(57)【要約】屋根または壁のフェイスは、複数の押縁を備え、これらの押縁は間隔を空けて、各々が空間を含む複数の横断列を規定する。この屋根は、太陽放射線に対して透明な、タイルの外側層、および太陽放射線を吸収性の、金属または他のストリップの内側層を有する。パイプが、各空間を通って延び、そして吸収性ストリップの各々と熱的に接続している。パイプは、ソーラーヒーティングシステムのための循環管を形成する。屋根への太陽放射線の入射は、透明なタイルを通過して、ストリップによって吸収され、これによって、パイプ内の熱移動流体が、このシステムのために加熱される。各空間内に保持された空気は、断熱ブランケットを提供する。ストリップは、通気および水分の流出を提供するよう形成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋根または壁のフェイスであって、該フェイスは、複数の押縁、複数のタイル、複数のストリップ、および管を備え、該複数の押縁は、間隔を空けて配置されて複数の横断列を規定し、該複数のタイルは、該押縁によって規定される該列において、該押縁によって支持され、これによって、該フェイスの外側層を提供し、該タイルは、太陽放射線に対して透明であり、該複数のストリップは、各列に対して１つずつ配置されて、該外側層と実質的に同じ広がりの内側層を形成し、該ストリップは、太陽放射線を吸収性であり、そして該管は、ソーラーヒーティングシステムの流体熱移動媒体のためのものであり、該ストリップの長手方向に延び、その結果、使用の際に、該ストリップが該タイルを通る太陽放射線入射を吸収する場合に該流体媒体が加熱され、ここで、各列において、該列のストリップの上に沿って、空気が保持される空間が存在する、屋根または壁のフェイス。
【請求項２】
各列の空気が、前記押縁、前記タイル、および／または前記ストリップの間の協働によって、各空間内に保持されている、請求項１に記載の屋根または壁のフェイス。
【請求項３】
前記外側層が前記フェイスの実質的に全体を覆って延びている、請求項１または請求項２に記載の屋根または壁のフェイス。
【請求項４】
前記管が、前記空間の各々を通って延びている、請求項１〜３のいずれかに記載の屋根または壁のフェイス。
【請求項５】
前記ストリップ上に、前記管を支持するための手段を備える、請求項１〜４のいずれかに記載の屋根または壁のフェイス。
【請求項６】
前記ストリップに固定された、前記管を支持するためのブラケットを備える、請求項５に記載の屋根または壁のフェイス。
【請求項７】
前記ストリップの縁部が、前記管を支持するように上向きになっている、請求項５に記載の屋根または壁のフェイス。
【請求項８】
前記管が、前記空間全体を通って実質的に連続的に延びる可撓性パイプを備える、請求項１〜７のいずれかに記載の屋根または壁のフェイス。
【請求項９】
前記ストリップが前記管を包み込むように形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載の屋根または壁のフェイス。
【請求項１０】
前記ストリップが、各々、横断する不連続セクションを備える、請求項１〜９のいずれかに記載の屋根または壁のフェイス。
【請求項１１】
各列において、各セクションが、横断方向において、各タイルより大きな全体的寸法である、請求項１０に記載の屋根または壁のフェイス。
【請求項１２】
前記ストリップが、横断縁部に沿って相互に重なり、そして各列において、重なっていない部分の幅が、前記フェイスを横断する方向に対して直行する方向で、各タイル以下の全体的寸法である、請求項１〜１１のいずれかに記載の屋根または壁のフェイス。
【請求項１３】
前記押縁が前記ストリップの上にある、請求項１〜１２のいずれかに記載の屋根または壁のフェイス。
【請求項１４】
前記ストリップが前記押縁の上にある、請求項１〜１２のいずれかに記載の屋根または壁のフェイス。
【請求項１５】
前記空間の各々を通気するための通気手段を備える、請求項１〜１４のいずれかに記載の屋根または壁のフェイス。
【請求項１６】
前記ストリップが、前記通気手段を備えて形成されている、請求項１５に記載の屋根または壁のフェイス。
