JP3166376B2 - 熱利用装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は集合住宅等に利用される
住棟セントラルの給湯、暖房などの熱利用装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の住棟セントラル用の熱利用装置の
例として図４に示すものがある。

【０００３】図４は一次側流体である熱媒を各住戸に向
けて循環させ、各住戸で熱媒の熱を利用して給湯あるい
は暖房を得るもので、住棟セントラルの熱媒を加熱する
熱媒加熱器１に住棟の各階および各住戸に向けて熱媒往
管２が設けられると共に、熱媒往管２の端部で連結され
る熱媒復管３が配管されて熱媒循環路４を構成し、この
熱媒循環路４に電動機５ａにより駆動される住棟循環ポ
ンプ５を設けている。この熱媒加熱器１の加熱源は住棟
に設けた熱源装置あるいは地域熱供給時の他のエネルギ
ープラントなどがある。

【０００４】６ａ、６ｂは各住戸内の給湯暖房装置であ
り、給湯用熱交換器７、湯水混合栓８ａ、８ｂ、電動機
９ａ、９ｂにより駆動される送風機１０ａ、１０ｂを設
けた暖房用放熱器１１ａ、１１ｂを有している。

【０００５】給湯用熱交換器７の一次側流路７ａの一端
は熱媒往管２に、他端は熱媒復管３に接続されて熱媒循
環路４に連結されている。また、この一次側流路７ａと
熱交換関係にある二次側流路７ｂの一端は給水管１２が
接続され、他端は給湯管１３を介して湯水混合栓８ａ、
８ｂに接続されて給水管１２と合流した後の出湯口８
ｃ、８ｄに通じている。

【０００６】暖房用放熱器１１ａ、１１ｂの一端は熱媒
往管２に、他端は熱媒復管３に接続されて熱媒循環路に
連結されている。

【０００７】以上の住棟セントラルの給湯暖房装置は熱
媒加熱器１にて高温湯（７０〜８５℃）を作り、住棟循
環ポンプ５にて住棟全体の各住戸に循環させ、各住戸で
給湯あるいは暖房に熱媒の熱を利用するものであり、各
住戸に燃焼装置などの熱発生部を持たないため万一の事
故に対して安全であり高層の集合住宅等では特に有効で
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では住棟全体に熱媒を循環供給するための住棟
側の設備コストおよび熱媒を住棟全体に常時循環させる
ための搬送コストが高くなるため、各住戸における熱媒
の熱利用時のエネルギー単価が高くなりランニングコス
トが高いという利用コストの課題があった。

【０００９】本発明は上記課題を解決するもので、住棟
を循環する熱媒の利用コストの安価な熱利用装置を提供
することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、強制循環される一次側流体である熱媒が流
れる熱媒循環路に接続される熱媒流路と、前記熱媒を動
力源として二次側流体を駆動する前記熱媒流路に接続さ
れたアクチュエータ部と、このアクチュエータ部により
駆動された二次側流体と前記熱媒とを熱交換させる前記
熱媒流路に接続された熱交換部を有する構成としてい
る。

【００１１】また第２の手段では、エネルギー供給プラ
ントより送られて来る熱源流体を動力源とする住棟循環
ポンプと、この住棟循環ポンプにより駆動される一次側
流体である熱媒と前記熱源流体とを熱交換する住棟熱媒
加熱器と、前記熱媒を動力源とするアクチュエータ部お
よびこのアクチュエータ部により駆動された二次側流体
と前記熱媒を熱交換させる熱交換部を有する住戸装置を
複数設けた構成としている。

【００１２】

【作用】本発明は上記構成により、第１の手段では各住
戸内の利用側である二次側流体を循環する熱媒を動力源
として駆動循環させ、熱媒と熱交換して利用するもの
で、熱媒の熱利用に加えて熱媒の動力利用も行ない熱媒
の利用度を高めるものである。

