JPS6143185Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はソーラシステムにおける蓄熱特性を改
善した制御装置に関する。

太陽熱を集熱しこれを蓄熱する装置（蓄熱槽）
の場合、集熱量は日射量に応じて経時変化するの
で、その蓄熱特性を向上させるようなフローパタ
ーンを槽内に形成させることは従来から極めて困
難なことであるとされ、この点がソーラシステム
の効率の向上に大きな防げとなつていた。これを
第１〜３図の代表例について説明すると、太陽熱
集熱器１からの還水を蓄熱槽２の上部に導き、蓄
熱槽２の下部から太陽熱集熱器１に送水する場合
に、第１図のように日射量が多いとき、第２図の
ように日射量が弱くなつたとき、あるいは第３図
のように日射量が実質上無くなつたときでは還水
の温度t₂が大きく変動し、槽内水の温度t₁との差
が経時変化し、槽内のフローパターンの変動をき
たすことになる。最も理想的には槽内の底部から
上部に向けて低温層、中温層、高温層の如き成層
が形成され、この成層が保持されたフローパター
ンが維持されることが蓄熱量の増大には望ましい
ことであるが、実際にはt₂−t₁＝Δｔの温度差が
変動することにより、第２図や第３図の如き槽内
水と還水との混合流が発生し、いわゆるピストン
流れの形成は望まれない。また、この還水が２次
側の還水である場合も同様であり、蓄熱槽２から
負荷（例えば給湯設備や冷凍機など）に給湯した
あとこの蓄熱槽２に循環して還水する場合に、負
荷の大きさが経時変化するようなさいには同様の
現象が起る。

したがつて、ソーラシステムにおける蓄熱槽の
蓄熱特性の改善には、その還水温度と槽内水温の
差の変動が不可避であることを理由として、自ず
と限界があるとされていた。

本考案の目的はこの限界を超えることであり、
この目的においてアルキメデス数を一定にすれば
一定のフローパターンが得られることに着目し、
このアルキメデス数を一定にするように補助熱源
装置の熱源供給量を制御するようにしたものであ
る。

図面に従つて本考案の構成を具体的に説明する
と、第４図に示すように、太陽熱集熱器１と蓄熱
槽２とを閉回路に形成したソーラシステムの冷温
水の１次側循環路において、太陽熱集熱器１から
蓄熱槽２の上部に接続する還水経路３に還水加熱
器４を介装する。図示の例ではこの加熱器４はバ
ーナ５によつて加熱される高温水を通液するもの
であり、この高温水と還水とを熱交換させる熱交
換器を示している。バーナ５はガスバーナまたは
オイルバーナであり、このバーナの燃焼制御は制
御器６によつて行なわれ、加熱器４への通液制御
も制御器６からの制御信号によるポンプ７の制御
によつて行なわれる。他方、蓄熱槽２の内部には
槽内水の温度を検出するための槽内水温検出器８
が挿入され、また蓄熱槽２へ入る直前の還水の温
度を検出するための還水温度検出器９が取付けら
れ、この両者の温度検出器８と９の電流値の差が
制御器６で検出され、この差に応じてバーナ５お
よびポンプ７への制御信号を発するようになつて
いる。システム運転中は１次側循環ポンプ１０は
定速運転され、還水量も流量が一定に維持され
る。なお、図示しないが蓄熱槽２には負荷側と２
次循環路が接続され、蓄熱槽２内の蓄熱が通常の
方式に従つて負荷に供給されるようになつてい
る。

一般に槽内のフローパターンはアルキメデス数
に影響されることが知られており、アルキメデス
数Arは Ar＝ｇ・β・Δｔ／Ｕ^２ で表わされる。ｇおよびβは常数であり、Ｕは吐
出流量、Δｔは槽内水温t₁と吐出水温t₂との差t₂
−t₁である。本考案装置の場合、還水の吐出流量
は一定にされるからArはΔｔに左右されること
になる。他方、日射量の変動や負荷の変動によつ
てΔｔが変動するが、このΔｔの値がある値以下
となつた場合には、つまり還水の温度が槽内水温
に近づいてΔｔがある値以下となつた場合には制
御器６が制御信号を発して還水を加熱し、Δｔを
所定値に維持するように作動するから、Arが一
定に維持され、その結果として槽内のフローパタ
ーンは第１図に示す如き流れの様相を維持しつづ
けることができ、ピストン流れに近い一様押し出
し流れの成層蓄熱ができる。

このようにして本考案は、太陽熱集熱器からの
還水を蓄熱槽の上部に導き蓄熱槽の下部から太陽
熱集熱器に送水するようにしたソーラシステムの
１次側循環路において、太陽熱集熱器から蓄熱槽
に至る還水経路に補助熱源装置を介装し、蓄熱槽
内の水温t₁と蓄熱槽に吐出する還水温度t₂を検出
する検出器を設け、両検出器の検出値の差Δｔが
所定値以下となつたときに補助熱源装置で還水を
加熱してΔｔの値を実質上一定となるように制御
するようにしたから、アルキメデス数を一定に維
持することができ、従来から困難視されていた太
陽熱利用蓄熱槽のフローパターンの変動を効果的
に抑制して成層蓄熱に近い状態で蓄熱が可能とな
り、蓄熱特性が著しく改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は従来の太陽熱利用蓄熱槽
のフローパターン図であり、第１図は日射量が多
くΔｔが大きい場合、第２図は日射量が弱くΔｔ
が小さい場合、第３図は日射量がなくΔｔが零に
近い場合の例を示している。第４図は本考案の実
施例を示す機器配置構成図である。 １……太陽熱集熱器、２……蓄熱槽、３……還
水経路、４……加熱器、５……バーナ、６……制
御器、８……槽内水温検出器、９……還水温度検
出器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 太陽熱集熱器からの還水を蓄熱槽の上部に導き
   蓄熱槽の下部から太陽熱集熱器に送水するように
   したソーラシステムの１次側循環路において、太
   陽熱集熱器から蓄熱槽に至る還水経路に補助熱源
   装置を介装し、蓄熱槽内の水温と蓄熱槽に吐出す
   る還水温度との差に応じて前記の補助熱源装置の
   熱源供給量を制御する制御器を設けたことを特徴
   とするソーラシステムの制御装置。