(57)【要約】【課題】壁面は一般に重量を支える構造になっていないため設置できる集熱部の数が少なく、より多くの集熱部を配置するためには集熱部の重量を支えるための支持構造を壁面に設けたり、集熱部が取り付けられる壁面の強度を高めたりする必要があった。【解決手段】蓄熱部５は重心制御手段１２を有する構成とすることにより、太陽エネルギー利用装置全体が傾いた場合や集熱部に風などが当たった場合にも、傾きによる重心位置の変化や集熱部に加わる力を打ち消すように重心制御手段１２を動作させることで、太陽エネルギー利用装置は集熱部の立設状態を維持することができる。また集熱部６をより不安定になりやすい高い位置へと設置することが容易になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱部と、前記蓄熱部を地面に固定する支持部と、前記蓄熱部に対して固定され前記蓄熱部の上方で立設状態となり太陽エネルギーから熱を取り出して内部の水を温める集熱部と、給水源と前記蓄熱部を接続し蓄熱部に水を供給する給水部と、前記蓄熱部内部の水を前記集熱部へと送る揚水部と、前記集熱部の内部で温められた水を前記蓄熱部へと戻す環水部と、前記蓄熱部の水を熱利用機器へと送る出水部から構成されており、前記蓄熱部は重心制御手段を有する構成とした太陽エネルギー利用装置。
【請求項２】
重心制御手段は、複数設けられた貯水手段と貯水手段に蓄えられる水の量を変化させる貯水量制御手段によって構成された請求項１に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項３】
重心制御手段は、揚水部及び環水部と一体に構成され集熱部の内部に流される水の量も変化させる構成とした請求項２に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項４】
重心制御手段は、貯水手段の内部に蓄えられる水が自由水面を持つように貯水手段の内部に空気を残した状態を維持するよう構成された請求項２に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項５】
重心制御手段は、支持部に加わる力を検出する支持力検出器を有し支持力検出器の検出結果に基づいて動作される構成とした請求項１に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項６】
重心制御手段は、蓄熱部及び集熱部に加わる応力を検出する応力検出器を有し応力検出器の検出結果に基づいて動作される構成とした請求項１に記載の太陽エネルギー利用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽エネルギーを受けて熱を得る太陽エネルギー利用装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の太陽エネルギー利用装置としては、より多くの太陽エネルギーを利用するために、太陽エネルギーを熱として取り出す集熱部を壁面と一体に設置しているものがあった（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、集熱部を地面に固定された支持部に固定し地面に対して立設状態を維持する構成としているものがあった（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
図２は、特許文献１に記載された従来の太陽エネルギー利用装置を示すものである。図２に示すように、太陽エネルギー利用装置は蓄熱部１と、壁面と一体に構成され太陽エネルギーを熱として取り出す集熱部２と、蓄熱部１内部の水を集熱部２へと送る循環部３から構成されている。
【０００５】
図３は、特許文献２に記載された従来の太陽エネルギー利用装置を示すものである。図３に示すように、太陽エネルギー利用装置は太陽エネルギーを熱として取り出す複数の集熱部２と、集熱部２を地面に対して立設状態で固定する支持部４と、それぞれの集熱部２の上方に設けられそれぞれの集熱部２と接続される複数の蓄熱部１と、蓄熱部１同士を互いに連結しすべての蓄熱部１に水を送り同時にそれぞれの蓄熱部１に接続された集熱部２へと水を流す循環部３から構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２７８０６０号公報
【特許文献２】特開平６−１１７７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の太陽エネルギー利用装置では、壁面は一般に重量を支える構造になっていないため設置できる集熱部２の数が少なく、より多くの集熱部２を配置するためには集熱部２の重量を支えるための支持構造を壁面に設けたり、集熱部２が取り付けられる壁面の強度を高めたりする必要があるという課題を有していた。
