JP2010216758A - 家庭用太陽熱利用乾燥システム - Google Patents

Abstract

【課題】特にマンションの高層階において、室内での洗濯物の乾燥の効率を向上する技術を提供する。
【解決手段】乾燥システムは、集合住宅の屋外に設置される集熱チャンバーと、集熱チャンバー上に設置され集合住宅に電力を供給する太陽電池パネルと、集熱チャンバーが供給する空気を集合住宅を構成する住戸の内部の乾燥室に導入する乾燥給気系統と、乾燥室の内部の空気を外部に排出する排気系統とを備える。積層された太陽電池パネルと集熱チャンバーによって、限られた設置面積で効率的に電力と乾燥用の温風が生成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、家庭で太陽エネルギーを活用する技術に関する。

自然エネルギーを利用する技術の開発が進んでいる。太陽エネルギーによって生成される電力や熱を家庭において効率的に利用することにより、環境負荷の少ない住宅を実現するための多様な技術が提案されている。

特許文献１には、太陽熱を利用した乾燥システムが記載されている。集熱器で加熱された加熱空気はファンによって屋内の室に供給される。太陽電池はそのファンに電力を供給する。

特開平６−１２９７６８号公報

住宅の事情によっては、ベランダなどの屋外に洗濯物を干すことが禁止されている場合がある。特にマンションの高層階においては、安全上の理由によってベランダに布団などを干すことが禁じられている場合が多い。そのような場合、住民は自然の太陽や風に替えて乾燥機によって布団や洗濯物を乾燥させるか、それらのクリーニングを業者に委託する。特にマンションの高層階において、室内での布団や洗濯物の乾燥の効率を向上する技術が望まれる。

以下に、［発明を実施するための形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明による乾燥システムは、集合住宅の屋外に設置される集熱チャンバー（６）と、集熱チャンバー（６）上に設置され集合住宅に電力を供給する太陽電池パネル（５）と、集熱チャンバー（６）が供給する空気を集合住宅を構成する住戸（１）の内部の乾燥室（４）に導入する乾燥給気系統（９）と、乾燥室（４）の内部の空気を外部に排出する排気系統（１０）とを備える。

本発明による乾燥システムにおいて、集熱チャンバー（６）は、長手方向が水平となるように、且つ短手方向の一端が他端よりも低く位置するように設置される。集熱チャンバー（６）は、長手方向の一端に近い下側の辺に配置され外気を集熱チャンバー（６）内に取り込む吸気口（７）と、長手方向の他端に近い上側の辺に配置され集熱チャンバー（６）内の空気を乾燥給気系統（９）に供給する温風供給口（８）とを備える。

本発明による乾燥システムにおいて、集熱チャンバー（６）の長手方向の他端に近い方から所定の長さの領域には太陽電池パネル（５）が設置されず、集熱チャンバー（６）内の空間を覆う透明な部材が露出する。

本発明による乾燥システムにおいて、乾燥室（４）は防水されている。

本発明による乾燥システムは更に、集熱チャンバー（６）が供給する空気を住戸（１）の内部の乾燥室（４）と異なる居住空間（２）に供給する暖房給気系統（９−１）を備える。

本発明による乾燥システムは更に、スイッチに応じて当該乾燥システムを制御する切替制御器を備える。乾燥給気系統（９）は集熱チャンバー（６）が供給する空気を乾燥室（４）に導入するための給気ファン（１１）を備える。排気系統は乾燥室（４）の内部の空気を外部に排出するための排気ファン（１０）を備える。スイッチによって乾燥モードに設定されたとき、切替制御部は、乾燥給気系統（９）が給気を行い、暖房給気系統（９−１）が給気を停止し、給気ファン（１１）と排気ファン（１０）とが動作するように制御する。スイッチによって暖房モードに設定されたとき、切替制御部は、乾燥給気系統（９）が給気を停止し、暖房給気系統（９−１）が給気を行い、給気ファン（１１）が動作し、排気ファン（１０）が動作を停止するように制御する。

本発明による乾燥システムにおいて、給気ファン（１１）と排気ファン（１０）とは太陽電池パネル（５）が生成する電力によって駆動される。

本発明による乾燥システムにおいて、乾燥給気系統（９）は集熱チャンバー（６）が供給する空気を乾燥室（４）に導入するための給気ファン（１１）を備える。給気ファン（１１）は太陽電池パネル（５）が生成する電力によって駆動される。

本発明による乾燥システムにおいて、排気系統は乾燥室（４）の内部の空気を外部に排出するための排気ファン（１０）を備える。排気ファン（１０）は太陽電池パネル（５）が生成する電力によって駆動される。

