JPS6365868B2 - - Google Patents

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JPS6365868B2
JPS6365868B2 JP58097548A JP9754883A JPS6365868B2 JP S6365868 B2 JPS6365868 B2 JP S6365868B2 JP 58097548 A JP58097548 A JP 58097548A JP 9754883 A JP9754883 A JP 9754883A JP S6365868 B2 JPS6365868 B2 JP S6365868B2
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JP
Japan
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container
gas
variable volume
pump
reaction
Prior art date
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Application number
JP58097548A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS59221559A (en
Inventor
Michoshi Nishizaki
Minoru Myamoto
Takeshi Yoshida
Katsuhiko Yamaji
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sekisui Chemical Co Ltd filed Critical Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication of JPS6365868B2 publication Critical patent/JPS6365868B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S60/00Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
    • F24S60/30Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors storing heat in liquids
    • 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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は太陽熱温水器に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a solar water heater.

太陽熱温水器として、従来、代表的には第1図
に示すような所謂自然循環型温水器が知られてい
る。この温水器においては、貯湯槽11が集熱板
12より上方に位置するために、貯湯槽による重
量が設置箇所において局所的に加わつたり、或い
は風によつて集熱板12が浮き上がる問題があ
り、更に、後述する強制循環型に比較して集熱量
が少ないという問題もある。一方、強制循環型温
水器は集熱量が多い反面、装置が複雑化するう
え、地上に貯湯槽を設けるための設置スペースを
要する問題があり、従来、僅かしか普及していな
い。
As a solar water heater, a so-called natural circulation type water heater as shown in FIG. 1 is conventionally known. In this water heater, since the hot water storage tank 11 is located above the heat collecting plate 12, there is a problem that the weight of the hot water storage tank is added locally at the installation location, or the heat collecting plate 12 is lifted up by wind. Furthermore, there is also the problem that the amount of heat collected is smaller than that of the forced circulation type described later. On the other hand, although forced circulation water heaters collect a large amount of heat, they have problems in that they are complicated and require installation space to provide a hot water storage tank on the ground, so they have not been widely used in the past.

本発明は上記に鑑みてなされたものであつて、
貯湯槽を平板状に構成することにより、局所的に
重量の加わらない太陽熱温水器を提供することを
目的とし、特に、熱エネルギーを機械エネルギー
に変換し、これを熱媒循環用のポンプの駆動源と
して用いて熱媒の循環を確実に行ない、このよう
にして構造が簡単でありながら、効率的に太陽熱
の集熱を行なうことができる太陽熱温水器を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above, and includes:
By configuring the hot water storage tank in a flat plate shape, the purpose is to provide a solar water heater that does not add any local weight.In particular, the purpose is to convert thermal energy into mechanical energy and use this to drive a pump for circulating the heat medium. An object of the present invention is to provide a solar water heater which can be used as a source to reliably circulate a heating medium, and thus can efficiently collect solar heat while having a simple structure.

本発明の太陽熱温水器は、上から集熱板、保温
材及び平板状貯湯槽がこの順に積層され、水が循
環し得るように集熱板出口と貯湯槽上部とが接続
され、また、集熱板入口と貯湯槽下部とがポンプ
を介して接続されている太陽熱温水器において、
上記ポンプの駆動手段が、加熱されることにより
気体を発生し、冷却されることによりその気体を
可逆的に吸収し、従つて、より高い温度において
より高い圧力で気体を発生する気体担持剤が充填
された第1の密閉反応容器と、上記と同じ若しく
は異なる気体担持剤又は不活性気体が充填された
第2の密閉反応容器と、これらの反応容器の一つ
にそれぞれ連通されていると共に、その容積が上
記気体の内圧に応じて変化する第1及び第2の気
密の容積可変容器と、これらの容積可変容器の間
に結合されて、容積可変容器の容積変化を往復運
動に変換する剛直な連結棒とを有し、上記第1の
反応容器が加熱されるとき、容器内において気体
担持剤から気体が発生し、この反応容器に連通す
る第1の容積可変容器の内圧が第2の反応容器に
連通する第2の容積可変容器の内圧よりも高くな
ることにより上記連結棒が一方向に移動し、次い
で、上記第1の反応容器が冷却されるとき、第1
の容積可変容器の内圧が第2の反応容器に連通す
る第2の容積可変容器の内圧よりも低くなること
により上記連結棒が上記と反対方向に移動し、こ
のようにして連結棒が行なう往復運動を適宜の伝
達機構を介してポンプに伝達し、ポンプを駆動す
ることを特徴とするものである。
In the solar water heater of the present invention, a heat collection plate, a heat insulating material, and a flat hot water storage tank are stacked in this order from above, and the outlet of the heat collection plate and the upper part of the hot water storage tank are connected so that water can circulate. In a solar water heater in which the hot plate inlet and the lower part of the hot water storage tank are connected via a pump,
The drive means of the pump generates gas when heated and reversibly absorbs the gas when cooled, and therefore the gas carrier generates gas at higher pressure at higher temperature. A first closed reaction vessel filled with the above-mentioned closed reaction vessel, a second closed reaction vessel filled with the same or different gas carrier or inert gas as above, each communicating with one of these reaction vessels, first and second airtight variable volume containers whose volumes change according to the internal pressure of the gas; and a rigid body coupled between these variable volume containers to convert the change in volume of the variable volume containers into reciprocating motion. When the first reaction vessel is heated, gas is generated from the gas carrier in the vessel, and the internal pressure of the first variable volume vessel communicating with the reaction vessel increases to a second level. When the connecting rod moves in one direction by becoming higher than the internal pressure of the second variable volume container communicating with the reaction container, and then the first reaction container is cooled, the first reaction container is cooled.
When the internal pressure of the variable volume container becomes lower than the internal pressure of the second variable volume container that communicates with the second reaction container, the connecting rod moves in the opposite direction, and in this way, the connecting rod moves back and forth. It is characterized in that the motion is transmitted to the pump via an appropriate transmission mechanism to drive the pump.

