JPH06281263A

JPH06281263A - ソーラーシステムハウス

Info

Publication number: JPH06281263A
Application number: JP3108704A
Authority: JP
Inventors: Akio Okumura; 昭雄奥村
Original assignee: O M KENKYUSHO KK
Current assignee: O M KENKYUSHO KK
Priority date: 1991-04-11
Filing date: 1991-04-11
Publication date: 1994-10-07
Anticipated expiration: 2012-08-13
Also published as: JP2640297B2

Abstract

(57)【要約】【目的】温風が直接床面下を温めるのと、蓄熱体に蓄
熱させるのと、温風吹出口から室内へ吹出されて直接暖
房するのとの三通りの暖房を行うようにして効果的な暖
房が得られるとともに、冬季および暖房が不要な夏季の
両方において太陽熱で得た温風をお湯取りにも利用でき
る。【構成】屋根板としての金属板２の直下の空気流路３
の一端を外気取入口４として開口し、その他端を棟ダク
ト７に連通させて該棟ダクト７をファン内蔵のハンドリ
ングボックス16の入口側に連通させ、ボックス16の出口
側は切換ダンパー20を介して立下がりダクト14と屋外へ
の排気ダクト19とに接続し、立下がりダクト14の下端は
コンクリートスラブ９と仕上床10との間で、室内への吹
出口12を有する空気流通空間11に連通させ、また、貯湯
タンク24と連結する熱交換器21,22をハンドリングボッ
クス16内に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気によって太陽エネ
ルギーを利用するソーラーシステムハウスに関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽熱を利用する空気暖房方式のソーラ
ーシステムハウスとして、特開昭60-200036 号公報に示
すものがある。これは、屋根の野地板と所定間隔をおい
て野地板に沿って屋根裏断熱壁を設けて屋根裏空間を形
成する。そして、この屋根裏空間は家屋の外壁と室壁と
の間の空気流通路を介して床下空間と連通させ、また、
屋根裏空間の最上部に送気ファンを設け、同送気ファン
の送気を二つの切換え弁を介して二つのエアダクトに接
続し、その一方のエアダクトの吹出口を屋外に設け、他
方のエアダクトの吹出口を床下空間に設けたものであ
る。

【０００３】冬季の場合は、送気ファンを作動させ、太
陽熱で外気温より高くなっている屋根裏空間の空気と地
熱によって外気よりはやや高い状態にある床下空間の空
気をエアダクトにより循環させ、屋根の野地板を介して
太陽熱を吸収し、外気温より高い状態とする。

【０００４】また、夏季の場合は、送気ファンを作動さ
せ、家屋の外壁と室壁との間の空気流通路の空気と床下
空間の空気をもう一つのエアダクトを介して吹出口を屋
外に排出することで、室内冷房の効果をなるべく損なわ
ないようにする。

【発明が解決しようとする課題】しかし、この特開昭60
-200036 号公報に示す冬季の場合における太陽熱を利用
の暖房方式は、太陽熱を吸収し、外気温より高いものと
なる空気が直接室内に暖房用として吹き出ることがない
ので、間接暖房に終始し、室内暖房の補助としての効果
しかない。すなわち、暖房としては室内にストーブ等の
暖房具があることを前提としたものである。また、夏季
の場合には太陽熱を全く利用することがない。

【０００５】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消
し、冬季等暖房が必要な場合は、温風が直接床面下を温
めるのと、コンクリートスラブの蓄熱体に蓄熱させるの
と、温風吹出口から室内へ吹出されて直接暖房するのと
の三通りの作用を行うようにして効果的な暖房が得られ
るとともに、冬季および暖房が不要な夏季の両方におい
て太陽熱で得た温風をお湯取りにも利用でき、さらに太
陽熱が得られない場合や冬季および夏季で得られる温風
の温度差を考慮して、適度の温度のお湯を常に供給でき
るようにしたソーラーシステムハウスを提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、一端を軒先下面に外気取入口として開口した
屋根板直下の空気流路を屋根の棟部分に設ける断熱層で
囲んだ棟ダクトに連通させ、また、この棟ダクトをファ
ン内蔵のハンドリングボックスの入口側に連通させ、ハ
ンドリングボックスの出口側は床面下への立下がりダク
トと屋外への排気ダクトとに切換ダンパーで切換え可能
に接続し、立下がりダクト下端はコンクリートスラブと
仕上床との間で、室内への吹出口を有する空気流通空間
に連通させるとともに、ハンドリングボックス内で切換
ダンパーの流入側に熱交換器を設け、この熱交換器を注
水管及び送水管との循環管路で貯湯タンクと連結し、該
貯湯タンクは追焚き用の補助給湯ボイラーを途中へ設
け、風呂や洗面所、台所へと繋がる給湯配管に連結した
ことを要旨とするものである。

