(57)【要約】【課題】太陽熱の集熱器で加熱した熱媒体から暖房用の熱を効率良く取り出すことを目的とする。【解決手段】太陽光を集光する集熱器１と、この集熱器１で加熱する熱媒体５を循環させるポンプ３と、このポンプ３により熱媒体５を循環する回路６と、この回路６の途中に設けた熱交換器４と、この熱交換器４を内蔵する放熱器２を備えたので、集熱器１で加熱した熱媒体５を回路６を介して直接熱交換器４に送り、その熱を放熱器２を介してそのまま暖房に使用でき、間接加熱による放熱損失を低減し、集熱器１で収集した高温の熱を効率良く暖房装置４２に使用するもことができる。また、集熱器１で加熱した高温の熱媒体５を回路６内に循環するので、集熱器１や回路６や熱交換器４をコンパクトに構成でき、屋根材として設置を容易にすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽熱を集熱する集熱器と、この集熱器で加熱した熱媒体を回路を介して循環させる循環させるポンプと、前記回路の途中に設けられ熱交換器で熱交換した熱を放熱する放熱器とを備えた暖房装置。
【請求項２】
熱交換器は、回路上に熱媒体を加熱するために加熱装置を設けた請求項１記載の暖房装置。
【請求項３】
加熱装置は、熱媒体温度検知部の信号を受けた制御器により熱媒体の温度を暖房装置に必要な温度に加熱を行うようコントロールされた請求項２記載の暖房装置。
【請求項４】
熱交換器は、暖房用の第二の熱媒体を加熱するために、この第二の熱媒体を循環させるためのパネル部に配置した請求項１記載の暖房装置。
【請求項５】
制御器は、集熱器に設けた日射温度検知部の信号を受けて暖房装置の運転開始時期を判定する請求項３記載の暖房装置。
【請求項６】
制御器は、放熱器に設けた室内温度検知部よりも日射温度検知部の検知温度が低い時にポンプを作動して熱媒体を回路内に循環する請求項５記載の暖房装置。
【請求項７】
熱交換器は、回路上の上流側に集熱器で加熱する熱媒体の蓄熱槽を設けた請求項１記載の暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱を利用した暖房装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の暖房装置は、太陽熱集熱器と、暖房用に使用される温水が蓄えられる蓄熱層と、給湯用に使用される温水が蓄えられる貯湯槽とを備え、太陽熱集熱器で熱せられた熱媒を蓄熱槽に内蔵された熱交換器で水と熱交換するようにしている。蓄熱槽には、ヒートポンプを介して、または介さずに冷暖房設備が接続され、間接的に太陽熱集熱器で熱せられた熱媒の熱を暖房設備に使用している（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、太陽熱の集熱パネルとエアスペース（空気通路）をユニット化して、建造物の外壁部に取り付け、室内に設けたファンによりエアスペース内の暖気を吸引して、冬期において太陽熱により暖房するようにしている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平７−１９０５０２号公報
【特許文献２】特開２０００−２４１０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来技術では、太陽熱集熱器で熱せられた熱媒を蓄熱槽の水と熱交換し、その蓄えられた温水を暖房設備に使用するので、熱交換時の放熱損失により暖房設備の熱効率が向上しないという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、太陽集熱器で加熱した熱媒体から暖房用の熱を効率良く取り出すことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の暖房装置は、太陽熱を集熱する集熱器と、この集熱器で加熱した熱媒体を回路を介して循環させる循環させるポンプと、前記回路の途中に設けられ熱交換器で熱交換した熱を放熱する放熱器とを備えたものである。
【０００７】
