JPH03225159A - 太陽エネルギー収集装置及びこの装置を備えた空調システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は太陽エネルギー（太陽光及び太陽熱）を収集し
て建物内への供給電力及び居住室内の空調熱源に利用す
る太陽エネルギー収集装置及びこの装置を備えた空調シ
ステムに関するものである。

（ロ）従来の技術 太陽光で発電する太陽電池と、太陽熱で温水を得る温水
器と備えた太陽エネルギー収集装置が例えば特開昭５７
−１２２５８号公報で提示されている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上記公報で提示された装置では太陽熱を居住室内に取り
入れて熱利用するための媒体として太陽熱で温められて
昇温した温水を用いているため、温水及び温水器に水を
送るための循環用水配管を建物の屋根に設けた温水器か
ら各居住室のファンコイルまで引きまわすことになり、
建物の壁や天井に埋込まれた水配管から水漏れが生じる
虞れがあった。

本発明はかかる課題に鑑み、水漏れをなくすと共に太陽
エネルギーである光エネルギーと熱エネルギーの両方を
有効に活用して建物内への電力供給及び各居住室内の空
調を行なうようにした太陽エネルギー収集装置及びこの
装置を備えた空調システムを提供することを目的とした
ものである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、太陽光で発電して建物内の電気機器に電力を
供給する太陽電池と太陽熱が透過する透光体とを有する
パネルと、この透光体を透過した太陽熱を吸収する蓄熱
材を内蔵した空気ダクトとから太陽エネルギー収集装置
を構成するようにしたものである。

又、本発明は、太陽エネルギー収集装置の空気ダクト内
に透光体を通過した太陽熱が太陽電池へ移動するのを阻
止するための補助透光体を設けるようにしたものである
。

更に、本発明は太陽光で発電して建物内の電気機器に電
力を供給する太陽電池と太陽熱が透過する透光体とを有
するパネルと、この透光体を透過した太陽熱を受け入れ
る空気ダクトと、居住室内を空調する空調機とから空調
システムを構成し、この空調機の熱源側熱交換器を前記
空気ダクト内の空気と熱交換関係に配置するようにした
ものである。

（＊）作用 本発明の太陽エネルギー収集装置は上述の如く構成され
ており、建物内の空調機や照明器具等の電気機器は太陽
電池から供給される電力で駆動又は点灯きれる。又、透
光体を透過し空気ダクト内に受け入れられた太陽熱は蓄
熱材で吸収されて蓄熱され空気ダクト内の高温空気を媒
体とし空調熱源として利用される。しかも、空気ダクト
内へ補助透光体を透過した太陽熱はこの補助透光体によ
り太陽電池へ移動するのを阻止され、空気ダクト内にこ
もった高熱で太陽電池の発電効率が低下するのが抑制さ
れている。

又、本発明の空調システムは上述の太陽エネルギー収集
装置と空調機とから構成きれており、空気ダクト内に取
り入れた太陽熱を空調機の熱源側熱交換器で回収するこ
とにより空調機の暖房運転能力が向上し、且つ熱回収に
水回路を用いていないため、水漏れによる被害が解消さ
れる。

（へ）実施例 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１図は本
発明を使用した建物の一例を示し、第２図は第１図の■
−■線で切断した太陽エネルギー収集装置（１）の断面
図であり、この太陽エネルギー収集装置は太陽光で発電
して建物（２）内の後述する電気機器に電力線（３）を
経て電力を供給する太陽電池（４）と、太陽熱が透過す
るパンチング穴からなる透光体（５）と、太陽電池（４
）と透光体（５）とを上下方向から挾む一対のガラス板
（６ａ）（６ｂ）とから成るパネル（７）、並びにこの
パネルと石膏ボード製のケース（８）とから成り透光体
（５）を透過した太陽熱を受け入れる空気ダクト（９）
とから構成されている。この空気ダクト（９）内には透
光体（５）を透過した太陽熱が太陽電池（４）へ移動す
るのを阻止するためのガラス板からなる補助透光体（１
０）と、太陽熱を吸収し易いように黒色塗料（１１）が
塗布された蓄熱材（１２）とが設けられている。

