(57)【要約】  本発明は、ボイラ（熱水タンク）のタンク（２）に収容された二次流体のための熱交換および熱成層システム（１）に関し、前記タンク（２）は上部および下部を有しており、当該システム（１）は、前記二次流体の流れのための二次回路（１１）を備え、該二次回路（１１）は、前記タンク（２）の上部および下部に流体接続するように構成され、当該システム（１）は、前記二次回路（１１）に作用して前記二次流体を前記タンク（２）の下部から前記二次回路（１１）を通って前記タンク（２）の上部へと循環させるように構成された循環ポンプ（１９）と、前記二次回路（１１）の一部分（１８）に作用して前記二次流体を前記タンク（２）の上部へと導入される前に加熱するように構成された熱交換器（７）と、前記二次回路（１１）に作用して前記タンク（２）の内部の前記二次流体の熱成層を保つために前記二次回路（１１）を通る前記二次流体の温度および流量を前記熱交換器（７）との熱交換に応じて調整するように構成されたサーモスタット弁（５）とを更に備える。当該システムは、前記サーモスタット弁（５）が、使用時に、該サーモスタット弁（５）に対応する二次流体の温度（Ｔｃ）が第１の予め設定された温度（Ｔ１）以下である場合には、前記タンク（２）の下部からの前記二次流体の流れまたは流量を妨げることで、前記二次流体の加熱のために前記二次回路（１１）を残りの二次流体が循環することを可能にし、該サーモスタット弁（５）に対応する二次流体の温度（Ｔｃ）が前記第１の予め設定された温度（Ｔ１）よりも高い場合には、前記タンク（２）の内部の前記二次流体の熱成層を保つべく前記タンク（２）の上部に前記二次流体を導入するように二次流体の温度（Ｔｃ）と予め設定された温度（Ｔ１）との間の差に比例したやり方で該サーモスタット弁（５）を通る前記二次流体の流量を変化させるように構成されている。更に本発明は、前記システムを備えるボイラ（熱水タンク）に関する。【選択図】図１
2019500568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ（熱水タンク）のタンク（２）に収容された二次流体のための熱交換および熱成層システム（１）であって、前記タンク（２）は上部および下部を有しており、
当該システム（１）は、前記二次流体の流れのための二次回路（１１）を備え、前記二次回路（１１）は、前記タンク（２）の前記上部および下部に流体連通するように構成され、
当該システム（１）は更に、前記二次回路（１１）に作用して、前記二次流体を前記タンク（２）の下部から前記二次回路（１１）を通って前記タンク（２）の上部へと循環させるように構成された循環ポンプ（１９）と、前記二次回路（１１）の一部分（１８）に作用して、前記二次流体を前記タンク（２）の上部へと導入される前に加熱するように構成された熱交換器（７）と、前記二次回路（１１）に作用して、使用時に前記タンク（２）の内部の前記二次流体の熱成層を保つために前記二次回路（１１）を通る前記二次流体の温度および流量を前記熱交換器（７）との熱交換に応じて調整するように構成されたサーモスタット弁（５）と、を備えており、
前記サーモスタット弁（５）は、使用時において、
前記サーモスタット弁（５）に対応する前記二次流体の温度（ＴＣ）が第１の予め設定された温度（Ｔ１）以下である場合には、前記タンク（２）の下部からの前記二次流体の流れまたは流量を妨げることで、前記二次流体の加熱のために前記二次回路（１１）を残りの二次流体が循環することを許容し、
前記サーモスタット弁（５）に対応する前記二次流体の温度（ＴＣ）が前記第１の予め設定された温度（Ｔ１）よりも高い場合には、前記タンク（２）の内部の前記二次流体の熱成層を保つべく前記タンク（２）の上部に前記二次流体を導入するように前記二次流体の温度（ＴＣ）と前記予め設定された温度（Ｔ１）との間の差に比例したやり方で前記サーモスタット弁（５）を通る前記二次流体の流量を変化させる、
ように構成されている、ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記サーモスタット弁（５）は、第１の入口開口すなわち高温入口開口（３）と、第２の入口開口すなわち低温入口開口（４）と、出口開口（６）とを有し、
前記二次回路（１１）は、前記タンク（２）の下部に流体接続して、前記タンク（２）から前記二次流体を取り入れるように構成された第１の開口すなわち下側開口（１４）と、前記タンク（２）の上部に流体接続して、前記タンク（２）に前記二次流体を導入するように構成された第２の開口すなわち上側開口（１５）とを有し、
前記二次回路（１１）は更に、前記二次流体を加熱するための前記熱交換器（７）に対応した第１の部分すなわち熱交換部分（１８）と、前記下側開口（１４）を前記サーモスタット弁（５）の前記第２の入口開口（４）に流体接続させることができる第２の部分（１２）と、前記サーモスタット弁（５）の前記出口開口（６）と前記二次回路（１１）の前記第１の部分（１８）とを流体接続させることができる第３の部分（１６）と、前記第１の部分（１８）を前記サーモスタット弁（５）の前記高温入口開口（３）および前記上側開口（１５）の両方に流体接続させることができる第４の部分（１７）と、を備え、
当該システム（１）は、使用時に、前記サーモスタット弁（５）が前記タンク（２）の内部の前記二次流体の熱成層を保つべく前記第１の入口開口（３）に対応する前記二次流体の温度（ＴＣ）に応じて前記第２の入口開口（４）を開き、または部分的もしくは完全に閉じることによって前記二次流体の温度および流量を調整するように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記サーモスタット弁（５）は、使用時において、
前記サーモスタット弁（５）の前記高温入口開口（３）に対応する前記二次流体の温度（ＴＣ）が第１の予め設定された温度（Ｔ１）以下である場合には、前記第２の入口開口（４）を閉じ、あるいは閉じた状態に保ち、前記下側開口（１４）からの前記二次流体の流れまたは流量を妨げることで、前記二次流体が前記二次回路（１１）の内部の前記二次流体の加熱のために前記二次回路（１１）の前記第３の部分（１６）、前記第１の部分（１８）、および前記第４の部分（１７）の間を流れることを許容し、
前記サーモスタット弁（５）の前記高温入口開口（３）に対応する前記二次流体の温度（ＴＣ）が前記予め設定された温度（Ｔ１）よりも高い場合には、前記タンク（２）の内部の熱成層のために前記第２の開口（１５）に前記加熱された二次流体を導入するように、前記第２の入口開口（４）を開き、あるいは部分的または完全に開いた状態に保ち、前記高温入口開口（３）に対応する前記二次流体の温度（ＴＣ）と前記予め設定された温度（Ｔ１）との間の差に比例したやり方で前記第２の入口開口（４）を通る前記二次流体の流量を変化させる、
