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JP7622477B2 - Thermal storage system - Google Patents
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JP7622477B2 - Thermal storage system - Google Patents

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Description

本発明は、蓄熱システムに関する。 The present invention relates to a heat storage system.

従来から、熱供給装置が供給する熱を一時的に貯めておき、貯めておいた熱を利用して熱利用装置を動作させる蓄熱システムが知られている。例えば、特許文献1には、熱供給装置によって加熱された熱媒体を収容する蓄熱部を複数備えており、熱利用装置での熱利用の状態に応じて、複数の蓄熱部から熱利用装置に熱を供給する技術が開示されている。 Conventionally, there has been known a heat storage system that temporarily stores heat supplied by a heat supply device and uses the stored heat to operate a heat utilization device. For example, Patent Document 1 discloses a technology that includes multiple heat storage units that contain a heat medium heated by a heat supply device, and supplies heat from the multiple heat storage units to the heat utilization device depending on the state of heat utilization in the heat utilization device.

特開2006-275394号公報JP 2006-275394 A

しかしながら、上記先行技術によっても、蓄熱システムにおいて、熱利用装置の始動性を向上しつつ、動作時間を長くすることができる技術については、なお、改善の余地があった。例えば、特許文献1に記載の技術では、熱容量が異なる2つの蓄熱部を備えている。このため、熱容量が相対的に小さい蓄熱部を選択すると、熱媒体が短時間でなくなるため、熱利用装置の動作時間が短くなる。熱容量が相対的に大きい蓄熱部を選択すると、熱利用装置を動作可能な温度の熱媒体を蓄熱部に貯める時間が長くなるため、熱利用装置が始動するまでの時間が長くなり、始動性が低下する。 However, even with the above-mentioned prior art, there is still room for improvement in the technology that can improve the start-up performance of the heat utilization device while extending the operating time in the heat storage system. For example, the technology described in Patent Document 1 has two heat storage sections with different heat capacities. Therefore, if a heat storage section with a relatively small heat capacity is selected, the heat medium runs out in a short time, and the operating time of the heat utilization device is shortened. If a heat storage section with a relatively large heat capacity is selected, it takes a long time for the heat medium at a temperature that can operate the heat utilization device to be stored in the heat storage section, so the time until the heat utilization device starts is longer and the start-up performance is reduced.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、蓄熱システムにおいて、熱利用装置の始動性を向上しつつ、動作時間を長くすることができる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a technology that can improve the start-up performance of a heat utilization device in a thermal storage system while extending its operating time.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve at least some of the above problems, and can be realized in the following form.

(1)本発明の一形態によれば、蓄熱システムが提供される。この蓄熱システムは、熱媒体を収容する蓄熱装置と、前記蓄熱装置に接続された第1の循環流路を流通する熱媒体を加熱し、加熱された熱媒体を前記蓄熱装置に供給する熱供給装置と、前記蓄熱装置に接続された第2の循環流路によって前記蓄熱装置から供給された熱媒体の熱で動作する熱利用装置と、前記第1の循環流路と、前記第2の循環流路と、前記蓄熱装置との間で熱媒体を循環させるポンプと、前記蓄熱装置に収容されている熱媒体の量を変更することで、前記蓄熱装置の熱容量を変更する熱容量変更装置と、を備える。 (1) According to one aspect of the present invention, a heat storage system is provided. The heat storage system includes a heat storage device that stores a heat medium, a heat supply device that heats the heat medium flowing through a first circulation flow path connected to the heat storage device and supplies the heated heat medium to the heat storage device, a heat utilization device that operates with the heat of the heat medium supplied from the heat storage device through a second circulation flow path connected to the heat storage device, a pump that circulates the heat medium between the first circulation flow path, the second circulation flow path, and the heat storage device, and a heat capacity change device that changes the amount of heat medium stored in the heat storage device to change the heat capacity of the heat storage device.

この構成によれば、熱容量変更装置は、蓄熱装置に収容されている熱媒体の量を変更することで、蓄熱装置の熱容量を変更する。例えば、蓄熱装置の熱容量を小さくすると蓄熱装置の温度を上昇しやすくなるため、高温の熱媒体を短時間で蓄熱装置に収容しやすくなる。これにより、短時間で高温の熱媒体を熱利用装置に供給することができるため、蓄熱装置からの熱の供給によって動作する熱利用装置を短時間で動作させることができる。また、蓄熱装置の熱容量を大きくすると、蓄熱装置には、熱利用装置が利用可能な温度の熱媒体が比較的多く収容されることとなるため、熱利用装置が動作可能な温度の熱媒体を比較的長い時間供給することができる。このように、蓄熱装置の熱容量を変更することで、熱利用装置の動作を開始するとき、熱利用装置が動作可能な温度の熱媒体を短時間で供給しつつ、熱利用装置が動作可能な温度の熱媒体を比較的長い時間供給することができるため、熱利用装置の始動性を向上しつつ、動作時間を長くすることができる。さらに、熱利用装置において、始動までの時間が短くなり、かつ、動作時間が長くなるため、熱供給装置が蓄熱装置に供給した熱を利用する時間が長くなる。これにより、熱利用装置が動作するために利用した熱量を増大させることができる。 According to this configuration, the heat capacity change device changes the heat capacity of the heat storage device by changing the amount of heat medium contained in the heat storage device. For example, when the heat capacity of the heat storage device is reduced, the temperature of the heat storage device is easily increased, and therefore it is easy to store a high-temperature heat medium in the heat storage device in a short time. As a result, a high-temperature heat medium can be supplied to the heat utilization device in a short time, and the heat utilization device that operates by the supply of heat from the heat storage device can be operated in a short time. In addition, when the heat capacity of the heat storage device is increased, a relatively large amount of heat medium at a temperature that the heat utilization device can use is stored in the heat storage device, and therefore the heat medium at a temperature at which the heat utilization device can operate can be supplied for a relatively long time. In this way, by changing the heat capacity of the heat storage device, when the operation of the heat utilization device is started, the heat medium at a temperature at which the heat utilization device can operate can be supplied for a relatively long time while the heat medium at a temperature at which the heat utilization device can operate can be supplied in a short time, and therefore the operation time can be extended while improving the startability of the heat utilization device. Furthermore, in the heat utilization device, the time until startup is shortened and the operating time is extended, so the time during which the heat supply device utilizes the heat supplied to the heat storage device is extended. This increases the amount of heat utilized to operate the heat utilization device.

(2)上記形態の蓄熱システムにおいて、前記熱容量変更装置は、前記蓄熱装置に収容されている熱媒体の少なくとも一部を、前記蓄熱装置から排出することで前記蓄熱装置の熱容量を小さくし、前記蓄熱システムの外部から熱媒体を前記蓄熱装置に供給することによって前記蓄熱装置の熱容量を大きくしてもよい。この構成によれば、熱容量変更装置は、蓄熱装置に収容されている熱媒体の少なくとも一部を蓄熱装置から排出することで蓄熱装置に収容されている熱媒体の量を減らし、蓄熱装置の熱容量を小さくする。また、熱容量変更装置は、蓄熱システムの外部から熱媒体を蓄熱装置に供給することによって蓄熱装置に収容されている熱媒体の量を増やし、蓄熱装置の熱容量を大きくする。これにより、蓄熱装置における熱媒体の出し入れによって蓄熱装置の熱容量を容易に変更することができるため、熱利用装置の始動性の向上と動作の長時間化の両立を簡単に行うことができる。 (2) In the heat storage system of the above embodiment, the heat capacity change device may reduce the heat capacity of the heat storage device by discharging at least a portion of the heat medium contained in the heat storage device from the heat storage device, and increase the heat capacity of the heat storage device by supplying the heat medium from the outside of the heat storage system to the heat storage device. According to this configuration, the heat capacity change device reduces the amount of heat medium contained in the heat storage device by discharging at least a portion of the heat medium contained in the heat storage device from the heat storage device, thereby reducing the heat capacity of the heat storage device. In addition, the heat capacity change device increases the amount of heat medium contained in the heat storage device by supplying the heat medium to the heat storage device from the outside of the heat storage system, thereby increasing the heat capacity of the heat storage device. As a result, the heat capacity of the heat storage device can be easily changed by introducing and discharging the heat medium in the heat storage device, and therefore it is easy to achieve both improved startability and longer operation times for the heat utilization device.

(3)上記形態の蓄熱システムは、さらに、前記蓄熱装置の熱容量に関連する値を検出する熱容量検出部と、前記熱容量検出部が検出する前記蓄熱装置の熱容量に関連する値と目標値との関係に応じて、前記蓄熱装置の熱容量を変更させる制御部と、を備えてもよい。この構成によれば、制御部は、熱容量検出部が検出する蓄熱装置の熱容量に関連する値と、目標値との関係に応じて、熱装置の熱容量を変更させる。これにより、蓄熱装置の熱容量を目標値に合わせることができるため、熱利用装置の始動性の向上と動作の長時間化の両立を確実に行うことができる。 (3) The heat storage system of the above embodiment may further include a heat capacity detection unit that detects a value related to the heat capacity of the heat storage device, and a control unit that changes the heat capacity of the heat storage device in accordance with the relationship between the value related to the heat capacity of the heat storage device detected by the heat capacity detection unit and a target value. According to this configuration, the control unit changes the heat capacity of the heat device in accordance with the relationship between the value related to the heat capacity of the heat storage device detected by the heat capacity detection unit and the target value. This makes it possible to match the heat capacity of the heat storage device to the target value, thereby reliably achieving both improved startability and longer operating times for the heat utilization device.

(4)上記形態の蓄熱システムにおいて、前記制御部は、前記熱供給装置が停止しているとき、前記熱供給装置が動作しているときよりも前記蓄熱装置の熱容量を相対的に小さくしてもよい。この構成によれば、制御部は、熱供給装置が停止しているとき、熱供給装置が動作しているときよりも蓄熱装置の熱容量を相対的に小さくする。制御部は、蓄熱装置に収容されている熱媒体の少なくとも一部を蓄熱装置から排出することで蓄熱装置の熱容量を相対的に小さくする。これにより、蓄熱装置の温度が上昇しやすくなるため、高温の熱媒体を短時間で蓄熱装置に収容しやすくなる。したがって、さらに短時間で高温の熱媒体を熱利用装置に供給することができるため、熱利用装置の始動性をさらに向上させることができる。 (4) In the heat storage system of the above embodiment, the control unit may relatively reduce the heat capacity of the heat storage device when the heat supply device is stopped compared to when the heat supply device is operating. According to this configuration, the control unit relatively reduces the heat capacity of the heat storage device when the heat supply device is stopped compared to when the heat supply device is operating. The control unit relatively reduces the heat capacity of the heat storage device by discharging at least a portion of the heat medium contained in the heat storage device from the heat storage device. This makes it easier for the temperature of the heat storage device to rise, making it easier to store a high-temperature heat medium in the heat storage device in a short period of time. Therefore, the high-temperature heat medium can be supplied to the heat utilization device in an even shorter period of time, further improving the start-up performance of the heat utilization device.

(5)上記形態の蓄熱システムにおいて、前記制御部は、前記熱利用装置が停止しているとき、前記熱利用装置が動作しているときよりも前記蓄熱装置の熱容量を相対的に小さくしてもよい。この構成によれば、制御部は、熱利用装置が停止しているとき、熱利用装置が動作しているときよりも蓄熱装置の熱容量を相対的に小さくする。制御部は、蓄熱装置に収容されている熱媒体の少なくとも一部を蓄熱装置から排出することで蓄熱装置の熱容量を相対的に小さくする。これにより、蓄熱装置に収容されている熱媒体の量は少なくなるため、熱供給装置によって新たに加熱された熱媒体を蓄熱装置に収容させても、蓄熱装置に収容されている熱媒体の温度は低下しにくい。すなわち、熱供給装置が蓄熱装置に供給する高温の熱媒体は、高温のまま、蓄熱装置に収容されることとなる。これにより、熱利用装置の始動時に、動作可能な温度の熱媒体を速やかに供給することができるため、熱利用装置の始動性をさらに向上させることができる。また、熱利用装置が動作しているとき、熱媒体を蓄熱装置に供給することによって蓄熱装置に収容されている熱媒体の量を増やし、蓄熱装置の熱容量を相対的に大きくする。蓄熱装置に収容されている熱媒体は、熱供給装置によって加熱され、改めて蓄熱装置に収容されるため、蓄熱装置には、熱利用装置が動作している最中に、熱利用装置を動作可能な温度の熱媒体を比較的多く貯めることができる。これにより、例えば、熱供給装置からの熱の供給が停止して熱供給装置から蓄熱装置への熱供給に変動があっても、熱利用装置への熱供給に変動は生じにくいため、熱利用装置を継続して動作させることができる。したがって、熱利用装置の動作時間をさらに長くすることができる。 (5) In the heat storage system of the above embodiment, the control unit may relatively reduce the heat capacity of the heat storage device when the heat utilization device is stopped compared to when the heat utilization device is operating. According to this configuration, the control unit relatively reduces the heat capacity of the heat storage device when the heat utilization device is stopped compared to when the heat utilization device is operating. The control unit relatively reduces the heat capacity of the heat storage device by discharging at least a portion of the heat medium contained in the heat storage device from the heat storage device. As a result, the amount of heat medium contained in the heat storage device is reduced, so that even if the heat medium newly heated by the heat supply device is contained in the heat storage device, the temperature of the heat medium contained in the heat storage device is unlikely to decrease. In other words, the high-temperature heat medium supplied to the heat storage device by the heat supply device is contained in the heat storage device while remaining at a high temperature. As a result, when the heat utilization device is started, a heat medium at an operable temperature can be quickly supplied, thereby further improving the start-up performance of the heat utilization device. In addition, when the heat utilization device is operating, the amount of heat medium contained in the heat storage device is increased by supplying the heat medium to the heat storage device, and the heat capacity of the heat storage device is relatively increased. The heat medium contained in the heat storage device is heated by the heat supply device and then stored again in the heat storage device, so that the heat storage device can store a relatively large amount of heat medium at a temperature at which the heat utilization device can be operated while the heat utilization device is operating. As a result, even if the supply of heat from the heat supply device is stopped and there is a fluctuation in the heat supply from the heat supply device to the heat storage device, the heat utilization device can continue to operate because there is little fluctuation in the heat supply to the heat utilization device. Therefore, the operating time of the heat utilization device can be further extended.

