熔点潜热蓄热单元221上能够不残留固相地进行潜热。因此，即使失去显热部分使得温度下降之后，低熔点潜热蓄热单元221通过过度冷却也能够保持低熔点蓄热材料的潜热蓄热部分，能够使所储存的热量与水进行热交换，从而作为热水被有效地利用。
[0096]另一方面，在晴天等阳光照射量充足的情况下，各蓄热单元221、222的温度升至高熔点潜热蓄热单元222的潜热蓄热材料的熔点。因此，在各蓄热单元221、222的温度达到高熔点潜热蓄热单元222的潜热蓄热材料的熔点之后，低熔点潜热蓄热单元221的显热升温中消耗的热量经由热导管40从低熔点潜热蓄热单元221向高熔点潜热蓄热单元222传输，而被储存在高熔点潜热蓄热单元222中。因此，通过分阶段地在低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222中蓄热，能够在低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222中切实地蓄热，由此能够有效地利用该所储存的热量。
[0097]在本实施方式中，如图9所示，将低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222大致相同地设置。如上所述，由于低熔点潜热蓄热单元221与阳光照射量不足时的蓄热量有关，所以可能期望其数量更多。但是，低熔点潜热蓄热单元221相比于高熔点潜热蓄热单元222过多时，由于从高熔点潜热蓄热单元222向低熔点潜热蓄热单元221的热传输减少，所以难以在低熔点潜热蓄热单元221中不残留固相地进行蓄热。
[0098]相对于此，低熔点潜热蓄热单元221相比于高熔点潜热蓄热单元222过少时，对低熔点潜热蓄热单元221的蓄热量减少。
[0099]因此，在本实施方式中，通过将低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222大致相同地设置，能够确保对蓄热器20的蓄热量，并且能够实现对低熔点潜热蓄热单元221的可靠的蓄热。
[0100]接下来，对利用所积蓄的热量的情况进行说明。
[0101]在针对低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222的蓄热结束时，由于在所述低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222中潜热蓄热材料的相变温度(熔点)不同，因此有可能出现以下问题:热交换器30的热交换温度产生不均，由此所生成的热水的温度也因所处位置的不同而产生差异。
[0102]但在本实施方式中，由于低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222通过热导管40而被均热化，所以在从各蓄热单元221、222获取热时，能够使热量经由热导管40均等地传递给连结管35内的水，从而能够抑制所供应的热水温度的由场所引起的不均。
[0103]另外，在仅低熔点潜热蓄热单元221结束蓄热而高熔点潜热蓄热单元222未蓄热时，由于高熔点潜热蓄热单元222无法不产生相变地保持恒定温度，因此有可能出现以下问题:热交换温度产生不均，因此所生成的热水的温度也因所处场所不同而产生不均。
[0104]但是，即使在这种情况，在本实施方式中，由于低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222通过热导管40而被均热化，所以从各蓄热单元221、222获取热时，能够使热量经由热导管40均等地传递给连结管35内的水，从而能够抑制所供应的热水温度的由场所引起的不均。
[0105]如此，在本实施方式中，由于蓄热器20具有低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222，并且使用热导管40使上述低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222均热化，因此热交换器30中热交换温度的不均消失。因此，关于对具有不同熔点的蓄热单元的配置，没有限制，即使将低熔点潜热蓄热单元和高熔点潜热蓄热单元偏置，也没有问题，只要上述低熔点潜热蓄热单元和高熔点潜热蓄热单元分别与热导管导热地连接即可。上述蓄热单元彼此也可以在一端直接接触。
[0106]例如，如图1OA和图1OB所示，在变形例所涉及的太阳能热水器201中，蓄热器20具有低熔点潜热蓄热单元223和高熔点潜热蓄热单元224，将上述各蓄热单元223、224在高度(厚度)方向上层叠而构成蓄热器20。
[0107]具体地讲，高熔点潜热蓄热单元224以使其下表面224B与基板31接触的方式，被设置在基板31上，低熔点潜热蓄热单元223分别以使其上表面223A与集热板11接触的方式，被设置在上述高熔点潜热蓄热单元224上。低熔点潜热蓄热单元223和高熔点潜热蓄热单元224被形成为:它们层叠后的高度与散热片32的高度大致相同。
[0108]在上述结构中，蓄热器20包括具有熔点不同的潜热蓄热材料的低熔点潜热蓄热单元223和高熔点潜热蓄热单元224，将高熔点潜热蓄热单元224设置在基板31上，将低熔点潜热蓄热单元223层叠在该高熔点潜热蓄热单元224上，并且将集热板11设置在该低熔点潜热蓄热单元223上。因此，集热板11上所收集的太阳能被用于与上述集热板11接触的低熔点潜热蓄热单元223的潜热蓄热，因此能够按照首先低熔点蓄热材料其次高熔点蓄热材料这样的顺序进行潜热蓄热。因此，即使阳光照射量少，也能在低熔点潜热蓄热单元223中不残留固相地进行蓄热，所以即使是阴天也能有效地利用太阳能。
[0109]〈第六实施方式〉
[0110]图11为第六实施方式所涉及的太阳能热水器210的俯视图。该实施方式与上述第三实施方式所涉及的太阳能热水器80在结构方面上的不同之处是:蓄热器90包括具有熔点不同的潜热蓄热材料的两种蓄热单元191、192。其他的结构与太阳能热水器80相同，因此对相同的结构标注相同的附图标记，并省略其说明。
[0111]在本实施方式中，如图11所示，蓄热器90包括:具有低熔点蓄热材料的低熔点潜热蓄热单元191 ;以及高熔点潜热蓄热单元192，其具有的高熔点蓄热材料的熔点高于上述低熔点潜热蓄热单元191内的低熔点蓄热材料的熔点。作为低熔点蓄热材料和高熔点蓄热材料的组合，例如，可以使用三水醋酸钠和八水氢氧化钡的组合、五水硫代硫酸钠和六水氢氧化镁的组合。
[0112]低熔点潜热蓄热单元191和高熔点潜热蓄热单元192分别被夹持在相邻的散热片102、102之间，并且所述低熔点潜热蓄热单元191和高熔点潜热蓄热单元192被构成为在热交换器100的连结管105的延伸方向(行方向)上交替地设置。另外，低熔点潜热蓄热单元191和高熔点潜热蓄热单元192被大致相同地配置。
[0113]在上述结构中，由于蓄热器90将包括具有不同熔点的潜热蓄热材料的低熔点潜热蓄热单元191和高熔点潜热蓄热单元192在热交换器100的连结管105的延伸方向(行方向)上交替地设置，因此，即使阳光照射量少，也能够在低熔点潜热蓄热单元191中不残留固相地进行蓄热，因此即使是阴天也能有效地利用太阳能。
[0114]另外，低熔点潜热蓄热单元191和高熔点潜热蓄热单元192的配置结构不局限于图11中的情形。例如，如图12所示，也可以将低熔点潜热蓄热单元191和高熔点潜热蓄热单元192在热交换器100的连结管105的一端侧和另一端侧分开地设置。在本变形例中，低熔点潜热蓄热单元191被设在入口集管103侧(上游侧)，高熔点潜热蓄热单元192被设在出口集管104侧(下游侧)。
[0115]在不设置热导管120的结构中，在分开设置低熔点潜热蓄热单元191和高熔点潜热蓄热单元192时，为使集热板11上收集的太阳能均匀地传递到各蓄热单元，因此不向低熔点潜热蓄热单元191优先地蓄热，而向低熔点潜热蓄热单元191和高熔点潜热蓄热单元192同时蓄热。
[0116]对此，在本结构中，由于使用热导管120实现低熔点潜热蓄热单元191和高熔点潜热蓄热单元192的均热化，所以能够防止高熔点潜热蓄热单元192的蓄热逐渐进行而处于高温的情况，能够将高熔点潜热蓄热单元192的显热向低熔点潜热蓄热单元191传输，并能够向低熔点潜热蓄热单元191优先蓄热。通过这样使用热导管120，能够消除与低熔点潜热蓄热单元191和高熔点潜热蓄热单元192的设置有关的限制。
[0117]还有，在本变形例中，由于低熔点潜热蓄热单元191被设在入口集管103侧(上游侧)，高熔点潜热蓄热单元192被设在出口集管104侧(下游侧)，所以，在利用储存的热量时，能够分别从低熔点潜热蓄热单元191和高熔点潜热蓄热单元192以同样的热密度获得热。因此，水流上游侧的潜热蓄热材料不会先行结束潜热释放，因此实现所供应的热水温度随时间的变化减小这样的效果。
[0118]另外，在本实施方式中，说明了第三实施方式所涉及的太阳能热水器80的蓄热器90为包括具有熔点不同的蓄热材料的多个蓄热单元的结构，但只要是包括具有熔点不同的蓄热材料的多个蓄热单元的结构，当然也适用于其他实施方式所涉及的太阳能热水器50、130。
