JPS6042552A - 太陽熱利用形熱ポンプ装置 - Google Patents
太陽熱利用形熱ポンプ装置Info
- Publication number
- JPS6042552A JPS6042552A JP58149121A JP14912183A JPS6042552A JP S6042552 A JPS6042552 A JP S6042552A JP 58149121 A JP58149121 A JP 58149121A JP 14912183 A JP14912183 A JP 14912183A JP S6042552 A JPS6042552 A JP S6042552A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- layer
- solar
- convection
- heat pump
- 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
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B29/00—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously
- F25B29/003—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously of the compression type system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
- F24S10/10—Solar heat collectors using working fluids the working fluids forming pools or ponds
- F24S10/13—Salt-gradient ponds
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
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- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (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 一
本発明は、太陽熱利用形態ポ゛ンプ装置に関し。
とくにソーラポンドを熱源とする熱ポンプ装置に関する
。
。
従来技術
近時、熱ポンプが、大気汚染防止、騒音防止、省資源、
省エネルギー等の観点から注目されている。熱ポンプは
、熱源から熱を奪いこれを加熱対象に与える装置であり
、熱源として従来は大気や地下水などが使われている。
省エネルギー等の観点から注目されている。熱ポンプは
、熱源から熱を奪いこれを加熱対象に与える装置であり
、熱源として従来は大気や地下水などが使われている。
大気を熱源とするものは、冬季に気温が低下して熱ポン
プの効率が低下する欠点を有する。地下水を利用するも
のは、地下水の汲上げ設備を要するほか地下水温度が１
５−１８°Ｃ程度であり熱ポンプの効率が地下水の温度
によって制限される欠点がある。
プの効率が低下する欠点を有する。地下水を利用するも
のは、地下水の汲上げ設備を要するほか地下水温度が１
５−１８°Ｃ程度であり熱ポンプの効率が地下水の温度
によって制限される欠点がある。
発明の目的
従って、本発明の目的は、簡単な構造の太陽熱利用形態
ポンプ装置を提供することにより従来技術の上記欠点を
解決すると共に太陽熱の有効利用と省エネルギーの効果
を挙げるにある。
ポンプ装置を提供することにより従来技術の上記欠点を
解決すると共に太陽熱の有効利用と省エネルギーの効果
を挙げるにある。
発明の構成
この目的を達成するため、本発明による太陽熱利用形態
ポンプ装置は、対流層の−Ｈに非対流層を設けたソーラ
ポンド、前記ソーラポンドを熱源とする熱ポンプユニッ
ト、及び前記対流層の流体を前記熱ポンプユニ・ントヘ
循環させる循環装置を備えてなる構成を有する。
ポンプ装置は、対流層の−Ｈに非対流層を設けたソーラ
ポンド、前記ソーラポンドを熱源とする熱ポンプユニッ
ト、及び前記対流層の流体を前記熱ポンプユニ・ントヘ