以下に実施例を示す図面に基づいて本発明を説
明する。
The present invention will be described below based on drawings showing examples.

第2図は本発明の太陽熱温水器の実施例を示
し、上から集熱板21、保温材22及び平板状貯
湯槽23がこの順に積層され、水が循環し得るよ
うに集熱板出口24と貯湯槽上部25とが連結管
26により接続され、また、集熱板入口27と貯
湯槽下部28とがポンプ29を備えた連結棒30
を介して接続されている。水は給水管31、シス
ターン32及び給水管33を経て貯湯槽に供給さ
れ、上記ポンプにより貯湯槽と集熱板との間を強
制循環される。
FIG. 2 shows an embodiment of the solar water heater of the present invention, in which a heat collecting plate 21, a heat insulator 22 and a flat hot water storage tank 23 are stacked in this order from above, and a heat collecting plate outlet 24 is stacked so that water can circulate. and the upper part 25 of the hot water storage tank are connected by a connecting pipe 26, and the heat collecting plate inlet 27 and the lower part 28 of the hot water storage tank are connected by a connecting rod 30 equipped with a pump 29.
connected via. Water is supplied to the hot water tank through the water supply pipe 31, cistern 32, and water supply pipe 33, and is forcedly circulated between the hot water tank and the heat collecting plate by the pump.

本発明においては、上記ポンプは以下に説明す
るように、熱エネルギーから機械エネルギーへの
変換装置により駆動される。
In the present invention, the pump is driven by a thermal energy to mechanical energy conversion device, as explained below.

この変換装置は、加熱されることにより気体を
発生し、冷却されることによりその気体を可逆的
に吸収し、従つて、より高い温度においてより高
い圧力で気体を発生する気体担持剤が充填された
第1の密閉反応容器と、上記と同じ若しくは異な
る気体担持剤又は不活性気体が充填された第2の
密閉反応容器と、これらの反応容器の一つにそれ
ぞれ連通されていると共に、その容積が上記気体
の内圧に応じて変化する第1及び第2の気密の容
積可変容器と、これらの容積可変容器の間に結合
されて、容積可変容器の容積変化を往復運動に変
換する剛直な連結棒とを有し、上記第1の反応容
器が加熱されるとき、容器内において気体担持剤
から気体が発生し、この反応容器に連通する第1
の容積可変容器の内圧が第2の反応容器に連通す
る第2の容積可変容器の内圧よりも高くなること
により上記連結棒が一方向に移動し、次いで、上
記第1の反応容器が冷却されるとき、第1の容積
可変容器の内圧が第2の反応容器に連通する第2
の容積可変容器の内圧よりも低くなることにより
上記連結棒が上記と反対方向に移動し、このよう
にして連結棒が行なう往復運動を適宜の伝達機構
を介してポンプに伝達し、ポンプを駆動するよう
に構成されている。
The converter is filled with a gas carrier that generates a gas when heated and reversibly absorbs that gas when cooled, thus generating a gas at a higher pressure at a higher temperature. a first sealed reaction vessel filled with the same or different gas carrier or inert gas as above, each communicating with one of these reaction vessels and having a volume thereof first and second airtight variable volume containers whose volume changes in accordance with the internal pressure of the gas; a rigid connection coupled between these variable volume containers to convert a change in volume of the variable volume containers into reciprocating motion; When the first reaction vessel is heated, gas is generated from the gas carrier in the vessel, and the first reaction vessel is connected to the reaction vessel.
When the internal pressure of the variable volume container becomes higher than the internal pressure of the second variable volume container communicating with the second reaction container, the connecting rod moves in one direction, and then the first reaction container is cooled. When the internal pressure of the first variable volume container is changed to the second variable volume container communicating with the second reaction container,
When the internal pressure becomes lower than the internal pressure of the variable volume container, the connecting rod moves in the opposite direction, and the reciprocating movement of the connecting rod is transmitted to the pump via an appropriate transmission mechanism, driving the pump. is configured to do so.

