JP5932694B2 - Thermal system and thermal control method - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、住宅設備の温熱制御を行う温熱システム及び温熱制御方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a thermal system and a thermal control method for performing thermal control of house equipment.
近年、低温環境でも温度快適性を提供する住宅設備の普及が拡大している。このような住宅設備において、利用時に温度快適性を満足させるためには、あらかじめ加熱し保温する必要がある。このような住宅設備においては、使用していない状態においても保温をし続けることによることは、コストがかかる。例えば、住宅設備が設置された室内の情報を人感センサによって検知し、ランプヒータを使って入室から６秒以内に急速温熱し、利用後、ヒータをOFFにすることで温度快適性と光熱費削減の二律背反を解決している。 In recent years, the spread of housing equipment that provides temperature comfort even in low-temperature environments has increased. In such a housing facility, in order to satisfy the temperature comfort at the time of use, it is necessary to heat and keep warm in advance. In such a housing facility, it is costly to keep warm even when not in use. For example, the information in the room where the housing is installed is detected by a human sensor, the lamp heater is used to quickly heat the room within 6 seconds, and the heater is turned off after use. It solves the contradiction of reduction.
また、ヒータを効率良く利用するために、ヒータとして、潜熱蓄熱材を利用した技術も発明されており、この潜熱蓄熱材を床下空間への放熱器の設置と、床下の蓄熱体に暖気が蓄熱される床下暖房装置と、床面内に潜熱蓄熱材が設けられた潜熱蓄熱床を用いて、建物の床下の蓄熱体に効率よく蓄熱することができる床下暖房装置を提供すると共に、居室の温度を長時間快適な温度に維持できる潜熱蓄熱床を有する暖房装置が知られている。 In addition, in order to use the heater efficiently, a technique using a latent heat storage material has also been invented as a heater, and this latent heat storage material is installed with a radiator in the underfloor space, and warm air is stored in the heat storage body under the floor. And a floor heating device that can efficiently store heat in a heat storage body under a building using a latent heat storage floor in which a latent heat storage material is provided in the floor, and a room temperature There is known a heating device having a latent heat storage floor that can maintain a comfortable temperature for a long time.
しかしながら、居室の温度を長時間快適な温度に維持できる潜熱蓄熱材を利用して、建物の床下の蓄熱体に効率よく蓄熱することができる床下暖房装置を提供しているものの、住宅設備の接触面で人が暖かいと感じるまでには時間がかかる課題がある。 However, although it provides an underfloor heating device that can efficiently store heat in the heat storage body under the building using a latent heat storage material that can maintain the temperature of the living room at a comfortable temperature for a long time, it is in contact with housing equipment. There is a problem that it takes time for people to feel warm.
また、ＣＯ２削減のため燃料電池を導入した場合に排出される高温水を有効活用して、利用時直後に温度快適性を満足させる住宅設備を提供する発明は存在しない。 Further, there is no invention that provides a housing facility that satisfies the temperature comfort immediately after use by effectively utilizing high-temperature water discharged when a fuel cell is introduced for CO 2 reduction.
本発明の実施形態は、上記のような問題点を解決するために提案されたものである。すなわち、本発明の実施形態の目的は、燃料電池の排熱や太陽熱を回収した熱エネルギーを利用して、光熱費を軽減しつつ、かつ、低温環境でも利用時に温度快適性を満足させる瞬間温熱システムを提供することにある。 The embodiment of the present invention has been proposed to solve the above-described problems. That is, the object of the embodiment of the present invention is to use the thermal energy recovered from the exhaust heat and solar heat of the fuel cell to reduce the utility cost, and to satisfy the temperature comfort at the time of use even in a low temperature environment. To provide a system.
上記の目的を達成するために、本発明の実施形態は、住宅設備の温熱制御を行う温熱システムであって、次の構成を有することを特徴とする。
（１）前記住宅設備内に設置された過冷却型蓄熱材。
（２）前記過冷却型蓄熱材に対する振動を伝達する振動発生手段。
（３）前記過冷却型蓄熱材に対して温水を供給する熱供給手段。
（４）前記熱供給手段の内部を流れる温水の量を調整する熱量制御手段。
（５）前記住宅設備内に設けられたセンサからの情報と、熱供給手段に設けられたセンサからの情報とに基づいて、前記振動発生手段と、前記熱量制御手段との制御を行う温熱制御手段。
In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention is a thermal system that performs thermal control of a residential facility, and has the following configuration.
(1) A supercooled heat storage material installed in the housing facility.
(2) Vibration generating means for transmitting vibration to the supercooling type heat storage material.
(3) Heat supply means for supplying hot water to the supercooling type heat storage material.
(4) A heat quantity control means for adjusting the amount of hot water flowing inside the heat supply means.
(5) Thermal control for controlling the vibration generating means and the heat quantity control means based on information from the sensor provided in the housing facility and information from the sensor provided in the heat supply means. means.
