空氣式太陽能系統的製作方法
2023-05-10 02:26:51
專利名稱：空氣式太陽能系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及利用太陽能的、通過將太陽能溫暖的空氣作為空氣熱介質而進行供暖、加溫等的空氣式太陽能系統。
背景技術：
可以說，技術開發的狀況是在緊臨1980年代前半期的石油危機之後，迎來了最盛期，其後停滯不前。
作為太陽能的利用，比較普及的水式太陽能系統並未解決防凍、防水漏、延長耐用年數等改進的任務。
一方面，空氣式太陽能系統由於不擔心凍結、漏水，適宜於向包含寒冷地在內的廣闊地域普及，空氣的體積比熱是水的0.3/1000，為了確保集熱量，需要較大的送風量，應消耗較多的高價電能。
作為在建築物取暖中利用的太陽能系統，存在所謂因災害等停電時太陽能系統的運轉也停止的問題。即使在停電時，如果通過某些方法使送風裝置也運轉，從而發揮取暖功能，則不問國家或場所，而可以用在受災害時、難民收容所。
這樣，存在促進太陽能熱利用的技術開發和普及，以及即使在停電時也可以運轉的獨立運轉的技術開發的所謂課題。而且，即使在停電時作為也可以使風扇獨立運轉的方法，可列舉太陽能電池的利用。
例如，在美國專利NO.5,849,107的專利公報中，首先作為現有技術的說明，列舉為了利用乾淨的清潔能源，日本的專利公告公報48299/1991號提出空氣式太陽能系統，敘述利用這樣的空氣式太陽能系統，通過使用屋頂板表面收集太陽能，用於地面加熱、溫水供給等。
如圖26所示，金屬的葺屋頂用的屋頂板1通過接受太陽能變得更加暖和，空氣通過簷端的空氣取入口2，沿著屋頂坡度充裕地流過屋頂板1下的空氣流路3，在其間被加熱。
而且，過熱的空氣通過送風扇4，經空氣通風道5，供給地板下作成的空間6，由此，使室內7取暖。為了防止熱逃逸，緊臨屋頂板下的空氣流路3和通風道利用絕熱材料8形成。
而且，在該美國專利NO.5,849,107的專利公報中，通過前述無源太陽能系統送風扇的驅動下，作為既存的乾淨能源提出使用太陽能電池的方法，提出太陽能電池組件構成屋頂的方案。
可是，在使用了用於在這樣的取暖或加溫等過程中的現有的太陽能電池的集熱裝置中，太陽能電池和蓄電池並用是主要的，作為其內容，常常有把通過太陽能電池的發電電力全部變換為交流電源而實現電力供給的情況；或者是在把太陽能電池作為直接的電源時，為了電源電壓的穩定，以及對於沒有太陽能電池發電的夜間運轉或控制電源，作為輔助電源使用蓄電池的情況等等。
可是，通常多使用的鉛蓄電池耐久性差，此外，由於包含對環境不良影響的物質，所以是儘可能不使用的。
而且，以蓄電池作為輔助電源，一旦太陽能電池的發電電壓降低，則切換到輔助電源的方法，或者通過輔助電源謀求電壓穩定等，部件構成是複雜的，擔心到底也不能有效地使用太陽能電池的發電電力。
一方面，在利用太陽能電池進行集熱時，無論是作為水式太陽能系統使用輸送水的泵的情況或作為空氣式太陽能系統使用輸送空氣的風扇的情況，都沒有考慮調整流量的電控制。尤其是在小型、家庭用的機器內可以說完全沒有。其理由是主要如水式太陽能系統那樣在通過集熱用熱介質在集熱部和密閉的蓄熱槽內循環而進行熱交換的太陽能系統中，由於循環流量越多，則集熱系統的效率越高，所以流量調整沒有必要。即使在空氣式中與利用碎石等的半密閉蓄熱槽進行循環熱交換的情況等，可以說與前述是同樣的。
