(57)【要約】【課題】貯蔵される熱エネルギーを多量に得ることができ、熱エネルギーの貯蔵のために消費されるエネルギーを減少することができ、熱蓄積器の容積を小さくすることができる加熱装置、及び該加熱装置の制御方法を提供する。【解決手段】加熱装置１０は、夫々が熱エネルギーを貯蔵する複数のコンテナ２０を有する熱蓄積器１２と熱蓄積器１４とを備える。各コンテナ２０は、第１の熱移動流体の循環のための少なくとも供給路と第２の熱移動流体の循環のための収集路とが通っているアースを収容した断熱性の容器を有する。各熱蓄積器１２，１４にあって、コンテナ２０の供給路は並列に接続し、コンテナ２０の収集路は直列に接続している。加熱装置１０は、第１の熱移動流体に熱エネルギーを供給する熱エネルギー生成装置１６を備える。熱エネルギー生成装置１６は、分配経路２２を用いて、熱蓄積器１２または熱蓄積器１４内に第１の熱移動流体を循環させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
夫々が熱エネルギーを貯蔵する複数のコンテナを有する第１の熱蓄積器と第２の熱蓄積器とを備えており、
前記複数のコンテナ夫々は、第１の熱移動流体の循環のための少なくとも一つの第１通路と第２の熱移動流体の循環のための少なくとも一つの第２通路とが通っているアースを収容した容器を有しており、
前記第１通路は、第１端と第２端とを有しており、
前記第１の熱蓄積器の前記コンテナにおける前記第２通路は直列に接続され、前記第２の熱蓄積器の前記コンテナにおける前記第２通路は直列に接続されており、
前記第１の熱移動流体を配給するための第１経路により、前記第１及び第２の熱蓄積器に流れる前記第１の熱移動流体への熱エネルギーの供給を行う供給装置を備えており、
該供給装置は、前記第１の熱移動流体を配給するための第１及び第２の配給要素と、前記第１の熱移動流体を受け取るための第１及び第２の受取要素とを有しており、
前記第１の熱蓄積器の前記容器における前記第１通路の前記第１端は前記第１の配給要素と並列的に接続し、前記第１の熱蓄積器の前記容器における前記第１通路の前記第２端は前記第１の受取要素と並列的に接続しており、
前記第２の熱蓄積器の前記容器における前記第１通路の前記第１端は前記第２の配給要素と並列的に接続し、前記第２の熱蓄積器の前記容器における前記第１通路の前記第２端は前記第２の受取要素と並列的に接続しており、
前記第１経路は、前記第１の熱蓄積器の各コンテナにおける前記第１通路内または前記第２の熱蓄積器の各コンテナにおける前記第１通路内で前記第１の熱移動流体を選択的に循環させるようにしたことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記第１の熱蓄積器の各コンテナにおける前記第２通路内または前記第２の熱蓄積器の各コンテナにおける前記第２通路内で前記第２の熱移動流体を選択的に循環させて前記第２の熱移動流体を配給するための第２経路により、前記第１及び第２の熱蓄積器に流れる前記第２の熱移動流体から熱エネルギーを収集する収集装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記各コンテナ内にあって、前記第１の熱移動流体が第１パスに沿って前記容器内で循環するように前記第１通路は配置され、前記第２の熱移動流体が前記第１パスと反対位置の第２パスに沿って前記容器内で循環するように前記第２通路は配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記各コンテナは、５ｍ3 未満の容積を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記各コンテナは、前記第１通路及び第２通路を支持するための放射状のロッドを有するフレームを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記フレームは、前記容器内をアースの中央領域と周縁領域とに分画するパイプを有しており、前記第１通路は前記中央領域から前記周縁領域にかけて連続的に延在し、前記第２通路は前記周縁領域から前記中央領域にかけて連続的に延在していることを特徴とする請求項５に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記各コンテナにあって、前記第１通路及び／または第２通路は前記容器内で螺旋状に配置していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項８】
前記供給装置は、水ヒータを有していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項９】
前記収集装置は、空気が流れるダクトと、前記第２の熱移動流体及び前記ダクトを流れる空気の間で熱交換を行う熱交換器とを、前記第２経路に接続して有することを特徴とする請求項２に記載の加熱装置。
【請求項１０】
前記収集装置は、家屋に設置されて、前記ダクトを介して屋外から屋内へ空気を吸い込む第１の換気部と、屋内から屋外へ空気を放出する第２の換気部と、前記第１の換気部にて吸い込まれた空気及び前記第２の換気部にて放出される空気の間で熱交換を行う空気熱交換器とを備える二重路の換気機構を有しており、
