JPH0112134Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、熱輸送用流体が太陽熱コレクターと
貯湯槽内に挿設された熱交換器との間に亘つて循
環流動するように構成された太陽熱利用温水装置
に関する。

この種の太陽熱利用温水装置は、太陽熱コレク
ターでの集熱作用によつて加温された熱輸送用流
体との熱交換によつて貯湯槽内の水を加熱昇温さ
せる関係上、太陽熱コレクターで集熱される太陽
熱エネルギー量が減少する冬期、中間期、曇天、
雨天時には、貯湯槽内の水を充分加熱することが
できず、給湯能力の低下を招来する問題がある。

このような給湯能力上の問題点を改善する手段
として、従来は第３図で示すように、貯湯槽３か
らの出湯管１途中にガスバーナや電気ヒータ等の
専用の補助加装置Ａを設けていたのであるが、こ
れによる場合は、所期の給湯能力を維持するため
のランニングコストが高く付く欠点があつた。

又、従来は、上記のものの他に、例えば、実開
昭56−115676号公報に開示されたもののように、
貯湯槽内の水を直接太陽熱コレクターへ循環させ
るものであるが、その太陽熱コレクターによる熱
供給系と共に、空調用のエンジンの排熱を熱交換
させる熱交換器を貯湯槽内に設けたものが知られ
ていた。

しかしながら、上記実開昭56−115676号公報に
示される従来のものは、貯湯槽をその上面から下
方部位にかけて上下方向に沿つた仕切りで２区画
に仕切つていたので、温水が貯湯槽で循環し難
く、仕切られた区画のうち、エンジン排熱により
加温する側の水温は比較的上昇し易いが、太陽熱
コレクターと連係する側の水温は曇天や冬期にお
いて上昇し難く、出湯時間が長い場合、出湯直後
の湯温は高くても短時間でその湯温が低下してし
まうという欠点があつた。

又、貯湯槽内の温水を循環し易くするものとし
て、従来、例えば、実開昭57−156736号公報に開
示されたもののように、貯湯槽内において、エン
ジン排熱を熱交換するため熱交換性の高い高温用
熱交換器を、上部及び下部を開放した筒で覆つ
て、前記高温用熱交換器より下方に、圧縮機から
の加圧冷媒を熱交換する熱交換性の低い低温用熱
交換器を設けたものが知られており、筒を通して
貯湯槽内の水を循環し易くしている。

しかしながら、上記実開昭57−156736号公報の
ものは、その第６図に示されるように筒の下端よ
り下方に低温用熱交換器を設けているため、筒の
下端近くから上端に至る範囲では温水の循環が良
くなされるもの、筒の下端より下方側では温水の
循環が顕著でないので、貯湯槽内の水温を全体と
して均等に高めて、出湯温度を高い状態で長く維
持したいという要求が満たされないという欠点が
あつた。

本考案は、上記実情を鑑みてなされたものであ
つて、貯湯槽内の水温を全体的に効率良く昇温し
易くして、所望温度での出湯を長く持続させ得る
ように図つた太陽熱利用温水装置の提供を目的と
する。

かかる目的を達成するためになされた本考案に
かかる太陽熱利用温水装置は、冒記のものにおい
て、前記貯湯槽内を、隔壁で上部内部空間と下部
内部空間とに区画形成し、この貯湯槽の上部に出
湯管を設けるとともに、前記下部内部空間から前
記上部内部空間の上部に連通する高温水上昇流路
と、前記上部内部空間の底部から前記下部内部空
間の上部に連通する低温水下降流路とを設け、さ
らに、前記上部内部空間に、前記太陽熱コレクタ
ーに連なる第１熱交換器と、エンジンで駆動され
る圧縮機からの加圧冷媒を熱交換させる第２熱交
換器とを設けるとともに、前記下部内部空間に、
前記エンジンの排熱を熱交換させる第３熱交換器
を設けてあることを特徴構成とする。

この特徴構成による作用効果は次の通りであ
る。

つまり、冷暖房や冷凍などのために装備される
エンジン駆動式ヒートポンプの冷媒の凝縮潜熱と
エンジン駆動に伴つて外部に排出される排気ガス
や保有熱やエンジン冷却水の保有熱等のエンジン
排熱とを利用して貯湯槽内の水を効率良く加熱昇
温させることができるから、太陽熱コレクターで
集熱される太陽熱エネルギー量が減少する冬期、
中間期、曇天、雨天時においても所定温度の湯を
供給することができる。

