熱源水供給システム
【課題】温水の供給量と供給温度を安定させ、燃料費の削減を図るとともに運転管理コストを低減させ、二酸化炭素の不合理な発生を抑え、雑菌繁殖を抑制できる熱源水供給システムを提供する。
【解決手段】温水発生器１から温水貯湯槽２に至る第一次温水供給主管１０を備え、温水貯湯槽から負荷３に至る第二次温水供給主管１１を備え、負荷３からリターンする循環戻り管１２を備え、補給水源４から温水発生器１又は温水貯湯槽２に至る補給水管１３を備え、第一次温水供給主管１０に三方弁５を取り付け、複合戻り管１４の分岐部７の第一分岐部７ａを温水発生器１に接続し、分岐部７の第二分岐部７ｂを三方弁５に接続し、三方弁に第一次温水供給主管１０を接続し、三方弁に温水貯湯槽２に注入配管１５を接続し、温水貯湯槽２内の温度センサー２１で検知して、三方弁のモジュール２２及び温水発生器１にコントロール信号を送信する制御盤２３を備えた。
【解決手段】温水発生器１から温水貯湯槽２に至る第一次温水供給主管１０を備え、温水貯湯槽から負荷３に至る第二次温水供給主管１１を備え、負荷３からリターンする循環戻り管１２を備え、補給水源４から温水発生器１又は温水貯湯槽２に至る補給水管１３を備え、第一次温水供給主管１０に三方弁５を取り付け、複合戻り管１４の分岐部７の第一分岐部７ａを温水発生器１に接続し、分岐部７の第二分岐部７ｂを三方弁５に接続し、三方弁に第一次温水供給主管１０を接続し、三方弁に温水貯湯槽２に注入配管１５を接続し、温水貯湯槽２内の温度センサー２１で検知して、三方弁のモジュール２２及び温水発生器１にコントロール信号を送信する制御盤２３を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は温水を多量に使用するホテル、病院、工場、温浴施設、老人介護施設などの各所に設置される温水貯湯槽内に、熱源となる熱源水（温水）を供給するための供給システムに係り、さらに詳しくは、温水供給側から高温（６０〜９５℃程度）の温水を受け入れて貯留する温水貯湯槽において、その温水貯湯槽内の温水が上層に位置する高温部分と、中層に位置する中温部分と、下層に位置する低温部分とに層状に分離して、温水貯湯槽の取り出し口に近い下層の温水温度がことさら低下してしまうことを防ぎ、温水の供給量と供給温度を安定させ、燃料費の削減を図るとともに運転管理コストを低減させ、二酸化炭素の過剰な発生を抑え、衛生管理面では雑菌繁殖を抑制できる熱源水供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、温水貯湯槽内の温水を強制的に撹拌する装置として、本件発明者が先に開発した高圧蒸気（７〜１５Ｋｇ／ｃｍ２ ）を熱源とし、解放式タンクで使用可能となる熱源水供給システム（特許文献１）が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】実開平３−５７３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１に示す熱源水供給システムは、温水貯湯槽に温水を送り込む配管として、蒸気ボイラや熱交換器で構成される温水発生器からの温水供給主管と、負荷側からの戻り温水を送り込む循環戻り管とが、個別に温水貯湯槽と直結されており、さらには補給水を送り込む補給水管も上記の各種配管とは個別に温水貯湯槽に直結されていた。
このため、温水貯湯槽内での部位ごとの温水温度に大きな温度差を生じさせ、不必要に温水発生器を過剰運転させたり、反対に必要な湯量条件や温度条件の温水を供給できなかったりという課題が発生していた。
また、同一条件下の熱カロリーを得るために、従来の温水供給システムの下では不経済な運転を強いられることより、運転の維持管理コストが膨大なものとなったり、それに伴い二酸化炭素ガスの増大という問題を生じさせるなどの実情があった。
【０００５】
本発明は、三方弁を設け、三方弁につながる供給側配管の一つに温水発生器からの温水供給側配管を接続し、三方弁につながる他の一つの供給側配管に、循環戻り配管と補給水配管とを連結した複合配管を接続し、三方弁につながる排出側配管は温水貯湯槽に接続させ、これらの温水の供給を制御盤のコントロールの下で行うようにして、上記のすべての問題点を改善した熱源水供給システムを提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る熱源水供給システムの請求項１記載のものは、温水発生器１で発生した温水を温水貯湯槽２に貯留し、この温水貯湯槽２から温水を目的とする負荷３に供給する熱源水供給システムにおいて、
温水発生器１から温水貯湯槽２に至る第一次温水供給主管１０を備え、温水貯湯槽から負荷３に至る第二次温水供給主管１１を備え、負荷３から温水発生器１又は温水貯湯槽２にリターンする循環戻り管１２を備え、補給水源４から温水発生器１又は温水貯湯槽２に至る補給水管１３を備え、
第一次温水供給主管１０に三方弁５を取り付け、
前記循環戻り管１２と補給水管１３とを合流部６で合流させて複合戻り管１４を構成し、この複合戻り管１４の先に分岐部７を設け、この分岐部７の第一分岐管７ａを温水発生器１に接続し、分岐部７の第二分岐管７ｂを三方弁５の供給側配管となるように接続し、三方弁の他の供給側配管となるように第一次温水供給主管１０を接続し、三方弁の排出側配管となるように温水貯湯槽２に温水を注入する注入配管１５を接続し、
