JPH0125971B2 - - Google Patents
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- JPH0125971B2 JPH0125971B2 JP59161745A JP16174584A JPH0125971B2 JP H0125971 B2 JPH0125971 B2 JP H0125971B2 JP 59161745 A JP59161745 A JP 59161745A JP 16174584 A JP16174584 A JP 16174584A JP H0125971 B2 JPH0125971 B2 JP H0125971B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- storage chamber
- liquid storage
- pressure
- collector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
- F24D11/002—Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system
- F24D11/003—Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system combined with solar energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/20—Solar thermal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、太陽熱を集熱器により集熱し、集熱
器より下方の熱負荷に、熱を供給する太陽熱集熱
装置に関するものである。
器より下方の熱負荷に、熱を供給する太陽熱集熱
装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点
従来の太陽熱集熱装置、すなわち、太陽熱集熱
器を屋根上に設け、それより下部に熱負荷である
蓄熱槽を設け、両者を管路で結び、熱輸送媒体を
循環させて集熱する太陽熱集熱装置は、循環のた
めにポンプ及びその発停のための制御回路を必要
とする上に、ポンプ動力に相当の電力を消費し、
折角太陽エネルギーを利用しながら、省エネルギ
ー効果が低下するものであつた。
器を屋根上に設け、それより下部に熱負荷である
蓄熱槽を設け、両者を管路で結び、熱輸送媒体を
循環させて集熱する太陽熱集熱装置は、循環のた
めにポンプ及びその発停のための制御回路を必要
とする上に、ポンプ動力に相当の電力を消費し、
折角太陽エネルギーを利用しながら、省エネルギ
ー効果が低下するものであつた。
発明の目的
本発明は上記従来技術の問題点を改良し、熱輸
送媒体の循環に外部から電力等の供給をする必要
がなく、省エネルギー効果の高い太陽熱集熱装置
を提供することを目的とするものである。
送媒体の循環に外部から電力等の供給をする必要
がなく、省エネルギー効果の高い太陽熱集熱装置
を提供することを目的とするものである。
発明の構成
上記目的を達成するため、本発明の太陽熱集熱
装置は、集熱器と、この集熱器より下部に設けた
熱交換器と、この熱交換器より下部に弁を介して
設けられた第２液溜室と、前記集熱器、第２液溜
室と弁を介して相通じ、蓄熱機能を有する第１液
溜室とを管路で結び密閉管路を形成させ、この密
閉管路の圧力、温度条件によつて蒸気及び液体の
２相状態となる熱媒で密閉管路内を満たし、集熱
器によつて加熱され蒸発した熱媒が第１液溜室に
導びかれて高温で凝縮液化しつつ蓄熱するサイク
ルと、集熱器によつて加熱され蒸発した熱媒が熱
交換器に導びかれて低圧で凝縮液化し、第２液溜
室に導びかれるサイクルと、第２液溜室中の低圧
液化熱媒が第１液溜室の高圧液化熱媒の蒸気圧に
よつて集熱器に送出されるサイクルを含むもので
あり、上記サイクルを順次繰り返すことにより、