これよって、集熱器で加熱した熱媒体を回路を介して直接熱交換器に送り、その熱をそのまま暖房に使用するので、間接加熱による放熱損失を低減し、集熱器で収集した高温の熱を効率良く暖房に使用するものである。
【０００８】
また、集熱器で加熱した高温の熱媒体を回路内に循環するので、集熱器や回路や熱交換器をコンパクトに構成でき、屋根材として設置が容易になるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の暖房装置は、太陽集熱器で加熱した熱媒体から暖房用の熱を効率良く取り出し、屋根材として美観を損ねない設置を可能とするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、太陽熱を集熱する集熱器と、この集熱器で加熱した熱媒体を回路を介して循環させる循環させるポンプと、前記回路の途中に設けられ熱交換器で熱交換した熱を放熱する放熱器とを備えたことにより、集熱器で加熱した熱媒体を回路を介して直接熱交換器に送り、その熱を放熱器を介してそのまま暖房に使用するので、間接加熱による放熱損失を低減し、集熱器で収集した高温の熱を効率良く暖房装置に使用するもことができる
。
【００１１】
また、集熱器で加熱した高温の熱媒体を回路内に循環するので、集熱器や回路や熱交換器をコンパクトに構成でき、屋根材として設置を容易にすることができる。
【００１２】
第２の発明は、特に、第１の発明の熱交換器は、回路上の上流側に熱媒体を加熱するために加熱装置を設けたことにより、天候により集熱器の加熱能力が低下しても、加熱装置により加熱できるので、暖房装置に必要な熱量を確保することができる。
【００１３】
第３の発明は、特に、第２の発明の加熱装置は、熱媒体温度検知部の信号を受けた制御器により、熱媒体の温度を暖房装置に必要な温度に加熱を行うようコントロールしたことにより、暖房装置には一定温度の熱媒体が送られ、安定した暖房温度を得るとともに加熱装置の省エネを図ることができる。
【００１４】
第４の発明は、特に、第１の発明の熱交換器は、暖房用の第二の熱媒体を加熱するために、第二の熱媒体を循環させるためのパネル部内に配置したことにより、集熱器を循環する熱媒体と暖房用の第二の熱媒体を独立させて動作させるので、集熱器での加熱状態が変動をおこしてもパネル部がバッファーの効果を果たし、安定した暖房温度を得ることができる。
【００１５】
第５の発明は、特に、第３の発明の制御器は、集熱器に設けた日射温度検知部の信号を受けて、暖房装置の運転開始時期を判定することにより、暖房装置の運転開始から高温の熱を利用できるようにして、暖房装置の使い勝手を向上することができる。
【００１６】
第６の発明は、特に、第５の発明の制御器は、室内温度検知部よりも熱媒体温度検知部の検知温度が低い時にポンプを作動して熱媒体を回路内に循環することにより、夏期の早朝に大気の放射冷却を利用して、集熱器から放熱を促進し、放熱器により室内の空気を冷却するので、冬期に暖房装置と使用していたものを夏期には冷風器や冷輻射器として使用することで、使い勝手を向上することができる。
【００１７】
第７の発明は、特に、第１の発明の熱交換器は、回路上の上流側に集熱器で加熱する熱媒体の蓄熱槽を設けたことにより、集熱器での加熱状態が変動をおこしても蓄熱槽がバッファーの効果を果たし、安定した暖房温度を得ることができる。
【００１８】
（実施の形態１）
図１、図２、図３において、１は太陽熱を収集する集熱器で、建造物の屋根や屋上に設置されている。２は放熱器で、集熱器１で収集した熱を室内に供給している。放熱器２には、ポンプ３と熱交換器４が内蔵され、このポンプ３により熱媒体５を回路６を介して集熱器１と熱交換器４の間を循環させて熱交換を行うようにしている。
【００１９】
集熱器１は太陽熱を集熱する複数の反射鏡７を有し、これら反射鏡７は、南北方向に平行に配設してある。
【００２０】
前記反射鏡７の各反射面８は太陽光の反射率を向上させるために、鏡面に仕上げている。鏡面仕上げは、反射鏡７を構成する材料によりめっき、蒸着、研磨、塗装等の方法がある。反射鏡７の加工は、耐熱の樹脂（例えば、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂等）の成型、ステンレスのプレス加工、アルミダイカスト成型等の方法がある。