ように構成されている、ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記熱交換器（７）は、例えばヒートポンプなどの外部の加熱手段によって加熱された一次熱運搬流体の流れのための一次回路（１０）を備えており、前記一次回路（１０）は、前記二次流体を加熱するために前記熱交換器（７）に対応する前記二次回路（１１）の前記熱交換部分（１８）に直接的または間接的に熱接触している、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記循環ポンプ（１９）は、前記二次回路（１１）の前記第２の部分（１２）および／または前記第４の部分（１７）から前記二次流体を取り入れるために前記二次回路（１１）の前記第３の部分（１６）に対応して配置されている、ことを特徴とする請求項３に従属するときの請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記タンク（２）の所定のレベルにおいて第２の予め設定された温度（Ｔ２）に達するときに前記熱交換器（７）に対応する前記二次流体の加熱を中断させるために、前記タンク（２）の１つまたは複数の高さレベルにおいて検出される温度に従って前記第二次回路（１１）内の前記二次流体の温度を調整するシステムを更に備える、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記調整システムは、前記タンク（２）の１つまたは複数のレベルに配置され、前記タンク（２）のそれぞれのレベルにおける前記二次流体の温度を検出することができる例えばプローブなどの検出手段を備える、ことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記二次回路（１１）の前記第２の部分（１２）は、前記タンク（２）の内部に挿入されるように構成され、あるいは前記タンク（２）の外側に配置されるように構成されている、ことを特徴とする請求項２に従属するときの請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記サーモスタット弁（５）は、前記循環ポンプ（１９）に直接接続されている、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム（１）。
【請求項１０】
下部および上部を有するタンク（２）と、請求項１〜９のいずれか一項に記載の熱交換および熱成層システム（１）とを備えるボイラ（熱水タンク）。
【請求項１１】
前記タンク（２）は密閉容器型であることを特徴とする、請求項１０に記載のボイラ（熱水タンク）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯蔵タンク内の加熱されるべき流体、特には清浄水のための熱交換および熱成層システム（Thermal exchange and thermal stratification system）に関する。さらに本発明は、このシステムを備えたボイラ（熱水タンク）に関する。
【０００２】
より具体的には、本発明は、タンクの内部にこのタンクの外部の一次流体との熱交換の後の加熱された二次流体を導入できるようにする熱成層システムに関する。そのような導入は、混合を生じさせず、タンクの内部の二次流体の熱成層を維持するような流量および温度で生じる。
【背景技術】
【０００３】
熱成層とは、例えばタンクなどの容器の内部において温度を底部から上部へと高くなるように、かつ上方の高温部分と下方の低温部分との間の大きな温度勾配を有するように「層状に」する流体の自然な傾向を意味する。
【０００４】
熱成層を維持するために、タンクへと導入される流体が異なる温度を有することを防止することで、タンク自身の内部で混合および乱流を発生させてその効率が損なわれることを防止することが、試みられている。
【０００５】
本発明は、加熱されるべき流体を収容するタンクが常に圧力下にある密閉容器加熱システムの分野に含まれる。
【０００６】
現在の技術水準（従来技術）のもとで、密閉容器タンクに収容された流体の熱成層システムであって、該タンクの内部での混合および乱流を回避するためにタンク内にすでに含まれる流体と同じ温度を呈するようにタンクの異なる高さに加熱された流体を導入することを目指して構成された配管および熱交換器を使用する熱成層システムが存在する。
【０００７】
しかしながら、このような公知のシステムは、熱成層を維持するために前記タンクの内部の前記流体の入口を調節するためのシステムを必要とし、なぜならば、前記流体は、前記熱交換の結果として、調節されないならば熱成層の維持を不可能にする流量および温度の異なる条件および変動の下にある可能性があるからである。したがって、当該技術水準において、これらの公知のシステムは、適切に設計された熱交換システムならびにタンクの外部または内部の配管および回路を必要とする。なお、本発明の技術的解決策に対して最も関連性のある文書とみなされるＥＰ  ２８７３９３３  Ａ１（特許文献１）が、本特許出願の請求項１の前文（おいて書き）に記載の技術的解決策を開示する。また、ＥＰ  ２８４８８７５  Ａ１（特許文献２）も、本出願の請求項１の前文（おいて書き）に記載の技術的解決策を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２８７３９３３号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第２８４８８７５号明細書
【発明の概要】
【０００９】
本発明の目的は、ボイラータンク（熱水タンク）または既存の熱交換システムに容易に適用することができ、タンク内に含まれる流体の最適な熱成層を保証する熱交換および成層システムを得るために、公知の技術の問題を解決することである。
【００１０】
本発明の目的は、ボイラ（熱水タンク）のタンクに収容された二次流体のための熱交換および熱成層システムであり、前記タンクは、上部および下部を有し、当該システムは、二次流体の流れのための二次回路を備え、該二次回路は、前記タンクの上部および下部に流体連通するように構成され、当該システムは、前記二次回路に作用して、前記二次流体を前記タンクの下部から前記二次回路を通って前記タンクの上部へと循環させるように構成された循環ポンプと、前記二次回路の一部分に作用して、前記二次流体を前記タンクの上部へと導入される前に加熱するように構成された熱交換器と、前記二次回路に作用して、使用時に前記タンクの内部の二次流体の熱成層を保つために前記二次回路を通る前記二次流体の温度および流量を前記熱交換器との熱交換に応じて調整するように構成されたサーモスタット弁とをさらに備え、当該システムは、前記サーモスタット弁が、使用時に、該サーモスタット弁に対応する二次流体の温度が第１の予め設定された温度以下である場合には、前記タンクの下部からの前記二次流体の流れまたは流量を妨げることで、前記二次流体の加熱のために前記二次回路を残りの二次流体が循環することを可能にし、該サーモスタット弁に対応する二次流体の温度が前記第１の予め設定された温度よりも高い場合には、前記タンクの内部の前記二次流体の熱成層を保つべく前記タンクの上部に前記二次流体を導入するように二次流体の温度と予め設定された温度との間の差に比例したやり方で該サーモスタット弁を通る前記二次流体の流量を変化させるように構成されている、ことを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