また、本発明の別態様の実施形態は、住宅設備内に設置された過冷却型潜熱蓄熱を利用し温熱制御を行う温熱制御方法であって、次の構成を有することを特徴とする。
（１）前記過冷却型蓄熱材に対する振動を伝達する振動発生ステップ。
（２）前記過冷却型蓄熱材に対して温水を供給する熱供給ステップ。
（３）前記温水の量を調整する熱量制御ステップ。
（４）前記住宅設備内に設けられたセンサからの情報と、熱供給手段に設けられたセンサからの情報とに基づいて、前記前記過冷却型蓄熱材に対する振動を伝達と、前記温水の量を調整と行う温熱制御ステップ。
Another embodiment of the present invention is a thermal control method for performing thermal control using supercooled latent heat storage installed in a residential facility, and has the following configuration.
(1) A vibration generating step for transmitting vibration to the supercooling heat storage material.
(2) A heat supply step of supplying warm water to the supercooling type heat storage material.
(3) A heat amount control step for adjusting the amount of the hot water.
(4) Based on the information from the sensor provided in the housing facility and the information from the sensor provided in the heat supply means, the vibration to the supercooling type heat storage material is transmitted, and the amount of the hot water Adjust and perform the thermal control step.
以下、本発明の各実施形態に係る温熱システムについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の各実施形態における説明において、同一の符号が付されている部分は、実質的に同一の機能を有しており、重複部分については適宜説明が省略されている。 Hereinafter, the thermal system which concerns on each embodiment of this invention is demonstrated in detail with reference to drawings. In the following description of each embodiment, the portions denoted by the same reference numerals have substantially the same function, and the description of overlapping portions is omitted as appropriate.
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
（全体構成）
図１は、本発明の第１実施形態にかかる温熱システム１の概略図を示している。温熱システム１は、瞬間的に温熱制御を行う瞬間温熱システムを含むものである。
[1. First Embodiment]
[1-1. Constitution]
(overall structure)
FIG. 1 shows a schematic diagram of a
温熱システム１は、住宅設備内に設置された各種センサからの各センサ情報に基づいて、振動発生手段である振動発生器１２２により住宅設備内に設置された過冷却型蓄熱材１２１に対して振動を加える。振動が加わった過冷却型蓄熱材１２１が放熱することにより、住宅設備内の室温が上昇させる。
過冷却型蓄熱材１２１に対しては、熱供給手段であるパイプが接続され、パイプ内を流れる温水により、過冷却型蓄熱材に対して熱が供給される。熱供給手段であるパイプには、パイプ内をながれる温水の流量を制御する熱量制御装置１３が設けられる。温熱システム１は、温熱制御装置１１により、パイプ内を流れる温水の温度及び流量を制御することにより過冷却型蓄熱材１２１に対して供給する熱量を制御する。過冷却型蓄熱材１２１としては、過冷却型潜熱蓄熱材を利用することもできる。
温熱システム１は、住宅設備内に設置されたセンタからの情報に基づいて振動発生手段である振動発生器１２２と、熱量制御手段の制御を行う温熱制御装置１１とを制御することにより、住宅設備の温度を調節することにより、利用時に温度快適性を満足させる。
The
A pipe as heat supply means is connected to the supercooling type
The
本実施形態の温熱システム１は、温熱制御装置１１、過冷却型蓄熱材１２１を備える住宅設備１２、熱量制御装置１３、貯湯装置１４を備える。
The
住宅設備１２は、住宅内に設置された設備であり、住宅設備１２の内部構造に、過冷却型蓄熱材１２１、過冷却型蓄熱材１２１を凝固させるための振動発生器１２２、過冷却型蓄熱材１２１を加熱するための熱を供給するための供給手段を備える。
The
さらに、住宅設備１２の利用を検知するための人感センサ１２３、過冷却型蓄熱材１２１の温度を検知する温度センサ１２４、住宅設備１２の室内温度を検知する室温センサ１２５が設置される。
Furthermore, a
過冷却型蓄熱材１２１は、過冷却型蓄熱材１２１の温度が、凝固点温度以下になっても相変化（結晶化）が起きない状態で、相変化（液体→固体）すべき温度以下になっても状態変化しないで液状を保つ。一方、液中にある衝撃や振動や摩擦といったエネルギーを加えることで結晶の種を生成し、今まで不規則に浮遊していた分子やイオンが突如、種結晶に向かって結合（凝固）を始めて、一気に凝固熱を周囲に放出する。
The supercooling type