【０００７】

【作用】請求項１記載の本発明によれば、太陽光で加熱
された金属板が空気流路へ入った外気を温め、この温め
られた空気は勾配に沿って上昇し、棟ダクトに入る。そ
して新たな空気が外気取入口から空気流路へ入り、温め
られて棟ダクトに入る。このように棟ダクトは集熱ボッ
クスとして作用し、ここに加熱空気を集める。棟ダクト
で充分高温となった空気は、ハンドリングボックスのフ
ァンにより立下がりダクト内を流下し、床面下の空気流
通空間に送りこまれ、直接床面下を温めるのと、コンク
リートスラブの蓄熱体に蓄熱させるのと、温風吹出口か
ら室内へ吹出されて直接暖房するのとの、三通りの作用
を行う。

【０００８】ハンドリングボックスでは高温となった空
気が熱交換器を通過するが、この熱交換器では、注入管
から送り込まれる水が加熱され、湯として送水管を介し
て貯湯タンクへ蓄えられる。ただし、このお湯取りが前
記温風暖房に支障をきたす場合は、注入管からの送水を
停止する。また、貯湯タンクへ蓄えられるお湯が充分な
温度となっていない場合は、補助給湯ボイラーで再加熱
してから給湯配管で各所へ給湯される。

【０００９】夏季等暖房が全く必要ない場合には、切換
ダンパーを切り換え、排気ダクトをハンドリングボック
スの入口側と連通する。これにより屋根で発生された加
熱空気は、ハンドリングボックスから排気ダクトを経て
戸外へ捨てられる。この場合もハンドリングボックスで
は高温となった空気が熱交換器を通過して、注入管から
送り込まれる水が加熱され、湯として送水管を介して貯
湯タンクへ蓄えられる。

【００１０】請求項２記載の本発明によれば、前記作用
に加えて熱交換器を第１、第２と二つとし、夏季等暖房
が全く必要ない場合には、この第１、第２の両方の熱交
換器を使用することで、お湯取り効率を上げることがで
きる。

【００１１】

【実施例】以下、図面について本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は本発明のソーラーシステムハウスの説
明図で、屋根１は、太陽熱集熱部Ａとなるもので、屋根
葺材である屋根板としての金属板２の直下に空間を確保
して屋根勾配を有する空気流路３を形成し、また軒先下
面等にこの空気流路３の一端を開口して外気取入口４と
する。

【００１２】前記空気流路３の下面はグラスウール等の
断熱材による断熱層５として構成し、屋根１の頂上部近
傍は金属板２の上方にガラス板６を設けた。集熱空気温
度は金属板による太陽熱取得と同時に金属板を通しての
外気への熱損失の結果として、金属板のみの集熱面での
上昇温度には限界がある。屋根板としての金属板２の上
を更にガラス板６で覆うことにより、集熱空気温度の上
昇限界は上昇し、さらに高温の集熱が可能となり、また
外部の風による集熱温度への影響を少なくすることがで
きる。

【００１３】屋根１の棟部分に内側を断熱層５で囲んだ
断面半円形の棟ダクト７を形成し、前記屋根１の空気流
路３をこれに連通させる。該棟ダクト７は前記太陽熱集
熱部Ａからの集熱ボックスとなる。

【００１４】床８は蓄熱及び放熱部Ｂとなる部分で、コ
ンクリートスラブ９と仕上床10との間に空気流通空間11
を形成し、該空気流通空間11は室内Ｃへの吹出口12を有
するようにした。

【００１５】図中16は、棟ダクト７と立下がりダクト14
間に配設し、ファン13を内蔵するハンドリングボックス
である。該ボックス16は棟ダクト７からのダクト17が接
続する入口側部分に逆流防止用のダンパー18を設け、そ
の後方にファン13が近接して位置するようにし、ファン
13の後方の出口側は立下がりダクト14に接続する部分の
他に排気ダクト19に接続する部分を設けるが、この部分
はボックス16内の内径を漸次縮少した絞り部16ａとす
る。

