JPH0454862B2 - - Google Patents

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JPH0454862B2
JPH0454862B2 JP62051960A JP5196087A JPH0454862B2 JP H0454862 B2 JPH0454862 B2 JP H0454862B2 JP 62051960 A JP62051960 A JP 62051960A JP 5196087 A JP5196087 A JP 5196087A JP H0454862 B2 JPH0454862 B2 JP H0454862B2
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JP
Japan
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heat
heat storage
collecting plate
partition
temperature
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JP62051960A
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English (en)
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JPS63220044A (ja
Inventor
Hozumi Yamada
Shiro Hozumi
Masahiro Kawai
Hitoo Morino
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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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

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
ムにおける集蓄熱器に関するものである。
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62で送り管63を通つて、集熱部
に熱媒を送り、返り管64で蓄熱部65へ返り、
集熱部61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66と負荷側からの返
り管67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7
1で集熱された熱により、集熱板79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71の上層部から蓄熱部
75への返り管74を通る流れが生じる。それと
同時に、蓄熱部75からの送り管73から流路7
8を通つて集熱部71の下層部にも同量が流れ
る。このように、集熱中は、比重差による圧力差
で対流が生じ、蓄熱部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、集熱部と蓄熱部の位置
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、蓄熱部の熱
を放熱するように働く。
これを阻止しようとすると、第3図のように蓄
熱部5は集熱部1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、蓄熱部と集熱部
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、これが、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
して納まりのい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 この目的を達成するために、集蓄熱器の蓄熱槽
内部に断熱性のある仕切りを設置し、その上方と
下方に開口部を設け、下方の開口部に、仕切りと
集熱板の間でかつ下方の開口部よりも上方に設置
された形状記憶合金で開閉する弁を設置する。ま
た、仕切られた二つの空間を集熱部と蓄熱部にわ
け、仕切りの位置を集熱部側に寄せることにより
集熱部の熱容量を蓄熱部の熱容量より小さくす
る。
作 用 これにより、集熱中は搬送動力を必要とせず集
熱部から蓄熱部への熱移動が可能となり、又、集
熱部の熱容量が小さいため、仕切りが無い場合と
比較して効率が良く、夜間の放熱が少なく、なお
かつ建物に対して納まりのいい太陽熱利用システ
ムを提供しようとするものである。
実施例 以下本発明の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。第1図は、本発明の断面図である。
筐体17に、集熱板9を取り付け密閉空気層をへ
だてて、外側にガラス10を設置する。集熱板9
の裏側に接して水を満たした蓄熱槽をおく。この
液体は凍結を防止するため不凍液であつてもよ
い。蓄熱槽の内部に集熱板9に近く断熱性を有す
る仕切り11を設ける。この仕切り11は蓄熱槽
を集熱部11と蓄熱部5にわけるものであり、上
方と下方に開口部があり弁12を下部の開口部に
設置する。形状記憶合金13は集熱部1の下部の
開口部よりも上方に設置し、弁12と接続する。
この形状記憶合金は、たわみを持たせた状態で記
憶処理を行ない、低温で縮み高温で伸びるような
圧縮コイルばねを用いる。これは、Ti−Ni合金
でつくられており、5degのヒステリシスを設け
弁の開温度を30℃、閉温度を25℃とする。これら
の設定温度は、低温で集熱し毎日使い切る場合
は、上記の温度よりも低目に設定し、高温の温度
を必要とする場合は、ヒステリシスを大き目にし
て、各々の設定温度を高くする。蓄熱部の利用は
熱交換器16を蓄熱部5内に設置し、負荷への送
り管6と負荷からの返り管7を接続する。集蓄熱
器下部の詳細断面図を第2図に示す。弁12はち
ようつがい20で、仕切り11に取り付け、棒2
3と棒22で形状記憶合金13に接続されてい
る。棒22と棒23は棒19によつて可動方向を
