(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集熱パネルと、集熱パネルで加温された熱媒と水との熱交換を行なう熱交換部と、集熱パネルと熱交換部間で熱媒を循環駆動させる循環駆動機構と、を配管接続して熱媒の循環経路を形成した太陽熱温水システムにおける配管内エアー抜き機構であり、
該配管内エアー抜き機構は循環駆動機構と兼用して設けられており、
熱媒貯留タンクからの熱媒を一方向にのみ定量吐出して循環経路の配管に熱媒を供給する第１のポンプと、
第１のポンプの近傍であって循環経路の配管に介設されたターボ型の第２のポンプと、
循環経路での熱媒貯留タンクを基準とした往路と復路のそれぞれに介設され経路の開閉を行なう第１、第２開閉バルブと、
第１のポンプと熱媒貯留タンクと復路との配管接続部に設けられた方向切替バルブと、
第２のポンプの往路上り方向に対して上流側の循環経路配管に第１のポンプを配管接続した第１の分岐接続部と、
復路であって復路側の第２開閉バルブの復路上り方向に対して下流側に方向切替バルブを配管接続した第２の分岐接続部と、を含むことを特徴とする太陽熱温水システムにおける配管内エアー抜き機構。
【請求項２】
集熱パネルと、集熱パネルで加温された熱媒と水との熱交換を行なう熱交換部と、集熱パネルと熱交換部間で熱媒を循環駆動させる循環駆動機構と、を配管接続して熱媒の循環経路を形成した太陽熱温水システムにおける配管内エアー抜き方法であり、
循環駆動機構において熱媒貯留タンクからの熱媒を一方向にのみ定量吐出して循環経路の配管に熱媒を供給する第１のポンプと、第１のポンプの近傍であって循環経路の配管に介設され熱交換部の近傍に配置されたターボ式駆動による第２のポンプと、循環経路に介設した複数のバルブと、を用意し、
熱媒貯留タンクからの熱媒を第１のポンプにより循環経路での熱媒貯留タンクを基準とした復路上り方向又は往路上り方向のいずれかの方向に向けて圧送し集熱パネルに熱媒を充填する第１の工程と、
第１の工程後に熱媒貯留タンクからの熱媒を第２のポンプの上流側から循環経路での熱媒貯留タンクを基準とした往路上り方向又は復路上り方向のいずれかの方向であって、第１の工程と逆方向に向けて第１のポンプにより圧送し集熱パネルに熱媒を充填する第２の工程と、
熱媒貯留タンクからの熱媒の供給を遮断し循環経路の往路上り方向または復路上り方向のいずれかの方向に向けて第１ポンプを上流に位置させるように直列に接続した第１ポンプと第２ポンプを循環経路に接続し、第１及び第２のポンプにより熱媒を圧送し循環経路を周回通流させて配管内のエアー抜きを行なう第３の工程と、を含むことを特徴とする太陽熱温水システムにおける配管内エアー抜き方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物屋根面等に設置させた集熱パネルと地上等に配置させた熱交換タンクとを循環する循環経路配管内に不凍液を充填させてその交換熱で供給水を温水に変換して取り出す太陽熱温水システムの配管内エアー抜き機構及び配管内エアー抜き方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
温室効果ガスを主因とする地球温暖化は、「地球上のあらゆる場所において発展を妨げる」(AR4：IPCC第4次評価報告書)ものと予測されており、これが化石燃料使用によるＣＯ２増加が原因であることがほぼ明らかになっている現在、化石代替エネルギーの開発、利用は喫緊の課題といえる。