JPH06174312A - 一体化した蓄熱槽を有する太陽熱温水器 - Google Patents
一体化した蓄熱槽を有する太陽熱温水器Info
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- JPH06174312A JPH06174312A JP5174918A JP17491893A JPH06174312A JP H06174312 A JPH06174312 A JP H06174312A JP 5174918 A JP5174918 A JP 5174918A JP 17491893 A JP17491893 A JP 17491893A JP H06174312 A JPH06174312 A JP H06174312A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S60/00—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
- F24S60/30—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors storing heat in liquids
-
- 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱損失が低く、蓄熱槽内において冷水と混合
することなく所望の温度の温水を直ちに取り出すことの
できることを特徴とする太陽熱温水器を提供すること。 【構成】 一体化した蓄熱槽及び吸熱器を有する太陽熱
温水器であって、熱隔離された蓄熱槽から熱遮断層によ
って分離された吸熱器が、(1)吸熱器入口が出口より
低い水準に存し、該出口は蓄熱槽の最高位置の下方にお
いて該蓄熱槽内へ導かれており、ここに、冷水導入がサ
ーモスタット制御されて水位調節器及び弁を経由して吸
熱器入口と直接に連結されることができ、それによっ
て、加温すべき水が、該吸熱器を一回貫流する間に所望
の温度に高められて蓄熱槽が等温的に満たされ、(2)
該蓄熱槽が満たされた後、該蓄熱槽及び該吸熱器が最小
限の流れ抵抗の完全に連通した水系を提供し、それによ
って更なる日光照射により熱サイフォンが働き該蓄熱槽
が更に加熱されるように配置されているものであること
を特徴とする、太陽熱温水器。
することなく所望の温度の温水を直ちに取り出すことの
できることを特徴とする太陽熱温水器を提供すること。 【構成】 一体化した蓄熱槽及び吸熱器を有する太陽熱
温水器であって、熱隔離された蓄熱槽から熱遮断層によ
って分離された吸熱器が、(1)吸熱器入口が出口より
低い水準に存し、該出口は蓄熱槽の最高位置の下方にお
いて該蓄熱槽内へ導かれており、ここに、冷水導入がサ
ーモスタット制御されて水位調節器及び弁を経由して吸
熱器入口と直接に連結されることができ、それによっ
て、加温すべき水が、該吸熱器を一回貫流する間に所望
の温度に高められて蓄熱槽が等温的に満たされ、(2)
該蓄熱槽が満たされた後、該蓄熱槽及び該吸熱器が最小
限の流れ抵抗の完全に連通した水系を提供し、それによ
って更なる日光照射により熱サイフォンが働き該蓄熱槽
が更に加熱されるように配置されているものであること
を特徴とする、太陽熱温水器。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】太陽熱温水器は、環境保護及び化
石資源の節約のために重要な貢献をすることができる。
石資源の節約のために重要な貢献をすることができる。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】優れて
機能的であり、堅牢で、可能な限り受動的に、すなわち
補助的エネルギーを要することなく働くシステムが提示
される。最近では、直接連結された蓄熱槽を有する太陽
温水器が、より一層市場に浸透している。これらは本質
的に、(1)熱サイフォン装置であるか又は(2)集熱
器及びタンクが一つのユニットに構成されたシステムで
ある。
機能的であり、堅牢で、可能な限り受動的に、すなわち
補助的エネルギーを要することなく働くシステムが提示
される。最近では、直接連結された蓄熱槽を有する太陽
温水器が、より一層市場に浸透している。これらは本質
的に、(1)熱サイフォン装置であるか又は(2)集熱
器及びタンクが一つのユニットに構成されたシステムで
ある。
【0003】効率の点で、これらのシステムは殆どの場
合、蓄熱槽中の水の全体の温度が多かれ少なかれ均一に
される混合蓄熱槽を基本にしているという欠点を有す
る。温水器として利用し得るためには、温度がある最低
値より常に上になければならない。しかし、温水が抜き
取られると、対応する量の冷水が温水に加えられる。上
記の欠点は、この点にある。すなわち、(1)相対的に
吸熱器入口温度が高いこと、従って熱損失が高いこと、
及び(2)完全な蓄熱槽の排出の後は、相対的に長い加
熱の後に初めて温水が利用できるようになるということ
である。
合、蓄熱槽中の水の全体の温度が多かれ少なかれ均一に
される混合蓄熱槽を基本にしているという欠点を有す
