JP2003294322A - 温水蓄熱装置及び熱交換器 - Google Patents

温水蓄熱装置及び熱交換器

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JP2003294322A
JP2003294322A JP2002095125A JP2002095125A JP2003294322A JP 2003294322 A JP2003294322 A JP 2003294322A JP 2002095125 A JP2002095125 A JP 2002095125A JP 2002095125 A JP2002095125 A JP 2002095125A JP 2003294322 A JP2003294322 A JP 2003294322A
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JP
Japan
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heat
hot water
passage
heat exchanger
heat storage
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JP2002095125A
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Hirotaka Wada
博孝 和田
Makoto Oyama
誠 尾山
Tatsuyuki Kishimoto
竜征 岸本
Soki Fukumuro
創喜 福室
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Daiwa House Industry Co Ltd
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Daiwa House Industry Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 時間をかけて少しずつの蓄熱や放熱を行えな
がら短時間で多くの蓄熱や放熱をも行える温水蓄熱装置
を提供し、また、時間をかけて少しずつの熱交換を行え
ながら短時間で多くの熱交換をも行える熱交換器を提供
する。 【解決手段】 温水の通過する熱交換器6と、この熱交
換器6を通過する温水との間で蓄熱と放熱の熱交換を行
う蓄熱部7とが備えられ、熱交換器6は、温水の入口8
と、出口9と、これら入口、出口を連通する分岐経路1
0と、分岐経路10に介設された開閉弁11…とを備
え、開閉弁11…の開閉制御により、温水通過経路10
が、温水通路面積の大きく同通路長さの短い並列経路
か、同通路面積の小さく同通路長さの長い直列経路に切
り替えられるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、温水蓄熱装置及び
熱交換器に関する。
【0002】
【関連する技術】北海道には、一日24時間の打ちの2
時間あるいは5時間を利用停止の時間帯とする融雪電力
契約があり、この融雪電力を利用することで、電気温水
ボイラーを熱源とする暖房を経済的に行うことができる
ようになっているが、この契約における電力利用停止時
間帯が、夕方から夜にかけての時間帯であり、暖房を最
も必要とする時間帯と重なることから、この電力利用停
止の時間帯も暖房を継続できるようにしておく必要があ
る。
【0003】そこで、出願人は、過去に、「電気温水ボ
イラーを用いた温水暖房システム等」と称するものを提
案した(特願平2001−340018号)。この温水
暖房システムは、図4に示すように、温水循環回路1に
電気温水ボイラー2と暖房用放熱部3,3とを介設し、
回路1内を循環する温水を電気温水ボイラー2で加熱し
放熱部3,3で放熱することを繰り返し、放熱部3,3
から発せられる熱で暖房が行われるようになされたもの
で、この回路1に、温水の通過する熱交換器を備えさせ
た潜熱利用の温水蓄熱装置4を介設し、電気温水ボイラ
ー2による加熱中、回路1を循環する温水の熱をこの蓄
熱装置4に蓄熱することで、電気温水ボイラー2による
加熱を停止した後であっても、ポンプ5で回路1内の温
水を循環させることにより、この温水を蓄熱装置4に蓄
熱された熱で加熱し、放熱部3,3での放熱による暖房
を継続できるようになされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この温水暖
房システムにおいて、融雪電力を使用する時間帯には、
放熱部3,3での放熱を主体的に考えなければならず、
そのため、電気温水ボイラー2で加熱する温水の温度を
85°Cとすれば、蓄熱装置4から出ていく温水の温度
はせいぜい75°C程度に抑え、蓄熱装置4では蓄熱が
時間をかけて少しづつ行われるようになされているのが
好ましい。
【0005】その一方で、電力停止の時間帯には、電気
温水ボイラー2による加熱を行うことができず、蓄熱装
置4に蓄熱された熱のみによる暖房となるため、蓄熱装
置4に入ってくる温水が20°Cであるとするなら、蓄
熱装置4から出ていく温水の温度を60°C程度には上
