JPS60122864A - 太陽熱集熱装置 - Google Patents
太陽熱集熱装置Info
- Publication number
- JPS60122864A JPS60122864A JP58230154A JP23015483A JPS60122864A JP S60122864 A JPS60122864 A JP S60122864A JP 58230154 A JP58230154 A JP 58230154A JP 23015483 A JP23015483 A JP 23015483A JP S60122864 A JPS60122864 A JP S60122864A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- hot water
- working fluid
- water storage
- storage tank
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
- F24D17/02—Domestic hot-water supply systems using heat pumps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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。
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
本発明は補助熱源としてヒートポンプを用いた太陽熱給
湯装置に適用され、昇温性能および経済性の向上を図っ
た太陽熱集熱装置に関するものである。
湯装置に適用され、昇温性能および経済性の向上を図っ
た太陽熱集熱装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点
従来のこの種の太陽熱集熱装置は、第１図に示すように
、集熱器１の上方に設けられた貯湯槽２に内設さｎた熱
交換器３が、集熱器１と往管４および復管５によジ接続
され、閉回路が構成されるとともに、回路内部は減圧さ
ｎ、潜熱媒体の作動液６が封入さルていた。前記構成に
おいては、日射強度が大きい場合、集熱器１の温度が上
昇するにともない内部の作動液６は蒸発し、蒸気となっ
て熱交換器３で凝縮し、貯湯槽２に放熱し、液となって
再び集熱器ＩＫ還流することにより、集熱器１で得た熱
が貯湯槽２に搬送されていた。このとき、日射強度が大
きく、外気温が高く、貯湯槽２の温度が低い状態では、
集熱器１と貯湯槽２の温度差が大きくなり、搬送熱量も
大きくなるため集熱量は増大し、貯湯槽２の温度も急激
に上昇する。一方、日射強度が小さく、外気温が低く貯
湯槽２の温度が高い場合には集熱器１と貯湯槽２の温度
差は小さくなり、搬送熱量も小さくなるため、集熱量は
減少し、貯湯槽２の温度上昇も小さくなる。特に、晴天
口においては午前中に集熱が進み、貯湯槽２の温度がか
なり高くなった場合、午後においては、日射強度が大き
な状態にもかかわらず、集熱器１と貯湯槽２の温度差が
小さくなるため、搬送熱量は著るしく小さくなり、貯湯
槽２の温度全上昇させることができないという問題を有
していた。
、集熱器１の上方に設けられた貯湯槽２に内設さｎた熱
交換器３が、集熱器１と往管４および復管５によジ接続
され、閉回路が構成されるとともに、回路内部は減圧さ
ｎ、潜熱媒体の作動液６が封入さルていた。前記構成に
おいては、日射強度が大きい場合、集熱器１の温度が上
昇するにともない内部の作動液６は蒸発し、蒸気となっ
て熱交換器３で凝縮し、貯湯槽２に放熱し、液となって
再び集熱器ＩＫ還流することにより、集熱器１で得た熱
が貯湯槽２に搬送されていた。このとき、日射強度が大
きく、外気温が高く、貯湯槽２の温度が低い状態では、
集熱器１と貯湯槽２の温度差が大きくなり、搬送熱量も
大きくなるため集熱量は増大し、貯湯槽２の温度も急激
に上昇する。一方、日射強度が小さく、外気温が低く貯
湯槽２の温度が高い場合には集熱器１と貯湯槽２の温度
差は小さくなり、搬送熱量も小さくなるため、集熱量は
減少し、貯湯槽２の温度上昇も小さくなる。特に、晴天
口においては午前中に集熱が進み、貯湯槽２の温度がか
なり高くなった場合、午後においては、日射強度が大き
な状態にもかかわらず、集熱器１と貯湯槽２の温度差が
小さくなるため、搬送熱量は著るしく小さくなり、貯湯
槽２の温度全上昇させることができないという問題を有
していた。