另外一個理由是，由於在用通常考慮的太陽能電池驅動的泵或風扇的風量特性存在盲點。這是由於太陽能電池的發電量與太陽日照量成正比，夏天風量變多，集熱溫度上升變小，冬天風量變少，集熱溫度上升變大。該盲點，如前所述，使現有的集熱系統內流量調整的必要性更加降低。
實際的太陽能電池的發電特性，在夏天發電量、尤其是發電電壓大幅降低。從這事實出發，用太陽能電池驅動的泵或風扇在夏天流量降低，使集熱溫度的上升變大。這樣的盲點是由於太陽能電池通常在25°基準下顯示額定性能，夏天的最高太陽能電池溫度78～80℃和基準25℃的溫度差大，冬天最高太陽能電池溫度是10～40℃程度和基準25℃相近的溫度而產生的。
通常在夏天要求多的送風量，冬天要求少的風量的太陽能系統，單純地利用太陽能電池驅動的送風裝置的風量特性成為與要求的風量相反的狀況。
發明內容
本發明的目的是為了消除前述現有方式的不合適情形，提供可以合適地調整運轉的空氣式太陽能系統，以便在謀求充分利用太陽能電池的同時，可考慮不使用蓄電池，而且，使以利用太陽能電池發電的電源為主的送風扇在夏天的集熱溫度不過度變高，在冬天可獲得所要求的集熱溫度。
為了達到前述目的，第1，本發明的要旨是在由利用太陽能加熱空氣的集熱部和為該集熱部的空氣熱熱介質送風的送風扇構成的空氣式太陽能系統中，送風扇是所謂其送風量範圍大約為100～2000m3/h的大規格的送風扇，通常是依賴利用太陽能電池發電的直流電源而原封不動地旋轉驅動，一方面，該送風扇的冬天風量通過電自動控制裝置進行調節風量，從而，可以調整到適於取暖或加溫的集熱溫度。
第2，電控制裝置通過溫度傳感器檢測集熱空氣溫度、通過控制用主電路內的CPU，根據集熱溫度和控制上要求溫度之差的比例控制大小作為信號輸出到風扇驅動馬達控制器的IC；第3在送風扇的送風路內設置風門，該風門即使切斷工作電源也可通過齒輪鎖定等而固定；第4，設置控制部件，該控制部件利用可改寫的永久性存儲器保持設定內容、傳感器檢測內容、控制判斷狀況等；第5，調整到比以太陽能電池為電源的最佳運轉電壓低的電壓的輔助電源裝置藉助於防止反向電流用整流元件而作為混合電源。
第6，利用太陽能加熱空氣的集熱部設置在屋頂或牆壁等處，該太陽能集熱部連通集熱用的通風道，此外，集熱用通風道連接於防止向集熱用通風道側逆流的防止逆流的風門、對向室內進行送風的豎著向下的通風道與向外排氣的排氣通風道之間的連通進行切換的流路切換風門、和配置了在防止這些逆流的風門和流路切換風門之間設置的送風扇的操縱盒，向室內進行送風的豎著向下的通風道以及向外排氣的排氣通風道與操縱盒上前述的流出側連接。
根據本發明的第1方面，在空氣式太陽能系統的運轉過程中，首先，使用太陽能電池，通過由太陽能電池發電的電源，可以提高對可再生的自然能的依存率，在遠程、停電時、災害時，通過獨立運轉，可確保最低限的取暖環境等，可以對生命之類形成危險或不合適時起作用。
其次，由於不使用蓄電池，所以可提高耐久性。在以一般的商用電力作電源的裝置中，尤其是以太陽能電池等不穩定電力作電源的裝置中，為了在風門等的切換機器的工作維持、運轉的設定或控制信息維持、風扇等啟動中，貯蓄比較大的電力，通常的方法是設置蓄電裝置。但是，鉛電池等的蓄電裝置壽命短，為了減少蓄電性能的下降，對充電電壓要控制管理，由於由在環境中不能廢棄的材料構成等，應改善的課題不少，以不再費心。
