JP2000130975A - 熱輸送装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度が不安定な熱源からの熱供給温度を所望
温度に選択し、蓄熱槽や負荷への熱供給温度の安定を図
ること。 【解決手段】 熱源（集熱器１１）に接続した熱輸送循
環配管１３で、熱媒により熱を輸送する熱輸送装置にお
いて、熱媒が潜熱蓄熱材を含む流体であるもの。
温度に選択し、蓄熱槽や負荷への熱供給温度の安定を図
ること。 【解決手段】 熱源（集熱器１１）に接続した熱輸送循
環配管１３で、熱媒により熱を輸送する熱輸送装置にお
いて、熱媒が潜熱蓄熱材を含む流体であるもの。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽熱集熱器等を熱
源とする熱輸送装置に関する。
源とする熱輸送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、太陽熱を利用した暖房給湯システ
ム等の熱輸送装置では、特許第2729470 号公報に記載の
如く、水、或いはエチレングリコールやプロピレングリ
コール等の不凍液を熱媒として用い、集熱器で集熱した
太陽熱を熱媒にその顕熱として蓄え、この熱媒に蓄えた
熱を蓄熱槽（貯湯槽）や、床暖房等の負荷に輸送してい
る。
ム等の熱輸送装置では、特許第2729470 号公報に記載の
如く、水、或いはエチレングリコールやプロピレングリ
コール等の不凍液を熱媒として用い、集熱器で集熱した
太陽熱を熱媒にその顕熱として蓄え、この熱媒に蓄えた
熱を蓄熱槽（貯湯槽）や、床暖房等の負荷に輸送してい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、従来技術
では、熱媒の顕熱により熱輸送するものであり、太陽熱
等の気象条件によって集熱温度が不安定となる熱源の如
くに、一定温度を維持できない熱源からの熱輸送に際し
ては、蓄熱槽や負荷への熱供給温度も変動し、蓄熱槽や
負荷への供給温度を所望温度に選択することに困難があ
る。その結果、蓄熱槽等では、広い温度域の温水が混合
するものとなり、蓄熱温度は全体として低温になってし
まう。
では、熱媒の顕熱により熱輸送するものであり、太陽熱
等の気象条件によって集熱温度が不安定となる熱源の如
くに、一定温度を維持できない熱源からの熱輸送に際し
ては、蓄熱槽や負荷への熱供給温度も変動し、蓄熱槽や
負荷への供給温度を所望温度に選択することに困難があ
る。その結果、蓄熱槽等では、広い温度域の温水が混合
するものとなり、蓄熱温度は全体として低温になってし
まう。
【０００４】本発明の課題は、温度が不安定な熱源から
の熱供給温度を所望温度に選択し、蓄熱槽や負荷への熱
供給温度の安定を図ることにある。
の熱供給温度を所望温度に選択し、蓄熱槽や負荷への熱
供給温度の安定を図ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、熱源に接続した熱輸送循環系で、熱媒により熱を輸
送する熱輸送装置において、熱媒が潜熱蓄熱材を含む流
体であるようにしたものである。
は、熱源に接続した熱輸送循環系で、熱媒により熱を輸
送する熱輸送装置において、熱媒が潜熱蓄熱材を含む流
体であるようにしたものである。
【０００６】請求項２に記載の本発明は、請求項１に記
載の本発明において更に、前記熱源が、太陽熱集熱器で
あるようにしたものである。
載の本発明において更に、前記熱源が、太陽熱集熱器で
あるようにしたものである。
【０００７】尚、本発明が適用される熱源は、自然エネ
ルギーから熱を得るような集熱温度が不安定な熱源であ
って良く、例えば太陽熱、浅層の地中熱、海水熱等の経
時的に一定した温度が得られない熱源であって良い。
ルギーから熱を得るような集熱温度が不安定な熱源であ
って良く、例えば太陽熱、浅層の地中熱、海水熱等の経
時的に一定した温度が得られない熱源であって良い。
【０００８】また、熱輸送循環系とは、例えば太陽集熱
器（熱源）での熱交換部分を含み、太陽集熱器で集熱さ
れた熱を蓄熱槽、或いは負荷へ輸送し、再び太陽集熱器
に戻る熱媒の循環系の如く、熱源と蓄熱部分或いは負荷
との間で熱媒を循環して熱を輸送する系をいう。経時的
に一定した温度が得られない蓄熱槽であれば、蓄熱槽と
負荷との間での熱媒の熱輸送循環系も本発明の熱輸送循
環系に含まれるものになる。
