JPH01147258A - 集蓄熱器 - 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 本発明は住宅などにおける太陽熱利用システムの集蓄熱
器に関する。

従来の技術 従来、住宅における太陽熱利用システムは、強制循環型
と自然循環型があった。どちらも、太陽熱を集熱する部
分と、蓄熱する部分に分かれており、強制循環型は熱媒
の搬送を強制循環ポンプで行い、自然循環型は熱媒の温
度差による自然対流で集熱運転を行なっていた。

強制循環型は第６図のように、集熱可能時に強制循環ポ
ンプ１で送り管２を通って、集熱部３に熱媒を送り、返
り管４で蓄熱槽５へ返り、集熱部３で集熱された熱を蓄
熱していた。蓄熱した熱を負荷側への送り管６と負荷側
からの返り管７で、給湯や空調に利用していた。

また、自然循環型は第７図のように、集熱部１０で集熱
された熱により、集熱板１１付近の熱媒の温度が上昇し
、比重が小さくなり浮力が生じる。

これにより、集熱部１０の上層部がら蓄熱槽１２への返
り管１３を通る流れが生じる。それと同時に、蓄熱槽１
２からの送り管１４から流路９を通って集熱部１０の下
層部にも同量が流れる。このように、集熱中は、比重差
による浮力で対流が生じ、蓄熱槽１２への熱移動が可能
となる。

発明が解決しようとする問題点 従来の上記のようなシステムにおいて、まず強制循環型
のシステムでは、集熱部と蓄熱槽の位置は自由であるが
太陽熱を集熱するのに熱媒の搬送動力を必要とし、必ず
しも省エネルギーのシステムではない。

また、自然循環式のシステムは、集熱時は動力を必要と
せず省エネルギーではあるが、日射が終了し、大気に対
しての放熱が始まると、集熱時とは逆方向の流れが生じ
、蓄熱槽の熱を放熱するように働く。これを阻止しよう
とすると、第７図のように蓄熱槽は集熱部の上方に設置
しなければ６らない。建物への設置を考えた場合、蓄熱
槽と集熱部は一体化することが、意匠上の大きな訴求点
となるが、従来の自然循環式では、この一体止が、不可
能であった。

本発明は、これらの問題点を解決し、搬送動力を必要と
せず省エネルギーで、なおがっ建物に対して納まりの良
い太陽熱利用システムを提供しようとするものである。

問題点を解決するための手段 太陽光線を受け、それを熱に変換するための集熱板と、
前記集熱板と空間をへだてて覆うカバーガラスと、液状
蓄熱材を満たし前記集熱板の裏面に設けられた蓄熱槽と
、前記空間と蓄熱槽を外界に対して断熱す木筺体よりな
り、前記蓄熱槽内に断熱性を有する仕切板を設け、前記
仕切板の上方と下方に円形の開口部を設け、前記仕切板
と前記集熱板との間を集熱部とし、少なくとも下方の開
口部に前記開口部より大きい保形性のある薄膜を前記集
熱部側に移動可能に設け、自然体流を可能にするもので
ある。

作用 これにより、集熱時は集熱部で加熱された液状蓄熱材が
対流により上昇し、水平に設けられた板に開けられた複
数の穴から蓄熱槽側へ流入する。

その時、穴の上部に設けられた薄膜は液状蓄熱材の流れ
により押し開かれる。日射量が低下すると集熱部内の液
状蓄熱材が集熱時とは逆に大気中に放熱し冷却され下向
きの流れが生じる。その時薄膜は、水平に設けられた板
に複数開けられた穴の上部に設けられているため、液状
蓄熱材の流れにより穴に密着し穴を塞いでしまう。従っ
て集熱時は、搬送動力を必要とせず集熱部から蓄熱槽へ
の熱移動が可能となり、放熱時は液状蓄熱材の流れを止
め蓄熱槽からの無駄な放熱を防止する。

実施例 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
する。第２図において、２０は集蓄熱器１９の筺体で、
この筺体２０の前面にカバーガラス２１を設け、そのカ
バーガラス２１の内側に空間２２を介し集熱板２３が取
り付けられている。

集熱板２３と筺体２０とにより仕切られた密閉空間を蓄
熱槽２４とし、蓄熱槽２４の内部に断熱性を有する仕切
板２５を設け、仕切板２５の上方と下方に開口部２６を
設けている。仕切板２５と集熱板２３との間を集熱部２
７とし、この集熱部２７の上方と下方に複数の穴２８を
設けた断熱性を有する板２９を水平に設け、穴２８の上
部には、穴２８より大きい保形性のある薄膜３０が設け
られ、第１図に接続部３１で示すように板２９と２箇所
で接続されている。蓄熱槽２４と集熱部２７とには、液
状蓄熱材（以下水）が満たされている。

