JP2016023875A - Heat storage system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般に蓄熱システム、より詳細には温排熱および冷排熱を蓄熱して、ヒートポンプの吸気に利用する蓄熱システムに関する発明である。 The present invention generally relates to a heat storage system, and more particularly to a heat storage system that stores hot exhaust heat and cold exhaust heat and uses them for intake of a heat pump.
ヒートポンプサイクルを用いた給湯装置で発生する冷却された空気（排熱）を利用する技術が存在する（特許文献１参照）。 There is a technology that uses cooled air (exhaust heat) generated in a hot water supply apparatus using a heat pump cycle (see Patent Document 1).
特許文献１では、ヒートポンプサイクルを用いた給湯装置で発生する冷却された空気を、家屋の外壁や屋根の内部に構成された外壁内空気通路に通すことで、家屋を冷却することができる。 In patent document 1, a house can be cooled by letting the cooled air which generate | occur | produces with the hot water supply apparatus using a heat pump cycle pass through the outer wall in a house, or the air path in an outer wall comprised in the inside of a roof.
特許文献１の技術では、給湯装置で発生する冷却された空気（排熱）は、家屋を冷却するために利用された後は、外気へ排気される。 In the technique of Patent Document 1, the cooled air (exhaust heat) generated in the hot water supply device is exhausted to the outside air after being used for cooling the house.
そのため、需要者からは、排熱をさらに効率よく利用したいとの要望がある。 For this reason, there is a demand from consumers to use exhaust heat more efficiently.
そこで、本発明は、上記事由に鑑みてなされており、その目的は、排熱をより効率よく利用することができる蓄熱システムを提供することにある。 Then, this invention is made | formed in view of the said reason, The objective is to provide the thermal storage system which can utilize exhaust heat more efficiently.
本発明の蓄熱システムは、第１ヒートポンプの排気口で排気された温排熱を流通させる第１経路を形成する第１ダクトと、第２ヒートポンプの排気口で排気された冷排熱を流通させる第２経路を形成する第２ダクトと、前記第１ダクトで流通された前記温排熱と第１の外気との間で熱交換を行う第１熱交換部と、前記第２ダクトで流通された前記冷排熱と第２の外気との間で熱交換を行う第２熱交換部と、前記熱交換後の前記第１の外気を前記第２ヒートポンプの吸気口まで流通させる第３経路を形成する第３ダクトと、前記熱交換後の前記第２の外気を前記第１ヒートポンプの吸気口まで流通させる第４経路を形成する第４ダクトとを備えることを特徴とする。 The heat storage system of the present invention circulates a first duct that forms a first path through which warm exhaust heat exhausted from the exhaust port of the first heat pump and a cold exhaust heat exhausted from the exhaust port of the second heat pump. A second duct that forms a second path, a first heat exchange unit that exchanges heat between the warm exhaust heat that is circulated in the first duct and the first outside air, and a circulatory passage that is circulated in the second duct. A second heat exchanging section that exchanges heat between the cold exhaust heat and the second outside air; and a third path that distributes the first outside air after the heat exchange to the intake port of the second heat pump. A third duct to be formed and a fourth duct forming a fourth path through which the second outside air after the heat exchange flows to an intake port of the first heat pump are provided.
この構成によると、蓄熱システムは、排熱をより効率よく利用することができる。 According to this structure, the heat storage system can utilize exhaust heat more efficiently.
１．実施形態１
１．１ 構成
本実施形態の蓄熱システム１０は、第１ヒートポンプ１１で排気される温排熱を蓄熱し、第２ヒートポンプ１２が稼動する際にその蓄熱した温排熱を利用する。また、蓄熱システム１０は第２ヒートポンプ１２で排気される冷排熱を蓄熱し、第１ヒートポンプ１１が稼動する際にその蓄熱した冷排熱を利用する。
1. Embodiment 1
1.1 Configuration The
蓄熱システム１０は、図１に示すように、第１熱交換部１３、第２熱交換部１４、第１ダクト２０、第２ダクト３０、第３ダクト４０、第４ダクト５０および制御装置６０を備える。第１ダクト２０、第２ダクト３０、第３ダクト４０および第４ダクト５０は、断熱材により形成されている。
As shown in FIG. 1, the
第１ヒートポンプ１１は、図２に示すように、需要家１５のエアコン１６と接続されており、空気を熱交換し、熱交換した空気をエアコン１６へ送り出す。これにより、エアコン１６は冷暖房の運転を可能としている。
As shown in FIG. 2, the