[0119]〈第七实施方式〉
[0120]太阳能热水器150被设在容易受到阳光照射的场所(例如，屋顶)，如图13A所示，太阳能热水器150具有:太阳能集热器10，其接收来自太阳的阳光照射而收集太阳能；蓄热器60，其接收并储存从上述太阳能集热器10放射的太阳能；以及热交换器30，其接收从上述蓄热器60或太阳能集热器10放射的热量并将该热量传递给外部(本实施方式中为自来水)，将上述太阳能集热器10、蓄热器60和热交换器30在高度(厚度)方向上层叠而形成太阳能热水器150。在本实施方式中，在热交换器30的上方设置蓄热器60,在该蓄热器60的上方设置太阳能集热器10。因此，能够抑制太阳能热水器150的设置面积，并且能够实现该太阳能热水器150的小型化。
[0121]热交换器30具有:形成为板状的基板31 ;以及竖立设置在上述基板31上的散热片32、32。上述基板31和散热片32例如由铜、铝等热传导性能优异的金属或由上述金属组成的合金制成，各散热片32空出规定间隔地通过螺钉紧固等被固定在该基板31上。另外，基板31和散热片32也可以一体地形成。上述各散热片32形成为大致相同的高度，太阳能集热器10被固定在该散热片32的上端部。[0122]如图14所示，热交换器30具有:沿着上述散热片32延伸的方向配置的一对入口集管33和出口集管34 ；以及连结上述入口集管33和出口集管34之间的多个连结管36，36…。上述各连结管36例如由铜、铝等热传导性能优异的金属或由上述金属组成的合金制成，分别被固定在基板31的下表面上。
[0123]另外，入口集管33上连接作为供水源的上水管，出口集管34上连接与热水供应口连接的热水供应管。另外，为了将过度升温的热水调整到合适的温度，也可以将从作为供水源的上水管分支的混合用管连接在热水供应管上。通过使热水供应管中流动的热水经由混合用管与上水管的水混合，能够将热水调整到合适的温度。
[0124]太阳能集热器10具有被形成为与基板31大致相同的大小的板状、且进行了提高光吸收率的表面处理的集热板11，该集热板11被固定在热交换器30的散热片32上。与上述热交换器30的基板31、散热片32和连结管35—样，该集热板11也由热传导性能优异的金属材料制成，该集热板11所收集的太阳能经由多个散热片32被传递给热交换器30。
[0125]蓄热器60用于储存在太阳能集热器10中收集并被传递给热交换器30的太阳能。该蓄热器60具有多个被划分得较小的蓄热单元61、61...，这些蓄热单元61并排配置在相邻的散热片32、32之间。各蓄热单元61是使用袋状叠层材料封装潜热蓄热材料而形成的单元，如图13A所示，该蓄热单元61的上表面61A和下表面61B形成为分别与集热板11和基板31相接触的高度(厚度)。还有，集热板11和基板31上分别设有多个用于保持蓄热单元61的突起(省略其图示)，从而能够将该蓄热单元61固定在集热板11和基板31之间，并且能够提高该集热板11以及基板31与蓄热单元61之间的热传递特性。因此，能够将从集热板11和基板31传递的太阳能高效地储存在蓄热单元61内的潜热蓄热材料。
[0126]潜热蓄热材料具有利用其熔解或凝固时的潜热进行蓄热或放热的性质。在本实施方式中，作为潜热蓄热材料，使用了三水醋酸钠，但是只要具有上述性质的物质，则不特别地限定，例如可以使用六水氯 化镁、八水氢氧化钡、五水硫代硫酸钠、六水硝酸镁、石蜡、木糖醇等、以及它们的混合物等。
[0127]如果利用潜热蓄热材料，与利用水等显热的方法相比，蓄热密度变大，所以能够实现蓄热器60的小型化。还有，由于将使用叠层材料来封装潜热蓄热材料并被划分得更小的蓄热单元61配置在基板31上，所以能将太阳能热水器I的高度(厚度)抑制得更低，能够实现该太阳能热水器I的小型化。
[0128]潜热蓄热材料具有以下性质:在储存完太阳能后被冷却时，处于所谓的过度冷却状态，即使被冷却到凝固点以下的温度，也不会凝固，不会开始放热。因此，在本实施方式中，蓄热器60上设有对蓄热单元61分别施加刺激而引起发热(凝固)的发热触发机构22(图14)。该发热触发机构22各自独立地设在各蓄热单元61中，并具有:在蓄热单元61内与潜热蓄热材料接触的通电线；以及用于经由该通电线向潜热蓄热材料施加电压的操作开关。通过在使用太阳能热水器150时使该操作开关动作从而对潜热蓄热材料施加刺激，解除蓄热单元61内的潜热蓄热材料的过度冷却状态，在该潜热蓄热材料凝固时，储存在该潜热蓄热材料中的热从潜热蓄热材料向热交换器30的基板31释放。此外,通过使各发热触发机构22分别地进行动作，能够从各蓄热单元61获取必要的热量，并且能够有效地利用所储存的热量。另外，作为对蓄热单元61施加刺激的方法，并不局限于施加电压的方法，也可以是对蓄热单元61施加剪切应力的方法，或者是具有使晶种接触呈液态的潜热蓄热材料的机构的方法。
[0129]叠层材料是由薄膜状较薄材料构成的袋状容器，例如由聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)等树脂制成。通过使用薄膜状叠层材料来封装潜热蓄热材料，蓄热单元61具有对于集热板11以及基板31优异的接触性，并且上述集热板11以及基板31与潜热蓄热材料直接接触,从而能够防止集热板11和基板31的腐蚀。此外,蓄热单元61由于使用袋状叠层材料封装潜热蓄热材料而被划分得较小，所以能够使蓄热时发生液化的潜热蓄热材料的处理变得容易，能够将蓄热单元61简单地配置在基板31上，并且能够确保蓄热单元61的导热面积较大，从而能够提高导热效率而快速获取热。
[0130]另外，可以设想到以下问题:在将热量从多个蓄热单元61传递给热交换器30而用该热交换器30对水进行加热时，难以从各蓄热单元61均等地获取热，随着时间的推进，热回收量减少。因此，在本实施方式中，将热交换器30的入口集管33和出口集管34连结的连结管36如图13B和图13C所示，出口集管34侧的端部36B形成得比入口集管33侧的端部36A更大，如图14所示，从入口集管33向出口集管34逐渐增大直径。根据在该连结管36内流动的水的流量、流速等确定出口集管34侧的端部36B的直径大小。在此，上述的入口集管33、出口集管34以及多个连结管36构成均热部件。
[0131]根据第七实施方式，在热交换器30的上方设置蓄热器60，在该蓄热器60的上方设置太阳能集热器10。因此，能够抑制太阳能热水器150的设置面积，从而能够实现该太阳能热水器150的小型化。另外，由于热交换器30具有竖立设在基板31上的多个散热片32、32，并且在该多个散热片32、32上设置太阳能集热器10的集热板11，因此，由该集热板11收集的太阳能经由散热片32、32传递给基板31，从而能够在设置在该基板31上的蓄热单元61中高效地蓄热。
[0132]还有，由于上述连结管36分别从入口集管33向出口集管34逐渐增大直径，所以在该连结管36中流动的水的流速越是靠下游侧越慢，由此能够从多个蓄热单元61中均等地获取热。其结果是，能够防止一部分蓄热单元61先行结束放热导致向热水进行的供热在中途停止的情况，由此能够抑制经过热交换器30供应的热水温度随时间的变动。
[0133]另外，在本实施方式中，蓄热器60的各蓄热单元61采用了具有产生过度冷却的同一种类的潜热蓄热材料的结构，但本发明并不局限于此，当然蓄热器60也可以采用具有多种蓄热单元的结构，该多种蓄热单元具有熔点不同的潜热蓄热材料。
[0134]另外，在上述第一至第七实施方式中，还可以采用以下结构:至少将蓄热器和热交换器收装在壳体(图未示)内，再将每个上述壳体设在屋顶之上。该情况下，壳体优选由隔热性能较好的材料形成。还有，也可以采用以下结构:将整个太阳能热水器收容在壳体内，使用玻璃等具有透光性的部件形成该壳体的面对太阳能集热器(集热板)的表面。
[0135]附图标记说明
[0136]1、50、80、130、150、200、201、210、211:太阳能热水器
[0137]10:太阳能集热器
[0138]11:集热板
[0139]20、60、90:蓄热器
[0140]21、61、91:蓄热单元
[0141]30、100:热交换器[0142]31、101:基板
[0143]32、102:散热片(导热支柱)
[0144]32A、102A:通孔
[0145]33、103:入 口集管
[0146]34、104:出 口集管
[0147]35、36、105、106:连结管
[0148]40、120:热导管(均热部件)
[0149]110:移送用热导管(热移送部件)
[0150]IlOA:移送部
[0151]IlOB:均热部
[0152]191、221、223:低熔点潜热蓄热单元(蓄热单元)
[0153]192、222、224:高熔点潜热蓄热单元(蓄热单元)
【权利要求】
1.一种太阳能热水器，具有: 太阳能集热器； 蓄热器，储存由所述太阳能集热器收集的热量；以及 热交换器，利用所述蓄热器中储存的热量对水进行加热， 所述太阳能热水器的特征在于， 所述蓄热器被划分成具有潜热蓄热材料的多个蓄热单元， 所述太阳能热水器具有实现所述多个蓄热单元之间的均热化的均热部件。
