JPS6141847A - 太陽熱利用暖房・給湯装置 - 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】 〔技術分野〕 この発明は、室内暖房と給湯とを行なう太陽熱利用暖房
・給湯装置に関するものである。

〔背景技術〕

従来の太陽熱利用暖房・給湯装置は、空気式コレクタ内
に送風機で室内空気を送り、太陽熱で加熱された空気を
室内に循環させるとともに、コレクタ内に給湯用の熱交
換器を組み込んで加熱空気と熱交換した熱媒を循環ポン
プで貯湯槽内に循環させ、室内暖房とともに給湯をも行
なうようにしたものである。

かかる暖房・給湯装置においては、暖房用の送風機と給
湯採熱用の循環ポンプとはそれぞれ独立した温度検知器
でもって制御していた。すなわち、暖房用送風機の運転
はコレクタ内の集熱板温度が設定値以上であればオンに
なり、設定値以下になればオフになる。一方、給湯採熱
用循環ポンプの運転は、コレクタ内の集熱板温度と貯湯
槽の水温との差が設定値以上であればオンになり、設定
値以下になればオフになる制御を行なっていた。

その結果、例えば午前中の貯湯槽水温が低くて日射量の
少ないときなどには、太陽熱の大部分が給湯採熱に用い
られるために、暖房用の空気温（コレクタの吹出空気温
）が暖房を行なうのに十分な温度まで上昇しないという
問題があった。

〔発明の目′的〕

この発明の目的は、給湯採熱より暖房採熱を優先する制
御を行なうことで、快適な暖房を行なうとともに、給湯
にも有効に太陽熱を利用できる太陽熱利用暖房・給湯装
置を提供することである。

Ｃ発明の開示〕 この発明の太陽熱利用暖房・給湯装置は、暖房用の空気
式コレクタと、この空気式コレクタに組み込んだ給湯用
熱交換器と、この熱交換器に循環バイブを介して接続さ
れた貯湯槽と、この貯湯槽への前記熱交換器からの採熱
を前記空気式コレクタの吐出空気温度に応じて制御する
制御装置とを備えたものである。

ここで、制御装置としては、例えば吐出空気温度に対応
した設定温度で給湯採熱用の循環路を切替えるか、熱媒
の流量を絞るか、あるいは熱媒の循環を停止させるなど
の装置が採用可能である。

実施例 この発明の第１の実施例を第１図ないし第３図に基づい
て説明する。第１図はこの実施例の概略を示す説明図で
あり、第２図はコレクタの断面図である。

第１図において、１は住宅の屋根であり、この屋根１上
に空気式コレクタ２が設置されている。

コレクタ２の空気流入口１８および流出口１９には空気
の往路ダクト９および復路ダク１−１０がそれぞれ接続
され、復路ダクト１０に取付けた送風機４で室内空気を
循環する。コレクタ２は、第２図に示すように、上から
順に透光板２３．集熱板２４および保温材２５を取付け
た基本構造を有する。

また、コレクタ２内の空気流出口１９近傍には給湯採熱
用の熱交換器３が設けられる。この熱交換器３は熱媒循
環パイプ２６を介して貯湯槽５に接続される。この貯湯
槽５は本体５ａ外周面にシャケ゛フト式熱交換器６を取
付けたものである。熱媒循環バイブ２６の往路管１１に
は循環ポンプ７が取付けられるとともに、復路管１２は
分枝して一方がジャケット式熱交換ａ６の上部に、また
他方が往路管１工の熱交換器との接続口近くに取付けた
温度調節弁８に接続される。

温度調節弁８はバイブロ内を流れる熱媒の温度によって
流路を切替えるようにしたものである。

温度調節弁８としては特に限定するものではないが、例
えばワックスサーモを内蔵した温度調節弁を使用し、高
温側を熱交換器３からの復路側の配管１４ｂに接続し、
低温側をジャケット式熱交換器６からの往路側の配管１
３に接続する。さらに温度調節弁８の設定温度は、暖房
用に最低必要な空気温度、つまり室内への吐出口２０で
必要とする最低の空気温度と対応する温度である。

前記コレクタ２および貯湯槽本体５ａの底部にはそれぞ
れコレクタ２内の温度および貯湯槽本体の底部水温を検
知する温度センサＴａ、Ｔｂが設けられる。また、貯湯
槽本体５ａには給水管１５および給湯管１６が取付けら
れる。

