JPH04155156A

JPH04155156A - 太陽熱蓄熱装置及び蓄熱方法

Info

Publication number: JPH04155156A
Application number: JP2276394A
Authority: JP
Inventors: Shiro Mishima; 史朗三島
Original assignee: YAMATO ENG KK
Current assignee: YAMATO ENG KK
Priority date: 1990-10-17
Filing date: 1990-10-17
Publication date: 1992-05-28

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、太陽熱を利用した蓄熱装置およびその蓄熱方
法に関し、特に、太陽熱により水を加熱して用いる太陽
熱蓄熱装置及び蓄熱方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来において、省エネルギーの視点から太陽エネルギー
を利用した各種ノステムか開発され実用化に至っている
。この太陽エネルギー利用ソステムの１つに、太陽熱集
熱器を用いて太陽の熱エネルギーを集熱して利用するノ
ーラーンステムかある。

この集熱型のノーラーンステムは、補助熱源との組合わ
せて用いられていることか多い。これは、現在使用され
ている太陽熱集熱器によって集熱される熱量か、天候に
よって大きく左右されるために、この太陽熱集熱器によ
る安定した二不ルギー供給か困難であるために、補助熱
源か必要になっている。

従来におけるソーラーシステムと補助熱源の組合せでは
、例えば第２図に示すように太陽熱集熱器４及び蓄熱槽
４０と補助ボイラーや補助給湯機６０の如き補助熱源と
をポンプ５０等の給水系（給湯系）により適宜つなげた
、所謂補助熱源の別設置型構造のものと、第３図に示す
ように電熱ヒーター６５の如き加熱手段を槽の上下方向
の中間付近に取り付けた、蓄熱槽と補助熱源一体構造、
のちのかある。

第２＠の補助熱源の別設置型構造の場合は、補助熱源の
能力を大きく選定子れば、蓄熱槽の熱量を全て使い果た
したときてもこの熱源のみて使用できる長所かあるが、
このような構成では、熱エネルギー供給の多くを補助熱
源に頼ることになり省エネルギーの観点から見ると低効
率であるばかりでなく、補助ボイラーや補助給湯機６０
の設置スペースの問題、さらにその据付配管工事等か余
分に必要でコスト高となる。

また、補助熱源に深夜電力温水器を選定した場合には、
毎夜深夜電力を使用して補助熱源を作動させると、例え
ば、充分な日照時間かあった時の太陽熱集熱器の集熱能
力か必要エネルギーに対して充分な熱エネルギーを供給
できる能力を有しているときは、昼間の天候が晴れて日
照時間か充分てあった場合には、必要以上の加熱をした
ことになり、電力コストの面で極めて無駄な作動をする
という欠点かあった。

第３図に示した従来の熱源一体構造のものは、第２図に
示した場合のように電力コストの面での無駄な作動を回
避できる構造である。この構造の場合、太陽熱集熱器４
の集熱能力と電熱ヒーター６５の如き加熱手段の加熱能
力とを合わせてほぼ必要な熱エネルギーを供給てきる構
成てあり、例、　　えば、蓄熱槽４０の中の水の全体量
の半分の量を天候に関係なく毎夜深夜電力を作動させる
構造のもので、このような構成であると、太陽エネルギ
ーによる加熱か殆とない日は温水の量か不足する等の欠
点かあった。

〔発明か解決しようとする課題〕

このように、従来の太陽熱蓄熱装置においては、太陽熱
集熱器の集熱能力の不足を上述のような補助熱源により
補うような構成か採用されていた。

しかし、これらはいずれも天候に関係なく補助熱源を単
独で作動させて、このために電力あるいは燃料の無駄使
いをする場合かあったり、また、電力等の無駄使いを解
消しようとすると、天候に左右されて、蓄熱量か不足し
、例えば温水量の不足を生しるようなことかあった。

したかって、本発明の課題は、補助熱源を効果的に作動
させて、太陽熱集熱器と補助熱源の加熱エネルギーを無
駄なく利用できる省エネルギータイプの太陽熱蓄熱装置
及び蓄熱方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の上記課題は、太陽熱集熱器と、当該太陽熱集熱
器により集熱された熱を蓄熱する蓄熱槽と、熱媒体の循
環・給配系と、蓄熱槽内部に設けられだ補助熱源と、天
候予測装置とを具備しており、前記天候予測装置の出力
信号によりコントロ、　　−ル部を介して前記補助熱源
が作動するように構成したことを特徴とする太陽熱蓄熱
装置により解決することができる。

