JP2002310524A - 熱源設備 - Google Patents
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 設置性及び熱供給の安定性に優れた熱源設備
を提供する。 【解決手段】 熱媒Ｌを対地熱交換が可能な状態で貯留
する地中埋設状態の地中蓄熱槽５、及び、ヒートポンプ
３を備え、熱源流体Ｗを採熱源としてヒートポンプ３に
より地中蓄熱槽５に熱を蓄える蓄熱運転と、地中蓄熱槽
５に蓄えた熱を地中蓄熱槽５と負荷側４との間での熱媒
循環により負荷側４に供給する放熱運転と、地中蓄熱槽
５の貯留熱媒Ｌを採熱源としてヒートポンプ３により負
荷側４に熱供給する地中側運転とが可能な構成にする。
また好ましくは、熱源流体Ｗの流通路２に熱媒熱交換器
１を設け、地中側運転の実施で低温化した地中蓄熱槽５
の貯留熱媒Ｌを熱媒熱交換器１に循環させる回復運転が
可能な構成にする。
を提供する。 【解決手段】 熱媒Ｌを対地熱交換が可能な状態で貯留
する地中埋設状態の地中蓄熱槽５、及び、ヒートポンプ
３を備え、熱源流体Ｗを採熱源としてヒートポンプ３に
より地中蓄熱槽５に熱を蓄える蓄熱運転と、地中蓄熱槽
５に蓄えた熱を地中蓄熱槽５と負荷側４との間での熱媒
循環により負荷側４に供給する放熱運転と、地中蓄熱槽
５の貯留熱媒Ｌを採熱源としてヒートポンプ３により負
荷側４に熱供給する地中側運転とが可能な構成にする。
また好ましくは、熱源流体Ｗの流通路２に熱媒熱交換器
１を設け、地中側運転の実施で低温化した地中蓄熱槽５
の貯留熱媒Ｌを熱媒熱交換器１に循環させる回復運転が
可能な構成にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は熱源設備に関し、詳
しくは、熱源流体を採熱源としてヒートポンプにより負
荷側に熱供給する熱源設備に関する。
しくは、熱源流体を採熱源としてヒートポンプにより負
荷側に熱供給する熱源設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の熱源設備では、採熱源と
して使用する熱源流体が流量変動や温度変動の大きいも
のである場合、熱源流体の流量減少や温度低下で熱源流
体からの採熱が難しくなったときにも負荷側に熱供給で
きるようにするには、図８に示す如き蓄熱槽Ｔを備える
設備構成にして、熱源流体Ｗの流量及び温度が十分なと
きに熱源流体Ｗを採熱源としてヒートポンプ３により蓄
熱槽Ｔに熱を蓄え、この蓄熱槽Ｔに蓄えた熱により熱源
流体Ｗからの採熱が難しいときの負荷を賄うようにして
いた。
して使用する熱源流体が流量変動や温度変動の大きいも
のである場合、熱源流体の流量減少や温度低下で熱源流
体からの採熱が難しくなったときにも負荷側に熱供給で
きるようにするには、図８に示す如き蓄熱槽Ｔを備える
設備構成にして、熱源流体Ｗの流量及び温度が十分なと
きに熱源流体Ｗを採熱源としてヒートポンプ３により蓄
熱槽Ｔに熱を蓄え、この蓄熱槽Ｔに蓄えた熱により熱源
流体Ｗからの採熱が難しいときの負荷を賄うようにして
いた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、熱源流体Ｗの
流量変動や温度変動が大きいことに対し、熱源流体Ｗか
らの採熱が難しいときの負荷側への熱供給を十分かつ安
定的なものにするには、大きな熱媒貯留量（すなわち、
大きな蓄熱容量）を備える大型な蓄熱槽Ｔが必要になっ
て、その大型な蓄熱槽Ｔの設置に大きなスペースを確保
することが必要になり、このことが設備の施設を難しく
する問題があった。
流量変動や温度変動が大きいことに対し、熱源流体Ｗか
らの採熱が難しいときの負荷側への熱供給を十分かつ安
定的なものにするには、大きな熱媒貯留量（すなわち、
大きな蓄熱容量）を備える大型な蓄熱槽Ｔが必要になっ
て、その大型な蓄熱槽Ｔの設置に大きなスペースを確保
することが必要になり、このことが設備の施設を難しく
する問題があった。
【０００４】また、このような蓄熱槽Ｔを設けるにして
も、熱源流体Ｔの流量や温度の変動形態によっては蓄熱
槽Ｔに蓄える熱の採取そのものを十分に行なえない状況
が生じる場合もあり、そのことで負荷側への熱供給を行
なえなくなる事態を招く問題もあった。
も、熱源流体Ｔの流量や温度の変動形態によっては蓄熱
槽Ｔに蓄える熱の採取そのものを十分に行なえない状況
が生じる場合もあり、そのことで負荷側への熱供給を行
なえなくなる事態を招く問題もあった。
【０００５】これらの実情に鑑み、本発明の主たる課題
