(57)【要約】【課題】熱媒の蒸発による流出減少を抑制し、温水生成機能を長期間維持するとともにランニングコストの低減を図れる太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置を提供する。【解決手段】熱媒の循環回路２４中に介設した集熱器２０を用いて太陽熱により加熱された熱媒と水との熱交換を介して温水を取得する太陽熱温水システム１２において、内部Ｓにおいて熱媒を通流可能とするように循環回路２４の途中に介設され、熱による熱媒自体の膨張又は収縮変化を吸収する熱媒調整タンク１４と、熱媒調整タンク１４内と熱媒通流の閉回路５０を形成するように熱媒調整タンク１４と並列接続されて熱媒調整タンク１４から熱媒蒸気を導入させつつ外気との熱交換で熱媒蒸気を冷却させて熱媒調整タンク１４に還流させる冷却器１６を含む冷却装置１８と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒の循環回路中に介設した集熱器を用いて太陽熱により加熱された熱媒と水との熱交換を介して温水を取得する太陽熱温水システムにおいて、
内部において熱媒を通流可能とするように循環回路の途中に介設され、熱による熱媒自体の膨張又は収縮変化を吸収する熱媒調整タンクと、
熱媒調整タンク内と熱媒通流の閉回路を形成するように熱媒調整タンクと並列接続されて熱媒調整タンクから熱媒蒸気を導入させつつ外気との熱交換で熱媒蒸気を冷却させて熱媒調整タンクに還流させる冷却器を含む冷却装置と、を備えたことを特徴とする太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置。
【請求項２】
冷却器は、熱媒調整タンクからの熱媒の導入管と、熱媒調整タンクへの熱媒の還流管とによりそれぞれ入口と出口で接続された中空箱体からなることを特徴とする請求項1記載の太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置。
【請求項３】
冷却器には、入口から出口に向けた熱媒蒸気の流れ方向について左右蛇行、上下反転流れを生成する冷却時間保持機構が設けられていることを特徴とする請求項２記載の太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置。
【請求項４】
冷却時間保持機構は、中空箱体内の天壁から高さ方向中間位置まで垂下された邪魔板であって、底壁とそれぞれの下端との間に熱媒蒸気の流れ方向について直状に連通する通路を形成するように設けられ、それぞれ流れ方向に列状に設けられた複数の邪魔板を含むことを特徴とする請求項３記載の太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置。
【請求項５】
複数の邪魔板は、熱媒蒸気の流れ方向について左右蛇行、上下反転の熱媒蒸気の流れを生成するように水平断面で対向壁面からの差違え対向、縦断面で天壁からの垂下支持、の態様で取り付けられていることを特徴とする請求項４記載の太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置。
【請求項６】
熱媒調整タンクと冷却装置とで形成される熱媒の閉回路は、熱媒の循環回路における熱媒調整タンク内の熱媒の通流方向とは無関係に、常に閉回路での熱媒の流れを一方向とさせるように熱媒調整タンク内の高位置に設けた熱媒の取出口と、熱媒調整タンク内の低位置に設けた熱媒の戻し口と、を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置。
【請求項７】
冷却器への導入管に一端が連通し熱媒調整タンクの壁を貫通して他端が熱媒調整タンク内の天壁近傍に延長され、天壁とは間隙を有して配置された取出口を有する収集管が設けられていることを特徴とする請求項６のいずれかに記載の太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置。
【請求項８】
収集管は、熱媒高温蒸気捕集用曲がり部を有することを特徴とする請求項７記載の太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置。
【請求項９】
熱媒調整タンクの周囲を覆うカバーケースを有するとともに、
冷却器の一部を外気に露出させた状態でカバーケースに組み付けたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置。
【請求項１０】
冷却器は、金属板で形成された偏平状中空箱体からなることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置。
