JPH11201559A - 太陽熱利用給湯装置 - Google Patents
太陽熱利用給湯装置Info
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- JPH11201559A JPH11201559A JP10006563A JP656398A JPH11201559A JP H11201559 A JPH11201559 A JP H11201559A JP 10006563 A JP10006563 A JP 10006563A JP 656398 A JP656398 A JP 656398A JP H11201559 A JPH11201559 A JP H11201559A
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- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Landscapes
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 曇りの日でも十分な温度のお湯が得られ、お
湯の使用量が少なくても貯湯槽のお湯を無駄なく利用で
きる太陽熱利用給湯装置を提供する。 【解決手段】 熱媒を、太陽熱集熱器と貯湯槽内に配置
された熱交換器を含む完全密閉集熱系統内で循環させる
ように構成された密閉循環型の太陽熱利用給湯装置にお
いて、前記貯湯槽内に内部を垂直方向に沿ってほぼ等分
割するように少なくとも２個の熱交換器を設け、給湯量
に応じてこれら各熱交換器への熱媒の供給を選択的に制
御することを特徴とするとするもの。
湯の使用量が少なくても貯湯槽のお湯を無駄なく利用で
きる太陽熱利用給湯装置を提供する。 【解決手段】 熱媒を、太陽熱集熱器と貯湯槽内に配置
された熱交換器を含む完全密閉集熱系統内で循環させる
ように構成された密閉循環型の太陽熱利用給湯装置にお
いて、前記貯湯槽内に内部を垂直方向に沿ってほぼ等分
割するように少なくとも２個の熱交換器を設け、給湯量
に応じてこれら各熱交換器への熱媒の供給を選択的に制
御することを特徴とするとするもの。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽熱利用給湯装置
に関し、詳しくは、太陽熱集熱器と貯湯槽内に配置され
た熱交換器との間で熱媒を循環させ、貯湯槽内の水を加
熱するように構成した密閉循環型の太陽熱利用給湯装置
における太陽熱の利用効率の改善に関するものである。
に関し、詳しくは、太陽熱集熱器と貯湯槽内に配置され
た熱交換器との間で熱媒を循環させ、貯湯槽内の水を加
熱するように構成した密閉循環型の太陽熱利用給湯装置
における太陽熱の利用効率の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】太陽熱利用給湯装置は、直接的には燃料
の消費を伴わず地球温暖化の要因とされる二酸化炭素を
発生しない地球環境に優しいエネルギー変換手段の一つ
であって、従来から各種の装置が提案され実用化されて
いる。
の消費を伴わず地球温暖化の要因とされる二酸化炭素を
発生しない地球環境に優しいエネルギー変換手段の一つ
であって、従来から各種の装置が提案され実用化されて
いる。
【０００３】一般に、太陽熱利用給湯装置は、太陽熱を
集める集熱器と、この集熱器が集めた熱で水を暖めてお
湯に変換して蓄える貯湯槽と、これら集熱器と貯湯槽間
で熱媒を循環させる集熱系統とで構成されている。そし
て、熱媒を循環させる集熱系統の方式に従って、熱媒が
大気に触れないように集熱系統を密閉した密閉循環型
と、集熱系統の一部である熱媒タンクを大気に開放した
開放循環型とに分類されている。なお熱媒としては、集
熱系統の凍結を防止するために、不凍液を用いることが
多い。
集める集熱器と、この集熱器が集めた熱で水を暖めてお
湯に変換して蓄える貯湯槽と、これら集熱器と貯湯槽間
で熱媒を循環させる集熱系統とで構成されている。そし
て、熱媒を循環させる集熱系統の方式に従って、熱媒が
大気に触れないように集熱系統を密閉した密閉循環型
と、集熱系統の一部である熱媒タンクを大気に開放した
開放循環型とに分類されている。なお熱媒としては、集
熱系統の凍結を防止するために、不凍液を用いることが
多い。
【０００４】ここで、密閉循環型は、熱媒の温度変化に
よる体積変化に応じて集熱系統内部の圧力が大きく変化
するものの、熱媒が大気と接触しないことから熱媒の劣
化を防止でき、配管の腐食も発生しにくいという利点が
ある。これに対し開放循環型は、集熱系統の一部を大気
に開放しているので集熱系統内部の圧力変動を小さく抑
えることができるものの、熱媒の酸化による劣化や蒸発
による熱媒の減少など保守面に少なからず問題がある。
よる体積変化に応じて集熱系統内部の圧力が大きく変化
するものの、熱媒が大気と接触しないことから熱媒の劣
化を防止でき、配管の腐食も発生しにくいという利点が
ある。これに対し開放循環型は、集熱系統の一部を大気
に開放しているので集熱系統内部の圧力変動を小さく抑
えることができるものの、熱媒の酸化による劣化や蒸発
による熱媒の減少など保守面に少なからず問題がある。
【０００５】図３は、このような密閉循環型の太陽熱利
用給湯装置の従来の一例を示す構成説明図である。図に
おいて、集熱器１は太陽熱を集めるものであり、その流
