JP2000297938A

JP2000297938A - 暖房システム

Info

Publication number: JP2000297938A
Application number: JP11106320A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Fujikake; 掛高昭藤; Naoaki Ishikawa; 川直明石; Toshikimi Ikeda; 田勇公池; Susumu Hoshino; 野進星
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1999-04-14
Filing date: 1999-04-14
Publication date: 2000-10-24
Anticipated expiration: 2019-04-14
Also published as: JP3722342B2

Abstract

(57)【要約】【課題】熱搬送設備にポンプ等の搬送機器を別途設け
る必要が無く、単一の配管により熱を消費先に対して授
受出来る様な暖房システムの提供。【解決手段】熱源（１０）と、該熱源（１０）から供
給される熱により熱媒蒸気を発生する蒸気発生手段（１
２）と、該蒸気発生手段（１２）から蓄熱槽（Ｈ、Ｈ
１、Ｈ２、Ｈ３）とを熱的に接続する熱媒用配管（Ｌ、
Ｌ−Ｈ、Ｌ−Ｖ、Ｌ−Ｂ、２０）とを有しており、前記
蓄熱槽（Ｈ、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３）はその内部に充填され
た蓄熱材（ＭＨ）とその内部に挿入された熱媒用配管
（２０）内部の熱媒蒸気（ＶＨ）との間で熱交換を行う
様に構成されており、前記熱媒用配管（Ｌ、Ｌ−Ｈ、Ｌ
−Ｖ、Ｌ−Ｂ、２０）は、その内部で熱媒蒸気（ＶＨ）
が蓄熱槽（Ｈ、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３）に向かって流れると
共に、液相熱媒（ＬＬＨ）が蒸気発生器（１２）に向か
って流れる様に構成されている

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱媒流体により、
単一の熱源から複数の熱量消費部へ熱を搬送する暖房シ
ステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】この様な暖房システムは、集合住宅等で
採用されている。図１において、全体を符号Ｍで示す集
合住宅の屋上部分Ｒには、熱源器ＨＧ、貯湯槽１、ポン
プ２が設備されており、そして集合住宅Ｍには、温水配
管系ＰＬ−Ｓが設けられている。

【０００３】熱源器ＨＧとしては、ボイラ、ガスエンジ
ン、その他の公知の部材が用いられ、上水を加熱して温
水とする。この温水は温水ラインＰＬ−１を介して貯湯
槽１に送られ、そこで貯蔵される。そして、温水ライン
ＰＬ−２を介してポンプ２でヘッドが付加され、温水配
管系ＰＬ−Ｓに送られる。すなわち、図１で示す様な暖
房システムでは、熱エネルギを温水顕熱の形態で貯蔵
し、往復温水循環ループラインで搬送している。そし
て、熱源に近い消費先から順次遠方へ温水を循環・配給
する方式であり、消費先では任意の時間に循環温水を直
接或いは熱交換器を介して上水を加熱・利用している。

【０００４】この様な往復温水循環ループラインを構成
する温水配管系ＰＬ−Ｓが、図１４で示されている。図
１４において、温水配管系ＰＬ−Ｓの供給側（往路）Ｐ
Ｌ−ＳＧと戻り側（復路）ＰＬ−ＳＲとの間で、集合住
宅Ｍにおける熱消費先である各家庭が符号ＦＨが示され
ている。

【０００５】しかし、この様な往復温水循環ループライ
ン方式の暖房システムにおいては、熱発生源から離れる
毎に（図１４では右側の熱消費先家庭ＦＨに行く毎
に）、熱損失に伴って温度レベルが低下してしまうとい
う問題がある。特に、末端消費先における温度レベルの
低下は深刻である。

【０００６】また、温水を循環させるためにポンプ２
（図１）を駆動しなければならず、そのために必要な電
力消費が、暖房システムの運転コストを増加させてしま
う。

【０００７】さらに、蓄熱設備である貯湯槽１が小さい
場合には、熱利用負荷が急激に増加した場合における追
従性能が限定されてしまう。これに対して、熱利用負荷
が最大となる場合を想定して機器を準備すれば、追従性
能の問題は回避される。しかしながら、暖房システムに
要する設備が大型化してしまう、という問題が新たに発
生する。

