JPS646377B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本願発明は、太陽熱集熱器つき屋根、特に集熱
器に屋根板を兼ねさせたいわゆる屋根一体型の太
陽熱集熱器つき屋根に関する。

一般に太陽熱集熱器を設置する場合その年間集
熱量を最大にするためには集熱器の傾斜角度を我
が国本州において当該設置場所の緯度マイナス５
度程度にすることが望ましい。例えば東京（約北
緯35度）では30度である。そこで屋根一体型の集
熱器つき屋根の場合も、屋根面全体を上記の最適
傾斜角度に設計することが理想的な集熱を可能に
する。しかし、小さい建物の場合は問題ないとし
ても、大きい建物の場合は屋根の頂部が著しく高
くなつて、かなりの風圧を受けることとなり、従
つて小屋組に過大な強度を要し、材料費等のコス
ト上昇を招く結果となり、このことは太陽熱利用
における省エネルギー、省資源の目的にも沿わな
いものであつた。

本願第１発明は、鋸屋根の屋根面をそのまま利
用して集熱器を最適傾斜角度に保持して有効集熱
を行うと共に屋根頂部の高くなる欠点を解消する
ことができる新規な太陽熱集熱器つき屋根を提供
することを目的とするもので、その特徴は、屋根
面を連続山形状の鋸屋根に形成したところにあ
る。

本願第２発明は、さらに集熱効率の向上を実現
することができる太陽熱集熱器つき屋根を提供す
ることを目的とするもので、その特徴は、屋根面
を連続山形状の鋸屋根に形成すると共に該鋸屋根
全体を傾斜させたところにある。

以下東京に設置した例の図面を参照して本願発
明を詳細に説明する。

第１，２図は、本願第１発明の実施例で、同一
高さの連続山形状鋸屋根における各山形のほぼ南
に面する日射側面及びほぼ北に面する日陰側面を
それぞれ互いに逆勾配の傾斜面とし、一方の日射
側面に太陽熱集熱器ユニツト１………を、他方の
日陰側面に反射板ユニツト２………をそれぞれ屋
根一体構造で設置したものである。上記第１図の
例では、第１ａ図示のように日射側面を水平面に
対し30度に、日陰側面を同じく水平面に対し30度
にそれぞれ傾斜させてあり、従つて本例では太陽
高度が30度を超えると各集熱器ユニツト１………
の全面に太陽光が直射させると共に反射板ユニツ
ト２………にも照射され、そして太陽高度が30度
から60度の範囲においては反射板ユニツト２……
…の全面から反射された太陽光全量がそれより日
陰側の集熱器ユニツト１………に投射され、又太
陽高度が60度を超える範囲ｂでは、反射板ユニツ
ト２………から反射された太陽光の一部がそれよ
り日陰側の集熱器ユニツト１………に投射される
こととなる。

上記第２図の例では、第２ａ図示のように日射
側面を水平面に対し30度に傾斜させるが、日陰側
面は、各集熱器ユニツト１………の全面に太陽光
を直射させようとする最低の太陽光度に大略一致
させ、本例では約20度の傾斜角度をもたせてい
る。

次に、具体的な構造について説明する。便宜上
第２図の例について述べると、建物上部構造にお
けるくばり３………上に、小間隔をあけて平行す
る２本１組のはなもや４，４′の所要数組を平行
に支架し、上記一方のはなもや４に一端を固定し
た日射側面の垂木５………と、他方のはなもや
４′に一端を固定した日陰側面の垂木５′………と
を山形状に接合し、これら垂木のうち、日射側面
の垂木５………上に該垂木５全長に及ぶ太陽熱集
熱器ユニツト１………を左右隣接状態に支持させ
ると共に、日陰側面の垂木５′………上に該垂木
５′全長に及ぶ反射板ユニツト２………を同じく
左右隣接状態に支持させてある。

上記太陽熱集熱器ユニツト１は、第３，５図示
のように、扁平箱形ケースの扁平開口上面に透明
ガラス７を水密に嵌め、ケース６内に低温側下部
ヘツダー管８及び高温側上部ヘツダー管９を設置
すると共に、両ヘツダー管８，９間に加熱された
水が流通する多数の流路１０………を有する集熱
板１１を接続し、各下部及び上部ヘツダー管８，
９の各一端部を配管接続ノズル８′，９′としてケ
ース６の左右側壁を貫通して外部に出し、又ケー
ス６の底面四周に沿つて横断面ほぼ矩形Ｃ形の係
止溝１２………をそれぞれ形成し、そのうち左右
両側の係止溝１２，１２及び屋根傾斜方向下側の
係止溝１２に垂下板１３………をそれぞれ係止し
てある。

上記垂下板１３………は対応する集熱器ケース
側壁の全長に及ぶ長さの板状体で、その本体下端
に弾性フイン形タイト材１４を取付け、本体上端
から直角に延出した座部１３′には横断面フツク
状の２本の係止条１５，１５を突設したもので、
この係止条１５，１５を上記係止溝１２内に係止
して垂下板本体を集熱器ケース６底面から垂下さ
せると共に垂下板１３………を互に接合してあ
る。１６………は集熱器ケース６の左右両側壁に
固定したアングル状の取付ピース、１７は集熱器
ケースの底板、１８は断熱材である。

