JPH06213482A - 蓄熱装置及び熱供給システム - Google Patents
蓄熱装置及び熱供給システムInfo
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- JPH06213482A JPH06213482A JP5003104A JP310493A JPH06213482A JP H06213482 A JPH06213482 A JP H06213482A JP 5003104 A JP5003104 A JP 5003104A JP 310493 A JP310493 A JP 310493A JP H06213482 A JPH06213482 A JP H06213482A
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- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
- F24F5/0007—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/14—Thermal energy storage
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Abstract
(57)【要約】
【目的】中間温度の蓄熱媒体を活用し、需要変動に対し
て蓄熱槽を動的に制御する蓄熱システムを提供する。 【構成】蓄熱槽１と、高温蓄熱用昇温装置２と、中間温
度蓄熱用昇温または降温装置３と、低温蓄熱用降温装置
４と、中間温度蓄熱媒体を高温蓄熱用昇温装置２及び低
温蓄熱用降温装置４とにそれぞれ送液する配管１０及び
１１とから構成する。 【効果】中間温度の蓄熱媒体を放熱時にさらに昇温また
は降温することにより、蓄熱量の調整が可能であり、需
要変動に急速に対応できる。高温蓄熱媒体と低温蓄熱媒
体の中間位置に中間温度の蓄熱領域を作り出すことによ
り、高温蓄熱媒体と低温蓄熱媒体との直接接触が避けら
れ、熱伝導が抑制されるので蓄熱効率が向上する。
て蓄熱槽を動的に制御する蓄熱システムを提供する。 【構成】蓄熱槽１と、高温蓄熱用昇温装置２と、中間温
度蓄熱用昇温または降温装置３と、低温蓄熱用降温装置
４と、中間温度蓄熱媒体を高温蓄熱用昇温装置２及び低
温蓄熱用降温装置４とにそれぞれ送液する配管１０及び
１１とから構成する。 【効果】中間温度の蓄熱媒体を放熱時にさらに昇温また
は降温することにより、蓄熱量の調整が可能であり、需
要変動に急速に対応できる。高温蓄熱媒体と低温蓄熱媒
体の中間位置に中間温度の蓄熱領域を作り出すことによ
り、高温蓄熱媒体と低温蓄熱媒体との直接接触が避けら
れ、熱伝導が抑制されるので蓄熱効率が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、蓄熱槽内に高温の蓄熱
媒体と低温の蓄熱媒体とを貯蔵した蓄熱装置と蓄熱シス
テム並びにこの蓄熱装置を用いた熱供給システムに関す
る。
媒体と低温の蓄熱媒体とを貯蔵した蓄熱装置と蓄熱シス
テム並びにこの蓄熱装置を用いた熱供給システムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】地中の竪穴に深層式の蓄熱水槽を設け、
該蓄熱水槽内の上部に高温水を蓄え、下部に低温水を貯
蔵する蓄熱装置が特開平2−263026 号公報に記載されて
いる。この公知例には、見かけ比重を冷・温水の中間値
に設定した境界フロートを用いて冷・温水境界域での熱
移動を防止することが記載されている。
該蓄熱水槽内の上部に高温水を蓄え、下部に低温水を貯
蔵する蓄熱装置が特開平2−263026 号公報に記載されて
いる。この公知例には、見かけ比重を冷・温水の中間値
に設定した境界フロートを用いて冷・温水境界域での熱
移動を防止することが記載されている。
【０００３】また、特開平4−60325号公報には、地中の
竪穴に深層式の蓄熱水槽を設けて槽上部に温水を蓄える
と共に槽下部に冷水を蓄えること、槽上部の温水と槽下
部の冷水との混合水を冷凍機を構成する凝縮器及び蒸発
器に送液することにより冷・温水の蓄熱を行うことが記
載されている。
竪穴に深層式の蓄熱水槽を設けて槽上部に温水を蓄える
と共に槽下部に冷水を蓄えること、槽上部の温水と槽下
部の冷水との混合水を冷凍機を構成する凝縮器及び蒸発
器に送液することにより冷・温水の蓄熱を行うことが記
載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、熱需要
量が蓄熱量よりも多くなった場合、熱供給量が不足する
か、熱需要量を賄うために新たに熱出力機器を起動する
必要が生じ、運転費が増加する。逆に、熱需要量が蓄熱
量よりも少なかった場合、過剰蓄熱分は無駄となる。
量が蓄熱量よりも多くなった場合、熱供給量が不足する
か、熱需要量を賄うために新たに熱出力機器を起動する
必要が生じ、運転費が増加する。逆に、熱需要量が蓄熱
量よりも少なかった場合、過剰蓄熱分は無駄となる。
【０００５】また、上記従来技術では、槽上部の温水と
槽下部の冷水とが直接接触する状態で貯蔵している。こ
の場合、温水と冷水との温度差が大きいため、槽内部で
は熱伝導による熱量の移動が大きく蓄熱効率が低下す
る。すなわち、槽上部の温水と槽下部の冷水との混合領
域は利用できないため、熱的に損失となってしまう。
槽下部の冷水とが直接接触する状態で貯蔵している。こ
の場合、温水と冷水との温度差が大きいため、槽内部で
は熱伝導による熱量の移動が大きく蓄熱効率が低下す
る。すなわち、槽上部の温水と槽下部の冷水との混合領
域は利用できないため、熱的に損失となってしまう。
【０００６】本発明の目的は、高温熱媒体と低温熱媒体
とその中間温度の蓄熱媒体を有効に活用することによ
り、蓄熱効率が高く、かつ、熱需要量の変動に対して柔
軟に対応できる蓄熱システムを提供することにある。
とその中間温度の蓄熱媒体を有効に活用することによ
り、蓄熱効率が高く、かつ、熱需要量の変動に対して柔
軟に対応できる蓄熱システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の蓄熱装置は、蓄
熱槽内に環境温度よりも高温の蓄熱媒体と環境温度より
も低温の蓄熱媒体とを温度差による密度差を利用して貯
蔵した蓄熱装置において、前記高温蓄熱媒体を加熱或い
は前記低温蓄熱媒体を冷却して両者間に中間温度の蓄熱
媒体を蓄熱する手段を備えたことを特徴とする。
熱槽内に環境温度よりも高温の蓄熱媒体と環境温度より
も低温の蓄熱媒体とを温度差による密度差を利用して貯
蔵した蓄熱装置において、前記高温蓄熱媒体を加熱或い
は前記低温蓄熱媒体を冷却して両者間に中間温度の蓄熱
媒体を蓄熱する手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】本発明において中間温度の蓄熱媒体を形成
する手段として、蓄熱槽内の高温蓄熱媒体と低温蓄熱媒
体とが接触する近傍の蓄熱媒体を外部エネルギーを熱源
とする熱媒体と熱交換して前記高温蓄熱媒体と前記低温
蓄熱媒体との中間の温度を有する蓄熱媒体とする手段を
備えることは極めて好ましい。
する手段として、蓄熱槽内の高温蓄熱媒体と低温蓄熱媒
体とが接触する近傍の蓄熱媒体を外部エネルギーを熱源
とする熱媒体と熱交換して前記高温蓄熱媒体と前記低温
蓄熱媒体との中間の温度を有する蓄熱媒体とする手段を