【０００８】
また、集熱部２を支持部４によって地面に対して固定し立設状態を維持する構成とした場合に、支持部４は太陽エネルギー利用装置全体を片持ち状態で支えることとなるため、太陽エネルギー利用装置全体が傾いた場合や高い位置に設置された集熱部２に風などが当たった場合に立設状態を維持することが困難であるという課題を有していた。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、壁面に重量を支える構造を設けず、また支持部を強固な構造にすることなく、集熱部を増やすと同時により高い位置に集熱部を設置可能な構成にすることで、より多くの太陽エネルギーを利用可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明の太陽エネルギー利用装置は蓄熱部の内部に重心制御手段を有する構成としたものである。
【００１１】
蓄熱部の内部に重心制御手段を有する構成としたことにより、太陽エネルギー利用装置全体が傾いた場合や集熱部に風などが当たった場合には、傾きによる重心位置の変化や集熱部に加わる力を打ち消すように重心制御手段を動作させることで、太陽エネルギー利用装置は集熱部の立設状態を維持することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の太陽エネルギー利用装置は、太陽エネルギー利用装置全体が傾いたり集熱部に風などを受けたりしても立設状態を維持することができるようになるため、安全性が高く確実に太陽エネルギーを利用することができる。また集熱部をより不安定になりやすい高い位置へと設置することが容易になり、より多くの太陽エネルギーを利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１における太陽エネルギー利用装置の斜視図
【図２】従来の太陽エネルギー利用装置の斜視図
【図３】従来の太陽エネルギー利用装置の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の発明は、蓄熱部と、前記蓄熱部を地面に固定する支持部と、前記蓄熱部に対して固定され前記蓄熱部の上方で立設状態となり太陽エネルギーから熱を取り出して内部の水を温める集熱部と、給水源と前記蓄熱部を接続し蓄熱部に水を供給する給水部と、前記蓄熱部内部の水を前記集熱部へと送る揚水部と、前記集熱部の内部で温められた水を前記蓄熱部へと戻す環水部と、前記蓄熱部の水を熱利用機器へと送る出水部から構成されており、前記蓄熱部は重心制御手段を有する構成とすることにより、太陽エネルギー利用装置全体が傾いた場合や集熱部に風などが当たった場合にも、傾きによる重心位置の変化や集熱部に加わる力を打ち消すように重心制御手段を動作させることで、太陽エネルギー利用装置は集熱部の立設状態を維持することができる。また集熱部をより不安定になりやすい高い位置へと設置することが容易になり、集熱部が増やすことが可能になるとともに高い位置に設置された集熱部は周囲の物体に太陽光を遮られることが少ないため、より多くの太陽エネルギーを利用することができる。
【００１５】
第２の発明は、特に第１の発明の重心制御手段を、複数設けられた貯水手段と貯水手段に蓄えられる水の量を変化させる貯水量制御手段によって構成することにより、温められた水を蓄える蓄熱を行う構造と重心制御手段を一体に構成することができる。
【００１６】
第３の発明は、特に第２の発明の重心制御手段を、揚水部及び環水部と一体に構成され集熱部の内部に流される水の量も変化させる構成とすることにより、より大きく太陽エネルギー利用装置の重心を変化させることができる。
【００１７】
第４の発明は、特に第２の発明の重心制御手段を、貯水手段の内部に蓄えられる水が自由水面を持つように貯水手段の内部に空気を残した状態を維持するよう構成することにより、太陽エネルギー利用装置が大きく揺れ貯水手段も揺れた際に貯水手段内部の水は貯水手段と一体に振動せず、したがって貯水手段の揺れと貯水手段内部の水の揺れに位相のずれが生じる。太陽エネルギー利用装置の振動と位相のずれた貯水手段内部の水の振動は互いに打ち消しあい太陽エネルギー利用装置はより安定を保つようになる。
【００１８】
第５の発明は、特に第１の発明の重心制御手段を、支持部に加わる力を検出する支持力
