CN110869681B - 热交换装置的控制方法、热交换装置以及水冷式热泵制冷制热装置、水冷式热泵装置 - Google Patents

热交换装置的控制方法、热交换装置以及水冷式热泵制冷制热装置、水冷式热泵装置 Download PDF

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Abstract

提供一种能够有效地活用热源中的热能的热交换装置。该热交换装置具备热媒液循环流路(7)，该热媒液循环流路(7)具有在与第二热交换部(5)之间进行热交换的第一热交换部(6)，在热媒液循环流路(7)中循环有一定量的第一热媒液(9)。通过供给管(12)来连结保有第二热媒液(10)的热源(11)与热媒液循环流路(7)，第二热媒液(10)与第一热媒液(9)的温度具有温度差。供给管(12)与所述第一热交换部(6)的入口端(13)所在的一侧连结，并且在该第一热交换部(6)的出口端(16)所在的一侧连结有排出管(19)。经由供给管(12)向入口端(13)所在的一侧供给需要量的第二热媒液(10)，以使得出口端(16)处的第一热媒液(9)的检测温度维持所需设定温度。从排出管(19)排出与所供给的第二热媒液(10)等量的第一热媒液(9)。

Description

热交换装置的控制方法、热交换装置以及水冷式热泵制冷制 热装置、水冷式热泵装置
技术领域
本发明涉及能够高效地利用地热等热源的热交换装置的控制方法以及热交换装置。另外，涉及使用该热交换装置的水冷式热泵制冷制热装置和水冷式热泵装置。
背景技术
在专利文献1、专利文献2中记载有将地热用作热源的热交换装置的一例。这些热交换装置将在一年内保持为大致一定温度(例如，在福井县为15℃左右)的地热用作热源，如图18所示，专利文献1所涉及的热交换装置a在由有底的圆筒状壳体覆盖将地基挖掘至所需深度而设置的孔部的内壁部而形成的热交换储存槽b中储存有热媒液c。然后，第一管体f与能够在需要散热的热交换区域中散热或者能够在需要吸热的热交换区域中吸热的热交换部d的一方的端部e连结，并且第二管体h与热交换部d的另一方的端部g连结，该第一管体f的端部分j和该第二管体h的端部分k均隔着所需间隔而配置在所述热交换储存槽b内，该第一管体f的下端开口m位于上方，该第二管体h的下端开口p位于下方。另外，通过驱动配设在所述第一管体f或者所述第二管体h的中间所需部位的泵q，所述热交换储存槽b内的热媒液c被送至所述热交换部d，并且所述热媒液c从所述热交换部d返回至所述热交换储存槽b内。
即，形成有使所述热媒液c在热交换储存槽b和热交换部d循环的循环流路r，通过所述泵q的驱动，所述热媒液c在该循环流路r中循环。如图18和图19所示，该循环的方向能够通过使用了三通阀的流路切换装置i来进行切换。
对于地下埋设的所述热交换储存槽b内的热媒液的温度，鉴于其上侧部分s较高且下侧部分t较低，通过所述泵q的驱动，在冬季如图18所示，将位于上方的所述下端开口m作为流入口而将温度较高的热媒液c向所述热交换部d供应，并且使热媒液c从位于下方的所述下端开口p返回至热交换储存槽b内。相反，在夏季如图19所示，将位于下方的所述下端开口p作为流入口而将热交换储存槽b内的、温度较低的热媒液c向所述热交换部d供应，并且将位于上方的所述下端开口m作为流出口而使热媒液c返回至热交换储存槽b内。
而且，在专利文献1中记载了通过所述热交换部d来进行建筑物的制冷制热等。图18～图19示出为了构成水冷式热泵制冷制热装置(以下，也称为制冷制热装置)v而应用了该结构的热交换装置a的情况。
在通过该制冷制热装置v对负载侧进行制热时，如图18所示，在所述热交换储存槽b中经由该壁部w吸收地热而成的所述热媒液c通过所述泵q的所述驱动而被输送至作为热泵y的蒸发部的第一热交换器a1。在该第一热交换器a1中，从输送来的热媒液c朝向通过了膨胀阀b1的低温且低压的热泵热媒散热，由此对该热泵热媒进行加热。在该热泵热媒被压缩机a3压缩而升温之后，在设置于负载侧c1的作为冷凝部的第二热交换器d1中，在该热泵热媒与该负载侧c1的空气之间进行热交换，从而能够向该负载侧c1散热而对该负载侧c1进行制热。
相反，在夏季对所述负载侧c1进行制冷时，如图19所示，该负载侧c1的空气的热量被所述第二热交换器d1的吸热管的热媒吸收，该热媒在被压缩机a3压缩之后，在作为冷凝部的第一热交换器a1中向所述热媒液c散热。吸热后的热媒液c通过所述泵q的压力而被输送至所述热交换储存槽b，在该热交换储存槽b中，经由该壁部w朝向地下散热，之后，返回所述第一热交换器a1。
接着，说明该制冷制热装置v的问题点，但是在以下的说明中，为了方便而将地热的一年内的平均温度确定为15℃。在该制冷制热装置v中，在所述循环流路r中循环的热媒液c的循环量被确定为预定量，在注入了不足该预定量的热媒液的情况下，该热媒液仅通过所述热交换部d内的一部分而无法发挥预定的热交换效率。因此，所述热交换储存槽b内的热媒液c必须始终以预定量循环。
然而，存在有如下情况：所述热交换储存槽b内的热媒液c具有超出需要地升高或者超出需要地降低所述制冷制热装置v所需的液温的温度。
例如在将所述制冷制热装置v用于制热时，将当前所述制冷制热装置v所需的预定循环量设为20L/min，且将所述热交换部d的入口端f1的所需液温设为5℃，将其出口端g1的液温假设为0℃。在该情况下，相对于该所需液温为5℃，若将因地热而被加热的所述热交换储存槽b内的热媒液c的温度设为15℃，则当15℃的温度下的该热媒液c被供给至所述热交换部d时，在未用尽该热媒液c所具有的热能的情况下，该热媒液c返回至所述热交换储存槽b内。其结果是，如果该热媒液c在所述循环流路r中循环的期间不产生热能的无用的释放，则返回的该热媒液c的温度成为10℃。
如上所述，由于地热的一年内的平均温度为15℃，因此返回至所述热交换储存槽b的热媒液c的温度与地热的温度差为5℃。然而，两者的温度差越大，所述热交换储存槽b内的热媒液c与地热的热交换效率越高。若所述热交换储存槽b内的热媒液的温度为所述最低温度0℃，则与地热的温度差为15℃，因此虽然能够提高所述热交换储存槽b内的热媒液c与地热的热交换效率，但是以往存在有该热交换效率较差的问题。
此外，如所述那样将温度高于需要的热媒液c向所述热交换部d供给也会无用地释放在所述热交换储存槽b的热媒液c中蓄积的热能。由此，以往的制冷制热装置v成为整体热效率差的不经济的制冷制热装置。
另外，当所述热交换储存槽b内的热媒液c的温度随着该热媒液c的循环的进行而暂时下降至5℃时，若从所述制冷制热装置v的启动起经过了一定时间，则为了使负载侧接近预定的温度，在所述热交换部d中的热交换量与启动时相比也可以较少。因此，会发生与上述相同的问题。即，在启动时，即使该热交换部d中的所需液温为5℃，若负载侧c1在某种程度上变热，则该热交换部d中的热交换量也可以较少，因此也会产生所述所需液温成为1℃的情况。这样，如果朝向所需液温为1℃的部位供给液温为5℃的热媒液，则返回至所述热交换储存槽b的热媒液c的温度与地热的温度差就会相应地变小，从而产生有该热媒液c与地热的热交换效率差的问题。
