JP2010249375A

JP2010249375A - 給湯装置

Info

Publication number: JP2010249375A
Application number: JP2009097995A
Authority: JP
Inventors: Toyoshi Nakajima; 豊志中島
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-04-14
Filing date: 2009-04-14
Publication date: 2010-11-04

Abstract

【課題】太陽光を利用して水を効率よく温めて利用する給湯装置を提供する。
【解決手段】温室１４の中の地面１２に掘り下げて作られた収容空間１６と、収容空間１６の中に設けられた貯水タンク１８を備える。貯水タンク１８を囲んで取り付けられた熱交換パイプ２０と、熱交換パイプ２０に取り付けられ貯水タンク１８内部に連通する循環水入口２４と、熱交換パイプ２０の循環水入口２４から離れた位置に取り付けられ貯水タンク１８内部に連通する循環水出口２２を有する。貯水タンク１８から外側に引き出されてボイラに連続するボイラ用給湯管２６と、貯水タンク１８に外側から導入される貯水タンク用給水管２８とを備える。収容空間１６に設けられ、貯水タンク１８を昇降させる昇降装置である水圧シリンダ３０を備える。温室１４内に取り付けられ水圧シリンダ３０に接続され、水圧シリンダ３０により、貯水タンク１６が移動して地上に出されたり、下降させて収容空間１６に収容されたりする。
【選択図】図１

Description

この発明は、温水を供給する給湯装置に関する。

従来、資源の有効利用として太陽光を熱交換して水を温める装置が設けられている。例えば、特許文献１に開示されている太陽熱を利用した集蓄熱温水装置は、太陽光を熱交換する鏡面集熱器と、鏡面集熱器の中心に設けられている熱交換パイプと、前記熱交換パイプに連続する受水管と、前記受水管が導入された貯水槽が設けられている。

特開平９−１０１０６１号公報

上記背景技術の場合、太陽光を利用して水の温度を上昇させるだけであり、放熱を防止したり、温水を保温して水温を保ったりして、太陽光の熱を効率的に利用することは考えられていなかった。

この発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、太陽光を利用して水を効率よく温めて利用する給湯装置を提供することを目的とする。

本発明は、地面に建てられ板材またはシート材で囲まれた温室と、前記温室の中の地面を掘り下げて作られた収容空間と、前記収容空間の中に設けられた貯水タンクと、前記貯水タンクを囲んで取り付けられた熱交換パイプと、前記熱交換パイプに取り付けられ前記貯水タンク内部に連通する循環水入口と、前記熱交換パイプの前記循環水入口から離れた位置に取り付けられ前記貯水タンク内部に連通する循環水出口と、前記貯水タンクから外側に引き出されて加熱装置に連続する給湯管と、前記貯水タンクに外側から導入される貯水タンク用給水管と、前記収容空間に設けられ前記貯水タンクを昇降させる昇降装置と、前記温室内に取り付けられ前記昇降装置に接続された温度センサが設けられ、前記温室の地上部分の温度が前記温度センサにより所定以上の値に検出されると、前記昇降装置により前記貯水タンクが移動して地上に出され、前記温室の地上部分の温度が所定以下の値に検出されると前記貯水タンクを下降させて前記収容空間に収容可能とした給湯装置である。

さらに、前記循環水出口は、前記貯水タンクの上端面に位置する前記熱交換パイプに連続する管体であり、前記貯水タンクの上端面を貫通して前記貯水タンクの内側に突出し下垂して前記貯水タンクの底部に達して開口され、前記循環水入口は、前記貯水タンクの下端面と同じ高さに位置する前記熱交換パイプに連続する管体であり、前記熱交換パイプから前記貯水タンクの側面に沿って上方に延出し前記貯水タンクの上端面を貫通して前記貯水タンクの内側に突出し下垂して前記貯水タンクの底部に達して開口され、前記熱交換パイプが太陽光により温められて前記熱交換パイプに入れられた水が温められて上方に移動し、前記循環水出口から前記貯水タンクの内側に流入するとともに、前記貯水タンク内の水が前記循環水入口に入り、前記貯水タンクと前記熱交換パイプ内の水は、太陽光により温められて循環するものである。

