JPH0136022B2 - - Google Patents
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- JPH0136022B2 JPH0136022B2 JP58168606A JP16860683A JPH0136022B2 JP H0136022 B2 JPH0136022 B2 JP H0136022B2 JP 58168606 A JP58168606 A JP 58168606A JP 16860683 A JP16860683 A JP 16860683A JP H0136022 B2 JPH0136022 B2 JP H0136022B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
- F24D17/0015—Domestic hot-water supply systems using solar energy
- F24D17/0021—Domestic hot-water supply systems using solar energy with accumulation of the heated water
Landscapes
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は加熱部より上部に集熱部を有する給湯
器に係るものである。
器に係るものである。
従来例の構成とその問題点
従来の加熱部より上部に集熱部を設け、両者を
管路で結び、熱交換媒体を循環させて集熱部の熱
を加熱部に搬送する給湯器は、循環のためにポン
プおよびその発停のための制御回路を必要とする
上に、該ポンプ動力に相当の電力を消費してい
た。このため集熱部を太陽エネルギーで加熱する
給湯器では、せつかく太陽エネルギーを利用しな
がら省エネルギー効果が低下することが多かつ
た。他の形式として集熱部より上部にその熱によ
つて加熱される貯湯槽を設け、循環媒体の自然対
流等を利用して無動力で集熱する給湯器が考案さ
れ実用されているが、この場合は通例貯湯槽と利
用する湯栓の距離が遠く、その間の管路内の水が
無効となる。それゆえ風呂に張水する以外の小量
づつの給湯に用いると、いたづらに無効分の比率
が増加し、折角集熱したエネルギーの有効利用率
がきわせて低くなつていた。
管路で結び、熱交換媒体を循環させて集熱部の熱
を加熱部に搬送する給湯器は、循環のためにポン
プおよびその発停のための制御回路を必要とする
上に、該ポンプ動力に相当の電力を消費してい
た。このため集熱部を太陽エネルギーで加熱する
給湯器では、せつかく太陽エネルギーを利用しな
がら省エネルギー効果が低下することが多かつ
た。他の形式として集熱部より上部にその熱によ
つて加熱される貯湯槽を設け、循環媒体の自然対
流等を利用して無動力で集熱する給湯器が考案さ
れ実用されているが、この場合は通例貯湯槽と利
用する湯栓の距離が遠く、その間の管路内の水が
無効となる。それゆえ風呂に張水する以外の小量
づつの給湯に用いると、いたづらに無効分の比率
が増加し、折角集熱したエネルギーの有効利用率
がきわせて低くなつていた。
発明の目的
本発明は、上記従来技術の問題点を改良し、熱
交換媒体の循環に外部から電力等の供給をする必
要がなく、しかも集熱したエネルギーの有効利用
率が高い新規な給湯器を提供することを目的とす
る。
交換媒体の循環に外部から電力等の供給をする必
要がなく、しかも集熱したエネルギーの有効利用
率が高い新規な給湯器を提供することを目的とす
る。
発明の構成
本発明は集熱管とその上部に密閉タンクと集熱
管より下部に設けた貯湯槽内に凝縮器を設け、前
記集熱管と、前記凝縮器を結ぶ管路、前記凝縮器
と前記密閉タンクを結ぶ管路、前記管路から分岐
されて集熱管に至る管路、前記密閉タンクと集熱
管を結ぶ管路を設け、それらの管路にバルブを配
置し、前記全管路に熱交換媒体を充填し、前記集
熱管、前記凝縮器、前記密閉タンクの順に温度差
を設け、前記集熱管と前記凝縮器を結ぶ管路内の
前記熱交換媒体の蒸気圧を、前記凝縮器と前記密
閉タンクを結ぶ管路内の前記熱交換媒体の蒸気圧
より高くし、前記集熱管を外部より加熱すること
によつて内部の前記熱交換媒体を蒸発せしめ、前
記凝縮器内で凝縮せしめ、凝縮液化した前記熱交
換媒体を前記蒸気圧差によつて前記密閉タンクに
送り、前記バルブ操作して前記密閉タンク内の液
化した前記熱交換媒体を前記集熱管に重力によつ
て還流させるものである。
管より下部に設けた貯湯槽内に凝縮器を設け、前