(6)上記形態の蓄熱システムにおいて、前記制御部は、前記熱利用装置の動作状況に応じて、前記蓄熱装置の熱容量を変更させてもよい。この構成によれば、制御部は、熱利用装置の動作状況に応じて、蓄熱装置の熱容量を変更させる。例えば、熱利用装置が動作を開始した直後、熱容量が比較的小さい蓄熱装置に熱媒体を供給することで蓄熱装置の熱容量を増大させる。これにより、熱供給装置からの熱の供給が途絶えた後でも、熱利用装置を動作可能な熱の熱媒体を長時間供給することができる。したがって、熱利用装置の始動性のさらなる向上や、熱利用装置の動作のさらなる長時間化を図ることができる。 (6) In the heat storage system of the above embodiment, the control unit may change the heat capacity of the heat storage device depending on the operating status of the heat utilization device. According to this configuration, the control unit changes the heat capacity of the heat storage device depending on the operating status of the heat utilization device. For example, immediately after the heat utilization device starts operating, the heat capacity of the heat storage device is increased by supplying a heat medium to the heat storage device, which has a relatively small heat capacity. This makes it possible to supply a heat medium with heat sufficient to operate the heat utilization device for a long period of time even after the supply of heat from the heat supply device is cut off. This makes it possible to further improve the start-up performance of the heat utilization device and to further extend the operating time of the heat utilization device.

(7)上記形態の蓄熱システムは、さらに、前記蓄熱装置と前記第1の循環流路に接続されており、前記蓄熱装置から排出された熱媒体の少なくとも一部を前記第1の循環流路に供給する熱媒体供給装置を備え、前記熱媒体供給装置によって前記第1の循環流路に供給された熱媒体は、前記第1の循環流路において前記熱供給装置によって加熱されたのち、前記蓄熱装置に収容されてもよい。この構成によれば、蓄熱装置の熱容量を変更するために蓄熱装置から排出された熱媒体の少なくとも一部は、第1の循環流路に供給される。第1の循環流路に供給された熱媒体は、第1の循環流路において熱供給装置によって加熱されたのち、蓄熱装置に収容される。蓄熱装置から排出された熱媒体は、熱供給装置において少なくとも一回は加熱されている熱媒体である場合、その温度は、熱利用装置が動作可能な温度でない場合でも比較的高いことが多い。これにより、熱媒体供給装置から第1の循環流路に供給された熱媒体を熱供給装置で加熱するときには、比較的少ない熱量で、熱媒体の温度を、熱利用装置を動作可能な温度とすることができる。したがって、蓄熱装置から排出された熱媒体の熱を再利用することができるため、蓄熱システムにおける熱利用率を向上させることができる。 (7) The heat storage system of the above embodiment further includes a heat medium supplying device connected to the heat storage device and the first circulation flow path, which supplies at least a portion of the heat medium discharged from the heat storage device to the first circulation flow path, and the heat medium supplied to the first circulation flow path by the heat medium supplying device may be heated by the heat supplying device in the first circulation flow path and then stored in the heat storage device. According to this configuration, at least a portion of the heat medium discharged from the heat storage device to change the heat capacity of the heat storage device is supplied to the first circulation flow path. The heat medium supplied to the first circulation flow path is heated by the heat supplying device in the first circulation flow path and then stored in the heat storage device. When the heat medium discharged from the heat storage device is a heat medium that has been heated at least once in the heat supplying device, its temperature is often relatively high even if it is not at a temperature at which the heat utilization device can operate. As a result, when the heat medium supplied from the heat medium supply device to the first circulation flow path is heated by the heat supply device, the temperature of the heat medium can be raised to a temperature at which the heat utilization device can operate with a relatively small amount of heat. Therefore, the heat of the heat medium discharged from the heat storage device can be reused, and the heat utilization rate in the heat storage system can be improved.

(8)上記形態の蓄熱システムにおいて、前記蓄熱装置は、前記熱媒体を収容するための単一のタンクを備えてもよい。この構成によれば、蓄熱装置は、熱媒体を収容するための単一のタンクを備える。例えば、熱容量が異なる複数のタンクを備える場合、熱供給装置が熱媒体を供給するタンクを切り替える構成や、熱利用装置に熱媒体を供給するタンクを切り替える構成が必要となり、構成が複雑になるとともに、システムが大きくなる。上述の構成では、単一のタンクにおいて、熱媒体の量を変更することで蓄熱装置の熱容量を変更することができるため、簡便な構成で熱利用装置の始動性の向上と動作の長時間化を両立することができる。 (8) In the above-described heat storage system, the heat storage device may include a single tank for storing the heat medium. According to this configuration, the heat storage device includes a single tank for storing the heat medium. For example, if multiple tanks with different heat capacities are provided, a configuration for switching the tank that supplies the heat medium to the heat supply device or a configuration for switching the tank that supplies the heat medium to the heat utilization device is required, which makes the configuration complex and the system large. In the above-described configuration, the heat capacity of the heat storage device can be changed by changing the amount of heat medium in a single tank, so that a simple configuration can be used to improve the start-up performance of the heat utilization device and extend its operating time.

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、蓄熱装置、蓄熱装置および蓄熱システムの制御方法、これら装置およびシステムにおいて熱利用方法を実行させるコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを配布するためのサーバ装置、そのコンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等の形態で実現することができる。 The present invention can be realized in various forms, such as a heat storage device, a control method for a heat storage device and a heat storage system, a computer program for executing a heat utilization method in these devices and systems, a server device for distributing the computer program, a non-transitory storage medium on which the computer program is stored, etc.

第1実施形態の蓄熱システムの概略構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a heat storage system according to a first embodiment; 蓄熱システムにおける熱利用の判定処理のフローチャートである。4 is a flowchart of a process for determining heat utilization in a heat storage system. 蓄熱システムにおける熱容量変更の判定処理のフローチャートである。4 is a flowchart of a process for determining whether or not to change the heat capacity in the heat storage system. 蓄熱システムにおける熱の出入りを示すモデル図である。FIG. 2 is a model diagram showing the flow of heat in and out of a heat storage system. 本実施形態の熱利用装置が始動するときの動作を説明する図である。4A and 4B are diagrams illustrating the operation of the heat utilization device of the present embodiment when it is started up. 第1の比較例の熱利用装置が始動するときの動作を説明する図である。5A and 5B are diagrams illustrating the operation of the heat utilization device of the first comparative example when it is started up. 第2の比較例の熱利用装置が始動するときの動作を説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating the operation of the heat utilization device of the second comparative example when it is started up. 熱利用装置が始動するときの動作に関する値を比較する図である。FIG. 11 is a diagram comparing values related to the operation when the heat utilization device is started up. 第1実施形態の熱利用装置が停止するときの動作を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an operation when the heat utilization device of the first embodiment is stopped. 第1の比較例の熱利用装置が停止するときの動作を説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating the operation when the heat utilization device of the first comparative example is stopped. 第2の比較例の熱利用装置が停止するときの動作を説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating the operation when the heat utilization device of the second comparative example is stopped. 熱利用装置が停止するときの動作に関する値を比較する図である。FIG. 13 is a diagram comparing values related to operation when a heat utilization device is stopped. 蓄熱システムの効果を比較する図である。FIG. 11 is a diagram for comparing the effects of heat storage systems. 第2実施形態の蓄熱システムの概略構成を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a heat storage system according to a second embodiment.

<第1実施形態>
図1は、第1実施形態の蓄熱システム1の概略構成を示す模式図である。本実施形態の蓄熱システム1は、例えば、熱源を有する工場などに適用されるコージェネレーションシステムである。蓄熱システム1は、蓄熱装置10と、熱供給装置20と、熱利用装置30と、熱容量変更装置40と、制御部50と、を備える。蓄熱システム1では、熱供給装置20が供給する熱を一時的に蓄熱装置10に貯めておき、熱利用装置30が動作するときに、蓄熱装置10が貯めている熱を熱利用装置30に供給する。蓄熱システム1では、熱供給装置20と、蓄熱装置10と、熱利用装置30との間で熱を移動させる熱媒体として、水を使用する。なお、熱媒体は、水に限定されず、他の液体であってもよいし、粒子状の固体であってもよい。
First Embodiment
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a heat storage system 1 of the first embodiment. The heat storage system 1 of the present embodiment is, for example, a cogeneration system applied to a factory having a heat source. The heat storage system 1 includes a heat storage device 10, a heat supply device 20, a heat utilization device 30, a heat capacity change device 40, and a control unit 50. In the heat storage system 1, the heat supplied by the heat supply device 20 is temporarily stored in the heat storage device 10, and when the heat utilization device 30 operates, the heat stored in the heat storage device 10 is supplied to the heat utilization device 30. In the heat storage system 1, water is used as a heat medium for transferring heat between the heat supply device 20, the heat storage device 10, and the heat utilization device 30. The heat medium is not limited to water, and may be another liquid or a particulate solid.

蓄熱装置10は、熱媒体(水)を収容することで、熱を一時的に貯めることができる装置である。蓄熱装置10は、タンク11と、供給側流路12と、利用側流路13と、を備える。タンク11は、水を収容する。本実施形態では、蓄熱装置10は、水を収容するタンク11を1つだけ備えている。本実施形態の蓄熱システム1では、タンク11に、タンク11内の水の量を検出する水量センサ51と、タンク11内の水の温度を検出する水温センサ52が取り付けられている。水量センサ51は、特許請求の範囲の記載の「熱容量検出部」に相当する。 The heat storage device 10 is a device that can temporarily store heat by storing a heat medium (water). The heat storage device 10 includes a tank 11, a supply side flow path 12, and a usage side flow path 13. The tank 11 stores water. In this embodiment, the heat storage device 10 includes only one tank 11 that stores water. In the heat storage system 1 of this embodiment, a water volume sensor 51 that detects the amount of water in the tank 11 and a water temperature sensor 52 that detects the temperature of the water in the tank 11 are attached to the tank 11. The water volume sensor 51 corresponds to the "heat capacity detection unit" described in the claims.

供給側流路12は、タンク11に接続されている流路であり、タンク11に収容されている水が流通する。供給側流路12には、供給側流路12の水を圧送するポンプ12aと、供給側流路12での水の流れを許容または遮断するバルブ12bが取り付けられている。供給側流路12の熱交換部12cは、熱供給装置20の内部に位置している。図1に示す点線矢印F12は、供給側流路12における水の流れを示している。供給側流路12は、特許請求の範囲に記載の「第1の循環流路」に相当する。 The supply side flow path 12 is a flow path connected to the tank 11, through which the water stored in the tank 11 flows. A pump 12a that pumps the water in the supply side flow path 12 and a valve 12b that allows or blocks the flow of water in the supply side flow path 12 are attached to the supply side flow path 12. The heat exchange section 12c of the supply side flow path 12 is located inside the heat supply device 20. The dotted arrow F12 shown in FIG. 1 indicates the flow of water in the supply side flow path 12. The supply side flow path 12 corresponds to the "first circulation flow path" described in the claims.

利用側流路13は、供給側流路12とは別にタンク11に接続されている流路であり、タンク11に収容されている水が流通する。利用側流路13には、利用側流路13の水を圧送するポンプ13aと、利用側流路13での水の流れを許容または遮断するバルブ13bが取り付けられている。利用側流路13の熱交換部13cは、熱利用装置30の内部に位置している。図1に示す点線矢印F13は、利用側流路13における水の流れを示している。利用側流路13は、特許請求の範囲に記載の「第2の循環流路」に相当する。 The utilization side flow path 13 is a flow path connected to the tank 11 separately from the supply side flow path 12, and the water stored in the tank 11 flows through it. The utilization side flow path 13 is equipped with a pump 13a that pressurizes the water in the utilization side flow path 13 and a valve 13b that allows or blocks the flow of water in the utilization side flow path 13. The heat exchange section 13c of the utilization side flow path 13 is located inside the heat utilization device 30. The dotted arrow F13 shown in FIG. 1 indicates the flow of water in the utilization side flow path 13. The utilization side flow path 13 corresponds to the "second circulation flow path" described in the claims.

熱供給装置20は、いわゆる、ガスエンジン発電機であって、ガスエンジン21と、熱交換部22と、を備える。ガスエンジン21は、図示しない外部のガスタンクから供給されるLNGなどのガスを用いて発電しつつ、熱を発生させる。ガスエンジン21には、ガスエンジン21の動作状態、例えば、ピストン21aの回転数を検出する、回転センサ53が取り付けられている。熱交換部22は、ガスエンジン21で発生する熱によって加熱される比較的高温の熱媒体が流れるように形成されている。熱交換部22の一部は、供給側流路12の熱交換部12cと比較的広い面積で接触するように形成されている。これにより、熱交換部22を流れる熱媒体の熱を、供給側流路12を流れる水に効率的に伝えることができる(図1の白抜き矢印H1参照)。なお、熱供給装置20は、ガスエンジン発電機に限定されず、ガスタービンや燃料電池、灯油や廃棄物、メタンや都市ガスなどの可燃性ガスなど、可燃物を燃焼する燃焼器であってもよく、熱を発生する装置であればよい。 The heat supply device 20 is a so-called gas engine generator, and includes a gas engine 21 and a heat exchanger 22. The gas engine 21 generates heat while generating electricity using gas such as LNG supplied from an external gas tank (not shown). A rotation sensor 53 is attached to the gas engine 21 to detect the operating state of the gas engine 21, for example, the rotation speed of the piston 21a. The heat exchanger 22 is formed so that a relatively high-temperature heat medium heated by the heat generated by the gas engine 21 flows through it. A part of the heat exchanger 22 is formed so as to contact the heat exchanger 12c of the supply-side flow path 12 over a relatively wide area. This allows the heat of the heat medium flowing through the heat exchanger 22 to be efficiently transferred to the water flowing through the supply-side flow path 12 (see the white arrow H1 in FIG. 1). The heat supply device 20 is not limited to a gas engine generator, and may be a gas turbine, a fuel cell, a combustor that burns combustibles such as kerosene, waste, and combustible gases such as methane and city gas, or any other device that generates heat.

