JPS60164175A - 太陽熱温水器 - 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 本発明はループ形ヒートパイプ七ヒートポンプ全組合せ
て昇温性能の向上を図った太１場熱温水器に関する。

従来例の構成とその問題点 従来の太陽熱温水器は日射昂が不足する場合や雨天、夜
間には昇温しない。そのため、このような場合にはヒー
トポンプ運転に切替える温水器が考案されているが、こ
の種の太陽熱温水器は、第１図および第２図に示すよう
に、集熱板１の内部に配設され、１］１つ内部に潜熱媒
体の作動液が封入された冷媒管２が集熱板１の上方に設
置された貯湯槽３の内部を作動液が自然に集熱板１内の
冷媒管に流ドしてくるような勾配で貫通して閉ループ状
に接続され、貯湯槽ａの上端と集熱板１の」二部とを連
絡する冷媒管の途中には、膨張弁４と電磁弁５がパラレ
ルに組み込まれ、さらに、コンプレッサー６が集熱板１
の下部からの冷媒ガスを断熱圧縮し、貯湯槽３内の冷媒
管へ送り込むように配設されるとともに、集熱板１の下
部とコンプレッサー６とを連絡する冷媒管の途中ＶＣｔ
ｄ、三方切替弁７、膨張弁８、フィンチューブ９、アキ
ュムレーター１０がシリーズに接続され、電磁弁１１が
三方１）Ｊ替弁７と膨張弁８をバイパスして、フィンチ
ューブ９と集熱板１の下部からの冷媒管全短絡するよう
に配設されていた。上記構成において、日射量の充分な
場合は、第１図に示すように、三方切替弁７を管路Ａ、
Ｂを連絡するようにすｊ替え、電磁弁１１全閉腰電磁弁
５を開いて第１図の矢印で示すループ形ヒートパイプモ
ードて運転させ、集熱板１の受けた太陽熱を貯湯槽３へ
熱搬送するように、また、１」対量の不足する場合は、
第２図に示すように、三方切替弁７を管路Ｂ、Ｃ’ｉ連
絡スルヨウに切替え、電磁弁５を閉じ、コンプレッサー
６を駆動してまず集熱板１のＦ部の冷媒管路−に溜って
いる作動液を膨張弁８に導入してガス化し、集熱板内冷
媒リドの作動液がなくなった時点で電磁弁１１全開いて
第２図の矢印で示すヒートポンプモードで運転させ、集
熱板１の受けた太陽熱と大気熱を貯湯槽３へ熱搬送する
ように制御させていた。

このような従来の構成では、ループ形ヒートパイグモー
ド運転からヒートポンプモード運転へ切替える時に、三
方９Ｊ替弁を用いて冷媒の循環方向を逆にするさ共に、
集熱根因冷媒管に滞留している作動液を直接コンプレッ
サーに吸引しないように、準備過程として、まず集熱根
因冷媒管の下部に溜っている作動液全ガス化させてから
定常運転に入るようにしているため、回路が複雑になっ
て高価となるたけてなく、信頼性の面でも問題のあるも
のであった。なお、」二記準備過程が不変なシステムと
して、第３図に示すように、集熱板１内の冷媒管のＦ部
をバイパスさせた配管２ａｉ利用したものも考案されて
いるが、この場合はヒートポンプモード運転時に集熱板
面積が減少することになるため性能が低−Ｆするという
問題を有してぃた。

発明の目的 不発ＦＪＡハかかる従来の問題を解消するもので、ルー
プ形ヒートバイグモード運転とヒートポンプモード運転
の切替を閉止弁１個の制御たけて性能を低−ドさせるこ
となく簡単に行うことのできるシステムを提供すること
を目的とする。

発明の構成 この目的を達成するために不発り１け、潜熱媒体の作動
液を蒸発させる第１の集熱器と、第１の集熱器の」三方
に設けた貯湯槽に内設する熱交換器と全往管および反骨
によって接続しループ型ヒートバイブ回路を構成すると
ともに、往管の途中に逆止弁を、また反骨の途中に受液
タンクと閉１１−弁をそれぞれ設け、受液タンクと閉止
弁の途中より分岐し熱交換器と逆止弁の途中に至る分岐
配管の途中に膨張弁と主として大気熱により潜熱媒体の
作動液を蒸発させる第２の集熱器および圧縮機を直列に
設けてヒートポンプ回路を構成し、さらに圧油■銚小Ｘ
真ｍルク丑　ら４払／７）ｍ　ｋｒ＋ギ−θシ　仁　匡
太讐鯵狐ｊ）ｘ艮停と閉止弁の開閉金運！ｇＩノさせる
制御器とを設けたものである。

