JPH10197074A - 太陽熱利用給湯装置及び蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】効率良く水を加熱可能な太陽熱利用給湯装置及
び蓄熱装置を提供すること。 【解決手段】集熱板１により加熱される不凍液Ｗの温度
が、所定温度未満で温度センサＳ１，Ｓ２の温度差が所
定温度未満の場合には、不凍液Ｗを循環するポンプＰの
駆動を停止させるようにした。その結果、蓄熱槽２内の
蓄熱材Ｔに効率良く蓄熱できる。また、蓄熱槽２に隣接
して補助加熱装置１０を設け、この補助加熱装置１０に
入る水の温度が給湯設定温度未満の場合には、補助加熱
装置１０を駆動制御させて加熱するようにした。その結
果、常に給湯設定温度の温水を吐出することができる。
また、蓄熱槽２を構成する断熱ケース５内に、蛇行状の
給水管７を複数列配置し、各給水管７を蓄熱材Ｔが充填
された蓄熱材収容容器６により狭持した。また、断熱ケ
ース５内に不凍液Ｗを貯留し、熱媒体である不凍液Ｗに
常時蓄熱収容容器６及び給水管７が浸かるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽熱利用給湯装
置及び蓄熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、太陽熱利用給湯装置としては、太
陽エネルギーを熱エネルギーに変換する集熱板、同集熱
板により加熱された熱媒体の熱を蓄熱する蓄熱槽、及び
前記熱媒体により加熱される上水貯留槽を備えたものが
ある（特開昭５８−１２７０４８号公報）。この公報記
載の太陽熱利用給湯装置によれば、集熱板により加熱さ
れた熱媒体を上水貯留槽及び蓄熱槽に通過させることに
より、上水貯留槽内の上水が加熱されて、温水となると
ともに、蓄熱体が加熱され、その蓄熱槽に蓄熱された熱
も併せて利用されて上水貯留槽内の上水が効率良く加熱
されるようになっている。また、前記上水貯留槽には、
太陽エネルギーでは十分に熱媒体を加熱できない場合等
に駆動されるヒータが設けられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載の太陽熱利用給湯装置においては、次のような問
題があった。

【０００４】（１）前記ポンプは太陽エネルギーが低い
場合や、蓄熱槽の蓄熱温度が低くなった場合でも駆動さ
れる。しかし、この場合には、上水貯留槽を内の水を効
率良く加熱できないという問題があった。

【０００５】（２）集熱板により加熱される熱媒体の温
度よりも、蓄熱槽の蓄熱温度の方が高い場合でもポンプ
が駆動され、集熱板側から熱媒体が蓄熱槽へ圧送され
る。この場合、蓄熱槽の蓄熱温度が熱媒体により奪わ
れ、蓄熱温度が低下する。その結果、上水貯留槽内の水
を効率良く加熱することができないという問題が発生す
る。

【０００６】本発明は、上記問題を解消するためになさ
れたものであって、その目的は、効率良く水を加熱可能
な太陽熱利用給湯装置及び蓄熱装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明では、太陽エネルギーを熱エ
ネルギーに変換する集熱板と、同集熱板により加熱され
た熱媒体の熱を蓄熱する蓄熱槽との間でポンプにより前
記熱媒体を循環させるとともに、前記蓄熱槽に圧力水源
を接続し、同蓄熱槽で熱交換された湯を給湯配管から吐
出するようにした給湯装置において、集熱板により加熱
された熱媒体の温度に基づいて、前記熱媒体を循環させ
るポンプの駆動を停止するようにしたことをその要旨と
する。

【０００８】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記蓄熱槽の湯の吐出側に、蓄熱槽
から吐出される湯を加熱する補助加熱手段を設けたこと
をその要旨とする。

【０００９】請求項３に記載の発明では、圧力水源に接
続され、複数列設けられた蛇行状の給水管と、前記各給
水管を狭持するように対向配置された蓄熱体と、前記給
水管及び蓄熱体を収容する断熱ケースとを備え、前記断
熱ケース内は、他の熱源により加熱される熱媒体が貯留
され、同熱媒体により前記給水管を流動する水を加熱す
ることをその要旨とする。

