JP2000111282A - Heat storage device and heat control in heat storage device - Google Patents

Heat storage device and heat control in heat storage device

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JP2000111282A
JP2000111282A JP10285162A JP28516298A JP2000111282A JP 2000111282 A JP2000111282 A JP 2000111282A JP 10285162 A JP10285162 A JP 10285162A JP 28516298 A JP28516298 A JP 28516298A JP 2000111282 A JP2000111282 A JP 2000111282A
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temperature
storage device
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat storage device low in heat loss to an external environment and a heat control method in this device. SOLUTION: A heat storage device comprises a heat storage material 1 having a remarkable supercooling phenomenon for storing heat, a heat storage tank 2 filled with the heat storage material 1 and a heat exchanger 4 performing the injection and extraction of heat between the heat storage material 1 and the external part or the heat storage tank 2. In the heat storage device, heat is stored in the heat storage material 1 under a supercooled state lower than a freezing point. Upon extraction of heat, heat discharged in a recovery process of the heat storage material 1 to the temperature of freezing point and a subsequent freezing process is used. Thus, the heat storage material is stored at temperature lower than the temperature upon recovery of heat, so that heat loss to an external environment is decreased during the storage of heat.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、熱を一定時間貯蔵
する蓄熱装置およびその装置における熱管理方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat storage device for storing heat for a certain period of time and a heat management method for the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の蓄熱装置の基本的な構造を、図8
および図9に断面図で示す。図8の蓄熱装置は、蓄熱槽
22に熱を貯蔵する蓄熱材21を充填し、蓄熱槽22の
外周を断熱材23で囲み、蓄熱槽22に外部との熱交換
を行う熱交換器24を設けたものである。また、図9に
示す蓄熱装置は、図8の装置と同様に、蓄熱槽32の外
周を断熱材33で囲んでいるが、蓄熱材31を小容器3
5に充填してそれを蓄熱槽32に収容し、蓄熱槽32と
外部とを連通させる連通管36を設けて、外部との熱交
換を行う熱交換器を構成させたものである。そして、蓄
熱様式には三種類があり、図8および図9に示すような
蓄熱装置において蓄熱材21,31の顕熱(温度差が作
り出す熱)を利用するもの、転移熱(相変化にともなう
熱)を利用するもの、また化学反応を利用するものがあ
る。ここでは、本発明に関連する前二者の蓄熱方式につ
いて更に具体的に説明する。
2. Description of the Related Art The basic structure of a conventional heat storage device is shown in FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view. The heat storage device of FIG. 8 includes a heat storage tank 22 filled with a heat storage material 21 for storing heat, an outer periphery of the heat storage tank 22 surrounded by a heat insulating material 23, and a heat exchanger 24 that performs heat exchange with the outside in the heat storage tank 22. It is provided. In the heat storage device shown in FIG. 9, the outer periphery of the heat storage tank 32 is surrounded by a heat insulating material 33 as in the device of FIG.
5 is stored in the heat storage tank 32, and a communication pipe 36 for communicating the heat storage tank 32 with the outside is provided to constitute a heat exchanger for performing heat exchange with the outside. There are three types of heat storage modes, one using the sensible heat (heat generated by the temperature difference) of the heat storage materials 21 and 31 in the heat storage device as shown in FIGS. Some use heat) and others use chemical reactions. Here, the former two heat storage methods related to the present invention will be described more specifically.

【0003】蓄熱装置が図8または図9に示すような構
成を有することを前提とし、まず、顕熱を利用するもの
の動作を説明する。顕熱利用の蓄熱材には、水が利用さ
れることが多い。例えば、温度がTxの熱を貯蔵するに
は、外部から熱交換器に温度がTx以上にある熱を加
え、蓄熱材の温度をTx以上に高める。熱の注入が完了
すると、蓄熱装置は静置される。時間が経過し、外部で
熱が必要になれば、熱交換器を利用して蓄熱材から温度
がTxの熱が外部へ抽出される。抽出される熱の温度
は、時間経過とともに低下する。蓄熱材が水の場合に
は、熱交換器を利用せずに、図9の連通管36と同様の
ものを利用して、蓄熱槽へ外部から直接温水を注入し、
必要なときに温水を直接抽出して利用する場合もある。
この場合、水は熱交換の媒体と蓄熱材を兼ねることにな
る。
Assuming that the heat storage device has a configuration as shown in FIG. 8 or FIG. 9, first, an operation of a device using sensible heat will be described. Water is often used as the heat storage material using sensible heat. For example, in order to store heat having a temperature of Tx, heat having a temperature of Tx or higher is externally applied to the heat exchanger to increase the temperature of the heat storage material to Tx or higher. When the heat injection is completed, the heat storage device is allowed to stand still. When time elapses and heat is required outside, heat at a temperature of Tx is extracted to the outside from the heat storage material using the heat exchanger. The temperature of the extracted heat decreases over time. When the heat storage material is water, hot water is directly injected into the heat storage tank from outside using the same communication pipe 36 as in FIG. 9 without using a heat exchanger.
In some cases, hot water is directly extracted and used when needed.
In this case, water serves both as a heat exchange medium and a heat storage material.

【0004】次に、転移熱を利用するものの動作を説明
する。転移熱利用の蓄熱材には、水やパラフィンの融解
熱が利用されることが多い。例えば、温度がTcの熱を
貯蔵するには、Tc以上の凝固点を持つ物質を蓄熱材に
利用する。外部から熱交換器に温度が蓄熱材の融点Ta
以上の熱が加えられると、蓄熱材の温度はTaまで上昇
し、その温度で固体から液体へと融解する。融解過程で
は、外部から与えられる熱がすべて融解潜熱として吸収
されるため、蓄熱材の温度はTaに保たれる。蓄熱材の
融解が終了して固体がすべて液体に変わると、蓄熱材の
温度は外部から加えられる熱の温度まで再び上昇する。
熱の注入が完了すると、蓄熱装置は静置される。時間が
経過し、外部で熱が必要になれば、熱交換器を利用して
蓄熱材から熱が抽出される。蓄熱材の温度は凝固点のT
cまで低下すると、液体から固体へと凝固する。凝固過
程は融解過程の逆で、外部へ放出される熱はすべて凝固
熱(融解熱に等しい)であるため、蓄熱材の温度はTc
に保たれる。蓄熱材の凝固が終了して液体がすべて固体
に変わると、外部への熱抽出に従って、蓄熱材の温度は
再び下降する。蓄熱材に水が利用される場合には、水の
融点を利用した氷蓄熱装置として、冷熱の貯蔵に利用さ
れる。
[0004] Next, the operation of a device utilizing the transition heat will be described. The heat of fusion of water or paraffin is often used as the heat storage material utilizing the transition heat. For example, to store heat having a temperature of Tc, a substance having a freezing point equal to or higher than Tc is used as a heat storage material. The temperature from the outside to the heat exchanger is the melting point Ta of the heat storage material.
When the above heat is applied, the temperature of the heat storage material rises to Ta, and at that temperature, the heat storage material melts from a solid to a liquid. In the melting process, the heat of the heat storage material is kept at Ta because all the heat given from the outside is absorbed as the latent heat of fusion. When the melting of the heat storage material is completed and all the solids are changed to liquid, the temperature of the heat storage material rises again to the temperature of the heat applied from the outside.
When the heat injection is completed, the heat storage device is allowed to stand still. When time elapses and external heat is required, heat is extracted from the heat storage material using a heat exchanger. The temperature of the heat storage material is T at the freezing point
When it drops to c, it solidifies from a liquid to a solid. The solidification process is the reverse of the melting process, and all the heat released to the outside is the heat of solidification (equal to the heat of fusion).
Is kept. When the solidification of the heat storage material is completed and the liquid is completely changed to a solid, the temperature of the heat storage material falls again in accordance with heat extraction to the outside. When water is used as the heat storage material, it is used for storing cold heat as an ice heat storage device using the melting point of water.

【0005】なお、図9の形式の蓄熱装置は、連通管3
6を利用して外部から蓄熱槽32に流体を通過させるこ
とで、熱の注入と抽出と行うものである。外部からの流
体は小容器35の周りの間隙を通過するため、蓄熱材3
1に対する伝熱面積が大きくなり、また蓄熱材31の取
扱が容易になるため、主に転移熱を利用した蓄熱装置に
使われているが、熱交換方法が異なるだけで、基本的な
蓄熱動作は図8のものと同様である。
A heat storage device of the type shown in FIG.
The heat is injected and extracted by passing the fluid from outside to the heat storage tank 32 using the heat pump 6. Since the fluid from the outside passes through the gap around the small container 35, the heat storage material 3
1 is mainly used for a heat storage device utilizing transition heat, since the heat transfer area for the heat transfer material 1 is large and the handling of the heat storage material 31 is easy. However, only the heat exchange method is different. Is similar to that of FIG.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】図8および図9に示す
ような蓄熱装置において、蓄熱槽とそれを取り囲む環境
との間に温度差があれば、蓄熱槽と外部との間には常に
熱移動が発生し、蓄熱槽の熱損失量Qlは、
In the heat storage device as shown in FIGS. 8 and 9, if there is a temperature difference between the heat storage tank and the environment surrounding the heat storage tank, there is always a heat between the heat storage tank and the outside. Movement occurs, and the heat loss Ql of the heat storage tank becomes

【数1】 で表される。熱輻射の影響は、通常小さいため無視して
いる。kは蓄熱槽と断熱材の材質、構造、周囲風速等に
より定まる熱通過率、Aは蓄熱槽と周囲流体(例えば空
気)との接触面積である。Toは蓄熱槽周囲の温度、T
xは蓄熱材が蓄熱槽に接する面での蓄熱材の温度であ
る。tは、経過時間である。kとAは、通常は時間にか
かわらず一定とみなすことができるため、式(1)は次
のように近似することができる。
(Equation 1) It is represented by The effects of thermal radiation are usually ignored because they are small. k is the heat transfer rate determined by the material and structure of the heat storage tank and the heat insulating material, the surrounding wind speed, and the like, and A is the contact area between the heat storage tank and the surrounding fluid (for example, air). To is the temperature around the heat storage tank, T
x is the temperature of the heat storage material at the surface where the heat storage material contacts the heat storage tank. t is the elapsed time. Since k and A can usually be regarded as constant regardless of time, equation (1) can be approximated as follows.

