JP2014016060A - 熱回収システム - Google Patents

Abstract

【課題】熱媒体として同一系内を循環する流体に蓄熱された熱を、流路を変更することなく、必要な時に、必要な量だけ回収することができる熱回収システムを提供する。
【解決手段】蓄熱部１０にて蓄熱された熱を回収する熱回収システムであって、前記蓄熱部にて熱が蓄熱される熱媒体として同一系内を循環する蓄熱流体４０と、前記同一系内に設けられて前記蓄熱流体に蓄熱された熱を回収する熱回収部６０と、を具備し、前記蓄熱流体には、磁界により磁化する材料からなる浮遊体５１と、前記浮遊体に付着されて熱を蓄熱可能に形成される蓄熱材５２と、からなり、前記蓄熱流体中を浮遊可能に形成される蓄熱浮遊体５０が混合され、前記熱回収部は、磁界を発生させる磁石部６１を具備し、前記蓄熱浮遊体は、前記磁石部が発生させた磁界により磁化して前記熱回収部に吸着され、前記熱回収部は、前記吸着された蓄熱浮遊体から熱伝導により熱を回収する。
【選択図】図３

Description

本発明は、蓄熱部にて蓄熱された熱を回収する熱回収システムの技術に関する。

従来、蓄熱部にて蓄熱された熱を回収する熱回収システムの技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１に記載の熱回収システムは、蓄熱部にて熱が蓄熱される熱媒体として同一系内を循環する流体と、前記流体が循環する貯湯槽内に設けられて前記流体に蓄熱された熱を回収する熱交換部（熱回収部）と、を具備する。このような構成によって、熱回収システムは、熱交換部により流体に蓄熱された熱を熱交換（回収）して、貯湯槽内の水を沸騰させることができる。

しかしながら、特許文献１に記載の熱回収システムは、例えば貯湯槽内の水が既に沸騰している場合等では、流体に蓄熱された熱を熱交換（回収）することができなかった。したがって、このような場合には、流体の温度が上がり過ぎて熱回収システムが損傷することを防止するため、当該流体を外部に排出する必要が有った。そして、流体を排出した場合には、流体を排出した分だけ補充する必要が有り、コスト増加となる点で不利であった。

また、前述の如きコスト増加を抑制するためには、例えば前記熱交換部とは別の（系外の）熱交換部により流体に蓄熱された熱を熱交換する構成とする必要が有った。しかしながら、そのような構成とするためには、前記流体の流路を変更する配管や方向制御弁等を別途設ける必要が有り、熱回収システムの構成が複雑となる点で不利であった。すなわち、前記熱回収システムは、熱媒体として同一系内を循環する流体に蓄熱された熱を、流路を変更することなく、必要な時に、必要な量だけ回収することができない点で不利であった。

特開２００８−３０９４５６号公報

本発明は上記の如き状況を鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、熱媒体として同一系内を循環する流体に蓄熱された熱を、流路を変更することなく、必要な時に、必要な量だけ回収することができる熱回収システムを提供するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、蓄熱部にて蓄熱された熱を回収する熱回収システムであって、前記蓄熱部にて熱が蓄熱される熱媒体として同一系内を循環する蓄熱流体と、前記同一系内に設けられて前記蓄熱流体に蓄熱された熱を回収する熱回収部と、を具備し、前記蓄熱流体には、磁界により磁化する材料からなる浮遊体と、前記浮遊体に付着されて熱を蓄熱可能に形成される蓄熱材と、からなり、前記蓄熱流体中を浮遊可能に形成される蓄熱浮遊体が混合され、前記熱回収部は、磁界を発生させる磁石部を具備し、前記蓄熱浮遊体は、前記磁石部が発生させた磁界により磁化して前記熱回収部に吸着され、前記熱回収部は、前記吸着された蓄熱浮遊体から熱伝導により熱を回収するものである。

請求項２においては、前記磁石部による磁界の発生を制御する制御手段を具備し、前記制御手段は、前記磁石部による磁界の発生を制御することにより前記熱回収部への前記蓄熱浮遊体の吸着を任意に調節するものである。

請求項３においては、前記熱回収部の温度を検出する温度検出手段を具備し、前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された熱回収部の温度に基づいて前記磁石部による磁界の発生を制御するものである。

請求項４においては、前記熱回収部は複数設けられ、前記複数設けられた熱回収部には、前記蓄熱流体に蓄熱されて不必要となった熱を排出する熱排出用の熱回収部が含まれるものである。

請求項５においては、前記浮遊体は、磁性粉体からなるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明においては、熱媒体として同一系内を循環する流体に蓄熱された熱を、流路を変更することなく、必要な時に、必要な量だけ回収することができる。