温水貯湯槽２内の温度センサー２１で検知して、三方弁のモジュール２２及び温水発生器１にコントロール信号を送信する制御盤２３を備えたことを特徴とする熱源水供給システムである。
【０００７】
本発明に係る熱源水供給システムの請求項２記載のものは、温水貯湯槽２内に強制撹拌機２４を備えたことを特徴とする請求項１記載の熱源水供給システムである。
【０００８】
本発明に係る熱源水供給システムの請求項３記載のものは、第二次温水供給主管１１の温水貯湯槽２における取り付け位置が、温水貯湯槽２の高さ寸法において略最下端から三分の一の高さ付近であり、注入管１５の温水貯湯槽２における取り付け位置は、第二次温水供給主管１１の取り付け位置よりわずかに上方に位置するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の熱源水供給システムである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る熱源水供給システムは、三方弁を設け、三方弁につながる供給側配管の一つを温水発生器からの温水供給側配管とし、三方弁につながる他の一つの供給側配管を、循環戻り配管と補給水配管とを連結した複合配管とし、三方弁につながる排出側配管を温水貯湯槽に接続させて、温水貯湯槽内の温水温度がことさら低下してしまうことを防ぎ、燃料費の削減を図るとともに運転管理コストを低減させ、二酸化炭素の過剰な発生を抑えることができるなどの効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の熱源水供給システムの実施の形態を説明するが、本発明はこれらの実施の形態に制限されるものではない。
図１は本発明で使用する熱源水供給システムの温水系統回路図であり、図２は本発明の温水貯湯槽内の強制撹拌機の背面図であり、図３は前図中の矢印Ａ部の拡大図である。
【００１１】
図１の温水系統回路図に示すように、蒸気ボイラや熱交換器などで構成される温水発生器１で所定の温度（６０〜９５℃程度）に沸かされた温水は、第一次温水供給主管１０を経由して温水貯湯槽２に供給される。
温水貯湯槽２内に貯留された温水は、第二次温水供給主管１１を経由して負荷３に供給される。ここで負荷３の例としては、ホテル、病院、工場、温浴施設、老人介護施設のような、温水を多量に使用する各所を意味する。
【００１２】
また負荷３で使用された余剰の温水又は再加温を必用とする温水は、温水の再利用を図るために循環戻り管１２を経由して温水発生器１又は温水貯湯槽２にリターンする。この循環戻り管１２は合流部６で補給水源４からの補給水を送り込む補給水管１３と合流して、合流後は複合戻り管１４を構成している。
【００１３】
この複合戻り管１４の先には二股に分岐する分岐部７が設けられており、分岐部７の一方は第一分岐管７ａとなり、他方は第二分岐管７ｂとなる。この第一分岐管７ａは温水発生器１に接続されて、複合戻り管１４内の温水を温水発生器１に補給する。また第二分岐管７ｂは三方弁５の供給側配管となるように接続されて、複合戻り管１４内の温水を三方弁５に送る。
【００１４】
この三方弁５の、もう一つの供給側配管として第一次温水供給主管１０が三方弁５に接続され、三方弁５の排出側配管としては注入管１５が接続され、この注入管１５の先端は温水貯湯槽２に接続されているため、第一次温水供給主管１０と複合戻り管１４とからそれぞれ送り込まれた温水は、三方弁５のモジュール２２で各弁の開弁状態がコントロールされ、このようにして温度コントロールされた温水は注入管１５を経由して温水貯湯槽２に送られることとなる。
【００１５】
なお、前記第二次温水供給主管１１の温水貯湯槽２における取り付け位置は、温水貯湯槽２における高さ寸法において略最下端から三分の一の高さ付近であり、注入管１５の温水貯湯槽２における取り付け位置は、第二次温水供給主管１１の取り付け位置よりわずかに上方となっている。
すなわち、第二次温水供給主管１１の温水貯湯槽２における取り付け位置高さを上記の如くすることで、温水貯湯槽２内で化学反応などにより水中の含有成分が付着したり、沈殿したりする際、上記の高さ条件にすることで温水貯湯槽２の内部を清潔に保つことができ、かつその高さ位置よりもわずか上方位置に注入管１５の取り付け位置を設けることで、温水貯湯槽２内の温度低下を防止するものである。
【００１６】
さらに温水貯湯槽２には、内部の湯温をチェックする温度センサー２１と、サーモスタット２４が備えられており、この温度センサー２１と制御盤２３間にはコントロール回路３１が、サーモスタット２４と制御盤２３間にはコントロール回路３２が、サーモスタット２４と一次側ラインポンプ８間にはコントロール回路３３が、三方弁のモジュール２２と制御盤２３間にはコントロール回路３４が、温水発生器１と制御盤２３間にはコントロール回路３５がそれぞれ設けられており、各コントロール回路３１〜３５の間では双方向のコントロール信号交換が行われ、適切な条件で温水貯水槽２に温水が送られることとなる。
なお符号２５は、温水貯水槽２内にスケールが溜まった状態などを監視するための監視窓であり、同２６は温圧計である。
【００１７】
次に、温水貯湯槽２内に設置される強制撹拌機４０について説明する。