前記昇降装置は水圧シリンダであり、水圧を調整する電磁弁が設けられ、前記温度センサは前期電磁弁に接続されているバイメタル式遅延リレーである。また、前記昇降装置は水道水の水圧を利用しているものである。

また、前記収容空間の中には、前記貯水タンクの上端部を覆う保温材が設けられていても良い。前記保温材は、前記貯水タンクが前記収容空間に収容されたときに貯水タンクの上端面に載せられる粒状物でも良い。

本発明の給湯装置は、太陽光を利用して水を効率よく温めてからボイラ等の給湯器に給湯するため、省エネルギーとなる。しかも、貯水タンクが移動式であり、昼は温室の地上部分に保管して太陽光に暖められて熱交換し、夜は地上の気温が下がり地中のほうが高くなるため地中に収納し冷えを防ぎ、熱の損失を防ぐことができる。

この発明の一実施形態の給湯装置の縦断面図である。この実施形態の給湯装置の熱交換パイプと貯水タンクの外観を示す斜視図である。この実施形態の給湯装置の貯水タンクを示す斜視図である。

以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１〜図３はこの発明の一実施形態を示すもので、この実施形態の給湯装置１０は、地面１２に建てられた板材またはシート材で囲まれた温室１４が設けられている。温室１４は、例えば底面が１５０ｃｍ×１５０ｃｍ、高さが６５ｃｍの矩形に作られ、全面が強化ガラス製の採光板で作られている。温室１８は光を透過しない木製の板等で作られた場合、天面に透明板を取り付けた採光部を設けるとよい。温室１４の中の地面１２には、矩形に掘り下げられた収容空間１６が設けられている。収容空間１６は、深さが６０ｃｍ以上のものである。収容空間１６の内壁と底部は、約１０ｃｍの厚さでコンクリート等で固められている。

収容空間１６の中には、地面１２から上方へ移動可能な貯水タンク１８が設けられている。貯水タンク１８は立方体で、４個の側面１８aと、側面１８aの上端部を閉鎖する上端面１８ｂと、側面１４aの下端部を閉鎖する下端面１８ｃが設けられ６面が閉鎖されている。貯水タンク１８の大きさは、例えば６０ｃｍ×６０ｃｍ×７０ｃｍであり、貯水タンク１８の容量は２１６ｌ（リットル）で、外側面が黒色塗装である。貯水タンク１８の上端面１８ｂは、中心に上方に凸となる折れ線が設けられて屋根形に形成されている。貯水タンク１８ｂの一か所には、通気口１９が設けられている。

貯水タンク１８の周囲には、熱交換パイプ２０が設けられている。熱交換パイプ２０は、例えば１０ｍｍ径の銅管で作られ、貯水タンク１８の下端面１８ｃ近傍を一周する下面側パイプ２０ａと、下面側パイプ２０ａに連続し貯水タンク１８の側面１８ａに沿って上方に延出する側面側パイプ２０ｂが複数個互いに等間隔に設けられている。各側面側パイプ２０ｂの先端は、貯水タンク１８の上端面１８ｂに沿って折り曲げられて互いに連結されて合流し、１つの流路になっている。側面側パイプ２０ｂの合流した流路の一部には、下方に延出する循環水出口２２が設けられている。循環水出口２２は、貯水タンク１８の上端面１８ｂを貫通して貯水タンク１８の内側に入り、長いノズル状に連続して下端面１８ｃに達して開口されている。熱交換パイプ２０の下面側パイプ２０ａには、１本の循環水入口用パイプ２０ｃが設けられている。循環水入口用パイプ２０ｃは、一対の側面側パイプ２０ｂの間に位置して側面１８ａに沿って上方に延出し上端面１８ｂに沿って折り曲げられ、上端面１８ｂに対して向かってさらに折り曲げられて循環水入口２４が連続して設けられている。循環水入口２４は、貯水タンク１８の上端面１８ｂを貫通して貯水タンク１８の内側に入り、長いノズル状に連続して下端面１８ｃ近傍に達して開口されている。

また、貯水タンク１８には、加熱装置用給湯管であるボイラ用給湯管２６が取り付けられている。ボイラ用給湯管２６は、貯水タンク１８の上端面１８ｂを貫通して貯水タンク１８の内側を下方に向かって延出し、下端面１８ｃ近傍で開口されている。ボイラ用給湯管２６の反対側の端部は、図示しないボイラの給湯路に連続されている。ボイラ用給湯管２６は、貯水タンク１８の移動に支障がないように、柔軟性を有する素材で作られ、長さに余裕を持たせている。

