JP2003106681A - 蓄熱手段を備えた太陽熱利用システム - Google Patents

蓄熱手段を備えた太陽熱利用システム

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JP2003106681A
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latent heat
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solar
latent
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Hiroaki Tani
浩明 谷
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Daiwa House Industry Co Ltd
Daiwa General Research Institute Co Ltd
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Daiwa House Industry Co Ltd
Daiwa General Research Institute Co Ltd
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    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Abstract

(57)【要約】 【課題】 太陽熱の夜間利用を一年のうちのより長い期
間にわたって行うことができる、蓄熱手段を備えた太陽
熱利用システムを提供する。 【解決手段】 空気集熱型太陽熱集熱器1と蓄熱手段2
とが備えられ、この蓄熱手段2が、集熱器1との関係で
冬期に潜熱蓄熱可能な潜熱蓄熱温度低の潜熱蓄熱材16
…と、集熱器1との関係で夏期、梅雨期に潜熱蓄熱可能
な潜熱蓄熱温度高の潜熱蓄熱材17…とを含み、集熱器
1で集熱した空気の熱が各潜熱蓄熱材16…,17…に
伝えられるようになされている。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、蓄熱手段を備えた
太陽熱利用システムに関する。 【0002】 【関連技術と課題】空気集熱型太陽熱集熱器を用いた太
陽熱利用システムにおいて、太陽熱を利用できない夜間
などにも太陽熱を利用することができるようにする方法
として、蓄熱手段、なかでも潜熱蓄熱材を用いた蓄熱手
段を備えさせる方法がある。 【0003】この蓄熱手段を備えさせた太陽熱利用シス
テムの用途として、例えば、冬期の夜間の暖房がある
が、その場合の潜熱蓄熱材は、冬期に太陽熱集熱器で集
熱できる比較的低い温度の熱を潜熱蓄熱できるものであ
る必要がある。具体的には、例えば、融解温度が32℃
で凝固温度が28℃の潜熱蓄熱材が使用可能である。 【0004】一方、夏期、梅雨期等における太陽熱利用
システムの用途して、例えば、除湿器に備えられた吸湿
素子の再生のための熱乾燥があるが、夜間の除湿に、蓄
熱した太陽熱を用いるためには、上記のような蓄熱温度
の低い潜熱蓄熱材では対応が難しく、より高い温度の熱
を潜熱で蓄熱できる蓄熱材を用いてシステムを構成する
必要がある。具体的には、例えば、融解温度が50℃で
凝固温度が48℃の潜熱蓄熱材を使用するのがよい。 【0005】このように、冬期夜間暖房用の蓄熱式太陽
熱利用システムでは、これを、夏期、梅雨期の夜間にお
ける除湿器の吸湿素子の再生のための熱乾燥に併用する
のは難しく、このシステムの利用は、冬期に限られてし
まうという問題があった。 【0006】また、夏期、梅雨期夜間の除湿器吸湿素子
の再生のための熱乾燥に用いる蓄熱式太陽熱利用システ
ムでは、蓄熱温度の高い潜熱蓄熱材を用いなければなら
ないため、冬期には、そのような高い温度の集熱と蓄熱
はなされにくく、そのため、これを冬期の夜間暖房に併
用するのは難しく、このシステムの利用は梅雨期や夏期
に限られてしまうという問題があった。 【0007】本発明は、例えば上記のような問題点に鑑
み、太陽熱の夜間利用を一年のうちのより長い期間にわ
たって行うことができる、蓄熱手段を備えた太陽熱利用
システムを提供することを課題とする。 【0008】 【課題を解決するための手段】上記の課題は、空気集熱
型太陽熱集熱器と蓄熱手段とが備えられ、この蓄熱手段
が、集熱器との関係で冬期に潜熱蓄熱可能な潜熱蓄熱温
度低の潜熱蓄熱材と、集熱器との関係で夏期、梅雨期に
潜熱蓄熱可能な潜熱蓄熱温度高の潜熱蓄熱材とを含み、
集熱器で集熱した空気の熱が各潜熱蓄熱材に伝えられる
ようになされていることを特徴とする、蓄熱手段を備え
