JP5721929B2 - 太陽熱集熱器の設置構造 - Google Patents

Description

本発明は、太陽からの熱を集熱する太陽熱集熱器に関する。

太陽熱集熱器は、一般に、平板的な函状に形成された枠体の内部に集熱板などの集熱要素を設け、その集熱要素の前面で枠体に透明板を取り付けて太陽光入射面を形成した構造とされ、その透明板を通じて太陽光を入射させて集熱要素により集熱するようになっており、自然エネルギである太陽からの熱を高い効率で集熱することができ、その熱を例えば温水の生成などとして有効利用できるようにする。こうした太陽熱集熱器を用いた太陽熱の有効利用のより広い普及は、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、太陽熱集熱器は、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、このことが太陽熱集熱器による太陽熱の有効利用の普及について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集熱器を容易に設置することを可能とし、それにより太陽熱集熱器による太陽熱の有効利用のより広い普及に役立つことが期待できる。しかし、ベランダ置き設置構造には１つの問題がある。それは、ガラスを用いるのが一般的である太陽光入射面の透明板が何らかの原因で損傷して破片を生じた場合に、その破片が落下してしまうという問題で、特に集合住宅の高層階に設置された太陽熱集熱器については、透明板破片の落下エネルギが大きくなることから、それにより大きな人的、物的被害がもたらされる可能性があり、大きな問題となる。

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、ベランダに設置される太陽熱集熱器について、その透明板が損傷した場合に生じる破片が落下することで人的、物的被害が生じるような事態を効果的に防止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、ガラス製の透明板を備え、この透明板を通じて太陽光を入射させる状態にして建物のベランダの手摺に設置される太陽熱集熱器と、前記透明板が損傷した場合に生じるガラスの落下破片を受け止める落下受けとを備え、前記落下受けは、前記手摺の基部に水平状態で固定された平板状の固定部と、該固定部の先端に上向きに傾けた状態で連ねられた平板状の受け面兼支持面部と、該受け面兼支持面部の先端に上向きに傾けた状態で接続された平板状の返し面部と、前記太陽熱集熱器を傾けた状態にして落下受けに固定する補助固定部とを有して形成され、前記補助固定部は、前記受け面兼支持面部の後端部に直交する状態で設けられることを特徴としている。

このように落下受けを設け、この落下受けで損傷透明板からの破片を受け止めるようにしたことにより、透明板破片の落下により人的、物的被害を生じるような事態を効果的に防止することができる。

また本発明では、上記のような太陽熱集熱器について、前記落下受けは、太陽光に対する反射能の高い反射面を有し、この反射面で反射した太陽光を前記透明板に入射させるようにするものとしている。このようにすることにより、落下受けを太陽熱集熱器に対する集光要素としても働かせることができ、落下受けの機能性を高めることができる。

以上のような本発明によれば、ベランダに設置される太陽熱集熱器について、その透明板が損傷した場合に生じる破片が落下することで人的、物的被害が生じるような事態を効果的に防止できるようになる。

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集熱器の構成と設置構造を模式化して示す。本実施形態の太陽熱集熱器１は、集合住宅構造の建物２のベランダ３に設置の手摺４に垂直状態で組み付けるようにして設置されるタイプであり、一般に知られている平板型や真空管型などとして構成される。具体的には、平板的な横長の函状に形成された枠体５を有し、この枠体５の内部に集熱要素として集熱板６を設けるとともに、集熱板６の前面で枠体５に透明板７を取り付け、さらに枠体５の下端部に落下受け８を取り付けた構造とされている。

集熱板６は、透明板７を通して入射する太陽光から太陽熱を集熱する。集熱板６が集熱した太陽熱は、図示を省略の熱媒循環系などで循環される熱媒に熱交換により受け渡される。そして太陽熱を受け取った熱媒は、太陽熱集熱器１が例えば太陽熱温水器の要素である場合であれば、図示を省略の貯湯槽に循環させられ、そこに貯留の水ないし湯の加熱に用いられる。

透明板７は、集熱板６の前面で太陽光入射面（集熱面）９を形成するようにして枠体５に取り付けられている。この透明板７は、集熱板６で集熱可能な太陽光を効率的に透過させることができるガラス製とされている。このため透明板７は、何らかの外部的要因で一定以上の衝撃が加わると破損して破片を生じる可能性がある。透明板７が破損して破片を生じた場合、上述のようにベランダ３の手摺４に垂直状態で組み付け設置されていることから、発生した透明板７の破片が枠体５から離れて落下することになる。そしてその落下破片がそのまま建物２に沿ってさらに落下することになると、大きな人的、物的被害をもたらす可能性があり、したがってそうした事態を効果的に防止できるようにする必要がある。

