JPH0117067B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はループ型ヒートパイプ作用とヒートポ
ンプ作用とを併せもつ太陽熱温水器に関する。

従来例の構成とその問題点 従来のこの種の太陽熱集熱装置は、第１図に示
すように、集熱器１と、集熱器１の上方に設けら
れた貯湯タンク２内に内設された熱交換器３と往
管４および戻管５とによる閉回路により構成され
るとともに、回路内部は減圧され、潜熱媒体の作
動液６が封入されていた。この構成では、日射が
ある場合には集熱器１にて受けた太陽熱は、貯湯
タンク２へ熱搬送され内部の水７を治めるが、日
射がない場合、すなわち雨天のような場合は、ほ
とんど昇温しないため利用できないという問題を
有していた。

発明の目的 本発明はかかる従来の問題を解消するもので、
日射がない場合または、日射があつても貯湯タン
ク内の温度が高くなつた場合には、ヒートポンプ
による空気集熱をおこなわせるとともに、ヒート
ポンプ運転に対する発停信号を、ループ型ヒート
パイプ回路内に設けられた液面検知手段より得る
ことにより、簡易な手段で切換えることを目的と
する。

発明の構成 この発明を達成するために本発明は主として太
陽熱集熱を行う第１の集熱器と、第１の集熱器の
上方に設けられた貯湯タンクに内設された凝縮用
の第１の熱交換器とをループ型ヒートパイプにて
構成し、主として大気熱集熱を行う第２の集熱器
と貯湯タンクに内設された凝縮用の第２の熱交換
器とを圧縮機および膨張弁を介してヒートポンプ
回路を構成するとともに、ループ型ヒートパイプ
の戻管内の液面高さにより信号を発生する検知手
段を設けたものである。

この構成によつて、日射が大きい場合はループ
型ヒートパイプにより太陽熱集熱が行われ、第１
の集熱器から第１の熱交換器へ熱搬送され、凝縮
液は戻管を通り第１の集熱器下部へ導かれる。こ
の場合戻管内の液レベルは、ループ型ヒートパイ
プが作動している場合は、作動していない状態に
比べ、循環力を得るために上昇することになり、
明らかな液面高さの差異を生じる。したがつて戻
管内の液面が高い場合は、太陽熱集熱が行われて
いる状態でありヒートポンプ運転は行われない
が、日射が無い時、または貯湯タンク内の温度が
上昇しループ型ヒートパイプが作動しない時は戻
り管内の液面は第１の集熱器内の液面と同等にな
り、その場合には、ヒートポンプ回路中の圧縮機
を開始するための信号を発生させ、ヒートポンプ
運転により大気熱集熱を行うことができる。

実施例の説明 以下本発明の一実施例を第２図を用いて説明す
る。

第２図において、１は主として太陽熱集熱を行
う第１の集熱器、２は第１の集熱器１の上方に位
置し、凝縮用の第１の熱交換器３を内設する貯湯
タンクであり、往管４と戻管５とにより閉回路を
構成する。この閉回路内は真空引き後潜熱媒体で
ある作動液６が概略第１の集熱器全体を満たす程
度に封入されている。また戻管５の途中で、第１
の集熱器上部と同等高さ、または高い位置に受液
タンク７が設けられており、その内部には浮子８
が配設され液面の高さによりON−OFFする検知
手段が設けられている。また受液タンク内に一定
レベル以上の液が溜つている場合は浮子は８ａの
位置に、また液が無い場合は８ｂの位置での信号
を出し、制御器９を介して、圧縮機１０の運転制
御している。

一方、貯湯タンク２内には、主として空気熱源
から集熱した熱エネルギーを熱交換する第２の熱
交換器１１が配設されており、これは、第１の集
熱器１２と圧縮機１０、膨張弁１３とによりヒー
トポンプ回路が構成されている。

