JP2011043292A - 水蓄熱システム - Google Patents

Abstract

【課題】大型の蓄熱槽を容易に設置できることで、設置現場での作業に要する時間と人手を削減し、工期の短縮およびコストの削減を図ることが可能な水蓄熱システムを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明にかかる水蓄熱システム２００の代表的な構成は、建造物１００の複数階に亘る高さであって水を貯留する蓄熱槽２１０と、蓄熱槽に貯留された水の熱を用いて空調を行う空調機２３０と、蓄熱槽に貯留された水を冷却または加熱する熱交換器２５０と、蓄熱槽と空調機との間で水を循環させる第１循環配管と、蓄熱槽と熱交換器との間で水を循環させる第２循環配管と、を備え、蓄熱槽は、上下方向に連結された複数のタンク２１２、２１４および２１６からなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄熱槽に蓄えられた水の熱を空調に使用する水蓄熱システムに関する。

事務所ビルのエネルギー消費は約１／３が熱源として使用されており、その熱源需要の大半が冷房需要である。冷房需要に対応するための空調機器としては、省ＣＯ_２効果や環境保全、電力負荷平準化の観点から蓄熱システムが採用されることが多い。また経済性から見ても、安価な深夜の電力を利用して蓄熱材に熱を蓄え、昼間に屋内空気と熱交換することにより空調を行う蓄熱システムは好適である。

上記の蓄熱システムとして、例えば特許文献１には、水が充填された有底筒状のパイプ（蓄熱槽）と、パイプの下端部に設けられた製氷装置と、上端部側方に設けられ浮上した氷が流入する受水槽とを備えた揚水システムが記載されている。これによれば、氷を溶かして清浄な水を得ることができ、氷の浮力を利用して揚水のエネルギー増大を防止できると共に、パイプに空調機を接続すれば冷房に利用できるとしている。また特許文献１に記載の揚水システムのように蓄熱槽を地上に設けることで、蓄熱槽を地下に設ける場合のように二重スラブを設けたり、掘削作業を行ったりする必要がなくなるため、設置コストを低減することができると考えられる。

特開平５−８６６３７号公報

上記の特許文献１に記載されるパイプ（蓄熱槽）は、高層ビル内に、下端部が地上に、上端部がビルの頂上に位置するようにビルの高さ方向に向けて設置されている。このような大型の蓄熱槽は、予め完成させて設置現場に運搬することが困難である。そこで、蓄熱槽を構成する分割部材を設置現場に運搬し、かかる部材を設置現場にて溶接して組み立てる必要がある。そして、溶接部分からの熱損失を低減するため、および蓄熱槽内部への雨水等の侵入を防止するために、蓄熱槽全体をウレタン樹脂等により被覆する断熱処理を施す必要がある。しかし、このような施工方法であると、蓄熱槽を設置するためのほぼ全ての作業を設置現場にて行わなくてはならないため、膨大な時間と人手を要し、工期の長期化およびコストの増大を招いていた。

本発明は、このような課題に鑑み、大型の蓄熱槽を容易に設置できることで、設置現場での作業に要する時間と人手を削減し、工期の短縮およびコストの削減を図ることが可能な水蓄熱システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる水蓄熱システムの代表的な構成は、建造物の複数階に亘る高さであって水を貯留する蓄熱槽と、蓄熱槽に貯留された水の熱を用いて空調を行う空調機と、蓄熱槽に貯留された水を冷却または加熱する熱交換器と、蓄熱槽と空調機との間で水を循環させる第１循環配管と、蓄熱槽と熱交換器との間で水を循環させる第２循環配管と、を備え、蓄熱槽は、上下方向に連結された複数のタンクからなることを特徴とする。

上記構成のように、建造物の複数階（例えば６階以上）に亘る高さの大型の蓄熱槽が上下方向に連結された複数のタンクからなるということは、換言すればタンク各々は建造物の数階分（例えば１〜３階程度）の高さ、あるいは１階分にも満たない高さであるということである。したがって、タンク自体は小型であるため、工場等で予め製造することができる。これにより、タンクひいては蓄熱槽の品質安定性の向上、およびコストの削減を図ることが可能となる。またタンクが小型であることで車載可能となるため、これを容易に運搬することができる。そして、複数のタンクを連結することで大型の蓄熱槽を容易に設置することができる。これにより、設置現場において蓄熱槽を一から組み立てずに済むため、設置作業に要する時間と人手を削減し、工期の短縮およびコストの削減を図ることが可能となる。

上記の蓄熱槽は、複数のタンク各々を建造物の躯体に固定することにより、建造物に支持されるとよい。

かかる構成によれば、蓄熱槽が複数箇所で建造物（躯体）に支持されるため、かかる蓄熱槽の荷重を分散することができる。これにより、蓄熱槽の設置強度（支持安定性）を高め、耐震性を向上することが可能となる。またタンクを建造物の躯体（例えば建造物の各フロアの梁等）に固定するため、タンクを固定するための部材を別途または新たに設ける必要がない。したがって、コストの削減を図ることが可能となる。

上記の複数のタンクは、可撓性を有する連結パイプにより連結されるとよい。これにより、地震等により蓄熱槽（タンク）に加わった衝撃を連結パイプで吸収することができるため、耐震性を向上することが可能となる。

上記の複数のタンクは接続部に開閉弁を有し、第２循環配管は、開閉弁で分割されるタンクまたはタンクの群のそれぞれと熱交換器との間で水を循環させる分岐配管を有するとよい。

例えば中間期や建造物の一部のフロアしか空調機を使用していない場合等の低負荷時は、空調のために用いられる水の量は必然的に少なくなる。このような場合においてまで、蓄熱槽に貯留されているすべての水を冷却または加熱することは、熱交換器において電力（エネルギー）を無駄に消費することとなる。そこで、上記構成のように第２循環配管が分岐配管を有することにより、複数のタンクのうち、開閉弁で分割されたタンクまたはタンクの群のいずれか、すなわち一部のタンクに貯留された水のみを冷却し、空調機に供給することが可能となる。これにより、蓄熱槽内の混合ロスを低減し、省エネ効果を高めることができる。

上記の熱交換器は、水を冷却可能な第１熱交換器と、水を加熱可能な第２熱交換器とからなり、複数のタンクは接続部に開閉弁を有し、第２循環配管は、開閉弁で分割されるタンクまたはタンクの群のそれぞれと第１熱交換器との間で水を循環させる第２冷房配管と、開閉弁で分割されるタンクまたはタンクの群のそれぞれと第２熱交換器との間で水を循環させる第２暖房配管と、を含むとよい。

上記構成によれば、蓄熱槽を構成する複数のタンクのうち、開閉弁で分割された一方のタンクまたはタンク群に第１熱交換器により冷却された水を循環させ、空調機による冷房を実施することができる。そして、開閉弁で分割された他方のタンクまたはタンク群に第２熱交換器により加熱された水を循環させ、空調機による暖房を実施することができる。すなわち、１つの蓄熱槽を用いて空調機の冷房および暖房を同時実施することが可能となる。したがって、１つの水蓄熱システムを用いて、空調機ごとに冷房または暖房のいずれかの所望の運転モードを選択することができ、利便性の向上を図れる。

上記の水は氷水であってもよい。これにより、氷の潜熱を用いることができるため、当該水蓄熱システムによる冷房をより効率的に実施することが可能となる。

本発明によれば、大型の蓄熱槽を容易に設置できることで、設置現場での作業に要する時間と人手を削減し、工期の短縮およびコストの削減を図ることが可能な水蓄熱システムを提供することが可能となる。

