JP5631318B2 - 過熱防止機能を備えた適応型セルフポンピング太陽熱給湯システム - Google Patents
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Description
Claims (20)
- 複数の上昇管を備えた、上方向に傾斜した又は垂直なパネルを有する太陽熱集熱器と、
前記上昇管の下端部に接続された下側集熱器マニホールドと、
前記上昇管の上端部に接続された上側ヘッダ集熱器マニホールドと、
高温の熱伝達流体を上昇させるための、前記上側ヘッダ集熱器マニホールドに接続された出口管と、
前記出口管から前記高温の熱伝達流体を受け取るための、前記出口管に接続された第1のリザーバと、
前記第1のリザーバに接続された第1のパイプと、
前記第1のリザーバから高温の熱伝達流体を受け取るための、前記第1のパイプに接続された熱交換器と、
前記熱交換器に接続された温水貯蔵タンクと、
冷却された流体を第2のリザーバに戻すための、前記熱交換器に接続された第2のパイプと、
前記第1のリザーバの下に位置決めされ、前記第2のパイプに接続された前記第2のリザーバと、
前記第2のリザーバ及び前記下側集熱器マニホールドに接続された戻り管と、
前記第2のリザーバ内で凝縮するように蒸気を前記第1のリザーバから解放するための、前記第1のリザーバの上側部分から接続された蒸気パイプと
を有し、
前記第2のリザーバの上部に接続された第3のリザーバと、前記第3のリザーバの底部に接続されたフロート弁であって、前記第3のリザーバ内に蒸気及び熱伝達流体が流れることができるように、且つ前記第3のリザーバから前記第2のリザーバに前記熱伝達流体が戻ることができるように開くフロート弁とをさらに有する
セルフポンピング太陽熱給湯システム。 - 前記上昇管と、前記下側集熱器マニホールドと、前記第1及び第2のパイプと、前記熱交換器との中に熱伝達流体をさらに有し、該熱伝達流体は、前記第2のリザーバを満杯の約1/2〜1/3だけ部分的に満たしている請求項1に記載のシステム。
- 前記第3のリザーバが閉じており、且つ膨張可能である請求項1に記載のシステム。
- 前記下側集熱器マニホールド及び前記第3のリザーバに接続された熱伝達流体流通ラインをさらに有し、前記流通ラインは、前記第2のリザーバの上に延びる逆U字形管を有し、前記逆U字形管は、前記下側集熱器マニホールドから前記流通ラインを通して前記第3のリザーバへの前記熱伝達流体の流通を可能にし、また前記逆U字形管は、前記上昇管内で圧力が上昇したときに前記集熱器から前記第3のリザーバに熱伝達流体を流す請求項3に記載のシステム。
- 前記第2のリザーバの上部と前記流通ラインの間に接続された圧力制限オリフィスをさらに有し、それによって前記第2のリザーバからの蒸気の流れが前記オリフィス及び前記流通ラインを通して前記第3のリザーバに流れることを可能にする請求項4に記載のシステム。
- 前記戻り管から前記下側集熱器マニホールドへの流れを可能にすると共に逆方向への流れを阻止するために、前記戻り管及び前記下側集熱器マニホールドに接続された一方向弁をさらに有する請求項1に記載のシステム。
- 熱伝達流体を加熱するため、及び前記上昇管内で蒸気泡を生成するための垂直な又は上方向に傾斜した上昇管を有する1つ又は複数の太陽熱集熱器と、
前記上昇管の下端部に接続された下側マニホールドと、
前記上昇管の上端部に接続された上側ヘッダマニホールドと、
高温の熱伝達流体を上昇させるための、前記上側ヘッダマニホールドに接続された出口管と、
前記出口管から前記高温の熱伝達流体を受け取るための、前記出口管に接続された第1のリザーバと、
前記第1のリザーバに接続された第1のパイプと、
前記第1のリザーバから高温の熱伝達流体を受け取るための、前記第1のパイプに接続された熱交換器と、
前記熱交換器に接続された温水タンクと、
冷却された流体を第2のリザーバへ戻すための、前記熱交換器に接続された第2のパイプと、
前記第1のリザーバの下に位置決めされ、前記第2のパイプに接続された前記第2のリザーバと、
第2のリザーバ及び前記下側マニホールドに接続された戻り管と、
前記第2のリザーバ内で凝縮するように高温蒸気を前記第1のリザーバから前記第2のリザーバに流すための、前記第1のリザーバの上側部分から接続された蒸気パイプと、
前記第2のリザーバの上部からの蒸気を内部に受け取るための第3の閉じた膨張可能なリザーバ、及び前記第3のリザーバの底部に接続されたフロート弁であって、前記第3のリザーバ内に蒸気及び熱伝達流体が流れることができるように、且つ前記第3のリザーバから前記第2のリザーバに前記熱伝達流体が戻ることができるように開くフロート弁と
を有するセルフポンピング太陽熱給湯システム。 - 固有の過熱防止システムをさらに有し、前記過熱防止システムは、前記下側マニホールド及び前記第3のリザーバに接続された流通ラインを有し、前記流通ラインは、前記第2のリザーバの上に延びる逆U字形管を有し、それによって、前記上昇管内に熱及び圧力が蓄積したときに前記上昇管から前記第3のリザーバに前記熱伝達流体を移送する請求項7に記載のシステム。
- 前記第1及び第2のパイプが可撓性であり、低コストであり、また容易にPEX管を設置可能である請求項7に記載のシステム。