検出器を有し支持力検出器の検出結果に基づいて動作される構成とすることにより、太陽エネルギー利用装置に力が加わって太陽エネルギー利用装置全体が傾斜して重心位置が変化するより前に、傾斜させようとする力を打ち消すよう重心制御手段を動作させることができ、より確実に集熱部の立設状態を維持することができる。
【００１９】
第６の発明は、特に第１の発明の重心制御手段を、蓄熱部及び集熱部に加わる応力を検出する応力検出器を有し応力検出器の検出結果に基づいて動作される構成とすることにより、太陽エネルギー利用装置に力が加わって太陽エネルギー利用装置全体や集熱部が傾斜して重心位置が変化するより前に、傾斜させようとする力を打ち消すよう重心制御手段を動作させることができ、より確実に集熱部の立設状態を維持することができる。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における太陽エネルギー利用装置の斜視図を示すものである。
【００２２】
図１において、太陽エネルギー利用装置は内部に温められた水を蓄えることで熱を蓄える蓄熱部５と太陽エネルギーから熱を取り出して内部の水を温める集熱部６を有している。蓄熱部５は複数設けられた支持部７によって地面に対して固定されており、集熱部６は板状の形状であり立設した状態で蓄熱部５に固定されている。蓄熱部５には給水源（図示せず）と接続され蓄熱部５の内部に水を供給する給水部８が接続されている。また蓄熱部５内部の水を集熱部６へと送る揚水部９と、集熱部６の内部で温められた水を蓄熱部５へと戻す環水部１０が設けられている。さらに蓄熱部５には蓄熱部５の水を熱利用機器（図示せず）へと送る送水部１１が設けられている。
【００２３】
蓄熱部５は重心制御手段１２を有している。蓄熱部５は温められた水を蓄えるための貯水手段１３を複数有しており、複数設けられた貯水手段１３内部の水の量を変化させるように貯水手段１３を互いに接続して水を流す複数の貯水量制御手段１４を有している。重心制御手段１２は貯水手段１３と貯水量制御手段１４によって構成されている。それぞれの貯水手段１３に蓄えられている水量は貯水量制御手段１４によって調整され異なっており、貯水手段１３に均等に水が蓄えられた場合に対して重心位置は変化した状態となっている。
【００２４】
貯水量制御手段１４は揚水部９とも接続されている。貯水量制御手段１４と揚水部９が接続されることで蓄熱部５から集熱部６へと流れる水の量が調整される。貯水量制御手段１４は環水部１０とも接続されている。貯水量制御手段１４と環水部１０が接続されることで集熱部６から蓄熱部５へと流れる水の量が調整される。これらによって集熱部６の内部の水の量も重心制御手段１２によって調整可能に構成されている。
【００２５】
貯水手段１３にはそれぞれ異なる量の水が蓄えられているが、すべての貯水手段１３には空気が残されており自由水面が形成されている。
【００２６】
重心制御手段１２は支持部７に加わる力を検出する支持力検出器１５を有している。支持力検出器１５は蓄熱部５と支持部７の接触個所に設けられており、それぞれの支持部７に加わる力を調べることで、各箇所において蓄熱部５が地面に対して押しつけられている状態なのか地面から離れようとする状態なのかを調べる構成となっている。
【００２７】
また重心制御手段１２は蓄熱部５及び集熱部６に加わる応力を検出する応力検出器１６
を有している。応力検出器１６は圧電素子のように設置された場所のひずみを測定して応力を検出するように構成されており、蓄熱部５や集熱部６の複数個所に配置され、蓄熱部５と集熱部６の接続箇所にも配置されている。
【００２８】
以上のように構成された太陽エネルギー利用装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００２９】
太陽エネルギー利用装置が設置されると給水部８を通じて蓄熱部５内部の貯水手段１３へと水が供給される。この時点で重心制御手段１２は動作せず貯水手段１３には均一に水がたまる。太陽エネルギー利用装置が元々持つ重量と、貯水手段１３に蓄えられた水の量、さらに太陽エネルギー利用装置が設置された地面の傾きなどにより支持部７に加わる支持力は変化していく。
【００３０】
ある程度水がたまると重心制御手段１２は支持力検出器１５を動作させる。重心制御手段１２は支持力検出器１５の検知結果に基づいて貯水量制御手段１４を動作させ貯水手段１３に蓄えられる水の量を調整する。重心制御手段１２は支持部７のうち地面から離れるように力が加わっている支持部７に荷重が加わるよう、その近くの貯水手段１３により多くの水を蓄えて重心位置を変更する。またさらに地面から離れるように力が加わっている支持部７がなくなりすべての支持部７において蓄熱部５が地面に押しつけられる状態になると、その押しつけ力が均等になるように貯水手段１３に蓄える水の量を調整する。この制御によって太陽エネルギー利用装置は安定した状態で設置される。
