JPS59229139A - 太陽熱利用給湯装置 - 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、集熱媒体として冷媒を用い集熱効率の向上を
図った太陽熱利用の給湯装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来の強制循環型の太陽熱利用給湯装置の多くは、集熱
ポンプの起動制御はコレクター内の集熱板表面温度ある
いは上部ヘッダー内の熱媒体温度と蓄熱タンク内水温と
の差温により行い、コレクター側が蓄熱タンク側より温
度が高い条件で集熱ポンプを運転させているが、熱媒体
の流量を条件によシ制御すること１では行なわれていな
い。

集熱媒体としてフロンなどの冷媒を用いる場合は、コレ
クター側を蒸発器とし、蓄熱タンク側を凝縮器とし、冷
媒の蒸発潜熱を利用する、つまり等温状態での相変化を
利用し、熱搬送量の大きいことを利用するところに効果
があるが、従来の集熱ポンプのオンオフ制御だけでは冷
媒の循環流量を変えてやることはできないため、等温状
態変化を保つことができなかった。

特に、低日射時などは、冷媒の循環流量が多いと、コレ
クター内では蒸発までは至らず、冷媒の流体としての顕
熱変化のみを利用することになり、この場合は、冷媒の
物性から、液状態では集熱管との熱伝達率が通常集熱媒
体として使用する水などよりは、小さい為、集熱板の温
度も相対的に高い温度で運転され、コレクターからの放
熱量も増大する為、集熱効率も小さくなってしまう欠点
があった。

発明の目的 本発明は前記の欠点を解消し、集熱媒体としての冷媒流
量を制御し、冷媒の等温状態での相変化を利用する集熱
運転状態を保ち、集熱効率の向上を図ることを目的とす
る。

発明の構成 本発明は、集熱媒体としてフロンなどの冷媒を用い、蒸
発部を有するコレクターと凝縮部である熱交換器をバイ
アス回路に流量制御用電動バルブを設け、コレクター内
の集熱板表面温度と冷媒のコレクター出口温度との差温
を検出する制御器を設け、この差温値の大きさによシ、
前記流量制御用電動バルブの開度を制御する構成とし、
集熱回路を流れる冷媒量を制御し、コレクターでは、常
時、冷媒が蒸発する二相域に保ち集熱効率の向上を図っ
たものである。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例について、第１図、第２図に基
づいて説明する。

第１図において、１は太陽熱を集めるコレクターであり
、集熱媒体である冷媒の蒸発部である集熱管２及び、前
記集熱管と密着した集熱板なとを有し、３は昇温した給
湯水を蓄える蓄熱タンクであり、内部には冷媒の凝縮部
である熱交換器４を有し、５は冷媒を循環させる集熱ポ
ンプであり、６は前記集熱ポンプ５の吸い込み側に設け
た冷媒の凝縮液の液溜りであり、これらで集熱回路７は
形成されている。８は前記集熱回路７のコレクター１と
熱交換器４をバイパス′する回路であり、集熱ポンプ６
の吐出し側から吸い込み側へ戻る回路となっており、途
中には流量制御用電動バルブ９が設けられており、この
流量制御用電動バルブ９の開度制御は、コレクター１内
の集熱板表面温度Ｔｃと、冷媒のコレクター１の出口温
度Ｔｏと、蓄熱タンク３の下部水温Ｔｗとの差温を検出
し、制御器１１にておこなう。

