被加熱流体の温度調整システム
【課題】湯切れが発生した場合においても、被加熱流体の温度をユーザーが望む設定温度に追従させることができ、ユーザーが快適に使用することが可能な被加熱流体の温度調整システムを安価に提供する。
【解決手段】温度調整システム１０は、タンク３０内に発生した低温域ａ１と高温域ａ２とを区分けする温度境界ｂを検知して、湯切れが発生する前に補助加熱部５０に導かれる被加熱流体ｆ５の温度を徐々に低下させて、補助加熱部に要求される単位時間当たりの加熱量が急激に変化することを防止する。
【解決手段】温度調整システム１０は、タンク３０内に発生した低温域ａ１と高温域ａ２とを区分けする温度境界ｂを検知して、湯切れが発生する前に補助加熱部５０に導かれる被加熱流体ｆ５の温度を徐々に低下させて、補助加熱部に要求される単位時間当たりの加熱量が急激に変化することを防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱流体の温度調整システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱された高温水をタンク内に保持しつつ、ユーザーの使用に応じてタンクから高温水を排出させて、その高温水と水とを混合調整して提供する給湯システムが広く知られている（特許文献１参照）。このような給湯システムにあっては、一般的に、ユーザーによって給湯温度に設定可能な補助加熱源が設置されており、混合調整された湯水を加温調整して提供している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１０９１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
タンク内の高温水を浴槽や給湯蛇口によって使用すると、使用した相当量の水がタンクの下部から供給される。単位時間当たりに大量の高温水を使用すると、タンク内の下部は比較的温度の低い低温域となり、タンク内の上部は高温水からなる比較的温度の高い高温域となり、両者の間に温度境界が発生する。
【０００５】
一般的に、タンクからの出湯は、高温域であるタンクの上部から供給する。このため、高温水を大量に使用し続けると、温度境界が徐々にタンクの下部からタンクの上部へ遷移する。最終的には、低温域からの出湯を行うことになる。この時、タンクからの出湯温度が急激に変化する湯切れが発生する。上述したように、タンクから出湯した湯は、補助加熱源によって給湯温度に設定するが、湯切れの場合には、出湯温度が急激に変化するため、設定温度に追従できない状態が発生する。また、補助加熱源に要求される加熱出力が大きくなるため、オーバーシュートが発生して、給湯温度よりも高い温度で給湯される虞がある。
【０００６】
このように、湯切れが発生すると、ユーザーが望む給湯温度を安定的に維持することが困難になる。これによって、ユーザーに不快感を与えることになってしまう。このような問題を解決するために、湯切れ時の急激な温度変化に対応することが可能な補助加熱源を利用したり、複雑な回路や制御システムを導入させたりすると、給湯システムを構成するためのコストの大幅な増加を招いてしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、湯切れが発生した場合においても、被加熱流体の温度をユーザーが望む設定温度に追従させることができ、ユーザーが快適に使用することが可能な被加熱流体の温度調整システムを安価に提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の被加熱流体の温度調整システムは、被加熱流体を供給する供給部と、下層側から供給される前記被加熱流体を保持して、上層側から排出するタンクと、前記タンクに供給された前記被加熱流体を加熱する主加熱部と、前記タンクに設置され、前記被加熱流体の供給に伴って前記タンク内の下層側から上層側へ遷移するとともに低温域と高温域とを区分けする温度境界を検知する検知部と、前記タンクから排出された前記被加熱流体を設定温度に加熱する補助加熱部と、前記タンクと前記補助加熱部とを接続して、前記タンクから排出された前記被加熱流体を前記補助加熱部へ導く第１ラインと、前記第１ラインの途上に配置され、前記タンクから排出された前記被加熱流体と前記供給部から供給される被加熱流体とを混合調整して、前記タンクから排出された前記被加熱流体の温度を、前記供給部から供給される前記被加熱流体の温度よりも高く、かつ、前記設定温度よりも低い第１温度に調整する第１調整弁と、前記第１ラインの途上における前記第１調整弁と前記補助加熱部との間に配置され、前記第１温度に調整された前記被加熱流体と前記供給部から供給される被加熱流体とを混合調整して、前記補助加熱部に導かれる被加熱流体の温度を調整する第２調整弁と、前記タンクから排出され前記第１調整弁へ導かれる前記被加熱流体の温度に基づいて前記第１調整弁を作動させる第１制御部と、前記検知部が前記温度境界を検知したときに前記第２調整弁を作動させる第２制御部と、前記供給部と前記第１調整弁とを接続して、前記供給部から前記第１調整弁へ前記被加熱流体を導く第２ラインと、前記供給部と前記第２調整弁とを接続して、前記供給部から前記第２調整弁へ前記被加熱流体を導く第３ラインと、を有している。前記第２制御部は、前記検知部が前記温度境界を検知したときに前記第２調整弁の作動を開始して、前記第１温度に調整された前記被加熱流体と前記第３ラインから導かれる前記被加熱流体とを混合調整する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の被加熱流体の温度調整システムによれば、タンク内に発生した低温域と高温域とを区分けする温度境界を検知して、湯切れが発生する前に補助加熱部に導かれる被加熱流体の温度を徐々に低下させるため、補助加熱部に要求される単位時間当たりの加熱量が急激に変化することがない。このため、湯切れが発生した場合においても、被加熱流体の温度をユーザーが望む設定温度に追従させることができ、ユーザーが快適に使用することができる。複雑な回路や制御システムを導入することなく、好適に設定温度に追従させることができるため、安価に温度制御システムを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る被加熱流体の温度調整システムを簡略化して示す図である。
【図２】第２調整弁による混合調整が行われる状態を示す図である。
【図３】検知部を拡大して示す図である。
【図４】補助加熱部の入口における被加熱流体の温度変化を示す図である。
【図５】補助加熱部の出口における被加熱流体の温度変化を示す図である。
【図６】変形例１に係る検知部を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１２】
図２を参照して、実施形態に係る被加熱流体の温度調整システム１０（以下、単に「温度調整システム」という）は、被加熱流体ｆを供給する供給部２０と、下層側３５から供給される被加熱流体ｆを保持して、上層側３７から排出するタンク３０と、タンク３０に供給された被加熱流体ｆ１を加熱する主加熱部４０と、タンク３０に設置され、被加熱流体ｆの供給に伴ってタンク３０内の下層側３５から上層側３７へ遷移するとともに低温域ａ１と高温域ａ２とを区分けする温度境界ｂを検知する検知部６０と、タンク３０から排出された被加熱流体ｆ４を設定温度に加熱する補助加熱部５０と、タンク３０と補助加熱部５０とを接続して、タンク３０から排出された被加熱流体ｆ２を補助加熱部５０へ導く第１ライン７１と、第１ライン７１の途上に配置され、タンク３０から排出された被加熱流体ｆ２と供給部２０から供給される被加熱流体ｆとを混合調整して、タンク３０から排出された被加熱流体ｆ２の温度を、供給部２０から供給される被加熱流体ｆの温度よりも高く、かつ、設定温度よりも低い第１温度に調整する第１調整弁８０と、第１ライン７１の途上における第１調整弁８０と補助加熱部５０との間に配置され、第１温度に調整された被加熱流体ｆ３と供給部２０から供給される被加熱流体ｆとを混合調整して、補助加熱部５０に導かれる被加熱流体ｆ４の温度を調整する第２調整弁９０と、タンク３０から排出され第１調整弁８０へ導かれる被加熱流体ｆ２の温度に基づいて第１調整弁８０を作動させる第１制御部８５と、検知部６０が温度境界ｂを検知したときに第２調整弁９０を作動させる第２制御部９５と、供給部２０と第１調整弁８０とを接続して、供給部２０から第１調整弁８０へ被加熱流体ｆを導く第２ライン７２と、供給部２０と第２調整弁９０とを接続して、供給部２０から第２調整弁９０へ被加熱流体ｆを導く第３ライン７３と、を有している。第２制御部９５は、検知部６０が温度境界ｂを検知したときに第２調整弁９０の作動を開始して、第１温度に調整された被加熱流体ｆ３と第３ライン７３から導かれる被加熱流体ｆとを混合調整する。
【００１３】
以下、実施形態について詳述する。
【００１４】
図１〜３を参照して、タンク３０は、内部に流体を保持可能に設けられており、円柱形状に近似した縦長の形状を有している。タンク３０には、壁面部３８が金属材料からなる流体保持用の汎用のタンクを利用している。他の材質から構成されるタンクの利用を妨げるものではないが、金属製の汎用のタンクを利用することによって、温度調整システム１０を構成するためのコストの低減を図ることができる。タンク３０には、例えば、湯水を保持することを目的とした貯湯タンクを適用することが可能である。その他にも流体の保持を目的とする種々のタンクを適用するが可能である。
【００１５】
供給部２０から供給された被加熱流体ｆは、タンク３０の下層側３５（図中のタンク下側）に位置する入口３１からタンク３０内部に流れ込む。タンク３０内部に設けられた主加熱部４０は、被加熱流体ｆ１を加熱する。加熱された被加熱流体ｆ１は、タンク３０の上層側３７（図中のタンク上側）に位置する出口３３から排出させ、第１ライン７１を介して補助加熱部５０に流し込む。実施形態において、タンク３０の下層側３５とは、タンク３０内に供給された被加熱流体ｆ１が滞留し始めるタンク３０の下部側であり、タンク３０の上層側３７とは、タンク３０内に供給された被加熱流体ｆ１が排出される出口３３が設けられたタンク３０の上部側のことである。
【００１６】
第１ライン７１には、流体用の配管を利用している。配管には、流体の導流に一般的に利用される鋼管等を適宜選択することができる。第１ライン７１上における第１調整弁８０と第２調整弁９０との間には、被加熱流体ｆ３の逆流を防止するための逆止弁２５を設けている。
【００１７】
主加熱部４０は、タンク３０内に保持された被加熱流体ｆ１を加熱して温度を制御する。主加熱部４０には、流体を加熱するために用いられるヒータを利用することが可能である。ヒータには、例えば、ヒートポンプ式熱交換システムや、ソーラー式熱交換システム、排熱利用式システム等に組み込まれた循環式の熱交換器等を利用することが可能である。タンク３０内に供給された被加熱流体ｆ１は、主加熱部４０によって９０℃程度まで加熱している。タンク３０内が満水状態となった場合には、設定された９０℃を維持するように保温を行う。主加熱部４０が調整する被加熱流体ｆ１の温度は、使用用途に応じて適宜変更することが可能である。
