太陽光発電集熱システム
【課題】蓄熱手段に蓄熱された熱を効率よく使用できる太陽光発電集熱システムを提供する。
【解決手段】建物の屋根面４２に、太陽電池モジュール８が屋根面４２との間に空気流通層Ｓを介在させた状態で設けられ、空気流通層Ｓに伝熱手段１３が接続され、伝熱手段１３は、中間床１５とこの中間床１５の直下に設けられた天井２０との間の天井裏空間２１に接続され、天井裏空間２１に、熱を蓄える蓄熱手段１２が設けられ、天井２０に、この天井２０より断熱効果の高い断熱材２４が設けられているので、蓄熱手段１２に蓄熱された熱を床暖房として効率よく使用できる。
【解決手段】建物の屋根面４２に、太陽電池モジュール８が屋根面４２との間に空気流通層Ｓを介在させた状態で設けられ、空気流通層Ｓに伝熱手段１３が接続され、伝熱手段１３は、中間床１５とこの中間床１５の直下に設けられた天井２０との間の天井裏空間２１に接続され、天井裏空間２１に、熱を蓄える蓄熱手段１２が設けられ、天井２０に、この天井２０より断熱効果の高い断熱材２４が設けられているので、蓄熱手段１２に蓄熱された熱を床暖房として効率よく使用できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、太陽エネルギーを利用して、発電と集熱の両方を行うことのできる太陽光発電集熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽エネルギーを利用して、発電と集熱の両方を行うことのできる太陽光発電集熱システムの一例として、特許文献１に記載のものが知られている。
この太陽光発電集熱システムは、屋根面に複数の太陽電池モジュールが配設され、これら太陽電池モジュールの上方に透光性部材が少なくとも前記太陽電池モジュールの上方を覆うようにして設けられ、前記透光性部材と前記屋根面との間に、空気流通層が形成され、この空気流通層に、床下に配置されて熱を蓄える蓄熱手段に連結する伝熱手段が接続されているものである。
【０００３】
このような太陽光発電集熱システムでは、屋根面に配設された太陽電池モジュールによって、太陽光を電気（電力）に変換することができ、建物で消費する電力を賄うことができるため、電力の自給自足を行うことができる。
また、太陽電池モジュールの上方に透光性部材が少なくとも太陽電池モジュールの上方を覆うようにして設けられ、透光性部材と屋根面との間に空気流通層が形成され、さらに、空気流通層には床下の蓄熱手段に連結する伝熱手段が接続されているので、太陽熱が透光性部材を透光して空気流通層内の空気に伝達されることによって、その空気が加熱されて、さらに伝熱手段を介して蓄熱手段で蓄熱される。その結果、蓄熱手段に蓄熱された熱を床暖房に利用できるとともに、暖房機器等に使用される電力を削減することが可能となる。
したがって、このように発電と集熱とを同時に行うことができるため、太陽エネルギーの利用効率の向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２６９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来の太陽光発電集熱システムでは、１階の床下に蓄熱手段を設置し、１階の床暖房としていたが、２階以上の床と、その直下にある天井板との間に蓄熱手段を設置することによって、２階以上の床の床暖房とすることができる。
しかし、蓄熱手段からの熱は、上方のみならず下方にも放出される。したがって、蓄熱手段を２階以上の床と、その直下にある天井との間に設置すると、蓄熱手段から放出される熱の一部が天井を加熱するので、蓄熱手段から放出された熱の一部が無駄となってしまい、よって、蓄熱手段に蓄熱された熱を効率よく使用できなかった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、蓄熱手段に蓄熱された熱を効率よく使用できる太陽光発電集熱システムを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、例えば図１〜図６に示すように、建物の屋根面４２に、太陽電池モジュール８が前記屋根面４２との間に空気流通層Ｓを介在させた状態で設けられており、
前記空気流通層Ｓに伝熱手段１３が接続されており、
この伝熱手段１３は、前記建物の１階床３０より上方にある床（例えば中間床１５）とこの床１５の直下に設けられた天井２０との間の天井裏空間２１に接続されており、
前記天井裏空間２１に、熱を蓄える蓄熱手段１２が設けられており、
前記天井２０に、この天井２０より断熱効果の高い断熱材２４が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、太陽熱が太陽電池モジュール８を透過して空気流通層Ｓ内の空気に伝達されることによって、その空気が加熱され、加熱された空気が伝熱手段１３を介して、建物の１階床３０より上方にある床１５とこの床１５の直下に設けられた天井２０との間の天井裏空間２１に流入し、加熱された空気の熱が天井裏空間２１に設けられた蓄熱手段１２に蓄熱される。
その結果、蓄熱手段１２に蓄熱された熱を床暖房に利用できるとともに、天井２０に、この天井２０より断熱効果の高い断熱材２４が設けられているので、蓄熱手段１２から下方に向けて放出された熱は断熱材２４でその大部分が断熱される。したがって、蓄熱手段１２に蓄熱された熱を床暖房として効率よく使用できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の太陽光発電集熱システムにおいて、
前記１階床３０より上方にある床は、ある特定階（例えば２階）の中間位置にある中間床１５であり、
この中間床１５と特定階床（２階床１６）との間が収納空間１７となっており、
前記中間床１５とその直下に設けられた天井２０との間の天井裏空間２１に前記蓄熱手段１２が設けられていることを特徴とする
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、蓄熱手段１２から下方に向けて放出された熱は断熱材２４でその大部分が断熱されるので、蓄熱手段１２に蓄熱された熱を効率よく使用できるとともに、断熱材２４を透過した一部の熱によって天井２０が加熱され、その下の収納空間１７の暖房として使用できる。つまり、収納空間１７は居室に比べて床面から天井までの高さが低いので、加熱された天井２０によってある程度収納空間１７を暖めることができる。収納空間１７は、冬場は居室ほど暖める必要がないが、ある程度暖めて一定の温度に保持しておくことによって、収納物の維持管理に役立つ。
また、断熱材２４の性能を変えることで、上方に流れる熱と下方に流れる熱の割合を変えることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の太陽光発電集熱システムにおいて、
前記特定階（例えば２階）床１６上の部屋１８ａが、前記収納空間１７と隣接しており、
前記中間床１５の前記部屋１８ａ側の端部と、前記天井２０の前記部屋１８ａ側の端部との間に吹出口２５が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、中間床１５の部屋１８ａ側の端部と、天井２０の部屋１８ａ側の端部との間に吹出口２５が設けられているので、蓄熱手段１２から放出された熱によって暖められた暖気が吹出口２５から放出され、特定階床上の部屋１８ａの暖房として利用できる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽光発電集熱システムにおいて、
前記蓄熱手段１２と前記天井２０との間に空気流通路２３が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、蓄熱手段１２と天井２０との間に空気流通路２３が形成されているので、蓄熱手段１２から下方に向けて放出される熱によって暖められた暖気が空気流通路２３を通って天井裏空間２１に行き渡るので、床暖房として有効利用できる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽光発電集熱システムにおいて、
