JPH0423180B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はループ型ヒートパイプ作用とヒートポ
ンプ作用とを併せもつ太陽熱温水器に関する。

従来例の構成とその問題点 従来のこの種の太陽熱集熱装置は、第１図に示
すように、集熱器１と、集熱器１の上方に設けら
れた貯湯タンク２内に内設された熱交換器３と往
管４および戻管５とによる、閉回路により構成さ
れるとともに、回路内部は減圧され、潜熱媒体の
作動液６が封入されていた。この構成では、日射
がある場合には集熱器１にて受けた太陽熱は、貯
湯タンク２へ熱搬送され内部の水７を温めるが、
日射がない場合、すなわち雨天のような場合は、
ほとんど昇温しないため利用できないという問題
を有していた。

発明の目的 本発明はかかる従来の問題を解消するもので、
日射がない場合または、日射があつても貯湯タン
ク内の温度が高くなつた場合には、ヒートポンプ
による空気集熱をおこなわせるとともに、ヒート
ポンプ運転に対する発停信号を、ループ型ヒート
パイプ回路内に設けられた作動液中に浮子を浮遊
させるようにした液面検知手段により得ることに
より、簡易で、確実なしかも高信頼性にてヒート
ポンプとヒートパイプ運転を切換えることを目的
とする。

発明の構成 この目的を達成するために本発明は主として太
陽熱集熱を行う集熱器と、集熱器の上方に設けら
れた貯湯タンクに内設された熱交換器とをループ
型ヒートパイプにて構成し、貯湯タンク内に、ヒ
ートポンプ回路により主として大気熱を集熱後潜
熱媒体を凝縮させる前記熱交換器または別設の熱
交換器を設け、戻管の途中で集熱器よりも高い位
置にてヒートポンプ回路における圧縮機の発停を
おこなう液面検知手段とからなり、前記液面検知
手段はその内部に挿入された磁性材料を含んだ浮
子と外部に設けた浮子の磁界変化を検出するコイ
ルまたはリードスイツチと浮子可動域上部および
下部に設けた柵とからなるものである。

この構成によつて、日射が大きい場合はループ
型ヒートパイプにより太陽熱集熱が行われ、集熱
器から熱交換器へ熱搬送され、凝縮液は戻管を通
り集熱器下部へ導かれる。この場合戻管内の液レ
ベルは、ループ型ヒートパイプが作動している場
合は、作動していない状態に比べ、循環力を得る
ために上昇することになり、明らかな液面高さの
差異を生じる。この場合液面検出器の浮子は浮上
し、磁界の変化により制御器に信号を出す。した
がつて戻管内の液面が高い場合は、太陽熱集熱が
行われている状態でありヒートポンプ運転は行わ
れないが、日射が無い時、または貯湯タンク内の
湯温が上昇しループ型ヒートパイプが作動しない
時は戻り管内の液面は集熱器内の液面と同等にな
り液面検出器内の浮子は下端迄落下し、その場合
には、ヒートポンプ回路中の圧縮機を開始するた
めの信号を発生させ、ヒートポンプ運転により大
気熱集熱を行うことができる。

実施例の説明 以下本発明の一実施例を第２図を用いて説明す
る。

第２図において、１は主として太陽熱集熱を行
う集熱器、２は集熱器１の上方に位置し、凝縮用
の熱交換器３を内設する貯湯タンクであり、往管
４と戻管５とにより閉回路を構成する。この閉回
路内は真空引き後潜熱媒体である作動液６が概略
集熱器全体を満たす程度に封入されている。また
戻管５の途中で、集熱器上部と同等高さ、または
高い位置に受液タンク７が設けられており、その
内部には浮子８が配設されている。また浮子は、
その全体または一部に磁性材料が含まれており、
浮子８全体の比重は作動液の比重よりも小さく構
成されている。一方受液タンク７の外部には磁界
変化を検出するコイル９またはリードスイツチが
配設されているため液面高さの変化に応じて浮子
が上下するため、太陽熱集熱状態により、ヒート
ポンプ回路における圧縮機１０の発停をおこなう
信号を制御器１２を介して出すことができる。ま
た受液タンク７内の浮子８の可動範囲の上部およ
び下部には網状の柵１６が設けられており、浮子
８は通過できない構成になつている。

