JP3930480B2 - Solar system house heat collecting roof - Google Patents
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Description
この発明は、空気を熱媒として日中の太陽熱の集熱を行うパッシブソーラー利用のソーラーシステムハウスの集熱屋根に関するものである。 The present invention relates to a heat collecting roof of a solar system house using passive solar that collects solar heat during the day using air as a heat medium.
近年、方位に限定されず、太陽光により集熱した空気を効果的に利用できるソーラーシステムハウスが下記特許文献等により知られている。 In recent years, a solar system house that can effectively use air collected by sunlight without being limited to an orientation is known from the following patent documents.
図16についてその概略を説明すると、屋根に設ける太陽熱集熱部として、カラー鉄板等の金属製屋根板1の直下に屋根勾配を有する空気流路2を形成し、この空気流路2の一端は軒先等(小屋裏の場合もある)に外気取入口3として開口し、他端は断熱材による集熱ボックスとしての棟ダクト4に連通させる。
When the outline is demonstrated about FIG. 16, the
前記空気流路2の下側面はグラスウール等のパネルボードによる断熱層24として構成し、また、屋根の一部はガラス23で覆うようにした。このガラス23は外部風が強い場合などにこの風が金属製屋根板1が太陽熱で加熱されるのを冷却により阻害するのを防止する。
The lower surface of the
内部に流入側ダンパー6、集熱ファン7及び流出側ダンパー8を設けたハンドリングボックス5を屋根裏空間である小屋裏22に設置し、該流出側ダンパー8の流出側の一方は排気ダクト9により屋外に開口し、他の一方を立下りダクト10の上端に連結する。この立下りダクト10の下端は蓄熱・放熱部としての蓄熱土間コンクリート11と床パネル12との間の空気流通空間13に開口し、該空気流通空間13から室内への床吹出口14を設けた。
A handling box 5 provided with an
ハンドリングボックス5の流入側ダンパー6の流入側の一方を前記棟ダクト4に連通させ、他の一方を天井等で室内に開口する循環用ダクト19に接続した。なお、この循環用ダクト19が開口する吸込口20を設ける部屋はこれが2階であれば、前記室内への床吹出口14を設けた床パネル12がある1階の部屋とは吹き抜け構造として空気が自由に流れるようにすることが望ましい。
One of the inflow sides of the
ハンドリングボックス5内で、流入側ダンパー6と集熱ファン7との間にお湯とりコイル15を設け、このお湯とりコイル15は循環配管16で貯湯槽17と連結し、該貯湯槽17には、追焚き用の給湯ボイラー18を途中へ設けて、風呂や洗面所、台所へとつながる給湯配管21を接続する。
In the handling box 5, a hot water take-
このようにして、太陽光で加熱された金属板である屋根板1が空気流路2へ入った外気を温め、この温められた空気は屋根勾配に沿って上昇する。そして、この加熱空気は棟ダクト4に集められてから集熱ファン7によりハンドリングボックス5に入り、ハンドリングボックス5から立下りダクト10内を流下し、蓄熱土間コンクリート11と床パネル12との間の空気流通空間13へ入る。この空気流通空間13では加熱空気が床パネル12を介して直接床面下を温めるのと、蓄熱土間コンクリート11に蓄熱させるのと、床吹出口14から温風として直接室内へ吹出されるのとの3通りの暖房作用を行う。
In this way, the
一方、お湯とりコイル15で、ここに循環配管16を介して貯湯槽17から送り込まれる水が加熱され、湯として貯湯槽17へ蓄えられ、さらにここから必要に応じて追焚き用の給湯ボイラー18で再加熱されて給湯配管から各所へ給湯される。
On the other hand, the hot water coil 15 heats the water fed from the hot
前記屋根に設ける太陽熱集熱部としては、例えば、図17に示すように、瓦棒葺き形式の浮き屋根として、径の異なる垂木25a,25bを大きい径の垂木25aを下にして上下ダブルにして段差のあるものとし、ここにカラー鉄板による屋根板1を葺いて下側に空気層2aを確保して空気流路2としている。
As the solar heat collecting part provided on the roof, for example, as shown in FIG. 17, as a floating roof of a tiled bar type, the
この空気層2aの気密性は、垂木25a,25bの外面にシリコンコーキングなどのシーリング材26をコーキングガン等で塗布してから屋根板1の端を重ねるなどして確保するようにしている。
The airtightness of the
前記瓦棒葺き形式の浮き屋根では、集熱部に用いられる材料は、夏場において高温の空気に晒されることになり、使用材料によっては耐久性、長期信頼性の面で不安を感じる場合がある。 In the floating roof of the tiled-barrel type, the material used for the heat collecting part will be exposed to high-temperature air in summer, and depending on the material used, there may be anxiety in terms of durability and long-term reliability. .
