JPH0429247Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、水等の蓄熱媒体が収納された蓄熱槽
内に、使用目的に応じて温度の異なる２以上の温
水或いは冷水の温度成層を得る温度成層蓄熱装置
に関する。

［背景技術とその問題点］ 従来、蓄熱槽では、槽内の蓄熱媒体、例えば水
が静止状態で、かつ上下に長い形状（柱筒状）で
あれば、上部が高温層、下部が低温層となる温度
成層が形成される。しかし、実使用に当つては、
ポンプ等の運転による水の流出入、或いは槽内熱
交換器稼動時の熱交換による攪拌や対流によつ
て、温度成層を保持しつづける事は極めて難し
い。

そこで、これを解決する１つの方法として、槽
内を２槽にし、高温と低温とを形成する方法があ
る。しかし、この方法は、槽内を２槽に加工しな
ければならないので、構造的にも面倒で、かつ高
価となる欠点がある。その上、このようにして低
温層と高温層との容積を予め決定してしまうと、
以後それらの容積を変更できず、変更するにして
も、多大な加工を必要とする欠点がある。

［考案の目的］ ここに、本考案の目的は、このような欠点を解
決すべくなされたもので、簡易な構成で高温層と
低温層とを仕切れ、かつ両温度層の温水温度レベ
ルを維持できる上、両温度層の容積を予め任意に
設定できかつ使用状態においても適宜可変できる
ようにした温度成層蓄熱装置を提供することにあ
る。

［問題点を解決するための手段および作用］ そのため、本考案では、蓄熱槽内に仕切体を挿
入し、この仕切体によつて高温層と低温層とを仕
切ることにより、製造上の問題を解決する一方、
仕切体外周と蓄熱槽の内壁との間に間隙をもた
せ、この間隙を通じて高低温層の媒体をゆるやか
に流通できるようにし、流通による高低温層の攪
拌を抑えて温度成層を維持させ、更に仕切体の槽
内取付けを位置調整可能として両温度層の容積を
任意に設定できるようにするとともに、この仕切
体をエアーが供給にされる中空部を有する可撓性
材料で形成し、この中空部に供給されるエアによ
つて仕切体の浮力を可変できるようにし、この浮
力に応じて仕切体を上下に変位するように撓ませ
ることで使用状態においても両温度層の容積を可
変できるようにしたものである。

具体的には、フアンコイルユニツト等の端末器
への供給水源である蓄熱槽内の上部を高温層、下
部を低温層として温度成層を形成し、この高温層
および低温層に前記端末器への供給管の基端側を
分岐した分岐管をそれぞれ開口させるとともに、
前記端末器の戻り管を低温層側に開口し、かつ前
記蓄熱槽内の蓄熱媒体と熱交換する給湯用熱交換
器を備えた蓄熱装置であつて、前記高温層と低温
層とを仕切る仕切体を設け、この仕切体として、
前記蓄熱槽の内壁に沿つて任意高さに配置される
周縁部材と、この周縁部材に周縁を係止されて蓄
熱槽の内壁との間に間隔をもつて配置される仕切
部材とを設けるとともに、この仕切部材の内部に
外部から供給されるエアーにより容積を可変され
る中空部を形成し、かつ前記仕切部材に前記中空
部の容積に基づく浮力に応じて上下に変位可能な
可撓性材料を用いたことを特徴としている。

［実施例］ 第１図は本考案をエンジンヒートポンプ冷暖房
給湯システムに適用した一実施例を示している。
同図において、外表面が断熱材等によつて覆われ
た有底円筒形状の蓄熱槽１の内部には、蓄熱媒体
としての水２が所定水位まで満たされているとと
もに、内壁上下方向に沿つて給湯用熱交換器とし
ての螺旋状の給湯用熱交換管３が収納されてい
る。給湯用熱交換管３には、その下端に市水管４
が、上端に給湯管５を介して蛇口６およびシヤワ
ー７等がそれぞれ接続されているとともに、上下
方向の任意の位置に前記蓄熱槽１内に温度形成さ
れる上部高温層８と下部低温層９とを互いに仕切
る仕切体１１が設けられている。

