JPS6332250A

JPS6332250A - ソ−ラシステム用集放熱装置

Info

Publication number: JPS6332250A
Application number: JP61173428A
Authority: JP
Inventors: Katsurou Kuroyasu; 勝郎黒保
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-07-23
Filing date: 1986-07-23
Publication date: 1988-02-10

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】産業上の利用分野この発明は、屋根、殊に瓦屋根の上に設置し、夏期にお
（）る太陽熱の集熱と、冬期における屋根雪の融雪との
両機能を発揮し得る、ソーラシステム用集メ）り熱装置
に関する。

従来技術太陽熱を利用して、家庭用水に使用する温水を得るため
のソーラシステムか普及しつつある。

而して、ソーラシステムを構築する場合には、日照を有
効に利用するために、屋根上に集熱装置を設置するのが
普通であるが、従来の集熱装置は、たとえば、上面を透
明の強化ガラスまたは強化プラスチックパネルとしだ平
箱状′ｆ′ｖ器の中に、集熱バイブと貯水タンクとを組
み込んだものであって、その機能は、専ら太陽熱の集熱
のみを目的としたものであった。

一方、積雪地帯においては、冬期には、屋根に積しる積
雪を除去する、いわゆる屋根言回し作業を実ｈｒ！ｉｔ
、、置県の１０壊を防市する必要があるものであるが、
この屋根言回し作業は、専ら、人力に頼るものである上
、除去すべき積雪が重く、しかも、大量であるため、か
なりの重労働を強いられるばかりでなく、屋根上での高
所作業であるため、常に、墜落の危険を伴うものである
。

而して、前述のソーラシステムの集熱装置は、積雪地帯
にあっては、冬期中は、その全体が屋根雪の下に埋もれ
てしまうために、その太陽熱の集熱機能を喪失してしま
い、したがって、ソーラシステム全体としても、その機
能を全く発揮することができなくなってしまうのが実情
である。

加うるに、屋根雪に埋もれている集熱装置は、その上面
が、滑り易い強化ガラスまたは強化プラスデック製であ
るので、除雪作業員がその上に乗ることは勤しく、した
がって、人力によって、その上面の雪を除去することは
至難であるばかりでなく、屋根言回し作業を実施するに
際して、極めて危険な障害物となりかねないという、深
刻な問題があるものである。

そこで、出願人は、屋根上のほぼ全面に、蛇行管路を配
ＷＱ−＝Ｉるとともに、この蛇行管路に熱媒体液を循環
ｌしめ、夏期においては、目６＝１によって高温に加熱
された熱媒体液を熱交換器に導き、給水を加熱すること
によって、太陽熱を集熱して、その利用を図ることがで
きる一方、冬期において積雪があるときは、別置のボイ
ラによって加熱した熱媒体液を蛇行管路に送ることによ
って、屋根雪の融雪を行なうことができることに着目し
、かかる形式のソーラシステム用集放熱装置を提案した
。

発明が解決しようとする問題点而して、かかる形式のソーラシステム用集放熱装置にあ
っては、往路ヘッダから発して復路ヘッダに戻る間の、
１絹の蛇行管路を長くし過ぎるときは、蛇行管路内を流
通する熱媒体液の温度差が大きくなり、冬期において融
雪動作をなさしめるとき、屋根上における融雪効果の、
場所による不平衡が発生し、総合的な融雪効率が低下す
ることが見出された。このため、屋根の仝而をカバーす
る蛇行管路を複数組に分割し、そのそれぞれを、往路ヘ
ッダと復路ヘッダとに接続することによって、熱媒体液
を分岐して、各組の蛇行管路に対する循環をなさしめる
必要があるが、このとき、各ヘッダと蛇行管路との各接
続位置が不同であるとき、殊に、往路ヘッダへの接続点
の位置が復路ヘッダへの接続点より上方の位置にあると
きに融雪動作を実施すると、蛇行管路内の熱媒体液の温
度は、往路ヘッダから遠ざかり、復路ヘッダに近付くに
従って降下するものであるから、屋根の上方の積雪が先
きに融解して、屋根の傾斜に沿って滑落しようとしても
、下方の積雪がまだ融解していない状態が発生するため
、屋根からの雪の滑落が妨げられ、したがって、融雪動
作中において、積雪が円滑に滑落することができず、こ
のことも、融雪効率を低下せしめる原因となり得ること
が判明した。

そこでこの発明の目的は、かかる従来技術の実情に鑑み
、蛇行管路と、往路ヘッダと復路ヘッダとの各接続点の
位置を、前者が後者より下方に位置するように規制する
ことによって、常に、屋根の上方部分におけるよりも下
方部分における積雪の融解を速くすることができるので
、融雪動作中における積雪の滑落の円滑性が１ｄわれた
り、それによって、融雪効率が低下したりするおそれの
ない、ソーラシステム用集放熱装置を提供することにあ
る。