第１熱交換部１３は、エアコン１６が冷房機として稼動する際に第１ヒートポンプ１１で排気される温排熱を、第１ダクト２０を介して蓄熱する。具体的には、第１熱交換部１３は、所定の間隔で並べられた複数の板状の蓄熱材を有する第１蓄熱部材１３ａで構成されている。ここで、第１蓄熱部材１３ａとしてパラフィン系潜熱蓄熱材が利用可能である。パラフィン系潜熱蓄熱材は、凝固点を所定の温度付近に設定できるようにした液体をパックに詰めた蓄熱材であって、液体と固体で相変化を起こす際の潜熱を蓄熱に利用する。
The first
第１蓄熱部材１３ａは、第１ヒートポンプ１１で排気された温排熱を蓄熱する。第１熱交換部１３は、第２ヒートポンプ１２が稼動する際に、蓄熱した温排熱と外気（第１の外気）との間で熱交換し、熱交換後の第１の外気を第３ダクト４０を介して第２ヒートポンプ１２で吸気させる。
The first
第２ヒートポンプ１２は、図２に示すように、需要家１５の給湯器１７と接続されており、空気を熱交換し、熱交換した空気を給湯器１７へ送り出す。これにより、給湯器１７は、貯湯運転を可能としている。
As shown in FIG. 2, the
第２熱交換部１４は、給湯器１７が貯湯運転する際に第２ヒートポンプ１２で排気される冷排熱を、第２ダクト３０を介して蓄熱する。具体的には、第２熱交換部１４は、所定の間隔で並べられた複数の板状の蓄熱材を有する第２蓄熱部材１４ａで構成されている。ここで、第２蓄熱部材１４ａとしてパラフィン系潜熱蓄熱材が利用可能である。
The second
第２蓄熱部材１４ａは、第２ヒートポンプ１２で排気された冷排熱を蓄熱する。第２熱交換部１４は、第１ヒートポンプ１１が稼動する際に、蓄熱した冷排熱と外気（第２の外気）との間で熱交換し、熱交換後の第２の外気を第４ダクト５０を介して第１ヒートポンプ１１で吸気させる。
The second
本実施形態の蓄熱システム１０を設置する場合の一例を図３Ａおよび図３Ｂに示す。
An example in the case of installing the
図３Ａは蓄熱システム１０を設置した場合の斜視図であり、図３Ｂは上面図である。
3A is a perspective view when the
第１熱交換部１３が備える第１蓄熱部材１３ａは、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、第１格納部７０に格納され、第２熱交換部１４が備える第２蓄熱部材１４ａは、第２格納部８０に格納されている。なお、第１格納部７０および第２格納部８０は、断熱材により中空の箱状に形成されている。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the first
第１ダクト２０から第４ダクト５０は、図３Ａおよび図３Ｂで示すように配置されている。
The
第１ダクト２０は、第１ヒートポンプ１１の排気口（図示せず）を有する排気面１１ａから第１蓄熱部材１３ａまでの第１経路を形成している。
The
第２ダクト３０は、第２ヒートポンプ１２の排気口（図示せず）を有する排気面１２ａから第２蓄熱部材１４ａまでの第２経路を形成している。
The
第３ダクト４０は、第１熱交換部１３から第２ヒートポンプ１２の吸気口（図示せず）を有する吸気面１２ｂまでの第３経路を形成している。
The
第４ダクト５０は、第２熱交換部１４から第１ヒートポンプ１１の吸気口（図示せず）を有する吸気面１１ｂまでの第４経路を形成している。
The
なお、図３Ｂでは、第１ダクト２０と第１ヒートポンプ１１の排気面１１ａとの間は、説明の都合上、隙間が空いているように図示しているが、実際には隙間がない状態となっている。また、第２ダクト３０と第２ヒートポンプ１２の排気面１２ａとの間、第３ダクト４０と第２ヒートポンプ１２の吸気面１２ｂとの間、第４ダクト５０と第１ヒートポンプ１１の吸気面１１ｂとの間も同様に、実際には、隙間がない状態となっている。ここで、隙間がない状態とは、許容される誤差を含む概念である。
In FIG. 3B, there is a gap between the
次に第１ダクト２０から第４ダクト５０、制御装置６０、第１格納部７０および第２格納部８０の詳細な構造について説明する。
Next, detailed structures of the
（１）第１ダクト２０
図４Ａは、第１ダクト２０の構造を示す斜視図である。
(1)
FIG. 4A is a perspective view showing the structure of the
第１ダクト２０は、図４Ａに示すように、中空の箱状に形成されている。
As shown in FIG. 4A, the
第１ダクト２０は、図４Ａに示すように、フラップ２１を有している。制御装置６０によりフラップ２１が制御されることで、第１経路が導通または遮断される。
The
フラップ２１は回転軸２１ａを中心に、開口部２２を有する面２０ａとのなす角度（第１角度）が０度から９０度の範囲で可動する。
The
第１角度が０度である場合には、フラップ２１は、開口部２２を塞いでいる。この状態を第１経路が導通された状態という。
When the first angle is 0 degree, the
第１角度が９０度である場合には、フラップ２１は、第１経路を遮断する状態となっている。図４Ａは、第１経路を遮断している状態を示している。なお、第１ダクト２０では、フラップ２１の可動範囲が９０度より大きくならないように、ストッパー（図示せず）が設けられている。
When the first angle is 90 degrees, the
また、第１ダクト２０では、図４Ａに示すように、面２０ａの一端に開口部２２が形成されている。さらに、第１ダクト２０の面２０ａに対向する面２０ｂの一端には、開口部２２に対向するように開口部２３が形成され、他端には開口部２４が形成されている。
Moreover, in the
（２）第２ダクト３０
図４Ｂは、第２ダクト３０の構造を示す斜視図である。
(2)
FIG. 4B is a perspective view showing the structure of the
第２ダクト３０は、図４Ｂに示すように、中空の箱状に形成されている。
As shown in FIG. 4B, the
第２ダクト３０は、図４Ｂに示すように、フラップ３１を有している。制御装置６０によりフラップ３１が制御されることで、第２経路が導通または遮断される。
As shown in FIG. 4B, the
フラップ３１は回転軸３１ａを中心に、開口部３２を有する面３０ａとのなす角度（第２角度）が０度から９０度の範囲で可動する。
The
第２角度が０度である場合には、フラップ３１は、開口部３２を塞いでいる。この状態を第２経路が導通された状態という。
When the second angle is 0 degree, the
第２角度が９０度である場合には、フラップ２１は、第２経路を遮断する。図４Ｂは、第２経路を遮断している状態を示している。なお、第２ダクト３０では、フラップ３１の可動範囲が９０度より大きくならないように、ストッパー（図示せず）が設けられている。
When the second angle is 90 degrees, the
また、第２ダクト３０では、図４Ｂに示すように、面３０ａの一端に開口部３２が形成されている。さらに、第２ダクト３０の面３０ａに対向する面３０ｂの一端には、開口部３２に対向するように開口部３３が形成され、他端には開口部３４が形成されている。
Moreover, in the
（３）第１格納部７０および第２格納部８０