図２は温水貯湯槽２内の強制撹拌機４０の背面図であり、図３は前図中の矢印Ａ部の拡大図である。
【００１８】
温水発生器１で所定の温度（６０〜９５℃程度）に沸かされた温水は、温水貯湯槽２に供給されるが、その温水貯湯槽２の内部には強制撹拌機４０が設置されており、その強制撹拌機４０を経由して温水は温水貯湯槽２内に供給される。温水系統回路の途中に設置した供給用の一次側ラインポンプ８は、温水貯湯槽２内の温水量が減少したり、あるいは温度低下した場合に、温度センサー２１を介してそのコントロール信号を検知して温水発生器１から温水貯湯槽２内に温水を供給して、温水の加温を行うためのポンプである。温水系統回路より供給される温水は、温水を使用する負荷３に温水が供給されて、その供給を連続的に行えるよう構成され、余った温水は循環戻り管１４に戻される。
【００１９】
前記温水発生器１には、常時新たな補給水が補給水ポンプ２７の働きで補給され、温水発生器１で発生した温水は、上記の手順で温水を使用する負荷３に供給される。
温水発生器１は、６０〜９５℃の温水を発生させる温水発生器（Ｈ．Ｂ）であり、現在広く普及している既存の装置がこれに相当する。
この温水発生器１から温水の供給を受ける温水貯湯槽２には第一次温水供給主管１０が取り付けられており、適温に加温された温水は三方弁５と注入配管１５を経由して、温水貯湯槽２内に設置されている強制撹拌機４０のなかに導かれる。
この注入配管１５の先は外管４２と芯管４３とで構成され、図３に示すように二重管を呈するように形成されている。
【００２０】
この注入配管１５は、例えば温水貯湯槽２の適宜の高さの接続位置で、温水貯湯槽２と接続しているが、その高さ位置は高所、中所、低所のいずれの位置であってもかまわない。ただし注入配管１５内では、そこを流れる温水の流速を確保する必要があるため、前述した一次側ラインポンプ８のポンプ圧に加えて、注入配管１５内での温水の落下圧を確保する必要もあり、そのため接続位置を高所に確保した場合には、その接続位置を保持した状態でそのまま振り分け水平部４６に連接するよう構成できるが、接続位置が図２に示すように中所に確保した場合や、あるいは低所に確保したような場合には、温水貯湯槽２内の注入配管１５に、別途、立上がり部４５を確保する必要があり、この立上がり部４５の存在により導入温水を温水貯湯槽２の上部に一旦案内し、その上部位置において振り分け水平部４６に連接するように構成する必要がある。
【００２１】
次に、この振り分け水平部４６の各先端には、温水貯湯槽２内で上方から下方に延びるように延伸する第一直線部４７が形成されている。この第一直線部４７は、１本以上何本形成されてもかまわないが、温水貯湯槽２内の温水の撹拌効率を向上させるためには、４本以上とすることが好ましい。
このように振り分け水平部４６は、複数の第一直線部４７に温水を振り分ける目的で形成されている。
【００２２】
この第一直線部４７の先は、Ｕ字状に屈曲させて第一屈曲部４８に形成されており、この第一屈曲部４８の先は、温水貯湯槽２内で下方から上方に延びる第二直線部４９に形成されており、この第二直線部４９の先は、さらにＵ字状に屈曲させて第二屈曲部５０に形成されている。
注入配管１５の第二屈曲部５０の先には、温水を整流して温水貯湯槽２に吐出する際の開放口となる延長管部５１が配設されている。すなわち、延長管部５１は温水貯湯槽２内で上方から下方に延びる方向に配設されている。
【００２３】
この延長管部５１の長さ寸法Ｌ１は、前記第二屈曲部５０の長さ寸法Ｌ２の２〜３倍となるように形成している。延長管部５１の長さ寸法Ｌ１が第二屈曲部５０の長さ寸法Ｌ２の２倍よりも小さいと、延長管部５１の先端より吐出する吐出温水が温水貯湯槽の下方まで届かないため、対流攪拌効果が得られない。
また３倍よりも大きいと、逆水頭圧作用が起り、延長管部５１の先端より吐出する吐出温水の安定吐出が得られず（膨張圧差と水頭圧の差）、対流攪拌効果が得られない。
この延長管部５１の長さ寸法Ｌ１と、第二屈曲部５０の長さ寸法Ｌ２との対比実験例の結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
前記注入配管１５の外管４２の第一直線部４７の下部位置の管壁には、温水貯湯槽２内の温水を第一直線部４７に吸い込むための吸引開口５２が穿設されている。この吸引開口５２の形状は、円形、楕円形、その他適宜の形状でかまわないが、温水貯湯槽内の温水が外管４２内に流入する際の抵抗が少ないものが好ましい（図２及び図３の例では、円形を呈する吸引開口５２が示されている）。
【００２６】
第一直線部４７における吸引開口５２の形成位置のわずかに上流側位置から、第二直線部４９の中央付近に至る位置の外管４２の内側には、外管４２の内壁とわずかの間隙Ｌ３を確保して芯管４３が配設されている。
【００２７】
またこの芯管４３の上流側には、外管４２内を流れてくる温水の流れを絞り込む（温水の流速を高める）レジューサー５３が取り付けられており、さらに芯管４３の下流側には、芯管４３から吐出する温水の吐出圧を調整する（温水の流速を調整する）ノズル５４が形成されている。吸引開口５２から間隙Ｌ３位置に流入した温水貯湯槽内の温水は、芯管４３の外壁に接して、芯管４３内を通過する高温の温水から伝導熱を受けて熱交換が行われ、さらにノズル５４の先の第二直線部４９内で芯管４３内を通過してきた高温の温水と撹拌混合することとなる。