【請求項１１】
熱媒調整タンクは、建物上部であって循環回路の高位置部分に設置されたことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集熱器で太陽熱により加熱される熱媒を循環させて熱媒と水と熱交換を行わせて温水を生成する太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽熱温水システムは、太陽熱により水を温めて温水を生成する自然エネルギー利用機器であり、動作時に化石燃料を不要とし温室効果ガスの排出が無いうえ、エネルギー変換効率が高く経済的であることから、装置の導入が推進されている。太陽熱温水システムは、建物の屋根にパネル等からなる集熱器を設置しておき、集熱器と貯湯タンクとの間で水を対流により自然循環又はポンプにより強制循環させることで該水を温める直接加熱方式のものや、本出願人が先に出願した特許文献１にも開示されるように集熱器と貯湯タンクとの間でポンプにより不凍液等の熱媒を強制循環させつつ熱媒の熱を貯湯タンク内の水と熱交換して水を温める間接加熱方式のものが知られている。
【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】
特許文献１に開示された太陽熱温水システムは、集熱パネルと、熱交換タンクと、を循環パイプで連通させて循環回路を構成し、循環パイプを連通する熱交換部を熱交換タンク内に配置させ、熱媒を該循環パイプ内に循環させて熱交換部を介して該熱交換タンク内に供給した水を温水として取り出すものである。さらに、集熱パネルに熱媒の供給レベルを管理する上部タンクが連通設置され、かつこの上部タンクには大気に連通する空気逃がし孔が設けられている。この上部タンクの空気逃がし孔により、熱媒を循環回路内へ充填する際に気泡等の空気が循環回路内に滞留するのを防止でき、空気を確実に排気して熱媒による温水生成機能を確実に保持できるようになっている。不凍液等の熱媒を利用したシステムでは凍結のおそれがなく寒冷地でも実用できる点で有利であるが、例えば、夏季のように日差しが強い場合には、熱媒が短持間で高温に加熱されすいので、早期に温水を生成できる反面、高温に加熱された熱媒が循環回路内で保持されて上部タンク内で蒸発しやすい。従来では、その上部タンク内で蒸発した熱媒蒸気はそのまま空気逃がし孔を介して外部へ出てしまう構成であることから熱媒が次第に減少し、温水生成機能を保持できるように適切な量の熱媒を循環回路内へ補給する必要があった。特に夏季等では循環回路内への熱媒の補給間隔が短くなることから、補給作業の手間がかかるとともに、熱媒の補給コストもかかっていた。
【０００５】
本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その一つの目的は、太陽熱で加熱される熱媒を循環させることにより水と熱交換して温水を生成する太陽熱温水システムにおいて、熱媒が蒸発により循環回路から減少するのを抑制して熱媒の量を保持し、該システムでの温水生成機能を長期間維持するとともに稼働コストの低減を図れる太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、熱媒の循環回路２４中に介設した集熱器２０を用いて太陽熱により加熱された熱媒と水との熱交換を介して温水を取得する太陽熱温水システム１２において、内部Ｓにおいて熱媒を通流可能とするように循環回路２４の途中に介設され、熱による熱媒自体の膨張又は収縮変化を吸収する熱媒調整タンク１４と、熱媒調整タンク１４内と熱媒通流の閉回路５０を形成するように熱媒調整タンク１４と並列接続されて熱媒調整タンク１４から熱媒蒸気を導入させつつ外気との熱交換で熱媒蒸気を冷却させて熱媒調整タンク１４に還流させる冷却器１６を含む冷却装置１８と、を備えたことを特徴とする太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置１０から構成される。
【０００７】
また、冷却器１６は、熱媒調整タンク１４からの熱媒の導入管５２と、熱媒調整タンク１４への熱媒の還流管５４とによりそれぞれ入口５８と出口６０で接続された中空箱体５６からなることとしてもよい。
【０００８】
また、冷却器１６には、入口５８から出口６０に向けた熱媒蒸気の流れ方向ＦＬについて左右蛇行、上下反転流れ（Ｆ１、Ｆ２）を生成する冷却時間保持機構６６が設けられていることとしてもよい。
【０００９】
