JP2006250523A - 温水熱源給湯システム、温水熱源給湯装置及び温水熱源給湯方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の熱需要家に対して熱源温水を所定のラインで循環させ、前記熱源温水が保有する熱を有効に利用して、エネルギーの有効利用を図れ、設備コストが低くでき、施工性の高い温水熱源給湯システムを得る。
【解決手段】熱源温水が循環する熱源温水循環ライン４、低温水を供給する低温水供給ライン５と蓄熱部１０ａを備えた蓄熱貯湯タンク１０とを設け、熱源温水を蓄熱貯湯タンク１０に取り込み、戻り部２０に貯湯水の一部又は全部を戻す戸別温水循環手段Ｌを設け、取り込み部１９と蓄熱貯湯タンク１０との間に低温水を混合可能な混合部２２を設けるとともに、蓄熱貯湯タンク１０の下手に給湯水払い出し部２３を設け、蓄熱部１０ａが、蓄熱貯湯タンク１０内を流れる温水と熱交換可能とし、払い出し部２３より払い出し可能とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、温水熱源供給システムあるいはそのシステムで使用する方法に関するとともに、各熱需要家に備えられる温水熱源給湯装置に関する。

この種の温水熱源供給システムは、例えば、熱需要家である各家庭に給湯を行うのに、所定の地域内にある複数の家庭に対して、その地域を対象とする共通のコジェネレーション設備を利用し、トータルとしてエネルギー効率の高い給湯を行うことができるシステムを確立しようとするものである。

上記目的から、この種の温水熱源供給システムにあっては、共通施設側で発生される熱源温水（温水温度５０〜９０℃）が循環する熱源温水循環ラインを備えるとともに、各家庭に引き込まれている上水といった前記熱源温水より低温の低温水を各家庭に供給する低温水供給ラインが利用又は備えられる。この低温水供給ラインを介して供給される低温水としては、例えば前記共通のコジェネレーション設備から廃棄される排ガスが有する排熱により予熱された予熱水も利用可能とされる。この種の低温水の温度は、ほぼ５〜２５℃程度となる。

さて、発明者らは、特許文献１において、この種の温水熱源供給システムを、「地域社会へのエネルギ供給システムおよび方法」として提案している。
このシステムの概略構成を示すのが、当該明細書で図５に示される「隣組みコジェネレーション」と呼ぶシステムである。このシステムでは、燃料電池（ＳＯＦＣ）或いはマイクロガスタービン（ＭＧＴ）がコジェネレーション設備であり、この設備から高温水（９０℃）が払い出されるとともに、５０℃の温水として設備に戻ることが示されている。即ち、熱源温水循環ラインが地域内にある４０の家庭を対象として設けられている。

一方、各家庭内に備えられる温水熱源給湯装置の構成を示したのが、図６であり、高温水循環供給ライン４３（本願にいう熱源温水供給ライン）から、そのラインを循環する熱源温水の一部を取り出して、家庭用蓄熱装置４５において、熱源温水からの蓄熱、給湯水への放熱等を行っている。

この構成にあっては、前記熱源温水は床暖に直接利用される場合を除いて、給湯水の生成は、水道水を熱交換で温めて給湯の用に供する。さらに、浴槽等の浴槽水の加熱に関しては、同様に熱交換による構造とされている。

従って、高温水循環供給ライン４３（本願にいう熱源温水供給ライン）から取り出された熱源温水が直接給湯水として利用されることはない。

特開２００３-２８４４９号公報

上記特許文献１に記載の技術方式では、熱源温水に抵抗低減剤を投入し、ポンプ動力の削減が可能となり、また蓄熱貯湯タンクの圧力とは無関係に熱源温水の圧力を高めることができる。
しかし、蓄熱貯湯タンク内に組み込まれた伝熱管内に熱源温水を循環し、これにより水道水２４リットル／ｍｉｎを２０℃から４５℃に温めるには、通常約４２ＫＷの交換熱量を得るための伝熱管が必要となる。

また、供給できる熱負荷は、送出と戻りの熱源温度差に循環流量を掛け合わせたものであり、熱源温度差２５℃前後（熱源温水の熱源温水循環ラインへの送り出し温度と戻り温水の温度との差が２５℃前後とする）、管内流速が２ｍ／ｓ、熱源温水管内径２６．１ｍｍの条件では、約１１０（２５×６４×６０／８６０＝１１１）ＫＷとなる。ここでは、６４リットル／ｍｉｎの流量が流れるものとする。

そのため、蓄熱貯湯タンク内の貯湯水や蓄熱を全て払い出した後は、このシステムでは３戸程度の住戸にしか熱を供給できなくなる。
即ち、供給できる熱量が比較的低いことから、熱源温水循環ラインを構成する熱源温水配管の配管径を大径にする必要が生じる。この場合、このラインにおける放熱量が大きく、その循環用のポンプ動力が高くなる。

一方、この状況では、熱源温水配管が大径であるため、所定の延長を設備を得ようとすると、材料費が高くなり施工性が悪い。

本発明の目的は、複数の熱需要家に対して熱源温水を所定のラインで循環させ、前記熱源温水が保有する熱を有効に利用して、エネルギーの有効利用を図れ、設備コストが低くできるとともに施工性の高い温水熱源給湯システムを得ることにある。

上記目的を達成するための、温水熱源給湯システムの特徴構成は、
複数の熱需要家に対して、熱源温水が循環する熱源温水循環ラインと、前記熱源温水より低温の低温水を供給する低温水供給ラインを設け、
蓄熱部を備えた蓄熱貯湯タンクを前記熱需要家に設けるとともに、
前記熱源温水循環ラインより熱源温水を前記蓄熱貯湯タンクに取り込み、前記熱源温水の取り込み部より循環ライン下流側の戻り部に、前記蓄熱貯湯タンクから貯湯水の一部又は全部を戻す戸別温水循環手段を設け、
前記熱源温水の取り込み部と前記蓄熱貯湯タンクとの間に、前記低温水供給ラインから供給される前記低温水を混合可能な混合部を設けるとともに、前記蓄熱貯湯タンクと前記戻り部との間に給湯水払い出し用の払い出し部を設け、
前記蓄熱部が、前記蓄熱貯湯タンク内を流れる前記熱源温水、若しくは熱源温水と低温水との混合水と熱交換可能に構成され、前記払い出し部より給湯水の供給が可能に構成することになる。

この温水熱源給湯システムにあっても、複数の熱需要家に対する熱源温水の循環構造、各熱需要家における低温水の供給構造及び蓄熱貯湯タンクを装備する構成は、従来と同様である。
さらに、本願に係るシステムにおいても、戸別温水循環手段を設けることで、熱源温水循環ラインから熱源温水を取り込み、蓄熱貯湯タンクで利用するとともに、当該ラインに戻す点も同様である。
しかしながら、本願にあっては、低温水供給ラインを流れる低温水と熱源温水とが互いに独立した流路を流れ、所定の温度とされるのではなく、戸別温水循環手段内を流れる状態において混合部で混合水を形成することが可能な構造とされる。即ち、蓄熱貯湯タンク内へは、熱源温水をそのまま導入したり、熱源温水と低温水とが混合した混合水を導入することが可能となる。

従って、蓄熱貯湯タンクに備えられる蓄熱部の蓄熱に際しては、熱源温水と蓄熱部に備えられる蓄熱材とを熱交換させて蓄熱することができる。一方、放熱に関しては、蓄熱部に蓄熱された熱を混合水若しくは低温水に放熱させて、所定の温度の貯湯水（あるいは給湯水）を得ることができる。

従って、この温水熱源給湯システムでは、給湯水を得る方法として以下のような温水熱源給湯形態を実現できる。
熱源温水が循環する熱源温水循環ラインと、前記熱源温水より低温の低温水を供給する低温水供給ラインとを、複数の熱需要家に対して設け、蓄熱部を備えた蓄熱貯湯タンクとを、前記熱需要家に設け、
前記熱源温水循環ラインより熱源温水を前記蓄熱貯湯タンクに取り込み、前記熱源温水の取り込み部より循環ライン下流側の戻り部に、前記蓄熱貯湯タンクから貯湯水の一部又は全部を戻す温水熱源給湯方法として、
前記熱源温水の取り込み部と前記蓄熱貯湯タンクとの間おいて、前記低温水供給ラインから供給される前記低温水を混合し、生成される混合水と前記蓄熱部との間で熱交換させて前記熱需要家への給湯水を得るのである。

そして、その蓄熱に関しては、熱源温水を直接前記蓄熱貯湯タンクに流して、蓄熱部に蓄熱させることができる。

このようにして、蓄熱貯湯タンクで、所定の温度の貯湯水を得ることができるのであるが、このシステムにあっては、戸別温水循環手段内における蓄熱貯湯タンクより下手側部位（戻り部側）に、給湯水の払い出し部を設けている。従って、この部位から、各熱需要家への給湯を実行できる。