【００１８】
補助加熱部５０は、第１ライン７１を介してタンク３０から導かれる被加熱流体ｆ４を、ユーザーが望む設定温度に加温調整して提供する。補助加熱部５０は、第１ライン７１から導かれた被加熱流体ｆ４の温度を入口温度として検知する。第１ライン７１の途上に配置された第１調整弁８０、および所定の条件で作動する第２調整弁９０によって混合調整された被加熱流体ｆ４が補助加熱部５０の入口５１へ導かれる。補助加熱部５０の入口５１で検知された被加熱流体ｆ４の温度が設定温度よりも低い場合には、設定温度まで加温調整する。加温調整させた被加熱流体ｆ５は、補助加熱部５０の出口５３から排出させて、ユーザーに提供する。補助加熱部５０には、例えば、ユーザーによって直接温度設定が可能な公知の給湯器用ヒータ等を利用することが可能である。
【００１９】
供給部２０は、温度調整システム１０内のタンク３０、第１調整弁８０、および第２調整弁９０のそれぞれに被加熱流体ｆを供給する。被加熱流体ｆには、例えば、常温の上水を利用することが可能である。被加熱流体ｆの種類、および供給時の温度等は、温度調整システム１０の使用目的に応じて適宜変更することが可能であり、特に限定されるものではない。
【００２０】
供給部２０からタンク３０への被加熱流体ｆの供給には、タンク用ライン７４を利用する。タンク用ライン７４は、供給部２０から延びてタンク３０の下端部に接続されている。このため、供給部２０からタンク３０へ被加熱流体ｆを供給すると、タンク３０内の下層側３５から上層側３７へ被加熱流体ｆが徐々に満たされる。
【００２１】
供給部２０から第１調整弁８０への被加熱流体ｆの供給には、タンク用ライン７４から分岐する第２ライン７２を利用する。供給部２０から供給された被加熱流体ｆは、第２ライン７２を介して、第１ライン７１の途上に設けられた第１調整弁８０へ導かれる。第１調整弁８０へ供給する被加熱流体ｆの流量は、第１制御部８５によって制御する。
【００２２】
供給部２０から第２調整弁９０への被加熱流体ｆの供給には、第２ライン７２から分岐する第３ライン７３を利用する。供給部２０から供給された被加熱流体ｆは、第３ライン７３を介して第１調整弁８０と補助加熱部５０との間に設けられた第２調整弁９０へ導かれる。第２調整弁９０へ供給する被加熱流体ｆの流量は、第２制御部９５によって制御する。
【００２３】
第２ライン７２、第３ライン７３、およびタンク用ライン７４には、流体用の配管を利用している。配管には、流体の導流用に一般的に利用される鋼管等を適宜選択することが可能である。
【００２４】
供給部２０は、ユーザーによるタンク３０内の被加熱流体ｆ１の使用に伴って、使用量に応じた量の被加熱流体ｆをタンク３０に随時供給する。主加熱部４０によって９０℃まで加熱した被加熱流体ｆ１を単位時間当たりに大量に使用すると、タンク３０内には９０℃の被加熱流体ｆ１と供給部２０から供給された比較的低温の被加熱流体ｆとによって温度境界ｂが形成される。この温度境界ｂは、下層側３５から供給された被加熱流体ｆによって形成される低温域ａ１と、低温域ａ１よりも上層側３７に位置する加熱された９０℃の被加熱流体ｆ１によって形成される高温域ａ２とを区分けするものである。単位時間当たりにおける被加熱流体の大量の使用が続くと、高温域ａ２の被加熱流体の残量が低下し、低温域ａ１の被加熱流体の量が増加する。温度境界ｂは、下層側３５から徐々に上層側３７へ遷移する。使用がさらに続くと、温度境界ｂがタンク３０の出口まで到達し、タンク３０から排出される被加熱流体ｆ２の温度が急激に低下する湯切れが発生する。湯切れ状態になった場合においても、主加熱部４０による加熱は継続して行われる。単位時間当たりにおける被加熱流体ｆ１の使用量が減少すると、タンク３０内の被加熱流体ｆ１の加熱が進み、タンク内には９０℃の被加熱流体が再び満たされることになる。
【００２５】
タンク３０の外壁３９には、タンク３０内に保持された被加熱流体ｆ１の温度を検知する検知部６０を設置している（図３を参照）。検知部６０には、ガスを封入した感温筒を利用している。検知部６０は、タンク３０内の被加熱流体ｆ１からタンク３０の外壁３９に伝わった熱量を取得する。この熱量に基づいて被加熱流体ｆ１の温度境界ｂを検知する。検知部６０は、温度境界ｂを検知すると、封入したガスを凝縮させて液化させる。この液体は、キャピラリチューブ６３を介して第２制御部９５へ圧送される。第２制御部９５は、検知部６０が温度境界ｂを検知したことをトリガーとして、第２調整弁９０の作動を開始する。検知部６０が検知する温度境界の閾値や、温度境界を形成する低温域の温度、および高温域の温度等は、特に限定されるものではなく、任意の値に設定することが可能である。また、検知部６０として利用される感温筒の外形形状や、内部に封入されるガスの種類等は、特に限定されるものではなく公知のものを適宜利用することが可能である。
【００２６】
第１ライン７１の途上に設けられた第１調整弁８０には、タンク３０の側から見て上流側に位置する第１口８１と、供給部２０から供給された被加熱流体ｆを受け入れる第２口８２と、タンク３０の側から見て第１口８１よりも下流側に位置する第３口８３とを備えた三方弁を利用している。第１調整弁８０は、タンク３０から排出された被加熱流体ｆ２と、供給部２０から供給された被加熱流体ｆとを混合調整して、タンク３０から排出された被加熱流体ｆ２を所定の第１温度に調整する。第１温度に調整した被加熱流体ｆ３は第３口８３から排出させて、第１ライン７１に流し込む。
【００２７】
一般的に、家庭の浴槽等において湯水を使用する場合には、ユーザーは４０〜４３℃程度に温度調整して使用する。温度調整システム１０にあっては、タンク３０において９０℃程度まで被加熱流体ｆ１を加熱させて保持した後、第１調整弁８０によって３５℃程度まで低下させる。最終的に、補助加熱部５０を使用して設定温度である４０〜４３℃程度まで加温調整する。この４０〜４３℃に加温調整した被加熱流体ｆ５をユーザーに提供する。タンク３０から排出した被加熱流体ｆ２の温度を一旦第１温度まで低下させることによって、補助加熱部５０による設定温度への加温調整を行うことが可能になる。このため、第１調整弁８０によって調整される第１温度は、供給部２０から供給される被加熱流体ｆの温度よりも高く、かつ、ユーザーが望む設定温度よりも低い温度に設定している。供給部２０から供給した被加熱流体ｆを混合調整させるため、第１温度が供給部２０から供給される被加熱流体ｆの温度よりも低くなることはない。
【００２８】
第１制御部８５は、被加熱流体ｆ３が第１温度に維持されるように、第１調整弁８０の作動を制御する。第１調整弁８０は、第１口８１から入り込む被加熱流体ｆ２の温度に基づいて、第２口８２の弁の開度を機械的に調整するワックスサーモアクチュエータを備えている。この機構を第１制御部８５として機能させている。タンク３０から導かれた被加熱流体ｆ２の温度が低下すると、第２口８２の開度を絞って、供給部２０からの被加熱流体ｆの供給量を低下させる。タンク３０から導かれた被加熱流体ｆ２の温度が高くなると、第２口８２の開度を大きくして、供給部２０からの被加熱流体ｆの供給量を増加させる。このように、第１制御部８５は、第１口８１から入り込む被加熱流体ｆ２の温度に基づいて、第１温度が維持されるように第１調整弁８０の作動を機械的に制御する。
【００２９】
第１調整弁８０と補助加熱部５０との間に配置された第２調整弁９０には、第１調整弁８０の側から見て上流側に位置する第１口９１と、供給部２０から供給された被加熱流体ｆを受け入れる第２口９２と、第１調整弁８０の側から見て第１口９１よりも下流側に位置する第３口９３とを備えた三方弁を利用している。第１調整弁８０によって第１温度に調整された被加熱流体ｆ３と、供給部２０から供給される被加熱流体ｆとを混合調整する。これによって、補助加熱部５０へ導かれる被加熱流体ｆ４の温度を調整する。第２調整弁９０によって混合調整された被加熱流体ｆ４は、第３口９３から排出させて、第１ライン７１に流し込む。第１ライン７１へ流し込まれた被加熱流体ｆ４は、補助加熱部５０の入口５１へ流れ込む。
【００３０】
第２制御部９５は、検知部６０がタンク３０内の温度境界ｂを検知したときに、第２調整弁９０を作動させる。実施形態にあっては、第２調整弁９０に、検知部６０が検知した熱量に基づいて第２口９２の開度を機械的に制御する温度式制水弁としての機構を付加している。この機構が、第２制御部９５として機能する。
【００３１】
第２調整弁９０は、検知部６０に封入したガスが液化してなる作動流体６１を駆動源として作動する。検知部６０が、低温域ａ１からの熱、すなわち冷熱を取得すると、封入したガスが液化して作動流体６１となる。作動流体６１は、キャピラリチューブ６３を介して第２調整弁９０へ流れ込み、第２口９２の開動作を駆動する。検知部６０が低温域ａ１から取得する冷熱量が増加すると、封入したガスの液化量が増加する。これに伴って第２口９２の開度が大きくなる。供給部２０から供給される被加熱流体ｆの流量が増加し、補助加熱部６０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度が低下する。このように、第２制御部９５は、検知部６０が取得した熱量に基づいて第２調整弁９０の作動を機械的な方式によって制御する。電気的な制御システムによって第２調整弁９０を制御させる構成を付加する場合と比較して、安価に温度制御システム１０を構成することが可能になっている。第１制御部８５とともに、第２制御部９５が簡易な機械式の制御システムによって構成されているため、第１、第２制御部８５、９５および第１、第２調整弁８０、９０を組み合わせたユニットを既存の温度制御システムに簡便かつ安価に組み込むことが可能になっている。
【００３２】
検知部６０が温度境界ｂを検知したときには、タンク３０内に低温域ａ１と高温域ａ２が発生した状態となっている。湯切れが発生すると、加熱された高温域ａ２の被加熱流体に続いて、供給部２０から供給された被加熱流体ｆと同程度の温度を有する低温域ａ１の被加熱流体が排出される。このため、高温域ａ２から低温域ａ１へ変化した被加熱流体ｆ４が第１ライン７１を介して補助加熱部５０へ流れ込み、補助加熱部５０へ流れ込む被加熱流体ｆ４の単位時間当たりの温度変化が大きくなる。これによって、補助加熱部５０に要求される単位時間当たりの加熱量が増加する。このため、従来の温度調整システムにあっては、単位時間当たりに要求される加熱量が急激に変化することによって、補助加熱部による加温調整が追従できず、設定温度よりも低い温度で被加熱流体をユーザーに提供してしまうことがある。また、補助加熱部による急激な加熱によって、設定温度よりも高い温度で被加熱流体を提供してしまうこともある。したがって、湯切れが発生すると、設定温度に調整された被加熱流体を安定的に提供することが困難になる。
【００３３】