【００１０】（作用）請求項１に記載の発明において
は、集熱板により加熱された熱媒体の温度に基づき、熱
媒体を循環させるポンプの駆動が停止される。例えば、
集熱板により加熱された熱媒体の温度が圧力水源から圧
送された水を十分に加熱できない低温で、かつ、蓄熱槽
内の熱媒体の温度は水を十分に加熱できる高温の場合に
は、ポンプの駆動を停止させる。

【００１１】請求項２に記載の発明においては、請求項
１に記載の発明の作用に加え、熱媒体の温度が低い場合
には、補助加熱手段により蓄熱槽から吐出される湯を加
熱することにより高温の湯が吐出される。

【００１２】請求項３に記載の発明においては、圧力水
源から水は給水管へ圧送される。給水管に圧送された水
は、断熱ケース内に貯留された熱媒体により加熱され
る。また、この熱媒体の熱は断熱ケース内の蓄熱体に蓄
熱される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図面に基づいて説明する。図１〜図３に示すよう
に、太陽エネルギーを熱エネルギーに変換し、熱媒体を
加熱する集熱板１と蓄熱槽２との間は一次側管路３及び
二次側管路４を介して連通されている。前記一次側管路
３には同管路３内を流動する液体の温度を検出する温度
センサＳ１が設けられている。前記蓄熱槽２を構成する
断熱ケース５の内部には板状の蓄熱材収容容器６が所定
間隔を設けて複数枚収容されている。前記蓄熱材収容容
器６内には酢酸ソーダ等よりなる蓄熱材Ｔが貯留されて
いる。前記隣接する蓄熱材収容容器６の間には複数列の
給水管７が蛇行配置されている。各給水管７の流入口
（図示せず）は給湯配管としての共通の流入管８により
連通されている。また、各給水管７の吐出口（図示せ
ず）は共通の吐出管９により連通されている。前記流入
管８には圧力水源（水道）が接続され、圧力水源から給
水される水は、流入管８を経て各給水管７に分岐圧送さ
れる。

【００１４】また、前記蓄熱槽２には補助加熱装置１０
が隣接して設置されている。補助加熱装置１０は石油式
湯沸かし器（又はガス式湯沸かし器でも可能）から構成
され、同補助加熱装置１０には前記蓄熱槽２の吐出管９
が接続されている。前記圧力水源から圧送された水は吐
出管９から補助加熱装置１０を経て外部に吐出される。

【００１５】前記蓄熱槽２の断熱ケース５内には熱媒体
としての不凍液Ｗが貯留されている。本実施形態では、
不凍液としてプロピレングリコールを使用し、その濃度
としては、北海道仕様で「水を１とした場合、不凍液を
３」（濃度７５％）、また、関東仕様で「水を１とした
場合、不凍液を１」（濃度５０％）を目安としている。
すなわち、南下するほど不凍液Ｗの濃度が低くなる。

【００１６】前記断熱ケース５内にはポンプＰが収容さ
れ、同ポンプＰは断熱ケース５内に貯留されている不凍
液Ｗを吸い込み、前記二次側管路４へ圧送する。また、
断熱ケース５内には、同ケース５内の不凍液Ｗの温度を
検出する温度センサＳ２が設けられている。

【００１７】前記ポンプＰはコントローラＣにより駆動
制御される。コントローラＣは前記一次側管路３に設け
られた温度センサＳ１、二次側管路４に設けられた温度
センサＳ２により検出される不凍液Ｗの温度に基づいて
前記ポンプＰを駆動制御する。すなわち、コントローラ
Ｃは温度センサＳ１により検出される不凍液Ｗの温度が
所定温度（本実施形態では、６０℃）以上で、両温度セ
ンサＳ１，Ｓ２により検出された不凍液Ｗの温度差が所
定温度（本実施形態では４℃）以上の場合にはポンプＰ
を駆動させるが、その温度差が所定温度未満の場合に
は、ポンプＰの駆動を停止させるようになっている。

