JPS6140892B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6140892B2 JPS6140892B2 JP56091166A JP9116681A JPS6140892B2 JP S6140892 B2 JPS6140892 B2 JP S6140892B2 JP 56091166 A JP56091166 A JP 56091166A JP 9116681 A JP9116681 A JP 9116681A JP S6140892 B2 JPS6140892 B2 JP S6140892B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- water
- pump
- heat collection
- collector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S40/00—Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
- F24S40/70—Preventing freezing
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は直接に水を集熱器に循環させ集熱を行
なう太陽熱集熱装置に関するものであり、非集熱
時には集熱ポンプの動力を利用して集熱器や集熱
回路内の水を強制排出させ、凍結を完全に防止し
た太陽熱集熱装置を提供することを目的とする。
なう太陽熱集熱装置に関するものであり、非集熱
時には集熱ポンプの動力を利用して集熱器や集熱
回路内の水を強制排出させ、凍結を完全に防止し
た太陽熱集熱装置を提供することを目的とする。
従来、水を直接に集熱器に循環させ集熱を行な
う太陽熱集熱装置は数多く存在したが、いずれも
水抜きが完全に行なえないため、凍結事故が続発
していた。第4図はその代表的な例を示すもので
あり、集熱器1へは集熱ポンプ2にて蓄熱槽3内
の水が集熱往き管4を径て循環され、集熱器1で
昇温された温水は集熱戻り管5を経て再び蓄熱槽
3に戻される。前記蓄熱槽3の上部にはシスター
ン6が設けられており、ボールタツプ7にて水道
水が供給・停止される。蓄熱槽3より導出した給
湯ポンプ9にて蓄熱槽3の温水が供給される。使
用された温水の補給水は給水管10を通つて上部
のシスターン6より水が補給される。
う太陽熱集熱装置は数多く存在したが、いずれも
水抜きが完全に行なえないため、凍結事故が続発
していた。第4図はその代表的な例を示すもので
あり、集熱器1へは集熱ポンプ2にて蓄熱槽3内
の水が集熱往き管4を径て循環され、集熱器1で
昇温された温水は集熱戻り管5を経て再び蓄熱槽
3に戻される。前記蓄熱槽3の上部にはシスター
ン6が設けられており、ボールタツプ7にて水道
水が供給・停止される。蓄熱槽3より導出した給
湯ポンプ9にて蓄熱槽3の温水が供給される。使
用された温水の補給水は給水管10を通つて上部
のシスターン6より水が補給される。
さて、このシステムの凍結防止方法としては、
集熱器1を出た集熱戻り管5の最上部にエア抜き
弁11が設けられている。集熱ポンプ2の運転停
止時には集熱ポンプ2の吐出圧がかからなくなる
ため、このエア抜き弁11から空気を吸い込み集
熱器1や集熱往き管4、集熱戻り管5内の水はシ
スターン6内の水位まで自然に落下する設計とな
つている。しかし現実には自然落水に頼つている
ため、多少とも集熱器1や管内に水が残つたり、
エア抜き弁11の通気孔が大気にさらされている
ので、まずこの通気孔が凍結で塞がり落水が行な
えなくなり、集熱器や管が大破損する事故が続出
していた。また配管施工上もトラツプ部ができる
と落水時に水が残るため、棟越し配管ができない
とか、落水のために細い管であるとエアロツクや
表面張力により水が抜けないので管を太くする必
要がある等、不都合が多かつた。また、この落水
方式以外にも凍結のおそれのあるときは、集熱ポ
ンプを運転し蓄熱槽温水を循環させる循環方式も
あつたが、集熱ポンプの動力が必要であつたり、
折角集熱した温水を凍結防止のため使つてしまつ
たりする欠点があり、省エネルギーに反してい
た。以上のように従来の方式は、水抜きが完全に
行なえず凍結事故を起こしたり、省エネルギーに
反するものであつた。
集熱器1を出た集熱戻り管5の最上部にエア抜き
弁11が設けられている。集熱ポンプ2の運転停
止時には集熱ポンプ2の吐出圧がかからなくなる
ため、このエア抜き弁11から空気を吸い込み集
熱器1や集熱往き管4、集熱戻り管5内の水はシ