上方に位置する集熱器よりの熱が、下方に位置す
る熱負荷である熱交換器に熱輸送することができ
るものである。
装置は、集熱器と、この集熱器より下部に設けた
熱交換器と、この熱交換器より下部に弁を介して
設けられた第２液溜室と、前記集熱器、第２液溜
室と弁を介して相通じ、蓄熱機能を有する第１液
溜室とを管路で結び密閉管路を形成させ、この密
閉管路の圧力、温度条件によつて蒸気及び液体の
２相状態となる熱媒で密閉管路内を満たし、集熱
器によつて加熱され蒸発した熱媒が第１液溜室に
導びかれて高温で凝縮液化しつつ蓄熱するサイク
ルと、集熱器によつて加熱され蒸発した熱媒が熱
交換器に導びかれて低圧で凝縮液化し、第２液溜
室に導びかれるサイクルと、第２液溜室中の低圧
液化熱媒が第１液溜室の高圧液化熱媒の蒸気圧に
よつて集熱器に送出されるサイクルを含むもので
あり、上記サイクルを順次繰り返すことにより、
上方に位置する集熱器よりの熱が、下方に位置す
る熱負荷である熱交換器に熱輸送することができ
るものである。
実施例の説明
以下、本発明の一実施例について図に基づいて
説明する。図において、１は集熱器であり、この
集熱器１の上部は、蒸気配管２及び圧力調整弁３
及び開閉弁４Ａを介して、集熱器１より下方の蓄
熱槽５内の熱交換器６の上部に接続され、また、
開閉弁４Ｂにより第１液溜室７の上部に接続され
ている。熱交換器６の下部と、熱交換器６より下
方の第２液溜室８の上部とは開閉弁４Ｃを介して
接続されている。第１液溜室７の上部の他の口
と、第２液溜室８の上部の他の口とは開閉弁４Ｄ
を介して接続されている。第２液溜室８の下部
と、集熱器１の下部とは開閉弁４Ｅ及び液配管９
を介して接続されている。この構成により密閉管
路を形成し内部に、動作状態の温度及び圧力下
で、気液２相状態を示す熱媒１０を封入し、さら
に第１液溜室７と熱的に接触するよう蓄熱器１１
が設けられ、圧力調整弁３は、その両端において
一定圧力差が生ずるよう構成されている。
説明する。図において、１は集熱器であり、この
集熱器１の上部は、蒸気配管２及び圧力調整弁３
及び開閉弁４Ａを介して、集熱器１より下方の蓄
熱槽５内の熱交換器６の上部に接続され、また、
開閉弁４Ｂにより第１液溜室７の上部に接続され
ている。熱交換器６の下部と、熱交換器６より下
方の第２液溜室８の上部とは開閉弁４Ｃを介して
接続されている。第１液溜室７の上部の他の口
と、第２液溜室８の上部の他の口とは開閉弁４Ｄ
を介して接続されている。第２液溜室８の下部
と、集熱器１の下部とは開閉弁４Ｅ及び液配管９
を介して接続されている。この構成により密閉管
路を形成し内部に、動作状態の温度及び圧力下
で、気液２相状態を示す熱媒１０を封入し、さら
に第１液溜室７と熱的に接触するよう蓄熱器１１
が設けられ、圧力調整弁３は、その両端において
一定圧力差が生ずるよう構成されている。
次に、以上のような構成における動作について
説明する。
説明する。
まず、開閉弁４Ｂ，４Ｃを開き、他の開閉弁４
Ａ，４Ｄ，４Ｅを閉じた状態では、日射により集
熱器１が加熱され、内部の熱媒１０は蒸発して蒸
気配管２及び開閉弁４Ｂを経て第１液溜室７内に
入り、加熱器１１に熱を与えて凝縮液化し、第１
液溜室７内に蓄えられる。一方、蒸気配管２及び
圧力調整弁３を経て熱交換器６内に入つた熱媒１
０は蓄熱槽５に熱を与えて凝縮液化し、開閉弁４
Ｃを経て第２液溜室８内に流れ込み蓄えられる。
この時、第１液溜室７内の蒸気圧は、熱交換器６
内の蒸気圧より、圧力調整弁３の圧力差だけ高い
蒸気圧であり、蓄熱器１１には、熱交換器６の温
度より、圧力調整弁３の圧力差に相当する温度差
分高い温度で蓄熱される。
Ａ，４Ｄ，４Ｅを閉じた状態では、日射により集
熱器１が加熱され、内部の熱媒１０は蒸発して蒸
気配管２及び開閉弁４Ｂを経て第１液溜室７内に
入り、加熱器１１に熱を与えて凝縮液化し、第１
液溜室７内に蓄えられる。一方、蒸気配管２及び
圧力調整弁３を経て熱交換器６内に入つた熱媒１
０は蓄熱槽５に熱を与えて凝縮液化し、開閉弁４
Ｃを経て第２液溜室８内に流れ込み蓄えられる。
