JPH02279953A - 太陽熱集熱装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、太陽熱を有効に利用するための太陽熱集熱装
置に関する。

〔従来の技術〕

近年、資源の有限性が問題となり、省エネルギー化が叫
ばれるようになり、住宅においても断熱材が一般的に使
用されている。

住宅に断熱材を使用すれば、室内から逃げる熱エネルギ
ーは減少するが、その反面、太陽熱が室内に入るのを防
ぐものの、夏期において室内で発生した熱エネルギーを
室内にこもらせ、冬期の太陽熱を室内に取り入れること
を不可能としている等、矛盾することが現出している。

このような観点から太陽熱を積極的に取り入れる集熱装
置は、例えば、特開昭５５−１０１６８７号公報等が知
られている。この集熱装置は１戸袋部に設けられるもの
で、屋外に面している集熱板と背部プレートとの間に空
気を封し込み空気層を形成し、この背部プレートの上部
、下部に通気口を夫々設けてなり、必要に応じて前記上
下部に夫々設けられた通気口を開閉するようになってい
る。そして、この集熱装置によれば、冬期太陽光線が集
熱板に当たり加熱されている場合、集熱板が熱せられる
ことにより空気層内の空気は暖められ、上昇気流となっ
て」二部通気口を通じて室内空間へ暖かい空気が流入す
る。

この時、空気層下部は負圧となり、室内空気を下部通気
口を通して吸引し、再び加熱され上昇気流となって上部
通気口を通じて室内空間へ流入して、空気循環の流れが
発生する。

このようにして、室内の冷たい空気は、集熱装置を通じ
て暖められ、高温空気となって室内へ還流し、室内空気
を上昇させ暖房するのである。

方、夜間は、集熱装置が冷却されるから、空気層内の空
気が冷却され下降気流となり、下部通気口より室内へ流
れ込もうとするが、これを防止するため、上部通気口及
び、下部通気口を閉じ、冷却空気の逆流を阻止するので
ある。

又、夏期は、夜間の放射冷却を利用し、冷たい空気を室
内へ送り込み、室内を冷却し、室内のあらゆる物質に冷
蓄熱をし、昼間の昇温に備えるのである。昼間、熱気が
室内へ流入しないように、上部及び下部通気口を閉じれ
ば良い。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述のような集熱装置は、■戸袋専用で
あるため設置位置が限定されてしまうこと、■上部及び
下部通気口の開閉を必要に応じて人が行なうものである
ため、人が室内等に現在しないと上記開閉を行なうこと
が出来ないこと、■集熱板が屋外に面しているから、風
等により影響され易く集熱板の外側にもう１枚の透明プ
レートが必要になり、材料が余分に必要となること等の
問題点があり、実用化に供し難いものである。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、
太陽光線が当たる場所であれば、特に設置場所が限定さ
れず、装置内の温度により自動的に太陽熱を利用するこ
とが出来、しかも使用材料を節約できる太陽熱集熱装置
を提供することを目的とする。

又、太陽光線のもつ熱をより有効に利用することが出来
る太陽熱集熱装置を提供することを目的とする。

更に、太陽の位置により太陽熱の集熱を大きく変化させ
ないようにすることが出来る太陽熱集熱装置を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段Ｊ 上記課題を解決するため、本発明の太陽熱集熱装置は、
すくなくとも一面が太陽光線を通過する透明部材にて構
成されると共に上部通気１コ及び下部通気口を夫々穿設
された空気槽と、該空気槽内に収納され前記透明部材を
通過した太陽光線のもつ熱を保持する集熱板と、前記空
気槽の上部通気口を覆うように設けられると共に上部一
方向弁及びファンが夫々収納されている上部通気部と、
前記空気槽の下部通気口を覆うように設けられると共に
下部一方向弁が収納されている下部通気部と、前記空気
槽内に位置して設けられたサーモスイッチとからなるも
のである。

又、空気槽内に、透明部材を通過した太陽光線の焦点が
集熱板上に位置するように、集光レンズを設けていると
なお良い。

更に、空気槽が円筒体であるとなお良い。

〔作　　用〕

上記構成になる太陽熱集熱装置によれば、透明部材を通
過した太陽光線は、集熱板に当り集熱板を昇温させ、空
気槽内の空気を暖め、所定温度以上になると、サーモス
イッチがオンして上部通気口にあるファンが回転する。

上部通気口近傍が負圧となるので、上部一方向弁が開き
、空気槽内の温風は上部通気部を介して外部に排出され
る。同時に空気槽内が負圧になるから、下部通気部の下
部一方向弁が開き下部通気口からの外部の空気が入る。

空気槽内の温度が低下して所定温度以下になると、サー
モスイッチがオフしてファンが停止し、上部通気口近傍
が同圧になるので、上部一方向弁及び下部一方向弁が閉
し、空気槽内の空気は移動しない。