【００２８】
このノズル５４の先端の高さ位置は、前記吸引開口５２の中心部位置５５の高さ位置よりも１００〜２００ｍｍ高くなる位置に配設されるが、図３において、ノズル５４の先端の高さ位置と、吸引開口５２の中心部位置５５の高さ位置との差を符号Ｌ４で示した。
【００２９】
ここでノズル５４の先端の高さ位置が、吸引開口５２の中心部位置５５の高さ位置よりも１００〜２００ｍｍ高くなる位置の範囲より低すぎる場合には、吸引開口５２部で、温水が温水貯湯槽内から注入配管１５へ逆に流れるという逆流現象が起る。
また反対に高すぎる場合には、熱移動作用値が低下し、温水の混合率が低下するという問題が発生する。このノズル５４の先端の高さ位置と、吸引開口５２の中心部位置５５の高さ位置との関係による対比実験例の結果を表２に示す。
【００３０】
【表２】
【００３１】
ついで、本発明では前記吸引開口５２の開口部面積を、このノズルの開口部面積の２〜３倍となるように形成している。
ここで吸引開口５２の開口部面積が、ノズルの開口部面積の２〜３倍となる範囲より小さすぎる場合には、吸引開口５２より吸引する温水の量が不足して、混合対比量不足現象により吐出温度の安定化が得られない。
また大きすぎる場合には、吸引開口５２より吸引する温水の量が多くなりすぎて、注入配管１５内での熱交換効率の低下を来たし、機能が発揮不能となる。
この吸引開口５２の開口部面積と、ノズルの開口部面積との関係による対比実験例の結果を表３に示す。
【００３２】
【表３】
【００３３】
本発明においては、６０〜９５℃の温水を熱源として温水を貯留する温水貯湯槽に代えて、２Ｋｇ／ｃｍ２ 以下の低圧蒸気を熱源として温水を貯留する温水貯湯槽とすることも可能であり、低圧蒸気の場合でも、温水の場合と同様に、高圧蒸気のように温水中に気泡を発生させることがないので、従来のような問題はまったく起こらない特徴がある。
【００３４】
さらに本発明においては、外管の第一直線部が一本で形成される場合でもまったく問題なく実施できるが、複数本に枝分かれするように形成することもでき、その場合には熱交換率が向上する特徴がある。
【００３５】
また外管の第一直線部よりも延長管部の設置位置が、温水貯湯槽の外周壁側から見て内側方向に近くなるように配設すると、温水タン中の温水の撹拌が均一で効率的に行えるという特徴がある。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明によれば、温水を多量に使用するホテル、病院、工場、温浴施設、老人介護施設などの各所に設置される温水貯湯槽を取り扱う分野で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明で使用する熱源水供給システムの温水系統回路図である。
【図２】本発明の温水貯湯槽内の強制撹拌機の背面図である。
【図３】前図中の矢印Ａ部の拡大図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 温水発生器
２ 温水貯湯槽
３ 負荷（温水を使用する各所）
４ 補給水源
５ 三方弁
６ 合流部
７ 分岐部
７ａ 第一分岐管
７ｂ 第二分岐管
８ 一次側ラインポンプ
１０ 第一次温水供給主管
１１ 第二次温水供給主管
１２ 循環戻り管
１３ 補給水管
１４ 複合戻り管
１５ 注入配管
２１ 温度センサー
２２ 三方弁のモジュール
２３ 制御盤
２４ サーモスタット
２５ 監視窓
２６ 温圧計
２７ 補給水ポンプ
３１〜３５ コントロール回路
４０ 強制撹拌機
４２ 外管
４３ 芯管
４５ 立上がり部
４６ 振り分け水平部
４７ 第一直線部
４８ 第一屈曲部
４９ 第二直線部
５０ 第二屈曲部
５１ 延長管部
５２ 吸引開口
５３ レジューサー
５４ ノズル
５５ 吸引開口の中心部位置
Ｌ１ 延長管部の長さ寸法
Ｌ２ 第二屈曲部の長さ寸法
Ｌ３ 外管と芯管の間隙
Ｌ４ ノズルの先端の高さ位置と、吸引開口の中心部位置の高さ位置との差
【技術分野】
【０００１】
本発明は温水を多量に使用するホテル、病院、工場、温浴施設、老人介護施設などの各所に設置される温水貯湯槽内に、熱源となる熱源水（温水）を供給するための供給システムに係り、さらに詳しくは、温水供給側から高温（６０〜９５℃程度）の温水を受け入れて貯留する温水貯湯槽において、その温水貯湯槽内の温水が上層に位置する高温部分と、中層に位置する中温部分と、下層に位置する低温部分とに層状に分離して、温水貯湯槽の取り出し口に近い下層の温水温度がことさら低下してしまうことを防ぎ、温水の供給量と供給温度を安定させ、燃料費の削減を図るとともに運転管理コストを低減させ、二酸化炭素の過剰な発生を抑え、衛生管理面では雑菌繁殖を抑制できる熱源水供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、温水貯湯槽内の温水を強制的に撹拌する装置として、本件発明者が先に開発した高圧蒸気（７〜１５Ｋｇ／ｃｍ２ ）を熱源とし、解放式タンクで使用可能となる熱源水供給システム（特許文献１）が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】実開平３−５７３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１に示す熱源水供給システムは、温水貯湯槽に温水を送り込む配管として、蒸気ボイラや熱交換器で構成される温水発生器からの温水供給主管と、負荷側からの戻り温水を送り込む循環戻り管とが、個別に温水貯湯槽と直結されており、さらには補給水を送り込む補給水管も上記の各種配管とは個別に温水貯湯槽に直結されていた。