熱利用装置30は、いわゆる、吸着式ヒートポンプ(AHP)であって、吸着式空調部31と、熱交換部32と、を備える。吸着式空調部31は、図示しない吸着材を有しており、所定の温度以上の熱を利用して冷熱を発生させる。吸着式空調部31には、吸着式空調部31の出力を検出する、出力センサ54が取り付けられている。熱交換部32は、吸着式空調部31が備える図示しない吸着材に所定の温度範囲の熱を与えるための熱媒体が流れるように形成されている。熱交換部32の一部は、利用側流路13の熱交換部12cと比較的広い面積で接触するように形成されている。これにより、利用側流路13を流れる水の熱を、熱交換部32を流れる熱媒体に効率的に伝えることができる(図1の白抜き矢印H2参照)。なお、熱利用装置30は、吸着式ヒートポンプに限定されず、別の熱源や、暖房装置、給湯装置であってもよく、熱を利用して動作する装置であればよい。 The heat utilization device 30 is a so-called adsorption heat pump (AHP) and includes an adsorption air conditioning unit 31 and a heat exchange unit 32. The adsorption air conditioning unit 31 has an adsorbent (not shown) and generates cold heat by utilizing heat above a predetermined temperature. The adsorption air conditioning unit 31 is equipped with an output sensor 54 that detects the output of the adsorption air conditioning unit 31. The heat exchange unit 32 is formed so that a heat medium flows through it to provide heat in a predetermined temperature range to the adsorbent (not shown) provided in the adsorption air conditioning unit 31. A part of the heat exchange unit 32 is formed so as to contact the heat exchange unit 12c of the utilization side flow path 13 over a relatively wide area. This allows the heat of the water flowing through the utilization side flow path 13 to be efficiently transferred to the heat medium flowing through the heat exchange unit 32 (see the white arrow H2 in FIG. 1). The heat utilization device 30 is not limited to an adsorption heat pump, and may be another heat source, a heating device, or a hot water supply device, as long as it is a device that operates by utilizing heat.

吸着式空調部31は、利用側流路13の熱交換部13cを流れる水の温度が、所定の温度範囲であるとき、動作することができる。そこで、吸着式空調部31を動作させることができる、熱交換部13cを流れる水の温度範囲の下限値を「利用可能温度の下限値」とし、この温度範囲の上限値を「利用可能温度の上限値」とする。本実施形態では、吸着式空調部31の利用可能温度の下限値は、例えば、70(℃)であり、利用可能温度の上限値は、例えば、80(℃)である。すなわち、利用側流路13の熱交換部13cを流れる水の温度が70(℃)を下回ると熱利用装置30は動作しない。また、利用側流路13の熱交換部13cを流れる水の温度が80(℃)を上回ると、熱容量変更装置40によって、室温の水がタンク11内に流入し、同量の水がタンク11の外部に排出されることで、蓄熱装置10の熱の一部が廃棄され、水の温度が低下する。 The adsorption type air conditioning unit 31 can operate when the temperature of the water flowing through the heat exchange unit 13c of the utilization side flow path 13 is within a predetermined temperature range. Therefore, the lower limit of the temperature range of the water flowing through the heat exchange unit 13c at which the adsorption type air conditioning unit 31 can operate is set as the "lower limit of the usable temperature", and the upper limit of this temperature range is set as the "upper limit of the usable temperature". In this embodiment, the lower limit of the usable temperature of the adsorption type air conditioning unit 31 is, for example, 70 (°C), and the upper limit of the usable temperature is, for example, 80 (°C). That is, when the temperature of the water flowing through the heat exchange unit 13c of the utilization side flow path 13 falls below 70 (°C), the heat utilization device 30 does not operate. Also, when the temperature of the water flowing through the heat exchange unit 13c of the utilization side flow path 13 exceeds 80 (°C), the heat capacity change device 40 causes room temperature water to flow into the tank 11, and the same amount of water is discharged to the outside of the tank 11, so that part of the heat of the heat storage device 10 is discarded and the temperature of the water drops.

本実施形態の蓄熱システム1では、タンク11の内部と、供給側流路12と、利用側流路13とによって、水の循環流路を形成している。これにより、供給側流路12において熱供給装置20から供給された熱は、蓄熱装置10を経由して、熱利用装置30に供給される。 In the heat storage system 1 of this embodiment, a water circulation flow path is formed by the inside of the tank 11, the supply side flow path 12, and the utilization side flow path 13. As a result, heat supplied from the heat supply device 20 in the supply side flow path 12 is supplied to the heat utilization device 30 via the heat storage device 10.

熱容量変更装置40は、熱媒排出流路41と、熱媒取込流路42と、を備える。熱媒排出流路41と熱媒取込流路42とのそれぞれは、タンク11に接続される。熱媒排出流路41には、図示しない逆止弁が取り付けられており、タンク11から蓄熱システム1の外部に向かう水の流れを許容し(図1の実線矢印F41)、蓄熱システム1の外部からタンク11に向かう水の流れを遮断する。熱媒取込流路42には、図示しない逆止弁が取り付けられており、蓄熱システム1の外部からタンク11に向かう水の流れを許容し(図1の実線矢印F42)、タンク11から蓄熱システム1の外部に向かう水の流れを遮断する。熱媒排出流路41と熱媒取込流路42とのそれぞれには、それぞれの流路における水の流れを許容または遮断するバルブ41a、42aが取り付けられている。熱容量変更装置40は、バルブ41a、42aの開閉を制御することで、蓄熱装置10に収容されている水の量を変更する。これにより、主に、タンク11の熱容量とタンク11に収容されている水の熱容量との合計である、蓄熱装置10全体の熱容量を変更することができる。本実施形態の蓄熱装置10には、タンク11内の水の量が最も少ないため熱容量が最も小さくなる「熱容量下限値」と、タンク11内の水の量が最も多いため熱容量が最も大きくなる「熱容量上限値」が設定されている。 The heat capacity change device 40 includes a heat medium discharge flow path 41 and a heat medium intake flow path 42. The heat medium discharge flow path 41 and the heat medium intake flow path 42 are each connected to the tank 11. The heat medium discharge flow path 41 is equipped with a check valve (not shown) that allows water to flow from the tank 11 to the outside of the heat storage system 1 (solid line arrow F41 in FIG. 1) and blocks water flow from the outside of the heat storage system 1 to the tank 11. The heat medium intake flow path 42 is equipped with a check valve (not shown) that allows water to flow from the outside of the heat storage system 1 to the tank 11 (solid line arrow F42 in FIG. 1) and blocks water flow from the tank 11 to the outside of the heat storage system 1. The heat medium discharge flow path 41 and the heat medium intake flow path 42 are each equipped with valves 41a and 42a that allow or block the flow of water in the respective flow paths. The heat capacity change device 40 changes the amount of water contained in the heat storage device 10 by controlling the opening and closing of the valves 41a and 42a. This makes it possible to change the heat capacity of the entire heat storage device 10, which is mainly the sum of the heat capacity of the tank 11 and the heat capacity of the water contained in the tank 11. In the heat storage device 10 of this embodiment, a "heat capacity lower limit value" is set at which the amount of water in the tank 11 is the smallest and therefore the heat capacity is the smallest, and a "heat capacity upper limit value" is set at which the amount of water in the tank 11 is the largest and therefore the heat capacity is the largest.

制御部50は、CPU50aと、記憶部50bと、図示しないROM/RAMと、を有する。制御部50は、蓄熱装置10の水量センサ51および水温センサ52と、熱供給装置20の回転センサ53と、熱利用装置30の出力センサ54とに電気的に接続している。また、制御部50は、熱供給装置20と、熱利用装置30と、ポンプ12a、13aと、バルブ12b、13b、41a、42aとに電気的に接続している。CPU50aは、回転センサ53が出力する値から熱供給装置20の作動状態を判定し、出力センサ54が出力する値から熱利用装置30の作動状態を判定する。CPU50aは、これらのセンサから出力された信号に基づいて、ROMに格納されているコンピュータプログラムをRAMに展開して実行することにより、蓄熱システム全体の動作を制御する。CPU50aは、図示しない演算部を含んでおり、蓄熱システム1における各種の判定処理のための演算を行う。記憶部50bは、これら判定処理において算出される数値を記録する。 The control unit 50 has a CPU 50a, a storage unit 50b, and a ROM/RAM (not shown). The control unit 50 is electrically connected to the water volume sensor 51 and water temperature sensor 52 of the heat storage device 10, the rotation sensor 53 of the heat supply device 20, and the output sensor 54 of the heat utilization device 30. The control unit 50 is also electrically connected to the heat supply device 20, the heat utilization device 30, the pumps 12a, 13a, and the valves 12b, 13b, 41a, and 42a. The CPU 50a determines the operating state of the heat supply device 20 from the value output by the rotation sensor 53, and determines the operating state of the heat utilization device 30 from the value output by the output sensor 54. The CPU 50a controls the operation of the entire heat storage system by expanding and executing a computer program stored in the ROM into the RAM based on the signals output from these sensors. The CPU 50a includes a calculation unit (not shown) and performs calculations for various determination processes in the heat storage system 1. The memory unit 50b records the values calculated in these determination processes.

本実施形態の蓄熱システム1では、制御部50の指令によって熱供給装置20が始動すると、ガスの燃焼によって熱が発生する。熱供給装置20は、発生した熱を用いて、供給側流路12を流れる水を熱利用装置30の利用可能温度の下限値以上に加熱する。本実施形態では、熱利用装置30の利用可能温度の下限値は、70℃とする。熱供給装置20で加熱された水は、タンク11に収容される。その後、制御部50の指令によって熱利用装置30を始動するとき、制御部50は、ポンプ13aを駆動し、タンク11に収容されている水を熱利用装置30に供給する。熱利用装置30に供給された水は、熱交換部32において熱利用装置30の吸着材と熱交換する。これにより、吸着式空調部31は、冷熱を生成する。 In the heat storage system 1 of this embodiment, when the heat supply device 20 is started by a command from the control unit 50, heat is generated by the combustion of gas. The heat supply device 20 uses the generated heat to heat the water flowing through the supply side flow path 12 to a temperature equal to or higher than the lower limit of the usable temperature of the heat utilization device 30. In this embodiment, the lower limit of the usable temperature of the heat utilization device 30 is set to 70°C. The water heated by the heat supply device 20 is stored in the tank 11. Thereafter, when the heat utilization device 30 is started by a command from the control unit 50, the control unit 50 drives the pump 13a to supply the water stored in the tank 11 to the heat utilization device 30. The water supplied to the heat utilization device 30 exchanges heat with the adsorbent of the heat utilization device 30 in the heat exchange unit 32. As a result, the adsorption type air conditioning unit 31 generates cold heat.

本実施形態の蓄熱システム1では、制御部50は、蓄熱システム1に関する各種のパラメータを用いて演算を行い、複数の判定処理を行う。制御部50は、これらの判定処理の結果に応じて、蓄熱装置10の熱容量を調整し、熱利用装置30の始動性を向上しつつ、動作時間を長くする。 In the heat storage system 1 of this embodiment, the control unit 50 performs calculations using various parameters related to the heat storage system 1 and performs multiple determination processes. Depending on the results of these determination processes, the control unit 50 adjusts the heat capacity of the heat storage device 10, improving the start-up ability of the heat utilization device 30 while extending the operating time.

次に、制御部50が実行する複数の判定処理の詳細について説明する。これらの判定処理は、蓄熱システム1が起動することでスタートし、蓄熱システム1が動作している間、常時行われている。 Next, the details of the multiple determination processes executed by the control unit 50 will be described. These determination processes start when the heat storage system 1 is started, and are performed continuously while the heat storage system 1 is operating.

最初に、熱供給の判定処理について説明する。この判定処理では、熱供給装置20の作動状態に応じて、蓄熱装置10の熱容量を調整する。具体的には、熱供給装置20が停止しているとき、すなわち、蓄熱装置10への入熱が0であるとき、熱供給装置20が動作しているときよりも蓄熱装置10の熱容量が小さくなるように、タンク11内の水を排出する。これにより、次に熱供給装置20が始動して蓄熱装置10に熱を供給するとき、蓄熱装置10の温度が上昇しやすくなる。 First, the heat supply determination process will be described. In this determination process, the heat capacity of the heat storage device 10 is adjusted according to the operating state of the heat supply device 20. Specifically, when the heat supply device 20 is stopped, i.e., when the heat input to the heat storage device 10 is zero, the water in the tank 11 is discharged so that the heat capacity of the heat storage device 10 is smaller than when the heat supply device 20 is operating. This makes it easier for the temperature of the heat storage device 10 to rise the next time the heat supply device 20 starts up and supplies heat to the heat storage device 10.

図2は、蓄熱システム1における熱利用の判定処理のフローチャートである。図3は、蓄熱システム1における熱容量変更の判定処理のフローチャートである。次に、熱利用の判定処理と熱容量変更の判定処理について説明する。本実施形態の蓄熱システム1では、制御部50は、熱利用の判定処理と熱容量変更の判定処理とを連続して行う。本実施形態では、図2および図3に示す判定処理に先立って、蓄熱装置10に収容されている水の温度を水温センサ52によって測定する。測定された水温は、制御部50の記憶部に記録される。 Figure 2 is a flowchart of the heat utilization determination process in the heat storage system 1. Figure 3 is a flowchart of the heat capacity change determination process in the heat storage system 1. Next, the heat utilization determination process and the heat capacity change determination process will be described. In the heat storage system 1 of this embodiment, the control unit 50 performs the heat utilization determination process and the heat capacity change determination process consecutively. In this embodiment, prior to the determination process shown in Figures 2 and 3, the temperature of the water contained in the heat storage device 10 is measured by the water temperature sensor 52. The measured water temperature is recorded in the memory unit of the control unit 50.