は、合理的な設備構成により上記の如き問題を効果的に
解消する点にある。
は、合理的な設備構成により上記の如き問題を効果的に
解消する点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】〔１〕請求項１に係る発
明は熱源設備に係り、その特徴は、熱媒を対地熱交換が
可能な状態で貯留する地中埋設状態の地中蓄熱槽、及
び、ヒートポンプを備え、熱源流体を採熱源として前記
ヒートポンプにより前記地中蓄熱槽に熱を蓄える蓄熱運
転と、前記地中蓄熱槽に蓄えた熱を地中蓄熱槽と負荷側
との間での熱媒循環により負荷側に供給する放熱運転
と、前記地中蓄熱槽の貯留熱媒を採熱源として前記ヒー
トポンプにより負荷側に熱供給する地中側運転とが可能
な構成にしてある点にある。
明は熱源設備に係り、その特徴は、熱媒を対地熱交換が
可能な状態で貯留する地中埋設状態の地中蓄熱槽、及
び、ヒートポンプを備え、熱源流体を採熱源として前記
ヒートポンプにより前記地中蓄熱槽に熱を蓄える蓄熱運
転と、前記地中蓄熱槽に蓄えた熱を地中蓄熱槽と負荷側
との間での熱媒循環により負荷側に供給する放熱運転
と、前記地中蓄熱槽の貯留熱媒を採熱源として前記ヒー
トポンプにより負荷側に熱供給する地中側運転とが可能
な構成にしてある点にある。
【０００７】つまり、この構成によれば、先述の従来設
備と同様、熱源流体の流量及び温度が十分なとき蓄熱運
転を行なうことで、熱源流体から採熱してヒートポンプ
により昇温した熱を地中蓄熱槽に蓄えておき、これによ
り、熱源流体の流量減少や温度低下で熱源流体からの採
熱が難しくなったときには放熱運転により、地中蓄熱槽
に蓄えた熱を用いて負荷側に熱供給することができる。
備と同様、熱源流体の流量及び温度が十分なとき蓄熱運
転を行なうことで、熱源流体から採熱してヒートポンプ
により昇温した熱を地中蓄熱槽に蓄えておき、これによ
り、熱源流体の流量減少や温度低下で熱源流体からの採
熱が難しくなったときには放熱運転により、地中蓄熱槽
に蓄えた熱を用いて負荷側に熱供給することができる。
【０００８】そして、上記構成では、蓄熱槽として熱媒
を対地熱交換が可能な状態で貯留する地中埋設状態の地
中蓄熱槽を用いることから、蓄熱運転においてヒートポ
ンプの発生熱を槽内貯留熱媒の保有熱として蓄えるのみ
ならず槽周囲の地層にも蓄える形態にすることができ、
これにより、地中蓄熱槽そのものは小型なものにしなが
らも実質的に大きな蓄熱容量を確保することができる。
を対地熱交換が可能な状態で貯留する地中埋設状態の地
中蓄熱槽を用いることから、蓄熱運転においてヒートポ
ンプの発生熱を槽内貯留熱媒の保有熱として蓄えるのみ
ならず槽周囲の地層にも蓄える形態にすることができ、
これにより、地中蓄熱槽そのものは小型なものにしなが
らも実質的に大きな蓄熱容量を確保することができる。
【０００９】また、放熱運転では、負荷側への熱供給で
地中蓄熱槽における貯留熱媒の温度が負荷側の必要下限
温度まで低下すると負荷側への熱供給を行なえなくなる
が、上記構成によれば、地中蓄熱槽における貯留熱媒の
温度が負荷側の必要下限温度まで低下し、かつ、熱源流
体からの採熱も未だ難しい状況（すなわち、地中蓄熱槽
に蓄える熱の採取そのものを十分に行なえない状況）に
なったときには、地中側運転を行なうことで、地中蓄熱
槽における貯留熱媒の残保有熱及び槽周囲の地中熱（す
なわち、負荷側の必要下限温度よりも低温部分の熱媒保
有熱及び地中熱）をヒートポンプにより汲み上げる形態
で負荷側に熱供給することができる。
地中蓄熱槽における貯留熱媒の温度が負荷側の必要下限
温度まで低下すると負荷側への熱供給を行なえなくなる
が、上記構成によれば、地中蓄熱槽における貯留熱媒の
温度が負荷側の必要下限温度まで低下し、かつ、熱源流
体からの採熱も未だ難しい状況（すなわち、地中蓄熱槽
に蓄える熱の採取そのものを十分に行なえない状況）に
なったときには、地中側運転を行なうことで、地中蓄熱
槽における貯留熱媒の残保有熱及び槽周囲の地中熱（す
なわち、負荷側の必要下限温度よりも低温部分の熱媒保
有熱及び地中熱）をヒートポンプにより汲み上げる形態
で負荷側に熱供給することができる。
【００１０】以上要するに、上記構成によれば、地中蓄
熱槽を小型なものにしながら大きい蓄熱容量を確保でき
ることと、蓄熱槽の地中埋設により地上における必要設
備スペースを大巾に縮小できることとが相俟って、先述
の図８に示す如き従来設備に比べ、設備の施設をその設
置面で容易にすることができ、これにより、種々の設置
