JPH0566065A - ソーラーヒートポンプ暖冷房給湯機 - Google Patents
ソーラーヒートポンプ暖冷房給湯機Info
- Publication number
- JPH0566065A JPH0566065A JP3225875A JP22587591A JPH0566065A JP H0566065 A JPH0566065 A JP H0566065A JP 3225875 A JP3225875 A JP 3225875A JP 22587591 A JP22587591 A JP 22587591A JP H0566065 A JPH0566065 A JP H0566065A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- heat exchanger
- heat pump
- solar
- hot water
- Prior art date
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- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明はソーラーヒートポンプ暖冷房給湯機
に関するもので、蒸発器要素の熱交換器の表面に太陽電
池を配設し、熱交換器内を流れる冷媒温度を大気温度よ
りも低い条件に設定して、太陽電池の排熱、太陽熱、大
気熱を大気へ放熱されることなく集熱し暖房給湯加熱と
して利用すると共に太陽電池光電変換効率の向上を目的
としたものである。 【構成】 暖冷房給湯機は、直接膨脹型熱交換器２０、
前記直接膨脹型熱交換器２０の表面に装着された太陽電
池２５から構成されたハイブリッドコレクター１と貯湯
槽水加熱手段２、室内熱交換器手段３、室外熱交換器手
段４とから成るヒートポンプサイクルで構成され、直接
膨脹型熱交換器を流れる冷媒の温度は大気温度よりも低
い特性が得られる。
に関するもので、蒸発器要素の熱交換器の表面に太陽電
池を配設し、熱交換器内を流れる冷媒温度を大気温度よ
りも低い条件に設定して、太陽電池の排熱、太陽熱、大
気熱を大気へ放熱されることなく集熱し暖房給湯加熱と
して利用すると共に太陽電池光電変換効率の向上を目的
としたものである。 【構成】 暖冷房給湯機は、直接膨脹型熱交換器２０、
前記直接膨脹型熱交換器２０の表面に装着された太陽電
池２５から構成されたハイブリッドコレクター１と貯湯
槽水加熱手段２、室内熱交換器手段３、室外熱交換器手
段４とから成るヒートポンプサイクルで構成され、直接
膨脹型熱交換器を流れる冷媒の温度は大気温度よりも低
い特性が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ヒートポンプ手段を用
いた太陽光熱、大気熱等自然エネルギー利用の暖冷房給
湯機に関するものである。
いた太陽光熱、大気熱等自然エネルギー利用の暖冷房給
湯機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のシステムの中で代表的な
ものに太陽光熱・大気熱利用暖冷房給湯システムがあ
る。このシステムは集熱器の表面に太陽電池を配設し、
この集熱器から得た熱量を温水、または不凍液等の作動
流体を用いて熱搬送する所謂、顕熱熱搬送形態を取って
おり、また搬送された熱量を一旦蓄熱槽に蓄え、この熱
量を給湯熱量として利用すると同時に、これをさらにヒ
ートポンプで汲み上げて暖房として利用する構成になっ
ている。
ものに太陽光熱・大気熱利用暖冷房給湯システムがあ
る。このシステムは集熱器の表面に太陽電池を配設し、
この集熱器から得た熱量を温水、または不凍液等の作動
流体を用いて熱搬送する所謂、顕熱熱搬送形態を取って
おり、また搬送された熱量を一旦蓄熱槽に蓄え、この熱
量を給湯熱量として利用すると同時に、これをさらにヒ
ートポンプで汲み上げて暖房として利用する構成になっ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成の顕熱熱搬送方式は、太陽熱、太陽電池の排熱等
の熱源部からの加熱によって作動流体の温度が上昇し、
通常、大気温度よりも高くなる。この結果一旦集熱した
熱量は一部集熱器から大気へ放熱されることになるた
め、熱損失が大きくなる一方、太陽電池の背面の温度と
作動流体の温度との差が縮まるため、移動する熱量も低
い。この結果、システム効率が低く、大きさや、重量も
大きいという問題があった。
の構成の顕熱熱搬送方式は、太陽熱、太陽電池の排熱等
