JP2002162069A - 蓄熱槽、及びこれを備えた蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、氷蓄熱した熱エネルギを有
効に利用して、蓄熱槽内の伝熱流体を充分に冷却するこ
とのできる蓄熱槽、及びこれを備える蓄熱装置を提供す
ることにある。 【解決手段】 本発明の蓄熱槽２は、内部に貯留空所Ｇ
を有する槽本体６を備え、槽本体６の貯留空所Ｇ内に蓄
熱ユニット３を配設し、伝熱流体７を貯留してなるもの
である。また、蓄熱ユニット３が、両端部の開口した外
部筒体１５と、外部筒体１５内に、該外部筒体１５との
間に空Ｓ間をもって挿入された内部筒体１６と、空間Ｓ
に充填された伝熱流体１９と、空間Ｓの両端部をそれぞ
れ封止する２つの蓋体１７，１８とを備え、冷媒供給源
４から供給された冷媒が内部筒体１６内を流通するよう
に構成されたものである。そして、蓄熱槽１は、各蓋体
１７，１８のうち少なくとも一方に、槽本体６の貯留空
所Ｇと空間Ｓとを連通する流通穴２３，２４を形成し、
槽本体６内に貯留された伝熱流体７と、蓄熱ユニット３
の空間Ｓに充填された伝熱流体１９とを、流通穴２３，
２４を通して置換可能に構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、夜間電力を使って
氷蓄熱し、これを昼間の冷房空調に利用する蓄熱槽、及
びこれを備えた蓄熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電力供給の増加に対する発電供給能力の
逼迫から、夜間電力を有効利用して電力供給の平準化を
図る試みが実用化されている。この観点から、発電供給
能力に余裕のある夜間電力を蓄え、昼間の需要最盛時に
利用するものとして、電力を氷蓄熱する技術がある。

【０００３】氷蓄熱する技術は、例えば、特開平７−１
９０６５８号公報に記載された、蓄熱部材、蓄熱槽を利
用して実施されている。この蓄熱槽は、複数の蓄熱部材
を結束した蓄熱部材群と蓄熱槽とを備え、該蓄熱部材群
を蓄熱槽内に配設して構成される。各蓄熱部材内には、
塩化カリウム水溶液などの蓄熱剤が充填され、蓄熱槽内
には熱媒体が充満されている。

【０００４】この蓄熱槽による氷蓄熱は、夜間電力を利
用してポンプを駆動し、熱媒体（冷媒）を蓄熱槽内に供
給、循環する。熱媒体は、各蓄熱部材内の蓄熱剤と熱交
換しながら蓄熱槽内を流通し、該熱媒体の冷熱により蓄
熱剤を凝固して氷蓄熱する。また、昼間における冷房空
調は、ポンプを駆動し、熱媒体を蓄熱槽内に供給、循環
する。熱媒体は、凝固した蓄熱剤と熱交換しながら蓄熱
槽内を流通し、該蓄熱剤の融解による放熱（冷熱）によ
り冷却される。そして、冷却された熱媒体は、空調機等
に導入され、室内等の冷房空調に利用される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の蓄熱槽では、氷
蓄熱を利用して冷房空調するとき、凝固した蓄熱剤と熱
媒体との熱交換を、蓄熱部材を介在して間接的に行う構
成を採用している。このため、凝固した蓄熱剤の融解に
よる放熱（冷熱）は、蓄熱部材を通して熱媒体に伝熱さ
れるので、氷蓄熱した熱エネルギを有効に利用して、熱
媒体を充分に冷却することができない。即ち、蓄熱剤の
融解による放熱の一部は、蓄熱部材を冷却するために費
やされ、これにより、熱媒体を充分に冷却できないので
ある。この結果、熱媒体を充分に冷却するためには、氷
蓄熱量を多くする必要があり、これにより多くの電力を
消費することになる。衆知の如く、過冷却のままでは顕
熱蓄熱が進むのみで所定蓄熱時間内に蓄熱できる冷熱量
は僅かに過ぎない。例えば、水の顕熱量は１ｃａｌ／ｇ
・℃に対し、水から氷への相変化に伴う潜熱量は８０ｃ
ａｌ／ｇである。限られたスペースに所定の電力使用時
間内に多くの熱量を蓄熱するためには潜熱として蓄える
ことが圧倒的に有利である。そのためには、速やかに過
冷却状態を解消して氷生成に移行させることが必要であ
る。