上記の問題点全解消する方法としては、貯湯槽２内にヒ
ータなどの補助熱源を内設することなどが考えられるが
、高コストの昼間電力を消費しなければならず、経済性
の追求を目的とする太陽熱利用機器に対して、適用する
のが困難であった。
ータなどの補助熱源を内設することなどが考えられるが
、高コストの昼間電力を消費しなければならず、経済性
の追求を目的とする太陽熱利用機器に対して、適用する
のが困難であった。
発明の目的
本発明はかかる従来の問題ヲ解消するもので、低ランニ
ングコストのヒートポンプ？自然循環式の太陽熱集熱装
置の補助熱源として単純な管路構成で適用すること金目
的とする。
ングコストのヒートポンプ？自然循環式の太陽熱集熱装
置の補助熱源として単純な管路構成で適用すること金目
的とする。
発明の構成
この目的ケ達成するために本発明は、潜熱媒体の作動液
を蒸発させる集熱器と、集熱器の上方に設けられた貯湯
槽に内設された熱交換器とを往管および復管で接続する
ことによＱ構成される作動液の自然循環回路に対して、
復管に逆止弁を設け、貯湯槽に凝縮器を内設するととも
に、逆止弁と集熱器とを接続する復管の一部よシ分岐し
て凝縮器に接続する配管に膨張弁を設け、往管の一部よ
り分岐してａｗ器に接続する配管に吐出口を凝縮器側に
配設した圧縮機を設けたものである。
を蒸発させる集熱器と、集熱器の上方に設けられた貯湯
槽に内設された熱交換器とを往管および復管で接続する
ことによＱ構成される作動液の自然循環回路に対して、
復管に逆止弁を設け、貯湯槽に凝縮器を内設するととも
に、逆止弁と集熱器とを接続する復管の一部よシ分岐し
て凝縮器に接続する配管に膨張弁を設け、往管の一部よ
り分岐してａｗ器に接続する配管に吐出口を凝縮器側に
配設した圧縮機を設けたものである。
この構成によって、日射強度が大きく、外気温が高く、
貯湯槽温度が低い状況では貯湯槽と集熱器の温度差が大
きくなるため作動液は集熱器と凝縮器とを往管及び復管
で接続して構成する自然循環回路を動力を用いることな
く循環し太陽熱を集熱することができる。一方、日射強
度が小ざい、外気温が低い、貯湯槽温度が高いなどの状
況が発生した場合、貯湯槽と集熱器の温度差が小さくな
るため、作動液は集熱器で蒸発しにくくなり、やがて作
動液の循環は停止する。この時、圧縮機を運転すること
により、圧縮機で高温高圧にした作動液の蒸気を凝縮器
に送り液化し、さらに膨張弁で低温にして、集熱器に送
ることにより、蒸発しやすくし、太陽熱および空気から
の集熱を可能にすることができる。すなわち、作動液が
自然循環できない状況においては、圧縮機を運転させる
ことにより圧縮機、凝縮器、膨張弁、集熱器を順に接続
して構成さ八るヒートポンプ回路を作動液を強制的に循
環させて集熱することができる。上記ヒートポンプ運転
の場合は、復管に逆止弁を設けているため、凝縮液は熱
交換器に逆流することがなく、複雑な制御機構も必要と
せずに、圧縮機を運転すると自動的にヒートポンプの管
路が構成される。
貯湯槽温度が低い状況では貯湯槽と集熱器の温度差が大
きくなるため作動液は集熱器と凝縮器とを往管及び復管
で接続して構成する自然循環回路を動力を用いることな
く循環し太陽熱を集熱することができる。一方、日射強
度が小ざい、外気温が低い、貯湯槽温度が高いなどの状
況が発生した場合、貯湯槽と集熱器の温度差が小さくな
るため、作動液は集熱器で蒸発しにくくなり、やがて作
動液の循環は停止する。この時、圧縮機を運転すること
により、圧縮機で高温高圧にした作動液の蒸気を凝縮器
に送り液化し、さらに膨張弁で低温にして、集熱器に送
ることにより、蒸発しやすくし、太陽熱および空気から
の集熱を可能にすることができる。すなわち、作動液が
自然循環できない状況においては、圧縮機を運転させる
ことにより圧縮機、凝縮器、膨張弁、集熱器を順に接続
して構成さ八るヒートポンプ回路を作動液を強制的に循
環させて集熱することができる。上記ヒートポンプ運転
の場合は、復管に逆止弁を設けているため、凝縮液は熱
交換器に逆流することがなく、複雑な制御機構も必要と
せずに、圧縮機を運転すると自動的にヒートポンプの管
路が構成される。
実施例の説明
以下、本発明の一実施例全第２図を用いて説明する。第
２図において、集熱器１の上方に設置さｎた貯湯槽２に
は熱交換器３と凝縮器７が内設され、集熱器１と熱交換
器３（ｉ−接続する往管４の一部より分岐し、凝縮器７
に接続する配管４ａにはアキュームレーター８′Ｊ＝−
よび圧縮機９が配設さ几ている。一方、集熱器１と熱交
換器３を接続する復管５には逆止弁１０及び受液タンク