そして、貯湯槽内を、隔壁で上部内部空間と下
部内部空間とに区画形成し、熱交換をエンジン排
熱で行うため水温を上昇させ易い第３熱交換器
を、下部内部空間内に設けてあるとともに、第３
熱交換器によつて高温となつた下部内部空間の温
水を、上部内部空間の上部へ上昇させるように高
温水上昇流路を設け、かつ、上部内部空間の低温
水を、下部内部空間へ下降させるように低温水下
降流路を設けているから、上部内部空間と下部内
部空間との間で温水が循環し易くなつて、貯湯槽
内の水温を全体的に高め得るようになつており、
さらに、出湯管の出口を貯湯槽の上部に設けてあ
り、その貯湯槽の上部には第３熱交換器により高
められた温水が上昇しているため、高温のエンジ
ン排熱により水温を高め易い第３熱交換器で温め
られて高温となつた温水から出湯されることにな
つて、出湯時から所望温度の温水を得易く、そし
て出湯を長く継続する場合でも貯湯槽内で循環す
る温水のうち第３熱交換器で温められた温水から
出湯されることになるので、長時間水温の低下少
なく所望温度の温水を出湯し得るに至つた。

従つて、冬期、中間期、曇天、雨天時等におい
ても、所望温度を得るため、従来は専用の補助加
熱装置を駆動する必要があつたが、本考案にあつ
ては、その補助加熱装置を不要、又はその駆動を
省力できるようになり、その分エネルギーの消費
が少なくて済み、所期の給湯能力をランニングコ
ストの低廉化を図りながら確実に発揮させ得ると
いう効果を奏するに至つた。

以下、本考案構成の実施例を図面に基づいて説
明する。

第１図で示す太陽熱利用温水装置を構成する
に、上下両側部に夫々出湯管１と給水管２とを連
通接続してある貯湯槽３内の、前記給水管２の接
続部よりも少し下方に、この貯湯槽３内部を大容
量の上側内部空間３ａと小容量の下側内部空間３
ｂとに区画形成する隔壁４を一体連設するととも
に、前記上側内部空間３ａの下層部には２種の第
１、第２熱交換器５，６を挿設し、かつ、前記下
側内部空間３ｂの中層部には、前記両熱交換器
５，６よりも加熱温度の高い第３熱交換器７を挿
設している。

また、前記隔壁４に、前記上側内部空間３ａの
下層部と下側内部空間３ｂの下層部とに亘つて低
温水下降流路８を形成するための管９及び、前記
下側内部空間３ｂの上層部と上側内部空間３ａの
上層部とに亘つて高温水上昇流路１０を形成する
ための管１１を固着するとともに、前記高温水上
昇流路１０の入口部には、下側内部空間３ｂの上
層部における水温が設定値以上に上昇したとき自
動的かつ可逆的に開動されるサーモバルブ１２を
設けている。

前記第１熱交換器５は、太陽熱コレクター１３
及び強制循環用ポンプ１４を備えた熱輸送用流体
の循環経路１５中に介在されていて、前記太陽熱
コレクター１３で集熱された太陽熱エネルギーを
利用して貯湯槽３内の水を加熱昇温させるべく構
成している。

前記太陽熱コレクター１３に設けた高温側セン
サー１６と貯湯槽３に設けた低温側センサー１７
とで検出された温度差が設定値以上になつたとき
前記強制循環用ポンプ１４を自動的かつ可逆的に
起動させる制御部１８を設けている。

前記第２熱交換器６は、エンジン１９にて駆動
される圧縮機２０、室内器２１、室外器２２、膨
張弁２３、四方弁２４、電磁式開閉弁２５Ａ，２
５Ｂを備えたヒートポンプの冷媒循環路２６中に
介在されている。そして、前記四方弁２４、開閉
弁２５Ａ，２５Ｂの操作により、次の三状態を現
出可能に構成している。

〈暖房〉 前記圧縮機２０からの加圧冷媒を四方弁２４、
開閉弁２５Ａ、室内器２１、膨張弁２３、室外器
２２、四方弁２４、圧縮機２０に亘つて循環流動
させる。

〈冷房〉 前記圧縮機２０からの加圧冷媒を四方弁２４、
室外器２２、膨張弁２３、室内器２１、開閉弁２
５Ａ、四方弁２４、圧縮機２０に亘つて循環流動
させる。

〈貯湯〉 前記圧縮機２０からの加圧冷媒を四方弁２４、
開閉弁２５Ｂ、第２熱交換器６、膨張弁２３、室
外器２２、四方弁２４、圧縮機２０に亘つて循環
流動させ、冷媒の凝縮潜熱を利用して貯湯槽３内
の水を加熱昇温させる。

