JPH06101931A - 太陽光発電高効率冷温熱供給装置 - Google Patents
太陽光発電高効率冷温熱供給装置Info
- Publication number
- JPH06101931A JPH06101931A JP24752592A JP24752592A JPH06101931A JP H06101931 A JPH06101931 A JP H06101931A JP 24752592 A JP24752592 A JP 24752592A JP 24752592 A JP24752592 A JP 24752592A JP H06101931 A JPH06101931 A JP H06101931A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】曇天時や夜間を含めて、総合的に効率の高い、
太陽エネルギー利用の冷温熱貯蔵、利用システムを提供
する。 【構成】太陽光によって発電した電力を用いてヒートポ
ンプを作動させ、これにより発生した冷熱および温熱の
両方を利用する。また、この冷温熱を蓄冷温熱装置に蓄
える。
太陽エネルギー利用の冷温熱貯蔵、利用システムを提供
する。 【構成】太陽光によって発電した電力を用いてヒートポ
ンプを作動させ、これにより発生した冷熱および温熱の
両方を利用する。また、この冷温熱を蓄冷温熱装置に蓄
える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】住宅の冷暖房、冷温水の供給や加
熱工作機器、冷温蔵庫への冷温熱源の供給などに関す
る。
熱工作機器、冷温蔵庫への冷温熱源の供給などに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来は、太陽エネルギーによる給湯を行
う場合、図２に示すように太陽熱温水器７によって水を
温め、これをタンク６に貯蔵し給湯に利用している。こ
の装置では、曇天時にはエネルギー変換効率が低下す
る。また、晴天時でも沸騰水に近い高温水を得ることは
困難である。また、太陽エネルギーによる冷暖房を行う
場合は、太陽光発電装置１で発電し、冷暖房装置２を駆
動している。この方法では、晴天時の昼間には高い効率
で冷暖房を行えるが、夜間や曇天時には一旦蓄電池に蓄
えた電力で駆動するしかなく、大量の蓄電池が必要にな
る。これらについては、例えば特開平１−２１６５８０
号公報に記載されている。
う場合、図２に示すように太陽熱温水器７によって水を
温め、これをタンク６に貯蔵し給湯に利用している。こ
の装置では、曇天時にはエネルギー変換効率が低下す
る。また、晴天時でも沸騰水に近い高温水を得ることは
困難である。また、太陽エネルギーによる冷暖房を行う
場合は、太陽光発電装置１で発電し、冷暖房装置２を駆
動している。この方法では、晴天時の昼間には高い効率
で冷暖房を行えるが、夜間や曇天時には一旦蓄電池に蓄
えた電力で駆動するしかなく、大量の蓄電池が必要にな
る。これらについては、例えば特開平１−２１６５８０
号公報に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の化石燃料を用い
たエネルギーによる冷暖房や冷温水製造では、排熱、大
気汚染など、地球環境保全の面で非常に重大な問題が発
生している。これを解決するために、太陽エネルギーを
利用する方法が開発されている。しかし、太陽光のエネ
ルギーは、地上で約１ｋＷ/ｍ2と希薄で夜間や曇天時に
は利用できないという問題がある。この解決策の一つと
して、太陽光発電装置の変換効率の向上などが盛んに行
われているが、まだ十分な効率を得ていない。また、太
陽熱温水器においても曇天時のエネルギー効率は必ずし
も高くなく、晴天時においても高温水を製造するには集
光装置が必要になるなど、熱利用効率が必ずしも高くな
い。
たエネルギーによる冷暖房や冷温水製造では、排熱、大
気汚染など、地球環境保全の面で非常に重大な問題が発
生している。これを解決するために、太陽エネルギーを
利用する方法が開発されている。しかし、太陽光のエネ
ルギーは、地上で約１ｋＷ/ｍ2と希薄で夜間や曇天時に
は利用できないという問題がある。この解決策の一つと
して、太陽光発電装置の変換効率の向上などが盛んに行
われているが、まだ十分な効率を得ていない。また、太
陽熱温水器においても曇天時のエネルギー効率は必ずし
も高くなく、晴天時においても高温水を製造するには集
光装置が必要になるなど、熱利用効率が必ずしも高くな
