JP2006343060A

JP2006343060A - ソーラーシステム

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Publication number: JP2006343060A
Application number: JP2005170717A
Authority: JP
Inventors: Shinpei Yu; 伸平友
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2025-06-10
Also published as: JP4933748B2

Abstract

【課題】効率的に空気と熱媒との熱交換を行うことができるソーラーシステムを提供する。
【解決手段】屋根１２上には、換気ユニット４とともにお湯取りユニット３が配設される。このお湯取りユニット３には、集熱部２で生成された加熱空気が導入される。このように、お湯取りユニット３を屋根１２上などの家屋外部に配設することにより、お湯取りユニット３を集熱部２に近接して配設できるので、集熱部２で生成された加熱空気を温度を低下させることなくお湯取りユニット３に導入することが可能となり、結果として効率的にお湯を生成できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、家屋内外の熱交換や温水の生成を行うソーラーシステムに関するものである。

近年、地球環境保全・公害防止・エネルギー問題などから、自然エネルギーの利用が注目を集めている。住居等の建造物の分野においては、太陽エネルギーを利用して室内暖房、冷房、換気、除湿、給湯等を行うシステムが開発されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。

特許文献１〜３に開示されたシステムは、空気式のソーラーシステムであり、屋根に設けられた集熱部により加熱された空気を、屋根の棟近傍の裏側屋内に設けられたダクトを介して屋根裏空間に配設されたハンドリングボックスに導入し、このハンドリングボックスから各部屋、床下または屋外に加熱空気を供給したり、温水を生成するものである。

特開平５−７９７０７号公報特開２００２−２３５９５５号公報特開２００４−２０１２２号公報

上述した従来のシステムでは、ハンドリングボックスを屋根裏空間に配設していたので、集熱部で生成された加熱空気をハンドリングボックスに導入するまでに加熱空気の温度が下がってしまい、効率的にお湯を生成することができなかった。
また、従来のシステムでは、加熱空気を屋根裏空間に導入するため、例えば夏などは、ハンドリングボックスやダクトからの大量の放熱により屋内の温度が上昇してしまうという問題があった。

さらに、従来のシステムでは、住居内の各所にダクトや配管を配設し、これらの一端を屋根裏空間にまで導入してハンドリングボックスに接続するために、ハンドリングボックスの設置場所やダクトおよび配管の取り回し等を予め設計しなければならないので、後付工事ができなかった。

そこで、本願発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであり、効率的に空気と熱媒体の熱交換を行うことができるソーラーシステムを提供することを目的とする。
また、本願発明の他の目的は、ハンドリングボックスやダクトからの放熱による屋内の温度上昇を抑制することにある。
さらに、本願発明の他の目的は、簡単に設置することができるソーラーシステムを提供することにある。

上述したような課題を解決するために、本願発明にかかるソーラーシステムは、家屋外部に配設され、太陽光線により空気を加熱する集熱手段と、家屋外部に配設され、中空の箱体の形状を有し、吸気口と、排気口と、家屋内部に連通する開口とを有する換気ユニットと、集熱手段と換気ユニットとの間の家屋外部に配設され、集熱手段において加熱された空気と外部から供給される第１の熱媒との間で熱交換する熱交換器とを備えたことを特徴とする。このソーラーシステムによれば、家屋外部に配設した熱交換器により空気と液体との熱交換が行われる。

上記ソーラーシステムにおいて、熱交換器に第１の熱媒を送出するポンプと、熱交換器において熱交換された第１の熱媒と貯留する第２の熱媒との間で熱交換するタンクとをさらに備えるようにしてもよい。
ここで、家屋外部に配設され家屋外部の温度を測定するポンプ制御用センサと、このポンプ制御用センサの測定値に基づいてポンプを駆動させるポンプ制御手段とをさらに備えるようにしてもよい。このソーラーシステムによれば、制御手段は、家屋外部の温度が高い場合にポンプを駆動させて、加熱された空気により液体を加熱させることができる。