問題点を解決するための手段かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、往路ヘ
ッダと復路ヘッダとを屋根の上下方向に配置した上、そ
れぞれの下方に、熱媒体液の供給配管と戻り配管とを接
続し、さらに、往路ヘッダと復路ヘッダとに対する蛇行
管路の各接続点は、前者が後者より下方に位置するよう
にしたことをその要旨とする。

作用而して、かかる構成によるときは、融雪動作中において
は、加熱された熱媒体液は、熱媒体液の供給配管を介し
て往路ヘッダの下方に供給された後、往路ヘッダから蛇
行管路内に分岐してこれを流通し、しかる後、復路ヘッ
ダへ戻るものであるから、蛇行管路内の熱媒体液の温度
は、往路ヘッダに対する接続点から遠ざかり、復路ヘッ
ダに対する接続点に近付くに従って降下し、したがって
、往路ヘッダに対する接続点に近い程、蛇行管路からの
放熱量が大きくなり、しかも、その部分は屋根の下方に
配置されているから、常に、屋根の上方部分におけるよ
り下方部分における屋根雪の融解速度が大きい状態を実
現することができるものである。

実施例以下、図面を以って実施例を説明する。

ソーラシステム用集放熱装置は、屋根Ｒ上に設置され、
複数組の蛇行管路１３．１３・・・と、往路ヘッダ１１
と、復路ヘッダ１２とを備えてなる（第１図）。

往路ヘッダ１１と、復路ヘッダ１２とは、それぞれ、屋
根Ｒの側端部に、屋根Ｒの傾斜に沿って、その上下方向
に設置された大径のパイプ材からなり、下方に取り付け
た止め弁１１ａ、１２ａを介して、熱媒体液の供給配管
１．１　ｂ、戻り配管１２ｂを以って、図示しない熱交
換器とボイラとに接続されている。

蛇行管路１３は、往路ヘッダ１１と復路ヘッダ１２とに
、その始端と終端とを接続するとともに、屋根Ｒ上のほ
ぼ仝而をカバーするように、複数組のものが、屋根Ｒの
両側端部において折り返されて、屋根Ｒ上に、横行して
配設されている。また、その各組ごとの、往路へラダ１
１との接続点１３ａは、復路ヘッダ１２どの接続点１３
ｂより下方に位置させてあり、各組の全長が約４０ｍ以
下になるように、所要組数を以って、屋根Ｒの全面をカ
バーせしめである。

蛇行管路１３は、鋼管・鋼管等の金属管、または、塩化
ビニル管等の合成樹脂管からなるパイプ材を使用するの
がよく、屋根Ｒ上に首き並べである桟瓦Ｒｋ　、Ｒｋ・
・・に対して、整然と配列する（第２図）。すなわち、
蛇行管路１３は、横方向に隣接する桟瓦Ｒｋ、Ｒｋ・・
・の下端面に沿い、しかも、その桟瓦Ｒｋ　、Ｒｋ・・
・に対して、下方に隣接する他の桟瓦Ｒｋ、Ｒｋ・・・
の上面に沿うて、屈曲させながら配設するものとする。

このとき、桟瓦Ｒｋに対する蛇行管路１３の固定は、前
記仙の桟瓦Ｒｋ　、Ｒｋ・・・の上端に掛止した掛止金
具１４．１４・・・による（第２図、第３図）。また、
蛇行管路１３の外径は、桟瓦Ｒｋの厚さと、はぼ等しく
とるのがよい。

掛止金具１４は、帯状の薄鋼板を折曲げ加工した上、適
当な表面処理を施したものであって（第４図）、一端に
は、桟瓦Ｒｋの上端に掛止するための舌片１４ａを設け
るとともに、細端に、蛇行管路１３を挟着するための溝
１４０を形成せしめ　　。

る円弧部１４ｂを形成し、さらに、舌片１４ａに近く、
表面側から裏面側に達する小満１／４ｄを形成しである
。また、舌片１４ａと円弧部１４ｂの立上りとの距離り
は、屋根Ｒに葺き並べた桟瓦Ｒｋ　、Ｒｋ・・・の、上
下方向の重なり部分の長さに、はぼ等しく定めであるも
のとする。

