JPH06313631A - ソーラーシステムハウス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 太陽光により集熱した加熱空気を取り入れて
暖房に利用しようとする場合に、充分な太陽光がない場
合でも確実に暖房を継続でき、かつこのようにするため
補助暖房を設置するのに、蓄熱土間コンクリートへは太
陽熱を可能な限り多く、補助暖房熱を可能な限り少なく
蓄えられるようにして蓄熱効率を向上させることができ
る。 【構成】 屋根板１の直下の空気流路２を棟ダクト４お
よび第１のハンドリングボックス５を介して下端が蓄熱
土間コンクリート11と床パネル12との間の空気流通空間
13に開口する立下りダクト10に連通させ、空気流通空間
13から室内への床吹出口14を設けたソーラーシステムハ
ウスにおいて、ハンドリングボックス５内と床吹出口14
の近傍にそれぞれ補助暖房コイル23，35を設け、これら
補助暖房コイル23，35を暖房用ボイラーとしての暖房・
追炊きボイラー24に接続させた。

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】住宅の南側に大きな開口部を取って冬の
日射を大量に取入れ、夏にはその一部を開け放って通風
を図ることは古くから行われていることである。これを
一歩進めて、居室の外側にサンルームを作り、これを温
室としてここから居室へ温められた空気を取入れること
も行われている。これを合理的に推進させ、方位に限定
されず、太陽光により集熱した空気を効果的に利用でき
るソーラーシステムハウスを出願人は先に提案し、出願
した。特願昭61-311485 号（特開昭63-165633 号公
報）、特願昭62-234666 号（特開昭64-75858号公報）が
それである。

【０００３】図４についてその概略を説明すると、屋根
板１の直下に屋根勾配を有する空気流路２を形成し、こ
の空気流路２の一端は軒先下面や小屋裏に換気されてい
る小屋裏空間に外気取入口３として開口し、他端は断熱
材による集熱ボックスとしての棟ダクト４に連通させ
る。

【０００４】内部に、逆流防止ダンパー６、ファン７及
び流路切換えダンパー８を設け、該流路切換えダンパー
８の流出側の一方は排気ダクト９により屋外に開口する
ハンドリングボックス５を屋根裏空間に設置し、このハ
ンドリングボックス５の逆流防止ダンパーの流入側を前
記棟ダクト４に連通させ、流路切換えダンパー８の流出
側の一方を立下りダクト10の上端に連結する。立下りダ
クト10の下端は蓄熱土間コンクリート11と床パネル12と
の間の空気流通空間13に開口し、該空気流通空間13から
室内への床吹出口14を設けた。

【０００５】なお、前記のごとくハンドリングボックス
５の逆流防止ダンパー６の流入側は棟ダクト４に接続さ
れるが、この逆流防止ダンパー６の流入側は天井等で室
内に開口する循環用ダクト19にも接続され、該逆流防止
ダンパー６はこの棟ダクト４側と循環用ダクト19側との
流路を切り換える流路切換えダンパーとして構成する。
また、この循環用ダクト19が開口する吸入口20を設ける
部屋はこれが２階であれば、前記室内への床吹出口14を
設けた床パネル12がある１階に部屋とは吹き抜け構造と
して空気が自由に流れるようにすることが望ましい。

【０００６】ハンドリングボックス５内で、逆流防止ダ
ンパー６とファン７との間にお湯とりコイル15を設け、
このお湯とりコイル15は循環配管16で貯湯槽17と連結
し、該貯湯槽17には、追焚き用の給湯ボイラー18を途中
へ設けて、風呂や洗面所、台所へとつながる給湯配管21
を接続する。

【０００７】このようにして、太陽光で加熱された金属
板である屋根板１が、空気流路２へ入った外気を温め、
この温められた空気は屋根勾配に沿って上昇する。そし
て、この加熱空気は棟ダクト４に集められてからファン
７によりハンドリングボックス５に入り、ハンドリング
ボックス５から立下りダクト10内を流下し、蓄熱土間コ
ンクリート11と床パネル12との間の空気流通空間13へ入
る。この空気流通空間13では加熱空気が床パネル12を介
して直接床面下を温めるのと、蓄熱土間コンクリート11
に蓄熱させるのと、床吹出口14から温風として直接室内
へ吹出されるのとの３通りの暖房作用を行う。