熱供給手段は、過冷却型蓄熱材１２１に接続されるパイプ１２６である。このパイプ１２６は、貯湯装置１４と接続され、パイプ内を貯湯装置に貯められた温水がパイプ内を流れる。供給手段のパイプ１２６には、熱量制御装置１３が設けられる。蓄熱貯湯装置１４に蓄えられた温水が、パイプ１２６を通して過冷却型蓄熱材１２１に供給されることにより過冷却型蓄熱材１２１を再加熱して融解する。また、過冷却型蓄熱材１２１に対する温水の供給をストップすることにより過冷却型蓄熱材１２１を冷却する。
The heat supply means is a
熱量制御装置１３は、パイプ１２６に設けられた、バルブなどのアクチュエータ装置であり、温熱制御装置１１からの指令値に応じてバルブを開閉する。これにより、蓄熱装置１４に蓄えられた温熱水を、パイプ１２６を通して供給することによって、住宅設備１２の過冷却型蓄熱材１２１に供給する。
The heat
貯湯装置１４は、燃料電池の排熱を温水として蓄えた装置であったり、太陽熱によって温められた温水を蓄えた装置であったり等、温熱水を蓄える蓄熱装置であり、残り温熱水量をセンシングする湯量センサ１４１と蓄えられた温水温度を計測する温度センサ１４２を備える。
The hot
温熱制御装置１１は、人感センサ１２３で計測された感知情報、温度センサ１２４で計測された住宅設備温度情報、室温センサ１２５で計測された住宅設備１２の室内温度情報、湯量センサ１４１で計測された湯量情報、温度センサ１４２において計測された湯温情報に基づいて、振動発生手段での振動発生のＯＮ／ＯＦＦ切り替えと、熱量制御装置１３への制御スケジュールを立てる。温熱制御装置１１と、人感センサ１２３・温度センサ１２４・室温センサ１２５、湯量センサ１４１、熱量制御装置１３とは、有線で接続されていても無線で接続されていてもどちらでもよい。
The
制御モニタ１５は、過冷却型蓄熱材１２１の状態と、温熱制御装置１１で制御される振動発生器１２２、熱量制御装置１３の状態を、人感センサ１２３、温度センサ１２４、室温センサ１２５、温度センサ１４２、湯量センサ１４１の時系列データと同時にトレンドグラフなどで表示する。制御モニタ１５は、住宅設備１１に据え付けられていても、タブレットのような形態端末であっても良い。
The control monitor 15 indicates the state of the supercooled
住宅設備１２は、住宅設備１２内部を温める電熱器１２７を備える。電熱器１２７は、住宅設備１２に設けられた温熱手段であり、過冷却状態の過冷却型蓄熱材１２１がない場合、過冷却型蓄熱材１２１にかわって住宅設備１２を保温するものである。
The
（温熱制御装置１１）
温熱制御装置１１は、住宅設備１２内に設けられた人感センサ１２３、温度センサ１２４、室温センサ１２５、及び貯湯装置１４に設けられた湯量センサ１４１、温度センサ１４２からの各種情報に基づいて、振動発生手段での振動発生のＯＮ／ＯＦＦ切り替えと、熱量制御装置１３への制御スケジュールを立てる。
(Thermal control device 11)
The
図２は、温熱制御装置１１のブロック図である。図２を用いて、振動発生器１２２および熱量制御装置１３の制御方法に関して概略説明をする。
FIG. 2 is a block diagram of the
時刻情報付与部１１７は、温熱制御装置１１に入力した、人感センサ１２３で計測された感知情報、温度センサ１２４で計測された住宅設備温度情報、室温センサ１２５で計測された住宅設備１２の室内温度情報、湯量センサ１４１で計測された湯量情報、温度センサ１４２において計測された湯温情報に対して、時刻情報を付与する時刻情報付与部である。
The time
温熱制御記憶部１１６は、時刻情報付与部１１７で時刻情報を付与された各種情報を記憶する記憶部である。また、温熱制御記憶部１１６は、各種情報により予測された過冷却型蓄熱材１２１の状態も記憶する。
The thermal
蓄熱材状態予測１１１は、温熱制御記憶部１１６と蓄熱材モデル部１１２とに接続される。蓄熱材状態予測１１１は、温熱制御記憶部１１６に記憶された温度センサ１２４、室内温度センサ１２５の現在の温度情報を参照可能に構成されとともに、蓄熱材モデル部１１２の過冷却型蓄熱材１２１の状態を示すモデルを変化させることができるように構成される。
The heat storage
蓄熱材モデル部１１２は、温度センサ１２４、室内温度センサ１２５、温度センサ１４２に基づいて、過冷却型蓄熱材１２１の状態（蓄熱・過冷却・放熱・凝固）を示すモデルを作成する。
The heat storage
過冷却型蓄熱材１２１の状態を示すモデルは、次の（１）（２）に基づいて過冷却型蓄熱材１２１の内部状態を把握するモデルを作成する。
（１）温度センサ１２４の値と、室内温度センサ１２５の値から求める過冷却型蓄熱材１２１から室内へ移動する熱量。
（２）温度センサ１２４の値と、温度センサ１４２の値とから求める熱供給手段から過冷却型蓄熱材１２１に移動する熱量。
The model indicating the state of the supercooling type
(1) The amount of heat transferred from the supercooling type
(2) The amount of heat transferred from the heat supply means obtained from the value of the
つまり、温度センサ１２４、室内温度センサ１２５、温度センサ１４２の値が変化することにより、モデルも変化する。また、現在のセンサ情報から過冷却型蓄熱材１２１の状態を示すモデルを作成するだけでなく、未来におけるセンサの予測情報からモデルを作成することにより、未来における過冷却型蓄熱材１２１の状態を示すモデルを作成することも可能である。過冷却型蓄熱材１２１の状態予測は、振動発生器１２２により振動が与えられる前後の２段階に分かれ、温熱水により過冷却型潜熱蓄熱材が融解し過冷却して保存されるまでの蓄熱−過冷却段階と、振動が与えられることにより熱を発しながら凝固する放熱−凝固段階とに分かれる。
That is, as the values of the
蓄熱材状態予測１１１によって予測された前記状態の予測結果は、時刻情報を付与され、温熱制御記憶部１１６に格納される。
The prediction result of the state predicted by the heat storage