１１が配設され、受液タンク１１には上部液面検知手段
１２ａおよび下部液面検知手段１２ｂとからなる検出手
段１２が内設されているとともに、逆止弁１０と受液タ
ンク１１を接続する復管５の一部より分岐して凝縮器７
に接続する配管５ａには膨張弁１３が配設されている。
２図において、集熱器１の上方に設置さｎた貯湯槽２に
は熱交換器３と凝縮器７が内設され、集熱器１と熱交換
器３（ｉ−接続する往管４の一部より分岐し、凝縮器７
に接続する配管４ａにはアキュームレーター８′Ｊ＝−
よび圧縮機９が配設さ几ている。一方、集熱器１と熱交
換器３を接続する復管５には逆止弁１０及び受液タンク
１１が配設され、受液タンク１１には上部液面検知手段
１２ａおよび下部液面検知手段１２ｂとからなる検出手
段１２が内設されているとともに、逆止弁１０と受液タ
ンク１１を接続する復管５の一部より分岐して凝縮器７
に接続する配管５ａには膨張弁１３が配設されている。
さらに検出手段１２の信号に応じ、圧縮機９の発停を制
御するための制御器１４が設けられている。なお、第１
図と同一部材には同一番号全件している。
御するための制御器１４が設けられている。なお、第１
図と同一部材には同一番号全件している。
上記構成において、日射強度が大きく、外気温が高く、
貯湯槽２の温度が低い時には、集熱器１と貯湯槽２の温
度差が大きくなり、搬送熱量も増大し、受液夕７り１１
内の液面の位置は下部液面検知手段１２ｂの検知位置よ
り高く保たれているため圧縮機９は運転を停止した状態
で自然循環による集熱が行なわルる。すなわち、集熱器
１で蒸発した作動液６の蒸気は往管４を通って熱交換器
３で凝縮し、液化した作動液６は逆止弁１０を通って受
液タンク１１に流入し、再び集熱器１に還流することに
よジ作動液６が循環し、動力を用いることなく集熱器１
で得た熱を貯湯槽２に搬送することができる。一方、日
射強度が小さく、外気温が低く、貯湯槽２の温度が高い
状態においては、集熱器１と貯湯槽２の温度差は小さく
なり、熱搬送量も小さくなるため、受液タンク１１内の
液面は低下し、やがて下部液面検知手段１２ｂの検知位
置より低くなるため、制御器１４を介して圧縮器９が運
転される。上記運転状態すなわち、ヒートポンプ運転に
よる集熱状態においては、圧縮器９によジ高温高圧にな
った作動液６の蒸気は凝縮器７でａ縮し、高圧の作動液
６となって、膨張弁１３で膨張することによって低温低
圧の作動液６となって集熱器１に流入するので、蒸発し
ゃすくなる。蒸発した作動液６の蒸気は往管４を通ジ、
配管４ａのアキュームレーター８で蒸気と液が分離され
、再び圧縮器９で蒸気が圧縮され編縮器７に圧送される
ことにより、集熱器１で得た熱が貯湯槽２に搬送される
。さらに、圧縮器９の能カ全大きく設定しておくと％
”−）ポンプの運転が進むに従って、受液タンク１１内
の液面は上昇し、やがて上部液面検知手段１２ａの検知
位置をこえるので、検知手段１２から出た信号は制御器
１４を介して、圧縮器９の運転を停止させる。この状態
では受液タンク１１内の上部液面検知手段１２ａの検知
位置をこえていた液面は低下し始め、やがて下部液面検
知手段１２ｂの検知位置よシ低くなると検知手段１１か
らの信号は制御器１４を介して圧縮器９を再び運転させ
る。日射強度の小さい状態では上記の圧縮器９の断続運
転によるヒートポンプ集熱が行なわれるが、ヒートポン
プ集熱中に日射強度が大きくなり自然循環による集熱が
可能な時は、圧縮器９の運転が停止され、受液タンク１
１内の作動液６の液面の低下が途中で停止し、下部液面
検知手段１２ｂの検知位置より高い位置に液面が保持さ
ルるので、圧縮器９は停止したまま、自然循環による集
熱が行なわれる。従って、日射強度の大きい状態などに
おいては、作動液６の自然循環により集熱が行なわれ、
自然循環による熱搬送量が小さくなった場合にのみ、圧
縮器９が運転されるため、日射強度の大小に７５１−／
Ｊ１わらず、貯湯槽２の温度をある値以上に上昇させる
こと力玉できるとともに、補助熱源であるヒートポンプ
の消費電力も少なく、経済的な太陽熱集熱ができる。
貯湯槽２の温度が低い時には、集熱器１と貯湯槽２の温
度差が大きくなり、搬送熱量も増大し、受液夕７り１１
内の液面の位置は下部液面検知手段１２ｂの検知位置よ
り高く保たれているため圧縮機９は運転を停止した状態
で自然循環による集熱が行なわルる。すなわち、集熱器
１で蒸発した作動液６の蒸気は往管４を通って熱交換器
３で凝縮し、液化した作動液６は逆止弁１０を通って受
液タンク１１に流入し、再び集熱器１に還流することに