本発明の一実施形態に係る熱回収システムの概略構成を示す図。 同じく、熱回収部の周囲の構成を示す模式図。 （ａ）図２にて、磁石部のコイルをＯＮに切り替えた直後の状態を示す模式図。（ｂ）図２にて、磁石部のコイルをＯＮに切り替えてから所定時間が経過した後の状態を示す模式図。（ｃ）図２にて、磁石部のコイルをＯＦＦに切り替えた直後の状態を示す模式図。 蓄熱流体に蓄熱された熱の回収状態を時系列的に示すグラフ。 （ａ）コイルのＯＮ・ＯＦＦを比較的遅い速度にて複数回数切り替えた場合に回収する熱量を示すグラフ。（ｂ）コイルのＯＮ・ＯＦＦを比較的早い速度にて複数回数切り替えた場合に回収する熱量を示すグラフ。 （ａ）磁石部による蓄熱浮遊体の吸着パターンの一例を示す循環配管の展開図。（ｂ）図６（ａ）とは異なる磁石部による蓄熱浮遊体の吸着パターンの一例を示す循環配管の展開図。（ｃ）図６（ａ）及び（ｂ）とは異なる磁石部による蓄熱浮遊体の吸着パターンの一例を示す循環配管の展開図。

図１及び図２を用いて、本発明に係る熱回収システムの一実施形態である熱回収システム１の全体構成について説明する。

熱回収システム１は、蓄熱部１０にて蓄熱された熱を回収するシステムである。熱回収システム１は、主として循環配管２０と、ポンプ３０と、蓄熱流体４０と、蓄熱浮遊体５０と、熱回収部６０と、制御装置７０と、により構成される。

図１に示す蓄熱部１０は、本発明に係る蓄熱部の一実施形態である。蓄熱部１０は、本実施形態では所謂ソーラーシステムを構成する一部材であり、後述する蓄熱流体４０に熱を蓄熱させる部材である。蓄熱部１０は、本実施形態では、主としてソーラーパネル１１と、当該ソーラーパネル１１の略全面に亘って延設される熱交換配管１２と、により構成される。熱交換配管１２には、熱媒体としての蓄熱流体４０が流通する。蓄熱部１０は、ソーラーパネル１１が受けた太陽熱により、熱交換配管１２を流通する蓄熱流体４０の温度が上がるように（蓄熱流体４０に熱が蓄熱されるように）構成される。

図１及び図２に示す循環配管２０は、蓄熱流体４０が流通する中空の略円筒状の部材である。循環配管２０の一端部は、蓄熱部１０の熱交換配管１２の他端部に連通接続される。また、循環配管２０の他端部は、蓄熱部１０の熱交換配管１２の一端部に連通接続される。すなわち、循環配管２０は、熱交換配管１２と併せて、蓄熱流体４０が同一系内を繰り返し循環する（終端の無い）流通経路を形成している。

なお、循環配管２０には、複数（本実施形態では、４つ）の配管（以下では、「分岐配管１００」と称する。）の一側が接続される。分岐配管１００の他側は、回収した熱を利用する設備（本実施形態では、給湯設備１１１、床暖房設備１１２、温風設備１１３）や、回収した熱を排出する設備（本実施形態では、放熱フィンである排熱設備１１４）に接続される。なお、分岐配管１００は、循環配管２０と連通されない。すなわち、循環配管２０を流通する蓄熱流体４０は、分岐配管１００を流通することが無いように構成される。

なお、分岐配管１００には、循環配管２０との接続部に、中空の略円筒状に形成された分岐配管接続部１０１が設けられる。また、循環配管２０には、分岐配管１００との接続部に、中空の略円筒状に形成された循環配管接続部２１が設けられる。循環配管接続部２１は、分岐配管接続部１０１により外嵌される。そして、分岐配管接続部１０１の内周面は、循環配管２０の外周面に密着するように形成される。分岐配管接続部１０１及び循環配管接続部２１は、熱伝導性の高い材料により構成される。
なお、循環配管接続部２１は、その内周面に後述する蓄熱浮遊体５０が吸着されるものであり、本発明に係る「熱回収部」を構成する一部材である。

図１に示すポンプ３０は、蓄熱流体４０を圧送し、循環配管２０及び蓄熱部１０の熱交換配管１２に流通させる部材である。ポンプ３０は、循環配管２０に配設される。

図２に示す蓄熱流体４０は、本発明に係る蓄熱流体の一実施形態である。蓄熱流体４０は、循環配管２０及び蓄熱部１０の熱交換配管１２を流通し、熱媒体として蓄熱部１０にて熱が蓄熱される流体である。蓄熱流体４０は、主として水等からなる流体に、後述する蓄熱浮遊体５０が混合されて構成される。蓄熱流体４０は、同一系内（より詳細には、循環配管２０及び蓄熱部１０の熱交換配管１２）を繰り返し循環するように構成される。換言すれば、蓄熱流体４０は、循環配管２０及び蓄熱部１０の熱交換配管１２により形成される流通経路から外部に排出されることが無いように構成される。

