JPS6060458A - 給湯器 - 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、太陽熱を利用して給湯加熱を行なう太陽熱給
湯器に係るものである１゜ 従来例の構成とその問題点 従来の太陽熱集熱器を屋根上に設け、それより下部に貯
湯槽を設け、両者を管路で結び、熱交換媒体を循環させ
て集熱する太陽熱給湯器は、循環のためにポンプおよび
その発停のだめの制御回路を必要とする上に、該ポンプ
動力に相当の電力を消費し、折角太陽エネルギーを利用
しながら省エネルギー効果が１１（下することが多かっ
た。他の形式として集熱器より上部に貯湯槽を設け、循
環媒体の自然対流等を利用して無動力で集熱する給湯器
が考案され実用されているが、この場合は通例貯湯槽と
利用する湯栓の距離が遠く、その間の管路内の水が無効
となる。それ故風呂に張水する以外の小量づつの給湯に
用いると、いたづらに無効分の比率が増加し、折角集熱
したエネルギーの有効利用率がきわめて低くなっていた
。

発明の目的 本発明は、上記従来技術の問題点を改良し、熱交換媒体
の循環に外部から電力等の供給をする必要がなく、しか
も集熱したエネルギーの有効利用率が高い新規な太陽熱
給湯器を１２供することを目的とする。

発明の構成 本発明は集熱管と密閉タンクと貯湯槽内に設けた熱交換
器を管路で並列接続し、前記密閉タンクは熱交換器より
高い位置に、熱交換器は低い位置に配し、前記溶液タン
ク内の熱交換体蒸気圧を前記熱交換器内熱交換媒体の蒸
気圧より低くすることによって凝縮液化した熱交換媒体
を輸送させ、前記管路においてバルブ操作して前記熱交
換媒体を状態変化させながら循環させるものである。

実施例の説明 以下実施例によって本発明を説明する。第１図は集熱器
の斜視図、第２図は本発明の一実施例の太陽熱給湯器の
構成図である。３は金属で構成１゜た容器である。容器
３は太陽光入射の窓を有し、窓にはガラス５が取り付け
られている１、４はガラスウール等の熱絶縁材である。

１は表面をｕ、−色にした金属薄板（以下集熱板）であ
る。２７　、２８は鋼管で作っ／Ｃヘッダーで、両ヘッ
ダー間に銅製の集熱管２が設けられている。集熱管２と
集熱板１は熱接触を良好にするために溶接（溶接部３０
）されている。ヘソグー２７には熱交換媒体人口２６゜
ヘソグー２８には熱交換媒体出口２９が取付られている
。熱交換媒体出口２９は管路１２を通って凝縮器１３に
接続され、凝縮器１３の他端は管路２０、バルブ１６、
管路１８を経て、密閉タンク８に接続されている。密閉
タンク８表面には放熱フィン１１が設けられている。熱
交換媒体出口から出た管路は分岐管路６により、バルブ
７を介して密閉タンク８の上部口９に接続されている。

管路１８．２０には分岐１９が設けられ、バルブ１７を
介して管路２１によって熱交換媒体入口２６に接続され
ている。凝縮器１３は貯湯槽１６の内部の水３３と熱交
換可能になっている。水３３は下部人口３１を通って市
水に接続されているので給水圧が常にかかり、湯栓３２
を開けば冷市水が貯湯槽１５内に押込１れ、貯湯槽上部
の湯が湯栓より出湯する。

本給湯器の熱交換媒体は系内の温度２月−力によって蒸
気と液体の２相を呈するＡ２料である。このような拐料
としては、水、ふっ素糸炭化水素化合物等が用いられる
が、こ＼ではフロン２２を用いた例によって説明する。

第２図において、総てのバルブ７．１６．１７を開いて
管路系内を真空にして、太陽日射が無い時に高圧フロン
２２の蒸気を注入する。フロン２２の圧力は次第に高く
なり、凝縮して液化する。その管路系内液相の高さが集
熱管路２の全長の７０〜８０％に達するレベル２３寸で
フロン２２の注入を続は系を封止する。このとき液相が
溜っている所以外の残部の空間、即ち密閉タンク８等の
内部はフロン２２の蒸気が充満している。この蒸気圧は
液相フロン２２の温度によって変るが、通常の外気温下
では１５〜１７ｋｇ／　ａＡの程度である。

そこでバルブ７．１７を閉じ、集熱板１を太陽日射で加
熱すると、集熱板１に溶接された集熱管２内の７０ン２
２の液の温度が上昇し、その液相と平衡する蒸気圧が上
昇する。この蒸気圧によって、第２図臂路系統図から理
解されるように、管路１２内のフ「ノン２２の液面は下
方に押し下げられ、管路１８内のフロン２２の液面は上
方に押し上げられ、遂には密閉タンク８内に７０ン２２
の液が到達する。液面移動が継続し遂に凝縮器１３内に
液面が到達すると、管路１２を通って来た高圧のフロン
２２の蒸気は凝縮器１３内で凝縮し始め、その時発生ず
る凝縮熱を凝縮器１３周囲の水３３に与えて、本給湯器
における本来の集熱が始まる。凝縮器口、給湯に用いら
れる温度域では３５１ｅａｌ　／　＃である。集熱板１
０而ｆｉ！１が４ｍ２２日射強度６００　ｔｅａｌ　／
　ｏｒ”　ｈ　、集熱温度ｅｏ’ｃ程度であれば毎時１
２００１Ｇｌｌ　の熱が集められるが、この熱を搬送す
るためにはｓ　４　Ｈ／　ｈ＋　体積では３１α／ｈの
フロン２２の液を移動すればよい。従来の水、不凍液等
を循環する給湯器では、上記集熱を行うために４　ｒｙ
ｙｍｒｎ　、即ち２４０１！、／ｈの移動をする必要が
あった。本発明の給湯器における液輸送量は、従来給湯
器の液輸送量の％で充分であることは注目するべきこと
である。