貯水タンク１８には、貯水タンク用給水管２８が取り付けられている。貯水タンク用給水管２８は、貯水タンク１８の上端面１８ｂを貫通して短い長さで止まり、貯水タンク１８内の水面よりも上方に開口されている。貯水タンク用給水管２８の反対側の端部は、図示しない水道水の蛇口等に連続されている。貯水タンク用給水管２８は、貯水タンク１８の移動に支障がないように、柔軟性を有する素材で作られ、長さに余裕を持たせている。

貯水タンク用給水管２８の、貯水タンク１８内に位置する開口部には、弁部材３４が設けられている。弁部材３４には、浮き部材３６が連結され、浮き部材３６が貯水タンク１８内の水面に浮かび、水位が一定以下に下がると自動的に弁部材３４を開き、水を補給する。

収容空間１６の底部１６aには、昇降装置である水圧シリンダ３０が垂直方向に沿って設けられている。水圧シリンダ３０の径は、例えば１２５ｃｍである。水圧シリンダ３０の下端部は、収容空間１６の底部１６ａを掘り下げた位置に約１５ｃｍの厚みのコンクリート等で作られた土台３１に取り付けられ、水圧シリンダ３０の水タンクの上端部には、貯水タンク１８の下端面１８ｃが取り付けられている。タンク１８と熱交換パイプ２０は一体に連結されているため、水圧シリンダ３０により、熱交換パイプ２０と貯水タンク１８は一体に移動する。水圧シリンダ３０は水道管に接続され、水圧シリンダ３０と水道管の間には図示しない電磁弁が設けられている。温室１４の内側には、バイメタル式遅延リレー３２が設けられている。バイメタル式遅延リレー３２は水圧シリンダ３０の電磁弁に電気的に接続され、温室１４内が所定温度になるとバイメタル式遅延リレー３２が電磁弁に信号を送り、水圧シリンダ３０が動作し、貯水タンク１８、熱交換パイプ２０が移動する。

温室１４内に図示しない保温材が設けられてもよい。保温材は、粒状物でもよく、温室１４内の地面１２に敷かれていてもよい。地面１２に、収容空間１６へ向かって下降する勾配をつけて、貯水タンク１８が収容空間１６に収容されたときに保温材が収容空間１６の中の貯水タンク１８の上端面１８ｂに流れ落ちて自然と覆うようにしてもよい。そして貯水タンク１８を上昇させた時は、保温材は貯水タンク１８の上端面１８ｂの勾配により側法へ流れて自然と温室１４内の地面１２に戻る。

次に、この実施形態の給湯装置１０の水の流れについて説明する。給湯装置１０の貯水タンク１８と熱交換パイプ２０は、循環水出口２２と循環水入口２４で連続し、太陽光のエネルギーで自動的に循環しながら暖められる。まず、昼は太陽光を浴びて温室１４内の温度が上がり、バイメタル式遅延リレー３２により図示しない電磁弁に信号が送られて水圧シリンダ３０が動作し、貯水タンク１８、熱交換パイプ２０を、地面１２よりも上に押し上げて保持する。

熱交換パイプ２０の側面側パイプ２０ｂに入れられた水は、温められて上昇し、循環水出口２２に集められて貯水タンク１８の中へ流入する。貯水タンク１８内の水は、暖められて貯水タンク１８内へ流出した分の水が、貯水タンク１８内から循環水入口２４を経て管内へ入り、循環水入口用パイプ２０ｃから下面側パイプ２０ａに流入する。これにより、下面側パイプ２０ａの水は、押し出されて側面側パイプ２０ｂに流入する。このように熱交換パイプ２０の中を水が連続して循環し、貯水タンク１８内の水は均一に温められる。暖められた水は必要な時に、図示しないポンプによりボイラ用給湯管２６に吸い上げられて、ボイラに供給され、所定温度に加熱されていろいろな用途に使用される。ボイラ用給湯管２６に吸い上げられて貯水タンク１８の水が少なくなると、浮き部材３６が下がり、貯水タンク用給水管２８の弁部材３４が開かれて貯水タンク用給水管２８から水が流入し、補充される。