2.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于， 在所述热交换器上设置所述多个蓄热单元， 在各蓄热单元之间分别设置导热支柱， 所述均热部件与该导热支柱导热性地连接。
3.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于， 在所述热交换器上设置所述多个蓄热单元， 所述均热部件与所述热交换器导热性地连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳能热水器，其特征在于， 所述太阳能集热器、所述蓄热器以及所述热交换器重叠地设置。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳能热水器，其特征在于， 所述蓄热器和所述热交换器重叠地设置， 所述太阳能集热器与该蓄热器以及热交换器横向并排地设置， 所述太阳能集热器和所述蓄热器通过热移送部件导热性地连接。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的太阳能热水器，其特征在于， 所述热交换器具有: 入口集管和出口集管；以及 将所述入口集管和出口集管之间相互连结的多个连结管， 所述均热部件沿着所述连结管设置。
7.根据权利要求6所述的太阳能热水器，其特征在于， 所述连结管的管径从所述入口集管向所述出口集管逐渐增大。
8.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于， 所述热交换器具有: 入口集管和出口集管；以及 将所述入口集管和出口集管之间相互连结的多个连结管， 所述均热部件通过使所述连结管的管径从所述入口集管向所述出口集管逐渐增大而构成。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的太阳能热水器，其特征在于， 所述潜热蓄热材料使用产生过度冷却的材料， 在多个所述蓄热单元上设有发热触发机构。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的太阳能热水器，其特征在于， 所述蓄热器针对每个所述蓄热单元具有熔点不同的潜热蓄热材料。
【文档编号】F24J2/34GK103635757SQ201280032908
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年4月10日 优先权日:2011年11月8日
【发明者】岛田守, 池田匡视 申请人:古河电气工业株式会社
【专利摘要】本发明提供一种热交换效率优异并且能够抑制所供应的热水温度的变动的太阳能热水器。该太阳能热水器具有：太阳能集热器（10）；蓄热器（20），储存由太阳能集热器（10）收集的热量；以及热交换器（30），利用蓄热器（20）中储存的热量对水进行加热，蓄热器（20）被划分成具有潜热蓄热材料的多个蓄热单元（21，21…），太阳能热水器具有实现多个蓄热单元（21）之间的均热化的热导管（均热部件）（40）。
【专利说明】太阳能热水器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种接收太阳能并利用所接收到的太阳能的热量对水进行加热的太阳能热水器。
【背景技术】
[0002]近年来，由于原油价格上涨，节能的需求提高，利用作为可再生能源的太阳能产生热水的太阳能热水器越来越受到关注。作为这种太阳能热水器，提出如下一种太阳能热水供应系统，其具有:收集太阳能的集热器；储存收集到的热量的蓄热器；以及用于使用所储存的热量对水进行加热的热交换器(参照专利文献I)。
[0003]在这种太阳能热水供应系统中，蓄热器由构成为隔热的底板、侧板以及透光板形成箱形形状，其内部设置有在大致整个表面以面形状蜿蜒行进地配置的通水管和以夹着通水管的状态上下配置的蓄热单元，通过使用集热器所收集到的太阳能对水进行加热，使被加热的水与蓄热单元进行热交换，由此将热量储存到该蓄热单元，因而具有不需要用于储存热水的容器的优点。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2003 — 83608号公报
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的问题
[0008]但是，在上述太阳能热水供应系统中，采用以下结构:蓄热器在构成为隔热的箱体内部，将潜热蓄热单元以夹着通水管的状态上下设置，由于潜热蓄热单元的热传导率小，因此存在难以快速蓄热或放热的问题。另外，在以往的结构中，由于在潜热蓄热单元与在通水管内流动的水之间进行热交换，所以在靠近通水管的部分和远离通水管的部分上，潜热蓄热单元的温度产生不均，而存在所供应的热水温度容易变动这样的问题。
[0009]
【发明内容】
[0010]本发明是鉴于上述现有技术中的问题而做出的，本发明的目的是提供一种热交换效率优异并且能够控制所供应的热水温度的变动的太阳能热水器。用于解决问题的手段
[0011]为了解决上述问题，本发明涉及一种太阳能热水器，具有:太阳能集热器；蓄热器，储存由所述太阳能集热器收集的热量；以及热交换器，利用所述蓄热器中储存的热量对水进行加热，所述太阳能热水器的特征在于，所述蓄热器被划分成具有潜热蓄热材料的多个蓄热单元，所述太阳能热水器具有实现所述多个蓄热单元之间的均热化的均热部件。
[0012]根据上述结构，由于蓄热器采用被划分成具有潜热蓄热材料的多个蓄热单元的结构，所以通过将蓄热单元划分得较小能够增大蓄热器全体的导热面积，相应地，能够提高蓄热或放热时的热交换效率。另外，由于具有实现多个蓄热单元之间的均热化的均热部件，所以能够从通过均热部件被均热化的多个蓄热单元中均等地获取热，从而能够抑制所供应的热水温度的变动。
[0013]该结构中，也可以在所述热交换器上设置所述多个蓄热单元，在各蓄热单元之间分别设置导热支柱，所述均热部件与该导热支柱导热性地连接。另外，也可以在所述热交换器上设置所述多个蓄热单元，所述均热部件与所述热交换器导热性地连接。
[0014]另外，所述太阳能集热器、所述蓄热器以及所述热交换器也可以重叠地设置。还有，也可以所述蓄热器和所述热交换器重叠地设置，所述太阳能集热器与该蓄热器以及热交换器横向并排地设置，所述太阳能集热器和所述蓄热器通过热移送部件导热性地连接。
[0015]另外，也可以所述热交换器具有入口集管和出口集管、以及将所述入口集管和出口集管之间相互连结的多个连结管，所述均热部件沿着所述连结管设置。所述连结管也可以管径从所述入口集管向所述出口集管逐渐增大。
[0016]另外，也可以所述热交换器具有入口集管和出口集管、以及将所述入口集管和出口集管之间相互连结的多个连结管，所述均热部件通过使所述连结管的管径从所述入口集管向所述出口集管逐渐增大而构成。另外，也可以所述潜热蓄热材料使用产生过度冷却的材料，在多个所述蓄热体上设有发热触发机构。另外，所述蓄热器也可以针对每个所述蓄热单元具有熔点不同的潜热蓄热材料。发明效果
[0017]根据上述结构，由于蓄热器采用被划分成具有潜热蓄热材料的多个蓄热单元的结构，所以通过将蓄热单元划分得较小能够增大蓄热器全体的导热面积，相应地，能够提高蓄热或放热时的热交换效率。另外，由于具有实现多个蓄热单元之间的均热化的均热部件，所以能够从通过所述均热部件被均热化的多个蓄热单元中均等地获取热，从而能够抑制所供应的热水温度的变动。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1A为本发明第一实施方式所涉及的太阳能热水器的侧视图。
[0019]图1B为图1的A的B—B剖视图。
[0020]图2为取下集热板后的状态的太阳能热水器的俯视图。
[0021]图3A为本发明第二实施方式所涉及的太阳能热水器的侧视图。
[0022]图3B为图3A的B— B剖视图。
[0023]图4为取下集热板后的状态的太阳能热水器的俯视图。
[0024]图5A为本发明的第三实施方式所涉及的太阳能热水器的侧视图。
[0025]图5B为图5A的B— B剖视图。
[0026]图6为太阳能热水器的俯视图。
[0027]图7A为本发明第四实施方式所涉及的太阳能热水器的侧视图。
[0028]图7B为图7A的B— B剖视图。
[0029]图7C为图7A的C— C剖视图。
[0030]图8为取下集热板后的状态的太阳能热水器的俯视图。
[0031]图9为从本发明第五实施方式所涉及的太阳能热水器中取下集热板后的状态的俯视图。
[0032]图1OA为第五实施方式的变形例所涉及的太阳能热水器的侧视图。
[0033]图1OB为图1OA的B— B剖视图。[0034]图11为本发明第六实施方式所涉及的太阳能热水器的俯视图。
[0035]图12为第六实施方式的变形例所涉及的太阳能热水器的俯视图。
[0036]图13A为本发明第七实施方式所涉及的太阳能热水器的侧视图。
[0037]图13B为图13A的B—B剖视图。
[0038]图13C为图13A的C— C剖视图。
[0039]图14为太阳能热水器的俯视图。
【具体实施方式】
