JPH11148726A - 太陽熱利用給湯システム - Google Patents

太陽熱利用給湯システム

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Publication number
JPH11148726A
JPH11148726A JP9336372A JP33637297A JPH11148726A JP H11148726 A JPH11148726 A JP H11148726A JP 9336372 A JP9336372 A JP 9336372A JP 33637297 A JP33637297 A JP 33637297A JP H11148726 A JPH11148726 A JP H11148726A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
hot water
heat exchanger
temperature sensor
solar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9336372A
Other languages
English (en)
Inventor
Kiyoshi Ohashi
清 大橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Electric Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Glass Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Glass Co Ltd filed Critical Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority to JP9336372A priority Critical patent/JPH11148726A/ja
Publication of JPH11148726A publication Critical patent/JPH11148726A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

Landscapes

  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 貯湯槽内のお湯が高温になっても、循環ポン
プを停止することなく、貯湯槽内の湯温の上昇を防止で
き、熱媒体を劣化させることなく使用できる太陽熱利用
給湯システムを提供することを目的とする。 【解決手段】 この制御条件は、第2の温度センサー2
5の検知温度が、第1の温度センサー24の検知温度よ
り7℃高い時、循環ポンプ15を起動し、第2の温度セ
ンサー25の検知温度が第1の温度センサー24の検知
温度より3℃高い時に循環ポンプ15を停止するという
ものである。尚、第1の設定温度は75℃とし、第2の
設定温度は65℃とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽熱を利用して給湯
を行う太陽熱利用給湯システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より太陽熱利用給湯システムとし
て、次のものが知られている。
【0003】(1)太陽熱集熱器が貯湯槽を兼ね、水を
直接太陽熱集熱器に供給して加熱し、貯湯される汲み置
き式のシステム
【0004】(2)太陽熱集熱器の上方に貯湯槽を配置
し、太陽熱集熱器で加熱されたお湯が自然対流で貯湯槽
内の水と入れ替わり貯湯される自然循環式のシステム
【0005】(3)太陽熱集熱器から離れたところに貯
湯槽を配置し、貯湯槽内の水を直接循環ポンプで太陽熱
集熱器に供給して加熱する直接加熱型強制循環式のシス
テム
【0006】(4)太陽熱集熱器から離れたところに貯
湯槽を配置し、貯湯槽に熱交換器を内蔵させ、専用の熱
媒体(例えば不凍液等)を循環ポンプで太陽熱集熱器に
供給して加熱し、熱交換器に熱媒体を流して貯湯槽内の
水を加熱する間接加熱型強制循環式のシステム
【0007】これらのシステムの中で、(4)の間接加
熱型強制循環システムは、冬期における配管の凍結防止
に最も優れたシステムとして知られている。
【0008】この間接加熱型強制循環システムでは、図
2に示すように、太陽熱集熱器10の入口と熱交換器1
1の出口を連結する往き配管12と、太陽熱集熱器10
の出口と熱交換器11の入口を連結する戻り配管13に
よって太陽熱集熱器10と貯湯槽14が接続される。
【0009】往き配管12には、循環ポンプ15と、熱
媒体を貯めるためのリザーブタンク16が取り付けら
れ、熱交換器11から出た熱媒体は、往き配管12から
リザーブタンク16に入り、さらにリザーブタンク16
から出て、循環ポンプ15を経た後、往き配管12から
太陽熱集熱器10に流れ、太陽熱集熱器10で加熱され
る。太陽熱集熱器10で温められた熱媒体は、戻り配管
13から熱交換器11に流れ、貯湯槽14内の水を間接
的に加熱して熱交換器11から出ていく。
【0010】一般に太陽熱集熱器10の出口には、熱媒
体の温度を検知する高温側温度センサー17が取り付け
られ、また貯湯槽14には、貯湯槽14底部の水温を検
知する低温側温度センサー18が取り付けられ、高温側
温度センサー17の検知温度と低温側温度センサー18
の検知温度との差が一定温度以上になると、循環ポンプ
