(57)【要約】【課題】太陽光を熱に変換し、変換しなかった太陽光を建造物内に照射して有効利用することができ、コストと手間を要さずに設置することができる太陽光利用システム及び建造物を提供する。【解決手段】太陽光利用システムは、太陽光を透過する光透過性パネル体を隔間配置し、前記光透過性パネル体の間に液体を滞流させ、前記太陽光を前記光透過性パネル体と前記液体とを透過して照射し、前記液体に前記太陽光の熱エネルギを吸収させる。【選択図】図１
2013019647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を透過する光透過性パネル体を隔間配置し、前記光透過性パネル体の間に液体を滞流させ、前記太陽光を前記光透過性パネル体と前記液体とを透過して照射し、前記液体に前記太陽光の熱エネルギを吸収させることを特徴とする太陽光利用システム。
【請求項２】
前記光透過性パネル間を流れる前記液体の液体圧が略均一となるように調整する液体整流手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の太陽光利用システム。
【請求項３】
前記液体整流手段は、前記一対の光透過性パネル間に挟設され前記液体の流れる方向と垂直方向に並設された複数の溝を備えていることを特徴とする請求項２に記載の太陽光利用システム。
【請求項４】
前記一対の光透過性パネルの各々が、少なくとも１枚のガラス板を含んでいることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽光利用システム。
【請求項５】
液体を付勢して前記光透過性パネル間へ供給する付勢手段と、前記液体を貯留する蓄熱手段とを備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽光利用システム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の太陽光利用システムを少なくとも１つ備えていることを特徴とする建造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光のエネルギを熱に変換し利用する太陽光利用システム及び建造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽光のエネルギを吸収し、熱エネルギに変換して利用するための太陽熱コレクタが各種開発されている。これらの太陽熱コレクタは、建造物の外層部などの太陽光の照射されやすい位置に配置され、照射される太陽光を熱エネルギに変換して水等に蓄熱し、電気や温水として利用しようとしている。特許文献１には、太陽の放射熱を吸収して内部に流通される熱媒体を加熱する太陽熱コレクタを屋根に設置するための太陽熱コレクタの設置構造であって、屋根の構造面にレール状の支持部材を一対互いに平行となるように敷設し、これらの支持部材の間に太陽熱コレクタを配置し、この太陽熱コレクタを覆う透明パネルを前記一対の支持部材に架け渡して取付けた太陽熱コレクタが開示されている。
【０００３】
特許文献２には、面積の半分以上が建物の屋根の一部を形成するとともに最大３０％以上の太陽エネルギ透過率を有する太陽エネルギコレクタを備えた太陽熱暖房建造物が開示されている。この太陽熱暖房建造物では、太陽エネルギコレクタから生成された熱が屋根の金属材に半田付け等されたパイプ等で保持された水に保持されて建物の他の部分へと循環する構造が開示されている。この太陽熱暖房建造物は、太陽エネルギコレクタが一般的な屋根や壁構造に匹敵する断熱値を有して太陽光の熱を吸収しつつ光を透過し、屋根の構造にかえて太陽エネルギコレクタを配置可能とすることで、曇りがちで寒冷な冬季の間に充分に太陽光と太陽熱を得ようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１８０３１２号公報
【特許文献２】特表平８−５００９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示したような従来の太陽熱コレクタにおいては、太陽光のエネルギの一部が熱に変換されるが、熱に変換されなかった光のエネルギは利用できず喪失する。日照量が多い場合、エネルギの喪失量は特に多くなる。