上記構成において、動作を説明すると、日射が強くなっ
てくると、集熱板温度が上昇し、集熱管２内の冷媒温度
が上昇し、蓄熱タンク３内水温より高くなると、つまり
ＴＯ〉Ｔｗにて、集熱ポンプ５が起動し、冷媒を蒸発器
である集熱管２内へ送りこむが、流量が大きすぎると、
冷媒は蒸発せず液状態のままコレクター１の出口に達し
、この時、冷媒の液状態では、集熱管２との熱伝達率は
、蒸発しながら流れる２相流状態に比べ著しく小さい為
、集熱板の表面温度と集熱管２内を流れる冷媒温度との
温度勾配は大きくなる。従って集熱板表面温度ＴＯと冷
媒のコレクタ−１出口温度ＴＯとの差温か大になると、
制御器１ｏにより流量制御用電動バルブ９を開き、集熱
ポンプ５から送り出された冷媒を元の吸い込み側に戻す
ことによシ、蒸発器である集熱管２への冷媒流量は小さ
くなり、蒸発しやすくなる。逆に集熱管２内で冷媒が多
量に蒸発している状態では、集熱板の表面温度と集熱管
２内の冷媒温度との温度勾配は小さくな９、つまり集熱
板表面温度Ｔｃと冷媒のコレクタ−１出口温度ＴＯとの
差温が小になると、制御器１０により流量制御用電動バ
ルブ９を閉じ、蒸発器である集熱管、２への冷媒流量は
大きくなる。

この時の集熱板表面温度Ｔｃと冷媒のコレクター出口温
度Ｔ□との差温値と流量制御用電動バルブ９の開度との
関係を示したのが第２図である。

この様に、集熱板表面温度Ｔｃと冷媒のコレクタ−１出
口温度ＴＯとの差温量に応じ、流量制御用電動バルブ９
の開度を制御し、バイパス流量を変えることにより、集
熱回路γの流量を制御し、絶えず冷媒の等温相変化状態
での集熱運転が可能となる。

発明の詳細 な説明した様に、本実施例によれば、コレクター内の集
熱板の表面温度Ｔｃと、冷媒のコレクター出口温度Ｔｏ
との差温値を検出することにより、コレクター内での冷
媒の蒸発状態を検出でき、かつ、蒸発器側であるコレク
ター及び、凝縮器側である熱交換器４をバイパスする回
路を設け、途中に流量制御用電動バルブを設けたここと
によシ、冷媒の集熱回路の流量を、前記差温値に応じて
制御できるため、冷媒の等温相変化状態での集熱運転が
安定してできるものである。

従って、本発明によれば、蒸発部であるコレクター及び
、凝縮部である熱交換器をバイパスする回路を集熱回路
上に設け、バイパス回路途中に流量制御用電動パルプを
設けこのパルプの開度を集熱板表面温度と冷媒のコレク
ター出口温度との差温値に応じて制御することによシ、
集熱回路の冷媒流量を制御可能となシ、冷媒の蒸発潜熱
を利用する等温相変化状態での集熱運転が安定した状態
で行え、顕熱変化を利用した集熱運転に比べ、熱搬送量
も大きく、コレクター内の集熱板温度も相対的に低い状
態で集熱できるため、集熱効率も高い太陽熱利用給湯装
置が提供できるものである。

【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利用給湯装置の
構成図、第２図は本発明の太陽熱利用給湯装置の制御特
性図、第３図は本発明の太陽熱利用給湯装置の制御フロ
ーチャーＩ・図である。 １・・・・・・コレクター、２・・・・・集熱管、３・
・・・・蓄熱タンク、４・・・・・熱交換器、５・・・
・・・集熱ポンプ、７・・・・・・集熱回路、８・・・
・・・バイパス回路、９・・・・・・流量制御用電動バ
ルブ、１ｏ・・・・・・制御器、Ｔｃ・・・・・・集熱
板表面温度、Ｔｏ・・・・・・冷媒のコレクター出口温
度。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 り 、５６ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱媒体としてフロンなどの冷媒を用い、蒸発部である集
   熱管を内部に収納したコレクターと、内部に凝縮部であ
   る熱交換器を収納した蓄熱タンクと、前記コレクターと
   蓄熱タンクとの間を冷媒を循環させる集熱ポンプを備え
   、前記蒸発部であるコレクターと前記凝縮部である熱交
   換器をバイパスする回路を設け、前記バイパス回路途中
   には流量制御用電動パルプを設け、前記流量制御用電動
   バルブの開度を前記コレクター内の集熱板の表面温度と
   冷媒の前記コレクター出口温度との差温により制御する
   太陽熱利用給湯装置。