JP4649761B2 - 太陽熱利用装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽熱を熱源として熱媒体を加熱し、給湯、あるいは暖房を行う装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の太陽熱利用装置としては、例えば、特開平7−98157号公報に記載されているような太陽熱温水器があった。図8は、前記公報に記載された従来の太陽熱利用した太陽熱温水器を示すものである。
【0003】
図8において、1は太陽熱温水器、2は貯水タンク、3ガラス板、4は太陽熱集熱器、5は太陽熱温水器1へ水を給水する給水配管、6は貯水タンクの温水を出水する出湯配管である。この構成において、貯水タンク2から太陽熱集熱器4へ送り込まれて蓄えられた水は、ガラス板3を通過する太陽光によって温めることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の太陽熱温水器は、太陽光を利用して太陽熱集熱器4の水を加温するため、太陽の日射がない場合、あるいは太陽の日射が少ない場合は、太陽熱集熱器4の水を加熱することができないという課題を有していた。
【0005】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、太陽の日射がない場合、あるいは太陽の日射が少ない場合でも、大気熱などの自然エネルギーを有効に利用して熱媒体(水、ブラインなど)を加熱して、給湯、あるいは暖房を行う太陽熱利用装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、太陽熱を集熱する太陽熱集熱パネルと、大気を搬送する送風手段と、熱媒体回路と、前記熱媒体回路の熱媒体を搬送する熱媒体搬送手段と、前記熱媒体回路に接続される貯水槽と、大気の温度を検知する温度センサーと、前記送風手段によって搬送される大気と前記熱媒体回路の熱媒体が熱交換する集熱熱交換器と、前記集熱熱交換器の熱媒体回路の入口の熱媒体温度を検知する温度センサーと、前記集熱熱交換器の上流側の大気温度を検知するように設けられた大気の温度を検知する温度センサーとを備え、前記送風手段によって搬送される大気が、太陽熱集熱パネル、集熱熱交換器の順に通過するように、前記太陽熱集熱パネルと前記集熱熱交換器と前記送風手段を配するとともに、前記集熱熱交換器の上流側の大気温度を検知する温度センサーの検知温度T1が、前記集熱熱交換器の熱媒体回路の入口の熱媒体温度を検知する温度センサーの検知温度T2に対して、T2<T1となるとき、前記送風手段を運転させる送風制御手段を備えたことを特徴とする太陽熱利用装置としたものである。
【0007】
これによって、熱媒体と送風手段で送風された大気を集熱熱交換器で熱交換させることができるので、太陽の日射がない場合、あるいは太陽の日射が少ない場合でも、大気熱などの自然エネルギーを有効に利用して熱媒体の加熱を行うことができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
請求項1に記載の発明は、太陽熱を集熱する太陽熱集熱パネルと、大気を搬送する送風手段と、熱媒体回路と、前記熱媒体回路の熱媒体を搬送する熱媒体搬送手段と、前記熱媒体回路に接続される貯水槽と、大気の温度を検知する温度センサーと、前記送風手段によって搬送される大気と前記熱媒体回路の熱媒体が熱交換する集熱熱交換器と、前記集熱熱交換器の熱媒体回路の入口の熱媒体温度を検知する温度センサーと、前記集熱熱交換器の上流側の大気温度を検知するように設けられた大気の温度を検知する温度センサーとを備え、前記送風手段によって搬送される大気が、太陽熱集熱パネル、集熱熱交換器の順に通過するように、前記太陽熱集熱パネルと前記集熱熱交換器と前記送風手段を配するとともに、前記集熱熱交換器の上流側の大気温度を検知する温度センサーの検知温度T1が、前記集熱熱交換器の熱媒体回路の入口の熱媒体温度を検知する温度センサーの検知温度T2に対して、T2<T1となるとき、前記送風手段を運転させる送風制御手段を備えたことを特徴とする太陽熱利用装置とすることにより、熱媒体を送風手段で送風された大気と集熱熱交換器で熱交換させることができるので、太陽の日射がない場合でも、あるいは日射が少ない場合でも、大気熱などの自然エネルギーを利用して熱媒体の加熱を行う太陽熱利用装置とすることができる。また、熱媒体の温度が大気温度より低い場合に送風手段を動作させると、熱媒体と送風手段で送風された大気を集熱熱交換器で熱交換させることができるので、太陽の日射がない場合、あるいは太陽の日射が少ない場合でも、大気熱を利用して熱媒体の加熱を行う太陽熱利用装置とすることができる。