次に、この一実施例の構成における作用を説明する。先
ず日射量が多い場合、ｉ射が始まると集熱板２３で集熱
を行う。この時、集熱部２７内の水は、集熱板２３から
の熱により温度上昇し比重が蓄熱槽２４内の水より小さ
くなり、圧力差が生じ、これにより集熱部２７を下から
上への対流による流れが発生する。集熱部２７の上まで
到達した流れは、板２９に設けられた複数の穴２８を下
から上に通り、穴２８の上部に設けられた薄膜３０を押
し開き上方の開口部２６から蓄熱槽２４へ流入する。一
方、下方の開口部２６付近での水の流れは、蓄熱槽２４
から集熱部２７への流れが生じ、上方と同じく板２９に
設けられた複数の穴２８を下から上に通り穴２８の上部
に設けられた薄膜３０を押し開き集熱部２７へ流入する
。

この時の下部の薄膜３０付近での水の流れを第３図に示
す。流れの速さは、集熱部２７の熱容量が小さいほど、
温度上昇が大きくなり、比重差が大きくなるため、自然
体流による熱搬送率が早くなり、流れも速くなる。これ
により、集熱板２３付近の熱伝達が促進され効率が上が
る。また、集熱部２７を上部はど狭くすることにより、
水の流れは下部より上部のほうが速くなり、上部での熱
伝達率がさらに向上し、効率が上がる。このようにして
、集熱部２７から蓄熱槽２４へ自然対流による熱搬送が
行われる。

一方、集熱が終わると、集熱板２３から大気に対する放
射で、集熱板２３は温度低下し集熱部２７の集熱板２３
付近の水の温度が低下する。これにより、集熱時とは逆
の方向、つまり集熱部２７内を上から下へ水が流れ蓄熱
槽２４内の熱を放熱してしまう。

しかし、蓄熱槽２４からの放熱は極力抑えなければなら
ない。このため、蓄熱槽２４から集熱部２７への流れを
阻止するように、集熱部２７の上部と下部に保形性のあ
る薄膜３０を設け、その薄膜３０が、水の下向きの流れ
により穴２９に上部から密着し、流れを阻止する方向に
穴２９をふさぐ。穴２９は、円形であるため矩形ような
角がなく薄膜３０とのシール性がよい。そうすることに
より集熱部２７と蓄熱槽２４は、完全に分離され放熱は
集熱部２７のみで押えられる。仕切板２５および板２９
は、断熱性があるため、仕切板２５および板２９を通じ
ての伝達による熱損失は少ない。この時の下部の薄膜３
０付近での水の流れを第４図に示す。集熱板２３によっ
て冷やされた水は、集熱板２３に沿って下へ流れて行く
。下方の薄膜３０が、流れにより穴２８を閉め切り、集
熱部２７から蓄熱槽２４への流れ込みが防止される。

このようにして、蓄えられた熱を使うには、第５図のよ
うな例がある。蓄熱槽２４に熱交換器４０を直接入れて
、蓄熱槽２４の水と熱交換するものである。負荷へは、
送り管４１で送られ、返り管４２で返ってくる。なお、
上記実施例では板２９を水平に設けたが、仕切板と一体
物としても上記効果を損なうものではない。

発明の効果 以上、説明したように本発明は、簡単な構成で自然循環
による対流を利用することにより循環路中の薄膜の操作
に動力を必要とせず、しかも穴の形状が円形であるため
液状蓄熱材のシール性がよく、また複数の穴を設けてい
るので水の流れを集熱部に分散することができ、集熱効
率を高められる、さらに蓄熱槽と集熱部を一体化するこ
とが可能となり、建築物に対して、納まりの良い太陽熱
利用システムが提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の集蓄熱器の要部拡大図、第
２図は同集蓄熱器の断面図、第３図は同集蓄熱器の集熱
時における水の流れ図、第４図は同集蓄熱器の放熱時に
おける水の流れ図、第５図は同集蓄熱器のシステム図、
第６図は従来例の強制循環式太陽□熱利用システム図、
第７図は従来例の自然循環式太陽熱利用システム図であ
る。 １９・・・集蓄熱器、２４・・・蓄熱槽、２５・・・仕
切板、２７・・・集熱部、２８・・・穴、２９・・・板
、３０・・・薄膜。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）断熱材からなる筺体の一面を形成するカバーグラ
   スと、前記カバーグラスと一面が対向する前記筺体内に
   設けた集熱板と、前記集熱板の他面側に位置し、前記筺
   体内を区画する仕切板と、前記仕切板の両端部に各々複
   数設けた円形の開口部と、前記開口部に各々設けた保形
   性のある薄膜を具備し、前記カバーグラスから太陽光を
   入射し、前記仕切板の一端の開口部の薄膜は前記仕切板
   で形成される空間内側へ、前記仕切板の他端の開口部の
   薄膜は前記空間外側に位置させたことを特徴とする集蓄
   熱器。
2. （２）仕切板の位置を蓄熱槽の中央よりも集熱板に近い
   方に寄せたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の集蓄熱器。
3. （３）仕切板と集熱板との間隔を筺体上部より下部側に
   おいて、大きくしたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の集蓄熱器。