【０００６】
このような問題点に対して本発明者は、熱に変換されなかった光を有効に利用する手段について検討した。そして、熱に変換されなかったエネルギを建造物内に採光する日照として利用し、特に植物に照射されるように構成し、光を植物の生育に役立てる着想を得るに至った。本発明者は、特許文献２の太陽エネルギコレクタを建造物の窓や天窓として配置し、透過される光を建造物の採光に利用することを検討した。この太陽エネルギコレクタに太陽光が照射されると、太陽光のエネルギが吸収されると共に、吸収されずに透過した光は窓や天窓を通じて建造物内に照射される。
【０００７】
しかしながら、特許文献２の太陽エネルギコレクタでは、断熱の作用が通常の壁面と同程度なので、特許文献１の太陽熱コレクタ等に比較すると、吸収できる面積あたりの熱量が少なく、特に日照が多い際の太陽光のエネルギを充分に利用することができないと思われた。これは、特許文献２の太陽エネルギコレクタは日照量が少なく寒冷な環境で用いることを主な目的としているためと思われた。また、特許文献２の太陽エネルギコレクタは低熱伝導率の光透過断熱材や太陽輻射吸収剤を必要とし、太陽エネルギコレクタとは別に蓄熱のために水を循環させる構造を設ける必要があるなど、設置にはコストと手間を要する。
【０００８】
従って本発明の目的は、太陽光を熱に変換し、変換しなかった太陽光を建造物内に照射して有効利用することができる太陽光利用システム及び建造物を提供することにある。
【０００９】
本発明の別の目的は、コストと手間を要さずに設置することができる太陽光利用システム及び建造物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の太陽光利用システムは、太陽光を透過する光透過性パネル体を隔間配置し、前記光透過性パネル体の間に液体を滞流させ、前記太陽光を前記光透過性パネル体と前記液体とを透過して照射し、前記液体に前記太陽光の熱エネルギを吸収させる。
【００１１】
一対の光透過性パネル間に液体の流路が形成されている。建造物の外部からこの光透過性パネル間に太陽光が照射されると、光透過性パネル及び液体が太陽光のエネルギを吸収してこれを熱に変換する。また、光透過性パネルの熱は液体に熱伝導される。このため、太陽光エネルギを有効に熱に変換することができる。吸収されなかった太陽光は光透過性パネルを透過し、建造物の内部へと照射される。これらの作用により、太陽光のエネルギへの変換が有効に行われ、しかも、変換されなかった太陽光を建造物の内部に照射して有効利用することができる。また、製造及び設置にもコストと手間を要さない。光透過性パネルは熱を吸収し光を透過するので、建造物の屋根や側壁に適用することで光を取り入れつつ建造物の温度上昇を抑えることができ、温度調節のためのエネルギを削減することができる。さらに、太陽光利用システムから熱エネルギを得ることができるので、外部の電力等のエネルギ利用を大きく節約することができる。
【００１２】
光透過性パネル間を流れる液体の液体圧が略均一となるように調整する液体整流手段とを備えていることが好ましい。液体整流手段が光透過性パネル間で液体の液体圧を略一定にすることで、この略等しい液体圧の液体の流れが光透過性パネル間の流路の略全面に渡って形成される。乱流の発生が抑えられて液体が循環しやすくなり、液体圧差によって気泡が発生したり、特定の箇所に気泡が集中又は滞留することがない。このため、光透過性パネル間に液体が滞留したり空隙が生じたりすることがなく、液体への太陽光エネルギの吸収及び光透過性パネルからの熱伝導の効率が大幅に向上する。
【００１３】
液体整流手段が一対の光透過性パネル間に挟設され、液体の流れる方向と垂直方向に伸張する複数の溝を備えていることが好ましい。溝が液体流を液体の流れる方向に規制し、乱流の発生を防ぎ、略同量の液体が流れるようにするので、光透過性パネル間で液体流の液体圧が一定となる。
【００１４】
一対の光透過性パネルの各々が、少なくとも１枚のガラス板を含んでいることが好ましい。ガラス板は、一定の光透過率、強度、面積を安価に確保しやすく、また、ガラス板の種類の選択、表面処理又は構成素材の含有物によって光透過率、光吸収率、熱伝導率及び強度等の性質を選択しやすい。