前記ダクト内の空気の流れに対して前記第１の換気部の下流側に、前記熱交換器が配置されていることを特徴とする請求項９に記載の加熱装置。
【請求項１１】
前記第２経路は、該第２経路内で前記第２の熱移動流体を循環させるための圧力式の循環器と、家屋内の温度を測定するサーモスタットに接続されて前記循環器を制御する制御部とを有することを特徴とする請求項１０に記載の加熱装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の加熱装置を制御する方法であって、
前記第１の熱蓄積器の各コンテナの前記第１通路内または前記第２の熱蓄積器の各コンテナの前記第１通路内で前記第１の熱移動流体を選択的に循環させることを特徴とする加熱装置の制御方法。
【請求項１３】
請求項２に記載の加熱装置を制御する方法であって、
前記第１の熱移動流体が前記第２の熱蓄積器内でのみ循環している場合には前記第２の熱移動流体を前記第１の熱蓄積器内でのみ循環させ、前記第１の熱移動流体が前記第１の熱蓄積器内でのみ循環している場合には前記第２の熱移動流体を前記第２の熱蓄積器内でのみ循環させることを特徴とする請求項１２に記載の加熱装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の熱蓄積器を有する加熱装置及び該加熱装置の制御方法に関し、特に熱エネルギー貯蔵装置を用いて一戸建住宅または集合住宅を加熱するための加熱装置及び該加熱装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
家屋の加熱用として、熱蓄積器の利用が知られている。特許文献１及び特許文献２は、そのような加熱装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許第１０３３０１３９号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／００００６８０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱蓄積器を有する公知の加熱装置は、少ない熱しか得られないという問題がある。よって、このような加熱装置は、一般的に補助用の加熱としてのみ使われている。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、上記の加熱装置の問題のすべてまたは一部を解決することができる加熱装置及び該加熱装置の制御方法を提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、貯蔵装置に貯蔵される熱エネルギーを多量に得ることができる加熱装置及び該加熱装置の制御方法を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、熱エネルギー貯蔵装置にあって熱エネルギーの貯蔵のために消費されるエネルギーを減少することができる加熱装置及び該加熱装置の制御方法を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、熱エネルギー貯蔵装置における熱蓄積器の容積を小さくすることができる加熱装置及び該加熱装置の制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る加熱装置は、夫々が熱エネルギーを貯蔵する複数のコンテナを有する第１の熱蓄積器と第２の熱蓄積器とを備えており、前記複数のコンテナ夫々は、第１の熱移動流体の循環のための少なくとも一つの第１通路と第２の熱移動流体の循環のための少なくとも一つの第２通路とが通っているアースを収容した容器を有しており、前記第１通路は、第１端と第２端とを有しており、前記第１の熱蓄積器の前記コンテナにおける前記第２通路は直列に接続され、前記第２の熱蓄積器の前記コンテナにおける前記第２通路は直列に接続されており、前記第１の熱移動流体を配給するための第１経路により、前記第１及び第２の熱蓄積器に流れる前記第１の熱移動流体への熱エネルギーの供給を行う供給装置を備えており、該供給装置は、前記第１の熱移動流体を配給するための第１及び第２の配給要素と、前記第１の熱移動流体を受け取るための第１及び第２の受取要素とを有しており、前記第１の熱蓄積器の前記容器における前記第１通路の前記第１端は前記第１の配給要素と並列的に接続し、前記第１の熱蓄積器の前記容器における前記第１通路の前記第２端は前記第１の受取要素と並列的に接続しており、前記第２の熱蓄積器の前記容器における前記第１通路の前記第１端は前記第２の配給要素と並列的に接続し、前記第２の熱蓄積器の前記容器における前記第１通路の前記第２端は前記第２の受取要素と並列的に接続しており、前記第１経路は、前記第１の熱蓄積器の各コンテナにおける前記第１通路内または前記第２の熱蓄積器の各コンテナにおける前記第１通路内で前記第１の熱移動流体を選択的に循環させるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る加熱装置は、前記第１の熱蓄積器の各コンテナにおける前記第２通路内または前記第２の熱蓄積器の各コンテナにおける前記第２通路内で前記第２の熱移動流体を選択的に循環させて前記第２の熱移動流体を配給するための第２経路により、前記第１及び第２の熱蓄積器に流れる前記第２の熱移動流体から熱エネルギーを収集する収集装置を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る加熱装置は、前記各コンテナ内にあって、前記第１の熱移動流体が第１パスに沿って前記容器内で循環するように前記第１通路は配置され、前記第２の熱移動流体が前記第１パスと反対位置の第２パスに沿って前記容器内で循環するように前記第２通路は配置されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る加熱装置は、前記各コンテナは、５ｍ3 