この構成によって、日射量の充分な場合は、圧縮機の運
転を停止させ、閉止弁を開くことによって、第１の集熱
器で太陽熱全集熱して蒸発した潜熱媒体の蒸気か逆止弁
を通り、熱交換器て貯湯槽に放熱して原籍ｉ液化するル
ープ形ヒー１〜バイブモード運転による集熱を行い、ま
た、日射量の不足する場合に、朋縮機を運転させ、閉止
弁を閉じると吉によって、膨張弁で減圧された受液タン
ク内の作ｆｉｓＪ液か第２の集熱器で太陽熱と大気熱を
集熱して蒸発し、圧縮機で加圧された高温蒸気が熱交換
器て貯湯槽に放熱して凝縮液化するヒートポンプモード
運転による集熱を行う。このように、本発明では、ヒー
トポンプモード運転時に第２の集熱器によって作動液を
ガス化してから圧縮機に送り込むので液として吸い込む
心配がなく、捷た２つの運転モードにおける作ａＪ液の
循環方向はＮ〜力方向しであるため、閉止弁１個だけの
筒中な制ｍ１−７’：ｌｆｆ＃；二４トず！／７Ｍｍ１
／＆’ｊ−４−ｒＡ＞＋−，ａｙ＜＋に−ｒｌ’Ｉ／Ｐ
ヒートポンプモード運転の循環作動液量は受液タンクの
大きさだけで決定できるから、適正量を簡単に選定でき
る。

実施例の説明 以Ｆ、本発明の一実施例を第４図金円いて説グする。第
４図において、１／″ｉ太陽熱全集熱するり１の集熱器
、２は第１の集熱器・の」１方に位置し、凝縮用の熱交
換器３を調設する貯湯槽て、往管４と反骨５により閉回
路が構成されている。この閉回路内には真空引き後潜熱
媒体である作動液６が概ＩＩ第１の集熱器全体を満たす
程度に刺入されている。捷た、熱交換器３には作動液が
自然に流下するような勾酌がつけられている。そして、
往管４の途中には逆止弁７が、また反骨５の途中には受
液タンク８と閉止弁９が直列にそれぞれ接続され、受液
タンク８と閉止弁９の途中から分岐して熱交換器３と逆
止弁７の途中に至る分岐配管の途中には膨張弁１０と、
主として大気熱により潜熱媒体の作動液を蒸発させる第
２の集熱器１１と、圧縮機１２が直列に接続されている
。さらに、受液タンク８は第１の集熱器１の上部と同等
以上の高さの位置に設けられ、その内部には」二部液面
検知手段１３ａと゛Ｆ部液液１ｍ検知 る検知手段１３が配設され、制御器１４全介して、圧縮
機１２の発停と閉止弁９の開閉か連ｕＪＬで制御される
ようになっている。

Ｊ−、記構成において、捷ず受液タンク８内の作動液６
ｂの液面はＦ部液面検知手段１３ｂの下［ｎｌにあり、
制御器１４を介して、圧縮機１２が運転され、閉止弁９
は閉じられているものとする。このとき１１躬昂が充分
な場合は、第１の集熱器１内の作動′ｅ．６ａが太陽熱
を集熱して蒸発し、蒸発した潜熱媒体の蒸気か往管４、
逆上０７を通って熱交換器３て凝縮液化して貯湯槽２に
放熱し、反骨５を通って受液タンク８に溜る。そして、
受液タンク８内の作ｕＪ液６ｂの液面か」二昇して−に
部液面検知手段１３ａがこれを検知すると、制御器１４
を介して、圧縮機１２の運転を停止するとともに閉止弁
９を開く。これにより、受液タンク８内の作ＱＪ液は第
１の集熱器１に戻りループ形ヒートパイプモード運転に
よる集熱を行う。また、日射量が不足する場合は、ルー
プ形とート・ぐイブモード運転における搬送熱量が少な
くなるため、受液タンクｅ内の作動液６ｂの液面が降下
してＦ部液面検知手段１３ｂがこれを検知し、制御器１
４を介して、圧縮機１２の運転を開始するとともに閉止
弁９を閉じる。これにより、受液タンク８内の作動液６
ｂが膨張弁１０で減圧されて低温蒸気となり、第２の集
熱器１１で太陽熱と大気熱を集熱し、圧縮機１０で加圧
されて高温高圧の蒸気となり、熱交換器３で貯湯槽２に
放熱して凝縮液化し、反骨５を通って受液タンク８に戻
るヒートポンプモード運転による集熱を行う。なお、こ
こて［１４１機１２の熱搬送能力をループ形ヒートパイ
プモード運転時の最大熱搬送量よりも大きく設定するこ
吉により、ヒートポンプモード運転時は、受液タンク８
内の作動液６ｂの液面は上昇し続け、やがて上部液面検
知手段１３ａの検知位置を越えることになるが、上部液
面検知手段１３ａがこれを検知す，Ｌ．Ｉ−　皿額１太
１４を介１，て、圧縮機１２の運転全停止するとともに
閉止弁９を開き、ループ形ヒートパイプモード運転時の
集熱配気・路を構成する。