夜は、温室１４内の温度が下がり、バイメタル式遅延リレー３２により信号が送られて水圧シリンダ３０が動作し、貯水タンク１８、熱交換パイプ２０を、地面１２の下の収容空間１６に降ろして収容する。地中には昼に蓄積された熱が残っており、貯水タンク１８を保温する。温室１４内に図示しない保温材が設けられている場合は、貯水タンク１８の上端面１８ｂを保温材で覆う。これにより保温性が高まる。

この実施形態の給湯装置１０によれば、簡単な構造で太陽光を利用して水を温めて省エネルギーとすることができる。ボイラに供給して所定温度に加熱される水があらかじめ太陽光により温められているため、ボイラによる昇温時間が短縮され、コストを抑えることができる。貯水タンク１８内の水の補給は、浮き部材３６が水面の低下に伴って移動し弁部材３４を開くため、自動で行われ、手間がかからないものである。水圧シリンダ３０は、バイメタル式遅延リレー３２が温室１４内の温度の変化を検出し、自動的に水圧シリンダ３０を動作させるため、この工程でも手間がかからず、人による監視の必要がなく便利である。

なお、この発明の給湯装置によれば、上記実施形態に限定されるものではなく、各部材の形状は自由に変更可能である。保温材は、粒状物以外に自由に設計することができる。温室や貯水タンクの形状や素材、色など自由に変更可能である。熱交換パイプの流路も、円滑に循環するものであればよい。貯水タンクを移動させる装置は、水圧シリンダ以外でもよい。

１０給湯装置
１２地面
１４温室
１６収容空間
１８貯水タンク
２０熱交換パイプ
２２循環水出口
２４循環水入口
２６ボイラ用給湯管
２８貯水タンク用給水管
３０水圧シリンダ
３２バイメタル式遅延リレー
３４弁部材
３６浮き部材

Claims

地面に建てられ板材またはシート材で囲まれた温室と、前記温室の中の地面を掘り下げて作られた収容空間と、前記収容空間の中に設けられた貯水タンクと、前記貯水タンクを囲んで取り付けられた熱交換パイプと、前記熱交換パイプに取り付けられ前記貯水タンク内部に連通する循環水入口と、前記熱交換パイプの前記循環水入口から離れた位置に取り付けられ前記貯水タンク内部に連通する循環水出口と、前記貯水タンクから外側に引き出されて加熱装置に連続する給湯管と、前記貯水タンクに外側から導入される貯水タンク用給水管と、前記収容空間に設けられ前記貯水タンクを昇降させる昇降装置と、前記温室内に取り付けられ前記昇降装置に接続された温度センサが設けられ、前記温室の地上部分の温度が前記温度センサにより所定以上の値に検出されると、前記昇降装置により前記貯水タンクが移動して地上に出され、前記温室の地上部分の温度が所定以下の値に検出されると前記貯水タンクを下降させて前記収容空間に収容可能としたことを特徴とする給湯装置。
前記循環水出口は、前記貯水タンクの上端面に位置する前記熱交換パイプに連続する管体であり、前記貯水タンクの上端面を貫通して前記貯水タンクの内側に突出し下垂して前記貯水タンクの底部に達して開口され、前記循環水入口は、前記貯水タンクの下端面と同じ高さに位置する前記熱交換パイプに連続する管体であり、前記熱交換パイプから前記貯水タンクの側面に沿って上方に延出し前記貯水タンクの上端面を貫通して前記貯水タンクの内側に突出し下垂して前記貯水タンクの底部に達して開口され、前記熱交換パイプが太陽光により温められて前記熱交換パイプに入れられた水が温められて上方に移動し、前記循環水出口から前記貯水タンクの内側に流入するとともに、前記貯水タンク内の水が前記循環水入口に入り、前記貯水タンクと前記熱交換パイプ内の水は、太陽光により温められて循環することを特徴とする請求項１記載の給湯装置。
前記昇降装置は水圧シリンダであり、水圧を調整する電磁弁が設けられ、前記温度センサは前期電磁弁に接続されているバイメタル式遅延リレーであることを特徴とする請求項１記載の給湯装置。
前記昇降装置は水道水の水圧を利用していることを徴とする請求項３記載の給湯装置。