本発明による乾燥システムにおいて、集熱チャンバー（６）は、乾燥室（４）が設置された住戸（１）の屋外に設置される。

本発明による乾燥システムにおいて、集熱チャンバー（６）は、乾燥室（４）が設置された住戸（１）の上階側に隣接する住戸（１）に設置される。

本発明による乾燥方法は、集合住宅の屋外に設置される集熱チャンバー（６）上に設置された太陽電池パネル（５）が集合住宅に電力を供給する工程と、集熱チャンバー（６）が供給する空気を集合住宅を構成する住戸（１）の内部の乾燥室（４）に導入する工程と、乾燥室（４）の内部の空気を外部に排出する工程と、集熱チャンバー（６）が供給する空気を乾燥室（４）に導入するための給気ファン（１１）を太陽電池パネル（５）が供給する電力によって駆動する工程とを備える。

本発明により、特にマンションの高層階において、室内での洗濯物の乾燥の効率を向上する技術が提供される。

図１は、乾燥システムの構成を示す。 図２は、集熱チャンバーと太陽電池パネルの上面図である。 図３は、乾燥システムの制御装置が記憶するテーブルを示す。 図４は、乾燥システムの構成を示す。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は乾燥システムの構成を説明するためのシステム線図であり、住戸１の側面から見た様子が描かれている。住戸１は典型的にはマンションの高層階の住戸である。住戸１は、リビングやダイニングなどの居住空間２と、ベランダ３と、乾燥室４とを有する。乾燥室４の床面、壁面、天井面はタイル貼りなどにより防水防湿加工が施されている。住戸１が備える浴室（ユニットバス）を乾燥室４として用いることが可能である。

ベランダ３に集熱チャンバー６が設置される。集熱チャンバー６は長方形の平面形状を有し、長手方向を水平にして設置される。集熱チャンバー６の短手方向の一端はその他端よりも低く位置するように設置される。その結果、図１の例では、集熱チャンバー６が横幅が長く短辺が傾斜する形状で設置される。場合によっては集熱チャンバー６は長辺が水平で短辺が垂直となるように設置される。集熱チャンバー６は、後述する乾燥給気系統９の配管の容易さの観点から、その上端が住戸１の天井に近い高さとなるように設置されることが望ましい。

集熱チャンバー６の上面に、太陽電池パネル５が設置される。太陽電池パネル５が生成する電力はインバータによって系統の電源と連系して居住空間２に供給される。太陽電池パネル５としては、タンデム型の太陽電池が好適に用いられる。タンデム型太陽電池は、非晶質半導体により形成された太陽光発電層と、微結晶半導体により形成された太陽光発電層が積層されることにより形成される。タンデム型太陽電池は、薄膜系（非晶質）の発電層と、微結晶系の発電層の両者を用いることによって幅広い波長域の太陽光を電気エネルギーに変換することができる。

しかし或るていど長波長の領域（例えば９００ｎｍ付近の領域）では一般的なタンデム型太陽電池によって太陽エネルギーを高い効率で電気エネルギーに変換することは難しい。そこで本実施形態における乾燥システムは、この長波長の領域の太陽光の熱エネルギーを、太陽電池パネル５の裏面側に設置された集熱チャンバー６内の空気を暖めるために利用する。

集合住宅の住戸の場合、個別の住戸の屋外に太陽エネルギーを利用する施設を設置するための広い場所を確保することが難しい。本実施形態における乾燥システムは、太陽電池パネル５と集熱チャンバー６が積層された装置を用いることにより、限られた面積を有効に活用して電力と乾燥用の温風とを得ることができるため、集合住宅の住戸に特に適している。

集熱チャンバー６は、下端側に形成された吸気口７から外気を内部に取り込む。集熱チャンバー６は更に、上端側に形成された温風供給口８から集熱チャンバー６内の空気を乾燥給気系統９の一端に供給する。乾燥給気系統９の他端は乾燥室４の床面近くに設置された給気口１５に接続される。乾燥給気系統９は給気ファン１１を備える。給気ファン１１により、温風供給口８から供給された空気は、住戸１の天井付近に設置された配管を経由して給気口１５に導かれる。乾燥給気系統９は更に、温風供給口８と乾燥室４の給気口１５との間の空気流路の開閉を制御する第１切替ダンパ１３を備える。

