(57)【要約】【課題】  本発明は、建物の屋上部または外壁部に蓄熱される太陽熱を効率的に回収することができるとともに、その回収した太陽熱を利用して温水を供給することができる温水供給システムの提供を課題とする。【解決手段】 建物Ａの屋上部において、内部を水が通過可能な一ないし複数の温水供給パイプ１を埋設する。この温水供給パイプ１は、建物Ａの屋上部に蓄熱された太陽熱を回収して、その回収した太陽熱によりパイプ内の水を温めて温水とし、その温水を温水貯水タンク２に供給する。【選択図】  図１
2005188892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の屋上部または外壁部において、内部を水が通過可能な一ないし複数の温水供給パイプが埋設され、該温水供給パイプは建物の屋上部または外壁部に蓄熱された太陽熱を回収して、その回収した太陽熱によりパイプ内の水を温めて温水とし、その温水を所定の機器に供給するものとなされていることを特徴とする温水供給システム。
【請求項２】
複数の温水供給パイプからなり、各温水供給パイプの両端部にそれぞれ連結パイプが連結されている請求項１に記載の温水供給システム。
【請求項３】
前記温水供給パイプは蛇行状に形成されている請求項１または請求項２に記載の温水供給システム。
【請求項４】
前記温水供給パイプの周面に複数のフィンが設けられている請求項１から請求項３のいずれかに記載の温水供給システム。
【請求項５】
温水を補助的に供給する補助熱源機器と、
前記温水供給パイプおよび前記補助熱源機器から供給された温水を貯水する温水貯水タンクと、
該温水貯水タンク中の温水の温度および／または湯量を測定するセンサーと、
該センサーにより測定された温水貯水タンク中の温水の温度および／または湯量に基づいて前記温水供給パイプおよび補助熱源機器から供給される温水の湯量を制御するコントローラとを備える請求項１から請求項４のいずれかに記載の温水供給システム。
【請求項６】
温水供給パイプの流出側端部に設けられた電磁バルブと、
温水供給パイプ内の温水の温度を測定する第１温度センサと、
温水供給パイプから流出する温水の温度を測定する第２温度センサと、
前記第１温度センサおよび第２温度センサにより測定された温度に基づいて前記電磁バルブを制御するコントローラとを備える請求項１から請求項５のいずれかに記載の温水供給システム。
【請求項７】
前記コントローラ部は、前記第１温度センサにより測定された温水の温度が所定温度以上の場合に、温水供給パイプの電磁バルブを制御して開いて温水を流出させ、前記第２温度センサにより測定された温水の温度が所定温度未満になった場合に、温水供給パイプの電磁バルブを制御して閉じて温水の流出を停止することを、全ての温水供給パイプについて順に行うものとなされている請求項６に記載の温水供給システム。    
【請求項８】
建物内の各箇所に供給される温水の熱量を測定するカロリーメータと、
該カロリーメータにより測定された温水の熱量に基づいて課徴金を算出する演算手段とを備える請求項１から請求項７のいずれかに記載の温水供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マンション、病院、工場等の建物において、建物の屋上部または外壁部に蓄熱された太陽熱を回収して、その回収した太陽熱を利用して温水を供給する温水供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化が進み、特に都市部においてはマンション、病院、工場等の建物が立ち並ぶことによりヒートアイランド現象が起きている。そして、このヒートアイランド現象の一因に、建物の屋上部や外壁部のコンクリート層に蓄熱された太陽熱による輻射が挙げられるが、この蓄熱された太陽熱は経済性にのらない再生不良エネルギーとされ、その回収はほとんど行われてこなかった。むしろ逆に、従来はこの蓄熱された太陽熱は住居の快適さを損なうものと考えられ、遮熱／断熱塗料・断熱材の開発改良に努力が向けられてきた。
【０００３】