さて、上記構成の温水熱源給湯システムにおいて、前記熱源温水循環ラインを流れる熱源温水の圧力が、前記低温水供給ラインを流れる低温水の圧力より高く設定され、
前記混合部と前記取り込み部との間に流量調整弁を設け、前記流量調整弁の調整により、前記払い出し部における前記給湯水の温度を設定する構成とすることが、好ましい。

このようしておくと、低温水供給ラインから熱源温水循環ラインに低温水が漏れ込むことが防止できる。さらに、混合部での熱源温水に対する低温水の混合状態を、流量調整弁の開閉制御で調整することが可能となり、例えば低温水を上水相当の圧力状態に維持する構成で、熱源温水側の圧力を利用して良好な運転状態を確保できる。

一方、熱源温水循環ラインと低温水供給ラインとの圧力関係を問題としない構成としては、以下の構成を採用できる。
即ち、前記給湯水の給湯圧を検出する給湯圧検出手段を設け、検出される前記給湯圧に従って、前記混合部において混合される前記低温水の量を調整する流量調整弁を設けるのである。
本願に係る温水熱源給湯システムでは、例えば、混合部から低温水の混合を行わない状態においては、給湯消費に従って、給湯圧（払い出し部から給湯出口に到るまでの圧力）が下がることとなる。従って、戸別温水循環手段内に関して、この状態をみると、給湯消費に従って、戸別温水循環手段内の温水量が低下する。この状態は給湯圧を見ることで検出可能であるため、給湯圧検出手段を設けるとともに、この手段の検出結果に基づいて、例えば、給湯圧の減少分に見合う分の低温水の供給を混合部より行うのである。この時、蓄熱材の蓄熱を利用することで、低温水は給湯温度まで十分昇温可能である。
即ち、戸別温水循環手段内へ低温水の供給は、流量調整弁の制御設定で適宜可能であるため、熱源温水循環ラインと低温水循環ラインとの圧力状態に係らず、給湯需要に見合った戸別温水循環手段内への供給水量の制御により、系を良好な運転状態に維持できる。

さらに、戸別温水循環手段に、戸別温水循環手段内の温水を戻り部に送る温水ポンプを備えることが好ましい。
このように温水ポンプを備えることで、戸別温水循環手段における、熱源温水循環ラインからの熱源温水の取り出し、同ラインへの戻しをスムーズに行うことができる。さらに、熱源温水の熱源温水循環ラインにおける循環駆動を、各戸に備えた温水ポンプで補助することとなるため、同ラインにおける熱源温水の循環を良好に維持できる。また、熱源温水循環ラインの延長を充分確保できる。

さらに、これまで説明してきた構成において、
前記蓄熱貯湯タンクが成層型貯湯タンクであるとともに、前記成層型貯湯タンクの成層水上部に位置する高温水を吸引して前記払い出し部へ送る前記温水ポンプを備えることが好ましい。
蓄熱貯湯タンクを成層型とすることで、払い出し部側へ送る温水を充分温度の高いものとでき、鉛直配設の貯湯槽に対して、槽内高部からの高温水の取り出しを良好に行える。

また、前記蓄熱貯湯タンクが、前記熱源温水の温度と前記低温水の温度との間の温度で相変化を伴って蓄熱若しくは放熱可能な蓄熱部を備えることが好ましい。このようにすることで、蓄熱貯湯タンクにおける蓄熱量を高く確保できる。

さて、熱需要家内の熱負荷機器に供給する熱負荷用温水が、前記蓄熱貯湯タンク内に導入された前記熱源温水により加温可能に構成されていると、風呂追い焚き回路、暖房温水回路等を備えた熱負荷用温水の加温を、熱源温水を使用して行うことができ、追い焚き機能を備えることとなる。

以上は、主には、各戸内における構成に関するが、本願にあっては、熱源温水循環ライン内を流れる熱源温水が、払い出し部から払い出されて給湯水として使用され、結果的に熱源温水の循環量が低下する。
さらに、本願システムにあっては、熱源温水の温度を確保するとともに、適切な循環流量が確保される必要がある。
そこで、熱源温水循環ラインを循環する熱源温水を貯湯する熱源温水貯湯タンクを備えるとともに、この熱源温水を循環するための熱源温水循環ポンプを備え、
熱源温水循環ラインを経て熱源温水貯湯タンクに戻ってくる戻り温水の温水温度及び量に応じて、熱源温水貯湯タンクから前記熱源温水循環ラインへ送り出す送出量を前記熱源温水循環ポンプの動作（例えば回転数）で制御することが好ましい。
この場合、戻り温水の温度が低下していたり、量が減少していた場合、熱需要家側への熱供給量不足状態であるため、回転数を増加させる。逆の場合は減少させる。
このようにすることで、熱需要家側での熱需要・温水需要に見合った熱源温水の循環供給を確保できる。

さらに、熱源温水循環ライン内に水を補給可能な補給部を備えることが好ましい。このようにすることで、ライン内で不足する水量を補うことが可能となる。

さらに具体的には、熱源温水循環ラインを循環する熱源温水を貯湯する熱源温水貯湯タンクを備え、この熱源温水貯湯タンクに戻ってくる戻り温水の量に応じて、前記補給部から補給する水量を制御することとすることで、熱需要家側で消費された量に依存する戻り温水の量から、補給量を決定して適切な補給を実行できる。
この場合の制御は、戻り量が少い場合に補給量を多くし、多い場合に少なくすることとなる。

また、前記低温水が、前記複数の熱需要家に対して設けられるコジェネレーション設備により発生する排熱により予熱された予熱水であることが好ましい。この場合、排熱まで有効に利用できる。

さて、以上説明してきた構成において、本願システムにおける熱供給量は以下の通りとなる。
模擬条件は以下の条件に従うものとする。
熱源温水関係
熱源温水貯湯タンクからの払い出し熱源温水温度：８５℃
熱源温水貯湯タンクへの戻り熱源温水温度 ：６０℃
低温水関係
低温水温度 ：２０℃
両水の消費量関係
両水合わせて６４リットル／ｍｉｎで循環されており、その内９０％が低温水で賄われ、残り１０％が熱源温水によるとする。
このような条件における供給熱量は、（（８５−２０）×６４×０．９＋（８５−６０）×６４×０．１）×６０／８６０＝２７２ＫＷとなり、従来方式の約２．５（２７２／１１１）倍となる。

これまで説明してきた温水熱源給湯システムにあっては、熱源温水循環ラインに設けられる取り込み部と戻り部との形成手法に関しては、何も述べなかったが、両部位を下記構成を有する配管部材で行うことが、好ましい。
即ち、前記熱源温水循環ラインに、それぞれ接続される一対の循環ライン側接続部と、当該接続部間に前記熱源温水循環ラインからの熱源温水の取り込みを行う取り込み配管と、戻しを行う戻り配管とが一体形成され、
温水熱源循環ラインへの連結状態で、熱源温水循環ライン内を流れる熱源温水を取り込み蓄熱貯湯タンクに送る熱源温水取り込み部と、蓄熱貯湯タンクから戻る貯湯水を熱源温水循環ラインに戻す戻り部とを、一体形成可能な配管部材を使用することで、この配管部材を熱源温水循環ラインに接続するだけの操作で、本願に係る温水熱源給湯システムを実現できる熱源温水循環ラインと蓄熱貯湯タンクとの接続を簡易に行うことができる。

以下、図面に基づいて、本願に係る温水熱源給湯システム１に関して説明する。
第一実施の形態
図１は、システム全体の概略構成を示す図面であり、図２は、熱需要家である各戸２に備えられる温水熱源給湯装置３の構成及び熱源温水循環ライン４及び低温水供給ライン５との接続構成を示したものである。

図１に示すように、このシステム１は複数の給湯対象である各戸２を対象とする設備であり、図１は２０戸を対象とする例を示している。後に詳細に図２に基づいて説明するように、各戸２においては、例えば４０〜６０℃といった温度の給湯が可能とされるとともに、各戸２に備えられる風呂追い焚き回路６ａ、暖房温水回路６ｂ等の循環型の熱循環回路６内を流れる熱負荷用温水を加温可能に構成されている。
このシステム１にあっては、その熱源は、上記複数の各戸（熱需要家）２を対象として設けられる熱源装置としてのコジェネレーション設備７である。この種の設備７としては、分散型エネルギー供給機器としての、マイクロガスエンジン、燃料電池、マイクロガスタービンを挙げることができる。