此外，在以利用太陽能電池發電的電源為主的風扇中，通過利用電控制，形成調整風量的裝置以便夏天強、冬天弱，從而可以調整到冬天要求的集熱溫度，而夏天的集熱溫度不過分變高。
尤其是，對加溫對象空間比較開放的蓄熱體或沒有蓄熱體的情況，或直接把熱空氣吹到對象空間的空氣流，或者導入室外空氣的室內強制通風的空氣式太陽能系統，由於集熱溫度給予對象空間的影響大，所以為了達到所要求的集熱溫度，有必要調整送風量，前述調整有效果。
根據本發明第2方面，除了前述作用之外，作為電氣控制是合適的控制。
根據本發明第3方面，即使切斷工作電源，通過作成與齒輪鎖定等固定的風門組合的裝置，對在沒有太陽能電池發電時，即使不利用蓄電池也能夠固定風門，使防止因意外的空氣流動而產生的熱損耗等，從而獨立運轉中合適的運轉控制成為可能。
根據本發明第4方面，通過使用作為可改寫的永久性存儲器，即使在切斷電源供給的情況下，在沒有蓄電池時也可以保持設定內容、傳感器檢測內容、控制判斷狀況等內容，而且也能適宜變更，對應於環境的適當控制是可能的。
根據本發明第5方面，在日照量少時，或在夜間運轉時使用的普通的電源供給，在太陽能電池的發電處於某設定值以下時，可以與商用電力系統混合進行電力供給。
這樣一來，通過經阻止反向電流用的整流元件而與調整到比用太陽能電池作為電源的最合適運轉電壓低的電壓的輔助電源裝置組合，可以有效地使用由太陽能電池發電的幾乎全部電力，而且可組合使用輔助電源以維持適當的電壓水平。在日照量少時，在沒有日照的夜間，可以通過某種程度的風量進行運轉控制。
根據本發明第6方面，可以實現太陽能系統的住宅。
圖1是示出本發明空氣式太陽能系統的第1實施方式的說明圖。
圖2是示出本發明空氣式太陽能系統的第2實施方式的說明圖。
圖3是本發明空氣式太陽能系統中使用的送風扇的控制電路圖。
圖4是本發明空氣式太陽能系統中使用的電源電路圖。
圖5是本發明空氣式太陽能系統中使用的電動風門的側面圖。
圖6是本發明空氣式太陽能系統中使用的電動風門固定時的底面圖。
圖7是示出本發明空氣式太陽能系統中使用的電動風門鬆開狀態的底面圖。
圖8是示出本發明空氣式太陽能系統控制系統的方框圖。
圖9是示出現有的空氣式太陽能系統控制系統的方框圖。
圖10是示出太陽能電池發電的日照特性的圖形。
圖11是示出太陽能電池發電的溫度特性的圖形。
圖12是示出本發明的空氣式太陽能系統的太陽能電池的送風扇的風量特性的圖形。
圖13是示出本發明的空氣式太陽能系統的太陽能電池的送風扇的風量比例控制的說明圖。
圖14是在太陽能電池驅動送風扇的運轉特性下，示出冬天晴日的日照量和太陽能電池溫度關係的圖形。
圖15是在太陽能電池驅動送風扇的運轉特性下，示出冬天的太陽能電池電壓的圖形。
圖16是在太陽能電池驅動送風扇的運轉特性下，示出有無冬天風量控制與太陽能驅動風扇的風量關係的圖形。
圖17是在太陽能電池驅動送風扇的運轉特性下，示出有無冬天風量控制與集熱溫度關係的圖形。
圖18是在太陽能電池驅動送風扇的運轉特性下，示出夏日晴天的日照量與太陽能電池溫度關係的圖形。
圖19是在太陽能電池驅動送風扇的運轉特性下，示出夏日的太陽能電池電壓的圖形。
圖20是在太陽能電池驅動送風扇的運轉特性下，示出有無夏天的風量控制與太陽能電池驅動風扇風量關係的圖形。
圖21是在太陽能電池驅動送風扇的運轉特性下，示出有無夏天的風量控制與集熱溫度關係的圖形。
圖22是示出本發明的空氣式太陽能系統的太陽能電池驅動送風扇的風量控制方法的波形圖。