【００１５】
液体を付勢して光透過性パネル間へ供給する付勢手段と、この液体を貯留する蓄熱手段とを備えていることが好ましい。蓄熱した液体を貯留することで、温水や電気などによって熱エネルギを有効に利用することができる。
【００１６】
本発明の建造物は、上述した太陽光利用システムを少なくとも１つ備えている。屋根や側壁の光透過部に上述した光透過性太陽熱吸収構造を備えることで、屋根に照射される太陽光を熱に変換しつつその下では透過した光を有効利用することができる。このように、熱エネルギを得つつ太陽光を有効利用するので植物工場等に適した建造物となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、一対の光透過性パネル間に液体の流路が形成されている。建造物の外部からこの光透過性パネル間に太陽光が照射されると、光透過性パネル及び液体が太陽光のエネルギを吸収してこれを熱に変換する。また、光透過性パネルの熱は液体に熱伝導される。このため、太陽光エネルギを有効に熱に変換することができる。吸収されなかった太陽光は光透過性パネルを透過し、建造物の内部へと照射される。これらの作用により、太陽光のエネルギへの変換が有効に行われ、しかも、変換されなかった太陽光を建造物の内部に照射して有効利用することができる。また、製造及び設置にもコストと手間を要さない。光透過性パネルは熱を吸収し光を透過するので、建造物の屋根や側壁に適用することで光を取り入れつつ建造物の温度上昇を抑えることができ、温度調節のためのエネルギを削減することができる。さらに、太陽光利用システムから熱エネルギを得ることができるので、外部の電力等のエネルギ利用を大きく節約することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る太陽光利用システムを備えた建造物の一部透視斜視図である。
【図２】図１の太陽光利用システムにおける光透過性太陽熱吸収部の分解斜視図である。
【図３】図２の太陽光利用システムにおける光透過性太陽熱吸収部の作用を示す斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る太陽光利用システムを備えた建造物の斜視図である。
【図５】図４の太陽光利用システムにおける光透過性太陽熱吸収部の作用を示す斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る太陽光利用システムにおける光透過性太陽熱吸収部の斜視図である。
【図７】（ａ）本発明の第４の実施形態に係る太陽光利用システムにおける光透過性太陽熱吸収部の一部拡大断面図である。（ｂ）（ａ）の整流部材を示す斜視図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る太陽光利用システムにおける光透過性太陽熱吸収部の一部拡大断面図である。
【図９】本発明の第６の実施形態に係る太陽光利用システムにおける光透過性太陽熱吸収部の一部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
以下、本発明の一実施形態に係る太陽光利用システムについて図面を参照して説明する。図１は本発明の一の実施形態に係る太陽光利用システムを備えた建造物の一部透視斜視図である。
【００２０】
本実施形態における太陽光利用システム１は、図１に示すように、光透過性太陽熱吸収部１０と、この光透過性太陽熱吸収部１０に連結された液体流循環部５０（本発明の液体滞流手段に対応する）とから主として構成されている。光透過性太陽熱吸収部１０は、建造物１００の屋根１０１や側壁１０２の光透過部、例えば天窓や側面の窓に配置される。本実施形態では、光透過性太陽熱吸収部１０は、建造物１００の屋根１０１を貫通した開口部を覆うように設けられてなる。建造物１００は植物６０をその内部に配置して生育させるために用いるもので、光透過性太陽熱吸収部１０は植物６０に太陽光Ｌを供給するための採光を行う天窓として設けられているものである。
【００２１】