特に材料の品質をコントロールしづらい木材に関しては、反りや腐り、熱痩せ等が発生して屋根材の取付強度等に影響が出る可能性がある。 In particular, wood that is difficult to control the quality of the material may be warped, rotted, or thin, and affect the mounting strength of the roofing material.
前記浮き屋根構造の瓦棒葺きのものでは、屋根板1とガラス23の距離は、防水性を図る必要があり、40−50mm程度必要とされた。これは、屋根板が防水を図るために、40−50mm程度上向きに折り曲げるためである。
In the case of the floating roof structure tiled roof, the distance between the
この発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、従来の木製垂木をやめて金属部品で構成することで、シーリング材を使用しないで長期にわたって安定した信頼性の高い屋根の施工が可能であり、その上にガラスを設置する場合に、ガラスと屋根板の距離を可能な限り近くして、集熱効率を上げることができ、また、フラット化によって屋根を構成する上での補足部材となる役物も形状、納まりが単純化され、施工者の技量、経験に頼らずに施工することができるソーラーシステムハウスの集熱屋根を提供することにある。 The object of the present invention is to eliminate the inconveniences of the conventional example, and to eliminate the conventional wooden rafters and to make metal parts, so that it is possible to construct a stable and reliable roof over a long period without using a sealing material, When installing glass on it, the distance between the glass and the roof plate can be made as close as possible to increase the heat collection efficiency, and it is a supplementary member for constructing the roof by flattening. Another object is to provide a solar system house heat collecting roof that is simplified in shape and fit, and can be constructed without depending on the skill and experience of the installer.
請求項1記載のこの発明は前記目的を達成するため、屋根板は、はぜ折り接合部は、一方の屋根板は端部をほぼ直角に曲成したその先を外向きにL字に折り曲げて第1の折り曲げ部とし、他方の屋根板の端部はこの外向きにL字に折り曲げた第1の折り曲げ部を挟み込むように水平な折り返し部を形成し、さらにその先端を直角に立ち上げた立ち上げ片形成してなる第2の折り曲げ部として、かつ、屋根面は突起のないフラットなものとし、前記はぜ折り接合部を野地板上に配置した樋兼用のチャンネル状ガーター内に収め、中央に凹部を形成した略M形の吊子を前記ガーターにバンド掛けしてガーター内に入る前記吊子の凹部に前記はぜ折り接合部を固定し、この屋根面直下を屋根勾配を有する空気流路とし、吊子上に固定するベース板とこのベース板にネジで締め付け可能な押え板間で集熱ガラスの枠を挟み込み固定することで屋根面上の一部には隙間を存して集熱ガラスを並行に設置したことを要旨とするものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the roof slab includes a seam fold joint portion, and one roof slab is bent at an end at a substantially right angle, and its tip is bent outward in an L-shape. The first folded portion is formed, and the end portion of the other roof plate is formed with a horizontal folded portion so as to sandwich the first folded portion folded in an outward L shape, and the tip is raised at a right angle. As the second bent portion formed by raising the raised piece, the roof surface is flat without projections , and the helical fold joint portion is housed in a channel-shaped garter that is also used as a base plate. In addition, a substantially M-shaped hanging member having a recess formed in the center is banded on the garter, and the helical fold joint is fixed to the recessed portion of the hanging member that enters the garter, and a roof slope is provided immediately below the roof surface. and an air passage, a base plate for fixing on the retaining clips And summarized in that installed in parallel heat collection glass to exist a gap on a portion of the roof surface by fixing sandwiching the frame of the heat collecting glass pressing plates which can be clamped by screws to the base plate Is.