未満の容積を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る加熱装置は、前記各コンテナは、前記第１通路及び第２通路を支持するための放射状のロッドを有するフレームを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る加熱装置は、前記フレームは、前記容器内をアースの中央領域と周縁領域とに分画するパイプを有しており、前記第１通路は前記中央領域から前記周縁領域にかけて連続的に延在し、前記第２通路は前記周縁領域から前記中央領域にかけて連続的に延在していることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る加熱装置は、前記各コンテナにあって、前記第１通路及び／または第２通路は前記容器内で螺旋状に配置していることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る加熱装置は、前記供給装置は、水ヒータを有していることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る加熱装置は、前記収集装置は、空気が流れるダクトと、前記第２の熱移動流体及び前記ダクトを流れる空気の間で熱交換を行う熱交換器とを、前記第２経路に接続して有することを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る加熱装置は、前記収集装置は、家屋に設置されて、前記ダクトを介して屋外から屋内へ空気を吸い込む第１の換気部と、屋内から屋外へ空気を放出する第２の換気部と、前記第１の換気部にて吸い込まれた空気及び前記第２の換気部にて放出される空気の間で熱交換を行う空気熱交換器とを備える二重路の換気機構を有しており、前記ダクト内の空気の流れに対して前記第１の換気部の下流側に、前記熱交換器が配置されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る加熱装置は、前記第２経路は、該第２経路内で前記第２の熱移動流体を循環させるための圧力式の循環器と、家屋内の温度を測定するサーモスタットに接続されて前記循環器を制御する制御部とを有することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る加熱装置の制御方法は、上述の加熱装置を制御する方法であって、前記第１の熱蓄積器の各コンテナの前記第１通路内または前記第２の熱蓄積器の各コンテナの前記第１通路内で前記第１の熱移動流体を選択的に循環させることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る加熱装置の制御方法は、上述の加熱装置を制御する方法であって、前記第１の熱移動流体が前記第２の熱蓄積器内でのみ循環している場合には前記第２の熱移動流体を前記第１の熱蓄積器内でのみ循環させ、前記第１の熱移動流体が前記第１の熱蓄積器内でのみ循環している場合には前記第２の熱移動流体を前記第２の熱蓄積器内でのみ循環させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、貯蔵される熱エネルギーを多量に得ることができ、熱エネルギーの貯蔵のために消費されるエネルギーを減少することででき、熱蓄積器の容積を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】加熱装置の実施の形態を示す模式図である。
【図２】図１の加熱装置を有する家屋を簡略化して示す側方断面図である。
【図３】熱エネルギー貯蔵用のコンテナの実施の形態を示す側方断面図である。
【図４】熱エネルギー貯蔵用のコンテナの実施の形態を示す上方断面図である。
【図５】熱エネルギー貯蔵用のコンテナの他の実施の形態を示す側方断面図である。
【図６】図５のコンテナ内の通路レイアウトの実施の形態を示す上方断面図である。
【図７】図５のコンテナ内の通路レイアウトの実施の形態を示す上方断面図である。
【図８】図１の加熱装置における熱エネルギー生成装置の実施の形態を示す模式図である。
【図９】図１の加熱装置における熱エネルギー収集装置の実施の形態を示す模式図である。
【図１０】加熱装置の他の実施の形態を有する家屋を簡略化して示す側方断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。なお、明瞭化の目的から、複数の図面中で同一の要素は同一の参照符号で示され、また、一部の図面は必ずしも正確な縮尺で描かれていない。以下の説明にあっては、「実質的に」及び「おおよそ」の用語は、「１０％以内」を意味している。さらに、本発明を理解するために必要な要素のみが、記述されて図面に示される。特に、太陽水ヒータと二重路換気との構成及び作用は、当業者にとってよく知られているので、詳細には説明しない。
