JPS598739B2 - 加熱設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、加熱設備に関する。

近年、石油、電気などのエネルギー資源を補うものとし
て太陽熱等の自然エネルギーの利用が再認識されるよう
になり、その有効利用方法の一つとして例えば屋根等の
上に設置される太陽熱集熱装置が開発され、この装置で
生産された温水は、そのままか一時貯溜されるかして暖
房あるいは給湯に利用されている。

しかしながら、従来、温水を貯溜しておく蓄熱槽は、単
に温水を溜めておくだけの構成であるので、温水が逆流
（熱対流）しやすく、温度下降線もかなり乱れたものと
なっていた。

したがって、大容量の温水を温度を低下させることなく
プールすることができないのは勿論、貯溜した温水を動
力用として有効利用すること等は到底できないものであ
った。

本発明は、例えば太陽熱集熱装置などの温水生産装置で
生産された温水を、その温度をさほど低下させることな
く貯溜し得ると共に要望に応じて給湯し得、さらにこの
温水を、ゴミ焼却炉などの熱で加熱して高温水化した状
態でかつ大容量で貯溜し得ると共に、この高温水を、冷
房や発電などを行なうヒートポンプ装置の熱源として有
効に利用し得る加熱設備を得ることを目的とし、この目
的を達成するため、連続発泡体を利用した第１蓄熱槽の
一方に温水供給管を接続すると共に該一方の近くに温水
取出管を配設し、この第１蓄熱槽の他方に低温水排出管
を接続すると共に該他方の近くに水補充管を配設し、前
記温水供給管と低温水排出管とが接続する温水生産装置
を設け、前記第１蓄熱槽の一方の近くから取出した温水
を加熱させる加熱装置を設け、この加熱装置からの高温
水供給管を連続発泡体を利用した第２蓄熱槽の一方に接
続すると共に該一方の近くに高温水取出管を配設し、こ
の高温水取出管から取出される高温水を熱源とするヒー
トポンプ装置を設けた構成の加熱設備を提供するもので
、以下その一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図、第２図において１は家屋で、その床下で基礎２
内には連続発泡体を利用した第１蓄熱槽３と第２蓄熱槽
４とが配設される。

前記家屋１の屋根頂部には温水集合槽５が配設され、そ
して温水集合槽５と第１蓄熱槽３の一方とを温水供給管
６で接続している。

前記家屋１の屋根下には第３図、第５図に示すように複
数体のパイプ７が敷設され、これらパイプ７の上端を前
記温水集合槽５に連通している。

前記パイプ７の上面側には所定間隔を置いて給水孔８と
排水孔９とが形成され、そして両孔８，９の短ピッチ部
分は連通させ、また長ピッチ部分は充填物１０で遮断し
ている。

第３図〜第６図において１１は前記パイプ７に嵌合連通
可能な太陽熱集熱瓦を示している。

すなわち１２は上面が開放するほぼ箱状の断熱本体で、
ポリステロール発泡や発泡モルタルレジコンやセメント
発泡などからなる内部断熱材と、ポリプロピレンによる
フイルムバッグやコーテングなどからなる外皮体とから
構成される。

１３は前記断熱本体１２の開放部を閉塞十べく配設した
第１壁体、１４は該第１壁体１３の外方に配設した第２
壁体である。

すなわち両壁体１３，１４の外縁からは一体化した嵌合
部１ ３Ａ，１ ４Ａが形成され、これら嵌合部１３Ａ
，１４Ａを断熱本体１２に内嵌させることにより三者１
２，１３，１４は一体化される。

その際に第１壁体１３と断熱本体１２との間には被加熱
体流動空間１５が形成され、この空間１５にはポリスチ
ロール連続発泡体１６が充填されている。

また両壁体１３，１４は、常態において該壁体１３，１
４間に隙間１γが生じ、且つ被加熱体側、すなわち被加
熱体流動空間１５側に凸曲するように配設してある。

そして両壁体１３，１４を、熱膨脹係数ならびに熱伝達
率が大きい材料、例えば第１壁体１３をポリプロピレン
、ホＩＪエチレン、ポリ塩化ビニール、ナイロンなどで
形成すると共に、第２壁体１４をポリプロピレン、ナイ
ロン、ポリ塩化ビニール、金属などで形成している。

前記断熱本体１１には被加熱体流動空間１５に連通ずる
給水ソケット１８と排水ソケット１９とが下方に突設さ
れ、これら給水ソケット１８と排水ソケット１９とは、
前記充填物１０を中間に位置させた状態で給水孔８と排
水孔９とに嵌合し、以って被加熱体流動空間１５とパイ
プ７内とは嵌合連通可能となる。

