JP3845075B2 - Solar air conditioning system - Google Patents
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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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air conditioning system that uses solar heat to save energy in buildings, and in particular, uses solar thermal energy to take preheated air indoors in winter and exhaust hot air in summer to take in fresh air indoors. About the system.
[0002]
[Prior art]
Currently, carbon dioxide emissions are a problem worldwide. Massive emissions of carbon dioxide are factors that promote climate anomalies and the destruction of the ecological environment. For this reason, it seems that advanced nations have been forced to reduce their dependence on conventional fossil fuels again after an energy shock. Therefore, the solar heat is reviewed again. Certainly, the possibility that solar heat will replace other energies in the near future may be questioned, but in certain areas related to, for example, domestic heating or air conditioning, It can almost be confirmed that it is applied to special applications.
[0003]
Speaking of a solar thermal air conditioning system for indoor heating and air conditioning of a building, a solar thermal collector is a key device, and is installed at a location that can sufficiently collect sunlight, such as a roof or an outer wall. In this technical field, many studies have been made in the past, and different types of solar collectors have been developed. At the same time, many patents have been filed and various techniques have been disclosed. As a typical form, a black heat-absorbing plate or a pipe body in which a glass plate or a transparent plate member is fitted on the upper surface of a heat-insulating chamber (chamber) fixed on a frame and fluid is provided in the heat-insulating chamber. To achieve the purpose of solar heat absorption.
[0004]
US Pat. No. 4,418,685 discloses a hot water supply system using solar heat, and WO 9,625,632 discloses an air circulation system. In addition, US 2002 / 0,032,000 A1 discloses a roof-type air circulator, and US 4,934,338 discloses a wall-type air preheater.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the solar collectors currently in use still have room for improvement, as listed below.
(1) The load on the solar heat collector body is too heavy, and if used for a long time, it will be a burden on the building.
(2) Since the structure is complicated, it is inconvenient to install or maintain, the manufacturing cost is increased, and the collection period is delayed.
(3) Lack of applicability to respond flexibly to diversifying building designs. For this reason, it is often so-called made to order.
(4) The appearance is protruding. This affects the harmony of the entire building and detracts from aesthetics.
(5) Occupies storage space. That is, extra cost is required for storage in a warehouse, display as a product, or transportation.
(6) Since the product is a single product, when the area of the installation location is large, the applicability is lacking and the cost of installation increases.
(7) A structure in which a glass plate or a permeable plate material is fitted into a heat insulating chamber causes a problem of thermal stress if the materials have different thermal expansion coefficients.
(8) It cannot be installed by the user himself. It cannot satisfy the demands of users who wish to install it by themselves.
(9) Although it is suitable for mounting on a building at the stage of design and construction, it is difficult to mount on an existing building.
(10) Since air passes through the portion where the glass plate is fitted, there is a problem that heat escapes. In order to prevent such a phenomenon, a method of doubling the glass plate is employed. For this reason, the cost becomes high and a derivative other problem occurs.
(11) A system for heating a liquid with solar heat or a hot water supply system has problems such as icing or water leakage, and an expected effect cannot be obtained.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present inventor has conducted intensive research in view of the drawbacks found in the prior art, and as a result, the structure is simple, the cost is low, the appearance is compact, the heat absorption efficiency is high, and the new design has a modular design. A simple air conditioning system. That is, the present invention provides a passive energy-saving air-conditioning system using solar heat as a driving force, and can flexibly adjust the number of heat-absorbing units according to different air-conditioning loads depending on buildings. According to the present invention, used air is discharged in the summer and fresh air is taken into the room from the outside, and preheated air is taken in the room in the winter to realize a comfortable indoor living environment. In addition, the components of the system of the present invention adopt a highly reliable modular design, so that they have the characteristics of being easy to display, display, and distribute, the structure of the components is simple, and the consumption Since it can be assembled by the person himself, it suits the trend of DIY.
[0007]
The present invention provides a novel air conditioning system that uses solar heat to heat air and connect it to an indoor exhaust pipe, an indoor air duct, and a passage leading to the outdoors. The system includes a solar heat collecting part, an inlet part, and an outlet part as main components. Next, each main component requirement is explained in full detail.