出願人は、特許文献１により集熱器と蓄熱槽の間を配管した循環（集熱）回路に不凍液などを熱媒として用いた密閉式あるいは強制循環式の太陽熱温水システム（ソーラーシステム）を提案し、特に利用時の循環回路内への熱媒の充填方法を示した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３２３４９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図４は、特許文献１の太陽熱温水システムの簡略構成説明図であり、特許文献１の太陽熱温水システムでは、建物の屋根上に設置した集熱パネル１と地上側に設置した蓄熱槽２とを循環経路３を形成するように配管接続し、循環経路３に熱媒を充填して該熱媒を循環経路に介設させた循環駆動機構４により循環駆動させる。図上、１０は熱媒貯留タンク、１２は電磁ポンプ、１４は循環ポンプ、１６は蓄熱槽２内に配置した熱交換器、１８は熱媒貯留タンク１０と電磁ポンプ１２と循環経路との配管接続の方向切替バルブ、２０は循環経路の往路側に介設した開閉弁、２２は循環経路の復路側に介設した開閉弁、２４は熱媒の供給レベルを管理するリザーブタンクである。蓄熱槽２には給水口２６を介して給水される一方、温水取出し口２８は、図示しない分配器等を介して暖房、浴湯、台所給湯設備などに接続されている。
【０００５】
■特許文献１の太陽熱温水システムにおいて、熱媒を循環経路３の配管内に充填する場合、まず、電磁ポンプ１２をスタートとして循環経路３で（１）矢印方向（図上時計回り）、すなわち復路３Ｂ側から熱媒がリザーブタンク２４まで充填される。このとき、復路開閉弁２２は開状態（（１）−Ｏ）、往路開閉弁２０は閉状態（（１）−Ｓ）で方向切替バルブ１８は熱媒貯留タンク１０と電磁ポンプ１２とのみを連通させるように設定されている。■次に、循環経路３で（２）矢印方向（図上反時計回り）、すなわち往路３Ａ側から熱媒がリザーブタンク２４まで充填される。このとき、往路開閉弁２０は開状態（（２）−Ｏ）、復路開閉弁２２は閉状態（（２）−Ｓ）で、方向切替バルブ１８は上記時計回り充填の場合と同様に熱媒貯留タンク１０と電磁ポンプ１２とのみを連通させるように設定されている。■最後に、循環経路３で（３）太矢印方向（図上反時計回り）、すなわち往路側から熱媒がリザーブタンク２４を通過経由し、復路を通流して循環ポンプ１４に戻りさらに吐出される閉回路で熱媒が循環駆動される。このとき、往路開閉弁２０、復路開閉弁２２はともに開状態（（３）−Ｏ）で、方向切替バルブ１８は熱媒貯留タンク１０から電磁ポンプ１２への導入は遮断し、復路３Ｂと電磁ポンプ１２とのみを連通させるように設定されている。
【０００６】
上記の特許文献１の太陽熱温水システムにおいては、循環駆動機構におけるポンプを小型化、低消費電力化し、さらに循環経路内へのエアーの封入を防止しうる効果を有するが、熱媒充填の最終段階における熱媒の閉回路周回駆動の際に電磁ポンプ１２の吐出側と往路３Ａとの配管合流部ｋにおいて、図５に示すように循環ポンプ１４側と電磁ポンプ１２側の両方から同時に熱媒が配管合流部ｋに合流するのでこのｋ部分での圧力損失が大きくなり、このため単位時間あたりの熱媒の圧送流量が小さくなる結果、熱媒充填時のエアー抜き作業時間がかかり作業効率を損なう問題があった。また、配管長さ全体が長くなりさらに熱媒圧送力が小さくなるため配管内のエアー抜き精度にも影響が出てポンプ稼働効率を低下させることも考えられる。
【０００７】
本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱媒強制循環式の
