JPS5857664B2 - 太陽熱温水装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は太陽集熱器と蓄熱槽との間を配管で連通し、且
配管中に循環ポンプを介装し、該ポンプの運転により集
熱器で加熱された高温水を蓄熱槽に貯湯する太陽熱温水
装置の改良に関する。

一般に斯る温水装置の循環ポンプの発停は第１図図示の
如く集熱器１の出口部分の温水温度を検出する高温セン
サー２と蓄熱槽３内の温水温度を検出する低温センサー
４との差温を検出して制御回路５を動作させて循環ポン
プ６を運転している。

即ち「高温センサ−２温度〉低温センサ−４温度」とい
う条件で、且その差温として約１０ｄｅｇ以上になった
らポンプ６を運転し差温か約２ｄｅｇで停止するように
しである。

ｏｎとｏｆｆ 時の温度差を変えているのはポンプの不
要な発停即ちバンチング現象を押えるためである。

しかるに斯る方式は差温が１０ｄｅｇ以下の日射量しか
ない時にはポンプ６は運転されず集熱ができない。

又太陽が上昇し、除徐に集熱器１が加熱され高温センサ
ー２と低温センサー４との差温が１０ｄｅｇ以上になり
ポンプ６が運転するがすぐに集熱器１内に冷水が導入さ
れて高温センサー２が冷却されて差温か採れなくなって
停止される。

このため早朝の集熱開始時や夕方の集熱終了時等の日射
の弱い場合はポンプのバンチング現象が相当回数繰り返
えされ機器やシステムの寿命を短命にしていた。

更に斯るバンチング現象は集熱開始時や集熱終了時のみ
ではなく快晴時を除いて雲の影響等により差温が１０ｄ
ｅｇ近辺の日射量しかない条件下でのポンプ運転は必ら
ずバンチング現象が生じ、しかもその回数は非常に多い
。

更に夏期の夜間、外気温が低下せず高温であって、蓄熱
槽３内の温度が低い場合、ポンプが運転できる差温にな
ると夜間の日射量が全くない場合でもポンプは運転され
てしまう。

一方端るポンプの運転方式を真空管式集熱器に応用した
場合、バンチング現象はより一層頻繁に起る。

即ち真空管式集熱器は集熱効率が高いため高温センサー
２の温度上昇は急激に上昇してポンプ６の運転が始まり
、そして直ちに冷水が集熱器に入り込み冷却されて停止
するというサイクルが頻繁に行なわれる。

本発明は斯る点に鑑みなされたもので以下第２図につい
て説明すると、７は真空管式集熱素子を複数本組合せて
構成した太陽集熱器、８は蓄熱槽で両者は配管９によっ
て連通されている。

１０は蓄熱槽８の出口と集熱器７の入口間の配管９中に
介装した循環ポンプで温水を蓄熱槽８と集熱器７間で循
環させ蓄熱槽８内に高温水を貯湯するものである。

１１は給水管、１２は出湯管、１３，１４は集熱器７又
は集熱器近傍に取付けた日射量検出器と外気温度検出器
で、両者は一体的に組込まれている。

日射量検出器１３として太陽電池が用いられ、外気温度
検出器１４として温度によって抵抗値の変化する銅巻セ
ンサーが用いられている。

１５は蓄熱槽８内下部の温水温度を検出する温水温度検
出器で外気温度検出器１４と同様な銅巻センサーが用い
られている。

１６は前記循環ポンプ１０の発停を制御する制御回路で
日射量検出器１３外気温度検出器１４及び温水温度検出
器１５からの出力によって作動し、ポンプ１０を発停さ
せるｏｎ −ｏｆｆ 信号を出力するようになっており
、第３図にこの制御回路１６の内部をブロック図に示し
た。

以下このブロック図に基づいて本発明の詳細な説明する
。

日射量検出器１３である太陽電池に太陽光が照射される
とその光の強さに略比例した出力が出されそれを出力調
整回路１７に入力してリニアライズ化し所要の出力を取
出す。

