JP5697821B2 - 建物の太陽熱集熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、建物の太陽熱集熱装置に関するものである。

建物の屋根に太陽光発電パネルが設置されている場合、太陽光発電パネルにおいては、太陽光発電パネルが有する光エネルギ及び熱エネルギのうち光エネルギが電気エネルギに変換される為、その電気エネルギを建物において利用することができる。ここで、太陽光の光エネルギ及び熱エネルギの両方を利用することができる技術が提案されている。例えば特許文献１には、太陽光発電パネル（太陽電池モジュール）と屋根面との間に集熱空間（空気流通層）が形成され、太陽光発電パネルを介して集熱空間に付与された太陽熱を床暖房に利用するという技術が開示されている。

特開２０１１−１７１３号公報

しかしながら、建物の屋根部においては、屋根面の全域ではなく、一部を除く部分に太陽光発電パネルが設置される場合もある。例えば、重量負担の観点から軒先やけらば付近を除く部分に太陽光発電パネルが設置されることが考えられる。こうして屋根部において太陽光発電パネルが設置されない非設置部分があると、その非設置部分では太陽光のエネルギを有効利用できているとは言えず、その点で改善の余地があると考えられる。

本発明は、太陽光が有する光エネルギ及び熱エネルギの両方を利用できる構成において、太陽熱の利用効率を高めることを主たる目的とする。

上記課題を解決するために、第１の発明の建物の太陽熱集熱設備は、傾斜屋根部を有する建物に適用され、前記傾斜屋根部の上に設けられ、太陽光発電を行う太陽光発電パネルと、前記傾斜屋根部の上において前記太陽光発電パネルが設置されていない非設置部分に設けられ、太陽熱を集熱する集熱板と、を備え、前記傾斜屋根部の屋根面と前記太陽光発電パネルとの間には第１集熱空間が設けられ、前記傾斜屋根部の屋根面と前記集熱板との間には第２集熱空間が形成されており、前記第１集熱空間及び前記第２集熱空間には、これら集熱空間で集熱された空気を前記建物の屋内空間に空気を供給するための給気通路が接続されていることを特徴とする。

第１の発明によれば、傾斜屋根部上において、太陽光発電パネルの設置部分に設けた第１集熱空間だけでなく、それ以外に設けた第２集熱空間でも集熱を行わせることにより、建物において暖房等に利用できる熱エネルギを増やすことができる。ここで、傾斜屋根部において例えば軒先やけらば付近等に太陽光発電パネルを設置せずこの部分を非設置部分とすることがあるが、こうした非設置部分において、集熱板とその下の集熱空間（第２集熱空間）とを設けることで、傾斜屋根部における集熱範囲を拡張できる。これにより、太陽熱の利用効率を高めることができる。

なお、集熱板は、太陽光発電パネルに比べて重量が小さいため、傾斜屋根部の軒先やけらばに集熱板を設けたとしても重量負担が問題になることはない。

第２の発明では、前記第１集熱空間及び前記第２集熱空間のそれぞれから前記屋内空間への空気の供給を個別に遮断する給気遮断手段を備えている。

太陽光発電パネルの下方に設けられる第１集熱空間と、集熱板の下方に設けられる第２集熱空間とでは、空気の暖まり方が相違し、一方では暖房に利用できる程度に空気が暖まっているが、他方では暖房に利用できる程度に空気が暖まっていないという状況も起こり得る。具体的には、第１集熱空間の方が第２集熱空間より内部空気の暖まりが遅いと考えられる。

この点、第２の発明によれば、第１集熱空間及び第２集熱空間のうち内部空気が暖房に利用できる程度に暖まっていない集熱空間からは屋内空間への空気の供給を停止することができる。例えば、第１集熱空間の方が第２集熱空間より内部空気の暖まりが遅い場合に、第１集熱空間の内部空気が暖まるまではその第１集熱空間から屋内空間への空気の供給を停止する。これにより、屋内空間の暖房を行う際に、十分に暖まっていない空気が屋内空間に供給されることを抑制できる。

第３の発明では、前記第１集熱空間の温度を検出する第１温度検出手段と、前記第２集熱空間の温度を検出する第２温度検出手段と、前記第１集熱空間及び前記第２集熱空間のそれぞれについて検出温度が所定温度よりも低いか否かを判定する手段と、前記第１集熱空間及び前記第２集熱空間のうち前記検出温度が前記所定温度より低い集熱空間を対象として、前記屋内空間への空気の供給を前記給気遮断手段に遮断させる制御手段と、を備えている。

第３の発明によれば、第１集熱空間及び第２集熱空間のうち内部空気が暖房に利用できる程度に暖まっていない集熱空間からは屋内空間への空気の供給を停止するという構成を実現できる。

第４の発明では、前記集熱板は、前記傾斜屋根部の傾斜方向に直交する方向にて前記太陽光発電パネルに隣接して設けられ且つ前記傾斜屋根部の傾斜方向に沿って延びる部分を含んで構成され、前記第１集熱空間は、該第１集熱空間の屋根傾斜方向の上端部分において第１連通部を介して前記給気通路に連通され、前記第２集熱空間は、該第２集熱空間の屋根傾斜方向の上端部分において第２連通部を介して前記給気通路に連通されている。

第４の発明によれば、第１集熱空間及び第２集熱空間はいずれも傾斜屋根部の傾斜に沿って設けられているため、各集熱空間ではそれぞれの内部空気が暖められることで傾斜上方に暖気が集まり、その暖気が各集熱空間の上端部（各連通部）から各々給気通路に順次取り込まれる。この場合、両方の集熱空間において太陽熱の利用（熱回収）を効率よく実施できる。

