JPH06147651A - 太陽熱集熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大容量の貯湯部を有する真空式太陽熱集熱器
と蓄熱漕を備え、水を強制循環させる太陽熱集熱装置で
あって、蓄熱漕のみならず、真空式太陽熱集熱器からも
湯を取り出すことが可能な太陽熱集熱装置を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 第１のセンサー２２の検知する温度の方が、
第２のセンサー２８の検知する温度より高い時、給湯負
荷３０から湯を取り出すと、それを第３のセンサー３４
が検知し、第１の三方弁２７が戻り配管２１と第１のバ
イパス管３２に連結する方向に開き、第２の三方弁３１
が第１のバイパス管３２と給湯配管２９の給湯負荷３０
側に開き、さらに第２のバイパス管２５に取り付けられ
た電動弁２６が発動し、往き配管２０に取り付けられた
循環ポンプ２４が停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大容量の貯湯部を有す
る真空式太陽熱集熱器を利用した太陽熱集熱装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より真空に保持されたガラス容器の
内部に、集熱板を取り付けた集熱管が配置されてなる集
熱部を複数連結し、各集熱部の集熱管に水を流通させる
ことによって温める真空式太陽熱集熱器が各種の産業分
野で使用されている。

【０００３】一般にこのような真空式太陽熱集熱器は、
水を蓄える蓄熱漕と配管で連結され、蓄熱漕から真空式
太陽熱集熱器に連結する往き配管の途中に循環ポンプが
取り付けられており、真空式太陽熱集熱器の集熱板の温
度を検知するセンサーと、蓄熱漕内の湯温を検知するセ
ンサーによって循環ポンプを制御するようになってい
る。すなわち集熱板の温度の方が蓄熱漕内の湯温より高
い時、蓄熱漕に蓄えられた水を循環ポンプで真空式太陽
熱集熱器に送り込むことによって温めた後、再度蓄熱漕
に戻すという強制循環システムに組み込まれ、このシス
テムによって作られた湯は、蓄熱漕から浴槽、台所ある
いは洗面所といった給湯負荷へ給湯されるようになって
いる。

【０００４】また近年、上記のような真空式太陽熱集熱
器以外にも、大容量の貯湯部を有する真空式太陽熱集熱
器も各種提案されている。

【０００５】例えば本出願人は、特公平３−５６３８７
号において、一端が密封され、他端が小口径に絞られて
開口し、内部を真空にした長尺円筒状のガラス容器と、
一端が密封され、他端が小口径に絞られて開口し、全体
がガラス容器内部に支持具を介して同軸状に配置され、
外表面に選択吸収膜が形成され、その外径がガラス容器
の小口径開口部より大きく、ガラス容器の内容積の６０
％以上を占める内容積をもつ長尺円筒状の金属製貯湯容
器を備えた貯湯部を有する真空式太陽熱集熱器を提案し
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記のような
大容量の貯湯部を有する真空式太陽熱集熱器を、強制循
環システムに組む込むと、作られた湯を蓄熱漕のみから
しか取り出せないため、真空式太陽熱集熱器内に大量の
湯が蓄えられていても取り出すことができない。

【０００７】ところが日中は、真空式太陽熱集熱器内の
湯が、蓄熱漕内に蓄えられた湯よりも高温である場合が
多く、従って真空式太陽熱集熱器内の湯を取り出せない
ということは、太陽熱集熱装置を有効利用していないと
いうことになる。

【０００８】本発明の目的は、大容量の貯湯部を有する
真空式太陽熱集熱器と蓄熱漕を備え、水を強制循環させ
る太陽熱集熱装置であって、蓄熱漕のみならず、真空式
太陽熱集熱器からも湯を取り出すことが可能な太陽熱集
熱装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の太陽熱集熱装置
は、大容量の貯湯部を有し、内部に湯温を検知する第１
のセンサーが取り付けられた真空式太陽熱集熱器と、真
空式太陽熱集熱器によって温められた湯を蓄え、内部に
湯温を検知する第２のセンサーが取り付けられた蓄熱漕
と、蓄熱漕から真空式太陽熱集熱器に連結する往き配管
の途中に取り付けられた循環ポンプと、真空式太陽熱集
熱器から蓄熱漕に連結する戻り配管の途中に取り付けら
れた第１の三方弁と、蓄熱漕から給湯負荷に連結する給
湯配管の途中に取り付けられた第２の三方弁と、第１の
三方弁と第２の三方弁を連結する第１のバイパス管と、
給湯負荷への給湯有無を検知する第３のセンサーとを備
えてなり、各センサーによって第１の三方弁と第２の三
方弁の切り換えと、循環ポンプの発停を制御することを
特徴とする。