器（熱源）での熱交換部分を含み、太陽集熱器で集熱さ
れた熱を蓄熱槽、或いは負荷へ輸送し、再び太陽集熱器
に戻る熱媒の循環系の如く、熱源と蓄熱部分或いは負荷
との間で熱媒を循環して熱を輸送する系をいう。経時的
に一定した温度が得られない蓄熱槽であれば、蓄熱槽と
負荷との間での熱媒の熱輸送循環系も本発明の熱輸送循
環系に含まれるものになる。
【０００９】熱媒として用いられる潜熱蓄熱材を含む流
体とは、例えば水等に任意の所望する選択温度（潜熱蓄
熱材の相変化温度）で固体から液体に溶融して相変化す
る潜熱蓄熱材を微細な固体粒子にして分散させたものを
採用できる。これに用いる潜熱蓄熱材に制限はないが、
例えば選択温度を60℃にとったとき、オクタコサン（Ｃ
28Ｈ58融点61.5℃）等が考えられる。この潜熱蓄熱材
に、水との親水性を持たせるためポリエチレングリコー
ルやステアリルエーテル等の界面活性剤、及び微細な潜
熱蓄熱材の分散性向上のためのアルキルベンゼンスルホ
ン酸ナトリウム等の分散性向上剤を添加し、これらを水
中に分散させたエマルジョンを使用する熱媒とすること
ができる。その他にも潜熱蓄熱材をマイクロカプセル化
したものも採用できる。このような例としては、ゴム、
プラスチック、金属等からなるシェルに塩化マグネシウ
ム、塩化ナトリウム、パラフィン、ナフタリン等の蓄熱
材を充填したものが考えられる。
体とは、例えば水等に任意の所望する選択温度（潜熱蓄
熱材の相変化温度）で固体から液体に溶融して相変化す
る潜熱蓄熱材を微細な固体粒子にして分散させたものを
採用できる。これに用いる潜熱蓄熱材に制限はないが、
例えば選択温度を60℃にとったとき、オクタコサン（Ｃ
28Ｈ58融点61.5℃）等が考えられる。この潜熱蓄熱材
に、水との親水性を持たせるためポリエチレングリコー
ルやステアリルエーテル等の界面活性剤、及び微細な潜
熱蓄熱材の分散性向上のためのアルキルベンゼンスルホ
ン酸ナトリウム等の分散性向上剤を添加し、これらを水
中に分散させたエマルジョンを使用する熱媒とすること
ができる。その他にも潜熱蓄熱材をマイクロカプセル化
したものも採用できる。このような例としては、ゴム、
プラスチック、金属等からなるシェルに塩化マグネシウ
ム、塩化ナトリウム、パラフィン、ナフタリン等の蓄熱
材を充填したものが考えられる。
【００１０】
【作用】熱源温度（集熱温度）が選択温度（潜熱蓄熱材
の相変化温度）未満では、従来通り、熱源からの熱は蓄
熱槽や負荷へ顕熱輸送される。
の相変化温度）未満では、従来通り、熱源からの熱は蓄
熱槽や負荷へ顕熱輸送される。
【００１１】ところが、熱源温度（集熱温度）が選択温
度（潜熱蓄熱材の相変化温度）以上になると、熱媒中の
潜熱蓄熱材が固体から液体に溶融する相変化状態となっ
て相変化が終了するまでの潜熱量の範囲を越えない限
り、熱源からの熱は蓄熱槽や負荷へ潜熱輸送されるもの
となり、太陽集熱器等の温度の不安定な熱源での集熱量
がどんなに大きい場合にも、熱媒はその選択温度を蓄熱
槽や負荷への熱供給温度として熱輸送することになる。
度（潜熱蓄熱材の相変化温度）以上になると、熱媒中の
潜熱蓄熱材が固体から液体に溶融する相変化状態となっ
て相変化が終了するまでの潜熱量の範囲を越えない限
り、熱源からの熱は蓄熱槽や負荷へ潜熱輸送されるもの
となり、太陽集熱器等の温度の不安定な熱源での集熱量
がどんなに大きい場合にも、熱媒はその選択温度を蓄熱
槽や負荷への熱供給温度として熱輸送することになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明が適用された太陽熱
暖房給湯システムを示すレイアウト図、図２は図１の配
管図、図３は熱媒のエマルジョン構造を示す構造図、図
４は本発明の変形例を示す配管図である。
暖房給湯システムを示すレイアウト図、図２は図１の配
管図、図３は熱媒のエマルジョン構造を示す構造図、図
４は本発明の変形例を示す配管図である。
【００１３】太陽熱暖房給湯システム１０は、図１、図
２に示す如く、太陽熱集熱器１１（熱源）と蓄熱槽１２
との間で熱媒を循環させる熱輸送循環配管１３を有する
とともに、蓄熱槽１２に負荷１４、補助熱源１５を接続
してある。
２に示す如く、太陽熱集熱器１１（熱源）と蓄熱槽１２
との間で熱媒を循環させる熱輸送循環配管１３を有する
とともに、蓄熱槽１２に負荷１４、補助熱源１５を接続
してある。
