JPS60233454A - 太陽熱温水器 - 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 本発明はループ形ヒートパイプ作用とヒートポンプ作用
とを合わせ持つ太陽熱温水器に関する。

従来例の構成とその問題点 従来の太陽熱温水器は日射量が不足する場合や雨天、夜
間には昇温しない。そのため、このような場合にはヒー
トポンプ運転に切替える温水器が考案されているが、こ
の種の太陽熱温水器は、第１図および第２図に示すよう
に、集熱板１の内部に配設され、かつ内部に潜熱媒体の
作動液が封入された冷媒管２が集熱板１の上方に設置さ
れた貯湯槽３の内部を作動液が自然に集熱板１内の冷媒
管２に流下してくるような勾配で貫通して閉ループ状に
接続され、貯湯槽３から集熱板１へ戻る冷媒管２の途中
には、膨張弁４と電磁弁５が並列に組み込まれ、さらに
、集熱板１から貯湯槽３への冷媒管２の途中には、コン
プレッサー６が設けられ、集熱板１とコンプレッサー６
との途中には、三方弁７、膨張弁８、フィンチューブ９
、アキュムレ−ター１０が直列に接続され、三方弁７の
他の接続口はコンプレッサー６をバイパスし貯湯槽３内
の冷媒管２に接続している。また、電磁弁１１が三方弁
７と膨張弁８をバイパスして、フィンチューブ９と集熱
板１の冷媒管２を短絡するように設けられていた。

上記ＷＲ成に：　オいて、日射量がある設定値以上の場
合は、第１図に示すように、三方弁７を管路Ａ、Ｂを連
絡するように切替え、電磁弁１１を閉じ、電磁弁５を開
いて、第１図の矢印で示すループ形ヒートパイプモード
で運転させ、また、日射量がある設定値にみたない場合
は、第２図に示すように、三方弁７を管路Ｂ、Ｃを連絡
するように切替え、電磁弁５を閉じ、コンプレッサー６
を駆動してまず集熱板１内の冷媒管２に溜っている作動
液を膨張弁８に導入してガス化し、集熱板１内の冷媒管
２内の作動液がなくなった時点で電磁弁１１を開いて第
２図の矢印で示すヒートポンプモードで運転させていた
。

このような従来の構成では、ル−プ形ヒートパイプモー
ド運転とビー１−ポンプモード運転との切替えを、日射
量がある設定値により多いかタモかで行っているため、
日射量が設定値以上でも貯湯槽３内の水温が高くループ
形ヒートパイプモードでは運転できない場合もあり、ま
た、日射量が設定値より小さくとも外気温が高く、水温
が低い時にはループ形ヒートパイプモードで運転可能な
場合もある。さらに日射量か変動する場合には、両モー
ドの切替えが頻繁になり、実際、太陽熱を寄与させるル
ープ形ヒートパイプモードの運転時間が短くなる。した
がって、日射量を検知手段とした切替え制御では、十分
昇温性能を得られる確実な手段ではないという問題を有
していた。

発明の目的 本発明はかかる従来の問題を解消するもので、ｌレープ
形ヒートパイプモードとヒートポンプモードのどちらの
蒸発部でもある集熱器を兼用した太陽熱温水器の両モー
ドの切替えを簡易な装置で確実に行い、太陽熱の寄与率
を向上および昇温性能の向上を目的とする。

発明の構成 この目的を達成するために本発明は、潜熱媒体の作動液
を蒸発させる集熱フィンを備えた蒸発部を有する集熱器
と、集熱器の上方に位置し、凝縮用の熱交換器を２個内
股する貯湯槽と、集熱器から各々の熱交換器への往管と
原管で閉回路を構成し、一方の熱交換器への往管途中に
は圧縮機を設け、その熱交換器の原管には膨張弁を設け
てル−プ形ヒートパイプモード回路とヒートポンプモー
ド回路を購成し、両回路の蒸発部である集熱器を兼用し
た構成を基本としている。さらに集熱器内に集熱フィン
を備えた蒸発部を有し貯湯槽内に凝縮部を設けた、両モ
ードの閉回路とは独立したヒートパイプを設け、ヒート
パイプの蒸発部と凝縮部との差温検知器と、差温検知に
よりモードの切替えを決める制御器を設けたものである
。

この構成によって、集熱器内の蒸発部が貯湯槽内の凝縮
部より温度が高くなりループ形ヒートパイプモードで運
転可能な条件では、ヒートパイプも作動した状態となり
、ヒートパイプの蒸発部が凝縮部より温度が高くなるた
め、この差温を検知することＫより、圧縮機を停止させ
ループ形ヒートパイプモードで運転させ、逆に、ヒート
パイプの蒸発部が凝縮部より温度が低い場合には、圧縮
機を稼動させヒートポンプモードで運転させることがで
きる。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例を第３図を用いて説明する。第
３図において、１は集熱フィン２を備えた蒸発部３を有
する集熱器であり、４は集熱器１の上方に位置し、ヒー
トポンプモード用の凝縮用の熱交換器５ａおよび、ルー
プ形ヒートパイプモード用の凝縮用の熱交換器５ｂを内
股する貯湯槽である。熱交換器５ａおよび熱交換器５ｂ
は集熱器１と往管６および原管７とで閉回路が構成され
ており、往管６は途中で分岐し、一方は熱交換器５ａに
圧縮機８を介して接続され、他方は熱交換器５ｂに接続
されている。さらに熱交換器５ａは膨張弁９を、熱交換
器５ｂは逆止弁１０を介して原管７と接続されている。

