JPH0788979B2 - 太陽熱集熱システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は太陽熱集熱器，集熱ポンプ，主蓄熱槽，補助蓄
熱槽等を備えた密閉式又は半密閉式となる太陽熱集熱シ
ステムに関するものである。

〈従来の技術〉 従来、一般に用いられている太陽熱集熱システムとして
は、例えば第２図に示すように集熱器１および集熱配管
５内に、常に熱媒体が滞留している集熱システムが知ら
れている。この場合、集熱運転終了時に高温の熱媒体が
集熱器１および集熱配管５内に残り、翌日の集熱運転開
始までには放熱により外気温度近くまで温度が低下す
る。また、これに対して集熱運転終了時、集熱ポンプの
運転停止と同時に、主蓄熱槽に熱媒体を回収する開放回
路集熱システム（図示せず）もあるが、このシステムで
は熱損失は少ないが、集熱系内に空気が入り込み腐食の
原因となる。

即ち、第２図にあって、夜間に冷却された配管内の熱媒
体が直接主蓄熱槽３内に持ち込まれるのを防ぐため、集
熱ポンプ２が運転しても集熱系内の温度が低い間は、主
蓄熱槽３側の弁４を閉とし、バイパス弁６を開として集
熱系内の温度が上昇するまでバイパス運転を行なう。然
る後、集熱系内の温度が所定の値まで上昇した後に始め
て弁４を開き、バイパス弁６を閉じ主蓄熱槽３に蓄熱を
開始するものである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかし、この場合、冷却されている集熱系の温度を所定
の温度まで上昇させるには、かなりの時間を必要とし、
特に集熱温度が高いほどこれ等の熱損失が大きくなるも
のである。

本発明は上記実情に鑑み、集熱運転終了時（夜間等）に
集熱系の高温熱媒体を補助蓄熱槽に収容し、集熱系統が
冷却されることによる熱損失の少ない太陽熱集熱システ
ムを提供することを目的としたものである。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は、太陽熱集熱器及び集熱ポンプを集熱配管によ
って環状に配管接続すると共に、集熱ポンプより上流側
に主蓄熱槽を弁を介して配管接続し、集熱ポンプの下流
側の集熱配管の途中に補助蓄熱槽の上部を第１の補助集
熱配管によって接続し、この第１の補助集熱配管と集熱
配管との分岐点の上流側の集熱配管と補助蓄熱槽の下部
とを介して第２の補助集熱配管によって接続し、第１の
補助集熱配管と集熱配管との分岐点の下流側の集熱配管
と補助蓄熱槽の下部とを弁を介して第３の補助集熱配管
によって接続し、通常の集熱運転時に補助蓄熱槽をバイ
パスし主蓄熱槽のみに蓄熱し、夕方等の集熱運転終了時
に主蓄熱槽への熱媒体流入を遮断すると共に、この集熱
配管内に残った高温熱媒体を第１の補助集熱配管を介し
て補助蓄熱槽の上部より導入し、該補助蓄熱槽の下部よ
り流出した低温熱媒体を第３の補助集熱配管を介して前
記集熱配管内に置換し、翌日などの再度の集熱運転開始
時に集熱配管内の低温熱媒体を第２の補助集熱配管を介
して補助蓄熱槽の下部より補助蓄熱槽内に戻し、補助蓄
熱槽内の高温熱媒体を第１の補助集熱配管を介して集熱
配管へ流し、前記集熱配管内を補助蓄熱槽から流出した
高温熱媒体とし、且つこの時主蓄熱槽側を開路とするも
のである。

〈作 用〉 上記のような太陽熱集熱システムによれば、通常の集熱
運転時には放熱器に臨む主蓄熱槽にのみ高温熱媒体を循
環蓄熱し、集熱運転終了時に主蓄熱槽への循環を遮断
し、集熱配管内の高温熱媒体を補助蓄熱槽内の低温熱媒
体と温度成層作用によって置換し、再度の集熱運転時に
この補助蓄熱の高温熱媒体を集熱配管内に戻し、夜間等
にあって集熱系統が冷却されることによる熱損失をでき
るだけ減少し、熱効率を上げるものである。

〈実施例〉 以下、本発明を実施例の図面に基づいて詳述すれば、次
の通りである。

１は屋根上等に傾斜設置する集熱器で、該集熱器１の上
端の流出口より下端の流入口に向け循環する集熱配管５
を接続し、該集熱配管５の上部分岐点ｆに設けた弁４を
介して主蓄熱槽３を設け、該主蓄熱槽３には負荷側温水
循環ポンプ８を介して負荷９を取付け、且つ主蓄熱槽３
の戻り管部を前記集熱配管５の上部分岐点ｆに続くバイ
パス弁６の下端の分岐点ｇに接続し、該集熱配管５の一
部に介在した集熱ポンプ２の先端に連設した弁11,12の
両側の分岐点a,cより配管せる補助集熱配管5a,5bを、温
度成層型の補助蓄熱槽10の下端に接続すると共に、該補
助蓄熱槽10の上端に接続した補助集熱配管5cを前記弁1
1,12の中間となる分岐点ｂに連結する。７は集熱配管５
の上端の分岐点ｅの上方に配設した膨張タンクである。