【００２１】
また、アルミの鏡面仕上げ板を折り曲げる方法もある。例えば、反射鏡７を耐熱樹脂で成型した時は、鏡面をアルミめっき（蒸着）や塗装で仕上げ、反射面８を形成する。
【００２２】
特に、鏡面をアルミめっきする時は、ポリイミド樹脂やポリフェニレンサルファイド樹脂またはポリステル樹脂、ポリアミド樹脂等を使用する。
【００２３】
ステンレスをプレス加工したときは、アルミ電解研磨やバフ研磨等で鏡面を形成することもある。また、アルミダイカストの成型でもめっき等により鏡面仕上げを行い、アルミダイカスト材料の研磨後の酸化皮膜による反射率の低下を防止することもある。
【００２４】
反射鏡７の放物面の焦点１０にそれぞれ配置された集熱部９は、管（銅管やステンレス管や黄銅管やアルミ管等）で構成されている。
【００２５】
放物面の反射鏡７は、一方向の太陽光しか焦点を結ばないので、集熱部９に太陽光を集中させるためには、反射鏡７に対して垂直の太陽光を当てるか、または方位方向に平行の適当な角度の太陽光を当て、反射面８に反射させ反対側の集熱部９に同一の角度で跳ね返り集光する必要がある。
【００２６】
この放物面の反射鏡７の特性に合わせるために、駆動部１１により複数個の反射鏡７を同一の角度に一体で回転させる作動部１２を設けている。
【００２７】
駆動部１１は、ステッピングモーター等のモーターとギアやカムを組み合わせて軸に装着した駆動部作動板１３を回転し、この駆動部作動板１３に棒状の作動部１２をピン１４を介して枢支している。
【００２８】
そして、作動部１２には各反射鏡７に一端を固定した反射鏡作動板１５の他端がピン１６により枢支してあり、したがって、それぞれの反射鏡７は集熱部９を軸として同期して回転されるようにしてある。
【００２９】
反射鏡作動板１５は反射鏡７の両端部に装着した端面１７のどちらか一方（両端の端面１７でも可能である）に固定されている。端面１７は反射鏡７と同等の材料と表面処理を行うようにしている。
【００３０】
この端面１７には開口１８を設け、集熱部９が挿入されている。端面１７の開口１８を集熱部９に接触しないように延長して筒状の軸受け部１９を設け、その周囲に回転軸受け２０を設けている。
【００３１】
回転軸受け２０はベアリング軸受けまたは非接触の流体軸受けを使用している。回転軸受け２０の一方は、回転支持部２１に固定され、これにより反射鏡７は集熱部９と接触しないように独立した構成に設けられている。
【００３２】
集熱部９の表面には、選択吸収膜を形成している（図示なし）。
【００３３】
選択吸収膜は集熱部９の表面に黒色の黒クロムまたは無電解ニッケルのめっき処理を行うようにしている。また、めっきの替わりにマンガン系の黒色塗料を塗布することもある。集熱部９は熱媒体５の流通が抵抗にならないように管外径を小さく構成して、太陽光が集熱部９に多く集中できるようにしている。管外径が小さいほど集光比（太陽光の入射面積で焦点面積を除したもの、樋型では、反射鏡の開口幅で焦点の管外径を除した値）が高くなり、集熱部９を高温にするようにしている。
【００３４】
２２は駆動部１１の動作をコントロールする追尾制御器で、マイコン等に記憶した太陽の年間の動きをベースに季節や１日の太陽高度に合わせて作動し、複数個の反射鏡７を回
転させ、その日のその時間の太陽の日射が最大になる高度に合わせるようにしている。
【００３５】
それにより反射鏡７に反射した太陽光が集熱部９を焦点にして集中し、集熱部９の温度を高温に上昇させるようにしている。
【００３６】
２３は複数個の反射鏡７と集熱部９と作動部１２と駆動部１１を収納した箱状の外装で、上部開口は透過体２４で閉塞されている。この外装２３は腐食の少ないステンレスや耐候性のある樹脂材料（例えば、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂等）で構成している。
【００３７】
外装２３の内部には断熱材２５が充填している。断熱材２５は耐熱性のロックウール、グラスウール等で構成している。断熱材２５の表面は硬化させて、それだけで壁面を構成するかまたは板で内面を補強して構成するようにしている。