乾燥室４の天井に排気口１６が設けられる。排気口１６に排気系統１０の一端が接続される。排気系統１０の他端は、屋外に開口する排気口１７に接続される。排気系統１０は乾燥室４の空気を屋外に導くための排気ファン１２を備える。乾燥室４が浴室である場合、通常の浴室が備える排気口と排気ファンをそれぞれ本実施形態の乾燥システムにおける排気口１６と排気ファン１２として利用することができる。第１切替ダンパ１３が開かれ給気ファン１１が駆動したときの乾燥給気系統９の単位時間当たり流量と、排気ファン１２が駆動したときの排気系統１０の単位時間当たり流量は同じである。

集熱チャンバー６の温風供給口８は更に、温風給気系統９−１の一端に接続される。温風給気系統９−１の他端は居住空間２に開口する給気口１８に接続される。温風給気系統９−１は、住戸１の天井付近に設置される配管を介して、集熱チャンバー６から供給された空気を居住空間２に導入する。温風給気系統９−１は、温風供給口８と居住空間２の給気口１８との間の空気流路の開閉を制御する第２切替ダンパ１４を備える。

図１に示した例では、乾燥給気系統９と温風給気系統９−１とは設備の一部が共有されている。即ち乾燥給気系統９と温風給気系統９−１は、温風供給口８に対して給気ファン１１の下流側まで共通の配管を利用し、給気ファン１１よりも下流側で分岐している。分岐点よりも下流側で、第１切替ダンパ１３と第２切替ダンパ１４とが平行に接続される。このような配置により、両系統の上流側を形成する配管と給気ファン１１とを両系統の共通設備として使用することができる。

図２は、集熱チャンバー６と太陽電池パネル５を太陽電池パネル５の側から見た平面図を示す。集熱チャンバー６は横長の形状であり、その上に、水平方向に並んで複数の太陽電池パネル５−１〜５−４が配置される。

本実施形態における乾燥システムは、マンションの住戸に設置される。マンションの住戸におけるベランダなどの屋外では、一戸建て住宅に比べて、太陽電池や集熱チャンバーのために高さ方向に長い設置領域を用意することが難しい。この課題を解決するために、本実施形態における集熱チャンバー６は水平方向に長い空気流路を有する。具体的には、集熱チャンバー６の吸気口７は、図２の左下側、即ち長手方向（水平方向）の一端に近い下側の辺に配置される。一方、温風供給口８はその吸気口７の対角線上の角に近い図２の右上側、即ち長手方向の他端に近い上側の辺に配置される。集熱チャンバー６の内部の空気は、吸気口７と温風供給口８以外の箇所からは出入りできない。吸気口７から取り込まれた外気は、太陽電池パネル５−１〜５−４の裏面で順次、昇温されて、温風供給口８から乾燥給気系統９に供給される。このような構成により、マンションの住戸のような高さ方向に制約のある設置環境であっても、太陽熱によって温度の高い空気を得ることができる。

更に温度の高い空気を得たい場合、次のような構成を採用することが望ましい。図２に示される構成において、集熱チャンバー６の空気流路の下流側、即ち長手方向に温風供給口８に近い方から所定の長さの領域に、太陽電池パネルを設置せず、集熱チャンバー６内の空気流路を形成する空間を覆う透明な部材（ガラス、アクリル等）が露出するようにする。例えば上面側が透明な部材でできた集熱チャンバー６の上に太陽電池パネル５−１〜５−３を設置し、図２の太陽電池パネル５−４に相当する領域には集熱チャンバー６上面の透明部材が外気に露出するようにして、集熱専用領域として用いる。このような構成により、吸気口７から取り込まれた外気は太陽電池パネル５−１〜５−３の裏面側で順次、昇温した後、集熱専用領域において日光により直接に昇温され、その結果、高温の空気が得られる。本願発明の発明者は、このような太陽電池パネル３枚と集熱専用領域１枚とを組み合わせることにより、冬場の使用で約６７℃の空気を得ることに成功している。

図３は、本実施形態における乾燥システムが備える切替制御部（図示せず）が記憶するテーブルを示す。図１を参照して説明した乾燥システムは、住戸１の入居者が給気ファン１１、排気ファン１２、第１切替ダンパ１３及び第２切替ダンパ１４の動作をそれぞれ切り替えることによって行ってもよいが、切替制御部を設けることにより、操作が簡単になる。

切替制御部は、第１スイッチと第２スイッチを備える。第１スイッチは乾燥室４の内部又は乾燥室４の入口扉の脇に設置される。第２スイッチは居住空間２の壁面に設置される。切替制御部は、第１スイッチと第２スイッチに対する操作に応答して、図３に示したテーブルを参照して、給気ファン１１、排気ファン１２、第１切替ダンパ１３及び第２切替ダンパ１４の動作をそれぞれ電動制御するための電気信号を出力する。