１ 温水熱源給湯システムの全体構成
図１に示す例は、２０戸の家庭に対して単一の熱源装置７を設備したものであり、この熱源装置７が発生する熱により発生される熱源温水を貯湯する熱源温水貯湯タンク８を備えている。この熱源温水貯湯タンク８は、１０戸毎に２群に分割された戸群に対して夫々設けられる熱源温水循環ライン４と接続されている。

それぞれの熱源温水循環ライン４には、熱源温水循環ポンプ９が、その循環基端部４ａに備えられ、各戸２側を一巡した後、戻り部４ｂを介して熱源温水貯湯タンク８に戻るように構成されている。ここで、熱源温水の送り出し温度は７５〜８５℃程度であり、戻り温度は６０℃程度である。
同図に示すように、熱源温水循環ライン４と各戸２内（具体的には、本願にいう温水熱源給湯装置３）では、熱源温水若しくは、これに低温水が混合された混合水が、温水熱源給湯装置３に備えられる蓄熱貯湯タンク１０（図２参照）を介して、逆流することなく流れる往路１１ａ及び復路１１ｂで接続されている。

上記熱源温水循環ポンプ９の運転制御に関して述べると、図１に示すように、熱源温水循環ライン４を経て熱源温水貯湯タンク８に戻ってくる戻り温水の温水温度及び量に応じて、熱源温水貯湯タンク８から熱源温水循環ライン４へ送り出す送出量を、熱源温水循環ポンプ９の回転数で制御するように構成されている。図１に各熱源温水循環ライン４の戻り側から熱源温水循環ポンプ９への温水温度及び量の取り込みラインを一点鎖線で示した。熱源温水循環ライン４を流れる熱源温水の圧力は、２００〜８００ｋＰａに設定されている。

さて、本願にあっては、後述するように、各戸２に備えられる熱源温水給湯装置３の構成上、熱源温水の一部が給湯用に使用されるため、熱源温水循環ライン４内に水を補給する必要が生じる。そこで、図１に示すように、低温水供給ライン５と熱源温水循環ライン４とを接続する接続路１２を設け、低温水を補給可能な補給部１３が備えられている。

この補給は、昇圧機構１３ａを介した後の低温水が流れる接続路１２に設けられる流量制御弁１３ｂの開閉調整によるものとされており、補給量を制御するために、熱源温水貯湯タンク８に戻ってくる戻り温水の量に応じて、補給部１３から補給する低温水の量を制御する。図１に示す例では、熱源温水貯湯タンク８内における貯湯水の液面高さに応じて、その戻り量を推定し、ポンプ駆動が標準状態とされる状況における液面高さを一定水準に保つべく構成されている。

図１に示すように、前記熱源装置７に対して、補助機１４として、その排ガス及び外気から熱回収を行うヒートポンプが備えられている。このヒートポンプ１４によって回収される熱により、前記熱源温水に加温することが可能になっているとともに、熱源温水貯湯タンク８に対して備えられる予熱水タンク１５内の予熱水を予熱可能に構成されている。
この予熱水タンク１５には、５〜２５℃の上水が補給されるように構成されており、予熱水タンク１５の下手側に設けられる低温水供給ライン５より各戸２に２０〜２５℃の予熱水を供給可能に構成されている。この予熱水の供給は予熱水供給ポンプ１６の作動によるものとされ、同図に示されるように、この予熱水の供給圧は熱源温水の圧力より低い、１５０〜２００ｋＰａの範囲に選択されている。図１に示されるように、この低圧水供給ライン５は下流側で各戸２に分岐されており、給湯等の用に供される構成が採用されている。

２ 各戸内の構成 １
図２は、本願に係る温水熱源給湯システム１における各戸２の構成を示したものである。
同図は、左側から低温水供給ライン５、熱源温水循環ライン４を示しており、各戸２内の温水熱源給湯装置３を示している。同図右側には各戸２内のユーティリティである、給湯水の出口１７、熱負荷用温水の循環回路（風呂追い焚き回路６ａ、暖房温水回路６ｂ）を示している。

前記温水熱源給湯装置３は、その主要機器として蓄熱貯湯タンク１０を備えて構成されている。この蓄熱貯湯タンク１０は、図２に示すように２重筒構成のものであり、外郭に蓄熱材ｈｃが収納された円筒状の蓄熱部１０ａを備えている。
さらに、外筒内に形成される外筒流路１０ｂは、鉛直方向上から下に向かって筒内水が流れるように構成されており、内筒内に形成される貯湯路１０ｃは、鉛直方向下から上に向かって貯湯水が貯湯されるように構成されている。従って、この蓄熱貯湯タンク１０は成層型のものであり、貯湯路１０ｃの上部から温水を得ることができる。

図示するように、前記外筒流路１０ｂはタンク底部１０ｄにおいて貯湯路１０ｃに接続されており、蓄熱部１０ａの蓄熱をも利用することで外筒流路１０ｂにおいて生成される所定温度の温水を貯湯路１０ｃに溜め込む構成を有している。この貯湯路１０ｃは、外筒流路１０ｂに対する容積関係（前者が後者の数倍〜数十倍ある）からも、貯湯タンク若しくは貯湯槽としての役割を果たす。

上記構成を採用することで、蓄熱部１０ａ内に収納されている蓄熱材ｈｃと外筒流路１０ｂを流れる温水（熱源温水あるいは混合水）が熱交換可能になっている。この蓄熱材ｈｃは、熱源温水の温度と低温水の温度との中間にある温度で固相と液相との間で相変化を起こす潜熱蓄熱材であり、例えば、熱源温水がそのまま外筒流路１０ｂに導入された場合は蓄熱可能であり、蓄熱状態で外筒流路１０ｂに蓄熱材ｈｃの温度より低温の温水が流れた場合は放熱可能である。

図２に示すように、外筒流路１０ｂの上部位置に上段側から順に、暖房温水回路６ｂを構成する螺旋管であるコイル熱交換器１８と、風呂追い焚き回路６ａを構成する螺旋管であるコイル熱交換器１８が備えられている。この構成から、コイル熱交換器１８の外側に熱源温水を流すことで、これら回路６ａ，６ｂ内を流れる温水を加温可能である。

前記外筒流路１０ｂの上端であるタンク入口１０ｅは、熱源温水循環ライン４に接続されている。この接続路が先に説明した往路１１ａであり、本願にあっては往路１１ａの基端部を取り込み部１９と呼ぶ。
前記貯湯路１０ｃの上端であるタンク出口１０ｆも、熱源温水循環ライン４に接続されている。この接続路が先に説明して復路１１ｂであり、本願にあっては復路１１ｂの先端部を戻り部２０と呼ぶ。
前記取り込み部１９と戻り部２０との位置関係は、前者１９が後者２０に対して熱源温水の流れ方向で上流側とされている。上記の各戸２内を介する流通路に対して、図２に示すように、両部間を所定の流路抵抗を有するバイパス路２１で接続する構成が採用されている。

取り込み部１９から戻り部２０までの温水の移流に関しては、先に説明した熱源温水循環ポンプ９と、温水熱源給湯装置３個々に備えられる温水ポンプ１０ｇがこれを受持つ構成が採用されている。
即ち、本願にあっては、熱源温水循環ライン４より熱源温水を蓄熱貯湯タンク１０に取り込み、熱源温水の取り込み部１９より循環ライン下流側の戻り部２０に、蓄熱貯湯タンク１０から貯湯水の一部又は全部を戻す戸別温水循環手段Ｌが備えられているのである。

以下、本願温水熱源給湯システム１における、前記戸別温水循環手段Ｌに対して設けられている本願独特の構成に関して詳細に説明する。
図２に示すように、往路１１ａに、低温水供給ライン５から供給される低温水を混合可能な混合部２２を設けるとともに、復路１１ｂのタンク出口１０ｆと戻り部２０との間に給湯水を払い出すための払い出し部２３を設けている。

図２に示すように、前記往路１１ａには、取り込み部１９側から順に、開閉弁２４、流量調整弁２５を備えるとともに、この流量調整弁２５とタンク入口１０ｅとの間に前記混合部２２が設けられている。この混合部２２には、前記低温水供給ライン５から開閉弁２４、逆止弁２６を介して低温水が流入する構成が採用されている。

先に述べたように、このシステム１にあっては、熱源温水循環ライン４を流れる熱源温水の圧力が低温水供給ライン５を流れる低温水の圧力より高く設定されていることにより、流量調整弁２５の調整で、蓄熱貯湯タンク１０側へ送り込む熱源温水と低温水の量比を調整することが可能となり、蓄熱貯湯タンク１０からタンク出口１０ｆより貯湯水を取り出すことで、結果的に払い出し部２３より取り出される温水の温度を調整可能となっている。

上記構成から外筒流路１０ｂに流入する温水の温度が制御されるが、この温水の温度と蓄熱部１０ａ内に存する蓄熱材ｈｃの温度との関係から、流入温水を加温すること、蓄熱材ｈｃに蓄熱させることも可能となる。