【００２５】
図１は、加熱装置１０の実施の形態を示す模式図である。
【００２６】
加熱装置１０は、２つの熱蓄積器１２，１４と、熱蓄積器１２，１４に熱エネルギーを供給するための熱エネルギー生成装置１６と、熱蓄積器１２，１４に蓄積された熱エネルギーを収集するための熱エネルギー収集装置１８とを有する。熱エネルギー生成装置１６と熱蓄積器１２，１４とで、熱エネルギー蓄積装置を構成する。
【００２７】
熱エネルギー生成装置１６は、高温の第１の熱移動流体を配給できる任意のタイプの装置であってよい。本実施の形態では、熱エネルギー生成装置１６は、第１の熱移動流体を加熱するための水ヒータ、特には水ヒータが太陽センサに接続されている太陽水ヒータ、または、水ヒータが加熱ポンプに接続されている熱力学水ヒータを備えている。他の実施の形態では、熱エネルギー生成装置１６は、第１の熱移動流体を直接的に加熱できる太陽センサを備えている。
【００２８】
熱エネルギー収集装置１８は、高温の第２の熱移動流体を必要とする動作を有する任意のタイプの装置であってよい。本実施の形態では、熱エネルギー収集装置１８は、二重路換気を備えており、第２の熱移動流体は、この換気によって吸い込まれた外部の空気を加熱するために使用される。他の実施の形態では、熱エネルギー収集装置１８は、特に床での第２の熱移動流体の循環による床下加熱の装置を備えている。熱蓄積器１２，１４に蓄積された熱エネルギーの一部は、熱エネルギー収集装置１８で用いられる第２の熱移動流体を加熱するために使用される。
【００２９】
熱エネルギー生成装置１６にて供給される第１の熱移動流体の温度と、熱エネルギー収集装置１８にて受けられる第２の熱移動流体の温度とは、特に適用例に依存する。一例として、熱エネルギー収集装置１８が二重路換気を備えている場合には、第１及び第２の熱移動流体の温度は、５０℃より大きくなり、特にはおおよそ７０℃となり得る。また、一例として、熱エネルギー収集装置１８が床下加熱装置を備えている場合には、第１及び第２の熱移動流体の温度は、３０℃から４０℃の範囲内になり得る。一般的に、第１及び第２の熱移動流体の温度は、３０℃から８０℃の範囲内になる。
【００３０】
熱蓄積器１２，１４の夫々は、複数のコンテナ２０を備えている。各コンテナ２０の容積は、５ｍ3 より小さく、好ましくは１ｍ3 から５ｍ3の範囲内であり、さらに好ましくは２ｍ3 から３ｍ3の範囲内である。熱蓄積器１２，１４当たりのコンテナ２０の数は、所望の合計熱容量に依存する。一例として、各熱蓄積器１２，１４は２個から１０個のコンテナを備えており、図１では熱蓄積器１２，１４当たりに４個のコンテナ２０が例示されている。
【００３１】
熱エネルギー生成装置１６は、熱エネルギー生成装置１６にて加熱された第１の熱移動流体を分配するための分配経路２２によりコンテナ２０に接続されている。分配経路２２により輸送される第１の熱移動流体は、例えば熱移動液体、特には水またはグリコールである。分配経路２２の通路は、図面に細い線で示されている。好ましくは、第１の熱移動流体は熱蓄積器１２，１４夫々の各コンテナ２０に並列的に分配される。これにより、各コンテナ２０が小さな容積であっても、各コンテナ２０に貯められる熱エネルギーの量を迅速に更新することができて効果的である。
【００３２】
分配経路２２は、熱エネルギー生成装置１６にて供給された高温の第１の熱移動流体を選択的に熱蓄積器１２，１４の一方または他方に導くことができる例えばバイパスである選択器２４を備えている。これにより、２つの熱蓄積器１２，１４の一方における熱貯蔵処理のみを行うことができて効果的である。
【００３３】
熱エネルギー収集装置１８は、熱エネルギー収集装置１８にて使われた第２の熱移動流体を分配するための分配経路２６によりコンテナ２０に接続されている。分配経路２６により輸送される第２の熱移動流体は、例えば熱移動液体、特には水またはグリコールである。分配経路２６の通路は、図面に太い線で示されている。好ましくは、分配経路２６は、熱蓄積器１２，１４毎に、熱蓄積器１２，１４のコンテナ２０を直列的に接続しており、第２の熱移動流体は、熱エネルギー収集装置１８に戻ってくる前に、熱蓄積器１２または熱蓄積器１４の各コンテナ２０を連続的に通過する。これにより、第２の熱移動流体の適正な加熱を提供できて効果的である。図１に示す実施の形態では、第２の熱移動流体は各熱蓄積器１２，１４について各コンテナ２０を２回ずつ連続的に通過する。即ち、１回目は図面の下から上に通過し、その後２回目は図面の上から下に通過する。変形例として、第２の熱移動流体が各熱蓄積器１２，１４について各コンテナ２０を１回だけ連続的に通過するようにしてもよい。
【００３４】
分配経路２６は、熱エネルギー収集装置１６にて使われた第２の熱移動流体を、選択的に熱蓄積器１２，１４の一方または他方に導くことができる例えばバイパスである選択器２８を備えている。これにより、２つの熱蓄積器１２，１４の一方からの熱エネルギーの引き出しのみを行うことができて効果的である。
【００３５】
熱エネルギー生成装置１６、熱エネルギー収集装置１８及び選択器２４，２８の操作は、自動的にまたは手動的に制御され得る。分配経路２２の第１の熱移動流体が熱蓄積器１２，１４の一方内を循環している際に、分配経路２６の第２の熱移動流体が熱蓄積器１２，１４の他方内を循環するようにすれば効果的である。このようにして、分配経路２２の第１の熱移動流体及び分配経路２６の第２の熱移動流体が同じ熱蓄積器１２，１４のコンテナ２０内を同時に循環することが避けられて効果的である。