仕切体１１は、第２図Ａ，Ｂに示す如く、ゴム
やEPDM（Ethylene−propylene−
dienemethylene linkage）等の可撓性を有する
材料により前記蓄熱槽１の内径より小さな径の円
形マツト状に成形されかつ周辺部が互いに重ね合
わされて内部に中空部１５を有する２枚の仕切部
材１２を、この仕切部材１２の周縁一定間隔位置
に設けられた係止部材１３によつて、前記給湯用
熱交換管３の高さ方向の任意の位置に係止して構
成されている。ここで、前記給湯用熱交換管３の
うち、仕切部材１２の周縁が係止される一周分が
仕切体１１の周縁部材として利用される。仕切体
１１が給湯用熱交換管３に取付けられた状態で
は、仕切部材１２の外周と蓄熱槽１の内壁との間
に僅かな間隙１４が形成されるようになつてい
る。これにより、間隙１４を通じて上部の高温層
８と下部の低温層９との流通がゆるやかにできる
ので、攪拌を起すことなく、全体の水位を一定に
保持することができるようになつている。また、
前記中空部１５の内部には、エアー供給管１６を
通じてエアーが供給されるようになつている。中
空部１５内にエアーが供給されないと、仕切体１
１は第２図Ａのように自重で下方へ湾曲した状態
に、中空部１５内にエアーが供給されると、仕切
体１１は第２図Ｂのように浮力で上方へ湾曲した
状態に、それぞれ変位されるようになつている。

また、前記蓄熱槽１の上端開口部には、船型形
状の支持リング２２が載置されている。支持リン
グ２２には、その下面側中央つまり蓄熱槽１内の
水２に浸されたマウンテイングブロツク部分に内
燃機関２３が取付けられているとともに、上面側
に前記内燃機関２３によつて駆動されるヒートポ
ンプ４０のコンプレツサ２４が設けられている。
そして、このコンプレツサ２４を覆うように断熱
および吸音効果を有するキヤツプ２６が被嵌され
ている。キヤツプ２６の上面には、室外熱交換器
２７および放熱器２８がそれぞれ載置されてい
る。これら室外熱交換器２７および放熱器２８
は、フアン２９を有する筐体３０内に収納されて
いる。

また、前記内燃機関２３には、その吸気口側に
一端が前記支持リング２２を通つてキヤツプ２６
によつて閉塞された室内に突出された吸気管３１
の他端が接続されているとともに、排気口側に途
中が前記蓄熱槽１内の水２に浸漬されかつ一端が
前記支持リング２２を経て外部に突出された排気
管３２の他端が接続されている。これにより、内
燃機関２３が駆動されると、その内燃機関２３か
らの排気が排気管３２を通つて外部へ排出される
際、蓄熱槽１内の水２と熱交換されるため、蓄熱
槽１内の高温層８の水２が昇温される。

また、前記ヒートポンプ４０は、前記コンプレ
ツサ２４の吐出側に配管４１を介して前記蓄熱槽
１の低温層９内の底部に収納された冷媒コンデン
サ４２の一端側が接続されている。冷媒コンデン
サ４２の他端側には、途中に切換弁４４を有する
配管４３を介して前記室外熱交換器２７の一端側
が接続されている。前記切換弁４４には、切換弁
４５Ａと膨張弁４５Ｂとの直列回路が並列に接続
されている。また、前記室外熱交換器２７の他端
側には、途中に切換弁４９Ａおよび膨張弁４９Ｂ
を有する配管４６を介して冷媒−水熱交換器４７
の一端側が接続され、この冷媒−水熱交換器４７
の他端側には配管４８を介して前記コンプレツサ
２４の吸込側が接続されている。更に、コンプレ
ツサ２４の吸込側と前記室外熱交換器２７の他端
側との間には、切換弁５０が接続されている。