另外，在将所述制冷制热装置v用于制冷时，将当前该制冷制热装置v所需的预定循环量设为20L/min，且将所述热交换部d的入口端f1的所需液温设为30℃，将该出口端g1的液温假设为35℃。在该情况下，相对于该所需液温为30℃，由于被地热冷却的所述热交换储存槽b内的热媒液c的温度为15℃，因此，当15℃的温度下的该热媒液c被供给至所述热交换部d时，在未用尽该热媒液c所具有的热能的情况下，该热媒液c返回至所述热交换储存槽b内。其结果是，如果该热媒液c在循环流路r中循环的期间不产生热能的无用的释放，则该返回的热媒液c的温度成为20℃。
如上所述，由于地热在一年中的平均温度为15℃，因此返回至所述热交换储存槽b的热媒液c的温度与地热的温度差成为5℃。然而，如上所述，两者的温度差越大，所述热媒液储存槽b内的热媒液c与地热的热交换效率越高。如果若所述热交换储存槽b内的热媒液c的温度为所述最高温度35℃，则与地热的温度差成为20℃，因此能够实现所述热交换储存槽b内的热媒液c与地热的热交换效率的提高，但是以往存在有该热交换效率差的问题。
此外，如所述那样将温度低于需要的热媒液c向所述热交换部d供给也会无用地释放在所述热交换储存槽b的热媒液c中蓄积的热能。由此，以往的制冷制热装置v成为整体热效率差的不经济制冷制热装置。
另外，当所述热交换储存槽b内的热媒液c的温度随着该热媒液c的循环的进行而暂时上升到30℃时，若从所述制冷制热装置v的启动起经过了一定时间，则为了使负载侧接近预定的温度，与启动时相比，在所述热交换部d中的热交换量也可以较少。因此，会发生与上述相同的问题。即，在启动时，即使该热交换部d中的所需液温为30℃，若负载侧在某种程度上变冷，则该热交换部d中的热交换量也可以较少，因此也会产生所述所需液温成为34℃的情况。这样，如果朝向所需液温为34℃的部位供给液温为30℃的热媒液，则返回至所述热交换储存槽b的热媒液c的温度与地热的温度差就会相应地变小，产生有该热媒液c与地热的热交换率差的问题。
另外，例如图20所示，专利文献2所涉及的热交换装置a具备供热媒液c在内部流动的管体p1，用于使热媒液c在该管体p1内循环的泵q1介于该管体p1。该管体p1具备埋设于地下的地热交换器用管部r1和能够在需要散热的热交换区域中散热或者能够在需要吸热的热交换区域中吸热的吸热散热管部s1。该地热交换器用管部r1构成为具有纵向较长的U字状管部，该U字状管部以在纵向上延长的方式收容于在纵向上挖掘地基而成的纵孔内，并处于埋设于地下的状态。
在利用该热交换装置a时，在冬季，产生从温度相对较高的周边地下u1朝向所述地热交换器用管部r1的传热，在热媒液通过该地热交换器用管部r1的过程中该热媒液升温。然后，在需要散热的热交换区域中，在该吸热散热管部s1中流动的热媒液c在所述吸热散热管部s1散热而冷却。另外，在夏季，在需要吸热的热交换区域中，在所述吸热散热管部s1中流动的热媒液c升温。另外，在通过所述地热交换器用管部r1的过程中，热媒液的保有热量向周边地下u1移动，该热媒液被冷却。
然后，在专利文献2中，与专利文献1中的内容相同，记载了利用所述吸热散热管部s1进行建筑物的制冷制热等。在为了构成所述制冷制热装置而应用了具有所述结构的热交换装置a的情况下的问题点与专利文献1中说明的问题点相同。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-217688号公报
专利文献2：日本特开2017-32218号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的问题在于提供热交换装置的控制方法、热交换装置以及使用该热交换装置的水冷式热泵制冷制热装置、水冷式热泵装置，其构成为，当使第一热媒液在热媒液循环流路中循环、并且通过从热源向所述热媒液循环流路供给第二热媒液从而在第一热交换部与第二热交换部之间进行热交换时，能够有效地活用该热源中的热能，其中，所述热媒液循环流路具有所述第一热交换部，所述第一热交换部在与所述第二热交换部之间进行热交换，所述热源保有第二热媒液，所述第二热媒液与该第一热媒液的温度具有温度差。
用于解决问题的技术方案
为了解决所述问题，本发明采用以下的手段。
即，本发明所涉及的热交换装置的控制方法是一种如下热交换装置的控制方法：设有供热媒液在内部流动的流路，该流路具备热媒液循环流路，该热媒液循环流路具有在与成为负载侧的第二热交换部之间进行热交换的第一热交换部，在该热媒液循环流路中循环有一定量的第一热媒液，所述热交换装置构成为所述负载侧所需的热量的变动导致所述第一热交换部的热交换量由于时间的经过而发生变动。热交换装置的控制方法的特征在于，在所述热媒液循环流路中，在所述第一热交换部的入口端所在的一侧从热源供给能够给予所述第一热交换部所需的热量的需要量的第二热媒液，以使得所述第一热交换部的出口端处的所述第一热媒液的检测温度维持所需设定温度，其中，所述热源保有所述第二热媒液，所述第二热媒液与所述第一热媒液的温度具有温度差。并且，在所述第一热交换部的所述出口端所在的一侧使与所供给的所述第二热媒液等量的所述第一热媒液排出。
本发明所涉及的热交换装置的第一方面为：设有供热媒液在内部流动的流路，该流路具备热媒液循环流路，该热媒液循环流路具有在与成为负载侧的第二热交换部之间进行热交换的第一热交换部，在该热媒液循环流路中，通过附设于其中的泵的驱动而循环有一定量的第一热媒液，所述热交换装置构成为所述负载侧所需的热量的变动导致所述第一热交换部的热交换量由于时间的经过而发生变动。所述热交换装置的特征在于，所述热交换装置具备供给管，该供给管与所述第一热交换部的入口端所在的一侧连结，并且在该第一热交换部的出口端所在的一侧连结有排出管，其中，所述供给管使热源与所述热媒液循环流路成为连通状态，所述热源保有第二热媒液，所述第二热媒液与所述第一热媒液的温度具有温度差。另外，以使得所述出口端处的所述第一热媒液的检测温度维持所需设定温度的方式进行如下控制：经由所述供给管向所述入口端所在的一侧供给能够给予所述第一热交换部所需的热量的需要量的所述第二热媒液。另外，从所述排出管排出与所供给的所述第二热媒液等量的所述第一热媒液。
本发明所涉及的热交换装置的第二方面为：设有供热媒液在内部流动的流路，该流路具备热媒液循环流路，该热媒液循环流路具有在与成为负载侧的第二热交换部之间进行热交换的第一热交换部，在该热媒液循环流路中，通过附设于其中的泵的驱动而循环有一定量的第一热媒液，所述热交换装置构成为所述负载侧所需的热量的变动导致所述第一热交换部的热交换量由于时间的经过而发生变动。另外，所述热交换装置的特征在于，所述热交换装置具备供给管，该供给管与所述第一热交换部的入口端所在的一侧连结，并且在该第一热交换部的出口端所在的一侧连结有排出管，其中，所述供给管使热源与所述热媒液循环流路成为连通状态，所述热源保有第二热媒液，所述第二热媒液与所述第一热媒液的温度具有温度差。然后，混合三通阀介于所述供给管或者所述排出管的相对于所述热媒液循环流路的连结部位，并且所述泵介于该混合三通阀与所述入口端之间、或者在该混合三通阀与所述出口端之间。另外，以使得所述出口端处的所述第一热媒液的检测温度维持所需设定温度的方式对所述混合三通阀进行如下控制：使能够给予所述第一热交换部所需的热量的需要量的所述第二热媒液经由所述供给管流入所述入口端，并从所述排出管排出与所供给的所述第二热媒液等量的所述第一热媒液。