条件に対する対応性の高い熱源設備にすることができ
る。
熱槽を小型なものにしながら大きい蓄熱容量を確保でき
ることと、蓄熱槽の地中埋設により地上における必要設
備スペースを大巾に縮小できることとが相俟って、先述
の図８に示す如き従来設備に比べ、設備の施設をその設
置面で容易にすることができ、これにより、種々の設置
条件に対する対応性の高い熱源設備にすることができ
る。
【００１１】また、地中蓄熱槽における貯留熱媒の温度
が負荷側の必要下限温度まで低下し、かつ、熱源流体か
らの採熱も未だ難しい状況になったときにも負荷側への
熱供給を行なえる点で、蓄熱を行なうだけ先述の従来設
備に比べ、負荷側に対する熱供給の安定性（換言すれ
ば、使用熱源流体の流量変動や温度変動に対する対応
性）にも一層優れた熱源設備にすることができる。
が負荷側の必要下限温度まで低下し、かつ、熱源流体か
らの採熱も未だ難しい状況になったときにも負荷側への
熱供給を行なえる点で、蓄熱を行なうだけ先述の従来設
備に比べ、負荷側に対する熱供給の安定性（換言すれ
ば、使用熱源流体の流量変動や温度変動に対する対応
性）にも一層優れた熱源設備にすることができる。
【００１２】なお、請求項１に係る発明の実施で、熱源
流体を採熱源として地中蓄熱槽への蓄熱を伴わずにヒー
トポンプにより負荷側に熱供給する運転（後述の通常運
転）が可能な構成にすれば、熱源流体からの採熱が可能
なとき地中蓄熱槽への蓄熱による時間遅れを伴うことな
く負荷側への熱供給を行なうことができ、この点で一層
優れた熱源設備にすることができる。
流体を採熱源として地中蓄熱槽への蓄熱を伴わずにヒー
トポンプにより負荷側に熱供給する運転（後述の通常運
転）が可能な構成にすれば、熱源流体からの採熱が可能
なとき地中蓄熱槽への蓄熱による時間遅れを伴うことな
く負荷側への熱供給を行なうことができ、この点で一層
優れた熱源設備にすることができる。
【００１３】また、請求項１に係る発明において、放熱
運転は熱源流体からの採熱が可能な状況での実施におい
て蓄熱運転を併行する形態の運転にしてもよく、同様
に、蓄熱運転は負荷がある状況での実施において放熱運
転を併行する形態の運転にしてもよい。
運転は熱源流体からの採熱が可能な状況での実施におい
て蓄熱運転を併行する形態の運転にしてもよく、同様
に、蓄熱運転は負荷がある状況での実施において放熱運
転を併行する形態の運転にしてもよい。
【００１４】〔２〕請求項２に係る発明は、請求項１に
係る発明の実施に好適な実施形態を特定するものであ
り、その特徴は、前記熱源流体の流通路に熱媒熱交換器
を設け、前記地中側運転の実施で低温化した前記地中蓄
熱槽の貯留熱媒を前記熱媒熱交換器に循環させる回復運
転が可能な構成にしてある点にある。
係る発明の実施に好適な実施形態を特定するものであ
り、その特徴は、前記熱源流体の流通路に熱媒熱交換器
を設け、前記地中側運転の実施で低温化した前記地中蓄
熱槽の貯留熱媒を前記熱媒熱交換器に循環させる回復運
転が可能な構成にしてある点にある。
【００１５】つまり、この構成によれば、地中側運転の
実施で低温化した地中蓄熱槽の貯留熱媒を、上記回復運
転により熱媒熱交換器に循環させることで、その熱媒熱
交換器での熱源流体との熱交換、ないしは、熱源流体が
流量減少した状態における熱源流体流通路中の雰囲気
（例えば、下水流量が減少した状態における下水路中の
空気）との熱交換により、同じく地中側運転の実施で低
温化した槽周囲の地層とともに、ヒートポンプの運転を
伴わずにある程度まで早期に温度回復させて、その後の
蓄熱運転や地中側運転に備えさせることができ、この
点、地中側運転の実施で低温化した槽内貯留熱媒及び槽
周囲地層の温度を蓄熱運転の初期段階としてヒートポン
プの運転により回復させるに比べ、ヒートポンプの消費
動力を低減できてエネルギ効率の一層高い熱源設備にす
ることができる。
実施で低温化した地中蓄熱槽の貯留熱媒を、上記回復運
転により熱媒熱交換器に循環させることで、その熱媒熱
交換器での熱源流体との熱交換、ないしは、熱源流体が
流量減少した状態における熱源流体流通路中の雰囲気
（例えば、下水流量が減少した状態における下水路中の
空気）との熱交換により、同じく地中側運転の実施で低
温化した槽周囲の地層とともに、ヒートポンプの運転を
伴わずにある程度まで早期に温度回復させて、その後の
蓄熱運転や地中側運転に備えさせることができ、この
点、地中側運転の実施で低温化した槽内貯留熱媒及び槽
周囲地層の温度を蓄熱運転の初期段階としてヒートポン