図２に示す蓄熱浮遊体５０は、本発明に係る蓄熱浮遊体の一実施形態である。蓄熱浮遊体５０は、蓄熱流体４０に混合される物質である。蓄熱浮遊体５０は、蓄熱流体４０中を浮遊可能に構成される。つまり、蓄熱浮遊体５０は、循環配管２０及び蓄熱部１０の熱交換配管１２を流通する蓄熱流体４０の流れに追従し、当該循環配管２０及び蓄熱部１０の熱交換配管１２を繰り返し循環するように構成される。蓄熱浮遊体５０は、主として浮遊体５１と、蓄熱材５２と、により構成される。

図２に示す浮遊体５１は、本発明に係る浮遊体の一実施形態である。浮遊体５１は、磁界により磁化する材料からなる物質である。本実施形態では、浮遊体５１は、磁性粉体により構成される。なお、磁性粉体としては、鉄、ニッケル、コバルト、及びこれらの合金等の強磁性を示す強磁性体が挙げられる。

なお、本発明に係る浮遊体は、磁性粉体に限らない。例えば、本発明に係る浮遊体は、磁性流体等、磁界により磁化する材料からなる物質であれば良い。

図２に示す蓄熱材５２は、本発明に係る蓄熱材の一実施形態である。蓄熱材５２は、顕熱利用による熱交換によって、熱を蓄熱可能に構成される物質である。本実施形態では、蓄熱材５２は、アルミニウム合金により構成される。蓄熱材５２は、浮遊体５１に付着される。より詳細には、蓄熱材５２は、浮遊体５１（磁性粉体の粉体）の表面に凝着され、バインダ（不図示）により被覆される。

なお、本発明に係る蓄熱材は、アルミニウム合金に限らないが、比熱が高く、且つ柔軟性を有する材料からなる物質が望ましい。
また、本発明に係る蓄熱材は、顕熱利用による熱交換によって、熱を蓄熱可能に構成される物質に限らない。すなわち、本発明に係る蓄熱材は、潜熱利用による熱交換によって、熱を蓄熱可能に構成される物質であっても良い。より詳細には、本発明に係る蓄熱材は、相変化物質（ＰＣＭ：Ｐｈａｓｅ Ｃｈａｎｇｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）であっても良い。
また、蓄熱材５２の浮遊体５１への付着方法は、前述の如く、バインダ（不図示）により被覆させる方法に限らない。すなわち、蓄熱材５２の浮遊体５１への付着方法は、蓄熱材５２が浮遊体と一体化して蓄熱流体４０中を浮遊可能とする方法であれば良い。

このような構成によって、ソーラーパネル１１が受けた太陽熱により蓄熱部１０の熱交換配管１２を流通する蓄熱流体４０の温度が上がると、蓄熱流体４０中を浮遊する蓄熱浮遊体５０（より詳細には、蓄熱材５２）に熱が蓄熱されることになる。そして、蓄熱浮遊体５０は、蓄熱材５２に熱が蓄熱されたまま、循環配管２０及び蓄熱部１０の熱交換配管１２を流通する蓄熱流体４０の流れに追従し、当該循環配管２０及び蓄熱部１０の熱交換配管１２を繰り返し循環することになる。

図１及び図２に示す熱回収部６０は、本発明に係る熱回収部の一実施形態である。熱回収部６０は、蓄熱流体４０に蓄熱された熱（より詳細には、蓄熱流体４０中を浮遊する蓄熱浮遊体５０の蓄熱材５２に蓄熱された熱）を回収する部材である。熱回収部６０は、循環配管２０に複数（本実施形態では、４つ）配設される。より詳細には、熱回収部６０は、循環配管２０と分岐配管１００との複数設けられた接続部にそれぞれ配設される。熱回収部６０は、主として磁石部６１と、温度センサ６２と、前述の如く循環配管２０の循環配管接続部２１と、により構成される。

図２に示す磁石部６１は、本発明に係る磁石部の一実施形態である。磁石部６１は、磁界を発生させる部材である。磁石部６１は、主として鉄心６４と、コイル６５と、筐体６６と、により構成される。

鉄心６４は、その長手方向を循環配管２０の軸心方向に対して垂直方向へ向けて配置される。また、鉄心６４の一端部（図２では、下端部）は、循環配管２０に近接して配置される。

コイル６５は、鉄心６４に巻装される。コイル６５は、後述する制御装置７０により電流が供給可能に構成される。

筐体６６は、鉄心６４及びコイル６５を内部に収納する部材である。筐体６６は、中空の略箱状に形成される。筐体６６は、分岐配管１００の分岐配管接続部１０１に当接した状態で固定される。なお、筐体６６は、分岐配管１００を流通する流体が、当該筐体６６の内部に流入しないように構成される。