こうした要請に応えるのが落下受け８である。すなわち落下受け８は、枠体５の下端部に取り付けられ、透明板７が損傷して生じる落下破片を漏れなく受け止めることができるようにされ、その落下破片受け止め機能のために受け面部１１、固定部１２、および返し面部１３を有した構造とされている。

受け面部１１は、適度な剛性を有する鋼板などにより平板状に形成され、透明板７からの落下破片を漏れなく受け止めることができるような突出長Ｄをもって太陽光入射面９から前方に突出するようにされ、また透明板７の幅方向の全体にわたって延在する幅Ｗを有するようにされている。ここで、透明板７からの落下破片を漏れなく受け止めるができる突出長Ｄとは、透明板７の破損をもたらした衝撃で透明板７の破片が前方に飛び散るような状態になった場合でも、その飛散破片を漏れなく受け止めることができるようなサイズのことである。

固定部１２は、受け面部１１の後端部に直交する状態で接続するようにして設けられ、枠体５にその裏面側で落下受け８をボルト止めやビス止めなどで固定できるようにされている。

返し面部１３は、受け面部１１が受け止めた落下破片が受け面部１１から飛び出すのを防止するのに機能する要素であり、その機能のために、受け面部１１の先端にあって受け面部１１に対して適切な傾きを持った状態で接続する平板状に形成され、受け面部１１とともに太陽光入射面９の前方で溝構造ないし樋構造を形成するようにされている。

本実施形態の太陽熱集熱器１は、以上のような落下受け８を備え、この落下受け８で透明板損傷による破片を確実に受け止めることができる。したがって透明板破片が建物２に沿って落下して人的、物的被害を生じるような事態を効果的に防止することができる。

図３と図４に、第２の実施形態による太陽熱集熱器の構成と設置構造を模式化して示す。本実施形態の太陽熱集熱器１５は、基本的には第１の実施形態の太陽熱集熱器１と同様で、図１の太陽熱集熱器１における落下受け８に対応する落下受け１６が集排水機能を備えている点で相違している。

落下受け１６は、図４に示すように、落下破片受止め用の受け面部１７に左右各端部から中央に向けて下がり傾斜となる集水用の勾配が与えられ、その勾配の底部に管状に形成の排水口１８（図５）が設けられている。こうした落下受け１６は、透明板７に生じる結露水や透明板７を伝い流れる雨水が流下してくると、これを受け面部１７における集水用勾配で排水口１８に集水し、その排水口１８からベランダ３の床１９に排水する。

以上のように本実施形態の太陽熱集熱器１５では、落下受け１６が透明板破片の落下防止機能に加えて、透明板７に生じる結露水や透明板７を伝い流れる雨水を集水して排水する集排水要素としても機能するようにされている。したがって落下受け１６に、より高い機能性が得られる。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、共通する要素には同一の符号を付し、それらについての説明は省略する。

図５と図６に、第３の実施形態による太陽熱集熱器の構成と設置構造を模式化して示す。本実施形態の太陽熱集熱器２１は、基本的には第１の実施形態の太陽熱集熱器１と同様で、図１の太陽熱集熱器１における落下受け８に対応する落下受け２２が太陽光の反射集光機能を備えている点で相違している。

落下受け２２は、例えば鏡面仕上を施したり反射体を貼り付けたりするなどして、落下破片受止め用の受け面部２３に反射能の高い反射面２４が形成され、この反射面２４で太陽光Ｒを反射することで太陽光入射面９に入射集光させることができるようにされている。このように、透明板破片の落下防止機能に加えて、太陽光の反射集光機能も与えるようにしたことにより、落下受け２２の機能性を向上させることができる。

また落下受け２２は、こうした反射集光機能に関して反射面２４の角度を調整できるようにされている。反射面２４の角度調整については様々な機構が可能であるが、図の例では回動方式によっている。具体的には、反射面２４の後端位置で受け面部２３に回動部２５を設け、この回動部２５で受け面部２３を回動させることにより、反射面２４の角度を任意に設定できるようにしている。このように反射面２４の角度調整を行えるようにすることにより、季節ごとの太陽高度に応じた効率的な集光を行えるようになる。すなわち図５のように反射面２４を水平にした角度状態であると、高度の高い太陽からの太陽光Ｒについては集光限界点Ｌが反射面２４の途中に生じる状態になるが、一方、図６に示すように、反射面２４を太陽光入射面９に近づける方向に傾斜させると、反射面２４の先端まで集光限界点Ｌを移動させることができ、したがってより効率的に反射集光を行えるようになる。

