JP2010133163A

JP2010133163A - 家屋回転型ソ−ラーパネル設置ハウス

Info

Publication number: JP2010133163A
Application number: JP2008310657A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Matsumoto; 一弘松本; Naoya Yamamura; 尚也山村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-12-05
Filing date: 2008-12-05
Publication date: 2010-06-17

Abstract

【課題】
家庭部門でのエネルギー消費を抑え、それによって日本全体のエネルギー消費量を減らすことである。
【解決手段】
家屋の正面に取り付けられた直達日射受光窓と、当該家屋全体を支軸中心に回転させる動力源を包含し、家屋基礎部に設置した家屋駆動機構と、ソーラーパネルの角度を変動させる動力源を包含し、当該家屋の屋根部等に設置したソーラーパネル駆動機構と、当該家屋駆動機構および当該ソーラーパネル駆動機構の動力源を太陽軌道情報に基づいて制御する動力源制御機構と、当該ソーラーパネルが受光したエネルギーを蓄積する蓄電機構と、人が生活をする居住スペースと、ライフラインとを有するソーラーパネル設置ハウスを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、家屋全体が回転するソーラーパネル設置ハウスに関するものである。

平成１９年度エネルギー白書（経済産業省資源エネルギー庁発表）によると、日本全体のエネルギー消費量は増加を続けており、部門別では民生部門の伸びが１．４倍と運輸部門、産業部門を押さえてトップである。民生部門を構成する家庭部門のエネルギー消費について用途別で見てみると、動力・照明が３７％と最も多く、次いで給湯３０％、暖房２２％、厨房９％、冷房２％となっている。

前記データより、家庭部門のエネルギー消費を抑えるためには、消費割合の高い動力・照明、給湯、暖房に対して策を講ずるべきであると考える。逆に消費割合の低い冷房に関してはあまり考慮しなくても影響は少ないと考える。

家庭部門のエネルギー消費は抑えつつ、でも快適性は失いたくないと考える人々は多くいる。そういった人々の要望に答えるべく、従来から実に様々な手段や方法が思考されている。

そういった従来技術の１つとして、ソーラーパネルを家屋のベランダおよび／または屋根に設置し、ソーラーパネルから取得したエネルギーを利用しながら、家庭部門でのエネルギー消費を抑えようとするソーラーパネル設置ハウスがある。

また、他の従来技術の１つとして、登録実用新案第３０４５０９３号もある。登録実用新案第３０４５０９３号の考案が解決しようとする課題には、「冬は任意の部屋を南向きにし、（中略）冷暖房費を節約するなどして、快適に過ごしたいと考える場合もある。」との記載があり、課題を解決するための手段には、「前記目的を達成するために、（中略）転動可能に配置した土台と、この土台の上に回転可能に載置した基盤と、（中略）基盤を貫通して直立状に配設されたライフライン用の配管と、前記基盤上に構築した建物とを備えることを特徴とする。」との記載があり、考案の効果には、「日当たりを居住者の好みに応じて変えることができる。」との記載がある。

しかし、ソーラーパネルを家屋の屋根に設置したソーラーパネル設置ハウスでは、ソーラーパネルから取得したエネルギーを利用しながら、家庭部門でのエネルギー消費を抑えられるかもしれないが、太陽の位置（方角、高度）が時々刻々と変化するため、ソーラーパネルから取得できるエネルギーもバラツキが生じてしまう（一般的には、夏季の昼に取得エネルギーが一番多く、冬季の朝晩に取得エネルギーが少なくなる）。

また、登録実用新案第３０４５０９３号に係る考案では、建物の方向を自由に回転させながら快適性と、冷暖房費の節約は出来るかもしれないが、建物の方向を自由に回転させるために使う動力を得るために、大量のエネルギーを消費してしまう可能性がある。

登録実用新案第３０４５０９３号

家庭部門でのエネルギー消費を抑え、それによって日本全体のエネルギー消費量を減らすことが、本願発明が解決しようとする課題である。そのために家庭部門での消費割合の高い、動力・照明、給湯、暖房用途に利用されるエネルギーに対して最大限の策を講じた。

