JP2003035496A - 太陽熱地下蓄熱装置 - Google Patents

太陽熱地下蓄熱装置

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JP2003035496A
JP2003035496A JP2001226995A JP2001226995A JP2003035496A JP 2003035496 A JP2003035496 A JP 2003035496A JP 2001226995 A JP2001226995 A JP 2001226995A JP 2001226995 A JP2001226995 A JP 2001226995A JP 2003035496 A JP2003035496 A JP 2003035496A
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heat storage
hot water
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storage material
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JP2001226995A
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Akio Saito
昭夫 斎藤
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SOLAR ENGINEERING KK
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SOLAR ENGINEERING KK
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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
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage
    • 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
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

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  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有効な蓄熱手段を備え、効率的な給湯と床暖
房を行なうことができる太陽熱地下蓄熱装置を提供す
る。 【解決手段】 地中に、蓄熱材2を充填した蓄熱槽1を
設けると共に、その蓄熱槽1内に貯湯槽3を設け、地上
に設けた太陽集熱器4で太陽熱を集熱して媒体液Bを加
温し、その媒体液Bを前記貯湯槽3内を通る媒体流路5
を循環させて該貯湯槽3内の水を加温して給湯口8に供
給し、かつ前記媒体液Bを前記蓄熱材2中を通る放熱管
路6を循環させて該蓄熱材2を加温し、加温された蓄熱
材2で、同じく蓄熱材2中を通る吸熱管路7の液媒Eを
温めて床暖房9に使用する装置であり、前記蓄熱材2を
銅スラグ及び/又は銑鉄のコンディショナースラジで構
成している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、太陽熱を地下に
埋設した蓄熱槽に蓄え、その熱を利用して給湯および床
暖房を行なう太陽熱地下蓄熱装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】 従来から、地上で集熱した太陽熱を地
下に蓄熱し、その熱を利用して給湯や床暖房を行なう装
置が考えられている。この装置は、太陽熱を利用するた
め、石油や石炭等を燃焼させて得た電気や、地中のガス
層から得たガスを利用する場合と異なり、基本的に安価
であると共に自然環境を壊さないといった大きな利点が
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】 しかし、従来の太陽
