JP2008051432A - 蓄放熱用熱交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型且つ簡単な構成で、且つ、エネルギー損失の増加を抑制し得る技術を実現し、更には、熱源水の熱を蓄熱水に蓄熱すると共に、その蓄熱水が保有する熱を有効に被加熱流体の加熱用に利用し得る蓄放熱用熱交換装置を実現する。
【解決手段】蓄熱水ＳＷと熱源水ＨＷとの熱交換を行う蓄熱用熱交換部７１と、蓄熱水ＳＷと被加熱流体ＬＷ，ＢＷとの熱交換を行う放熱用熱交換部７２とを備え、本体ケーシング９１内に、蓄熱水流入部７３と蓄熱水流出部７７との間から他端側に延出する区画壁９２を設け、流入部７３側の上流側通路７４と、流出部７７側の下流側通路７６と、当該通路７４，７６を区画壁９２先端で連通させる折り返し通路７５とを形成し、一方側通路７４内において蓄熱用熱交換部７１が構成され、他方側通路７６内において放熱用熱交換部７２が構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、蓄熱タンクとの間で循環する蓄熱水と熱源装置で加熱された熱源水との間で熱交換を行う蓄熱用熱交換部と、前記蓄熱水と熱利用部に供給される被加熱流体との間で熱交換を行う放熱用熱交換部とを備えた蓄放熱用熱交換装置に関する。

この種の蓄放熱用熱交換装置、即ち、蓄熱タンクとの間で循環する蓄熱水が比較的高温の熱源水との熱交換により蓄熱するための蓄熱用熱交換部と、同蓄熱水が比較的低温の被加熱流体との熱交換により放熱するための放熱用熱交換部とを備える装置では、当該両熱交換部の夫々を、別の熱交換器で構成するのが一般的である。

また、近年、複数の熱需要家に対して、熱源装置で加熱された熱源水を循環させる熱源水循環ラインを備えると共に、前記複数の熱需要家の夫々に対して、熱源装置で加熱された熱源水を循環させる熱源水循環ラインから取り込んだ熱源水の熱を蓄熱して被加熱流体の加熱用に利用する蓄放熱装置を備えた熱供給システムの開発が進められている（例えば、特許文献１を参照。）。
この種の熱供給システムは、例えば、熱需要家である各家庭の夫々において給湯を行うにあたり、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、トータルのエネルギー効率が高い状態で熱を供給することができるシステムを確立しようとするものである。

特開２００３-２８４４９号公報

上述したように蓄放熱用熱交換装置において、蓄熱用熱交換部と放熱用熱交換部との夫々を別の熱交換器で構成する場合には、全体的に大型且つ煩雑なものとなり易い。
また、上流側の熱交換器から下流側の熱交換器に蓄熱水を導くための配管が必要となり、更に、その配管における蓄熱水に対する圧力損失や蓄熱水からの放熱により、エネルギー損失が増加するという問題がある。

また、上述したような熱供給システムにおいて、熱源水の熱を蓄熱水に蓄熱すると共に、当該蓄熱水が保有する熱を有効に被加熱流体の加熱用に利用するための蓄放熱用熱交換装置が求められている。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、蓄熱タンクとの間で循環する蓄熱水と熱源装置で加熱された熱源水との間で熱交換を行う蓄熱用熱交換部と、前記蓄熱水と熱利用部に供給される被加熱流体との間で熱交換を行う放熱用熱交換部とを備えた蓄放熱用熱交換装置において、小型且つ簡単な構成で、且つ、エネルギー損失の増加を抑制し得る技術を実現し、更には、熱源水の熱を蓄熱水に蓄熱すると共に、その蓄熱水が保有する熱を有効に被加熱流体の加熱用に利用し得る技術を実現する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る蓄放熱用熱交換装置は、蓄熱タンクとの間で循環する蓄熱水と熱源装置で加熱された熱源水との間で熱交換を行う蓄熱用熱交換部と、前記蓄熱水と熱利用部に供給される被加熱流体との間で熱交換を行う放熱用熱交換部とを備えた蓄放熱用熱交換装置であって、その第１特徴構成は、本体ケーシング内に、一端側に設けられた蓄熱水流入部と蓄熱水流出部との間から他端側に向けて延出する区画壁が設けられて、前記蓄熱水流入部から他端側に延出する上流側通路と、前記蓄熱水流出部から他端側に延出する下流側通路と、前記上流側通路と前記下流側通路とを前記区画壁の先端部において連通させる折り返し通路とが形成され、
前記蓄熱用熱交換部が、前記上流側通路及び前記下流側通路の一方側の通路内において、少なくとも一対の伝熱プレート間に前記熱源水が通流する熱源水通路を前記区画壁に沿う方向に形成する熱源水通路形成体が配置されて構成され、
前記放熱用熱交換部が、前記上流側通路及び前記下流側通路の他方側の通路内において、少なくとも一対の伝熱プレート間に前記被加熱流体が通流する被加熱流体通路を前記区画壁に沿う方向に形成する被加熱流体通路形成体が配置されて構成されている点にある。