本願発明では、前記課題を解決するため、家屋の正面に取り付けられた１または複数の直達日射受光窓と、当該家屋全体を支軸中心に回転させる動力源を包含し、家屋基礎部に設置した家屋駆動機構と、ソーラーパネルの角度を変動させる動力源を包含し、当該家屋のベランダ部および／または屋根部に設置したソーラーパネル駆動機構と、当該家屋駆動機構および当該ソーラーパネル駆動機構の動力源を太陽軌道情報に基づいて制御する動力源制御機構と、当該ソーラーパネルが受光したエネルギーを電気エネルギーとして蓄積する蓄電機構と、人が生活をする居住スペースと、当該居住スペースで人が生活をするために必要なライフラインとを有するソーラーパネル設置ハウスを提供する。

本願発明に係るソーラーパネル設置ハウスは、動力源制御機構により家屋全体の回転速度、時間および時期が制御され、家屋の正面が直達日射を常に略正面で受光し続ける方角に向く。また、家屋の正面には採光を多く取得するように直達日射受光窓を１または複数取り付けている。これらの作動および構造により、日照中は居住部を明るく保つことができる。そのため、照明が不要または少ない利用で済み、照明用途のエネルギー消費を抑えることができる。

また、前記の作動および構造により、日照中は居住部を温かく保つこともできる。そのため、暖房が不要または少ない利用で済み、暖房用途のエネルギー消費を抑えることもできる。

さらに、本願発明に係るソーラーパネル設置ハウスは、動力源制御機構によりソーラーパネルの角度等が制御され、家屋正面のベランダ部および／または屋根部に取り付けたソーラーパネルが直達日射を常に略直角で受光し続ける角度に傾く。また、家屋正面のベランダ部および／または屋根部には採光を多く取得するようにソーラーパネルを多数取り付けている。これらの作動および構造により、日照中は直達日射をソーラーパネルが受光し続けることができる。そのため、発電も最大限に行われ、電気エネルギーとして最大限に蓄積できる。

最大限に蓄積した電気エネルギーは、前記家屋駆動機構（家屋を回転させるための動力源）、ソーラーパネル駆動機構（ソーラーパネルの角度を変動させるための動力源）およびその他の動力機構に利用することができる。また、電気給湯設備にも利用することができる。従って、動力用途および給湯用途のエネルギー消費を抑えることもできる。

上記のとおり、照明用途エネルギー、暖房用途エネルギー、動力用途エネルギー、給湯用途エネルギー、各々のエネルギー消費を抑えることによって、家庭部門でのエネルギー消費は抑えられる。これによって日本全体のエネルギー消費量を減らすことができる。

なお、本願発明は、太陽光エネルギーのうち、家屋正面の直達日射のみを要素として考慮、検討している。しかし、現実には家屋正面の直達日射受光窓、ベランダ部および／または屋根部に取り付けたソーラーパネルには、直達日射に加えて散乱日射も受光し得る。従って、上記で想定している以上の効果が生じる可能性もある。

本願発明を実施するための最良の形態は、積算した直達日射量が１年で一番多く生じる地域において、ソーラーパネル設置ハウスの周辺（全方角）に直達日射を遮る原因（障害物、汚染大気など）がない場所に、本願発明に係るソーラーパネル設置ハウスを建設する場合である。

以下、図に従い実施例の詳細を説明する。

まず、図３から図６に従い実施例１の構成を説明する。

家屋正面の１階と２階に各々２個ずつ直達日射受光窓２０２が取り付けられており、当該窓２０２の家屋内側には居住スペース２０１が存在している。（図３）。

家屋基礎部１０は、下部に家屋基礎１０１、中部に家屋回転基礎１０２、上部に家屋回転台１０３の構造となっており、家屋は、前記家屋回転台１０３の表面に固定設置している（図４）。