[0040]下面参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0041]〈第一实施方式〉
[0042]太阳能热水器I被配置在易于受到阳光照射的场所(例如屋顶)，如图1A和图1B所示，太阳能热水器I具有:太阳能集热器10，从太阳受到阳光照射而收集太阳能；蓄热器20，接收并储存从该太阳能集热器10放射的太阳能；以及热交换器30，接收从该蓄热器20或太阳能集热器10放射的热量并将该热量向外部(本实施方式中为自来水)传递，将上述太阳能集热器10、蓄热器20和热交换器30在高度(厚度)方向上层叠而成。在该第一实施方式中，在热交换器30的上方设置蓄热器20，在该蓄热器20的上方设置太阳能集热器10。因此，能够减小太阳能热水器I的设置面积，并且能够实现该太阳能热水器I的小型化。
[0043]热交换器30具有:形成为板状的基板31 ;以及竖立设置在上述基板31上的多个散热片(导热支柱)32、32…。上述基板31和散热片32例如由铜、铝等热传导性能优异的金属或由上述金属组成的合金制成，各散热片32空出规定间隔地通过螺钉紧固或铆接、焊接等被固定在基板31上。另外，基板31和散热片32也可以一体地形成。上述各散热片32形成为大致相同的高度，太阳能集热器10被固定在散热片32的上端。
[0044]如图2所示，热交换器30具有:沿着上述散热片32延伸的方向配置的一对入口集管33和出口集管34 ;以及连结上述入口集管33和出口集管34之间的多个连结管35、35...。上述各连结管35例如由铜、铝等热传导性能优异的金属或由上述金属组成的合金制成，分别导热性地连接并固定在基板31的下表面上。
[0045]另外，入口集管33上连接作为供水源的上水管，出口集管34上连接与热水供应口连接的热水供应管。另外，为了将过度升温的热水调整到合适的温度，也可以将从作为供水源的上水管分支的混合用管连接在热水供应管上。通过使热水供应管中流动的热水经由混合用管与上水管的水混合，能够将热水调整到合适的温度。
[0046]太阳能集热器10具有进行了提高光吸收率的表面处理的集热板11，该集热板11被固定在热交换器30的散热片32上。该集热板11与上述的热交换器30的基板31、散热片32以及连结管35同样地，也由热传导性能优异的金属材料形成，该集热板11所收集的太阳能经由多个散热片32被传递给热交换器30的基板31。
[0047]蓄热器20用于储存在太阳能集热器10中收集并被传递给热交换器30的太阳能。该蓄热器20具有多个被划分得较小的蓄热单元21、21...，这些蓄热单元21并排配置在相邻的散热片32、32之间。各蓄热单元21是使用袋状叠层材料封装潜热蓄热材料而形成的单元，如图1A所示，该蓄热单元21的上表面21A和下表面21B形成为分别与集热板11和基板31接触的高度。此外，在集热板11和基板31上分别设有多个用于保持蓄热单元21的突起(省略其图示)，从而能够将该蓄热单元21固定在集热板11和基板31之间，并且能够提高该集热板11以及基板31与蓄热单元21之间的热传导特性。因此，能够将从集热板11和基板31传递的太阳能高效地储存在蓄热单元21内的潜热蓄热材料。
[0048]潜热蓄热材料具有利用其熔解或凝固时的潜热进行蓄热或放热的性质。在本实施方式中，作为潜热蓄热材料，使用了三水醋酸钠，但是只要是具有上述性质的物质，则不特别地限定，例如可以使用六水氯化镁、八水氢氧化钡、五水硫代硫酸钠、六水硝酸镁、石蜡、木糖醇等、以及它们的混合物等。
[0049]当利用潜热蓄热材料时，与利用水等显热的方法相比，蓄热密度变大，所以能够实现蓄热器20的小型化。另外，由于将使用叠层材料封装潜热蓄热材料并被划分得较小的蓄热单元21并排配置在基板31上，所以能够将蓄热器20的高度(厚度)抑制得很低，进而能够实现太阳能热水器I的小型化。
[0050]潜热蓄热材料具有以下性质:在储存完太阳能后被冷却时，处于所谓的过度冷却状态，即使被冷却到凝固点以下的温度，也不会凝固，不会开始放热。因此，在本实施方式中，蓄热器20上设有对蓄热单元21分别施加刺激而引起发热(凝固)的发热触发机构22(图2)。该发热触发机构22各自独立地设在各蓄热单元21中，并具有:在蓄热单元21内与潜热蓄热材料接触的通电线；以及用于经由该通电线向潜热蓄热材料施加电压的操作开关。通过在使用太阳能热水器I时使该操作开关动作从而对潜热蓄热材料施加刺激，解除蓄热单元21内的潜热蓄热材料的过度冷却状态，在该潜热蓄热材料凝固时，储存在该潜热蓄热材料中的热从潜热蓄热材料向热交换器30的基板31释放。此外，通过使各发热触发机构22分别地进行动作，能够从各蓄热单元21获取必要的热量，并且能够有效地利用所储存的热量。另外，作为对蓄热单元21施加刺激的方法，并不局限于施加电压的方法，也可以是对蓄热单元21施加剪切应力的方法，或者是具有使晶种接触呈液态的潜热蓄热材料的机构的方法。
[0051]叠层材料是由薄膜状较薄材料构成的袋状容器，例如由聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)等树脂制成。通过使用薄膜状叠层材料来封装潜热蓄热材料，蓄热单元21具有对于集热板11以及基板31优异的接触性，并且上述集热板11以及基板31与潜热蓄热材料直接接触,从而能够防止集热板11和基板31的腐蚀。此外,蓄热单元21由于使用袋状叠层材料封装潜热蓄热材料而被划分得较小，所以能够使蓄热时发生液化的潜热蓄热材料的处理变得容易，能够将蓄热单元21简单地配置在基板31上，并且能够确保蓄热单元21的导热面积较大，从而能够提高导热效率而快速获取热。
[0052]另外，可以设想到以下问题:在从多个蓄热单元21向热交换器30传递热量并使用该热交换器30对水进行加热时，难以从各蓄热单元21均等地获取热，随着时间的流逝，热回收量减少。因此，在本实施方式中，如图2所示，太阳能热水器I具有热导管(均热部件)40，该热导管(均热部件)40被配置在蓄热单元21之间并与多个散热片32导热性地连接。具体而言，这些热导管40配置为与热交换器30的连结管35的延伸方向大致平行，并配置为分别贯穿形成在多个散热片32上的通孔32A。另外，热导管40被设置成与散热片32导热性地连接即可，例如，可采用以下结构:在散热片32的上端分别形成切口，将热导管配置(固定)在上述切口中。
[0053]热导管40被形成为:在例如由铜、铝等热传导性能优异的金属或由上述金属组成的合金制成的密闭的容器内部，工作液以减压状态被封入其中。为抑制容器的高度(厚度)并确保具有较大的接触面积，上述容器形成为扁平板状。此外，容器的形状并不局限于扁平板状，例如也可以形成为圆柱形。
[0054]在热导管40的容器内部，能够产生毛细管吸引力的芯材(wick)密接地配置在其内壁上。另外，也可以在容器的内壁上形成槽。在热导管40的内部设有成为工作液流路的空间。该空间内收容的工作液产生蒸发和凝缩的相变以及在热导管40内进行流动，由此进行热量传输。即，当在被热导管40的容器贯穿的各散热片32之间产生温差时，由于从高温的散热片32传递给容器的热量，在热导管40的吸热侧，液态的工作液蒸发而向气态产生相变，工作液蒸发所产生的蒸汽从热导管40的吸热侧向作为放热侧的低温侧散热片32移动。在放热侧，该蒸发了的蒸汽冷却，由此工作液从气态向液态复原。复原为液态的工作液从放热侧再次向吸热侧移动(回流)。这样，在太阳能热水器I中，由于使热导管40以贯穿热交换器30的多个散热片32的方式配置，所以经由该热导管40在多个散热片32之间进行热量的移动，并进行该散热片32的均热化。因此，使设有上述多个散热片32的热交换器30的基板31进行均热化，进而实现配置在基板31上的多个蓄热单元21的均热化。
[0055]根据该第一实施方式，由于将热导管40以贯穿竖立设置在热交换器30的基板31上的多个散热片32上所设置的通孔32A的方式配置，因此通过该热导管40实现热交换器30的均热化。这样，配置在热交换器30的基板31上的多个蓄热单元21被均热化，能够将热量均等地分配给所述多个蓄热单元21并储存热量。因此，能够防止一部分蓄热单元21的温度过度上升而逐渐劣化导致蓄热器20的蓄热能力产生不均。此外，在将所储存的热量经由热交换器30传递给水时(热回收时)，通过热导管40使多个蓄热单元21均热化，所以能够使各蓄热单元21内的潜热蓄热材料的凝固速率(速度)保持恒定，从而能够从该多个蓄热单元21均等地获取热量。其结果是，能够防止一部分蓄热单元21先行结束放热导致向热水进行的供热在中途停止的情况，由此能够抑制经过热交换器30供应的热水温度随时间的变动。
[0056]另外，由于热导管40沿着多个连结管35并排设置，所以在连结管35内流动的水流方向与热导管40中热量的移动方向大致平行。这样，在从蓄热单元21获取热量时，能够经由热导管40将热量均等地赋予连结管35内的水，从而能够进一步抑制所供应的热水温度随时间的变动。
[0057]另外，在本实施方式中，说明了各蓄热单元21经由热交换器30的基板31以及散热片32与热导管40导热性地接触的结构，但并不是说蓄热单元21和热导管40不能直接接触，例如，可以在使蓄热单元21的一部分与热导管40接触的状态下将该蓄热单元21配置在基板31上。
