JP2020012594A - ガス導入排出装置および太陽熱利用システム - Google Patents

Abstract

【課題】 通気口の詰まりが少ないガス導入排出装置を提供する。
【解決手段】 ガス導入排出装置１４は、ガスを導入または排出するガス導入排出装置１４において、水およびガスが溜まる容器７０と、容器７０内の水面を検知する水面検知部８０と、容器７０に形成された通気口７４を開閉する開閉部９０と、を備え、水面検知部８０は、水よりも比重が小さく水面に浮く検知用浮き部材８１と、検知用浮き部材８１を水面に従って上下に案内するガイド８２と、検知用浮き部材８１が所定の位置に下降した時、ＯＮするスイッチ８３，８４と、を有し、開閉部９０は、スイッチ８３，８４のＯＮに応じて電磁力により通気口を開放する駆動部９３と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、管路内のガスを排出または管路内にガスを導入するガス導入排出装置および太陽熱を利用して水を加温する集熱器の集熱管にガス導入排出装置を用いた太陽熱利用システムに関する。

従来、太陽熱を利用して水又は熱媒体を加温する太陽熱利用システムが開示されている（特許文献１）。太陽熱利用システムは、太陽熱を集熱して管内を流れる水又は熱媒体を加温する集熱器を使用する。集熱器内の水は、低温状況において凍結するおそれがある。

特開２０１１−４７５８２号 特開２０１６−８５０３０号

特許文献１には、集熱器内の水の凍結を防止するため、集熱器及び配管内の水を排水する電動排水弁が開示されている。この電動排水弁は、システムの低い位置に設置されており、排水弁への通電がオフになると排水弁が開き、集熱器及び配管内の水が排水される。しかしながら、特許文献１に記載された技術は、排水を重力のみに頼っているため、集熱器及び配管内の一部に水が残るおそれがあった。

そこで、特許文献２には、集熱器内の水を排水するために、ブロアーによって集熱器及び配管内の残水等を強制的に吸引し、ブロアーの吸い込み口の前で気液分離タンクによって水を排水する技術が開示されている。

しかしながら、従来使用されていた集熱器及び配管からのガスの排出又は導入のために用いられているガス抜き弁は、その動作原理から通気口が極めて小さく、ごみや水の中のカルキが析出して、通気口の孔に詰まりが生じる場合があった。また、ブロアーによって集熱器内の残水等を強制的に吸引しようとしても、集熱器への空気導入の通気口が極めて小さく、吸引効果が十分に発揮されていなかった。

図９は、従来のガス抜き弁の動作原理を示す。図９（ａ）は、浮き部材がガス抜き孔を閉鎖している状態を示す。図９（ｂ）は、浮き部材がガス抜き孔を開放している状態を示す。

ガス抜き弁１００は、配管の高い位置に設置されるガス溜まり容器１０２と、ガス溜まり容器１０２内でガスと液面との界面に浮く浮き部材１０３と、を有する。ガス溜まり容器１０２には、ガス抜き孔１０４が形成されている。

ガス抜き弁１００内のガスが減って液面が上昇すると、図９（ａ）に示すように、浮き部材１０３も上昇し、ガス抜き孔１０４を閉鎖する。ガス抜き弁１００内のガスが増えて液面が下降すると、図９（ｂ）に示すように、浮き部材１０３も下降し、ガス抜き孔１０４が開放される。

しかしながら、図９に示すガス抜き弁１００の動作原理では、ガス抜き孔１０４は、極めて小さいものしか形成できない。なぜならば、例えば管内の水圧が200KPa（2kg/cm²）と仮定し、ガス抜き孔１０４の断面積が1cm²である場合、浮き部材１０３はガス抜き孔１０４に2kgの力で押し付けられることになり、ガス抜き孔１０４を開くには2kgの力で浮き部材１０３を引っ張らなければならない。

浮き部材１０３は、液面に浮くようにするため、液よりも比重が小さいものでなければならない。浮き部材１０３の比重を0.9g/cm²とすると、2.3lよりも大きい浮き部材１０３が必要となる。また、動作の安全性を考慮すると、実際にはその２倍の大きさにしなければならない。

したがって、ガス抜き孔１０４の断面積を1cm²とすることは困難であって、せいぜい1mm²程度の断面積が限度である。ガス抜き孔１０４の断面積が1mm²程度であっても、30g又は40gの浮き部材１０３が必要となり、浮き部材１０３の大きさは50ml以上となる。