循環させる循環装置を備えてなる構成を有する。
本発明の好ましい実施例においては、前記熱ポンプユニ
ットの駆動用エンジンに排熱回収装置を取イ・ｊけ、効
率の一層の向上を図る。
ットの駆動用エンジンに排熱回収装置を取イ・ｊけ、効
率の一層の向上を図る。
実施例
一実施例を図式的に示す第１図を参照するに、本発明に
よる太陽熱利用形態ポンプ装置は、ソーラポンｌ’ １
の蓄熱流体を循環装置２により熱ポンプユニット３へ循
環させ、熱ポンプユニット３が蓄熱流体から熱を奪いこ
れを矢印Ａで示される空気等の加熱対象に与える。
よる太陽熱利用形態ポンプ装置は、ソーラポンｌ’ １
の蓄熱流体を循環装置２により熱ポンプユニット３へ循
環させ、熱ポンプユニット３が蓄熱流体から熱を奪いこ
れを矢印Ａで示される空気等の加熱対象に与える。
ソーラポンドｌは、下部に対流層１１を有し、非対流層
１２が対流層１１のＥに設けられる。対流層１１は、例
えば塩水層である。非対流層１２は１例えば大気に接す
る表面からの深さと共に塩分濃度が増大する如き濃度勾
配を有する塩水層である。従って、非対流層１２では、
塩分濃度が高く密度の大きい溶液が深い位置にあり、塩
分濃度が低く密度の小さい溶液が浅い位置にあるので、
深い部分から表面へ向う対流が生しない。
１２が対流層１１のＥに設けられる。対流層１１は、例
えば塩水層である。非対流層１２は１例えば大気に接す
る表面からの深さと共に塩分濃度が増大する如き濃度勾
配を有する塩水層である。従って、非対流層１２では、
塩分濃度が高く密度の大きい溶液が深い位置にあり、塩
分濃度が低く密度の小さい溶液が浅い位置にあるので、
深い部分から表面へ向う対流が生しない。
この様な塩水による非対流層の濃度勾配が長期間にわた
って維持されることは、自然界で観察されまた実験によ
り確認されている。
って維持されることは、自然界で観察されまた実験によ
り確認されている。
循環装置２は、ソーラポンドｌの温水を矢印Ｗで、示さ
れる様にソーラポンド１から熱ポンプユニット３へ送り
且つ熱ポンブユニッｌ−３からソーラポンドｌへ返す管
路である温水管２１、及び温水をソーラポンド１から汲
上げこれを温水管２１へ送込む温水ポンプ２２を有する
。
れる様にソーラポンド１から熱ポンプユニット３へ送り
且つ熱ポンブユニッｌ−３からソーラポンドｌへ返す管
路である温水管２１、及び温水をソーラポンド１から汲
上げこれを温水管２１へ送込む温水ポンプ２２を有する
。
熱ポンプユニット３は、ソーラポンド１からの温水の熱
を冷媒蒸発により取出す蒸発器３１、蒸発した冷媒を圧
縮する圧縮器３２、圧縮器３２を駆動する原動機３３、
冷媒凝縮により加熱対象に熱を与える凝縮器３４、冷媒
の凝縮器３４とその蒸発器３１との間に配置される膨張
弁３５、及び矢印Ｃで示ｙれる冷媒の循環路を形成する
冷媒管３６を有する。図示例の加熱対象は矢印へで示さ
れる空気であり、熱ポンプユニット３に対する加熱対象
空気の出入は空気管３７によって行われる。
を冷媒蒸発により取出す蒸発器３１、蒸発した冷媒を圧
縮する圧縮器３２、圧縮器３２を駆動する原動機３３、
冷媒凝縮により加熱対象に熱を与える凝縮器３４、冷媒
の凝縮器３４とその蒸発器３１との間に配置される膨張
弁３５、及び矢印Ｃで示ｙれる冷媒の循環路を形成する
冷媒管３６を有する。図示例の加熱対象は矢印へで示さ
れる空気であり、熱ポンプユニット３に対する加熱対象
空気の出入は空気管３７によって行われる。
作用を説明するに、太陽エネルギーを運ぶ日射Ｓは先ず
ソーラポンドｌの非対流層１２へ入射する。日射Ｓのエ
ネルギーは、非対流層１２の表面で一部反射され、さら
に非対流層１２で一部吸収ネれ、その残りがソーラポン
ドｌの対流層１１へ到達する。対流層１１におけるエネ
ルギー吸収は比較的少なく、ソーラポンドｌの底面Ｂが
日射Ｓのエネルギーの最後に残った部分を吸収して加熱
を受ける。対流層１１は、この加熱された底面Ｂからの
熱により暖められる。
ソーラポンドｌの非対流層１２へ入射する。日射Ｓのエ
ネルギーは、非対流層１２の表面で一部反射され、さら
に非対流層１２で一部吸収ネれ、その残りがソーラポン
ドｌの対流層１１へ到達する。対流層１１におけるエネ
ルギー吸収は比較的少なく、ソーラポンドｌの底面Ｂが
日射Ｓのエネルギーの最後に残った部分を吸収して加熱
を受ける。対流層１１は、この加熱された底面Ｂからの
