JPH02282653A - 蓄熱式温水器の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は岳熱器を熱源とした温水器の制御方法に関し
、特に蓄熱器と温水を得る熱交換器との間をヒートパイ
プで連結した構成の温水器の制御方法に関するものであ
る。

従来の技術 個人住宅や中小規模集合住宅などにＪ３ける各戸の給湯
設備としては、小型であること、エネルギコストが低廉
であることなどの要請があり、本出願人等はそれらの要
請を満すことのできる給湯設備を特願昭６３−２５３５
７５号として既に提案した。その基本構成は、熱源であ
るＷ熱器と水を加熱する熱交換器とをループ型ヒートパ
イプによって連結したものであり、これを略示すれば第
３図の通りである。すなわち第３図申付号１はループ型
ヒートパイプを示し、これは真空排気した密閉循環路の
内部に、水やフロン、アルコールなどの潜熱として熱の
輸送を行なう凝縮性の流体を作ｖＪ流体として封入した
ものであり、そのヒートパイプ１のうちの一部が低い位
置において蓄熱器２を貫通しており、これに対して高い
位置において熱交換器３を貫通している。蓄熱器２はセ
ラミック材料や有機材料などの適宜の材料を蓄熱材とす
るものであって、外部から熱を与えるために電気ヒータ
４が取付けられている。また熱交換器３は外部から供給
した水を加熱して渇水とするものであり、その給水管路
５には温水と水とを混合して温水の温度を設定温度にす
る混合弁６が介装されている。さらにまたループ型ヒー
トパイプ１のうち熱交換器３から蓄熱器２に至る管路の
部分には、液相の作動流体の流量を制御する制御弁７が
設けられている。

したがって上述した給湯設備では、電気ヒータ４によっ
て蓄熱材を加熱することにより熱エネルギを蓄熱器２に
蓄えておき、出湯の必要があるとぎは、制御弁７を介し
て液相の作ｖＪ流体を蓄熱器２に送る一方、熱交換器３
に水を供給すれば、ヒートパイプ１のうち蓄熱器２の部
分で作ｌｌＪ流体が加熱されて蒸発し、その蒸気が熱交
換器３の部分に流れた債に水に熱を与えて凝縮し、その
結果、温水が得られる。このように第３図に示す給湯設
備では、出湯の必要があるとき以外の任意のときに電気
ヒータ４をオンにして熱エネルギを蓄えておくことがで
きるため、安価な深夜電力を利用でき、また貯湯タンク
が要らないので、小型のものとづることができる。

′５を明が解決しようとづる課題 上述した給湯設備では、蓄熱材から水に対する熱の伝達
を、ヒートパイプ内の作’ＩＩＩ流体が媒介することに
なるから、蛇口の開動作すなわち熱交換器３に対する水
の供給開始と同時にヒートパイプ１のうち蓄熱器２の部
分に作ｖＪ液を供給ザることになるが、作動液を流し始
めた時点では蓄熱器２の温度が最も高くなっており、し
かも制御弁７の面接での圧力差が最も高くなっているか
ら、高温の作動流体蒸気が高速で熱交換器３の部分に流
れ、しかる後に蓄熱器２　ｉＪ３よび作動流体蒸気の温
度が次第に低下する。その結果、熱交換器３に水を供給
し始めた直後に得られる渇水の温度が一時的に高くなり
、その後ヒートパイプ１の」ンテナや熱交換器３の熱容
量により作動流体蒸気の温度が低下して湖水温度も設定
温度程度に下がる。ところで蓄熱器２の温度は得るべき
温水温度より高温である必要があり、また小型で安定性
のある固体蓄熱器を用いる場合には単位体積当りの蓄熱
間を多くづるために、より高温で蓄熱を行なうことが好
ましい。したがってこのようイｘ固体蓄熱器において萌
記ｉｔ、ＩＩ御弁７を大きく問いている状態では、高温
の作動流体蒸気が多量に発生するため、熱交換器３で得
られる温水温度が高くなり、これを混合弁６で水を加え
て設定温度に低下させることになるが、その場合、ピー
１−パイプ１のコンデナｔＪ熱交換器３などをも高温に
相持することになるので、蓄熱器２の熱が温水を得るた
め以外に多量に使用され、その結果、熱効率が低くなる
問題を生じる。