【０００８】そして、往復温水循環ループライン方式を
採用する場合には、必然的に往路用のラインと復路用の
ラインの２本が必要となる。この様な２本のラインを並
行して設けることは、単一のラインのみを（単線で）設
備する場合に比較して、レイアウトが著しく制限され
る。それと共に、設置コストが高くなる。

【０００９】これに加えて、熱エネルギを温水顕熱の形
態で貯蔵する方式では、その他の方式（例えば、潜熱の
形態で貯蔵する方式）に比較して、貯蔵設備が大型化す
るという問題がある。

【００１０】その他の従来技術として、例えば特開昭６
０−１８６６２６号公報においては、飽和蒸気を放熱部
へ搬送し、凝縮時の真空作用によって凝縮水を還流する
技術が提案されている。その様に、飽和蒸気によって熱
消費先である各家庭ＦＭに熱を搬送する暖房システム
が、図１５で示されている。図１５で示すシステムの様
に、蒸気で熱を搬送すれば、搬送ラインは１本のみで済
むので好都合である。

【００１１】しかし、図１５で示す様なシステムにおい
ては、コジェネレーション設備その他の熱源設備（熱源
器ＨＧに相当する設備）が少なくとも１００℃以上でな
ければ成立しない。そのため、今後において特に普及が
期待される固体高分子型燃料電池の排熱温度を利用する
システムでは、従来の蒸気による熱搬送を行う暖房シス
テムを駆動することが不可能である。

【００１２】さらに別の従来技術としては、特開平９−
２６４４９８号公報で示す様に、水素等の吸蔵・放出時
における吸熱・発熱現象を利用した熱搬送技術も提案さ
れている。しかし、その様な技術を上述した様な既存の
暖房スステムに適用するためには、水素供給設備を設け
る必要があり、コストアップ等の問題を生じてしまう。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、熱搬送
設備にポンプ等の搬送機器を別途設ける必要が無く、単
一の配管により熱を消費先に対して授受出来る様な暖房
システムの提供を目的としている。

【００１４】

【課題が解決しようとする手段】本発明の暖房システム
は、熱源と、該熱源から供給される熱により熱媒蒸気を
発生する蒸気発生手段と、該蒸気発生手段から蓄熱槽と
を熱的に接続する熱媒用配管とを有しており、前記蓄熱
槽はその内部に充填された蓄熱材とその内部に挿入され
た熱交換器内部の熱媒蒸気との間で熱交換を行う様に構
成されており、前記熱媒用配管は、その内部で熱媒蒸気
が蓄熱槽に向かって流れると共に、液相熱媒が蒸気発生
器に向かって流れる様に構成されている。

【００１５】かかる構成を具備する本発明によれば、飽
和蒸気の圧力によって熱媒蒸気を蓄熱槽まで供給するこ
とが出来るので、ポンプ等の搬送設備が不要になる。ま
た、熱源（蒸気発生源）と消費先（一般家庭等）との距
離が空いても、熱媒蒸気は飽和蒸気の圧力によって供給
されるので、当該距離の影響は極めて軽微である。そし
て、ポンプ等の搬送設備が不要な本発明によれば、少な
くとも熱搬送に限って言えば電力その他の原動力が不要
であり、電力が節約出来ると共に、熱媒用ポンプの故障
とは全く無縁である。それと共に、本発明によれば、凝
縮した熱媒は重力により回収されるので、配管を所謂
「単線」で構成することが出来る。そのため、熱媒用配
管のレイアウトが容易となり、設置コストが低減され
る。

【００１６】ここで前記蓄熱槽は、そこに供給される熱
媒蒸気が保有する熱量により溶解する程度の融点を有す
る蓄熱材が充填されており、蓄熱材と冷媒蒸気とが潜熱
・潜熱熱交換を行う様に構成されているのが好ましい。

【００１７】すなわち本発明によれば、蓄熱槽内におい
て熱エネルギを潜熱（例えば融解熱）の形態で貯蔵する
ことが可能であるので、温水循環タイプの従来技術で用
いられる貯湯槽に比較して、蓄熱槽を遥かに小さくする
ことが出来る。