図２に示すように、前記流量調整弁２５は、タンク入口１０ｅにおける温水の温度とタンク底部１０ｄの温水の温度に従って、その開度を調整され、貯湯水の温度が所望の温度となるように構成されている。

前記復路１１ｂには、タンク出口１０ｆ側から温水ポンプ１０ｇ、逆止弁２６、開閉弁２４が備えられる戻り部２０に接続される構成が採用されている。前記払い出し部２３は温水ポンプ１０ｇと逆止弁２６との間に設けられている。

この払い出し部２３の給湯水出口１７に至る下流側には、給湯温検知器２９、さらに止水栓３０が介装されている。
給湯温検知器２９は、別途、低温水供給ライン５に接続されており、検知される給湯温度に従って、払い出された温水に低温水を混合することで、所望の温度の給湯水を出口側で得ることができる。

前記温水ポンプ１０ｇは、給湯水出口１７、風呂追い焚き回路６ａ、暖房温水回路６ｂさらには蓄熱・放熱信号に従って生成される温水ポンプ制御信号Ｓに従って、起動・停止される。さらに、運転はフィードバック構成が採用されており、復路を流れる温水の温度及び流量を見て、両者を適切なものとすべく運転される。

以上が、所定の地域あるいはマンション等の集合住宅を対象とする本願に係る温水熱源給湯システム１の構成であるが、熱需要家である各戸２に設置される温水熱源給湯装置３は以下の構成を取ることとなる。
即ち、温水熱源給湯装置３は、蓄熱部１０ａを備えた蓄熱貯湯タンク１０を備え、熱源温水循環ライン４からの熱源温水を蓄熱貯湯タンク１０に取り込むとともに、熱源温水の取り込み部１９より循環ライン下流側の戻り部２０に、蓄熱貯湯タンク１０から貯湯水の一部又は全部を戻す戸別温水循環手段Ｌを設け、熱源温水の取り込み部１９と蓄熱貯湯タンク１０との間に、低温水供給ライン５から供給される低温水の混合部２２を設けるとともに、蓄熱貯湯タンク１０と戻り部２０との間に給湯水の払い出し用の払い出し部２３を設け、蓄熱部１０ａと、蓄熱貯湯タンク１０内を流れる熱源温水、若しくは熱源温水と低温水との混合水とが熱交換可能に構成され、混合部２２と取り込み部１９との間に流量調整弁２５を設け、戸別温水循環手段Ｌに、当該戸別温水循環手段Ｌ内の温水を戻り部２０に送る温水ポンプ１０ｇを備えた構成となっている。

以下に上記温水熱源給湯装置３の作動状態を、蓄熱運転状態、放熱運転状態、給湯運転状態、熱負荷運転状態の順に説明する。
１ 蓄熱運転状態
この状態は、例えば深夜時間帯等の、給湯、熱負荷需要が無い時間帯に、蓄熱部１０ａに備えられる蓄熱材ｈｃへの蓄熱を目的として行う運転状態である。
この運転状態にあっては、往路１１ａに設けられる流量調整弁２５を全開又は全開に近い状態とし、温水ポンプ１０ｇを可動状態とする。
この動作状態では、蓄熱貯湯タンク１０の外筒流路１０ｂを熱源温水が流れ、蓄熱部１０ａでの蓄熱を完了することができる。

２ 放熱運転状態
この状態は、基本的に所望の温度の給湯水を得るために実行される運転状態であり、蓄熱状態にある蓄熱部１０ａから熱を外筒流路１０ｂ内に流れる水に与えて、蓄熱を有効利用する運転状態である。
この運転状態にあっては、往路１１ａに設けられる流量調整弁２５は、得たい給湯水の温度等に従って開度調整された状態とされ、温水ポンプ１０ｇは停止する。但し、この状態で、蓄熱された熱を回収利用する目的から、蓄熱材ｈｃの温度に対して外筒流路１０ｂ内を流れる混合水の温度が低くなるように流量調整され、貯湯水となる状態で、所望の温度となるように運転制御される。結果、この動作状態で、所望の温度の貯湯水を得ることができる。

２−１ 給湯運転状態
給湯に際しては、給湯温は別途指定により特定されている。そして、止水栓３０を開栓することで、給湯水の払い出しが可能となる。
この時、基本的には先に説明した放熱運転状態に装置３を維持し、蓄熱部１０ａから熱を回収しながら、払い出し部２３から所定の温水を払い出す。細かな温度調整は、給湯温度検出器２９で検出された温度に基づいて給湯温度調整弁３１により低温水の供給量を調整して行う。又、蓄熱部１０ａの放熱を終えた後には、貯湯路１０ｃの下部に設けられるタンク底部１０ｄに於ける下部温水温度が給湯指定温度以下にならないように熱源温水を取り込み、良好な給湯状態を保つ。
結果、所望の温度の給湯水を出口で得ることができる。

２−２ 熱負荷運転状態
熱負荷運転とは、風呂追い焚き、暖房温水の再加熱を行う運転状態であるが、この状態にあっては、再加熱を迅速に行う要請から、流量調整弁２５を全開又は前開に近い状態として、温水ポンプ１０ｇを作動する。
この運転動作では、タンク入口１０ｅの近傍に配設されるコイル熱交換器１８の外側を
熱源温水が流れる運転状態が実現し、追い焚き、再加熱を良好に行うことができる。

第二実施の形態
以上が、図２に示す構成を採用した場合の運転説明であるが、蓄熱材ｈｃとの熱交換をさらに効率的なものとするとともに、低温水供給ライン５からの低温水の取込構成を工夫した実施形態を以下に示す。
この例の特徴は、図２に示す例にあっては、蓄熱貯湯タンク１０が２重筒構成を取り、その外径側に蓄熱部１０ａが設けられていたのに対して、本実施形態では、図４に示すように、先の実施形態における外筒流路１０ｂも、コイル熱交換器１８０の内部流路として構成し、先の実施形態で外筒流路として使用されてきた、内筒１００１と外筒１００２との間に形成されていた空間を有底とするとともに、その空間を蓄熱材ｈｃが充填される蓄熱部１００ａとしたことにある。
従って、この例では、蓄熱部１００ａ内に３つの螺旋管であるコイル熱交換器１８１，１８１，１８０が配設される。

図３は、システム全体の概略構成を示す図面であり、図４は、熱需要家である各戸２に備えられる温水熱源給湯装置３００の構成及び熱源温水循環ライン４及び低温水供給ライン５との接続構成を示したものである。

図３に示すように、このシステム１は複数の給湯対象である各戸２を対象とする設備であり、１００戸を対象とする例を示している。後に詳細に図４に基づいて説明するように、各戸２においては、例えば４０〜６０℃といった温度の給湯が可能とされるとともに、各戸２に備えられる風呂追い焚き回路６ａ、暖房温水回路６ｂ等の循環型の熱循環回路６内を流れる熱負荷用温水を加温可能に構成されている。
このシステム１にあっても、その熱源は、上記複数の各戸（熱需要家）２を対象として設けられる熱源装置としてのコジェネレーション設備７である。この種の設備７は、分散型エネルギー供給機器としての、燃料電池、マイクロガスエンジン、マイクロガスタービンを挙げることができる。

１ 温水熱源給湯システムの全体構成
図３に示す例は、１００戸の家庭に対して単一の熱源装置を設備したものであり、この熱源装置７が発生する熱により発生される熱源温水を貯湯する熱源温水貯湯タンク８を備えている。この熱源温水貯湯タンク８は、５０戸毎に２群に分割された戸群に対して夫々設けられる熱源温水循環ライン４と接続されている。

それぞれの熱源温水循環ライン４には、熱源温水循環ポンプ９が、その循環基端部４ａに備えられ、各戸２側を一巡した後、戻り部４ｂを介して熱源温水貯湯タンク８に戻るように構成されている。ここで、熱源温水の送り出し温度は７５〜８５℃程度であり、戻り温度は６０℃程度である。
同図に示すように、熱源温水循環ライン４と各戸２内（具体的には、温水熱源給湯装置３００）では、熱源温水若しくは、これに低温水が混合された混合水が、温水熱源給湯装置３００に備えられる蓄熱貯湯タンク１００（図４参照）を介して、逆流することなく流れる往路１１ａ及び復路１１ｂで接続されている。

上記熱源温水循環ポンプ９の運転制御に関して述べると、図３に示すように、熱源温水循環ライン４を経て熱源温水貯湯タンク８に戻ってくる戻り温水の温水温度及び量に応じて、熱源温水貯湯タンク８から熱源温水循環ライン４へ送り出す送出量を、熱源温水循環ポンプ９の回転数で制御するように構成されている。図４に各熱源温水循環ライン４の戻り側から熱源温水循環ポンプ９への温水温度及び量の取り込みラインを一点鎖線で示した。熱源温水循環ライン４を流れる熱源温水の圧力は、２００〜８００ｋＰａに設定されている。

