JPH0218445Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、熱媒を用いた太陽集熱装置の熱媒用
シスターンを改良することにあり、改良すること
により集熱系路の圧力上昇を緩和するとともに蒸
発による高価の熱媒の散逸をも防止する太陽集熱
装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来においての太陽集熱装置は、主に凍結防止
のために不凍液などの熱媒が用いられ、熱交換器
を貯湯槽などに組み込ませて間接的に加熱するこ
とが必要であつた。

そして、太陽集熱器と貯湯槽に組み込まれた熱
交換器とを熱媒ポンプをもつて不凍液等の熱媒が
循環させられていた。これら集熱系路における太
陽集熱器と熱交換器間には熱媒用シスターンを有
し、例えば実開昭58−188547号による如く、第３
図及び第４図に示すように、熱媒用シスターンが
大気に開放されていた場合と、熱媒用シスターン
が完全密閉された場合とがあつた。

なお、図中１′，１″は太陽集熱器であり、２′，
２″は貯湯槽であつた、３′，３″は該貯湯槽に組
み込まれた間接的に加熱させるための熱交換器で
ある。４′，４″は熱媒用シスターンであつて、
４′は開放型であり、４″は完全密閉型である。
５′，５″は熱媒ポンプ、６′，６″は集熱系路、
８′，８″は熱媒である。

〔考案が解決すべき問題点〕

しかしながら、このように第３図に示すような
従来の技術にあつては、熱媒用シスターン４′が
大気に開放されているため、熱媒用シスターン内
の熱媒８′は次第に蒸発して散逸し減少してしま
つた。そして、その蒸発する量は熱媒８′の温度
が高くなるとそれだけ多くなつた。

また、第４図に示すような従来技術にあつて
は、熱媒用シスターン４″が密閉型であつたが、
このような場合には熱媒８″の温度が上昇すると
液面がL₂″に上昇し、上部空間を少なくするため、
集熱系路６″内の圧力が上昇させられることにな
つて部材の耐圧性能を上げる必要があり、コスト
高となつた。

そこで、本考案は、熱媒を用いた太陽集熱装置
の熱媒用シスターンを改良することによつて集熱
系路の圧力上昇を緩和するとともに、蒸発による
熱媒の散逸を防止することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、上記の目的を達成するために、熱媒
を内包する太陽集熱器と、該太陽集熱器の熱媒出
口側に接続された熱媒用シスターンと、貯湯槽に
内装され前記太陽集熱器および熱媒用シスターン
に接続された熱交換器と、これら機器内に熱媒を
循環させる熱媒ポンプと、を備えた太陽集熱装置
に、前記熱媒用シスターンの気相部を大気と連通
する開口部と、該開口部を開閉する蓋と、前記熱
媒用シスターンに貯溜されている熱媒の温度を検
知し効知結果に基づいて前記蓋を開閉する開閉手
段と、を設け、該開閉手段を熱媒温度が所定の温
度を越えると蓋を閉じるように構成したものであ
る。

以下、図面により説明すると、第１図に示す如
く、１は太陽集熱器、２は貯湯槽であつて、３は
該貯湯槽２に組み込まれた熱交換器である。太陽
集熱器１と熱交換器３とは、熱媒用シスターン４
及び熱媒ポンプ５を介在させて、それらに不凍液
等の熱媒を該熱媒ポンプの稼動により循環させる
集熱系路６を成している。

そこで、熱媒用シスターン４について詳述する
と、第２図に示す如く、気相部を大気に連通する
開口部７を有した熱媒用シスターン４であつて、
該熱媒用シスターン４内に流入口１２より流入
し、流出口１３より流出する熱媒８が貯留する。
また、該熱媒用シスターン４内には熱媒８の温度
により伸縮するバネ９を開閉手段として設置し、
該バネ９端には熱媒用シスターン４の開口部７を
開閉する蓋１０を設け、該蓋１０はパツキン１１
を有し、上記バネ９が熱媒８による縮まる温度で
縮まつて、蓋１０を閉じることになり、熱媒８の
蒸発して散逸することを防止させる。