【００３８】
集熱部９は外装２３を貫通するごとく配置され、その一方が集熱入口部２６として、他方が集熱出口部２７としてあり、それら集熱入口部２６、および集熱出口部２７は一本の間に収束され、回路６を構成する。
【００３９】
透過体２４は複数個の反射鏡７の上部に設けられ、太陽光を取り込み、反射鏡７の内部に雨やホコリが侵入するのを防止している。透過体２４は太陽光を通過させるために透過率の大きな透明ガラスを使用している（このような透明ガラスの日射透過率は、約９０％である）。この透過体２４に向かって外装断熱材２５を傾斜させて、上方に広がるように構成して、太陽の高度に合わせて反射鏡で太陽光を多く受けられるようにしている。
【００４０】
放熱器２は集熱器１で収集した太陽熱を室内にアウトプットするところで、市販されている輻射式のオイルヒーターと同じ機能を持ち、複数個の輻射管２８で構成するパネル部２９を備えている。
【００４１】
輻射管２８の形状は室内の空気と自然対流や放射により熱交換を促進するためにプレート状の熱交換器構成をしている。輻射管２８は鉄、ステンレス、アルミ等の材料で構成され、フィン形状、コイル形状、多管形状等を用いることも可能である。
【００４２】
パネル部２９は密閉構造で形成され、内部に対流による循環流を発生して輻射管２８の内部まで熱移動できるように第二の熱媒体３０を蓄えている。
【００４３】
この第二の熱媒体３０は揮発性が小さく、耐熱性の高いシリコーン油のような鉱物系の潤滑油を使用している。
【００４４】
集熱器１を循環する熱媒体５も同一の鉱物系の潤滑油を使用できるが、代替フロン（ＨＦＣ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎｅｒａｔｅｄ  Ｆｌｕｏｒｏ  Ｃａｒｂｏｎ）の１３４Ａや二酸化炭素（ＣＯ2）を使用することも可能である。
【００４５】
輻射管２８やパネル部２９の内面は、コーティング（樹脂膜やホーロー等）処理され、腐食を防止するようにしている。
【００４６】
パネル部２９内部の底部３１に熱交換器４を配置し、この熱交換器４に対して、回路６の行き管３２と戻り管３３を結合している。
【００４７】
熱交換器４と行き管３２と戻り管３３は、パネル部２９内部とは独立しているので熱媒体５と第二の熱媒体３０が接触することはない。
【００４８】
熱交換器４と行き管３２と戻り管３３は、ロウ付けやシール材を充填してのカシメ等の密閉構成を行っているので、パネル部２９外に熱媒体５と第二の熱媒体３０が漏れ出すことはない。
【００４９】
放熱器２は放熱器外装３４により箱状に構成され、複数個の輻射管２８は、放熱器外装３４から室内の空気と接触しやすいように外側に向かって露出している。放熱器外装３４内には、熱交換器４の戻り管３３の途中に熱媒体５を循環させるポンプ３を配置して熱交換された後の熱媒体５を吸引するようにしている。
【００５０】
ポンプ３は容積型のポンプ（例えば、ピストンポンプ、プランジャーポンプ、ギヤーポンプ、偏心ポンプ等）で構成している。
【００５１】
回路６の行き管３２と戻り管３３は耐熱性の樹脂（例えば、フッ素樹脂等）や金属（例えば、銅、ステンレス等）の配管で構成され、その周囲は耐熱性の断熱材（例えば、グラスウールやアルミナ、シリカ等のセラッミクやロックウール等）で被服され、回路６からの放熱を防止している。
【００５２】
戻り管３３は集熱器１の集熱入口部２６に連結され、行き管３２は集熱器１の集熱出口部２７に連結されて、集熱器１と熱交換器４が一つの密閉回路として構成している。
【００５３】
熱交換器４は銅やアルミ材料で構成され、管の周囲に多数のフィンを備え、管内を流れる熱媒体５の熱をパネル部２９内の第二の熱媒体３０に熱交換するようにしている。熱交換器４の形状は多管や複数個のプレートを連接する構成も可能である。
【００５４】
３５は加熱装置で、放熱器外装３４内の熱交換器４の上流側の行き管３２の途中に設け、集熱器１から供給される熱媒体５の再加熱に使用している。
【００５５】
加熱装置３５は電気式のヒータ（例えば、シーズヒータ、リボンヒータ、バンドヒータ等）で行き管３２の一部を加熱するようにしている。加熱装置３５の周囲は耐熱性の断熱材（例えば、グラスウールやアルミナ、シリカ等のセラッミクやロックウール等）で被服され放熱を防止している。