[0058]另外，在本实施方式中，说明了作为均热部件的一个例子使用热导管40的方式，但本发明并不局限于此。作为通过均热部件使蓄热单元21均热化的其他方式，可以考虑例如将由热传导性能良好的金属或合金制成的棒状体用作均热部件的方式。
[0059]〈第二实施方式〉
[0060]图3A为第二实施方式所涉及的太阳能热水器50的侧视图，图3B为图3A的B— B剖视图，图4为取下集热板后的状态的太阳能热水器50的俯视图。
[0061]如图3A和图3B所示，太阳能热水器50与上述第一实施方式所涉及的太阳能热水器I在结构方面上的不同之处在于:作为使热导管40与热交换器30导热性地连接的方式，热导管40被配置在热交换器30的基板31的下表面侧；使蓄热单元61与散热片32以大致相同的长度一体地形成。对于与上述太阳能热水器I相同结构的部分，标注相同的附图标记，并省略其说明。
[0062]在第二实施方式中，如图4所示，由于形成为扁平板状的热导管40的上表面以与热交换器30的基板31的下表面相互接触的状态被进行固定，所以能够确保热导管40与基板31具有较大的热交换面积，从而能够更高效地进行热交换器30的均热化。
[0063]由于热导管40的高度被形成为与同样设在基板31的下表面上的多个连结管35的高度大致相同，所以能够防止热导管40突出到比连结管35更靠下方的位置，从而能够实现太阳能热水器50的高度(厚度)方向上的小型化。
[0064]在第二实施方式中，由于热导管40被配置在基板31的下表面侧，因此在该基板31的上表面侧产生相应大小的空间。因此，在散热片32、32之间设置形成扁平板状的蓄热单元61，该蓄热单元61的长度与该散热片32的长度大致相同。该蓄热单元61的高度形成得与散热片32的高度大致相同，该蓄热单元61的上表面61A和下表面61B分别与集热板11和基板31相接触。
[0065]因此，与第一实施方式相比，第二实施方式能够在不增大高度(厚度)方向上的尺寸的情况下，增加配置在基板31上的潜热蓄热材料的量，从而能够在更长时间内抑制经由热交换器30供应的热水温度随时间的变动。此外，蓄热单元61与第一实施方式所涉及的蓄热单元21的大小不同，但其他结构都一样。另外，如果能够在散热片32、32之间在与该散热片32大致相同的长度上配置蓄热单元，则可以并排设置多个划分得较小的蓄热单元。
[0066]根据上述第二实施方式，由于热导管40被固定设置在基板31的下表面侧，因此热交换器30通过热导管40实现均热化。由此，配置在热交换器30的基板31上的多个蓄热单元61在从集热板11接收热量并储存热量的过程中也相互进行均热化。因此，能够在各蓄热单元61中均等地储存热量，因此能够防止一部分蓄热单元61的温度过度上升而逐渐劣化导致蓄热器60的蓄热能力产生不均。此外，在将储存的热量经由热交换器30传递给水时，多个蓄热单元61通过热导管40而被均热化，所以能够从所述多个蓄热单元61均等地获取热量。其结果是，能够防止一部分蓄热单元61先行结束放热导致向热水进行的供热在中途停止的情况，由此能够抑制经过热交换器30供应的热水温度随时间的变动。
[0067]另外，在上述第一实施方式和第二实施方式中，太阳能热水器1、50设为将太阳能集热器10、蓄热器20、60以及热交换器30在上下方向上层叠的结构，但是本发明并不局限于此，也可以将上述太阳能集热器10、蓄热器20、60以及热交换器30例如在水平方向上层叠地配置。
[0068]〈第三实施方式〉
[0069]图5A为本发明第三实施方式所涉及的太阳能热水器80的侧视图，图5B为沿图5A的B—B剖视图，图6为太阳能热水器80的俯视图。
[0070]如图5A和图5B所示，太阳能热水器80具有:太阳能集热器10 ;蓄热器90，接收并储存从上述太阳能集热器10放射的太阳能；以及热交换器100，接收从该蓄热器90放射的热量并将该热量向外部(本实施方式中为自来水)传递，太阳能热水器80被形成为:蓄热器90被层叠配置在上述热交换器30的上方，将太阳能集热器10相对于该热交换器100和蓄热器90横向并排地配置，上述太阳能集热器10和热交换器100通过移送用热导管110导热性地连接。
[0071]热交换器100具有:形成为板状的基板101 ;以及竖立设置在上述基板101上的多个散热片102、102...。上述基板101和散热片102例如由铜、铝等热传导性能优异的金属或由上述金属组成的合金制成，各散热片102空出规定间隔地通过螺钉紧固或铆接、焊接等被固定在上述基板101上。另外，基板101和散热片102也可以一体地形成。
[0072]如图6所示，热交换器100具有:沿着上述散热片102延伸的方向配置的一对入口集管103和出口集管104 ;连结上述入口集管103和出口集管104之间的多个连结管105、105…。上述各连结管105例如由铜、铝等热传导性能优异的金属或由上述金属组成的合金制成，分别被固定在基板31的下表面上。另外，入口集管103上连接作为供水源的上水管，出口集管104上连接与热水供应口连接的热水供应管。另外，为了将过度升温的热水调整到合适的温度，也可以将从作为供水源的上水管分支的混合用管连接在热水供应管上。通过使热水供应管中流动的热水经由混合用管与上水管的水混合，能够将热水调整到合适的温度。
[0073]蓄热器90用于储存由太阳能集热器10收集并经由移送用热导管110传递给热交换器100的太阳能。该蓄热器90具有多个被划分得较小的蓄热单元91，这些蓄热单元91被夹持在相邻的散热片102、102之间。与上述实施方式一样，蓄热单元91分别设有发热触发机构22 (图6)，并使用袋状的叠层材料来封装潜热蓄热材料而形成，如图5A所示，将扁平的蓄热单元91竖立配置在相邻的散热片102、102之间。
[0074]如图5A所示，蓄热单元91形成为使该蓄热单元91的一个面91A和另一个面91B分别与相邻的散热片102、102相接触的厚度。此外，各散热片102上分别设有用于保持蓄热单元91的多个突起(省略其图示)，能够将该蓄热单元91固定在相邻的散热片102、102之间，并且能够提高该散热片102和蓄热单元91之间的热传递特性。因此，能够将从散热片102传递的太阳能高效地储存·在蓄热单元91内的潜热蓄热材料。
[0075]另外，在本实施方式中，如图6所示，太阳能热水器80具有:将太阳能集热器10和热交换器100导热性地连接的移送用热导管(热移送部件)110 ;以及与上述移送用热导管110并排设置的热导管(均热部件)120。该热导管120与上述热导管40同样地，也以贯穿形成于热交换器100的散热片102上的通孔102A的方式设置，从而能够实现热交换器100和分别配置在该热交换器100的散热片102、102之间的多个蓄热单元91的均热化。此外，在该第三实施方式中，热导管120形成为圆柱形，并以贯穿形成于散热片102上的通孔102A的方式配置，但是也可以使该热导管形成为扁平板状，并配置在热交换器100的基板101的下表面上。
[0076]另一方面，移送用热导管110用于将太阳能集热器10所收集到的太阳能向蓄热器90移送，具有:形成为圆柱形的移送部IlOA ;以及被连结到该移送部IlOA的均热部110B，移送部IlOA被固定在太阳能集热器10的集热板11上，均热部IlOB贯穿热交换器100的多个散热片102而被固定。在图6中，移送用热导管110仅例示了一个，但是移送用热导管110也可以具有多个。
[0077]在本实施方式中，优选的是，太阳能热水器80以使热交换器100的高度位置比太阳能集热器10更靠上方的方式，倾斜地配置在容易受到太阳的阳光照射的场所(例如屋顶)。根据该结构，对于移送用热导管110而言，均热部IlOB位于比移送部IlOA更靠上侧的位置，由此能够抑制工作液从移送部IlOA对抗重力向均热部IlOB回流，因此即使在夜间等太阳能集热器10的集热板11被冷却的情况下，也能够抑制热量从蓄热器90向太阳能集热器10逆流。
[0078]此外，作为抑制工作液从移送用热导管的移送部向均热部回流的结构，在均热部的内部设置芯材等产生毛细管吸引力的机构，相对于此，也可以在移送部的内部不设置产生该毛细管吸引力的机构。在该结构中，即使不将热交换器设在比太阳能集热器更靠上方的位置，也能够抑制工作液从移送部向均热部回流，因此，例如能够将太阳能热水器设置在平坦的屋顶上，并且能够实现该太阳能热水器的设置方式的多样化。
[0079]在上述结构中，与太阳能集热器10横向并排地、且上下层叠地配置蓄热器90和热交换器100，并且太阳能集热器10和蓄热器90通过移送用热导管110导热性地连接，所以能够从太阳能集热器10向蓄热器90高效地进行热传输。此外，通过将蓄热单元91竖立配置在热交换器100的散热片102、102之间，能够抑制热交换器100的设置面积的增大，即使构成为与太阳能集热器10横向并排地、且上下层叠配置蓄热器90和热交换器100的情况下，也能够实现太阳能热水器80的小型化。