スターン6内の水位まで自然に落下する設計とな
つている。しかし現実には自然落水に頼つている
ため、多少とも集熱器1や管内に水が残つたり、
エア抜き弁11の通気孔が大気にさらされている
ので、まずこの通気孔が凍結で塞がり落水が行な
えなくなり、集熱器や管が大破損する事故が続出
していた。また配管施工上もトラツプ部ができる
と落水時に水が残るため、棟越し配管ができない
とか、落水のために細い管であるとエアロツクや
表面張力により水が抜けないので管を太くする必
要がある等、不都合が多かつた。また、この落水
方式以外にも凍結のおそれのあるときは、集熱ポ
ンプを運転し蓄熱槽温水を循環させる循環方式も
あつたが、集熱ポンプの動力が必要であつたり、
折角集熱した温水を凍結防止のため使つてしまつ
たりする欠点があり、省エネルギーに反してい
た。以上のように従来の方式は、水抜きが完全に
行なえず凍結事故を起こしたり、省エネルギーに
反するものであつた。
本発明は、このような従来の欠点を改善したも
のであり、次にその一実施例を図とともに説明す
る。第1図は本発明を太陽熱給湯システムに適用
した例である。図において太陽熱を集熱する集熱
器21へ集熱ポンプ22にて蓄熱槽23内の水が
集熱往き管24を通つて供給され、集熱器21で
昇温された温水は集熱戻り管25を通つて再ゅ蓄
熱槽23に戻る集熱回路が構成されている。集熱
ポンプ22は蓄熱槽23から集熱器21への集熱
往き管24に設けられている。また、蓄熱槽23
の上部には空気層部26が設けられており、集熱
器21からの集熱戻り管25の開口27は、この
空気層部26に臨んでいる。また集熱ポンプ22
は正逆運転が可能な、たとえばベーン型の体積ポ
ンプなどが使用されている。蓄熱槽23から給湯
栓28へは、給湯ポンプ29により加圧給湯され
る。給湯栓28へは蓄熱槽温度が高いときには直
接、低いときには補助ボイラー30を経て供給さ
れるが、この選択は給湯経路切換弁31にて行な
われる。給湯栓28を開くことにより消費される
水は、水道管32をボールタツプ33が開くこと
により、蓄熱槽23に供給される。水が直接に蓄
熱槽23上部に供給されると、上部に溜つた温度
の高い温水がうめられ低温になつてしまうため、
連通管34を用いて、水を蓄熱槽の下部に導いて
いる。35は波立防止板であり、集熱戻り管25
の開口から落下してくる温水により水面が揺れ動
き、ボールタツプ33によつて水が頻繁に少量づ
つ供給されることを防止している。また、このシ
ステムの制御は制御装置36,集熱器21に取り
付けられた高温側センサー37,蓄熱槽23に取
り付けられた低温側センサー38などによつて行
なわれる。
のであり、次にその一実施例を図とともに説明す
る。第1図は本発明を太陽熱給湯システムに適用
した例である。図において太陽熱を集熱する集熱
器21へ集熱ポンプ22にて蓄熱槽23内の水が
集熱往き管24を通つて供給され、集熱器21で
昇温された温水は集熱戻り管25を通つて再ゅ蓄
熱槽23に戻る集熱回路が構成されている。集熱
ポンプ22は蓄熱槽23から集熱器21への集熱
往き管24に設けられている。また、蓄熱槽23
の上部には空気層部26が設けられており、集熱
器21からの集熱戻り管25の開口27は、この
空気層部26に臨んでいる。また集熱ポンプ22
は正逆運転が可能な、たとえばベーン型の体積ポ
ンプなどが使用されている。蓄熱槽23から給湯
栓28へは、給湯ポンプ29により加圧給湯され
る。給湯栓28へは蓄熱槽温度が高いときには直
接、低いときには補助ボイラー30を経て供給さ
れるが、この選択は給湯経路切換弁31にて行な
われる。給湯栓28を開くことにより消費される
水は、水道管32をボールタツプ33が開くこと
により、蓄熱槽23に供給される。水が直接に蓄
熱槽23上部に供給されると、上部に溜つた温度
の高い温水がうめられ低温になつてしまうため、
連通管34を用いて、水を蓄熱槽の下部に導いて
いる。35は波立防止板であり、集熱戻り管25
の開口から落下してくる温水により水面が揺れ動
き、ボールタツプ33によつて水が頻繁に少量づ
つ供給されることを防止している。また、このシ
ステムの制御は制御装置36,集熱器21に取り
付けられた高温側センサー37,蓄熱槽23に取
り付けられた低温側センサー38などによつて行
なわれる。
次に、このシステムの動作を説明する。太陽の
日射により、集熱器21の温度が上昇し蓄熱槽2
3との温度差が設定値以上に開くと、高温側セン
サー37と低温側センサー38および制御装置3
6の働きで集熱ポンプ22が起動する。蓄熱槽2
3の下部の水は集熱ポンプ22により集熱往き管