振動発生器制御判断部１１４は、温熱制御記憶部１１６に刻一刻と記憶される過冷却型蓄熱材１２１の温度と室内温度から住宅設備１２の表面温度を推定し、人感センサ１２３から検知することができる入室情報があり、前記表面温度が閾値より低く、かつ、過冷却型蓄熱材１２１の状態が過冷却状態であった場合に、振動発生器１２２へＯＮ信号を出力する。また、振動発生器制御判断１１４は、蓄熱材状態予測１１１が凝固完了を予測した時刻に、信号発生器１２２へＯＦＦ信号を出力する。
The vibration generator
熱量制御スケジューラ１１３は、蓄熱材状態予測１１１の結果である過冷却型蓄熱材１２１の状態が凝固状態であった場合に、過冷却型蓄熱材１２１が十分に蓄熱されるよう熱量制御装置１３の制御弁を開く制御スケジュールを立てる。十分な蓄熱がされたのちは、熱量制御装置１３の制御弁を閉じて、無駄な熱量が流入しないようにする。
When the state of the supercooling
［１−２．作用］
以上説明してきたように、本実施形態に係る温熱システムは、住宅設備内に設置されたセンサからのセンサ情報に基づいて、住宅設備内に設置された過冷却型蓄熱材１２１に対して振動を加える。振動が加わった過冷却型蓄熱材１２１が放熱することにより、住宅設備内の室温が上昇させる。過冷却型蓄熱材１２１に対しては、熱供給手段であるパイプが接続され、パイプ内を流れる温水により、過冷却型蓄熱材１２１に対して熱を供給する。パイプには、パイプ内をながれる温水の水量を制御する熱量制御装置１３が設けられる。住宅設備内に設置されたセンタからの情報に基づいて、前記振動発生手段と、熱量制御手段の制御を行う温熱制御装置１１とを備える。温熱システム１は、温熱制御装置１１により、パイプ内を流れる温水の温度及び流量を制御することにより、過冷却型蓄熱材１２１に対して供給する熱量を制御する。
[1-2. Action]
As described above, the thermal system according to the present embodiment vibrates the supercooled
（過冷却型蓄熱材１２１の状態変化）
図３は、住宅設備１２に対して１つのブロック制御を行った場合の温熱制御装置１１の蓄熱材モデル１１２と、振動発生器１２２、熱量制御装置１３の状態を示したタイミングチャートである。ブロック制御とは、住宅設備１２の表面に温度ムラが出ないように過冷却型蓄熱材１２１を設置し、各ブロック単位で過冷却型蓄熱材１２１の状態変化をさせる制御とする。
(Change in state of supercooled heat storage material 121)
FIG. 3 is a timing chart showing the states of the heat
（時刻Ｆ−Ａ）
過冷却型蓄熱材１２１（環境温度（凝固））
熱量制御装置１３（閉）
振動発生器１２２（ＯＦＦ）
時刻Ａにおいて、時刻Ａで熱量制御装置１３の弁を開くまでは、過冷却型蓄熱材１２１は、加熱されることなく凝固している。熱量制御装置１３は、パイプに設けられたバルブを閉め、過冷却型蓄熱材１２１に対して温水を供給しない。振動発生器１２２のスイッチはＯＦＦであり、振動を発生させない。
(Time FA)
Supercooled heat storage material 121 (environmental temperature (solidification))
Heat control device 13 (closed)
Vibration generator 122 (OFF)
At time A, until the valve of the heat
（時刻Ａ−Ｂ）
過冷却型蓄熱材１２１（環境温度→融点以上）
熱量制御装置１３（開）
振動発生器１２２（ＯＦＦ）
時刻Ａにおいて、熱量制御装置１３のパイプに設けられたバルブを開け、過冷却型蓄熱材１２１に対して温水の供給を開始する。過冷却型蓄熱材１２１は、温水が供給されることにより、蓄熱を開始する。過冷却型蓄熱材１２１は、蓄熱を開始し、過冷却型蓄熱材１２１の融点に達した時点で、温度が一定になる。更に熱を加えることで完全な液体に変化して温度上昇を始める。振動発生器１２２のスイッチはＯＦＦであり、振動を発生させない。
(Time AB)
Supercooled heat storage material 121 (ambient temperature → melting point or higher)
Heat control device 13 (open)
Vibration generator 122 (OFF)
At time A, the valve provided in the pipe of the heat
（時刻Ｂ−Ｃ）
過冷却型蓄熱材１２１（融点以上→環境温度（過冷却））
熱量制御装置１３（閉）
振動発生器１２２（ＯＦＦ）
時刻Ｂにおいて、熱量制御装置１３のパイプに設けられたバルブを閉められ、過冷却型蓄熱材１２１に対して温水を供給が停止する。これにより、住宅設備内の室温により、過冷却型蓄熱材１２１は冷却される。これにより、過冷却型蓄熱材１２１を過冷却状態となり、過冷却型蓄熱材１２１は、液体のまま状態を維持する。振動発生器１２２のスイッチはＯＦＦであり、振動を発生させない。
(Time BC)
Supercooled heat storage material 121 (melting point or higher → ambient temperature (supercooled))
Heat control device 13 (closed)
Vibration generator 122 (OFF)
At time B, the valve provided on the pipe of the heat
（時刻Ｃ−Ｄ）
過冷却型蓄熱材１２１（環境温度（過冷却））
熱量制御装置１３（閉）
振動発生器１２２（ＯＦＦ）
時刻Ｃにおいて、熱量制御装置１３のパイプに設けられたバルブを閉められたままであり、過冷却状態を保持する。この過冷却状態は任意の時間保存することができる。振動発生器１２２のスイッチはＯＦＦであり、振動を発生させない。
(Time CD)
Supercooled heat storage material 121 (environmental temperature (supercooled))