(1) Solar heat collector
The solar heat collecting unit is used as an air heating path, and includes a heat absorbing means, an upper transparent panel, and a fixing / supporting base. The heat absorption means is composed of a plurality of modular heat absorption units. In one embodiment, the modular heat absorption unit is formed by assembling two support plates and one heat absorption plate, and a notch long groove is formed at the same end or different ends of the two support plates. Then, the notch long groove is fitted into a long groove and a positioning groove opened corresponding to the heat absorption plate, thereby forming a heat absorption unit having two upper and lower support plates and one heat absorption plate. The endothermic plate can be made of an aluminum material that has a black surface after anodization, and the upper and lower support plates can be made of a material similar to or different from the endothermic plate.
[0008]
The present invention can form a plurality of heating passages by arranging a plurality of modular heat absorption units so as to be adjacent to the roof. The heat absorbing means having a black surface greatly improves the efficiency of absorbing the heat of the aspect, thereby increasing the temperature of the heat absorbing means and directly increasing the efficiency of air heating. Further, the heat absorption means can be attached horizontally, vertically along the wall, or obliquely attached. The modular structure of the heat absorption unit can save the cost of the package, save the space for storage or display, and can be easily transported and easy on site compared with the conventional product integrally molded Can be assembled to meet various demands, can be assembled or assembled by themselves, simple in structure, highly adaptable to different types of roofs, suitable for large area solar heat collection, low cost, There are advantages such as a thin overall appearance.
[0009]
By providing a transparent panel above the heat absorption means, the present invention can promote the greenhouse effect of the solar heat collection part, absorb solar radiation, heat the heat absorption unit, and provide a heating passage composed of the heat absorption means. The temperature of the passing air can be raised. In addition, the present invention is suitable for solar heat collection of a large area, does not require a conventional heat insulation box structure having a fixed frame, and is a conventional heat insulation box body having a frame to which a transparent panel is also fixed. There is no need to fit the upper part. In the present invention, the transparent panel is laid above the support plate of the heat absorbing means, and is fixed to the base of the solar heat collecting unit with screws. The transparent panel can be a corrugated plate or a flat plate, and the material is a weather proof building material such as glass, glass fiber or plastic that can be easily obtained and cut to the required dimensions. can do. Since the transparent panel does not need to be fitted to a heat insulating box having a fixed frame like a conventional heat collector, thermal stress such as deformation and rupture is caused by the difference in thermal expansion coefficient of the material. Will not cause any problems.
[0010]
The base of the solar heat collecting unit may be the roof itself or a fixed plate installed separately. A heat insulating layer can be laid under the heat absorbing means. Accordingly, the roof is prevented from overheating, and a plurality of lower heat absorption passages formed between the lower side of the heat absorption plate and the heat insulating layer, and a plurality of upper sides formed between the upper side of the heat absorption plate and the transparent panel. The air passing through the endothermic passage can be heated to increase the heating efficiency.
[0011]
In addition, in order to prevent heat dissipation from the transparent panel, the inlets and outlets of the plurality of upper heat absorption passages can be sealed, and the air can be mainly adjusted by adjusting the height ratio between the upper and lower parts of the support plate. It can be adjusted to pass through the lower heat absorption passage of the solar thermal air conditioning system of the present invention. Therefore, although the present invention actually has only one transparent panel, most of the air passes through the lower heat absorption passage, so that the heat insulation effect of the double-fitting glass can be obtained, and thus the heating efficiency is improved. Can be increased. The higher the temperature of the air flowing through this endothermic passage, the lower the density and the greater the difference in density from indoor air. Therefore, the thermal buoyancy is strong, and the rise and discharge of indoor air can be promoted. A comfortable living space that circulates can be realized.
(2) Entrance and exit
The inlet portion is connected to the indoor exhaust pipe and a passage leading to the outdoors, and the outlet portion is connected to the indoor air duct and the passage leading to the outdoors. In addition, both the entrance and the exit have a mechanism communicating with the heat absorption passage of the solar heat collection section, and a modular ventilation damper assembly is provided to open and close the passage leading to the outdoors. Have at least one. The dimension of the said channel | path is adjusted with the magnitude | size of a solar-heat collection part. The plurality of modularized airflow adjusting means are respectively attached to predetermined openings of the inlet portion and the outlet portion by flanges fixed to the periphery of the airflow adjusting means. The entrance and exit are different in the direction of the predetermined opening. The predetermined opening of the inlet portion is provided on the side not facing the heat absorption passage, and the predetermined opening of the outlet portion is provided upward. In order to prevent rainwater from falling on the ventilation control means provided upward, a transparent rain guard can be provided at the outlet.
