(57)【要約】【課題】熱効率の良好な貯湯タンクと膨張タンクとの構造を有する太陽熱給湯システムを提供する。【構成】太陽熱を集熱する太陽熱集熱パネル１４と、前記太陽熱集熱パネル１４で集熱した熱を貯熱して熱回路を循環する不凍液３と、前記熱回路で前記不凍液３と熱交換する熱交換器１２と、前記熱交換器１２を内設する貯湯タンク１１と、前記熱回路で前記不凍液３を貯留して前記熱回路の内部圧力を調整する膨張タンク１１と、を備えてなる太陽熱給湯システムにおいて、前記貯湯タンク１１の下部に前記膨張タンク１を熱伝導可能なように接触させて設置している。【選択図】  図２
2004340394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽熱を集熱する太陽熱集熱パネルと、前記太陽熱集熱パネルで集熱した熱を貯熱して熱回路を循環する不凍液と、前記熱回路で前記不凍液と熱交換する熱交換器と、前記熱交換器を内設する貯湯タンクと、前記熱回路で前記不凍液を貯留して前記熱回路の内部圧力を調整する膨張タンクと、を備えてなる太陽熱給湯システムにおいて、前記貯湯タンクの下部に前記膨張タンクを熱伝導可能なように接触させて設置してなることを特徴とする太陽熱給湯システム。
【請求項２】
前記貯湯タンクの底面と前記膨張タンクの上面とを略全面で接触させたことを特徴とする請求項１記載の太陽熱給湯システム。
【請求項３】
前記貯湯タンクと前記膨張タンクとが、ともに略同じ外径の円筒形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２の太陽熱給湯システム。
【請求項４】
前記貯湯タンクと前記膨張タンクとをあわせたものを断熱材で覆ってなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の太陽熱給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽熱を利用する太陽熱給湯システムに関するものである。詳しくは、集熱した太陽熱を貯熱する不凍液を貯留する膨張タンクと給湯用の貯湯タンクを備える太陽熱給湯システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
太陽熱を集熱して家庭や事務所等の給湯に用いる太陽熱給湯システムは、図３に示すように、太陽熱を集熱する太陽熱集熱パネルと、この熱を貯熱して熱回路を循環する不凍液３（熱媒）と、この熱回路で不凍液３と熱交換する熱交換器１２と、これを内設する貯湯タンク１１と、熱回路で不凍液３を貯留して熱回路の内部圧力を調整する膨張タンク１とを備えている。そして、熱交換器１２で熱交換されて、温度が上昇した家庭用水が、温水として使用されている。この熱回路を有する太陽熱給湯システムは、家庭用水を直接に太陽熱集熱パネル１４で暖めるシステムと比べると、太陽熱集熱パネル１４での集熱効率が高く、この内部に湯垢が溜まりにくくて、長期間に渡って劣化しないという点で優れている。
【０００３】
ここで、熱回路が密閉系であると、不凍液３は温度変化により体積が変化すると、熱回路の内部圧力が変化して、これを構成する配管１６等に大きな応力が発生して、これらが破損するおそれがある。そこで、この応力を緩和させるために、熱回路に不凍液３を貯留する膨張タンク１を設けて、この内部圧力が変化しないように調整がなされている。つまり、この膨張タンク１の上部は空気溜め２となっていて、不凍液３の液面が変化できる構造になっている。このことにより、熱回路の内部圧力が一定に保たれるようになっている。この膨張タンクの構造が、実開平５−８７４６５号公報や実開昭６３−３４９６０号公報に開示されている。
【０００４】
【実用新案文献１】
実開平５−８７４６５号公報（第６−８頁、図１）
【０００５】
【実用新案文献２】
実開昭６３−３４９６０号公報（第６−９頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
実開平５−８７４６５号公報や実開昭６３−３４９６０号公報に開示されている膨張タンクは、図３に示すように、貯湯タンク１１と別に設置されている構造になっている。このため、膨張タンク１に貯えられている不凍液３の熱は、外部に放熱することになり、この結果として、この温度が低下して蓄えられていた熱エネルギーを損失していた。
【０００７】