又、集光レンズがあると、透明部材を通過した太陽光線
が集熱板上の焦点に集められ、焦点近傍の集熱板が高温
になるから、空気槽内の空気に大きな対流が起き、空気
槽内の空気を均一に暖める。

更に、空気槽が円筒体であると、太陽の位置が変わって
も、太陽光線を集熱板の略全面にわたり受けることが出
来、略均−に太陽熱を得る［実施例１ 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳述する。

第１図は本発明の太陽熱集熱装置の正面図、第２図は太
陽熱集熱装置の平面図、第３図は第２図のＩＩＩ　−Ｉ
ＩＩ線に沿う断面図、第４図は第１図のＩＶ　−ＩＶ線
に沿う断面図である。図面において１は太陽熱集熱装置
を示し、該太陽熱集熱装置１は、一定容量があり上部通
気口２及び下部通気口３を夫々穿設された空気槽４と、
該空気槽４内に収納され太陽光線のもつ熱を保持する集
熱板５と、空気槽４の上部通気口２を覆うように設けら
れていると共に上部一方向弁６及びファン７が夫々収納
されている上部通気部８と、空気槽４の下部通気口３を
覆うように設けられていると共に下部一方向弁９が収納
されている下部通気部１０と、空気槽４内に位置して設
けられたサーモスイッチＩＩとを主要構成要素としてな
る。

前記空気槽４は、直方体をなし、合成樹脂、鋼板等によ
り作られ、一面に開口部４ａがあり、この開口部４ａに
は引き戸タイプの窓（透明部材）１２が嵌めこまれてい
る。この窓１２は、窓枠１２ａに透明ガラス１２ｂが入
っており、太陽光線は窓１２がら空気槽４内に入射する
。

前記集熱板５は、表面が黒色の不織布等、すなわち窓Ｉ
２がら空気槽４内に入射した太陽光線βのもつ熱をよく
吸収する素材により作られ、空気槽４内の空気を昇温さ
せるものである。

前記上部通気部８は、前述のように前記上部通気口２を
覆うように空気槽４の上面に設けられた箱体１３にパイ
プ１４を取り付けられ、箱体１３内に上部一方向弁６が
収納され、更に、パイプ１４内にファン７が収納されて
なる。すなわち、この上部通気部８は、ファン７が回転
すると、空気槽４内の空気が上部通気口２を経由して上
部一方向弁６を開き、パイプ１４外に排出されるように
なっている。

前記下部通気部ＩＯは、前記下部通気口３を覆うように
、空気槽４の下面に設けられた箱体１５にパイプ１６を
取り付けられ、この箱体１５内に下部一方向弁９が収納
されてなる。すなわち、この下部通気部１０は、ファン
７が回転すると、外部の空気がパイプ１６を経由して下
部一方向弁９を開き、下部通気口３がら空気槽４内に流
入するようになっている。

そして、前記サーモスイッチ１）は、空気槽４５〕 内に設けられ、空気槽４内の空気が所定温度以上になっ
た時オンして、前記ファン７を回転させ、所定温度以下
になった時オフして、ファン７を停止させるものである
。

次に、上記構成になる太陽熱集熱装置１の作用について
説明する。

まず、太陽熱集熱装置１を、太陽光線の当る場所に窓１
２を南側に向けて設置する。次に、上部通気部８及び下
部通気部ＩＯのパイプ１４及び１６を建屋等の暖めよう
とする室内に接続する。太陽光線βが窓１２を介して空
気槽４内の集熱板５に入射すると、集熱板５に太陽熱が
吸収され、集熱板５の温度が上昇し、空気槽４内の空気
を暖める。暖まった空気は、自然に上昇し上部通気口２
を通り、上部一方向弁６が暖められた空気により押し開
かれ、上部のパイプ１４へ通ろうとする。この時空気槽
４内の空気が高温になっているから、サーモスイッチ１
）がオンになり、電源が入りファン７が回転し、ファン
７と上部一方向弁６との間が負圧となり、上部一方向弁
６が完全に開き、室内に太陽熱により暖まった空気をス
ムーズに送る。

又、暖められた空気の上昇に伴い下部の冷たく重い空気
が、室内から下部のパイプ１６より吸い込まれ、下部一
方向弁９を押し開き、下部通気口３を通り空気槽４内の
下部に入る。そして、入った冷たく重い空気は、太陽熱
で暖められて上昇する。つまり、本発明の太陽熱集熱装
置ｌは、前述のようにその循環作用により太陽熱を集熱
するものである。

又、空気槽４に太陽熱が伝わらなくなると（日没時・曇
雨天時等）、サーモスイッチ１）がオフとなり電源が切
れ、ファン７が停止する。空気は、冷えて重くなり空気
槽４の下部へ押され、下部通気口３を通り下部のパイプ
１６から室内に逆流しようとする。しかし、下部一方向
弁９は閉じ空気の移動がなくなる。又、上部のパイプ１
４により冷気の空気槽４への移動も、上部方向弁９が閉
じることによってなくなる。

