JP2002031427A

JP2002031427A - 蓄熱装置

Info

Publication number: JP2002031427A
Application number: JP2000220438A
Authority: JP
Inventors: Takahito Ishii; 隆仁石井; Mitsuhiro Sano; 光宏佐野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2002-01-31

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の構成の蓄熱装置は、実用性に乏しいと
いう課題を有している。【解決手段】吸着材６、６’を収容する吸着材容器
２、２’と、吸着材６、６’との間で作動媒体１１，１
１’を授受する媒体容器３、３’とを少なくとも２組備
え、吸着材容器２、２’には吸着材６、６’を加熱する
加熱器７、７’と、吸着材６、６’の発熱を外部に熱伝
導する放熱器８、８’とを設け、媒体容器３、３’には
作動媒体１１、１１’の冷熱を熱交換する熱交換器９、
９’を設け、前記吸着材による作動媒体の吸着と、前記
吸着材が吸着した作動媒体の脱着による吸着材の再生と
を同時に行うようにして、連続的に動作できる蓄熱装置
としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷暖房や給湯を行
うことができる吸着材を用いた蓄熱装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の蓄熱装置は、図１１に示
すような構成となっている。すなわち、従来の蓄熱装置
は、吸着材容器５１と、作動媒体容器５２とこれらをバ
ルブ５３を介して連結するパイプ等の連結手段５４とか
ら構成している。これらの系は予め空気等の不凝縮性ガ
スを排気しているため密閉系を保っているものである。

【０００３】吸着材容器５１内には、吸着材５５と、吸
着材５５を加熱あるいは冷却する加熱冷却器５６とを設
けている。吸着材５５としては例えばゼオライトを使用
している。加熱冷却器５６は、例えば高温の熱媒体ある
いは低温の熱媒体を循環できる金属製の熱交換パイプで
構成している。あるい電気ヒータを設けて、加熱だけは
この電気ヒータで行う構成としているものもある。

【０００４】作動媒体容器５２内には作動媒体である水
５７と、水５７を加熱・冷却する加熱冷却器５８を有し
ている。加熱冷却器５８は、例えば高温の熱媒体あるい
は低温の熱媒体を循環できる金属製の熱交換パイプで構
成している。

【０００５】次に動作について説明する。吸着材５５が
吸着している水を脱着する行程を再生行程と称し、ま
た、吸着材５５に水を吸着させる行程を吸着行程と称し
ている。

【０００６】再生行程は、吸着材容器５１内の加熱冷却
器５７を加熱器として用いることによって開始される。
つまり加熱冷却器５６内に高温の熱媒体を循環させる
と、系内が真空に保持されているため、吸着材５５が吸
着していた水が脱着されて容易に水蒸気となる。この水
蒸気は、連結手段５４を移動して、作動媒体容器５２に
入る。作動媒体容器５２内に入った水蒸気は、加熱冷却
器５６により冷却され、１ｇ当たり約５４０ｃａｌの気
化潜熱を加熱冷却器５６内を流れる水に放熱する。この
結果水蒸気は冷却されて液体の水となる。加熱冷却器５
６には、例えば通水可能とした別回路（図示せず）が配
置されている。このときに、別回路を流れる水は、前記
気化潜熱を受けることによって加熱されるものである。
従って別回路が配置されている領域は、暖房されるもの
である。また、この水は温水としても利用できるもので
ある。こうして液体となった水５７は、作動媒体容器５
２内に貯液される。

【０００７】吸着行程では、作動媒体容器５２内の加熱
冷却器５８を加熱器として用いて、つまり加熱冷却器５
８に高温の熱媒体を循環させることによって開始され
る。加熱冷却器５８が加熱器として動作すると、作動媒
体容器５２内の水は、系が真空を保持しているため、容
易に水蒸気となって吸着材容器５１に移動する。吸着材
容器５１に入った水蒸気は、吸着材５５によって吸着さ
れる。吸着材５５は水蒸気を吸着することによって、吸
着熱を放出する。この吸着熱は、加熱冷却器５６内に循
環させている熱媒体を昇温するものである。このため、
加熱冷却器５６が配置されている領域は暖房されるもの
である。また熱媒体を水としたときには、温水として利
用できるものである。

【０００８】このとき、作動媒体容器５２内の加熱冷却
器５８に熱媒体を循環させるようにすると、この熱媒体
は作動媒体容器５２内の作動媒体である水５７は加熱冷
却器５８より気化熱を奪って水蒸気となる。この結果、
加熱冷却器５８に循環している熱媒体は冷却されるもの
である。すなわち、加熱冷却器５８は冷房源として利用
できるものである。