【請求項１７】
各ストリップが縁部を有し、該縁部によって、該ストリップが押縁に固定され、該縁部は、前記通気手段を提供するよう波形である、請求項１６に記載の屋根または壁のフェイス。
【請求項１８】
前記ストリップが、前記空間における水分の流出を提供するよう形成および配置されている、請求項１〜１７のいずれかに記載の屋根または壁のフェイス。
【請求項１９】
前記ストリップを裏張りする断熱材料の層を備える、請求項１〜１８のいずれかに記載の屋根または壁のフェイス。
【請求項２０】
前記ストリップを裏張りする半多孔質膜を備える、請求項１〜１９のいずれかに記載の屋根または壁のフェイス。
【請求項２１】
前記フェイスがほぼ赤道に向いて配置される、請求項１〜２０のいずれかに記載の屋根または壁のフェイス。
【請求項２２】
実質的に、添付の図面を参照して本明細書中に記載され、そして添付の図面に示されるような、屋根または壁のフェイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、太陽熱屋根材料に関し、これはすなわち、空間または水を加熱するために、太陽光から熱を集める、屋根材料である。
【０００２】
太陽エネルギーを使用して熱湯を提供し得ることは周知であり、そしてこのことは、熱帯および亜熱帯の国において通常である。より高緯度においては、利益は少ないが、依然として有利である。例えば、英国において、太陽エネルギーは、夏季の間、平均的な家族に家庭用の熱湯を提供し得、そして一年の残りの間は、（給水を予熱することによって）有用な上乗せ（ｔｏｐ−ｕｐ）を提供する。１年を通じて、英国における南向きの屋根は、約１０００ｋＷｈ／ｍ２を受け、これは明らかに、重要な潜在的なエネルギー源である。
【０００３】
代表的に、太陽エネルギーは、しばしば屋根の上に取り付けられる、いわゆる平板集熱器によって捕捉される。この集熱器は、透明なカバーを有する閉じた箱、およびこの箱の内側に、黒く着色されたかまたは入射放射線を吸収するよう他の様式で処理された、吸収材板を備える。この箱の内側のパイプを通過する水が、加熱される。捕捉されるエネルギーの量は、集熱器の大きさに依存し、これは当然、取り扱いおよび美的な考慮によって制限される（特に、この集熱器が屋根に取り付けられる場合）。また、重要なことには、集熱器の有効性は、熱損失の制限に依存し、そして断熱されることだけでなく、この箱は通常閉じられており、対流による熱損失を防止する。従って、使用の際に、静止した空気がブランケット効果を提供し、その結果、熱がこの箱の中に蓄積される。
【０００４】
光起電性タイルで屋根を覆って電気を発生させることは、以前から公知であるが、これらは比較的容易に一緒に接続されることが明らかである。しかし、熱システムに関して、従来の平板集熱器を、代表的な屋根のタイルの大きさまで小さくした場合、相互接続には、認容不可能な時間および費用が伴う。従って、種々の以前の提唱は、屋根材料のタイルを、太陽熱を送達するように適合させてきた。
【０００５】
ＯｆｆｅｎｌｅｇｕｎｇｓｓｃｈｒｉｆｔのＤＥ３９３４７１９は、アルミニウムタイルがソーラーヒーティングシステムのパイプの上に引っ掛かる形状にされており、これによってこれらのパイプが、タイル用の押縁として働く配置を開示する。これらのタイルはアノード処理されており、そして光沢のない黒色の外側フェイスを有し、これによって、入射太陽放射線を吸収し、そしてこれらのパイプを通って循環する水に熱を伝える。このシステムは、タイルに対するいかなる絶縁被覆をも欠き、これによって、対流によるかなりの熱損失に悩まされ、そして降水に曝露される場合、その後の蒸発に起因して、なおのことそうである。
【０００６】
ＯｆｆｅｎｌｅｇｕｎｇｓｓｃｈｒｉｆｔのＤＥ３２１８０１３は、それ自体が熱伝導性金属で作製され、そしてソーラーヒーティングシステムのためのパイプを包み込む、タイル用押縁を有する。しかし、従来の屋根材料のタイルは、これらの押縁から吊り下げられ、このことは、太陽熱獲得を制限することが提唱されている。なぜなら、従来のタイルは、太陽放射線に対して透過性ではないからである。有効性のさらなる低下は、押縁が、太陽熱を収集するために使用され得る屋根の領域の比較的小さな部分のみを覆うという事実から生じる。
