JP2017516059A5

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Publication number: JP2017516059A5
Application number: JP2017504283A
Authority: JP
Filing date: 2015-04-10
Publication date: 2018-05-10
Anticipated expiration: 2035-04-10

Claims

流体を加熱及び／又は冷却するように構成された流体加熱及び／又は冷却システムであって、前記流体加熱及び／又は冷却システムは、
ヒートポンプであって、冷媒を運搬するように構成される冷媒配管システムにより接続された、圧縮器と、内部の冷媒が蒸発する蒸発温度を有する蒸発器と、内部の冷媒が凝縮する凝縮温度を有する凝縮器と、を備え、
前記凝縮器及び前記蒸発器のうちの一方が、前記流体と前記冷媒との間に熱交換器を提供し、
前記熱交換器が、
（ｉ）使用時に前記冷媒を受け取るように構成された第１の入口と、
（ｉｉ）使用時に前記流体を受け取るように構成された第２の入口と、
（ｉｉｉ）使用時に前記流体を排出するように構成された第２の出口と、
を有するヒートポンプと、
流体貯蔵槽であって、使用時に前記流体貯蔵槽から出た流体が、加熱配管システムにおいて前記第２の入口から前記熱交換器を通って循環することができるように構成された流体貯蔵槽と、
前記流体の温度を監視して温度出力を生成するように構成された少なくとも１つの温度センサと、
前記少なくとも１つの温度出力の入力を受けて、少なくとも１つの温度入力から参照温度を生成するように構成されたコントローラであって、前記参照温度は、前記熱交換器の第２の入口及び出口のうちの少なくとも一方の温度の関数であり、前記熱交換器の第１サイドの温度が前記参照温度から実質的に所定温度間隔空けて維持されるように、前記参照温度に応じて前記熱交換器の前記第１サイドの温度を制御するように更に構成されたコントローラと、
を備える流体加熱及び／又は冷却システム。
請求項１に記載の流体加熱及び／又は冷却システムであって、
（ａ）前記流体が加熱される場合には、前記凝縮器が前記熱交換器を提供し、前記第１サイドの温度は前記凝縮温度であり、前記コントローラは、前記凝縮温度が前記参照温度を実質的に所定温度間隔上回って維持されるように、前記参照温度に応じて前記凝縮温度を制御するようにさらに構成され、及び／又は、
（ｂ）前記流体が冷却される場合には、前記蒸発器が前記熱交換器を提供し、前記第１サイドの温度は前記蒸発温度であり、前記コントローラは、前記蒸発温度が前記参照温度を実質的に所定温度間隔下回って維持されるように、前記参照温度に応じて前記蒸発温度を制御するようにさらに構成される
流体加熱及び／又は冷却システム。
請求項１又は請求項２に記載のシステムであって、前記温度センサは、前記第２の入口の温度を測定することができるように前記熱交換器の前記第２の入口の領域に位置するシステム。
請求項１又は請求項２に記載のシステムであって、前記温度センサは、前記第２の入口に位置せず、前記コントローラは、前記温度出力を用いて前記第２の入口に入る前記流体の温度を計算するように構成されるシステム。
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のシステムであって、冷媒が通過する前記熱交換器の前記第１サイドと、前記流体が通過する前記熱交換器の第２サイドと、の間に既知の温度勾配が存在し、前記所定温度間隔が実質的に前記温度勾配に対応するシステム。
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のシステムであって、
前記コントローラは、
（ｉ）前記冷媒と前記流体との間で熱伝達が確実に起こる最小限度の前記凝縮温度、及び／又は
（ｉｉ）前記冷媒と前記流体との間で熱伝達が確実に起こる最大限度の前記蒸発温度、
のうちの少なくとも一方を維持するように構成されるシステム。
請求項６に記載のシステムであって、前記最小限度は、前記凝縮温度と前記熱交換器の第２サイドからの出口における前記流体の温度との間の、１℃から６℃までの温度差を意味するシステム。
請求項６又は請求項７に記載のシステムであって、前記最大限度は、前記蒸発温度と前記熱交換器の第２サイドからの前記出口における前記流体の温度との間の、１℃から６℃までの温度差を意味するシステム。
請求項６又は請求項７に記載のシステムであって、前記最小限度は、前記凝縮温度と前記熱交換器の第２サイドからの出口における前記流体の温度との間の、１℃から４℃までの温度差を意味するシステム。
請求項９に記載のシステムであって、前記最小限度は、前記凝縮温度と前記熱交換器の第２サイドからの出口における前記流体の温度との間の、およそ２℃の温度差を意味するシステム。
請求項８に記載のシステムであって、前記最大限度は、前記蒸発温度と前記熱交換器の第２サイドからの出口における前記流体の温度との間の、１℃から４℃までの温度差を意味するシステム。
請求項１１に記載のシステムであって、前記最大限度は、前記蒸発温度と前記熱交換器の第２サイドからの出口における前記流体の温度との間の、およそ２℃の温度差を意味するシステム。