さて、各戸２に備えられる温水熱源給湯装置３００の構成上、熱源温水の一部が給湯用に使用されるため、熱源温水循環ライン４内に水を補給する必要が生じる。そこで、図３に示すように、低温水供給ライン５と熱源温水貯湯タンク８の下部とを接続する接続管１２０が備えられている。
この接続管１２０により、温水熱源貯湯タンク８の温水が給湯需要に応じて減少しても自動的に補給することが可能である。

熱源装置７に導入される温水１３０は、熱源温水循環ライン４の戻り温水（６０℃前後）であり、給湯に利用されて流量が減る。そこで、熱源温水貯湯タンク８の底部より２０〜２５℃の予熱水が補給され、熱源装置７に導入される。
この導入される温水１３０は、流量制御弁１３０ｂで、導入温水温度に応じて水量が制御され、熱源装置７から７５〜８５℃の温水を回収できる。

図３に示すように、前記熱源装置７に対して、補助機１４として、その排ガス及び外気から熱回収を行うヒートポンプが備えられている。このヒートポンプ１４によって回収される熱により、前記熱源温水に加温することが可能になっているとともに、熱源温水貯湯タンク８に対して備えられる予熱水タンク１５内の予熱水を予熱可能に構成されている。
この予熱水タンク１５には、５〜２５℃の上水が補給されるように構成されており、予熱水タンク１５の下手側に設けられる低温水供給ライン５より各戸２に２０〜２５℃の予熱水を供給可能に構成されている。この予熱水の供給は予熱水供給ポンプ１６の作動によるものとされ、同図に示されるように、この予熱水の供給圧は熱源温水の圧力より低い、１５０〜２００ｋＰａの範囲に選択されている。図３に示されるように、この低圧水供給ライン５は下流側で各戸２に分岐されており、給湯等の用に供される構成が採用されている。

２ 各戸内の構成
図４には、左側から低温水供給ライン５、熱源温水循環ライン４を示しており、各戸２内の温水熱源給湯装置３００を示している。同図右側には各戸２内のユーティリティである、給湯水の出口１７、熱負荷温水の循環回路（風呂追い焚き回路６ａ、暖房温水回路６ｂ）を示している。

温水熱源給湯装置３００は、その主要機器として蓄熱部１００ａを備えた蓄熱貯湯タンク１００を備えて構成されている。
図４に示すように、蓄熱貯湯タンク１００は、２重筒構造が採用されており、内筒１００１内には貯湯槽として働く貯湯タンク１００ｃが収納されている。そして、内筒１００１と外筒１００２との間の空間は有底に構成されており、蓄熱材ｈｃが収納される蓄熱部１００ａとされている。この蓄熱部１００ａ（蓄熱材収納空間）内には、３種の螺旋管であるコイル熱交換器１８１，１８１，１８０が配設されるとともに、蓄熱材ｈｃ間及び蓄熱材ｈｃとコイル熱交換器１８１，１８１，１８０内を流れる流体との間に於ける熱循環を良好なものとすべく、コイルに当接して設けられる薄板１００ｐに植設された多数のアルミ製フィン１００ｂ（図５参照：ここで、図５（ａ）は図４と同様な縦断面図を示し、図５（ｂ）は水平方向の横断面図を示す）配設されている。このフィンを伝熱フィンと称する。
このような伝熱フィンとしては、フィン間ピッチを１〜３ｍｍ、フィンの高さ（薄板１００ｐからフィン先端までの長さ）を１０〜２５ｍｍ、周方向におけるフィンの厚みを０．１〜０．２ｍｍとすることで、充分な伝熱性能を実現することができる。

図示するように、コイル熱交換器１８１，１８１，１８０は、蓄熱貯湯タンク１００の径方向で、蓄熱部１００ａのほぼ中央部位に上下方向に配設されており、蓄熱材ｈｃはコイル熱交換器１８１，１８１，１８０の径方向両側に位置するように構成されている。この構造を採用することにより、コイル熱交換器１８１，１８１，１８０と前記貯湯タンク１００ｃとの間にも、蓄熱材ｈｃの層が介装される構造が採用されている。コイル熱交換器１８１、１８１、１８０は、内部を流体が流れる可撓性の管材をコイル状に巻き重ねて形成したものであり、本願の場合、銅製の管材を採用している。

さて、これら３つのコイル熱交換器１８１、１８１、１８０に関して、前記貯湯タンク１００ｃに接続される第一コイル熱交換器１８０（このコイル熱交換器には、熱源温水、低温水或いはこれらの混合水が流れるが、残り２つのコイル熱交換器１８１と区別するため熱源温水熱交換器と呼ぶ）は、蓄熱貯湯タンク１００の上下方向、底部から天部まで全上下方向領域に亘って螺旋を成して配設されている。
一方、残り２つの第二コイル熱交換器１８１、１８１（このコイル熱交換器を熱負荷水熱交換器と呼ぶ）は、前記熱源温水熱交換器１８０のコイル間に上下方向で熱負荷水熱交換器１８１のコイルが挟まれるように、配設されている。
また、蓄熱貯湯タンク１００の外側には断熱保温材層ｈｓが備えられており、外界との断熱が図られている。

熱源温水熱交換器１８０にあっては、その内部水は蓄熱部１００ａ内を鉛直方向下から上に温水が流れるように配設されており、貯湯タンク１００ｃの天面に設けられた貯湯タンク入口１００ｅから内部へ内部水が流入するように構成されている。貯湯タンク１００ｃ内にあっては、その天面側から底面に向けて貯湯水が流れる。

さらに、図４からも判明するように、熱源温水熱交換器１８０は、先ず、貯湯タンク１００ｃの底面下側部位で中心側から外側に遷移しながら螺旋を成す底部１８０ａと、前記蓄熱部１００ａ内を上方向に螺旋を成しながら上昇する上昇部１８０ｂと、貯湯タンク１００ｃの天面外部位置で外側から中心側に遷移しながら螺旋を成す天部１８０ｃとを有して構成されている。

図示するように、この熱源温水熱交換器１８０内を流れてきた流体は、貯湯タンク１００ｃの天面中心部位１００ｅで、貯湯タンク１００ｃ内に流入する構成が採用されている。結果、この貯湯タンク１００ｃは、蓄熱部１００aの蓄熱をも利用することで熱源温水熱交換器１８０において生成される所定温度の温水を貯湯タンク１００ｃに溜め込むことが可能となっている。そして、貯湯タンク１００ｃの下部から温水を取り出すことができる。

図５に示すように、蓄熱部１００aには、概略、コイルを包むように、ほぼ横方向に多数のアルミ製の熱交換用フィン１００ｂが設けられており、多数のフィン１００ｂを設けることによりこの部内における熱移動は良好に維持される。このフィン１００ｂは、コイルに当接する薄板１００ｐに植設された構成とされており、薄板１００ｐを介して熱的にコイルに接続される。結果、この蓄熱部１００ａ内に鉛直方向に配設されている全てのコイル熱交換器１８１，１８１，１８０内を流れる流体と、内部に収納されている蓄熱材ｈｃとの間において、熱交換が迅速且つ十分に行われるように構成されている。

さらに、先にも示したように、この例における蓄熱部１００ａは有底の蓄熱材収容空間とされており、その使用状態にあっては、図４に示すように、貯湯タンク１００ｃの上部にも蓄熱材ｈｃを充填した状態で使用する。この部位には、熱源温水熱交換器１８０の天部１８０ｃが配設されていることから、この熱源温水熱交換器１８０内を流れる流体と蓄熱材ｈｃとの間における熱交換を良好に実行し、例えば、固化状態にある蓄熱材ｈｃを熱源温水の有する熱で迅速に溶解させることができ、蓄熱材ｈｃの固化・溶解に伴う体積変化を良好に吸収できる。

図４に、濃度を変えて示すように、蓄熱部１００ａ内には３つのコイル熱交換器１８１，１８１，１８０が配設されているが、先に説明した熱源温水熱交換器１８０を成す熱源温水コイル（最濃色の丸で示す）と、熱負荷水熱交換器１８１を成す熱負荷水コイル（白丸及び淡い灰丸で示す）は、上下方向で交互に配設されている。
この構成から熱源温水の有する熱は、熱源温水熱交換器１８０と熱負荷水熱交換器１８１が接触して伝導するとともに、フィンブロックに取り付けられた薄板１００ｐを介して、回路６ａ，６ｂ内を流れる温水を加温することが可能となる。さらに、この加温過程で、熱源温水の温度が蓄熱材ｈｃの温度より下がる場合は、蓄熱材ｈｃからも熱が回路６ａ，６ｂ内を流れる温水に供給される。図示する例にあっては、白丸で示す熱負荷水コイル１８１が風呂追い炊き用であり、淡い灰丸で示す熱負荷水コイル１８１が暖房用である。