太陽光利用システム１は、太陽光Ｌを透過する光透過性パネル体２０を隔間配置している。本実施形態では、光透過性太陽熱吸収部１０が、互いに対向する一対の光透過性パネル２０を隔間配置し、光透過性パネル２０間に形成された液体流路３０を備えている。
【００２２】
光透過性太陽熱吸収部１０における各光透過性パネル２０は、光を透過する層であり、例えばガラスや樹脂等の透明素材の特に板状のものを用いることができる。素材の種類としては、強化ガラス又は鉛ガラス等のガラスや、ポリカボネート又はアクリル樹脂を使用できる。ガラスを用いる場合、厚みは１０〜３０ｍｍ前後であることが望ましい。この範囲よりも薄いと強度に問題があり熱を吸収しにくく、厚いと光透過性に問題が生じコスト面でも設置が困難となる可能性がある。本実施形態では厚み１２ｍｍの強化ガラスを用いている
【００２３】
光透過性パネル２０は、少なくとも一対が互いに対向するように配置されており、これら光透過性パネル２０に挟まれた空間が液体流路３０となっている。
【００２４】
光透過性パネル２０を、パッキング２２が緊締し、光透過性パネル２０及びパッキング２２で囲まれた空間が液体流路３０となっている。液体流路３０はパッキング２２により水密性が保たれている。パッキング２２は光透過性パネル２０の重量と硬さを支えられる素材であれば何を用いてもよく、弾性素材であるとさらに望ましい。適度な硬さと弾性を備える構成素材の例としてはシリコンエラストマやゴムなどがある。本実施形態では、パッキング２２は光透過性のシリコーンゲルを使用している。パッキング２２が水密性を保って緊締する手段は接着、溶接、ろう接又は弾性素材による密着等のいずれでもよいが、本実施形態ではパッキング２２は弾性樹脂を構成素材とするので、弾力によって光透過性パネル２０を緊締している。パッキング２２には、このパッキング２２を貫通するように、液体流循環部５０を接続できる接続孔２２ａが両端に設けられている。パッキング２２の内側の上下辺には、光透過性パネル体２０をはめ込むことが可能な溝２２ｂ及び２２ｃが設けられている。
【００２５】
光透過性パネル体２０は、間に液体を滞流させるよう形成されてなる。滞流とは、液体が太陽光の熱エネルギを吸収できるよう、ある程度の遅い速度で流れることである。目安としては面積が４００×２５０×１２ｍｍのパネルにおいて０．５〜１０Ｌ／分程度の流速を指す。
【００２６】
本実施形態では、液体流循環部５０がこの光透過性太陽熱吸収部１０内部の液体流路３０内に液体（例えば水道水、井戸水若しくはその他の水、又はこの種の目的に適した他の種類の液体）を循環させ、液体流４０を形成する。なお、本実施形態では、光透過性太陽熱吸収部１０は、液体流路３０の下流側、本実施形態では後述する液体排出路５２が上になるようある程度の角度Ｄで傾けられている。図に示した例ではＤ＝５〜１５°程度である。
【００２７】
液体流循環部５０は、液体流路３０内の液体を付勢して滞流させ、液体流４０を形成する。具体的には、液体流路３０の端部すなわち光透過性パネル２０Ａ及び２０Ｂの隙間の端部の一方から液体を供給し、他方から液体を排出する。本実施形態では、液体流循環部５０は、液体流路３０に液体を供給する配管、ポンプ５３（本発明の付勢手段に対応する）及び後述する蓄熱タンク５４（本発明の蓄熱手段に対応する）等を総じて指す。液体供給路５１と液体排出路５２の配管が、図１での左右方向の端にパッキング２２の接続孔２２ａに水密に接続されている。
【００２８】
液体流循環部５０は、液体流４０となる液体を貯留する蓄熱タンク５４を備えている。本実施形態では、蓄熱タンク５４は液体排出路５２に配管５８を介して接続された断熱性の貯留タンクを用いている。蓄熱タンク５４は、液体流４０に用いる新しい液体を供給する液体供給機構５５にバルブ５６を通じて接続されている。液体供給機構５５は上水道（図示せず）に接続され、必要に応じて、水道水を供給できるように構成されている。蓄熱タンク５４は、また、バルブ５７を介した配管５８によって液体を排出できるように構成されている。配管５８は、温度が上昇した液体を別途利用するために貯留する貯留装置５９に接続されている。蓄熱タンク５４はポンプ５３を介して液体供給路５１に接続され、蓄熱タンク５４内に貯留された液体を液体供給路５１に供給し、液体流路３０に循環させることができるようになっている。