第５の発明では、前記建物には、前記傾斜屋根部の下方の屋根裏空間部を含むようにして吹抜空間が設けられており、前記吹抜空間の天井部分には、前記屋根裏空間部の空気を前記給気通路に取り込む取込口が設けられており、前記給気通路は、上下方向に延びる縦通路部を有し、前記給気通路に流入した空気が前記縦通路部を介して前記吹抜空間の床側空間部に供給される。

第５の発明によれば、第１集熱空間及び第２集熱空間にて暖められた空気を、給気通路を介して吹抜空間の床側部分に供給できることに加え、吹抜空間の上部空間である屋根裏空間部に溜まった暖気を、吹抜空間の床側空間部に供給できる。これにより、各集熱空間からの暖気供給と同時に、吹抜空間での内部循環を実施でき、特に吹抜空間の床付近における暖房効率を向上できる。

ここで、各集熱空間と屋根裏空間部とは、傾斜屋根部を挟んで上下に隣接する空間であり、いずれも暖気が集まる空間である。したがって、各集熱空間及び屋根裏空間部から暖気を給気通路に取り込む場合、その構成を容易に実現できる。

第６の発明では、前記第１集熱空間における屋根傾斜方向の下端部分には、前記屋内空間から内気を取り込むための第１内気取込通路が接続されており、前記第２集熱空間における屋根傾斜方向の下端部分には、前記屋内空間から内気を取り込むための第２内気取込通路が接続されている。

第６の発明によれば、屋内空間から第１集熱空間及び第２集熱空間に取り込まれた内気が、それら集熱空間にて暖められてから再び屋内空間に供給される。この場合、屋内空間と各集熱空間とで内気循環が行われるため、屋内空間の暖房効率を高めることができる。しかも、内気は各集熱空間において下端部分から上端部分まで流れるため、各集熱空間にて内気に付与される太陽熱を極力大きくできる。したがって、内気循環が行われる構成において、暖房等に利用できる熱エネルギをより一層増やすことができる。

第７の発明では、前記第１集熱空間及び前記第２集熱空間のうち一方には前記屋内空間の内気が取り込まれ、他方には外気が取り込まれる構成とした。

第７の発明によれば、第１集熱空間及び第２集熱空間のうち一方と屋内空間とで内気循環を行うことにより、屋内空間の暖房効率を高めることができる。しかも、一方の集熱空間により屋内空間の暖房能力を確保した上で、他方の集熱空間により屋内空間に屋外の新鮮な空気を供給することができる。

建物の外観を示す斜視図。 図１のＡ−Ａ線断面斜視図。 太陽熱集熱装置の構成を示す図。 第１集熱空間及び第２集熱空間の各空気の流れについて説明するための図。

以下、本発明を具体化した一実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、本発明を二階建ての建物において具体化している。図１は建物１０の外観を示す斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線断面斜視図である。

図１に示すように、住宅等の建物１０は、基礎１１の上に設置された建物本体１２と、建物本体１２の上に設置された屋根１３とを有している。建物本体１２は、下階部としての一階部分１５と、一階部分１５の上に設置された上階部としての二階部分１６とを有している。一階部分１５には一階空間１５ａが設けられ、二階部分１６には二階空間１６ａが設けられている。これら各階空間１５ａ，１６ａはそれぞれ屋内空間に相当する。なお、各階空間１５ａ，１６ａによりリビングやキッチン、浴室、廊下などが形成されている。

屋根１３は、切妻式の屋根とされており、棟２１を挟んで配置された一対の傾斜屋根部２２を有している。一対の傾斜屋根部２２は、それぞれ棟２１を上端として軒先２３に向けて斜め下方に傾斜しており、一対の傾斜屋根部２２の各軒先２３はそれぞれ建物本体１２よりも側方へ突出している。各傾斜屋根部２２の妻側端部であるけらば２４は、建物本体１２よりも側方へ突出している。傾斜屋根部２２は、屋根下地材及び屋根仕上材を含んで構成されている。屋根下地材としては、棟２１に沿って延びる棟木により支持された垂木やその垂木の上に載置された野地板などが挙げられ、屋根仕上材としては、野地板の上に載置された瓦などが挙げられる。

建物１０には、太陽光発電を行う太陽光発電装置３１が設けられている。太陽光発電装置３１は、太陽光が照射されることにより太陽光発電を行う太陽光発電パネルとしての太陽光パネル３２を有しており、太陽光パネル３２は屋根１３に設置されている。太陽光パネル３２は、一対の傾斜屋根部２２のうち一方（例えば南側）の上に配置され、傾斜屋根部２２の屋根面（上面）に沿って複数並べられている。この場合、太陽光パネル３２の受光面３２ａは屋根面と平行に延びている。なお、太陽光パネル３２は、一対の傾斜屋根部２２のそれぞれの上に配置されていてもよい。

太陽光パネル３２は、傾斜屋根部２２において、棟２１に沿って水平方向に延びる棟部Ｓ１、軒先２３に沿って水平方向に延びる軒先部Ｓ２、及びけらば２４に沿って屋根傾斜方向に延びるけらば部Ｓ３の各部を除く部分に、複数並べて配置されている。この場合、棟部Ｓ１、軒先部Ｓ２及びけらば部Ｓ３が太陽光パネル３２の非設置部分に相当する。ただし、本実施形態では、最下列の太陽光パネル３２の一部が、傾斜屋根部２２の上において建物外壁よりも軒先側に突出している（図３参照）。

一対の傾斜屋根部２２のうち太陽光パネル３２が設置された方の傾斜屋根部２２において、太陽光パネル３２の非設置部分には集熱板３７が設けられている。集熱板３７は、傾斜屋根部２２の上において太陽光パネル３２の周囲を囲むように配置されている。この場合、集熱板３７は屋根面が延びる方向において太陽光パネル３２と横並びに配置されていることになる。