第１スイッチと第２スイッチの両者がターンオフされた状態で第１スイッチがターンオンされると、切替制御部は乾燥システムを乾燥モードに設定する。乾燥モードにおいて、第１切替ダンパ１３は開かれ、第２切替ダンパ１４は閉じられ、給気ファン１１と排気ファン１２が駆動する。第１スイッチと第２スイッチの両者がターンオフされた状態で第２スイッチがターンオンされると、切替制御部は乾燥システムを暖房モードに設定する。暖房モードにおいて、第１切替ダンパ１３は閉じられ、第２切替ダンパ１４は開かれ、給気ファン１１は駆動され、排気ファン１２は停止される。乾燥室４が浴室を兼ねている場合は、排気ファン１２の動作は乾燥システムとは独立に浴室用スイッチによって制御されることが望ましい。

次に、以上の構成を備えた乾燥システムの動作を説明する。昼間、太陽電池パネル５は太陽光エネルギーを電力に変換して住戸１に供給する。住戸１の入居者は、布団や洗濯物など乾燥したい物を乾燥室４に運び込み、第１スイッチをターンオンする。切替制御部は乾燥システムを乾燥モードに設定する。集熱チャンバー６の吸気口７から取り込まれた外気は、集熱チャンバー６の内部で太陽電池パネル５の裏面側の熱により昇温して高温空気となって温風供給口８から乾燥給気系統９に供給される。乾燥給気系統９に取り込まれた高温空気は、給気ファン１１によって給気口１５から乾燥室４の内部に供給される。乾燥室４の内部の空気は排気ファン１２によって排気口１６から排出される。

以上の動作によって、乾燥室４の内部には給気口１５から排気口１６に向う高温空気の流れが形成される。この流れにより、乾燥室４の内部の布団や洗濯物の湿気が蒸発して取り除かれる。ユニットバスなどによって実現される乾燥室４は居住空間２より狭く密閉性が高いため、乾燥に適した高温の環境が得られる。更に、乾燥室４を浴室として使用した場合、その後に残った浴室の床や壁面の湿気が高温空気により取り除かれる。乾燥室４の床、壁面及び天井は防水防湿加工がされているため、布団や洗濯物から蒸発した湿気が乾燥室４の内側の材質を傷めることがない。

給気ファン１１と排気ファン１２とは系統の電力によって駆動してもよいが、太陽電池パネル５が生成した電力によって駆動されることが望ましい。乾燥室４を本実施形態のように使用するときは、晴天や明るい曇りなどの高温空気が得やすい条件のときである。そのような場合、太陽電池パネル５は高い効率で発電を行うことができる。そのため、その高い効率で生成された電力で給気ファン１１と排気ファン１２とを駆動することは効率的である。

冬季の寒冷期には、乾燥の目的に限らず、浴室（乾燥室４）に高温空気を送り込むことによって、浴室を病人や高齢者の体調に負担をかけない環境に保つことができる。このような目的を達成するために、集熱チャンバー６の温風供給口８からの高温空気をトイレなどに供給することも考えられる。

住戸１の入居者は、居住空間２を暖房したい場合、第２スイッチをターンオンする。切替制御部は乾燥システムを暖房モードに設定する。集熱チャンバー６の温風供給口８から供給された高温空気は、給気口１８から居住空間２に供給される。既述のように冬場であっても晴れているときは十分に暖かい空気を得ることができるため、暖房の効率が向上する。

図４は、本発明の他の実施形態を示す。図１に示した乾燥システムの構成と比べて、集熱チャンバー６と太陽電池パネル５が設置される位置が異なっている。図４の乾燥システムにおいては、乾燥室４を備える住戸１の上階側に隣接する住戸１ａのベランダの外壁１９に、集熱チャンバー６と太陽電池パネル５が設置される。この集熱チャンバー６によって生成された高温空気は温風供給口８から下の階に隣接する住戸１の乾燥給気系統９に供給される。

上階側の住戸１ａのベランダ外壁１９に設置された集熱チャンバー６と、下階側の住戸１の天井付近に設置される乾燥給気系統９の配管とは上下の高さの違いが小さいため、このような配管を施工することは容易であり、配管における熱のロスも少ない。こうした構成により、ベランダ外壁１９のスペースを有効に活用することができる。

マンションの住戸に個別に乾燥システムを導入する場合には、図１に示したように太陽電池パネル５と集熱チャンバー６を乾燥室４と同じ住戸のベランダ３に設置する乾燥システムが適している。一方、例えばマンションの施行時に一斉に各住戸に太陽電池パネルを設置して販売する場合には、図４に示した構成の乾燥システムが有効な選択肢となり得る。

