JPS6099993A - ２種のエネルギー源からの貯熱装置 - 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〕 本発明は、外部熱源から熱流体を供給されるタンクの中
に蓄熱し、同時に熱添加作用をｆＭ、″ｆ熱源を組込ん
だ貯熱装置に関する。

〔従来技術と問題点〕

従来の蓄熱温水装置は、一般に、大賜熱コレクタまたは
ガス、重油その他の適当な燃料を供給されるボイラーな
どの熱源と、前記熱源と蓄熱タンクとの間をポンプによ
って循環させられる熱量搬送液を含む加熱液回路と、タ
ンク下部への冷水導入口および熱水利用部にタンク上部
から熱水を抽出する排出口を含む水抽出回路とを具備す
る。

循環ポンプの機能は、一般に２個の温度センサを備えた
調整ユニットによって制御され、一方のセンサは熱源の
出口に配置され、他方のセンサは蓄熱タンクの下部に取
付けられる。熱源の出口において測定された温度が蓄熱
タンクの下部で測定された温度を規定値以上に超過する
ときにポンプの作動命令を出すように考案された調整ユ
ニットに対して、ｌｉＪ記のセンサが接続されている。

これに反して、前記の温度差が第２規定値以下に落ちれ
ば、調整ユニットがポンプの作動を停止させる。

出涼自人により１９８２１Ｅ１２月２１日に小結された
７ランス特願第８２２１４５３号によれば、タンクの温
度が熱源出口温度より高いときには熱源から来る熱カ；
搬°送流体をタンクの方に指向け、逆の場合には熱源へ
の戻り管の方に指向けることのできるサーモ弁を調整ユ
ニットの代りに使用する方法が公知である。

前記の調整ユニ１トもサーモ弁も、熱源の不作動期間中
に、加熱されていない熱′Ｍ′４″ｙ送流体がタンク中
に収容された熱水体を徐々に冷却しにくることを防止す
ることができる。

しかし、このような不作動期間が長びく場合、これは太
陽エイ、ルギーによる加熱に隙して神大時または夜間に
しばしば見られるが、水温を実際上一定値に保持するた
めの補助加熱装置を使用する必要が住じる。

一般に補助加熱装置は蓄熱タンクの内部に備えられた電
気抵抗から成り、太陽エネルギーが不十分または欠損し
１こときにこの電気抵抗が介入する。

しかし、蓄熱タンクの内部にこのような抵抗を配置スル
コトハ多（の問題を生じ−これらの間殆１／ｒ対して、
これまで満足な解決法はまったく提案されていない。事
実、もしこの抵抗をタンクの下部に配置すれば、タンク
温度は常に熱源温度より高くなり、従って給液ポンプは
決して作動しないことになろう。このようにして、タン
クは、高価な補助電気エネルギーのみによって加熱され
、これに対して、よりｆ済的な太陽エネルギーなどの外
部エネルギー源がほとんどまたは全く使用された（なろ
う。あるいはまた、タンク温度が所定温度に達すると同
時に電気抵抗の給電を中断し給液ポンプを作動させる複
雑な調整システムを介入させろ必要となろう。

また、タンクの上部または中央部に補助電気抵抗を配置
する方法も望ましくない。この電気抵抗はその上部にあ
る水層のみを加熱し、タンク下部の水体な実際上低温状
態に放置するからである。

最後にタンクの側壁を通して電気抵抗を取付ける方法は
、その実施が困雑で高価であるから考えにくい。

欧州特許第００３１１５３号はこの問題に対する興味あ
る解決法を提案している。この方法は、２基のタンクを
直列に載置し、その一方が外部熱源によって加熱され、
他方が熱交換器すなわち補助π１気抵抗によって加熱さ
れる。従って、水はまず第１タンクにおいて太陽熱によ
って予熱さね、次に第２タンク中において電気抵抗によ
って、より高温まで加熱される。従って第２タンクの下
部に電気抵抗を取付けても、単一のタンクを使用した温
水施設の場合のように電気抵抗の作動が給液ポンプの作
動を妨げることはない。