本发明所涉及的热交换装置的第三方面为：设有供热媒液在内部流动的流路，该流路具备热媒液循环流路，该热媒液循环流路具有在与成为负载侧的第二热交换部之间进行热交换的第一热交换部，在该热媒液循环流路中，通过附设于其中的第一泵的驱动而循环有第一热媒液，所述热交换装置构成为所述负载侧所需的热量的变动导致所述第一热交换部的热交换量由于时间的经过而发生变动。然后，所述热交换装置的特征在于，所述热交换装置具备供给管，该供给管与所述第一热交换部的入口端所在的一侧连结，并且在该第一热交换部的出口端所在的一侧连结有排出管，其中，所述供给管使热源与所述热媒液循环流路成为连通状态，所述热源保有第二热媒液，所述第二热媒液与所述第一热媒液的温度具有温度差。另外，以使得所述出口端处的所述第一热媒液的检测温度通过附设于所述供给管的第二泵的驱动而维持所需设定温度的方式进行如下控制：经由所述供给管向所述第一热交换部的入口端所在的一侧供给能够给予所述第一热交换部所需的热量的需要量的所述第二热媒液。另外，从所述排出管排出与所供给的所述第二热媒液等量的所述第一热媒液。
本发明所涉及的热交换装置的第四方面的特征在于，在所述第一～第三中的任一方面中，所述热源是地下水采集用储存槽，所述地下水采集用储存槽保有所述第二热媒液，作为地下水的所述第二热媒液与所述第一热媒液的温度具有温度差，并且所述地下水采集用储存槽埋设于地基且能够始终供该地下水出入。
本发明所涉及的热交换装置的第五方面的特征在于，在所述第一～第三中的任一方面中，保有所述第二热媒液的热源是埋设于地基的热交换储存槽，其中，所述第二热媒液与所述第一热媒液的温度具有温度差。
本发明的热交换装置的第六方面的特征在于，在所述第一～第三中的任一方面中，构成所述热源的热供给源是从地下水、温泉排水、工厂排水、下水的废液、河水、湖水、海水、雪、冰以及气体的组中来选择的。
本发明所涉及的热交换装置的第七方面的特征在于，在所述第一～第三中的任一方面中，所述第二热媒液是被冷却塔冷却后的热媒液。
本发明所涉及的水冷式热泵制冷制热装置的特征在于，使用所述第一～第三方面中的任一个热交换装置。
本发明所涉及的水冷式热泵装置的特征在于，使用所述第一～第三方面中的任一个热交换装置。
在本发明中，在所述流路中流动的液体全部为所述热媒液，但是所述第一热媒液是指所述热媒液中的、在所述热媒液循环流路中循环的热媒液，所述第二热媒液是指所述热媒液中的、向所述第一热交换部供给的热媒液。
发明效果
本发明使第一热媒液在热媒液循环流路中循环、并且通过从热源向所述热媒液循环流路供给能够给予该第一热交换部所需的热量的需要量的该第二热媒液，从而在所述第一热交换部与所述第二热交换部之间进行热交换，因此能够有效地活用该热源中的热能，其中，所述热媒液循环流路具有第一热交换部，所述第一热交换部在与所述第二热交换部之间进行热交换，所述热源保有第二热媒液，所述第二热媒液与该第一热媒液的温度具有温度差。
附图说明
图1是示出为了构成水冷式热泵制冷制热装置而应用了使用一台泵构成的热交换装置且该制冷制热装置进行制热运转的状态的说明图。
图2是示出该制冷制热装置进行制冷运转的状态的说明图。
图3是示出为了构成水冷式热泵制冷制热装置而使用两台泵构成的热交换装置且该制冷制热装置进行制热运转的状态的说明图。
图4是示出该制冷制热装置进行制冷运转的状态的说明图。
图5是使用附属热交换器并在制冷制热装置中应用使用一台泵构成的热交换装置且在进行制热运转的状态下示出的说明图。
图6是说明在将纵向较长的U字状管部用作热交换储存槽而构成的热交换装置中使用一台泵的情况的说明图。
图7是说明在将纵向较长的U字状管部用作热交换储存槽而构成的热交换装置中使用两台泵的情况的说明图。
图8是示出将密闭水槽用作热源而构成的热交换装置的其它实施例的说明图。
图9是示出将密闭水槽用作热源而构成的热交换装置的其它实施例的说明图。
图10是示出将密闭水槽用作热源而构成的热交换装置的其它实施例的说明图。
图11是示出将密闭水槽用作热源而构成的热交换装置的其它实施例的说明图。
图12是示出将冷却塔用作热源而构成的热交换装置的实施例的说明图。
图13是示出将冷却塔用作热源而构成的热交换装置的其它实施例的说明图。
图14是示出将冷却塔用作热源而构成的热交换装置的其它实施例的说明图。
图15是示出将冷却塔用作热源而构成的热交换装置的其它实施例的说明图。
图16是说明将温泉排水、工厂排水、下水等废液用作构成热源的热供给源而构成的热交换装置的说明图。
图17是示出由防水涂膜覆盖而成的第一热交换部的流路的剖视图。
图18是说明以往的热交换装置的问题点的说明图。
图19是说明以往的热交换装置的问题点的说明图。
图20是说明以往的热交换装置的问题点的说明图。
具体实施方式
实施例1
图1示出实施本发明所涉及的热交换装置的控制方法的热交换装置1。该热交换装置1设有供热媒液2在内部流动的流路3，该流路3具备热媒液循环流路7，该热媒液循环流路7具有在与成为负载侧4的第二热交换部5之间进行热交换的第一热交换部6，在该热媒液循环流路7中循环有一定量的第一热媒液9。并且，该热交换装置1构成为所述负载侧4所需的热量的变动导致所述第一热交换部6的热交换量由于时间的经过而发生变动。另外，设有使热源11与所述热媒液循环流路7成为连通状态的供给管12，所述热源11保有第二热媒液10，所述第二热媒液10与该第一热媒液9的温度具有温度差。该供给管12与所述第一热交换部6的入口端13所在的一侧15连结，并且在该第一热交换部6的出口端16所在的一侧17连结有排出管19。然后，经由所述供给管12向所述入口端13所在的一侧15供给能够给予所述第一热交换部6所需的热量的需要量的所述第二热媒液10，以使得所述出口端16中的所述第一热媒液9的检测温度维持所需设定温度。另外，从所述排出管19排出与所供给的第二热媒液10等量的第一热媒液9。在此，该第一热媒液9是指在所述热媒液2中的、在所述热媒液循环流路7中循环的热媒液，该第二热媒液10是指所述热媒液2中的、向所述第一热交换部6供给的热媒液。
在本实施例中，如图1所示，为了使第一热媒液9在所述热媒液循环流路7中循环、并且使与所供给的第二热媒液10等量的第一热媒液9排出，而在所述热媒液循环流路7上附设有一台泵20。另外，混合三通阀26具有第一连接口22、第二连接口23、第三连接口25，且介于所述供给管12的相对于所述热媒液循环流路7的连结部位21处，并且所述泵20介于该混合三通阀26与所述入口端13之间。在本实施例中，使用电动控制的混合三通阀来作为该混合三通阀26。另外，如图1所示，流量调整阀27介于该泵20与所述入口端13之间。
以下，以用于构成水冷式热泵制冷制热装置(以下，也称为制冷制热装置)29的情况为例，具体地说明所述热交换装置1。
该制冷制热装置29利用在一年内保持大致一定温度(例如福井县为15℃左右)的地热作为热源。在以下的说明中，为了方便而将地热的一年内的平均温度确定为15℃。
构成该热交换装置1的所述热源11是使用图1所示的热交换储存槽30而构成的。在本实施例中，该热交换储存槽30是由有底的圆筒状壳体覆盖将地基挖掘至所需深度(例如挖掘至50m～100m的深度)而设置的孔部的内壁部而形成的，在该热交换储存槽30中储存有热媒液2。然后，构成为该热媒液2经由该热交换储存槽30的壁部31吸收地热、或者使该热媒液2所保有的热量经由该壁部31向地下散出。在本实施例中，如图1所示，该热交换储存槽30构成为上端开放部被盖部件33封闭而成的密闭水槽34。