以上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、共通する要素には同一の符号を付し、それらについての説明は省略する。

図７に、第４の実施形態による太陽熱集熱器の構成と設置構造を模式化して示す。本実施形態の太陽熱集熱器３１は、基本的には第１の実施形態における太陽熱集熱器１と同様で、図１の太陽熱集熱器１における落下受け８に対応する落下受け３２に特徴がある。

落下受け３２は、太陽熱集熱器３１を傾けた状態にして手摺４に設置するための支持要素としても機能するようにされ、そのために固定部３３、受け面兼支持面部３４、補助固定部３５、および返し面部１３を有する構造とされている。

固定部３３は、平板状に形成され、手摺４の基部にボルト止めやビス止めなどで水平状態にして固定できるようにされている。

受け面兼支持面部３４は、水平状態の固定部３３に対して所定角度で上方に傾斜する状態でつながるようにして平板状に形成されている。この受け面兼支持面部３４は、落下破片受止め用の受け面部として機能し、また太陽熱集熱器３１をその下端面について支持する支持面部として機能し、さらに太陽光の反射集光に機能する。そして支持機能については、水平状態の固定部３３に対する上述の傾斜状態にあって太陽熱集熱器３１の枠体５の下端面を支持するようにされ、これにより太陽熱集熱器３１の手摺４に対する傾斜設置構造、つまり太陽熱集熱器３１への太陽光Ｒの入射角度を集熱に関してより効率的なものとする設置構造に対する支持要素となるようにされている。また太陽光の反射集光機能については、受け面兼支持面部３４に、第３の実施形態における反射面２４と同様な反射面３６が形成されている。

補助固定部３５は、受け面兼支持面部３４の後端部に直交する状態で接続するようにして設けられ、太陽熱集熱器３１の枠体５をその裏面側でボルト止めやビス止めなどで落下受け３２に固定できるようにされており、受け面兼支持面部３４の補強リブとしても機能するようにされている。

以上のように本実施形態の太陽熱集熱器３１では、落下受け３２が透明板破片の落下防止機能に加えて、太陽熱集熱器３１のベランダ３への傾斜設置における支持要素としても機能し、さらに太陽光の反射集光にも機能するようにされている。したがって落下受け３２に、より高い機能性が得られる。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、共通する要素には同一の符号を付し、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。例えば上記各実施形態では、ベランダの手摺を利用して太陽熱集熱器を設置する場合あったが、これに限られず、例えばベランダの天井（直上階のベランダの床）を利用して太陽熱集熱器を設置する場合についても適用できる。

第１の実施形態による太陽熱集熱器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集熱器の構成とその設置構造を模式化して示す図である。 図３中のＢ方向から見た図である。 第３の実施形態による太陽熱集熱器の構成とその設置構造を模式化して示す図である。 図５の太陽熱集熱器について落下受けの反射面の角度を変えた状態を示す図である。 第４の実施形態による太陽熱集熱器の構成とその設置構造を模式化して示す図である。

符号の説明

１、１５、２１、３１ 太陽熱集熱器
２ 建物
３ ベランダ
７ 透明板
８、１６、２２、３２ 落下受け
２４、３６ 反射面
Ｒ 太陽光

Claims (2)

1. ガラス製の透明板を備え、この透明板を通じて太陽光を入射させる状態にして建物のベランダの手摺に設置される太陽熱集熱器と、前記透明板が損傷した場合に生じるガラスの落下破片を受け止める落下受けとを備え、
   前記落下受けは、前記手摺の基部に水平状態で固定された平板状の固定部と、該固定部の先端に上向きに傾けた状態で連ねられた平板状の受け面兼支持面部と、該受け面兼支持面部の先端に上向きに傾けた状態で接続された平板状の返し面部と、前記太陽熱集熱器を傾けた状態にして前記落下受けに固定する補助固定部とを有して形成され、
   前記補助固定部は、前記受け面兼支持面部の後端部に直交する状態で設けられる太陽熱集熱器の設置構造。
2. 前記落下受けは、太陽光に対する反射能の高い反射面を有し、この反射面で反射した太陽光を前記透明板に入射させるようにされていることを特徴とする請求項１に記載の太陽熱集熱器の設置構造。

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