[0012]
In addition, a hollow surface is provided at each of the inlet and outlet portions in the direction of the endothermic passage, and the hollow surfaces are in contact with the transparent panels at the inlet end and the outlet end of the solar heat collecting portion, respectively, and sealed with an adhesive. It is stopped and the entrance part and the exit part itself are fixed to the roof or the fixed plate. Each of the inlet portion and the outlet portion is provided with an air flow dispersion pipe at a joint connected to the indoor exhaust pipe and a joint connected to the indoor air blow pipe. In addition, a plurality of openings are bored on the side facing the heat absorption passage of the airflow dispersion pipe so as to uniformly disperse the openings. Thereby, air particles can be uniformly distributed in each heat absorption passage, and the heat absorption efficiency of the entire system can be improved. In addition, by switching or adjusting the route that communicates indoors and outdoors, heated air is introduced indoors in winter or cold days to obtain a heating effect, and connected to indoor exhaust pipes in summer or hot days By heating the open space, the indoor air is discharged to the outside by the chimney effect due to thermal buoyancy, and the outdoor low-temperature air is introduced indoors from a cool place to obtain the air conditioning effect of cooling circulation.
[0013]
The modularized ventilation adjusting means of the present invention is provided in a predetermined opening at the entrance and exit, and can be shut off or communicated with the outside depending on its open / closed state. The modularized ventilation adjusting means is provided with a plurality of rectangular blades having an airfoil cross section on a plurality of rotating shafts parallel to each other, and the rotating shafts are respectively mounted on both side surfaces of the rectangular frame of the ventilation adjusting means. The rotating shaft is supported via a bearing, each blade is connected by a connecting rod, and the open state or the degree of opening of the ventilation adjusting means is adjusted by changing the position of the connecting rod fastened to one of the blades. A screw part that is partially inserted into the bearing is formed at the end of the blade, and a fastener is provided in accordance with the screw part so that the blade and the inner wall of the frame are in close contact with each other, and the blade is in the closed position. Sometimes a closing effect can be achieved. Since the solar thermal air-conditioning system of the present invention may be set on a roof or a high wall that cannot be reached, the connecting rod is connected to a drive mechanism, and a string or connecting rod that can reach the hand and above it. The position of the blade can be changed by operating a pulley.
[0014]
The present invention also has the advantage that the temperature of the solar heat collector can be automatically adjusted according to changes in the weather. For example, during the hot summer daytime, the outdoor temperature is high and the indoor air circulation renewal rate (air change rate) increases, so that the driving force desirable for introducing cooled outdoor air indoors also increases. Conversely, in cold winters, the outdoor temperature is low and the indoor air circulation renewal rate (air change rate) is also reduced, which reduces the undesirable driving force that introduces cooled outdoor air indoors. Also, because the circulating airflow is easy to adjust, adjust the damper at the outdoor air inlet (usually installed near the floor) or indoor air outlet (usually installed near the ceiling) indoors. By operating, it is possible to adjust the number of indoor air circulation updates and realize a comfortable living environment.
[0015]
The solar thermal air conditioning system of the present invention can be installed on a flat roof of a reinforced concrete building, but is preferably fixed to a fixed plate, and the fixed plate is supported so as to face sunlight from a support member, A space is provided between the roof. Since the sunshade effect of the solar thermal air-conditioning system of the present invention can also lower the temperature of the roof, it not only directly obtains the energy saving effect of the building but also has the effect of protecting the roof, so the heat insulation work of the roof It can be omitted.
[0016]
【Example】
FIG. 1 shows a solar thermal air conditioning system according to the present invention. The solar thermal air conditioning system includes a solar heat collecting part (20), an inlet part (21), and an outlet part (22). Among them, the solar heat collecting part (20) forms a passage for heating air, and includes a heat absorbing means (17), transparent panels (30, 31), and a base (14).
[0017]
The heat absorption means (17) has a plurality of blackened modular heat absorption units (10). As shown in FIGS. 2A to 2C, the heat absorption unit (10) is an assembly of two support plates (1) and one heat absorption plate (3), and is a thin plate material. It is easy to handle and convenient to assemble without taking up space for display, storage, packaging and transportation.
[0018]
A notch long groove (2) is formed in the support plate (1). The heat absorbing plate (3) is provided with a plurality of heat absorbing plate fixing holes (6) and a plurality of cover fixing holes (7) and a pair of grooves. That is, a notch long groove (4) is formed along the longitudinal direction from one end of the endothermic plate (3), and is substantially the same as the notch long groove (2) of the support plate (1) on the extension line of the notch long groove (4). A positioning groove having a concave shape in length is formed up to the other end, and in parallel therewith, a similar notch long groove (4) and positioning groove (5) are formed from the other end.