入口にはポンプ２の吐出口が接続されていて、一定流量
の熱媒が循環供給される。ポンプ２の吸入口には熱媒の
温度変化による体積変化分を吸収する膨張槽３の出口が
接続されている。膨張槽３の入口には熱交換器４の出口
が接続されている。該熱交換器４は貯湯槽５の内部の下
方に配置されている。熱交換器４の入口は集熱器１の流
出口に接続されている。集熱器１の流出口近傍には、熱
媒の温度を測定するための第１温度センサー６が設けら
れている。貯湯槽５の底部には貯湯槽５に給水するため
の給水管７が接続され、貯湯槽５の熱交換器４の出口の
近傍には内部のお湯の温度を測定するための第２温度セ
ンサー８が設けられている。貯湯槽５の頂部には加熱さ
れたお湯を外部に給湯するための給湯管９が接続されて
いて、該給湯管９の端部には開閉バルブ１０が接続され
ている。制御器１１には第１，第２温度センサー６，８
の出力信号が入力されている。そして制御器１１はこれ
ら第１，第２温度センサー６，８の出力信号の差に応じ
てポンプ２の作動・停止（オン・オフ）を制御する。
用給湯装置の従来の一例を示す構成説明図である。図に
おいて、集熱器１は太陽熱を集めるものであり、その流
入口にはポンプ２の吐出口が接続されていて、一定流量
の熱媒が循環供給される。ポンプ２の吸入口には熱媒の
温度変化による体積変化分を吸収する膨張槽３の出口が
接続されている。膨張槽３の入口には熱交換器４の出口
が接続されている。該熱交換器４は貯湯槽５の内部の下
方に配置されている。熱交換器４の入口は集熱器１の流
出口に接続されている。集熱器１の流出口近傍には、熱
媒の温度を測定するための第１温度センサー６が設けら
れている。貯湯槽５の底部には貯湯槽５に給水するため
の給水管７が接続され、貯湯槽５の熱交換器４の出口の
近傍には内部のお湯の温度を測定するための第２温度セ
ンサー８が設けられている。貯湯槽５の頂部には加熱さ
れたお湯を外部に給湯するための給湯管９が接続されて
いて、該給湯管９の端部には開閉バルブ１０が接続され
ている。制御器１１には第１，第２温度センサー６，８
の出力信号が入力されている。そして制御器１１はこれ
ら第１，第２温度センサー６，８の出力信号の差に応じ
てポンプ２の作動・停止（オン・オフ）を制御する。
【０００６】このように構成された従来装置の動作を説
明する。貯湯槽５は常に給水管７からの給水圧がかけら
れた密閉状態となっていて、給湯管９の開閉バルブ１０
を開いて給湯すると給湯した分量だけ自動的に給水管７
から給水される。熱媒としては、集熱系統の凍結を防止
するために、プロピレングリコールを主成分とした不凍
液を用いている。該熱媒は、ポンプ２をオンにすること
により集熱系統を循環する。すなわち、制御器１１は、
例えば第１温度センサー６の測定温度と第２温度センサ
ー８の測定温度の差Ｔｄが７℃以上（７℃≦Ｔｄ）のと
きにポンプ２をオンにして熱媒の循環を開始させ、測定
温度の差Ｔｄが４℃以下（４℃≧Ｔｄ）のときにポンプ
２をオフにして熱媒の循環を停止させる。
明する。貯湯槽５は常に給水管７からの給水圧がかけら
れた密閉状態となっていて、給湯管９の開閉バルブ１０
を開いて給湯すると給湯した分量だけ自動的に給水管７
から給水される。熱媒としては、集熱系統の凍結を防止
するために、プロピレングリコールを主成分とした不凍
液を用いている。該熱媒は、ポンプ２をオンにすること
により集熱系統を循環する。すなわち、制御器１１は、
例えば第１温度センサー６の測定温度と第２温度センサ
ー８の測定温度の差Ｔｄが７℃以上（７℃≦Ｔｄ）のと
きにポンプ２をオンにして熱媒の循環を開始させ、測定
温度の差Ｔｄが４℃以下（４℃≧Ｔｄ）のときにポンプ
２をオフにして熱媒の循環を停止させる。
【０００７】測定温度の差Ｔｄが７℃以上になってポン
プ２をオンにすることにより熱媒は集熱器１に流れ込ん
で集熱する。集熱器１で加熱された熱媒は貯湯槽５の熱
交換器４に流れ込む。そして貯湯槽５内の水との間で熱
交換を行い水を加熱する。この加熱を継続することによ
りお湯の温度は上昇し、測定温度の差Ｔｄは小さくな
る。測定温度の差Ｔｄが４℃以下になるとポンプ２をオ
フさせて熱媒の循環を停止させ水の加熱を止める。
プ２をオンにすることにより熱媒は集熱器１に流れ込ん
で集熱する。集熱器１で加熱された熱媒は貯湯槽５の熱
交換器４に流れ込む。そして貯湯槽５内の水との間で熱
交換を行い水を加熱する。この加熱を継続することによ
りお湯の温度は上昇し、測定温度の差Ｔｄは小さくな
る。測定温度の差Ｔｄが４℃以下になるとポンプ２をオ
フさせて熱媒の循環を停止させ水の加熱を止める。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしこのような構成
の装置によれば、熱交換器４が貯湯槽５内の下部に設け
られているために、貯湯槽５の内部に充填されている水
全体を加熱昇温することになり、冬季や曇りの日など日
射の弱い日には、ぬるいお湯しか得られず、ボイラーな
どによる補助的な加熱昇温が必要になる。
の装置によれば、熱交換器４が貯湯槽５内の下部に設け
られているために、貯湯槽５の内部に充填されている水
全体を加熱昇温することになり、冬季や曇りの日など日
射の弱い日には、ぬるいお湯しか得られず、ボイラーな
どによる補助的な加熱昇温が必要になる。
【０００９】また、お湯の使用量が少ない場合には、エ
ネルギーを有効に利用できないという問題もある。これ
