JPH0749324Y2 - 太陽熱蓄熱器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、太陽熱貯熱器に関する。

従来の技術 従来、ソーラーシステムとしては、屋根上に集熱器およ
び地上に蓄熱槽をそれぞれ別々に設置し、その間を配管
で連結した分離型の太陽熱温水器、並びに集熱器と貯湯
槽とが一体となされた屋根設置型の太陽熱温水器が一般
に知られており、また最近では、本出願人によって、太
陽熱集熱部と蓄熱部とが一体となっていて、建物の壁に
一体に組み込んだりあるいは壁に沿って設置することが
できるいわゆる壁面設置型の太陽熱蓄熱器が提案された
（例えば特願昭63-304481号公報参照）。

考案が解決しようとする課題 しかし、上記従来の集熱器・蓄熱槽分離型の太陽熱温水
器や、屋根設置型の太陽熱温水器では、いずれも外部配
管が長く、施工が容易でないうえに、いわゆる熱損失が
多いという問題があった。また前者の分離型の太陽熱温
水器の場合、蓄熱槽を地上だけでなく、ベランダ等に設
置することも行なわれているが、これではベランダの有
効利用スペースが狭められてしまうし、熱媒を循環ポン
プで強制循環させるタイプのものでは、施工が一層面倒
であるとともに、メンテナンス（維持管理）が容易でな
く、かつ運転コストが高くつくという問題があった。

また、上記先提案による壁面設置型の太陽熱蓄熱器によ
れば、太陽熱集熱部と蓄熱部とが一体となっているため
に、非常にコンパクトで、建物の壁に組み込むことによ
りベランダ等のスペースを狭めることもなく、しかも外
部配管が不要であり、従って熱損失が非常に少なく、ま
た施工およびメンテナンスが容易であるとともに、温水
等熱媒の循環に動力を使用しないために運転コストが安
くつく、という利点がある。

この考案の目的は、上記の従来技術の問題を解決し、加
えて上記先提案のコンパクトな壁面設置型の太陽熱蓄熱
器をさらに一歩進めたもので、外装箱内に収められた太
陽熱集熱板と蓄熱槽とを連結する上部連結パイプの中間
に、温度感知作動式逆止弁を内蔵する中継タンクとを介
在させて、この逆止弁の作動を確実なものとすることに
より、太陽熱集熱板および蓄熱槽内の温水等熱媒の循環
を非常に速やかに行なわしめるようにして、太陽熱集熱
性能を大幅に増大することができる、太陽熱蓄熱器を提
供しようとするにある。

課題を解決するための手段 この考案は、上記の目的を達成するために、前面に太陽
光線透過板を備えかつ略垂直状に設置される外装箱と、
外装箱内に収められかつ流体通路を備えた太陽熱集熱板
と、外装箱内に集熱板と並列状に配置されかつ集熱板よ
り上方に突出した上方突出部を有する蓄熱槽と、集熱板
の流体通路の上端部および蓄熱槽の上方突出部の上端部
を連結する上部連結パイプと、集熱板の流体通路の下端
部および蓄熱槽の下端部を連結する下部連結パイプと、
蓄熱槽の上方突出部と略同じ高さにおいて上部連結パイ
プの中間に介在させられかつ温度感知作動式逆止弁を内
蔵する中継タンクとを備え、蓄熱槽の上方突出部の頂壁
に空気抜き弁が設けられ、中継タンクの内部に温度感知
作動式逆止弁によって開閉せられる流体通過口を有する
水平仕切壁が設けられ、この水平仕切壁より下側の中継
タンク側壁部分に空気抜きパイプが接続され、この空気
抜きパイプの先端部が蓄熱槽の上方突出部の頂壁より上
方に保持されている、太陽熱蓄熱器を要旨としている。

作用 上記太陽熱蓄熱器においては、中継タンクの中継タンク
の内部に温度感知作動式逆止弁によって開閉せられる流
体通過口を有する水平仕切壁が設けられている。

ここで、温度感知作動式逆止弁は、形状記憶合金（SM
A）製のコイルばねにより付勢された弁体を有してい
て、通常の温度が低い状態では、SMA製のコイルばねの
弾発力により弁体が中継タンクの流体通過口を閉じるよ
うに付勢されている。