上記反射板ユニツト２は、第３，４図示のよう
に、集熱器ユニツト１と同一構造の扁平箱形ケー
ス１９、係止溝２０………、係止条２３及びタイ
ト材２２を有する垂下板２１、取付ピース２４…
……、底板２５、及び断熱材２６を有し、該ケー
ス１９の扁平開口上面に反射板２７を水密に嵌め
たものである。

上記垂木５………，５′………は同一断面形状
のもので、第５図示のように底板２８の両側部か
ら側板２９，２９をコ字状に起立してチヤンネル
状体に形成され、その側板２９，２９の下端から
外側方へフランジ部５４，５４を突出すると共
に、両側板上端部をさらに外側方へ直角に屈曲し
て支持部３０，３０形成し、該支持部の外側にコ
字状樋部３１，３１を形成し、さらに両側板２
９，２９の相対する内側面にブラケツト３２……
…をそれぞれリベツト３３………により固定して
ある。このような垂木５………，５′………の各
一端部がそのフランジ部５４………において第４
図示のようにはなもや４，４′の上端部にボルト
５２………、ナツト５３………により固定される
と共に、垂木５………，５′………の各他端が山
形に溶接される。必要によつては、上記垂木５…
……，５′………の山形頂部の下に補強用棟木材
６１を設けて垂木頂部を支持するようにしてもよ
い。

上記のように垂木５………における相隣り合う
垂木５，５の各一方の側板２９，２９上に上記集
熱器ユニツト１の左右端部をのせ、その左右側及
び下側の垂下板１３………を上記側板２９，２９
の外側に垂下させると共に各垂下板座部１３′…
……を側板支持部３０，３０上に支持させ、その
状態で取付ピース１６………をブラケツト３２に
ボルト３４………、ナツト３５により固定してあ
る。この場合左右垂下板１３，１３のタイト材１
４，１４は側板２９，２９の内側面に圧接し、又
下側垂下板１３のタイト材１４は、上記隣り合う
垂木５，５の各一方の側板２９，２９の下端間を
閉塞する塞ぎ板３６の外側面に圧接する（第４
図）。上記塞ぎ板３６は、上記垂木側板２９，２
９外側面に固定した取付板３７，３７にその両端
部をボルト３８………、ナツト３９………により
取付けられる。他の集熱器ユニツト１………も同
様に設置されている。

上記反射板ユニツト２……も上述の集熱器ユニ
ツト１………と同一の取付構造により日陰側面垂
木５′………上に設置されている。

上記垂木５………，５′………のなす山形頂部
に、隣り合う垂木の支持部３０，３０にまたがる
長さの棟カバー受け４０………取付けられ、該カ
バー受けは、断面山形の座板４３の中央部に起立
部４４を突設すると共に上記座板４３の一側部に
断面フツク状の２本の係止条４５，４５を、他端
部に１本の係止条４６を突設したもので、その座
板４３を垂木頂部にのせ、一方の係止条４５，４
５を集熱器ユニツト１………の上側係止溝１２…
……に、他方の係止条４６を反射板ユニツト２…
……上側係止溝２０………にそれぞれ係止するこ
とにより固定されている。又起立部４４には、集
熱器ユニツト１………と反射板ユニツト２………
の上側端間にまたつて水密に覆蓋された屋根全長
に及ぶ棟カバー４７をネジ４８………により固定
してある。４９はタイト材である。

上記垂木５………と５′………のなす谷形底部
においては、第４図示のように２本１組のはなも
や４，４′の間に屋根全長に及ぶチヤンネル状樋
５０を嵌装し、その左右側板５１，５１の上端部
を上記はなもや４，４′の上端部と垂木５………，
５′………間にはさんで上記ボルト５２………、
ナツト５３………により固定してある。

各集熱器ユニツトの配管は、第５図示のように
下部及び上部ヘツダー管の配管接続ノズル８′，
９′にフレキシブル管５５，５６をそれぞれ接続
し、これらフレキシブル管を垂下板１３ついで垂
木５の側板２９を貫通して垂木５外の集熱器ユニ
ツト１下方（小屋裏）に引き出し、そこでも小屋
裏に配設された低温側及び高温側管にそれぞれ接
続するか、又はそのまま小屋裏を通つて所定位置
延長配管する。

必要によつては、第５図示のように隣接する集
熱器ユニツト１………間を覆うカバー５７を取付
ける。上記カバー５７は、上記集熱器ユニツト固
定用ボルト３４………を兼用して取付ピース１６
………に固定された二又状のカバー受け５８……
…にネジ５９………より固定される。６０はタイ
ト材である。