の熱源部からの加熱によって作動流体の温度が上昇し、
通常、大気温度よりも高くなる。この結果一旦集熱した
熱量は一部集熱器から大気へ放熱されることになるた
め、熱損失が大きくなる一方、太陽電池の背面の温度と
作動流体の温度との差が縮まるため、移動する熱量も低
い。この結果、システム効率が低く、大きさや、重量も
大きいという問題があった。
【０００４】本発明は、かかる従来の問題点を解消する
もので作動流体の温度を大気温度よりも低くし、太陽
熱、太陽電池の排熱、さらに大気熱をも積極的に集熱す
ると同時に太陽電池の出力をシステムの動力源として利
用することを目的としたものである。
もので作動流体の温度を大気温度よりも低くし、太陽
熱、太陽電池の排熱、さらに大気熱をも積極的に集熱す
ると同時に太陽電池の出力をシステムの動力源として利
用することを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、熱交換器内を流れる冷媒温度を大気温度よ
りも低い条件に設定した直接膨脹型熱交換器手段の表面
に太陽電池を配設し、その出力をシステムの源として利
用し、かつ熱交換器手段から得られた熱量を室内熱交換
器手段、及び冷媒水熱交換器手段を介して暖房給湯加熱
として利用する構成としたものである。
するために、熱交換器内を流れる冷媒温度を大気温度よ
りも低い条件に設定した直接膨脹型熱交換器手段の表面
に太陽電池を配設し、その出力をシステムの源として利
用し、かつ熱交換器手段から得られた熱量を室内熱交換
器手段、及び冷媒水熱交換器手段を介して暖房給湯加熱
として利用する構成としたものである。
【０００６】
【作用】本発明は上記構成によって直接膨脹型熱交換器
を流れる冷媒の温度を大気温度よりも低く設定すること
が可能となり、太陽熱はもとより太陽電池の排熱、大気
熱をも積極的に集熱し、一旦得られた熱量を大気へ放熱
することなく、すべて暖房給湯加熱として利用すること
ができ、この結果、高いシステム効率が得られる。また
太陽電池自身、低温の冷媒によって冷却される大きさが
従来に比べて大きいため太陽電池の光電変換効率が向上
するという特長が得られる。さらに大気への放熱がない
ため特別の断熱構造が不用となり、システムの小型化、
低コスト化の効果が得られる。
を流れる冷媒の温度を大気温度よりも低く設定すること
が可能となり、太陽熱はもとより太陽電池の排熱、大気
熱をも積極的に集熱し、一旦得られた熱量を大気へ放熱
することなく、すべて暖房給湯加熱として利用すること
ができ、この結果、高いシステム効率が得られる。また
太陽電池自身、低温の冷媒によって冷却される大きさが
従来に比べて大きいため太陽電池の光電変換効率が向上
するという特長が得られる。さらに大気への放熱がない
ため特別の断熱構造が不用となり、システムの小型化、
低コスト化の効果が得られる。
【０００７】
【実施例】以下本発明の実施例を図１、図２、図３を参
照して説明する。
照して説明する。
【０００８】図１は、ハイブリッドコレクターを用いた
ソーラーヒートポンプ暖冷房給湯機のシステム構成図、
図２は図１に示すハイブリッドコレクターの要部拡大
図、図３は、図２に示すハイブリッドコレクターの全体
構成図である。
ソーラーヒートポンプ暖冷房給湯機のシステム構成図、
図２は図１に示すハイブリッドコレクターの要部拡大
図、図３は、図２に示すハイブリッドコレクターの全体
構成図である。
【０００９】図１において、ソーラーヒートポンプ暖冷
房給湯機は、太陽光熱、大気熱を集熱するハイブリッド
コレクター１、集熱された熱量をヒートポンプ手段で圧
送して貯湯槽に蓄える貯湯槽水加熱手段２、および室内
を暖冷房する室内熱交換器手段３、大気からの吸熱また
は大気への放熱を行う室外熱交換器手段４とからなるヒ
ートポンプサイクルと、前記太陽電池と商用電力を相互
利用の動力源とするシステム運転制御装置から構成され
る。前記ヒートポンプサイクルは、圧縮機５、第一四方
弁６、冷媒水熱交換器７、第一電磁弁８、第一電子膨脹
弁９、前記ハイブリッドコレクター１、第二四方弁１
０、前記圧縮機５の順に冷媒流れを形成して得られるソ
ーラーヒートポンプ給湯回路と、前記圧縮機５、第一四
方弁６、前記冷媒水熱交換器７、前記第一電磁弁８、第
二電子膨脹弁１１、前記室内熱交換器手段３、前記第一
四方弁６、前記第二四方弁１０、前記圧縮機５の順に冷
媒流れを形成して得られる冷房排熱ヒートポンプ給湯回
路と、前記圧縮機５、前記第一四方弁６、前記室内熱交
換器手段３、前記第二電子膨脹弁１１、前記第一電子膨