備えることは極めて好ましい。
【０００９】また、本発明の蓄熱装置においては、中間
温度の蓄熱媒体の一部を取り出して昇温し高温蓄熱媒体
が貯蔵された領域に送る手段或いは中間温度の蓄熱媒体
の一部を取り出して降温し前記低温蓄熱媒体が貯蔵され
た領域に送る手段を備えることが有効である。勿論これ
らの両方を備えることが望ましい。
温度の蓄熱媒体の一部を取り出して昇温し高温蓄熱媒体
が貯蔵された領域に送る手段或いは中間温度の蓄熱媒体
の一部を取り出して降温し前記低温蓄熱媒体が貯蔵され
た領域に送る手段を備えることが有効である。勿論これ
らの両方を備えることが望ましい。
【００１０】高温蓄熱媒体或いは低温蓄熱媒体の少なく
とも一方を負荷側の熱媒体と熱交換するか、或いは中間
温度の蓄熱媒体を昇温或いは降温した蓄熱媒体を負荷側
の熱媒体と熱交換することにより、負荷側に熱伝達する
ことができる。
とも一方を負荷側の熱媒体と熱交換するか、或いは中間
温度の蓄熱媒体を昇温或いは降温した蓄熱媒体を負荷側
の熱媒体と熱交換することにより、負荷側に熱伝達する
ことができる。
【００１１】中間温度の蓄熱媒体を熱源として外部の熱
媒体と熱交換し、この熱交換によって得られた外部熱媒
体を負荷側の熱媒体と熱交換するようにしてもよい。
媒体と熱交換し、この熱交換によって得られた外部熱媒
体を負荷側の熱媒体と熱交換するようにしてもよい。
【００１２】蓄熱槽内の蓄熱媒体の一部を取り出し外部
エネルギーを熱源とする熱媒体と熱交換して高温蓄熱媒
体と低温蓄熱媒体の中間の温度の蓄熱媒体を形成するに
あたっては、蓄熱槽内高さ方向の複数箇所で蓄熱媒体の
温度を測定する手段と、外部熱源の温度と前記蓄熱槽内
温度測定手段により測定した槽内温度とに基づいて前記
蓄熱槽内の蓄熱媒体を前記外部エネルギーを熱源とする
熱媒体と熱交換するための蓄熱媒体入出口位置を決定す
る手段とを備えることが望ましい。これにより効率的な
運転を行うことができる。
エネルギーを熱源とする熱媒体と熱交換して高温蓄熱媒
体と低温蓄熱媒体の中間の温度の蓄熱媒体を形成するに
あたっては、蓄熱槽内高さ方向の複数箇所で蓄熱媒体の
温度を測定する手段と、外部熱源の温度と前記蓄熱槽内
温度測定手段により測定した槽内温度とに基づいて前記
蓄熱槽内の蓄熱媒体を前記外部エネルギーを熱源とする
熱媒体と熱交換するための蓄熱媒体入出口位置を決定す
る手段とを備えることが望ましい。これにより効率的な
運転を行うことができる。
【００１３】同様な考えで、負荷側で要求する温度と蓄
熱槽内温度測定手段により測定した槽内温度とに基づい
て蓄熱媒体を負荷側の熱媒体と熱交換させるための蓄熱
媒体入出口位置を決定するようにしてもよい。
熱槽内温度測定手段により測定した槽内温度とに基づい
て蓄熱媒体を負荷側の熱媒体と熱交換させるための蓄熱
媒体入出口位置を決定するようにしてもよい。
【００１４】本発明の蓄熱装置において、外部エネルギ
ー熱源の昇温または降温装置をそれぞれ複数個備え、外
部熱源の温度に応じて使用する昇温装置または降温装置
を選択するようにしてもよい。
ー熱源の昇温または降温装置をそれぞれ複数個備え、外
部熱源の温度に応じて使用する昇温装置または降温装置
を選択するようにしてもよい。
【００１５】本発明は、槽内に環境温度よりも高温の蓄
熱媒体と環境温度よりも低温の蓄熱媒体とを温度差によ
る密度差を利用して貯蔵した蓄熱槽と該槽内の蓄熱媒体
の一部を外部エネルギーを熱源とする熱媒体と熱交換し
て高温蓄熱媒体と低温蓄熱媒体との中間の温度を有する
蓄熱媒体とする手段とを備えた蓄熱装置において外部エ
ネルギー熱源を複数個備え、該外部熱源の温度または熱
量を予め定めた時間間隔で予測する熱源熱量予測手段
と、負荷側の将来の熱需要量を予め定めた時間間隔で予
測する熱需要予測手段とを備え、熱源熱量予測結果と熱
需要予測結果とに基づいて前記外部熱源による蓄熱温
度，蓄熱時刻或いは使用する熱源の種類を予め立案する
蓄熱計画作成手段を備えた蓄熱システムを提供する。
熱媒体と環境温度よりも低温の蓄熱媒体とを温度差によ
る密度差を利用して貯蔵した蓄熱槽と該槽内の蓄熱媒体
の一部を外部エネルギーを熱源とする熱媒体と熱交換し
て高温蓄熱媒体と低温蓄熱媒体との中間の温度を有する
蓄熱媒体とする手段とを備えた蓄熱装置において外部エ
ネルギー熱源を複数個備え、該外部熱源の温度または熱
量を予め定めた時間間隔で予測する熱源熱量予測手段
と、負荷側の将来の熱需要量を予め定めた時間間隔で予
測する熱需要予測手段とを備え、熱源熱量予測結果と熱
需要予測結果とに基づいて前記外部熱源による蓄熱温
度，蓄熱時刻或いは使用する熱源の種類を予め立案する
蓄熱計画作成手段を備えた蓄熱システムを提供する。
【００１６】また、蓄熱槽内に環境温度よりも高温の蓄
熱媒体と環境温度よりも低温の蓄熱媒体及び両者の中間
の温度を有する蓄熱媒体を温度差による密度差を利用し
て貯蔵し、該中間温度を有する蓄熱媒体を蓄熱槽内の高
温或いは低温蓄熱媒体の一部を昇温または降温すること
によって形成するようにした蓄熱装置に更に負荷側の将
来の熱需要量を所定の時間間隔で予測する需要予測手段
と、得られた需要予測結果に基づいて高温蓄熱媒体及び
低温蓄熱媒体の放熱量と放熱時刻，中間温度媒体の昇温
温度または降温温度，昇温熱量または降温熱量，昇温時
刻または降温時刻のいずれかを決定する放熱計画作成手
段を備えた蓄熱システムを提供する。
熱媒体と環境温度よりも低温の蓄熱媒体及び両者の中間
の温度を有する蓄熱媒体を温度差による密度差を利用し
て貯蔵し、該中間温度を有する蓄熱媒体を蓄熱槽内の高
温或いは低温蓄熱媒体の一部を昇温または降温すること
によって形成するようにした蓄熱装置に更に負荷側の将
来の熱需要量を所定の時間間隔で予測する需要予測手段
と、得られた需要予測結果に基づいて高温蓄熱媒体及び
低温蓄熱媒体の放熱量と放熱時刻，中間温度媒体の昇温
温度または降温温度，昇温熱量または降温熱量，昇温時
刻または降温時刻のいずれかを決定する放熱計画作成手
段を備えた蓄熱システムを提供する。
【００１７】熱源熱量予測手段により予測した将来の熱
源熱量または熱源温度の予測結果は、表示手段を設けて
表示することが望ましい。
源熱量または熱源温度の予測結果は、表示手段を設けて
表示することが望ましい。
【００１８】本発明の熱供給システムは、槽内に環境温
度よりも高温の蓄熱媒体と環境温度よりも低温の蓄熱媒
体とを温度差による密度差を利用して貯蔵した蓄熱槽と
該蓄熱槽内の蓄熱媒体の一部を外部エネルギーを熱源と
する熱媒体と熱交換して前記高温蓄熱媒体と前記低温蓄
熱媒体との中間の温度を有する蓄熱媒体とする手段とを
備えた複数の蓄熱装置と、負荷側の熱需要を予測して複
数個の前記蓄熱装置の使用計画及び蓄熱・放熱計画を決
定する手段とを備えたことを特徴とする。
度よりも高温の蓄熱媒体と環境温度よりも低温の蓄熱媒
体とを温度差による密度差を利用して貯蔵した蓄熱槽と
該蓄熱槽内の蓄熱媒体の一部を外部エネルギーを熱源と
する熱媒体と熱交換して前記高温蓄熱媒体と前記低温蓄
熱媒体との中間の温度を有する蓄熱媒体とする手段とを
備えた複数の蓄熱装置と、負荷側の熱需要を予測して複
数個の前記蓄熱装置の使用計画及び蓄熱・放熱計画を決
定する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
【作用】蓄熱媒体の密度差を利用して蓄熱槽内の上部に
高温媒体，中間部に中間温度媒体、下部に低温媒体を貯
