JPS6138360A - 太陽熱集熱装置 - Google Patents
太陽熱集熱装置Info
- Publication number
- JPS6138360A JPS6138360A JP16174584A JP16174584A JPS6138360A JP S6138360 A JPS6138360 A JP S6138360A JP 16174584 A JP16174584 A JP 16174584A JP 16174584 A JP16174584 A JP 16174584A JP S6138360 A JPS6138360 A JP S6138360A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- pressure
- storage chamber
- liquid storage
- heat collector
- Prior art date
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- Granted
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
- F24D11/002—Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system
- F24D11/003—Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system combined with solar energy
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/20—Solar thermal
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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。
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、太陽熱を集熱器により集熱し、集熱器より下
方の熱負荷に、熱を供給する太陽熱集熱装置に関するも
のである。
方の熱負荷に、熱を供給する太陽熱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
従来の太陽熱集熱装置、すなわち、太陽熱集熱器を屋根
上に設け、それより下部に熱負荷である蓄熱槽を設け、
両者を管路で結び、熱輸送媒体を循環させて集熱する太
陽熱集熱装置は、循環のためにポンプ及びその発停のた
めの制御回路を必要とする上に、ポンプ動力に相当の電
力を消費し、折角太陽エネルギーを利用しながら、省エ
ネルギー効果が低下するものであった。
上に設け、それより下部に熱負荷である蓄熱槽を設け、
両者を管路で結び、熱輸送媒体を循環させて集熱する太
陽熱集熱装置は、循環のためにポンプ及びその発停のた
めの制御回路を必要とする上に、ポンプ動力に相当の電
力を消費し、折角太陽エネルギーを利用しながら、省エ
ネルギー効果が低下するものであった。
発明の目的
本発明は上記従来技術の問題点を改良し、熱輸送媒体の
循環に外部から電力等の供給をする必要がなく、省エネ
ルギー効果の高い太陽熱集熱装置を提供することを目的
とするものである。
循環に外部から電力等の供給をする必要がなく、省エネ
ルギー効果の高い太陽熱集熱装置を提供することを目的
とするものである。
発明の構成
上記目的を達成するため、本発明の太陽熱集熱装置は、
集熱器と、この集熱器より下部に設けた熱交換器と、こ
の熱交換器より下部に弁を介して設けられた第２液溜室
と、前記集熱器、第２液溜室と弁を介して相通じ、蓄熱
機能を有する第１液溜室とを管路で結び密閉管路を形成
させ、この密閉管路の圧力、温度条件によって蒸気及ｑ
液体の２相状態となる熱媒で密閉管路内を満たし、集熱
器によって加熱され蒸発した熱媒が第１液溜室に導びか
れて高温で凝縮液化しつつ蓄熱するサイクルと、集熱器
によって加熱され蒸発した熱媒が熱交換器に導びかれて
