JPH0223784B2 - - Google Patents

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つた。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
で集熱運転を行なつていた。

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を通つて、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１
０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の上層部から蓄熱槽
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１２からの送り管１４から流路９
を通つて集熱部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な
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、この一体化
が、不可能であつた。

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、なおかつ建物に対
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
に対して断熱する筐体よりなり、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。従つて集熱時
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の筐体で、この筐体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と筐体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２７とし、この集熱部２
７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、日射が始まると集
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３
０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２
８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を上部ほ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２
７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３０付近での水の流れを
第４図に示す。集熱板２３によつて冷やされた水
は、集熱板２３に沿つて下へ流れて行く。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４
０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で返つてくる。なお、上記実施例では板２
９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 (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 断熱材からなる筐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
   記筐体内に設けた集熱板と、前記集熱板の他面側
   に位置し、前記筐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 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 仕切板と集熱板との間隔を筐体上部より下部
   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。