蔵することにより、槽中間部に蓄熱した中間温度の蓄熱
媒体により、高温蓄熱媒体と低温蓄熱媒体との直接接触
が避けられ、熱伝導による蓄熱効率低下が改善できる作
用がある。
高温媒体，中間部に中間温度媒体、下部に低温媒体を貯
蔵することにより、槽中間部に蓄熱した中間温度の蓄熱
媒体により、高温蓄熱媒体と低温蓄熱媒体との直接接触
が避けられ、熱伝導による蓄熱効率低下が改善できる作
用がある。
【００２０】また、中間温度の蓄熱媒体をさらに昇温ま
たは降温して熱供給を行うことにより、熱需要量の変動
に急速に対応することができるようになる。従って、高
温蓄熱媒体と低温蓄熱媒体との蓄熱量を最小量とするこ
とができ、投入エネルギー量すなわち運転コストを低減
できる。
たは降温して熱供給を行うことにより、熱需要量の変動
に急速に対応することができるようになる。従って、高
温蓄熱媒体と低温蓄熱媒体との蓄熱量を最小量とするこ
とができ、投入エネルギー量すなわち運転コストを低減
できる。
【００２１】また、中間温度の蓄熱量を調節することに
より、高温蓄熱量及び低温蓄熱量を可変にできる作用も
ある。さらに、また、蓄熱槽周囲温度に対して高温蓄熱
媒体及び低温蓄熱媒体よりも温度差が小さい中間温度で
蓄熱する分、槽壁からの放熱量が減少し、蓄熱効率が向
上する作用もある。
より、高温蓄熱量及び低温蓄熱量を可変にできる作用も
ある。さらに、また、蓄熱槽周囲温度に対して高温蓄熱
媒体及び低温蓄熱媒体よりも温度差が小さい中間温度で
蓄熱する分、槽壁からの放熱量が減少し、蓄熱効率が向
上する作用もある。
【００２２】また、未利用エネルギー源等の外部熱源を
積極的に活用して蓄熱することができるため、省エネル
ギー性がある。
積極的に活用して蓄熱することができるため、省エネル
ギー性がある。
【００２３】なお、蓄熱媒体としてはたとえば水を用い
ることができる。
ることができる。
【００２４】
【実施例】図１に本発明の第１の実施例を示す。
【００２５】本発明は少なくとも、蓄熱槽１と、高温蓄
熱用昇温装置２と、中間温度蓄熱用昇温または降温装置
３と、低温蓄熱用降温装置４と、中間温度蓄熱媒体を高
温蓄熱用昇温装置２及び低温蓄熱用降温装置４とにそれ
ぞれ送液する配管１０及び１１とから構成されている。
熱用昇温装置２と、中間温度蓄熱用昇温または降温装置
３と、低温蓄熱用降温装置４と、中間温度蓄熱媒体を高
温蓄熱用昇温装置２及び低温蓄熱用降温装置４とにそれ
ぞれ送液する配管１０及び１１とから構成されている。
【００２６】蓄熱槽１の深さ方向中央部付近から取り出
した蓄熱媒体５を、環境温度より高温の外部熱源９を熱
源として中間温度蓄熱用昇温装置３により高温媒体と低
温媒体との中間温度範囲に昇温し、蓄熱媒体取り出し位
置より上方に戻すようになっている。また、降温の場合
は、槽中央部付近から取り出した蓄熱媒体５を、環境温
度より低温の外部熱源９を冷却熱源として、中間温度蓄
熱用降温装置３により冷却し、蓄熱媒体取り出し位置よ
り下方に戻すようになっている。
した蓄熱媒体５を、環境温度より高温の外部熱源９を熱
源として中間温度蓄熱用昇温装置３により高温媒体と低
温媒体との中間温度範囲に昇温し、蓄熱媒体取り出し位
置より上方に戻すようになっている。また、降温の場合
は、槽中央部付近から取り出した蓄熱媒体５を、環境温
度より低温の外部熱源９を冷却熱源として、中間温度蓄
熱用降温装置３により冷却し、蓄熱媒体取り出し位置よ
り下方に戻すようになっている。
【００２７】また、槽上部に高温蓄熱用昇温装置２，槽
下部に低温蓄熱用降温装置４を備え、蓄熱媒体の昇温ま
たは冷却ができるようになっており、同一槽内の上部に
高温媒体を、中央部に中間温度媒体を、低部に低温媒体
を同時に蓄熱できる構造になっている。さらに、中間温
度媒体を配管１０及び１１を用いて高温蓄熱用昇温装置
２及び低温蓄熱用降温装置４へ送液することにより、中
間温度媒体を昇温または降温することができる。本実施
例では、中間温度の蓄熱媒体自体を昇温または降温して
いるが、中間温度の蓄熱媒体を熱源または冷却源とし
て、他の熱供給媒体の温度を昇温または降温しても良
い。
下部に低温蓄熱用降温装置４を備え、蓄熱媒体の昇温ま
たは冷却ができるようになっており、同一槽内の上部に
高温媒体を、中央部に中間温度媒体を、低部に低温媒体
を同時に蓄熱できる構造になっている。さらに、中間温
度媒体を配管１０及び１１を用いて高温蓄熱用昇温装置
２及び低温蓄熱用降温装置４へ送液することにより、中
間温度媒体を昇温または降温することができる。本実施
例では、中間温度の蓄熱媒体自体を昇温または降温して
いるが、中間温度の蓄熱媒体を熱源または冷却源とし
て、他の熱供給媒体の温度を昇温または降温しても良
い。
【００２８】次に上記のように構成される本蓄熱システ
ムを、温熱の利用温度５０℃，冷熱の利用温度５℃，蓄
熱媒体５が水である一般的な空調・給湯用の蓄熱水槽と
して使用した場合の具体的使用例について説明する。
ムを、温熱の利用温度５０℃，冷熱の利用温度５℃，蓄
熱媒体５が水である一般的な空調・給湯用の蓄熱水槽と
して使用した場合の具体的使用例について説明する。
【００２９】まず、蓄熱操作について説明する。
【００３０】冬季のように温熱需要が冷熱需要に比較し
て大きい場合は、ゴミ焼却場，地下鉄，変電所，送電ケ
ーブル，燃料電池等の分散電源，各種工場，下水処理場
等の環境（大気）温度より高い温度を持つ未利用エネル
ギー源を外部熱源９として、ヒートポンプ等の中間温度
蓄熱用昇温装置３により、槽中央部下方から取り出した
蓄熱媒体５を、例えば２５℃から３５℃まで昇温する。
昇温した蓄熱媒体を、槽中央部上方に戻すことにより、
槽中央部に３５℃の温水を蓄熱する。
て大きい場合は、ゴミ焼却場，地下鉄，変電所，送電ケ
ーブル，燃料電池等の分散電源，各種工場，下水処理場
等の環境（大気）温度より高い温度を持つ未利用エネル
ギー源を外部熱源９として、ヒートポンプ等の中間温度
蓄熱用昇温装置３により、槽中央部下方から取り出した
蓄熱媒体５を、例えば２５℃から３５℃まで昇温する。
昇温した蓄熱媒体を、槽中央部上方に戻すことにより、
槽中央部に３５℃の温水を蓄熱する。
【００３１】また、夏季のように冷熱需要が温熱需要に
比較して大きい場合は、河川水，海水等の環境温度より
低い温度を持つ未利用エネルギー源を外部熱源９として
ヒートポンプの冷却源に用いる。槽中央部上方から取り
出した蓄熱媒体５を例えば２５℃から１５℃まで冷却
し、槽中央部下方に戻すことにより、槽中央部に１５℃
の冷水を蓄熱する。
比較して大きい場合は、河川水，海水等の環境温度より
低い温度を持つ未利用エネルギー源を外部熱源９として
ヒートポンプの冷却源に用いる。槽中央部上方から取り
出した蓄熱媒体５を例えば２５℃から１５℃まで冷却
し、槽中央部下方に戻すことにより、槽中央部に１５℃
の冷水を蓄熱する。
【００３２】また、槽上部では高温蓄熱用昇温装置２に
より温熱利用温度の５０℃まで昇温して蓄熱し、槽低部
では低温蓄熱用降温装置４により冷熱利用温度５℃まで
冷却し、蓄熱する。
より温熱利用温度の５０℃まで昇温して蓄熱し、槽低部
では低温蓄熱用降温装置４により冷熱利用温度５℃まで
冷却し、蓄熱する。
【００３３】高温蓄熱用昇温装置２と低温蓄熱用降温装
置４は中間温度蓄熱用昇温装置３と同様に外部熱源を利
用するヒートポンプであっても、通常の加熱機または冷
凍機であっても良い。
置４は中間温度蓄熱用昇温装置３と同様に外部熱源を利
用するヒートポンプであっても、通常の加熱機または冷
