JPS59212647A - 太陽熱コレクタ− - Google Patents

太陽熱コレクタ−

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JPS59212647A
JPS59212647A JP58085416A JP8541683A JPS59212647A JP S59212647 A JPS59212647 A JP S59212647A JP 58085416 A JP58085416 A JP 58085416A JP 8541683 A JP8541683 A JP 8541683A JP S59212647 A JPS59212647 A JP S59212647A
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Japan
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heat
outside air
solar
collector
fan
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JPH0235910B2 (ja
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Nobuo Otsuka
大塚 信夫
Michio Otsubo
道夫 大坪
Hideo Igarashi
英雄 五十嵐
Hitoshi Iijima
等 飯島
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SYST HOOMUZU KK
Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/40Solar heat collectors combined with other heat sources, e.g. using electrical heating or heat from ambient air
    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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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】 この究明は、太陽熱と外気熱とを熱源として利用でき、
し、かも暖房や給湯のヒートポンプの蒸発器として利用
できる太陽熱コレクターに関する。
i菫*−このflトの太陽熱コレクターとして大別する
と2種類のものが知られている。その一つは、太陽熱交
換機構としての蒸発器が露出された構成を備えており、
したがって集熱板の前面には透明カバーなどの覆いは全
く存在せず、しかも裏面には断熱材はないか、またはあ
っても頗る簡素な薄いものであった。そして、前記集熱
板は、太陽光線を集熱する金属板と、熱媒体を流通でき
る金属管とにより構成され、通常は前記金属板にはアル
ミニウム板を用い、金属管には鋼管を用いたものが多い
。また、前記アルミニウム板は単なる平板状のものと、
多数のフィン状のものを積み重ねたものとがあり、概し
て板の表面には太陽光線の吸収率の高い黒色塗装が施さ
れている。
他の1種類は、熱媒体として普通の水を用いて運転され
る太陽熱システムに用いられている太陽熱コレクターで
ある。前記太陽熱コレクターは、外箱と、前記外箱を覆
う透明カバーと、前記外箱に設けられた断熱材と、前記
外箱内に収納された集熱体とより成り、この透明カバー
付太陽熱コレクターと、一般のヒートポンプ装置の室外
側の熱交換?))である室外コイルすなわち外気熱交換
機構との内機(1♂)が直列または並列に接続されてい
る。
なお、外気熱交換機構の前記室外コイルはファンとフィ
ンアントチューブ形の熱交換器とで構成され甘た、l)
1」記ヒートポンプ装置は、熱媒体の圧縮機、凝縮器、
膨張弁および蒸発器が順次接続されて冷媒回路を形成し
ている。そして、必要に応じて四方弁、アキュムレータ
ー、各種りJ換弁等が用ハられている。
1−述の従来の太陽熱コレクターの動作および欠点、問
題について説明する。
吐す、露出した構造の太陽熱コレクターを蒸発器として
用いる装置では、圧縮機から吐出された高温高;1−の
冷媒ガスは凝縮器で室内空気や貯湯槽内の水に熱を与え
膨張弁で減圧されて低温低圧の冷媒/fkとなり太陽熱
コレクターへ入る。日射量が1−分ある時は、冷媒液は
太陽熱コレクターで集められた太陽熱により加熱され蒸
発し、低温低圧の冷媒カスに変わり再び圧縮機へ戻る。
日射量が少ない時や夜間は自然対流により外気から熱を
うばい冷媒液は蒸発さぜられる。
ところで、この露出構造の太陽熱コレクターを蒸発器と
して用いた場合は蒸発器としてはコレクターだけである
ため冷媒回路の切換手段や制御手段が簡単であるが、コ
レクターが裸で露出しであるため集熱時の放熱損失が多
く、これは集熱温度(蒸発温度)が高くなるほど著しく
なる。例えば集熱温度を外気温より10〜20℃高く設
定できれば成績係数は大幅に向上するが、裸コレクター