最初に、熱利用の判定処理として、蓄熱システム1の放熱量を計算する(ステップS11)。制御部50は、空気の熱伝達係数や、蓄熱システム1の表面積、特に、蓄熱装置10および熱利用装置30の表面積などを用いて、蓄熱システム1の放熱量を計算する。 First, as a heat utilization determination process, the amount of heat dissipation from the heat storage system 1 is calculated (step S11). The control unit 50 calculates the amount of heat dissipation from the heat storage system 1 using the heat transfer coefficient of air and the surface area of the heat storage system 1, particularly the surface areas of the heat storage device 10 and the heat utilization device 30.

次に、タンク11内の水の温度が、熱利用装置30の利用可能温度の下限値未満であるか否かを判定する(ステップS12)。制御部50は、本判定処理をスタートさせる前に測定したタンク11内の水の温度が、吸着式空調部31の利用可能温度の下限値未満の温度であるか否かを判定する。タンク11内の水の温度が利用可能温度の下限値未満である場合(ステップS12:YES)、制御部50は、熱利用装置30が利用する熱量(以下、「利用熱量」という)として、0を設定する(ステップS13)。これは、現在の蓄熱装置10の状態では、熱利用装置30は動作できないことを意味している。タンク11内の水の温度が利用可能温度の下限値以上である場合(ステップS12:NO)、制御部50は、利用熱量として、利用熱設定値を設定する(ステップS14)。この「利用熱設定値」は、熱利用装置30が動作するために必要な熱量である。 Next, it is determined whether the temperature of the water in the tank 11 is less than the lower limit of the usable temperature of the heat utilization device 30 (step S12). The control unit 50 determines whether the temperature of the water in the tank 11 measured before starting this determination process is less than the lower limit of the usable temperature of the adsorption-type air conditioning unit 31. If the temperature of the water in the tank 11 is less than the lower limit of the usable temperature (step S12: YES), the control unit 50 sets the amount of heat used by the heat utilization device 30 (hereinafter referred to as the "used heat amount") to 0 (step S13). This means that the heat utilization device 30 cannot operate in the current state of the heat storage device 10. If the temperature of the water in the tank 11 is equal to or greater than the lower limit of the usable temperature (step S12: NO), the control unit 50 sets the used heat set value as the used heat amount (step S14). This "used heat set value" is the amount of heat required for the heat utilization device 30 to operate.

ステップS13およびステップS14の次に、供給熱量、利用熱量、放熱量、および、熱容量から、蓄熱装置10に収容されている水の温度を更新する(ステップS15)。ステップS15での「供給熱量」は、熱供給装置20が蓄熱装置10に供給する熱量を指しており、熱供給装置20が出力する定格熱量である。「利用熱量」は、ステップS13またはステップS14で設定された熱利用装置30の利用熱量(0、または、利用熱設定値)である。「放熱量」は、ステップS11で計算された蓄熱システム1の放熱量である。「熱容量」は、蓄熱システム1全体の熱容量であって、特に、蓄熱装置10および熱利用装置30の熱容量を指す。蓄熱装置10の熱容量は、蓄熱装置10に収容されている水の量によって変動するため、水量センサ51によって測定された値を用いて算出する。制御部50は、これらの数値を用いて、蓄熱システム1における熱の出入りを計算し、蓄熱装置10に収容されている水の温度を計算する。 After steps S13 and S14, the temperature of the water stored in the heat storage device 10 is updated based on the amount of heat supplied, the amount of heat used, the amount of heat released, and the heat capacity (step S15). The "amount of heat supplied" in step S15 refers to the amount of heat supplied by the heat supply device 20 to the heat storage device 10, and is the rated amount of heat output by the heat supply device 20. The "amount of heat used" is the amount of heat used by the heat utilization device 30 set in step S13 or step S14 (0, or the heat utilization setting value). The "amount of heat released" is the amount of heat released by the heat storage system 1 calculated in step S11. The "heat capacity" refers to the heat capacity of the entire heat storage system 1, and in particular, the heat capacity of the heat storage device 10 and the heat utilization device 30. The heat capacity of the heat storage device 10 varies depending on the amount of water stored in the heat storage device 10, so it is calculated using the value measured by the water volume sensor 51. The control unit 50 uses these values to calculate the flow of heat in and out of the heat storage system 1, and calculates the temperature of the water stored in the heat storage device 10.

次に、熱容量変更の判定処理として、タンク11内の水の温度が、熱利用装置30の利用可能温度の下限値未満であるか否かを判定する(ステップS16)。制御部50は、ステップS15において計算したタンク11内の水の温度が、吸着式空調部31の利用可能温度の下限値未満の温度であるか否かを判定する。タンク11内の水の温度が利用可能温度の下限値未満である場合(ステップS16:YES)、制御部50は、蓄熱装置10の熱容量を既定の熱容量下限値に変更する(ステップS17)。さらに、蓄熱装置10の熱容量を熱容量下限値に変更する場合、熱容量変更装置40の熱媒排出流路41を用いてタンク11内の水を排出する。制御部50は、排出される水とともに廃棄される熱(以下、「廃棄熱」という)を計算し(ステップS18)、判定処理をステップS24に進める。タンク11内の水の温度が利用可能温度の下限値以上である場合(ステップS16:NO)、制御部50は、判定処理をステップS19に進める。熱利用装置30の利用可能温度の下限値は、特許請求の範囲の「目標値」に相当する。 Next, as a heat capacity change judgment process, it is judged whether the temperature of the water in the tank 11 is less than the lower limit of the usable temperature of the heat utilization device 30 (step S16). The control unit 50 judges whether the temperature of the water in the tank 11 calculated in step S15 is a temperature less than the lower limit of the usable temperature of the adsorption-type air conditioning unit 31. If the temperature of the water in the tank 11 is less than the lower limit of the usable temperature (step S16: YES), the control unit 50 changes the heat capacity of the heat storage device 10 to the default heat capacity lower limit (step S17). Furthermore, when changing the heat capacity of the heat storage device 10 to the heat capacity lower limit, the water in the tank 11 is discharged using the heat medium discharge flow path 41 of the heat capacity change device 40. The control unit 50 calculates the heat to be discarded together with the discharged water (hereinafter referred to as "discarded heat") (step S18) and proceeds to the judgment process to step S24. If the temperature of the water in the tank 11 is equal to or higher than the lower limit of the usable temperature (step S16: NO), the control unit 50 advances the determination process to step S19. The lower limit of the usable temperature of the heat utilization device 30 corresponds to the "target value" in the claims.

ステップS19では、タンク11内の水の温度が、熱利用装置30の利用可能温度の上限値未満であるか否かを判定する(ステップS19)。制御部50は、ステップS15において計算したタンク11内の水の温度が、吸着式空調部31の利用可能温度の上限値未満の温度であるか否かを判定する。タンク11内の水の温度が利用可能温度の上限値未満である場合(ステップS19:YES)、制御部50は、判定処理をステップS24に進める。タンク11内の水の温度が利用可能温度の上限値未満である場合(ステップS19:NO)、制御部50は、判定処理をステップS20に進める。熱利用装置30の利用可能温度の上限値は、特許請求の範囲に記載の「目標値」に相当する。 In step S19, it is determined whether the temperature of the water in the tank 11 is less than the upper limit of the usable temperature of the heat utilization device 30 (step S19). The control unit 50 determines whether the temperature of the water in the tank 11 calculated in step S15 is less than the upper limit of the usable temperature of the adsorption-type air conditioning unit 31. If the temperature of the water in the tank 11 is less than the upper limit of the usable temperature (step S19: YES), the control unit 50 advances the determination process to step S24. If the temperature of the water in the tank 11 is less than the upper limit of the usable temperature (step S19: NO), the control unit 50 advances the determination process to step S20. The upper limit of the usable temperature of the heat utilization device 30 corresponds to the "target value" described in the claims.

ステップS20では、タンク11内の水の温度が利用可能上限値になるように、熱容量を変更する(ステップS20)。制御部50は、熱容量変更装置40の熱媒取込流路42を用いて室温の水をタンク11内に流入させることで、蓄熱装置10の熱容量を増加する。これにより、タンク11内の水の温度が低下し、熱利用装置30の利用可能温度の上限値と同程度の温度にすることができる。 In step S20, the heat capacity is changed so that the temperature of the water in the tank 11 becomes the upper usable temperature limit (step S20). The control unit 50 increases the heat capacity of the heat storage device 10 by using the heat medium intake passage 42 of the heat capacity change device 40 to flow room temperature water into the tank 11. This reduces the temperature of the water in the tank 11, making it possible to make it approximately the same temperature as the upper usable temperature limit of the heat utilization device 30.

次に、蓄熱装置10の熱容量が熱容量上限値以下であるか否かを判定する(ステップS21)。制御部50は、ステップS20での蓄熱装置10の熱容量の変更によって、蓄熱装置10の熱容量が熱容量上限値以下となっているか否かを判定する。蓄熱装置10の熱容量が熱容量上限値以下となっている場合(ステップS21:YES)、制御部50は、判定処理をステップS24に進める。蓄熱装置10の熱容量が熱容量上限値以下となっていない場合(ステップS21:NO)、すなわち、タンク11内に水を流入させすぎたために、蓄熱装置10の熱容量が熱容量上限値より大きい場合、制御部50は、判定処理をステップS22に進める。熱容量上限値は、特許請求の範囲に記載の「目標値」に相当する。 Next, it is determined whether the heat capacity of the heat storage device 10 is equal to or less than the heat capacity upper limit (step S21). The control unit 50 determines whether the heat capacity of the heat storage device 10 is equal to or less than the heat capacity upper limit by changing the heat capacity of the heat storage device 10 in step S20. If the heat capacity of the heat storage device 10 is equal to or less than the heat capacity upper limit (step S21: YES), the control unit 50 advances the determination process to step S24. If the heat capacity of the heat storage device 10 is not equal to or less than the heat capacity upper limit (step S21: NO), that is, if the heat capacity of the heat storage device 10 is greater than the heat capacity upper limit because too much water has flowed into the tank 11, the control unit 50 advances the determination process to step S22. The heat capacity upper limit corresponds to the "target value" described in the claims.

ステップS22では、蓄熱装置10の熱容量を熱容量上限値に変更する(ステップS22)。ステップS20での熱容量の変更では、タンク11内の水温を下げるために、室温の水をタンク11の容量より多く入れてしまったおそれがあるため、蓄熱装置10から水を排出することで、蓄熱装置10の熱容量を既定の熱容量上限値に変更する(ステップS22)。さらに、タンク11内の水を排出するため、制御部50は、このときの廃棄熱を計算し(ステップS23)、判定処理をステップS24に進める。 In step S22, the heat capacity of the heat storage device 10 is changed to the heat capacity upper limit value (step S22). When changing the heat capacity in step S20, there is a risk that more room temperature water than the capacity of the tank 11 has been put in in order to lower the water temperature in the tank 11. Therefore, by discharging water from the heat storage device 10, the heat capacity of the heat storage device 10 is changed to the default heat capacity upper limit value (step S22). Furthermore, in order to discharge the water from the tank 11, the control unit 50 calculates the waste heat at this time (step S23) and proceeds to the determination process at step S24.

最後に、変更された蓄熱装置10の熱容量を記録し(ステップS24)、今回の判定処理は終了する。今回の判定処理が終了した後は、水温センサ52で蓄熱装置10に収容されている水の温度を測定してから同じ判定処理を実行する。制御部50は、一定の時間間隔ごとに、上述の熱利用の判定処理(ステップS11からステップS15まで)と、熱容量変更の判定処理(ステップS16からステップS24まで)と、を実行する。 Finally, the changed heat capacity of the heat storage device 10 is recorded (step S24), and the current determination process ends. After the current determination process ends, the water temperature sensor 52 measures the temperature of the water contained in the heat storage device 10, and then the same determination process is executed. The control unit 50 executes the above-mentioned heat utilization determination process (steps S11 to S15) and heat capacity change determination process (steps S16 to S24) at regular time intervals.

次に、本実施形態の蓄熱システム1の動作について説明する。ここでは、蓄熱システム1の動作として、特に、熱利用装置30が始動するときの動作と、熱利用装置30が停止するときの動作と、のそれぞれについて説明する。 Next, the operation of the heat storage system 1 of this embodiment will be described. Here, the operation of the heat storage system 1 will be described, particularly the operation when the heat utilization device 30 starts and the operation when the heat utilization device 30 stops.

図4は、蓄熱システムにおける熱の出入りを示すモデル図である。図4は、本実施形態の蓄熱システム1の0次元モデルの概略図を示しており、特に、蓄熱装置10と熱利用装置30について、それぞれの熱容量と、出入りする熱量の関係を模式的に示している。図4に記載されている文字のそれぞれは、以下のパラメータを指す。
・熱容量
hsd:蓄熱装置10の熱容量(=Ctan+Ctmm
tan:蓄熱装置10が備えるタンク11の熱容量
tmm:蓄熱装置10が備えるタンク11内の水の熱容量(下限値:Cmin、上限値:Cmax
ahp:熱利用装置30の熱容量
sum:蓄熱装置10の熱容量と熱利用装置30の熱容量との合計(Chsd+Caph
・熱量
in:熱供給装置20が供給する熱量(供給熱量)
out:熱利用装置30が利用する熱量(利用熱量)
dum:蓄熱装置10から廃棄される熱量(廃棄熱量)
roo:蓄熱システム1の放熱量
・温度
tmm:蓄熱装置10が備えるタンク11内の水の温度
Fig. 4 is a model diagram showing the flow of heat in and out of the heat storage system. Fig. 4 shows a schematic diagram of a zero-dimensional model of the heat storage system 1 of this embodiment, and in particular, for the heat storage device 10 and the heat utilization device 30, the relationship between the respective heat capacities and the amount of heat entering and leaving is shown typically. Each of the letters in Fig. 4 refers to the following parameters.
Heat capacity C hsd : Heat capacity of the heat storage device 10 (= C tan + C tmm )
C tan : heat capacity of the tank 11 of the heat storage device 10 C tmm : heat capacity of the water in the tank 11 of the heat storage device 10 (lower limit: C min , upper limit: C max )
C ahp : Heat capacity of the heat utilization device 30 C sum : Sum of the heat capacity of the heat storage device 10 and the heat capacity of the heat utilization device 30 (C hsd + C aph )
Amount of heat Q in : Amount of heat supplied by the heat supply device 20 (amount of supplied heat)
Q out : Amount of heat used by the heat utilization device 30 (amount of heat used)
Q dum : Amount of heat discarded from the heat storage device 10 (amount of discarded heat)
Q roo : Heat release amount/temperature of the heat storage system 1 T tmm : Temperature of water in the tank 11 of the heat storage device 10

図4に示すように、本実施形態の蓄熱システム1では、タンク11内の水の量を変更することで、熱容量変更装置40を用いることで、蓄熱装置10の熱容量を変更することができる。具体的には、タンク11内の水の熱容量を下限値Cminから上限値Cmaxまで変更することができる。これにより、蓄熱装置10の熱容量も、下限値(Ctan+Cmin)から、上限値(Ctan+Cmax)まで変更することができる。 As shown in Fig. 4, in the heat storage system 1 of this embodiment, the heat capacity of the heat storage device 10 can be changed by changing the amount of water in the tank 11 using the heat capacity change device 40. Specifically, the heat capacity of the water in the tank 11 can be changed from a lower limit value Cmin to an upper limit value Cmax . This allows the heat capacity of the heat storage device 10 to be changed from a lower limit value ( Ctan + Cmin ) to an upper limit value ( Ctan + Cmax ).