[0019]
3A and 3B disclose a method for assembling and fixing the heat absorption unit (10) of the solar air conditioning system of the present invention. When assembling the heat absorption unit (10), the heat absorption plate (3) is inserted into the cutout long groove (2) of the support plate (1) from the cutout long groove (4), and the cutout long groove (2) and the cutout long groove (4) The bottom end of the groove is brought into contact. In this case, the side surface of the notch long groove (4) of the support plate (1) is fitted into the positioning groove (5) of the heat absorbing plate (3) to be positioned and fixed. The pair of cutout long grooves (4) of the heat absorbing plate (3) may be provided at different ends of the heat absorbing plate (3) as shown in the figure, or may be formed at the same end, and the support plate (1) according to this. Adjust the insertion direction.
[0020]
After assembling the endothermic unit (10), the support plate (1) is divided into an upper support plate (11) and a lower support plate (12) by the endothermic plate (3).
[0021]
A plurality of the heat absorption units (10) shown in FIG. 3A are appropriately arranged based on the characteristics of the roofs of different styles and the requirements of the user. Such a system has a flexible applicability as compared with a conventional solar collector, can be applied to different buildings, and an ideal heat absorbing means (17) can be obtained.
[0022]
The heat absorbing unit (10) shown in FIG. 3B is fixed to the base by inserting a fixing bolt (15) through a heat absorbing plate fixing hole (6) previously drilled in the heat absorbing plate (3) as disclosed in FIG. 3B. That is, the heat insulation layer (13) is laid on the roof as a base and the heat absorption unit (10) is provided, or the heat insulation layer (13) is laid on the fixing plate (14) as a base and the heat absorption unit (10) is provided. Provide. In this case, if a washer (16) is interposed between the head of the fixing bolt (15) and the heat absorbing plate (3), a more preferable fixing effect can be obtained.
[0023]
After the heat absorption unit (10) is attached, a transparent panel is provided. 4A and 4B are perspective views when cut along the line AA in FIG. That is, FIG. 4A is a perspective view of a state in which the solar heat collecting unit (20) is cut, and FIG. 4A uses a flat plate for the transparent panel (30) used in the solar heat collecting unit (20), and FIG. Although it is an example using a board, any may be used.
[0024]
FIG. 4C discloses a method for fixing the transparent panels (30) and (31) of the solar heat collecting section (20). By providing the transparent panel (30) or (31), rainwater is prevented from entering the solar heat collecting section (20). As disclosed in the drawings, the transparent panel (30) (31) is pre-drilled at a position corresponding to the cover fixing hole (7) of the heat absorbing plate (3), and the sleeve (39) is formed in the hole. Insert. One end of the sleeve (39) abuts on a fixing plate (14) (or a roof) in which a heat insulating layer (13) is laid through the cover fixing hole (7). Next, a fixing bolt (36) provided with a washer (37) and a pad (38a) is inserted into the sleeve (39) and screwed to a roof or a fixing plate (14), and the transparent panel (30) or The purpose of fixing (31) and preventing the rainwater from entering the solar heat collecting part (20) is achieved. The transparent panel (30) or (31) is made of glass fiber or plastic material in addition to the glass material, and an existing building material having high durability against the climate may be used. In the present invention, since it is not fitted to the frame as in the prior art, the problem of thermal stress due to the difference in the thermal expansion coefficient of the material does not occur.
[0025]
As disclosed in the drawings, a plurality of upper heat absorption passages (32) are formed between the transparent panel (30) or (31) and the heat absorption plate (3), and the heat absorption plate (3) and the heat insulation layer (13). ) To form a plurality of lower heat absorption passages (33). In order to suppress the dissipation of heat from the transparent panels (30) and (31), the inlet and outlet of the plurality of upper heat absorption passages (32) are sealed, and the support plate upper part (11) and the support plate lower part ( The support plate lower part (12) is raised by adjusting the proportion of the height of 12). That is, the volume of the lower endothermic passage (33) is made larger than the volume of the upper endothermic passage (32) so that air mainly passes through the lower endothermic passage (33) and is heated. Therefore, in this invention, there is only one transparent panel (30) (31), but since most of the air passes through the lower heat absorption passage (33), the heat insulation is equivalent to a structure in which a conventional glass plate is doubled. It has an effect and a preferable heating efficiency is obtained.