【００５６】
また、加熱装置３５はシーズヒータをアルミや黄銅に鋳込んで行き管３２の途中やパネル部２９の内部に専用の加熱部を設けることも可能である。
【００５７】
３６は制御器で、加熱装置３５の一部または熱交換器４の一部あるいは行き管３２の一部に設けた熱媒体温度検知部３７の信号を受けて、加熱装置３５の出力を変化させ、熱交換器４に供給される熱媒体５の温度を放熱器２に必要な温度に加熱するようにしている。加熱装置３５の出力調節は定格電力の入り切りで行うが、加熱装置３５の温度を検知しながら電力を可変して温度調節を行うことも可能である。
【００５８】
熱媒体温度検知部３７は熱電対やサーミスタで構成され、熱媒体５の温度を直接測定するかあるいは行き管３２の表面を間接的に測定して熱媒体５の温度を判定するようにしている。
【００５９】
また、制御部３６は他にポンプ３のコントロールや追尾制御器２２への指示を行うようにしている。
【００６０】
３８は集熱器１の一部に設けた日射温度検知部で、この日射温度検知部３８の信号を受
けた制御器３６は、集熱器１の温度上昇の状態を把握し、運転開始時期を判定するようにして、運転開始から短時間で放熱器２から暖房に寄与する熱を供給できるようにしている。日射温度検知部３８は熱電対やサーミスタで構成され、集熱器１内の熱媒体５の温度を直接測定するか、あるいは集熱部９の一部の表面を間接的に測定して熱媒体５の温度を判定するようにしている。
【００６１】
３９は放熱器外装３４の一部に設けた室内温度検知部で、この室内温度検知部３９の信号を受けた制御器３６は室内の暖房状態を把握し室内の温度を一定に保つようにポンプ３の動作をコントロールするようにしている。
【００６２】
制御器３６は基本的には暖房が十分な場合はポンプ３の動作を停止するが、その日の天候により日射が強く集熱器１の温度が上昇する時は、日射温度検知部３８の信号を受けて、集熱器１の熱媒体５の温度が過剰に上昇しないようにポンプ３の流量を減少させながら循環させる動作も行うようにしている。
【００６３】
室内温度検知部３９は熱電対やサーミスタで構成され、室内の空気温度を直接測定するようにしている。
【００６４】
４０は放熱器外装３４の一部に設けた運転指示部で、この運転指示部４０により放熱器２からの暖房能力を選択できるようにしている。運転指示部４０には表示部４１が備えられ、室内温度検知部３９からのデータ（室温表示）、日射温度検知部３８からのデータ（集熱器１の温度状態表示）を表示するようにしている。
【００６５】
また、制御器３６に搭載するマイコン等により暖房運転時の使用熱量のうちどのくらいの割合を太陽熱でカバーしているかの表示を行うことも可能である。
【００６６】
また、制御部３６は、日射温度検知部３８の信号から運転指示部４０から運転指示を行った時に実際の運転開始までの待機状態を表紙して知らせることも可能である。
【００６７】
制御器３６は室内温度検知部３９と日射温度検知部３８の信号を受けて、室内温度よりも集熱器１の熱媒体５の温度が低い場合は、冷輻射運転ができることを表示部４１に表示するようにしている。
【００６８】
冷輻射運転は特に夏期の深夜から明け方の大気の放射冷却を利用するためにポンプ３を作動させて熱媒体５を回路６内を循環させるようにして、集熱器１から大気に熱を放射するようにしている。これにより、室内の温度を低下するようにしている。
【００６９】
運転指示部４０には冬期の暖房運転と夏期の冷輻射運転を切り替えるスイッチを設けている(図示無し)。また、放熱器２に対して、送風機を使用して強制的に送風や吸引の空気の流れを形成し、放熱器２の室内空気との熱交換を促進することも可能である。
【００７０】
４２は暖房装置(システム)で、太陽熱を回収する集熱器１と室内でその熱を放出する放熱器２と熱媒体５を循環する回路６で構成している。
【００７１】
以上のように構成された集熱器について、以下その動作、作用を説明する。
【００７２】
