【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽熱を利用する太陽熱給湯システムに関するものである。詳しくは、集熱した太陽熱を貯熱する不凍液を貯留する膨張タンクと給湯用の貯湯タンクを備える太陽熱給湯システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
太陽熱を集熱して家庭や事務所等の給湯に用いる太陽熱給湯システムは、図３に示すように、太陽熱を集熱する太陽熱集熱パネルと、この熱を貯熱して熱回路を循環する不凍液３（熱媒）と、この熱回路で不凍液３と熱交換する熱交換器１２と、これを内設する貯湯タンク１１と、熱回路で不凍液３を貯留して熱回路の内部圧力を調整する膨張タンク１とを備えている。そして、熱交換器１２で熱交換されて、温度が上昇した家庭用水が、温水として使用されている。この熱回路を有する太陽熱給湯システムは、家庭用水を直接に太陽熱集熱パネル１４で暖めるシステムと比べると、太陽熱集熱パネル１４での集熱効率が高く、この内部に湯垢が溜まりにくくて、長期間に渡って劣化しないという点で優れている。
【０００３】
ここで、熱回路が密閉系であると、不凍液３は温度変化により体積が変化すると、熱回路の内部圧力が変化して、これを構成する配管１６等に大きな応力が発生して、これらが破損するおそれがある。そこで、この応力を緩和させるために、熱回路に不凍液３を貯留する膨張タンク１を設けて、この内部圧力が変化しないように調整がなされている。つまり、この膨張タンク１の上部は空気溜め２となっていて、不凍液３の液面が変化できる構造になっている。このことにより、熱回路の内部圧力が一定に保たれるようになっている。この膨張タンクの構造が、実開平５−８７４６５号公報や実開昭６３−３４９６０号公報に開示されている。
【０００４】
【実用新案文献１】
実開平５−８７４６５号公報（第６−８頁、図１）
【０００５】
【実用新案文献２】
実開昭６３−３４９６０号公報（第６−９頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
実開平５−８７４６５号公報や実開昭６３−３４９６０号公報に開示されている膨張タンクは、図３に示すように、貯湯タンク１１と別に設置されている構造になっている。このため、膨張タンク１に貯えられている不凍液３の熱は、外部に放熱することになり、この結果として、この温度が低下して蓄えられていた熱エネルギーを損失していた。
【０００７】
本発明は、かかる事由に鑑みてなしたもので、その目的とするところは、熱効率の良好な貯湯タンクと膨張タンクとの構造を有する太陽熱給湯システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、太陽熱を集熱する太陽熱集熱パネルと、前記太陽熱集熱パネルで集熱した熱を貯熱して熱回路を循環する不凍液と、前記熱回路で前記不凍液と熱交換する熱交換器と、前記熱交換器を内設する貯湯タンクと、前記熱回路で前記不凍液を貯留して前記熱回路の内部圧力を調整する膨張タンクと、を備えてなる太陽熱給湯システムにおいて、前記貯湯タンクの下部に前記膨張タンクを熱伝導可能なように接触させて設置してなることを特徴としている。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１の構成において、前記貯湯タンクの底面と前記膨張タンクの上面とを略全面で接触させたことを特徴としている。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２の構成において、前記貯湯タンクと前記膨張タンクとが、ともに略同じ外径の円筒形状であることを特徴としている。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかの構成において、前記貯湯タンクと前記膨張タンクとをあわせたものを断熱材で覆ってなることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図１、２に基づいて説明する。図１に示すように、貯湯タンク１１は、高背の円筒形状をしていて、内部には、温水化するための家庭用水が貯留されている。また、内部には、配管をコイル状に形成した熱交換器１２が設置されている。この貯湯タンク１１の側面板の材料には、ステンレス板等の高強度で錆びにくい金属板が使用されている。また、膨張タンク１は、貯湯タンク１１と比べると低背であり、貯湯タンク１１と同じ外径をしている円筒形状をしている。そして、貯湯タンク１１の底面は、膨張タンク１の上面と全面で接触するように設置されている。また、膨張タンク１の内部は、不凍液３が貯留されているとともに、上部は、圧力が略一定に保たれるように、空気溜め２となっている。また、ここに溜められている空気は、側面上部に設けられている空気出入口７を通じて圧力が大気圧に保たれている。また、膨張タンク１の底面には、不凍液３の熱回路からの不凍液入口５及び熱回路への不凍液出口６が設けられている。この膨張タンク１の側面板の材料にも、ステンレス板等の高強度で錆びにくい金属板が使用されている。ここで、不凍液３は、太陽熱集熱パネル１４の部分で集熱された熱を効率よく伝える熱媒としての働きと、冬季に外気温度が下がっても、凍結することのない機能とを有している。通常は、エチレングリコールのような液体が使用されている。また、貯湯タンク１１と膨張タンク１をあわせたものの全体をロックウールのような断熱材１３で覆っている。