ら従来装置の問題点を計算例で示すと以下のようにな
る。
ネルギーを有効に利用できないという問題もある。これ
ら従来装置の問題点を計算例で示すと以下のようにな
る。
【００１０】まず天候は曇り、日射量は２０００kcal/
ｍ2 、集熱器は１．８２ｍ2×３枚＝５．４６ｍ2 、集
熱効率５０％、貯湯槽容積３００リットル、給水温度１
５℃とする。この場合の貯湯槽５内の水の到達温度Ｔ
は、 Ｔ＝１５＋（２０００×５．４６×０．５÷３００） ＝１５＋１８．２＝３３．２℃ となり、温度が低いため、ボイラーなどによる加熱が必
要になる。
ｍ2 、集熱器は１．８２ｍ2×３枚＝５．４６ｍ2 、集
熱効率５０％、貯湯槽容積３００リットル、給水温度１
５℃とする。この場合の貯湯槽５内の水の到達温度Ｔ
は、 Ｔ＝１５＋（２０００×５．４６×０．５÷３００） ＝１５＋１８．２＝３３．２℃ となり、温度が低いため、ボイラーなどによる加熱が必
要になる。
【００１１】そして、この状況で１００リットルのみ使
用した場合を想定すると、残りの２００リットルは翌日
まで持ち越されるが、結局は放熱してしまうことから有
効利用には至らず、集熱したエネルギーを２／３を捨て
たことになるとともに、ボイラーによる無駄な加熱を行
ったことにもなる。
用した場合を想定すると、残りの２００リットルは翌日
まで持ち越されるが、結局は放熱してしまうことから有
効利用には至らず、集熱したエネルギーを２／３を捨て
たことになるとともに、ボイラーによる無駄な加熱を行
ったことにもなる。
【００１２】本発明はこのような観点に着目してなされ
たものであり、曇りの日でも十分な温度のお湯が得ら
れ、お湯の使用量が少なくてもエネルギーを無駄なく利
用できる太陽熱利用給湯装置を提供することを目的とす
る。
たものであり、曇りの日でも十分な温度のお湯が得ら
れ、お湯の使用量が少なくてもエネルギーを無駄なく利
用できる太陽熱利用給湯装置を提供することを目的とす
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明のうち請求項１記載の発明は、太陽熱集熱器と貯湯
槽内に配置された熱交換器との間で熱媒を循環させ、貯
湯槽内の水を加熱するように構成した密閉循環型の太陽
熱利用給湯装置において、前記貯湯槽の内部を上下方向
に分割して加熱できるように、前記貯湯槽内に複数の熱
交換器を上下方向に並べて設けるとともに、前記貯湯槽
内の分割領域のうちの上部領域を優先して加熱するよう
に、前記熱交換器の少なくとも一つを選択しその熱交換
器に熱媒を供給することを特徴とするものである。
発明のうち請求項１記載の発明は、太陽熱集熱器と貯湯
槽内に配置された熱交換器との間で熱媒を循環させ、貯
湯槽内の水を加熱するように構成した密閉循環型の太陽
熱利用給湯装置において、前記貯湯槽の内部を上下方向
に分割して加熱できるように、前記貯湯槽内に複数の熱
交換器を上下方向に並べて設けるとともに、前記貯湯槽
内の分割領域のうちの上部領域を優先して加熱するよう
に、前記熱交換器の少なくとも一つを選択しその熱交換
器に熱媒を供給することを特徴とするものである。
【００１４】このような構成において、貯湯槽内の高温
の範囲は、内部の湯温の上昇に伴って上部領域から下部
領域へと段階的に広がる。これにより、曇りの日は貯湯
槽内の上部だけを加熱することになり、曇りの日でも全
体を加熱していた従来構成と比較して十分な温度のお湯
を得ることができる。
の範囲は、内部の湯温の上昇に伴って上部領域から下部
領域へと段階的に広がる。これにより、曇りの日は貯湯
槽内の上部だけを加熱することになり、曇りの日でも全
体を加熱していた従来構成と比較して十分な温度のお湯
を得ることができる。
【００１５】上述の目的を達成する本発明のうち請求項
２記載の発明は、太陽熱集熱器と貯湯槽内に配置された
熱交換器との間で熱媒を循環させ、貯湯槽内の水を加熱
するように構成した密閉循環型の太陽熱利用給湯装置に
おいて、太陽熱集熱器と貯湯槽内に配置された熱交換器
との間で熱媒を循環させポンプと、前記貯湯槽内に、内
部を上下方向に分割して加熱するように、上下方向に並
べて設けられた複数の熱交換器と、これら各熱交換器へ
の熱媒の供給を選択的に制御するバルブと、前記太陽熱
集熱器の出口側の熱媒の温度を測定する第１温度センサ
ーと、前記各熱交換器近傍の水温を測定する複数の第２
温度センサーと、前記第１温度センサーの出力信号に基
づき熱媒の循環を開始させるとともに、前記貯湯槽内の
分割領域のうちの上部領域を優先して加熱するように、
前記第２温度センサーの出力信号に基づいて、前記各バ
ルブを開閉制御する制御器と、を設けたことを特徴とす
るものである。
２記載の発明は、太陽熱集熱器と貯湯槽内に配置された
熱交換器との間で熱媒を循環させ、貯湯槽内の水を加熱
するように構成した密閉循環型の太陽熱利用給湯装置に
おいて、太陽熱集熱器と貯湯槽内に配置された熱交換器
との間で熱媒を循環させポンプと、前記貯湯槽内に、内
部を上下方向に分割して加熱するように、上下方向に並
べて設けられた複数の熱交換器と、これら各熱交換器へ
の熱媒の供給を選択的に制御するバルブと、前記太陽熱
集熱器の出口側の熱媒の温度を測定する第１温度センサ
ーと、前記各熱交換器近傍の水温を測定する複数の第２
温度センサーと、前記第１温度センサーの出力信号に基
づき熱媒の循環を開始させるとともに、前記貯湯槽内の