また、冷却時間保持機構６６は、中空箱体５６内の天壁５６ｃから高さ方向中間位置まで垂下された邪魔板６８であって、底壁５６ｄとそれぞれの下端５８Ｌとの間に熱媒蒸気の流れ方向について直状に連通する通路７０を形成するように設けられ、それぞれ流れ方向に列状に設けられた複数の邪魔板６８を含むこととしてもよい。
【００１０】
その際、複数の邪魔板６８は、熱媒蒸気の流れ方向について左右蛇行、上下反転の熱媒蒸気の流れを生成するように水平断面で対向壁面（５６ａ、５６ｂ）からの差違え対向、縦断面で天壁５６ｃからの垂下支持、の態様で取り付けられていることとしてもよい。
【００１１】
また、熱媒調整タンク１４と冷却装置１８とで形成される熱媒の閉回路５０は、熱媒の循環回路２４における熱媒調整タンク１４内の熱媒の通流方向とは無関係に、常に閉回路５０での熱媒の流れを一方向とさせるように熱媒調整タンク１４内の高位置に設けた熱媒の取出口４４と、熱媒調整タンク１４内の低位置に設けた熱媒の戻し口４６と、を含むこととしてもよい。
【００１２】
また、冷却器１６への導入管５２に一端が連通し熱媒調整タンク１４の壁（１４５ｂ）を貫通して他端が熱媒調整タンク１４内の天壁１４Ｕ近傍に延長され、天壁１４Ｕとは間隙を有して配置された取出口４４を有する収集管７２が設けられていることとしてもよい。
【００１３】
また、収集管７２は、熱媒高温蒸気捕集用曲がり部７６を有することとしてもよい。
【００１４】
また、熱媒調整タンク１４の周囲を覆うカバーケース４２を有するとともに、冷却器１６の一部を外気に露出させた状態でカバーケース４２に組み付けたこととしてもよい。
【００１５】
また、冷却器１６は、金属板で形成された偏平状中空箱体５６からなることとしてもよい。
【００１６】
また、熱媒調整タンク１４は、建物上部であって循環回路２４の高位置部分に設置されたこととしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置によれば、熱媒の循環回路中に介設した集熱器を用いて太陽熱により加熱された熱媒と水との熱交換を介して温水を取得する太陽熱温水システムにおいて、内部において熱媒を通流可能とするように循環回路の途中に介設され、熱による熱媒自体の膨張又は収縮変化を吸収する熱媒調整タンクと、熱媒調整タンク内と熱媒通流の閉回路を形成するように熱媒調整タンクと並列接続されて熱媒調整タンクから熱媒蒸気を導入させつつ外気との熱交換で熱媒蒸気を冷却させて熱媒調整タンクに還流させる冷却器を含む冷却装置と、を備えたことから、太陽熱により熱媒が高温に加熱されて熱媒調整タンク内で蒸発しやすい状態であっても、その蒸発した熱媒蒸気をそのまま外気に逃がすことなく、熱媒蒸気を冷却して液化して再び熱媒調整タンク内に戻すことで、蒸発による熱媒の早期減少を良好に抑制して熱媒量を保持することができる。その結果、例えば、夏季等の日差しが強い時期であっても頻繁に熱媒を補給する必要がなく、熱媒の補給サイクルを長期間隔とし、十分な量の熱媒による温水生成機能を長期間保持することができる。よって、補給作業の手間を減らすとともに熱媒の補給にかかるコストを減らすことができ、より経済的で使い勝手の良く実用性が高い太陽熱温水システムを利用できる。
【００１８】
また、冷却器は、熱媒調整タンクからの熱媒の導入管と、熱媒調整タンクへの熱媒の還流管とによりそれぞれ入口と出口で接続された中空箱体からなる構成とすることにより、冷却器を簡単な構造で、低コストで製造できる。
【００１９】
また、冷却器には、入口から出口に向けた熱媒蒸気の流れ方向について左右蛇行、上下反転流れを生成する冷却時間保持機構が設けられている構成とすることにより、効率良く外気と熱交換を行わせて熱媒蒸気を冷却して熱媒を液体に戻して還流することができ、冷却器を比較的小型化することができる。
【００２０】
また、冷却時間保持機構は、中空箱体内の天壁から高さ方向中間位置まで垂下された邪魔板であって、底壁とそれぞれの下端との間に熱媒蒸気の流れ方向について直状に連通する通路を形成するように設けられ、それぞれ流れ方向に列状に設けられた複数の邪魔板を含む構成とすることにより、冷却時間保持機構を簡単な構造で、低コストで具体的に実現できる。同時に冷却して液化した熱媒をスムーズに出口に流して早期に熱媒調整タンクに戻すことができる。
【００２１】
また、複数の邪魔板は、熱媒蒸気の流れ方向について左右蛇行、上下反転の熱媒蒸気の流れを生成するように水平断面で対向壁面からの差違え対向、縦断面で天壁からの垂下支持、の態様で取り付けられている構成とすることにより、冷却時間保持機構及び直状通路を形成した簡単な構造で、低コストで具体的に実現できる。
【００２２】