集熱板３７は、ガルバリウム等の金属材料により全体として略矩形状とされた化粧板であり、比較的高い熱伝導率を有している。集熱板３７は、板材が横断面波形状となるように折り曲げられることで形成されており、波形状よりなる複数の溝部が傾斜屋根部２２の傾斜方向（流れ方向）に沿って延びるように配置されている。集熱板３７の波形状としては、正弦波形状や矩形波形状が挙げられる。集熱板３７は太陽光パネル３２に比べて軽量である。したがって、傾斜屋根部２２において軒先部Ｓ２やけらば部Ｓ３といった建物本体１２から側方に突出した部分に設置されても、重量負担が問題になることはない。

図２に示すように、太陽光パネル３２は、傾斜屋根部２２から上方に離間した位置にて太陽光パネル支持部材４１により支持されており、各太陽光パネル３２と傾斜屋根部２２との離間部分が第１集熱空間４２とされている。太陽光パネル３２に太陽光が照射されると、その太陽光パネル３２自体の温度が上昇し、それに伴って太陽光パネル３２の下方の第１集熱空間４２内の空気の温度が上昇する。つまり、太陽光パネル３２に太陽光が照射された場合には、太陽光パネル３２において太陽光発電が行われるだけでなく、太陽光パネル３２を介して第１集熱空間４２に太陽熱が付与される。

集熱板３７は、傾斜屋根部２２から上方に離間した位置にて集熱板支持部材４５により支持されており、集熱板３７と傾斜屋根部２２との離間部分が第２集熱空間４６とされている。したがって、集熱板３７に太陽光が照射された場合には、集熱板３７を介して第２集熱空間４６に太陽熱が付与される。集熱板３７の上面（波部の上端）は、傾斜屋根部２２の屋根面に対して太陽光パネル３２の受光面３２ａと同じ高さ位置にある。

ここで、集熱空間４２，４６では、いずれも太陽熱により内部空間の温度が上昇するが、それら集熱空間４２，４６での温度上昇の具合は各々相違するものとなっている。具体的には、太陽光パネル３２の下方に形成された第１集熱空間４２は、太陽光パネル３２に太陽光が照射された場合にその太陽光パネル３２の温度上昇を経て空間内温度が上昇するものであり、その温度上昇は、集熱板３７の下方に形成された第２集熱空間４６での温度上昇に比べて遅くなる。

集熱板支持部材４５は、金属材料や合成樹脂材料により形成されており、第２集熱空間４６の周縁部を内外二重で遮蔽状態で囲む通気遮断部であり、傾斜屋根部２２の周縁部を囲む部分と太陽光パネル３２の周縁部を囲む部分とを有している。このうち傾斜屋根部２２の周縁を囲む部分（内外二重の外側部分）は囲い部４８であり、この囲い部４８は棟２１、軒先２３及びけらば２４に沿うようにして設けられている。この囲い部４８は、破風板やの化粧板を兼ねるものであってもよい。

また、集熱板支持部材４５において太陽光パネル３２の周縁部を囲む部分は（内外二重の内側部分）は仕切部４９であり、この仕切部４９は第１集熱空間４２と第２集熱空間４６とを仕切る部分となっている。

なお、太陽光パネル支持部材４１と仕切部４９とを一体化して構成することも可能であり、かかる場合、少なくとも第１集熱空間４２と第２集熱空間４６との境界部に配置される太陽光パネル支持部材４１が、その境界部に沿って延びる長尺材により構成されているとよい。

本実施形態では、第１集熱空間４２及び第２集熱空間４６を含んで太陽熱集熱装置５０が形成されている。太陽熱集熱装置５０は、第１集熱空間４２や第２集熱空間４６の空気が太陽熱により暖められて暖気となった場合にその暖気により建物１０内の暖房を行うことが可能となっている。

ここでは、太陽熱集熱装置５０の構成について図３を参照しつつ説明する。図３は太陽熱集熱装置５０の構成を示す図である。なお、図３においては太陽熱集熱装置５０の電気的な構成を示すブロック図を含んで図示している。

図３に示すように、建物１０において一階空間１５ａと二階空間１６ａとは、一階／二階の階間部分（一階天井及び二階床の部分）に設けられた吹抜開口部１８を通じて連通されている。二階空間１６ａは、傾斜屋根部２２の下面側まで繋がる空間部となっており、二階空間１６ａの天井面は傾斜屋根部２２の下面に沿って延びる傾斜面となっている。つまり、本実施形態の建物１０では、屋内空間として、一階部分１５の床から屋根１３まで（すなわち屋根１３の下方の屋根裏空間部まで）延びる吹抜空間が設けられている。

なお、二階部分１６の天井部１６ｂには開口部が設けられており、その開口部により二階空間１６ａと屋根裏空間部とが連通されている。これにより、吹抜空間は二階空間１６ａよりも傾斜屋根部２２の下側にまで拡張されている。

太陽熱集熱装置５０において第１集熱空間４２には、第１集熱空間４２に外気を取り込むための外気取込通路５３と、第１集熱空間４２の暖気を屋外に放出するための暖気放出通路５４と、第１集熱空間４２に建物１０の内気を取り込むための内気取込通路５５と、第１集熱空間４２の暖気を建物１０内に供給するための暖気供給通路５６とが接続されている。

同様に、第２集熱空間４６には、第２集熱空間４６に外気を取り込むための外気取込通路６３と、第２集熱空間４６の暖気を屋外に放出するための暖気放出通路６４と、第２集熱空間４６に建物１０の内気を取り込むための内気取込通路６５と、第２集熱空間４６の暖気を建物１０内に供給するための暖気供給通路６６とが接続されている。