第１実施形態にかかる水蓄熱システムの構成を示す図である。 複数のタンクの接続部の例を示す図である。 蓄熱槽の詳細を示す図である。 第２実施形態にかかる水蓄熱システムの構成を示す図である。 第３実施形態にかかる水蓄熱システムの構成を示す図である。 第４実施形態にかかる水蓄熱システムの構成を示す図である。 水蓄熱システムにおける配管の水または湯の流通状態を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかる水蓄熱システムの構成を示す図である。図１に示すように、第１実施形態にかかる水蓄熱システム２００は、蓄熱槽２１０と、空調機２３０と、熱交換器２５０と、第１循環配管と、第２循環配管と、ポンプ２８０および２９９とを備える。

図１は、第１実施形態にかかる水蓄熱システムの構成を示す図である。蓄熱槽２１０は、建造物１００（図３参照）の複数階に亘る高さであって、空調機２３０において空調に用いられる水を貯留する。かかる蓄熱槽２１０は、上下方向に連結された複数のタンク２１２、２１４および２１６から構成される。個々のタンクは予め製造し、設置現場に運搬可能であるため、設置現場ではこれらタンクを設置して接続するだけでよい。このように大型の蓄熱槽２１０を容易に設置することができるため、設置現場において蓄熱槽２１０を一から組み立てた場合と比較して、設置作業に要する時間および人手の削減が図れる。したがって、工期の短縮およびコストの削減を図ることが可能となる。

上記のタンク２１２および２１４は連結パイプ２１８により、タンク２１４および２１６は連結パイプ２２０により連結される。すなわち、タンク２１２、２１４および２１６の接続部は、連結パイプ２１８および２２０からなる。本実施形態において、連結パイプ２１８および２２０は、可撓性を有する中空部材である。これにより、地震等による衝撃を連結パイプ２１８および２２０が吸収可能となり、耐震性を向上させることができる。

図２は、複数のタンクの接続部の例を示す図である。なお、図２では、蓄熱槽２１０の複数の接続部のうち、タンク２１２および２１４の接続部を例示する。図２（ａ）に示すように、本実施形態では接続部として、ゴムなどの樹脂材料からなる可撓性を有するパイプ（連結パイプ２１８）を用い、タンク２１２の頂上とタンク２１４の底部とを直線的に接続している。しかし、これに限定するものではなく、図２（ｂ）に示すように、接続部として金属製のフレキシブルパイプ２１８ａ（蛇腹管）を用いてもよい。また図示はしないが、樹脂の中に金属製の線材からなる網を埋設したモールド管なども好適に用いることができる。

更に、タンク間の接続箇所についても図２（ａ）に示す接続部に限定するものではなく、例えば図２（ｃ）に示すように、タンク２１２の上面とタンク２１４の下面の偏心した位置において連結パイプ２１８によって接続してもよい。また図２（ｄ）に示すように、タンク２１２の上端とタンク２１４の下端の側面に接続口２１２ａおよび２１４ａを設け、接続口２１２ａおよび２１４ａに連結管２１８ｂを接続することにより、タンク２１４および２１６を連結してもよい。これにより着脱作業を容易にしたり、開閉弁（バルブ）の構成を簡略にしたりすることができる。更に、タンク２１４および２１６を連結するパイプは、複数であってもよい。

図３は、蓄熱槽２１０の詳細を示す図である。図３（ａ）は蓄熱槽２１０の設置状態を示す図であり、図３（ｂ）は蓄熱槽２１０の部分拡大図である。図３（ａ）に示すように、本実施形態において蓄熱槽２１０は、１０階建ての建造物１００の居住エリアに隣接するタンクエリアに設置されている。

詳細には、蓄熱槽２１０を構成する複数のタンクのうち、タンク２１２は２階から４階部分のタンクエリアに、タンク２１４は５階から７階部分のタンクエリアに、タンク２１６は８階から１０階部分のタンクエリアに設置されている。このように、大型の蓄熱槽２１０を構成するタンク２１２、２１４および２１６各々は建造物１００の数階分の高さ、すなわち小型である。このため、タンクを工場等で予め製造することができ、タンクひいては蓄熱槽２１０の品質安定性の向上、およびコストの削減を図ることが可能となる。またタンク２１２、２１４および２１６が小型であることで車載可能となるため、運搬が容易になる。

上記のタンク２１２、２１４および２１６は、２階から１０階の各階からタンクエリアに張り出した梁１０８、１１４および１２０（建造物の躯体）に固定される。これにより、蓄熱槽２１０が複数箇所で建造物１００に支持されるため荷重を分散することができ、蓄熱槽２１０の設置強度（支持安定性）を高め、耐震性を向上することが可能となる。

タンクの梁への固定部分の一例をタンク２１６を例示して説明すると、まず図３（ｂ）に示すように、タンク２１６に熱溶接された係止部２１６ａと梁１２０との間にゴムなどの弾性部材２０２を配置する。そして、係止部２１６ａの上方からボルト２０４を螺挿し、梁１２０の下方からボルト２０４にナット２０６を螺合する。これにより、弾性部材２０２を介してタンク２１６が梁１２０に固定される。このようにタンク２１６（係止部２１６ａ）と梁１２０との間に弾性部材２０２を配置することにより、かかる弾性部材２０２により振動を吸収することができるため、耐震性を確保することが可能となる。ただし、上述したタンクの固定方法はあくまでも一例であり、これに限定するものではなく、タンクを梁に固定可能な方法であれば如何なる手段を用いても構わない。

なお、本実施形態においては蓄熱槽２１０を３つのタンクから構成しているが、かかる例に限らず、２つまたは４つ以上のタンクから構成してもよい。またタンク２１２は梁１０８に、タンク２１４は梁１１４に、タンク２１６は梁１２０に固定されているが、これに限定するものではなく、いずれの梁１０４〜１２０に固定してもよいし、１つのタンクを複数の梁に固定してもよい。

以下、再度図１を参照すると、空調機２３０は、蓄熱槽２１０に貯留された水の熱を用いて空調を行う。本実施形態では、空調機２３０は各フロアに１台ずつ設置されており、２階には空調機２３２、３階には空調機２３４、４階には空調機２３６、５階には空調機２３８、６階には空調機２４０、７階には空調機２４２、８階には空調機２４４、９階には空調機２４６、１０階には空調機２４８が設置されている。

上記の空調機２３０としては、ＦＣＵ（ファンコイルユニット：Fan Coil Unit）やＡＨＵ（エアハンドリングユニット：Air Handling Unit）を好適に用いることができる。ＦＣＵまたはＡＨＵのいずれを用いてもよいため、図中では空調機２３０を「ＦＣＵ／ＡＨＵ」と示している。しかし、これらに限定するものではなく、空調機２３０は、蓄熱槽２１０から供給される水との熱交換により空調を行うことが可能な装置であればよい。

熱交換器２５０は、蓄熱槽２１０に貯留された水を冷却または加熱する。熱交換器２５０としては、熱交換により水を冷却または加熱可能なものであればよく、本実施形態においてはヒートポンプ式熱交換器を用いる。これにより、ヒートポンプ式熱交換器の蒸発器（図示せず）における冷媒の吸熱作用を利用して水を冷却することができ、放熱器（図示せず）における冷媒の放熱作用を利用して水を加熱することができる。

第１循環配管は、蓄熱槽２１０と空調機２３０との間で水または湯を循環させる。かかる第１循環配管は、第１往水配管２６２、第１復水配管２６４、第１往湯配管２６６および第１復湯配管２６８から構成される。