かかる太陽エネルギー収集装置（１）が多数個敷きつめ
られることによりパネル（７〉で建物（２）の屋根（１
３）が形成される一方、多数個の太陽エネルギー収集装
置（１）の各空気ダクト（９）の開口端（１４）同志が
連通するように各ダクト同志を接続して空気ダクト（９
）内の補助透光体（１０）で区画された上部空気層（１
５）内の熱と下部空気層（１６）内の熱とが別々に送風
装置（１７）で二層の搬送ダクト（１８）へ送り込まれ
、上部空気層（１５）内の熱は搬送ダクト（１９）を経
て屋外へ排出されると共に下部空気層（１６）内の熱は
切換弁（２０）を経て熱交換用ボックス（２１）又は搬
送ダクト（１９）へ送られるようになっている。又、多
数個の太陽エネルギー収集装置（１）の各太陽電池（４
）は全て電気的に接続きれて発電により出力された総合
電力が上述した電力線（３）を経て建物（２）の床下（
２２）に設けた電源部（２３）に供給され、且つ、この
電源部（２３）には太陽光線か弱く太陽電池（４）から
の電力量では不足の場合に商用電力線（２４）から商用
電力が供給されるようになっている。

（２５）は電源部（２３）と電力線（２６）と接続され
供給される軍刀で駆動される後述の圧縮機を内蔵した機
械ユニット、（２７）は高温蓄熱ユニット、（２８）は
低温蓄熱ユニット、（２９）は蓄冷ユニットで、これら
ユニットは建物（２）の床下（２２）に設けられている
。そしてこれらユニットと、上述した熱交換用ボックス
（２１）に収納された熱源側ユニット（３０）と、居住
室（３１）（３２バ３３）内に設けられた利用側ユニッ
ト（３４ａ）（３４ｂ）（３４ｃ）とがユニット間冷媒
配管（３５）で接続されて空調機（３６）が構成されて
いる。

又、（３７）は電源部（２３）からの軍刀をフントロー
ルする制御盤で、各ユニットに設けられた冷媒切換キッ
ト（３８ａ）（３８ｂ）（３８ｃ）（３９）（４０）（
４１）（４２）と、各ユニット（３４ａ）（３４ｂ）（
３４ｃ）（２７）（２８）（２９）（３０）と、床下（
２２）内の空気を搬送ダクト（４３）で熱交換用ボック
ス（２１）へ送入するための送風装置（４４）及び開閉
弁（４５）と、上述した送風装置（１７）と、照明器具
（図示せず）等の各電気機器へ配電線（４６）で送電し
ている。

（４７）は浴室で、浴槽（４８）には水道管（４９）よ
り水配管（５０）を経て給水される蛇口（５１）と、水
道管（４９）より給水され高温蓄熱ユニット（２７）で
昇温された後に給湯配管（５２）を経て給湯される蛇口
（５３）とが設けられ、洗面所（５４）には同様に高温
蓄熱ユニッ）（２７）で昇温されて給湯される蛇口（５
５）が設けられている。又、浴槽（４８）及び洗面所（
５４）から排出された低温水は排水管（５６）を経て低
温蓄熱ユニット（２８）に回収されるようになっている
。

