JPS59217452A - 太陽熱利用集熱装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は作動媒体としてフロン系冷媒を用い、その潜熱
を利用して太陽熱及び空気熱を集熱する集熱装置に関す
るものである。

従来例の構成とその問題点 太陽熱を集熱する集熱装置としては、水を作動媒体とし
た強制循環式、及び自然循環式が存在する。しかし、い
ずれも水の顕熱を利用する為、集熱時間が経過するにつ
れて、集熱器に流水する水゛は高温となり集熱効率は低
下する。よって、太陽日射量が充分大きくても集熱量は
少なくなる。又、集熱効率の向上をはかる為に集熱器に
ガラス、断熱材等を装備する工夫がなされているか集熱
器の重量、コスト等が犬となる。又、当然ながら太陽日
射量が少ない時には集熱できないという問題点がある。

又、他の集熱装置として、作動媒体としてフロン系冷媒
を用い、第１図に示す如く圧縮機１、凝縮器２、膨張弁
３、集熱器４を順次連結してなる冷凍サイクルと、凝縮
器２と熱交換関係を有する水加熱器５．貯湯槽６．水循
環ポンプ７を連結した給湯回路からなる装置がある。こ
の場合には、集熱器４では低温集熱の為に太陽日射量以
外に大気熱をも集熱することができ集熱量が増大する。

又、集熱器にはガラス、断熱材等が不要となυ軽量、小
型化が可能である。しかし、第１図に示す集熱パイプ４
ａと集熱フィン４ｂを接合した平板式の集熱器４ては、
空気ψ１１熱伝達率が低く、又、り）コ気側伝熱面積が
有効に利用されないために太陽１−１射受％’Ｖｊ＋’
！、位面積当りの空気熱の吸熱量が少な鶴よって、集ρ
、ノ１器が大型化となり、設置スペース設備費等が大き
くなると共に、システム内に封入する冷媒：ｆｌか増加
する。しかし、冷媒封入量はシスデム機器の信頼性から
制限がある為、集熱器の大きさは制約される。よって、
充分な集熱量が確保できないという問題かある。

発明の目的 本発明ｆｑｉ：　ｌ記問題点である集熱量不足、集熱器
の大型化、設置スペース、機器コスト等の増大、及び機
器の信頼性を解決すると共に集熱運転効率の向−４二ヲ
図るものである。

発明の構成 十記目的を達成する為１１’（−圧縮機、凝縮器、膨張
）Ｆ１隼熱器を順次連結して冷凍サイクルを構成しイ４
、熱１悩の構成全集熱パイプ軸方向に集熱フィンを４〜
６ｍｍ間隔でＸＪ′：Ｌみ重ね、かつ集熱パイプの間隔
は４０〜６０陥で一定としたフィンチューブ型とするこ
とにより、太陽日射受熱単位面積当りの空気集熱量が増
大し集熱器か小型化となり設置スペースも小さくなる。

又、集熱フィン間隔を４〜６咽とすることにより、屋外
の風が無風時（、＜Ｃ空気吸熱量が最大となり、集熱運
転効率が最適となる。

又、集熱パイプ間隔を４０〜６０　ｍｍとすること（／
ｒｃより、フィン効率、冷媒側圧力損失による集熱性能
と冷媒封入量による機器の信頼性の両面から集熱運転効
率が最適となる。

実施例の説明 本発明の集熱装置の一実施例を第２図により説明する。

第２図において、実線は冷媒流れ方向を示し、破線は水
の流れ方向を示す。１は圧縮機、２は凝縮器てあり、冷
媒の混綿作用を行なう。３は膨張弁、４は集熱器であり
、第３図に示す如く集熱パイプ４ａ軸方向に集熱フィン
４ｂを一定間隔５ｐ−４〜６調　で積み重ね、又、集熱
パイプ４ａは一定間隔５ｐ−４〜６０順からなるフィン
チューブ型構成とし、太陽熱及び空気熱を集熱し冷媒の
蒸発作用を行なう。又、前記圧縮機１、凝縮器２、膨張
弁３、集熱器４は順次連結Ｉ〜て閉回路を構成する６、
５ハ水加熱器であり、凝縮器２と熱交換関係を有し、水
を昇温させる。６は貯湯槽、７は水循環ポンプである。

又、前記水加熱器５、貯湯槽６、水循環ポンプ７は連結
されて給湯回路を構成する。

次に作用を説明する。圧縮機１で圧縮された高温高圧の
冷媒ガスは凝縮器２に流入し、ここで過冷却液丑て凝縮
液化し膨張弁３に流入し、減圧されて集熱器４に流入す
る。そして、太陽熱および自然通風による空気熱を集熱
して蒸発ガス化して圧縮機１にもどる。一方、凝縮器２
と熱交換関係を・有する水加熱器５は凝縮熱で水循環ポ
ンプ７がら送られてきた水を昇温させて貯湯槽６ＶｒＣ
もどし、１ザイクルを終了する。そして、運転経過時間
につれて貯湯槽６内の水温を徐々に上昇させる。