さらに凝縮、集熱を継続させるために０士密閉タンク８
内の蒸気圧を凝縮器１３内の凝縮圧より揚程Ｈに相自す
る圧力だけ低くしなければならない。

そのために密閉タンク８には放熱フィン１１が設けられ
、密閉タンク８内温度を凝縮器１３内温度より低くしで
ある１３放熱フイ／１１からの必要放熱量は簡単に計算
することができる。令弟２図中のＨを３７７１．、凝縮
器１３内温度を６０°Ｃとすると凝縮圧は２４．７　ｋ
ｇ／ｃｒｌになる。したがって密閉タンク８内圧力を２
３．８Ｍ／ｃｎｊにすれば継続的な液移動が可能になる
。密閉タンク８内温度は上記圧力に平衡する５８．３°
Ｃとなり、密閉タンク８内に入ってくるフロン２２の液
を１．７度冷却すればよい。

この放熱量はフロン２２の液の比熱０．３４１ｃａｌ　
／　／ＩＹ　ｋから０．５８１ｅａｌ／に９　となり、
集熱量３６１１！Ｉ＋／人７の１．７％を棄てることに
なる。

密閉タンク８内が殆んどフロン２２の液で満たされると
パルプ１６を閉じ、パルプ７．１７を開く。密閉タンク
８は集熱管２より上方に設けられているのでフロン液は
瞬時に集熱管２の中へ管路１８　、２１、パルプ１７を
通って流入する。流入が完了すると的らにパルプ７．１
７を閉じ、パルプ１６を開くと先に説明した集熱状態が
継続する。

上記作動において、パルプ１６．パルプ１７の代りに矢
印３６．３５を順方向とする逆止弁を用いれば、該逆ｌ
−弁順方向の抵抗分だけ圧力損が発生するが、全体の作
動を単にパルプ７の間欠的開閉によって行なうととがで
きる。

上記作動にｊ−′−いて総てのパルプには通常の電磁弁
、電動弁が用いＩ：）れる。これらの消費電力は、従来
給湯器のポンプ駆動電力より、はるかに小さいものであ
る。即ち本発明の太陽熱給湯器は貯湯槽を給湯に用いる
湯栓の近くに設け、集熱したエネルギーの有効利用率を
高くしながら、集熱したエネルギーの１．７％を利用し
てポンプ動力を全く用いずに集熱することができる。

まだ本発明の給湯器では集熱管２の温度が凝縮器１３の
温度より＾くならない限り熱交換媒体の継続的な移動は
発生しない。即ち、従来の太陽熱給湯器でポンプの発停
に必要であった制御回路も　・・・貯不必要である。　
代理。

さらに給湯の需要がない時は、パルプ７の開閉を停止し
、閉状態で放置すれば集熱管２内の液状熱交換媒体の殆
んど全量が蒸発し管路１２、凝縮器１３、管路２ｏ、管
路１８、密閉タンク８内に液相として収容され、従来の
太陽熱給湯器で問題であった沸騰防止対策も不必要であ
る。

発明の効果 熱交換媒体の循環に外部から電力等の供給をする必要が
なく、しかも集熱したエネルギーの有効利用率が高いの
で、極めて高効率の新規な太陽熱給湯器を得ることがで
きる。

第２図は本発明ｑ太陽熱給湯器の構成と作動状況の説明
図である。

１・・・・集熱板、２・・・・・集熱管、３・・・・・
金属容器、４・−・−・熱絶縁材、５・・・・ガラス、
８・・・・・・密閉タンク、１１・・−・・放熱フィ／
、１３・・・・・凝縮器、１６湯槽。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）集熱管を有する太陽集熱器と、前記太陽集熱器よ
   り上部に設けた密閉タンクと、前記太陽熱集熱器より下
   部に設けた熱交換器を管路で１に列に結び、前記集熱管
   の中で蒸発した熱交換媒体が前記熱交換器内で凝縮液化
   し、前記密閉タンク内の熱交換媒体蒸気圧を前記熱交換
   器内熱交換媒体の蒸気圧より低くすることによって該凝
   縮液化した熱交換媒体を輸送するようにした太陽熱給湯
   器。
2. （２）集熱管と密閉タンクの間に管路を設け、管路の閉
   塞、開通を間欠的に行なうことによって熱交換媒体を輸
   送するようにした特許請求の範囲第１項記載の太陽熱給
   湯器１゜
3. （３）密閉タンクに放熱手段を設けたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の太陽熱給湯器。