(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建屋の壁面または屋根に露出して、偏平な光束に集光する非結像型のリニアフレネルレンズ(1)と、
そのリニアフレネルレンズ(1)の光放出側に一端が接続され、その建屋内を横方向に向けて配置された偏平な第１導光ダクト(2)と、その第１導光ダクト(2)の他端に反射用のミラー(3)を介して下方に向けて配置された偏平な第２導光ダクト(4)と、
その第２導光ダクト(4)の下端に設けられ、止水機能を有し、光束が照射される受熱体(5)と、
その受熱体(5)に、蓄熱媒体を介して接続される蓄熱槽(6)と、を具備し、
前記第１導光ダクト(2)および第２導光ダクト(4)は、内面に光反射面を有する金属板からなり、
その蓄熱槽６にヒートパイプ17を介し冷暖房用の熱交換器18が連結されて、その集光から熱交換器18までの間に、動力エネルギーは必要としないことを特徴とする太陽光の建屋の無動力蓄熱構造。
【請求項２】
建屋の屋根に露出して、その光放出側が下方に向けられ、偏平な光束に集光する非結像型のリニアフレネルレンズ(1)と、
そのリニアフレネルレンズ(1)の光放出側に上端が接続され、その建屋内を下方に向けて配置された偏平な第２導光ダクト(4)と、
その第２導光ダクト(4)の下端に設けられ、止水機能を有し、光束が照射される受熱体(5)と、
その受熱体(5)に、蓄熱媒体を介して接続される蓄熱槽(6)と、を具備し、
前記第１導光ダクト(2)および第２導光ダクト(4)は、内面に光反射面を有する金属板からなり、
その蓄熱槽６にヒートパイプ17を介し冷暖房用の熱交換器18が連結されて、その集光から熱交換器18までの間に動力エネルギーは必要としないことを特徴とする太陽光の建屋の無動力蓄熱構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記蓄熱槽(6)が地下に配置された太陽光の建屋の無動力蓄熱構造。
【請求項４】
請求項３において、
導光ダクトに採光用のスリット(7)または孔が設けられて、ダクト中の一部の光を室内に導くように構成した太陽光の建屋の無動力蓄熱構造。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、
導光ダクトの外周に空気流が流通するように構成した太陽光の建屋の無動力蓄熱構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光を利用した家屋等における建屋の無動力蓄熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ソーラーシステムの集光装置を利用し、暖房の熱源を得るものが下記特許文献１に記載されている。これは、屋根等の外壁材の上面に断熱層を設け、その断熱層の上方に通風路を介して集熱体を配置し、集熱体の上方を密閉空間とした断熱空気層を介してリニアフレネルレンズからなる採光板を取付けたものである。そして集光部に複数の集熱板と集熱管とを形成させたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平５−９０２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
蓄熱容量の大きな集熱板と集熱管とを屋根に設置するには、ある程度の困難を伴うと共に、そのメンテナンスが面倒である欠点がある。さらには、熱輸送にファンや循環ポンプを要し、電気エネルギーの消費を伴う。
また、耐震性の点からも屋根に重量が加わることは好ましくない。
そこで本発明は係る問題点を解決し、大きなスペースを要することなく太陽光を利用した建屋の無動力蓄熱構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の本発明は、建屋の壁面または屋根に露出して、偏平な光束に集光する非結像型のリニアフレネルレンズ(1)と、
そのリニアフレネルレンズ(1)の光放出側に一端が接続され、その建屋内を横方向に向けて配置された偏平な第１導光ダクト(2)と、その第１導光ダクト(2)の他端に反射用のミラー(3)を介して下方に向けて配置された偏平な第２導光ダクト(4)と、
その第２導光ダクト(4)の下端に設けられ、止水機能を有し、光束が照射される受熱体(5)と、