第3図は上記変換装置を備え、これによつて駆
動されるポンプ29の一実施例を示す。
FIG. 3 shows an embodiment of a pump 29 equipped with the above converter and driven by the converter.

密閉された反応容器41aには、加熱されるこ
とにより気体を発生し、冷却されることによりそ
の気体を可逆的に吸収し、従つて、より高い温度
においてより高い圧力で気体を発生する気体担持
剤42aが充填されており、第2の反応容器41
bには、上記と同じ若しくは異なる気体担持剤4
2b又は窒素、ヘリウム等の不活性気体が充填さ
れている。これら一対の反応容器はそれぞれ連通
管43a及び43bを介して容積可変容器44a
及び44bとしてのピストン45a及び45bを
備えたシリンダー室46a及び46bに連通さ
れ、上記各ピストンは前記連結棒としてのピスト
ンロツド47にて相互に連結されている。
The sealed reaction vessel 41a contains a gas carrier that generates gas when heated, reversibly absorbs the gas when cooled, and therefore generates gas at higher pressure at higher temperature. The second reaction vessel 41 is filled with a chemical agent 42a.
b contains the same or different gas carrier 4 as above.
2b or an inert gas such as nitrogen or helium. These pair of reaction containers are connected to a variable volume container 44a via communication pipes 43a and 43b, respectively.
The cylinder chambers 46a and 46b are provided with pistons 45a and 45b, respectively, and the pistons are connected to each other by a piston rod 47 as the connecting rod.

この実施例においては、上記ピストンロツドを
往復運動させ、この往復運動をポンプの駆動に利
用するために、ピストンロツドの表面にラツク4
8が形成されていると共に、このラツクにはクラ
ンク軸49が取付けられたピニオン50が係合さ
れ、このようにしてピストンロツドの往復運動が
上記クランク軸を介してプランジヤー式ポンプ2
9のピストン51に伝達され、よく知られている
ように、ポンプ29は図示しない弁機構との協同
下に水の吸込みと吐出とを繰返し、前記したよう
に、連結管30を介して貯湯槽から集熱板に水を
強制的に循環させる。
In this embodiment, in order to cause the piston rod to reciprocate and use this reciprocating movement to drive the pump, a rack 4 is provided on the surface of the piston rod.
8 is formed, and a pinion 50 to which a crankshaft 49 is attached is engaged with this rack, and in this way, the reciprocating movement of the piston rod is transmitted to the plunger type pump 2 through the crankshaft.
As is well known, the pump 29 repeatedly sucks in and discharges water in cooperation with a valve mechanism (not shown), and as described above, the water is transferred to the piston 51 of the hot water storage tank via the connecting pipe 30. Water is forced to circulate through the heat collection plate.

上記の変換装置を備えた太陽熱温水器におい
て、容積可変容器44は、上記したように、ピス
トンを備えたシリンダー室の代わりにベローズで
あつてよく、更に同じ機能を有する限りは他の容
器であつてもよい。これら容積可変容器は上記の
ように連通管を介して反応容器に接続されていて
もよいが、例えば、シリンダー室やベローズ内部
に、気体担持剤を透過させないが、気体を透過さ
せる壁により気体担持剤を充填するための密閉容
器が形成されていてもよい。例えば、後述するよ
うに、気体担持剤として金属水素化物を用いる場
合、多孔質焼結金属や多孔質樹脂からなる多孔質
壁は、金属水素化物を透過させないが、水素を透
過させることができる。
In the solar water heater equipped with the above conversion device, the variable volume container 44 may be a bellows instead of a cylinder chamber with a piston, as described above, and may also be any other container as long as it has the same function. You can. These variable volume containers may be connected to the reaction container via a communication pipe as described above, but for example, gas may be carried inside the cylinder chamber or bellows by a wall that does not allow the gas carrier to permeate but allows the gas to pass therethrough. A closed container may be formed for filling the agent. For example, as described below, when using a metal hydride as a gas carrier, a porous wall made of porous sintered metal or porous resin does not allow the metal hydride to pass through, but allows hydrogen to pass through.

