JPH0522828B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は集熱器と蓄熱槽との間で熱媒液を強制
循環させ、太陽熱を集熱器から蓄熱槽へ移送して
蓄熱槽に蓄熱するとともに、熱媒液の膨張を循環
路に接続した大気開放式の膨張タンクにて吸収す
るようにした太陽熱集熱装置に関する。

(ロ) 背景技術 従来の此の種の太陽熱集熱装置として第１図に
示すものがあつた。第１図に於いて、１は集熱
器、２は蓄熱槽であり、集熱器１と蓄熱槽２に挿
入された熱交換器３とを集熱ポンプ４を装設した
集熱往管５と、集熱戻り管６とで環状に連結して
不凍液等の熱媒液の循環路７を形成してある。集
熱戻り管６には循環路７より高所に設置され、通
気管８にて大気に開放した膨張タンク９を膨張管
１０にて接続してある。蓄熱槽２には下部に給水
管１１、中間部に排水弁１２を装設した排水管１
３、上部に給湯管１４が夫々接続されている。

上述した太陽熱集熱装置では日中、日射のある
ときに集熱ポンプ４を運転させ、熱媒液を循環さ
せることにより、太陽熱を集熱器１から熱交換器
３に移送し、蓄熱槽２内の水を加熱するようにし
ている。又、集熱ポンプ４の運転中に蓄熱槽２内
の水温が十分に高くなり、集熱器１の集熱量に対
し、熱交換器３の負荷が小さくなると、循環器７
の熱媒液が沸騰して蒸発し、膨張タンク９の通気
管８を通つて大気へ放出されるとともに、集熱ポ
ンプ４がガスかみを起こす虞れがあるため、例え
ば集熱戻り管６の熱媒液温度を温度検知器１５で
検出し、温度検知器１５が熱媒液の沸騰危険温度
を感知したときに排水弁１２を開いて蓄熱槽２の
高温水の一部を捨て、新たな低温水を給水管１１
から蓄熱槽２に供給することにより、熱媒液を強
制冷却させ、熱媒液の沸騰防止を行なつていた。

ところが、上述した方式では沸騰防止のために
折角太陽熱を利用して加熱された高温水を大量に
廃棄しなければならず、省エネルギー上、及び省
資源上好ましいものでなかつた。又、停電などに
より集熱ポンプ４が運転できない場合には熱媒液
の強制冷却が行えなくなるため、熱媒液が蒸発し
て膨張タンク９の通気管８から大気へ逃げ、熱媒
液が不足するという欠点があつた。

一方、実公昭57−41647号公報に開示されてい
るもののように、膨張タンクに外気を挿通させる
冷却管を設け、熱媒液から蒸発した蒸気を冷却管
に結露させ、回収することにより、熱媒液の減少
を防止するようにしたものが提案されているが、
膨張タンクが循環器の一部に組み込まれているた
め、通常の集熱運転時の放熱損失が大きいという
欠点があつた。

更に、実開昭55−133163号公報には、膨張タン
クの上部に、この膨張タンクに連通した補助タン
クを設け、熱媒体の沸騰時に熱媒体の膨大な体積
膨張を補助タンクにより吸収するようにした太陽
集熱装置が開示されているが、膨張タンクの他に
補助タンクが必要なのは勿論、補助タンクで熱媒
体の体積膨張を吸収するため、膨張タンクの容積
が大幅に増加するという欠点があり、更に、沸騰
が継続したときに体積膨張を吸収できなくなる虞
れがあつた。

(ハ) 発明の目的 本発明は上述した従来技術の欠点を解消すべく
なされたものであり、折角、蓄熱した太陽熱を放
出させたり、集熱運転時の放熱損失を増大させる
ことなく、熱媒液の蒸発による減少や集熱ポンプ
のガスかみを防止できるようにし、信頼性の高い
太陽熱集熱装置を提供することを目的とする。

(ニ) 発明の要点 本発明は集熱器と蓄熱槽とを集熱ポンプを装設
した集熱往管と集熱戻り管（集熱器出口側配管）
とで環状に連結して熱媒液の循環路を形成し、集
熱戻り管をこの集熱戻り管より高所に配設した大
気解放式の膨張タンクに接続してあるものに於い
て、集熱器出口部近傍の集熱戻り管に気液分離部
を設け、この気液分離部を蒸気管により膨張タン
クに接続し、気液分離部下流側の集熱戻り管を膨
張管により膨張タンクに接続し、蒸気管に外気と
の熱交換を行なう放熱器を設けたことを特徴と
し、集熱ポンプの運転中に熱媒液が膨張タンクに
流れないようにしつつ、集熱器内で発生した蒸気
を集熱戻り管の気液分離部にて分離し、蒸気管を
通つて膨張タンクに流れるようにし、蒸気管に設
けた放熱器により外気と熱交換させて冷却し、凝
縮させて膨張タンクに回収する。

(ホ) 発明の実施例 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。第２図は本発明の第１の実施例装置を示し、
第１図のものと共通する部分には同一符号を付し
てある。第２図のものでは集熱器１の出口部近傍
の集熱戻り管６に循環器７で最も高くなる部分を
設け、該部分の下流側を急速に立下げて気液分離
部１６を形成してある。そして気液分離部１６
と、膨張タンク９の上部とは放熱器１７を装設し
た蒸気管１８にて接続されている。又、気液分離
部１６下流側の集熱戻り管６と、膨張タンク９の
底面とは膨張管１０にて接続されている。尚、蒸
気管１８は膨張タンク９の液面より高く立上げら
れており、その最高部１８１と膨張タンク９の液
面との間に放熱器１７が下り勾配をとつて取着さ
れている。又、集熱戻り管６に設置した温度検知
器１５は熱媒液の沸騰危険温度を感知すると、集
熱ポンプ４を強制的に停止させるようにしてあ
る。

