JPS5938384B2

JPS5938384B2 - 太陽熱利用の屋根

Info

Publication number: JPS5938384B2
Application number: JP55114291A
Authority: JP
Inventors: 博士半田
Original assignee: Sanko Metal Industrial Co Ltd
Current assignee: Sanko Metal Industrial Co Ltd
Priority date: 1980-08-20
Filing date: 1980-08-20
Publication date: 1984-09-17
Also published as: JPS5740049A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、太陽光線の熱吸収率や、流下する水等の昇温
効率の優れた集熱板を内蔵し、その施工が簡易且つ迅速
にでき、構成が簡単で、安価にできる流下式の太陽熱利
用の屋根に関する。

最近、省エネルギ一対策の一つとして、太陽熱エネルギ
ーを利用する研寒、開発が特に盛んに行なわれている。

その中の流下式の太陽熱利用の集熱板を備えたものは、
構成が簡単であること等から、古くから使用されている
。

屋根上面に設けた流下式のものでは、その傾斜角度を僅
かにすると、太陽光線の熱吸収率が低下するし、また、
その傾斜度を急にすると、流下する流量が多くなると共
に、流速が速くなり、昇温効率、熱交換率が低下するし
、また、流量が多いと、水等を強制循環させるためのポ
ンプ容量（吐出圧）が大きいものが必要となり、設備が
大型化し、施工費を高くする等の不都合があった。

また、その集熱部を屋根に取付施工するのに面倒であっ
たり、取付に際して屋根等を屡々破損し、雨漏れの原因
となる等の欠点があった。

そこで、本発明は、底部主板に、その長手方向に比較的
大きな山形部を連続形成し、その底部主板の両側に側板
を一体形成して集熱板とし、瓦棒葺屋根の隣接する瓦棒
部間のドブ板上に、その集熱板を設け、その隣接する瓦
棒部上部間には採熱板を水密的に取付けたことにより、
その集熱板の底部主板に斜面と略水平面が形成されたこ
と＼なり、その斜面で、太陽光線の熱吸収率が良好とな
るし、同時にその略水平面にて流下する水の流速を著し
く遅く、または略滞水状となり、水の昇温効率、熱交換
率を高め、流量を少なくしたことでポンプ容量も小型化
できるし、その集熱板の瓦棒葺屋根への取付施工が簡易
且つ迅速にでき、構成が簡単で安価にでき前記の欠点等
を解消し、さらに採熱板と瓦棒葺屋根とで良好なる集熱
部として提供できる。

その構造を図面について説明する。

Ａは集熱板であって、長尺または適宜の長さを有し、そ
の底部主板には、その長手方向に比較的大きな山形部１
が連続形成されている。

即ち、この山形部１の稜線は、その底部主板の長手方向
に略直交して設けられ、その山形部１は底部主板の略全
幅に亘っている。

また、その山形部１は、傾斜面１′と緩傾斜面１“とで
形成され（図面参照）、施工したときには、その緩傾斜
面１“が屋根の上方（棟部）側に位置するように構成さ
れる。

また、側面からみた幅の比率は、傾斜面２’Ｇ１に対し
、緩傾斜面１“を約３にし、且つその傾斜面１′の傾斜
角を約３０’内外にすることが実験的に好ましいものと
なっている。

或は、図示しないが、その傾斜面１′と緩傾斜面１“の
傾斜角を略同等にすることもある。

２は溝であって、その山形部１，１・・・・・・の起伏
に沿って、長手方向に複数併設されている。

その溝２の断面は半円形にしたり（第１図、第２図、第
４図、第５図、第７図参照）、或はＶ字状、Ｕ字状にし
たり、扁平Ｕ字状に形成することもある（第８図参照）
。

その溝２は、流下する水の流通路となる。

その底部主板の両側に立上がるようにして側板３，３が
設けられている。

図面の実施例では、一枚の板材にて側板３，３が底部主
板にて一体形成されている。

この場合には、山形部１の上部稜線端箇所では、材料不
足となって、側板３に略■字状の切欠き部が形成される
し、その山形部１下部稜線端箇所では、逆に材料が余り
、重合部が形成されている（第１図、第４図、第６図参
照）。