また、上記ソーラーシステムにおいて、一端が換気ユニットの開口に接続され、他端が家屋内部の所定の箇所に配設されたダクトと、このダクトに配設された第１のファンと、家屋外部に配設され家屋外部の温度を測定するシャッタ制御用外部センサと、家屋内部に配設され家屋内部の温度を測定するシャッタ制御用内部センサとをさらに備え、換気ユニットは、排気口と孔とを選択的に塞ぐシャッタと、このシャッタを駆動する駆動手段と、排気口に配設された第２のファンと、シャッタ制御用外部センサおよびシャッタ制御用内部センサの測定値に基づいて第１のファンまたは第２のファンを駆動させる換気制御手段とをさらに備えるようにしてもよい。このソーラーシステムによれば、家屋内部に加熱空気を取り込む場合は、シャッタにより排気口を塞ぐと共に第１のファンを駆動させる。また、加熱空気を排気する場合は、シャッタにより開口を塞ぐとともに第２のファンを駆動させる。

本発明によれば、熱交換器を家屋外部に配設することにより、熱交換器を集熱手段に近接させることができるので、集熱手段で生成された加熱された空気を温度が高いまま熱交換器に導入させることが可能となる。結果として、空気と熱媒との間の熱交換を効率的に行うことができる。
また、本発明によれば、加熱された空気を屋内に取り込まずに熱交換器で熱交換を行うので、例えば夏の日中などにお湯を生成する場合であっても、屋内の温度上昇を抑制することができる。
さらに、本発明によれば、屋根に孔を設けるという簡単な工事だけでソーラーシステムを配設することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本実施の形態にかかるソーラーシステムの構成を示す模式図である。本実施の形態にかかるソーラーシステム１は、家屋１１の屋根１２に配設された集熱部２と、この集熱部２に接続され、集熱部２により加熱された空気の流路となる外部ダクト１６と、この外部ダクト１６に接続され、上記加熱空気により温水を生成するお湯取りユニット３と、このお湯取りユニット３に接続され、上記加熱空気を家屋１１内に導入する換気ユニット４と、この換気ユニット４に接続され、上記加熱空気を家屋１１内部に放出する内部ダクト５と、ソーラーシステム１の動作を制御する制御盤６とから構成される。

集熱部２は、屋根１２の上方に離間して設けられた屋根板１３と、屋根１２の軒先に形成される空気取り入れ口１４と、屋根１２と屋根板１３との隙間により形成される空気流路１５とから構成される。ここで、屋根１２は、所定の勾配を有し、屋根板１３も屋根１２と同等の勾配を有するように配設される。これにより、空気流路１５として作用する隙間が形成される。
また、屋根板１３は、例えば、金属製のプレートやスレート屋根材から構成され、太陽光線により加熱される。これにより、屋根１２と屋根板１３により空気層が構成され、空気流路１５を通過する空気は、太陽光により効果的に暖められる。

外部ダクト１６は、フェノール樹脂発泡体、ポリプロピレン発泡体、木材および発砲スチロール等の耐熱性および断熱性を有する材料からなる中空の箱形の形状を有し、集熱部２と反対側の屋根１２の棟近傍に配設される。このような外部ダクト１６は、集熱部２の空気流路１５およびお湯取りユニット３に接する面に、それぞれ開口が形成されている。これにより、集熱部２で生成された加熱空気は、外部ダクト１６を経由して、お湯取りユニット３に流入することが可能となる。

お湯取りユニット３は、カバー３１と、このカバー３１内部に収納され熱交換器として機能する湯取りコイル３２と、このお湯取りコイル３２に上りパイプ３３ａおよび下りパイプ３３ｂを介して不凍液を循環させるポンプ３３と、下りパイプ３３ｂが内部に配設されたタンク３４とを有する。このようなお湯取りユニット３は、外部ダクト１６と換気ユニット４との間に配設される。

カバー３１は、外部ダクト１６と同等の構成、すなわち、フェノール樹脂発泡体、ポリプロピレン発泡体、木材および発砲スチロール等の耐熱性および断熱性を有する材料からなる箱形の形状を有する。このようなカバー３１は、隣接する外部ダクト１６ｄおよび換気ユニット４と接する面に開口を有する。これにより、外部ダクト１６ｄからお湯取りユニット３に流入した加熱空気は、カバー３１内部のお湯取りコイル３２を通過して、換気ユニット４に流入することが可能となる。