次に、図4に示すモデルをベースとして、蓄熱システム1の動作における各種数値の変化について、シミュレーションを用いて計算を行い、評価した。以下に、今回のシミュレーションに用いたパラメータを、設定した数値とともに示す。
室温:Troo=25(℃)
大気の熱伝達率:h=0.1[kJ/(s・K・m2)]
蓄熱システムと空気との接触面積:A=1(m2
熱供給装置の供給熱設定値:Qin0=60(kJ/min)
蓄熱装置が備えるタンクの熱容量:Ctan=5(kJ/K)
蓄熱装置が備えるタンク内の水の温度:Ttmm=25(℃)
タンク内の水の熱容量下限値:Cmin=10(kJ/K)
タンク内の水の熱容量上限値:Cmax=60(kJ/K)
熱利用装置の利用熱設定値:Qout0=60(kJ/min)
熱利用装置の利用可能温度の下限値:Tmin=70(℃)
熱利用装置の利用可能温度の上限値:Tmax=80(℃)
熱利用装置の熱容量:Cahp=5(kJ/K)
シミュレーション上の終了時刻:tend=100(min)
今回のシミュレーションでは、蓄熱装置の熱容量が可変であることは、「タンク内の水の熱容量下限値」と「タンク内の水の熱容量上限値」とが異なることで示されている。
Next, based on the model shown in Fig. 4, calculations were performed using a simulation to evaluate changes in various values during the operation of the thermal storage system 1. The parameters used in this simulation are shown below together with the set values.
Room temperature: T roo =25 (℃)
Heat transfer coefficient of air: h = 0.1 [kJ/(s·K·m 2 )]
Contact area between the heat storage system and the air: A = 1 ( m2 )
Heat supply setting value of heat supply device: Q in0 = 60 (kJ/min)
Heat capacity of the tank of the heat storage device: C tan = 5 (kJ/K)
Temperature of water in the tank of the heat storage device: T tmm = 25 (°C)
Lower limit of heat capacity of water in the tank: C min = 10 (kJ/K)
Upper limit of heat capacity of water in the tank: C max = 60 (kJ/K)
Heat utilization setting value of the heat utilization device: Q out0 =60 (kJ/min)
Lower limit of usable temperature of heat utilization device: T min = 70 (°C)
Upper limit of usable temperature of the heat utilization device: T max = 80 (°C)
Heat capacity of the heat utilization device: C ahp =5 (kJ/K)
End time in the simulation: t end = 100 (min)
In this simulation, the fact that the heat capacity of the heat storage device is variable is shown by the fact that the "lower limit value of the heat capacity of the water in the tank" and the "upper limit value of the heat capacity of the water in the tank" are different.

蓄熱システム1の動作について説明するにあたって、蓄熱装置の熱容量が一定の2種類の蓄熱システムの動作についても、本実施形態の蓄熱システム1の比較例として、同様のシミュレーションを行い、評価した。第1の比較例は、タンク内の水の熱容量が比較的小さい蓄熱システムであって、上述のパラメータリストにおける「タンク内の水の熱容量下限値」と「タンク内の水の熱容量上限値」とが同じ値である10(kJ/K)となる。第2の比較例は、タンク内の水の熱容量が比較的大きい蓄熱システムであって、上述のパラメータリストにおける「タンク内の水の熱容量下限値」と「タンク内の水の熱容量上限値」とが同じ値である60(kJ/K)となる。 In explaining the operation of the heat storage system 1, similar simulations were performed and evaluated for the operation of two types of heat storage systems with a fixed heat capacity of the heat storage device as comparative examples of the heat storage system 1 of this embodiment. The first comparative example is a heat storage system in which the heat capacity of the water in the tank is relatively small, and the "lower limit value of the heat capacity of the water in the tank" and the "upper limit value of the heat capacity of the water in the tank" in the above-mentioned parameter list are the same value, 10 (kJ/K). The second comparative example is a heat storage system in which the heat capacity of the water in the tank is relatively large, and the "lower limit value of the heat capacity of the water in the tank" and the "upper limit value of the heat capacity of the water in the tank" in the above-mentioned parameter list are the same value, 60 (kJ/K).

図5は、本実施形態の熱利用装置30が始動するときの動作を説明する図である。最初に、熱利用装置30が始動するときの動作について説明する。図5には、図3で示したパラメータのうち、以下の6つのパラメータについての時間変化を示している。
tmm:蓄熱装置が備えるタンク内の水の温度
tmm:蓄熱装置が備えるタンク内の水の熱容量
in:熱供給装置が供給する熱量(供給熱量)
out:熱利用装置が利用する熱量(利用熱量)
dum:蓄熱装置から廃棄される熱量(廃棄熱量)
roo:蓄熱システムの放熱量
なお、図5の縦軸の数値は、単位時間当たりの熱量が記載されており、供給熱量Qinと、利用熱量Qout、廃棄熱量Qdum、および、放熱量Qrooが対応する。タンク内の水の温度Ttmmとタンク内の水の熱容量Ctmmは、それぞれに対応する値を示す点線を用いて、別途記載されている。
5 is a diagram for explaining the operation of the heat utilization device 30 of this embodiment when it is started. First, the operation of the heat utilization device 30 when it is started will be explained. FIG 5 shows the time changes of the following six parameters among the parameters shown in FIG 3:
T tmm : Temperature of water in the tank of the heat storage device C tmm : Heat capacity of water in the tank of the heat storage device Q in : Amount of heat supplied by the heat supply device (amount of heat supplied)
Q out : Amount of heat used by the heat utilization device (amount of heat used)
Q dum : Amount of heat discarded from the heat storage device (amount of discarded heat)
Q roo : Amount of heat released by the heat storage system The values on the vertical axis in Fig. 5 indicate the amount of heat per unit time, and correspond to the amount of heat supplied Q in , the amount of heat used Q out , the amount of heat wasted Q dum , and the amount of heat released Q roo . The temperature T tmm of the water in the tank and the heat capacity C tmm of the water in the tank are separately indicated by using dotted lines indicating the corresponding values.

図5より、本実施形態の蓄熱システム1では、水の温度Ttmmが利用可能温度の下限値Tminより小さい状態で、供給熱量Qinが0より大きくなると(時間:0分)、タンク内の水は、供給熱量Qinを受け取り、温度が上昇する。蓄熱システム1では、熱利用装置30が停止しているとき、蓄熱装置10に収容されている水の熱容量を、熱利用装置30が動作しているときよりも相対的に大きい10(kJ/K)にしている。これにより、蓄熱装置10に収容される水の温度の上昇速度は、比較的大きい。水の温度Ttmmが利用可能温度の下限値Tminに達すると(時間t11)、熱利用装置30による熱利用が開始される(Qout<0)。これにより、本実施形態の蓄熱システム1では、熱利用装置30が始動するまでの時間は、供給熱量Qinが0より大きくなる時間0から利用熱量Qoutが0より小さくなるまでの時間t11となる。時間t11以降、水の温度上昇に使われる熱量が減少するため、水温の上昇速度は緩やかになる(時間t11から時間t12までの間)。水の温度Ttmmが利用可能温度の上限値Tmaxに達すると(時間t12)、水の温度Ttmmが上限値Tmaxで維持されるように、熱供給装置20によって加熱された水が蓄熱装置10に供給される。このため、タンク内の水の熱容量Ctmmが増加し、余剰熱が蓄熱装置10に蓄熱される。その後、水の熱容量Ctmmが水の熱容量上限値Cmaxである60(kJ/K)に到達すると、余剰熱は廃棄される(時間t13)。 5, in the heat storage system 1 of this embodiment, when the water temperature T tmm is lower than the lower limit T min of the usable temperature and the supply heat amount Q in becomes greater than 0 (time: 0 minutes), the water in the tank receives the supply heat amount Q in and the temperature rises. In the heat storage system 1, when the heat utilization device 30 is stopped, the heat capacity of the water contained in the heat storage device 10 is set to 10 (kJ/K), which is relatively larger than when the heat utilization device 30 is operating. As a result, the rate of increase in the temperature of the water contained in the heat storage device 10 is relatively high. When the water temperature T tmm reaches the lower limit T min of the usable temperature (time t11), heat utilization by the heat utilization device 30 is started (Q out <0). As a result, in the heat storage system 1 of this embodiment, the time until the heat utilization device 30 starts is the time t11 from the time 0 when the supply heat amount Q in becomes greater than 0 to the time when the utilized heat amount Q out becomes smaller than 0. After time t11, the amount of heat used to increase the water temperature decreases, so the rate at which the water temperature increases becomes slower (between time t11 and time t12). When the water temperature T tmm reaches the upper limit T max of the usable temperature (time t12), water heated by the heat supply device 20 is supplied to the heat storage device 10 so that the water temperature T tmm is maintained at the upper limit T max . As a result, the heat capacity C tmm of the water in the tank increases, and the excess heat is stored in the heat storage device 10. Thereafter, when the heat capacity C tmm of the water reaches the upper limit C max of the heat capacity of water, which is 60 (kJ/K), the excess heat is discarded (time t13).

本実施形態の蓄熱システム1では、制御部50は、熱利用装置30が動作を開始した直後(図5の時刻t12参照)から、蓄熱装置10に水を供給することで蓄熱装置10の熱容量を増大させる。これにより、熱利用装置30が動作している最中に、蓄熱装置10の熱容量を60(kJ/K)にする(図5の時刻t13参照)。 In the heat storage system 1 of this embodiment, the control unit 50 increases the heat capacity of the heat storage device 10 by supplying water to the heat storage device 10 immediately after the heat utilization device 30 starts operating (see time t12 in FIG. 5). As a result, while the heat utilization device 30 is operating, the heat capacity of the heat storage device 10 is set to 60 (kJ/K) (see time t13 in FIG. 5).

図6は、第1の比較例の熱利用装置が始動するときの動作を説明する図である。第1の比較例の蓄熱システムでは、上述したように、タンク内の水の熱容量が、一定の10(kJ/K)である。図6に示すように、0分において、タンク内の水は、供給熱量Qinを受け取り始めるため、温度が上昇する。このときの水の熱容量は、本実施形態の蓄熱システム1におけるタンク11内の水の熱容量の下限値Cminと同じ10(kJ/K)であるため、温度の上昇速度は、比較的大きい。したがって、本実施形態の蓄熱システム1と同じ程度の早さで、熱利用が開始される(Qout<0となる時間t21)。これにより、第1の比較例の蓄熱システムでは、熱利用装置が始動するまでの時間は、本実施形態と同じ程度の短さになる。しかしながら、タンク内の水の熱容量が小さいため、水の温度が利用可能温度の上限値Tmaxに到達するまでの時間も比較的短く、熱利用の開始直後に余剰熱が廃棄され始める(時間t22)。この時間t22は、本実施形態の時間t13より短いことから、余剰熱を多く廃棄していることになり、第1の比較例では、熱供給装置が供給する熱の利用効率が低い。 FIG. 6 is a diagram for explaining the operation when the heat utilization device of the first comparative example starts. In the heat storage system of the first comparative example, as described above, the heat capacity of the water in the tank is a constant 10 (kJ/K). As shown in FIG. 6, at 0 minutes, the water in the tank starts to receive the supplied heat amount Q in , so the temperature rises. Since the heat capacity of the water at this time is 10 (kJ/K), which is the same as the lower limit value C min of the heat capacity of the water in the tank 11 in the heat storage system 1 of this embodiment, the temperature rise rate is relatively high. Therefore, heat utilization starts as quickly as in the heat storage system 1 of this embodiment (time t21 when Q out <0). As a result, in the heat storage system of the first comparative example, the time until the heat utilization device starts is as short as in this embodiment. However, since the heat capacity of the water in the tank is small, the time until the temperature of the water reaches the upper limit value T max of the usable temperature is also relatively short, and surplus heat starts to be discarded immediately after the start of heat utilization (time t22). Since this time t22 is shorter than the time t13 in this embodiment, a large amount of surplus heat is wasted, and the utilization efficiency of the heat supplied by the heat supply device is low in the first comparative example.