[0026]
5 and 6 disclose an inlet portion (21) and an outlet portion (22) of an air conditioning system according to the present invention. As shown in FIGS. 1, 5, and 6, the inlet portion (21) and the outlet portion (22) are respectively provided on both side surfaces in the longitudinal direction of the heat absorbing means (17), and the heat absorbing means (17). The upper heat absorption passage (32) and the lower heat absorption passage (33) communicate with each other. As disclosed in the drawings, the entrance portion (21) has a transparent panel (30) with the side surface facing the upper heat absorption passage (32) and the lower heat absorption passage (33) of the solar heat collection portion (20) as an opening surface (50). ) Or (31), and the connection point is sealed. The entrance (21) itself is fixed to the roof or the fixed plate (14). In addition, one end of a blower pipe extending indoors is connected to both end edge surfaces in the longitudinal direction of the inlet portion (21) via a joint (23). When the blower pipe leading to the indoor is connected to only one joint (23), the other joint not connected to the exhaust pipe is plugged and closed.
[0027]
Inside the inlet part (21), an air flow dispersion pipe (48) is provided between joints (23) provided at both end edges in the longitudinal direction. The air flow dispersion pipe (48) has a plurality of vent holes (51) formed uniformly on the side facing the upper heat absorption passage (32) and the lower heat absorption passage (33) of the heat absorption means (17). Therefore, when the air flow enters the inlet portion (21), it is uniformly dispersed in the upper heat absorption passage (32) and the lower heat absorption passage (33), and the overall heat absorption efficiency is improved. In order to reduce the inhibition of the airflow, the total area of the air holes (51) is preferably twice the cross-sectional area of the airflow dispersion pipe (48).
[0028]
In addition, a plurality of openings (41) are previously drilled on the side of the inlet section (21) facing the opening surface (50), and ventilation adjustment means (40) is provided in the opening (41). Let it be an air supply port (24). As shown in FIGS. 7A, 7B, and 7C, the ventilation adjusting means (40) is integrally formed with a flange (42) along the outer periphery of a rectangular frame (43), and the frame (43) is connected to an inlet portion ( The flange (42) is fixedly attached to the outer wall of the inlet portion (21) by fitting into the opening portion (41) of 21). The structure of the ventilation adjustment means (40) will be described later.
[0029]
FIG. 6 is an explanatory view of the outlet portion (22) of the air conditioning system according to the present invention. As shown in FIGS. 1 and 6, the outlet portion (22) has substantially the same structure as the inlet portion (21), but joints (25) are provided on both end faces in the longitudinal direction, and the joint (25) is interposed therebetween. Connect the exhaust pipe to the indoor. A plurality of openings (41) are drilled in the upper surface, and ventilation adjusting means (40) is provided as an exhaust port (26). A rain cover (27) is provided above the exhaust port (26) as disclosed in FIG. That is, the outlet part (22) and the inlet part (21) have substantially the same structure, but a rain cover (27) is provided on the upper surface of the outlet part (22) so that rainwater enters from the ventilation adjustment means (40). This is different in that the exhaust pipe is always connected to the joint (25) provided on both end faces in the longitudinal direction.
[0030]
7A, 7B, and 7C disclose the ventilation adjustment means (40). The size of the vent (24) and the exhaust (26) is adjusted to the width of the heat absorbing means (17), and a predetermined number of modular ventilation adjusting means (40) are provided. The ventilation adjustment means (40) is provided in the opening (41) previously drilled in the inlet (21) and the outlet (22) as described above. As disclosed in the drawings, the air flow adjusting means (40) integrally forms a flange (42) along the outer periphery of the rectangular frame (43). In the frame (43), a plurality of blades (44) are rotatably provided. That is, as disclosed in FIG. 7C, a bearing (46) is provided on the side surface of the frame (43), and the rotary shaft (45) is inserted through the bearing (46) to thereby insert the rotary shaft (45) into the frame (43). The blade (44) is rotatably supported at one end penetrating into the blade.
[0031]
The opening and closing of the ventilation adjusting means (40) or the adjustment of the degree of opening is performed by providing a connecting rod (not shown) on the back surface of the ventilation adjusting means (40) so that each blade (44) is interlocked. Therefore, the movement of each blade (44) and its angle coincide. Further, an opening angle adjusting rod (52) is provided at a position where the rotation shaft (45) is provided, and the opening angle adjusting rod (52) is operated to adjust opening / closing or opening degree of the ventilation adjusting means (40). As shown in FIG. 7B, one end of the opening angle adjusting rod (52) is located on the front side of the ventilation adjusting means (40), and the other end is connected to a driving means (not shown) for driving the blade (44). The angle of the blade (44) is adjusted between the fully open position and the fully closed position. Further, a pulley (54) is provided at a position above the opening angle adjustment rod (52) of the flange (42), and a string (55) hung on the pulley (54) is connected to the opening angle adjustment rod (52). . Since the air conditioning system according to the present invention is provided at a height of an outer wall such as a roof or a building, it is difficult for the user to directly adjust the angle of the blade (44), but by operating the string (55). Easy to operate.