斯かる実施例のものでは、日中、集熱ポンプ４
を運転させることにより、熱媒液が循環路７を循
環して集熱器１で集められた太陽熱を熱交換器３
へ移送し、蓄熱槽２内の水を加熱する。このと
き、集熱器１から集熱戻り管６に入つた熱媒液は
気液分離部１６を流下して熱交換器３に供給され
ることになり、蒸気管１８を通つて膨張タンク９
に流れ込むことがないので、折角、集熱した太陽
熱を放熱器１７から大気へ放熱させる必配がな
い。勿論、熱媒液の膨張は循環路７を膨張管１０
にて膨張タンク９と連通させてあるため、膨張タ
ンク９の液面が上昇することにより吸収される。

上述した集熱運転中に集熱戻り管６の熱媒液温
度が沸騰危険温度になると、温度検知器１５が集
熱ポンプ４を停止させ、集熱ポンプ４をガスかみ
を起こさないようにする。

又、集熱ポンプ４の停止により、集熱器１内の
熱媒液が沸騰して蒸気となるが、集熱器１で発生
した蒸気は集熱戻り管６の気液分離部１６で気液
分離され、蒸気管１８を通つて膨張タンク９へと
進む。この際、放熱器１７で外気と熱交換して冷
却され、再凝縮して液となつて膨張タンク９に回
収される。放熱器１７は膨張タンク９に向つて下
り勾配をとつて蒸気管１８に装着されているた
め、凝縮した液は残らず膨張タンク９に回収で
き、熱媒液が不凍液である場合でも凝縮した水が
放熱器内で凍結する心配はない。このようにし
て、集熱ポンプ４の運転が強制的に中断された場
合、集熱器内で発生した蒸気は再凝縮されて循環
路７に戻るため、熱媒液の減少が少なく、熱媒液
の補給回数が少なくて済む。尚、停電により、集
熱ポンプ４の運転が停止した場合も同様である。

第３図は本発明の第２の実施例装置を示し、第
２図に示すものと異なるのは蒸気管１８を気液分
離部１６と膨張タンク９の液面より低い部分との
間に接続し、放熱器１７を膨張タンク９の液面よ
り低くなるように設置してあることである。

斯かる実施例のものでは集熱ポンプ４の停止時
に集熱器１内の熱媒液温度が上昇すると、熱媒液
が自然対流により蒸気管１８、膨張タンク９及び
膨張管１０を通つて流れ、放熱器１７にて冷却さ
れて沸騰しにくくなる。勿論、集熱器１内で熱媒
液が沸騰すると、発生した蒸気は蒸気管１８を通
つて放熱器１７に導びかれ、ここで凝縮して液と
なる。尚、熱媒液が不凍液である場合、放熱器１
７内部は常時不凍液で満たされていて冬期でも凍
結の心配がない。

第４図は本発明の第３の実施例を示し、第３図
のものと異なるのは放熱器１７が膨張タンク９の
液面より高くなるように蒸気管１８を気液分離部
１６と膨張タンク９の上部との間に上り勾配をと
つて接続してあることであり、集熱ポンプ４の運
転中は放熱器１７内部に液がないため、放熱の虞
れがなく、集熱ポンプ４が停止して集熱器１内で
沸騰が起こると、蒸気は気液２相流となつて蒸気
管１８を上昇し、放熱器１７にて冷却されること
になる (ヘ) 発明の効果 本発明は以上説明したように、集熱ポンプの運
転中は熱媒液が膨張タンクに流れないようにしつ
つ、集熱器内で発生した蒸気を集熱戻り管の気液
分離部にて分離し、蒸気管を通つて膨張タンクに
流れるようにし、蒸気管に設けた放熱器により外
気と熱交換させて冷却し、凝縮させて膨張タンク
に回収するようにしたものであるから、折角、蓄
熱した太陽熱を放出させたり、集熱運転時の放熱
損失を増大させることなく、熱媒液の蒸発による
減少や集熱ポンプのガスかみを防止できることに
なり、空焚きによる熱媒液の劣化がなく、熱媒液
の補給回数も少なくて済み、集熱ポンプの寿命を
長くすることができ、更には従来のように膨張タ
ンクの他に補助タンクを設ける必要がなく、太陽
熱集熱装置の構成を簡略化できるのは勿論、停止
時に熱媒液が沸騰して蒸気になつた場合にも、蒸
気が蒸気管の放熱器で凝縮して液となつて膨張タ
ンクに回収され、熱媒の体積膨張を確実の吸収で
き、信頼性の高い太陽熱集熱装置を提供できるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の太陽熱集熱装置の一例を示す系
統図、第２図ないし第４図は夫々、本発明の一実
施例装置を示す系統図である。 １……集熱器、２……蓄熱槽、４……集熱ポン
プ、５……集熱往管、６……集熱戻り管、７……
循環路、９……膨張タンク、１０……蒸気管、１
６……気液分離部、１７……放熱器、１８……蒸
気管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 集熱器と蓄熱槽とを集熱ポンプを装設した集
   熱往管と集熱戻り管（集熱器出口側配管）とで環
   状に連結して熱媒液の循環路を形成し、集熱戻り
   管をこの集熱戻り管より高所に配設した大気解放
   式の膨張タンクに接続してあるものに於いて、集
   熱器出口部近傍の集熱戻り管に気液分離部を設
   け、この気液分離部を蒸気管により膨張タンクに
   接続し、気液分離部下流側の集熱戻り管を膨張管
   により膨張タンクに接続し、且つ、蒸気管に外気
   との熱交換を行なう放熱部を設けたことを特徴と
   する太陽熱集熱装置。