これに対して、温度調整システム１０は、検知部６０がタンク３０内の温度境界ｂを検知した時点において、すなわち湯切れが発生する前に第２調整弁９０による被加熱流体ｆの混合調整を開始する。第２調整弁９０は、第１温度に調整された被加熱流体ｆ３の温度を除々に低下させることによって、補助加熱部５０へ流れ込む被加熱流体ｆ４の温度が急激に低下することを防止する。これによって、補助加熱部５０に要求される単位時間当たりの加熱量が急激に変化することを防止して、設定温度に調整された被加熱流体ｆ５を安定的に提供することを可能にする。第２調整弁９０を付加して補助加熱部５０に要求される単位時間当たりの加熱量が急激に変化することを防止しているため、補助加熱部５０自体の応答性等の性能を向上させる必要がなく、補助加熱部５０には従来から利用されているものを適用することができる。したがって、補助加熱部５０に要求される単位時間当たりの加熱量が急激に変化することを防止する機能を安価に付加することができ、温度調整システム１０全体におけるコストの増加を抑制することが可能になる。例えば、タンク径が２８０ｍｍの場合において、ユーザーが１９リットル／ｍｉｎの被加熱流体を使用すると、温度境界ｂは５．２ｍｍ／ｓの速度で遷移する。タンク３０上端から２００ｍｍの位置において温度境界ｂを検知させ、第２調整弁９０による混合調整を開始させた場合、ユーザーが１９リットル／ｍｉｎの被加熱流体を引き続き使用すると、温度境界ｂがタンク３０上端まで遷移するのに３８秒程度かかる。したがって、補助加熱部５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度は、第１調整弁８０によって調整された第１温度から、供給部２０から導かれる被加熱流体ｆの温度まで３８秒の時間をかけて低下することになる。
【００３４】
タンク３０の外壁３９には、タンク３０の上層側３７から下層側３５に向けて漸次的に表面積が大きくなるように形成されたプレート１０１を設置している。プレート１０１には、タンク３０の上層側３７に位置するように検知部６０を取り付けている（図３を参照）。
【００３５】
タンク３０内に保持された被加熱流体ｆ１の低温域ａ１から伝わる熱量に基づいて、機械的に第２調整弁９０の作動を制御する場合には、検知部６０が低温域ａ１から取得する熱量を徐々に増加させることが望ましい。温度境界ｂを検知した時点から第２調整弁９０の第２口９２の開度を徐々に大きくすることが可能になり、補助加熱部５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度を徐々に低下させることが可能になるためである。
【００３６】
タンク３０の外壁３９に設置されたプレート１０１は、タンク３０内に保持された被加熱流体ｆ１から伝わる熱を集熱し、その熱を検知部６０へ伝える。プレート１０１が、タンク３０の上層側３７から下層側３５に向けて漸次的に表面積が大きくなるように形成されているため、下層側３５から上層側３７へ低温域ａ１が遷移すると、これに比例して低温域ａ１からプレート１０１全体へ伝わる冷熱量が徐々に増加する。これによって、プレート１０１から検知部６０へ伝わる冷熱量も徐々に増加する。検知部６０へ伝わる冷熱量の増加に伴って、封入したガスの液化量が増加して、第２調整弁９０の第２口９２の開度が大きくなる。このように、プレート１０１を利用することによって、プレート１０１が取得する熱量に比例させて第２調整弁９０の第２口９２の開度を徐々に大きくさせることが可能となり、補助加熱部５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度を徐々に低下させることができる。プレート１０１には、例えば、ステンレスや、アルミ、銅等の金属製のものを利用することができる。また、これらの材質のものに限定されず、タンク３０の外壁３９から伝わる熱を検知部６０に伝達することが可能な材質のものを適宜選択することが可能である。検知部６０による温度境界ｂの検知、および低温域ａ１からの熱量の検知をより感度良く行わせるために、例えば、図示されるように、プレート１０１において検知部６０が設置された箇所の背面となる位置に、部分的に断熱部材１０３を配置させることが望ましい。
【００３７】
次に、実施形態に係る温度調整システム１０の作用について説明する。
【００３８】
図１を参照して、湯切れが発生していない場合には、第２調整弁９０の第２口９２が全閉状態を維持する。
【００３９】
第１調整弁８０は、タンク３０から排出された被加熱流体ｆ２を、第１温度として設定された３５℃程度に混合調整する。
【００４０】
補助加熱部５０には、３５℃に調整された被加熱流体ｆ４が入口５１から流れ込む。
【００４１】
補助加熱部５０は、３５℃に混合調整された被加熱流体ｆ４を設定温度まで加温調整して、加温調整された被加熱流体ｆ５を出口５２を介してユーザーに提供する。
【００４２】
図２を参照して、ユーザーの使用に伴ってタンク３０内に保持した被加熱流体ｆ１内に低温域ａ１と高温域ａ２が形成されると、検知部６０が温度境界ｂを検知する。検知部６０が温度境界ｂを検知したときに、第２制御部９５は、第２調整弁９０の作動を開始する。
【００４３】
第１調整弁８０は、第２調整弁９０の作動に関わらず、タンク３０から排出された被加熱流体ｆ２が第１温度となるように混合調整を継続して行う。
【００４４】
第２調整弁９０は、第１温度に調整された被加熱流体ｆ３と、供給部２０から供給された被加熱流体ｆとを混合調整する。これによって、補助加熱部５０へ導かれる被加熱流体ｆ４の温度を低下させる。
【００４５】
第２制御部９５は、プレート１０１から検知部６０へ伝わる冷熱量に基づいて、第２調整弁９０の第２口９２の開度を調整する。
【００４６】
プレート１０１が取得する熱量に比例して、第２調整９０による第２口９２の開度が徐々に大きくなる。これに伴って、補助加熱部５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度が徐々に低下する。
【００４７】
ユーザーによる被加熱流体の使用が続くと、温度境界ｂは次第に下層側３５から上層側３７へ遷移する。
【００４８】
温度境界ｂがタンク３０の出口まで到達すると、タンク３０から排出される被加熱流体ｆ２の温度が急激に低下する湯切れが発生する。
【００４９】
図４を参照して、温度調整システム１０による被加熱流体の温度変化を示す。図中において、（イ）は、タンク出口３３における被加熱流体ｆ２の温度変化を示し、（ロ）は、補助加熱部５０の入口５１における被加熱流体ｆ４の温度変化を示し、（ハ）は、供給部２０から供給される被加熱流体ｆの温度変化を示す。温度差（Ｑ）は、第２調整弁９０が作動する前における補助加熱部５０の入口５１における被加熱流体ｆ４の温度と、供給部２０から供給される被加熱流体ｆの温度との温度差を示す。
【００５０】
温度調整システム１０にあっては、検知部６０が温度境界ｂを検知したとき時間（Ｔ１）の時点から第２調整弁９０による混合調整を開始する。補助加熱部５０の入口５１における被加熱流体ｆ４の温度は、徐々に低下し、時間（Ｔ２）において供給部２０から供給される被加熱流体ｆの温度と一致する。
【００５１】
第２調整弁９０による混合調整を行なわない場合、時間（Ｔ３）において湯切れが発生すると、タンクの出口における被加熱流体の温度の低下に伴って、補助加熱部の入口における被加熱流体の温度が時間（Ｔ４）の間に急激に低下する。これによって、補助加熱部に求められる加熱量も時間（Ｔ４）の間に急激に変化する。
【００５２】
温度調整システム１０にあっては、補助加熱部５０の入口５１における被加熱流体ｆ４の温度は、第２調整弁９０による混合調整を行わない場合と比較して、図中に示す時間（Ｔ５）の時間を余分にかけて徐々に低下することになる。第２調整弁９０による混合調整を行わない場合と比較して、補助加熱部５０の入口５１における被加熱流体ｆ４の温度の低下は緩やかになる。したがって、補助加熱部５０による単位時間当たりの加熱量の増加も緩やかに変化する。
【００５３】
図５を参照して、温度調整システム１０による設定温度への追従性を示す。図中において、（ニ）は、温度調整システム１０の補助加熱部５０の出口５３における被加熱流体ｆ５の温度を示し、（ホ）は、第２調整弁９０による混合調整を行わない従来のシステムにおける補助加熱部の出口における被加熱流体の温度変化を示す。なお、（イ）、および（ロ）は、第４図と同様にそれぞれ、タンク３０の出口３３における被加熱流体ｆ２の温度変化、補助加熱部５０の入口５１における被加熱流体ｆ５の温度変化を示す。
【００５４】
温度調整システム１０にあっては、補助加熱部５０の入口５１における被加熱流体ｆ４の温度を比較的長い時間をかけて緩やかに低下させるため、湯切れが発生しても設定温度に追従させて精度よく加温調整を行うことが可能になる。このため、ユーザーが望む設定温度に追従させることができ、設定温度の被加熱流体ｆ５を安定的に提供することが可能になる。ユーザーは、湯切れによる不快さを感じることなく、設定温度に調整された被加熱流体ｆ５を使用し続けることができる。
【００５５】
一方、第２調整弁９０による混合調整を行わずに加温調整を行う場合、補助加熱部に要求される単位時間当たりの加熱量が急激に変化する。設定温度に追従させて加温調整を行うことが困難になるため、図示されるように補助加熱部から提供される被加熱流体の温度が安定しない状態が続き、ユーザーに不快感を与えることになる。
【００５６】
以上のように、温度調整システム１０によれば、タンク３０内に保持された被加熱流体ｆ１の低温域ａ１と高温域ａ２とを区分けする温度境界ｂを検知して、湯切れが発生する前に補助加熱部５０に導かれる被加熱流体ｆ４の温度を徐々に低下させるため、補助加熱部５０に要求される単位時間当たりの加熱量が急激に変化することがない。このため、湯切れが発生した場合においても、被加熱流体ｆ５の温度をユーザーが望む設定温度に追従させることができ、ユーザーが快適に使用することができる。第２調整弁９０を付加した簡易な構成によって設定温度への追従性を維持させることが可能となり、複雑な回路構成や電気的な制御システムを導入する必要がない。したがって、安価に温度調整システム１０を提供することができる。
【００５７】
第２制御部９５は、検知部６０が取得した熱量に基づいて第２調整弁９０の作動を機械的な方式によって制御する。電気的な制御システムによって第２調整弁９０を制御させる構成を付加する場合と比較して、安価に温度制御システム１０を構成することが可能になる。
【００５８】
タンク３０の外壁３９には、タンク３０の上層側３７から下層側３５に向けて漸次的に表面積が大きくなるように形成されたプレート１０１を設置している。プレート１０１を利用することによって、検知部６０が取得する熱量に比例させて第２調整弁９０の第２口９２の開度を調整することができ、温度境界ｂを検知した時点から第２調整弁９０の第２口９２の開度を徐々に大きくすることができる。これによって補助加熱部５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度を徐々に低下させることが可能になる。
【００５９】
タンク３０には、壁面部３８が金属材料からなる流体保持用のタンクを利用している。このため、温度調整システム１０を構成するためのコストを低減することができる。
【００６０】
本実施形態は、適宜改変することが可能である。
【００６１】
実施形態にあっては、第１、第２調整弁８０、９０の作動を機械的に制御しているが、これを電気的な制御システムによって制御させることも可能である。第１、第２調整弁８０、９０の制御システムに要するコストが増加することになるが、補助加熱部５０へ導かれる被加熱流体ｆ４の温度をより精度よく制御することが可能になる。