既に、ある種の金属や合金が発熱的に水素を吸
収して金属水素化物を形成し、また、この金属水
素化物が可逆的に吸熱的に水素を発生することが
知られているが、本発明においては、好ましくは
気体担持剤としてこのような金属水素化物を用い
る。
It is already known that certain metals and alloys exothermically absorb hydrogen to form metal hydrides, and that these metal hydrides reversibly and endothermically generate hydrogen. In the invention, such metal hydrides are preferably used as gas carriers.

第4図は、気体担持剤の一例としての金属水素
化物の絶対温度Tの逆数と水素平衡分解圧Pの対
数との関係を示し、一般に多くの金属水素化物に
ついてほぼ直線関係が成立することが知られてい
る。従つて、本発明の一実施例によれば、前記し
た第3図において、第1の反応容器41aには作
動温度領域においてより低い水素平衡分解圧を有
する第1の金属水素化物MH1が充填され、第2
の反応容器41bにはより高い水素平衡分解圧を
有する第2の金属水素化物MH2が充填される。
この場合、例えば、MH2を一定温度に保ち、
MH1を加熱冷却することにより、ピストンロツ
ドを往復運動させて、ポンプを駆動することがで
きる。
Figure 4 shows the relationship between the reciprocal of the absolute temperature T and the logarithm of the hydrogen equilibrium decomposition pressure P of a metal hydride as an example of a gas carrier, and it is generally found that a nearly linear relationship holds for many metal hydrides. Are known. Therefore, according to an embodiment of the present invention, in FIG. 3 described above, the first reaction vessel 41a is filled with the first metal hydride MH1 having a lower hydrogen equilibrium decomposition pressure in the operating temperature range. , second
The reaction vessel 41b is filled with a second metal hydride MH2 having a higher hydrogen equilibrium decomposition pressure.
In this case, for example, keeping MH2 at a constant temperature,
By heating and cooling MH1, the piston rod can be reciprocated to drive the pump.

即ち、その作動を第4図に基づいて説明する
と、第1と第2の反応容器が共に同じ温度T1に
あるとき、この温度においてはMH2の方がその
水素平衡分解圧(Pb)が高いため、第3図に示
したように、第2のシリンダー室46b内の水素
圧が第1のシリンダー室46a内の水素圧(Pa)
よりも高く、ピストンロツド47は第1のシリン
ダー室46a側に偏つて位置する。次いで、第1
の反応容器41a内のMH1が、温度T1におけ
るMH2よりも高い水素平衡分解圧(Pc)を有
する温度T2まで加熱されると、第1のシリンダ
ー室46a内の水素圧が上記と反対に第2のシリ
ンダー室よりも高くなるので、ピストンロツド4
7は第2のシリンダー室46b側に移動する。こ
の後、第1の反応容器41aが冷却されて、MH
1の温度が再びT1に下げられると、二つのシリ
ンダー室内の水素圧は再び逆転するから、ピスト
ンロツドは図示したように第1のシリンダー室側
に移動し、かくして、ピストンロツドは往復運動
を行なう。
That is, to explain its operation based on Figure 4, when both the first and second reaction vessels are at the same temperature T1, MH2 has a higher hydrogen equilibrium decomposition pressure (Pb) at this temperature. , as shown in FIG. 3, the hydrogen pressure in the second cylinder chamber 46b is equal to the hydrogen pressure (Pa) in the first cylinder chamber 46a.
, and the piston rod 47 is located biased toward the first cylinder chamber 46a. Then, the first
When MH1 in the reaction vessel 41a is heated to a temperature T2 having a hydrogen equilibrium decomposition pressure (Pc) higher than MH2 at the temperature T1, the hydrogen pressure in the first cylinder chamber 46a increases to the second Since the piston rod is higher than the cylinder chamber of
7 moves to the second cylinder chamber 46b side. After this, the first reaction vessel 41a is cooled and the MH
When the temperature of the first cylinder is lowered to T1 again, the hydrogen pressures in the two cylinder chambers are reversed again, so the piston rod moves toward the first cylinder chamber as shown, and thus the piston rod performs a reciprocating motion.

上記の作動についての説明から明らかなよう
に、変換装置においては、これら反応容器のう
ち、気体担持剤を収容する少なくとも第1の反応
容器は、外部熱源により加熱冷却されることが必
要である。また、第2の反応容器は、第1の反応
容器と逆のサイクルにて交互に加熱冷却されても
よく、或いは所定の温度の熱源により一定の温度
に保持されていてもよい。
As is clear from the above description of the operation, in the converter, at least the first reaction vessel containing the gas carrier needs to be heated and cooled by an external heat source. Further, the second reaction vessel may be alternately heated and cooled in a cycle opposite to that of the first reaction vessel, or may be maintained at a constant temperature by a heat source at a predetermined temperature.