【００３６】
他の実施の形態によれば、加熱装置１０が、２個より多い熱蓄積器１２，１４を備えていてもよい。この場合には、分配経路２２，２６は各熱蓄積器に接続し、各熱蓄積器の複数のコンテナ２０は、分配経路２２で並列的に集められ、分配経路２６で直列的に集められる。
【００３７】
図１に示す実施の形態では、一つの分配経路２６が示されている。しかしながら、他の実施の形態によれば、複数の熱エネルギー収集装置１８が存在し、独立した複数の分配経路２６により熱蓄積器１２，１４に接続する構成であってもよい。
【００３８】
図２は、家屋３０内での加熱装置１０の設置例を示している。分配経路２２，２６はその一部のみが示されている。この実施の形態によれば、家屋３０は壁３２と床３４とを備えており、熱蓄積器１２，１４のコンテナ２０は床３４の下の地面３６内に埋められている。一例として、コンテナ２０へのアクセスを容易にすべく、各コンテナ２０の上端を地面３６の表面と面一にしてもよい。分配経路２２，２６の通路は、例えば断熱被覆にてコンテナ２０の外側で断熱されていることが好ましい。
【００３９】
実施の形態では、地面３６と床３４との間に自由空間３８が存在する。この自由空間３８は、例えば換気空間または地階に対応する。自由空間３８の存在により、コンテナ２０へのアクセスが容易であり、特にコンテナ２０の設置動作またはメンテナンス動作が容易となる。変形例として、熱蓄積器１２，１４のコンテナ２０は、自由空間３８に配置されていてもよいし、地面３６に置かれていてもよい。他の実施の形態によれば、熱蓄積器１２，１４のコンテナ２０は、家屋３０の隣に埋められていてもよい。
【００４０】
図３及び図４は、コンテナ２０の実施の形態の断面図である。実施の形態によれば、コンテナ２０で占められる容積は、高さが１１０ｃｍ以下で直径が１７０ｃｍ以下である円筒に内接する分である。コンテナ２０は、断熱材例えば４ｃｍ以上の厚さをなすポリスチレン板からなる底４２、側壁４４及び蓋４６を有する断熱性の容器４０を備えている。コンテナ２０の上部に設けられた蓋４６は取り外し可能であり、コンテナ２０の内部へのアクセスが可能である。容器４０は、硬い材料例えばプラスチックフィルムからなるライナー４８の内部に収容されている。ライナー４８は、水分透過の危険に対してコンテナ２０を保護する。
【００４１】
例えば断熱材料からなる円柱状の中央の支柱５２と、支柱５２から径方向に延在する硬いロッド５４とを有するフレーム５０を、コンテナ２０は備えている。支柱５２は、例えば８０ｃｍ以下の高さを有する。ロッド５４は、例えば鋼にて作られており、１．５ｃｍ以下の径を有する。容器４０の側壁４４は、側壁４４を貫通するロッド５４にて維持されていてもよい。
【００４２】
各コンテナ２０は、分配経路２２に属する第１の熱移動流体を輸送するための熱エネルギー供給路６０（以下、単に供給路６０という）に交差している。供給路６０は図面では細い線で示されている。各コンテナ２０は、また、分配経路２６に属する第２の熱移動流体を輸送するための熱エネルギー収集路６２（以下、単に収集路６２という）に交差している。収集路６２は図面では太い線で示されている。供給路６０、収集路６２は、例えば留めロッド６４であるロッド５４にて保持されている。好ましくは、供給路６０、収集路６２はロッド５４から５ｃｍ未満離れて置かれている。一例として、供給路６０、収集路６２は、ステンレス鋼で作られており、１０ｍｍから５ｃｍの範囲の内径を有している。
【００４３】
容器４０内には、供給路６０、収集路６２を完全に覆うように蓄熱材としてのアース６６が配置されている。アース６６は、５ｍｍから２０ｍｍの範囲、例えばおおよそ１０ｍｍの開口寸法を有するふるいにて仕切られていることが好ましい。コンテナ２０に含まれたアース６６の領域は、熱エネルギー貯蔵領域を形成する。空気が満たされた空間６８がアース６６と蓋４６との間に設けられている。一例として、空気が満たされたこの空間６８の寸法は５ｃｍである。開口部６９が、ライナー４８及び蓋４６を通って空気が満たされた空間６８と連通して設けられている。空気が満たされた空間６８は開口部６９を介して外部と連通しているので、空間６８内の圧力はコンテナ２０の外側の圧力と等しく維持されて効果的である。
【００４４】
好ましくは、供給路６０、収集路６２は、容器４０内部で実質的に規則的に分配されるように容器４０内に配置されている。本実施の形態によると、供給路６０は複数段にわたって延在しており、例えば実質的に水平方向の４段にわたって延在している。各段にあって、供給路６０は支柱５２のまわりを螺旋状に延在し、その螺旋は少なくとも一端において他の段の螺旋とつながっている。本実施の形態によると、収集路６２は複数段にわたって延在しており、例えば実質的に水平方向の４段にわたって延在している。各段にあって、収集路６２は支柱５２のまわりを螺旋状に延在し、その螺旋は少なくとも一端において他の段の螺旋とつながっている。実施の形態では、供給路６０の段と収集路６２の段とは交互に設けられている。
【００４５】