【０００９】以上のようにこの構成の蓄熱装置は、吸着
時には加熱冷却器５８は冷却されて冷熱源として利用で
き、また加熱冷却器５６は吸着熱を受けて温熱源として
利用でき、再生時には加熱冷却器５６は加熱されて温熱
源に、また、引き続いて吸着に入るために吸着材の温熱
を受けるため加熱冷却器５６をより高温の温熱源として
利用することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の構
成の蓄熱装置は、実用性に乏しいという課題を有してい
る。つまり従来の蓄熱装置は、蓄熱と放熱とを順次繰り
返して動作するものであり、連続的な動作ができないも
のとなっている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】吸着材を収容する吸着材
容器と、前記吸着材との間で作動媒体を授受する媒体容
器とを少なくとも２組備え、前記吸着材容器には吸着材
を加熱する加熱器と、前記吸着材の発熱を外部に熱伝導
する放熱器とを設け、前記媒体容器には作動媒体の冷熱
を熱交換する熱交換器を設け、前記吸着材による作動媒
体の吸着と、前記吸着材が吸着した作動媒体の脱着によ
る吸着材の再生とを同時に行うようにして、連続的に動
作できる蓄熱装置としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】請求項１に記載した発明は、吸着
材を収容する吸着材容器と、前記吸着材との間で作動媒
体を授受する媒体容器とを少なくとも２組備え、前記吸
着材容器には吸着材を加熱する加熱器と、前記吸着材の
発熱を外部に熱伝導する放熱器とを設け、前記媒体容器
には作動媒体の冷熱を熱交換する熱交換器を設け、前記
吸着材による作動媒体の吸着と、前記吸着材が吸着した
作動媒体の脱着による吸着材の再生とを同時に行うよう
にして、連続的に動作できる蓄熱装置としている。

【００１３】請求項２に記載した発明は、媒体容器間を
連結手段によって連結した構成として、操作が容易にで
きる蓄熱装置としている。

【００１４】請求項３に記載した発明は、媒体容器の熱
交換器を蛇管式熱交換器とするとともに、前記熱交換器
の周囲を作動媒体の液を保液する保液体で被覆するとと
もに、少なくとも前記熱交換器の保液体の一部を作動媒
体の液中に浸漬して、汎用的な蛇管式熱交換器を用い
て、効率の高い動作ができる蓄熱装置としている。

【００１５】請求項４に記載した発明は、２つの吸着材
容器を再生プロセスと吸着プロセスに交互に使用し、熱
交換器を冷熱源に、放熱器を温熱源として使用するよう
にして、連続して冷熱と温熱を発生できる。

【００１６】請求項５に記載した発明は、吸着材として
塩化カルシウム、作動媒体として水、またはアルコール
を用いて、装置の熱応答性を高めることができる。

【００１７】請求項６に記載した発明は、吸着材容器は
内部に吸湿性を有する伝熱媒体を有し、前記伝熱媒体中
に吸着材を浸漬して、効率的で熱応答性の高い蓄熱装置
としている。

【００１８】請求項７に記載した発明は、伝熱媒体とし
てポリオキシアルキレングリコールを用いるようにし
て、効率的で熱応答性の高い蓄熱装置としている。

【００１９】請求項８に記載した発明は、吸着材と熱伝
導材とは一体に成型した構成として、経時変化の少ない
特性の安定した蓄熱装置経時変化の少ない特性の安定し
た蓄熱装置としている。

【００２０】請求項９に記載した発明は、吸着材容器内
に、伝熱媒体を循環させる伝熱媒体循環手段を設けるよ
うにして、伝熱媒体と吸着材との接触時間を増すことが
でき、効率的で熱応答性の高い蓄熱装置としている。

【００２１】請求項１０に記載した発明は、吸着材容器
の空間部と吸着材容器の吸着材層内の両方に放熱器を設
けるようにして、空間部で水を凝縮させて、この凝縮伝
熱に伴って伝熱媒体を攪拌して、効率的で熱応答性の高
い蓄熱装置としている。

【００２２】

【実施例】（実施例１）以下、本発明の第１の実施例に
ついて説明する。図１は本実施例の蓄熱装置の構成を示
す説明図である。本実施例の蓄熱装置は、２つの吸着材
容器２・２’と、２つの媒体容器３・３’と、金属管で
構成した連結手段４と、連結手段４の途中に配置してい
るバルブ１２・１３とによって構成している。

【００２３】吸着材容器２と吸着材容器２’とは、内部
に吸着材６・６’と、加熱器７・７’と、放熱器８・
８’を収容している。前記吸着材６・６’として、本実
施例ではシリカゲルを使用しており、密閉系を維持でき
る金属管によって構成している。また、加熱器７・７’
として、高温の熱媒体が循環できる金属パイプを使用し
ている。放熱器８・８’も、熱媒体が内部を循環できる
金属パイプを使用している。

【００２４】媒体容器３・３’は、前記吸着材容器２・
２’との間で作動媒体を授受する機能を果たすものであ
り、密閉系を維持できる金属管によって構成している。
媒体容器３・３’は、内部に熱交換器９・９’と、作動
媒体１１・１１’である水あるいはアルコールとを収容
している。熱交換器９・９’は、動媒体１１・１１’に
一部があるいは全部が浸漬されており、内部を熱媒体が
循環できる金属パイプによって構成している。