【０００７】
米国特許第４，２０２，３１９号は、大きさが小さくなった平板集熱器の形態の、屋根材料のタイルを開示する。これらのタイルの各々は、押縁内のチャネルに接続する入口および出口を有し、従って、ソーラーヒーティングシステムの流体のための循環経路を提供する。科学の当業者は、各タイルとその周囲の押縁との間の流体密の接続を確実にする必要性があることにより、製造の正確さと屋根職人の熟練との両方が大いに要求されることを理解する。これは、高い費用を意味し、これは、各タイル内のコイルまたは類似の熱収集構造体によって、さらに上昇する。
【０００８】
ずっと単純なアプローチが、日本国特許第４　３４３　９６３号において提唱されており、これによって、熱交換パイプは、ファイバーボード屋根材料シートに形成された溝の中に配置され、次いで透明なタイルで覆われる。しかし、開示される配置を用いると、静止空気の望ましいブランケットが提供されない。
【０００９】
米国特許第４，３６４，３７４号は、空気のための複数の空間を有する、タイル様パネルを開示する。しかし、この空気は、ブランケットとして働くよりむしろ、（熱移動の目的で）循環する。さらに、このパネルは、ソーラーヒーティングシステムへの接続が、これらの空間の１つを通って延びるパイプによって提供される様式で、設計および配置されている。このパイプは、このパネルが傾いた屋根の上の他のものに接続される場合に、この屋根の基部から頂点への、空気用の開いた通路を作製する。このことは必然的に、対流によるかなりの熱損失を伴う。
【００１０】
米国特許第４，０８３，３６０号は、１つ以上の平板集熱器が屋根の垂木の間に、放射線透過タイルの領域の下に配置されている配置を開示する。これらのタイルは、二重桟の様式で形成されて、断熱を提供し得、そして集熱器が屋根の傾斜全体にわたって延び得ることが記載されている。
【００１１】
英国特許第２　０７０　２３２号は、熱エネルギーを収集するための屋根構造体を開示し、ここで、空気が、屋根のタイルの下の通気要素を通過する。これらのタイルは従来のものであるので、これらは通常の収集器においてのようには太陽放射線を透過せず、そしてこのシステムは、実質的に静止した空気のブランケットよりむしろ、空気の流れを提供する。
【００１２】
本発明の課題は、平板集熱器の所望の断熱を有するが、そのさらなる費用および複雑さのない、太陽熱屋根材料（または壁材料；なぜなら本発明は、垂直な表面に対しても等しく適用可能であるから）を提供することである。
【００１３】
従って、本発明によれば、屋根または壁のフェイスが提供され、このフェイスは、複数の押縁、複数のタイル、複数のストリップ、および管を備え、これらの複数の押縁は、間隔を空けて配置されて複数の横断列を規定し、これらの複数のタイルは、押縁によって規定される列において、これらの押縁によって支持され、これによって、このフェイスの外側層を提供し、これらのタイルは、太陽放射線に対して透明であり、これらの複数のストリップは、各列に対して１つずつ配置されて、外側層と実質的に同じ広がりの内側層を形成し、これらのストリップは、太陽放射線を吸収性であり、そしてこの管は、ソーラーヒーティングシステムの流体熱移動媒体のためのものであり、ストリップに隣接して延び、その結果、使用の際に、これらのストリップがこれらのタイルを通る太陽放射線入射を吸収する場合にこの流体媒体が加熱され、ここで、各列において、これらの列のストリップの上に沿って、空気が保持される空間が存在する。
【００１４】
科学の当業者は、本発明が、効果的なソーラーヒーティング（断熱性空気ブランケットを含む）の利点を、別個の平板集熱器も従来技術の他の複雑さも必要とすることなく提供することを理解する。これらの利点が、屋根または壁のフェイスの実質的に全体にわたって広がり得、従来の集熱器から利用可能な利点を潜在的にはるかに越えることもまた、理解される。
【００１５】
各列において、押縁、タイルおよび／またはストリップの間の協働によって、空気が空間に保持され得る。
【００１６】