ガス抜き弁１００のガス抜き孔１０４の断面積が1mm²程度と小さいと、ガス抜き孔１０４はごみ又は水垢等によって詰まりが生じる場合がある。特に集熱器に取り付けられた空気抜き弁１００は、集熱器内で水が沸騰して蒸気が排気される際に、ガス抜き孔１０４に水垢の詰まりが起こりやすい問題があった。

以前、多くのメーカーは低コストで性能が良いため、直接水集熱式の太陽熱利用システムを開発した。しかし、凍結問題とこの空気抜き弁の問題が解決されなかったため、その後、太陽熱利用システムは不凍液集熱式が多く用いられるようになり、直接水集熱式の太陽熱利用システムはほとんど用いられなくなった歴史がある。

図１０は、現在市販されているガス抜き弁の一例を示す。

図１０に示すガス抜き弁１００の一例は、浮き部材１０３によってガス抜き孔１０４を開閉する力をテコの原理によって拡大する機構を用いている。浮き部材１０３の動きは、ピン１０５によってレバー１０６に伝えられる。レバー１０６の動きは、開閉プラグ１０７を動かして、ガス抜き孔１０４を開閉する。しかしながら、このようなガス抜き孔１０４であっても、直径1mm程度のものが多く、ガス抜き孔１０４を大きくしようとすると、ガス抜き弁１００全体が大きくなり、高価なものとなって実用的でなくなってしまう。

本発明は、大きな通気口であっても自動開閉ができ、通気口の詰まりが少ないガス導入排出装置を提供することを目的とする。また、太陽熱を利用して水を加温する集熱器の集熱管にガス導入排出装置を利用して、的確にガスの導入および排出をすることができ、集熱性能が良く、低コストで利用可能な太陽熱利用システムを提供することを目的とする。

本発明の一実施形態にかかるガス導入排出装置は、
ガスを導入または排出するガス導入排出装置において、
水およびガスが溜まる容器と、
前記容器内の水面を検知する水面検知部と、
前記容器に形成された通気口を開閉する開閉部と、
を備え、
前記水面検知部は、
水よりも比重が小さく水面に浮く検知用浮き部材と、
前記検知用浮き部材を水面に従って上下に案内するガイドと、
前記検知用浮き部材が所定の位置に下降した時、ＯＮするスイッチと、
を有し、
前記開閉部は、前記スイッチのＯＮに応じて電磁力により前記通気口を開放する駆動部と、
を有する
ことを特徴とする。

本発明の一実施形態にかかるガス導入排出装置では、
前記スイッチは、
前記検知用浮き部材に設置される磁石と、
前記磁石の磁界の接近によってＯＮするリードスイッチと、
を有し、
前記駆動部は、電磁石である
ことを特徴とする。

本発明の一実施形態にかかるガス導入排出装置は、
前記容器内のガスを排出する際に開く開閉可能な電磁弁と、
前記容器内に吸気する際に開く吸気弁と、
を備える
ことを特徴とする。

本発明の一実施形態にかかる太陽熱利用システムは、
太陽熱によって水の温度を上昇させる集熱器と、
前記集熱器によって温められた水を貯湯する貯湯ユニットと、
前記集熱器に給水する集熱ポンプと、
前記貯湯ユニットから前記集熱器へ水を供給するための連結供給管と、
前記集熱器から前記貯湯ユニットへ水を排出するための連結排出管と、
前記連結排出管から前記連結供給管へのみ水を流す戻り配管排水用逆止弁と、
前記連結供給管から水を排出するための排水弁と、
前記集熱器内にガスを導入または前記集熱器内からガスを排出する前記ガス導入排出装置と、
を備える
ことを特徴とする。

本発明の一実施形態によれば、大きな通気口であっても自動開閉ができ、通気口の詰まりが少ないガス導入排出装置を提供することを目的とする。また、太陽熱を利用して水を加温する集熱器の集熱管にガス導入排出装置を利用して、集熱性能が良く、低コストで利用可能な太陽熱利用システムを提供することを目的とする。

本発明にかかる第１実施形態のガス導入排出装置を示す。 本発明にかかる第２実施形態のガス導入排出装置を示す。 本発明にかかる第３実施形態のガス導入排出装置の吸気部を示す。 第４実施形態のガス導入排出装置の吸気部を示す。 第５実施形態のガス導入排出装置の吸気部を示す。 第６実施形態のガス導入排出装置の吸気部を示す。 本発明にかかる一実施形態の太陽熱利用システムを示す。 本発明にかかる一実施形態の太陽熱利用システムに用いるガス導入排出装置の一例を示す。 従来のガス抜き弁の動作原理を示す。 現在市販されているガス抜き弁の一例を示す。

