JP2014029242A

JP2014029242A - 集合住宅用太陽光利用装置

Info

Publication number: JP2014029242A
Application number: JP2012170153A
Authority: JP
Inventors: Hironori Sugiyama; 広憲杉山; Masanori Sugiyama; 正憲杉山
Original assignee: MIRACLE SUN POWER JAPAN KK
Current assignee: MIRACLE SUN POWER JAPAN KK
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2014-02-13

Abstract

【課題】太陽光の熱エネルギーを利用して給湯や暖房などを行うときにマンション等の集合住宅用として好適に用いることのできる集合住宅用太陽光利用装置を提供することを目的とする。
【解決手段】集光ユニット１と、集光ユニット１により集光された太陽光を熱エネルギーに変換する熱エネルギー変換ユニット６と、熱エネルギー変換ユニット６で得られた熱エネルギーを蓄熱する蓄熱ユニット１１と、蓄熱ユニット１１の蓄熱エネルギーにより給湯用の温水を得る給湯ユニット１６と、蓄熱ユニット１１の蓄熱エネルギーにより空気を暖冷房する暖冷房ユニット２２とを備えた集合住宅用太陽光利用装置において、集光ユニット１及び熱エネルギー変換ユニット６はベランダの手摺り部に設置され、蓄熱ユニット１１、給湯ユニット１６及び暖冷房ユニット２２はベランダの床面上に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、マンション等の集合住宅で用いられる太陽光利用装置に関する。

太陽光を利用して給湯用の温水を得る手段として、太陽光の熱を集熱して水を加温する集熱器と、この集熱器で加温された水を貯える貯水タンクと、この貯水タンクと集熱器とを接続して水の循環路を形成する配管と、を備えた太陽熱温水器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、太陽光を利用した給湯暖房システムとしては、太陽熱集熱器と、この太陽熱集熱器で集熱された太陽熱を蓄熱する蓄熱槽と、この蓄熱槽に配管された給湯配管と、を備え、蓄熱槽に設けられた集熱用熱交換器を暖房回路配管により太陽熱集熱器と放熱器に直列に接続して暖房回路を形成した太陽光給湯暖房システムが知られている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、上述した太陽熱温水器は、一戸建て住宅の屋根の上に集熱器や貯水タンクを設置して使用されるため、マンション等の集合住宅には適用できないという問題があった。
また、上述した太陽光給湯暖房システムも太陽熱集熱器が一戸建て住宅の屋根の上に設置されるため、マンション等の集合住宅には適用できないという問題があった。

特開２０００−２２７２５７号公報実開昭５９−４９１９号公報

本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであって、太陽光の熱エネルギーを利用して給湯や暖房などを行うときにマンション等の集合住宅用として好適に用いることのできる集合住宅用太陽光利用装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明の集合住宅用太陽光利用装置は、太陽光を集光する集光ユニットと、該集光ユニットにより集光された太陽光を熱エネルギーに変換する熱エネルギー変換ユニットと、該熱エネルギー変換ユニットで得られた熱エネルギーを蓄熱する蓄熱ユニットと、前記蓄熱ユニットに蓄熱された熱エネルギーにより給湯用の温水を得る給湯ユニットと、前記蓄熱ユニットに蓄熱された熱エネルギーにより空気を暖冷房する暖冷房ユニットと、を備え、前記集光ユニットおよび前記熱エネルギー変換ユニットは集合住宅のベランダ手摺り部に設置されるものであり、前記蓄熱ユニット、前記給湯ユニットおよび前記暖冷房ユニットは前記集合住宅のベランダ床面上に配置されるものであることを特徴とする。

このような構成によると、集光ユニットを建物の屋根に設置しなくても太陽光を集光することができ、また、蓄熱ユニット、給湯ユニット、暖冷房ユニットを建物の屋根等に設置しなくても集合住宅の給湯や暖房を行うことができる。従って、太陽光の熱エネルギーを利用して給湯や暖房などを行うときにマンション等の集合住宅用として好適に用いることができる。

