JP5425385B2 - 太陽熱利用装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽からの熱を太陽熱集熱器で集熱して有効利用する太陽熱利用装置に関する。

太陽熱利用装置は、太陽熱集熱器を備え、その太陽熱集熱器で集熱した太陽からの熱を例えば温水の生成などとして有効利用することができる。こうした太陽熱利用装置のより広い普及は、近年とみに大きな問題となっている環境負荷の低減に有効である。

従来、太陽熱利用装置については、その太陽熱集熱器を建物の屋根に設置する屋根置き設置構造が一般的であった。しかし屋根置き設置構造は個々の住宅に屋根のない集合住宅については適用できず、このことが太陽熱利用装置の普及について１つのネックとなっていた。こうしたことから、例えば特許文献１〜特許文献４などに見られるように、太陽熱集熱器を建物のベランダに設置するベランダ置き設置構造が提案されている。ここで、本明細書で「ベランダ」という場合、建物の側面に突出するような状態で設けられている構造物一般を意味し、狭義のベランダの他にバルコニーなども含むものとする。

特開昭５８−２２４２６０号公報 実公平１−１３４０２３号公報 特開２００１−３３０３２７号公報 特開２００２−１０６９７４号公報

ベランダ置き設置構造は、個々の住宅に屋根がない集合住宅における各住宅にも太陽熱利用装置を容易に設置することを可能とし、それにより太陽熱利用装置のより広い普及に役立つことが期待できる。しかし、従来のベランダ置き設置構造には、ベランダの効用を低下させるという問題があり、そのことが普及について障害となっている。すなわち従来のベランダ置き設置構造では、ベランダに設けられている手摺に固定したり組み込んだりして太陽熱集熱器を設置する手摺利用設置構造としており、そのためにベランダの手摺の布団干しなどへの利用を制限することになり、ベランダの効用を低下させることになっている。また従来のベランダ置き設置構造では、例えば特許文献１の例のように、太陽熱集熱器で集熱した熱で加熱して得られる湯を貯蔵する貯湯槽を備える太陽熱利用装置の場合に、その貯湯槽をベランダの床に設置するようにしており、そのためにベランダの床のスペースを狭めることになり、ベランダの使い勝手を低下させることになっている。

本発明は以上のような事情を背景になされたものであり、その課題は、太陽熱利用装置における太陽熱集熱器や貯湯槽などをベランダに設置するベランダ置き設置構造について、ベランダの効用低下をできるだけ避けることができるようにすることにある。

本発明では上記課題を解決するために、太陽熱集熱器を備え、前記太陽熱集熱器で太陽からの熱を集熱して利用するようになっている太陽熱利用装置において、前記太陽熱集熱器は、集合住宅構造の建物のベランダに、当該ベランダの天井に集熱器固定金具で直接的に固定して設けられ、前記集熱器固定金具は、前記太陽熱集熱器の太陽光入射面の設置角度を調整できるように、かつ、前記太陽熱集熱器をベランダの天井の縁部からベランダの外側に突き出して固定され、前記太陽熱集熱器に熱媒を循環する熱媒循環配管に設けられたシスターンと循環ポンプと熱交換器、及び前記熱交換器を通じて前記太陽熱集熱器で集熱した熱で加熱される湯を貯蔵する貯湯槽が組付けられた枠体を、前記太陽熱集熱器の背面側に前記ベランダの天井から吊り下げて構成されていることを特徴としている。

このように太陽熱集熱器をベランダの天井（これは集合住宅の場合、直上階のベランダの床であるのが通常）に固定して設けるようにしたことにより、ベランダの手摺の布団干しなどへの利用について何らの制限ももたらさずに済み、したがってベランダの効用低下を避けることができる。

また本発明では、上記のような太陽熱利用装置について、その太陽熱集熱器で集熱した熱で加熱して得られる湯を貯蔵する貯湯槽をさらに備える場合に、その貯湯槽もベランダの天井に固定して設けるようにしている。このようにすることにより、貯湯槽でベランダの床のスペースを狭めてベランダの使い勝手を低下させることを避けることができ、また太陽熱集熱器と貯湯槽を結ぶ配管の短縮化を図ることができる。