【０００８】一方、お湯とりコイル15で、ここに循環配
管16を介して貯湯槽17から送り込まれる水が加熱され、
湯として貯湯槽17へ蓄えられ、さらにここから必要に応
じて追焚き用の給湯ボイラー18で再加熱されて給湯配管
から各所へ給湯される。

【０００９】ところで、夏季等高温時で暖房の必要のな
い季節では屋根板１で温められた加熱空気は全部外気に
放出して捨てることが必要となる。その場合は流路切換
えダンパー８で流出側の一方である立下りダクト10側を
閉塞し、流出側の他の一方である排気ダクト９側を開放
すれば、ハンドリングボックス５から加熱空気は排気ダ
クト９を介して屋外へ捨てられる。なお、加熱空気はハ
ンドリングボックス５を通ることでお湯とりコイル15の
加熱は行うので、夏季等高温時でも太陽熱利用で湯が得
られることは確保できる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このような太陽光によ
り集熱した加熱空気を利用するソーラーシステムハウス
では、日射量が充分かつ長時間ある時は効果的である
が、太陽光の無い夜間や日射が強くない朝方などには熱
量不足となり効果が薄れてしまうおそれがある。このう
ち夜間に関しては昼間に充分な日射量が得られていれ
ば、蓄熱土間コンクリート11に蓄熱された熱が放熱され
ることである程度の暖房効果の持続は得られるがこれも
時間の経過とともに熱量不足となることはいなめない。

【００１１】また、朝方や天気のよくない日などは蓄熱
土間コンクリート11からの放熱量が低下して熱量不足と
なる。

【００１２】このような対策として補助暖房を設けるこ
とが考えられ、床下にファンコンベクターを置いたり、
煙道熱交換式ストーブや普通のストーブなどが補助暖房
として組合わされて使用される。

【００１３】しかし、ストーブの使用はそれだけ場所を
取ることになり、また、床下ファンコンベクターの場合
は、立下がりダクトとファンコンベクターの位置関係に
よって、床下スペースの中で集熱空気とコンベクターを
通った空気がうまく混ざらず、温度むらがおこることが
ある。

【００１４】さらに、かかる太陽熱を暖房に利用するシ
ステムでは、太陽がでている時間帯に得られた熱はでき
るだけ夜のために蓄熱することが望まれる。ところが、
蓄熱の残りが減っているのにまだ太陽が弱い早朝には、
どうしても補助暖房がほしいことになる。

【００１５】この時、補助暖房を床下ファンコンベクタ
ーとした場合にはこの床下ファンコンベクターが急速に
室温をあげてくれる一方で床下コンクリートの表面も温
めてしまい、次の太陽熱を蓄える余地を減らしてしま
う。

【００１６】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消
し、太陽光により集熱した加熱空気を取り入れて暖房に
利用しようとする場合に、充分な太陽光がない場合でも
確実に暖房を継続でき、かつこのようにするため補助暖
房を設置するのに、蓄熱土間コンクリートへは太陽熱を
可能な限り多く、補助暖房熱を可能な限り少なく蓄えら
れるようにして蓄熱効率を向上させることができるソー
ラーシステムハウスを提供することにある。

