JPS6355619B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、太陽熱を集・蓄熱することによつて
太陽熱を建物の暖房に利用する装置に関するもの
である。

従来例の構成とその問題点 従来、太陽集蓄熱手段として、トロンブ壁が公
知である。トロンブ壁は第１図に示すごとく、太
陽熱をガラス等の透明カバー１を通して集蓄熱体
としての壁体２に集熱することによつて、壁体か
ら外気への熱損失を防ぐと同時に、透明カバー１
と壁体２間の空間３の空気温度を上昇せしめ、暖
められた空気７の自然対流による昼間の熱取得
を、蓄熱効果による時間おくれによつて日没後大
きくなる壁体２から室内側への放熱８の両方によ
る暖房効果を意図したものである。

しかし、この方法では、集蓄熱体に、コンクリ
ートなどの材料を用いるため、室内への採光が妨
げられるという問題点があつた。これを解決する
試みとして、集蓄熱体を透明材で構成することが
提案されているが、ガラス等の固体材料では、蓄
熱性能とコストの面で問題がある。また壁体の代
りに水槽を構成して、水に蓄熱する方法も提案さ
れているが、水の熱対流を防止する必要があるこ
とや保守、安全上の欠陥がある。

発明の目的 本発明は、トロンブ壁における採光性の問題を
解決し、かつ本来の集蓄熱機能を保持しつつ、室
内への安定した採光を得ることのできる太陽熱集
蓄熱装置を提供するものである。

発明の構成 本発明は集蓄熱体に複数の透光部を設け、透光
部の形成されていない部分に対応してリニアレン
ズを設けて、太陽光をリニアレンズを通して集蓄
熱体に照射し、一方前記透光部より採光するよう
にした太陽熱集蓄熱装置である。

実施例の説明 以下、図面に従つて本発明の実施例を説明す
る。第２図は本発明による集蓄熱装置の実施例に
おける断面図である。複数のリニアレンズ９０を
構成する透明板９により、太陽光１２は焦点１０
付近に水平方向の線状に集光される。ここでリニ
アレンズ９０としては、かまぼこレンズ、円柱レ
ンズ、もしくはリニアフレネルレンズを用いるこ
とができる。このとき、透明板９は通常鉛直方向
に設置されるが、太陽光は仰角をもつて入射する
ため、レンズの光軸は水平に設定するよりもあら
かじめ仰角を持たせておいた方が集光性が良い。
太陽の高度角は時刻および季節によつて変動する
ため、仰角をいかなる角度に設定しても損失は生
じるが、本装置の性格上冬期の利用を中心とし、
また、太陽光の角度が低い朝夕は有効日射量が小
さいため、集光の対象となる高度角は最低は冬至
の朝夕の太陽光１２のように10゜程度、最高は、
10月から３月の正午頃における太陽光１２′のよ
うに暖房期間中の最高高度角であり、日本中央部
においては60゜程度である。したがつて、仰角は
30゜〜40゜に設定することが推奨される。

なお、太陽高度角がさらに高くなる夏期におい
ては、適当なひさしを設けることで入射を阻止で
きるので、ここで考察する必要はない。

焦点１０は、時刻及び季節によつて、太陽高度
角の変化によつて上下動する。いま、リニアレン
ズ９０の設置くりかえしピツチをＤとし、これら
のレンズ９０を有する透明板９と集蓄熱体２との
距離をｔとすると、集蓄熱体２上での焦点は、冬
至の朝夕には、リニアレンズ９０の中心よりｔ・
sin10゜下に結び、10月〜３月における正午頃に
は、ｔ・sin60゜下に焦点を結ぶ。すなわち、ｔ・
（sin60゜−sin10゜）がピツチＤよりも小さければ、
どのリニアレンズ素子９０からも直達光が入射し
ない部分が集蓄熱体上に水平の帯状に存在するこ
とになる。この部分の集蓄熱壁を透光部１１とし
て、太陽光散乱成分を室内に導入することが本発
明の要点である。設置する透光部１１の上下幅を
ｄに設定したとすると、 ｄ≦Ｄ−ｔ・（sin60゜−sin10゜） であれば、透光部１１に直達光が入射しないよう
にすることが可能となる。したがつて、与えられ
たｄとｔに対し、簡単な計算により、リニアレン
ズ１２のピツチＤは、0.7t＋ｄにほぼ等しいかよ
り大きければ良いという結論を得る。通常距離ｔ
としては５cm〜10cmが良好な対流による熱取得が
期待できるので、例えば透光部１１の上下幅ｄを
５cmに選ぶ場合には、ビツチＤは8.5cm以上に選
ぶことが推奨される。もちろん、帯状の透光部１
１は、水平帯状のみならず、この帯状内にあれ
ば、任意の形状に任意の個数設けることができ
る。