まず、冬期において、暖房装置４２を運転する時は、運転指示部４０から暖房能力を選択して運転スイッチをいれると、制御部３６は集熱器１の日射温度検知部３８の信号を評価して集熱器１内の熱媒体５の温度が放熱器２に供給して、輻射暖房として使用できるかを判定する。
【００７３】
日射量が増加し熱媒体５の温度が上昇し輻射暖房として使用が可能な温度（例えば、８０℃程度）になると、制御器３６はポンプ３を作動させ、回路６内に熱媒体５を循環させる。
【００７４】
この時、運転開始時間を短縮する時は、加熱装置３５を作動し熱媒体５の温度を上昇させ、暖房に使用するかまたは熱交換器４や回路６等の暖房装置４２全体の暖気運転に使用するようにしている。
【００７５】
この加熱装置３５は制御器３６がその日の天候、例えば曇りのときは、集熱器１の加熱性能が低下するので、熱媒体５を輻射暖房として使用が可能な温度に再加熱し、変動しやすい太陽熱の加熱性能を安定するようにしている。
【００７６】
また、充分に太陽熱を収集している時でも放熱器２のハイパワーモードとして加熱装置３５を作動して、電気式の暖房装置の能力不足を向上するようにしている。
【００７７】
制御器３６は熱媒体温度検知部３７の信号を受けて加熱装置３５の加熱能力を可変して、熱媒体５の温度を暖房温度に加熱するようにしている。
【００７８】
熱媒体５は熱交換器４により、パネル部２９内の第二の熱媒体３０と熱交換を行い、第二の熱媒体３０は温度上昇し、放熱器２の複数個の輻射管２８から室内に放熱され、暖房に使用される。
【００７９】
以後、制御器３６は室内温度検知部３９の温度をモニターしながら、熱媒体５の温度を安定に保ちながら指示された運転状態（例えば、室温）を持続するようにしている。
【００８０】
また、集熱器１では、追尾制御器２２が、マイコン等に記憶するその日の太陽高度データに合わせて、駆動部１１を回転させ、作動部１２を動かし、集熱部９の周囲で反射鏡７を回転させ、太陽光が反射鏡７に垂直に当たるような位置に向ける。
【００８１】
例えば、太陽が南中にあれば太陽光は、高度、方位に関して反射鏡７の反射面２にどの方向からも直角に当たり、集熱部９に太陽光を集中させて、集熱部９の温度を上昇させる。
【００８２】
図３の（ａ）、（ｂ）のように異なる太陽高度により、太陽光の入射方向が異なっても、反射鏡７の回転により、反射鏡７に太陽光を垂直に当てるようにしている。
【００８３】
集熱部９の表面に装着した選択吸収膜により、太陽光の約９０％が集熱部９に吸収され、集熱部９の温度が上昇する。
【００８４】
集熱部９に熱媒体５が送られると、集熱部９の熱を受け熱媒体５は、高温の液体または蒸気（または液体や蒸気と液体が混ざったもの等）を形成して熱交換器４に送られる。
【００８５】
この時、制御器３６は太陽の高度の動きに合わせて反射鏡７を随時動かし、太陽が南中から方位が変化していても太陽光が常に反射鏡７に対して、集熱部９に焦点を結ぶように追尾するように駆動部１１をコントロールしていく。
【００８６】
また、夏期において制御器３６は室内温度検知部３９と日射温度検知部３８の信号を受けて、室内温度よりも集熱器１の熱媒体５の温度が低い場合は、冷輻射運転ができることを表示部４１に表示するようにして、冷輻射運転ができることを知らせる。
【００８７】
使用者は運転指示部４０から冷輻射運転のスイッチを介して指示を行う。これにより、日射温度検知部３８の温度が室内温度よりも上昇し、冷輻射運転ができなくなるまで夏期における運転を可能としている。 
【００８８】
以上のように本実施の形態においては、太陽光を集光する集熱器１と、この集熱器１で加熱する熱媒体５を循環させるポンプ３と、このポンプ３により熱媒体５を循環する回路６と、この回路６の途中に設けた熱交換器４と、この熱交換器４を内蔵する放熱器２を備えたので、集熱器１で加熱した熱媒体５を回路６を介して直接熱交換器４に送り、その熱を放熱器２を介してそのまま暖房に使用でき、間接加熱による放熱損失を低減し、集熱器１で収集した高温の熱を効率良く暖房装置４２に使用するもことができる。
【００８９】
また、集熱器１で加熱した高温の熱媒体５を回路６内に循環するので、集熱器１や回路６や熱交換器４をコンパクトに構成でき、屋根材として設置を容易にすることができる。
【００９０】