の集熱効率は急激に低下する。この温度領域で一定の熱
量を確保するには広い集熱面積が必要となり単価の安い
棟コレクターのコストも全体では高くなり、設置面積も
広くいる。また、集熱温度を外気温度程度まで下げると
、集熱効率は大きく向上するが成績係数は低下し、高い
コア、1・をかけて太陽熱を利用する意味がなくなる。
さらに朝晩や曇天口答日射量の少ない時は自然対流によ
り外気から熱を吸収するため集熱板表面の熱伝達が悪く
、そのためにも広い集熱面積を必要とするという欠点が
あった。
また、透明カバー付太陽熱コレクターと室外コイルすな
わち外気熱交換機構との組合せからなる蒸発器を備えた
装置では、日射量が十分ある時は透IIツノバー付太陽
熱コレクターを、日射量が少ない時は室外コイルを蒸発
器として使い、太陽熱や外気熱を吸収する。なお、日射
量が中間的な値の時には透明カバー付太陽熱コレクター
と室外コイルを並用することもある。
ところで、従来のヒートポンプ装置の蒸発器は、以上の
ように構成されていたが、熱源を太陽熱と外気熱に求め
るヒートポンプ装置ではいかに安い初動コストと運転コ
ストを実現させるかが問題であった。2外気を熱源とす
る一般のヒートポンプ装置i!’iでに1、蒸発1!r
;’1度−1外気温より必ず低く設定されるため外気温
が下がるほど成績係数(COI))は小さくなり能力当
りの電気入力の割合は犬きくなり経済的でなくなる。ヒ
ートポンプに太陽熱を組合せる[1的は太陽熱により蒸
発温度を引き上げ、成績係数を大幅に向」二さぜること
にある。しかし、太陽熱も外気熱も無料のエネルギーで
あるため太陽熱を利用するために要した追加のコストが
、成績係数の向上による省エネルギーコストにより製品
寿命中に十分回収され、追加コストが省エネルギーコス
トより小さい関係にならなくてはならないという問題点
がある。
また、このような透明カバー付太陽熱コレクターと室外
コイルの組合せでは、日射のある時、集熱温度を外気温
より10〜20℃高く設定しても太陽熱コレクターは十
分高い集熱効率を維持する。
また、日射のない時は一般のヒートポンプ装置と同様室
外コイルで外気熱を効率よく吸収できる。
しかし、蒸発器として高価なコレクターと室外コイルを
別々に設けなければならず、また設置場所の問題や複雑
な冷媒配管、切換弁等の制御、最適冷媒量の確保など解
決しなければならない問題点があった。
この発明は、上述のような従来の問題点に着目し、かつ
従来の欠点を除去するためになされたもので、透明カバ
ー付の太陽熱を集熱するコレクタ一本体にファンを組み
込んで外気の吸入排出を行なうようにし日射のある時は
勿論のこと日射のない時でも高い効率でヒートポンプ装
置を運転できるようにし、しかも太陽熱と外気との集熱
機構を互いに共用させることにより、きわめて効率の良
くしかも全体がコンバクI・な太陽熱コレクターを提供
することを目的とし、以下、この発明の一実施例につい
て説明する。第1図ないし第4図において、1は太陽熱
を集熱するコレクタ一本体aの外箱で、外殻を形成して
いる。2はこの外箱1の上面に配設させるガラス板など
の透明カバー、3はこの透明カバー2の四辺を押える押
え金具、4はこの押え金具3に設けられた防水パツキン
、5d、」二足外箱1の底部とfllll而に配置され
た断熱利、6ばこの断熱材5と上記透明カバー2とで四
重れた空間に、コレクターの長手方向の側面から見てV
字形に設置された一対のフィンアントチューブ形の集熱
板、7はこの集熱板6を構成する多数の平板状のフィン
、8はこのフィン7の表面に施こされた黒色塗装の吸収
膜、9は上記フィン7に挿入配置された多数本の鋼管製
の集熱管で、集熱機構Cを構成し、かつこの集熱管9は
互いに連結されて冷媒回路を形成している。10は上記
外箱1の底面下部に開口した一対の吹出口、11はこの
吹出口10内に設置され゛た外気吸排機構りに相当する
プロペラ形の一対のファン、12はこのファン11を駆
動する一対のモータ、13は上記外箱1の底面上部に開
口した一対の吸込口、14は外箱1の2辺部に設けられ
た4個の取付足である。
そして」二連の透明カバー2、集熱板6、フィン7の吸
収膜8および集熱機構Cを含む一連の構成により太陽熱
交換機構Aを形成しており、また、フィン7の吸収膜8
、集熱管9を含む集熱機構C、ファン11、外気の吹出
口10および吸込口13を一連の構成として外気熱交換
機構Bを構成しており、そして両機構A、Bの集熱機構
Cを互いに兼用させて一層のコレクタ一本体a内に一体
に組込まれている。
つぎに作用を説明する。日射量が十分ある時は、太陽熱
交換機構Aが働き太陽熱の集熱器として動作する。日射
量の少ない時は、外気熱交換機構Bが働き外気が集熱機
構Cに作用して外気熱の集熱器として動作する。すなわ
ち、日射量がある時は、外気吸排機構りのファン11は
停止しており、日射は透明カバーを透過し、フィン7の
吸収膜8によって吸収された熱に変換される。この熱は
フィン7を伝導して集熱管9の中を流れる冷媒液を加熱
沸騰蒸発させ、ガスに変える。太陽熱は潜熱の形で冷媒
に移動し、圧縮機をへて凝縮器へ送られる。なおフィン
7は平板状であり、多くの間隙をもっているが、フィン