請求項1記載のこの発明によれば、屋根板ははぜ折り接合部を下向きに突設して屋根面は突起のないフラットなものとしたので、構成部品を全て金属化することにより、シーリング材を使用しないで一体的なものとし、しかも、ガラスと屋根板の距離を可能な限り近づけるように、自由に設定できる。ガラスと屋根板の距離は伝熱工学上近いほど集熱効率を上がるので、従来に比べて集熱効率を向上させることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the roof plate is provided with a helical fold joint portion projecting downward and the roof surface is flat without projections, the sealing is achieved by metallizing all the components. The material can be integrated without using any material, and the distance between the glass and the roof plate can be set as close as possible. As the distance between the glass and the roof plate is closer to heat transfer engineering, the heat collection efficiency increases, so that the heat collection efficiency can be improved as compared with the conventional case.
また、前記作用に加えて、はぜ折り接合部への浸水は、樋兼用のチャンネル状ガーターで集められて、他に漏れることなく、確実に排水できる。また、はぜ折り接合部は中央に凹部を形成した略M形の吊子で固定することで、吊子の上端とこの部分との2箇所で屋根板を吊子で確実に固定支承できる。 Further, in addition to the above-described action, the water immersed in the seam fold joint is collected by the channel-shaped garter also serving as a ridge and can be reliably drained without leaking. In addition, by fixing the helical fold joint portion with a substantially M-shaped hanging member having a concave portion at the center, the roof plate can be securely fixed and supported by the hanging member at two places, the upper end of the hanging member and this portion.
さらに、集熱ガラスの枠はこれをベース板と押え板間で挟み込み固定することで吊子上に簡単かつ安定して設けることができ、また、集熱ガラスを屋根板に近づけて設置できる。 Furthermore, the frame of the heat collecting glass can be provided on the suspension simply and stably by sandwiching and fixing the frame between the base plate and the holding plate, and the heat collecting glass can be installed close to the roof plate.
以上述べたようにこの発明のソーラーシステムハウスの集熱屋根は、シーリング材を使用しないで屋根の施工が可能であり、その上にガラスを設置する場合に、ガラスと屋根板の距離を可能な限り近くして、集熱効率を上げることができるものである。 As described above, the heat collecting roof of the solar system house of the present invention can be constructed without using a sealing material, and when glass is installed on the roof, the distance between the glass and the roof plate is possible. It is possible to increase the heat collection efficiency as close as possible.
すなわち、従来の集熱屋根は、野地面より集熱空気層分浮かせた金属製瓦棒葺き屋根の上に集熱ガラスを設置するという構造か、または集熱パネルを使用しているが、この発明では、野地面から集熱空気層分浮かせたフラット形状の金属屋根が得られる。 In other words, the conventional heat collecting roof has a structure in which heat collecting glass is installed on a metal roof tile roof that floats from the ground surface by the amount of the heat collecting air layer, or uses a heat collecting panel. In the invention, a flat metal roof that is floated from the field surface by the amount of the heat collecting air layer is obtained.
この発明では、従来の木製垂木をやめて金属部品で構成するので、長期にわたって安定した信頼性の高いものとなる。 In the present invention, the conventional wooden rafters are eliminated and the metal rafters are used, so that the reliability is stable over a long period of time.
また、屋根形状をフラット化し、屋根パネルの接合部に集水用のガーターを設けて雨水を確実に処理できる。 Moreover, the roof shape can be flattened, and a garter for collecting water can be provided at the joint portion of the roof panel to reliably treat rainwater.
フラット化によって屋根を構成する上での補足部材となる役物も形状、納まりが単純化され、施工者の技量、経験に頼らずに施工することができる。 The flattening also simplifies the shape and fit of the accessory serving as a supplementary member for constructing the roof, and can be constructed without depending on the skill and experience of the installer.
さらに、フラット化によりガラスの取付位置を制約するものが無くなった為に、屋根の上に集熱ガラスユニットを設置してガラス付集熱面を構成するのに、集熱ガラスと集熱板との間隔は屋根に求められる防水性の観点から決められていることなく、この位置関係を集熱性能に重点を置いた寸法に設定することができる。 Furthermore, because there is no longer any restriction on the mounting position of the glass due to flattening, a heat collecting glass and a heat collecting plate are used to construct a heat collecting surface with glass by installing a heat collecting glass unit on the roof. This positional relationship can be set to dimensions with an emphasis on heat collecting performance without being determined from the viewpoint of waterproofness required for the roof.