分割領域のうちの上部領域を優先して加熱するように、
前記第２温度センサーの出力信号に基づいて、前記各バ
ルブを開閉制御する制御器と、を設けたことを特徴とす
るものである。
【００１６】このような構成において、制御器は、第
１，第２温度センサーの出力信号に基づいて、貯湯槽内
の上部に配置された熱交換器から下部に配置された熱交
換器へと、熱交換器を切り替えて熱媒を流すように各バ
ルブを開閉制御する。
１，第２温度センサーの出力信号に基づいて、貯湯槽内
の上部に配置された熱交換器から下部に配置された熱交
換器へと、熱交換器を切り替えて熱媒を流すように各バ
ルブを開閉制御する。
【００１７】これにより、貯湯槽内の上部に配置された
熱交換器に熱媒が流れ、最初は貯湯槽内の上部領域だけ
が加熱されることになる。貯湯槽内の上部領域の加熱が
終わるとこれに続いて下部に配置された熱交換器に熱媒
が流れることになり、最終的には、貯湯槽内全体が加熱
されることになる。
熱交換器に熱媒が流れ、最初は貯湯槽内の上部領域だけ
が加熱されることになる。貯湯槽内の上部領域の加熱が
終わるとこれに続いて下部に配置された熱交換器に熱媒
が流れることになり、最終的には、貯湯槽内全体が加熱
されることになる。
【００１８】ここで、バルブとして三方バルブを用いれ
ば、複数のバルブを組み合わせて流路の切り換えを行う
構成に比べて切換制御が容易になり、システム構成を簡
略化できる。
ば、複数のバルブを組み合わせて流路の切り換えを行う
構成に比べて切換制御が容易になり、システム構成を簡
略化できる。
【００１９】上述の目的を達成する本発明のうち請求項
３記載の発明は、請求項２記載の太陽熱利用給湯装置に
おいて、複数の熱交換器を並列に接続し、バルブの開閉
により任意の熱交換器を選択して、熱媒を供給すること
を特徴とするものである。
３記載の発明は、請求項２記載の太陽熱利用給湯装置に
おいて、複数の熱交換器を並列に接続し、バルブの開閉
により任意の熱交換器を選択して、熱媒を供給すること
を特徴とするものである。
【００２０】これにより、貯湯槽内に配置された上部お
よび下部の熱交換器に個別に熱媒を流すことができ、貯
湯槽内の温度制御を個別に行える。上述の目的を達成す
る本発明のうち請求項４記載の発明は、請求項２記載の
太陽熱利用給湯装置において、複数の熱交換器を直列に
接続するとともに、少なくとも一つの熱交換器にはこれ
と並列の熱媒のバイパスを設け、バルブの開閉により任
意の熱交換器を選択して、熱媒を供給することを特徴と
するものである。
よび下部の熱交換器に個別に熱媒を流すことができ、貯
湯槽内の温度制御を個別に行える。上述の目的を達成す
る本発明のうち請求項４記載の発明は、請求項２記載の
太陽熱利用給湯装置において、複数の熱交換器を直列に
接続するとともに、少なくとも一つの熱交換器にはこれ
と並列の熱媒のバイパスを設け、バルブの開閉により任
意の熱交換器を選択して、熱媒を供給することを特徴と
するものである。
【００２１】これにより、貯湯槽内に配置された上部の
熱交換器を通った後の熱媒を、下部の熱交換器に流すこ
と等が可能になり、貯湯槽内を効率的に加熱することも
可能になる。
熱交換器を通った後の熱媒を、下部の熱交換器に流すこ
と等が可能になり、貯湯槽内を効率的に加熱することも
可能になる。
【００２２】上述の目的を達成する本発明のうち請求項
５記載の発明は、太陽熱集熱器と貯湯槽内に配置された
熱交換器との間で熱媒を循環させ、貯湯槽内の水を加熱
するように構成した密閉循環型の太陽熱利用給湯装置に
おいて、太陽熱集熱器と貯湯槽内に配置された熱交換器
との間で熱媒を循環させポンプと、前記貯湯槽内に設け
られた熱交換器と、前記太陽熱集熱器の出口側の熱媒の
温度を測定する第１温度センサーと、前記熱交換器近傍
の水温を測定する第２温度センサーと、前記第１温度セ
ンサーによる測定温度と前記第２温度センサーによる測
定温度の差温が一定になるように前記ポンプによるの熱
媒の循環速度を制御する制御器と、を設けたことを特徴
とするものである。
５記載の発明は、太陽熱集熱器と貯湯槽内に配置された
熱交換器との間で熱媒を循環させ、貯湯槽内の水を加熱
するように構成した密閉循環型の太陽熱利用給湯装置に
おいて、太陽熱集熱器と貯湯槽内に配置された熱交換器
との間で熱媒を循環させポンプと、前記貯湯槽内に設け
られた熱交換器と、前記太陽熱集熱器の出口側の熱媒の
温度を測定する第１温度センサーと、前記熱交換器近傍
の水温を測定する第２温度センサーと、前記第１温度セ
ンサーによる測定温度と前記第２温度センサーによる測
定温度の差温が一定になるように前記ポンプによるの熱
媒の循環速度を制御する制御器と、を設けたことを特徴
とするものである。
【００２３】これにより、貯湯槽内の水と熱媒の温度差
を大きくとることができ、より高い熱交換性能を維持で
きる。
を大きくとることができ、より高い熱交換性能を維持で
きる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明の実施の
形態例を説明する。図１は本発明に基づく太陽熱利用給
湯装置の実施の形態例を示す構成説明図であり、図３と
共通する部分には同一の符号を付けてそれらの再説明は
省略する。図において、貯湯槽５内には内部を上下方向
にほぼ等分割して加熱できるように３個の熱交換器１
２，１３，１４が設けられている。これら各熱交換器１
