JPS6013008Y2 - solar water heater - Google Patents

solar water heater

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JPS6013008Y2
JPS6013008Y2 JP1982029211U JP2921182U JPS6013008Y2 JP S6013008 Y2 JPS6013008 Y2 JP S6013008Y2 JP 1982029211 U JP1982029211 U JP 1982029211U JP 2921182 U JP2921182 U JP 2921182U JP S6013008 Y2 JPS6013008 Y2 JP S6013008Y2
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JP
Japan
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heat
hot water
heat exchanger
water storage
jacket
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JP1982029211U
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Japanese (ja)
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JPS58131367U (en
Inventor
俊之 柿木
浩 永富
邦美 曽根
Original Assignee
松下電工株式会社
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は太陽熱給湯装置に関するものである。[Detailed explanation of the idea] This invention relates to a solar water heater.

従来の間接加熱式太陽熱給湯装置は第1図のように構成
されている。
A conventional indirect heating type solar water heater is constructed as shown in FIG.

図において、1は集熱器、2は貯湯槽であり、貯湯槽2
内にコイル状の熱交換器3が設置されてL)る。
In the figure, 1 is a heat collector, 2 is a hot water storage tank, and hot water storage tank 2
A coil-shaped heat exchanger 3 is installed inside L).

熱交換器3は循環ポンプ4の設けられた送り配管5と、
膨張タンク6の設けられた戻り配管7とによって集熱器
1に接続され、これらの内部に熱媒が循環される。
The heat exchanger 3 includes a feed pipe 5 provided with a circulation pump 4,
It is connected to the heat collector 1 by a return pipe 7 provided with an expansion tank 6, and a heat medium is circulated inside these.

1しかし、複雑な構造のコイル状の熱交換器3を用いる
ことから製造コストが高くなるため、ジャケット式熱交
換器を設けたものを提案した。
1. However, since the use of a coil-shaped heat exchanger 3 with a complicated structure increases manufacturing costs, we proposed a method that includes a jacket type heat exchanger.

ジャケット式熱交換器では、第2図の反応釜2′のジャ
ケット式熱交換器8にみられるように下部に熱媒入口9
を設け、上部に熱媒出口10を設けるのが一般的である
In the jacket type heat exchanger, as shown in the jacket type heat exchanger 8 of the reaction vessel 2' in Fig. 2, there is a heat medium inlet 9 at the bottom.
It is common to provide a heating medium outlet 10 at the top.

また、反応釜においては、熱媒は蒸気を用いることが多
い。
Moreover, in reaction vessels, steam is often used as a heating medium.

しかしぐ間接加熱式太陽熱給湯装置は、熱媒が液体(主
に不凍液)であるため、このように熱媒を下から入れて
上から取り出す構造であると、熱媒が熱媒入口9から熱
媒出口10の最端経路を短絡状に流れて他の部分では滞
留し、熱交換効率が悪くなるということが実験の結果わ
かった。
However, in indirect heating type solar water heaters, the heating medium is liquid (mainly antifreeze), so if the heating medium is introduced from the bottom and taken out from the top, the heating medium will be heated from the heating medium inlet 9. As a result of experiments, it was found that the heat exchange efficiency deteriorates because the heat exchanger flows in a short circuit through the endmost path of the medium outlet 10 and stagnates in other parts.

したがって、この考案の目的は、熱媒の滞留や短絡がな
く、ジャケット式熱交換器の全体で約−に熱交換が行な
われて熱交換効率の良い太陽熱給湯製置を提供すること
である。
Therefore, the object of this invention is to provide a solar water heater with high heat exchange efficiency in which there is no accumulation of heat medium or short circuit, and heat exchange is performed at approximately -100% throughout the jacket type heat exchanger.

この考案の一実施例を第3図および第4図に示す。An embodiment of this invention is shown in FIGS. 3 and 4.

図において、11は集熱器、12は貯湯槽である。In the figure, 11 is a heat collector and 12 is a hot water storage tank.

貯湯槽12はドラム状の貯湯本体13の外周にジャケッ
ト式熱交換器14を設けたものであり、貯湯槽本体13
の底部に冷水人口15が、上面番こ温水出口16が設け
られている。
The hot water storage tank 12 includes a drum-shaped hot water storage body 13 and a jacket type heat exchanger 14 provided on the outer periphery of the hot water storage tank body 13.
A cold water outlet 15 is provided at the bottom, and a hot water outlet 16 is provided at the top.

ジャケット式熱交換器14は上下縁に環状膨出部14a
、14bを有し、上方の環状膨出部14^に熱媒入口1
・7b<設けられ、下方の環状膨出部14bに熱媒出口
1−が設けられている。
The jacket type heat exchanger 14 has annular bulges 14a on the upper and lower edges.
, 14b, and a heat medium inlet 1 is provided in the upper annular bulge 14^.
- 7b< is provided, and a heat medium outlet 1- is provided in the lower annular bulging portion 14b.