[0032]
Further, when the blade (44) is in a fully closed state, the outer end edge portion (53) of the rotating shaft (45) is arranged so that both edge portions of the blade (44) and the inner wall of the frame (43) are in close contact with each other. ), And the fastener (47) is screwed and fastened. For this reason, when the distance between the edge of the blade (44) and the inner wall of the frame (43) is reduced and the blade is fully closed, air leakage can be suppressed.
[0033]
Further, the frame (43) of the ventilation adjustment means (40) is provided with a net (35) on the side surface on the side of the upper heat absorption passage (32) and the lower heat absorption passage (33) to open the ventilation adjustment means (40). If you do, prevent insects or dust from entering.
[0034]
According to the above structure, the one end is connected to the inlet portion (21) and the outlet portion (22) via the joints (23) and (25), and the other end is connected to the indoor side. 21) By controlling the opening and closing of the air supply port (24) and the exhaust port (26) provided at the outlet portion (22), a favorable air conditioning effect is achieved in which indoors are cool in summer and warm in winter. The operation of such an air conditioning system will be described below.
[0035]
In summer, under hot weather, the air passing from the indoor through the air duct and the joint (23) to the solar heat collecting part (20) is heated, and buoyancy is generated by the chimney effect. In this case, the air that has entered from the outside is sent to an indoor air vent (not shown) provided in a cool place, or the air that has entered from the outside is sent indoors to be cooled to cool the air conditioning system according to the present invention. The air conditioning effect that circulates can be obtained. In order to achieve such an object, an adjustment gate (not shown) provided in the air duct extending from the inlet (21) to the indoor is opened, the air supply port (24) leading to the outside is closed, and the outlet ( The adjustment gate (not shown) of the blower pipe connected to the joint (25) provided in 22) must be closed, and the exhaust port (26) leading to the outside must be opened.
[0036]
In winter and in a cold climate, the air that passes through the blower pipe from the indoor and reaches the solar heat collecting part (20) at the outlet part (22) is heated indoors and to the blower pipe connected to the joint (25). Air heated by an installed fan (not shown) is sent indoors to achieve the heating effect. In this case, the blower pipe connected to the inlet portion (21) and the joint (23) is opened, and the external exhaust port (26) is closed. In addition, a part of the fresh air entering from the outside is heated by mixing with the air passing through the blow pipe connected to the joint (23), thereby saving energy and keeping the freshness of the indoor air constant. To achieve. In order to achieve this energy saving and the effect of keeping the freshness of the indoor air constant, the blower pipe connected through the inlet (21) and the joint (23) is opened, and the air supply leading to the outside is performed. The mouth (24) must maintain a certain degree of openness.
[0037]
The air conditioning system according to the present invention can be applied to a conventional hot water supply system using solar heat regardless of the season. That is, the endothermic water distribution pipe of the hot water supply system is arranged in the upper heat absorption passage (32) in the air conditioning system of the present invention, and the heated hot water is sent to a water circulation path (not shown) configured in a heat retaining tank. The circulating air is heated mainly through the lower heat absorption passage (33). Therefore, heat dissipation from the transparent panel (30) or (31) can be suppressed.
[0038]
The blower pipes (for blowing and exhausting) described above can achieve switching and adjustment functions with an adjustment gate having a conventional structure. Further, the switching and adjusting functions of the air supply port (24) and the exhaust port (26) leading to the outside of the inlet portion (21) and the outlet portion (22) can be achieved by a modularized air flow adjusting means (40). it can.
[0039]
8A and 8B disclose an endothermic plate (8) according to another embodiment. 8B is a cross-sectional view at the same position as the line AA in FIG. The endothermic plate (8) is a thin metal plate, and the surface is painted black to form the endothermic plate (8). As shown in FIG. 8A, the cross-section has an arc shape or an inverted U-shape, and both side edges in the longitudinal direction extend in the horizontal direction, and the heat absorption plate fixing hole is formed in the horizontal extension portion. A plurality of (6) are drilled. Further, a plurality of cover fixing holes (7) are formed on the upper surface.
