JPS6013000Y2 - 太陽熱集熱システムにおける膨張タンク - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （１）考案の技術分野 本考案は太陽熱集熱器と貯湯タンク内に設けられた熱交
換器とを連結する熱媒体溶液の循環回路中に設けられ、
当該循環回路内に発生する気泡の除去を目的・とする手
段を備えた膨張タンクに関する。

″ ・ 土 、″ 冒（
２）技術の背景 、Ｈ’：’、：）、：
。

今日、太陽熱利用による給湯システムは、省エネルギー
および無公害システムとして広く普及している。

５ 、当該システムは
、太陽熱集熱器と貯湯タンクに内蔵する熱交換器とを配
管で接続し、該配管内に例えば不凍液等の熱媒体を循環
させて当該熱媒体と水との熱交換により、貯湯タンク内
に温水を貯えるものである＝ かかるシステムにおける太陽熱利用効率の向上のために
は、集熱器の集熱効率および熱交換器の熱交換率の改善
以外（こ、上記熱媒体の円滑な循環が必要どされる竺 ところが、′熱媒体を循環させる配管内には多くの空気
が混入することが経験され、この空気は気泡として配管
内を循環しているうちに、配管の位置的に高い部分特に
屈曲部に集中して大きな体積を占め、′１熱媒体の流れ
を阻害する。

このため従来上記気泡の除去を目的として、集熱器と熱
交換器とを結ぶ配管の途中に空気開放型タンク（以下膨
張タンク・と称す）、を配設している。

第１図は上記膨張タンクを説明するための図で、同図ａ
はその断面図、ｂおよびＣは太陽熱利用給湯システムに
おける当該膨張タンクの設置箇所を示す概略配置図であ
る。

、゛。同図りを参照すると、膨張タンク５の構
造は大気開放ロア・を設けて大気開放型で；当該タジク
内には熱媒体溶液が基準水面８まで満た゛、さ”れ、“
空気除去に・よる配管内への溶液補充に対処し、また上
記水面上部の空間は、′混入空気による液面の上昇及び
熱媒体溶液の温度変化による膨張ζ収縮め体積変化を吸
収する。

なお上記基準水面はシズテム全体における配管容積を考
慮して、上記溶液補充が容易に行なえるように適畳選定
する。

上述した構造において、配管３内の空気は循環により枝
管９の位置に到達した場合、該枝管９内を上昇し大気中
に開放され、その容量分の熱媒体溶液が配管中に供給さ
れることになる。

次に同図す、 ｃを参照ず［ると、同図において、１は
例走ば屋上に設置された太陽熱集熱器、２は熱交換器を
内蔵する貯湯タイツ、３は配管、４は循環ポンプ、５は
膨張タンクを示す。

同図すは前記した太陽熱集熱システム−発初期における
膨張タンクの配置を示し、該タンクは配管３の最高部（
もしくは集熱器１の最高部）に設置され、効率の良い空
気除去を目的としたが、タンクの設置場所が高いため、
取付は作業に手間がかかり、また熱媒体溶液の注入およ
び点検のための作業が危険であることから、同図Ｃに示
す低位置に設置場所を変更した。

しか（、当該配置においてはく溶液補充通路と空気除赤
通路とが同じであるため配管内の空気の多くは枝管９へ
入ることなく熱媒体とともに配管内を通過してしまい、
空気除去の目的を十分達成するこ４ができない問題があ
った。

混入空気が除去されずに配管内で大きな体積を占めるよ
うになると、循環ポンプ停止時、水の圧力の減少に伴い
圧縮されていた空気が大気圧に戻り体積が増大し、その
分押しのけられた熱媒体溶液が膨張タンク５の大気開放
ロアから流れ出る。

この流れ出た熱媒体溶液の補給をするには溶液（不凍液
）・の追加注入及び濃度の設定等に手間がかかるため、
確実に空気除去を行なえる膨・張タンクが要望された。

′ ：第２図は上記問題を解決す
べく提案された膨張タンクρ断面図・ａおよびその概略
配置図すで、同図を参照すると、当該タンク２５は同図
すに示す如く２本の枝管２９ａおよｕ２ｓｂにより配管
２３に直列に連結される大気−散型の膨張タンクである
。