【0010】
請求項2に記載の発明は、前記熱媒体搬送手段に、搬送される熱媒体の流量を可変する熱媒体流量可変手段と、前記熱媒体流量可変手段を制御する熱媒体制御手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の太陽熱利用装置とすることにより、熱媒体と送風手段で送風された大気を集熱熱交換器で熱交換させ、熱媒体の流量を制御して所定の温度の熱媒体を生成することができるので、太陽の日射がない場合、あるいは太陽の日射が少ない場合でも、大気熱を利用して所定温度まで加熱された熱媒体を生成する太陽熱利用装置とすることができる。
【0011】
請求項3に記載の発明は、前記集熱熱交換器の熱媒体回路出口に熱媒体の温度を検知する温度センサーと、前記大気の温度を検知する温度センサーを、前記集熱熱交換器の上流側の大気温度を検知するように備え、前記熱媒体制御手段は、集熱熱交換器の熱媒体回路出口の熱媒体の温度を検知する温度センサーの検知温度T3が、集熱熱交換器の上流側の大気温度を検知する温度センサーの検知温度T4を基に設定される所定の温度T5となるように、前記熱媒体流量可変手段を制御することを特徴とする請求項2記載の太陽熱利用装置とすることにより、熱媒体と送風手段で送風された大気を集熱熱交換器で熱交換させ、熱媒体の流量を制御して所定の温度の熱媒体を生成することができるので、太陽の日射がない場合、あるいは太陽の日射が少ない場合でも、大気熱を利用して所定温度まで加温された熱媒体の生成を行う太陽熱利用装置とすることができる。
【0012】
請求項4に記載の発明は、前記太陽熱集熱パネルの温度を検知する温度センサーと、前記集熱熱交換器の熱媒体回路出口に熱媒体の温度を検知する温度センサーを備え、前記熱媒体制御手段は、集熱熱交換器の熱媒体回路出口の熱媒体温度を検知する温度センサーの検知温度T6が、太陽熱集熱パネルの温度を検知する温度センサーの検知温度T7を基に設定される所定の温度T8となるように、前記熱媒体流量可変手段を制御することを特徴とする請求項2または3に記載の太陽熱利用装置とすることにより、熱媒体と送風手段で送風された大気を集熱熱交換器で熱交換させ、熱媒体の流量を制御して所定の温度の熱媒体を生成することができるので、太陽の日射がない場合、あるいは太陽の日射が少ない場合でも、大気熱を利用して所定温度まで加温された熱媒体の生成を行う太陽熱利用装置とすることができるとともに、熱媒体の温熱を集熱熱交換器を通じて大気へ放熱し、所定温度まで加温された大気を暖房に使える太陽熱利用装置とすることができる。
【0013】
請求項5に記載の発明は、前記大気の温度を検知する温度センサーを、前記集熱熱交換器の下流側の大気温度を検知するように備え、前記熱媒体制御手段は、前記集熱熱交換器の下流側の大気温度を検知する温度センサーの検知温度T9が所定の温度T10となるように前記熱媒体流量可変手段を制御することを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の太陽熱利用装置とすることにより、熱媒体と送風手段で送風された大気を集熱熱交換器で熱交換させ、熱媒体の流量を制御して所定の温度の熱媒体を生成するることができるので、太陽の日射がない場合、あるいは太陽の日射が少ない場合でも、大気熱を利用して所定温度まで加温された熱媒体の生成を行う太陽熱利用装置とすることができるとともに、太陽の日射に応じて高い温度に加温された熱媒体の生成を行う太陽熱利用装置とすることができる。
【0014】