所述第一热交换部6和所述第二热交换部5例如组装在作为热效率较好的板式热交换器的第一热交换器35中。然后，通过使所述第一热媒液9在所述热媒液循环流路7中循环，在该第一热交换器35中，在该第一热交换部6中流动的该第一热媒液9与在该第二热交换部5流动的热泵热媒36之间进行热交换。
在通过所述制冷制热装置29对负载侧4进行制热时，如图1所示，在所述热交换储存槽30中经由其壁部31吸收地热而成的所述热媒液2通过所述泵20的驱动而被输送至所述第一热交换部6。在所述第一热交换器35中，从所述第一热交换部6内的热媒液2朝向所述第二热交换部5内的、通过了膨胀阀38的低温且低压的所述热泵热媒36散热，由此对该热泵热媒36进行加热。从该第二热交换部5流出的该热泵热媒36在被压缩机39压缩而升温之后，在设于所述负载侧4的第二热交换器40中冷凝而在第二热交换器40的所述热泵热媒36与所述负载侧4的空气之间进行热交换，从而能够向该负载侧4散热而对该负载侧进行供暖。
相反，在夏季对所述负载侧4进行制冷时，如图2所示，该负载侧4的空气的热量在所述第二热交换器40中被所述热泵热媒36吸热。在该热泵热媒36被压缩机39压缩之后，在所述第一热交换器35中冷凝而向所述第一热交换部6内的所述第一热媒液9散热。吸热后的该第一热媒液9通过所述泵20的压力而被输送至所述热交换储存槽30。在该热交换储存槽30中，该热媒液2的保有热量经由所述壁部31朝向该热交换储存槽30的周边地下44散热。
如图1的(A)、图1的(B)所示，所述混合三通阀26介于所述供给管12的相对于所述热媒液循环流路7的所述连结部位21处，且具有所述第一连接口22、第二连接口23、第三连接口25。该第一连接口22与在该热媒液循环流路7的循环方向F1上观察的上游端41连接，该第二连接口23与在该循环方向F1上观察的下游端42连接，所述第三连接口25与所述供给管12的供给端43连接。另外，所述第二连接口23被设定为全开等所需开度，并且所述第一连接口22的开度和所述第三连接口25的开度由内置于所述混合三通阀26的阀体(未图示)来进行电动控制。
然后，以通过所述泵20的驱动而获得的、从所述第一连接口22朝向所述混合三通阀26内的所述第一热媒液9的流入量和从所述第三连接口25朝向所述混合三通阀26内的所述第二热媒液10的流入量的合计量与从所述第二连接口23朝向所述热媒液循环流路7的流出量(在本实施例中，如后所述，通过所述流量调整阀27而设定为20L/min)相等的方式进行控制。另外，在该混合三通阀26内，所述第一热媒液9和所述第二热媒液10混合而成为混合热媒液，该混合热媒液从所述第二连接口23向所述热媒液循环流路7流出。
而且，对所述第三连接口25的所述开度进行电动控制，以使所述第二传热媒液10的所述需要量流入所述混合三通阀26内。
在本实施例中，所述流量调整阀27用于将所述泵20的供给量调整为在所述热媒液循环流路7中要求的流量，在本实施例中，调整为20L/min。
然后，如图1所示，第一管体46的上端47经由流路切换用的第一三通切换阀49连结于所述供给管12的、与所述供给端43相反的一侧的连结端45。该第一管体46沿上下方向延长，其下端开口50在储存于所述热交换储存槽30的所述热媒液2的上侧部分51开口。另外，第二管体55的上端56经由流路切换用的第二三通切换阀57连结于所述排出管19的、与相对于所述热媒液循环流路7的连结端52相反的一侧的连结端53。该第二管体55沿所述热交换储存槽30的外表面59向下方延长，其下端开口60与所述热交换储存槽30的下端61连结。由此，该下端开口60被设为在储存于所述热交换储存槽30内的所述热媒液2的下侧部分62处开口的状态。另外，该第二三通切换阀57的其余的连接口63通过第一切换用连结管66与所述第一管体46的上部位65连结。并且，所述第一三通切换阀49的其余的连接口58通过第二切换用连结管69与所述第二管体55的上部位64连结。
通过基于该第一三通切换阀49、第二三通切换阀57的流路的切换作用，在将所述制冷制热装置29用于制热的情况和用于制冷的情况下，能够如图1和图2中箭头所示地切换在所述第一管体46和所述第二管体55中流动的所述热媒液2的流动方向。
该切换是鉴于在所述热交换储存槽30中收容的所述热媒液2的温度在所述上侧部分51较高且所述下侧部分62较低而进行的。通过该流路切换，在将所述制冷制热装置29用于制热的情况下，如图1所示，被所述第一管体46的下端开口50吸引的所述上侧部分51的、温度较高的热媒液2作为所述第二热媒液10而被向所述供给端43供给。与此同时，从所述排出管19排出的温度较低的第一热媒液9在所述下侧部分62被所述第二管体55的下端开口60喷出。
相反地，在将所述制冷制热装置29用于制冷的情况下，如图2所示，被所述第二管体55的下端开口60吸引的、所述下侧部分62的温度较低的热媒液2被向所述供给管12供给，并且从所述排出管19排出的温度较高的第一热媒液9在所述上侧部分51被所述第一管体46的下端开口50喷出。
这样，当所述第二热媒液10被向所述热媒液循环流路7供给时，通过所述泵20的热媒液挤出作用，与所供给的该第二热媒液10的量等量的第一热媒液9经由所述排出管19从所述热媒液循环流路7返回至所述热交换储存槽30内。然后，由于所述热交换储存槽30构成为密闭水槽34，因此也存在有与该第一热媒液9朝向该热交换储存槽30内的流入相伴的该密闭水槽34内的压力上升，从而基于所述泵20的驱动的所述第二热媒液10的吸引顺利地进行。被吸引的该第二热媒液10通过所述混合三通阀26而与从所述第一连接口22(图1的(B))流入该混合三通阀26内的所述第一热媒液9混合，20L/min的混合热媒液从所述第二连接口23(图1的(B))向所述热媒液循环流路7供给。
所述第二热媒液10的所述需要量被设定为，使所述第一热交换部6的出口端16处的所述第一热媒液9的检测温度维持所需设定温度。换言之，以能够时刻给予所述第一热交换部5所需的热量的方式设定所述需要量。
为了设定该需要量，通过基于设于所述出口端16的温度检测器67的检测信号对所述混合三通阀26进行电动控制。例如，在将所述制冷制热装置29用于制热时，当将该制冷制热装置29所需的预定循环量设为20L/min，且将所述出口端16处的所述第一热媒液9的所述所需设定温度设为2℃时，以使该出口端16处的该第一热媒液9的检测温度维持该所需设定温度2℃的方式将所述第二热媒液10的需要量向所述入口端13供给。
将在当前所述制冷制热装置29启动时维持所述出口端16处的所述所需设定温度2℃所需的所述第一热交换部6的入口端13的所需液温设为7℃。因此，将被地热加热而具有15℃的温度的、所述热交换储存槽30内的热媒液2作为所述第二热媒液10而向在所述热媒液循环流路7中循环的所述第一热媒液9供给。由此，确保所述入口端13的所需液温7℃。
然后，当负载侧4在某种程度上变热时，该第一热交换部6中的热交换量也可以较少。此时，若将所述出口端16处的所述第一热媒液9的检测温度维持所需设定温度2℃所需的所述入口端13的所需液温设为3℃，则所述第二热媒液10的所述需要量可以与最初相比而减少。该需要量是通过如下方式自动地设定的：通过基于设于所述出口端16的温度检测器67的温度检测信号对所述混合三通阀26进行电动控制。如上所述，该混合三通阀26的电动控制意味着通过所述阀体而电动地控制所述第一连接口22的开度和所述第三连接口25的开度。之后，随着负载侧4接近设定温度，所述需要量进一步减少，但是该需要量同样地通过所述混合三通阀的所述电动控制而被设定为所需的量。