熱により暖められる。
非対流層１２の塩分濃度は、上記の様にその深ネと共に
増大し、その最深部である対流層１１との毎界において
最大濃度となる濃度分布を有するため、その下部が高濃
度高密度でありその上部が低濃度低密度であり、非対流
層１２内には対流が生しない。従って、非対流層１２を
通して上方へ向う熱の移動は実質」−塩水の熱伝導のみ
であって対１ｔＣ損失はなく、しかも非対流層１２の熱
伝導は僅かである。このため、対流層１１は、あたかも
断熱層で覆われた様な状態になり、日射Ｓによって連ば
れた太陽エネルギーを熱として蓄積する。
増大し、その最深部である対流層１１との毎界において
最大濃度となる濃度分布を有するため、その下部が高濃
度高密度でありその上部が低濃度低密度であり、非対流
層１２内には対流が生しない。従って、非対流層１２を
通して上方へ向う熱の移動は実質」−塩水の熱伝導のみ
であって対１ｔＣ損失はなく、しかも非対流層１２の熱
伝導は僅かである。このため、対流層１１は、あたかも
断熱層で覆われた様な状態になり、日射Ｓによって連ば
れた太陽エネルギーを熱として蓄積する。
こうして対流層１１に蓄積された熱は、循環装置２の温
水ポンプ２２によって汲出されその温水管２１を介して
熱ポンプユニット３の蒸発器３１へ送られる。蒸゛発器
３１では、冷奴がその温水から熱を奪って蒸発する。熱
を奪われた温水は循環装置２の温水管２１を介してソー
ラポンドｌへ返される。一旦蒸発した冷媒は、圧縮器３
２により圧縮された後、凝縮器３４において空気等の加
熱対象に熱を与えることによって凝縮する。凝縮冷媒は
、膨張弁３５を通過して再び蒸発器３１へ返る。こうし
て、温水から熱を奪い、奪った熱を加熱対象に与える冷
媒の一動作サイクルが完了し、以後この動作サイクルが
繰返される。
水ポンプ２２によって汲出されその温水管２１を介して
熱ポンプユニット３の蒸発器３１へ送られる。蒸゛発器
３１では、冷奴がその温水から熱を奪って蒸発する。熱
を奪われた温水は循環装置２の温水管２１を介してソー
ラポンドｌへ返される。一旦蒸発した冷媒は、圧縮器３
２により圧縮された後、凝縮器３４において空気等の加
熱対象に熱を与えることによって凝縮する。凝縮冷媒は
、膨張弁３５を通過して再び蒸発器３１へ返る。こうし
て、温水から熱を奪い、奪った熱を加熱対象に与える冷
媒の一動作サイクルが完了し、以後この動作サイクルが
繰返される。
上記説明において加熱対象を空気としたが、本発明の熱
ポンプ装＠３によって加熱される対象は空気に限定され
るものではない。
ポンプ装＠３によって加熱される対象は空気に限定され
るものではない。
第２図は、冷媒の圧縮器３２の原動機として駆動用エン
ジン３３ａを使用する本発明の他の実施例を示す。この
エンジン３３ａは、エンジン冷却媒体から熱を回収する
冷却熱回収装置３３ｂ、及びエンジン排気ガスから熱を
回収する排気熱回収装置３３ｃを有する。この実施例に
おいては、凝縮機３３で加熱された空気等の加熱対象が
直ちに熱ポンプ装置の外へ送出されず、上記の冷却熱回
収装置３３ｂ及び排気熱回収装置３３ｃでさらに加熱５
れた後に熱ポンプの外へ送出される。こうして、熱ポン
プ装置の熱効率が一層向上する。
ジン３３ａを使用する本発明の他の実施例を示す。この
エンジン３３ａは、エンジン冷却媒体から熱を回収する
冷却熱回収装置３３ｂ、及びエンジン排気ガスから熱を
回収する排気熱回収装置３３ｃを有する。この実施例に
おいては、凝縮機３３で加熱された空気等の加熱対象が
直ちに熱ポンプ装置の外へ送出されず、上記の冷却熱回
収装置３３ｂ及び排気熱回収装置３３ｃでさらに加熱５
れた後に熱ポンプの外へ送出される。こうして、熱ポン
プ装置の熱効率が一層向上する。
発明の効果
本発明による太陽熱利用形態ポンプ装置は、非対流層で
覆われたソーラポンドを使用するので、イ 次の様な効果を奏する。
覆われたソーラポンドを使用するので、イ 次の様な効果を奏する。
（イ）太陽熱を利用するので、省エネルギー及び省ｔＳ
を図ることができる。
を図ることができる。
（ロ）太陽熱を一旦蓄積してから使用するから、天候の
如何に拘らず、又夜間でも暖房や加熱に利用できる。
如何に拘らず、又夜間でも暖房や加熱に利用できる。
（ハ）太陽熱を蓄積したソーラポンドから汲出される蓄
熱流体の温度は東京付近での実験の場合夏は５０°Ｃ以