その側板３，３の上端より内方に向かう水平状の端縁４
，４が形成されている。

このような山形部１を形成した底部主板、溝２，２・・
・・・・及び側板３，３端縁４，４にて太陽熱利用の集
熱板Ａが構成されている（第４図参照）。

また、その端縁４は設けられないこともある。

また、その溝２，２・・・・・・夫々に沿って、この下
半分に流通管５を嵌合固着して使用することもある（第
７図、第８図参照）。

その流通管５も、円形状にしたり（第１図参照）、或は
内部に長手方向に複数の貫孔を併設した扁平パネル状に
することもある（第８図参照）。

ここで、円形状の流通管５は、半円状の溝２に、扁平パ
ネル状にした場合、扁平Ｕ字状の溝２に夫々嵌合固着す
ることは勿論である。

そして、その流通管５と溝２との密着性が良好なる熱伝
導のために要求される。

６は母屋等の構造材であって、構造物上に多数設けられ
ている。

Ｂは瓦棒葺屋根であって、ドブ板７と力骨材８とキャッ
プ材９とからなっている。

そのドブ板７は水平主板の両端に立上り部が形成され、
９の立上り部上端より内方に水平縁が形成されている。

その力骨材８は、比較的厚材で、Ｕ字状部の部上端より
外方に水平縁が一体形成され、吊子としての役割をなす
。

またキャップ材９は、平坦部の両側に門形部が形成され
ている。

その構造材６上に、これに直交するようにして適宜の間
隔〔力骨材８の幅〕をおいて複数併設され、その間隔に
力骨材８が挿入され、この底部と構造材６とがボルト・
ナツト等にて固着されている。

図面では、その構造材６とドブ板７カ骨材８との間に合
成樹脂またはグラスウール等の断熱材１０が介在されて
いる。

そしてキャップ材９の両開形部が、ドブ板７カ骨材８の
水平縁上に載置され、そのキャップ材９の門形部の外側
片が内方に屈曲して馳締結合され、その馳締した膨出箇
所を総称して瓦棒部１１とされている。

その瓦棒部ＩＣｌ３間のドブ板γ上に、その集熱板Ａが
載置収納されている。

さらに詳述すると、その集熱板Ａの側板３，３がドブ板
７の両立上り部内面に接触し、且つ端縁４，４がドブ板
７の水平縁下面に接触して収納されている。

その集熱板Ａは瓦棒葺屋根Ｂの全部または一部に設けら
れている。

１２は取付金具であって、中間部１３の両端に垂下部１
４，１４が形成され、その中間部１３の中央には凹状に
屈曲させ、その中間部１３と雨垂下部１４．１４を設け
たものの断面は、変形前のキャップ材９の断面と略同等
形状をなし、その垂下部１４．１４には、外側からボル
ト１５．１５が螺着されている。

また、その取付金具１２の中間部１３の凹状底部には、
比較的短かい支杆１６が立設され、この上端にはボルト
軸１７が固着されている。

このように取付金具１２にはボルト軸１７付支杆１６及
びボルト１５が設けられ中間部１３垂下部１４，１４に
て構成されている。

その取付金具１２が、集熱板Ａの側板３が接触する箇所
の瓦棒部１１上に、その長手方向に適宜の間隔をおいて
載置され、その垂下部１４に設けたボルト１５が締付け
られて、集熱板Ａの側板３が固着され、同時に取付金具
１２が瓦棒部１１に取付けられている。

１８は長尺な水切取付材であって、幅の狭い頂部１９の
一側（第１図、第２図、第３図において左側、第７図、
第８図参照）または両側（第３図において右側参照）に
樋状部２０が一体形成され、この樋状部２０の外側上端
より外側（図面参照）または内側に向かって水平端縁２
１が設けられている。