図３は、供給路６０の入口継手７０及び出口継手７２並びに収集路６２の入口継手７４及び出口継手７６をそれぞれ示している。各熱蓄積器１２，１４について、コンテナ２０の収集路６２は直列に接続されている。即ち、コンテナ２０の収集路６２の出口継手７６は隣のコンテナ２０の入口継手７４に接続し、直列の最後のコンテナ２０の出口継手７６は分配経路２６の残部と接続している。各熱蓄積器１２，１４について、コンテナ２０の供給路６０は並列に接続されている。即ち、分配経路２２の各通路は分かれて各コンテナ２０の供給路６０の各入口継手７０に接続し、分配経路２２の各通路は分かれて各コンテナ２０の供給路６０の各出口継手７２に接続している。
【００４６】
動作時に、第１の熱移動流体が供給路６０内で循環する際には熱エネルギーが第１の熱移動流体によってアース６６内に放出され、第２の熱移動流体が収集路６２内で循環する際には熱エネルギーがアース６６から第２の熱移動流体に移行される。鋼製のロッド５４もまたこの熱転移に参加する。実施の形態では、通常の動作時に、各コンテナ２０内の温度は、熱エネルギー生成装置１６にて供給された第１の熱移動流体の温度に実質的に維持され、使用される熱エネルギー収集装置１８に依存する。一例として、通常の動作時に、各コンテナ２０内の温度は３０℃から８０℃の範囲内になる。
【００４７】
供給路６０内の第１の熱移動流体及び収集路６２内の第２の熱移動流体が、向かい合った通路に沿う動作時に、コンテナ２０の内部空間を横切るように、供給路６０、収集路６２は容器４０内に配置されている。一例として、第１の熱移動流体は供給路６０によりコンテナ２０の底部からコンテナ２０の頂部へ輸送され、第２の熱移動流体は収集路６２によりコンテナ２０の頂部からコンテナ２０の底部へ輸送される。変形例として、第１の熱移動流体が供給路６０によりコンテナ２０の頂部からコンテナ２０の底部へ輸送され、第２の熱移動流体が収集路６２によりコンテナ２０の底部からコンテナ２０の頂部へ輸送されるようにしてもよい。
【００４８】
図５、図６及び図７は、コンテナ２０の他の実施の形態を示している。図３及び図４に示されたコンテナ２０における共通の部材には同一の参照符号を付している。図５、図６及び図７に示された実施の形態によると、コンテナ２０のフレーム５０は、中央の支柱５２の代わりに、断熱材料例えば厚紙で作られてロッド５４を保持するパイプ８０を有している。パイプ８０は、容器４０内を、ともにアース６６で満たされた中央領域８２と周縁領域８４とに分画する。ロッド５４は、中央領域８２及び周縁領域８４の両方で延在している。一例として、周縁領域８４における各ロッド５４の部分は３０ｃｍより小さい。パイプ８０は、好ましくは、８０ｃｍ以下の直径を有し、８０ｃｍ以下の高さを有する。ロッド５４は、パイプ８０のまわりを螺旋状に配置されていてもよい。
【００４９】
図５、図６及び図７に示された実施の形態では、供給路６０によって輸送された第１の熱移動流体がまず中央領域８２を通り次いで周縁領域８４を通るように、容器４０内で供給路６０が配置され、また、収集路６２によって輸送された第２の熱移動流体がまず周縁領域８４を通り次いで中央領域８２を通るように、容器４０内で収集路６２が配置されている。一例として、第１の熱移動流体は、まずコンテナ２０の底部から頂部に向けて中央領域８２内に供給路６０によって輸送され、次いでコンテナ２０の底部から頂部に向けて周縁領域８４内に輸送される。一方、第２の熱移動流体は、まずコンテナ２０の頂部から底部に向けて周縁領域８４内に収集路６２によって輸送され、次いでコンテナ２０の頂部から底部に向けて中央領域８２内に輸送される。
【００５０】
図５、図６及び図７に示された実施の形態では、供給路６０が各ロッド５４のまわりに螺旋状に配置されている。
【００５１】
図６は、供給路６０のレイアウトの一例を示す簡略化した平坦な断面図である。図６に示すように、供給路６０は、入口継手７０から容器４０内に貫入し、パイプ８０に向けてあらゆる方向に直接的に延在し、ポート８６を介して中央領域８２内に貫入する。供給路６０は、各ロッド５４まわりの螺旋に沿って中央領域８２を横切り、その後、ポート８８を介して中央領域８２から出て、各ロッド５４まわりの螺旋に再び沿うことによって周縁領域８４を横切る。供給路６０は、出口継手７２の高さ位置で容器４０から出ていく。
【００５２】
図７は、収集路６２のレイアウトの一例を示す簡略化した平坦な断面図である。図７に示すように、収集路６２は、入口継手７４から容器４０内に貫入し、図５に示したような複数段にわたってパイプ８０に近づくような螺旋状に周縁領域８４を横切り、ポート９０を介してパイプ８０を通り、その後、複数段にわたってパイプ８０から遠ざかるような螺旋状に周縁領域８４を横切る。収集路６２は、出口継手７６の高さ位置で容器４０から出ていく。
【００５３】
動作時で熱エネルギーをコンテナ２０内に貯蔵する場合、供給路６０により輸送された第１の熱移動流体がコンテナ２０に到達したときに、第１の熱移動流体は中央領域８２の加熱を開始する。その後、周縁領域８４に到達したときに、第１の熱移動流体は冷却される。中央領域８２は、周縁領域８４よりも高い平均温度となり得る。動作時で熱エネルギーをコンテナ２０内で収集する場合、収集路６２により輸送された第２の熱移動流体がコンテナ２０に到達したときに、第２の熱移動流体は容器４０に入って周縁領域８４からの熱エネルギーの収集を開始する。その後第２の熱移動流体は、最終の熱収集を行うための中央領域８２に到達する前に、周縁領域８４で予備加熱される。
