JPH03194360A - 太陽熱利用給湯装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱源として太陽熱利用のソーラパネルとヒー
トポンプ等の補助熱源とを併有した給湯装置に関する。

〔従来の技術〕

太陽熱を利用して湯を得る給湯装置が家庭用の給湯シス
テムとして利用されている。この種の給湯装置では、太
陽熱の利用がその日の天候に左右され不安定となる。こ
のため、ソーラパネルに加えて補助熱源として、石油ヒ
ータ、あるいは、ヒートポンプ等を備えた型式の給湯装
置が知られている。このような型式の従来の給湯装置を
第３図に示す。

同図において、符号２１は、例えば家屋の屋根に設置さ
れるソーラパネルを示す。このソーラパネル２１は、給
湯タンク２２とポンプ装置Ｐを介して配管２３によって
接続され、給湯タンク２２の下部に接続された給水管２
４から供給された水は、ソーラパネル２１を通して昇温
され、給湯夕ンク２２に戻った後、給湯タンク２２の上
部に接続された給湯管２５から湯として送り出されるよ
うになっている。この場合、上記給湯タンク２２には、
その内部の上方、給湯管２５に近い位置に、補助熱源と
しての石油ヒータ２６が設けられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような給湯装置では、ソーラパネル
２１、給湯タンク２２とを別々の設置箇所に据え全体と
してのまとまりがなく、これらを配管２３によってシス
テム構成をするため、特に、配管２３が家屋の外観を損
ねる難点がある。また、据付工事が大掛かりとなり、工
１１費用がかさむという難点も指摘されている。さらに
、熱効率の上からも、ソーラパネル２１、給湯タンク２
２との間を湯が流れる間にに熱損失が生ずるという問題
があった。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する
問題点を解消し、給湯装置の据付を家の外観を損ねず簡
便化できるとともに、ソーラパネル、給湯タンク、補助
熱源を適切に配置することによって、熱効率の向上を図
った太陽熱利用給湯装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、補助熱源装置の
上に給湯タンクを設置するとともに、これらが格納され
た本体ハウジングの前面にソーラパネルを一体的に取り
付け、上記給湯タンク内部の最下位の区画にソーラパネ
ルで集熱した熱を放出する第１の放熱器を配設し、その
上位の区画に上記補助熱源装置から導かれた熱を放出す
る第２の放熱器を配設し、最上位の区画を湯の貯湯部と
したことを特徴とするものである。

〔作　用〕

本発明によれば、一体的に集合取付した構造となってい
るので、全体としてまとまりある外観を呈しコンパクト
な構造となる。また、ソーラパネルで集熱した熱エネル
ギーを熱交換する第１放熱器によって給湯タンクの最下
位の水が１次的に暖められ、その上位で補助熱源の第２
放熱器によって２次的に加温されるため、湯の対流に対
応するような無駄のない加温がされる。

〔実施例〕

以下、本発明による太陽熱利用給湯装置の一実施例につ
いて添付の図面を参照して説明する。

第１図において、符号１は、本実施例による太陽熱利用
給湯装置の本体ハウジングを示し、この本体ハウジング
］は、縦断面形状が台形になっており、その傾斜した前
面にソーラパネル２が一体的に取り付けられている。こ
のソーラパネル２の外表面は、ガラスパネル４で被覆さ
れ、その背面の本体部は、熱伝導性の良好なアルミニウ
ム合金を材質とする集熱板３になっている。上記集熱板
３とガラスパネル４の間の中空部には蛇行して走る熱交
換バイブ５がほぼ中央部から下位部にかけて配設されて
いる。この熱交換バイブ５の内部は、例えば、フレオン
等のガス冷媒が通流する。なお、本体ハウジング１の前
面と集熱板３の背面の間には図示しない断熱材が介装さ
れる。

上記本体ハウジング〕の内部下方には、補助熱源として
ヒートポンプ装置６が格納設置されている。このヒート
ポンプ装置６は、その内部にフレオン等のガス冷媒を圧
縮する圧縮機並びに外気の熱を吸熱するための熱交換器
を備えている。

