JP6525370B1 - 蓄熱装置、蓄熱システム、および蓄熱方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施の形態1に係る蓄熱システムを示した模式構成図である。図1の一例では、1つの蓄熱装置1と3つの異なる家庭である需要家宅A,B,Cとが接続してあり、1つの蓄熱装置1を用い、異なる複数の需要家宅A,B,Cの熱需要を満たすよう蓄熱システムが動作する。各需要家宅は、マンション等の集合住宅の別世帯であってもよく、近接する別棟の戸建住宅であってもよい。
実施の形態2に係る蓄熱システムについて、図7を用いて説明する。図7は、実施の形態2に係る蓄熱システムを示した模式構成図である。実施の形態2に係る蓄熱システムは、実施の形態1に係る蓄熱システムと比較し、人検知手段9および気象情報収集手段15を更に備える。実施の形態1に係る蓄熱システムとの相違を中心に、実施の形態2に係る蓄熱システムについて以下に説明する。
実施の形態3に係る蓄熱システムについて、図8を用いて説明する。図8は、実施の形態3に係る蓄熱槽2の鉛直方向断面模式図である。実施の形態3に係る蓄熱システムは、実施の形態1に係る蓄熱システムと比較し、温度センサ18に代えて水位計19を備える。実施の形態1に係る蓄熱システムとの相違を中心に、実施の形態3に係る蓄熱システムについて以下に説明する。
実施の形態4に係る蓄熱システムについて、図9を用いて説明する。図9は、実施の形態4に係る蓄熱槽2の鉛直方向断面模式図である。実施の形態4に係る蓄熱システムは、実施の形態1に係る蓄熱システムと比較し、温度センサ18が異なる。実施の形態1に係る蓄熱システムとの相違を中心に、実施の形態4に係る蓄熱システムについて以下に説明する。
実施の形態5に係る蓄熱システムについて、図10を用いて説明する。図10は、実施の形態5に係る蓄熱槽2の鉛直方向断面模式図である。実施の形態5に係る蓄熱システムは、実施の形態1に係る蓄熱システムと比較し、蓄熱量推定方法が異なる。実施の形態1に係る蓄熱システムとの相違を中心に、実施の形態5に係る蓄熱システムについて以下に説明する。
実施の形態6に係る蓄熱システムについて、図11を用いて説明する。図11は、実施の形態6に係る蓄熱槽2の鉛直方向断面の拡大図である。実施の形態6に係る蓄熱システムは、熱媒流路と温度センサの配置方法に特徴がある。実施の形態1との相違を中心に、実施の形態6に係る蓄熱システムについて以下に説明する。
実施の形態7に係る蓄熱システムについて図12を用いて説明する。図12は、実施の形態7に係る蓄熱槽2の鉛直方向断面の拡大図である。実施の形態7に係る蓄熱システムは、伝熱面と温度センサの配置方法に特徴がある。実施の形態1との相違を中心に、実施の形態7に係る蓄熱システムについて以下に説明する。
Claims (16)
- 蓄熱性能および放熱性能を有する蓄熱材を含んだ蓄熱槽と、
前記蓄熱材に供給する熱を生成する熱源機と、
第1熱媒体が流れ、前記蓄熱材および前記熱源機と熱的に接続する第1熱媒流路と、前記第1熱媒体を循環する循環ポンプと、
前記蓄熱槽の蓄熱量を推定する蓄熱量推定手段と、
前記蓄熱槽の内部に配置してあり、前記蓄熱材の温度を測定する複数の温度センサとを備え、
前記複数の温度センサは、前記第1熱媒流路と前記蓄熱材とが接触する前記第1熱媒流路の伝熱面から異なる距離の位置に配置されるとともに、