【００１６】該絞り部16ａとファン13間は拡室16ｂとし
て形成し、この拡室16ｂの下面で立下がりダクト14が接
続するが、該拡室16ｂの中央から絞り部16ａにかけて仕
切板26で仕切り、この端に流路切換ダンパー20を設け
た。

【００１７】該流路切換ダンパー20は、ファン13がある
ボックス16の入口側と、立下がりダクト14を連通させる
かまたは仕切板26で区画された一方及び絞り部16ａを介
して排気ダクト19を連通させるかの第１の羽根板20ａを
有する。さらに、流路切換ダンパー20は、仕切板26での
他の区画を介して立下がりダクト14と排気ダクト19を連
通させるか、若しくは遮断するかの第２の羽根板20ｂを
有する。そして、この流路切換ダンパー20は手動式又は
電動式で、羽根板20ａ，20ｂを回動するための操作ハン
ドル20ｃまたはモーター部をハンドリングボックス16外
へ設けた。

【００１８】また、ファン13にはシロッコファン、軸流
ファンのいずれでもよく、若しくは集熱温度と集熱量を
調節するために、調節器により無段階に風量が調節でき
るものを使用する。ハンドリングボックス16内で、逆流
防止ダンパー18とファン13との間に第１の熱交換器21
を、さらに拡室16ｂ内で、仕切板26で区画された部分の
うち、ファン13と排気ダクト19を連結する方の区画に第
２の熱交換器22をそれぞれ設け、これら前記熱交換器2
1, 22は注水管及び送水管との循環管路23で貯湯タンク2
4と連結し、該貯湯タンク24は補助給湯ボイラー25等を
途中へ設け、風呂や洗面所、台所へと繋がる給湯配管に
連結する。

【００１９】次に使用法及び動作を説明する。冬期等に
太陽熱を積極的に利用しようとする場合には、切換ダン
パー20のうち、第１の羽根板20ａは排気ダクト19側を塞
いでおり、また第２の羽根板20ｂは立下がりダクト14と
排気ダクト19の連結を遮断している。

【００２０】昼間日射があると、屋根１の金属板２は加
熱され、ガラス板６のある部分では外部への損失が減る
ため、一層高温となり、さらに該金属板２を介してその
直下の空気流路３の空気も温められ、勾配に沿って上昇
し、集熱ボックスとしての棟ダクト７へ入る。それと同
時に外気取入口４から新たに外気が空気流路３内に入
り、順次同様に温められる。

【００２１】ファン13を動かせば、前記のごとく屋根１
での太陽熱集熱部Ａで発生する加熱空気は棟ダクト７へ
集められて充分高温のものとなってから、ダクト17を介
してダンパー18を押開きながらハンドリングボックス16
へ入り、第１の熱交換器21を加熱する。

【００２２】そして、立下がりダクト14を介して床８の
空気流通空間11へと送り込まれる。該空気流通空間11へ
送り込まれた温風は、温風吹出口12から室内Ｃへ吹出さ
れ、温風暖房となる。そして、該室内Ｃは常にファン13
で温風を供給されるので、戸や窓や壁の隙間から室内Ｃ
の空気が出ていくことはあっても、外の冷たい空気が入
り込むことはない。また、前記空気流通空間11へ入った
温風は、仕上床10を介して直接床面を温める床暖房も行
う。さらに、コンクリートスラブ９を温め、熱をここに
蓄えることも行う。

【００２３】一方、熱交換器21で、注入管から送り込ま
れる水が加熱され、湯として送水管を介して貯湯タンク
24へ蓄えられ、さらにここから直接又は補助給湯ボイラ
ー25で再加熱されて給湯配管から各所へ給湯される。な
お、朝や曇り等で太陽光が充分になくこの熱交換器21で
のお湯取りが、熱交換器21を通過する温風の温度を下
げ、前記空気流通空間11への温風温度が低くなり過ぎる
場合は、注入管からの送水を停止し、お湯取りを行わな
いこととする。

【００２４】ところで、前記のごときソーラーシステム
ハウスでは、夜間は、床下の温かい空気は立下がりダク
ト14が煙突となって上がって行く。また、晴れた冬の夜
には、屋根面は天空放射で冷やされ集熱空気層の空気は
屋根面を降っていく。この２つの力が動力となって、集
熱時とは逆の空気の流れが起こり、この流れが起こる
と、床下や室内の湿度をもった空気が冷えた屋根面には
こばれて結露を生じる。