また本発明では、上記のような太陽熱利用装置について、太陽熱集熱器を横長形状に形成し、その横長形状の太陽熱集熱器をベランダの幅方向に延在させようにして設けるようにしている。このようにすることにより、ベランダの外観や視界に与える影響をできるだけ少なくしつつ、太陽熱集熱器の集熱面積をより大きくすることができる。

また本発明では、上記のような太陽熱利用装置について、太陽熱集熱器を縦長形状に形成し、その縦長形状の太陽熱集熱器をベランダの隅部でベランダの高さ方向に延在させるようにして設けるようにしている。このようにすることにより、ベランダの隅部を有効に活用することができ、ベランダの外観や視界に与える影響をできるだけ少なくしつつ、太陽熱集熱器の集熱面積をより大きくすることができる。

また本発明では、上記のような太陽熱利用装置について、ベランダの隅部に建物用の物置が設置されている場合に、太陽熱集熱器を縦長形状に形成し、その縦長形状の太陽熱集熱器をベランダ物置の側面に沿う状態でベランダの高さ方向に延在させるようにして設けるようにしている。このようにすることにより、ベランダの外観や視界に与える影響をできるだけ少なくしつつ、太陽熱集熱器の集熱面積をより大きくすることができる。

以上のような本発明によれば、太陽熱利用装置における太陽熱集熱器や貯湯槽などをベランダに設置するベランダ置き設置構造について、ベランダの効用低下を最小限に抑えることができる。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１と図２に、第１の実施形態による太陽熱利用装置の構成とその設置構造を模式化して示す。本実施形態の太陽熱利用装置１は、集熱した太陽熱を温水の生成に利用する太陽熱温水器タイプであり、太陽熱集熱器２、貯湯槽３、および熱源機４の各機器を備え、これら各機器を装置枠体５に一体的に組み込んだ構成とされている。

また太陽熱利用装置１は、装置枠体５に枠体固定金具６が複数取り付けられており、これらの枠体固定金具６を介して集合住宅構造の建物７のベランダ８における天井９（これは直上階のベランダ８の床１０でもある）に固定することで天井９から吊り下げた状態にしてベランダ８に設置され、特にベランダ８に設置の隔壁板１１（図２）に近接するように偏らせた位置で設置されている。

太陽熱集熱器２は、一般に知られている平板型や真空管型などであり、横長形状の平板状に形成されており、装置枠体５の前端部に組みつけられ、装置枠体５の天井９への固定を介して天井９に固定されている。したがって太陽熱集熱器２は、装置枠体５を介して天井９から吊り下げた状態でベランダ８の隔壁板１１に近接するように偏らせた位置からベランダ８の幅方向に延在させるようにして設置されている。このような設置構造とすることにより、ベランダ８に設置の手摺１２と太陽熱集熱器２の間に適切な空間を空けた状態とすることができ、ベランダ８の外観や視界に与える影響をできるだけ少なくしつつ、太陽熱集熱器２の集熱面積をより大きくすることができる。

また太陽熱集熱器２は、適切な角度で傾斜させて装置枠体５に組みつけられている。この場合の適切な傾斜角度とは、上述のような太陽熱利用装置１の天井９への設置状態にあって、太陽熱集熱器２の太陽光入射面に入射する太陽光の角度ができるだけ９０度に近い状態になる角度であり、このような傾斜を与えることで、より効率的に太陽熱を集熱することができるようになる。

また太陽熱集熱器２は、熱媒循環系１３が接続されている。熱媒循環系１３は、熱交換器１４が接続された熱媒循環配管１５にシスターン１６と循環ポンプ１７を設けた構成とされている。この熱媒循環系１３は、太陽熱集熱器２に熱媒を循環ポンプ１７により強制的に循環させ、その循環熱媒で受け取った太陽熱集熱器２で集熱の太陽熱により熱交換器１４を通じて貯湯槽３に貯留の水ないし湯を加熱する。

貯湯槽３は、太陽熱集熱器２と同様に装置枠体５の天井９への固定を介して天井９に固定されており、太陽熱集熱器２で集熱の太陽熱による加熱で生成される湯の貯留に機能する。この貯湯槽３には、給湯管１８と給水管１９が接続され、給湯管１８により貯留湯を取り出し、給水管１９により不足分を給水できるようにされている。

