JP2005016814A - 太陽熱空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】建物の外観に調和し、取り付けが容易で、高い熱吸収効果を具える太陽熱利用空調システムを提供する。
【解決手段】ベースと、気流加熱手段と、該気流加熱手段の入口となり該複数の吸熱通路に連通する入口部と、気流加熱手段の出口となり該複数の吸熱通路に連通する出口部によって構成する。該気流加熱手段は、１枚の吸熱板と２枚の支持板を組み合わせてなり、かつ該ベース上に固定して複数の吸熱通路を形成する吸熱手段と及び該吸熱手段上に設けられて該吸熱手段を保護する透明パネルとによって構成される。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は太陽熱を建築物の省エネルギーに利用する空調システムに関し、特に太陽熱エネルギーを利用して、冬季は予熱した空気を室内に取りこみ、夏季は熱気を排出して新鮮な空気を室内に取りこむ省エネルギー空調システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
目下、全世界において二酸化炭素の排出濃度が問題となっている。二酸化炭素の大量排出は、気候の異常と生態環境の破壊を促進する要因となっている。このため、先進国家においては、エネルギー・ショック後、再度従来の石化燃料に対する依存度を低減させる必要性に迫られたようである。そこで、太陽熱が再度見直されている。確かに、近い将来太陽熱が他のエネルギーに取って代わる可能性は疑問視されることもあるが、例えば家庭用暖房（ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｈｅａｔｉｎｇ）、もしくは空調（ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）などに関連する特定の領域において、特殊な用途に応用されることはほぼ確定できる。
【０００３】
建築物の室内暖房と空調を行う太陽熱空調システムについて言えば、太陽熱収集器はキーポイントとなる装置であって、例えば屋根、もしくは外壁など陽光を十分に収集できる個所に設置される。かかる技術分野において、過去数多くの研究がなされ、異なる形式の太陽熱収集器が開発されてきた。同時に、少なからぬ特許が出願され、様々な技術が開示されている。典型的な形式として、ガラス板、もしくは透過性の板材をフレーム上に固定した断熱チャンバー（ｃｈａｍｂｅｒ）の上面に嵌着するとともに、流体を該断熱チャンバー内に設けた黒色の吸熱板、もしくは管体内を通過させて、太陽熱吸収の目的を達成するものが挙げられる。
【０００４】
ＵＳ４，４１８，６８５には、太陽熱を利用した温水供給システムが、ＷＯ９，６２５，６３２には空気循環システムがそれぞれ開示される。その他、ＵＳ２００２／０，０３２，０００Ａ１には屋根式の空気循環器が、ＵＳ４，９３４，３３８には壁式空気プレヒート装置がそれぞれ開示される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
但し、目下使用されている太陽熱収集器には、次に掲げるように、なおも改善の余地がある。
（１）太陽熱収集器本体の荷重が重過ぎ、長期に使用した場合建築物の負担になる。
（２）構造が複雑であるため、取付け、もしくは保守に不便で、製造コストが高くなり、回収期が遅くなる。
（３）多様化する建築物の設計に対して弾性的に対応する応用性に欠ける。このため、いわゆるオーダーメイドとなる場合が多い。
（４）外観が突出している。このため、建物全体の調和に影響し、美観を損なう。
（５）収納空間を占める。即ち、倉庫に収納、商品として展示、もしくは運送に余剰のコストがかかる。
（６）単一の商品であるため、取付ける場所の面積が広い場合、応用性に欠けるとともに、取付けのコストも嵩む。
（７）ガラス板、もしくは透過性の板材を断熱チャンバーに嵌着する構造は、材料の熱膨張係数が異なると、熱応力の問題が発生する。
（８）使用者自身で取付けることができない。自分で取付けることを希望する使用者の要求を満足させることができない。
（９）設計、施工の段階における建物に取付けるのには適するが、既存する建物に取付ける場合は難しい。
（１０）ガラス板を嵌着した個所を空気が通過するため、熱が逃げる問題が発生する。かかる現象を防ぐためにガラス板を二重にする方法が採られている。このため、コストが高くなるとともに、派生的なその他問題が発生する。