る。温水器として利用し得るためには、温度がある最低
値より常に上になければならない。しかし、温水が抜き
取られると、対応する量の冷水が温水に加えられる。上
記の欠点は、この点にある。すなわち、(1)相対的に
吸熱器入口温度が高いこと、従って熱損失が高いこと、
及び(2)完全な蓄熱槽の排出の後は、相対的に長い加
熱の後に初めて温水が利用できるようになるということ
である。
【0004】時に、これらの欠点を回避するために、熱
サイフォン装置と組み合わせた層状の蓄熱槽が設置され
る。勿論これらのシステムは、最早コンパクトに設置で
きるものでなく、構成及び設置に関して一層費用のかさ
むものであるが、それにも拘わらず、ある程度の温度平
衡を示す(そして、それによってエントロピーを増大さ
せる)。
サイフォン装置と組み合わせた層状の蓄熱槽が設置され
る。勿論これらのシステムは、最早コンパクトに設置で
きるものでなく、構成及び設置に関して一層費用のかさ
むものであるが、それにも拘わらず、ある程度の温度平
衡を示す(そして、それによってエントロピーを増大さ
せる)。
【0005】熱サイフォン装置の更なる欠点は、上部に
設置されそのまま見えるタンクによる、美観の欠如であ
る。
設置されそのまま見えるタンクによる、美観の欠如であ
る。
【0006】この欠点は、一体化した吸熱器・タンクユ
ニット(いわゆる蓄熱槽集熱器)によって回避される。
それらのユニットは、一般的に、次のように記述される
ことができる。すなわち、良好に隔離された蓄熱槽中に
存する水は、その表面において吸熱器隔壁によって仕切
られている。隔壁はまた、その太陽側を1又は2以上の
透明な層(透明な仕切り)によって覆われている。差し
込む太陽光線は該吸熱器隔壁を温め、そして隔壁は、そ
の下に存在する蓄熱槽の水に対して熱の一部を与え、他
の部分は放射、伝導及び対流によって透明な断熱体を通
して周囲に与えられる。
ニット(いわゆる蓄熱槽集熱器)によって回避される。
それらのユニットは、一般的に、次のように記述される
ことができる。すなわち、良好に隔離された蓄熱槽中に
存する水は、その表面において吸熱器隔壁によって仕切
られている。隔壁はまた、その太陽側を1又は2以上の
透明な層(透明な仕切り)によって覆われている。差し
込む太陽光線は該吸熱器隔壁を温め、そして隔壁は、そ
の下に存在する蓄熱槽の水に対して熱の一部を与え、他
の部分は放射、伝導及び対流によって透明な断熱体を通
して周囲に与えられる。
【0007】ここに、透明な覆いが、一方においては夜
間の強い冷却を回避するために非常に良好に隔離されな
ければならないが、他方においては高い透明性を示さな
ければならないという問題が存する。今日利用できる透
明な断熱体は、この点、不満足な妥協であるか、又は、
比較的高価である。
間の強い冷却を回避するために非常に良好に隔離されな
ければならないが、他方においては高い透明性を示さな
ければならないという問題が存する。今日利用できる透
明な断熱体は、この点、不満足な妥協であるか、又は、
比較的高価である。
【0008】過剰に高い蓄熱槽温度という問題を解決し
た蓄熱槽集熱器の一つが、1985年10月22日出願のヨーロ
ッパ特許0219566 に記述されている。それは、水温が常
にほぼ一定に維持されるようサーモスタットによって冷
水が混合されるものである、変化し得る容量を有する一
つの蓄熱槽に基づいている。勿論ここにおいても、冷水
の混合によって、蓄熱槽温度に対応して不必要に高い熱
損失をもたらすエントロピーの増大がある。
た蓄熱槽集熱器の一つが、1985年10月22日出願のヨーロ
ッパ特許0219566 に記述されている。それは、水温が常
にほぼ一定に維持されるようサーモスタットによって冷
水が混合されるものである、変化し得る容量を有する一
つの蓄熱槽に基づいている。勿論ここにおいても、冷水
の混合によって、蓄熱槽温度に対応して不必要に高い熱
損失をもたらすエントロピーの増大がある。
【0009】上述の欠点を有しない蓄熱槽集熱器は、ド
イツ特許出願PA3728551.3 に記述されている。それによ
れば、その位相幾何学上の構造は殆ど従来の蓄熱槽集熱
器と同じである。本質的な相違は、表面上に配置された
集熱器とその下に一体化して存在する蓄熱槽との間に、
熱遮断層が設けられていることである。蓄熱槽の水への
熱伝導は、従って、最早隔壁を直接通っては起こり得
ず、タンク内において一つの温度層を示すように水を、
下方の一層冷たい領域から吸熱器内へと導き、所望の温
度層に達した後にそこから蓄熱槽内へと積層するもので
ある小さい循環ポンプによって行われる。
イツ特許出願PA3728551.3 に記述されている。それによ
れば、その位相幾何学上の構造は殆ど従来の蓄熱槽集熱
器と同じである。本質的な相違は、表面上に配置された
集熱器とその下に一体化して存在する蓄熱槽との間に、
熱遮断層が設けられていることである。蓄熱槽の水への
熱伝導は、従って、最早隔壁を直接通っては起こり得
ず、タンク内において一つの温度層を示すように水を、
下方の一層冷たい領域から吸熱器内へと導き、所望の温