これら熱媒入口17および熱媒出口18は互いに熱交換
ジャケット14め周方向め同位置に設けられている。
The heat medium inlet 17 and the heat medium outlet 18 are provided at the same position in the circumferential direction of the heat exchange jacket 14 .

熱媒出口「81ま循環ポンプ19の介装された送り配管
2゜を介して集熱器11の下部に接続され、熱媒入口1
7は戻り配管21を介して集熱器11の上部に接続され
ている。
The heat medium outlet 81 is connected to the lower part of the heat collector 11 via the feed pipe 2 in which the circulation pump 19 is installed, and the heat medium inlet 1
7 is connected to the upper part of the heat collector 11 via a return pipe 21.

戻り配管21は一部が集熱器11よりも上方に延びてお
り、その最上部に膨張タンク22が設けられている。
A portion of the return pipe 21 extends above the heat collector 11, and an expansion tank 22 is provided at the top thereof.

また、ジャケット式熱交換器14の上方の環状膨出部1
4aには空気抜弁23が設けられている。
Further, the annular bulge 1 above the jacket heat exchanger 14
An air vent valve 23 is provided at 4a.

つぎに、この太陽熱給湯装置の動作を説明する。Next, the operation of this solar water heater will be explained.

熱媒は循環ポンプ19の駆動によって集熱器11とジャ
ケット式熱交換器14とを循環する。
The heat medium is circulated between the heat collector 11 and the jacket heat exchanger 14 by driving the circulation pump 19 .

ジャケット式熱交換器14で熱交換した熱は、貯湯槽本
体13内の氷に貯えられる。
The heat exchanged by the jacket type heat exchanger 14 is stored in ice within the hot water storage tank body 13.

ジャケット式熱交換器14内に生じた空気は空気抜弁2
3から抜く。
Air generated in the jacket heat exchanger 14 is removed from the air vent valve 2.
Remove from 3.

また、祿張した熱媒は膨張、タンク2.2呼よ1
・ ・ □?′)品=←装! においては、貯湯槽内 の氷 不凍液 の熱交換、すなわち液体、と、液体との
熱交換になる。
In addition, the heated heating medium expands, tank 2.2 is called 1
・ ・ □? ′) Product = ← Packing! In this case, the heat exchange occurs between the ice and antifreeze in the hot water storage tank, that is, heat exchange between liquid and liquid.

ジャケット式熱交換器14を用いた場合、不凍液を上部
から下部に入れると、不凍液は貯湯槽条体13の水に熱
を与えて温度が下がりその結果比重が大きくなり降下す
る。
When the jacket type heat exchanger 14 is used, when antifreeze is introduced from the upper part to the lower part, the antifreeze gives heat to the water in the hot water storage tank strip 13 and the temperature decreases, resulting in an increase in specific gravity and the water drops.

貯湯槽本体13内の水は、温度が高くなり、その結果比
重が小さくなり上昇する。
The temperature of the water in the hot water storage tank main body 13 increases, and as a result, the specific gravity decreases and rises.

したがって、液体と液体のカウンターフロー(向流)型
の熱交換が行なわれることになる。
Therefore, a liquid-liquid counterflow type heat exchange is performed.

そのため、優れた熱交換効率が得られる。Therefore, excellent heat exchange efficiency can be obtained.

とれに反し、不凍液を下部から入れ上部から出す場合、
上記の理にかなわないため、不凍液が滞留したり、短絡
を生じてしまうのである。
Contrary to this, if you put antifreeze in from the bottom and let it out from the top,
Because the above logic does not apply, antifreeze accumulates and short circuits occur.

1また、貯湯晶本体13内の温啓分布力j
第11図のようになっていたとする0□>h>t3>・
・・・・・to)。
1 Also, the heating distribution force within the hot water storage crystal body 13
Assuming that the situation is as shown in Figure 11, 0□>h>t3>・
...to).

熱交換器1人口温度t1が1+≧t3のときは、’!9
”sの温度層、と熱交換がされずに、jay t5*
teの温度層と讐交轡が行なわれ、貯湯槽本体1.3
内の温度を上げる。
When heat exchanger 1 population temperature t1 is 1+≧t3, '! 9
``s temperature layer, without heat exchange, jay t5*
The temperature layer of te and the exchange are performed, and the hot water tank body
Increase the internal temperature.

:コイル式の熱交換器ではこのような利用はできない。: This type of use is not possible with coil heat exchangers.