次に、この実施例の動作を説明する０日射量が多くなり
、コレクタ２内の温度が暖房を行なうのに十分な温度以
上（例えば３０℃）になると温度センサにより送風機４
を運転して、室内吸込口１７−往路ダクト９−空気流入
口１８−コレクタ２−空気流出口１９−復路ダク）１０
−送風機４−室内吐出口２０の回路でもって室内空気を
コレクタ２へ循環させて暖房を行なう。

また、２つの温度センサＴａ、Ｔｂにより検知されたコ
レクタ内の温度と貯湯槽の温度の差が所定値以上（熱媒
循環パイプ２６での放熱を考慮しても採熱が可能となる
温度条件）になるとポンプ７を運転して、ジャケット式
熱交換器６−配管１３一温度調節弁８−ポンプ７−往路
管１１−給湯用熱交Ｊｊ！！器３−復路管１２−配管１
４ａ−ジャケット式熱交換器６の回路に熱媒（例えば不
凍液）を循環させて、貯湯槽５内の水２１を加熱する。

このように、送風機２０とポンプ７の両方が運転される
場合のコレクタ２での熱の授受は次のようになる。。

コレクタ２内に入った室内空気は集熱板２４で受ける日
射でもって加熱され、温度上昇しつつ給湯採熱用熱交換
器３を通過する。このとき、給湯採熱用熱交換器３の総
括伝熱係数と伝熱面積および空気温度と熱媒温度の差に
応じた熱量を熱媒２２へ放出する。その結果、熱媒２２
の温度は上昇し、空気温度は低下する。加熱された熱媒
２２は復路管１２からジャケット式熱交換器６へ戻り、
貯湯槽５の水２１を加熱する。給湯採熱川熱交換器３を
通過した空気は出口１９−復路ダクト１０を経て吐出口
２０から室内へ吹き出されて室内を暖房する。この採熱
回路において、給湯採熱用熱交換器３へ送られる熱媒２
２の温度が低ければ低いほど空気の熱は熱媒２２へ奪わ
れて吐出口２０から吹き出す空気温度が低下する。その
結果、吐出口から吹き出す暖房用の空気は暖房に必要な
温度以下になることもある。そこで、そのようなときに
は温度調節弁８が働くのである。温度調節弁８の温度設
定は熱媒２２を流しても吐出口２０から吹き出す空気温
が暖房を行なうのに十分な温度に設定されているので、
熱媒２２の温度が温度調節弁８の設定温度より低い間は
、ポンプ７−往路管１１−給湯採熱用熱交換器３−復路
管１２−配管１４ｂ一温度調節弁８−ポンプ７のジャケ
ット式熱交換器６を通過しない循環回路でもって熱媒２
２を加熱する。従ってコレクタ２の空気が、給湯採熱用
熱交換器３を介して熱媒２２へ伝達する熱量を低減する
ので給湯採熱用熱交換器３を通過後の空気温は暖房を行
なうのに十分な温度が保障されているのである。

何度か循環を繰り返し、熱媒２２の温度が温度調節弁８
の設定温度以上になると前述のようにジャケット式熱交
換器６を通る回路となって貯湯槽５の水２１を加熱する
。

以上は暖房期の運転であるが、夏期などの非暖房期は送
風機４を停止して、ポンプ７の運転による給湯採熱のみ
を行なう、この場合、温度調節弁８が弊害になることが
考えられるが、非暖房期は水温および熱媒２２も気温の
上昇とともに上昇し、温度調節弁８の設定温度との差も
小さくなるので、ジャケット式熱交換器６を通らない配
管１４ｂによるバイパス運転は少なくなり、弊害はほと
んどない。

なお、この実施例ではワックスサーモ式の混合弁方式の
温度調節弁８を使用したが、車のラジェータなどに使用
されるサーモスタツトのような温度により流量を制御す
る弁を用いて、第３図に示すように、熱媒の循環バイブ
２６にポンプ７とともにこの弁２７を接続するようにし
てもよい、この場合、弁２７は設定温度以上で全開して
熱媒を循環するとともに、設定温度以下では設定温度と
の温度差に比例して絞り率が大となり、循環流量が低減
することにより、熱媒への採熱が抑制され、空気温度を
高めることができる。

