JP2001304595A - 太陽熱利用暖房装置 - Google Patents

太陽熱利用暖房装置

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JP2001304595A
JP2001304595A JP2000113884A JP2000113884A JP2001304595A JP 2001304595 A JP2001304595 A JP 2001304595A JP 2000113884 A JP2000113884 A JP 2000113884A JP 2000113884 A JP2000113884 A JP 2000113884A JP 2001304595 A JP2001304595 A JP 2001304595A
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JP
Japan
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heat storage
heat
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storage tank
latent
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Application number
JP2000113884A
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English (en)
Inventor
Katsuhiro Imai
克広 今井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20Solar thermal
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

Abstract

(57)【要約】 【課題】 太陽熱利用暖房装置において、利用したいと
きに利用でき、かつ長時間一定の温度で暖房できるこ
と。 【解決手段】 太陽集熱器11で太陽熱を集熱した熱媒
と蓄熱槽13の内部の潜熱蓄熱材Aとの間で熱交換し、
蓄熱槽13の内部の潜熱蓄熱材Aと暖房装置16の内部
の潜熱蓄熱材Bとを入れ替える配管制御装置17を備え
てなるもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽熱利用暖房装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】太陽熱利用暖房装置として、特開昭57-1
15633号公報に記載の如く、太陽熱を空気に集熱し、こ
の空気を温風として暖房に利用するものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術には以下の問題点がある。太陽熱利用暖房装置は、
太陽熱が集熱できる昼に利用するか、床等に蓄熱して夜
に利用するか等、利用時間が限定されている。
【0004】太陽熱からの集熱温度は気象条件によっ
て不安定であり、暖房装置で利用できる放熱温度が不安
定になる。
【0005】本発明の課題は、太陽熱利用暖房装置にお
いて、利用したいときに利用でき、かつ長時間一定の温
度で暖房できることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明
は、太陽熱集熱器で太陽熱を集熱した熱媒を蓄熱槽に内
蔵される熱交換器を含む集熱経路で循環し、熱交換器に
供給された熱媒と蓄熱槽の内部の潜熱蓄熱材との間で熱
交換し、蓄熱槽の内部の潜熱蓄熱材と暖房装置の内部の
潜熱蓄熱材とを入れ替える配管制御装置を備えてなるよ
うにしたものである。
【0007】請求項2に記載の本発明は、請求項1に記