【００６２】
第１、第２調整弁８０、９０の形態を適宜改変することが可能である。例えば、第１、第２調整弁８０、９０に、流体の温度に基づいて封入したガスを膨張、凝縮させてアクチュエータを駆動する流体駆動式の弁を利用することが可能である。また、例えば、第２調整弁９０に、第１調整弁８０として利用されたワックスサーモアクチュエータを備えた弁を利用することも可能である。このように、第１、第２調整弁８０、９０には、検知した流体の温度に基づいて機械的に弁の作動を制御する公知の形態のものを広く適用することが可能である。
【００６３】
タンク３０の形状や、検知部６０を設置する場所も実施形態において説明したものに限定されるものではない。タンク内において発生した温度境界を検知し、これに基づいて第２調整弁の作動を開始させることが可能な限りにおいて適宜変更することが可能である。例えば、タンク３０の外壁３９の所定の範囲における面積から取得した熱量に基づいて温度境界ｂを検知させる形態とすることも可能である。タンク３０の下層側３５、上層側３７に設置した２点間における温度差に基づいて温度境界ｂを検知させる形態とすることも可能である。
【００６４】
プレート１０１の利用形態についても適宜変更することが可能である。プレート１０１を利用することによって、タンクのより下層側３５から温度境界ｂを検知させることが可能になるため、例えば、温度境界ｂが遷移する速度よりもプレート１０１内部を伝わる熱の速度が速くなるような材質のものをプレート１０１に適用することによって、プレート１０１を利用しない場合と比較して第２調整弁９０を作動させるタイミングを早めることが可能になる。これに伴って、プレート１０１の材質や形状、プレート１０１における検知部６０を設置する位置等を適宜調整することによって、第２調整弁９０を作動させるタイミング、および第２口９２の開閉速度を任意に調整することが可能になっている。
【００６５】
（変形例１）
図６を参照して、変形例１にあっては、タンク３０の壁面部３８の熱伝達率よりも小さな熱伝達率を有する材料からなるケーシング１０５に検知部６０を収納している。このような点において、タンク３０の外壁３９に設置したプレート１０１に検知部６０を取り付けた上記の実施形態と相違している。以下、変形例１について説明する。なお、上述した実施形態と同一の部材については同一の符号を付し、その説明を一部省略する。
【００６６】
検知部６０がケーシング１０５内に収納されているため、タンク３０の外壁３９から検知部６０の内部へ熱が伝わりにくくなる。
【００６７】
検知部６０が温度境界ｂを検知すると、第２調整弁９０の混合調整が開始する。ケーシング１０５の熱伝達率がタンク３０の壁面部３８の熱伝達率よりも小さいため、タンク３０内の被加熱流体ｆ１からタンク３０の外壁３９に伝わる熱量よりも、タンク３０の外壁３９から検知部６０内に伝わる熱量の方が小さくなる。低温域ａ１から伝わる熱によってタンク３０の外壁３９の温度が急激に低下する場合においても、検知部６０内の温度の急激な低下が生じることを防止できる。
【００６８】
下層側３５から上層側３７へ低温域ａ１が遷移すると、これに比例して低温域ａ１からケーシング１０５全体に伝わる熱量が徐々に増加する。検知部６０内に封入したガスの液化量が増加して、第２調整弁９０の第２口９２の開度が徐々に大きくなる。したがって、検知部６０が温度境界ｂを検知した時点から比較的長い時間をかけて補助加熱部５０へ導かれる被加熱流体ｆ４の温度を低下させることが可能になる。
【００６９】
このように、タンク３０の壁面部３８の熱伝達率よりも小さな熱伝達率を有する材料からなるケーシング１０５に検知部６０を収納することによって、補助加熱部５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度を徐々に低下させることが可能になる。プレート１０１を使用することを妨げるものではないが、プレート１０１を使用する場合と同様の効果を得ることができ、プレート１０１を使用する手間を省くことが可能になる。検知部６０の設置作業の作業性の向上や、プレート１０１の作製に要する材料費の削減を図ることができる。
【００７０】
ケーシング１０５は、例えば、断熱性の優れた樹脂材料などから構成することが可能である。その他、タンク３０の壁面部３８の熱伝達率よりも小さな熱伝達率を有する材料を適宜選択することが可能である。形状等も図示されたものに限定されず、検知部６０やタンク３０の外壁３９の形状に合わせて変更することが可能である。ケーシング１０５の材質や形状等を選択して、第２調整弁９０を作動させるタイミング、および第２口９２の開閉速度を任意に調整することが可能になっている。
【００７１】
（変形例２）
変形例２にあっては、タンク３０の壁面部３８を樹脂材料によって構成している。このような点において、タンク３０の壁面部３８を金属材料によって構成している上記の実施形態と異なる。なお、上述した実施形態と同様の部材については、その説明を一部省略する。
【００７２】
樹脂材料は、一般的に金属材料よりも断熱性能に優れているため、タンク３０内に保持された被加熱流体ｆ１の保温性が高い。したがって、主加熱部３０によって加熱した被加熱流体ｆ１をより効率的に高温の状態で保持しておくことが可能になる。
【００７３】
壁面部３８の熱伝達率が小さいため、タンク３０内の被加熱流体ｆ１からタンク３０の外壁３９に伝わる熱量が小さくなる。タンク３０の外壁３９に設置された検知部６０に伝達する熱量も小さくなる。このため、低温域ａ１から伝わる熱によってタンク３０の外壁３９の温度が急激に低下する場合においても、検知部６０内の温度の急激な低下が生じることを防止できる。
【００７４】
低温域ａ１が上層側３７に遷移すると、低温域ａ１から検知部６０全体に伝わる熱量が徐々に増加する。これに伴って検知部６０内に封入したガスの液化量が徐々に増加する。したがって、検知部６０が温度境界ｂを検知した時点から比較的長い時間をかけて補助加熱部５０へ導かれる被加熱流体ｆ４の温度を低下させることが可能になる。
【００７５】
このように、タンク３０の壁面部３８を樹脂材料によって構成しているため、補助加熱部５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度を徐々に低下させることが可能になる。プレート１０１を使用する場合と同様の効果を得ることができ、上述した変形例１と同様にプレート１０１を使用する手間を省くことができ、検知部６０の設置作業の作業性の向上や、プレート１０１の作製に要する材料費の削減を図ることができる。
【００７６】
タンク３０の壁面部３８を構成する樹脂材料は特に限定されるものではなく、タンク３０内に加熱した被加熱流体ｆ１を保持する機能を発揮する限りにおいて自由に選択することができる。例えば、壁面部３８が単層構造に形成されたものや、複数の層からなる積層構造に形成されたものを利用することが可能である。また、検知部６０をタンク３０の壁面部３８内に部分的に埋め込んで設置し、樹脂材料を断熱部材として機能させて、変形例１に係るケーシング１０５と同様の機能を壁面部３８に発揮させることも可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１０ 温度調整システム（被加熱流体の温度調整システム）、
２０ 供給部、
３０ タンク、
３１ タンクの入口、
３３ タンクの出口、
３５ タンクの下層側、
３７ タンクの上層側、
３８ 壁面部、
３９ タンクの外壁、
４０ 主加熱部、
５０ 補助加熱部、
５１ 補助加熱部の入口、
５３ 補助加熱部の出口、
６０ 検知部、
６１ 作動流体、
７１ 第１ライン、
７２ 第２ライン、
７３ 第３ライン、
７４ タンク用ライン、
８０ 第１調整弁、
８５ 第１制御部、
９０ 第２調整弁、
９５ 第２制御部、
１０１ プレート、
１０５ ケーシング、
ｆ、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５ 被加熱流体、
ａ１ 低温域、
ａ２ 高温域、
ｂ 温度境界。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱流体の温度調整システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱された高温水をタンク内に保持しつつ、ユーザーの使用に応じてタンクから高温水を排出させて、その高温水と水とを混合調整して提供する給湯システムが広く知られている（特許文献１参照）。このような給湯システムにあっては、一般的に、ユーザーによって給湯温度に設定可能な補助加熱源が設置されており、混合調整された湯水を加温調整して提供している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１０９１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
タンク内の高温水を浴槽や給湯蛇口によって使用すると、使用した相当量の水がタンクの下部から供給される。単位時間当たりに大量の高温水を使用すると、タンク内の下部は比較的温度の低い低温域となり、タンク内の上部は高温水からなる比較的温度の高い高温域となり、両者の間に温度境界が発生する。
【０００５】
一般的に、タンクからの出湯は、高温域であるタンクの上部から供給する。このため、高温水を大量に使用し続けると、温度境界が徐々にタンクの下部からタンクの上部へ遷移する。最終的には、低温域からの出湯を行うことになる。この時、タンクからの出湯温度が急激に変化する湯切れが発生する。上述したように、タンクから出湯した湯は、補助加熱源によって給湯温度に設定するが、湯切れの場合には、出湯温度が急激に変化するため、設定温度に追従できない状態が発生する。また、補助加熱源に要求される加熱出力が大きくなるため、オーバーシュートが発生して、給湯温度よりも高い温度で給湯される虞がある。
【０００６】