記集熱管と、前記凝縮器を結ぶ管路、前記凝縮器
と前記密閉タンクを結ぶ管路、前記管路から分岐
されて集熱管に至る管路、前記密閉タンクと集熱
管を結ぶ管路を設け、それらの管路にバルブを配
置し、前記全管路に熱交換媒体を充填し、前記集
熱管、前記凝縮器、前記密閉タンクの順に温度差
を設け、前記集熱管と前記凝縮器を結ぶ管路内の
前記熱交換媒体の蒸気圧を、前記凝縮器と前記密
閉タンクを結ぶ管路内の前記熱交換媒体の蒸気圧
より高くし、前記集熱管を外部より加熱すること
によつて内部の前記熱交換媒体を蒸発せしめ、前
記凝縮器内で凝縮せしめ、凝縮液化した前記熱交
換媒体を前記蒸気圧差によつて前記密閉タンクに
送り、前記バルブ操作して前記密閉タンク内の液
化した前記熱交換媒体を前記集熱管に重力によつ
て還流させるものである。
実施例の説明
以下実施例によつて本発明を説明する。第１図
は集熱器の斜視図、第２図は本発明の一実施例の
太陽を加熱源とする給湯器の構成図である。３は
金属で構成した容器である。容器３は太陽光入射
の窓を有し、窓にはガラス５が取り付けられてい
る。４はガラスウール等の熱絶縁材である。１は
表面を黒色にした金属薄板（以下集熱板）であ
る。２７，２８は銅管で作つたヘツダーで、両ヘ
ツダー間に銅製の集熱管２が設けられている。集
熱管２と集熱板１は熱接触を良好にするために溶
接（溶接部３０）されている。ヘツダー２７には
熱交換媒体入口２６、ヘツダー２８には熱交換媒
体出口２９が取付けられている。熱交換媒体出口
２９は管路１２を通つて凝縮器１３に接続され、
凝縮器１３の他端は管路２０、バルブ１６、管路
１８を経て、密閉タンク８に接続されている。密
閉タンク８表面には放熱フイン１１が設けられて
いる。熱交換媒体出口から出た管路は分岐管路６
により、バルブ７を介して密閉タンク８の上部口
９に接続されている。管路１８，２０には分岐１
９が設けられ、バルブ１７を介して管路２１によ
つて熱交換媒体入口２６に接続されている。凝縮
器１３は貯湯槽１５の内部の水３３と熱交換可能
になつている。水３３は下部入口３１を通つて市
水に接続されているので給水圧が常にかかり、湯
栓３２を開けば冷市水が貯湯槽１５内に押込ま
れ、貯湯槽上部の湯が湯栓より出湯する。
は集熱器の斜視図、第２図は本発明の一実施例の
太陽を加熱源とする給湯器の構成図である。３は
金属で構成した容器である。容器３は太陽光入射
の窓を有し、窓にはガラス５が取り付けられてい
る。４はガラスウール等の熱絶縁材である。１は
表面を黒色にした金属薄板（以下集熱板）であ
る。２７，２８は銅管で作つたヘツダーで、両ヘ
ツダー間に銅製の集熱管２が設けられている。集
熱管２と集熱板１は熱接触を良好にするために溶
接（溶接部３０）されている。ヘツダー２７には
熱交換媒体入口２６、ヘツダー２８には熱交換媒
体出口２９が取付けられている。熱交換媒体出口
２９は管路１２を通つて凝縮器１３に接続され、
凝縮器１３の他端は管路２０、バルブ１６、管路
１８を経て、密閉タンク８に接続されている。密
閉タンク８表面には放熱フイン１１が設けられて
いる。熱交換媒体出口から出た管路は分岐管路６
により、バルブ７を介して密閉タンク８の上部口
９に接続されている。管路１８，２０には分岐１
９が設けられ、バルブ１７を介して管路２１によ
つて熱交換媒体入口２６に接続されている。凝縮
器１３は貯湯槽１５の内部の水３３と熱交換可能
になつている。水３３は下部入口３１を通つて市
水に接続されているので給水圧が常にかかり、湯
栓３２を開けば冷市水が貯湯槽１５内に押込ま
れ、貯湯槽上部の湯が湯栓より出湯する。
本給湯器の熱交換媒体２２は系内の温度、圧力
によつて蒸気と液体の２相を呈する材料である。
このような材料としては、水、ふつ素系炭化水素
化合物等が用いられるが、こゝではフロン２２を
用いた例によつて説明する。第２図において、総
てのバルブ７，１６，１７を開いて管路系内を真
空にして、太陽日射が無い時に高圧フロン２２の
蒸気を注入する。フロン２２の圧力は次第に高く
なり、凝縮して液化する。その管路系内液相の高
さが集熱管路２の全長の70〜80％に達するレベル
２３までフロン２２の注入を続け系を封止する。
このとき液相が溜つている所以外の残部の空間、
即ち密閉タンク８等の内部はフロン２２の蒸気が
充満している。この蒸気圧は液相フロン２２の温
度によつて変るが、通常の外気温下では15〜17
Kg／cm2の程度である。
によつて蒸気と液体の２相を呈する材料である。
このような材料としては、水、ふつ素系炭化水素
化合物等が用いられるが、こゝではフロン２２を