熱源機４は、同じく装置枠体５の天井９への固定を介して天井９に固定されており、貯湯槽３から給湯管１８で取り出した湯の温度が不足する場合にその温度不足の湯を補助的に加熱するのに機能する。そのため熱源機４は、給湯管１８の途中に設けられ、給湯管１８で取り出した湯を途中で加熱できるようにして設けられている。

以上のような第１の実施形態の太陽熱利用装置１は、ベランダ８の天井９から吊り下げるようにして設けられていることから、ベランダ８への設置でありながら、ベランダ８の手摺１２に何らの影響も及ぼさない。したがって手摺１２を布団干しなどに利用するについて、何らの制限ももたらさずに済み、ベランダ８の効用を低下させるようなことを効果的に避けることができる。

図３に、第２の実施形態による太陽熱利用装置の構成を模式化して示す。本実施形態の太陽熱利用装置２１は、基本的には第１の実施形態における太陽熱利用装置１と同様で、太陽熱集熱器２を独立的に天井９に固定できるようにしている点で相違している。すなわち本実施形態では、貯湯槽３と熱源機４は、これらを一体的に組み込んだ装置枠体２２の枠体固定金具６による天井９への固定を介して天井９に固定し、太陽熱集熱器２は、それに取り付けてある集熱器固定金具２３で直接的に天井９に固定するようにしている。本実施形態では、太陽熱集熱器２の設置角度を調整することが機構的に容易となり、例えば季節に応じて太陽熱集熱器２の設置角度を調整できるようにすることで、より効率的に太陽熱を集熱することが可能となる。この他の構成などについては第１の実施形態と同様なので、共通する要素に同一の符号を付し、それらについての説明は省略する。

図４に、第３の実施形態による太陽熱利用装置の構成を模式化して示す。本実施形態の太陽熱利用装置２４は、基本的には第１の実施形態における太陽熱利用装置１と同様で、熱源機４を別置きにしている点で相違している。すなわち本実施形態では、太陽熱集熱器２と貯湯槽３は、これらを一体的に組み込んだ装置枠体２５の枠体固定金具６による天井９への固定を介して天井９に固定して設置し、熱源機４は、ベランダ８以外の場所に設置するようにしている。本実施形態では、ベランダ８に設置にする機器を少なくすることができ、ベランダの効用低下の回避性をより高めることが可能となる。この他の構成などについては第１の実施形態と同様なので、共通する要素に同一の符号を付し、それらについての説明は省略する。

図５と図６に、第４の実施形態による太陽熱利用装置の構成を模式化して示す。本実施形態の太陽熱利用装置２８は、基本的には第１の実施形態における太陽熱利用装置１と同様で、次ぎの２点で相違している。１つの相違点は、太陽熱集熱器２９を手摺１２と天井９の間隔程度の長さで縦長形状に形成し、その縦長形状の太陽熱集熱器２９をベランダ８の隅部、つまり隔壁板１１に近接した位置でベランダ８の高さ方向で延在させるようにして設置していることである。より具体的には、ベランダ８の隅部に設置されているベランダ物置３０の周囲を活用し、ベランダ物置３０の側面に沿うようにしてベランダ８の高さ方向で天井９から手摺１２の笠木３１まで延在するようにして太陽熱集熱器２９を設置している。

他の１つの相違点は、太陽熱集熱器２９を独立固定とするようにしていることである。すなわち太陽熱集熱器２９は、それに取り付けてある上側集熱器固定金具３２と下側集熱器固定金具３３を用い、上側集熱器固定金具３２で直接的に天井９に固定し、下側集熱器固定金具３３で手摺１２の笠木３１に固定するようにしている。またこうした太陽熱集熱器２９の設置構造に伴って、貯湯槽３と熱源機４が一体的に組み込まれた装置枠体３４をベランダ物置３０と天井９との間に空いている空間に収めるようにして天井９に固定している。