上記第１特徴構成によれば、本体ケーシング内において、蓄熱水が流入する蓄熱水流入部と蓄熱水が流出する蓄熱水流出部との間から他端側に向けて延出する区画壁を設けるという簡単な構成により、蓄熱水が通流する蓄熱水通路として、上記上流側通路、上記折り返し通路、及び、上記下流側通路とを順に通過する所謂Ｕ字形状に形成することができ、更に、当該蓄熱水通路を比較的長くしても、装置を比較的小型なものとすることができる。

更に、上記折り返し通路は、配管等に対して比較的大きな流路断面を実現し得るので、その折り返し通路を通流する蓄熱水に対する圧力損失を極力小さくすることができる。更に、上記蓄熱水通路をＵ字形状とすることで、当該蓄熱水通路を比較的長くしても、その蓄熱水通路の外表面積、即ち本体ケーシングの外表面積を極力小さくでき、蓄熱水からの放熱を抑制することができる。よって、上記蓄熱水に対する圧力損失や蓄熱水からの放熱に起因するエネルギー損失の増加を抑制することができる。
更に、それら上流側通路及び前記下流側通路の一方側の通路内に上記熱源水通路形成体を配置して上記蓄熱用熱交換部を構成することで、その蓄熱用熱交換器において、上記蓄熱タンクとの間で循環する蓄熱水が、熱電併給装置等の熱源装置で加熱された熱源水との熱交換により加熱され、その加熱された蓄熱水が蓄熱タンクとの間で循環する。よって、この加熱され蓄熱タンクとの間で循環する蓄熱水は、それら上流側通路及び前記下流側通路の他方側の通路にも通流することから、当該通路内に、上記被加熱流体通路形成体を配置して上記放熱用熱交換部を構成することで、その放熱用熱交換部において、給湯部に供給される給水や浴槽との間で循環される浴槽水などのように熱利用部に供給される被加熱流体を、その加熱された蓄熱水との熱交換により有効に加熱することができ、結果、熱源水の熱を蓄熱水に蓄熱すると共に、その蓄熱水が保有する熱を有効に被加熱流体の加熱用に利用することができる。

本発明に係る蓄放熱装置の第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、前記上流側通路内に前記蓄熱用熱交換部が構成され、
前記下流側通路内に前記放熱用熱交換部が構成されている点にある。

上記第２特徴構成によれば、上記上流側通路内を通流する蓄熱水が、当該上流側通路内に構成された蓄熱用熱交換部において、比較的高温の熱源水との熱交換により加熱された後に、直ぐに、折り返し通路を通じて下流側通路に流入することになる。よって、当該下流側通路内に構成された放熱用熱交換部において、比較的高温に加熱された蓄熱水からの放熱により、被加熱流体を良好且つ高温に加熱することができる。

本発明に係る蓄放熱装置の第３特徴構成は、上記第２特徴構成に加えて、前記本体ケーシングに、前記折り返し通路から前記蓄熱水の少なくとも一部を抽出可能な抽出部が設けられている点にある。

上記第３特徴構成によれば、上記上流側通路内に蓄熱用熱交換部を設け、上記下流側通路内に前記放熱用熱交換部を設けた場合には、上流側通路内に構成された蓄熱用熱交換部において比較的高温の熱源水との熱交換により加熱された直後の蓄熱水を、上記下流側通路内に構成された放熱用熱交換部を通流させることなく、高温のまま上記抽出部から取り出すことができ、例えば、その取り出した蓄熱水を暖房用放熱器との間で循環させる暖房水として利用することができる。

本発明に係る蓄放熱装置の第４特徴構成は、上記第１乃至第３の何れかの特徴構成に加えて、前記放熱用熱交換部において、前記被加熱流体通路形成体が複数配置されている点にある。

上記第４特徴構成によれば、放熱用熱交換部に配置された複数の被加熱流体通路形成体の被加熱流体通路の夫々に対して、給湯部に供給される給水や浴槽との間で循環される浴槽水などのような複数種の被加熱流体を各別に通流させることができるので、その放熱用熱交換部において、蓄熱水の放熱によりその複数種の被加熱流体を各別に加熱することができる。

本発明に係る蓄放熱用熱交換装置の実施の形態として、複数の住居１（熱需要家の一例）の夫々に対して蓄放熱装置１０を備えた熱供給システムに利用される蓄放熱用熱交換装置について、図面に基づいて説明する。