【００５４】
上述した実施の形態では、コンテナ２０に対して一本の収集路６２が示されている。しかしながら、他の実施の形態によれば、一つの同じコンテナ２０に対して複数の収集路６２が配置されてもよい。この場合、各収集路６２は異なる分配経路２６に属しており、これらの異なる分配経路２６は異なる熱エネルギー収集装置１８に接続される。
【００５５】
図８は、水ヒータ１００を備える熱エネルギー生成装置１６の実施の形態を示す。好ましくは、水ヒータ１００は太陽水ヒータである。水ヒータ１００は、第１の熱移動流体を収容しているタンク１０２と、太陽センサ１０６にて第１の熱移動流体を加熱するための装置１０４とを備える。図８は、太陽センサ１０６と、太陽センサ１０６にて加熱された第１の熱移動流体を循環させてタンク１０２内の第１の熱移動流体を加熱するために用いられるポンプ１０８とを模式的に示している。太陽水ヒータである水ヒータ１００は、タンク１０２内に収容された第１の熱移動流体のために、例えば電気加熱装置などの補助的な加熱装置をさらに備えていてもよい。水ヒータ１００の動作は、例えば専用の電子回路を有するプログラマ１１０にて制御される。タンク１０２内に収容された第１の熱移動流体の温度が対象温度に実質的に等しく維持されるように、プログラマ１１０は水ヒータ１００を制御する。
【００５６】
一例として、太陽センサ１０６による第１の熱移動流体の加熱が日照不足で十分でなかった場合に、プログラマ１１０は夕方に補助的な電気加熱装置を用いて第１の熱移動流体の加熱を制御することができる。第１の熱移動流体は、例えば専用の電子回路を有するプログラマ１１２によって制御されたポンプ１１１により、分配経路２２内にて循環される。プログラマ１１２は、さらに選択器２４を制御して第１の熱移動流体を熱蓄積器１２または熱蓄積器１４に導くこともできる。熱蓄積器１２，１４の下流側の分配経路２２で、第１の熱移動流体の循環を管理することができるチェック弁１１４が、図８に示されている。
【００５７】
実施の形態によれば、プログラマ１１０及びプログラマ１１２は互いに信号を交換し合うことができる。好ましくは、プログラマ１１２が分配経路２２での第１の熱移動流体の循環を制御する場合に、タンク１０２内での第１の熱移動流体の温度が対象温度より低下したとしてもプログラマ１１０は水ヒータ１００を制御して電気加熱装置の作動開始を抑止する。
【００５８】
一例として、一方の熱蓄積器１２のコンテナ２０がある夜の一部で加熱される一方、他方の熱蓄積器１４のコンテナ２０が次の夜の一部で加熱される。
【００５９】
実施の形態によれば、分配経路２２内部の第１の熱移動流体における循環の持続時間は、タンク１０２に収容された第１の熱移動流体の全量が熱蓄積器１２または熱蓄積器１４内で循環できるのに十分に長い。
【００６０】
実施の形態によれば、通常の動作時に、各コンテナ２０の温度は熱エネルギー生成装置１６により供給された第１の熱移動流体の温度に近いので、第１の熱移動流体がタンク１０２にもどったとき、また第１の熱移動流体がコンテナ２０内で循環するときの第１の熱移動流体の温度低下は低減する。この結果、タンク１０２内の第１の熱移動流体を加熱するために必要なエネルギーは減少する。
【００６１】
前述したように、各コンテナ２０は少量のエネルギーにて加熱され得るように小さな容積しか占めない。特に、冬季の太陽光照射によるエネルギーにてタンク１０２内の第１の熱移動流体の加熱は十分であるので、水ヒータ１００の電力消費は低減する。
【００６２】
図９は、熱エネルギー収集装置１８の実施の形態を示す。この実施の形態では、熱エネルギー収集装置１８が家屋の二重路による換気機構１２０を備えている。換気機構１２０は、家屋の外側からダクト１２４を介して空気を吸い込み、この空気をダクト１２６を介して屋内に放出する第１の換気部１２２を備える。また、換気機構１２０は、家屋の内側からダクト１３０を介して空気を吸い込み、この空気をダクト１３２を介して屋外に放出する第２の換気部１２８を備える。二重路による換気の公知の設計にあっては、外部から吸い込まれた空気が、空気熱交換器１３４により、外部に放出される空気にて加熱される。
【００６３】
空気を屋内に供給するためのダクト１２６は、複数の管に分離されていてもよく、この場合に各管は空気を屋内に入れるための開口につながっている。また、屋内から空気を吸い込むダクト１３０は、複数の管に分離されていてもよく、この場合に各管は空気を屋内から取るための開口につながっている。実施の形態によれば、各吹き出し口は壁の上部の天井に近い位置に設けられており、吹き出された空気の流れが、好ましくは実質的に水平方向に向けられ、特には天井に平行に向けられる。実施の形態によれば、各吸い込み口は壁の下部の床に近い位置、例えば窓の垂直下方に設けられている。これにより、部屋に供給されて天井に近接して水平方向に吹き出された暖かい空気の流れは部屋の下方に向けて移動し、窓によって冷やされた空気と床面に存在する冷たい空気とともに移動する。
【００６４】
熱エネルギー収集装置１８は、分配経路２６に接続された熱交換器１４０を備えている。第２の熱移動流体が液体である場合に、熱交換器１４０は液体空気熱交換器である。熱交換器１４０は、屋内に吹き込まれた空気を供給するためのダクト１２６に、即ち第１の換気部１２２及び空気交換器１３４の下流側に設けられている。ダクト１２６を通る空気は熱交換器１４０を介して第２の熱移動流体で加熱される。このようなことは効果的である。なぜなら、ダクト１２６を通る空気に対する熱交換器１４０による加熱は、第１の換気部１２２の適正な作動を阻害する水の凝縮を引き起こさないからである。