【００１４】太陽熱集熱器１１は、真空管型、平板型、
集光式等の各種型式のものを採用できる。本実施形態で
は、太陽熱集熱器１１として真空管型のものを採用して
建物１の屋根２に設置し、これにあたった日射によって
集熱する。
集光式等の各種型式のものを採用できる。本実施形態で
は、太陽熱集熱器１１として真空管型のものを採用して
建物１の屋根２に設置し、これにあたった日射によって
集熱する。
【００１５】蓄熱槽１２は、潜熱蓄熱槽や貯湯槽を採用
できる。本実施形態では、蓄熱槽１２として、例えばミ
リスチン酸（相変化温度55℃）を潜熱蓄熱材とする潜熱
蓄熱槽を採用した。
できる。本実施形態では、蓄熱槽１２として、例えばミ
リスチン酸（相変化温度55℃）を潜熱蓄熱材とする潜熱
蓄熱槽を採用した。
【００１６】熱輸送循環配管１３は、太陽熱集熱器１１
で集熱した熱を熱媒により輸送して蓄熱槽１２に供給
し、再び太陽熱集熱器１１に戻る熱媒の循環系を構成す
る。ここで、熱輸送循環配管１３は熱媒として潜熱蓄熱
材を含む流体を用いるものであり、本実施形態では、集
熱器１１から蓄熱槽１２への熱供給温度の選択温度を60
℃とし、水Ａと、潜熱蓄熱材としてのオクタコサンＢ
（相変化温度61.5℃）との界面に界面活性剤としてのポ
リエチレングリコールＣを添加し（図３）、更にオクタ
コサンの分散性向上のための分散性向上剤としてアルキ
ルベンゼンスルホン酸ナトリウムと、それらの各剤の混
合時の発泡を防止するための発泡防止剤を添加したエマ
ルジョンを形成し、このエマルジョンを熱媒とした。こ
のエマルジョン中の潜熱蓄熱材の凝集による肥大化現象
からの分散性悪化は、熱輸送循環配管１３に介装した攪
拌機１６による物理的な攪拌作用で改善し、潜熱蓄熱材
の分散の再現を可能とした。熱輸送循環配管１３が長い
場合は、攪拌機１６を複数設ける。潜熱蓄熱材の粒径は
3〜4 マイクロメータ程度になる。
で集熱した熱を熱媒により輸送して蓄熱槽１２に供給
し、再び太陽熱集熱器１１に戻る熱媒の循環系を構成す
る。ここで、熱輸送循環配管１３は熱媒として潜熱蓄熱
材を含む流体を用いるものであり、本実施形態では、集
熱器１１から蓄熱槽１２への熱供給温度の選択温度を60
℃とし、水Ａと、潜熱蓄熱材としてのオクタコサンＢ
（相変化温度61.5℃）との界面に界面活性剤としてのポ
リエチレングリコールＣを添加し（図３）、更にオクタ
コサンの分散性向上のための分散性向上剤としてアルキ
ルベンゼンスルホン酸ナトリウムと、それらの各剤の混
合時の発泡を防止するための発泡防止剤を添加したエマ
ルジョンを形成し、このエマルジョンを熱媒とした。こ
のエマルジョン中の潜熱蓄熱材の凝集による肥大化現象
からの分散性悪化は、熱輸送循環配管１３に介装した攪
拌機１６による物理的な攪拌作用で改善し、潜熱蓄熱材
の分散の再現を可能とした。熱輸送循環配管１３が長い
場合は、攪拌機１６を複数設ける。潜熱蓄熱材の粒径は
3〜4 マイクロメータ程度になる。
【００１７】負荷１４は、床暖房、ヒートポンプ熱源、
或いは給湯装置等である。本実施形態では、負荷１４を
床暖房とし、建物１の床３に放熱器１８を設け、蓄熱槽
１２と放熱器１８とを熱輸送循環配管１７により接続す
ることにより、床３を暖める。熱輸送循環配管１７の熱
媒としても本発明の潜熱蓄熱材を含む流体を用いること
ができるが、本実施形態では水循環とした。
或いは給湯装置等である。本実施形態では、負荷１４を
床暖房とし、建物１の床３に放熱器１８を設け、蓄熱槽
１２と放熱器１８とを熱輸送循環配管１７により接続す
ることにより、床３を暖める。熱輸送循環配管１７の熱
媒としても本発明の潜熱蓄熱材を含む流体を用いること
ができるが、本実施形態では水循環とした。
【００１８】補助熱源１５は、蓄熱槽１２に蓄熱された
温度が55℃未満だったときの補助であり、灯油ボイラー
等を用いることができる。
温度が55℃未満だったときの補助であり、灯油ボイラー
等を用いることができる。
【００１９】従って、本実施形態によれば、以下の作用
がある。 熱源温度（集熱温度）が選択温度（潜熱蓄熱材の相変
化温度）未満では、従来通り、熱源からの熱は蓄熱槽１
２や負荷１４へ顕熱輸送される。
がある。 熱源温度（集熱温度）が選択温度（潜熱蓄熱材の相変
化温度）未満では、従来通り、熱源からの熱は蓄熱槽１
２や負荷１４へ顕熱輸送される。
【００２０】熱源温度（集熱温度）が選択温度（潜熱