第１往水配管２６２は、一端が蓄熱槽２１０の下方に、他端が空調機２３０の入口（複数の空調機各々の入口）に接続され、蓄熱槽２１０の下方に貯留された水を空調機２３０に送出する。第１復水配管２６４は、一端が空調機２３０の出口（複数の空調機各々の出口）に、他端が蓄熱槽２１０の上方に接続され、空調機２３０において空調に用いられた水を蓄熱槽２１０に送出する。このような構成により、水が蓄熱槽２１０と空調機２３０とを循環することが可能となる。

第１往湯配管２６６は、第１往水配管２６２から分岐して蓄熱槽２１０に接続され、蓄熱槽２１０の上方に貯留された湯を空調機２３０に送出する。第１復湯配管２６８は、第１復水配管２６４から分岐して蓄熱槽２１０の下方に接続され、空調機２３０において空調に用いられた湯を蓄熱槽２１０に送出する。このような構成により、湯が蓄熱槽２１０と空調機２３０とを循環することが可能となる。

第２循環配管は、蓄熱槽２１０と熱交換器２５０との間で水を循環させる。かかる第２循環配管は、第２往水配管２７２、第２復水配管２７４、第２往湯配管２７６および第２復湯配管２７８から構成される。

第２往水配管２７２は、一端が蓄熱槽２１０の上方に、他端が熱交換器２５０の入口に接続され、蓄熱槽２１０の上方に貯留された水を熱交換器２５０に送出する。第２復水配管２７４は、一端が熱交換器２５０の出口に、他端が蓄熱槽２１０の下方に接続され、熱交換器２５０において冷却された水を蓄熱槽２１０に送出する。このような構成により、水が蓄熱槽２１０と熱交換器２５０とを循環することが可能となる。

第２往湯配管２７６は、第２往水配管２７２から分岐して蓄熱槽２１０に接続され、蓄熱槽２１０の下方に貯留された湯を熱交換器２５０に送出する。第２復湯配管２７８は、第２復水配管２７４から分岐して蓄熱槽２１０の上方に接続され、熱交換器２５０において加熱された湯を蓄熱槽２１０に送出する。このような構成により、湯が蓄熱槽２１０と熱交換器２５０とを循環することが可能となる。

ポンプ２８０は、蓄熱槽２１０に貯留された水または湯を、第１循環配管を通じて空調機２３０に循環させる（送出する）ための動力源である。またポンプ２９９は、蓄熱槽２１０に貯留された水または湯を第２循環配管を通じて熱交換器２５０に循環させる（送出する）ための動力源である。

本実施形態では、ポンプ２８０は、空調機の上流側（第１往水配管上）に、複数の空調機各々に対して１つずつが設置されており、空調機２３２〜２４８に対してそれぞれポンプ２８２〜２９８が設置されている。このような構成により、運転させたい空調機に対して設置されているポンプのみを稼動することで、所望の空調機だけに蓄熱槽２１０からの水を供給することが可能となる。

なお、上記のポンプ２８０の設置位置および数は一例であり、これに限定するものではない。したがって、本実施形態のように空調機２３０１台に対してポンプ２８０を１台ずつ設置する（各階ポンプ式）のではなく、例えば第１往水配管２６２の複数の空調機２３０への分岐の手前、すなわち第１往水配管２６２と蓄熱槽２１０との接続部付近にポンプ２８０を１台のみ設けるという構成にしてもよい。

次に、上述した第１実施形態にかかる水蓄熱システム２００を利用した建造物１００内のフロアの空調実施について説明する。なお、図１の矢印は、空調機２３０が冷房運転を行う場合の当該水蓄熱システムにおける水の循環方向を例示している。また図１中、湯のみが流通する配管を破線で示している。

上述した第１実施形態にかかる水蓄熱システム２００を利用して建造物１００内のフロアの冷房を実施する場合、まずポンプ２８０を稼動させると、蓄熱槽２１０の下方に貯留された水が第１往水配管２６２を通じて空調機２３０に供給される。空調機２３０に供給された水は、かかる空調機２３０が設置されているフロアの空気と熱交換を行う。すると、水の冷熱により（厳密には、フロア内の空気の熱が水に移動し）、フロア内の空気が冷却される（同時に水の温度は上昇する）。このようにして、蓄熱槽２１０に貯留された水の熱（冷熱）を用いて建造物１００内のフロアの冷房が実施される。そして、空調（冷却）に用いられた水は、第１復水配管２６４を通じて蓄熱槽２１０に流入する。

蓄熱槽２１０内の水は、基本的には安価な夜間電力を利用して冷却される。具体的には、蓄熱槽２１０の上方に貯留された水が第２往水配管２７２を通じて熱交換器２５０に供給される。熱交換器２５０に供給された水は、かかる熱交換器２５０内を流通する冷媒の吸熱により冷却され（冷媒と熱交換を行い）、温度が低下する。温度が低下した水は、第２復水配管２７４を通じて蓄熱槽２１０の下方に流入する。これにより、蓄熱槽２１０の下方には、熱交換器２５０によって冷却された水が常時貯留されることとなる。

なお、夜間に蓄熱槽２１０に蓄熱した冷熱が、昼間に消費されて不足した場合には、追加運転を行う。追加運転において蓄熱槽２１０を介していると効率が悪いため、不図示のバイパス配管によって第２復水配管２７４と第１往水配管２６２を直結し、熱交換器２５０から供給される冷熱を空調機２３０に直接供給することもできる。これにより、空調機２３０には、低温の水が常に供給されるため、当該水蓄熱システム２００による冷房を好適に実施することが可能となる。

一方、第１実施形態にかかる水蓄熱システムを利用して建造物内のフロアの暖房を実施する場合、ポンプ２８０を稼動させると、蓄熱槽２１０の上方に貯留された湯が第１往湯配管２６６および第１往水配管２６２を通じて空調機２３０に供給される。空調機２３０に供給された湯はフロアの空気と熱交換を行い、これによりフロア内の空気が加熱される（同時に湯の温度は下降する）。このようにして、蓄熱槽２１０に貯留された湯の熱を用いて建造物１００内のフロアの暖房が実施される。そして、空調（暖房）に用いられた湯は、第１復湯配管２６８を通じて蓄熱槽２１０に流入する。

熱交換器２５０側における湯の循環では、まず蓄熱槽２１０の下方に貯留された湯が第２往湯配管２７６および第２往水配管２７２を通じて熱交換器２５０に供給される。熱交換器２５０に供給された湯は、熱交換器２５０内の冷媒（熱媒体）により加熱されて温度が上昇する。温度が上昇した湯は、第２復水配管２７４および第２復湯配管２７８を通じて蓄熱槽２１０の上方に流入する。これにより、蓄熱槽２１０の上方には、熱交換器２５０によって加熱された湯が常時貯留することとなる。

（第２実施形態）
第２実施形態にかかる水蓄熱システムについて説明する。第１実施形態にかかる水蓄熱システム２００では、蓄熱槽２１０を構成する複数のタンク２１２、２１４および２１６の全てを一体として使用していたのに対し、第２実施形態にかかる水蓄熱システムでは、複数のタンク２１２、２１４および２１６を開閉弁で分割し、分割されたタンクまたはタンクの群の一部のみに貯留された水または湯を用いて空調を行う。

図４は、第２実施形態にかかる水蓄熱システムの構成を示す図である。なお、第１実施形態にかかる水蓄熱システム２００が備える各要素と実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また図４においても図中の矢印は、空調機が冷房運転を行う場合の当該水蓄熱システムにおける水の循環方向を例示している。

図４に示すように、第２実施形態にかかる水蓄熱システム３００は、蓄熱槽２１０と、空調機２３０と、熱交換器２５０と、第１循環配管と、第２循環配管と、ポンプ２８０および２９９と、開閉弁３０２と、複数の分岐配管（図４中の太線）とを備える。

