JPS649545B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、太陽熱や大気熱等の自然エネルギー
を利用した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、太陽熱を利用した集熱装置では第１図に
示す如く、集熱板、断熱材、透過ガラス等からな
る集熱パネル１と、貯湯槽２に埋設した熱交換器
３とを複数の熱媒循環パイプ５にて連結してい
る。４は熱媒循環ポンプで、前記熱媒循環パイプ
５に介設している。又この熱媒循環ポンプ４は、
集熱パネル１の入口、出口管に固定された差温サ
ーモ６により制御される。

すなわち集熱パネル１に日射が当たることによ
り熱媒循環ポンプ４が作動し、温度上昇した熱媒
が貯湯槽２に埋設した熱交換器３に流入し、前記
貯湯槽２内の給湯水と熱交換するのである。

このような従来の太陽熱の集熱装置は、集熱パ
ネルが大面積であり、重いといつた欠点がある。
又、当然のことながら、日射のない時には集熱作
用は行われず、補助熱源が不可欠となり２重の投
資が必要となる欠点があつた。

発明の目的 本発明の目的は、太陽熱の集熱手段にヒートポ
ンプを用い、集熱器に冷媒を直接流すことにより
低温集熱させ、太陽熱の集熱効率向上と、大気熱
からの集熱を可能とし、集熱器の小型、軽量化
と、集熱量の増大による自己完結型の集熱装置を
得んとするものである。

発明の構成 上記目的を達成するため本発明は圧縮機、凝縮
機、膨張弁、集熱器を環状連結してなるヒートポ
ンプサイクルからなる集熱回路と、貯湯槽、水循
環ポンプ、水加熱器を環状連結してなる水加熱回
路とを備え、前記凝縮器と水加熱器を伝熱関係に
保持して集熱装置を構成するとともに、前記圧縮
機と水循環ポンプを日照センサー、蒸発温度セン
サー、湯温センサーの直列回路に接続し、かつ前
記日照センサーと並列に手動集熱運転スイツチを
設けたものである。

実施例の説明 本発明の一実施例を図面にもとずき説明する。
第２図において、１は集熱パネルであり、フイン
チユーブ式熱交換器で構成される。２は圧縮機で
あり、吸入側に液分離のためのアキユームレータ
３が装着されている。４は凝縮器であり、例えば
２重管式の熱交換器であり内管に冷媒を流動させ
る。５は膨張弁であり、前記集熱パネル１の入口
側に装着されている。前記圧縮機２の吐出管（図
示せず）は凝縮器４に連なり、凝縮器４の出口と
膨張弁５入口は高圧配管１４で接続される。膨張
弁５の出口は集熱パネル１の入口と連なり、集熱
パネル１の出口と圧縮機２の吸入側とは低圧配管
１５で接続される。上述のごとく圧縮機２、凝縮
器４、高圧配管１４、膨張弁５、集熱パネル１、
低圧配管１５、アキユームレータ３の順に環状連
結されたヒートポンプサイクル６を構成する。

７は貯湯槽、８は水循環ポンプ、９は水加熱器
であり、前記２重管式熱交換器の外管を給湯水が
流動する。前記貯湯槽７、水循環ポンプ８、水加
熱器９とは循環パイプ１６を介して順次連結され
水加熱回路１０を構成する。

１１は集熱器ユニツトであり、集熱パネル１と
膨張弁５より構成される。１２は熱交換ユニツト
で圧縮機２、凝縮器４、水加熱器９、水循環ポン
プ８より構成される。１３は貯湯ユニツトで断熱
された貯湯槽７よりなる。

次に集熱運転制御を第３図により説明する。１
７は運転入−切スイツチである。１８はフオトト
ランジスタからなる日照センサーであり、集熱器
ユニツト１１の外装表面等日照を受ける場所に取
り付けられている。１９はサーミスタ等からなる
蒸発温度センサーであり、集熱パネル１の入口管
に固着されている。２０はサーミスタからなる湯
温サーモであり、貯湯槽７の表面に固定されてい
る。２１は高圧圧力スイツチで、圧縮機２の吐出
管路に接続されている。２′は圧縮機２のモータ、
８′は水循環ポンプ８のモータであり、これら圧
縮機モータ２′と水循環ポンプモータ８′は、運転
スイツチ１７、日照センサー１８、蒸発温度セン
サー１９、湯温センサー２０、圧力スイツチ２１
の直列回路に接続される。２２は、前記日照セン
サ１８と並列に接続された手動運転スイツチであ
る。

