JPS6356460B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、空気調和に太陽熱を効率的に利用す
るエネルギー貯蔵機能を有する空気調和用蓄エネ
ルギー式太陽熱コレクターに関するものである。 昭和48年の第一次石油シヨツクや、最近の第二
次石油シヨツクにより、エネルギー価格は大幅な
上昇を続けているが、生活環境を快適に維持する
ために室内の空気調和を行うには多量のエネルギ
ーが必要であり、無償のエネルギーである太陽熱
利用の研究が世界各国で展開されている。 従来の太陽熱コレクターは熱媒体に空気や水を
用い、冷房の場合には太陽熱で暖められた熱媒体
によつて冷凍機を動かし、太陽熱が得られない夜
間や雨の日のためには温水や砕石などを用いた蓄
熱器に昼間や晴天時の太陽熱を供給して熱を貯蔵
している。しかしながら、この方法では、冷房を
行うために熱媒体を加熱して、それによつて冷凍
機を動かすという間接的な方法をとつているた
め、コレクターの効率を0.5、冷凍機の効率を0.4
とすると全体の効率は0.2となり、どうしても太
陽熱利用の効率が悪いという欠点を有している。
また、蓄熱のためには別の蓄熱器が必要であり、
その蓄熱器を屋内に設置する場合には、大きなス
ペースをとるという、住宅事情の悪い我が国では
大きな欠点を有している。 本発明は、従来の空調用太陽熱コレクターのこ
れらの欠点を改善するためになされたもので、太
陽熱の利用効率がよく、特に太陽熱の直接的な照
射を受けることによりその太陽熱の吸収を行うコ
レクターに吸着材を高密度に配置し、コンパクト
な構成のコレクターにより多量の蓄熱を行えるよ
うにしたことを特徴とするものである。 本発明についてさらに詳述するに、本発明によ
る吸着材を用いた蓄エネルギー式太陽熱コレクタ
ーは、太陽熱コレクターと蓄熱器の両方の機能を
持つものであり、本発明で用いる吸着材とは、ゼ
オライト、活性アルミナ、シリカゲルなどのよう
に、これに通常の空気を接触させた場合、空気中
の水分を強固に吸着して吸着熱により発熱し、そ
の結果高温の乾燥空気を発生し得る物質を指す。
本発明ではこの吸着反応を蓄熱に利用するわけで
あるが、いま、２，３の吸着材についてそれらの
常温における吸着水量と平均吸着熱量を次表に示
す。この表から判る通り、各種吸着材の水に対す
る吸着熱量はかなり大きく、この吸着熱として太
陽エネルギーを貯蔵することができる。

【表】 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明をさ
らに詳しく説明する。 第１図ａ，ｂは平板型コレクターの実施例を示
す断面図及び平面図であつて、上記コレクター
は、断熱材２を内装した方形のケース１内に一端
が短い仕切板３によつて入口５から出口６に至る
空気の迂回流路４を区画形成し、この流路４に沿
つて多数の粒体状の吸着材７を充填すると共に、
その上部を太陽熱の吸収性が良い吸熱体８で覆
い、さらにケース１の上端にカバーガラス９を被
着せしめたもので、上記カバーガラスを通して照
射される太陽熱を吸熱体に吸収させ、この熱をさ
らに吸着材に吸収させることによつてその乾燥を
行うように構成している。而して、このコレクタ
ーは例えば第２図に示すようにして使用される。
即ち、家屋の屋根上に上記コレクター１０が設置
され、その空気入口５には室内に開口する空気取
入口１１がバルブ１２を介してパイプにより接続
され、一方、コレクター１０の空気出口６は、バ
ルブ１４、ポンプ１５、水冷コイル１６、加湿器
１７を介して室内の空気吐出口１３に接続され、
さらに上記ポンプ１５と水冷コイル１６との間に
切換弁１８を介して室外空気吐出口１９が設けら
れる。 いま、コレクター１０が太陽熱をあびて温度が
上昇すると、コレクター内の吸着材７は第３図に
示すように水分吸着量が減少し、室温での吸着量
と上昇した温度での吸着量の差だけ水分を吸着す
る能力を持つようになる。この際、ポンプ１５に
よりコレクター内を減圧すればより一層効率的に
吸着材を乾燥することができる。こうして、昼間
太陽熱により吸着材を乾燥しておき、夜間または
雨の日などに空気取入口１１から室内の空気を取
入れてコレクター１０内に通すと、吸着材７が空
気中の湿気（水分）を吸着して吸着熱を発生し、