２つの熱負荷水熱交換器１８１の配置に関して説明すると、蓄熱部１００ａの下側から順に、暖房温水回路６ｂを構成する熱負荷水熱交換器１８１と、風呂追い焚き回路６ａを構成する熱負荷水熱交換器１８１が備えられている。この構成から、熱源温水の有する熱を利用して、蓄熱材ｈｃを介してこれら回路６ａ，６ｂ内を流れる温水を加温することが可能となる。

熱源温水熱交換器１８０の流入部は、熱源温水循環ライン４に接続されている。この接続路が先に説明した往路１１ａであり、往路１１ａの基端部を取り込み部１９と呼んでいる。
前記貯湯タンク１００ｃの下端である貯湯タンク出口１００ｆも、熱源温水循環ライン４に接続されている。この接続路が先に説明して復路１１ｂであり、復路１１ｂの先端部を戻り部２０と呼んでいる。

これら取り込み部１９と戻り部２０との位置関係は、前者１９が後者２０に対して熱源温水の流れ方向で上流側とされている。

取り込み部１９、戻り部２０の詳細構造を示したのが図６である。同図は、両部位１９、２０を単一のＴ型配管部材２００で実現していることを示している。
このＴ型配管部材２００は、熱源温水循環ライン４に、それぞれ接続される一対の循環ライン側接続部２０１，２０１（図６の上下方向で対を成している）と、この接続部２０１，２０１間に熱源温水循環ライン４からの熱源温水の取り込みを行う取り込み配管２０２と、戻しを行う戻り配管２０３とが一体形成されている。

取り込み配管２０２は直管とされており、戻り配管２０３は直管部２０３ａに、この直管２０３ａとは直交する方向に延出する分岐管部２０３ｂを備えて構成されている。一体化状態の取り込み配管２０２と戻り配管２０３とは、図６に示すように、一対の接続部２０１をつなぐ直線流路内に一部進入した構成とされており、その流路において、絞りとしての役割も果たせるように構成されている。従って、この進入の程度を調整することで、熱源温水循環ライン４内を流れる熱源温水に与える抵抗を調整することができる。

同図からも明らかなように、図６において、前記取り込み配管２０２の循環ライン側端部２０２ｅは、循環ライン４を流れる熱源温水を良好に取り込めるように、流れ下手側程、ライン内に進入する端面構成が採用されている。即ち、図６において右下がりの端面を有している。
一方、前記戻り配管２０３の循環ライン側端部２０３ｅは、この配管２０３に戻ってくる温水を良好に循環ライン４に合流させるように、流れ上手側ほど、ライン内に進入する構成が採用されている。即ち、図６において右上がりの端面を有している。
従って、この例では、単一のＴ型配管部材２００を熱源温水循環ライン４に装着することで、熱源温水の取り込み及び戻しが可能となる。

取り込み部１９から戻り部２０までの温水の移流に関しては、熱源温水循環ポンプ９と、温水熱源給湯装置３個々に備えられる温水ポンプ１０ｇがこれを受持つ。この温水ポンプ１０ｇは、貯湯タンク１００ｃの下側に設けられている。
熱源温水循環ライン４より熱源温水を蓄熱貯湯タンク３００に取り込み、熱源温水の取り込み部１９より循環ライン下流側の戻り部２０に、蓄熱貯湯タンク３００から貯湯水の一部又は全部を戻す戸別温水循環手段Ｌが形成される。

図４に示すように、往路１１ａには、低温水供給ライン５から供給される低温水を混合可能な混合部２２が設けられるとともに、復路１１ｂの貯湯タンク出口１００ｆと戻り部２０との間に給湯水を払い出すための払い出し部２３が設けられている。

図４に示すように、混合部２２には、給湯時において前記低温水供給ライン５から逆止弁３６、流量調整弁ＭＶ２を介して低温水が流入する構造が採用されている。給湯の初期においては貯湯水や蓄熱材ｈｃは十分に低温水より温度が高いため、流量調整弁ＭＶ３からの低温水で給湯温度Ｔ６となるように、流量調整弁ＭＶ２とＭＶ３の開度が調整される。往路１１aに設けられる流量調整弁ＭＶ１は、給湯時において常に全閉状態となる。流量調整弁ＭＶ２からの低温水の貯湯タンク１００ｃへの導入を続けると、時間の経過とともに貯湯タンク１００ｃの温度も下がるので、流量調整弁ＭＶ３を閉じるとともに、流量調整弁ＭＶ４の開度を調整して、給湯温度Ｔ６を制御する。本発明によれば、貯湯水や蓄熱材ｈｃをほぼ熱源温水循環ライン４を流れる温水温度から低温温水供給ライン５を流れる低温温水温度の温度差に応じた蓄熱量を有効に利用することができる。

さらに、熱負荷温水の循環回路（風呂追い炊き回路６ａ、暖房温水回路６ｂ）には、ポンプＰ３，Ｐ２が設けられているが、これらポンプＰ３，Ｐ２は、それぞれ、各回路６ａ，６ｂの戻り温水の温度に従って、その循環量を設定するように構成されており、回路に求められる温度を維持するように構成されている。

以下に上記温水熱源給湯装置３００の作動状態を、蓄熱運転状態、放熱運転状態、給湯運転状態、熱負荷運転状態の順に説明する。
１ 蓄熱運転状態
この状態は、例えば深夜時間帯等の、給湯、熱負荷需要が無い時間帯に、蓄熱部１００ａに備えられる蓄熱材ｈｃへの蓄熱を目的として行う運転状態である。
この運転状態にあっては、往路１１ａに設けられる流量調整弁ＭＶ１と流量調整弁ＭＶ４を全開又は全開に近い状態とし、温水ポンプ１０ｇを可動状態とする。この時、流量調整弁ＭＶ２，ＭＶ３は閉状態とする。
この動作状態では、蓄熱貯湯タンク１００の熱源温水熱交換器１８０内を熱源温水が流れ、蓄熱部１００ａでの蓄熱を完了することができる。

２ 放熱運転状態
この状態は、基本的に所望の温度の給水を得るために実行される運転状態であり、蓄熱状態にある蓄熱部１００ａから熱を熱源温水熱交換器１８０内に流れる温水に与え、蓄熱を有効利用する運転状態である。
この運転状態にあっては、往路１１ａに設けられる流量調整弁ＭＶ１は、得たい暖房水６ａや風呂追い炊き水６ａの温度等に従って開度調整又は閉状態とされる。

２−１ 給湯運転状態
給湯に際しては、給湯温は別途指定により特定されている。そして、止水栓３０を開栓することで、給湯水の払い出しが可能となる。
この時、出湯流量を検知して、基本的に流量調整弁ＭＶ１を閉、蓄熱中なら温水ポンプ１０ｇを停止する。そして、流量調整弁ＭＶ４、ＭＶ２を給湯温度に応じて開とし指定により特定された給湯温度より高い温水を得る。そして、この貯湯水を払い出し部２３から給湯出口１７側へ払い出す。細かな出湯温度制御を低温水の混合を行える流量調整弁ＭＶ３の開度調整で行う。時間の経過とともに、貯湯タンク出口１００ｆの温度が下がるので、流量調整弁ＭＶ３を閉じるとともに、流量調整弁ＭＶ４の開度を調整して給湯温度Ｔ６を制御する。さらに、貯湯タンク出口１００ｆにおける温度が過度に低下した場合（蓄熱を使い果たした状況）には、流量調整弁ＭＶ１の開度調整により、熱源温水と低温水との混合比を調整し、所定の給湯を続行する。
結果、所望の温度の給湯水を給湯に供することができる。

２−２ 風呂追い炊き運転状態
この運転状態にあっては、風呂追い炊き回路６ａ内に備えられる循環ポンプＰ３を運転するとともに、風呂追い炊き回路６ａの戻り温水温度の昇温速度が所定値以下であることを条件として、温水ポンプ１０ｇを運転する。このようにすることで、蓄熱部１００ａに蓄熱された熱を有効に利用できる。蓄熱を消費した後（この状況が発生する確率はかなり低い）は、熱源温水との熱交換により、風呂追い炊きを行える。
２−３ 暖房運転状態
この運転状態にあっては、暖房温水回路６ｂ内に備えられる循環ポンプＰ２を運転するとともに、温水ポンプ１０ｇを運転する。そして、暖房温水回路６ｂの戻り温水温度が所定値になるように、温水ポンプ１０ｇの運転・運転停止を制御することで、良好な暖房運転状態を実現できる。蓄熱を消費した後（この状況が発生する確率はかなり低い）は、熱源温水との熱交換により、風呂追い炊きを行える。