用いた例によつて説明する。第２図において、総
てのバルブ７，１６，１７を開いて管路系内を真
空にして、太陽日射が無い時に高圧フロン２２の
蒸気を注入する。フロン２２の圧力は次第に高く
なり、凝縮して液化する。その管路系内液相の高
さが集熱管路２の全長の70〜80％に達するレベル
２３までフロン２２の注入を続け系を封止する。
このとき液相が溜つている所以外の残部の空間、
即ち密閉タンク８等の内部はフロン２２の蒸気が
充満している。この蒸気圧は液相フロン２２の温
度によつて変るが、通常の外気温下では15〜17
Kg／cm2の程度である。
そこでバルブ７，１７を閉じ、集熱板１を太陽
日射で加熱すると、集熱板１に溶接された集熱管
２内のフロン２２の液の温度が上昇し、その液相
と平衡する蒸気圧が上昇する。この蒸気圧によつ
て、第２図管路系統図から理解されるように、管
路１２内のフロン２２の液面は下方に押し下げら
れ、管路１８内のフロン２２の液面は上方に押し
上げられ、遂には密閉タンク８内にフロン２２の
液が到達する。液面移動が継続し遂に凝縮器１３
内に液面が到達すると、管路１２を通つて来た高
圧のフロン２２の蒸気は凝縮器１３内で凝縮し始
め、その時発生する凝縮熱を凝縮器１３周囲の水
３３に与えて、本給湯器における本体の集熱が始
まる。凝縮器は給湯に用いられる温度域では
35kcal／Kgである。集熱板１の面積が４m2、日射
強度600kcal／m2ｈ、集熱温度60℃程度であれば
毎時1200kcalの熱が集められるが、この熱を搬送
するためには34Kg／ｈ、体積では31／ｈのフロ
ン２２の液を移動すればよい。従来の水、不凍液
等を循環する給湯器では、上記集熱を行うために
４／min、即ち240／ｈの移動をする必要が
あつた。本発明の給湯器における液輸送量は、従
来給湯器の液輸送量の1/3で充分であることは注
目するべきことである。
日射で加熱すると、集熱板１に溶接された集熱管
２内のフロン２２の液の温度が上昇し、その液相
と平衡する蒸気圧が上昇する。この蒸気圧によつ
て、第２図管路系統図から理解されるように、管
路１２内のフロン２２の液面は下方に押し下げら
れ、管路１８内のフロン２２の液面は上方に押し
上げられ、遂には密閉タンク８内にフロン２２の
液が到達する。液面移動が継続し遂に凝縮器１３
内に液面が到達すると、管路１２を通つて来た高
圧のフロン２２の蒸気は凝縮器１３内で凝縮し始
め、その時発生する凝縮熱を凝縮器１３周囲の水
３３に与えて、本給湯器における本体の集熱が始
まる。凝縮器は給湯に用いられる温度域では
35kcal／Kgである。集熱板１の面積が４m2、日射
強度600kcal／m2ｈ、集熱温度60℃程度であれば
毎時1200kcalの熱が集められるが、この熱を搬送
するためには34Kg／ｈ、体積では31／ｈのフロ
ン２２の液を移動すればよい。従来の水、不凍液
等を循環する給湯器では、上記集熱を行うために
４／min、即ち240／ｈの移動をする必要が
あつた。本発明の給湯器における液輸送量は、従
来給湯器の液輸送量の1/3で充分であることは注
目するべきことである。
さらに凝縮、集熱を継続させるためには密閉タ
ンク８内の蒸気相を凝縮器１３内の凝縮圧より揚
程Ｈに相当する圧力だけ低くしなければならな
い。そのために密閉タンク８には放熱フイン１１
が設けられ、密閉タンク８内温度を凝縮器１３内
温度より低くしてある。放熱フイン１１からの必
要放熱量は簡単に計算することができる。今第２
図中のＨを８ｍ、凝縮器１３内温度を60℃とする
と凝縮圧は24.7Kg／cm2になる。したがつて密閉タ
ンク８内圧力を23.8Kg／cm2にすれば継続的な液移
動が可能になる。密閉タンク８内温度は上記圧力
に平衡する58.3℃となり、密閉タンク８内に入つ
てくるフロン２２の液を1.7度冷却すればよい。
この放熱量はフロン２２の液の比熱0.34kcal／Kg
ｋから0.58kcal／Kgとなり、集熱量35kcal／Kgの
1.7％を棄てることになる。
ンク８内の蒸気相を凝縮器１３内の凝縮圧より揚
程Ｈに相当する圧力だけ低くしなければならな
い。そのために密閉タンク８には放熱フイン１１
が設けられ、密閉タンク８内温度を凝縮器１３内
温度より低くしてある。放熱フイン１１からの必
要放熱量は簡単に計算することができる。今第２
図中のＨを８ｍ、凝縮器１３内温度を60℃とする
と凝縮圧は24.7Kg／cm2になる。したがつて密閉タ
ンク８内圧力を23.8Kg／cm2にすれば継続的な液移
動が可能になる。密閉タンク８内温度は上記圧力