請求項6に記載の発明は、前記太陽熱集熱パネルと前記集熱熱交換器は隣接する構成であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の太陽熱利用装置とすることにより、熱媒体と送風手段で送風された大気を集熱熱交換器で熱交換させることができるので、太陽の日射がない場合でも、大気熱を利用して熱媒体の加温を行う太陽熱利用装置とすることができるとともに、太陽熱集熱パネルと集熱熱交換器を連結し、太陽の日射で加温された大気の放熱を最小に止めたので、効率の高い太陽熱利用装置とすることができる。
【0015】
請求項7に記載の発明は、大気が、前記送風手段、前記太陽熱集熱パネル、前記集熱熱交換器の順に通過するように、前記送風手段と前記太陽熱集熱パネルと前記集熱熱交換器を設置したことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の太陽熱利用装置とすることにより、熱媒体と送風手段で送風された大気を集熱熱交換器で熱交換させることができるので、太陽の日射がない場合でも、大気熱を利用して熱媒体の加温を行う太陽熱利用装置とすることができるとともに、送風手段の放熱を大気へ受熱させて熱媒体と熱交換させるので送風手段に必要な電力を熱媒体の加熱に有効に利用する太陽熱利用装置とすることができる。
【0016】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【0017】
(実施例1)
図1は、本発明の実施例1における太陽熱利用装置の構成図を示すものである。6は太陽熱集熱パネル、7は大気と熱媒体が熱交換する集熱熱交換器であり、8は大気を搬送する送風手段、9は送風手段を駆動するモーター、10はモーター9を介して送風手段8を動作させるための送風制御手段である。11は熱媒体が流れる熱媒体回路、12は熱媒体回路11の熱媒体を搬送する熱媒体搬送手段、13は熱媒体を貯蔵する貯水槽、14、15は貯水槽13へ熱媒体を供給、あるいは搬出する供給搬出配管、16は大気の温度を検知する温度センサーである。図1に示すように、送風手段9で外部より吸引された大気が、太陽熱集熱パネル6を通過した後、集熱熱交換器7へ流入するように、太陽熱集熱パネル6、集熱熱交換器7の順に配している。また、本実施例では、熱媒体には上水道等の水を用い、従って貯水槽13には水が貯えられる。貯水槽13に貯えられる水は、供給搬出配管14、15より取り出し、給湯、暖房等に利用することができる。熱媒体は、水の他に、例えばブラインとすることも可能である。本実施例において、集熱熱交換器7にフィンチューブ式熱交換器を用い、熱媒体搬送手段12にはポンプ、温度センサー16には、サーミスターを用いた。温度センサーはこの他に、熱電対、測温抵抗体を使用することもできる。
【0018】
以上のように構成された太陽熱利用装置について、以下その動作、作用を説明する。太陽熱集熱パネル6が太陽の日射を受光しているとき、太陽熱集熱パネル6の表面は高温に加熱される。このとき、送風手段8によって外部から吸引された大気は、太陽熱集熱パネル6を通過する際に、高温となった太陽熱集熱パネル6の表面と熱交換して高温の大気となる。そのあと、高温の大気は、集熱熱交換器7を通過する際に、熱媒体搬送手段12によって搬送された熱媒体回路11の熱媒体と熱交換し、大気の保有する温熱を熱媒体へ放熱する。従って、太陽の日射を太陽熱集熱パネル6が受光しているとき、熱媒体回路11を流れる熱媒体の加熱が可能となり、貯水槽13に温度の高い熱媒体を貯めることができる。この貯蔵した熱媒体を供給搬出配管14、15より取り出して、給湯、あるいは、暖房を行うことができる。
【0019】
太陽熱集熱パネル6が太陽の日射を受光しないとき(夜間、曇り、雨天など)、あるいは、太陽の日射が少ないとき(朝、夕方など)、送風手段8によって外部から吸引された大気は、太陽熱集熱パネル6で加温されないままの状態で、集熱熱交換器7へ流入する。流入する大気と集熱熱交換器7へ入る熱媒体回路11の熱媒体との間に温度差がある場合は、大気と熱媒体は集熱熱交換器7を介して熱交換する。特に、夏場の気温が高い場合は、太陽の日射がないときでも、熱媒体(上水道水)の温度より大気の温度が高い場合がある。従って、温度センサー16で大気の温度を検知し、大気の温度が高温であるとき、送風手段8を動作させると、大気の保有する温熱を集熱熱交換器7を介して熱媒体の加熱に利用することができる。