【００６５】
第２の熱移動流体は、例えば専用の電子回路を有するプログラマ１４４にて制御される圧力式の循環器１４２にて分配経路２６内で循環されてもよい。プログラマ１４４は、屋内に置かれた部屋サーモスタットを備えていてもよい。プログラマ１４４は、部屋サーモスタットで測定された屋内温度に応じて循環器１４２の動作を制御することができるようにしてもよい。プログラマ１４４は、選択器２８を制御して第２の熱移動流体を熱蓄積器１２または熱蓄積器１４に向かわせることができる。熱蓄積器１２，１４の下流側の分配経路２６上で第２の熱移動流体の循環を管理するためのチェック弁１４６が、図９に示されている。分配経路２６は、第２の熱移動流体の膨張を吸収するための膨張室１４８を備えていてもよい。
【００６６】
実施の形態によれば、プログラマ１４４及びプログラマ１１２は互いに信号を交換し合うことができる。好ましくは、プログラマ１１２が選択器２４を制御して熱蓄積器１２内で第１の熱移動流体を循環させている場合に、プログラマ１４４は選択器２８を制御して熱蓄積器１４内で第２の熱移動流体を循環させ、また、プログラマ１１２が選択器２４を制御して熱蓄積器１４内で第１の熱移動流体を循環させている場合に、プログラマ１４４は選択器２８を制御して熱蓄積器１４内で第２の熱移動流体を循環させる。
【００６７】
第２の熱移動流体を循環させるための追加の通路１５０が設けられてもよい。この追加の通路１５０は、選択器１５２により、特に手動にて作動されるバイパスにより、分配ネットワークに接続されてもよい。追加の通路１５０を循環する第２の熱移動流体が地面３６への熱放散によって冷却されるように、追加の通路１５０は部分的に地面３６に埋められてもよい。追加の通路１５０はコンテナ２０と接触しないことが好ましい。選択器１５２が作動した場合に、第２の熱移動流体は循環器１４２により追加の通路１５０内で循環してもよい。暑い季節に、ダクト１２６を通って屋内に吹き出された空気を熱交換器１４０により冷却するために、追加の通路１５０による第２の熱移動流体の循環は実行される。
【００６８】
図１０は、加熱装置１０の他の実施の形態を示すものであり、図２に類似している。図１０は、熱蓄積器１２及び熱蓄積器１４の一方のコンテナ２０を示し、収集路６２及び供給路６０を部分的に示す。追加の通路１５０が、換気空間としての自由空間３８の下方の地面３６に埋め込まれて示されている。
【００６９】
実施の形態によれば、屋外からの空気を吸い込むためのダクト１２４は自由空間３８を横切る。自由空間３８に配置されている熱蓄積器１２，１４は、自由空間３８内のまわりの空気を加熱しがちである。ダクト１２４内に吸い込まれた外部の空気は、自由空間３８を横切る際に効果的に予備加熱される。
【００７０】
実施の形態によれば、ダクト１２４は、自由空間３８に入るところで複数の管に分割されて自由空間３８から出るところで複数の管が集まるようになっていてもよい。このように構成することにより、自由空間３８に吸い込まれた空気の流れを遅くすることができ、また、吸い込まれた空気の加熱を増加させることができる。
【００７１】
実施の形態によれば、ダクト１３２を通った空気は自由空間３８内に吹き出される。このことは、特に熱蓄積器１２，１４の存在により、自由空間３８内の空気の湿度上昇を引き起こす。さらに、わずかな過大圧力が自由空間３８内で得られる。このことは、換気のために従来から設けられていたポート（図示せず）を介して、自由空間３８に存する湿っぽい空気を外部に放出するのに都合が良い。
【００７２】
ここまで特定の実施形態を説明してきたが、当業者には様々な変更、修正、改良が容易に想到され得る。
【００７３】
こうした変更、修正、改良は本開示の一部であり、本発明の趣旨および範囲に含まれるものとする。したがって、先行の説明は例証の方法のみによるものであり、限定と見なされるものではない。本発明は後述の特許請求の範囲で定義されたとおり、およびその等価物のみに限定される。
【符号の説明】
【００７４】
１０  加熱装置
１２  熱蓄積器（第１の熱蓄積器）
１４  熱蓄積器（第２の熱蓄積器）
１６  熱エネルギー生成装置（供給装置）
１８  熱エネルギー収集装置（収集装置）
２０  コンテナ
２２  分配経路（第１経路）
２４  選択器
２６  分配経路（第２経路）
２８  選択器
３０  家屋
４０  容器
５０  フレーム
５４  ロッド
６０  熱エネルギー供給路（第１通路）
６２  熱エネルギー収集路（第２通路）
６６  アース
７０  入口継手（第１端）
７２  出口継手（第２端）
８０  パイプ
８２  中央領域
８４  周縁領域
１００  水ヒータ
１２０  換気機構
１２２  第１の換気部
１２６  ダクト
１２８  第２の換気部
１３４  空気熱交換器
１４０  熱交換器
１４２  循環器
１４４  プログラマ（制御部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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