図４Ｃは第１格納部７０の構造を、図４Ｄは第２格納部８０の構造を、それぞれ示す斜視図である。なお、図４Ｃでは第１格納部７０で格納される第１蓄熱部材１３ａの図示を、図４Ｄでは第２格納部８０で格納される第２蓄熱部材１４ａの図示を、それぞれ省略している。
(3)
4C is a perspective view showing the structure of the
第１格納部７０では、図４Ｃに示すように、面７０ａに開口部７１が形成されている。さらに、面７０ａに対向する面７０ｂの上部には、開口部７２が形成されている。
In the
第２格納部８０では、図４Ｄに示すように、面８０ａに開口部８１が形成されている。さらに、面８０ａに対向する面８０ｂの下部には、開口部８２が形成されている。
In the
（４）第３ダクト４０
図５Ａは、第３ダクト４０の構造を示す斜視図である。
(4)
FIG. 5A is a perspective view showing the structure of the
第３ダクト４０は、図５Ａに示すように、中空のＬ字型の立体形状に形成されている。
As shown in FIG. 5A, the
第３ダクト４０は、図５Ａに示すように、フラップ４１を有している。制御装置６０によりフラップ４１が制御されることで、第３経路が導通または遮断される。
The
フラップ４１は回転軸４１ａを中心に、開口部４４を有する面４０ｂとのなす角度（第３角度）が０度から９０度の範囲で可動する。
The
第３角度が０度である場合には、フラップ４１は、開口部４４を塞いだ状態、つまり第３経路を導通する状態となっている。
When the third angle is 0 degree, the
第３角度が９０度である場合には、フラップ４１は、開口部４５を塞いだ状態、つまり第１経路を遮断する状態となっている。
When the third angle is 90 degrees, the
第３ダクト４０では、図５Ａに示すように、Ｌ字形状の面４０ａの一端に開口部４２が、他端に開口部４３が、それぞれ形成されている。さらに、第３ダクト４０の面４０ａに対向するＬ字形状の面４０ｂの一端には、開口部４２に対向するように開口部４４が形成されている。
In the
第３ダクト４０は、図５Ｂに示すように、３つのパーツ４０ｃ〜４０ｅに分解可能である。なお、図５Ｂでは、フラップ４１を省略している。
As shown in FIG. 5B, the
パーツ４０ｃは、図５Ｂに示すように、立方体形状であり、上述した開口部４２，４４の他開口部４５を有している。
As shown in FIG. 5B, the
パーツ４０ｄは、図５Ｂに示すように、直方体形状であり、その両端に開口部４６，４７を有している。
As shown in FIG. 5B, the
パーツ４０ｅは、図５Ｂに示すように、Ｌ字型の立体形状であり、上述した開口部４３の他開口部４８を有している。
As shown in FIG. 5B, the
パーツ４０ｃの開口部４５とパーツ４０ｄの開口部４６とを結合させ、パーツ４０ｄの開口部４７とパーツ４０ｅの開口部４８とを結合させることで、第３ダクト４０の組み立てが可能となる。
The
なお、パーツ４０ｄは、直方体形状としているが、これに限定されない。パーツ４０ｄは、第１ヒートポンプ１１と第２ヒートポンプ１２とまでの経路に応じた形状であればよい。
In addition, although the
（５）第４ダクト５０
図６Ａは、第４ダクト５０の構造を示す斜視図である。
(5)
FIG. 6A is a perspective view showing the structure of the
第４ダクト５０は、図６Ａに示すように、中空のＬ字型の立体形状に形成されている。
As shown in FIG. 6A, the
第４ダクト５０は、図６Ａに示すように、フラップ５１を有している。制御装置６０によりフラップ５１が制御されることで、第４経路が導通または遮断される。
The
フラップ５１は回転軸５１ａを中心に、開口部５４を有する面５０ｂとのなす角度（第４角度）が０度から９０度の範囲で可動する。
The
第４角度が０度である場合には、フラップ５１は、開口部５４を塞いだ状態、つまり第４経路を導通する状態となっている。
When the fourth angle is 0 degree, the
第４角度が９０度である場合には、フラップ５１は、開口部５５を塞いだ状態、つまり第１経路を遮断する状態となっている。
When the fourth angle is 90 degrees, the
第４ダクト５０では、図６Ａに示すように、Ｌ字形状の面５０ａの一端に開口部５２が、他端に開口部５３が、それぞれ形成されている。さらに、第４ダクト５０の面５０ａに対向するＬ字形状の面５０ｂの一端には、開口部５２に対向するように開口部５４が形成されている。
In the
第４ダクト５０は、図６Ｂに示すように、３つのパーツ５０ｃ〜５０ｅに分解可能である。なお、図６Ｂでは、フラップ５１を省略している。
As shown in FIG. 6B, the
パーツ５０ｃは、図６Ｂに示すように、立方体形状であり、上述した開口部５２，５４の他開口部５５を有している。
As shown in FIG. 6B, the
パーツ５０ｄは、図６Ｂに示すように、直方体形状であり、その両端に開口部５６，５７を有している。
As shown in FIG. 6B, the
パーツ５０ｅは、図６Ｂに示すように、Ｌ字型の立体形状であり、上述した開口部５３の他開口部５８を有している。
As shown in FIG. 6B, the
ここで、パーツ５０ｃとパーツ４０ｃとは、同一の形状および大きさであり、パーツ５０ｄは、パーツ４０ｄと同一の形状および大きさであり、パーツ５０ｅは、パーツ４０ｅと同一の形状および大きさである。ここで、同一とは、許容される誤差を含む概念である。
Here, the
パーツ５０ｃの開口部５５とパーツ５０ｄの開口部５６とを結合させ、パーツ５０ｄの開口部５７とパーツ５０ｅの開口部５８とを結合させることで、第４ダクト５０の組み立てが可能となる。
The
なお、パーツ５０ｄは、直方体形状としているが、これに限定されない。パーツ５０ｄは、第１ヒートポンプ１１と第２ヒートポンプ１２とまでの経路に応じた形状であればよい。
The
（６）接続について
ここでは、第１ダクト２０から第４ダクト５０、第１格納部７０および第２格納部８０の接続について説明する。
(6) Connection Here, connection from the
第１ダクト２０と第１格納部７０とは、開口部２３と開口部７１とを対向させて接続される。これにより、開口部２４から第１蓄熱部材１３ａまでの第１経路が形成される。
The
第２ダクト３０と第２格納部８０とは、開口部３３と開口部８１とを対向させて接続される。これにより、開口部３４から第２蓄熱部材１４ａまでの第２経路が形成される。
The
第３ダクト４０と第１格納部７０とは、開口部４２と開口部７２とを対向させて接続される。これにより、第１蓄熱部材１３ａから開口部４３までの第３経路が形成される。
The
第４ダクト５０と第２格納部８０とは、開口部５２と開口部８２とを対向させて接続される。これにより、第２蓄熱部材１４ａから開口部５３までの第４経路が形成される。
The
また、第３ダクト４０と第４ダクト５０とは、第３ダクト４０の下面４９と第４ダクト５０の上面５９とを対向させて接続される。
The
以上説明した接続関係により、図３Ａで示すダクト構成が実現される。 The duct configuration shown in FIG. 3A is realized by the connection relation described above.