管は、好ましくは、各空間を通って延びる。ストリップは、この管を支持するための（ブラケットまたは上向きの縁部のような）手段を備え得、そしてこの管は、空間全体を通って実質的に連続的に延びる、可撓性パイプを備え得る。
【００１７】
連続した１枚あるよりむしろ、屋根を葺く際の好都合のためには、各ストリップが、横断する不連続なセクションを備えることが好ましい。押縁がストリップの上にあり得るか、またはストリップが押縁の上にあり得る。
【００１８】
屋根または壁のフェイスは、好ましくは、各空間を通気するための通気手段を備える。この通気手段は、例えば、縁部を波形にし、これによって各ストリップを押縁に固定することによって、ストリップに形成され得る。このストリップはまた、この空間内の水分の流出を提供するように、形成および配置され得る。
【００１９】
ストリップは、絶縁材料の層によって裏張りされ得、そして屋根のフェイスもまた、ストリップを裏張りする半多孔質膜を備え得る。
【００２０】
屋根または壁のフェイスは、好ましくは、ほぼ赤道に向けて配置される。
【００２１】
本発明の他の特徴は、以下の説明から明らかとなる。以下の説明は、添付の概略図を参照して、例示のためにのみなされる。
【００２２】
まず図１を参照すると、そこに示される家屋は、屋根フェイス１１０を有する。本明細書中以下にさらに詳細に記載されるように、屋根フェイス１１０は、太陽熱収集器として配置される。屋根フェイス１１０は、（屋根フェイス１１２、１１４および１１６とは対照的に）ほぼ赤道に向いて配置されており、そして（玄関の屋根フェイス１１８と比較して）大きいので、この目的のために選択される。
【００２３】
図１の家屋の配置が（上から見た場合に）時計回りに９０°回転される場合、屋根フェイス１１４が赤道に面し、そしてフェイス１１０の代わりに太陽集熱器として使用され得ることが、注目され得る。しかし、この配置においては、大きさがより大きいので、壁のフェイス１２０を使用するほうがよい。（本発明は、屋根フェイスと同様に、壁フェイスに対しても適用可能である）。
【００２４】
ここで図２を参照すると、これは、屋根フェイス１１０が、断熱層２１０、および層２１０の上に固定された複数のカウンター押縁２１２を有することを示す。カウンター押縁２１２は、屋根の上下に延び、そして等しく間隔を空けて、複数のアルミニウムストリップ２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃなど（これらは、屋根を横切って延び、そしてそれらの縁部において相互に重なって、実質的に連続的な内側層を形成する）を支持する。押縁２１６ａ、２１６ｂなどは、アルミニウムストリップ２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃなどの重なっている縁部の頂部で、屋根構造体に固定され、これらは、つやのない黒色コーティングを有し、そして図３を参照して、本明細書中以下でさらに詳細に説明される。従って、押縁２１６ａ、２１６ｂなどは、ストリップ２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃなどを適所に保持し、そしてまた、タイル２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃなどの外側層（これらは各々、ポリカーボネートで作製され、そして太陽放射線に対して透過性である）を支持する。
【００２５】
タイル２１８ｂを考慮すると、このタイルは、下に隣接するタイル２１８ｃのヘッド（上端）を覆って延びるテール（下端）を有して、降水の流出器を提供する。同様に、タイル２１８ｂのヘッドは、上に隣接するタイル２１８ａのテールの下にフィットする。雨よけラップ（ｗｅａｔｈｅｒ　ｌａｐ）（図示しないが、通常の形状）がまた存在し、これによって、タイルが横方向で互いに重なる。従って、タイルは、一緒になって瓦状になり、その結果、外側層は実質的に連続している。タイル２１８ｂのヘッドは、フランジ２２０を備えて形成され、このフランジは下向きに延びて、押縁２１６ａと係合し、これによって、タイル２１８ｂは、そのヘッドにおいて固定される。タイル２１８ｂのテールは、通常の形状の屋根用クリップ２２２（タイル２１８ｂの雨よけラップを、周知の様式で把持する）によって保持される。タイル２１８ｂのテールはまた、下に隣接するタイル２１８ｃと係合するためのリップ２２４を備えて形成される。
