JP2675385B2 - 換気用空気を予熱する方法および装置 - Google Patents

換気用空気を予熱する方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は一般に、換気空気の建物内部への流入をコン
トロールすると共に太陽熱と建物の自然な放散熱の組合
せによってその換気空気を予熱する方法と装置に関す
る。
［従来の技術］ 商業用や工業用の建物で換気が必要であるが、通常の
構造の建物においては、ドアの周囲とか壁や天井の継目
などを通しての自然な漏れ込みによって、十分な換気空
気を建物内に流入させるのが普通である。強風とか、換
気扉とか、炉で燃料を燃焼させる空気のような多くの要
因によって、建建物の外から内への圧力降下が起きう
る。それの故に、クラックや開口があればそれを通って
外気が建物内に流入することになる。
従来の方法での問題は、換気空気の量がコントロール
されず、また、秋、冬、および春の季節の間では、外気
を室内温度まで加熱するための追加的熱量を必要とする
ことにある。
この問題は典型的には、流入する空気を加熱するため
のガスまたは空気のヒータを備えた空気メークアップフ
ァンを設置することで解決されている。建物の暖気のた
めに太陽熱パネルが用いられる場合には、空気は建物内
からこのパネルを経て再度建物内へと再循環させられ
る。太陽熱コレクタの効率は、それに入る空気の温度が
周囲温度と同じであるときに最高となる。通常の冬期の
条件下では、周囲温度は室内温度より低く、したがって
冬期では、太陽熱コレクタを用いての再循環は大いに悪
い効率レベルで行われることになる。
本出願人による“建物における換気空気の予熱の方
法”というタイトルでの1985年11月19日付のカナダ特許
第1,196,825号において、建物に入る空気を加熱するた
めのガスや電気のヒータのような消費的エネルギー源を
用いることをせず、建物内からの空気を単に太陽熱コレ
クタを通して建物内に戻すのではなく、建物の南に面す
る壁に太陽熱コレクタを位置させ、このコレクタが、換
気のための新鮮なメークアップ空気を先ずそのコレクタ
を通過させた後に建物内に流入させるようにする方法と
装置についての記述がある。この、本出願人の前回の特
許の太陽熱コレクタは、黒色の壁体にガラス張りしたも
のである。ファンおよびダクト装置のような通風手段
は、太陽熱コレクタの上単部で空気を集めてそれを建物
内に送出するために用いられている。
［発明が解決しようとする課題］ 今回本出願人は、カナダ特許第1,196,825号で開示さ
れた装置によって達成されると実質上同様のことを、よ
り簡単に、そしてより安価に達成することを目的とする
発明を行った。
［課題を解決するための手段］ より特定的に言うならば本発明が提供するのは、建物
内部からの熱が放散する南に面した壁を有する建物の換
気用空気を予熱する方法であって、 実質上垂直方向にある波形が外面において実質上垂直
な複数のグルーブ（groove）を規定している日光吸収性
の波形のコレクタパネルを建物の面に面する壁に取付け
ることと、 前記グルーブに沿って外気を上向きに流動させること
と、 グルーブの中の空気を、コレクタパネルからの太陽熱
と南に面する壁を通して建物内部から放散する熱の組合
せによって加熱することと、 グルーブからの加熱された空気をパネルの上端付近の
場所において取出すことと、その加熱された空気を建物
の内部に送出するための通風手段を設けることのステッ
プを含む方法である。
さらに本発明が提供するのは、建物内部からの熱が放
散する南に面した壁を有する建物の換気用空気を予熱す
る装置であって、 建物の南に面する壁に取付けられていて、実質上垂直
方向の波形をなして、外面において実質上垂直方向の複
数のグルーブを規定している日光吸収性の波形コレクタ
パネルと、 グルーブを上方に向けて通る間に加熱された空気の取
入口をパネルの上端部において有し、送出口を建て物の
内部において有する通風手段とを含んでいる装置であ
る。
［実施例］ 添付図面に本発明のいくつかの実施例を示しており、
種々の視図において、同様の部分については同じ参照番
号を一貫して使っている。
先ず第１図を見るならば、本発明を実施するためのシ
ステムの部分的には切取られたところのある見取り図が
そこで示されている。図において建物の壁の一部が10で
示されているが、これは典型的にはブロック造りまたは
ブロックと煉瓦を組合せた造りのものである。よく断熱
された壁も含めてのすべての建物の壁におけるように、
外の温度が建物内の温度より低いときには、この壁を通
して定常的な熱損失が起る。
壁10は該表面12を有していて、それに取付けプレート
14が取付けられている。プレート14はＺバーまたは類似
のもので取付けられていればよい。そうすればプレート
は壁10から離れるから、壁の面に不規則性があってもよ
い。取付けプレート14には、黒色ペイントのような熱吸
収性材料で被覆された波形のコレクタパネル16が固定さ
れている。コレクタパネルは、垂直方向の波形を有する
ように作られているので、パネルと壁10との間に実質上
垂直方向と規定される複数のチャンネル18が形成されて