Heat control device 13 (closed)
Vibration generator 122 (OFF)
At time C, the valve provided on the pipe of the heat
（時刻Ｄ−Ｅ）
過冷却型蓄熱材１２１（融点（放熱））
熱量制御装置１３（閉）
振動発生器１２２（ＯＮ）
時刻Ｄにおいて、温熱制御装置１１が、振動発生器１２２にＯＮの指令を出力することによって、過冷却型蓄熱材１２１に対して振動を加える。振動により、過冷却型蓄熱材１２１の放熱が始まり、融点近くの温度を得ることができる。過冷却型蓄熱材１２１は、放熱することにより、液体から固体に凝固する。熱量制御装置１３のパイプに設けられたバルブを閉められたままであり、過冷却型蓄熱材１２１に対して熱を加えない。
(Time DE)
Supercooled heat storage material 121 (melting point (heat dissipation))
Heat control device 13 (closed)
Vibration generator 122 (ON)
At time D, the
（時刻Ｅ−Ａ）
過冷却型蓄熱材１２１（融点（放熱））
熱量制御装置１３（閉）
振動発生器１２２（ＯＮ）
時刻Ｄにおいて、過冷却型蓄熱材１２１の放熱が終了した段階で、温熱制御装置１１が、振動発生器１２２にＯＦＦの指令を出力することによって、過冷却型蓄熱材１２１に対する振動が停止する。放熱の終了は、蓄熱材モデル部１１２の内部状態が放熱完了になった時点とする。これにより、過冷却型蓄熱材１２１は、完全に凝固し、１サイクルが終了する。瞬間温熱として利用できる時間帯は、Ｄ〜Ｅとなる。
(Time EA)
Supercooled heat storage material 121 (melting point (heat dissipation))
Heat control device 13 (closed)
Vibration generator 122 (ON)
At time D, when the heat release of the supercooling type
（振動発生器１２２の制御判断）
温熱制御装置１１における振動発生器１２２を制御するためのフローを図４を用いて説明する。図４は、温熱制御装置１１における振動発生器制御判断部１１４のフローチャートである。
(Control judgment of vibration generator 122)
A flow for controlling the
振動発生器制御判断部１１４が最初に実行された場合、振動発生器１２２への指令状態をOFFにする初期化が行われる(ステップ201)。
When the vibration generator
人感センサ１２３による入室者が検知(ステップ202)されるまで、終了割り込みのチェック(ステップ210)を繰り返す。ステップ202によって、入室者が検知された場合、蓄熱材モデル部１１２の内部状態が、蓄熱状態にある過冷却型蓄熱材１２１が存在するか確認を行う(ステップ203)。
The end interrupt check (step 210) is repeated until a person entering the room is detected by the human sensor 123 (step 202). When a room occupant is detected in
蓄熱状態の過冷却型蓄熱材１２１がある場合、住宅設備１２は温熱状態を提供しているため、何もせずにステップ202へ戻る。蓄熱状態の過冷却型蓄熱材１２１がない場合、蓄熱材モデル部１１２における過冷却型蓄熱材１２１の内部状態が、過冷却状態の過冷却型蓄熱材１２１が存在するか確認を行う（ステップ204）。
When there is the supercooled
過冷却状態の過冷却型蓄熱材１２１がない場合、過冷却型蓄熱材１２１による温熱手段がないため、電熱器１２７を使った電熱制御により一定時間住宅設備１２を温め(ステップ206)、ステップ202へ戻る。
When there is no supercooled
振動発生器１２２へＯＮの信号を出力する(ステップ207)。蓄熱材モデル部１１２における過冷却型蓄熱材１２１の内部状態が放熱完了となるまでステップ208を繰り返して待機する(ステップ208)。
An ON signal is output to the vibration generator 122 (step 207). Step 208 is repeated and waits until the internal state of the supercooling type
蓄熱材モデル部１１２の過冷却型蓄熱材１２１の内部状態が放熱完了になった時点で、当該過冷却型蓄熱材１２１に関連づけられた振動発生器１２２への信号をＯＦＦにする(ステップ209)。
When the internal state of the supercooling type
（熱量制御スケジューラ部１１３）
熱量制御装置１３を制御するためのフローを図５を用いて説明する。図５は、温熱制御装置１１における熱量制御スケジューラ部１１３のフローチャートである。
(Heat quantity control scheduler unit 113)
A flow for controlling the heat
機器制御スケジューラ部１１３が最初に実行された場合、熱量制御装置１３へ出力する弁開度スケジュールを全てOFFにする初期化が行われる(ステップ301)。
When the device
次に、蓄熱材モデル部１１２における過冷却型蓄熱材１２１の内部状態が、凝固状態あるかの確認を行う(ステップ302)。
Next, it is confirmed whether the internal state of the supercooling
凝固状態でない場合、終了割り込みがあるか否か確認(ステップ306)を行い、終了割り込みがない場合、待機してステップ302へ戻る。 If it is not in the solidified state, it is checked whether there is an end interrupt (step 306). If there is no end interrupt, the process waits and returns to step 302.