また、前記蓄熱槽１内の高温層８および低温層
９におけるそれぞれの上部位置には、分岐管５
１，５２がそれぞれ開口されている。分岐管５
１，５２は、ミキシングバルブ５３で共通接続さ
れた後、三方弁５４に接続されている。三方弁５
４には、配管５６を介して三方弁５７が接続され
ている。三方弁５７には途中に循環ポンプ５８を
有する供給管５９を介して端末器としてのフアン
コイルユニツト６０が接続されている。フアンコ
イルユニツト６０の戻り管６１は、三方弁６２を
介して前記蓄熱槽１の低温層９側へ開口されてい
る。これにより、循環ポンプ５８が運転される
と、高温層８の水２と低温層９の水２とがミキシ
ングバルブ５３で予め設定された割合で混合され
た後、三方弁５４、配管５６、三方弁５７、供給
管５９を経てフアンコイルユニツト６０へ入り、
そこから戻り管６１および三方弁６２を通じて低
温層９側へ戻される、温水循環の暖房回路が形成
されている。

また、前記三方弁６２と前記三方弁５７との間
は、配管６３、前記冷媒−水熱交換器４７および
配管６４を介して互いに接続されている。これに
より、フアンコイルユニツト６０から出た水が戻
り管６１、三方弁６２、配管６３、冷媒−水熱交
換器４７、配管６４、三方弁５７および供給管５
９を経てフアンコイルユニツト６０へ戻される、
閉回路の冷房回路が形成されている。

また、前記三方弁５４には、前記配管５６のほ
かに、途中に循環ポンプ６５を有する配管６６を
介して前記放熱器２８が接続されている。放熱器
２８の戻り管６７は、前記蓄熱槽１の高温層８側
の下部へ開口されている。これにより、循環ポン
プ６５が運転されると、高温層８の水２と必要に
応じて低温層９の水とがミキシングバルブ５３、
三方弁５４および配管６６を通つて放熱器２８へ
送られ、ここで放熱された後、戻り管６７を通つ
て高温層８の下部へ戻される、放熱回路が形成さ
れている。

次に、本実施例の作用を説明する。まず、使用
目的に応じて、蓄熱槽１内の高温層８と低温層９
との容積比を仕切体１１の係止位置によつて予め
設定しておく。これには、仕切体１１の中空部１
５内へエアーを供給すると、仕切体１１が上方へ
変位するので、高温層８に対する低温層９の容積
比率が大きくなり、逆に、仕切体１１の中空部１
５内からエアーを排気すると、仕切体１１が下方
へ変位するので、高温層８に対する低温層９の容
積比率が小さくなる。従つて、暖房や冷房等の使
用目的に応じて仕切体１１をいずれか一方の状態
へ変位させた後、暖房または冷房運転を行なう。

暖房を実施する場合には、まず内燃機関２３の
駆動によりコンプレツサ２４を運転する。内燃機
関２３が駆動されると、内燃機関２３の駆動排熱
は蓄熱タンク１内の水２に直接吸収されるととも
に、内燃機関２３からの高温の排ガスは排気管３
２を通つて外部へ排気される間に蓄熱槽１内の水
２に吸収される。また、コンプレツサ２４が運転
されると、コンプレツサ２４で圧縮、高圧化され
た冷媒は、配管４１を通つて冷媒コンデンサ４２
へ送られ、そこで蓄熱槽１内の水に凝縮熱を与え
て蓄熱槽１内の水２を昇温させた後、配管４３、
切換弁４５Ａおよび膨張弁４５Ｂを通つて室外熱
交換器２７へ送られ、そこで外気より熱を奪つて
気化、膨張した後、切換弁５０を通つてコンプレ
ツサ２４へ戻される。このとき、蓄熱槽１内が仕
切体１１によつて上下に仕切られているので、仕
切体１１の上部は高温（例えば75〜85℃程度）の
温水が得られる高温層８に、仕切体１１の下部は
前記高温層８の温水より低温（例えば40〜50℃程
度）の温水が得られる低温層９にそれぞれ形成さ
れる。