また、本発明の上記課題は、太陽熱集熱器による集熱を
蓄熱する蓄熱槽の内部に補助熱源を設け、当該補助熱源
を天気予測装置により作動可能とし、当該天候予測装置
が翌日の日照時間を基準値以下と予測したときに、その
予測日の前の非日照時間内に補助熱源を作動させ、日照
時間を基準値以上と予測したときには、予測日の前の非
日照時間内における前記補助熱源の作動を停止して、前
記太陽熱集熱器による熱により蓄熱することを特徴とす
る蓄熱方法によって解決することができる。

〔作用〕このように、天候予測装置が翌日の日照時間を基準値以
下と予測したときに、その予測日の前の非日照時間内に
補助熱源を作動させることにより、予測日の日照不足に
よる太陽熱集熱器の集熱量の不足を補うことかできる。

又、日照時間を基準値以上と予測したときには、予測日
の前の非日照時間内における補助熱源の作動を停止する
ことにより、必要以上の加熱を回避することかでき、補
助熱源の無駄な作動を防止し、省エネルギーの点て効率
的な蓄熱を実行することかできる。

〔実施例〕

以下、本発明の太陽熱蓄熱装置の一実施例について第１
図を参照しつつ説明する。なお、本発明は第１図に示す
実施例に何ら制限されるものではなく、種々変更できる
ものである。

本実施例の太陽熱蓄熱装置１は一般的な開放型の蓄熱槽
３０と太陽熱集熱器４と天候予測装置１２により作動か
制御される深夜電力温水器の機能を組み合わせた装置で
ある。

第１図に示した太陽熱蓄熱装置１は、蓄熱槽３０と太陽
熱集熱器４か集熱往管６、集熱戻り管ｌＯ１ならびに集
熱循環ポンプ５等の熱媒体の循環・給配系によって、熱
媒体である水か適宜制御されつつ給配てきるようになっ
ている。

蓄熱槽３０はその上方側に給水管２か設けられており、
この給水管２の給水口に取り付けられたホールタップ栓
１８により、槽内への給水か制御される。又、給湯系に
は、給湯管３の適所に給湯ポンプ８、逆止弁２２、アキ
ュームレーター７、圧力スイッチ９等か設けられ、適切
な給湯かできるように構成されている。給湯系の給湯口
は、その湯口の部分か水面近くに常時位置できるような
浮き手段か取りつけられた給湯追尾管１９にて構成され
ている。

また、蓄熱槽３０には、底部側に低温側検知器１５、電
熱ヒーター１４、空焚防止フロートスイッチ２３か設け
られている。槽内への給水・給湯には、水と温水とか混
合しないように、混合防止管１７．２０等か適宜取り付
けられている。

さらに、蓄熱槽３０の側面部分には天候予測装置１２か
、蓄熱槽３０内には槽内の温度状態等を検出する各検出
手段か設けられている。この天候予測装置１２、各検出
手段、更には電源２５、温度標示部２６ならびに各ポン
プ等の作動や入力信号は、コントロール部１３により集
中制御されており、後述するような本実施例の太陽熱蓄
熱装置１の運転か可能になっている。

以下、本装置ｌの作動について説明する。

蓄熱槽３０の下方側に設けられた防水型の電熱ヒーター
１４に通電すると、蓄熱槽３０の水か加熱され、所定の
温度に到達したとき、当該蓄熱槽３０の上方寄りに設置
された湯温サーモ１６により、その設定温度か検出され
て電熱ヒータ１４に通電か停止される。このような電熱
ヒーター１４の作動自体は、従来の一般的な深夜電力温
水器と同しであるか、本実施例は、翌日の天候を天候予
測装置１２により予測して、この信号に基づいて前述の
電熱ヒーター１４を作動させるよう（こしたことに大き
な特徴かある。

この天候予測装置１２は、天候の予測信号を発すること
かできるセンサーであり、例えば、気圧センサーや湿度
センサーあるいはこれらを適宜組み合わせた構成のセン
サーを組み込んだものである。この天候予測装置１２か
蓄熱槽３０の側面やその他適所に取り付けられている。

そして、その天候予測装置１２か翌日の天候を晴天と予
測した場合は、その発信信号により予測日の前の非日照
時間において、電熱ヒーター１４の作動はしない。した
がって、翌日の日中において、太陽熱集熱器４により集
熱された熱が蓄熱槽３０に蓄熱される。また、天候予測
装置１２が雨天及び曇天を予測した場合は、その発信信
号により予測日の前の非日照時間、望ましくは夜間深夜
電力の時間帯において、を執ヒーター１４に通電され、
蓄熱槽３０か深夜電力により蓄熱される。

