JPH04136660A - ソーラーシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は太陽エネルギーを利用するソーラーシステムに
関し、特にコストとエネルギー効率とのバランスを良化
することのできるソーラーシステムに関する。

（発明の背景） 近来、太陽エネルギーを利用した太陽熱の集熱・蓄熱シ
ステムが居住用の家屋等に普及しつつある。

第２図は従来の家屋用ソーラーシステムの代表的な例を
示す概略図である。

同図において、集熱器２１は家屋２２の屋根２３の上に
設置されており、太陽放射りを熱に変換して集熱する。

集められた熱は集熱器２１中に設けられた流路を流れる
フロン等の熱媒体に移され、図示しない給湯・暖房シス
テム等に供給される。

このような従来の家屋用ソーラーシステムにおいては、
得られるエネルギーに対してコストが非常に割高になる
という欠点を有している。従来使用されている集熱器は
、図示のように屋根２３の上に屋根２３の一部を覆って
いるのに対し、太陽エネルギーは１ボ当たり１ｋＷ　（
８６０ｋｃａｌ／ｈ−ｍ）はどの密度で、日本の全国平
均日射量は最大で４１００ｋｃａｌ／ｄａ’ｙ−ｒｒ？
　（５月）、最小で１５００　ｋ　ｃ　ａ　ｌ　／　ｄ
　ａ　ｙ　−ｒｒ？　（１月）しかなく、集熱面の限ら
れている集熱器では大きなエネルギーを得ることができ
ない。また集熱器を設置する場合には、集熱器及び給湯
・暖房システムに費用がかかり、さらに集熱器の荷重を
支えるために構造体を強化する費用がかかり、設置後は
エネルギー費を節約することができるが、設置費用がか
さむために、結局は他のエネルギー源と比べて割高とな
ってしまっているのが現状である。

一方、家屋２２は屋根２３、外壁２４、断熱層４等より
なり、断熱・放熱の効果を奏するように研究設計されて
いる。すなわち、家屋２２の外面となる屋根２３、外壁
２４の内側に人間が生活したり仕事をしたりするための
居住空間２６を画定する断熱層２５を設けて屋外の暑さ
・寒さが居住空間になるべ（影響しないようにしている
。断熱層２５の上面である天井８と屋根２３との間には
間隙２８があり、暑い時には間隙２８にある空気が熱せ
られて断熱性能が落ちるため、一般に換気ガラリ９が設
けられている。

このように、建築物は長年に渡って断熱・放熱を前提と
しＣその構造が研究開発されているが、太陽熱を利用す
る建築物は、せいぜい温室の域を出ていなかった。

本発明の目的は、集熱器を用いた太陽エネルギー利用技
術と、断熱・放熱を前提とする建築技術とを結合するこ
とにより、コストパフォーマンスの面において優れたソ
ーラーシステムを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
建築物の外面を集熱面とし、集熱面を有する層と、該集
熱面を有する層の内側の層との間隙において熱媒体とし
ての空気を熱して、ヒートポンプ等の機器によりエネル
ギーを取り出すようにしてソーラーシステムを構成した
。

請求項２に記載の発明は、前記間隙は建築物の下部にお
いて開放した空気取り入れ口を有するように請求項１に
記載のソーラーシステムを構成した。

請求項３に記載の発明は、前記集熱面を有する層の内側
の層は、居住空間を画定する断熱層であるように請求項
１に記載のソーラーシステムを構成した。

請求項４に記載の発明は、前記集熱面には屋根の表面を
含み、前記断熱層には天井を含み、屋根と天井との間隙
にある熱せられた空気を換気ガラリから取り出すように
請求項３に記載のソーラーシステムを構成した。

（作用効果） 本発明は上記の構成としたので、次のような作用効果を
奏する。

請求項１に記載のソーラーシステムにおいては、建築物
の外面を集熱面としたので、従来屋根の上に載置された
集熱器の表面でしか集熱できなかった太陽エネルギーを
屋根・外壁等建築物の外面全体または一部で吸収し、集
熱面を有する層と、その集熱面を有する層の内側の層と
の間隙において熱媒体としての空気を熱し、これにより
熱交換を行ない、ヒートポンプ等の機器によりエネルギ
ーを取り出すことにより太陽エネルギーを利用する。