た太陽熱利用システムによって解決される。 【0009】このシステムでは、太陽熱集熱器で空気集
熱した熱は、冬期に、潜熱蓄熱温度低の潜熱蓄熱材に蓄
熱され、この蓄熱された太陽熱を、例えば冬期の夜間暖
房などに利用することができる。また、太陽熱集熱器で
空気集熱した熱は、冬期よりも温度の上昇する梅雨期や
夏期において、潜熱蓄熱温度高の潜熱蓄熱材に蓄熱さ
れ、この蓄熱された太陽熱を、除湿器の吸湿素子の夜間
における再生のための熱乾燥などに利用することができ
る。このように、このシステムでは、蓄熱手段に、潜熱
蓄熱温度を高低異にする複数種類の潜熱蓄熱材を含ませ
ているので、太陽熱の夜間利用を一年のうちのより長い
期間にわたって行うことができる。 【0010】 【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。 【0011】図1に示す太陽熱利用システムにおいて、
1は空気集熱型太陽熱集熱器、2は蓄熱手段、3は第1
の利用側としての室内暖房用の吹出し口、4は第2の利
用側としての除湿器である。 【0012】空気集熱型太陽熱集熱器1は、各種タイプ
のものが用いられてよいが、例えば、図2(イ)に示す
ような屋根の傾斜に沿って設けられる集熱器1を用いる
とよい。 【0013】この太陽熱集熱器1は、太陽光を受ける受
光面が黒色系に塗装された例えばアルミニウム等の金属
製のプレートに多数の通気孔6…が分散状態に明けられ
た集熱板5を備えている。 【0014】この集熱板5の受光面側には、例えばガラ
スや樹脂などからなる無孔の透光板7が、集熱板5から
所定の間隔をおくようにして備えられ、集熱板5と透光
板7との間に受光面側空間部8が形成されている。ま
た、集熱板5の背面側には背面側空間部9が備えられて
いる。 【0015】そして、空気入口10が受光面側空間部8
内の傾斜方向の下側の位置に開口され、空気出口11が
背面側空間部9内の傾斜方向の上側の位置に開口され、
図2(ロ)に示すように、空気出口11側に設けられた
ファン12が駆動することで、空気が、空気入口10か
ら受光面側空間部8に導入され、集熱板5の通気孔6…
を通じて背面側空間部9に送り込まれ、空気出口11に
引き込まれていくようになされている。 【0016】この集熱器1では、集熱板5が太陽光を受
けて加熱されると、空気入口10から受光面側空間部8
に送り込まれた空気が、集熱板5によって昇温され、ま
た、集熱板5の通気孔6…を通過する際にも昇温され、
更に、背面側空間部9に送り込まれて集熱板5によって
昇温され、そして、空気出口11を通じて取り出され
る。この集熱器1から取り出される空気は、夏期の日中
には最高で100℃にも昇温し、冬期であっても最高で
60℃以上に昇温することもある。 【0017】この太陽熱集熱器1の空気出口11は、図
1に示すように、ダクト13を通じて、蓄熱手段2に接
続されている。この蓄熱手段2は、断熱箱15の中に、
潜熱蓄熱温度を高低異にする2種類の潜熱蓄熱材16
…,17…を収容したものである。 【0018】潜熱蓄熱温度低の潜熱蓄熱材16…は、上
記の太陽熱集熱器1との関係で冬期に潜熱蓄熱可能なも
のからなり、そのようなものとして、例えば、融解温度
が32℃で凝固温度が28℃の硫酸ナトリウム等を主成
分とする潜熱蓄熱材を用いることができる。 【0019】また、潜熱蓄熱温度高の潜熱蓄熱材17…
は、上記の太陽熱集熱器1との関係で夏期や梅雨期に潜
熱蓄熱可能なものからなり、そのようなものとして、例
えば、融解温度が50℃で凝固温度が48℃のパラフィ
ンなどを用いた潜熱蓄熱材を用いることができる。 【0020】そして、潜熱蓄熱温度高の潜熱蓄熱材17
…はこの断熱箱15内の空気入口18の側に収容され、
潜熱蓄熱温度低の潜熱蓄熱材16…は空気出口19の側
に収容され、太陽熱集熱器1で昇温した空気が、まず潜
熱蓄熱温度高の潜熱蓄熱材17…を通過し、次いで、潜
熱蓄熱温度低の潜熱蓄熱材16…を通過して、空気出口
19から送り出されるようになされている。 【0021】なお、太陽熱集熱器1で昇温した空気が、
まず潜熱蓄熱温度低の潜熱蓄熱材16…を通過し、次い
で、潜熱蓄熱温度高の潜熱蓄熱材17…を通過して、空
気出口19から送り出されるようになされていてもよい
し、あるいは、両潜熱蓄熱材16…,17…を混合配置
することにより、太陽熱集熱器1で昇温した空気が先後
を問わずにこれらの潜熱蓄熱材16…,17…を通過す
るようになされていてもよい。 【0022】そして、この蓄熱手段2の断熱箱15の空
気出口19からダクト20が延ばされ、このダクト20
にファン12が介設され、このファン12の下流側でダ
クト20が分岐され、一方の分岐ダクト21は、第1の
利用側である室内の空気吹出口3に、もう一方の分岐ダ