また、前記家屋基礎１０１の上部中央を中空の家屋回転支軸１０６が家屋内側まで貫通設置されており、当該家屋回転支軸１０６内部にはライフライン１０９を導入している。（図４）。

また、前記家屋回転台１０３の下部には、リミットスイッチ１０７とリミッタ１０８を取り付けている（図４）。

また、前記家屋回転台１０３の裏面は、内周が歯車構造となっており（以下、内歯歯車という。）、外端は当該家屋回転台１０３を支持するように円周状に回転支持機構１０５を設置している（図４）。

また、前記家屋基礎１０１の上部中央付近には、回転駆動モータ１０４１を固定設置している。当該駆動モータ１０４１の駆動軸１０４２は、前記回転基礎１０２を貫通し、先端には小歯車１０４３を取り付けている（図４）。

また、前記小歯車１０４３は、前記家屋回転台１０３の裏面で内歯歯車と噛合している（図４）。

前記回転支持機構１０５は、前記家屋回転台１０３と前記回転基礎１０２との間に設置されており、当該回転基礎１０２上に円周状に取り付けたレール１０５１と、当該レール１０５１の上端および外側端と接するように取り付けられた車輪１０５２と、当該車輪１０５２の中央部を貫通し、当該車輪を軸支する車軸１０５３と当該車軸１０５３を両端から支えるガイド１０５４とから構成されている（図５ａ）。

前記車輪１０５２と前記車軸１０５３と前記ガイド１０５４は、家屋の水平が保たれるように３セット設置している（図５ａ）。

なお、前記回転支持機構１０５は、ボール軸受１０５４を用いた構成でもよい（図５ｂ）。

家屋正面の屋根４０１には、架台４０２２を設置し当該架台に一端が軸支される形で複数のソーラーパネル４０２１を設置している。当該ソーラーパネル４０２１の他端は、油圧シリンダ４０２３の一端（伸縮端）と接続しており、当該油圧シリンダ４０２３の他端は当該架台４０２２と接続している（図６）。

前記ソーラーパネル駆動機構４０２は、基礎部１０に設置している蓄電機構１１０と電気的に接続されている（図３）。

また、前記駆動モータ１０４１および前記油圧シリンダ４０２３を太陽軌道情報５０に基づいて制御する動力源制御機構２０３は、実装の形態（プログラムモジュール、マイコン、基板など）に応じ、任意の場所に実装される（図示せず）。

なお、屋根の形状は、必ずしも傾斜していなくてもよい（図６）。

なお、蓄電機構１１０は、蓄電装置（図示せず）およびインバータ（図示せず）などから構成されたソーラーパネル設置ハウスに適用される一般的なものを使用している。

なお、前記ライフライン１０９は、電力ケーブル（図示せず）、都市ガスホース（図示せず）、上下水道管（図示せず）など、人々が居住、生活するために必要なものを想定している。

なお、家屋回転支軸１０６は、必ずしも家屋の中心でなくても良い（図３）。

なお、ソーラーパネル設置ハウスは、必ずしも２階建てでなくてもよく、１階建てでも、３階建以上でも良い。

次に、図３から図６に従い実施例１の動作を説明する。

太陽軌道情報５０の日の出の時間（例えば、８月１日５時００分）になると、前記家屋駆動モータ１０４１が正回転（時計回りに回転）し始める。

前記家屋駆動モータ１０４１の正回転により、当該家屋駆動モータ１０４１のモータ駆動軸１０４２に軸支された小歯車１０４３が正回転する。

前記小歯車１０４３の正回転により、当該小歯車と噛合しかつ前記家屋回転台１０３と一体構造の内歯歯車も正回転を始める。（内歯歯車と一体構造である前記家屋回転台１０３も正回転を始める）。

前記家屋回転台１０３の正回転により、当該家屋回転台１０３に固定設置された家屋全体も正回転を始める。

前記家屋全体の正回転により、直達日射受光窓２０２が取り付けた家屋の正面が、直達日射６０１を常に略正面で受光し続ける方角に向く。当該方角に向くことにより、日照中は居住スペース２０１に採光が多く取得される。