【００２５】また本実施例では、吸着材容器２に配置し
ている放熱器８と、吸着材容器２’に配置している放熱
器８’は図示していない外部回路に接続されており、こ
の外部回路が配置されている領域は放熱器８あるいは放
熱器８’からの放射熱を受けて暖房されるものである。
すなわち、放熱器８あるいは放熱器８’は暖房熱源とし
て利用できるものである。また媒体容器３に配置されて
いる熱交換器９と、媒体容器３’に配置されている熱交
換器９’とは図示していない外部回路に接続されてお
り、この外部回路が配置されている領域は熱交換器９あ
るいは熱交換器９’からの放射熱を受けて冷房されるも
のである。すなわち、熱交換器９あるいは熱交換器９’
は冷房熱源として利用できるものである。

【００２６】また、加熱器７・７’は本実施例では高温
の熱媒体が循環できる金属パイプを使用しているが、電
気ヒータを用いることもできる。

【００２７】また本実施例では、吸着材容器２と媒体容
器３とは、バルブ１２を介して連結手段４によって接続
しており、吸着材容器２’と媒体容器３’とは、バルブ
１２を介して連結手段４によって接続している。また、
媒体容器３と媒体容器３’とバルブ１３を介して連通手
段１４によって接続している。すなわち本実施例では、
吸着材容器２と媒体容器３と、吸着材容器２’と媒体容
器３’とは連通手段１４によって直列に連結されている
ものである。また、前記吸着材容器２、媒体容器３、吸
着材容器２’、媒体容器３’、連結手段４内は空気など
の不凝縮性ガスが排除された密閉系としている。

【００２８】以下、本実施例の動作について説明する。
本実施例では、吸着材６または６’から作動媒体を脱着
する再生と、吸着材６または６’による作動媒体の吸着
とを同時に行うようにしているものである。

【００２９】吸着材容器２内の吸着材６は水１１を吸着
した状態を、吸着材容器２’内の吸着材６’は水１１’
を脱着した状態を初期状態としている。

【００３０】再生は、連結手段４のバルブ１２を開にし
て、水１１を吸着しているシリカゲル６を加熱器７で加
熱することによって開始できる。すなわち、加熱器７内
に高温の熱媒体を循環させると、この高温の熱媒体が有
している熱エネルギーが吸着材６に熱伝達される。この
とき、系内が真空に保持されているため、吸着材６が吸
着していた水１１は吸着材６から脱着されて容易に気化
して水蒸気となる。この水蒸気は、連結手段４を通過し
て媒体容器３内にはいる。媒体容器３には、熱交換器９
が配置されている。熱交換器９は、図示していない外部
回路に接続されており、内部を例えば水が循環してい
る。媒体容器３に入った水蒸気は、５３９ｃａｌ／ｇの
凝縮潜熱を熱交換器９内を循環している水に与えて液体
の水１１となる。従って、外部回路に流れる水は、前記
凝縮潜熱を与えられることによって加熱される。すなわ
ち、この加熱によって得た熱エネルギーを外部回路が配
置されている空間に放熱するものである。従って外部回
路が配置されている空間は暖房される。すなわち、熱交
換器９は暖房源として作用するものである。あるいは、
外部回路を循環する水を取り出し可能にしたときには、
この水は高温となっており温水として利用できるもので
ある。従って、熱交換器９はこの場合には温水源として
利用できるものである。こうして吸着材容器２中の吸着
材６の再生は完了する。

【００３１】このとき本実施例では、前記したように、
媒体容器３’と吸着材容器６’間で吸着材６’による吸
着を行うことができるようになっている。すなわち、媒
体容器３’と吸着材容器６’間のバルブ１２を開にする
と、媒体容器３’の水１１’は蒸発して水蒸気となって
吸着材容器２’に移動する。すなわち、媒体容器３’は
吸着材容器２’内よりも蒸気圧が低いものである。この
水蒸気は、吸着材容器２’の吸着材６’に吸着される。
媒体容器３’では、前記水蒸気の発生によって液槽の水
１１’に温度低下が生じている。すなわち、水１１’が
蒸発するときは５３９ｃａｌ／ｇの気化潜熱を奪うもの
であり、本実施例ではこの気化潜熱は液相の水１１’が
供給しているものである。このため、液相の水１１’は
温度低下するものである。

【００３２】また、吸着材容器２’では、吸着材６’が
水１１’を吸着することによって吸着材６’が発生する
吸着熱によって温度上昇が生じている。この吸着反応
は、吸着材６’の温度が上昇して所定値に達すると、媒
体容器３’と吸着材容器２’との圧力差がなくなった時
点で停止されるものである。しかし本実施例では、媒体
容器３’には熱交換器９’を、吸着材容器２’には放熱
器８’を配置しているため、この反応は必要な時間継続
できるものである。