（７）制御装置６０
制御装置６０は、エアコン１６および給湯器１７の動作を検知して、上述したフラップ２１からフラップ５１の開閉を制御する装置である。
(7)
The
１．２ 動作
ここでは、夏期におけるエアコン１６の冷房運転時および給湯器１７の貯湯運転時における蓄熱システム１０の動作について、説明する。
1.2 Operation Here, the operation of the
（１）エアコン１６の冷房運転時、かつ給湯器１７の貯湯停止時
ここでは、エアコン１６の冷房運転時の蓄熱システム１０の動作について、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａおよび図７を用いて説明する。
(1) During cooling operation of the
エアコン１６の冷房運転時には、蓄熱システム１０は、第１経路および第４経路を導通し、第２経路および第３経路を遮断する。
During the cooling operation of the
具体的には、蓄熱システム１０は、制御装置６０がエアコン１６の冷房運転の開始を検知すると、制御装置は、開口部３２が開放された状態、つまり第２経路が遮断された状態となるようにフラップ３１を制御する（図４Ｂ参照）。さらに、制御装置は、開口部２２、開口部４４および開口部５４を塞ぐように、フラップ２１，４１，５１を制御する（図４Ａ、図５Ａ、図５Ｂおよび図６Ａ、図７参照）。
Specifically, in the
第１ヒートポンプ１１が吸気ファンを回転させると、その吸気力により、第２熱交換部１４は第２ダクト３０の開口部３２から第２の外気１００を取り込む（図７参照）。
When the
第２熱交換部１４では、取り込んだ第２の外気１００と第２蓄熱部材１４ａで蓄熱された冷排熱との間で熱交換された第２の外気１０１（冷気）を生成する。
In the 2nd
第１ヒートポンプ１１は、吸気ファンの回転により、第２熱交換部１４で生成された、熱交換された第２の外気１０１を第４ダクト５０を介して吸気する。
The
第１ヒートポンプ１１は、内部の熱交換により発生した温排熱を含む暖気１０２を、第１ダクト２０の開口部２４を介して、第１ダクト２０内へ送り出す。
The
暖気１０２は、第１ダクト２０で形成される第１の経路を通過し、第１蓄熱部材１３ａで暖気１０２の温排熱が蓄熱される（図７参照）。第１蓄熱部材１３ａを通過した排気１０３は、第３ダクト４０の開口部４４から外部へ排出される。
The
これにより、エアコン１６の冷房運転時には、蓄熱システム１０は、第２蓄熱部材１４ａで蓄熱された冷排熱を有効利用することができる。
Thereby, at the time of air_conditionaing | cooling operation of the
（２）給湯器１７の貯湯運転時、かつエアコン１６の運転停止時
ここでは、給湯器１７の貯湯運転時の蓄熱システム１０の動作について、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図６Ａ、図６Ｂおよび図８を用いて説明する。
(2) During hot water storage operation of the
給湯器１７の貯湯運転時には、蓄熱システム１０は、第２経路および第３経路を導通し、第１経路および第４経路を遮断する。
During the hot water storage operation of the
具体的には、制御装置６０が給湯器１７の貯湯運転の開始を検知すると、開口部２２が開放された状態、つまり第１経路が遮断された状態となるようにフラップ２１を制御する（図４Ａ参照）。さらに、制御装置６０は、開口部３２、開口部４４および開口部５５が塞がれるようにフラップ３１〜５１を制御する（図４Ｂ、図５Ａ、図６Ａ、図６Ｂ、図７参照）。
Specifically, when the
第２ヒートポンプ１２が吸気ファンを回転させると、その吸気力により、第１熱交換部１３は第１ダクト２０の開口部２２から第１の外気１０５を取り込む（図８参照）。
When the
第１熱交換部１３では、取り込んだ第１の外気１０５と第１蓄熱部材１３ａで蓄熱された温排熱との間で熱交換された第１の外気１０６（暖気）を生成する。
In the 1st
第２ヒートポンプ１２は、吸気ファンの回転により、第１熱交換部１３で生成された、熱交換された第１の外気１０６を第３ダクト４０を介して吸気する。
The
第２ヒートポンプ１２は、内部の熱交換により発生した冷排熱を含む冷気１０７を、第２ダクト３０の開口部３４を介して、第２ダクト３０内へ送り出す。
The
冷気１０７は、第２ダクト３０で形成される第２の経路を通過し、第２蓄熱部材１４ａで冷気１０７の冷排熱が蓄熱される（図８参照）。第２蓄熱部材１４ａを通過した排気１０８は、第４ダクト５０の開口部５４から外部へ排出される。
The
これにより、給湯器１７の貯湯運転時には、蓄熱システム１０は、第１蓄熱部材１３ａで蓄熱された温排熱を有効利用することができる。
Thereby, at the time of the hot water storage operation of the
（３）エアコン１６および給湯器１７の双方とも稼動時
ここでは、エアコン１６が冷房運転し、かつ給湯器１７が貯湯運転する際の蓄熱システム１０の動作について、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図６Ｂおよび図９を用いて説明する。
(3) When both the
エアコン１６が冷房運転し、かつ給湯器１７が貯湯運転する時には、蓄熱システム１０は、第１経路から第４経路のすべてを導通する。
When the
具体的には、制御装置６０が給湯器１７の貯湯運転開始を検知すると、制御装置６０は、開口部２２を開放した状態であって、かつ第１経路を遮断しない状態となるように、フラップ２１を制御する。例えば、制御装置６０は、第１角度が０度より大きく９０度より小さい値となるようにフラップ２１を制御する。さらに、制御装置６０は、開口部３２を開放した状態であって、かつ第２経路を遮断しない状態となるように、フラップ３１を制御する。例えば、制御装置６０は、第２角度が０度より大きく９０度より小さい値となるようにフラップ２１を制御する。さらに、制御装置６０は、第３角度および第４角度が０度より大きく９０度より小さい値となるように、フラップ４１，５１を制御する（図９参照）。
Specifically, when the
第１ヒートポンプ１１が吸気ファンを回転させると、その吸気力により、第２熱交換部１４は第２ダクト３０の開口部３２から第２の外気１１０を取り込む（図９参照）。
When the
第２熱交換部１４では、取り込んだ第２の外気１１０と第２蓄熱部材１４ａで蓄熱された冷排熱との間で熱交換された第２の外気１１１（冷気）を生成する。
In the 2nd
第１ヒートポンプ１１は、吸気ファンの回転により、第２熱交換部１４で生成された、熱交換された第２の外気１１１を第４ダクト５０を介して吸気する。
The
第１ヒートポンプ１１は、内部の熱交換により発生した温排熱を含む暖気１１２を、第１ダクト２０の開口部２４を介して、第１ダクト２０内へ送り出す。