図１に示す熱供給システムは、複数の住居１（熱需要家の一例）の夫々に対して蓄放熱装置１０を備えた熱供給システムであって、集合住宅５にある複数の各住居１に夫々に対して熱を供給するシステムとして構成されている。
即ち、熱供給システムは、ガスエンジン発電機や燃料電池等の電力ＥＰと共に熱を発生する熱電併給装置６（熱源装置の一例）と、その熱電併給装置６が発生した熱により８０℃程度と高温に加熱された熱源水ＨＷを各住居１に渡って循環させる熱源水循環ライン２と、その熱源水ＨＷより低温の給水ＬＷを供給する給水ライン３とを備える。
更に、複数の住居１の夫々の共有部１ｂに、熱源水循環ライン２から取り込んだ熱源水ＨＷの熱を蓄熱して、例えば給水ライン３から取り込んだ給水ＬＷ等の被加熱流体の加熱用に利用する蓄放熱装置１０が分散設置されている。即ち、その各住居１の蓄放熱装置１０において、熱源水循環ライン２を循環する熱源水ＨＷの熱が一次蓄熱され、各住居１の居住部１ａにおいて、蓄放熱装置１０に蓄熱された熱が、給湯用、更には、暖房用、風呂追焚き用として利用されるように構成されている。

更に、この熱供給システムには、上記熱電併給装置６の未利用排ガスＥＧの熱を回収して各住居１に供給される給水ＬＷを予熱する予熱装置７が設けられており、よって、この予熱装置７により１８℃程度に予熱された給水ＬＷが、適宜貯槽タンク（図示せず）に一次貯留された後に、給水ライン３を通じて各住居１側に供給されることになる。
尚、上記熱電併給装置６や予熱装置７において、熱源水ＨＷや給水ＬＷを加熱するための熱源装置の構成としては、例えばエンジン排熱を利用した熱源装置やヒートポンプシステム等の公知の構成が採用されている。

上記熱供給システムの熱源水循環ライン２は、シングルループ配管（単管配管）であり、熱電併給装置６側から各住居１側に温水を供給するための往配管と各住居１側から熱電併給装置６側に温水が戻るための復配管とを個別に設ける複管配管を用いた場合と比較して、半分の配管で済むためコストメリットがある。しかしながら、この熱源水循環ライン２では、熱源水ＨＷの保有熱が、熱需要がある住居１毎に上流側から順次抜き出されていく形態となるので、下流側の住居１にいくに従って温度が低下してしまい、各住居１における熱利用の不均衡が発生し易くなる。

そこで、各住居１側に分散設置された蓄放熱装置１０は、熱源水ＨＷを循環させ、熱源水ＨＷの温度変動が生じやすい状態でも、その熱源水ＨＷが保有する熱を各住居１において有効に利用して給湯等を行い、各住居１における熱利用を平準化でき、更には、設備コストを低くすることができるように構成されており、以下に、その蓄放熱装置１０の構成について、説明する。

蓄放熱装置１０は、図２に示すように、蓄熱水ＳＷを貯留する蓄熱タンク４０と、熱源水ＨＷと蓄熱水ＳＷとの間で熱交換を行う蓄熱用熱交換部７１とを備えると共に、被加熱流体と蓄熱水ＳＷとの間で熱交換を行う放熱用熱交換部として、被加熱流体としての後述する給水ＬＷや浴槽水ＢＷと蓄熱水ＳＷとの間で熱交換を行う給湯追焚き用熱交換部７２、及び、後述する室内空気ＲＡと蓄熱水ＳＷとの間で熱交換を行う暖房用放熱器９５とを備える。

更に、蓄放熱装置１０は、詳細については後述するが、上記蓄熱水ＳＷを循環可能な蓄熱水循環手段Ｘと、上記熱源水ＨＷを循環可能な熱源水循環手段Ｙと、これら蓄熱水循環手段Ｘ及び熱源水循環手段Ｙ等の作動を制御して、蓄熱運転や、給湯運転、追焚き運転、及び、暖房運転を夫々実行可能な制御装置１００（制御手段の一例）を備える。

上記蓄熱タンク４０は、矩形断面、具体的には長方形断面を有する合成樹脂の成形体からなり、上端部が大気に開放された大気開放型のタンクである。そして、その内部には、水道水からなる蓄熱水ＳＷが所定の水位まで貯留されている。

上記蓄熱用熱交換部７１は、後述する熱源水循環手段Ｙにより循環される熱源水ＨＷと後述する蓄熱水循環手段Ｘにより循環される蓄熱水ＳＷとが、互いに対向して通流し、当該熱源水ＨＷと当該蓄熱水ＳＷとの間で熱交換を行うように構成されている。

上記給湯追焚き用熱交換部７２は、後述する蓄熱水循環手段Ｘにより循環される蓄熱水ＳＷが通流すると共に、その蓄熱水ＳＷに対向して、給水路１６を通じて給湯部９３へ供給される給水ＬＷや、浴槽水循環路６５を通じて浴槽９４との間で循環される浴槽水ＢＷが通流し、当該給水ＬＷと当該蓄熱水ＳＷとの間で熱交換を行うと共に、当該浴槽水ＢＷと当該蓄熱水ＳＷとの間で熱交換を行うように構成されている。