そして、太陽熱集熱板内で加温された例えば温水が中継
タンク内に上昇してきて、SMA製のコイルばねがこの温
水によって加温されて、一定温度以上になると、SMA製
のコイルばねの形状が縮むように変形するため、弁体に
対する付勢力が解除されて、中継タンクの流体通過口が
開き、結局、温水が中継タンクを通過して、太陽熱集熱
板と蓄熱槽との間を循環する。

その後、夜間等になって太陽熱集熱板側の温水の温度が
下がると、この低温の温水がSMA製のコイルばねに接触
することにより、コイルばねが冷却され、これが一定温
度以下になると、コイルばねの形状が元の形状に戻るよ
うに変形するため、コイルばねの弾発力により弁体が再
び中継タンクの流体通過口を閉じるように付勢され、こ
れによって夜間等における温水の逆回りを防止すること
ができるものである。

ところで、蓄熱槽および太陽熱集熱板に熱媒の充填作業
として初期の水張りを行なうさい、蓄熱槽の上端の空気
抜き弁を開放することにより、同槽内の空気はこれを排
出することができるが、中継タンク内の水の温度が低い
初期の段階では、タンク内の温度感知式逆止弁の弁体は
SMA製のコイルばねの弾発力により水平タンク内に流体
通過口を閉じるように付勢されている。これにより従来
は、水平仕切壁より下側部分に相当な空気溜まりができ
しまう。中継タンクの中に、このような空気溜まりがあ
ると、温度感知式逆止弁のSMA製のコイルばねの感度が
悪くなり、正確な作動が行なわれず、集熱性能が低下す
るおそれがある。

そこで、この考案においては、水平仕切壁より下側の中
継タンク側壁部分に空気抜きパイプが接続され、この空
気抜きパイプの先端部が蓄熱槽の上端より上方に保持さ
れている。

従って蓄熱槽と太陽熱集熱板とに初期の水張りを行なう
さい、蓄熱槽内の空気はこれを空気抜き弁より排出する
ことができるとともに、中継タンクの水平仕切壁より下
側の空気はこれを空気抜きパイプより排出することがで
き、このため、水平仕切壁の下側部分には、もはや空気
溜まりが全くできず、これにより、温度感知式逆止弁の
SMA製のコイルばねの作動を確実なものとすることがで
きて、中継タンクを介して太陽熱集熱板および蓄熱槽内
の温水等熱媒の循環が非常に速やかに行なわれ、太陽熱
集熱性能が大幅に増大するものである。

実施例 つぎに、この考案の実施例を図面に基づいて説明する。

この明細書において、前後、左右および上下は第１図を
基準とし、前とは第１図の左側、後とは同右側、左とは
同図図面紙葉の裏側、右とは同表側、上とは同図上側、
下とは同下側をいうものとする。

図面において、この考案による太陽熱蓄熱器（10）は、
太陽光線を取り入れうるように、建物（21）の壁（22）
に略垂直状に組み込まれており、これは前面に太陽光線
透過板（２）を備えた外装箱（１）内に、膨管状かつ並
列状の流体通路（４）を有するとともに表面に太陽熱選
択吸収膜が施されたアルミニウム・ロール・ボンド製パ
ネルよりなる太陽熱集熱板（３）が収められるととも
に、この集熱板（３）と並列状に平たい箱形の蓄熱槽
（６）が収められたものである。

なお、太陽熱集熱板（３）には、並列状の流体通路
（４）だけでなく、相互に隣り合う流体通路（４）
（４）の間に、中央に向かって斜め上方に傾斜した多数
の横方向の流体通路（図示略）を設けるのが、好まし
い。

蓄熱槽（６）には集熱板（３）の上端より上方に突出し
た上方突出部（6a）が設けられており、集熱板（３）の
流体通路（４）の上端部と蓄熱槽（６）の上方突出部
（6a）の上端部とが上部連結パイプ（７）によって連結
されるとともに、集熱板（３）の流体通路（４）の下端
部および蓄熱槽（６）の下端部とが下部連結パイプ
（８）によって連結されている。