The
暖気１１２は、第１ダクト２０で形成される第１の経路を通過し、第１蓄熱部材１３ａで暖気１１２の温排熱が蓄熱される（図９参照）。第１蓄熱部材１３ａを通過した排気１１３は、第３ダクト４０の開口部４４から外部へ排出される。
The
第２ヒートポンプ１２が吸気ファンを回転させると、その吸気力により、第１熱交換部１３は第１ダクト２０の開口部２２から第１の外気１２０を取り込む（図９参照）。
When the
第１熱交換部１３では、取り込んだ第１の外気１２０と第１蓄熱部材１３ａで蓄熱された温排熱との間で熱交換された第１の外気１２１（暖気）を生成する。
In the 1st
第２ヒートポンプ１２は、吸気ファンの回転により、第１熱交換部１３で生成された、熱交換された第１の外気１２１を第３ダクト４０を介して吸気する。
The
第２ヒートポンプ１２は、内部の熱交換により発生した冷排熱を含む冷気１２２を、第２ダクト３０の開口部３４を介して、第２ダクト３０内へ送り出す。
The
冷気１２２は、第２ダクト３０で形成される第２の経路を通過し、第２蓄熱部材１４ａで冷気１２２の冷排熱が蓄熱される（図９参照）。第２蓄熱部材１４ａを通過した排気１２３は、第４ダクト５０の開口部５４から外部へ排出される。
The
これにより、エアコン１６および給湯器１７の貯湯運転時には、蓄熱システム１０は、第１蓄熱部材１３ａで蓄熱された温排熱および第２蓄熱部材１４ａで蓄熱された冷排熱のそれぞれを有効利用することができる。
Thereby, at the time of the hot water storage operation of the
なお、図９では、説明の都合上、第１熱交換部１３が第３ダクト４０へ送り出す排熱として、排気１１３と熱交換された第１の外気１２１とを区別した。実際には、第１熱交換部１３が送り出す排熱は、排気１１３と熱交換された第１の外気１２０とが混在し、混在した排熱の一部が第３経路を介して第２ヒートポンプ１２まで流通し、残りの排熱が開口部４４を介して外部へ排出される。
In FIG. 9, for the convenience of explanation, the exhaust heat sent from the first
また、同様に、第２熱交換部１４が第４ダクト５０へ送り出す排熱として、排気１２３と熱交換された第２の外気１１１とを区別した。実際には、第２熱交換部１４が送り出す排熱は、排気１２３と熱交換された第２の外気１１１とが混在し、混在した排熱の一部が第４経路を介して第１ヒートポンプ１１まで流通し、残りの排熱が開口部５４を介して外部へ排出される。
Similarly, the exhaust heat sent out to the
１．３ 変形例
上記では、蓄熱システム１０をエアコン１６の冷房運転時と給湯器１７の貯湯運転時とに適用、つまり夏期に適用することを説明したが、ここでは、冬期に適用することについて、上記と異なる点を中心に説明する。
1.3 Modifications In the above description, it has been described that the
図１０Ａは、本変形例の第１ダクト２０の構造を示す斜視図である。
FIG. 10A is a perspective view showing the structure of the
本変形例の第１ダクト２０は、図１０Ａに示すように、さらに、フラップ２５を有している。また、本変形例の第１ダクト２０では、図１０Ａに示すように、さらに開口部２６が形成されている。フラップ２５が操作されることで、開口部２６の開閉が行われる。つまり、制御装置６０がフラップ２５の開閉を制御することで、エアコン１６の第１ヒートポンプ１１で発生された排熱を、外気中に排出、または第１経路に流通させることができる。例えば、制御装置６０は、エアコン１６の暖房運転時には開口部２６を開放するようにフラップ２５を制御することで、第１ヒートポンプ１１で発生された冷排熱を外気中に排出することができる。また、制御装置６０は、エアコン１６の冷房運転時には開口部２６を塞ぐようにフラップ２５を制御することで、第１ヒートポンプ１１で発生された温排熱を第１経路に流通させることができる。
As shown in FIG. 10A, the
本変形例では、第３ダクト４０のパーツ４０ｄと第４ダクト５０のパーツ５０ｄとで１つの直方体形状の組立パーツ９０が形成されている（図１０Ｂ参照）。
In this modification, one rectangular
組立パーツ９０は、パーツ４０ｄとパーツ５０ｄとの仕切り板としてフラップ９１を有している（図１０Ｂ参照）。制御装置６０は、フラップ９１を制御することで、第３経路と第４経路とを同時に導通、遮断を行う。
The
フラップ９１は、回転軸９１ａを中心に回転して、第３経路および第４経路を同時に導通する状態（導通状態）と、第３経路および第４経路とを同時に遮断する状態（遮断状態）とを切り替える。例えば、図１０Ｃで示す状態が導通状態であり、図１０Ｄで示す状態が遮断状態である。
The
導通状態時では、図１０Ｃで示すように、第１蓄熱部材１３ａで熱交換された第１の外気が開口部４６から開口部４７へ流通し、第２蓄熱部材１４ａで熱交換された第２の外気が開口部５６から開口部５７へ流通する。
In the conductive state, as shown in FIG. 10C, the first outside air exchanged by the first
遮断状態時では、図１０Ｄで示すように、開口部４６から開口部５６へ至る経路が形成される。つまり、遮断状態時では、第３ダクト４０と第４ダクト５０との組み合わせから、第１蓄熱部材１３ａから第１ヒートポンプ１１の吸気面１１ｂまでの経路である第５経路が形成される。
In the shut-off state, a path from the
また、第１蓄熱部材１３ａは、上記機能に加えて、冬期では太陽熱、床下空気、地中熱等を熱源として、温熱を蓄熱することができる。
In addition to the above functions, the first
次に、本変形例の蓄熱システム１０が、冬期において、上述した太陽熱等を熱源として第１蓄熱部材１３ａで温熱を蓄熱する際の動作について、図５Ａ、図１０Ａおよび図１１を用いて説明する。
Next, the operation when the
温熱の蓄熱時には、蓄熱システム１０は、第１経路および第３経路を遮断し、開口部２６を開放する。
During heat storage, the
具体的には、制御装置６０は、第１経路が遮断された状態となるようにフラップ２１を制御する（図１１参照）。さらに、制御装置６０は、開口部２６を開放するようにフラップ２５を、開口部４５を塞ぐようにフラップ４１を、それぞれ制御する。
Specifically, the
第１蓄熱部材１３ａは、太陽熱、床下空気、地中熱等を熱源として、温熱２００を取り込んで蓄熱する。なお、第１蓄熱部材１３ａを通過した排気２０１は、第１ダクト２０の開口部２２および第３ダクト４０の開口部４４から排出される。また、開口部２２を通して温熱２００が取り込まれる場合には、排気２０１は、開口部４４から排出され、逆に開口部４４を通して温熱２００が取り込まれる場合には、排気２００は、開口部２２から排出される。