お湯取りコイル３２は、図２に示すように、互いに平行に配設された複数のフィン３２ａと、これらのフィン３２ａを多数回貫通するパイプ３２ｂとを有する公知のフィンコイルから構成される。パイプ３２ｂは、一端が上りパイプ３３ａ、他端が下りパイプ３３ｂを構成している。

ポンプ３３は、家屋内部または外部に配設された公知のポンプからなり、公知の不凍液を上りパイプ３３ａおよび下りパイプ３３ｂを介してお湯取りコイル３２とタンク３４のコイル３４ｃの間で循環させる。このようなポンプ３３は、制御盤６からの制御信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ等の駆動制御が行われる。

タンク３４は、家屋内部または外部に配設された公知の給湯タンクからなり、タンク３４内部に水を貯留する上水道３４ａと、タンク３４内部に貯留されたお湯を家屋１１内部の所定の箇所に導出する配管３４ｂとが接続されている。また、タンク３４の内部には、一端がポンプ３３に接続され、他端が下りパイプ３３ｂに接続されたコイル３４ｃが張り巡らされている。また、タンク３４には、タンク３４に貯留されたお湯の量や温度を計測するセンサ３５も設けられており、このセンサ３５により計測された値は、制御盤６に送信される。

次に、図３〜５を参照して、換気ユニット４について詳述する。図３は、換気ユニット４の構成を示す斜視図、図４は、換気ユニット４の内部構成を示す部分分解図、図５は、換気ユニット４の断面図である。換気ユニット４は、箱の形状を有する箱体４０と、この箱体４０内部に配設されたシャッタ４１と、このシャッタ４１を駆動する駆動部４２とから構成される。このような換気ユニット４は、屋根１２の棟近傍に配設され、お湯取りユニット３と接続される。

箱体４０は、直方体または正方体の箱の形状を有し、一の側面（以下、吸気面部材５０ａという）が集熱部２の空気流路１５に接続された上側箱形構造体５０と、直方体または正方体の箱の形状を有し、上側箱形構造体５０の底面部材５０ｆに上面が接続された下側箱形構造体６０とから構成される。このような箱体４０は、フェノール樹脂発泡体、ポリプロピレン発泡体、木材および発砲スチロール等の耐熱性および断熱性を有する材料から構成される。なお、箱体４０の外部表面には、例えばアルミでコーティングするなどの防水加工を施すようにしてもよい。

上側箱形構造体５０は、吸気面部材５０ａに形成された吸気口５１と、吸気面部材５０ａの反対側の側面である排気面部材５０ｂに形成された排気口５２と、この排気口５２に配設されたファン５３と、底面部材５０ｆに形成された平面視略矩形の開口５６とを有する。また、底面部材５０ｆには、排気面部材５０ｂから上側箱形構造体５０の外部方向に突出したリブ５７が形成されている。なお、上側箱形構造体５０において、吸気面部材５０ａおよび排気面部材５０ｂに隣接する側面を、それぞれ側面部材５０ｃ、５０ｄという。

なお、吸気口５１の形状は、平面略矩形に限定されず、例えば楕円形や円形など適宜自由に設定することができる。また、吸気口５１の数量も、１つに限定されず適宜自由に設定することができる。さらに吸気口５１の大きさも適宜自由に設定することができる。また、排気口５２の数量も、１つのみらなず、例えば２つまたは３つなど適宜自由に設定することができる。さらにファン５３の数量も、１つのみならず、例えば２つまたは３つなど複数にしてもよい。

下側箱形構造体６０は、上面が開口した箱の形状を有し、その開口した上面を開口５６に対向させた状態で上側箱形構造体５０に接続される。下側箱形構造体６０の上面の形状は、開口５６の形状に対応している。これにより、上側箱形構造体５０と下側箱形構造体６０のそれぞれの内部が連続した箱体４０が構成される。また、下側箱形構造体６０の底面部材６０ａには、平面視略円形の孔６１が形成されており、この孔６１には底面部材６０ａから下側箱形構造体６０の外部に突出した接続部６２が形成されている。なお、孔６１の形状は、円形に限定されず、例えば矩形等適宜自由に設定することができる。