【数2】 (Equation 2)

【0007】従来の蓄熱装置においては、前記のように
顕熱を利用する場合でも、転移熱を利用する場合でも、
例えば温度Txの熱を貯蔵するには、蓄熱材をTx以上
の温度に保持する必要がある。このため、貯蔵温度が高
くなるほど、また貯蔵時間が長くなるほど、式(2)で
表される熱損失は増大し、蓄熱効率を低下させる原因と
なっている。式(2)より、蓄熱槽からの熱損失を小さ
くするには、熱通過率kや表面積Aを小さくし、時間t
を短くし、あるいは、蓄熱温度Txと環境温度Toとの
差を小さくする必要がある。熱通過率kを小さくする方
法としては、断熱材を改良することが試みられ、表面積
を小さくする方法としては、蓄熱槽を立方体や球のよう
な形状にすることが試みられている。時間tを小さくす
る方法および蓄熱温度Txと環境温度Toとの差を小さ
くする方法としては、熱を再抽出した後の熱利用系のシ
ステム制御を最適化することが試みられているが、時間
項と温度項は蓄熱本来の目的であって、大幅に変更でき
る性質のものではない。
In the conventional heat storage device, whether the sensible heat is used or the transition heat is used as described above,
For example, in order to store heat at the temperature Tx, it is necessary to maintain the heat storage material at a temperature equal to or higher than Tx. Therefore, as the storage temperature becomes higher and the storage time becomes longer, the heat loss represented by the formula (2) increases, which causes the heat storage efficiency to decrease. From the equation (2), in order to reduce the heat loss from the heat storage tank, the heat transmittance k and the surface area A are reduced, and the time t
Or the difference between the heat storage temperature Tx and the ambient temperature To must be reduced. As a method for reducing the heat transfer rate k, an attempt has been made to improve the heat insulating material. As a method for reducing the surface area, an attempt has been made to make the heat storage tank a shape like a cube or a sphere. As a method of reducing the time t and a method of reducing the difference between the heat storage temperature Tx and the environmental temperature To, optimization of system control of a heat utilization system after re-extraction of heat has been attempted. The term and the temperature term are the primary purpose of heat storage and are not of the nature that can be changed significantly.

【0008】本発明は、上述のような蓄熱材からの熱損
失を改善するためになされたものであり、蓄熱材を熱抽
出時に必要な温度よりも低い温度で貯蔵し、蓄熱材から
外部への熱の放散による熱損失を小さくした蓄熱装置お
よびその装置における熱管理方法を提供することを目的
とする。
The present invention has been made to improve the heat loss from the heat storage material as described above. The heat storage material is stored at a temperature lower than the temperature required at the time of heat extraction, and is discharged from the heat storage material to the outside. An object of the present invention is to provide a heat storage device in which heat loss due to heat dissipation is reduced and a heat management method in the device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の蓄熱装置における熱管理方法は、与えられた
熱を貯蔵する過冷却可能な蓄熱材と、前記蓄熱材が充填
された蓄熱槽と、前記蓄熱材と前記蓄熱槽の外部との間
の熱の注入・抽出を行う熱交換手段とを備えた蓄熱装置
において、前記蓄熱材に凝固点よりも低い過冷却状態で
熱を貯蔵し、熱の抽出に際しては、蓄熱材の凝固点温度
への回復およびその後の凝固過程において放出される熱
を用いることを特徴とするものである。また、上記熱管
理方法を実施するための本発明の蓄熱装置は、与えられ
た熱を貯蔵する過冷却可能な蓄熱材と、前記蓄熱材が充
填された蓄熱槽と、前記蓄熱材と前記蓄熱槽の外部との
間の熱の注入・抽出を行う熱交換手段とを備えたことを
特徴とするものである。
A heat management method in a heat storage device according to the present invention for achieving the above object comprises a supercoolable heat storage material for storing given heat, and a heat storage material filled with the heat storage material. In a heat storage device comprising a tank and heat exchange means for injecting and extracting heat between the heat storage material and the outside of the heat storage tank, the heat storage material stores heat in a supercooled state lower than a freezing point. In extracting heat, the heat released from the heat storage material to the freezing point temperature and the heat released during the subsequent solidification process is used. Further, a heat storage device of the present invention for carrying out the above heat management method includes a heat storage material capable of supercooling for storing given heat, a heat storage tank filled with the heat storage material, the heat storage material and the heat storage material. And a heat exchange means for injecting and extracting heat to and from the outside of the tank.

【0010】前記蓄熱槽には、前記蓄熱材の温度が一定
値よりも下がらないように維持する手段を設け、また、
蓄熱材の温度を部分的に冷却する手段を設け、さらに、
蓄熱材を擾乱する手段を設けることができる。
[0010] The heat storage tank is provided with means for maintaining the temperature of the heat storage material so as not to drop below a certain value.
A means for partially cooling the temperature of the heat storage material is provided,
Means for disturbing the heat storage material can be provided.

【0011】[0011]

【作用】上記構成を有する蓄熱装置およびその装置にお
ける熱管理方法の作用の説明に先立ち、まず、蓄熱材の
融解と凝固における特徴を説明する。図6は、物質が融
解、凝固する場合の温度変化の様子を示し、横軸は物質
を一定の速度で加熱・冷却すると仮定した場合の経過時
間を、縦軸は物質の温度を示している。初め固体であっ
た物質を加熱して行くと、時刻Aまでは注入された熱に
よって物質分子の運動エネルギーが増加するため、物質
の温度は上昇する。物質の融点Taとなる時刻Aに達す
ると、物質は融解を始める。融解過程における物質の温
度は、注入される熱がすべて分子間の位置エネルギーの
増加に消費されるため、一定値のTaとなる。融解が完
了して時刻Bに至ると、液体となった物質の温度は再び
上昇し、顕熱として蓄えられる。その後に物質が冷却さ
れると、物質分子の運動エネルギーが減少して温度が下
降し、時刻Cに物質の凝固点Tcに達すると物質は凝固
を開始する。凝固過程における物質の温度は、放出され
る熱がすべて分子間の位置エネルギーの減少で供給され
るため、一定値のTcとなる。凝固が完了して時刻Eに
至ると、固体となった物質の温度は再び下降して顕熱が
放出されて行く。純粋な物質の場合には、融点と凝固点
は同じ値であるが、不純物が入れば凝固点は融点よりも
低くなる。
Before describing the operation of the heat storage device having the above-described structure and the heat management method in the device, first, the characteristics of the heat storage material in melting and solidification will be described. FIG. 6 shows a state of a temperature change when the substance is melted and solidified. The horizontal axis indicates the elapsed time when the substance is heated and cooled at a constant rate, and the vertical axis indicates the temperature of the substance. . When a substance that is initially solid is heated, the kinetic energy of the substance molecules increases due to the injected heat until time A, so that the temperature of the substance increases. Upon reaching time A, which is the melting point Ta of the substance, the substance begins to melt. The temperature of the substance in the melting process has a constant value Ta because all the injected heat is consumed for increasing the potential energy between molecules. When the melting is completed and time B is reached, the temperature of the liquid substance is increased again and stored as sensible heat. Thereafter, when the substance is cooled, the kinetic energy of the substance molecules is reduced and the temperature is lowered. When the temperature reaches the freezing point Tc of the substance at time C, the substance starts to solidify. The temperature of the substance in the coagulation process has a constant value Tc because all the released heat is supplied by the reduction of the potential energy between the molecules. When the solidification is completed and time E is reached, the temperature of the solidified substance falls again and sensible heat is released. In the case of a pure substance, the melting point and the freezing point have the same value, but the freezing point is lower than the melting point if impurities are included.

【0012】ところで、現実には、物質の温度が凝固点
に達しても凝固が始まらないことが多い。液体状態の物
質を静かにゆっくりと冷却して行くと、物質の温度は下
降して行き、時刻Cに物質の凝固点Tcになると、理想
的には物質が凝固を開始するはずであるが、現実には物
質の各分子が結晶格子にうまく合うようにすぐに配向す
ることはなく、液体としての自由な運動が続いて、図7
のように温度がさらに下降する。物質の温度がある一定
値(図7において、TcよりもΔTsだけ低い温度)ま
で下降して時刻Dに到達すると、一部の分子同士がよう
やく配向して、微小な結晶を構成する。すると、それが
中心となってその周りに別の分子も配向し、結果として
結晶が急激に成長する。すなわち、凝固が開始される。
凝固過程では、液体として持っていた位置エネルギーが
放出されるため、物質の運動エネルギーが増加し、物質
の温度は凝固点Tcに回復する。凝固を開始した物質
は、一定の温度、すなわち凝固点Tcで液体から固体へ
と相変化し、凝固が完了する時刻Eからは、固体となっ
た物質の温度が再び下降して、顕熱が放出されて行く。
時刻Cから時刻Dまでの液状の準安定状態は、過冷却状
態と呼ばれる。
By the way, in reality, solidification often does not start even when the temperature of the substance reaches the solidification point. When the material in the liquid state is cooled slowly and slowly, the temperature of the material falls, and when the freezing point Tc of the material at time C is reached, the material should ideally start to solidify. FIG. 7 shows that the molecules of the substance do not immediately orient themselves to fit well into the crystal lattice,
As shown in FIG. When the temperature of the substance drops to a certain value (in FIG. 7, a temperature lower by Ts than Tc) and reaches time D, some molecules are finally oriented to form a fine crystal. As a result, another molecule is oriented around the center, and as a result, the crystal grows rapidly. That is, coagulation is started.
In the solidification process, potential energy held as a liquid is released, so that the kinetic energy of the substance increases, and the temperature of the substance returns to the freezing point Tc. The substance that has started to solidify undergoes a phase change from a liquid to a solid at a certain temperature, that is, the solidification point Tc. From time E when the solidification is completed, the temperature of the solidified substance falls again, and sensible heat is released. Go being.
The liquid metastable state from time C to time D is called a supercooled state.