【００１３】また、第２の手段では各住戸内での熱媒の
熱および動力利用に加えて、住棟全体に循環させる熱媒
の加熱および搬送動力源をさらに上流のエネルギープラ
ントから送られる熱源流体に持たせ、熱媒の利用度向上
と省エネルギー化を図る。

【００１４】

【実施例】以下本発明の実施例を図面で説明する。な
お、従来例と同一符号は同一部材を示し同一機能を有し
ているので詳細な説明は省略し、異なる点を中心に説明
する。

【００１５】図１は本発明の一実施例を示すものであ
り、１４は熱媒往管２に連通する熱媒導入通路１４ａと
熱媒復管３に連通する熱媒流出通路１４ｂにより熱媒循
環路４に接続される熱媒流路で、この熱媒流路１４に暖
房放熱用の熱交換部１５ａ、１５ｂおよび給湯用の熱交
換部１５ｃの一次側流路１５ｄが接続されている。１６
ａおよび１６ｂは送風機１７ａ、１７ｂに動力伝達可能
に連結された熱媒の流動により作動する送風用のアクチ
ュエータ部で、それぞれの送風用のアクチュエータ部１
６ａ、１６ｂは熱媒流路１４の熱媒導入通路１４ａおよ
び熱媒流出通路１４ｂに開閉弁１８ａ、１８ｂと暖房放
熱用の熱交換部１５ａ、１５ｂを介して接続されてい
る。

【００１６】１９は給湯用の熱交換部１５ｃの熱媒が流
れる一次側流路１５ｄと伝熱関係にした二次側流路１５
ｅの一端に接続された給湯管１３ａの端部と二次側流路
１５ｅの他端を連結する給湯復管１３ｂにより形成され
る給湯循環路２０に設けた給湯循環ポンプであり、この
給湯循環ポンプ１９は熱媒流路１４の熱媒導入通路１４
ａおよび熱媒流出通路１４ｂに連通し熱媒の流動により
作動するポンプ用のアクチュエータ部１６ｃに動力伝達
可能に連結されている。

【００１７】次に、アクチュエータ部１６ａ、１６ｂ、
１６ｃについて図２で説明する。２１は駆動流体通路２
２に設けた駆動羽根車であり、２３は駆動羽根車２１に
保持具２４を介して一体的に取付られた円筒状の駆動側
マグネット、２５は駆動羽根車２１と駆動側マグネット
２３を回軸自在にする駆動回転軸、２６は駆動側マグネ
ット２３に対向する位置に取付られた円筒状の従動側マ
グネットで、駆動側マグネット２３と従動側マグネット
２６は磁力により動力伝達可能に結合される。２７は従
動側マグネット２６に取付けて回転自在とした出力軸で
一端はアクチュエータ１６の外部に突出している。２８
は駆動側マグネット２３と従動側マグネット２６の間を
気密に仕切る非磁性材料で作られた隔壁、２９は駆動羽
根車２１を収納し駆動流体入口３０および駆動流体出口
３１を設けたケーシングである。３２は駆動羽根車２１
の上流側に設けた噴出孔、３３ａおよび３３ｂは駆動回
転軸２５を支持する軸受、３４ａおよび３４ｂは出力軸
２７を支持する軸受である。

【００１８】以上の構成におけるアクチュエータ部１６
ａ、１６ｂ、１６ｃの作用を説明する。駆動側流体通路
２２の駆動流体入口３０を熱媒導入通路１４ａに連通さ
せると共に駆動流体出口３１を熱媒流出通路１４ｂに連
通させて熱媒流路１４に接続し、熱媒循環路４を強制循
環する熱媒を駆動流体通路２２へ流動させ、噴出孔３２
により駆動羽根車２１に向って噴出させて流体力により
駆動羽根車２１を回転させる。この駆動羽根車２１の回
転により一体となった駆動側マグネット２３が回転し、
磁力により駆動側マグネット２３に結合されている従動
側マグネット２６が回転して出力軸２７が回転する。