しかし、このような２基タンク式施設は従来の単一タン
ク式施設の２倍も高価でありまたかさ張ると思われろ。

〔発明の目的および効果〕

本発明は温水器型の蓄熱施設のこのような欠点を修正し
ようとするものであり、そのため、すべての現存施設に
容易に適用される装置を提案する。

本発明は、施設の内部補助熱源に比べて外部熱源を最大
限度に利用することを可能にする。

下記の説明の理解を助けるため、下記のように定義する
。

「規定温度」とは、蓄熱施設の利用者の希望する利用温
度である。この温度は、原則として蓄熱タンクの上部に
配置されたセンサによって測定され、このセンナは電気
回路に接続され、この回路の機能は、センサによって検
出された温度が前記の規定温度以下となると同時に補助
加熱装置の熱量放出を開始するにある。

「外部熱源」とは、補助加熱装置よりも経済的であって
、規定温度とは無関係な、蓄熱タンク外部の任意の熱源
を言う。外部熱源から熱量をもたらす熱量搬送流体は、
たとえば、太陽コレクタ、ガス、重油、石炭、材木また
はその他の適当な燃料を供給される外部ボイラー、その
ほか地熱蓄熱装置あるいは季節的蓄熱装置などからとる
ことができる。

「補助熱源」とは、規定温度に達するために必要とされ
る熱量を加える任意の熱源な官う。原則としてタンク上
部に配置されたセンサによって検出六すＬナー着旦ぼＦ
’＋−安Ｕ午ン泪曲しノＴＶ　？ｒ　Ｍす一シ　をＵ′
　との補助熱源が所要の熱量を放出する。補助熱源は、
電気抵抗、ガスまたは重油などの燃料を使用するボイラ
ー、あるいは規定温度より必ず高い利用温度のその他の
蓄熱装置によって構成することができよう。

〔発明の概要〕

本発明は、蓄熱タンクの外部に配置された熱源と、蓄熱
タンクの内部または外部に別個に配置することができタ
ンク温度の上部に配置された流体温度が利用温度または
規定温度以下になったときに作動される補助熱源とを含
む型の流体タンク中に蓄熱することのできる装置におい
て、これらの熱源の一方から由来する熱がタンクの内部
に、垂直に配置されたジャケットの内部に導入され、ま
た他方の熱源から由来する熱が同じ（蓄熱タンクの下部
に、しかしＦｌｌ」記ジャケットの外部に導入されるよ
うにした蓄熱装置である。

本発明は特に太陽熱コレクタ型の熱源など、流体タンク
の外部に配置された、いわゆる省エネ型の外部熱源と、
電気抵抗など、前記熱源より高くなりうる規定温度に達
するために必要な補助熱源とを含む流体タンク中の蓄熱
装置妬特に適当であって、この場合、前記装置は、補助
熱源から来る熱が蓄熱タンク下部のジャケットの内部に
導入され、また外部熱源の熱が同じく蓄熱タンクの下部
に、しかし前記ジャケットの外側に導入される。

従って、外部熱源温度が規定温度値以上であれば、蓄熱
タンクの上部が熱サイホン作用によって再熱され、補助
熱源は使用されないであろう。

これに反して、外部熱源の温度が、蓄熱タンクの下部に
接続された水回路の導入口の温度よりも高いが、規定温
度以下であるとき、本件発明の目的を成す装置は蓄熱タ
ンクの中に下記の別々の２区域を作る。すなわち蓄熱タ
ンクの上部、すなわちジャケットの上方部分。この部分
は、ジャケット内部の補助加熱源の始動によって規定温
度に保持されるとともにジャケットの外部に位置″′ｇ
−る蓄熱タンクの下部。この部分は、対流作用によって
、外部熱源温度に成される。

しかして、利用者がタンク上部から流体を抽出する際に
、外部熱源から来る流体の熱部は１区域から他区域に移
動し、また補助熱源は、タンクのこのタンク上部の中の
流体温度を外部熱源温度から、規定温度まで上昇させる
に必要な熱量を供給するためにのみ使用される。

本発明による貯熱装置は、補助熱源よりも省エネ性の外
部熱源に対して優先権を与えることができる。すなわち
、ジャケットは、補助熱源から熱水流をタンク上部に向
かって案内し、この熱水がタンク下部のジャケット外部
にある比較的冷い水層と混合することを防止する役割を
有する。このような混合は、前記の冷水層を再熱し、先
に述べたように外部熱源を不使用状態におくことになる
。