また、頂部１９の一側のみに樋状部２０が設けられた場
合には、頂部１９の他側より垂下部、この下端より外方
に平坦部が一体形成されている（第１図、第２図、第３
図において左側、第７図、第８図参照）。

その水切取付材１８の頂部１９の適所に設けた貫孔を、
その取付金具１２のボルト軸１７に挿通させ、頂部１９
を支杆１６上部に載置させると同時にその樋状部２０底
面が、取付金具１２の中間部１３上に載置され、そのボ
ルト軸１７にナツト２２が螺着されて取付けられている
。

このとき、集熱板Ａを収納した箇所の両側の瓦棒部１１
゜１１上に設けた水切取付材１８，１８の樋状部２０．
２０が対向している（図面参照）。

２３は透明または半透明のガラス、合成樹脂（ポリエス
テル等）製の採熱板であって、その幅は、ドブ板７の幅
と略同等で、その断面は水平状にしたり（第１図乃至第
３図、第７図、第８図実線位参照）或はその断面の中間
をアーチ状にすることもある（第８図点線位参照）。

また、断面波形にすることもある。

２４は帯状のクッション材であって、その対向する樋状
部２０，２０の水平端縁２１゜２１上に貼着され、この
上面に、その採熱板２３の両側を載せ、次いでその採熱
板２３の両側端に、長尺の逆り字状のガスケット２５．
２５が載置されている。

２６は長尺の被覆材であって、水切取。付材１８の横
幅と同等に形成され、その一側（第１図、第２図、第３
図左側、第７図、第８図参照）または両側（第３図右側
参照）で、その採熱板２３の側部端のガスケット２５を
押圧するように、被覆材２６の適所が前記取付金具１２
のボルト軸シ１７に挿通され、ナツト２７締されて、
水切取付材１８に採熱板２３が固着されている。

両側にガスケット２５の押圧部を設けた被覆材２６は、
平坦状部の両側に段部を形成したものであるしく第３図
右側参照）、一側のみを押圧部にした被覆材；２６は
、他側に垂下側部が形成されている（第１図、第２図参
照）。

また、一側のみを押圧部にした被覆材２６を使う場合、
さらに、瓦棒部１１を覆う副板覆板２６が設けられてい
る。

その被覆板２６と副板覆板２６′とを別体としないで一
体形成Ｊすることもある。

何れにしても、その採熱板２３は瓦棒部１１，１１上の
水切取付材１８，１Ｂに水密的に取付けられている。

その集熱板Ａからの給水、排湯等の配管系統については
、公知の技術手段によって行なわれている。

その集熱板Ａの上４部に給水管が連結され、ポンプ等
ことて強制的に給水できるように構成され、一方、集熱
板Ａの下端には、低温水の排湯管が連結され、タンクに
連続して構成されている。

２８′は副ガスケツ、トである。また、別の実施例とし
て、瓦棒部ＩＣｌ３間に、集熱板Ａを設けないで、長手
方向に山形が連続した流通管５のみを複数併設すること
もある。

次に作用効果について説明する。

本発明の太陽熱利用の屋根に取付ける集熱板Ａは、底部
主板に、その長手方向に比較的大きな山形部１を連続形
成し、その山形部１，１・・・・・・の起伏に沿って、
そこに複数の溝２を形成したので、その山形部１の上側
に位置する緩傾斜面１“は、略水平状となり、その山形
部１の下側に位置する傾斜面１′は、さらに急斜面とな
って構成されており、その傾斜面１′が、年間を通じて
の太陽光線の熱吸収率を高いものにでき、反射放熱を最
小限にでき、ひいては、山形部１全体の底部主板を熱吸
収率の良好なものにできるし、また、その複数の溝２゜
１・・・・・・に、上から、適宜の量の水を流下させる
と、その略水平状となる緩傾斜面１“では、高低差が殆
んどなく、流体抵抗値も大きく、そこでは水の流速が極
端に遅くなり、このことで、その緩傾斜面１“からの熱
を伝導する時間が増加し、そこの水の昇温効率及び熱交
換率を高くすることができる。

