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技術 冷暖房供給システム

出願人 正和住設株式会社
発明者 高橋正樹
出願日 2020年3月24日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2020-052318
公開日 2021年9月30日 (3ヶ月経過) 公開番号 2021-152418
状態 未査定
技術分野 温室 その他の冷凍機械 その他の空気調和方式 不可逆サイクルによる圧縮式冷凍機械 蒸気又は温水中央暖房方式
主要キーワード 配管ボックス 下水槽 積雪寒冷地 地下水利用 入力口 融雪槽 分岐口 冷房機
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (7)

課題

ユーザにとって使い易く、融雪にも使用することができ、かつ、運転コストの低減と簡易な操作性を可能にした冷暖房供給システムを提供する。

解決手段

融雪槽ヒートポンプ1次側回路とを循環状態に接続する1次側配管系と、ヒートポンプの2次側回路と暖房機又は冷房機とを循環状態に接続する2次側配管系とを備え、地下水汲み上げ用装置を選択的に作動させて、融雪槽の水温設定温度以上又は以下にし、暖房モードでは、1次側回路から2次側回路に熱移動を生じさせることにより、暖房機に熱媒を供給し、冷房モードでは、1次側回路から2次側回路に熱移動を生じさせることにより、冷房機に冷媒を供給し、フリークーリングモードでは、融雪槽と冷房機との間で冷媒が直接循環されるように構成されているシステムが提供される。

概要

背景

従来、電熱ヒーター燃焼式の多くの融雪槽販売されている。また、住宅において冷暖房を提供する種々のシステムが提案されている。一方、積雪寒冷地では、地下水を利用する融雪槽を住宅に設置する例が多くなってきている。

概要

ユーザにとって使い易く、融雪にも使用することができ、かつ、運転コストの低減と簡易な操作性を可能にした冷暖房供給システムを提供する。融雪槽とヒートポンプ1次側回路とを循環状態に接続する1次側配管系と、ヒートポンプの2次側回路と暖房機又は冷房機とを循環状態に接続する2次側配管系とを備え、地下水汲み上げ用装置を選択的に作動させて、融雪槽の水温設定温度以上又は以下にし、暖房モードでは、1次側回路から2次側回路に熱移動を生じさせることにより、暖房機に熱媒を供給し、冷房モードでは、1次側回路から2次側回路に熱移動を生じさせることにより、冷房機に冷媒を供給し、フリークーリングモードでは、融雪槽と冷房機との間で冷媒が直接循環されるように構成されているシステムが提供される。

目的

本発明は、積雪寒冷地において設置されることが多い地下水利用の融雪槽を有効に活用し、ユーザにとって使い易く、融雪にも使用することができるとともに、運転コストの低減と簡易な操作性を可能にした冷暖房供給システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

融雪槽と、ヒートポンプと、前記融雪槽に地下水を供給する地下水汲み上げ装置と、屋内にそれぞれ設置された暖房機及び冷房機とを備え、暖房モード冷房モード又はフリークーリングモードを選択可能な冷暖房供給システムであって、前記融雪槽と前記ヒートポンプの1次側回路とを循環状態に接続する1次側配管系と、前記ヒートポンプの2次側回路と前記暖房機又は前記冷房機とを循環状態に接続する2次側配管系とをさらに備え、前記暖房モードでは、前記融雪槽の水温が所定の設定温度以下である場合に、前記地下水汲み上げ用装置を作動させ前記融雪槽に地下水を供給し、前記融雪槽の前記水温を上昇させて前記水温を前記設定温度又はそれ以上の温度にし、前記冷房モード又は前記フリークーリングモードでは、前記融雪槽の水温が所定の設定温度以上である場合に、前記地下水汲み上げ用装置を作動させて前記融雪槽に地下水を供給し、前記融雪槽の前記水温を下降させて前記水温を前記設定温度又はそれ以下の温度にし、前記暖房モードでは、前記1次側回路から前記2次側回路に熱移動を生じさせることにより、前記2次側配管系を通して、前記暖房機に熱媒を供給し、前記冷房モードでは、前記1次側回路から前記2次側回路に熱移動を生じさせることにより、前記2次側配管系を通して、前記冷房機に冷媒を供給し、前記フリークーリングモードでは、前記融雪槽と前記冷房機との間で冷媒が直接循環されるように構成されていることを特徴とする冷暖房供給システム。