なお、当該家屋駆動モータ１０４１の正回転速度は、動力源制御機構２０３に実装されたプログラムにて制御される。

また、太陽軌道情報５０の日の出の時間（例えば、８月１日５時００分）になると、前記屋根４０１の上に設置された油圧シリンダ４０２３の一端（伸縮端）が伸び始める。

前記油圧シリンダ４０２３の一端が伸び始めることにより、当該油圧シリンダ４０２３の一端と接続されたソーラーパネル４０２１の他端（上端）が、前記架台４０２２と軸支された当該ソーラーパネル４０２１の一端（下端）を支点にして直達日射６０１と略直角に受光する角度に傾き始める。

前記ソーラーパネル４０２１が直達日射６０１と略直角に受光する角度に傾くことにより、日照中は直達日射６０１を当該ソーラーパネル４０２１が受光し続けることができる。

なお、当該油圧シリンダ４０２３の一端（伸縮端）の伸縮速度および時期は、動力源制御機構２０３に実装されたプログラムにて制御される。

太陽軌道情報５０の日没の時間（例えば、８月１日１８時３０分）になると、前記家屋駆動モータ１０４１が停止する。

前記家屋駆動モータ１０４１の停止により、当該家屋駆動モータ１０４１のモータ駆動軸１０４２に軸支された小歯車１０４３が停止する。

前記小歯車１０４３の停止により、当該小歯車と噛合しかつ前記家屋回転台１０３と一体構造の内歯歯車も停止する（内歯歯車と一体構造である前記家屋回転台１０３も停止する）。

前記家屋回転台１０３の停止により、当該家屋回転台１０３に固定設置された家屋全体も停止する。

また、太陽軌道情報５０の日没の時間（例えば、８月１日１８時３０分）になると、前記屋根４０１の上に設置された油圧シリンダ４０２３の一端（伸縮端）の伸縮が停止する。

前記油圧シリンダ４０２３の一端の伸縮が停止することにより、当該油圧シリンダ４０２３の一端と接続されたソーラーパネル４０２１の他端（上端）も停止する。

なお、その後（太陽軌道情報５０の日没の時間後）は、前記家屋駆動モータ１０４１が逆回転をし、前記家屋回転台１０３の下部に取り付けたリミッタ１０７がリミットスイッチ１０８の位置に達すると、当該家屋駆動モータ１０４１の逆回転が停止する。これにより家屋全体も停止する。

なお、前記家屋駆動モータ１０４１が逆回転を開始する時期および逆回転速度は、プログラム制御でも手動操作でもよく任意である。ただ、居住スペース２０１などで生活をする人の快適性を考慮すれば活動をしていない時間帯（例えば、睡眠中である深夜など）が好ましいと考えられる。

なお、直達日射６０１の受光が期待できないとき（雨天時や曇天時など）は、前記回転駆動モータ１０４１および／または前記油圧シリンダ４０２３を手動操作することもできる。

実施例２は、ソーラーパネルをベランダに設置し、家屋駆動モータの回転および／または油圧シリンダの伸縮を８段階で変動させたソーラーパネル設置ハウスである。以下、実施例１との差異のみを記載する。

まず、図７および図１０に従い実施例２の構成を説明する。

家屋正面のベランダ３０１には、架台３０２２を設置し当該架台に一端（上端）が軸支される形で複数のソーラーパネル３０２１を設置している。当該ソーラーパネル３０２１の他端（下端）は、油圧シリンダ３０２３の一端（伸縮端）と接続しており、当該油圧シリンダ３０２３の他端は当該架台３０２２と接続している（図１０）。