The 1st
ここでは、温熱の蓄熱時には、開口部２６は開放されるとしたが、これに限定されない。温熱２００の蓄熱時には、第１蓄熱部材１３ａを通過した排気２０１が外気中へ排気される経路が確保されていればよい。そのため、排気２０１が外気中へ排気される経路の確保とは関係のない開口部２６は、フラップ２５により塞がれていてもよい。
Here, the
次にエアコン１６の暖房運転時における蓄熱システム１０の動作について、図５Ａ、図１０Ａ〜１０Ｄおよび図１２を用いて説明する。
Next, operation | movement of the
エアコン１６の暖房運転時には、蓄熱システム１０は、第１経路、第３経路および第４経路を遮断させ、第５経路を導通させる。
During the heating operation of the
具体的には、制御装置６０は、エアコン１６の暖房運転を検知すると、第１経路が遮断された状態となるようにフラップ２１を、開口部４４を塞ぐようにフラップ４１を、それぞれ制御する。さらに、制御装置６０は、開口部２６を開放するようにフラップ２５を、第３経路および第４経路を遮断、つまり第５経路を形成するようにフラップ９１を、それぞれ操作する。
Specifically, when detecting the heating operation of the
第１ヒートポンプ１１が吸気ファンを回転させると、その吸気力により、第１熱交換部１３は第１ダクト２０の開口部２２から第３の外気２１０を取り込む（図１２参照）。
When the
第１熱交換部１３では、取り込んだ第３の外気２１０と第１蓄熱部材１３ａで蓄熱された温排熱との間で熱交換された第３の外気２１１を生成する。
In the 1st
第１ヒートポンプ１１は、吸気ファンの回転により、第１熱交換部１３で生成された、熱交換された第３の外気２１１を第３ダクト４０および第４ダクト５０で生成される第５経路を介して吸気する。
The
第１ヒートポンプ１１は、内部の熱交換により発生した冷排熱を含む冷気２１２を、第１ダクト２０の開口部２６を介して、外部へ排出する。
The
これにより、エアコン１６の暖房運転時には、蓄熱システム１０は、第１蓄熱部材１３ａで蓄熱された温熱を有効利用することができる。
Thereby, at the time of heating operation of the
冬期の給湯器１７の貯湯運転時における蓄熱システム１０の動作は、夏期の場合と同様であるので、ここでの説明は省略する。
Since the operation of the
１．４ まとめ
以上説明したように、本実施形態の蓄熱システム１０は、第１ダクト２０と、第２ダクト３０と、第１熱交換部１３と、第２熱交換部１４と、第３ダクト４０と、第４ダクト５０とを備える。第１ダクト２０は、第１ヒートポンプ１１の排気口で排気された温排熱を流通させる第１経路を形成する。第２ダクト３０は、第２ヒートポンプ１２の排気口で排気された冷排熱を流通させる第２経路を形成する。第１熱交換部１３は、第１ダクト２０で流通された温排熱と第１の外気との間で熱交換を行う。第２熱交換部１４は、第２ダクト３０で流通された冷排熱と第２の外気との間で熱交換を行う。第３ダクト４０は、熱交換後の第１の外気を第２ヒートポンプ１２の吸気口まで流通させる第３経路を形成する。第４ダクト５０は、熱交換後の第２の外気を第１ヒートポンプ１１の吸気口まで流通させる第４経路を形成する。
1.4 Summary As described above, the
この構成によると、本実施形態の蓄熱システム１０は、排熱をより効率よく利用することができる。
According to this structure, the
また、従来技術では、外壁内空気通路を形成するために需要家の改築等といった既存設備の改良を行う必要がある。しかしながら、蓄熱システム１０は、ヒートポンプ、家屋、建屋等の既存設備の改良を必要とすることなく、ヒートポンプの排熱を利用することができる。
Further, in the prior art, it is necessary to improve existing facilities such as renovation of consumers in order to form an air passage in the outer wall. However, the
ここで、第１熱交換部１３は、温排熱を蓄熱する第１蓄熱部材１３ａを備え、第２熱交換部１４は、冷排熱を蓄熱する第２蓄熱部材１４ａを備えることが好ましい。
第１熱交換部１３は、第１蓄熱部材１３ａで蓄熱された温排熱と第１の外気との間で熱交換を行い、第２熱交換部１４は、第２蓄熱部材１４ａで蓄熱された冷排熱と第２の外気との間で熱交換を行う。
Here, it is preferable that the 1st
The first
この構成によると、本実施形態の蓄熱システム１０は、温排熱を第１蓄熱部材１３ａで、冷排熱を第２蓄熱部材１４ａでそれぞれ蓄熱するので、温排熱および冷排熱を異なる時間帯で利用することができる。
According to this configuration, the
ここで、本実施形態の蓄熱システム１０は、さらに、制御装置６０を備えることが好ましい。第３ダクト４０は、第３経路を導通または遮断させるフラップ４１（第１フラップ）を備え、第４ダクト５０は、第４経路を導通または遮断させるフラップ５１（第２フラップ）を備えることが好ましい。そして、制御装置６０は、第２ヒートポンプ１２が停止し、かつ第１ヒートポンプ１１が稼動する際には、第３経路を遮断させ、第４経路を導通させるように、フラップ４１およびフラップ５１を制御する。制御装置６０は、第１ヒートポンプ１１が停止し、かつ第２ヒートポンプ１２が稼動する際には、第３経路を導通させ、第４経路を遮断させるように、フラップ４１およびフラップ５１を制御する。
Here, it is preferable that the
この構成によると、本実施形態の蓄熱システム１０は、フラップ４１およびフラップ５１を利用することで、外気の流通に必要な経路を導通させ、外気の流通に必要でない経路を遮断することができる。
According to this configuration, the
ここで、制御装置６０は、第１ヒートポンプ１１および第２ヒートポンプ１２の双方が稼動する際には、第３経路および第４経路の双方を導通させるように、第１フラップおよび第２フラップを制御することが好ましい。
Here, when both the
この構成によると、本実施形態の蓄熱システム１０は、温排熱および冷排熱を同時に利用することができる。
According to this configuration, the
２．実施形態２
実施形態１では、蓄熱システム１０を、１つの需要家１５（戸建て）に適用したが、本実施形態では、複数の需要家１５で構成されるマンション等の共同住宅に対して蓄熱システム１０を適用する場合について説明する。なお、本実施形態では、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
2.