外気取込通路５３，６３は、傾斜屋根部２２を厚み方向に貫通する貫通孔により形成されている。第１集熱空間４２に通じる外気取込通路５３は、その第１集熱空間４２の軒先側端部と屋外空間とを連通している。第２集熱空間４６に通じる外気取込通路６３は、その第２集熱空間４６において第１集熱空間４２よりも軒先２３側にある部分の軒先側端部と屋外部分とを連通している。

暖気放出通路５４，６４は、集熱板３７を厚み方向に貫通する貫通孔により形成されている。第１集熱空間４２に通じる暖気放出通路５４は、その第１集熱空間４２の棟側端部と屋外空間とを連通している。第２集熱空間４６に通じる暖気放出通路６４は、その第２集熱空間４６において第１集熱空間４２よりも棟２１側にある部分の棟側端部と屋外空間とを連通している。

なお、外気取込通路５３，６３や暖気放出通路５４，６４は通気ダクトを含んで構成されていてもよく、軒先２３や棟２１に沿って複数設けられていてもよい。

内気取込通路５５，６５及び暖気供給通路５６，６６は、外気取込通路５３，６３と同様に傾斜屋根部２２を厚み方向に貫通する貫通孔と、その貫通孔に接続された通気ダクトとを含んでそれぞれ構成されている。第１集熱空間４２に通じる内気取込通路５５は、第１集熱空間４２の軒先２３寄りの部分と二階空間１６ａとを連通しており、第２集熱空間４６に通じる内気取込通路６５は、第２集熱空間４６の軒先２３寄りの部分と二階空間１６ａとを連通している。

第１集熱空間４２に通じる暖気供給通路５６は、その第１集熱空間４２の棟側端部から屋根裏空間部に向けて延びている。第２集熱空間４６に通じる暖気供給通路６６は、その第２集熱空間４６において第１集熱空間４２よりも棟２１側にある部分の棟側端部から屋根裏空間部に向けて延びている。

図１を用いて上記各通路の設置場所を例示すると、第２集熱空間４６に通じる外気取込通路６３と内気取込通路６５とはけらば部Ｓ３、すなわち太陽光パネル３２の両サイドに各々設けられ、それ以外の各通路（通路５３〜５６，６４，６６）は、傾斜屋根部２２の左右方向の中央部に設けられているとよい。ただし、屋内空間に通じる内気取込通路５５，６５と暖気供給通路５６，６６との設置位置は、屋内空間においてどこの屋内空間（内気）を取り込むかや、どこに後述の暖気共用通路７１が設けられているかに応じて適宜定められるとよい。第２集熱空間４６に通じる内気取込通路６５の位置に近づけるべく、第１集熱空間４２に通じる内気取込通路５５を太陽光パネル３２の両サイド付近に設けることも可能である。なお、上記各通路の設置場所や個数は適宜変更可能である。

暖気供給通路５６，６６の二階空間１６ａ側の各端部は、一階空間１５ａ及び二階空間１６ａに通じる暖気共用通路７１にそれぞれ接続されている。暖気共用通路７１は通気ダクトにより形成されており、一階部分１５、二階部分１６に亘って上下方向に延びるように配置されている。この場合、暖気共用通路７１における上下方向に延びる部分が縦通路部に相当する。なお、暖気共用通路７１を形成する通気ダクトは、一階空間１５ａや二階空間１６ａに露出しないように外壁や間仕切壁の内部などに設置されている。

暖気共用通路７１は、一階連通口７２を介して一階空間１５ａに通じているとともに、二階連通口７３を介して二階空間１６ａに通じている。一階連通口７２及び二階連通口７３は、暖気共用通路７１を形成する通気ダクトの周面部を貫通する貫通孔により形成されている。一階連通口７２は一階空間１５ａの下部（床面付近）に配置され、二階連通口７３は二階空間１６ａの下部（床面付近）に配置されている。

また、暖気共用通路７１は、屋根裏連通口７４を介して屋根裏空間部に通じている。屋根裏連通口７４は、一階連通口７２等と同様に、暖気共用通路７１を形成する通気ダクトの周面部を貫通する貫通孔により形成されており、屋根１３直下の二階天井部において屋根裏空間部の頂部（棟側部分）付近に配置されている。この場合、屋根裏連通口７４は吹抜空間の天井部分又はその付近に配置されていることになる。

上記した各通路５３〜５６，６３〜６６，７１には、それぞれの通路における通気を遮断する通気遮断バルブ７６が個別に設けられている。各通気遮断バルブ７６は開閉弁により形成されており、開状態にある場合に通気を可能とし、閉状態にある場合に通気を遮断する。特に、暖気共用通路７１においては、一階連通口７２、二階連通口７３及び屋根裏連通口７４のそれぞれに通気遮断バルブ７６が設けられている。

なお、暖気共用通路７１が給気通路に相当し、屋根裏連通口７４が給気通路の取込口に相当する。第１集熱空間４２に通じる暖気供給通路５６が第１連通部に相当し、第２集熱空間４６に通じる暖気供給通路６６が第２連通部に相当する。暖気供給通路５６，６６の各通気遮断バルブ７６が給気遮断手段に相当する。第１集熱空間４２に通じる内気取込通路５５が第１内気取込通路に相当し、第２集熱空間４６に通じる内気取込通路６５が第２内気取込通路に相当する。

暖気共用通路７１の一階連通口７２及び二階連通口７３には、暖気を一階空間１５ａ及び二階空間１６ａに供給するための給気ファン７７がそれぞれ設けられている。給気ファン７７は電動モータを含んで構成されており、回転することで暖気を暖気共用通路７１から強制的に吹き出させる。

