JPH0132426B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は太陽光エネルギを集光して冷房に用い
る太陽エネルギ利用冷房装置に関する。

従来の一般的な冷房装置は圧縮冷凍機を用いて
いるため、太陽エネルギで冷房を行なうために
は、太陽エネルギで加熱された温水を電気等の別
のエネルギに変換する必要がある。これに対し
て、吸収式冷凍機を用いる場合には、太陽光で加
熱された温水を発生器へ直接導き、冷媒ガスを高
温とすることにより冷房が可能である。

しかし蓄熱材が水であるため、蓄熱材貯湯槽か
らの放熱が大きく、長期間の蓄熱は不可能であ
る。また太陽光コレクタで温水を加熱する場合に
は、太陽光のうち長波長域の光エネルギが比較的
効率良く集熱可能であり、短波長域（0.17〜
0.35μｍ）の光エネルギはあまり効率良く集熱さ
れておらず、限られた効率の太陽エネルギ利用手
段となつている。

本発明は上記事実を考慮し、太陽光の中から広
い波長域に渡つて光エネルギを利用可能であり、
必要に応じて長期間のエネルギ保存が可能な太陽
エネルギ利用冷房装置を得ることが目的である。

本発明に係る太陽エネルギ利用装置は、主とし
て短波長域の光エネルギにより高歪可能化合物を
高歪化合物に変化させる光エネルギ貯蔵化合物循
環太陽光変換手段から高歪化合物を吸収式冷凍機
の発生器へ導き、この供給配管に設けた触媒装置
で高歪化合物に触媒熱反応を生じさせて発生器を
加熱し、冷媒を気化させることにより短波長域の
光エネルギを利用可能としている。この光貯蔵化
合物循環太陽光変換手段と発生器との間の供給配
管へ吸放熱材循環太陽光加熱手段からの吸放熱材
で高歪化合物を加熱する熱交換器を設けたり、発
生器を光エネルギ貯蔵化合物循環太陽光変換手段
及び吸放熱材循環太陽光加熱手段とそれぞれ供給
配管を介して連通させることにより、熱効率を向
上させ、発生熱量、発生温度を広範囲に設定でき
る。

以上本発明の実施例を図面に従い説明する。

第１図に示される如く本実施例に係る太陽エネ
ルギ利用冷房装置では太陽光コレクタ１０で集光
した太陽エネルギを吸収式冷凍機１２へ導いて冷
房を行なうようになつている。この太陽光コレク
タ１０は吸放熱材循環太陽光加熱手段を兼用した
水循環太陽光コレクタ部１４と光エネルギ貯蔵化
合物循環太陽光変換手段を兼用したコレクタ部１
６とを有している。（以下それぞれ水循環コレク
タ部、化合物循環コレクタ部と称する） この太陽光コレクタ１０は各種の形状が考えら
れるが、この実施例では一例として第２図に示さ
れる具体的構造が用いられている。この太陽光コ
レクタ１０は上端が開放した箱体１８の開口部へ
平凸レンズを構成する筒体２０が固定されてい
る。この筒体２０の平凸断面空間２２は第１図の
化合物循環コレクタ部１６に相当し、その長手方
向端部（第２図紙面直角方向端部）が隣接する平
凸断面空間２２の長手方向端部と連通されてい
る。これによつて複数個の平凸断面空間２２が互
に直列に連通されている。この平凸断面空間２２
には光エネルギ貯蔵化合物が流通されるようにな
つており、矢印Ａ方向に照射される太陽光のうち
主として短波長域の光を吸収して高歪化合物に変
化するようになつている。

箱体１８の内部には筒体２０を通過する太陽光
の集光部に吸熱管２４が配置されて第１図の水循
環コレクタ部１４に相当している。従つて吸熱管
２４は太陽光のうち平凸断面空間２２内の光エネ
ルギ貯蔵化合物で吸収されない長波長光を主とし
て吸光するようになつている。吸熱管２４には集
光位置の経時変化に備えて補助吸光板２６が設け
られている。これらの吸熱管２４及び補助吸光板
２６はその表面が選択吸収面とされていることが
望ましい。また箱体１８は断熱材等を付設して保
温性を向上するようになつている。