請求項2

融雪モードをさらに備え、前記融雪モードでは、前記地下水汲み上げ用装置を作動させて前記融雪槽に地下水を供給し、前記融雪槽の前記水温を上昇させるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載された冷暖房供給システム。

技術分野

0001

本発明は一般に、冷暖房供給システムに関する。より詳細には、本発明は、地下水利用融雪槽を有効活用した冷暖房供給システムに関する。

背景技術

0002

従来、電熱ヒーター燃焼式の多くの融雪槽が販売されている。また、住宅において冷暖房を提供する種々のシステムが提案されている。一方、積雪寒冷地では、地下水を利用する融雪槽を住宅に設置する例が多くなってきている。

発明が解決しようとする課題

0003

本発明は、積雪寒冷地において設置されることが多い地下水利用の融雪槽を有効に活用し、ユーザにとって使い易く、融雪にも使用することができるとともに、運転コストの低減と簡易な操作性を可能にした冷暖房供給システムを提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0004

本願請求項1に記載された、融雪槽と、ヒートポンプと、前記融雪槽に地下水を供給する地下水汲み上げ装置と、屋内にそれぞれ設置された暖房機及び冷房機とを備え、暖房モード冷房モード又はフリークーリングモードを選択可能な冷暖房供給システムは、前記融雪槽と前記ヒートポンプの1次側回路とを循環状態に接続する1次側配管系と、前記ヒートポンプの2次側回路と前記暖房機又は前記冷房機とを循環状態に接続する2次側配管系とをさらに備え、前記暖房モードでは、前記融雪槽の水温が所定の設定温度以下である場合に、前記地下水汲み上げ用装置を作動させ前記融雪槽に地下水を供給し、前記融雪槽の前記水温を上昇させて前記水温を前記設定温度又はそれ以上の温度にし、前記冷房モード又は前記フリークーリングモードでは、前記融雪槽の水温が所定の設定温度以上である場合に、前記地下水汲み上げ用装置を作動させて前記融雪槽に地下水を供給し、前記融雪槽の前記水温を下降させて前記水温を前記設定温度又はそれ以下の温度にし、前記暖房モードでは、前記1次側回路から前記2次側回路に熱移動を生じさせることにより、前記2次側配管系を通して、前記暖房機に熱媒を供給し、前記冷房モードでは、前記1次側回路から前記2次側回路に熱移動を生じさせることにより、前記2次側配管系を通して、前記冷房機に冷媒を供給し、前記フリークーリングモードでは、前記融雪槽と前記冷房機との間で冷媒が直接循環されるように構成されていることを特徴とするものである。

0005

本願請求項2に記載された冷暖房供給システムは、前記請求項1のシステムにおいて、融雪モードをさらに備え、前記融雪モードでは、前記地下水汲み上げ用装置を作動させて前記融雪槽に地下水を供給し、前記融雪槽の前記水温を上昇させるように構成されていることを特徴とするものである。

発明の効果

0006

本発明によれば、選択した各モード(暖房モード、冷房モード、フリークーリングモード)に応じて融雪槽の水温の上昇・下降を調整するので、融雪槽を活用しつつ、運転コストの低減を実現することができる。また、使用しようとするモードをコントローラで選択するのみでよいので、ユーザーにとって使い易いシステムを提供することができる。

図面の簡単な説明

0007

本発明の好ましい実施の形態に係る冷暖房供給システムの全体を示した模式図である。
融雪槽を示した拡大図である。
ヒートポンプの下方及び配管ボックスの内部の配管系を示した模式図である。
暖房モードにおける配管系の作動状態を示した模式図である。
冷房モードにおける配管系の作動状態を示した模式図である。
フリークーリングモードにおける配管系の作動状態を示した模式図である。

実施例

0008

次に図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態に係る冷暖房供給システムについて詳細に説明する。図1は、本発明の好ましい実施の形態に係る冷暖房供給システムの全体を示した模式図である。図1において全体として参照符号10で示される本発明の好ましい実施の形態に係る冷暖房供給システムは、屋外に設置された融雪槽12を備えている。融雪槽12は、地下水を利用する型式のものである。

