JP5682747B2 - 温水システムと熱媒注入具との組み合わせ - Google Patents

Description

本発明は、不凍液などの液体の熱媒を一定経路で循環させるように構成された太陽熱温水システムなどの温水システムの熱媒循環経路に、熱媒を適切に注入するための技術に関する。

熱媒循環経路を有する温水システムを設置した後に、このシステムを実際に稼動させるには、熱媒循環経路に熱媒を充填する必要がある。このための手段の具体例として、特許文献１に記載された手段がある。
同文献に記載された手段においては、熱媒注入具を利用して、熱媒循環経路の気液分離タンク内に熱媒を注入する。熱媒注入具は、熱媒を貯留する容器にホースが接続され、かつこのホースには栓体部が設けられた構成を有している。栓体部は、気液分離タンクの上部に設けられている熱媒注入口に装着するためのものである。栓体部を熱媒注入口に装着した状態において、容器に熱媒を入れると、この熱媒はホース内を通過して気液分離タンク内に流れ込む。温水システムには、熱媒循環用のポンプが設けられており、このポンプを駆動させることにより、気液分離タンクに注入された熱媒を熱媒循環経路の各部に送り込むことが可能である。

しかしながら、前記従来技術においては、熱媒注入具を用いて気液分離タンクに熱媒を注入する際に、熱媒注入具のホースの下端先端が気液分離タンク内の上部のかなり高い位置にある。このため、次に述べるような不具合を生じる虞があった。

第１に、気液分離タンク内に熱媒を注入しつつ、ポンプを駆動させて前記熱媒を熱媒循環経路の各部に送り込んでいると、熱媒循環経路中に存在していた空気が気液分離タンク内に流入する。すると、この空気が熱媒注入具のホース内に進入する虞がある。このようにホース内に空気が進入したのでは、熱媒注入具から気液分離タンク内への熱媒の注入を円滑に行なうことが困難となる。また、ホース内に比較的多くの空気が勢いよく進入した際には、この空気が熱媒注入具内の容器内まで上昇し、この容器内の熱媒が外部に噴き出す可能性もある。

第２に、特許文献１には記載されていないが、前記したような温水システムにおいては、気液分離タンク内に液位センサを設け、気液分離タンク内に注入された熱媒が所定の液位まで上昇すると、その時点で熱媒循環用のポンプを駆動させる手段を採用する場合がある（特許文献２を参照）。従来において、このような手段を採用すると、熱媒注入具のホースから気液分離タンク内に注入される熱媒が、液位センサにかかってしまい、液位センサが誤検出を生じる虞がある。このような誤検出を生じたのでは、熱媒循環用のポンプが不当に駆動することとなり、適切ではない。

特開２０１０−１３３５７３号公報 特開２０１０−１５６５０３号公報

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであって、熱媒循環経路への熱媒注入作業時に、熱媒循環経路内の空気が熱媒注入具の内部に進行する不具合や、熱媒が液位センサにかかって誤検出を生じるといった不具合を適切に防止し、熱媒注入作業を的確に行なうことが可能な温水システムと熱媒注入具との組み合わせを提供することを、その課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明により提供される温水システムと熱媒注入具との組み合わせは、液体の熱媒が一定経路で循環する熱媒循環経路に気液分離タンクが設けられ、かつこの気液分離タンク内に設けられた液位センサを利用して検出される熱媒の液位に基づいて熱媒循環用のポンプの駆動が制御されるように構成された温水システムと、熱媒を貯留可能な容器に栓体部が設けられた管部が接続され、かつ前記容器内の熱媒を前記気液分離タンクの上部に設けられている熱媒注入口から前記気液分離タンク内に前記管部を利用して注入するための熱媒注入具と、を具備している、温水システムと熱媒注入具との組み合わせであって、前記熱媒注入具は、前記栓体部が前記熱媒注入口に装着されたときに、前記管部が前記気液分離タンク内の底部近傍まで延び、前記管部の先端が、前記液位センサよりも低い配置となるように構成されているとともに、前記容器を吊り下げるための掛止手段を備えており、前記温水システムは、前記容器が前記気液分離タンクよりも低位置に吊り下げられて前記容器から前記気液分離タンクへの熱媒注入が阻止されるように、前記掛止手段を掛止可能な第１の掛止対象部位と、前記容器が前記気液分離タンクよりも高位置に吊り下げられて前記容器から前記気液分離タンクへの熱媒注入が行なわれるように、前記掛止手段を掛止可能な第２の掛止対象部位と、を備えていることを特徴としている。

