JPH0416119Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は太陽熱集熱システム等の熱媒膨脹タン
クに関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

第４図は従来の太陽熱集熱システムに使用され
ている熱媒膨脹タンクの縦断面図であり、この熱
媒膨脹タンクＡは例えばブロー成形された合成樹
脂製のものであり、内部にはプロピレングリコー
ル、防錆剤等の混合液から成る熱媒ａが貯留され
る。この熱媒膨脹タンクＡは、容器本体１と、熱
媒注入口２と、熱媒注入口２を蓋するキヤツプ３
と、熱媒を送出する往口４と、還流した熱媒を導
入する返り口５と、熱媒液面が下限に降下したこ
とを検出する液面センサ６と、オーバーフロー口
７とを備えている。

前記熱媒膨脹タンクＡは、第５図に示すような
太陽熱集熱システムに使用される。具体的には、
熱媒膨脹タンクＡは蓄熱槽８内に蓄熱タンク１５
と共に収納され、集熱配管１０を介して循環ポン
プ１３、集熱器９、蓄熱タンク１５内の熱交換器
１４と直列に接続されている。そして、集熱器９
内の熱媒の温度を検出する高温センサ１１の出力
と、蓄熱タンク１５内の湯の温度を検出する低温
センサ１２の出力が制御回路１６に入力されてお
り、制御回路１６は、両センサ１１，１２の示す
温度差が所定値以上になつた時に上記循環ポンプ
１３を作動させ、また、上記温度差が小さくなつ
た時に循環ポンプ１３を停止させるようになつて
いる。

循環ポンプ１３が作動されると熱媒膨脹タンク
Ａ内の熱媒が集熱器９に揚上され、太陽熱を受け
て高温化した集熱器９内の熱媒が熱交換器１４に
送られて蓄熱タンク１５内の水を加熱した後、熱
媒膨脹タンクＡに還流される。尚、前記蓄熱タン
ク１５には水道用減圧弁１７を介在させた給水管
２１を経て水道水が供給され、給湯管２２から加
熱された湯が出湯される。又、加熱により水が膨
脹した時に蓄熱タンク１５等の内圧が所定値以下
に保持されるように、給水管２１に逃し弁１８
を、給湯管２２に安全弁２０がそれぞれ分岐接続
される。更に、蓄熱タンク１５及び給湯管２２の
エア抜きのために給湯管２２に空気逃し弁１９が
分岐接続されている。

ところで、このような太陽熱集熱システムに於
いては設置試運転時、或いは点検修理後の試運転
時等に熱媒が適正に循環しているか否かをチエツ
クする必要があるが、従来、このチエツクは熱媒
膨脹タンクＡのキヤツプ３を外して、熱媒注入口
２から熱媒の液面が循環によつて盛り上がつてい
るか否かを目視検査するという手順で行われてい
る。しかしながら、このような従来のチエツク方
法では、熱媒膨脹タンクＡの配置箇所、熱媒注入
口２の口径等による構造的制約によつて熱媒膨脹
タンクＡ内の熱媒の液面の観察が困難な場合があ
り、また、単に循環しているか否かのチエツクに
終わつて熱媒の循環量がシステムの性能を最大限
発揮するに適する適正量であるか否かのチエツク
をすることが出来なかつたのである。

熱媒の循環量が適正量であるか否かのチエツク
をするために、フロート式等の流量計を集熱配管
１０に介在させることが可能であるが、例えば最
高温度80℃、耐用年数５〜10年といつた厳しい使
用条件を満たす非常に高価な流量計を使用する必
要があるので実用的ではない。また、チエツクを
する時にだけ流量計を取り付け、常時は流量計を
取り外すことも可能であるが、流量計の着脱が面
倒であり、また、その着脱が原因となつて循環不
良が発生する可能性もある。