おり（第２図参照）、さらに、パネル16の外側において
は、実質上垂直方向と規定される複数のグルーブ20が形
成されている。
パネル16の上端部には、断面が四角形となっている空
気集合プレナム22が設けられている。本発明の一つの実
施例では、垂直方向のチャンネル18も垂直方向のグルー
ブ20も、プレナム22の下側につながっているので、上向
きに流れる間に加熱された空気は、チャンネルを通った
ものもグルーブを通ったものも、このプレナムで集めら
れうる。本発明の別の実施例では、垂直方向のグルーブ
20だけがプレナムの下側につながっていて、チャンネル
18はプレナムにつながっていない。
プレナム22の中のチャンバーと連結したファンハウジ
ング30があって、このハウジングには、従来同様のファ
ン、つまり送風インペラ31があるほか、建物内部から来
る空気とプレナム22から来る加熱された空気と混合させ
るために電動ダンパ32がある。
ハウジング30と連結した織物製のエアダクト34がある
が、このダクトはポリマー質の織物でできた防災性のも
のであるのが望ましい。そしてダクト34は、適当に建物
内に張られている支持ワイヤまたは支持ロッド38から、
複数のダクトハンガー36によって吊下げられている。エ
アダクト34は複数の開口40を有していて、加熱された外
気はエアダクト34からそれら開口を通って建物内部へ流
入しうる。開口40の大きさを適当に定めることにより、
空気は建物内に高速のエアジェットの方で入ることによ
り、それにより建物内での良好な混合が促進され、層状
化は最小限に止まる。
便利さのためには、ダクト34は建物内の天井のレベル
に位置しているのが望ましい。しかし、他のレベルに置
かれることもありうる。ハウジング30の中にあるファン
の大きさは典型的には、換気量の要求を満たし、なお、
負圧が生じても問題がないように定められることにな
る。ハウジング30の中のファンを経て建物内に入る外気
によって正圧が達成され得れ、その空気は太陽熱、建物
の損失熱、および天井付近で層状化して存在する熱によ
って加熱されるものとなる。以降の空気は、以前には侵
入する空気が通っていたクラックとか開口と通って建物
から出て行く。
特記すべきこととして、波形のパネル16からプレナム
22が張出しているので、晩春や初夏の間での真昼間の極
めて日が高いときには、影がパネル16にかかる。これに
より、年間の暖かい時期には、太陽熱による空気の加熱
が自動的に回避されることになる。別法として、第１図
に示されているように、加熱が不必要なときには開かれ
て、それによりファンつまり送風インペラ31が、外気を
直接に吸引し、壁に沿ってグルーブ20またはチャンネル
18の中を上向きに動く加熱された空気を取り込まないこ
とになるようなバイパスダンバ43をプレナム22に設ける
ことができる。
したがって評価されるべきこととして、組合せ作動に
おいては、外気はチャンネル18とグルーブ20に沿って上
向きに流れ、プレナム22のフードで規定されるスペース
の中に入る。チャンネル18に沿っての上向きの流路の中
で空気は、波形パネル16を経て伝導で伝わる太陽熱と、
壁10を経て建物内部から放散する熱の組合せによって加
熱される。グルーブ20に沿って上向きに流れる空気は、
波形パネル16を通しての伝導で伝わる本来なら大気に逃
げる太陽熱によって加熱される。それらの加熱された空
気は、チャンネルとグルーブからプレナム22のフードで
規定されるスペースへと引き込まれ、そこからはファン
31によって建物の中へと送られる。
コレクタ16で規定されている波形のプロフィルは、必
要とされる空気量、南側壁の面積および平均的な風の状
況に依存して種々ありうる。所要空気量が大きければ、
空気に大部分または全部がグルーブ20から吸引されるこ
とが必要となろうし、所要空気量がより少ないならば、
チャンネル18からの空気はより多く、またはグルーブと
チャンネルからの等量の空気を用いることになろう。
第３図に示した実施例は、コレクタの背面（つまりチ
ャンネル18の中）を通る空気がコレクタの断面を通る空
気より量が多くなるようなものである。
第４図の実施例では、チャンネル18を通る量がグレー
ブ20を通る量より少ししか多くならない。
第５図の実施例では、グルーブ20を通る量がチャンネ
ル18を通る量より多くなる。
第６図に示した実施例は第２図に示したものと似ては
いるが、風の強い地方用としてグルーブを深くしたもの
である。
第３図から第６図までに示した形状のいずれにおいて
も、グルーブだけからの空気を集める使い方と、グルー
ブを流れる空気とチャンネルを流れる空気の両方を集め
る使い方が可能である。そのいずれの使い方にするか
は、所要空気量と風にさらされる状況に依存して決ま
る。
終りに１例を示すならば、可能な限りは取付けプレー
ト14を含むコレクタパネルの構造体を既設の壁に取付け
る代りに、その構造体自体で南側の壁を構成させること
もできよう。
さてここで第７図を見るならば、そこでは、コレクタ
16で規定されているチャンネルとグルーブの上端を閉じ
るに適するような調節可能なバッフル47を角形のプレナ
ム22に設けうることが示されている。バッフル47をどん