上記ヒートポンプ装置６の上面部には給湯ダ／り７が設
置され、この給湯タンク７の内部に画成された空間を下
位から上位に夫々下段区画８、中段区画９、上段区ｉｉ
！１ｌｌＯに区分した場合、上記最下位の下段区画８に
は、ソーラパネル２からガス冷媒を導き集熱した太陽光
の熱エネルギーを放出する第１の放熱器としてのソーラ
コイル１１が配設される。このソーラコイル１１は、ソ
ーラパネル２内部の熱交換バイブ５と連結管１２、］３
を介して接続されることによって、循環回路をなしてい
る。上記連結管１２は、ソーラコイル１１の入口端１１
ｂと熱交換バイブ５の最上位端とを結び、連結管１３は
、ソーラコイル１１の出口端１１ｂと最下位端の熱交換
バイブ５とを結ぶようになっている。また、上記中段区
画９には、ヒートポンプ装置６からガス冷媒を導く第２
の放熱器としてのヒートポンプコイル］４が配設され、
このヒートポンプコイル１４は連結管１．５．１．６に
よってヒートポンプ装置６と接続されている。このよう
な給湯タンク７には、その下部に給水配管〕７が接続さ
れるとともに、その上部に家屋内に導かれる給湯配管１
８が接続されている。

本実施例による太陽熱利用給湯装置は以上のように構成
されるものであり、次に、その作用並びに効果について
説明する。

第１図に示されるように、太陽熱利用給湯装置は、家屋
の南向きの壁１９の際に設置されるものである。太陽熱
利用給湯装置は、ソーラパネル２、ヒートポンプ装置６
、給湯タンク７とを一体的に集合取付した構成されてい
るので、給水配管１７、給湯配管１８を接続するだけで
済むため、据付工事が簡便になる。また、全体としてコ
ンパクトなまとまりのある外観にすることができるので
、家の外観が損なわれない。ソーラパネル２に壁］９と
デザイン、色調的に合った部材を外装すれば、さらに家
の外観に調和する。

しかして、給水配管エフから水を給湯タンク７に導入し
、この給湯タンク７に水が満杯状態にあるものとする。

ソーラパネル２は、図中、矢印で表す太陽光線をその前
面で受け、太陽光線の有する熱エネルギーを集熱板３で
その全面に亘って吸収する。そのうち、集熱板３におい
て、その熱交換バイブ５が配設された上半分の面で吸熱
した熱はアルミニウム合金を材質とした当該集熱板３を
伝導して熱交換バイブ５を加温するのに寄与する。

こうして、熱交換バイブ５の冷媒が気化し、ガス状態の
冷媒は、連結管１２を介してソーラコイル１１に導入さ
れ、このソーラコイル１１を流れる間に給湯タンク７の
貯留された水のうち下段区画８近辺の水と熱交換を行う
。すなわち、冷媒は液化する際に保有する熱エネルギー
を凝縮熱の態様で放出し、この凝縮熱によって水が昇温
し、対流によって昇温した水は、対流によって中段区画
８、上段区画９に移動する。他方、冷媒は連結管］３を
通って熱交換バイブ５に戻される。

上記の熱交換の過程において、熱エネルギーを吸収して
軽くなった冷媒は、熱交換バイブ５の最上位端からソー
ラコイル］］の入口端１１ａへ導入されて液化した後、
下方に位置する出口端１１ｂから連結管コ３を通って熱
交換バイブ５の最下位端に戻る。従って、特にポンプ等
を循環回路中に設ける必要なく、冷媒は自然に循環する
。