前記第1熱媒流路の伝熱面の1部が前記蓄熱槽の表面に接するように配置され、前記複数の温度センサが前記蓄熱槽の表面に配置されており、
前記熱源機は、前記前記蓄熱量推定手段による蓄熱量推定結果及び前記複数の温度センサの検出結果に基づいて前記熱の生成を行なうことを特徴とする蓄熱装置。 - 蓄熱性能および放熱性能を有する蓄熱材を含んだ蓄熱槽と、
前記蓄熱材に供給する熱を生成する熱源機と、
第1熱媒体が流れ、前記蓄熱材および前記熱源機と熱的に接続する第1熱媒流路と、
前記第1熱媒体を循環する循環ポンプと、
前記蓄熱槽の蓄熱量を推定する蓄熱量推定手段とを備えるとともに、
第2熱媒体が流れ、前記蓄熱材および外部と熱的に接続する第2熱媒流路と、前記蓄熱槽と第2熱媒体との熱交換量を推定する熱出力推定手段を備え、前記熱出力推定手段の推定結果から蓄熱量を推定する熱出力蓄熱量変換手段を備え、
前記熱源機は、前記前記蓄熱量推定手段による蓄熱量推定結果及び前記熱出力蓄熱量変換手段による蓄熱量の推定結果に基づいて前記熱の生成を行うことを特徴とする蓄熱装置。 - 前記蓄熱材の蓄熱量を推定し、前記複数の温度センサの検出結果に基づく前記蓄熱槽内部の温度勾配を算出する蓄熱量推定手段を備え、
前記熱源機は、前記蓄熱量推定手段が推定した蓄熱量および前記蓄熱量推定手段が算出した前記温度勾配に応じて前記熱の生成を行なうことを特徴とする請求項1に記載の蓄熱装置。 - 前記第1熱媒流路は前記蓄熱槽内部を鉛直方向に蛇行して配置されており、水平方向に直線部分を持ち、前記複数の温度センサは前記第1熱媒流路の直線部分の間に備えられていることを特徴とする請求項3に記載の蓄熱装置。
- 前記蓄熱槽と前記第1熱媒体との熱交換量を推定する蓄熱熱交換量推定手段を備え、前記蓄熱熱交換量の推定結果から蓄熱量を推定する蓄熱熱交換量蓄熱量変換手段を備え、
前記熱源機は、前記蓄熱熱交換量蓄熱量変換手段による蓄熱量の推定結果に基づいて前記熱の生成を行うことを特徴とする請求項1に記載の蓄熱装置。 - 前記蓄熱槽の入口と出口の第1熱媒体の温度を測定する第1熱媒体温度検出手段と、第1熱媒体流量推定手段を備え、
前記熱源機は、前記第1熱媒体温度検出手段の検出結果と、
前記第1熱媒体流量推定結果から推定される蓄熱熱交換量と、前記蓄熱熱交換量蓄熱量変換手段による蓄熱量推定結果に基づいて前記熱の生成を行うことを特徴とする請求項5に記載の蓄熱装置。 - 前記蓄熱槽の入口と出口の第2熱媒体の温度を測定する第2熱媒体温度検出手段と、前記第2熱媒体流量推定手段を備え、
前記熱源機は、前記第2熱媒体温度検出手段の検出結果と、前記第2熱媒体流量推定結果から推定される熱出力と、前記熱出力蓄熱量推定手段による蓄熱量推定結果に基づいて前記熱の生成を行うことを特徴とする請求項2に記載の蓄熱装置。 - 前記蓄熱熱交換量および熱出力の少なくともどちらか一方の時間変化を記録する熱交換量記録手段を備え、前記熱交換量の時間変化から熱の生成を行うことを特徴とする請求項6または7に記載の蓄熱装置。
- 前記第2熱媒流路の熱を前記外部へ輸送する熱輸送手段と、
前記外部で消費される前記熱の消費量を予測する熱消費量予測手段と、
前記外部へ出力する前記熱の出力を予測する熱出力予測手段とを備え、
前記熱源機は、前記熱消費量予測手段が予測した前記消費量と前記熱出力予測手段が予測した前記出力とのうちの大きい方の値を目標蓄熱量として設定し、前記目標蓄熱量となるよう前記熱の生成を行なうことを特徴とする請求項2または7に記載の蓄熱装置。 - 前記熱出力予測手段から目標蓄熱量を設定する換算式を過去の熱消費データから定期的に更新することを特徴とする請求項9に記載の蓄熱装値。