15が起動して熱媒体が循環し、一方、両者の温度差が
一定温度以下になると、循環ポンプ15が停止するとい
う制御を行う。
【0011】従って、晴天日の朝に太陽が出て、太陽熱
集熱器10内の熱媒体が加熱され温度が上がり、その熱
媒体温度と貯湯槽14内の水温との差が、一定温度以上
になると、循環ポンプ15が起動して集熱運転を始め
る。そして日中、集熱し続けた後、太陽熱集熱器10内
の熱媒体温度と貯湯槽14内の湯温との差が一定温度以
下になると、循環ポンプ15が停止して放熱運転を防止
し、効率良く太陽熱を集熱する。
【0012】また貯湯槽14の上部には、給湯配管19
が取り付けられ、貯湯槽14の底部には、給水配管20
が取り付けられており、給湯配管19から一定量のお湯
が外部に取り出されると、同量の水が給水配管20を介
して貯湯槽14内に供給される。尚、図中の21は空気
抜き弁、22は安全弁、23は減圧逆止弁を示すもので
ある。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上記した間接加熱型強
制循環式のシステムでは、貯湯槽14内のお湯の使用量
が少なかったり、全く使用されない時に晴天日が続く
と、貯湯槽14内のお湯が高温になって危険であるた
め、通常は、貯湯槽14内の湯温が80〜90℃に達し
た時点で循環ポンプ15を停止して集熱運転を止め、そ
れ以上温度が上がるのを防止するようにしている。
【0014】しかしながら、このように循環ポンプ15
を停止した時に、日射量が大きいと、太陽熱集熱器10
内に残っている熱媒体が加熱され、100℃以上になる
場合があり、熱媒体の耐熱温度を越えるため、熱媒体が
著しく劣化し、寿命が短くなるという問題があった。
【0015】通常、熱媒体としては、ポリプロピレング
リコール等の不凍液が使用されるが、これが劣化する
と、早急にリザーブタンクから全ての熱媒体を抜き出
し、新たな熱媒体を供給する必要があり、これらの作業
回数が増えることは、コストや作業性の点から望ましく
ない。また熱媒体が劣化すると、最悪の場合、蒸発残留
物が、太陽熱集熱器内や循環経路に詰まってしまい運転
不能となることもあった。
【0016】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、貯湯槽内のお湯が高温になっても、循環ポンプ
を停止することなく、貯湯槽内の湯温の上昇を防止で
き、熱媒体を劣化させることなく使用できる太陽熱利用
給湯システムを提供することを目的とするものである。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の太陽熱利用給湯
システムは、太陽熱集熱器と、お湯を貯める貯湯槽と、
貯湯槽の底部付近に取り付けられた熱交換器と、太陽熱
集熱器の入口と熱交換器の出口を連結する往き配管と、
太陽熱集熱器の出口と熱交換器の入口を連結する戻り配
管と、往き配管の途中に取り付けられ、太陽熱集熱器と
熱交換器の間で熱媒体を循環させるための循環ポンプ
と、熱交換器の出口と循環ポンプの間の往き配管に取り
付けられたリザーブタンクと、循環ポンプの起動・停止
を行う制御回路と、貯湯槽の底部に取り付けられた給水
配管と、貯湯槽の上部に取り付けられた給湯配管と、貯
湯槽内の熱交換器の近傍に取り付けられた湯温を検知す
る温圧弁又は温調弁を備えてなり、貯湯槽内の熱交換器
の近傍に湯温を検知する第1の温度センサーが取り付け
られ、太陽熱集熱器の出口付近に熱媒体温度を検知する
第2の温度センサーが取り付けられ、第2の温度センサ
ーの検知温度が、第1の温度センサーの検知温度より一
定温度以上高くなると、循環ポンプが起動し、第2の温
度センサーの検知温度と第1の温度センサーの差が一定
温度以下になると、循環ポンプが停止し、且つ、第1の
温度センサーの検知温度が、予め設定された第1の設定
温度以上になったときは、第2の温度センサーの検知温
度に関係なく、第1の設定温度よりも低く設定された第
2の設定温度以下になるまで循環ポンプを運転し続ける
ことを特徴とする太陽熱利用給湯システム。
【0018】また本発明の太陽熱利用給湯システムは、
温圧弁又は温調弁の設定温度が60〜99℃であり、第
1の設定温度が55〜90℃であり、第2の設定温度が
45〜80℃であることを特徴とする。
【0019】
【作用】本発明の太陽熱利用給湯システムにおいては、
通常の集熱運転時、すなわち第2の温度センサーの検知
温度が、第1の温度センサーの検知温度より一定温度以
上高くなると、循環ポンプが起動し、熱媒体が熱交換
器、往き配管、太陽熱集熱器、戻り配管の順に流れる。
そして第2の温度センサーの検知温度と第1の温度セン
サーの検知温度の差が一定温度以下になると、循環ポン
プが停止するが、このときの貯湯槽内の湯温は低く、太
陽熱集熱器内の熱媒体の温度は貯湯槽内の湯温より一定
温度以上高くはならない。
【0020】ところが貯湯槽内のお湯の使用量が少ない
時や未使用の時に晴天日が続き、循環ポンプが起動して
貯湯槽内の湯温が上昇し、第1の温度センサーの検知温
度が、予め設定された第1の設定温度以上に達すると、
第2の温度センサーの検知温度に関係なく循環ポンプが
運転し続ける。
【0021】この時、日射量が小さいと放熱運転にな
り、貯湯槽内の熱交換器付近の湯温は保持されるか、あ
るいは冷却されるので、貯湯槽内の湯温は第1の設定温
度以下に下がり、さらに夕方や夜間にも循環ポンプが運
転し続け、第1の温度センサーで検知される熱交換器付