また、上記給水路１６は、給水ライン３の給水取り込み部１６ｉから給湯追焚き用熱交換部７２を通過した後に給湯部９３に接続される流路として構成されている。更に、その給水路１６には、給湯部９３への給湯水Ｗの供給を断続可能な開閉操作弁１８等が配置されている。
即ち、給水路１６に設けられた開閉操作弁１８が開状態となって給湯部９３への給水ＬＷの供給が開始されると、給水ライン３の給水取り込み部１６ｉから取り込んだ給水ＬＷが、給湯追焚き用熱交換部７２に通流した後に、給湯水Ｗとして給湯部９３に供給されることになる。
尚、上記給湯部９３は、単純に給湯水Ｗを吐出する給湯栓とすることができるが、後述する浴槽水循環路６５を通じて浴槽９４に給湯水Ｗを供給する風呂弁としても構わない。

一方、上記浴槽水循環路６５は、浴槽９４から給湯追焚き用熱交換部７２を通過した後に再度浴槽９４に接続される流路として構成されており、更に、この浴槽水循環路６５の給湯追焚き用熱交換部７２の上流側には、給湯追焚き用熱交換部７２側に向けて浴槽水ＢＷを送出可能な浴槽水循環ポンプ６６が設けられている。
即ち、制御装置１００により浴槽水循環ポンプ６６が作動されることで、浴槽水循環路６５において、浴槽９４から取り出した浴槽水ＢＷが、給湯追焚き用熱交換部７２に通流した後に、同浴槽９４に戻す状態で、浴槽水ＢＷが循環することになる。

上記暖房用放熱器９５は、室内空気ＲＡに後述する蓄熱水循環手段Ｘにより循環される蓄熱水ＳＷが保有する熱を放熱する形態で、室内空気ＲＡと蓄熱水ＳＷとの熱交換を行うように構成されており、浴室暖房乾燥機や温水床暖房機などの公知の暖房機器として構成されている。

上記蓄熱水循環手段Ｘは、蓄熱タンク４０の上部４７から蓄熱用熱交換部７１と給湯追焚き用熱交換部７２若しくは暖房用放熱器９５とを順に通過した後に蓄熱タンク４０の下部４８に接続される蓄熱水循環路５０と、当該蓄熱水循環路５０の上部４７側と蓄熱用熱交換部７１との間に設置され上部４７側から下部４８側に向けて蓄熱水ＳＷを送出可能な蓄熱水循環ポンプ５１とで構成されている。
即ち、蓄熱水循環手段Ｘは、制御装置１００により蓄熱水循環ポンプ５１が作動されることで、蓄熱水循環路５０において、蓄熱タンク４０の上部４７から取り出した蓄熱水ＳＷを、蓄熱用熱交換部７１と給湯追焚き用熱交換部７２若しくは暖房用放熱器９５とに順に通流させた後に同蓄熱タンク４０の下部４８に戻す高温蓄熱水循環状態で蓄熱水ＳＷを循環させるように構成されている。

上記熱源水循環手段Ｙは、熱源水循環ライン２の熱源水取り込み部１３ｉから蓄熱用熱交換部７１を通過した後に同ライン２の熱源水取り込み部１３ｉよりも下流側の熱源水戻り部１３ｏに接続される熱源水循環路１３と、熱源水循環ライン２における熱源水取り込み部１３ｉと熱源水戻り部１３ｏとの間に設置され当該熱源水ＨＷの流量を調整可能な流量調整弁１１とで構成されている。
即ち、熱源水循環手段Ｙは、制御装置１００により流量調整弁１１の開度が絞られることで、熱源水循環ライン２を循環する熱源水ＨＷの少なくとも一部を、熱源水取り込み部１３ｉを通じて熱源水循環路１３に取り込み、熱源水循環路１３において、熱源水取り込み部１３ｉから取り込んだ熱源水ＨＷを、蓄熱用熱交換部７１に通流させた後に、熱源水戻り部１３ｏを通じて熱源水循環ライン２に戻す形態で、熱源水ＨＷを循環させるように構成されている。
更に、制御装置１００により流量調整弁１１の開度が制御され、熱源水循環路１３を循環する熱源水ＨＷの流量が、例えば８〜１３Ｌ／ｍｉｎ程度の略一定の流量に維持されている。

更に、給湯追焚き用熱交換部７２から給湯部９３へ供給される給湯水Ｗに対して、熱源水循環路１３における蓄熱用熱交換部７１の下流側から取り出した比較的高温の熱源水ＨＷを混合したり、給水路１６の給湯追焚き用熱交換部７２の上流側から取り出した比較的低温の給水ＬＷを混合し、それら混合割合を調整することで、給湯水Ｗの温度を目標給湯温度に設定しても構わない。