（１１）太陽熱で液体を加熱するシステム、もしくは温水供給システムは、氷結、もしくは水漏れなどの問題が発生し、予期する効果が得られない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者は従来の技術に見られる欠点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、構造が簡単で、コストが低く、外観がコンパクトで、吸熱効率が高く、かつモジュール化されたデザインを有する新規な空調システムを提供する。即ち、本発明は太陽熱を駆動力とする自発式（ｐａｓｓｉｖｅ）省エネルギー空調システムを提供するものであって、建築物により異なる空調負荷に合わせて、吸熱ユニットの数を柔軟に調整できるものである。本発明は、夏季は使用済みの空気を排出して屋外から新鮮な空気を室内に取りこみ、冬季は予熱した空気を室内に取りこみ、快適な室内生活環境を実現することができる。また、本発明のシステムの構成要素は、信頼度の高いモジュール化設計を採っているため、陳列、展示、流通が容易であるという特性を有し、かつ、構成要素の構造が簡単で、消費者が自ら組み立てることもできるから、ＤＩＹの風潮にも合っている。
【０００７】
本発明は、太陽熱を利用して空気を加熱し、屋内排気管、屋内送風管、及び屋外に通じる通路と接続する新規空調システムを提供す。当該システムは主要構成要件として、太陽熱収集部、入口部、及び出口部を含む。次に各主要構成要件について詳述する。
（１）太陽熱収集部
太陽熱収集部は、空気の加熱経路として使用され、吸熱手段、上方透明パネル、及び固定・支持用ベースを含む。前記吸熱手段は、複数のモジュール化した吸熱ユニットからなる。一つの実施態様においては、前記モジュール化した吸熱ユニットは、２枚の支持板と１枚の吸熱板とを組み立ててなり、該２枚の支持板の同一端または異なる端には切欠長溝を形成し、同切欠長溝が吸熱板に対応して開けられた長溝及び位置決め溝に嵌合することにより、上下各２枚の支持板及び１枚の吸熱板を有する吸熱ユニットを形成する。吸熱板は、陽極処理を経て表面に黒色を呈するアルミニウム材料からなるものを使用することができ、上下支持板は、吸熱板と同様な材料又は異なる材料を使用することができる。
【０００８】
本発明は、複数のモジュール化した吸熱ユニットを屋根に隣り合うように配置することにより、複数の加熱通路を形成することができる。表面が黒色を呈する吸熱手段が態様熱の吸収効率を大幅に向上させることにより、吸熱手段の温度を高め、空気加熱の効率を直接上げることができる。また、吸熱手段を水平に取付けたり、壁に沿って鉛直に取付けたり、または斜めに取付けることができる。吸熱ユニットのモジュール化構造は、一体成形した従来品と比較して、パッケージのコストを節約することができ、保存又は陳列するための空間を節約することができ、搬送が容易で、現場で容易に組み立てることができ、色々な需要に合わせて自ら組合わせ又は組み立てることができ、構造が簡単で、異なる形式の屋根に対して適応性が高く、大面積の太陽熱収集に適し、コストが低く、全体の外観が薄いなどの利点を有する。
【０００９】
本発明は、吸熱手段の上方に透明パネルを設けることにより、太陽熱収集部の温室効果を促進することができ、太陽放射能を吸収し、吸熱ユニットを加熱して、吸熱手段からなる加熱通路を通る空気の温度を上げることができる。また、本発明は、大面積の太陽熱収集に適しており、固定したフレームを有する従来の熱絶縁箱体構造を必要とせず、また、透明パネルも固定したフレームを有する従来の熱絶縁箱体の上方の嵌着される必要がない。本発明において、透明パネルが吸熱手段の支持板の上方に敷設され、ネジにより太陽熱収集部のベースに固定される。前記透明パネルは、波板又は平板とすることができ、その材料は、ガラスの他、ガラス繊維又はプラスチックなど、容易に入手でき、所要寸法に合わせて裁断できる耐候（ｗｅａｔｈｅｒ ｐｒｏｏｆ）建築材料を使用することができる。前記透明パネルの取付けは、従来の収熱器のように決ったフレームを有する熱絶縁箱体に嵌着する必要がないため、材料の熱膨張係数の相異により、変形、破裂などの熱応力に係わる問題を引き起こすことがない。
【００１０】
太陽熱収集部のベースは、屋根自体であってもよいし、別途設置した固定板であってもよい。吸熱手段の下に断熱層を敷設することができる。これにより、屋根が過熱するのを防ぐとともに、吸熱板の下方と断熱層と間に形成される複数の下側吸熱通路、及び吸熱板の上方と透明パネルとの間に形成される複数の上側吸熱通路を通過する空気を加熱し、加熱の効率を高めることができる。
【００１１】
また、透明パネルからの熱放散を防ぐために、前記複数の上側吸熱通路の入口及び出口を封鎖することができる他、支持板の上部と下部の高さの比率を調整することにより、空気が主に本発明の太陽熱空調システムの下側吸熱通路を通過するように調整することができる。したがって、本発明は実際には１層の透明パネルしか有しないものの、大部分の空気が下側吸熱通路を通過するから、２重嵌着ガラスの断熱効果を得ることができ、よって加熱効率を高めることができる。この吸熱通路を流れる空気の温度が高ければ高いほど、密度が低くなり、屋内空気との密度差も大きくなるから、熱浮力が強く、屋内空気の上昇及び排出を促進することができ、空気が循環する快適な生活空間を実現することができる。