明によれば、前記サーモスタット弁は、第１の入口開口または高温入口開口と、第２の入口開口または低温入口開口と、出口開口とを有し、前記二次回路は、タンクの下部に流体接続して、前記タンクから二次流体を取り入れるように構成された第１の開口または下側開口と、タンクの上部に流体接続して、タンクに二次流体を導入するように構成された第２の開口または上側開口とを有し、前記二次回路は、前記二次流体を加熱するための前記熱交換器に対応した第１の部分または熱交換部分と、前記下側開口を前記サーモスタット弁の前記第２の入口開口に流体接続させることができる第２の部分と、前記サーモスタット弁の前記出口開口と二次回路の前記第１の部分とを流体接続させることができる第３の部分と、前記第１の部分を前記サーモスタット弁の前記高温入口開口および前記上側開口の両方に流体接続させることができる第４の部分とをさらに備え、当該システムは、使用時に前記サーモスタット弁が前記タンクの内部の二次流体の熱成層を保つべく前記第１の入口開口に対応する前記二次流体の温度に応じて前記第２の入口開口を開き／部分的または完全に閉じることによって前記二次流体の温度および／または流量を調整するように、構成される。
【００１２】
特に、本発明によれば、前記サーモスタット弁は、使用時に、該サーモスタット弁の高温入口開口に対応する二次流体の温度が第１の予め設定された温度以下である場合には、前記第２の入口開口を閉じ、あるいは閉じた状態に保ち、下側開口からの前記二次流体の流れまたは流量を妨げることで、二次流体が前記二次回路における前記二次流体の加熱のために二次回路の第３、第１、および第４の部分の間を流れることを可能にし、該サーモスタット弁の高温入口開口に対応する二次流体の温度が前記予め設定された温度よりも高い場合には、前記タンクの内部の熱成層のために前記第２の開口に前記加熱された二次流体を導入するように、前記第２の入口開口を開き、あるいは部分的または完全に開いた状態に保ち、高温入口開口に対応する二次流体の温度と予め設定された温度との間の差に比例したやり方で前記第２の入口開口を通る前記二次流体の流量を変化させるように構成される。
【００１３】
常に、本発明によれば、前記熱交換器は、例えばヒートポンプなどの外部の加熱手段によって加熱された一次熱運搬流体の流れのための一次回路を備え、該一次回路は、前記二次流体を加熱するために前記熱交換器に対応する前記二次回路の前記熱交換部分に直接的または間接的に熱接触する。
【００１４】
好ましくは、本発明によれば、前記循環ポンプは、二次回路の第２の部分および／または第４の部分から二次流体を取り入れるために二次回路の第３の部分に対応して配置される。
【００１５】
さらに、本発明によれば、当該システムは、前記タンクの所定のレベルにおいて第２の予め設定された温度に達するときに前記熱交換器に対応する前記二次流体の加熱を中断させるために、前記タンクの１つまたは複数の高さレベルにおいて検出される温度に従って前記第二次回路内の前記二次流体の温度を調整するシステムをさらに備えることができる。
【００１６】
特には、本発明によれば、前記調整システムは、前記タンクの１つまたは複数のレベルに配置され、前記タンクのそれぞれのレベルにおける前記二次流体の温度を検出することができる、例えばプローブなどの検出手段を備える。
【００１７】
さらに、本発明によれば、二次回路の前記第２の部分は、前記タンクの内部に挿入されるように構成され、あるいは前記タンクの外側に配置されるように構成される。
【００１８】
好ましくは、本発明によれば、前記サーモスタット弁は、前記循環ポンプに直接接続される。
【００１９】
さらに、本発明の目的は、下部および上部を有するタンクと、従前のクレームのいずれか一項に従う熱交換および熱成層システムとを備えるボイラ（熱水タンク）である。
【００２０】
最後に、本発明によれば、前記タンクは密閉容器型である。
【００２１】
次に、本発明を、限定の目的ではなく例示の目的で、添付の図面の図を特に参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に従うタンクのための熱交換および成層システムの水力系統図を示している。
【図２】ボイラ（熱水タンク）に適用された本発明に従う熱交換および成層システムの第１の実施形態の斜視図を示している。
【図３】図２の熱交換システムの上面図を示している。
【図４】本発明に従う熱交換および成層システムの第２の実施形態の斜視図を示している。
【図５】図５の５ａ〜５ｆは、先行技術による熱交換システムによる加熱後のタンク内部への流体の導入について、連続する異なる時間段階におけるサーモグラフィックビジョンでの正面図を示している。
【図６】図６の６ａ〜６ｆは、本発明による熱交換システムによる加熱後のタンク内部への流体の導入について、連続する異なる時間段階におけるサーモグラフィックビジョンでの正面図を示している。
【図７】先行技術による前記熱交換システムによって加熱された二次流体の、時間の関数としての温度変化の第１のグラフを示している。
【図８】公知の技術による前記熱交換システムと同じ条件下での熱交換によって加熱され、本発明による前記熱交換システムおよび熱成層システムによってタンクに入力された二次流体の、時間の関数としての温度変化の第２のグラフを示している。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１〜図３を参照すると、参照番号１によって示されている本発明に従う熱交換および成層システムを見て取ることができる。前記システム１は、例えば清浄水などの加熱されるべき流体を収容する密閉容器型ボイラ（熱水タンク）内の貯蔵タンク２に適用されるように構成されている。特定の実施形態において、加熱されるべき流体は二次流体であり、この二次流体は、一次流体として知られる更なる熱伝達流体との熱交換によって加熱される。
【００２４】
本発明による熱交換および成層システム１は、例えば加熱ポンプまたは他の加熱システムによって加熱された一次熱伝達媒体が流れる一次回路１０を備える熱交換器７を提供する。前記一次流体は、水であり、例えば家屋の暖房を目的としている。他の実施形態において、前記熱交換器７は、二次流体のための他の加熱システムを提供することができる。さらに、システム１は、加熱されるべき流体即ち二次流体を流すための二次回路１１を提供し、二次回路１１は、前記二次流体を加熱するために前記熱交換器７に対応して前記一次回路１０に直接的または間接的に熱接触した第１の部分１８を有している。前記二次回路１１は、前記タンク２の下部へと接続された下部開口１４と、前記タンク２の上部へと接続された上部開口１５とを、流体連通させるように構成されている。前記二次回路１１に対応して、二次回路１１において二次流体を循環させることができる循環ポンプ１９が設けられている。
【００２５】
さらに、本発明に従うシステム１は、使用時に前記タンク２の内部の二次流体の熱成層を維持するために前記二次回路１１を通る前記流体の温度および流量を前記熱交換器７との熱交換の関数として調節するように前記二次回路１１に対して作用するために適したサーモスタット混合弁５を提供する。
