JPS588952A - 太陽熱集熱装置 - 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】 本発明は集熱器と蓄熱槽とを集熱ポンプの介設された往
管と戻り管とで連設して熱媒体の循環回路をｌＩｒ１Ｌ
シ、太陽熱の集熱な行なう太陽熱集熱装置に脚するもの
である。

一般に此種の集熱装置は集熱の可否を判別して集熱ポン
プを発停し、集熱器で集熱し九太陽熱を熱媒体を介して
蓄熱槽に移送し、蓄熱するようにしである。又、熱媒＃
に水を使用する場合、集熱運転停止中に集熱器、往管及
び戻り管の水が凍結するのを防止するために、集熱Ｉン
プを運転して蓄熱槽の温水を循環させたり、水抜きを行
なったりして集熱器、往管及び戻り管が凍結により破裂
しないようにしている。しかしながら、前者の場合、循
環水の温度が比較的高く、集熱器、往管及び戻り管に残
り九本を循環させゐだけで十分な時でも蓄熱槽の温水が
循環され、折角集めた太陽熱を放出させてしまう欠点が
あり、後者の場合、集熱運転が終了するととに水が捨て
られ不経済であるとと４に、集熱器に水残りが生じ易い
ものＫは適当でない。

本発明は上述の事実に鑑みてなされ九ものであシ、蓄熱
槽と集熱ボンダの閏の往管中に、第１流入口が蓄熱槽側
、流出口が集熱ポンプ側になるように３方混合弁を挿入
し、該３方混合弁の第２流入口をバイパス管を介して戻
り管に接続し、凍結防止のための集熱ポンプ運転中に３
方混合弁の流出側熱媒体温度を検出し、該検出値が一定
値以上になるようにＩ１１流入口及び第２流入口の弁開
度を調整することを特徴とし、凍結防止のために集熱ポ
ンプを運転しつつ、３方混合弁の流出側熱媒体の検出温
度が一定値以上では蓄熱槽をバイパスして循環回路の熱
媒体を循環させるようにして蓄熱槽に集めた太陽熱の放
熱を阻止し、流出側熱媒体の検出温度が一定値以下では
検出温度が一定値になるようにバイパス管と蓄熱槽の熱
媒体を混合して循環させるようにして蓄熱槽からの放熱
を最小に止め、折角集熱した太陽熱を無駄に使用するこ
となく、循環回路の集熱器、往管及び戻り管が凍結によ
シ破裂しないように図っ九太陽集熱装置を提供すること
を目的とする。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第
１Ｆｇは本ｌ＆用を適用した太１ｓＩＩｌ集熱装置であ
る。１１＞は僅かく勾配を持たせた架台（図示せず）上
に複数本の集熱素子（！）を並設し、これらを連結管（
３）にて連結してなる集熱器、（４）は蓄熱槽であり、
集熱器（１）と蓄熱槽（４）とはストレーナｆｉ＋、集
熱ポンプ（ＰＭ）及び逆止弁（６）の介設された往管（
））と逆止弁（ＩＩ）の介設された戻り管（９）とで連
設されて熱媒体としての水の循環回路−を形成している
。