本発明は、かかる事由に鑑みてなしたもので、その目的とするところは、熱効率の良好な貯湯タンクと膨張タンクとの構造を有する太陽熱給湯システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、太陽熱を集熱する太陽熱集熱パネルと、前記太陽熱集熱パネルで集熱した熱を貯熱して熱回路を循環する不凍液と、前記熱回路で前記不凍液と熱交換する熱交換器と、前記熱交換器を内設する貯湯タンクと、前記熱回路で前記不凍液を貯留して前記熱回路の内部圧力を調整する膨張タンクと、を備えてなる太陽熱給湯システムにおいて、前記貯湯タンクの下部に前記膨張タンクを熱伝導可能なように接触させて設置してなることを特徴としている。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１の構成において、前記貯湯タンクの底面と前記膨張タンクの上面とを略全面で接触させたことを特徴としている。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２の構成において、前記貯湯タンクと前記膨張タンクとが、ともに略同じ外径の円筒形状であることを特徴としている。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかの構成において、前記貯湯タンクと前記膨張タンクとをあわせたものを断熱材で覆ってなることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図１、２に基づいて説明する。図１に示すように、貯湯タンク１１は、高背の円筒形状をしていて、内部には、温水化するための家庭用水が貯留されている。また、内部には、配管をコイル状に形成した熱交換器１２が設置されている。この貯湯タンク１１の側面板の材料には、ステンレス板等の高強度で錆びにくい金属板が使用されている。また、膨張タンク１は、貯湯タンク１１と比べると低背であり、貯湯タンク１１と同じ外径をしている円筒形状をしている。そして、貯湯タンク１１の底面は、膨張タンク１の上面と全面で接触するように設置されている。また、膨張タンク１の内部は、不凍液３が貯留されているとともに、上部は、圧力が略一定に保たれるように、空気溜め２となっている。また、ここに溜められている空気は、側面上部に設けられている空気出入口７を通じて圧力が大気圧に保たれている。また、膨張タンク１の底面には、不凍液３の熱回路からの不凍液入口５及び熱回路への不凍液出口６が設けられている。この膨張タンク１の側面板の材料にも、ステンレス板等の高強度で錆びにくい金属板が使用されている。ここで、不凍液３は、太陽熱集熱パネル１４の部分で集熱された熱を効率よく伝える熱媒としての働きと、冬季に外気温度が下がっても、凍結することのない機能とを有している。通常は、エチレングリコールのような液体が使用されている。また、貯湯タンク１１と膨張タンク１をあわせたものの全体をロックウールのような断熱材１３で覆っている。
【００１３】
本実施形態の貯湯タンク１１と膨張タンク１の機能を主として、この太陽熱給湯システムの動作を以下に説明する。建物の屋根上に設置されている太陽熱集熱パネル１５で集熱されて温度が上昇した不凍液３は、循環ポンプ１５によって、配管１６、熱交換器１２、膨張タンク１等から構成される熱回路の内部を循環する。不凍液３は、貯湯タンク１１に内設されている熱循環器で、家庭内で湯として使用される家庭用水と熱交換されることにより、家庭用水が暖められる。ここで、温度が上昇した家庭用水は、そのまま、湯としてすぐに使用されることもあるが、通常は、貯湯タンク１１の内部に貯留されていて、必要なときに使用される。したがって、貯湯タンク１１には、通常は、一定量以上の温水が貯留されている。
【００１４】
一方、家庭用水熱交換されて、温度が低下した不凍液３は、貯湯タンク１１の外部に出た後、配管１６を通って膨張タンク１へと入る。そして、膨張タンク１を出た後、配管１６を通って、太陽熱集熱パネル１４に戻り、ここで再び温度が上昇する。このようにして、不凍液３は、熱回路を循環することにより、太陽熱集熱パネル１４で集熱した熱を用いて、家庭用水の温度を上昇させている。ここで、前述したように、膨張タンク１の上部には、空気溜め２が設けられていて、ここの空気は、空気出入口７を通して、大気につながっている。このために、不凍液３の温度が変化することにより、膨張タンク１の不凍液３の水位が変化しても、膨張タンク１の内部の空気溜め２は略大気圧を保持しており、この結果として、不凍液３の圧力も一定に保持されている。