0009

融雪槽12は、図2に示されるように、本体12aと、本体12aの上端に配置された開閉可能な蓋12bと、本体12aの内部に配置された採熱コイル12cと、本体12aの内部に配置された地下水供給管12dと、本体12aの内部に貯留する水を排出するための排水管12eと、本体12aの内部に貯留する水の温度を検知するための温度センサ12fとを有している。採熱コイル12cは、後述するヒートポンプ14の配管系に接続され、地下水供給管12dは、後述する地下水汲み上げ用ポンプ22bに接続され、排水管12eは、後述する下水槽24に接続されている。

0010

なお、図示されている融雪槽12は、公知のものであり、地下水を利用する型式のものであれば、他の融雪槽を用いてもよい。

0011

冷暖房供給システム10はまた、ヒートポンプ14を備えており、ヒートポンプ14の下部には、配管ボックス16が配置されている。図3は、ヒートポンプ14の下方及び配管ボックス16の内部の配管系を示した模式図である。図3において、参照符号14a、14b、14c、14dはそれぞれ、ヒートポンプ14の1次側流出口、1次側流入口、2次側流出口、2次側流入口を示している。なお、ヒートポンプ14自体の構成(例えば、1次側回路、2次側回路)は公知であるので、詳細な説明は省略する。

0012

ヒートポンプ14の1次側流出口14aは、配管16aを介して、融雪槽12の採熱コイル12cの入力側12c1と接続され、1次側流入口14bは、配管16bを介して、融雪槽12の採熱コイル12cの出力側12c2と接続されており、これにより融雪槽12とヒートポンプ14の1次側回路とを循環状態に接続する1次側配管系が形成される。配管16bには、第1三方弁Aが配置されており、第1三方弁Aの入力口A1が採熱コイル12cの出力側12c2に至る配管16bに接続され、第1三方弁Aの出力口A2が1次側流入口14bに至る配管16bに接続されている。

0013

ヒートポンプ14の1次側回路と融雪槽12との間(すなわち、1次側流出口14a、配管16a、採熱コイル12c、配管16b、1次側流入口14b、ヒートポンプ14の1次側回路)には、第1熱媒体(例えば、不凍液)が流れており、1次側循環ポンプ(図示せず)によって、第1熱媒体が循環するようになっている。

0014

ヒートポンプ14の2次側流出口14cは、供給管16cを介して、後述する利用機器(暖房機18、冷房機20)の入力側と接続され、2次側流入口14dは、戻り管16dを介して、利用機器(暖房機18、冷房機20)の出力側と接続されており、これによりヒートポンプ14の2次側回路と利用機器とを循環状態に接続する2次側配管系が形成される。供給管16cには、第2三方弁Bが配置されており、第2三方弁Bの入力口B1が2次側流出口14cに至る供給管16cに接続され、第2三方弁Bの出力口B2が利用機器(暖房機18、冷房機20)の入力側に至る供給管16cに接続されている。

0015

ヒートポンプ14の2次側回路と利用機器(暖房機18、冷房機20)との間(すなわち、2次側流出口14c、供給管16c、利用機器18、20、戻り管16d、1次側流入口14d、ヒートポンプ14の2次側回路)には、第2熱媒体(例えば、不凍液)が流れており、2次側循環ポンプ(図示せず)によって、第2熱媒体が循環するようになっている。

0016

屋内の供給管16cには、第3三方弁Cが配置されている。そして、第3三方弁Cの流入口C1に2次側流出口14cからの供給管16cが接続され、暖房機用流出口C2に暖房機18に至る供給管16cが接続され、冷房機用流出口C3に冷房機20に至る供給管16cが接続されている。暖房機18の出力側に接続された戻り管16dと冷房機20の出力側に接続された戻り管16dが、途中で合流してヒートポンプ14の2次側流入口14dに至っている。

0017

第1三方弁Aの分岐口A3から出た分岐配管16eが、第2三方弁Bの出力口B2から出た供給管16cに合流している。また、第2三方弁Bの分岐口B3から出た分岐配管16fが、配管16aに合流している。

0018

冷暖房供給システム10はまた、それぞれ屋外に設置された地下水汲み上げ装置22と下水槽24とを備えている。

0019

地下水汲み上げ装置22は、本体22aと、本体22a内に配置される地下水汲み上げ用ポンプ22bと、地下水を汲み上げるための汲み上げ管22cとを有しており、地下水汲み上げ用ポンプ22bが融雪槽12の地下水供給管12dに接続されている。そして、地下水汲み上げ用ポンプ22bを作動させると、汲み上げ管22cを通して汲み上げられた地下水が、地下水供給管12dを通して融雪槽12に供給されるようになっている。コントローラ80は、太陽電池モジュール2が設置される建物の屋内に設置される。コントローラ80は、CPU(Central Processing Unit)および記憶部(例えばメモリ)などで構成され、記憶部に記憶された制御プログラムをCPUに実行させることにより、ヒータ30を制御する。