【００１９】この出力軸２７の回転により、出力軸２７
に連結された（図示せず）送風機１７ａ、１７ｂ、１７
ｃあるいは給湯循環ポンプ１９が駆動される。

【００２０】次に、上記アクチュエータ部１６ａ、１６
ｂ、１６ｃを組込んだ本発明の実施例における作用を説
明する。

【００２１】まず給湯においては、湯水混合栓８ａある
いは８ｂを開栓した時は給水管１２により供給される水
が給湯用の熱交換部１５ｃの二次側流路１５ｅに流入
し、熱媒流路１４を通って熱交換部１５ｃの一次側流路
１５ｄに流入した高温の熱媒と熱交換し、加熱昇温され
て給湯管１３ａを通って湯水混合栓８ａ、８ｂに供給さ
れ、湯水混合栓８ａ、８ｂで給水管１２より別途供給さ
れる水と混合されて所望の湯温となって出湯口８ｃ、８
ｄより出湯する。

【００２２】また、湯水混合栓８ａ、８ｂを閉栓してい
る時は、熱媒流路１４を通ってポンプ用のアクチュエー
タ部１６ｃに流入した熱媒循環路４を強制循環される熱
媒によりアクチュエータ部１６ｃが運転され、このアク
チュエータ部１６ｃに動力伝達可能に連結された給湯循
環ポンプ１９が駆動される。このようにして運転される
給湯循環ポンプ１９により、二次側流体である給湯循環
路２０の温水を循環させ熱交換部１５ｃで熱媒により加
熱昇温する。このようにして給湯循環路２０内の温水を
加熱保温して、次に湯水混合栓８ａ、８ｂを開栓した時
に開栓直後に待ち時間なしにただちに出湯口８ｃ、８ｄ
から湯を得る即湯性が確保できる。

【００２３】次に暖房においては、開閉弁１８ａ、１８
ｂの開成により送風用のアクチュエータ部１６ａ、１６
ｂおよび暖房放熱用の熱交換部１５ａ、１５ｂに熱媒流
路１４を通って熱媒循環路４を強制循環される熱媒が開
閉弁１８ａ、１８ｂの開度に応じた量で貫流する。この
熱媒の流動によって送風用のアクチュエータ部１６ａ、
１６ｂが熱媒流量に応じた速度で運転され、このアクチ
ュエータ部１６ａ、１６ｂに動力伝達可能に連結された
送風機１７ａ、１７ｂが駆動されて二次側流体である空
気を熱媒流量に応じた量で暖房放熱用の熱交換部１５
ａ、１５ｂに供給する。この送風機１７ａ、１７ｂによ
り送られた空気が熱交換部１５ａ、１５ｂを流れる熱媒
と熱交換して加熱昇温されて暖房を行なう。この開閉弁
１８ａ、１８ｂの開度調整だけで暖房能力の調整ができ
る。

【００２４】以上のように、二次側流体である水あるい
は空気の循環駆動の動力源および加熱昇温する熱源を熱
媒循環路４を強制循環している熱媒を用いているので、
利用側において従来の電動機駆動方式による電気代が不
要となり低ランニングコスト化でき、その上電気が不要
のため、電気工事が不要となり省工事によるイニシャル
コストの低減ができる。

【００２５】また、熱媒を熱だけでなく動力として利用
するので熱媒の利用度が向上し、熱媒の利用単価の引下
げが可能となり、一層の低ランニングコスト化できる。
また、電動機によらずに二次側流体を駆動するため機器
の構成が簡略化でき、信頼性が向上できる。さらに、電
動機の運転により従来発生していたうなり音などの騒音
がなくなり、低騒音化により快適性が向上できる。

【００２６】次に、図３により本発明の第２の実施例に
ついて説明する。なお、図１で示した本発明の第１の実
施例と同一部材、同一機能のところは同一符号を付与し
詳細な説明は省略する。