【0013】蓄熱装置の基本動作は、熱の注入、保存お
よび抽出の三つの過程の繰り返しである。与えられた熱
を貯蔵する過冷却可能な蓄熱材と、蓄熱材が充填された
蓄熱槽と、蓄熱材と蓄熱槽の外部との間の熱の注入・抽
出を行う熱交換手段とを備えた本発明の前記蓄熱装置に
おいて、まず、熱の注入過程では、蓄熱槽に充填された
蓄熱材をその融点以上の温度で加熱し、融解させる。保
存過程では、蓄熱材から蓄熱槽を通して環境へ熱が移動
するため、蓄熱材の温度は徐々に低下する。蓄熱材の温
度が凝固点になっても、過冷却現象によって凝固は開始
されないため、凝固点よりも低い温度で液体のまま存在
させることができる。蓄熱材の温度が再結晶化温度(T
c−ΔTs)よりも高い限り、この過冷却状態は持続す
る。熱の抽出過程においては、まず、蓄熱材の一部の温
度を再結晶化温度まで低下させて凝固を誘発し、凝固が
開始されて蓄熱材の温度が凝固点あるいは凝固点近くに
回復したところで、熱交換器等により蓄熱槽から熱を抽
出する。再結晶化温度まで降下させる蓄熱材の量は、蓄
熱材のごく一部分だけで十分である。なぜなら、残りの
蓄熱材は再結晶化温度まで降下しなくとも、前述したよ
うに発生した一部の結晶を中心(核)として、残りの大
部分の再結晶化が進展するからである。
The basic operation of the heat storage device is the repetition of three steps of heat injection, storage and extraction. A supercoolable heat storage material for storing given heat, a heat storage tank filled with the heat storage material, and heat exchange means for injecting and extracting heat between the heat storage material and the outside of the heat storage tank are provided. In the heat storage device of the present invention, first, in the heat injection process, the heat storage material filled in the heat storage tank is heated and melted at a temperature equal to or higher than its melting point. In the preservation process, since heat is transferred from the heat storage material to the environment through the heat storage tank, the temperature of the heat storage material gradually decreases. Even if the temperature of the heat storage material reaches the freezing point, the solidification does not start due to the supercooling phenomenon, so that the liquid can be kept as a liquid at a temperature lower than the freezing point. The temperature of the heat storage material is the recrystallization temperature (T
As long as it is higher than c- [Delta] Ts), this supercooled state is maintained. In the heat extraction process, first, the temperature of a part of the heat storage material is lowered to the recrystallization temperature to induce solidification, and when the solidification is started and the temperature of the heat storage material recovers to the freezing point or near the freezing point, the heat is released. Heat is extracted from the heat storage tank by an exchanger or the like. Only a small portion of the heat storage material is sufficient to reduce the heat storage material to the recrystallization temperature. This is because, even if the remaining heat storage material does not drop to the recrystallization temperature, most of the remaining recrystallization proceeds with the generated part of the crystal as the center (nucleus) as described above.

【0014】また、前記蓄熱槽に設けられた蓄熱材を一
定の温度よりも下がらないように維持する手段は、蓄熱
材の温度が再結晶化温度まで下がらないように働く。こ
のため、蓄熱期間や環境温度が外乱によって予定外に変
動しても、不必要な再結晶化を回避することができる。
The means for maintaining the heat storage material provided in the heat storage tank so as not to drop below a certain temperature acts so that the temperature of the heat storage material does not drop to the recrystallization temperature. For this reason, even if the heat storage period and the environmental temperature fluctuate unexpectedly due to disturbance, unnecessary recrystallization can be avoided.

【0015】前記蓄熱槽に設けられた蓄熱材の温度を部
分的に冷却する手段は、過冷却状態の蓄熱材の一部の温
度を再結晶化温度まで冷却し、再結晶化を誘発させるよ
うに働く。このため、熱の保存から抽出過程へと移行す
る際に、蓄熱材全体に巡らされた大きな熱交換器を利用
して蓄熱材の温度を再結晶化温度まで下げる必要がなく
なり、それだけ少ない熱損失で熱を回収することができ
る。なぜなら、上述のように、大部分の蓄熱材は再結晶
化温度まで降下しなくとも、一部分で発生した結晶を中
心として、再結晶化が進展するからである。
The means for partially cooling the temperature of the heat storage material provided in the heat storage tank cools a part of the temperature of the heat storage material in a supercooled state to a recrystallization temperature to induce recrystallization. Work on. This eliminates the need to lower the temperature of the heat storage material to the recrystallization temperature by using a large heat exchanger wrapped around the entire heat storage material when shifting from heat storage to the extraction process, resulting in less heat loss Can recover heat. This is because, as described above, most of the heat storage materials do not drop to the recrystallization temperature, but recrystallization progresses centering on the crystals generated partially.

【0016】また、前記蓄熱槽に設けられた蓄熱材を擾
乱する手段は、過冷却状態の蓄熱材の分子の一部の位置
を強制的に変更し、再結晶化を誘発させるように働く。
このため、熱抽出の直前に蓄熱材の一部の温度を再結晶
化温度まで下げる必要がなく、それだけ少ない熱損失で
熱を回収することができ、また再結晶化温度まで下げる
ための熱源が不要となる。
Further, the means for disturbing the heat storage material provided in the heat storage tank serves to forcibly change the position of some of the molecules of the heat storage material in a supercooled state and to induce recrystallization.
For this reason, it is not necessary to lower the temperature of a part of the heat storage material to the recrystallization temperature immediately before heat extraction, so that heat can be recovered with less heat loss, and a heat source for lowering the temperature to the recrystallization temperature is required. It becomes unnecessary.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施の形態について詳述する。図1は、本発明に係る蓄
熱装置の第1実施例を示している。この第1実施例にお
いて、蓄熱材1としては、過冷却現象が顕著な物質の中
から必要とする温度や過冷却度に応じて種々の物質を選
択して用いることができる。過冷却の程度は、例えば、
りん酸水素二ナトリウム・十二水和物(Na2 HPO4
・12H2 O)ではその凝固点が約309K(36℃)
で、再結晶化温度は296K(23℃)程度になり、あ
るいは、酢酸ナトリウム三水和物(CH3 COOHNa
・3H2O)ではその凝固点が約331K(58℃)
で、再結晶化温度は250K(−23℃)程度になるこ
とが知られている。これらの他に、前記蓄熱材1として
用いるのに適した過冷却現象が顕著な物質としては、例
えば、硫酸ナトリウム十水和物(Na2 SO4 ・10H
2 O)、炭酸ナトリウム十水和物(Na2 CO3 ・10
2 O)、チオ硫酸ナトリウム五水和物(Na22
3 ・5H2 O)、塩化マグネシウム六水和物(MgCl
2 ・6H2 O)、硫酸アルミニウム十水和物(Al2
(SO43 ・10H2 O)、硝酸マグネシウム六水和
物(Mg(NO32 ・6H2 O)、硫酸アルミニウム
アンモニウム十二水和物(NH4 Al(SO42 ・1
2H2 O)、硫酸アルミニウムカリウム十二水和物(K
Al(SO42 ・12H2 O)、硝酸ニッケル(II)
六水和物(Ni(NO32 ・6H2 O)、塩化カルシ
ウム六水和物(CaCl2 ・6H2 O)、炭酸カルシウ
ム六水和物(CaCO3 ・6H2 O)、およびふっ化カ
リウム四水和物(KF・4H2 O)などを挙げることが
できるが、これらに限定されるものではない。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of the heat storage device according to the present invention. In the first embodiment, as the heat storage material 1, various substances can be selected and used according to the required temperature and the degree of supercooling from the substances in which the supercooling phenomenon is remarkable. The degree of supercooling is, for example,
Disodium hydrogen phosphate dodecahydrate (Na 2 HPO 4
・ 12H 2 O) has a freezing point of about 309K (36 ℃)
At a recrystallization temperature of about 296 K (23 ° C.) or sodium acetate trihydrate (CH 3 COOHNa).
3H 2 O) has a freezing point of about 331K (58 ° C)
It is known that the recrystallization temperature is about 250K (−23 ° C.). In addition to these materials, examples of the substance which has a remarkable supercooling phenomenon suitable for use as the heat storage material 1 include, for example, sodium sulfate decahydrate (Na 2 SO 4 .10H).
2 O), sodium carbonate decahydrate (Na 2 CO 3 · 10
H 2 O), sodium thiosulfate pentahydrate (Na 2 S 2 O)
3 · 5H 2 O), magnesium chloride hexahydrate (MgCl
2 · 6H 2 O), aluminum sulfate decahydrate (Al 2
(SO 4 ) 3 .10H 2 O), magnesium nitrate hexahydrate (Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O), aluminum ammonium sulfate dodecahydrate (NH 4 Al (SO 4 ) 2 .1)
2H 2 O), potassium aluminum sulfate dodecahydrate (K
Al (SO 4 ) 2 .12H 2 O), nickel nitrate (II)
Hexahydrate (Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O), calcium chloride hexahydrate (CaCl 2 .6H 2 O), calcium carbonate hexahydrate (CaCO 3 .6H 2 O), and fluoride Examples thereof include potassium tetrahydrate (KF.4H 2 O), but are not limited thereto.