低圧で凝縮液化し、第２液溜室に導びかれるサイクルと
、第２液溜室中の低圧液化熱媒が第１液溜室の高圧液化
熱媒の蒸気圧によって集熱器に送出されるサイクルを含
むものであり、上記サイクルを順次繰り返すことにより
、上方に位置する集熱器＼よりの熱が、下方に位置する
熱負荷である熱交換器に熱輸送することができるもので
ある。
集熱器と、この集熱器より下部に設けた熱交換器と、こ
の熱交換器より下部に弁を介して設けられた第２液溜室
と、前記集熱器、第２液溜室と弁を介して相通じ、蓄熱
機能を有する第１液溜室とを管路で結び密閉管路を形成
させ、この密閉管路の圧力、温度条件によって蒸気及ｑ
液体の２相状態となる熱媒で密閉管路内を満たし、集熱
器によって加熱され蒸発した熱媒が第１液溜室に導びか
れて高温で凝縮液化しつつ蓄熱するサイクルと、集熱器
によって加熱され蒸発した熱媒が熱交換器に導びかれて
低圧で凝縮液化し、第２液溜室に導びかれるサイクルと
、第２液溜室中の低圧液化熱媒が第１液溜室の高圧液化
熱媒の蒸気圧によって集熱器に送出されるサイクルを含
むものであり、上記サイクルを順次繰り返すことにより
、上方に位置する集熱器＼よりの熱が、下方に位置する
熱負荷である熱交換器に熱輸送することができるもので
ある。
実施例の説明
以下、本発明の一実施例について図に基づいて説明する
。図において、１は集熱器であり、この集熱器１の上部
は、蒸気配管２及び圧力調整弁３及び開閉弁４人を介し
て、集熱器１より下方の蓄熱槽５内の熱交換器６の上部
に接続され、また、開閉弁４Ｂにより第１液溜室７の上
部に接続されている。熱交換器６の下部と、熱交換器６
より下方の第２液溜室的上部とは開閉弁４Ｃを介して接
続されている。第１液溜室７の上部の他の口と、第２液
溜室８の上部の他の口とは開閉弁４Ｄを介して接続され
ている。第２液溜室８の下部と、集熱器１の下部とは開
閉弁４Ｅ及び液配管９を介して接続されている。この構
成により密閉管路を形成し内部に、動作状態め温度及び
圧力下で、気液２相状態を示す熱媒１０を封入し、さら
に第１液溜室７と熱的に接触するよう蓄熱器１１が設け
られ、圧力調整弁３は、その両端において一定圧力差が
生ずるよう構成されている。
。図において、１は集熱器であり、この集熱器１の上部
は、蒸気配管２及び圧力調整弁３及び開閉弁４人を介し
て、集熱器１より下方の蓄熱槽５内の熱交換器６の上部
に接続され、また、開閉弁４Ｂにより第１液溜室７の上
部に接続されている。熱交換器６の下部と、熱交換器６
より下方の第２液溜室的上部とは開閉弁４Ｃを介して接
続されている。第１液溜室７の上部の他の口と、第２液
溜室８の上部の他の口とは開閉弁４Ｄを介して接続され
ている。第２液溜室８の下部と、集熱器１の下部とは開
閉弁４Ｅ及び液配管９を介して接続されている。この構
成により密閉管路を形成し内部に、動作状態め温度及び
圧力下で、気液２相状態を示す熱媒１０を封入し、さら
に第１液溜室７と熱的に接触するよう蓄熱器１１が設け
られ、圧力調整弁３は、その両端において一定圧力差が
生ずるよう構成されている。
次に、以上のような構成における動作について説明する
。
。
ます、開閉弁４Ｂ 、４Ｇを開き、他の開閉弁４Ａ 、
４Ｄ 、４Ｋを閉じた状態では、日射により集熱器１か
加熱され、内部の熱媒１０は蒸発して蒸気配管２及び開
閉弁４Ｂを経て第１液溜室７内に入り、蓄熱器１１に熱
を与えて凝縮液化し、第１液溜室７内に蓄えられる。一
方、蒸気配管２及び圧力調整弁３を経て熱交換器６内に
入った熱媒１０は蓄熱槽５に熱を与えて凝縮液化し、開
閉弁４Ｃを経て第２液溜室８内に流れ込み蓄えられ右。
４Ｄ 、４Ｋを閉じた状態では、日射により集熱器１か
加熱され、内部の熱媒１０は蒸発して蒸気配管２及び開
閉弁４Ｂを経て第１液溜室７内に入り、蓄熱器１１に熱
を与えて凝縮液化し、第１液溜室７内に蓄えられる。一
方、蒸気配管２及び圧力調整弁３を経て熱交換器６内に
入った熱媒１０は蓄熱槽５に熱を与えて凝縮液化し、開
閉弁４Ｃを経て第２液溜室８内に流れ込み蓄えられ右。
この時、第１液溜室７内の蒸気圧は、熱交換器６内の蒸
気圧より、圧力調整弁３の圧力差だけ高い蒸気圧であり