0020

冷暖房供給システム10はさらに、システムの運転を制御するためのコントローラ(図示せず)を備えており、各機器(ヒートポンプ14、温度センサ12f、地下水汲み上げ用ポンプ22b、三方弁A、B、Cなど)は、無線又は有線でコントローラに接続されている。コントローラは、CPU(Central Processing Unit)および記憶部(例えば、メモリ)などで構成され、記憶部に記憶された制御プログラムをCPUに実行させることにより、システム10を制御するようになっている。コントローラとしては、例えばタブレット端末が用いられる。
コントローラ80は、太陽電池モジュール2が設置される建物の屋内に設置される。コントローラ80は、CPU(Central Processing Unit)および記憶部(例えばメモリ)などで構成され、記憶部に記憶された制御プログラムをCPUに実行させることにより、ヒータ30を制御する。コントローラ80は、太陽電池モジュール2が設置される建物の屋内に設置される。コントローラ80は、CPU(Central Processing Unit)および記憶部(例えばメモリ)などで構成され、記憶部に記憶された制御プログラムをCPUに実行させることにより、ヒータ30を制御する。

0021

次に、以上のように構成された冷暖房供給システム10の運転方法について説明する。冷暖房供給システム10は、4つのモード、すなわち、暖房モード、冷房モード、フリークーリングモード、融雪モードを有している。ここで、フリークーリングモードとは、外気温の高い夏期に、ヒートポンプ14を経ずに、融雪槽12の低温の水を直接利用して冷房を行うシステムである。

0022

最初に、ユーザは、コントローラのスイッチをONにし、4つのモードのいずれかを選択する。

0023

暖房モードを選択した場合は、以下の通りである。図4は、暖房モードにおける第2熱媒体(熱媒)の流れを示した配管図である。温度センサ12fにより融雪槽12の水温Tを検知し、水温Tが所定の設定温度T0以下(T≦T0)であると、地下水汲み上げ用ポンプ22bが作動し、汲み上げ管22cを通して地下水を汲み上げて、地下水供給管12dを通して融雪槽12に地下水を供給する。これにより、融雪槽12の水温Tは上昇する。融雪槽12の水温Tが設定温度T0に到達すると、地下水汲み上げ用ポンプ22bの作動が停止し、融雪槽12への地下水の供給が止まる。

0024

暖房モードを選択すると、第1三方弁Aは、配管16bの側(A2の側)に開放した状態になり、第2三方弁Bは、供給管16cの側(B2の側)に開放した状態になり、第3三方弁Cは、暖房機18の側(C2の側)に開放した状態になる。これにより、ヒートポンプ14の2次側流出口14cから流出した第2熱媒体(熱媒)は、図4の黒矢印で示されるように、供給管16cを通って暖房機18に至り、白抜き矢印で示されるように、戻り管16dを通って2次側流出口14dに流入するようになっている。

0025

暖房モードにおいては、設定温度T0以上の水が貯留した融雪槽12とヒートポンプ14の1次側回路との間で第1熱媒体が循環され、ヒートポンプ14の1次側回路から2次側回路に熱移動を生じさせ、ヒートポンプ14の2次側回路と暖房機18との間で第2熱媒体(熱媒)が循環され、室内の暖房に供される。設定温度T0以上の温水を利用するので、効率的な暖房が可能になる。

0026

冷房モードを選択した場合は、以下の通りである。図5は、冷房モードにおける第2熱媒体(冷媒)の流れを示した配管図である。温度センサ12fにより融雪槽12の水温Tを検知し、水温Tが所定の設定温度T0以上(T≧T0)であると、地下水汲み上げ用ポンプ22bが作動し、汲み上げ管22cを通して地下水を汲み上げて、地下水供給管12dを通して融雪槽12に地下水を供給する。これにより、融雪槽12の水温Tは下降する。融雪槽12の水温Tが設定温度T0になると、地下水汲み上げ用ポンプ22bの作動が停止し、融雪槽12への地下水の供給が止まる。