第６図は本願第２発明の実施例、連続山形状鋸
屋根全体が日射側へ下り勾配で傾斜し、その各山
形の日射側面及び日陰側面をそれぞれ互いに逆勾
配の傾斜面とし、一方の日射側面に太陽熱集熱器
ユニツト１ａ………を、他方の日陰側面に反射板
ユニツト２ａ………をそれぞれ設置し、それによ
り上記第１発明に比較し、各集熱器全面に太陽熱
全面に太陽光を直射させようとする最低太陽高度
を低くしてさらに集熱効率を高めると共に、屋根
面に多くの集熱器を設置できるようにしてある。
一例として、第６ａ図は、鋸屋根全体を水平面に
対し15度に傾斜させると共に、日射側面を水平面
に対し30度に、日陰側面を15度にそれぞれ傾斜さ
せてある。又第６ｂ図は鋸屋根全体を10度に傾斜
させると共に、日射側面を30度に、日陰側面を20
度にそれぞれ傾斜させてある。

本願第２発明の具体的構造は第３，４，５図に
示す第１発明のそれと実質的に同一であるが、ろ
くばり３ａ………を第６図示のように上記鋸屋根
全体の傾斜に合致させて傾斜させ、該ろくばり上
に２本１組のはなもや４ａ，４a′の所要数組を支
架し、上記一方のはなもや４ａに一端を固定した
日射側面の垂木５ａ………と、他方のはなもや４
a′に一端を固定した日陰側面の垂木５a′………と
を山形状に接合し、日射側面垂木５ａ………に太
陽熱集熱器ユニツト１ａ………を、日陰側面垂木
５a′………に反射板ユニツト２ａ………を支持さ
せてある。

本願第１発明の太陽熱集熱器つき屋根によれば
鋸屋根の屋根面をそのまま利用して各集熱器を最
適傾斜角度に保持して太陽光の直射による有効集
熱を行うと共に逆勾配の反射板がつぎの集熱器に
太陽光を反射する間接照射による集熱をも併せて
同時に行うことができ、効率の高い集熱を行うこ
とができ、しかも大きい建物の屋根に実施した場
合に屋根頂部が高くなる欠点を除くことができ、
それに伴い小屋組が簡単な構造で足りる利点も得
られるのである。

本願第２発明の太陽熱集熱器つき屋根によれ
ば、上記第１発明の効果に加え、各集熱器全面に
太陽光が直射される最低太陽高度をさらに低くす
ることができ、それにより集熱効率をさらに高め
ることができるものであり、又第１発明に比較し
て屋根に多くの集熱器を設置できる利点も得られ
るのである。

【図面の簡単な説明】

図面は本願発明の実施例を示し、第１，２図は
第１発明の各斜面図、第１ａ，２ａ図は鋸屋根の
傾斜角度を示す各略線図、第３図は第２図の−
線拡大断面図、第４図は第２図の−線拡大
断面図、第５図は第２図の−線拡大断面図、
第６図は第２発明の斜面図、第６ａ，６ｂ図は第
２発明の鋸屋根の傾斜角度を示す各略線図であ
る。 １，１ａ……太陽熱集熱器ユニツト、２，２ａ
……反射板ユニツト、６……集熱器ケース。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 屋根面を連続山形面の鋸屋根に形成し、 上記各山形面の日射側面及び日陰側面をそれぞ
   れ互いに逆勾配の傾斜面に形成すると共に、上記
   日射側面に太陽熱集熱器を、日陰側面に反射板を
   それぞれ設けた、 太陽熱集熱器つき屋根。 ２ 上記太陽熱集熱器は、上記日射側面の傾斜方
   向全長に及ぶ長さを有し且ケース内に太陽熱集熱
   機構を内装されたユニツトである、特許請求の範
   囲第１項に記載の屋根。 ３ 上記日射側面の水平面となす傾斜角度を、当
   該設置場所の大略緯度マイナス５度とし、上記日
   陰側面の傾斜を、各集熱器の全面に太陽光を直射
   させようとする最低太陽高度に大略一致させた、
   特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の屋根。 ４ 屋根面を連続山形面の鋸屋根に形成すると共
   に該鋸屋根全体を日射側へ下向き勾配で傾斜さ
   せ、 上記各山形面の日射側面及び日陰側面をそれぞ
   れ互いに逆勾配の傾斜面に形成すると共に、上記
   日射側面に太陽熱集熱器を、日陰側面に反射板を
   それぞれ設けた、 太陽熱集熱器つき屋根。 ５ 上記太陽熱集熱器は、上記日射側面の傾斜方
   向全長に及ぶ長さを有し且ケース内に太陽熱集熱
   機構を内装されたユニツトである、特許請求の範
   囲第４項に記載の屋根。 ６ 上記日射側面の水平面となす傾斜角度を、当
   該設置場所の大略緯度マイナス５度とし、上記日
   陰側面の傾斜を、各集熱器の全面に太陽光を直射
   させようとする最低太陽高度に大略一致させた、
   特許請求の範囲第４項又は第５項に記載の屋根。