太陽熱温水システムにおける熱媒充填及び配管内エアー抜き作業時の熱媒圧送力を向上させ、確実な配管内エアー抜きと、短時間での配管内エアー抜きを実現し、システム立ち上げ時間を短縮させることのできる太陽熱温水システムにおける配管内エアー抜き機構並びにその配管内エアー抜き方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、集熱パネル１と、集熱パネルで加温された熱媒と水との熱交換を行なう熱交換部１６と、集熱パネル１と熱交換部１６間で熱媒を循環駆動させる循環駆動機構４と、を配管接続して熱媒の循環経路３を形成した太陽熱温水システムにおける配管内エアー抜き機構５であり、該配管内エアー抜き機構５は循環駆動機構４と兼用して設けられており、熱媒貯留タンク１０からの熱媒を一方向にのみ定量吐出して循環経路３の配管に熱媒を供給する第１のポンプ５０と、第１のポンプ５０の近傍であって循環経路３の配管に介設されたターボ型の第２のポンプ６０と、循環経路３での熱媒貯留タンク１０を基準とした往路３Ａと復路３Ｂのそれぞれに介設され経路の開閉を行なう第１、第２開閉バルブ２０、２２と、第１のポンプ５０と熱媒貯留タンク１０と復路３Ｂとの配管接続部１００に設けられた方向切替バルブ１８と、第２のポンプ６０の往路上り方向Ｑに対して上流側の循環経路３配管に第１のポンプ５０を配管接続した第１の分岐接続部４０と、復路３Ｂであって復路側の第２開閉バルブ２２の復路上りＲ方向に対して下流側に方向切替バルブ１８を配管接続した第２の分岐接続部４２と、を含む太陽熱温水システムにおける配管内エアー抜き機構５から構成される。
【０００９】
また、本発明は、集熱パネル１と、集熱パネル１で加温された熱媒と水との熱交換を行なう熱交換部１６と、集熱パネル１と熱交換部１６間で熱媒を循環駆動させる循環駆動機構４と、を配管接続して熱媒の循環経路３を形成した太陽熱温水システムにおける配管内エアー抜き方法であり、循環駆動機構４において熱媒貯留タンク１０からの熱媒を一方向にのみ定量吐出して循環経路３の配管に熱媒を供給する第１のポンプ５０と、第１のポンプの近傍であって循環経路３の配管に介設され熱交換部１６の近傍に配置されたターボ式駆動による第２のポンプ６０と、循環経路に介設した複数のバルブ１８、２０、２２を用意し、熱媒貯留タンク１０からの熱媒を第１のポンプ５０により循環経路３での熱媒貯留タンク１０を基準とした復路上り方向Ｒ又は往路上り方向Ｑのいずれかの方向に向けて圧送し集熱パネル１に熱媒を充填する第１の工程と、第１の工程後に熱媒貯留タンク１０からの熱媒を第２のポンプ６０の上流側から循環経路３での熱媒貯留タンク１０を基準とした往路上り方向Ｑ又は復路上り方向Ｒのいずれかの方向であって、第１の工程と逆方向に向けて第１のポンプ５０により圧送し集熱パネル１に熱媒を充填する第２の工程と、熱媒貯留タンク１０からの熱媒の供給を遮断し循環経路３の往路上り方向Ｑに向けて第１ポンプ５０を上流に位置させるように直列に接続した第１ポンプ５０と第２ポンプ６０を循環経路３に接続し、循環経路３の往路上り方向Ｑに向けて第１及び第２のポンプ５０，６０により熱媒を圧送し循環経路３を通流させて配管内のエアー抜きを行なう第３の工程と、を含む太陽熱温水システムにおける配管内エアー抜き方法から構成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の太陽熱温水システムにおける配管内エアー抜き機構によれば、集熱パネルと、集熱パネルで加温された熱媒と水との熱交換を行なう熱交換部と、集熱パネルと熱交換部間で熱媒を循環駆動させる循環駆動機構と、を配管接続して熱媒の循環経路を形成した太陽熱温水システムにおける配管内エアー抜き機構であり、該配管内エアー抜き機構は循環駆動機構と兼用して設けられており、熱媒貯留タンクからの熱媒を一方向にのみ定量吐出して循環経路の配管に熱媒を供給する第１のポンプと、第１のポンプの近傍であって循環経路の配管に介設されたターボ型の第２のポンプと、循環経路での熱媒貯留タンクを基準とした往路と復路のそれぞれに介設され経路の開閉を行なう第１、第２開閉バルブと、第１のポンプと熱媒貯留タンクと復路との配管接続部に設けられた方向切替バルブと、第２のポンプの往路上り方向に対して上流側の循環経路配