よジ作動液６が循環し、動力を用いることなく集熱器１
で得た熱を貯湯槽２に搬送することができる。一方、日
射強度が小さく、外気温が低く、貯湯槽２の温度が高い
状態においては、集熱器１と貯湯槽２の温度差は小さく
なり、熱搬送量も小さくなるため、受液タンク１１内の
液面は低下し、やがて下部液面検知手段１２ｂの検知位
置より低くなるため、制御器１４を介して圧縮器９が運
転される。上記運転状態すなわち、ヒートポンプ運転に
よる集熱状態においては、圧縮器９によジ高温高圧にな
った作動液６の蒸気は凝縮器７でａ縮し、高圧の作動液
６となって、膨張弁１３で膨張することによって低温低
圧の作動液６となって集熱器１に流入するので、蒸発し
ゃすくなる。蒸発した作動液６の蒸気は往管４を通ジ、
配管４ａのアキュームレーター８で蒸気と液が分離され
、再び圧縮器９で蒸気が圧縮され編縮器７に圧送される
ことにより、集熱器１で得た熱が貯湯槽２に搬送される
。さらに、圧縮器９の能カ全大きく設定しておくと％
”−）ポンプの運転が進むに従って、受液タンク１１内
の液面は上昇し、やがて上部液面検知手段１２ａの検知
位置をこえるので、検知手段１２から出た信号は制御器
１４を介して、圧縮器９の運転を停止させる。この状態
では受液タンク１１内の上部液面検知手段１２ａの検知
位置をこえていた液面は低下し始め、やがて下部液面検
知手段１２ｂの検知位置よシ低くなると検知手段１１か
らの信号は制御器１４を介して圧縮器９を再び運転させ
る。日射強度の小さい状態では上記の圧縮器９の断続運
転によるヒートポンプ集熱が行なわれるが、ヒートポン
プ集熱中に日射強度が大きくなり自然循環による集熱が
可能な時は、圧縮器９の運転が停止され、受液タンク１
１内の作動液６の液面の低下が途中で停止し、下部液面
検知手段１２ｂの検知位置より高い位置に液面が保持さ
ルるので、圧縮器９は停止したまま、自然循環による集
熱が行なわれる。従って、日射強度の大きい状態などに
おいては、作動液６の自然循環により集熱が行なわれ、
自然循環による熱搬送量が小さくなった場合にのみ、圧
縮器９が運転されるため、日射強度の大小に７５１−／
Ｊ１わらず、貯湯槽２の温度をある値以上に上昇させる
こと力玉できるとともに、補助熱源であるヒートポンプ
の消費電力も少なく、経済的な太陽熱集熱ができる。
また、受液タンク１１に内設する検知手段１２によって
液面を検知し、搬送熱量を推定するかわりに貯湯槽２の
温度と外気温と日射強度を検知して熱搬送量を推定する
ことによって、制御しても同様の効果を得ることができ
る。
液面を検知し、搬送熱量を推定するかわりに貯湯槽２の
温度と外気温と日射強度を検知して熱搬送量を推定する
ことによって、制御しても同様の効果を得ることができ
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次の効果
が得られる。
が得られる。
（１）作動液の自然循環回路の往管より分岐して、復管
に接続する配管に、圧縮器、凝縮機、膨張弁を順に配設
した構成としているので、自然循環回路における集熱器
を、ヒートポンプ運転する場合の蒸発器として用いるこ
とができるので、単純な構成で、自然循環による太陽熱
集熱機能とヒートポンプによる集熱機能の２つの機能を
有する太陽（２） 逆止弁を復管に設けたことにより、
圧縮器が運転した場合、三方弁などの管路切換え装置及
び複雑な制御機構全屈いることなく単純な管路構成で自
動的にヒートポンプ運転の管路全構成することができる
。
に接続する配管に、圧縮器、凝縮機、膨張弁を順に配設
した構成としているので、自然循環回路における集熱器
を、ヒートポンプ運転する場合の蒸発器として用いるこ
とができるので、単純な構成で、自然循環による太陽熱
集熱機能とヒートポンプによる集熱機能の２つの機能を
有する太陽（２） 逆止弁を復管に設けたことにより、
圧縮器が運転した場合、三方弁などの管路切換え装置及
び複雑な制御機構全屈いることなく単純な管路構成で自
動的にヒートポンプ運転の管路全構成することができる
。
（３） 自然循環回路の往管よジ分岐した配管に、圧縮
器の吐出口を凝縮器側に配設しているので自然循環によ
る作動液の流れ方向と、圧縮器を運転した場合の作動液
の流れ方向が同じになり、自然循環による集熱と、圧縮
器のヒートポンプ運転による集熱を切り換える時に作動
液が逆流することがないので確実な切り換えができ、信
頼性の高い太陽熱集熱装置を実現することができる。
器の吐出口を凝縮器側に配設しているので自然循環によ
る作動液の流れ方向と、圧縮器を運転した場合の作動液