【００２７】３５は地域熱供給方式のように別設された
エネルギー供給プラント３６より送られて来る高温の熱
源流体を動力源として運転される駆動部３７と動力伝達
可能に連結された住棟全体に熱媒を供給するポンプ部３
８を持つ住棟循環ポンプであり、３９はエネルギープラ
ント３６から送られる熱源流体と住棟循環ポンプ３５の
ポンプ部３８から送られる一次側流体である熱媒とを熱
交換させる住棟熱媒加熱器である。

【００２８】４０ａ、４０ｂは住棟循環ポンプ３５のポ
ンプ部３８、住棟熱媒加熱器３９を熱媒往管２および熱
媒復管３で環状に接続した熱媒循環路４に配管接続され
る住戸装置であり、熱媒循環路４に対して複数の住戸装
置４０ａ、４０ｂ…が設けられる。

【００２９】それぞれの住戸装置４０ａ、４０ｂには、
熱媒導入通路１４ａと熱媒流出通路１４ｂとて構成され
熱媒循環路４に連通する熱媒流路１４と、この熱媒流路
１４に接続される暖房放熱用の熱交換部１５ａ、１５
ｂ、給湯用の熱交換部１５ｃ、および送風用のアクチュ
エータ部１６ａ、１６ｂ、ポンプ用のアクチュエータ部
１６ｃが設けられると共に、送風用のアクチュエータ部
１６ａ、１６ｂで駆動される送風機１７ａ、１７ｂをそ
れぞれ暖房放熱用の熱交換部１５ａ、１５ｂに対向して
設けた暖房放熱機４１ａ、４１ｂと、ポンプ用のアクチ
ュエータ部１６ｃで駆動される給湯循環ポンプ１９を湯
水混合栓８ａ、８ｂが接続される給湯管１３ａと給湯復
管１３ｂと給湯用の熱交換部１５ｃとを環状に接続して
構成した給湯循環路２０に設けた即湯装置４２が備えら
れている。

【００３０】次に本発明の第２の手段の実施例における
作用を説明する。地域熱供給方式のようなエネルギー供
給プラント３６から送られてきた熱水あるいは蒸気など
の熱源流体（図３太実線矢印で示す）を住棟循環ポンプ
３５の駆動部３７および住棟熱媒加熱器３９に供給し、
熱源流体を動力源として運転される駆動部３７により住
棟循環ポンプ３５のポンプ部３８が駆動され、住棟に供
給される一次側流体である熱媒を図中白抜き矢印の方向
に循環させ、住棟熱媒加熱器３９で熱源流体と熱交換し
て加熱昇温した高温の熱媒を複数の住戸装置４０ａ、４
０ｂに向けて送り出す。

【００３１】各住戸装置４０ａ、４０ｂにおいて、暖房
利用時は開閉弁１８ａ、１８ｂを開成してアクチュエー
タ部１６ａ、１６ｂおよび熱交換部１５ａ、１５ｂに熱
媒を流入させ、熱媒を動力源とするアクチュエータ部１
６ａ、１６ｂにより駆動される送風機１７ａ、１７ｂの
運転により二次側流体である空気を熱交換部１５ａ、１
５ｂに供給し、熱媒と熱交換して昇温した空気により暖
房する。

【００３２】また、給湯において湯水混合栓８ａ、８ｂ
を開栓した時は給水管１２より給水圧により給水が熱交
換部１５ｃの二次側流路１５ｅに入り、一次側流路１５
ｄを流れる熱媒と熱交換して加熱され湯となって給湯管
１３ａを通って湯水混合栓８ａ、８ｂの出湯口８ｃ、８
ｄより出湯する。

【００３３】次に湯水混合栓８ａ、８ｂを閉成している
時は、熱媒を動力源とするアクチュエータ部１６ｃによ
り駆動される給湯循環ポンプ１９が運転され、給湯循環
路２０内の温水を循環させて熱交換部１５ｃで熱媒によ
り加熱昇温し、給湯循環路２０内の温水を保温保持し、
次に湯水混合栓８ａ、８ｂを開いた時に待ち時間なしに
即座に出湯する即湯性が確保される。