ところで、太陽熱を利用するものとしてソーラーシステムが知られている。このソーラーシステムは、屋上部に設置した集熱パネルにより直接冷水を温水にし、又は高温に達した熱媒を循環させて、蓄熱層内に蓄えた水を熱交換器により温めて温水にし、天候等により集熱量が不十分な場合はボイラー等の補助熱源で熱量を補って建物内の各箇所に温水を供給するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、上述のソーラーシステムでは、太陽熱を直接利用するものであって、建物の屋上部や外壁部に蓄熱された太陽熱を回収するものではなかった。また、屋上部に集熱パネルが設けられるために外観が悪くなる上に、屋上部を利用することができなくなるという問題があった。
【０００５】
また、上述のソーラーシステム以外に太陽熱を利用するものとして、建物の屋上に太陽熱温水器を設置して、冬場には太陽熱温水器における温水を建物の壁に埋設したパイプ内に通過させることにより室内を暖房するとともに、夏場には水をパイプ内に通過させることにより室内を冷房するものが知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、この温水供給システムについても、太陽熱を直接利用するものであって、建物の屋上部や外壁部に蓄熱された太陽熱を回収するものではなかった。また、建物の屋上部に太陽熱温水器を設置しなければならず、上述のソーラーシステムと同様に外観や利用上の問題を解消するものではなかった。
【特許文献１】特開２００２−２３５９５５号
【特許文献２】特開平８−３０３８０７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであって、建物の屋上部または外壁部に蓄熱された太陽熱を効率的に回収し、除熱により空調負荷の軽減を計ると共に、その回収した太陽熱を利用して温水を供給することができる温水供給システムの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために、建物の屋上部または外壁部において、内部を水が通過可能な一ないし複数の温水供給パイプが埋設され、該温水供給パイプは建物の屋上部または外壁部に蓄熱された太陽熱を回収して、その回収した太陽熱によりパイプ内の水を温めて温水とし、その温水を所定の機器に供給するものとなされていることを特徴とする。
【０００９】
これによれば、建物の屋上部または外壁部に蓄熱された太陽熱を効率的に回収し、除熱により空調負荷の軽減を計ると共に、その回収した太陽熱を利用して温水を供給することができ、ひいては１次エネルギー削減、排出二酸化炭素削減、さらには地球温暖化防止を進めることが可能となる。また、温水供給パイプは建物の屋上部や外壁部に埋設されるので、建物の外観を損なうことがない上に、建物の屋上部を自由に利用することができる。
【００１０】
また、複数の温水供給パイプからなり、各温水供給パイプの両端部にそれぞれ連結パイプが連結されているのが好ましい。
【００１１】
これによれば、建物の屋上部または外壁部に複数の温水供給パイプが埋設されるので、建物の屋上部または外壁部に蓄熱された太陽熱をより効率的に回収することができる。
【００１２】
また、前記温水供給パイプは蛇行状に形成されているのが好ましい。
【００１３】
これによれば、温水供給パイプは蛇行している分だけ長くなるので、建物の屋上部または外壁部に蓄熱された太陽熱をより効率的に回収することができる。
【００１４】
また前記温水供給パイプの周面に複数のフィンが設けられているのが好ましい。
【００１５】
これによれば、建物の屋上部または外壁部に蓄熱された太陽熱をより一層効率的に回収することができる。
【００１６】
また、温水を補助的に供給する補助熱源機器と、前記温水供給パイプおよび前記補助熱源機器から供給された温水を貯水する温水貯水タンクと、該温水貯水タンク中の温水の温度および／または湯量を測定するセンサーと、該センサーにより測定された温水貯水タンク中の温水の温度および／または湯量に基づいて前記温水供給パイプおよび補助熱源機器から供給される温水の湯量を制御するコントローラーとを備えるのが好ましい。