第5図は熱媒入口17と熱媒出口18とを熱交換ジャケ
ット114の直径方向に対応させて上部環状膨出部14
諷と下部環状膨出部14 bとにそれぞれ設けた −
の他は第1.、の実施例と同様である。
FIG. 5 shows the upper annular bulge 14 with the heat medium inlet 17 and the heat medium outlet 18 corresponding to the diameter direction of the heat exchange jacket 114.
- provided respectively on the leg and the lower annular bulge 14b.
Other than 1. This is similar to the embodiment of .

構成した場合も、第1の実施例と同様な
る。
Even in the case of configuring the
Ru.

第8図A 1および、第2の実施例と従来例
、、シて示すものである。
FIG. 8A shows the second embodiment and the conventional example.

第8 第8UgABは第2の実施例
、 、 分布をそれぞ打示す。
8th 8th UgAB represents the second embodiment, and the distributions, respectively.

第8 、 )ツチング部分はジャケッ
ト式熱交換ms、t4の外面の温5度をサーモピュアで
測定しiこ結果を示すものであり、T、〜T5はハツチ
ング部分で示す各温度領域の温度を示す。
8th) The hatched part shows the temperature of the outer surface of the jacket type heat exchanger ms, t4, which was measured by Thermopure at 5 degrees, and T, ~T5 show the temperature in each temperature range shown by the hatched part. show.

ここで、Tn’>T=>Ts>T4>T’sである。こ
れら各−かられかるように、こめ実施例゛のジャケット
式熱交換器14の壁温は従来例のものよりも低温領域が
少なく、シたがってこの実施例のものは熱媒の滞留や短
絡が少むく、全体で約−な熱交換が行なわれることがわ
かる。
Here, Tn'>T=>Ts>T4>T's. As can be seen from each of the above, the wall temperature of the jacket type heat exchanger 14 of this embodiment has less low temperature region than that of the conventional example. It can be seen that the heat exchange rate is small, and the total heat exchange is approximately -.

実験条件につき説明すると、第1および第2の来施例と
従来例との貯湯槽2’、12の各部の寸法および材質は
同じであり、次のようになっている。
To explain the experimental conditions, the dimensions and materials of each part of the hot water storage tanks 2' and 12 in the first and second embodiments and the conventional example are the same, and are as follows.

第6図および第7図において、H1= 1000゜也=
810. Dl−6,OO,De=590t hi=9
0t 112=lω9 h3ヨ50.dt芋20.鳴=
5である。
In Figures 6 and 7, H1 = 1000゜ya =
810. Dl-6,OO,De=590t hi=9
0t 112=lω9 h3yo50. dt potato 20. Sound=
It is 5.

単位は鴫である。The unit is shogun.

ここで、Hlは貯湯槽本体2’、12の高さ、H2はジ
ャケット式熱交換器8,14の全高、Dlはジャケット
式熱交換器8,14の内径、D2は貯湯槽本体13の外
径、h□はジャケット式熱交換器8,14と貯湯槽本体
13の上端位置ρ差、へは同じく下端位置の差、h3は
下部環状膨出部1,4bの内部高さ、d□は下部環状膨
出部14b内の径方向幅、へは熱交換ジャケット8,1
4の径方向幅である。
Here, Hl is the height of the hot water storage tank body 2', 12, H2 is the total height of the jacket type heat exchanger 8, 14, Dl is the inner diameter of the jacket type heat exchanger 8, 14, and D2 is the outside of the hot water storage tank body 13. The diameter, h□ is the difference in the upper end position ρ between the jacket heat exchanger 8, 14 and the hot water storage tank body 13, ρ is the difference in the lower end position, h3 is the internal height of the lower annular bulge 1, 4b, and d□ is the difference in the lower end position. The radial width inside the lower annular bulge 14b is connected to the heat exchange jackets 8 and 1.
It has a radial width of 4.

熱交換ジャケット8,14および貯湯槽本体1・3の材
質はステンレスであり、熱交換面積は約1.5Wtであ
る。
The heat exchange jackets 8, 14 and the hot water storage tank bodies 1, 3 are made of stainless steel, and have a heat exchange area of about 1.5 Wt.

熱媒の流量は約4.51/min、熱媒の熱媒入口9,
17の温度は約40’C1貯湯槽本体13内の水の温度
は約20℃である。
The flow rate of the heat medium is approximately 4.51/min, the heat medium inlet 9 of the heat medium,
The temperature of water in the hot water storage tank body 13 is approximately 20°C.

第9図および第10図はさらに他の実施例を示す。FIGS. 9 and 10 show still other embodiments.

すなわち、ジャケット式熱交換器14の上部場状膨出部
14aから上方時延びて送り配管20に接続された空気
抜配管を設け、この空気抜配管24の途中に絞り部25
を設けている。
That is, an air vent pipe is provided that extends upward from the upper field bulge 14 a of the jacket heat exchanger 14 and is connected to the feed pipe 20 , and a constricted part 25 is provided in the middle of the air vent pipe 24 .
has been established.