（１１）＃ｉ装置内の最高所に設置された給水槽であり
、ジスターン０乃を介して水道管ａＳから一定水位の市
水が供給されている。０４け給水槽（１１）の下部と蓄
熱槽（４）の下部とを連通ずる給水管、０荀及び（ｌ−
は一端が大々循環回路（９）の最高所となる戻り管（９
）と蓄熱槽（４）の頂部とに接続され、他端がともに給
水槽（ＩＩ）の上方に連絡された膨張管である。０■１
）は蓄熱槽（４）と集熱ポンプ（ＰＭ）の間の往管（７
）中ＫＳ！１！”１流入口に）が蓄熱槽（◆）側、流出
口（ＡＢ）が集熱ポンプ（ＰＭ）側になるように挿入さ
れた３方混合弁であり、３方混合弁（ＭＶｌ）の第２流
入口（６）は停電時の逆流防止用の逆止弁ｏ４の挿設さ
れ九ノくイ・イス管（１７）を介して集熱器１１）と逆
止弁（８）の間の反り管（９）に接続すれている。輪は
バイパス管（１７）の途中から分岐した排出管であり、
排水弁（ＭＶ２）が介設されている。修嚇は制御装置で
あり、集熱器（１１近傍の日射量と外気温とを検出する
集熱器センサ（Ｓｌ）と、蓄熱槽（４）の下部水温を検
出する蓄熱槽センサ（Ｓ２）と、蓄熱槽（４）の上部水
温を検出する凍結防止サーモ（Ｔ１）と、集熱器（１）
の最終段の連結管温度を検出する集熱器サーモ（Ｔ２）
と、集熱器＋１）下方の日陰の外気温を検出する外気温
サーモ（Ｔ３）と、往管（７）に挿入された三方混合弁
０■１）の流出口（ＡＢ）の水温を検出する往管サーモ
（Ｔ４）とを備え、集熱ポンプ（ＰＭ）の発停と、三方
混合弁（ＭＶｌ）の第１流入口囚及び第２流入口（６）
の弁開度調整と、排水弁（ＭＶ２）の開閉とを行なう。

尚、鎖線で囲まれた部分は機械室−内部を示し、外気か
ら遮断されている。

第２図は制御装置ａ鋳の電気回路図であり、＠０、（２
）は電源に接続される母線、（２）は集熱器センナ（Ｓ
ｌ）と蓄熱槽センサ（Ｓ２）の信号を入力として集熱の
可否を判別する判別装置であり、該判別装置（２）の出
力スイッチ（２３１）とリレー（ｘｌ）とが直列に接続
されている。（ｘｌｌ）及び（Ｘ２１　’）は並列接続
され九常開のリレースイッチであり、該並列回路を介し
て集熱ポンプ（ＰＭ）が接続されている。

集熱器サーモ（Ｔ２）け常開のリレースイッチ（Ｘ３１
χ（Ｘ４１）と常開のリレースイッチ（ｘｓｉ　＞及び
常閉のタイムスイッチ（ＴＭｌ）の直列回路とに並列接
続され、検出温度が４℃以下で閉路、９１！１℃以上で
開放する。（ｘ２）は該並列回路と直列接続されたリレ
ー、（ＴＭ）Ｆｉ該並列回路及び常閉のリレースイッチ
（１２）、（Ｘ５２）と直列接続され九タイマ、ＣＸ４
”）Ｆｔリレースイッチ（Ｘ５１　’）Ｉ及びタイムス
イッチ（ＴＭＩ）の接続点と母線□□□との間に接続さ
れたリレーである。外気温サーモ（Ｔ３）はリレー（Ｘ
５）と直列接続され、検出温度が０℃以下で閉路、２℃
以上で開放する。３方混合弁（ＭＶｌ）はＡ−ＡＢ側端
子がリレースイッチ（Ｘ１２）の鳳接点と、リレースイ
ッチ（Ｘ１２）のｂ接点、リレースイッチ（Ｘ２２）の
ａ接点及び往管サーモ（Ｔ４）の低接点とを介して母線
ＱＬ□□□間に接続され、Ｂ−ＡＢ側端子がリレースイ
ッチ（Ｘ１２）、（Ｘ２２）　ノｂ接点と、ＩＪ　Ｌ／
−スイッチ（Ｘ１２）のｂ接点リレースイッチ（Ｘ２２
）のａＷ！点及び往管サーモ（Ｔ４）の高接点とを介し
て母線側υ、（財）間に接続されている。又、２℃以下
を検出すると閉路し、４℃以上を検出すると開放する凍
結防止サーモ（Ｔ１）と常閉リレースイッチ（Ｘｌ　Ｘ
ｌ）とリレー（Ｉ３）とがめ列接続され、リレースイッ
チ（Ｘ３５）のｂ咽子が排水弁０■２）の閉端子に、ａ
接点が開端子に夫々接続されている。尚、往管サーモ（
Ｉ４）は３℃以上を検出すると高接点に入り、３℃以下
を検出すると低接点に入り、中間のディファレンシャル
領域では開放された停接点に入る。又、５１混台弁（Ｍ
Ｖｌ）けＡ−ＡＢ側端子が通電されると、第１流入口囚
の弁開度を大きくシ、第２流入口（ロ）の弁開度を小さ
くする。逆にＢ　−Ａ　Ｂ　１１１１端子が通電される
と、第１流入口囚の弁開度が小さくな抄、第２流入口＠
）の弁開度が大話くなる。又、リレー（ＸＭ）はリレー
スイッチ（ＸＭＮ　）の開閉又は接点切換を行ない、タ
イマ（ＴＭ）は設定し九通電時間後にタイムスイッチ（
ＴＭｌ）を開放する。