い。
【０００４】本発明の目的は、曇天時や夜間を含めて、
総合的に効率の高い、太陽エネルギー利用の冷温熱貯
蔵、利用システムを提供することにある。
総合的に効率の高い、太陽エネルギー利用の冷温熱貯
蔵、利用システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】太陽光によって発電した
電力を用いてヒートポンプを作動させ、これにより発生
した冷熱および温熱の両方を利用する。また、この冷温
熱を蓄冷温熱装置に蓄える。
電力を用いてヒートポンプを作動させ、これにより発生
した冷熱および温熱の両方を利用する。また、この冷温
熱を蓄冷温熱装置に蓄える。
【０００６】
【作用】図１、３、４を用いて本発明の作用を説明す
る。
る。
【０００７】図１に示す様に太陽光発電装置１を設置
し、これによって発生した電力でヒートポンプ３を作動
させ冷温熱発生装置１１で発生した冷温熱を直接冷暖房
等に用いたり、蓄冷温熱装置４に貯蔵した後これを用い
て、冷温水の供給や、冷暖房を行う。また、該冷温熱発
生装置１１と反対の冷温熱（該冷温熱発生装置１１で温
熱を発生する場合は冷熱）を冷温熱排気装置１２で発生
し、これを冷暖房や、冷蔵、温蔵装置の熱源に用いる。
この方法により、直接太陽熱で蓄冷温熱装置４の蓄熱体
を温める場合に比べて次の２点で非常に有利である。
し、これによって発生した電力でヒートポンプ３を作動
させ冷温熱発生装置１１で発生した冷温熱を直接冷暖房
等に用いたり、蓄冷温熱装置４に貯蔵した後これを用い
て、冷温水の供給や、冷暖房を行う。また、該冷温熱発
生装置１１と反対の冷温熱（該冷温熱発生装置１１で温
熱を発生する場合は冷熱）を冷温熱排気装置１２で発生
し、これを冷暖房や、冷蔵、温蔵装置の熱源に用いる。
この方法により、直接太陽熱で蓄冷温熱装置４の蓄熱体
を温める場合に比べて次の２点で非常に有利である。
【０００８】まず第一に、ヒートポンプ３を用いて加熱
することにより、太陽光発電装置１の光電変換効率が２
０％の場合でも、実質的に約６０％の効率になる。これ
は、ヒートポンプを用いた場合、冷温排気を外気中に放
出して外気からエネルギーを得る事により、投入電力の
約３倍の冷温熱エネルギーを外気から奪い取り蓄熱体を
この冷温熱で温めることができるためである。この装置
を用いることによりエネルギーの変換効率、利用効率が
非常に高い太陽光発電高効率冷温熱供給装置を得ること
ができる。第二に、ヒートポンプ３を用いているため、
直接太陽熱で蓄熱装置４の蓄熱体を温める場合には不可
能であった冷却能力があることである。この方法では、
蓄熱体を冷却することにより、従来不可能であった蓄冷
温熱装置を得ることが出来る。
することにより、太陽光発電装置１の光電変換効率が２
０％の場合でも、実質的に約６０％の効率になる。これ
は、ヒートポンプを用いた場合、冷温排気を外気中に放
出して外気からエネルギーを得る事により、投入電力の
約３倍の冷温熱エネルギーを外気から奪い取り蓄熱体を
この冷温熱で温めることができるためである。この装置
を用いることによりエネルギーの変換効率、利用効率が
非常に高い太陽光発電高効率冷温熱供給装置を得ること
ができる。第二に、ヒートポンプ３を用いているため、
直接太陽熱で蓄熱装置４の蓄熱体を温める場合には不可
能であった冷却能力があることである。この方法では、
蓄熱体を冷却することにより、従来不可能であった蓄冷
温熱装置を得ることが出来る。
【０００９】図３では、集熱器７で温められた熱媒体を
タンク６に貯めてこれをヒートポンプ３でさらに高温に
熱した。この方法では、上に説明したような非常に高い
ヒートポンプ３の熱効率と、集熱器の集熱効率をあわせ
ると太陽エネルギーの熱変換効率は１００％以上にする
ことが可能である。
タンク６に貯めてこれをヒートポンプ３でさらに高温に
熱した。この方法では、上に説明したような非常に高い
ヒートポンプ３の熱効率と、集熱器の集熱効率をあわせ
ると太陽エネルギーの熱変換効率は１００％以上にする
ことが可能である。
【００１０】図４には、ヒートポンプ３で直接温水を加
熱する例を示す。温水の場合、冷暖房と異なり非常に比
熱の高い水を短時間に使用する場合がほとんどである。
この場合よくガス燃焼による瞬間加熱が用いられるが、
これを集熱器で行なうには熱量が十分ではなく、また水
量が少ない場合であっても高温を得ようとした場合、集
熱機構の設計や、熱輸送が困難である。これに対し、ヒ
ートポンプを用いる場合はこれらの問題を比較的容易に