〔考案の目的〕

本考案は上記の事情を鑑み、熱媒の循環の有無
だけでなく、その循環量の適否のチエツクができ
るようにした熱媒膨脹タンクを提供することを目
的とするものである。

〔目的を達成するための手段〕

本考案に係る熱媒膨脹タンクは、上記の目的を
達成するために以下のような手段を採用してい
る。即ち、熱媒を貯留する透明又は半透明の容器
本体に、熱媒を循環ポンプによつて強制的に送出
する往口と還流した熱媒を導入する返り口とを形
成し、前記容器本体内が往口側室と返り口側室と
に縦割りに区画されると共に両室の上部を大気に
開放し、往口側室と返り口側室とを連通させる熱
媒移動用の小径の連通路を形成し、この連通路を
通過する流量が前記循環ポンプによつて返り口側
室に押し込められる流量よりも少なく、且つ、こ
の両室の流入流出量の差によつて前記返り口側室
の水位が往口側室より所定高さにまで上昇するよ
うにせしめたのである。

この構成によると、熱媒が循環し始めてからあ
る時点までは、往口側室からの流出量に対して返
り口側室から往口側室への流量が連通路の絞り作
用によつて少なくなるので、返り口側室の液面が
次第に往口側室の液面よりも高くなる。返り口側
室の液面が上昇するに連れてそのヘツド圧が高く
なつて連通路の流量が多くなり、往口側室からの
流出量と連通路の流用が等しくなつた時点以降
は、返り口側室と往口側室との液面の落差が一定
に維持されることになる。この落差ΔHと循環ポ
ンプ１３の吐出量（押し込み量）Ｑとの関係は、
連通路の口径、形状、熱媒の温度、濃度（粘性係
数）に依存して決定されるので、熱媒の温度及び
濃度をチエツクしておけば容器本体を透して観察
できる返り口側室と往口側室との液面の落差ΔH
を測定することにより熱媒の循環量が適正である
か否かを判定することができる。

〔実施例〕

以下、本考案の一実施例を第１図及び第２図に
基づいて詳細に説明する。

第１図は本考案の一実施例に係る熱媒膨脹タン
クの縦断面図であり、第２図はその返り口側室と
往口側室との液面の落差と押し込み量との関係を
示すオリフイス特性図である。第１図に於いて従
来の熱媒膨脹タンクＡの各部分と共通する部分に
は第４図と同じ名称及び符号が付される。この熱
媒膨脹タンクＢは、透明又は半透明の合成樹脂製
の容器本体１に熱媒注入口２と、これを蓋するキ
ヤツプ３と、熱媒を送出する往口４と、還流した
熱媒を導入する返り口５と、熱媒液面が下限に降
下したことを検出する液面センサ６と、オーバー
フロー口７とを備えると共に、その内部が隔壁２
３によつて往口側室２４と返り口側室２５とに区
画されている。これら往口側室２４と返り口側室
２５とは共に前記オーバーフロー口７を利用して
大気に開放されている。前記隔壁２３の下部には
上下２個のオリフイス２６，２７が開口されてい
る。尚、隔壁２３の高さは容器本体１の内部空間
の高さよりも低く形成され、往口側室２４の上部
と返り口側室２５の上部とは容器本体１内で互い
に大きく連通されている。

即ち、容器本体１内が往口側室２４と返り口側
室２５とに縦割りに区画されると共に両室２４，
２５の上部をオーバーフロー口７を用いて大気へ
開放し、往口側室２４と返り口側室２５とを連通
させる熱媒移動用の小径の連通路としてのオリフ
イス２６，２７を形成し、この連通路２６，２７
を通過する流量が前記循環ポンプ１３によつて返
り口側室２５に押し込められる流量、即ち循環ポ
ンプ１３の吐出量Ｑよりも少なく、且つ、この両
室２６，２７の流入流出量の差によつて前記返り
口側室の水位が往口側室より所定高さにまで上昇
するようにせしめてある。

この熱媒膨脹タンクＢは第５図の熱媒膨脹タン
クＡと同様に、太陽熱集熱システムの蓄熱槽８内
に蓄熱タンク１５と共に収納され、集熱配管１０
を介して循環ポンプ１３、集熱器９、蓄熱タンク
１５内の熱交換器１４と直列に接続される。