【００１０】また本発明の太陽熱集熱装置の好ましい態
様は、給湯配管に取り付けられた第２の三方弁から給湯
負荷までの間に給湯加圧ポンプが取り付けられてなるこ
とである。

【００１１】さらに好ましい態様は、往き配管の途中
に、循環ポンプを迂回するようにして第２のバイパス管
が形成され、第２のバイパス管に電動弁が取り付けられ
てなることである。

【００１２】

【作用】本発明の太陽熱集熱装置は、給湯を行っていな
い時、第１のセンサーと第２のセンサーの検知する温度
によって、往き配管に取り付けられた循環ポンプが発停
するようになっている。すなわち真空式太陽熱集熱器内
の第１のセンサーの検知する温度が、蓄熱漕内の第２の
センサーの検知する温度より一定値以上高くなると、循
環ポンプが発動し、蓄熱漕内の湯が往き配管を通って、
真空式太陽熱集熱器内に供給される。また戻り配管に取
り付けられた第１の三方弁は、直接蓄熱漕に戻る集熱回
路側の方向に開き、真空式太陽熱集熱器内の湯が戻り配
管を通って蓄熱漕内に供給される。その後、第１のセン
サーの検知する温度と、第２のセンサーの検知する温度
差が一定値以下になると、循環ポンプが停止し、湯の循
環は行われなくなる。

【００１３】また本発明の太陽熱集熱装置から湯を取り
出すと、第１のセンサーと第２のセンサーの検知する温
度によって第１と第２の三方弁が切り換えられるように
なっている。

【００１４】すなわち第１のセンサーの検知する温度
が、第２のセンサーの検知する温度より高い時、給湯負
荷から湯を取り出し、それを第３のセンサーが検知する
と、第１の三方弁が太陽熱集熱器からの戻り配管と第１
のバイパス管に連結する方向に開き、第２の三方弁が第
１のバイパス管と給湯配管の給湯負荷側に連結する方向
に開き、さらに第２のバイパス管に取り付けられた電動
弁が発動し、往き配管の途中に取り付けられた循環ポン
プが停止することになる。これによって真空式太陽熱集
熱器内の湯が、戻り配管、バイパス管及び給湯配管を経
て給湯負荷から取り出され、蓄熱漕内の湯が第２のバイ
パス管と往き配管を通って真空式太陽熱集熱器に供給さ
れ、蓄熱漕内に新たに水が供給されることになる。

【００１５】また第１のセンサーの検知する温度が、第
２のセンサーの検知する温度と同じ時、給湯負荷から湯
を取り出すと、上記のように第１と第２の三方弁が開か
れ、真空式太陽熱集熱器内の湯が取り出されたり、ある
いは第１の三方弁が戻り配管の集熱回路側に開かれ、第
２の三方弁が給湯配管側に開かれ、蓄熱漕内の湯が給湯
配管を経て給湯負荷から取り出される。

【００１６】さらに第１のセンサーの検知する温度が、
第２のセンサーの検知する温度より低い時、給湯負荷か
ら湯を取り出すと、上記のように第１と第２の三方弁が
開かれ、蓄熱漕内の湯が給湯配管を経て給湯負荷から取
り出される。

【００１７】本発明において給湯配管の途中に給湯加圧
ポンプを設けると、より強い圧力で給湯可能となるため
好ましい。特に蓄熱漕内に水を供給する給水配管に減圧
逆止弁が設けられていない開放型の蓄熱漕を用いる場合
には、冬期における凍結を防止する目的で、真空式太陽
熱集熱器のヘッダー管内や各種配管内の水を蓄熱漕に落
水させるが、このような蓄熱漕内の湯を給湯負荷から取
り出すためには、給湯配管の途中に必ず給湯加圧ポンプ
を取り付ける必要がある。

【００１８】また一般に往き配管の途中に設けられる循
環ポンプの流量は少ないため、真空式太陽熱集熱器から
湯を取り出すと、真空式太陽熱集熱器への給水量及び給
湯負荷への給湯量が不足することになる。そのため往き
配管の途中に、循環ポンプを迂回する第２のバイパス管
を形成し、このバイパス管に電動弁を設けることが好ま
しい。すなわち真空式太陽熱集熱器内の湯が給湯負荷か
ら取り出される時、上記の電動弁が開いて蓄熱漕から第
２のバイパス管を通して真空式太陽熱集熱器に給水する
ようにすると、蓄熱漕内に水を供給する給水圧力を利用
でき、真空式太陽熱集熱器への給水量及び給湯負荷への
給湯量が不足することがない。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の太陽熱集熱装置を実施例に基
づいて詳細に説明する。