に平衡する58.3℃となり、密閉タンク８内に入つ
てくるフロン２２の液を1.7度冷却すればよい。
この放熱量はフロン２２の液の比熱0.34kcal／Kg
ｋから0.58kcal／Kgとなり、集熱量35kcal／Kgの
1.7％を棄てることになる。
凝縮、集熱を継続させるための他の方法は集熱
管２の温度を凝縮器１３内温度より高くし、集熱
管２、管路１２内の高圧フロン２２蒸気を凝縮器
１３内温度に平衡するより過熱状態にして、管路
１２内の高圧フロン２２蒸気圧力を管路１８，２
０内圧力より高くするものである。しかしこの方
法は集熱管２の温度を高くするので、本実施例の
ごとく集熱管２の加熱源を太陽とする場合には集
熱効率が低下する。
管２の温度を凝縮器１３内温度より高くし、集熱
管２、管路１２内の高圧フロン２２蒸気を凝縮器
１３内温度に平衡するより過熱状態にして、管路
１２内の高圧フロン２２蒸気圧力を管路１８，２
０内圧力より高くするものである。しかしこの方
法は集熱管２の温度を高くするので、本実施例の
ごとく集熱管２の加熱源を太陽とする場合には集
熱効率が低下する。
密閉タンク８内が殆んどフロン２２の液で満た
されるとバルブ１６を閉じ、バルブ７，１７を開
く。密閉タンク８は集熱管２より上方に設けられ
ているのでフロン液は瞬時に集熱管２の中へ管路
１８，２１、バルブ１７を通つて流入する。流入
が完了すると直ちにバルブ７，１７を閉じ、バル
ブ１６を開くと先に説明した集熱状態が継続す
る。
されるとバルブ１６を閉じ、バルブ７，１７を開
く。密閉タンク８は集熱管２より上方に設けられ
ているのでフロン液は瞬時に集熱管２の中へ管路
１８，２１、バルブ１７を通つて流入する。流入
が完了すると直ちにバルブ７，１７を閉じ、バル
ブ１６を開くと先に説明した集熱状態が継続す
る。
上記作動において、バルブ１６、バルブ１７の
代りに矢印３６，３５を順方向とする逆止弁を用
いれば、該逆止弁順方向の抵抗分だけ圧力損が発
生するが、全体の作動を単にバルブ７の間欠的開
閉によつて行なうことができる。
代りに矢印３６，３５を順方向とする逆止弁を用
いれば、該逆止弁順方向の抵抗分だけ圧力損が発
生するが、全体の作動を単にバルブ７の間欠的開
閉によつて行なうことができる。
上記作動において総てのバルブには通常の電磁
弁、電動弁が用いられる。これらの消費電力は、
従来給湯器のポンプ駆動電力より、はるかに小さ
いものである。即ち本発明の太陽熱給湯器は貯湯
槽を給湯に用いる湯栓の近くに設け、集熱したエ
ネルギーの有効利用率を高くしながら、集熱した
エネルギーの1.7％を利用してポンプ動力を全く
用いずに集熱することができる。
弁、電動弁が用いられる。これらの消費電力は、
従来給湯器のポンプ駆動電力より、はるかに小さ
いものである。即ち本発明の太陽熱給湯器は貯湯
槽を給湯に用いる湯栓の近くに設け、集熱したエ
ネルギーの有効利用率を高くしながら、集熱した
エネルギーの1.7％を利用してポンプ動力を全く
用いずに集熱することができる。
また本発明の給湯器では集熱管２の温度が凝縮
器１３の温度より高くならない限り熱交換媒体の
継続的な移動は発生しない。即ち、従来の太陽熱
給湯器でポンプの発停に必要であつた制御回路も
下必要である。
器１３の温度より高くならない限り熱交換媒体の
継続的な移動は発生しない。即ち、従来の太陽熱
給湯器でポンプの発停に必要であつた制御回路も
下必要である。
さらに給湯の需要がない時は、バルブ７の開閉
を停止し、閉状態で放置すれば集熱管２内の液状
熱交換媒体の殆んど全量が蒸発し管路１２、凝縮
器１３、管路２０、管路１８、密閉タンク８内に
液相として収容され、従来の太陽熱給湯器で問題
であつた沸騰防止対策も不必要である。
を停止し、閉状態で放置すれば集熱管２内の液状
熱交換媒体の殆んど全量が蒸発し管路１２、凝縮
器１３、管路２０、管路１８、密閉タンク８内に
液相として収容され、従来の太陽熱給湯器で問題
であつた沸騰防止対策も不必要である。
以上本発明を太陽を加熱源とする給湯器を一実
施例として説明したが、加熱源の種類によらず、
被加熱部より上部に集熱部を有する加熱装置にお
いて本願の作用効果が実施されることは明らかで
ある。
施例として説明したが、加熱源の種類によらず、
被加熱部より上部に集熱部を有する加熱装置にお
いて本願の作用効果が実施されることは明らかで
ある。
発明の効果
熱交換媒体の循環に外部から電力等の供給をす
る必要がなく、しかも集熱したエネルギーの有効
利用率が高いので、極めて高効率の新規な給湯器
を得ることができる。
る必要がなく、しかも集熱したエネルギーの有効