変えており棒19は回転支持部18によつて、仕
切り11とつながつている。また、開口部の下部
にはストツパー15を設ける。この図の弁は開い
た状態である。
以下、本発明の集蓄熱器の作用を説明する。夜
間は、大気への放射のため集熱部1の温度は外気
温度付近まで低下している。そのため、形状記憶
合金13付近の温度は設定の25℃より低下してお
り、第1図のように縮んで弁12を閉にするた
め、集熱部1から蓄熱部5への水の流れ込みは非
常に少ない。日射が始まると集熱板9で集熱を行
う。この時、集熱部1のなかの集熱板9付近の水
は、温度上昇し比重が小さくなり、圧力差が生
じ、集熱部1を下から上へ流れる流れが発生す
る。この流れで、形状記憶合金13付近の温度が
上昇してくる。周囲温度が形状記憶合金13が伸
びる温度30℃まで上昇すると、第2図のように形
状記憶合金13は伸びて弁12を押し、下方の開
口部が開放となる。このときの流れを第3図に示
す。開放となつた当初は蓄熱部5の下層部の低温
度の水が流れこんでくるため、一時的に形状記憶
合金13付近の温度は低下する。設定温度の
5degのヒステリシスにより形状記憶合金13の
ハンチングが防止される。また、形状記憶合金1
3は下部の開口部より上方に設置しているため、
蓄熱部5からの水は加熱されて形状記憶合金13
付近に達する。このため一時的な温度低下は
5deg以上になりにくい。
弁12が開となつたことにより、集熱部1の中
で循環していた流れが、蓄熱部5までまわり、蓄
熱部5を加熱していく。これにより、蓄熱部5
に、太陽熱が蓄えられていく。また、集熱部1か
ら蓄熱部5への流れの速さは、集熱部1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、流れも速くなる。これにより、
集熱板9付近の熱伝達が促進され効率が上がる。
一方、集熱が終わると、集熱板9が大気への放
射で冷やされ集熱部1の中を冷却された水が上方
から下方へ流れ、再び形状記憶合金13の周辺の
温度が25℃以下に低下し、第1図のように形状記
憶合金13が縮み弁12を動かす。ストツパー1
5と、弁12で下方の開口部は閉じられる。さら
に、冷却がすすむと、第4図のように集熱部1内
の水のみが循環し蓄熱部5の温度低下は防止され
る。仕切り11は、断熱性があるため、仕切り1
1を通じての蓄熱部5からの熱伝導による熱損失
は少ない。
このようにして、蓄えられた熱を使うには、第
1図のような例がある。蓄熱部5に熱交換器16
を直接入れて、蓄熱部5の水と熱交換するもので
ある。負荷へは、返り管6で送られ、返り管7で
返つてくる。また、この集蓄熱器の空調システム
への応用例をあげる。第5図は、圧縮機24、四
方弁25、凝縮器27、膨張弁28、蒸発器26
で構成されるヒートポンプ空調機において、低外
気温時の暖房能力の低下、除霜運転の発生を防止
するため、循環ポンプ30で、蓄熱部5の水を直
接、予熱熱交換器29に送るシステム例である。
つまり、蓄熱部5の熱を外気の予熱に利用したシ
ステムである。冬季、低外気温時、暖房能力が下
がり、蒸発器21への霜付きが発生する。このと
き、除霜運転を行うため、冷凍サイクルを逆にし
なければならず、従来、暖房運転は行えなかつ
た。つまり暖房能力も小さくなり、成績係数も悪
くなつていた。本発明の集蓄熱器を利用すれば、
外気温の低いときは熱交換器29に蓄熱部5の水
を直接送ることにより、蒸発器26への導入外気
温度が上昇し、暖房能力の低下も防止できシステ
ム全体の効率があがる。
発明の効果 この集蓄熱器により、集熱部の温度に反応する
形状記憶合金を用い、集熱可能温度のときは弁を
開け、集熱部の温度が低下(集熱終了)すると下
部開口部の弁を閉じ、対流による熱損失を防止す
ると同時に断熱性を有する仕切りより更に蓄熱部
からの熱損失を少なくできる効果がある。また、
仕切りを集熱板近傍に設けることで集熱部の熱容
量を極力少なくでき集蓄熱器筐体に対する蓄熱部
を大きくできる。さらに動力無しで効率の良い集
熱を行うことができ、また、集熱部と蓄熱部を一
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。
これらの、実用的効果は大なるものがある。
【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断面
図、第2図は同集蓄熱器の下部の拡大図、第3図
は同集蓄熱器の集熱時の流れ図、第4図は蓄熱器
の放熱中の流れ図、第5図は空調機室外熱交換器
の導入外気予熱に利用したシステム構成図、第6
図および第7図は従来例の太陽熱利用システムの
構成図である。 1……集熱部、5……蓄熱部、9……集熱板、
11……仕切り、12……弁、13……形状記憶
合金。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 太陽光線を受け、それを熱に変換するための
    集熱板と、前記集熱板を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
    面に接して設けられた蓄熱槽と、前記空間と前記
    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りを前記蓄熱槽
    の中心よりも前記集熱板の近傍に設け、前記仕切
    りの上方と下方に開口部を設け、下方の開口部
    に、前記仕切りと前記集熱板の間でかつ前記下方
    の開口部よりも上方に設置された形状記憶合金で
    開閉を行なう弁を有する集蓄熱器。
JP62051960A 1987-03-09 1987-03-09 集蓄熱器 Granted JPS63220044A (ja)

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JP62051960A JPS63220044A (ja) 1987-03-09 1987-03-09 集蓄熱器

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JP62051960A JPS63220044A (ja) 1987-03-09 1987-03-09 集蓄熱器

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