JP2008133990A

JP2008133990A - 換気装置

Info

Publication number: JP2008133990A
Application number: JP2006319835A
Authority: JP
Inventors: Hideo Tomita; 英夫富田; Katsuzo Konakawa; 勝蔵粉川; Norio Yotsuya; 規夫肆矢
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2008-06-12

Abstract

【課題】換気能力の向上を図った太陽熱利用の換気装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】建物２２に設け室内２３と室外とを連通する排気筒２１と、太陽熱を作動流体に集熱する集熱器２８と、排気筒２１を作動流体により加熱する熱交換器３２と、循環ポンプ３７を内蔵し、作動流体が集熱器２８と熱交換器３２とを循環する循環手段３４とを設けたのである。これによって、循環ポンプ３７を動作させた循環手段３４が作動流体を集熱器２８と熱交換器３２とへ強制的に循環させるので、熱伝達率が自然対流に比べて著しく向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は太陽熱を利用して建物内を換気する換気装置に関するものである。

従来、太陽熱を利用して建物内を換気するものとして図４に記載のものが見受けられた。すなわち、図４において、建物１の屋上に適当な長さの排気ダクト２を設け、この排気ダクト２の吸入口３を建物１内の室内４に、排出口５を外気にそれぞれ開口させ、太陽熱を利用した太陽熱温水器６と連絡配管７を介して連通させた熱交換器８をこの排気ダクト２の下方に内装させた構成を採用していた。また、雨避け蓋９が排出口５と間隙を有して配置してあった。

上記の換気装置は、太陽熱温水器６で温水をつくり、自然対流により連絡配管７を通り、熱交換器８に循環流入する。そして、温水により温度上昇した熱交換器８が排気ダクト２下部の空気を加熱して、自然対流を生起させて室内４の空気を排気ダクト２から外部に排気するものである（例えば、特許文献１参照）。
実開昭５９−２５０３１号公報

しかしながら、上記従来の構成では、太陽熱温水器６に滞留している温水は自然対流により流れるので、この太陽熱温水器６の集熱効率が低く、かつ温水温度が低いという課題を有していた。

この結果、熱交換器８が形成する自然対流の吸引力が弱いので、室内４の換気能力が小さくなる。

また、午前中は太陽熱温水器６自体の熱容量のために水が温水になるのに時間を要し、昼頃にならないと室内４の換気が始まらないという課題を有していた。

本発明は上記課題を解決するもので、換気能力の向上を図った太陽熱利用の換気装置を提供することを目的とするものである。

上記従来の課題を解決するために、本発明は、室内と室外とを連通するように建物に設けた排気筒と、太陽熱を作動流体に集熱する集熱器と、前記集熱器で温度上昇した作動流体が流動され、前記排気筒内の空気を直接的および／または間接的に加熱する熱交換器と、循環ポンプを内蔵し、前記作動流体を集熱器と熱交換器との間で循環させる循環手段とを具備したものである。

これによって、循環手段が作動流体を集熱器と熱交換器とへ強制的に循環させるので、集熱器と熱交換器のそれぞれの熱伝達率が自然対流に比べて著しく向上し、集熱器の集熱効率と熱交換器の放熱効率とが高くなる。

本発明によれば、太陽熱により排気筒を流動する空気を加熱して対流の活発化を促進して室内に対する換気性能を大幅に向上できるもので、居住空間の環境良化ですぐれた効果を奏するものである。

第１の発明は、室内と室外とを連通するように建物に設けた排気筒と、太陽熱を作動流体に集熱する集熱器と、前記集熱器で温度上昇した作動流体が流動され、前記排気筒内の空気を直接的および／または間接的に加熱する熱交換器と、循環ポンプを内蔵し、前記作動流体を集熱器と熱交換器との間で循環させる循環手段とを具備したものである。

これによって、循環ポンプを動作させた循環手段が作動流体を集熱器と熱交換器とへ強制的に循環させるので、集熱器と熱交換器のそれぞれの熱伝達率が自然対流に比べて著しく向上する。すなわち、集熱器の集熱効率が高くなり、同様に熱交換器の放熱効率が高くなる。

その結果、高温の作動流体が集熱器に形成され、熱交換器に循環するので、熱交換器が排気筒を十分に加熱する。続いて、温度上昇した排気筒が排気筒内の空気を暖めるので、強い自然対流が形成され、自然対流の強い吸引作用により室内に対する換気性能が向上する。