凝固状態にある場合、過冷却型蓄熱材１２１の蓄熱時間を温度センサ１４２、温度センサ１２４、室温センサ１２５の値を入力情報として、過冷却型蓄熱材モデル部１１２の内部状態の変化によりシミュレーション推定する(ステップ303)。
When in the solidified state, the heat storage time of the supercooling type
過冷却型蓄熱材１２１に対応する熱量制御装置１３に対して、前記シミュレーションにおいて蓄熱時間のみ、弁開度を「開」にするスケジュールを設定する(ステップ304)
For the heat
［１−３．効果］
以上のような温熱システム１では、過冷却型蓄熱材１２１を利用しつつ、低温環境でも住宅設備１２の利用時に温度快適性を満足させることができる。すなわち、住宅設備１２の利用時には、過冷却型蓄熱材１２１に対する蓄熱状態、過冷却型蓄熱材１２１の放熱状態、若しくは、電熱制御による保温状態となることにより、住宅設備１２の利用時において、常に住宅設備１２の接触面を快適な温度とすることができる。
[1-3. effect]
In the
［２．第２実施形態］
［２−１．構成］
（全体構成）
図６は、本発明の第２実施形態にかかる温熱システム１の概略図を示している。本実施形態は、第１実施形態の過冷却型蓄熱材１２１におけるブロックを２つにしたものである。すなわち、図６に示すように、過冷却型蓄熱材１２１のそれぞれのブロックの温度を測定する温度センサ１２４，１２４’、過冷却型蓄熱材１２１のそれぞれのブロックに対して振動を加えるための振動発生器１２２，１２２’、過冷却型蓄熱材１２１のそれぞれのブロックに対して熱量を供給する熱量供給手段１２６，１２６’、熱量供給手段を制御する熱量制御装置１３，１３’を設ける。
[2. Second Embodiment]
[2-1. Constitution]
(overall structure)
FIG. 6 shows a schematic diagram of the
この場合、過冷却型蓄熱材１２１のそれぞれのブロックを同じタイミングで、状態変化（蓄熱・過冷却・放熱・凝固）させるのではなく、異なるタイミングで状態変化させることが好ましい。
In this case, it is preferable not to change the state of each block of the supercooling type
図７は、住宅設備１２に対して２つのブロック制御を行った場合の温熱制御装置２１の蓄熱材モデル１１２’と、振動発生器１２２，１２２’、熱量制御装置１３，１３’の状態を示したタイミングチャートである。
FIG. 7 shows the state of the heat
図７に示す実線は１つのブロックの過冷却型蓄熱材１２１の状態を示し、図７に示す波線は、もう１つのブロックの過冷却型蓄熱材１２１の状態を示す。図７に示すように、時刻Ｆ−Ａの間で、実線だけの場合は瞬間温熱として利用できる時間帯は、Ｄ〜Ｅのみの１回であるが、ブロックを２つにすることにより、瞬間温熱として利用できる回数が２回となる。すなわち、過冷却型蓄熱材１２１のブロックを複数とすることで、一定時間に利用できる瞬間温熱の回数が増える。
The solid line shown in FIG. 7 shows the state of the supercooling
（振動発生器１２２の制御判断）
温熱制御装置２１における振動発生器１２２を制御するためのフローを図８を用いて説明する。図８は、温熱制御装置２１における振動発生器制御判断部１１４のフローチャートである。
(Control judgment of vibration generator 122)
A flow for controlling the
ステップ403では、蓄熱状態にある過冷却型蓄熱材１２１のブロックが存在するか確認を行う(ステップ403)。蓄熱状態のブロックがない場合、蓄熱材モデル部１１２の内部状態が、過冷却状態のブロックが存在するか確認を行う（ステップ404）。
In
過冷却状態にあるブロックが存在する場合、温熱制御記憶部１１６の放熱記録を参照し、最も放熱回数が少ないブロックを当該ブロックとして設定する(ステップ405)。
If there is a block in the supercooled state, the heat release record in the thermal
当該ブロックに関連づけられた振動発生器１２２へＯＮの信号を出力する(ステップ407)。当該ブロックに関連付けられた蓄熱材モデル部１１２の内部状態が放熱完了となるまでステップ408を繰り返して待機する(ステップ408)。
An ON signal is output to the
蓄熱材モデル部１１２の内部状態が放熱完了になった時点で、当該ブロックに関連づけられた振動発生器１２２への信号をＯＦＦにする(ステップ409)。
When the internal state of the heat storage
（熱量制御スケジューラ部１１３）
熱量制御装置１３を制御するためのフローを図９を用いて説明する。図９は、温熱制御装置２１における熱量制御スケジューラ部１１３のフローチャートである。
(Heat quantity control scheduler unit 113)
A flow for controlling the heat
ステップ502では、蓄熱材モデル部１１２の内部状態が、凝固状態にあるブロックが存在するか確認を行う(ステップ502)。存在しない場合、終了割り込みがあるか否か確認(ステップ506)を行い、終了割り込みがない場合、待機してステップ502へ戻る。凝固状態にあるブロックが存在した場合、温熱制御記憶部１１６の蓄熱記録を参照し、最も蓄熱回数が少ないブロックを当該ブロックとして設定する(ステップ503)。
In
次に、当該ブロックの過冷却型蓄熱材１２１の蓄熱時間を温度センサ１４２、温度センサ１２４、室温センサ１２５の値を入力情報として、蓄熱材モデル部１１２の内部状態の変化によりシミュレーション推定する(ステップ504)。
Next, the heat storage time of the supercooled
［２−３．効果］
以上のような本実施形態では、前記実施形態の効果に加えて、一定時間に利用できる瞬間温熱の回数が増える。これにより、使用頻度が高い住宅設備においても、住宅設備の接触面を快適な温度とするために、電熱制御による保温状態を減らし、潜熱蓄熱材の蓄熱を利用することができる。
[2-3. effect]
In the present embodiment as described above, in addition to the effects of the embodiment, the number of instantaneous heats that can be used in a certain time increases. Thereby, in order to make the contact surface of a housing equipment into a comfortable temperature also in the housing equipment with high use frequency, the heat retention state by electric heat control can be reduced and the heat storage of a latent heat storage material can be utilized.
［３．第３実施形態］