【００１８】或いは本発明において、前記蓄熱槽に水を
供給する配管が接続され、供給された水は蓄熱材として
前記蓄熱槽内に充填しても良い。

【００１９】また、前記熱媒用配管は、水平方向配管
と、垂直方向配管、分岐配管とから構成されており、垂
直方向配管は底部ヘッダを介して水平方向配管に接続し
ており、前記底部ヘッダは蒸気発生手段よりも上方に位
置しており、前記水平方向配管には蒸気発生手段に向か
って下降する様な傾斜が設けられているのが好ましい。
或いは、前記熱媒用配管は、水平方向配管と、垂直方向
配管、分岐配管とから構成されており、垂直方向配管は
底部ヘッダを介して水平方向配管に接続しており、前記
底部ヘッダは蒸気発生手段よりも下方に位置しており、
前記水平方向配管は、熱媒蒸気流過用の第１の配管と、
液相熱媒流過用の第２の配管の２つに分けて構成されて
いるのが好ましい。

【００２０】本発明において、熱源から蒸気発生手段に
熱を搬送する配管を有し、該配管系は蒸気発生手段をバ
イパスするバイパス配管を設け、該バイパス配管には開
閉弁が介装されており、該開閉弁は蒸気発生手段内の圧
力に応答して開閉する様に構成されているのが好まし
い。この様にすれば、冷媒蒸気圧力を一定に維持するこ
とが出来る。

【００２１】さらに本発明において、蒸気発生手段は熱
源と熱的に接続されていると共に、バックアップ用熱源
とも熱的に接続されており、該バックアップ用熱源は、
前記熱源の運転が停止すると作動する様に構成されてい
るのが好ましい。この様に構成すれば、例えば燃料電池
コージェネレーション装置により構成される熱源に対す
るメンテナンス作業時においても、バックアップ用熱源
により蒸気発生手段を運転し続けることが出来るからで
ある。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面の図１−図１２を
参照して、本発明の実施の形態について説明する。な
お、図面において、同様な部材には同様な符号が付され
ている。

【００２３】図１は本発明の暖房システムを集合住宅に
ついて用いた実施形態を示す。全体を符号Ｍで示す集合
住宅には、複数の消費先家庭が入居しており、該消費先
家庭の各々は、そこに１個ずつ設けられている蓄熱槽Ｈ
によって表現されている。

【００２４】図１の実施形態において、個々の蓄熱槽Ｈ
に対して熱を搬送する熱媒（例えば、５０℃−９０℃の
沸点を有するフロン系物質）による飽和蒸気は、燃料電
池コージェネレーション装置１０（熱源）で発生した熱
により熱媒蒸気或いは気相熱媒を発生する蒸気発生装置
１２（蒸気発生手段）から供給される。すなわち、蒸気
発生装置１２で発生した熱媒蒸気（飽和蒸気）はその自
圧により、換言すれば所謂「自圧供給」によって、水平
方向配管Ｌ−Ｈ、垂直方向配管Ｌ−Ｖ、該配管Ｌ−Ｖか
ら各々の蓄熱槽Ｈ…へ分岐する分岐配管Ｌ−Ｂを介し
て、各蓄熱槽Ｈに送られるのである。なお熱媒として
は、上述した５０℃−９０℃の沸点を有するフロン系物
質のみならず、例えば、水（減圧して使用され、沸点が
１００℃よりも低温となっている水）、シクロペンタン
（沸点が４９℃）、ヘキサン（沸点が６４℃）、メタノ
ール（沸点が６４℃）、エタノール（沸点が８４℃）等
も利用可能である。

【００２５】図２は、蒸気発生装置１２、配管Ｌ−Ｈ、
Ｌ−Ｖ、Ｌ−Ｂ、蓄熱槽Ｈ…における熱搬送媒体の移動
状態を分かり易く表現するため、配管Ｌ−Ｈ、Ｌ−Ｖ、
Ｌ−Ｂを包括的に表現した配管Ｌ（熱媒用配管）によ
り、一つの蓄熱槽Ｈと、蒸気発生装置１２のみの簡略化
したモデルを示している。ここで、「熱媒用配管」は、
前記配管Ｌ、水平方向配管Ｌ−Ｈ、垂直方向配管Ｌ−
Ｖ、分岐配管Ｌ−Ｂ、後述する配管２０で構成される。
図２において、蒸気発生装置１２から発生した気相熱媒
或いは熱媒蒸気（矢印ＶＨ）は、圧力差或いは密度差に
よってポンプ等を別途設けること無く配管Ｌを上昇し、
蒸気発生装置１２よりも上方にある蓄熱槽Ｈに到達す
る。そして、蓄熱槽Ｈに充填された蓄熱材（例えば、融
点が６０℃近傍のアルコール類：詳細は後述）に対して
保有する熱量を供給する事により、蒸気ＶＨは気化熱を
奪われて凝縮し、液相熱媒（例えば、液化したフロン）
ＬＬＨとなる。液相熱媒ＬＬＨは、気相熱媒ＶＨに比較
して比重が遥かに大きいので、重力により配管Ｌを下降
し、蒸気発生装置１２に戻される。ここで、凝縮した液
相熱媒ＬＬＨが下降するのは重力の作用であり、別途設
けたポンプによりヘッドを付加された訳ではない。換言
すれば、この場合においても別途ポンプを設ける必要が
無い。