近の湯温が、第1の設定温度よりも低く設定された第2
の設定温度以下になると、循環ポンプが停止する。尚、
熱交換器より上方部分の貯湯槽内の湯温は、放熱運転の
影響を受けないため、ほぼ第1の設定温度を維持するこ
とになる。
【0022】また第1の温度センサーの検知温度が、第
1の設定温度以上に達して循環ポンプが運転し続けた
時、日射量が大きいと、貯湯槽内の湯温は、さらに上昇
するが、温圧弁又は温調弁の設定温度に達すると、熱交
換器付近のお湯が排出され、それと同時に同量の水が貯
湯槽の底部から熱交換器付近に供給され、第1の温度セ
ンサーの検知温度が、温圧弁や温調弁の設定温度以下に
なると、それらの弁が閉じ、給水が停止する。
【0023】さらに循環ポンプが運転し続け、熱交換器
周辺の水が加熱され、再び貯湯槽内の湯温が温圧弁又は
温調弁の設定温度に達すると、再び温圧弁又は温調弁が
貯湯槽の底部付近に位置する熱交換器周辺のお湯だけを
貯湯槽の外部に排出するという動作を繰り返す。従って
熱交換器よりも上方の貯湯槽内のお湯は温圧弁又は温調
弁の設定温度以上に加熱されることがない。
【0024】また本発明においては、温圧弁又は温調弁
が、貯湯槽の底部付近に位置する熱交換器周辺に取り付
けられているため、熱交換器よりも上方の貯湯槽内のお
湯は排出されにくく、排出量は僅かな量で済む。
【0025】さらに本発明においては、上記のように貯
湯槽内の湯温が、第1の設定温度以下(日射量が小さい
場合)、あるいは温圧弁又は温調弁の設定温度以下(日
射量が大きい場合)に抑制されるので、温圧弁又は温調
弁の設定温度を熱媒体の耐熱温度以下、具体的には、6
0〜99℃にし、また第1の設定温度は温圧弁又は温調
弁の設定温度より低く、具体的には、55〜90℃にし
ておけば、太陽熱集熱器内の熱媒体の劣化を防止するこ
とができる。尚、第2の設定温度は、第1の設定温度よ
りも低く、具体的には、45〜80℃にしておけば、熱
交換器付近のお湯を水温まで冷却する必要がなく、循環
ポンプの運転時間を最小限にすることができる。
【0026】
【実施例】以下、本発明の太陽熱利用給湯システムを実
施例に基づいて詳細に説明する。
【0027】図1は、本発明の太陽熱利用給湯システム
を示す説明図である。
【0028】図中、太陽熱集熱器10は、真空ガラス管
(外径φ126mm×全長2830mm)の中に、表面
を選択吸収膜処理した幅116mm、長さ2620m
m、厚み0.4mmの鉄製集熱板と、この鉄製集熱板の
中心軸にプレスでかしめられた外径φ15.88mm、
厚み0.6mmの銅製熱媒管をサポータで保持して収納
した形態を有する集熱管を12本使用したものであり、
その有効集熱面積は、3.64m2 である。また貯湯槽
14は、ステンレス製(外径φ530mm×全長144
5mm)で、貯湯量は、約300リットルである。貯湯
槽14内に取り付けられた熱交換器11は、ステンレス
製(外径φ16mm×全長8m)であり、伝熱面積は、
0.4m2 、取付位置は貯湯槽14の底面から50〜2
50mmの範囲である。
【0029】リザーブタンク16は、ポリエチレン成形
品であり、その容量は約20リットルである。循環ポン
プ15の出力は100V・115Wであり、減圧逆止弁
23の設定圧力は0.80kg/cm2 であり、安全弁
22の設定圧力は0.95kg/cm2 であり、熱媒体
としてポリプロピレングリコールの不凍液を使用した。
【0030】貯湯槽14内の下部には、湯温を検知する
第1の温度センサー24が取り付けられ、太陽熱集熱器
10の出口付近には、第2の温度センサー25が取り付
けられている。これらの温度センサー24、25は、い
ずれもサーミスタであり、循環ポンプ15の動きを制御
する制御盤に接続されている。
【0031】この制御条件は、第2の温度センサー25
の検知温度が、第1の温度センサー24の検知温度より
7℃高い時、循環ポンプ15を起動し、第2の温度セン
サー25の検知温度が第1の温度センサー24の検知温
度より3℃高い時に循環ポンプ15を停止するというも
のである。
【0032】貯湯槽14内の熱交換器11近傍の側壁に
取り付けられた温調弁26は、ワックスサーモタイプの
ものであり、その設定温度は、85℃とした。温調弁2
6のサーモ(感温部)の長さは、熱交換器11の寸法・
形状によって変化するが、熱交換器11に接触しない程
度にできるだけ長くして、熱交換器11周辺の湯温を検
知するように設定する。温調弁26の取付位置は、貯湯
槽14の底面から230mmの位置とした。尚、第1の
設定温度は75℃とし、第2の設定温度は65℃とし
た。
【0033】
【発明の効果】以上のように、本発明の太陽熱利用給湯
システムによると、貯湯槽内のお湯の使用量が少なかっ
たり、全く使用されない時に晴天日が続き、貯湯槽内の
お湯が高温になっても、循環ポンプを停止することな
く、貯湯槽内の湯温の上昇を防止できるため、熱媒体を
劣化させることなく使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の太陽熱利用給湯システムを示す説明図
である。
【図2】従来の太陽熱利用給湯システムを示す説明図で
ある。
【符号の説明】
10 太陽熱集熱器 11 熱交換器 12 往き配管 13 戻り配管 14 貯湯槽 15 循環ポンプ 16 リザーブタンク 17 高温側温度センサー 18 低温側温度センサー 19 給湯配管 20 給水配管 24 第1の温度センサー 25 第2の温度センサー 26 温調弁