また蓄熱槽（６）の上方突出部（6a）の頂壁に空気抜き
弁（11）が設けられ、外装箱（２）の内部において蓄熱
槽（６）の裏側にはポリウレタン等の断熱材（13）が充
填され、蓄熱槽（６）の内部には、蛇行状パイプ（25）
に多数の並列状プレート・フィン（26）が結合したアル
ミニウム製クロス・フィン型熱交換器よりなる室内暖房
用熱交換器（24）が収められている。

蓄熱槽（６）の上方突出部（6a）と略同じ高さにおいて
上部連結パイプ（７）の中間に、中継タンク（５）が介
在させられ、これには温度感知作動式逆止弁（９）が内
蔵されている。

この温度感知作動式逆止弁（９）は、中継タンク（５）
内の高さの中央部に設けられた水平仕切壁（14）の上面
に流体通過口（15）を塞ぐように配置された弁体（16）
と、この弁体（16）より流体通過口（15）を通過して下
方に突出した脚部（17）と、脚部（17）の先端部に取り
付けられたばね受けストッパ（18）と、脚部（17）に巻
き掛けられて水平仕切壁（14）とばね受けストッパ（1
8）との間の介在させられた形状記憶合金（SMA）製のコ
イルばね（19）とよりなるものである。

また、水平仕切壁（14）より下側の中継タンク側壁部分
に、空気抜きパイプ（12）が接続され、この空気抜きパ
イプ（12）の先端部が蓄熱槽（６）の上方突出部（6a）
の頂壁より上方に保持されている。

上記室内暖房用熱交換器（24）の表面は、防錆処理が施
されている。熱交換器（24）の内部には、フロン等の熱
交換媒体が供給管（27）より供給されかつ蛇行状熱交換
管（25）を経て排出管（28）から排出される。これらの
供給管（27）と排出管（28）の端部はそれぞれ建物（2
1）の室内暖房器（図示略）に接続されている。

上記ヒートパイプ利用太陽熱蓄熱器においては、蓄熱槽
（６）に、これの底部の給排水管（29）から熱媒として
の水が供給される。このような初期の水張りを行なうさ
い、蓄熱槽（６）の上端の空気抜き弁（11）を開放する
ことにより、同槽（６）内の空気はこれを排出すること
ができるとともに、中継タンク（５）の水平仕切壁（1
4）より下側の空気はこれを空気抜きパイプ（12）より
排出することができ、従って中継タンク（５）内の水平
仕切壁（14）の温度感知作動式逆止弁（９）の下側部分
には空気溜まりが全くできず、このため、逆止弁（９）
のSMA製のコイルばねの作動が確実なものとなる。

ここで、中継タンク（５）内のの温度感知作動式逆止弁
（９）の作用は、つぎの通りである。

まず、通常の温度が低い状態では、SMA製のコイルばね
（19）の弾発力により弁体（16）が中継タンクの流体通
過口（15）を閉じるように付勢されている。そしていま
太陽光線透過板（２）を通過した太陽光線により太陽熱
選択吸収膜を有する集熱板（３）が加熱されると、これ
の内部の温水が太陽熱を吸収して速やかに加熱され、こ
れによって昇温しめられた温水が上部連結パイプ（７）
を通過して中継タンク（５）に至る。

中継タンク（５）内において、SMA製のコイルばね（1
9）がこの温水によって加温されて、一定温度以上にな
ると、SMA製のコイルばね（19）の形状が縮むように変
形するため、弁体（16）に対する付勢力が解除されて、
中継タンク（５）の流体通過口（15）が開き、温水は中
継タンク（５）より蓄熱槽（６）内に流入する。

温水は、さらに蓄熱槽（６）の内部に収められている熱
交換器（24）と接触して自らは冷却され、このときの放
出熱によって熱交換器（24）内の熱媒が加熱され、この
熱媒はさらに建物（21）内部の暖房器（図示略）に循環
して、室内暖房が果たされるものである。

一方、蓄熱槽（６）内で冷却せしめられた温水は、下部
連結パイプ（８）を経て、集熱板（３）の下端部に戻
り、再び太陽熱によって加熱されて、結局、温水が中継
タンク（５）を通過して、太陽熱集熱板（３）と蓄熱槽
（６）との間を循環するようになされている。

