JPS58127046A - 太陽熱集熱装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は集熱器、蓄熱槽、温水循環ポンプ等を備える太
陽熱集熱装置の制御方法に関するものである。

従来の太陽熱集熱装置は集熱器、蓄熱槽、温水循環ポン
プからなるが、温水循環量が温水温度と無関係に一定値
に設定されているために、しばしば最適運転条件とは異
なる条件で運転されてしまう不都合があった。これを第
１図のエクセルギ効率等高線図の例を用いて説明する。

エクセルギの定義は、集熱器によって集められるエネル
ギの中の機械的仕事に変換しうる最大可能なエネルギ量
で、エクセルギ効率は集熱面日射量に対する集熱器で集
められるエクセルギの割合である。第１図の縦軸は集熱
器入口温水温度（Ｃ）、横軸は単位集熱面積当たりの温
水循環量（ＫＧ／５Ｍ２）を表わす。図中の実線はエク
セルギ効率等高線、破線はエクセルギ効率を最大にする
最適使用条件における入口温水温度と温水循環量の組合
せを示し、まだ数値はエクセルギ効率を示す。第１図よ
り入口温水温度が低いときには温水循環量を少なくする
必要のあることがわかる。しかし従来の太陽熱集熱装置
では温水循環量を一足として集熱するので、温水温朋が
低いときにはエクセルギ効率の低下を避けられない欠点
があった。

本発明の目的は、太陽熱のよシ効率的な集熱法を提供す
ることにある。

本発明は、太陽熱集熱装置において、集熱器入口温水温
度（蓄熱槽温度でもよい。）が基準値以下のときには温
水循環量を少なくシ、集熱器入口温水温度が基準値を超
えるときには温水循環量をある適当な一定値に設定する
ことを特徴とする。

第１図のエクセルギ効率等高線図から、入口温水温度が
ある値よシ低いときには温水循環量を少なくシ、ある値
よシ高いときには適当な循環量を設定することによりエ
クセルギ的に有利な集熱が可能となることがわかる。

以下、本発明の一実施例を図面に従って具体的に説明す
る。これは温水循環ポンプの稼動台数を制御する例であ
る。

第２図において、１は集熱器、２は集熱器１に接続され
た蓄熱槽、３ａ、３ｂは温水循環ポンプ、３Ｃは蓄熱槽
２と蒸気発生器６０間の温水循環ポンプ、４は蒸気発生
器６、膨張機７、凝縮器８及びポンプ３ｄからなるラン
キンサイクル、５はポンプ３ｅを介して凝縮器８に接続
されたクーリングタワー、９はランキンサイクル４の負
荷で例えば冷］麦房、発電システムなどが考えられる。

１０は蓄熱槽２の温水温度感知器、１１は集熱器出口温
水温度感知器である、１２は温度感知器１０゜１１によ
って感知された温度に従ってポンプ３ａ。

３ｂの動作を制御する制御機構である。なお、温度感知
器１０を集熱器入口に設置してもよい。

上記のような構成からなる太陽熱集熱装置の制御回路を
第３図で説明する。１３は電源、１４は手動スイッチ、
１５は集熱器出口温水温度と蓄熱槽温度を感知して作動
するサーモスタット、１６は温水循環ポンプ３ａの励磁
コイル、１７は温水循環ポンプ３ｂの励磁コイルで、励
磁コイル１６゜１７はサーモスタット１５に直列に接続
されている。１８は蓄熱槽温度を検出して作動するサー
モスタットで励磁コイル１７に直列に接続されている。

サーモスタット１５、励磁コイル１６．１７、サーモス
タット１８が第２図の温水循環ポンプ３ａ、３ｂの制御
機構１２を構成する。１９は蓄熱槽温度と蒸気発生器６
の設定温度を比較して作動するサーモスタット、２０は
ポンプ３Ｃの励磁コイルである。

次に上述した実施例の作用について説明する。

まず手動スイッチ１４を投入する。集熱器出口温水温度
が蓄熱槽温度より高いときには、サーモスタット１５の
常閉接点はオンとなシ温水循環ポンプ３ａの励磁コイル
１６に通電されるためポンプ３ａが稼動する。そして蓄
熱槽温度が基準温度よシ高いときにはサーモスタット１
８の常閉接点が、オンとなシ温水循環ポンプ３ｂの励磁
コイル１７に通電されるために、ポンプ３ａ１３ｂ共に
稼動するが、蓄熱槽温度が基準温度よシ低いときにはサ
ーモスタット１８の常閉接点がオフとナシ、ポンプ３ａ
は稼動するがポンプ３ｂは稼動しない。

ポンプ３ａ、３ｂの動作は、蓄熱槽温度（集熱器入口温
水温度と同じと考えてよい。）が低下したときに温水循
環量を少なくするもので、この制御法がエクセルギ的に
有利であることは第１図において説明した。