図7は、第2の比較例の熱利用装置が始動するときの動作を説明する図である。第2の比較例の蓄熱システムでは、上述したように、タンク内の水の熱容量が、一定の60(kJ/K)である。図7に示すように、0分において、タンク内の水は、供給熱量Qinを受け取り、温度が上昇する。しかしながら、水の熱容量は、本実施形態の蓄熱システム1におけるタンク11内の水の熱容量上限値Cmaxと同じ60(kJ/K)であるため、温度の上昇速度は、本実施形態や第1の比較例に比べ小さい。このため、第2の比較例の蓄熱システムにおいて、熱利用が開始される時間は、本実施形態の蓄熱システム1より遅い(時間t31)。一方、タンク内の水の熱容量は大きいため、水の温度が利用可能温度の上限値Tmaxに到達するまでの時間は比較的長くなる。第2の比較例における余剰熱が廃棄され始める時間(時間t32)は、第1の比較例に比べ長いものの、本実施形態に比べると短い。 FIG. 7 is a diagram for explaining the operation when the heat utilization device of the second comparative example starts. In the heat storage system of the second comparative example, as described above, the heat capacity of the water in the tank is a constant 60 (kJ/K). As shown in FIG. 7, at 0 minutes, the water in the tank receives the supplied heat amount Q in and the temperature rises. However, since the heat capacity of the water is 60 (kJ/K), which is the same as the heat capacity upper limit value C max of the water in the tank 11 in the heat storage system 1 of this embodiment, the temperature rise rate is smaller than that of this embodiment and the first comparative example. Therefore, in the heat storage system of the second comparative example, the time when heat utilization starts is slower than that of the heat storage system 1 of this embodiment (time t31). On the other hand, since the heat capacity of the water in the tank is large, the time until the temperature of the water reaches the upper limit value T max of the usable temperature is relatively long. The time when the surplus heat starts to be discarded in the second comparative example (time t32) is longer than that of the first comparative example, but shorter than that of this embodiment.

図8は、図5から図7に示したそれぞれの蓄熱システムにおいて、熱利用装置が始動するときの動作に関する値を比較する図である。図8(a)は、供給熱量Qinが0より大きくなってから熱利用装置が始動するまでにかかった時間(以下、「始動時間」という)を比較した図である。図8(b)は、熱利用装置が冷熱を生成するのに利用した熱量を比較した図である。図8(a)に示すように、熱利用装置の始動時間は、本実施形態と、第1の比較例(熱容量小)とはほぼ同じであったが、第2の比較例(熱容量大)では、本実施形態の3倍以上の時間が必要になることが明らかとなった。また、図8(b)に示すように、熱利用装置が冷熱を生成するのに利用した熱では、第2の比較例は、始動時間が長いため、冷熱の生成に利用できた熱も少なくなることが明らかとなった。 FIG. 8 is a diagram comparing values related to the operation when the heat utilization device starts in each of the heat storage systems shown in FIG. 5 to FIG. 7. FIG. 8(a) is a diagram comparing the time taken from when the supply heat amount Q in becomes larger than 0 until the heat utilization device starts (hereinafter referred to as "start-up time"). FIG. 8(b) is a diagram comparing the amount of heat used by the heat utilization device to generate cold heat. As shown in FIG. 8(a), the start-up time of the heat utilization device was almost the same in this embodiment and the first comparative example (small heat capacity), but it was revealed that the second comparative example (large heat capacity) required more than three times as long as this embodiment. In addition, as shown in FIG. 8(b), it was revealed that the heat used by the heat utilization device to generate cold heat in the second comparative example was less because the start-up time was long.

図9は、本実施形態の熱利用装置30が停止するときの動作を説明する図である。次に、熱利用装置が停止するときの動作を説明する。図9には、供給熱量Qinが0になる時間を0分として、その後のタンク11内の水の温度Ttmm、タンク11内の水の熱容量Ctmm、供給熱量Qin、利用熱量Qout、廃棄熱量Qdum、および、放熱量Qrooの時間変化が示されている。本実施形態の蓄熱システム1では、上述したように、熱利用装置30が動作しているときに蓄熱装置10の熱容量を増大させており、図9に示すように、蓄熱装置10の熱容量は、最大の60(kJ/K)になっている。すなわち、蓄熱装置10には、熱利用装置30が利用可能な温度の熱媒体を比較的多く収容されている。これにより、蓄熱システム1では、比較的長い時間、蓄熱装置10に収容されている水の熱によって熱利用装置30を動作させることができる。したがって、供給熱量Qinが0になってからの時間t41において、利用熱量Qoutの絶対値が小さくなり始め、時間t42において、熱利用装置30が停止することが明らかとなった。今回のシミュレーションの条件では、時間t41は、約10分程度となる。 FIG. 9 is a diagram for explaining the operation when the heat utilization device 30 of this embodiment is stopped. Next, the operation when the heat utilization device is stopped will be explained. In FIG. 9, the time when the supply heat amount Qin becomes 0 is set to 0 minutes, and the time changes of the temperature Ttmm of the water in the tank 11, the heat capacity Ctmm of the water in the tank 11, the supply heat amount Qin , the utilized heat amount Qout , the waste heat amount Qdum , and the dissipated heat amount Qroo are shown. In the heat storage system 1 of this embodiment, as described above, the heat capacity of the heat storage device 10 is increased when the heat utilization device 30 is operating, and as shown in FIG. 9, the heat capacity of the heat storage device 10 is at a maximum of 60 (kJ/K). That is, the heat storage device 10 contains a relatively large amount of heat medium at a temperature that can be used by the heat utilization device 30. As a result, in the heat storage system 1, the heat utilization device 30 can be operated for a relatively long time by the heat of the water contained in the heat storage device 10. Therefore, it is clear that at time t41 after the supply heat quantity Qin becomes 0, the absolute value of the utilized heat quantity Qout begins to decrease, and at time t42, the heat utilization device 30 stops. Under the conditions of this simulation, the time t41 is about 10 minutes.

図10は、第1の比較例の熱利用装置が停止するときの動作を説明する図である。第1の比較例の蓄熱システムでは、タンク内の水の熱容量が、一定の10(kJ/K)であるため、図10に示すように、供給熱量Qinが0になってから利用熱量Qoutの絶対値が小さくなり始める時間t51は、本実施形態に比べ短くなる。これは、タンク内の水の熱容量が、本実施形態における熱利用装置30の停止時のタンク11内の水の熱容量に比べ小さいため、熱利用装置が動作可能な60(kJ)の熱を長時間供給することができないからである。今回のシミュレーションの条件では、時間t51は、3分程度となり、本実施形態に比べ1/3程度の時間となる。 FIG. 10 is a diagram for explaining the operation when the heat utilization device of the first comparative example is stopped. In the heat storage system of the first comparative example, the heat capacity of the water in the tank is constant at 10 (kJ/K), so as shown in FIG. 10, the time t51 at which the absolute value of the utilized heat amount Qout starts to decrease after the supplied heat amount Qin becomes 0 is shorter than that of this embodiment. This is because the heat capacity of the water in the tank is smaller than the heat capacity of the water in the tank 11 when the heat utilization device 30 is stopped in this embodiment, so the heat of 60 (kJ) that allows the heat utilization device to operate cannot be supplied for a long time. Under the conditions of this simulation, the time t51 is about 3 minutes, which is about 1/3 of the time of this embodiment.

図11は、第2の比較例の熱利用装置が停止するときの動作を説明する図である。第2の比較例の蓄熱システムでは、タンク内の水の熱容量が、一定の60(kJ/K)であるため、図11に示すように、供給熱量Qinが0になってから利用熱量Qoutの絶対値が小さくなり始める時間t61は、本実施形態と同じ程度の長さとなる。これは、タンク内の水の熱容量が、本実施形態における熱利用装置30の停止時のタンク11内の水の熱容量と同じだからである。今回のシミュレーションの条件では、時間t61は、約10分程度となる。 Fig. 11 is a diagram for explaining the operation when the heat utilization device of the second comparative example is stopped. In the heat storage system of the second comparative example, the heat capacity of the water in the tank is constant at 60 (kJ/K), so as shown in Fig. 11, the time t61 from when the supply heat amount Qin becomes 0 to when the absolute value of the utilized heat amount Qout starts to decrease is about the same length as in this embodiment. This is because the heat capacity of the water in the tank is the same as the heat capacity of the water in the tank 11 when the heat utilization device 30 in this embodiment is stopped. Under the conditions of this simulation, the time t61 is about 10 minutes.

図12は、図9から図11に示したそれぞれの蓄熱システムにおいて、熱利用装置が停止するときの動作に関する値を比較する図である。図12(a)は、供給熱量Qinが0になってから熱利用装置が停止するまでの時間(以下、「持続時間」という)を示した図である。図12(b)は、熱利用装置が停止するまでに冷熱を生成するのに利用した熱量を比較した図である。図12(a)に示すように、持続時間は、本実施形態と、第2の比較例(熱容量大)とはほぼ同じであったが、第1の比較例(熱容量小)では、本実施形態の1/3程度の時間になることが明らかとなった。また、図12(b)に示すように、熱利用装置が冷熱を生成するのに利用できた熱の比較では、第1の比較例は、持続時間が短いため、冷熱の生成に利用できた熱も少なくなることが明らかとなった。 FIG. 12 is a diagram comparing values related to the operation when the heat utilization device stops in each of the heat storage systems shown in FIG. 9 to FIG. 11. FIG. 12(a) is a diagram showing the time from when the supply heat amount Q in becomes 0 until the heat utilization device stops (hereinafter referred to as "duration time"). FIG. 12(b) is a diagram comparing the amount of heat used to generate cold energy until the heat utilization device stops. As shown in FIG. 12(a), the duration was almost the same in this embodiment and the second comparative example (large heat capacity), but it was revealed that the duration was about 1/3 of that in the first comparative example (small heat capacity). In addition, as shown in FIG. 12(b), in a comparison of the heat that the heat utilization device could use to generate cold energy, it was revealed that the duration was short in the first comparative example, and therefore the heat that could be used to generate cold energy was also reduced.

図13は、蓄熱システムの効果を比較する図である。図13は、図8と図12において説明した、熱利用装置の始動時間と、始動時の熱利用と、熱利用装置の持続時間と、停止時の熱利用とについて、比較した結果をまとめた表である。タンクの水の熱容量が相対的に小さい第1の比較例を蓄熱システム1に対して比較すると、始動時の特性(「始動時間」、および、「始動時の利用熱」)は同程度であるが、停止時の特性(「持続時間」、および、「停止時の利用熱」)は劣っている。また、タンクの水の熱容量が相対的に大きい第2の比較例を蓄熱システム1に対して比較すると、停止時の特性は同程度であるが、始動時の特性が劣っている。このように、本実施形態の蓄熱システム1は、第1の比較例と第2の比較例のそれぞれの優れた特性を有していることが明らかとなった。 Figure 13 is a diagram comparing the effects of heat storage systems. Figure 13 is a table summarizing the results of comparing the start-up time of the heat utilization device, the heat utilization at start-up, the duration of the heat utilization device, and the heat utilization at stop, as described in Figures 8 and 12. When the first comparative example, in which the heat capacity of the water in the tank is relatively small, is compared to the heat storage system 1, the characteristics at start-up ("start-up time" and "heat utilized at start-up") are comparable, but the characteristics at stop ("duration" and "heat utilized at stop") are inferior. Also, when the second comparative example, in which the heat capacity of the water in the tank is relatively large, is compared to the heat storage system 1, the characteristics at stop are comparable, but the characteristics at start-up are inferior. In this way, it has become clear that the heat storage system 1 of this embodiment has excellent characteristics of each of the first and second comparative examples.

以上説明した、本実施形態の蓄熱システム1によれば、熱容量変更装置40は、蓄熱装置10に収容されている水の量を変更することで、蓄熱装置10の熱容量を変更する。例えば、蓄熱装置10の熱容量を小さくすると蓄熱装置10の温度を上昇しやすくなるため、高温の水を短時間で蓄熱装置10に収容しやすくなる。これにより、短時間で高温の水を熱利用装置30に供給することができるため、蓄熱装置10からの熱の供給によって動作する熱利用装置30を短時間で動作させることができる。また、蓄熱装置10の熱容量を大きくすると、熱利用装置30が利用可能な温度の水が比較的多く収容されることとなるため、熱供給装置20からの熱の供給が0になっても、熱利用装置30が動作可能な温度の水を比較的長い時間供給することができる。このように、蓄熱装置10の熱容量を変更することで、熱利用装置30の動作を開始するとき、熱利用装置30が動作可能な温度の水を短時間で供給しつつ、熱利用装置30が動作可能な温度の水を比較的長い時間供給することができる。したがって、熱利用装置30の始動性を向上しつつ、動作時間を長くすることができる。 According to the heat storage system 1 of the present embodiment described above, the heat capacity change device 40 changes the heat capacity of the heat storage device 10 by changing the amount of water stored in the heat storage device 10. For example, when the heat capacity of the heat storage device 10 is reduced, the temperature of the heat storage device 10 is easily increased, so that high-temperature water can be easily stored in the heat storage device 10 in a short time. As a result, high-temperature water can be supplied to the heat utilization device 30 in a short time, so that the heat utilization device 30, which operates by the supply of heat from the heat storage device 10, can be operated in a short time. In addition, when the heat capacity of the heat storage device 10 is increased, a relatively large amount of water at a temperature that the heat utilization device 30 can use is stored, so that even if the supply of heat from the heat supply device 20 becomes zero, water at a temperature at which the heat utilization device 30 can operate can be supplied for a relatively long time. In this way, by changing the heat capacity of the heat storage device 10, when the operation of the heat utilization device 30 is started, water at a temperature at which the heat utilization device 30 can operate can be supplied for a relatively long time while supplying water at a temperature at which the heat utilization device 30 can operate. This improves the startability of the heat utilization device 30 while extending its operating time.

また、本実施形態の蓄熱システム1によれば、熱利用装置30において、始動時間が短くなり、かつ、動作時間が長くなるため、蓄熱装置10に収容されている水の熱を利用する時間が長くなる。これにより、熱利用装置30が動作するために利用する熱量(総合利用熱量)を増大させることができるとともに、熱供給装置20が供給した熱量に対する利用した熱量の割合を向上させることができる。 In addition, according to the heat storage system 1 of this embodiment, the start-up time of the heat utilization device 30 is shortened and the operating time is extended, so that the time for utilizing the heat of the water stored in the heat storage device 10 is extended. This makes it possible to increase the amount of heat utilized to operate the heat utilization device 30 (total utilized heat amount), and to improve the ratio of utilized heat amount to the amount of heat supplied by the heat supply device 20.

