JP2549390Y2 - 太陽熱集熱システム - Google Patents

太陽熱集熱システム

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JP2549390Y2
JP2549390Y2 JP1992025208U JP2520892U JP2549390Y2 JP 2549390 Y2 JP2549390 Y2 JP 2549390Y2 JP 1992025208 U JP1992025208 U JP 1992025208U JP 2520892 U JP2520892 U JP 2520892U JP 2549390 Y2 JP2549390 Y2 JP 2549390Y2
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

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

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、開放形集熱回路を有す
る太陽熱集熱システムの改良に係り、特に集熱用の熱媒
が蒸発に対して熱媒を補充できるようにした太陽熱集熱
システムに関する。
【0002】
【従来の技術】この種の太陽熱集熱システムは、一般的
に、太陽熱を集める集熱器と、その熱を蓄熱できる蓄熱
槽と、これらの間で熱媒を循環させる集熱回路とからな
り、前記集熱器で集めた太陽熱を集熱回路の熱媒でもっ
て蓄熱槽に運び、その熱を蓄熱槽内に蓄えるものであ
る。そして、その循環回路の方式に応じて開放形と密閉
形とに分類することができる。この開放形及び密閉形の
太陽熱集熱システムとも、熱媒に不凍液を使用して集熱
回路の凍結破壊を防止している。
【0003】ところで、密閉形の太陽熱集熱システム
は、集熱回路を完全に密閉したものであり、大気と接触
しないため熱媒の劣化や配管の腐食には有利であるが、
熱媒温度の上昇下降による体積膨張で集熱回路内の圧力
が大きく変化することや、集熱時にポンプが故障したり
すると集熱器が空焚き状態になり、集熱器内で熱媒が沸
騰して圧力が極めて高くなり、この圧力変動に耐える材
料を使用しなければならないという欠点がある。
【0004】これに対して、開放形の太陽熱集熱システ
ムにあっては、熱媒貯留用のタンク内で大気に開放して
いるため、このタンクにより圧力変動を吸収でき集熱回
路の圧力は低く抑えることができる。
【0005】図4は、上述した従来の開放形の太陽熱集
熱システムを示す系統図である。図4に示す太陽熱集熱
システム101は、太陽熱を集める集熱器102と、そ
の熱を蓄熱できる蓄熱槽103と、この蓄熱槽103の
内部に設けた熱交換器104と、集熱器102と熱交換
器104との間で熱媒を循環させる集熱回路105とを
主な構成要素とし、これに集熱を制御する制御系106
が付加された構成となっている。
【0006】また、この太陽熱集熱システム101にお
いて、集熱回路105は、熱媒貯留タンク151、熱媒
強制循環用ポンプ152を途中に設けた配管153、及
び配管154からなり、熱媒貯留タンク151に貯留す
る熱媒を熱媒強制循環用ポンプ152で吸い込み、これ
を加圧して強制的に集熱器102に供給することにより
集熱をし、その熱媒を配管154、熱交換器104、熱
媒貯留タンク151へと流すことにより、蓄熱槽103
内の蓄熱媒体に熱を供給できるようになっている。ここ
で、集熱回路105において使用される熱媒としては、
安全性の面から、プロピレングリコールを主とした水溶
液を使用している。
【0007】また、図5に示すように、集熱回路105
における熱媒貯留タンク151は、オーバーフロー15
5が設けてあり、熱媒が膨張したとき、このオーバーフ
ロー155から熱媒を捨て去るようにしてある。
【0008】さらに、集熱回路105の強制循環用ポン