逆に、集熱器出口温水温度が蓄熱槽温度よシ低いときに
はサーモスタット１５の常閉接点はオフとなシ温水循環
ポンプ３ａ、３ｂ共に稼動しない。

また、蓄熱槽温度が蒸気発生器６の設定作動温度より高
いときには、サーモスタット１９の常閉接点はオンとな
り、温水循環ポンプ３Ｃの励磁コイル２０に通電される
のでポンプ３Ｃは稼動し蓄熱槽２からランキンサイクル
４への熱供給が行われるが、蓄熱槽温度が蒸気発生器６
の設定作動温度よシ低いときにはサーモスタット１９の
常閉接点より低いときにはサーモスタット１９の常閉接
点はオフとなり、ポンプ３Ｃは稼動せずランキンサイク
ル４への熱供給は行われない。

次にこの発明の他の実施例について説明する。

上記実施例では温水循環ポンプの稼動台数を制御してい
たが、ここでは温水循環ポンプの回転数を制御して温水
循環量を連続的に制御する例を示す。

本笑顔例における太陽熱集熱装置の基本的構成は、第２
図、第３図における温水循環ポンプ制御機構１２０部分
を除いては同じであるので、本実施例のポンプ制御機構
１２の構成及び動作を第４図のブロック線図に従って説
明する。２１は集熱器出口温水温度を、２２は蓄熱槽温
度を各々検出する回路で、２３は基準温度設定回路、２
４は温度比較回路、２５は差温検出回路、２６はポンプ
３ａの励磁コイル、２７はＡＮＤ回路、２８は電圧発主
装置、２９はポンプ３ｂの励磁コイルである。

このような構成のポンプ制御機構１２の動作は次のよう
になる。１ず、温度比較回路２４によって集熱器出口温
水温度と蓄熱槽温度を比較し、集熱器出口温水温度が蓄
熱槽温度よシ高いときにはポンプ３ａを稼動するが、集
熱器出口温水温度が蓄熱槽温度よシ低いときにはポンプ
３ａを稼動しない。次に差温検出回路２５によって蓄熱
槽温度とある基準温度との差温を電気信号に変換して電
圧発生装置２８に送り、ポンプ３ｂの回転数をその発生
電圧に従って決定する。ただし、電圧発生装置２８と差
温検出回路２５の間にあるＡＮＤ回路２７によって、集
熱器出口温水温度が蓄熱槽温度より低いときには電圧発
生装置２８を稼動させない。すなわちポンプ３ｂを稼動
させないようにする。

なお、ポンプ３ａの回転数は一定で、回転数制御はポン
プ３ｂについて実施される。本実施例のポンプ３ａは温
水循環量の最低値を与えるものであるが、場合によって
は省略することも考えられる。

次に第４図で示した電圧発生装置２８の特性を第５図に
示す。横軸は蓄熱槽温度（集熱器入口温度と同じと考え
てよい。）と基準温度の差温で、縦軸は差温に対する発
生電圧値である。蓄熱槽温朋が基準温度よシ高いときに
は一定電圧を発生し、蓄熱槽温度が基準温度より低いと
きにはその差に比例して出力電圧を減じる。そして蓄熱
槽温度が基準温度よシ低くなり過ぎるときには（点Ａよ
り左側）発生電圧はＯである。この発生電圧に従ってポ
ンプ３ｂの回転数、すなわち温水循環量が決められるの
で、本実姻例の動作をポンプ３ｂを中心にして述べると
次のようになる。

集熱器出口温水温度が蓄熱槽温度よシ低いときはポンプ
３ａ、３ｂ共に稼動しない。集熱器出口温水温度が蓄熱
槽温度よシ高いときにはポンプ３ａｊｄ一定の温水循環
量を送るが、ポンプ３ｂの温水循環量は蓄熱槽温度と基
準温度の差温に従って制御される。すなわち、蓄熱槽温
度がある基準＠度よシ高い場合にはポンプ３ｂは一定の
温水循環量で稼動し、蓄熱槽温度が基準温度よシ低くな
るとその差に従って温水循環量を減じ、さらに蓄熱槽温
度が低くなるとポンプ３ｂは稼動しなくなる。

他の動作については最初に示した実施例と同様であるの
で省略する。

以上述べたように、本発明によればエクセルギ的に有利
な太陽熱集熱が可能になる。

【図面の簡単な説明】 第１図は集熱器における入口温水温度と温水循ｉｔとエ
クセルギ効率の関係を示す図、第２図は本発明の制御方
法を適用した太陽熱集熱装置の系仇図、第３図は温水循
環ポンプの台数制御を行う場合の制御回路図、第４図は
温水循環ポンプの回転数制御を行う場合のブロック線図
、第５図は第４図の電圧発生装置の特性図である。 １・・・集熱器、２・・・蓄熱槽、３ａ、３ｂ・・・温
水循環ポンプ、４・・・ランキンサイクル、６・・・蒸
気発生器、１０．１１・・・温度感知器、１２・・・温
水循環ポンプ３ａ、３ｂの制御機構。 第１図 箔Ｚ図 わ、″ ／′　　　　　　　　　　−−７−−置２？７１　　デ と ｌ＃）３．、１　：（１１ ｉ　醒、、、Ｌａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 太陽熱集熱器、蓄熱槽、温水循環ポンプ等を備える太陽
   熱集熱装置において、集熱器入口温水温度または蓄熱槽
   温度が基準値以下のときには温水循環量を少なくシ、集
   熱器入口温水温度が基準値を超えるときには温水循環量
   をある一定値に設定することを特徴とする太陽熱集熱装
   置の制御方法。