解決することが出来る。これは、熱媒体そのものを輸送
する必要がなく、電気で輸送することや、太陽の光量が
天候等によって減少した場合でも、熱量は減少するもの
の、到達温度は減少しないなどのヒートポンプの特徴に
よる。また、太陽熱のエネルギー変換効率も前に述べた
ように非常に高いため、本発明を用いることにより直接
太陽エネルギーを熱に変換する集熱器よりも総合的なエ
ネルギー利用効率の高い太陽光発電高効率冷温熱供給装
置を得ることが出来る。
熱する例を示す。温水の場合、冷暖房と異なり非常に比
熱の高い水を短時間に使用する場合がほとんどである。
この場合よくガス燃焼による瞬間加熱が用いられるが、
これを集熱器で行なうには熱量が十分ではなく、また水
量が少ない場合であっても高温を得ようとした場合、集
熱機構の設計や、熱輸送が困難である。これに対し、ヒ
ートポンプを用いる場合はこれらの問題を比較的容易に
解決することが出来る。これは、熱媒体そのものを輸送
する必要がなく、電気で輸送することや、太陽の光量が
天候等によって減少した場合でも、熱量は減少するもの
の、到達温度は減少しないなどのヒートポンプの特徴に
よる。また、太陽熱のエネルギー変換効率も前に述べた
ように非常に高いため、本発明を用いることにより直接
太陽エネルギーを熱に変換する集熱器よりも総合的なエ
ネルギー利用効率の高い太陽光発電高効率冷温熱供給装
置を得ることが出来る。
【００１１】
〔実施例１〕図５を用いて本発明の実施例１を説明す
る。本実施例では太陽光発電装置１にシリコン太陽電池
パネルを用いた。ヒートポンプには熱サイクルを使っ
た、コンプレッサ１０、冷温熱発生装置１１、冷温熱排
熱装置１２からなるヒートポンプを用いた。
る。本実施例では太陽光発電装置１にシリコン太陽電池
パネルを用いた。ヒートポンプには熱サイクルを使っ
た、コンプレッサ１０、冷温熱発生装置１１、冷温熱排
熱装置１２からなるヒートポンプを用いた。
【００１２】太陽光発電装置１によって得られた電力
は、主にコンプレッサ１０および、冷温熱発生装置１
１、冷温熱排熱装置１２の熱輸送装置の駆動に用いた。
冷温熱発生装置１１で発生させた冷温熱は比熱の大きい
流体を断熱容器中に配置した蓄冷温熱装置４に一旦蓄え
た。この蓄冷温熱装置４に住宅の室内の空気１３を吸気
しこれを温めた後室内へ再び冷温送気１４を送気し室内
の冷暖房を行った。
は、主にコンプレッサ１０および、冷温熱発生装置１
１、冷温熱排熱装置１２の熱輸送装置の駆動に用いた。
冷温熱発生装置１１で発生させた冷温熱は比熱の大きい
流体を断熱容器中に配置した蓄冷温熱装置４に一旦蓄え
た。この蓄冷温熱装置４に住宅の室内の空気１３を吸気
しこれを温めた後室内へ再び冷温送気１４を送気し室内
の冷暖房を行った。
【００１３】本実施例では太陽光発電装置１にシリコン
太陽電池パネルを用いたが、これに代えて、アモルファ
スシリコン、ガリウムヒ素、インジュウムリン、ＣＩ
Ｓ、ＣｄＳ、等の単結晶、多結晶、非晶質の単原子、多
元系などの半導体からなる太陽電池や、化学反応を用い
た太陽電池、熱電効果を利用した太陽光発電装置や、集
熱器と流体や気体、更には電磁流体等を用いた熱発電装
置など、太陽光を用いて電力を得ることの出来る装置で
あればよいことは言うまでもない。
太陽電池パネルを用いたが、これに代えて、アモルファ
スシリコン、ガリウムヒ素、インジュウムリン、ＣＩ
Ｓ、ＣｄＳ、等の単結晶、多結晶、非晶質の単原子、多
元系などの半導体からなる太陽電池や、化学反応を用い
た太陽電池、熱電効果を利用した太陽光発電装置や、集
熱器と流体や気体、更には電磁流体等を用いた熱発電装
置など、太陽光を用いて電力を得ることの出来る装置で
あればよいことは言うまでもない。
【００１４】また、ヒートポンプにはペルチエ効果を用
いたものなどの装置であってもよく、冷温熱排熱装置１
２の方式は空冷のみならず水冷やその他の方式であって
もよい。
いたものなどの装置であってもよく、冷温熱排熱装置１
２の方式は空冷のみならず水冷やその他の方式であって
もよい。
【００１５】さらに、蓄冷温熱装置４に用いる蓄熱体は
空気、石、金属、セラミック、流体金属、オイル、その
他の有機化合物などの固体、液体、気体の材料を用いた
りこれらの複合体を用いてもよく、吸気１３、送気１４
の気体の代りに液体を用いて冷暖房や冷温蔵に用いたり
これらと熱交換器を組み合わせて間接的に加熱、冷却を
行なってもよいことは言うまでもない。
空気、石、金属、セラミック、流体金属、オイル、その
他の有機化合物などの固体、液体、気体の材料を用いた