凍機であっても良い。
【００３４】以上の操作により、温度の違いによる水の
密度差により槽上部から低部に向かって順に、５０℃，
３５℃（夏季は１５℃）、５℃の温水，中間温度水及び
冷水が同時に蓄熱できる。図２は上記冬季の蓄熱完了時
における槽内温度分布の一例を示しており、図１０は夏
季の蓄熱完了時における槽内温度分布の一例を示してい
る。図２或いは図１０に示すように、冬季と夏季とで蓄
熱媒体の取り出し位置、戻り位置及び流れの方向を切り
替えることによって、冬季は温熱、夏季は冷熱の蓄熱割
合を大きくできる。また、中間温度水の温度を冬季と夏
季とで変化させることによって高温水と中間温度水、或
いは低温水と中間温度水との温度差を小さくし、熱伝導
による熱量の移動を抑制できる。従来技術に示した高温
水と低温水とを直接接触させる構造の蓄熱装置の槽高さ
方向における温度分布は図１１に示す通りであるから、
本発明により熱量の移動を抑制できる効果が高まること
はあきらかである。
密度差により槽上部から低部に向かって順に、５０℃，
３５℃（夏季は１５℃）、５℃の温水，中間温度水及び
冷水が同時に蓄熱できる。図２は上記冬季の蓄熱完了時
における槽内温度分布の一例を示しており、図１０は夏
季の蓄熱完了時における槽内温度分布の一例を示してい
る。図２或いは図１０に示すように、冬季と夏季とで蓄
熱媒体の取り出し位置、戻り位置及び流れの方向を切り
替えることによって、冬季は温熱、夏季は冷熱の蓄熱割
合を大きくできる。また、中間温度水の温度を冬季と夏
季とで変化させることによって高温水と中間温度水、或
いは低温水と中間温度水との温度差を小さくし、熱伝導
による熱量の移動を抑制できる。従来技術に示した高温
水と低温水とを直接接触させる構造の蓄熱装置の槽高さ
方向における温度分布は図１１に示す通りであるから、
本発明により熱量の移動を抑制できる効果が高まること
はあきらかである。
【００３５】次に、放熱操作について説明する。
【００３６】放熱時には、槽上部から５０℃の温水を取
り出し、高温熱交換器６を介して需要家８へ温熱を供給
する。同様に、槽低部から５℃の冷水を取り出し、低温
熱交換器７を介して冷熱を需要家８へ供給する。
り出し、高温熱交換器６を介して需要家８へ温熱を供給
する。同様に、槽低部から５℃の冷水を取り出し、低温
熱交換器７を介して冷熱を需要家８へ供給する。
【００３７】また、冬季に温熱（例えば５０℃）の蓄熱
量が不足した場合、配管１０により中間温度（例えば３
５℃）の蓄熱媒体を取り出し、高温蓄熱用昇温装置２に
より５０℃まで昇温し、高温熱交換器６を介して需要家
８へ温熱を供給できる。同様に夏季の場合、冷熱（例え
ば５℃）の蓄熱量が不足した場合でも、配管１１から中
間温度（例えば１５℃）の蓄熱媒体を取り出し、低温蓄
熱用降温装置４により５℃まで冷却し、低温熱交換器７
を介して需要家８へ冷熱を供給できる。
量が不足した場合、配管１０により中間温度（例えば３
５℃）の蓄熱媒体を取り出し、高温蓄熱用昇温装置２に
より５０℃まで昇温し、高温熱交換器６を介して需要家
８へ温熱を供給できる。同様に夏季の場合、冷熱（例え
ば５℃）の蓄熱量が不足した場合でも、配管１１から中
間温度（例えば１５℃）の蓄熱媒体を取り出し、低温蓄
熱用降温装置４により５℃まで冷却し、低温熱交換器７
を介して需要家８へ冷熱を供給できる。
【００３８】このように、本発明の蓄熱システムでは、
未利用エネルギー源を有効に活用し、利用目的温度の温
水（例えば５０℃）と冷水（例えば５℃）及び両者の中
間温度範囲（例えば３５℃，１５℃）の水を同一槽内に
蓄熱するようになっている。未利用エネルギー源等の外
部熱源を利用するので省エネルギー性，経済性に優れ
る。
未利用エネルギー源を有効に活用し、利用目的温度の温
水（例えば５０℃）と冷水（例えば５℃）及び両者の中
間温度範囲（例えば３５℃，１５℃）の水を同一槽内に
蓄熱するようになっている。未利用エネルギー源等の外
部熱源を利用するので省エネルギー性，経済性に優れ
る。
【００３９】中間温度の蓄熱媒体は温度差による密度差
によって槽中央部に蓄熱され、利用目的温度の温水と冷
水との直接接触を防止している。従って、温水と冷水間
の熱伝導の推進力となる温度差を小さくできるので、蓄
熱効率が向上する。また、槽周囲温度との温度差が比較
的小さい中間温度で貯蔵する分、槽壁からの放熱ロスが
小さくて済む。
によって槽中央部に蓄熱され、利用目的温度の温水と冷
水との直接接触を防止している。従って、温水と冷水間
の熱伝導の推進力となる温度差を小さくできるので、蓄
熱効率が向上する。また、槽周囲温度との温度差が比較
的小さい中間温度で貯蔵する分、槽壁からの放熱ロスが
小さくて済む。
【００４０】また放熱時には、中間温度の蓄熱媒体を熱
源水として活用することにより、熱需要量の変動に対し
て、柔軟に対応できる。従って、蓄熱時には、温水及び
冷水の蓄熱量を最小量にとどめることができるので運転
コストが低減できる。
源水として活用することにより、熱需要量の変動に対し
て、柔軟に対応できる。従って、蓄熱時には、温水及び
冷水の蓄熱量を最小量にとどめることができるので運転
コストが低減できる。
【００４１】従来技術の特開平2−263026 号公報には、
見かけ比重を冷・温水の中間値に設定した境界フロート
を用いることが記載されているが、冷・温水境界域での
熱移動を防止する作用があるのみである。
見かけ比重を冷・温水の中間値に設定した境界フロート
を用いることが記載されているが、冷・温水境界域での
熱移動を防止する作用があるのみである。
【００４２】また、本発明の蓄熱システムにおいて、外
部熱源用昇温装置２及び冷却装置４として電動ヒートポ
ンプを使用し、夜間に安価な深夜電力を利用して蓄熱す
れば、さらに本システムの経済性は向上する。
部熱源用昇温装置２及び冷却装置４として電動ヒートポ
ンプを使用し、夜間に安価な深夜電力を利用して蓄熱す
れば、さらに本システムの経済性は向上する。
【００４３】図３は本発明の第２の実施例を示してい
る。環境温度より高温の外部熱源９Ａを利用する中間温
度蓄熱用昇温装置３Ａ及び低温の外部熱源９Ｂを冷却源
とする中間温度蓄熱用降温装置３Ｂとを備えている。前
記第１の実施例と同様に中間温度蓄熱用昇温装置３Ａ及
び中間温度蓄熱用降温装置３Ｂにより、３５℃及び１５
℃まで昇温または降温して蓄熱する。図４に本実施例の
蓄熱完了時の槽内温度分布の一例を示す。放熱時も前記
第１の実施例と同様に、温・冷熱需要の変動に応じて中
間温度（３５℃及び１５℃）の蓄熱媒体を高温蓄熱用昇
温装置２により昇温する、または低温蓄熱用降温装置４
により降温することにより温熱及び冷熱の供給量を同時
に調節することができる。
る。環境温度より高温の外部熱源９Ａを利用する中間温
度蓄熱用昇温装置３Ａ及び低温の外部熱源９Ｂを冷却源
とする中間温度蓄熱用降温装置３Ｂとを備えている。前
記第１の実施例と同様に中間温度蓄熱用昇温装置３Ａ及
び中間温度蓄熱用降温装置３Ｂにより、３５℃及び１５
℃まで昇温または降温して蓄熱する。図４に本実施例の
蓄熱完了時の槽内温度分布の一例を示す。放熱時も前記
第１の実施例と同様に、温・冷熱需要の変動に応じて中
間温度（３５℃及び１５℃）の蓄熱媒体を高温蓄熱用昇
温装置２により昇温する、または低温蓄熱用降温装置４
により降温することにより温熱及び冷熱の供給量を同時
に調節することができる。
【００４４】図５は本発明の第３の実施例を示してい