また、集熱器１内に、集熱フィン２を備えた蒸発部を有
し、貯湯槽４内に凝縮部を設けた、前記閉回路とは独立
したヒートパイプ１１が設けられており、ヒートパイプ
の蒸発部と凝縮部との差温検知器１２ａ、１２ｂおよび
差温検知により圧縮機８の発停を決める制御器１３が設
けられている。

上記構成において、日射量が多くなりヒートパイプ１１
が作動し、集熱器１内のヒートパイプ１１の蒸発部が貯
湯槽４内のヒートパイプ１１の凝縮部より温度が高くな
ったことを差温検知器１２ａ、１２ｂで検知し、制御器
１３により圧縮機８を停止させることにより、集熱器１
内の集熱フィン２の温度は上昇し、回路内の作動液は蒸
発部３から往管６を通り、凝縮用の熱交換器５ｂを通り
、原管７を経て、また、集熱器１内の蒸発部３に戻ると
いう循環をくり返すループ形ヒートパイプモード運転に
より貯湯槽４内の水温は太陽熱により昇温する。逆に、
日射量が少女ヒートパイプ１１が作動しない状態では、
差温検知器１２＆、１２ｂの検知により制御器１３から
圧縮機８を稼動させ、回路内の作動液は蒸発部３から往
管６を通り、圧縮機８にて断熱圧縮し、凝縮用の熱交換
器５ａを通り、膨張弁９、原管７を経て、また、集熱器
１内の蒸発部３に戻るという循環をくり返すヒートポン
プモード運転により貯湯槽４内の水温は、主に大気熱に
より昇温する。なお逆止弁１０はヒートポンプモード運
転時に熱交換器５ｂに逆流し回路が短絡することを防ぐ
ために設けられている。

このように、上記構成では、主に太陽熱を利用するルー
プ形ヒートパイプモードと主に大気熱ヲ利用するヒート
ポンプモードとを、どちらのモードで運転させた方が有
利か的確に行え、もつとも省エネルギーの運転形態で、
貯湯槽水温の昇温か得られるという効果がある。

発明の効果 以上のように本発明の太陽熱温水器によれば、ρ−プ形
ヒートパイプモードとヒートポンプモードの蒸発部を一
つの集熱器で兼用し、モードの切替えの条件検知を両モ
ードの回路とは独立したヒートパイプを設け、このヒー
トパイプの蒸発部と凝縮部の差温により行っているので
、動力を要するヒートポンプモードより省エネルギーな
運転形態であるループ形ヒートパイプモードの運転条件
が、貯湯槽水温や日射量の大小にかかわらず的確に選択
でき、また日射量が変動してもヒートパイ−の昇温を太
陽熱および大気熱を利用して効率良く行うことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の太陽熱温水器の構成図、第
３図は本発明の一実施例を示す太陽熱温水器の構成図で
ある。 １・・・・・・集熱器、２・・・・・・集熱フィン、３
・・・・・・蒸発部、４・・・・・・貯湯槽、５ａ、５
ｂ・・・・・・熱交換器、６・・・・・・往管、７・・
・・・・原管、８・・・・・・圧縮機、９・・・・・・
膨張弁、１１・・・・・・ヒートパイプ、１２ａ、１２
ｂ・・・・・・差温検知器、１３・・・・・・制御器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 潜熱媒体の作動液を蒸発させる集熱フィンを備えた蒸発
   部を有する集熱器と、前記集熱器の上方に位置し、凝縮
   用の熱交換器を２個内股する貯湯槽と、前記集熱器から
   各々の前記熱交換器への往管と戻管で閉回路を構成し、
   一方の前記熱交換器への往管途中には圧縮機を設け、弱
   気交換器の戻管には膨張弁を設けて、ループ形ヒートパ
   イプモード回路と前記圧縮機および膨張弁を介するヒー
   トポンプモード回路を構成し、両方のモード回路の蒸発
   部を前記集熱器で兼用し、モードの切替えを決める構成
   は、前記閉回路とは独立して、前記集熱器内に集熱フィ
   ンを備えた蒸発部を有し、前記貯湯槽内に凝縮部を有す
   るヒートパイプを設け、前記ヒートパイプの蒸発部と凝
   縮部との差温検知器と、前記差温検知によりモード切替
   えを決める制御器とからなる太陽熱温水器。