【００２９】
配管５８は、熱交換装置７０に熱的に接続されている。熱交換装置７０は気体又は液体に配管５８の液体流４０の熱を交換し、気体又は液体を流通する配管７１を通じて外部に熱を利用することができるようになっているものである。本実施形態では、熱交換装置７０は、熱媒体である液体を流すための流路が軸方向に沿って内部に設けられている熱伝導性の媒体容器と、この媒体容器の少なくとも１つの外側表面に固着されて熱的に結合されており金属線材をコイル状に連続的に巻回し扁平形状とした扁平コイルとを備えた熱交換装置を使用している。この熱交換器は、表面積の非常に大きいフィン部を備え、扁平コイルの間を空気が流通可能で自然対流によって熱空気の循環が行われ、熱交換効率が高いものである。
【００３０】
なお、本実施形態では、建造物１００は植物６０に日照量が少ない場合に光を供給するためにＬＥＤによる照明（図示せず）を備えている。
【００３１】
本実施形態における太陽光利用システムの作用について図１を示して説明する。まず、バルブ５６を開放して液体供給路５１に対して液体を供給し、液体流路３０と配管５８を満たすだけの液体を供給した時点で、バルブ５６とバルブ５７を閉じてポンプ５３を動作させ、液体流路３０に液体流４０を発生させる。液体流４０は、一定の方向、図に示した例では光透過性太陽熱吸収部１０の長手方向に向かう。
【００３２】
液体流路３０は液体排出路５２が上になるよう傾けられ、液体流４０の速度は充分遅く滞留している。供給された液体は液体導入路５１から満たされて液体排出路５２側に流れる。図３に示すように、液体流４０によって供給された液体は液体導入路５１からの液体流４０の勢いに加えて、下部の例えば水位４１、ついで水位４２のように次第に水みちによって液体流路３０を移動してゆき、液体排出路５２から排出される。水みちによって液体が移動することにより、液体流路３０のいずれの場所でも液体圧が略一定となっている。このため液体流路３０に空隙ができたり、液体流路３０内に液体供給路５１などから混入した気泡が液体圧の低い箇所に集中することがなく、液体流路３０の全面に略均一に液体が流れる。
【００３３】
この状態で光透過性太陽熱吸収部１０に太陽光Ｌが照射されると、この太陽光Ｌは、光透過性パネル２０Ａ及び２０Ｂにそれぞれ吸収される太陽光Ｌ１、液体流４０に吸収される太陽光Ｌ２、並びにいずれの部材にも吸収されずに光透過性太陽熱吸収部１０を透過する太陽光Ｌ３となる。
【００３４】
光透過性パネル２０Ａ及び２０Ｂはそれぞれ太陽光Ｌ１を吸収することによって温度が上昇し、太陽光Ｌ１を熱エネルギに変換する。この熱は、液体流４０に熱伝導される。液体流４０は液体流路３０の略全面に渡って均一に流れているので、有効に熱伝達が行われることとなる。
【００３５】
液体流４０は太陽光Ｌ２を吸収して温度が上昇し、太陽光Ｌ２を熱エネルギに変換する。液体流４０は液体流路３０の略全面に渡って流通しているので、液体流路３０においてこの変換が有効に行われる。
【００３６】
光透過性太陽熱吸収部１０を透過した太陽光Ｌ３は、建造物１００の採光に供される。この実施形態では、建造物１００内の植物６０の生育のための太陽光として用いられる。
【００３７】
蓄熱された液体流４０の液体の温度が充分に上昇したときは、バルブ５７を開放して、蓄熱タンク５４に温度が上昇した液体を温水として貯留する。この温水は熱交換装置７０を介して夜間の空気調整に用いる等、熱エネルギとして他の用途に使用できる。
【００３８】
なお、光透過性太陽熱吸収部１０は、液体流路３０の下流側、すなわち液体流４０の下流側が上になるよう傾けられているため、液体流路３０内に気泡が発生した場合、その気泡はすみやかに液体流路３０の下流側に移動し、液体流４０と共に排出される。そのため、光透過性太陽熱吸収部１０に気泡が滞留することがない。
【００３９】