プ152は制御系106により運転制御がされる。この
制御系106は、集熱器102で集熱した後の集熱媒体
の温度を検出する高温センサー161、蓄熱槽103の
蓄熱媒体の温度を検出する低温センサー162、前記各
センサー161,162からの検出信号に基づいて熱媒
強制循環用ポンプ152を運転停止する制御器163か
らなる。
【0009】また、蓄熱槽103には、給水管171、
水道用減圧弁172を介して蓄熱媒体である水が供給さ
れている。この蓄熱槽103の上部から給湯管173を
介してお湯が得られる。なお、給湯管173には逃がし
弁174が設けてあり、この逃がし弁174からの吐き
出された水は排水管175を介して捨てられるようにな
っている。
【0010】このような構成の太陽熱集熱システム10
1において、集熱器102に日射が当たると、集熱器1
02内の熱媒が加熱されるため、この温度の上昇を集熱
器102の出口の高温センサー161で検出し、この検
出信号と蓄熱槽103の下部の低温センサー162から
の検出信号との差が設定温度差以上になると制御器16
3は熱媒強制循環用ポンプ152が駆動されるように制
御する。これにより、熱媒強制循環用ポンプ152は回
転をし、熱媒を強制的に、熱媒貯留タンク151、配管
153、集熱器102、配管154、熱交換器104、
熱媒貯留タンク151へと循環させることにより、蓄熱
槽103内の蓄熱媒体に熱を供給することになる。一
方、前記各検出信号の差が所定の設定温度差以下になる
と制御器163は熱媒強制循環用ポンプ152を停止す
る。これにより、集熱が停止し、かつ集熱器102から
放熱されることがなくなる。
【0011】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上記間
接加熱形集熱回路を採用した太陽熱集熱システム101
の場合、集熱回路105の大気開放部分である熱媒貯留
タンク151から熱媒が蒸発してゆき次第に熱媒が減少
し、ついには運転不能になってしまうという欠点があっ
た。
【0012】本考案の目的は、上述した点に鑑み、開放
形集熱回路の利点を生かすとともに、熱媒の蒸発による
減少を少なくして保守の間隔を長くできる太陽熱集熱シ
ステムを提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本考案の太陽熱集熱システムは、太陽熱を集める集熱
器と、その熱を蓄熱できる蓄熱槽と、この蓄熱槽の内部
に設けた熱交換器と、前記集熱器と前記熱交換器との間
で熱媒を循環させる集熱回路とを備え、前記集熱回路の
経路中の集熱媒体を貯留する熱媒貯留タンクに凝縮部を
設けた太陽熱集熱システムにおいて、前記熱媒貯留タン
クの凝縮部は、熱媒貯留タンク自体の中央から上部にか
けて形成されているとともに、前記熱媒貯留タンクの壁
面が凹凸面に形成され、かつ、前記壁面はフィン等の放
熱手段を有さない壁面のみからなり、かつ、前記壁面に
凹凸面の形成された凝縮部が前記熱媒貯留タンクの外形
より細く形成されていることを特徴とするものである。
【0014】ここで、本考案の前記熱媒貯留タンクの凝
縮部は、熱媒貯留タンク自体の中央から上部にかけてを
凝縮部とし、かつ、その直径をタンク下部に比較して小
さくし、かつ、その壁面を凹凸面形状に形成し、かつ、
その壁面はフィン等の放熱手段を有さない壁面のみとし
たものである。
【0015】
【作用】上記構成による太陽熱集熱システムによれば、
熱媒貯留タンク自体を凝縮部とし、フィン等の放熱手段
を有さない簡易構造であり、その壁面を凹凸面形状に形
成し、その直径をタンク下部に比較して小さくしたので
凝縮効率が向上する。そして、熱媒貯留タンク内の熱媒
が蒸発しても、凝縮器により熱媒蒸気を液体として再び
タンクに補充できるようにしたので、熱媒貯留タンク内
の熱媒が加熱により蒸発して液レベルが低下しても、蒸
発熱媒が再び液体となり、集熱回路内の熱媒の低減、濃