【００１７】
これによれば、温水貯水タンク中の温水の温度または湯量に基づいて、温水供給パイプから供給される温水と補助熱源機器から供給される温水との湯量を制御するので、常時、一定温度および湯量の温水を建物内の各箇所に安定して供給することができる。
【００１８】
また、温水供給パイプの流出側端部に設けられた電磁バルブと、温水供給パイプ内の温水の温度を測定する第１温度センサと、温水供給パイプから供給される温水の温度を測定する第２温度センサと、前記第１温度センサおよび第２温度センサにより測定された温度に基づいて前記電磁バルブを制御するコントローラーとを備えるのが好ましい。
【００１９】
これによれば、温水供給パイプ内の温水の温度と温水供給パイプから流出する温水の温度とに基づいて電磁バルブを制御するので、所定の機器に対応して様々な態様の温水供給を実現することができる。
【００２０】
また、前記コントローラー部は、前記第１温度センサにより測定された温水の温度が所定温度以上の場合に、温水供給パイプの電磁バルブを制御して開いて温水を流出させ、前記第２温度センサにより測定された温水の温度が所定温度未満になった場合に、温水供給パイプの電磁バルブを制御して閉じて温水の流出を停止することを、全ての温水供給パイプについて順に行うものとなされているのが好ましい。
【００２１】
これによれば、一ないし複数の温水供給パイプについて、温水供給パイプ内の温水が所定温度以上の場合に温水を流出させ、その流出した温水が所定温度未満になれば流出を停止することを順に行うので、温水供給パイプから所定の機器に対して所定温度の温水を簡単かつ確実に供給することができる。
【００２２】
また、建物の各箇所に供給される温水の熱量を測定するカロリーメータと、該カロリーメータにより測定された温水の熱量に基づいて課徴金を算出する演算手段とを備えるのが好ましい。
【００２３】
これによれば、供給した温水の湯量に応じて課徴金を計算するので、建物内に入居している者に対して温水を販売することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、建物の屋上部または外壁部に蓄熱された太陽熱を効率的に回収し、除熱により空調負荷の軽減を計ると共に、その回収した太陽熱を利用して温水を供給することができ、ひいては１次エネルギー削減、排出二酸化炭素削減、さらには地球温暖化防止を進めることが可能となる。また、温水供給パイプは建物の屋上部や外壁部に埋設されるので、建物の外観を損なうことがない上に、建物の屋上部を自由に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次にこの発明の一実施形態について説明する。
【００２６】
図１は、この実施形態に係る温水供給システムの構成概略図である。
【００２７】
図１において、（１）は太陽熱を利用して温水を供給する温水供給パイプ、（２）は電気やガスなどにより温水を供給する補助熱源機器、（３）は温水を貯水する温水貯水タンク、（４）は各部を統括的に制御するコンピュータである。なお、前記温水供給パイプ（１）、補助熱源機器（２）、および温水貯水タンク（３）は、いずれもマンション、病院、あるいは工場等の建物（Ａ）の屋上部、若しくは（２）（３）については敷地内の適切な場所に設けられている。
【００２８】
前記温水供給パイプ（１）は、建物（Ａ）の屋上部のコンクリート層に埋設されており、建物（Ａ）の屋上部のコンクリート層に蓄熱された太陽熱を回収し、その回収した太陽熱により内部の水を温めて温水として、その温水を前記温水貯水タンク（３）に供給するものである。
【００２９】
前記温水供給パイプ（１）について具体的に説明すると、図２に示すように、温水供給パイプ（１）は、細長状に形成された複数の第１温水供給パイプ（１１）、第２温水供給パイプ（１２）、…、および第６温水供給パイプ（１６）からなり、各温水供給パイプ（１）は互いに所定距離を隔てて並行に配置され、各両端部を連結パイプ（１７）（１８）により連結されている。この温水供給パイプ（１）の材質については特に限定されるものではないが、コンクリート層との馴染み易さやコストの低さからは鉄が好ましく、熱伝導の良さからは銅やアルミニウムが好ましい。