絞り部25の代りにオリフィスを設けてもよい。An orifice may be provided instead of the constriction portion 25.

このように空気抜配管24を設けると、ジャケット式熱
交換器14内に空気が貯“まった場合に、空気抜配管2
4から集熱器11および膨張タンク22を通って空気が
逃げる。
By providing the air vent pipe 24 in this way, when air accumulates inside the jacket heat exchanger 14, the air vent pipe 24
Air escapes from 4 through the collector 11 and the expansion tank 22.

そのため、ジャケット式熱交換器14内で気液分離相が
生じることがなく、気液分離による腐食が起ご、らない
Therefore, a gas-liquid separation phase does not occur within the jacket heat exchanger 14, and corrosion due to gas-liquid separation does not occur.

また、空気の混入による熱交換能力の低下が防止される
In addition, deterioration in heat exchange capacity due to air intrusion is prevented.

なお、空気抜配管24には絞り部25′またはオリフィ
スを設けてい、るので、熱媒が流れる=とが防止される
Note that the air vent pipe 24 is provided with a constricted portion 25' or an orifice, so that the flow of the heat medium is prevented.

その他は第、2の実施例と同様である。以上のように、
この考案の太陽熱給湯装置は、熱媒をジャケット式熱交
換器の上部から流入させて下部から流出させるようにし
たから、ジャケット式熱交換器内での熱媒の滞留や短絡
が少なく、全体で約−な熱交換が行なわれζ゛そのため
優れた熱交換効率を得ることができるという効果がある
The rest is the same as the second embodiment. As mentioned above,
In the solar hot water heater of this invention, the heat medium flows in from the top of the jacket heat exchanger and flows out from the bottom, so there is less stagnation and short circuits of the heat medium in the jacket heat exchanger, and overall Approx.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来例の説明図、第2図は従来の反応釜の断面
を示す説明図、第3図はこの考案の一実施例の説明図、
第4図はその貯湯槽の断面図、第5図は第2の実施例に
係る齢湯槽の断面図、第6図は第1および第2の実施例
並びに従来例の貯湯槽9.寸法率明図、第7図は第6図
の■部の拡大断面歯、第q図A−Cはそれぞれ第1の実
施例、第2の実施例わよび の 分布説明図、第
9)□図は第39実施例の説′■第10図はその空気抜
配管め断面図、□第1 図は第1の実施例の作用説明図
である。 11・・・・・・集熱器、12・・・・・・貯湯槽、1
3・・・・・・貯湯槽本体、14・・・・・・熱交換ジ
ャケット、17・・・・・・熱媒入口、18・・・・・
・熱媒出口、19・・・・・・循環ポンプ、20・・・
・・・送り配管、′21・・・・・・戻り配管。
Fig. 1 is an explanatory diagram of a conventional example, Fig. 2 is an explanatory diagram showing a cross section of a conventional reaction vessel, and Fig. 3 is an explanatory diagram of an embodiment of this invention.
FIG. 4 is a sectional view of the hot water storage tank, FIG. 5 is a sectional view of an old hot water tank according to the second embodiment, and FIG. 6 is a sectional view of the hot water storage tank 9 of the first and second embodiments and the conventional example. Figure 7 is an enlarged cross-sectional tooth of part ■ in Figure 6. Figures q and A to C are illustrations of the distribution of the first and second embodiments, respectively. The figures are a description of the 39th embodiment.''■Figure 10 is a sectional view of the air vent pipe, and □Figure 1 is an explanatory view of the operation of the first embodiment. 11... Heat collector, 12... Hot water storage tank, 1
3...Hot water tank body, 14...Heat exchange jacket, 17...Heat medium inlet, 18...
・Heat medium outlet, 19...Circulation pump, 20...
...Feed piping, '21... Return piping.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 集熱器と、上部に熱媒入口を有し下部に熱媒出口を有す
るジャケット式熱交換器が外周に設けられた貯湯槽と、
前記ジャケット式熱交換器の前記熱媒出口から前記集熱
器に接続されて途中に循環ポンプが介装された熱媒送り
配管とミ・、前記集熱器から前記ジャケット式熱交換器
の仙記熱媒入口に接続された戻り配管とを備えた太陽熱
給湯装置。
a hot water storage tank having a heat collector, a jacket type heat exchanger having a heat medium inlet in the upper part and a heat medium outlet in the lower part, provided on the outer periphery;
A heat medium feed pipe connected from the heat medium outlet of the jacket type heat exchanger to the heat collector and having a circulation pump interposed therebetween; A solar water heater comprising a return pipe connected to a heat recording medium inlet.
JP1982029211U 1982-02-27 1982-02-27 solar water heater Expired JPS6013008Y2 (en)

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