図１０は、本発明の第３実施形態にかかる温熱システム２の概略図を示している。本実施形態は、第１実施形態の貯湯装置をヒートポンプ温水手段２４に変更したものである。
[3. Third Embodiment]
FIG. 10 shows a schematic diagram of the
ヒートポンプ温水手段２４は、温熱システムのシステム外で発生した熱を利用できるものであれば、種々の手段を利用することができる。例えば、熱媒体や半導体等を用いて熱を伝達するものを利用しても良い。さらに、気体の圧縮・膨張と熱交換を組み合わせたものを利用しても良い。 As the heat pump hot water means 24, various means can be used as long as the heat generated outside the heat system can be used. For example, a device that transfers heat using a heat medium or a semiconductor may be used. Further, a combination of gas compression / expansion and heat exchange may be used.
以上のような本実施形態では、ヒートポンプ温水手段２４を利用することにより、前記各実施形態の効果に加えて、外部からの熱で、潜熱蓄熱材を蓄熱することができ、潜熱蓄熱材を蓄熱するためのコストやＣＯ２使用量を低減することができる。 In the present embodiment as described above, by using the heat pump hot water means 24, in addition to the effects of the above-described embodiments, the latent heat storage material can be stored with heat from the outside, and the latent heat storage material can be stored. Cost and CO 2 usage can be reduced.
［４．第４実施形態］
図１１は、本発明の第４実施形態にかかる温熱システム３の概略図を示している。本実施形態は、第１実施形態の貯湯装置に燃料電池３５を接続し、過冷却型蓄熱材１２１を再加熱する温熱水として燃料電池３５の排熱を利用する構成である。
[4. Fourth Embodiment]
FIG. 11 shows a schematic diagram of the
燃料電池３５は、ＨＥＭＳ（ホームエネルギーマネジメントシステム）３６によって運転計画が最適化される。また、熱量制御装置１３のスケジュールをＨＥＭＳ３６へ提供することで、貯湯装置３４内の温水の湯量、温度を任意に調整する。
The operation plan of the
以上のような本実施形態では、燃料電池３５と貯湯装置とを接続することにより、前記各実施形態の効果に加えて、燃料電池３５からの熱を貯湯装置内の温水に利用することができる。この温水により、過冷却型蓄熱材１２１を蓄熱することができるので、過冷却型蓄熱材１２１を蓄熱するためのコストやＣＯ２使用量を低減することができる。
In the present embodiment as described above, by connecting the
［他の実施形態］
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
１…温熱システム
１１…温熱制御装置
１２…住宅設備
１３…熱量制御装置
１４…貯湯装置
１５…制御モニタ
１１１…蓄熱材状態予測部
１１２…蓄熱材モデル部
１１３…熱量制御スケジューラ部
１１４…振動発生器制御判断部
１１５…情報蓄積部
１１６…温熱制御記憶部
１１７…時刻情報付与部
１２１…過冷却型蓄熱材
１２２…振動発生器
１２３…人感センサ
１２４…温度センサ
１２５…室温センサ
１２６…パイプ
１２７…電熱器
１４１…湯量センサ
１４２…温度センサ
２…温熱システム
２１…温熱制御装置
２４…ヒートポンプ温水器
２４２…温度センサ
３…温熱システム
３１…温熱制御装置
３４…貯湯装置
３５…燃料電池
３６…ＨＥＭＳ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記住宅設備内に設置された過冷却型蓄熱材と、
前記過冷却型蓄熱材に対する振動を伝達する振動発生手段と、
前記過冷却型蓄熱材に対して温水を供給する熱供給手段と、
前記熱供給手段の内部を流れる温水の量を調整する熱量制御手段と、
前記住宅設備内に設けられたセンサからの情報と、熱供給手段に設けられたセンサからの情報とに基づいて、前記振動発生手段と、前記熱量制御手段との制御を行う温熱制御手段と、
を備えることを特徴とする温熱システム。 It is a heating system that controls the temperature of housing equipment,
A supercooled heat storage material installed in the housing facility;
Vibration generating means for transmitting vibration to the supercooled heat storage material;
Heat supply means for supplying hot water to the supercooling heat storage material;
A heat control means for adjusting the amount of hot water flowing inside the heat supply means;
Thermal control means for controlling the vibration generating means and the heat quantity control means based on information from the sensors provided in the housing facility and information from the sensors provided in the heat supply means;
A thermal system characterized by comprising:
前記住宅設備内に設置され、独立して蓄熱・放熱が可能な複数のブロックから構成される過冷却型蓄熱材と、
前記過冷却型蓄熱材の各ブロックに対する振動を伝達する振動発生手段と、
前記過冷却型蓄熱材の各ブロックに対して温水を供給する熱供給手段と、
前記各熱供給手段の内部を流れる温水の量を調整する熱量制御手段と、
前記住宅設備内に設けられたセンサからの情報と、前記各熱供給手段に設けられたセンサからの情報とに基づいて、前記各振動発生手段と、前記各熱量制御手段との制御を行う温熱制御手段と、
を備えることを特徴とする温熱システム。 It is a heating system that controls the temperature of housing equipment,
A supercooling type heat storage material that is installed in the housing facility and is composed of a plurality of blocks capable of independently storing and releasing heat; and