上記構成において、日射量が大きい場合は、ま
たは、第１の集熱器の表面温度と貯湯タンク内の
水温との温度差が大きい場合には第１の集熱器に
おいて太陽熱が吸収され、内部の作動液６は蒸発
し、ガス状態となり往管４を通り、貯湯タンク２
内の第２の熱交換器へ導かれる。貯湯タンク２内
で冷却されると、第２の熱交換器のガスは凝縮液
化し、一方向に傾斜した第２の熱交換器内を流下
し戻管５および受液タンク７を通り、第１の集熱
器の下部へと導かれる。このように日射量が大き
い場合、または第１の集熱器の表面温度と貯湯タ
ンク内の水温との温度差が大きい場合はループ型
ヒートパイプが作動し、作動液の循環力を得るた
めに戻管内の液量は、増大し、従つて戻管内の一
部に形成した受液タンク７内には日射量に応じて
作動液の液面高さが変化することになる。上記実
施例のように受液タンクの内部に浮子を設け、一
定日射量以上の日射を得た場合に浮上することに
より信号を発する構成とすることにより、この信
号を制御器９を介して、ヒートポンプ回路の圧縮
機１０の運転を停止させることができ、また日射
がある場合は第１の集熱器により無動力にて集熱
することができる。また、日射がない場合、また
は第１の集熱器１の表面温度と貯湯タンク２内
の、水温との温度差とが小さい場合は、ループ型
ヒートパイプの循環力は生じないため、戻管内の
作動液の液面高さは低くなりしたがつて、受液タ
ンク７内での浮子は下方に位置した信号を発する
ことになる。この場合はヒートポンプ回路の圧縮
機１０の運転を始動させることにより、主として
空気熱源により第２の集熱器１２を利用して集熱
することができる。このように本発明は、ループ
型ヒートパイプの作動状況により、ヒートポンプ
回路の運転を制御しており、常に太陽熱集熱が主
体となり、しかも無動力にて集熱し不足分を大気
熱集熱を行う方式であるため、経済性の高い集熱
方式である。またループ型ヒートパイプ回路とヒ
ートポンプ回路とは完全に独立しているためお互
いの影響を受けることがないため安定して作動
し、両者の運転切換時にも何らの影響は出ない。
また受液タンク内の検出位置の設定如何では、日
射の少い場合には太陽熱集熱と大気熱集熱を同時
に行うこともできるという長所を有する。また圧
縮機の運転を制御する戻管内の液面検出には浮子
方式を用いているため、構造は簡単で長期にわた
つての信頼性が高い。

発明の効果 以上のように本発明の太陽熱集熱装置によれば
次の効果が得られる。

(1) 主として太陽熱集熱を行うループ型ヒートパ
イプ回路と、主として大気熱集熱を行うヒート
ポンプ回路とは完全に独立しているため、お互
いの影響を受けることがなく安定して作動する
と共に、両者の運転切換時にも何らの影響を受
けない。

(2) 太陽熱集熱が主体となり、しかも無動力にて
集熱し不足分を大気熱集熱を行うため、経済性
の高い集熱方式である。

(3) 戻管内に設けた検知手段の液面高さの設定如
何では、日射の少い場合には太陽熱集熱と大気
熱集熱を同時に行うことも可能であり、この場
合は、貯湯タンク内の水の温度上昇を最短時間
で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の太陽熱集熱装置の構成図、第２
図は本発明の太陽熱集熱装置の一実施例を示す構
成図である。 １……第１の集熱器、２……貯湯タンク、３…
…第１の熱交換器、４……往管、５……戻管、６
……作動液、１０……圧縮機、１１……第２の熱
交換器、１２……第２の集熱器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 潜熱媒体の作動液を蒸発させる第１の集熱器
   と、前記第１の集熱器の上方に位置し、凝縮用の
   第１の熱交換器を内設する貯湯タンクと、前記第
   １の集熱器と前記第１の熱交換器とを接続し閉回
   路を構成する往管および戻管と、主として大気熱
   により潜熱媒体の作動液を蒸発させる第２の集熱
   器と、前記貯湯タンク内に内設した凝縮用の第２
   の熱交換器と、前記第２の集熱器と前記第２の熱
   交換器間に設けた圧縮機および膨張弁と、前記圧
   縮機の発停をおこなうための前記戻管内に設けた
   液面高さ検知手段とからなる太陽熱集熱装置。 ２ 圧縮機の発停をおこなうための検知手段は戻
   管の途中に設けた受液タンクに内設された浮子の
   上下動作により行う構成とした特許請求の範囲第
   １項記載の太陽熱集熱装置。