24を通つて集熱器21に送られる。集熱器21
で昇温された温水は、集熱戻り管25を通つて再
び蓄熱槽23に戻り、上部から順次蓄熱されて行
く。日射がなくなり、集熱器21と蓄熱槽23の
温度溝が少なくなると、集熱ポンプ22は運転を
停止する。給湯栓28が開かれると給湯ポンプ2
9が起動し、蓄熱槽23内の温水を供給する。供
給し温水の代りにボールタツプ33が作動し、水
道管32より水を蓄熱槽23に供給する。
日射により、集熱器21の温度が上昇し蓄熱槽2
3との温度差が設定値以上に開くと、高温側セン
サー37と低温側センサー38および制御装置3
6の働きで集熱ポンプ22が起動する。蓄熱槽2
3の下部の水は集熱ポンプ22により集熱往き管
24を通つて集熱器21に送られる。集熱器21
で昇温された温水は、集熱戻り管25を通つて再
び蓄熱槽23に戻り、上部から順次蓄熱されて行
く。日射がなくなり、集熱器21と蓄熱槽23の
温度溝が少なくなると、集熱ポンプ22は運転を
停止する。給湯栓28が開かれると給湯ポンプ2
9が起動し、蓄熱槽23内の温水を供給する。供
給し温水の代りにボールタツプ33が作動し、水
道管32より水を蓄熱槽23に供給する。
さて、このシステムの凍結防止方法について述
べると、集熱器21の温度が下がると高温側セン
サー37がこれを検出し、あらかじめ定めた設定
値以下になると制御装置36を介して集熱ポンプ
22を逆転させる。集熱熱時とは送水方向が逆転
されるため、集熱往き管24,集熱器21,集熱
戻り管25は次第に負圧となり、やがて開口27
より空気層26の空気を吸い込む。そして順次、
集熱戻り管25,集熱器21,集熱往き管24内
の水が集熱ポンプ22によつて強制排出され、最
終的にすべて空気で満される。このため、外気温
が下がり凍結点以下に下つても、特に外気にさら
され、凍結を起しやすい集熱器21やこの周辺の
集熱往き管24,集熱戻り管25は凍結を起すこ
とはない。なお、集熱ポンプ22の逆転運転のコ
ントロールは、簡易的には集熱運転が停止したと
きに一定時間逆転運転をさせるような方法も考え
られる。
べると、集熱器21の温度が下がると高温側セン
サー37がこれを検出し、あらかじめ定めた設定
値以下になると制御装置36を介して集熱ポンプ
22を逆転させる。集熱熱時とは送水方向が逆転
されるため、集熱往き管24,集熱器21,集熱
戻り管25は次第に負圧となり、やがて開口27
より空気層26の空気を吸い込む。そして順次、
集熱戻り管25,集熱器21,集熱往き管24内
の水が集熱ポンプ22によつて強制排出され、最
終的にすべて空気で満される。このため、外気温
が下がり凍結点以下に下つても、特に外気にさら
され、凍結を起しやすい集熱器21やこの周辺の
集熱往き管24,集熱戻り管25は凍結を起すこ
とはない。なお、集熱ポンプ22の逆転運転のコ
ントロールは、簡易的には集熱運転が停止したと
きに一定時間逆転運転をさせるような方法も考え
られる。
以上は、集熱ポンプ22として正逆運転が可能
な正逆転ポンプを用いた例であるが、次に正方向
のみに送水を行なう通常のポンプを用いて、切換
弁によつて経路切換をを行ない同様な運転を行な
わしめた他の実施例について説明する。
な正逆転ポンプを用いた例であるが、次に正方向
のみに送水を行なう通常のポンプを用いて、切換
弁によつて経路切換をを行ない同様な運転を行な
わしめた他の実施例について説明する。
第2図において、集熱ポンプ39は通常の遠心
ポンプで構成され、正方向のみに送水する。集熱
ポンプ39の吐出側から吸込側へは帰還するバイ
パスA40が設けられており、吐出側のバイパス
A40の分岐部と集熱ポンプ39の間から、吸込
側のバイパスA40の合流部よりさらに上流側合
流部に帰還するバイパスB41が設けられてい
る。そしてバイパスA40の分岐部には経路切換
弁である電動3方弁42が設けられ、またバイパ
スB41の合流部には同じく電動3方弁43が設
けられている。
ポンプで構成され、正方向のみに送水する。集熱
ポンプ39の吐出側から吸込側へは帰還するバイ
パスA40が設けられており、吐出側のバイパス
A40の分岐部と集熱ポンプ39の間から、吸込
側のバイパスA40の合流部よりさらに上流側合
流部に帰還するバイパスB41が設けられてい
る。そしてバイパスA40の分岐部には経路切換
弁である電動3方弁42が設けられ、またバイパ
スB41の合流部には同じく電動3方弁43が設
けられている。
動作については、先の実施例と異なる逆転運転
の方法についてのみ述べる。通常の運転時は、第
3図aに示すように電動3方弁42および43が