另外，在将所述制冷制热装置29用于制冷时，当将该制冷制热装置29所需的预定循环量设为20L/min，且将所述出口端16处的所述第一热媒液9的所述所需设定温度设为35℃时，向所述入口端13供给以如下方式控制的所述第二热媒液10的需要量：使该出口端16处的该第一热媒液9的检测温度维持该所需设定温度。
当前，将在所述制冷制热装置29启动时维持所述出口端16处的所述所需设定温度35℃所需的所述入口端13的所需液温设为30℃。因此，将被地热冷却而具有15℃的温度的、所述热交换储存槽30内的热媒液2向在所述热媒液循环流路7中循环的所述第一热媒液9供给，由此，确保所述入口端16的所需液温30℃。之后，当负载侧4在某种程度上变冷时，所述第一热交换部6中的热交换量也可以较少。在该情况下，当将所述出口端16处的所述第一热媒液9的检测温度维持所需设定温度所需的所述入口端13的所需液温设为34℃时，所述第二热媒液10的所述需要量可以与最初相比而减少。该需要量是通过如下方式而自动地设定的：通过基于设于所述出口端16的温度检测器67的温度检测信号对所述混合三通阀26进行电动控制。之后，随着负载侧4接近设定温度，所述需要量进一步减少，但是该需要量同样地通过所述混合三通阀的电动控制而被设定为所需的量。
如上所述，在将所述热交换装置1用作所述制冷制热装置29而对负载侧进行制热时，在将水用作所述第一热媒液9以及所述第二热媒液10的情况下，将所述所需设定温度设定为2℃即可。具有所述结构的热交换装置1的所述控制方法是以如下方式进行控制的方法：所述出口端16处的所述第一热媒液9的检测温度通过所述第二热媒液10的相对于所述第一热交换部6的需要量的供给而维持所需设定温度，但是该检测温度稍有变动。因此，若将所述所需设定温度设定为0℃、1℃，则因该变动而产生有所述出口端16处的温度低于0℃的情况。这样，所述第一热交换部6内的所述第一热媒液9有可能冻结。因此，在考虑到安全的基础上以从所述第一热交换部6流出的热媒液2不冻结的方式将所述所需设定温度设定为2℃即可。此外，在将防冻液用作所述热媒液的情况下，也能够将所述所需设定温度设定为0℃以下。
在本实施例中，如图1所示，从所述排出管19排出的所述第一热媒液9返回至所述热交换储存槽30内，但是流入该热交换储存槽30内的作为第一热媒液9的热媒液2的温度较低。因此，流入的热媒液2的温度与地热的温度差较大，因而，能够高效地进行该热交换储存槽30内的热媒液2与地热的热交换。
在此，说明储存在所述热交换储存槽30内的所述第二热媒液10所保有的热量被消耗的情况、返回至该热交换储存槽30内的温度较低的热媒液2通过经由该热交换储存槽30的壁部31的地热的传热而被逐渐加热的情况、以及返回至所述热交换储存槽30内的温度较高的热媒液2通过经由所述壁部31的朝向所述热交换储存槽30的周边地下44的传热而被逐渐冷却的情况。
在所述热交换装置1被应用于所述制冷制热装置29，且该制冷制热装置29进行制热运转的情况下，在该制冷制热装置29处于运转停止状态的例如夜间，产生有从温度相对较高的周边地下44朝向该热交换储存槽30的传热，该热交换储存槽30内的热媒液2被逐渐加热。其结果是，如果所述热交换装置1处于停止状态的时间为一定时间以上，则所储存的热媒液2整体的温度就能够成为与地下温度相等的15℃。如上所述，返回至该热交换储存槽30内的热媒液2的温度越低，即流入的热媒液2的温度与地热的温度差越大，则该地热的采热的进行就越高效。
此外，在所述制冷制热装置29处于运转停止状态的夜间，为了从所述周边地下44积极地获取白天所使用的热量，优选在所述热交换储存槽30内的热媒液2中存在有流动。例如，通过循环泵的驱动而使所述热媒液2循环，从而一边使该热媒液2尽量与所述热交换储存槽30的内表面接触，一边使该热媒液2上升或者下降。由此，能够提高地热朝向储存的该热媒液2的移动效率、从该热媒液2朝向周边地下44的传热效率。
这样，蓄积在所述热交换储存槽30内的热媒液2中的热量通过所述热交换装置1在白天的运转而被逐渐消耗，但是向所述第一热交换部6的入口端13供给的第二热媒液10的需要量被设定为，使所述热交换部6的出口端16处的所述第一热媒液9的检测温度维持所需设定温度。因而，向该第一热交换部6供给的第二热媒液10的每单位时间的量较少即可。
作为一例，在所述热交换装置1被应用于制冷制热装置29的情况下，由于从制热运转开始起例如15分钟左右朝向制热的负载侧4的热供给量较多，因此从所述热交换储存槽30被输送至所述第一热交换部6的所述第二热媒液10的量较多。但是，之后，若负载侧4在某种程度上变热，则该第一热交换部6中的热交换量也可以较少。例如，在最初需要所述入口端13的所需液温7℃且所述需要量为20L/min的情况下，若负载侧4在某种程度上变热，则所述需要量为5L/min即可，但也可以是更少的需要量。因此，能够使所述热交换储存槽30内的热媒液2在所述流路3中以较长的时间(例如3～4小时左右)循环一个周期。由此，能够长时间地消耗所述热交换储存槽30内的热媒液2所保有的蓄热量。
该蓄热量逐渐减少，但是如上所述，返回至所述热交换储存槽30内的热媒液2的温度较低，流入的热媒液2的温度与地热的温度差较大。因此，如上所述，能够高效地进行流入该热交换储存槽30内的热媒液2与地热的热交换。然后，如上所述，由于所述热交换储存槽30内的热媒液2以较长的时间循环一个周期，因此在所述下侧部分62，返回至所述热交换储存槽30内的热媒液2能够采集地热的时间较长。由此，根据所述热交换装置1，能够在较长的时间内利用所蓄积的热量，并且还能够利用返回至所述热交换储存槽30内并经过较长的时间而被地热加热后的热媒液2的热量。
因而，在所述热交换储存槽30内的蓄热量循环一个周期而被消耗之后，能够利用通过地热经过长时间而被充分加热的热媒液，即处于充分吸收了地热的状态下的该热媒液2的热量，能够在较长的时间内利用该热交换储存槽30内的热媒液2所具有的热量。
这些情况在所述热交换装置1被应用于所述制冷制热装置29的情况下，在该制冷制热装置29被用于制冷运转的情况下也相同，另外，在所述热交换装置1被用于例如使用水冷式热泵的热水器、制冷机的情况下也相同。
实施例2
图3～图4示出实施本发明所涉及的热交换装置的控制方法的热交换装置1的其它实施例。该热交换装置1具备供热媒液2在内部流动的流路3，该流路3具备热媒液循环流路7，该热媒液循环流路7具有在与第二热交换部5之间进行热交换的第一热交换部6。在该热媒液循环流路7中，通过附设于其中的第一泵75的驱动而使所述第一热媒液9循环。另外，所述热交换装置1具备热源11和供给管12，该热源11保有第二热媒液10，所述第二热媒液10与所述第一热媒液9的温度具有温度差，该供给管12使该热源11与所述热媒液循环流路7成为连通状态。然后，该供给管12与所述第一热交换部6的入口端13所在的一侧15连结，并且在该第一热交换部6的出口端16所在的一侧17连结有排出管19。与实施例1相同，该热源11构成为使用埋设于地基的热交换储存槽30。