【００２６】
特定の実施形態において、サーモスタット弁５は、第１のデリバリ開口または高温開口３と、第２のデリバリ開口または低温開口４と、出口開口６とを有する。
【００２７】
前記二次回路１１は、前記タンク２の下部へと接続された前記下部開口１４を前記混合弁５の前記第２のデリバリ開口４に流体連通させることができる第２の部分１２を有する。さらに、前記二次回路１１は、前記混合弁５の前記出口流６と第１の部分１８との流体連通を可能にする第３の部分１６と、前記混合弁３の前記高温流の前記第１の部分１８および前記タンク２の上部に接続された前記上部開口１５との流体連通を可能にする第４の部分１７とを有する。
【００２８】
特には、循環ポンプ１９は、好ましくは、第１の開口１４から加熱されるべき流体を吸い出すために二次回路１１の第３の部分１６に対応して配置され、さらには／あるいは二次回路１１の第４の部分１７に対応して配置される。
【００２９】
本発明の熱交換システム１は、前記混合弁５の高温出口３における二次流体の温度ＴＣが、前記サーモスタット混合弁５の出口開口６に対応する流体温度ＴＵの第１の設定温度Ｔ１以下である場合に、前記混合弁５が、前記第２のデリバリ開口４を閉じ、あるいは閉じた状態に保ち、タンク２の下部に接続された下部開口１４およびタンク２の上部に接続された上部開口１５を通る低温の前記二次流体の流れ、すなわち流量を妨げるようなやり方にて構成される。この状態において、二次流体は、熱交換器７とサーモスタット混合弁５との間だけを循環し、すべてが高温出口３を通り過ぎて出口開口６へと流れ、したがって前記タンク２への流れまたは流量ならびに前記タンク２からの流れまたは流量は存在しない。
【００３０】
熱交換の結果として、高温開口３の温度ＴＣが前記第１の温度Ｔ１を越えると、前記サーモスタット混合弁５は、高温開口３の温度ＴＣと出口開口６における流体の温度ＴＵの設定温度Ｔ１との間の差に比例したやり方で流れの流量を変えることによって、低温開口４を部分的または完全に開く。
【００３１】
上記の結果として、上述した動作に基づくサーモスタット混合弁５の出口６の温度ＴＵの設定温度Ｔ１以上である高温開口３の温度ＴＣで前記上部開口１５を通る前記タンク２の前記二次流体の導入を含む前記下部開口１４および上部開口１５を通る流れまたは流量が存在し、流れまたは流量は、前記二次流体の前記一次流体との熱交換を得るために使用される開口６における全流れの一部であり、前記温度ＴＣと前記設定温度Ｔ１との間の差に比例する。
【００３２】
このようにして、本発明によれば、適切な温度Ｔ１をサーモスタット混合弁５の出口６の温度ＴＵとして設定することにより、設定温度Ｔ１以上の望まれる温度で、前記二次流体および一次流体の温度、流れまたは流量、ならびに条件に関係なく、すなわち一次流体および二次流体の温度および／または流量の変化などの前記熱交換の実行の条件にかかわらずに、タンクの熱成層に影響を及ぼさないようなやり方でサーモスタット混合弁５によって自動的かつ同時に設定される流れまたは流量にて、前記タンク２の上部において前記二次流体を導入することによって得られる。
【００３３】
したがって、本発明に従うシステムは、変化しうる条件ならびに制御されない流量および温度のもとでの一次流体を用いるあらゆる一般的な熱交換システムによって加熱される二次流体のタンクへの流入時の流れおよび温度を、この流入においても前記タンクの内部の熱成層が失われないように調整するためのシステムの提供を好都合に可能にする。
【００３４】
図５（５ａ〜５ｆ）を図６（６ａ〜６ｆ）と比較して次の点に注目すべきである、即ち、本発明に従う前記熱成層システムが存在しない場合には、前記一次流体との前記熱交換から直接もたらされ、前記熱交換から由来する本発明によるシステム１のサーモスタット混合弁５による調整が行われていない温度ならびに流れまたは流量にて開口１５を通ってタンク２の上部へと導入される二次流体は、タンクの内部で混合を生じさせ、熱成層を可能にしない（ことに注目すべきである）。
【００３５】
図７および図８のグラフの比較から見て取ることができるとおり、本発明による熱交換および成層交換システムにおいては、高温開口３の温度ＴＣが、先行技術（図７）による同じ熱交換システムにおける同じ温度ＴＣと比べてはるかに迅速に上昇（図８）し、これは、タンク内に位置する流体の加熱がより迅速であることを示している。
【００３６】
さらに、本発明による熱交換および熱成層システムにおいては、前記温度ＴＣ（図８）が、一次流体のデリバリ温度（配送温度）Ｔ１  ＦＬ１および戻り温度Ｔ２  ＦＬ１の間に常に含まれる一方で、前記熱成層システムを持たない同じ条件下の先行技術による熱交換システム（図７）においては、前記温度ＴＣが、一次流体の戻り温度Ｔ２  ＦＬ１にほぼ一致しており、本発明による熱および成層交換システム（図８）においては、前記二次流体が同じ条件下でより高い温度に達し、すなわち熱交換がより効率的であることを示している。
【００３７】
さらに、図７および図８のグラフの比較から、本発明による熱交換および熱成層システム（図８）においては、タンクの下部で検出される温度Ｔｓｂが、タンクの上部で検出される温度Ｔｓａにかなり遅れて上昇しており、Ｔｓｂが上昇を開始しないまでの第１の期間の全体にわたって、タンクの上部と下部との間の大きな温度勾配が維持され、完璧な熱成層が存在することを示していることに、注目することができる。反対に、前記熱成層システムを備えていない先行技術による熱交換システム（図７）においては、前記温度ＴｓａおよびＴｓｂが同時に上昇し、タンクの上部と下部との間の温度勾配が小さいままであり、良好な熱成層が存在していないことを示し、図５（５ａ〜５ｆ）と図６（６ａ〜６ｆ）との比較によって証明された上述の内容を裏付けている。
【００３８】
好ましくは、本発明による熱交換及び成層システムは、前記タンクの複数の位置に設けられたプローブなどの検出手段によって検出される温度の関数として前記二次流体の前記一次流体との熱交換を調整および制御するシステムを更に備えることができ、特定のプローブの位置に対応する前記タンクの所与のレベル（高さ）において所望の温度に達するように前記熱交換を停止させ、前記タンク内の熱成層によって、前記プローブの前記レベル（高さ）の下方の前記流体の加熱を不要にできる。
【００３９】
特に、調節および制御システムは、前記タンクの１つまたは複数の設定レベルに対応して第２の設定温度Ｔ２に達すると、電子式、電気機械式、または熱機械式アクチュエータによって前記熱交換を停止させることができる。
【００４０】
図４の本発明に従う熱交換および熱成層システム１の実施形態は、次の点（事実）ですでに述べたシステムから相違する、即ち、製造をより容易にすべく二次回路１１の前記第２の部分１２が前記タンクの２の外側に位置する代わりに前記タンク２の内部に挿入されて（いるという点で相違して）おり、下部開口１４を混合弁５のデリバリ開口４に接続する前記第２の部分１２を実現するために、配管をタンクの外側を通るように適切に整列させる必要がない。タンク２を通過（貫通）する前記第２の部分１２は、いかなる場合も、全体としての製品の最大寸法の範囲内にとどまったまま、検査および交換のためにアクセス可能である。