前記蓄熱手段１２は、潜熱を利用して蓄熱する潜熱蓄熱材であることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、蓄熱手段１２が潜熱蓄熱材であるので、蓄熱容量を比較的大きくすることができ、また、蓄熱温度が安定するので蓄熱効果を高めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、蓄熱手段に蓄熱された熱を床暖房に利用できるとともに、天井に、この天井より断熱効果の高い断熱材が設けられているので、蓄熱手段から下方に向けて放出された熱は断熱材でその大部分が断熱されるので、蓄熱手段に蓄熱された熱を効率よく使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る太陽光発電集熱システムを備えた建物の一例を示す分解斜視図である。
【図２】本発明に係る太陽光発電集熱システムの概略構成を示す図である。
【図３】本発明に係る太陽光発電集熱システムを備えた建物の一例を示す要部の縦断面図である。
【図４】本発明に係る太陽光発電集熱システムを備えた建物の屋根を示すもので、棟と平行な鉛直面で切断した要部断面図である。
【図５】同、棟と直交する鉛直面で切断した要部断面図である。
【図６】同、図５の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る太陽光発電集熱システムを備えた建物の一例を示す分解斜視図、図２は太陽光発電集熱システムの概略構成を示す図、図３は、太陽光発電集熱システムを備えた建物の一例を示す要部の縦断面図である。
【００２０】
図１〜図３に示す建物１は、基礎２上に構築された建物本体３と、この建物本体３の上に形成された屋根４とを備えたものである。屋根４は、複数の屋根パネル４１が桁方向に配列されてなり、屋根パネル４１は、図４に示すように框材を矩形枠状に組み立てるとともに、この矩形枠の内部に補強用の桟材を縦横に組み付けて枠体４１aを構成し、枠体４１aの上面に野地板等の面材４１bが設けられてなる。そして、屋根パネル４１が複数配列されることによって、棟５の両側に棟５から軒先に向かって下り勾配を有する屋根面４２が形成されている。
【００２１】
これら棟５の両側に形成された屋根面４２のうちの片側の屋根面４２には、複数のシースルー型太陽電池モジュール８が前記屋根面４２との間に空気流通層Ｓを介在させた状態で設けられている。
シースルー型太陽電池モジュール８は、矩形薄板状をなすものであり、単結晶シリコンのＰＶセルを強化ガラス（上面）と透明バックシート（下面）との間に、EVA樹脂を使って封入したものであり、ＰＶセルとＰＶセルとの間に照射された太陽光が透明バックシートを透過することによって、採光性を確保するようになっている。
【００２２】
図４〜図６に示すように、上記のようなシースルー型太陽電池モジュール８（以下、太陽電池モジュール８と略称する。）の周縁部には、該周縁部を囲む四角枠状のフレーム９が設けられている。
フレーム９は、屋根４の傾斜方向に沿って左右に配置される一対の縦枠部９Ａと、これら縦枠部９Ａの上下端部を接続し、かつ、屋根４の桁方向に沿って配置される上枠部９Ｂ及び下枠部９Ｃとを備えている。これら縦枠部９Ａ、上枠部９Ｂ及び下枠部９Ｃによって太陽電池モジュール８の防水及び補強がなされている。
【００２３】
上枠部９Ｂは、図６に示すように、アルミニウムの押出成形等により一体成形された長尺部材であって、断面四角筒状の枠本体９１Ｂと、この枠本体９１Ｂの上部から屋根４の傾斜方向に沿って斜め上方に設けられた断面略Ｌ字型の当接片９２Ｂ（なお、図６では図面の関係上、当接片９２Ｂは左方向に延びている）とを備えている。また、枠本体９１Ｂの下部には、太陽電池モジュール８が嵌め込まれる一対の突出片９３Ｂが設けられている。
【００２４】
下枠部９Ｃは、図６に示すように、アルミニウムの押出成形等により一体成形された長尺部材であって、断面Ｌ字型の筒状の枠本体９１Ｃと、この枠本体９１Ｃの下部から屋根４の傾斜方向に沿って斜め下方へ突出した鍔部９２Ｃ（なお、図６では図面の関係上、鍔部９２Ｃは右方向に突出している）と、この鍔部９２Ｃの下面から下方へ垂れ下がる水切部９３Ｃと、この水切部９３Ｃの中間部分と枠本体９１Ｃの側面とを連結する中間連結部９４Ｃとを備えている。また、枠本体９１Ｃの上部には、太陽電池モジュール８が嵌め込まれる一対の突出片９５Ｃが設けられている。
【００２５】
一方、縦枠部９Ａは、図４に示すように、断面略Ｌ字型の長尺部材であって、屋根４の傾斜方向に沿って左右に配置される一対の縦枠部９Ａは、屋根面４２上に取り付けられる支持レール１０にそれぞれ固定される。各縦枠部９Ａは、その上部に上述した上枠部９Ｂ及び下枠部９Ｃと同様の太陽電池モジュール８が嵌め込まれる一対の突出片９１Ａと、支持レール１０に固定される固定片９２Ａとを備えている。また、左右に配置される一対の縦枠部９Ａは、その上面に開口Ｋが形成され、該開口Ｋにはカバー部材９３ＡがビスＢ２により取り付けられるようになっている。
【００２６】
周縁部に上記のようなフレーム９が設けられた太陽電池モジュール８は支持レール１０によって屋根面４２との間に空気流通層Ｓを介在させた状態で支持されている。
支持レール１０は、屋根面４２に屋根４の軒先から棟に向けて延在する長尺なものであり、該支持レール１０は、棟方向に所定間隔で複数設けられ、隣り合う支持レール１０，１０によって太陽電池モジュール８が支持されている。
支持レール１０は、図４に示すように、内部が中空で縦枠部９Ａの固定片９２Ａを受けてビスＢ３で固定される縦枠受部１０１と、この縦枠受部１０１を支持し、屋根面４２上にビスＢ４で固定される縦枠支持部１０２とを備えている。縦枠受部１０１の長手方向に沿った両端には、太陽電池モジュール８及びカバー部材９３Ａとの間から万が一侵入してきた雨水等が屋根面４２上に落ちることを防ぐ止水部１０３が形成されている。
【００２７】
上記のように構成された太陽電池モジュール８は以下のように屋根面４２に取り付けられている。
すなわち、太陽電池モジュール８には、その周縁部が縦枠部９Ａ、上枠部９Ｂ及び下枠部９Ｃの一対の突出片９１Ａ、９３Ｂ、９５Ｃ内に嵌め込まれることによってフレーム９が取り付けられている。また、図４に示すように、屋根面４２上には、支持レール１０がその縦枠支持部１０２がビスＢ４で固定されることによって取り付けられており、この支持レール１０２に縦枠部９Ａが支持されることによって太陽電池モジュール８が取り付けられている。
具体的には、上下方向に互いに隣接する太陽電池モジュール８は、図５及び図６に示すように、下方に配置される太陽電池モジュール８の上枠部９Ｂと上方に配置される太陽電池モジュール８の下枠部９Ｃとにおいて、下枠部９Ｃの鍔部９２Ｃが上枠部９Ｂの枠本体９１Ｂの上面に当接するとともに、上枠部９Ｂの当接片９２Ｂが下枠部９Ｃの枠本体９１Ｃの側面に当接することによって、互いに遊嵌している。
また、左右方向に互いに隣接する太陽電池モジュール８は、右側に配置される太陽電池モジュール８の縦枠部９Ａと左側に配置される太陽電池モジュール８の縦枠部９Ａとにおいて、支持レール１０の縦枠受部１０１に各縦枠部９Ａの固定片９２ＡがビスＢ３でそれぞれ固定されている。さらに、これら両縦枠部９Ａの上面に形成された開口Ｋには、ビスＢ２によりカバー部材９３Ａが取り付けられている。つまり、左右に隣接する太陽電池モジュール８どうしの間に、カバー部材９３Ａが配置されている。
このようにして太陽電池モジュール８が、前記屋根面４２との間に空気流通層Ｓを介在させた状態で設けられている。