另外，以使得所述出口端16处的所述第一热媒液9的检测温度通过附设于所述供给管12的第二泵76的驱动而维持所需设定温度的方式进行如下控制：经由所述供给管12向所述第一热交换部6的入口端13所在的一侧15供给能够给予所述第一热交换部6所需的热量的需要量的第二热媒液10。另外，从所述排出管19排出与所供给的第二热媒液10等量的第一热媒液9。在此，所述第一热媒液9是指所述热媒液2中的、在所述热媒液循环流路7中循环的热媒液，所述第二热媒液10是指所述热媒液2中的、向所述第一热交换部6供给的热媒液。
以为了构成制冷制热用的水冷式热泵装置29而使用该热交换装置1的情况为例，能够将说明所述实施例1的图1所示的混合三通阀26置换为被进行了逆变控制的所述第一泵75和所述第二泵76来实施。该结构的制冷制热装置29的作用效果与所述实施例1中说明的相同，因此省略其具体的说明。
此外，在图3～图4中，对与图1共通的部位标注相同的附图标记。另外，在图3～图4中，与图1中的情况不同，热交换储存槽30的上端79开放。然后，图3～图4中的附图标记80是流量检测器。本实施例所涉及的热交换装置1例如也能够被应用于使用水冷式热泵的热水器、制冷机。
实施例3
图5示出在当前普遍销售的水冷式热泵制冷制热装置29中应用了本发明的热交换装置1的情况下的一实施例。在将该水冷式热泵制冷制热装置29在用于制热的情况下，为了最大限度地提高其效率而将设置在热泵内的热交换器的热媒的温度降低到低于冰点，并从来自外部热源的热媒液采热。因此，作为该热媒液，以使其在该热交换器之中不冻结而必须使用防冻液。但是，通常防冻液价格昂贵，因此不得不限定其使用量。另外，作为所述外部热源，例如在采用了所述热交换储存槽30等利用地热的地热交换器的情况下，还存在有如下问题：为了在该地热交换器中大量地收容防冻液而需要高额的成本、或者在该防冻液在土中泄露时导致土壤污染。由此，在将该地热交换器用作所述外部热源的情况下，优选在其中收容的热媒液2为水。
图5示出为了使用以往的水冷式热泵制冷制热装置36来进行制热而在所述结构的热交换装置1与该水冷式热泵制冷制热装置29之间设置热效率良好的板式热交换器等附属热交换器81的情况。在该附属热交换器81配设有本发明所涉及的所述热交换装置1的所述第一热交换部6和形成防冻液循环流路84的一部分的所述第二热交换部5，该防冻液循环流路84构成为具有在设置于所述热泵内的热交换器83中配设的热交换部82。然后，构成为在流动有水的该第一热交换部6与流动有防冻液的该第二热交换部5之间进行热交换。此外，在图5中，构成为例如应用使用所述实施例1所示的一台泵20的热交换装置1，但是也可以构成为例如应用使用所述实施例2所示的两台泵的热交换装置1。
在这样构成的情况下的热交换与所述实施例1、所述实施例2中说明的热交换同样地进行。例如，为了以所述防冻液的温度不会成为负温度的方式使所述热交换装置1的所述第一热交换部6的出口端16处的所述第一热媒液9的检测温度维持例如2℃的所需设定温度而从所述热源11供给所述第一热交换部6所需的需要量的所述第二热媒液10，与此同时，在所述第一热交换部6的所述出口端16所在的一侧17排出与所供给的第二热媒液10等量的第一热媒液9。
在这样构成的情况下，由于防冻液只是在所述防冻液循环流路84中被使用，因此是极少量的。因而，能够同时解决所述防冻液所涉及的成本的问题点和土壤污染的问题点这两者。本实施例所涉及的热交换装置1例如也能够应用于使用水冷式热泵的热水器、制冷机。
实施例4
图6、图7示出具备设有构成为纵向较长的U字状管部85的所述热交换储存槽30而成的所述热源11的热交换装置1的一例。该U字状管部85以其长度方向沿纵向延长的方式埋设于在纵向上挖掘地基而形成的纵孔内，在该U字状管部85内储存有所述热媒液2。然后，该U字状管部85的一端86与所述供给管12的、与所述供给端43相反的一侧的连结端87连结，并且该U字状管部85的另一端89与所述排出管19的、与相对于所述出口端16所在的一侧17的连结端52相反的一侧的连结端90连结。
图6所涉及的热交换装置1构成为，以使得所述出口端16处的所述第一热媒液9的检测温度通过所述泵20的驱动而维持所述所需设定温度，将该热交换储存槽30内的热媒液2的所述需要量作为所述第二热媒液10而向所述入口端13供给。另外，图7的热交换装置1构成为，以使得所述出口端16处的所述第一热媒液9的检测温度通过所述第二泵76的驱动而维持所述所需设定温度，将该U字状管部85内的热媒液2的所述需要量作为所述第二热媒液10而向所述入口端13供给。
然后，与这样供给的第二热媒液10等量的第一热媒液9经由所述排出管19返回至所述U字状管部85。该结构的U字状管部85例如也可以处于下沉到在设于埋设在地基的桩上的有底孔部中储存的热媒液中的状态。在该情况下，在该U字形管部85内的热媒液与所储存的所述热媒液2之间进行所需的热交换。由于该热交换装置1的其它结构及其用途、作用效果与所述实施例1、所述实施例2中说明的结构及其用途、作用效果相同，因此省略其具体的说明。
实施例5
图8～图11示出本发明所涉及的热交换装置1的其它实施例，在使用实施例1中说明的作为密闭水槽34的热交换储存槽30来构成保有第二热媒液10的热源11的情况下，所述第二管体55、所述泵20、所述混合三通阀26、流量调节阀27的整体或者其一部分的配置状态被变更。在图8～图11中，所述第二管体55在该密闭水槽34内向下方延长。
在图8～图11中，这些热交换装置1均构成为，设有供热媒液2在内部流动的流路3，该流路3具备热媒液循环流路7，该热媒液循环流路7具有在与成为负载侧4的第二热交换部5之间进行热交换的第一热交换部6，在该热媒液循环流路7中，通过附设于其中的泵20的驱动而循环有一定量的第一热媒液9，所述负载侧4所需要的热量的变动导致所述第一热交换部6的热交换量由于时间的经过而发生变动。
另外，热交换装置1还具备供给管12，该供给管12使热源11与所述热媒液循环流路7成为连通状态，该供给管12与所述第一热交换部6的入口端13所在的一侧连结，并且在该第一热交换部6的出口端16所在的一侧连结有排出管19，其中，所述热源11保有第二热媒液10，所述第二热媒液10与所述第一热媒液9的温度具有温度差。另外，以使得所述出口端16处的所述第一热媒液9的检测温度维持所需设定温度的方式进行如下控制：经由所述供给管12向所述入口端13所在的一侧供给能够给予所述第一热交换部6所需的热量的需要量的所述第二热媒液10。然后，从所述排出管19排出与所供给的所述第二热媒液10等量的所述第一热媒液9。
这些热交换装置1例如能够应用于使用水冷式热泵的制冷制热装置、热水器、制冷机。在本实施例中，如果所述热交换储存槽30为密闭水槽34，则所述第二管体55除了可以收容在该密闭水槽34内以外，还可以沿该密闭水槽34的外表面59(图8)向下方延长，且其下端开口与该密闭水槽34的下端连结。此外，在图8～图11中，对与图1共通的部位标注相同的附图标记。
实施例6
图12～图15示出本发明所涉及的热交换装置1的其它实施例，其被应用于构成水冷式热泵制冷制热装置29。
在本实施例中，所述热源11使用冷却塔92而构成，被该冷却塔92冷却后的热媒液2成为所述第二热媒液10。该热源11的结构与所述实施例1～5中说明的热交换装置1的情况不同。