プの運転により回復させるに比べ、ヒートポンプの消費
動力を低減できてエネルギ効率の一層高い熱源設備にす
ることができる。
【００１６】〔３〕請求項３に係る発明は、請求項１又
は２に係る発明の実施に好適な実施形態を特定するもの
であり、その特徴は、前記熱源流体が下水路の下水であ
る点にある。
は２に係る発明の実施に好適な実施形態を特定するもの
であり、その特徴は、前記熱源流体が下水路の下水であ
る点にある。
【００１７】つまり、下水路の下水は一般に流量変動が
大きいものの温度的には優れた採熱源であり、このこと
から、熱源流体に下水路の下水を用いて請求項１に係る
発明を実施する上記構成によれば、例えば熱源流体に大
気空気や河川水などを用いるに比べ、エネルギ効率に一
層優れた熱源設備にすることができる。
大きいものの温度的には優れた採熱源であり、このこと
から、熱源流体に下水路の下水を用いて請求項１に係る
発明を実施する上記構成によれば、例えば熱源流体に大
気空気や河川水などを用いるに比べ、エネルギ効率に一
層優れた熱源設備にすることができる。
【００１８】〔４〕請求項４に係る発明は、請求項１〜
３のいずれか１項に係る発明の実施に好適な実施形態を
特定するものであり、その特徴は、前記負荷が、放熱に
より融雪対象箇所の融雪を行なう融雪用熱交換器の融雪
負荷である点にある。
３のいずれか１項に係る発明の実施に好適な実施形態を
特定するものであり、その特徴は、前記負荷が、放熱に
より融雪対象箇所の融雪を行なう融雪用熱交換器の融雪
負荷である点にある。
【００１９】つまり、融雪設備は交通の確保などを目的
とすることから特に融雪性能の安定性が要求されるが、
上記構成によれば、請求項１に係る発明により負荷側に
対する熱供給の安定性を高く確保できることで、流量変
動や温度変動の大きい熱源流体を採熱源とするものであ
りながらも融雪性能の安定性に優れた融雪設備にするこ
とができ、また、請求項１に係る発明により設備の設置
性を向上できることで、種々の設置条件に対する対応性
にも優れた融雪設備にすることができる。
とすることから特に融雪性能の安定性が要求されるが、
上記構成によれば、請求項１に係る発明により負荷側に
対する熱供給の安定性を高く確保できることで、流量変
動や温度変動の大きい熱源流体を採熱源とするものであ
りながらも融雪性能の安定性に優れた融雪設備にするこ
とができ、また、請求項１に係る発明により設備の設置
性を向上できることで、種々の設置条件に対する対応性
にも優れた融雪設備にすることができる。
【００２０】〔５〕請求項４に係る発明は、請求項１〜
４のいずれか１項に係る発明の実施に好適な実施形態を
特定するものであり、その特徴は、建築物の地中基礎杭
を前記地中蓄熱槽にしてある点にある。
４のいずれか１項に係る発明の実施に好適な実施形態を
特定するものであり、その特徴は、建築物の地中基礎杭
を前記地中蓄熱槽にしてある点にある。
【００２１】つまり、この構成によれば、建築物の地中
基礎杭を地中蓄熱槽に兼用利用することから、専用の地
中蓄熱槽を設ける設備構成に比べ、施工工数を少なくし
て熱源設備の設置施工を容易にし得るとともに設備コス
トも低減でき、また、一般に建築物の地中基礎杭は複数
本並置されることから、それら複数本の地中基礎杭を地
中蓄熱槽にすることで、対地伝熱面積を大きく確保して
熱媒の対地熱交換性及び地中への蓄熱機能も一層高く確
保することができる。
基礎杭を地中蓄熱槽に兼用利用することから、専用の地
中蓄熱槽を設ける設備構成に比べ、施工工数を少なくし
て熱源設備の設置施工を容易にし得るとともに設備コス
トも低減でき、また、一般に建築物の地中基礎杭は複数
本並置されることから、それら複数本の地中基礎杭を地
中蓄熱槽にすることで、対地伝熱面積を大きく確保して
熱媒の対地熱交換性及び地中への蓄熱機能も一層高く確
保することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】図１は下水利用の融雪設備を示
し、１は熱媒Ｌを下水路２の下水Ｗと熱交換させる対下
水熱交換器、３は蒸気圧縮式のヒートポンプ回路Ｈを備
えるヒートポンプ、４は放熱により融雪対象箇所（道路
や駐車場の路面など）の融雪を行なう融雪用熱交換器、
５は地中Ｇに埋設した地中蓄熱槽であり、この地中蓄熱
槽５は熱媒Ｌを槽周囲地層Ｇとの対地熱交換が可能な状
態に貯留する。
し、１は熱媒Ｌを下水路２の下水Ｗと熱交換させる対下
水熱交換器、３は蒸気圧縮式のヒートポンプ回路Ｈを備
えるヒートポンプ、４は放熱により融雪対象箇所（道路
