JPS5835356A - 太陽熱給湯装置 - Google Patents

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】 本発明は太陽熱給湯装置に関するものであり、集熱ポン
プに加圧給湯機能を持たせるとともに、集熱ポンプ運転
費の削減と、集熱効率の向上を図った１本の集熱配管か
ら成る太陽熱給湯装置を提供することを目的とする。

従来の太陽熱給湯装置は第２図に示すような構成であっ
た。第２図において１は集熱器であり、この集熱器１へ
は集熱ポンプ２にて蓄熱槽３内の水が、集熱送り管４お
よび返り管６の２本の配管を通って集熱時には常時循環
している。前記蓄熱槽３の上部には給水槽６が設けられ
ており、蓋熱槽３内の水が減ると一旦この給水槽６にポ
ータツブ７を介して給水が行なわれる。給水槽６の水は
給水管１ｏを通って蓄熱槽３の下部に入る。蛇口８へは
蓄熱槽３の上部から給湯加圧ポンプ９で加圧給湯される
。この給湯加圧ポンプ９は集熱ポン７・２に比べ大能力
のものが使用されている。これは給湯時には蛇口１個当
り少なくとも１６ρ／ｍ　ｉ　ｎ程度の給湯量を確保す
る必要があり、複数個の蛇口を有している場合、同時使
用を考えたらかなりの流量と揚程を見込む必要があるた
めである。また、なによりも集熱ポンプ２は集熱時は常
時運転しているため、能力が大きくなると消費電力がか
さみ、省エネルギーに反する点と、循環流量を増すと蓄
熱槽３内の温水が層状に蓄わえられているのが混合して
しまう点から小能力のものが選ばれていた。層状の温水
が混合する限界ｊ・ま、実験によれば３００ａの蓄熱槽
の場合５Ｒ／ｍｉｎ前後であり、循環流量はこれ以下に
設定する必要があった。

この従来例以外にも、集熱ポンプと給湯加圧ポンプを１
つに集約し、集熱ポンプを大能力のポンプに置き換え集
熱配管から直接給湯配管を分岐して取り、分岐部に切換
弁を設け、集熱時と給湯時で切り換える考え方もあった
が、集熱ポンプの運転費がかさむのと、循環流量を低く
するための流量側弁が特別に必要であり、さらに給湯運
転時は集熱運転が一時停止するので実用化には至ってい
なかった。

このような従来の太陽熱給湯装置の欠点は次のような点
である。

（１）集熱運転時には常時集熱ポンプを運転しておく必
要があるため集熱ポンプの運転費が高かった。

（２）集熱配管が送り管と返り管の２本が必要であり、
常時温水が通っているため熱損失が大きかった。

（３）集熱ポンプに給湯加圧ポンプの機能を併せ持たせ
ると、さらに集熱ポンプの運転費は高いものとなり、ま
た集熱配管の熱損失も流量制御弁を使用しない限り流量
がふえるので増大した。

（４）集熱配管から直接給湯配管を分岐して取ると、給
湯運転時に集熱運転が一時停止し集熱効率が低くなった
。

本発明は上記のような従来の太陽熱給湯装置の欠点を、
蓄熱槽から集熱器に至る集熱配管を１本の配管で構成し
、集熱配管からの熱損失を低減するとともに、集熱配管
に集熱ポンプと集熱ポンプの吐出側に給湯配管を分岐し
て設け、集熱ポンプに加圧給湯機能を併せ持たせ、集熱
器への水供給と給湯を制御する制御手段により、蓄熱槽
内の水を間欠的に集熱器に供給し、集熱ポンプの運転時
間の削減と集熱効率の向上す図ったものであり、次にそ
の一実施例を図とともに説明する。第１図において、２
１は太陽熱を集熱する集熱器であり、この集熱器２１の
上部には空気抜き弁２２が設けられている。前記集熱器
２１より下部には、集熱器２１で昇温された温水を蓄え
る蓄熱槽２３が設置されており、集熱器２１へ至る集熱
配管２４は１本の配管で構成されている。集熱配管２４
には集熱ポンプ２６が挿設されていて、集熱ポツプ２６
の吐出側からは給湯配管２６が分岐して設けられて集熱
ポンプ２６が加圧給湯機能を併せ持っている。集熱配管
２４の集熱ポンプ２６の吸込側経路は、第１の経路２７
と第２の経路２８の２つの経路に分岐しており、第１の
経路２７は蓄熱槽２３の上部へ、捷た第２の経路２８は
蓄熱槽２３の下部へそれぞれ持続されている。前記第１
の経路２７と第２９経路２８の分岐部には、第１の経路
２７または第２の経路２８を選択する制御手段の経路切
換弁である電動３方弁２９が設けられ、集熱配管２４に
は電動２方弁３０が設けられており、制御手段の作動部
を構成している。この油制御手段は検出部である集熱器
２１と蓄熱槽２３の温度差を検出する差温サーモ３１、
集熱配管２４に取り付けられた流量スイッチ３２、給湯
配管に取り付けられた圧力スイツチ３３がある。差温サ
ーモ３１は集熱器２１に設けられた高温側センサー３４
と、蓄熱槽２３の下部に設けられた低温側センサー３６
の差温で動作するようになっている。また、圧力スイッ
チ３３の上流側の給湯配管２６には逆止弁３６が設けら
れており、制御手段の作動部を構成している。給湯配管
２６の先端には蛇口３７が付けられており、給湯によっ
て減少した蓄熱槽２３内の水はボールタップ３８を介し
て供給され、給水分離管３９を通って槽内の温水と混合
することなく、蓄熱槽２３の下部に導入される。