このように反応容器を加熱冷却し、又は一定温
度に保持するための手段としては、例えば、所定
温度の外部熱媒を交互に又は常に容器内に流通さ
せる管や、電気抵抗加熱線を用いることができ、
また、温度T1及びT2は利用し得る熱源に応じ
て適宜に選ばれる。例えば、固定された温度T1
は外気温度や常温の水温であり、T2は電気、ガ
ス、石油、太陽熱、排熱等のエネルギー源により
得られる温度である。
As a means for heating and cooling the reaction vessel or maintaining it at a constant temperature, for example, a tube through which an external heating medium of a predetermined temperature is alternately or constantly passed through the vessel, or an electric resistance heating wire may be used. is possible,
Further, the temperatures T1 and T2 are appropriately selected depending on the available heat source. For example, a fixed temperature T1
is the outside air temperature or water temperature at room temperature, and T2 is the temperature obtained from an energy source such as electricity, gas, oil, solar heat, or waste heat.

本発明の太陽熱温水器の一つの実施例において
は、好ましくは、貯湯槽及び集熱板内の水が反応
容器を加熱冷却するための熱媒として利用され
る。即ち、第1の反応容器が集熱板の水路内に配
設され、第2の反応容器が貯湯槽内に配置され
る。このような装置においては、集熱板が日射を
受け、内部水路の水の温度が高くなると、第4図
に示したように、MH2に比べてMH1の水素平
衡分解圧がより高くなるので、前記したところに
従つてピストンロツドが一方向に移動し、前記ク
ランク機構によりポンプが駆動されて、貯湯槽下
部の水が集熱板に供給される。これによつて、集
熱板の路内の水が冷却され、貯湯槽内の水と同じ
温度に低下する。このときは、第4図に示したよ
うに、MH1の水素平衡分解圧はMH2のそれよ
りも低くなるから、ピストンロツドは上記と反対
方向に移動し、更にポンプを駆動する。このよう
にして、集熱板内の温水は貯湯槽内の水と完全に
置換されると共に、変換装置は停止し、ポンプも
また作動を停止する。
In one embodiment of the solar water heater of the present invention, water in the hot water tank and the heat collecting plate is preferably used as a heat medium for heating and cooling the reaction vessel. That is, the first reaction vessel is disposed within the water channel of the heat collecting plate, and the second reaction vessel is disposed within the hot water storage tank. In such a device, when the heat collecting plate receives sunlight and the temperature of the water in the internal waterway increases, the hydrogen equilibrium decomposition pressure of MH1 becomes higher than that of MH2, as shown in Figure 4. As described above, the piston rod moves in one direction, the pump is driven by the crank mechanism, and water in the lower part of the hot water storage tank is supplied to the heat collecting plate. As a result, the water in the passages of the heat collecting plate is cooled down to the same temperature as the water in the hot water storage tank. At this time, as shown in FIG. 4, the hydrogen equilibrium decomposition pressure of MH1 is lower than that of MH2, so the piston rod moves in the opposite direction to the above, further driving the pump. In this way, the hot water in the collector plate is completely replaced by the water in the hot water tank, and the converter is stopped and the pump also stops working.

尚、上記のような機構によれば、貯湯槽内の水
温が変動しても、MH1が水素平衡分解圧Pbよ
りも大きい水素平衡分解圧Pcになる温度T2の
熱源が得られれば、装置を駆動させることがで
き、作動温度範囲について特に制限されない利点
を有する。
According to the above mechanism, even if the water temperature in the hot water storage tank fluctuates, as long as a heat source of temperature T2 at which MH1 becomes a hydrogen equilibrium decomposition pressure Pc greater than the hydrogen equilibrium decomposition pressure Pb is obtained, the device can be operated. It has the advantage that the operating temperature range is not particularly limited.

本発明において、気体担持剤としては前記した
金属水素化物以外にも、作動温度範囲で加熱する
ことにより蒸気を発生し、また、冷却することに
より蒸気を吸収する液体、例えばフロン、アルコ
ール、アセトン等の有機化合物も用いることがで
き、更に、金属水素化物とこれら有機化合物との
組合せも用いることができ、従つて、上記した装
置において、第2の反応容器41bには、金属水
素化物の代わりに不活性気体が充填されていても
同様に作動することが明らかである。
In the present invention, in addition to the above-mentioned metal hydrides, gas carriers include liquids that generate steam when heated in the operating temperature range and absorb steam when cooled, such as fluorocarbons, alcohol, acetone, etc. Furthermore, a combination of a metal hydride and these organic compounds can also be used. Therefore, in the above-described apparatus, the second reaction vessel 41b contains a metal hydride instead of a metal hydride. It is clear that it will work similarly even if filled with inert gas.