【0018】図1においては、前記蓄熱材1を蓄熱槽2
に充填し、その蓄熱槽2の外周を断熱材3で囲み、蓄熱
槽2に外部との熱交換を行う熱交換器4を設けている。
蓄熱槽2は、蓄熱材1に対して安定性のあるものであれ
ば、材質や形状は限定されない。断熱材3は、蓄熱槽2
と断熱材を取り囲む環境とに対して安定性のあるもので
あれば、材質や形状は限定されない。また、熱交換器4
は、蓄熱材1に対して安定性のあるものであれば、材質
や構造は限定されない。ただし、蓄熱槽2と断熱材3
は、貯蔵期間内に蓄熱材1が再結晶化温度を下回らない
ように設計することが望まれる。
In FIG. 1, the heat storage material 1 is stored in a heat storage tank 2.
The heat storage tank 2 is surrounded by a heat insulating material 3 and a heat exchanger 4 for exchanging heat with the outside is provided in the heat storage tank 2.
The material and shape of the heat storage tank 2 are not limited as long as it is stable with respect to the heat storage material 1. The heat insulating material 3 is a heat storage tank 2
The material and shape are not limited as long as the material and the environment surrounding the heat insulating material are stable. In addition, heat exchanger 4
Is not limited as long as it has stability with respect to the heat storage material 1. However, the heat storage tank 2 and the heat insulating material 3
It is desired that the heat storage material 1 be designed so that the temperature does not fall below the recrystallization temperature during the storage period.

【0019】次に、この第1実施例の蓄熱装置の動作に
ついて説明する。まず、熱の注入過程では、熱交換器4
を利用して蓄熱槽2に充填された蓄熱材1を蓄熱材1の
融点以上の温度で加熱し、固体から液体へ融解させる。
保存過程では、蓄熱材1から蓄熱槽2と断熱材3を通し
て外部環境へ熱が移動するため、蓄熱材1の温度は徐々
に低下する。蓄熱材1の温度は、やがて凝固点に到達す
るが、過冷却現象のために凝固は開始されない。蓄熱材
1の温度はさらに低下し、凝固点よりも低い温度になる
が、液体のまま存在することができる。蓄熱槽2の形状
や断熱材3を、貯蔵期間内に蓄熱材1が再結晶化温度を
下回らないように設計すれば、蓄熱材1の温度が凝固点
を切っても、貯蔵期間内に再結晶化することはない。通
常、貯蔵中の大半の期間は、蓄熱材の温度が凝固点より
低くなるため、凝固点以上の高い温度で常に保持する従
来の蓄熱槽と比較して、式(2)における蓄熱材と環境
との間の温度差を小さくすることができ、蓄熱材1から
環境への熱損失Qlも小さくすることができる。
Next, the operation of the heat storage device of the first embodiment will be described. First, in the heat injection process, the heat exchanger 4
Is used to heat the heat storage material 1 filled in the heat storage tank 2 at a temperature equal to or higher than the melting point of the heat storage material 1 to melt from a solid to a liquid.
In the preservation process, since heat moves from the heat storage material 1 to the external environment through the heat storage tank 2 and the heat insulating material 3, the temperature of the heat storage material 1 gradually decreases. The temperature of the heat storage material 1 eventually reaches the solidification point, but solidification is not started due to a supercooling phenomenon. The temperature of the heat storage material 1 further decreases to a temperature lower than the freezing point, but can remain as a liquid. If the shape of the heat storage tank 2 and the heat insulating material 3 are designed so that the temperature of the heat storage material 1 does not fall below the recrystallization temperature during the storage period, even if the temperature of the heat storage material 1 falls below the freezing point, the recrystallization will occur during the storage period. It does not change. Normally, during most of the storage period, the temperature of the heat storage material is lower than the freezing point. Therefore, compared with the conventional heat storage tank which always maintains the temperature at a temperature higher than the freezing point, the relationship between the heat storage material and the environment in the equation (2) is obtained. And the heat loss Ql from the heat storage material 1 to the environment can be reduced.

【0020】抽出過程においては、まず熱交換器4を用
いて、蓄熱材1の一部の温度を再結晶化温度まで低下さ
せて凝固を誘発する。再結晶化温度まで降下させる蓄熱
材1の量は、熱交換器4の近傍にあるごく僅かの蓄熱材
1だけで十分である。なぜなら、残りの蓄熱材は再結晶
化温度まで温度が降下しなくとも、前述したように、発
生した微小な結晶が核となって、蓄熱材1全体に結晶化
の動きが波及するからである。凝固が開始されると、貯
蔵していた融解熱によって蓄熱材の温度が凝固点あるい
は凝固点近くに回復するため、熱交換器4を通して、蓄
熱槽2から蓄熱材1の凝固点あるいは凝固点に近い温度
の熱を抽出することができる。
In the extraction process, first, the heat exchanger 4 is used to lower the temperature of a part of the heat storage material 1 to the recrystallization temperature to induce solidification. Only a small amount of the heat storage material 1 near the heat exchanger 4 suffices for the amount of the heat storage material 1 to be lowered to the recrystallization temperature. This is because, as described above, even if the temperature of the remaining heat storage material does not drop to the recrystallization temperature, the generated microcrystals serve as nuclei, and the crystallization motion spreads throughout the heat storage material 1. . When the solidification is started, the temperature of the heat storage material is restored to the freezing point or near the freezing point by the stored heat of fusion. Can be extracted.

【0021】上述のように、蓄熱材や蓄熱槽、熱交換手
段は、任意の形状や構成をとることができる。例えば、
従来例の図9に対応する形態として、図2に例示する第
2実施例のような構成とすることも可能である。図2の
蓄熱装置においては、蓄熱槽12の外周を断熱材13で
囲んでいるが、蓄熱材11を小容器15に充填してそれ
を蓄熱槽12に収容し、蓄熱槽12と外部とを連通させ
る連通管16を設けて、外部との熱交換を行う熱交換器
を構成させている。小容器15は、蓄熱材11および蓄
熱槽12内を循環する流体に対して安定性のあるもので
あれば、材質や形状は限定されない。連通管16は、連
通管16の内部を通過する流体と連通管16を取り囲む
環境とに対して、安定性のあるものであれば、材質や形
状は限定されない。
As described above, the heat storage material, the heat storage tank, and the heat exchange means can have any shape and configuration. For example,
As a form corresponding to FIG. 9 of the conventional example, it is also possible to adopt a configuration like the second embodiment illustrated in FIG. In the heat storage device of FIG. 2, the outer periphery of the heat storage tank 12 is surrounded by a heat insulating material 13, but the heat storage material 11 is filled in a small container 15 and stored in the heat storage tank 12. A communication pipe 16 for communication is provided to constitute a heat exchanger for exchanging heat with the outside. The material and shape of the small container 15 are not limited as long as it is stable with respect to the fluid circulating in the heat storage material 11 and the heat storage tank 12. The material and shape of the communication pipe 16 are not limited as long as the communication pipe 16 is stable with respect to the fluid passing through the inside of the communication pipe 16 and the environment surrounding the communication pipe 16.

【0022】この第2実施例の動作は、第1実施例のそ
れと基本的に同様である。すなわち、熱の注入過程で
は、連通管16を通して蓄熱材11の融点以上の温度の
流体を蓄熱槽12内の各小容器15の間隙に通過させ、
各小容器15に充填された蓄熱材11を融解させる。保
存過程では、蓄熱材11から小容器15と蓄熱槽12、
断熱材13を通して外部環境へ熱が移動するため、蓄熱
材11の温度は徐々に低下するが、蓄熱材11は上述の
ように過冷却現象により、蓄熱材11の凝固点よりも低
い温度でも液体のまま保存される。すなわち、従来の蓄
熱装置と比較して、式(2)における蓄熱材と環境と間
の温度差を小さくすることができ、蓄熱槽12から環境
への熱損失Qlを小さくすることができる。抽出過程に
おいては、まず、連通管16を利用して、蓄熱材11の
一部の温度を再結晶化温度まで低下させて凝固を誘発す
る。再結晶化温度まで降下させる蓄熱材11の量は、連
通管16から蓄熱槽12への流入口近傍にあるごく僅か
の蓄熱材11だけで十分である。凝固が開始されると、
貯蔵していた融解熱によって蓄熱材の温度が凝固点ある
いは凝固点近くに回復するため、連通管16を利用し
て、蓄熱槽12から蓄熱材11の凝固点あるいは凝固点
に近い温度の熱を回収することができる。
The operation of the second embodiment is basically the same as that of the first embodiment. That is, in the heat injection process, a fluid having a temperature equal to or higher than the melting point of the heat storage material 11 is passed through the communication pipe 16 to the gap between the small containers 15 in the heat storage tank 12,
The heat storage material 11 filled in each small container 15 is melted. In the preservation process, the heat storage material 11 and the small container 15 and the heat storage tank 12,
Although the heat is transferred to the external environment through the heat insulating material 13, the temperature of the heat storage material 11 gradually decreases. However, the heat storage material 11 is in a liquid state even at a temperature lower than the freezing point of the heat storage material 11 due to the supercooling phenomenon as described above. Saved as is. That is, as compared with the conventional heat storage device, the temperature difference between the heat storage material and the environment in Expression (2) can be reduced, and the heat loss Ql from the heat storage tank 12 to the environment can be reduced. In the extraction process, first, the temperature of a part of the heat storage material 11 is reduced to the recrystallization temperature by using the communication pipe 16 to induce solidification. As for the amount of the heat storage material 11 to be lowered to the recrystallization temperature, only a small amount of the heat storage material 11 near the inlet from the communication pipe 16 to the heat storage tank 12 is sufficient. When coagulation starts,
Since the temperature of the heat storage material is restored to the freezing point or near the freezing point by the stored heat of fusion, it is possible to use the communication pipe 16 to recover the heat of the heat storage material 11 at the freezing point or a temperature close to the freezing point from the heat storage tank 12. it can.

【0023】図3は、本発明における前記第1実施例の
蓄熱装置の変形例を示している。すなわち、図1の第1
実施例において、蓄熱槽2に、蓄熱材1の温度が一定値
よりも下がらないように維持する手段として、加熱器7
を設けている。この加熱器7は、電熱器のように蓄熱槽
2で直接熱を発生するものであっても、熱交換器のよう
に蓄熱槽2の外部で発生させた熱を注入するものであっ
ても、あるいは熱電素子(ペルチェ素子)のように電圧
の印加によって外部の温熱を蓄熱槽2内へ静的に輸送す
るものであっても良く、発熱原理や構造は限定されな
い。
FIG. 3 shows a modification of the heat storage device according to the first embodiment of the present invention. That is, the first of FIG.
In the embodiment, as means for maintaining the temperature of the heat storage material 1 in the heat storage tank 2 so as not to drop below a certain value, a heater 7
Is provided. The heater 7 generates heat directly in the heat storage tank 2 like an electric heater, or injects heat generated outside the heat storage tank 2 like a heat exchanger. Alternatively, a thermoelectric element (Peltier element) may be used to statically transport external heat into the heat storage tank 2 by applying a voltage, and the heat generation principle and structure are not limited.