昇させることができるよう、蓄熱装置4が短時間で多く
の放熱を行いうるようになされているのが好ましい。
【0006】本発明は、例えばこのような背景におい
て、時間をかけて少しずつの蓄熱や放熱を行うことがで
きながら、併せて、短時間で多くの蓄熱や放熱をも行う
ことができる温水蓄熱装置を提供することを課題とす
る。また、時間をかけて少しずつの熱交換を行うことが
できながら、併せて、短時間で多くの熱交換をも行うこ
とができる熱交換器を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、温水の通
過する熱交換器と、この熱交換器を通過する温水との間
で蓄熱と放熱の熱交換を行う蓄熱部とが備えられ、前記
熱交換器は、温水の入口と、温水の出口と、これら入口
と出口とを連通する分岐経路と、該分岐経路に介設され
た開閉弁と、該開閉弁の開閉制御を行う制御部とを備
え、この開閉弁制御部により、入口と出口との間の前記
温水通過経路が、温水通路面積の大きく同通路長さの短
い並列経路か、同通路面積の小さく同通路長さの長い直
列経路に切り替えられるようになされていることを特徴
とする温水蓄熱装置によって解決される。
【0008】この温水蓄熱装置では、熱交換器を温水通
路面積の大きく同通路長さの短い並列経路にすると、温
水は、この熱交換器を圧力損失小さく通過することで、
蓄熱部での蓄熱や放熱は時間をかけて少しずつ行われて
いく。また、熱交換器を温水通路面積の小さく同通路長
さの長い直列経路にすると、温水は、この熱交換器を圧
力損失大きく通過することで、蓄熱部での蓄熱や放熱は
短時間に多く行われていく。従って、この温水蓄熱装置
によれば、開閉弁制御部による切替えによって、時間を
かけて少しずつの蓄熱や放熱を行うことができながら、
併せて、短時間で多くの蓄熱や放熱をも行うことができ
る。
【0009】また、上記の課題は、熱交換媒体の入口
と、この熱交換媒体の出口とが備えられ、これら入口と
出口とが分岐経路を介して接続されると共に、該分岐経
路に開閉弁が介設され、かつ、該開閉弁の開閉制御を行
う制御部が備えられ、この開閉弁制御部により、入口と
出口との間の前記熱交換媒体通過経路が、熱交換媒体通
路面積の大きく同通路長さの短い並列経路か、同通路面
積の小さく同通路長さの長い直列経路に切り替えられる
ようになされていることを特徴とする熱交換器によって
解決される。
【0010】この熱交換器では、熱交換媒体通路面積の
大きく同通路長さの短い並列経路にすると、熱交換媒体
は、この熱交換器を圧力損失小さく通過することで、熱
交換は時間をかけて少しずつ行われる。また、熱交換器
を熱交換媒体通路面積の小さく同通路長さの長い直列経
路にすると、熱交換媒体は、この熱交換器を圧力損失大
きく通過することで、熱交換は短時間に多く行われる。
従って、この熱交換器によれば、開閉弁制御部による切
替えによって、時間をかけて少しずつの熱交換を行うこ
とができながら、併せて、短時間で多くの熱交換をも行
うことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
【0012】本実施形態は、本発明の温水蓄熱装置を図
4に示すような融雪電力を利用する温水暖房システムの
温水蓄熱装置4に適用し、また、本発明の熱交換器をこ
の温水蓄熱装置4に備えられる熱交換器に適用した場合
のものである。図4に示す温水暖房システムの構成につ
いてはすべに述べたので、ここではその説明は省略す
る。
【0013】この温水暖房システムにおいて、温水蓄熱
装置4は、図1に示すように、温水の通過する熱交換器
6と、この熱交換器6を通過する温水との間で蓄熱と放
熱の熱交換を行う蓄熱部7とを備えている。
【0014】潜熱蓄熱部7は、潜熱蓄熱温度が例えば6
0〜80°C程度の潜熱蓄熱材を用いて構成されてお
り、その蓄熱容量については、電力停止後暖房継続時間
等を考慮して決められている。上記の熱交換器6は、後
に述べる分岐経路部分10が、この潜熱蓄熱部7と接触
面積広く、例えば埋込み状態にされて備えられる。
【0015】熱交換器6は、温水の入口8と、温水の出
口9と、これら入口8と出口9続とを連通する分岐経路
10…と、分岐経路10…に介設された開閉弁11…
と、それから、開閉弁11…の開閉制御を行う図示しな
い制御部とを備え、開閉弁制御部によって、各開閉弁1
1…の開閉状態を、図2(イ)に示す状態にしたり、図
3(イ)に示す状態にしたりと切替えを行うことができ
るようになっている。なお、図2(イ)及び図3(イ)
において、開閉弁11…は、黒塗りのものが閉で、黒塗
りしてないものが開である。この切り替えによって、熱
交換器6は、入口8と出口9との間の温水通過経路が、
図2(ロ)に示すような温水通路面積の大きく同通路長
さの短い並列経路か、図3(ロ)に示すような同通路面
積の小さく同通路長さの長い直列経路に切り替えること
ができるようになっている。
【0016】これにより、熱交換器6における温水通過
経路を図2に示すような並列経路にすると、温水は、こ
の熱交換器6を圧力損失小さく通過することで、蓄熱部
7との間の熱交換は時間をかけて少しずつ行われ、蓄熱
部は蓄熱や放熱を時間をかけて少しずつ行っていく。ま
た、熱交換器6における温水通過経路を図3に示すよう