熱を地下に蓄熱して利用する装置においては、有効な蓄
熱手段が確立されていなかったため、放熱し易く、よっ
て効率的な給湯と床暖房を行なうことができないといっ
た問題があった。
【0004】本発明はこうした問題に鑑み創案されたも
ので、有効な蓄熱手段を備え、効率的な給湯と床暖房を
行なうことができる太陽熱地下蓄熱装置を提供すること
を課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】 図1および図2を参照
して説明する。第1の発明に係る太陽熱地下蓄熱装置
は、地中に、蓄熱材2を充填した蓄熱槽1を設けると共
に、その蓄熱槽1内に貯湯槽3を設け、地上に設けた太
陽集熱器4で太陽熱を集熱して媒体液Bを加温し、その
媒体液Bを前記貯湯槽3内を通る媒体流路5を循環させ
て該貯湯槽3内の水を加温して給湯口8に供給し、かつ
前記媒体液Bを前記蓄熱材2中を通る放熱管路6を循環
させて該蓄熱材2を加温し、加温された蓄熱材2で、同
じく蓄熱材2中を通る吸熱管路7の液媒Eを温めて床暖
房9に使用する装置であり、前記蓄熱材2を銅スラグで
構成したものである。
【0006】第2の発明に係る太陽熱地下蓄熱装置は、
地中に,蓄熱材2を充填した蓄熱槽1を設けると共に,
その蓄熱槽内に貯湯槽3を設け、地上に設けた太陽集熱
器4で太陽熱を集熱して媒体液Bを加温し,その媒体液
を前記貯湯槽内を通る媒体流路5を循環させて該貯湯槽
内の水を加温して給湯口8に供給し、かつ前記媒体液を
前記蓄熱材中を通る放熱管路6を循環させて該蓄熱材を
加温し,加温された蓄熱材で,同じく蓄熱材中を通る吸
熱管路7の液媒Eを温めて床暖房9に使用する装置であ
り、前記蓄熱材を銑鉄のコンディショナースラジで構成
したものである。
【0007】
【発明の実施の形態】 本発明に係る太陽熱地下蓄熱装
置の実施形態を、図1および図2に示す。この装置は、
地中に、蓄熱材2を充填した蓄熱槽1を設けると共に、
その蓄熱槽1内に貯湯槽3を設けて構成している。ま
た、地上に設けた太陽集熱器4で太陽熱を集熱して媒体
液Bを温め、その媒体液Bを前記貯湯槽3内を通る媒体
流路5を循環させて当該貯湯槽3内の水を加温して給湯
口8に供給している。
【0008】さらに、前記媒体液Bを前記蓄熱材2中を
通る放熱管路6を循環させて当該蓄熱材2を加温し、加
温された蓄熱材2で、同じく蓄熱材2中を通る吸熱管路
7の液媒Eを温めて床暖房9に使用している。
【0009】そして、第1の発明においては、蓄熱槽1
内の蓄熱材2を銅スラグで構成している。この銅スラグ
は鉄分を含み熱伝導率に優れると共に比熱容量が大き
く、また環境を汚染しないので、蓄熱材2として最適で
ある。従って、貯湯槽3内の湯水を安全かつ効果的に加
温および保温する。また、当該蓄熱材2中に、放熱管路
6との熱交換によって得た媒体液Bの熱を効果的に蓄熱
し、その熱で吸熱管路7を循環する液媒Eを安全かつ効
果的に加温する。従って、給湯と床暖房9の両方を効率
的に行なうことができる。なお、この銅スラグは、黄銅
鉱から銅を製錬した際に抽出される酸化鉄が石灰石と共
にケイ酸塩となって溶鉱炉内の上部にたまるカラミを粉
砕し、粒状化したものである。すなわち、この銅スラグ
は溶鉱炉から排出されるものであり、資源を有効利用す
るものである。
【0010】第2の発明の実施形態を説明する。第2の
発明は、第1の発明において溶鉱炉から発生する銅スラ
ジに代え、銑鉄のコンディショナースラジを用いたもの
である。高炉において生産される鉄を銑鉄と言い、鋳物
用銑と製鋼用銑と、合金鉄とに大別される。製鋼用銑
は、転炉中で空気を吹き込み溶銑を溶鋼に変えるもの
で、このとき発生する溶滓がコンディショナースラジで
ある。このコンディショナースラジの熱伝導率は1.0
5で、銅スラジの熱伝導率に比べ優れた熱伝導率で、蓄
熱装置の使用に著しく有利である。
【0011】本実施形態に係る太陽熱地下蓄熱装置を、
さらに詳しく説明する。この装置において、太陽集熱器
4は真空ガラス管集熱器で構成している。また、地下に
設けた蓄熱槽1内には、二つの貯湯槽3(第一貯湯槽3
aと第二貯湯槽3b)を設けている。太陽集熱器4と二