またジャケットは、補助熱源の熱が導入される区域と外
部熱源に接続された区域との間に断熱壁−を形成するよ
うに構成されることが望ましい。そのため、しかし非制
限的に、断熱性プラスチック物質、特に発泡”ＰＶＯＩ
でジャケットを作り、これを場合によりｌイ固または複
数の金属補強材によって補強することができるであろう
。またこのジャケットを容易に取付けまた適合させるた
め、複数の入子型の管材を伸縮自在に組合せることがで
きる。

またジャケットの高さと横断面積は、各熱源の熱容儀の
大きさ比に対応して変動させることができよう。特にそ
の高さは、蓄熱タンクの利用者が使用できる外部熱源容
量に従って変動させることができる。日照率の高い地方
では、この高さは日照率の低い地方よりも高くすること
ができよう。

多くの場合、タンクの高さとジャケットの高さの比は１
．１と５と間を変動するであろう。特に、伸縮自在の入
子型ジャケラトラ使用することにより、季節に応じて（
夏期または冬期適合）、ジャケットの高さを利用者の実
際の要求に容易にまた経済的に適合させることができよ
う。

最後に、外部熱源の給液回路の内に冷凍防止剤を必要と
するような比較的寒冷な地方では、熱交換器を使用する
ことが望ましいであろう。

ジャケットの直上の蓄熱タンク上部ｉおいて規定温度に
達１〜ない場合、この区域に配置、されたサーモスタッ
トなどの温度センサが補助熱源を始動する。本発明の好
ましい実施態様によれば、温度センサはタンク上部の中
に、あるいはジャケットの上端外部に配置されることが
できる。

本発明によるジャケットの形状は若干の変形がありうる
が、そのもっとも簡単なものは先に述べたような管状で
ある。

本発明の第２実施態様においては、ジャケットは比較的
狭い首部を有するビン状で組込むことカーできる。この
ような形状は、タンク上部に向って上昇する熱水流の案
内を保証し、またジャケット外部のタンク下部区域への
熱の横方向拡散と、熱水の対流運動による乱流の発生と
を防止することができる。この実Ｍ［ｉ態様の追加的利
点は、首部がタンク上部まで直接に延在するとき、タン
クの上部全体が規定温度に達するのを待つことなく補助
熱源の熱を瞬間的に利用できることにある。ジャケット
のこの実施態様においては、外部熱源温度にある水をジ
ャケットの内部に導入するための側面孔によって、タン
クの上部と下部とが画成されている。この場合、温度セ
ンサはタンク上部のジャケット外部に、前記側面孔の直
上またはその近傍に配置することができる。

本発明の第３実施態様においては、ジャケットは比較的
狭い首部を有するビン状で組込まれるが、この場合、側
面孔の代りに１本または複数本の導管を使用する。従っ
て、これらの導管のビン外部にある上部が前記タンクの
上部と下部とを画成する。これらの導管の下部は、望ま
しくはジャケット内部において、補助熱源の発生点の下
方に配置され、これにより熱対流を容易圧することがで
きる。この装置の追加的利点は、温度センサを導管の内
部に配置、できることにある。

望ましくは、ジャケット、内部熱源、サーモスタットお
よび外部熱源の接続部を単一組立体として集合させ、タ
ンク底部の開口を通して取付けることができる。

〔実姉例〕

以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明す
る。

まず第１図について述べれば、この温水施設は公知のよ
うに、し１示されない外部の熱源を含み、この熱源はた
とえば太陽熱コレクタ、またはガス、重油またはその他
の燃料を供給されるボイラーから成る。熱源から熱−歌
を搬送する熱間−搬送液は、蓄熱タンク１４の下壁部に
接続された導入管１０と戻り管１２との中を循環する。

熱量搬送液はポンプ１６によって回路中な循環させられ
、このポンプの機能は、図示されていない制御ユニット
によって制御される。

蓄熱タンクの下部に、断熱材料の垂直ジャケット２４の
中に、ヒータ２０が封入され、このジャケット２４は蓄
熱器の底板な成す着脱自在のプレート２２を通して挿入
され、前記の底板２２は締伺ポルＢｓによってタンクの
開口２６上に密封的にボルトｍめされている。ジャケッ
ト２４は好ましくは円筒形とし、その上端が開放されて
いる。