、蓄熱器１１には、熱交換器６の温度より、圧力調整弁
３の圧力差に相当する温度差分高い温度で蓄熱される。
気圧より、圧力調整弁３の圧力差だけ高い蒸気圧であり
、蓄熱器１１には、熱交換器６の温度より、圧力調整弁
３の圧力差に相当する温度差分高い温度で蓄熱される。
次に、開閉弁４Ａ 、４Ｇを開き、他の開閉弁４Ｂ 、
４Ｄ 、４Ｅを閉じた状態では、日射により集熱器１が
加熱され、内部の熱媒１ｏは蒸発して蒸気配管２及び開
閉弁４人を経て熱交換器６内に入り、蓄熱槽５に熱を与
えて凝縮液化し、開閉弁４Ｃを経て第２液溜室８内に流
れ込み、第２液溜室８内に蓄えられる。この時、第１液
溜室７内の熱媒１０は、開閉弁４Ｂ 、４Ｄによる他の
管路との閉塞により、熱交換器６内の冷媒１０の蒸気圧
より、圧力調整弁３の圧力差分だけ高い蒸気圧に保たれ
ている。
４Ｄ 、４Ｅを閉じた状態では、日射により集熱器１が
加熱され、内部の熱媒１ｏは蒸発して蒸気配管２及び開
閉弁４人を経て熱交換器６内に入り、蓄熱槽５に熱を与
えて凝縮液化し、開閉弁４Ｃを経て第２液溜室８内に流
れ込み、第２液溜室８内に蓄えられる。この時、第１液
溜室７内の熱媒１０は、開閉弁４Ｂ 、４Ｄによる他の
管路との閉塞により、熱交換器６内の冷媒１０の蒸気圧
より、圧力調整弁３の圧力差分だけ高い蒸気圧に保たれ
ている。
次に、開閉弁４に、４Ｄ、、４Ｅを開き、他の開閉弁４
Ｂ、４Ｇを閉じた状態では、・集熱器１内の蒸気圧は、
蒸気配管２及び開閉弁４人を通して、熱交換器６内の蒸
気と通じる為に、熱交換器６内の蒸気圧に保たれ、第２
液溜室８内の蒸気圧は、開閉弁４Ｄを通して第１液溜室
７の蒸気と通じる為に、熱交換器６内の蒸気圧より、圧
力調整弁３の圧力差分だけ高くなり、この圧力差により
第２液溜室８内の液化した熱媒１ｏは、開閉弁４Ｅ及び
液配管９を通して集熱器１内に戻される。
Ｂ、４Ｇを閉じた状態では、・集熱器１内の蒸気圧は、
蒸気配管２及び開閉弁４人を通して、熱交換器６内の蒸
気と通じる為に、熱交換器６内の蒸気圧に保たれ、第２
液溜室８内の蒸気圧は、開閉弁４Ｄを通して第１液溜室
７の蒸気と通じる為に、熱交換器６内の蒸気圧より、圧
力調整弁３の圧力差分だけ高くなり、この圧力差により
第２液溜室８内の液化した熱媒１ｏは、開閉弁４Ｅ及び
液配管９を通して集熱器１内に戻される。
以上の動作が順次繰り返されて、上方に位置する集熱器
１よりの熱が、下方に位置する熱負荷である蓄熱槽５に
熱輸送することができる。
１よりの熱が、下方に位置する熱負荷である蓄熱槽５に
熱輸送することができる。
本実施例において、太陽熱集熱装置の熱媒１０として、
フロン１１４を用い、今、蓄熱槽５の温度を５０℃、第
２液溜室８の容積を１１、集熱器１と第２液溜室８の高
低差を１０ｍとすると、開閉弁４Ｂ、４Ｇを開き、他の
開閉弁４Ａ 、 ４Ｄ 。
フロン１１４を用い、今、蓄熱槽５の温度を５０℃、第
２液溜室８の容積を１１、集熱器１と第２液溜室８の高
低差を１０ｍとすると、開閉弁４Ｂ、４Ｇを開き、他の
開閉弁４Ａ 、 ４Ｄ 。
４Ｅを閉じた状態では、熱交換器６内の熱媒１゜の蒸気
圧は４． ｅ Ｋｙ／ｃ！であり、集熱器１と第２液溜
室８の高低差に相当する熱媒１０の液柱圧力が１．４に
９／ｃｌｔである事から、圧力調整弁３の圧力差を１．
ｅｒ ＫＩｉＩ／ｃｔｌｒに設定すると、集熱器１及
び第１液溜室７内の熱媒１０の蒸気圧はｅ 、 ２に９
／ｃＡとなり、この圧力に相当する温度は６２℃であり
、蓄熱器１１は６２℃となる。
圧は４． ｅ Ｋｙ／ｃ！であり、集熱器１と第２液溜
室８の高低差に相当する熱媒１０の液柱圧力が１．４に
９／ｃｌｔである事から、圧力調整弁３の圧力差を１．
ｅｒ ＫＩｉＩ／ｃｔｌｒに設定すると、集熱器１及
び第１液溜室７内の熱媒１０の蒸気圧はｅ 、 ２に９
／ｃＡとなり、この圧力に相当する温度は６２℃であり
、蓄熱器１１は６２℃となる。
次に、開閉弁４Ａ 、４Ｇを開き、他の開閉弁４Ｂ、４
Ｄ、４Ｋを閉じた状態では、集熱器１内の熱媒１０の蒸
気圧展Ｑ温度は、熱交換器６と同じで、蒸気圧は４ 、
ｅＩ！４／ｃｔｌ、温度は５０℃となり、集熱器１の
入熱量が６００ Ｋｃａ７／ｈとすると、第２液溜室８