や駐車場の路面など）の融雪を行なう融雪用熱交換器、
５は地中Ｇに埋設した地中蓄熱槽であり、この地中蓄熱
槽５は熱媒Ｌを槽周囲地層Ｇとの対地熱交換が可能な状
態に貯留する。
【００２３】６は熱源側ポンプＰ１により対下水熱交換
器１とヒートポンプ３の蒸発器３ａとの間で熱媒Ｌを循
環させる熱源側循環路、７は負荷側ポンプＰ２により融
雪用熱交換器４とヒートポンプ３の凝縮器３ｂとの間で
熱媒Ｌを循環させる負荷側循環路である。
器１とヒートポンプ３の蒸発器３ａとの間で熱媒Ｌを循
環させる熱源側循環路、７は負荷側ポンプＰ２により融
雪用熱交換器４とヒートポンプ３の凝縮器３ｂとの間で
熱媒Ｌを循環させる負荷側循環路である。
【００２４】また、８は地中蓄熱槽５を熱源側循環路６
に対して接続する熱源側の分岐循環路、８ａはその熱源
側分岐循環路８の補助路、９は地中蓄熱槽５を負荷側循
環路７に対して接続する負荷側の分岐循環路、９ａはそ
の負荷側分岐循環路９の補助路、Ｐ３は負荷側分岐循環
路９に装備した補助ポンプである。
に対して接続する熱源側の分岐循環路、８ａはその熱源
側分岐循環路８の補助路、９は地中蓄熱槽５を負荷側循
環路７に対して接続する負荷側の分岐循環路、９ａはそ
の負荷側分岐循環路９の補助路、Ｐ３は負荷側分岐循環
路９に装備した補助ポンプである。
【００２５】Ｖ１〜Ｖ５は熱媒経路切換用の開閉弁、Ｖ
６，Ｖ７は同じく熱媒経路切換用の三方弁であり、この
融雪設備では採熱源状況及び融雪負荷状況に応じて、こ
れら開閉弁Ｖ１〜Ｖ５及び三方弁Ｖ６，Ｖ７による熱媒
経路の切り換えで次の（イ）〜（ホ）の運転を選択的に
実施する。
６，Ｖ７は同じく熱媒経路切換用の三方弁であり、この
融雪設備では採熱源状況及び融雪負荷状況に応じて、こ
れら開閉弁Ｖ１〜Ｖ５及び三方弁Ｖ６，Ｖ７による熱媒
経路の切り換えで次の（イ）〜（ホ）の運転を選択的に
実施する。
【００２６】（イ）通常運転 図２に示す如く、地中蓄熱槽５を熱源側循環路６及び負
荷側循環路７の双方から切り離した状態で、熱源側ポン
プＰ１により対下水熱交換器１とヒートポンプ３の蒸発
器３ａとの間で熱媒Ｌを循環させるとともに、負荷側ポ
ンプＰ２により融雪用熱交換器４とヒートポンプ３の凝
縮器３ｂとの間で熱媒Ｌを循環させ、この熱媒循環の下
でヒートポンプ３を運転する。
荷側循環路７の双方から切り離した状態で、熱源側ポン
プＰ１により対下水熱交換器１とヒートポンプ３の蒸発
器３ａとの間で熱媒Ｌを循環させるとともに、負荷側ポ
ンプＰ２により融雪用熱交換器４とヒートポンプ３の凝
縮器３ｂとの間で熱媒Ｌを循環させ、この熱媒循環の下
でヒートポンプ３を運転する。
【００２７】すなわち、下水路２における下水Ｗの流量
が充分な状況において融雪負荷があるときには、この通
常運転を行なうことで、下水Ｗを採熱源としてヒートポ
ンプ３の吸熱機能により熱源側循環６の循環熱媒Ｌを介
し下水Ｗから熱採取し、その採取熱をヒートポンプ３に
より昇温して負荷側循環路７の循環熱媒Ｌを介し融雪用
熱交換器４で放熱させる。
が充分な状況において融雪負荷があるときには、この通
常運転を行なうことで、下水Ｗを採熱源としてヒートポ
ンプ３の吸熱機能により熱源側循環６の循環熱媒Ｌを介
し下水Ｗから熱採取し、その採取熱をヒートポンプ３に
より昇温して負荷側循環路７の循環熱媒Ｌを介し融雪用
熱交換器４で放熱させる。
【００２８】（ロ）蓄熱運転 図３に示す如く、熱源側ポンプＰ１により対下水熱交換
器１とヒートポンプ３の蒸発器３ａとの間で熱媒Ｌを循
環させるとともに、地中蓄熱槽５を負荷側分岐循環路９
により負荷側循環路７に接続し、かつ、融雪用熱交換器
４に対する熱媒循環を断った状態で、補助ポンプＰ３に
より地中蓄熱槽５とヒートポンプ３の凝縮器３ｂとの間
で熱媒Ｌを循環させ、この熱媒循環の下でヒートポンプ
３を運転する。
器１とヒートポンプ３の蒸発器３ａとの間で熱媒Ｌを循
環させるとともに、地中蓄熱槽５を負荷側分岐循環路９
により負荷側循環路７に接続し、かつ、融雪用熱交換器
４に対する熱媒循環を断った状態で、補助ポンプＰ３に
より地中蓄熱槽５とヒートポンプ３の凝縮器３ｂとの間
で熱媒Ｌを循環させ、この熱媒循環の下でヒートポンプ
３を運転する。
【００２９】すなわち、融雪負荷がない状況で下水Ｗの
流量が充分なとき、この蓄熱運転を行なうことで、下水
Ｗを採熱源としてヒートポンプ３の吸熱機能により熱源
側循環６の循環熱媒Ｌを介し下水Ｗから熱採取し、その
採取熱をヒートポンプ３により昇温して熱媒保有熱の形
で地中蓄熱槽５に蓄える。なお、この蓄熱運転では、地