開閉弁３０２は、タンク間の接続部（連結パイプ部分）に設けられ、タンク間における水の流通を制御する。これにより、開閉弁３０２を閉状態とすれば、かかる開閉弁３０２により分割されたタンク（またはタンクの群）間における水の流通が阻止され、分割されたタンクは、各々独立したタンクとして機能することができる。また、開閉弁３０２を開状態とすれば、かかる開閉弁３０２により分割されたタンク（またはタンクの群）間における水の流通が可能となり、分割されたタンクを１つのタンクとして機能することができる。

例えば、本実施形態のように開閉弁３０２がタンク２１２および２１４の間（連結パイプ２１８）に設けられている場合、開閉弁３０２を閉状態とすると、分割されたタンク２１２と、タンク２１４および２１６からなるタンクの群との間における水の流通が阻止される。したがって、タンク２１２とタンクの群（タンク２１４および２１６）とを各々独立したタンク（蓄熱槽）として使用することができる。また開閉弁３０２を開状態とすると、すべてのタンクに水が流通し、分割されたタンク２１２と、タンク２１４および２１６からなるタンクの群とを１つのタンク（蓄熱槽）として使用することができる。

なお、本実施形態においては開閉弁３０２をタンク２１２および２１４の間（連結パイプ２１８）に設けたが、これに限定するものではなく、タンク２１４および２１６の間（連結パイプ２２０）に開閉弁３０２を設けてもよい。また連結パイプ２１８および連結パイプ２２０の両方に開閉弁３０２を設けてもよい。

第１循環配管、第２循環配管、ポンプ２８０および２９９については、第１実施形態において詳細を説明したため、本実施形態では記載を省略する。

複数の分岐配管は、分岐配管３１２、３１４、３１６、３１８、３２２、３２４、３２６および３２８から構成される。分岐配管３１２は、第１往水配管２６２から分岐してタンク２１４の下方に接続され、タンク２１４に貯留された水を空調機２３０に送出する。分岐配管３１４は、第１復水配管２６４から分岐してタンク２１２の上方に接続され、空調機２３０において空調に用いられた水をタンク２１２に戻す。

分岐配管３１６は、第２往水配管２７２から分岐してタンク２１２の上方に接続され、タンク２１２に貯留された水を熱交換器２５０に送出する。分岐配管３１８は、第２復水配管２７４から分岐してタンク２１４の下方に接続され、熱交換器２５０において冷却された水をタンク２１４に戻す。これらにより、開閉弁３０２で分割されたタンク２１２またはタンクの群（タンク２１４および２１６）のいずれかと熱交換器２５０との間で水を循環させることが可能となる。

分岐配管３２２は、第１往湯配管２６６から分岐してタンク２１２の上方に接続され、タンク２１２に貯留された湯を空調機に送出する。分岐配管３２４は、第１復湯配管２６８から分岐してタンク２１４の下方に接続され、空調機２３０において空調に用いられた湯をタンク２１４に戻す。

分岐配管３２６は、第２往湯配管２７６から分岐してタンク２１４の下方に接続され、タンクに２１４に貯留された湯を熱交換器２５０に送出する。分岐配管３２８は、第２復水配管２７４から分岐してタンク２１２の上方に接続され、熱交換器２５０において加熱された水をタンク２１２に戻す。これらにより、開閉弁３２０で分割されたタンク２１２またはタンクの群（タンク２１４および２１６）のいずれかと熱交換器２５０との間で湯を循環させることが可能となる。

次に、上述した第２実施形態にかかる水蓄熱システム３００を利用した建造物１００内のフロアの空調実施について説明する。建造物１００の一部のフロアしか空調機を使用していない場合、例えば空調機２３８〜２４８しか使用されていない場合、空調のために用いられる水または湯は、全ての空調機２３０を使用した場合よりも少ない量で足りることとなる。

そこで、第２実施形態にかかる水蓄熱システム３００では、蓄熱槽２１０を構成する複数のタンクのうち、開閉弁３０２で分割されたタンク２１２またはタンクの群（タンク２１４および２１６）のいずれかに貯留された水または湯のみを冷却または加熱し、空調機２３０（使用されている空調機２３８〜２４８）に供給する。なお、以下の説明では、開閉弁３０２で分割されたタンク２１４およびタンクの群のうち、タンクの群（タンク２１４および２１６）を使用した場合を例示する。

水蓄熱システムを利用してフロアの冷房を実施する場合、詳細には、まず開閉弁３０２を閉状態としてポンプ２８８〜２９８を稼動させる。すると、蓄熱槽２１０を構成する複数のタンクのうち、タンクの群（タンク２１４および２１６）の下方、すなわちタンク２１４の下方に貯留された水が、分岐配管３１２および第１往水配管２６２を通じて空調機２３８〜２４８に供給される。

空調機２３８〜２４８に供給された水は、これらが設置されているフロアの空気と熱交換を行う。これにより、空気が冷却され、タンクの群（タンク２１４および２１６）に貯留された水の熱（冷熱）を用いて建造物１００内のフロアの冷房が実施される。そして、空調（冷却）に用いられた水は、第１復水配管２６４を通じてタンクの群の上方、すなわちタンク２１６の上方に流入する。

上記の運転と並行して、タンクの群の上方（タンク２１６の上方）に貯留された水が第２往水配管２７２を通じて熱交換器２５０に供給される。熱交換器２５０に供給された水は、熱交換器２５０内の冷媒の吸熱により冷却され（温度が低下し）、第２復水配管２７４および分岐配管３１８を通じてタンクの群の下方（タンク２１４の下方）に流入する。これにより、タンクの群の下方には、熱交換器２５０によって冷却された水が常時貯留されるため、空調機２３８〜２４８には低温の水が常に供給され、当該水蓄熱システム３００による冷房を好適に実施することが可能となる。

なお、本実施形態においては蓄熱槽２１０としてタンクの群を使用した場合を例に挙げて説明した。上記とは反対に、開閉弁３０２で分割されたタンク２１２を蓄熱槽２１０として使用する場合には、水は、タンク２１２の下方から第１往水配管２６２を通じて空調機２３０に供給され、空調機２３０から第１復水配管２６４および分岐配管３１４を通じてタンク２１２の上方に流入する。そして、これと並行して、タンク２１２に貯留された水は、タンク２１２の上方から分岐配管３１６および第２往水配管２７２を通じて熱交換器２５０に供給され、熱交換器２５０から第２復水配管２７４を通じてタンク２１２の下方に流入する。

一方、水蓄熱システムを利用してフロアの暖房を実施する場合、開閉弁３０２を閉状態としてポンプ２８８〜２９８を稼動させると、タンクの群の上方（タンク２１６の上方）に貯留された湯が、第１往湯配管２６６を通じて空調機２３８〜２４８に供給される。空調機２３８〜２４８に供給された湯がフロアの空気と熱交換を行うことで、かかる空気が加熱される。これにより、建造物１００内のフロアの暖房が実施される。そして、空調（暖房）に用いられた湯は、第１復湯配管２６８および分岐配管３２４を通じてタンクの群の下方、すなわちタンク２１４の下方に流入する。

暖房実施の場合の熱交換器２５０側の湯の循環では、まずタンクの群の下方（タンク２１４の下方）に貯留された湯が分岐配管３２６および第２往湯配管２７６を通じて熱交換器２５０に供給される。熱交換器２５０に供給された湯は、熱交換器２５０内において加熱されて温度が上昇する。そして、温度が上昇した湯は、第２復水配管２７４および第２復湯配管２７８を通じてタンクの群の上方（タンク２１６の上方）に流入する。これにより、タンクの群の上方には熱交換器２５０により加熱された湯が常時貯留される。したがって、空調機２３８〜２４８には高温の湯が常に供給されることとなり、当該水蓄熱システム３００による暖房を好適に実施することが可能となる。