（２）入口部と出口部
入口部は、屋内排気管及び屋外に通じる通路と接続し、出口部は、屋内送風管及び屋外に通じる通路と接続する。また、入口部と出口部にはいずれも、太陽熱収集部の吸熱通路と連通する機構を有し、また、屋外に通じる通路を開閉するために、モジュール化した通風調節手段（ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｄａｍｐｅｒ ａｓｓｅｍｂｌｙ）を少なくとも１つ有する。前記通路の寸法は、太陽熱収集部の大きさにより調整するものである。前記複数のモジュール化した通風調節手段は、前記通風調節手段の周縁に固定されているフランジによりそれぞれ入口部と出口部の所定開口に取付けられる。入口部と出口部は、所定開口の方向で異なる。入口部の所定開口は、吸熱通路に対向しない側に設けられ、出口部の所定開口は、上方に向けて設けられる。雨水が上方に向けて設けられる通風調節手段に落下するのを防ぐために、出口部に透明な雨除けを設けることもできる。
【００１２】
また、入口部及び出口部には吸熱通路の方向に向けてそれぞれ中空面を設けており、当該中空面がそれぞれ太陽熱収集部の入口端及び出口端にある透明パネルと当接し、接着剤により封止されており、入口部及び出口部自体は、屋根又は固定板に固定される。入口部と出口部はそれぞれ、屋内排気管と接続するジョイント、及び屋内送風管と接続するジョイントに、気流分散管を設けている。また、前記気流分散管の吸熱通路に面する側には、複数の開口を均一に分散するように穿設している。これにより、空気粒を均一に各吸熱通路に分散させることができ、システム全体の吸熱効率を向上することができる。さらに、屋内外を連通させる経路などの切り替え又は調整することにより、冬又は寒い日には加熱した空気を屋内に導入して暖房効果を得て、夏又は暑い日には屋内排気管に接続する空地を加熱して、熱浮力による煙突効果（ｃｈｉｍｎｅｙ ｅｆｆｅｃｔ）で屋内空気を屋外に排出し、涼しいところから屋外低温空気を屋内に導入して、冷却循環の空調効果を得ることができる。
【００１３】
本発明の前記モジュール化通風調節手段は、入口部と出口部の所定開口に設けられ、その開閉状態により、屋外と遮断したり、連通することができる。前記モジュール化通風調整手段は、翼形断面を有する複数の矩形羽根を互い平行する複数の回転軸に設け、該回転軸をそれぞれ該通風調整手段の矩形フレームの両側面に実装し、該フレームが軸受を介して回転軸を支持し、連結桿により各羽根を連結し、羽根の一つに締結される連結桿の位置の変化により該通風調整手段の開放状態又は開放度合いを調整し、回転軸の末端に一部が該軸受に挿通するネジ部を形成し、該ネジ部に合わせて締結具を設けることにより該羽根と該フレームの内壁とを緊密に当接させ、羽根が閉鎖位置にあるときに閉鎖の効果を奏することができる。本発明の太陽熱空調システムは、手が届かない屋根又は高い壁に設定されることがあるから、前記連結桿は駆動機構と連結して、手が届く場合にある紐又は連結桿及びその上方にある滑車を操作することにより羽根の位置を変換させることができる。
【００１４】
本発明はまた、天気の変化により太陽熱収集部の温度を自動的に調整できるという利点を有する。例えば、暑い夏の昼間には、屋外の温度が高く、屋内空気の循環更新回数（ａｉｒ ｃｈａｎｇｅ ｒａｔｅ）も大きくなるため、冷却した屋外空気を屋内に導入するために望ましい駆動力も大きくなる。逆に、寒い冬には、屋外の温度が低く、屋内空気の循環更新回数（ａｉｒ ｃｈａｎｇｅ ｒａｔｅ）も小さくなるため、冷却した屋外空気を屋内に導入する望ましくない駆動力も小さくなる。また、循環気流が調整しやすいため、屋内では屋外空気導入口（普通は床に近い所に設置される）又は屋内空気排出口（普通は天井に近い所に設置される）にある調節ダンパーを操作することにより、屋内空気循環更新回数を調整し、快適に生活環境を実現することができる。
【００１５】
本発明の太陽熱空調システムは、鉄筋コンクリート造りの建築物の平らな屋上に設置することもできるが、好ましくは、固定板に固定され、前記固定板が支持部材より太陽光に向けるように支持され、屋根との間に間隔が設けられる。本発明の太陽熱空調システムの設置による日除け効果が屋根を温度を降下させこともできるため、直接、建築物の省エネルギー効果を得るだけでなく、屋根を保護する効果もあるため、屋根の断熱工事を省くことも可能である。
【００１６】
【実施例】
図１に、この発明による太陽熱空調システムを示す。該太陽熱空調システムは、太陽熱収集部（２０）、入口部（２１）、及び出口部（２２）を有する。そのうち、太陽熱収集部（２０）は、空気を加熱するための通路を形成し、吸熱手段（１７）と、透明パネル（３０、３１）と、ベース（１４）とからなる。
【００１７】