而して本実施例の動作を説明する。制御装置（ｌ（至）
は集熱器センｆ（５１）と蓄熱槽ヤンサ（Ｓ２）の検出
値をともに外気温及び蓄熱槽（４）下部の水温に対して
十分な集熱量があるか否かを判別装置（ハ）が判別し、
出力スイッチ（２３１）を開閉する。判別装置−が集熱
可能と判別して出力スイッチＣ２５１）　　を閉路する
と、リレー（Ｘｌ）が通電され、集熱ポンプ（ＰＭ）は
リレースイッチ（Ｘｌ　１　）を介して通電されて運転
を開始する。この時、３１混合弁０■１）はリレースイ
ッチ（Ｘ１２）の誰接点を介してＡ　−ＡＢ側端子が通
電される丸め、第１流入口（ト）が開放し、＠２流入口
の）が閉止する。従って蓄熱槽（４１下部の冷水が往管
（７）を通って集熱器ｉｌｌに供給され、各集ｆ１．素
子（２）ｆ通って太陽熱にて加熱されたのち、戻り管（
９）からＪ熱！ＩＩ（４）の中央部に戻シ、この循環を
繰返すようになり、蓄熱槽（４）に温水が貯湯されて給
湯水や冷暖房熱源として利用される。そして日射源が不
足し、集熱が不適切とや（別されると、出力スイッチ（
２３１）が開放し、集熱ポンプ（ＰＭ）が停止する。こ
の時、３１混合弁（ＭＶｌ）ｒ！！７レースイｙ　チ（
Ｘ１２）、（Ｘ２２）　＋７）各す接点を介してＢ−Ａ
Ｂ側端子がＸ［１ｉｉ！！され、第２流入口の）が開放
、第１流入口囚が閉止する。従って集熱運転停止中は戻
り管（９）に逆止弁（ＩＩ）が挿入されていることと併
せ、蓄熱槽（４）内の温水が循環回路−との間で自然対
流を起こし、折角集めた太陽熱を放熱させることがない
。又、膨張管修叫から水蒸気が大気へ放出されたシ、蓄
熱槽（４）の温水が給湯されたりして循環回路−の水量
が不足すると、給水管（Ｉ４）を通って給水槽０１）の
水が蓄熱槽下部に補給され、循環回路（Ｘｏｌｔｉ牛密
閉状態に維持されている。