【００３３】すなわち、熱交換器９’と放熱器８’と
は、図示していない外部回路に接続しており、内部を水
が循環できる金属管によって構成しているものである。
このため、熱交換器９’を流れる水は、液相の水１１’
の温度低下を補う熱エネルギーを供給することになっ
て、冷却されるものである。このため、熱交換器９’に
接続している外部回路が配置されている空間は、冷却さ
れた水が放出する熱エネルギーによって冷房されるもの
である。また吸着材容器２’に配置されている放熱器
８’を循環する水は、同様に、吸着材６’の吸着熱によ
って加熱されているものである。このため、放熱器８’
に接続している外部回路が配置されている空間は、加熱
された水が放出する熱エネルギーによって暖房されるも
のである。また、放熱器８’を循環する水を外部に取り
出せるように構成したときには放熱器８’を給湯の温熱
源として利用できるものである。

【００３４】以上述べたように、本実施例では、吸着材
容器６で再生、吸着材容器６’で吸着を同時に進行させ
ることができる構成としているものである。この再生・
吸着が完了すると、引き続いて、今度は吸着材容器６で
吸着、吸着材容器６’で再生を行うものである。この場
合は、熱交換器９を冷熱源に、放熱器８を温熱源に利用
することができる。こうして、温熱源はもとより冷熱源
を連続的に発生させることができる。

【００３５】なお、連通手段１４は媒体容器３と媒体容
器３’内に収容している作動媒体１１・１１’である水
の水位を調節するためのものである。バルブ１３をキャ
ピラリーチューブに置き換えても同様の効果を有するこ
とは言うまでもない。

【００３６】また前記説明では、連通手段１４を使用し
て媒体容器３と媒体容器３’とを接続するようにしてい
るが、必ずしも連通手段１４を使用する必要はないもの
である。すなわち、吸着材容器２と媒体容器３の組と、
吸着材容器３’と媒体容器３’の組とを独立に運転する
こともできるものである。

【００３７】また前記説明では、バルブ１２、バルブ１
３を使用するようにしているが、これらは必ずしも必要
ではないものである。

【００３８】また前記説明では、吸着材容器２と媒体容
器３とを対とし、吸着材容器２’と媒体容器３’とを対
として、これらを２組使用しているが特に２組に限定す
る必要はないものである。

【００３９】（実施例２）続いて本発明の第２の実施例
について説明する。図２は、本実施例の蓄熱装置に使用
している媒体容器３の具体的構成を示す断面図である。
本実施例においては、実施例１で説明した媒体容器３内
の熱交換器９を、蛇管式熱交換器１５としている。ま
た、蛇管式熱交換器１５の周囲を作動媒体１１である水
を保液する保液体１６で被覆するとともに、その保液体
１６の一部を水１１中に浸漬させている。保液体１６と
しては、例えば，綿などの天然繊維や、親水性樹脂など
の合成繊維，あるいはこれらと金属繊維を混紡したもの
などを用いることができる。さらに、保液体１６の蛇管
式熱交換器への被覆は、保液体１６をテープ状として、
先ずストレートパイプの周囲に巻き付け，これを蛇管式
に加工することで行うことができる。また、実施例１で
説明しているように、媒体容器３は連結手段４および連
通手段１４によって、それぞれ吸着材容器２および媒体
容器２’に連結している。連通手段１４の開放端１７は
貯液している作動媒体１１内に配置している。

【００４０】以下、本実施例の動作について説明する。
実施例１で説明したように、吸着材容器２に収容してい
る吸着材６を再生する時には、連結手段４より水蒸気が
媒体容器３内に流入する。この水蒸気は、外部放熱手段
に連結している蛇管式熱交換器１５によって冷却されて
凝縮し、液相の水となって下方に貯液される。

【００４１】このとき本実施例では，蛇管式熱交換器１
５の大部分は媒体容器３の空間部に配置され、かつ保液
体１６で被覆されている。このため前述した水蒸気を凝
縮させる熱交換は広い面積で行われることになる。すな
わち、空間部に位置している蛇管式熱交換器１５の大部
分は、濡れ面として効果的に水蒸気に作用する凝縮伝熱
面としての機能を果たすものである。

【００４２】この蛇管式熱交換器１５を外部放熱手段と
接続して、内部に例えば水等を循環させたときには実施
例１で説明したと同様、暖房などの温熱源として利用す
ることができる。また、この循環水を外部に取り出すよ
うにしたときには、温水の給湯源として利用できるもの
である。

【００４３】なお、媒体容器３内の作動媒体が所定の水
位になると、開放端１７より連通手段１４を通って作動
媒体１１は実施例１で説明している媒体容器３’に排出
される。

【００４４】また、実施例１で説明している吸着材容器
２に収容している吸着材６の吸着時には、本実施例の構
成とした場合には吸着材容器２内に効率的に水蒸気を供
給できるものである。すなわち、媒体容器３内の作動媒
体１１はこの中に浸漬されている保液体１６の毛細管現
象によって吸水されて、蛇管式熱交換器１５の全面に分
布することになるものである。すなわち、作動媒体１１
の分布面積が広範囲となって気化が非常に容易に行える
ものである。こうして本実施例によれば、保液体１６に
よって気化面積を広くでき、また毛細管現象によって常
に新たな作動媒体１１を蛇管式熱交換器１１に補充する
ことができるものである。