【0024】次に、図3の蓄熱装置の動作について説明
する。蓄熱材1から外部環境への熱損失は、蓄熱期間が
長くなるほど、あるいは環境温度が低くなるほど増加す
ることが、先の式(2)より明らかである。蓄熱材の熱
損失が増えれば、蓄熱材の温度はそれだけ大きく低下す
ることになる。図3の装置では、設計した蓄熱期間、環
境温度が保存時に何らかの理由で変動し、蓄熱材の温度
が再結晶化温度を下回ることが予想される場合に、蓄熱
材の温度が再結晶化温度を下回らないように、加熱器7
を動作させる。これにより、熱利用状態や環境の変化に
左右されない蓄熱装置を提供することができる。上記以
外の本実施例の構成および動作原理は、第1実施例のも
のと同様であるため、それらの説明を省略する。
Next, the operation of the heat storage device of FIG. 3 will be described. It is clear from the above equation (2) that the heat loss from the heat storage material 1 to the external environment increases as the heat storage period increases or as the environmental temperature decreases. As the heat loss of the heat storage material increases, the temperature of the heat storage material will decrease significantly. In the apparatus of FIG. 3, when the designed heat storage period and the environmental temperature fluctuate for some reason during storage and the temperature of the heat storage material is expected to be lower than the recrystallization temperature, the temperature of the heat storage material is changed to the recrystallization temperature. Heater 7 so as not to fall below
To work. This makes it possible to provide a heat storage device that is not affected by changes in the heat utilization state or environment. The configuration and operation principle of the present embodiment other than those described above are the same as those of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0025】図4は、本発明における前記第1実施例の
蓄熱装置の他の変形例を示している。すなわち、図1の
第1実施例において、蓄熱槽2に、蓄熱材1を部分的に
冷却する手段として、蓄熱材1の温度を再結晶化温度よ
りも下げる冷却器8を設けている。この冷却器8は、熱
電素子のように電圧の印加によって蓄熱槽2の熱を外部
へ放出するものであっても、熱交換器のように蓄熱槽2
の外部で発生させた冷熱を注入するものであっても良
く、冷却原理や構造は限定されない。
FIG. 4 shows another modification of the heat storage device of the first embodiment of the present invention. That is, in the first embodiment shown in FIG. 1, a cooler 8 for lowering the temperature of the heat storage material 1 below the recrystallization temperature is provided in the heat storage tank 2 as means for partially cooling the heat storage material 1. The cooler 8 can release the heat of the heat storage tank 2 to the outside by applying a voltage like a thermoelectric element, but can also use the heat storage tank 2 like a heat exchanger.
The cooling heat generated outside may be injected, and the cooling principle and structure are not limited.

【0026】次に、図4の蓄熱装置の動作について説明
する。熱の保存から抽出過程へ移行する際に、第1実施
例では、熱交換器4を用いて、蓄熱材1の一部の温度を
再結晶化温度まで低下させて凝固を誘発する。しかし、
熱交換器4は伝熱促進のために蓄熱槽2の内部全体に張
り巡らせるのが通例で、この熱交換器4を利用して蓄熱
材1を冷却することは、蓄熱材1の温度を必要以上に低
下させる可能性も合わせ持つ。さらに、前記のように、
再結晶化温度まで降下させる蓄熱材1の量は、ごく僅か
だけで十分である。したがって、図4の装置では、熱の
抽出時に行う再結晶化促進のための冷却を、微小な冷却
器8で行わせる。これにより、蓄熱材の温度を再結晶化
温度まで不必要に低下させることがなくなり、それだけ
少ない熱損失で熱を回収する蓄熱装置を提供することが
できる。上記以外の本実施例の構成および動作原理は、
第1実施例のものと同様であるため、それらの説明を省
略する。
Next, the operation of the heat storage device of FIG. 4 will be described. In the first embodiment, when shifting from the heat storage to the extraction process, the heat exchanger 4 is used to lower the temperature of a part of the heat storage material 1 to the recrystallization temperature to induce solidification. But,
In general, the heat exchanger 4 is stretched around the entire inside of the heat storage tank 2 to promote heat transfer. To cool the heat storage material 1 using the heat exchanger 4 requires the temperature of the heat storage material 1. There is also the possibility of lowering it. Further, as mentioned above,
Only a small amount of the heat storage material 1 to be lowered to the recrystallization temperature is sufficient. Therefore, in the apparatus of FIG. 4, cooling for promoting recrystallization performed at the time of extracting heat is performed by the minute cooler 8. Thereby, the temperature of the heat storage material is not unnecessarily lowered to the recrystallization temperature, and a heat storage device that recovers heat with less heat loss can be provided. The configuration and operation principle of the present embodiment other than the above are as follows.
Since it is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.

【0027】また、図3の実施例で述べたような、蓄熱
材1の温度を一定値よりも下がらないように維持する加
熱器7を本実施例に付加すれば、熱の抽出過程で蓄熱材
1の温度を再結晶化温度まで不必要に低下させることが
なく、かつ熱利用状態や環境の変化に左右されない蓄熱
装置を得ることができる。
Further, as described in the embodiment of FIG. 3, a heater 7 for maintaining the temperature of the heat storage material 1 so as not to fall below a certain value is added to the present embodiment. It is possible to obtain a heat storage device that does not unnecessarily lower the temperature of the material 1 to the recrystallization temperature and is not influenced by a heat utilization state or a change in environment.

【0028】図5は、本発明における前記第1実施例の
蓄熱装置の他の変形例を示している。すなわち、図1の
第1実施例において、蓄熱槽2に、蓄熱材1を擾乱する
手段として、擾乱器9を設けている。この擾乱器9は、
蓄熱材1の分子の一部の位置を外部から強制的に変更さ
せ、再結晶化を誘発させるものであり、撹拌子による撹
拌、振動子による加振、摺動子による圧搾や衝突などを
利用することができる。撹拌方法や加振方法、圧搾、衝
突方法は、種々の方式を採ることができる。例えば、加
振する場合には圧電素子のように蓄熱槽2において直接
振動するものであっても、電動バイブレーターのように
蓄熱槽2の外部で発生させた振動を蓄熱槽2の内部に伝
えるものであっても良く、振動原理や構造は限定されな
い。
FIG. 5 shows another modification of the heat storage device of the first embodiment of the present invention. That is, in the first embodiment of FIG. 1, the heat storage tank 2 is provided with a disturbance device 9 as a means for disturbing the heat storage material 1. This disturbance 9
A part of the molecules of the heat storage material 1 is forcibly changed from the outside to induce recrystallization, and it uses stirring by a stirrer, vibration by a vibrator, squeezing or collision by a slider, etc. can do. Various methods can be employed for the stirring method, the vibration method, the squeezing method, and the collision method. For example, when the vibration is applied, even if the vibration directly occurs in the heat storage tank 2 like a piezoelectric element, the vibration generated outside the heat storage tank 2 is transmitted to the inside of the heat storage tank 2 like an electric vibrator. The vibration principle and structure are not limited.

【0029】次に、図5の蓄熱装置の動作について説明
する。熱の抽出過程において、第1実施例では熱交換器
4を用いて、蓄熱材1の一部の温度を再結晶化温度まで
低下させて凝固を誘発させるが、図5の装置では再結晶
化の引き金を、蓄熱材1の分子の一部の位置を外部から
強制的に変更させることによって行わせる。蓄熱材1の
分子は外部から擾乱されることによって、過冷却の準安
定状態が破れ、核が発生して結晶化が始まる。これによ
り、蓄熱材1の温度を再結晶化温度まで低下させること
がなくなり、それだけ少ない熱損失で熱を回収する蓄熱
装置を提供することができる。上記以外の本実施例の構
成および動作原理は、実施例1のものと同様であるた
め、それらの説明を省略する。
Next, the operation of the heat storage device of FIG. 5 will be described. In the heat extraction process, in the first embodiment, the heat exchanger 4 is used to lower the temperature of a part of the heat storage material 1 to the recrystallization temperature to induce solidification, but the apparatus shown in FIG. Is caused by forcibly changing the position of some of the molecules of the heat storage material 1 from the outside. When the molecules of the heat storage material 1 are disturbed from the outside, the metastable state of supercooling is broken, nuclei are generated, and crystallization starts. Thus, the temperature of the heat storage material 1 is not lowered to the recrystallization temperature, and a heat storage device that recovers heat with a smaller heat loss can be provided. The configuration and operation principle of the present embodiment other than those described above are the same as those of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0030】また、図3の実施例で述べたような、蓄熱
材1の温度を一定値よりも下がらないように維持する加
熱器7を本実施例に付加すれば、熱の抽出過程で蓄熱材
1の温度を再結晶化温度まで低下させて熱を失うことな
く再結晶化を開始させることができ、かつ熱利用状態や
環境の変化に左右されない蓄熱装置を得ることができ
る。さらに、図4の実施例で述べたような、蓄熱材1の
温度を部分的に再結晶化温度よりも下げる冷却器8を本
実施例に付加すれば、不測の理由で擾乱器による蓄熱材
1の再結晶化が困難になったとしても、冷却器8で確実
に再結晶化を開始させることができるため、より確実に
少ない熱損失で熱を回収する蓄熱装置を得ることができ
る。
Further, as described in the embodiment of FIG. 3, a heater 7 for maintaining the temperature of the heat storage material 1 so as not to fall below a certain value is added to the present embodiment. By lowering the temperature of the material 1 to the recrystallization temperature, recrystallization can be started without losing heat, and a heat storage device that is not affected by a heat utilization state or an environmental change can be obtained. Furthermore, as described in the embodiment of FIG. 4, if a cooler 8 for lowering the temperature of the heat storage material 1 partially below the recrystallization temperature is added to this embodiment, the heat storage material by the agitator may be unexpectedly provided. Even if the recrystallization of 1 becomes difficult, the recrystallization can be reliably started in the cooler 8, so that it is possible to obtain a heat storage device that more reliably recovers heat with a small heat loss.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上に詳述した本発明によれば、熱の抽
出過程において蓄熱材の凝固点あるいは凝固点に近い温
度の熱を抽出することが可能である。一方、熱の保存過
程においては、蓄熱材を凝固点以下の過冷却状態の低い
温度で保存するため、従来の蓄熱槽と比較して、式
(2)における蓄熱材と環境との間の温度差を小さくす
ることができ、蓄熱槽から環境への熱損失Qlを小さく
することができる。
According to the present invention described in detail above, it is possible to extract heat at the freezing point or near the freezing point of the heat storage material during the heat extraction process. On the other hand, in the heat preservation process, since the heat storage material is stored at a low temperature in a supercooled state below the freezing point, the temperature difference between the heat storage material and the environment in the equation (2) is smaller than that of the conventional heat storage tank. Can be reduced, and the heat loss Ql from the heat storage tank to the environment can be reduced.