第三実施の形態
上記の第二実施の形態を踏襲しながら、更なるコンパクト化を図ったのが、第三実施の形態である。図７、図８は、この例の構成を示すものであり、図７は図４に相等する縦断面図を、図８は、この例における蓄熱貯湯タンク３３０の天部３３０ｂに設けられている分配管群３０１の構成（実線で示す）と、蓄熱貯湯タンク３３０の底部３３０ａに設けられている分配管群３０２の構成（破線で示す）を示したものである。
従って、温水熱源供給システム１の全体構造は、図３に示す構造を踏襲する。

この実施の形態においても、基本的には２重筒構造の蓄熱貯湯タンク３３０を有する構成が採用されており、内筒１００１と外筒１００２との間に設けられる有底の空間が、蓄熱材ｈｃが配設される蓄熱部１００ａとされている。そして、この蓄熱部１００ａ内に３種のコイル熱交換器１８１，１８１，１８０が配設されている。

但し、この例にあっては、先の例に示すような、貯湯路（貯湯槽）は設けられておらず、蓄熱部１００ａと、蓄熱部１００ａ内に収納されているコイル熱交換器１８１，１８１，１８０が、実質的な貯湯機能を果たすとともに、所望の温度の温水を供給する。従って、基本的に蓄熱材ｈｃに蓄熱される熱を最大限、有効に利用して、給湯及び熱負荷需要に対応できる構成としている。

図７に示すように、この例にあっても、蓄熱貯湯タンク３３０の動作制御に係る流体制御機器（流量制御弁ＭＶ１、ＭＶ２，ＭＶ３，ＭＶ４，逆止弁３６、ポンプ１０ｇ、Ｐ２，Ｐ３、温度Ｔ５、Ｔ６の検出器、圧力Ｐの検出器、給湯量Ｆ１の検出器）は、蓄熱貯湯タンク３３０の下側に纏めて配設されている。

これら流体制御機器に繋がる配管系等は、内筒１００１内の空間を利用して、蓄熱貯湯タンク３３０の底部３３０ａから天部３３０ｂに先ず配策される。そして、３種のコイル熱交換器のコイルに対する分配管群３０２、３０１が、蓄熱貯湯タンク３３０の天部３３０ｂ及び底部３３０ａに設けられている。また、この例では、温水ポンプ１０ｇは、流量調整弁ＭＶ１の下手側近傍（実質的な貯湯路である熱源温水熱交換器１８０の上手側）に設けられている。

また、図７に示すように、内筒１００１、外筒１００２間に設けられる蓄熱部は、径方向に４層のフィン層５００を備えて構成されており、内筒１００１側から第１フィン層５００ａ、熱源温水熱交換器１８０と暖房温水回路６ｂに接続される熱負荷水熱交換器１８１が備えられる内側温水路層６００ａ、第２フィン層５００ｂ、熱源温水熱交換器１８０と風呂追い炊き回路６ａに接続される熱負荷水熱交換器１８１が備えられる外側温水路層６００ｂ、第３フィン層５００ｃ、第４フィン層５００ｄを備えて構成されている。

以下、熱源温水、低温水若しくはそれらの混合水が流れる熱源温水熱交換器１８０に繋がる流路、暖房温水回路６ｂに接続される熱負荷水熱交換器１８１に繋がる流路、風呂追い炊き回路６ａに接続される熱負荷水熱交換器１８１に繋がる流路に関して順に説明する。

熱源温水、低温水若しくはそれらの混合水が流れる流路
図７に示すように、この流路は、内筒１００１内に設けられた上昇管ＬＵを介して、タンクの底部３３０ａから天部３３０ｂに上昇してきた流れが、図８に示すように、天部３３０ｂにおいてＴ字型とされる分配配管ＬＳ１を介して内側温水流路層６００ａ及び外側温水流路層６００ｂに導かれる。これら両流路層６００ａ，６００ｂには、それぞれ、熱源温水熱交換器１８０が備えられており、そのコイルを、天部３３０ｂ側から底部３３０ａ側に内部水が流下する。この構成を採用することにより、内部水と、蓄熱材ｈｃ及び熱負荷水熱交換器１８内を流れる内部水との間で、熱交換が可能な構成が採用されている。

さて、蓄熱貯湯タンク３３０の底部３３０ａにおいて、流路は、径方向外側に導かれる構成が採用されており、第４フィン層５００ｄに対応する底部３３０ａ部位に導かれる。この部位には、第４フィン層５００ｄを上下方向鉛直に貫く一対の上昇管ＬＵが設けられており、この上昇管ＬＵを介して、天部３３０ｂまで導かれる。そして、天部３３０ｂにおいてＴ時型とされる出口側の合流管ＬＭ１を介して、内筒１００１内に導かれ、内筒１００１内に設けられた下降管ＬＤにより、蓄熱貯湯タンク３３０の底部３３０ａに導かれる構成とされている。

暖房温水回路に接続される熱負荷水熱交換器に繋がる流路
図８に示すように、内筒１００１内を上昇してきた流れは、蓄熱貯湯タンク３３０の天部３３０ｂにおいて、径方向に設けられた案内管ＬＧ１を介して内筒１００１内部位から第４フィン層５００ｄまで導かれる。この第４フィン層５００ｄ部位には、鉛直方向に配設される下降管ＬＤが設けられており、流れは、天部３３０ｂから底部３３０ａに一旦導かれる。そして、図７に示すように、底部３３０ａに設けられた案内管ＬＧ２により第４フィン層５００ｄから内側温水流路層６００ａに導かれる。

この内側温水流路層６００ａには、暖房温水回路６ｂを成す熱負荷水熱交換器１８１が備えられ、この熱交換器１８１を介して、底部３３０ａから天部３３０ｂに螺旋状に流れが移流される。先にも示したように、内側温水流路層６００ａには、熱源温水熱交換器１８０も設けられているため、対向流状態で、両者間１８１，１８０及び蓄熱材ｈｃとの間で熱交換が可能となっている。

図８に示すように、天部３３０ｂに到達した流れは、内側温水流路層６００ａから内筒１００１内に到る案内管ＬＧ３によりタンク中央側に案内され、以降、下降して蓄熱貯湯タンク３３０外へ内部水が供給されることとなる。

風呂追い炊き回路に接続される熱負荷水熱交換器に繋がる流路
この流路の構成は、先に示した暖房温水の構成と基本的には同様であるが、暖房温水が内側温水流路６００ａを介して上昇されたのに対して、この場合は、外側温水流路６００ｂを介して上昇される。
さらに詳細に説明すると、図８に示すように、内筒１００１内を上昇してきた流れは、蓄熱貯湯タンク３３０の天部３３０ｂにおいて、径方向に設けられた案内管ＬＧ４を介して内筒１００１内部位から第４フィン層５００ｄまで導かれる。この第４フィン層５００ｄ部位には、鉛直方向に配設される下降管ＬＤが設けられており、流れは、天部３３０ｂから底部３３０ａに一旦導かれる。そして、底部３３０ａに設けられた案内管ＬＧ５により第４フィン層５００ｄから外側温水流路層６００ｂに導かれる。この外側温水流路層６００ｂには、風呂追い炊き回路６ａを成す熱負荷水熱交換器１８１が備えられ、この熱交換器１８１を介して、底部３３０ａから天部３３０ｂに螺旋状に流れが移流される。先にも示したように、外側温水流路層６００ｂにも、熱源温水熱交換器１８０も設けられているため、対向流状態で、両者１８１，１８０間及び蓄熱材ｈｃとの間で熱交換が可能となっている。そして、天部３３０ｂに到達した流れは、外側温水流路層６００ｂから内筒１００１内に到る案内管ＬＧ６によりタンク中央側に案内され、以降、下降して蓄熱貯湯タンク３３０外へ内部水が供給される。

この第三実施の形態にあっても、蓄熱貯湯タンク３３０の底部３３０ａに設けられる流体制御機器及び配管の接続系統は、第二実施の形態と同様である。また、蓄熱、給湯、風呂追い炊き時及び暖房運転時の運転制御も第二実施の形態と同様である。

第二、第三の実施形態における各戸別の課金方法に関して説明すると、熱源温水の取り込み、戻しを各戸毎に検出するのは、困難が伴うため、給湯量を検出する給湯量Ｆ１の検出結果と、熱負荷水の循環に使用される熱負荷水循環ポンプＰ２，Ｐ３の運転時間とに基づいて、各戸別の課金量を決定することができる。