本発明の集合住宅用太陽光利用装置は、前記蓄熱ユニットに蓄熱された熱エネルギーにより床暖房用の流体を加温する床暖房ユニットを備えていてもよく、当該床暖房ユニットは前記集合住宅のベランダ床面上に配置されることが好ましい。
また、前記蓄熱ユニットに蓄熱された熱エネルギーにより電力を生成する発電ユニットを備えていてもよく、当該発電ユニットは前記集合住宅のベランダ床面上に配置されることが好ましい。
また、前記発電ユニットはペルチェ素子を有してなるものであってもよい。

本発明によれば、太陽光の熱エネルギーを利用して給湯や暖房などを行うときにマンション等の集合住宅用として好適に用いることのできる集合住宅用太陽光利用装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係る集合住宅用太陽光利用装置を集合住宅のベランダに設置した一例を示す図である。本発明の一実施形態に係る集合住宅用太陽光利用装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示す集合住宅用太陽光利用装置の第１集光ユニットの側面と背面を示す図である。図１に示す集合住宅用太陽光利用装置の第２集光ユニットの側面と背面を示す図である。図１に示す集合住宅用太陽光利用装置の熱エネルギー変換ユニットの断面図である。図１に示す集合住宅用太陽光利用装置の蓄熱ユニットを示す図である。図１に示す集合住宅用太陽光利用装置の給湯ユニットを示す図である。図１に示す集合住宅用太陽光利用装置の暖冷房ユニットを示す図である。図１に示す集合住宅用太陽光利用装置の床暖房ユニットを示す図である。図１に示す集合住宅用太陽光利用装置の発電ユニットを示す図である。図１に示す集合住宅用太陽光利用装置のスノコを示す図である。図１に示す集合住宅用太陽光利用装置のＬＥＤ照明付き補助ステップを示す図である。

以下、図１〜図１２を参照して本発明の一実施形態について説明する。
本発明の一実施形態に係る集合住宅用太陽光利用装置は、図１及び図２に示されるように、第１集光ユニット１、第２集光ユニット２、第３集光ユニット５、熱エネルギー変換ユニット６、コントロールユニット１０、蓄熱ユニット１１、給湯ユニット１６、暖冷房ユニット２２、床暖房ユニット３０、発電ユニット３４、スノコ４０、ＬＥＤ照明付き補助ステップ４２およびポンプ４４を備えている。

第１集光ユニット１及び第２集光ユニット２は太陽光を１点に集光するものであって、集合住宅のベランダ手摺り部上に設置されている。また、図３及び図４に示されるように、集光ユニット１，２は直径が例えば５００ｍｍ〜２０００ｍｍ、曲率が例えば１０００ｍｍ〜３０００ｍｍ程度の凹面鏡３と、この凹面鏡３の歪みを凹面鏡の裏面側から矯正する複数の歪み矯正用ねじ４等から構成されている。
第３集光ユニット５は第１集光ユニット１により集光された太陽光を熱エネルギー変換ユニット６に集光するものであって、図５に示されるように、ラッパ管形状に形成されている。

熱エネルギー変換ユニット６は集光ユニット５により集光された太陽光を熱エネルギーに変換するものであって、第１集光ユニット１の正面に配置されている。また、図５に示されるように、熱エネルギー変換ユニット６は集光ユニット５により集光された太陽光を熱エネルギーに変換して熱媒体を加温する円筒状の加温部７と、太陽光の熱エネルギーを吸収するハニカム構造の光熱吸収体８とを有し、光熱吸収体８は加温部７の内部に５ミリ間隔で１０層設けられている。この光熱吸収体８は光を最大限有効利用するだけでなく、１度入光した光や変換された熱エネルギーを流体力学的にも外に逃さない役割を果たしている。また、熱エネルギー変換ユニット６は太陽光の熱エネルギーを光熱吸収体８から受けるスパイラル状の受熱管９を有し、この受熱管９の内部を熱媒が流通する構造となっている。

コントロールユニット１０は集光ユニット１の集光角度等を調整するものであって、集合住宅のベランダ手摺り部上に設置されている。
蓄熱ユニット１１は熱エネルギー変換ユニット６で得られた熱エネルギーを蓄熱するものであって、集合住宅のベランダ床面上に配置されている。そして、図６に示されるように、蓄熱ユニット１１は高温蓄熱タンク１２を有し、この高温蓄熱タンク１２内には、例えば横幅が１５０ｍｍ、長さが３００ｍｍ、高さが８０ｍｍの複数の蓄熱セラミックハニカム構造体１３が収納されている。また、蓄熱ユニット１１は補助高温タンク１４（図６参照）を有し、この補助高温タンク１４の容量は４．８リットル程度となっている。