る。蓄熱槽１には複数の蓄熱用の媒体取り出し口と戻り
口を設け、槽深さ方向に温度測定用センサ１２を複数個
配置し、該センサで測定した温度から蓄熱槽の温度分布
を求める槽内温度測定手段１３と、外部熱源９Ａ，９Ｂ
の温度を測定する温度測定用センサ１４を持つ熱源温度
測定手段１５と、測定した槽内温度分布と外部熱源温度
から蓄熱時の蓄熱媒体取り出し位置と蓄熱槽への戻り位
置を決定する蓄熱位置決定手段１６を備えている。
る。蓄熱槽１には複数の蓄熱用の媒体取り出し口と戻り
口を設け、槽深さ方向に温度測定用センサ１２を複数個
配置し、該センサで測定した温度から蓄熱槽の温度分布
を求める槽内温度測定手段１３と、外部熱源９Ａ，９Ｂ
の温度を測定する温度測定用センサ１４を持つ熱源温度
測定手段１５と、測定した槽内温度分布と外部熱源温度
から蓄熱時の蓄熱媒体取り出し位置と蓄熱槽への戻り位
置を決定する蓄熱位置決定手段１６を備えている。
【００４５】槽内温度測定手段１３は、槽内深さ方向に
複数個配置した温度測定用センサ１２の測定結果と、セ
ンサ取り付け位置とから槽内温度分布を求め、蓄熱位置
決定手段１６へ結果を出力する。熱源温度測定手段１５
は外部熱源９Ａ，９Ｂの温度を温度測定用センサ１４に
より測定し、蓄熱位置決定手段１６へ測定結果を出力す
る。
複数個配置した温度測定用センサ１２の測定結果と、セ
ンサ取り付け位置とから槽内温度分布を求め、蓄熱位置
決定手段１６へ結果を出力する。熱源温度測定手段１５
は外部熱源９Ａ，９Ｂの温度を温度測定用センサ１４に
より測定し、蓄熱位置決定手段１６へ測定結果を出力す
る。
【００４６】蓄熱位置決定手段１６は熱源温度測定手段
１５から出力された外部熱源温度測定結果１７を取り込
み中間温度蓄熱用昇温装置３Ａ及び中間温度蓄熱用降温
装置３Ｂの機器仕様（入水温度，加熱源温度，冷却源温
度等）に合わせて、該装置が最も効率の良い運転になる
ように入水温度を決定する。次に、槽内温度測定手段１
４から出力された槽内温度分布測定結果１８を取り込
み、決定した入水温度に最も近い温度の蓄熱媒体が存在
する取り出し口の位置を決定する。また、中間温度蓄熱
用昇温装置３Ａ及び中間温度蓄熱用降温装置３Ｂより昇
温または冷却する温度に最も近い蓄熱媒体が存在する戻
り口の位置を決定する。決定した取り出し口及び戻り口
の位置での運転となるようにバルブ制御信号１９を出力
し、取り出し管及び戻り管の各配管に設けた流量調節バ
ルブを制御する。
１５から出力された外部熱源温度測定結果１７を取り込
み中間温度蓄熱用昇温装置３Ａ及び中間温度蓄熱用降温
装置３Ｂの機器仕様（入水温度，加熱源温度，冷却源温
度等）に合わせて、該装置が最も効率の良い運転になる
ように入水温度を決定する。次に、槽内温度測定手段１
４から出力された槽内温度分布測定結果１８を取り込
み、決定した入水温度に最も近い温度の蓄熱媒体が存在
する取り出し口の位置を決定する。また、中間温度蓄熱
用昇温装置３Ａ及び中間温度蓄熱用降温装置３Ｂより昇
温または冷却する温度に最も近い蓄熱媒体が存在する戻
り口の位置を決定する。決定した取り出し口及び戻り口
の位置での運転となるようにバルブ制御信号１９を出力
し、取り出し管及び戻り管の各配管に設けた流量調節バ
ルブを制御する。
【００４７】なお、蓄熱媒体の取り出し口及び戻り口
は、図５に示すように槽壁に複数個設ける方法でも、槽
上部から深さ方向に移動可能な配管を一本または複数本
挿入する方法でも良い。また、槽内温度分布の測定手段
としては、図５に示すように熱電対等の局所的温度測定
センサを複数個深さ方向に配置する方法でも、光ファイ
バーケーブルを利用した連続的な温度測定手段を用いて
も良い。
は、図５に示すように槽壁に複数個設ける方法でも、槽
上部から深さ方向に移動可能な配管を一本または複数本
挿入する方法でも良い。また、槽内温度分布の測定手段
としては、図５に示すように熱電対等の局所的温度測定
センサを複数個深さ方向に配置する方法でも、光ファイ
バーケーブルを利用した連続的な温度測定手段を用いて
も良い。
【００４８】図６は本発明の第４の実施例を示してい
る。本実施例では前記第２の実施例の構成に加えて、蓄
熱槽１には複数の放熱用の蓄熱媒体取り出し口と戻り口
を設け、槽深さ方向に温度測定用センサ１２を複数個配
置し、該センサで測定した温度から蓄熱槽の温度分布を
求める槽内温度測定手段１３と、測定した槽内温度分布
と需要家の利用温度及び熱量とから、放熱時の媒体取り
出し口及び戻り口を決定する放熱位置決定手段２１を備
えている。
る。本実施例では前記第２の実施例の構成に加えて、蓄
熱槽１には複数の放熱用の蓄熱媒体取り出し口と戻り口
を設け、槽深さ方向に温度測定用センサ１２を複数個配
置し、該センサで測定した温度から蓄熱槽の温度分布を
求める槽内温度測定手段１３と、測定した槽内温度分布
と需要家の利用温度及び熱量とから、放熱時の媒体取り
出し口及び戻り口を決定する放熱位置決定手段２１を備
えている。
【００４９】放熱位置決定手段２１は需要家８の利用温
度情報及び利用熱量情報２２と、槽内温度測定手段１３
から出力される槽内温度分布信号１８とを取り込み、需
要家の利用温度及び利用熱量に適した放熱温度及び流量
を決定する。決定した放熱温度に最も近い温度の蓄熱媒
体が存在する取り出し口位置を決定し、バルブ制御信号
２３を出力して各取り出し配管に設けた流量制御バルブ
を制御する。放熱用媒体取り出し口は直接需要家との熱
交換器６，７に連結されるものと、中間温度蓄熱媒体昇
温装置２Ａまたは中間温度蓄熱媒体降温装置２Ｂに連結
されるものがあり、蓄熱量不足の場合は該昇温装置２Ａ
または該降温装置２Ｂにより中間温度の蓄熱媒体を昇温
または降温することにより放熱量を補うこともできる。
度情報及び利用熱量情報２２と、槽内温度測定手段１３
から出力される槽内温度分布信号１８とを取り込み、需
要家の利用温度及び利用熱量に適した放熱温度及び流量
を決定する。決定した放熱温度に最も近い温度の蓄熱媒
体が存在する取り出し口位置を決定し、バルブ制御信号
２３を出力して各取り出し配管に設けた流量制御バルブ
を制御する。放熱用媒体取り出し口は直接需要家との熱
交換器６，７に連結されるものと、中間温度蓄熱媒体昇
温装置２Ａまたは中間温度蓄熱媒体降温装置２Ｂに連結
されるものがあり、蓄熱量不足の場合は該昇温装置２Ａ
または該降温装置２Ｂにより中間温度の蓄熱媒体を昇温
または降温することにより放熱量を補うこともできる。
【００５０】図７は本発明の第５の実施例を示してい
る。本実施例は、中間温度蓄熱用昇温装置３Ａと中間温
度蓄熱用降温装置３Ｂとして、それぞれ仕様の異なる機
器を３台備え、外部熱源９Ａ，９Ｂの温度を測定する温
度測定用センサ１４を持つ熱源温度測定手段１５と、該
測定手段１５の測定結果１７を取り込み中間温度蓄熱用
昇温装置３Ａと中間温度蓄熱用降温装置３Ｂの使用機器
を決定する機器選定手段２４を備えている。仕様の異な
る機器としては、例えばヒ−トポンプを用いることがで
きる。
る。本実施例は、中間温度蓄熱用昇温装置３Ａと中間温
度蓄熱用降温装置３Ｂとして、それぞれ仕様の異なる機
器を３台備え、外部熱源９Ａ，９Ｂの温度を測定する温
度測定用センサ１４を持つ熱源温度測定手段１５と、該
測定手段１５の測定結果１７を取り込み中間温度蓄熱用
昇温装置３Ａと中間温度蓄熱用降温装置３Ｂの使用機器
を決定する機器選定手段２４を備えている。仕様の異な
る機器としては、例えばヒ−トポンプを用いることがで
きる。
