JPH1163685A - 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
JPH1163685A
JPH1163685A JP9233295A JP23329597A JPH1163685A JP H1163685 A JPH1163685 A JP H1163685A JP 9233295 A JP9233295 A JP 9233295A JP 23329597 A JP23329597 A JP 23329597A JP H1163685 A JPH1163685 A JP H1163685A
Authority
JP
Japan
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heat
hot water
solar
water supply
reserve tank
Prior art date
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Pending
Application number
JP9233295A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaki Nakatani
勝紀 中谷
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
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Publication of JPH1163685A publication Critical patent/JPH1163685A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/50Preventing overheating or overpressure
    • F24S40/55Arrangements for cooling, e.g. by using external heat dissipating means or internal cooling circuits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S90/00Solar heat systems not otherwise provided for
    • 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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱媒体が加熱され続けても、その耐熱温度を
越えることがないため、熱媒体を短期間で劣化させるこ
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】 このリザーブタンク24の本体24aの
側部には、内部に貯められた熱媒体25の液面の上方か
ら外部にかけてヒートパイプ26が取り付けられ、ヒー
トパイプ26のリザーブタンク24側の先端部に凝集器
27が設けられ、他端部に放熱器28が設けられてい
る。

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は、図2
に示すように、太陽熱集熱器10の入口と熱交換器11
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、リ
ザーブタンク16が取り付けられている。リザーブタン
ク16には、常に適当量の熱媒体が貯留されており、熱
媒体の膨張、容量調節等の機能を有する。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1
6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
体の加熱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11には、貯湯槽下部の水温を検
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、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、熱媒体が加熱され続け、その結果、集熱器内で10
0℃以上の沸騰状態になり、熱媒体の耐熱温度を越える
ため、熱媒体が著しく劣化するという問題があった。
【0014】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、これを劣化したま
ま使用し続けると、その蒸発残留物が、太陽熱集熱器や
循環ポンプの循環経路中で詰まってしまい運転不能とな
る。
【0015】そのため熱媒体が劣化すると、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るが、このような交換作業の回数が
増えることは、コストや作業性の点から望ましくない。
【0016】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、熱媒体が加熱され続けても、その耐熱温度を越
えることがないため、熱媒体を短期間で劣化させること
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、熱交換器を内蔵する貯湯
槽と、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を備える太陽熱利
用給湯システムにおいて、該リザーブタンク内に貯めら
れた熱媒体の液面の上方から外部にかけて長尺の熱伝導
体が取り付けられ、該熱伝導体のリザーブタンク側の先
端部に凝集器が設けられ、他端部に放熱器が設けられて
なることを特徴とする。
【0018】また本発明においては、熱伝導体が、ヒー
トパイプであることを特徴とし、さらに放熱器が、リザ
ーブタンクに近接して地面と垂直方向に取り付けられた
長尺の管状体の中に設けられてなることを特徴とする。
【0019】
【作用】通常、太陽熱利用給湯システムのリザーブタン
クは、密閉状態或いは蓋で開閉する半密閉状態となって
いるため、リザーブタンク内で熱媒体中の水分が蒸発す
ると、すぐに蒸気の飽和状態となり、一定量以上の蒸発
が起こりにくくなる。
【0020】このように熱媒体が蒸発するような時に
は、リザーブタンクの外部温度は、内部温度に比べて低
くなっている。そのため本発明のようにリザーブタンク
内に貯められた熱媒体の液面の上方から外部にかけて長
尺の熱伝導体を取り付け、この熱伝導体のリザーブタン
ク側の先端部に凝集器を設け、また他端部に放熱器を設
けると、リザーブタンク内で熱媒体から発生した蒸気が
凝集器に結露し、その時に放出される熱が熱伝導体を伝
わり、放熱器から放散されることになる。
【0021】その結果、熱媒体が加熱され続けると、リ
ザーブタンク内の熱媒体の液面からの蒸発が促進され、
熱媒体の温度が下がることになる。しかもこのようにし
て温度が低下した熱媒体温度が循環経路を循環すると、
全体の熱媒体温度を下げることになるため、耐熱温度を
越えることがなくなる。
【0022】また本発明において使用する熱伝導体とし
ては、銅等の金属が適しているが、密閉した管(一般に
は銅管等)内に作動流体と呼ばれる、気相と液相に相互
に変化しやすい媒体を封入し、その相変化の潜熱を仲介
にして、流動によって熱を輸送する装置である高熱伝導
性のヒートパイプを使用すると、放熱効果が大きいため
好ましい。さらにリザーブタンクの熱媒体の液面上に、
例えばフェルトやスポンジのように、毛細管現象によっ
て熱媒体を吸い上げる構造を有するような吸着体を浮か
べ、またその吸着体の上部の表面積を大きくすると、熱
媒体の蒸発量が増加するため好ましい。
【0023】本発明においては、リザーブタンクに近接
して、例えばリザーブタンクの底面より下方からリザー
ブタンク上面より上方にかけて地面と垂直方向に長尺の
管状体を地面と接触しないようにして取り付け、その中
に放熱器を設けると、放熱器によって管状体内で温めら
れた空気に起因して管状体内を上昇する気流が発生し、
外部の冷たい空気によって放熱器が冷却されやすく、放
熱作用が大きくなるため好ましい。
【0024】
【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。
【0025】図1は、本発明におけるリザーブタンク2
4を示す縦断面図である。
【0026】このリザーブタンク24は、本体24aと
蓋24bから構成され、その材質はポリエチレン樹脂で
あり、その容量は約20リットルである。このリザーブ
タンク24の本体24aの側部には、内部に貯められた
熱媒体25の液面の上方から外部にかけてヒートパイプ
26が取り付けられ、ヒートパイプ26のリザーブタン
ク24側の先端部に凝集器27が設けられ、他端部に放
熱器28が設けられている。さらに熱媒体25の液面に
は、フェルト29が浮遊しており、リザーブタンク24
に近接して地面と垂直方向にポリエチレン樹脂製の管状
体(直径50mm、長さ2m)30が地面と接触しない
ようにして取り付けられ、この管状体30の中に放熱器
28が設けられている。
【0027】このようなリザーブタンク24及び管状体
30を用い、他の構成は、全て図2のシステムと同様の
太陽熱利用給湯システムを作製した。
【0028】使用した太陽熱集熱器は、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の銅製熱媒管を収納した形態を有するも
のを12本使用したものであり、有効集熱面積は、3.
64m2 である。また貯湯槽は、ステンレス製(外径φ
530mm×全長1445mm)で、貯湯量は、約30
0リットルである。貯湯槽内に取り付けられた熱交換器
は、ステンレス製(外径φ16mm×全長8m)であ
り、伝熱面積は、0.4m2 、取付位置は貯湯槽の底面
から50〜250mmの範囲である。
【0029】循環ポンプの出力は、100V・115W
で、減圧逆止弁の設定圧力は、0.80kg/cm2
あり、安全弁の設定圧力は、0.95kg/cm2 であ
り、熱媒体は、ポリプロピレングリコールの不凍液を使
用した。因みにポリプロピレングリコールの沸点は、濃
度によって変化するが、一般に使用される50%溶液で
は約105℃であり、これ以上の温度で長期間使用する
と、性能が劣化するため、100℃以下で使用すること
が望ましい。
【0030】太陽熱集熱器の出口付近には、熱媒体の温
度を検知する高温側温度センサーを取り付け、貯湯槽内
には、湯温を検知する低温側温度センサーを取り付け
た。これらの温度センサーは、サーミスタであり、差温
コントローラーで循環ポンプの運転を制御するようにし
た。
【0031】このような太陽熱利用給湯システムを使用
して、夏期の晴天日に2日間に亘ってお湯を取り出すこ
となく放置した後、リザーブタンク内の熱媒体の温度を
測定したところ、90℃であり、使用した熱媒体の沸点
以下であった。尚、この実験を行った1日目の水平面日
射量は、5810kcal/m2 ・dayであり、2日
目の水平面日射量は、5490kcal/m2 ・day
であった。
【0032】
【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、熱媒体が加熱され続けても、リザー
ブタンク内の熱媒体を蒸発させることによって放熱させ
るため、熱媒体が耐熱温度を超えることがなく、短期間
での劣化を防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で使用するリザーブタンクを示す縦断面
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、24 リザーブタンク 19 給湯配管 20 給水配管 25 熱媒体 26 ヒートパイプ 27 凝集器 28 放熱器 30 管状体