以下、図面に基づき本発明にかかる一実施形態のガス導入排出装置１４および太陽熱利用システム１を具体的に説明する。

図１は、本発明にかかる第１実施形態のガス導入排出装置１４を示す。

第１実施形態のガス導入排出装置１４は、水およびガスが溜まる容器７０と、容器７０内の水面を検知する水面検知部８０と、容器７０に形成された通気口７４を開閉する開閉部９０と、図示しない配管と容器７０とをつなげる接続管７５と、を備える。

容器７０は、第１容器７１と、第２容器７２と、を有する。接続管７５は、配管とつながる配管接続口７５ａと、第１容器７１につながる第１容器接続口７５ｂと、第２容器７２につながる第２容器接続口７５ｃと、を有する。第１容器７１と第２容器７２は、連結管７３でつながっている。したがって、第１容器７１と第２容器７２の水面は、同一レベルに保たれる。

第１容器７１の内部には、水面検知部８０が設置される。水面検知部８０は、水よりも比重が小さく水面に浮く検知用浮き部材８１と、検知用浮き部材８１を水面に従って上下に案内するガイド８２と、検知用浮き部材８１に設置される磁石８３と、磁石８３の磁界の近接によってＯＮするリードスイッチ８４と、を有する。なお、磁石８３とリードスイッチ８４は、スイッチを構成する。

第１実施形態では、浮き輪のような検知用浮き部材８１の中心をガイド８２が通過するように設置したが、検知用浮き部材８１の上下動をガイド８２が案内する構造であれば他の構造であってもよい。また、スイッチは、磁石８３とリードスイッチ８４に限らず、例えば、接触部材と接触を感知する部材等、第１容器７１又はガイド８２に対する検知用浮き部材８１の位置を検知するものであればよい。

第１容器７１内の水面の上下にしたがって、ガイド８２に沿って検知用浮き部材８１が上下し、磁石８３も上下する。リードスイッチ８４は、磁石８３の上下によって磁界が近接することに反応して、「ＯＮ」の状態に変化する。第１実施形態のリードスイッチ８４は、ガイド８２に設置されるが、第１容器７１に設置してもよい。

第２容器７２の内部には、開閉部９０が設置される。開閉部９０は、水よりも比重が小さく水面に浮く開閉用浮き部材９１と、開閉用浮き部材９１を上方から押圧可能な作動部としての押し棒９２と、リードスイッチ８４の「ＯＮ」に応じて押し棒９２を下降させる駆動部としての電磁石９３と、が設置される。

第１実施形態の開閉用浮き部材９１は、ボール状に形成されているが、他の形状でもよい。電磁石９３は、小さくて大きい力を出せる短時間定格が好ましい。押し棒９２と電磁石９３は、一体となったソレノイドでよい。

第２容器７２には、開閉用浮き部材９１の上方に通気口７４が形成されている。第２容器７２内の水面が上昇すると、開閉用浮き部材９１は、通気口７４を塞ぐ。第２容器７２内にガスが溜まり水面が下降しても、配管内の圧力により開閉用浮き部材９１が押し付けられたままとなり、一旦塞がれた通気口７４は、塞がれたままとなる。

第１容器７１内にガスが溜まり水面が下降すると、検知用浮き部材８１は下降する。すると、検知用浮き部材８１に保持された磁石８３も下降し、ガイド８２内のリードスイッチ８４が反応して、「ＯＮ」状態となる。リードスイッチ８４が「ＯＮ」状態となると、電磁石９３が作動して押し棒９２が下降し、通気口７４に進入して開閉用浮き部材９１を押し下げる。

その結果、通気口７４が開き、第２容器７２内のガスが配管内の圧力によって排出される。第１容器７１内のガスは、連通管７３を通って第２容器７２内に入り、通気口７４を通過して排出される。そして、第１容器７１内の水面と第２容器７２内の水面は、同一の高さになる。

第１容器７１内の水面が上昇すると、検知用浮き部材８１は上昇する。すると、検知用浮き部材８１に保持された磁石８３も上昇し、ガイド８２内のリードスイッチ８４が反応して、「ＯＦＦ」状態となる。リードスイッチ８４が「ＯＦＦ」状態となると、電磁石９３が作動して押し棒９２が上昇し、通気口７４から離間して開閉用浮き部材９１から離間する。その結果、通気口７４が閉じる。