【００４１】
さらに、図４の実施形態においては、混合弁５が循環ポンプ１９に直接接続されているため、全体の寸法が小さくなり、継手が最適化される。
【００４２】
以上、本発明の好ましい実施形態および変形を提案したが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲によって定められるとおりの関連範囲から逸脱することなく修正および変更を導入できることを、理解すべきである。
【符号の説明】
【００４３】
１  熱交換および成層システム
２  貯蔵タンク
５  サーモスタット混合弁
７  熱交換器
１０  一次回路
１１  二次回路
１９  循環ポンプ
【図１】
2019500568.tif 000003
【図２】
2019500568.tif 000004
【図３】
2019500568.tif 000005
【図４】
2019500568.tif 000006
【図５】
2019500568.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年8月16日(2018.8.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱水タンクのタンク（２）に収容された二次流体のための熱交換および熱成層システム（１）であって、前記タンク（２）は上部および下部を有しており、
当該システム（１）は、前記二次流体の流れのための二次回路（１１）を備え、前記二次回路（１１）は、前記タンク（２）の前記上部および下部に流体連通するように構成され、
当該システム（１）は更に、前記二次回路（１１）に作用して、前記二次流体を前記タンク（２）の下部から前記二次回路（１１）を通って前記タンク（２）の上部へと循環させるように構成された循環ポンプ（１９）と、前記二次回路（１１）の一部分（１８）に作用して、前記二次流体を前記タンク（２）の上部へと導入される前に加熱するように構成された熱交換器（７）と、前記二次回路（１１）に作用して、使用時に前記タンク（２）の内部の前記二次流体の熱成層を保つために前記二次回路（１１）を通る前記二次流体の温度および流量を前記熱交換器（７）との熱交換に応じて調整するように構成されたサーモスタット弁（５）と、を備えており、
前記サーモスタット弁（５）は、使用時において、
前記サーモスタット弁（５）に対応する前記二次流体の温度（ＴＣ）が第１の予め設定された温度（Ｔ１）以下である場合には、前記タンク（２）の下部からの前記二次流体の流れまたは流量を妨げることで、前記二次流体の加熱のために前記二次回路（１１）を残りの二次流体が循環することを許容し、
前記サーモスタット弁（５）に対応する前記二次流体の温度（ＴＣ）が前記第１の予め設定された温度（Ｔ１）よりも高い場合には、前記タンク（２）の内部の前記二次流体の熱成層を保つべく前記タンク（２）の上部に前記二次流体を導入するように前記二次流体の温度（ＴＣ）と前記予め設定された温度（Ｔ１）との間の差に比例したやり方で前記サーモスタット弁（５）を通る前記二次流体の流量を変化させる、
ように構成されている、ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記サーモスタット弁（５）は、第１の入口開口すなわち高温入口開口（３）と、第２の入口開口すなわち低温入口開口（４）と、出口開口（６）とを有し、
前記二次回路（１１）は、前記タンク（２）の下部に流体接続して、前記タンク（２）から前記二次流体を取り入れるように構成された第１の開口すなわち下側開口（１４）と、前記タンク（２）の上部に流体接続して、前記タンク（２）に前記二次流体を導入するように構成された第２の開口すなわち上側開口（１５）とを有し、
前記二次回路（１１）は更に、前記二次流体を加熱するための前記熱交換器（７）に対応した第１の部分すなわち熱交換部分（１８）と、前記下側開口（１４）を前記サーモスタット弁（５）の前記第２の入口開口（４）に流体接続させることができる第２の部分（１２）と、前記サーモスタット弁（５）の前記出口開口（６）と前記二次回路（１１）の前記第１の部分（１８）とを流体接続させることができる第３の部分（１６）と、前記第１の部分（１８）を前記サーモスタット弁（５）の前記高温入口開口（３）および前記上側開口（１５）の両方に流体接続させることができる第４の部分（１７）と、を備え、
当該システム（１）は、使用時に、前記サーモスタット弁（５）が前記タンク（２）の内部の前記二次流体の熱成層を保つべく前記第１の入口開口（３）に対応する前記二次流体の温度（ＴＣ）に応じて前記第２の入口開口（４）を開き、または部分的もしくは完全に閉じることによって前記二次流体の温度および流量を調整するように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記サーモスタット弁（５）は、使用時において、
前記サーモスタット弁（５）の前記高温入口開口（３）に対応する前記二次流体の温度（ＴＣ）が第１の予め設定された温度（Ｔ１）以下である場合には、前記第２の入口開口（４）を閉じ、あるいは閉じた状態に保ち、前記下側開口（１４）からの前記二次流体の流れまたは流量を妨げることで、前記二次流体が前記二次回路（１１）の内部の前記二次流体の加熱のために前記二次回路（１１）の前記第３の部分（１６）、前記第１の部分（１８）、および前記第４の部分（１７）の間を流れることを許容し、
前記サーモスタット弁（５）の前記高温入口開口（３）に対応する前記二次流体の温度（ＴＣ）が前記予め設定された温度（Ｔ１）よりも高い場合には、前記タンク（２）の内部の熱成層のために前記第２の開口（１５）に前記加熱された二次流体を導入するように、前記第２の入口開口（４）を開き、あるいは部分的または完全に開いた状態に保ち、前記高温入口開口（３）に対応する前記二次流体の温度（ＴＣ）と前記予め設定された温度（Ｔ１）との間の差に比例したやり方で前記第２の入口開口（４）を通る前記二次流体の流量を変化させる、
ように構成されている、ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記熱交換器（７）は、例えばヒートポンプなどの外部の加熱手段によって加熱された一次熱運搬流体の流れのための一次回路（１０）を備えており、前記一次回路（１０）は、前記二次流体を加熱するために前記熱交換器（７）に対応する前記二次回路（１１）の前記熱交換部分（１８）に直接的または間接的に熱接触している、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記循環ポンプ（１９）は、前記二次回路（１１）の前記第２の部分（１２）および／または前記第４の部分（１７）から前記二次流体を取り入れるために前記二次回路（１１）の前記第３の部分（１６）に対応して配置されている、ことを特徴とする請求項３に従属するときの請求項３又は４に記載のシステム。
【請求項６】