吸熱手段（１７）は、複数の黒塗りしたモジュール化吸熱ユニット（１０）を有する。吸熱ユニット（１０）は図２Ａから図２Ｃに開示するように、２枚の支持板（１）と、１枚の吸熱板（３）とを組み立てなるものであって、薄い板材であるため、陳列、収納、包装、運送に空間を占めることなく、取り扱いやすく組み立てに便利である。
【００１８】
支持板（１）には切欠長溝（２）を形成する。吸熱板（３）には複数の吸熱板固定孔（６）とカバー固定孔（７）を複数穿設するとともに、一対の溝を形成する。即ち、吸熱板（３）の一端から長手方向に沿って切欠長溝（４）を形成し、該切欠長溝（４）の延長線上に該支持板（１）の切欠長溝（２）と略同一の長さで凹状を呈する位置決め溝を他端に至るまで形成し、かつこれと平行して他端から同様の切欠長溝（４）と、位置決め溝（５）とを形成する。
【００１９】
図３Ａ、３Ｂは、本発明の太陽熱空調システムの吸熱ユニット（１０）の組み立て、固定方法を開示する。吸熱ユニット（１０）を組み立てる場合は、支持板（１）の切欠長溝（２）に吸熱板（３）を切欠長溝（４）から挿入し、該切欠長溝（２）と切欠長溝（４）の溝底端を当接させる。この場合、支持板（１）の切欠長溝（４）の側面が吸熱板（３）の位置決め溝（５）に嵌挿して、位置決めされ、かつ固定される。吸熱板（３）の一対の切欠長溝（４）は、図示するように吸熱板（３）の異なる一端に設けるか、もしくは同一端に形成してもよく、これに合わせて支持板（１）の挿入方向を調整する。
【００２０】
吸熱ユニット（１０）を組み立てた後、支持板（１）は吸熱板（３）によって支持板上部（１１）と、支持板下部（１２）と分けられる。
【００２１】
図３Ａが示す吸熱ユニット（１０）は、異なる様式の屋根の特性と、使用者の要求に基づいて適宜に複数配列する。係る方式は、従来の太陽熱収集器に比して柔軟な応用性を具え、異なる建物に応用することができ、理想的な吸熱手段（１７）が得られる。
【００２２】
図３Ｂが示す吸熱ユニット（１０）は、図３Ｂに開示するように吸熱板（３）に予め穿設した吸熱板固定孔（６）に固定ボルト（１５）を挿通させてベースに固定する。即ち、屋根に断熱層（１３）を敷設してベースとし、吸熱ユニット（１０）を設けるか、もしくは断熱層（１３）を固定板（１４）に敷設してベースとし、吸熱ユニット（１０）を設ける。この場合、座金（１６）を固定ボルト（１５）のヘッドと吸熱板（３）との間に介在させると、さらに好ましい固定効果が得られる。
【００２３】
吸熱ユニット（１０）を取り付けた後、透明パネルを設ける。図４Ａ、図４Ｂは、図１におけるＡ−Ａ線に沿って切断した場合の斜視図である。即ち、太陽熱収集部（２０）を切断した状態の斜視図であって、図４Ａは太陽熱収集部（２０）に用いる透明パネル（３０）に平板を用い、図４Ｂは透明パネル（３１）に波板を用いた例であるが、いずれを用いてもよい。
【００２４】
図４Ｃに、太陽熱収集部（２０）の透明パネル（３０）（３１）の固定方法を開示する。透明パネル（３０）、もしくは（３１）を設けることによって、太陽熱収集部（２０）内に雨水が進入することを防ぐ。図面に開示するように、透明パネル（３０）（３１）には、吸熱板（３）のカバー固定孔（７）に対応する位置に孔を予め穿設し、スリーブ（３９）を該孔に嵌挿する。該スリーブ（３９）の一端は、カバー固定孔（７）を貫通して断熱層（１３）を敷設した固定板（１４）（もしくは屋根）に当接する。次いで、該スリーブ（３９）に、座金（３７）とパッド（３８ａ）を設けた固定ボルト（３６）を挿通させて屋根、もしくは固定板（１４）に螺着し、透明パネル（３０）、もしくは（３１）を固定して雨水の太陽熱収集部（２０）内への進入を防ぐ目的を達成する。透明パネル（３０）、もしくは（３１）は、ガラス材以外に、グラスファイバー、もしくはプラスチック材などによってなり、気候に対する耐用性の高い既存の建材を用いてもよい。この発明においては、従来の技術のようにフレームに嵌着しないので、材質の熱膨張係数の差による熱応力の問題が発生しない。
【００２５】
図面に開示するように、透明パネル（３０）、もしくは（３１）と吸熱板（３）との間には複数の上側吸熱通路（３２）が形成され、吸熱板（３）と断熱層（１３）との間に複数の下側吸熱通路（３３）が形成される。透明パネル（３０）（３１）からの熱の放散を抑制するために、該複数の上側吸熱通路（３２）の入口と出口を封止するとともに、支持板上部（１１）と、支持板下部（１２）の高さの比例を調整して支持板下部（１２）を高する。即ち、下側吸熱通路（３３）の体積を上側吸熱通路（３２）の体積より大きくして、空気が主に下側吸熱通路（３３）を通過して加熱されるようにする。よって、この発明において透明パネル（３０）（３１）は一層だけであるが、ほとんどの空気が下側吸熱通路（３３）を通過するため、従来のガラス板を二重に設ける構造と同等の断熱効果を具え、好ましい加熱効率が得られる。
【００２６】