圖23是示出內置本發明空氣式太陽能系統的太陽能系統住宅一例的說明圖。
圖24是示出內置本發明空氣式太陽能系統的太陽能系統住宅的地面部分的另外一例的說明圖。
圖25是示出內置本發明空氣式太陽能系統的太陽能系統住宅的地面部分的再另外一例的說明圖。
圖26是作為現有例的太陽能系統的概略圖。
具體實施例方式
以下參照附圖詳細說明本發明的實施例。
圖1是示出本發明的空氣式太陽能系統的第1實施例的說明圖，圖2是示出同上的第2實施例的說明圖，圖中10是利用太陽能對空氣加熱的集熱部。
在圖示的例子，集熱部10是由利用太陽能加熱的金屬制的板11或透過日照的透過體(例如利用玻璃和金屬板的組合構成隔熱的空氣層的部件)和在端部處設置空氣引入口2的空氣流路3構成的，作為全體具有嵌入型或盒型的情況或者如由前述現有例所示、在屋頂內置型的情況等，後述，然而在屋頂內置的情況，金屬制的板11是屋頂板，空氣引入口2在簷端上形成，空氣流路3具有屋頂板正下方的屋頂坡度。
作為太陽能系統，除了集熱部10之外，由對集熱部10的空氣熱介質送風的送風扇4和將空氣流路3的流出口12和對集熱的空氣加以利用的對象空間13加以連接的通風道5構成，在中途設置該送風扇4。
圖2，作為第2實施方式，通過回程空氣通風道24連接空氣流路3的端部的空氣引入口2和對象空間13。
前述送風扇4，對其風量範圍取大約100～2000m3/h的規模，設置太陽能電池14，通過利用該太陽能電池14發電的直流電源加以驅動。
圖中15是在將太陽能電池14的電流送達送風扇4或電動風門18期間進行控制的比例控制部，雖然其中使用微型計算機，然而在空氣流路3或空氣通風道5上設置的溫度傳感器16與該比例控制部15連接。
這樣一來，通過比例控制部15對送風扇4的電控制也在圖3、圖8上示出，而通過溫度傳感器16檢測空氣流路3或空氣通風道5上的集熱空氣溫度，通過依賴於微型計算機26的比例控制部15的控制用主電路內的CPU把根據集熱溫度和控制上要求溫度之差而產生的比例控制大小作為信號輸出到送風扇4的風扇驅動直流馬達4a的控制器(PWM控制)23的IC。
在比例控制部15內連接可改寫的永久性存儲器(nonvolatilememory)17，用該永久性存儲器17構成保持比例控制部15的設定內容、傳感器的檢測內容、控制判斷狀況等的控制部件。在圖8，27是對微型計算機26進行設定的遙控器(遙控器)，29是電源相關部件，30是各種輸入輸出部分。
電動風門18設置於送風扇4的送風路內、進行防止回流或控制流向，如圖5所示，取決於由風門馬達18a旋轉驅動的葉片體19。該電動風門18即使切斷工作電源，通過齒輪鎖定等也可以固定其狀態。
前述太陽能電池14，如上所述，作為送風扇4或電動風門18的電源使用，如圖4所示，也作為比例控制部15的電源用。而且，以與商用AC電源20連接的AC/DC變換裝置21作為輔助電源裝置，與該太陽能電池14並聯，作為防止反向電流，把利用二極體等的整流元件22配置在電路內，前述輔助電源裝置調整到比以太陽能電池14作為電源的運轉電壓低的電壓上。這樣一來，送風扇4或電動風門16或比例控制部15把太陽能電池14和商用AC電源20作為混合電源。
其次，說明動作。圖1的第1實施例的情況是，從空氣引入口2進入集熱部10的空氣流路3內的空氣(室外空氣)通過由太陽能加熱的金屬制板11加熱，作為暖風通過送風扇4直接或間接地吹向對象空間13。