第３図は上述した空調機（３６）の冷媒回路図で、機械
ユニット（２５）にはインバータにより運転周波数が変
わる能力可変型の上記圧縮機（５７）と気液分離器（５
８）とが内蔵され、高温蓄熱ユニット（２７）には給湯
用凝縮器（５９）と電気式膨張弁（６０）とが内蔵され
、低温蓄熱ユニット（２８）には熱回収用蒸発器（６１
）と電気式膨張弁（６２）とが内蔵され、蓄冷ユニット
（２９）には蓄冷用熱交換器（６３）と電気式膨張弁（
６４）とが内蔵きれ、熱源側ユニット（３０）には熱源
側熱交換器（６５）と電気式膨張弁（６６）とが内蔵さ
れ、各利用側ユニット（３４ａ）（３４ｂ）（３４ｃ）
には利用側熱交換器（６７ａ　）（６７ｂ）　（６７ｃ
）と電気式膨張弁（６８ａ）（６８ｂ）（６８ｃ）とが
内蔵されている。

又、冷媒切換キット（３８ａ）（３８ｂ）（３８ｃ）（
４１）（４２）には夫々一対の開閉弁（６９ａ）（７０
ａ）　、　（６９ｂ）（７０ｂ）　。

（６９ｃ）（７０ｃ）　、　（６９ｄ）（７０ｄ）　、
　（６９ｅ）（７０ｅ）が設けられ、他の冷媒切換キッ
ト（３９）（４０）には開閉弁（７１）（７２）が設け
られている。

そして、上述したユニット間冷媒配管（３５）は高圧ガ
ス管（７３）と低圧ガス管（７４）と液管（７５）との
３本の管から構成されている。

次に本発明の詳細な説明する。太陽電池（４）で発電さ
れ電源部（２３）から供給される軍刀で圧縮機（５７）
が駆動きれて空調機（３６）が運転され、居住室（３１
）（３２）（３３）を同時に暖房する場合は、開閉弁（
６９ａ）（６９ｂ）（６９ｃ）（６８ｅ）を閉じると共
に開閉弁（７０ａ）（７０ｂ）（７０ｃ＞（６９ｅ）を
開くことにより、圧縮機（５７）から吐出された冷媒は
吐出管（７６）−高圧ガス管（７３）−開閉弁（７０ａ
　）（７０ｂ）（７０ｃ）−利用側熱交換器（６７ａ）
（６７ｂ）（６７ｃ）−開放状態の電気式膨張弁（６８
ａ）（６８ｂ）（６８ｃ）−液管（７５）−電気式膨張
弁（６６）−熱源側熱交換器（６５）−開閉弁（６９ｅ
）−低圧ガス管（７４）　−気液分離器（５８）−圧縮
機（５７）と循環し、熱源側熱交換器（６５）が蒸発器
として、利用側熱交換器（６７ａ）（６７ｂ）（６７ｃ
）が凝縮器として夫々作用して居住室（３１）（３２）
（３３）が暖房される。この運転時、太陽エネルギー収
集装置（１）の透光体（５）を透過し空気ダクト（９）
内の上部空気層（１５）を介して下部空気層（１６）内
に蓄熱材（１２）で蓄熱された約９０″Ｃの太陽熱は送
風装置（１７）により搬送ダクト（１８）−切換弁（２
０）−熱交換用ボックス（２１）−搬送ダクト（７７）
−搬送ダクト（１９）を経て屋外に排出される際、熱交
換用ボックス（２１）内で約９０℃の太陽熱が熱源側熱
交換器（６５）と熱交換して暖房用熱源として回収され
るため、暖房運転能力を大きく得ることができ、冬期に
おいても居住室（３１）（３２）（３３）内が強力に暖
房される。同時に空気ダクト（９）内の上部空気層（１
５）内にこもる約３０〜４０℃の太陽熱は搬送ダクト（
１８）より切換弁（２０）を側路した後、搬送ダクト（
１９）を経て屋外へ排出され、且つ、補助透光体（１０
）で空気ダクト（９）内の下部空気層（１６）の約９０
°Ｃの太陽熱が太陽電池（４）へ移動するのが阻止され
るため、この約９０℃の高熱で太陽電池（４）の発電効
率が低下するのが抑制される。