前記タンク（２）の所定のレベルにおいて第２の予め設定された温度（Ｔ２）に達するときに前記熱交換器（７）に対応する前記二次流体の加熱を中断させるために、前記タンク（２）の１つまたは複数の高さレベルにおいて検出される温度に従って前記第二次回路（１１）内の前記二次流体の温度を調整するシステムを更に備える、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記調整システムは、前記タンク（２）の１つまたは複数のレベルに配置され、前記タンク（２）のそれぞれのレベルにおける前記二次流体の温度を検出することができる例えばプローブなどの検出手段を備える、ことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記二次回路（１１）の前記第２の部分（１２）は、前記タンク（２）の内部に挿入されるように構成され、あるいは前記タンク（２）の外側に配置されるように構成されている、ことを特徴とする請求項２に従属するときの請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記サーモスタット弁（５）は、前記循環ポンプ（１９）に直接接続されている、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム（１）。
【請求項１０】
下部および上部を有するタンク（２）と、請求項１〜９のいずれか一項に記載の熱交換および熱成層システム（１）とを備える熱水タンク。
【請求項１１】
前記タンク（２）は密閉容器型であることを特徴とする、請求項１０に記載の熱水タンク。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯蔵タンク内の加熱されるべき流体、特には清浄水のための熱交換および熱成層システム（Thermal exchange and thermal stratification system）に関する。さらに本発明は、このシステムを備えた熱水タンク（ボイラ）に関する。
【０００２】
より具体的には、本発明は、タンクの内部にこのタンクの外部の一次流体との熱交換の後の加熱された二次流体を導入できるようにする熱成層システムに関する。そのような導入は、混合を生じさせず、タンクの内部の二次流体の熱成層を維持するような流量および温度で生じる。
【背景技術】
【０００３】
熱成層とは、例えばタンクなどの容器の内部において温度を底部から上部へと高くなるように、かつ上方の高温部分と下方の低温部分との間の大きな温度勾配を有するように「層状に」する流体の自然な傾向を意味する。
【０００４】
熱成層を維持するために、タンクへと導入される流体が異なる温度を有することを防止することで、タンク自身の内部で混合および乱流を発生させてその効率が損なわれることを防止することが、試みられている。
【０００５】
本発明は、加熱されるべき流体を収容するタンクが常に圧力下にある密閉容器加熱システムの分野に含まれる。
【０００６】
現在の技術水準（従来技術）のもとで、密閉容器タンクに収容された流体の熱成層システムであって、該タンクの内部での混合および乱流を回避するためにタンク内にすでに含まれる流体と同じ温度を呈するようにタンクの異なる高さに加熱された流体を導入することを目指して構成された配管および熱交換器を使用する熱成層システムが存在する。
【０００７】
しかしながら、このような公知のシステムは、熱成層を維持するために前記タンクの内部の前記流体の入口を調節するためのシステムを必要とし、なぜならば、前記流体は、前記熱交換の結果として、調節されないならば熱成層の維持を不可能にする流量および温度の異なる条件および変動の下にある可能性があるからである。したがって、当該技術水準において、これらの公知のシステムは、適切に設計された熱交換システムならびにタンクの外部または内部の配管および回路を必要とする。なお、本発明の技術的解決策に対して最も関連性のある文書とみなされるＥＰ  ２８７３９３３  Ａ１（特許文献１）が、本特許出願の請求項１の前文（おいて書き）に記載の技術的解決策を開示する。また、ＥＰ  ２８４８８７５  Ａ１（特許文献２）も、本出願の請求項１の前文（おいて書き）に記載の技術的解決策を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２８７３９３３号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第２８４８８７５号明細書
【発明の概要】
【０００９】
本発明の目的は、熱水タンクまたは既存の熱交換システムに容易に適用することができ、タンク内に含まれる流体の最適な熱成層を保証する熱交換および成層システムを得るために、公知の技術の問題を解決することである。
【００１０】
本発明の目的は、熱水タンク（ボイラ）のタンクに収容された二次流体のための熱交換および熱成層システムであり、前記タンクは、上部および下部を有し、当該システムは、二次流体の流れのための二次回路を備え、該二次回路は、前記タンクの上部および下部に流体連通するように構成され、当該システムは、前記二次回路に作用して、前記二次流体を前記タンクの下部から前記二次回路を通って前記タンクの上部へと循環させるように構成された循環ポンプと、前記二次回路の一部分に作用して、前記二次流体を前記タンクの上部へと導入される前に加熱するように構成された熱交換器と、前記二次回路に作用して、使用時に前記タンクの内部の二次流体の熱成層を保つために前記二次回路を通る前記二次流体の温度および流量を前記熱交換器との熱交換に応じて調整するように構成されたサーモスタット弁とをさらに備え、当該システムは、前記サーモスタット弁が、使用時に、該サーモスタット弁に対応する二次流体の温度が第１の予め設定された温度以下である場合には、前記タンクの下部からの前記二次流体の流れまたは流量を妨げることで、前記二次流体の加熱のために前記二次回路を残りの二次流体が循環することを可能にし、該サーモスタット弁に対応する二次流体の温度が前記第１の予め設定された温度よりも高い場合には、前記タンクの内部の前記二次流体の熱成層を保つべく前記タンクの上部に前記二次流体を導入するように二次流体の温度と予め設定された温度との間の差に比例したやり方で該サーモスタット弁を通る前記二次流体の流量を変化させるように構成されている、ことを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明によれば、前記サーモスタット弁は、第１の入口開口または高温入口開口と、第２の入口開口または低温入口開口と、出口開口とを有し、前記二次回路は、タンクの下部に流体接続して、前記タンクから二次流体を取り入れるように構成された第１の開口または下側開口と、タンクの上部に流体接続して、タンクに二次流体を導入するように構成された第２の開口または上側開口とを有し、前記二次回路は、前記二次流体を加熱するための前記熱交換器に対応した第１の部分または熱交換部分と、前記下側開口を前記サーモスタット弁の前記第２の入口開口に流体接続させることができる第２の部分と、前記サーモスタット弁の前記出口開口と二次回路の前記第１の部分とを流体接続させることができる第３の部分と、前記第１の部分を前記サーモスタット弁の前記高温入口開口および前記上側開口の両方に流体接続させることができる第４の部分とをさらに備え、当該システムは、使用時に前記サーモスタット弁が前記タンクの内部の二次流体の熱成層を保つべく前記第１の入口開口に対応する前記二次流体の温度に応じて前記第２の入口開口を開き／部分的または完全に閉じることによって前記二次流体の温度および／または流量を調整するように、構成される。