圖2的第2實施例的情況是，通過由太陽能加熱的金屬板11加熱，作為暖風通過送風扇4直接或間接地吹向對象空間13的空氣作為回程空氣，通過回程空氣通風道24返回空氣流路3，再加熱，返回對象空間13。
本發明是前述第1實施例、第2實施例共同地使送風扇4的冬天風量通過電控制調節，調整到適於取暖或加溫的集熱溫度。
先說明利用依賴於太陽能電池14的太陽能電池發電的日照特性。如圖10所示，在作為通常標準條件下的太陽能電池25℃時，太陽能電池的發電特性與日照量成比例，主要是電流改變，而電壓的變化較小。
其次，如果針對依賴於太陽能電池14的太陽能電池發電的溫度特性進行說明，則如圖11所示，如果太陽能電池的溫度變高，則發電電壓降低。如圖11所示，太陽能電池的溫度為75℃時的電壓與標準條件25℃相比降低到85％左右。
一方面，通過太陽能電池14驅動的送風扇4的風量特性，作為一例，如圖12所示，風扇的風量與輸入電壓成正比。在太陽能電池的溫度變高的夏天是輸入電壓降低，風扇的最大風量(最大運轉點)也降低。在集熱空氣的溫度給予對象空間影響大的冬天取暖的太陽能利用中，使根據夏天的最大運轉點而調節的風量成為最佳。
而且，與集熱空氣溫度成正比地控制集熱風量。如圖13所示，集熱空氣溫度在30℃以上開始集熱運轉，在40～60℃範圍成比例地使風量變大，60℃以上，將風量控制在100％風量。
通常，集熱面的集熱特性為在室外空氣溫度變低、太陽高度變低的冬天，集熱溫度難以上升，一方面，在室外空氣溫度變高，太陽高度變高的夏天集熱溫度容易上升。因此，通過進行在此說明的風量比例控制，冬天調節控制風量，使相關的集熱溫度提升應當自動地進行。
圖14～圖21是示出通過太陽能電池14驅動的送風扇4運轉特性的例子，尤其是，對作為一年間典型的氣象條件的冬天和夏天，示出太陽能電池驅動集熱風扇的運轉特性。
在冬日的晴天，日照量和太陽能電池溫度如圖14所示，日照量是典型的晴天圖形，因為冬天室外氣溫低，所以太陽能電池的溫度變得不那樣高，與標準條件25℃之差小。
冬天的太陽能電壓如圖15所示，因為太陽能電池14的溫度與標準25℃條件相近，所以發電電壓也處於與額定發電電壓相近的狀態。在未進行冬天的風量控制時，如圖16所示，風量大，成為比夏天多的運轉狀態。在進行風量控制時，對風量加以控制，以便調整風量，使集熱溫度不過度下降。
如圖17所示，在冬天不控制風量下的集熱溫度，在過大風量時，作為取暖用空氣溫度往往變得過低。尤其是在導入如圖1所示的室外空氣的太陽能系統，吸入的空氣是室外空氣溫度，集熱溫度變低。而且，由於把太陽能電池或系統相關機器長期老化部分估計在內，選擇有富裕的太陽能電池，所以太陽能電池14在新的時候，在風量變多時，集熱溫度進一步降低。一方面，有風量控制的集熱溫度，與集熱溫度成比例地調整風量，加以控制，以便能提升到容易取暖用的溫度。
夏天室外空氣溫度高，對通常的太陽能電池的設置角度而言，入射的日照量也變多，所以太陽能電池的溫度變高。如圖18所示，太陽能電池的溫度達到70～80℃。與太陽能電池的標準條件25℃之差比冬天大。此外，夏天的太陽能電池14的電壓，如圖19所示，由於太陽能電池14的溫度比標準條件25℃大幅變高，所以最高發電電壓處於低的狀態下。