従って請求項１に記載のソーラーシステムによると、太
陽エネルギーの集熱効率は悪（とも、吸収する量そのも
のが多いので、結局は多くのエネルギーを利用すること
が可能であり、また熱媒体として空気を利用することに
より、システムそのものが単純で、既存の建築物の一部
を利用することもできるので、安い費用で設備すること
が可能である。よって費用対効率の比率を良化させるこ
とができる。

請求項２に記載のソーラーシステムによれば、循環して
熱交換に供される熱媒体たる空気を建築物の下部におい
て間隙を開放した空気取り入れ口から取り入れる。

よって下方から空気を間隙に取り入れることにより対流
が起きやす（、熱交換の効率が向上する。

屋根面集熱のみの場合には軒裏等から空気を取り入れる
ことも可能である。

請求項３に記載のソーラーシステムによると、間隙は、
外面を有する層と居住空間を画定する断熱層との間に存
在する。

建築物の断熱層は長年に渡って高い断熱効果を有するよ
うに研究されてきているので、現存する普通の断熱層で
あっても外面を有する層との間隙において効率よく空気
を熱することが可能である。また、既存の建築物に備え
られている断熱層と外面を有する層との間隙で空気を熱
するようにしたので、あとは熱交換機や暖房システム等
を設備すれば足り、ソーラーシステム導入時の設備コス
トの負担を軽減させることができる。

請求項４に記載のソーラーシステムによると、熱媒体た
る空気は、屋根と天井及び外壁と内壁との間隙にあり、
換気ガラリから取り出される。

換気ガラリは熱い空気を排気することを目的に、建築の
分野において研究され、現に建築物に設備されているの
で、効率的に熱い空気を取り出すことができる。

（実施例） 以下図示の実施例について説明する。

第１図は本発明に係るソーラーシステムの一実施例を示
す概略図である。第２図に示した部材と同じ部材は、同
一の符号をもって示しである。

同図において、家屋１は外面を有する層である屋根２及
び外壁３、その内側の層の断熱層４等よりなる。断熱層
４は居住空間５を画定している。屋根２の全面及び外壁
３の南向き部分と断熱層４との間には間隙６が設けられ
ている。屋根２の全面及び外壁３の南向き部分の外面は
選択吸収膜の処理を施されていて、太陽放射しに対して
は吸収しやすく、熱放射■を極度に低（押えた集熱面と
なっている。外壁３と断熱層４との間の間隙６は家屋１
の下部において開放しており、空気取り入れロアを形成
している。

北向きの外壁３に設けられており、断熱層４の天井部分
の上面８と屋根２との間の間隙６に通じる換気ガラリ９
には、ファン１１付きの熱交換機１０が嵌込まれている
。熱交換機１０は熱媒体としてフロンを利用するタイプ
のものである。この熱交換機１０は空気熱源蒸発器とし
て蒸気を発生し、蒸気は圧縮器１２において圧縮される
ことによりさらに高温度になり、凝縮器１３で液体にす
る際に得た熱を蓄熱槽１４を巡る熱媒体を介して蓄熱槽
１４に蓄熱する。このような熱交換・蓄熱システムは従
来より普通に利用されている。

蓄熱槽１４に蓄えられた熱は、給湯・暖房・冷房等に供
される。もちろん圧縮器１２、凝縮器１３は吸収冷凍機
やランキンサイクル駆動圧縮冷凍機等に置き換えが可能
である。

次に本実施例の作用について説明する。

本実施例の適用された家屋１に太陽放射Ｌが当たると、
屋根２の全体及び外壁３の南向き部分の外面は選択吸収
膜の処理が施されているために、太陽放射しの多くの部
分を吸収する。また、外面からはあまり放熱をすること
なく、内面に大部分の放熱Ｈが間隙６中の熱媒体たる空
気にもたらされる。この熱によって間隙６中の空気が熱
せられる。