ヒートポンプ装置６が駆動されると、次のようにして給
湯タンク７の水はさらに加温される。すなわち、ヒート
ポンプ装置６の備える蒸発器において、外気から熱エネ
ルギーを取り込んで気化した冷媒は、圧縮機によって圧
搾されて昇温した後、連結管１５を通りヒートポンプコ
イル１４に導入される。このヒートポンプコイル１４を
通流する過程て、冷媒は液化する際に凝縮熱としてその
保有する熱エネルギーを放出し１、これによって、中段
区画９近辺の水がさらに昇温する。液化した冷媒は、連
結管１６を介してヒートポンプ装置６に環流する。この
ヒートポンプ装置６による昇温で湯の温度を５０℃から
６０℃程度まて昇温させることができる。

このように湯の対流を利用して、ソーラコイル１１によ
って１次的に加温した後ヒートポンプコイル１４によっ
て２次的に順次加温することができるように、ソーラコ
イル１１の上方にヒートポンプコイル１４を配設してい
るので、熱エネルギーの利用に無駄がなく、その効率を
向上させることができる。

こうして給湯タンク７内部の上段区画１０には、湯が溜
まることになり、この湯は、適宜、入浴用、台所用とし
て給湯配管１８を介して家屋内に供給される。

次に、本発明による太陽熱利用給湯装置の他の実施例に
ついて、上記第１実施例と同一の構成要素には同一の符
号を付して説明する。第２図において、この第２実施例
による太陽熱利用給湯装置では、給湯タンク７内部の上
段区画１０にヒータ１９を配設している。このようにヒ
ータ１９をさらに補助熱源として最上位に設ければ、ヒ
ートポンプ装置６が故障した時、あるいはまた、ヒート
ポンプ装置６の容量不足のときのバックアップとして機
能させることができる。

なお、以上説明した実施例においては、ソーラパネル２
の中空部に熱交換パイプ５を配設してｄ媒を介して太陽
光と熱交換を行なうように構成したが、これに替えて、
ソーラパネル２の内部に７１を満たして、集熱した太陽
光の熱エネルギーでこの水を昇温させ、ソーラコイル１
１とで形成する閉回路に水を循環させる構成としてもよ
い。こＣ場合にも、速結管１２，１３の位置を上記実施
例と同じにし、自然に水を循環させることができること
はもちろんである。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、補助
熱源装置の上に給湯タンクを設置するとともに、これら
が格納された本体ハウジングの前面にソーラパネルを一
体的に取り付け、上記給湯タンク内部の最下位の区画に
ソーラパネルで集熱した熱を放出する第１の放熱器を配
設し、その上位の区画に上記補助熱源装置から導かれた
熱を放出する第２の放熱器を配設し、最上位の区画を湯
の貯湯部としているので、給湯装置の据付工事を簡便化
できるとともに、装置全体がコンパクトにまとまり家の
外観を損ねない利点がある。また、自然対流を利用して
順次ソーラパネル、補助熱源により無駄なく湯を加温す
るので、熱効率の向上を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による太陽熱利用給湯装置の一実施例を
示した縦断面図、第２図は他の実施例による太陽熱利用
給湯装置の縦断面図、第３図は従来の太陽熱利用給湯装
置の各構成装置の配置をしめした図である。 １・・・本体ハウジング、２・・・ソーラパネル、３・
・・集熱いた、４・・・ガラスパネル、５・・・熱交換
バイブ、６・・・ヒートポンプ装置、７・・・給湯タン
ク、１１・・ソーラコイル、１４・・・ヒートポンプコ
イル、１７・・・給水配管、１８・・・給湯配管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ソーラパネルと補助熱源装置と加温した湯を貯溜する給
   湯タンクとを備えた太陽熱利用給湯装置において、 上記補助熱源装置の上に給湯タンクを設置するとともに
   、これらが格納された本体ハウジングの前面にソーラパ
   ネルを一体的に取り付け、上記給湯タンク内部の最下位
   の区画にソーラパネルで集熱した熱を放出する第１の放
   熱器を配設し、その上位の区画に上記補助熱源装置から
   導かれた熱を放出する第２の放熱器を配設し、最上位の
   区画を湯の貯湯部としたことを特徴とする太陽熱利用給
   湯装置。