【００２０】図１は、本発明の太陽熱集熱装置のシステ
ム構成図であり、図２は、図１で使用する真空式太陽熱
集熱器の貯湯部の縦断面図である。

【００２１】図２に示すように真空式太陽熱集熱器の貯
湯部１０は、一端が密封され、他端が小口径に絞られて
開口し、内部を真空にした長尺円筒状のガラス容器１１
と、一端が密封され、他端が小口径に絞られて開口し、
全体がガラス容器１１内部に支持具１２を介して同軸状
に配置され、外表面に選択吸収膜（図示せず）が形成さ
れ、その外径がガラス容器１１の小口径開口部より大き
く、ガラス容器１１の内容積の６０％以上を占める内容
積をもつ長尺円筒状の金属製貯湯容器１３を備えてい
る。

【００２２】金属製貯湯容器１３の内部には、金属製の
長い第１の管１４が挿入され、この長い第１の管１４の
一端は、給水ヘッダー管１５に溶接によって連結してい
る。また金属製貯湯容器１３の小口径開口部には、金属
製の短い第２の管１６の一端が溶接によって連結し、こ
の短い第２の管１６の他端は、排水ヘッダー管１７に溶
接によって連結している。

【００２３】ガラス容器１１の開口部には、円筒形状の
ガラス封着金具１８の一端が封着され、このガラス封着
金具１８の他端には、その外周に被せるように円筒形状
の中継ぎ封着金具１９の一端が溶接によって取り付けら
れ、さらに中継ぎ封着金具１９は、短い第２の管１６に
溶接によって連結している。

【００２４】長い第１の管１４は、金属製貯水容器１３
内の奥方まで挿入されており、給水ヘッダー管１７を通
ってきた水は、長い第一の管１４から金属製貯湯容器１
３内に流入し、一定時間汲み置きされた後、長い第１の
管１４と短い第２の管１６との間隙を通って排水ヘッダ
ー管１７に排出されることになる。

【００２５】次にこのような貯湯部の複数本がヘッダー
管によって連結されて構成される真空式太陽熱集熱器１
０を用いて図１に示すような太陽熱集熱装置を作製し
た。

【００２６】真空式太陽熱集熱器１０の貯湯部は、４本
１組で１ユニットとされ、これが３ユニット連結されて
いる。給水側に位置するユニットの給水ヘッダー管１５
には、往き配管２０の一端が連結され、排水側に位置す
るユニットの排水ヘッダー管１７には、戻り配管２１の
一端が連結されている。また最も排水側に近い真空式太
陽熱集熱器１０の貯湯部の金属製貯湯容器１３内には、
湯温を検知するための第１のセンサー２２が取り付けら
れている。

【００２７】給水ヘッダー管１５に取り付けられた往き
配管２０の他端は、蓄熱漕２３に連結され、往き配管２
０の途中には、循環ポンプ２４と、これを迂回する第２
のバイパス管２５が取り付けられ、さらにこの第２のバ
イパス管２５には電動弁２６が取り付けられている。

【００２８】また排水ヘッダー管１７に取り付けられた
戻り配管２１の他端も蓄熱漕２３に連結されており、そ
の途中には、第１の三方弁２７が取り付けられている。
蓄熱漕２３には、内部の湯温を検知する第２のセンサー
２８が取り付けられており、蓄熱漕２３は給湯配管２９
によって給湯負荷３０と連結されている。給湯配管２９
の途中には、第２の三方弁３１が取り付けられ、この第
２の三方弁３１と第１の三方弁２７とは、第１のバイパ
ス管３２によって連結している。また給湯配管２９に取
り付けられた第２の三方弁３１と給湯負荷３０との間に
は、給湯加圧ポンプ３３と第３のセンサー３４が取り付
けられ、第３のセンサー３４によって給湯負荷３０への
給湯の有無を確認するようになっている。

【００２９】戻り配管２１の上方には、逃し弁３５が設
けられ、戻り配管２１内の圧が異常に上昇した時、開く
ようになっている。また蓄熱漕２３には、給水配管３６
が連結されており、給水配管３６の途中には、減圧逆止
弁３７が設けられている。

【００３０】次にこの太陽熱集熱装置の動作を詳しく説
明する。

【００３１】給湯負荷３０から湯を取り出していない
時、戻り配管２１の途中に設けられた第１の三方弁２７
は、戻り配管２１の集熱回路側に開いている。真空式太
陽熱集熱器１０内の第１のセンサー２２の検知する温度
が、蓄熱漕２３内の第２のセンサー２８の検知する温度
より７℃以上高くなると、往き配管２０の途中に設けら
れた循環ポンプ２４が発動し、蓄熱漕２３内の湯が往き
配管２０から真空式太陽熱集熱器１０内に供給され、真
空式太陽熱集熱器１０内の湯が戻り配管２１から蓄熱漕
２３内に供給される。その後、第１のセンサー２２の検
知する温度が、第２のセンサー２８の検知する温度より
３℃高くなった時、循環ポンプ２４が停止する。