這樣，由於夏天的太陽能電池14的溫度高，所以最大風量與冬天相比變小。通常作為太陽能系統的太陽能電池驅動集熱系統，在必需風量最多的夏天條件下設計。因此，如圖20所示，在白晝前後有無風量控制的風量沒有差異。有風量控制的風量，在早晨和傍晚調整風量，集熱溫度無限制上升，直到100％風量為止。
如果察看夏天有無這樣的風量控制和集熱溫度的關係，則如圖21所示，在與風量調整有關的早晨和傍晚，有風量控制的集熱溫度稍微提升，例如，具有可以增多供熱水用熱交換量等優點。
如前所述，用太陽能電池14驅動的送風扇4的風量控制如下進行。如圖3所示，太陽能電池14的發電電力經直流馬達4a的控制器23供給直流馬達4a。
通過溫度傳感器16檢測集熱溫度，通過控制器23的控制用主電路內的CPU，根據集熱溫度和控制上的要求溫度之差而作出風量比例控制的大小作為信號輸出到直流馬達控制器的IC。根據向直流馬達控制器輸入的信號大小，通過PWM(脈衝寬度調製)控制對直流馬達4a的實質電壓改變，對風扇風量進行比例控制。將因控制了風量而變化了的集熱溫度向控制用主電路重複反饋，向所要求溫度對風量進行比例控制。
圖22示出通過圖3所示的直流馬達4a的控制器23的PWM控制輸出到馬達4a的電源電壓波形。
a因為夏天的太陽能電池溫度比標準條件25℃大幅提高，發電電壓降低，所以電源波形的高度變低。
b冬天太陽能電池溫度大體與標準條件25℃相近，發電電壓成為標準電壓程度。夏天條件下選定的太陽能電池的發電電壓高，風量多。
c通過比例控制調整冬天多的風量時，通過PWM控制使電壓脈衝寬變狹，使向直流馬達4a供給的實質電壓下降。
如以上所示，本發明是即使在夜間天氣惡劣時，利用沒有電源供給的太陽能電池的系統也可以實現省略蓄電池，以下對與此有關的概念加以說明。
對於在送風扇4近旁安裝的電動風門16，如圖6所示，在電動風門16牢固地固定的狀況下，通常通過在風門馬達18a上一直通電從而一直受馬達轉矩因而風門得以固定。
在利用太陽能電池的許多情況下，夜間也工作，為了對風門一直通電，通常利用蓄電池，然而在不利用蓄電池時，對沒有齒輪鎖定機構的風門馬達切斷電源時，如圖7所示，風門鬆了，例如在冬天室內的暖氣向外逃逸，屋外的冷空氣進入。在本發明，通過具有齒輪鎖定機構的風門—馬達10a組合，雖然是用太陽能電池驅動，但是實現了蓄電池的省略。
如圖8所示，如前所述，用戶作為隨時記錄通過遙控器27設定的內容、形成控制指標的溫度傳感器檢測內容、控制判斷內容、故障經歷等的場所，通過利用可改寫永久性存儲器17，即使是在夜間利用沒有電源供給的太陽能電池的系統也可實現省略蓄電池。如圖9所示，現有方式使用易失存儲器28，在夜間利用沒有電源供給的太陽能電池的系統，通過蓄電池25一直供給最低限必要的電力。
對於在沒有太陽能電池14發電的夜間進行運轉時準備的輔助電源，作為電源電路利用藉助於防止反向電流的二極體將DC電源裝置和太陽能電池混合的簡單結構可以更加有效地利用太陽能電池電力。
在本實施例，輔助的DC電源裝置的調整電壓設定在比太陽能電池驅動風扇的最佳運轉電壓還低的電壓15V程度。在日照量多時的運轉時，從太陽能電池供給電力。在日照量少時，即使在太陽能電池的溫度高、發電電壓降低時，太陽能電池的釋放電壓只要超越15V程度，則在混合了太陽能電池的發電電力的同時，高效使用成為可能。例如根據圖10和圖11，釋放電壓變為20V以上，能夠不捨棄太陽能電池的發電電力加以利用。同時可以通過輔助的DC電源裝置維持電源電壓的最小量。