【００１３】
本実施形態の貯湯タンク１１と膨張タンク１の機能を主として、この太陽熱給湯システムの動作を以下に説明する。建物の屋根上に設置されている太陽熱集熱パネル１５で集熱されて温度が上昇した不凍液３は、循環ポンプ１５によって、配管１６、熱交換器１２、膨張タンク１等から構成される熱回路の内部を循環する。不凍液３は、貯湯タンク１１に内設されている熱循環器で、家庭内で湯として使用される家庭用水と熱交換されることにより、家庭用水が暖められる。ここで、温度が上昇した家庭用水は、そのまま、湯としてすぐに使用されることもあるが、通常は、貯湯タンク１１の内部に貯留されていて、必要なときに使用される。したがって、貯湯タンク１１には、通常は、一定量以上の温水が貯留されている。
【００１４】
一方、家庭用水熱交換されて、温度が低下した不凍液３は、貯湯タンク１１の外部に出た後、配管１６を通って膨張タンク１へと入る。そして、膨張タンク１を出た後、配管１６を通って、太陽熱集熱パネル１４に戻り、ここで再び温度が上昇する。このようにして、不凍液３は、熱回路を循環することにより、太陽熱集熱パネル１４で集熱した熱を用いて、家庭用水の温度を上昇させている。ここで、前述したように、膨張タンク１の上部には、空気溜め２が設けられていて、ここの空気は、空気出入口７を通して、大気につながっている。このために、不凍液３の温度が変化することにより、膨張タンク１の不凍液３の水位が変化しても、膨張タンク１の内部の空気溜め２は略大気圧を保持しており、この結果として、不凍液３の圧力も一定に保持されている。
【００１５】
また、貯湯タンク１１の底面と膨張タンク１の上面が全面で接触している構造になっているので、膨張タンク１から貯湯タンク１１へと熱伝導が容易に起り易い構造になっている。特に、高温である不凍液３を貯留する膨張タンク１の上部に、低温である家庭用水を貯留する貯湯タンク１１が配置されているので、両者の間で、熱移動を生じやすい。つまり、従来のように、膨張タンクが貯湯タンクと別に設置されている構造の場合には、膨張タンクに貯えられている不凍液の熱は、外部に放熱していくのみであったのに対して、本実施形態では、膨張タンク１と貯湯タンク１１との間でも不凍液３と家庭用水との間で熱交換が行われることにより、熱効率が向上している。
【００１６】
また、貯湯タンク１１と膨張タンク１とが、ともに同じ外径の円筒形状をしていて、貯湯タンク１１の底面と膨張タンク１の上面とが全面で接触しているので、構造的にも貯湯タンク１１の支持が容易となり、強度が向上するとともに、外観も凹凸がなくすっきりしていて、見栄えがよくなる。
【００１７】
さらに、貯湯タンクと膨張タンクとを断熱材１３で覆っているので、熱が外部に拡散しにくく、放熱しにくい構造となっている。特に、両タンクの全体を覆っているので、それぞれを別々に覆うよりも、断熱材１３の使用量も少なくてすみ、取り付けの作業も容易となる。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１に係る発明は、太陽熱を集熱する太陽熱集熱パネルと、前記太陽熱集熱パネルで集熱した熱を貯熱して熱回路を循環する不凍液と、前記熱回路で前記不凍液と熱交換する熱交換器と、前記熱交換器を内設する貯湯タンクと、前記熱回路で前記不凍液を貯留して前記熱回路の内部圧力を調整する膨張タンクと、を備えてなる太陽熱給湯システムにおいて、前記貯湯タンクの下部に前記膨張タンクを熱伝導可能なように接触させて設置してなることを特徴としているので、膨張タンクから貯湯タンクへの熱伝達が容易となり、熱効率が向上する。
【００１９】
請求項２に係る発明は、請求項１の構成において、前記貯湯タンクの底面と前記膨張タンクの上面とを略全面で接触させたことを特徴としているので、請求項１の効果に加え、膨張タンクから貯湯タンクへの熱伝達が著しくなり、熱効率がさらに向上する。
【００２０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２の構成において、前記貯湯タンクと前記膨張タンクとが、ともに略同じ外径の円筒形状であることを特徴としているので、請求項１又は請求項２の効果に加え、貯湯タンクの支持が容易となり、構造的に強くなるとともに、外観も凹凸がなくすっきりしていて、見栄えがよくなる。
【００２１】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかの構成において、前記貯湯タンクと前記膨張タンクとをあわせたものを断熱材で覆ってなることを特徴としているので、請求項１乃至請求項３の効果に加え、熱が外部に拡散しにくく、放熱が抑制されて熱効率が向上する。また、両タンクの全体を覆っているので、それぞれを別々に覆うよりも、断熱材の使用量も少なくてすみ、取り付けの作業も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る膨張タンク構造の全面図である。
【図２】実施形態に係る太陽熱給湯システムと膨張タンクを示す構成図である。
【図３】従来の太陽熱給湯システムと膨張タンクを示す構成図である。
【符号の説明】
１ 膨張タンク
２ 空気溜め
３ 不凍液
５ 不凍液入口
６ 不凍液出口
７ 空気出入口
１１ 貯湯タンク