前記第３熱交換器７は、強制循環用ポンプ２７
を備えたエンジン冷却水循環経路２８中に介在さ
れていて、エンジン冷却水の保有熱を利用して貯
湯槽３内の水を加熱昇温させるべく構成してい
る。

尚、図中２９は前記貯湯槽３内の水温を検出す
る温度センサーである。この温度センサー２９の
検出温度が設定温度に達していないとき、前記エ
ンジン１９及びエンジン冷却水系の強制循環用ポ
ンプ２８を駆動するとともに、前記開閉弁２５
Ａ，２５Ｂ及び四方弁２４を前記の貯湯現出状態
に切換える。前記温度センサー２９の検出温度が
設定値に達すると、前記エンジン１９及びポンプ
２８の駆動を停止する。

そして、前記貯湯槽３の下側内部空間３ｂ内に
おいては、水が高温側の第３熱交換器７と対流熱
交換され乍ら加熱される。設定温度にまで加熱さ
れるとサーモバルブ１２が自動的に開動され、高
温水が流路１０を通して上側内部空間３ａの上層
部に上昇流動し、槽内の上層部から下層部に向か
つて順次沸上がりレベルを押し下げ乍ら貯湯され
る。この時、上側内部空間３ａの下層部に存在す
る低温水は流路８を通して下側内部空間３ｂ内に
補給される。

また、前記上側内部空間３ａ内においては、水
が低温側の第１熱交換器５及び第２熱交換器６と
対流熱交換され乍ら加される。その対流の範囲は
沸上がりレベルの下降に伴なつて次第に狭くなつ
てくる。

第２図は別の実施例を示し、これは、前記貯湯
槽３を、前記第１熱交換器５を挿設してある第１
貯湯槽部３Ａと前記第２熱交換器６及び第３熱交
換器７を挿設してある第２貯湯槽部３Ｂとに分離
したものである。ここで、第１貯湯槽部３Ａと、
第２貯湯槽部３Ｂの隔壁で上下に仕切られた上側
の区画部とを、上部内部空間側とする。

上述の実施例ではエンジン排熱としてエンジン
冷却水の保有熱を利用したが、これの代わりにエ
ンジン排気ガスの保有熱を利用しても良い。

また、前記エンジン１９と圧縮機２０とを直結
して実施しても良い。

尚、実用新案登録請求の範囲の項に図面との対
照を便利にする為に符号を記すが、該記入により
本考案は添付図面の構造に限定されるものではな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る太陽熱利用温水装置の実
施例を示す配管系統図、第２図は別の実施例を示
す配管系統図である。第３図は従来の太陽熱利用
温水発生装置を示す配管系統図である。 １……出湯管、３……貯湯槽、３ａ……上部内
部空間、３ｂ……下部内部空間、４……隔壁、５
……第１熱交換器、６……第２熱交換器、７……
第３熱交換器、８……低温水下降流路、１０……
高温水上昇流路、１３……太陽熱コレクター、１
９……エンジン、２０……圧縮機。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 熱輸送用流体が太陽熱コレクター１３と貯湯
   槽３内に挿設された第１熱交換器５との間に亘
   つて循環流動するように構成された太陽熱利用
   温水装置において、前記貯湯槽３内を、隔壁４
   で上部内部空間３ａと下部内部空間３ｂとに区
   画形成し、この貯湯槽３の上部に出湯管１を設
   けるとともに、前記下部内部空間３ｂから前記
   上部内部空間３ａの上部に連通する高温水上昇
   流路１０と、前記上部内部空間３ａの底部から
   前記下部内部空間３ｂの上部に連通する低温水
   下降流路８とを設け、さらに、前記上部内部空
   間３ａに、前記太陽熱コレクター１３に連なる
   第１熱交換器５と、エンジン１９で駆動される
   圧縮機２０からの加圧冷媒を熱交換させる第２
   熱交換器６とを設けるとともに、前記下部内部
   空間３ｂに、前記エンジン１９の排熱を熱交換
   させる第３熱交換器７を設けてあることを特徴
   とする太陽熱利用温水装置。 ２ 前記のエンジン排熱が排気ガスである実用新
   案登録請求の範囲第１項に記載の太陽熱利用温
   水装置。 ３ 前記のエンジン排熱がエンジン冷却水である
   実用新案登録請求の範囲第１項に記載の太陽熱
   利用温水装置。