JPH0415451A - 太陽光熱大気熱利用型空調給湯装置 - Google Patents

太陽光熱大気熱利用型空調給湯装置

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Publication number
JPH0415451A
JPH0415451A JP2120233A JP12023390A JPH0415451A JP H0415451 A JPH0415451 A JP H0415451A JP 2120233 A JP2120233 A JP 2120233A JP 12023390 A JP12023390 A JP 12023390A JP H0415451 A JPH0415451 A JP H0415451A
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JP
Japan
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heat
hot water
heating
solar
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP2120233A
Other languages
English (en)
Inventor
Masao Noguchi
野口 正夫
Kunihiro Suga
菅 邦弘
Ryuta Kondo
龍太 近藤
Satoshi Imabayashi
敏 今林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH0415451A publication Critical patent/JPH0415451A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は太陽電池を集熱器表面に装着し、太陽光の利用
に加えて、太陽電池の排熱、太陽熱、大気熱を集熱する
ハイブリッド集熱器と、この集熱熱量を暖房、給湯加熱
の熱量として利用するシステムとハイブリッド集熱器を
蒸発器として逆に利用し、室内の熱を吸収し、室外へ放
熱して冷房として利用するシステムから成る大陽光熱大
気熱利用型空調給湯装置に関するものである。
従来の技術 大陽光熱の利用として従来、太陽電池に加えてその排熱
を利用するため集熱器に太陽電池を装着し、作動流体を
循環ポンプで循環・吸熱を行って給湯加熱に利用する太
陽光熱利用給湯システムがある。例えば、第5図に示す
ように集熱器1、この集熱器表面に装着した太陽電池2
、給湯加熱形水熱交換器3、作動流体を循環させる第1
循環ポンプ4、前記給湯加熱形水熱交換器3で作動流体
の熱によって、温水を加熱して、その温水を貯湯槽(図
面省略)へ循環させる水循環ポンプ5から構成されてい
る。太陽電池から得られた電力は前記第1循環ポンプや
水循環ポンプの駆動用電力として利用されている。
発明が解決しようとする課題 このような構成において太陽電池の排熱利用としては大
きな利点があるが、作動流体を水循環ポンプによって循
環させる方式のため、集熱器の温度が作動流体の温度よ
り高くないと集熱が困難であるという欠点があった。
このため、大気熱を吸熱することは基本的に無理である
と同時に日射量の変化の影響を受ける度合が極めて高く
給湯に利用する熱量の変動が大きいという欠点があった
。又、前記方式は、集熱熱量不足から、暖房としての空
調への拡大利用は無理がある。ましてや夜間には暖房と
して利用したいという機能拡大は不可能な方式である。
また冷房としての機能拡大も基本的に無理がある等の問
題があった。
本発明は太陽光熱大気熱利用の暖房・給湯システムに加
えて冷房が得られる空調給湯システム、あるいは太陽光
熱大気熱利用の給湯システムに冷房機能が備えた空調給
湯システムを提供することを目的としている。
課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、ヒートポンプ方式
と大陽光発電である太陽電池とフィン型集熱器との複合
化方式を一体化し、前記集熱器内の作動流体の温度を大
気熱温度以下で運転できるようにシステム化して成るも
のである。
作用 本発明は上記した構成により、太陽電池の電力エネルギ
ー利用以外に太陽電池の排熱と太陽熱さらに大気熱から
も集熱が可能になるため、集熱量が大幅に増大し、給湯
や暖房への熱利用の拡大ができる。また、太陽電池の背
面の温度が集熱器の作動流体温度が大気熱温度以下で利
用されるため、太陽電池の冷却効果が得られ、太陽電池
素子自身の発電効率の向上が期待できる。
又、熱搬送自体がヒートポンプ方式であるため、集熱器
を凝縮器とし、室内機を蒸発器として利用することによ
って室内機には冷房機能を附加することができるため空
調としての利用拡大が得られる。
実施例 以下、本発明の一実施例について第1図、第2図、第3
図、第4図を参照しなから説明する。
先ずシステムの全体回路構成から説明する。1はハイブ
リッド集熱器を示し、フィン形熱交換器2と前記フィン
形熱交換器2の表面に熱伝導体3を介して太陽電池4を
装着し、太陽光エネルギーの他に、太陽電池の排熱と、
大気熱を集熱するようにハイブリッドに構成されている
。このハイブリッド集熱器1と四方弁5、圧縮機6、そ
してファン7、ファン駆動用モータ8、室内熱交換機9
とで構成する室内機10、第1電磁弁11と第1逆止弁
12から成る第1バイパス回路13、第1膨張器14、
前記ハイブリッド集熱器1を順に連結して成る順方向サ
イクルの暖房回路と、前記圧縮機6、前記四方弁5、前
記ハイブリッド集熱器1、前記第1膨張器14をバイパ
スする第2逆止弁15、前記第1バイパス回路13と並
列に連結した第2膨張器16、前記室内機10、前記四
方弁5、前記圧縮機6を順に連結して成る逆方向ザイク
ルの冷房回路と、前記室内a10をバイパスし2、第2
電磁弁17.第3逆止弁18から成る第2バイパス回路
19、作動流体の温度から給湯温水を加熱する水熱交換
器20、前記第1膨張器14、前記ハイブリッド集熱器
1、前記四方弁5、前記圧縮機6、前記第2バイパス回
路19を順に連結して成る給湯回路から構成されている
。また前記太陽電池4と、これを商用電力21と切替え
て負荷に応じて使い分けをする電力切替え制御装置22
、蓄電池23、前記圧縮機6の駆動用インバータ回路と
冷房、暖房、給湯等のシステム運転モードを切替える運
転モード、制御回路を有するシステム運転制御装置24
から太陽電池利用システム運転制御装置が構成されてい
る。第2図は前記ハイブリッド集熱器1、第3図は前記
ハイブリッド集熱器10)1要素である前記フィン形熱
交換器2のフィン26、第3,4図は前記太陽電池4と
フィン形熱交換器2の装着された構造を示し、ハイブリ
ッド集熱器要部拡大構成図をそれぞれ示す。
これらの図において、ハイブリッド集熱器1において太
陽電池4を熱伝導性と絶縁性のある熱伝導材3を介して
フィン26のL字型のフィン表面部27に装着し、太陽
電池の排熱が前記熱伝導材3を介しフィン表面部27.