空気を加熱するので、それを室内空気吐出口１３
から吐出させることにより暖房を行うことができ
る。また、この暖められた乾燥空気を水冷コイル
１６でいつたん室温近くまで温度を下げたあと加
湿器１７で加湿すると、水が空気中で気化して周
囲の空気から気化熱を奪つて空気の温度を下げる
ため、この空気を室内に供給することにより冷房
を行うことができ、さらに、室温近くの乾燥空気
をそのまま室内に流せば除湿が行える。一方、コ
レクターへの集熱を行いながらこのコレクターに
室内の空気を流して循環させると、吸着材を乾燥
させながら暖房を行うことができ、この場合水冷
コイルを使用すれば、コイル内の温水を利用した
給湯を行うことができる。 なお、複数のコレクターを使用して交互に吸着
材の乾燥と吸着とを行うようにすれば、昼間連続
的に冷房を行うことが可能である。 このように本発明による太陽熱コレクターは、
暖房、冷房、除湿、給湯に有効に使用でき、しか
も、吸着材が水分の吸着により発熱することか
ら、それを乾燥させることにより実質的に蓄熱に
も使用することができる。この蓄熱に使用する場
合には、吸着材を乾燥した後バルブを閉じて空気
中の湿気がコレクター内に入らないようにしてお
けば、いくらでも長期間蓄熱が可能であり、しか
も、吸着材それ自身は基的に無公害で腐食などを
起こさず、繰り返し使用できるため、この吸着材
を用いたコレクターは極めて長寿命で経済性を持
つ。 なお、吸着材２３は粒状であつてもよい。 第４図は、粒体状の吸着材を充填した集光型コ
レクターを示したもので、樋型放物面鏡２５の焦
点の近くにケースとしての集熱管２６を配設し、、
この集熱管の内部を空気の流路とすると共にその
流路中に粒体状の吸着材２７を充填したものであ
る。上記集熱管としては、選択吸収膜を施した銅
管などを使い、管内に吸着材を充填するか、また
は、石英ガラスなどの透明管を使い、吸着材に直
接太陽光を吸収させるためこの吸着材として黒色
吸着材を使う方法がある。この型のコレクターは
非常に高い温度を得ることができるので、第３図
に示したように、ゼオライトなどのような乾燥に
高温を必要とする吸着材の使用に最適である。 以上詳述したように、本発明に係る太陽熱コレ
クターによれば、単一のコレクターを、暖房、冷
房、除湿、給湯に使用できるため、太陽熱を効率
的に利用することができると共に、室内の空気調
和用に最適であり、しかも太陽熱の直接的な照射
を受けることによりその太陽熱の吸収を行うコレ
クターのケース内に粒体状の吸着材を充填したの
で、太陽熱コレクターと蓄熱器の両方の機能をも
たせ得るばかりでなく、粒体状の吸着材により、
十分な空気の流通間隙及び空気との広い接触面積
を確保しながら、高密度に吸着材を充填して単位
体積当りの蓄熱量を増大させることができる。而
して、特に集熱面積によつて集熱量が決まる太陽
熱コレクタにおいて、単位体積当りの蓄熱量を大
きくとれることは、本発明のように太陽熱コレク
ターと蓄熱器の機能を兼備させた場合に、集熱量
に対して蓄熱量を十分に大きく設定できるため、
効率的な蓄熱に極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは本発明の一実施例を示す平板型
太陽熱コレクターの断面図及び平面図、第２図は
本発明に係る太陽熱コレクターの使用例を示す系
統図、第３図は本発明に使用される吸着材におけ
る水の等圧平衡図（10mmHg）、第４図は本発明の
他の実施例を示す集光型太陽熱コレクターの斜視
図である。 １，２１……ケース、７，２３，２７……吸着
材、２６……集熱管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 空気の流路を備えたケース内に、流路を流れ
   る空気中の水分を吸着して発熱する粒体状の吸着
   材を充填せしめ、上記ケースを太陽熱の直接的な
   照射により上記吸着材に太陽熱を蓄熱可能なもの
   として構成したことを特徴とする吸着材を用いた
   空気調和用蓄エネルギー式太陽熱コレクター。 ２ 黒色顔料を加えて成形した黒色吸着材を充填
   せしめたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の吸着材を用いた空気調和用蓄エネルギー式
   太陽熱コレクター。