脹弁９、前記ハイブリッドコレクター１、前記第二四方
弁１０、前記圧縮機５の順に冷媒流れを形成して得られ
るソーラーヒートポンプ暖房回路と、前記圧縮機５、前
記第二四方弁１０、前記第一四方弁６、前記室内熱交換
器手段３、前記第二電子膨脹弁１１、第三電子膨脹弁１
２、前記室外熱交換器手段４、前記第二四方弁１０、前
記圧縮機５の順に冷媒流れを形成して得られるヒートポ
ンプ暖房回路と、前記圧縮機５、前記第二四方弁１０、
前記室外熱交換器手段４、前記第三電子膨脹弁１２、前
記室内熱交換器手段３、前記第二電子膨脹弁１１、前記
第一四方弁６、前記第二四方弁１０、前記圧縮機５の順
に冷媒流れを形成して得られるヒートポンプ冷房回路か
ら構成される。また貯湯槽水加熱手段２は、貯湯槽１
３、循環ポンプ１４、前記冷媒水熱交換器７、再び前記
貯湯槽１３へと水が循環しながら前記冷媒水熱交換器７
で加熱され前記貯湯槽１３に蓄熱されるように構成され
ている。また前記ハイブリッドコレクター１は、図１、
図２、図３において、冷媒が流れる多穴管１５と大気熱
を吸熱するフィン１６とを一体に成形し、前記多穴管１
５の両端をそれぞれヘッダー管１７、１８、１９で接続
して構成された直接膨脹型熱交換器と、前記直接膨脹型
熱交換器の表面にガラス２１、ＰＶセル２２、出力端子
２３、絶縁シート２４から構成された太陽電池２５を装
着して、モジール化し、これを複数枚連結されて構成さ
れる。また前記運転制御装置は、前記太陽電池２５の発
電出力と交直変換装置２６を介して得られる商用電力を
相互に一時蓄電池２７に蓄え、またインバータ２８とサ
イクル制御装置２９を介して前記ヒートポンプサイクル
の運転を適切に行う為に供給する電力を制御する電力供
給制御装置３０から構成される。
房給湯機は、太陽光熱、大気熱を集熱するハイブリッド
コレクター１、集熱された熱量をヒートポンプ手段で圧
送して貯湯槽に蓄える貯湯槽水加熱手段２、および室内
を暖冷房する室内熱交換器手段３、大気からの吸熱また
は大気への放熱を行う室外熱交換器手段４とからなるヒ
ートポンプサイクルと、前記太陽電池と商用電力を相互
利用の動力源とするシステム運転制御装置から構成され
る。前記ヒートポンプサイクルは、圧縮機５、第一四方
弁６、冷媒水熱交換器７、第一電磁弁８、第一電子膨脹
弁９、前記ハイブリッドコレクター１、第二四方弁１
０、前記圧縮機５の順に冷媒流れを形成して得られるソ
ーラーヒートポンプ給湯回路と、前記圧縮機５、第一四
方弁６、前記冷媒水熱交換器７、前記第一電磁弁８、第
二電子膨脹弁１１、前記室内熱交換器手段３、前記第一
四方弁６、前記第二四方弁１０、前記圧縮機５の順に冷
媒流れを形成して得られる冷房排熱ヒートポンプ給湯回
路と、前記圧縮機５、前記第一四方弁６、前記室内熱交
換器手段３、前記第二電子膨脹弁１１、前記第一電子膨
脹弁９、前記ハイブリッドコレクター１、前記第二四方
弁１０、前記圧縮機５の順に冷媒流れを形成して得られ
るソーラーヒートポンプ暖房回路と、前記圧縮機５、前
記第二四方弁１０、前記第一四方弁６、前記室内熱交換
器手段３、前記第二電子膨脹弁１１、第三電子膨脹弁１
２、前記室外熱交換器手段４、前記第二四方弁１０、前
記圧縮機５の順に冷媒流れを形成して得られるヒートポ
ンプ暖房回路と、前記圧縮機５、前記第二四方弁１０、
前記室外熱交換器手段４、前記第三電子膨脹弁１２、前
記室内熱交換器手段３、前記第二電子膨脹弁１１、前記
第一四方弁６、前記第二四方弁１０、前記圧縮機５の順
に冷媒流れを形成して得られるヒートポンプ冷房回路か
ら構成される。また貯湯槽水加熱手段２は、貯湯槽１
３、循環ポンプ１４、前記冷媒水熱交換器７、再び前記
貯湯槽１３へと水が循環しながら前記冷媒水熱交換器７
で加熱され前記貯湯槽１３に蓄熱されるように構成され
ている。また前記ハイブリッドコレクター１は、図１、
図２、図３において、冷媒が流れる多穴管１５と大気熱
を吸熱するフィン１６とを一体に成形し、前記多穴管１
５の両端をそれぞれヘッダー管１７、１８、１９で接続
して構成された直接膨脹型熱交換器と、前記直接膨脹型
熱交換器の表面にガラス２１、ＰＶセル２２、出力端子
２３、絶縁シート２４から構成された太陽電池２５を装
着して、モジール化し、これを複数枚連結されて構成さ
れる。また前記運転制御装置は、前記太陽電池２５の発
電出力と交直変換装置２６を介して得られる商用電力を
相互に一時蓄電池２７に蓄え、またインバータ２８とサ
イクル制御装置２９を介して前記ヒートポンプサイクル
の運転を適切に行う為に供給する電力を制御する電力供
給制御装置３０から構成される。