【0020】
図8に示す従来の太陽熱温水器の場合では、上記のように、気温が高く、貯水した水の温度が低くても、ガラス板3が熱抵抗となるため、大気と太陽熱集熱器4の水が熱交換する量は少量に止まるため、大気の保有する温熱を給湯に利用することはできない。
【0021】
以上のように、本実施例においては、太陽熱集熱パネル6と、集熱熱交換器7と、送風手段8などを設置し、太陽の日射を太陽熱集熱パネル6が受光しているとき、送風手段8によって外部より吸入した大気を、太陽熱集熱パネル6と熱交換させて高温化した後、集熱熱交換器7で熱媒体と熱交換させる構成としたので、高温の熱媒体を生成することができる。また、太陽の日射が無い、あるいは、日射が少ないときにおいて、大気と熱媒体に温度差がある場合(夏季)は、大気の保有する温熱を集熱熱交換器を介して熱媒体の加熱に利用することができる。従って、太陽の日射の有無に関わらず、自然エネルギーを有効に利用して熱媒体の加熱を行う太陽熱利用装置とすることができる。
【0022】
(実施例2)
図2は、本発明の実施例2における太陽熱利用装置の構成図を示すものである。16は集熱熱交換器7の上流側の大気温度を検知するための温度センサー、17は集熱熱交換器7の入口の熱媒体温度を検知するための温度センサー、18は温度センサー16、17の検知した温度を基に、モーター9を介して送風手段8の運転を制御する送風制御手段である。送風制御手段18は、集熱熱交換器7の上流側の温度センサー16の検知した大気温度T1が、集熱熱交換器7の熱媒体回路の入口の温度センサー17の検知した熱媒体温度T2に対して、T2<T1となるとき送風手段8を運転させるものである。
【0023】
以上のように構成された太陽熱利用装置について、以下その動作、作用を説明する。太陽熱集熱パネル6が太陽の日射を受光しているとき、あるいは、太陽熱集熱パネル6が太陽の日射を受光していないときの熱媒体回路11の熱媒体の加熱は、本実施例においても第1の実施例で記載したような作用で行うことができる。
【0024】
しかしながら、太陽の日射の有無に関わらず、熱媒体回路11の熱媒体の温度が、太陽熱集熱パネル6を通過した大気の温度より高い場合は、集熱熱交換器7を介して、熱媒体の温熱を大気へ放熱してしまう。従って、温度センサー16の検知した大気温度T1が、温度センサー17の検知した熱媒体温度T2に対してT1≦T2となるとき、送風制御手段は18は、モーター9を介して送風手段8を停止させる。逆に、熱媒体回路11の熱媒体の温度が、太陽熱集熱パネル6を通過した大気の温度より低い場合は、集熱熱交換器7を介して、大気の温熱を熱媒体への受熱が可能となるので、温度センサー16の検知した大気温度T1が、温度センサー17の検知した熱媒体温度T2に対してT1>T2となるとき、送風制御手段は18は、モーター9を介して送風手段8を運転させ、集熱熱交換器7で大気と熱媒体の熱交換を行わせる。
【0025】
図8に示す従来の太陽熱温水器において、太陽熱集熱器4に貯めて高温に加熱された水は、太陽熱集熱器4が天候変化により太陽の日射を受光しなくなったとき、水の保有する温熱を大気へ放熱してしまう。しかし、本実施例によれば、送風制御手段は18は、温度センサー16、17の検知した大気温度と熱媒体温度を基に、送風手段8の運転を制御するので、熱媒体の温熱を大気へ放熱することを防ぐことができる。
【0026】
以上のように、本実施例においては、大気温度を検知する温度センサー16と、熱媒体温度を検知する温度センサー17と、温度センサー16、17の検知した温度を基に送風手段8を制御する送風制御手段18を備え、温度センサー16の検知した大気温度T1が、温度センサー17の検知した熱媒体温度T2に対して、T2<T1となるとき送風手段8を運転させることとした。従って、太陽の日射の有無に関わらず、自然エネルギーを有効に利用して熱媒体の加熱を行う太陽熱利用装置とすることができるともに、天候変化により太陽の日射量が変動しても、熱媒体の保有する温熱を大気へ放熱することを防ぐことができる。
【0027】
(実施例3)