中蓄熱槽５における貯留熱媒Ｌの対地熱交換により地中
蓄熱槽５の周囲地層Ｇにもヒートポンプ３による昇温熱
が蓄えられる形態になる。
流量が充分なとき、この蓄熱運転を行なうことで、下水
Ｗを採熱源としてヒートポンプ３の吸熱機能により熱源
側循環６の循環熱媒Ｌを介し下水Ｗから熱採取し、その
採取熱をヒートポンプ３により昇温して熱媒保有熱の形
で地中蓄熱槽５に蓄える。なお、この蓄熱運転では、地
中蓄熱槽５における貯留熱媒Ｌの対地熱交換により地中
蓄熱槽５の周囲地層Ｇにもヒートポンプ３による昇温熱
が蓄えられる形態になる。
【００３０】（ハ）放熱運転 図４に示す如く、熱源側循環路６での熱媒循環及びヒー
トポンプ３の運転を停止するとともに、地中蓄熱槽５を
負荷側分岐循環路９により負荷側循環路７に接続した状
態で、負荷側分岐循環路９の補助路９ａを用いて負荷側
ポンプＰ２により、地中蓄熱槽５−停止状態のヒートポ
ンプ３の凝縮器３ｂ―融雪用熱交換器４の順に直列に熱
媒Ｌを循環させる。
トポンプ３の運転を停止するとともに、地中蓄熱槽５を
負荷側分岐循環路９により負荷側循環路７に接続した状
態で、負荷側分岐循環路９の補助路９ａを用いて負荷側
ポンプＰ２により、地中蓄熱槽５−停止状態のヒートポ
ンプ３の凝縮器３ｂ―融雪用熱交換器４の順に直列に熱
媒Ｌを循環させる。
【００３１】すなわち、下水Ｗの流量が少なくて下水Ｗ
からの熱採取が難しい状況で融雪負荷があるとき、この
放熱運転を行なうことにより、先の蓄熱運転で地中蓄熱
槽５に蓄えた熱を上記の直列熱媒循環により融雪用熱交
換器４で放熱させる。なお、この放熱運転では、先の蓄
熱運転で地中蓄熱槽５の周囲地層Ｇに蓄えられた熱も、
地中蓄熱槽５における貯留熱媒Ｌの対地熱交換により融
雪用熱交換器４での放熱に合わせ消費される形態にな
る。
からの熱採取が難しい状況で融雪負荷があるとき、この
放熱運転を行なうことにより、先の蓄熱運転で地中蓄熱
槽５に蓄えた熱を上記の直列熱媒循環により融雪用熱交
換器４で放熱させる。なお、この放熱運転では、先の蓄
熱運転で地中蓄熱槽５の周囲地層Ｇに蓄えられた熱も、
地中蓄熱槽５における貯留熱媒Ｌの対地熱交換により融
雪用熱交換器４での放熱に合わせ消費される形態にな
る。
【００３２】（ニ）地中側運転 図５に示す如く、地中蓄熱槽５を熱源側分岐循環路８に
より熱源側循環路６に接続し、かつ、対下水熱交換器１
に対する熱媒循環を断った状態で、熱源側ポンプＰ１に
より地中蓄熱槽５とヒートポンプ３の蒸発器３ａとの間
で熱媒Ｌを循環させるとともに、負荷側ポンプＰ２によ
り融雪用熱交換器４とヒートポンプ３の凝縮器３ｂとの
間で熱媒Ｌを循環させ、この熱媒循環の下でヒートポン
プ３を運転する。
より熱源側循環路６に接続し、かつ、対下水熱交換器１
に対する熱媒循環を断った状態で、熱源側ポンプＰ１に
より地中蓄熱槽５とヒートポンプ３の蒸発器３ａとの間
で熱媒Ｌを循環させるとともに、負荷側ポンプＰ２によ
り融雪用熱交換器４とヒートポンプ３の凝縮器３ｂとの
間で熱媒Ｌを循環させ、この熱媒循環の下でヒートポン
プ３を運転する。
【００３３】すなわち、下水Ｗの流量が少なくて下水Ｗ
からの熱採取が難しく、また、地中蓄熱槽５における貯
留熱媒Ｌの温度も放熱運転で融雪上の必要下限温度まで
低下した状況において融雪負荷があるとき、この地中側
運転を行なうことで、地中蓄熱槽５における貯留熱媒Ｌ
の残保有熱及び槽周囲の地中熱（すなわち、融雪上の必
要下限温度よりも低温部分の熱媒保有熱及び地中熱）を
ヒートポンプ３の吸熱機能により採取し、その採取熱を
ヒートポンプ３により昇温して負荷側循環路７の循環熱
媒Ｌを介し融雪用熱交換器４で放熱させる。
からの熱採取が難しく、また、地中蓄熱槽５における貯
留熱媒Ｌの温度も放熱運転で融雪上の必要下限温度まで
低下した状況において融雪負荷があるとき、この地中側
運転を行なうことで、地中蓄熱槽５における貯留熱媒Ｌ
の残保有熱及び槽周囲の地中熱（すなわち、融雪上の必
要下限温度よりも低温部分の熱媒保有熱及び地中熱）を
ヒートポンプ３の吸熱機能により採取し、その採取熱を
ヒートポンプ３により昇温して負荷側循環路７の循環熱
媒Ｌを介し融雪用熱交換器４で放熱させる。
【００３４】（ホ）回復運転 図６に示す如く、負荷側循環路７での熱媒循環及びヒー
トポンプ３の運転を停止するとともに、地中蓄熱槽５を
熱源側分岐循環路８により熱源側循環路６に接続した状
態で、熱源側分岐循環路８の補助路８ａを用いて熱源側
ポンプＰ１により、地中蓄熱槽５−対下水熱交換器１−