循環パイプ３４内を流れる光エネルギ貯蔵化合
物として本実施例では第３図に示されるノルボル
ナジエン（以下Ｎ体と称する）が用いられてい
る。このＮ体は常温で流動性を有する高歪可能化
合物であり、紫外線領域の短波長光を照射すると
光異性化反応により高歪化合物であるクワドリシ
クレン（以下Ｑ体と称する）に変化する性質を有
しており、このＱ体は触媒（コバルトテトラフエ
ニルポリフイリン錯体やコバルトフタロシアニン
錯体）内を通過させると、触媒熱反応を生じてＮ
体の状態に戻る性質がある。この時に22Kcal／
Mol＝240cal／ｇ程度の熱発生を伴う。従つて太
陽光のうち主として短波長光を蓄積し、必要に応
じて熱エネルギとして放出可能である。

第１図に基づいて太陽光コレクタ１０と吸収式
冷凍機１２との間の配管を説明する。化合物循環
コレクタ部１６の一端は供給配管３６を介してＱ
体貯留槽３８へ接続されて化合物循環コレクタ部
１６で生じたＱ体を貯留するようになつている。
このＱ体貯留槽３８の出口部は供給配管４０、ポ
ンプ４２を介して吸収式冷凍機１２の発生器４４
へ接続されている。

この吸収式冷凍機１２は第４図に示される如く
発生器４４部分で供給配管４０がＵ字状に屈曲さ
れて戻り配管４６の一端に接続されている。この
戻り配管４６の他端は第１図に示される如くＮ体
貯留槽４８へ接続されており、Ｎ体貯留槽４８の
出口部が戻り配管５０及びポンプ５２を介して化
合物循環コレクタ部１６の他端へ接続されてい
る。

吸収式冷凍機１２の発生器４４で反転される供
給配管４０には内周部に触媒装置が設けられてい
る。従つて供給配管４０内を送られるＱ体はこの
触媒と反応してＮ体に復帰すると共に触媒熱反応
を生じて発生器４４を加熱するようになつてい
る。

吸収式冷凍機１２は発生器４４の他に蒸発器５
６、吸収器５８及び凝縮器６０が設けられてい
る。蒸発器５６と吸収器５８とは同一室内に配設
されており、冷媒（例えばアンモニアガス）は吸
収器５８で希薄溶器６２（例えばアンモニア水）
へ溶解するようになつており、冷媒ガスを吸収し
た濃溶液６２はポンプ６４、配管６６を介して発
生器４４へ接続されている。発生器４４へ供給さ
れた濃溶液は供給配管４０で加熱されることによ
り冷媒ガスを発生して希薄化されるようになつて
おり、凝縮器６０の凝縮液７０は配管７２で蒸発
器５６へ接続されている。また吸収器５８及び凝
縮器６０には冷却水配管７４が、蒸発器５６には
冷却対象である冷水配管７６が設けられている。
さらに配管６６には濃溶液６８から希薄溶液６２
へ戻る配管によつて熱交換器７８が設けられ、発
生器４４の希薄溶液６８の一部はオーバーフロー
管８０によつて吸収器５８と連通されている。

従つてこの吸収式冷凍機１２では、蒸発器５６
で発生した冷媒ガスが冷却水配管７４で冷却され
ながら希薄溶液に吸収され、その結果濃溶液６２
が形成され、それがポンプ６４、配管６６で送ら
れ、熱交換器７８で加熱された後に発生器４４へ
至る。この発生器４４では供給配管４０で更に加
熱されて冷媒ガスとなり凝縮器６０へ至る。この
凝縮器６０では冷却水配管７４で冷却されて凝縮
し凝縮液７０となる。この凝縮液７０は蒸発器５
６で蒸発して冷水配管７６から蒸発熱を奪いこの
冷却された冷水配管７６内の冷水により冷房を行
なうことができる。