シャッタ４１は、下側箱形構造体６０の底面部材６０ａの形状に対応した平面視略矩形の板の形状を有し、排気面部材５０ｂに近接する側部を支点として回動可能なように下側箱形構造体６０の底面部材６０ａ近傍に配設される。このようなシャッタ４１は、図５に示すように、上側箱体の排気面部材５０ｂ側に回動したときには排気口５２を塞ぎ、下側箱形構造体６０の底面部材６０ａ側に回動したときには孔６１を塞ぐ。

駆動部４２は、ダンパーモータ等の公知のモータから構成されており、下側は固体構造体６０の側面部材６０ｂに設けられ、シャッタ４１の回動可能に支持された側部に接続されている。このような駆動部４２は、制御盤６からの制御信号に基づいて駆動して、シャッタ４１を回動させる。

内部ダクト５は、一端が下側箱形構造体６０の接続部６２に接続され、他端が家屋１１内部の所定空間に配設された公知の配管から構成され、接続部６２の近傍にファン７０が設けられている。このファン７０を配設する場所は、下側箱形構造体６０の接続部６２、この接続部６２近傍や内部ダクト５の途中や端部など適宜自由に配設することができる。

制御盤６は、ポンプ３３、タンク３４、タンク３４に貯留されたお湯の量や温度を計測するセンサ３５、および、屋根１２の棟近傍に配設され集熱部２で生成された加熱空気の温度を計測する吸気センサ７１が接続されている。これにより、制御盤６は、センサ３５によるタンク３４に貯留されたお湯の量および温度と、吸気センサ７１による加熱空気の温度とに基づいて、ポンプ３３の動作制御を行う。また、制御盤６は、駆動部４２、ファン５３、ファン７０、および、家屋１１内部に配設され室温を計測する室温センサ７２にも接続されている。これにより、制御盤６は、吸気センサ７１による加熱空気の温度と室温センサ７２による室内温度とに基づいて駆動部４２、ファン５３およびファン７０の動作制御を行う。

このような制御盤６は、ＣＰＵ等の演算装置と、メモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の記憶装置と、ボタン、キー等の入力装置と、蛍光表示管、ＦＥＤ(Field Emission Display)、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)、有機ＥＬ(Electro Luminescence)等の表示装置と、外部との情報の送受を行うＩ/Ｆ装置を備えたコンピュータまたはコントローラーと、このコンピュータまたはコントローラーにインストールされたプログラムとから構成される。すなわちハードウェア装置とソフトウェアとが協働することによって、上記ハードウェア資源がプログラムによって制御されることにより、上述したようなポンプ３３、駆動部４２、ファン５３およびファン７０の動作制御が行われる。

［設置方法］
次に、ソーラーシステム１の設置方法について説明する。
まず、図１に示す屋根板１３が取り付けられた屋根１２の所定の箇所に換気ユニット４を設置するための孔を開ける。具体的には、屋根において、南側など日当たりのよい側の面（以下、集熱面という）の反対側の面（以下、非集熱面という）に、換気ユニット４の下側箱形構造体６０の形状に対応した形状の孔を開ける。

次いで、屋根１２の非集熱面に開けた孔に、図３〜５に示した換気ユニット４の下側箱形構造体６０を嵌入し、換気ユニット４を屋根１２上に配設する。換気ユニット４の下側箱体６０を屋根１２に開けた孔に嵌入していくと、上側箱形構造体５０の底面部材５０ｆとリブ５７とが屋根１２と当接し、上側箱形構造体５０が屋根１２上に突出した状態になる。この状態で、換気ユニット４を屋根１２上に防水処理を施すとともに固定する。さらに、吸気センサ７１を配設する。この吸気センサ７１は、屋根１２の棟近傍など、集熱部２で生成された加熱空気が最も温度が高くなる位置に配設するのが望ましい。