また、本実施形態の蓄熱システム1によれば、蓄熱装置10の熱容量を大きくすることで、熱利用装置30が動作可能な温度の水を、熱利用装置30に比較的長い時間供給することができる。これにより、熱利用装置30の動作における、熱供給装置20の運転状態に変動に伴う、熱の供給変動の影響を小さくすることができる。したがって、安定して熱利用装置30を動作させることができる。また、熱供給装置20が停止しても、蓄熱装置10に収容されている比較的多くの温水によって熱利用装置30を動作させることができるため、持続時間を延ばすことができる。 In addition, according to the heat storage system 1 of this embodiment, by increasing the heat capacity of the heat storage device 10, water at a temperature at which the heat utilization device 30 can operate can be supplied to the heat utilization device 30 for a relatively long time. This reduces the effect of heat supply fluctuations accompanying fluctuations in the operating state of the heat supply device 20 on the operation of the heat utilization device 30. Therefore, the heat utilization device 30 can be operated stably. Furthermore, even if the heat supply device 20 stops, the heat utilization device 30 can be operated using the relatively large amount of hot water stored in the heat storage device 10, so the duration can be extended.

また、本実施形態の蓄熱システム1によれば、熱容量変更装置40は、蓄熱装置10に収容されている水の少なくとも一部を蓄熱装置10から排出することで蓄熱装置10に収容されている水の量を減らし、蓄熱装置10の熱容量を小さくする。また、熱容量変更装置40は、蓄熱システム1の外部から熱媒体を蓄熱装置に供給することによって蓄熱装置に収容されている熱媒体の量を増やし、蓄熱装置の熱容量を大きくする。これにより、蓄熱装置における熱媒体の出し入れによって蓄熱装置の熱容量を容易に変更することができるため、熱利用装置の始動性の向上と動作の長時間化の両立を簡単に行うことができる。 Furthermore, according to the heat storage system 1 of this embodiment, the heat capacity change device 40 reduces the amount of water contained in the heat storage device 10 by discharging at least a portion of the water contained in the heat storage device 10 from the heat storage device 10, thereby reducing the heat capacity of the heat storage device 10. Furthermore, the heat capacity change device 40 increases the amount of heat medium contained in the heat storage device by supplying a heat medium to the heat storage device from outside the heat storage system 1, thereby increasing the heat capacity of the heat storage device. As a result, the heat capacity of the heat storage device can be easily changed by supplying and discharging the heat medium to and from the heat storage device, so that it is easy to improve the start-up performance of the heat utilization device while also extending the operating time.

また、本実施形態の蓄熱システム1によれば、制御部50は、水量センサ51が検出する蓄熱装置10における水量と、熱利用装置30の利用可能温度との関係に応じて、熱装置の熱容量を変更させる。これにより、蓄熱装置10に収容されている水の温度を熱利用装置30の利用可能温度に合うように、熱容量を変更することができるため、熱利用装置30の始動性の向上と動作の長時間化の両立を確実に行うことができる。 In addition, according to the heat storage system 1 of this embodiment, the control unit 50 changes the heat capacity of the heat device according to the relationship between the amount of water in the heat storage device 10 detected by the water amount sensor 51 and the available temperature of the heat utilization device 30. This makes it possible to change the heat capacity so that the temperature of the water stored in the heat storage device 10 matches the available temperature of the heat utilization device 30, thereby ensuring both improved start-up performance and longer operating times for the heat utilization device 30.

また、本実施形態の蓄熱システム1によれば、制御部50は、熱供給装置20が停止しているとき、熱供給装置20が動作しているときよりも蓄熱装置10の熱容量を相対的に小さくする。これにより、蓄熱装置10の温度が上昇しやすくなるため、高温の水を短時間で蓄熱装置10に収容しやすくなる。したがって、さらに短時間で高温の水を熱利用装置30に供給することができるため、熱利用装置30の始動性をさらに向上させることができる。 In addition, according to the heat storage system 1 of this embodiment, when the heat supply device 20 is stopped, the control unit 50 makes the heat capacity of the heat storage device 10 relatively smaller than when the heat supply device 20 is operating. This makes it easier for the temperature of the heat storage device 10 to rise, making it easier to store high-temperature water in the heat storage device 10 in a short period of time. Therefore, high-temperature water can be supplied to the heat utilization device 30 in an even shorter period of time, further improving the start-up performance of the heat utilization device 30.

また、本実施形態の蓄熱システム1によれば、制御部50は、熱利用装置30が停止しているとき、蓄熱装置10に収容されている水の少なくとも一部を蓄熱装置10から排出することで、熱利用装置30が動作しているときよりも、蓄熱装置10の熱容量を相対的に小さくする。これにより、蓄熱装置10に収容されている水の量は少なくなるため、熱供給装置20によって新たに加熱された水を蓄熱装置10に収容させても、蓄熱装置10に収容されている水の温度は低下しにくい。すなわち、熱供給装置20が蓄熱装置10に供給する高温の水は、高温のまま、蓄熱装置10に収容されることとなる。これにより、熱利用装置30の始動時に、動作可能な温度の水を速やかに供給することができるため、熱利用装置30の始動性をさらに向上させることができる。 In addition, according to the heat storage system 1 of this embodiment, when the heat utilization device 30 is stopped, the control unit 50 discharges at least a portion of the water stored in the heat storage device 10 from the heat storage device 10, thereby making the heat capacity of the heat storage device 10 relatively smaller than when the heat utilization device 30 is operating. As a result, the amount of water stored in the heat storage device 10 is reduced, so that even if newly heated water by the heat supply device 20 is stored in the heat storage device 10, the temperature of the water stored in the heat storage device 10 is unlikely to drop. In other words, the high-temperature water supplied to the heat storage device 10 by the heat supply device 20 is stored in the heat storage device 10 while remaining at a high temperature. As a result, when the heat utilization device 30 is started, water at an operable temperature can be quickly supplied, thereby further improving the start-up performance of the heat utilization device 30.

また、本実施形態の蓄熱システム1によれば、制御部50は、熱利用装置30が動作しているとき、水を蓄熱装置10に供給することによって蓄熱装置10に収容されている水の量を増やし、熱利用装置30が停止しているときよりも、蓄熱装置10の熱容量を相対的に大きくする。蓄熱装置10に収容されている水は、熱供給装置20によって加熱され、改めて蓄熱装置10に収容されるため、蓄熱装置10には、熱利用装置30が動作している最中に、熱利用装置30を動作可能な温度の水を比較的多く貯めることができる。これにより、例えば、熱供給装置20からの熱の供給が停止して熱供給装置20から蓄熱装置10への熱供給に変動があっても、熱利用装置30への熱供給に変動は生じにくいため、熱利用装置30を継続して動作させることができる。したがって、熱利用装置30の動作時間をさらに長くすることができる。 In addition, according to the heat storage system 1 of this embodiment, when the heat utilization device 30 is operating, the control unit 50 increases the amount of water stored in the heat storage device 10 by supplying water to the heat storage device 10, and makes the heat capacity of the heat storage device 10 relatively larger than when the heat utilization device 30 is stopped. The water stored in the heat storage device 10 is heated by the heat supply device 20 and is stored again in the heat storage device 10, so that the heat storage device 10 can store a relatively large amount of water at a temperature at which the heat utilization device 30 can be operated while the heat utilization device 30 is operating. As a result, for example, even if the supply of heat from the heat supply device 20 is stopped and there is a fluctuation in the heat supply from the heat supply device 20 to the heat storage device 10, the heat supply to the heat utilization device 30 is unlikely to fluctuate, so the heat utilization device 30 can be operated continuously. Therefore, the operating time of the heat utilization device 30 can be further extended.

また、本実施形態の蓄熱システム1によれば、制御部50は、熱利用装置30の動作状況に応じて、蓄熱装置10の熱容量を変更させる。例えば、図5に示すように、熱利用装置30が動作を開始した直後、熱容量が比較的小さい蓄熱装置10に、水を供給することで蓄熱装置10の熱容量を増大させる。これにより、図9に示すように、熱供給装置20からの熱の供給が途絶えた後でも、熱利用装置30を動作可能な熱の水を長時間供給することができる。したがって、熱利用装置30の始動性のさらなる向上や、熱利用装置30の動作のさらなる長時間化を図ることができる。 In addition, according to the heat storage system 1 of this embodiment, the control unit 50 changes the heat capacity of the heat storage device 10 depending on the operating status of the heat utilization device 30. For example, as shown in FIG. 5, immediately after the heat utilization device 30 starts operating, the heat capacity of the heat storage device 10, which has a relatively small heat capacity, is increased by supplying water to the heat storage device 10. As a result, as shown in FIG. 9, even after the supply of heat from the heat supply device 20 is cut off, water with enough heat to operate the heat utilization device 30 can be supplied for a long period of time. Therefore, the start-up ability of the heat utilization device 30 can be further improved, and the operation time of the heat utilization device 30 can be further extended.

また、本実施形態の蓄熱システム1によれば、蓄熱装置10は、水を収容するための単一のタンク11を備える。例えば、熱容量が異なる複数のタンクを備える場合、供給装置が熱媒体を供給するタンクを切り替える構成や、熱利用装置に熱媒体を供給するタンクを切り替える構成が必要となり、構成が複雑になるとともに、システムが大きくなる。蓄熱システム1では、単一のタンク11において、水の量を変更することで蓄熱装置10の熱容量を変更することができるため、簡便な構成で熱利用装置30の始動性の向上と動作の長時間化を両立することができる。 In addition, according to the heat storage system 1 of this embodiment, the heat storage device 10 includes a single tank 11 for storing water. For example, if multiple tanks with different heat capacities are included, a configuration is required in which the supply device switches between tanks that supply heat medium, and a configuration is required in which the supply device switches between tanks that supply heat medium to the heat utilization device, which makes the configuration more complex and the system larger. In the heat storage system 1, the heat capacity of the heat storage device 10 can be changed by changing the amount of water in the single tank 11, so that it is possible to improve the start-up ability of the heat utilization device 30 and extend its operating time with a simple configuration.

<第2実施形態>
図14は、第2実施形態の蓄熱システムの概略構成を示す模式図である。第2実施形態の蓄熱システム2は、第1実施形態の蓄熱システム1(図1)と比較すると、蓄熱装置から排出された熱媒体を還流する構成を備える点が異なる。
Second Embodiment
Fig. 14 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a heat storage system according to a second embodiment. A heat storage system 2 according to the second embodiment is different from the heat storage system 1 according to the first embodiment (Fig. 1) in that the heat storage system 2 according to the second embodiment includes a configuration for circulating the heat medium discharged from the heat storage device.

第2実施形態の蓄熱システム2は、蓄熱装置10と、熱供給装置20と、熱利用装置30と、熱容量変更装置40と、制御部50と、熱媒体供給装置60と、を備える。 The heat storage system 2 of the second embodiment includes a heat storage device 10, a heat supply device 20, a heat utilization device 30, a heat capacity change device 40, a control unit 50, and a heat medium supply device 60.

熱媒体供給装置60は、蓄熱装置10と供給側流路12とに接続されている。熱媒体供給装置60は、収容部61と、接続流路62と、を備える。 The heat medium supply device 60 is connected to the heat storage device 10 and the supply side flow path 12. The heat medium supply device 60 includes a storage section 61 and a connection flow path 62.

収容部61は、熱容量変更装置40の熱媒排出流路41に接続されている。収容部61は、水を収容可能なタンクであって、熱媒排出流路41を介して蓄熱装置10から排出される水を一時的に収容する。 The storage unit 61 is connected to the heat transfer medium discharge flow path 41 of the heat capacity change device 40. The storage unit 61 is a tank capable of storing water, and temporarily stores the water discharged from the heat storage device 10 via the heat transfer medium discharge flow path 41.

接続流路62は、収容部61と供給側流路12とに接続されている。接続流路62には、収容部61に収容されている水の一部を、供給側流路12に向けて圧送するポンプ62aと、接続流路62での水の流れを許容または遮断するバルブ62bと、が設けられている。接続流路62は、収容部61に収容されている水の一部を、供給側流路12に供給する。ポンプ62aとバルブ62bとは、制御部50と電気的に接続している。 The connection flow path 62 is connected to the storage section 61 and the supply side flow path 12. The connection flow path 62 is provided with a pump 62a that pumps a portion of the water stored in the storage section 61 toward the supply side flow path 12, and a valve 62b that allows or blocks the flow of water in the connection flow path 62. The connection flow path 62 supplies a portion of the water stored in the storage section 61 to the supply side flow path 12. The pump 62a and the valve 62b are electrically connected to the control section 50.

蓄熱システム2では、蓄熱装置10の熱容量を変更するとき、蓄熱装置10から排出される水は、収容部61に収容される。収容部61に収容された水の一部は、制御部50からの指令に応じて、接続流路62を介して、供給側流路12に戻される。供給側流路12に戻された水は、熱供給装置20によって加熱され、蓄熱装置10に収容されることで、熱利用装置30が動作するときに熱源として利用される。 In the heat storage system 2, when the heat capacity of the heat storage device 10 is changed, the water discharged from the heat storage device 10 is stored in the storage section 61. A part of the water stored in the storage section 61 is returned to the supply side flow path 12 via the connection flow path 62 in response to a command from the control section 50. The water returned to the supply side flow path 12 is heated by the heat supply device 20 and stored in the heat storage device 10, and is used as a heat source when the heat utilization device 30 is operating.

以上説明した、本実施形態の蓄熱システム2によれば、蓄熱装置10の熱容量を変更するために蓄熱装置10から排出された水の少なくとも一部は、供給側流路12に供給される。供給側流路12に供給された水は、供給側流路12において熱供給装置20によって加熱されたのち、蓄熱装置10に収容される。蓄熱装置10から排出された水は、熱供給装置20において少なくとも一回は加熱されている水である場合、その温度は、熱利用装置30が動作可能な温度でない場合でも比較的高いことが多い。これにより、熱媒体供給装置60から供給側流路12に供給された水は、熱供給装置20で加熱するときには、比較的少ない熱量で熱利用装置30を動作可能な温度とすることができる。したがって、蓄熱装置10から排出された水の熱を再利用することができるため、蓄熱システム2における熱利用率を向上させることができる。 According to the heat storage system 2 of this embodiment described above, at least a part of the water discharged from the heat storage device 10 to change the heat capacity of the heat storage device 10 is supplied to the supply side flow path 12. The water supplied to the supply side flow path 12 is heated by the heat supply device 20 in the supply side flow path 12 and then stored in the heat storage device 10. If the water discharged from the heat storage device 10 has been heated at least once in the heat supply device 20, the temperature is often relatively high even if the temperature is not at which the heat utilization device 30 can operate. As a result, when the water supplied from the heat medium supply device 60 to the supply side flow path 12 is heated by the heat supply device 20, it is possible to make the temperature at which the heat utilization device 30 can operate with a relatively small amount of heat. Therefore, since the heat of the water discharged from the heat storage device 10 can be reused, the heat utilization rate in the heat storage system 2 can be improved.