图12～图15所涉及的各个热交换装置1设有供热媒液2在内部流动的流路3，该流路3具备热媒液循环流路7，该热媒液循环流路7具有在与成为负载侧4的第二热交换部5之间进行热交换的第一热交换部6，在热媒液循环流路7中，通过附设于其中的泵20的驱动而循环有一定量的第一热媒液9。然后，所述热交换装置构成为所述负载侧4所需的热量的变动导致所述第一热交换部6的热交换量由于时间的经过而发生变动。另外，所述热交换装置1具备供给管12，该供给管12使所述热源11与所述热媒液循环流路7成为连通状态，且该供给管12与所述第一热交换部6的入口端13所在的一侧连结，其中，所述热源11保有第二热媒液10，所述第二热媒液10与所述第一热媒液9的温度具有温度差。另外，在该第一热交换部6的出口端16所在的一侧连结有排出管19，且以使得该出口端16处的所述第一热媒液9的检测温度维持所需设定温度的方式进行如下控制：经由所述供给管12向所述入口端13所在的一侧供给能够给予所述第一热交换部6所需的热量的需要量的所述第二热媒液10，并从所述排出管19排出与所供给的所述第二热媒液10等量的所述第一热媒液9。
以下，对此进行更详细的说明。所述冷却塔92被用作水冷式制冷装置、水冷式制冷机等的热源，是通过水的蒸发热来冷却热媒液的装置。由于该冷却塔92利用蒸发热来进行冷却，因此在湿度较低的情况下，也可以将该热媒液冷却至大气温度以下。其能够表示为干球温度和湿球温度。例如，在大气温度为30℃(干球温度)且湿度为70％的环境下的水的温度最大降低至25.5℃(湿球温度)。该冷却塔92利用该现象而成为制冷装置、制冷机等的热源。
在通过具有该结构的制冷装置、制冷机来对居室内、制冷室进行冷却的情况下，由于在运转初期，设定温度与室内温度的差较大，因此以最大输出运转。之后，该设定温度与该室内温度的温度差逐渐缩小，装置的输出无需最大输出而成为仅被室外的环境夺走的热量的输出。在当前最大输出运转时，将从所述冷却塔92供给的热媒液的量设为20L/min、将水温设为32℃，将5℃的热量向该热媒液释放，并以37℃返回至所述冷却塔92。在该情况下，如上所述，设定温度和室温逐渐接近，所述第一热交换部6成为以20L/min仅使用1℃的热量的状态。以下，将该状态下的本实施例的热交换装置1的有利性与以往的冷却塔利用的热交换装置对比并进行说明。
在基于以往的冷却塔的情况下，若当前20L/min的热媒液返回至该冷却塔，且在与空气之间通过蒸发而被冷却5℃，则在以33℃返回时而以28℃被输送至制冷机。进而，例如在冷却塔的周围的环境为所述大气温度30℃、湿度70％的情况下，从该冷却塔排出的循环水的水温下降至湿球温度的25.5℃，并以26.5℃返回。在此，若大气温度为30℃，则热媒液下降至大气温度以上，因此引起来自空气的传热，为了通过蒸发来进行冷却所需的水的量增加。
与此相对，在本发明的情况下，若在同样的条件下使用冷却塔92，则从热泵输出的热媒液的水温为37℃，返回至冷却塔的热媒液量为4L/min。由于具有该37℃的温度的、4L/min的热媒液也被空气冷却，因此用于将具有该37℃的温度的、4L/min的热媒液冷却至32℃的蒸发量成为将具有33℃的温度的、20L/min的热媒液冷却至28℃的情况下的1/5以下，能够大幅削减蒸发的水量，另外，基于外部空气的冷却增强，能够高效地冷却至32℃以下。这样，在本发明的情况下，能够有效地活用冷却塔(热源)中的热能。
实施例7
本发明并不局限于所述实施例所示的内容，在“权利要求书”的记载内能够进行各种设计变更。
(1)在将所述热交换装置1应用于水冷式热泵制冷制热装置的情况下的制冷时，期望进一步提高制冷效率。在该情况下，只要进一步提高所述第一热交换部6与所述第二热交换部5之间的热交换效率即可。为此，将所述第一热交换器35中的所述第一热媒液9的流动方向成为与所述热泵热媒36的流动方向相反的方向。当这样构成时，由于所述第一热交换部6中的所述入口端13与所述出口端16处于相反位置，因此在各个出口端16设置所述温度检测器67。该流动方向的反转例如可以通过在所述热媒液循环流路7设置三通切换阀并利用该三通切换阀的所需的切换作用来进行。
所述热源11也可以构成为使用热交换储存槽30，该热交换储存槽30是使用埋设于地基的桩而形成的，在沿该桩轴线设置的所述有底孔部储存所述热媒液2。
(2)在本发明中，“所述第一热交换部6的出口端16处的所述第一热媒液9的检测温度”除了是出口端16处的所述第一热媒液9的检测温度以外，只要是能够测定与出口端16处的温度相同的温度的部位即可，也可以是远离该出口端16的部位的所述第一热媒液9的检测温度。
(3)构成所述热交换装置1的所述热交换储存槽30有时也构成为能够供地下水始终出入的地下水收集用储存槽。在该情况下，地下水始终处于储存状态的该地下水收集用储存槽本身构成所述热源11，所储存的地下水是能够作为所述第二热媒液10的热媒液2。在这样构成的情况下，在所述第一热交换部6的所述出口端16所在的一侧排出的所述第一热媒液9能够返回例如还原井。或者，也可以将该第一热媒液9收容于贮水槽中并将其用作融雪用的水等。由于在使用该地下水收集用储存槽来构成所述热交换装置1的情况下，能够降低地下水的使用量，因此不易产生基于地下水的降低的地基下沉等环境问题。
(4)构成所述热交换装置1的所述热源11例如图16所示，也可以构成为将储存温泉排水、工厂排水、下水的废液等液体93的储存槽95用作热供给源。在这样构成的情况下，能够通过例如经由作为蛇行管部等的热交换储存槽30进行采热而有效地活用被无用地舍弃的温泉排水、工厂排水、下水的废液所保有的热量。在该情况下，该热交换储存槽30内的热媒液2是所述热源11所保有的第二热媒液10。
(5)作为构成所述热源11的其它热供给源，只要与所述第一热媒液9的温度具有的温度差，则可以是河水、湖水、海水、雪、冰、气体等液体、固体、气体等。使用该热源的热交换装置1的应用领域与所述实施例1、所述实施例2中说明的相同，因此省略其具体的说明。
(6)为了在将本发明所涉及的热交换装置1用于供暖的情况下提高供暖效率，例如参照图1的(A)，将在设置于热泵循环路96的所述第一热交换器(例如板式热交换器)35内设置的所述第二热交换部5中流动的所述热泵热媒36的温度降低到低于冰点(例如下降到-14℃～-15℃)，从在所述第一热交换部6中流动的所述热媒液2采热。为此，必须使在所述第一热交换部6中流动的该热媒液2在该第一热交换部6中不冻结。
为此，考虑使用防冻液作为该热媒液2。但是防冻液价格昂贵，且在该防冻液泄漏到土中等环境的情况下也会导致环境污染的问题。考虑能够通过将水用作该热媒液2来解决该问题点。但是，在将水用作热媒液2的情况下，该水在所述第一热交换部6的流路3中流动的期间冻结，该水有可能堵塞该流路3。因此，在将水用作该热媒液2的情况下，要求在所述第一热交换部6的流路中不使该水冻结的方法。
作为其方法之一，例如能够提供如图17所示那样的以防水涂膜99覆盖所述第一热交换部6的所述流路3的内表面97的方法。该防水涂膜99例如可以通过实施氟涂层或者疏水性二氧化硅涂层等防水性的树脂涂层而形成，或者通过实施纳米尺寸的镀覆的超防水涂层而形成。
这样，在通过防水涂膜99覆盖所述第一热交换部6的所述流路3的内表面97的情况下，若将在该流路3中流动的水(热媒液2)的温度设定为高于0℃的温度(例如2℃)，则即使在该防水涂膜99的表面100生成用于冻结的核，也能够通过该水的流速和该防水涂膜99的防水性而使该核容易地从该表面100剥离。然后，剥离的核被水流冲走而融化。