【０００６】本発明の目的は、氷蓄熱した熱エネルギを
有効に利用して、蓄熱槽内の伝熱流体を充分に冷却する
ことのできる蓄熱槽、及びこれを備える蓄熱装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及びその効果】本発明の請
求項１に記載の蓄熱槽は、内部に空所を有する槽本体を
備え、槽本体の内部空所内に蓄熱ユニットを配設し、伝
熱流体を貯留してなるものである。また、請求項１に記
載の蓄熱槽は、蓄熱ユニットが、両端部の開口した外部
筒体と、外部筒体内に、該外部筒体との間に空間をもっ
て挿入された内部筒体と、外部筒体と内部筒体との間の
空間に充填された伝熱流体と、空間の両端部をそれぞれ
封止する２つの蓋体とを備え、冷媒供給源から供給され
た冷媒が内部筒体内を流通するように構成されたもので
ある。そして、請求項１に記載の蓄熱槽は、各蓋体のう
ち少なくとも一方に、槽本体の内部空所と空間とを連通
する流通穴を形成し、槽本体内に貯留された伝熱流体
と、蓄熱ユニットの空間に充填された伝熱流体とを、流
通穴を通して置換可能に構成したものである。

【０００８】この請求項１に記載の蓄熱槽では、蓄熱ユ
ニットの内部筒体内に冷媒を流通し、蓄熱ユニット内
（空間内）の伝熱流体を冷却、凝固することにより、該
冷媒の冷熱を蓄熱ユニット内の伝熱流体に氷蓄熱（蓄
冷）する。また、冷房空調は、蓄熱槽内に貯留された伝
熱流体を流動し、該伝熱流体と蓄熱ユニット内で凝固し
た伝熱流体との熱交換により、蓄熱槽内の伝熱流体を冷
却する。この熱交換は、蓄熱ユニットの外部筒体を通し
て間接的に行われると共に、各蓋体の流通穴を通して直
接行われる。そして、熱交換により、凝固した伝熱流体
が適度に融解すると、蓄熱槽内の伝熱流体は、流通穴を
通して蓄熱ユニットの空間内に流入し、該空間内で凝固
した伝熱流体との熱交換により直接冷却される。また、
蓄熱槽内の伝熱流体が空間内に流入すると、該空間内で
融解した伝熱流体は、流通穴を通して蓄熱槽内に流出す
ることになる。これにより、蓄熱槽内の伝熱流体と蓄熱
ユニット内の伝熱流体とは、相互に置換され、蓄熱槽内
の伝熱流体は、空間から流出する伝熱流体と直接熱交換
して、急激、充分に冷却されることになる。そして、冷
却された伝熱流体を利用して冷房空調を行う。

【０００９】このように、請求項１に記載の蓄熱槽によ
れば、蓄熱ユニットの伝熱流体を凝固して氷蓄熱した
後、蓄熱槽内の伝熱流体と蓄熱ユニット（空間）内の伝
熱流体とを置換することにより、蓄熱槽内の伝熱流体を
急激、充分に冷却することができる。この結果、氷蓄熱
した熱エネルギを有効に利用して、蓄熱槽内の伝熱流体
を充分に冷却でき、ひいては氷蓄熱量を多くすることな
く、消費電力を少なくすることが可能となる。

【００１０】本発明となる請求項２に記載の蓄熱槽は、
請求項１に記載のものに、蓄熱ユニットの複数個が、槽
本体内に配設され、各蓄熱ユニットの内部筒体が直列的
に連結されて１つの流路を形成するように構成されてな
るものである。

【００１１】この請求項２に記載の蓄熱槽では、冷媒を
１つの流路内に流通することにより、各蓄熱ユニット内
の伝熱流体を凝固して氷蓄熱できる。そして、蓄熱槽内
に配設する蓄熱ユニットの数を適宜選択することで、氷
蓄熱量を最適なものにできる。また、冷房空調は、請求
項１に記載と同様に、蓄熱槽内の伝熱流体と各蓄熱ユニ
ット内の伝熱流体とを、相互に置換することにより、蓄
熱槽内の伝熱流体は、各蓄熱ユニットの空間から流出す
る伝熱流体と直接熱交換して、急激、充分に冷却される
ことになる。そして、冷却された伝熱流体を利用して冷
房空調を行う。