なお、本実施形態とは反対に、開閉弁３０２で分割されたタンク２１２を蓄熱槽２１０として使用する場合には、湯は、タンク２１２の上方から分岐配管３２２および第１往湯配管２６６を通じて空調機２３０に供給され、空調機２３０から第１復水配管２６４および第１復湯配管２６８を通じてタンク２１２の下方に流入する。そして、これと並行して、タンク２１２に貯留された湯は、タンク２１２の下方から第２往湯配管２７６および第２往水配管２７２を通じて熱交換器２５０に供給され、熱交換器２５０から第２復水配管２７４および分岐配管３２８を通じてタンク２１２の上方に流入する。

上記説明したように、第２実施形態にかかる水蓄熱システム３００によれば、空調機２３０による空調に要する水の量に応じて、熱交換器２５０において冷却または加熱する水の量を調節することができる。したがって、蓄熱槽２１０内の混合ロスを低減し、省エネ効果を高めることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態にかかる水蓄熱システムについて説明する。第１実施形態にかかる水蓄熱システム２００では、蓄熱槽２１０を構成する複数のタンク２１２、２１４および２１６の全てを一体として使用していたのに対し、第３実施形態にかかる水蓄熱システムでは、複数のタンク２１２、２１４および２１６を開閉弁で分割し、分割されたタンクごとに水または湯を供給する空調機を割り当てて空調を行う。

図５は、第３実施形態にかかる水蓄熱システムの構成を示す図である。なお、第１実施形態にかかる水蓄熱システム２００、および第２実施形態にかかる水蓄熱システム３００が備える各要素と実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また図５においても図中の矢印は、空調機が冷房運転を行う場合の当該水蓄熱システムにおける水の循環方向を例示している。

図５に示すように、第３実施形態にかかる水蓄熱システム４００は、蓄熱槽２１０と、空調機２３０と、熱交換器２５０と、第１循環配管と、第２循環配管と、ポンプ２８０と、開閉弁３０２および４０２と、複数の分岐配管とを備える。なお、図５中、湯のみが流通する配管を破線にて示す。

開閉弁４０２は、タンク２１４および２１６の間（連結パイプ２２０）に設けられ、かかるタンク間における水の流通を制御する。なお、開閉弁４０２の機能は、開閉弁３０２の機能と同様であるため説明を省略する。

第１循環配管は、蓄熱槽２１０と空調機２３０との間で水を循環させる。本実施形態における第１循環配管は、低層循環配管と、中層循環配管と、高層循環配管とから構成される。

低層循環配管は、蓄熱槽２１０と、建造物の低層階（２〜４階）に設置される空調機２３２〜２３６との間で水または湯を循環させる。かかる低層循環配管は、低層往水配管４１２、低層復水配管４１４、低層往湯配管４１６および低層復湯配管４１８とからなる。

低層往水配管４１２は、一端がタンク２１２の下方に、他端が空調機２３２〜２３６各々の入口に接続され、タンク２１２の下方に貯留された水を空調機２３２〜２３６に送出する。低層復水配管４１４は、一端が空調機２３２〜２３６各々の出口に、他端がタンク２１２の上方に接続され、空調機２３２〜２３６において空調に用いられた水をタンク２１２に送出する。これにより、水がタンク２１２（蓄熱槽２１０）と空調機２３２〜２３６とを循環することが可能となる。

低層往湯配管４１６は、低層往水配管４１２から分岐してタンク２１２に接続され、タンク２１２の上方に貯留された湯を空調機２３２〜２３６に送出する。低層復湯配管４１８は、低層復水配管４１４から分岐してタンク２１２に接続され、空調機２３２〜２３６において空調に用いられた湯をタンク２１２に送出する。これにより、湯がタンク２１２と空調機２３２〜２３６とを循環することが可能となる。

中層循環配管は、蓄熱槽２１０と、建造物の中層階（５〜７階）に設置される空調機２３８〜２４２との間で水または湯を循環させる。かかる中層循環配管は、中層往水配管４２２、中層復水配管４２４、中層往湯配管４２６および中層復湯配管４２８とからなる。

中層往水配管４２２は、一端がタンク２１４の下方に、他端が空調機２３８〜２４２各々の入口に接続され、タンク２１４の下方に貯留された水を空調機２３８〜２４２に送出する。中層復水配管４２４は、一端が空調機２３８〜２４２各々の出口に、他端がタンク２１４の上方に接続され、空調機２３８〜２４２において空調に用いられた水をタンク２１４に送出する。これにより、水がタンク２１４（蓄熱槽２１０）と空調機２３８〜２４２とを循環することが可能となる。

中層往湯配管４２６は、中層往水配管４２２から分岐してタンク２１４に接続され、タンク２１４の上方に貯留された湯を空調機２３８〜２４２に送出する。中層復湯配管４２８は、中層復水配管４２４から分岐してタンク２１４に接続され、空調機２３８〜２４２において空調に用いられた湯をタンク２１４に送出する。これにより、湯がタンク２１４と空調機２３８〜２４２とを循環することが可能となる。

高層循環配管は、蓄熱槽２１０と、建造物の高層階（８〜１０階）に設置される空調機２４４〜２４８との間で水または湯を循環させる。かかる高層循環配管は、高層往水配管４３２、高層復水配管４３４、高層往湯配管４３６および高層復湯配管４３８とからなる。

高層往水配管４３２は、一端がタンク２１６の下方に、他端が空調機２４４〜２４８各々の入口に接続され、タンク２１６の下方に貯留された水を空調機２４４〜２４８に送出する。高層復水配管４３４は、一端が空調機２４４〜２４８各々の出口に、他端がタンク２１６の上方に接続され、空調機２４４〜２４８において空調に用いられた水をタンク２１６に送出する。これにより、水がタンク２１６（蓄熱槽２１０）と空調機２４４〜２４８とを循環することが可能となる。

高層往湯配管４３６は、高層往水配管４３２から分岐してタンク２１６に接続され、タンク２１６の上方に貯留された湯を空調機２４４〜２４８に送出する。高層復湯配管４３８は、高層復水配管４３４から分岐してタンク２１６に接続され、空調機２４４〜２４８において空調に用いられた湯をタンク２１６に送出する。これにより、湯がタンク２１６と空調機２４４〜２４８とを循環することが可能となる。

複数の分岐配管は、各タンクと熱交換器との間で水を循環させるための分岐配管３１６、３１８、４４２および４４４と、各タンクと熱交換器との間で湯を循環させるための分岐配管４５２、４５４、４５６、４６２、４６４および４６６とから構成される。なお理解を容易にするために、図５では、上記第２実施形態に対して新たに設けられた分岐配管を太線で示している。

分岐配管４４２は、第２往水配管２７２から分岐してタンク２１４の上方に接続され、タンク２１４に貯留された水を熱交換器２５０に送出する。分岐配管４４４は、第２復水配管２７４から分岐してタンク２１６の下方に接続され、熱交換器２５０において冷却された水をタンク２１６に送出する。再掲すれば、タンク２１２は第２復水配管２７４と分岐配管３１６、タンク２１４は分岐配管３１８と分岐配管４４２、タンク２１６は分岐配管４４４と第２往水配管２７２によって、それぞれ熱交換器２５０と接続され、水を循環させることが可能となる。