また、外部ダクト１６を屋根１２の非集熱面に配設する。外部ダクト１６は、設置工事の都合上、屋根１２上まで運びやすい所定の大きさに形成されており、屋根１２の大きさに対応する数量だけ連設される。本実施の形態では、図６に示すように、外部ダクト１６ａ〜１６ｆが屋根１２の棟近傍に一列に配設される。このとき、外部ダクト１６ａ〜１６ｆの開口は、集熱部２の空気流路１５と接続される。また、外部ダクト１６ａ〜１６ｆの他の開口は、隣接する外部ダクトに接続される。

次いで、外部ダクト１６ｄと換気ユニット４との間にお湯取りユニット３を配設する。すると、屋根１２上には、図６に示すように、外部ダクト１６ａ〜１６ｆ、お湯取りユニット３および換気ユニット４が略Ｔ字状に配設される。このとき、お湯取りユニット３の開口は、外部ダクト１６ｄの水下側の面および換気ユニット４の吸気面部材５０ａの吸気口５１と接続する。これにより、集熱部２で生成された加熱空気は、各外部ダクト１６ａ〜１６ｆに導入され、隣接する外部ダクト１６を経由してお湯取りユニット３に隣接する外部ダクト１６ｄに集められ、この外部ダクト１６ｄからお湯取りユニット３を介して換気ユニット４内部に流入する。

ここで、図１に示すように、外部ダクト１６、お湯取りユニット３および換気ユニット４を覆うカバー１７を設けるようにしてもよい。これにより、外部ダクト１６、お湯取りユニット３および換気ユニット４それぞれの接続部分、並びに、外部ダクト１６、お湯取りユニット３および換気ユニット４を、雨や雪などから保護することが可能となる。

次いで、換気ユニット４の接続部６２と家屋１１の内部に配設した内部ダクト５とを接続する。また、お湯取りユニット３のお湯取りコイル３２と、家屋１１の内部に配設した上りパイプ３３ａおよび下りパイプ３４ｂとをそれぞれ接続する。また、上りパイプ３３ａと家屋１１内部または外部に設置したポンプ３３とを接続する。また、下りパイプ３３ｂと家屋１１内部または外部に設置したタンク３４とを接続する。

次いで、制御盤６を家屋１１内部のリビングや廊下等のユーザにとって使い勝手がよい位置に設置し、室温センサ７２を家屋１１内部の室温を計測可能な場所に配設する。また、ポンプ３３、タンク３４に配設されたセンサ３５、駆動部４２、ファン７０、吸気センサ７１および室温センサ７２を制御盤６と電気的に接続する。これにより、ソーラーシステム１が家屋１１に設置される。

［換気動作］
次に、ソーラーシステム１の動作について説明する。まず、ソーラーシステム１による換気動作について説明する。例えば冬の日中のように室温が室温の設定温度よりも低く、かつ、吸気温度が室温よりも高いときなど、集熱部２で生成された加熱空気を室内に取り込む場合、制御盤６は、シャッタ４１により排気口５２を塞ぐとともにファン７０を回転させる。すると、集熱部２で生成された加熱空気は、外部ダクト１６，お湯取りユニット３および換気ユニット４の孔６１を通過して、内部ダクト５から家屋１１内部に供給される。これにより、家屋１１内部の温度が上昇する。なお、夏の早朝や夜間など涼しい外気を家屋１１内部に取り込む場合も、制御盤６は同様の動作を行う。

例えば夏の日中のように吸気温度が室温の設定温度よりも高いときなど、集熱部２で生成された加熱空気を排気する場合、制御盤６は、シャッタ４１により孔６１を塞ぐとともに、ファン５３を回転させる。すると、集熱部２で生成された加熱空気は、お湯取りユニット３を通過して、換気ユニット４の排気口５２から家屋１１の屋根１２上に放出される。これにより、屋根１２が過加熱されるのを防ぐ。また、集熱部２で生成された加熱空気は、屋根１２上に放出され、隣接する住宅に向けて放出されない。このように、本実施の形態にかかるソーラーシステムは、隣接する住宅の住宅環境も配慮しており、都市部などの住宅密集地においても近隣住居への影響を気にすることなく施工することができる。