【００２６】蒸気熱媒ＶＨと液相熱媒ＬＬＨとは、配管
Ｌにおいて、別途ポンプ等を設けなくても上昇し（自圧
供給による）或いは下降する（重力による）ので、上昇
する熱媒（蒸気熱媒ＶＨ）と下降する熱媒（液相熱媒Ｌ
ＬＨ）とを別々の配管に流す必要が無く、同一の配管
（図２では符号Ｌで包括的に示す配管）に流せば良いの
である。なお蓄熱材としては、融点６０℃のパラフィン
系物質のみならず、例えば、オクタデカン（融点４７
℃）、セチルアルコール（融点５０℃）、ステアリルア
ルコール（融点５９℃）等を利用することが出来る。

【００２７】ここで、蓄熱槽Ｈについては、図３以下で
示されている。図３において、蓄熱槽Ｈの内部には、例
えば融点が６０℃近傍であるアルコール類が、蓄熱材Ｍ
Ｈとして充填されている。そして、（図１で示す蒸気発
生器１２に連通している）分岐配管Ｌ−Ｂに接続された
熱媒用配管２０が蓄熱槽Ｈの内部に挿入されている。一
方、蓄熱槽Ｈを設けた消費先家庭に温水を供給するため
の配管２２（蓄熱槽Ｈにより上水を温水とするための配
管）も、蓄熱槽Ｈ内に挿入されている。なお、図３にお
いて符号２４は、配管２２を流れる上水にヘッドを付加
するためのポンプを示している。

【００２８】熱媒用配管２０は、符号２０Ｅで示す領域
が熱交換器様に図示されている。これは、配管２０内を
上昇する気相熱媒（蒸気熱媒）ＶＨが保有する熱量が、
蓄熱槽Ｈ内に充填された蓄熱材ＭＨに供給されて蓄熱材
ＭＨを融解する（融解熱：潜熱の供給）と共に、気相熱
媒ＶＨ自身は気化熱（潜熱）を奪われて凝縮し、液相熱
媒ＬＬＨとなることによる。すなわち、符号２０Ｅで示
す領域は、潜熱・潜熱熱交換器として作用するのであ
る。一方、消費先家庭に温水を供給するための配管２２
の、符号２２Ｅで示す領域も熱交換器様に図示されてい
る。融解した蓄熱材ＭＨの保有する熱量が配管２２内を
流れる上水に供給されて、上水の温度を上昇するからで
ある。

【００２９】熱媒用配管２０は、その上端部２３が閉塞
している。上述した様に、配管Ｌ−Ｂを介して熱媒用配
管２０まで上昇してきた蒸気熱媒ＶＨは、蓄熱材ＭＨと
潜熱・潜熱熱交換を行って凝縮し、液相冷媒として配管
２０、Ｌ−Ｂ内を降下する。この蓄熱槽Ｈにより、消費
先家庭の昼夜における消費熱量のピークを吸収するので
ある。