管に第１のポンプを配管接続した第１の分岐接続部と、復路であって復路側の第２開閉バルブの復路上り方向に対して下流側に方向切替バルブを配管接続した第２の分岐接続部と、を含む構成であるから、往路と復路それぞれについて開閉弁の切替により第１ポンプから直列配管で集熱パネル側に熱媒供給すると同時に、熱媒貯留タンクからの熱媒供給を遮断したエアー抜き周回駆動時にも第１、第２ポンプを直列接続し、復路側から方向切替バルブへの経路を短縮できるので、熱媒強制循環式の太陽熱温水システムにおける熱媒充填及び配管内エアー抜き作業時の熱媒圧送力を向上させ、確実な配管内エアー抜きと、短時間での配管内エアー抜きを実現し、システム立ち上げ時間を大幅に短縮させることができる。
【００１１】
また、本発明の太陽熱温水システムにおける配管内エアー抜き方法によれば、集熱パネルと、集熱パネルで加温された熱媒と水との熱交換を行なう熱交換部と、集熱パネルと熱交換部間で熱媒を循環駆動させる循環駆動機構と、を配管接続して熱媒の循環経路を形成した太陽熱温水システムにおける配管内エアー抜き方法であり、循環駆動機構において熱媒貯留タンクからの熱媒を一方向にのみ定量吐出して循環経路の配管に熱媒を供給する第１のポンプと、第１のポンプの近傍であって循環経路の配管に介設され熱交換部の近傍に配置されたターボ式駆動による第２のポンプと、循環経路に介設した複数のバルブを用意し、熱媒貯留タンクからの熱媒を第１のポンプにより循環経路での熱媒貯留タンクを基準とした復路上り方向又は往路上り方向のいずれかの方向に向けて圧送し集熱パネルに熱媒を充填する第１の工程と、第１の工程後に熱媒貯留タンクからの熱媒を第２のポンプの上流側から循環経路での熱媒貯留タンクを基準とした往路上り方向又は復路上り方向のいずれかの方向であって、第１の工程と逆方向に向けて第１のポンプにより圧送し集熱パネルに熱媒を充填する第２の工程と、熱媒貯留タンクからの熱媒の供給を遮断し循環経路の往路上り方向に向けて第１ポンプを上流に位置させるように直列に接続した第１ポンプと第２ポンプを循環経路に接続し、循環経路の往路上り方向に向けて第１及び第２のポンプにより熱媒を圧送し循環経路を通流させて配管内のエアー抜きを行なう第３の工程と、を含む構成であるから、熱媒強制循環式の太陽熱温水システムにおける熱媒充填及び配管内エアー抜き作業時の熱媒圧送力を向上させ、確実な配管内エアー抜きと、短時間での配管内エアー抜きを実現し、システム立ち上げ時間を大幅に短縮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る太陽熱温水システムにおける配管内エアー抜き機構の作用兼構成説明図である。
【図２】図１の太陽熱温水システムにおける配管内エアー抜き機構の他の作用兼構成説明図である。
【図３】図１の太陽熱温水システムにおける配管内エアー抜き機構の他の作用兼構成説明図である。
【図４】従来の太陽熱温水システムにおける配管内エアー抜き機構の作用兼構成説明図である。
【図５】図４の配管経路の一部拡大説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態に係る太陽熱温水システムにおける配管内エアー抜き機構について図１〜図３を参照して説明する。本発明の太陽熱温水システムにおける配管内エアー抜き機構は、熱媒強制循環式の太陽熱温水システムにおける熱媒充填作業に伴って行なわれる配管内エアー抜きの機構である。なお、図４の従来の太陽熱温水システム構成と同一部材には同一符号を付して説明する。
【００１４】
図１、２、３において、実施形態の太陽熱温水システムにおける配管内エアー抜き機構５は、集熱パネル１と、集熱パネルで加温された熱媒と水との熱交換を行なう熱交換部（１６）と、集熱パネルと熱交換部間で熱媒を循環駆動させる循環駆動機構４と、を配管接続して熱媒の循環経路３を形成した太陽熱温水システムにおける配管内エアー抜き機構５である。該配管内エアー抜き機構５は循環駆動機構４と一部を兼用して設けられている。