出力スイッチ（２３１）の開放する集熱運転停止中に集
熱器サーモ（Ｉ２）や外気温サーモ（Ｉ３）が作動した
場合、次のような凍結防止運転が行なわれる。　７ すなわち、集熱器サーモ（Ｉ２）が４℃以下の低温を検
出して閉路すると、リレー（Ｉ２）が通電され、リレー
スイッチ（Ｘ２１　）の閉路により集熱ポンプ（ＰＭ）
が運転するとともにリレースイッチ（Ｘ２２）がａ接点
に切換わる。又、リレー（Ｉ４）が集熱器サーモ（Ｉ２
）、タイムスイッチ（ＴＭｌ）を介して通電され、タイ
マ（ＴＭ）が集熱器サーモ（Ｉ２）及びリレースイッチ
（Ｘ５２）ζ　（Ｘ５２）を介して通電される。そして
、リレースイッチ（Ｘ４１　）の閉路により、タイマ（
ＴＭ）の設定時間内は集熱器サーモ（Ｉ２）はリレース
イッチ（Ｘ１２）のｂ接点と、リレースイッチ（Ｘ２２
）の鳳接点と、往管サーモ（Ｉ４）を介して通電され、
往管サーモ（Ｉ４）の検出温度が３℃以上の時、往管サ
ーその高接点を介してＢ−ＡＢ側端子が通電される。こ
の場合、循環回路Ｑ（２）の水は集熱ポンプ（ＰＭ）の
運転により往管（マ）、集熱器（１）、Ｎ汐管（９）、
パイｚ４７．管もη、３１混合弁（ＭＶｌ）の第２流入
口（６）、流出口（ＡＢ）及び往管（７）の頃に流れ、
蓄熱槽（４）の温水を使用することなく、凍結防止運転
が行なわれる。又往管サーモ（Ｉ４）の検出温度が３℃
以下の時、３１混合弁（ＭＶｌ）は往管サー％（Ｉ４）
の低傍点を介してＡ−ＡＢ側端子が通電され、＠１流入
口に）からの蓄熱槽（４）の温水と第２流入口（ロ）か
らのバイパス管０ηの水を混合して流出口（ＡＢ）へ流
すようになる。この結果、往管サーモ（Ｔ４）の検出温
度が上昇して３℃以上になると、再び３１混合弁（ＭＶ
ｌ）けＢ−ＡＢ側端子が通電され、これの繰返しにより
、往管サーモ（Ｔ４）の検出温度が３℃で安定して往管
サーモ（Ｔ４）が停接点に入る迄、５１混台介（ＭＶｌ
）の弁開度が調整される。このようにして往管サーモ（
Ｔ４）の検出温度が３℃以下になる場合には＠１流入口
囚と第２流入口（ロ）の弁開度を調整して流出口（ＡＢ
）の温度を約３℃Ｋ１１ｌ持し、蓄熱槽（４）の温水を
必要以上に供給することなく、凍結防止運転を行なう０
この集熱器サーモ（Ｔ２）Ｋよる凍結防止運転はタイマ
（ＴＭ）が一定時間通電され、タイムスイッチ（Ｔｈ［
１）が開路し九時に集熱器サーモ（Ｔ２）が開放してい
ると、一旦終了して以後間欠的に行なわれ、集熱器サー
モ（Ｔ２）が閉路したｉまであると、集熱器サーモ（Ｔ
２）が開放する迄、連続して行なわれる。

一方、外気温サーモＣＴ５）が閉路し九場合、リレー（
ｘ５）の通電によりリレースイッチ（Ｘ５１　’）が閉
路し、リレー（Ｘ２）、（Ｘ４）が通電されて集熱ポン
プ（ＰＭ）が運転する。この時、タイマ（ＴＭ）はリレ
ースイッチ（Ｘ５２）の開放によシ通電されることがな
いので、凍結防止運転は連続的に行なわれることＫなる
。勿論この場合も往管サーモ（Ｔ４）にて３１混合弁（
ＭＶｌ）の弁開度調整が行なわれ、蓄熱槽（４）の温水
を無駄に使用しないようにできる。

そして外気温サーモ（Ｔ５）の検出温度が２℃以上にな
るとリレー（ｘ４）の通電が切られ、リレースイッチ（
Ｘ５２　”）の閉路によりタイマ（ＴＭ）が通電される
。そして、タイマ（ＴＭ）の設定時間後にタイムスイッ
チ（ＴＭｌ）が開放することにより、リレー（Ｘ４）の
通電が切られ、この時、集熱器サーモ（Ｔ２）が閉路し
ていなければ、すｖ−（Ｘ２）、（Ｘ４）の通電経路が
断たれて凍結防止運転が終了する。