りこれらの複合体を用いてもよく、吸気１３、送気１４
の気体の代りに液体を用いて冷暖房や冷温蔵に用いたり
これらと熱交換器を組み合わせて間接的に加熱、冷却を
行なってもよいことは言うまでもない。
【００１６】また、蓄冷温熱装置４に冷温熱を蓄えるこ
となく、冷温熱発生装置１１で発生した冷温熱を直接冷
暖房などに用いてよいことは言うまでもない。
となく、冷温熱発生装置１１で発生した冷温熱を直接冷
暖房などに用いてよいことは言うまでもない。
【００１７】本装置を用いて冷暖房、冷温蔵、製氷、そ
のたの加熱、冷却などを行う事により、太陽光を用いて
直接空気を温めるよも約３倍のエネルギー効率を得るこ
とが出来た。また、太陽光発電の弱点である、曇天時や
夜間時にエネルギーが得られないことを蓄冷温熱装置４
により補うことができ、冷熱を得ることも出来た。
のたの加熱、冷却などを行う事により、太陽光を用いて
直接空気を温めるよも約３倍のエネルギー効率を得るこ
とが出来た。また、太陽光発電の弱点である、曇天時や
夜間時にエネルギーが得られないことを蓄冷温熱装置４
により補うことができ、冷熱を得ることも出来た。
【００１８】〔実施例２〕図６を用いて本発明の実施例
２を説明する。本実施例では実施例１に述べた装置に第
２の蓄冷温熱装置１８を追加したシステムになってい
る。これにより、冷温熱排熱装置１２の冷温排熱を再び
第２の蓄冷温熱装置１８に蓄えることが出来る。つま
り、第１の蓄冷温熱装置４に温熱を蓄える場合は冷熱を
第２の蓄冷温熱装置１８に蓄えこれを空気、水などの冷
却に用いることが出来る。また、蓄電池１７を加えるこ
とにより蓄冷温熱装置１８の容量が十分でない場合でも
エネルギーを電気の形で蓄電池１７に蓄えておくことが
出来るため、蓄冷温熱装置１８の容量を必要以上に大き
くする必要がなくなる。
２を説明する。本実施例では実施例１に述べた装置に第
２の蓄冷温熱装置１８を追加したシステムになってい
る。これにより、冷温熱排熱装置１２の冷温排熱を再び
第２の蓄冷温熱装置１８に蓄えることが出来る。つま
り、第１の蓄冷温熱装置４に温熱を蓄える場合は冷熱を
第２の蓄冷温熱装置１８に蓄えこれを空気、水などの冷
却に用いることが出来る。また、蓄電池１７を加えるこ
とにより蓄冷温熱装置１８の容量が十分でない場合でも
エネルギーを電気の形で蓄電池１７に蓄えておくことが
出来るため、蓄冷温熱装置１８の容量を必要以上に大き
くする必要がなくなる。
【００１９】これまでは、住宅に設置する場合について
説明したが、これは倉庫、その他の建築物や車両、船
舶、航空機、宇宙船などに設置しても各々に有効であ
る。また、蓄冷温熱装置４に蓄えられた蓄熱体が単に蓄
熱のために用いられるのではなく、これ自体が最終的な
加熱、冷却の対象物であってもよいことはいうまでもな
い。さらに、ヒートポンプによる加熱冷却のみならず直
接ヒーターにより蓄熱体を加熱した場合でも、太陽光か
ら得られたエネルギーを夜間や曇天時にも有効に用いる
ことが出来るという点で本発明の装置を用いることは非
常に有効である。
説明したが、これは倉庫、その他の建築物や車両、船
舶、航空機、宇宙船などに設置しても各々に有効であ
る。また、蓄冷温熱装置４に蓄えられた蓄熱体が単に蓄
熱のために用いられるのではなく、これ自体が最終的な
加熱、冷却の対象物であってもよいことはいうまでもな
い。さらに、ヒートポンプによる加熱冷却のみならず直
接ヒーターにより蓄熱体を加熱した場合でも、太陽光か
ら得られたエネルギーを夜間や曇天時にも有効に用いる
ことが出来るという点で本発明の装置を用いることは非
常に有効である。
【００２０】
【発明の効果】本発明の装置を用いることにより、冷
熱、または温熱を太陽エネルギーから得る場合に、実質
的なエネルギー変換効率を太陽光発電装置の変換効率の
数倍にするとともに、曇天時や夜間にも冷温熱を得るこ
とができる。
熱、または温熱を太陽エネルギーから得る場合に、実質
的なエネルギー変換効率を太陽光発電装置の変換効率の
数倍にするとともに、曇天時や夜間にも冷温熱を得るこ
とができる。
【図１】本発明のシステムを説明する概念図である。
【図２】従来のシステムを説明する概念図である。
【図３】本発明のシステムを説明する概念図である。
【図４】本発明のシステムを説明する概念図である。
【図５】本発明の実施例１の概略図である。
【図６】本発明の実施例２の概略図である。
１…太陽光発電装置、２…集熱器、３…ヒートポンプ、
４…蓄冷温熱装置、５…住宅、６…タンク、７…集熱