度層に達した後にそこから蓄熱槽内へと積層するもので
ある小さい循環ポンプによって行われる。
【0010】そのような蓄熱槽集熱器は、コンパクトな
構成にも拘わらず、集熱器についての良好な光学的性質
と共に、蓄熱槽について非常に良好な熱遮断を有する。
しかし、それでも2つの本質的な欠点が存在する。その
一つは、迅速な利用性と集熱器の熱損失を減らすための
前提である単一の安定な温度層は、その平たい構造様式
のため、追加的手段なくしては実現不可能なことであ
る。第2には、そのシステムは受動的には作動できない
ことである。
構成にも拘わらず、集熱器についての良好な光学的性質
と共に、蓄熱槽について非常に良好な熱遮断を有する。
しかし、それでも2つの本質的な欠点が存在する。その
一つは、迅速な利用性と集熱器の熱損失を減らすための
前提である単一の安定な温度層は、その平たい構造様式
のため、追加的手段なくしては実現不可能なことであ
る。第2には、そのシステムは受動的には作動できない
ことである。
【0011】
【課題を解決するための手段】一体化した蓄熱槽を備え
た太陽熱温水器に係る本発明は、上に挙げた蓄熱槽集熱
器について上述した欠点を有さず、加えて、エントロピ
ーの増大が最小になるという仕方で、加温された水の収
納の方式を最適化する。
た太陽熱温水器に係る本発明は、上に挙げた蓄熱槽集熱
器について上述した欠点を有さず、加えて、エントロピ
ーの増大が最小になるという仕方で、加温された水の収
納の方式を最適化する。
【0012】そのため、本発明によれば、同様に蓄熱槽
から断熱層によって分離された集熱器は、吸熱器入口が
出口の下に存し、そして出口が蓄熱槽内において蓄熱槽
の最も高位置の下に備えられているように配置される。
から断熱層によって分離された集熱器は、吸熱器入口が
出口の下に存し、そして出口が蓄熱槽内において蓄熱槽
の最も高位置の下に備えられているように配置される。
【0013】集熱器において、加温されるべき水は、吸
熱器のただ一回の貫流の間に、更なる貫流なしに冷水・
給水温度から目的温度まで直接に高められる(「一回貫
流」原理)。補助的エネルギー不要のサーモスタット調
節器が、最初は空である蓄熱槽への、所望の目的温度の
水による等温的負荷を可能にする。
熱器のただ一回の貫流の間に、更なる貫流なしに冷水・
給水温度から目的温度まで直接に高められる(「一回貫
流」原理)。補助的エネルギー不要のサーモスタット調
節器が、最初は空である蓄熱槽への、所望の目的温度の
水による等温的負荷を可能にする。
【0014】しかし蓄熱槽タンクがこの仕方で満たされ
ると、蓄熱槽及び吸熱器の水容量は、上部及び下部にて
連通した水系を僅かな流れ抵抗のもとに置く。吸熱器内
において、太陽光線の照射によって蓄熱槽温度を超えて
加温された水は上昇し、重力による循環を引き起こし
(熱サイフォン)、それは蓄熱槽を更に加温し又はその
熱損失を補填する。これにより、太陽エネルギーの供給
過剰分が、温度上昇によって蓄積されることができる。
更に、長期の不使用による温水タンクの冷却が回避され
る。
ると、蓄熱槽及び吸熱器の水容量は、上部及び下部にて
連通した水系を僅かな流れ抵抗のもとに置く。吸熱器内
において、太陽光線の照射によって蓄熱槽温度を超えて
加温された水は上昇し、重力による循環を引き起こし
(熱サイフォン)、それは蓄熱槽を更に加温し又はその
熱損失を補填する。これにより、太陽エネルギーの供給
過剰分が、温度上昇によって蓄積されることができる。
更に、長期の不使用による温水タンクの冷却が回避され
る。
【0015】
【実施例】図1及び2には、上述の機能様式が概念的に
示されている。図1においては、蓄熱槽は、選択可能な
温度にて、吸熱器を一回貫流する間に温められた水によ
って、等温的に満たされる。熱は、蓄熱槽媒体(すなわ
ち水)の体積あるいは質量の増大によって蓄積される。
図2においては、蓄熱槽は満たされており、それにより
更なる太陽光照射によって熱サイフォン循環が生じ、熱
が、蓄熱槽水温の上昇によって蓄積される。
示されている。図1においては、蓄熱槽は、選択可能な
温度にて、吸熱器を一回貫流する間に温められた水によ
って、等温的に満たされる。熱は、蓄熱槽媒体(すなわ
ち水)の体積あるいは質量の増大によって蓄積される。
図2においては、蓄熱槽は満たされており、それにより
更なる太陽光照射によって熱サイフォン循環が生じ、熱
が、蓄熱槽水温の上昇によって蓄積される。
【0016】本発明のこれら2つの機能様式の組合せ
は、単一のコンパクトな構造及び他のエネルギーの補助
を要しないという、同時に有する価値によって、従来の
蓄熱槽集熱器又は熱サイフォン装置に比して次のような
決定的な利点を生ずる。 (1)自由に選択できる温度における蓄熱槽の等温的負
荷。 (2)短い日光照射の後でも装置の迅速な利用が可能
性。 (3)低い入口温度からくる良好な集熱器機能効率。 (4)温度上昇によって同じ熱量を蓄積するに際に比較
して、蓄熱槽の熱損失が一層少ない(損失は、放射を無
視すれば、周囲に対する温度差にほぼ比例するが、体積
に対しては2/3乗に比例するに過ぎない)。これは、
変化しうる容量を有する蓄熱槽にあっては特に価値があ