その後、夜間等になって太陽熱集熱板（３）側の温水の
温度が下がると、この低温の温水がSMA製のコイルばね
（19）に接触することにより、コイルばね（19）が冷却
され、これが一定温度以下になると、コイルばね（19）
の形状が元の形状に戻るように変形するため、コイルば
ね（19）の弾発力により弁体（16）が再び中継タンク
（５）の流体通過口（15）を閉じるように付勢され、こ
れによって夜間等における温水の逆回りを防止すること
ができるものである。

そして上記のように、蓄熱槽（６）および太陽熱集熱板
（３）に初期の水張りを行なうさい、蓄熱槽（６）の上
端の空気抜き弁を開放することにより、同槽（６）内の
空気はこれを排出することができるが、中継タンク
（５）内の温度感知式逆止弁（９）の弁体（16）は、SM
A製のコイルばね（19）の弾発力により水平仕切壁（1
4）の流体通過口（15）を閉じるように付勢されている
ため、タンク（５）内の温度が低い初期の段階では中継
タンク（５）の流体通過口（15）は閉ざされている。こ
れにより従来は、水平仕切壁（14）より下側部分に相当
な空気溜まりができて、温度感知式逆止弁（９）のSMA
製のコイルばね（19）の感度が悪くなり、正確な作動が
行なわれず、集熱性能が低下したが、この考案において
は、水平仕切壁（14）より下側の中継タンク（５）側壁
部分に空気抜きパイプ（12）が接続され、この空気抜き
パイプ（12）の先端部が蓄熱槽（６）の上端より上方に
保持されている。

従って蓄熱槽（６）と太陽熱集熱板とに初期の水張りを
行なうさい、蓄熱槽（６）側の空気はこれを空気抜き弁
（11）より排出することができるとともに、中継タンク
（５）側の水平仕切壁（14）より下側の空気はこれを空
気抜きパイプ（12）より排出することができ、このた
め、水平仕切壁（14）の下側部分には、空気溜まりが全
くできず、これにより、温度感知式逆止弁（９）のSMA
製のコイルばね（19）の作動を確実なものとすることが
でき、中継タンク（５）を介して太陽熱集熱板（３）お
よび蓄熱槽（６）内の温水等熱媒の循環が非常に速やか
に行なわれ、太陽熱集熱性能が増大する。

なお、上記実施例のように、蓄熱槽（６）内の温水を循
環させて用いる場合には、温水に防錆剤を添加するのが
好ましい。

また上記実施例では、太陽熱蓄熱器（10）の集熱板
（３）がアルミニウム・ロール・ボンド製パネルにより
つくられているため、太陽熱蓄熱器は全体として薄形で
かつコンパクトであるとともに、流体通路（４）を自由
に設定することができる利点があるが、このような集熱
板（３）としては、アルミニウム・ロール・ボンド製パ
ネルだけでなく、その他、例えば流体通路用凹部を予め
プレス加工により形成した２枚のアルミニウム板を接合
することによりつくられたものや、いわゆるチューブ・
オン・シート等であってもよい。

また集熱板（３）と熱交換器（24）は、アルミニウムだ
けでなく、銅その他の金属によりつくられていてもよ
い。

上記蓄熱槽（６）内の熱交換器（24）は、室内暖房だけ
でなく、他の機器の熱源としても使用可能である。また
場合によっては、このような熱交換器（24）の取付けを
省略して、蓄熱槽（６）内に水道水等を供給し、これを
直接給湯に使用する場合もある。