なお、図１に示すように、太陽電池モジュール８は屋根４の傾斜方向に複数枚設置されるが、棟近傍には、太陽電池モジュール８に代えて、ＰＶセルがないことを除いて太陽電池モジュール８と同様の構造の透明ガラスモジュール８ａが設置される。これによって、空気流通層Ｓの温度上昇と日照量向上を図ることができる。なお、透明ガラスモジュール８ａの納まりは、太陽電池モジュール８と同様である。
【００２８】
また、空気流通層Ｓは、図５に示すように、太陽電池モジュール８の軒先側に取り付けられた面戸４６の隙間４２３と、屋根面４２の棟５側に形成されて屋根裏に通じる開口部４２４とに連通している。また、開口部４２４には、伝熱手段１３が接続されている。
ここで、伝熱手段１３を屋根面４２の棟５側に形成された開口部４２４に接続したのは、空気流通層Ｓ内で加熱された空気を屋根４の棟５側からそのまま伝熱手段１３に伝達することができるためである。つまり、温度の高い空気は屋根４の棟５側に上昇し易いことから、伝熱手段１３を棟５側に設けた方が軒先側に設ける場合よりも集熱率が高くなるため好ましい。
【００２９】
伝熱手段１３としては、空気流通層Ｓで集熱された熱を伝達するものであれば良く、搬送ファンとダクトの組み合わせの他、例えば熱伝導率の大きなアルミニウムや銅等の金属製のパイプやダクト等が挙げられる。特に、パイプ内に揮発性の液体を封入した周知のヒートパイプが好適である。
本実施の形態では、図１〜図３に示すように、伝熱手段１３として、ダクト１３ａ、１３ｂ，１３ｃ、チャンバーボックス１３ｄ、ファンを備えたファンユニット１３ｅを使用している。
ダクト１３ａは、一端部が前記屋根面４２に形成された開口部４２４に接続され、他端部が前記チャンバーボックス１３ｄに接続されたものである。開口部４２４は屋根の棟方向に沿って複数設けられており、各開口部４２４にそれぞれダクト１３ａが接続されている。
【００３０】
チャンバーボックス１３ｄは、屋根の棟方向に長尺な筒状のものであり、その一方の端部は建物本体３の妻壁に設けられた換気ガラリに接続されており、他方の端面は閉塞され、さらに外周部に前記複数のダクト１３ａが軸方向に所定間隔で接続されている。
ダクト１３ｂは、一端部が前記チャンバーボックス１３ｄに接続され、他端部が前記ファンユニット１３ｅに接続されたものである。ファンユニット１３ｅは複数あり、各ファンユニット１３ｅにそれぞれダクト１３ｂが接続されている。
ダクト１３ｃは、その一端部がファンユニット１３ｅに接続されたうえで、建物内に床や壁を貫通して導入されている。
そして、空気流通層Ｓ内の加熱された空気は、ファンユニット１３ｅのファンによって、空気流通層Ｓから吸い込まれ、ダクト１３ａ、チャンバーボックス１３ｄ、ダクト１３ｂ、ダクト１３ｃを流通するようになっている。
【００３１】
また、前記チャンバーボックス１３ｄ内には、このチャンバーボックス１３ｄとダクト１３ｂとの接続部を開閉する図示しない第１電動ダンパと、チャンバーボックス１３ｄの一方の端部を開閉する図示しない第２電動ダンパとが設けられており、夏季の日中は第１電動ダンパを閉じるとともに、第２電動ダンパを開けることによって、空気流通層Ｓ内の加熱された空気を妻壁の換気ガラリから自然排気できるようになっている。
第１および第２電動ダンパは、図示しないコントローラに接続され、このコントローラに、前記透明ガラスモジュール８ａの近傍の空気流通層Ｓに設置された図示しない温度センサに接続されている。
そして、第１および第２電動ダンパは、空気流通層Ｓの温度変化に伴って、前記コントローラによって自動的に開閉されるようになっている。例えば、夏季の日中は、第１電動ダンパを閉じるとともに、第２電動ダンパを開けることによって、空気流通層Ｓ内の加熱された空気を妻壁の換気ガラリから自然排気し、夏季の夜間は、第１電動ダンパを開けるとともに、第２電動ダンパを閉じることによって、夜間の冷気を空気流通層Ｓに取り込み、屋根面４２や太陽電池モジュール８の表面からの放射冷却も作用させ、ダクト１３ａ、チャンバーボックス１３ｄ、ダクト１３ｂ、ダクト１３ｃを流通させ、後述する蓄熱手段１２、３５に蓄冷させることができる。
また、冬季の日中は、第１電動ダンパを開けるとともに、第２電動ダンパを閉じることによって、空気流通層Ｓで加熱された空気を、ダクト１３ａ、チャンバーボックス１３ｄ、ダクト１３ｂ、ダクト１３ｃを流通させ、後述する蓄熱手段１２、３５に蓄熱させることができ、冬季の夜間は第１電動ダンパを閉じるとともに、第２電動ダンパを開けることによって、空気流通層Ｓ内の冷気を妻壁の換気ガラリから自然排気することができる。
【００３２】
前記建物本体３は、２階建てのものであり、２階（特定階）の中間位置には中間床１５が設けられている。中間床１５は２階床１６の一部の上方に配置されており、２階床１６からの高さは０．９ｍ〜１．４ｍ程度になっている。
中間床１５と２階床１６との間は収納空間１７となっている。収納空間１７と２階床上の部屋１８ａ，１８ｂとは隣接しており、この部屋１８ａ，１８ｂから収納空間１７に出入りできるようになっている。
【００３３】
前記中間床１５の直下には天井２０が設けられており、この天井２０と前記中間床１５との間の天井裏空間２１に前記ダクト１３ｃが接続されている。すなわち、ダクト１３ｃは２階の天井２２を貫通したうえで、さらに中間床１５と天井２０を貫通している。ダクト１３ｃには、吹出管１３ｆが接続されており、この吹出管１３ｆが天井裏空間２１に配置され、該天井裏空間に開口している。
なお、前記ダクト１３ｃは複数本あるが、図３においては、１本だけ図示している。また、ダクト１３ｃは、図３に示すように、２階の天井２２を貫通したうえで、中間床１５上の部屋２７、中間床１５、２階床１５を貫通しているが、２階の天井を貫通したうえで、２階の内壁２８内を貫通して、２階床１５を貫通してもよい。この場合、前記吹出管１３ｆは、中間床１５を構成する床パネルの框材を貫通させて、天井裏空間２１に接続すればよい。
【００３４】
前記天井裏空間２１には、蓄熱手段１２が設けられている。この蓄熱手段１２としては、蓄熱容量を比較的大きくすることができ、蓄熱効果を高める点で、例えば潜熱を利用して蓄熱する潜熱蓄熱材が好ましい。この潜熱蓄熱材とは、単体、共融混合物、又は凝固点降下物質の融解と凝固の潜熱によって蓄熱と放熱とが行われるものである。具体的には、硫酸ナトリウム１０水塩をポリプロピレン性の容器に充填したものや、パラフィンを特殊樹脂加工したアルミシートで封印したもの等を有効に用いることができる。このような蓄熱手段１２は、前記天井２０より上方に設けた支持部材によって天井２０との間に隙間をもって支持されている。したがって、蓄熱手段１２と天井２０との間には空気流通路２３が設けられている。
前記支持部材としては例えば、桟材を水平面内で縦横に組んだものが使用されており、この支持部材は中間床１５を構成する床パネルの框材に固定されている。なお、床パネルは框材を矩形枠状に組み立てるとともに、この矩形枠の内部に補強用の桟材を縦横に組み付けて枠体を構成し、枠体の上面に合板等からなる面材を取り付けてなるものである。
【００３５】
また、前記天井２０の裏面側に、この天井２０より断熱効果の高い断熱材が設けられている。この断熱材２４は例えばポリスチレンフォームで板状に形成されており、この断熱材２４と蓄熱手段１２との間に、前記空気流通路２３が設けられている。
また、前記中間床１５の部屋１８ａ側の端部と、天井２０の部屋１８ａ側の端部との間には、図３に示すように、吹出口２５が設けられ、中間床１５には、図２に示すように、上下に貫通する吹出孔２６が設けられている。
【００３６】
前記ダクト１３ｃは、２階床１６を貫通したうえで、１階の部屋（例えば玄関ホール）２９を貫通し、さらに、１階床３０を貫通して、床下３１に接続されている。
ダクト１３ｃには、吹出口１３ｇが設けられている。この吹出口１３ｇは玄関ホール２９に開口しており、この吹出口１３ｇから暖気（加熱された空気）を玄関ホール２９に吹き出すようになっている。