[0040]
As shown in FIG. 8B, the endothermic plate (8) having such a structure is overlapped with the extending portions of the adjacent endothermic plates (8), and is fixed to the base with fixing bolts one by one. Further, the transparent panel (30) or (31) is fixed to the upper surface by a method substantially similar to the fixing method disclosed in FIG.
[0041]
The endothermic plate (8) described above provides an air passage cross-sectional structure different from the endothermic means (17) disclosed in FIG. That is, the cross-sectional area of the lower heat absorption passage (33) is larger than that of the upper heat absorption passage (32). However, the same heat insulating effect and high endothermic efficiency as the structure in which the glass plates are doubled can be obtained.
[0042]
9A and 9B disclose another type of heat absorbing plate (9). 9B is a cross-sectional view at the same position as the line AA in FIG. The endothermic plate (9) is a thin metal plate, and the surface is painted black to form the endothermic plate (9). The shape is bent at a predetermined angle as disclosed in FIG. 8A, and a plurality of heat absorbing plate fixing holes (6) are formed in both side edge portions in the longitudinal direction. Further, a plurality of cover fixing holes (7) are formed on the upper surface.
[0043]
As shown in FIG. 8B, the heat absorbing plate (9) having such a structure is fixed to the base with the fixing bolts one by one with both side edge portions coming into contact with the end edge portions of the adjacent heat absorbing plates (9). Further, the transparent panel (30) or (31) is fixed to the upper surface by a method substantially similar to the fixing method disclosed in FIG.
[0044]
The endothermic plate (9) described above provides a different air passage cross section than the endothermic means (17) disclosed in FIG. Although the cross-sectional areas of the lower endothermic passage (33) and the upper endothermic passage (32) are substantially the same, the same heat insulating effect and high endothermic efficiency are obtained as in the structure in which the glass plates are doubled.
[0045]
The above is a preferred embodiment of the present invention and does not limit the scope of the present invention. Therefore, any modifications or changes that can be made by those skilled in the art, which are made within the spirit of the present invention and have an equivalent effect on the present invention, shall belong to the scope of the claims of the present invention. To do.
[0046]
【The invention's effect】
The solar thermal air-conditioning system according to the present invention is designed based on the modular concept of units, and can be applied to buildings under construction or various forms of buildings including existing buildings. It can be selectively assembled and mounted on any of horizontal, vertical, or inclined surfaces, providing a wide range of compatibility. Therefore, it is practical. At the same time, the appearance is not harmed in harmony with the exterior of the building, and there is an effect of providing heat insulation and protection to the installation place without imposing a burden on the building.
[0047]
Moreover, the heat absorption means in the solar thermal air conditioning system of this invention can be extended and provided until a preferable heat absorption area is obtained, according to actual needs, and a sufficient heat absorption effect can be obtained. Therefore, it is not necessary to provide a heat insulating chamber having a fixed outer frame as found in the prior art, and it is not necessary to pay attention to the thermal efficiency of the unit area. In particular, in this invention, the transparent panel is a single layer, but since most of the airflow passes through the lower heat absorption passage, the heat insulation effect equivalent to that of the conventional double glass plate and high heat absorption efficiency can be obtained. As can be seen in a heat-insulating chamber having a heavy glass plate, a difference in the thermal expansion coefficient of the material does not cause thermal stress to cause damage to the glass plate.
[0048]
In addition, the solar thermal air conditioning system of the present invention according to the present invention is simple in structure and can apply existing building materials, so that the manufacturing cost and the installation cost can be reduced, and the maintenance can be facilitated. It is convenient not to occupy space, but to occupy space when stored in a warehouse, displayed or transported.
[0049]
Furthermore, the solar thermal air-conditioning system of the present invention according to the present invention can attach heat absorption means and the like, and has an effect of satisfying the needs of consumers who intend to customize.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a solar thermal air conditioning system according to the present invention.
2A is a perspective view of a support plate in the air conditioning system disclosed in FIG. 1. FIG.
FIG. 2B is a perspective view of a heat absorbing plate in the air conditioning system disclosed in FIG. 1;
FIG. 2C is a local enlarged view of the heat sink disclosed in FIG. 2B.
FIG. 3A is a perspective view of heat absorption means in the air conditioning system disclosed in FIG. 1;
FIG. 3B is an explanatory diagram illustrating a method of attaching the heat absorbing means disclosed in FIG. 3A.
4A is a perspective view taken along line AA disclosed in FIG. 1, and is an explanatory diagram illustrating an example in which the transparent panel is a flat plate. FIG.
