JPS5810925Y2 - 太陽熱利用の貯湯装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、補助熱源を利用する太陽熱利用の貯湯装置に
関する。

従来この種装置としては、太陽熱集熱器に連る底部の送
水口と中間部の帰来口とを有する貯湯槽と、該帰来口の
上方位置で該貯湯槽内の水を加熱する補助熱源とを備え
、該貯湯槽の中間部下方に太陽熱集熱器で加熱された予
熱水と、その上方に補助熱源で所望の給湯温度に加熱さ
れた加熱水とを比重差により層を威して貯えさせ、給湯
時の該貯湯槽底部への給水によれば予熱層の水が補助熱
源の加熱水位レベルに上昇してこれによる加熱が与えら
れるようにしたものは知られるが、このものでは太陽熱
集熱器への循環通水に際し、帰来口に戻される水の流れ
により加熱層と予熱層との間の境界が乱されて、該加熱
層と該予熱層との間に攪拌対流を生じ、これによれば該
加熱層の温度が低下して補助熱源の負担が増阪又該予熱
層の温度が上昇して太陽熱集熱器での集熱効率が低下し
、太陽熱の充分な利用を図れなくなる不都合をイ半う。

この対流の発生を防止すべく帰来］］に整流器等を設け
て貯湯槽に戻される水の流れを水平或いは下方に向ける
ようにしたものも知られるが、対流の発生を充分に防止
することは出来ず、又これによれば予熱層内における氷
の循環が促進されて、太陽熱集熱器で比較的高温に加熱
された水が帰来口に戻されても、これは直ちにその下方
の比較的低温の水と混合されて平均的な温度となり、該
予熱層全体が加熱される迄は、比較的低温の水が給湯の
度に補助熱源の加熱水位レベルに−Ｅ昇してその加熱を
受けることになり、該熱源の負担が増す不都合を伴う。

本考案は、か・る不都合を無くした貯湯装置を提供する
ことをその目的とするもので、太陽熱集熱器１に連る底
部の送水口２と中間部の帰来口３とを有する貯湯槽４と
、該帰来口３の上方位置で該貯湯槽４内の水を加熱する
補助熱源５とを備えるものにおいて、該貯湯槽４内を、
該帰来口３と該補助熱源５の加熱水位レベルとの間に設
けた複数の細孔６を有する仕切板７で上下２室８，９に
仕切り、該下室９内に、該帰来口３に連る吐水管１０を
該仕切板７の下面に間隙を存して対設し、且つ該吐水管
１０は上向きに複数の吐水孔１１を備えるものに構成し
て成る。

図面で１２は送水口２を太陽熱集熱器１の流入側に接続
する送水管、１３は帰来口３を該集熱器１の流出側に接
続する帰水管を示し、該送水管１２に循環ポンプ１４を
介在させて、該ポンプ１４の作動によれば下室９内の水
が該集熱器１に循環されるようにした。

図面で１５は上室８の上部の採湯管１６に連る出湯管を
示し、該出湯管１５に給湯ポンプ１７を介在させて、該
出湯管１５に連る湯栓１８の開栓によれば該ポンプ１７
が作動して給湯が行われるようにし、この給湯に伴う上
室８の水位の低下によれば下室９の底部にのびる給水管
１９に介在させたフロート弁２０が開かれて、該下室９
内への給水が行われるようにした。

補助熱源５は、上室８内に仕切板７の上部近傍において
装着した熱交換器５ａを有するボイラーで構成するもの
としたが、この場合数ボイラーを温水暖房器２１の熱源
に兼用しても良い。

尚、該補助熱源５は上室８内の水温が設定温度以下のと
き作動されるようにし、この場合数設定温度を給湯目的
に応し比較的低温の例えば３０℃と比較的高温の例えば
６０℃とに切換えられるようにした。

次に本案装置と比較実験装置とを用いて行った実験例に
ついて説明する。

比較実験装置は、第３図に示す如く吐水管１０を横向き
の吐水孔１１を備えるものとし、仕切板７を着脱自在と
して後記する実験１に際しては該仕切板７を取外した。

本案装置と比較実験装置とにおいて、貯湯槽４は上室８
内に２００１、下室９内に１６０１の水を貯えるものと
し、又循環ポンプ１４の送水量は３１／分、補助熱源５
たるボイラーの出力は４５００Ｋｃａｌ／時とし、又太
陽熱集熱器１の代用として出力４５００ Ｋｃａｌ／時
の代用ボイラーを用い、夫々貯湯槽４内のＡ乃至Ｆの６
点で温度を測定するものとした。

実験 １ 太陽熱集熱器１への循環通水に際して補助熱源５で加熱
される上層部分の水が受ける影響を調べるため、代用ボ
イラーの作動を停止した状態で補助熱源５と循環ポンプ
１４とを作動させて各測定点での温度変化を記録し、本
案装置において第４図、仕切板７を取外した比較実験装
置において第５図に示す結果を得た。