停止状態のヒートポンプ３の蒸発器３ａの順に直列に熱
媒Ｌを循環させる。
トポンプ３の運転を停止するとともに、地中蓄熱槽５を
熱源側分岐循環路８により熱源側循環路６に接続した状
態で、熱源側分岐循環路８の補助路８ａを用いて熱源側
ポンプＰ１により、地中蓄熱槽５−対下水熱交換器１−
停止状態のヒートポンプ３の蒸発器３ａの順に直列に熱
媒Ｌを循環させる。
【００３５】すなわち、地中側運転の実施で地中蓄熱槽
５の貯留熱媒Ｌが低温化した状況において融雪負荷がな
いとき、この回復運転を行なうことで、対下水熱交換器
１を貯留熱媒用の熱媒熱交換器として、その低温化した
貯留熱媒Ｌを上記の直列熱媒循環により対下水熱交換器
１で下水Ｗと熱交換、ないしは、下水Ｗが流量減少した
状態における下水路２中の空気と熱交換させ、これによ
り、地中蓄熱槽５における貯留熱媒Ｌを、同じく地中側
運転の実施で低温化した槽周囲の地層Ｇとともにある程
度まで早期に温度回復させて、その後の蓄熱運転や地中
側運転に備えさせる。
５の貯留熱媒Ｌが低温化した状況において融雪負荷がな
いとき、この回復運転を行なうことで、対下水熱交換器
１を貯留熱媒用の熱媒熱交換器として、その低温化した
貯留熱媒Ｌを上記の直列熱媒循環により対下水熱交換器
１で下水Ｗと熱交換、ないしは、下水Ｗが流量減少した
状態における下水路２中の空気と熱交換させ、これによ
り、地中蓄熱槽５における貯留熱媒Ｌを、同じく地中側
運転の実施で低温化した槽周囲の地層Ｇとともにある程
度まで早期に温度回復させて、その後の蓄熱運転や地中
側運転に備えさせる。
【００３６】なお、上記各運転の切り換えは、下水Ｗの
流量状況の検出や融雪対象箇所における積雪状況の検
出、あるいはまた、各部における熱媒温度の検出などに
基づき、制御手段により所定の切換規則に従って自動的
に行なうようにしてある。
流量状況の検出や融雪対象箇所における積雪状況の検
出、あるいはまた、各部における熱媒温度の検出などに
基づき、制御手段により所定の切換規則に従って自動的
に行なうようにしてある。
【００３７】〔別実施形態〕次に本発明の別の実施形態
を列記する。
を列記する。
【００３８】上記の各運転を選択的に実施するための熱
媒循環路の具体的構造は種々の構成変更が可能であり、
例えば、放熱運転において地中蓄熱槽５−停止状態のヒ
ートポンプ３の凝縮器３ｂ―融雪用熱交換器４の順に直
列に熱媒Ｌを循環させるに代えて、ヒートポンプ３の凝
縮器３ｂに対する熱媒循環を断った状態で地中蓄熱槽５
と融雪用熱交換器４との間で熱媒Ｌを循環させる循環路
構造や、回復運転において地中蓄熱槽５−対下水熱交換
器１−停止状態のヒートポンプ３の蒸発器３ａの順に直
列に熱媒Ｌを循環させるに代え、ヒートポンプ３の蒸発
器３ａに対する熱媒循環を断った状態で地中蓄熱槽５と
対下水熱交換器１との間で熱媒Ｌを循環させる循環路構
造を採用するなどしてもよい。
媒循環路の具体的構造は種々の構成変更が可能であり、
例えば、放熱運転において地中蓄熱槽５−停止状態のヒ
ートポンプ３の凝縮器３ｂ―融雪用熱交換器４の順に直
列に熱媒Ｌを循環させるに代えて、ヒートポンプ３の凝
縮器３ｂに対する熱媒循環を断った状態で地中蓄熱槽５
と融雪用熱交換器４との間で熱媒Ｌを循環させる循環路
構造や、回復運転において地中蓄熱槽５−対下水熱交換
器１−停止状態のヒートポンプ３の蒸発器３ａの順に直
列に熱媒Ｌを循環させるに代え、ヒートポンプ３の蒸発
器３ａに対する熱媒循環を断った状態で地中蓄熱槽５と
対下水熱交換器１との間で熱媒Ｌを循環させる循環路構
造を採用するなどしてもよい。
【００３９】また、前述の実施形態では、蓄熱運転及び
放熱運転の各々を常に単独に実施する例を示したが、蓄
熱運転を併行する形態での放熱運転（単位時間当たり放
熱量＞単位時間当たり蓄熱量）の実施や、放熱運転を併
行する形態での蓄熱運転（単位時間当たり蓄熱量＞単位
時間当たり放熱量）の実施が可能な循環路構造にしても
よい。
放熱運転の各々を常に単独に実施する例を示したが、蓄
熱運転を併行する形態での放熱運転（単位時間当たり放
熱量＞単位時間当たり蓄熱量）の実施や、放熱運転を併
行する形態での蓄熱運転（単位時間当たり蓄熱量＞単位
時間当たり放熱量）の実施が可能な循環路構造にしても
よい。
【００４０】熱媒Ｌを対地熱交換が可能な状態で貯留す
る地中蓄熱槽５は、鋼製、コンクリート製、合成樹脂製
など種々の材質のものを使用でき、また、その具体的構
造も前述の実施形態で示す如き構造に限らず、種々の構
成変更が可能であり、また図７に示す如く、建築物Ｋに