【００５１】機器選定手段２４は、熱源温度測定手段１
５による未利用エネルギー源等の外部熱源の温度測定結
果１７を取り込み、外部熱源の温度に対応して、蓄熱媒
体を所定の温度に昇温または冷却するために最も効率の
良い運転となる機種を選定する。選定結果はバルブ制御
信号２４Ａとして出力し、選定した機器での運転となる
ように各配管の流量調節バルブ２０を制御する。
５による未利用エネルギー源等の外部熱源の温度測定結
果１７を取り込み、外部熱源の温度に対応して、蓄熱媒
体を所定の温度に昇温または冷却するために最も効率の
良い運転となる機種を選定する。選定結果はバルブ制御
信号２４Ａとして出力し、選定した機器での運転となる
ように各配管の流量調節バルブ２０を制御する。
【００５２】図８は本発明の第６の実施例を示してい
る。本実施例は、需要家の将来の熱需要量を予測する需
要予測手段２７と、外部熱源の将来の熱量を予測する熱
源熱量予測手段３１と、需要予測結果と熱源熱量予測結
果から蓄・放熱計画を立案する蓄・放熱計画作成手段３
３と、該蓄・放熱計画を表示する表示装置３５を備えて
いる。
る。本実施例は、需要家の将来の熱需要量を予測する需
要予測手段２７と、外部熱源の将来の熱量を予測する熱
源熱量予測手段３１と、需要予測結果と熱源熱量予測結
果から蓄・放熱計画を立案する蓄・放熱計画作成手段３
３と、該蓄・放熱計画を表示する表示装置３５を備えて
いる。
【００５３】需要予測手段２７は需要家の需要実績デー
タ２５と、気温，湿度，日射量，天候、等の気象情報
や、会議，イベント，生産計画等の需要家固有の活動状
況等の需要予測に必要な種々の需要予測用情報２６を取
り込み、データベースとしてこれらの情報を保存する機
能を有する。蓄積した過去の情報を基に重回帰分析等の
統計的手法やニューラルネットワークによる需要傾向の
学習等の方法により例えば１時間間隔で翌日の熱需要量
を予測し、需要予測結果２８を出力する。
タ２５と、気温，湿度，日射量，天候、等の気象情報
や、会議，イベント，生産計画等の需要家固有の活動状
況等の需要予測に必要な種々の需要予測用情報２６を取
り込み、データベースとしてこれらの情報を保存する機
能を有する。蓄積した過去の情報を基に重回帰分析等の
統計的手法やニューラルネットワークによる需要傾向の
学習等の方法により例えば１時間間隔で翌日の熱需要量
を予測し、需要予測結果２８を出力する。
【００５４】熱源熱量予測手段３１は、未利用エネルギ
ー源等の外部熱源の熱源温度実績データ２９と、気象情
報や熱源固有の事象等の熱量予測に必要な種々の熱量予
測用情報３０を取り込み、データべースとしてこれらの
情報を保存する機能を有する。蓄積した過去の情報を基
に需要予測手段２７と同様の方法により外部熱源９Ａ，
９Ｂの将来の熱量変動を予測し、熱量予測結果３２を出
力する。
ー源等の外部熱源の熱源温度実績データ２９と、気象情
報や熱源固有の事象等の熱量予測に必要な種々の熱量予
測用情報３０を取り込み、データべースとしてこれらの
情報を保存する機能を有する。蓄積した過去の情報を基
に需要予測手段２７と同様の方法により外部熱源９Ａ，
９Ｂの将来の熱量変動を予測し、熱量予測結果３２を出
力する。
【００５５】蓄・放熱計画作成手段３３は、需要家の需
要予測結果２８と外部熱源の熱量予測結果３２を取り込
み、運転コストができるだけ安くなるように蓄・放熱の
時刻，温度，使用機器，利用する外部熱源の種類等の蓄
・放熱計画を決定する。
要予測結果２８と外部熱源の熱量予測結果３２を取り込
み、運転コストができるだけ安くなるように蓄・放熱の
時刻，温度，使用機器，利用する外部熱源の種類等の蓄
・放熱計画を決定する。
【００５６】具体的な決定方法の一例としては、線形計
画法や動的計画法といった数理計画法を用いて定められ
た評価関数を最小または最大（例えば運転コストを最
小）にするように、組合わせ最適化問題を解く方法があ
る。
画法や動的計画法といった数理計画法を用いて定められ
た評価関数を最小または最大（例えば運転コストを最
小）にするように、組合わせ最適化問題を解く方法があ
る。
【００５７】蓄熱槽を含む熱源機器の運転計画作成方法
に関する詳細な説明は、産業図書株式会社発行、伊東弘
一・横山良平著、「コージェネレーションの最適計画」
に記載されているのでここでは省略する。
に関する詳細な説明は、産業図書株式会社発行、伊東弘
一・横山良平著、「コージェネレーションの最適計画」
に記載されているのでここでは省略する。
【００５８】作成した蓄・放熱計画結果３４は監視制御
室のディスプレー画面や運転員用のモニター画面等の表
示装置３５に送られ、運転ガイダンスとして表示され
る。表示画面には、蓄熱槽内の温度分布，熱需要予測結
果及び現在までの熱需要実績値の推移グラフ，熱源熱量
予測結果及び現在までの熱源熱量の推移グラフも表示さ
れる。
室のディスプレー画面や運転員用のモニター画面等の表
示装置３５に送られ、運転ガイダンスとして表示され
る。表示画面には、蓄熱槽内の温度分布，熱需要予測結
果及び現在までの熱需要実績値の推移グラフ，熱源熱量
予測結果及び現在までの熱源熱量の推移グラフも表示さ
れる。
【００５９】運転計画結果３４はガイダンスとして使用
するだけではなく、熱源機器の制御信号に変換してオン
ラインで機器を制御しても良い。
するだけではなく、熱源機器の制御信号に変換してオン
ラインで機器を制御しても良い。
【００６０】図９は本発明の蓄熱システムを、冷暖房，
給湯，工場ユーティリティ等に使用する温熱，冷熱を供
給する地域冷暖房システムへ適用した場合の実施例を示
している。熱供給地域はＡ地域〜Ｄ地域の４地域に分か
れており、それぞれの地域に蓄熱槽，ボイラ，ヒートポ
ンプ，冷凍機，発電機等の熱源機器を備えた熱供給プラ
ントが存在する。また、地域内にはオフィスビル，商業
ビル，宿泊施設，病院，工場，一般住宅，集合住宅等、
様々な種類の需要家が存在する。熱供給プラントでは需
要家の熱需要量をできるだけ正確に予測するために、需
要実績値はもちろん、気象情報等の一般的な情報以外
に、例えば宿泊施設では宿泊予約人数，商業ビルでは催
し物の予定、工場では生産計画といった各需要家に特有
の情報をデータベースに蓄積し、需要予測装置で重回帰
分析やニューラルネットワークによる需要傾向の学習等
の方法により翌日の１時間毎の熱需要量の経時変化を予
測する。
給湯，工場ユーティリティ等に使用する温熱，冷熱を供
給する地域冷暖房システムへ適用した場合の実施例を示
している。熱供給地域はＡ地域〜Ｄ地域の４地域に分か
れており、それぞれの地域に蓄熱槽，ボイラ，ヒートポ
ンプ，冷凍機，発電機等の熱源機器を備えた熱供給プラ
ントが存在する。また、地域内にはオフィスビル，商業
ビル，宿泊施設，病院，工場，一般住宅，集合住宅等、
様々な種類の需要家が存在する。熱供給プラントでは需
要家の熱需要量をできるだけ正確に予測するために、需
要実績値はもちろん、気象情報等の一般的な情報以外
に、例えば宿泊施設では宿泊予約人数，商業ビルでは催
し物の予定、工場では生産計画といった各需要家に特有
の情報をデータベースに蓄積し、需要予測装置で重回帰
分析やニューラルネットワークによる需要傾向の学習等
の方法により翌日の１時間毎の熱需要量の経時変化を予
測する。
【００６１】一方、熱供給プラントは熱源及び冷却源と
して、ゴミ焼却排熱，地下鉄排熱，変電所排熱，河川，
海洋等が保有する熱等のいわゆる未利用熱源を利用して
いる。