このため、温水貯湯槽内での部位ごとの温水温度に大きな温度差を生じさせ、不必要に温水発生器を過剰運転させたり、反対に必要な湯量条件や温度条件の温水を供給できなかったりという課題が発生していた。
また、同一条件下の熱カロリーを得るために、従来の温水供給システムの下では不経済な運転を強いられることより、運転の維持管理コストが膨大なものとなったり、それに伴い二酸化炭素ガスの増大という問題を生じさせるなどの実情があった。
【０００５】
本発明は、三方弁を設け、三方弁につながる供給側配管の一つに温水発生器からの温水供給側配管を接続し、三方弁につながる他の一つの供給側配管に、循環戻り配管と補給水配管とを連結した複合配管を接続し、三方弁につながる排出側配管は温水貯湯槽に接続させ、これらの温水の供給を制御盤のコントロールの下で行うようにして、上記のすべての問題点を改善した熱源水供給システムを提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る熱源水供給システムの請求項１記載のものは、温水発生器１で発生した温水を温水貯湯槽２に貯留し、この温水貯湯槽２から温水を目的とする負荷３に供給する熱源水供給システムにおいて、
温水発生器１から温水貯湯槽２に至る第一次温水供給主管１０を備え、温水貯湯槽から負荷３に至る第二次温水供給主管１１を備え、負荷３から温水発生器１又は温水貯湯槽２にリターンする循環戻り管１２を備え、補給水源４から温水発生器１又は温水貯湯槽２に至る補給水管１３を備え、
第一次温水供給主管１０に三方弁５を取り付け、
前記循環戻り管１２と補給水管１３とを合流部６で合流させて複合戻り管１４を構成し、この複合戻り管１４の先に分岐部７を設け、この分岐部７の第一分岐管７ａを温水発生器１に接続し、分岐部７の第二分岐管７ｂを三方弁５の供給側配管となるように接続し、三方弁の他の供給側配管となるように第一次温水供給主管１０を接続し、三方弁の排出側配管となるように温水貯湯槽２に温水を注入する注入配管１５を接続し、
温水貯湯槽２内の温度センサー２１で検知して、三方弁のモジュール２２及び温水発生器１にコントロール信号を送信する制御盤２３を備えたことを特徴とする熱源水供給システムである。
【０００７】
本発明に係る熱源水供給システムの請求項２記載のものは、温水貯湯槽２内に強制撹拌機２４を備えたことを特徴とする請求項１記載の熱源水供給システムである。
【０００８】
本発明に係る熱源水供給システムの請求項３記載のものは、第二次温水供給主管１１の温水貯湯槽２における取り付け位置が、温水貯湯槽２の高さ寸法において略最下端から三分の一の高さ付近であり、注入管１５の温水貯湯槽２における取り付け位置は、第二次温水供給主管１１の取り付け位置よりわずかに上方に位置するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の熱源水供給システムである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る熱源水供給システムは、三方弁を設け、三方弁につながる供給側配管の一つを温水発生器からの温水供給側配管とし、三方弁につながる他の一つの供給側配管を、循環戻り配管と補給水配管とを連結した複合配管とし、三方弁につながる排出側配管を温水貯湯槽に接続させて、温水貯湯槽内の温水温度がことさら低下してしまうことを防ぎ、燃料費の削減を図るとともに運転管理コストを低減させ、二酸化炭素の過剰な発生を抑えることができるなどの効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の熱源水供給システムの実施の形態を説明するが、本発明はこれらの実施の形態に制限されるものではない。
図１は本発明で使用する熱源水供給システムの温水系統回路図であり、図２は本発明の温水貯湯槽内の強制撹拌機の背面図であり、図３は前図中の矢印Ａ部の拡大図である。
【００１１】
図１の温水系統回路図に示すように、蒸気ボイラや熱交換器などで構成される温水発生器１で所定の温度（６０〜９５℃程度）に沸かされた温水は、第一次温水供給主管１０を経由して温水貯湯槽２に供給される。
温水貯湯槽２内に貯留された温水は、第二次温水供給主管１１を経由して負荷３に供給される。ここで負荷３の例としては、ホテル、病院、工場、温浴施設、老人介護施設のような、温水を多量に使用する各所を意味する。
【００１２】
また負荷３で使用された余剰の温水又は再加温を必用とする温水は、温水の再利用を図るために循環戻り管１２を経由して温水発生器１又は温水貯湯槽２にリターンする。この循環戻り管１２は合流部６で補給水源４からの補給水を送り込む補給水管１３と合流して、合流後は複合戻り管１４を構成している。
【００１３】
この複合戻り管１４の先には二股に分岐する分岐部７が設けられており、分岐部７の一方は第一分岐管７ａとなり、他方は第二分岐管７ｂとなる。この第一分岐管７ａは温水発生器１に接続されて、複合戻り管１４内の温水を温水発生器１に補給する。また第二分岐管７ｂは三方弁５の供給側配管となるように接続されて、複合戻り管１４内の温水を三方弁５に送る。