この時、第１液溜室７内の蒸気圧は、熱交換器６
内の蒸気圧より、圧力調整弁３の圧力差だけ高い
蒸気圧であり、蓄熱器１１には、熱交換器６の温
度より、圧力調整弁３の圧力差に相当する温度差
分高い温度で蓄熱される。
次に、開閉弁４Ａ，４Ｃを開き、他の開閉弁４
Ｂ，４Ｄ，４Ｅを閉じた状態では、日射により集
熱器１が加熱され、内部の熱媒１０は蒸発して蒸
気配管２及び開閉弁４Ａを経て熱交換器６内に入
り、蓄熱槽５に熱を与えて凝縮液化し、開閉弁４
Ｃを経て第２液溜室８内に流れ込み、第２液溜室
８内に蓄えられる。この時、第１液溜室７内の熱
媒１０は、開閉弁４Ｂ，４Ｄによる他の管路との
閉塞により、熱交換器６内の冷媒１０の蒸気圧よ
り、圧力調整弁３の圧力差分だけ高い蒸気圧に保
たれている。
Ｂ，４Ｄ，４Ｅを閉じた状態では、日射により集
熱器１が加熱され、内部の熱媒１０は蒸発して蒸
気配管２及び開閉弁４Ａを経て熱交換器６内に入
り、蓄熱槽５に熱を与えて凝縮液化し、開閉弁４
Ｃを経て第２液溜室８内に流れ込み、第２液溜室
８内に蓄えられる。この時、第１液溜室７内の熱
媒１０は、開閉弁４Ｂ，４Ｄによる他の管路との
閉塞により、熱交換器６内の冷媒１０の蒸気圧よ
り、圧力調整弁３の圧力差分だけ高い蒸気圧に保
たれている。
次に、開閉弁４Ａ，４Ｄ，４Ｅを開き、他の開
閉弁４Ｂ，４Ｃを閉じた状態では、集熱器１内の
蒸気圧は、蒸気配管２及び開閉弁４Ａを通じて、
熱交換器６内の蒸気と通じるために、熱交換器６
内の蒸気圧に保たれ、第２液溜室８内の蒸気圧
は、開閉弁４Ｄを通して第１液溜室７の蒸気と通
じる為に、熱交換器６内の蒸気圧より、圧力調整
弁３の圧力差分だけ高くなり、この圧力差により
第２液溜室８内の液化した熱媒１０は、開閉弁４
Ｅ及び液配管９を通して集熱器１内に戻される。
これらの動作により、蓄熱槽５内の蓄熱材温度が
上昇し、熱交換器６内の蒸気圧が上昇するが、動
作のサイクルを短時間にすれば、圧力上昇もわず
かであり、圧力調整弁３の圧力差を、その分わず
かに高く設定することにより、熱媒１０を集熱器
１に戻すことができる。
閉弁４Ｂ，４Ｃを閉じた状態では、集熱器１内の
蒸気圧は、蒸気配管２及び開閉弁４Ａを通じて、
熱交換器６内の蒸気と通じるために、熱交換器６
内の蒸気圧に保たれ、第２液溜室８内の蒸気圧
は、開閉弁４Ｄを通して第１液溜室７の蒸気と通
じる為に、熱交換器６内の蒸気圧より、圧力調整
弁３の圧力差分だけ高くなり、この圧力差により
第２液溜室８内の液化した熱媒１０は、開閉弁４
Ｅ及び液配管９を通して集熱器１内に戻される。
これらの動作により、蓄熱槽５内の蓄熱材温度が
上昇し、熱交換器６内の蒸気圧が上昇するが、動
作のサイクルを短時間にすれば、圧力上昇もわず
かであり、圧力調整弁３の圧力差を、その分わず
かに高く設定することにより、熱媒１０を集熱器
１に戻すことができる。
以上の動作が順次繰り返されて、上方に位置す
る集熱器１よりの熱が、下方に位置する熱負荷で
ある蓄熱槽５に熱輸送することができる。
る集熱器１よりの熱が、下方に位置する熱負荷で
ある蓄熱槽５に熱輸送することができる。
本実施例において、太陽熱集熱装置の熱媒１０
としてフロン１１４を用い、今、蓄熱槽５の温度
を50℃、第２液溜室８を容積を１、集熱器１と
第２液溜室８の高低差を10ｍとすると、開閉弁４
Ｂ，４Ｃを開き、他の開閉弁４Ａ，４Ｄ，４Ｅを
閉じた状態では、熱交換器６内の熱媒１０の蒸気
圧は4.6Kg／cm2であり、集熱器１と第２液溜室８
の高低差に相当する熱媒１０の液柱圧力が1.4
Kg／cm2である事から、圧力調整弁３の圧力差を
1.6Kg／cm2に設定すると、集熱器１及び第１液溜
室７内の熱媒１０の蒸気圧は6.2Kg／cm2となり、
この圧力に相当する温度は62℃であり、蓄熱器１
１は62℃となる。
としてフロン１１４を用い、今、蓄熱槽５の温度
を50℃、第２液溜室８を容積を１、集熱器１と
第２液溜室８の高低差を10ｍとすると、開閉弁４
Ｂ，４Ｃを開き、他の開閉弁４Ａ，４Ｄ，４Ｅを
閉じた状態では、熱交換器６内の熱媒１０の蒸気
圧は4.6Kg／cm2であり、集熱器１と第２液溜室８