【００１０】上記構成において、ソーラーヒートポンプ
給湯回路、ソーラーヒートポンプ暖房回路の運転時に
は、ハイブリッドコレクターが直接膨脹型熱交換器構成
になっているため、その冷媒温度が第一電子膨脹弁の作
動によって大気温度以下に作用し、この結果、太陽電池
の配設以外の部分から入射する太陽熱、さらに太陽電池
の排熱、フィン部を通しての大気熱をも集熱し、一旦得
られた熱量を大気へ放熱することなく、すべて暖房給湯
加熱として利用することなり、この結果、システム効率
が高くなる。また太陽電池自身、低温の冷媒によって冷
却される大きさが従来に比べて大きいため太陽電池の光
電変換効率がさらに大きくなるという特長が得られる。
さらに大気への放熱がないため特別の断熱構造が不用と
なり、システムの小型化、コストの低減に高い効果が得
られる。
給湯回路、ソーラーヒートポンプ暖房回路の運転時に
は、ハイブリッドコレクターが直接膨脹型熱交換器構成
になっているため、その冷媒温度が第一電子膨脹弁の作
動によって大気温度以下に作用し、この結果、太陽電池
の配設以外の部分から入射する太陽熱、さらに太陽電池
の排熱、フィン部を通しての大気熱をも集熱し、一旦得
られた熱量を大気へ放熱することなく、すべて暖房給湯
加熱として利用することなり、この結果、システム効率
が高くなる。また太陽電池自身、低温の冷媒によって冷
却される大きさが従来に比べて大きいため太陽電池の光
電変換効率がさらに大きくなるという特長が得られる。
さらに大気への放熱がないため特別の断熱構造が不用と
なり、システムの小型化、コストの低減に高い効果が得
られる。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように本発明のソーラーヒ
ートポンプ暖冷房給湯機によれば、次のような効果が得
られる。
ートポンプ暖冷房給湯機によれば、次のような効果が得
られる。
【００１２】（１） ソーラーヒートポンプ給湯回路、
ソーラーヒートポンプ暖房回路の運転時には、ハイブリ
ッドコレクターの冷媒温度が大気温度以下に設定される
ので、太陽電池の配列以外の部分から入射する太陽熱、
太陽電池の排熱、フィン部を通しての大気熱は大気へ放
熱することなく、すべて暖房給湯加熱として利用できる
ため、システム効率が高くなる効果がある。
ソーラーヒートポンプ暖房回路の運転時には、ハイブリ
ッドコレクターの冷媒温度が大気温度以下に設定される
ので、太陽電池の配列以外の部分から入射する太陽熱、
太陽電池の排熱、フィン部を通しての大気熱は大気へ放
熱することなく、すべて暖房給湯加熱として利用できる
ため、システム効率が高くなる効果がある。
【００１３】（２） また大気への放熱がないため特別
の断熱構造が不用となり、システムの小型化、コストの
低減に高い効果が得られる。
の断熱構造が不用となり、システムの小型化、コストの
低減に高い効果が得られる。
【００１４】（３） ハイブリッドコレクターでは太陽
電池自身、低温の冷媒によって冷却される効果が大きく
なる構成になっているため太陽電池の光電変換効率がさ
らに大きくなるという特長が得られる。
電池自身、低温の冷媒によって冷却される効果が大きく
なる構成になっているため太陽電池の光電変換効率がさ
らに大きくなるという特長が得られる。
【図１】本発明の一実施例におけるソーラーヒートポン
プ暖冷房給湯機のサイクル構成図
プ暖冷房給湯機のサイクル構成図
【図２】図１のハイブリッドコレクターの要部拡大断面
図
図
【図３】図２のハイブリッドコレクターの全体構成図
１ ハイブリッドコレクター ２ 貯湯槽水加熱手段 ３ 室内熱交換器手段 ４ 室外熱交換器手段 １５ 多穴管 １６ フィン ２０ 直接膨脹型熱交換器 ２５ 太陽電池 ２６ 交直変換装置 ２７ 蓄電池 ２８ インバータ ２９ サイクル制御装置 ３０ 電力供給制御装置
Claims (3)
- 【請求項１】直接膨脹型熱交換器の表面に装着された太
陽電池から構成されたハイブリッドコレクターと、貯湯
槽水加熱手段、室内熱交換器手段、室外熱交換器手段と
から成るヒートポンプサイクルと、前記太陽電池の出力
と商用電力を電源として前記ヒートポンプサイクルを作
動する運転制御装置から構成されたソーラーヒートポン
プ暖冷房給湯機。 - 【請求項２】直接膨脹型熱交換器は、冷媒が流れる多穴
管と大気熱を集熱するフィンとを一体化して構成され、
前記直接膨脹型熱交換器の表面に太陽電池を装着してハ
イブリッドコレクターを構成した請求項１記載のソーラ
ーヒートポンプ暖冷房給湯機。 - 【請求項３】運転制御装置は、太陽電池の出力を一時蓄