【００１２】
特に、本発明によれば、前記サーモスタット弁は、使用時に、該サーモスタット弁の高温入口開口に対応する二次流体の温度が第１の予め設定された温度以下である場合には、前記第２の入口開口を閉じ、あるいは閉じた状態に保ち、下側開口からの前記二次流体の流れまたは流量を妨げることで、二次流体が前記二次回路における前記二次流体の加熱のために二次回路の第３、第１、および第４の部分の間を流れることを可能にし、該サーモスタット弁の高温入口開口に対応する二次流体の温度が前記予め設定された温度よりも高い場合には、前記タンクの内部の熱成層のために前記第２の開口に前記加熱された二次流体を導入するように、前記第２の入口開口を開き、あるいは部分的または完全に開いた状態に保ち、高温入口開口に対応する二次流体の温度と予め設定された温度との間の差に比例したやり方で前記第２の入口開口を通る前記二次流体の流量を変化させるように構成される。
【００１３】
常に、本発明によれば、前記熱交換器は、例えばヒートポンプなどの外部の加熱手段によって加熱された一次熱運搬流体の流れのための一次回路を備え、該一次回路は、前記二次流体を加熱するために前記熱交換器に対応する前記二次回路の前記熱交換部分に直接的または間接的に熱接触する。
【００１４】
好ましくは、本発明によれば、前記循環ポンプは、二次回路の第２の部分および／または第４の部分から二次流体を取り入れるために二次回路の第３の部分に対応して配置される。
【００１５】
さらに、本発明によれば、当該システムは、前記タンクの所定のレベルにおいて第２の予め設定された温度に達するときに前記熱交換器に対応する前記二次流体の加熱を中断させるために、前記タンクの１つまたは複数の高さレベルにおいて検出される温度に従って前記第二次回路内の前記二次流体の温度を調整するシステムをさらに備えることができる。
【００１６】
特には、本発明によれば、前記調整システムは、前記タンクの１つまたは複数のレベルに配置され、前記タンクのそれぞれのレベルにおける前記二次流体の温度を検出することができる、例えばプローブなどの検出手段を備える。
【００１７】
さらに、本発明によれば、二次回路の前記第２の部分は、前記タンクの内部に挿入されるように構成され、あるいは前記タンクの外側に配置されるように構成される。
【００１８】
好ましくは、本発明によれば、前記サーモスタット弁は、前記循環ポンプに直接接続される。
【００１９】
さらに、本発明の目的は、下部および上部を有するタンクと、従前のクレームのいずれか一項に従う熱交換および熱成層システムとを備える熱水タンクである。
【００２０】
最後に、本発明によれば、前記タンクは密閉容器型である。
【００２１】
次に、本発明を、限定の目的ではなく例示の目的で、添付の図面の図を特に参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に従うタンクのための熱交換および成層システムの水力系統図を示している。
【図２】熱水タンクに適用された本発明に従う熱交換および成層システムの第１の実施形態の斜視図を示している。
【図３】図２の熱交換システムの上面図を示している。
【図４】本発明に従う熱交換および成層システムの第２の実施形態の斜視図を示している。
【図５】図５の５ａ〜５ｆは、先行技術による熱交換システムによる加熱後のタンク内部への流体の導入について、連続する異なる時間段階におけるサーモグラフィックビジョンでの正面図を示している。
【図６】図６の６ａ〜６ｆは、本発明による熱交換システムによる加熱後のタンク内部への流体の導入について、連続する異なる時間段階におけるサーモグラフィックビジョンでの正面図を示している。
【図７】先行技術による前記熱交換システムによって加熱された二次流体の、時間の関数としての温度変化の第１のグラフを示している。
【図８】公知の技術による前記熱交換システムと同じ条件下での熱交換によって加熱され、本発明による前記熱交換システムおよび熱成層システムによってタンクに入力された二次流体の、時間の関数としての温度変化の第２のグラフを示している。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１〜図３を参照すると、参照番号１によって示されている本発明に従う熱交換および成層システムを見て取ることができる。前記システム１は、例えば清浄水などの加熱されるべき流体を収容する密閉容器型熱水タンク（ボイラ）内の貯蔵タンク２に適用されるように構成されている。特定の実施形態において、加熱されるべき流体は二次流体であり、この二次流体は、一次流体として知られる更なる熱伝達流体との熱交換によって加熱される。
【００２４】
本発明による熱交換および成層システム１は、例えば加熱ポンプまたは他の加熱システムによって加熱された一次熱伝達媒体が流れる一次回路１０を備える熱交換器７を提供する。前記一次流体は、水であり、例えば家屋の暖房を目的としている。他の実施形態において、前記熱交換器７は、二次流体のための他の加熱システムを提供することができる。さらに、システム１は、加熱されるべき流体即ち二次流体を流すための二次回路１１を提供し、二次回路１１は、前記二次流体を加熱するために前記熱交換器７に対応して前記一次回路１０に直接的または間接的に熱接触した第１の部分１８を有している。前記二次回路１１は、前記タンク２の下部へと接続された下部開口１４と、前記タンク２の上部へと接続された上部開口１５とを、流体連通させるように構成されている。前記二次回路１１に対応して、二次回路１１において二次流体を循環させることができる循環ポンプ１９が設けられている。
【００２５】
さらに、本発明に従うシステム１は、使用時に前記タンク２の内部の二次流体の熱成層を維持するために前記二次回路１１を通る前記流体の温度および流量を前記熱交換器７との熱交換の関数として調節するように前記二次回路１１に対して作用するために適したサーモスタット混合弁５を提供する。
【００２６】
特定の実施形態において、サーモスタット弁５は、第１のデリバリ開口または高温開口３と、第２のデリバリ開口または低温開口４と、出口開口６とを有する。
【００２７】
前記二次回路１１は、前記タンク２の下部へと接続された前記下部開口１４を前記混合弁５の前記第２のデリバリ開口４に流体連通させることができる第２の部分１２を有する。さらに、前記二次回路１１は、前記混合弁５の前記出口流６と第１の部分１８との流体連通を可能にする第３の部分１６と、前記混合弁３の前記高温流の前記第１の部分１８および前記タンク２の上部に接続された前記上部開口１５との流体連通を可能にする第４の部分１７とを有する。
【００２８】
特には、循環ポンプ１９は、好ましくは、第１の開口１４から加熱されるべき流体を吸い出すために二次回路１１の第３の部分１６に対応して配置され、さらには／あるいは二次回路１１の第４の部分１７に対応して配置される。