第４図に図示の変更態様によれば、ジャケット２４はそ
の上端近くに複数の穴２９を備え、これらの穴を通して
タンクの液体がジャケットの内部に進入することかでき
る。

導入管１０と戻り管１２は、タンク１４の下部のジャケ
ット２４の外部に向って開く。しかしなから、これらの
導管がタンク開ｒ：ｉ２６を通り易くするため、これら
の導管は好ましくはジャケット２４の内部ヲ通り、ジャ
ケットのオリフィス３２　、３４を通してタンクの内部
に開（。

センサ３１がジャケット２４の外側末端レベルにお（・
て規定温度以下の温度を検出したとき、サーモスタット
３０によってヒータ２０の始動が命令される。

第１図の装置の動作は下記の通りである。外部熱源が作
動しないとき、タンク１４の水が徐々に冷却する。ジャ
ケット２４上端外部の温度が規定温度以下となると同時
に、サーモスタット３θがヒータ２０を作動させ、この
ヒータがジャケット２４の内部にある水を加熱する。熱
サイホン効果により、この水がジャケットに沿って上昇
し、タンク１４の上部に達する。このようにして生じた
熱水がタンク中の水を上層から徐々に加熱する。ジャケ
ット２４０っ　ト台熱しベルσ〕五巨［会カ′、安ロダ
神簀１膨ムノ　卜〉　すＣうｔ−シ　キサーモスタット
がヒータ２０の作動を停止する。

外部熱源が再び始動するとき、ジャケット２４の外部の
タンク下部な熱サイホン効果によって加熱する。外部熱
源の温度が規定温度以」二になったとき、タンクの上方
水層に熱が伝達される。そこで、サーモスタット３０が
ヒータ２０の作動を停止させろ。

装置の利用者がタンク上部から水を抽出するとき、ジャ
ケット外部の流体がタンクの中を上昇し、タンク下部に
おいては、給水回路の水によって置換えられ、この水が
外部熱源の熱によって加熱されることになる。

第２図の実施態様において、熱弁搬送流体は凍結防止剤
を含有する。導入管と戻り管はタンクの中に開口しない
。ジャケット２４を包囲する蔀交換部分３６によって、
熱量搬送液かその熱ｈ（をタンク１４の液体に与える。

第３Ａ図は、ビン状で組込まれたジャケット３８を示す
。この形状が望ましいのは、ヒータ２０によって加熱さ
れた液流のジャケット出口における横方向拡散と対流の
優乱を生じないように、首部４０が加熱液流をタンク上
部に向って案内できることにある。ジャケットの円部壁
部の上部に、外部熱源温度の液体を導入するための穴２
９が形成されている。

第３Ｂ図はビン状の同様のジャケット組立体を示し、こ
のジャケットの穴の代りに、ジャケット内部の熱対流を
容易にするための管が配置されている。この管の形状は
多様であることができるが、そのｌ形態を３９で示す。

この場合、センサ３１は、ジャケット中の管３９の内部
に配置される。

第４図の場合、ポンプ１６、サーモ弁４１、特に出願人
名儀σ月９８２年１２月２１日出願、フランス特願１８
２２１４５３号に記載の型のもの、サーモスタット３０
、および導入管ｌＯと戻り管１２の接続部がケーシング
４２の内部に配置され、とのケーシングのフタはタンク
底板２２によって構成される。