蓄熱材の相変化温度）以上になると、熱媒中の潜熱蓄熱
材が固体から液体に溶融する相変化状態となって相変化
が終了するまでの潜熱量の範囲を越えない限り、熱源か
らの熱は蓄熱槽１２や負荷１４へ潜熱輸送されるものと
なり、太陽集熱器１１等の温度の不安定な熱源での集熱
量がどんなに大きい場合にも、熱媒はその選択温度を蓄
熱槽１２や負荷１４への熱供給温度として熱輸送するこ
とになる。
蓄熱材の相変化温度）以上になると、熱媒中の潜熱蓄熱
材が固体から液体に溶融する相変化状態となって相変化
が終了するまでの潜熱量の範囲を越えない限り、熱源か
らの熱は蓄熱槽１２や負荷１４へ潜熱輸送されるものと
なり、太陽集熱器１１等の温度の不安定な熱源での集熱
量がどんなに大きい場合にも、熱媒はその選択温度を蓄
熱槽１２や負荷１４への熱供給温度として熱輸送するこ
とになる。
【００２１】上記により、太陽熱集熱器１１におけ
るように、気象条件によって集熱温度が不安定となる熱
源に対しても、温度選択性のある集熱が可能となり、負
荷１４に安定した熱を供給できる。
るように、気象条件によって集熱温度が不安定となる熱
源に対しても、温度選択性のある集熱が可能となり、負
荷１４に安定した熱を供給できる。
【００２２】蓄熱槽１２も上述の選択温度（60℃）
に対応するように、相変化温度（55℃）をその選択温度
に略等しくする潜熱蓄熱材を用いた潜熱蓄熱槽としたか
ら、負荷１４の側に安定した熱温度を供給できる。
に対応するように、相変化温度（55℃）をその選択温度
に略等しくする潜熱蓄熱材を用いた潜熱蓄熱槽としたか
ら、負荷１４の側に安定した熱温度を供給できる。
【００２３】図４の変形例は、太陽集熱器１１からの熱
供給温度を低温と高温の 2段階に選択可能としたもので
ある。即ち、単一の太陽熱集熱器１１に対し低温用と高
温用の 2つの熱輸送循環配管１３Ａ、１３Ｂを設け、そ
れらの熱輸送循環配管１３Ａ、１３Ｂのそれぞれに低温
用と高温用の蓄熱槽１２Ａ、１２Ｂのそれぞれを接続し
た。熱輸送循環配管１３Ａには相変化温度（選択温度）
の低い潜熱蓄熱材を含む熱媒が用いられ、熱輸送循環配
管１３Ｂには相変化温度（選択温度）の高い潜熱蓄熱材
を含む熱媒が用いられる。これにより、蓄熱槽１２Ａに
低温で蓄熱したものは低温のまま負荷１４Ａで使用し、
蓄熱槽１２Ｂに高温で蓄熱したものは高温のまま負荷１
４Ｂで使用でき、蓄熱槽内での低温と高温の混合を避け
ることができる。１５Ａ、１５Ｂは補助熱源、１６Ａ、
１６Ｂは攪拌機である。
供給温度を低温と高温の 2段階に選択可能としたもので
ある。即ち、単一の太陽熱集熱器１１に対し低温用と高
温用の 2つの熱輸送循環配管１３Ａ、１３Ｂを設け、そ
れらの熱輸送循環配管１３Ａ、１３Ｂのそれぞれに低温
用と高温用の蓄熱槽１２Ａ、１２Ｂのそれぞれを接続し
た。熱輸送循環配管１３Ａには相変化温度（選択温度）
の低い潜熱蓄熱材を含む熱媒が用いられ、熱輸送循環配
管１３Ｂには相変化温度（選択温度）の高い潜熱蓄熱材
を含む熱媒が用いられる。これにより、蓄熱槽１２Ａに
低温で蓄熱したものは低温のまま負荷１４Ａで使用し、
蓄熱槽１２Ｂに高温で蓄熱したものは高温のまま負荷１
４Ｂで使用でき、蓄熱槽内での低温と高温の混合を避け
ることができる。１５Ａ、１５Ｂは補助熱源、１６Ａ、
１６Ｂは攪拌機である。
【００２４】以上、本発明の実施の形態を図面により詳
述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限
られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、本
発明は熱源に接続される 3つ以上の互いに並列をなす熱
輸送循環系のそれぞれにおいて、潜熱蓄熱材を含む熱媒
を用いることにより、熱源からの熱供給温度を低温、中
温、高温の如くの 3段階以上に選択することもできる。
また、本発明に用いられる潜熱蓄熱材はマイクロカプセ
ル化されてなるものであっても良い。
述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限
られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、本
発明は熱源に接続される 3つ以上の互いに並列をなす熱
輸送循環系のそれぞれにおいて、潜熱蓄熱材を含む熱媒
を用いることにより、熱源からの熱供給温度を低温、中