【００１５】
また、貯湯タンク１１の底面と膨張タンク１の上面が全面で接触している構造になっているので、膨張タンク１から貯湯タンク１１へと熱伝導が容易に起り易い構造になっている。特に、高温である不凍液３を貯留する膨張タンク１の上部に、低温である家庭用水を貯留する貯湯タンク１１が配置されているので、両者の間で、熱移動を生じやすい。つまり、従来のように、膨張タンクが貯湯タンクと別に設置されている構造の場合には、膨張タンクに貯えられている不凍液の熱は、外部に放熱していくのみであったのに対して、本実施形態では、膨張タンク１と貯湯タンク１１との間でも不凍液３と家庭用水との間で熱交換が行われることにより、熱効率が向上している。
【００１６】
また、貯湯タンク１１と膨張タンク１とが、ともに同じ外径の円筒形状をしていて、貯湯タンク１１の底面と膨張タンク１の上面とが全面で接触しているので、構造的にも貯湯タンク１１の支持が容易となり、強度が向上するとともに、外観も凹凸がなくすっきりしていて、見栄えがよくなる。
【００１７】
さらに、貯湯タンクと膨張タンクとを断熱材１３で覆っているので、熱が外部に拡散しにくく、放熱しにくい構造となっている。特に、両タンクの全体を覆っているので、それぞれを別々に覆うよりも、断熱材１３の使用量も少なくてすみ、取り付けの作業も容易となる。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１に係る発明は、太陽熱を集熱する太陽熱集熱パネルと、前記太陽熱集熱パネルで集熱した熱を貯熱して熱回路を循環する不凍液と、前記熱回路で前記不凍液と熱交換する熱交換器と、前記熱交換器を内設する貯湯タンクと、前記熱回路で前記不凍液を貯留して前記熱回路の内部圧力を調整する膨張タンクと、を備えてなる太陽熱給湯システムにおいて、前記貯湯タンクの下部に前記膨張タンクを熱伝導可能なように接触させて設置してなることを特徴としているので、膨張タンクから貯湯タンクへの熱伝達が容易となり、熱効率が向上する。
【００１９】
請求項２に係る発明は、請求項１の構成において、前記貯湯タンクの底面と前記膨張タンクの上面とを略全面で接触させたことを特徴としているので、請求項１の効果に加え、膨張タンクから貯湯タンクへの熱伝達が著しくなり、熱効率がさらに向上する。
【００２０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２の構成において、前記貯湯タンクと前記膨張タンクとが、ともに略同じ外径の円筒形状であることを特徴としているので、請求項１又は請求項２の効果に加え、貯湯タンクの支持が容易となり、構造的に強くなるとともに、外観も凹凸がなくすっきりしていて、見栄えがよくなる。
【００２１】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかの構成において、前記貯湯タンクと前記膨張タンクとをあわせたものを断熱材で覆ってなることを特徴としているので、請求項１乃至請求項３の効果に加え、熱が外部に拡散しにくく、放熱が抑制されて熱効率が向上する。また、両タンクの全体を覆っているので、それぞれを別々に覆うよりも、断熱材の使用量も少なくてすみ、取り付けの作業も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る膨張タンク構造の全面図である。
【図２】実施形態に係る太陽熱給湯システムと膨張タンクを示す構成図である。
【図３】従来の太陽熱給湯システムと膨張タンクを示す構成図である。
【符号の説明】
１              膨張タンク
２              空気溜め
３              不凍液
５              不凍液入口
６              不凍液出口
７              空気出入口
１１            貯湯タンク
１２            熱交換器
１３            断熱材
１４            太陽熱集熱パネル
１５            循環ポンプ
１６            配管
【図１】
2004340394.tif 000003
【図２】
2004340394.tif 000004
【図３】
2004340394.tif 000005