縮を防止することができる。
【0016】
【実施例】以下、本考案について図示の実施例に基づい
て説明する。図1は、本考案の太陽熱集熱システムの実
施例を示す系統図である。図1において、太陽熱集熱シ
ステム1は、太陽熱を集める集熱器2と、その熱を蓄熱
できる蓄熱槽3と、この蓄熱槽3の内部に設けた熱交換
器4と、集熱器2と熱交換器4との間で熱媒を循環させ
る集熱回路5と、集熱を制御する制御系6と、蓄熱槽3
内から蓄熱した熱を取り出す熱取出し回路7と、集熱回
路5内から蒸発した熱媒を冷却凝縮させる凝縮部を設け
た熱媒貯留タンク9とを備えており、次のように構成さ
れる。
【0017】まず、本実施例の太陽熱集熱システム1に
おいて、集熱回路5は、熱媒貯留タンク9と、熱媒強制
循環用ポンプ52を途中に設けた往配管53と、集熱し
た熱媒を熱交換器4に導く復配管54とを有し、熱媒貯
留タンク9に貯留する熱媒を熱媒強制循環用ポンプ52
で吸い込み、その吸い込んだ熱媒を熱媒強制循環用ポン
プ52で加圧して強制的に集熱器2に供給して集熱を
し、その熱媒を復配管54、熱交換器4、熱媒貯留タン
ク9へと流すことにより、蓄熱槽3内の蓄熱媒体に熱を
供給できるようになっている。
【0018】また、集熱回路5において使用される熱媒
としては、従来装置と同様に、プロピレングリコールを
主とした水溶液を使用している。集熱回路5における熱
媒貯留タンク9の上部には本考案の構成要素であるとこ
ろの凝縮部91が設けてあり、かつ熱媒貯留タンク9に
はオーバーフロー92から熱媒が膨張したときに熱媒を
捨て去る。
【0019】さらに、集熱回路5の強制循環用ポンプ5
2は制御系6により運転制御がされる。この制御系6
は、集熱器2で集熱した後の集熱媒体の温度を検出する
高温センサー61、蓄熱槽3の蓄熱媒体の温度を検出す
る低温センサー62、各センサー61,62からの検出
信号に基づいて前記強制循環用ポンプ52を運転停止す
る制御器63などからなる。
【0020】また、蓄熱槽3には、熱取出し回路7が接
続されている。この熱取出し回路7は、給水管71、水
道用減圧弁72を介して蓄熱媒体である水が蓄熱槽3に
供給されるとともに、この蓄熱槽3の上部から給湯管7
3を介してお湯を取り出せるようにしてある。なお、給
湯管73には逃がし弁74が設けてあり、この逃がし弁
74からの吐き出された水は、排水管75を介して捨て
られる。
【0021】図2は、太陽熱集熱システムで使用される
熱媒貯留タンクの参考例を示す構成図である。図2に示
すように熱媒貯留タンク9は、例えば円筒形をしたタン
クであり、その円筒の中央から上部にかけて凹凸状の形
状とした大気との熱交換を行なう凝縮部91が設けてあ
る。
【0022】このように構成された太陽熱集熱システム
の作用を図1を参照しながら説明する。集熱器2に日射
が当たると、集熱器2内の熱媒が加熱される。この熱媒
の温度の上昇は集熱器102の出口の高温センサー61
で検出される。高温センサー61で検出された検出信号
は、制御器63に入力される。また、蓄熱槽3の内部の
蓄熱媒体の温度は、低温センサー62により検出され
る。制御器63は、高温センサー61からの検出信号と
低温センサー62からの検出信号との差が、所定の設定
温度差以上になると、熱媒強制循環用ポンプ52が運転
駆動する。この強制循環用ポンプ52の回転により、熱
媒は、熱媒貯留タンク9、往配管53、集熱器2、復配
管54、熱交換器4、熱媒貯留タンク9へと強制的に循
環させられることになり、熱交換器4で熱媒をもって集
熱した熱エネルギーを蓄熱槽3内の蓄熱媒体に与えるこ
とになる。
【0023】一方、前記各センサー61,62からの検
出信号の差が所定の設定温度差以下になると制御器63
は熱媒強制循環用ポンプ52を停止する。これにより、
集熱が停止し、かつ蓄熱槽3に蓄熱した熱が集熱器2か
ら放熱されない。