第２の発明は、室内と室外とを連通するように建物に設けた排気筒と、太陽熱を作動流体に集熱する集熱器と、集熱した作動流体を溜める蓄熱槽と、前記蓄熱槽の作動流体が流動され、排気筒内の空気を直接的および／または間接的に加熱する熱交換器と、循環ポンプを内蔵し、前記作動流体を集熱器と蓄熱槽との間で循環させる蓄熱循環手段と、加熱循環ポンプを内蔵し前記作動流体を蓄熱槽と熱交換器との間で循環させる加熱循環手段とを具備したものである。

この発明によれば、蓄熱槽に加熱した作動流体が蓄積できるので太陽熱が期待できない夜間とか雨天時にも確実な換気が可能である。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、熱交換器を排気筒の長さ方向に分散配置し、対流をより一層確実に発生させるようにしたものである。

第４の発明は、特に、第１または第２の発明において、集熱器と熱交換器との間を循環ポンプを介して循環する作動流体の循環流量を絞り部で調整するように構成するとともに、この絞り部の絞り度は作動流体の温度を検知する温度検知部の出力にもとづき制御するようにした。

第５の発明は、特に、第１または第２の発明において、集熱器と熱交換器との間を循環する作動流体の循環流量を循環ポンプの回転数で調整するように構成するとともに、この循環ポンプの回転数は作動流体の温度を検知する温度検知部の出力にもとづき制御するようにした。

これら第４、５の発明によれば、何かの原因で作動流体温度が低くなっても、作動流体を流量を制御することで熱交換器の熱交換性能を良好に維持できることとなる。

第６の発明は、特に、第４または第５の発明において、温度検知部の出力が第一の所定値より低い第二の所定値を所定期間下まわる場合に循環ポンプを停止するようにした。

したがって、何かの原因で作動流体の温度が回復しない場合でも、集熱器では高温の作動流体が生成できる。

第７の発明は、特に、第６の発明において、温度検知部の出力が第二の所定値を超えた
場合、循環ポンプを間欠的に駆動させるようにした。

このため、集熱器に形成された高温の作動流体が熱交換器に供給され排気筒を加熱でき室内の換気が開始される。

第８の発明は、特に、第１の発明において、排気筒は、外に向かって下方へ傾斜させた略水平部と、続いて上方へ伸びた略垂直部とのＬ字形状に形成し、前記略水平部の最下位部位に水抜き穴を、略垂直部の出口側に雨避け蓋をそれぞれ設けた。

したがって、例え、雨水が排気筒に浸入しても水抜き穴から排水できる。この分、雨避け蓋と略垂直部の出口との間隙が大きく形成できるので、排気筒の通路抵抗が小さくて自然対流が形成しやすく、室内に対する換気性能が向上する。

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、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１、図２において、２１は建物２２に設け室内２３と室外とを連通する金属製の排気筒であり、室外に向かって下方へ傾斜させた略水平部２４と、続いて上方へ伸びた略垂直部２５とのＬ字形状に成形してある。

排気筒２１の通路断面積に比べ非常に開口面積が小さい水抜き穴２６が前記略水平部２４の最下部位に開口形成してあり、また、略垂直部２５の出口側には雨避け蓋２７が間隔をもって対設してある。

２８は太陽熱を集熱して油などの作動流体に集熱する集熱器（例えば、パネル面積１mm²）であり、ガラス管２９に囲まれ作動流体が通過する集熱管３０（銅製で外径８mm、内径６mm）と、この集熱管３０に太陽光を集光する略放物面等からなる反射面３１から構成されている。

３２は排気筒２１の外面で、上下二ヵ所に巻き付けたコイル形状の熱交換器で、排気筒２１の外面との接触面積を増やすために断面扁平形状に形成している。

３３は熱交換器３２の温度を検知する熱交換器温度検知部、３４は作動流体を集熱器２５と熱交換器３０との間で循環させる循環手段であり、集熱器２５から熱交換器３２に至る往き菅３５、熱交換器３２から集熱器２５に至る戻り菅３６、および往き菅３５に内蔵した循環ポンプ３７、絞り部３８から構成されている。

３９は太陽を検知する光センサである。制御部（図示せず）は、循環ポンプ３７、絞り部３８を制御する。

以上のように構成された生ごみ処理装置において、その動作を説明する。

光センサ３９が太陽光を検知し、出力が所定値を超えたら制御部が動作を開始する。制御部は絞り部３８を絞り、循環ポンプ３７を駆動して往き菅３５、熱交換器３２、戻り菅３６、集熱器２５の順に作動流体（例えば１００ml/分）を循環させる。