また、熱媒調整タンクと冷却装置とで形成される熱媒の閉回路は、熱媒の循環回路における熱媒調整タンク内の熱媒の通流方向とは無関係に、常に閉回路での熱媒の流れを一方向とさせるように熱媒調整タンク内の高位置に設けた熱媒の取出口と、熱媒調整タンク内の低位置に設けた熱媒の戻し口と、を含む構成とすることにより、動力等を必要としない簡単な構造で、効率良く熱媒蒸気を冷却器に導入できるとともに、冷却して蒸気から液化した熱媒を還流することができる。
【００２３】
また、冷却器への導入管に一端が連通し熱媒調整タンクの壁を貫通して他端が熱媒調整タンク内の天壁近傍に延長され、天壁とは間隙を有して配置された取出口を有する収集管が設けられている構成とすることにより、熱媒調整タンク内で天壁側に滞留する高温の熱媒蒸気のみを効率良く捕集して冷却器へ導入できる。
【００２４】
また、収集管は、熱媒高温蒸気捕集用曲がり部を有する構成とすることにより、熱媒調整タンク内で天壁側に滞留する高温の熱媒蒸気を効率良く捕集し、高温の熱媒蒸気のみを冷却器に導入して良好に冷却して、蒸発による熱媒の減少を効果的に抑制できる。
【００２５】
また、熱媒調整タンクの周囲を覆うカバーケースを有するとともに、冷却器の一部を外気に露出させた状態でカバーケースに組み付けた構成とすることにより、スペース効率が良い構造を実現できコンパクトに製造できる。
【００２６】
また、冷却器は、金属板で形成された偏平状中空箱体からなる構成とすることにより、簡単な構造で効率的に中空箱体内の熱媒蒸気と外気との熱交換を行わせて冷却時間を保持することができる。さらに、冷却器がコンパクトでデザイン性に優れ屋根上等にも違和感なく設置できるとともに、低コストで製造できる。
【００２７】
また、熱媒調整タンクは、建物上部であって循環回路の高位置部分に設置された構成とすることにより、熱媒調整タンク内で熱媒による圧力を受けにくく循環回路を保持できると同時に、循環回路中に気泡やエアーが滞留するのを良好に防止でき、熱媒による温水生成機能を有効に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置の概略構成図である。
【図２】図１の太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置を建物に設置した例の斜視説明図である。
【図３】太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置の斜視図である。
【図４】図３の太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置の平面図である。
【図５】図３の太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置の左側面図である。
【図６】図３の太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置の右側面図である。
【図７】図４の太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置のＡ−Ａ線断面拡大図である。
【図８】図４の太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置のＢ−Ｂ線断面拡大図である。
【図９】図８の太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置のＣ−Ｃ線断面の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下添付図面を参照しつつ本発明の太陽熱温水システムにおける蒸発抑制装置の実施形態について説明する。本発明に係る太陽熱温水システムにおける蒸発抑制装置は、例えば、一般家屋や集合住宅その他建物等に設置され、太陽熱を利用して加熱された熱媒を介して水を温める間接加熱式の太陽熱温水システムにおいて、不凍液等の熱媒が蒸発して循環回路から減少するのを抑制するものである。図１ないし図９は、本発明の太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置の一実施形態を示している。図１、図２に示すように、太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置１０は、熱媒の循環回路２４中に介設した集熱器２０を用いて太陽熱により加熱された熱媒と水との熱交換を介して温水を取得する太陽熱温水システム１２に設けられている。本実施形態では、熱媒の蒸発抑制装置１０は、太陽熱温水システム１２の循環回路２４の途中に設けられた熱媒調整タンク１４と、熱媒調整タンク１４に並列に接続された冷却器１６を含む冷却装置１８と、を備えている。