【００３０】
また、連結パイプ（１７）の流入側端部には電磁バルブ（５）が設けられており、電磁バルブ（５）が開くと冷水が連結パイプ（１７）に流入し、各温水供給パイプ（１１）〜（１６）に充填されるようになっている。また、同じく連結パイプ（１７）の流入側端部には圧力センサ（６）が設けられており、温水供給パイプ（１）内の温水の圧力を測定するようになっている。また、各温水供給パイプ（１１）〜（１６）のいずれか（この実施形態では第３温水供給パイプ（１３））には第１温度センサ（８）が設けられており、温水供給パイプ（１）内の温水の温度を測定するようになっている。さらに、各温水供給パイプ（１１）…（１６）の流出側端部にはそれぞれ電磁バルブ（１１ａ）〜（１６ａ）が設けられており、電磁バルブ（１１ａ）〜（１６ａ）が閉まると温水を堰き止める一方、電磁バルブ（１１ａ）〜（１６ａ）が開くと温水を流出するようになっている。
【００３１】
また、図１に示すように、温水供給パイプ（１）と温水貯水タンク（３）を結ぶ経路中には第２温度センサー（９）が設けられており、温水供給パイプ（１）から流出した温水の温度を測定するようになっている。
【００３２】
前記第１温度センサ（８）および第２温度センサ（９）により測定された温水の温度は前記コンピュータ（４）の処理に用いられる。また前記各電磁バルブ（１１ａ）〜（１６ａ）の開閉は前記コンピュータ（４）により制御される。このように温水供給パイプ（１）内の温水の温度と温水供給パイプから流出する温水の温度とに基づいて電磁バルブ（１１ａ）〜（１６ａ）の開閉を制御するので、様々な態様の温水供給を実現することができる。
【００３３】
前記補助熱源機器（２）は、前記温水供給パイプ（１）から供給される温水の湯量が少ない場合や温度が低い場合に、それを補助するために温水を供給するもので、例えばコージェネ、ボイラー、あるいはソーラーシステム等が挙げられる。
【００３４】
前記温水貯水タンク（３）は、前記温水供給パイプ（１）および補助熱源機器（２）から供給される温水を貯水して、必要に応じて建物（Ａ）内の各箇所に温水を供給するものである。この温水貯水タンク（３）には、その上部および下部に湯量センサ（３１）（３２）が設けられるとともに、その下部に第３温度センサ（３３）が設けられている。これら湯量センサ（３１）（３２）および第３温度センサ（３３）により測定された温水の湯量および温度は、後述するようにコンピュータ（４）による処理に用いられる。
【００３５】
前記コンピュータ（４）は、各部を統括的に制御するコントローラー部（４１）と、課徴金を算出する演算部（４２）とを備えている。このコンピュータ（４）の各部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ハードディスク装置および外部入出力装置等からなるコンピュータにより実現される。
【００３６】
次に前記温水供給システムの動作の一例について説明する。なお、以下の説明において、「ステップ」を「Ｓ」と略記する。
【００３７】
例えば、夏場のように建物（Ａ）の屋上部に多量の太陽熱が蓄熱された場合は、温水供給パイプ（１）から供給される温水を主体的に利用する。
【００３８】
まず、前記コンピュータ（４）のコントローラー部（４１）が、連結パイプ（１７）の電磁バルブ（５）を制御して一定時間だけ開くと、連結パイプ（１７）内に冷水が流入して、各温水供給パイプ（１１）〜（１６）内に充填される（Ｓ１）。
【００３９】
そして、各温水供給パイプ（１１）〜（１６）は、建物（Ａ）の屋上部のコンクリート層に蓄熱された太陽熱を回収して、パイプ内の水を温めて所定温度の温水とする（Ｓ２）。
【００４０】
そして、前記コントローラー部（４１）は、前記圧力センサ（６）により温水の圧力を確認したあと、温水供給パイプ（１）の第１温度センサ（８）により測定された温水の温度が所定温度以上であるか否かを判定し、測定温度が所定温度以上であると判定した場合は、第１温水供給パイプ（１１）の電磁バルブ（１１ａ）を制御して開き、第１温水供給パイプ（１）内の温水を流出させる（Ｓ３）。