このように、大きなガス抜き孔であっても自動開閉ができ、ガス抜き孔の詰まりが少ないガス導入排出装置を提供することが可能となる。

図２は、本発明にかかる第２実施形態のガス導入排出装置１４を示す。

第２実施形態のガス導入排出装置１４は、水およびガスが溜まる容器７０と、容器７０内の水面を検知する水面検知部８０と、容器７０に形成された通気口７４を開閉する開閉部９０と、図示しない配管と容器７０とをつなげる接続管７５と、を備える。第２実施形態の容器７０は、１つであり、接続管７５は、配管とつながる配管接続口７５ａと、容器７０につながる容器接続口７５ｄと、を有する。容器８０の水平断面は、水面検知部８０および開閉部９０を収納するため、楕円またはトラック形状が好ましい。

そして、１つの容器７０には、水よりも比重が小さく水面に浮く検知用浮き部材８１と、検知用浮き部材８１を水面に従って上下に案内するガイド８２と、水よりも比重が小さく水面に浮く開閉用浮き部材９１と、開閉用浮き部材９１を上方から押圧可能な押し棒９２と、リードスイッチ８４の「ＯＮ」に応じて押し棒９２を下降させる駆動部としての電磁石９３と、が設置される。検知用浮き部材８１は、磁石８３を有する。ガイド８４は、磁石８３の磁界によって開閉するリードスイッチ８４を有する。容器７０には、開閉用浮き部材９１の上方に通気口７４が形成されている。第２実施形態のリードスイッチ８４は、ガイド８２に設置されるが、容器７０に設置してもよい。

このように、大きなガス抜き孔であっても自動開閉ができ、ガス抜き孔の詰まりが少ないガス導入排出装置を提供することが可能となる。また、容器７０を１つにまとめることで、ガス導入排出装置をコンパクトに形成することが可能となる。

図３は、本発明にかかる第３実施形態のガス導入排出装置１４及び第１実施例の吸気部７６を示す。

第３実施形態のガス導入排出装置１４は、液体およびガスが溜まる容器７０と、容器７０内の液面を検知する液面検知部８０と、容器７０からガスを排出する開閉部９０と、空気を吸入する吸気部７６と、を備える。

容器７０は、第１容器７１を有する。第１容器７１の内部に設置される水面検知部８０は、第１実施形態と同様である。吸気部７６は、円筒状の吸気容器７７と、吸気容器７７の内側に設置され上方に移動することで吸気が開となるボール７８と、を有する。開閉部９０は、第１容器７１からガスを排出する電磁弁９４と、第１容器７１から電磁弁９４への排気の通路と吸気部７６から第１容器７１への吸気の通路とを分ける分岐部９５と、を有する。

第３実施形態のガス導入排出装置１４は、ガスの排出時、以下のように作動する。第１容器７１内にガスが溜まり水面が下降すると、検知用浮き部材８１は下降する。すると、検知用浮き部材８１に保持された磁石８３も下降し、ガイド８２内のリードスイッチ８４が反応して、「ＯＮ」状態となる。リードスイッチ８４が「ＯＮ」状態となると、電磁弁９４が作動して、第１容器７１が大気側に開放する。ガスは、分岐部９５から電磁弁９４を通過して排出される。

第１容器７１内の水面が上昇すると、検知用浮き部材８１は上昇する。すると、検知用浮き部材８１に保持された磁石８３も上昇し、ガイド８２内のリードスイッチ８４が反応して、「ＯＦＦ」状態となる。リードスイッチ８４が「ＯＦＦ」状態となると、電磁弁９４が作動して、閉鎖される。

電磁弁９４が閉鎖された状態で、配管内の圧力が負圧になると、ボール７８が空気に押されて上方に移動し、吸気容器７７とボール７８の隙間から空気が流入する。

このように、第３実施形態のガス導入排出装置１４によれば、ガス抜き孔の詰まりが少ないガス導入排出装置を提供することが可能となる。また、容器７０内の蒸気を電気系の部品に触れることなく排出することが可能となる。さらに、一般に市販されている電磁弁を使用することができ、低コストで容易に製造することが可能となる。また、吸気部７６を用いることによって、吸気と排気を別の経路とすることによって、安定して吸気をすることが可能となる。

図４は、第３実施形態のガス導入排出装置１４の吸気部７６とガス排出部電磁弁９０を一体に組み込んだ吸排気部１７６を形成した第４実施形態を示す。この第４実施形態では、吸気口と排気口は同一の吸排気口８６の１か所となり、コンパクトな形状になる。

図５は第５実施形態のガス導入排出装置１４の吸排気部１７６を示す。図３に示した第３実施形態の吸気部７６と比較すると、図５に示した第５実施形態の吸排気部１７６は、電磁石７９ａと、電磁石７９ａによって作動されるリンク機構７９ｂを有し、ボールを押し上げて通気口を開くことができ、図３に示した液面検知機構からの信号により、駆動部７９を作動して、ボールを押し上げ、図１の場合と同様に排気することもできる。