更に、上記したピストンロツドの往復運動をポ
ンプ駆動に利用するための伝達手段は何ら制限さ
れず、従来より知られている任意の機械的手段に
よることができる。
Furthermore, the transmission means for utilizing the above-mentioned reciprocating motion of the piston rod for driving the pump is not limited in any way, and may be any conventionally known mechanical means.

次に、第5図及び第6図はそれぞれ反応容器に
同一の金属水素化物を充填した場合の装置及びそ
の作動を示す。尚、第4図と同じ部材には同じ参
照番号を付してある。
Next, FIGS. 5 and 6 respectively show the apparatus and its operation when the reaction vessel is filled with the same metal hydride. Note that the same members as in FIG. 4 are given the same reference numbers.

この変換装置においては、第1及び第2の反応
容器41a及び41bの加熱熱媒として太陽熱が
利用される。この装置においては、ピストンロツ
ド47にピン51が設けられ、このピンにアーム
52が係合されている。アームは台53に適宜に
枢支され、従つて、ピストンロツドの往復運動に
よつて上記枢支軸54を中心に回動することがで
きる。アームの端部にはカバー55が取付けられ
ており、各反応容器は、アームが回動端に位置す
るとき、カバーが一方の反応容器を覆うことがで
きると共に、各反応容器が日射を受け得るように
適宜の場所に配設される。或いは、貯湯槽に連結
して透明な容器を設け、この容器内の水中に配設
してもよい。
In this conversion device, solar heat is used as a heating medium for the first and second reaction vessels 41a and 41b. In this device, a pin 51 is provided on the piston rod 47, and an arm 52 is engaged with this pin. The arm is suitably pivoted on a stand 53 and can therefore be rotated about the pivot shaft 54 by the reciprocating movement of the piston rod. A cover 55 is attached to the end of the arm so that each reaction vessel can cover one of the reaction vessels when the arm is at the end of rotation, and each reaction vessel can receive solar radiation. It will be placed in an appropriate location. Alternatively, a transparent container may be provided connected to the hot water storage tank, and the water may be placed underwater within this container.

この装置の作動は次のとおりである。即ち、図
示したように、第1の反応容器41aが日射を受
け、第2の反応容器41bがカバー55により覆
われていて、温度T1(点A)であるとすると
き、日射を受けた反応容器内の金属水素化物は他
方の金属水素化物よりも高い温度T2(点B)に
加熱され、内部の水素平衡分解圧が高まり、前記
したところに従つて、ピストンロツド47が実線
方向に移動し、アームが回動して、第2の反応容
器はカバーをはずされ、第1の反応容器がカバー
で覆われる。次いで、上記と逆に第1の反応容器
が一定温度T1に冷却され、第2の反応容器が日
射により温度T2に加熱されるので、ピストンロ
ツドは破線方向に移動し、第2の反応容器が再び
カバーで覆われることとなる。従つて、このピス
トンロツドの往復運動を前記したと同様にクラン
ク機構を介してポンプの駆動に利用することがで
きる。
The operation of this device is as follows. That is, as shown in the figure, when the first reaction container 41a receives solar radiation, the second reaction container 41b is covered with the cover 55, and the temperature is T1 (point A), the reaction received by the solar radiation The metal hydride in the container is heated to a higher temperature T2 (point B) than the other metal hydride, the internal hydrogen equilibrium decomposition pressure increases, and the piston rod 47 moves in the direction of the solid line as described above, The arm pivots to uncover the second reaction vessel and cover the first reaction vessel. Then, contrary to the above, the first reaction vessel is cooled to a constant temperature T1, and the second reaction vessel is heated to a temperature T2 by sunlight, so the piston rod moves in the direction of the broken line and the second reaction vessel is cooled again. It will be covered with a cover. Therefore, the reciprocating motion of the piston rod can be used to drive the pump via the crank mechanism in the same way as described above.

第7図は熱エネルギーから機械エネルギーへの
変換装置を備えた別のポンプの実施例を示し、容
積可変容器44a及び44bの間に固定されたピ
ストンロツド47にアーム61が固定され、この
アームの両側にポンプとしてのゴムボール62及
び63が固定されて構成され、このゴムボールは
第8図に示すように、内部に適宜に弁64及び6
5を有し、ピストンロツドの往復運動に伴つて、
ゴムボールが圧縮されるとき、水を吸込み、吐出
する。勿論、この場合、ゴムボールに代えて前記
したようなプランジヤー式ポンプのピストンにア
ームを接続してもよい。
FIG. 7 shows another embodiment of a pump equipped with a device for converting thermal energy into mechanical energy, in which an arm 61 is fixed to a piston rod 47 fixed between variable volume containers 44a and 44b, and an arm 61 is fixed on both sides of this arm. Rubber balls 62 and 63 as a pump are fixed to the pump, and these rubber balls have appropriate valves 64 and 6 inside, as shown in FIG.
5, and as the piston rod reciprocates,
When the rubber ball is compressed, it sucks in water and expels it. Of course, in this case, the arm may be connected to the piston of a plunger type pump as described above instead of the rubber ball.