おける地中基礎杭Ｂを地中蓄熱槽５に兼用利用するよう
にしてもよい。
る地中蓄熱槽５は、鋼製、コンクリート製、合成樹脂製
など種々の材質のものを使用でき、また、その具体的構
造も前述の実施形態で示す如き構造に限らず、種々の構
成変更が可能であり、また図７に示す如く、建築物Ｋに
おける地中基礎杭Ｂを地中蓄熱槽５に兼用利用するよう
にしてもよい。
【００４１】前述の実施形態では融雪設備を示したが、
負荷側の熱用途は融雪に限らず暖房、給湯、凍結防止、
物品加熱など、どのようなものであってもよく、また、
熱源流体も下水に限らず、工場からの排温水や排ガス、
あるいは、湧水など、採熱な可能なものであれば、どの
ような流体であってもよい。
負荷側の熱用途は融雪に限らず暖房、給湯、凍結防止、
物品加熱など、どのようなものであってもよく、また、
熱源流体も下水に限らず、工場からの排温水や排ガス、
あるいは、湧水など、採熱な可能なものであれば、どの
ような流体であってもよい。
【図１】下水利用融雪設備の構成図
【図２】通常運転時の熱媒流れを示す図
【図３】蓄熱運転時の熱媒流れを示す図
【図４】放熱運転時の熱媒流れを示す図
【図５】地中側運転時の熱媒流れを示す図
【図６】回復運転時の熱媒流れを示す図
【図７】別実施形態を示す設備構成図
【図８】従来の設備構成を示す図
１ 熱媒熱交換器 ２ 熱源流体の流通路，下水路 ３ ヒートポンプ ４ 融雪用熱交換器 ５ 地中蓄熱槽 Ｂ 地中基礎杭 Ｋ 建築物 Ｌ 熱媒 Ｗ 熱源流体，下水
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２５Ｂ 30/02 Ｆ２５Ｂ 30/02 Ｃ
Claims (5)
- 【請求項１】 熱媒を対地熱交換が可能な状態で貯留す
る地中埋設状態の地中蓄熱槽、及び、ヒートポンプを備
え、 熱源流体を採熱源として前記ヒートポンプにより前記地
中蓄熱槽に熱を蓄える蓄熱運転と、 前記地中蓄熱槽に蓄えた熱を地中蓄熱槽と負荷側との間
での熱媒循環により負荷側に供給する放熱運転と、 前記地中蓄熱槽の貯留熱媒を採熱源として前記ヒートポ
ンプにより負荷側に熱供給する地中側運転とが可能な構
成にしてある熱源設備。 - 【請求項２】 前記熱源流体の流通路に熱媒熱交換器を
設け、 前記地中側運転の実施で低温化した前記地中蓄熱槽の貯
留熱媒を前記熱媒熱交換器に循環させる回復運転が可能
な構成にしてある請求項１記載の熱源設備。 - 【請求項３】 前記熱源流体が下水路の下水である請求
項１又は２記載の熱源設備。 - 【請求項４】 前記負荷が、放熱により融雪対象箇所の
融雪を行なう融雪用熱交換器の融雪負荷である請求項１
〜３のいずれか１項に記載の熱源設備。 - 【請求項５】 建築物の地中基礎杭を前記地中蓄熱槽に
してある請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱源設
備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001112695A JP2002310524A (ja) | 2001-04-11 | 2001-04-11 | 熱源設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001112695A JP2002310524A (ja) | 2001-04-11 | 2001-04-11 | 熱源設備 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002310524A true JP2002310524A (ja) | 2002-10-23 |
Family
ID=18964061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001112695A Pending JP2002310524A (ja) | 2001-04-11 | 2001-04-11 | 熱源設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002310524A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2001
- 2001-04-11 JP JP2001112695A patent/JP2002310524A/ja active Pending
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