【００２６】
屋根の全てのタイルは類似であり、そして同様に並べられて、屋根の基部および頂点ならびに側部において、特別な配置が必要とされる位置を減らす。科学の当業者が理解するように、屋根の基部において、最も下の列のタイルのテールは、鼻隠し板と重なり、頂点において、最も高い列のタイルは、縁部タイルでキャップされ、そして各列における端のタイルは、必要であれば成形された充填片を用いて、適所にモルタルで繋がれるかまたは結合される。
【００２７】
図２から明らかに見られるように、屋根の内側層と外側層との間には、空間２２６が存在し、これらの層は、タイルおよび金属ストリップによって結合されている。ソーラーヒーティングシステムの、水（または別の流体熱移動媒体）のための銅パイプ２２８は、各空間２２６を通って延びる。パイプ２２８は、アルミニウムストリップ２１４ａの下側の縁部で、取り外し可能にクリップ留めされており、この縁部は、２３０において上向きに曲がって、パイプ２２８の周囲に、熱伝導接続して巻き付く。
【００２８】
使用の際に、太陽が図１の屋根フェイス１１０を照らす場合、太陽放射線が透明タイル２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃなどを通過し、そしてアルミニウムストリップ２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃなどに注がれ、これらのストリップは、入射放射線に対して高度に吸収性であり、これによって、強く加熱される。ストリップ２１４ａからの熱は、熱伝導によって、銅パイプ２２８に伝わり、そこからそれが含む水に伝わり、この水は、空間加熱のためにか、または熱湯として、使用される。パイプ２２８は、屋根を横切って波形に横たわり（可撓性であるように形成されるか、またはその端部において湾曲したコネクタを有する）、その結果、これが、屋根の第一の層と第二の層との間の各空間２２６を繰り返し通過する。このようにして、水の温度はさらに上昇する。
【００２９】
各空間２２６は、効果的に閉じられていることにもまた、注目すべきである。タイル２１８ｂのヘッドにおけるフランジ２２０は、押縁２１６ａと協働して、空気の、空間２２６からの実質的に上向きの対流をいずれも防止し、そしてタイル２１８ｂのテールにおいて、類似の配置が存在する。従って、空気は空間２２６内に保持されて、熱の損失に対するブランケットを提供する。
【００３０】
屋根フェイス１１０の内側層と外側層との間の空間は、通気されて、（特に、例えば凝結から生じ得る）湿気の不利な影響を回避し得る。このための手段を、ここで図３を参照して説明する。
【００３１】
図３の平面図に見られるように、アルミニウムストリップ２１４ａ、２１４ｂおよび２１４ｃ（ならびに屋根を覆う他の類似のストリップ）の各々は、横断する不連続セグメントから構成され、このセグメントの各々は、約２０００ｍｍ長×５００ｍｍ幅である。各セグメントは、横断方向において、タイルの幅より長い。ストリップは全て、その長い縁部に沿って互いに重なり、この縁部は屋根を横切って延び、そして各セグメントの重なっていない部分の幅は、上下の方向で、タイルの深さより大きくはない。各重なりの長さに沿って、重なっているストリップの縁部は、２３０（図２）におけるように、上向きに曲がってパイプを保持する。この縁部に隣接して、各ストリップは、波形のセクション２４０を形成されて、ストリップの幅の方向に（すなわち、傾いた屋根の傾斜に沿って）延びるチャネルを提供する。これらのチャネルは、アルミニウムストリップと、その上にあるタイルとの間の空間を通気する。
【００３２】
チャネルはまた、任意の水分（例えば、凝結によるもの）がこの空間を通って排液され得る手段を提供する。この排液手段を下向きに続けるために、アルミニウムストリップの上向きに曲がった縁部は、２４２に示されるように、穿孔される。
【００３３】