２，１３，１４の近傍にはお湯の温度を測定するための
第２温度センサー１５，１６，１７が設けられている。
これら第２温度センサー１５，１６，１７の測定信号は
制御器１１に入力されている。各熱交換器１２，１３，
１４の出口は膨張槽３の入口に共通に接続されている。
熱交換器１２の入口は三方バルブ１８の一方の出口に接
続され、熱交換器１３の入口は三方バルブ１８の他方の
出口に接続されている。三方バルブ１８の入口には三方
バルブ１９の一方の出口が接続され、熱交換器１４の入
口は三方バルブ１９の他方の出口に接続されている。こ
れら三方バルブ１８，１９の流路は、第１，第２温度セ
ンサー６，１５，１６，１７の出力信号に基づいて制御
器１１により切換制御される。
形態例を説明する。図１は本発明に基づく太陽熱利用給
湯装置の実施の形態例を示す構成説明図であり、図３と
共通する部分には同一の符号を付けてそれらの再説明は
省略する。図において、貯湯槽５内には内部を上下方向
にほぼ等分割して加熱できるように３個の熱交換器１
２，１３，１４が設けられている。これら各熱交換器１
２，１３，１４の近傍にはお湯の温度を測定するための
第２温度センサー１５，１６，１７が設けられている。
これら第２温度センサー１５，１６，１７の測定信号は
制御器１１に入力されている。各熱交換器１２，１３，
１４の出口は膨張槽３の入口に共通に接続されている。
熱交換器１２の入口は三方バルブ１８の一方の出口に接
続され、熱交換器１３の入口は三方バルブ１８の他方の
出口に接続されている。三方バルブ１８の入口には三方
バルブ１９の一方の出口が接続され、熱交換器１４の入
口は三方バルブ１９の他方の出口に接続されている。こ
れら三方バルブ１８，１９の流路は、第１，第２温度セ
ンサー６，１５，１６，１７の出力信号に基づいて制御
器１１により切換制御される。
【００２５】すなわち、例えば貯湯槽５内のお湯の設定
温度を７０℃とすると、第２温度センサー１５の測定温
度が７０℃以下の場合には熱交換器１２のみに熱媒が流
れるように制御器１１は三方バルブ１８，１９の流路を
切換制御する。これにより、熱交換器１２は貯湯槽５内
の上部１／３を加熱昇温することになる。
温度を７０℃とすると、第２温度センサー１５の測定温
度が７０℃以下の場合には熱交換器１２のみに熱媒が流
れるように制御器１１は三方バルブ１８，１９の流路を
切換制御する。これにより、熱交換器１２は貯湯槽５内
の上部１／３を加熱昇温することになる。
【００２６】第２温度センサー１５の測定温度が７０℃
以上になると、熱交換器１３のみに熱媒が流れるように
制御器１１は三方バルブ１８，１９の流路を切換制御す
る。これにより、熱交換器１３は貯湯槽５内の上部２／
３を加熱昇温することになる。
以上になると、熱交換器１３のみに熱媒が流れるように
制御器１１は三方バルブ１８，１９の流路を切換制御す
る。これにより、熱交換器１３は貯湯槽５内の上部２／
３を加熱昇温することになる。
【００２７】第２温度センサー１６の測定温度が７０℃
以上になると、熱交換器１４のみに熱媒が流れるように
制御器１１は三方バルブ１８，１９の流路を切換制御す
る。これにより、熱交換器１４は貯湯槽５内部全体を加
熱昇温することになる。
以上になると、熱交換器１４のみに熱媒が流れるように
制御器１１は三方バルブ１８，１９の流路を切換制御す
る。これにより、熱交換器１４は貯湯槽５内部全体を加
熱昇温することになる。
【００２８】制御器１１は第１温度センサー６の測定温
度と第２温度センサー１５，１６，１７との測定温度の
差Ｔｄに基づいてポンプ２のオン・オフ制御も行う。例
えば熱交換器１２のみに熱媒が流れる状態において、第
１温度センサー６の測定温度と第２温度センサー１５の
測定温度との差が例えば７℃以上（７℃≦Ｔｄ）のとき
にポンプ２をオンにし、測定温度の差Ｔｄが例えば４℃
以下（４℃≧Ｔｄ）のときにポンプ２をオフにする。以
下同様に、熱交換器１３のみに熱媒が流れる状態では第
１温度センサー６の測定温度と第２温度センサー１６の
測定温度との差に基づいてポンプ２のオン・オフ制御を
行い、熱交換器１４のみに熱媒が流れる状態では第１温
度センサー６の測定温度と第２温度センサー１７の測定
温度との差に基づいてポンプ２のオン・オフ制御を行
う。
度と第２温度センサー１５，１６，１７との測定温度の
差Ｔｄに基づいてポンプ２のオン・オフ制御も行う。例
えば熱交換器１２のみに熱媒が流れる状態において、第
１温度センサー６の測定温度と第２温度センサー１５の
測定温度との差が例えば７℃以上（７℃≦Ｔｄ）のとき
にポンプ２をオンにし、測定温度の差Ｔｄが例えば４℃
以下（４℃≧Ｔｄ）のときにポンプ２をオフにする。以
下同様に、熱交換器１３のみに熱媒が流れる状態では第
１温度センサー６の測定温度と第２温度センサー１６の
測定温度との差に基づいてポンプ２のオン・オフ制御を
行い、熱交換器１４のみに熱媒が流れる状態では第１温
度センサー６の測定温度と第２温度センサー１７の測定
温度との差に基づいてポンプ２のオン・オフ制御を行
う。
【００２９】このように構成される本発明装置の到達水
温を計算例で示すと以下のようになる。なお従来と同様
に天候は曇り、日射量は２０００kcal/ｍ2 、集熱器は
１．８２ｍ2×３枚＝５．４６ｍ2 、集熱効率５０％、
貯湯槽容積３００リットル、給水温度１５℃とする。た
だし、本発明装置では貯湯槽５内の上部１／３を加熱昇