圖23示出內置本發明的空氣式太陽能系統，太陽能的集熱部10在金屬制屋頂板1的正下方上形成具有屋頂坡度的空氣流路3，空氣流路3的下側用絕熱材料遮蔽，此外，在該空氣流路3的一側端即簷前端處開口作為空氣進入口2。而且在空氣流路3的另一側端、即位於屋頂高的部分作出流出口12，把空氣通風道5與其連接，藉助於作為集熱通風道的梁通風道35與操縱盒31連接。此外，也可以將太陽能的集熱部10設置在屋頂以外的壁處等。
該操縱盒31是在其內部設置防止逆流的風門32，送風扇4及流路切換風門33的盒。而且操縱盒31的流路切換風門33的流出側的一方通過排氣通風道34向屋外開口。操縱盒31的防逆流風門32的流入側經空氣通風道5與前述梁通風道35連通。
將前述操縱盒31的流路切換風門33的流出側的另一方與豎著向下的通風道36的上端連結。豎著向下的通風道36的下端開口於位於作為地板下蓄熱體的地面混凝土37和地板38之間的空氣流通空間39。
操縱盒31的內部或操縱盒31和梁通風道35之間設置水加熱線圈40，該水加熱線圈(water-heating coil)40通過循環配管41連接熱水儲存槽42及循環泵43，與浴室、洗手間、廚房連接的熱水供給配管45連接於該熱水儲存槽42，在中間設置補充加熱用的熱水供應煮器(water-supply boiler)44。
太陽能電池14，作為一例，在作為太陽能集熱部10的屋頂上設置。
這樣一來，作為利用太陽光加熱的金屬板的屋頂板1使進入到空氣流路3的室外空氣加熱，該加熱的空氣沿屋頂坡度上升。而且該加熱空氣集中於梁通風道35，通過送風扇4進入操縱盒31，從操縱盒31向下流入豎著向下的通風道36內，進入蓄熱地面混凝土37和地板38之間的空氣流通空間39內。在該空氣流通空間39，加熱空氣起著以下3個取暖作用，即經地板38直接加熱地板下，和在蓄熱地面混凝土37內蓄熱，以及從地面吹出口46作為溫熱風直接吹向室內。
一方面，利用水加熱線圈40，在這裡對經循環配管41從熱水儲存槽42通過循環泵43送入的熱介質加熱，作為熱水貯蓄到熱水儲存槽42內，接著從這裡開始，根據需要，通過補充加熱用的熱水供應煮器44再加熱，從熱水供給配管45向各處提供熱水。
前述蓄熱除了地面混凝土37之外，也可以通過別的途徑形成。
如圖所示，豎著向下的通風道36的下端除了向地下空氣流通空間39處開口的情況之外，也可以如圖24所示，通過在豎著向下的通風道36的下端處設置的開口47直接向室內開口。
如前所述，設置從地下空氣流通空間39向室內的地面吹出口46，通過在地下加熱的空氣，以較低的溫度加熱寬廣的地面，利用其輻射熱，適於不使室內空氣溫度過度上升地進行取暖的「低溫輻射取暖」。通常的「暖風取暖」只對一室間歇地取暖，造成室內上下的溫度差，然而，在「低溫輻射取暖」沒有那樣大的上下溫度差或不舒服的空氣吹出，可是由於通過從地面的傳導熱使腳下暖和，所以可以實現「頭冷腳熱」的感覺好的室內環境。
如圖24所示，使豎著向下的通風道36的下端直接向室內開口的情況是，在屋頂集熱，通過以空氣作為介質獲取的熱原封不動地在室內射出，使得只在特定的一室在短時間內間歇地取暖成為可能。
此外，也可如圖25所示，同時利用使豎著向下的通風道36的下端向地下空氣流通空間39內開口的情況與直接向室內開口的情況。