な所望な位置にでも固定できるように、手で締付ける緊
締具49が設けられている。暑い夏の状況下で建物の暖房
が不要であるときには、グルーブとチャンネルが閉じら
れよう。そのような場合にはバイパスダンバ43は開かれ
ることになろう。
本発明の１つの実施例を添付図面で図示し、以上にお
いて説明したが、特許請求の範囲で示されてる本発明の
本質から離れることなしに、これにおいて変更や変形が
なされうることは当業者が理解しうることであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による建物のメークアップ／換気空気
システムの見取図、 第２図は、第１図の構造体の２−２矢視断面図、 第３図から第６図までは、第２図と同様の平面断面図に
おいてコレクタの４種類の形を示す図、 第７図は第１図で上端において示されている空気集合プ
レナムの縦断面図である。 10……壁、16……コレクタパネル、 18……チャンネル、20……グルーブ、 22……プレナム、 30……ファンハウジング、 32……エアダクト、 43……バイパスダンパ、 47……バッフル。

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】建物内部からの熱が放散する南に面した壁
    を有する建物の換気用空気を予熱する方法であって、 波形をなしていてその波形が実質上垂直方向にあり、外
    面において実質上垂直方向に規定され、外部に直接開放
    された複数のグルーブが形成されている日光吸収性の波
    形のコレクタパネルを建物の南に面する壁に取り付ける
    ことと、 前記グルーブに沿って外気を上向きに流動させること
    と、 グルーブの中の空気をコレクタパネルからの太陽熱と南
    に面する壁を通して建物内部から放散する熱の組み合わ
    せによって加熱することと、 グルーブからの加熱された空気をパネルの上端付近の場
    所において取り出すことと、その加熱された空気を建物
    内部に送出するための通風手段を設けることのステップ
    を含む換気用空気を予熱する方法。
  2. 【請求項２】コレクタパネルと壁との間に実質上垂直方
    向と規定された複数のチャンネルが形成されていて、こ
    のチャンネルの中の空気が、太陽熱と南に面する壁を通
    して建物内部から放散する熱ととによって加熱され、加
    熱された空気はグルーブからだけでなくこのチャンネル
    からも取り出される請求項１に記載の換気用空気を予熱
    する方法。
  3. 【請求項３】加熱された空気が建物の内部スペースの上
    端近傍において放出される請求項１に記載の換気用空気
    を予熱する方法。
  4. 【請求項４】パネルの上端部にそこから張出した固定の
    フード手段を設けることによって、日が高いときには太
    陽光線がコレクタパネルに影を落とすようにするという
    ステップをさらに含む請求項１または請求項２に記載の
    換気用空気を予熱する方法。
  5. 【請求項５】加熱された空気が建物の内部スペースの上
    端近傍において放出される、請求項２に記載の換気用空
    気を予熱する方法。
  6. 【請求項６】建物の内部からの熱が放散する南に面した
    壁を有する建物の換気用空気を予熱する装置であって、 建物の南に面する壁に取り付けられていて、実質上垂直
    方向の波形をなすように、実質上垂直方向と規定され、
    外部に直接開放された複数のグルーブが外面に形成され
    ている日光吸収性の波形コレクタパネルと、 グルーブを上方に向けて通る間に加熱された空気の取入
    口をパネルの上端部において有し、送出口を建物の内部
    において有する通風手段とを含んでいる換気用空気を予
    熱する装置。
  7. 【請求項７】パネルから張出して、日が高いときには太
    陽光線がパネルに影を落とすようなプレナム手段を前記
    通風手段が含んでいる、請求項６記載の換気用空気を予
    熱する装置。
  8. 【請求項８】前記の取入口の大きさが調節可能な請求項
    ６記載の換気用空気を予熱する装置。
  9. 【請求項９】コレクタパネルのパネルと壁との間に、実
    質上垂直方向と規定される複数のチャンネルがさらに形
    成されていて、そのチャンネルは、下端が開放されて、
    空気を前記通風手段に引渡すようになっており、この通
    風手段によって空気はこのチャンネルを上方に向けて通
    過し得て、太陽熱と前記壁を通して建物内部から放散す
    る熱の組合わせによって加熱されるようになっている請
    求項６に記載の換気用空気を予熱する装置。
  10. 【請求項１０】パネルから張出して、日が高いときには
    太陽光線がパネルに影を落とすようなプレナム手段を前
    記通風手段が含んでいる、請求項９に記載の換気用空気
    を予熱する装置。
  11. 【請求項１１】取入口の大きさが調節されうる請求項９
    に記載の換気用空気を予熱する装置。
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