空気が熱せられることにより矢印で示すように空気は対
流する。すなわち空気は空気取り入れロアから入って上
昇し、熱せられた空気は熱交換機１０を通じて屋外に取
り出される。その際、熱交換機１０に流れ込んでいるフ
ロンを気化させ、熱交換を行なう。またファン１１を回
転させることにより強制的に空気を循環させることもで
きる。

このように本実施例のソーラーシステムによると、家屋
１の屋根２全体と外壁３の南向きの外面を集熱面とした
ので、従来屋根の上に載置された集熱器の表面でしか集
熱できなかった太陽エネルギーを広い面で集熱するとと
もに、断熱層４との間隙５において空気を熱して熱交換
を行なうようにしたので、一般の集熱器より集熱効率が
悪くても、吸収する量そのものが多いためにより多（の
エネルギーを利用でき、また熱媒体として空気を利用し
たのでシステムそのものが単純で、既存の家屋１の一部
を利用して設備することができるので経済性に優れてい
る。なお、南向きの屋根・外壁から太陽エネルギーの直
達成分を得るのみならず、他の面からも太陽エネルギー
の散乱成分を取り入れるようにすることができることは
言うまでもない。特に曇天の日等は太陽エネルギーは散
乱成分が大きな比率を占める。

また、本実施例のソーラーシステムにおいては、空気は
外壁３の最下部に設けられた空気取り入れロアより取り
入れられるようにしたので、対流が起きやすく、従って
熱交換の効率が良い。

さらに、本実施例のソーラーシステムによると、間隙６
は屋根２及び外壁３と、断熱効果の高い断熱Ｎ４との間
に設けたため、効率よく空気を熱することが可能である
。また、既存の家屋１に普通に備えられている断熱層４
と屋根２、外壁３との間隙６で空気を熱するようにした
ので、他に熱交換機１０や暖房システム等を設備すれば
足り、ソーラーシステム導入時にかかる費用を軽減させ
ることができる。

さらにまた、本実施例のソーラーシステムにおいては、
熱媒体たる空気は、屋根２と天井８との間隙６で熱せら
れて、換気ガラリ９から熱交換機１０を通して取り出さ
れる。

換気ガラリ９は熱い空気を排気するために設備されてい
るので、効率的に熱い空気を取り出すことができる。既
存の家屋１に設けられていた換気ガラリ９を利用するこ
とができるので、設計が簡単で、取り付は工事も容易で
ある。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記
実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲
内において適宜変形実施可能であることは言うまでもな
い。

例えば図示の実施例においては建築物の下部に空気取り
入れ口を設けたが、軒裏天井から空気を取り入れること
もでき、この場合外壁の改造が不要で設備費用を節約す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るソーラーシステムの一実施例が適
用された家屋及び熱交換システムを概略的に示す図であ
り、第２図は従来の集熱器が設置された家屋を概略的に
示す図である。 １・・・家屋、２・・・屋根、３・・・外壁、４・・・
断熱層、５・・・居住空間、６・・・間隙、７・・・空
気取り入れ口、８・・・天井、９・・・換気ガラリ、１
０・・・熱交換機、Ｌ・・・太陽放射、Ｈ・・・放熱。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）建築物の外面を集熱面とし、集熱面を有する層と
   、該集熱面を有する層の内側の層との間隙において熱媒
   体としての空気を熱するようにして、ヒートポンプ等の
   機器によりエネルギーを取り出すことを特徴とするソー
   ラーシステム。
2. （２）前記間隙は建築物の下部において開放した空気取
   り入れ口を有する請求項１に記載の ソーラーシステム。
3. （３）前記集熱面を有する層の内側の層は、居住空間を
   画定する断熱層である請求項１に記載のソーラーシステ
   ム。
4. （４）前記集熱面には屋根の表面を含み、前記断熱層に
   は天井を含み、屋根と天井との間隙にある熱せられた空
   気を換気ガラリから取り出す請求項３に記載のソーラー
   システム。