In the first embodiment, the
本実施形態の蓄熱システム１０は、図１３に示すように、複数の第１ヒートポンプ１１と、複数の第２ヒートポンプ１２と、第１熱交換部１３と、第２熱交換部１４とを備える。蓄熱システム１０は、さらに、複数の第１ダクト２０と、複数の第２ダクト３０と、複数の第３ダクト４０と、複数の第４ダクト５０とを備える。
As shown in FIG. 13, the
ここでは、複数の第１ヒートポンプ１１は、複数の第２ヒートポンプ１２に１対１に対応しており、対応する組が一の需要家１５に備えられている。
Here, the plurality of
複数の第１ヒートポンプ１１は、複数の第１ダクト２０と１対１に対応付けられている。複数の第１ヒートポンプ１１のそれぞれは、夏期の冷房運転時には、対応付けられた第１ダクト２０を介して、第１熱交換部１３へ温排熱を排気する。
The plurality of
複数の第２ヒートポンプ１２は、複数の第２ダクト３０と１対１に対応付けられている。複数の第２ヒートポンプ１２のそれぞれは、対応付けられた第２ダクト３０を介して、第２熱交換部１４へ冷排熱を排気する。
The plurality of
複数の第２ヒートポンプ１２は、複数の第３ダクト４０と１対１に対応付けられている。複数の第２ヒートポンプ１２のそれぞれは、対応付けられた第３ダクト４０を介して、第１熱交換部１３で熱交換された第１の外気を吸気する。
The plurality of
複数の第１ヒートポンプ１１は、複数の第４ダクト５０と１対１に対応付けられている。複数の第１ヒートポンプ１１のそれぞれは、対応付けられた第４ダクト５０を介して、第２熱交換部１４で熱交換された第２の外気を吸気する。
The plurality of
なお、複数の第１ダクト２０のそれぞれは、実施形態１で説明したフラップ２１（図１３では図示せず）を有し、複数の第２ダクト３０のそれぞれは、実施形態１で説明したフラップ３１（図１３では図示せず）を有している。また、複数の第３ダクト４０のそれぞれは、実施形態１で説明したフラップ４１（図１３では図示せず）を有し、複数の第４ダクト５０のそれぞれは、実施形態１で説明したフラップ５１（図１３では図示せず）を有している。フラップ２１からフラップ５１のそれぞれの動作は、実施形態１と同様であるので、ここでの説明は省略する。
Each of the plurality of
また、制御装置６０は、複数のフラップ２１、複数のフラップ３１、複数のフラップ４１および複数のフラップ５１の開閉を制御する。なお、図１３では、各フラップに対する制御線は、省略している。
The
これにより、集合住宅であっても、第１蓄熱部材１３ａで蓄熱された温排熱および第２蓄熱部材１４ａで蓄熱された冷排熱を有効利用することができる。
Thereby, even if it is an apartment house, the warm exhaust heat stored by the 1st
また、第１蓄熱部材１３ａおよび第２蓄熱部材１４ａを共用とすることで、複数の需要家１５のそれぞれの入居者は、温排熱および冷排熱を共用することができる。
Further, by sharing the first
以上説明したように、本実施形態の蓄熱システム１０では、第１ヒートポンプ１１および第２ヒートポンプ１２のそれぞれは、複数存在することが好ましい。第１ダクト２０は、複数の第１ヒートポンプ１１と第１熱交換部１３との間に存在し、第２ダクト３０は、複数の第２ヒートポンプ１２と第２熱交換部１４との間に存在する。第３ダクト４０は、複数の第２ヒートポンプ１２と第１熱交換部１３との間に存在し、第４ダクト５０は、複数の第１ヒートポンプ１１と第２熱交換部１４との間に存在する。
As described above, in the
この構成によると、本実施形態の蓄熱システム１０は、マンション等の共同住宅にも利用することができる。
According to this configuration, the
３．変形例
以上、実施形態に基づいて本発明について説明したが、本発明は上述した実施形態に限られない。例えば、以下のような変形例が考えられる。
3. Modifications While the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, the following modifications can be considered.