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 太陽熱集熱器と、お湯を貯める貯湯槽
    と、貯湯槽の底部付近に取り付けられた熱交換器と、太
    陽熱集熱器の入口と熱交換器の出口を連結する往き配管
    と、太陽熱集熱器の出口と熱交換器の入口を連結する戻
    り配管と、往き配管の途中に取り付けられ、太陽熱集熱
    器と熱交換器の間で熱媒体を循環させるための循環ポン
    プと、熱交換器の出口と循環ポンプの間の往き配管に取
    り付けられたリザーブタンクと、循環ポンプの起動・停
    止を行う制御回路と、貯湯槽の底部に取り付けられた給
    水配管と、貯湯槽の上部に取り付けられた給湯配管と、
    貯湯槽内の熱交換器の近傍に取り付けられた湯温を検知
    する温圧弁又は温調弁を備えてなり、貯湯槽内の熱交換
    器の近傍に湯温を検知する第1の温度センサーが取り付
    けられ、太陽熱集熱器の出口付近に熱媒体温度を検知す
    る第2の温度センサーが取り付けられ、第2の温度セン
    サーの検知温度が、第1の温度センサーの検知温度より
    一定温度以上高くなると、循環ポンプが起動し、第2の
    温度センサーの検知温度と第1の温度センサーの検知温
    度の差が一定温度以下になると、循環ポンプが停止し、
    且つ、第1の温度センサーの検知温度が、予め設定され
    た第1の設定温度以上になったときは、第2の温度セン
    サーの検知温度に関係なく、第1の設定温度よりも低く
    設定された第2の設定温度以下になるまで循環ポンプを
    運転し続けることを特徴とする太陽熱利用給湯システ
    ム。
  2. 【請求項2】 温圧弁又は温調弁の設定温度が60〜9
    9℃であり、第1の設定温度が55〜90℃であり、第
    2の設定温度が45〜80℃であることを特徴とする請
    求項1記載の太陽熱利用給湯システム。
JP9336372A 1997-11-19 1997-11-19 太陽熱利用給湯システム Pending JPH11148726A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9336372A JPH11148726A (ja) 1997-11-19 1997-11-19 太陽熱利用給湯システム

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JP9336372A JPH11148726A (ja) 1997-11-19 1997-11-19 太陽熱利用給湯システム

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JPH11148726A true JPH11148726A (ja) 1999-06-02

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ID=18298462

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JP (1) JPH11148726A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014009915A (ja) * 2012-07-02 2014-01-20 Yazaki Energy System Corp 太陽熱利用システム及びそのポンプ制御方法
CN109442536A (zh) * 2019-01-04 2019-03-08 山东博日明能源科技有限公司 一种用于太阳能的蓄热舱及使用方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014009915A (ja) * 2012-07-02 2014-01-20 Yazaki Energy System Corp 太陽熱利用システム及びそのポンプ制御方法
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