図3は、本発明の実施例3における太陽熱利用装置の構成図を示すものである。19は熱媒体搬送手段12を制御して熱媒体の流量を可変できる熱媒体流量可変手段、20は集熱熱交換器7の熱媒体回路出口の熱媒体温度を検知する温度センサー、21は集熱熱交換器7の上流側の大気温度を検知する温度センサー、22は温度センサー20の検知する温度T3が所定の温度T5となるように、熱媒体回路11の熱媒体流量を熱媒体流量可変手段19を制御する熱媒体制御手段である。ここで、所定の温度T5は、温度センサー21の検知した大気温度T4を基に設定される温度である。本実施例において、熱媒体流量可変手段19は熱媒体の流量可変制御を行うために、熱媒体搬送手段12に対して、電圧制御、あるいは、周波数制御を行う。この他に、熱媒体流量可変手段19に流量制御弁を用いる場合は、熱媒体制御手段22は流量制御弁の開度制御を行うこととなる。
【0028】
以上のように構成された太陽熱利用装置について、以下その動作、作用を説明する。
【0029】
太陽熱集熱パネル6が太陽の日射を受光しているとき、あるいは、太陽熱集熱パネル6が太陽の日射を受光していないときの熱媒体回路11の熱媒体の加熱は、本実施例においても第1の実施例で記載したような作用で行うことができる。
【0030】
集熱熱交換器7の熱媒体回路入口の熱媒体の温度が、集熱熱交換器7の上流側の大気温度より低い場合は、大気の保有する温熱を利用して、熱媒体を加熱することができる。しかし、熱媒体回路11を流れる熱媒体の流量が多いと、熱媒体の昇温値は小さくなるため、必要とする温度の熱媒体が得られない。従って、熱媒体の流量を制御して、所定温度の熱媒体を生成しないと、太陽熱を有効に使った給湯、あるいは、暖房が不可能となる。そこで、大気から受熱して昇温した熱媒体の温度を温度センサー20で検知し、熱媒体制御手段22によって、検知した熱媒体温度T3が所定の温度T5となるように、熱媒体回路11の熱媒体流量を制御すると、温度T5の熱媒体を貯蔵槽13に貯えることができる。所定の温度T5は、T5<T4となる範囲で設定することができる。
【0031】
以上のように、本実施例においては、熱媒体流量可変手段19と、熱媒体温度を検知する温度センサー20と、大気温度を検知する温度センサー21と、温度センサー20、21の検知した温度を基に熱媒体流量可変手段19を制御する熱媒体制御手段22を備え、温度センサー20の検知した熱媒体温度T3が、温度センサー21の検知した大気温度T4を基に設定される所定の温度T5となるように熱媒体の流量を制御することとした。従って、太陽の日射の有無に関わらず、自然エネルギーを有効に利用して熱媒体の加熱を行う太陽熱利用装置となるばかりでなく、所望する温度の熱媒体を生成できる太陽熱利用装置することができる。
【0032】
(実施例4)
図4は、本発明の実施例4における太陽熱利用装置の構成図を示すものである。23は集熱熱交換器7の熱媒体回路出口の熱媒体温度を検知する温度センサー、24は太陽熱集熱パネル6の温度を検知する温度センサー、25は温度センサー23の検知した熱媒体温度を基に、熱媒体流量可変手段19を制御して熱媒体流量を可変する熱媒体制御手段である。10aは温度センサー23、24の検知した温度を基に、モーター9を介して送風手段8の運転を制御する送風制御手段である。ここで、熱媒体制御手段25は、温度センサー23の検知する温度T6が所定の温度T8となるように、熱媒体回路11の熱媒体流量を熱媒体流量可変手段19を介して制御する。また、所定の温度T8は温度センサー24の検知した温度T7を基に設定されるものである。
【0033】
以上のように構成された太陽熱利用装置について、以下その動作、作用を説明する。太陽熱集熱パネル6の温度は、太陽の日射がない場合、大気の温度とほぼ同じとなるので、温度センサー16の検知する温度と温度センサー24の検知する温度は、ほぼ同一となる。従って、太陽熱集熱パネル6が太陽の日射を受光していないときの熱媒体回路11の熱媒体の加熱は、本実施例においても第1の実施例で記載したような作用で行うことができる。
【0034】