【００３０】図３で示す蓄熱槽Ｈでは、蒸気熱媒ＶＨと
蓄熱材ＭＨとは潜熱・潜熱熱交換を行っている。それに
対して、図４で示す蓄熱槽Ｈ１では、蒸気熱媒ＶＨの気
化熱（潜熱）により蓄熱材ＭＨ（図４では、例えば水）
の温度（水温）が上昇する（顕熱）ので、潜熱・顕熱熱
交換が行われている。図４において、熱媒用配管２０に
関する構成は図３と同様である。しかし図４において
は、消費先家庭に温水を供給するための配管２２の構成
が異なっている。図４において、配管２２は、蓄熱槽Ｈ
よりも上水側の領域２２Ｕと下流側の領域２２Ｄとに分
けて設けられている。配管２２の上水側領域２２Ｕから
蓄熱槽Ｈに供給された水は、蓄熱材ＭＨとして蓄熱槽Ｈ
内に充填される。そして、熱媒用配管２０内の熱媒蒸気
ＶＨと潜熱・顕熱熱交換を行い、（水温が）昇温し、ポ
ンプ２４により、ストレーナ２５を介して配管２２の下
流側領域２２Ｄに吸入され、図示しない温水負荷に送ら
れるのである。

【００３１】図３、図４は、温水機等の温水負荷へ供給
される温水を製造するためにのみ蓄熱槽Ｈが用いられて
いるが、温水式床暖房や風呂の追い焚き等については、
配管２２とは別系統の配管から温水を供給するのが一般
的である。図５、図６は、温水負荷へ温水を供給する配
管が２系統設けられている実施形態における蓄熱槽を示
している。

【００３２】図５で示す蓄熱槽Ｈ２は、図３で示す蓄熱
槽Ｈと同様に、熱媒用配管２０と蓄熱材ＭＨとの間で潜
熱・潜熱熱交換が行われるタイプである。蒸気発生器１
２（図１）から分岐配管Ｌ−Ｂを介して蓄熱槽Ｈ２内の
熱媒用配管２０まで上昇するのは、例えば５０℃−９０
℃の沸点を有するフロン系物質の熱媒蒸気ＶＨである。
そして、蓄熱槽Ｈの内部には、例えば融点が６０℃近傍
のアルコール類が蓄熱材ＭＨとして充填されており、熱
媒蒸気ＶＨと蓄熱材ＭＨとが潜熱・潜熱熱交換をして、
熱媒は凝縮して液相熱媒ＬＬＨとなって、配管２２、Ｌ
−Ｂ内を重力により降下する。

【００３３】蓄熱槽Ｈ２内には、消費先家庭に温水を供
給するための配管２２と、配管２２とは別系統の配管２
６とが設けられており、該配管２６は、温水式床暖房や
風呂の追い焚き等に対して温水を供給するために設けら
れている。なお符号２８は、配管２６内を流れる水にヘ
ッドを負荷するためのポンプである。蓄熱槽Ｈ２におい
て、配管２２及び配管２６は融解した蓄熱材ＭＨが保有
する熱量（潜熱）が供給されて水温が上昇し、ポンプ２
４、２８により、それぞれの熱負荷に対して供給される
のである。その他の構成及び作用効果については、図３
と同様である。

【００３４】図６で示す蓄熱槽Ｈ３は、図４で示す蓄熱
槽Ｈ２と同様に、蓄熱材ＭＨとして水を使用し、熱媒用
配管２０を上昇する熱媒蒸気ＶＨと蓄熱材ＭＨ（水）と
の間で潜熱・顕熱熱交換をする様に構成されたタイプで
ある。図６において、配管２２の上水側領域２２Ｕから
蓄熱槽Ｈに供給された水は、蓄熱材ＭＨとして蓄熱槽Ｈ
内に充填され、配管２０内の熱媒蒸気ＶＨと潜熱・顕熱
熱交換を行い、（水温が）昇温し、ポンプ２４により、
ストレーナ２５を介して配管２２の下流側領域２２Ｄに
吸入され、図示しない温水負荷に送られる。ここで蓄熱
槽Ｈ２内には、温水式床暖房や風呂の追い焚き等に対し
て熱を供給するために設けられている配管２６が存在
し、配管２６内の水は蓄熱槽Ｈ２内の蓄熱材ＭＨである
温水により加熱されるのである。その他の構成及び作用
効果については、図４と同様である。

【００３５】水平方向配管Ｌ−Ｈ、垂直方向配管Ｌ−
Ｖ、分岐配管Ｌ−Ｂ、蓄熱槽Ｈにおける熱媒の移動につ
いては、図２において既に説明されているが、図７、図
９では特に明確に示されている。蒸気発生器１２（図
１）で発生した熱媒蒸気ＶＨは自圧供給により蓄熱槽Ｈ
（Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３）へ供給され、気化熱を奪われて凝
縮し、液相冷媒ＬＬＨとして、分岐配管Ｌ−Ｂ及び垂直
方向配管Ｌ−Ｖ内を重力により下降して、底部ヘッダ３
４に到達する。