管内が負圧になった場合は、吸気の際に電磁石７９ａを駆動させると、リンク機構７９ｂが作動する。リンク機構７９ｂが作動すると、リンク機構７９ｂはボール７８を下方から押し上げる。ボール７８が押し上げられると、吸気容器７７とボール７８の隙間から空気が流入する。

このように、第５実施形態の吸排気部１７６によれば、吸気及び排気の両機能をさせることが可能となる。また、吸排気部１７６から液体が漏れた場合であっても、容器７０内の液体が電気系の部品に触れることがなく排出することが可能となる。

図６は、第６実施形態のガス導入排出装置１４の吸排気部１７６を示す。

図６に示した第６実施形態の吸排気部１７６は、駆動部１７０として、電磁石１７０ａと、電磁石１７０ａによって作動される押圧棒１７０ｂを有する。電磁石１７０ａは、コイル１７１と、コイル１７１に通電することで可動する可動片１７２と、コイル１７１と可動片１７２の間の仕切り１７３と、通電がOFFの時に可動片１７２を元の位置に戻す戻しスプリング１７４と、を有する。コイル１７１の仕切り１７３が設置されている以外の部分は、コイルカバー１７１ａによって覆われている。

第６実施形態の吸排気部１７６において、可動片１７２と押圧棒１７０ｂは、水圧がかかる位置に設置されているため、コイルカバー１７１ａ及び仕切り１７３は、水圧に耐える強度を有する。また、コイルカバー１７１ａ及び可動片１７２は磁性体からなり、押圧棒１７０ｂ及び仕切り１７３は非磁性体からなる。例えば、仕切り１７３は、薄いステンレス等が好ましい。

第６実施形態の吸排気部１７６では、排気の際に電磁石１７０ａを駆動させると、鉛直方向に対して交差する方向に可動片１７２及び押圧棒１７０ｂが移動する。押圧棒１７０ｂは、鉛直方向に対して交差する方向にボール７８を押圧する。ボール７８が押されると、吸排気容器１７７とボール７８の隙間からガスが流入する。管内が負圧となって空気を吸入する際はボール７８が空気圧によって上方に押し上げられて、通気口が開き空気が吸入される。

このように、第３実施例の吸気部７６によれば、より的確に吸気させることが可能となる。また、吸気部７６から液体が漏れた場合であっても、容器７０内の液体が電気系の部品に触れることがなく排出することが可能となる。

図７は、本実施形態のガス導入排出装置１４を用いた太陽熱利用システム１を示す。

本実施形態の太陽熱利用システム１は、集熱器１０と、給排水ユニット２０と、貯湯ユニット３０と、ヒートポンプユニット６０と、を備える。

集熱器１０は、集熱板１１と、熱媒管１２と、集熱板サーミスタ１３と、ガス導入排出装置１４と、を有する。集熱板１１は、熱媒管１２を通過する水を太陽熱により加温する。本実施形態の熱媒管１２は、１本の管をジグザグ曲げにして取り付ける。集熱板サーミスタ１３は、集熱板１１の温度を測定する。ガス導入排出装置１４は、熱媒管１２の最も上方に設置され、熱媒管１２内の空気を排出する。集熱器１０には、水を熱媒管１２に連結された集熱器供給管１５から供給し、集熱器排出管１６から排出する。

貯湯ユニット３０は、貯湯タンク３１と、給水管３２と、給水弁３３と、低温水管３４と、切替弁３５と、電磁弁３６と、ヒートポンプ排出三方弁３７と、下部戻し管３８と、高温水管３９と、下部温度センサー４０、第１逆止弁４１と、第２逆止弁４２と、集熱器排出三方弁４３と、集熱器排出温度センサー４４と、中間戻し管４５と、上部戻し管４６と、タンク出湯管４７と、逃し弁４８と、混合部４９と、出湯部５０と、を有する。

貯湯タンク３１には、給水管３２から給水弁３３を経て、二つに分かれたうちの一方のタンク給水管３２ａから給水される。貯湯タンク３１からは、低温水管３４から排出された低温水が電磁弁３６を通り、給排水ユニット２０を介して、集熱器供給管１５へ供給される。低温水管３４は、一方が電磁弁３６側につながり、他方が、切替弁３５につながる。