【0032】ところで、本発明による蓄熱装置では、熱
の保存過程で、蓄熱材がその凝固点以下になり、熱の抽
出過程で、蓄熱材が過冷却状態から蓄熱材の凝固点に回
復する経過を経る。その際の熱は、貯蔵していた融解熱
の一部で供給されることになるため、全過程を通した熱
損失は従来の蓄熱装置よりも大きくなる場合もある。例
えば、仮に温度がTcで熱量がQcの熱を時間tの長さ
で貯蔵する場合を考える。ここで、本発明の蓄熱装置の
蓄熱材と従来の蓄熱装置の蓄熱材とは、過冷却現象の有
無以外は、同じ物性値を示すものとし、蓄熱材以外の仕
様は同一で、環境温度はTcよりも10℃低い一定の温
度Toであるとする。さらに、両蓄熱材は本発明の蓄熱
材の再結晶化温度よりも高い温度で貯蔵されるものとす
る。
By the way, in the heat storage device according to the present invention, the heat storage material goes below its freezing point in the heat storage process, and the heat storage material recovers from the supercooled state to the freezing point of the heat storage material in the heat extraction process. . Since the heat at that time is supplied as a part of the stored heat of fusion, the heat loss through the entire process may be larger than that of the conventional heat storage device. For example, let us consider a case where the heat having the temperature Tc and the heat quantity Qc is stored for a length of time t. Here, the heat storage material of the heat storage device of the present invention and the heat storage material of the conventional heat storage device have the same physical property values except for the presence or absence of the supercooling phenomenon, and the specifications other than the heat storage material are the same, and the environmental temperature is It is assumed that the constant temperature To is 10 ° C. lower than Tc. Further, both heat storage materials are stored at a temperature higher than the recrystallization temperature of the heat storage material of the present invention.

【0033】この場合、従来の蓄熱装置が時刻tの時点
で貯蔵している熱量は、 Qo=Qc−Qlc (3) となる。ただし、Qlcは式(2)で表される熱損失で
ある。一方、本発明の蓄熱装置が時刻tの時点で貯蔵し
ている熱量は、 Qn=Qc−2Qlh (4) となる。ただし、Qlhは式(2)で表される熱損失で
ある。損失が2倍になるのは、再結晶化を開始してから
蓄熱材の温度が凝固点まで回復するために、保存時に外
部へ放出される熱損失と同じ熱量が必要なためである。
ここで、計算を単純化するために、従来の蓄熱装置の蓄
熱材は時刻tにおいても凝固は完了しないものとする。
また、両蓄熱材は容積1m3で、両蓄熱槽は直方体をな
し、式(2)に記す熱通過率は0.3W/m2K であるとす
る。このとき、両蓄熱槽の表面積は約6m2であるから、
式(2)より Qlc=1.8(Tc−To)t=18t (5) となる。
In this case, the amount of heat stored by the conventional heat storage device at time t is as follows: Qo = Qc-Qlc (3) Here, Qlc is a heat loss represented by the equation (2). On the other hand, the amount of heat stored by the heat storage device of the present invention at the time t is: Qn = Qc−2Qlh (4) Here, Qlh is the heat loss represented by the equation (2). The loss is doubled because the same amount of heat as the heat loss released to the outside during storage is required in order for the temperature of the heat storage material to return to the freezing point after the recrystallization is started.
Here, in order to simplify the calculation, it is assumed that the heat storage material of the conventional heat storage device does not complete solidification even at time t.
In addition, it is assumed that both heat storage materials have a volume of 1 m 3 , both heat storage tanks have a rectangular parallelepiped shape, and a heat transmission rate described in equation (2) is 0.3 W / m 2 K. At this time, since the surface area of both heat storage tanks is about 6 m 2 ,
From equation (2), Qlc = 1.8 (Tc−To) t = 18t (5)

【0034】本発明の蓄熱材の温度は、凝固点以下にな
っても凝固が始まらず、融解熱が放出されないため、蓄
熱槽を通した外部環境への熱放出によって、温度が低下
して行く。計算を単純化するために、蓄熱材の再結晶化
温度は環境温度Toよりも低いものとし、時刻tまでに
蓄熱材の温度がほぼ環境温度に低下するものとすると、
蓄熱材は時刻tにおいても完全に液体のままであり、そ
れまでに環境へ放出する熱損失は蓄熱材の失う顕熱に等
しくなる。すなわち、 Qlh=MC(Tc−To)=10MC (6) である。ただし、Mは蓄熱材の質量を、Cは蓄熱材の定
圧比熱である。例えば、蓄熱材が前記りん酸水素二ナト
リウム・十二水和物の場合には、1m3で貯蔵することの
できる融解熱は約550MJであり、式(4)の2Qlh
に相当する熱量は約100MJである。凝固点Tcにある
従来の蓄熱装置から2Qlhと同じ熱量が放熱されるの
に要する時間tは、式(5)より556万秒(64日)
であることがわかる。すなわち、ある境界となる期間
(例えば、上記仮定の場合には64日間)以内であれば
従来の蓄熱装置の方が熱損失が小さいが、それ以上の期
間であれば、本発明の蓄熱装置の方が全期間を通した熱
損失が小さくなることがわかる。したがって、本発明の
蓄熱装置は、自然エネルギーのような蓄熱期間が3〜6
カ月となる蓄熱対象において、特に優れた効果を発揮す
る。
Even if the temperature of the heat storage material of the present invention becomes lower than the freezing point, solidification does not start and no heat of fusion is released, so that the temperature is lowered by heat release to the external environment through the heat storage tank. In order to simplify the calculation, it is assumed that the recrystallization temperature of the heat storage material is lower than the environmental temperature To, and that the temperature of the heat storage material decreases to approximately the environmental temperature by time t.
The heat storage material remains completely liquid even at time t, and the heat loss released to the environment by that time is equal to the sensible heat lost by the heat storage material. That is, Qlh = MC (Tc-To) = 10MC (6) Here, M is the mass of the heat storage material, and C is the constant pressure specific heat of the heat storage material. For example, when the heat storage material is the above disodium hydrogen phosphate dodecahydrate, the heat of fusion that can be stored in 1 m 3 is about 550 MJ, and 2Qlh of the formula (4)
Is about 100 MJ. The time t required for the same amount of heat as 2Qlh to be radiated from the conventional heat storage device at the freezing point Tc is 5.56 million seconds (64 days) from equation (5).
It can be seen that it is. That is, the heat loss of the conventional heat storage device is smaller within a certain boundary period (for example, 64 days in the case of the above assumption), but the heat storage device of the present invention is longer in the longer period. It can be seen that the heat loss throughout the entire period is smaller. Therefore, the heat storage device of the present invention has a heat storage period of 3 to 6 such as natural energy.
It has a particularly good effect on heat storage objects that last for months.

【0035】また、本発明の蓄熱装置は、蓄熱材の再結
晶化のきっかけを熱交換器で自由に行わせることができ
る。したがって、従来の蓄熱装置と全く同じ構造の機器
で構成することができる。しかも、加熱器を蓄熱槽に設
けることにより、蓄熱材の温度が再結晶化温度まで下が
らないようにすることができ、蓄熱期間や環境温度が外
乱によって予定外に変動しても、不必要な再結晶化を回
避することができる。あるいは、冷却器を蓄熱槽に設け
ることによって、過冷却状態にある蓄熱材の温度を再結
晶化温度まで部分的に冷却し、再結晶化を誘発させるこ
とができるため、熱抽出の際に蓄熱材全体に巡らされた
大きな熱交換器を利用して、蓄熱材の温度を再結晶化温
度まで下げる必要がなくなり、それだけ少ない熱損失で
熱を回収することができる。あるいは、擾乱器を蓄熱槽
に設けることによって、過冷却状態にある蓄熱材の分子
を擾乱し、再結晶化を誘発させることができるため、熱
抽出の際に蓄熱材の一部の温度を再結晶化温度まで下げ
る必要がなく、それだけ少ない熱損失で熱を回収するこ
とができ、また蓄熱材を再結晶化温度まで下げるための
熱源が不要となる。
Further, the heat storage device of the present invention can cause the heat storage material to be freely recrystallized by the heat exchanger. Therefore, it can be configured with equipment having the same structure as the conventional heat storage device. Moreover, by providing the heater in the heat storage tank, it is possible to prevent the temperature of the heat storage material from dropping to the recrystallization temperature, and even if the heat storage period and the environmental temperature fluctuate unexpectedly due to disturbance, unnecessary Recrystallization can be avoided. Alternatively, by providing a cooler in the heat storage tank, the temperature of the heat storage material in the supercooled state can be partially cooled to the recrystallization temperature, and recrystallization can be induced. It is not necessary to lower the temperature of the heat storage material to the recrystallization temperature by using a large heat exchanger spread over the entire material, so that heat can be recovered with less heat loss. Alternatively, by providing an agitator in the heat storage tank, the molecules of the heat storage material in a supercooled state can be disturbed and recrystallization can be induced, so that the temperature of a part of the heat storage material is reset during heat extraction. There is no need to lower the temperature to the crystallization temperature, heat can be recovered with less heat loss, and a heat source for lowering the heat storage material to the recrystallization temperature becomes unnecessary.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明における蓄熱装置の第1実施例を示す断
面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a heat storage device according to the present invention.