蛇行管路１３を屋根Ｒ上に設置するときは、屋根Ｒの上
下方向に隣接する上側の桟瓦Ｒｋの下端部を上方に持ち
上げ、溝１４Ｇに蛇行管路１３を挟着した掛止金具１４
の舌片１４ａ側を、前記持ち上げた桟瓦Ｒｋの下に差し
入れた後、舌片１４ａを、当該桟瓦Ｒｋの下方に隣接す
る他の桟瓦Ｒｋの上端にｔｆ）　、＋　Ｌ　Ｌ／、当該
桟瓦Ｒｋを静かに下方に下ろして復帰すればよく（第５
図）、シたがって、この方法によるときは、既設の屋根
Ｒに対しても、簡単に設置工事が遂行可能である。なお
、１Ｆ市金具１４と蛇行管路１３とは、適当な接着剤を
以って接着してもよく、あるいは、溝１４．０と蛇行管
路１３との相対寸法を選定して、単に、機械的に挟持し
てもよいものとする。

桟瓦Ｒｋ　、Ｒｋの間に差し入れられた掛止金具１４は
、舌片１４ａに近く、小満１４６を形成しであるので、
この小溝１４．ｄは水片り作用をなし、したがって、毛
細管用象によって桟瓦Ｒｋ　、　Ｒｋの間を逆流する水
が、下側の桟瓦Ｒｋの上端にまで達して雨漏りの原因と
なるのを防止することができる。

このようにして、蛇行管路１３は、掛止金具１４によっ
て、屋根Ｒに葺き並べられている桟瓦Ｒｋ　、Ｒｋ・・
・の１枚単位ごとに止着されて、屋根Ｒのほぼ全面にわ
たるように配設することができ、そのとき、掛止金具１
４も、桟瓦Ｒｋの１枚単位ごとに使用するものとする（
第２図）。

かかる構成のソーラシステム用集放熱装置を使用すると
きは、熱媒体液の供給配管１１ｂ１戻り配管１２ｂを介
して、往路ヘッダ１１、復路ヘッダ１２を、図示しない
熱交換器またはボイラに接続するとともに、当該熱交換
器またはボイラとの間に、熱媒体液を循環せしめる。こ
こで、使用する熱媒体液としては、融点がＯ′Ｃより低
く、沸点が１００’Ｃより高くて、使用状態において、
常に、液体である安定な物質が好ましく、たとえば、エ
チレングリコール（融点−１１，５°Ｃ１沸点１９７．
５°Ｃ）、一部のシリコーン油等が好適である。

いま、夏期において、日射が強いときは、屋根Ｒ上の桟
瓦Ｒｋ　、Ｒｋ・・・は、太陽熱によって、充分高温に
熱せられる一方、蛇行管路１３．１３・・・は、桟瓦Ｒ
ｋ　、　Ｒｋ・・・に沿って屋根Ｒ上に配置されている
から、蛇行管路１３．１３・・・内を流れる熱媒体液も
、また、高温（こ加熱せられる。

そこで、この熱媒体液を、図示しない熱交換器の熱源側
蛇管に導いて、蛇行管路１３．１３・・・との間を循環
せしめれば、蛇管に接する給水を加熱することができ、
太陽熱による温水が得られることになる。すなわち、蛇
行管路１３．１３・・・は、一般のソーラシステムにお
ける集熱装置と全く同様に、太陽熱の集熱機能を発揮す
ることができ、しかも、蛇行管路１３は、高温に熱せら
れる桟瓦’　　Ｒｋ、Ｒｋ・・・の下端面と上面とにほ
ぼ接して配設されているから、蛇行管路１３内を流れる
熱媒体液は、桟瓦Ｒｋ　Ｒｋ・・・から、よく熱を伝達
され、したがって、このときの太陽熱の集熱効率として
は、極めて高いものが実現できるものである。

また、季節的、または、天候的な条件によって、熱交換
器から１ｑられる温水の温度が不足するときは、この温
水を、ざらに、別置のボイラによって追加加熱すること
もできることはいうまでもない。

冬期において、屋根Ｒ上に積雪があるときは、ソーラシ
ステム用集放熱装置を、図示しないボイラの蛇管に接続
し、これとの間に、熱媒体液を循環せしめる。すなわち
、ボイラを運転することによって、高温の熱媒体液が得
られるから、この熱媒体液を蛇行管路１３．１３・・・
に循環せしめれば、熱媒体液によって搬送される熱を、
屋根Ｒ上に積もった積雪の下面で放熱せしめることがで
き、したがって、屋根雪を、その下面側から融雪するこ
とができる。ここで、蛇行管路１３は、桟瓦Ｒｋの下端
面に沿って配設され、しかも、その外径を、桟瓦Ｒｋの
厚さとほぼ等しく選定しであるので、部分的に融解した
屋根雪が、屋根Ｒの傾斜に沿って、桟瓦Ｒｋ、Ｒｋ・・
・上を滑落するときにも、蛇行管路１３が雪によって損
傷を受けるおそれはほとんどない。さらに、熱媒体液か
ら放散される熱は、積雪の下面側において、積雪と桟瓦
Ｒｋ、Ｒｋ・・・との間に蓄積され、空中に放散される
ことが極少であるから、融雪中の熱効率を極めて良好な
ものとすることができる。

