JPH10253155A - 熱交換器ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一次管７から流出する一次側熱媒体の温度を
一定に制御できる熱交換器ユニット３を提供する。 【解決手段】 一次側熱媒体が流れる一次管７と、二次
側媒体が流れる二次管１１と、一次管７の熱を二次管１
１に伝える熱交換器１２とを備えた熱交換器ユニット３
において、上記一次管７の熱交換器１２からの流出側部
７ｂに、一次側熱媒体の流出温度を検出する温度センサ
１３を設けると共に、一次側熱媒体の流出流量を制御す
る流量制御弁１４を設け、且つ上記温度センサ１３の検
出値に応じて一次側熱媒体の流出温度を所定範囲とすべ
く上記流量制御弁１４の開度を調節する制御部１５を設
けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集合住宅の給湯・
暖房システム等に適用される熱交換器ユニットに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】集合住宅の給湯・暖房システムは、図２
に示すように、ヒートポンプａ等の熱源機で加熱した一
次側熱媒体をポンプｂで各住戸に設置された熱交換器ユ
ニットｃの一次管ｄに圧送し、一次管ｄ内の一次側熱媒
体の熱を熱交換器ｅを介して二次管ｆ内の二次側媒体
（給湯水、暖房水および浴槽水等）に伝え、各住戸の給
湯水等を加熱するようにしている。

【０００３】従来の熱交換器ユニットｃは、一次管ｄの
流出側部に取り付けた熱媒弁ｇの全開−全閉のみにより
一次側熱媒体の流量を制御するもの、或いは二次管ｆの
流出側部に取り付けた温度センサｈの出力値に応じて、
二次側媒体の出口温度が一定になるように、上記熱媒弁
ｇにより一次側熱媒体の流量制御を行うものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、熱源機にヒ
ートポンプｃを用いた場合には、熱効率の問題から一次
管ｄの流出側部よりヒートポンプａに戻る一次側熱媒体
の戻り温度を一定且つより低くすることが望ましい。

【０００５】しかし、従来の熱交換器ユニットｃでは、
二次管ｆを流れる二次側媒体の熱的負荷（要求流量、要
求温度等）が変動すると、一次管ｄから二次管ｆへの放
熱量が変動するため、一次管ｄから流出する一次側熱媒
体の戻り温度が変動してしまい、また、場合によっては
一次側熱媒体の戻り温度が高くなることもあり、ヒート
ポンプａの熱効率の悪化を招いていた。

【０００６】以上の事情を考慮して創案された本発明の
目的は、一次管から流出する一次側熱媒体の温度を一定
に制御できる熱交換器ユニットを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、一次側熱媒体が流れる一次管と、二次側媒
体が流れる二次管と、一次管の熱を二次管に伝える熱交
換器とを備えた熱交換器ユニットにおいて、上記一次管
の熱交換器からの流出側部に、一次側熱媒体の流出温度
を検出する温度センサを設けると共に、一次側熱媒体の
流出流量を制御する流量制御弁を設け、且つ上記温度セ
ンサの検出値に応じて一次側熱媒体の流出温度を所定範
囲とすべく上記流量制御弁の開度を調節する制御部を設
けたものである。

【０００８】本発明によれば、二次管内を流れる二次側
媒体の熱的負荷の変動等に起因して一次管から流出する
一次側熱媒体の流出温度が変動すると、その流出温度を
検出する温度センサの検出値に応じて制御部が流量制御
弁の開度を調節することにより、二次側媒体の熱的負荷
の変動に応じて一次側熱媒体の流出流量が制御され、一
次側熱媒体の流出温度が所定範囲に制御される。

【０００９】また、上記一次管の流入側部と流出側部と
を、それぞれヒートポンプの吐出側部と吸込側部とに接
続すれば、一次側熱媒体のヒートポンプへの戻り温度が
所定範囲となるため、ヒートポンプの熱効率が向上す
る。

【００１０】また、上記二次管の熱交換器からの流出側
部を、その管内を流れる二次側媒体の温度とは異なった
温度の媒体をミキシングする温度調節手段に接続すれ
ば、二次側媒体の温度調節が可能となる。