Vibration generating means for transmitting vibration to each block of the supercooled heat storage material;
Heat supply means for supplying warm water to each block of the supercooled heat storage material;
A heat amount control means for adjusting the amount of hot water flowing inside each of the heat supply means;
Thermal energy for controlling each of the vibration generating means and each of the heat quantity control means based on information from the sensors provided in the housing facility and information from the sensors provided in the heat supply means. Control means;
A thermal system characterized by comprising:
前記過冷却型蓄熱材の温度と、前記住宅設備内の温度とから前記過冷却型蓄熱材の状態を推定し、
前記住宅設備に設けられた人感センサの反応に基づいて前記振動発生手段の制御を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の温熱システム。 The thermal control means includes
Estimating the state of the supercooling heat storage material from the temperature of the supercooling heat storage material and the temperature in the housing facility,
Thermal system according to claim 1 or claim 2, characterized in that for controlling said vibration generating means on the basis of the reaction of the human sensor provided in the housing equipment.
前記過冷却型蓄熱材の温度と、前記住宅設備内の温度と、前記熱供給手段の内部を流れる温水の温度とから作成される過冷却型蓄熱材の状態モデルを用い、
前記過冷却型蓄熱材の温度と、前記過冷却型蓄熱材の状態との予測を行う蓄熱材状態予測部と、
前記予測結果に基づいて、前記熱供給手段を流れる温水の温度及び／または量の調整を行う熱量機器制御スケジューラ部と、を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の温熱システム。 The thermal control means includes
Using a state model of the supercooling type heat storage material created from the temperature of the supercooling type heat storage material, the temperature in the housing facility, and the temperature of the hot water flowing inside the heat supply means,
A heat storage material state prediction unit that predicts the temperature of the supercooling heat storage material and the state of the supercooling heat storage material;
The heat quantity control scheduler part which adjusts the temperature and / or quantity of the warm water which flows through the said heat supply means based on the said prediction result, The heat quantity in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. system.
前記燃料電池で発生した熱により、温水を温めることを特徴とする請求項５に記載の温熱システム。 The hot water storage device is connected to a fuel cell,
The warm water system according to claim 5, wherein warm water is warmed by heat generated in the fuel cell.
前記過冷却型蓄熱材に対する振動を伝達する振動発生ステップと、
前記過冷却型蓄熱材に対して温水を供給する熱供給ステップと、
前記温水の量を調整する熱量制御ステップと、
前記住宅設備内に設けられたセンサからの情報と、熱供給手段に設けられたセンサからの情報とに基づいて、前記前記過冷却型蓄熱材に対する振動を伝達と、前記温水の量を調整と行う温熱制御ステップと、
を備えることを特徴とする温熱制御方法。 A method for controlling temperature using a supercooled heat storage material installed in a house facility,
A vibration generating step for transmitting vibration to the supercooling heat storage material;
A heat supply step of supplying hot water to the supercooling heat storage material;
A heat control step for adjusting the amount of the hot water;
Based on the information from the sensor provided in the housing facility and the information from the sensor provided in the heat supply means, transmitting vibration to the supercooling heat storage material, and adjusting the amount of the hot water A thermal control step to be performed;
A thermal control method comprising:
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