由此，即使在将水用作所述热媒液2的所述热交换装置1进行制热运转时，也能够防止该水(热媒液2)在所述第一热交换部6的流路3中流动的期间冻结。
(7)构成为所述第一热交换部的热交换量由于时间的经过而发生变动的所述热交换装置1能够用于构成所述水冷式热泵装置29。该水冷式热泵装置29除了能够用于所述制冷制热装置的结构以外，还能够用于构成热水器、制冷机等。
附图标记说明
1…热交换装置；2…热媒液；3…流路；4…负载侧；5…第二热交换部；6…第一热交换部；7…热媒液循环流路；9…第一热媒液；10…第二热媒液；11…热源；12…供给管；13…入口端；16…出口端；19…排出管；20…泵；21…连结部位；22…第一连接口；23…第二连接口；25…第三连接口；26…混合三通阀；27…流量调整阀；29…水冷式热泵冷暖房装置；30…热交换储存槽；31…壁部；34…密闭水槽；44…周边地下；75…第一泵；76…第二泵；92…冷却塔；99…防水涂膜。

Claims (11)

1.一种热交换装置的控制方法，所述热交换装置设有供热媒液在内部流动的流路，该流路具备热媒液循环流路，该热媒液循环流路具有在与成为负载侧的第二热交换部之间进行热交换的第一热交换部，在该热媒液循环流路中循环有一定量的第一热媒液，所述热交换装置构成为所述负载侧所需的热量的变动导致所述第一热交换部的热交换量由于时间的经过而发生变动，其特征在于，
在所述热媒液循环流路中具有泵和流量调整阀，通过所述泵的驱动一定量的第一热媒液在所述热媒液循环流路中循环，所述流量调整阀用于将所述泵的供给量调整为所述热媒液循环流路中要求的流量，
所述热交换装置具备供给管，该供给管与所述第一热交换部的入口端所在的一侧连结，并且该第一热交换部的出口端所在的一侧连结有排出管，其中，所述供给管使热源与所述热媒液循环流路成为连通状态，所述热源保有第二热媒液，所述第二热媒液与所述第一热媒液的温度具有温度差，
混合三通阀介于所述供给管或者所述排出管的相对于所述热媒液循环流路的连结部位，并且所述泵介于该混合三通阀与所述入口端之间、或者在该混合三通阀与所述出口端之间，
在所述热媒液循环流路中，在所述第一热交换部的入口端所在的一侧从热源供给能够给予所述第一热交换部所需的热量的需要量的第二热媒液以使得所述第一热交换部的出口端处的所述第一热媒液的检测温度维持所需设定温度，并且在所述第一热交换部的所述出口端所在的一侧使与所供给的所述第二热媒液等量的所述第一热媒液排出，其中，所述热源保有所述第二热媒液，所述第二热媒液与所述第一热媒液的温度具有温度差。
2.一种热交换装置的控制方法，设有供热媒液在内部流动的流路，该流路具备热媒液循环流路，该热媒液循环流路具有在与成为负载侧的第二热交换部之间进行热交换的第一热交换部，在该热媒液循环流路中，循环有一定量的第一热媒液，所述热交换装置构成为所述负载侧所需的热量的变动导致所述第一热交换部的热交换量由于时间的经过而发生变动，其特征在于，
在所述热媒液循环流路中具有第一泵和流量检测器，通过所述第一泵的驱动一定量的第一热媒液在所述热媒液循环流路中循环，
所述热交换装置具备供给管，该供给管与所述第一热交换部的入口端所在的一侧连结，并且该第一热交换部的出口端所在的一侧连结有排出管，其中，所述供给管使热源与所述热媒液循环流路成为连通状态，所述热源保有第二热媒液，所述第二热媒液与所述第一热媒液的温度具有温度差，
进行如下控制：通过附设于所述供给管的第二泵的驱动，经由所述供给管向所述入口端所在的一侧供给能够给予所述第一热交换部所需的热量的需要量的所述第二热媒液，以使得所述出口端处的所述第一热媒液的检测温度维持所需设定温度，
从所述排出管排出与所供给的所述第二热媒液等量的所述第一热媒液。
3.一种热交换装置，设有供热媒液在内部流动的流路，该流路具备热媒液循环流路，该热媒液循环流路具有在与成为负载侧的第二热交换部之间进行热交换的第一热交换部，在该热媒液循环流路中，通过附设于其中的泵的驱动而循环有一定量的第一热媒液，所述热交换装置构成为所述负载侧所需的热量的变动导致所述第一热交换部的热交换量由于时间的经过而发生变动，其特征在于，
所述热交换装置具备供给管，该供给管与所述第一热交换部的入口端所在的一侧连结，并且该第一热交换部的出口端所在的一侧连结有排出管，其中，所述供给管使热源与所述热媒液循环流路成为连通状态，所述热源保有第二热媒液，所述第二热媒液与所述第一热媒液的温度具有温度差，
在所述热媒液循环流路中具有流量调整阀，所述流量调整阀用于将所述泵的供给量调整为所述热媒液循环流路中要求的流量，
混合三通阀介于所述供给管或者所述排出管的相对于所述热媒液循环流路的连结部位，并且所述泵介于该混合三通阀与所述入口端之间、或者在该混合三通阀与所述出口端之间，
对所述混合三通阀进行如下控制：使能够给予所述第一热交换部所需的热量的需要量的所述第二热媒液经由所述供给管流入所述入口端，以使得所述出口端处的所述第一热媒液的检测温度维持所需设定温度，
并且，从所述排出管排出与所供给的所述第二热媒液等量的所述第一热媒液。
4.一种热交换装置，设有供热媒液在内部流动的流路，该流路具备热媒液循环流路，该热媒液循环流路具有在与成为负载侧的第二热交换部之间进行热交换的第一热交换部，在该热媒液循环流路中，通过附设于其中的第一泵的驱动而循环有第一热媒液，所述热交换装置构成为所述负载侧所需的热量的变动导致所述第一热交换部的热交换量由于时间的经过而发生变动，其特征在于，
所述热交换装置具备供给管，该供给管使热源与所述热媒液循环流路成为连通状态，该供给管与所述第一热交换部的入口端所在的一侧连结，并且该第一热交换部的出口端所在的一侧连结有排出管，其中，所述热源保有第二热媒液，所述第二热媒液与所述第一热媒液的温度具有温度差，
在所述热媒液循环流路中具有流量检测器，
进行如下控制：通过附设于所述供给管的第二泵的驱动，经由所述供给管向所述第一热交换部的入口端所在的一侧供给能够给予所述第一热交换部所需的热量的需要量的所述第二热媒液，以使得所述出口端处的所述第一热媒液的检测温度维持所需设定温度，
并且，从所述排出管排出与所供给的所述第二热媒液等量的所述第一热媒液。
5.根据权利要求3或4所述的热交换装置，其特征在于，
所述热源是地下水采集用储存槽，所述地下水采集用储存槽保有所述第二热媒液，其中，作为地下水的所述第二热媒液与所述第一热媒液的温度具有温度差，并且所述地下水采集用储存槽埋设于地基且能够始终供该地下水出入。
6.根据权利要求3或4所述的热交换装置，其特征在于，
保有所述第二热媒液的热源是埋设于地基的热交换储存槽，其中，所述第二热媒液与所述第一热媒液的温度具有温度差。
7.根据权利要求3或4所述的热交换装置，其特征在于，
构成所述热源的热供给源是从地下水、温泉排水、工厂排水、下水的废液、河水、湖水、海水、雪、冰以及气体的组中来选择的。
8.根据权利要求3或4所述的热交换装置，其特征在于，
所述第二热媒液是被冷却塔冷却后的热媒液。
9.根据权利要求3或4所述的热交换装置，其特征在于，
所述第一热交换部的所述流路的内表面被防水涂膜覆盖。
10.一种水冷式热泵制冷制热装置，其特征在于，
使用权利要求3或4所述的热交换装置。
11.一种水冷式热泵装置，其特征在于，
使用权利要求3或4所述的热交换装置。
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