【００１７】

【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、屋根板直下に屋根勾配を有する空気流路を形
成し、この空気流路の一端は空気取入口として開口し、
他端は集熱ボックスとしての棟ダクトに連通させ、ファ
ン及びお湯とりコイルを内蔵するハンドリングボックス
を屋根裏空間に設置するとともに、このハンドリングボ
ックスの流入側を前記棟ダクトに連通させ、流出側を立
下りダクトの上端に連結し、立下りダクト下端は蓄熱土
間コンクリートと床パネルとの間の空気流通空間に開口
し、該空気流通空間から室内への床吹出口を設け、前記
お湯とりコイルは循環配管で貯湯槽と連結し、該貯湯槽
には風呂や洗面所、台所へとつながる給湯配管を接続す
るソーラーシステムハウスにおいて、ハンドリングボッ
クス内と床吹出口近傍にそれぞれ補助暖房コイルを設
け、これら補助暖房コイルを暖房用ボイラーに接続させ
たこと、および、ハンドリングボックス内のお湯とりコ
イルおよび補助暖房コイルはフィンチューブ形のコイル
であり、同一フィンにお湯とりチューブと暖房チューブ
とを並列させた１台の兼用形コイルであること、さら
に、暖房用ボイラーは、貯湯槽からの給湯配管途中に設
ける追焚き用の補助ボイラーに組込むことを要旨とする
ものである。

【００１８】

【作用】請求項１記載の本発明によれば、朝方など加熱
空気が充分棟ダクトに集められない時は、暖房用ボイラ
ーを作動させてハンドリングボックス内の補助暖房コイ
ルを加熱すれば、このハンドリングボックス内に入る空
気を該補助暖房コイルで温めて加熱空気とし、該ハンド
リングボックスから立下りダクトを介して蓄熱土間コン
クリートと床パネルとの間の空気流通空間に流す。

【００１９】このハンドリングボックスで加熱された空
気が床下を通って床温度を保ち、その時蓄熱もするが、
そうして温度の下がった空気を床吹出口を通るところで
もう一度補助暖房コイルで加温することができ、その分
は蓄熱されずに室温を直接上げることができる。その結
果、補助暖房の加える熱が蓄熱にまわる割合を減らしな
がら、室内の温度環境を早く回復させることが可能とな
り、また、室内の温度環境を早く回復させることが可能
となり、次に太陽が出てきた時のために、蓄熱の余地を
残しておくことができる。

【００２０】請求項２記載の本発明によれば、前記作用
に加えて、ハンドリングボックス内では、お湯とりコイ
ルおよび補助暖房コイルを１台の兼用形コイルとしてハ
ンドリングボックス内に収めることができるので、場所
を取らず、ハンドリングボックスを大型のものとしない
ですむ。また、お湯とりコイルおよび補助暖房コイルを
それぞれ設ける場合に比べてフィンを兼用できるので、
通風抵抗が少なくてすみ、ファンの負荷も小さいもので
すむ。また、お湯とりチューブと暖房チューブとは同時
使用はないので、使用してない一方のチューブにフィン
と同じく熱交換機能を持たせることが可能となる。

【００２１】請求項３記載の本発明によれば、前記作用
に加えて、補助暖房コイルの熱源となる暖房用ボイラー
は、ハンドリングボックス内のお湯とりコイルから得る
湯の追焚き用の補助ボイラーに組込まれた暖房専用ボイ
ラーを使用できるので、この暖房用ボイラーを特別な場
所に設ける必要がなく設備の簡素化が図れる。

【００２２】

【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１
実施例を示す縦断側面図、図２は同上説明図、図３は本
発明で使用するハンドリングボックスの縦断側面図で、
図１においては前記従来例を示す図４と同一構成要素に
は同一参照符号を付したものである。

【００２３】ソーラーシステムハウス全体の概要は前記
従来例と同じであり、屋根板１の直下に屋根勾配を有す
る空気流路２を形成し、この空気流路２の一端は軒先下
面や小屋裏に換気されている小屋裏空間に外気取入口３
として開口し、他端は断熱材による集熱ボックスとして
の棟ダクト４に連通させ、この棟ダクト４と立下りダク
ト10との間にハンドリングボックス５を設置し、立下り
ダクト10の下端は蓄熱土間コンクリート11と床パネル12
との間の空気流通空間13に開口し、また、該空気流通空
間13から室内への床吹出口14を設ける。