この冷房能力は冷水配管７６に設けられた温度
センサ８２とこの温度センサ８２によつて制御さ
れる供給配管４０の制御弁８４によつて自動制御
される。

第１図に示される如く水循環コレクタ部１４か
らの供給配管８６は貯湯槽８８へ接続されてい
る。この貯湯槽８８は水循環コレクタ部１４で加
熱された吸放熱材である温水を貯留し、必要に応
じて給湯配管９０から取り出すようになつてい
る。

この貯湯槽８８から給湯配管９０で消費される
水量を補うために給水源へ接続される給水配管９
２及び貯湯槽８８と水循環コレクタ部１４の入口
とを接続する供給配管９４が設けられており、こ
の配管中にポンプ９６が介在されている。

供給配管８６には分岐配管９８が連通されてお
り、この分岐配管９８は熱交換器１００を介して
戻り配管１０２へ接続されており、この戻り配管
１０２は供給配管９４を介して水循環コレクタ部
１４へ戻るようになつている。この熱交換器１０
０は水循環コレクタ部１４からの温水で配管４０
内のＱ体を加熱するようになつており、これによ
つて発生器４４における発熱が更に高温となるよ
うに配慮されている。

前記貯湯槽８８にはＱ体貯留槽３８の供給配管
４０からの分岐配管４１がポンプ４３を介して挿
入されており、供給配管４０の場合と同様に貯湯
槽８８内で触媒装置によりＱ体をＮ体へ復帰させ
る触媒熱反応を生じさせ、貯湯槽８８内の温水を
所望温度まで加熱できるようになつている。発生
したＮ体は戻り配管４７でＮ体貯留槽４８へ戻さ
れる。

次に本実施例の作動を説明する。

第２図に示される太陽光コレクタ１０で太陽光
のうち主として長波長光の照射により加熱された
温水は配管８６を通つて貯湯槽８８で蓄積され、
必要に応じて給湯配管９０を通つて消費される。

一方化合物循環コレクタ部１６は太陽光のうち
短波長光を受けて光エネルギ貯蔵化合物をＱ体に
変化させる。このＱ体は供給配管３６を通つてＱ
体貯留槽３８へ蓄積されるがＱ体は単独ではＮ体
に復帰しないのでエネルギの長期保存が可能であ
る。このＱ体貯留槽３８内のＱ体は必要に応じて
ポンプ４２で供給配管４０内を吸収式冷凍機１２
の発生器４４へと送られる。発生器４４では触媒
装置によりＱ体がＮ体へ復帰する触媒反応が生じ
るので発生器４４が加熱され濃溶液から冷媒が分
離して気化する。この気化した冷媒は凝縮器６０
で冷却されて凝縮液７０となり、蒸発器５６で蒸
発して気化熱により冷水配管７６を冷却する。こ
の冷水によつて冷房が行なわれる。ここで、発生
器４４へ至る供給配管４０内のＱ体は熱交換器１
００で、分岐配管９８の温水熱のために加熱され
ているので、発生器４４における発熱効率が高く
なつている。

発生器４４の触媒装置５４で発生したＮ体は戻
り配管４６を通つてＮ体貯留槽４８内へ蓄積され
る。このＮ体は必要に応じてポンプ５２で戻り配
管５０内を化合物循環コレクタ部１６の入口へと
送られる。

この装置を用いて暖房を行なうには貯湯槽８８
内の温水を直接暖房機へ用いることも可能であ
り、また吸収式冷凍機１２の冷却水配管７４内へ
温水を通せばこの温水が吸収器５８及び凝縮器６
０で加熱されるのでこれによつても暖房が可能で
ある。

次に第５図には本発明の第２実施例が示されて
いる。この実施例では太陽光コレクタと化合物循
環変換手段とを分離し、太陽光コレクタ１１０へ
光エネルギ貯蔵化合物を供給しない構造となつて
いる。即ち太陽光コレクタ１１０ではレンズ１１
２で複数体の光フアイバー１１４の一端へ太陽光
を集光し、これらの光フアイバ１１４を束ねたバ
ンドル光フアイバケーブル１１６を化合物循環変
換手段であるＮ−Ｑ変換槽１１８へ導き、この変
換槽１１８内のＮ体をＱ体へ変化させるようにな
つている。