このように、湯切れが発生すると、ユーザーが望む給湯温度を安定的に維持することが困難になる。これによって、ユーザーに不快感を与えることになってしまう。このような問題を解決するために、湯切れ時の急激な温度変化に対応することが可能な補助加熱源を利用したり、複雑な回路や制御システムを導入させたりすると、給湯システムを構成するためのコストの大幅な増加を招いてしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、湯切れが発生した場合においても、被加熱流体の温度をユーザーが望む設定温度に追従させることができ、ユーザーが快適に使用することが可能な被加熱流体の温度調整システムを安価に提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の被加熱流体の温度調整システムは、被加熱流体を供給する供給部と、下層側から供給される前記被加熱流体を保持して、上層側から排出するタンクと、前記タンクに供給された前記被加熱流体を加熱する主加熱部と、前記タンクに設置され、前記被加熱流体の供給に伴って前記タンク内の下層側から上層側へ遷移するとともに低温域と高温域とを区分けする温度境界を検知する検知部と、前記タンクから排出された前記被加熱流体を設定温度に加熱する補助加熱部と、前記タンクと前記補助加熱部とを接続して、前記タンクから排出された前記被加熱流体を前記補助加熱部へ導く第１ラインと、前記第１ラインの途上に配置され、前記タンクから排出された前記被加熱流体と前記供給部から供給される被加熱流体とを混合調整して、前記タンクから排出された前記被加熱流体の温度を、前記供給部から供給される前記被加熱流体の温度よりも高く、かつ、前記設定温度よりも低い第１温度に調整する第１調整弁と、前記第１ラインの途上における前記第１調整弁と前記補助加熱部との間に配置され、前記第１温度に調整された前記被加熱流体と前記供給部から供給される被加熱流体とを混合調整して、前記補助加熱部に導かれる被加熱流体の温度を調整する第２調整弁と、前記タンクから排出され前記第１調整弁へ導かれる前記被加熱流体の温度に基づいて前記第１調整弁を作動させる第１制御部と、前記検知部が前記温度境界を検知したときに前記第２調整弁を作動させる第２制御部と、前記供給部と前記第１調整弁とを接続して、前記供給部から前記第１調整弁へ前記被加熱流体を導く第２ラインと、前記供給部と前記第２調整弁とを接続して、前記供給部から前記第２調整弁へ前記被加熱流体を導く第３ラインと、を有している。前記第２制御部は、前記検知部が前記温度境界を検知したときに前記第２調整弁の作動を開始して、前記第１温度に調整された前記被加熱流体と前記第３ラインから導かれる前記被加熱流体とを混合調整する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の被加熱流体の温度調整システムによれば、タンク内に発生した低温域と高温域とを区分けする温度境界を検知して、湯切れが発生する前に補助加熱部に導かれる被加熱流体の温度を徐々に低下させるため、補助加熱部に要求される単位時間当たりの加熱量が急激に変化することがない。このため、湯切れが発生した場合においても、被加熱流体の温度をユーザーが望む設定温度に追従させることができ、ユーザーが快適に使用することができる。複雑な回路や制御システムを導入することなく、好適に設定温度に追従させることができるため、安価に温度制御システムを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る被加熱流体の温度調整システムを簡略化して示す図である。
【図２】第２調整弁による混合調整が行われる状態を示す図である。
【図３】検知部を拡大して示す図である。
【図４】補助加熱部の入口における被加熱流体の温度変化を示す図である。
【図５】補助加熱部の出口における被加熱流体の温度変化を示す図である。
【図６】変形例１に係る検知部を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１２】
図２を参照して、実施形態に係る被加熱流体の温度調整システム１０（以下、単に「温度調整システム」という）は、被加熱流体ｆを供給する供給部２０と、下層側３５から供給される被加熱流体ｆを保持して、上層側３７から排出するタンク３０と、タンク３０に供給された被加熱流体ｆ１を加熱する主加熱部４０と、タンク３０に設置され、被加熱流体ｆの供給に伴ってタンク３０内の下層側３５から上層側３７へ遷移するとともに低温域ａ１と高温域ａ２とを区分けする温度境界ｂを検知する検知部６０と、タンク３０から排出された被加熱流体ｆ４を設定温度に加熱する補助加熱部５０と、タンク３０と補助加熱部５０とを接続して、タンク３０から排出された被加熱流体ｆ２を補助加熱部５０へ導く第１ライン７１と、第１ライン７１の途上に配置され、タンク３０から排出された被加熱流体ｆ２と供給部２０から供給される被加熱流体ｆとを混合調整して、タンク３０から排出された被加熱流体ｆ２の温度を、供給部２０から供給される被加熱流体ｆの温度よりも高く、かつ、設定温度よりも低い第１温度に調整する第１調整弁８０と、第１ライン７１の途上における第１調整弁８０と補助加熱部５０との間に配置され、第１温度に調整された被加熱流体ｆ３と供給部２０から供給される被加熱流体ｆとを混合調整して、補助加熱部５０に導かれる被加熱流体ｆ４の温度を調整する第２調整弁９０と、タンク３０から排出され第１調整弁８０へ導かれる被加熱流体ｆ２の温度に基づいて第１調整弁８０を作動させる第１制御部８５と、検知部６０が温度境界ｂを検知したときに第２調整弁９０を作動させる第２制御部９５と、供給部２０と第１調整弁８０とを接続して、供給部２０から第１調整弁８０へ被加熱流体ｆを導く第２ライン７２と、供給部２０と第２調整弁９０とを接続して、供給部２０から第２調整弁９０へ被加熱流体ｆを導く第３ライン７３と、を有している。第２制御部９５は、検知部６０が温度境界ｂを検知したときに第２調整弁９０の作動を開始して、第１温度に調整された被加熱流体ｆ３と第３ライン７３から導かれる被加熱流体ｆとを混合調整する。
【００１３】
以下、実施形態について詳述する。
【００１４】
図１〜３を参照して、タンク３０は、内部に流体を保持可能に設けられており、円柱形状に近似した縦長の形状を有している。タンク３０には、壁面部３８が金属材料からなる流体保持用の汎用のタンクを利用している。他の材質から構成されるタンクの利用を妨げるものではないが、金属製の汎用のタンクを利用することによって、温度調整システム１０を構成するためのコストの低減を図ることができる。タンク３０には、例えば、湯水を保持することを目的とした貯湯タンクを適用することが可能である。その他にも流体の保持を目的とする種々のタンクを適用するが可能である。
【００１５】
供給部２０から供給された被加熱流体ｆは、タンク３０の下層側３５（図中のタンク下側）に位置する入口３１からタンク３０内部に流れ込む。タンク３０内部に設けられた主加熱部４０は、被加熱流体ｆ１を加熱する。加熱された被加熱流体ｆ１は、タンク３０の上層側３７（図中のタンク上側）に位置する出口３３から排出させ、第１ライン７１を介して補助加熱部５０に流し込む。実施形態において、タンク３０の下層側３５とは、タンク３０内に供給された被加熱流体ｆ１が滞留し始めるタンク３０の下部側であり、タンク３０の上層側３７とは、タンク３０内に供給された被加熱流体ｆ１が排出される出口３３が設けられたタンク３０の上部側のことである。
【００１６】
第１ライン７１には、流体用の配管を利用している。配管には、流体の導流に一般的に利用される鋼管等を適宜選択することができる。第１ライン７１上における第１調整弁８０と第２調整弁９０との間には、被加熱流体ｆ３の逆流を防止するための逆止弁２５を設けている。
【００１７】
主加熱部４０は、タンク３０内に保持された被加熱流体ｆ１を加熱して温度を制御する。主加熱部４０には、流体を加熱するために用いられるヒータを利用することが可能である。ヒータには、例えば、ヒートポンプ式熱交換システムや、ソーラー式熱交換システム、排熱利用式システム等に組み込まれた循環式の熱交換器等を利用することが可能である。タンク３０内に供給された被加熱流体ｆ１は、主加熱部４０によって９０℃程度まで加熱している。タンク３０内が満水状態となった場合には、設定された９０℃を維持するように保温を行う。主加熱部４０が調整する被加熱流体ｆ１の温度は、使用用途に応じて適宜変更することが可能である。
【００１８】
補助加熱部５０は、第１ライン７１を介してタンク３０から導かれる被加熱流体ｆ４を、ユーザーが望む設定温度に加温調整して提供する。補助加熱部５０は、第１ライン７１から導かれた被加熱流体ｆ４の温度を入口温度として検知する。第１ライン７１の途上に配置された第１調整弁８０、および所定の条件で作動する第２調整弁９０によって混合調整された被加熱流体ｆ４が補助加熱部５０の入口５１へ導かれる。補助加熱部５０の入口５１で検知された被加熱流体ｆ４の温度が設定温度よりも低い場合には、設定温度まで加温調整する。加温調整させた被加熱流体ｆ５は、補助加熱部５０の出口５３から排出させて、ユーザーに提供する。補助加熱部５０には、例えば、ユーザーによって直接温度設定が可能な公知の給湯器用ヒータ等を利用することが可能である。
【００１９】
供給部２０は、温度調整システム１０内のタンク３０、第１調整弁８０、および第２調整弁９０のそれぞれに被加熱流体ｆを供給する。被加熱流体ｆには、例えば、常温の上水を利用することが可能である。被加熱流体ｆの種類、および供給時の温度等は、温度調整システム１０の使用目的に応じて適宜変更することが可能であり、特に限定されるものではない。
【００２０】
供給部２０からタンク３０への被加熱流体ｆの供給には、タンク用ライン７４を利用する。タンク用ライン７４は、供給部２０から延びてタンク３０の下端部に接続されている。このため、供給部２０からタンク３０へ被加熱流体ｆを供給すると、タンク３０内の下層側３５から上層側３７へ被加熱流体ｆが徐々に満たされる。
【００２１】
供給部２０から第１調整弁８０への被加熱流体ｆの供給には、タンク用ライン７４から分岐する第２ライン７２を利用する。供給部２０から供給された被加熱流体ｆは、第２ライン７２を介して、第１ライン７１の途上に設けられた第１調整弁８０へ導かれる。第１調整弁８０へ供給する被加熱流体ｆの流量は、第１制御部８５によって制御する。
【００２２】
供給部２０から第２調整弁９０への被加熱流体ｆの供給には、第２ライン７２から分岐する第３ライン７３を利用する。供給部２０から供給された被加熱流体ｆは、第３ライン７３を介して第１調整弁８０と補助加熱部５０との間に設けられた第２調整弁９０へ導かれる。第２調整弁９０へ供給する被加熱流体ｆの流量は、第２制御部９５によって制御する。
【００２３】
第２ライン７２、第３ライン７３、およびタンク用ライン７４には、流体用の配管を利用している。配管には、流体の導流用に一般的に利用される鋼管等を適宜選択することが可能である。
【００２４】
供給部２０は、ユーザーによるタンク３０内の被加熱流体ｆ１の使用に伴って、使用量に応じた量の被加熱流体ｆをタンク３０に随時供給する。主加熱部４０によって９０℃まで加熱した被加熱流体ｆ１を単位時間当たりに大量に使用すると、タンク３０内には９０℃の被加熱流体ｆ１と供給部２０から供給された比較的低温の被加熱流体ｆとによって温度境界ｂが形成される。この温度境界ｂは、下層側３５から供給された被加熱流体ｆによって形成される低温域ａ１と、低温域ａ１よりも上層側３７に位置する加熱された９０℃の被加熱流体ｆ１によって形成される高温域ａ２とを区分けするものである。単位時間当たりにおける被加熱流体の大量の使用が続くと、高温域ａ２の被加熱流体の残量が低下し、低温域ａ１の被加熱流体の量が増加する。温度境界ｂは、下層側３５から徐々に上層側３７へ遷移する。使用がさらに続くと、温度境界ｂがタンク３０の出口まで到達し、タンク３０から排出される被加熱流体ｆ２の温度が急激に低下する湯切れが発生する。湯切れ状態になった場合においても、主加熱部４０による加熱は継続して行われる。単位時間当たりにおける被加熱流体ｆ１の使用量が減少すると、タンク３０内の被加熱流体ｆ１の加熱が進み、タンク内には９０℃の被加熱流体が再び満たされることになる。
【００２５】