【００４５】以上のように本実施例によれば、凝縮と気
化を効率的に行うことができる実用的な蓄熱装置を提供
できるものである。また蛇管式熱交換器１５を図示して
いない外部回路に接続し、内部を水が循環できる構成と
すれば、前述した気化熱を冷房などの冷熱源として利用
することができる。

【００４６】なお本実施例によれば、作動媒体１１の水
位が低下すると連通手段１４により媒体容器３’より作
動媒体１１’が供給される。

【００４７】（実施例３）続いて本発明の第３の実施例
について説明する。図３は、本実施例の構成を示す説明
図である。本実施例では、実施例１で説明した２つの媒
体容器３・３’の代わりにこれらを一つにした媒体容器
１７と、２つの吸着材容器２・２’と、外部熱交換ユニ
ット２４と外部熱交換ユニット２８と、外部冷却手段１
８と、外部加熱手段１９を設けている。

【００４８】外部冷却手段１８は、内部を水が循環でき
る金属パイプによって構成しており、一端は三方弁２５
に、他端は三方弁２６に接続しており、三方弁２５と三
方弁２６との間に外部熱交換ユニット２４を接続してい
る。外部熱交換ユニット２４は、外部熱交換器２０と、
ファン２１と、ファン２１を駆動するモーター２３と、
外部熱交換器２０に作動媒体１１を供給するポンプ２３
によって構成している。

【００４９】外部加熱手段１９は、内部を水が循環でき
る金属パイプによって構成しており、一端は三方弁２９
に、他端は三方弁３０に接続している。三方弁２９と三
方弁３０との間に外部熱交換ユニット２８を接続してい
る。外部熱交換ユニット２８は、外部熱交換器２０と、
ファン２１と、ファン２１を駆動するモーター２３と、
外部熱交換器２０に作動媒体１１を供給するポンプ２３
によって構成している。

【００５０】以下、本実施例の動作について説明する。
この構成によって、冷房と暖房とを同時にかつ連続して
行うことができるものである。すなわち、吸着材容器２
および吸着材容器２’をそれぞれ再生および吸着プロセ
スに供する場合，外部冷却手段１８の媒体回路は、熱交
換器９と三方弁２５と三方弁２６と外部熱交換ユニット
２４とによって構成している。その際の媒体の流れ方向
を、図３中に実線の矢印で示している。また、外部加熱
手段１９の媒体回路は、放熱器８または放熱器８’と、
三方弁２９と、三方弁３０と、外部熱交換ユニット２８
とによって構成している。その際の媒体の流れ方向を図
３中に実線の矢印で示している。

【００５１】この結果，媒体容器１７の熱交換器９’に
流れる水から奪われる水の気化熱によって熱交換器９’
に流れる水は冷却され、この水が外部熱交換ユニット２
４に達すると冷風が送風されるものである。すなわち、
外部熱交換器２０はファン２１による送風を受けて、内
部を流れる冷却水が有している熱エネルギーが外部に放
熱されているものである。

【００５２】また、外部加熱手段１９を構成する放熱器
８’は、吸着材容器２’内の吸着材６’が水を吸着して
発生する吸着熱によって加熱される。従って放熱器８’
を流れる水は温水となって、この温水が外部熱交換ユニ
ット２８に達すると温風が外部に送風されるものであ
る。すなわち、外部熱交換器２０に流れる温水の持つ熱
エネルギーが、ファン２１による送風によって外部に放
熱されているものである。

【００５３】逆に，吸着材容器２を吸着プロセスに、吸
着材容器２’を再生プロセスに供する場合は，外部冷却
手段１８の媒体回路は、熱交換器９’と三方弁２５と三
方弁２６と、外部熱交換ユニット２４とによって構成さ
れる。このときの作動媒体の流れ方向を図３中に点線の
矢印で示している。また、一方，外部加熱手段１９の媒
体回路は、放熱器８と三方弁２９と三方弁３０と外部熱
交換ユニット２８とによって構成される。このときの作
動媒体の流れ方向を、図３中に点線の矢印で示してい
る。この場合も、外部冷却手段１８の外部熱交換ユニッ
ト２４より冷風が、外部加熱手段１９の外部熱交換ユニ
ット２８より温風が生ずることとなる。

【００５４】以上のように、本実施例では冷房と暖房を
同時にかつ連続して行うことができる蓄熱装置を実現で
きるものである。

【００５５】なお、前記説明では冷房・暖房運転を行う
ように説明したが、冷水の給水あるいは温水の給湯にも
用いることができるものである。

【００５６】吸着材６および６’としては、シリカゲ
ル、ゼオライト、活性炭などの汎用的な吸着材や、硫酸
ナトリウム１０水塩、塩化カルシウム６水塩、酢酸ナト
リウム３水塩等の水和塩型蓄熱材の無水塩や、臭化リチ
ウム、臭化カルシウム、塩化リチウムなどの無機塩類を
用いることができる。また、作動媒体としては、水やア
ルコール、アンモニアなどを用いることができる。吸着
熱が大きく、かつ環境負荷性の低い組み合わせとして、
本実施例では、吸着材として塩化カルシウム、作動媒体
としてアルコールまたは水を用いている。