の流れ方向が同じになり、自然循環による集熱と、圧縮
器のヒートポンプ運転による集熱を切り換える時に作動
液が逆流することがないので確実な切り換えができ、信
頼性の高い太陽熱集熱装置を実現することができる。
（４作動液の自然循環回路において、ａ糊液の流れる復
管に逆止弁を設け、蒸気の流量る往管には、流量抵抗の
大きな弁などの配管部材を設けていないので、作動液の
自然循環力を大きく低減することがなく、効率よく自然
循環によって太陽熱を集熱することができる。
管に逆止弁を設け、蒸気の流量る往管には、流量抵抗の
大きな弁などの配管部材を設けていないので、作動液の
自然循環力を大きく低減することがなく、効率よく自然
循環によって太陽熱を集熱することができる。
第１図は従来の太陽熱集熱装置の構成図、第２図は本発
明の太陽熱集熱装置の一実施例を示す構成図である。っ １・・・・・・集熱器、３・・・・・・熱交換器、４・
・・・・・往管、５・・・・・・復管、６・・・・・・
作動液、７・・・・・・凝縮器、９・・・・・・圧縮器
、１０・・・・・・逆止弁、１３・・・・・・膨張弁。
明の太陽熱集熱装置の一実施例を示す構成図である。っ １・・・・・・集熱器、３・・・・・・熱交換器、４・
・・・・・往管、５・・・・・・復管、６・・・・・・
作動液、７・・・・・・凝縮器、９・・・・・・圧縮器
、１０・・・・・・逆止弁、１３・・・・・・膨張弁。
代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ？ ／
図 ？ ／
Claims (1)
- 潜熱媒体の作動液を蒸発させる集熱器と、前記集熱器の
上方に設けられた貯湯槽に内股する凝縮器および熱交換
器と、前記集熱器と前記熱交換器とを接続して作動液の
自然循環回路を構成する往管および復管と、前記復管に
設けられた逆止弁と、前記逆止弁と前記集熱器とを接続
する復管の一部より分岐して前記凝ａ器に接続する配管
に設けられた膨張弁と、前記往管の一部よジ分岐して前
記凝縮器に接続する配管に吐出口を前記凝縮器側に配設
した圧縮機とからなる太陽熱集熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58230154A JPS60122864A (ja) | 1983-12-06 | 1983-12-06 | 太陽熱集熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58230154A JPS60122864A (ja) | 1983-12-06 | 1983-12-06 | 太陽熱集熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60122864A true JPS60122864A (ja) | 1985-07-01 |
Family
ID=16903437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58230154A Pending JPS60122864A (ja) | 1983-12-06 | 1983-12-06 | 太陽熱集熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60122864A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8613890B2 (en) | 2009-08-06 | 2013-12-24 | Sony Corporation | Microparticle sorting apparatus, flow cytometer using the same and microparticle sorting method |
-
1983
- 1983-12-06 JP JP58230154A patent/JPS60122864A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8613890B2 (en) | 2009-08-06 | 2013-12-24 | Sony Corporation | Microparticle sorting apparatus, flow cytometer using the same and microparticle sorting method |
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