クト22は、第2の利用側である除湿器4の吸湿素子乾
燥再生通路にそれぞれ接続されている。23,24はダ
ンパーで、各分岐ダクト21,22を個別に開閉できる
ようになされている。 【0023】上記の太陽熱利用システムでは、陽の射す
冬期の日中にファン12を駆動すると、太陽熱集熱器1
で集熱された熱は、断熱箱15の中に送り込まれ、中の
潜熱蓄熱温度低の潜熱蓄熱材16…が融解していき、太
陽熱を潜熱蓄熱する。このとき、潜熱蓄熱温度高の潜熱
蓄熱材17…は、冬期の日中には陽が射しても蓄熱を期
待することは難しい。 【0024】また、陽の射す夏期、梅雨期の日中にファ
ン12を駆動すると、太陽熱集熱器1で集熱された熱
は、断熱箱15の中の潜熱蓄熱温度高の潜熱蓄熱材17
…が融解していき、太陽熱を潜熱蓄熱する。このとき、
潜熱蓄熱温度低の潜熱蓄熱材16…は、気温との関係
で、潜熱蓄熱できることもあれば、できないこともあ
る。 【0025】図3(イ)は、上記のシステムの蓄熱手段
2に蓄熱した熱を、冬期夜間において、暖房に利用して
いる場合のものであり、冬期には、日中、潜熱蓄熱温度
低の潜熱蓄熱材16…が太陽熱を潜熱蓄熱するので、ダ
ンパー23を開きファン12を駆動することで、夜間
は、潜熱蓄熱温度低の潜熱蓄熱材16…が固体化してい
く際に放出される熱で室内の暖房に寄与する。なお、冬
期には、潜熱蓄熱温度高の潜熱蓄熱材17…は、日中、
太陽熱を潜熱蓄熱しないので、冬期暖房にはほとんど寄
与しない。 【0026】図3(ロ)は、上記のシステムの蓄熱手段
2に蓄熱した熱を、夏期、梅雨期の夜間において、除湿
器4の吸湿素子の再生のための熱乾燥に利用している場
合のものであり、夏期、梅雨には、陽の射す日中に、潜
熱蓄熱温度高の潜熱蓄熱材17…が太陽熱を潜熱蓄熱す
るので、ダンパー24を開きファン12を駆動すること
で、潜熱蓄熱温度高の潜熱蓄熱材17…が固体化してい
く際に放出される高温の熱で除湿器4の吸湿素子の再生
のための熱乾燥が行われ、この時期の夜間においても除
湿器4は経済的に運転される。なお、夏期、梅雨期にお
いても潜熱蓄熱温度低の潜熱蓄熱材16…に潜熱蓄熱さ
れることもあるが、潜熱蓄熱温度が低いため、夏期、梅
雨期の除湿器4の吸湿素子の再生のための熱乾燥に寄与
しにくい。 【0027】このように、上記の太陽熱利用システムで
は、蓄熱手段2に、潜熱蓄熱温度の高低異なる潜熱蓄熱
材16…,17…が備えられているから、太陽熱の夜間
利用を、一年のうちの冬期、夏期、梅雨期の長い期間に
わたって行っていくことができる。 【0028】以上に、本発明の実施形態を示したが、本
発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱し
ない範囲で、各種の変更が可能である。例えば、上記の
実施形態では、本発明のシステムで蓄熱される熱を、冬
期夜間における暖房と、夏期、梅雨期の夜間における除
湿器4の吸湿素子の再生のための熱乾燥に用いた場合を
示しているが、これらに限らず、夏期等における夜間に
おいては、潜熱蓄熱温度高の潜熱蓄熱材17…に蓄熱さ
れた太陽熱がヒートポンプ式給湯機の蒸発器を通過する
ようにしてこの蒸発器における熱交換効率を高くするの
に用いられてもよいし、利用側は種々のものであってよ
い。 【0029】 【発明の効果】本発明は、以上のとおりのものであるか
ら、太陽熱の夜間利用を一年のうちのより長い期間にわ
たって行うことができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】実施形態の太陽熱利用システムを示す図であ
る。 【図2】図(イ)はこのシステムに使用される太陽熱集
熱器の一例を示す断面側面図、図(ロ)は、その作動状
態を示す断面側面図である。 【図3】図(イ)は冬期夜間のシステム使用例を示す
図、図(ロ)は夏期、梅雨期の夜間のシステム使用例を
示す図である。 【符号の説明】 1…空気集熱型太陽熱集熱器 2…蓄熱手段 16…潜熱蓄熱温度低の潜熱蓄熱材 17…潜熱蓄熱温度高の潜熱蓄熱材

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 空気集熱型太陽熱集熱器と蓄熱手段とが
    備えられ、この蓄熱手段が、集熱器との関係で冬期に潜
    熱蓄熱可能な潜熱蓄熱温度低の潜熱蓄熱材と、集熱器と
    の関係で夏期、梅雨期に潜熱蓄熱可能な潜熱蓄熱温度高
    の潜熱蓄熱材とを含み、集熱器で集熱した空気の熱が各
    潜熱蓄熱材に伝えられるようになされていることを特徴
    とする、蓄熱手段を備えた太陽熱利用システム。
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