この出力と外気温度検出器１４によって外気温度に応じ
た抵抗変化とで入力調整回路１８にて調整された出力が
増幅器１９に入力される。

増幅器１９の出力と温水温度検出器１５の信号とを比較
器２０にて比較し、比較出力ゝ′Ｈ″かＬ″を次のＡＮ
Ｄ回路２１に入力する。

一方出力調整回路１７からの出力信号は日射下限定回路
２２及び比較器２３を通し、予じめ定められた下限設定
値（第４図のＡ線）により比較器２３からの出力ｔｔ
Ｈｎかａｔ Ｉ、 ｐｐを前記ＡＮＤ回路２１に入力す
る。

両比較器２０．２３からの出力は、 日射量検出器側の出力〉温水温度検出器側の出力日射量
検出器側の出力〉下限設定値 ならばａｔ Ｈｐｐ信号となりＡＮＤ回路２１の出力は
ｔｔＨ”となりタイマー回路２４を作動しその設定時間
後ポンプ駆動回路２５を動作しポンプ１０を運転するも
のである。

タイマー回路２４を設けたのは、雲等一時的に日射量が
減少した場合直ちにポンプ１０が停止するのを防ぐもの
で約３分間ぐらいの設定時間を採ってあり、この時間内
に日射量が回復すればポンプは停止されず運転を続ける
。

即ちポンプのバンチングを防止するためである。

第４図は本発明の実際のポンプの発停例を示した外気温
度特性図で横軸に蓄熱槽８内の温水温度を表わし、縦軸
には日射量を表わし、特性直線イル二は外気温度を表わ
し、夫夫の実線は循環ポンプ１０の運転開始点（以下ｏ
ｎ点）点線は同じく停止点（以下ｏｆｆ点）を示してい
る。

又Ａ線は日射量下限ｏｎ点、Ｂ線は同じく下限ｏｆｆ
点を示す。

即ち第４図において例えば蓄熱槽８内の温水温度が４５
℃であり外気温度が０℃の場合、口の特性直線から明ら
かなように日射量が２００Ｋｃａｌ／ｒｒ？ ｈ ｒ以
上になって循環ポンプ１０が運転可能になることを表わ
したものである。

同様に外気温度が一２０℃の場合イの特性直線から明ら
かなように蓄熱槽８内の温度が同一の４５℃であっても
日射量は３００ Ｋｃａｌ／ｒｒ？ｈｒ以上必要となり
、それ以下の日射量では循環ポンプ１０は運転されない
ことを示している。

更に蓄熱槽内の温度が３０℃、外気温度が２０℃である
場合、循環ポンプのｏｎ点は約２５Ｗ／ｍ２ｈｒの日射
量があればよいことになるがこの日射量ではＡ線で示す
如く下限ｏｎ点以下であるのでポンプは運転されない。

以上のように蓄熱槽内温度と外気温度を基に集熱器に集
熱可能以上の日射量が照射されている間は安定したポン
プの運転が可能で、不要な発停はなくなりシステムの寿
命を長くすると共に高効率での集熱が可能となる。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来構造を説明する太陽熱温水装置のシステム
図、第２図は本発明太陽熱温水装置のシステム図、第３
図は本発明の制御回路のブロック図、第４図は本発明の
ポンプの発停例を示す外気温度特性図である。 ７・・・集熱器、８・・・蓄熱槽、１０・・・循環ポン
プ、１４・・・外気温度検出器、１３・・旧射量検出器
、１５・・・温水温度検出器、１６・・・制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 集熱器と蓄熱槽との間を配管で連通し且配管中に循
   環ポンプを介装したものにおいて、日射量検出器、外気
   温度検出器及び蓄熱槽内の温水温度を検出する温水温度
   検出器を有し、蓄熱槽内の温水温度及び外気温度に応じ
   た日射量以上で循環ポンプを運転する制御回路を設けて
   なる太陽熱温水装置。 ２ 制御回路は、循環ポンプを運転するのに必要な日射
   量の下限設定値を定めたものとした特許請求の範囲第１
   項記載の太陽熱温水装置。