【００３０】
図１、図２に示すように、太陽熱温水システム１２は、例えば、太陽熱を受ける集熱器２０と、水及び生成された湯を内部に貯める貯留空間が形成された貯湯タンク２２と、不凍液等の熱媒が循環する循環回路２４と、循環回路２４内の熱媒を強制循環させる循環ポンプ２６と、を備えている。集熱器２０は、例えば、周知の集熱パネルで設けられており、建物１００の屋根または屋上等の建物上部側に架台を介して受熱面側を太陽の方向（南側等）に向けて設置されている。集熱器２０は、例えば、内部に熱媒が流れる銅管製の集熱側配管２８が敷設され、集熱器２０が太陽熱を受けると受熱面から集熱側配管２８内の熱媒に熱が伝わり熱媒の温度が上昇する。貯湯タンク２２は、例えば、地上側に設置され、貯湯タンクに原水を導入する給水口３１ａ、及びタンク内部の温められた湯水を外部に供給する出湯口３１ｂが接続されている。貯湯タンク２２の貯水空間内には熱媒が流れる熱交換部３０が設置されている。
【００３１】
循環回路２４は、例えば、集熱側熱交換部となる集熱器２０に設けられる集熱側配管２８と、貯湯タンク２２内に配置された熱交換部３０と、それらを閉回路状に接続する往路配管３２及び復路配管３４と、を含む。すなわち、建物の屋根側と地上側とで循環するように循環回路２４が設置されており、循環回路２４の屋根側の該回路中に集熱器２０が介設されているとともに、地上側の該回路中の貯湯タンク２２内に配置された熱交換部３０が介設されている。復路配管３４と熱交換部３０との間には循環ポンプ２６が介設されており、図１上では、右回りに（矢印ＦＣ方向に）熱媒が流れて循環するようになっている。循環ポンプ２６は、例えば、屋根上等に設置した太陽電池２７（又は商用電源）から電源供給されて駆動する電動ポンプからなる。例えば、集熱器２０と貯湯タンク２２とにそれぞれ温度センサを設置しておき、集熱器２０側の温度と貯湯タンク２２内の水の温度との差により、ポンプ２６をオンオフ制御する。貯湯タンク２２内で温められた温水は、例えば、出湯口３１ｂから温水供給管により建物１００内に導入され、温水分配器を介して風呂、洗面所、台所等に供給される。
【００３２】
循環回路２４内を循環する熱媒は、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。また、図１に示すように、循環回路２４には、熱媒を充填補給するための補給用回路３６が設けられている。補給用回路３６は、常に所定量の熱媒を貯留しておく熱媒補給タンク３８と、該熱媒補給タンク３８から補給用回路３６への熱媒の流れを切り替える方向切替バルブ３９と、循環ポンプ２６と協働して循環回路２４に熱媒を圧送するための電磁ポンプ４０と、閉回路を形成する配管と、配管中に介設された図示しない複数の開閉弁と、を含む。なお、循環回路２４に熱媒を補給するための構造や方法は任意でよい。
【００３３】
図１、図２、図３に示すように、熱媒調整タンク１４は、内部Ｓにおいて熱媒を通流可能とするように循環回路２４の途中に介設され、熱による熱媒自体の膨張又は収縮変化を吸収する循環回路における熱媒調整手段である。熱媒調整タンク１４は、熱媒の体積変化を吸収して循環回路２４を保護する膨張タンクとして機能し、内部Ｓに所要量の熱媒を貯留する貯留空間を有して熱媒の供給レベルを管理するリザーブタンクともいえる。本実施形態では、熱媒調整タンク１４は、例えば、建物上部であって循環回路２４の高位置部分、具体的には建物１００の屋根上の集熱器２０に近接した位置であって循環回路２４の最も高い部分、に設置されており、集熱器２０と復路配管３４との間に互いに内部Ｓを連通させて介設されている。図７にも示すように、熱媒調整タンク１４の内部Ｓには常時ある程度の量の熱媒を貯留するとともに、循環ポンプ２６を作動して循環回路２４に熱媒を強制循環させる際には、集熱器２０から熱媒調整タンク内部Ｓに熱媒が流入しつつ、該内部Ｓから復路配管３４に流出する。熱媒調整タンク１４は、例えば、集熱器２０の側方に設けられた略矩形状の下部ケース４２ａに支持されている。
【００３４】
図３、図４に示すように、熱媒調整タンク１４は、例えば、金属で形成された中空円筒体であって、両端面を閉鎖し内部Ｓを密閉状に閉鎖した横倒し円筒ドラム型タンクからなる。熱媒調整タンク１４は、図７に示すように、金属製の円筒周壁１４ａ及び両端壁１４ｂ、１４ｃの外面側は発泡合成樹脂等の断熱材４３で被覆されている。図５、図６にも示すように、熱媒調整タンク１４の一方の端璧１４ｂの下端寄り側に集熱器２０の熱媒の出口に連通接続される接続管４１１が接続され、他方の端面１４ｃの下端寄り側には復路配管３４と連通接続される接続管４１２が接続されている。熱媒調整タンク１４には、後述のように該熱媒調整タンク１４の高位置に熱媒蒸気の取出口４４が設けられるとともに、該熱媒調整タンク１４の低位置に冷却装置１８からの熱媒の戻し口４６が設けられている。