温させるものとする。この場合の到達温度Ｔは、次式の
ように計算される。
温を計算例で示すと以下のようになる。なお従来と同様
に天候は曇り、日射量は２０００kcal/ｍ2 、集熱器は
１．８２ｍ2×３枚＝５．４６ｍ2 、集熱効率５０％、
貯湯槽容積３００リットル、給水温度１５℃とする。た
だし、本発明装置では貯湯槽５内の上部１／３を加熱昇
温させるものとする。この場合の到達温度Ｔは、次式の
ように計算される。
【００３０】 Ｔ＝１５＋（２０００×５．４６×０．５÷１００） ＝１５＋５４．６＝６９．６℃ よって、ボイラーなどによる加熱が不要な温度に到達す
ることになる。そして、この状況で１００リットルのみ
使用した場合を想定すると、加熱昇温させた分だけを使
用することから、エネルギーを有効利用できることにな
る。
ることになる。そして、この状況で１００リットルのみ
使用した場合を想定すると、加熱昇温させた分だけを使
用することから、エネルギーを有効利用できることにな
る。
【００３１】図２は本発明に基づく太陽熱利用給湯装置
の他の実施の形態例を示す構成説明図であり、図１と共
通する部分には同一の符号を付けてそれらの再説明は省
略する。図２の形態例では、熱交換器１２，１３，１４
は直列接続されている。すなわち熱交換器１２の出口は
膨張槽３に接続され、熱交換器１２の入口は三方バルブ
１８の一方の出口に接続されるとともに熱交換器１３の
出口に接続され、熱交換器１３の入口は三方バルブ１９
の一方の出口に接続されるとともに熱交換器１４の出口
に接続され、熱交換器１４の入口は三方バルブ１９の他
方の出口に接続されている。三方バルブ１８の入口は集
熱器1の出口に接続され、三方バルブ１８の他方の出口
は三方バルブ１９の入口に接続されている。これら三方
バルブ１８，１９の流路は、第１，第２温度センサー
６，１５，１６，１７の出力信号に基づいて制御器１１
により切換制御される。
の他の実施の形態例を示す構成説明図であり、図１と共
通する部分には同一の符号を付けてそれらの再説明は省
略する。図２の形態例では、熱交換器１２，１３，１４
は直列接続されている。すなわち熱交換器１２の出口は
膨張槽３に接続され、熱交換器１２の入口は三方バルブ
１８の一方の出口に接続されるとともに熱交換器１３の
出口に接続され、熱交換器１３の入口は三方バルブ１９
の一方の出口に接続されるとともに熱交換器１４の出口
に接続され、熱交換器１４の入口は三方バルブ１９の他
方の出口に接続されている。三方バルブ１８の入口は集
熱器1の出口に接続され、三方バルブ１８の他方の出口
は三方バルブ１９の入口に接続されている。これら三方
バルブ１８，１９の流路は、第１，第２温度センサー
６，１５，１６，１７の出力信号に基づいて制御器１１
により切換制御される。
【００３２】すなわち、例えば貯湯槽５内のお湯の設定
温度を７０℃とすると、第２温度センサー１５の測定温
度が７０℃以下の場合には熱交換器１２のみに熱媒が流
れるように制御器１１は三方バルブ１８の流路を切換制
御する。これにより、熱交換器１２は貯湯槽５内の上部
１／３を加熱昇温することになる。
温度を７０℃とすると、第２温度センサー１５の測定温
度が７０℃以下の場合には熱交換器１２のみに熱媒が流
れるように制御器１１は三方バルブ１８の流路を切換制
御する。これにより、熱交換器１２は貯湯槽５内の上部
１／３を加熱昇温することになる。
【００３３】第２温度センサー１５の測定温度が７０℃
以上になると、熱交換器１２，１３に熱媒が流れるよう
に制御器１１は三方バルブ１８，１９の流路を切換制御
する。これにより、熱交換器１２，１３は貯湯槽５内の
上部２／３を加熱昇温することになる。
以上になると、熱交換器１２，１３に熱媒が流れるよう
に制御器１１は三方バルブ１８，１９の流路を切換制御
する。これにより、熱交換器１２，１３は貯湯槽５内の
上部２／３を加熱昇温することになる。
【００３４】温度センサー１６の測定温度が７０℃以上
になると、すべての熱交換器１２，１３，１４に熱媒が
流れるように制御器１１は三方バルブ１８，１９の流路
を切換制御する。これにより、熱交換器１２，１３，１
４は貯湯槽５内部全体を加熱昇温することになる。
になると、すべての熱交換器１２，１３，１４に熱媒が
流れるように制御器１１は三方バルブ１８，１９の流路
を切換制御する。これにより、熱交換器１２，１３，１
４は貯湯槽５内部全体を加熱昇温することになる。
【００３５】制御器１１は第１温度センサー６の測定温
度と第２温度センサー１５，１６，１７との測定温度の
差Ｔｄに基づいてポンプ２のオン・オフ制御も行う。例
えば熱交換器１２のみに熱媒が流れる状態において、第
１温度センサー６の測定温度と第２温度センサー１５の
測定温度との差が例えば７℃以上（７℃≦Ｔｄ）のとき
にポンプ２をオンにし、測定温度の差Ｔｄが例えば４℃
以下（４℃≧Ｔｄ）のときにポンプ２をオフにする。以
下同様に、熱交換器１２，１３に熱媒が流れる状態では
第１温度センサー６の測定温度と第２温度センサー１６
の測定温度との差に基づいてポンプ２のオン・オフ制御
を行い、熱交換器１２，１３，１４に熱媒が流れる状態
では第１温度センサー６の測定温度と第２温度センサー
１７の測定温度との差に基づいてポンプ２のオン・オフ
制御を行う。そして第２温度センサー１５，１６，１７
は常に温度を感知していて、１５→１６→１７の順で優