天候予測装置ｔ１２か発生する信号は大きく分けて、電
熱ヒータ１４を作動させるが否かの二種類あるか、天候
予測装置１２が例えば、晴天、時々晴れ、曇り、雨やそ
の変化状況等の天候の種別あるいは日照時間の差を識別
して比較的細かい出力信号を発信するように構成するこ
とにより、この信号の相違により電熱ヒーター１４の作
動時間を、予測日の天候条件に合わせて細かく制御する
こともてきる。

また、本発明でいう日照時間あるいは日照量の基準値は
、前述の天候の状態を識別する基準てあり、この基準値
は、例えば日照時間を特に限定するものではない。すな
わち、この基準値は太陽熱集熱器４の集熱能力や蓄熱槽
３０の蓄熱容量などの種々の条件により適宜設定できる
ものである。

コントロール部１３は本装置ｌの全ての機能をコントロ
ールする部分である。そして、天候予測装置１２か、例
えば８〜１２時間後の天候を予測して、（晴天）（天候
回復）（天候悪化）（雨天）の４段階の信号を、コント
ロール部１３へ送る。

すると、例えば夜間２３時に翌日朝９時の天候を晴と予
測した場合、電熱ヒーター１４への通電は停止される。

また、夜間午前２時ごろになって天候悪化の信号が送ら
れると、コントロール部１３により新な制御信号が出さ
れて電熱ヒーター１４への通電が開始され、電熱ヒータ
ー１４による蓄熱槽３０内の水の加熱が始まり、この蓄
熱槽３０は深夜電力温水機として機能する。これとは逆
に、２３時頃、天候悪化、雨天の信号か送られた場合は
、所定の時間に電熱ヒーター１４へ通電され、深夜電力
温水機として機能するか、その後、深夜午前３時に天候
回復、晴天信号に変わった場合は、電熱ヒーター１４へ
の通電は停止され、翌日においては、太陽熱集熱器４の
機能で水か加温される。

このような最も信頼性の高い直前の天候予測信号に基づ
いて、電熱ヒーター１４を作動させるように構成するこ
とにより、太陽熱蓄熱装置１の信頼性か高められている
。

また、緊急時等のために、手動スイッチによる強制オン
・オフ回路で自動停止２手動のモート選択により長期間
の留守または、台風で気圧の変化か烈しいときや、早朝
負荷の対応かできるように構成されている。

なお、蓄熱槽３０には給水管２を通して、適宜給水され
るが、この給水は給水口に取り付けられたポールタップ
栓１８により水か一定水位に定められる。この槽内の水
は、蓄熱槽３０の下部から集熱循環ポンプ５で集熱往管
６を通して、太陽光の直射を受ける場所に設置された太
陽熱集熱器４に送水される。ここで、加熱された温水は
集熱戻り管ｌＯを通り蓄熱槽３０の混合防止管２０を介
して、当該蓄熱槽３０の中へ戻る。

以上のような循環によって、蓄熱槽３０内の水か太陽光
エネルギーにより加熱貯蔵される。

この貯蔵された温水は槽内水面近傍に吸い口を常時位置
させている給湯追尾管１９により吸い込まれ、給湯加圧
ポンプ８て加圧されて、給湯管３を通って各給湯栓へ給
湯される。この給湯の時に水位か低下することにより、
ポールタップ栓１８か作動して温度の低い水が給水され
るか、給水された水は混合防止管１７により直接槽内底
部分に導かれるので、混合は避けられる。また、給水量
より給湯加圧ポンプ８て送られる給湯量の方か多くなっ
た場合、蓄熱槽３０の水位か下かり始めるが、取り付け
の根本部分に設けられた蛇ばら等のフレキシブル部１９
ａを育した給湯追尾管１９か、下かる水面を追尾するの
で、例えば水面か槽容量の半分以下になっても、給湯加
圧ポンプ８か空転することなく、蓄熱槽３０内の温水か
全くなくなるまて給湯できる。

末端の給湯設備の各給湯湯栓か全部間となったときは、
給湯管３の圧力か１弄して圧力スイッチ９か給湯加圧ポ
ンプ８を停止させる。給湯栓か１カ所でも開かれれば、
圧力か下かり給湯加圧ポンプ８か運転する。なお、アキ
ュームレーター７は衝撃吸収の作用をし逆止弁２２は給
湯の逆流を防ぐ作用をする。

集熱循環ポンプ５の運転停止は太陽熱集熱器４内にとり
つけられた高温側センサー１１と蓄熱槽３０内下部にと
りつけられた低温側検知器１５との温度差をコントロー
ル部１３か検出して、例えば、約１０°Ｃ以上あるとき
運転し約５６Ｃ以下になると、停止するようにし、水の
加熱効率をある一定以上に保つようにする。