[0080]另外，由于将热导管120和移送用热导管110的均热部IlOB以贯穿竖立设置在热交换器100的基板101上的多个散热片102上所设置的通孔102A的方式配置，因此，通过这些热导管120和移送用热导管110的均热部110B，能够实现热交换器100的均热化。由此，能够使设置在热交换器100的散热片102、102之间的多个蓄热单元91均热化，能够对所述多个蓄热单元91均等地分配热并储存热。因此，本发明能够防止一部分蓄热单元91的温度过度上升而逐渐劣化导致蓄热器90的蓄热能力产生不均。此外，在将所储存的热量经由热交换器100传递给水时，由于通过热导管120和移送用热导管110的均热部IlOB使多个蓄热单元91均热化，所以能够从所述多个蓄热单元91均等地获取热。其结果是，能够防止一部分蓄热单元91先行结束放热导致向热水进行的供热在中途停止的情况，由此能够抑制经过热交换器100供应的热水温度随时间的变动。
[0081]〈第四实施方式〉
[0082]如图7A和图7B所示，太阳能热水器130与上述太阳能热水器80在结构方面上的显著差异是:设在热交换器100上并使入口集管103和出口集管104连结的连结管106分别从入口集管103向出口集管104逐渐增大直径。关于其他的结构，对于与上述太阳能热水器80相同的结构，标注相同的附图标记，并省略其说明。
[0083]在该第四实施方式中，如图8所示，各连结管106的出口集管104侧的端部106B形成得比入口集管103侧的端部106A大，各连结管106从入口集管103向出口集管104逐渐增大直径。根据在该连结管106内流动的水的流量、流速等确定出口集管104侧的端部106B的直径的大小。
[0084]根据上述结构，由于通过移送用热导管110的均热部IlOB能够实现热交换器100的均热化，因此，能够使设在热交换器100的散热片102、102之间的多个蓄热单元91均热化，能够对所述多个蓄热单元91均等地分配热并储存热。因此，能够防止一部分蓄热单元91的温度过度上升而逐渐劣化导致蓄热器90的蓄热能力产生不均。
[0085]另外，在将储存的热量经由热交换器100传递给水时，多个蓄热单元91通过移送用热导管110的均热部IlOB而被均热化，还有，由于上述连结管106分别从入口集管103向出口集管104逐渐增大直径，所以该连结管106内流动的水的流速越靠下游侧越慢，所以能够从多个蓄热单元91均等地获取热量。其结果是，能够防止一部分蓄热单元91先行结束放热导致向热水进行的供热在中途停止的情况，由此能够抑制经过热交换器100供应的热水温度随时间的变动。
[0086]〈第五实施方式〉
[0087]在上述各实施方式所涉及的太阳能热水器中，说明了使用热导管(均热部件)使蓄热器的多个蓄热单元均热化的结构。在该结构中，各蓄热单元具有发生过度冷却的同一种潜热蓄热材料，并具有在同一温度下产生相变的性质。因此实际上难以按顺序使各蓄热单元进行潜热蓄热，而是对所有的蓄热单元同样地进行潜热蓄热。因此，在阴天等阳光照射量较少时，有可能在所有的蓄热单元的潜热蓄热未结束(至少一部分蓄热单元部分上残留固态)时已迎来日落。该情况下，可以设想到以下问题:蓄热单元以残留的固相为核心而继续固化，在下降到常温(例如20°C)之前的过程中，由于无法处于过度冷却状态，因此无法保持潜热，不仅显热部分、潜热部分也会因放热而失去。为了解决上述问题，在本实施方式中，蓄热器针对每个蓄热单元具有熔点不同的潜热蓄热材料。
[0088]图9为本发明第五实施方式所涉及的太阳能热水器200的俯视图，图9示出了取下集热板11后的状态。本实施方式与上述第一实施方式所涉及的太阳能热水器I在结构方面上的不同之处是:太阳能热水器200的蓄热器20包括具有熔点不同的潜热蓄热材料的两种蓄热单元221、222。其他的结构与太阳能热水器I的结构相同，因此对相同的结构标注相同的附图标记，并省略其说明。还有，在本实施方式中，采用了包括具有熔点不同的潜热蓄热材料的两种蓄热单元221、222的结构，但本发明并不局限于此，当然也可以采用以下结构:包括具有熔点不同的潜热蓄热材料的三种以上蓄热单元。
[0089]如图9所示，蓄热器20具有:低熔点潜热蓄热单元221，其具有熔点低(例如50°C)的潜热蓄热材料(低熔点蓄热材料)；以及高熔点潜热蓄热单元222，其具有的潜热蓄热材料(高熔点蓄热材料)的熔点比上述低熔点潜热蓄热单元221内的潜热蓄热材料的熔点高(例如为60°C)。作为低熔点蓄热材料和高熔点蓄热材料的组合，例如，可以使用三水醋酸钠和八水氢氧化钡的组合、五水硫代硫酸钠和六水氢氧化镁的组合。
[0090]将上述低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222并排配置在基板31上。具体而言，低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222分别沿着热交换器30的连结管35的延伸方向(行方向)和散热片32的延伸方向(列方向)交替地设置，形成所谓的棋格样式。
[0091]将太阳能集热器10、蓄热器20和热交换器30在高度(厚度)方向上层叠而形成太阳能热水器200。因此，由阳光照射所产生的太阳能在太阳能集热器10的集热板11的全体上被收集，并被均等地传递至与该集热板11接触的低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222。
[0092]在本实施方式中，由于低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222被设置成棋格状，所以该低熔点潜热蓄热单元221以均匀散布的状态设在集热板11的下方。
[0093]因此，进入各蓄热单元的任何区域的太阳能都将能够用于位于附近的低熔点潜热蓄热单元221的潜热蓄热，因此能够按照首先低熔点蓄热材料其次高熔点蓄热材料这样的顺序进行潜热蓄热。
[0094]还有，由于太阳能热水器200具有热导管40，所以经由该热导管40使低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222均热化。因此，各蓄热单元221、222的温度达到熔点最低的低熔点潜热蓄热单元221的低熔点蓄热材料的熔点之后，在高熔点潜热蓄热单元222的显热升温中消耗的热量经由热导管40从高熔点潜热蓄热单元222向低熔点潜热蓄热单元221传输，低熔点潜热蓄热单元221被优先蓄热。
[0095]因此，即使因例如阴天等导致阳光照射量不足的情况下，至少在低熔点潜热蓄热单元221上能够不残留固相地进行潜热。因此，即使失去显热部分使得温度下降之后，低熔点潜热蓄热单元221通过过度冷却也能够保持低熔点蓄热材料的潜热蓄热部分，能够使所储存的热量与水进行热交换，从而作为热水被有效地利用。
[0096]另一方面，在晴天等阳光照射量充足的情况下，各蓄热单元221、222的温度升至高熔点潜热蓄热单元222的潜热蓄热材料的熔点。因此，在各蓄热单元221、222的温度达到高熔点潜热蓄热单元222的潜热蓄热材料的熔点之后，低熔点潜热蓄热单元221的显热升温中消耗的热量经由热导管40从低熔点潜热蓄热单元221向高熔点潜热蓄热单元222传输，而被储存在高熔点潜热蓄热单元222中。因此，通过分阶段地在低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222中蓄热，能够在低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222中切实地蓄热，由此能够有效地利用该所储存的热量。
[0097]在本实施方式中，如图9所示，将低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222大致相同地设置。如上所述，由于低熔点潜热蓄热单元221与阳光照射量不足时的蓄热量有关，所以可能期望其数量更多。但是，低熔点潜热蓄热单元221相比于高熔点潜热蓄热单元222过多时，由于从高熔点潜热蓄热单元222向低熔点潜热蓄热单元221的热传输减少，所以难以在低熔点潜热蓄热单元221中不残留固相地进行蓄热。
[0098]相对于此，低熔点潜热蓄热单元221相比于高熔点潜热蓄热单元222过少时，对低熔点潜热蓄热单元221的蓄热量减少。
[0099]因此，在本实施方式中，通过将低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222大致相同地设置，能够确保对蓄热器20的蓄热量，并且能够实现对低熔点潜热蓄热单元221的可靠的蓄热。
[0100]接下来，对利用所积蓄的热量的情况进行说明。
[0101]在针对低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222的蓄热结束时，由于在所述低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222中潜热蓄热材料的相变温度(熔点)不同，因此有可能出现以下问题:热交换器30的热交换温度产生不均，由此所生成的热水的温度也因所处位置的不同而产生差异。