さらに、ダクト１３ｃには、分岐ダクト１３ｈが、２階床１６とその直下の天井１６ａとの間の天井裏空間１６ｂにおいて、水平に接続され、さらに下方に曲げられて、天井１６ａを貫通して、天井１６ａの下面に１階の部屋（例えば洗面室）３２に向けて開口しており、この分岐ダクト１３ｈの先端開口から部屋３２に暖気を吹き出すようになっている。
なお、図３では、ダクト１３ｃから分岐する分岐ダクト１３ｈを天井１６ａの下面に開口したが、これに限ることなく、例えば、図１および図２に示すように、複数のダクト１３ｃのうちの１本のダクト１３ｃを直接天井１６ａの下面に開口してもよい。
【００３７】
また、床下３１の地盤Ｇ上には防湿土間コンクリート３３が打設されており、基礎２の立上部の床下３１側を向く側面には断熱材３４が設けられている。
防湿土間コンクリート３３の表面には、川砂を所定の厚さで敷き詰められてなる蓄熱手段３５が設けられており、この蓄熱手段３５にダクト１３ｃが接続されている。すなわち、ダクト１３ｃの下端部は分岐して、略水平に配置されたうえで、蓄熱手段３５内に埋設されており、蓄熱手段３５内に埋設されたダクト１３ｃの外周部には、軸方向に所定間隔で吹出口が形成されている。そして、この吹出口から暖気を吹き出し、蓄熱手段３５に暖気の熱を蓄熱するようになっている。したがって、蓄熱手段３５に蓄熱された熱を１階床３０の部屋の床暖房に利用できる。
また、１階床３０を構成する床パネルに、吹出孔を形成すれば、この吹出孔から暖気を１階の部屋に吹き出すこともできる。
【００３８】
本実施の形態によれば、屋根面４２に配設された複数の太陽電池モジュール８によって、太陽光を電気（電力）に変換することができ、建物１で消費する電力を賄うことができる。
また、太陽電池モジュール８と屋根面４２との間に空気流通層Ｓが形成されており、この空気流通層Ｓに伝熱手段１３が接続されているので、太陽熱が太陽電池モジュール８を透過して空気流通層Ｓ内の空気に伝達されることによって、その空気が加熱され、加熱された空気が伝熱手段１３を介して、建物の２階にある中間床１５とその直下に設けられた天井２０との間の天井裏空間２１に流入し、加熱された空気の熱が天井裏空間２１に設けられた蓄熱手段１２に蓄熱される。
その結果、蓄熱手段１２に蓄熱された熱を中間床上の部屋２７の床暖房に利用できるとともに、天井２０に、この天井２０より断熱効果の高い断熱材２４が設けられているので、蓄熱手段１２から下方に向けて放出された熱は断熱材２４でその大部分が断熱される。したがって、蓄熱手段１２に蓄熱された熱を中間床上の部屋２７の床暖房として効率よく使用できる。また、中間床１５には吹出孔２６が形成されており、この吹出孔２６から暖気が吹出すので、中間床上の部屋２７の暖房として利用できる。
【００３９】
また、断熱材２４を透過した一部の熱によって天井２０が加熱され、その下の収納空間１７の暖房として使用できる。つまり、収納空間１７は居室に比べて床面（２階の床面）から天井２０までの高さが低いので、加熱された天井２０によってある程度収納空間１７を暖めることができる。収納空間１７は、冬場は居室ほど暖める必要がないが、ある程度暖めて一定の温度に保持しておくことによって、収納物の維持管理に役立つ。また、断熱材２４の性能を変えることで、上方に流れる熱と下方に流れる熱の割合を変えることができる。
さらに、空気流通層Ｓ内で加熱された空気は、伝熱手段１３を介して、１階の床下３１に流入し、加熱された空気の熱が床下３１に設けられた蓄熱手段３５に蓄熱される。その結果、蓄熱手段３５に蓄熱された熱を１階の床暖房に利用できる。
【００４０】
また、２階床上の部屋１８ａが、収納空間１７と隣接しており、中間床１５の部屋１８ａ側の端部と、天井２０の部屋１８ａ側の端部との間に吹出口２５が設けられているので、蓄熱手段１２から放出された熱によって暖められた暖気が吹出口２５から放出され、２階床上の部屋１８ａの暖房として利用できる。
また、蓄熱手段１２と天井２０との間に空気流通路２３が形成されているので、蓄熱手段１２から下方に向けて放出される熱によって暖められた暖気が空気流通路２３を通って天井裏空間２１に行き渡るので、床暖房として有効利用できる。
さらに、蓄熱手段１２が潜熱蓄熱材であるので、蓄熱容量を比較的大きくすることができ、また、蓄熱温度が安定するので蓄熱効果を高めることができる。
【００４１】
また、建物１の屋根面４２に、太陽電池モジュール８が屋根面４２との間に空気流通層Ｓを介在させた状態で設けられているので、空気流通層Ｓを形成するための従来のような透光性部材を必要としない。
したがって、太陽電池モジュール８の設置作業だけで、太陽電池モジュール８の設置とともに、空気流通層Ｓを形成できる。したがって、施工が容易となるとともに、透光性部材が不要となるので、その分部品点数を軽減できる。
さらに、伝熱手段１３が、屋根４の棟側において空気流通層Ｓに接続されているので、空気流通層Ｓ内で加熱された空気を屋根４の棟側からそのまま伝熱手段１２に伝達することができる。つまり、温度の高い空気は屋根４の棟側に上昇し易いことから、伝熱手段１３を棟側に設けた方が軒先側に設ける場合よりも集熱率が高くなるため好ましい。
【００４２】
また、太陽電池モジュール８は屋根面４２に設けられた支持レール１０によって支持されているので、太陽電池モジュール８を屋根面４２に該屋根面４２との間に空気流通層Ｓを介在させた状態で容易かつ確実に設置することができる。
また、屋根４の軒先から棟に向けて延在する支持レール１０が棟方向に所定間隔で複数設けられており、伝熱手段１３が屋根の棟側において空気流通層Ｓに接続されているので、空気流通層Ｓ内で加熱された空気が支持レール１０の延在方向に沿ってスムーズに流れて、伝熱手段１３に至る。
【００４３】
なお、本実施の形態において、２階床１６とその直下の天井１６ａとの間の天井裏空間１６ｂにも、伝熱手段１３のダクト１３ｃを接続してもよい。この場合、複数あるダクト１３ｃのうちの一部のダクト１３ｃを天井裏空間１６ｂに接続するとともに、天井１６ａに、この天井１６ａより断熱効果の高い断熱材を設ければよい。
【符号の説明】
【００４４】
１ 建物
４ 屋根
８ シースルー型太陽光発電モジュール
１２ 蓄熱手段
１３ 伝熱手段
１５ 中間床
１６ ２階床（特定階床）
１７ 収納空間
１８ａ 部屋（特定階床上の部屋）
２０ 天井
２１ 天井裏空間
２３ 空気流通路
２４ 断熱材
２５ 吹出口
３０ １階床
４２ 屋根面
Ｓ 空気流通層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、太陽エネルギーを利用して、発電と集熱の両方を行うことのできる太陽光発電集熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽エネルギーを利用して、発電と集熱の両方を行うことのできる太陽光発電集熱システムの一例として、特許文献１に記載のものが知られている。
この太陽光発電集熱システムは、屋根面に複数の太陽電池モジュールが配設され、これら太陽電池モジュールの上方に透光性部材が少なくとも前記太陽電池モジュールの上方を覆うようにして設けられ、前記透光性部材と前記屋根面との間に、空気流通層が形成され、この空気流通層に、床下に配置されて熱を蓄える蓄熱手段に連結する伝熱手段が接続されているものである。
【０００３】
このような太陽光発電集熱システムでは、屋根面に配設された太陽電池モジュールによって、太陽光を電気（電力）に変換することができ、建物で消費する電力を賄うことができるため、電力の自給自足を行うことができる。
また、太陽電池モジュールの上方に透光性部材が少なくとも太陽電池モジュールの上方を覆うようにして設けられ、透光性部材と屋根面との間に空気流通層が形成され、さらに、空気流通層には床下の蓄熱手段に連結する伝熱手段が接続されているので、太陽熱が透光性部材を透光して空気流通層内の空気に伝達されることによって、その空気が加熱されて、さらに伝熱手段を介して蓄熱手段で蓄熱される。その結果、蓄熱手段に蓄熱された熱を床暖房に利用できるとともに、暖房機器等に使用される電力を削減することが可能となる。
