JPS59173659A - 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】 産業上の利用分野 本発明は集熱熱媒に冷媒を使用した太陽熱集熱装置に関
する、。

従来例の（１４成とその問題点 従来のこの種の太陽熱集熱装置は、第１図に示すように
、集熱熱媒に冷媒１を使用し、太陽熱を集熱する集熱器
２と、冷媒を循環させる冷媒ポンプ３と、集熱した熱を
熱交換する熱交換器４から集熱装置が構成されていた。

またこの装置の運転時のサイクルを第２図に示す。配管
通路からの放熱がないものとすれば、点２ｏは圧力ＰＡ
、温度を八で液相状態で集熱器２に入り、点２１圧力Ｐ
Ｂ、温度ｔＢ　で二相状態で集熱器２から出て熱交換器
４に入り、負荷に熱を与え点２２圧力ＰＣ９温度１Ａで
冷媒ポンプ３に入シ、圧力ＰＡになり、再び集熱器２に
入や、サイクルを完結していた。

この構成では、冷媒１は、当初、充填されると、運転時
に充填量が可変できない為、第３図に示すようなサイク
ル上の問題があっプζ０ １日の集熱により負荷が到達する最高温度よりも高く、
熱交換器°４の出口温度を設定し、その温度設定におい
て集熱器２の出１］点２３が二相域になるようにサイク
ルを設定するものとすれは、集熱器２の入口点２４は圧
力Ｐ１．温度ｔ１になる。

これを実現する冷媒充填量のｉｔで、朝一番の運転開始
時のサイクルをみれば点２５になシ温度ｔ２゜圧力Ｐ２
になる。この場合は、日射財も弱く、集熱器２の出口点
２６は二相域にならず液相域になる。当然ながら冷媒１
の循環量を減少させれは、集熱器２の出口に近づくが、
実際的には減少させる循環量の割合が極端すぎ、制御が
雛しい点及び、循環量の減少に伴なう集熱効率の低下等
により、二相域にするのは困難であった。集熱器２の出
口における冷媒１の状態が、液相であれば、二相に比べ
て集熱効率が低下する。集熱器２と熱動換器４の配管放
熱で冷媒１の温度低下があり、有効に集熱熱量が利用で
きない等の問題があったＱ発明の目的 本発明は、かかる従来の問題を解消するもので、朝の運
転開始時に集熱器出口での冷媒の状態が液相になること
を解消し、二相域にすることを目的とする。

発明の構成 この目的を達成するために、本発明は熱交換器と冷媒ポ
ンプの間に、冷媒流れを切替える三方弁と、三方弁と接
続する冷媒吸入管と、三方弁と熱交換器の間から分岐し
た冷媒戻し管と、冷媒吸入管及び冷媒戻し管と接続し、
冷媒を収納する冷媒゛収納容器と高低二つの検出液面高
さをもつ液面スイッチと冷媒戻し管の途中に設置した電
動弁と、三方弁、電動弁を制御する制御部を設けたもの
である。

この構成によって、三方弁が切替わると、冷媒ポンプが
冷媒収納容器内の冷媒を吸入し、集熱システムへの冷媒
充填量を増やすことができる。そこで、運転開始時は冷
媒充填量を低にし、負荷温度が上昇した場合は、冷媒充
填量を高にして、たえず、集熱器出口での冷媒状態を二
相域にできる。

また冷媒充填量を減らす場合は、冷媒戻し管の電動弁を
減らすことで実現できる。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例を第４図、第５図を用いて説明
する。なお、第１図〜第３図と同−音昏品について同一
番号を付している。

第４図において、５は冷媒収納容すであり、６は冷媒戻
し管、７は電動弁、８は三方弁、９は冷媒吸入管、１０
は負荷としての給湯湯温を士炙出するサーミスター、１
１は冷媒の液面高さを検出する液面スイッチ、１２はサ
ーミスター１０の検出温度により、三方弁８に切替え価
号を発し、また電動弁７にも開閉信号を発するｆｔｔｌ
ｌ　ＩＩ　ＩＧｊｌ路である。

次に上記構成による運転について説１男する。まず運転
開始直後で給湯水温水か低い場合について説明する。運
転を開始すると、制御１’Ｍｌ路１１ｓ１２．は三方弁
９に切替え信号を発し、冷媒１及入ゞＲ９力・ら冷媒ポ
ンプ３に流れる方向に切替メーる。そして冷媒ポンプ３
により冷媒収納容器５カ）ら吸入し、システムへ冷媒を
充填する。液面スイッチ１１７５ｉ高位液面ｈ１　　を
検知すると、制御回路部１２は三方弁３に再び切替信漫
を発し、熱交換器４から冷媒ポンプ３に流れる方向に切
替える。次に、給湯水温度が上昇すると、サーミスター
１０の検出信号により、制御回路部１２は、三方弁８に
切替信号を発し、冷媒吸入管９から冷媒ポンプ３へ流れ
る方向に切替える。そして冷媒ポンプ３により、冷媒収
納容器５内の冷媒を再度、吸入し、システムへの充填量
を増やす。液面スイ・ノチ１１が低位液面ｈ２　を検出
すると、制御回路部１２は再度、切替信号を三方弁８に
発し、熱交換器４から冷媒ポンプ３へ流れるように切替
える。