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 太陽熱集熱器と、熱交換器を内蔵する貯
    湯槽と、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を備える太陽熱
    利用給湯システムにおいて、該リザーブタンク内に貯め
    られた熱媒体の液面の上方から外部にかけて長尺の熱伝
    導体が取り付けられ、該熱伝導体のリザーブタンク側の
    先端部に凝集器が設けられ、他端部に放熱器が設けられ
    てな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】 熱伝導体が、ヒートパイプであることを
    特徴とする請求項1記載の太陽熱利用給湯システム。
  3. 【請求項3】 放熱器が、リザーブタンクに近接して地
    面と垂直方向に取り付けられた長尺の管状体の中に設け
    られてな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。
JP9233295A 1997-08-13 1997-08-13 太陽熱利用給湯システム Pending JPH1163685A (ja)

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JP9233295A JPH1163685A (ja) 1997-08-13 1997-08-13 太陽熱利用給湯システム

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JP9233295A JPH1163685A (ja) 1997-08-13 1997-08-13 太陽熱利用給湯システム

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JPH1163685A true JPH1163685A (ja) 1999-03-05

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ID=16952874

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1109898C (zh) * 1997-12-29 2003-05-28 德国汤姆逊-布朗特公司 自动自适应光电二极管偏压检测以及光强监控电路和方法
CN102589171A (zh) * 2012-03-01 2012-07-18 皇明太阳能股份有限公司 太阳能集热器的散热装置
JP2013002700A (ja) * 2011-06-15 2013-01-07 Gastar Corp 熱交換システム

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