更に、放熱用熱交換部である上記給湯追焚き用熱交換部７２に対して、上記暖房用放熱器９５は並列に設けられている。
即ち、蓄熱水循環路５０の蓄熱用熱交換部７１と蓄熱タンク４０の下部との間において、互いに並列接続された給湯追焚き用熱交換部７２を通過する給湯追焚き用循環路６０に対して、暖房用放熱器９５を通過する暖房用循環路６１が並列に接続されている。よって、上記蓄熱用熱交換部７１を流出した蓄熱水ＳＷを、給湯追焚き用循環路６０と暖房用循環路６１との夫々を通流させて、蓄熱タンク４０の下部４８側に供給されることになる。

更に、給湯追焚き用循環路６０には、蓄熱水ＳＷの流量を調整可能な流量調整弁５２が設けられており、一方、暖房用循環路６１には、蓄熱水ＳＷの流量を調整可能な流量調整弁６２が設けられている。
そして、制御装置１００により上記流量調整弁５２，６２の開度を制御することで、蓄熱水循環路５０において、給湯追焚き用循環路６０を通流する蓄熱水ＳＷの流量と、暖房用循環路６１を通流する蓄熱水ＳＷの流量とを各別に調整することができる。

〔蓄放熱用熱交換装置〕
これまで説明してきた熱供給システムにおける蓄放熱装置１０における上記蓄熱用熱交換部７１と上記給湯追焚き用熱交換部７２とが、小型且つ簡単な構成で、且つ、エネルギー損失の増加を抑制し得る一体の蓄放熱用熱交換装置７０として構成されており、その蓄放熱用熱交換装置７０の構成について、図３及び図４に基づいて説明する。

蓄放熱用熱交換装置７０は、直方体容器状の本体ケーシング９１内に、一端側に設けられた蓄熱水流入部７３と蓄熱水流出部７７との間から他端側に向けて延出する区画壁９２が設けられて、蓄熱水流入部７３から他端側に延出する上流側通路７４と、蓄熱水流出部７７から他端側に延出する下流側通路７６と、上流側通路７４と前記下流側通路７６とを区画壁９２の先端部において連通させる折り返し通路７５とが形成されている。
そして、蓄熱用熱交換部７１と放熱用熱交換部としての給湯追焚き用熱交換部７２とが、上記上流側通路７４と上記下流側通路７６との夫々に構成されている。

上記蓄熱用熱交換部７１は、上流側通路７４内において、少なくとも一対の伝熱プレートＰ間に熱源水ＨＷが通流する熱源水通路８０を区画壁９２に沿う方向（具体的には区画壁９２と平行に）に形成する熱源水通路形成体８２を配置して構成されている。
尚、上記熱源水通路形成体８２は、上流側通路７４の蓄熱水ＳＷの流れに沿った扁平状に形成されており、更に、上流側通路７４の折り返し通路７５側を横断するように配置され熱源水循環路１３から熱源水ＨＷを取り込む取り込みヘッダ部７９と、上流側通路７４の蓄熱水流入部７３側を横断するよう配置され熱源水循環路１３に熱源水ＨＷを流出させる流出ヘッダ部８１との間において、上流側通路７４の横断方向に等間隔で複数箇所に並設されている。

一方、上記給湯追焚き用熱交換部７２は、下流側通路７６内において、少なくとも一対の伝熱プレートＰ間に被加熱流体としての給水ＬＷが通流する給水通路８４（被加熱流体通路の一例）を区画壁９２に沿う方向に形成する給水通路形成体８６（被加熱流体通路形成体）を配置し、更には、下流側通路７６内において、少なくとも一対の伝熱プレートＰ間に被加熱流体としての浴槽水ＢＷが通流する浴槽水通路８８（被加熱流体通路の一例）を区画壁９２に沿う方向に形成する浴槽水通路形成体９０（被加熱流体通路形成体の一例）を配置して構成されている。即ち、給湯追焚き用熱交換部７２においては、給水通路形成体８６と浴槽水通路形成体９０との２つの被加熱流体通路形成体が配置されているといえる。

尚、上記給水通路形成体８６及び上記浴槽水通路形成体９０の夫々は、下流側通路７６の蓄熱水ＳＷの流れに沿った扁平状に形成されており、更に、下流側通路７６の蓄熱水流出部７７側を横断するよう配置され給水路１６や浴槽水循環路６５から給水ＬＷや浴槽水ＢＷを取り込む取り込みヘッダ部８３，８７と、下流側通路７６の折り返し通路７５側を横断するよう配置され給水路１６や浴槽水循環路６５に給水ＬＷや浴槽水ＢＷを流出させる流出ヘッダ部８５，８９との間において、上流側通路７４の横断方向に等間隔で複数箇所に並設されている。

そして、このように構成した蓄放熱用熱交換装置７０において、Ｕ字形状に形成された蓄熱水通路７４，７５，７６では、上流側通路７４を通流した後の蓄熱水ＳＷが、圧力損失が極力小さい状態で、折り返し通路７５を通じて下流側通路７６に流入することになる。
更に、上記蓄熱水通路７４，７５，７６がＵ字形状である、即ち、上流側通路７４と下流側通路７６とが区画壁９２と介して隣接し、更にそれら通路７４，７６に対して折り返し通路７５が隣接していることで、その蓄熱水通路７４，７５，７６の外表面積、即ち本体ケーシング９１の外表面積が極力小さくなり、蓄熱水ＳＷからの放熱が抑制されている。