最後に、排液に関して、タイル２１８ｂの下側での任意の凝結が、リップ２２４によって、空間から流出し、そして排液される。このリップは、下に隣接するタイル２１８ｃとのシーリング係合を有さないか、または排液通路を提供するよう特別に形成され得る。これはもちろん、屋根の各タイルに適用される。
【００３４】
図２および３の両方に見られるように、アルミニウムストリップ２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃなどは、それぞれ、直立するナブ２４４および２４６の列を備えて形成され、これによって、これらのストリップは、横たえ、そして押縁２１６ａ、２１６ｂなどが位置決めされる間、互いに配置される。
【００３５】
本発明は、効果的な断熱および通気の利益によって、実質的に全ての屋根フェイス１１０を、太陽集熱器として働かせ得ることが、ここで理解される。
【００３６】
図４は、本発明による傾いた屋根の第二の実施形態を示し、図示を単純にするために、そのタイル（ｔｉｅ）が省略されている。この実施形態は、図２の実施形態と比較して、２つの顕著な改変を有する。第一に、各金属製吸収材ストリップ４１０が、対応する押縁４１２ａの下ではなく、その頂部に置かれている。（示されるような押縁４１２ａと４１２ｂとの間の断熱層４１４を用いて、ストリップ４１０は、実質的に平坦であり得る）。第二に、ソーラーヒーティングシステムのためのパイプ４１６が、各ストリップ４１０に固定されたブラケット４１８に保持されている（熱伝導性ペーストが、パイプとブラケットとの間に置かれて、熱移動を改善し得る）。
【００３７】
種々の改変が、記載されるような本発明に対してなされ得る。例えば、アルミニウムストリップは、太陽放射線を吸収性の、黒色の合成プラスチック材料で置換され得、これは、費用を削減し、そして単純に横たえられ得るが、熱移動流体のためのパイプへの伝導性カップリングが存在しないことによって、性能ペナルティーを有し得る。ストリップ（金属であれプラスチックであれ）は、管を包み込むように形成され得る。タイルは、ガラス、またはポリカーボネート以外の何らかの材料で作製され得、そして着色され得るか、または屋根の外観を改変するように他の様式で処理され得る（但しもちろん、タイルの層が太陽エネルギーに対して透過性のままである）。タイルの層はまた、例えば、内側に反射するコーティングを有して形成されることによって、外向きへのあらゆる熱の損失をブロックするようにされ得る。タイルは、例えば、フレネルプリズムで形成されて、入射太陽放射線を、加熱用水のためのパイプに収束させ得る。押縁は、従来のように木材でか、または他の任意の適切な材料で作製され得る。押縁はまた、管を包み込み得る。最後に、本発明を使用するシステムは、加熱と同様に、このシステムを夜間に運転することによって、冷却のためにも使用され得ることが、理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、家屋の斜視図である。
【図２】
図２は、図１の家屋の屋根フェイス（この屋根フェイスは、本発明を実現する）の一部の、概略側面立面図である。
【図３】
図３は、図１の屋根のフェイスの第一の層を備える、ストリップの上方からの概略平面図である。
【図４】
図４は、本発明の別の実施形態を示す、概略側面立面図である。
【国際公開パンフレット】
2004511746.tif 000003
2004511746.tif 000004
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2004511746.tif 000006
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2004511746.tif 000019
2004511746.tif 000020
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004511746.tif 000021
2004511746.tif 000022
【国際調査報告】
2004511746.tif 000023
2004511746.tif 000024
2004511746.tif 000025