前記ソーラーパネル駆動機構３０２は、基礎部１０に設置している蓄電機構１１０と電気的に接続されている（図７）。

次に、図７から図１０に従い実施例２の動作を説明する。

太陽軌道情報５０の日の出の時間（例えば、１月１日７時００分）になると、前記家屋駆動モータ１０４１が正回転（時計回りに回転）し始める。

一定の時間後、前記家屋駆動モータ１０４１は停止する。

また、太陽軌道情報５０の日の出の時間（例えば、１月１日７時００分）になると、前記ベランダ３０１に設置された油圧シリンダ３０２３の一端（伸縮端）が伸び始める。

前記油圧シリンダ３０２３の一端が伸び始めることにより、当該油圧シリンダ３０２３の一端と接続されたソーラーパネル３０２１の他端（下端）が、前記架台３０２２と軸支された当該ソーラーパネル３０２１の一端（上端）を支点にして直達日射６０１と略直角に受光する角度に傾き始める。

一定の時間後、前記油圧シリンダ３０２３は停止する。

前記家屋駆動モータ１０４１および前記油圧シリンダ３０２３が停止した後、さらに一定時間が経過した時に、当該家屋駆動モータ１０４１および当該油圧シリンダ３０２３が再び作動（回転および伸縮）し始める。

前記作動を動力源制御機構２０３に実装されたプログラムの制御により、８回繰り返す。つまり家屋全体およびソーラーパネル３０２１が太陽の位置（方角、高度）に対応し、８段階（家屋全体はＡからＩ、ソーラーパネル３０２１はａからｉ）に作動する（回転、停止および伸縮、停止を繰り返す）。

本願発明のソーラーパネル設置ハウスは、新築の戸建てソーラーパネル設置ハウスに利用可能である。

本願発明に係るソーラーパネル設置ハウスを示す全体図である。家屋の正面、背面、側面を示した図である。実施例１のソーラーパネル設置ハウスを示す全体図である。家屋基礎部（床下部）の拡大断面図である。回転支持機構の拡大断面図である。回転支持機構の拡大断面図である。実施例１のソーラーパネル駆動機構の構成および作動を示す図である。実施例２のソーラーパネル設置ハウスを示す全体図である。太陽軌道情報の一例を示す図である。実施例２の家屋全体の作動を示す図である。実施例２のソーラーパネル駆動機構の構成および作動を示す図である。

符号の説明

１０家屋基礎部（床下部）
１０１家屋基礎
１０２家屋回転基礎
１０３家屋回転台（裏面は内歯歯車）
１０４家屋駆動機構
１０４１家屋駆動モータ
１０４２モータ駆動軸
１０４３小歯車
１０５家屋回転支持機構
１０５１レール
１０５２車輪
１０５３車軸
１０５４車軸ガイド
１０５５ボール軸受
１０６家屋回転支軸
１０７リミットスイッチ
１０８リミッタ
１０９ライフライン
１１０蓄電機構
２０居住部
２０１居住スペース
２０２直達日射受光窓（家屋正面に位置する窓）
２０３動力源制御機構
３０ベランダ部
３０１ベランダ
３０２ソーラーパネル駆動機構
３０２１ソーラーパネル
３０２２架台
３０２３油圧シリンダ
４０屋根部
４０１屋根
４０２ソーラーパネル駆動機構
４０２１ソーラーパネル
４０２２架台
４０２３油圧シリンダ
５０太陽軌道情報
６０太陽
６０１直達日射

Claims

家屋の正面に取り付けられた１または複数の直達日射受光窓と、
当該家屋全体を支軸中心に回転させる動力源を包含し、家屋基礎部に設置した家屋駆動機構と、
ソーラーパネルの角度を変動させる動力源を包含し、当該家屋のベランダ部および／または屋根部に設置したソーラーパネル駆動機構と、
当該家屋駆動機構および当該ソーラーパネル駆動機構の動力源を太陽軌道情報に基づいて制御する動力源制御機構と、
当該ソーラーパネルが受光したエネルギーを電気エネルギーとして蓄積する蓄電機構と、
人が生活をする居住スペースと、
当該居住スペースで人が生活をするために必要なライフラインと、
を有するソーラーパネル設置ハウス。