従って、熱吸収率を良好にしたこと５、流速を遅くした
こと−が協動作用をなして、極めて有効に太陽熱を利用
でき、流下式であっても効率（フィン効率等）の良好な
ものにできる。

このように流速が緩急になっても、従来のように単に斜
面に流下するのと同等であるとする机上での懸念もある
が、実験例では、従来の斜面に比して単位流量に対する
流下時間も多いし、山形部１を連続したので、単に、長
手方向に直線状のものに比較して単位長さ当りの溝２の
長さも長いこと＼併せて、その溝２内の水の昇温効率、
熱交換率を高くできるものである。

また、流下する単位時間に対する流量も少なくなり、流
下式太陽熱利用の屋根に使用するポンプ容量も小型化で
き、施工費の軽減をも図ることができる。

また、水を流下させるのに、連続的にしないで、断続的
に行なうと、即ち、一定時間流下させ、次いで一定時間
流れを遮断すると、その水は山形部１の上側の位置の斜
面〔緩傾斜面１“〕に、滞水状態となり、これによって
、その水の昇温効率、熱交換率を一層向上させることが
できる。

また、本発明においては、その集熱板Ａを、瓦棒葺屋根
Ｂの隣接する瓦棒部１１，１１間のドブ板７上に設けた
ので、その集熱板Ａの収納が極めて整然とでき、従来の
ように別体の太陽熱利用の集熱板を取付けるのに比して
、屋根を破損することもなく、さらに屋根の建築実を損
わないようにできる。

また、その取付も、瓦棒部１１゜１１間に介在して固着
等することで、極めて簡易且つ迅速にできる。

この屋根は新設のものは勿論、既設のものでも取付可能
である。

また、その瓦棒部ＩＬ１１上部間ζどは採熱板２３を水
密的に取付けたことにより、採熱板２３両瓦棒部１１゜
１１ドブ板７とで構成される太陽熱利用の集熱庫は、外
部とは遮断され、採熱板２３の側部からの雨水の浸入を
防止できると共に、外部からの塵、コミ等がその集熱庫
内に浸入するのを防止できる。

このため、採熱板２３の裏面が汚れることがなく、太陽
光線がその採熱板２３を通過して極めて良好に供給でき
、その集熱庫内の集熱板Ａを流下する水の昇温効率等を
長期に亘って高いものにできる。

さらに、そのように外部と遮断したので、その集熱庫内
の加熱空気の放熱防止ができるし、保温効果も優れたも
のにできる。

以上のように本発明は構成が比較的簡単であり、施工性
等が良好であることから、全体の施工費も低価格にでき
、太陽エネルギーを充分に利用できる流下式の太陽熱利
用の屋根を提供できる。

なお、瓦棒葺屋根Ｂと構造材６間に断熱材１０を設けれ
ば、集熱庫内の加熱空気の放熱防止、保温効果を一層向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の斜視図、第２図は第１図の縦断正面図
、第３図は本発明の別の実施例の縦断正面図、第４図は
集熱板の斜視図、第５図は集熱板の縦断正面図、第６図
は集熱板の縦断側面図、第７図、第８図は太陽熱利用の
屋根の別の実施例の縦断正面図である。Ａ・・・・・・集熱板、Ｂ・・・・・・瓦棒葺屋根、１
・・・・・・山形部、２・・・−・・溝、３・・・・・
・側板、７・・・・・・ドブ板、１１・・・・・・瓦棒
部、２３・・・・・・採熱板である。

Claims

【特許請求の範囲】

１底部主板に、その長手方向に比較的大きな山形部１
を連続形成し、その山形部１，１・・・・・・の起伏に
沿って、そこに複数の溝２を形成し、その底部主板の両
側に側板３，３を一体形成して集熱板Ａとし、瓦棒葺屋
根Ｂの隣接する瓦棒部１１゜１１間のドブ板７上に、そ
の集熱板Ａを設け、その瓦棒部ＩＬ１１上部間には採熱
板２３を水密的に取付けたことを特徴とした太陽熱利用
の屋根。