【００１４】
この三方弁５の、もう一つの供給側配管として第一次温水供給主管１０が三方弁５に接続され、三方弁５の排出側配管としては注入管１５が接続され、この注入管１５の先端は温水貯湯槽２に接続されているため、第一次温水供給主管１０と複合戻り管１４とからそれぞれ送り込まれた温水は、三方弁５のモジュール２２で各弁の開弁状態がコントロールされ、このようにして温度コントロールされた温水は注入管１５を経由して温水貯湯槽２に送られることとなる。
【００１５】
なお、前記第二次温水供給主管１１の温水貯湯槽２における取り付け位置は、温水貯湯槽２における高さ寸法において略最下端から三分の一の高さ付近であり、注入管１５の温水貯湯槽２における取り付け位置は、第二次温水供給主管１１の取り付け位置よりわずかに上方となっている。
すなわち、第二次温水供給主管１１の温水貯湯槽２における取り付け位置高さを上記の如くすることで、温水貯湯槽２内で化学反応などにより水中の含有成分が付着したり、沈殿したりする際、上記の高さ条件にすることで温水貯湯槽２の内部を清潔に保つことができ、かつその高さ位置よりもわずか上方位置に注入管１５の取り付け位置を設けることで、温水貯湯槽２内の温度低下を防止するものである。
【００１６】
さらに温水貯湯槽２には、内部の湯温をチェックする温度センサー２１と、サーモスタット２４が備えられており、この温度センサー２１と制御盤２３間にはコントロール回路３１が、サーモスタット２４と制御盤２３間にはコントロール回路３２が、サーモスタット２４と一次側ラインポンプ８間にはコントロール回路３３が、三方弁のモジュール２２と制御盤２３間にはコントロール回路３４が、温水発生器１と制御盤２３間にはコントロール回路３５がそれぞれ設けられており、各コントロール回路３１〜３５の間では双方向のコントロール信号交換が行われ、適切な条件で温水貯水槽２に温水が送られることとなる。
なお符号２５は、温水貯水槽２内にスケールが溜まった状態などを監視するための監視窓であり、同２６は温圧計である。
【００１７】
次に、温水貯湯槽２内に設置される強制撹拌機４０について説明する。
図２は温水貯湯槽２内の強制撹拌機４０の背面図であり、図３は前図中の矢印Ａ部の拡大図である。
【００１８】
温水発生器１で所定の温度（６０〜９５℃程度）に沸かされた温水は、温水貯湯槽２に供給されるが、その温水貯湯槽２の内部には強制撹拌機４０が設置されており、その強制撹拌機４０を経由して温水は温水貯湯槽２内に供給される。温水系統回路の途中に設置した供給用の一次側ラインポンプ８は、温水貯湯槽２内の温水量が減少したり、あるいは温度低下した場合に、温度センサー２１を介してそのコントロール信号を検知して温水発生器１から温水貯湯槽２内に温水を供給して、温水の加温を行うためのポンプである。温水系統回路より供給される温水は、温水を使用する負荷３に温水が供給されて、その供給を連続的に行えるよう構成され、余った温水は循環戻り管１４に戻される。
【００１９】
前記温水発生器１には、常時新たな補給水が補給水ポンプ２７の働きで補給され、温水発生器１で発生した温水は、上記の手順で温水を使用する負荷３に供給される。
温水発生器１は、６０〜９５℃の温水を発生させる温水発生器（Ｈ．Ｂ）であり、現在広く普及している既存の装置がこれに相当する。
この温水発生器１から温水の供給を受ける温水貯湯槽２には第一次温水供給主管１０が取り付けられており、適温に加温された温水は三方弁５と注入配管１５を経由して、温水貯湯槽２内に設置されている強制撹拌機４０のなかに導かれる。
この注入配管１５の先は外管４２と芯管４３とで構成され、図３に示すように二重管を呈するように形成されている。
【００２０】
この注入配管１５は、例えば温水貯湯槽２の適宜の高さの接続位置で、温水貯湯槽２と接続しているが、その高さ位置は高所、中所、低所のいずれの位置であってもかまわない。ただし注入配管１５内では、そこを流れる温水の流速を確保する必要があるため、前述した一次側ラインポンプ８のポンプ圧に加えて、注入配管１５内での温水の落下圧を確保する必要もあり、そのため接続位置を高所に確保した場合には、その接続位置を保持した状態でそのまま振り分け水平部４６に連接するよう構成できるが、接続位置が図２に示すように中所に確保した場合や、あるいは低所に確保したような場合には、温水貯湯槽２内の注入配管１５に、別途、立上がり部４５を確保する必要があり、この立上がり部４５の存在により導入温水を温水貯湯槽２の上部に一旦案内し、その上部位置において振り分け水平部４６に連接するように構成する必要がある。
【００２１】
次に、この振り分け水平部４６の各先端には、温水貯湯槽２内で上方から下方に延びるように延伸する第一直線部４７が形成されている。この第一直線部４７は、１本以上何本形成されてもかまわないが、温水貯湯槽２内の温水の撹拌効率を向上させるためには、４本以上とすることが好ましい。
このように振り分け水平部４６は、複数の第一直線部４７に温水を振り分ける目的で形成されている。
【００２２】
この第一直線部４７の先は、Ｕ字状に屈曲させて第一屈曲部４８に形成されており、この第一屈曲部４８の先は、温水貯湯槽２内で下方から上方に延びる第二直線部４９に形成されており、この第二直線部４９の先は、さらにＵ字状に屈曲させて第二屈曲部５０に形成されている。