給湯ユニット１６は蓄熱ユニット１１に蓄熱された熱エネルギーにより水を加温して７０℃〜８０℃の温水を得るものであって、蓄熱ユニット１１と同様に、集合住宅のベランダ床面上に配置されている。そして、図７に示されるように、給湯ユニット１６は高さ４０ミリ、幅２５０ミリ、奥行き５００ミリの箱体１７を有し、この箱体１７の内部には、２００℃の高温流体が流通する高温パイプ１８と水道パイプがサンドイッチ状に配置されている。また、給湯ユニット１６は得られた温水を貯留する循環温水タンク１９を有し、この循環温水タンク１９と箱体１７は循環パイプ２０で接続されている。

循環温水タンク１９に貯留された温水の温度は一定の範囲に達しときに給水補助タンク（図示せず）に送水される。給水補助タンクの水量が一定量を割ったときに自動的に給湯指示が発せられ、給湯が開始される。
暖冷房ユニット２２は蓄熱ユニット１１に蓄熱された熱エネルギーにより空気を暖冷房するものであって、集合住宅のベランダ床面上に配置されている。そして、図８に示されるように、暖冷房ユニット２２は外気吸入口２３ａから吸入された空気を暖気する暖気装置２３を有し、この暖気装置２３で暖気された空気は送風装置２４により室内へ送風されるように構成されている。

暖気装置２３は複数のハニカム蓄熱体２５を有し、蓄熱ユニット１１より供給された２００℃の熱媒体でハニカム蓄熱体２５を暖め、外気吸入口２３ａから吸入された空気をハニカム蓄熱体２５に蓄熱された熱で暖気するように構成されている。
ハニカム蓄熱体２５は中間に５０ミリの空間を持たせて暖気装置２３の内部に配置され、ハニカム蓄熱体２５とハニカム蓄熱体２５との間に空気が流通するようになっている。吸入から送風まで４〜５回この状態を繰り返すことにより一定温度の流体を作り出すことが可能になり、安定した温度の空気を室内に提供できるようになる。

暖房は４回路に分割されており、１つの回路は既存のエアコンの屋外吸気吸入装置に接続され、指定された温度に従い送風されるため、既存のエアコン装置を有効活用しながら暖房するための電気使用量は排除でき、送風機としてのみ利用すれば暖房機としての機能が発揮できる。このため電気コストは最小にすることが可能になる。また既存のエアコン装置を有効に利用できるため、設備投資の節約にもなり、部屋の設備改造にもならないため、賃貸物件での利用可能になる。

他の３回路は送風管に送り出された暖気は室内に設置された特殊仕様の扇風機に導かれ、室内の暖房として使用される。
暖気装置２３は蓄熱体２５から循環された２００℃のパイプラインを天板、底板に這わせ、吸入された空気を予め暖めて次の暖房装置に送り、その効果を十分に生かしている。
また、暖冷房ユニット２２は、図８に示されるように、冷風装置２６を有し、この冷風装置２６は１００℃〜１２０℃の流体が流通する高温パイプ２７と、この高温パイプ２７に取り付けられた複数のペルチェ発電素子２８等から構成されている。

床暖房ユニット３０は蓄熱ユニット１１に蓄熱された熱エネルギーにより床暖房用の流体を加温するものであって、集合住宅のベランダ床面上に配置されている。そして、床暖房ユニット３０は、図９に示されるように、高さ６０ミリ、幅２５０ミリ、奥行き５００ミリの箱体３１と、３５℃〜４５℃の流体が流通する高温パイプ３２とを有し、この高温パイプ３２は箱体３１の底板上に固定されている。高温パイプ３２を流通する流体は、害虫駆除等の作業時期には６０℃〜７０℃に設定できる。