また、本実施の形態の熱交換器４は、回路６上の上流側に熱媒体５を加熱するために加熱装置３５を設けたことにより、天候により集熱器１の加熱能力が低下しても、加熱装置３５により加熱できるので、暖房装置４２に必要な熱量を確保することができる。
【００９１】
また、加熱装置３５は、熱媒体温度検知部３７の信号を受けた制御器３６により、熱媒体５の温度を暖房装置４２に必要な温度に加熱を行うようコントロールしたことにより、暖房装置４２には一定温度の熱媒体５が送られ、安定した暖房温度を得るとともに加熱装置３５の省エネを図ることができる。
【００９２】
また、本実施の形態の熱交換器４は、暖房用の第二の熱媒体３０を加熱するために、第二の熱媒体３０用のパネル部２９内に配置したことにより、集熱器１を循環する熱媒体５と暖房用の第二の熱媒体３０を独立させて動作させるので、集熱器１での加熱状態が変動をおこしても第二の熱媒体３０用のパネル部２９がバッファーの効果を果たし、安定した暖房温度を得ることができる。
【００９３】
また、本実施の形態の制御器３６は、集熱器１に設けた日射温度検知部３８の信号を受けて、暖房装置４２の運転開始時期を判定することにより、暖房装置４２の運転開始から高温の熱を利用できるようにして、暖房装置４２の使い勝手を向上することができる。
【００９４】
また、本実施の形態の制御器３６は、室内温度検知部３９よりも熱媒体温度検知部３７の検知温度が低い時にポンプを作動して熱媒体５を回路６内に循環することにより、夏期の早朝に大気の放射冷却を利用して、集熱器１から放熱を促進し、放熱器１により室内の空気を冷却するので、冬期に暖房装置と使用していたものを夏期には冷風器や冷輻射器として使用することで、使い勝手を向上することができる。
【００９５】
また、本実施の形態の加熱装置３５は、太陽熱に加えて熱媒体５を加熱できるので、市販される電気暖房器の出力（最大１．２ｋＷ程度）よりもハイパワーを得ることができ、使い勝手を向上できる。
【００９６】
また、本実施の形態の追尾制御部２２は、太陽の年間の動きをベースに季節や１日の太陽高度に合わせて、駆動部１１を作動し、作動部１２を動かして複数個の反射鏡７を回転させて、その日のその時間の太陽の日射が最大になる高度に合わせるように支持しているので、それにより反射鏡７に反射した太陽光が集熱部９を焦点にして集中し、集熱部９の温度を高温に上昇させることができ、熱媒体５に高温の熱を年間の長い期間、１日の多くの時間帯を使って伝えることができる。
【００９７】
また、本実施の形態においては、反射鏡７は、方物面鏡で構成したので、太陽光を方物面鏡の焦点に集中でき、エネルギ密度の低い太陽光から必要な熱量と温度を得ることができる。
【００９８】
また、本実施の形態においては、集熱部９は、方物面鏡で構成した反射鏡７の焦点に配置したことにより、集熱部８の温度を高温に上昇させ、熱媒体５にその熱を効率良く伝えることができる。
【００９９】
また、本実施の形態の透過体２４は、選択透過性能を有する耐熱性、耐候性の優れた樹脂材料（例えば、ポリカーボネート等）で構成することにより、集熱器１の軽量化と低コスト化を行うことができる。
【０１００】
また、本実施の形態の反射鏡７は、複合放物面集光器（ＣＰＣ：Ｃｏｍｐｏｕｎｄ  Ｐａｒａｂｏｌｉｃ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）の反射鏡を用いることにより、太陽光の所定の傾斜角度（例えば、太陽光の入射可能な角度が天頂より３０°程度なら約３倍の集光比、入射可能な角度が２０°程度に狭くすると、集光比は約７倍に拡大する。集光比が、大きくなれば太陽光がより集束するので、集熱開口で照射する熱量は増加し、温度を上昇するようになる。
【０１０１】
しかし、集光比を拡大すると太陽光の入射可能な角度は、天頂を基準に狭くなるので、集光部９での集光時間、設置場所等の制約が多くなり、考慮する必要がある。）に対して、集熱部９に集中することができるので、太陽の高度に対して、反射鏡１を回転させる範囲を小さくするか、または回転をする必要が無いように構成し、構成部品や制御の簡略化によりコストダウンを図ることができる。
【０１０２】