の高低差に相当する熱媒１０の液柱圧力が1.4
Kg／cm2である事から、圧力調整弁３の圧力差を
1.6Kg／cm2に設定すると、集熱器１及び第１液溜
室７内の熱媒１０の蒸気圧は6.2Kg／cm2となり、
この圧力に相当する温度は62℃であり、蓄熱器１
１は62℃となる。
次に、開閉弁４Ａ，４Ｃを開き、他の開閉弁４
Ｂ，４Ｄ，４Ｅを閉じた状態では、集熱器１内の
熱媒１０の蒸気圧及び温度は、熱交換器６と同じ
で、蒸気圧は4.6Kg／cm2、温度は50℃となり、集
熱器１の入熱量が600Kcal／ｈとすると、第２液
溜室８内に熱媒１０が満たされるには、熱媒１０
の蒸発潜熱が28Kcal／Kg、液化重量が1380Kg／
m3であるので、3.9分必要である。
Ｂ，４Ｄ，４Ｅを閉じた状態では、集熱器１内の
熱媒１０の蒸気圧及び温度は、熱交換器６と同じ
で、蒸気圧は4.6Kg／cm2、温度は50℃となり、集
熱器１の入熱量が600Kcal／ｈとすると、第２液
溜室８内に熱媒１０が満たされるには、熱媒１０
の蒸発潜熱が28Kcal／Kg、液化重量が1380Kg／
m3であるので、3.9分必要である。
次に、開閉弁４Ａ，４Ｄ，４Ｅを開き、他の開
閉弁４Ｂ，４Ｃを閉じた状態では、第１液溜室７
内の熱媒１０により、第２液溜室８内の液化状態
の熱媒１０を集熱器１内に戻す為には、まず第２
液溜室８内の液化状態の熱媒１０を50℃より62℃
に昇温する必要があり、これに必要な熱量は
4.3Kcalであり、次に第２液溜室８内を62℃の蒸
気で満たす必要があり、これに必要な熱量は熱媒
１０の蒸気比重量が42Kg／m3であるので、
1.2Kcalであり、合計5.5Kcal必要で、ゆえに第１
液溜室７内には0.2Kgの熱媒１０を蓄える必要が
あり、容積は0.14となる。蓄熱器１１の熱容量
は、その動作温度変化を１℃とすると、
5.5Kcal／℃が必要であり、蓄熱材料を水とする
と5.5Kgの水が必要で、蓄熱に要する時間は0.55
分である。
閉弁４Ｂ，４Ｃを閉じた状態では、第１液溜室７
内の熱媒１０により、第２液溜室８内の液化状態
の熱媒１０を集熱器１内に戻す為には、まず第２
液溜室８内の液化状態の熱媒１０を50℃より62℃
に昇温する必要があり、これに必要な熱量は
4.3Kcalであり、次に第２液溜室８内を62℃の蒸
気で満たす必要があり、これに必要な熱量は熱媒
１０の蒸気比重量が42Kg／m3であるので、
1.2Kcalであり、合計5.5Kcal必要で、ゆえに第１
液溜室７内には0.2Kgの熱媒１０を蓄える必要が
あり、容積は0.14となる。蓄熱器１１の熱容量
は、その動作温度変化を１℃とすると、
5.5Kcal／℃が必要であり、蓄熱材料を水とする
と5.5Kgの水が必要で、蓄熱に要する時間は0.55
分である。
以上の事より、集熱器１は、3.9分の間は50℃
で動作し、0.55分の間は62℃で動作するので、平
均動作温度は51.5℃となる。
で動作し、0.55分の間は62℃で動作するので、平
均動作温度は51.5℃となる。
今、集熱器１の集熱効率が、
ηc＝（0.8―3.0・Tc―Ta／Ｉ）×100〔％〕
ηc：集熱効率〔％〕
Tc：集熱器温度〔℃〕
Ta：外気温〔℃〕
Ｉ ：日射量（Kcal／m3ｈ〕
であるとし、外気温を20℃、日射量を600Kcal／
m2ｈとすると、熱媒１０の循環をポンプで行う場
合は、集熱器１の動作温度は50℃で、集熱効率は
65％、本実施例の太陽熱集熱装置の場合の集熱効
率は64.3％となり、0.7％の集熱効率の低下にす
ぎない。
m2ｈとすると、熱媒１０の循環をポンプで行う場
合は、集熱器１の動作温度は50℃で、集熱効率は
65％、本実施例の太陽熱集熱装置の場合の集熱効
率は64.3％となり、0.7％の集熱効率の低下にす
ぎない。
発明の効果
以上のように本発明によれば、上方に位置する
集熱器で集熱された熱を、下方に位置する熱負荷
に、何らの他の動力を用いる事なく、集熱器で集
熱された熱エネルギーの一部を利用して熱輸送す
る事ができ、省エネルギー性の高い太陽熱集熱装