フィン26.伝熱管28へと熱が移動し前記伝熱管28
内を流れる作動流体へ熱が移動されるように構成されて
いる、28は太陽電池を一定数を集めた太陽電池モジュ
ールを示し、この太陽電池モジュール29 a 、 2
9 b 、 29 cと3段にかつ前記T1字形フィン
26のフィン表面部27に装着されている。また15字
形フィン26は、フィン表面を一様にI、字形曲げ加工
されているものではなく、電池モジ、−ル29a、29
b、29cを3段に装着した間を一定間隔に切欠部30
を設けている。したがって切欠部30が集合された構造
は第2図に示すハイブリッド集熱器1の31のようにな
り2段に(31δ、3]、b)配設された形となる。伝
熱管28の人「1部32は、第1図に示した第1膨張器
14、第2逆止弁15と、出口部33は四方弁5とそれ
ぞれ接続されている。ハイブリッド集熱器内の作動流体
の動作温度は暖房回路又は給湯回路の運転時には、大気
温度以下に設定されている。
次に実施例の動作につい°ζ説明する。先ず前記暖房回
路の運転の場合、太陽電池の排熱、前記フィン26の切
欠部30の部分乙こ直接入射する太陽熱、さらに直接大
気流が通過することによる大気熱、そし2てフィン26
下端部を集熱器1の上端から下端への気流による大気熱
を低温の作動流体へ伝わりこれが圧縮機6によって室内
機10へ搬送し、室内暖房として利用される。
又は給湯回路の運転の場合、前記暖房運転と同様Qこ集
熱器1によって集められた熱量は第1電磁弁】1を閉に
して室内機10へには流れないようにして、第2電磁弁
17を開いて水熱交換器20へ搬送し、給湯加熱熱量と
し7で利用できる。又、冷房回路の運転の場合は、前記
ハンプリッド集熱器1を凝縮器として利用し、圧縮機6
より押し出された作動流体はその熱量をハイブリッド集
熱器1より一日−3放熱させ、凝縮させ、第2逆止弁1
5を経て第2膨張器16から前記室内機に至って室内の
熱をもらって蒸発さゼ、再び四方弁5、圧縮機6へと戻
るごとになっている。この蒸発熱量が室内を冷房する熱
量になってくる。これらのシステム運転に必要な電力及
び制御電圧は、太陽電池4から得られた電力を電力切替
制御装置22を経て蓄電池23に−l蓄電し、これをシ
ステム運転制御装置24を介して、システムの運転の制
御電力および圧縮機6、ファンモータ8等の駆動用電力
として利用される。
暖房回路や給湯回路の運転の場合、バイブリソI・集熱
器1内の作動流体の温度が大気熱より低いため太陽電池
4の排熱、太陽熱、大気熱をも集熱することが出来る。
この結果放熱損失は全くなく、集熱量も増大するため暖
房や給湯への熱量とし2て熱利用が拡大できる。又ヒー
トポンプを利用しているため集熱器1を凝縮器として利
用することによって、室内機は冷房としての機能が得ら
れる。
空調機能として給湯以外に拡大ができる特長がある。他
の実施例として給湯回路と冷房回路を組合して昼中ば給
湯加熱として利用し、夜間は冷房として利用するシステ
ムも展開できる。
発明の効果 このような本発明の実施例によれば次のような効果が得
られる。
(1)  ヒートポンプ方式の室外熱交換器として太陽
電池を装着し、その排熱に加えて太陽熱、大気熱をも集
熱できるハイブリッド集熱器の構造に構成されているた
め、集熱量が増大すると同時にシステム効率が増大する
(2)ハイブリッド集熱器の構造に構成されるため夜間
時でも大気熱をも集熱できるため、その熱量を暖房熱量
に利用できる。この結果給湯以外に暖房機能が夜間時で
も得られるため利便性が高い。
(3)ハイブリッド集熱器構造に構成されているため大
気熱の集熱が可能であるという特長以外に凝縮器として
も利用できるため、夏季時に、特に夜間には室内の熱量
を吸熱し、室外へ放熱するという冷房機能が得られる。
この結果、空調としての機能拡大と利便性の向上環の特
長が得られる。
(4)給湯回路、冷房回路、暖房回路のそれぞれの構成
が複合化されているが、使用目的に応して給湯回路と冷
房回路の組合せによるシステム構成、又は給湯回路と暖
房回路、又は給湯回路と乾燥回路(加熱)、給湯回路と
除湿(冷)といった各システム展開ができる特長を有し
ている。
(5)給湯回路、暖房回路の運転時には、集熱器の作動
流体温度が大気熱温度よりも低い状態に設定されている
ため、太陽電池の冷却が増大し太陽電池の発電効率が大
きくなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の大陽光熱大気熱利用型空調
給湯装置の構成図、第2図は同装置の集熱器の斜視図、
第3図は同装置のハイブリッド集熱器のフィンの斜視図
、第4図は同装置の太陽電池と集熱器との装着部の要部
拡大正面図、第5図は従来の太陽光熱利用給湯装置の構
成図である。 1・・・・・・ハイブリッド集熱器、4・・・・・・太
陽電池、5・・・・・・四方弁、6・・・・・・圧縮機
、10・・・・・・室内機、13・・・・・・第1バイ
パス回路、14・・・・・・第1膨張器、15・・・・
・・第2逆止弁、16・・・・・・第2膨張器、17・
・・・・・第2電磁弁、18・・・・・・第3逆止弁、
20・・・・・・水熱交換器、21・・・・・・電力切
替制御装置、22・・・・・・蓄電池、23・旧・・シ
ステム運転制御装置、29 a 、 29 b 、 2
9 c・旧・・太陽電池モジュール、30・・・・・・
フィン切欠部。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)フィン形熱交換器と前記フィン形熱交換器の表面
    に太陽電池を装着し、太陽光、太陽熱、大気熱、前記太
    陽電池の排熱を集熱するハイブリッド集熱器と、前記ハ
    イブリッド集熱器、四方弁、圧縮機、室内機、そして第
    1電磁弁と第1逆止弁から成る第1バイパス回路、第1
    膨張器、前記ハイブリッド集熱器を順に連結して成る順
    方向サイクルの暖房回路と、前記圧縮機、四方弁、ハイ
    ブリッド集熱器、前記第1膨張器をバイパスする第2逆
    止弁、前記第1バイパス回路と並列に連結した第2膨張
    器、前記室内機、前記四方弁、前記圧縮機を連結して成
    る逆方向サイクルの冷房回路と、前記室内機をバイパス
    し、第2電磁弁、第3逆止弁から成る第2バイパス回路
    、給湯温水を加熱する水熱交換器、前記第1膨張器、前
    記ハイブリッド集熱器、前記四方弁、前記圧縮機、前記
    第2バイパス回路と順に連結して成る給湯回路から構成
    される太陽光熱大気熱利用型空調給湯装置。
  2. (2)冷房回路と前記給湯回路から成る請求項第1項記
    載の大陽光熱大気熱利用型空調給湯装置。
  3. (3)太陽電池と、これと商用電力とを切替えて負荷に
    応じて使い分けをする電力切替制御装置と、蓄電池、前
    記圧縮機駆動用インバータ回路を有するシステム運転制
    御装置から構成する太陽電池利用システム運転制御装置
    から成る請求項1項記または第2項記載の太陽光熱大気
    熱利用型空調給湯装置。
  4. (4)夜間は冷房と暖房、昼間は給湯加熱を主体に運転
    を行うシーケンス制御回路を有するシステム運転制御装
    置から成る請求項第1項、第2項または第3項記載の太
    陽光熱大気熱利用型空調給湯装置。
  5. (5)ハイブリッド集熱器内の冷媒温度を大気熱温度以
    下で暖房、給湯加熱の運転を行うシステムから成る請求
    項第1項または第2項記載の太陽光熱大気熱利用型空調
    給湯装置。
JP2120233A 1990-05-10 1990-05-10 太陽光熱大気熱利用型空調給湯装置 Pending JPH0415451A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101839585A (zh) * 2009-03-20 2010-09-22 大连中星科技开发有限公司 适合低温气候的太阳能-空气源热泵复合系统
US8037931B2 (en) 2008-08-07 2011-10-18 Krassimire Mihaylov Penev Hybrid water heating system
CN105003987A (zh) * 2015-07-28 2015-10-28 侴乔力 空气太阳复合源驱动向上风幕分体式热泵空调
CN105020823A (zh) * 2015-07-28 2015-11-04 侴乔力 空气太阳复合源驱动向上风幕中央热泵空调
CN105135562A (zh) * 2015-07-28 2015-12-09 侴乔力 空气太阳复合源驱动向上风幕多联式热泵空调

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