・配管２３内を循環しくきた熱媒体溶液は、膨張タンク
、２５の枝管、２゛Ｊ・噂を経由して当該膨張タイ・り
２５内番、こ送り込まれ、１、ある時間膨張タンク２・
５・内に保持される。

、・１、従って配管内の空気は上記溶、液の瀉れ１とと
も！こ膨張タング２５内ｊに浸入し、ここで大気中へ開
放される↓：１． 、・ ・ ・なお上記膨張タラ
・り２５内に送り込まれた熱媒体溶液は、循環ポンプ２
４により枝管２９ｂから再び配管２３内を循環する。

。（３）従来技術と問題点 再び第２図ａを参照すると、当該膨張タンク２５内には
、液面が基準水面以下に下がるのを防止するために警報
用フロートスイッチ３０が設けられている。

液面２８が基準水面以下に下がると、枝管２９ｂからの
熱媒体溶液の吸込みにおいて空気が混入する危険がある
。

当該フロートスイッチ２６は、上述した危険防止のため
、液面２８が基準水面■以下の空気混入限界水位■にな
ったとき、電気信号を外部制御装置（図示せず）に出力
し、循環ポンプ２４の停止等の処置を行わせる。

ところが、当該膨張タンク２５は枝管２９ａから熱媒体
溶液が直接開放タンク内に流れ込み、枝管２９ｂから流
ね出る構造があるため、タンク内の液面が不暗定である
。

すなわち波立ちが起る。このため前記警報用フロートス
イッチ２６は安定性を欠き、頻繁な浮き沈みを繰り返す
うちに誤った警報信号を頻繁に発してしまう問題が見い
出された。

誤って発せられた警報信号は、上述した循環ポンプ２４
の停止処置などをまねくため、当該太陽熱利用給湯シス
テムの円滑な運用が妨げられる。

（４）考案の目的 本考案は、上記従来の問題に鑑み、タンク内溶液面の波
立ちを防止し、かつ、混入空気の除去が確実に行なえる
大気開放型膨張タンクを備えた太陽熱用貯湯タンクの提
供を目的とする。

（５）考案め構成 □ そしてこの目的は本考案によれば、・上部が開口した円
筒形容器の縦方向の径を含む平面内に平板を配設し、上
記平板に対面する側壁下部端部分には熱媒体溶液の流入
口および流出口を設げた円筒容器（以下エアセパレータ
と称す）を、熱交換器の出口と循環ポンプの吸込み側を
結ぶ配管途中に、かつ、開放タンク下部に配設した膨張
タンクを提供することによって達成される。

（６）考案の実施例 □ 以下、本考案の実施例を図面によりて詳述する。

□ ・・第３
図は本考案に係わる膨張タンク３０の構造を説明するた
めの断面図で、同図ａを参照すると、大気開放口３２お
よびタンク内部に警報用フロートスイッチ３３を具備し
た開放タンク３１の下部に、平板（例えば銅の平板）３
５を、その崖を含む縦方向の平面内に配設した例えばプ
ラスチック製の円筒形容器からなるエアーセパレータ３
４を、ゴム製の筒３７と金属製のバンド３８によって取
り付ける。

当該エアセパレータ３４の側壁の下方で、しかも平板３
５下端よりも上の位置には、熱媒体溶液の流入口である
枝管３９ａと流出口である枝管３９ｂとを設けて配管に
接続する。

また平板３５は同図すに示す如く例えば銅製の金属円筒
体４ｄの側壁にろう付けにより取り付けられ、該円筒体
４０とともにエアセパレータ３４の上部内壁に接して配
設される。

なお、この金属円筒体４０はエアセパレータ３４を開放
タンク３１に取り付ける場合、金属性バンド３８による
エアセパレータの取付部の変形を防止する効果も考慮し
たものである。

平板３５の長さは、エアセパレータ３４の底部とは熱媒
体溶液通過に適当な隙間を保ち、かつ、上方は開放タン
ク３１内の基準水面６１より上に出る如く選定し、また
、当該平板３５の基準水面６１よりやや下方の位置に小
孔３６を設け、熱媒体溶液のかたよった分布を防ぐ。

なお、本考案の１実施例において、開放タンク３１内の
熱媒体溶液の体積は２で１上部の溶液膨張吸収部分（液
面から開放口３２の高さまでの部分）の体積は７〜７．
５１に設定した。