【００３６】ここで、底部ヘッダ３４の位置が、図７で
は示されていない蒸気発生器１２（図１参照）よりも上
方の位置にある場合には、図７では明示されてはいない
が、水平方向配管Ｌ−Ｈに勾配（底部ヘッダ３４が上、
蒸気発生器１２が下となる勾配）を設け、底部ヘッダ３
４に存在する凝縮した熱媒ＬＬＨが、重力の作用により
蒸気発生器１２へ戻る様に構成される。それと共に、水
平方向配管Ｌ−Ｈの口径を大きくして、該配管Ｌ−Ｈの
上方の領域では蒸気熱媒ＶＨが蓄熱槽Ｈ側に向かって流
れ、配管Ｌ−Ｈの下方の領域では液相冷媒ＬＬＨが蒸気
発生器１２へ向かって流れる様に構成される。換言すれ
ば、底部ヘッダ３４が蒸発器１２（図１）よりも上方に
ある場合には、図８で示す様に、水平方向配管Ｌ−Ｈ１
本のみを蒸気発生器１２と接続させることにより、蒸気
熱媒ＶＨ、液相熱媒ＬＬＨを循環させることが出来る。

【００３７】これに対して、底部ヘッダ３４が蒸気発生
器１２（図１）よりも下方にある場合には、例えば図９
で示す様に、水平方向配管Ｌ−Ｈ（図１）を２本に分け
て、上方の配管Ｌ−Ｈ−１に熱媒蒸気ＶＨを流し、下方
の配管Ｌ−Ｈ−２に液相熱媒ＬＬＨを流し、以って液相
熱媒ＬＬＨを蒸気発生器１２に回収させれば良い。すな
わち、底部ヘッダ３４が蒸気発生器１２（図１）よりも
下方にある場合、図１０で示す様に、２本の配管Ｌ−Ｈ
−１、Ｌ−Ｈ−２を蒸気発生器１２に接続しなければな
らない。なお、図９、図１０では示されていないが、液
相熱媒ＬＬＨに対してヘッドを付加するため、配管Ｌ−
Ｈ−２にはポンプ（図示せず）が介装されている。

【００３８】図１１で示す実施形態では、蒸気発生装置
１２において適切な熱媒蒸気圧力を維持する様に構成さ
れている。図１１において、燃料電池コージェネレーシ
ョン装置１０で発生した熱は、ラインＬ１０を流れる熱
媒体を介して、蒸気発生装置１２内に貯留されている液
相熱媒ＬＬＨへ供給される。ラインＬ１０を介して燃料
電池コージェネレーション装置１０から供給された熱量
により、液相冷媒ＬＬＨは気化して熱媒蒸気が発生し、
水平方向配管Ｌ−Ｈを介して各消費先家庭の蓄熱槽へ供
給される。

【００３９】ここで、前記ラインＬ１０には、蒸気発生
器１２をバイパスするバイパスラインＬ１２（バイパス
配管）が設けられており、該バイパスラインＬ１２には
開閉弁４０が介装されている。この開閉弁４０は、信号
伝達ラインＣＬ−１を介して圧力センサ４２と電気的に
接続されており、圧力センサ４２は蒸気発生器１２内の
圧力を検出する。ラインＬ１０を介して蒸気発生器１２
内へ供給される熱量が過剰となり、熱媒蒸気ＶＨ発生量
も過剰になると、蒸気発生器１２内の圧力が上昇する。
この圧力上昇が圧力センサ４２により検知され、信号伝
達ラインＣＬ−１を介して開閉弁４０に伝達され、開閉
弁４０を開放する。開閉弁４０が開放されれば、燃料電
池コージェネレーション装置１０で発生した熱を搬送す
る熱媒体はバイパスラインＬ１２を流れ、蒸気発生器１
２をバイパスする。その結果、蒸気発生器１２に供給さ
れる熱量及び熱媒蒸気ＶＨの発生量が減少し、蒸気発生
器１２内の圧力が適正な数値以下に保たれる。