先的に上方で熱交換させる。例えば熱交換器１４に熱媒
を流しているときに第２温度センサー１５の測定温度が
７０℃以下になったら熱交換器１２に熱媒を流すように
する。
度と第２温度センサー１５，１６，１７との測定温度の
差Ｔｄに基づいてポンプ２のオン・オフ制御も行う。例
えば熱交換器１２のみに熱媒が流れる状態において、第
１温度センサー６の測定温度と第２温度センサー１５の
測定温度との差が例えば７℃以上（７℃≦Ｔｄ）のとき
にポンプ２をオンにし、測定温度の差Ｔｄが例えば４℃
以下（４℃≧Ｔｄ）のときにポンプ２をオフにする。以
下同様に、熱交換器１２，１３に熱媒が流れる状態では
第１温度センサー６の測定温度と第２温度センサー１６
の測定温度との差に基づいてポンプ２のオン・オフ制御
を行い、熱交換器１２，１３，１４に熱媒が流れる状態
では第１温度センサー６の測定温度と第２温度センサー
１７の測定温度との差に基づいてポンプ２のオン・オフ
制御を行う。そして第２温度センサー１５，１６，１７
は常に温度を感知していて、１５→１６→１７の順で優
先的に上方で熱交換させる。例えば熱交換器１４に熱媒
を流しているときに第２温度センサー１５の測定温度が
７０℃以下になったら熱交換器１２に熱媒を流すように
する。
【００３６】なお上記各形態例ではポンプ２をオン・オ
フ制御するものとして説明したが、差温が小さいと貯湯
槽５内でお湯と熱媒の温度差が小さくなるために熱交換
性能が低下してしまうという問題がある。このような問
題の対策としては、一定差温以上を保持するようにポン
プ２の回転数を制御器１１で制御すればよい。例えば差
温設定を７℃以上８℃以下の値に選び、差温５℃のとき
はポンプ２の回転数を下げて熱媒の温度を上昇させ、差
温が設定値に近づくように制御する。
フ制御するものとして説明したが、差温が小さいと貯湯
槽５内でお湯と熱媒の温度差が小さくなるために熱交換
性能が低下してしまうという問題がある。このような問
題の対策としては、一定差温以上を保持するようにポン
プ２の回転数を制御器１１で制御すればよい。例えば差
温設定を７℃以上８℃以下の値に選び、差温５℃のとき
はポンプ２の回転数を下げて熱媒の温度を上昇させ、差
温が設定値に近づくように制御する。
【００３７】これにより、貯湯槽５内のお湯と熱媒の温
度差を一定以上大きくとれるため、高い熱交換性能を維
持できることになる。また、上記各形態例では貯湯槽５
内に３個の熱交換器を設ける例を説明したが、３個に限
るものではなく、２個でもよいし４個以上でもよい。
度差を一定以上大きくとれるため、高い熱交換性能を維
持できることになる。また、上記各形態例では貯湯槽５
内に３個の熱交換器を設ける例を説明したが、３個に限
るものではなく、２個でもよいし４個以上でもよい。
【００３８】また貯湯槽５内の容積は３００リットルに
限るものではなく、用途に応じてこれよりも大きくても
よいし小さくてもよい。熱媒は凍結の恐れがなければ水
を用いてもよい。
限るものではなく、用途に応じてこれよりも大きくても
よいし小さくてもよい。熱媒は凍結の恐れがなければ水
を用いてもよい。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
曇りの日でも十分な温度のお湯が得られ、お湯の使用量
が少なくてもエネルギーを無駄なく利用できる太陽熱利
用給湯装置を提供することができる。
曇りの日でも十分な温度のお湯が得られ、お湯の使用量
が少なくてもエネルギーを無駄なく利用できる太陽熱利
用給湯装置を提供することができる。
【図１】本発明に基づく太陽熱利用給湯装置の実施の形
態例を示す構成説明図である。
態例を示す構成説明図である。
【図２】本発明に基づく太陽熱利用給湯装置の他の実施
の形態例を示す構成説明図である。
の形態例を示す構成説明図である。
【図３】密閉循環型の太陽熱利用給湯装置の従来の一例
を示す構成説明図である。
を示す構成説明図である。
１ 集熱器 ２ ポンプ ３ 膨張槽 ５ 貯湯槽 ７ 給水管 ９ 給湯管 １１ 制御器 １２，１３，１４ 熱交換器 ６，１５，１６，１７ 温度センサー １８，１９ 三方バルブ
Claims (5)
- 【請求項１】 太陽熱集熱器と貯湯槽内に配置された熱
交換器との間で熱媒を循環させ、貯湯槽内の水を加熱す
るように構成した密閉循環型の太陽熱利用給湯装置にお
いて、 前記貯湯槽の内部を上下方向に分割して加熱できるよう
に、前記貯湯槽内に複数の熱交換器を上下方向に並べて
設けるとともに、前記貯湯槽内の分割領域のうちの上部
領域を優先して加熱するように、前記熱交換器の少なく
とも一つを選択しその熱交換器に熱媒を供給することを
特徴とする太陽熱利用給湯装置。 - 【請求項２】 太陽熱集熱器と貯湯槽内に配置された熱
交換器との間で熱媒を循環させ、貯湯槽内の水を加熱す
るように構成した密閉循環型の太陽熱利用給湯装置にお
いて、 太陽熱集熱器と貯湯槽内に配置された熱交換器との間で
熱媒を循環させポンプと、 前記貯湯槽内に、内部を上下方向に分割して加熱するよ
うに、上下方向に並べて設けられた複数の熱交換器と、 これら各熱交換器への熱媒の供給を選択的に制御するバ
ルブと、 前記太陽熱集熱器の出口側の熱媒の温度を測定する第１
温度センサーと、 前記各熱交換器近傍の水温を測定する複数の第２温度セ
ンサーと、 前記第１温度センサーの出力信号に基づき熱媒の循環を
開始させるとともに、前記貯湯槽内の分割領域のうちの