【００１１】なお、上記二次側媒体としては、給湯水ま
たは暖房水あるいは浴槽水等が考えられる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１３】図１は集合住宅の給湯・暖房システムを表
すものである。図示するように、熱源機としてのヒート
ポンプ１の吐出側部１ａには、一次側熱媒体往き管２が
接続されている。一次側熱媒体往き管２には、ヒートポ
ンプ１で生成された一次側熱媒体を各住戸に設置された
熱交換器ユニット３に圧送するためのポンプ４が介設さ
れている。他方、ヒートポンプ１の吸込側部１ｂには、
各熱交換器ユニット３で熱交換した後の一次側熱媒体を
戻すための一次側熱媒体戻り管５が接続されている。

【００１４】一次側熱媒体往き管２には、各住戸に設置
された熱交換器ユニット３の位置に合わせて引出し管６
がそれぞれ接続されており、それら引出し管６には、各
熱交換器ユニット３の一次管７の流入側部７ａが、それ
ぞれ元バルブ８を介して接続されている。他方、一次側
熱媒体戻り管５には、同様にして引戻し管９がそれぞれ
接続されており、それら引戻し管９には、各熱交換器ユ
ニット３の一次管７の流出側部７ｂが、それぞれ元バル
ブ１０を介して接続されている。

【００１５】熱交換器ユニット３は、一次側熱媒体が流
れる一次管７と、二次側媒体が流れる二次管１１と、一
次管７の熱を二次管１１に伝える熱交換器１２とを備え
ている。一次管７は、上述のように、その流入側部７ａ
が引出し管６を介して一次側熱媒体往き管２に接続され
ており、流出側部７ｂが引戻し管９を介して一次側熱媒
体戻り管５に接続されている。二次管１１は、その流入
側部１１ａが水道等に接続されており、流出側部１１ｂ
が給湯水・暖房水・浴槽水等の利用設備に接続されてい
る。なお、二次側媒体を給湯水・暖房水・浴槽水として
それぞれ利用するときには、上記熱交換器１２がそれぞ
れ給湯用・暖房用・風呂追焚用の熱交換器となる。

【００１６】上記一次管７の流出側部７ｂには、一次側
熱媒体の流出温度を検出する温度センサ１３が設けられ
ていると共に、一次側熱媒体の流出流量を制御する流量
制御弁１４が設けられている。本実施形態では温度セン
サ１３が流量制御弁１４より上流側に配置されている
が、逆に配置してもよい。温度センサ１３には、当該温
度センサ１３の検出値に応じて上記流量制御弁１４の開
度を調節し、一次側熱媒体から二次側媒体への放熱量を
調節することにより、二次側媒体の熱的負荷（要求流
量、要求温度等）の変動に拘らず、一次側熱媒体の流出
温度を所定範囲に制御する制御部１５が接続されてい
る。

【００１７】以上の構成からなる本実施形態の作用を述
べる。

【００１８】例えば、二次管１１内を流れる二次側媒体
の熱的負荷が大きくなった場合（要求流量が増えたり要
求温度が高くなった場合）には、一次管７内の一次側熱
媒体が二次管１１内の二次側媒体によって冷却され易く
なるため、一次側熱媒体の流出温度が下がる。すると、
その温度低下を温度センサ１３が検出し、その検出値に
応じて制御部１５が流量制御弁１４の開度を所定量開い
て一次側熱媒体の一次管７内の通過流量を増やし、一次
側熱媒体の流出温度の上昇を図る。

【００１９】逆に、二次管１１内を流れる二次側媒体の
熱的負荷が小さくなった場合（要求流量が減ったり要求
温度が低くなった場合）には、一次管７内の一次側熱媒
体が二次管１１内の二次側媒体によって冷却されにくく
なるため、一次側熱媒体の流出温度が上がる。すると、
その温度上昇を温度センサ１３が検出し、その検出値に
応じて制御部１５が流量制御弁１４の開度を所定量絞っ
て一次側熱媒体の一次管７内の通過流量を減らし、一次
側熱媒体の流出温度の低下を図る。