つの貯湯槽3とは媒体液Bを循環させた媒体流路5で連
通し、太陽集熱器4で加温した媒体液Bを、第一貯湯槽
3a内の第一熱交換器5aと第二貯湯槽3bの第二熱交
換器5bに通して、それぞれの貯湯槽3に貯えた水を温
めた後、電磁弁10および循環ポンプ11を通過させて
太陽集熱器4に戻している。なお、媒体液Bの循環は、
循環ポンプ11によって行い、この循環ポンプ11は太
陽集熱器4に設けられた太陽電池4aで運転する。ま
た、この媒体流路5にはリザーブタンク12を付設し、
媒体液Bの補充を適宜行なっている。
【0012】また、水道口17から第一貯湯槽3a、第
二貯湯槽3bおよび補助熱源18を経て給湯口8に至る
給湯回路16を形成し、これら貯湯槽3の湯を給湯口8
から給湯している。なお、補助熱源18は、給湯槽内の
湯温が一定以下の場合に作動して加温するものである。
【0013】この媒体流路5には電磁弁10を介して、
放熱材中を蛇行状に設けた放熱管路6を連結している。
電磁弁10を切換えることによって、媒体液Bがこの放
熱管路6に供給され、蓄熱材2と熱交換を行なって当該
放熱材を加温した後、太陽集熱器4に戻る。
【0014】電磁弁10の切換えは、差温コントローラ
ー13からの信号によって自動的に行われる。この差温
コントローラー13は、太陽集熱器4に設けた高温セン
サー14と第一貯湯槽3aに設けた低温センサー15と
に電気的に接続され、例えば、高温センサー14と低温
センサー15が感知した温度差が一定以上であると電磁
弁10を切換えて媒体液Bを放熱管路6に循環させて蓄
熱材2を加温し、温度差が一定以下になると電磁弁10
を元に戻して媒体流路5内のみを循環させるようにして
いる。
【0015】また、この放熱材中には、床暖房9を行な
うための液媒Eが循環する吸熱管路7を蛇行状に設けて
いる。この液媒Eは蓄熱材2によって加温され床下を循
環することによって室内を暖房する。
【0016】本実施形態に係る太陽熱地下蓄熱装置にお
いては、真空ガラス管集熱器で構成した太陽集熱器4と
地下に埋設した蓄熱槽1(容量8,000リットル)と
二つの貯湯槽3(容量各300リットル)に媒体液Bを
循環させ、太陽熱を密閉した蓄熱槽1に蓄え、必要なと
きに取り出して給湯および床暖房9に使用することがで
きる。また、蓄熱できる熱エネルギーは400,000
kcalで、これは一般家庭で使用する平均給湯量40
0リットル(50℃)の20日分に相当する。また、日
々使用する熱量と自然放熱とによる温度降下は(その季
節の天候にもよるが)晴天日に補充して、平均した温度
を確保しつつ供給することができる。
【0017】なお、媒体流路5内の媒体液Bを循環させ
る循環ポンプ11の電源は、始動時は商用電源で作動さ
せ、媒体液Bが一巡した時点で太陽電池4aに自動的に
切り替えて、太陽エネルギーの熱と光の双方をともに有
効に活用することができるようにしている。
【0018】この太陽熱地下蓄熱装置の特徴をまとめる
と、次のようになる。 (甲)蓄熱材2を溶鉱炉から排出される銅スラグ及び/
又は銑鉄のコンディショナースラジで構成したので、蓄
熱効率が極めて高く、かつ安全で地球環境を汚染するこ
とがない。また、銅スラグ及び/又は銑鉄のコンディシ
ョナースラジといった廃材を利用するので経済性にも優
れる。 (乙)蓄熱槽1内に貯湯槽3を設けたので加温効率が高
い。すなわち、本蓄熱装置の蓄熱槽1は8000リット
ルの容量を有しており、この蓄熱槽1の温度を50℃上
昇させるためには長時間を要してしまうが、当該蓄熱槽
1には容量が300リットルの貯湯槽3を二つ設け、そ
の貯湯槽3内に媒体流路5を通して当該貯湯槽3内の水
を直接加温しているので、本発明装置が完成した翌日で
あっても、その日が晴天であれば、40℃〜50℃の湯
を60リットル給湯することができる。 (丙)上記(甲)と関連するが、貯湯槽3内の水を媒体
流路5を循環する媒体液Bと蓄熱材2との二系統で加温
するので、加温効率が高い。 (丁)貯湯槽3内の水と蓄熱槽1内の蓄熱材2を効果的
に加温することができる。すなわち、例えば、貯湯槽3
内の湯温が50℃以上に達すると、自動的に電磁弁10
を切換えるように設定し、媒体液Bを放熱管路6に流し
て蓄熱材2を加温し、蓄熱槽1全体の蓄熱を行なうよう