【００４０】図１−図１１の実施形態において、燃料電
池コージェネレーション装置１０で発生した熱を蒸気発
生器１２に供給することによって、熱媒蒸気は発生す
る。しかし、燃料電池コージェネレーション装置１０が
燃料電池のメンテナンス等の定期点検や、その他の作業
により運転が停止されると、蒸気発生器１２には熱が供
給されなくなり、熱媒蒸気の発生も停止してしまう恐れ
がある。図１２は、その様な事態にも対処出来る様な実
施形態を示している。

【００４１】図１２において、蒸気発生機１２はライン
Ｌ１０を介して燃料電池コージェネレーション装置１０
（熱源）と熱的に接続されていると共に、ラインＬ３０
を介してバックアップ用熱源器５０（バックアップ用熱
源）とも熱的に接続されている。ここで、バックアップ
用熱源器５０については、公知市販のものをそのまま利
用することが出来る。また、バックアップ用熱源器５０
は、常設であっても、仮設であっても、共に適用可能な
タイプのものが選択されることが好ましい。

【００４２】燃料電池コージェネレーション装置１０が
燃料電池のメンテナンス等の定期点検や、その他の作業
により運転が停止されると、バックアップ用熱源器５０
を作動し、蒸気発生機１２にはバックアップ用熱源器５
０からラインＬ３０を介して熱が投入される。その結
果、蓄熱槽Ｈ（Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３）に蒸気熱媒が供給さ
れなくなる、という事態を回避することが出来る。燃料
電池コージェネレーション装置１０が再開された際に
は、バックアップ用熱源器５０を停止して、図１−図１
１で示すような通常の運転を行えば良い。

【００４３】図示の実施形態はあくまでも例示であり、
本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記載ではない旨を
付記する。例えば、図示の実施形態では熱源として燃料
電池コージェネレーション装置を用いているが、ガスエ
ンジン、タービン、その他の装置を用いることが出来
る。また、本発明を適用するのは集合住宅に限定される
訳ではなく、蓄熱槽を建築物上部に設けることが出来る
のであれば、一般家屋に対しても適用可能である

【００４４】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、飽和蒸気
の圧力によって熱媒蒸気を蓄熱槽まで供給するので、ポ
ンプ等の搬送設備が不要となり、例えば従来の温水循環
方式で必要とされた搬送動力が不要になる。また、熱源
（蒸気発生源）と消費先（一般家庭等）との距離による
悪影響が、従来の温水循環タイプのものに比較して遥か
に小さい。ここで本発明によれば、非常に高温を発生す
る熱源器を設ける事無く、蒸気を用いて熱を搬送する暖
房システムを提供することが可能となるのである。そし
て、ポンプ等の搬送設備が不要な本発明によれば、少な
くとも熱搬送に限って言えば電力その他の原動力が不要
であり、停電時であっても熱利用が可能である。また、
ポンプ等の搬送設備が不要であるため、熱媒用ポンプの
故障とは全く無縁である。また本発明によれば、熱の消
費先（である一般家庭）近傍に蓄熱槽を設置するので、
消費先の任意時間における熱利用に対して迅速に対応す
ることが出来るので、負荷変動に対する追従性が大幅に
改善される。それと共に、熱媒からの熱の受け入れを熱
利用時にオンタイムで行う必要が無く、且つ、熱利用時
間が集中してしまうことを回避することが出来る。或い
は、熱利用時間が集中する消費先の熱利用パターンと、
常時一定供給される熱源との時間差を、吸収することが
出来る。これにより、熱供給の平滑化が可能となり、発
生した熱の利用効率を改善・向上することが可能となる
のである。さらに本発明によれば、蓄熱槽内において熱
エネルギを潜熱（例えば融解熱）の形態で貯蔵出来るの
で、温水循環タイプの従来技術で用いられる貯湯槽に比
較して、蓄熱槽を遥かに小さくすることが出来る。これ
に加えて本発明によれば、凝縮した熱媒は重力により回
収されるので、配管を所謂「単線」で構成することが出
来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施形態を示すブロック図。