上述した太陽熱集熱瓦１０の集合体が温水生産装置７２
の一例となる。

第１図、第２図に示すように地上側には貯水タンク２０
が配設され、この貯水タンク２０には雨とい２１からの
集水管２２がろ廻器２３を介して連通ずる。

前記両蓄熱槽３，４は第９図に示すように、基礎２の内
側に配設された断熱体２４，２５と、この断熱体２４．
２５の内面に設けたコーテンク層２６．２７と、このコ
ーテング層２６．２１内に充填した連続発泡体２８．２
９などから構成される。

ここで断熱体２４．２５は独立発泡ポリスチロールなど
をベースにするか、または発泡コンクリートが使用され
、そしてコーテング層２６，２７はゴムやフイルムが使
用され、さらに連続発泡体２８．２９はポリスチロール
などが使用される。

第１図、第２図に示すように前記温水供給管６は第１蓄
熱槽３の一方に接続されるのであるが、この一方の近く
には温水取出管３０が配設される。

そしてこの温水取出管３０に接続する給湯管３１にポン
プ３２を設けると共に複数個の蛇口３３を設けて、家屋
１内外での給湯を可能にしている。

前記第１蓄熱槽３の他方には、ポンプ３４と調整弁３５
とを有する低温水排出管３６が接続され、この低温水排
出管３６の遊端は前記パイプ７の下端に接続される。

さらに第１蓄熱槽３の他方の近くには水補充管３７が配
設され、・そしてこの水補充管３７に接続する水道水供
給管３８中に調整弁３９が設けられる。

この調整弁３０よりも上流で前記水道水供給管３８には
、前記貯水タンク２０からの水供給管４０が接続され、
この水供給管４０中にも調整弁４１が設けられる。

４２は家屋１外に設けた加熱装置の一例であるゴミ焼却
炉で、その下部に連通ずる温水回収管４３の基端は前記
第１蓄熱槽３の一方の近くに開口し、また上部に連通ず
る高温水供給管４４の先端は前記第２蓄熱槽４の一方に
連通ずる。

なお温水回収管４３中には調整弁４５とポンプ４６とが
設けられる。

４７は着火用の石油バーナ、４８は水位レベル計を示す
。

前記第２蓄熱槽４の一方の近くには高温水取出管４９が
配設される。

そしてこの高温水取出管４９に接続する高温給湯管５０
を、ヒートポンプ装置５１の第１熱交換器５２に接続す
ると共に、該高温給湯管５０中に調整弁５３とポンプ５
４とを設けている。

また第１熱交換器５２からの第１温水排出管５５は前記
温水供給管６に接続し、さらに第２蓄熱槽４の他方に接
続する第２温水排出管５６は該第１温水排出管５５に接
続する。

なお第２温水排出管５６中には調整弁５７とポンプ５８
とが設けられる。

前記ヒートポンプ装置５１においては媒体循環配管５９
が設けられる。

この媒体循環配管５９はその沖れから見て、前記第１熱
交換器５２を通ったのち、タービン６０、第２熱交換器
６１、ポンプ６２を介して再び第１熱交換器５２に戻る
。

前記タービン６０の出力軸６３は、発電機６４または冷
凍機ボンプ６５に連動する。

前記第２熱交換器６１の冷却水のだめに、ポンプ６６を
有する地下水吸上管６７と地下水吐出管６８とが設けら
れる。

なお冷却水として第１蓄熱槽３における低温水を利用し
てもよい。

すなわち点線に示すように、第］蓄熱槽３の他方と第２
熱交換器６１との間に低温水供給管６９を設け、そして
第２熱交換器６１と第２温水排出管５６との間に低温水
回収管７０を設けている。

７１は低温水供給管６９中に設けたポンプを示す。

上記のように構成された加熱設備において、第１蓄熱槽
３側の基本的な水の流れは次の通シである。

すなわち第１蓄熱槽３の他方である下流の低温水はポン
グ３４で汲み出され、・低温水排出管３６を通して各パ
イプ７の下端に供給される。

そして給水ソケット１８を通って最下段の太陽熱集熱瓦
１１の被加熱体流動空間１５に入り、ポリスチロール連
続発泡体１６内を流れたのち排出ソケット１９を通って
パイプ７内に再び流入する。

このとき充填物１０を介して１ステップ上に流入してい
る。

次いで下から二段目の丸陽熱集熱瓦１１内を前述と同様
に流れる。

この繰シ返しによシ水は段々と上昇し、その際に太陽熱
集熱瓦１１の部分で加熱され、以って温水となって温水
集合槽５に流入する。

この温水集合槽５内の温水は温水供給管６を介して降下
され、第１蓄熱槽３の一方に供給Ｄされる。

このときポンプ３２は駆動されており、したがって蛇口
３３を操作することにより、該一方近くの温水が温水取
出管３０に吸引Ｅされて給湯管３１に取出され、以って
蛇口３３からの噴出により温水は任意に使用される。