分岐配管４５２は、分岐配管３１６から分岐してタンク２１２の下方に接続され、タンク２１２に貯留された湯を熱交換器２５０に送出する。分岐配管４５４は、分岐配管３１６から分岐してタンク２１４の下方に接続され、タンク２１４に貯留された湯を熱交換器２５０に送出する。分岐配管４５６は、分岐配管３１６から分岐してタンク２１６の下方に接続され、タンク２１６に貯留された湯を熱交換器２５０に送出する。

分岐配管４６２は、第２復水配管２７４から分岐してタンク２１２の上方に接続され、熱交換器２５０において加熱された湯をタンク２１２に送出する。分岐配管４６４は、第２復水配管２７４から分岐してタンク２１４の上方に接続され、熱交換器２５０において加熱された湯をタンク２１４に送出する。分岐配管４６６は、第２復水配管２７４から分岐してタンク２１６の上方に接続され、熱交換器２５０において加熱された湯をタンク２１６に送出する。上述した分岐配管４５２〜４６６により、タンク２１２、２１４および２１６それぞれと熱交換器２５０との間に湯を循環させることが可能となる。

次に、上述した第３実施形態にかかる水蓄熱システム４００を利用した建造物１００内のフロアの空調実施について説明する。当該水蓄熱システム４００においても、水蓄熱システム３００と同様に、建造物１００の一部のフロアに設置された空調機２３０しか使用されていない場合に、空調に要する水の量に応じて熱交換器２５０において冷却（または加熱）する水の量を調節することができる。なお、以下の説明では、複数の空調機２３０のうち中層の空調機２３８〜２４２しか使用されていない場合を例示する。

水蓄熱システム４００を利用してフロアの冷房を実施する際には、まず開閉弁３０２および４０２を閉状態としてポンプ２８８〜２９２を稼動させる。すると、タンク２１４の下方に貯留された水は、中層往水配管４２２を通じて空調機２３８〜２４２に供給され、これらが設置されているフロアの空気と熱交換を行う。これにより、空気が冷却され（建造物１００内のフロアの冷房が実施され）、空調（冷却）に用いられた水は、中層復水配管４２４を通じてタンク２１４の上方（蓄熱槽２１０）に流入する。

上記の運転と並行して、中層のタンク２１４の上方に貯留された水は、分岐配管４４２および第２往水配管２７２を通じて熱交換器２５０に供給され、熱交換器２５０内の冷媒の吸熱により冷却される。そして、冷却された水は、第２復水配管２７４および分岐配管３１８を通じてタンク２１４の下方に流入する。これにより、タンク２１４の下方には冷却された水が常時貯留されるため、空調機２３８〜２４２には低温の水が常に供給され、当該水蓄熱システム４００による冷房を好適に実施することが可能となる。

なお、上記とは異なり、下層のタンク２１２を使用する場合には、タンク２１２に貯留された水は、低層往水配管４１２および低層復水配管４１４を通じて空調機２３２〜２３６およびタンク２１２を循環する。またそれと並行して、タンク２１２に貯留された水は、分岐配管３１６、第２往水配管２７２および第２復水配管２７４を通じて熱交換器２５０およびタンク２１２を循環する。同様に、上層のタンク２１６を使用する場合には、タンク２１６に貯留された水は、高層往水配管４３２および高層復水配管４３４を通じて空調機２４４〜２４８およびタンク２１６を循環する。またそれと並行して、タンク２１６に貯留された水は、第２往水配管２７２、第２復水配管２７４および分岐配管４４４を通じて熱交換器２５０およびタンク２１６を循環する。

一方、水蓄熱システム４００を利用してフロアの暖房を実施する際には、開閉弁３０２および４０２を閉状態としてポンプ２８８〜２９２を稼動させると、タンク２１４の上方に貯留された湯は、中層往湯配管４２６および中層往水配管４２２を通じて空調機２３８〜２４２に供給される。これにより、供給された湯とフロアの空気との熱交換が行われ、空気が加熱される（フロアの暖房冷房が実施される）。そして、空調（暖房）に用いられた湯は、中層復水配管４２４および中層復湯配管４２８を通じてタンク２１４の下方に流入する。

暖房実施の場合の熱交換器２５０側の湯の循環では、中層のタンク２１４の下方に貯留された湯は、分岐配管４５４および分岐配管３１６を通じて熱交換器２５０に供給され、熱交換器２５０において加熱される。そして、加熱された湯は、第２復水配管２７４および分岐配管４６４を通じてタンク２１４の上方に流入する。これにより、タンク２１４の上方には加熱された湯が常時貯留されるため、空調機２３８〜２４２には高温の湯が常に供給され、当該水蓄熱システム４００による暖房を好適に実施することが可能となる。

上記説明したように、第３実施形態にかかる水蓄熱システム４００によっても、空調に要する水の量に応じて、熱交換器２５０において冷却または加熱する水の量を調節することができ、蓄熱槽２１０内の混合ロスを低減し、省エネ効果を高めることができる。

（第４実施形態）
第４実施形態にかかる水蓄熱システムについて説明する。第１実施形態にかかる水蓄熱システム２００では、蓄熱槽２１０を構成する複数のタンク２１２、２１４および２１６の全てを一体として使用し、１つの熱交換器を用いて冷房または暖房を実施していた。これに対し、第４実施形態にかかる水蓄熱システムでは、複数のタンク２１２、２１４および２１６を開閉弁で分割し、且つ複数の熱交換器を備え、分割されたタンクまたはタンクの群の一方に水を、他方に湯を貯留し、冷暖房を同時実施する。

図６は、第４実施形態にかかる水蓄熱システムの構成を示す図である。なお、第１実施形態にかかる水蓄熱システム２００、第２実施形態にかかる水蓄熱システム３００、および第３実施形態にかかる水蓄熱システム４００が備える各要素と実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また図６中の矢印は、当該水蓄熱システムにおける水または湯の循環方向を例示している。

図６に示すように、第４実施形態にかかる水蓄熱システム５００は、蓄熱槽２１０と、複数の熱交換器と、開閉弁３０２および４０２と、空調機２３０および５１０と、第１循環配管と、第２循環配管と、ポンプ２８０、２９９、５８０および５９９とを備える。なお、理解を容易にするために、水蓄熱システム５００による冷房実施の際に水が通過する配管を実線にて、暖房実施の際に湯が通過する配管を破線にて示している。

複数の熱交換器は、熱交換器２５０（第１熱交換器２５０）および第２熱交換器５０２とから構成される。なお、熱交換器２５０と第２熱交換器５０２とを明確に区別するために、以下、熱交換器２５０を「第１熱交換器２５０」と称する（図示も同様）。また第１熱交換器２５０および第２熱交換器５０２は、その機能および構成が第１実施形態の熱交換器２５０と同様であるため、詳細な説明を省略する。

上記の第１熱交換器２５０および第２熱交換器５０２は共に、水の冷却および加熱の両方を行うことができるが、本実施形態においては、第１熱交換器２５０を水の冷却に、第２熱交換器５０２を水の加熱に用いる。これにより、当該水蓄熱システム５００を用いて、建造物１００のフロア内の冷房と暖房を同時に実施することが可能となる。なお、上記運用に限定するものではなく、第１熱交換器２５０を水の加熱に用いてもよいし、第２熱交換器５０２を水の冷却に用いてもよい。

空調機５１０は、蓄熱槽２１０に貯留された水の熱を用いて空調（暖房）を行う。かかる空調機５１０は、空調機５１０は各フロアに１台ずつ設置されており、２階には空調機５１２、３階には空調機５１４、４階には空調機５１６、５階には空調機５１８、６階には空調機５２０、７階には空調機５２２、８階には空調機５２４、９階には空調機５２６、１０階には空調機５２８が設置されている。