次にその作用を説明する。まず自動運転の場合
に運転スイツチ１７を投入すると日照センサー１
８が設定ルクス以上の明るさを検知し、かつ湯温
センサ２０が設定値以下であると圧縮機２と水循
環ポンプ８が作動し、集熱運転を開始する。すな
わち、圧縮機２で圧縮された高温、高圧の吐出冷
媒ガスは、凝縮器４に流入する。こゝで伝熱関係
にある水加熱器９を流動する給湯水に放熱し、凝
縮液化する。凝縮液冷媒は高圧配管１４を通り、
膨張弁５に至り、膨張弁５を通過する際減圧さ
れ、低温、低圧となり集熱パネル１に流入し、太
陽熱や大気熱より吸熱し蒸発ガス化する。集熱パ
ネル１にて蒸発したガス状冷媒は低圧配管１５を
通り、アキユームレータ３より圧縮機２に再び吸
入されるのである。一方貯湯槽７の給湯水は水循
環ポンプ８の作用により水加熱器９に送水され前
述のごとく冷媒の凝縮熱により加熱され昇温し、
再び貯湯槽７にもどるのである。集熱運転開始
後、水循環ポンプ８の故障等により、給湯水が水
加熱器９に送水されない時には、凝縮器４で吐出
ガス冷媒が放熱されないことから、徐々に吐出圧
力が上昇し、圧縮機２の吐出管に装着した圧力ス
イツチ２１が作動し、接点を開き集熱運転を停止
する。又、集熱運転開始所定時間後、蒸発温度セ
ンサー１９が設定温度より低い場合にも接点を開
き集熱運転を停止するのである。集熱運転継続に
より、貯湯槽７内の給湯水が設定温度に達する
と、湯温センサー２０が接点を開き集熱運転を停
止する。しかし貯湯槽７の給湯水を使用し、貯湯
槽７に低温の給湯水が給水された場合には、湯温
センサー２０が再び接点を閉じ集熱運転を再開す
るのである。しかし明るさが日照センサー１８が
設定値以下になれば、日照センサー１８の接点が
開き集熱運転を停止するのである。

手動運転時には、日照センサー１８と並列に接
続した手動集熱運転スイツチ２２を投入すること
により、上述の集熱運転作用を行うのである。

発明の効果 本発明によれば、その集熱運転にヒートポンプ
を用い、かつ集熱運転を日照センサー、蒸発温度
センサーで制御することにより、日中の集熱運転
と、低蒸発温度での集熱運転防止とにより効率の
よい集熱運転を実施することが出来る。

また日照センサーと並列に手動集熱運転スイツ
チを接続することにより、日照時間帯外での集熱
運転を可能にし、集熱量の増加が計れ、補助熱源
のミニマム化を達成することが出来る。

集熱器では、太陽熱及び大気熱から集熱するこ
とにより、面積当り集熱量が大巾に増大し、集熱
器の小型、軽量化が計れ、設置上の制約が緩和さ
れる他、設置工事が簡易化される等の効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の集熱装置の構成図、第２図は本
発明の一実施例を示す集熱装置の構成図、第３図
は同装置の運転制御回路図である。 １……集熱パネル、２……圧縮機、４……凝縮
器、５……膨張弁、７……貯湯槽、８……水循環
ポンプ、９……水加熱器、１７……運転スイツ
チ、１８……日照センサー、１９……蒸発温度セ
ンサー、２０……湯温センサー、２１……圧力ス
イツチ、２２……手動集熱運転スイツチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧縮機、凝縮機、膨張弁、集熱器（蒸発器）
   を環状連結してなる冷媒集熱回路と、貯湯槽、水
   循環ポンプ、水加熱器を環状連結してなる水加熱
   回路とを備え、前記凝縮器と水加熱器を伝熱関係
   に保持して集熱装置を構成するとともに、前記圧
   縮機と水循環ポンプとを明るさを検知すると接点
   を導通する日照センサー、蒸発温度が低くなると
   接点を開く蒸発温度センサー及び湯温が高温にな
   ると接点を開く湯温センサーを直列に接続すると
   ともに、前記日照センサーと並列に手動集熱運転
   スイツチを設けて制御してなる集熱装置。