（１）上記各実施形態において、第１蓄熱部材１３ａおよび第２蓄熱部材１４ａのそれぞれは、所定の間隔で並べられた複数の板状の蓄熱材としたが、これに限定されない。
(1) In each of the above embodiments, each of the first
第１蓄熱部材１３ａおよび第２蓄熱部材１４ａのそれぞれは、多孔体状に整形した蓄熱材であってもよい。
Each of the first
また、第１蓄熱部材１３ａおよび第２蓄熱部材１４ａのそれぞれの一例として、パラフィン系潜熱蓄熱材を記載したが、他の蓄熱部材であってもよい。さらに、第１蓄熱部材１３ａおよび第２蓄熱部材１４ａのそれぞれは、相変化温度が異なる蓄熱部材であってもよいし、蓄放熱特性の異なる蓄熱部材を複数組み合わせて構成されてもよい。
Moreover, although the paraffin-type latent heat storage material was described as an example of each of the first
（２）上記各実施形態において、第１蓄熱部材１３ａを格納した第１格納部７０および第２蓄熱部材１４ａを格納した第２格納部８０は、据え置き型として想定したが、これに限定されない。第１格納部７０および第２格納部８０は、可搬型であってもよい。
(2) In each of the above embodiments, the
（３）上記実施形態および変形例を組み合わせてもよい。 (3) You may combine the said embodiment and modification.
１０ 蓄熱システム
１１ 第１ヒートポンプ
１２ 第２ヒートポンプ
１３ 第１熱交換部
１３ａ 第１蓄熱部材
１４ 第２熱交換部
１４ａ 第２蓄熱部材
２０ 第１ダクト
３０ 第２ダクト
４０ 第３ダクト
５０ 第４ダクト
４１ フラップ（第１フラップ）
５１ フラップ（第２フラップ）
DESCRIPTION OF
51 flaps (second flap)
Claims (5)
第２ヒートポンプの排気口で排気された冷排熱を流通させる第２経路を形成する第２ダクトと、
前記第１ダクトで流通された前記温排熱と第１の外気との間で熱交換を行う第１熱交換部と、
前記第２ダクトで流通された前記冷排熱と第２の外気との間で熱交換を行う第２熱交換部と、
前記熱交換後の前記第１の外気を前記第２ヒートポンプの吸気口まで流通させる第３経路を形成する第３ダクトと、
前記熱交換後の前記第２の外気を前記第１ヒートポンプの吸気口まで流通させる第４経路を形成する第４ダクトとを備える
ことを特徴とする蓄熱システム。 A first duct that forms a first path through which the warm exhaust heat exhausted from the exhaust port of the first heat pump flows;
A second duct forming a second path through which the cold exhaust heat exhausted from the exhaust port of the second heat pump flows;
A first heat exchanging section for exchanging heat between the warm exhaust heat circulated in the first duct and the first outside air;
A second heat exchanging section that exchanges heat between the cold exhaust heat circulated in the second duct and the second outside air;
A third duct forming a third path through which the first outside air after the heat exchange flows to an intake port of the second heat pump;
A heat storage system, comprising: a fourth duct that forms a fourth path through which the second outside air after the heat exchange flows to an intake port of the first heat pump.
前記第２熱交換部は、前記冷排熱を蓄熱する第２蓄熱部材を備え、
前記第１熱交換部は、前記第１蓄熱部材で蓄熱された前記温排熱と前記第１の外気との間で熱交換を行い、
前記第２熱交換部は、前記第２蓄熱部材で蓄熱された前記冷排熱と前記第２の外気との間で熱交換を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄熱システム。 The first heat exchange unit includes a first heat storage member that stores the warm exhaust heat,
The second heat exchange unit includes a second heat storage member that stores the cold exhaust heat,
The first heat exchange unit performs heat exchange between the warm exhaust heat stored in the first heat storage member and the first outside air,
The heat storage system according to claim 1, wherein the second heat exchange unit performs heat exchange between the cold exhaust heat stored in the second heat storage member and the second outside air.
前記第３ダクトは、前記第３経路を導通または遮断させる第１フラップを備え、
前記第４ダクトは、前記第４経路を導通または遮断させる第２フラップを備え、
前記制御装置は、
前記第２ヒートポンプが停止し、かつ前記第１ヒートポンプが稼動する際には、前記第３経路を遮断させ、前記第４経路を導通させるように、前記第１フラップおよび前記第２フラップを制御し、
前記第１ヒートポンプが停止し、かつ前記第２ヒートポンプが稼動する際には、前記第３経路を導通させ、前記第４経路を遮断させるように、前記第１フラップおよび前記第２フラップを制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の蓄熱システム。 Furthermore, a control device is provided,
The third duct includes a first flap for conducting or blocking the third path,
The fourth duct includes a second flap for conducting or blocking the fourth path,
The controller is
When the second heat pump is stopped and the first heat pump is operated, the first flap and the second flap are controlled so that the third path is cut off and the fourth path is conducted. ,
When the first heat pump is stopped and the second heat pump is operated, the first flap and the second flap are controlled so that the third path is conducted and the fourth path is shut off. The heat storage system according to claim 2.
前記第１ヒートポンプおよび前記第２ヒートポンプの双方が稼動する際には、前記第３経路および前記第４経路の双方を導通させるように、前記第１フラップおよび前記第２フラップを制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の蓄熱システム。 The controller is
When both the first heat pump and the second heat pump are operated, the first flap and the second flap are controlled so that both the third path and the fourth path are conducted. The heat storage system according to claim 3.
前記第１ダクトは、複数の前記第１ヒートポンプと前記第１熱交換部との間に存在し、
前記第２ダクトは、複数の前記第２ヒートポンプと前記第２熱交換部との間に存在し、
前記第３ダクトは、複数の前記第２ヒートポンプと前記第１熱交換部との間に存在し、
前記第４ダクトは、複数の前記第１ヒートポンプと前記第２熱交換部との間に存在する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の蓄熱システム。 There are a plurality of each of the first heat pump and the second heat pump,
The first duct exists between the plurality of first heat pumps and the first heat exchange unit,
The second duct exists between the plurality of second heat pumps and the second heat exchange unit,
The third duct exists between a plurality of the second heat pumps and the first heat exchange unit,
The heat storage system according to any one of claims 1 to 4, wherein the fourth duct exists between a plurality of the first heat pumps and the second heat exchange unit.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016161193A (en) * | 2015-02-27 | 2016-09-05 | 三菱マテリアルテクノ株式会社 | Earth thermal heat pump system with cold hot heat simultaneous heat storage system |
-
2014
- 2014-07-22 JP JP2014149010A patent/JP2016023875A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016161193A (en) * | 2015-02-27 | 2016-09-05 | 三菱マテリアルテクノ株式会社 | Earth thermal heat pump system with cold hot heat simultaneous heat storage system |
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