また、例えば室温が室温の設定温度よりも高いときなど、家屋１１内部の空気を外部に放出する場合、制御盤６は、シャッタ４１により孔６１が塞がれていない状態にするとともにファン７０を上述した加熱空気を家屋１１内部に取り込む場合と逆方向に回転させる。すると、家屋１１内部の空気は、空気取り入れ口から家屋１１外部に放出される。これにより、家屋１１内部の暖かい空気を外部に放出して、家屋１１内部を冷却することが可能となる。

［お湯取り動作］
次に、ソーラーシステム１によるお湯取り動作について説明する。吸気センサ７１により吸気センサ７１近傍の温度がタンク３４内部に貯留されたお湯の温度よりも高いことが検出されると、制御盤６は、ポンプ３３を駆動させ、上りパイプ３３ａ、下りパイプ３３ｂを介してコイル３４ｃとお湯取りコイル３２との間で不凍液を循環させる。このとき、ファン５３またはファン７０も駆動させることにより、集熱部２で生成された加熱空気は、お湯取りユニット３を効果的に導かれ、通過する際にお湯取りユニット３を加熱する。これにより、ポンプ３３から送出された不凍液は、加熱されたお湯取りコイル３２のパイプ３２ｂを通過する間に加熱される。

お湯取りコイル３２で加熱された不凍液は、下りパイプ３３ｂを通過して、コイル３４ｃに到達する。このコイル３４ｃは、タンク３４内部に張り巡らされている。このため、お湯取りコイル３２で加熱された不凍液は、コイル３４ｃを通過する際に、タンク３４内部に貯留された水またはお湯を加熱する。

コイル３４ｃを通過した不凍液は、ポンプ３３に到達し、再びお湯取りユニット３に送出される。このように不凍液を循環させることにより、タンク３４に貯留されたお湯の温度を上昇させることができる。加熱されたタンク３４内部のお湯は、家屋１１に設けられた図示しない蛇口等から吐出したりすることができる。

上述したお湯取り動作は、集熱部２で生成された加熱空気を家屋１１内部に取り込んでいるときには、行わないようにしてもよい。例えば冬の日中など家屋１１内部の温度が低いときに上述したお湯取り動作を行うと、集熱部２で生成された加熱空気の熱がお湯取りユニット３で奪われてしまい、家屋１１内部に十分な加熱空気を導入できない場合がある。なお、家屋１１内部の温度が所定の温度まで上昇した場合や加熱空気の温度が十分に高い場合は、加熱空気の取り込み動作とともにお湯取り動作をおこなうようにしてもよい。

また、センサ３５によりタンク３４内部に十分の量で、かつ、十分な温度のお湯が貯留されていることが検出された場合、制御盤６は、上記お湯取り動作を行わないようにしてもよい。

また、ポンプ３３によりお湯取りユニット３とコイル３４ｃとの間を循環する不凍液は、家屋１１の床下に設けた床暖房用の配管に送出するようにしてもよい。これにより、集熱部２で生成された加熱空気による床暖房を実現することができる。
また、お湯取りユニット３とコイル３４ｃとの間の不凍液の循環経路にボイラを設けるようにしてもよい。これにより、天候不良などにより集熱部２で加熱空気が生成されない場合であっても、お湯を生成することが可能となる。

上述したように、従来では、お湯を生成するハンドリングボックスは、屋根裏空間に配設していた。このため、集熱部で生成された加熱空気は、屋根裏空間に導かれるまでに温度が低下してしまい、効率的にお湯を生成することが困難であった。これに対して、本実施の形態によれば、お湯取りユニット３を屋根１２上などの家屋外部に配設することにより、お湯取りユニット３を集熱部２に近接して配設できるので、集熱部２で生成された加熱空気を温度を低下させることなくお湯取りユニット３に導入することが可能となり、結果として効率的にお湯を生成できる。