内に熱媒１０が満たされるには、熱媒１０の蒸発潜熱が
２８ Ｋｃａｌ ／に９、液比重量が１３８０に’ｉ／
ｍ であるので、３．９分必要である。
Ｄ、４Ｋを閉じた状態では、集熱器１内の熱媒１０の蒸
気圧展Ｑ温度は、熱交換器６と同じで、蒸気圧は４ 、
ｅＩ！４／ｃｔｌ、温度は５０℃となり、集熱器１の
入熱量が６００ Ｋｃａ７／ｈとすると、第２液溜室８
内に熱媒１０が満たされるには、熱媒１０の蒸発潜熱が
２８ Ｋｃａｌ ／に９、液比重量が１３８０に’ｉ／
ｍ であるので、３．９分必要である。
次に、開閉弁４Ａ 、４Ｄ 、４Ｋを開き、他の開閉弁
４Ｂ 、４Ｇを閉じた状態では、第１液溜室７内の熱媒
１０により、第２液溜室８内の液化状態の熱媒１０を集
熱器１内に戻す為には、まず第２液溜室８内の液化状態
の熱媒１ｏを５０’Ｃより６２℃に昇温する必要があり
、これに必要な熱量は４ 、３ ＫＯａＪであり、次に
第２液溜室８内を６２℃の蒸気で満たす必要があり、こ
れに必要な熱量は熱媒１０の蒸気比重量が４２に７／Ｒ
であるので、１．２ＫｃａＪであり、合計６ 、５ Ｋ
ｃａｇ必要で、ゆえに第１液溜室７内には０．２に９
の熱媒１ｏを蓄える必要があり、容積は０．１４４？と
なる。蓄熱器１１の熱容量は、その動作温度変化を１℃
とすると、５ 、５ Ｋｃａ７？／℃が必要であり、蓄
熱材料を水とすると５．５にρ水が必要で、蓄熱に要す
る時間は０．５５分である。
４Ｂ 、４Ｇを閉じた状態では、第１液溜室７内の熱媒
１０により、第２液溜室８内の液化状態の熱媒１０を集
熱器１内に戻す為には、まず第２液溜室８内の液化状態
の熱媒１ｏを５０’Ｃより６２℃に昇温する必要があり
、これに必要な熱量は４ 、３ ＫＯａＪであり、次に
第２液溜室８内を６２℃の蒸気で満たす必要があり、こ
れに必要な熱量は熱媒１０の蒸気比重量が４２に７／Ｒ
であるので、１．２ＫｃａＪであり、合計６ 、５ Ｋ
ｃａｇ必要で、ゆえに第１液溜室７内には０．２に９
の熱媒１ｏを蓄える必要があり、容積は０．１４４？と
なる。蓄熱器１１の熱容量は、その動作温度変化を１℃
とすると、５ 、５ Ｋｃａ７？／℃が必要であり、蓄
熱材料を水とすると５．５にρ水が必要で、蓄熱に要す
る時間は０．５５分である。
以上の事より、集熱器１は、３．９分の間は５０℃で動
作し、０．５５分の間は６２℃で動作するので、平均動
作温度は６１．６℃となる。
作し、０．５５分の間は６２℃で動作するので、平均動
作温度は６１．６℃となる。
今、集熱器１の集熱効率が、
ｃ−Ｔａ
ηＣ： （０，８−３，０・−了−） Ｘ １００［％
〕ηＣ：集熱効率〔％〕 ＴＯ：集熱器温度〔℃〕 Ｔａ：外気温［’Ｃ’］ 工 二日射量［Ｋｃ旺／７１テｈ］ であるとし、外気温を２０’Ｃ１日射量を６００Ｋｃａ
７？／ｙノ？ｈ とすると、熱媒１０の循環をポンプで
行う場合は、集熱器１の動作温度は５０℃で、集熱効率
は６５％、本実施例の太陽熱集熱装置の場合の集熱効率
は６４．３％となり、０．７％の集熱効率の低下にすき
ない。
〕ηＣ：集熱効率〔％〕 ＴＯ：集熱器温度〔℃〕 Ｔａ：外気温［’Ｃ’］ 工 二日射量［Ｋｃ旺／７１テｈ］ であるとし、外気温を２０’Ｃ１日射量を６００Ｋｃａ
７？／ｙノ？ｈ とすると、熱媒１０の循環をポンプで
行う場合は、集熱器１の動作温度は５０℃で、集熱効率
は６５％、本実施例の太陽熱集熱装置の場合の集熱効率
は６４．３％となり、０．７％の集熱効率の低下にすき
ない。
発明の効果
以上のように本発明によれば、上方に位置する集熱器で
集熱された熱を、下方に位置する熱負荷に、何らの他の
動力を用いる事なく、集熱器で集熱された熱エネルギー
の一部を利用して熱輸送する事ができ、省エネルギー性
の高い太陽熱集熱装置を得る事ができる。
集熱された熱を、下方に位置する熱負荷に、何らの他の
動力を用いる事なく、集熱器で集熱された熱エネルギー
の一部を利用して熱輸送する事ができ、省エネルギー性
の高い太陽熱集熱装置を得る事ができる。
図は本発明の太陽熱集熱装置の一実施例を示す概要構成
図である。 １ ・・・集熱器、２・・・・蒸気配管、３・・・圧力
調整弁、４・ ・開閉弁、５・・・・蓄熱槽、６・−・