４０は膨張タンクであり、集熱配管２４に取り付けられ
ている。

次にこの実施例の動作を説明する。太陽が昇り日射によ
り集熱器２１の温度が上昇し、高温側センサー３４と低
温側センサー３６の差温か開き所定の値に達すると、差
温サーモ３１が作動し、集熱器２１への水供給運転を開
始する。−まず、電動３方弁２９が蓄熱槽２３の下部に
接続された第２の経路２８側を選択し、これを連通させ
、同時に集熱配管２４の電動２方弁３０を開成させる。

５読いて集熱ポンプ２６がが作動し、蓄熱槽２３の水を
集熱器２１に供給する。それまで集熱器２１および集熱
配管２４内に入っていた空気は、空気抜き弁２２から外
部に押し出されて行く。集熱器２１が水で満されると空
気抜き弁２２は自動的に閉成され、水の流れは止まる。

この流動の停止を流ｌスイッチ３２が険出し、まず電動
２方弁３０を閉じ、続いて電動３方弁２９が経路を第１
の経路２７側に切り換え、最後に集熱ポンプ２６の運転
を停止させる。集熱器２１内の水は次第に温度が上り膨
張して行くが、この膨張量は膨張タンク４０に吸収され
集熱器２１および集熱配管２４は適度な圧力に保たれる
。

蓄熱槽２３の水と集熱器２１内の温水が所定値以上に差
が開くと再び差温サーモが動き、電動２方弁３ｏのみを
開成する。集熱器２１内の温水は集熱配管２４および第
１の経路２７を通って再び蓄熱槽２３の中に回収される
。以後、間欠的に集熱器２１への蓄熱槽２３内の水の供
給と集熱器２１からの昇温した温水の回収を繰り返す。

以上は集熱時の動作であるが次に給湯時の動作を説明（
する。蛇口３７をひねると、この蛇口３７と逆止弁３６
の間に保持されていた圧力が逃るため、給湯配管内は低
圧となりこれを圧、カスイノチ３３が検出し集熱ポンプ
２６を運転させる。

通常、集熱器２１への給水運転時以外は、電動２方弁３
０は集熱配管２４を閉成し、また電動３方弁２９は第１
の経路２７側に切り換っているため、蓄熱槽２３の上部
の熱い温水が第１の経路２７、集熱配管２４、給湯配管
２６を経て蛇口３７に供給される。蛇口３７を閉じると
、温水が流れなくなるため流量スイッチ３２が作動し集
熱ポンプ２６の運転は停止される。同時に蛇口３７と逆
止弁３６の間には、集熱ポンプ２６の締切圧に近い圧力
が保持される。もし万が一１水供給運転中に給湯が使わ
れると、圧力スイッチ３３が入ることにより優先的に給
湯側に給湯されるよう制御が働く。いずれにしても集熱
器２１への水供給運転は、差温サーモ３１で集熱ポンプ
２６が起動させられ、流量スイッチ３２で運転が止めら
れ間欠運転が行なわれる。また、給湯は圧力スイッチ３
３で集熱ポンプ２６が起動させられ、同じく流量スイッ
チ３２で停止されている。