【００２４】図３に前記ハンドリングボックス５の詳細
を示すと、ハンドリングボックス５は、逆流防止ダンパ
ー６、ファン７及び流路切換えダンパー８を設け、逆流
防止ダンパーの流入側を前記棟ダクト４に連通させ、流
路切換えダンパー８の流出側の一方を立下りダクト10の
上端に連結したものである。この流路切換えダンパー８
はハンドリングボックス５の排気ダクト接続口35と立下
りダクト接続口36間に途中を巾方向に軸支した回動板で
ある。また、前記排気ダクト接続口35を水平に仕切る仕
切板37を内側に向けて突設し、流路切換えダンパー８は
その一端を仕切板37端に当接させる。このようにして、
流路切換えダンパー８はハンドリングボックス５内と立
下りダクト接続口36との間を閉鎖する場合は、一端が仕
切板37に係合して立下りダクト接続口36と排気ダクト接
続口35の下半分とを連通させるように位置付ける。

【００２５】ハンドリングボックス５の逆流防止ダンパ
ー６の流入側は棟ダクト４に接続されるが、この逆流防
止ダンパー６の流入側は天井等で吸込口20（図１参照）
により室内に開口する循環用ダクト19にも接続され、該
逆流防止ダンパー６はこの棟ダクト４側と循環用ダクト
19側との流路を切り換える流路切換えダンパーとして構
成した。

【００２６】ハンドリングボックス５内で、逆流防止ダ
ンパー６とファン７との間にお湯とりコイル15を設け、
このお湯とりコイル15は循環配管16で貯湯槽17と連結
し、該貯湯槽17には給湯ボイラー18を途中へ設けて、風
呂や洗面所、台所へとつながる給湯配管21を接続する。

【００２７】また、ファン７と流路切換えダンパー８と
の間に補助暖房コイル23を設け、この補助暖房コイル23
を循環配管26により屋外等に設置する暖房・追炊きボイ
ラー24に接続する。この暖房・追炊きボイラー24は前記
給湯ボイラー18に組込む暖房専用のボイラーを使用する
ことができる。

【００２８】前記お湯とりコイル15と補助暖房コイル23
は、お湯とりチューブと暖房チューブを同一フィン27に
並列させ、お湯とりコイル15と補助暖房コイル23とを１
台の兼用形コイルとして構成し、これをハンドリングボ
ックス５内に収めるようにした。この場合、暖房チュー
ブはお湯とりチューブよりも少し太めのチューブを使用
する。

【００２９】さらに、ファン７のモーターを羽根の回転
を阻害しないようなケース30で内部に空所を確保して囲
い、このケース30を中央にして内部の空所に連通するよ
うな配管31を設けた。この配管31はハンドリングボック
ス５を上下方向に貫通するものである。なお、これらケ
ース30や配管31はその外部を断熱材で覆うか、もしくは
断熱材でそれ自体を構成するものとする。

【００３０】前記室内への床吹出口14の近傍に補助暖房
コイル39を設け、これら補助暖房コイル39を循環配管38
により前記暖房用ボイラーである暖房・追炊きボイラー
24に接続させた。

【００３１】この床吹出口14の補助暖房コイル39は、原
則としてなまし銅管を直列につないで構成する。また、
補助暖房コイル39と土台の間をグラスウールボードなど
で断熱し、床構造が大曳き・根太方式の場合にはコイル
35・配管のスペースを確保できるように配慮する。

【００３２】なお、床吹出口14はかかる補助暖房コイル
39を設けないものもあってよいが、どこの床吹出口14に
補助暖房コイル39を併用するかは、特に温度環境を重視
する部分〔居間や老人室などの大きな窓側、立下りダク
ト10から遠くて熱の行きにくい部分、孤立した畳敷きの
部屋などで床からの放熱では不足する部屋〕を考慮して
定める。