したがって、このように発電と集熱とを同時に行うことができるため、太陽エネルギーの利用効率の向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２６９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来の太陽光発電集熱システムでは、１階の床下に蓄熱手段を設置し、１階の床暖房としていたが、２階以上の床と、その直下にある天井板との間に蓄熱手段を設置することによって、２階以上の床の床暖房とすることができる。
しかし、蓄熱手段からの熱は、上方のみならず下方にも放出される。したがって、蓄熱手段を２階以上の床と、その直下にある天井との間に設置すると、蓄熱手段から放出される熱の一部が天井を加熱するので、蓄熱手段から放出された熱の一部が無駄となってしまい、よって、蓄熱手段に蓄熱された熱を効率よく使用できなかった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、蓄熱手段に蓄熱された熱を効率よく使用できる太陽光発電集熱システムを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、例えば図１〜図６に示すように、建物の屋根面４２に、太陽電池モジュール８が前記屋根面４２との間に空気流通層Ｓを介在させた状態で設けられており、
前記空気流通層Ｓに伝熱手段１３が接続されており、
この伝熱手段１３は、前記建物の１階床３０より上方にある床（例えば中間床１５）とこの床１５の直下に設けられた天井２０との間の天井裏空間２１に接続されており、
前記天井裏空間２１に、熱を蓄える蓄熱手段１２が設けられており、
前記天井２０に、この天井２０より断熱効果の高い断熱材２４が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、太陽熱が太陽電池モジュール８を透過して空気流通層Ｓ内の空気に伝達されることによって、その空気が加熱され、加熱された空気が伝熱手段１３を介して、建物の１階床３０より上方にある床１５とこの床１５の直下に設けられた天井２０との間の天井裏空間２１に流入し、加熱された空気の熱が天井裏空間２１に設けられた蓄熱手段１２に蓄熱される。
その結果、蓄熱手段１２に蓄熱された熱を床暖房に利用できるとともに、天井２０に、この天井２０より断熱効果の高い断熱材２４が設けられているので、蓄熱手段１２から下方に向けて放出された熱は断熱材２４でその大部分が断熱される。したがって、蓄熱手段１２に蓄熱された熱を床暖房として効率よく使用できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の太陽光発電集熱システムにおいて、
前記１階床３０より上方にある床は、ある特定階（例えば２階）の中間位置にある中間床１５であり、
この中間床１５と特定階床（２階床１６）との間が収納空間１７となっており、
前記中間床１５とその直下に設けられた天井２０との間の天井裏空間２１に前記蓄熱手段１２が設けられていることを特徴とする
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、蓄熱手段１２から下方に向けて放出された熱は断熱材２４でその大部分が断熱されるので、蓄熱手段１２に蓄熱された熱を効率よく使用できるとともに、断熱材２４を透過した一部の熱によって天井２０が加熱され、その下の収納空間１７の暖房として使用できる。つまり、収納空間１７は居室に比べて床面から天井までの高さが低いので、加熱された天井２０によってある程度収納空間１７を暖めることができる。収納空間１７は、冬場は居室ほど暖める必要がないが、ある程度暖めて一定の温度に保持しておくことによって、収納物の維持管理に役立つ。
また、断熱材２４の性能を変えることで、上方に流れる熱と下方に流れる熱の割合を変えることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の太陽光発電集熱システムにおいて、
前記特定階（例えば２階）床１６上の部屋１８ａが、前記収納空間１７と隣接しており、
前記中間床１５の前記部屋１８ａ側の端部と、前記天井２０の前記部屋１８ａ側の端部との間に吹出口２５が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、中間床１５の部屋１８ａ側の端部と、天井２０の部屋１８ａ側の端部との間に吹出口２５が設けられているので、蓄熱手段１２から放出された熱によって暖められた暖気が吹出口２５から放出され、特定階床上の部屋１８ａの暖房として利用できる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽光発電集熱システムにおいて、
前記蓄熱手段１２と前記天井２０との間に空気流通路２３が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、蓄熱手段１２と天井２０との間に空気流通路２３が形成されているので、蓄熱手段１２から下方に向けて放出される熱によって暖められた暖気が空気流通路２３を通って天井裏空間２１に行き渡るので、床暖房として有効利用できる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽光発電集熱システムにおいて、
前記蓄熱手段１２は、潜熱を利用して蓄熱する潜熱蓄熱材であることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、蓄熱手段１２が潜熱蓄熱材であるので、蓄熱容量を比較的大きくすることができ、また、蓄熱温度が安定するので蓄熱効果を高めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、蓄熱手段に蓄熱された熱を床暖房に利用できるとともに、天井に、この天井より断熱効果の高い断熱材が設けられているので、蓄熱手段から下方に向けて放出された熱は断熱材でその大部分が断熱されるので、蓄熱手段に蓄熱された熱を効率よく使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る太陽光発電集熱システムを備えた建物の一例を示す分解斜視図である。
【図２】本発明に係る太陽光発電集熱システムの概略構成を示す図である。
【図３】本発明に係る太陽光発電集熱システムを備えた建物の一例を示す要部の縦断面図である。
【図４】本発明に係る太陽光発電集熱システムを備えた建物の屋根を示すもので、棟と平行な鉛直面で切断した要部断面図である。
【図５】同、棟と直交する鉛直面で切断した要部断面図である。
【図６】同、図５の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る太陽光発電集熱システムを備えた建物の一例を示す分解斜視図、図２は太陽光発電集熱システムの概略構成を示す図、図３は、太陽光発電集熱システムを備えた建物の一例を示す要部の縦断面図である。
【００２０】
図１〜図３に示す建物１は、基礎２上に構築された建物本体３と、この建物本体３の上に形成された屋根４とを備えたものである。屋根４は、複数の屋根パネル４１が桁方向に配列されてなり、屋根パネル４１は、図４に示すように框材を矩形枠状に組み立てるとともに、この矩形枠の内部に補強用の桟材を縦横に組み付けて枠体４１aを構成し、枠体４１aの上面に野地板等の面材４１bが設けられてなる。そして、屋根パネル４１が複数配列されることによって、棟５の両側に棟５から軒先に向かって下り勾配を有する屋根面４２が形成されている。
【００２１】
これら棟５の両側に形成された屋根面４２のうちの片側の屋根面４２には、複数のシースルー型太陽電池モジュール８が前記屋根面４２との間に空気流通層Ｓを介在させた状態で設けられている。