【００４１】
そして、前記コントローラー部（４１）は、第２温度センサ（９）により測定された温水の温度が所定温度未満であるか否かを判定し、測定温度が所定温度未満であると判定した場合は、第１温水供給パイプ（１１）の電磁バルブ（１１ａ）を制御して閉じ、第１温水供給パイプ（１１）からの温水の流出を停止する（Ｓ４）。
【００４２】
次に、前記コントローラー部（４１）は、第２温水供給パイプ（１２）の電磁バルブ（１２ａ）を制御して開き、第２温水供給パイプ（１２）内の温水を流出させる（Ｓ５）。
【００４３】
そして、前記コントローラー部（４１）は、第２温度センサ（９）により測定された温水の温度が所定温度未満であるか否かを判定し、測定温度が所定温度未満であると判定した場合は、第２温水供給パイプ（１２）の電磁バルブ（１２ａ）を制御して閉じ、第２温水供給パイプ（１２）からの温水の流出を停止する（Ｓ６）。
【００４４】
あとは、各温水供給パイプ（１３）…（１６）についても、順に上記Ｓ５〜Ｓ６の処理を繰り返し、各温水供給パイプ（１３）…（１６）内の温水を流出させて温水貯水タンク（３）に供給する。このように、各温水供給パイプ（１３）…（１６）について、温水供給パイプ（１）内の温水が所定温度以上の場合に温水を流出させ、その流出した温水が所定温度未満になれば流出を停止することを順に行うので、温水供給パイプ（１）から温水貯水タンク（３）に対して所定温度の温水を簡単かつ確実に供給することができる。
【００４５】
こうして上記処理（Ｓ１）〜（Ｓ６）を複数回繰り返すことにより、建物（Ａ）の屋上部に蓄熱された太陽熱を効率的に回収し、除熱により空調負荷の軽減を計ると共に、その回収した太陽熱を利用して温水を供給することができ、ひいては１次エネルギー削減、排出二酸化炭素削減、さらには地球温暖化防止を進めることが可能となる。また、温水供給パイプ（１）は建物（Ａ）の屋上部に埋設されるので、建物（Ａ）の外観を損なうことがない上に、建物（Ａ）の屋上部を自由に利用することができる。
【００４６】
なお、冬場のように太陽熱の蓄熱が容易でない季節の場合は、季節別・月別・時間帯別の変数を使用するものとし、日射量・外部温度・コンクリート表面温度・風力等の入力データと該変数を演算の上、設定温度を確定するとよい。
【００４７】
また、前記コントローラー部（４１）は、前記温水貯水タンク（３）内の湯量センサ（３１）（３２）および第３温度センサ（３３）によって温水の湯量および温度を常時確認する。そして、温水の湯量または温度が設定値に満たない場合は、補助熱源機器（２）を制御して追い炊きをして、その追い炊きをした温水を温水貯水タンク（３）に供給する。なお、特に補助熱源機器（３）としてコージェネを使用し排熱を活用する場合は、電気のデマンドの自動監視とリンクさせ、コントローラー部（４１）の自動演算によりエネルギー利用の最適運転が可能になるように設定するとよい。これによれば、温水貯水タンク（３）中の温水の温度または湯量に基づいて、温水供給パイプ（１）から供給される温水と補助熱源機器（２）から供給される温水との湯量を制御するので、常時、一定温度および湯量の温水を建物（Ａ）内の各箇所に安定して供給することができる。
【００４８】
また、建物（Ａ）の所定箇所には一ないし複数のカロリーメータ（１０）が配置されている。このカロリーメータ（１０）は、建物（Ａ）の各箇所（例えば各入居家庭）に供給された温水の熱量を測定し、その結果を前記コンピュータ（４）に送信するものである。前記演算部（４２）は、前記カロリーメータ（１０）により測定された温水の熱量を積算の上、ＣＰＵ内蔵の課徴金システムに基づいて課徴金を算出する。これによれば、供給した温水の湯量に応じて課徴金を算出するので、建物内に入居している者に対して温水を販売することができる。なお、課徴金の算出に必要なデータは、現地で入手するものとしてもよいが、通信回線等で回収して課徴金処理を行うのが好ましい。
【００４９】