る(下記を参照)。蓄熱槽は、それによれば、従来の太
陽熱装置より大きい寸法とすることができ、それ故ま
た、一層大きい熱量を効果的に蓄積することができる。
は、単一のコンパクトな構造及び他のエネルギーの補助
を要しないという、同時に有する価値によって、従来の
蓄熱槽集熱器又は熱サイフォン装置に比して次のような
決定的な利点を生ずる。 (1)自由に選択できる温度における蓄熱槽の等温的負
荷。 (2)短い日光照射の後でも装置の迅速な利用が可能
性。 (3)低い入口温度からくる良好な集熱器機能効率。 (4)温度上昇によって同じ熱量を蓄積するに際に比較
して、蓄熱槽の熱損失が一層少ない(損失は、放射を無
視すれば、周囲に対する温度差にほぼ比例するが、体積
に対しては2/3乗に比例するに過ぎない)。これは、
変化しうる容量を有する蓄熱槽にあっては特に価値があ
る(下記を参照)。蓄熱槽は、それによれば、従来の太
陽熱装置より大きい寸法とすることができ、それ故ま
た、一層大きい熱量を効果的に蓄積することができる。
【0017】水道網への連結の直後における、本発明に
よる水圧の低下により、後に続く構造部分が、集熱器内
に存する水柱によって生じるよりも高い水圧にさらされ
ることがない。これは、隔壁強度の減少とそれによる材
料の節約のために、コストに関して利点を与える。それ
によって、特に各種の人工材料のような他の工作材料を
用いることを可能にし、それにより腐食のないこと及び
空水時重量の軽さもたらす。
よる水圧の低下により、後に続く構造部分が、集熱器内
に存する水柱によって生じるよりも高い水圧にさらされ
ることがない。これは、隔壁強度の減少とそれによる材
料の節約のために、コストに関して利点を与える。それ
によって、特に各種の人工材料のような他の工作材料を
用いることを可能にし、それにより腐食のないこと及び
空水時重量の軽さもたらす。
【0018】本発明を日光の豊富な地域、例えば南欧又
はアフリカに設置する場合、この圧力の低下は、これら
南の地域においては、水道の圧力を消費者の上方の高さ
によって決定する貯水槽が屋根の上にしばしば置かれて
いることから、多くの場合何ら欠点とはならない。供給
される水道の圧力が一層高い家においては、太陽熱集熱
器の背後に、冷水との混合をも可能性にするための付加
的ポンプを備えてもよい。
はアフリカに設置する場合、この圧力の低下は、これら
南の地域においては、水道の圧力を消費者の上方の高さ
によって決定する貯水槽が屋根の上にしばしば置かれて
いることから、多くの場合何ら欠点とはならない。供給
される水道の圧力が一層高い家においては、太陽熱集熱
器の背後に、冷水との混合をも可能性にするための付加
的ポンプを備えてもよい。
【0019】本発明の一体化された蓄熱槽は、その重量
の軽さとも相まって、据え付けのための簡単な運搬を可
能にする。蓄熱槽に吸熱器を結合するのためのコストは
最低にまで低減される。吸熱体及び温水槽の熱遮断は、
両方の構成要素によって同時に利用されることができ、
そのことは、分離形のシステムに比してコスト及び熱損
失の低減並びに省スペースが図れることを意味する。
の軽さとも相まって、据え付けのための簡単な運搬を可
能にする。蓄熱槽に吸熱器を結合するのためのコストは
最低にまで低減される。吸熱体及び温水槽の熱遮断は、
両方の構成要素によって同時に利用されることができ、
そのことは、分離形のシステムに比してコスト及び熱損
失の低減並びに省スペースが図れることを意味する。
【0020】図3には、本発明の実施例の一つが示され
ている。冷水は水道との連絡1を通して装置に流入し、
透明な覆い10の下に存する吸熱器5内へ入る前に、水
位調節器弁2及びサーモスタットにより制御された冷却
弁3を通して導かれる。吸熱器は、吸熱器入口13の水
準が出口14の水準より下に存するように(例えばタン
クの底の高さの上に)配置されており、出口14は、蓄
熱槽例えばタンク6内において、蓄熱槽の最も高い点の
下に備えられている。吸熱器出口14の付近に、サーモ
スタット調節器のセンサー4が備えられている。それ
は、吸熱器出口において丁度所望の(固定の設定された
又は調整できる)温度が達成されるように、冷却弁3の
上で圧力を、従って水流を絞る。この方法によって、タ
ンク6には、ほぼ一定温度の水が負荷される。
ている。冷水は水道との連絡1を通して装置に流入し、
透明な覆い10の下に存する吸熱器5内へ入る前に、水
位調節器弁2及びサーモスタットにより制御された冷却
弁3を通して導かれる。吸熱器は、吸熱器入口13の水
準が出口14の水準より下に存するように(例えばタン
クの底の高さの上に)配置されており、出口14は、蓄
熱槽例えばタンク6内において、蓄熱槽の最も高い点の
下に備えられている。吸熱器出口14の付近に、サーモ
スタット調節器のセンサー4が備えられている。それ
は、吸熱器出口において丁度所望の(固定の設定された
又は調整できる)温度が達成されるように、冷却弁3の
上で圧力を、従って水流を絞る。この方法によって、タ
ンク6には、ほぼ一定温度の水が負荷される。
【0021】タンク6が満たされると、その水位は少な