4B is a perspective view taken along the line AA disclosed in FIG. 1, and is an explanatory diagram showing an example in which the transparent panel is a corrugated plate. FIG.
FIG. 4C is an explanatory diagram illustrating a method of attaching the transparent panel disclosed in FIGS. 4A and 4B.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a structure of an inlet portion in the air conditioning system disclosed in FIG. 1;
6 is an explanatory diagram showing a structure of an outlet portion in the air conditioning system disclosed in FIG. 1. FIG.
FIG. 7A is an explanatory diagram of ventilation adjustment means in the solar thermal air conditioning system according to the present invention.
7B is an explanatory view showing a state in which an opening angle adjusting rod is provided in the ventilation adjusting means disclosed in FIG. 7A.
FIG. 7C is an explanatory diagram illustrating a blade attachment method in the ventilation adjusting means disclosed in FIG. 7A.
FIG. 8A is a perspective view showing a heat absorbing plate according to another embodiment.
8B is a cross-sectional view illustrating a state where the heat absorbing plate disclosed in FIG. 8A is attached.
FIG. 9A is a perspective view showing a heat absorbing plate according to another embodiment.
9B is a cross-sectional view illustrating a state where the heat absorbing plate disclosed in FIG. 9A is attached.
[Explanation of symbols]
1 Support plate
10 Endothermic means
11 Support plate upper part
12 Lower support plate
13 Thermal insulation layer
14 Fixing plate
15 Fixing bolt
16 Washer
17 Airflow heating unit
2 Notch groove
20 Solar heat collection unit
21 Entrance
22 Exit
23 Joint
24 Air supply port
25 joints
26 Exhaust vent
27 Rain cover
3 Endothermic plate
30 Transparent panel
31 Transparent panel
32 Upper heat absorption passage
33 Lower heat absorption passage
35 Net
36 Fixing bolt
37 Washer
38a pad
39 sleeve
4 Notch long groove
40 Ventilation adjustment means
41 opening
42 Flange
43 frames
44 feathers
45 Rotating shaft
46 Bearing
47 Fastener
48 Airflow dispersion pipe
5 Positioning groove
50 Opening surface
51 Vent
52 Opening angle adjustment rod
53 External edge
54 pulley
55 string
6 Endothermic plate fixing hole
7 Cover fixing hole
8, 9 Endothermic plate
Claims (19)
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、を含み、
前記モジュール化した吸熱ユニットは、前記ベースに取り外し可能に組み付けられる複数枚の別々の吸熱板及び２枚の支持板を含み、前記複数枚の別々の吸熱板は、前記透明パネルと前記吸熱板との間に上側の吸熱通路を形成すると共に、前記透明パネルと前記吸熱板との間に下側の吸熱通路を形成するように、前記支持板に脱着可能に組み付けられ、前記下側の吸熱通路は、空気の通過を可能とする通風路を形成し、前記上側の吸熱通路は、空気が実質的に淀む実質的に閉塞された空間を形成し、
前記支持板には、細長い溝が形成され、前記吸熱板には、各支持板に形成された溝に係合する溝が形成され、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、太陽熱空調システム。Including several heat absorption units modularized, heat absorption means for absorbing solar heat by forming a plurality of heat absorption passages, and a transparent panel provided above the heat absorption means for absorbing solar heat and protecting the heat absorption means; A solar heat collecting section as an air heating path, including a base provided below the heat absorbing means and supporting the heat absorbing means;
An inlet portion provided at an inlet of the heat absorption means and communicating with a heat absorption passage of the composite heat absorption means;
An outlet portion provided at an outlet of the heat absorbing means and communicating with a heat absorbing passage of the composite heat absorbing means,
The modular heat absorption unit includes a plurality of separate heat absorption plates and two support plates that are removably assembled to the base, and the plurality of separate heat absorption plates include the transparent panel and the heat absorption plate. and forming an upper heat absorption path between, so as to form the lower heat absorbing passage between the transparent panel and the heat absorbing plate, the supporting plate removably mounted in front Symbol lower heat absorption The passage forms an air passage that allows air to pass therethrough, and the upper heat absorption passage forms a substantially closed space in which air is substantially contained ,
The support plate is formed with an elongated groove, the heat absorption plate is formed with a groove that engages with the groove formed on each support plate, and the heat absorption plate and the support plate are respectively above and below the heat absorption plate. A solar thermal air conditioning system that forms an upper heat absorption passage and a lower heat absorption passage .
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