【００１５】
図１において、建物上部の屋根面（図示せず）には公知の集熱管を内蔵させた２個の集熱パネル１ａ、１ｂが互いに連通状態で設置されており、太陽光の照射によりこの集熱管内に充填させた不凍液等の熱媒を加熱させ循環経路３で蓄熱槽２側に循環させる。蓄熱槽２は地上側に設置されており、この蓄熱槽２には下部給水口２６及び上部温水取出し口２８が取り付けられ、図示しない送液管などを接続し、さらに熱源分配器を介して所要の暖房、キッチン給湯、浴湯などの需要源に供給される。集熱パネル１の１つには熱媒のリザーブタンク２４が連通接続して設けられている。このリザーブタンク２４には図示しない大気に連通する空気逃がし孔が設けられるとともに、タンク内の異なる液面高さを検出する複数のセンサが設置されている。
【００１６】
集熱パネル１と蓄熱槽２とは、ポリエチレン製等の配管で連通されて閉回路としての循環経路３を構成している。実施例において、熱媒貯留タンク１０を基準あるいは起点とし、図２の矢示（２）の蓄熱槽２から集熱パネル１側に至る反時計回り経路が循環往路３Ａとされるとともに、熱媒貯留タンク１０を基準あるいは起点とし図１の矢視（１）の第１のポンプ５０から集熱パネル１側に至る時計回り経路が循環復路３Ｂとされる。    
【００１７】
図１において、集熱パネル１と蓄熱槽２間の循環経路３に介在して熱媒の循環駆動機構４が設けられ、該循環駆動機構４は、集熱パネル１で太陽熱を受けて加熱された熱媒が蓄熱槽で熱交換され、冷却された熱媒は再び集熱パネル１に送られて加熱されるサイクルを循環経路３内で実行させ、熱媒を循環駆動させる。
【００１８】
蓄熱槽２内において、配管パイプの一部は複数重に屈曲反転あるいは周回させて熱交換器１６を形成し、下部給水口２６から蓄熱槽２内に導入された水が熱交換器１６で熱交換されて温水化し、上部温水取出し口２８から外部に導出されて利用される。
【００１９】
循環経路３の配管内に充填する熱媒は、例えば、プロピレングリコール等の凝固点が低く、かつ無害の成分の水溶液からなるいわゆる不凍液が用いられる。熱媒はこれに限ることなく、例えば無害の塩類等を混入して凝固点を低くした水溶液からなる不凍液等を用いても良い。
【００２０】
図１〜図３において、循環経路に介設された循環駆動機構４は、熱媒貯留タンク１０と第１のポンプ５０と、第２のポンプ６０と、複数の弁部材１８〜２２と、を備えている。同様に、配管内エアー抜き機構５は、熱媒貯留タンク１０と第１のポンプ５０と、第２のポンプ６０と、複数の弁部材１８〜２２と、を含む。複数の弁部材は、方向切替バルブ１８と、第１開閉バルブとしての往路開閉弁２０と、第２開閉バルブとしての復路開閉弁２２と、を含む。
【００２１】
図において、熱媒貯留タンク１０は、常時、所定量の熱媒を貯留しておき、方向切替バルブ１８を介して連通接続された第１のポンプ５０と循環復路３Ｂとに熱媒を切替供給する。
【００２２】
第１のポンプ５０は、熱媒貯留タンク１０からの熱媒を一方向にのみ定量吐出して循環経路の配管に熱媒を供給する第１のポンプ手段であり、一方向にのみ吐出して逆止弁機能を有し、さらに一定容積空間内の熱媒を定量吐出して小型で比較的高い揚程を保持する容積形ポンプが適用される。具体的には、例えば電磁ポンプなどを用いることができる。容積形ポンプには往復運動又は回転運動により容積変化させて液体を圧送駆動させるものがある。第１のポンプ５０は、方向切替バルブ１８を経由して受けた熱媒を常時第２のポンプ６０の循環復路３Ｂ側にのみ圧送する。