70間隔が細かくフィン7の高さもある程度与えれば、
太陽光がフィン7間を素通りして有効に集熱できない時
間帯は、太陽がコレクタ一本体aの真正面に位置するご
くわずかの時間だけであり、格別問題はない。集熱機構
Cを構成する集熱板6は透明カバー2と断熱材5で四回
れているため集熱温度(蒸発温度)が外気温度より高く
ならなくても高い集熱効率が維持される。−1:た、日
射が弱くなると、例えばセンサー(図)Jマせず)など
の働きにょシフアン11が運転される。ファン11が稼
動すると外気は吸込口13よりコレクタ一本体a内に取
り込まれ、まずV字形の一方の集熱板6を通過し、次い
でもう一対の集熱板6を通りファン11をへて吹出口1
oより放出される。外気は集熱機構Cのフィン7がら外
気温より低い温度に設定された集熱管9に吸]1又され
る。
なお、上記実施例では太陽熱集熱時、吸込口13と吹出
口10を通じて自然対流による若干の熱損失があったが
、吸込口13などにモータ等を使った自動式または風圧
を利用して開閉するダンパなどを設けなければ熱損失を
一層低減させる手段として、コレクタ一本体aを横向き
に設置し吸込口13と吹出口10を左右に配置させるこ
ともできる。
第5図はコレクタ一本体a内の空気の流通路構成を示す
他の実施態様であって、吸込口13と吹出口10はそれ
ぞれ1つづつ外箱1の下部に設けられており、また外箱
1を左右の部屋に仕切る仕切板15が中央に設けられて
いる。この吐切板15の上部には左右の部屋を連通ずる
連通孔16がアケラれており、ファン11は吹出口10
の開口部に1台設けられている。空気はコレクタ一本体
aの下部から入り片側の集熱板6を通過し、上部で折り
返してもう片方の集熱板6を通り、コレクタ一本体a下
部の吹出口10から出る。この実施例てt:jl、外気
の出入口13.10が外箱の1の下部に集丼っているた
め、自然対流による熱損失が一層少なくなる。
ところで上記説明では、この発明を暖房や給湯の用途に
供するヒートポンプ装置に利用する場合について述べた
が、蓄熱槽を設けて夏期つ夜間に蓄冷運転を行なう冷房
運転時の凝縮器としてもこの太陽熱コレクターが利用で
きることは言うまでもない。
以トのように、この発明によれば太陽熱反射機Jif7
と外気熱交換機構とを互いに共用する集熱機構V(よっ
て働かせでいるので構成がコンパクト小型にできしかも
この集熱機構は例えばフィンアンドチューブ式の集熱板
および集熱管としてコレクタ一本体内に一体的に組込む
ことができるので、外気の吸入排出によって伴う塵埃な
どの侵入に対しても集熱機構に塵埃が耐着し難いなどの
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実A例を示す太陽熱コレクターの
平面図、第2図は第1図の背面図、第3図は一部を省略
した第1図の■−■拡大断面図、第4図は一部を省略し
た第1図のIV−IV拡大断面図、第5図はこの発明の
他の実施例を示す太陽熱コレクターの背面図である。 1・・・・・・外箱 2・・−・・・・透明カバー 6・・−・・・・・・集熱板 7・・・−・・−・・フィン 9・ ・・・・・集熱管 10・・・・吹出口 11・・・・ファン 13・・・・吸込口 a・・・・・・太陽熱コレクタ一本体 A・・・・・・・・・太陽熱交換機構 B   外気熱交換機構 C−・ −集熱機構 り−外気吸排機構 代理人 大岩増雄 手続補正書(b娶) 昭和・9年6 J!2 日 ′ ′+1°1;′I庁長′自殿 1 、4′−件の表示   特願昭58−85416号
2、発明の名称 太陽熱コレクター ;3.補正をする者 事件との関係 特許出願人 11、所     東京都千代田区丸の内二丁目2番3
>;−名 称  (601)三菱電機株式会社    
     −(ほか1名)代表省片山仁へ部 1代理人 明細書の発明の詳細な説明の欄、図面第2図および第5
図 6、補正の内容 (1)明細書第2頁15行目に1・・・用いられている
太陽」とあるのを「・・・用いられていると同様の太陽
1と訂正する。 (2)同書第5頁12行目「初動コスト・・・」とある
のを「初期コスト・・・」と訂正する。 (3)同書第9頁17行目[・・・高くならなくても・
・・」とあるのを「・・高くなっても・・・」と訂正す
る。 (4)同書第10頁11行目「・・・設けなければ熱損
失を一層低減させる手段」とあるのを「・・・設ければ
熱損失を一層低減できる。また自然対流による熱損失を
一層低減させる手段」と訂正する。 (5)同書11頁15行目「・・・太陽熱反射機構・・
・」とあるのを「・・・太陽熱交換機構・・・」と訂正
する。 (6)同書同頁18行目に「にでき・・・」とあるのケ
イにできるという効果がある。」と訂正する。 (7)同書同頁18行目から12頁3行目にかけて「し
かもこの集熱機構は例えばフィンアンドチューブ式の集
熱板および集熱管としてコレクタ一本体内に一体的に絹
込むことができるので、外気の吸入排出によって伴う塵
埃などの侵入に対しても集熱機構に塵埃が耐着し卸いな
どの効果がある。」の部分を抹消する。 (8)図面第2図および第5図を別紙の通り訂正する。 7、 添付書類の目録 (11補正後の図面 第2図 ア tu      Ig