集熱熱交換器7の熱媒体回路入口の熱媒体の温度が、集熱熱交換器7の上流側の大気温度より低い場合は、大気の保有する温熱を利用して、熱媒体を加熱することができる。しかし、熱媒体回路11を流れる熱媒体の流量が多いと、熱媒体の昇温値は小さくなるため、必要とする温度の熱媒体が得られない。従って、熱媒体の流量を制御して、所定温度の熱媒体を生成しないと、太陽熱を有効に使った給湯、あるいは、暖房が不可能となる。そこで、大気から受熱して昇温した熱媒体の温度を温度センサー23で検知し、検知した熱媒体温度T6が所定の温度T8となるように、熱媒体流量可変手段19と熱媒体制御手段22によって熱媒体回路11の熱媒体流量を制御すると、温度T6の熱媒体を貯蔵槽13に貯えることができる。所定の温度T8は、T8<T7となる範囲で設定することができる。
【0035】
また、本装置を動作させていないとき、太陽の日射がある場合は、大気が太陽熱集熱パネル6を通過しないので、太陽熱集熱パネル6の表面温度は高温となる。太陽熱集熱パネル6の表面が高温となる状態が長く続くと、太陽熱集熱パネル6が劣化、破損する場合が生じる。そこで、集熱熱交換器7で熱媒体による集熱運転をしていないときでも、温度センサー24で検知する太陽熱パネル6の温度が高温となったとき、送風制御手段10aを介して送風手段8を作動させ、大気を太陽熱集熱パネル6と熱交換させると、高温の太陽熱集熱パネル6を冷却することができる。従って、装置の耐久性を向上させることができる。
【0036】
以上のように、本実施例においては、熱媒体温度を検知する温度センサー23と、太陽熱集熱パネル6の温度を検知する温度センサー24と、温度センサー23、24の検知した温度を基に熱媒体流量可変手段19を制御する熱媒体制御手段25を備えたので、太陽の日射の有無に関わらず、自然エネルギーを有効に利用して熱媒体の加熱を行う太陽熱利用装置となるばかりでなく、所望する温度の熱媒体を生成できる太陽熱利用装置することができる。
【0037】
(実施例5)
図5は、本発明の実施例5における太陽熱利用装置の構成図を示すものである。26は集熱熱交換器7の下流側の大気温度を検知する温度センサー、27は温度センサー26の検知した熱媒体温度を基に、熱媒体流量可変手段19を制御して熱媒体流量を可変する熱媒体制御手段である。ここで、熱媒体制御手段27は、温度センサー26の検知する温度T9が所定の温度T10となるように、熱媒体回路11の熱媒体流量を熱媒体流量可変手段19を介して制御する。
【0038】
以上のように構成された太陽熱利用装置について、以下その動作、作用を説明する。太陽熱集熱パネル6が太陽の日射を受光しているとき、あるいは、太陽熱集熱パネル6が太陽の日射を受光していないときの熱媒体回路11の熱媒体の加熱は、本実施例においても第1の実施例で記載したような作用で行うことができる。
【0039】
集熱熱交換器7の熱媒体回路入口の熱媒体の温度が、集熱熱交換器7の上流側の大気温度より高い場合は、熱媒体の保有する温熱を利用して、大気を加熱することができる。このとき、熱交換した後の大気の温度を温度センサー26で検知し、検知した温度T9が所定の温度T10となるように、熱媒体流量可変手段19と熱媒体制御手段27を介して、熱媒体流量を制御する。従って、温度T10の大気が送風手段8から装置外へと送風されることになる。この温度T10の大気を室内に搬送すると、太陽熱を熱媒体に蓄熱して暖房を行う装置とすることができる。所定温度T10は、暖房を行うときに必要な空気温度に設定する。また、貯水槽13に貯蔵した熱媒体の温度が高すぎる場合は、集熱熱交換器7を介して大気へ放熱させる。このとき、温度センサー26の検知する温度T9が、所望する熱媒体の温度より決定した所定温度T10となるように、熱媒体流量可変手段19と熱媒体制御手段27で熱媒体流量を制御すると、所望する温度まで貯水槽13の温度を低下させることができる。
【0040】
集熱熱交換器7の上流側の温度センサー16で検知した大気温度と、温度センサー26の検知した大気温度との温度差は、熱媒体が集熱熱交換器7で受熱した熱量と比例する。そこで、熱媒体の加熱する熱量に必要な大気の温度差を設定し、温度センサー16で検知した大気温度を基に、所定の温度T10を設定する。温度センサー26が検知する温度が所定温度T10となるように、熱媒体制御手段27と熱媒体搬送手段19で熱媒体流量を制御すると、熱媒体は設定した量の熱を大気から集熱することができる。