タンク３０の外壁３９には、タンク３０内に保持された被加熱流体ｆ１の温度を検知する検知部６０を設置している（図３を参照）。検知部６０には、ガスを封入した感温筒を利用している。検知部６０は、タンク３０内の被加熱流体ｆ１からタンク３０の外壁３９に伝わった熱量を取得する。この熱量に基づいて被加熱流体ｆ１の温度境界ｂを検知する。検知部６０は、温度境界ｂを検知すると、封入したガスを凝縮させて液化させる。この液体は、キャピラリチューブ６３を介して第２制御部９５へ圧送される。第２制御部９５は、検知部６０が温度境界ｂを検知したことをトリガーとして、第２調整弁９０の作動を開始する。検知部６０が検知する温度境界の閾値や、温度境界を形成する低温域の温度、および高温域の温度等は、特に限定されるものではなく、任意の値に設定することが可能である。また、検知部６０として利用される感温筒の外形形状や、内部に封入されるガスの種類等は、特に限定されるものではなく公知のものを適宜利用することが可能である。
【００２６】
第１ライン７１の途上に設けられた第１調整弁８０には、タンク３０の側から見て上流側に位置する第１口８１と、供給部２０から供給された被加熱流体ｆを受け入れる第２口８２と、タンク３０の側から見て第１口８１よりも下流側に位置する第３口８３とを備えた三方弁を利用している。第１調整弁８０は、タンク３０から排出された被加熱流体ｆ２と、供給部２０から供給された被加熱流体ｆとを混合調整して、タンク３０から排出された被加熱流体ｆ２を所定の第１温度に調整する。第１温度に調整した被加熱流体ｆ３は第３口８３から排出させて、第１ライン７１に流し込む。
【００２７】
一般的に、家庭の浴槽等において湯水を使用する場合には、ユーザーは４０〜４３℃程度に温度調整して使用する。温度調整システム１０にあっては、タンク３０において９０℃程度まで被加熱流体ｆ１を加熱させて保持した後、第１調整弁８０によって３５℃程度まで低下させる。最終的に、補助加熱部５０を使用して設定温度である４０〜４３℃程度まで加温調整する。この４０〜４３℃に加温調整した被加熱流体ｆ５をユーザーに提供する。タンク３０から排出した被加熱流体ｆ２の温度を一旦第１温度まで低下させることによって、補助加熱部５０による設定温度への加温調整を行うことが可能になる。このため、第１調整弁８０によって調整される第１温度は、供給部２０から供給される被加熱流体ｆの温度よりも高く、かつ、ユーザーが望む設定温度よりも低い温度に設定している。供給部２０から供給した被加熱流体ｆを混合調整させるため、第１温度が供給部２０から供給される被加熱流体ｆの温度よりも低くなることはない。
【００２８】
第１制御部８５は、被加熱流体ｆ３が第１温度に維持されるように、第１調整弁８０の作動を制御する。第１調整弁８０は、第１口８１から入り込む被加熱流体ｆ２の温度に基づいて、第２口８２の弁の開度を機械的に調整するワックスサーモアクチュエータを備えている。この機構を第１制御部８５として機能させている。タンク３０から導かれた被加熱流体ｆ２の温度が低下すると、第２口８２の開度を絞って、供給部２０からの被加熱流体ｆの供給量を低下させる。タンク３０から導かれた被加熱流体ｆ２の温度が高くなると、第２口８２の開度を大きくして、供給部２０からの被加熱流体ｆの供給量を増加させる。このように、第１制御部８５は、第１口８１から入り込む被加熱流体ｆ２の温度に基づいて、第１温度が維持されるように第１調整弁８０の作動を機械的に制御する。
【００２９】
第１調整弁８０と補助加熱部５０との間に配置された第２調整弁９０には、第１調整弁８０の側から見て上流側に位置する第１口９１と、供給部２０から供給された被加熱流体ｆを受け入れる第２口９２と、第１調整弁８０の側から見て第１口９１よりも下流側に位置する第３口９３とを備えた三方弁を利用している。第１調整弁８０によって第１温度に調整された被加熱流体ｆ３と、供給部２０から供給される被加熱流体ｆとを混合調整する。これによって、補助加熱部５０へ導かれる被加熱流体ｆ４の温度を調整する。第２調整弁９０によって混合調整された被加熱流体ｆ４は、第３口９３から排出させて、第１ライン７１に流し込む。第１ライン７１へ流し込まれた被加熱流体ｆ４は、補助加熱部５０の入口５１へ流れ込む。
【００３０】
第２制御部９５は、検知部６０がタンク３０内の温度境界ｂを検知したときに、第２調整弁９０を作動させる。実施形態にあっては、第２調整弁９０に、検知部６０が検知した熱量に基づいて第２口９２の開度を機械的に制御する温度式制水弁としての機構を付加している。この機構が、第２制御部９５として機能する。
【００３１】
第２調整弁９０は、検知部６０に封入したガスが液化してなる作動流体６１を駆動源として作動する。検知部６０が、低温域ａ１からの熱、すなわち冷熱を取得すると、封入したガスが液化して作動流体６１となる。作動流体６１は、キャピラリチューブ６３を介して第２調整弁９０へ流れ込み、第２口９２の開動作を駆動する。検知部６０が低温域ａ１から取得する冷熱量が増加すると、封入したガスの液化量が増加する。これに伴って第２口９２の開度が大きくなる。供給部２０から供給される被加熱流体ｆの流量が増加し、補助加熱部６０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度が低下する。このように、第２制御部９５は、検知部６０が取得した熱量に基づいて第２調整弁９０の作動を機械的な方式によって制御する。電気的な制御システムによって第２調整弁９０を制御させる構成を付加する場合と比較して、安価に温度制御システム１０を構成することが可能になっている。第１制御部８５とともに、第２制御部９５が簡易な機械式の制御システムによって構成されているため、第１、第２制御部８５、９５および第１、第２調整弁８０、９０を組み合わせたユニットを既存の温度制御システムに簡便かつ安価に組み込むことが可能になっている。
【００３２】
検知部６０が温度境界ｂを検知したときには、タンク３０内に低温域ａ１と高温域ａ２が発生した状態となっている。湯切れが発生すると、加熱された高温域ａ２の被加熱流体に続いて、供給部２０から供給された被加熱流体ｆと同程度の温度を有する低温域ａ１の被加熱流体が排出される。このため、高温域ａ２から低温域ａ１へ変化した被加熱流体ｆ４が第１ライン７１を介して補助加熱部５０へ流れ込み、補助加熱部５０へ流れ込む被加熱流体ｆ４の単位時間当たりの温度変化が大きくなる。これによって、補助加熱部５０に要求される単位時間当たりの加熱量が増加する。このため、従来の温度調整システムにあっては、単位時間当たりに要求される加熱量が急激に変化することによって、補助加熱部による加温調整が追従できず、設定温度よりも低い温度で被加熱流体をユーザーに提供してしまうことがある。また、補助加熱部による急激な加熱によって、設定温度よりも高い温度で被加熱流体を提供してしまうこともある。したがって、湯切れが発生すると、設定温度に調整された被加熱流体を安定的に提供することが困難になる。
【００３３】
これに対して、温度調整システム１０は、検知部６０がタンク３０内の温度境界ｂを検知した時点において、すなわち湯切れが発生する前に第２調整弁９０による被加熱流体ｆの混合調整を開始する。第２調整弁９０は、第１温度に調整された被加熱流体ｆ３の温度を除々に低下させることによって、補助加熱部５０へ流れ込む被加熱流体ｆ４の温度が急激に低下することを防止する。これによって、補助加熱部５０に要求される単位時間当たりの加熱量が急激に変化することを防止して、設定温度に調整された被加熱流体ｆ５を安定的に提供することを可能にする。第２調整弁９０を付加して補助加熱部５０に要求される単位時間当たりの加熱量が急激に変化することを防止しているため、補助加熱部５０自体の応答性等の性能を向上させる必要がなく、補助加熱部５０には従来から利用されているものを適用することができる。したがって、補助加熱部５０に要求される単位時間当たりの加熱量が急激に変化することを防止する機能を安価に付加することができ、温度調整システム１０全体におけるコストの増加を抑制することが可能になる。例えば、タンク径が２８０ｍｍの場合において、ユーザーが１９リットル／ｍｉｎの被加熱流体を使用すると、温度境界ｂは５．２ｍｍ／ｓの速度で遷移する。タンク３０上端から２００ｍｍの位置において温度境界ｂを検知させ、第２調整弁９０による混合調整を開始させた場合、ユーザーが１９リットル／ｍｉｎの被加熱流体を引き続き使用すると、温度境界ｂがタンク３０上端まで遷移するのに３８秒程度かかる。したがって、補助加熱部５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度は、第１調整弁８０によって調整された第１温度から、供給部２０から導かれる被加熱流体ｆの温度まで３８秒の時間をかけて低下することになる。
【００３４】
タンク３０の外壁３９には、タンク３０の上層側３７から下層側３５に向けて漸次的に表面積が大きくなるように形成されたプレート１０１を設置している。プレート１０１には、タンク３０の上層側３７に位置するように検知部６０を取り付けている（図３を参照）。
【００３５】
タンク３０内に保持された被加熱流体ｆ１の低温域ａ１から伝わる熱量に基づいて、機械的に第２調整弁９０の作動を制御する場合には、検知部６０が低温域ａ１から取得する熱量を徐々に増加させることが望ましい。温度境界ｂを検知した時点から第２調整弁９０の第２口９２の開度を徐々に大きくすることが可能になり、補助加熱部５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度を徐々に低下させることが可能になるためである。
【００３６】
タンク３０の外壁３９に設置されたプレート１０１は、タンク３０内に保持された被加熱流体ｆ１から伝わる熱を集熱し、その熱を検知部６０へ伝える。プレート１０１が、タンク３０の上層側３７から下層側３５に向けて漸次的に表面積が大きくなるように形成されているため、下層側３５から上層側３７へ低温域ａ１が遷移すると、これに比例して低温域ａ１からプレート１０１全体へ伝わる冷熱量が徐々に増加する。これによって、プレート１０１から検知部６０へ伝わる冷熱量も徐々に増加する。検知部６０へ伝わる冷熱量の増加に伴って、封入したガスの液化量が増加して、第２調整弁９０の第２口９２の開度が大きくなる。このように、プレート１０１を利用することによって、プレート１０１が取得する熱量に比例させて第２調整弁９０の第２口９２の開度を徐々に大きくさせることが可能となり、補助加熱部５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度を徐々に低下させることができる。プレート１０１には、例えば、ステンレスや、アルミ、銅等の金属製のものを利用することができる。また、これらの材質のものに限定されず、タンク３０の外壁３９から伝わる熱を検知部６０に伝達することが可能な材質のものを適宜選択することが可能である。検知部６０による温度境界ｂの検知、および低温域ａ１からの熱量の検知をより感度良く行わせるために、例えば、図示されるように、プレート１０１において検知部６０が設置された箇所の背面となる位置に、部分的に断熱部材１０３を配置させることが望ましい。
【００３７】
次に、実施形態に係る温度調整システム１０の作用について説明する。