その受熱体(5)に、蓄熱媒体を介して接続される蓄熱槽(6)と、を具備し、
前記第１導光ダクト(2)および第２導光ダクト(4)は、内面に光反射面を有する金属板からなり、
その集光から蓄熱槽６にヒートパイプ17を介し冷暖房用の熱交換器18が連結されて、そその熱交換器18までの間に動力エネルギーは必要としないことを特徴とする太陽光の建屋の無動力蓄熱構造である。
【０００６】
請求項２に記載の本発明は、建屋の屋根に露出して、その光放出側が下方に向けられ、偏平な光束に集光する非結像型のリニアフレネルレンズ(1)と、
そのリニアフレネルレンズ(1)の光放出側に上端が接続され、その建屋内を下方に向けて配置された偏平な第２導光ダクト(4)と、
その第２導光ダクト(4)の下端に設けられ、止水機能を有し、光束が照射される受熱体(5)と、
その受熱体(5)に、蓄熱媒体を介して接続される蓄熱槽(6)と、を具備し、
前記第１導光ダクト(2)および第２導光ダクト(4)は、内面に光反射面を有する金属板からなり、
その蓄熱槽６にヒートパイプ17を介し冷暖房用の熱交換器18が連結されて、その集光から熱交換器18までの間に動力エネルギーは必要としないことを特徴とする太陽光の建屋の無動力蓄熱構造である。
【０００７】
請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２において、
前記蓄熱槽(6)が地下に配置された太陽光の建屋の無動力蓄熱構造である。
請求項４に記載の本発明は、請求項３において、
導光ダクトに採光用のスリット(7)または孔が設けられて、ダクト中の一部の光を室内に導くように構成した太陽光の建屋の無動力蓄熱構造である。
請求項５に記載の本発明は、請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、
導光ダクトの外周に空気流が流通するように構成した太陽光の建屋の無動力蓄熱構造である。
【発明の効果】
【０００８】
建屋の下方に延びる第２ダクトが偏平であるため、壁面等に沿った偏平な空間を利用してコンパクトに光束を建屋下部に導き、光エネルギーを蓄熱槽に蓄熱できる。しかも、これに動力エネルギーを必要としない。そして比較的容量の大きな蓄熱槽を建屋下部に配置し、耐震性の強い太陽光の建屋の無動力蓄熱構造を提供できる。
第２ダクトの下端の受熱体が蓄熱槽と蓄熱媒体を介して接続するので、蓄熱槽内部に高温部を容易に形成できる。そのため、その高温部から熱エネルギーを効率よく取り出すことができる。また、受熱体は止水機能を有するので、熱媒体がダクト内に流入することを防止し、内面に光反射面を有する金属製のダクト内部の温度上昇や熱媒体の蒸発を抑制できる。
さらに偏平な光束に集光するリニアフレネルレンズは、非結像型であるので、結像に伴う内面に光反射面を有する金属製の導光ダクト内に部分的加熱が生じることを防止し、安全な太陽光の建屋の無動力蓄熱構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の太陽光の建屋の無重力蓄熱構造の原理図。
【図２】同蓄熱構造の要部斜視図。
【図３】本発明の太陽光の建屋の無重力蓄熱構造の他の例を示す説明図。
【図４】図３のＡ−Ａ矢視略図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１及び図２は本発明の太陽光の建屋の無重力蓄熱構造を示し、この例では建屋９の屋根10の下部に非結像型のリニアフレネルレンズ１を配置し、その出力側に水平な第１導光ダクト２の一端を配置すると共に、その第１導光ダクト２の他端に、それに直交して第２導光ダクト４を下方に設け、第１導光ダクト２と第２導光ダクト４のコーナーにミラー３が配置されている。そして第２導光ダクト４の下端に受熱体５が設けられ、その受熱体５が蓄熱槽６（長期蓄熱槽）に連結されている。
この蓄熱槽６内には、水等の蓄熱媒体が収納されている。そしてこの蓄熱槽６にヒートパイプ17を介し熱交換器18が連結され、その熱交換器18により給湯又は暖気が室内に供給される。この過程においても動力エネルギーは必要としない。
【００１１】
蓄熱槽６及び受熱体５は建屋９の地下に配置され、それと１階の床面との間に短期蓄熱槽19が形成されている。
