JPS607189B2 - 太陽熱利用の液体加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は太陽熱を利用した液体加熱装置に関するもので
ある。

従来、太陽熱利用の冷暖房給湯設備においては集熱器に
よって水または気体に太陽熱を吸収、集熱させ、これら
を直接または熱交換器を介して給湯、暖房等に用い或い
は冷凍機駆動用熱源に使用して冷房を行うようにしてい
る。

これら従来の設備においては一般に太陽光線によって集
熟器で加熱した水または空気を畜熱槽に貯蔵し必要量ず
つ使用する方式が探られて居り、曇天時および夜間のよ
うに太陽光線の照射のないときは必要温度に加熱するこ
とが困難または不可能であることから、需要量を確保す
る必要上大容量の集熱器、畜熱槽を準備し更に補助加熱
装置を準備することもあった。また集熱能率の点から観
ると、太陽光線の韓射熱による集熱器の温度とその中へ
供給される水等との温度差が大きいときは効率よく短時
間で水等を加熱できるが、温度差が小さくなるに従い水
等の温度上昇速度が低下し必要温度に加熱するのに長時
間を要し、且つ集熱効果もそれだけ低下する。
−本発明は集熱器と畜熱槽とを具えた従来の液体加
熱装置を改良し、冷凍機を併用して集熱器に蒸発器を内
蔵させ液体の一次加熱と冷煤の吸熱とを行わせ、凝縮器
内蔵の熱交換器を使用して液体の二次加熱を行わせるこ
とを特徴とし、太陽光線の直接の弱射熱を利用するにと
どまらず曇天、夜間においても大気の熱によって太陽光
線を間接に利用してこれらを効率よく吸収でき、且つ集
熱器、畜熱槽の小形化を計ることができるようにしたも
のである。

以下本発明の実施例を図面に就いて説明すると、第１図
において１‘ま集熱器、２は畜熱槽、３はバルブ４を具
えた給液管、５は循環用のポンプ、６は送出用のポンプ
、７は熱交換器を示し、循環用のポンプ５を適宜運転す
ることによって畜熱槽２の液体を供給管８を通って集熱
器１へ送り且つこれより取出管９を通って畜熱槽２へ戻
す。

畜熱槽２に貯蔵された液体は送出用ポンプ６を運転する
ことによって送出管１０を通って熱交換器７へ送られ二
次加熱されて第二の畜熱槽１１に入り、これよりバルブ
１２を開いて管路１３を通り目的の場所へ送られるが、
畜熱槽２から管路１３へバルブ付きバイパス１４を通し
一次加熱された液体を直接放出することもある。また、
第１図において１５は圧縮器、１６は凝縮器、１７は膨
脹弁、１８は蒸発器を示し、これらのサイクルからなる
冷凍機’９の蒸発器’８は集熱器１に内蔵されて液体と
接触し、また凝縮器１６は熱交換器７の一部を構成し液
体と接触する。

局平な箱形の集熱器１に充満した液体は太陽光線によっ
て直接加熱され或いは大気熱を吸収して熱せられ、集熱
器１に内蔵した蒸発器１８の管内を流れる冷媒が加熱さ
れた液体の熱を吸収するもので、これにより液体は集熱
器１との間に或る温度差を有し太陽熱を効率よく吸収し
液体と冷煤とはほぼ同温度となる。

往復動形の圧縮器１５を運転すると蒸発器１８で加熱さ
れた冷媒が加圧されると同時に更に加熱されて凝縮器１
６へ送られ、ここで放熱して熱交換器７の内部の液体を
加熱し、冷却された冷媒は膨脹弁１７によって低温低圧
化した蒸発器１８へ至る。畜熱槽２の液体が送出用のポ
ンプ６によって送出された一定以下に減少したときはバ
ルブ４を開いて給液管３より集熱器１へ液体を供給し一
次加熱して畜熱槽２へ補給し一定液量を保有させるが、
給液管３を畜熱槽２に接続して直接補給させることもあ
る。

液体としては一般に比熱が大きい水が使用され、所要温
度に加熱されて管路１３から取出される温水は給湯、暖
房等に消費され、また冷煤としては通常の冷凍機と同様
にアンモニア、フロン等が使用される。