なお、この実施形態では、６本の温水供給パイプ（１）からなるものとしたが、その他の本数（１本含む）の温水供給パイプからなるものとしてもよい。
【００５０】
また、温水供給パイプは、図４に示すように、温水供給パイプ（１’）を蛇行状に形成するものとしてもよい。これによれば、温水供給パイプ（１’）は蛇行している分だけ長くなるので、建物（Ａ）の屋上部または外壁部に蓄熱された太陽熱をより効率的に回収することができる。
【００５１】
また、温水供給パイプは、図５に示すように、周面に複数のフィン（１００）が設けられるものとしてもよい。これによれば、建物（Ａ）の屋上部または外壁部に蓄熱された太陽熱をより一層効率的に回収することができる。
【００５２】
また、建物（Ａ）の屋上部に温水供給パイプ（１）を埋設するものとしたが、建物の外壁部に温水供給パイプ（１）を埋設するものとしてもよい。
【００５３】
また、温水供給パイプ（１）の温水を温水貯水タンク（３）に供給するものとしたが、その他の機器に直接供給するものとしてもよい。
【００５４】
また、各温水供給パイプ（１１）…（１６）の流出側端部にそれぞれ電磁バルブ（１１ａ）〜（１６ａ）を設けるものとしたが、さらに流入側端部にもそれぞれ電磁バルブを設けるものとしてもよい。これによれば、いずれかの温水供給パイプに何らかのトラブルが生じた場合、当該温水供給パイプの流入側端部の電磁バルブを閉鎖することにより、他の温水供給パイプに影響を与えることなく当該温水供給パイプのみを簡単かつ確実に使用不可状態にすることができる。
【００５５】
また、補助熱源機器（２）を設けるものとしたが、設けないものとしてもよい。
【００５６】
また、前記温水供給パイプ（１）が埋設される建物（Ａ）の屋上部または外壁部は、太陽熱の吸収率を高めるために黒色であるのが好ましい。
【００５７】
また、温水供給パイプをコージェネ、ボイラー、あるいはソーラーシステムと組み合わせて構成するものとしたが、それらに代えてあるいは共に、太陽熱発電装置、低温水吸収式冷温水器、あるいは生ゴミ処理装置等と適時組み合わせて構成してもよい。
【００５８】
また、本システムが大きくなる場合は、温水供給パイプから所定の機器に温水を確実に供給するために、送水ポンプ、膨張弁等の補助機器の設置が好ましい。
【００５９】
また、本システムを設置したあとのメンテナンスとして電磁化水発生装置を用いるものとしてもよい。この電磁化水発生装置は電子の働きで生じるエネルギーで水を活性化させることによって、配管詰まりや赤水を効果的に除去および防止するものである。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、マンション、病院、工場等の建物において、建物の屋上部または外壁部に蓄熱された太陽熱を回収して、その回収した太陽熱を利用して温水を供給する温水供給システムに適用される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】この発明の一実施形態に係る温水供給システムの構成概略図である。
【図２】図１の温水供給パイプの埋設状態における平面図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ線断面図である。
【図４】この発明の他の実施形態に係る温水供給パイプの埋設状態における平面図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態に係る温水供給パイプの拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００６２】
１・・・温水供給パイプ
２・・・補助熱源機器
３・・・温水貯水タンク
４・・・コンピュータ
５・・・圧力センサ
６・・・電磁バルブ
【図１】
2005188892.tif 000003
【図２】
2005188892.tif 000004
【図３】
2005188892.tif 000005
【図４】
2005188892.tif 000006
【図５】
2005188892.tif 000007