また、第9図は更に別の実施例を示し、適宜に
軸体71により枢支されたアーム72が容積可変
容器44a及び44b間のピストンロツド47に
枢着されると共に、アームの両側に固定壁体73
及び74間にゴムボール75及び76が配設され
て構成されており、ピストンロツドの往復運動に
伴うアームの振子運動を利用して、ゴムボールを
アームと壁体間に圧縮して、上記と同様にポンプ
として機能させるものである。
FIG. 9 shows still another embodiment, in which an arm 72, which is supported by a shaft 71 as appropriate, is pivotally connected to a piston rod 47 between variable volume containers 44a and 44b, and fixed walls are provided on both sides of the arm. body 73
Rubber balls 75 and 76 are disposed between the piston rod and 74, and the pendulum movement of the arm accompanying the reciprocating movement of the piston rod is used to compress the rubber balls between the arm and the wall. It functions as a pump.

以上に熱エネルギーから機械エネルギーへの変
換装置をポンプと接続し、ポンプ駆動に利用する
種々の具体例を挙げたが、本発明の太陽熱温水器
においては、変換装置をポンプ駆動に利用する手
段は何ら制限されず、従来より知られているもの
他の種々の機械的手段を用いることができること
はいうまでもない。
Various specific examples have been given above in which a conversion device from thermal energy to mechanical energy is connected to a pump and used to drive the pump, but in the solar water heater of the present invention, the means to use the conversion device to drive the pump is It goes without saying that there are no limitations and that various mechanical means other than those conventionally known can be used.

以上のように、本発明の太陽熱温水器は、貯湯
槽として平板状のものを用いるので、設置におい
て局所的に重量が加わらず、また、施工性にすぐ
れると共に、ポンプの駆動手段として、少なくと
も一方の反応容器に気体担持剤を充填し、他方の
反応容器には上記と同じ若しくは異なる気体担持
剤又は不活性気体を充填し、これら反応容器を容
積可変容器に連通させると共に、気体担持剤を充
填した少なくとも一方の反応容器を加熱冷却し
て、この反応容器に連通する容積可変容器内の気
体圧を他方の容積可変容器内の気体圧に対して交
互に高くし、又は低くすることにより、容積可変
容器管に連結されたピストンロツドを往復運動さ
せこれを利用してポンプを駆動するから、その作
動においては、容積可変容器間に所定の気体圧差
が得られる限りは、厳密な温度制御を何ら必要と
せずに水を循環させることができ、特に、反応容
器の加熱冷却手段として、太陽熱や温水器内の水
を利用すれば、有償のエネルギーを必要とせずに
ポンプを駆動させることができる。
As described above, since the solar water heater of the present invention uses a flat plate-shaped hot water storage tank, no weight is added locally during installation, and it has excellent workability. One reaction vessel is filled with a gas carrier, and the other reaction vessel is filled with the same or different gas carrier or inert gas, and these reaction vessels are communicated with the volume variable vessel, and the gas carrier is filled with the gas carrier. By heating and cooling at least one filled reaction vessel to alternately make the gas pressure in the variable volume container communicating with this reaction vessel higher or lower than the gas pressure in the other variable volume container, Since the piston rod connected to the variable volume container pipe is reciprocated and used to drive the pump, strict temperature control is not required during its operation as long as a predetermined gas pressure difference is obtained between the variable volume containers. Water can be circulated without the need for it, and in particular, if solar heat or water in a water heater is used as a heating and cooling means for the reaction vessel, the pump can be driven without the need for paid energy.