集熱器２５では、反射面３１により太陽熱を集熱管３０に集熱してその中を流れる作動流体を加熱する。ここで、ガラス管２９は集熱管３０からの自然対流に伴う放熱損失を抑制する。

次に、作動流体が上部の熱交換器３２を介して排気筒２１を加熱する。続いて，温度上昇した排気筒２１が排気筒２１内の空気を暖めるので、自然対流が形成され、室内２３に対する換気が開始される。

続いて、制御部は、熱交換器温度検知部３３が第一の所定値（例えば１２０℃）を越えると絞り部３８を全開にして作動流体の循環量を増加させるので（例えば２００ml/分）、集熱器２５と熱交換器３２のそれぞれの熱伝達率が自然対流に比べて著しく向上する。

すなわち、集熱器２５の集熱効率が高くなり、同様に熱交換器３２の放熱効率が高くなる。

これらの結果、高温の作動流体が集熱器２５で生成され、熱交換器３２に循環するので、上下の熱交換器３２両方共が排気筒２１を十分に加熱する。

続いて、排気筒２１内の空気は均一に加熱されるので，強い自然対流が形成され、自然対流の強い吸引作用により室内２３に対する換気性能が向上する。

また、排気筒２１が長い場合でも排気筒２１内に自然対流が絶えず形成され、この自然対流の吸引作用により室内２３の換気ができる。

詳しく説明すると、下の熱交換器３２で加熱された空気が上昇に伴って温度低下しても、上の熱交換器３２で再度加熱されるので、自然対流が絶えず形成されるのである。

制御部は、熱交換器温度検知部３３が第二の所定値（例えば１００℃）を下まわった場合、絞り部３８を再び絞り作動流体の循環量を減少させる（例えば１００ml/分）。この結果、作動流体の温度は回復するので、室内２３に対する換気の継続が図れる。要は、制御部が作動流体の温度を高温に維持できるよう絞り部３８を調整している。

他方、制御部は、絞り部３８が絞った状態で、熱交換器温度検知部３３が第二の所定値を所定期間（例えば１時間）下まわっていたら、雨や曇りと判断して循環ポンプ３７を停止する。

すなわち、作動流体の温度が低くて室内２３に対する換気ができず、循環ポンプ３７の停止分省エネルギが図れる。そして、集熱器２９の集熱効率は非常に悪くなるが、太陽熱が得られれば集熱器２９では高温の作動流体が形成できる。

その後、制御部は循環ポンプ３７を間歇的に駆動（例えば１時間毎に１０分程度）して熱交換器温度検知部３３の出力が第二の所定値を超えた場合、循環ポンプ３７の駆動を継続することにより、集熱器２９に形成された高温の作動流体が熱交換器３２に供給され排気筒２１を加熱でき室内２３の換気が開始される。

そして、光センサ３９の出力が所定値を大きく下まわり、かつ熱交換器温度検知部３３の出力が第二の所定値を下まわったら、制御部は循環ポンプ３７を停止する。

他方、若干雨水が排気筒２１に浸入しても水抜き穴２６から排水できる。この分、雨避け蓋２７と略垂直部２５の出口との間隙が大きく形成できるので、排気筒２１の通路抵抗が小さく自然対流が形成しやすく、室内２３に対する換気性能が向上する。

なお、循環ポンプ３７の回転数を制御して作動流体の流量制御を行うことも可能で、こ
の場合は、絞り部３８は設けなくてもよい。

（実施の形態２）
図３は実施の形態２を示し、図１と同作用を行う部分については同一符号を付し、詳細な説明は実施の形態１のものを援用する。

実施の形態１と異なるところは、集熱器４０と作動流体を溜める蓄熱槽４１とを循環させる蓄熱循環手段４３を、往き菅４４と戻り菅４５、および往き菅４４に内蔵した循環ポンプ４６、絞り部４７で構成した点と、蓄熱槽４１と熱交換器４８とを循環させる加熱循環手段４９を、往き菅５０と戻り菅５１及び往き菅５０に内蔵した加熱循環ポンプ５２から構成した点である。