又、中間期において、南側の居住室（３３）を冷房し、
北側の居住室（３１）（３２）を暖房する場合は、開閉
弁（６９ｂ）（６９ｃ）（７０ａ）（７０ｅ）を閉じる
と共に開閉弁（６９ａ）（６９ｅ）（７０ｂ）（７０ｃ
）を開くことにより圧縮機（５７）から吐出された冷媒
は吐出管（７６）−高圧ガス管（７３）−開閉弁（７０
ｂ）（７０ｃ）−利用側熱交換器（６７ｂ）（６７ｃ）
−開放状態の電気式膨張弁（６８ｂ）（６８Ｃ）へと流
れた後、冷媒の一部が液管（７５）−電気式膨張弁（６
８ａ）−利用側熱交換器（６７ａ）へ、且つ冷媒の残り
が液管（７５）−電気式膨張弁（６６）−熱源側熱交換
器（６５）へと夫々流れ、開閉弁（６９ａ）（６９ｅ）
−低圧ガス管（７４）−気液分離器（５８）−圧縮機（
５７）と循環し、利用側熱交換器（３４ｂ）（３４ｅ）
が凝縮器として、利用側熱交換器（６７ａ）と熱源側熱
交換器（６５）とが蒸発器として夫々作用して、居住室
（３３）が冷房されると同時に居住室（３１）（３２）
が暖房される。この冷暖房同時運転時においても、蒸発
器として作用する熱源側熱交換器（６５）が上述した暖
房運転時と同様に熱交換用ボックス（２１）内で太陽熱
と熱交換され、太陽熱が暖房用熱源として回収されてい
る。

又、居住室（３１）（３２）（３３）を同時に冷房する
場合は、切換弁（２０）を切換えて太陽エネルギー収集
装置（１）の空気ダクト（９）内の上部空気層（１５）
及び下部空気層（１６）にこもる太陽熱を送風装置（１
７）で搬送ダクト（１８）より屋外へ排出する一方、開
閉弁（４５）を開くと同時に送風装置（４４）を運転し
て建物（２）の床下（２２）内の低温空気を搬送ダクト
（４３）　−熱交換用ボックス（２１）−搬送ダクト（
７７）−搬送ダクト（１９）を経て屋外へ排出させる。

併せて、開閉弁（７０ａバフ０ｂ）（７０ｃ）（６９ｅ
）を閉じると共に開閉弁（６９ａ）（６９ｂ）（６９ｃ
）（７０ｅ）を開くことにより、圧縮機（５７）から吐
出きれた冷媒は吐出管（７６）−高圧ガス管（７３）−
開閉弁（７０ｅ）−熱源側熱交換器（６５）−開放状態
の電気式膨張弁（６６）−液管（７５）−電気式膨張弁
（６８ａ）（６８ｂ）（６８ｃ）−利用側熱交換器（６
７ａ）（６７ｂ）（６７ｃ）−開閉弁（６９ａ）（６９
ｂ）（６９ｃ）−低圧ガス管（７４）−気液分離器（５
８）−圧縮機（５７）へと循環し、熱源側熱交換器（６
５）が凝縮器として、利用側熱交換器（６７ａ）（６７
ｂ）（６７ｃ）が蒸発器として夫々作用して居住室（３
１）（３２）（３３）が同時に冷房きれる。この運転時
、上述した床下（２２）内の低温空気が凝縮器として作
用している熱源側熱交換器〈６５）と熱交換して冷房用
熱源として回収されるため、冷房運転の能力が向上する
。

上述した暖房運転時、冷暖房同時運転時、冷房運転時の
何れの場合でも、給湯運転を同時に行なう時は開閉弁（
７１）を開くことにより圧縮機（５７）からの吐出冷媒
の一部が高圧ガス管（７３）−開閉弁（７１）−給湯用
凝縮器（５９）−電気式膨張弁（６０）−液管（７５）
へと流れて給湯用凝縮器（５９）で高温蓄熱ユニット（
２７）内の市水が加熱諮れ、蛇口（５３）（５５）より
給湯される。