載の本発明において更に、前記潜熱蓄熱材を収容する蓄
熱槽の容量と、暖房装置の容量が略同等に設定されてな
るようにしたものである。
【0008】請求項3に記載の本発明は、請求項1又は
2に記載の本発明において更に、前記配管制御装置が1
日の内で特定した暖房時間帯の前に蓄熱槽の内部の潜熱
蓄熱材と暖房装置の内部の潜熱蓄熱材とを入れ替えるよ
うにしたものである。
【0009】
【作用】請求項1の発明によれば下記〜の作用があ
る。 太陽熱集熱器で集熱した熱を蓄熱槽に蓄熱し、この熱
を配管制御装置により必要なときに暖房装置に移動で
き、暖房装置を利用したいときに利用できる。
【0010】蓄熱槽において、熱交換器が供給する熱
源温度(集熱温度)が選択温度(潜熱蓄熱材の相変化温
度)未満では、熱源からの熱は顕熱にて蓄えられる。と
ころが、熱源温度が選択温度以上になると、潜熱蓄熱材
の相変化が終了するまでの潜熱量を超えない限り、熱源
からの熱は潜熱にて蓄えられる。潜熱蓄熱材は熱伝達速
度が遅く、蓄熱時の熱の伝わりが悪いが、本発明の配管
制御装置は、潜熱蓄熱材を長時間蓄熱槽に留まらせてゆ
っくりと十分に蓄熱し、顕熱蓄熱材を用いるものに比し
て、少量でも多くの熱をためることができる。
【0011】潜熱蓄熱材は熱伝達速度が遅く、放熱時
の熱の伝わりも悪いが、本発明の配管制御装置は、潜熱
蓄熱材を長時間暖房装置に留まらせてゆっくりと十分に
放熱し、顕熱蓄熱材を用いるものに比して、長時間一定
の温度で暖房できる。
【0012】請求項2の発明によれば下記の作用があ
る。 蓄熱槽と暖房装置の容量が同等、換言すれば蓄熱槽に
収容される潜熱蓄熱材の量と、暖房装置に収容される潜
熱蓄熱材の量が同等であるとき、それらをそっくり入れ
替えるという単純な運転操作で太陽熱を利用できる。
【0013】請求項3の発明によれば下記の作用があ
る。 配管制御装置が1日の内で特定した暖房時間帯の前に
蓄熱槽の内部の潜熱蓄熱材と暖房装置の内部の潜熱蓄熱
材とを入れ替えることにより、単純な運転操作で太陽熱
を利用したいときに利用できる。夜間の暖房に利用した
い場合には、17時頃に上述の入れ替えを行ない、翌朝
の暖房に利用したい場合には、翌朝5時頃に上述の入れ
替えを行なう。即ち、暖房が必要となる約2時間前に、
潜熱蓄熱材を蓄熱槽から暖房装置へと移動して放熱開始
する。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は太陽熱利用暖房装置を示す
模式図、図2は太陽熱利用暖房装置の運転スケジュール
を示す時間線図である。
【0015】太陽熱利用暖房装置10は、図1に示す如
く、太陽熱集熱器11で太陽熱を集熱した熱媒を、ポン
プ12により、蓄熱槽13に内蔵される熱交換器14を
含む集熱経路15で循環し、熱交換器14に供給された
熱媒と蓄熱槽13の内部の潜熱蓄熱材Aとの間で熱交換
する。
【0016】太陽熱利用暖房装置10は、蓄熱槽13の
内部の潜熱蓄熱材Aと、床等の暖房装置16の内部の潜
熱蓄熱材Bとを入れ替える配管制御装置17を備える。
配管制御装置17は、蓄熱槽13と暖房装置16をつな
ぐ配管18、19と、配管18に介装したポンプ20と
を備え、1日の中で特定した暖房時間帯の前にポンプ2
0を駆動することにて前述の潜熱蓄熱材Aと潜熱蓄熱材
Bの入れ替えを行なう。ここで、潜熱蓄熱材Aと潜熱蓄
熱材Bは、ともに不凍液などの液体中に充填されてお
り、蓄熱槽13と暖房装置16と配管18、19とから
なる循環路を循環可能となっている。
【0017】太陽熱利用暖房装置10において、潜熱蓄
熱材A、Bは蓄熱槽13、暖房装置16及び配管18、
19に活かされており、潜熱蓄熱材A、Bを収容する蓄
熱槽13の容量と、暖房装置16の容量は略同等に設定
してある。このとき、配管18のポンプ20より蓄熱槽
13の側の部分は蓄熱槽13の容量に含み、配管18の