このような構成によって、磁石部６１は、コイル６５に電流が供給されると、鉄心６４の一端部側がＮ極となり他端部側がＳ極となり、磁界を発生させることができる。なお、磁石部６１により発生される磁界（磁力）は、コイル６５に供給される電流の量に応じて強くなり、又は弱くなるように構成される。

図１及び図２に示す温度センサ６２は、本発明に係る温度検出手段の一実施形態である。温度センサ６２は、熱回収部６０の温度、すなわち分岐配管１００の内部の温度を検出するものである。温度センサ６２は、磁石部６１の筐体６６に配設される。

図１に示す制御装置７０は、本発明に係る制御手段の一実施形態である。制御装置７０は、種々の情報に基づいて、コイル６５への電流の供給等を制御するものである。制御装置７０は、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶部や、ＣＰＵ等の演算処理部等により構成される。
制御装置７０は、磁石部６１に接続される。制御装置７０は、磁石部６１のコイル６５のＯＮ・ＯＦＦの切り替え（電流の供給の入り切り）や、コイル６５に供給される電流の量を制御することができる。
制御装置７０は、温度センサ６２に接続される。制御装置７０は、温度センサ６２により検出された温度に関する情報を取得することができる。

次に、図２から図５を用いて、前述の如く構成された熱回収システム１において、磁石部６１のコイル６５のＯＮ・ＯＦＦを切り替えた場合の、蓄熱部１０にて蓄熱された熱を回収する態様について説明する。
なお、図４中のグラフは、蓄熱流体４０に蓄熱された熱の回収状態（分岐配管１００の内部の温度）を時系列的に示している。
また、以下の説明では、蓄熱流体４０中を浮遊する蓄熱浮遊体５０（より詳細には、蓄熱材５２）は、蓄熱部１０にて熱が蓄熱された状態であるものとする。

図２に示すように、制御装置７０により磁石部６１のコイル６５がＯＦＦとされている状態、すなわちコイル６５に電流が供給されていない状態では、磁石部６１は磁界を発生させていない。したがって、蓄熱流体４０中を浮遊する蓄熱浮遊体５０は、蓄熱材５２に熱が蓄熱されたまま、循環配管２０及び蓄熱部１０の熱交換配管１２を流通する蓄熱流体４０の流れに追従し、当該循環配管２０及び蓄熱部１０の熱交換配管１２を繰り返し循環することになる。

なお、かかる状態は、図４に示すグラフにおいて、時間Ｔ０までの状態に該当する。すなわち、蓄熱浮遊体５０に蓄熱された熱は回収されておらず、分岐配管１００の内部の温度は変化していない（上がっていない）。

そして、図３（ａ）に示すように、制御装置７０により磁石部６１のコイル６５がＯＮとされると、コイル６５への電流の供給が開始される。これによって、磁石部６１は、磁界を発生させる。そして、磁石部６１により発生された磁界により、蓄熱流体４０中を浮遊する蓄熱浮遊体５０（より詳細には、浮遊体５１）が磁化される。そして、浮遊体５１が磁化された蓄熱浮遊体５０は、磁石部６１の鉄心６４側へ向けての力を受けて当該方向へ向けての移動を開始する。そして、当該移動を開始した蓄熱浮遊体５０は、循環配管２０の循環配管接続部２１の内周面に衝突すると、当該内周面に吸着される。

そして、図３（ｂ）に示すように、制御装置７０により磁石部６１のコイル６５がＯＮとされた状態が継続する間、コイル６５への電流の供給が継続される。そして、循環配管２０の循環配管接続部２１の内周面に吸着された蓄熱浮遊体５０の量が時間の経過と共に増加し、蓄熱浮遊体５０が山状に堆積した状態（蓄熱浮遊体５０の量が最も多い状態）となる。

そして、循環配管接続部２１の内周面に吸着された蓄熱浮遊体５０に蓄熱された熱が、当該循環配管接続部２１に伝導される。そして、当該循環配管接続部２１に伝導された熱は、分岐配管１００の分岐配管接続部１０１に伝導され、当該分岐配管１００の内部に放熱される。すなわち、蓄熱部１０にて蓄熱された熱が回収されることになる。そして、循環配管接続部２１の内周面に吸着された蓄熱浮遊体５０が山状に堆積した状態では、回収する熱の量が最も多くなる（図３（ｂ）中の黒色矢印参照）。

なお、かかる状態は、図４に示すグラフにおいて、時間Ｔ０から時間Ｔ３までの状態に該当する。

すなわち、図４に示す時間Ｔ０にて、磁石部６１により発生された磁界により循環配管接続部２１の内周面への蓄熱浮遊体５０の吸着が開始されると、蓄熱浮遊体５０に蓄熱された熱の回収が開始され、分岐配管１００の内部の温度が上がり始める。そして、循環配管接続部２１の内周面に吸着された蓄熱浮遊体５０の量が増加するに従って、分岐配管１００の内部の温度が上がることになる。