【００３３】次に、使用法について説明すると、太陽光
が屋根板１にまだ当たらない朝方は、棟ダクト４内の空
気温度も低い。この場合、逆流防止ダンパー６は循環用
ダクト22側を開き、棟ダクト４側を閉じている。また、
流路切換えダンパー８は排気ダクト接続口35を閉鎖し、
ファン７と立下りダクト接続口36を連通させる。この状
態でファン７を駆動すると冷たい空気が吹出口14から室
内に出され暖房とは逆効果となる。従って、まず、暖房
・追炊きボイラー24の着火を行い、補助暖房コイル23お
よび補助暖房コイル39を加熱する。

【００３４】これにより、室内から循環用ダクト22を経
てハンドリングボックス５に入る空気は補助暖房コイル
23で加熱され、温風となって立下りダクト10を下り、吹
出口14から室内に吹き出されるときにさらに補助暖房コ
イル39で加熱されて暖房を行う。

【００３５】太陽光が屋根板１に当たり出し、棟ダクト
４内の温度が設定温度以上になると、逆流防止ダンパー
６が反転して棟ダクト４側を開き、循環用ダクト22側を
閉じる。そして、ファン７が始動して集熱を始める。こ
の集熱を始めても補助暖房コイル23や補助暖房コイル39
はまだ加熱を続けている。

【００３６】これら補助暖房コイル23や補助暖房コイル
39を加温する暖房・追炊きボイラー24は室温が設定温度
以上になると制御装置を介して自動的に停止し、これに
より補助暖房コイル23や補助暖房コイル39での加熱も停
止する。

【００３７】棟ダクト４に集められた加熱空気がハンド
リングボックス５に入り、ハンドリングボックス５から
立下りダクト10内を流下し、蓄熱土間コンクリート11と
床パネル12との間の空気流通空間13へ入り、床パネル12
を介して直接床面下を温めるのと、蓄熱土間コンクリー
ト11に蓄熱させるのと、吹出口14から温風として直接室
内へ吹出されるのとの３通りの暖房作用を行うことで、
室温は徐々に上がっていくが、室温が上がり過ぎないう
ちはお湯採りはまだ開始されない。

【００３８】室温がお湯採りの設定温度になると、貯湯
槽17内のポンプが作動し、循環配管16を介してお湯とり
コイル15との間でお湯が循環を始める。なお、ポンプの
作動にはハンドリングボックス５内の温度と貯湯槽17内
の温度に一定温度以上の差温があることが必要である。
お湯採り開始の午前中にはこの差温がかなりあるが、お
湯とりコイル15内にお湯が循環を繰り返すうちに、貯湯
槽17内の温度はどんどん上がり、差温が一定以下になる
とポンプが止まり、お湯採りは停止する。

【００３９】また、前記暖房用ボイラー24および補助暖
房コイル23や補助暖房コイル39は室温が設定温度以上に
ならない場合には自動的に駆動され、夜間や天気のよく
ない日などもこの補助暖房コイル23や補助暖房コイル39
により暖房することができる。

【００４０】前記ファン７が駆動する時にこのファン７
の温度が上がると、配管31に煙突効果で上昇気流が生
じ、ハンドリングボックス５を下から上へと抜ける空気
の流れでケース30内の前記モーターは冷却される。

【００４１】一方、夏等の暖房がいらない季節の集熱時
には示すように、逆流防止ダンパー６は循環用ダクト22
の接続口を閉じ、棟ダクト４へ連結する接続口を開く。
また、流路切換えダンパー８はファン７と立下りダクト
接続口36の間を閉鎖し、ファン７と排気ダクト接続口35
を連通させる。この状態では逆流防止ダンパー６は一端
が仕切板37端の係止フランジに係合して立下りダクト接
続口36と排気ダクト接続口35の前記仕切板37下の半分と
を連通させる。このようにしてファン７を駆動すれば、
棟ダクト４に集められた加熱空気はハンドリングボック
ス５に入り、お湯とりコイル15を加熱してから排気ダク
ト接続口35を介して排気ダクト９を流れ屋外へ捨てられ
る。その際、このようにファン７から直接排気ダクト９
へ送り込まれる空気が立下りダクト10へ誘引力を与え、
床下の空気は立下りダクト10および立下りダクト接続口
36を介して排気ダクト９へ吸い込まれるので床下の換気
も同時に行うことができる。