【００３５】
図７に示すように、熱媒調整タンク１４には、内部Ｓの熱媒の量を検出する液量センサ４８ａ、４８ｂが設けられている。液量センサは、例えば、フロートが熱媒液面に応じて上下してロッドに設けられたリードスイッチを作動させるフロート式のセンサからなり、該熱媒調整タンク１４の天壁１４Ｕ側から内部に垂下されている。液面センサは、低位液面検出用の低位液面センサ４８ａと、高位液面検出用の高位液面センサ４８ｂと、の２個が設置され異なる液面高さを検出できるようになっている。低位液面センサ４８ａは、熱媒調整タンク１４内の熱媒の量が減少して所定位置より液面が下がると検出する。また、循環回路２４内に熱媒を充填する際には、低位液面センサ４８ａは、往路配管３２を介して貯湯タンク２２及び集熱器２０を通って熱媒調整タンク１４内に充填される熱媒の液面を検出するとともに、高位液面センサ４８ｂが、循環回路２４の復路配管３４を介して熱媒調整タンク１４内に所定量充填される熱媒の液面を検出するようになっている。液面センサ４８ａ、４８ｂは、補給用回路３６の電磁ポンプ４０等に電気的に接続されており、センシング状況に応じて信号を送りポンプをオフ動作させる。このように熱媒調整タンク１４内に復路側と往路側とからそれぞれの経路で熱媒を充填駆動することにより、空気を包含した泡などを生じさせないようにし、これらが循環経路内に循環されて滞留させることがないようにしている。
【００３６】
図２、図３、図５に示すように、熱媒調整タンク１４は、周囲をカバーケース４２で覆われて保護されている。カバーケース４２は、上下中間位置で二分割され、熱媒調整タンク１４を支持する下部ケース４２ａと、熱媒調整タンク１４を収容状に上方から覆う上部ケース４２ｂと、で構成されている。下部ケース４２ａは、例えば、上面を開口した矩形箱状に形成されており、熱媒調整タンク１４に接続された接続管４１１、４１２を対向する側壁で貫通状に受けて支持している。下部ケース４２ａは、例えば、集熱器２０に隣接して建物の屋根等に設置される。下部ケース４２ａは、屋根等の角度に対応して熱媒調整タンク１４の天壁１４Ｕを鉛直上向きに設定させうるように熱媒調整タンク１４を角度調整することができるとともに、図示しない角度保持機構でその角度を保持できるようになっている。上部ケース４２ｂは、例えば、下面側を開口した側面視略台形箱状に形成されており、下部ケース４２ａに対して着脱可能に接続される。なお、図３ないし図６では、説明のためにカバーケース４２を二点鎖線で示している。また、カバーケース４２は周知のものを利用しても良く、カバーケース４２の一部分に冷却器１６の形状や入口５８、出口６０に応じた切欠きや孔を形成させる構造としてもよい。
【００３７】
冷却装置１８は、熱媒調整タンク１４内と熱媒通流の閉回路５０を形成するように熱媒調整タンク１４と並列接続されて熱媒調整タンク１４から熱媒蒸気を導入させつつ熱媒蒸気を冷却させて熱媒調整タンク１４に還流させる冷却器１６を含む冷却手段である。すなわち、冷却装置１８により、蒸発した熱媒蒸気を直接的に外気には逃がさず、捕集して冷却し液化した熱媒を熱媒調整タンク１４に戻すことで該熱媒調整タンク内ひいては循環回路内の熱媒の減少を効果的に抑制し熱媒の量を保持する。図１、図３に示すように、本実施形態では、閉回路５０は、例えば、熱媒調整タンク１４と、冷却器１６と、熱媒調整タンク１４から冷却器１６へ熱媒蒸気を導入する導入管５２と、冷却器１６から熱媒調整タンク１４へ冷却して液化した熱媒を戻す還流管５４と、を含む。上述の不凍液等の熱媒を介した温水生成用のサイクルとなる循環回路２４を第１の熱媒循環経路とすると、熱媒調整タンク１４と冷却器１６とを通流する閉回路５０は蒸発した熱媒の冷却・還流サイクルとなる第２の熱媒循環経路ともいえる。そして、第１の熱媒循環経路（循環回路２４）と第２の熱媒循環経路（閉回路５０）とは熱媒調整タンク１４で共通した構成となっている。図４、図７にも示すように、閉回路５０は、熱媒調整タンク１４内の高位置に設けた熱媒の取出口４４と、熱媒調整タンク１４内の低位置に設けた熱媒の戻し口４６と、を含み、熱媒の循環回路２４における熱媒調整タンク１４内の熱媒の通流方向とは無関係に、常に閉回路５０での熱媒の流れを一方向とさせるようになっている。なお、図１、図３上では、閉回路５０は、熱媒の流れＦＬを右回り方向に設定されている。