この他、気温や日照量に応じてポンプ５３、バルブ５６及び５７の動作を行ってもよい。例えば、バルブ５６を閉じバルブ５７を開放し、蓄熱タンク５４に貯留された液体を循環させることで、より多い液体の量を循環させ、太陽光により温度を上昇させることができる。また、バルブ５６及び５７を開放し、常に液体供給手段５５から液体を供給して、太陽光により温度を上昇させることができる。この操作によると、気温や日照量が多い場合は多くの液体を短時間で温度を上昇させることができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
本実施形態では、図４に示すように、建造物１１０が、屋根１０１Ａ並びに１０１Ｂ及び側壁１０２Ａに光透過性パネル２０を備える光透過性太陽熱吸収部１０を備えている。
【００４１】
建造物１１０は、傾斜した屋根１０１Ａ及び１０１Ｂを備えている。光透過性太陽熱吸収部１０は、この屋根１０１Ａ及び１０１Ｂに、それぞれ下方から上方に向かうように液体流４０及び４０Ａが流れるよう構成される。具体的には、液体供給路５１が下方に、液体排出路５２が上方になるように配置される。
【００４２】
光透過性太陽熱吸収部１０は、建造物１１０の側壁１０２Ａにも、下方から上方に向かうように液体流４０Ｂが流れるよう構成される。具体的には、液体供給路５１が下方に、液体排出路５２が上方になるように配置される。
【００４３】
本実施形態では、光透過性太陽熱吸収部１０は、液体流４０、４０Ａの下流側が上になるよう傾けられているため、第１の実施形態同様に光透過性太陽熱吸収部１０に気泡が滞留することがない。
【００４４】
側壁１０２に配置された光透過性太陽熱吸収部１０Ａにおいては、図５に示すように液体流４０Ｂによって供給された液体は、液体供給路５１からの直接の水流の勢いによらず、水みちによる水位の上昇のみによって、例えば下部の水位４３、ついで水位４４のように上部へと移動してゆき、液体排出路５２から排出される。このため、光透過性太陽熱吸収部１０Ａ内の液体圧は特に均一になっている。液体供給路５１から混入した気泡３１は、すみやかに上部へと移動し、液体排出路５２から排出され、水流路３０へと滞留することがない。
【００４５】
（第３の実施形態）
本実施形態では、図６に示すように、光透過性太陽熱吸収部１０Ａは整流部材２１Ｉ（本発明の整流手段に対応する）を備えている。この整流部材２１Ｉは、液体流循環部５０から供給される液体の流れを規制して液体流路３０内の液体流４０による液体圧を略均一になるように調整するためのものである。
【００４６】
整流部材２１Ｉは、液体供給路５１と光透過性太陽熱吸収部１０Ａとの間に設けられた角筒状の部材として設けられてなる。その他の点については第１の実施形態と同様である。
【００４７】
図に示した例では、整流部材２１Ｉは光透過性太陽熱吸収部１０Ａの液体供給路５１側の端から垂直に伸張し上端部は閉じた角筒状の部材である。この整流部材２１Ｉの上端近くの側面に、液体供給路５１が接続されている。
【００４８】
本実施形態では、液体供給路５１から液体が供給されると整流部材２１Ｉを経由して液体流路３０に液体が流通する。整流部材２１Ｉの筒状内部は、液体流路３０とは別方向の軸の液体路をなし、液体はこの液体路に液体が満たされてから液体流路３０に流通するので、液体流路３０には幅方向に略均一の液体圧によって液体が流通し液体流４０が形成される。
【００４９】
（第４の実施形態）
図７（ａ）に示すように、本実施形態の光透過性太陽熱吸収部１０Ｃでは、光透過性パネル２０Ａ及び２０Ｂは、整流部材２１（本発明の整流手段に対応する）を挟んで対向している。
【００５０】
整流部材２１は、一対の光透過性パネル２０のうち、一方である光透過性パネル２０Ｂ上に形成されている。この整流部材２１は、液体流循環部５０から供給される液体の流れを規制して液体流路３０内の液体流４０による液体圧を略均一になるように調整するためのものである。本実施形態では、整流部材２１は光透過性パネル２０Ａ及び２０Ｂ間に挟設された部材で、液体の流れる液体流４０の方向と垂直に並設された複数の溝を備えている。図７（ｂ）に示すように、整流部材２１は、長手方向が光透過性パネル２０Ａ及び２０Ｂの幅と略同じ略直方体の部材の上部に、幅方向に沿って谷型の溝２１ａが穿たれてなる。相互の溝２１ａの間は山形２１ｂになっている。
【００５１】