第１蓄熱槽３内の温水は、連続発泡体１６内を一方から
他方へと流動するが、その性質上から温水の逆流せず、
したがって一方から他方への流動中における温度下降線
は暖かに、且つ乱れることなく直線的となる。

第１蓄熱槽３にプールされている温水の量が少なくなっ
たとき、これを水位レベル計４８が検・出し、水道水供
給管３８と水補充管３Ｔとを介して水が補充Ｆされる。

なお雨天時は雨とい２１に集められた雨水が集水管２２
、ろ過器２３を介して貯水タンク２０にプールされ、こ
れが補充水に？用される。

また夜間は逆流によって、太陽熱集熱瓦１１内の水を回
収し得る。

前記太陽熱集熱瓦１１における太陽熱の吸収は次のよう
にして行なわれる。

すなわち第５図、第６図に示す常態においては、両壁体
１３，１４の間には均一な隙間１７、すなわち空気層が
形成されている。

この状態で太陽熱Ａ１は第２壁体１４を加熱し、そして
空気層の対流伝熱により第１壁体１３を加熱する。

また給水ソケット１８からの水Ｂは被加熱体流動空間１
５を流れ、その間に第１壁体１３の熱を吸収し、排出ソ
ケット１９から温水ｂ１ として排出される。

このように常態においては通常の熱伝達Ｃ１が行なわれ
る。

第７図は高い太陽熱Ａ２を受けている状態を示している
。

これによると第２壁体１４が熱膨脹して下降し、隙間１
７を減少させて多くの部分を第１壁体１３に接尚させる
。

したがって熱伝達Ｃ２は高温で且つ直接に行なわれるこ
とになり、以って高い温水ｂ２が得られる。

第８図は低い温度の水Ｂ２を供給している状態を示して
いる。

これによると第１壁体１３が熱収縮して上昇し、隙間１
７を減少させて多くの部分を第２壁体１４に接当させる
。

したがって熱伝達Ｃ２は高温で且つ直接行なわれること
になシ、以って高い温水ｂ２が得られる。

以上をまとめてみると、太陽熱が常温で供給水が常温の
〔常温一常水〕が第６図であシ、そして太陽熱が高く供
給水が常温の〔高温一常水〕が第７図であり、さらに太
陽熱が常温で供給水が低温の〔常温一低水〕が第８図で
ある。

これらはいずれにおいても、熱伝達の差こそあれー・方
向熱伝達となる。

別の形態を見ると、〔常温一高水〕では第６図の状態、
〔高温一高水〕では第７図の状態、〔高温一低水〕では
第７図と第８図とを組合せた状態、〔低温一常水〕、〔
低温一高水〕ならびに〔低温一低水〕では隙間１７が増
加した第６図の変形状態となり、いずれも一方向熱伝達
となる。

前記第２壁体１４の熱変形に応じてポリスチロール連続
発泡体１６も弾性変形するものである。

前述したように、給水ソケット１８から供給された水Ｂ
，，Ｂ２は排水ソケット１９から温水ｂ，，ｂ２として
排出されるのであるが、被加熱体流動空間１５内におい
てはポリスチロール連続発泡体１６内を流動することか
ら、その性質上から淵水ｂ１，ｂ２の逆流は生ぜず、し
たがって入口から出口への温度上昇線は乱れることなく
維持し得る。

また第２壁体１４に外圧が作用したときには、隙間１７
が減少すべく該第２壁体１４が変形するのみで、この外
圧は第１壁体１３を介してポリスチロール連続発泡体１
６側で受止められる。

第１図、第２図において、前記ゴミ焼却炉４２に生活ゴ
ミの焼却を行なうとき、調整弁４５を操作すると共にポ
ンプ４６を作動させる。

すると第１蓄熱槽３の一方の近くの温水が温水回収管４
３に回収されたのちゴミ焼却炉４２の加熱室下部に供給
される。

この供給された温水はゴミ焼却熱によシさらに加熱され
、高温水となって高温水取出管４４に取出され、第２蓄
熱槽４の一方に供給Ｇ・される。

この第２蓄熱槽４にプールされている高温水の余乗分は
、他方から第２温水排出管５６にて取出されそして第１
温水排出管５５を介して前記温水供給管６の温水に谷流
される。