上部領域を優先して加熱するように、前記第２温度セン
サーの出力信号に基づいて、前記各バルブを開閉制御す
る制御器と、を設けたことを特徴とする太陽熱利用給湯
装置。 - 【請求項３】 前記複数の熱交換器を並列に接続し、前
記バルブの開閉により任意の熱交換器を選択して、熱媒
を供給することを特徴とする請求項２記載の太陽熱利用
給湯装置。 - 【請求項４】 前記複数の熱交換器を直列に接続すると
ともに、少なくとも一つの熱交換器にはこれと並列の熱
媒のバイパスを設け、前記バルブの開閉により任意の熱
交換器を選択して、熱媒を供給することを特徴とする請
求項２記載の太陽熱利用給湯装置。 - 【請求項５】 太陽熱集熱器と貯湯槽内に配置された熱
交換器との間で熱媒を循環させ、貯湯槽内の水を加熱す
るように構成した密閉循環型の太陽熱利用給湯装置にお
いて、 太陽熱集熱器と貯湯槽内に配置された熱交換器との間で
熱媒を循環させポンプと、 前記貯湯槽内に設けられた熱交換器と、 前記太陽熱集熱器の出口側の熱媒の温度を測定する第１
温度センサーと、 前記熱交換器近傍の水温を測定する第２温度センサー
と、 前記第１温度センサーによる測定温度と前記第２温度セ
ンサーによる測定温度の差温が一定になるように前記ポ
ンプによるの熱媒の循環速度を制御する制御器と、を設
けたことを特徴とする太陽熱利用給湯装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10006563A JPH11201559A (ja) | 1998-01-16 | 1998-01-16 | 太陽熱利用給湯装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10006563A JPH11201559A (ja) | 1998-01-16 | 1998-01-16 | 太陽熱利用給湯装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11201559A true JPH11201559A (ja) | 1999-07-30 |
Family
ID=11641812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10006563A Pending JPH11201559A (ja) | 1998-01-16 | 1998-01-16 | 太陽熱利用給湯装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11201559A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110048404A1 (en) * | 2008-01-31 | 2011-03-03 | Faith Louise Limited | Heating system |
| US8037931B2 (en) * | 2008-08-07 | 2011-10-18 | Krassimire Mihaylov Penev | Hybrid water heating system |
| KR101105561B1 (ko) | 2010-05-13 | 2012-01-17 | 주식회사 경동나비엔 | 태양열 시스템 |
| CN109028987A (zh) * | 2018-08-30 | 2018-12-18 | 中冶长天国际工程有限责任公司 | 烧结机及其散热回收组件和方法 |
-
1998
- 1998-01-16 JP JP10006563A patent/JPH11201559A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110048404A1 (en) * | 2008-01-31 | 2011-03-03 | Faith Louise Limited | Heating system |
| US8037931B2 (en) * | 2008-08-07 | 2011-10-18 | Krassimire Mihaylov Penev | Hybrid water heating system |
| KR101105561B1 (ko) | 2010-05-13 | 2012-01-17 | 주식회사 경동나비엔 | 태양열 시스템 |
| WO2011142531A3 (ko) * | 2010-05-13 | 2012-01-19 | 주식회사 경동나비엔 | 태양열 시스템 |
| CN102985763A (zh) * | 2010-05-13 | 2013-03-20 | (株)庆东Navien公司 | 太阳能热系统 |
| US9400122B2 (en) | 2010-05-13 | 2016-07-26 | Kyungdong Navien Co., Ltd. | Solar thermal system |
| CN109028987A (zh) * | 2018-08-30 | 2018-12-18 | 中冶长天国际工程有限责任公司 | 烧结机及其散热回收组件和方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051122 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060328 |