【００３８】
図１、図３、図５に示すように、本実施形態では、冷却装置１８は、冷却器１６と、熱媒調整タンク１４から冷却器１６への熱媒の導入管５２と、冷却器１６から熱媒調整タンク１４への熱媒の還流管５４と、を含む。冷却器１６は、例えば、外気との熱交換で熱媒蒸気を冷却して液化する空冷タイプの冷却器であり、金属板等の熱伝導性が高い板部材で形成された中空箱体５６からなる。冷却器１６は、例えば、熱媒調整タンク１４の近くの位置に配置され、熱媒調整タンク１４の横幅より若干横長に形成され、その横長方向とは直交方向の幅が狭く形成された偏平状の矩形箱体となっており、その中空内部を熱媒が流れる流路としている。なお、冷却器１６の縦方向長さは熱媒調整タンク１４の高さよりも小さく設けられている。冷却器１６は、横長矩形板状の基部壁５６ａと、基部壁５６ａに対して比較的狭い間隙で対向する横長矩形板状の対向壁５６ｂと、それらの基部壁５６ａと対向壁５６ｂとの間隙の上下左右の周囲を閉鎖する天壁５６ｃ、底壁５６ｄ及び左右側壁５６ｅ、５６ｆと、を一体的に組み付けて横長偏平の矩形箱状に形成されている。冷却器１６は、基部壁５６ａを縦に立てた状態で、熱媒調整タンク１４とある程度の間隙をあけて対向状に配置されている。冷却器１６の底壁５６ｄの位置は、例えば、熱媒調整タンク１４の底壁１４Ｌよりも高位置に設定されている。冷却器１６の基部壁５６ａの下部側には、その横長方向の一端側（図７上では左側）に導入管５２に接続される入口５８が形成されるとともに、他端側（図７上では右側）に該入口５８とは離隔した位置で還流管５４に接続される出口６０が形成される。冷却器１６では、中空箱体内部での熱媒蒸気の流れ方向ＦＬは主として横方向となる。冷却器１６の基部壁５６ａは、対向壁５６ｂの外形輪郭よりも一回り大きく外側に張出して形成されており、その基部壁５６ａの張出し部分が下部ケース４２ａに支持される。図２、図３に示すように、冷却器１６は、中空箱体５６の一部、本実施形態では中空箱体５６の基部壁５６ａを除く五つの面を外気に露出させた状態でカバーケース４２に組み付けられる。よって、熱媒調整タンク１４をカバーケース４２で覆った状態では、冷却器１６がカバーケース４２の背面側から外側に突設された状態となる。冷却器１６は、例えば、図２に示すように、集熱器２０の受熱面が向けられる方向（南側）とは反対方向（北側）に向けるように設置され、冷却器１６が太陽熱で加熱されにくいような場所に設置される。冷却器１６の入口５８と出口６０にそれぞれ接続される導入管５２と還流管５４は、例えば、ポリエチレン等の合成樹脂製の可撓管からなり、一端を熱媒調整タンク１４の端壁１４ｂ、１４ｃに接続され、他端を冷却器１６の入口５８または出口６０に接続されている。なお、冷却器１６は、上述した偏平状の中空箱体に限らず、その他任意形状の中空箱体または管状体等、その他任意の冷却構造でもよい。
【００３９】
冷却器１６には、熱媒蒸気の入口５８とは離隔した位置に内部の空気を逃がす空気逃がし口６２が形成されている。空気逃がし口６２は、例えば、循環回路２４へ熱媒を充填する際などに熱媒中の気泡等の空気を逃がすことができる。空気逃がし口６２は、例えば、基部壁５６ａの出口５８が形成された位置の上方側に形成されている。空気逃がし口６２には延長管６４が接続されており、延長端が下方に向けられている。また、空気逃がし孔６２は、例えば、熱媒調整タンク１４又は冷却器１６内の過量の熱媒をオーバーフローさせる機能も兼用している。
【００４０】
図８、図９に示すように、冷却器１６には、入口５８から出口６０に向けた熱媒蒸気の流れ方向について左右蛇行（Ｆ１）、上下反転（Ｆ２）流れを生成する冷却時間保持機構６６が設けられている。冷却時間保持機構６６は、例えば、それぞれ熱媒の流れ方向に列状に設けられた複数の邪魔板６８を含む。邪魔板６８は、例えば、中空箱体５６内の天壁５６ｃから高さ方向中間位置まで垂下されており、底壁５６ｄとそれぞれの下端６８Ｌとの間に熱媒蒸気の流れ方向について直状に連通する通路７０を形成するように設けられている。邪魔板６８は、例えば、金属等の熱伝導性が高い素材で帯板状に形成されており、スポット溶接等により中空箱体５６の天壁５６ｃ及び基部壁５６ａ或いは対向壁５６ｂに固定されている。具体的には、図８に示すように、複数の邪魔板６８は、縦断面で天壁１４Ｕからの垂下支持させた態様で取り付けられることにより、上下反転の熱媒蒸気の流れＦ２を生成するようになっている。同時に、図９に示すように、複数の邪魔板６８は、水平断面で対向壁面（５６ａ、５６ｂ）からの差違え対向の態様で取り付けられることで、熱媒蒸気の流れ方向について左右蛇行の流れＦ１を生成するようになっている。