ここで、集熱器４は集熱パイプ４ａと集熱フィン４ｂか
らなるフィンチューブ型構成の為、集熱パイプ４ａの全
パイプ長に対する空気側伝熱面積は非常に大きくなり空
気吸熱量は増大する。さらに第４図（て示す如く、集熱
フィン４ｂのフィン間隔５ｐが大きくなれば空気抵抗が
少なくなる為空気側自然対流熱伝達率αｎ　（Ｋ　ｃ　
ａ　ｌ　／ｎｌｂ″Ｃ）は大きくなる。しかし、フィン
間隔５ｐが大きい為に集熱フィン４ｂの枚数は少なくな
り空気側伝熱面積Ａｏは小さくなる。よって、空気吸熱
量ＱＥ−ａｎ・Ａｏ・ΔＴで表わされる為、ΔＴ（外気
温−集熱フィン４ｂの温度）を一定とすれば空気吸熱量
ＱＥは１２　ｎ−Ａｏに比例する。従って、第４図に示
す如く集熱フィン４ｂのフィン間隔５ｐば４〜６ｍｍで
ａ　ｎ−Ａｏが最大となる為、空気吸熱量も最大となる
。又、集熱パイプ４ｄの間隔Ｐｐは第５図に示す如く、
Ｐｐを小さくすれば集熱フィン４ｂのフィン効率の向上
及び伝熱面積の増大により性能は向上する。しかし、Ｐ
ｐをある値より小さくしても差程向上しなくなる。とい
うのばＰｐ　　を小さくするということば集熱器４内の
集熱パイプ４ａの全長が犬きくなる為に冷媒側圧力損失
が大きくなる為であり、又、フィン効率の向上も少なく
なる為である。又、Ｐｐを小さくすれば冷媒封入量が大
きくなり機器に封入する許容量を越える可能性　　４も
あり、機器の信頼性の面からも好ましくない。

−ブバＰｐ　ｋ大きくすれば、フィン効率、伝熱面積の
減少により、ある値から急激に性能は低下する。従って
、集熱パイプ間隔は性能及び機器の信頼性から４０〜６
０　ｍｍが最適となる。

発明の効果 以」二に説明したように、本発明は圧綿機、凝縮器、膨
張弁、集熱ｄｙ　ｋ順次連結して閉回路からなる冷凍ザ
イクルを構成し、太陽熱及び空気熱を集熱する集熱器［
ｂ−における集熱器の構成を集熱パイプ軸方向に集熱フ
ィンを一定間隔て積み重ねたフィンチューブ型構成とし
、かつ、集熱フィン間隔”；３）　４〜６　ｍｍ　、集
熱パイプ間隔を４０〜６０ｍｍとしでいる為、太陽日射
受熱単位面積当りの空気吸熱：１；゛が増加し、集熱器
の小型化、設置スペース、機器コストの低減化が図れる
と共に屋外の無風時□１　　　　（自然対流時）に空気
吸熱量が増大となる。又、＋幾ｄ：÷の信頼性を確保し
つつ最大の性能が達成でき

【図面の簡単な説明】

第１図（は従来の太陽熱利用集熱器を示す構成図、第２
図は本発明の一実施例による太陽熱利用集熱器の構成図
、第３図は同太陽熱利用集熱装置における集熱器の平面
図、第４図、第５図は同集熱器の特性図である。 １・・・・・・圧綿機ミ２・・・・・・凝縮器、３・・
・・・膨張弁、４・・・・・・集熱器、４ａ・・・・・
・集熱パイプ、４ｂ・・・・・・集熱フィン、５・・・
・・・水加熱器、６・・・・・・貯湯槽、７・・・・・
・水循環ポンプ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名−Ｃ 球 第３図 ｆρ フィン間Ｖ昂（ｍｍ＋

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機、凝縮機、膨張装置、太陽熱及び空気熱を集熱す
   る集熱器を順次連結した冷媒密閉回路と、前記凝縮器と
   熱交換手段を有する水加熱器、貯湯槽、水循環ポンプを
   連結した給湯回路とを備え、前記集熱器を複数枚のフィ
   ンを間隔を有して積み重ねたフィンチューブ型構成とし
   、このフィン間隔を４〜６胡、チューブ間隔を４．０〜
   ６ｏ鴫とした太陽熱利用集熱装置。