この時、Ｅ１躬訂１に急激な変化かなければ、受液タン
ク８内の作動液６ｂの液面は降下し続け、下部液面検知
手段１３ｂの検知位置よりドになって再び圧縮機１２の
運転を開始するとともに閉止弁９を閉じヒートポンプモ
ード運転による集熱を行う。

このように、と−トボング運転時は日射量に急激な変化
かない限り、受液タンク８内の作ＵＪ液６ｂの液面が一
Ｌ部液曲検知手段１３’ａと下部液面検知手段１３ｂの
各検知位置に交ｑ．に達するため、圧縮機１２も断続運
転を行うことになる。一方、ヒートポンプモードて運転
中に［１射ｍ．が急激に大きくなった場合は、ヒートポ
ンプの成績係数も大きくなり、集熱里が大きくなるから
、圧縮機１２が運転中であれば、受液タンク８内の作Ｔ
Ｏ［ｅｂの液面上昇速度も早くなって上部液面検知手段
１３ａの検知位置に即く到達し、圧縮機１２の運転時間
を短縮させる。そして、圧縮機１２の停止Ｉ−中に、依
然として１ヨ射昂が大きければループ形ヒートノ々イブ
モード運転による集熱が可能になる。

発明の効果 以上のように不発り］の太陽熱温水器によれば次の効果
が得られる。

（１）　ビー１−ポンプモード運転時、第２の集熱器に
よって作動液をガス化してから圧縮機へ送り込むので液
として吸い込む心配がなく、また、ループ形ヒートパイ
プモード運転時とヒートポンプモード運転時における作
動液の循環方向は同一方向にしであるため、閉止弁１個
だけの簡単な制御で運転状態の切替を行うことができる
。

（２）　ヒートポンプモード運転時の循環作りＪ液昂は
受液タンクの大きさだけで決定でき、第１の集熱器内の
作動液量とは無関係に選定できるから、作動液量の適正
化を簡単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は従来の太陽熱温水器の構
成図、第４図は本発明の一実施例を示す構成図である。 １・・・・・・第１の集熱器、２・・・・・・貯湯槽、
３・・・・・・熱交換器、４・・・・・・往管、５・・
・・・・原管、６．６ａ。 ６ｂ・・・・・・作動液、７・・・・・・逆止弁、８・
・・・・・受液タンク、９・・・・・・閉鎖ブ↑、１０
・・・・・・膨１辰ブ１．１１・・・・・第２の集熱器
、１２・・・・・・圧縮機、１３・・・・・・検知手段
、１３ａ・・・・・・」二部液面検知手段、１３ｂ・・
・・・・下部液面検知手段、１４・・・・・・制御器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第４
図 ／ａ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）潜熱媒体の作動液を蒸発させる第１の集熱器と、
   前記第１の集熱器の上方に位置し、凝縮用の熱交換器を
   内股する貯湯槽と、前記第１の集熱器と前記熱交換器と
   を接続し閉回路を構成する往管および戻管とにより構成
   したループ型ヒートパイプと、前記往管の途中に設けた
   逆止弁と、前記戻管の途中に設けた受液タンクおよび閉
   止弁と、ＡｆＪ記受液受液タンクｆ５記閉止六の途中よ
   り分岐し前記熱交換器と１ｉｆｔ記逆止弁の途中に至る
   分岐配管の途中に直列に設けた膨張弁、主として大気熱
   により潜熱媒体の作動液全蒸発させる第２の集熱器およ
   び圧縮機とにより構成したヒートポンプ回路と、前記圧
   縮機の発停を行うための検知手段と、前記圧縮機の発停
   と前記閉止弁の開閉全連動させる制御器とからなる太陽
   熱温水器。
2. （２）圧縮機の発停を行うための検知手段は、受液タン
   クに内、役された」二部液面検知手段と−Ｆ部液面検知
   手段とから構成された特許請求の範囲第１項記載の太陽
   熱温水器。