次に、太陽熱集熱装置５０の電気的な構成について説明する。

太陽熱集熱装置５０は、制御手段としてのコントローラ８１を有している。コントローラ８１は、ＣＰＵや各種メモリ等からなるマイクロコンピュータを含んで構成されており、例えば二階空間１６ａの壁面に取り付けられている。コントローラ８１は、記憶部８２と、住人等により入力操作が行われる操作部８３とを有している。

コントローラ８１には、第１集熱空間４２の温度を検出する第１温度検出手段としての第１温度センサ８５と、第２集熱空間４６の温度を検出する第２温度検出手段としての第２温度センサ８６とが接続されており、これら温度センサ８５，８６は検出信号をコントローラ８１に対して出力する。第１温度センサ８５は、第１集熱空間４２において例えば傾斜屋根部２２の屋根面に取り付けられており、第２温度センサ８６は第２集熱空間４６において第１温度センサ８５と同様に屋根面に取り付けられている。

コントローラ８１には、各通気遮断バルブ７６及び各給気ファン７７がそれぞれアクチュエータとして接続されており、コントローラ８１は指令信号を出力することにより各アクチュエータの動作制御を個別に行う。

なお、コントローラ８１には、各階空間１５ａ，１６ａの空調を行うエアコン等の空調装置が接続されており、空調装置は、冷房や暖房といった運転状態、目標温度などといった空調運転に関する空調運転情報をコントローラ８１に対して出力する。ちなみに、空調装置は各階空間１５ａ，１６ａの温度を検出する温度センサを有しており、空調運転情報には温度センサの検出信号が含まれている。この場合、コントローラ８１は空調運転情報から各階空間１５ａ，１６ａの温度を取得する。

コントローラ８１は、太陽熱集熱装置５０の各アクチュエータを制御対象とした太陽熱集熱制御を行う。太陽熱集熱制御においては、空調装置から取得した空調運転情報に基づいて、太陽熱集熱装置５０による暖房を行うか否かを判定する。例えば、各階空間１５ａ，１６ａの検出温度が目標温度より低いか否かを個別に判定し、検出温度が目標温度よりも低い空間がある場合に、その空間を暖房対象として設定する。この場合、暖房対象に合わせて一階連通口７２及び二階連通口７３の各通気遮断バルブ７６の開閉状態を設定するとともに、給気ファン７７の運転状態を設定する。

太陽熱集熱装置５０による暖房を行う場合、第１温度センサ８５及び第２温度センサ８６により検出された第１集熱空間４２及び第２集熱空間４６の各検出温度が暖房判定値（例えば２０℃）より小さいか否かを個別に判定し、検出温度が暖房判定値よりも小さい集熱空間がある場合に、その集熱空間を暖気の供給元として設定せず、その他の集熱空間を暖気の供給元として設定する。この場合、供給元に合わせて暖気供給通路５６，６６の暖気供給通路５６，６６の開閉状態を設定する。なお、暖房判定値はあらかじめ定められた所定温度に相当し、記憶部８２に記憶されている。

また、太陽熱集熱装置５０による暖房を行う際、操作部８３に対して換気のための入力操作が行われたか否かを判定し、換気のための入力操作が行われた場合に暖房対象（各階空間１５ａ，１６ａ）の換気を行うとする。この場合、換気の実行／非実行に合わせて外気取込通路５３，６３及び内気取込通路５５，６５の各通気遮断バルブ７６の開閉状態を設定する。

さらに、太陽熱集熱装置５０による暖房を行う際、屋根裏空間部に暖気が滞留しているか否かを判定する。例えば、空調装置による暖房運転の継続時間、及び太陽熱集熱装置５０による暖房実行の継続時間の少なくとも一方が所定時間に達したか否かの判定を行い、少なくとも一方が所定時間に達している場合に屋根裏空間部に滞留しているとする。そして、屋根裏空間部での暖気の滞留状況に合わせて屋根裏連通口７４の通気遮断バルブ７６の開閉状態を設定する。

一方、太陽熱集熱装置５０による暖房を行わない場合、第１集熱空間４２及び第２集熱空間４６の各検出温度が放熱判定値（例えば４０℃）より大きいか否かを個別に判定する。そして、検出温度が放熱判定値よりも大きい集熱空間がある場合に、その集熱空間を放熱が必要な放熱対象として設定する。この場合、放熱対象に合わせて外気取込通路５３，６３、暖気放出通路５４，６４、内気取込通路５５，６５、暖気供給通路５６，６６の各通気遮断バルブ７６の開閉状態を設定する。

続いて、コントローラ８１により太陽熱集熱制御が行われた場合の第１集熱空間４２及び第２集熱空間４６の空気の流れについて図４を参照しつつ説明する。図４は集熱空間４２，４６の空気の流れについて説明するための図である。なお、図４においては空気の流れを矢印で図示しており、その空気の流れる部分については通気遮断バルブ７６の図示を省略している。

図４（ａ）には、一階空間１５ａ及び二階空間１６ａの両方を暖房対象とし、第１集熱空間４２及び第２集熱空間４６の両方を暖気の供給元とし、各階空間１５ａ，１６ａの換気を行い、屋根裏空間部に暖気が滞留していない、という内容で太陽熱集熱制御が行われた場合の集熱空間４２，４６の空気の流れを示す。具体的には、外気取込通路５３，６３、暖気供給通路５６，６６、連通口７２，７３の各通気遮断バルブ７６がそれぞれ開状態とされ、暖気放出通路５４，６４、内気取込通路５５，６５、屋根裏連通口７４の各通気遮断バルブ７６がそれぞれ閉状態とされている。