【００２５】その場合、ファン13の運転を止めれば、ダ
ンパー18が自動的に閉じて、集熱系の回路を閉じる。そ
の結果、室内Ｃや床８下の温かい空気が外へ逃げ出すこ
とはなく、屋根下空気流路には、新たな空気は補給され
ないので結露も防止される。また、床８下では蓄熱体と
してのコンクリートスラブ９からの放熱が床暖房を続行
することになる。

【００２６】夏季等暖房が全く必要ない場合には、切換
ダンパー20のうち、第１の羽根板20ａで排気ダクト19側
をハンドリングボックス16の入口側と連通する。これに
より屋根１の太陽熱集熱部Ａで発生された加熱空気は、
ハンドリングボックス16内へ入り、熱交換器21, 22で湯
を作るだけで、前記排気ダクト19から戸外へ捨てられ
る。従って、夏場は給湯システムとしてのみ利用するも
のであり、熱交換器21の他に熱交換器22もあるので太陽
熱を有効に生かして湯を作り出すことができる。なお、
この場合にもダンパー18は、集熱時以外は閉じて、屋根
面内の結露を防止する。

【００２７】さらに、前記のごとく排気ダクト19で排熱
する際にダンパー20の第２の羽根板20b を仕切板26に重
ね合わせるようにして排気ダクト19と立下がりダクト14
とを連通させることができる。このようにすれば、ファ
ン13から排気ダクト19へ直接送り込まれる空気は絞り部
16ａで流速が速くなり、仕切板26での他の区画、すなわ
ち立下がりダクト14との連通部に誘引力を作用させる。
その結果、立下がりダクト14内の空気は誘引されて排気
ダクト19へと送られ、床８下の空気流通空間11の換気を
なすことができる。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように本発明のソーラーシス
テムハウスは、温風が直接床面下を温めるのと、コンク
リートスラブの蓄熱体に蓄熱させるのと、温風吹出口か
ら室内へ吹出されて直接暖房するのとの三通りの暖房作
用を行うようにして効果的な暖房が得られるものであ
る。

【００２９】また、冬季および暖房が不要な夏季の両方
において太陽熱で得た温風をお湯取りにも利用でき、さ
らに太陽熱が得られない場合や冬季および夏季で得られ
る温風の温度差を考慮して、適度の温度のお湯を常に供
給できるようにしたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のソーラーシステムハウスの１実施例を
示す説明図である。

【符号の説明】

１…屋根２…金属板３…空気流路４…外気取入口５…断熱層６…ガラス板７…棟ダクト８…床９…コンクリートスラブ 10…仕上床 11…空気流通空間 12…吹出口 13…ファン 14…立下がりダクト 16…ハンドリングボックス 16ａ…絞り部 16ｂ…拡室 17…ダクト 18…ダンパー 19…排気ダクト 20…流路切換ダンパ
ー 20ａ…第１の羽根板 20ｂ…第２の羽根板 20ｃ…操作ハンドル 21, 22…熱交換器 23…循環管路 24…貯湯タンク 25…補助給湯ボイラ
ー 26…仕切板Ａ…太陽熱集熱部Ｂ…蓄熱及び放熱部Ｃ…室内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一端を軒先下面に外気取入口として開口
した屋根板直下の空気流路を屋根の棟部分に設ける断熱
層で囲んだ棟ダクトに連通させ、また、この棟ダクトを
ファン内蔵のハンドリングボックスの入口側に連通さ
せ、ハンドリングボックスの出口側は床面下への立下が
りダクトと屋外への排気ダクトとに切換ダンパーで切換
え可能に接続し、立下がりダクト下端はコンクリートス
ラブと仕上床との間で、室内への吹出口を有する空気流
通空間に連通させるとともに、ハンドリングボックス内
で切換ダンパーの流入側に熱交換器を設け、この熱交換
器を注水管及び送水管との循環管路で貯湯タンクと連結
し、該貯湯タンクは追焚き用の補助給湯ボイラーを途中
へ設け、風呂や洗面所、台所へと繋がる給湯配管に連結
したことを特徴とするソーラーシステムハウス。
【請求項２】熱交換器は、ファンの流入側に第１の熱
交換器を、流出側で切換ダンパーで切り替えた排気ダク
ト側に第２の熱交換器を、それぞれ設ける請求項１記載
のソーラーシステムハウス。