切換つており水を正方向に循環させる。凍結防止
運転は、第3図bに示すように電動3方弁42お
よび43が切換り、バイパスA40およびバイパ
スB41を開ける。このため、集熱ポンプ39が
集熱時と同一方向に水を送り出しても、集熱経路
の水の送水方向は逆転し、集熱戻り管、集熱器お
よび集熱往き管内の水は強制排出される。
の方法についてのみ述べる。通常の運転時は、第
3図aに示すように電動3方弁42および43が
切換つており水を正方向に循環させる。凍結防止
運転は、第3図bに示すように電動3方弁42お
よび43が切換り、バイパスA40およびバイパ
スB41を開ける。このため、集熱ポンプ39が
集熱時と同一方向に水を送り出しても、集熱経路
の水の送水方向は逆転し、集熱戻り管、集熱器お
よび集熱往き管内の水は強制排出される。
なお、ここではバイパスA40の分岐部とバイ
パスB41の合流部に、それぞれ電動3方弁42
および43を用いたが、これは電動2方弁を2個
づつ組み合せ計4個の2方弁を用いても同様に正
逆運転が可能である。また、4方弁と2方弁の組
み合せにより、たとえばバイパスA40とB41
の集熱ポンプ39の吐出側分岐部に4方弁を1個
装置し、2方弁をバイパスA40の合流部とバイ
パスB41の合流部の間に設けても同様に正逆運
転が可能である。
パスB41の合流部に、それぞれ電動3方弁42
および43を用いたが、これは電動2方弁を2個
づつ組み合せ計4個の2方弁を用いても同様に正
逆運転が可能である。また、4方弁と2方弁の組
み合せにより、たとえばバイパスA40とB41
の集熱ポンプ39の吐出側分岐部に4方弁を1個
装置し、2方弁をバイパスA40の合流部とバイ
パスB41の合流部の間に設けても同様に正逆運
転が可能である。
以上の説明から明らかなように本発明の太陽熱
集熱装置は、蓄熱槽から集熱器に至る集熱往き管
に集熱ポンプを設けるとともに、蓄熱槽上部に空
気層部を設けて集熱器からの集熱戻り管の開口
を、この空気層部に臨ませ、凍結防止のために集
熱ポンプを用いて集熱時とは送水方向を逆転さ
せ、集熱戻り管、集熱器および集熱往き管内の水
を強制排出させているため以下のような効果を有
する。
集熱装置は、蓄熱槽から集熱器に至る集熱往き管
に集熱ポンプを設けるとともに、蓄熱槽上部に空
気層部を設けて集熱器からの集熱戻り管の開口
を、この空気層部に臨ませ、凍結防止のために集
熱ポンプを用いて集熱時とは送水方向を逆転さ
せ、集熱戻り管、集熱器および集熱往き管内の水
を強制排出させているため以下のような効果を有
する。
1 集熱戻り管、集熱器および集熱往き管内の水
が強制排出されるため、残水がなく凍結事故を
起さない。
が強制排出されるため、残水がなく凍結事故を
起さない。
2 集熱往き管や集熱戻り管などの配管がトラツ
プ状になつていても水が強制排出できるため、
工事上の制約がなく、棟越し配管なども可能で
ある。
プ状になつていても水が強制排出できるため、
工事上の制約がなく、棟越し配管なども可能で
ある。
3 水を強制排出するため、落水方式の様に配管
を太くする必要がなく、むしろ細い管の方が水
の排出がしやすい。このため配管が安価にでき
るとともに、集熱運転時の放熱ロスが少なくな
る。
を太くする必要がなく、むしろ細い管の方が水
の排出がしやすい。このため配管が安価にでき
るとともに、集熱運転時の放熱ロスが少なくな
る。
4 凍結防止のために、集熱ポンプを短時間運転
し水を強制排出することで済むため、従来の循
環方式に比べ大巾に省エネルギーが図れる。
し水を強制排出することで済むため、従来の循
環方式に比べ大巾に省エネルギーが図れる。
5 水の強制排出は集熱ポンプを利用して行なつ
ているため、特別に他の動力源を必要としな
い。
ているため、特別に他の動力源を必要としな
い。
また集熱戻り管の開口が蓄熱槽上部の空気層
に臨んでいるため、送水方向を逆転させた時こ
こから確実に空気を吸い込む。
に臨んでいるため、送水方向を逆転させた時こ
こから確実に空気を吸い込む。
以上のように本発明は従来の太陽熱集熱装置に
比べて、多大な効果を奏するものである。
比べて、多大な効果を奏するものである。
第1図は本発明の一実施例のシステム系続図、
第2図は本発明の他の実施例のシステム系続図、
第3図は同他の実施例の動作説明図、第4図は従
来例のシステム系続図である。 21……集熱器、22,39……集熱ポンプ、
23……蓄熱槽、24……集熱往き管、25……
集熱戻り管、26……空気層、27……開口、4
0……バイパスA、41……バイパスB、42,
43……電動3方弁(経路切換弁)。