える蓄電池、商用電力の交直変換装置、前記蓄電池と前
記交直変換装置から供給される電力を制御する電力供給
制御装置、インバータ、ヒートポンプサイクルの冷媒流
れを制御するサイクル制御装置から構成された請求項１
記載のソーラーヒートポンプ暖冷房給湯機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3225875A JPH0566065A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | ソーラーヒートポンプ暖冷房給湯機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3225875A JPH0566065A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | ソーラーヒートポンプ暖冷房給湯機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0566065A true JPH0566065A (ja) | 1993-03-19 |
Family
ID=16836229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3225875A Pending JPH0566065A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | ソーラーヒートポンプ暖冷房給湯機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0566065A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09144204A (ja) * | 1995-11-27 | 1997-06-03 | Sankyo Alum Ind Co Ltd | パネルユニット |
| JP2006064284A (ja) * | 2004-08-26 | 2006-03-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 太陽光熱複合利用システム、その運転制御方法、プログラムおよび記録媒体 |
| JP2008180473A (ja) * | 2007-01-26 | 2008-08-07 | Kenji Umetsu | ハイブリッドエネルギー利用ヒートポンプ装置 |
| JP2015010759A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 株式会社長府製作所 | 給熱設備 |
| CN104833109A (zh) * | 2015-05-14 | 2015-08-12 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种余热回收式多热源复合型热泵供热水系统 |
| CN107588561A (zh) * | 2017-08-03 | 2018-01-16 | 苏州绿标新能源科技有限公司 | 一种新型太阳能热水装置 |
| CN114440474A (zh) * | 2022-04-11 | 2022-05-06 | 浙江浙能技术研究院有限公司 | 一种基于pvt组件的冷热电联供系统及运行方法 |
| CN115031436A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-09-09 | 上海电力大学 | 聚光型pv/t换热器、聚光型pv/t热泵系统及其热泵运行方法 |
-
1991
- 1991-09-05 JP JP3225875A patent/JPH0566065A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09144204A (ja) * | 1995-11-27 | 1997-06-03 | Sankyo Alum Ind Co Ltd | パネルユニット |
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| JP4531490B2 (ja) * | 2004-08-26 | 2010-08-25 | パナソニック株式会社 | 太陽光熱複合利用システム、その運転制御方法、プログラムおよび記録媒体 |
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