【図２】熱媒の移動を説明する図。

【図３】本発明で用いられる蓄熱槽の１例を示す図。

【図４】蓄熱槽の他の例を示す図。

【図５】蓄熱槽の別の例を示す図。

【図６】蓄熱槽の更に別の例を示す図。

【図７】蓄熱槽と水平方向配管との間における熱媒の移
動を示す図。

【図８】図７の実施形態で用いられる水平方向配管と蒸
気発生器との接続状態を示す図。

【図９】蓄熱槽と水平方向配管との間における熱媒の移
動を示す図。

【図１０】図９の実施形態で用いられる水平方向配管と
蒸気発生器との接続状態を示す図。

【図１１】本発明の他の実施形態を示す図。

【図１２】本発明の更に別の実施形態を示す図。

【図１３】従来技術の１例を示す図。

【図１４】温水により熱を搬送する従来技術の１例を示
す図。

【図１５】蒸気により熱を搬送する従来技術の１例を示
す図。

【符号の説明】

１…貯湯槽ＰＬ−Ｓ、ＰＬ−ＳＧ、ＰＬ−ＳＲ…温水配管系２、２４、２８…ポンプＨ、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３…蓄熱槽Ｌ−Ｈ…水平方向配管Ｌ−Ｖ…垂直方向配管Ｌ−Ｂ…分岐配管１０…燃料電池コージェネレーション装置１２…蒸気発生装置ＶＨ…熱媒蒸気ＬＬＨ…液相熱媒ＭＨ…蓄熱材２０…熱媒用配管２２…蓄熱槽を設けた消費先家庭に温水を供給するため
の配管２２Ｕ…配管（２２）の上水側領域２２Ｄ…配管（２２）の下流側領域２６…温水式床暖房や風呂の追い焚き等に対して温水を
供給するための配管３４…底部ヘッダＬ１０、Ｌ３０…蒸気発生装置に熱を供給するラインＬ１２…バイパスライン４０…開閉弁４２…圧力センサ５０…バックアップ用熱源器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱源と、該熱源から供給される熱により
熱媒蒸気を発生する蒸気発生手段と、該蒸気発生手段か
ら蓄熱槽とを熱的に接続する熱媒用配管とを有してお
り、前記蓄熱槽はその内部に充填された蓄熱材とその内
部に挿入された熱交換器内部の熱媒蒸気との間で熱交換
を行う様に構成されており、前記熱媒用配管は、その内
部で熱媒蒸気が蓄熱槽に向かって流れると共に、液相熱
媒が蒸気発生器に向かって流れる様に構成されているこ
とを特徴とする暖房システム。
【請求項２】前記蓄熱槽は、そこに供給される熱媒蒸
気が保有する熱量により溶解する程度の融点を有する蓄
熱材が充填されており、蓄熱材と冷媒蒸気とが潜熱・潜
熱熱交換を行う様に構成されている請求項１の暖房シス
テム。
【請求項３】前記蓄熱槽に水を供給する配管が接続さ
れ、供給された水は蓄熱材として前記蓄熱槽内に充填さ
れている請求項１の暖房システム。
【請求項４】前記熱媒用配管は、水平方向配管と、垂
直方向配管、分岐配管とから構成されており、垂直方向
配管は底部ヘッダを介して水平方向配管に接続してお
り、前記底部ヘッダは蒸気発生手段よりも上方に位置し
ており、前記水平方向配管には蒸気発生手段に向かって
下降する様な傾斜が設けられている請求項１−３のいず
れか１項の暖房システム。
【請求項５】前記熱媒用配管は、水平方向配管と、垂
直方向配管、分岐配管とから構成されており、垂直方向
配管は底部ヘッダを介して水平方向配管に接続してお
り、前記底部ヘッダは蒸気発生手段よりも下方に位置し
ており、前記水平方向配管は、熱媒蒸気流過用の第１の
配管と、液相熱媒流過用の第２の配管の２つに分けて構
成されている請求項１−３のいずれか１項の暖房システ
ム。
【請求項６】熱源から蒸気発生手段に熱を搬送する配
管を有し、該配管系は蒸気発生手段をバイパスするバイ
パス配管を設け、該バイパス配管には開閉弁が介装され
ており、該開閉弁は蒸気発生手段内の圧力に応答して開
閉する様に構成されている請求項１−５のいずれか１項
の暖房システム。
【請求項７】蒸気発生手段は熱源と熱的に接続されて
いると共に、バックアップ用熱源とも熱的に接続されて
おり、該バックアップ用熱源は、前記熱源の運転が停止
すると作動する様に構成されている請求項１−６のいず
れか１項の暖房システム。