そして、図４に示す時間Ｔ１に到達すると、循環配管接続部２１の内周面に吸着された蓄熱浮遊体５０が山状に堆積した状態となる。すなわち、時間Ｔ１以降は、循環配管接続部２１の内周面に吸着された蓄熱浮遊体５０の量がそれ以上増加しないため、分岐配管１００の内部の温度は上がったまま一定となる。

そして、図４に示す時間Ｔ２に到達すると、山状に堆積した状態の蓄熱浮遊体５０は熱の回収が継続して行われているため、回収可能な熱が減少する。すなわち、時間Ｔ２から時間Ｔ３に到達するまで、蓄熱浮遊体５０が循環配管接続部２１の内周面に山状に堆積した状態のまま、分岐配管１００の内部の温度は（比較的少ない割合で）下がり始める。

そして、図３（ｃ）に示すように、制御装置７０により磁石部６１のコイル６５がＯＦＦとされると、コイル６５への電流の供給が停止される。これによって、磁石部６１は、磁界を発生させなくなる。そして、山状に堆積した状態の蓄熱浮遊体５０（より詳細には、浮遊体５１）の磁化が解除される。そして、浮遊体５１の磁化が解除された蓄熱浮遊体５０は、磁石部６１の鉄心６４側へ向けての力を受けなくなる。すなわち、蓄熱浮遊体５０は、循環配管２０の循環配管接続部２１の内周面に吸着されず、再び蓄熱流体４０の流れに追従することになり、当該循環配管２０の循環配管接続部２１の内周面から徐々に離間していく。

なお、かかる状態は、図４に示すグラフにおいて、時間Ｔ３から時間Ｔ４までの状態に該当する。

すなわち、図４に示す時間Ｔ３にて蓄熱浮遊体５０が循環配管２０の循環配管接続部２１の内周面から離間していくと、分岐配管１００の内部の温度は（比較的大きな割合で）下がり始める。そして、時間Ｔ４に到達すると、循環配管２０の循環配管接続部２１の内周面には、吸着された蓄熱浮遊体５０が無くなる。すなわち、蓄熱浮遊体５０に蓄熱された熱は回収されず、分岐配管１００の内部の温度は下がって時間Ｔ０までの状態と同一になる。

なお、コイル６５のＯＮ・ＯＦＦを切り替えた場合に、蓄熱浮遊体５０に蓄熱された熱の回収可能な量（熱量）は、上限がある。そこで、コイル６５のＯＮ・ＯＦＦを繰り返し行う（複数回切り替える）ことによって、蓄熱浮遊体５０に蓄熱された熱の回収可能な量（熱量）を増加させることができる。

より詳細には、コイル６５のＯＮ・ＯＦＦを１回切り替えた後に、再度コイル６５をＯＮに切り替えることで、蓄熱材５２に熱が蓄熱された状態の（まだ熱が回収されていない）蓄熱浮遊体５０が、循環配管２０の循環配管接続部２１の内周面に吸着され、山状に堆積した状態となる。すなわち、蓄熱部１０にて蓄熱された熱が、再び回収されることになる。

なお、図５では、熱回収システム１において、コイル６５のＯＮ・ＯＦＦを複数回切り替えた場合に回収する熱量を示している。

より詳細には、図５（ａ）中のグラフは、コイル６５のＯＮ・ＯＦＦを比較的遅い速度にて複数回切り替えた場合（ＯＦＦからＯＮに切り替えるまでの時間が比較的長い場合）に回収する熱量を示している。また、図５（ｂ）中のグラフは、コイル６５のＯＮ・ＯＦＦを比較的早い速度にて複数回切り替えた場合（ＯＦＦからＯＮに切り替えるまでの時間が比較的短い場合）に回収する熱量を示している。
なお、図５（ａ）及び（ｂ）において、コイル６５をＯＮからＯＦＦに切り替えるまでの時間は、同一であるものとする。

図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、コイル６５のＯＮ・ＯＦＦを１回切り替えた場合に回収する熱量は同一である。したがって、ＯＦＦからＯＮに切り替えるまでの時間が比較的短い場合（図５（ｂ）中のグラフ）の方が、ＯＦＦからＯＮに切り替えるまでの時間が比較的長い場合（図５（ａ）中のグラフ）よりも、回収する熱量が多いことになる。

このように、熱回収システム１は、コイル６５のＯＮ・ＯＦＦを複数回切り替えると共に、ＯＦＦからＯＮに切り替えるまでの時間を調整することにより、回収する熱量を調整することができる。

以上のような態様により、熱回収システム１において回収した熱は、前述の如く、回収した熱を利用する設備である給湯設備１１１、床暖房設備１１２、温風設備１１３や、回収した熱を排出する設備である排熱設備１１４に伝導される。