請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載のシステムであって、前記ヒートポンプは、
（ｉ）空気熱源ヒートポンプ、
（ｉｉ）地熱源ヒートポンプ、及び、
（ｉｉｉ）水熱源ヒートポンプ
のうちの少なくとも１つであるシステム。
請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載のシステムであって、前記コントローラは、前記熱交換器を通る前記加熱配管システム内の前記流体の流速を、前記温度出力だけではない変数の関数として制御するように更に構成されるシステム。
請求項１４に記載のシステムであって、前記温度出力に追加される前記変数は、
（ｉ）前記流体の熱的特性、及び、
（ｉｉ）前記熱交換器の温度特性
のうちの少なくとも一方を含むシステム。
請求項１〜請求項１５のいずれか１項に記載のシステムであって、目標凝縮温度及び／又は目標蒸発温度が前記コントローラによって計算され、前記計算は、
（ｉ）熱交換器の種類、
（ｉｉ）前記第２の入口における流体温度、
（ｉｉｉ）前記凝縮器の最高及び／又は最低凝縮温度、
（ｉｖ）前記蒸発器の最高及び／又は最低蒸発温度、
（ｖ）流体加熱システムにおける損失、及び、
（ｖｉ）前記流体貯蔵槽内の前記流体の目標流体温度
のうちの１つ以上を含む因子を用いるシステム。
熱交換器を用いて一塊の流体の加熱及び／又は冷却を制御するように構成された制御システムであって、
加熱又は冷却される前記流体の温度を監視するように構成された温度センサの出力の入力を受けるように構成された少なくとも１つの入力部を備え、
コントローラが、少なくとも１つの温度入力から参照温度を生成するように構成され、前記参照温度は、前記流体が通過する前記熱交換器の第２の入口及び出口のうちの少なくとも一方の温度の関数であり、前記コントローラが更に、前記熱交換器の第１サイドの温度が前記参照温度から実質的に所定温度間隔空けて維持されるように、前記参照温度に応じて、冷媒が通過する前記熱交換器の前記第１サイドの温度を制御するように構成される制御システム。
請求項１７に記載のシステムであって、前記熱交換器内で、前記熱交換器の前記第１サイドと前記熱交換器の前記第２サイドとの間に既知の温度勾配が存在し、前記所定温度間隔が実質的に前記温度勾配に対応するシステム。
請求項１７又は請求項１８に記載のシステムであって、前記コントローラは、前記システムが前記流体を加熱するように構成される場合、前記第１サイドの温度を、前記冷媒と前記流体との間で熱伝達が確実に起こる最小限度に維持するように構成されるシステム。
請求項１７又は請求項１８に記載のシステムであって、前記コントローラは、前記システムが前記流体を冷却するように構成される場合、前記第１サイドの温度を、前記冷媒と前記流体との間で熱伝達が確実に起こる最大限度に維持するように構成されるシステム。
請求項１９に記載のシステムであって、前記最小限度は、前記第１サイドの温度と、前記熱交換器の第２サイドからの出口における前記流体の温度と、の間における、１℃から７℃までの温度差を意味するシステム。
請求項２０に記載のシステムであって、前記最大限度は、前記第１サイドの温度と、前記熱交換器の第２サイドからの出口における前記流体の温度と、の間における、１℃から７℃までの温度差を意味するシステム。
請求項１９に記載のシステムであって、前記最小限度は、前記第１サイドの温度と、前記熱交換器の第２サイドからの出口における前記流体の温度と、の間における、１℃から４℃までの温度差を意味するシステム。
請求項２０に記載のシステムであって、前記最大限度は、前記第１サイドの温度と、前記熱交換器の第２サイドからの出口における前記流体の温度と、の間における、１℃から４℃までの温度差を意味するシステム。
請求項１９に記載のシステムであって、前記最小限度は、前記第１サイドの温度と、前記熱交換器の第２サイドからの出口における前記流体の温度と、の間における、およそ２℃の温度差を意味するシステム。
請求項２０に記載のシステムであって、前記最大限度は、前記第１サイドの温度と、前記熱交換器の第２サイドからの出口における前記流体の温度と、の間における、およそ２℃の温度差を意味するシステム。
流体貯蔵槽内の流体を加熱及び／又は冷却する方法であって、前記流体を前記貯蔵槽から熱交換器の第２サイドへと移動させることと、前記熱交換器の第１サイドの温度が、前記第２サイドへの入口の温度及び前記第２サイドの出口の温度のうちの少なくとも一方の関数である参照温度から実質的に所定温度間隔空けて維持されるように前記熱交換器の前記第１サイドの温度を制御することと、を含む方法。
請求項２７に記載の方法であって、前記熱交換器の前記第１サイドが冷却サイクル内の凝縮器の一部である方法。
請求項２７に記載の方法であって、前記熱交換器の前記第１サイドが冷却サイクル内の蒸発器の一部である方法。
請求項２８又は請求項２９に記載の方法であって、前記冷却サイクルがヒートポンプによって提供される方法。
請求項１から請求項２６のうちのいずれか１項に記載のシステムが備える前記コントローラとしてコンピュータを機能させるためのプログラム。
請求項２７から請求項３０のうちのいずれか１項に記載の方法における前記制御を、コンピュータに実行させるためのプログラム。