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
第１に、熱媒注入具を利用して気液分離タンク内に熱媒を注入する際には、熱媒注入具の管部の先端は、気液分離タンク内の底部近傍のかなり低い高さに配置されているために、この管部の先端を熱媒の液位よりも低い配置に維持することができる。このようにすると、ポンプを駆動させて熱媒循環経路の熱媒を循環させている際に、熱媒循環経路中の空気が気液分離タンク内に流入する現象を生じても、従来技術とは異なり、前記空気が熱媒注入具の管部に進入することはない。その結果、熱媒注入具の管部に空気が進入することに起因して熱媒の注入作業が困難となったり、あるいは熱媒注入具の容器内の熱媒が噴出するといった不具合を生じないようにすることができる。
第２に、熱媒注入具の管部の先端が液位センサよりも低い位置にあるために、従来技術とは異なり、管部の先端から流出する熱媒が液位センサにかかることがなく、液位センサが誤検出を生じないようにすることができる。したがって、液位センサの誤検出に起因して熱媒循環用のポンプが不当なタイミングで駆動されるといった不具合も適切に解消することができる。
さらにこのような構成によれば、熱媒注入具の容器に熱媒を補給する際には、容器を低い高さに吊り下げておけばよく、容器内に補給された熱媒を気液分離タンクに注入させる際には、容器を高い高さに吊り下げればよいこととなる。したがって、熱媒注入作業の容易化を図ることができる。

本発明において、好ましくは、前記熱媒注入具は、前記栓体部が前記熱媒注入口に装着されたときに、前記管部の前記栓体部よりも先端寄り部分が前記気液分離タンクの上下方向に延びる中心軸に対して傾斜した姿勢となるように設定され、前記管部の先端寄り部分を前記中心軸からオフセットさせて前記液位センサとの接触を回避することが可能な構成とされている。

このような構成によれば、熱媒注入具の管部を気液分離タンク内に挿入させる際に、この管部が液位センサに不当に接触しないようにし、液位センサの誤検出あるいは損傷などを防止するのに好ましい。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

本発明に係る温水システムと熱媒注入具との組み合わせの一例を模式的に示す説明図である。 図１に示す温水システムの気液分離タンクに熱媒を注入する状態を示す要部説明図である。 本発明の他の例を示す要部説明図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１に示す本発明の実施形態においては、温水システムＳと、熱媒注入具５とが組み合わされている。
温水システムＳは、たとえば太陽熱温水システムであり、太陽光を受けて熱媒を加熱する集熱パネル１と、この集熱パネル１に配管部４０ａ，４０ｂを介して接続された温水ユニットＵとを備えている。温水ユニットＵは、貯湯タンク２０、熱交換器２１、気液分離タンク３、熱媒循環用のポンプＰ、リザーブタンク２２、および制御部２３を具備しており、かつこれらが集約されて外装ケース２４内に収容された構成である。集熱パネル１、熱交換器２１、気液分離タンク３、およびポンプＰは、一連に配管接続されており、ポンプＰの駆動により熱媒を一定経路で循環させる熱媒循環経路４が構成されている。熱媒としては、たとえば不凍液が用いられている。この温水システムＳにおいては、集熱パネル１によって熱媒が加熱され、かつ熱交換器２１において熱媒と貯湯タンク２０内の湯水との間で熱交換が行なわれ、前記湯水の加熱がなされる。

気液分離タンク３は、いわゆる半密閉型と称されるタイプであり、熱媒の蒸発を抑制するのに好ましい構造である。より具体的には、気液分離タンク３は、熱交換器２１を通過した熱媒を気液分離タンク３内に流入させるための熱媒流入口３０、底部に設けられた熱媒流出口３１、上部に設けられて通常時には蓋が閉められている熱媒注入口３２、気液分離タンク３の上部に設けられた逃がし口３３を有している。この逃がし口３３は、気液分
離タンク３内の空気または熱媒を管体部３４を介してリザーブタンク２２側に逃がすための部分である。

気液分離タンク３には、液位センサ６が取り付けられている。この液位センサ６は、たとえば電極を用いて構成されており、気液分離タンク３内に存在する熱媒の液位が所定レベルＬＶ以上になると、その旨の信号が制御部２３に入力するように構成されている。制御部２３は、たとえばマイクロコンピュータを用いて構成されており、前記信号の入力の有無に基づいてポンプＰの駆動を制御する。

図２によく表われているように、熱媒注入具５は、容器５０、管部５１、および栓体部５２を有している。容器５０は、たとえば可撓性を有する合成樹脂製の袋であり、上部の開口部５０ａからその内部に熱媒を入れて収容させることが可能である。容器５０には、吊り下げ用の紐状または線状の掛止部材５３が連結されている。掛止部材５３は、本発明でいう掛止手段の一例に相当する。温水システムＳには、図１に示すように、容器５０を吊り下げるように掛止部材５３を掛止することが可能な第１および第２の掛止対象部位２６ａ，２６ｂが設けられている。これら第１および第２の掛止対象部位２６ａ，２６ｂについては後述する。栓体部５２は、合成樹脂製またはゴム製などであり、気液分離タンク３の熱媒注入口３２を閉塞するようにこの熱媒注入口３２に嵌合装着可能である。