また、熱交換器４８は排気筒５３の内部で、上下二ヵ所に巻き付けたコイル形状であり、集熱器４０には集熱器４０の温度を検知する集熱器温度検知部５４を設けている。

循環ポンプ４６を動作させると、蓄熱循環手段４３の作用で作動流体が集熱器４０と蓄熱槽４１との間を強制的に循環される（例えば２００ml/分）ので、集熱器４０の熱伝達率が自然対流に比べて著しく向上し、集熱器４０の集熱効率が高くなる。

この結果、高温の作動流体が集熱器４０で生成されて蓄熱槽４１に循環され、溜められる。

換気が必要な時（例えば、夜中）に、加熱循環手段４９を駆動すると、蓄熱槽４１に蓄積されていた高温の作動流体（例えば２００ml/分、２００℃）が熱交換器４８へ強制的に循環されるので、熱交換器４８の熱伝達率が自然対流に比べて著しく向上し、熱交換器４８の放熱効率が非常に高くなる。

この結果、熱交換器４８が排気筒５３内の空気を直接加熱するので、強い自然対流が形成され、自然対流の強い吸引作用により室内に対する換気性能が向上する。

他方、加熱循環ポンプ５２が大量で、高温の作動流体を循環させる（例えば４００ml/分、２００℃）と、熱交換器４８が排気筒５３全体を十分に加熱できるので、大変強い自然対流が形成されて室内に対する換気性能が非常に向上する。

言い換えると、加熱循環ポンプ５２により蓄熱槽４１に蓄えた熱を一気に放出し、室内２３に対する換気性能が著しく向上することも可能である。

なお、循環ポンプ４６が大量の作動流体を循環させると、集熱器４０の熱伝達率の向上が頭打ちになり作動流体の温度が低下するので、循環ポンプ４６の熱伝達率向上には限度がある。

以上のように、本発明によれば、太陽熱により排気筒を流動する空気を加熱して対流の活発化を促進して室内に対する換気性能を大幅に向上できるもので、あらゆる空間の環境良化対策に利用可能である。

本発明の実施の形態１における換気装置の構成図同集熱器の要部断面図本発明の実施の形態２における換気装置の構成図従来の換気装置の構成図

符号の説明

２１排気筒
２２建物
２３室内
２４略水平部
２５略垂直部
２７雨避け蓋
２８、４０集熱器
３３、４８熱交換器
３４循環手段
３７循環ポンプ
３８、４７絞り部
４３蓄熱循環手段
４９加熱循環手段
５２加熱循環ポンプ

Claims

室内と室外とを連通するように建物に設けた排気筒と、太陽熱を作動流体に集熱する集熱器と、前記集熱器で温度上昇した作動流体が流動され、前記排気筒内の空気を直接的および／または間接的に加熱する熱交換器と、循環ポンプを内蔵し、前記作動流体を集熱器と熱交換器との間で循環させる循環手段とを具備した換気装置。
室内と室外とを連通するように建物に設けた排気筒と、太陽熱を作動流体に集熱する集熱器と、集熱した作動流体を溜める蓄熱槽と、前記蓄熱槽の作動流体が流動され、排気筒内の空気を直接的および／または間接的に加熱する熱交換器と、循環ポンプを内蔵し、前記作動流体を集熱器と蓄熱槽との間で循環させる蓄熱循環手段と、加熱循環ポンプを内蔵し前記作動流体を蓄熱槽と熱交換器との間で循環させる加熱循環手段とを具備した換気装置。
熱交換器は排気筒の長さ方向に分散配置した請求項１または２記載の換気装置。
集熱器と熱交換器との間を循環ポンプを介して循環する作動流体の循環流量を絞り部で調整するように構成するとともに、この絞り部の絞り度は作動流体の温度を検知する温度検知部の出力にもとづき制御するようにした請求項１または２記載の換気装置。
集熱器と熱交換器との間を循環する作動流体の循環流量を循環ポンプの回転数で調整するように構成するとともに、この循環ポンプの回転数は作動流体の温度を検知する温度検知部の出力にもとづき制御するようにした請求項１または２記載の換気装置。
温度検知部の出力が第一の所定値より低い第二の所定値を所定期間下まわる場合に循環ポンプを停止するようにした請求項４または５記載の換気装置。
温度検知部の出力が第二の所定値を超えた場合、循環ポンプを間欠的に駆動させるようにした請求項６記載の換気装置。
排気筒は、外に向かって下方へ傾斜させた略水平部と、続いて上方へ伸びた略垂直部とのＬ字形状に形成し、前記略水平部の最下位部位に水抜き穴を、略垂直部の出口側に雨避け蓋をそれぞれ設けた請求項１記載の換気装置。