器、８…太陽光、９…排冷温熱、１０…コンプレッサ、
１１…冷温熱発生装置、１２…冷温熱排熱装置、１３…
吸気、１４…送気、１５…給水、１６…冷温水、１７…
蓄電池、１８…第２の蓄冷温熱装置。
４…蓄冷温熱装置、５…住宅、６…タンク、７…集熱
器、８…太陽光、９…排冷温熱、１０…コンプレッサ、
１１…冷温熱発生装置、１２…冷温熱排熱装置、１３…
吸気、１４…送気、１５…給水、１６…冷温水、１７…
蓄電池、１８…第２の蓄冷温熱装置。
Claims (8)
- 【請求項１】太陽光発電装置と、該太陽光発電装置で発
生した電気エネルギーにより動作するヒートポンプを有
することを特徴とする太陽光発電高効率冷温熱供給装
置。 - 【請求項２】上記ヒートポンプで発生した冷熱および温
熱を蓄冷温熱装置をさらに有する請求項１記載の太陽光
発電高効率冷温熱供給装置。 - 【請求項３】上記蓄冷温熱装置の蓄熱体は冷温水である
請求項２記載の太陽光発電高効率冷温熱供給装置。 - 【請求項４】上記蓄冷温熱装置の蓄熱体は冷温空気であ
る請求項２記載の太陽光発電高効率冷温熱供給装置。 - 【請求項５】太陽光の熱を集める集熱装置をさらに有す
る請求項１記載の太陽光発電高効率冷温熱供給装置。 - 【請求項６】上記太陽光発電装置は太陽電池である請求
項１乃至５のいずれか一項に記載の太陽光発電高効率冷
温熱供給装置。 - 【請求項７】上記太陽光発電装置は太陽熱発電機である
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の太陽光発電高効
率冷温熱供給装置。 - 【請求項８】上記太陽光発電装置で発生した電気エネル
ギーを蓄える蓄電池をさらに有し、該蓄電池の電気エネ
ルギーにより上記ヒートポンプを動作させる請求項１乃
至７のいずれか一項に記載の太陽光発電高効率冷温熱供
給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24752592A JPH06101931A (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | 太陽光発電高効率冷温熱供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24752592A JPH06101931A (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | 太陽光発電高効率冷温熱供給装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06101931A true JPH06101931A (ja) | 1994-04-12 |
Family
ID=17164795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24752592A Pending JPH06101931A (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | 太陽光発電高効率冷温熱供給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06101931A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104061708A (zh) * | 2014-06-28 | 2014-09-24 | 苏州征之魂专利技术服务有限公司 | 一种太阳能自发电压缩储冷便携式野外制冷装置 |
| KR20200065673A (ko) * | 2018-11-30 | 2020-06-09 | (주)대성마리프 | 태양광 발전을 이용하는 저온저장고 |
-
1992
- 1992-09-17 JP JP24752592A patent/JPH06101931A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104061708A (zh) * | 2014-06-28 | 2014-09-24 | 苏州征之魂专利技术服务有限公司 | 一种太阳能自发电压缩储冷便携式野外制冷装置 |
| KR20200065673A (ko) * | 2018-11-30 | 2020-06-09 | (주)대성마리프 | 태양광 발전을 이용하는 저온저장고 |
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