【００４２】

【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、太陽光により集熱した加熱空気を取り入
れて暖房に利用しようとする場合に、充分な太陽光がな
い場合でも確実に暖房を継続でき、かつこのようにする
ため補助暖房を設置するのに、蓄熱土間コンクリートへ
は太陽熱を可能な限り多く、補助暖房熱を可能な限り少
なく蓄えられるようにして蓄熱効率を向上させることが
できるものである。

【００４３】しかも、お湯とりコイルおよび補助暖房コ
イルを１台の兼用形コイルとしてハンドリングボックス
内に収めるようにすれば、ハンドリングボックスを大型
のものとしないですみ、さらにお湯とりコイルおよび補
助暖房コイルをそれぞれ設ける場合に比べてフィンを兼
用できるので、通風抵抗が少なくてすみ、ファンの負荷
も小さいものですむ。しかも、お湯とりチューブと暖房
チューブとは同時使用はないので、使用してない一方の
チューブにフィンと同じく熱交換機能を持たせることが
可能となるものである。

【００４４】また、ハンドリングボックス内に補助暖房
コイルを組込むようにしてかかる熱量不足を補うもので
あるから、場所を取らず、システム設備の有効利用がで
きる。

【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
示す縦断側面図である。

【図２】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。

【図３】本発明のソーラーシステムハウスで使用するハ
ンドリングボックスの１例を示す縦断側面図である。

【図４】ソーラーシステムハウスの従来例を示す縦断側
面図である。

【符号の説明】

１…屋根板 ２…空気流路 ３…外気取入口 ４…棟ダクト ５…ハンドリングボックス ６…逆流防止ダ
ンパー ７…ファン ８…流路切換え
ダンパー ９…排気ダクト 10…立下りダク
ト 11…蓄熱土間コンクリート 12…床パネル 13…空気流通空間 14…床吹出口 15…お湯とりコイル 16…循環配管 17…貯湯槽 18…給湯ボイラ
ー 19…循環用ダクト 20…吸込口 21…給湯配管 22…循環用ダク
ト 23…補助暖房コイル 23ａ…暖房チュ
ーブ 24…暖房・追炊きボイラー 26…循環配管 27…フィン 30…ケース 31…配管 35…排気ダクト
接続口 36…立下りダクト接続口 37…仕切板 38…循環配管 39…補助暖房コ
イル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 屋根板直下に屋根勾配を有する空気流路
   を形成し、この空気流路の一端は空気取入口として開口
   し、他端は集熱ボックスとしての棟ダクトに連通させ、
   ファン及びお湯とりコイルを内蔵するハンドリングボッ
   クスを屋根裏空間に設置するとともに、このハンドリン
   グボックスの流入側を前記棟ダクトに連通させ、流出側
   を立下りダクトの上端に連結し、立下りダクト下端は蓄
   熱土間コンクリートと床パネルとの間の空気流通空間に
   開口し、該空気流通空間から室内への床吹出口を設け、
   前記お湯とりコイルは循環配管で貯湯槽と連結し、該貯
   資槽には風呂や洗面所、台所へとつながる給湯配管を接
   続するソーラーシステムハウスにおいて、ハンドリング
   ボックス内と床吹出口近傍にそれぞれ補助暖房コイルを
   設け、これら補助暖房コイルを暖房用ボイラーに接続さ
   せたことを特徴とするソーラーシステムハウス。
2. 【請求項２】 ハンドリングボックス内のお湯とりコイ
   ルおよび補助暖房コイルはフィンチューブ形のコイルで
   あり、同一フィンにお湯とりチューブと暖房チューブと
   を並列させた１台の兼用形コイルである請求項１記載の
   ソーラーシステムハウス。
3. 【請求項３】 暖房用ボイラーは、貯湯槽からの給湯配
   管途中に設ける追焚き用の補助ボイラーに組込む請求項
   １記載および請求項２のソーラーシステムハウス。