そして、回収した熱を、給湯設備１１１、床暖房設備１１２、温風設備１１３に伝導すれば、当該回収した熱を利用することにより、例えば使用電力量やガス量を削減できる等の省エネ効果を得ることができる。他方、回収した熱を排熱設備１１４に伝導すれば、当該回収した熱を外部へ排出することができる。

なお、回収した熱を、どの設備に伝導するのかは、複数（本実施形態では、４つ）設けられた熱回収部６０のうち、何れの熱回収部６０により蓄熱部１０にて蓄熱された熱を回収するのかに基づいて決定される。そして、複数設けられた熱回収部６０のうち、何れの熱回収部６０により蓄熱部１０にて蓄熱された熱を回収するのかは、制御装置７０による選択に基づいて決定される。制御装置７０による選択は、当該制御装置７０に予め設定された条件に基づいて行われる構成であっても、又は人の操作に基づいて行われる構成であっても良い。
なお、複数設けられた熱回収部６０のうち、排熱設備１１４に伝導される熱を回収する熱回収部６０（図１では、右端の熱回収部６０）は、本発明に係る熱排出用の熱回収部の一実施形態である。

このように、熱回収システム１は、蓄熱流体４０の流通経路を変更せずに（同一系内に蓄熱流体４０を循環させたまま）、蓄熱部１０にて蓄熱された熱を、同一系内に配設された複数の熱回収部６０のうち１又は２以上の熱回収部６０を選択的に使用して回収することができる。

このような構成によって、例えば給湯設備１１１、床暖房設備１１２、温風設備１１３にて、回収した熱を利用する必要が無い場合（すなわち、蓄熱流体４０に蓄熱されて不必要となった熱がある場合）には、排熱設備１１４に熱を伝導するための熱回収部６０を選択し、当該選択した熱回収部６０のコイル６５をＯＮに切り替えれば、回収した熱を外部へ排出することができる。すなわち、回収した熱を利用する必要が無い場合であっても、（蓄熱流体４０を流通経路から排出せずに）蓄熱流体４０に蓄熱された熱を回収し、これによって、当該蓄熱流体４０の温度を下げることができる。つまり、蓄熱流体４０の温度が上がり過ぎて熱回収システム１が損傷することを、蓄熱流体４０を流通経路から排出せずに防止することができる。その結果、蓄熱流体４０を補充する必要が無いため、コスト増加を防止することができる。

また、前述の如く、蓄熱流体４０に蓄熱された熱を回収する熱回収部６０は、同一系内に複数設けられている。すなわち、複数の熱回収部６０のうち１又は２以上の熱回収部６０を選択的に使用する場合であっても、蓄熱流体４０は同一系内に循環させたままであり、系外に流通させる必要がない。すなわち、熱回収システム１は、熱媒体として同一系内を循環する蓄熱流体４０に蓄熱された熱を、流路を変更することなく、必要な時に、必要な量だけ回収することができる。そのため、例えば別途配管や方向制御弁等を設ける必要が無く、システムの簡略化を図ることができる。

また、前述の如く、本実施形態では、コイル６５をＯＮからＯＦＦに切り替えるのは、図４に示す時間Ｔ３に到達したときであるが、時間Ｔ３では無く、任意の時間に到達したときにコイル６５をＯＦＦに切り替える構成とすることができる。例えば、図４に示す時間Ｔ２に到達したときに、コイル６５をＯＮからＯＦＦに切り替える構成とすることができる。

このような構成によって、循環配管２０の循環配管接続部２１の内周面に吸着された蓄熱浮遊体５０を、回収可能な熱が減少している状態のものから、回収可能な熱が減少しておらず蓄熱材５２に熱が蓄熱された（まだ熱が回収されていない）状態のものに効率良く変更することができる。その結果、蓄熱部１０にて蓄熱された熱を、効率良く回収することができる。

また、コイル６５をＯＮからＯＦＦに切り替えるタイミングは、分岐配管１００の内部の温度に基づいて、制御装置７０により判断される構成とすることができる。例えば、コイル６５をＯＮとした後、分岐配管１００の内部の温度が上がったまま一定となった後に下がり始めたとき（すなわち、時間で示すと、図４に示す時間Ｔ２に到達したとき）、制御装置７０によりコイル６５がＯＦＦに切り替えられる構成とすることができる。

このような構成によって、制御装置７０により、循環配管２０の循環配管接続部２１の内周面に吸着される蓄熱浮遊体５０を、回収可能な熱が減少している状態のものから、回収可能な熱が減少しておらず蓄熱材５２に熱が蓄熱された（まだ熱が回収されていない）状態のものに効率良く変更することができる。その結果、蓄熱部１０にて蓄熱された熱を、効率良く回収することができる。

次に、図６を用いて、磁石部６１による蓄熱浮遊体５０の吸着パターンについて説明する。
なお、図６（ａ）から（ｃ）は、循環配管２０の展開図であり、それぞれ磁石部６１による蓄熱浮遊体５０の吸着パターンの一例を示している。