この場合、連通口７２，７３の各給気ファン７７の駆動に伴って、外気取込通路５３，６３から集熱空間４２，４６に外気が取り込まれ、その外気が集熱空間４２，４６において太陽熱により暖められて暖気となり、その暖気が暖気供給通路５６，６６から暖気共用通路７１の連通口７２，７３を通じて各階空間１５ａ，１６ａのそれぞれに供給される。これにより、各階空間１５ａ，１６ａの換気及び暖房が両方ともおこなわれる。

図４（ｂ）に示す太陽熱集熱制御の内容は、暖房対象（各階空間１５ａ，１６ａ）の換気を行わないという点が図４（ａ）と異なっている。具体的には、外気取込通路５３，６３の各通気遮断バルブ７６が閉状態とされ、内気取込通路５５，６５の各通気遮断バルブ７６が閉状態とされている。

この場合、連通口７２，７３の各給気ファン７７の駆動に伴って、外気ではなく二階空間１６ａの空気（内気）が集熱空間４２，４６を通じて暖気となって各階空間１５ａ，１６ａに供給される。ここで、暖房実行時においては内気が外気より温度が高くなっていると想定されるため、換気を行わずに集熱空間４２，４６に内気を取り込むことにより、集熱空間４２，４６から各階空間１５ａ，１６ａに供給する暖気の温度を高くなる。この結果、各階空間１５ａ，１６ａの暖房効率が向上する。

また、屋根裏連通口７４の通気遮断バルブ７６が開状態とされている。この場合、各給気ファン７７の駆動に伴って、屋根裏空間部の空気が屋根裏連通口７４から取り込まれて各階空間１５ａ，１６ａに供給される。ここで、空調装置や太陽熱集熱装置５０により暖房が行われている場合、建物１０内においては吹抜開口部１８等を通じて屋根裏空間部に暖気が溜まりやすい。したがって、屋根裏空間部の暖気を再び各階空間１５ａ，１６ａに戻すことにより吹抜空間を含んで各階空間１５ａ，１６ａの暖房効率が向上する。

図４（ｃ）に示す太陽熱集熱制御の内容は、集熱空間４２，４６の一方に外気を取り込み他方に内気を取り込むという点が図４（ａ）と異なっている。具体的には、第１集熱空間４２については、外気取込通路５３の通気遮断バルブ７６が閉状態とされている一方で内気取込通路５５の通気遮断バルブ７６が開状態とされている。第２集熱空間４６については、外気取込通路６３の通気遮断バルブ７６が開状態とされる一方で内気取込通路６５の通気遮断バルブ７６が閉状態とされている。

この場合、連通口７２，７３の各給気ファン７７の駆動に伴って、内気が第１集熱空間４２を通じて各階空間１５ａ，１６ａに供給され、外気が第２集熱空間４６を通じて各階空間１５ａ，１６ａに供給される。つまり、各階空間１５ａ，１６ａの換気と内気循環とが同時に行われる。したがって、仮に外気が内気に比べて低温であっても、各階空間１５ａ，１６ａの換気を行う上でその各階空間１５ａ，１６ａの暖房効率の低下が抑制される。

図４（ｄ）には、太陽熱集熱装置５０による暖房を行わずに、集熱空間４２，４６に付与された熱気を屋外に放出する場合の集熱空間４２，４６の空気の流れを示す。具体的には、外気取込通路５３，６３、暖気放出通路５４，６４の各通気遮断バルブ７６が開状態とされ、内気取込通路５５，６５、暖気供給通路５６，６６の各通気遮断バルブ７６が閉状態とされている。ここで、集熱空間４２，４６においては太陽熱により空気が暖められることで上昇気流が生じているため、その上昇気流によって外気取込通路５３，６３からの外気の流れ込みと暖気放出通路５４，６４からの暖気の放出が行われる。したがって、夏期等において集熱空間４２，４６に太陽熱が滞留して屋根裏空間部や各階空間１５ａ，１６ａの温度が上昇するということを抑制できる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

傾斜屋根部２２の上において、太陽光パネル３２の下方に形成された第１集熱空間４２に加えて、太陽光パネル３２の非設置部分において集熱板３７の下方に形成された第２集熱空間４６にも太陽熱を集熱することが可能となるため、建物１０において暖房等に利用できる熱エネルギの取得量を増やすことができる。したがって、傾斜屋根部２２において棟部Ｓ１や軒先部Ｓ２、けらば部Ｓ３などが太陽光パネル３２の非設置部分とされていても、その非設置部分を使用することで傾斜屋根部２２における集熱範囲を拡張できる。これにより、したがって、太陽光が有する光エネルギ及び熱エネルギの両方を利用できる構成において、太陽熱の利用効率を高めることができる。

暖気供給通路５６，６６には通気遮断バルブ７６が個別に設けられているため、第１集熱空間４２及び第２集熱空間４６のうち内部空気が暖房に利用できる程度に暖まっていない集熱空間からは各階空間１５ａ，１６ａへの暖気の供給を停止することができる。例えば、第１集熱空間４２の方が第２集熱空間４６より内部空気の暖まりが遅い場合に、第１集熱空間４２の内部空気が暖まるまではその第１集熱空間４２から各階空間１５ａ，１６ａへの空気の供給を停止する。これにより、各階空間１５ａ，１６ａの暖房を行う際に、十分に暖まっていない空気が各階空間１５ａ，１６ａに供給されることを抑制できる。

第１集熱空間４２及び第２集熱空間４６はいずれも傾斜屋根部２２の傾斜に沿って設けられているため、それら集熱空間４２，４６ではそれぞれの内部空気が温められることで傾斜上方に暖気が集まり、その暖気が各集熱空間４２，４６の上端部（暖気供給通路５６及び暖気供給通路６６）からそれぞれ暖気共用通路７１に順次取り込まれる。この場合、両方の集熱空間４２，４６において太陽熱の利用（熱回収）を効率よく実施できる。