くとも吸熱器出口の高さの上にあり、水位調節器弁2が
閉じる(例えば、浮き弁の浮きが上昇しそれによって弁
を閉じる)。タンク内の水が今や、上方では吸熱器出口
の上でそして下方では逆止弁7の下で吸熱体内の水と連
通するため、熱サイフォンによる循環が起こることがで
きる。
くとも吸熱器出口の高さの上にあり、水位調節器弁2が
閉じる(例えば、浮き弁の浮きが上昇しそれによって弁
を閉じる)。タンク内の水が今や、上方では吸熱器出口
の上でそして下方では逆止弁7の下で吸熱体内の水と連
通するため、熱サイフォンによる循環が起こることがで
きる。
【0022】逆止弁7によって、冷水が蓄熱槽6に直接
流入すること、及び、夜間に吸熱器の冷却により及び満
たされたタンクにより逆方向の循環が生じることが回避
される。
流入すること、及び、夜間に吸熱器の冷却により及び満
たされたタンクにより逆方向の循環が生じることが回避
される。
【0023】タンクの最も高い位置に備えられた通気孔
8は、吸熱器内において水から遊離した気体が排出され
ること、そしてタンク6を満たし又は空にするに際して
空気が排出又は流入されること可能にするよう働く。
8は、吸熱器内において水から遊離した気体が排出され
ること、そしてタンク6を満たし又は空にするに際して
空気が排出又は流入されること可能にするよう働く。
【0024】タンクと吸熱器の下面とは隔離されてい
る。温水は最下点に備えられた出口9を経由して抜き取
られることができる。
る。温水は最下点に備えられた出口9を経由して抜き取
られることができる。
【0025】本発明の別の具体例が図4に示されてい
る。
る。
【0026】サーモスタット弁3が、蓄熱槽と吸熱器と
の間の連結配管において吸熱器入口13の直前に取り付
けられている。それによって、タンクを満たす過程にお
いて逆止弁7が圧力を受け止め、一層よく密閉機能を果
たす。
の間の連結配管において吸熱器入口13の直前に取り付
けられている。それによって、タンクを満たす過程にお
いて逆止弁7が圧力を受け止め、一層よく密閉機能を果
たす。
【0027】更なる別の具体例が図5に示されている。
【0028】サーモスタット弁3は、吸熱器出口14に
取り付けられている。それによって、内部センサーを有
する、コスト上有利な弁が備えられる。このための前提
は、加圧し得る吸熱器か又は入口における圧力低下であ
る。図5に示したような水位調節器1の形態での圧力低
下が実施されると、それは水位を常に通気孔水準8より
下に留め、タンク内に取り付けられた水位調節器を放棄
することができる。上述の水位調節器は、同様に、水面
に備えられた浮き弁によって実施されることができる。
取り付けられている。それによって、内部センサーを有
する、コスト上有利な弁が備えられる。このための前提
は、加圧し得る吸熱器か又は入口における圧力低下であ
る。図5に示したような水位調節器1の形態での圧力低
下が実施されると、それは水位を常に通気孔水準8より
下に留め、タンク内に取り付けられた水位調節器を放棄
することができる。上述の水位調節器は、同様に、水面
に備えられた浮き弁によって実施されることができる。
【0029】更なる別の具体例が図6に示されている。
【0030】逆止弁7の代わりに、タンクと吸熱器入口
との間に通気孔16と共に備えられたオーバーフロー1
5を備えることができ、それは吸熱器出口14より上に
且つ水位調節器の開閉水準より下に存しなければならな
いが、冷水が直接にタンク内へ流入することを阻止す
る。勿論、これにより夜間の逆循環が阻止されることは
なく、また一層長い連結配管が必要である(圧損失)。
との間に通気孔16と共に備えられたオーバーフロー1
5を備えることができ、それは吸熱器出口14より上に
且つ水位調節器の開閉水準より下に存しなければならな
いが、冷水が直接にタンク内へ流入することを阻止す
る。勿論、これにより夜間の逆循環が阻止されることは
なく、また一層長い連結配管が必要である(圧損失)。
【0031】部分的に満たされた状態における蓄熱槽の
熱損失を減少するために、種々の手段によって、変化し
得る、注水の程度に(近似的に)対応するタンク容量を
本発明は達成することができる。
熱損失を減少するために、種々の手段によって、変化し
得る、注水の程度に(近似的に)対応するタンク容量を
本発明は達成することができる。
【0032】(a) タンクの2又は3以上の水平の分
割(図7)が実施される。サイフォン連結によって、タ
ンクが(a)、(b)、(c)の順に満たされ、そして
逆の順序で空にされることが達成される。吸熱体入口へ
の連結は、最後のタンク(c)につながる。
割(図7)が実施される。サイフォン連結によって、タ
ンクが(a)、(b)、(c)の順に満たされ、そして
逆の順序で空にされることが達成される。吸熱体入口へ
の連結は、最後のタンク(c)につながる。
【0033】(b) 更に幾分一層優れた効果は、本発
明により、タンクの入れ子構造によって達成される(図
8)。ここにおいては、本発明により、内部領域内にお
いては一層優れた体積−表面関係を有する形態(例え
ば、球)をも実施することができる。吸熱器入口におけ