【0041】
以上のように、本実施例においては、大気温度を検知する温度センサー26と、温度センサー26の検知した温度を基に熱媒体流量可変手段19を制御する熱媒体制御手段27を備えたので、太陽の日射の有無に関わらず、自然エネルギーを有効に利用して熱媒体の加熱を行う太陽熱利用装置とすることができるともに、所定の温度の温風を生成し、暖房に利用する太陽熱利用装置とすることができる。
【0042】
(実施例6)
図6は、本発明の実施例6における太陽熱利用装置の構成図を示すものである。28は太陽熱集熱パネル、29は集熱熱交換器であり、太陽熱集熱パネル28と集熱熱交換器29は隣接するように設置した構成となっている。
【0043】
以上のように構成された太陽熱利用装置について、以下その動作、作用を説明する。
【0044】
太陽熱集熱パネル6が太陽の日射を受光しているとき、あるいは、太陽熱集熱パネル6が太陽の日射を受光していないときの熱媒体回路11の熱媒体の加熱は、本実施例においても第1の実施例で記載したような作用で行うことができる。
【0045】
太陽の日射を太陽熱集熱パネル28が受光している場合において、太陽熱集熱パネル28を通過した大気は高温となって集熱熱交換器29へ流入するが、太陽熱集熱パネルを流出した大気を集熱熱交換器へ導入するための通路が存在する場合は、高温の大気が通路を通過する際に、通路を介して外部へ放熱するため、装置の太陽熱利用効率が低下する。そこで、本実施例のように、太陽熱集熱パネル28と集熱熱交換器29は隣接するように設置し、太陽熱集熱パネル28で高温となった大気は、そのまま集熱熱交換器29で熱媒体と熱交換するので、大気の放熱ロスを防ぐことができる。
【0046】
以上のように、本実施例においては、太陽熱集熱パネル28と集熱熱交換器29を隣接するように設置した構成とした。従って、太陽の日射の有無に関わらず、自然エネルギーを有効に利用して熱媒体の加熱を行う太陽熱利用装置となるばかりでなく、大気の放熱による効率低下を抑えた太陽熱利用装置とすることができる。
【0047】
また、太陽熱集熱パネル28と集熱熱交換器29を一体化構成とすると、装置の小型軽量化を図ることができるばかりでなく、大気を集熱熱交換器へ導く通路が不要となるため、装置の低コスト化と施工性を向上させることができる。
【0048】
(実施例7)
図7は、本発明の実施例7における太陽熱利用装置の構成図を示すものである。図7において、送風手段8、太陽熱集熱パネル6、集熱熱交換器7の順に大気が流れるように、これらを配した構成となる。
【0049】
以上のように構成された太陽熱利用装置について、以下その動作、作用を説明する。太陽熱集熱パネル6が太陽の日射を受光しているとき、あるいは、太陽熱集熱パネル6が太陽の日射を受光していないとき、熱媒体回路11の熱媒体の加熱は、本実施例においても第1の実施例で記載したような作用で行うことができる。
【0050】
送風手段8を駆動するモーター9は電力を消費するため、モーター本体が発熱し高温となる。しかし、モーター9は送風手段8によって送風される大気に曝されているので、モーター9が消費した電力は熱となって大気へ伝熱される。モーター9の熱を受熱した大気は集熱熱交換器7で熱媒体と熱交換するので、本実施例の構成により、モーター9で消費した電力を熱媒体の加熱に利用することができる。
【0051】
以上のように、本実施例においては、太陽熱集熱パネル28と集熱熱交換器29を隣接するように設置した構成とした。従って、太陽の日射の有無に関わらず、自然エネルギーを有効に利用して熱媒体の加熱を行う太陽熱利用装置とすることができるともに、モーター9で消費する電力を熱媒体の加熱に利用する効率の高い装置とすることができる。
【0052】
【発明の効果】
以上のように、請求項1〜7に記載の発明によれば、太陽の日射がない場合、あるいは太陽の日射が少ない場合でも、大気熱などの自然エネルギーを有効に利用して熱媒体(水、ブラインなど)の加熱して、給湯、あるいは暖房を行う太陽熱利用装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1における太陽熱利用装置の構成図