図６（ａ）から（ｃ）に示すように、循環配管２０の循環配管接続部２１の内周面は、３つの領域（以下では、当該３つの領域を、「第一領域６７」、「第二領域６８」、「第三領域６９」と称する。）に区分される。そして、３つの領域６７・６８・６９は、それぞれ対応する磁石部６１を有し、当該対応する磁石部６１のコイル６５がＯＮとされることにより、浮遊体５１が磁化された蓄熱浮遊体５０を吸着可能に構成される。その一方で、３つの領域６７・６８・６９は、それぞれ対応する磁石部６１以外の磁石部６１のコイル６５がＯＮとされた場合には、浮遊体５１が磁化された蓄熱浮遊体５０を吸着不能に構成される。

そして、磁石部６１による蓄熱浮遊体５０の吸着パターン、すなわち３つの領域６７・６８・６９のうち何れの領域が、浮遊体５１が磁化された蓄熱浮遊体５０を吸着可能（不能）であるか（３つの領域６７・６８・６９のうち何れの領域に対応する磁石部６１のコイル６５をＯＮとするか）は、制御装置７０に予め設定されるように構成される。

このような構成において、まず、第一領域６７を浮遊体５１が磁化された蓄熱浮遊体５０を吸着可能とし、第二領域６８及び第三領域６９を浮遊体５１が磁化された蓄熱浮遊体５０を吸着不能する（以下では、「第一パターン」と称する。）。

これによって、第一領域６７だけに、浮遊体５１が磁化された蓄熱浮遊体５０が吸着される。そして、当該吸着された蓄熱浮遊体５０から第一領域６７に熱が伝導され、蓄熱部１０にて蓄熱された熱が回収されることになる。

次に、第一領域６７を浮遊体５１が磁化された蓄熱浮遊体５０を吸着不能とすると共に、第二領域６８を浮遊体５１が磁化された蓄熱浮遊体５０を吸着可能とする（以下では、「第二パターン」と称する。）。なお、第三領域６９は、浮遊体５１が磁化された蓄熱浮遊体５０を吸着不能のままである。

これによって、第一領域６７に吸着されていた蓄熱浮遊体５０、すなわち回収可能な熱が減少している状態の蓄熱浮遊体５０が当該第一領域６７から離間し始めると共に、回収可能な熱が減少しておらず蓄熱材５２に熱が蓄熱された（まだ熱が回収されていない）状態の蓄熱浮遊体５０が、浮遊体５１が磁化されて第二領域６８に吸着され始める。すなわち、第一領域６７においては蓄熱浮遊体５０が完全に離間するまで熱が回収され、第二領域６８においては吸着し始めている蓄熱浮遊体５０から熱が回収される。したがって、第二パターンにおいて、回収する熱量は、第一パターンの場合と比較して大きく変化しないことになる。

次に、第二領域６８に浮遊体５１が磁化された蓄熱浮遊体５０を吸着不能とすると共に、第三領域６９に浮遊体５１が磁化された蓄熱浮遊体５０を吸着可能とする（以下では、「第三パターン」と称する。）。なお、第一領域６７は、浮遊体５１が磁化された蓄熱浮遊体５０が吸着不能のままであり、吸着されていた蓄熱浮遊体５０は完全に離間される。

これによって、第二領域６８に吸着されていた蓄熱浮遊体５０、すなわち回収可能な熱が減少している状態の蓄熱浮遊体５０が当該第二領域６８から離間し始めると共に、回収可能な熱が減少しておらず蓄熱材５２に熱が蓄熱された（まだ熱が回収されていない）状態の蓄熱浮遊体５０が、浮遊体５１が磁化されて第三領域６９に吸着され始める。すなわち、第二領域６８においては蓄熱浮遊体５０が完全に離間するまで熱が回収され、第三領域６９においては吸着し始めている蓄熱浮遊体５０から熱が回収される。したがって、第三パターンにおいて、回収する熱量は、第二パターンの場合と比較して大きく変化しないことになる。

このように、熱回収システム１は、蓄熱部１０にて蓄熱された熱を、第一パターンから第三パターンに移行して回収することにより、循環配管２０の循環配管接続部２１の内周面に蓄熱浮遊体５０を絶えず吸着させ、当該吸着された蓄熱浮遊体５０から蓄熱された熱を回収することができるように構成される。すなわち、蓄熱部１０にて蓄熱された熱を、無駄無く、効率良く回収することができる。なお、熱回収システム１は、第一パターンから第三パターンへの移行を１セットとし、これを複数セット繰り返すことにより、蓄熱部１０にて蓄熱された熱を回収する構成とすることもできる。