【００４１】
本実施形態では、図７に示すように、熱媒調整タンク１４の熱媒蒸気の取出口４４は、熱媒調整タンク１４内部Ｓの高位置に設置された収集管７２に設けられている。収集管７２は、冷却器１６への導入管５２に一端が連通し、熱媒調整タンク１４の端壁１４ｂを貫通して他端が熱媒調整タンク内の天壁１４Ｕ近傍に延長され、他端側に形成される取出口４４を該天壁１４Ｕとは間隙を有して配置させている。よって、収集管７２の取出口４４は、熱媒調整タンク内の天壁１４Ｕに対向するように上向きに開口を臨ませている。収集管７２は、例えば、取出口４４からトラップ管のようにＵ字状に曲がって導入管側の端部を水平方向に曲折して形成されており、熱媒高温蒸気捕集用の曲がり部７４を有している。このような構成により、熱媒調整タンク１４内で蒸発した熱媒蒸気は直に導入管５２には導入されず、高温で天壁側に上昇している熱媒蒸気のみを収集できる。なお、熱媒調整タンク１４の取出口４４は、上記の構成に限らず、例えば、収集管７２を設けずに熱媒調整タンク１４の天壁１４Ｕや端壁１４ｂ等の高位置に直接設けることとしてもよい。
【００４２】
次に、図を参照しつつ、本実施形態に係る太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置の作用について説明する。太陽熱温水システム１２において集熱器２０が太陽熱を受けると熱媒が加熱される。例えば、集熱器２０と貯湯タンク２６との温度差が生じると循環ポンプ２６が駆動して循環回路２４内を熱媒が循環する。貯湯タンク２２の熱交換部３０において熱媒と水が熱交換されて温水が生成される。集熱器２０と貯湯タンク２２との温度差が少なくなると循環ポンプ２６が停止する。例えば、夏場等の日差しが強い時期では、集熱器２０で受ける熱量も大きく、熱媒が短時間で高温に加熱され、熱媒調整タンク１４の内部Ｓでは、熱媒の蒸発が促進される。その蒸発した熱媒蒸気は、熱媒調整タンク１４の高位置で取出口４４から収集管７２、導入管５２を通り、入口５８を介して冷却器１６内に導入される。冷却器１６に導入された熱媒蒸気は、図８、図９に示すように中空箱体５６内部を流れ方向について左右蛇行、上下反転しながら出口６０側に流れつつ、この中空箱体内での流れにおいて外気と熱交換されて中空箱体５６や邪魔板表面等で冷却されて液化し、底壁５６ｄ側に流下する。外気で冷却されて液化された熱媒は、底壁５６ｄ側の直状の通路７０を流れつつ、出口６０から還流管５４を通って熱媒調整タンク１４の下部側に設けられた戻り口４６を介して熱媒調整タンク１４内に還流される。これにより、太陽熱により熱媒が高温に加熱されて熱媒調整タンクで蒸発しやすい状態であっても、その蒸発した熱媒蒸気をそのまま外気に逃がすことなく、冷却して液化して再び熱媒調整タンク内に戻すことで、蒸発による熱媒の早期減少を良好に抑制し熱媒の量を保持することができる。その結果、例えば、夏季等の日差しが強い時期であっても頻繁に熱媒を補給する必要がなく、熱媒の補給サイクルを長期間隔とし、十分な量の熱媒による温水生成機能を長期間保持することができる。よって、熱媒補給作業の手間を減らすとともに熱媒の消費によるランニングコストを低減し、より経済的で使い勝手の良い太陽熱温水システムを実現できる。
【００４３】
以上説明した本発明の太陽熱温水システム及び太陽熱温水システムにおける表示方法は、上記した実施形態のみの構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の本質を逸脱しない範囲において、任意の改変を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の太陽熱温水システムにおける熱媒の蒸発抑制装置は、熱媒を利用して水を温めて温水を生成する太陽熱温水システムに適用できる。
【符号の説明】
【００４５】
１０    蒸発抑制装置
１２    太陽熱温水システム
１４    熱媒調整タンク
１６    冷却器
１８    冷却装置
２０    集熱器
２４    循環回路
４４    取出口
４６    戻し口
５０    閉回路
５２    導入管
５４    還流管
５６    中空箱体
５８    冷却器の入口
６０    冷却器の出口
６６    冷却時間保持機構
６８    邪魔板
７０    直状の通路
７２    収集管
７４    曲がり部
１００    建物
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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