【００３１】
蓄熱部５全体として一定量の水が蓄えられると給水部８は給水を止める。給水を止めることで重心の変化もなくなるため重心制御手段１２は重心位置を維持する。
【００３２】
続けて、太陽エネルギーを利用するため揚水部９が動作し蓄熱部５の水が集熱部６へと流される。集熱部６へと流された水は集熱部６において太陽エネルギーから熱を得て温められたのち、環水部１０を通じて蓄熱部５へと戻る。
【００３３】
この際、揚水部９は蓄熱部５のある１つの貯水手段１３から水を取り出して集熱部６に送り、環水部１０は蓄熱部５のある１つの貯水手段１３に水を戻す。複数の貯水手段１３から均等に水を取り出しておらず、戻す際も複数の貯水手段１３に均等に戻していないため太陽エネルギー利用装置の重心位置は再び変化する。また貯水手段１３にあった水が集熱部６の内部に移動することによっても重心位置の変化が生じる。
【００３４】
このため支持力検出器１５は常に支持部７に加わる支持力を検出し続け、支持力が変化した場合には貯水量制御手段１４を動作させ、設置時と同様に貯水手段１３の水量を調整して重心位置を制御し太陽エネルギー利用装置を安定させる。
【００３５】
また、利用者が熱利用機器を動作させるとその需要に応じて、送水部１１を通じ蓄熱部５から熱利用機器へと水が流される。この場合においても、送水部１１は蓄熱部５のある１つの貯水手段１３から水を取り出して熱利用機器へと送るため重心の位置が変化するが、支持力検出器１５によって支持部７に加わる支持力を検出され貯水量制御手段１４が動作されるため太陽エネルギー利用装置の安定は維持される。
【００３６】
また、熱利用機器の動作中やあるいは熱利用機器の動作後には送水部１１から流されたのと同量の水が給水部８を通じて蓄熱部５へと供給され、重心制御手段１２は設置時と同様の動作を繰り返す。
【００３７】
加えて、太陽エネルギー利用装置が設置されたのちに立設された集熱部６に風が当たっ
た場合や、集熱部６に物体が衝突したり触れたりした場合、太陽エネルギー利用装置に重心を大きく変化させる力が加わる。
【００３８】
このような大きな力が加わった場合においては単に支持部７に加わる支持力が変化するだけでなく、太陽エネルギー利用装置の各部に大きな変形が生じ応力検出器１６によって検知される。応力検出器１６が大きな変形を検出すると揚水部９と環水部１０に一体に構成された貯水量制御手段１４は重心制御手段によって動作される。集熱部６の内部にある水を蓄熱部５へと移動させ太陽エネルギー利用装置全体の重心を下げて安定化する。
【００３９】
さらに大きな力が加わった後にその力がなくなった場合や、地震などの場合においてはさらに太陽エネルギー利用装置全体に振動が発生する。この振動によって支持部７に加わる支持力も変化するため支持力検出器１５に基づいて振動を打ち消すよう振動とは逆位相に貯水手段１３の水の量を変化させる。またこの際において特に貯水量制御手段１４はそれぞれの貯水手段１３に空気を残し貯水手段１３の内部にある水が自由水面を持つようにする。振動中、太陽エネルギー利用装置全体の振動に伴って貯水手段１３も振動するが貯水手段１３内部の水は自由水面を有しているため水の揺れと太陽エネルギー利用装置の揺れの位相にずれが生じる。そのため太陽エネルギー利用装置の揺れと水の揺れが打ち消しあい太陽エネルギー利用装置はより安定を保つようになる。
【００４０】
最終的に振動が停止すると、重心制御手段１２は再び設置時と同様に支持力検出器１５の検出に基づいて貯水量制御手段１４を動作させ太陽エネルギー利用装置を安定化させ、続けて動作を行う。
【００４１】
上記した実施の形態における構成は、必要に応じて適宜組み合わせて使用することができるものであり、実施の形態そのものの構成に限られるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明にかかる太陽エネルギー利用装置は内部に水を保持し安定を保つ必要がある装置に適用できる。
【符号の説明】
【００４３】
５  蓄熱部
６  集熱部
７  支持部
８  給水部
９  揚水部
１０  環水部
１１  送水部
１２  重心制御手段
１３  貯水手段
１４  貯水量制御手段
１５  支持力検出器
１６  応力検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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