詳細には、この第１ポンプとしての電磁ポンプは、例えば入口と出口を有する通水管路にオリフィスを設け、通水管路の中間部に交差方向に駆動部ケーシングを連通接続し、このケーシング内にバネ付勢された進退移動体機構を設けさらにこのケーシングに電磁ソレノイドを設け、通水管路に入口から出口方向へのみ液体が通流し、逆方向への通流を遮断するような弁機構を設け、電磁力により高速で進退移動体を進退方向に移動させることにより通水管路の不凍液等の液体をオリフィスを介して所定の吐出方向に高い噴射圧で吐出させる公知の電磁ポンプが用いられる。実施形態の電磁ポンプは、以上のような簡単な構成であり、吐出力が大きいので小型、低コストでありながら、液体の圧送等には揚水（液）力が大きく、小型のものでも５０ｍ程度の揚程に対しても簡単に液体圧送が可能である。
【００２３】
第２のポンプ６０は、熱媒を循環駆動させる循環ポンプであり、循環経路３の配管に介設されている。実施形態において第２のポンプ６０は、羽根車の回転により液体に推進力を与えて両側接続方向に液体を通流させるターボ型ポンプであり詳しくは、例えば軸流あるいは斜流ポンプで構成されている。図に示すように、第２のポンプ６０は、蓄熱槽２と第１のポンプ５０との中間位置での経路配管に介設されており、第１ポンプ５０を基準とした循環往路３Ａの往路上り方向に対して蓄熱槽２よりも上流側に設置されている。第２のポンプは、液体吐出量が大きく連続流で液体を駆動させることができるが、吸い上げ・押し上げ揚程は比較的低く、負荷によって流量が大きく変動する。
【００２４】
したがって、本実施形態のように住宅の北面側に蓄熱槽を設置し南面の屋根に設置した集熱パネルと閉回路により循環経路を形成した配管の場合には、ある程度の揚程があり、また経路が長くなるので配管の圧力損失もあって揚程に対応した充分な熱媒液の吐出量と吐出圧を保持し、さらに吐出駆動体に一方向吐出力を有する駆動機構が必要とされる。本実施形態においては、逆止機能を有する電磁ポンプからなる第１のポンプ５０が確実な吐出機能を行ない、さらに第２のポンプ６０が吐出量を保持して確実に熱媒液を循環駆動させる。
【００２５】
そして、閉回路を形成する循環経路３の一部に蓄熱槽２と第２のポンプ６０とが直列に連通配置され、第２のポンプ６０の他端配管側は、直列配管接続された方向切替バルブ１８と第１のポンプ５０の経路３０ａと、復路開閉弁２２を設置した経路３０ｂと、が並列接続されたその１つの並列接続の結合部と配管で連通接続されている。経路３０ａと経路３０ｂとの並列接続の他の結合部は循環復路３Ｂに配管接続されている。
【００２６】
本発明において、特徴的なことは、第１ポンプ５０と第２ポンプ６０とは往路３Ａでの第２ポンプ６０の上流側経路で第１分岐接続部４０において管路接続されるとともに、熱媒貯留タンク１０と第１のポンプ５０に接続される方向切替バルブ１８はこれと並列接続した復路開閉弁２２よりも復路上り方向に対して下流側の第２分岐接続部４２において接続されていることである。これによって、熱媒貯留タンク１０から、方向切替バルブ１８、第１ポンプ５０、第１分岐接続部４０、復路開閉弁２２から集熱パネル１に至る第１の熱媒充填態様と、熱媒貯留タンク１０から、方向切替バルブ１８、第１ポンプ５０、第１分岐接続部４０、第２ポンプ６０、熱交換器１６、往路開閉弁２０から集熱パネル１に至る第２の熱媒充填態様と、第１ポンプ５０から、第１分岐接続部４０、第２ポンプ６０、熱交換器１６、往路開閉弁２０、集熱パネル１、第２分岐接続部４２、方向切替バルブ１８から第１ポンプ５０の周回循環を行なう第３の熱媒充填態様と、を行なうことができる。この際、第３の熱媒充填態様で配管内のエアー抜きを行なうが、大きな吐出源となる第１のポンプによる最終のエアー抜き工程において、従来のように第１ポンプと第２ポンプを並列に接続して、復路から還流する熱媒を第１、第２の両方のポンプに分岐供給して第２ポンプの下流側で合流することによる流路損失を生じることがない。すなわち、図３に示すように復路から還流する熱媒は、第２分岐接続部４２から方向切替バルブ１８、第１ポンプ５０、第１分岐接続部４０、第２ポンプ６０、熱交換器１６、往路開閉弁２０のように熱媒の分岐、合流を生じることなく、第１、第２ポンプ５０，６０を直列連通で通流するから圧力損失を大幅に小さくすることができる。実機テストでは、従来方法で２０分程度要していた熱媒充填作業は、さらに確実なエアー抜き精度を保持しつつ４分程度で作業を完了することができた。