上記構成において、日射量が大きい場合は、ま
たは、集熱器の表面温度と貯湯タンク内の水温と
の温度差が大きい場合には、集熱器において太陽
熱が吸収され、内部の作動液６は蒸発し、ガス状
態となり往管４を通り、貯湯タンク２内の熱交換
器へ導かれる。貯湯タンク２内で冷却されると、
熱交換器のガスは凝縮液化し、一方向に傾斜した
熱交換器内を流下し戻管５および受液タンク７を
通り、集熱器の下部へと導かれる。このように日
射量が大きい場合、または集熱器の表面温度と貯
湯タンク２内の水温との温度差が大きい場合はル
ープ型ヒートパイプが作動し、作動液の循環力を
得るために戻管５内の流量は、増大し、従つて戻
管内の一部に形成した受液タンク７内には日射量
に応じて作動液の液面高さが変化することにな
る。上記実施例のように受液タンク７の内部に浮
子８を設け、一定日射量以上の日射を得た場合に
浮上することにより信号を発する構成とすること
により、この信号を制御器１２を介して、ヒート
ポンプ回路の圧縮機１０の運転を停止させること
ができ、また日射がある場合は集熱器により無動
力にて集熱することができる。また、日射がない
場合、または集熱器１の表面温度と貯湯タンク２
内の、水温との温度差とが小さい場合は、ループ
型ヒートパイプの循環力は生じないため、戻管内
の作動液の液面高さは低くなり、したがつて、受
液タンク７内での浮子８は下方に位置した信号を
発することになる。この場合はヒートポンプ回路
の圧縮機１０の運転を始動させることにしておく
ことにより、主として空気熱源によりヒートポン
プ回路を利用して集熱することができる。このよ
うに本発明はループ型ヒートパイプの戻管の一部
に液面検出部を設け、しかも作動液中に浮子を直
接配設しているため作動液面の検出が確実でしか
も、回路は真空引きされているため酸化スケール
等の発生もなく、また浮上の上部、および下部に
はフイルター効果としての柵も設けられているた
め長期にわたつての作動が保証され、信頼性の高
い手段によりヒートポンプ運転との切換えをおこ
なうことができる。

次に受液タンク７の他の実施例を第３図に示
す。第３図において、柵１６は受液タンク内部へ
突出したつめ部１６により構成されている。また
作動液の通過はさまたげられずに浮子８の上部お
よび下部位置のみを規制するものであれば、本実
施例を含め他の構成であつてもさしつかえない。

また本実施例におけるヒートポンプ回路の蒸発
器１３と凝縮器１４は、ループ型ヒートパイプ回
路の蒸発器１と凝縮器３とは完全独立しており、
膨張弁１５とによりヒートポンプ回路を構成して
いるが、他の実施例として、蒸発器または凝縮器
の一方または両方とも共通化されたシステムであ
つてもよい。

発明の効果 以上のように本発明の太陽熱集熱装置によれば
次の効果が得られる。

(1) ループ型ヒートパイプの戻管内の液中に設け
た浮子により直接太陽熱集熱状態を検出する構
成であるため、確実な検出が可能である。

(2) 浮子は真空引き後作動液を封入した密閉回路
中に配設されているため、酸化スケール等の発
生の恐れもなく、長期にわたつての安定した動
作が保証される。

(3) 浮子の上部および下部には、動作範囲を規制
するとともに万一の異物の混入を防止するフイ
ルター効果をもたせた柵を設けているので、浮
子の動作については、長期にわたつての信頼性
を確保できる。

(4) 浮子の上部および下部に柵を設けているので
ループ型ヒートパイプの真空引き工程中に浮子
が回路を閉そくしてしまう恐れがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の太陽熱集熱装置の構成図、第２
図は本発明の太陽熱集熱装置の一実施例を示す構
成図、第３図は受液タンクの他の実施例を示す断
面図である。 １……集熱器、２……貯湯タンク、３……熱交
換器、４……往管、５……戻管、６……作動液、
８……浮子、９……コイルまたはリードスイツ
チ、１０……圧縮機、１６……柵。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 主として太陽熱により潜熱媒体の作動液６を
   蒸発させる集熱器１と、前記集熱器１の上方に位
   置し凝縮用の熱交換器３を内設する貯湯タンク２
   と、前記集熱器１と前記熱交換器３とを接続し閉
   回路を構成する往管４および戻管５と、前記貯湯
   タンク内に設けられ、ヒートポンプ回路により主
   として大気熱を集熱後に気化した潜熱媒体を凝縮
   させる凝縮器１４と、前記戻管５内に設けたヒー
   トポンプ回路における圧縮機１０の発停をおこな
   う液面検知手段とからなり、前記液面検知手段は
   その内部に挿入された磁性材料を含んだ浮子８と
   外部に設けられた磁界変化を検出するコイル９ま
   たはリードスイツチと、前記浮子可動域上部およ
   び下部に設けられた柵１６とからなる太陽熱集熱
   装置。