〔別実施の形態〕
以下、本願の別実施の形態に関して説明する。
１ 上記の実施の形態にあっては、低温水供給ラインを介して各熱需要家に供給される低温水を予熱水としたが、予熱を行うことなく５〜２５℃程度の温度域にある上水をそのまま低温水として供給するものとしてもよい。
２ 上記の実施の形態にあっては、補助機としてヒートポンプを使用する例を示したが、この補助機は熱源装置から発生する排ガス等が有する排ガスが有する熱を回収できる機器であれば如何なる機器であってもよい。
３ 熱源温水ラインに補給する水に関しては、本願のように予熱水とするほか、低温水供給ラインとは別系統で得られる水としてもよい。

複数の熱需要家に対して熱源温水を所定のラインで循環させ、前記熱源温水が保有する熱を有効に利用して、エネルギーの有効利用を図れ、設備コストが低くできるとともに施工性の高い温水熱源給湯システムを得ることができた。

本願に係る温水熱源給湯システムの全体構成を示す図 各戸に備えられる温水熱源給湯装置の構成を示す図 第二実施の形態の温水熱源給湯システムの全体構成を示す図 温水熱源給湯装置の別構成を示す図 蓄熱部の詳細構成を示す図 熱源温水の取り込み及び戻しが可能な配管部材の断面構成を示す図 温水熱源給湯装置の別構成を示す図 第三実施の形態の配管系等を示す図

符号の説明

１ 温水熱源給湯システム
２ 戸
３ 温水熱源給湯装置
４ 熱源温水循環ライン
５ 低温水供給ライン
６ 熱循環回路
６ａ 風呂追い焚き回路
６ｂ 暖房温水回路
７ コジェネレーション設備（熱源装置）
１０ 蓄熱貯湯タンク
１０ａ 蓄熱部
１０ｂ 外筒流路
１０ｃ 貯湯路
１０ｇ 温水ポンプ
１９ 取り込み部
２０ 戻り部
２２ 混合部
２３ 払い出し部
２５ 流量調整弁
Ｌ 戸別温水循環手段

Claims (17)

1. 複数の熱需要家に対して、熱源温水が循環する熱源温水循環ラインと、前記熱源温水より低温の低温水を供給する低温水供給ラインとを設け、蓄熱部を備えた蓄熱貯湯タンクを前記熱需要家に設けるとともに、
   前記熱源温水循環ラインより熱源温水を前記蓄熱貯湯タンクに取り込み、前記熱源温水の取り込み部より循環ライン下流側の戻り部に、前記蓄熱貯湯タンクから貯湯水の一部又は全部を戻す戸別温水循環手段を設け、
   前記熱源温水の取り込み部と前記蓄熱貯湯タンクとの間に、前記低温水供給ラインから供給される前記低温水を混合可能な混合部を設けるとともに、前記蓄熱貯湯タンクと前記戻り部との間に給湯水払い出し用の払い出し部を設け、
   前記蓄熱部が、前記蓄熱貯湯タンク内を流れる前記熱源温水、若しくは熱源温水と低温水との混合水と熱交換可能に構成され、前記払い出し部より給湯水の供給が可能な温水熱源給湯システム。
2. 前記熱源温水循環ラインを流れる熱源温水の圧力が、前記低温水供給ラインを流れる低温水の圧力より高く設定され、
   前記混合部と前記取り込み部との間に流量調整弁を設け、前記流量調整弁の調整により、前記払い出し部における前記給湯水の温度を設定する請求項１記載の温水熱源給湯システム。
3. 前記給湯水の給湯圧を検出する給湯圧検出手段を設け、検出される前記給湯圧に従って前記混合部において混合される前記低温水の量を調整する流量調整弁を設けた請求項１又は２記載の温水熱源給湯システム。
4. 前記戸別温水循環手段に、前記戸別温水循環手段内の温水を前記戻り部に送る温水ポンプを備えた請求項１〜３のいずれか１項記載の温水熱源給湯システム。
5. 前記蓄熱貯湯タンクが成層型貯湯タンクであるとともに、前記成層型貯湯タンクの成層水上部に位置する高温水を吸引して前記払い出し部へ送る前記温水ポンプを備える請求項４記載の温水熱源給湯システム。
6. 前記蓄熱貯湯タンクが、前記熱源温水の温度と前記低温水の温度との間の温度で相変化を伴って蓄熱若しくは放熱可能な蓄熱部を備えた請求項１〜５のいずれか１項記載の温水熱源給湯システム。
7. 熱需要家内の熱負荷機器に供給する熱負荷用温水が、前記蓄熱貯湯タンク内に導入された前記熱源温水により加温可能に構成されている請求項１〜６のいずれか１項記載の温水熱源給湯システム。
8. 前記熱源温水循環ラインを循環する前記熱源温水を貯湯する熱源温水貯湯タンクを備えるとともに、前記熱源温水を循環するための熱源温水循環ポンプを備え、
   前記熱源温水循環ラインを経て前記熱源温水貯湯タンクに戻ってくる戻り温水の温水温度及び量に応じて、前記熱源温水貯湯タンクから前記熱源温水循環ラインへ送り出す送出量を前記熱源温水循環ポンプの動作で制御する請求項１〜７のいずれか１項記載の温水熱源給湯システム。
9. 前記熱源温水循環ライン内に水を補給可能な補給部を備える請求項１〜８のいずれか１項記載の温水熱源給湯システム。
10. 前記熱源温水循環ラインを循環する前記熱源温水を貯湯する熱源温水貯湯タンクを備え、
    前記熱源温水貯湯タンクに戻ってくる戻り温水の量に応じて、前記補給部から補給する水量を制御する請求項９記載の温水熱源給湯システム。
11. 前記低温水が、前記複数の熱需要家に対して設けられるコジェネレーション設備により発生する排熱により予熱された予熱水である請求項１〜１０のいずれか１項記載の温水熱源給湯システム。
12. 蓄熱部を備えた蓄熱貯湯タンクを備え、
    熱源温水循環ラインからの熱源温水を前記蓄熱貯湯タンクに取り込むとともに、前記熱源温水の取り込み部より循環ライン下流側の戻り部に、前記蓄熱貯湯タンクから貯湯水の一部又は全部を戻す戸別温水循環手段を設け、
    前記熱源温水の取り込み部と前記蓄熱貯湯タンクとの間に、低温水供給ラインから供給される低温水の混合部を設けるとともに、前記蓄熱貯湯タンクと前記戻り部との間に給湯水の払い出し用の払い出し部を設け、
    前記蓄熱部と、前記蓄熱貯湯タンク内を流れる前記熱源温水、若しくは熱源温水と低温水との混合水とが熱交換可能に構成され、
    前記混合部と前記取り込み部との間に流量調整弁を設けるとともに、
    前記戸別温水循環手段に、当該戸別温水循環手段内の温水を前記戻り部に送る温水ポンプを備えた温水熱源給湯装置。
13. 前記蓄熱貯湯タンクが成層型貯湯タンクであるとともに、前記蓄熱貯湯タンクの成層水上部に位置する高温水を吸引して前記払い出し部へ送る前記温水ポンプを備える請求項１２記載の温水熱源給湯装置。
14. 前記蓄熱貯湯タンクに、前記熱源温水の温度と前記低温水の温度との間の温度で相変化を伴って蓄熱若しくは放熱可能な蓄熱部を備えた請求項１２又は１３記載の温水熱源給湯装置。
15. 熱源温水が循環する熱源温水循環ラインと、前記熱源温水より低温の低温水を供給する低温水供給ラインとを、複数の熱需要家に対して設け、
    蓄熱部を備えた蓄熱貯湯タンクを前記熱需要家に設け、
    前記熱源温水循環ラインより熱源温水を前記蓄熱貯湯タンクに取り込み、前記熱源温水の取り込み部より循環ライン下流側の戻り部に、前記蓄熱貯湯タンクから貯湯水の一部又は全部を戻す温水熱源給湯方法であって、
    前記熱源温水の取り込み部と前記蓄熱貯湯タンクとの間おいて、前記低温水供給ラインから供給される前記低温水を混合し、生成される混合水と前記蓄熱部との間で熱交換させて前記熱需要家への給湯水を得る温水熱源給湯方法。
16. 前記熱源温水を直接前記蓄熱貯湯タンクに流して、前記蓄熱部に蓄熱させる請求項１５記載の温水熱源給湯方法。
17. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の温水熱源給湯システムに使用される配管部材であって、
    前記熱源温水循環ラインに、それぞれ接続される一対の循環ライン側接続部と、当該接続部間に前記熱源温水循環ラインからの熱源温水の取り込みを行う取り込み配管と、戻しを行う戻り配管とが一体形成され、
    前記熱源温水循環ラインへの連結状態で、前記熱源温水循環ライン内を流れる前記熱源温水を取り込み前記蓄熱貯湯タンクに送る取り込み部と、前記蓄熱貯湯タンクから戻る前記貯湯水を前記熱源温水循環ラインに戻す戻り部とを一体形成可能な配管部材。

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