注入配管１５の第二屈曲部５０の先には、温水を整流して温水貯湯槽２に吐出する際の開放口となる延長管部５１が配設されている。すなわち、延長管部５１は温水貯湯槽２内で上方から下方に延びる方向に配設されている。
【００２３】
この延長管部５１の長さ寸法Ｌ１は、前記第二屈曲部５０の長さ寸法Ｌ２の２〜３倍となるように形成している。延長管部５１の長さ寸法Ｌ１が第二屈曲部５０の長さ寸法Ｌ２の２倍よりも小さいと、延長管部５１の先端より吐出する吐出温水が温水貯湯槽の下方まで届かないため、対流攪拌効果が得られない。
また３倍よりも大きいと、逆水頭圧作用が起り、延長管部５１の先端より吐出する吐出温水の安定吐出が得られず（膨張圧差と水頭圧の差）、対流攪拌効果が得られない。
この延長管部５１の長さ寸法Ｌ１と、第二屈曲部５０の長さ寸法Ｌ２との対比実験例の結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
前記注入配管１５の外管４２の第一直線部４７の下部位置の管壁には、温水貯湯槽２内の温水を第一直線部４７に吸い込むための吸引開口５２が穿設されている。この吸引開口５２の形状は、円形、楕円形、その他適宜の形状でかまわないが、温水貯湯槽内の温水が外管４２内に流入する際の抵抗が少ないものが好ましい（図２及び図３の例では、円形を呈する吸引開口５２が示されている）。
【００２６】
第一直線部４７における吸引開口５２の形成位置のわずかに上流側位置から、第二直線部４９の中央付近に至る位置の外管４２の内側には、外管４２の内壁とわずかの間隙Ｌ３を確保して芯管４３が配設されている。
【００２７】
またこの芯管４３の上流側には、外管４２内を流れてくる温水の流れを絞り込む（温水の流速を高める）レジューサー５３が取り付けられており、さらに芯管４３の下流側には、芯管４３から吐出する温水の吐出圧を調整する（温水の流速を調整する）ノズル５４が形成されている。吸引開口５２から間隙Ｌ３位置に流入した温水貯湯槽内の温水は、芯管４３の外壁に接して、芯管４３内を通過する高温の温水から伝導熱を受けて熱交換が行われ、さらにノズル５４の先の第二直線部４９内で芯管４３内を通過してきた高温の温水と撹拌混合することとなる。
【００２８】
このノズル５４の先端の高さ位置は、前記吸引開口５２の中心部位置５５の高さ位置よりも１００〜２００ｍｍ高くなる位置に配設されるが、図３において、ノズル５４の先端の高さ位置と、吸引開口５２の中心部位置５５の高さ位置との差を符号Ｌ４で示した。
【００２９】
ここでノズル５４の先端の高さ位置が、吸引開口５２の中心部位置５５の高さ位置よりも１００〜２００ｍｍ高くなる位置の範囲より低すぎる場合には、吸引開口５２部で、温水が温水貯湯槽内から注入配管１５へ逆に流れるという逆流現象が起る。
また反対に高すぎる場合には、熱移動作用値が低下し、温水の混合率が低下するという問題が発生する。このノズル５４の先端の高さ位置と、吸引開口５２の中心部位置５５の高さ位置との関係による対比実験例の結果を表２に示す。
【００３０】
【表２】
【００３１】
ついで、本発明では前記吸引開口５２の開口部面積を、このノズルの開口部面積の２〜３倍となるように形成している。
ここで吸引開口５２の開口部面積が、ノズルの開口部面積の２〜３倍となる範囲より小さすぎる場合には、吸引開口５２より吸引する温水の量が不足して、混合対比量不足現象により吐出温度の安定化が得られない。
また大きすぎる場合には、吸引開口５２より吸引する温水の量が多くなりすぎて、注入配管１５内での熱交換効率の低下を来たし、機能が発揮不能となる。
この吸引開口５２の開口部面積と、ノズルの開口部面積との関係による対比実験例の結果を表３に示す。
【００３２】
【表３】
【００３３】
本発明においては、６０〜９５℃の温水を熱源として温水を貯留する温水貯湯槽に代えて、２Ｋｇ／ｃｍ２ 以下の低圧蒸気を熱源として温水を貯留する温水貯湯槽とすることも可能であり、低圧蒸気の場合でも、温水の場合と同様に、高圧蒸気のように温水中に気泡を発生させることがないので、従来のような問題はまったく起こらない特徴がある。
【００３４】
さらに本発明においては、外管の第一直線部が一本で形成される場合でもまったく問題なく実施できるが、複数本に枝分かれするように形成することもでき、その場合には熱交換率が向上する特徴がある。
【００３５】
また外管の第一直線部よりも延長管部の設置位置が、温水貯湯槽の外周壁側から見て内側方向に近くなるように配設すると、温水タン中の温水の撹拌が均一で効率的に行えるという特徴がある。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明によれば、温水を多量に使用するホテル、病院、工場、温浴施設、老人介護施設などの各所に設置される温水貯湯槽を取り扱う分野で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明で使用する熱源水供給システムの温水系統回路図である。
【図２】本発明の温水貯湯槽内の強制撹拌機の背面図である。
【図３】前図中の矢印Ａ部の拡大図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 温水発生器