【００５７】なお本実施例では、吸着材６と吸着材６’
とを同一の材料としているが、必ずしもこれに限定する
ものでないことは言うまでもない。また、同一材料であ
っても、水和の状態を調整することで、すなわち、吸着
完了時の吸着材中の水分量を調節することで、発生する
吸着熱や作動媒体の気化熱を調節することも可能であ
る。さらに、複数の材料を組み合わせて用いることも可
能である。

【００５８】（実験例１）以下、本実施例の効果を検証
するために行った実験の結果について報告する。本実験
では、図３に示している装置を使用し、吸着材６または
吸着材６’の種類を変えたときに吸着材６または吸着材
６’の発熱量を調べているものである。すなわち、アル
ミニウム製の容器に吸着材６または吸着材６’を２０ｇ
収容し、これに水１０ｇを添加したときの発熱温度上昇
値を調べているものである。この実験の結果を（表１）
に示している。

【００５９】

【表１】

【００６０】（表１）から理解できるように、塩化カル
シウムの発熱温度が極めて高いことがわかる。

【００６１】（実施例４）続いて本発明の第４の実施例
について説明する。図４は本実施例の蓄熱装置に使用し
ている吸着材容器の構成を示す断面図である。本実施例
では、実施例１で説明している吸着材容器２と吸着材容
器２’に代えて、吸着材容器３０を使用している。吸着
材容器３０は、内部に塩化カルシウム等によって構成し
ている吸着材３１と、吸湿性を有する伝熱媒体３２と、
蛇管式熱交換器とした放熱器３３とを有している。ま
た、伝熱媒体３２中に、吸着材３１と放熱器３３とを浸
漬した構成としている。さらに、吸着材容器３０の底部
に面状電気ヒータ等によって構成している加熱器３４を
設けている。

【００６２】前記吸着材３１としては塩化カルシウム
を、伝熱媒体３２としてポリエチレングリコール（平均
分子量３００以下）などのポリオキシアルキレングリコ
ール誘導体を用いている。ポリエチレングリコール以外
のポリオキシアルキレングリコール誘導体としては、ポ
リプロピレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキ
シプロピレングリコール、ポリオキシエチレングリセリ
ン、ポリオキシエチレンメチルグルコシド、ポリオキシ
プロピレンメチルグルコシド等があり、これらを用いる
こともできる。なお、ポリオキシアルキレングリコール
誘導体は、水同様、アルコールに対しても相溶性があ
り，作動媒体として両者を用いることが可能である。

【００６３】以下、本実施例の動作について説明する。
本実施例では、吸着材３１を再生する時は、加熱器３４
を通電するものである。加熱器３４の通電によって加熱
器３４は発熱し、この熱エネルギーは伝熱媒体３２に伝
達され，伝熱媒体３２から作動媒体を吸着している吸着
材３１に伝達される。従って、吸着材３１は伝熱媒体３
２によって周囲から均一に加熱されるものである。こう
して、吸着材３１が吸着している作動媒体は脱着され
て、吸着材３１は再生されるものである。このため、吸
着材３１が吸着している作動媒体の脱着は非常に効率的
に行われる。なお、伝熱媒体３２は作動媒体よりも高い
沸点（低い蒸気圧）を有しており，かつ吸着材３１への
吸着性の低いものが用いられている。

【００６４】また吸着時には、以下のように動作する。
すなわち、吸着材容器３０内の圧力は伝熱媒体３２の蒸
気圧となっており、この蒸気圧は作動媒体を水としたと
きには作動媒体の蒸気圧よりも低いものである。このた
め図１に示しているバルブ１２を開くと、吸着材容器３
０内には連結手段４より水蒸気が流入してくる。伝熱媒
体３２は吸湿性を有しているため、その内部に水を取り
込むことができる。伝熱媒体３２に取り込まれた水は、
吸着材３１に吸着される。こうして、作動媒体である水
が伝熱媒体に一旦吸着され、その後、作動媒体が吸着材
１に接触するものである。このため、吸着材３１と水と
の接触は全体として均一に行われることとなる。

【００６５】水を吸着した吸着材３１は吸着熱を発生す
る。この吸着熱は放熱器３３によって系外に排熱され
る。

【００６６】以上述べたように、本実施例によれば、吸
着材３１の再生と吸着を伝熱媒体３２の存在により効率
的に均一でかつ速やかに行うことができるため、装置の
熱応答性を高めることができるものである。

【００６７】（実施例５）続いて本発明の第５の実施例
について説明する。図５は本実施例の構成を示す断面図
である。本実施例では、図４に示している吸着材３１に
代えて、吸着材成型体３８を使用している。吸着材成型
体３８は、吸着材３５と熱伝導材３６とをバインダー３
７を使用して混連して一体とした成形体としているもの
である。本実施例では、吸着材３５としては塩化カルシ
ウムを、熱伝導材３６としてアルミニウム繊維を、バイ
ンダー３７として硫酸カルシウムを使用している。これ
らを水を添加して混練・成型したものを焼結して吸着材
成型体３８としている。