また、上述の幅以上に採光部１１を大きく取り
たいときは、適当な時間をおいて透光板１１を上
下に移動させ焦点位置を季節に応じて調整する手
段を設けることにより可能となる。もちろん、集
蓄熱部を可動にし、調整するようにしてもよい。

さて、このように太陽光は焦点に集光されるが
これは直達光のみで、太気中で散乱された散乱光
や、その他の地物による反射光は、散乱光である
ので、レンズ９０で集光されず、従つてその一部
は壁体に設けられた透光部１１を通過して室内に
入つてくる。この他、レンズ以後での反射光散乱
光も室内に入射するので、十分な採光が得られ
る。散乱光は、昼間は晴天、曇天を問わず、通
常、垂直面において50〜100Kcal／m²ｈを得るこ
とができ系全体としては安定した採光を得ること
ができる。

トロンブ壁と同様に、透明板９と集蓄熱体２間
の空気は、集蓄熱体２に設けた空げき部より室内
に導びかれるが、透光部１１を全て空げきとした
場合には十分な対流熱取得効果が得られないと考
えられる場合には、透明材を充填することで、適
当なバランスを得ることができる。

壁体２はコンクリート、レンガ等の熱容量の大
きい通常の壁材料を用いても良いが、本発明によ
れば太陽光を集光することによつて、壁表面温度
は100℃程度までは十分上昇するので、比較的転
移点の高い潜熱蓄熱材を集熱部に用いることもで
きる。このようにすることによつて小さな容積と
重量で、壁体と同様の蓄熱効果を生ずることが可
能である。その場合、潜熱蓄熱材を水平帯状にし
て、焦点部に配するようにすれば、季節間の太陽
高度の変動に対する調整はその上下動のみで容易
に行なえる。

発明の効果 以上のように、本発明は透明板上に水平方向に
焦点軸を有する複数のリニアレンズを形成し、こ
の透明板後方に太陽熱集蓄熱体壁体を設け、この
太陽熱集蓄熱体壁体のリニアレンズの焦点位置付
近以外の場所を透光性とした太陽熱集蓄熱装置で
あり、太陽光を有効に集蓄熱しつつ、しかも十分
な採光を室内にもたらすことができ、建物の暖房
エネルギーを大幅に節約し、しかも十分な採光性
を確保する壁面を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のトロンブ壁の構成を示す断面側
面図、第２図は本発明による太陽熱集蓄熱装置の
構成を示す断面図である。 ２……集蓄熱体、９……レンズ付透明材、１０
……レンズの焦点、１１……透光部、１２，１
２′……太陽光。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水平方向に焦点軸を有する複数のリニアレン
   ズを形成した透明板と、前記リニアレンズの焦点
   位置付近に設置された太陽熱集蓄熱体と、前記焦
   点位置と離れ、かつ前記集蓄熱体に隣接して複数
   の透光部を設けたことを特徴とする太陽熱集蓄熱
   装置。 ２ 透光部が太陽熱集蓄熱体に形成された空隙で
   ある特許請求の範囲第１項記載の太陽熱集蓄熱装
   置。 ３ 透光部の一部が太陽熱集蓄熱体に形成された
   空隙であり、他の一部が透明材で形成された特許
   請求の範囲第１項記載の太陽熱集蓄熱装置。 ４ リニアレンズの上下くり返しピツチをＤ、透
   光部の上下幅をｄ、透明板と太陽熱集蓄熱体との
   距離をｔとしたとき、 Ｄ≧0.7t＋ｄ となるように選定した特許請求の範囲第１項記載
   の太陽熱集蓄熱装置。 ５ 太陽熱集蓄熱体が20℃から100℃の間に相転
   移点を持つ潜熱蓄熱材料を主たる構成材料とする
   特許請求の範囲第１項記載の太陽熱集蓄熱装置。