また、従来では、ハンドリングボックスを屋根裏空間に配設していたので、お湯を生成するためには、日中の間中ずっと加熱空気を屋根裏空間に導入し続けなければならなかった。このため、特に夏などには、棟ダクト、ハンドリングボックス、排気ダクトから大量の放熱があるので、家の中が大変暑くなっていた。これに対して本実施の形態によれば、屋根１２上などの家屋外部にお湯取りユニット３を設けるため、お湯取りに用いる加熱空気を屋内に導入しないので、屋内を不必要に暑くすることを防ぐことができる。

また、本実施の形態によれば、屋根１２に孔を開けるという簡単な作業で換気ユニット４を設置することができ、従来のように屋根裏空間にハンドリングボックスや各配管を集中的に配設する必要がない。したがって、後付工事も簡単に行うことができる。
また、屋根裏空間にハンドリングボックス等を配設する必要がないので、屋根裏空間を他の用途に用いたり、天井を高くすることも可能である。

図７は、お湯取りユニット３および換気ユニット４の配設場所の変更例を示す図である。本実施の形態にかかるお湯取りユニット３および換気ユニット４は、集熱部２で生成された加熱空気の供給箇所に対応して、屋根１２上の何れの位置にも配設することが可能である。例えば、図７に示すように、屋根１２の非集熱面の棟近傍に、外部ダクト１６ａ，１６ｂ、お湯取りユニット３、換気ユニット４、および、外部ダクト１６ｃ，１６ｄ〜を直線状に配設するようにしてもよい。この場合、お湯取りユニット３には、隣接する空気流路１５，外部ダクト１６ｂおよび換気ユニット４と接する面に開口が形成される。また、換気ユニット４には、側面部材５０ｃ、５０ｄに開口が形成される。これにより、集熱部２で生成された加熱空気は、外部ダクト１６ａ〜１６ｄを通り、その一部、すなわち外部ダクト１６ａ，１６ｂを通る加熱空気はお湯取りユニット３を経由して、換気ユニット４に導入される。このようにしても、集熱部２で生成された加熱空気によりお湯を生成することができる。

また、換気ユニット４を図６で示す場合よりもさらに軒側に設ける場合は、例えば、ダクト１６ｄとお湯取りユニット３との間に、さらにダクト１６を設けるようにすればよい。
さらに、図２で示す換気ユニット４をけらば方向に移動させる場合は、その移動させる位置にあわせてお湯取りユニット３をダクト１６ａ〜１６ｃ，１６ｅ，１６ｆの何れかに接続するようにすればよい。この場合において、換気ユニット４をさらに軒側に移動させる場合は、お湯取りユニット３と接続されている何れかのダクト１６とお湯取りユニット３との間に、さらにダクト１６を設けるようにすればよい。

上述したように換気ユニット４は、屋根１２上の何れの位置にも配設することが可能であるが、お湯取りユニット３は、換気ユニット４に隣接するように配設することが望ましい。

なお、本実施の形態では、換気ユニット４、外部ダクト１６、お湯取りユニット３の順番で配設するように説明したが、換気ユニット４、外部ダクト１６およびお湯取りユニット３を配設する順番はこれに限定されず、適宜自由に変更することができる。

また、本実施の形態において、お湯取りユニット３，換気ユニット４および外部ダクト１６は、いずれも非集熱面に設けるようにしたが、お湯取りユニット３，換気ユニット４および外部ダクト１６を設置する場所は非集熱面に限定されず、例えば集熱面や集熱面および非集熱面以外の面など適宜自由に設置することができる。

また、本実施の形態において、ポンプ３３は、例えば屋根１２上など屋内または屋外を問わず適宜自由に配設することが可能となる。また、ポンプ３３は、タンク３４と一体化された構成を採るようにしてもよい。

また、本実施の形態において、集熱部２は、屋根に組み込むタイプから構成するようにしたが、パネルタイプから構成されるようにしてもよい。この場合、太陽光線で加熱される金属製のプレートと太陽光線を透過する透過板により断熱空気層を構成するパネルを形成し、これを屋根１２上に配設することにより実現することができる。