シースルー型太陽電池モジュール８は、矩形薄板状をなすものであり、単結晶シリコンのＰＶセルを強化ガラス（上面）と透明バックシート（下面）との間に、EVA樹脂を使って封入したものであり、ＰＶセルとＰＶセルとの間に照射された太陽光が透明バックシートを透過することによって、採光性を確保するようになっている。
【００２２】
図４〜図６に示すように、上記のようなシースルー型太陽電池モジュール８（以下、太陽電池モジュール８と略称する。）の周縁部には、該周縁部を囲む四角枠状のフレーム９が設けられている。
フレーム９は、屋根４の傾斜方向に沿って左右に配置される一対の縦枠部９Ａと、これら縦枠部９Ａの上下端部を接続し、かつ、屋根４の桁方向に沿って配置される上枠部９Ｂ及び下枠部９Ｃとを備えている。これら縦枠部９Ａ、上枠部９Ｂ及び下枠部９Ｃによって太陽電池モジュール８の防水及び補強がなされている。
【００２３】
上枠部９Ｂは、図６に示すように、アルミニウムの押出成形等により一体成形された長尺部材であって、断面四角筒状の枠本体９１Ｂと、この枠本体９１Ｂの上部から屋根４の傾斜方向に沿って斜め上方に設けられた断面略Ｌ字型の当接片９２Ｂ（なお、図６では図面の関係上、当接片９２Ｂは左方向に延びている）とを備えている。また、枠本体９１Ｂの下部には、太陽電池モジュール８が嵌め込まれる一対の突出片９３Ｂが設けられている。
【００２４】
下枠部９Ｃは、図６に示すように、アルミニウムの押出成形等により一体成形された長尺部材であって、断面Ｌ字型の筒状の枠本体９１Ｃと、この枠本体９１Ｃの下部から屋根４の傾斜方向に沿って斜め下方へ突出した鍔部９２Ｃ（なお、図６では図面の関係上、鍔部９２Ｃは右方向に突出している）と、この鍔部９２Ｃの下面から下方へ垂れ下がる水切部９３Ｃと、この水切部９３Ｃの中間部分と枠本体９１Ｃの側面とを連結する中間連結部９４Ｃとを備えている。また、枠本体９１Ｃの上部には、太陽電池モジュール８が嵌め込まれる一対の突出片９５Ｃが設けられている。
【００２５】
一方、縦枠部９Ａは、図４に示すように、断面略Ｌ字型の長尺部材であって、屋根４の傾斜方向に沿って左右に配置される一対の縦枠部９Ａは、屋根面４２上に取り付けられる支持レール１０にそれぞれ固定される。各縦枠部９Ａは、その上部に上述した上枠部９Ｂ及び下枠部９Ｃと同様の太陽電池モジュール８が嵌め込まれる一対の突出片９１Ａと、支持レール１０に固定される固定片９２Ａとを備えている。また、左右に配置される一対の縦枠部９Ａは、その上面に開口Ｋが形成され、該開口Ｋにはカバー部材９３ＡがビスＢ２により取り付けられるようになっている。
【００２６】
周縁部に上記のようなフレーム９が設けられた太陽電池モジュール８は支持レール１０によって屋根面４２との間に空気流通層Ｓを介在させた状態で支持されている。
支持レール１０は、屋根面４２に屋根４の軒先から棟に向けて延在する長尺なものであり、該支持レール１０は、棟方向に所定間隔で複数設けられ、隣り合う支持レール１０，１０によって太陽電池モジュール８が支持されている。
支持レール１０は、図４に示すように、内部が中空で縦枠部９Ａの固定片９２Ａを受けてビスＢ３で固定される縦枠受部１０１と、この縦枠受部１０１を支持し、屋根面４２上にビスＢ４で固定される縦枠支持部１０２とを備えている。縦枠受部１０１の長手方向に沿った両端には、太陽電池モジュール８及びカバー部材９３Ａとの間から万が一侵入してきた雨水等が屋根面４２上に落ちることを防ぐ止水部１０３が形成されている。
【００２７】
上記のように構成された太陽電池モジュール８は以下のように屋根面４２に取り付けられている。
すなわち、太陽電池モジュール８には、その周縁部が縦枠部９Ａ、上枠部９Ｂ及び下枠部９Ｃの一対の突出片９１Ａ、９３Ｂ、９５Ｃ内に嵌め込まれることによってフレーム９が取り付けられている。また、図４に示すように、屋根面４２上には、支持レール１０がその縦枠支持部１０２がビスＢ４で固定されることによって取り付けられており、この支持レール１０２に縦枠部９Ａが支持されることによって太陽電池モジュール８が取り付けられている。
具体的には、上下方向に互いに隣接する太陽電池モジュール８は、図５及び図６に示すように、下方に配置される太陽電池モジュール８の上枠部９Ｂと上方に配置される太陽電池モジュール８の下枠部９Ｃとにおいて、下枠部９Ｃの鍔部９２Ｃが上枠部９Ｂの枠本体９１Ｂの上面に当接するとともに、上枠部９Ｂの当接片９２Ｂが下枠部９Ｃの枠本体９１Ｃの側面に当接することによって、互いに遊嵌している。
また、左右方向に互いに隣接する太陽電池モジュール８は、右側に配置される太陽電池モジュール８の縦枠部９Ａと左側に配置される太陽電池モジュール８の縦枠部９Ａとにおいて、支持レール１０の縦枠受部１０１に各縦枠部９Ａの固定片９２ＡがビスＢ３でそれぞれ固定されている。さらに、これら両縦枠部９Ａの上面に形成された開口Ｋには、ビスＢ２によりカバー部材９３Ａが取り付けられている。つまり、左右に隣接する太陽電池モジュール８どうしの間に、カバー部材９３Ａが配置されている。
このようにして太陽電池モジュール８が、前記屋根面４２との間に空気流通層Ｓを介在させた状態で設けられている。
なお、図１に示すように、太陽電池モジュール８は屋根４の傾斜方向に複数枚設置されるが、棟近傍には、太陽電池モジュール８に代えて、ＰＶセルがないことを除いて太陽電池モジュール８と同様の構造の透明ガラスモジュール８ａが設置される。これによって、空気流通層Ｓの温度上昇と日照量向上を図ることができる。なお、透明ガラスモジュール８ａの納まりは、太陽電池モジュール８と同様である。
【００２８】
また、空気流通層Ｓは、図５に示すように、太陽電池モジュール８の軒先側に取り付けられた面戸４６の隙間４２３と、屋根面４２の棟５側に形成されて屋根裏に通じる開口部４２４とに連通している。また、開口部４２４には、伝熱手段１３が接続されている。
ここで、伝熱手段１３を屋根面４２の棟５側に形成された開口部４２４に接続したのは、空気流通層Ｓ内で加熱された空気を屋根４の棟５側からそのまま伝熱手段１３に伝達することができるためである。つまり、温度の高い空気は屋根４の棟５側に上昇し易いことから、伝熱手段１３を棟５側に設けた方が軒先側に設ける場合よりも集熱率が高くなるため好ましい。
【００２９】
伝熱手段１３としては、空気流通層Ｓで集熱された熱を伝達するものであれば良く、搬送ファンとダクトの組み合わせの他、例えば熱伝導率の大きなアルミニウムや銅等の金属製のパイプやダクト等が挙げられる。特に、パイプ内に揮発性の液体を封入した周知のヒートパイプが好適である。
本実施の形態では、図１〜図３に示すように、伝熱手段１３として、ダクト１３ａ、１３ｂ，１３ｃ、チャンバーボックス１３ｄ、ファンを備えたファンユニット１３ｅを使用している。
ダクト１３ａは、一端部が前記屋根面４２に形成された開口部４２４に接続され、他端部が前記チャンバーボックス１３ｄに接続されたものである。開口部４２４は屋根の棟方向に沿って複数設けられており、各開口部４２４にそれぞれダクト１３ａが接続されている。
【００３０】
チャンバーボックス１３ｄは、屋根の棟方向に長尺な筒状のものであり、その一方の端部は建物本体３の妻壁に設けられた換気ガラリに接続されており、他方の端面は閉塞され、さらに外周部に前記複数のダクト１３ａが軸方向に所定間隔で接続されている。
ダクト１３ｂは、一端部が前記チャンバーボックス１３ｄに接続され、他端部が前記ファンユニット１３ｅに接続されたものである。ファンユニット１３ｅは複数あり、各ファンユニット１３ｅにそれぞれダクト１３ｂが接続されている。
ダクト１３ｃは、その一端部がファンユニット１３ｅに接続されたうえで、建物内に床や壁を貫通して導入されている。
そして、空気流通層Ｓ内の加熱された空気は、ファンユニット１３ｅのファンによって、空気流通層Ｓから吸い込まれ、ダクト１３ａ、チャンバーボックス１３ｄ、ダクト１３ｂ、ダクト１３ｃを流通するようになっている。
【００３１】