これらを第５図のサイクル面よりみれば、運転開始時で
、サーミスター１０による給湯湯温の検出温度が低い場
合は、集熱器２０入口点２６は圧力Ｐ３．温度ｔ２にな
っている。これを従来例と比べてみると、冷媒充填量が
少ないため、温度はりじｔ２　であるが、圧力はＰ２か
らＰ３に低下している。そして集熱器２の出口点２６は
、圧力が低いため、容易に二相域になっている。

まだ、サーミスター１０による給湯湯温の検出温度が高
い場合は、集熱器２の入口点２４は圧力Ｐ１．温度ｔ１
になっている。これを従来例と比べてみると、圧力、温
度とも同じである。これは冷媒充填量が増えただめに、
圧力がＰ３からＰｌに上昇したためであり、集熱器２の
出［１点２３も高い温度で二相域になっている。

次に、運転停止時の作、動を説明すると、制量回路部１
２は電動弁７に開放信号を免する。そこで冷媒は冷媒収
納容器６内に冷媒戻し管６を通して落下し、収納される
。なお、冷媒ポンプ３と集熱器２間の冷媒も逆流し、収
納される。

このように給湯湯温か高低にかかわらず、集熱器２の出
口での冷媒状態はたえず二相域になシ、集熱効率が液相
域の場合に比べ高くなり、集熱器２と熱交換器４の間の
配管放熱による温度降下がなく、効率的に熱交換が行な
われる。

さらに運転停止時は、冷媒が冷媒収納容器内に収納され
る。ため、給湯水が逆に加熱源になり、加熱＋４ された冷媒が、集熱器２よシ放熱することも防止できる
。

発明の効果 以上のように、本発明の太陽熱集熱装置によれば、運転
囲始時で給湯湯温か低い場合もしくは、運転継続後、給
湯湯温か高い場合に応じて、制御回路部が三方弁を切替
えて、冷媒収納容器からの冷媒充填量を、液面スイッチ
の検出位置を変えて、切替えることができる。そして冷
媒充填量を変えることで、給湯湯温にかかわらず、たえ
ず集熱器出口の冷媒状態が気液二相域にでき、液相域に
比べ、集熱効率が高く、集熱器と熱交換器の間での゛放
熱による温度降下がなく、効率的な集熱及び熱交換が行
なえる。さらに運転停止時は冷媒を冷媒収納器に収納す
るため、給湯水に逆に加熱された冷媒が集熱器で放熱す
る現象を防止する効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の太陽熱集熱器の構成図、第２図はサイク
ルの説明図、第３図は従来のサイクルの説明図、第４図
は本発明の一実施例による太陽熱集熱器の構成図、第５
図は不発１．ｌｌＪのサイクルの説明図である。 １・・・・・・冷媒、２・・・・集熱器、３・・・・・
・冷媒ポンプ、４・・・・・熱交換器、５・・・・・冷
媒収納容器、６・・・・・冷媒戻し管、７・・・・・・
電動弁、８・・・・・・三方弁、９・・・・・・冷媒吸
入管、１０・・・・・・サーミスター、１１・・・・・
・液面スイッチ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第３図 第５図 一一工ンクＩＬじ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 集熱媒体としての冷媒と、太陽熱を集熱する集熱器と、
   前記集熱器に前記冷媒を送り込む冷媒ポンプと、前記集
   熱器で集熱加熱された前記冷媒が出力を発する熱交換器
   と、前記熱交換器と前記冷媒ポンプの間に位置し、冷媒
   の流れを切替える三方弁と、前記三方弁の一端と接続し
   ７た冷媒吸入管と、前記三方弁と熱交換器の間より分岐
   した冷媒戻し管と、前記冷媒吸入管と前言己冷媒戻し管
   と接続し、冷媒を収納する冷媒収納容滞と、前記冷媒戻
   し管の途中に設けられた電動弁ど、給湯水など負荷温度
   を検出するす〜ミスターと、前ｉ己冷媒収納容器に内蔵
   され、高位検出液面高さｈｌ　　と低位検出液面高さｈ
   ２　をもつ液面スイッチと、前記サーミスターの検出温
   度、前記液げ１１スイツチの検出液面高さ及び運転状態
   により、前ｎ（２三方ｊＰ及び前記電動弁に切替及び開
   閉信号を発する制御回路部とより構成された太陽熱集熱
   装置。