もし、蓄熱槽（４）の温水温度が低く、蓄熱槽（４）の
温水を循環回路−に供給しても集熱器（１）、往管（７
）及び戻シ管（９）の凍結防止が十分に期待できない場
合には蓄熱槽（４）の上部温水温度が２℃以下に下がシ
、凍結防止サーモ（Ｔ１）が閉路する時点でリレー＜Ｘ
Ｓ＞が過電される。そして、リレースイッチ３ （Ｘ３１　）を介してりｌ、’−（Ｘ２）、（Ｘ４）！
＞１通電され、排水弁０■２）が開端子に通電されて開
放し、集熱ポンプ（ＰＭ）が連続的に運転するようにな
る。この結果、戻シ管（１１）の水の一部が排出管Ｏ樽
から排出され、排出された分だけ給水管（ｌ荀から蓄熱
槽（４）の下部に新たな市水が供給される丸め、市水の
熱エネルギーを利用して集熱器（１）、往管（７）及び
戻り管（９）の凍結防止を行なうことができる。

本発明は上述の如く、集熱器と蓄熱槽とを集熱ポンプの
介設された往管と戻り管とで連設して熱媒体の循環回路
を構成するものに於いて、蓄熱槽仁集熱ポンプの間の往
管中に、第１流入口が蓄熱・−側、流出口が集熱ポンプ
側になるように３１混合弁を挿入し、該５１混合弁の第
２流入口をバイパス管を介して戻り管に接続し、凍結防
止のための集熱ポンプ運転中に３１混合弁の流出側熱媒
体温度を検出し、該検出値が一定値以上になるように第
１流入口及び第２流入口の弁開度を調整するようＫした
ものであるから、凍結防止のために集熱ポンプを運転し
つつ、３１混合弁の流出側熱媒４ 体の検出温度が一定値以上では蓄熱槽をバイパスして循
環回路の熱媒体を循環させ、蓄熱槽の熱エネルギーを放
出させないようＫでき、流出側熱媒・、体の検出温度が
一定値以下では検出温度が一定値以上になるようにバイ
パス管と蓄熱槽の熱媒体を混合して循環させ、蓄熱槽か
らの熱エネルギーの放出を必要最少限に止めることがで
き、折角集熱した太陽熱を無駄に使用することなく、循
環回路の集熱器、往管及び反シ管を凍結による破裂から
保膜できるものであり、有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す太陽熱集熱装置の系統
図、第２図け［１図の集熱製電で使用する制御装置の一
例を示す電気回路図である。 （１）・・・集熱器、（４）・・・蓄熱槽、（１）・・
・往管、（９）・・・戻り管、　（ＫＯ）・・・循環回
路、　Ｏη・・・バイパス管、（Ｔ４）・・・往管サー
モ、（ＰＭ）・・・集熱ポンプ、（ＭＶｌ）・・・３．
１混合弁、　（２）・・・第１流入口、但）・・・第２
流入口、　　（ＡＢ）・・・流出口。 出願人三洋電機株式会社４０協

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　集ｓｒｓと蓄熱槽とを集熱ポンプの介設され
   九往管とｗｂ管とで連設して熱媒体の循環回路を構成す
   るものに、ＩＩ！いて、蓄熱槽と集熱ポンプの間の往管
   中に、第１流入口が蓄熱槽側、流出口が集熱ポンプ側に
   なるように３方混金弁を押入し、該５゛方混舎弁の第２
   流入口をバイパス管を介して戻り管に４１１続し、凍結
   防止のための集熱ポンプ運転中に３方混会弁の流出側熱
   媒体温度を検出し、該検出値が一定値以上になるように
   第１流入口及び１１２流入口の弁測度を調整することを
   特徴とする太陽熱集熱装置。