【００１８】また、コントローラＣは前記補助加熱装置
１０内に設けられた温度センサＳ３により検出される水
の温度に基づいて補助加熱装置１０を駆動制御する。す
なわち、コントローラＣは温度センサＳ３により検出さ
れる水の温度が給湯設定温度以上の場合には補助加熱装
置１０の駆動は行わず、温度センサＳ３により検出され
る水の温度が給湯設定温度未満となった場合には補助加
熱装置１０を給湯設定温度になるように駆動制御させる
ようになっている。

【００１９】次に、上記のように構成された太陽熱利用
給湯装置の作用について説明する。まず、コントローラ
Ｃは、温度センサＳ１により一次側管路３内の不凍液Ｗ
の温度を、また、温度センサＳ２により二次側管路４内
の不凍液Ｗの温度を検出する。ここで、一次側管路３を
流動する不凍液Ｗの温度が所定温度以上で、温度センサ
Ｓ１，Ｓ２の温度差が所定温度以上の場合には、コント
ローラＣはポンプＰを駆動する。ポンプＰの駆動に伴
い、集熱板１により加熱された高温の不凍液Ｗが集熱板
１と蓄熱槽２との間で循環される。高温の不凍液Ｗが循
環することにより、蓄熱材収容容器６内の蓄熱材Ｔに不
凍液Ｗの熱が蓄熱される。また、これとともに、圧力水
源から流入管８を介して各給水管７内に水が圧送される
と、その水は不凍液Ｗの熱及び蓄熱材Ｔの熱により加熱
されて温水となる。その後、温水は吐出管９から外部に
吐出される。

【００２０】また、一次側管路３内の不凍液Ｗの温度
が、蓄熱材を十分に加温することができない所定温度未
満の場合には、コントローラＣはポンプＰの駆動を停止
する。また、コントローラＣは温度センサＳ３により検
出される水の温度が給湯設定温度未満となった場合に
は、補助加熱装置１０を駆動制御させて水を加熱する。
これにより、その水を給湯設定温度の温水とすることが
できる。

【００２１】本実施形態では、上記のように太陽熱利用
給湯装置を構成したことにより、次のような効果を得る
ことができる。 ・集熱板１により加熱される不凍液Ｗの温度が、所定温
度未満の場合には、不凍液Ｗを循環するポンプＰの駆動
を停止させるようにした。その結果、蓄熱槽２内の蓄熱
材Ｔへの蓄熱を効率良く行うことができる。また、不凍
液Ｗの温度が所定温度以上で、温度センサＳ１，Ｓ２の
温度差が所定温度未満の場合にもポンプＰの駆動を停止
させるようにした。その結果、蓄熱槽２内の不凍液Ｗ及
び蓄熱材Ｔが高温になるのを防止できる。

【００２２】・補助加熱装置１０内に設けられた温度セ
ンサＳ３により検出される水の温度が給湯設定温度未満
の場合には、蓄熱槽２に隣接して設置された補助加熱装
置１０を駆動制御させ、同装置１０により水を補助的に
加熱するようにした。これにより、不凍液Ｗの熱及び蓄
熱材Ｔの熱だけでは水を給湯設定温度の温水に加熱でき
ない場合でも、給湯設定温度の温水を吐出することがで
きる。

【００２３】・蓄熱槽２を構成する断熱ケース５内に、
蛇行状の給水管７を複数列配置し、各給水管７を蓄熱材
Ｔが充填された蓄熱材収容容器６により狭持した。ま
た、断熱ケース５内に不凍液Ｗを貯留し、熱媒体である
不凍液Ｗに常時蓄熱収容容器６及び給水管７が浸かるよ
うにした。その結果、蓄熱材Ｔに蓄熱された熱により常
時給水管７を加熱することができ、一層効率良く水を加
熱することができる。

【００２４】・熱媒体として不凍液Ｗを使用したことに
より、気温が氷点下となった場合でも、熱媒体が凍結す
るのを防止することができる。 なお、上記実施形態を、次のように代えて具体化しても
よい。