発電ユニット３４は蓄熱ユニット１１に蓄熱された熱エネルギーにより電力を生成するものであって、集合住宅のベランダ床面上に配置されている。そして、図１０に示されるように、発電ユニット３４は複数個のペルチェ発電素子３５を有し、各ペルチェ発電素子３５は互いに対向する熱伝導板３６と冷却板３７の表面に固着されている。また、発電ユニット３４は１００℃〜１３０℃の流体が流通する複数本の高温パイプ３８を有し、これらの高温パイプ３８で発生した熱が熱伝導板３６に伝わる構造となっている。

スノコ４０は蓄熱ユニット１１、給湯ユニット１６、暖冷房ユニット２２、床暖房ユニット３０及び発電ユニット３４の天板部を覆うものであって、図１１に示されるように、幅６００ミリ、長さ８００〜１１００ミリの寸法で方形状に形成されている。
ＬＥＤ照明付き補助ステップ４２はベランダの床面とスノコ４０との間に発生する段差を解消するためのものであって、図１２に示されるように、多数のＬＥＤ４３を有している。これらのＬＥＤ４３は補助ステップ４２の周囲に配置され、夜間時にも障害物として認識しやすくなっている。また、段差を示す矢印が下から上方に向かって順次点滅しており、夜間でもはっきり視認できるようになっており、事故が起きないように安全がなされている。

このような構成の集合住宅用太陽光利用装置では、集光ユニット１，２を建物の屋根に設置しなくても太陽光を集光することができ、また、蓄熱ユニット１１、給湯ユニット１６、暖冷房ユニット２２及び床暖房ユニット３０を建物の屋根等に設置しなくても集合住宅の給湯や暖房を行うことができる。従って、太陽光の熱エネルギーを利用して給湯や暖房などを行うときにマンション等の集合住宅用として好適に用いることができる。

１…第１集光ユニット
２…第２集光ユニット
３…凹面鏡
４…歪み矯正用ねじ
５…第３集光ユニット
６…熱エネルギー変換ユニット
７…加温部
８…光熱吸収体
９…受熱管
１０…コントロールユニット
１１…蓄熱ユニット
１２…高温蓄熱タンク
１３…蓄熱セラミックハニカム構造体
１４…補助高温タンク
１６…給湯ユニット
１７…箱体
１８…高温パイプ
１９…循環温水タンク
２０…循環パイプ
２２…暖冷房ユニット
２３…暖気装置
２３ａ…外気吸入口
２４…送風装置
２５…ハニカム蓄熱体
２６…冷風装置
２７…高温パイプ
２８…ペルチェ発電素子
３０…床暖房ユニット
３１…箱体
３２…高温パイプ
３４…発電ユニット
３５…ペルチェ発電素子
３６…熱伝導板
３７…冷却板
３８…高温パイプ
４０…スノコ
４２…補助ステップ
４３…ＬＥＤ

Claims

太陽光を集光する集光ユニットと、該集光ユニットにより集光された太陽光を熱エネルギーに変換する熱エネルギー変換ユニットと、該熱エネルギー変換ユニットで得られた熱エネルギーを蓄熱する蓄熱ユニットと、前記蓄熱ユニットに蓄熱された熱エネルギーにより給湯用の温水を得る給湯ユニットと、前記蓄熱ユニットに蓄熱された熱エネルギーにより空気を暖冷房する暖冷房ユニットと、を備え、前記集光ユニットおよび前記熱エネルギー変換ユニットは集合住宅のベランダ手摺り部に設置されるものであり、前記蓄熱ユニット、前記給湯ユニットおよび前記暖冷房ユニットは前記集合住宅のベランダ床面上に配置されるものであることを特徴とする集合住宅用太陽光利用装置。
前記蓄熱ユニットに蓄熱された熱エネルギーにより床暖房用の流体を加温する床暖房ユニットを備え、当該床暖房ユニットは前記集合住宅のベランダ床面上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の集合住宅用太陽光利用装置。
前記蓄熱ユニットに蓄熱された熱エネルギーにより電力を生成する発電ユニットを備え、当該発電ユニットは前記集合住宅のベランダ床面上に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の集合住宅用太陽光利用装置。
前記発電ユニットがペルチェ素子を有してなることを特徴とする請求項３に記載の集合住宅用太陽光利用装置。