【００１２】このように、請求項２に記載の蓄熱槽によ
れば、冷房空調するとき、複数個の蓄熱ユニット内で氷
蓄熱した伝熱流体と、蓄熱槽内の伝熱流体とを置換する
ので、蓄熱槽内全体の伝熱流体にわたって、急激、充分
に冷却することが可能となる。

【００１３】本発明となる請求項３に記載の蓄熱槽は、
請求項１又は請求項２に記載のものに、空間を形成する
内部筒体の外周面及び外部筒体の内摺面の、一部又は全
面に氷核活性剤が塗布されてなるものである。

【００１４】この請求項３に記載の蓄熱槽によれば、蓄
熱ユニットの空間に充填された伝熱流体に接触する外部
筒体、内部筒体の一部又は全面に氷核活性剤を塗布して
いるので、氷蓄熱において、空間内の伝熱流体の過冷却
化を抑制できる。また、蓄熱ユニット内の伝熱流体に対
する氷蓄熱（凝固、融解）を繰り返し実施しても、氷核
活性剤が伝熱流体中に凝集することを防止できる。これ
により、氷蓄熱を繰り返し実施しても、氷核活性剤の凝
集を防止して、伝熱流体の過冷却化を抑制できるので、
少ない消費電力により、短時間で氷蓄熱することが可能
となる。衆知の如く、過冷却のままでは顕熱蓄熱が進む
のみで所定蓄熱時間内に蓄熱できる冷熱量は僅かに過ぎ
ない。例えば、水の顕熱量は１cal／g・℃に対し、水→
氷の相変化に伴う潜熱量は80cal／gである。限られたス
ペースに所定の電力使用時間内に多くの熱量を蓄熱する
ためには潜熱として蓄えることが圧倒的に有利である。
そのためには、速やかに過冷却状態を解消して氷生成に
移行させることが必要である。

【００１５】なお、蓄熱槽では、内部筒体を、熱伝導性
に優れた金属製管体で構成し、外部筒体を、プラスチッ
ク製管体で構成することが好ましい。また、蓄熱槽で
は、蓄熱ユニットの空間内に充填する伝熱流体と蓄熱槽
内に貯留する伝熱流体とを同一のもの、例えば、水、塩
化ナトリウム水溶液、塩化アンモニウム水溶液、塩化カ
リウム水溶液、炭酸水素カリウム水溶液、炭酸ソーダ水
溶液、エチレングリコール水溶液などの無機系及び有機
系溶質を含む水溶液等を使用する。さらに、蓄熱槽で
は、氷核活性剤を、硫化銅、ヨウ化銀、コレステロー
ル、メタアルデヒド、キサンタンガム、ゼオライト、繊
維状タンパク質、合成ケイ酸塩、雲母、クラファイトの
中から選ばれた１種類以上の物質からなるものとする。
また、蓄熱槽では、槽本体の内容積に占める蓄熱ユニッ
トの容積を５０％以上とすることが好ましい。

【００１６】本発明の請求項４に記載の蓄熱装置は、請
求項１〜請求項３のいずれかに記載の蓄熱槽と、蓄熱槽
の有する前記蓄熱ユニットの内部筒体内に冷媒を供給，
循環させる冷媒供給手段とを備えてなるものである。

【００１７】この請求項４に記載の蓄熱装置では、夜間
電力を使って冷媒供給手段を駆動し、蓄熱ユニットの内
部筒体内に冷媒を流通することにより、蓄熱ユニット内
の伝熱流体を凝固して氷蓄熱する。蓄熱ユニットから流
出した冷媒は、冷媒供給手段に戻され、該冷媒供給手段
により蓄熱ユニットに循環される。また、冷房空調を実
施するときには、槽本体内の伝熱流体と蓄熱ユニット内
の伝熱流体とを置換することにより、槽本体内の伝熱流
体を冷却する。そして、槽本体から冷却した伝熱流体を
室内に循環させることにより、冷房空調を実施する。