又、夜間に蓄冷運転を行なう時は開閉弁（７０ｄ）を閉
じると共に開閉弁（６９ｄ）を開くことにより液管（７
５）内の液冷媒の一部が電気式膨張弁（６４）−蓄冷用
熱交換器（６３）−開閉弁（６９ｄ）−低圧ガス管（７
４）へと流れて蓄冷ユニット（２９）内の媒体を冷却し
ておき、この冷却媒体を昼間の冷房運転の熱源として利
用する時は逆に開閉弁（７０ｄ）を開くと共に開閉弁（
６９ｄ）を閉じて蓄冷用熱交換器（６３）を凝縮器とし
て作用させることにより昼間の冷房運転の能力が向上す
る。

又、浴槽（４８）及び洗面所（５５）から排出された低
温水は排水管（５６〉を経て低温蓄熱ユニット（２８）
に回収されており、この低温水を暖房運転の熱源として
回収する時は開閉弁（７２）を開くことにより液管（７
５）内の液冷媒の一部が電気式膨張弁（６２）−熱回収
用蒸発器（６１）−開閉弁（７２）−低圧ガス管（７４
）へと流れて低温蓄熱ユニット（２８）内で熱回収用蒸
発器（６１）が低温水と熱交換され、暖房運転の能力が
向上する。

（ト）発明の効果 本発明によれば、太陽エネルギー収集装置を太陽電池と
太陽熱透過用の透光体とを有するパネルと、透過した太
陽熱を吸収する蓄熱材を内蔵した空気ダクトとから構成
したので、装置本体を薄形にできると共に空調用熱源の
媒体として空気を用いたので水漏れによる被害を解消す
ることができる。

併せて、空気ダクト内に補助透光体を設けて空気ダクト
内にこもる高熱が太陽電池へ移動するのを阻止するよう
にしたので、高熱により太陽電池の発電効率が低下する
のを抑制することができる。

又、本発明によれば、太陽エネルギー収集装置と空調機
とから空調システムを構成し、太陽エネルギー収集装置
の空気ダクト内に取り入れた太陽熱を空調機の熱源側熱
交換器で回収するようにしたので、空調機の暖房運転能
力を向上させることができ、しかも、この熱回収に水回
路を用いていないため、水漏れによる被害を解消するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示したもので、第１図は太陽エ
ネルギー収集装置及びこの装置を備えた空調システムを
示す説明図、第２図は第１図のＩ−■線で切断した太陽
エネルギー収集装置の断面図、第３図は空調機の冷媒回
路図である。 （１）・・・太陽エネルギー収集装置、　（２）・・・
建物、（４）・・・太陽電池、　（５）・・・透光体、
　（７）・・・パネル、　（９）・・・空気ダクト、　
（１０〉・・・補助透光体、（１２）・・・蓄熱材、　
（３１）（３２）（３３）・・・居住室、　（３６）・
・・空調機、　（６５）・・・熱源側熱交換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、太陽光で発電して建物内の電気機器に電力を供給す
   る太陽電池と太陽熱が透過する透光体とを有するパネル
   と、この透光体を透過した太陽熱を吸収する蓄熱材を内
   蔵した空気ダクトとから構成したことを特徴とする太陽
   エネルギー収集装置。 ２、空気ダクト内に透光体を通過した太陽熱が太陽電池
   へ移動するのを阻止するための補助透光体を設けた請求
   項１記載の太陽エネルギー収集装置。 ３、太陽光で発電して建物内の電気機器に電力を供給す
   る太陽電池と太陽熱が透過する透光体とを有するパネル
   と、この透光体を透過した太陽熱を受け入れる空気ダク
   トと、居住室内を空調する空調機とを備え、この空調機
   の熱源側熱交換器を前記空気ダクト内の空気と熱交換関
   係に配置したことを特徴とする空調システム。