切替弁３５は、低温水管３４からの低温水をヒートポンプユニット６０につながるヒートポンプ供給管６１に接続する場合と、低温水管３４からの低温水を排出する場合と、に切り替える。ヒートポンプユニット６０から排出された水は、ヒートポンプ排出管６２を流れて、貯湯ユニット３０のヒートポンプ排出三方弁３７につながる。ヒートポンプ排出三方弁３７は、ヒートポンプ排出管６２から流れてきた水が予め定めた所定の温度よりも低温の場合にヒートポンプ排出管６２と下部戻し管３８をつなげ、高温の場合にヒートポンプ排出管６２と高温水管３９とをつなぐ。下部戻し管３８を流れた水は、貯湯タンク３１に戻る。

電磁弁３６は、低温水管３４に設置され、集熱器１０に設置された集熱板サーミスタ１３と貯湯タンク３１に設置された下部温度センサー４０との測定温度によって作動し、低温水を流したり、止めたりする。電磁弁３６を通過した低温水管３４は、一方が第１逆止弁４１につながり、他方が集熱器供給管１５を介して集熱器１０につながる。第１逆止弁４１は、低温水管３４側からの流れを許容し、高温水管３９側からの流れを止める。

集熱器１０から排出された高温水は、集熱器排出管１６を通り、高温水管３９に流れる。高温水管３９には第２逆止弁４２が設置されており、集熱器排出管１６及び第１逆止弁４１側からの流れは許容するが、逆側からの流れを止める。

第２逆止弁４２を通過した高温水は、ヒートポンプ排出三方弁３７から流れる高温水と合流する。合流した高温水は、集熱器排出三方弁４３につながる。集熱器排出三方弁４３の手前には高温水管３９を流れる水の温度を測定する集熱器排出温度センサー４４が設置される。集熱器排出三方弁４３は、集熱器排出温度センサー４４が測定した水の温度が、予め定めた所定の温度よりも低温の場合に中間戻し管４５に切り替え、高温の場合に上部戻し管４６に切り替える。

貯湯タンク３１内の高温水は、上部のタンク出湯管４７から排出される。タンク出湯管４７には、タンク内の圧力が所定圧より上がった場合に圧力を逃がす逃し弁４８が設置される。タンク出湯管４７を流れる高温水は、混合部４９において、給水管３２から分かれた混合給水管３２ａを流れる低温水と混合され、出湯管５０から出湯される。

本実施形態の給排水ユニット２０は、集熱器１０と貯湯ユニット３０の間に設置され、集熱器１０に水を供給する際及び集熱器１０から水を排出する際に使用される。給排水ユニット２０は、貯湯ユニット３０の低温水管３４と集熱器１０の集熱器供給管１５とを連結する連結供給管２０ａと、集熱器１０の集熱器排出管１６と貯湯ユニット３０の高温水管３９とを連結する連結排出管２０ｂと、を有する。

給排水ユニット２０は、ブロアー２１と、気液分離タンク２２と、流量センサー２３と、集熱ポンプ２４と、排水弁２５と、戻り配管排水用逆止弁２６と、バイパス排水用逆止弁２６’と、筺体温度センサー２７と、凍結防止ヒーター２８と、制御部２９と、を有する。

集熱器１０の熱媒管１２内の水は、冬期に凍結して集熱器１０を破損させるおそれがある。そこで、本実施形態の太陽熱利用システム１では、給排水ユニット２０のブロアー２１及び気液分離タンク２２を用いて、集熱器１０内の水を強制的に排出する。また、給排水ユニット２０の内部にも水を残さないようにする。

このように、本実施形態によれば、大きな通気口であっても自動開閉ができ、通気口の詰まりが少ないガス導入排出装置１４を、太陽熱を利用して水を加温する集熱器１０の集熱管に利用して、的確にガスの導入および排出をすることができ、集熱性能が良く、低コストで利用可能な太陽熱利用システム１を提供することが可能となる。

図８は、本発明にかかる一実施形態の太陽熱利用システム１に用いるガス導入排出装置１４の一例を示す。

図８に示す例のガス導入排出装置１４は、液体およびガスが溜まる容器７０と、容器７０内の液面を検知する液面検知部８０と、容器７０に形成された通気口７４を開閉する開閉部９０と、熱媒管１２および集熱器排出管１６と容器７０とをつなげる接続管７５と、を備える。

容器７０は、集熱器１０につながる第１集熱器接続口７５ｅおよび第２集熱器接続口７５ｆと、集熱器排出管１６につながる集熱器排出管接続口７５ｇと、を有する。液面検知部８０と開閉部９０の構造は、図１の構造と同じである。