【００３８】
図１を参照して、湯切れが発生していない場合には、第２調整弁９０の第２口９２が全閉状態を維持する。
【００３９】
第１調整弁８０は、タンク３０から排出された被加熱流体ｆ２を、第１温度として設定された３５℃程度に混合調整する。
【００４０】
補助加熱部５０には、３５℃に調整された被加熱流体ｆ４が入口５１から流れ込む。
【００４１】
補助加熱部５０は、３５℃に混合調整された被加熱流体ｆ４を設定温度まで加温調整して、加温調整された被加熱流体ｆ５を出口５２を介してユーザーに提供する。
【００４２】
図２を参照して、ユーザーの使用に伴ってタンク３０内に保持した被加熱流体ｆ１内に低温域ａ１と高温域ａ２が形成されると、検知部６０が温度境界ｂを検知する。検知部６０が温度境界ｂを検知したときに、第２制御部９５は、第２調整弁９０の作動を開始する。
【００４３】
第１調整弁８０は、第２調整弁９０の作動に関わらず、タンク３０から排出された被加熱流体ｆ２が第１温度となるように混合調整を継続して行う。
【００４４】
第２調整弁９０は、第１温度に調整された被加熱流体ｆ３と、供給部２０から供給された被加熱流体ｆとを混合調整する。これによって、補助加熱部５０へ導かれる被加熱流体ｆ４の温度を低下させる。
【００４５】
第２制御部９５は、プレート１０１から検知部６０へ伝わる冷熱量に基づいて、第２調整弁９０の第２口９２の開度を調整する。
【００４６】
プレート１０１が取得する熱量に比例して、第２調整９０による第２口９２の開度が徐々に大きくなる。これに伴って、補助加熱部５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度が徐々に低下する。
【００４７】
ユーザーによる被加熱流体の使用が続くと、温度境界ｂは次第に下層側３５から上層側３７へ遷移する。
【００４８】
温度境界ｂがタンク３０の出口まで到達すると、タンク３０から排出される被加熱流体ｆ２の温度が急激に低下する湯切れが発生する。
【００４９】
図４を参照して、温度調整システム１０による被加熱流体の温度変化を示す。図中において、（イ）は、タンク出口３３における被加熱流体ｆ２の温度変化を示し、（ロ）は、補助加熱部５０の入口５１における被加熱流体ｆ４の温度変化を示し、（ハ）は、供給部２０から供給される被加熱流体ｆの温度変化を示す。温度差（Ｑ）は、第２調整弁９０が作動する前における補助加熱部５０の入口５１における被加熱流体ｆ４の温度と、供給部２０から供給される被加熱流体ｆの温度との温度差を示す。
【００５０】
温度調整システム１０にあっては、検知部６０が温度境界ｂを検知したとき時間（Ｔ１）の時点から第２調整弁９０による混合調整を開始する。補助加熱部５０の入口５１における被加熱流体ｆ４の温度は、徐々に低下し、時間（Ｔ２）において供給部２０から供給される被加熱流体ｆの温度と一致する。
【００５１】
第２調整弁９０による混合調整を行なわない場合、時間（Ｔ３）において湯切れが発生すると、タンクの出口における被加熱流体の温度の低下に伴って、補助加熱部の入口における被加熱流体の温度が時間（Ｔ４）の間に急激に低下する。これによって、補助加熱部に求められる加熱量も時間（Ｔ４）の間に急激に変化する。
【００５２】
温度調整システム１０にあっては、補助加熱部５０の入口５１における被加熱流体ｆ４の温度は、第２調整弁９０による混合調整を行わない場合と比較して、図中に示す時間（Ｔ５）の時間を余分にかけて徐々に低下することになる。第２調整弁９０による混合調整を行わない場合と比較して、補助加熱部５０の入口５１における被加熱流体ｆ４の温度の低下は緩やかになる。したがって、補助加熱部５０による単位時間当たりの加熱量の増加も緩やかに変化する。
【００５３】
図５を参照して、温度調整システム１０による設定温度への追従性を示す。図中において、（ニ）は、温度調整システム１０の補助加熱部５０の出口５３における被加熱流体ｆ５の温度を示し、（ホ）は、第２調整弁９０による混合調整を行わない従来のシステムにおける補助加熱部の出口における被加熱流体の温度変化を示す。なお、（イ）、および（ロ）は、第４図と同様にそれぞれ、タンク３０の出口３３における被加熱流体ｆ２の温度変化、補助加熱部５０の入口５１における被加熱流体ｆ５の温度変化を示す。
【００５４】
温度調整システム１０にあっては、補助加熱部５０の入口５１における被加熱流体ｆ４の温度を比較的長い時間をかけて緩やかに低下させるため、湯切れが発生しても設定温度に追従させて精度よく加温調整を行うことが可能になる。このため、ユーザーが望む設定温度に追従させることができ、設定温度の被加熱流体ｆ５を安定的に提供することが可能になる。ユーザーは、湯切れによる不快さを感じることなく、設定温度に調整された被加熱流体ｆ５を使用し続けることができる。
【００５５】
一方、第２調整弁９０による混合調整を行わずに加温調整を行う場合、補助加熱部に要求される単位時間当たりの加熱量が急激に変化する。設定温度に追従させて加温調整を行うことが困難になるため、図示されるように補助加熱部から提供される被加熱流体の温度が安定しない状態が続き、ユーザーに不快感を与えることになる。
【００５６】
以上のように、温度調整システム１０によれば、タンク３０内に保持された被加熱流体ｆ１の低温域ａ１と高温域ａ２とを区分けする温度境界ｂを検知して、湯切れが発生する前に補助加熱部５０に導かれる被加熱流体ｆ４の温度を徐々に低下させるため、補助加熱部５０に要求される単位時間当たりの加熱量が急激に変化することがない。このため、湯切れが発生した場合においても、被加熱流体ｆ５の温度をユーザーが望む設定温度に追従させることができ、ユーザーが快適に使用することができる。第２調整弁９０を付加した簡易な構成によって設定温度への追従性を維持させることが可能となり、複雑な回路構成や電気的な制御システムを導入する必要がない。したがって、安価に温度調整システム１０を提供することができる。
【００５７】
第２制御部９５は、検知部６０が取得した熱量に基づいて第２調整弁９０の作動を機械的な方式によって制御する。電気的な制御システムによって第２調整弁９０を制御させる構成を付加する場合と比較して、安価に温度制御システム１０を構成することが可能になる。
【００５８】
タンク３０の外壁３９には、タンク３０の上層側３７から下層側３５に向けて漸次的に表面積が大きくなるように形成されたプレート１０１を設置している。プレート１０１を利用することによって、検知部６０が取得する熱量に比例させて第２調整弁９０の第２口９２の開度を調整することができ、温度境界ｂを検知した時点から第２調整弁９０の第２口９２の開度を徐々に大きくすることができる。これによって補助加熱部５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度を徐々に低下させることが可能になる。
【００５９】
タンク３０には、壁面部３８が金属材料からなる流体保持用のタンクを利用している。このため、温度調整システム１０を構成するためのコストを低減することができる。
【００６０】
本実施形態は、適宜改変することが可能である。
【００６１】
実施形態にあっては、第１、第２調整弁８０、９０の作動を機械的に制御しているが、これを電気的な制御システムによって制御させることも可能である。第１、第２調整弁８０、９０の制御システムに要するコストが増加することになるが、補助加熱部５０へ導かれる被加熱流体ｆ４の温度をより精度よく制御することが可能になる。
【００６２】
第１、第２調整弁８０、９０の形態を適宜改変することが可能である。例えば、第１、第２調整弁８０、９０に、流体の温度に基づいて封入したガスを膨張、凝縮させてアクチュエータを駆動する流体駆動式の弁を利用することが可能である。また、例えば、第２調整弁９０に、第１調整弁８０として利用されたワックスサーモアクチュエータを備えた弁を利用することも可能である。このように、第１、第２調整弁８０、９０には、検知した流体の温度に基づいて機械的に弁の作動を制御する公知の形態のものを広く適用することが可能である。
【００６３】
タンク３０の形状や、検知部６０を設置する場所も実施形態において説明したものに限定されるものではない。タンク内において発生した温度境界を検知し、これに基づいて第２調整弁の作動を開始させることが可能な限りにおいて適宜変更することが可能である。例えば、タンク３０の外壁３９の所定の範囲における面積から取得した熱量に基づいて温度境界ｂを検知させる形態とすることも可能である。タンク３０の下層側３５、上層側３７に設置した２点間における温度差に基づいて温度境界ｂを検知させる形態とすることも可能である。
【００６４】
プレート１０１の利用形態についても適宜変更することが可能である。プレート１０１を利用することによって、タンクのより下層側３５から温度境界ｂを検知させることが可能になるため、例えば、温度境界ｂが遷移する速度よりもプレート１０１内部を伝わる熱の速度が速くなるような材質のものをプレート１０１に適用することによって、プレート１０１を利用しない場合と比較して第２調整弁９０を作動させるタイミングを早めることが可能になる。これに伴って、プレート１０１の材質や形状、プレート１０１における検知部６０を設置する位置等を適宜調整することによって、第２調整弁９０を作動させるタイミング、および第２口９２の開閉速度を任意に調整することが可能になっている。
【００６５】
（変形例１）
図６を参照して、変形例１にあっては、タンク３０の壁面部３８の熱伝達率よりも小さな熱伝達率を有する材料からなるケーシング１０５に検知部６０を収納している。このような点において、タンク３０の外壁３９に設置したプレート１０１に検知部６０を取り付けた上記の実施形態と相違している。以下、変形例１について説明する。なお、上述した実施形態と同一の部材については同一の符号を付し、その説明を一部省略する。
【００６６】
検知部６０がケーシング１０５内に収納されているため、タンク３０の外壁３９から検知部６０の内部へ熱が伝わりにくくなる。
【００６７】
検知部６０が温度境界ｂを検知すると、第２調整弁９０の混合調整が開始する。ケーシング１０５の熱伝達率がタンク３０の壁面部３８の熱伝達率よりも小さいため、タンク３０内の被加熱流体ｆ１からタンク３０の外壁３９に伝わる熱量よりも、タンク３０の外壁３９から検知部６０内に伝わる熱量の方が小さくなる。低温域ａ１から伝わる熱によってタンク３０の外壁３９の温度が急激に低下する場合においても、検知部６０内の温度の急激な低下が生じることを防止できる。
【００６８】
下層側３５から上層側３７へ低温域ａ１が遷移すると、これに比例して低温域ａ１からケーシング１０５全体に伝わる熱量が徐々に増加する。検知部６０内に封入したガスの液化量が増加して、第２調整弁９０の第２口９２の開度が徐々に大きくなる。したがって、検知部６０が温度境界ｂを検知した時点から比較的長い時間をかけて補助加熱部５０へ導かれる被加熱流体ｆ４の温度を低下させることが可能になる。
【００６９】