この実施例の効果を述べると、集熱ポンプの吸込側の集
熱配管を第１の経路と第２の経路の２つの経路に分岐し
第１の経路を蓄熱槽の上部に接続し集熱器からの昇温さ
れた温水の経路および給湯の取り出し経路に利用すると
ともに、第２の経路を蓄熱槽の下部に接続し、集熱器へ
の水の供給経路として電動３方弁で切り換えているため
、蓄熱槽下部の冷水から順に集熱器に供給でき、昇温し
た温水を蓄熱槽上部から蓄えることが可能で、給湯も熱
い温水から順に利用できる。また、集熱ポンプの運転の
スタートは、差温サーモあるいは圧力スイッチであるが
、停止は流量スイッチで水供給および給湯双方兼ねて行
なっているため、部品点数機；減らせる。

それとともに、流酸検出で集熱ポンプの運転停止を行な
うため、圧力スイツチで行なう場合に比べ集熱ポンプ能
力や、集熱器高さが変っても動作点が変らない。

さらに給湯を集熱器への水供給運転より優先させること
により、使い勝手の良いものとなっている。

本発明は、１本の集熱配管でしかも給湯加圧機能を併せ
持った集熱ポンプで、集熱器へ間欠的に給水を行なって
集熱を行なっているため、次のような発明の効果を有す
る。

（１）集熱運転時には常時集熱ポンプが運転していなく
、間欠的にしか運転しないため集熱ポンプの運転費がき
わめて安価になる。

（２）集熱配管が１本であり、かつ間欠的にしか温水は
通らないため放熱損失が大巾に低減できる。

（３）集熱ポンプは給湯用も考えた大能力のものであっ
ても、集熱運転は間欠的に行なわれるため運転費を気に
することなく余裕を持って選定できる。

（４）集熱時に給湯を使用しても集熱効率が落ちること
はない。

以上のように多大な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の太陽熱給湯装置のシステム
図、第２図は従来の太陽熱給湯装置のシステム図である
。 ２１・・φ・拳・集熱器、２３・・―・・・蓄熱槽、２
４・・・・・・・集熱配管、２６・・・・・・集熱ポン
プ、２６・・・・・・・給湯配管、２７・・・・・・第
１の経路、２８・・・・・・・第２の経路、２９・・・
・・・電動３方弁（経路切換弁）、３１・・・・・・差
温サーモ、３２・・・・・・流量スイッチ、３３・・・
・・・圧カスイソチ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名菓　
１　図 １２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）太陽熱を集熱する集熱器と、集熱器で昇温された
   温水を蓄える蓄熱槽を備え、前記蓄熱槽から集熱器に至
   る集熱配管を１本の配管で構成し、この集熱器ｄに集熱
   ポンプと集熱ポンプの吐出側に給湯配管を集熱器“管か
   ら分岐して設け、集熱ポンプに加圧給湯機能を併せ持た
   せるとともに、集熱器への水供給運転と給湯運転を制御
   する制御手段を設け、集熱器へ蓄熱槽の水を間欠的に供
   給するように構成してなる太陽熱給湯装置。
2. （２）前記集熱配管は集熱ポンプ吸込側の経路を第１の
   経路と第２の経路の２つの経路に分岐し、第１の経路を
   蓋熱槽の上部に接続し集熱器からの昇温された温水の回
   収経路および給湯の取り出し経路に利用するとともに、
   第２の経路を蓄熱槽の下部に接続し集熱器への水の供給
   経路とし、かつ第１の経路または第２の経路を選択する
   制御手段として経路切換弁を設けたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の太陽熱給湯装置。
3. （３）前記制御手段として蓄熱槽と集熱器の温度差を検
   出する差温サーモと集熱配管に流量スイッチと給湯配管
   に圧力スイッチ及び逆止弁を設け、集゛熱器への水供給
   運転は差温サーモで集熱ポンプを起動させ、流量スイッ
   チで集熱ポンプを停止させて間欠運転を行なうとともに
   、給湯は圧力スイッチで集熱ポンプを起動させ、同じく
   流量スイッチで集熱ポンプを停止させたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の太陽熱給湯
   装置。
4. （４）前記集熱器への水供給運転よりも給湯運転を優先
   させたことを特徴とする特許請求ノ範囲第１項または第
   ３項記載の太陽熱給湯装置。