上記の空調機５１０としては、空調機２３０と同様にＡＨＵまたはＦＣＵを好適に用いることができる。しかし、これに限定するものではなく、空調機５１０は、蓄熱槽２１０から供給される水と室内空気との熱交換により空調を行うことが可能な装置であればよい。

空調機２３０および５１０は、いずれも暖房および冷房の両方の空調を行うことができるが、本実施形態では、空調機２３０を冷房に、空調機５１０を暖房に用いる。ただし、これに限定するものではなく、空調機２３０を暖房に、空調機５１０を冷房に用いてもよいし、空調機２３０および５１０すべてに冷熱コイルと温熱コイルを実装して暖房および冷房に用いてもよい。

第１循環配管は、蓄熱槽２１０と、空調機２３０または５１０との間で水または湯を循環させる。かかる第１循環配管は、冷房実施時に蓄熱槽２１０と空調機２３０との間で水を循環させる第１冷房配管と、暖房実施時に蓄熱槽２１０と空調機５１０との間で湯を循環させる第１暖房配管とから構成される。

第１冷房配管は、第１往水配管２６２と、分岐配管３１２および５３２と、第１復水配管２６４と、分岐配管３１４および５３４とから構成される。分岐配管５３２は、第１往水配管２６２から分岐してタンク２１６の下方に接続され、タンク２１６に貯留された水を空調機２３０に送出する。分岐配管５３４は、第１復水配管２６４から分岐してタンク２１４の上方に接続され、空調機２３０において空調に用いられた水をタンク２１４に送出する。これらにより、開閉弁４０２で分割されたタンク２１４とタンク２１６のそれぞれと空調機２３０との間で水を循環させることが可能となる。

第１暖房配管は、第１往湯配管５４２と、分岐配管５４４および５４６と、第１復湯配管５５２と、分岐配管５５４および５５６とから構成される。第１往湯配管５４２は、一端がタンク２１６（蓄熱槽２１０）の上方に、他端が空調機５１０の入口（複数の空調機各々の入口）に接続され、タンク２１６の上方に貯留された湯を空調機５１０に送出する。分岐配管５４４は、第１往湯配管５４２から分岐してタンク２１４の上方に接続され、タンク２１４に貯留された湯を空調機５１０に送出する。分岐配管５４６は、第１往湯配管５４２から分岐してタンク２１２の上方に接続され、タンク２１２に貯留された湯を空調機５１０に送出する。

第１復湯配管５５２は、一端が空調機５１０の出口（複数の空調機各々の出口）に、他端がタンク２１２（蓄熱槽２１０）の下方に接続され、空調機５１０において空調に用いられた湯をタンク２１２に送出する。分岐配管５５４は、第１復湯配管５５２から分岐してタンク２１４の下方に接続され、空調機５１０において空調に用いられた湯をタンク２１４に送出する。分岐配管５５６は、第１復湯配管５５２から分岐してタンク２１６の下方に接続され、空調機５１０において空調に用いられた湯をタンク２１６に送出する。これらにより、開閉弁３０２および４０２で分割されたタンク２１２、２１４および２１６のそれぞれと空調機５１０との間で湯を循環させることが可能となる。

第２循環配管は、蓄熱槽２１０と、第１熱交換器２５０または第２熱交換器５０２との間で水または湯を循環させる。かかる第２循環配管は、冷房実施時に蓄熱槽２１０と第１熱交換器２５０との間で水を循環させる第２冷房配管と、暖房実施時に蓄熱槽２１０と第２熱交換器５０２との間で湯を循環させる第２暖房配管とから構成される。

第２冷房配管は、第２往水配管２７２と、分岐配管３１６および４４２と、第２復水配管２７４と、分岐配管３１８および４４４とから構成される。なお、これらの詳細な説明については、第１実施形態から第３実施形態において既に述べたため省略する。

第２暖房配管は、第２往湯配管５６２と、分岐配管５６４および５６６と、第２復湯配管５７２と、分岐配管５７４および５７６とから構成される。第２往湯配管５６２は、一端がタンク２１２（蓄熱槽２１０）の下方に、他端が第２熱交換器５０２の入口に接続され、タンク２１２の下方に貯留された湯を第２熱交換器５０２に送出する。分岐配管５６４は、第２往湯配管５６２から分岐してタンク２１４の下方に接続され、タンク２１４に貯留された湯を第２熱交換器５０２に送出する。分岐配管５６６は、第２往湯配管５６２から分岐してタンク２１６の下方に接続され、タンク２１６に貯留された湯を第２熱交換器５０２に送出する。

第２復湯配管５７２は、一端が第２熱交換器５０２の出口に、他端がタンク２１６（蓄熱槽２１０）の上方に接続され、熱交換器５０２において加熱された湯をタンク２１６に送出する。分岐配管５７４は、第２復湯配管５７２から分岐してタンク２１４の上方に接続され、熱交換器５０２において加熱された湯をタンク２１４に送出する。分岐配管５７６は、第２復湯配管５７２から分岐してタンク２１２の上方に接続され、熱交換器５０２において加熱された湯をタンク２１２に送出する。これらにより、開閉弁３０２および４０２で分割されたタンク２１２、２１４および２１６のそれぞれと第２熱交換器５０２との間で湯を循環させることが可能となる。

ポンプ５８０は、蓄熱槽２１０に貯留された湯を、第１暖房配管を通じて空調機５１０に循環させる（送出する）ための動力源である。またポンプ５９９は、蓄熱槽２１０に貯留された湯を、第２暖房配管を通じて第２熱交換器５０２に循環させる（送出する）ための動力源である。

ポンプ５８０は、空調機５１０の上流側（第１往湯配管上）に、複数の空調機５１２〜５２８各々に対して１つずつ設置される複数のポンプ５８２、５８４、５８６、５８８、５９０、５９２、５９４、５９６および５９８から構成される。なお、ポンプ５８０の機能および構成については、ポンプ２８０と同一であるため説明を省略する。また本実施形態においても、空調機５１０ごとにポンプ５８０を設置するのではなく、第１往湯配管５４２とタンク２１６の接続部近傍に１つのポンプ５８０を設置する構成としてもよい。

次に、上述した第４実施形態にかかる水蓄熱システム５００を利用した建造物１００内のフロアの空調実施について説明する。水蓄熱システム５００は、複数の熱交換器（第１熱交換器２５０および第２熱交換器５０２）を備えるため、建造物１００内のフロアの冷暖房を同時に実施することができる。以下の説明では、蓄熱槽２１０を構成する複数のタンクのうち、タンク２１２および２１４には水を、タンク２１６には湯を貯留し、建造物１００の低層階（２〜４階）では暖房を実施し、中層階（５〜７階）および高層階（８〜１０階）では冷房を実施する場合について例示する。

図７は、水蓄熱システム５００における配管の水または湯の流通状態を示す図である。なお、図７中、水蓄熱システム５００による空調実施時に水が循環する配管を太い実線、湯が循環する配管を太い破線にて示す。建造物１００内のフロアの冷暖房を同時に実施する場合には、まず水を貯留するタンク２１２および２１４（以下、タンクの群と称する）と、湯を貯留するタンク２１６との間に設けられている開閉弁４０２を閉状態とする。

中層階および高層階の冷房を実施する場合、ポンプ２８８〜２９８を稼動させると、タンクの群の下方（タンク２１２の下方）に貯留された水が、第１往水配管２６２を通じて空調機２３８〜２４８に供給される。そして、空調機２３８〜２４８に供給された水がフロアの空気と熱交換を行うことにより、空気が冷却され、フロアの冷房が実施される。その後、冷房に用いられた水は、第１復水配管２６４および分岐配管５３４を通じてタンクの群の上方（タンク２１４の上方）に流入する。