な直列経路にすると、温水は、この熱交換器6を圧力損
失大きく通過することで、蓄熱部7との間の熱交換は短
時間に多く行われ、蓄熱部7は蓄熱や放熱を短時間に多
く行っていく。
【0017】このような蓄熱装置4の介設された温水暖
房システムでは、融雪電力を使用する時間帯には、蓄熱
装置4の熱交換器6における温水通過経路を図2に示す
ような並列経路にする。これにより、温水は、熱交換器
6を圧力損失小さく通過することで、蓄熱部7での蓄熱
は、時間をかけて少しずつ行われていく。具体的には例
えば、電気温水ボイラー2で加熱する温水の温度を85
°Cとすれば、蓄熱装置4から出ていく温水の温度はせ
いぜい75°C程度であり、蓄熱部7には温水の熱がゆ
っくり少しづつ蓄熱されていき、暖房用放熱部3,3で
の放熱が優先されて、暖房効果が蓄熱装置4による蓄熱
作用によって妨げられることはない。
【0018】そして、電気温水ボイラー2による加熱を
行うことができない電力停止の時間帯に入った場合に
は、蓄熱装置4の熱交換器6における温水通過経路を図
3に示すような直列経路にする。これにより、温水は、
熱交換器6を圧力損失大きく通過することで、蓄熱部7
からの温水への放熱は短時間に多く行われていく。具体
的には例えば、蓄熱装置4に入ってくる温水が20°C
であるとするなら、蓄熱装置4から出ていく温水の温度
は60°C程度となり、蓄熱装置4によって暖房が力強
く継続される。
【0019】以上に、本発明の実施形態を示したが、本
発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱し
ない範囲で、各種の変更が可能である。例えば、上記の
実施形態では、本発明の温水蓄熱装置や熱交換器を、電
気温水ボイラーを用いた暖房システムの中で使用した場
合を示しているが、本発明の温水蓄熱装置は、その他の
熱源による温水暖房システムに適用することも可能であ
り、また、暖房以外のシステムに適用することも可能で
ある。また、時間をかけて少しづつ放熱を行い、短時間
で多くの蓄熱を行うシステムに用いて、図2に示すよう
な並列経路の切替え状態において温水蓄熱装置に放熱を
行わせ、図3に示すような直列経路の切替え状態におい
て温水蓄熱装置に蓄熱を行わせるというような使用のさ
れ方がなされてもよい。また、本発明の熱交換器は、温
水と蓄熱材との間の熱交換に限らず、各種媒体同士の熱
交換に広く用いることができるものであることはいうま
でもない。
【0020】
【発明の効果】以上のとおりであるから、本発明の温水
蓄熱装置は、時間をかけて少しずつの蓄熱や放熱を行う
ことができながら、併せて、短時間で多くの蓄熱や放熱
をも行うことができ、また、本発明の熱交換器は、時間
をかけて少しずつの熱交換を行うことができながら、併
せて、短時間で多くの熱交換をも行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態の温水蓄熱装置を示す回路説明図であ
る。
【図2】同温水蓄熱装置における熱交換器の切替え状態
の一つを示すもので、図(イ)は回路説明図、図(ロ)
は温水の流れを模式的に示す説明図である。
【図3】同温水蓄熱装置における熱交換器の切替え状態
のもう一つを示すもので、図(イ)は回路説明図、図
(ロ)は温水の流れを模式的に示す説明図である。
【図4】実施形態の温水蓄熱装置が用いられた温水暖房
システムのシステム構成図である。
【符号の説明】
4…温水蓄熱装置 6…熱交換器 7…蓄熱部 8…入口 9…出口 10…分岐経路 11…開閉弁
フロントページの続き (72)発明者 岸本 竜征 大阪府大阪市北区梅田3丁目3番5号 大 和ハウス工業株式会社内 (72)発明者 福室 創喜 大阪府大阪市北区梅田3丁目3番5号 大 和ハウス工業株式会社内 Fターム(参考) 3L036 AA04

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 温水の通過する熱交換器と、この熱交換
    器を通過する温水との間で蓄熱と放熱の熱交換を行う蓄
    熱部とが備えられ、 前記熱交換器は、温水の入口と、温水の出口と、これら
    入口と出口とを連通する分岐経路と、該分岐経路に介設
    された開閉弁と、該開閉弁の開閉制御を行う制御部とを
    備え、 この開閉弁制御部により、入口と出口との間の前記温水
    通過経路が、温水通路面積の大きく同通路長さの短い並
    列経路か、同通路面積の小さく同通路長さの長い直列経
    路に切り替えられるようになされていることを特徴とす
    る温水蓄熱装置。
  2. 【請求項2】 熱交換媒体の入口と、この熱交換媒体の
    出口とが備えられ、 これら入口と出口とが分岐経路を介して接続されると共
    に、該分岐経路に開閉弁が介設され、かつ、 該開閉弁の開閉制御を行う制御部が備えられ、この開閉
    弁制御部により、入口と出口との間の前記熱交換媒体通
    過経路が、熱交換媒体通路面積の大きく同通路長さの短
    い並列経路か、同通路面積の小さく同通路長さの長い直
    列経路に切り替えられるようになされていることを特徴
    とする熱交換器。
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