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)太陽熱を集めて熱交換を行なう太陽熱交換機構と
    、外気吸す1機構により外気を吸入および排出させて外
    気温で熱交換を行なう外気熱交換機溝とを備え、かつ前
    記太陽熱集熱機構と、外気熱集熱機構との集熱機構を互
    いに共用させたことを特徴とする太陽熱コレクター。
  2. (2)集熱機構は、平板状のフィンとこのフィンに挿入
    配設された多数の集熱管とで構成され透明カバーと外箱
    で構成されるコレクタ一本体内に設けたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の太陽熱コレクター。
JP58085416A 1983-05-16 1983-05-16 太陽熱コレクタ− Granted JPS59212647A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58085416A JPS59212647A (ja) 1983-05-16 1983-05-16 太陽熱コレクタ−

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JP58085416A JPS59212647A (ja) 1983-05-16 1983-05-16 太陽熱コレクタ−

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JPS59212647A true JPS59212647A (ja) 1984-12-01
JPH0235910B2 JPH0235910B2 (ja) 1990-08-14

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JP58085416A Granted JPS59212647A (ja) 1983-05-16 1983-05-16 太陽熱コレクタ−

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5332942A (en) * 1976-09-03 1978-03-28 Thermotropic Int Sa Heat recovery system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5332942A (en) * 1976-09-03 1978-03-28 Thermotropic Int Sa Heat recovery system

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JPH0235910B2 (ja) 1990-08-14

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