また第２蓄熱槽４にプールされている高温水は、ポンプ
５４を駆動することによって一方近くに配設した高温水
取出管４９に吸引Ｈされて高温給湯管５０に取出され、
第１熱交換器５２にて熱交換に使用されたのち第１温水
排出管５５を介して第１蓄熱槽３側に戻される。

第１熱交換器５２にて加熱された媒体はタービン６０を
駆動し、第２熱交換器６１にて冷却されだのち再び第１
熱交換器５２に戻る。

なおタービン６ロの駆動によシ発電機６４を回転させ、
それにより家庭電力が得られる。

あるいは冷凍機ポンプ６５を回転させることにより冷房
を可能にし得る。

なお加熱装置としてゴミ焼却炉４２を示したが、これは
重油炉などであってもよい。

また第２蓄熱槽４から家庭用の高温水を取出してもよい
。

以上述べた本発明によると次のような効果を期待できる
。

０ 第１蓄熱槽の一方に温水供給管を接続すると共に他
方に低温水排出管を接続し、さらに第１蓄熱槽は連続発
泡体を利用したから、連続発泡体内を一方から他方に流
れる温水は該連続発泡体の性質上逆流（熱対流）が少な
く、したがって流動中における温度下降線は乱れること
なく直線的でしかも緩かにでき、以って第１蓄熱槽内を
高温部と低温部とに分けることができる。

０ 第１蓄熱槽の一方の近くに温水取出し管を配設した
から、常に高温域から高温水を取出すことができる。

０ 第１蓄熱槽の他方の近くに水補充管を配設したから
、高温域に影響を与えることなく水の補充を行なうこと
ができる。

０ 温水供給管と低温水排出管とが接続する温水生産装
置を設けたから、温水の不使用時や少量使用時に温水を
循環させて、しだいに高温化できる。

０ 第１蓄熱槽の一方の近くから取出した温水を加熱さ
せる加熱装置を設け、この加熱装置からの高温水供給管
を連続発泡体を利用した第２蓄熱槽の一方に接続したか
ら、大容量の高温水をさほど温度を低下させることなく
プールできる，０ 第２蓄熱槽の一方の近くに高温水取
出管を配設し、この高温水取出管から取出される高温水
を熱源とするヒートポンプ装置を設けたから、この高温
水を利用して発電や冷房を行なうことができる。

０ 前各項から見て家庭で使用するエネルギーを殆んど
自給できる。

特に加熱装置としてゴミ焼却炉を使用し、且つ温水生産
装置として太陽熱集熱瓦を使用したときには経済的に有
利となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は概略全体説明
図、第２図は配管説明図、第３図は要部の一部切欠平面
図、第４図は太陽熱集熱瓦を下面側から見た斜視図、第
５図は第４図におけるＸ−Ｘ断面図、第６図〜第８図は
第５図におけるＹ −Ｙ断面での夫々作用説明図、第９
図は両蓄熱槽部の横断平面図である。 １・・・・・・家屋、２・・・・・・基礎、３・・・・
・・第１蓄熱槽、４・・・・・・第２蓄熱槽、５・・・
・・・温水集合槽、６・・・・・・温水供給管、７・・
・・・・パイプ、１１・・・・・・太陽熱集熱瓦、２０
・・・・・・貯水タンク、２８，２９・・・・・・連続
発泡体、３０・・・・・・温水取出管、３３・・・・・
・蛇口、３６・・・・・・低・温水排出管、３７・・・
・・・水補充管、３８・・・・・・水道水供給管、４２
・・・・・・ゴミ焼却炉（加熱装置）、４４・・・・・
・高温水供給管、４７・・・・・・石油バーナ、４９・
・・・・・高温水取出管、５１・・・・・化一トポンプ
装置、５２・・・・・・第１熱交換器、５９・・・・・
・媒体循環配管、３０・・・・・・タービン、６１・・
・・・・第２熱交換器、６４・・・・・・発電機、６６
・・・・・・冷凍機ポンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 連続発泡体を利用した第１蓄熱槽の一方に温水供給
   管を接続すると共に該一方の近くに温水沖出管を配設し
   、この第１蓄熱槽の他方に低温水排出管を接続すると共
   に該他方の近くに水補充管を配設し、前記温水供給管と
   低温水排出管とが接続する温水生産装置を設け、前記第
   １蓄熱槽の一方の近くから取出した温水を加熱させる加
   熱装置を設け、この加熱装置からの高温水供給管を連続
   発泡体を利用した第２蓄熱槽の一方に接続すると共に該
   一方の近くに高温水取出管を配設し、この高温水取出管
   から取出される高温水を熱源とするヒートポンプ装置を
   設けたことを特徴とする加熱設備。