このｆて明は上記の小型を背…としてなされたもので、
熱応答性および熱効率を向上さけることのできる蓄熱式
渇水器の制御方法を提供リ−ることを目的とづ゛るもの
である。

課題を解決するｌζめの手段 この発明は、Ｆ記の目的を達成づ−るために、水をへ〇
熱して渇水とする熱交換器と得るべさ゛温水の温度より
高い温度で蓄熱を行なう蓄熱器とをヒートパイプによっ
て連結し、かつそのヒートパイプのうち前記熱交換器側
で凝縮した作動流体の蓄熱器側への供給量を制御する制
御弁をヒートパイプに介装した蓄熱式温水器を制御覆る
にあたり、熱交換器に対する水の供給開始時に首記制御
弁の開度を一時的に大きくした後、その開度を所定の開
度に絞り、ついで前記蓄熱器の温度降下に伴って制徂弁
の開度を徐々に小さくすることを特徴とする方法である
。

作　　　　　用 この発明の方法では、温水用の蛇口を聞くなどのことに
より熱交換器に対して水を供給し始めると、ヒートパイ
プに介装した制御弁が全開程度まで一時的に開かれ、多
量の作！ＩＪ液が蓄熱器側に送られる。その状態では蓄
熱器の温度が最も高く、またヒートパイプのうち蓄熱器
側と熱交換器側とでの圧力差が大きくなっているから、
高温の作動流体蒸気が多量に生じて蓄熱器から熱交換器
に熱を輸送し、その結果、熱交換器に供給された水は直
ちに目的温］良に１ｊ口熱され、必要な温度の温水が得
られる。しかる後、制ζυ弁のｌｌｆｌ度が絞られ、さ
らにその開度が次第に小さくなり、それに伴って蓄熱器
側に供給される作動液のＦｆ！　ｄ３よび作動流体蒸気
の発生量が減少し、また作動流体蒸気の温度が低下する
。この状態での作動流体蒸気の温度は得るべき温水の温
度より若干高く、したがって必要な渇水を得られると同
時に、ヒートパイプのコンテナや熱交換器などの設備を
不必要に高温に加熱することがないので、設備の熱容量
として？ｌ！ｊ″ｔ１されまた放熱８れる熱間が少なく
なり、全体としての熱効率が向上づる。

実　　施　　例 つぎにこの発明を実施例に基づいて説明づる。

この弁明を実施するにあたって使用リ−る濡水器は従来
のものとほぼ同様であって、これを略示ゴれば第１図の
通りである。第１図に４３いて第３図と同様の符号は、
第３図に示す部材と同一の部材を示しており、その蓄熱
器２には蓄熱４４温度を検出して制す０器８に信号を出
力する蓄熱器温度センサ９が設けられ、またその制御器
８には渇水の温度を検出して信号を出力する温水温度セ
ンサ１０が接続されている。さらにヒートパイプ１のう
ち熱交換器３から蓄熱器２に至る管路の途中に介装した
制御弁７は電気的に開度調整されるものであって、前記
制御器８に接続されている。

上記の温水器を運転するには、先ず、深夜などに電気ヒ
ータ４を通電発熱させて蓄熱器２の温度を高くすること
により、蓄熱を行なっておく。その場合の蓄熱温度は得
るべき温水の温度より充分高く設定し、例えばセラミッ
クを蓄熱材とする場合には、５００℃程度の温度にする
。この状態で温水用の蛇口（図示せず）を開くなどのこ
とに五り熱交換器３に給水すると、これとほぼ同時に制
御器８から制御弁７に１８号が出力されて制御Ｕ弁７の
開度が全開程度まで大きくなる。それに伴いヒートパイ
プ１内の作動液が蓄熱器２側に送られ、その作動液が蓄
熱器２から熱を受けて蒸発Ｊる。