利用率が高いので、極めて高効率の新規な給湯器
を得ることができる。
第１図は本発明の一実施例の太陽を加熱源とす
る給湯器に用いる集熱器の斜視図、第２図は本発
明の同給湯器の構成と作動状況の説明図である。 １……集熱板、２……集熱管、３……金属容
器、４……熱絶縁材、５……ガラス、８……密閉
タンク、１１……放熱フイン、１３……凝縮器、
１５……貯湯槽。
る給湯器に用いる集熱器の斜視図、第２図は本発
明の同給湯器の構成と作動状況の説明図である。 １……集熱板、２……集熱管、３……金属容
器、４……熱絶縁材、５……ガラス、８……密閉
タンク、１１……放熱フイン、１３……凝縮器、
１５……貯湯槽。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 集熱管より上部に設けた密閉タンクと、前記
集熱管より下部に設けた凝縮器を有し、集熱管上
端と凝縮器を結ぶ第１の管路と、凝縮器から密閉
タンク下端を結ぶ第２の管路と、第２の管路から
分岐され集熱管下端に至る第３の管路と、密閉タ
ンク上端と集熱管を結ぶ第４の管路を備え、第２
の管路上の凝縮器と第３の管路への分岐点の間に
バルブ１と、第３の管路にバルブ２と、第４の管
路にバルブ３を備え、管路内に温度と圧力によつ
て蒸気相と液相の２相を呈する熱交換媒体が充填
され、集熱管温度を凝縮器温度より高くしてバル
ブ１を開状態、バルブ２、バルブ３を閉状態にす
る期間と、バルブ１を閉状態、バルブ２、バルブ
３を開状態にする期間を交互に設け、集熱管を加
熱し凝縮器によつて水を加熱するようにした給湯
器。 ２ 密閉タンクに放熱手段を設けたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の給湯器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58168606A JPS6060458A (ja) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | 給湯器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58168606A JPS6060458A (ja) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | 給湯器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6060458A JPS6060458A (ja) | 1985-04-08 |
| JPH0136022B2 true JPH0136022B2 (ja) | 1989-07-28 |
Family
ID=15871171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58168606A Granted JPS6060458A (ja) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | 給湯器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6060458A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012504744A (ja) * | 2008-10-06 | 2012-02-23 | スンノベイションズ、インコーポレイテッド | 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 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6430361U (ja) * | 1987-08-15 | 1989-02-23 |
-
1983
- 1983-09-13 JP JP58168606A patent/JPS6060458A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012504744A (ja) * | 2008-10-06 | 2012-02-23 | スンノベイションズ、インコーポレイテッド | 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6060458A (ja) | 1985-04-08 |
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