更に、この蓄放熱用熱交換装置７０では、本体ケーシング９１に、折り返し通路７５から蓄熱水ＳＷの少なくとも一部を抽出可能な抽出部７８が設けられており、この抽出部７８から抽出された蓄熱水ＳＷが暖房水として、暖房用循環路６１を通じて暖房用放熱器９５に供給される。

次に、制御装置１００により実行される蓄熱運転や、給湯運転、追焚き運転、及び、暖房運転の詳細について、図２に基づいて説明する。

〔蓄熱運転〕
制御装置１００は、少なくとも上記蓄熱水循環手段Ｘ及び上記熱源水循環手段Ｙを作動させて、蓄熱用熱交換部７１において、熱源水循環路１３を循環する熱源水ＨＷとの熱交換により、蓄熱タンク４０との間で蓄熱水循環路５０を循環する蓄熱水ＳＷを加熱する蓄熱運転を実行可能に構成されている。

即ち、制御装置１００は、蓄熱タンク４０の上部の蓄熱水ＳＷの温度が、熱源水循環ライン２から取り込んだ熱源水ＨＷの温度に対して、比較的低温である場合に、蓄熱水循環手段Ｘを作動させて蓄熱水ＳＷを循環させ、更に、熱源水循環手段Ｙを作動させて熱源水循環路１３に熱源水ＨＷを循環させる形態で、上記蓄熱運転を実行する。
すると、蓄熱用熱交換部７１では、蓄熱タンク４０から取り出した比較的低温の蓄熱水ＳＷと、熱源水循環ライン２から取り込んだ比較的高温の熱源水ＨＷとの間で、熱交換が行われることになり、蓄熱用熱交換部７１の下流側には、熱源水ＨＷとの熱交換により加熱された比較的高温の蓄熱水ＳＷが通流することになる。
そして、その高温の蓄熱水ＳＷを蓄熱タンク４０に戻す形態で、熱源水ＨＷが保有する熱を蓄熱タンク４０に蓄熱することができる。

制御装置１００は、例えば、熱源水循環ライン２から取り込んだ熱源水温度が６５℃等の設定値以上と比較的高温であり、且つ、蓄熱タンク４０内の蓄熱水ＳＷの温度が５０℃等の設定値以下と比較的低温であり、且つ、各住居１における熱需要が比較的大きい１９：００〜２２：００の時間帯以外の時間帯である場合に、上記蓄熱運転を自動的に実行するように構成されている。
また、制御装置１００は、上記蓄熱運転を実行することで、蓄熱タンク４０から取り出した蓄熱水の温度が６５℃等の設定値以上と比較的高温となり、且つ、その取り出した蓄熱水の温度に対して蓄熱タンク４０へ戻す蓄熱水の温度の温度差が０．５℃等の設定値以下となった場合には、上記蓄熱運転を終了するように構成されている。

〔給湯運転〕
制御装置１００は、少なくとも上記蓄熱水循環手段Ｘ及び上記熱源水循環手段Ｙを作動させて、放熱用熱交換部としての給湯追焚き用熱交換部７２において蓄熱水ＳＷとの熱交換により被加熱流体としての給水ＬＷを加熱する給湯運転を実行可能に構成されている。

即ち、制御装置１００は、給水路１６に設けられた開閉操作弁１８が開状態となって給湯部９３への給水ＬＷの供給が開始されると、蓄熱水循環手段Ｘを上述した高温蓄熱水循環状態で作動させて蓄熱水循環路５０に蓄熱タンク４０の上部４７から取り出した蓄熱水ＳＷを循環させ、更に、熱源水循環手段Ｙを作動させて熱源水循環路１３に熱源水ＨＷを循環させる形態で、上記給湯運転を実行する。
すると、上記蓄熱タンク４０から取り出された蓄熱水ＳＷの温度に拘わらず、上述した蓄熱運転と同様に、蓄熱用熱交換部７１において蓄熱水ＳＷと熱源水ＨＷとの間で熱交換が行われることで、蓄熱水循環路５０における蓄熱用熱交換部７１の下流側には、熱源水ＨＷと略同等の比較的高温の蓄熱水ＳＷが通流することになる。
よって、給湯追焚き用熱交換部７２では、その高温の蓄熱水ＳＷと、給水路１６を通流する給水ＬＷとの間で、熱交換が行われることになり、給水路１６における給湯追焚き用熱交換部７２の下流側には、蓄熱水ＳＷとの熱交換により加熱された比較的高温のＬＷが通流し、その給水ＬＷが給湯水Ｗとして給湯部９３に供給されることになる。