- 前記システムが、電気ポンプ、制御装置、ワイヤ、又は調節弁を有さない単純な太陽熱熱セルフポンピング・システムである請求項7に記載のシステム。
- 前記システムが、機械的構成要素を有さずメンテナンスフリーであり、過熱時に自動的に空になる請求項7に記載のシステム。
- 太陽熱集熱器によって熱伝達流体を加熱する方法であって、
垂直な又は上方向に傾斜した上昇管を有する太陽熱集熱器を備えるシステムを提供するステップと、
前記上昇管に上側及び下側マニホールドを接続するステップと、
前記下側マニホールド及び前記上昇管内に熱伝達流体を提供するステップと、
前記上昇管内で高温蒸気の泡を発生させ、高温の熱伝達流体のスラグを上方向に、前記上昇管、前記上側マニホールド、及び出口管を通して第1の上側リザーバに押し進め、前記上側リザーバ内で高温蒸気と高温流体を分離するステップと、
熱交換器内で前記高温の熱伝達流体と熱交換される第2の流体を加熱するように、第1のパイプ及び前記熱交換器を通して前記高温の熱伝達流体を流すステップと、
冷却された熱伝達流体を前記熱交換器から第2のパイプを通して第2の下側リザーバに戻すステップと、
前記高温蒸気を前記第1のリザーバから前記第2のリザーバ内に受け取り、前記第2のリザーバの内部で、前記冷却された熱伝達流体によって蒸気を凝縮させるステップと、
冷却された流体を前記下側マニホールドに流し、前記方法を継続するステップと、
第3のリザーバを提供するステップと、
システム内に余剰圧力が生じたときに前記第2のリザーバの上部から前記第3のリザーバに高温蒸気を流すステップと
を含む方法。 - 大気圧未満の内圧で電気を用いることなく前記システムを動作させるステップをさらに含む請求項12に記載の方法。
- 前記システムの過熱を防止するために、高温の熱伝達流体を前記下側マニホールドから逆U字形管を通して前記第3のリザーバに流すことによって過熱防止を提供するステップをさらに含む請求項12に記載の方法。
- 前記システムの内部で過圧が発生したときに、高温蒸気を前記第2のリザーバの上部からオリフィスを通して前記第3のリザーバに流すステップをさらに含む請求項12に記載の方法。
- 前記第2のリザーバの上部の間に蒸気ライン及びオリフィスを提供するステップと、蒸気及びガスを前記第2のリザーバの上部から蒸気ラインのオリフィス及びフロート弁を通して前記第3のリザーバに流すことによって、自動的に大気圧以下の圧力回復を提供するステップとをさらに含む請求項12に記載の方法。
- 前記集熱器、前記上昇管、前記上側マニホールド、及び下側マニホールドが標準のものであり、また
前記出口管及び前記第1の上側リザーバを接続すること、並びに前記第2の下側リザーバ及び前記第3のリザーバを接続することによって、間欠泉ポンプを標準の集熱器に後付けするステップをさらに含む請求項12に記載の方法。 - システム内の過圧を自動的に防止するために、前記システム内の圧力が大気圧よりも高くなったときに一方向フロート弁を通して前記システムから前記第3のリザーバに蒸気を流すステップと、前記システムが冷えて圧力が大気圧未満に低下したときに、凝縮された熱伝達流体を前記第3のリザーバから前記フロート弁を介して前記システム内に戻すステップとをさらに含む請求項12に記載の方法。
- 前記システム内で圧力が上昇したときに、すべての前記熱伝達流体を前記集熱器、前記上側マニホールド及び前記下側マニホールドから前記第3のリザーバ内に自動的に流すステップと、前記システム内の圧力が大気圧未満に低下したときに、前記熱伝達流体を前記第3のリザーバから前記フロート弁を通して前記集熱器及びマニホールドに戻すステップとをさらに含む請求項12に記載の方法。
- 太陽熱集熱器によって熱伝達流体を加熱する方法であって、
垂直な又は上方向に傾斜した上昇管を有する太陽熱集熱器を備えるシステムを提供するステップと、
前記上昇管に上側及び下側マニホールドを接続するステップと、
前記下側マニホールド及び前記上昇管内に熱伝達流体を提供するステップと、
前記上昇管内で高温蒸気の泡を発生させ、高温の熱伝達流体のスラグを上方向に、前記上昇管、前記上側マニホールド、及び出口管を通して第1の上側リザーバに押し進め、前記上側リザーバ内で高温蒸気と高温流体を分離するステップと、
熱交換器内で前記高温の熱伝達流体と熱交換される第2の流体を加熱するように、第1のパイプ及び前記熱交換器を通して前記高温の熱伝達流体を流すステップと、
冷却された熱伝達流体を前記熱交換器から第2のパイプを通して第2の下側リザーバに戻すステップと、
前記高温蒸気を前記第1のリザーバから前記第2のリザーバ内に受け取り、前記第2のリザーバの内部で、前記冷却された熱伝達流体によって蒸気を凝縮させるステップと、
前記冷却された流体を前記下側マニホールドに流し、前記方法を継続するステップと
を含み、
前記システム内の圧力を増加させることによって流量及び温度を自動的に調節する適合システムを提供するステップと、流体及び高温蒸気を前記第2のリザーバからフロート弁を通して第3の膨張可能なリザーバに流すステップと、前記システム圧力が低下したときに前記第3のリザーバから前記システムに前記熱伝達流体を戻すステップとをさらに含む加熱方法。
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