して、ゴミ焼却排熱，地下鉄排熱，変電所排熱，河川，
海洋等が保有する熱等のいわゆる未利用熱源を利用して
いる。
【００６２】未利用熱源は河川，海洋等のように季節に
よって利用できる温度や熱量が変化するものや、地下鉄
排熱，ゴミ焼却排熱のように特定時間内に利用時間が限
られるもの等がある。未利用熱源の温度及び熱量の過去
の実績値と、気象情報に加えて、例えばゴミ焼却排熱で
はゴミ処理量，ゴミ種類，操業計画等の熱源の固有の情
報をデータベースに蓄積し、需要予測と同様の方法を用
いて熱源温度予測装置により、翌日の各熱源の１時間毎
の利用可能温度及び熱量を予測する。
よって利用できる温度や熱量が変化するものや、地下鉄
排熱，ゴミ焼却排熱のように特定時間内に利用時間が限
られるもの等がある。未利用熱源の温度及び熱量の過去
の実績値と、気象情報に加えて、例えばゴミ焼却排熱で
はゴミ処理量，ゴミ種類，操業計画等の熱源の固有の情
報をデータベースに蓄積し、需要予測と同様の方法を用
いて熱源温度予測装置により、翌日の各熱源の１時間毎
の利用可能温度及び熱量を予測する。
【００６３】需要予測結果と熱源温度・熱量予測結果に
基づいて、運転コストが最小になるように数理計画法や
知識処理を用いて翌日の運転計画を作成する。運転計画
結果は運転制御装置により熱源機器の制御信号に変換さ
れて、機器の制御を行う。
基づいて、運転コストが最小になるように数理計画法や
知識処理を用いて翌日の運転計画を作成する。運転計画
結果は運転制御装置により熱源機器の制御信号に変換さ
れて、機器の制御を行う。
【００６４】各地域の熱供給プラント間は電話回線また
は独自の情報伝達回線と、温熱，冷熱を授受できる配管
により相互に連結されている。他地域の需要予測結果及
び熱源温度・熱量予測結果を情報伝達回線により相互に
連絡し、Ａ〜Ｄ地域全体として効率の良い蓄・放熱計
画，他地域への熱供給計画を立案することもできる。
は独自の情報伝達回線と、温熱，冷熱を授受できる配管
により相互に連結されている。他地域の需要予測結果及
び熱源温度・熱量予測結果を情報伝達回線により相互に
連絡し、Ａ〜Ｄ地域全体として効率の良い蓄・放熱計
画，他地域への熱供給計画を立案することもできる。
【００６５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、中間温度
の蓄熱媒体をさらに昇温または降温して熱供給を行うこ
とにより、熱需要量の変動に柔軟に対応できる。従っ
て、高温熱媒体と低温熱媒体との蓄熱量を最小量とする
ことができ、投入エネルギー量すなわち運転コストが低
減できる効果がある。また、中間温度の蓄熱量を調節す
ることにより、高温蓄熱量及び低温蓄熱量をそれぞれの
需要量に応じて可変にできる効果もある。
の蓄熱媒体をさらに昇温または降温して熱供給を行うこ
とにより、熱需要量の変動に柔軟に対応できる。従っ
て、高温熱媒体と低温熱媒体との蓄熱量を最小量とする
ことができ、投入エネルギー量すなわち運転コストが低
減できる効果がある。また、中間温度の蓄熱量を調節す
ることにより、高温蓄熱量及び低温蓄熱量をそれぞれの
需要量に応じて可変にできる効果もある。
【００６６】また、蓄熱媒体の密度差を利用して槽上部
に高温媒体，中間部に中間温度媒体，低部に低温媒体を
同一槽内に貯蔵するので、槽中間部に蓄熱した中間温度
の媒体により、高温媒体と低温媒体との直接接触が避け
られ、熱伝導による蓄熱効率低下が改善できる効果もあ
る。さらに、また、蓄熱槽周囲温度との温度差が小さい
中間温度で蓄熱する分、槽壁からの放熱量が減少し、蓄
熱効率が向上する効果もある。
に高温媒体，中間部に中間温度媒体，低部に低温媒体を
同一槽内に貯蔵するので、槽中間部に蓄熱した中間温度
の媒体により、高温媒体と低温媒体との直接接触が避け
られ、熱伝導による蓄熱効率低下が改善できる効果もあ
る。さらに、また、蓄熱槽周囲温度との温度差が小さい
中間温度で蓄熱する分、槽壁からの放熱量が減少し、蓄
熱効率が向上する効果もある。
【００６７】また、未利用エネルギー源等の外部熱源を
積極的に活用して蓄熱するため、省エネルギー性，経済
性が向上する。
積極的に活用して蓄熱するため、省エネルギー性，経済
性が向上する。
【図１】本発明の基本構成図。
【図２】第１の実施例における槽内温度分布の一例（冬
季）を表す図。
季）を表す図。
【図３】第２の実施例を表す図。
【図４】第２の実施例における槽内温度分布の一例を表
す図。
す図。
【図５】第３の実施例を表す図。
【図６】第４の実施例を表す図。
【図７】第５の実施例を表す図。
【図８】第６の実施例を表す図。
【図９】地域冷暖房システムへの適用例を表す図。
【図１０】第１の実施例における槽内温度分布の一例
（夏季）を表す図。
（夏季）を表す図。
【図１１】従来技術における槽内温度分布の一例を表す
図。
図。
【符号の説明】 １…蓄熱槽、２…高温蓄熱用昇温装置、３…中間温度蓄
熱用昇（降）温装置、４…低温蓄熱用降温装置、５…蓄
熱媒体、６…高温熱交換器、７…低温熱交換器、８…需
要家、９…外部熱源、１０，１１…配管。
熱用昇（降）温装置、４…低温蓄熱用降温装置、５…蓄
熱媒体、６…高温熱交換器、７…低温熱交換器、８…需
要家、９…外部熱源、１０，１１…配管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 章 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 小関 康雄 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 永沼 義男 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 福武 日出夫 東京都千代田区内神田一丁目１番14号 日 立プラント建設株式会社内 (72)発明者 福田 俊弘 東京都千代田区内神田一丁目１番14号 日 立プラント建設株式会社内
Claims (16)
- 【請求項１】蓄熱槽内に環境温度よりも高温の蓄熱媒体
と環境温度よりも低温の蓄熱媒体とを温度差による密度
差を利用して貯蔵した蓄熱装置において、 前記高温蓄熱媒体を加熱或いは前記低温蓄熱媒体を冷却
して両者間に中間温度の蓄熱媒体を蓄熱する手段を備え
たことを特徴とする蓄熱装置。 - 【請求項２】環境温度よりも高温の蓄熱媒体と環境温度
よりも低温の蓄熱媒体とを温度差による密度差を利用し
て貯蔵した蓄熱槽において、前記高温蓄熱媒体と前記低
温蓄熱媒体との間に両者の中間の温度を有する蓄熱媒体
を貯蔵したことを特徴とする蓄熱槽。 - 【請求項３】蓄熱槽内に環境温度よりも高温の蓄熱媒体
と環境温度よりも低温の蓄熱媒体とを温度差による密度
差を利用して貯蔵した蓄熱装置において、 前記高温蓄熱媒体と前記低温蓄熱媒体とが接触する近傍
の蓄熱媒体を外部エネルギーを熱源とする熱媒体と熱交
換して前記高温蓄熱媒体と前記低温蓄熱媒体との中間の
温度を有する蓄熱媒体とする手段を備えたことを特徴と
する蓄熱装置。 - 【請求項４】請求項１又は３において、前記中間温度の
蓄熱媒体の一部を取り出して昇温し前記高温蓄熱媒体が
貯蔵された領域に送る手段を備えたことを特徴とする蓄
熱装置。 - 【請求項５】請求項１又は３又は４において、前記中間
温度の蓄熱媒体の一部を取り出して降温し前記低温蓄熱
媒体が貯蔵された領域に送る手段を備えたことを特徴と
する蓄熱装置。 - 【請求項６】槽内に環境温度よりも高温の蓄熱媒体と環