【００６８】吸着材成型体３８は多孔質体であり、表面
より内部に渡って作動媒体の吸着サイトを有している。
発明者らの実験によれば、吸着材３５を単独で使用した
ときには、再生・吸着の繰り返したときには表面や内部
構造が変化するものである。この点、吸着材成型体３８
を使用したときには１００回以上の再生・吸着を繰り返
しても安定した特性を維持することができる結果を得て
いる。この理由は、吸着材３５と熱伝導材３６とをバイ
ンダー３７を使用して混連して一体とした吸着材成型体
３８としているため、再生・吸着を繰り返したときに表
面や内部構造が変化しにくくなっているためと考えられ
る。

【００６９】なお図５に示している構成のものを、図６
あるいは図７に示している構成として使用することも可
能である。図６は、蛇管式熱交換器とした放熱器３３を
用いて、吸着材成型体３８を直立させて用いた吸着材容
器３０の構成を示している。３９は、吸着材成型体３８
どうしの密着を防止して所定の間隔を保持するためのセ
パレーターである。

【００７０】図７は、吸着材成型体３８を水平に配置し
た構成の吸着材容器３０の構成を示している。

【００７１】（実施例６）続いて、本発明の第６の実施
例について説明する。図８は本実施例の構成を示す断面
図である。本実施例では、伝熱媒体３２を循環させる伝
熱媒体循環手段４０を使用している。伝熱媒体循環手段
４０は、吸着材容器３０の上部と下部を連結する配管４
１と送液ポンプ４２とによって構成している。伝熱媒体
循環手段４０を動作させることによって、伝熱媒体３２
の温度や吸湿状態は均一化されるものである。

【００７２】図９は、本実施例の別の構成を示す断面図
である。本実施例では、図８に示している送液ポンプ４
２に代えて加熱体４３を使用しているものである。加熱
体４３はヒータ等によって構成しており、加熱体４３の
通電によって伝熱媒体３２は自然循環するものであり、
同様の効果を有する。

【００７３】（実施例７）次に、本発明の第７の実施例
について説明する。図１０は本実施例の構成を示す断面
図である。本実施例では、図４に示している放熱器３３
を、伝熱媒体３２中の放熱器４４と、空間部４５に設け
ている空間部放熱器４６によって構成しているものであ
る。

【００７４】以下本実施例の動作について説明する。吸
着時には、図５に示している吸着材成型体３８が発生す
る吸着熱によって作動媒体である水が一部水蒸気として
空間部４５に存在する。本実施例では、この空間部４５
に存在している水蒸気を空間部放熱器４６により凝縮さ
せている。すなわち、空間部放熱器４６の内部を流れる
水が、水蒸気が有している気化潜熱を熱交換されること
によって空間部に存在する水蒸気が速やかに凝縮して液
相の水となるものである。この水は伝熱媒体３２中に滴
下してゆくが、滴下した水は再び伝熱媒体３２が有して
いる熱エネルギーを授熱して気化する。すなわち、滴下
した水は再び伝熱媒体３２が有している熱エネルギーを
授熱して気化することによって、伝熱媒体３２には攪拌
効果が生じて均一に攪拌される。この結果，実施例６と
同様、伝熱媒体３２の温度や吸湿状態の均一化を図るこ
とができる。

【００７５】以上述べたように，本実施例による蓄熱装
置は、連続して、かつ効率的に冷熱と温熱を発生するこ
とができる有用性の高いものである。なお、冷熱と温熱
の利用状態に差異が生じた場合には、潜熱型蓄熱材を別
に用いた蓄冷装置，あるいは蓄熱装置と組み合わせて、
蓄冷・蓄熱しても良いものである。

【００７６】

【発明の効果】請求項１に記載した発明は、吸着材を収
容する吸着材容器と、前記吸着材との間で作動媒体を授
受する媒体容器とを少なくとも２組備え、前記吸着材容
器には吸着材を加熱する加熱器と、前記吸着材の発熱を
外部に熱伝導する放熱器とを設け、前記媒体容器には作
動媒体の冷熱を熱交換する熱交換器を設け、前記吸着材
による作動媒体の吸着と、前記吸着材が吸着した作動媒
体の脱着による吸着材の再生とを同時に行う構成とし
て、連続的に動作できる蓄熱装置を実現するものであ
る。

【００７７】請求項２に記載した発明は、媒体容器間を
連結手段によって連結した構成として、操作が容易にで
きる蓄熱装置を実現できるものである。

【００７８】請求項３に記載した発明は、熱交換器は蛇
管式熱交換器とし、前記蛇管式交換器の周囲を作動媒体
を保液する保液体で被覆するとともに、少なくとも前記
保液体の一部を作動媒体中に浸漬した構成として、汎用
的な蛇管式熱交換器を用いて、効率の高い動作ができる
蓄熱装置を実現できるものである。