このＮ−Ｑ変換槽１１８はＱ体貯留槽１２０と
Ｑ体配管１２２及びＮ体配管１２４で連通されて
おり、Ｎ体配管１２４の中間部にポンプ１２６が
設けられている。これによつてＱ体貯留槽１２０
内のＮ体はポンプ１２６でＮ−Ｑ変換槽１１８へ
送られ、Ｎ−Ｑ変換槽１１８内で発生したＱ体は
貯留槽１２０へ戻されるようになつている。

またこのＱ体貯留槽１２０はN₂タンク１２８
と連通されて窒素ガスによつてＱ体が３〜４Kg／
cm²Ｇに加圧されている。このように不活性ガスで
加圧されたＱ体の触媒反応発生温度は120〜125℃
に向上する。またこのＱ体貯槽は整流板による層
流型貯槽として貯留効率が向上されている。

このＱ体貯留槽１２０は中間部にポンプ１３０
を有した供給配管１３２及び戻り配管１３４で吸
収式冷凍機１２へと連通されている。

この実施例においても水循環コレクタ部からの
温水でＱ体貯留槽１２０からのＱ体を加熱して発
熱効率を向上させる点は同様である。

第６図に示される如くこの実施例の吸収式冷凍
機は前記実施例の発生器が第２発生器１３６とさ
れ、ここに第１発生器１３８が設けられた二重効
用型となつている。この第１発生器１３８は溶液
ポンプ６４からの濃溶液が配管１３９を介して供
給されるようになつており、Ｕ字型に折り返され
て戻り配管１３４と連通される供給配管１３２に
触媒装置１４０が設けられて高圧触媒熱交換器と
なつている。この第１発生器１３８で生ずる冷媒
ガスは配管１４２を介して凝縮器６０へ連通され
ている。また第１発生器１３８の半濃溶液が配管
１４４によつて熱交換器１４６へ導かれ、配管１
３９内の濃溶液を加熱するようになつている。

従つてこの実施例では圧力上昇されたＱ体が触
媒装置１４０へ至り、高温度の触媒熱反応を生じ
るので、前記実施例と比較して更に高効率の冷房
を行なうことができるようになつている。

またこの実施例では太陽光コレクタ１１０がバ
ンドル光フアイバケールブル１１６を介してＮ−
Ｑ変換槽１１８へ接続される構造であるため、太
陽光コレクタ１１０を建物屋上へ取り付け、光エ
ネルギ貯蔵化合物の循環路は建物の地下等へ収容
することができ、光エネルギ貯蔵化合物が可燃性
である場合にも安全な配置とすることができる。

第７図は第２実施例の装置を用いて暖房を行な
う場合の配管である。この場合には吸収式冷凍機
の冷却水配管７４へ温水を供給し、吸収器５８、
凝縮器６０でさらに加熱された高温水を暖房に用
いるようになつている。

なおこの実施例の駆動方式は、Ｑ体貯留槽１２
０内のＮ体が全てＱ体に変換された後にこのＱ体
を冷凍機１２へ送るバツヂ処理とすることができ
るが、Ｑ体貯留槽内を隔壁でＱ体貯留部とＮ体貯
留部に分け、Ｑ体貯留部を配置１２２，１３２
と、Ｎ体貯留部を配管１２４，１３４と連通して
もよい。この場合の隔壁は貯留するＮ体、Ｑ体の
量に応じて移動する構成とすることができる。さ
らにこの実施例のＱ体貯留槽１２０は複数個設け
てそれぞれ太陽光コレクタ１１０と連結可能とす
ると共に一個の貯留槽から冷凍機１２へＱ体を送
りＮ体を他の貯留槽へ戻すようにしてもよい。

次に第８図には本発明の第３実施例が示されて
いる。この実施例では第１実施例の分岐配管９８
が直接に吸収式冷凍機１２の発生器４４へと導か
れて、太陽光で加熱された温水及び光エネルギ貯
蔵化合物の触媒熱反応の双方で直接に発生器４４
を加熱するようになつている。従つて発生器４４
の発生熱量、発生温度を広範囲に設定することが
できる。