以下、図面についてこの発明の実施の形態を詳細に説明する。図1はこの発明のソーラーシステムハウスの集熱屋根の1実施形態を示す縦断正面図で、図2は同上要部の拡大縦断正面図で、集熱ガラスを省略した場合である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal front view showing one embodiment of a heat collecting roof of a solar system house according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged vertical front view of the main part of the same, in which heat collecting glass is omitted.
屋根に設ける太陽熱集熱としては、前記図16にも示したように、カラー鉄板(カラーガルバリウム鋼板)等の金属製屋根板1の直下に屋根勾配を有する空気流路2を形成し、この空気流路2の一端は軒先等(小屋裏の場合もある)に外気取入口3として開口する。前記空気流路2の下側面は断熱層として構成する。なお、屋根板1は金属製以外の場合も考えられる。
As shown in FIG. 16, the solar heat collection provided on the roof is formed by forming an
屋根の上部エリアにおいて屋根板1の上部は上下間隔を存してガラス23で覆うようにした。
In the upper area of the roof, the upper part of the
屋根板1は端部をほぼ直角に曲成してこの部分全体を、または、少なくともその先端部を重ね合わせることで、はぜ折り接合部27を下向きに突設して屋根面は突起のないフラットなものとし、この屋根面直下を屋根勾配を有する空気流路2とする。
The
本実施形態では、前記はぜ折り接合部27は一方の屋根板1は端部をほぼ直角に曲成したその先を外向きにL字に折り曲げて第1の折り曲げ部28aとし、他方の屋根板1の端部はこの外向きにL字に折り曲げた第1の折り曲げ部28aを挟み込むように水平な折り返し部28cを形成し、さらにその先端を直角に立ち上げた立ち上げ片28dを形成してなる第2の折り曲げ部28bとした。
In the present embodiment, the helical
なお、前記屋根板1は端部をほぼ直角に曲成してこの部分全体を密に重ね合わせる必要はなく多少隙間を有してもよいが、雨仕舞いを考慮した場合に、密着度を向上させることが望ましい。
Note that the
図14、図15はその一例を示すもので、前記第1の折り曲げ部28aと第2の折り曲げ部28bとの関係で水平な折り返し部28cで第1の折り曲げ部28aを挟み込むようにする際に、突条形成用の曲折部28f、28f′を双方に形成し、これらを嵌合させるなど、形状的な変化を加味するようにしてもよい。
FIG. 14 and FIG. 15 show an example. When the first folded
図中29はガルバリウム鋼板などによる樋兼用のチャンネル状ガーターで、逆大形状の本体の上端に内向きの水平フランジ29aを形成した。
In the figure,
また、図中30は亜鉛メッキ鋼板による吊子で、これは図4、図5に示すように幅のある帯金を略M形に曲成して中央に凹部30aを形成し、また、下端を外側に水平に折り曲げて固定フランジ30bとする。
Further, in the figure, 30 is a hanging member made of a galvanized steel plate, which is formed by bending a wide band into a substantially M shape as shown in FIGS. 4 and 5 to form a
さらに、図中31は同じくガルバリウム鋼板などによる中間支持部材で、横向きコ字形の本体部の下端を水平外向きに折り曲げ、水平フランジ31aを形成している。
Further, in the figure, 31 is an intermediate support member made of a galvalume steel plate or the like, and the lower end of the laterally U-shaped main body is bent horizontally outward to form a
前記ガーター29は野地板32上に配置され、このガーター29に対して吊子30をバンド掛けして固定フランジ30bをビス止めすることで、ガーター29を吊子30により固定する。その際、吊子30の凹部30aはガーター29内に収まる。
The
前記屋根板1は吊子30の上端で支承するが、屋根板1相互のはぜ折り接合部28aは前記吊子30の凹部30aに差し入れてここで支承し、第2の折り曲げ部28bの水平な折り返し部28cの一片の先端をビス止めすることではぜ折り接合部27の全体を固定する。
The
このようにして、適宜間隔で配置する吊子30とガーター29とで屋根板1を下側から適宜間隔で支持するが、中間には中間支持部材31を配置してこれで支える。