以上のように、熱回収システム１においては、
蓄熱部１０にて蓄熱された熱を回収する熱回収システムであって、
前記蓄熱部にて熱が蓄熱される熱媒体として同一系内を循環する蓄熱流体４０と、
前記同一系内に設けられて前記蓄熱流体に蓄熱された熱を回収する熱回収部６０と、を具備し、
前記蓄熱流体には、磁界により磁化する材料からなる浮遊体５１と、前記浮遊体に付着されて熱を蓄熱可能に形成される蓄熱材５２と、からなり、前記蓄熱流体中を浮遊可能に形成される蓄熱浮遊体５０が混合され、
前記熱回収部は、磁界を発生させる磁石部６１を具備し、
前記蓄熱浮遊体は、前記磁石部が発生させた磁界により磁化して前記熱回収部に吸着され、
前記熱回収部は、前記吸着された蓄熱浮遊体から熱伝導により熱を回収するものである。

また、熱回収システム１においては、
前記磁石部による磁界の発生を制御する制御手段（制御装置７０）を具備し、
前記制御手段は、前記磁石部による磁界の発生を制御することにより前記熱回収部への前記蓄熱浮遊体の吸着を任意に調節するものである。

また、熱回収システム１においては、
前記熱回収部の温度を検出する温度検出手段（温度センサ６２）を具備し、
前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された熱回収部の温度に基づいて前記磁石部による磁界の発生を制御するものである。

また、熱回収システム１においては、
前記熱回収部は複数設けられ、
前記複数設けられた熱回収部には、前記蓄熱流体に蓄熱されて不必要となった熱を排出する熱排出用の熱回収部が含まれるものである。

また、熱回収システム１においては、
前記浮遊体は、磁性粉体からなるものである。

このような構成によって、熱回収システム１は、熱媒体として同一系内を循環する蓄熱流体４０に蓄熱された熱を、流路を変更することなく、必要な時に、必要な量だけ回収することができる。

なお、前述の如く、磁石部６１により発生される磁界（磁力）は、コイル６５に供給される電流の量に応じて強くなり、又は弱くなるように構成される。すなわち、コイル６５に供給される電流の量を調整することにより、循環配管２０の循環配管接続部２１の内周面に吸着される蓄熱浮遊体５０の量を調整することができる。換言すれば、コイル６５に供給される電流の量を調整することにより、蓄熱部１０にて蓄熱された熱の回収の量を調整することができる。

また、熱回収システム１は、家電設備や給湯設備１１１等の建築物内のエネルギー消費設備をネットワーク化してこれらのエネルギーデータを集約しているＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）に連結し、当該ＨＥＭＳのエネルギーデータに基づいて制御装置７０により制御される構成とすることもできる。

また、熱回収システム１は、蓄熱流体４０に蓄熱された熱を回収するための熱回収部として、本実施形態における４つ全ての熱回収部に熱回収部６０を用いる構成としているが、これに限定するものでは無い。例えば、熱回収システム１は、蓄熱流体４０に蓄熱された熱を回収するための熱回収部として、本実施形態における４つの熱回収部のうち少なくとも１つ以上の熱回収部に熱回収部６０を用いる構成であっても良い。

１ 熱回収システム
１０ 蓄熱部
４０ 蓄熱流体
５０ 蓄熱浮遊体
５１ 浮遊体
５２ 蓄熱材
６０ 熱回収部
６１ 磁石部
６２ 温度センサ
７０ 制御装置

Claims (5)

1. 蓄熱部にて蓄熱された熱を回収する熱回収システムであって、
   前記蓄熱部にて熱が蓄熱される熱媒体として同一系内を循環する蓄熱流体と、
   前記同一系内に設けられて前記蓄熱流体に蓄熱された熱を回収する熱回収部と、を具備し、
   前記蓄熱流体には、磁界により磁化する材料からなる浮遊体と、前記浮遊体に付着されて熱を蓄熱可能に形成される蓄熱材と、からなり、前記蓄熱流体中を浮遊可能に形成される蓄熱浮遊体が混合され、
   前記熱回収部は、磁界を発生させる磁石部を具備し、
   前記蓄熱浮遊体は、前記磁石部が発生させた磁界により磁化して前記熱回収部に吸着され、
   前記熱回収部は、前記吸着された蓄熱浮遊体から熱伝導により熱を回収する、
   ことを特徴とする熱回収システム。
2. 前記磁石部による磁界の発生を制御する制御手段を具備し、
   前記制御手段は、前記磁石部による磁界の発生を制御することにより前記熱回収部への前記蓄熱浮遊体の吸着を任意に調節する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱回収システム。
3. 前記熱回収部の温度を検出する温度検出手段を具備し、
   前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された熱回収部の温度に基づいて前記磁石部による磁界の発生を制御する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の熱回収システム。
4. 前記熱回収部は複数設けられ、
   前記複数設けられた熱回収部には、前記蓄熱流体に蓄熱されて不必要となった熱を排出する熱排出用の熱回収部が含まれる、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の熱回収システム。
5. 前記浮遊体は、磁性粉体からなる、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の熱回収システム。

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