温、高温の如くの 3段階以上に選択することもできる。
また、本発明に用いられる潜熱蓄熱材はマイクロカプセ
ル化されてなるものであっても良い。
【００２５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、温度が不
安定な熱源からの熱供給温度を所望温度に選択し、蓄熱
槽や負荷への熱供給温度の安定を図ることができる。
安定な熱源からの熱供給温度を所望温度に選択し、蓄熱
槽や負荷への熱供給温度の安定を図ることができる。
【図１】図１は本発明が適用された太陽熱暖房給湯シス
テムを示すレイアウト図である。
テムを示すレイアウト図である。
【図２】図２は図１の配管図である。
【図３】図３は熱媒のエマルジョン構造を示す構造図で
ある。
ある。
【図４】図４は本発明の変形例を示す配管図である。
１１ 太陽熱集熱器（熱源） １２ 蓄熱槽 １３ 熱輸送循環配管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ０９Ｋ 5/00 Ｃ０９Ｋ 5/06 Ｈ 5/06 Ｆ２８Ｄ 20/00 Ｃ
Claims (2)
- 【請求項１】 熱源に接続した熱輸送循環系で、熱媒に
より熱を輸送する熱輸送装置において、熱媒が潜熱蓄熱
材を含む流体であることを特徴とする熱輸送装置。 - 【請求項２】 前記熱源が、太陽熱集熱器である請求項
１記載の熱輸送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10302561A JP2000130975A (ja) | 1998-10-23 | 1998-10-23 | 熱輸送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10302561A JP2000130975A (ja) | 1998-10-23 | 1998-10-23 | 熱輸送装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000130975A true JP2000130975A (ja) | 2000-05-12 |
Family
ID=17910465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10302561A Pending JP2000130975A (ja) | 1998-10-23 | 1998-10-23 | 熱輸送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000130975A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007163077A (ja) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 熱輸送方法及び装置 |
| JP2010002077A (ja) * | 2008-06-18 | 2010-01-07 | Sharp Corp | 太陽熱集熱装置 |
| CN102654318A (zh) * | 2012-04-19 | 2012-09-05 | 江苏太阳宝新能源有限公司 | 太阳能光热发电相变储能介质融化及防凝结技术及装置 |
| WO2013077379A1 (ja) * | 2011-11-22 | 2013-05-30 | Jsr株式会社 | 蓄熱材、蓄熱用装置及び蓄熱マイクロカプセル |
| WO2015025529A1 (ja) | 2013-08-23 | 2015-02-26 | 国立大学法人神戸大学 | 硬殻マイクロカプセル化潜熱輸送物質とその製造方法 |
| CN108167989A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-06-15 | 晖保智能科技（上海）有限公司 | 一种建筑屋顶隔层与地下室节能系统 |
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-
1998
- 1998-10-23 JP JP10302561A patent/JP2000130975A/ja active Pending
Cited By (9)
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