その場合、制’ｄＤ弁７の開度が大きくて作！ＩＪ液の
供給量が多いうえに、蓄熱器２の温度が高くなっている
から、高温かつ多量の作動流体蒸気が発生し、その蒸気
は熱交換器３側に急速に流れる。また熱交換器３には水
が供給されているから、ここで作動流体蒸気と水との間
で熱交換が生じ、水が加熱されて温水になるとともに、
作動流体は放熱して凝縮づる。このようにして生じた温
水の温度は、作動流体蒸気の吊が多くかつその温Ｍが高
いから、必要とフる温度よりも高く、その結束、混合弁
６にＪ５いて水が混合され、予め設定した温度に下げら
れる。したがって所謂出湯操作とほぼ同時に所定の温度
の温水を得ることができる。

予め定めた所定時間（例えば数秒間）、前記制御弁７の
開度を大きい開度に維持した後に、制御弁７の開度が絞
られ、蓄熱器２側に供給される作動液の吊が減じられる
。そのため、ヒートパイプ１のうち蓄熱器２の部分で生
じる作動流体蒸気の吊が少なくなり、かつその温１ηが
低くなる。この場合の作動流体蒸気の温度は得るべき温
水の温度より高いので、熱交換器３で１！′？られる温
水の温度は給温初期Ｊ：りも低いものの必要とする温度
より高く、したがって混合弁６で混入される水の吊、す
なわち温水の温度補■吊が少なくなる。また当然、ヒー
トパイプ１のコンテナや熱交換器３のケーシングなどの
設備温度が必要最小限程度に維持される。

以上のようにして給温を行なうに伴って蓄熱器２の温度
が低下すると、その時々の温度が蓄熱器温度センサ９か
ら制ｉｌｌ器８に出力され、そして制御器８から制御弁
７に（ｉ号が与えられて制御弁７の開度が蓄熱器２の温
度に応じて絞られる。すなわちヒートパイプ１のうち蓄
熱器２の部分に供給される作動液の吊が蓄熱器２の温度
の低下に伴って減少させられるので、蓄熱器２からの放
熱量が抑制され、必要とする温度の渇水を得るための作
動流体蒸気が発生するものの、不必要に高温の蒸気が発
生せず、蓄熱した熱エネルギの消費効率が良好な状態に
維持される。

なｊ＞、作動流体蒸気の温度および量が、必要とηる温
水温度を得るのに不足する程度に低下すると、制御弁７
の開度が増大さゼられ、作動流体蒸気の温度および吊の
増加が図られる。

上述した過程にお（プる温水温度および制御弁７の開度
ならびに蓄熱４４２の渇１αの変化を略示すれば第２図
の通りである。

発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明の方法によれば
、出湯開始時に一時的に作動流体の供給量を最大程度に
増大させるから、出湯操作とほぼ同時に目的とする温度
の温水を得ることができ、換；’ｉ　？ｌ’れば、熱応
答性の良好なものとザることができる。またそれ以降は
作ｅ液の蓄熱器側への供給量を蓄熱器の温度に応じて抑
制して蓄熱器からの出力を低下させるから、ヒートパイ
プの管路ヤ熱交換器の容器などの設備を不必要に高温に
加熱が温さゼることがなく、その結末、設備の熱容量と
して消費される熱量Ｊ３よび放熱量が抑制されるために
、熱効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施するための温水器の一例を模式
的に示す系統図、第２図は渇水温度および制御弁開度な
らびに蓄熱器温度の推移を示すグラフ、第３図は本出願
人が既に提案した温水器の模式的な系統図である。。 １・・・ヒートパイプ、　２・・・、僑熱器、　３換孔
、　　４・・・電気ヒータ、　　７・・・１ｌＩＩＩυ
１１弁、制御器、　９・・・蓄熱器温度セン４ノ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水を加熱して温水とする熱交換器と得るべき温水の温度
   より高い温度で蓄熱を行なう蓄熱器とをヒートパイプに
   よつて連結し、かつそのヒートパイプのうち前記熱交換
   器側で凝縮した作動流体の蓄熱器側への供給量を制御す
   る制御弁をヒートパイプに介装した蓄熱式温水器を制御
   するにあたり、熱交換器に対する水の供給開始時に前記
   制御弁の開度を一時的に大きくした後にその開度を所定
   の開度まで絞り、ついで前記蓄熱器の温度降下に伴って
   制御弁の開度を徐々に小さくすることを特徴とする蓄熱
   式温水器の制御方法。