暖気共用通路７１には、集熱空間４２，４６に加えて屋根裏空間部から空気が流れ込むため、集熱空間４２，４６にて太陽熱により暖められた空気を暖気として各階空間１５ａ，１６ａに供給できることに加えて、吹抜空間の上部空間である屋根裏空間部に溜まった暖気を各階空間１５ａ，１６ａに供給することができる。しかも、それら暖気は各階空間１５ａ，１６ａの各床側空間部に供給されるため、集熱空間４２，４６からの暖気供給と同時に、吹抜空間での内部循環を実施でき、特に吹抜空間の床付近における暖房効率を向上させることができる。

集熱空間４２，４６には、外気取込通路５３，６３がそれぞれ設けられているため、それら集熱空間４２，４６に取り込まれた外気を暖気として各階空間１５ａ，１６ａに供給することができる。また、集熱空間４２，４６に外気を取り込むことで太陽熱集熱装置５０による暖房効率の低下が顕著な場合などには、外気取込通路５３，６３の各通気遮断バルブ７６を閉状態とすることにより、集熱空間４２，４６への外気の取り込みを停止できる。したがって、新鮮な外気を集熱空間４２，４６を通じて各階空間１５ａ，１６ａに好適に供給することができる。

内気取込通路５５，６５を通じて第１集熱空間４２及び第２集熱空間４６に二階空間１６ａの内気が取り込まれるため、その内気を集熱空間４２，４６において太陽熱により暖めてから各階空間１５ａ，１６ａに供給することができる。この場合、集熱空間４２，４６と各階空間１５ａ，１６ａとで内気循環が行われるため、吹抜空間を含めた各階空間１５ａ，１６ａの暖房効率を高めることができる。しかも、内気は集熱空間４２，４６の下端部分から上端部分まで流れるため、集熱空間４２，４６にて内気に付与される太陽熱を極力大きくできる。したがって、暖房等に利用できる熱エネルギをより一層増やすことができる。

外気取込通路５３，６３及び内気取込通路５５，６５の各通気遮断バルブ７６の開閉状態が切り替えられることにより、第１集熱空間４２及び第２集熱空間４６のうち一方を介して外気が各階空間１５ａ，１６ａに供給されるとともに、他方を介して二階空間１６ａの内気が各階空間１５ａ，１６ａに供給される。この場合、一方の集熱空間を介して各階空間１５ａ，１６ａとの内気循環が行われるため、各階空間１５ａ，１６ａの暖房効率を高めることができる。しかも、一方の集熱空間により各階空間１５ａ，１６ａの暖房能力を確保した上で、他方の集熱空間により各階空間１５ａ，１６ａに屋外の新鮮な空気を供給することができる。

集熱板３７の上面が太陽光パネル３２の受光面３２ａと同一平面を形成しているため、太陽光パネル３２が傾斜屋根部２２において上方に突出した状態となることを回避できる。したがって、太陽光パネル３２が設置された屋根１３の見栄えを良くすることができる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。

（１）上記実施形態では、傾斜屋根部２２において、棟部Ｓ１、軒先部Ｓ２及びけらば部Ｓ３を太陽光パネル３２の非設置部分とし、その非設置部分に集熱板３７が設置されているが、これを変更してもよい。例えば、棟部Ｓ１、軒先部Ｓ２及びけらば部Ｓ３のうち、棟部Ｓ１及びけらば部Ｓ３を太陽光パネル３２の非設置部分としてその非設置部分に集熱板３７が設置されている構成や、けらば部Ｓ３を太陽光パネル３２の非設置部分としてその非設置部分に集熱板３７が設置されている構成とする。

これらの構成においては、集熱板３７は、少なくとも傾斜屋根部２２の傾斜方向に直交する方向にて太陽光パネル３２に隣接して設けられ且つ傾斜屋根部２２の傾斜方向に沿って延びる部分を含んで構成されていることが望ましく、こうした太陽光パネル３２の隣接部分（例えばけらば部Ｓ３に設けられるパネル部分）を有することにより、上記実施形態と同様、両方の集熱空間４２，４６において太陽熱の利用（熱回収）を効率良く実施できる。

また、集熱板３７は、傾斜屋根部２２の傾斜方向に沿って延びていれば、けらば部Ｓ３よりも中央側に配置されていてもよい。つまり、傾斜屋根部２２において建物本体１２よりも側方に突出した位置ではなく、建物本体１２の上方位置に設けられていてもよい。

（２）第１集熱空間４２及び第２集熱空間４６に内気を取り込むための内気取込通路５５，６５は、二階空間１６ａに限らず建物１０内のいずれかの居住空間に通気可能に通じていればよい。

（３）外気取込通路５３，６３及び内気取込通路５５，６５は、それぞれ少なくとも一方が設けられていればよい。例えば、外気が第１集熱空間４２及び第２集熱空間４６の一方に取り込まれ、内気が他方に取り込まれる構成とする。つまり、外気取込通路５３，６３のうち外気取込通路５３が第１集熱空間４２に接続されており、内気取込通路５５，６５のうち内気取込通路６５が第２集熱空間４６に接続されている構成とする。

（４）太陽光パネル３２として、シースルー型の太陽光発電パネルを用いることも可能である。この場合、太陽光発電パネルを透過した太陽光の熱が集熱空間において集熱される。

（５）上記実施形態では、暖気共用通路７１の出口部分（各連通口７２，７３）に給気ファン７７を設け、この給気ファン７７の駆動により各通路５３〜５６，６３〜６６，７１や各集熱空間４２，４６で空気を流通させる構成としたが、これを変更し、暖気共用通路７１の入口部分に給気ファン７７を設ける構成としてもよい。