第2図は本発明の他の実施例のシステム系続図、
第3図は同他の実施例の動作説明図、第4図は従
来例のシステム系続図である。 21……集熱器、22,39……集熱ポンプ、
23……蓄熱槽、24……集熱往き管、25……
集熱戻り管、26……空気層、27……開口、4
0……バイパスA、41……バイパスB、42,
43……電動3方弁(経路切換弁)。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 太陽熱を集熱する集熱器とこの集熱器に水を
循環させる集熱ポンプと集熱器で昇温された温水
を蓄える蓄熱槽を有する太陽熱集熱装置におい
て、蓄熱槽から集熱器への集熱往き管に前記集熱
ポンプを設けるとともに、蓄熱槽上部に空気層部
を設け、集熱器からの集熱戻り管の開口をこの空
気層部に臨ませ、かつ凍結防止のために前記集熱
ポンプを用いて集熱時とは送水方向を逆転させ、
集熱戻り管、集熱器および集熱往き管内の水を強
制排出させたことを特徴とする太陽熱集熱装置。 2 前記集熱ポンプとして正逆運転が可能な正逆
転ポンプを用いたことを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の太陽熱集熱装置。 3 前記集熱ポンプの吐出側から吸込側に帰還す
るバイパスAと、吐出側のバイパスAの分岐部と
集熱ポンプの間から吸込側のバイパスAの合流部
よりさらに上流側に帰還するバイパスBを設ける
とともに、バイパスAおよびBを選択する経路切
換弁を設け、経路切換弁の切換により送水方向を
逆転させたことを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の太陽熱集熱装置。 4 前記集熱器の温度を検出し、非集熱時で凍結
のおそれのあるときのみ水を強制排出させたこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の太陽熱
集熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56091166A JPS57204757A (en) | 1981-06-12 | 1981-06-12 | Solar heat collector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56091166A JPS57204757A (en) | 1981-06-12 | 1981-06-12 | Solar heat collector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57204757A JPS57204757A (en) | 1982-12-15 |
| JPS6140892B2 true JPS6140892B2 (ja) | 1986-09-11 |
Family
ID=14018887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56091166A Granted JPS57204757A (en) | 1981-06-12 | 1981-06-12 | Solar heat collector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57204757A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4665332B2 (ja) * | 2001-04-17 | 2011-04-06 | ダイキン工業株式会社 | 空気調和装置 |
| JP4992852B2 (ja) * | 2008-08-01 | 2012-08-08 | パナソニック株式会社 | 空気調和機 |
| US9010318B2 (en) * | 2009-09-04 | 2015-04-21 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Extended-range heat transfer fluid using variable composition |
-
1981
- 1981-06-12 JP JP56091166A patent/JPS57204757A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57204757A (en) | 1982-12-15 |
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