〔追焚き運転〕
制御装置１００は、少なくとも上記蓄熱水循環手段Ｘ及び上記熱源水循環手段Ｙを作動させて、放熱用熱交換部としての給湯追焚き用熱交換部７２において蓄熱水ＳＷとの熱交換により被加熱流体としての浴槽水ＢＷを加熱する追焚き運転を実行可能に構成されている。

即ち、制御装置１００は、リモコン等の操作により追焚き運転開始指令が入力されると、蓄熱水循環手段Ｘを上述した高温蓄熱水循環状態で作動させて蓄熱水循環路５０に蓄熱タンク４０の上部４７から取り出した蓄熱水ＳＷを循環させ、熱源水循環手段Ｙを作動させて熱源水循環路１３に熱源水ＨＷを循環させ、更に、浴槽水循環ポンプ６６を作動させて浴槽水循環路６５に浴槽８５に貯留されている浴槽水ＢＷを循環させる形態で、上記追焚き運転を実行する。
すると、上述した給湯運転と同様に、蓄熱水循環路５０における蓄熱用熱交換部７１の下流側には、熱源水ＨＷと略同等の比較的高温の蓄熱水ＳＷが通流することになる。
よって、給湯追焚き用熱交換部７２では、浴槽８５との間で浴槽水循環路６５を循環する浴槽水ＢＷが、その高温の蓄熱水ＳＷとの熱交換により加熱されることになる。
更に、制御装置１００は、浴槽水ＢＷの温度が予め設定された目標追焚き温度に達したときに、上記追焚き運転を終了するように構成されている。

〔暖房運転〕
制御装置１００は、少なくとも上記蓄熱水循環手段Ｘ及び上記熱源水循環手段Ｙを作動させて、暖房用放熱器９５において蓄熱水ＳＷとの熱交換により室内空気ＲＡを加熱する暖房運転を実行可能に構成されている。

即ち、制御装置１００は、リモコン等の操作により暖房運転開始指令が入力されると、蓄熱水循環手段Ｘを上述した高温蓄熱水循環状態で作動させて蓄熱水循環路５０に蓄熱タンク４０の上部４７から取り出した蓄熱水ＳＷを循環させ、熱源水循環手段Ｙを作動させて熱源水循環路１３に熱源水ＨＷを循環させ、更に、流量調整弁５２の開度を縮小して給湯追焚き用循環路６０を通流する蓄熱水ＳＷの流量を低下させながら流量調整弁６２の開度を拡大して暖房用循環路６１に蓄熱水ＳＷを通流させる形態で、上記暖房運転を実行する。
すると、上述した給湯運転や追焚き運転と同様に、蓄熱水循環路５０における蓄熱用熱交換部７１の下流側には、熱源水ＨＷと略同等の比較的高温の蓄熱水ＳＷが通流することになり、その蓄熱水ＳＷの少なくとも一部が、暖房用循環路６１を通じて暖房用放熱器９５を通過することになる。
よって、暖房用放熱器９５では、その蓄熱水ＳＷが保有する熱が室内空気ＲＡに放熱されて、室内の暖房が行われる。

更に、制御装置１００は、熱源水循環ライン２から熱源水循環路１３に取り込んだ熱源水温度と、熱源水循環路１３から熱源水循環ライン２に戻す熱源水温度との温度差に、熱源水循環路１３における熱源水ＨＷの流量をかけることで、蓄熱用熱交換部７１での熱源水ＨＷの放熱量を計測するように構成されており、更に、その計測した放熱量に基づいて蓄熱水循環手段Ｘによる蓄熱水ＳＷの循環流量を、上記放熱量を予め設定された許容範囲内となるように制御する。
更に、この集合住宅５に設置されたシステム（図示せず）では、複数の住居１の夫々において上記計測した夫々の住居１における放熱量を用いて、その放熱量に熱電併給装置６の運転コストを基に決定された単価をかける形態で、複数の住居１の夫々に対して課金すべき熱利用料金を算出している。

また、蓄熱水循環手段Ｘ及び熱源水循環手段Ｙの作動時において、熱源水循環ライン２の熱源水取り込み部１３ｉから熱源水循環路１３に取り込んだ熱源水ＨＷが、蓄熱タンク４０の上部４７から蓄熱水循環路５０に取り出された蓄熱水ＳＷよりも低温である場合には、蓄放熱用熱交換装置７０において熱源水ＨＷが蓄熱水ＳＷとの熱交換により加熱され、その加熱された熱源水ＨＷが、熱源水戻り部１３ｏから熱源水循環ライン２に戻されることになる。よって、例えば、熱源水循環ライン２を循環する熱源水ＨＷの温度が低下した場合でも、ある住居１において蓄熱タンク１に貯留されている高温の蓄熱水ＳＷが保有する熱を、その熱源水ＨＷを加熱するのに利用して、熱源水循環ライン２において当該住居１よりも下流側に位置する住居１に融通することができる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施の形態の蓄放熱用熱交換装置７０では、蓄熱用熱交換部７１を上流側通路７４内に構成し、放熱用熱交換部としての給湯追焚き用熱交換部７２を下流側通路７６内に構成したが、逆に、蓄熱用熱交換部７１を下流側通路７６内に構成し、給湯追焚き用熱交換部７２を上流側通路７４内に構成しても構わない。