また、本実施の形態の外装２３は、内部に熱伝導率の小さいガス（例えば、クリプトンガス）を注入し、密封することにより、外装２３内で反射鏡１の可動部分のための空間の空気の対流による放熱を防止するので、外装２３からの放熱を低減させ集熱効率を向上することができる。
【０１０３】
また、不活性ガスを充填することで、高温の集熱部９を覆い安全性を高め、外装断熱材２５の劣化を防止して、長期間の使用に耐えることができる。
【０１０４】
また、本実施の形態の集熱器１は、太陽の高度方向を固定（複数個の反射鏡１の並びを南北方向に合わせ、例えば、設置台の傾斜角度は、春分や秋分時の南中に太陽光が垂直に反射鏡１に当たるような角度に設置する）して、太陽の方位の動きに対して複数個の反射鏡１を回転することにより、１日の太陽の動きからより多くの太陽光を集熱部９に集中することも可能である。
【０１０５】
（実施の形態２）
図４は実施の形態２を示し、図１と同作用をする部分には同一符号を付し、詳細な説明は実施の形態１のものを援用する。
【０１０６】
図４において、放熱器２のパネル部２９内部の底部３１に配置された熱交換器４に向かう行き管３２の途中に蓄熱槽４３を設けている。
【０１０７】
蓄熱槽４３は暖房装置４２を運転しない時に熱交換器４と蓄熱槽４３の途中に設けた三方弁４４を作動し、分岐管４５を介して熱媒体５を熱交換器４に向かわせないで戻り管３３に戻すようにして、ポンプ３により集熱器１と回路６と蓄熱槽４３を循環する回路を構
成し、蓄熱槽４３内に高温の熱媒体５を蓄えるようにしている。
【０１０８】
暖房装置４２を運転する時は三方弁４４を再度戻し、熱媒体５が蓄熱槽４３から熱交換器４に向かうようにして、運転開始時の加熱装置３５の作動を低減するようにしている。
【０１０９】
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。
【０１１０】
暖房装置４２を運転する時に、回路６内にある温度の低い熱媒体５が供給されても、あらかじめ蓄熱槽４３に蓄えられた高温の熱媒体５を供給して、熱交換器４に温度の低い熱媒体５の流入を防止して、放熱器２から能力低下を軽減するようにしている。
【０１１１】
天気が良く暖房装置４２を使用しないときに、集熱器１により熱媒体５を循環して、蓄熱槽４３に高温の熱媒体５を蓄えて、熱を回収するようにしている。
【０１１２】
以上のように、本実施の形態においては、熱交換器４に向かう行き管３２の途中に蓄熱槽４３を設けているので、暖房装置４２の運転開始時の温度上昇のための待機時間を短縮し、また暖房能力の低下をカバーして使い勝手を向上することができる。
【０１１３】
また、暖房装置４２を使用しないときに蓄熱槽４３に集熱器１で回収し、高温に加熱された熱媒体５を蓄えるので、加熱装置３５の使用を抑え、省エネを図ることができる。
【０１１４】
また、天気の良い時に熱を蓄熱槽４３に蓄える構成を備えたので、不安定で密度の薄い太陽エネルギーの回収の効率を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
以上のように、本発明にかかる暖房装置は、エネルギ密度の低い太陽光から熱を回収して効率よい熱交換を行って熱媒体を加熱して使用できるので、床暖房や乾燥機に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の実施の形態１における暖房装置の構成図
【図２】同実施の形態１における集熱器の要部断面図
【図３】同実施の形態１における集熱器の太陽追尾装置の要部断面図
【図４】本発明の実施の形態２における他の暖房装置の要部断面図
【符号の説明】
【０１１７】
１  集熱器
２  放熱器
３  ポンプ
４  熱交換器
５  熱媒体
６  回路
２９  パネル部
３５  加熱装置
３６  制御器
３７  熱媒体温度検知部
３８  日射温度検知部
４２  暖房装置
【図１】
2008138898.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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