In this way, the
なお、ガーター29の端は図12に示すように、屋根の軒先に設ける雨樋33に連携させるようにする。
As shown in FIG. 12, the end of the
次に、屋根面上の一部には隙間を存して集熱ガラスを並行に設置するが、このガラス23の設置について説明する。
Next, a heat collecting glass is installed in parallel with a gap on a part of the roof surface. The installation of the
ガラス23にはサッシとして枠34があるが、この枠34を挟み込み固定するものとして、ベース板35とこのベース板35にネジ36で締め付け可能な押え板37を用いる。
The
枠34、ベース板35、押え板37にはアルマイト処理したアルミ押出し成型品を使用するのが好適であり、ベース板35は図11に示すように中央に中空矩形な突条35aを長さ方向に形成した水平板体で、突条35a内にナット38を溶接固定で納めている。
The
押え板37もベース板35とほぼ同幅の水平な板であり、ベース板35を前記吊子30上にビス止めし、先端をナット38に螺合するネジ36で前記枠34を挟み込んだベース板35と押え板37とを締結する。
The holding
図8、図10は両側ではなく片側のみ枠34を固定する場合で、押え板37の代わりに押え板とベース板35に接地する脚部39aが一体となったケラバ用金物39を使用する。
FIGS. 8 and 10 show a case where the
図13は屋根の一例を示すもので、屋根板1によりはぜ折り接合部27のでスリットが平行して形成される屋根面となり、その一部に隙間を存して集熱用のガラス23が並行に設置される。
FIG. 13 shows an example of a roof. The
図中40は図16でのハンドリングボックス5内の集熱ファン7などと駆動する電源を得る太陽電池パネルである。
In the figure,
このようにして、屋根板1の下が屋根勾配と同じ勾配の空気流路2となり、太陽光で加熱された金属板である屋根板1が空気流路2へ入った外気を温め、この温められた空気は屋根勾配に沿って上昇して、この加熱空気は集熱される。
Thus, the bottom of the
図16の例では、ハンドリングボックス5から立下りダクト10内を流下し、蓄熱土間コンクリート11と床パネル12との間の空気流通空間13へ入る。この空気流通空間13では加熱空気が床パネル12を介して直接床面下を温めるのと、蓄熱土間コンクリート11に蓄熱させるのと、床吹出口から温風として直接室内へ吹出されるのとの3通りの暖房作用を行う。
In the example of FIG. 16, the inside of the falling
一方、お湯とりコイル15で、ここに循環配管16を介して貯湯槽17から送り込まれる水が加熱され、湯として貯湯槽17へ蓄えられ、さらにここから給湯配管から各所へ給湯される。
On the other hand, the water fed from the hot
前記屋根での集熱において、ガラス23がある部分は屋根面との間に空気層2aがあり、風等の影響を受けずに効率のよい集熱ができるが、特にガラス23は10mm程度まで屋根板1に近づけて設置できる。
In the heat collection at the roof, the portion where the
また、雨水ははぜ折り接合部27に浸入するものも少しはあるが(このはぜ折り接合部27は密着接合であり、ほとんど浸入はない)、これはガーター29に集められ、雨樋33へと導かれる。
In addition, some rainwater penetrates into the seam fold joint 27 (this seam fold joint 27 is tightly joined and hardly enters), but this is collected in the
1…屋根板 2…空気流路
2a…空気層
3…外気取入口 4…棟ダクト
5…ハンドリングボックス 6…流入側ダンパー
7…集熱ファン 8…流出側ダンパー
9…排気ダクト 10…立下りダクト
11…蓄熱土間コンクリート 12…床パネル
13…空気流通空間 14…床吹出口
15…お湯とりコイル 16…循環配管
17…貯湯槽 18…給湯ボイラー
19…循環用ダクト 20…吸込口
21…給湯配管 22…小屋裏
23…ガラス 24…断熱層
25a,25b…垂木 26…シーリング材
27…はぜ折り接合部 28a…第1の折り曲げ部
28b…2の折り曲げ部 28c…水平な折り返し部
28d…立ち上げ片 28f、28f′…曲折部
29…ガーター
29a…水平フランジ 30…吊子
30a…凹部 30b…固定フランジ
31…中間支持部材 31a…水平フランジ
32…野地板 33…雨樋
34…枠 35…ベース板
35a…突条
36…ネジ 37…押え板
38…ナット 39…ケラバ用金物
39a…脚部 40…太陽電池パネル
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