１２ 熱交換器
１３ 断熱材
１４ 太陽熱集熱パネル
１５ 循環ポンプ
１６ 配管[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a solar hot water supply system using solar heat. More specifically, the present invention relates to a solar hot water supply system including an expansion tank for storing antifreeze for storing collected solar heat and a hot water storage tank for hot water supply.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 3, a solar hot water supply system that collects solar heat and uses it for hot water supply in homes and offices includes a solar heat collecting panel that collects solar heat, and an antifreeze liquid 3 that stores this heat and circulates through a heat circuit. (Heat medium), a heat exchanger 12 for exchanging heat with the antifreeze 3 in the heat circuit, a hot water storage tank 11 in which the heat exchanger 12 is provided, and an expansion for storing the antifreeze 3 in the heat circuit and adjusting the internal pressure of the heat circuit. And a tank 1. Then, the domestic water whose temperature has been increased by heat exchange in the heat exchanger 12 is used as hot water. A solar hot water supply system having this heat circuit has a higher heat collection efficiency in the solar heat collector panel 14 than a system in which domestic water is directly heated by the solar heat collector panel 14, and hardly accumulates scale inside the solar water collector system. It is excellent in that it does not deteriorate over time.
[0003]
Here, when the heat circuit is a closed system, when the volume of the antifreeze 3 changes due to a temperature change, the internal pressure of the heat circuit changes, and a large stress is generated in the piping 16 and the like constituting the same. It may be damaged. Therefore, in order to alleviate this stress, an expansion tank 1 for storing the antifreeze 3 is provided in the heat circuit, and adjustment is made so that the internal pressure does not change. That is, the upper part of the expansion tank 1 is an air reservoir 2, and has a structure in which the level of the antifreeze 3 can be changed. This ensures that the internal pressure of the thermal circuit is kept constant. The structure of this expansion tank is disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-87465 and Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-34960.