にすることができる。また、50℃以下になると媒体液
Bが媒体流路5のみを流れるように設定し、貯湯槽3内
の湯を再加熱するようにすることができる。 (戊)蓄熱槽1は地下に埋設し、地上は従来通り庭等に
使用できるのでスペースを有効利用することができる。
【0019】
【発明の効果】 本発明に係る太陽熱地下蓄熱装置は、
蓄熱槽1の蓄熱材2を溶鉱炉から排出される銅スラグ及
び/又は銑鉄のコンディショナースラジで構成したの
で、蓄熱効率が極めて高く、かつ安全で地球環境を汚染
することがない。また、銅スラグ及び/又は銑鉄のコン
ディショナースラジといった廃材を利用するので経済性
にも優れる。
【0020】蓄熱槽1内に貯湯槽3を設けたので加温効
率が高く、また、貯湯槽3内の水を媒体流路5を循環す
る媒体液Bと蓄熱材2との二系統で加温するので、高い
加温効率を得ることができる。
【0021】さらに、貯湯槽3内の水と蓄熱槽1内の蓄
熱材2を効果的に加温することができ、また、蓄熱槽1
は地下に埋設しているので、地上は従来通り庭等に使用
でき、スペースの有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態を示す平面構成図である。
【図2】 本発明の実施形態を示す立面構成図である
(電気回路省略)。
【符号の説明】
1 蓄熱槽 2 蓄熱材 3 貯湯槽 3a 第一貯湯槽 3b 第二貯湯槽 4 太陽集熱器 4a 太陽電池 5 媒体流路 5a 第一熱交換器 5b 第二熱交換器 6 放熱管路 7 吸熱管路 8 給湯口 9 床暖房 10 電磁弁 11 循環ポンプ 12 リザーブタンク 13 差温コントローラー 14 高温センサー 15 低温センサー 16 給湯回路 17 水道口 18 補助熱源 B 媒体液 E 液媒

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地中に,蓄熱材(2)を充填した蓄熱槽
    (1)を設けると共に,その蓄熱槽内に貯湯槽(3)を
    設け、地上に設けた太陽集熱器(4)で太陽熱を集熱し
    て媒体液(B)を加温し,その媒体液を前記貯湯槽内を
    通る媒体流路(5)を循環させて該貯湯槽内の水を加温
    して給湯口(8)に供給し、かつ前記媒体液を前記蓄熱
    材中を通る放熱管路(6)を循環させて該蓄熱材を加温
    し,加温された蓄熱材で,同じく蓄熱材中を通る吸熱管
    路(7)の液媒(E)を温めて床暖房(9)に使用する
    装置であり、前記蓄熱材を銅スラグで構成してなる太陽
    熱地下蓄熱装置。
  2. 【請求項2】 地中に,蓄熱材(2)を充填した蓄熱槽
    (1)を設けると共に,その蓄熱槽内に貯湯槽(3)を
    設け、地上に設けた太陽集熱器(4)で太陽熱を集熱し
    て媒体液(B)を加温し,その媒体液を前記貯湯槽内を
    通る媒体流路(5)を循環させて該貯湯槽内の水を加温
    して給湯口(8)に供給し、かつ前記媒体液を前記蓄熱
    材中を通る放熱管路(6)を循環させて該蓄熱材を加温
    し,加温された蓄熱材で,同じく蓄熱材中を通る吸熱管
    路(7)の液媒(E)を温めて床暖房(9)に使用する
    装置であり、前記蓄熱材を銑鉄のコンディショナースラ
    ジで構成してなる太陽熱地下蓄熱装置。
JP2001226995A 2001-05-16 2001-07-27 太陽熱地下蓄熱装置 Pending JP2003035496A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005337639A (ja) * 2004-05-28 2005-12-08 Toshiba Kyaria Kk 空気調和機
CN106621613A (zh) * 2016-12-15 2017-05-10 桐乡风腾专利运营有限公司 一种饭店用的排烟管道
WO2023035595A1 (zh) * 2021-09-10 2023-03-16 青岛海尔空调器有限总公司 制热系统及其蓄热控制方法、电子设备与存储介质

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