いまこの作用を説明すると、通常の集熱運転時は循環路
となる集熱配管５の弁４、弁11、弁12を開とし、バイパ
ス弁６と補助集熱配管5a,5bに設けた弁13,14を閉とす
る。ここにおいて、集熱媒体は主蓄熱槽３を経由し補助
蓄熱槽10を迂回して主蓄熱槽３に蓄熱を行なう。１日の
集熱運転が終了しそれ以上の集熱が不可能になった時点
で、集熱器１および集熱配管５系統にはまだ集熱温度の
熱媒体が残っているので、この高温熱媒体を補助蓄熱槽
10に回収する操作を行なう。

即ち、先ず熱回収に当っては、弁6,11,14を開とし、弁
4,12,13を閉として集熱ポンプ２を運転すると、この熱
媒体は該集熱ポンプ２より分岐点ａ、弁11、分岐点ｂを
経て補助蓄熱槽10に上方より流入し、該補助蓄熱槽10内
の低温熱媒体を温度成層作用にて下端から押し出し、弁
14から分岐点ｃを経て集熱器１、分岐点e,f、弁６、分
岐点ｇより前記集熱ポンプ２へと流れる。従って、集熱
系内の熱媒体は補助蓄熱槽10に回収される。このように
熱回収が終了したとき集熱ポンプ２を停止する。

この補助蓄熱槽10は保温材等を配し充分な保温が可能
で、翌日の集熱運転開始までの放熱損失を最小とする。

次に、翌日集熱運転が可能となった時点で補助蓄熱槽10
内に蓄えていた高温の熱媒体と集熱系内の低温の熱媒体
の入換えを行なう。先ず、弁6,13,12を開とし、弁4,11,
14を閉として集熱ポンプ２を運転すると、低温熱媒体は
集熱ポンプ２から分岐点ａ、弁13、分岐点ｈを経て補助
蓄熱槽10の下方より流入する。このため、補助蓄熱槽10
の高温熱媒体は上方へ押上げられて流出し分岐点ｂ、弁
12、分岐点ｃから集熱器１に向い、更に分岐点e,f、弁
６、集熱ポンプ２へと循環する。即ち、補助蓄熱槽10内
は熱回収と熱放出時の出入口を逆転することにより確実
に高温熱媒体と低温熱媒体が置換される。

勿論、この主蓄熱槽３の下部に補助蓄熱槽10の役割をも
たせ一体とすることも可能で、また弁4,6,11,12,13,14
は三方切替弁に置き換えることも自在である。

〈発明の効果〉 上述のように本発明の太陽熱集熱システムは、集熱運転
終了時、集熱系内に残っていた高温の熱媒体を補助蓄熱
槽に回収し、翌日の集熱運転開始時に集熱系に戻すこと
によって、放熱損失を最小に抑え太陽熱利用システムの
効率を上げることができる。特に、集熱温度が100℃以
上の高温集熱システムでは集熱系内熱媒体の熱容量に起
因する放熱損失が大きな割合を占めるようになるため、
本発明による効果が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の太陽熱集熱システムの系統図、第２図
は従来の太陽熱集熱システムの系統図である。 １……太陽熱集熱器、２……集熱ポンプ、３……主蓄熱
槽、４……弁、５……集熱配管、６……バイパス弁、７
……膨張タンク、８……負荷側温水循環ポンプ、９……
負荷、10……補助蓄熱槽、11,12,13,14……弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 定康 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−4761（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】太陽熱集熱器及び集熱ポンプを集熱配管に
   よって環状に配管接続すると共に、集熱ポンプより上流
   側に主蓄熱槽を弁を介して配管接続し、集熱ポンプの下
   流側の集熱配管の途中に補助蓄熱槽の上部を第１の補助
   集熱配管によって接続し、この第１の補助集熱配管と集
   熱配管との分岐点の上流側の集熱配管と補助蓄熱槽の下
   部とを弁を介して第２の補助集熱配管によって接続し、
   第１の補助集熱配管と集熱配管との分岐点の下流側の集
   熱配管と補助蓄熱槽の下部とを弁を介して第３の補助集
   熱配管によって接続し、通常の集熱運転時に補助蓄熱槽
   をバイパスし主蓄熱槽のみに蓄熱し、夕方等の集熱運転
   終了時に主蓄熱槽への熱媒体流入を遮断すると共に、こ
   の集熱配管内に残った高温熱媒体を第１の補助集熱配管
   を介して補助蓄熱槽の上部より導入し、該補助蓄熱槽の
   下部より流出した低温熱媒体を第３の補助集熱配管を介
   して前記集熱配管内に置換し、翌日などの再度の集熱運
   転開始時に集熱配管内の低温熱媒体を第２の補助集熱配
   管を介して補助蓄熱槽の下部より補助蓄熱槽内に戻し、
   補助蓄熱槽内の高温熱媒体を第１の補助集熱配管を介し
   て集熱配管へ流し、前記集熱配管内を補助蓄熱槽から流
   出した高温熱媒体とし、且つこの時主蓄熱槽側を開路と
   することを特徴とした太陽熱集熱システム。