[0004]
[Utility model document 1]
Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 5-87465 (page 6-8, FIG. 1)
[0005]
[Utility model document 2]
JP-A-63-34960 (page 6-9, FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The expansion tank disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-87465 and Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-34960 has a structure provided separately from the hot water storage tank 11, as shown in FIG. For this reason, the heat of the antifreeze 3 stored in the expansion tank 1 is radiated to the outside, and as a result, the temperature is reduced and the stored heat energy is lost.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a solar hot water supply system having a structure of a hot water storage tank and an expansion tank with good thermal efficiency.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a solar heat collecting panel that collects solar heat, an antifreeze that stores heat collected by the solar heat collecting panel and circulates through a heat circuit, and exchanges heat with the antifreeze in the heat circuit. A heat exchanger, a hot water storage tank in which the heat exchanger is provided, and an expansion tank that stores the antifreeze in the heat circuit and adjusts the internal pressure of the heat circuit. The expansion tank is provided in contact with the lower part of the hot water storage tank so as to conduct heat.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, a bottom surface of the hot water storage tank and an upper surface of the expansion tank are brought into contact with each other substantially over the entire surface.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the first or second aspect, the hot water storage tank and the expansion tank are both cylindrical with substantially the same outer diameter.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, a combination of the hot water storage tank and the expansion tank is covered with a heat insulating material.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the hot water storage tank 11 has a tall cylindrical shape, and stores domestic water for warming water therein. Further, a heat exchanger 12 having a pipe formed in a coil shape is installed inside. As a material of the side plate of the hot water storage tank 11, a high-strength and rust-resistant metal plate such as a stainless steel plate is used. The expansion tank 1 has a lower height than the hot water storage tank 11 and has a cylindrical shape having the same outer diameter as the hot water storage tank 11. The bottom surface of the hot water storage tank 11 is installed so as to be in contact with the top surface of the expansion tank 1 over the entire surface. The interior of the expansion tank 1 stores an antifreeze 3 and the upper portion is an air reservoir 2 so that the pressure is kept substantially constant. The pressure of the air stored here is maintained at atmospheric pressure through an air inlet / outlet 7 provided at the upper part of the side surface. On the bottom surface of the expansion tank 1, an antifreeze liquid inlet 5 from the heat circuit of the antifreeze liquid 3 and an antifreeze liquid outlet 6 to the heat circuit are provided. As a material of the side plate of the expansion tank 1, a metal plate such as a stainless steel plate having high strength and being hardly rusted is used. Here, the antifreeze 3 has a function as a heat medium for efficiently transmitting heat collected by the solar heat collecting panel 14 and a function of preventing freezing even when the outside air temperature decreases in winter. ing. Usually, a liquid such as ethylene glycol is used. In addition, the entirety of the combined hot water storage tank 11 and expansion tank 1 is covered with a heat insulating material 13 such as rock wool.
[0013]
The operation of this solar hot water supply system will be described below mainly on the functions of the hot water storage tank 11 and the expansion tank 1 of the present embodiment. The antifreeze liquid 3 whose temperature has been raised by collecting heat by the solar heat collecting panel 15 installed on the roof of the building is heated by the circulation pump 15 to a heat circuit composed of the pipe 16, the heat exchanger 12, the expansion tank 1 and the like. Circulates inside. The antifreeze 3 is heated by a heat circulator provided in the hot water storage tank 11 to exchange heat with domestic water used as hot water in the home. Here, the household water whose temperature has risen may be used immediately as hot water as it is, but is usually stored inside the hot water storage tank 11 and used when needed. Therefore, the hot water storage tank 11 normally stores a certain amount or more of hot water.
[0014]
On the other hand, the antifreeze liquid 3 whose temperature has been lowered due to domestic water heat exchange flows out of the hot water storage tank 11 and then enters the expansion tank 1 through the pipe 16. Then, after exiting the expansion tank 1, it returns to the solar heat collecting panel 14 through the pipe 16, where the temperature rises again. In this way, the antifreeze liquid 3 circulates through the heat circuit to raise the temperature of domestic water using the heat collected by the solar heat collecting panel 14. Here, as described above, the air reservoir 2 is provided at the upper part of the expansion tank 1, and the air here is connected to the atmosphere through the air port 7. For this reason, even if the water level of the antifreeze 3 in the expansion tank 1 changes due to a change in the temperature of the antifreeze 3, the air reservoir 2 inside the expansion tank 1 maintains substantially the atmospheric pressure. The pressure of the antifreeze 3 is also kept constant.