図５、６に、この発明による空調システムの入口部（２１）と、出口部（２２）を開示する。図１、図５、及び図６に開示するように、入口部（２１）と出口部（２２）は、吸熱手段（１７）の長手方向の両側面にそれぞれ設けられ、吸熱手段（１７）の上側吸熱通路（３２）、及び下側吸熱通路（３３）に連通する。図面に開示するように、入口部（２１）は、太陽熱収集部（２０）の上側吸熱通路（３２）、下側吸熱通路（３３）に面する側面を開口面（５０）として透明パネル（３０）、もしくは（３１）に接続し、接続個所を封止する。入口部（２１）自体は屋根、もしくは固定板（１４）に固定する。また、入口部（２１）の長手方向の両端縁面にはジョイント（２３）を介して屋内に至る送風管の一端を連結する。屋内に至る送風管が一方のジョイント（２３）のみに接続する場合は、排気管を接続しない他のジョイントに栓をして閉塞する。
【００２７】
入口部（２１）の内部には、長手方向の両端縁面に設けたジョイント（２３）の間に気流分散管（４８）を設ける。該気流分散管（４８）は吸熱手段（１７）の上側吸熱通路（３２）、下側吸熱通路（３３）に面する側に複数の通気孔（５１）を均一に穿設する。よって、気流が入口部（２１）に進入すると上側吸熱通路（３２）、下側吸熱通路（３３）とに均一に分散して全体的な吸熱効率が高められる。気流の阻害を低下させるために、好ましくは通気孔（５１）の総面積を気流分散管（４８）の断面積の２倍とする。
【００２８】
また、入口部（２１）の該開口面（５０）に対向する側面には複数の開口部（４１）をあらかじめ穿設し、該開口部（４１）には通風調整手段（４０）を設けて給気口（２４）とする。該通風調整手段（４０）は、図７Ａ、７Ｂ、７Ｃに開示するように方形のフレーム（４３）の外周に沿ってフランジ（４２）が一体に形成され、該フレーム（４３）を入口部（２１）の開口部（４１）に嵌着して該フランジ（４２）を入口部（２１）の外壁に固定して取付ける。通風調整手段（４０）の構造については後述する。
【００２９】
図６はこの発明による空気調整システムの出口部（２２）の説明図である。図１、６に開示するように、出口部（２２）は入口部（２１）とほぼ同様の構造であるが、長手方向の両端面にジョイント（２５）を設け、該ジョイント（２５）を介して、屋内に至る排気管を接続する。複数の開口部（４１）は上面に穿設し、通風調整手段（４０）を設けて排気口（２６）とする。排気口（２６）の上方には図１に開示するように雨除けカバー（２７）を設ける。即ち、出口部（２２）と入口部（２１）は構造が略同様であるが、出口部（２２）の上面に雨よけカバー（２７）を設けて雨水が通風調整手段（４０）から侵入することを防ぐ点と、長手方向の両端面に設けるジョイント（２５）には、いずれも排気管を必ず接続する点において異なる。
【００３０】
図７Ａ、７Ｂ、７Ｃに、通風調整手段（４０）を開示する。通気口（２４）と排気口（２６）の大きさは吸熱手段（１７）の幅に合わせるとともにモジュール化した通風調整手段（４０）を所定の数だけ設ける。通風調整手段（４０）は、上述のとおり入口部（２１）と、及び出口部（２２）に予め穿設された開口部（４１）に設ける。図面に開示するように通風調整手段（４０）は方形のフレーム（４３）の外周に沿ってフランジ（４２）を一体に形成する。またフレーム（４３）内には複数の羽根（４４）を回動自在に設ける。即ち図７Ｃに開示するように、フレーム（４３）の側面に軸受（４６）を設け、回転軸（４５）を該軸受（４６）に挿通させて、回転軸（４５）のフレーム（４３）内に貫通した一端で羽根（４４）を回動自在に支持する。
【００３１】
通風調整手段（４０）の開閉、もしくは開放度の調整は、通風調整手段（４０）の背面に連結桿（図示しない）を設けてそれぞれの羽根（４４）が連動するように連結する。よってそれぞれの羽根（４４）の運動と、その角度が一致する。また回転軸（４５）を設ける位置に開放角度調整桿（５２）を設け、該開放角度調整桿（５２）を操作することによって、通風調整手段（４０）の開閉、もしくは開放度を調整する。図７Ｂに開示するように開放角度調整桿（５２）の一端は通風調整手段（４０）の正面側に位置し、他端が羽根（４４）を駆動させる駆動手段（図示しない）に接続して羽根（４４）の角度を全開位置から全閉位置の間で調整する。また、フランジ（４２）の該開放角度調整桿（５２）の上方の位置に滑車（５４）を設け、該滑車（５４）に掛けた紐（５５）を開放角度調整桿（５２）に連結する。この発明による空調システムは、屋根、もしくは建物などの外壁の高所に設けらるため、使用者が直接羽根（４４）の角度を調整することは難しいが、紐（５５）を操作することによって容易に操作することができる。
【００３２】
また、羽根（４４）が全閉の状態にある場合、羽根（４４）の両端縁部とフレーム（４３）の内壁とが緊密に接するように、回転軸（４５）の外部端縁部（５３）に螺刻し、締結具（４７）を螺合させて締結する。このため、羽根（４４）の端縁部とフレーム（４３）の内壁との距離が縮小して、羽根を全閉した場合に空気の漏れを抑制することができる。
【００３３】