る連結は、ここでもまた最後のタンク(c)につなが
る。両方の(すなわち水平のタンクの分割及び入れ子構
造の)場合において、吸熱器出口には、通気孔17が備
えられていなければならない。
明により、タンクの入れ子構造によって達成される(図
8)。ここにおいては、本発明により、内部領域内にお
いては一層優れた体積−表面関係を有する形態(例え
ば、球)をも実施することができる。吸熱器入口におけ
る連結は、ここでもまた最後のタンク(c)につなが
る。両方の(すなわち水平のタンクの分割及び入れ子構
造の)場合において、吸熱器出口には、通気孔17が備
えられていなければならない。
【0034】(c) 本発明によれば、満たすときに拡
張し空にするときに潰れる袋状のタンクが、変化可能な
自ら適合するタンク容量という課題を満たす。本発明の
基本形態におけるような水位調節器が取り付けられてい
る。
張し空にするときに潰れる袋状のタンクが、変化可能な
自ら適合するタンク容量という課題を満たす。本発明の
基本形態におけるような水位調節器が取り付けられてい
る。
【0035】本発明によれば、日照が不十分な場合に、
以下のようにして水の後加熱を実施することができる。
以下のようにして水の後加熱を実施することができる。
【0036】(a) タンク内に常に滞留している最少
水量の電気的な後加熱(図9):すなわち、特定の水位
より下へタンク内の水が低下しているなら、水位調節器
2が弁(例えば、浮き弁)を開き、冷水を直接又は吸熱
器を通して(図9における太線の配管)、タンク内に流
入させる。この最少水量中に電気的加熱板18が取り付
けられており、それはサーモスタットにより制御され、
タンク内の水を最低温度より下へは決して低下させな
い。電気的な加熱板18の代わりに、他の熱源(例えば
熱交換器)を備えることもできる。その最少水量は、本
発明によれば、1又は2以上の上述のタンクチャンバー
に一致することができる。
水量の電気的な後加熱(図9):すなわち、特定の水位
より下へタンク内の水が低下しているなら、水位調節器
2が弁(例えば、浮き弁)を開き、冷水を直接又は吸熱
器を通して(図9における太線の配管)、タンク内に流
入させる。この最少水量中に電気的加熱板18が取り付
けられており、それはサーモスタットにより制御され、
タンク内の水を最低温度より下へは決して低下させな
い。電気的な加熱板18の代わりに、他の熱源(例えば
熱交換器)を備えることもできる。その最少水量は、本
発明によれば、1又は2以上の上述のタンクチャンバー
に一致することができる。
【0037】(b) 装置の温水出口9の後に備えられ
ている、特にサーモスタット制御された貫流加熱器又は
慣用の温水蓄熱槽が、所望の目的温度へと水を後加熱す
る。タンク内に備えられた水位モニター20が、空のタ
ンク6にあっては、冷水を直接冷水入口1(図9)から
温水出口9(図9)へと、又は加圧ポンプ23の後へと
到達させることができるよう機能する。それにより、圧
力低下が起こらず、これらの作動様式においては(例え
ば、冬の季節において)、圧力温水網についてもポンプ
のための何らの駆動電力も必要としない。
ている、特にサーモスタット制御された貫流加熱器又は
慣用の温水蓄熱槽が、所望の目的温度へと水を後加熱す
る。タンク内に備えられた水位モニター20が、空のタ
ンク6にあっては、冷水を直接冷水入口1(図9)から
温水出口9(図9)へと、又は加圧ポンプ23の後へと
到達させることができるよう機能する。それにより、圧
力低下が起こらず、これらの作動様式においては(例え
ば、冬の季節において)、圧力温水網についてもポンプ
のための何らの駆動電力も必要としない。
【0038】(c) 第2の(例えば、慣用の)温水器
との連結の本発明による他の可能性が図10に示されて
いる。すなわち、水位モニター22が、三方コック24
に、場合により設置される加圧ポンプ23に及び慣用の
温水器に開閉信号を送る。太陽熱温水器のタンクが空で
ない場合は、コック24は(a)の状態にあり、タンク
が空のときは場合により設置される加圧ポンプ23が停
止され、コックは状態(b)になり、慣用の温水器が作
動される。
との連結の本発明による他の可能性が図10に示されて
いる。すなわち、水位モニター22が、三方コック24
に、場合により設置される加圧ポンプ23に及び慣用の
温水器に開閉信号を送る。太陽熱温水器のタンクが空で
ない場合は、コック24は(a)の状態にあり、タンク
が空のときは場合により設置される加圧ポンプ23が停
止され、コックは状態(b)になり、慣用の温水器が作
動される。
【0039】本発明によれば、全体の装置の傾斜した取
り付け原理的に可能である。各構造部分は、より高い圧
力負荷に備えて配列されなければならず、水位調節器並
びに逆止弁は、装置の傾斜位置においても機能するよう
に取り付けられなければならない。タンク内に残留して
いる最少水量の後加熱を用いる場合には、水位センサー
20(図9)は、傾斜した位置においても所望の最少水
量に適合するように、タンクの前方領域に取り付けられ
ていなければならない。
り付け原理的に可能である。各構造部分は、より高い圧