集熱器１０で温められた水に空気等のガスがあると、ガスは第１容器７１の上方に溜まり、水だけが集熱器排出管接続口７５ｇから貯湯タンク３１の方向へ流れる。

ブロアー２１は、集熱器１０の熱媒管１２内の水を空気と共に強制的に吸引する。すると、ガス導入排出装置１４の容器７０は、負圧になるので、通気口７８が開き、空気の吸い込み量が多くなる。そして、集熱管１２内の気流が速くなり、水を吸引排水することが可能となる。気液分離タンク２２は、ブロアー２１の吸い込み口の前で水を排水する。すなわち、ブロアー２１は、気液分離タンク２２から空気のみ吸引する。

気液分離タンク２２は、ブロアー２１によって吸引された水を気液分離タンク排水用逆止弁２２ａから排水し、空気のみをブロアー２１に吸引させる。水と空気の混合流体は、気液分離タンク２２の接線方向への流入口から流入し、回転流れを起こす。比重の大きい水は遠心力で外側に集まり、比重の小さい気体は中心部に集まることによって、気液分離タンク２２内の気液は分離する。

気液分離タンク２２の上部の中心にはブロアー２１に連結されたパイプが設置され、パイプを通して空気が吸引される。気液分離タンク２２に溜まった水は、ブロアー２１を停止した後、底部の気液分離タンク排水用逆止弁２２ａから排出する。気液分離タンク２２内の水がほぼ全て排出された後、再びブロアー２１を作動させる。このように、ブロアー２１の作動及び非作動を何度か繰り返すことによって、集熱器１０の熱媒管１２内の水を空気と共に強制的に吸引する。

集熱ポンプ２４は、貯湯ユニット３０から集熱器１０へ水を供給する際に作動させる。流量センサー２３は、集熱ポンプ２４に流れ込む水の流量を測定する。流量センサー２３を用いて集熱ポンプ２４を制御することによって、集熱板サーミスタ１３が測定した温度に応じて集熱器１０へ供給する水の流量を安定して供給することが可能となる。

排水弁２５は、連結供給管２０ａに連結しており、排水弁２５を開くと、連結供給管２０ａから気液分離タンク２２側に水が流れる。排水弁２５と図示しない吸引管の間には、バイパス排水用逆止弁２６’が設置されている。バイパス排水用逆止弁２６’は、ブロアー２１が作動する前の集熱器１０及び配管内の排水を行う。この時、気液分離タンク２２にはほとんど水が入らない。ブロアー２１が作動すると、バイパス排水用逆止弁２６’は閉じ、配管内を負圧にすることで気液分離タンク２２に水が流れる。

このように、本実施形態によれば、大きな通気口であっても自動開閉ができ、通気口の詰まりが少ないガス導入排出装置１４を、太陽熱を利用して水を加温する集熱器１０の集熱管に利用して、的確にガスの導入および排出をすることができ、集熱性能が良く、低コストで利用可能な太陽熱利用システム１を提供することが可能となる。

なお、本実施形態の太陽熱利用システム１は、図２に示した第２実施形態のガス導入排出装置１４を用いてもよい。また、図４及び図５に示した第２及び第３実施例の吸気部７６を用いてもよい。

以上、本実施形態のガス導入排出装置１４は、ガスを導入または排出するガス導入排出装置１４において、水およびガスが溜まる容器７０と、容器７０内の水面を検知する水面検知部８０と、容器７０に形成された通気口７４を通してつながっている開閉部９０と、を備え、水面検知部８０は、水よりも比重が小さく水面に浮く検知用浮き部材８１と、検知用浮き部材８１を水面に従って上下に案内するガイド８２と、検知用浮き部材８１が所定の位置に下降した時、ＯＮするスイッチ８３，８４と、を有し、開閉部９０は、スイッチ８３，８４のＯＮに応じて電磁力により通気口を開放する駆動部９３と、を有する。したがって、本実施形態のガス導入排出装置１４は、大きな通気口であっても自動開閉ができ、通気口の詰まりが少なくすることが可能となる。

本実施形態のガス導入排出装置１４では、スイッチ８３，８４は、検知用浮き部材８１に設置される磁石８３と、磁石８３の磁界の接近によってＯＮするリードスイッチ８４と、を有し、駆動部９３は、電磁石９３である。したがって、簡単な構造で的確に作動させることが可能となる。

本実施形態のガス導入排出装置１４では、容器７０内のガスを排出する際に開く開閉可能な電磁弁９４と、容器７０内に吸気する際に開く吸気弁７６と、を備える。したがって、容器７０内の蒸気を電気系の部品に触れることなく排出することが可能となる。さらに、一般に市販されている電磁弁を使用することができ、低コストで容易に製造することが可能となる。また、吸気部７６を用いることによって、吸気と排気を別の経路とすることによって、安定して吸気をすることが可能となる。