この結果から仕切板７を取外すと、循環ポンプ１４で循
環される下層部と補助熱源５で加熱される上層部との間
に攪拌対流を生じ、下層部に上層部の高温の水が混入さ
れてＡ乃至Ｅ点の温度が上昇し、上層部に下層部の低温
の水が混入してＦ点の昇温速度が遅くなることが分る。

これに対し本案装置の場合は、第４図に示す実験結果か
ら明らかな如く、仕切板７により上室８と下室９との間
の対流が阻止され、該仕切板７の下方のＡ乃至Ｅ点の温
度は殆んど上昇せず、その上方のＦ点の昇温速度が速め
られることが分る。

実１＠２ 太陽熱集熱器１による貯湯槽４内の温度上昇を調べるた
め、補助熱源５の作動を停止した状態で集熱器代用ボイ
ラーと循環ポンプ１４とを作動させて各測定点での温度
変化を記録し、本案装置において第６図、比較実験装置
において第２図に示す結果を得た。

尚、同装置とも予めＦ点の温度は３０℃に昇温させてお
くものとした。

この結果から比較実験装置のように下室９内に戻す加熱
された水の流れの向きを水平方向とすると、循環ポンプ
１４の作動で該下室９内に生ずる上方から下方への水の
流れに乗って加熱された水が直ちに下方の低温の水に混
入し、下室９全体が平均的な温度で緩やかに昇温される
。

従って、これによれば下室９の温度が充分に上昇される
前に給湯を行うとこれに伴う給水で下室９内の比較的低
温の水が補助熱源５の加熱水位レベルに上昇し、該熱源
５が負担すべき加熱量が増す。

これに対し本案装置においては、加熱された水が吐水管
１０の吐水孔１１から上向きに流れ出て、これが第２図
示の如く仕切板７の下面に当って該仕切板７と該吐水管
１０との間に滞留し易くなり、滞留している間に比較的
高温と比較的低温の水との比重差による分離が威されて
、比較的低温の水のみが下方に移動し、該間隙に比較的
高温の水が効率良く貯えられて、Ｅ点の温度が短時間で
上昇し、時間の経過で順次下方の温度が昇温される。

これによれば、太陽熱集熱器１に充分な循環通水を与え
ないうちに給湯を行っても、仕切板７と吐水管１０との
間隙に短い時間で貯えられる比較的高温の水が給湯に伴
う給水で仕切板７の細孔６を介してその上方の補助熱源
５の加熱水位レベルに上昇するから、該熱源５が負担す
べき加熱量は減少され、その複数間隙には再び短時間で
高温の水が貯えられて次の給湯に備えられる。

この様に本考案によるときは、貯湯槽４内を細孔６を穿
設した仕切板７により補助熱源５で加熱する上室８と、
太陽熱集熱器１で加熱する下室９とに仕切るもので、該
集熱器１への循環通水に際しての上室８と下室９との間
の対流が防止され、上室８内の温度低下による補助熱源
５の負担増や、下室９内の温度上昇による太陽熱集熱器
１での集熱効率の低下といった不都合を確実に解消出来
、更に該集熱器１からの加熱された水は仕切板７の下面
に対設する吐水管１０の吐水孔１１から上向きに下室９
内に流出させるもので、該下室９内にその上部において
効率良く短時間で高温の水が貯えられ、該集熱器１への
長時間の循環通水を与えなくとも高温の水を補助熱源５
の加熱水位レベルに随時供給出来て、該熱源５の負担が
軽減される効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本案装置の１例の截断側面図、第２図はその要
部の拡大載断面図、第３図は比較実験装置の截断側面図
、第４図及び第５図は実験１による本案装置の結果と比
較実験装置の結果とを示す線図、第６図及び第７図は実
験２による本案装置の結果と比較実験装置の結果とを示
す線図である。 １・・・・・・太陽熱集熱器、２・・・・・・送水口、
３・・・・・・滞水口、４・・・・・・貯湯槽、５・・
・・・・補助熱源、６・・・・・・細孔、７・・・・・
・仕切板、８・・・・・・上室、９・・・・・・下室、
１０・・・・・・吐水管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 太陽熱集熱器１に連る底部の送水口２と中間部の帰来口
   ３とを有する貯湯槽４と、該帰来口３の上方位置で該貯
   湯槽４内の水を加熱する補助熱源５どを備えるものにお
   いて、該貯湯槽４内を、該帰来口３と該補助熱源５の加
   熱水位レベルとの間に設けた複数の細孔６を有する仕切
   板７で上下２室８．９に仕切り、該下室９内に、該帰来
   口３に連る吐水管１０を該仕切板７の下面に間隙を存し
   て対設し、且つ該吐水管１０は上向きに複数の吐水孔１
   １を備えるものに構成して成る太陽熱利用の貯湯装置。