本実施形態では、ベランダ８の隅部を有効に活用する、より具体的にはベランダ８の隅部にベランダ物置３０が設置されている場合に、そのベランダ物置３０の周囲を有効に活用することができ、ベランダの外観や視界に与える影響をできるだけ少なくしつつ、太陽熱集熱器２９の集熱面積をより大きくすることができる。この他の構成などについては第１の実施形態と同様なので、共通する要素に同一の符号を付し、それらについての説明は省略する。

図７に、第５の実施形態による太陽熱利用装置の構成を模式化して示す。本実施形態の太陽熱利用装置３５は、基本的には第４の実施形態における太陽熱利用装置２８と同様で、太陽熱集熱器２９に接続の熱媒循環系３６の構成で相違している。具体的には熱媒循環系３６を自然循環型としている。すなわち熱媒循環系３６は、図６の熱媒循環系１３におけるシスターン１６と循環ポンプ１７を省いた構成とされ、太陽熱集熱器２９での加熱により熱媒に生じる温度差に起因する自然循環を利用して熱媒の循環をなすようにされている。

本実施形態では、熱媒循環系３６を自然循環型としたことにより、機器構造をよりコンパクトなものとするとともに、エネルギ効率を高めることができる。この他の構成などについては第４の実施形態と同様なので、共通する要素に同一の符号を付し、それらについての説明は省略する。

図８と図９に、第６の実施形態による太陽熱利用装置の構成を模式化して示す。本実施形態の太陽熱利用装置３７は、基本的には第４の実施形態における太陽熱利用装置２８と同様で、縦長形状の太陽熱集熱器３８の長さをほぼベランダ８の高さ程度にし、その下側集熱器固定金具３３をベランダ８の床１０の縁部に固定するようにしている点で相違している。このような設置構造は、図９の例のようにベランダ物置３０の設置部位について手摺１２を省略するようにされている場合に、その手摺省略部位を有効に活用するものであり、これにより太陽熱集熱器３８の集熱面積をより大きくすることができる。この他の構成などについては第４の実施形態と同様なので、共通する要素に同一の符号を付し、それらについての説明は省略する。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、これは代表的な例に過ぎず、本発明は、その趣旨を逸脱することのない範囲で様々な形態で実施することができる。

第１の実施形態による太陽熱利用装置の構成とその設置構造を模式化して示す図である。 図１中のＡ方向から見た図である。 第２の実施形態による太陽熱利用装置の構成とその設置構造を模式化して示す図である。 第３の実施形態による太陽熱利用装置の構成とその設置構造を模式化して示す図である。 第４の実施形態による太陽熱利用装置の構成とその設置構造を模式化して示す図である。 図５中のＢ方向から見た図である。 第５の実施形態による太陽熱利用装置の構成とその設置構造を模式化して示す図である。 第５の実施形態による太陽熱利用装置の構成とその設置構造を模式化して示す図である。 図８中のＣ方向から見た図である。

符号の説明

１、２１、２４、２６、３３、３５ 太陽熱利用装置
２、２９、３８ 太陽熱集熱器
３ 貯湯槽
７ 建物
８ ベランダ
９ 天井
２８ ベランダ物置

Claims (2)

1. 太陽熱集熱器を備え、前記太陽熱集熱器で太陽からの熱を集熱して利用するようになっている太陽熱利用装置において、
   前記太陽熱集熱器は、集合住宅構造の建物のベランダに、当該ベランダの天井に集熱器固定金具で直接的に固定して設けられ、前記集熱器固定金具は、前記太陽熱集熱器の太陽光入射面の設置角度を調整できるように、かつ、前記太陽熱集熱器をベランダの天井の縁部からベランダの外側に突き出して固定され、前記太陽熱集熱器に熱媒を循環する熱媒循環配管に設けられたシスターンと循環ポンプと熱交換器、及び前記熱交換器を通じて前記太陽熱集熱器で集熱した熱で加熱される湯を貯蔵する貯湯槽が組付けられた枠体を、前記太陽熱集熱器の背面側に前記ベランダの天井から吊り下げて構成されていることを特徴とする太陽熱利用装置。
2. 前記太陽熱集熱器は、横長形状に形成され、前記ベランダの幅方向に延在させるようにして設けられていることを特徴とする請求項１に記載の太陽熱利用装置。

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