また、前記チャンバーボックス１３ｄ内には、このチャンバーボックス１３ｄとダクト１３ｂとの接続部を開閉する図示しない第１電動ダンパと、チャンバーボックス１３ｄの一方の端部を開閉する図示しない第２電動ダンパとが設けられており、夏季の日中は第１電動ダンパを閉じるとともに、第２電動ダンパを開けることによって、空気流通層Ｓ内の加熱された空気を妻壁の換気ガラリから自然排気できるようになっている。
第１および第２電動ダンパは、図示しないコントローラに接続され、このコントローラに、前記透明ガラスモジュール８ａの近傍の空気流通層Ｓに設置された図示しない温度センサに接続されている。
そして、第１および第２電動ダンパは、空気流通層Ｓの温度変化に伴って、前記コントローラによって自動的に開閉されるようになっている。例えば、夏季の日中は、第１電動ダンパを閉じるとともに、第２電動ダンパを開けることによって、空気流通層Ｓ内の加熱された空気を妻壁の換気ガラリから自然排気し、夏季の夜間は、第１電動ダンパを開けるとともに、第２電動ダンパを閉じることによって、夜間の冷気を空気流通層Ｓに取り込み、屋根面４２や太陽電池モジュール８の表面からの放射冷却も作用させ、ダクト１３ａ、チャンバーボックス１３ｄ、ダクト１３ｂ、ダクト１３ｃを流通させ、後述する蓄熱手段１２、３５に蓄冷させることができる。
また、冬季の日中は、第１電動ダンパを開けるとともに、第２電動ダンパを閉じることによって、空気流通層Ｓで加熱された空気を、ダクト１３ａ、チャンバーボックス１３ｄ、ダクト１３ｂ、ダクト１３ｃを流通させ、後述する蓄熱手段１２、３５に蓄熱させることができ、冬季の夜間は第１電動ダンパを閉じるとともに、第２電動ダンパを開けることによって、空気流通層Ｓ内の冷気を妻壁の換気ガラリから自然排気することができる。
【００３２】
前記建物本体３は、２階建てのものであり、２階（特定階）の中間位置には中間床１５が設けられている。中間床１５は２階床１６の一部の上方に配置されており、２階床１６からの高さは０．９ｍ〜１．４ｍ程度になっている。
中間床１５と２階床１６との間は収納空間１７となっている。収納空間１７と２階床上の部屋１８ａ，１８ｂとは隣接しており、この部屋１８ａ，１８ｂから収納空間１７に出入りできるようになっている。
【００３３】
前記中間床１５の直下には天井２０が設けられており、この天井２０と前記中間床１５との間の天井裏空間２１に前記ダクト１３ｃが接続されている。すなわち、ダクト１３ｃは２階の天井２２を貫通したうえで、さらに中間床１５と天井２０を貫通している。ダクト１３ｃには、吹出管１３ｆが接続されており、この吹出管１３ｆが天井裏空間２１に配置され、該天井裏空間に開口している。
なお、前記ダクト１３ｃは複数本あるが、図３においては、１本だけ図示している。また、ダクト１３ｃは、図３に示すように、２階の天井２２を貫通したうえで、中間床１５上の部屋２７、中間床１５、２階床１５を貫通しているが、２階の天井を貫通したうえで、２階の内壁２８内を貫通して、２階床１５を貫通してもよい。この場合、前記吹出管１３ｆは、中間床１５を構成する床パネルの框材を貫通させて、天井裏空間２１に接続すればよい。
【００３４】
前記天井裏空間２１には、蓄熱手段１２が設けられている。この蓄熱手段１２としては、蓄熱容量を比較的大きくすることができ、蓄熱効果を高める点で、例えば潜熱を利用して蓄熱する潜熱蓄熱材が好ましい。この潜熱蓄熱材とは、単体、共融混合物、又は凝固点降下物質の融解と凝固の潜熱によって蓄熱と放熱とが行われるものである。具体的には、硫酸ナトリウム１０水塩をポリプロピレン性の容器に充填したものや、パラフィンを特殊樹脂加工したアルミシートで封印したもの等を有効に用いることができる。このような蓄熱手段１２は、前記天井２０より上方に設けた支持部材によって天井２０との間に隙間をもって支持されている。したがって、蓄熱手段１２と天井２０との間には空気流通路２３が設けられている。
前記支持部材としては例えば、桟材を水平面内で縦横に組んだものが使用されており、この支持部材は中間床１５を構成する床パネルの框材に固定されている。なお、床パネルは框材を矩形枠状に組み立てるとともに、この矩形枠の内部に補強用の桟材を縦横に組み付けて枠体を構成し、枠体の上面に合板等からなる面材を取り付けてなるものである。
【００３５】
また、前記天井２０の裏面側に、この天井２０より断熱効果の高い断熱材が設けられている。この断熱材２４は例えばポリスチレンフォームで板状に形成されており、この断熱材２４と蓄熱手段１２との間に、前記空気流通路２３が設けられている。
また、前記中間床１５の部屋１８ａ側の端部と、天井２０の部屋１８ａ側の端部との間には、図３に示すように、吹出口２５が設けられ、中間床１５には、図２に示すように、上下に貫通する吹出孔２６が設けられている。
【００３６】
前記ダクト１３ｃは、２階床１６を貫通したうえで、１階の部屋（例えば玄関ホール）２９を貫通し、さらに、１階床３０を貫通して、床下３１に接続されている。
ダクト１３ｃには、吹出口１３ｇが設けられている。この吹出口１３ｇは玄関ホール２９に開口しており、この吹出口１３ｇから暖気（加熱された空気）を玄関ホール２９に吹き出すようになっている。
さらに、ダクト１３ｃには、分岐ダクト１３ｈが、２階床１６とその直下の天井１６ａとの間の天井裏空間１６ｂにおいて、水平に接続され、さらに下方に曲げられて、天井１６ａを貫通して、天井１６ａの下面に１階の部屋（例えば洗面室）３２に向けて開口しており、この分岐ダクト１３ｈの先端開口から部屋３２に暖気を吹き出すようになっている。
なお、図３では、ダクト１３ｃから分岐する分岐ダクト１３ｈを天井１６ａの下面に開口したが、これに限ることなく、例えば、図１および図２に示すように、複数のダクト１３ｃのうちの１本のダクト１３ｃを直接天井１６ａの下面に開口してもよい。
【００３７】
また、床下３１の地盤Ｇ上には防湿土間コンクリート３３が打設されており、基礎２の立上部の床下３１側を向く側面には断熱材３４が設けられている。
防湿土間コンクリート３３の表面には、川砂を所定の厚さで敷き詰められてなる蓄熱手段３５が設けられており、この蓄熱手段３５にダクト１３ｃが接続されている。すなわち、ダクト１３ｃの下端部は分岐して、略水平に配置されたうえで、蓄熱手段３５内に埋設されており、蓄熱手段３５内に埋設されたダクト１３ｃの外周部には、軸方向に所定間隔で吹出口が形成されている。そして、この吹出口から暖気を吹き出し、蓄熱手段３５に暖気の熱を蓄熱するようになっている。したがって、蓄熱手段３５に蓄熱された熱を１階床３０の部屋の床暖房に利用できる。
また、１階床３０を構成する床パネルに、吹出孔を形成すれば、この吹出孔から暖気を１階の部屋に吹き出すこともできる。
【００３８】
本実施の形態によれば、屋根面４２に配設された複数の太陽電池モジュール８によって、太陽光を電気（電力）に変換することができ、建物１で消費する電力を賄うことができる。
また、太陽電池モジュール８と屋根面４２との間に空気流通層Ｓが形成されており、この空気流通層Ｓに伝熱手段１３が接続されているので、太陽熱が太陽電池モジュール８を透過して空気流通層Ｓ内の空気に伝達されることによって、その空気が加熱され、加熱された空気が伝熱手段１３を介して、建物の２階にある中間床１５とその直下に設けられた天井２０との間の天井裏空間２１に流入し、加熱された空気の熱が天井裏空間２１に設けられた蓄熱手段１２に蓄熱される。
その結果、蓄熱手段１２に蓄熱された熱を中間床上の部屋２７の床暖房に利用できるとともに、天井２０に、この天井２０より断熱効果の高い断熱材２４が設けられているので、蓄熱手段１２から下方に向けて放出された熱は断熱材２４でその大部分が断熱される。したがって、蓄熱手段１２に蓄熱された熱を中間床上の部屋２７の床暖房として効率よく使用できる。また、中間床１５には吹出孔２６が形成されており、この吹出孔２６から暖気が吹出すので、中間床上の部屋２７の暖房として利用できる。
【００３９】