[0102]但在本实施方式中，由于低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222通过热导管40而被均热化，所以在从各蓄热单元221、222获取热时，能够使热量经由热导管40均等地传递给连结管35内的水，从而能够抑制所供应的热水温度的由场所引起的不均。
[0103]另外，在仅低熔点潜热蓄热单元221结束蓄热而高熔点潜热蓄热单元222未蓄热时，由于高熔点潜热蓄热单元222无法不产生相变地保持恒定温度，因此有可能出现以下问题:热交换温度产生不均，因此所生成的热水的温度也因所处场所不同而产生不均。
[0104]但是，即使在这种情况，在本实施方式中，由于低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222通过热导管40而被均热化，所以从各蓄热单元221、222获取热时，能够使热量经由热导管40均等地传递给连结管35内的水，从而能够抑制所供应的热水温度的由场所引起的不均。
[0105]如此，在本实施方式中，由于蓄热器20具有低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222，并且使用热导管40使上述低熔点潜热蓄热单元221和高熔点潜热蓄热单元222均热化，因此热交换器30中热交换温度的不均消失。因此，关于对具有不同熔点的蓄热单元的配置，没有限制，即使将低熔点潜热蓄热单元和高熔点潜热蓄热单元偏置，也没有问题，只要上述低熔点潜热蓄热单元和高熔点潜热蓄热单元分别与热导管导热地连接即可。上述蓄热单元彼此也可以在一端直接接触。
[0106]例如，如图1OA和图1OB所示，在变形例所涉及的太阳能热水器201中，蓄热器20具有低熔点潜热蓄热单元223和高熔点潜热蓄热单元224，将上述各蓄热单元223、224在高度(厚度)方向上层叠而构成蓄热器20。
[0107]具体地讲，高熔点潜热蓄热单元224以使其下表面224B与基板31接触的方式，被设置在基板31上，低熔点潜热蓄热单元223分别以使其上表面223A与集热板11接触的方式，被设置在上述高熔点潜热蓄热单元224上。低熔点潜热蓄热单元223和高熔点潜热蓄热单元224被形成为:它们层叠后的高度与散热片32的高度大致相同。
[0108]在上述结构中，蓄热器20包括具有熔点不同的潜热蓄热材料的低熔点潜热蓄热单元223和高熔点潜热蓄热单元224，将高熔点潜热蓄热单元224设置在基板31上，将低熔点潜热蓄热单元223层叠在该高熔点潜热蓄热单元224上，并且将集热板11设置在该低熔点潜热蓄热单元223上。因此，集热板11上所收集的太阳能被用于与上述集热板11接触的低熔点潜热蓄热单元223的潜热蓄热，因此能够按照首先低熔点蓄热材料其次高熔点蓄热材料这样的顺序进行潜热蓄热。因此，即使阳光照射量少，也能在低熔点潜热蓄热单元223中不残留固相地进行蓄热，所以即使是阴天也能有效地利用太阳能。
[0109]〈第六实施方式〉
[0110]图11为第六实施方式所涉及的太阳能热水器210的俯视图。该实施方式与上述第三实施方式所涉及的太阳能热水器80在结构方面上的不同之处是:蓄热器90包括具有熔点不同的潜热蓄热材料的两种蓄热单元191、192。其他的结构与太阳能热水器80相同，因此对相同的结构标注相同的附图标记，并省略其说明。
[0111]在本实施方式中，如图11所示，蓄热器90包括:具有低熔点蓄热材料的低熔点潜热蓄热单元191 ;以及高熔点潜热蓄热单元192，其具有的高熔点蓄热材料的熔点高于上述低熔点潜热蓄热单元191内的低熔点蓄热材料的熔点。作为低熔点蓄热材料和高熔点蓄热材料的组合，例如，可以使用三水醋酸钠和八水氢氧化钡的组合、五水硫代硫酸钠和六水氢氧化镁的组合。
[0112]低熔点潜热蓄热单元191和高熔点潜热蓄热单元192分别被夹持在相邻的散热片102、102之间，并且所述低熔点潜热蓄热单元191和高熔点潜热蓄热单元192被构成为在热交换器100的连结管105的延伸方向(行方向)上交替地设置。另外，低熔点潜热蓄热单元191和高熔点潜热蓄热单元192被大致相同地配置。
[0113]在上述结构中，由于蓄热器90将包括具有不同熔点的潜热蓄热材料的低熔点潜热蓄热单元191和高熔点潜热蓄热单元192在热交换器100的连结管105的延伸方向(行方向)上交替地设置，因此，即使阳光照射量少，也能够在低熔点潜热蓄热单元191中不残留固相地进行蓄热，因此即使是阴天也能有效地利用太阳能。
[0114]另外，低熔点潜热蓄热单元191和高熔点潜热蓄热单元192的配置结构不局限于图11中的情形。例如，如图12所示，也可以将低熔点潜热蓄热单元191和高熔点潜热蓄热单元192在热交换器100的连结管105的一端侧和另一端侧分开地设置。在本变形例中，低熔点潜热蓄热单元191被设在入口集管103侧(上游侧)，高熔点潜热蓄热单元192被设在出口集管104侧(下游侧)。
[0115]在不设置热导管120的结构中，在分开设置低熔点潜热蓄热单元191和高熔点潜热蓄热单元192时，为使集热板11上收集的太阳能均匀地传递到各蓄热单元，因此不向低熔点潜热蓄热单元191优先地蓄热，而向低熔点潜热蓄热单元191和高熔点潜热蓄热单元192同时蓄热。
[0116]对此，在本结构中，由于使用热导管120实现低熔点潜热蓄热单元191和高熔点潜热蓄热单元192的均热化，所以能够防止高熔点潜热蓄热单元192的蓄热逐渐进行而处于高温的情况，能够将高熔点潜热蓄热单元192的显热向低熔点潜热蓄热单元191传输，并能够向低熔点潜热蓄热单元191优先蓄热。通过这样使用热导管120，能够消除与低熔点潜热蓄热单元191和高熔点潜热蓄热单元192的设置有关的限制。
[0117]还有，在本变形例中，由于低熔点潜热蓄热单元191被设在入口集管103侧(上游侧)，高熔点潜热蓄热单元192被设在出口集管104侧(下游侧)，所以，在利用储存的热量时，能够分别从低熔点潜热蓄热单元191和高熔点潜热蓄热单元192以同样的热密度获得热。因此，水流上游侧的潜热蓄热材料不会先行结束潜热释放，因此实现所供应的热水温度随时间的变化减小这样的效果。
[0118]另外，在本实施方式中，说明了第三实施方式所涉及的太阳能热水器80的蓄热器90为包括具有熔点不同的蓄热材料的多个蓄热单元的结构，但只要是包括具有熔点不同的蓄热材料的多个蓄热单元的结构，当然也适用于其他实施方式所涉及的太阳能热水器50、130。
[0119]〈第七实施方式〉
[0120]太阳能热水器150被设在容易受到阳光照射的场所(例如，屋顶)，如图13A所示，太阳能热水器150具有:太阳能集热器10，其接收来自太阳的阳光照射而收集太阳能；蓄热器60，其接收并储存从上述太阳能集热器10放射的太阳能；以及热交换器30，其接收从上述蓄热器60或太阳能集热器10放射的热量并将该热量传递给外部(本实施方式中为自来水)，将上述太阳能集热器10、蓄热器60和热交换器30在高度(厚度)方向上层叠而形成太阳能热水器150。在本实施方式中，在热交换器30的上方设置蓄热器60,在该蓄热器60的上方设置太阳能集热器10。因此，能够抑制太阳能热水器150的设置面积，并且能够实现该太阳能热水器150的小型化。
[0121]热交换器30具有:形成为板状的基板31 ;以及竖立设置在上述基板31上的散热片32、32。上述基板31和散热片32例如由铜、铝等热传导性能优异的金属或由上述金属组成的合金制成，各散热片32空出规定间隔地通过螺钉紧固等被固定在该基板31上。另外，基板31和散热片32也可以一体地形成。上述各散热片32形成为大致相同的高度，太阳能集热器10被固定在该散热片32的上端部。[0122]如图14所示，热交换器30具有:沿着上述散热片32延伸的方向配置的一对入口集管33和出口集管34 ；以及连结上述入口集管33和出口集管34之间的多个连结管36，36…。上述各连结管36例如由铜、铝等热传导性能优异的金属或由上述金属组成的合金制成，分别被固定在基板31的下表面上。
[0123]另外，入口集管33上连接作为供水源的上水管，出口集管34上连接与热水供应口连接的热水供应管。另外，为了将过度升温的热水调整到合适的温度，也可以将从作为供水源的上水管分支的混合用管连接在热水供应管上。通过使热水供应管中流动的热水经由混合用管与上水管的水混合，能够将热水调整到合适的温度。
[0124]太阳能集热器10具有被形成为与基板31大致相同的大小的板状、且进行了提高光吸收率的表面处理的集热板11，该集热板11被固定在热交换器30的散热片32上。与上述热交换器30的基板31、散热片32和连结管35—样，该集热板11也由热传导性能优异的金属材料制成，该集热板11所收集的太阳能经由多个散热片32被传递给热交换器30。
[0125]蓄热器60用于储存在太阳能集热器10中收集并被传递给热交换器30的太阳能。该蓄热器60具有多个被划分得较小的蓄热单元61、61...，这些蓄热单元61并排配置在相邻的散热片32、32之间。各蓄热单元61是使用袋状叠层材料封装潜热蓄热材料而形成的单元，如图13A所示，该蓄热单元61的上表面61A和下表面61B形成为分别与集热板11和基板31相接触的高度(厚度)。还有，集热板11和基板31上分别设有多个用于保持蓄热单元61的突起(省略其图示)，从而能够将该蓄热单元61固定在集热板11和基板31之间，并且能够提高该集热板11以及基板31与蓄热单元61之间的热传递特性。因此，能够将从集热板11和基板31传递的太阳能高效地储存在蓄热单元61内的潜热蓄热材料。