- 前記熱源機は、前記蓄熱量推定手段が推定した前記蓄熱量と設定された前記目標蓄熱量との差分に応じて前記熱の生成を行なうことを特徴とする請求項10に記載の蓄熱装置。
- 気象情報を収集する気象情報収集手段を備え、
前記熱源機は、前記気象情報収集手段が収集した前記気象情報に基づいて前記熱の生成を行なうことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の蓄熱装置。 - 前記熱源機は、外気を熱源としたヒートポンプ装置で、前記気象情報収集手段が収集した将来の外気温度予測値から、前記蓄熱槽の蓄熱量に応じた将来の放熱量を推定し、外気温が高い時間帯に熱を生成することで効率が向上することによる熱源機に投入するエ
ネルギーの減少量が、蓄熱量が増加することによる前記将来の放熱量の増加よりも大きい
場合に熱生成を行うことを特徴とする請求項12に記載の蓄熱装置。 - 前記熱源機に投入するエネルギーの減少量が、蓄熱量が増加することによる前記将来の放熱量の増加よりも大きく、電気料金も低減できる場合に熱生成を行うことを特徴とする請求項13に記載の蓄熱装置。
- 熱消費を行なう複数の需要家宅と、
前記複数の需要家宅へ熱的に接続される蓄熱装置とを備え、
前記蓄熱装置は、
蓄熱性能および放熱性能を有する蓄熱材を含んだ蓄熱槽と、
前記蓄熱材に供給する熱を生成する熱源機と、
第1熱媒体が流れ、前記蓄熱材および前記熱源機と熱的に接続する第1熱媒流路と、
前記蓄熱槽の内部に配置してあり、前記蓄熱材の温度を測定する複数の温度センサと、
第2熱媒体が流れ、前記蓄熱材および前記複数の需要家宅と熱的に接続する第2熱媒流路と、
前記第2熱媒流路の熱を前記複数の需要家宅へ輸送する熱輸送手段と、
前記複数の需要家宅で消費される前記熱の消費量を予測する熱消費量予測手段と、
前記複数の需要家宅へ出力する前記熱の出力を予測する熱出力予測手段とを備え、
前記複数の温度センサは、前記第1熱媒流路と前記蓄熱材とが接触する前記第1熱媒流路の伝熱面から異なる距離の位置に配置してあり、
前記熱源機は、前記複数の温度センサの検出結果に基づいて前記熱の生成を行なうとともに、前記熱消費量予測手段が予測した前記消費量と前記熱出力予測手段が予測した前記出力とのうちの大きい方の値を目標蓄熱量として設定し、前記目標蓄熱量となるよう前記熱の生成を行なうことを特徴とする蓄熱システム。 - 蓄熱材を含んだ蓄熱槽に蓄熱する蓄熱装置において、
前記蓄熱材に供給する熱を生成する熱源機と、
熱媒体を介して前記蓄熱材および前記熱源機を熱的に接続される熱媒流路と、
前記蓄熱槽の内部に配置してあり、前記蓄熱材の温度を測定する複数の温度センサと、
前記複数の温度センサの測定結果に基づいて前記蓄熱槽の蓄熱量を推定する蓄熱量推定手段とを備え、
前記熱媒流路は、水平方向の直線部分を複数有して鉛直方向に蛇行するよう構成してあり、
前記複数の温度センサは、前記複数の直線部分のうちの第1直線部分と第2直線部分との間で前記鉛直方向に配置してあり、
前記熱源機は、前記前記蓄熱量推定手段による蓄熱量推定結果に基づいて前記熱の生成を行なうことを特徴とする蓄熱装置。
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