【図2】本発明における蓄熱装置の第2実施例を示す断
面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a second embodiment of the heat storage device according to the present invention.

【図3】本発明における蓄熱装置の変形例を示す断面図
である。
FIG. 3 is a sectional view showing a modification of the heat storage device according to the present invention.

【図4】本発明における蓄熱装置の他の変形例を示す断
面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing another modified example of the heat storage device according to the present invention.

【図5】本発明における蓄熱装置の他の変形例を示す断
面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing another modified example of the heat storage device according to the present invention.

【図6】転移現象の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a transition phenomenon.

【図7】過冷却を伴う転移現象の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a transition phenomenon accompanied by supercooling.

【図8】従来の蓄熱装置の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional heat storage device.

【図9】従来の他の蓄熱装置の断面図である。FIG. 9 is a sectional view of another conventional heat storage device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11 蓄熱材 2,12 蓄熱槽 3,13 断熱材 4 熱交換器 7 加熱器 8 冷却器 9 擾乱器 15 小容器 16 連通管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,11 Heat storage material 2,12 Heat storage tank 3,13 Heat insulation material 4 Heat exchanger 7 Heater 8 Cooler 9 Disturber 15 Small container 16 Communication pipe

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年6月28日(1999.6.2
8)
[Submission Date] June 28, 1999 (1999.6.2
8)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0009[Correction target item name] 0009

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の蓄熱装置における熱管理方法は、与えられた
熱を貯蔵する過冷却可能な蓄熱材と、前記蓄熱材が充填
された蓄熱槽と、前記蓄熱材と前記蓄熱槽の外部との間
の熱の注入・抽出を行う熱交換手段とを備えた蓄熱装置
において、前記蓄熱材に凝固点よりも低い過冷却状態で
熱を貯蔵と共に蓄熱材の温度が一定値よりも下がらない
ように維持し、熱の抽出に際しては、蓄熱材の凝固点温
度への回復およびその後の凝固過程において放出される
熱を用いることを特徴とするものである。また、上記熱
管理方法を実施するための本発明の蓄熱装置は、与えら
れた熱を貯蔵する過冷却可能な蓄熱材と、前記蓄熱材が
充填された蓄熱槽と、前記蓄熱材の温度が一定値よりも
下がらないように維持する加熱手段と、前記蓄熱材と前
記蓄熱槽の外部との間の熱の注入・抽出を行う熱交換手
段とを備えたことを特徴とするものである。
A heat management method in a heat storage device according to the present invention for achieving the above object comprises a supercoolable heat storage material for storing given heat, and a heat storage material filled with the heat storage material. and so, in the thermal storage apparatus and a heat exchange means for performing injection and extraction of heat between the outside of the heat storage tank and the heat storage material, the heat with the storage at a supercooled state below the freezing point to the heat storage material The temperature of the heat storage material does not drop below a certain value
The method is characterized in that the heat is extracted and the heat released during the solidification process is used for the recovery of the heat storage material to the freezing point temperature and for the subsequent heat extraction. In addition, the heat storage device of the present invention for performing the heat management method includes a supercoolable heat storage material that stores given heat, a heat storage tank filled with the heat storage material, and a temperature of the heat storage material. Than a certain value
It is characterized by comprising a heating means for keeping the temperature of the heat storage material from falling, and a heat exchange means for injecting and extracting heat between the heat storage material and the outside of the heat storage tank.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0010[Correction target item name] 0010

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0010】前記蓄熱槽には、蓄熱材の温度を部分的に
冷却する手段を設け、さらに、蓄熱材を擾乱する手段を
設けることができる。
The heat storage tank partially stores the temperature of the heat storage material.
A means for cooling is provided, and a means for disturbing the heat storage material is provided.
Can be provided.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0017[Correction target item name] 0017

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施の形態について詳述する。図1は、本発明の前提と
なる蓄熱装置の第1実施例を示している。この第1実施
例において、蓄熱材1としては、過冷却現象が顕著な物
質の中から必要とする温度や過冷却度に応じて種々の物
質を選択して用いることができる。過冷却の程度は、例
えば、りん酸水素二ナトリウム・十二水和物(Na
HPO ・12H O)ではその凝固点が約309K
(36℃)で、再結晶化温度は296K(23℃)程度
になり、あるいは、酢酸ナトリウム三水和物(CH
COOHNa・3H O)ではその凝固点が約331
K(58℃)で、再結晶化温度は250K(−23℃)
程度になることが知られている。これらの他に、前記蓄
熱材1として用いるのに適した過冷却現象が顕著な物質
としては、例えば、硫酸ナトリウム十水和物(Na
SO ・10H O)、炭酸ナトリウム十水和物(N
CO ・10H O)、チオ硫酸ナトリウム五
水和物(Na ・5H O)、塩化マグネ
シウム六水和物(MgCl ・6H O)、硫酸アル
ミニウム十水和物(Al (SO ・10H
O)、硝酸マグネシウム六水和物(Mg(NO
・6H O)、硫酸アルミニウムアンモニウム十二水
和物(NH Al(SO ・12H O)、硫
酸アルミニウムカリウム十二水和物(KAl(SO
・12H O)、硝酸ニッケル(II)六水和
物(Ni(NO ・6H O)、塩化カルシウ
ム六水和物(CaCl ・6H O)、炭酸カルシウ
ム六水和物(CaCO ・6H O)、およびふっ化
カリウム四水和物(KF・4H O)などを挙げるこ
とができるが、これらに限定されるものではない。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
Embodiments will be described in detail. FIG.Assumption of the present invention
Become1 shows a first embodiment of a heat storage device. This first implementation
In the example, the heat storage material 1 is a material having a remarkable supercooling phenomenon.
Various materials depending on the required temperature and degree of supercooling from the quality
Quality can be selected and used. Degree of supercooling is an example
For example, disodium hydrogen phosphate dodecahydrate (Na2 
HPO4 ・ 12H2 In O), its freezing point is about 309K
(36 ° C) and the recrystallization temperature is about 296K (23 ° C)
Or sodium acetate trihydrate (CH3 
COOHNa 3H2 In O), its freezing point is about 331
K (58 ° C), recrystallization temperature 250K (-23 ° C)
It is known to be about. In addition to these,
A substance with a remarkable supercooling phenomenon suitable for use as heat material 1
As, for example, sodium sulfate decahydrate (Na2 
SO4 ・ 10H2 O), sodium carbonate decahydrate (N
a2 CO3 ・ 10H2 O), sodium thiosulfate
Hydrate (Na2 S2O3 ・ 5H2 O) 、 Magnesium chloride
Cium hexahydrate (MgCl2 ・ 6H2 O), Al sulfate
Minium decahydrate (Al2 (SO4 )3 ・ 10H2 
O), magnesium nitrate hexahydrate (Mg (NO3)2 
・ 6H2 O), Aluminum ammonium sulphate decahydrate
Japanese (NH4 Al (SO4 )2 ・ 12H2 O), sulfuric acid
Potassium aluminum phosphate dodecahydrate (KAl (SO
4 )2 ・ 12H2 O), nickel (II) nitrate hexahydrate
Object (Ni (NO 3 )2 ・ 6H2 O), calcium chloride
Hexahydrate (CaCl2 ・ 6H2 O), calcium carbonate
Hexahydrate (CaCO3 ・ 6H2 O), and fluoride
Potassium tetrahydrate (KF-4H2 O)
However, the present invention is not limited to these.

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0021[Correction target item name] 0021

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0021】上述のように、蓄熱材や蓄熱槽、熱交換手
段は、任意の形状や構成をとることができる。例えば、
従来例の図9に対応する形態として、図2に例示する
発明の前提となる第2実施例のような構成とすることも
可能である。図2の蓄熱装置においては、蓄熱槽12の
外周を断熱材13で囲んでいるが、蓄熱材11を小容器
15に充填してそれを蓄熱槽12に収容し、蓄熱槽12
と外部とを連通させる連通管16を設けて、外部との熱
交換を行う熱交換器を構成させている。小容器15は、
蓄熱材11および蓄熱槽12内を循環する流体に対して
安定性のあるものであれば、材質や形状は限定されな
い。連通管16は、連通管16の内部を通過する流体と
連通管16を取り囲む環境とに対して、安定性のあるも
のであれば、材質や形状は限定されない。
As described above, the heat storage material, the heat storage tank, and the heat exchange means can have any shape and configuration. For example,
As forms corresponding to Figure 9 of the prior art, the present illustrated in FIG. 2
It is also possible to adopt a configuration as in the second embodiment , which is a premise of the invention . In the heat storage device of FIG. 2, the outer periphery of the heat storage tank 12 is surrounded by a heat insulating material 13, but the heat storage material 11 is filled in a small container 15 and stored in the heat storage tank 12.
There is provided a communication pipe 16 for communicating between the outside and the outside to constitute a heat exchanger for performing heat exchange with the outside. Small container 15
The material and the shape are not limited as long as it is stable against the fluid circulating in the heat storage material 11 and the heat storage tank 12. The material and shape of the communication pipe 16 are not limited as long as the communication pipe 16 is stable with respect to the fluid passing through the inside of the communication pipe 16 and the environment surrounding the communication pipe 16.