<本実施形態の変形例>
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
<Modifications of this embodiment>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied in various forms without departing from the spirit and scope of the invention. For example, the following modifications are also possible.

[変形例1]
上述の実施形態では、蓄熱装置10の熱容量を変更するとき、タンク11内の水をタンク11の外部に排出させたり、外部の水をタンク11に供給したりするとした。しかしながら、タンク11の水の量を変更させる方法は、これに限定されない。供給側流路12と、利用側流路13と、タンク11内とによって形成される流路を流れる水の量が変更できればよく、上述の実施形態では、例えば、熱容量小さくするために、蓄熱装置から取り除かれた熱媒体は、2つのポンプ12a、13aによって循環されない位置に収容されていればよい。
[Modification 1]
In the above embodiment, when changing the heat capacity of the heat storage device 10, the water in the tank 11 is discharged to the outside of the tank 11, or external water is supplied to the tank 11. However, the method of changing the amount of water in the tank 11 is not limited to this. It is sufficient if the amount of water flowing through the flow path formed by the supply side flow path 12, the utilization side flow path 13, and the inside of the tank 11 can be changed, and in the above embodiment, for example, in order to reduce the heat capacity, the heat medium removed from the heat storage device may be accommodated in a position where it is not circulated by the two pumps 12a and 13a.

[変形例2]
上述の実施形態では、図2および図3に示す演算処理を用いて、タンク11の水量センサ51の検出値から蓄熱装置10の熱容量を変更するとした。しかしながら、蓄熱装置10の熱容量を変更するための演算処理は、これに限定されない。例えば、タンク11への水の流入量と、タンク11からの水の排出量とから、蓄熱装置10の熱容量を変更してもよい。
[Modification 2]
In the above embodiment, the heat capacity of the heat storage device 10 is changed based on the detection value of the water volume sensor 51 of the tank 11 using the calculation process shown in Fig. 2 and Fig. 3. However, the calculation process for changing the heat capacity of the heat storage device 10 is not limited to this. For example, the heat capacity of the heat storage device 10 may be changed based on the amount of water flowing into the tank 11 and the amount of water discharged from the tank 11.

[変形例3]
上述の実施形態では、制御部50は、熱供給装置20が停止しているとき、または、熱利用装置30が停止しているとき、蓄熱装置10の熱容量を相対的に小さくするとした。しかしながら、蓄熱装置10の熱容量を相対的に小さくするタイミングは、これに限定されない。蓄熱装置10の熱容量は、熱利用装置30が動作を開始する直前に、相対的に小さい方が望ましい。熱利用装置30の始動に合わせて熱供給装置20が始動し高温の水が蓄熱装置10に供給されても、高温のまま蓄熱装置10に収容されるため、動作可能な温度の水を速やかに供給することができるからである。
[Modification 3]
In the above embodiment, the control unit 50 relatively reduces the heat capacity of the heat storage device 10 when the heat supply device 20 is stopped or when the heat utilization device 30 is stopped. However, the timing for relatively reducing the heat capacity of the heat storage device 10 is not limited to this. It is desirable for the heat capacity of the heat storage device 10 to be relatively small immediately before the heat utilization device 30 starts operating. This is because, even if the heat supply device 20 starts in conjunction with the start of the heat utilization device 30 and high-temperature water is supplied to the heat storage device 10, the water is stored in the heat storage device 10 while still at a high temperature, and water at an operable temperature can be quickly supplied.

[変形例4]
上述の実施形態では、制御部50は、熱供給装置20が停止しているとき、熱供給装置20が動作しているときに比べ、蓄熱装置10の熱容量を小さくするとした。この場合、蓄熱装置10の熱容量を小さくする条件として、熱供給装置20が停止しているときであって、今後も熱供給装置20が停止し続けると予定されている場合に、蓄熱装置10の熱容量を小さくするとしてもよい。
[Modification 4]
In the above embodiment, the control unit 50 reduces the heat capacity of the heat storage device 10 when the heat supply device 20 is stopped compared to when the heat supply device 20 is operating. In this case, the condition for reducing the heat capacity of the heat storage device 10 may be set to reduce the heat capacity of the heat storage device 10 when the heat supply device 20 is stopped and is scheduled to continue to be stopped in the future.

[変形例5]
上述の実施形態では、制御部は、熱利用装置30が動作しているとき、図5や図9に示すように、蓄熱装置10の熱容量を相対的に大きくするとした。しかしながら、蓄熱装置10の熱容量を相対的に大きくするタイミングは、これに限定されない。蓄熱装置10の熱容量は、熱供給装置20が停止する直前に、相対的に大きい方が望ましい。熱利用装置30を動作可能な温度の水を比較的多く貯めることができるからである。
[Modification 5]
In the above-described embodiment, the control unit relatively increases the heat capacity of the heat storage device 10 when the heat utilization device 30 is operating, as shown in Fig. 5 and Fig. 9. However, the timing for relatively increasing the heat capacity of the heat storage device 10 is not limited to this. It is desirable for the heat capacity of the heat storage device 10 to be relatively large immediately before the heat supply device 20 is stopped. This is because a relatively large amount of water at a temperature at which the heat utilization device 30 can be operated can be stored.

[変形例6]
上述の実施形態では、熱媒体は、水であるとした。しかしながら、熱媒体の種類は、これに限定されない。熱媒体は、例えば、固体粒子の集合体や、水と固体物との組み合わせであってもよい。水と固体物との組み合わせの場合、水を流すことによって、熱供給装置や熱利用装置との熱交換を行い、蓄熱装置に収容させる固体物と水との熱交換によって、蓄熱装置に、熱が一時的に蓄えられればよい。この場合、蓄熱装置に収容されている固体物の一部を蓄熱装置から取り出したり、蓄熱装置内に新たに固体物を入れたりすることで、蓄熱装置の熱容量を変更することができる。
[Modification 6]
In the above embodiment, the heat medium is water. However, the type of heat medium is not limited to this. The heat medium may be, for example, an aggregate of solid particles or a combination of water and a solid object. In the case of a combination of water and a solid object, heat exchange with a heat supply device or a heat utilization device is performed by flowing water, and heat may be temporarily stored in the heat storage device by heat exchange between the solid object contained in the heat storage device and the water. In this case, the heat capacity of the heat storage device can be changed by removing a part of the solid object contained in the heat storage device from the heat storage device or by putting a new solid object into the heat storage device.

[変形例7]
第2実施形態では熱媒体供給装置60の収容部61は、熱容量変更装置40の熱媒排出流路41に接続されているとした。収容部61は、熱媒取込流路42にも接続されていてもよい。これにより、蓄熱装置10の熱容量を大きくするとき、収容部61に収容されている水を蓄熱装置10に戻すことができる。収容部61に収容された水は、室温より高い温度となっている場合が多いため、蓄熱装置10の温度をさほど低下させることなく、蓄熱装置10の熱容量を大きくすることができる。
[Modification 7]
In the second embodiment, the storage section 61 of the heat medium supplying device 60 is connected to the heat medium discharge flow path 41 of the heat capacity change device 40. The storage section 61 may also be connected to the heat medium intake flow path 42. This makes it possible to return the water stored in the storage section 61 to the heat storage device 10 when the heat capacity of the heat storage device 10 is increased. Since the water stored in the storage section 61 is often at a temperature higher than room temperature, the heat capacity of the heat storage device 10 can be increased without significantly lowering the temperature of the heat storage device 10.

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。 Although this aspect has been described above based on the embodiment and modified examples, the embodiment of the above-mentioned aspect is intended to facilitate understanding of this aspect and does not limit this aspect. This aspect may be modified or improved without departing from the spirit and scope of the claims, and this aspect includes equivalents. Furthermore, if a technical feature is not described as essential in this specification, it may be deleted as appropriate.

1,2…蓄熱システム
10…蓄熱装置
11…タンク
12…供給側流路
12a,13a…ポンプ
13…利用側流路
20…熱供給装置
30…熱利用装置
40…熱容量変更装置
41…熱媒排出流路
42…熱媒取込流路
50…制御部
51…水量センサ
52…水温センサ
60…熱媒体供給装置
hsd…蓄熱装置の熱容量
Reference Signs List 1, 2...Heat storage system 10...Heat storage device 11...Tank 12...Supply side flow path 12a, 13a...Pump 13...Use side flow path 20...Heat supply device 30...Heat utilization device 40...Heat capacity change device 41...Heat medium discharge flow path 42...Heat medium intake flow path 50...Control unit 51...Water volume sensor 52...Water temperature sensor 60...Heat medium supply device C hsd ...Heat capacity of heat storage device

Claims (5)

蓄熱システムであって、
熱媒体を収容する蓄熱装置と、
前記蓄熱装置に接続された第1の循環流路を流通する熱媒体を加熱し、加熱された熱媒体を前記蓄熱装置に供給する熱供給装置であって、前記第1の循環流路を流通する熱媒体と熱交換する第1の熱媒体を有する熱供給装置と、
前記蓄熱装置に接続された第2の循環流路によって前記蓄熱装置から供給された熱媒体の熱で動作する熱利用装置であって、前記蓄熱装置から供給された熱媒体と熱交換する第2の熱媒体を有する熱利用装置と、
前記第1の循環流路と、前記第2の循環流路と、前記蓄熱装置との間で熱媒体を循環させるポンプと、
前記蓄熱装置に収容されている熱媒体の量を変更することで、前記蓄熱装置の熱容量を変更する熱容量変更装置と、
前記蓄熱装置の熱容量に関連する値を検出する熱容量検出部と、
前記熱容量検出部が検出する前記蓄熱装置の熱容量に関連する値と、目標値として予め設定されている値との関係に応じて、前記蓄熱装置の熱容量を変更させる制御部と、を備え、
前記熱容量変更装置は、
前記蓄熱装置に収容されている熱媒体の少なくとも一部を、前記蓄熱装置から排出することで前記蓄熱装置の熱容量を小さくし、
前記蓄熱システムの外部から熱媒体を前記蓄熱装置に供給することによって前記蓄熱装置の熱容量を大きくし、
前記制御部は、前記熱供給装置が停止しているとき、前記熱容量検出部が検出する前記蓄熱装置の熱容量に関連する値と前記目標値との関係に関わらず、前記熱供給装置が動作しているときよりも前記蓄熱装置の熱容量を相対的に小さくする、
蓄熱システム。
1. A thermal storage system comprising:
A heat storage device that accommodates a heat medium;
a heat supply device that heats a heat medium circulating through a first circulation flow path connected to the heat storage device and supplies the heated heat medium to the heat storage device, the heat supply device having a first heat medium that exchanges heat with the heat medium circulating through the first circulation flow path;
a heat utilization device that operates using heat of a heat medium supplied from the heat storage device through a second circulation flow path connected to the heat storage device, the heat utilization device having a second heat medium that exchanges heat with the heat medium supplied from the heat storage device;
a pump that circulates a heat medium between the first circulation flow path, the second circulation flow path, and the heat storage device;
a heat capacity change device that changes the amount of heat medium contained in the heat storage device to change the heat capacity of the heat storage device;
a heat capacity detection unit for detecting a value related to a heat capacity of the heat storage device;
a control unit that changes the heat capacity of the heat storage device according to a relationship between a value related to the heat capacity of the heat storage device detected by the heat capacity detection unit and a value that is preset as a target value ;
The heat capacity change device is
Reducing the heat capacity of the heat storage device by discharging at least a portion of the heat medium contained in the heat storage device from the heat storage device;
A heat medium is supplied to the heat storage device from outside the heat storage system to increase the heat capacity of the heat storage device;
When the heat supply device is stopped, the control unit relatively reduces the heat capacity of the heat storage device compared to when the heat supply device is operating, regardless of a relationship between the value related to the heat capacity of the heat storage device detected by the heat capacity detection unit and the target value.
Heat storage system.
請求項に記載の蓄熱システムであって、
記制御部は、前記熱利用装置が停止しているとき、前記熱利用装置が動作しているときよりも前記蓄熱装置の熱容量を相対的に小さくする、
蓄熱システム。
The thermal storage system according to claim 1 ,
The control unit, when the heat utilization device is stopped, makes the heat capacity of the heat storage device relatively smaller than that when the heat utilization device is operating.
Heat storage system.
請求項に記載の蓄熱システムであって、
記制御部は、前記熱利用装置の動作状況に応じて、前記蓄熱装置の熱容量を変更させる、
蓄熱システム。
The thermal storage system according to claim 1 ,
The control unit changes the heat capacity of the heat storage device according to an operating condition of the heat utilization device.
Heat storage system.
請求項から請求項のいずれか一項に記載の蓄熱システムは、さらに、
前記蓄熱装置と前記第1の循環流路に接続されており、前記蓄熱装置から排出された熱媒体の少なくとも一部を前記第1の循環流路に供給する熱媒体供給装置を備え、
前記熱媒体供給装置によって前記第1の循環流路に供給された熱媒体は、前記第1の循環流路において前記熱供給装置によって加熱されたのち、前記蓄熱装置に収容される、
蓄熱システム。
The heat storage system according to any one of claims 1 to 3 further comprises:
a heat medium supplying device connected to the heat storage device and the first circulation flow path and configured to supply at least a portion of the heat medium discharged from the heat storage device to the first circulation flow path;
The heat medium supplied to the first circulation flow path by the heat medium supply device is heated by the heat supply device in the first circulation flow path and then stored in the heat storage device.
Heat storage system.
請求項1から請求項のいずれか一項に記載の蓄熱システムであって、
前記蓄熱装置は、前記熱媒体を収容するための単一のタンクを備える、
蓄熱システム。
A heat storage system according to any one of claims 1 to 4 ,
The heat storage device includes a single tank for storing the heat medium.
Heat storage system.
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