また、断熱材２４を透過した一部の熱によって天井２０が加熱され、その下の収納空間１７の暖房として使用できる。つまり、収納空間１７は居室に比べて床面（２階の床面）から天井２０までの高さが低いので、加熱された天井２０によってある程度収納空間１７を暖めることができる。収納空間１７は、冬場は居室ほど暖める必要がないが、ある程度暖めて一定の温度に保持しておくことによって、収納物の維持管理に役立つ。また、断熱材２４の性能を変えることで、上方に流れる熱と下方に流れる熱の割合を変えることができる。
さらに、空気流通層Ｓ内で加熱された空気は、伝熱手段１３を介して、１階の床下３１に流入し、加熱された空気の熱が床下３１に設けられた蓄熱手段３５に蓄熱される。その結果、蓄熱手段３５に蓄熱された熱を１階の床暖房に利用できる。
【００４０】
また、２階床上の部屋１８ａが、収納空間１７と隣接しており、中間床１５の部屋１８ａ側の端部と、天井２０の部屋１８ａ側の端部との間に吹出口２５が設けられているので、蓄熱手段１２から放出された熱によって暖められた暖気が吹出口２５から放出され、２階床上の部屋１８ａの暖房として利用できる。
また、蓄熱手段１２と天井２０との間に空気流通路２３が形成されているので、蓄熱手段１２から下方に向けて放出される熱によって暖められた暖気が空気流通路２３を通って天井裏空間２１に行き渡るので、床暖房として有効利用できる。
さらに、蓄熱手段１２が潜熱蓄熱材であるので、蓄熱容量を比較的大きくすることができ、また、蓄熱温度が安定するので蓄熱効果を高めることができる。
【００４１】
また、建物１の屋根面４２に、太陽電池モジュール８が屋根面４２との間に空気流通層Ｓを介在させた状態で設けられているので、空気流通層Ｓを形成するための従来のような透光性部材を必要としない。
したがって、太陽電池モジュール８の設置作業だけで、太陽電池モジュール８の設置とともに、空気流通層Ｓを形成できる。したがって、施工が容易となるとともに、透光性部材が不要となるので、その分部品点数を軽減できる。
さらに、伝熱手段１３が、屋根４の棟側において空気流通層Ｓに接続されているので、空気流通層Ｓ内で加熱された空気を屋根４の棟側からそのまま伝熱手段１２に伝達することができる。つまり、温度の高い空気は屋根４の棟側に上昇し易いことから、伝熱手段１３を棟側に設けた方が軒先側に設ける場合よりも集熱率が高くなるため好ましい。
【００４２】
また、太陽電池モジュール８は屋根面４２に設けられた支持レール１０によって支持されているので、太陽電池モジュール８を屋根面４２に該屋根面４２との間に空気流通層Ｓを介在させた状態で容易かつ確実に設置することができる。
また、屋根４の軒先から棟に向けて延在する支持レール１０が棟方向に所定間隔で複数設けられており、伝熱手段１３が屋根の棟側において空気流通層Ｓに接続されているので、空気流通層Ｓ内で加熱された空気が支持レール１０の延在方向に沿ってスムーズに流れて、伝熱手段１３に至る。
【００４３】
なお、本実施の形態において、２階床１６とその直下の天井１６ａとの間の天井裏空間１６ｂにも、伝熱手段１３のダクト１３ｃを接続してもよい。この場合、複数あるダクト１３ｃのうちの一部のダクト１３ｃを天井裏空間１６ｂに接続するとともに、天井１６ａに、この天井１６ａより断熱効果の高い断熱材を設ければよい。
【符号の説明】
【００４４】
１ 建物
４ 屋根
８ シースルー型太陽光発電モジュール
１２ 蓄熱手段
１３ 伝熱手段
１５ 中間床
１６ ２階床（特定階床）
１７ 収納空間
１８ａ 部屋（特定階床上の部屋）
２０ 天井
２１ 天井裏空間
２３ 空気流通路
２４ 断熱材
２５ 吹出口
３０ １階床
４２ 屋根面
Ｓ 空気流通層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の屋根面に、電池モジュールが前記屋根面との間に空気流通層を介在させた状態で設けられており、
前記空気流通層に伝熱手段が接続されており、
この伝熱手段は、前記建物の１階床より上方にある床とこの床の直下に設けられた天井との間の天井裏空間に接続されており、
前記天井裏空間に、熱を蓄える蓄熱手段が設けられており、
前記天井に、この天井より断熱効果の高い断熱材が設けられていることを特徴とする太陽光発電集熱システム。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽光発電集熱システムにおいて、
前記１階床より上方にある床は、ある特定階の中間位置にある中間床であり、
この中間床と特定階床との間が収納空間となっており、
前記中間床とその直下に設けられた天井との間の天井裏空間に前記蓄熱手段が設けられていることを特徴とする太陽光発電集熱システム。
【請求項３】
請求項２に記載の太陽光発電集熱システムにおいて、
前記特定階床上の部屋が、前記収納空間と隣接しており、
前記中間床の前記部屋側の端部と、前記天井の前記部屋側の端部との間に吹出口が設けられていることを特徴とする太陽光発電集熱システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽光発電集熱システムにおいて、
前記蓄熱手段と前記天井との間に空気流通路が設けられていることを特徴とする太陽光発電集熱システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽光発電集熱システムにおいて、
前記蓄熱手段は、潜熱を利用して蓄熱する潜熱蓄熱材であることを特徴とする太陽光発電集熱システム。
【請求項１】
建物の屋根面に、電池モジュールが前記屋根面との間に空気流通層を介在させた状態で設けられており、
前記空気流通層に伝熱手段が接続されており、
この伝熱手段は、前記建物の１階床より上方にある床とこの床の直下に設けられた天井との間の天井裏空間に接続されており、
前記天井裏空間に、熱を蓄える蓄熱手段が設けられており、
前記天井に、この天井より断熱効果の高い断熱材が設けられていることを特徴とする太陽光発電集熱システム。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽光発電集熱システムにおいて、
前記１階床より上方にある床は、ある特定階の中間位置にある中間床であり、
この中間床と特定階床との間が収納空間となっており、
前記中間床とその直下に設けられた天井との間の天井裏空間に前記蓄熱手段が設けられていることを特徴とする太陽光発電集熱システム。
【請求項３】
請求項２に記載の太陽光発電集熱システムにおいて、
前記特定階床上の部屋が、前記収納空間と隣接しており、
前記中間床の前記部屋側の端部と、前記天井の前記部屋側の端部との間に吹出口が設けられていることを特徴とする太陽光発電集熱システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽光発電集熱システムにおいて、
前記蓄熱手段と前記天井との間に空気流通路が設けられていることを特徴とする太陽光発電集熱システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽光発電集熱システムにおいて、
前記蓄熱手段は、潜熱を利用して蓄熱する潜熱蓄熱材であることを特徴とする太陽光発電集熱システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１７１３（Ｐ２０１１−１７１３Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４４０９７（Ｐ２００９−１４４０９７）
【出願日】平成２１年６月１７日（２００９．６．１７）
【出願人】（３０７０４２３８５）ミサワホーム株式会社 (569)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１７日（２００９．６．１７）
【出願人】（３０７０４２３８５）ミサワホーム株式会社 (569)
【Ｆターム（参考）】
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