従つて、循環ポンプ５８の運転により、分岐管
５１から出湯された高温水と分岐管５２から出湯
された底温水とをミキシングバルブ５３で予め設
置された割合で混合、ここでは混合温水温度が適
切な放熱温度（例えばフアンコイルユニツト６０
の暖房放熱温度に適した55〜60℃程度）になるよ
うに混合させた後、三方弁５４、配管５６、三方
弁５７、供給管５９を経てフアンコイルユニツト
６０へ送り、そこで室内の空気と熱交換させて室
内を暖房した後、戻り管６１および三方弁６２を
通じて低温層９へ戻せば、暖房運転を行うことが
できる。このとき、仕切体１１があつても、その
仕切体１１の外周と蓄熱槽１の内壁との間に間隙
１４があるため、両温水の出湯量が異なつても、
その間隙１４を通じて高温層８の温水と低温層９
の温水とがゆるやかに流通できるので、全体の水
位を一定に保つことができ、かつ攪拌されること
もないので、それぞれの温水温度レベルを維持さ
せることができる。

この際、暖房運転中において、給湯需要が生じ
た場合には、市水管４から低温水を給湯用熱交換
管３へ入れると、給湯用熱交換管３を下から上へ
行くに従つて高温水に変換され、給湯管５を通つ
て蛇口６やシヤワー７等から出湯される。この場
合、給湯用熱交換管３の上部が位置する高温層８
は常に高温度に維持されているので、暖房と同時
に給湯を実施しても、十分な給湯温度を確保する
ことができる。

冷房を実施する場合には、コンプレツサ２４で
圧縮、高圧化された冷媒は、冷媒コンデンサ４２
から切換弁４４を通つて室外熱交換器２７へ送ら
れた後、切換弁４９Ａおよび膨張弁４９Ｂを通つ
て冷媒−水熱交換器４７へ送られ、そこで冷房回
路を循環する水から熱を奪つて気化、膨張してコ
ンプレツサ２４へ戻される。

従つて、冷媒−水熱交換器４７で冷却された水
を、循環ポンプ５８の運転により、配管６４、三
方弁５７、供給管５９を経てフアンコイルユニツ
ト６０へ送り、そこで室内の空気と熱交換させて
室内を冷房した後、戻り管６１、三方弁６２およ
び配管６３を経て冷媒−水熱交換器４７へ循環さ
せれば、冷房運転を行うことができる。

この際、冷房排熱が蓄熱槽１内の水２に蓄熱さ
れるので、その温度上昇に伴つて冷媒コンデンサ
４２の放熱効率が低下するが、冷媒コンデンサ４
２の放熱効率が低下しても室外熱交換器２７で放
熱できるので、冷房能力が低下することがない。
また、これを給湯にまわしてもよいが、給湯需要
がなければ、循環ポンプ６５の運転により、蓄熱
槽１内の高温層８および／または低温層９の水２
をミキシングバルブ５３、三方弁５４および配管
６６を経て放熱器２８へ送り、そこで放熱させた
後、戻り管６７を通して蓄熱槽１内へ戻すように
すれば、冷房運転と同時に放熱できる。

従つて、本実施例によれば、蓄熱槽１の上部を
高温層８、下部を低温層９とした温度成層を形成
し、この高温層８および低温層９からの温水の供
給割合をミキシングバルブ５３で調節した後、フ
アンコイルユニツト６０へ供給するようにしたの
で、ミキシングバルブ５３の開度を調節すれば、
常にフアンコイルユニツト６０に適した温度の暖
房用循環水を得ることができる。

しかも、高温層８および低温層９をまたいで給
湯用熱交換管３を配置し、市水を給湯用熱交換管
３を通して高温水に変換した後、出湯させるよう
にしたので、暖房と同時に給湯を実施しても、十
分な給湯温度を確保することができる。

また、蓄熱槽１内を仕切体１１によつて高温層
８と低温層９とに仕切るようにしたので、槽を２
つにする必要がない。しかも、仕切体１１の取付
けに当たつては、給湯用熱交換管３の一部を周縁
部材として利用したので、高温層８と低温層９と
に分けたい任意の位置に容易に取付けることがで
き、従つて蓄熱槽１内に仕切体１１を取付けるた
めの加工を特別に行う必要がなく、取付けを容易
に行うことができる。取付けた状態では、仕切部
材１２の外周と蓄熱槽１の内壁との間に僅かな間
隙１４が形成されるため、例えば仕切体１１を有
孔板等に加工することなく、高温層８側と低温層
９側との水を間隙１４を通じて緩やかに流通させ
ることができ、従つて暖房温水を循環させたとき
でも、全体の水位を一定に保持でき、かつ攪拌も
防げる。