さらに、通風調整手段（４０）のフレーム（４３）には、上側吸熱通路（３２）、下側吸熱通路（３３）側の側面にネット（３５）を設けて、通風調整手段（４０）を開放した場合、虫、もしくは塵の進入を防ぐ。
【００３４】
以上の構造によれば、一端がそれぞれのジョイント（２３）（２５）を介して入口部（２１）と出口部（２２）に接続し、かつ他端が屋内に至る送風管と、入口部（２１）及び出口部（２２）に設けた給気口（２４）、排気口（２６）の開閉を制御することによって、屋内を夏は涼しく、冬は暖かくする好ましい空調効果が得られる。かかる空調システムの運転について、以下に説明する。
【００３５】
夏季、炎天下においては、屋内から送風管とジョイント（２３）を通過して太陽熱収集部（２０）に至る空気が加熱され、煙突効果によって浮力が発生する。この場合、屋外から進入した空気を、涼しい場所に設けられた屋内送風口（図示しない）に送るか、もしくは屋外から進入した空気を屋内に送って冷却することによって、この発明による空調システムの冷気を循環させる空調効果が得られる。かかる目的を達成するためには、入口部（２１）から屋内に至る送風管に設けた調整ゲート（図示しない）を開放し、外部に通じる給気口（２４）を閉鎖するとともに、出口部（２２）に設けたジョイント（２５）に接続する送風管の調整ゲート（図示しない）を閉鎖し、かつ外部に通じる排気口（２６）を開放しなければならない。
【００３６】
冬季、寒冷な気候においては、屋内から送風管を通過して出口部（２２）に太陽熱収集部（２０）に至る空気が加熱され、屋内と、及びジョイント（２５）に接続する送風管とに設けられたファン（図示しない）によって加熱された空気を屋内に送り、暖房の効果を達成する。この場合、入口部（２１）とジョイント（２３）に接続する送風管を開放状態とし、外部排気口（２６）を閉鎖する。また、屋外から進入した新鮮な空気の一部は、ジョイント（２３）に接続する送風管内を通過する空気と混合して加熱され、エネルギーを節減するとともに、屋内の空気の鮮度を一定に保つ効果を達成する。かかるエネルギー節減と、屋内の空気の鮮度を一定に保つ効果を達成するためには、入口部（２１）とジョイント（２３）を介して接続する送風管を開放状態にするとともに、外部に通じる給気口（２４）は、一定の開放度を維持しなければならない。
【００３７】
この発明による空調システムは、季節を問わず従来の太陽熱を利用した温水供給システムに応用することができる。即ち、温水供給システムの吸熱配水管をこの発明の空調システムにおける上側吸熱通路（３２）に配設し、加熱した温水を保温槽に構成される水循環路（図示しない）に送る。循環する空気は、主に下側吸熱通路（３３）を通過して加熱される。よって、透明パネル（３０）もしくは（３１）からの熱の放散を抑制することができる。
【００３８】
上述する送風管（送風用と排気用）は、従来の構造による調整ゲートで切り替えと調整の機能を達成することができる。また、入口部（２１）と出口部（２２）の外部に通じる給気口（２４）、排気口（２６）の切り替えと調整機能は、モジュール化した通風調整手段（４０）によって達成することができる。
【００３９】
図８Ａ、８Ｂに、他の形態による吸熱板（８）を開示する。図８Ｂは、図１におけるＡ−Ａ線と同一の位置における断面図である。吸熱板（８）は薄い金属板であって、表面を黒く塗装して吸熱板（８）とする。その形状は、図８Ａに開示するように断面が円弧状、もしくは逆Ｕ字状を呈し、長手方向の両側端縁部が水平方向に延伸するとともに、該水平方向の延伸部に吸熱板固定孔（６）を複数穿設する。また、上面にカバー固定孔（７）を複数穿設する。
【００４０】
かかる構造の吸熱板（８）は、図８Ｂに開示するように、両側端縁部の延伸部を隣り合う吸熱板（８）の延伸部と重ねあわせて固定ボルトでベース上に逐一固定する。さらに、図４に開示する固定方法と略同様の方法によって、透明パネル（３０）、もしくは（３１）を上面に固定する。
【００４１】
上述する吸熱板（８）は、図１に開示する吸熱手段（１７）と異なる空気通過の断面構造を提供する。即ち、下側吸熱通路（３３）の断面積が上側吸熱通路（３２）に比して広くなる。但し、ガラス板を二重にした構造と同様の断熱効果と高い吸熱効率が得られる。
【００４２】
図９Ａ、９Ｂに、その他形態の吸熱板（９）を開示する。図９Ｂは、図１におけるＡ−Ａ線と同一の位置における断面図である。吸熱板（９）は薄い金属板であって、表面を黒く塗装して吸熱板（９）とする。その形状は、図８Ａに開示するように所定の角度で折り曲げ、長手方向の両側端縁部に吸熱板固定孔（６）を複数穿設する。また、上面にカバー固定孔（７）を複数穿設する。
【００４３】
かかる構造の吸熱板（９）は、図８Ｂに開示するように、両側端縁部を隣り合う吸熱板（９）の端縁部に当接させて固定ボルトでベース上に逐一固定する。さらに、図４に開示する固定方法と略同様の方法によって、透明パネル（３０）、もしくは（３１）を上面に固定する。
【００４４】