置を得る事ができる。
集熱器で集熱された熱を、下方に位置する熱負荷
に、何らの他の動力を用いる事なく、集熱器で集
熱された熱エネルギーの一部を利用して熱輸送す
る事ができ、省エネルギー性の高い太陽熱集熱装
置を得る事ができる。
図は本発明の太陽熱集熱装置の一実施例を示す
概要構成図である。 １……集熱器、２……蒸気配管、３……圧力調
整弁、４……開閉弁、５……蓄熱槽、６……熱交
換器、７……第１液溜、８……第２液溜、９……
液配管、１０……熱媒、１１……蓄熱器。
概要構成図である。 １……集熱器、２……蒸気配管、３……圧力調
整弁、４……開閉弁、５……蓄熱槽、６……熱交
換器、７……第１液溜、８……第２液溜、９……
液配管、１０……熱媒、１１……蓄熱器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 太陽熱を集熱する集熱器と、この集熱器より
下部に設けた熱交換器と、この熱交換器より下部
に弁を介して設けられた第２液溜室と、前記集熱
器、前記第２液溜室と弁を介して相通じ、蓄熱機
能を有する第１液溜室とを管路で結び密閉管路を
形成させこの密閉管路内をこの密閉管路の圧力、
温度条件によつて蒸気及び液体の２相状態となる
熱媒で満たし、前記集熱器によつて加熱され蒸発
した熱媒が前記第１液溜室に導びかれて高温で凝
縮液化しつつ蓄熱するサイクルと、前記集熱器に
よつて加熱され蒸発した熱媒が前記熱交換器に導
びかれて低圧で凝縮液化し、前記第２液溜室に導
びかれるサイクルと、前記第２液溜室中の低圧液
化熱媒が、前記第１液溜室の高圧液化熱媒の蒸気
圧によつて前記集熱器に送出されるサイクルを含
む太陽熱集熱装置。 ２ 第１液溜室と熱交換器の間に圧力差調整弁を
設けた特許請求の範囲第１項記載の太陽熱集熱装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16174584A JPS6138360A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 太陽熱集熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16174584A JPS6138360A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 太陽熱集熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6138360A JPS6138360A (ja) | 1986-02-24 |
| JPH0125971B2 true JPH0125971B2 (ja) | 1989-05-22 |
Family
ID=15741078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16174584A Granted JPS6138360A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 太陽熱集熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6138360A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4762202A (en) * | 1986-07-18 | 1988-08-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Elastic energy storing device |
-
1984
- 1984-07-31 JP JP16174584A patent/JPS6138360A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6138360A (ja) | 1986-02-24 |
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