本実施例では、例えば集熱器１から畜熱槽２および圧縮
器１５へそれそれ取出される液体および冷煤は約１０〜
５００Ｃに加熱され、冷嬢は圧縮器１５で約３５〜９び
０に加熱された後に熱交換器７に内蔵の凝縮器１６で放
熱して約１８〜３０ｑ０に温度を低下し更に膨脹弁１７
で約５〜１５ｏｏに冷却され集熱器１の蒸発器１８へ戻
る。また畜熱槽２から熱交換器７へ送られた液体は約５
０〜８５００に二次加熱される。集熱器１は断熱材２０
の外側を金属外板２１で府うと共にその表面に黒色塗料
層を設けた本体２２と硝子製の透明な蓋２３とによって
密閉構造に作られていると共に補強兼用の仕切板２４を
適当間隔で有して居り、その一側端部に給液管３および
供給管８を接続すると共に池側端部に取出管９を接続し
液体が一方向へ蛇行して流れるようになっている。

また蒸発器１８を構成する金属製の管２５が蛇行して内
蔵され、金属帯板を曲げ成形した支持臭２６に適当間隔
で抱持されて集熱器１のほぼ中心平面に配置され、支持
臭２６の両端円形部２６ａは本体２２と蓋２３とに接し
て動かないようになっている。尚、畜熱槽２および第二
の畜熱槽１１を断熱構造とすること、および集熱器１を
必要により二個以上並列または直列に接続して使用する
場合があることは言うまでもない。

以上のように本発明は給湯、暖房に使用する水或いは冷
房における冷凍機駆動用熱源に使用する液体を太陽熱を
利用して加熱する装置において冷凍機を併用し、その蒸
発器を集熱器に内蔵して太陽熱にて加熱される液体の熱
の一部を袷煤に吸収させるようにしたものであるから、
集熱器とその中の液体とが常に或る温度差を有するよう
に液体を交換し或いは冷凍機を運転することにより効率
よく太陽熱を吸収、集熱することができるものであり、
且つ高温晴天時には冷凍機の運転を停止して一次加熱が
可能であると共に、曇天、夜間には冷凍機を運転するこ
とにより大気の熱を効率よく吸収できるのである。

また冷凍機の凝縮器を熱交換器に内蔵させ、冷蝶から放
出される熱によって液体を二次加熱するようにしたもの
であるから、圧縮器にて得た冷蝶の熱は液体を高温度に
二次加熱するとが可能となるのである。即ち本発明によ
ると冷凍機を併用してその蒸発器と凝縮器との二個所で
液体と接触させ、蒸発器において液温の一部を奪って太
陽熱の吸収を良好ならしめると共に凝縮器において圧縮
器で得た熱を利用し液体の二次加熱を行わせるものであ
る。

冷凍機のサイクルにおける熱の吸収と放出を巧みに利用
して集熱器のみでは必要温度に加熱できない場合でも大
容量の集熱器、畜熱槽を準備し更に補助加熱装置を準備
することなく必要温度の液体を不足なく供給できる等の
すぐれた効果をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す配管図、第２図は集熱器
の横断面図、第３図はその拡大縦断面部分図である。 １・・・・・・集熱器、２・・・・・・畜熱槽、３・・
・・・・給液管、５・・・・・・循環用ポンプ、６・・
・・・・送出用のポンプ、７・・・・・・熱交換器、１
０・・・・・・送出管、１１・・・・・・第二の畜熱槽
、１５・・・・・・圧縮器、１６・・・…凝縮器、１７
・・・・・・膨脹弁、１８・・・・・・蒸発器、１９・
・…・冷凍機。 第１図第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 集熱器１と、これにより一次加熱された液体の畜熱
   槽２と、畜熱槽２から送出された液体の二次加熱を行う
   熱交換器７と、圧縮器１５、凝縮器１６、膨脹弁１７、
   蒸発器１８のサイクルからなる冷凍機１９とを具え、蒸
   発器１８は集熱器１に内蔵されていると共に凝縮器１６
   は熱交換器７に内蔵されていることを特徴とする太陽熱
   利用の液体加熱装置。