【0024】ところで、熱媒貯留タンク9は、必要な熱
媒が蓄えられるとともに、空焚き時に戻ってくる熱媒を
保持しておく。この熱媒貯留タンク9は、集熱の温度に
よって毎日少量の水分のみが熱媒から蒸散している。熱
媒貯留タンク9から大気に向けて熱媒の水分が蒸発する
と、この蒸気は熱媒貯留タンク9の凝縮部91において
大気と熱交換し、凝縮液化することになる。この液化し
た熱媒液体は熱媒貯留タンク9の内部に滴下することに
なる。
【0025】このように、上述した太陽熱集熱システム
によれば、仮に熱媒が加熱されて蒸気となってもほとん
ど熱媒貯留タンク9の凝縮部91で液化して再び熱媒貯
留タンク9内に戻ることから、熱媒貯留タンク9内の熱
媒の蒸発、減量がなくなる。そのため、開放形集熱回路
の利点を生かしつつ、熱媒の濃縮を防止でき、保守の簡
易化が可能になる。
【0026】図3は、本考案の太陽熱集熱システムの実
施例で使用する熱媒貯留タンクの一構成例を示す図であ
る。図3で示すように、熱媒貯留タンク9は、凝縮部9
1aを熱媒貯留タンク9の直径より小さく形成した点に
特徴があり、他の構成に変更がない。
【0027】この実施例によれば、熱媒貯留タンク9内
の熱媒が蒸発して蒸気となるが、その蒸気は小さい口径
の凝縮部91aで大気と熱交換し、凝縮液化することに
なる。したがって、この形状の熱媒貯留タンク9によれ
ば、上記作用効果の他に、凝縮効率が高くなるという利
点がある。なお、上記実施例では、熱媒貯留タンク9は
円筒形状で構成したが、もちろん他の形状でもよいこと
はいうまでもない。
【0028】
【考案の効果】以上説明したように本考案の太陽熱集熱
システムによれば、熱媒が蒸発しても、これを液化して
再利用できるようにしてあるので、保守が簡単になる
他、熱媒の濃度の上昇がなく、熱媒の循環量の不足、腐
食性能の変化等を一定に維持しておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の太陽熱集熱システムの一実施例を示す
全体系統図である。
【図2】参考例で使用する熱媒貯留タンクの構成を示す
図である。
【図3】本考案の熱媒貯留タンクの一構成例を示す図で
ある。
【図4】従来の太陽熱集熱システムを示す系統図であ
る。
【図5】従来の熱媒貯留タンクの構成を示す図である。
【符号の説明】
1 太陽熱集熱システム 2 集熱器 3 蓄熱槽 4 熱交換器 5 集熱回路 6 制御系 7 熱取出し回路 9 熱媒貯留タンク 53 往配管 54 復配管 61 高温センサー 62 低温センサー 63 制御器 74 逃がし弁 75 排水管 91 凝縮部 92 オーバーフロー

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 太陽熱を集める集熱器と、その熱を蓄熱
    できる蓄熱槽と、この蓄熱槽の内部に設けた熱交換器
    と、前記集熱器と前記熱交換器との間で熱媒を循環させ
    る集熱回路とを備え、前記集熱回路の経路中の集熱媒体
    を貯留する熱媒貯留タンクに凝縮部を設けた太陽熱集熱
    システムにおいて、前記熱媒貯留タンクの凝縮部は、熱
    媒貯留タンク自体の中央から上部にかけて形成されてい
    るとともに、前記熱媒貯留タンクの壁面が凹凸面に形成
    され、かつ、前記壁面はフィン等の放熱手段を有さない
    壁面のみからなり、かつ、前記壁面に凹凸面の形成され
    た凝縮部が前記熱媒貯留タンクの外形より細く形成され
    ていることを特徴とする太陽熱集熱システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5917734A (ja) * 1982-07-20 1984-01-30 Nobuhiko Tejima トランシ−バ−

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