（２）上記実施の形態の蓄放熱用熱交換装置７０では、本体ケーシング９１に、折り返し通路７５から蓄熱水ＳＷの少なくとも一部を暖房水として抽出可能な抽出部７８を設けたが、例えば暖房用放熱器９５を利用しない場合などにおいて、この抽出部７８を省略しても構わない。

（３）上記実施の形態の蓄放熱用熱交換装置７０では、給湯追焚き用熱交換部７２である放熱用熱交換部において、給水通路形成体８６と浴槽水通路形成体９０との２つの被加熱流体通路形成体が配置したが、別に、１又は３以上の被加熱流体通路形成体を配置して、１又は３以上の被加熱流体を通流させるように構成しても構わない。

本発明に係る蓄放熱用熱交換装置は、熱タンクとの間で循環する蓄熱水と熱源装置で加熱された熱源水との間で熱交換を行う蓄熱用熱交換部と、前記蓄熱水と熱利用部に供給される被加熱流体との間で熱交換を行う放熱用熱交換部とを備えた蓄放熱用熱交換装置において、小型且つ簡単な構成で、且つ、エネルギー損失の増加を抑制し、更には、熱源水の熱を蓄熱水に蓄熱すると共に、その蓄熱水が保有する熱を有効に被加熱流体の加熱用に利用するものとして有効に利用される。

蓄放熱装置を利用した熱供給システムの概念図 蓄放熱装置の概略構成図 蓄放熱用熱交換装置の立断面図 蓄放熱用熱交換装置の（ａ）熱源水通路を通る側断面図、（ｂ）給水通路を通る側断面図、及び、（ｃ）浴槽水通路を通る側断面図

符号の説明

６：熱電併給装置（熱源装置）
４０：蓄熱タンク
７０：蓄放熱用熱交換装置
７１：蓄熱用熱交換部
７２：給湯追焚き用熱交換部（放熱用熱交換部）
７３：蓄熱水流入部
７４：上流側通路
７５：折り返し通路
７６：下流側通路
７７：蓄熱水流出部
７９，８３，８７：取り込みヘッダ部
８０：熱源水通路
８１，８５，８９：流出ヘッダ部
８２：熱源水通路形成体
８４：給水通路（被加熱流体通路）
８６：給水通路形成体（被加熱流体通路形成体）
８８：浴槽水通路（被加熱流体通路）
９０：浴槽水通路形成体
９０：浴槽水通路形成体（被加熱流体通路形成体）
９１：本体ケーシング
９２：区画壁
ＢＷ：浴槽水（被加熱流体）
ＬＷ：給水（被加熱流体）
ＳＷ：蓄熱水

Claims (4)

1. 蓄熱タンクとの間で循環する蓄熱水と熱源装置で加熱された熱源水との間で熱交換を行う蓄熱用熱交換部と、前記蓄熱水と熱利用部に供給される被加熱流体との間で熱交換を行う放熱用熱交換部とを備えた蓄放熱用熱交換装置であって、
   本体ケーシング内に、一端側に設けられた蓄熱水流入部と蓄熱水流出部との間から他端側に向けて延出する区画壁が設けられて、前記蓄熱水流入部から他端側に延出する上流側通路と、前記蓄熱水流出部から他端側に延出する下流側通路と、前記上流側通路と前記下流側通路とを前記区画壁の先端部において連通させる折り返し通路とが形成され、
   前記蓄熱用熱交換部が、前記上流側通路及び前記下流側通路の一方側の通路内において、少なくとも一対の伝熱プレート間に前記熱源水が通流する熱源水通路を前記区画壁に沿う方向に形成する熱源水通路形成体が配置されて構成され、
   前記放熱用熱交換部が、前記上流側通路及び前記下流側通路の他方側の通路内において、少なくとも一対の伝熱プレート間に前記被加熱流体が通流する被加熱流体通路を前記区画壁に沿う方向に形成する被加熱流体通路形成体が配置されて構成されている蓄放熱用熱交換装置。
2. 前記上流側通路内に前記蓄熱用熱交換部が構成され、
   前記下流側通路内に前記放熱用熱交換部が構成されている請求項１に記載の蓄放熱用熱交換装置。
3. 前記本体ケーシングに、前記折り返し通路から前記蓄熱水の少なくとも一部を抽出可能な抽出部が設けられている請求項２に記載の蓄放熱用熱交換装置。
4. 前記放熱用熱交換部において、前記被加熱流体通路形成体が複数配置されている請求項１〜３の何れか一項に記載の蓄放熱用熱交換装置。

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