上述する吸熱板（９）は、図１に開示する吸熱手段（１７）と異なる空気通過断面を提供する。下側吸熱通路（３３）と上側吸熱通路（３２）との断面積は略同一であるが、同様にガラス板を二重にした構造と同等の断熱効果と高い吸熱効率が得られる。
【００４５】
以上は、この発明の好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【００４６】
【発明の効果】
この発明による太陽熱空調システムは、ユニットのモジュール化を基本的な概念として設計されたものであって、建築中の建物、もしくは既存する建物を包括した様々な形態の建物に応用でき、取り付け場所が水平、垂直、もしくは傾斜面のいずれにも選択的に組み立てて取付けることができ、幅広い対応性を具える。よって実用的である。同時に、建物の外観に調和して美観を損なうことがなく、建物に負担を与えることなく取り付け場所に対して断熱と保護を与える効果を有する。
【００４７】
また、この発明の太陽熱空調システムにおける吸熱手段は、実際の必要に応じて、好ましい熱吸収面積が得られるまで延伸させて設けることができ、十分な吸熱効果が得られる。よって、従来の技術に見られる固定的な外枠を具える断熱チャンバーを必要とせず、かつ単位面積の熱効率に注意する必要がない。特にこの発明において透明パネルは単一層であるが、ほとんどの気流が下側吸熱通路を通過するため、従来の二重ガラス板と同等の断熱効果と、高い吸熱効率が得られるとともに、従来の二重ガラス板を具える断熱チャンバーに見られるように、材料の熱膨張係数の差によって熱応力が発生してガラス板の損傷を招くことが発生しない。
【００４８】
また、この発明によるこの発明の太陽熱空調システムは、構造が単純で、かつ既存する建材を応用することができるので、製造コスト、取り付けのコストを節減することができ、保守を容易にする効果を有するのみならず、倉庫に保管したり、展示したり、運送したりする場合に空間を占めることなく便利である。
【００４９】
さらに、この発明によるこの発明の太陽熱空調システムは、吸熱手段などを自身で取付けることができ、カスタマイズ化を志向する消費者のニーズを満足させる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による太陽熱空調システムの説明図である。
【図２Ａ】図１に開示する空調システムにおける支持板の斜視図である。
【図２Ｂ】図１に開示する空調システムにおける吸熱板の斜視図である。
【図２Ｃ】図２Ｂに開示する吸熱板の局部拡大図である。
【図３Ａ】図１に開示する空調システムにおける吸熱手段の斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａに開示する吸熱手段の取り付け方法を表わす説明図である。
【図４Ａ】図１に開示するＡ−Ａ線に沿って切断した場合の斜視図であって、透明パネルが平板である例を表わす説明図である。
【図４Ｂ】図１に開示するＡ−Ａ線に沿って切断した場合の斜視図であって、透明パネルが波板である例を表わす説明図である。
【図４Ｃ】図４Ａ、４Ｂに開示する透明パネルの取り付け方法を表わす説明図である。
【図５】図１に開示する空調システムにおける入口部の構造を表わす説明図である。
【図６】図１に開示する空調システムにおける出口部の構造を表わす説明図である。
【図７Ａ】この発明による太陽熱空調システムにおける通風調整手段の説明図である。
【図７Ｂ】図７Ａに開示する通風調整手段に開放角度調整桿を設けた状態を表わす説明図である。
【図７Ｃ】図７Ａに開示する通風調整手段における羽根の取り付け方法を表わす説明図である。
【図８Ａ】他の実施形態による吸熱板を表わす斜視図である。
【図８Ｂ】図８Ａに開示する吸熱板を取付けた状態を表わす断面図である。
【図９Ａ】その他の実施形態による吸熱板を表わす斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ａに開示する吸熱板を取付けた状態を表わす断面図である。
【符号の説明】
１ 支持板
１０ 吸熱手段
１１ 支持板上部
１２ 支持板下部
１３ 断熱層
１４ 固定板
１５ 固定ボルト
１６ 座金
１７ 気流加熱部
２ 切欠溝
２０ 太陽熱収集ユニット
２１ 入口部
２２ 出口部
２３ ジョイント
２４ 給気口
２５ ジョイント
２６ 排気口
２７ 雨除けカバー
３ 吸熱板
３０ 透明パネル
３１ 透明パネル
３２ 上側吸熱通路
３３ 下側吸熱通路
３５ ネット
３６ 固定ボルト
３７ 座金
３８ａ パッド
３９ スリーブ
４ 切欠長溝
４０ 通風調整手段
４１ 開口部
４２ フランジ
４３ フレーム
４４ 羽根
４５ 回転軸
４６ 軸受
４７ 締結具
４８ 気流分散管
５ 位置決め溝
５０ 開口面
５１ 通気孔
５２ 開放角度調整桿
５３ 外部端縁部
５４ 滑車
５５ 紐
６ 吸熱板固定孔
７ カバー固定孔
８、９ 吸熱板

Claims (20)