１ 住戸
１ａ 住戸
２ 居住空間
３ ベランダ
４ 乾燥室
５ 太陽電池パネル
５−１〜５−４ 太陽電池パネル
６ 集熱チャンバー
７ 吸気口
８ 温風供給口
９ 乾燥給気系統
９−１ 温風給気系統
１０ 排気系統
１１ 給気ファン
１２ 排気ファン
１３ 第１切替ダンパ
１４ 第２切替ダンパ
１５ 給気口
１６ 排気口
１７ 排気口
１８ 給気口
１９ ベランダ外壁

Claims (12)

1. 集合住宅の屋外に設置される集熱チャンバーと、
   前記集熱チャンバー上に設置され前記集合住宅に電力を供給する太陽電池パネルと、
   前記集熱チャンバーが供給する空気を前記集合住宅を構成する住戸の内部の乾燥室に導入する乾燥給気系統と、
   前記乾燥室の内部の空気を外部に排出する排気系統
   とを具備する乾燥システム。
2. 請求項１に記載された乾燥システムであって、
   前記集熱チャンバーは、
   長手方向が水平となるように、且つ短手方向の一端が他端よりも低く位置するように設置され、
   前記長手方向の一端に近い下側の辺に配置され外気を前記集熱チャンバー内に取り込む吸気口と、
   前記長手方向の他端に近い上側の辺に配置され前記集熱チャンバー内の空気を前記乾燥給気系統に供給する温風供給口とを備える
   乾燥システム。
3. 請求項２に記載された乾燥システムであって、
   前記集熱チャンバーの前記長手方向の前記他端に近い方から所定の長さの領域には前記太陽電池パネルが設置されず、前記集熱チャンバー内の空間を覆う透明な部材が露出する
   乾燥システム。
4. 請求項１から３のいずれかに記載された乾燥システムであって、
   前記乾燥室は防水されている
   乾燥システム。
5. 請求項１から４のいずれかに記載された乾燥システムであって、
   更に、前記集熱チャンバーが供給する空気を前記住戸の内部の前記乾燥室と異なる居住空間に供給する暖房給気系統
   を具備する乾燥システム。
6. 請求項５に記載された乾燥システムであって、
   更に、スイッチに応じて当該乾燥システムを制御する切替制御器を具備し、
   前記乾燥給気系統は前記集熱チャンバーが供給する空気を前記乾燥室に導入するための給気ファンを備え、
   前記排気系統は前記乾燥室の内部の空気を外部に排出するための排気ファンを備え、
   前記スイッチによって乾燥モードに設定されたとき、前記切替制御部は、前記乾燥給気系統が給気を行い、前記暖房給気系統が給気を停止し、前記給気ファンと前記排気ファンとが動作するように制御し、
   前記スイッチによって暖房モードに設定されたとき、前記切替制御部は、前記乾燥給気系統が給気を停止し、前記暖房給気系統が給気を行い、前記給気ファンが動作し、前記排気ファンが動作を停止するように制御する
   乾燥システム。
7. 請求項６に記載された乾燥システムであって、
   前記給気ファンと前記排気ファンとは前記太陽電池パネルが生成する電力によって駆動される
   乾燥システム。
8. 請求項１から４のいずれかに記載された乾燥システムであって、
   前記乾燥給気系統は前記集熱チャンバーが供給する空気を前記乾燥室に導入するための給気ファンを備え、
   前記給気ファンは前記太陽電池パネルが生成する電力によって駆動される
   乾燥システム。
9. 請求項１から５のいずれかに記載された乾燥システムであって、
   前記排気系統は前記乾燥室の内部の空気を外部に排出するための排気ファンを備え、
   前記排気ファンは前記太陽電池パネルが生成する電力によって駆動される
   乾燥システム。
10. 請求項１から９のいずれかに記載された乾燥システムであって、
    前記集熱チャンバーは、前記乾燥室が設置された住戸の屋外に設置される
    乾燥システム。
11. 請求項１から９のいずれかに記載された乾燥システムであって、
    前記集熱チャンバーは、前記乾燥室が設置された住戸の上階側に隣接する住戸に設置される
    乾燥システム。
12. 集合住宅の屋外に設置される集熱チャンバー上に設置された太陽電池パネルが前記集合住宅に電力を供給する工程と、
    前記集熱チャンバーが供給する空気を前記集合住宅を構成する住戸の内部の乾燥室に導入する工程と、
    前記乾燥室の内部の空気を外部に排出する工程と、
    前記集熱チャンバーが供給する空気を前記乾燥室に導入するための給気ファンを前記太陽電池パネルが供給する電力によって駆動する工程
    とを具備する乾燥方法。

Images