【００２７】
次に、図を参照しつつ実施形態の配管内エアー抜き機構の作用を配管内エアー抜き方法とともに、説明する。本実施形態の太陽熱温水システムにおける配管内エアー抜き作業は熱媒の循環経路配管内への充填作業に伴い、蓄熱槽２が設置された地上と集熱パネル１との高低差と壁面や屋根面の迂回曲折などにより熱媒充填時に下方に湾曲した配管部分などにおいて配管内にエアーを滞留させ、これが理由でポンプによる熱媒の輸送機能を低下させ、ひいては温水生成機能を損なう問題から、熱媒充填と同時にその充填作業の最終段階において行なわれる。すなわち、まず循環経路配管内への熱媒充填を行い、その後熱媒の補給を絶って循環経路内全体に熱媒を所要時間循環駆動させる際に配管内エアー抜きを行なう。
【００２８】
図１は熱媒貯留タンクを基準とした復路上り方向に向けて集熱パネル１のリザーブタンク２４に熱媒を圧送充填する経路（復路充填）を太線で示している。図２は、熱媒貯留タンクを基準とした往路上り方向に向けて集熱パネル１のリザーブタンク２４に熱媒を圧送充填する経路（往路充填）を太線で示している。図３は、熱媒貯留タンク１０の供給を止め、第１のポンプ５０を起点とした往路上り方向に向けて熱媒を圧送充填し、集熱パネル１から方向切替バルブ１８を経由して第１のポンプに戻る工程を循環する経路を太線で示している。
【００２９】
図１の熱媒の復路充填工程が第１の工程とされ、この工程を行なう際は、方向切替弁１８は、熱媒貯留タンク１０と第１ポンプ５０とのみ（ｈ−ｉ経路）を連通するように設定される。このとき、復路開閉弁２２は、開弁セットされるとともに往路開閉弁２０は、閉弁されている。この状態で電磁ポンプ等からなる第１のポンプ５０を駆動すると、熱媒は
熱媒貯留タンク１０、方向切替バルブ１８、第１のポンプ５０、第１分岐接続部４０、復路開閉弁２２を通って集熱パネル１のリザーブタンク２４に圧送される。リザーブタンク２４の１つの液面レベルセンサが往路側熱媒通流接続口に溢流しない液面高さを検知すると、図示しないコントローラからの停止信号により第１のポンプ５０が停止し、これによって、復路の熱媒充填作業を完了する。
【００３０】
次に、図２の熱媒の往路充填工程が第２の工程とされ、この工程を行なう際は、方向切替弁１８は、第１の工程と同様、熱媒貯留タンク１０と第１ポンプ５０とのみ（ｈ−ｉ経路）を連通するように設定される。このとき、復路開閉弁２２は、閉弁セットされるとともに往路開閉弁２０は、開弁されている。この状態で電磁ポンプ等からなる第１のポンプ５０を駆動すると、熱媒は熱媒貯留タンク１０、方向切替バルブ１８、第１のポンプ５０、第１分岐接続部４０、自由流路状態にセットした第２のポンプ６０、熱交換器１６、往路開閉弁２０を通って集熱パネル１のリザーブタンク２４に圧送される。このように、第２の工程では、熱媒貯留タンクからの熱媒を第２のポンプの上流側から循環経路での熱媒貯留タンクを基準とした往路上りＱ方向に向けて第１のポンプにより圧送し集熱パネルに熱媒を充填する。リザーブタンク２４の他の液面レベルセンサが復路側熱媒通流接続口に溢流しない液面高さを検知すると、図示しないコントローラからの停止信号により第１のポンプ５０が停止し、これによって、復路の熱媒充填作業を完了する。リザーブタンク２４内でこのように復路側と往路側を別に駆動しそれぞれの液面レベルを検出して熱媒液の合流や溢流を起こさないようにすることにより空気を包含した泡などを生じさせないようにし、これらが配管内に循環されて滞留させることがないようにしている。