境温度よりも低温の蓄熱媒体及び両者の中間の温度を有
する蓄熱媒体を温度差による密度差を利用して貯蔵した
蓄熱槽と、 前記高温蓄熱媒体と前記低温蓄熱媒体の少なくとも一方
を負荷側の熱媒体と熱交換する手段と、 前記中間温度の蓄熱媒体の一部を取り出し加熱或いは冷
却して前記高温蓄熱媒体或いは前記低温蓄熱媒体が貯蔵
された領域に送る手段と、を備えたことを特徴とする蓄
熱装置。 - 【請求項７】槽内に環境温度よりも高温の蓄熱媒体と環
境温度よりも低温の蓄熱媒体及び両者の中間の温度を有
する蓄熱媒体を温度差による密度差を利用して貯蔵した
蓄熱槽と、 前記高温蓄熱媒体或いは前記低温蓄熱媒体の少なくとも
一方を負荷側の熱媒体と熱交換する手段と、 前記高温蓄熱媒体と前記低温蓄熱媒体とが接触する近傍
の蓄熱媒体を外部エネルギーを熱源とする熱媒体と熱交
換して前記中間温度の蓄熱媒体を形成する手段と、 前記槽内の蓄熱媒体を高温蓄熱媒体となすための昇温手
段と、 前記槽内の蓄熱媒体を低温蓄熱媒体となすための降温手
段と、 前記中間温度の蓄熱媒体の一部を前記昇温手段と前記降
温手段の少なくとも一方に供給して高温蓄熱媒体或いは
低温蓄熱媒体となす手段と、を備えたことを特徴とする
蓄熱装置。 - 【請求項８】槽内に環境温度よりも高温の蓄熱媒体と環
境温度よりも低温の蓄熱媒体及び両者の中間の温度を有
する蓄熱媒体を温度差による密度差を利用して貯蔵した
蓄熱槽と、 前記中間温度の蓄熱媒体を昇温或いは降温する手段と、 前記昇温或いは降温した蓄熱媒体を負荷側の熱媒体と熱
交換する手段と、を備えたことを特徴とする蓄熱装置。 - 【請求項９】槽内に環境温度よりも高温の蓄熱媒体と環
境温度よりも低温の蓄熱媒体及び両者の中間の温度を有
する蓄熱媒体を温度差による密度差を利用して貯蔵した
蓄熱槽と、 前記中間温度の蓄熱媒体を熱源として外部の熱媒体と熱
交換する手段と、 該熱交換によって得られた前記外部熱媒体を負荷側の熱
媒体と熱交換する手段と、を備えたことを特徴とする蓄
熱装置。 - 【請求項１０】蓄熱槽内に環境温度よりも高温の蓄熱媒
体と環境温度よりも低温の蓄熱媒体とを温度差による密
度差を利用して貯蔵した蓄熱装置において、 前記蓄熱槽内の蓄熱媒体の一部を取り出し外部エネルギ
ーを熱源とする熱媒体と熱交換して両者の中間温度の蓄
熱媒体となして前記高温蓄熱媒体と前記低温蓄熱媒体と
の中間位置に戻す手段と、 前記蓄熱槽内高さ方向の複数箇所で蓄熱媒体の温度を測
定する手段と、 前記外部熱源の温度と前記蓄熱槽内温度測定手段により
測定した槽内温度とに基づいて前記蓄熱槽内の蓄熱媒体
を前記外部エネルギーを熱源とする熱媒体と熱交換する
ための蓄熱媒体入出口位置を決定する手段と、を有する
ことを特徴とする蓄熱装置。 - 【請求項１１】槽内に環境温度よりも高温の蓄熱媒体と
環境温度よりも低温の蓄熱媒体及び両者の中間の温度を
有する蓄熱媒体を温度差による密度差を利用して貯蔵し
た蓄熱槽と、 前記蓄熱槽内高さ方向の複数箇所で蓄熱媒体の温度を測
定する手段と、 前記蓄熱槽内の複数箇所に設けられた前記蓄熱媒体を負
荷側の熱媒体と熱交換させるための蓄熱媒体入出口と、 前記負荷側で要求する温度と前記蓄熱槽内温度測定手段
により測定した槽内温度とに基づいて前記蓄熱媒体を前
記負荷側の熱媒体と熱交換させるための蓄熱媒体入出口
位置を決定する手段と、を有することを特徴とする蓄熱
装置。 - 【請求項１２】請求項３に記載の蓄熱装置において、前
記外部エネルギー熱源の昇温または降温装置をそれぞれ
複数個備え、該外部熱源の温度に応じて使用する昇温装
置または降温装置を選択する手段を備えたことを特徴と
する蓄熱装置。 - 【請求項１３】請求項３に記載の蓄熱装置において外部
エネルギー熱源を複数個備え、該外部熱源の温度または
熱量を予め定めた時間間隔で予測する熱源熱量予測手段
と、負荷側の将来の熱需要量を予め定めた時間間隔で予
測する熱需要予測手段とを備え、熱源熱量予測結果と熱
需要予測結果とに基づいて前記外部熱源による蓄熱温
度，蓄熱時刻或いは使用する熱源の種類を予め立案する
蓄熱計画作成手段を備えたことを特徴とする蓄熱システ
ム。 - 【請求項１４】請求項１記載の蓄熱装置に更に負荷側の
将来の熱需要量を所定の時間間隔で予測する需要予測手
段と、得られた需要予測結果に基づいて高温蓄熱媒体及
び低温蓄熱媒体の放熱量と放熱時刻，中間温度媒体の昇
温温度または降温温度，昇温熱量または降温熱量，昇温
時刻または降温時刻のいずれかを決定する放熱計画作成
手段を備えたことを特徴とする蓄熱システム。 - 【請求項１５】請求項１４に記載の蓄熱システムにおい
て、前記熱源熱量予測手段により予測した将来の熱源熱
量または熱源温度の予測結果を表示する手段を備えたこ
とを特徴とする蓄熱システム。 - 【請求項１６】槽内に環境温度よりも高温の蓄熱媒体と
環境温度よりも低温の蓄熱媒体とを温度差による密度差
を利用して貯蔵した蓄熱槽と該蓄熱槽内の蓄熱媒体の一
部を外部エネルギーを熱源とする熱媒体と熱交換して前
記高温蓄熱媒体と前記低温蓄熱媒体との中間の温度を有
する蓄熱媒体とする手段とを備えた複数の蓄熱装置と、
負荷側の熱需要を予測して複数個の前記蓄熱装置の使用
計画及び蓄熱・放熱計画を決定する手段とを備えたこと
を特徴とする熱供給システム。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5003104A JPH06213482A (ja) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | 蓄熱装置及び熱供給システム |
| EP94300120A EP0606991B1 (en) | 1993-01-12 | 1994-01-07 | Heat storage apparatus and method |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5003104A JPH06213482A (ja) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | 蓄熱装置及び熱供給システム |
Publications (1)
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|---|---|
| JPH06213482A true JPH06213482A (ja) | 1994-08-02 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5003104A Pending JPH06213482A (ja) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | 蓄熱装置及び熱供給システム |
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| JP (1) | JPH06213482A (ja) |
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- 1994-01-11 US US08/179,683 patent/US5435380A/en not_active Expired - Fee Related
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