溝２１ａの大きさ、すなわち溝の深さ２１ｄは、液体流路３０の厚みに対して小さすぎると層流形成の作用が小さく、大きすぎると液体流４０を阻害する。溝の深さ２１ｄは、液体流路３０の厚みの１／４〜１／２程度が望ましい。図に示した例では、高さ２１ｃは液体流路３０の厚みである光透過性パネル２０Ａ及び２０Ｂ間の距離に等しい約１０ｍｍで、溝の深さ２１ｄは整流部材２１の高さ２１ｃの１／２の約５ｍｍである。整流部材２１は、光透過性パネル２０Ａ及び２０Ｂによって挟まれ、液体流路３０内のやや液体供給路５１側に立設されている。
【００５２】
本実施形態では、液体供給路５１から液体を供給すると、液体供給路５１の近くでは流れる方向の異なる液体流４０Ｃ、４０Ｄ及び４０Ｅが発生し、光透過性太陽熱吸収部１０Ｂの位置によって水圧が異なってくる。この液体流４０Ｃ、４０Ｄ及び４０Ｅが、いずれも整流部材２１の山形２１ｂ間の溝２１ａの近くを流れることにより、一定の方向、図に示した例では光透過性太陽熱吸収部１０Ｃの長手方向に向かう液体流４０Ｆとなる。
【００５３】
本実施形態の変更態様として、整流部材２１Ｆの溝２１ａの深さに差が設けられていてもよい。具体的には、整流部材２１Ｆは、溝２１ａの深さが液体供給路５１に近い位置では深く、液体供給路５１から遠くなるにしたがって浅くなっていてもよい。例えば、溝２１ａの深さが液体供給路５１に近い位置では整流部材２１Ｆの高さ２１ｃの約１／２で、液体供給路５２から最も遠い位置では高さ２１ｃの約１／４とする。この変更態様では、液体流４０が整流部材２１Ｆを通過できる量が、液体供給路５１に近い位置では溝２１ａが深いので多く、遠い位置では溝２１ａが浅いので少ない。液体流路３０では、液体供給路５１に近い位置では液体流４０の量が多く、遠ざかると少ないが、整流部材２１Ｆを液体流４０が通過できる量がそれに対応しているので、整流部材２１Ｆを通過した液体流４０による液体圧が液体流路３０内で略均一となっている。
【００５４】
（第５の実施形態）
本実施形態では、光透過性太陽熱吸収部１０Ｃの整流部材２１Ｆが図８に示すように長手方向が液体流路３０に対して斜めになるように設置されている。その他の点については第４の実施形態と同様である。
【００５５】
整流部材２１Ｆは、液体供給路５１に近い位置では液体流路３０内での位置が液体供給路５１寄りになるよう、液体供給路５１から遠ざかるにしたがって液体流路３０内での位置が液体排出路５２寄りになるよう形成され、その結果液体流路３０に対して斜めになっている。溝２１ａは、液体流路３０に対して平行となっている。
【００５６】
本実施形態の作用として、液体供給路５１からの液体流４０の一部が、整流部材２１Ｆの傾斜に沿って液体供給路５１から遠ざかる方向に流れる液体流４０Ｇとなる。液体流路３０では、液体供給路５１に近い位置では液体流４０の量が多く、遠ざかると少ないが、この作用によって液体供給路５１に近い位置から遠い位置へと液体流４０Ｇが供給され、液体流路３０内で液体の流れが均一となる。
【００５７】
なお、整流部材２１Ｆは整流部材と同じ寸法で構成し、光透過性パネル２０Ａ及び２０Ｂの間に挟設するときに斜めになるようにしてもよい。
【００５８】
（第６の実施形態）
本実施形態では、図９に示すように、光透過性太陽熱吸収部１０Ｃの光透過性パネル２０Ｃが、上述の整流部材２１にかえて、直線状に伸張する複数の溝からなる整流部材２１Ｅを備えている。その他の点については第４の実施形態と同様である。
【００５９】
直線状に伸張する複数の溝とは畦状、畝状、櫛状などで直線状に盛り上がった箇所又は穿たれた箇所が並列しているものである。こうした構造は、光透過性パネル２０に対して長尺の部材を複数固着する、複数の長尺の部材又は溝を備えた板状の部材を光透過性パネル２０に固着する又は光透過性パネル２０の間に挟みこむことによって形成される。本実施形態では、整流部材２１Ｅは、光透過性のシリコンエラストマを構成素材とする山形の部材で、底部が約１ｃｍ、高さが約０．５ｃｍの山形の部材を、それぞれ２ｃｍの間隔を隔てて光透過性パネル２０Ｃに複数固着して用いている。
【００６０】
本実施形態では、光透過性パネル２０Ｃに設けられた複数の溝である整流部材２１Ｅはその表面積により熱交換の作用を持ち、光透過性パネル２０Ｃから熱が整流部材２１Ｅに伝達すると整流部材２１Ｅの構造を介して液体流路３０へ熱の伝達が特に有効に行われる。