【００３４】以上のように、住棟の熱媒循環供給側では
エネルギー供給プラントから送られて来る熱源流体を動
力源および熱源として熱媒を循環させ、さらに各住戸装
置では利用側の二次側流体である空気あるいは水の循環
動力源および加熱源として熱媒を活用するので、住棟の
熱媒供給側および熱媒利用側において従来の電動機駆動
方式に生じる電気代が不要となりランニングコスト低減
ができ、電気工事の簡略化による省工事化と熱媒供給側
の受電設備の軽減によりイニシャルコストの低減ができ
る。

【００３５】また、熱媒を熱だけでなく動力として利用
するので熱媒の利用度が向上し、熱媒の利用単価の引下
げが可能となり、一層低ランニングコスト化できる。

【００３６】また、停電時においても住棟全体への熱供
給と各住戸装置での運転を確保できるため、熱利用装置
としての信頼性が大巾に向上できる。

【００３７】さらに、電動機の運転により従来発生して
いたうなり音などの騒音がなくなり、低騒音化により快
適性が向上できる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明の第１の手段の熱利
用装置によれば、強制循環される一次側流体の熱媒を動
力源とするアクチュエータ部と、このアクチュエータ部
で駆動された二次側流体と前記熱媒を熱交換させる熱交
換部を有しているので、電気代が不要となり低ランニン
グコスト化でき、電気工事の省工事化ができ、イニシャ
ルコストの低減ができる。

【００３９】また、熱媒の利用度向上による熱媒単価の
引下げができ、ランニングコストの低減を一層図ること
ができる。さらに、電動機がないため機器構成の簡略化
による信頼性向上と低騒音化による快適性向上を図るこ
とができるという利点もある。

【００４０】また本発明の第２の手段の熱利用装置は、
住棟循環ポンプの動力源は他のエネルギー供給プラント
から送られてくる熱源流体として複数設けた住戸装置に
熱媒を循環供給し、各住戸装置は熱媒を動力源とするア
クチュエータ部とこのアクチュエータ部で駆動された二
次側流体と前記熱媒を熱交換させる熱交換部を有してい
るので、住棟側および住戸側の両方で電気代の削減によ
る大巾なランニングコストの低減ができ、電気工事の簡
略化による省工事化と受電設備の軽減によるイニシャル
コストの大巾な低減ができる。

【００４１】また、停電時においても熱供給の続行と各
住戸での熱利用運転が確保でき、信頼性が向上できる。

【００４２】さらに、熱媒の利用度向上による熱媒単価
引下げによる一層の低ランニングコスト化と電動機がな
いことによる低騒音化による快適性向上を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における熱利用装置のシ
ステム構成図

【図２】同装置におけるアクチュエータ部の断面図

【図３】本発明の第２の実施例における熱利用装置のシ
ステム構成図

【図４】従来の熱利用装置のシステム構成図

【符号の説明】

４ 熱媒循環路 １４ 熱媒流路 １５ａ、１５ｂ、１５ｃ 熱交換部 １６ａ、１６ｂ、１６ｃ アクチュエータ部

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24D 17/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】強制循環される一次側流体である熱媒が流
   れる熱媒循環路に接続される熱媒流路と、前記熱媒を動
   力源として二次側流体を駆動する前記熱媒流路に接続さ
   れたアクチュエータ部と、このアクチュエータ部により
   駆動された二次側流体と前記熱媒とを熱交換させる前記
   熱媒流路に接続された熱交換部を有する熱利用装置。
2. 【請求項２】エネルギー供給プラントより送られて来る
   熱源流体を動力源とする住棟循環ポンプと、この住棟循
   環ポンプにより駆動される一次側流体である熱媒と前記
   熱源流体とを熱交換する住棟熱媒加熱器と、前記熱媒を
   動力源とするアクチュエータ部およびこのアクチュエー
   タ部により駆動された二次側流体と前記熱媒を熱交換さ
   せる熱交換部を有する住戸装置を複数設けた熱利用装
   置。