２ 温水貯湯槽
３ 負荷（温水を使用する各所）
４ 補給水源
５ 三方弁
６ 合流部
７ 分岐部
７ａ 第一分岐管
７ｂ 第二分岐管
８ 一次側ラインポンプ
１０ 第一次温水供給主管
１１ 第二次温水供給主管
１２ 循環戻り管
１３ 補給水管
１４ 複合戻り管
１５ 注入配管
２１ 温度センサー
２２ 三方弁のモジュール
２３ 制御盤
２４ サーモスタット
２５ 監視窓
２６ 温圧計
２７ 補給水ポンプ
３１〜３５ コントロール回路
４０ 強制撹拌機
４２ 外管
４３ 芯管
４５ 立上がり部
４６ 振り分け水平部
４７ 第一直線部
４８ 第一屈曲部
４９ 第二直線部
５０ 第二屈曲部
５１ 延長管部
５２ 吸引開口
５３ レジューサー
５４ ノズル
５５ 吸引開口の中心部位置
Ｌ１ 延長管部の長さ寸法
Ｌ２ 第二屈曲部の長さ寸法
Ｌ３ 外管と芯管の間隙
Ｌ４ ノズルの先端の高さ位置と、吸引開口の中心部位置の高さ位置との差
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温水発生器１で発生した温水を温水貯湯槽２に貯留し、この温水貯湯槽２から温水を目的とする負荷３に供給する熱源水供給システムにおいて、
温水発生器１から温水貯湯槽２に至る第一次温水供給主管１０を備え、温水貯湯槽から負荷３に至る第二次温水供給主管１１を備え、負荷３から温水発生器１又は温水貯湯槽２にリターンする循環戻り管１２を備え、補給水源４から温水発生器１又は温水貯湯槽２に至る補給水管１３を備え、
第一次温水供給主管１０に三方弁５を取り付け、
前記循環戻り管１２と補給水管１３とを合流部６で合流させて複合戻り管１４を構成し、この複合戻り管１４の先に分岐部７を設け、この分岐部７の第一分岐管７ａを温水発生器１に接続し、分岐部７の第二分岐管７ｂを三方弁５の供給側配管となるように接続し、三方弁の他の供給側配管となるように第一次温水供給主管１０を接続し、三方弁の排出側配管となるように温水貯湯槽２に温水を注入する注入配管１５を接続し、
温水貯湯槽２内の温度センサー２１で検知して、三方弁のモジュール２２及び温水発生器１にコントロール信号を送信する制御盤２３を備えたことを特徴とする熱源水供給システム。
【請求項２】
温水貯湯槽２内に強制撹拌機２４を備えたことを特徴とする請求項１記載の熱源水供給システム。
【請求項３】
第二次温水供給主管１１の温水貯湯槽２における取り付け位置が、温水貯湯槽２の高さ寸法において略最下端から三分の一の高さ付近であり、注入管１５の温水貯湯槽２における取り付け位置は、第二次温水供給主管１１の取り付け位置よりわずかに上方に位置するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の熱源水供給システム。
【請求項１】
温水発生器１で発生した温水を温水貯湯槽２に貯留し、この温水貯湯槽２から温水を目的とする負荷３に供給する熱源水供給システムにおいて、
温水発生器１から温水貯湯槽２に至る第一次温水供給主管１０を備え、温水貯湯槽から負荷３に至る第二次温水供給主管１１を備え、負荷３から温水発生器１又は温水貯湯槽２にリターンする循環戻り管１２を備え、補給水源４から温水発生器１又は温水貯湯槽２に至る補給水管１３を備え、
第一次温水供給主管１０に三方弁５を取り付け、
前記循環戻り管１２と補給水管１３とを合流部６で合流させて複合戻り管１４を構成し、この複合戻り管１４の先に分岐部７を設け、この分岐部７の第一分岐管７ａを温水発生器１に接続し、分岐部７の第二分岐管７ｂを三方弁５の供給側配管となるように接続し、三方弁の他の供給側配管となるように第一次温水供給主管１０を接続し、三方弁の排出側配管となるように温水貯湯槽２に温水を注入する注入配管１５を接続し、
温水貯湯槽２内の温度センサー２１で検知して、三方弁のモジュール２２及び温水発生器１にコントロール信号を送信する制御盤２３を備えたことを特徴とする熱源水供給システム。
【請求項２】
温水貯湯槽２内に強制撹拌機２４を備えたことを特徴とする請求項１記載の熱源水供給システム。
【請求項３】
第二次温水供給主管１１の温水貯湯槽２における取り付け位置が、温水貯湯槽２の高さ寸法において略最下端から三分の一の高さ付近であり、注入管１５の温水貯湯槽２における取り付け位置は、第二次温水供給主管１１の取り付け位置よりわずかに上方に位置するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の熱源水供給システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２４９４１８（Ｐ２０１０−２４９４１８Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９９７１７（Ｐ２００９−９９７１７）
【出願日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【出願人】（３９７０６７１２９）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【出願人】（３９７０６７１２９）
【Ｆターム（参考）】
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