熱媒注入具５の管部５１は、容器５０内に収容された熱媒を気液分離タンク３内に導いて注入させるための部分であり、容器５０の下部と栓体部５２の上部に設けられた短管部５１ａ，５１ｂ、これらの間を繋ぐ合成樹脂製のホース５１ｃ、および栓体部５２の下部に設けられた短管部５１ｄに接続された合成樹脂製のホース５１ｅにより構成されている。管部５１のうち、栓体部５２よりも先端寄り部分５１Ａ（ホース５１ｅの部分）は、比較的長い寸法に形成されており、栓体部５２が熱媒注入口３２に装着されたときには、気液分離タンク３内の底部近傍まで延びて、その先端５１’が液位センサ６よりも低い高さとなるように構成されている。

管部５１の先端寄り部分５１Ａは、栓体部５２を熱媒注入口３２に装着した際に、気液分離タンク３の上下方向に延びる中心軸Ｃに対して、適当な角度αだけ傾斜した姿勢となるように構成されている。このことにより、先端寄り部分５１Ａを中心軸Ｃからオフセットさせて、液位センサ６に接触することを回避することが可能である。先端寄り部分５１Ａを前記したように傾斜させるための手段としては、たとえば短管部５１ｄを傾斜させておく手段を採用することができる。

次に、前記した温水システムＳと熱媒注入具５との組み合わせの作用について説明する。

温水システムＳを設置して使用する場合、熱媒循環経路４内に熱媒を予め充填しておく必要がある。この作業を行なうには、図２に示したように、熱媒注入具５の栓体部５２を熱媒注入口３２に装着し、管部５１の先端寄り部分５１Ａを気液分離タンク３内に挿入させる。管部５１の先端寄り部分５１Ａは、既述したように、気液分離タンク３の中心軸Ｃからオフセットされているために、先端寄り部分５１Ａと液位センサ６との干渉を適切に回避することが可能である。容器５０内には、熱媒を予め入れておく必要があるが、その際には、掛止部材５３を第１の掛止対象部位２６ａに掛止させ、容器５０を気液分離タンク３よりも低い位置に吊り下げておけばよい（図示省略）。このことにより、容器５０内に熱媒を入れる作業が容易となる。容器５０内に熱媒を入れた後には、掛止部材５３を第２の掛止対象部位２６ｂに掛止させ、容器５０を気液分離タンク３よりも高い位置に吊り下げる。このことにより、気液分離タンク３への熱媒の注入が開始される。なお、第１および第２の掛止対象部位２６ａ，２６ｂは、容器５０を吊り下げるための専用の部材（た
とえば、フック状などの部材）を用いて構成してもよいが、必ずしもそのような専用部材を用いて構成されていなくてもよい。

管部５１の先端５１’は、液位センサ６よりも低い位置にあるために、この先端５１’から流出する熱媒が液位センサ６に直接かかることはない。したがって、液位センサ６に熱媒が直接かかることに起因して熱媒の液位が誤検出されることは適切に防止される。その結果、熱媒の液位が所定のレベルＬＶに達していないにも拘わらず、ポンプＰの駆動が開始される不具合はない。

熱媒の液位が所定のレベルＬＶに達すると、ポンプＰの駆動が開始し、気液分離タンク３内の熱媒が熱媒循環経路４の各部に送られていく。その際、熱媒循環経路４内の空気が熱媒流入口３０から気液分離タンク３内に流入する。これに対し、管部５１の先端５１’は、気液分離タンク３の底部近傍に位置しており、注入作業開始直後の時期を除き、それ以降は常時気液分離タンク３内の熱媒の液面よりも下方にある。このため、前記の空気が管部５１内に進入することはない。その結果、管部５１内に進入した空気の存在に起因して気液分離タンク３内への熱媒の注入作業に支障を生じるといった不具合も適切に防止される。なお、前記の空気は、逃がし口３３から気液分離タンク３の外部に適切に逃がすことができる。

気液分離タンク３内が熱媒により満たされた後には、余剰分の熱媒を逃がし口３３からリザーブタンク２２に送り込んで貯留させることが可能である。栓体部５２は、管部５１の取り付け状態を安定させる役割を果たすが、熱媒注入口３２がこの栓体部５２によって塞がれているために、熱媒注入口３２から余剰分の熱媒が溢れ出ることも適切に防止される。