第５図及び第６図は、本発明の他の実施例を示すもので
、第１図乃至第４図の実施例との相違点は、空気槽４内
に集光レンズＩ７が設けられ、その焦点１８が略集熱板
５の表面に位置し、この焦点１８の周辺部の集熱板５が
高温となる点にある。すなわち、集光レンズ１７を設け
ることにより、より効果的に太陽熱を集めることが出来
るようになっている。その他の構成、作用については、
第１図乃至第４図に示す実施例と同様なので、図面に符
号を付して詳細な説明を省略する。

第７図は、本発明の他の実施例を示すもので、第１図乃
至第４図に示す実施例との相違点は、空気槽４が円筒体
をなし、集熱板５も円筒体をなしている点にある。

すなわち、このように空気槽４を円筒形にするのは、太
陽の位置によって太陽熱が利用出来なかったり、利用出
来ても著しく熱量が減少することがないようにするため
である。

その他の構成、作用については、第１図乃至第４図に示
す実施例と同様なので、図面に符号を付して詳細な説明
を省略する。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の太陽熱集熱装置によれば
、透明部材を通過した太陽光線が、集熱板に当り集熱板
を昇温させ、空気槽内の空気を暖め、所定温度以上にな
ると、サーモスイッチがオンして上部通気口にあるファ
ンが回転する。上部通気口近傍が負圧となるので、上部
一方向弁が開き、空気槽内の温風は上部通気部を介して
外部に排出される。同時に空気槽内が負圧になるから、
下部通気部の下部一方向弁が開き下部通気口からの外部
の空気が入る。空気槽内の空気が低下して所定温度以下
になると、サーモスイッチがオフしてファンが停止し、
上部通気口近傍が同圧になるので、上部一方向弁及び下
部一方向弁が閉じ、空気槽内の空気は移動しない。従っ
て、太陽光線が当たる場所であれば、特に設置場所が限
定されず、装置内の温度により自動的に太陽熱を利用す
ることが出来しかも使用材料を節約出来る効果がある。

１　　つ 又、集光レンズがあると、透明部材を通過した太陽光線
が集熱板上の焦点に集められ、焦点近傍の集熱板が高温
になるから、空気槽内の空気に大きな対流が起き、空気
槽内の空気を均に暖める。従って、上述の効果に加えて
、太陽光線のもつ熱をより有効に利用することが出来る
。

更に、空気槽が円筒体であると、太陽の位置が変わって
も、太陽光線を集熱板の略全面にわたり受けることが出
来、略均−に太陽熱を得る。従って、上述の効果に加え
て、太陽の位置により太陽熱の集熱な大きく変化させな
いようにすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は本発明の
太陽熱集熱装置の正面図、第２図は太陽熱集熱装置の平
面図、第３図は第２図のＨＩＩＩＩ線に沿う断面図、第
４図は第１図のＩＶ−ＴＶ線に沿う断面図、第５図は本
発明の他の実施例を示す第１図と回状の正面図、第６図
は第５図のＶｌ−Ｖｌ線に沿う断面図、第７図は本発明
の他の実施例を示す断面図である。 １・・・−・太陽熱集熱装置 ３−・−・−下部通気口 ５−・・・・・集熱板 ７・・・・・・ファン ９・−・−・・下部一方向弁 １）・・・−・サーモスイッチ １２・・・・・・窓（透明部材） １８・・・−・・焦点 β−・・・・・太陽光線 ２・・・・・・」二部通気口 ４・・・・・・空気槽 ６−・・−・−十部一方向弁 ８・・−・・・上部通気部 ｌＯ・・・−・−下部通気部 １７−・−・−集光レンズ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）すくなくとも一面が太陽光線を通過する透明部材
   にて構成されると共に上部通気口及び下部通気口を夫々
   穿設された空気槽と、該空気槽内に収納され前記透明部
   材を通過した太陽光線のもつ熱を保持する集熱板と、前
   記空気槽の上部通気口を覆うように設けられると共に上
   部一方向弁及びファンが夫々収納されている上部通気部
   と、前記空気槽の下部通気口を覆うように設けられると
   共に下部一方向弁が収納されている下部通気部と、前記
   空気槽内に位置して設けられたサーモスイッチとからな
   ることを特徴とする太陽熱集熱装置。
2. （２）空気槽内に、透明部材を通過した太陽光線の焦点
   が集熱板上に位置するように、集光レンズを設けてなる
   請求項（１）記載の太陽熱集熱装置（３）空気槽が円筒
   体である請求項（１）又は（２）記載の太陽熱集熱装置
   。