在這樣的太陽能系統，在夏季等高溫時不必要取暖的季節，使通過屋頂板1溫暖的加熱空氣全部向室外空氣放出，捨棄成為必要，在這種情況下，如果通過流路切換風門33，關閉作為流出側一方的豎著向下的通風道36，打開作為流出側另一方的排氣通風道34，則從操縱盒31來的加熱空氣經排氣通風道34向屋外捨棄。因為加熱空氣通過操縱盒31進行水加熱線圈40的加熱，所以即使在夏季等高溫時刻也可以確保通過太陽能的利用獲得熱水。
在夏夜使送風扇運轉，使夜間的冷空氣進入金屬制屋頂板1的正下方的空氣流路3內，也起著從屋頂面的輻射冷卻作用，該空氣經豎著向下的通風道36送入地下蓄熱體和地板38之間的空氣流通空間，也可在作為地下蓄熱體的地面混凝土37內蓄冷。
如以上所述，本發明的空氣式太陽能系統作為電源，使用由太陽能電池發電的電力，提高可再生的自然能的依存率，在遠程、停電時、災害時通過獨立運轉確保最低限的暖房環境等，可以在避免生命或物質危險或不合適情況起作用。
另外，本發明能夠考慮不使用蓄電池，而且，可以合適地調整運轉，以便以利用太陽能電池發電的電源為主的送風扇，使夏天集熱溫度不變得過分高，而在冬天可獲得所要求的集熱溫度。
權利要求
1.一種空氣式太陽能系統，包括利用太陽能加熱空氣的集熱部、和為該集熱部的空氣熱介質送風的送風扇，其特徵為，送風扇是具有其送風量的範圍約為所謂100～2000m3/h的大規格的送風扇，一方面，該送風扇的冬天風量通過電自動控制裝置進行風量調整，從而，調整到適於取暖或加溫的集熱溫度。
2.根據權利要求1所述的空氣式太陽能系統，其特徵為，電控制裝置通過溫度傳感器檢測集熱空氣溫度，通過控制用主電路內的CPU，根據集熱溫度和控制上的要求溫度之差產生的比例控制大小，作為信號向風扇驅動馬達控制器的IC輸出。
3.根據權利要求1所述的空氣式太陽能系統，其特徵為，在送風扇的送風路內設置風門，即使切斷工作電源，該風門也可通過齒輪鎖定等而固定。
4.根據權利要求2所述的空氣式太陽能系統，其特徵為，在電自動控制裝置中設置控制部件，該控制部件利用可改寫的永久性存儲器保持設定內容，傳感器檢測內容，控制判斷狀況等。
5.根據權利要求1所述的空氣式太陽能系統，其特徵為，調整到比以太陽能電池作電源的最佳運轉電壓低的電壓的輔助電源裝置經阻止反向電流用的整流元件與太陽能電池連接，作為電源，形成太陽電池和輔助電源裝置的混合電源。
6.根據權利要求1所述的空氣式太陽能系統，其特徵為，利用太陽能加熱空氣的集熱部設置在屋頂或牆壁等處，集熱用通風道與該太陽能集熱部連通，而且，集熱用通風道連接於防止向集熱用的通風道側逆流的逆流防止風門、和對向室內進行送風的豎著向下的通風道與向外排氣的排氣通風道之間的連通進行切換的流路切換風門、和配置了在這些逆流防止風門和流路切換風門之間設置的送風扇的操縱盒，向室內進行送風的豎著向下的通風道以及向外排氣的排氣通風道連接於操縱盒的所述流出側。
全文摘要
在謀求充分利用太陽能電池的同時，可考慮不使用蓄電池，而且可以適當地調整，以便使以利用太陽能電池發電的電源為主的送風扇在夏天的集熱溫度不變得過分高，在冬天可以得到所要求的集熱溫度。本發明提供一種空氣式太陽能系統，由利用太陽能加熱空氣的集熱部和為該集熱部的空氣熱介質送風的送風扇構成，送風扇是所謂其送風量範圍約為100～2000m
文檔編號E04D13/18GK1527003SQ0310714
公開日2004年9月8日 申請日期2003年3月7日 優先權日2003年3月7日
發明者駒野清治, 鈴木康司, 司 申請人:株式會社Om太陽能協會, 株式會社Om研究所