空調機２３８〜２４８側での水の循環と並行して、タンクの群の上方（タンク２１４の上方）に貯留された水が、分岐配管４４２および第２往水配管２７２を通じて第１熱交換器２５０に供給される。第１熱交換器２５０に供給された水は、第１熱交換器２５０内の冷媒により冷却された後に、第２復水配管２７４を通じてタンクの群の下方（タンク２１２の下方）に流入する。これにより、当該水蓄熱システム５００による冷房運転が好適に実施される。

上記の冷房運転と並行して、低層階の暖房を実施する場合、ポンプ５８２〜５８６を稼動させると、タンク２１６の上方に貯留された湯が、第１往湯配管５４２を通じて空調機５１２〜５１６に供給される。そして、空調機５１２〜５１６に供給された湯がフロアの空気と熱交換を行うことにより、空気が加熱され、フロアの暖房が実施される。その後、暖房に用いられた湯は、第１復湯配管５５２および分岐配管５５６を通じてタンク２１６の下方に流入する。

空調機５１２〜５１６側での湯の循環と並行して、タンク２１６の下方に貯留された湯が、分岐配管５６６および第２往湯配管５６２を通じて第２熱交換器５０２に供給される。第２熱交換器５０２に供給された湯は、第２熱交換器５０２内の冷媒により加熱された後に、第２復湯配管５７２を通じてタンク２１６の上方に流入する。これにより、当該水蓄熱システム５００による暖房運転が好適に実施される。

上述したように、第４実施形態にかかる水蓄熱システム５００によれば、蓄熱槽２１０を構成する複数のタンクのうち、開閉弁３０２または４０２で分割された一方のタンクまたはタンク群に貯留される水を用いて冷房を、他方のタンクまたはタンク群に貯留される湯を用いて暖房を実施することができる。したがって、１つの水蓄熱システム５００を用いて空調機の冷暖房を同時に実施可能となるため、所望の運転モードを選択することができ、利便性の向上を図れる。

なお、本実施形態においては、低層階（２〜４階）では暖房を、中層階（５〜７階）および高層階（８〜１０階）では冷房を実施する場合を例示したが、これに限定するものではなく、空調機２３０および空調機５８０は全てのフロアにおいて同時に稼動させることができる。したがって、全てのフロアにおいて冷暖房を同時実施することができる。

以上説明したように、いずれの実施形態の水蓄熱システムにおいても、複数のタンクを連結することで大型の蓄熱槽を容易に設置することができるため、設置作業に要する時間と人手を削減し、工期の短縮およびコストの削減を図ることが可能となる。そして、タンク自体が小型であるため、工場等で予め製造することができ、タンクひいては蓄熱槽の品質安定性の向上、およびコストの削減が図れる。またタンク自体が小型であることで、車載可能となるため運搬が容易になる。更に、蓄熱槽を構成する複数のタンクそれぞれと、空調機または熱交換器との間に水または湯を循環させる配管を備えることにより、熱交換器において冷却または加熱される水または湯の量を調整したり、冷暖房を同時実施したりすることが可能となる。これにより、省エネの促進や利便性の向上が図れる。

なお、上述した実施形態では、当該水蓄熱システムにおける熱媒体として水のみを循環させる場合について説明したが、これに限定するものではなく、氷を含む水、所謂氷水を循環させることもできる。換言すれば、当該水蓄熱システムにおける技術的思想に対応する構成要素は、氷蓄熱システムにも適用可能である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、蓄熱槽に蓄えられた水の熱を空調に使用する水蓄熱システムに利用することができる。

１００…建造物、１０４・１０６・１０８・１１０・１１２・１１４・１１６・１１８・１２０…梁、２００…水蓄熱システム、２０２…弾性部材、２０４…ボルト、２０６…ナット、２１０…蓄熱槽、２１２・２１４・２１６…タンク、２１２ａ…接続口、２１４ａ…接続口、２１６ａ…係止部、２１８・２２０…連結パイプ、２１８ａ…フレキシブルパイプ、２１８ｂ…連結管、２３０・２３２・２３４・２３６・２３８・２４０・２４２・２４４・２４６・２４８…空調機、２５０…熱交換器、２６２…第１往水配管、２６４…第１復水配管、２６６…第１往湯配管、２６８…第１復湯配管、２７２…第２往水配管、２７４…第２復水配管、２７６…第２往湯配管、２７８…第２復湯配管、２８０・２８２・２８４・２８６・２８８・２９０・２９２・２９４・２９６・２９８・２９９…ポンプ、３００…水蓄熱システム、３０２…開閉弁、３１２・３１４・３１６・３１８・３２２・３２４・３２６・３２８…分岐配管、４００…水蓄熱システム、４０２…開閉弁、４１０…低層循環配管、４１２…低層往水配管、４１４…低層復水配管、４１６…低層往湯配管、４１８…低層復湯配管、４２０…中層循環配管、４２２…中層往水配管、４２４…中層復水配管、４２６…中層往湯配管、４２８…中層復湯配管、４３０…高層循環配管、４３２…高層往水配管、４３４…高層復水配管、４３６…高層往湯配管、４３８…高層復湯配管、４４２・４４４・４５２・４５４・４５６・４６２・４６４・４６６…分岐配管、５００…水蓄熱システム、５０２…第２熱交換器、５１０・５１２・５１４・５１６・５１８・５２０・５２２・５２４・５２６・５２８…空調機、５３２・５３４…分岐配管、５４２…第１往湯配管、５４４・５４６…分岐配管、５５２…第１復湯配管、５５４・５５６…分岐配管、５６２…第２往湯配管、５６４・５６６…分岐配管、５７２…第２復湯配管、５７４・５７６…分岐配管５８０・５８２・５８４・５８６・５８８・５９０・５９２・５９４・５９６・５９８・５９９…ポンプ

Claims (6)

1. 建造物の複数階に亘る高さであって水を貯留する蓄熱槽と、
   前記蓄熱槽に貯留された水の熱を用いて空調を行う空調機と、
   前記蓄熱槽に貯留された水を冷却または加熱する熱交換器と、
   前記蓄熱槽と前記空調機との間で水を循環させる第１循環配管と、
   前記蓄熱槽と前記熱交換器との間で水を循環させる第２循環配管と、
   を備え、
   前記蓄熱槽は、上下方向に連結された複数のタンクからなることを特徴とする水蓄熱システム。
2. 前記蓄熱槽は、前記複数のタンク各々を前記建造物の躯体に固定することにより、該建造物に支持されることを特徴とする請求項１に記載の水蓄熱システム。
3. 前記複数のタンクは、可撓性を有する連結パイプにより連結されることを特徴とする請求項１に記載の水蓄熱システム。
4. 前記複数のタンクは接続部に開閉弁を有し、
   前記第２循環配管は、前記開閉弁で分割される前記タンクまたは該タンクの群のそれぞれと前記熱交換器との間で水を循環させる分岐配管を有することを特徴とする請求項１に記載の水蓄熱システム。
5. 前記熱交換器は、水を冷却可能な第１熱交換器と、水を加熱可能な第２熱交換器とからなり、
   前記複数のタンクは接続部に開閉弁を有し、
   前記第２循環配管は、
   前記開閉弁で分割される前記タンクまたは該タンクの群のそれぞれと前記第１熱交換器との間で水を循環させる第２冷房配管と、
   前記開閉弁で分割される前記タンクまたは該タンクの群のそれぞれと前記第２熱交換器との間で水を循環させる第２暖房配管と、
   を含むことを特徴する請求項１に記載の水蓄熱システム。
6. 前記水は氷水であることを特徴とする請求項１に記載の水蓄熱システム。

Images