また、各蛇行管路１３は、往路ヘッダ１１と復路ヘッダ
１２との各接続点１３ａ、１３ｂの間の全長を約４０ｍ
以下とすることによって、往路へラダ１１と復路ヘッダ
１２どの各接続点１３ａ１１３ｂにおける温度差を、大
むね２０’Ｃ以内に抑えであるので、屋根Ｒ上における
、場所による融雪効果のばらつきが平均化され、したが
って、屋根雪は、屋根Ｒ上において、はぼ均等に融雪さ
れるものである。

さらに、蛇行管路１３は、往路へラダ１１への接続点１
３ａを、復路ヘッダ１２への接続点１３ｂＪ：り下方に
位置せしめである上、熱媒体液の供給配管１１ｂ１戻り
配管１２ｂは、それぞれ、往路ヘッダ１１、復路ヘッダ
１２の下方に接続しであるので、１絹の蛇行管路１３に
着目しても、また、全体の蛇行管路１３．１３・・・に
着目しても、いずれも、屋根Ｒ上の放熱の分布は、屋根
Ｒの下方における方が上方におけるよりも大きくなり、
殊に、屋根Ｒの下端部、すなわち、軒先部における放熱
を最も大きくすることかできる。したがって、融雪途中
の屋根雪は、屋根Ｒの下方、殊に、その軒先部において
、その滑落を妨げられることが少なく、円滑に屋根Ｒか
ら屋根下へ落下することができる。

ここで、この融雪動作を実施せしめるためのボイラは、
前述の集熱動作中におりる温水の追加加熱を行なうため
のボイラと兼用することができることは勿論である。

発明の詳細な説明したように、この発明によれば、屋根上に葺き並
べた桟瓦の下端面と、その桟瓦の下方に隣接する他の桟
瓦の上面とに沿うて蛇行管路を配設するとともに、該蛇
行管路に熱媒体液を分岐して循環するための往路ヘッダ
と復路ヘッダとを、屋根の傾斜に沿って、屋根の上下方
向に設ける一方、前記各ヘッダの熱媒体液の供給配管と
戻り配管とは、各ヘッダの下方に接続し、また、前記蛇
行管路の各ヘッダに対する接続点を、往路ヘッダに対す
るものが復路ヘッダに対するものより下方に位置するよ
うにすることによって、供給配管から高温の熱媒体液を
送り込んで屋根雪の融雪を行なわしめるとき、屋根の下
方部分における屋根雪の融解速度が、屋根の上方部分に
おけるそれより大きい状態を、常に、実現することがで
きるので、融雪動作中に、屋根の傾斜に沿う積雪の滑落
が妨げられたり、そのことによって、全体としての融雪
効率が低下したりするおそれを有効に排除することがで
きるという優れた効果がある。

加つるに、屋根の下端部、すなわち軒先部における屋根
雪の融解が最も速く行なわれる傾向を併せて実現するこ
とができるので、軒先部における屋根雪の不要な堆積や
、それによる軒先部の破損事故のおそれもほとんどなく
することができるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は実施例を示し、第１図は全体系統
図、第２図は要部斜視図、第３図は第２図のｘ−Ｘ線矢
視断面図、第４図は掛止金具の斜視説明図、第５図は第
３図の要部拡大図である。Ｒ・・・屋根Ｒｋ・・・桟瓦１１・・・往路ヘッダ１１ｂ・・・供給配管・１２・・・復路ヘッダ１２ｂ・・・戻り配管１３・・・蛇行管路１３ａ、１３ｂ・・・接続点

Claims

【特許請求の範囲】１）屋根上に葺き並べた桟瓦の下端面に沿い、且つ、前
記桟瓦の下方に隣接する他の桟瓦の上面に沿うて配設し
た蛇行管路と、該蛇行管路に熱媒体液を分岐して循環せ
しめるための往路ヘッダと復路ヘッダとを備えてなるソ
ーラシステム用集放熱装置において、前記往路ヘッダと
復路ヘッダとは、前記屋根の傾斜に沿うて、該屋根の上
下方向に配置するとともに、前記熱媒体液の供給配管と
戻り配管とは、それぞれ、前記往路ヘッダと復路ヘッダ
との下方に接続する一方、前記蛇行管路は、前記往路ヘ
ッダに対する接続点が前記復路ヘッダに対する接続点よ
り下方に位置するようにしたことを特徴とするソーラシ
ステム用集放熱装置。２）前記蛇行管路は、前記往路ヘッダと復路ヘッダとの
各接続点間の全長を、約４０ｍ以下としたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のソーラシステム用集放
熱装置。