【００７９】請求項４に記載した発明は、２つの吸着材
容器を再生プロセスと吸着プロセス用に交互に使用し、
熱交換器を冷熱源に、放熱器を温熱源に用いる構成とし
て、連続して冷熱と温熱を発生できる蓄熱装置を実現で
きるものである。

【００８０】請求項５に記載した発明は、吸着材として
塩化カルシウムを、作動媒体として水、またはアルコー
ルを用いる構成として、熱応答性の高い蓄熱装置を実現
できるものである。

【００８１】請求項６に記載した発明は、吸着材容器は
内部に吸湿性を有する伝熱媒体を有し、前記伝熱媒体中
に吸着材を浸漬した構成として、効率的で熱応答性の高
い蓄熱装置を実現するものである。

【００８２】請求項７に記載した発明は、伝熱媒体とし
てポリオキシアルキレングリコール誘導体を用いた構成
として、効率的で熱応答性の高い蓄熱装置を実現するも
のである。

【００８３】請求項８に記載した発明は、吸着材と熱伝
導材とは一体に成型した構成として、経時変化の少な
い特性の安定した蓄熱装置を実現するものである。

【００８４】請求項９に記載した発明は、吸着材容器
は、伝熱媒体を循環させる伝熱媒体循環手段を有する構
成として、伝熱媒体と吸着材との接触時間を増すことが
でき、効率的で熱応答性の高い蓄熱装置を実現するもの
である。

【００８５】請求項１０に記載した発明は、吸着材容器
は、空間部と吸着材層内の両方に放熱器を設けた構成と
して、効率的で熱応答性の高い蓄熱装置を実現するもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である蓄熱装置の構成を
示す説明図

【図２】本発明の第２の実施例である蓄熱装置の構成を
示す断面図

【図３】本発明の第３の実施例である蓄熱装置の構成を
示す説明図

【図４】本発明の第４の実施例である蓄熱装置の構成を
示す断面図

【図５】本発明の第５の実施例である蓄熱装置の構成を
示す断面図

【図６】同、蓄熱装置の具体的な実施態様の構成を示す
断面図

【図７】同、蓄熱装置の具体的な別の実施態様の構成を
示す断面図

【図８】本発明の第６の実施例である蓄熱装置の構成を
示す断面図

【図９】同、蓄熱装置の別の構成を示す断面図

【図１０】本発明の第７の実施例である蓄熱装置の構成
を示す断面図

【図１１】従来の蓄熱装置の構成を示す説明図

【符号の説明】

２吸着材容器２’ 吸着材容器３媒体容器３’ 媒体容器４連結手段６吸着材６’ 吸着材７加熱器７’ 加熱器８放熱器８’ 放熱器９熱交換器９’ 熱交換器１１作動媒体１２バルブ１３バルブ１４連通手段１５蛇管式熱交換器１６保液体１７媒体容器１８外部冷却手段１９外部加熱手段３２伝熱媒体３８吸着材成型体４０伝熱媒体循環手段４３加熱体４６空間部放熱器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸着材を収容する吸着材容器と、前記吸
着材との間で作動媒体を授受する媒体容器とを少なくと
も２組備え、前記吸着材容器には吸着材を加熱する加熱
器と、前記吸着材の発熱を外部に熱伝導する放熱器とを
設け、前記媒体容器には作動媒体の冷熱を熱交換する熱
交換器を設け、前記吸着材による作動媒体の吸着と、前
記吸着材が吸着した作動媒体の脱着による吸着材の再生
とを同時に行う蓄熱装置。
【請求項２】媒体容器間を連結手段によって連結した
請求項１に記載した蓄熱装置。
【請求項３】熱交換器は蛇管式熱交換器とし、前記蛇
管式交換器の周囲を作動媒体を保液する保液体で被覆す
るとともに、少なくとも前記保液体の一部を作動媒体中
に浸漬した請求項１または２に記載した蓄熱装置。
【請求項４】２つ以上の吸着材容器を再生プロセスと
吸着プロセス用に交互に使用し、熱交換器を冷熱源に、
放熱器を温熱源に用いる請求項１から３のいずれか１項
に記載した蓄熱装置。
【請求項５】吸着材として塩化カルシウムを、作動媒
体として水またはアルコールを用いる請求項１から４の
いずれか１項に記載した蓄熱装置。
【請求項６】吸着材容器は内部に吸湿性を有する伝熱
媒体を有し、前記伝熱媒体中に吸着材を浸漬した請求項
１から５のいずれか１項に記載した蓄熱装置。
【請求項７】伝熱媒体としてポリオキシアルキレング
リコール誘導体を用いた請求項６に記載した蓄熱装置。
【請求項８】吸着材と熱伝導材とは一体に成型した請
求項６または７に記載した蓄熱装置。
【請求項９】吸着材容器は、伝熱媒体を循環させる伝
熱媒体循環段を有する請求項６から８のいずれか１項に
記載した蓄熱装置。
【請求項１０】吸着材容器は、空間部と吸着材層内の
両方に放熱器を設けた請求項６から９のいずれか１項に
記載した蓄熱装置。