上述した構造の膨□張タンク３０において、配管内を循
環する熱媒体溶液は流入口３９ａからエアセパレータ３
４の低面との間を通り、流出口３９ｂから再び配管へも
どる。

このとき、混入している空気は、溶液が平板３５にぶつ
かった時、溶液とは反対に上方へ移動し、液面より大気
中に開放される。

また流入口３９ａが液面の下方の離れた位置にあり、か
つ、フロートスイッチ３３が平板３５を隔てて流入口３
９ａの反対側にあって、熱媒体溶液の流入による液面の
乱れがこの平板、３５で遮断されるため、波立ちによる
フロートスイッチ３３の誤動作が防止できる。

第４図は太陽熱集熱システムの構造を示す概略断面図で
、同図において、６２は膨張タンク、４１は当該貯湯タ
ンクの外板、４２は貯湯タンク、４３は熱交換器、４４
は開放タン、り、４５は液面警報フロートスイッチ、４
６は平板、４７は大気開放口、４８はエアセパレータ、
４９は循環ポンプ、５０は保温材、５８は太陽熱集熱器
を示す。

同図を参照すると、熱媒体溶液は循環ポンプ４９により
、流量調整バルブ５７を設けた配管６０ｅ内を集熱器５
８へ送られる＝ここで太陽熱を吸収して高温となった溶
液は、配管６０ｆを通り熱交換器４３へ送られ、貯湯タ
ンク４２内の氷を暖める。

水との熱交榛を粁えた溶液は、配管６０ｃを通りエアセ
パレータ４８へ入り、空気を除去され、再び循環ポンプ
４９により集熱器５８へ送られる。

一方、貯湯タンク４２内の氷は随時給水管６゜ｂ１減圧
弁５４を介して補給さ朴、給湯はタンク上部の配’ｔ６
Ｑａを介して行われる。

なお、同図において、温度管理等の制御装置は通常の技
術で構成されるものであるので図示しない。

（７）考案の効果 以上、詳細に説明した如く、本考案によれば、太陽熱貯
湯タンクの熱交換器出口と循環ポンプの吸込み側との間
に設ける膨張タンクにおいて、その内部の中心位置に平
板を配設したエアセパレータを開放タンクの下部に設け
ることにより、空気除去を確実に行え、かつ、液面の波
立ちを押えてフロートスイッチの誤動作を防止できるた
め、長期間にわたる円滑な太陽熱用貯湯タンクの運転に
効果大である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の膨張タンクの構造とその設
置位置を示す図、第３図は本考案の膨張タンクの構造を
示す図、゛第４図は上記本考案の膨張タンクを具備した
太陽熱用貯湯タンクの概略断面図である。 １．２１．５８・・・・・・太陽熱集熱器、２，２２゜
４２・・・・・・貯湯タンク、４３・・・・・・熱交換
器、３，２３、、６０’ａ７−６０ ｆ・・・・・・配
管、４． ２４． ４９・・・・・・循情ポンプ、５，
２５，３０，６２・・・・・・膨張り？り、２８・・・
・・・液面、３１．４４・・・・・・開放タンク、？、
２７．３２．４７・・曲大気開放口、９゜２９ａｔ
２９ｂｔ ３９ａｔ ３９ｂ””−・枝管、２６．３
３，４５．・・・・・・フロートスイッチ、３４゜４８
・・・・・・エアセパレータ、３５．４６・・・・・・
平板、４１・・・・・・貯湯タンク外板、５０・・・・
・・保温材、８゜■。 ６１・・・・・・基準水面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 太陽熱集熱器と貯湯タンク内に設けられた熱交換器とを
   配管で接続し、該配管内を循環ポンプにより熱媒体液を
   循環させ、熱交換による温水を貯湯する貯湯タンクより
   なる太陽熱集熱システムにおいて、上記熱交換器の出口
   と循環ポンプの吸込み側との間に、上部が開口した円筒
   容器の縦方向の径を含む平面内に、その下端が該円筒底
   面と所定の距離をおき、また上端は上部の開放タンクの
   液面もしくは液面上に出る如くに平板を配設し、また当
   該容器の上記平板に対面する側壁下方の上記平板下端よ
   りは上の位置に熱媒体溶液の流入口および流出口を設け
   た円筒形構造体を開放タンク下部に取り付けたことを特
   徴とする太陽熱集熱システろにおける膨張タンク。