図３は、本発明の他の実施形態を示している。同図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付している。

図３に示す実施形態においては、熱媒注入具５の栓体部５２に、補助管部５５が貫通して設けられている。この補助管部５５は、たとえばその全体または略全体を合成樹脂製のホースとして構成されており、その一端５５ａは、気液分離タンク３内の上部に位置している。他端５５ｂについては、リザーブタンク２２内またはその上方に配置させることが可能である。

本実施形態においては、気液分離タンク３の逃がし口３３に対する管体接続作業が未だ完了しておらず、逃がし口３３が閉塞状態にあったとしても、補助管部５５を利用して気液分離タンク３内の空気を逃がすことができる。また、気液分離タンク３内に熱媒が充満した後には、余剰の熱媒をリザーブタンク２２内に適切に流入させることが可能である。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明が適用される温水システムおよび熱媒注入具の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

本発明に係る熱媒注入具の容器は、必ずしも軟質な合成樹脂製の袋でなくてもよく、たとえば比較的硬質の部材からなる容器であってもよい。熱媒注入具の管部は、栓体部が気液分離タンクの熱媒注入口に装着されたときに、気液分離タンク内の底部近傍まで延びて、その先端が液位センサよりも低い配置となる構成であればよい。複数のホースなどが連結された構成に代えて、単一部材（たとえば、１本のホース）で構成することもできる。上述した実施形態では、管部の先端寄り部分は、気液分離タンクの中心軸に対して適当な角度αだけ傾斜しているが、このような傾斜が無い構成とすることもできることは勿論である。栓体部は、気液分離タンクの熱媒注入口に装着可能であればよく、やはりその具体
的な材質や形状などは限定されない。

本発明でいう温水システムは、太陽熱温水システムに限定されず、たとえばバーナにより発生された燃焼ガスを利用して熱媒を加熱するタイプの温水システム、あるいは燃料電池やガスエンジンなどから排出される高温の排ガスを利用して熱媒を加熱する温水システムとして構成することもできる。また、貯湯タンクを有しないものとして構成することもできる。本発明における熱媒は、液体であるが、その具体的な種類は問わず、不凍液の他に、たとえば水道水などの水を用いることもできる。

Ｓ 温水システム
Ｐ 熱媒循環用のポンプ
Ｃ 中心軸（気液分離タンクの）
３ 気液分離タンク
５ 熱媒注入具
６ 液位センサ
２６ａ，２６ｂ 第１および第２の掛止対象部位
３２ 熱媒注入口
５０ 容器（熱媒注入具の）
５１ 管部（熱媒注入具の）
５１’先端（管部の）
５２ 栓体部（熱媒注入具の）
５３ 掛止部材（熱媒注入具の掛止手段）

Claims (2)

1. 液体の熱媒が一定経路で循環する熱媒循環経路に気液分離タンクが設けられ、かつこの気液分離タンク内に設けられた液位センサを利用して検出される熱媒の液位に基づいて熱媒循環用のポンプの駆動が制御されるように構成された温水システムと、
   熱媒を貯留可能な容器に栓体部が設けられた管部が接続され、かつ前記容器内の熱媒を前記気液分離タンクの上部に設けられている熱媒注入口から前記気液分離タンク内に前記管部を利用して注入するための熱媒注入具と、
   を具備している、温水システムと熱媒注入具との組み合わせであって、
   前記熱媒注入具は、前記栓体部が前記熱媒注入口に装着されたときに、前記管部が前記気液分離タンク内の底部近傍まで延び、前記管部の先端が、前記液位センサよりも低い配置となるように構成されているとともに、前記容器を吊り下げるための掛止手段を備えており、
   前記温水システムは、前記容器が前記気液分離タンクよりも低位置に吊り下げられて前記容器から前記気液分離タンクへの熱媒注入が阻止されるように、前記掛止手段を掛止可能な第１の掛止対象部位と、前記容器が前記気液分離タンクよりも高位置に吊り下げられて前記容器から前記気液分離タンクへの熱媒注入が行なわれるように、前記掛止手段を掛止可能な第２の掛止対象部位と、を備えていることを特徴とする、温水システムと熱媒注入具との組み合わせ。
2. 前記熱媒注入具は、前記栓体部が前記熱媒注入口に装着されたときに、前記管部の前記栓体部よりも先端寄り部分が前記気液分離タンクの上下方向に延びる中心軸に対して傾斜した姿勢となるように設定され、前記管部の先端寄り部分を前記中心軸からオフセットさせて前記液位センサとの接触を回避することが可能な構成とされている、請求項１に記載の温水システムと熱媒注入具との組み合わせ。

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