また、本実施の形態において、熱交換器としてフィンコイルを用いるようにしたが、集熱部２で生成した加熱空気により液体や気体などの熱媒体を加熱することが可能な熱交換器であるならば、上記フィンコイルに限定されず各種熱交換器を適宜自由に用いることができる。

また、本実施の形態において、お湯取り動作は、ファン５３またはファン７０を駆動させたときのみならず、ファン５３またはファン７０が停止しているときにも行うことができる。例えば、日中に集熱部２で生成された加熱空気は、ファン５３またはファン７０が停止した状態であっても、換気ユニット４に導入されたり、お湯取りユニット３近傍に滞留したりする。このような場合に、ポンプ３３からお湯取りユニット３に水を送出することにより、お湯が生成することができる。

本実施の形態にかかるソーラーシステムの構成を示す模式図である。お湯取りユニットの構成を示す模式図である。換気ユニットの構成を示す斜視図である。換気ユニットの内部構成を示す部分分解図である。換気ユニットの断面図である。外部ダクト、お湯取りユニットおよび換気ユニットの構成を示す図である。換気ユニットおよびお湯取りユニットの配設場所の変更例を示す模式図である。

符号の説明

１…ソーラーシステム、２…集熱部、３…お湯取りユニット、４…換気ユニット、５…ダクト、６…制御盤、１１…家屋、１２…屋根、１３…屋根板、１４…空気取り入れ口、１５…空気流路、１６，１６ａ〜１６ｆ…外部ダクト、１７…カバー、３１…カバー、３２…お湯取りコイル、３２ａ…フィン、３２ｂ…パイプ、３３…ポンプ、３３ａ…上りパイプ、３３ｂ…下りパイプ、３４…タンク、３４ａ…上水道、３４ｂ…配管、３４ｃ…コイル、３５…センサ、４０…箱体、４１…シャッタ、４２…駆動部、５０…上側箱形構造体、５０ａ…吸気面部材、５０ｂ…排気面部材、５０ｃ，５０ｄ…側面部材、５０ｅ…上面部材、５０ｆ…底面部材、５１…吸気口、５２…排気口、５３…ファン、５６…開口、５７…リブ、６０…下側箱形構造体、６０ａ……底面部材、６０ｂ…側面部材、６１…孔、６２…接続部、７０…ファン、７１…吸気センサ、７２…室温センサ、７３…ファン。

Claims

家屋外部に配設され、太陽光線により空気を加熱する集熱手段と、
前記家屋外部に配設され、中空の箱体の形状を有し、吸気口と、排気口と、前記家屋内部に連通する開口とを有する換気ユニットと、
前記集熱手段と前記換気ユニットとの間の前記家屋外部に配設され、前記集熱手段において加熱された空気と外部から供給される第１の熱媒との間で熱交換する熱交換器と
を備えたことを特徴とするソーラーシステム。
前記熱交換器に前記第１の熱媒を送出するポンプと、
前記熱交換器において熱交換された前記第１の熱媒と貯留する第２の熱媒との間で熱交換するタンクと
をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のソーラーシステム。
前記家屋外部に配設され前記家屋外部の温度を測定するポンプ制御用センサと、
このポンプ制御用センサの測定値に基づいて前記ポンプを駆動させるポンプ制御手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項２記載のソーラーシステム。
一端が前記換気ユニットの前記開口に接続され、他端が前記家屋内部の所定の箇所に配設されたダクトと、
このダクトに配設された第１のファンと、
前記家屋外部に配設され前記家屋外部の温度を測定するシャッタ制御用外部センサと、
前記家屋内部に配設され前記家屋内部の温度を測定するシャッタ制御用内部センサと
をさらに備え、
前記換気ユニットは、
前記排気口と前記孔とを選択的に塞ぐシャッタと、
このシャッタを駆動する駆動手段と、
前記排気口に配設された第２のファンと、
前記シャッタ制御用外部センサおよび前記シャッタ制御用内部センサの測定値に基づいて前記第１のファンまたは第２のファンを駆動させる換気制御手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のソーラーシステム。