力負荷に備えて配列されなければならず、水位調節器並
びに逆止弁は、装置の傾斜位置においても機能するよう
に取り付けられなければならない。タンク内に残留して
いる最少水量の後加熱を用いる場合には、水位センサー
20(図9)は、傾斜した位置においても所望の最少水
量に適合するように、タンクの前方領域に取り付けられ
ていなければならない。
【図1】 等温的蓄熱過程における本発明の機能を概念
的に示す図である。
的に示す図である。
【図2】 蓄熱槽水温を上昇させて更に蓄熱する過程に
おける本発明の機能を概念的に示す図である。
おける本発明の機能を概念的に示す図である。
【図3】 本発明の一の具体例を示す断面立面図であ
る。
る。
【図4】 本発明の一の具体例を示す断面立面図であ
る。
る。
【図5】 本発明の一の具体例を示す断面立面図であ
る。
る。
【図6】 本発明の一の具体例を示す断面立面図であ
る。
る。
【図7】 本発明の一の具体例を示す断面立面図であ
る。
る。
【図8】 本発明の一の具体例を示す断面立面図であ
る。
る。
【図9】 本発明の一の具体例を示す断面立面図であ
る。
る。
【図10】 本発明の一の具体例を示す断面立面図であ
る。
る。
1・・水道連絡、2・・水位調節器弁、3・・冷却弁
(サーモスタット制御)、4・・センサー、5・・吸熱
器(集熱器)、6・・タンク(蓄熱槽)、7・・逆止
弁、8・・通気孔、9・・出口、10・・透明な覆い、
11・・タンク用隔壁、12・・吸熱器用隔壁、13・
・吸熱器入口、14・・吸熱器出口、15・・オーバー
フロー、16・・オーバーフロー通気孔、17・・吸熱
器出口通気孔、18・・加熱板、19・・冷水入口圧力
低下弁、20・・第2の水位調節器、21・・弁、22
・・水位モニター、23・・加圧ポンプ、24・・三方
コック
(サーモスタット制御)、4・・センサー、5・・吸熱
器(集熱器)、6・・タンク(蓄熱槽)、7・・逆止
弁、8・・通気孔、9・・出口、10・・透明な覆い、
11・・タンク用隔壁、12・・吸熱器用隔壁、13・
・吸熱器入口、14・・吸熱器出口、15・・オーバー
フロー、16・・オーバーフロー通気孔、17・・吸熱
器出口通気孔、18・・加熱板、19・・冷水入口圧力
低下弁、20・・第2の水位調節器、21・・弁、22
・・水位モニター、23・・加圧ポンプ、24・・三方
コック
Claims (14)
- 【請求項1】一体化した蓄熱槽及び吸熱器を有する太陽
熱温水器であって、熱隔離された蓄熱槽から熱遮断層に
よって分離された吸熱器が、(1) 吸熱器入口が出口
より低い水準に存し、該出口は蓄熱槽の最高位置の下方
において該蓄熱槽内へ導かれており、ここに、冷水導入
がサーモスタットに制御されて水位調節器及び弁を経由
して吸熱器入口と直接に連結されることができ、それに
よって、加温されるべき水が、該吸熱器を一回貫流する
間に所望の予め定められた又は調節可能な温度に高めら
れて蓄熱槽が等温的に満たされ、(2) 該蓄熱槽が満
たされた後、該蓄熱槽及び該吸熱器が最小限の流れ抵抗
の完全に連通した水系を提供し、それによって更なる日
光照射により熱サイフォンが働き、それによって該蓄熱
槽が更に加熱され又はその熱損失が補填されるように配
置されているものであることを特徴とする、太陽熱温水
器。 - 【請求項2】請求項1に記載の太陽熱温水器であって、
(1) 冷水連絡の後に備えられた、当該サーモスタッ
ト制御センサーが吸熱器出口付近に備えられているもの
であるサーモスタット制御された冷却弁が、水圧を及び
それによって水流を、該吸熱器出口において所望の予め
定められた又は調節可能な温度が達成されるように低下
させ、(2) ここに、該冷却弁に一列に連結した水位
調節器弁が、該蓄熱槽が満たされており吸熱器内の水と
上部においては該吸熱器を経由してそして下部において
は逆止弁を経由して連通しているならば更なる冷水導入
を停止し、(3) ここに、該逆止弁は、該冷水が該蓄
熱槽に直接には入らず且つ該吸熱器の冷却により該吸熱
器から該蓄熱槽への逆循環が起こらないことを保証し、
(4) 該蓄熱槽の最も高い位置に通気孔が備えられて
おり、それによって吸熱器内において水から遊離してく
る気体が排出でき且つ吸熱器を通して該蓄熱槽を満たし
又は該蓄熱槽の最も低い位置に設けられた温水出口を通
して該蓄熱槽を空にするに際して空気が流出又は流入す
ることができることを特徴とする太陽熱温水器。 - 【請求項3】サーモスタット制御された弁が蓄熱槽と吸
熱器との間の連結配管中において該吸熱器入口の直前に
配置されており、それによって該逆止弁が圧を受けるこ
とができそして該蓄熱槽を満たす過程の間における一層
良好な密閉機能を保証することを特徴とする、請求項1
又は2に記載の太陽熱温水器。 - 【請求項4】該サーモスタット制御された弁が該吸熱器
出口に配置されていることを特徴とする、請求項1乃至
3のいずれかに記載の太陽熱温水器。 - 【請求項5】該温水蓄熱槽内に配置された水位調節器の
そばに、水位調節器の形態における冷水入口における圧
力減少器が備えられており、該圧力減少器が水位を常に
該通気孔水準より下に維持することを特徴とする、請求