この発明の第２の実施例を第４図に基づいて説明する。

なお、第１の実施例と同じ構成部材については、同一符
号を付し説明を省略する。すなわち、この太陽熱利用暖
房・給湯装置は、第４図に示すように、熱媒循環パイプ
内に温度調節弁をバイパスするバイパス回路２８を新た
に設けたものである。この回路２８には、暖房用送風機
４がオンのときは閉になり、オフのときは開になるよう
に、送風機４からの信号で開閉するバイパス仕切弁２９
が設けられる。

このため、送風機４がオン、すなわち暖房運転時には、
前述の実施例と同様に温度調節弁８によリコレクタ２の
吹出空気温度を保障した給湯採熱を行ない、非暖房期ま
たは送風機４を運転しない暖房期においては、貯湯槽５
−配管１３−パイ−バス仕切弁２９−ポンプ７−往路管
１１−給湯採熱用熱交換器３−ｉ１路管１４−配管１４
ａ−貯湯槽５の採熱を行なう、この結果、送風機４を停
止して給湯採熱のみを行なう場合に、コレクタ２の吐出
空気温度を保障する必要がないのに温度調節弁８が作動
して給湯採熱ができなくなるという問題を完全になくす
ことができ、暖房時には暖房優先の採熱を、非暖房時に
は給湯に太陽熱を有効に利用する暖房・給湯装置が可能
となった。その他は第１の実施例と同様である。

なお、バイパス仕切弁２９が開の時には、配管１４ｂの
回路を仕切弁などで閉鎖するのが望ましいが、配管径を
絞るなどして配管１３に対して流量抵抗を大きくしてお
くと、バイパス時にはバイパス回路２８に大部分の熱媒
を流すことが可能である。

この発明の第３の実施例を第５図に基づいて説明する。

なお、第１の実施例と同じ構成部材については、同一符
号を付し、説明を省略する。すなわち、この太陽熱利用
暖房・給湯装置は、前述の温度調節弁８に代えて、送風
機４とポンプ７のオン−オフ制御でもって暖房用の空気
温度を保障するものである。

送風機４はコレクタ２内の温度が暖房を行なうのに十分
な温度（その温度はあらかじめ設定しておく）になると
運転を開始し、設定温度以下になると運転を停止する。

送風機４の運転状態において、ポンプ７は、コレクタ２
内の温度センサＴａと貯湯槽本体５ｂ内の温度センサＴ
ｂでそれぞれ検知したコレクタ内と貯湯槽本体内の底部
との温度差およびセンサＴａが検知したコレクタ２内の
温度の両方で制御される。すなわち、前記温度差が設定
値以上でかつコレクタ２内の温度が設定値以上のときに
のみ、ポンプ７の運転が開始される。コレクタ２内の温
度設定値は、最低温度の熱媒２２を給湯採熱用熱交換器
３に流しても、室内の吐出口２０から吹き出る空気温が
暖房に十分な温度が保障される温度とする。この結果、
暖房時には、暖房に必要な温度を確保することができる
。

送風機４が運転されていないとき、つまり暖房を行なっ
ていないか、あるいは非暖房期には、コレクタ２内と貯
湯槽本体５ｂ内との温度差により、ポンプ７のオン−オ
フｍｒｘｉを行なうようにする。

その他は第１の実施例と同様である。

〔発明の効果〕

この発明によれば、給湯採熱より暖房採熱を優先した制
御を行なうことで、快適な暖房に必要な熱量を確保する
ことができ、暖房と給湯とをバランスよく運転すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例の説明図、第２図はコ
レクタの断面図、第３図は他の制御装置の例を示す説明
図、第４図はこの発明の第２の実施例の説明図、第５図
はこの発明の第３の実施例の説明図である。 ２・・・空気式コレクタ、３・・・熱交換器、４・・・
送風機、５・・・貯湯槽、７・・・循環ポンプ、８・・
・温度関節弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 暖房用の空気式コレクタと、この空気式コレクタに組み
   込んだ給湯用熱交換器と、この熱交換器に循環パイプを
   介して接続された貯湯槽と、この貯湯槽への前記熱交換
   器からの採熱を前記空気式コレクタの吐出空気温度に応
   じて制御する制御装置とを備えた太陽熱利用暖房・給湯
   装置。