この組立体はそのフタの外面上にジャケット２４と補助
熱源２４を相持し、現存の蓄熱タンクを変更することな
くその上に取付けられるユニットブロックを成す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施態様によるジャケットを使用
した蓄熱タンクの原理を示すＩＦｌ１１方向に１：断面
図、第２図は外部熱源から来る熱量搬送液が凍結防止剤
を含有した蓄熱装置ｉ４１の第１図と類似の部分図、第
３　Ａ図と第３Ｂ図は本発明の第２実Ｋ〔態様および第
３実施態様のジャケットの軸方向縦断面図、第４図はジ
ャケットと付属品な相持したモノブロック川立体な備え
た蓄熱装置の縦断面シ］である。 １０・・・導入管、１２・・・戻り管、１４・・・蓄熱
タンク、１６・・・ポンプ、２０・・ヒータ、２２・・
・底板、２４　、３８・・・ジャケット、２９・・穴、
３０・・・サーモスタット、３１・・・センサー、３２
　、３４・・・オリフィス、３６・・・熱交換器、３９
・・・導ｔ♀、４１・・・サーモ弁、４２・・・ケーシ
ング。 出願入代１３１１人　猪　股　清 ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、３△ ＦＩＧ、　３　Ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液体タンクの外側に配置された熱源と、液体タンク
   の内部または外部に独立に配置されタンク上部の流体温
   度が利用温度または規定温度以下になったときに作動す
   る補助熱源とを含む型の流体タンク中に熱を貯蔵するた
   めの貯熱装置において、これらの熱源の一方（２０）か
   らでる熱が蓄熱タンク（１４）の下部に、垂直に配置さ
   れたジャケット（２４，３８）の内部に導入され、また
   他方の熱源からでる熱が蓄熱タンクの下部でかつ前記ジ
   ャケットの外部に導入されることを特徴とする貯熱装置
   。 ２、ジャケットは、１増または複数種の金属強化材によ
   って強化された断熱材によって構成されることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項による貯熱装置。 ３、外部熱源から来る給液回路（１ｏ　、　ｒｚ　）の
   中に凍結防止剤が含有されているとき、熱弁搬送流体は
   第２項による貯熱装置。 ４、補助熱源（２０）の熱が蓄熱タンク（１４）の下部
   に、垂直に配置されたジャケラ）（２４，３８）の内部
   に導入され、また外部熱源からでる熱が同じく蓄熱タン
   クの下部で、前記ジャケットの外部に導入されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか
   による貯熱装置。 ５、ジャケット（２４）が円筒形であることを特徴とす
   る特許請求の範囲２？ＳＩ項乃至第４項のいずれかによ
   る貯熱装置。 ６、ジャケット（３８）はビンの形状で組込まれ、その
   比較的狭い酸部がタンクの上部にまで達することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかによ
   る貯熱装置。 ７、′ジャケットは、その上端近くに、そのビン形の首
   部の下方に、蓄熱タンクの液体を入れるための複数の孔
   を有する特許請求の範囲第６項による貯熱装置。 ８６１本以上の＝、　（３９）をジャタフ１体を通して
   導入しこの管を通してタンク上部由来の液体が補助熱源
   由来の熱の到着点の下方にまで垂値に下降することによ
   って、ジャケット内部の対流が容易に成されることを特
   徴とする特許請求の範囲第６項による貯熱装置。 ９、タンクの上部の中に、またはジャケットの上端の近
   傍外側に、または対流を容易にするための１本または複
   数の管（３９）の中に配置されたセンサ（３１ンによっ
   て規定温度が検出されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項乃至第８．ＴＪ４のいずれかによる貯熱装置。 １（１，蓄熱タンク（１４）の高さとジャケット（２４
   ，３８）の＾さの比は１．１乃至５の範囲内にあること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第９項のいずれ
   かによる貯熱装置。 １１、ジャケットの構成要素は相互に伸縮自在の入子型
   管部分から成り、蓄熱タンクを外部熱源に関連した気象
   条件に適合させるようにしたことを特徴とする特許請求
   の範囲ぎ１１項乃至第１０項のいずれかによる貯熱装置
   。 １２、外部熱源の供給回路の導入管（１ｏ）と戻り管（
   １２）ハシャケット（２４）の内部を通り、ジャケット
   壁に穿孔されたオリアイス（３２、３４）を通して蓄熱
   タンクの下部の中に開くことを特徴とする特Ｗ［請求の
   範囲第１項による貯熱装置。 １３、補助熱源は電気抵抗から成ることを特徴とする特
   許請求の翁）、間第１項乃至第１２項のいずれかによる
   貯熱装置、。 １４、補助熱源は熱交換器から成ることを特徴とする特
   Ｗｒ請求の範囲第１項乃至第１２項のいずれかによる貯
   熱装置。