【００３２】また第１のセンサー２２の検知する温度の
方が、第２のセンサー２８の検知する温度より高い時、
給湯負荷３０から湯を取り出すと、それを第３のセンサ
ー３４が検知し、第１の三方弁２７が戻り配管２１と第
１のバイパス管３２に連結する方向に開き、第２の三方
弁３１が第１のバイパス管３２と給湯配管２９の給湯負
荷３０側に開き、さらに第２のバイパス管２５に取り付
けられた電動弁２６が発動し、往き配管２０に取り付け
られた循環ポンプ２４が停止する。これによって真空式
太陽熱集熱器１０内の湯が、戻り配管２１、第１のバイ
パス管３２及び給湯配管２９を経て給湯負荷３０から取
り出されることになる。

【００３３】一方、第１のセンサー２２の検知する温度
の方が、第２のセンサー２８の検知する温度より低い時
あるいは両者の検知する温度が同じ時、給湯負荷３０か
ら湯を取り出すと、それを第３のセンサー３４が検知
し、第１の三方弁２７が集熱回路側に開放し、第２の三
方弁３１が給湯配管２９の給湯負荷３０側に開放し、蓄
熱漕２３内の湯が給湯配管２９を経て給湯負荷３０から
取り出される。

【００３４】蓄熱漕２３から湯が取り出されると、給水
管３６から蓄熱漕２３に水が供給され、蓄熱漕２３内の
湯温が徐々に低下するが、第１のセンサー２２の検知す
る温度の方が第２のセンサー２８の検知する温度より７
℃以上高くなると、第１の三方弁２７が戻り配管２１と
第１のバイパス３２に連結する方向に開放し、第２の三
方弁３１が第１のバイパス管３２と給湯配管３０の給湯
負荷２９側に開放し、真空式太陽熱集熱器１０内の湯が
戻り配管２１、第１のバイパス管３２及び給湯配管２９
を経て給湯負荷２９から取り出される。また電動弁２６
が発動し、循環ポンプ２４が閉じ、蓄熱漕２３内の湯
が、第２のバイパス管２５と往き配管２０を経て真空式
太陽熱集熱器１０内に供給される。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明の真空式太陽熱集熱
装置によると、大容量の貯湯部を有する真空式太陽熱集
熱器と蓄熱漕を備え、水を強制循環させる太陽熱集熱装
置であって、蓄熱漕のみならず、真空式太陽熱集熱器か
らも湯を取り出すことができ、有効利用を図ることが可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽熱集熱装置のシステム構成図であ
る。

【図２】図１における真空式太陽熱集熱器の貯湯部の縦
断面図である。

【符号の説明】

１０ 真空式太陽熱集熱器の貯湯部 １１ ガラス容器 １３ 金属製貯湯容器 １５ 給水ヘッダー管 １７ 排水ヘッダー管 ２０ 往き配管 ２１ 戻り配管 ２２ 第１のセンサー ２３ 蓄熱漕 ２４ 循環ポンプ ２５ 第２のバイパス管 ２６ 電動弁 ２７ 第１の三方弁 ２８ 第２のセンサー ２９ 給湯配管 ３０ 給湯負荷 ３１ 第２の三方弁 ３２ 第１のバイパス管 ３３ 給湯加圧ポンプ ３４ 第３のセンサー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大容量の貯湯部を有し、内部に湯温を検
   知する第１のセンサーが取り付けられた真空式太陽熱集
   熱器と、真空式太陽熱集熱器によって温められた湯を蓄
   え、内部に湯温を検知する第２のセンサーが取り付けら
   れた蓄熱漕と、蓄熱漕から真空式太陽熱集熱器に連結す
   る往き配管の途中に取り付けられた循環ポンプと、真空
   式太陽熱集熱器から蓄熱漕に連結する戻り配管の途中に
   取り付けられた第１の三方弁と、蓄熱漕から給湯負荷に
   連結する給湯配管の途中に取り付けられた第２の三方弁
   と、第１の三方弁と第２の三方弁を連結する第１のバイ
   パス管と、給湯配管の途中に取り付けられ、給湯負荷へ
   の給湯有無を検知する第３のセンサーを備えてなり、各
   センサーによって第１の三方弁と第２の三方弁の切り換
   えと、循環ポンプの発停を制御することを特徴とする太
   陽熱集熱装置。
2. 【請求項２】 給湯配管に取り付けられた第２の三方弁
   から給湯負荷までの間に給湯加圧ポンプが取り付けられ
   てなることを特徴とする請求項１の太陽熱集熱装置。
3. 【請求項３】 往き配管の途中に、循環ポンプを迂回す
   るようにして第２のバイパス管が連結され、第２のバイ
   パス管に電動弁が取り付けられてなることを特徴とする
   請求項１の太陽熱集熱装置。