また上記ヒートパイプ利用太陽熱蓄熱器（10）は建物
（21）の側壁（22）に沿って設置してもよい。

考案の効果 この考案による太陽熱蓄熱器は、上述のように、前面に
太陽光線透過板を備えかつ略垂直状に設置される外装箱
と、外装箱内に収められかつ流体通路を備えた太陽熱集
熱板と、外装箱内に集熱板と並列状に配置されかつ集熱
板より上方に突出した上方突出部を有する蓄熱槽と、集
熱板の流体通路の上端部および蓄熱槽の上方突出部の上
端部を連結する上部連結パイプと、集熱板の流体通路の
下端部および蓄熱槽の下端部を連結する下部連結パイプ
と、蓄熱槽の上方突出部と略同じ高さにおいて上部連結
パイプの中間に介在させられかつ温度感知作動式逆止弁
を内蔵する中継タンクとを備え、蓄熱槽の上方突出部の
頂壁に空気抜き弁が設けられ、中継タンクの内部に温度
感知作動式逆止弁によって開閉せられる流体通路口を有
する水平仕切壁が設けられ、この水平仕切壁より下側の
中継タンク側壁部分に空気抜きパイプが接続され、この
空気抜きパイプの先端部が蓄熱槽の上方突出部の頂壁よ
り上方に保持されているものであるから、蓄熱槽と太陽
熱集熱板とに初期の水張りを行なうさい、蓄熱槽の上端
の空気抜き弁を開放することにより、同槽内の空気を排
出することができるとともに、中継タンクの水平仕切壁
より下側の空気は、これを空気抜きパイプより排出する
ことができ、このため、水平仕切壁の下側部分には、も
はや空気溜まりが全くできず、これにより、温度感知式
逆止弁のSMA製のコイルばねの作動を確実なものとする
ことができて、中継タンクを介して太陽熱集熱板および
蓄熱槽内の温水等熱媒の循環が非常に速やかに行なわ
れ、太陽熱集熱性能が大幅に増大するという効果を奏す
る。

勿論、この考案の太陽熱蓄熱器では、太陽熱集熱部と蓄
熱部とが一体となっているため、非常にコンパクトで、
建物の壁に組み込むことができ、また外部配管が不要
で、熱損失が非常に少なく、かつ施工およびメンテナン
スが容易であるとともに、温水等熱媒の循環に動力を使
用しないために運転コストが安くつくという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

図面はこの考案の実施例を示すもので、第１図は太陽熱
蓄熱器の要部拡大断面図、第２図は同概略背面図、第３
図は部分省略正面図、第４図は太陽熱蓄熱器の使用状態
を示す概略垂直断面図である。 （１）……外装箱、（２）……透過板、（３）……集熱
板、（４）……流体通路、（５）……中継タンク、
（６）……蓄熱槽、（6a）……上方突出部、（７）……
上部連結パイプ、（８）……下部連結パイプ、（９）…
…温度感知作動式逆止弁、（10）……太陽熱蓄熱器、
（11）……空気抜き弁、（12）……空気抜きパイプ、
（14）……水平仕切壁、（15）……流体通過孔、（16）
……弁体、（17）……脚部、（19）……形状記憶合金製
コイルばね、（21）……建物、（22）……側壁、（24）
……室内暖房用熱交換器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】前面に太陽光線透過板（２）を備えかつ略
   垂直状に設置される外装箱（１）と、外装箱（１）内に
   収められかつ流体通路（４）を備えた太陽熱集熱板
   （３）と、外装箱（１）内に集熱板（３）と並列状に配
   置されかつ集熱板（３）より上方に突出した上方突出部
   （6a）を有する蓄熱槽（６）と、集熱板（３）の流体通
   路（４）の上端部および蓄熱槽（６）の上方突出部（6
   a）の上端部を連結する上部連結パイプ（７）と、集熱
   板（３）の流体通路（４）の下端部および蓄熱槽（６）
   の下端部を連結する下部連結パイプ（８）と、蓄熱槽
   （６）の上方突出部（6a）と略同じ高さにおいて上部連
   結パイプ（７）の中間に介在させられかつ温度感知作動
   式逆止弁（９）を内蔵する中継タンク（５）とを備え、
   蓄熱槽（６）の上方突出部（6a）の頂壁に空気抜き弁
   （11）が設けられ、中継タンク（５）の内部に温度感知
   作動式逆止弁（９）によって開閉せられる流体通過孔
   （15）を有する水平仕切壁（14）が設けられ、この水平
   仕切壁（14）より下側の中継タンク側壁部分に空気抜き
   パイプ（12）が接続され、この空気抜きパイプ（12）の
   先端部が蓄熱槽（６）の上方突出部（6a）の頂壁より上
   方に保持されている、太陽熱蓄熱器。