このように、タンク３０の壁面部３８の熱伝達率よりも小さな熱伝達率を有する材料からなるケーシング１０５に検知部６０を収納することによって、補助加熱部５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度を徐々に低下させることが可能になる。プレート１０１を使用することを妨げるものではないが、プレート１０１を使用する場合と同様の効果を得ることができ、プレート１０１を使用する手間を省くことが可能になる。検知部６０の設置作業の作業性の向上や、プレート１０１の作製に要する材料費の削減を図ることができる。
【００７０】
ケーシング１０５は、例えば、断熱性の優れた樹脂材料などから構成することが可能である。その他、タンク３０の壁面部３８の熱伝達率よりも小さな熱伝達率を有する材料を適宜選択することが可能である。形状等も図示されたものに限定されず、検知部６０やタンク３０の外壁３９の形状に合わせて変更することが可能である。ケーシング１０５の材質や形状等を選択して、第２調整弁９０を作動させるタイミング、および第２口９２の開閉速度を任意に調整することが可能になっている。
【００７１】
（変形例２）
変形例２にあっては、タンク３０の壁面部３８を樹脂材料によって構成している。このような点において、タンク３０の壁面部３８を金属材料によって構成している上記の実施形態と異なる。なお、上述した実施形態と同様の部材については、その説明を一部省略する。
【００７２】
樹脂材料は、一般的に金属材料よりも断熱性能に優れているため、タンク３０内に保持された被加熱流体ｆ１の保温性が高い。したがって、主加熱部３０によって加熱した被加熱流体ｆ１をより効率的に高温の状態で保持しておくことが可能になる。
【００７３】
壁面部３８の熱伝達率が小さいため、タンク３０内の被加熱流体ｆ１からタンク３０の外壁３９に伝わる熱量が小さくなる。タンク３０の外壁３９に設置された検知部６０に伝達する熱量も小さくなる。このため、低温域ａ１から伝わる熱によってタンク３０の外壁３９の温度が急激に低下する場合においても、検知部６０内の温度の急激な低下が生じることを防止できる。
【００７４】
低温域ａ１が上層側３７に遷移すると、低温域ａ１から検知部６０全体に伝わる熱量が徐々に増加する。これに伴って検知部６０内に封入したガスの液化量が徐々に増加する。したがって、検知部６０が温度境界ｂを検知した時点から比較的長い時間をかけて補助加熱部５０へ導かれる被加熱流体ｆ４の温度を低下させることが可能になる。
【００７５】
このように、タンク３０の壁面部３８を樹脂材料によって構成しているため、補助加熱部５０へ導かれる被加熱流体ｆ５の温度を徐々に低下させることが可能になる。プレート１０１を使用する場合と同様の効果を得ることができ、上述した変形例１と同様にプレート１０１を使用する手間を省くことができ、検知部６０の設置作業の作業性の向上や、プレート１０１の作製に要する材料費の削減を図ることができる。
【００７６】
タンク３０の壁面部３８を構成する樹脂材料は特に限定されるものではなく、タンク３０内に加熱した被加熱流体ｆ１を保持する機能を発揮する限りにおいて自由に選択することができる。例えば、壁面部３８が単層構造に形成されたものや、複数の層からなる積層構造に形成されたものを利用することが可能である。また、検知部６０をタンク３０の壁面部３８内に部分的に埋め込んで設置し、樹脂材料を断熱部材として機能させて、変形例１に係るケーシング１０５と同様の機能を壁面部３８に発揮させることも可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１０ 温度調整システム（被加熱流体の温度調整システム）、
２０ 供給部、
３０ タンク、
３１ タンクの入口、
３３ タンクの出口、
３５ タンクの下層側、
３７ タンクの上層側、
３８ 壁面部、
３９ タンクの外壁、
４０ 主加熱部、
５０ 補助加熱部、
５１ 補助加熱部の入口、
５３ 補助加熱部の出口、
６０ 検知部、
６１ 作動流体、
７１ 第１ライン、
７２ 第２ライン、
７３ 第３ライン、
７４ タンク用ライン、
８０ 第１調整弁、
８５ 第１制御部、
９０ 第２調整弁、
９５ 第２制御部、
１０１ プレート、
１０５ ケーシング、
ｆ、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５ 被加熱流体、
ａ１ 低温域、
ａ２ 高温域、
ｂ 温度境界。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱流体を供給する供給部と、
下層側から供給される前記被加熱流体を保持して、上層側から排出するタンクと、
前記タンクに供給された前記被加熱流体を加熱する主加熱部と、
前記タンクに設置され、前記被加熱流体の供給に伴って前記タンク内の下層側から上層側へ遷移するとともに低温域と高温域とを区分けする温度境界を検知する検知部と、
前記タンクから排出された前記被加熱流体を設定温度に加熱する補助加熱部と、
前記タンクと前記補助加熱部とを接続して、前記タンクから排出された前記被加熱流体を前記補助加熱部へ導く第１ラインと、
前記第１ラインの途上に配置され、前記タンクから排出された前記被加熱流体と前記供給部から供給される被加熱流体とを混合調整して、前記タンクから排出された前記被加熱流体の温度を、前記供給部から供給される前記被加熱流体の温度よりも高く、かつ、前記設定温度よりも低い第１温度に調整する第１調整弁と、
前記第１ラインの途上における前記第１調整弁と前記補助加熱部との間に配置され、前記第１温度に調整された前記被加熱流体と前記供給部から供給される被加熱流体とを混合調整して、前記補助加熱部に導かれる被加熱流体の温度を調整する第２調整弁と、
前記タンクから排出され前記第１調整弁へ導かれる前記被加熱流体の温度に基づいて前記第１調整弁を作動させる第１制御部と、
前記検知部が前記温度境界を検知したときに前記第２調整弁を作動させる第２制御部と、
前記供給部と前記第１調整弁とを接続して、前記供給部から前記第１調整弁へ前記被加熱流体を導く第２ラインと、
前記供給部と前記第２調整弁とを接続して、前記供給部から前記第２調整弁へ前記被加熱流体を導く第３ラインと、を有し、
前記第２制御部は、前記検知部が前記温度境界を検知したときに前記第２調整弁の作動を開始して、前記第１温度に調整された前記被加熱流体と前記第３ラインから導かれる前記被加熱流体とを混合調整する、被加熱流体の温度調整システム。
【請求項２】
前記第２制御部は、前記検知部が取得した熱量に基づいて前記第２調整弁を機械的に制御する、請求項１に記載の被加熱流体の温度調整システム。
【請求項３】
前記タンクの外壁に設置され、前記タンクの前記上層側から前記下層側に向けて漸次的に表面積が大きくなるように形成されたプレートをさらに有し、
前記検知部が、前記タンクの上層側に位置するように前記プレートを介して前記タンクの外壁に設置された請求項２に記載の被加熱流体の温度調整システム。
【請求項４】
前記検知部が、前記タンクの壁面部の熱伝達率よりも小さな熱伝達率を有する材料からなるケーシングに収納された請求項２または請求項３に記載の被加熱流体の温度調整システム。
【請求項５】
前記タンクの壁面部が金属材料からなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の被加熱流体の温度調整システム。
【請求項６】
前記タンクの壁面部が樹脂材料からなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の被加熱流体の温度調整システム。
【請求項１】
被加熱流体を供給する供給部と、
下層側から供給される前記被加熱流体を保持して、上層側から排出するタンクと、
前記タンクに供給された前記被加熱流体を加熱する主加熱部と、
前記タンクに設置され、前記被加熱流体の供給に伴って前記タンク内の下層側から上層側へ遷移するとともに低温域と高温域とを区分けする温度境界を検知する検知部と、
前記タンクから排出された前記被加熱流体を設定温度に加熱する補助加熱部と、
前記タンクと前記補助加熱部とを接続して、前記タンクから排出された前記被加熱流体を前記補助加熱部へ導く第１ラインと、
前記第１ラインの途上に配置され、前記タンクから排出された前記被加熱流体と前記供給部から供給される被加熱流体とを混合調整して、前記タンクから排出された前記被加熱流体の温度を、前記供給部から供給される前記被加熱流体の温度よりも高く、かつ、前記設定温度よりも低い第１温度に調整する第１調整弁と、
前記第１ラインの途上における前記第１調整弁と前記補助加熱部との間に配置され、前記第１温度に調整された前記被加熱流体と前記供給部から供給される被加熱流体とを混合調整して、前記補助加熱部に導かれる被加熱流体の温度を調整する第２調整弁と、
前記タンクから排出され前記第１調整弁へ導かれる前記被加熱流体の温度に基づいて前記第１調整弁を作動させる第１制御部と、
前記検知部が前記温度境界を検知したときに前記第２調整弁を作動させる第２制御部と、
前記供給部と前記第１調整弁とを接続して、前記供給部から前記第１調整弁へ前記被加熱流体を導く第２ラインと、
前記供給部と前記第２調整弁とを接続して、前記供給部から前記第２調整弁へ前記被加熱流体を導く第３ラインと、を有し、
前記第２制御部は、前記検知部が前記温度境界を検知したときに前記第２調整弁の作動を開始して、前記第１温度に調整された前記被加熱流体と前記第３ラインから導かれる前記被加熱流体とを混合調整する、被加熱流体の温度調整システム。
【請求項２】
前記第２制御部は、前記検知部が取得した熱量に基づいて前記第２調整弁を機械的に制御する、請求項１に記載の被加熱流体の温度調整システム。
【請求項３】
前記タンクの外壁に設置され、前記タンクの前記上層側から前記下層側に向けて漸次的に表面積が大きくなるように形成されたプレートをさらに有し、
前記検知部が、前記タンクの上層側に位置するように前記プレートを介して前記タンクの外壁に設置された請求項２に記載の被加熱流体の温度調整システム。
【請求項４】
前記検知部が、前記タンクの壁面部の熱伝達率よりも小さな熱伝達率を有する材料からなるケーシングに収納された請求項２または請求項３に記載の被加熱流体の温度調整システム。
【請求項５】
前記タンクの壁面部が金属材料からなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の被加熱流体の温度調整システム。
【請求項６】
前記タンクの壁面部が樹脂材料からなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の被加熱流体の温度調整システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１１２２５５（Ｐ２０１１−１１２２５５Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６７７５２（Ｐ２００９−２６７７５２）
【出願日】平成２１年１１月２５日（２００９．１１．２５）
【出願人】（０００１３４９０３）株式会社ニシヤマ (33)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２５日（２００９．１１．２５）
【出願人】（０００１３４９０３）株式会社ニシヤマ (33)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]