【００６１】
本実施形態の変更態様として、光透過性パネル２０Ａ及び２０Ｃの双方上に整流部材２１を固着して設けていてもよい。
【００６２】
（その他の実施形態）
他の変更態様として、３枚以上の光透過性パネル２０を設けてもよい。この場合、液体流路３０が複数設けられることになり、１つの液体流路３０につき１つの整流部材２１が設けられていてもよい。光透過性パネル２０のうち複数が片面に整流部材２１を備えていても、両面に整流部材２１を備えた光透過性パネル２０があってもよい。
【００６３】
また他の変更態様として、光透過性パネル２０が光を熱エネルギに変換しやすいよう各種の構造を設けてもよい。具体的には、熱に変換されやすい赤外線を吸収する素材、表面処理、ガラス内の添加物を光透過性パネル２０に追加してもよく、光透過性パネル２０に熱的に接続された赤外線吸収素材やフィルム等を備えていてもよい。
【００６４】
また他の変更態様として、液体供給路５１を他の部位に設けてもよい。液体供給路５１を光透過性太陽熱吸収部１０の幅方向の略中央に設けることで、液体流４０の幅方向での液体圧の差が小さくなる。液体供給路５１を複数設けてもよい。複数の液体供給路５１を光透過性太陽熱吸収部１０の幅方向に略均一に設けることで、液体流４０の幅方向での液体圧の差がより小さくなる。
【実施例】
【００６５】
４００×２５０×１２ｍｍの光透過性パネルを、長径１０ｍｍのシリコンエラストマを構成素材とするスペーサを隔てて対向させた。光透過性パネルの間に厚みが１０ｍｍで長手方向が光透過性パネルの幅と略同じ略直方体の部材の上部に幅方向に沿って谷型の深さ５ｍｍの溝が穿たれた整流部材を挟設した。この対向させた光透過性パネルを光透過性太陽熱吸収部とした。この光透過性太陽熱吸収部に流速５Ｌ／分の水道水を流し液体流を発生させた。光透過性パネルの上２５０ｍｍを隔てて５００Ｗの工事用ライトを照射し、光透過性パネルの上部、下部及び水温を測定した。
【００６６】
照射開始から１０分後、光透過性太陽熱吸収部の上部と下部での温度を測定すると、上部では４７℃、下部では２５℃、水温は１８℃であった。上部と下部の照度を照度計ＫＯＩＴＯ  ライトロガー  メモリーセンサー  ＭＥＳ１３６で測定した結果、光透過性太陽熱吸収部の光透過率は８７％であった。この結果から、光透過性太陽熱吸収部は太陽光のエネルギで生じる熱を吸収し、吸収しないエネルギを太陽光として透過することが示された。
【００６７】
以上述べた実施形態及び実施例は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
太陽光利用システムは、建造物の維持コスト削減などに役立つほか、エネルギの節約と有効利用によってエネルギ確保問題や二酸化炭素削減などの環境問題への対策にも大きく寄与するものである。
【符号の説明】
【００６９】
１０、１０Ａ  光透過性太陽熱吸収部
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ  光透過性パネル
２１、２１Ｅ、２１Ｆ、２１Ｇ、２１Ｉ  整流部材
２１ａ  溝
２１ｂ  山形
２１ｃ  高さ
２１ｄ、２１ｄ１、２１ｄ２  溝の深さ
２２  パッキング
２２ａ  接続孔
２２ｂ、２２ｃ  溝
２３  スペーサ
２３ｌ  長径
３０  液体流路
４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆ、４０Ｇ  液体流
４１、４２、４３、４４  水位
５０  液体流循環部
５１  液体供給路
５２  液体排出路
５３  ポンプ
５４  蓄熱タンク
５５  液体供給機構
５６、５７  バルブ
５８、７１  配管
６０  植物
７０  熱交換装置
１００、１１０  建造物
１０１、１０１Ａ、１０１Ｂ  屋根
１０２、１０２Ａ  側壁
Ｌ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４  太陽光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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