上記実施例では光エネルギ貯蔵化合物としてノ
ルボルナジエンを使用したが、本発明は可逆的光
異性化反応によつて光エネルギの吸収と熱エネル
ギの放出を反複し得る流動性の光エネルギ貯蔵化
合物であれば全て適用可能であり、アゼピン等の
他の化合物も使用できる。このアゼピンは短波長
光を受けて高歪化合物であるジクロブテノジヒド
ロビロールに変化し、触媒の存在下で再び高歪可
能化合物であるアゼピンに復帰すると共に熱発生
を伴うようになつている。またその他本発明では
光エネルギ貯蔵化合物をスラリ状としても使用で
き、流動性を有する状態であれば全て適用可能で
ある。

また上記実施例では吸放熱材として水を用いた
が、この水は純水に限らず、防錆剤、凍結防止剤
等の適宜の添加物が含まれた物でも良い。また吸
放熱材は水以外にも太陽エネルギを熱エネルギと
して吸収放出するものであれば全て適用可能であ
り、グリコール類、炭化水素系、ハロゲン化炭化
水素系等でも良い。

以上説明した如く本発明に係る太陽エネルギ利
用冷房装置は光エネルギ貯蔵化合物で吸収式冷凍
機の発生器を加熱するので、太陽光の短波長域の
光エネルギをも有効に利用することができると共
にエネルギの長時間の蓄積が可能となる優れた効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る太陽エネルギ利用冷房装
置の第１実施例を示す系統図、第２図は第１実施
例に用いる太陽光コレクタを示す一部破断斜視図
第３図は本実施例に用いる光エネルギ貯蔵化合物
を示す化学反応式、第４図は吸収式冷凍機を示す
系統図、第５図は本発明の第２実施例を示す系統
図、第６図、第７図は第２実施例に用いる吸収式
冷凍機の系統図、第８図は本発明の第３実施例を
示す系統図である。 １０……太陽光コレクタ、１２……吸収式冷凍
機、１４……水循環太陽光コレクタ部、１６……
光エネルギ貯蔵化合物循環太陽光コレクタ部、３
６，４０……供給配管、４４………発生器、５４
……触媒装置、５６……蒸発器、５８……吸収
器、６０……凝縮器、１１８……Ｎ−Ｑ変換槽、
１３６……第２発生器、１３８……第１発生器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高歪可能化合物を太陽光で高歪化合物に変化
   させる光エネルギ貯蔵化合物循環太陽光変換手段
   と、熱エネルギの吸収と放出を反復し得る流動性
   の吸放熱材を太陽光で加熱する吸放熱材循環太陽
   光加熱手段と、前記光エネルギ貯蔵化合物循環太
   陽光変換手段と供給配管を介して連通される発生
   器を備え発生器で気化した冷媒を凝縮器を介して
   蒸気器へ送る吸収式冷凍機と、前記供給配管へ設
   けられ高歪化合物が高歪可能化合物へ変化する触
   媒熱反応を生じさせる触媒装置と、前記供給配管
   へ設けられ吸放熱材循環太陽光加熱手段からの吸
   放熱材で高歪化合物を加熱する熱交換器と、を備
   えたことを特徴とする太陽エネルギ利用冷房装
   置。 ２ 高歪可能化合物を太陽光で高歪化合物に変化
   させる光エネルギ貯蔵化合物循環太陽光変換手段
   と、熱エネルギの吸収と放熱を反復し得る流動性
   の吸放熱材を太陽光で加熱する吸放熱材循環太陽
   光加熱手段と、前記光エネルギ貯蔵化合物循環太
   陽光変換手段及び吸放熱材循還太陽光加熱手段と
   それぞれ供給配管を介して連通される発生器を備
   え発生器で蒸発した冷媒を凝縮器を介して蒸発器
   へ送る吸収式冷凍機と、前記光エネルギ貯蔵化合
   物循環太陽光変換手段からの供給配管へ設けられ
   高歪化合物が高歪可能化合物へ変化する触媒熱反
   応を生じさせる触媒装置と、を有することを特徴
   とした太陽エネルギ利用冷房装置。