（６）上記実施形態では、第１集熱空間４２と第２集熱空間４６とを仕切部４９により仕切り、これら集熱空間４２，４６から個別に暖気共用通路７１に対して空気（暖気）を供給する構成としたが、これを変更し、両集熱空間４２、４６同士を直接連通する通路を設け、それら集熱空間４２，４６内で、両集熱空間４２，４６の空気を混合することができる構成としてもよい具体的には、仕切部４９において連通口を１箇所又は複数箇所に設け、その連通口を通じて相互に空気の出入りを可能とする。また、仕切部４９の連通口に開閉手段を設け、必要に応じて開放又は閉鎖できるようにする。かかる場合、両集熱空間４２，４６を傾斜方向上下に並べて設け、これにより、両集熱空間４２，４６を連通する場合に両集熱空間４２，４６のうち一方が上流、他方が下流となるように（言うなれば両集熱空間４２，４６を直列に空気が流通するように）空気が流通する構成としてもよい。

（７）コントローラ８１は、第１集熱空間４２及び第２集熱空間４６のうち一方を居住空間への暖気の供給元として設定してもよい。例えば、第１集熱空間４２及び第２集熱空間４６のうち温度が高い方から居住空間に暖気が供給されるように暖気供給通路５６，６６の各通気遮断バルブ７６の動作制御を行う。この場合、第１集熱空間４２及び第２集熱空間４６から温度の低い空気が居住空間に供給されることが阻止されるため、太陽熱集熱装置５０による居住空間の暖房効率が低下することを抑制できる。

１０…建物、１３…屋根、１５ａ…居住空間としての一階空間、１６ａ…居住空間としての二階空間、２２…傾斜屋根部、２２ａ…屋根面、３２…太陽光発電パネルとしての太陽光パネル、３２ａ…受光面、３７…集熱板、４１…第１集熱空間、４６…第２集熱空間、５０…太陽熱集熱装置、５３…第１集熱空間の外気取込通路、５５…第１内気取込通路としての内気取込通路、５６…第１連通部としての暖気供給通路、６３…第２集熱空間の外気取込通路、６５…第２内気取込通路としての内気取込通路、６６…第２連通部としての暖気供給通路、７１…給気通路としての暖気共用通路、７４…給気通路の取込口としての屋根裏連通口、７６…給気遮断手段としての通気遮断バルブ、８１…制御手段としてのコントローラ、８５…第１温度検出手段としての第１温度センサ、８６…第２温度検出手段としての第２温度センサ。

Claims (7)

1. 傾斜屋根部を有する建物に適用され、
   前記傾斜屋根部の上に設けられ、太陽光発電を行う太陽光発電パネルと、
   前記傾斜屋根部の上において前記太陽光発電パネルが設置されていない非設置部分に設けられ、太陽熱を集熱する集熱板と、
   を備え、
   前記傾斜屋根部の屋根面と前記太陽光発電パネルとの間には第１集熱空間が設けられ、
   前記傾斜屋根部の屋根面と前記集熱板との間には第２集熱空間が形成されており、
   前記第１集熱空間及び前記第２集熱空間には、これら集熱空間で集熱された空気を前記建物の屋内空間に空気を供給するための給気通路が接続されていることを特徴とする建物の太陽熱集熱装置。
2. 前記第１集熱空間及び前記第２集熱空間のそれぞれから前記屋内空間への空気の供給を個別に遮断する給気遮断手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の建物の太陽熱集熱装置。
3. 前記第１集熱空間の温度を検出する第１温度検出手段と、
   前記第２集熱空間の温度を検出する第２温度検出手段と、
   前記第１集熱空間及び前記第２集熱空間のそれぞれについて検出温度が所定温度よりも低いか否かを判定する手段と、
   前記第１集熱空間及び前記第２集熱空間のうち前記検出温度が前記所定温度より低い集熱空間を対象として、前記屋内空間への空気の供給を前記給気遮断手段に遮断させる制御手段と、
   を備えていることを特徴とする請求項２に記載の建物の太陽熱集熱装置。
4. 前記集熱板は、前記傾斜屋根部の傾斜方向に直交する方向にて前記太陽光発電パネルに隣接して設けられ且つ前記傾斜屋根部の傾斜方向に沿って延びる部分を含んで構成され、
   前記第１集熱空間は、該第１集熱空間の屋根傾斜方向の上端部分において第１連通部を介して前記給気通路に連通され、
   前記第２集熱空間は、該第２集熱空間の屋根傾斜方向の上端部分において第２連通部を介して前記給気通路に連通されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の建物の太陽熱集熱装置。
5. 前記建物には、前記傾斜屋根部の下方の屋根裏空間部を含むようにして吹抜空間が設けられており、
   前記吹抜空間の天井部分には、前記屋根裏空間部の空気を前記給気通路に取り込む取込口が設けられており、
   前記給気通路は、上下方向に延びる縦通路部を有し、前記給気通路に流入した空気が前記縦通路部を介して前記吹抜空間の床側空間部に供給されることを特徴とする請求項４に記載の建物の太陽熱集熱装置。
6. 前記第１集熱空間における屋根傾斜方向の下端部分には、前記屋内空間から内気を取り込むための第１内気取込通路が接続されており、
   前記第２集熱空間における屋根傾斜方向の下端部分には、前記屋内空間から内気を取り込むための第２内気取込通路が接続されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の建物の太陽熱集熱装置。
7. 前記第１集熱空間及び前記第２集熱空間のうち一方には前記屋内空間の内気が取り込まれ、他方には外気が取り込まれる構成としたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の建物の太陽熱集熱装置。

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