【００２０】かかる制御により、二次管１１内を流れる
二次側媒体の熱的負荷の変動に拘らず、一次管７から流
出する一次側熱媒体の流出温度が所定範囲に制御され
る。これにより、ヒートポンプ１の吸込側部１ｂへ戻る
一次側熱媒体の戻り温度が所定範囲に制御されることと
なり、ヒートポンプ１の熱効率が安定して向上する。ま
た、上述のように、無制御では高まってしまう一次側熱
媒体の戻り温度を、本実施形態では一次側熱媒体の流出
流量を絞ることによって低く制御できるので、ヒートポ
ンプ１の熱効率が高まる。よって、ヒートポンプ１の能
力を最大限に活かすことが可能となる。

【００２１】また、上記制御は、各住戸からヒートポン
プ１に戻される一次側熱媒体の流出流量を流量制御弁１
４で絞って行っているので、結果として一住戸当たりの
一次側熱媒体の使用量を最小限に抑えることができる。
よって、集合住宅の給湯・暖房システム全体の一次側熱
媒体の流量を減らすことができ、配管２，５，６，７，
９等のサイズダウンおよびポンプ４の小型化が可能とな
る。

【００２２】また、上記二次管１１の流出側部１１ｂ
を、その管内を流れる二次側媒体（給湯水等）の温度よ
り低温の媒体（水道等水）をミキシングする図示しない
温度調節手段に接続してもよい。こうすれば、二次側媒
体がある一定温度以上あれば、二次側媒体（給湯水等）
の温度を自由に調節できる。また、熱交換器１２の特性
上、一次側熱媒体の戻り温度を制御すると、結果として
二次側媒体の流出温度も制御されるため、使用上の大き
な問題は生じない。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような優れた効果を発揮できる。

【００２４】(1) 請求項１記載の発明によれば、二次管
内を流れる二次側媒体の熱的負荷の変動に拘らず、一次
管から流出する一次側熱媒体の流出流量を所定範囲に制
御できる。

【００２５】(2) 請求項２記載の発明によれば、ヒート
ポンプの熱効率を向上させることができる。

【００２６】(3) 請求項３記載の発明によれば、二次側
媒体の温度を自在に調節できる。

【００２７】(4) 請求項４記載の発明によれば、給湯・
暖房システムを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての熱交換器ユニット
を備えた集合住宅の給湯・暖房システムを表す図である

【図２】従来例の熱交換器ユニットを示す図である。

【符号の説明】

１ ヒートポンプ １ａ 吐出側部 １ｂ 吸込側部 ３ 熱交換器ユニット ７ 一次管 ７ａ 流入側部 ７ｂ 流出側部 １１ 二次管 １２ 熱交換器 １３ 温度センサ １４ 流量制御弁 １５ 制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 康弘 東京都千代田区内幸町一丁目１番３号 東 京電力株式会社内 (72)発明者 白石 雄三 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社土浦工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次側熱媒体が流れる一次管と、二次側
   媒体が流れる二次管と、一次管の熱を二次管に伝える熱
   交換器とを備えた熱交換器ユニットにおいて、上記一次
   管の熱交換器からの流出側部に、一次側熱媒体の流出温
   度を検出する温度センサを設けると共に、一次側熱媒体
   の流出流量を制御する流量制御弁を設け、且つ上記温度
   センサの検出値に応じて一次側熱媒体の流出温度を所定
   範囲とすべく上記流量制御弁の開度を調節する制御部を
   設けたことを特徴とする熱交換器ユニット。
2. 【請求項２】 上記一次管の流入側部と流出側部とが、
   それぞれヒートポンプの吐出側部と吸込側部とに接続さ
   れた請求項１記載の熱交換器ユニット。
3. 【請求項３】 上記二次管の熱交換器からの流出側部
   が、その管内を流れる二次側媒体の温度とは異なった温
   度の媒体をミキシングする温度調節手段に接続された請
   求項１記載の熱交換器ユニット。
4. 【請求項４】 上記二次側媒体が、給湯水または暖房水
   あるいは浴槽水である請求項１記載の熱交換器ユニッ
   ト。