第１導光ダクト２は、屋根10と天井との間に配置することができる。ミラー３は、一方向に湾曲する曲面形状のもの又は、平板を一方向に多角に形成したものからなる。第１導光ダクト２及び第２導光ダクト４は、アルミニウム等の反射板を用いることができる。その第２導光ダクト４は、壁の間に配置することができる。
非結像型のリニアフレネルレンズ１により集光された光束は、偏平状に形成され、第１導光ダクト２内を進行し、ミラー３で反射されて、第２導光ダクト４内を下方に進行し、受熱体５を加温する。そして受熱体５により、蓄熱槽６内に連通する蓄熱材を加温し、蓄熱槽６内の蓄熱材に蓄熱する。そして、その熱をヒートパイプ17，熱交換器18を介して取り出し、給湯や暖気の供給等に利用する。この全過程で無動力である。
【００１２】
なお、この例ではリニアフレネルレンズ１を屋根10の下部に設けたが、それを屋根の頂部に設けてもよい。
屋根10の頂部に設けた場合には、第１導光ダクト２，ミラー３を要さずに、光束を直接第２導光ダクトから受熱体５に導くことができる。
また、建屋の壁面にそのリニアフレネルレンズ１を配置し、図１と同様に光束を第１導光ダクト２，ミラー３，第２導光ダクト４を介して地下に導くこともできる。
【００１３】
次に、図３は本発明の他の実施例を示し、この例は地下にコンクリート壁で囲まれた蓄熱槽６が設けられ、屋根10の一側面に調光シャッター20及び透明ガラスからなる採光体が設けられ、その採光体の内側に非結像型のリニアフレネルレンズ１が配置されている。そして金属板からなる第１導光ダクト２が、天井裏内に水平に配置され、それに第２導光ダクト４がＬ字状に連結され、そのコーナー部にミラー３が配置されている。この例では、第２導光ダクト４が建屋９の壁面に沿って又は壁内に配置されている。
第１導光ダクト２及び第２導光ダクト４には多数のスリット７が設けられ、両導光ダクト２，４の内面を反射しつつ進行する光束の一部を、各スリット７を介して室内に取り入れ、室内を明るくするものである。
【００１４】
第２導光ダクト４の下端には、止水機能を有する受熱体５が設けられ、その受熱体５と地下の蓄熱槽６との間に導水管21が設けられている。また、蓄熱槽６の底面と導水管21の端部との間に戻り管16が配置されている。
蓄熱槽６内には水等の蓄熱材が収納され、その内部に給湯用熱交換器12及び給気用熱交換器13が配置されている。給湯用熱交換器12には給水管が連結され、止水栓８を介しその出力側に給湯設備11が設けられている。また、蓄熱槽６内には給気管22が配置され、その外周にフィン等が設けられて、給気用熱交換器13を構成する。
給気管22の入口側には、給気ダンパ14を介し、空気取り入れ口が設けられ、その出口が床下に配置され、そこから各室内に暖房用の空気が供給される。そしてその空気は、各導光ダクトの外周を流通して、天井裏に設けた排気管23及び排気ファン24を介し野外に放出される。
【００１５】
図３において浴室の床面には、排水管15の一端が開口し、それがトラップを介して蓄熱槽６と床面との間に配置され、その排水管15内を流通する温水の廃熱を利用して、床の下部を暖める。
なお、調光シャッター20は蓄熱槽６内が余りにも高温になることを防止するときに、半開き又は閉塞される。また、蓄熱槽６に収納される蓄熱材は水に限らず、各種公知のものを１種又は２種以上用いることができる。
【符号の説明】
【００１６】
１  リニアフレネルレンズ
２  第１導光ダクト
３  ミラー
４  第２導光ダクト
５  受熱体
６  蓄熱槽
７  スリット
８  止水栓
【００１７】
９  建屋
10  屋根
11  給湯設備
12  給湯用熱交換器
13  給気用熱交換器
14  給気ダンパ
15  排水管
16  戻り管
【００１８】
17  ヒートパイプ
18  熱交換器
19  短期蓄熱槽
20  調光シャッター
21  導水管
22  給気管
23  排気管
24  排気ファン
【図１】
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【図２】
0005432646.tif 000003
【図３】
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【図４】
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