【００２５】・上記実施形態では、熱媒体として不凍液
Ｗを使用したが、熱媒体は通常の水やオイル等でもよ
い。 ・上記実施形態では、コントローラＣは集熱板１から蓄
熱槽２へ圧送される熱媒体としての不凍液Ｗの温度が所
定温度未満で温度センサＳ１，Ｓ２の温度差が所定温度
未満の場合にポンプＰの駆動を停止させるようにした
が、集熱板１により加熱された不凍液Ｗの温度と、蓄熱
槽２内の不凍液Ｗの温度との差に基づいてポンプＰの駆
動・停止を切り換えるようにしてもよい。

【００２６】・補助加熱装置１０を設けずに具体化して
もよい。 ・上記実施形態では、コントローラＣは温度センサＳ
１，Ｓ２の温度差に基づいてポンプＰの駆動・停止を制
御するようにしたが、温度センサＳ１，Ｓ２の個々での
温度設定で制御させてもよい。例えば、温度センサＳ１
が所定温度６０℃以上をもってポンプを駆動し、６０℃
未満で停止させるとともに、また、この制御と並行して
温度センサＳ２が所定温度６０℃以上をもってポンプを
停止し、６０℃未満でポンプを駆動させるようにする。

【００２７】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、集熱板
により加熱された熱媒体の温度に基づいて熱媒体を循環
させるポンプの駆動を停止することから、蓄熱板への蓄
熱を効率良く行うことができる。

【００２８】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加え、補助加熱装置に入る蓄熱槽
の吐出管内の水温が給湯設定温度未満の場合でも、補助
加熱手段により蓄熱槽から吐出される湯を加熱すること
ができる。

【００２９】請求項３に記載の発明によれば、断熱ケー
ス内に給水管及び蓄熱体を一緒に収容したとともに、断
熱ケース内に熱媒体を貯留した。その結果、常時断熱ケ
ース内において給水管と熱媒体とが接触した状態に保持
されることから、効率良く水を加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施形態における太陽熱
利用給湯装置の模式的な構成図。

【図２】蓄熱槽の構造を示す一部断面斜視図。

【図３】蓄熱槽の断面図。

【符号の説明】

１…集熱板、２…蓄熱槽、５…断熱ケース、６…蓄熱体
を構成する蓄熱材収容容器、７…給水管、９…給湯配管
としての吐出管、１０…補助加熱手段としての補助加熱
装置、Ｗ…熱媒体としての不凍液、Ｐ…ポンプ、Ｔ…蓄
熱体を構成する蓄熱材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 一人 愛知県犬山市字上小針１番地 エナジーサ ポート 株式会社内 (72)発明者 佐藤 寧 愛知県犬山市字上小針１番地 エナジーサ ポート 株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽エネルギーを熱エネルギーに変換す
   る集熱板と、同集熱板により加熱された熱媒体の熱を蓄
   熱する蓄熱槽との間で、ポンプにより前記熱媒体を循環
   させるとともに、前記蓄熱槽に圧力水源を接続し、同蓄
   熱槽で熱交換された湯を給湯配管から吐出するようにし
   た給湯装置において、 集熱板により加熱された熱媒体の温度に基づいて、前記
   熱媒体を循環させるポンプの駆動を停止するようにした
   ことを特徴とする太陽熱利用給湯装置。
2. 【請求項２】 前記蓄熱槽の湯の吐出側に、蓄熱槽から
   吐出される湯を加熱する補助加熱手段を設けた請求項１
   に記載の太陽熱利用給湯装置。
3. 【請求項３】 圧力水源に接続され、複数列設けられた
   蛇行状の給水管と、 前記各給水管を狭持するように対向配置された蓄熱体
   と、 前記給水管及び蓄熱体を収容する断熱ケースとを備え、 前記断熱ケース内は、他の熱源により加熱される熱媒体
   が貯留され、同熱媒体により前記給水管を流動する水を
   加熱することを特徴とする蓄熱装置。