また、仕切体１１を中空部１５を有する可撓性
材料で構成し、中空部１５内へ供給されるエアー
の有無によつて仕切体１１の容積量を拡縮させ、
容積に応じた浮力の変化に伴つて上下に変位され
るようにしたので、使用状態においても目的に応
じて高温層８と低温層９との容積比を任意に可変
することができる。その上、可変操作は、エアー
供給管１６を通じて中空部１５内へエアーを供給
するだけでよいので、容易にでき、かつ遠隔操作
できる利点がある。

しかも、仕切体１１によつて蓄熱槽１内が高温
層８と低温層９とに仕切られていることは、エン
ジン駆動ヒートポンプにとつて極めて好都合であ
る。即ち、ヒートポンプ４０の冷媒コンデンサ４
２は低温層９内にある限り雰囲気温度を最高でも
40〜50℃に抑えることができるので、効率のよい
ヒートポンプ運転ができる。一方、高温層８側は
内燃機関２３からの排熱および排ガスとの熱交換
により75〜85℃程度に保持することができるの
で、十分な給湯温度を確保することができる。

なお、上記実施例において、高温層８および低
温層９の温度をそれぞれ検出し、これら高温層８
および低温層９の温度に応じてミキシングバルブ
５３の開度を変化させるようにすれば、常に正確
な温度の混合温水が得られる利点がある。このほ
か、ミキシングバルブ５３を省略し、その代りに
分岐管５１，５２の管径の比を調節しても、同様
な効果が得られる。

また、上記実施例では、蓄熱槽１内の上部に内
燃機関２３を、下部に冷媒コンデンサ４２をそれ
ぞれ配置したが、これらの熱源を蓄熱槽１の外に
置き、ポンプ等を用いて循環させるようにしても
よい。

［考案の効果］ 以上の通り、本考案によれば、簡易な構成で高
温層と低温層とを仕切られ、かつ両温度層の温水
温度レベルを維持でき、更に両温度層の容積を予
め任意に設定できかつ使用状態においても適宜可
変できる温度成層蓄熱装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の全体を示す配管系
統図、第２図Ａ，Ｂは仕切体の変位状態を示す断
面図である。 １……蓄熱槽、３……給湯用熱交換器であり一
部を周縁部材として使用される給湯用熱交換管、
８……高温層、９……低温層、１１……仕切体、
１２……仕切部材、１５……中空部、５１，５２
……分岐管、５９……供給管、６０……端末器と
してのフアンコイルユニツト、６１……戻り管。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) フアンコイルユニツト等の端末器への供給水
   源である蓄熱槽内の上部を高温層、下部を低温
   層として温度成層を形成し、この高温層および
   低温層に前記端末器への供給管の基端側を分岐
   した分岐管をそれぞれ開口させるとともに、前
   記端末器の戻り管を低温層側に開口し、かつ前
   記蓄熱槽内の蓄熱媒体と熱交換する給湯用熱交
   換器を備えた蓄熱装置であつて、 前記高温層と低温層とを仕切る仕切体を設
   け、この仕切体として、前記蓄熱槽の内壁に沿
   つて任意高さに配置される周縁部材と、この周
   縁部材に周縁を係止されて蓄熱槽の内壁との間
   に間隔をもつて配置される仕切部材とを設ける
   とともに、この仕切部材の内部に外部から供給
   されるエアーにより容積を可変される中空部を
   形成し、かつ前記仕切部材に前記中空部の容積
   に基づく浮力に応じて上下に変位可能な可撓性
   材料を用いたことを特徴とする温度成層蓄熱装
   置。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項において、前
   記給湯用熱交換器は蓄熱槽内壁に沿つて配置さ
   れた螺旋状管であり、前記周縁部材はこの螺旋
   状管の任意の一部であり、前記仕切部材は前記
   螺旋状管に周縁を係止されていることを特徴と
   する温度成層蓄熱装置。