本実施形態の太陽熱利用システム１は、太陽熱によって水の温度を上昇させる集熱器１０と、集熱器１０によって温められた水を貯湯する貯湯ユニット３０と、集熱器１０に給水する集熱ポンプ２４と、貯湯ユニット３０から集熱器１０へ水を供給するための連結供給管２０ａと、集熱器１０から貯湯ユニットへ水を排出するための連結排出管２０ｂと、連結排出管２０ｂから連結供給管２０ａへのみ水を流す戻り配管排水用逆止弁２６と、連結供給管２０ａから水を排出するための排水弁２５と、集熱器１０内にガスを導入または集熱器１０内からガスを排出するガス導入排出装置１４と、を備える。したがって、本実施形態の太陽熱利用システム１は、大きな通気口であっても自動開閉ができ、通気口の詰まりが少ないガス導入排出装置１４を、太陽熱を利用して水を加温する集熱器１０の集熱管に利用して、的確にガスの導入および排出をすることができ、集熱性能が良く、低コストで利用可能となる。

なお、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。

１…太陽熱利用システム
１０…集熱器
１１…集熱板
１２…熱媒管
１３…集熱板サーミスタ
１４…エア抜き弁
１５…集熱器供給管
１６…集熱器排出管
２０…給排水ユニット
２０ａ…連結供給管
２０ｂ…連結排出管
２１…ブロアー
２２…気液分離タンク
２２ａ…気液分離タンク排水用逆止弁
２３…流量センサー
２４…集熱ポンプ
２５…排水弁
２６…戻り配管排水用逆止弁
２６’…バイパス排水用逆止弁
２７…筺体温度センサー
２８…凍結防止ヒーター
２９…制御部
３０…貯湯ユニット
３１…貯湯タンク
３２…給水管
３３…給水弁
３４…低温水管
３５…切替弁
３６…電磁弁
３７…ヒートポンプ排出三方弁
３８…下部戻し管
３９…高温水管
４０…下部温度センサー
４１…第１逆止弁
４２…第２逆止弁
４３…集熱器排出三方弁
４４…集熱器排出温度センサー
４５…中間戻し管
４６…上部戻し管
４７…タンク出湯管
４８…逃し弁
４９…混合部
５０…出湯部
６０…ヒートポンプユニット
６１…ヒートポンプ供給管
６２…ヒートポンプ排出管
７０…容器
７１…第１容器
７２…第２容器
７３…連結管
７４…通気口
８０…液面検知部
８１…検知用浮き部材
８２…ガイド
８３…磁石（スイッチ）
８４…リードスイッチ（スイッチ）
９０…開閉部
９１…開閉用浮き部材
９２…押し棒（作動部）
９３…電磁石（駆動部）

Claims (4)

1. ガスを導入または排出するガス導入排出装置において、
   水およびガスが溜まる容器と、
   前記容器内の水面を検知する水面検知部と、
   前記容器に形成された通気口を開閉する開閉部と、
   を備え、
   前記水面検知部は、
   水よりも比重が小さく水面に浮く検知用浮き部材と、
   前記検知用浮き部材を水面に従って上下に案内するガイドと、
   前記検知用浮き部材が所定の位置に下降した時、ＯＮするスイッチと、
   を有し、
   前記開閉部は、前記スイッチのＯＮに応じて電磁力により前記通気口を開放する駆動部と、
   を有する
   ことを特徴とするガス導入排出装置。
2. 前記スイッチは、
   前記浮き部材に設置される磁石と、
   前記磁石の磁界の接近によってＯＮするリードスイッチと、
   を有し、
   前記駆動部は、電磁石である
   ことを特徴とする請求項１に記載のガス導入排出装置。
3. 前記容器内のガスを排出する際に開く開閉可能な電磁弁と、
   前記容器内に吸気する際に開く吸気弁と、
   を備える
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のガス導入排出装置。
4. 太陽熱によって水の温度を上昇させる集熱器と、
   前記集熱器によって温められた水を貯湯する貯湯ユニットと、
   前記集熱器に給水する集熱ポンプと、
   前記貯湯ユニットから前記集熱器へ水を供給するための連結供給管と、
   前記集熱器から前記貯湯ユニットへ水を排出するための連結排出管と、
   前記連結排出管から前記連結供給管へのみ水を流す戻り配管排水用逆止弁と、
   前記連結供給管から水を排出するための排水弁と、
   前記集熱器内にガスを導入または前記集熱器内からガスを排出する請求項１乃至３のいずれか１つに記載のガス導入排出装置と、
   を備える
   ことを特徴とする太陽熱利用システム。

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