0027

冷房モードを選択すると、第1三方弁Aは、配管16bの側(A2の側)に開放した状態になり、第2三方弁Bは、供給管16cの側(B2の側)に開放した状態になり、第3三方弁Cは、冷房機20の側(C3の側)に開放した状態になる。これにより、ヒートポンプ14の2次側流出口14cから流出した第2熱媒体(冷媒)は、図5の白抜き矢印で示されるように、供給管16cを通って冷房機20に至り、黒矢印で示されるように、戻り管16dを通って2次側流出口14dに流入するようになっている。

0028

冷房モードにおいては、設定温度T0以下の水が貯留した融雪槽12とヒートポンプ14の1次側回路との間で第1熱媒体が循環され、ヒートポンプ14の1次側回路から2次側回路に熱移動を生じさせ、ヒートポンプ14の2次回路と冷房機20との間で第2熱媒体(冷媒)が循環され、室内の冷房に供される。設定温度T0以下の冷水を利用するので、効率的な冷房が可能になる。

0029

フリークーリングモードを選択した場合は、以下の通りである。図6は、フリークーリングモードにおける冷水媒体の流れを示した配管図である。温度センサ12fにより融雪槽12の水温Tを検知し、水温Tが所定の設定温度T0以上(T≧T0)であると、地下水汲み上げ用ポンプ22bが作動し、汲み上げ管22cを通して地下水を汲み上げて、地下水供給管12dを通して融雪槽12に地下水を供給する。これにより、融雪槽12の水温Tは下降する。融雪槽12の水温Tが設定温度T0になると、地下水汲み上げ用ポンプ22bの作動が停止し、融雪槽12への地下水の供給が止まる。

0030

フリークーリングモードを選択すると、第1三方弁Aは、分岐配管16eの側(A3の側)に開放した状態になり、第2三方弁Bは、分岐配管16fの側(B3の側)に開放した状態になり、第3三方弁Cは、冷房機20の側(C3の側)に開放した状態になる。これにより、融雪槽12の採熱コイル12cからの冷水媒体は、図6の白抜き矢印で示されるように、配管16bから分岐配管16e、次いで供給管16cを通って冷房機20に至り、黒矢印で示されるように、戻り管16dを通って2次側流入口14dに流入し、2次側回路から2次側流出口14c、次いで分岐配管16f、配管16aを通って融雪槽12の採熱コイル12cに至るようになっている。

0031

フリークーリングモードにおいては、設定温度T0以下の水が貯留した融雪槽12と冷房機20との間で冷媒が直接循環され、室内の冷房に供される。設定温度T0以下の冷水を直接利用するので、冷房モードよりも冷水温度は高いがヒートポンプが運転しないので、より省エネ冷房が可能になる。

0032

融雪モードを選択した場合は、地下水汲み上げ用ポンプ22bが作動し、汲み上げ管22cを通して地下水を汲み上げて、地下水供給管12dを通して融雪槽12に地下水を供給する。これにより、融雪槽12の水温Tは上昇する。所定の設定時間t(例えば、15分〜2時間)が経過した後、地下水汲み上げ用ポンプ22bの作動が停止する。このような状態を繰り返すことにより、融雪槽12の水温が一定に保持されるため、融雪槽12内に投入されるが融けやすいようになっている。

0033

融雪モードは、融雪モード単独で選択してもよいし、暖房モードと一緒に選択してもよい。

0034

なお、ユーザは、コントローラにおいて上述の設定温度Tを任意に設定することができる。

0035

本発明は、以上の発明の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

0036

10冷暖房供給システム
12融雪槽
12a 本体
12b 蓋
12c 採熱コイル
12d地下水供給管
12e排水管
12f温度センサ
14ヒートポンプ
14a1次側流出口
14b 1次側流入口
14c2次側流出口
14d 2次側流入口
16配管ボックス
16a配管
16b 配管
16c 配管(供給管)
16d 配管(戻り管)
16e分岐配管
16f 分岐配管
18暖房機
20冷房機
22 地下水汲み上げ装置
22a 本体
22b 地下水汲み上げ用ポンプ
22c 汲み上げ管
24下水槽
A 第1三方弁
A1入力口
A2出力口
A3分岐口
B 第2三方弁
B1 入力口
B2 出力口
B3 分岐口
C 第3三方弁
C1 入力口
C2 暖房機用出力口
C3 冷房機用出力口

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