〔作用〕

次に、以上の構成よりなる熱媒用シスターン４
についての作用を説明すると、バネ９は熱媒用シ
スターン４内の熱媒８の温度が所定の温度T₂以
上になると縮んで蓋１０が開口部７を閉じるよう
になり、熱媒８の温度が下がつてT₂未満になる
とバネ９は伸びて蓋１０が開口部７を開けるよう
になる。

そこで、太陽集熱装置の運転開始時の熱媒用シ
スターン４内の液面をL₁、温度T₁、熱媒用シス
ターン内液面上部の空間部分の（気相部）の体積
V₁、圧力P₁とし、太陽集熱器１により太陽熱で
加熱されると熱媒８の温度が上昇し、熱媒用シス
ターン４に流入した熱媒８によりバネ９が縮む温
度T₂となつたときの液面をL₂、体積V₂、圧力P₂
とし、さらに、熱媒が太陽集熱器１で加熱され熱
媒８が最高温度T₃となつたときの液面をL₃、体
積V₃、圧力P₃とすると、熱媒の温度がT₂となつ
たとき、蓋１０が閉じ、密閉型熱媒用シスターン
を形成することになる。このときの圧力P₂は
P₂＝P₁ である。

そして、この状態で、熱媒の温度T₃まで上昇
したときの熱媒用シスターン内空間の圧力P₃は
次式であらわされる。

P₃＝V₂／V₃・P₂＝V₂／V₃・P₁ ……(1) それに対して、熱媒用シスターン形状が第４図
に示す如き従来の密閉型の場合は次式となる。

P₃＝V₁／V₃・P₁ ……(2) そこで、 V₁＞V₂ であるために、(1)式及び(2)式より V₁／V₃・P₁＞V₂／V₃・P₁ となり、本考案の熱媒用シスターンの方が圧力が
低くなる。

また、バネ９が縮んで蓋１０を閉じる温度T₂
は、熱媒の蒸発現象が著しくなる温度を選定する
ため蒸発による散逸を現象することができること
になる。つまり、蓋が閉じられるまでは、熱媒は
蒸発するが、系路内の圧力上昇はなくなり、蓋が
閉じられたあとは、圧力は上昇するが、熱媒の蒸
発飛散は抑制される。熱媒の蒸発は低温域より高
温域で一般に激しいから高温域での蒸発の抑制が
効果的である。したがつて、熱媒の散逸量の減少
と運転圧力の低下が共に可能となる。

〔考案の効果〕

本考案によれば、熱媒の温度が所定の温度に達
したのちに蓋が閉じられるので、熱媒の熱膨脹に
よる気相部の体積減少に伴う圧力上昇量を低減さ
せることが可能になるとともに、熱媒の蒸発が激
しい高温域では装置を密閉状態で運転することが
可能になり、装置の耐圧性能（許容圧力）を低下
させかつ、熱媒の蒸発による減少を抑制する効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の太陽集熱装置構成図であ
り、第２図は、該太陽集熱装置の熱媒用シスター
ン構造図である。第３図は、従来の開放型熱媒用
シスターンを有する太陽集熱装置構成図であつ
て、第４図は、従来の完全密閉型熱媒用シスター
ンを有する太陽集熱装置構成図である。 １……太陽集熱器、２……貯湯槽、３……熱交
換器、４……熱媒用シスターン、５……熱媒ポン
プ、６……集熱系路、７……開口部、８……熱
媒、９……バネ、１０……蓋、１１……パツキ
ン、１２……流入口、１３……流出口。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 熱媒を内包する太陽集熱器と、該太陽集熱器の
   熱媒出口側に接続された熱媒用シスターンと、貯
   湯槽に内装され前記太陽集熱器および熱媒用シス
   ターンに接続された熱交換器と、これら機器内に
   熱媒を循環させる熱媒ポンプと、を備えた太陽集
   熱装置において、前記熱媒用シスターンの気相部
   を大気と連通する開口部と、該開口部を開閉する
   蓋と、前記熱媒用シスターンに貯溜されている熱
   媒の温度を検知し検知結果に基づいて前記蓋を開
   閉する開閉手段と、が設けられており、該開閉手
   段は熱媒温度が所定の温度を超えると蓋を閉じる
   ように構成されていることを特徴とする太陽集熱
   装置。