[0015]
Further, since the bottom surface of the hot water storage tank 11 and the top surface of the expansion tank 1 are in contact with each other over the entire surface, heat conduction from the expansion tank 1 to the hot water storage tank 11 easily occurs. In particular, since the hot water storage tank 11 for storing low-temperature domestic water is disposed above the expansion tank 1 for storing the high-temperature antifreeze 3, heat transfer easily occurs between the two. In other words, when the expansion tank is installed separately from the hot water storage tank as in the past, the heat of the antifreeze stored in the expansion tank only radiates to the outside. In the present embodiment, heat exchange is performed between the antifreeze 3 and the domestic water even between the expansion tank 1 and the hot water storage tank 11, thereby improving the thermal efficiency.
[0016]
Further, the hot water storage tank 11 and the expansion tank 1 are both cylindrical with the same outer diameter, and the bottom surface of the hot water storage tank 11 and the upper surface of the expansion tank 1 are entirely in contact with each other. The support of the tank 11 is facilitated, the strength is improved, and the appearance is clean without irregularities, and the appearance is improved.
[0017]
Furthermore, since the hot water storage tank and the expansion tank are covered with the heat insulating material 13, the structure is such that heat is hardly diffused outside and heat is hardly dissipated. In particular, since the two tanks are entirely covered, the amount of the heat insulating material 13 used can be reduced as compared with covering each tank separately, and the mounting work can be facilitated.
[0018]
【The invention's effect】
The invention according to claim 1 is a solar heat collecting panel that collects solar heat, an antifreeze that stores heat collected by the solar heat collecting panel and circulates through a heat circuit, and exchanges heat with the antifreeze in the heat circuit. A heat exchanger, a hot water storage tank in which the heat exchanger is provided, and an expansion tank that stores the antifreeze in the heat circuit and adjusts the internal pressure of the heat circuit. Since the expansion tank is disposed in contact with the lower part of the hot water storage tank so as to be able to conduct heat, heat is easily transferred from the expansion tank to the hot water storage tank, and thermal efficiency is improved.
[0019]
The invention according to claim 2 is characterized in that, in the structure of claim 1, the bottom surface of the hot water storage tank and the upper surface of the expansion tank are brought into contact with each other substantially over the entire surface. Heat transfer from the tank to the hot water storage tank becomes remarkable, and the thermal efficiency is further improved.
[0020]
The invention according to Claim 3 is characterized in that, in the configuration of Claim 1 or Claim 2, the hot water storage tank and the expansion tank are both cylindrical with substantially the same outer diameter. In addition to the effect of claim 2, the hot water storage tank can be easily supported and structurally strengthened, and the appearance can be improved without irregularities and the appearance can be improved.
[0021]
The invention according to claim 4 is characterized in that, in any one of claims 1 to 3, the combination of the hot water storage tank and the expansion tank is covered with a heat insulating material. In addition to the effects of the first to third aspects, the heat is hardly diffused to the outside, the heat radiation is suppressed, and the thermal efficiency is improved. Also, since both tanks are entirely covered, the amount of heat insulating material used is smaller than when each tank is separately covered, and the mounting work is facilitated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of an expansion tank structure according to an embodiment.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a solar hot water supply system and an expansion tank according to the embodiment.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a conventional solar hot water supply system and an expansion tank.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Expansion tank 2 Air reservoir 3 Antifreeze 5 Antifreeze liquid inlet 6 Antifreeze liquid outlet 7 Air inlet / outlet 11 Hot water storage tank 12 Heat exchanger 13 Insulation material 14 Solar heat collecting panel 15 Circulation pump 16 Piping