1. モジュール化した吸熱ユニットを幾つか含み、複数の吸熱通路を形成して太陽熱を吸収する吸熱手段と、前記吸熱手段の上方に設けられて太陽熱を吸収し、前記吸熱手段を保護する透明パネルと、前記吸熱手段の下方に設けられ、前記吸熱手段を支持するベースとを含む、空気加熱路としての太陽熱収集部と、
   前記吸熱手段の入口に設けられ、前記複合型の吸熱手段の吸熱通路に連通する入口部と、
   前記吸熱手段の出口に設けられ、前記複合型の吸熱手段の吸熱通路に連通する出口部と、を含む太陽熱空調システム。
2. 前記モジュール化した吸熱ユニットは、細長い溝が形成された２枚の支持板と、各支持板に形成された溝に係合する溝が形成された１枚の吸熱板とを含み、前記吸熱板及び支持板は、前記吸熱板の上下に夫々位置する上側の吸熱通路及び下側の吸熱通路を形成する、請求項１に記載の太陽熱空調システム。
3. 前記モジュール化した吸熱ユニットは、円弧状、もしくは逆Ｕ字状の断面を有する吸熱板からなり、前記吸熱板の上下に夫々位置する上側の吸熱通路及び下側の吸熱通路を形成する、請求項１に記載の太陽熱空調システム。
4. 前記モジュール化した吸熱ユニットは、角形の断面を有する吸熱板からなり、前記吸熱板の上下に夫々位置する上側の吸熱通路及び下側の吸熱通路を形成する、請求項１に記載の太陽熱空調システム。
5. 前記吸熱手段に形成される前記上側の吸熱通路の入口及び出口は、前記透明パネルからの熱損失を低減するようシールされる、請求項２に記載の太陽熱空調システム。
6. 前記吸熱手段に形成される前記上側の吸熱通路の入口及び出口は、前記透明パネルからの熱損失を低減するようシールされる、請求項３に記載の太陽熱空調システム。
7. 前記吸熱手段に形成される前記上側の吸熱通路の入口及び出口は、前記透明パネルからの熱損失を低減するようシールされる、請求項４に記載の太陽熱空調システム。
8. 前記吸熱手段の前記ベースが建物の屋根である、請求項１に記載の太陽熱空調システム。
9. 前記ベースが固定板である、請求項１に記載の太陽熱空調システム。
10. 前記吸熱手段が、前記下側の吸熱通路の下方に設けられる断熱層を更に含む、請求項１に記載の太陽熱空調システム。
11. 前記吸熱ユニットは、太陽熱の吸収効率を高めるために黒色の表面を有する、請求項１に記載の太陽熱空調システム。
12. 前記入口部は、屋外に通じる少なくとも１つの所定の開口部を備える入口側と、該所定の開口部に設けられ、前記入口側を開閉するための少なくとも一つのモジュール化通風調整手段と、屋内排気管と接続する少なくとも一つのジョイントと、を具備する、請求項１に記載の太陽熱空調システム。
13. 前記出口部は、屋外に通じる少なくとも１つの所定の開口部を備える出口側と、該所定の開口部に設けられ、前記出口側を開閉するための少なくとも一つのモジュール化通風調整手段と、屋内送風管と接続する少なくとも一つのジョイントと、を具備する、請求項１に記載の太陽熱空調システム。
14. 前記透明パネルが、平板である、請求項１に記載の太陽熱空調システム。
15. 前記透明パネルが、波板であることを特徴とする請求項１に記載の太陽熱空調システム。
16. 前記入口部は、前記屋内排気管と接続する前記ジョイントに接続する気流分散管を更に含み、該気流分散管は、前記吸熱通路に対向する側に、均一に分布した複数の穿孔を有する、請求項１２に記載の太陽熱空調システム。
17. 前記出口部は、前記屋内排気管と接続する前記ジョイントに接続する気流分散管を更に含み、該気流分散管は、前記吸熱通路に対向する側に、均一に分布した複数の穿孔を有する、請求項１３に記載の太陽熱空調システム。
18. 前記出口部は、雨水が屋外に通じる前記出口側に入らないように防雨カバーを更に有する、請求項１３に記載の太陽熱空調システム。
19. 前記モジュール化通風調整手段は、翼形断面を有する複数の矩形の羽根からなり、該羽根は、軸受により矩形フレームの両側に支持される平行な回転軸に設けられ、各回転軸の最外端は、軸受から突出するネジ部を備え、調整桿が、前記羽根の一つの回転軸に締結され、調整桿の位置の変化により、前記羽根は、完全開放位置から完全閉塞位置へと変化でき、前記ネジ部にロックナットを調整可能に螺合させることにより、前記完全閉塞位置での空気の漏れを最小限にできる、請求項１２に記載の太陽熱空調システム。
20. 前記モジュール化通風調整手段は、翼形断面を有する複数の矩形の羽根からなり、該羽根は、軸受により矩形フレームの両側に支持される平行な回転軸に設けられ、各回転軸の最外端は、軸受から突出するネジ部を備え、調整桿が、前記羽根の一つの回転軸に締結され、調整桿の位置の変化により、前記羽根は、完全開放位置から完全閉塞位置へと変化でき、前記ネジ部にロックナットを調整可能に螺合させることにより、前記完全閉塞位置での空気の漏れを最小限にできる、請求項１３に記載の太陽熱空調システム。

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