[0126]潜热蓄热材料具有利用其熔解或凝固时的潜热进行蓄热或放热的性质。在本实施方式中，作为潜热蓄热材料，使用了三水醋酸钠，但是只要具有上述性质的物质，则不特别地限定，例如可以使用六水氯 化镁、八水氢氧化钡、五水硫代硫酸钠、六水硝酸镁、石蜡、木糖醇等、以及它们的混合物等。
[0127]如果利用潜热蓄热材料，与利用水等显热的方法相比，蓄热密度变大，所以能够实现蓄热器60的小型化。还有，由于将使用叠层材料来封装潜热蓄热材料并被划分得更小的蓄热单元61配置在基板31上，所以能将太阳能热水器I的高度(厚度)抑制得更低，能够实现该太阳能热水器I的小型化。
[0128]潜热蓄热材料具有以下性质:在储存完太阳能后被冷却时，处于所谓的过度冷却状态，即使被冷却到凝固点以下的温度，也不会凝固，不会开始放热。因此，在本实施方式中，蓄热器60上设有对蓄热单元61分别施加刺激而引起发热(凝固)的发热触发机构22(图14)。该发热触发机构22各自独立地设在各蓄热单元61中，并具有:在蓄热单元61内与潜热蓄热材料接触的通电线；以及用于经由该通电线向潜热蓄热材料施加电压的操作开关。通过在使用太阳能热水器150时使该操作开关动作从而对潜热蓄热材料施加刺激，解除蓄热单元61内的潜热蓄热材料的过度冷却状态，在该潜热蓄热材料凝固时，储存在该潜热蓄热材料中的热从潜热蓄热材料向热交换器30的基板31释放。此外,通过使各发热触发机构22分别地进行动作，能够从各蓄热单元61获取必要的热量，并且能够有效地利用所储存的热量。另外，作为对蓄热单元61施加刺激的方法，并不局限于施加电压的方法，也可以是对蓄热单元61施加剪切应力的方法，或者是具有使晶种接触呈液态的潜热蓄热材料的机构的方法。
[0129]叠层材料是由薄膜状较薄材料构成的袋状容器，例如由聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)等树脂制成。通过使用薄膜状叠层材料来封装潜热蓄热材料，蓄热单元61具有对于集热板11以及基板31优异的接触性，并且上述集热板11以及基板31与潜热蓄热材料直接接触,从而能够防止集热板11和基板31的腐蚀。此外,蓄热单元61由于使用袋状叠层材料封装潜热蓄热材料而被划分得较小，所以能够使蓄热时发生液化的潜热蓄热材料的处理变得容易，能够将蓄热单元61简单地配置在基板31上，并且能够确保蓄热单元61的导热面积较大，从而能够提高导热效率而快速获取热。
[0130]另外，可以设想到以下问题:在将热量从多个蓄热单元61传递给热交换器30而用该热交换器30对水进行加热时，难以从各蓄热单元61均等地获取热，随着时间的推进，热回收量减少。因此，在本实施方式中，将热交换器30的入口集管33和出口集管34连结的连结管36如图13B和图13C所示，出口集管34侧的端部36B形成得比入口集管33侧的端部36A更大，如图14所示，从入口集管33向出口集管34逐渐增大直径。根据在该连结管36内流动的水的流量、流速等确定出口集管34侧的端部36B的直径大小。在此，上述的入口集管33、出口集管34以及多个连结管36构成均热部件。
[0131]根据第七实施方式，在热交换器30的上方设置蓄热器60，在该蓄热器60的上方设置太阳能集热器10。因此，能够抑制太阳能热水器150的设置面积，从而能够实现该太阳能热水器150的小型化。另外，由于热交换器30具有竖立设在基板31上的多个散热片32、32，并且在该多个散热片32、32上设置太阳能集热器10的集热板11，因此，由该集热板11收集的太阳能经由散热片32、32传递给基板31，从而能够在设置在该基板31上的蓄热单元61中高效地蓄热。
[0132]还有，由于上述连结管36分别从入口集管33向出口集管34逐渐增大直径，所以在该连结管36中流动的水的流速越是靠下游侧越慢，由此能够从多个蓄热单元61中均等地获取热。其结果是，能够防止一部分蓄热单元61先行结束放热导致向热水进行的供热在中途停止的情况，由此能够抑制经过热交换器30供应的热水温度随时间的变动。
[0133]另外，在本实施方式中，蓄热器60的各蓄热单元61采用了具有产生过度冷却的同一种类的潜热蓄热材料的结构，但本发明并不局限于此，当然蓄热器60也可以采用具有多种蓄热单元的结构，该多种蓄热单元具有熔点不同的潜热蓄热材料。
[0134]另外，在上述第一至第七实施方式中，还可以采用以下结构:至少将蓄热器和热交换器收装在壳体(图未示)内，再将每个上述壳体设在屋顶之上。该情况下，壳体优选由隔热性能较好的材料形成。还有，也可以采用以下结构:将整个太阳能热水器收容在壳体内，使用玻璃等具有透光性的部件形成该壳体的面对太阳能集热器(集热板)的表面。
[0135]附图标记说明
[0136]1、50、80、130、150、200、201、210、211:太阳能热水器
[0137]10:太阳能集热器
[0138]11:集热板
[0139]20、60、90:蓄热器
[0140]21、61、91:蓄热单元
[0141]30、100:热交换器[0142]31、101:基板
[0143]32、102:散热片(导热支柱)
[0144]32A、102A:通孔
[0145]33、103:入 口集管
[0146]34、104:出 口集管
[0147]35、36、105、106:连结管
[0148]40、120:热导管(均热部件)
[0149]110:移送用热导管(热移送部件)
[0150]IlOA:移送部
[0151]IlOB:均热部
[0152]191、221、223:低熔点潜热蓄热单元(蓄热单元)
[0153]192、222、224:高熔点潜热蓄热单元(蓄热单元)
【权利要求】
1.一种太阳能热水器，具有: 太阳能集热器； 蓄热器，储存由所述太阳能集热器收集的热量；以及 热交换器，利用所述蓄热器中储存的热量对水进行加热， 所述太阳能热水器的特征在于， 所述蓄热器被划分成具有潜热蓄热材料的多个蓄热单元， 所述太阳能热水器具有实现所述多个蓄热单元之间的均热化的均热部件。
2.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于， 在所述热交换器上设置所述多个蓄热单元， 在各蓄热单元之间分别设置导热支柱， 所述均热部件与该导热支柱导热性地连接。
3.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于， 在所述热交换器上设置所述多个蓄热单元， 所述均热部件与所述热交换器导热性地连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳能热水器，其特征在于， 所述太阳能集热器、所述蓄热器以及所述热交换器重叠地设置。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳能热水器，其特征在于， 所述蓄热器和所述热交换器重叠地设置， 所述太阳能集热器与该蓄热器以及热交换器横向并排地设置， 所述太阳能集热器和所述蓄热器通过热移送部件导热性地连接。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的太阳能热水器，其特征在于， 所述热交换器具有: 入口集管和出口集管；以及 将所述入口集管和出口集管之间相互连结的多个连结管， 所述均热部件沿着所述连结管设置。
7.根据权利要求6所述的太阳能热水器，其特征在于， 所述连结管的管径从所述入口集管向所述出口集管逐渐增大。
8.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于， 所述热交换器具有: 入口集管和出口集管；以及 将所述入口集管和出口集管之间相互连结的多个连结管， 所述均热部件通过使所述连结管的管径从所述入口集管向所述出口集管逐渐增大而构成。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的太阳能热水器，其特征在于， 所述潜热蓄热材料使用产生过度冷却的材料， 在多个所述蓄热单元上设有发热触发机构。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的太阳能热水器，其特征在于， 所述蓄热器针对每个所述蓄热单元具有熔点不同的潜热蓄热材料。
【文档编号】F24J2/34GK103635757SQ201280032908
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年4月10日 优先权日:2011年11月8日
【发明者】岛田守, 池田匡视 申请人:古河电气工业株式会社
相关技术
网友询问留言
已有0条留言
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！
1