上冬でも３０６Ｃであるから、熱源の温度が従来の大気
利用及び地下水利用の場合に比して高くなり、熱ポンプ
装置の効率が向上する。
熱流体の温度は東京付近での実験の場合夏は５０°Ｃ以
上冬でも３０６Ｃであるから、熱源の温度が従来の大気
利用及び地下水利用の場合に比して高くなり、熱ポンプ
装置の効率が向上する。
（ニ）地下水の汲上げに支障がある所でも使用すること
ができる。
ができる。
（ホ）ソーラポンドは熱容量が太きく熱的時定数も大き
いので、熱ポンプ装置の安定な運転を期待することがで
きる。
いので、熱ポンプ装置の安定な運転を期待することがで
きる。
（へ）熱ポンプユニットの圧縮機駆動用エンジンの排熱
を簡単に回収し、熱ポンプ装置の効率を一層高めること
が容易にできる。
を簡単に回収し、熱ポンプ装置の効率を一層高めること
が容易にできる。
第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は本発明の
他の実施例の説明図である。 ｌ・・・ソーラポンド、 １１・・・対流層、１２・・
・非対流層、２・・・循環装置、３・・・熱ポンプユニ
・ント、 ３３ａ・・・駆動用エンジン、 ３３ｂ・・・冷却熱回収装置、 ３３ｃ・・・排気熱回収装置。 特許出願人 鹿島建設株式会社 特訂出願代理人 弁理士 市東禮次部 第１図 第２歯
他の実施例の説明図である。 ｌ・・・ソーラポンド、 １１・・・対流層、１２・・
・非対流層、２・・・循環装置、３・・・熱ポンプユニ
・ント、 ３３ａ・・・駆動用エンジン、 ３３ｂ・・・冷却熱回収装置、 ３３ｃ・・・排気熱回収装置。 特許出願人 鹿島建設株式会社 特訂出願代理人 弁理士 市東禮次部 第１図 第２歯
Claims (1)
- （１）対流層の−Ｈに非対流層を設けたソーラポンド、
前記ソーラポンドを熱源とする熱ポンプユニ・ント、及
び前記対流層の流体を前記熱ポンプユニットへ循環させ
る循環装置を備えてなる太陽熱利用形態ポンプ装置。 （２、特許請求の範囲第１項記載の熱ポンプ装置におい
て、前記熱ポンプユニット駆動用エンジンに取付けた排
熱回収装置を備えてなる太陽熱利用形態ポンプ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58149121A JPS6042552A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | 太陽熱利用形熱ポンプ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58149121A JPS6042552A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | 太陽熱利用形熱ポンプ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6042552A true JPS6042552A (ja) | 1985-03-06 |
Family
ID=15468177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58149121A Pending JPS6042552A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | 太陽熱利用形熱ポンプ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6042552A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101886835A (zh) * | 2010-07-06 | 2010-11-17 | 南昌大学 | 太阳能空气预处理分级溶液集热再生装置 |
-
1983
- 1983-08-17 JP JP58149121A patent/JPS6042552A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101886835A (zh) * | 2010-07-06 | 2010-11-17 | 南昌大学 | 太阳能空气预处理分级溶液集热再生装置 |
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