【００３１】
次に、上記図１、図２により循環経路の配管に熱媒が充填された状態で熱媒を周回駆動させる図３の熱媒の循環駆動工程が第３の工程とされ、この工程を行なう際は、方向切替弁１８は、（ｉ−ｊ経路）のみを連通させて熱媒貯留タンク１０からの第１ポンプ５０への供給は遮断される。このとき、復路開閉弁２２は、閉弁セットされるとともに往路開閉弁２０は、開弁されている。この状態で電磁ポンプ等からなる第１のポンプ５０及び第２のポンプを共に駆動すると、熱媒は第１のポンプ５０、第１分岐接続部４０、第２のポンプ６０、熱交換器１６、往路開閉弁２０、集熱パネル１の循環往路３Ａを経由し、リザーブタンク２４から循環復路３Ｂを通って第２分岐接続部４２において、方向切替バルブ１８側に流れ、第１ポンプ５０に戻る周回の循環経路Ｔを反復周回駆動される。この第３の工程では、高吐出の第１ポンプ５０は比較的大流量の第２ポンプと直列配管状態で同時に駆動されるから、大きな吐出力と輸送力により熱媒を搬送駆動させる上に、第１、第２ポンプの直列配管接続により流体の抵抗損失が大幅に軽減される。この結果、配管への熱媒充填作業を短時間に終了し、同時に配管の屋根面付近などでの気泡やエアー滞留がなくなり、温水生成機能を保持することが可能である。
【００３２】
なお、上記の実施形態では、経路の反時計回り方向を往路とし、時計回り方向を復路としているが、これは熱媒貯留タンク１０を基準として反時計回りか、時計回りかで仮に設定したもので、逆に実施形態の反時計回り方向を復路とし、時計回り方向を往路として熱媒通流経路を設定してもよい。また、熱媒充填の順序も実施形態と逆に最初に往路側を充填し、次に復路を充填し、最後のエアー抜きの循環方法も復路回りで循環させてもよい。なお、実施形態のように、図上では復路は直接に集熱パネルのリザーブタンクに接続しているのに対し、往路は、熱交換器や集熱パネル自体がリザーブタンクに到達する前に設置されているので、圧力損失が高く、その点で実施形態のように充填順序を行なうことにより、最初に損失のない管路で充分に熱媒を配管内に充填できるから、充填精度や作業時間短縮により有利である。
【００３３】
上記のように、第１ポンプ５０を第２ポンプ６０の往路上流側で循環経路３にＴ字状に分岐接続するとともに、方向切替バルブ１８の一端側を復路下流側で循環経路３にＴ字状に分岐接続しているから、熱媒の配管への充填作業の最終仕上げにおけるエアー抜き作業を短時間に、しかも精度良く行なうことができる。
【００３４】
本発明の太陽熱温水システムにおける配管内エアー抜き機構及びその方法は、上記した実施態様の構成のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の本質を逸脱しない限りにおいて任意に改変してもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１  集熱パネル
２  蓄熱槽
３  循環経路
３Ａ  循環往路
３Ｂ  循環復路
５  配管内エアー抜き機構
１０  熱媒貯留タンク
１６  熱交換器
１８  方向切替バルブ
２０  往路開閉弁
２２  復路開閉弁
４０  第１分岐接続部
４２  第２分岐接続部
５０  第１のポンプ
６０  第２のポンプ
１００  配管接続部
Ｑ  往路上り方向
Ｒ  復路上り方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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