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

第1図は従来の自然循環型太陽熱温水器を示す
略断面図、第2図は本発明の太陽熱温水器を示す
略断面図、第3図は本発明の太陽熱温水器におけ
るポンプの駆動装置を示す断面図、第4図は第3
図の装置の作動を示す金属水素化物のフアント・
ホツフ線図、第5図は本発明におけるポンプの駆
動装置の別の実施例を示す要部斜視図、第6図は
本発明におけるポンプ駆動のための別の金属水素
化物のフアント・ホツフ線図、第7図はポンプ駆
動装置の別の実施例を示す概略図、第8図はポン
プの一例を示す概略断面図、第9図は更に別のポ
ンプ駆動装置の実施例を示す概略図である。 21……集熱板、22……保温材、23……貯
湯槽、26……連結管、29……ポンプ、30…
…連結管、41a……第1の反応容器、41b…
…第2の反応容器、43……連通管、44……容
積可変容器、47……ピストンロツド、52……
アーム、55……カバー、61……アーム、6
2,63……ゴムボール、72……アーム、7
5,76……ゴムボール。
Fig. 1 is a schematic sectional view showing a conventional natural circulation solar water heater, Fig. 2 is a schematic sectional view showing a solar water heater of the present invention, and Fig. 3 is a schematic sectional view of a solar water heater of the present invention. The cross-sectional view shown in Fig. 4 is the third
A metal hydride fanto illustrating the operation of the apparatus shown in the figure.
Hotzf diagram; FIG. 5 is a perspective view of essential parts showing another embodiment of the pump driving device in the present invention; FIG. 6 is a Vand Hotzf diagram of another metal hydride for driving the pump in the present invention. , FIG. 7 is a schematic diagram showing another embodiment of the pump drive device, FIG. 8 is a schematic sectional view showing an example of the pump, and FIG. 9 is a schematic diagram showing yet another embodiment of the pump drive device. . 21... heat collection plate, 22... heat insulating material, 23... hot water storage tank, 26... connecting pipe, 29... pump, 30...
...Connecting pipe, 41a...First reaction container, 41b...
...Second reaction container, 43...Communication pipe, 44...Volume variable container, 47...Piston rod, 52...
Arm, 55...Cover, 61...Arm, 6
2, 63...Rubber ball, 72...Arm, 7
5,76...Rubber ball.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 上から集熱板、保温材及び平板状貯湯槽がこ
の順に積層され、水が循環し得るように集熱板出
口と貯湯槽上部とが接続され、また、集熱板入口
と貯湯槽下部とがポンプを介して接続されている
太陽熱温水器において、上記ポンプの駆動手段
が、加熱されることにより気体を発生し、冷却さ
れることによりその気体を可逆的に吸収し、従つ
て、より高い温度においてより高い圧力で気体を
発生する気体担持剤が充填された第1の密閉反応
容器と、上記と同じ若しくは異なる気体担持剤又
は不活性気体が充填された第2の密閉反応容器
と、これらの反応容器の一つにそれぞれ連通され
ていると共に、その容積が上記気体の内圧に応じ
て変化する第1及び第2の気密の容積可変容器
と、これらの容積可変容器の間に結合されて、容
積可変容器の容積変化を往復運動に変換する剛直
な連結棒とを有し、上記第1の反応容器が加熱さ
れるとき、容器内において気体担持剤から気体が
発生し、この反応容器に連通する第1の容積可変
容器の内圧が第2の反応容器に連通する第2の容
積可変容器の内圧よりも高くなることにより上記
連結棒が一方向に移動し、次いで、上記第1の反
応容器が冷却されるとき、第1の容積可変容器の
内圧が第2の反応容器に連通する第2の容積可変
容器の内圧よりも低くなることにより上記連結棒
が上記と反対方向に移動し、このようにして連結
棒が行なう往復運動によりポンプを駆動すること
を特徴とする太陽熱温水器。
1 A heat collection plate, a heat insulating material, and a flat hot water storage tank are stacked in this order from above, and the outlet of the heat collection plate and the upper part of the hot water storage tank are connected so that water can circulate, and the inlet of the heat collection plate and the lower part of the hot water storage tank are connected. and a solar water heater connected via a pump, the driving means of the pump generates gas when heated, reversibly absorbs the gas when cooled, and therefore A first closed reaction vessel filled with a gas carrier that generates gas at higher pressure at higher temperature, and a second closed reaction vessel filled with the same or different gas carrier or inert gas as above, first and second airtight variable volume containers each communicating with one of the reaction containers and whose volume changes in accordance with the internal pressure of the gas; and a rigid connecting rod that converts the volume change of the variable volume container into reciprocating motion, and when the first reaction container is heated, gas is generated from the gas carrier in the container, and the reaction container is heated. The connecting rod moves in one direction as the internal pressure of the first variable volume container communicating with the first variable volume container becomes higher than the internal pressure of the second variable volume container communicating with the second reaction container, and then the connecting rod moves in one direction. When the reaction container is cooled, the internal pressure of the first variable volume container becomes lower than the internal pressure of the second variable volume container communicating with the second reaction container, so that the connecting rod moves in the opposite direction. , A solar water heater characterized in that the pump is driven by the reciprocating motion performed by the connecting rod in this manner.
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