【００２９】
本発明の熱交換システム１は、前記混合弁５の高温出口３における二次流体の温度ＴＣが、前記サーモスタット混合弁５の出口開口６に対応する流体温度ＴＵの第１の設定温度Ｔ１以下である場合に、前記混合弁５が、前記第２のデリバリ開口４を閉じ、あるいは閉じた状態に保ち、タンク２の下部に接続された下部開口１４およびタンク２の上部に接続された上部開口１５を通る低温の前記二次流体の流れ、すなわち流量を妨げるようなやり方にて構成される。この状態において、二次流体は、熱交換器７とサーモスタット混合弁５との間だけを循環し、すべてが高温出口３を通り過ぎて出口開口６へと流れ、したがって前記タンク２への流れまたは流量ならびに前記タンク２からの流れまたは流量は存在しない。
【００３０】
熱交換の結果として、高温開口３の温度ＴＣが前記第１の温度Ｔ１を越えると、前記サーモスタット混合弁５は、高温開口３の温度ＴＣと出口開口６における流体の温度ＴＵの設定温度Ｔ１との間の差に比例したやり方で流れの流量を変えることによって、低温開口４を部分的または完全に開く。
【００３１】
上記の結果として、上述した動作に基づくサーモスタット混合弁５の出口６の温度ＴＵの設定温度Ｔ１以上である高温開口３の温度ＴＣで前記上部開口１５を通る前記タンク２の前記二次流体の導入を含む前記下部開口１４および上部開口１５を通る流れまたは流量が存在し、流れまたは流量は、前記二次流体の前記一次流体との熱交換を得るために使用される開口６における全流れの一部であり、前記温度ＴＣと前記設定温度Ｔ１との間の差に比例する。
【００３２】
このようにして、本発明によれば、適切な温度Ｔ１をサーモスタット混合弁５の出口６の温度ＴＵとして設定することにより、設定温度Ｔ１以上の望まれる温度で、前記二次流体および一次流体の温度、流れまたは流量、ならびに条件に関係なく、すなわち一次流体および二次流体の温度および／または流量の変化などの前記熱交換の実行の条件にかかわらずに、タンクの熱成層に影響を及ぼさないようなやり方でサーモスタット混合弁５によって自動的かつ同時に設定される流れまたは流量にて、前記タンク２の上部において前記二次流体を導入することによって得られる。
【００３３】
したがって、本発明に従うシステムは、変化しうる条件ならびに制御されない流量および温度のもとでの一次流体を用いるあらゆる一般的な熱交換システムによって加熱される二次流体のタンクへの流入時の流れおよび温度を、この流入においても前記タンクの内部の熱成層が失われないように調整するためのシステムの提供を好都合に可能にする。
【００３４】
図５（５ａ〜５ｆ）を図６（６ａ〜６ｆ）と比較して次の点に注目すべきである、即ち、本発明に従う前記熱成層システムが存在しない場合には、前記一次流体との前記熱交換から直接もたらされ、前記熱交換から由来する本発明によるシステム１のサーモスタット混合弁５による調整が行われていない温度ならびに流れまたは流量にて開口１５を通ってタンク２の上部へと導入される二次流体は、タンクの内部で混合を生じさせ、熱成層を可能にしない（ことに注目すべきである）。
【００３５】
図７および図８のグラフの比較から見て取ることができるとおり、本発明による熱交換および成層交換システムにおいては、高温開口３の温度ＴＣが、先行技術（図７）による同じ熱交換システムにおける同じ温度ＴＣと比べてはるかに迅速に上昇（図８）し、これは、タンク内に位置する流体の加熱がより迅速であることを示している。
【００３６】
さらに、本発明による熱交換および熱成層システムにおいては、前記温度ＴＣ（図８）が、一次流体のデリバリ温度（配送温度）Ｔ１  ＦＬ１および戻り温度Ｔ２  ＦＬ１の間に常に含まれる一方で、前記熱成層システムを持たない同じ条件下の先行技術による熱交換システム（図７）においては、前記温度ＴＣが、一次流体の戻り温度Ｔ２  ＦＬ１にほぼ一致しており、本発明による熱および成層交換システム（図８）においては、前記二次流体が同じ条件下でより高い温度に達し、すなわち熱交換がより効率的であることを示している。
【００３７】
さらに、図７および図８のグラフの比較から、本発明による熱交換および熱成層システム（図８）においては、タンクの下部で検出される温度Ｔｓｂが、タンクの上部で検出される温度Ｔｓａにかなり遅れて上昇しており、Ｔｓｂが上昇を開始しないまでの第１の期間の全体にわたって、タンクの上部と下部との間の大きな温度勾配が維持され、完璧な熱成層が存在することを示していることに、注目することができる。反対に、前記熱成層システムを備えていない先行技術による熱交換システム（図７）においては、前記温度ＴｓａおよびＴｓｂが同時に上昇し、タンクの上部と下部との間の温度勾配が小さいままであり、良好な熱成層が存在していないことを示し、図５（５ａ〜５ｆ）と図６（６ａ〜６ｆ）との比較によって証明された上述の内容を裏付けている。
【００３８】
好ましくは、本発明による熱交換及び成層システムは、前記タンクの複数の位置に設けられたプローブなどの検出手段によって検出される温度の関数として前記二次流体の前記一次流体との熱交換を調整および制御するシステムを更に備えることができ、特定のプローブの位置に対応する前記タンクの所与のレベル（高さ）において所望の温度に達するように前記熱交換を停止させ、前記タンク内の熱成層によって、前記プローブの前記レベル（高さ）の下方の前記流体の加熱を不要にできる。
【００３９】
特に、調節および制御システムは、前記タンクの１つまたは複数の設定レベルに対応して第２の設定温度Ｔ２に達すると、電子式、電気機械式、または熱機械式アクチュエータによって前記熱交換を停止させることができる。
【００４０】
図４の本発明に従う熱交換および熱成層システム１の実施形態は、次の点（事実）ですでに述べたシステムから相違する、即ち、製造をより容易にすべく二次回路１１の前記第２の部分１２が前記タンクの２の外側に位置する代わりに前記タンク２の内部に挿入されて（いるという点で相違して）おり、下部開口１４を混合弁５のデリバリ開口４に接続する前記第２の部分１２を実現するために、配管をタンクの外側を通るように適切に整列させる必要がない。タンク２を通過（貫通）する前記第２の部分１２は、いかなる場合も、全体としての製品の最大寸法の範囲内にとどまったまま、検査および交換のためにアクセス可能である。
【００４１】
さらに、図４の実施形態においては、混合弁５が循環ポンプ１９に直接接続されているため、全体の寸法が小さくなり、継手が最適化される。
【００４２】
以上、本発明の好ましい実施形態および変形を提案したが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲によって定められるとおりの関連範囲から逸脱することなく修正および変更を導入できることを、理解すべきである。
【符号の説明】
【００４３】
１  熱交換および成層システム
２  貯蔵タンク
５  サーモスタット混合弁
７  熱交換器
１０  一次回路
１１  二次回路
１９  循環ポンプ
【国際調査報告】
2019500568.tif 000011
2019500568.tif 000012