【図2】本発明の実施例2における太陽熱利用装置の構成図
【図3】本発明の実施例3における太陽熱利用装置の構成図
【図4】本発明の実施例4における太陽熱利用装置の構成図
【図5】本発明の実施例5における太陽熱利用装置の構成図
【図6】本発明の実施例6における太陽熱利用装置の構成図
【図7】本発明の実施例7における太陽熱利用装置の構成図
【図8】従来の太陽熱利用装置の構成図
【符号の説明】
6、28 太陽熱集熱パネル
7、29 集熱熱交換器
8 送風手段
11 熱媒体回路
12 熱媒体搬送手段
13 貯水槽
16、17、20、21、23、24、26 温度センサー
18 送風制御手段
19 熱媒体流量可変手段
22、25、27 熱媒体制御手段
Claims (7)
- 太陽熱を集熱する太陽熱集熱パネルと、大気を搬送する送風手段と、熱媒体回路と、前記熱媒体回路の熱媒体を搬送する熱媒体搬送手段と、前記熱媒体回路に接続される貯水槽と、大気の温度を検知する温度センサーと、前記送風手段によって搬送される大気と前記熱媒体回路の熱媒体が熱交換する集熱熱交換器と、前記集熱熱交換器の熱媒体回路の入口の熱媒体温度を検知する温度センサーと、前記集熱熱交換器の上流側の大気温度を検知するように設けられた大気の温度を検知する温度センサーとを備え、前記送風手段によって搬送される大気が、太陽熱集熱パネル、集熱熱交換器の順に通過するように、前記太陽熱集熱パネルと前記集熱熱交換器と前記送風手段を配するとともに、前記集熱熱交換器の上流側の大気温度を検知する温度センサーの検知温度T1が、前記集熱熱交換器の熱媒体回路の入口の熱媒体温度を検知する温度センサーの検知温度T2に対して、T2<T1となるとき、前記送風手段を運転させる送風制御手段を備えたことを特徴とする太陽熱利用装置。
- 熱媒体搬送手段に、搬送される熱媒体の流量を可変する熱媒体流量可変手段と、前記熱媒体流量可変手段を制御する熱媒体制御手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の太陽熱利用装置。
- 集熱熱交換器の熱媒体回路出口に熱媒体の温度を検知する温度センサーと、大気の温度を検知する温度センサーを、前記集熱熱交換器の上流側の大気温度を検知するように備え、熱媒体制御手段は、集熱熱交換器の熱媒体回路出口の熱媒体の温度を検知する温度センサーの検知温度T3が、集熱熱交換器の上流側の大気温度を検知する温度センサーの検知温度T4を基に設定される所定の温度T5となるように、前記熱媒体流量可変手段を制御することを特徴とする請求項2記載の太陽熱利用装置。
- 太陽熱集熱パネルの温度を検知する温度センサーと、集熱熱交換器の熱媒体回路出口に熱媒体の温度を検知する温度センサーを備え、熱媒体制御手段は、集熱熱交換器の熱媒体回路出口の熱媒体温度を検知する温度センサーの検知温度T6が、太陽熱集熱パネルの温度を検知する温度センサーの検知温度T7を基に設定される所定の温度T8となるように、前記熱媒体流量可変手段を制御することを特徴とする請求項2または3に記載の太陽熱利用装置。
- 大気の温度を検知する温度センサーを、集熱熱交換器の下流側の大気温度を検知するように備え、熱媒体制御手段は、前記集熱熱交換器の下流側の大気温度を検知する温度センサーの検知温度T9が所定の温度T10となるように前記熱媒体流量可変手段を制御することを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の太陽熱利用装置。
- 太陽熱集熱パネルと集熱熱交換器は隣接する構成であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の太陽熱利用装置。
- 大気が、送風手段、太陽熱集熱パネル、集熱熱交換器の順に通過するように、前記送風手段と前記太陽熱集熱パネルと前記集熱熱交換器を設置したことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の太陽熱利用装置。
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