ポンプ20より暖房装置16の側の部分と、配管19は
暖房装置16の容量に含んで考える。暖房装置16は床
暖房装置であって、床面を構成する床材と床材下方に設
けられた潜熱蓄熱材収容部とからなる。
【0018】潜熱蓄熱材A、Bは、潜熱蓄熱材をマイク
ロカプセル化した潜熱蓄熱材入りカプセルの形態で使用
でき、例えばゴム、プラスチック、金属等からなるシェ
ルに塩化マグネシウム、塩化ナトリウム、パラフィン、
ナフタリン等の潜熱蓄熱材を充填したものが考えられ
る。
【0019】以下、配管制御装置17の制御例について
説明する。 (第1例)(翌朝暖房の例)(図2) (1)日中、蓄熱槽13内の潜熱蓄熱材Aに太陽熱を蓄熱
する。このとき、潜熱蓄熱材Aの選択温度(融点)は例
えば60℃であり、蓄熱槽13に潜熱分以上の熱を蓄熱し
た場合、潜熱蓄熱材Aの温度は60℃以上になる。尚、ポ
ンプ12は蓄熱槽13への集熱時に稼動する。
【0020】(2)配管制御装置17は、翌朝5時に、ポ
ンプ20を稼動させて、蓄熱槽13の蓄熱された潜熱蓄
熱材Aと、暖房装置16の放熱済みの潜熱蓄熱材Bを入
れ替える。
【0021】(3)暖房装置16に移動した潜熱蓄熱材A
は、ゆっくり放熱し始め、最も暖房が必要とされる朝の
起床時に放熱し続ける。
【0022】(4)蓄熱槽13に移動した潜熱蓄熱材B
は、太陽熱集熱器11からの集熱の始まりとともに蓄熱
し始める。
【0023】上述(3)、(4)のまま、前述と同様に、蓄熱
槽13内の潜熱蓄熱材Bに蓄熱し、この潜熱蓄熱材Bを
翌朝5時に再び蓄熱槽13から暖房装置16へ入れ替え
る。このように、潜熱蓄熱材A、Bを1日1回入れ替え
るだけで、朝の起床時に利用できる太陽熱利用暖房装置
10を構成できる。
【0024】(第2例)(夜間暖房の例) (1)日中、蓄熱槽13内の潜熱蓄熱材Aに太陽熱を蓄熱
する。このとき、潜熱蓄熱材Aの選択温度(融点)は例
えば60℃であり、蓄熱槽13に潜熱分以上の熱を蓄熱し
た場合、潜熱蓄熱材Aの温度は60℃以上になる。尚、ポ
ンプ12は蓄熱槽13への蓄熱時に稼動する。
【0025】(2)配管制御装置17は、夕方17時に、
ポンプ20を稼動させて、蓄熱槽13の蓄熱された潜熱
蓄熱材Aと、暖房装置16の放熱済みの潜熱蓄熱材Bを
入れ替える。
【0026】(3)暖房装置16に移動した潜熱蓄熱材A
は、ゆっくり放熱し始め、最も暖房が必要とされる夜
間、放熱し続ける。
【0027】(4)蓄熱槽13に移動した潜熱蓄熱材B
は、太陽熱集熱器11からの集熱の始まりとともに、蓄
熱し始める。
【0028】上述(3)、(4)のまま、前述と同様に、蓄熱
槽13内の潜熱蓄熱材Bに蓄熱し、この潜熱蓄熱材Bを
夕方17時に再び蓄熱槽13から暖房装置16へ入れ替
える。このように、潜熱蓄熱材A、Bを1日1回入れ替
えるだけで、夜間利用できる太陽熱利用暖房装置10を
構成できる。
【0029】従って、本実施形態によれば、以下の作用
がある。 太陽熱集熱器11で集熱した熱を蓄熱槽13に蓄熱
し、この熱を配管制御装置17により必要なときに暖房
装置16に移動でき、暖房装置16を利用したいときに
利用できる。
【0030】蓄熱槽13において、熱交換器14が供
給する熱源温度(集熱温度)が選択温度(潜熱蓄熱材
A、Bの相変化温度)未満では、熱源からの熱は顕熱に
て蓄えられる。ところが、熱源温度が選択温度以上にな
ると、潜熱蓄熱材A、Bの相変化が終了するまでの潜熱
量を超えない限り、熱源からの熱は潜熱にて蓄えられ
る。潜熱蓄熱材A、Bは熱伝達速度が遅く、蓄熱時の熱
の伝わりが悪いが、本発明の配管制御装置17は、潜熱
蓄熱材A、Bを長時間蓄熱槽13に留まらせてゆっくり
と十分に蓄熱し、顕熱蓄熱材を用いるものに比して、少
量でも多くの熱をためることができる。
【0031】潜熱蓄熱材A、Bは熱伝達速度が遅く、
放熱時の熱の伝わりも悪いが、本発明の配管制御装置1