上記の構成に於いて、熱媒ａはキヤツプ３を外
して熱媒注入口２から第１図中のＨで示す所定の
液面高さまで注入される。循環ポンプ１３を稼働
させると、先ず往口側室２４の熱媒が送出され、
返り口側室２５の熱媒がオリフイス２６，２７の
連通作用により往口側室２４側に流入する。循環
ポンプ１３の始動時からある時間に渡つては、両
オリフイス２６，２７の絞り作用によつて両オリ
フイス２６，２７の流量が循環ポンプ１３の吐出
量Ｑ以下となり、往口側室２４の液面が静止時の
液面Ｈよりも低くなり、返り口側室２５の液面が
静止時の液面Ｈよりも高くなる。返り口側室２５
の液面が高くなるに連れてオリフイス２６，２７
に於けるヘツド圧が高くなり、両オリフイス２
６，２７の流量が増大する。そして、第１図の実
線で示すように往口側室２４と返り口側室２５と
の液面の落差（水位ヘツド差）がΔHになると、
両オリフイス２６，２７の流量が循環ポンプ１３
の吐出量Ｑと等しくなり、液面の落差ΔHに一定
する。この落差ΔHと循環ポンプ１３の吐出量Ｑ
とはオリフイス２６，２７の口径、形状、熱媒の
温度及び濃度に依存して第２図に示すような関係
を有している。従つて、熱媒の温度及び濃度に対
応する落差ΔHが生じているか否かを熱媒膨脹タ
ンクＢの外部から観察することにより、適正な循
環量で熱媒が循環しているか否かを判別すること
ができる。尚、熱媒は通常赤色等に着色されてい
るので容器本体１が半透明であつても十分に容器
本体１内の液面を識別することが可能である。
尚、上記構成に於いてオリフイス２６，２７の数
は２つに限定されることはなく、熱媒の量や容器
本体１の容積等に合わせて適当な数を選択できる
ことは勿論である。

上記の一実施例では一体の容器本体１内に往口
側室２４と返り口側室２５が隔壁２３を隔てて隣
接して形成されているが、例えば第３図に示すよ
うに２本の壜状体を用いてこの考案を実現するこ
とも可能である。即ち、熱媒膨脹タンクＣのよう
に容器本体１が２本の壜状体１ａ，１ｂを有し、
一方の壜状体１ａに往口４を形成し、その内部を
往口側室２４と成し、他方の壜状体１ｂの返り口
５を形成し、その内部を返り口側室２５と成し
て、両壜状体１ａ，１ｂの上部同士を比較的太い
連通路２８で、また、下部同士を比較的細い連通
路２９で連通させるのである。この場合、比較的
細い連通路２９の絞り作用によつて循環ポンプ１
３稼動時の液面の落差が発生する。尚、熱媒注入
口２及びキヤツプ３はいずれか一方の壜状体１
ａ，１ｂに設けてもよく、第３図に示すように両
方の壜状体１ａ，１ｂに設けてもよい。

〔考案の効果〕

以上のように、本考案によれば、循環ポンプの
稼動に伴つて、オリフイスや連通路の絞り作用に
よつて、容器本体内の往口側室と返り口側室との
液面に落差が生じるようにしてあるので、この落
差を外部から計測して、循環ポンプの吐出量と一
定の関係に立つているか否かを判定することによ
り、熱媒の循環の有無及び循環量の適否を判定す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の縦断面図、第２図
はその返り口側室と往口側室との液面の落差ΔH
と押し込み量Ｑとの関係を示すオリフイス特性
図、第３図は上記一実施例の変形例の側面図、第
４図は従来例の縦断面図、第５図は太陽熱集熱シ
ステムの全体構成を概略的に示す構成図である。 図中、Ｂ，Ｃ……熱媒膨脹タンク、１……容器
本体、ａ……熱媒、４……往口、５……返り口、
２６，２７，２９……連通路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 熱媒を貯留する透明又は半透明の容器本体に、
   熱媒を循環ポンプによつて強制的に送出する往口
   と還流した熱媒を導入する返り口とを形成し、前
   記容器本体内が往口側室と返り口側室とに縦割り
   に区画されると共に両室の上部を大気に開放し、
   往口側室と返り口側室とを連通させる熱媒移動用
   の小径の連通路を形成し、この連通路を通過する
   流量が前記循環ポンプによつて返り口側室に押し
   込められる流量よりも少なく、且つ、この両室の
   流入流出量の差によつて前記返り口側室の水位が
   往口側室より所定高さにまで上昇するようにせし
   めたことを特徴とする熱媒膨脹タンク。