・熱交換器、７・・・・第１′ｍ溜、８ ・・・第２液
溜、９液配管、１０ ・・・熱媒、１１・ ・蓄熱器。
図である。 １ ・・・集熱器、２・・・・蒸気配管、３・・・圧力
調整弁、４・ ・開閉弁、５・・・・蓄熱槽、６・−・
・熱交換器、７・・・・第１′ｍ溜、８ ・・・第２液
溜、９液配管、１０ ・・・熱媒、１１・ ・蓄熱器。
Claims (2)
- （１）太陽熱を集熱する集熱器と、この集熱器より下部
に設けた熱交換器と、この熱交換器より下部に弁を介し
て設けられた第２液溜室と、前記集熱器、前記第２液溜
室と弁を介して相通じ、蓄熱機能を有する第１液溜室と
を管路で結び密閉管路を形成させこの密閉管路内をこの
密閉管路の圧力、温度条件によって蒸気及び液体の２相
状態となる熱媒で満たし、前記集熱器によって加熱され
蒸発した熱媒が前記第１液溜室に導びかれて高温で凝縮
液化しつつ蓄熱するサイクルと、前記集熱器によって加
熱され蒸発した熱媒が前記熱交換器に導びかれて低圧で
凝縮液化し、前記第２液溜室に導びかれるサイクルと、
前記第２液溜室中の低圧液化熱媒が、前記第１液溜室の
高圧液化熱媒の蒸気圧によって前記集熱器に送出される
サイクルを含む太陽熱集熱装置。 - （２）第１液溜室と熱交換器の間に圧力差調整弁を設け
た特許請求の範囲第１項記載の太陽熱集熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16174584A JPS6138360A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 太陽熱集熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16174584A JPS6138360A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 太陽熱集熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6138360A true JPS6138360A (ja) | 1986-02-24 |
| JPH0125971B2 JPH0125971B2 (ja) | 1989-05-22 |
Family
ID=15741078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16174584A Granted JPS6138360A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 太陽熱集熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6138360A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3723748A1 (de) * | 1986-07-18 | 1988-01-28 | Toyota Motor Co Ltd | Elastischer energiespeicher |
-
1984
- 1984-07-31 JP JP16174584A patent/JPS6138360A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3723748A1 (de) * | 1986-07-18 | 1988-01-28 | Toyota Motor Co Ltd | Elastischer energiespeicher |
| US4762202A (en) * | 1986-07-18 | 1988-08-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Elastic energy storing device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0125971B2 (ja) | 1989-05-22 |
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