7は、潜熱蓄熱材A、Bを長時間暖房装置16に留まら
せてゆっくりと十分に放熱し、顕熱蓄熱材を用いるもの
に比して、長時間一定の温度で暖房できる。
【0032】蓄熱槽13と暖房装置16の容量が同
等、換言すれば蓄熱槽13に収容される潜熱蓄熱材A
(又はB)の量と、暖房装置16に収容される潜熱蓄熱
材B(又はA)の量が同等であるとき、それらをそっく
り入れ替えるという単純な運転操作で太陽熱を利用でき
る。
【0033】配管制御装置17が1日の内で特定した
暖房時間帯の前に蓄熱槽13の内部の潜熱蓄熱材A(又
はB)と暖房装置16の内部の潜熱蓄熱材B(又はA)
とを入れ替えることにより、単純な運転操作で太陽熱を
利用したいときに利用できる。夜間の暖房に利用したい
場合には、17時頃に上述の入れ替えを行ない、翌朝の
暖房に利用したい場合には、翌朝5時頃に上述の入れ替
えを行なう。即ち、暖房が必要となる約2時間前に、潜
熱蓄熱材A、Bを蓄熱槽13から暖房装置16へと移動
して放熱開始する。
【0034】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、太陽熱利
用暖房装置において、利用したいときに利用でき、かつ
長時間一定の温度で暖房できる。即ち、夜間及び朝の起
床時と、利用したいときに安定した温度で利用可能な太
陽熱利用暖房装置を構成できる。また、蓄熱材は循環し
続ける必要なく、例えば1日1回入れ替えるだけで足
り、熱伝達速度が遅い潜熱蓄熱材の使用が可能となり、
単純なシステムで効果的な太陽熱利用暖房装置を構成で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は太陽熱利用暖房装置を示す模式図であ
る。
【図2】図2は太陽熱利用暖房装置の運転スケジュール
を示す時間線図である。
【符号の説明】
10 太陽熱利用暖房装置 11 太陽熱集熱器 13 蓄熱槽 14 熱交換器 15 集熱経路 16 暖房装置 17 配管制御装置 A、B 潜熱蓄熱材

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 太陽熱集熱器で太陽熱を集熱した熱媒を
    蓄熱槽に内蔵される熱交換器を含む集熱経路で循環し、
    熱交換器に供給された熱媒と蓄熱槽の内部の潜熱蓄熱材
    との間で熱交換し、蓄熱槽の内部の潜熱蓄熱材と暖房装
    置の内部の潜熱蓄熱材とを入れ替える配管制御装置を備
    えてなる太陽熱利用暖房装置。
  2. 【請求項2】 前記潜熱蓄熱材を収容する蓄熱槽の容量
    と、暖房装置の容量が略同等に設定されてなる請求項1
    記載の太陽熱利用暖房装置。
  3. 【請求項3】 前記配管制御装置が1日の内で特定した
    暖房時間帯の前に蓄熱槽の内部の潜熱蓄熱材と暖房装置
    の内部の潜熱蓄熱材とを入れ替える請求項1又は2に記
    載の太陽熱利用暖房装置。
JP2000113884A 2000-04-14 2000-04-14 太陽熱利用暖房装置 Pending JP2001304595A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103423799A (zh) * 2012-05-23 2013-12-04 新疆太阳能科技开发公司 太阳能地埋跨季储热供暖系统
CN104654617A (zh) * 2013-11-17 2015-05-27 成都奥能普科技有限公司 低温太阳能单腔蓄热墙系统

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CN103423799A (zh) * 2012-05-23 2013-12-04 新疆太阳能科技开发公司 太阳能地埋跨季储热供暖系统
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