項1乃至4のいずれかに記載の太陽熱温水器。 - 【請求項6】蓄熱槽と吸熱器入口との間に連結された逆
止弁のそばに、通気孔を備えたオーバーフローが備えら
れており、該オーバーフローは該吸熱器出口より上で且
つ水位調節器の開閉水準より下になければならないもの
であり、それによって冷水が蓄熱槽に直接には流入する
ことができないものであることを特徴とする、請求項1
乃至5のいずれかに記載の太陽熱温水器。 - 【請求項7】該蓄熱槽が少なくとも2つのタンクに分割
されており、該タンクは該蓄熱槽と底を共有すると共に
該タンクはサイフォン回路を通じて相互に連結してお
り、該タンクが順に満たされることができ且つ逆の順に
空にすることができるものであり、最後に満たされたタ
ンクから該吸熱器への回帰が起こり、そして該吸熱器出
口が通気孔を備えるものであることを特徴とする、請求
項1乃至6のいずれかに記載の太陽熱温水器。 - 【請求項8】該蓄熱槽が少なくとも2つの入れ子になっ
たタンクに分割されており、該タンクはサイフォン回路
を通じて相互に連結しており、該タンクは順に満たされ
ることができ且つ逆の順に空にすることができるもので
あり、最後に満たされたタンクから該吸熱器への回帰が
起こり、そして該吸熱器出口が通気孔を備えるものであ
ることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれかに記載
の太陽熱温水器。 - 【請求項9】該蓄熱槽が袋状のタンクとして構成されて
おり、該タンクは満たされる際に拡張しそして空にされ
るときに潰れるものであることを特徴とする、請求項1
乃至6のいずれかに記載の太陽熱温水器。 - 【請求項10】該蓄熱槽内に第2の水位調節器が備えら
れており、それが、該蓄熱槽内の水が所定の下側水位よ
り下に低下したときには給水管の一の分岐の弁を開き、
ここにこの水供給が該蓄熱槽内へ直接に又は吸熱器を通
して起こるものであり、そして該水位調節器によって定
められた最低水量中にサーモスタット制御された熱源が
備えられており、該熱源が該蓄熱槽の水温を所定の値に
維持するものであることを特徴とする、請求項1乃至9
のいずれかに記載の太陽熱温水器。 - 【請求項11】該温水出口の後に貫流加熱器又は慣用の
蓄熱槽が配置されており、それが水を所望の温度に加熱
するものであり、ここに、該蓄熱槽内に水位モニターが
備えられており、該水位モニターが蓄熱槽が空の場合に
は冷水が直接水道供給から水出口へと又は加圧ポンプの
後へと達することができるように働き、それによってこ
の場合に圧力の低下が起こらないものであることを特徴
とする、請求項1乃至9のいずれかに記載の採用熱温水
器。 - 【請求項12】温水出口又は加圧ポンプが三方コックを
経由して第2の、所望により慣用の温水器に連結されて
おり、水位モニターが開閉信号を該三方コック、場合に
より設けられた加圧ポンプ及び慣用の温水器へ送り、そ
して該蓄熱槽が空でない場合には水が該蓄熱槽から該温
水網内へと流れるように該コックを調節し、そして該蓄
熱槽が空の場合には場合により設けられた加圧ポンプを
停止し、該コックを、第2の温水器が水を温水網内へと
給水しそして該第2の温水器を作動させる位置へと動か
すことを特徴とする、請求項11に記載の太陽熱温水
器。 - 【請求項13】太陽熱温水器が傾斜して設置される場合
には、一つ又は複数の水位調節器並びに逆止弁が、該温
水器の傾斜した配置においても機能するように配置され
ていることを特徴とする、請求項1乃至12のいずれか
に記載の太陽熱温水器。 - 【請求項14】圧力温水の調製のために該温水器の後に
加圧ポンプが配置されていることを特徴とする、請求項
1乃至13のいずれかに記載の太陽熱温水器。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH193392 | 1992-06-19 | ||
CH01933/92 | 1992-06-19 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06174312A true JPH06174312A (ja) | 1994-06-24 |
Family
ID=4221992
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5174918A Pending JPH06174312A (ja) | 1992-06-19 | 1993-06-21 | 一体化した蓄熱槽を有する太陽熱温水器 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5462047A (ja) |
EP (1) | EP0574954A2 (ja) |
JP (1) | JPH06174312A (ja) |
AU (1) | AU665832B2 (ja) |
BR (1) | BR9302405A (ja) |
TR (1) | TR28001A (ja) |
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