蓄熱槽３０は電熱ヒーター１４による空焚か発生しない
ように空焚防止フロートスインチ２３か取り付けられて
あり、−室以上の水位のときのみ電熱ヒーター１４か作
動する構成である。そして、電熱ヒーター１４により温
水温度か一定の温度に上昇したとき、湯温サーモ１６の
信号て電熱ヒーター１４の通電を停止させる。また、も
う１つの高温側検知器１６か異常高温停止用の二重安全
停止の作用をするように安全性を高めるべく、適所に設
けられている。

本実施例における蓄熱槽３０は無圧式の開放型であるの
で、電熱ヒーター１４の加熱容量か大きくても加熱し過
ぎによる蓄熱槽内の圧力上昇が回避でき、蓄熱槽３０は
耐圧構造か必要でなく廉価な設備とすることができる。

また、蓄熱槽３０の蓄熱エネルギーの利用形態は前記実
施例のような形態に限定するものではなく、例えば、業
務用電力の夜間蓄熱契約で翌日雨天曇天の予測の場合の
み蓄熱槽を加温蓄熱して、冬期には暖房や温水供給等使
用でき、夏期には吸収式冷凍機を駆動して槽に冷水を蓄
えて、冷房等に利用することかできる。なお、翌日晴天
を予測した場合は電力による加温は停止され、翌日の太
陽熱によって、暖房、冷房等のシステムか運転される。

これにより晴天による補助熱源不要口には電力は昼夜と
も使用されず、無駄な加熱を回避でき、極めて効果的な
省エネルギー化を実施することかできる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明は、天候予測装置か翌日の日
照時間を基準値以下と予測したときに、予測日の前の非
日照時間内に補助熱源を作動させるので、予測日の日照
不足による太陽集熱器の集熱量の不足を補うことかでき
、日照時間を基準値以上と予測したときには、予測日の
前の非日照時間内における補助熱源の作動を停止するの
で、必要以上の加熱を回避することができ、補助熱源の
無駄な作動を防止し、省エネルギーの点て効率的な蓄熱
を実行することかできる。

したがって、従来における蓄熱装置の補助熱源として、
電気温水機か採用されたものは、天候に関係なく、深夜
電力か毎日通電され、省エネルギー効果か低く蓄熱槽と
深夜電力温水機の完全な二重設備となるのに比へ、省エ
ネルギー効果か大きく、太陽熱依存率ともに大きくてき
、さらに、蓄熱槽と補助熱源とを一体化することで二重
設備を解消され、蓄熱設備の大型化を回避することかで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蓄熱方法を実施した太陽熱蓄熱装置の
概略図であり、第２図及び第３図は従来の太陽熱蓄熱装
置を示す概略図である。（図中符号）１・・・太陽熱蓄熱装置、２・・・給水管、　　３・・・給湯管、４・・・太陽熱
集熱器、５・・・集熱循環ポンプ、６・・・集熱往管、７・・・アキュームレーター、８・・・給湯ポンプ、９・・・圧力スイッチ、１０・・
・集熱戻り管、１１・・・高温側検知器、１２・・・天候予測装置、１３・・・コントロール部、１４・・・電熱ヒーター、１５・・・低温側検知器、１６・・・高温側検知器１７・・・混合防止管、１８・・・給水ボールタップ栓、１９・・・給湯追尾管、１９ａ・・・フレキシブル部、２０・・・混合防止管、２１・・・オーバーフロー管、２２・・・逆比弁、２３・・・空焚防止フロートスイッチ、２５・・・電源
、２６・・・温度標示部、２７・・・排水管、　　３０・・・蓄熱槽。（ほか３名）　な１１：「コ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）太陽熱集熱器と、当該太陽熱集熱器により集熱さ
れた熱を蓄熱する蓄熱槽と、熱媒体の循環・給配系と、
蓄熱槽内部に設けられた補助熱源と、天候予測装置とを
具備しており、前記天候予測装置の出力信号によりコン
トロール部を介して前記補助熱源が作動するように構成
したことを特徴とする太陽熱蓄熱装置。
（２）前記蓄熱槽が、開放無圧式に構成された請求項１
に記載の太陽熱蓄熱装置。
（３）太陽熱集熱器による集熱を蓄熱する蓄熱槽の内部
に補助熱源を設け、当該補助熱源を天気予測装置により
作動可能とし、当該天候予測装置が翌日の日照時間ある
いは日照量を基準値以下と予測したときに、その予測日
の前の非日照時間内に補助熱源を作動させ、日照時間を
基準値以上と予測したときには、予測日の前の非日照時
間内における前記補助熱源の作動を停止して、前記太陽
熱集熱器による熱により蓄熱することを特徴とする蓄熱
方法。