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0023[Correction target item name] 0023

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0023】図3は、本発明の蓄熱装置の典型例を示し
ている。すなわち、図1の第1実施例において、蓄熱槽
2に、蓄熱材1の温度が一定値よりも下がらないように
維持する手段として、加熱器7を設けている。この加熱
器7は、電熱器のように蓄熱槽2で直接熱を発生するも
のであっても、熱交換器のように蓄熱槽2の外部で発生
させた熱を注入するものであっても、あるいは熱電素子
(ペルチェ素子)のように電圧の印加によって外部の温
熱を蓄熱槽2内へ静的に輸送するものであっても良く、
発熱原理や構造は限定されない。
FIG. 3 shows a typical example of the heat storage device of the present invention .
ing. That is, in the first embodiment shown in FIG. 1, a heater 7 is provided in the heat storage tank 2 as means for maintaining the temperature of the heat storage material 1 so as not to drop below a certain value. The heater 7 generates heat directly in the heat storage tank 2 like an electric heater, or injects heat generated outside the heat storage tank 2 like a heat exchanger. Alternatively, a thermoelectric element (Peltier element) may be used to statically transport external heat into the heat storage tank 2 by applying a voltage,
The heat generation principle and structure are not limited.

【手続補正7】[Procedure amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0025[Correction target item name] 0025

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0025】図4は、本発明の前提となる前記第1実施
例の蓄熱装置の他の変形例を示している。すなわち、図
1の第1実施例において、蓄熱槽2に、蓄熱材1を部分
的に冷却する手段として、蓄熱材1の温度を再結晶化温
度よりも下げる冷却器8を設けている。この冷却器8
は、熱電素子のように電圧の印加によって蓄熱槽2の熱
を外部へ放出するものであっても、熱交換器のように蓄
熱槽2の外部で発生させた冷熱を注入するものであって
も良く、冷却原理や構造は限定されない。
FIG. 4 shows another modification of the heat storage device of the first embodiment , which is a premise of the present invention . That is, in the first embodiment shown in FIG. 1, a cooler 8 for lowering the temperature of the heat storage material 1 below the recrystallization temperature is provided in the heat storage tank 2 as means for partially cooling the heat storage material 1. This cooler 8
Is for injecting cold generated outside the heat storage tank 2 like a heat exchanger, even if the heat of the heat storage tank 2 is released to the outside by application of a voltage like a thermoelectric element. The cooling principle and structure are not limited.

【手続補正8】[Procedure amendment 8]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0027[Correction target item name] 0027

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0027】また、上記手段を図3の実施例で述べたよ
うな本発明の、蓄熱材1の温度を一定値よりも下がらな
いように維持する加熱器7に付加すれば、熱の抽出過程
で蓄熱材1の温度を再結晶化温度まで不必要に低下させ
ることがなく、かつ熱利用状態や環境の変化に左右され
ない蓄熱装置を得ることができる。
Further, the above means have been described in the embodiment of FIG.
In the present invention, the temperature of the heat storage material 1 is not lowered below a certain value.
If the heat storage material 1 is added to the heater 7 for maintaining the temperature, the temperature of the heat storage material 1 is not unnecessarily lowered to the recrystallization temperature during the heat extraction process, and the heat storage is not affected by the heat utilization state or environmental change. A device can be obtained.

【手続補正9】[Procedure amendment 9]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0028[Correction target item name] 0028

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0028】図5は、本発明の前提となる前記第1実施
例の蓄熱装置の他の変形例を示している。すなわち、図
1の第1実施例において、蓄熱槽2に、蓄熱材1を擾乱
する手段として、擾乱器9を設けている。この擾乱器9
は、蓄熱材1の分子の一部の位置を外部から強制的に変
更させ、再結晶化を誘発させるものであり、攪拌子によ
る攪拌、振動子による加振、摺動子による圧搾や衝突な
どを利用することができる。攪拌方法や加振方法、圧
搾、衝突方法は、種々の方式を採ることができる。例え
ば、加振する場合には圧電素子のように蓄熱槽2におい
て直接振動するものであっても、電動バイブレーターの
ように蓄熱槽2の外部で発生させた振動を蓄熱槽2の内
部に伝えるものであっても良く、振動原理や構造は限定
されない。
FIG. 5 shows another modification of the heat storage device of the first embodiment which is a premise of the present invention . That is, in the first embodiment of FIG. 1, the heat storage tank 2 is provided with a disturbance device 9 as a means for disturbing the heat storage material 1. This disturbance 9
Is forcibly changing the position of some of the molecules of the heat storage material 1 from the outside to induce recrystallization, such as stirring by a stirrer, vibration by a vibrator, squeezing or collision by a slider, etc. Can be used. Various methods can be employed for the stirring method, the vibration method, the squeezing method, and the collision method. For example, when the vibration is applied, even if the vibration directly occurs in the heat storage tank 2 like a piezoelectric element, the vibration generated outside the heat storage tank 2 is transmitted to the inside of the heat storage tank 2 like an electric vibrator. The vibration principle and structure are not limited.

【手続補正10】[Procedure amendment 10]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0030[Correction target item name] 0030

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0030】また、上記手段を図3の実施例で述べたよ
うな本発明の、蓄熱材1の温度を一定値よりも下がらな
いように維持する加熱器7に付加すれば、熱の抽出過程
で蓄熱材1の温度を再結晶化温度まで低下させて熱を失
うことなく再結晶化を開始させることができ、かつ熱利
用状態や環境の変化に左右されない蓄熱装置を得ること
ができる。さらに、図4の実施例で述べたような、蓄熱
材1の温度を部分的に再結晶化温度よりも下げる冷却器
8を本実施例に付加すれば、不測の理由で擾乱器による
蓄熱材1の再結晶化が困難になったとしても、冷却器8
で確実に再結晶化を開始させることができるため、より
確実に少ない熱損失で熱を回収する蓄熱装置を得ること
ができる。
The above means have been described in the embodiment of FIG.
In the present invention, the temperature of the heat storage material 1 is not lowered below a certain value.
If the heat storage material 1 is added to the heater 7 to maintain the temperature, the temperature of the heat storage material 1 can be lowered to the recrystallization temperature during the heat extraction process, so that recrystallization can be started without losing heat, and It is possible to obtain a heat storage device that is not affected by changes in state or environment. Furthermore, as described in the embodiment of FIG. 4, if a cooler 8 for lowering the temperature of the heat storage material 1 partially below the recrystallization temperature is added to this embodiment, the heat storage material by the agitator may be unexpectedly provided. Even if the recrystallization of 1 becomes difficult, the cooler 8
Thus, the recrystallization can be reliably started, so that it is possible to obtain a heat storage device that recovers heat with less heat loss.

【手続補正11】[Procedure amendment 11]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Correction target item name] Brief description of drawings

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の前提となる蓄熱装置の第1実施例を示
す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a heat storage device as a premise of the present invention .

【図2】本発明の前提となる蓄熱装置の第2実施例を示
す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a second embodiment of the heat storage device on which the present invention is based .

【図3】本発明の蓄熱装置の例を示す断面図である。 FIG. 3 is a sectional view showing an example of a heat storage device of the present invention.

【図4】本発明における蓄熱装置の他の変形例を示す断
面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing another modified example of the heat storage device according to the present invention.

【図5】本発明における蓄熱装置の他の変形例を示す断
面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing another modified example of the heat storage device according to the present invention.

【図6】転移現象の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a transition phenomenon.

【図7】過冷却を伴う転移現象の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a transition phenomenon accompanied by supercooling.

【図8】従来の蓄熱装置の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional heat storage device.

【図9】従来の他の蓄熱装置の断面図である。FIG. 9 is a sectional view of another conventional heat storage device.

【符号の説明】 1,11 蓄熱材 2,12 蓄熱槽 3,13 断熱材 4, 熱交換器 7 加熱器 8 冷却器 9 擾乱器 15 小容器 16 連通管[Description of Signs] 1,11 Heat storage material 2,12 Heat storage tank 3,13 Heat insulation material 4, Heat exchanger 7 Heater 8 Cooler 9 Disturber 15 Small vessel 16 Communication pipe

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】与えられた熱を貯蔵する過冷却可能な蓄熱
材と、前記蓄熱材が充填された蓄熱槽と、前記蓄熱材と
前記蓄熱槽の外部との間の熱の注入・抽出を行う熱交換
手段とを備えた蓄熱装置において、前記蓄熱材に凝固点
よりも低い過冷却状態で熱を貯蔵し、熱の抽出に際して
は、蓄熱材の凝固点温度への回復およびその後の凝固過
程において放出される熱を用いることを特徴とする蓄熱
装置における熱管理方法。
1. A supercoolable heat storage material for storing given heat, a heat storage tank filled with the heat storage material, and injection and extraction of heat between the heat storage material and the outside of the heat storage tank. In the heat storage device provided with a heat exchange means, the heat storage material stores heat in a supercooled state lower than the freezing point, and when the heat is extracted, the heat storage material is recovered to the freezing point temperature and released in the subsequent freezing process. A method for managing heat in a heat storage device, characterized in that heat is used.
【請求項2】請求項1に記載の方法を実施するための装
置であって、与えられた熱を貯蔵する過冷却可能な蓄熱
材と、前記蓄熱材が充填された蓄熱槽と、前記蓄熱材と
前記蓄熱槽の外部との間の熱の注入・抽出を行う熱交換
手段とを備えたことを特徴とする蓄熱装置。
2. An apparatus for carrying out the method according to claim 1, wherein the heat storage material is a subcoolable heat storage material for storing given heat, the heat storage tank filled with the heat storage material, and the heat storage material. A heat storage device comprising: heat exchange means for injecting and extracting heat between a material and the outside of the heat storage tank.
【請求項3】蓄熱槽には、蓄熱材の温度が一定値よりも
下がらないように維持する手段が設けられていることを
特徴とする請求項2に記載の蓄熱装置。
3. The heat storage device according to claim 2, wherein the heat storage tank is provided with means for maintaining the temperature of the heat storage material so as not to drop below a certain value.
【請求項4】蓄熱槽には、蓄熱材を部分的に冷却する手
段が設けられていることを特徴とする請求項2又は3に
記載の蓄熱装置。
4. The heat storage device according to claim 2, wherein the heat storage tank is provided with a means for partially cooling the heat storage material.
【請求項5】蓄熱槽には、蓄熱材を擾乱する手段が設け
られていることを特徴とする請求項2ないし4のいずれ
かに記載の蓄熱装置。
5. The heat storage device according to claim 2, wherein the heat storage tank is provided with a means for disturbing the heat storage material.
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