【００１８】このように、請求項４に記載の蓄熱装置に
よれば、蓄熱ユニット、蓄熱槽の有する効果により、蓄
熱ユニットの伝熱流体を凝固して氷蓄熱した後、蓄熱槽
内の伝熱流体と蓄熱ユニット（空間）内の伝熱流体とを
置換することにより、蓄熱槽内の伝熱流体を急激、充分
に冷却することができる。この結果、氷蓄熱した熱エネ
ルギを有効に利用して、蓄熱槽内の伝熱流体を充分に冷
却でき、ひいては氷蓄熱量を多くすることなく、消費電
力を少なくすることが可能となる。さらに、冷媒を蓄熱
ユニットと冷媒供給手段との間で循環させることによ
り、一定量の冷媒により氷蓄熱でき、経済的なものとな
る。

【００１９】また、蓄熱装置では、冷媒を、フレオン系
冷媒又はアンモニア等の自然系冷媒、又はブライン等か
らなるものとする。また、冷媒の温度は、凝固点よりも
少なくとも３℃以上低くすることが好ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態における蓄熱
槽、及び蓄熱装置について、図１〜図３を参照して説明
する。なお、説明の便宜上、蓄熱槽を備えた蓄熱装置に
ついて説明する。また、図１は、蓄熱槽、蓄熱装置を示
す模式図である。

【００２１】図１において、蓄熱装置１は、蓄熱槽２
と、複数の蓄熱ユニット３と、冷媒供給手段４と、ファ
ン・コイルユニット５とを備えて構成される。

【００２２】図１に示すように、蓄熱槽２は、内部に貯
留空所Ｇを有する槽本体６を備え、該槽本体６の貯留空
所Ｇ内に複数の蓄熱ユニット３を配設している。また、
槽本体６の貯留空所Ｇ内には、伝熱流体７を充満してお
り、該伝熱流体７中に各蓄熱ユニット３を浸している。
伝熱流体７としては、水、塩化ナトリウム水溶液、塩化
アンモニウム水溶液、塩化カリウム水溶液、炭酸水素カ
リウム水溶液、炭酸ソーダ水溶液、エチレングリコール
水溶液等の無機系及び有機系溶質を含む水溶液等を使用
する。なお、伝熱流体７としては、以下、水を例に説明
する。

【００２３】図１に示すように、複数の蓄熱ユニット３
は、槽本体６内で並設され、ジョイント管８を通して相
互に接続されている。また、両側に位置する蓄熱ユニッ
ト３は、冷媒供給手段４に接続されている。

【００２４】図１に示すように、冷媒供給手段４は、冷
媒管９と、冷却機１０とを備えている。冷媒管９は、槽
本体６内で両側に位置する蓄熱ユニット３の夫々に接続
されている。また、冷却機１０は、槽本体６外側の冷媒
管９中に配設され、図示しないポンプや熱交換器等によ
り構成される。この冷媒供給手段４は、冷却機１０を駆
動することにより、冷媒を各蓄熱ユニット１に供給、循
環させる。また、冷媒としては、フレオン系冷媒、アン
モニア等の自然冷媒、又はブライン等の液体を使用す
る。

【００２５】図１に示すように、ファン・コイルユニッ
ト５は、コイル管１１と、ファン１２と、ポンプ１３と
を備えている。コイル管１１は、槽本体６の上下側に夫
々接続され、冷房空調する室内Ｐまで延設している。ま
た、ファン１２は、コイル管１１に対峙して、室内Ｐに
配設されている。ポンプ１３は、槽本体６外側のコイル
管１１中に配設され、槽本体６内から伝熱流体７を吸引
し、コイル管１１に吐出する。このポンプ１３の駆動に
より、槽本体６内の伝熱流体７は、槽本体６内を流動
し、コイル管１１を通して室内Ｐと槽本体６との間で循
環される。

【００２６】次に、蓄熱ユニット３の具体的な構成につ
いて、図２及び図３により説明する。図２は、蓄熱ユニ
ットを示す縦断面図であり、図３は、図２のＡ−Ａから
見た断面図である。

【００２７】図２及び図３において、複数の蓄熱ユニッ
ト３は、冷媒の冷熱を氷蓄熱（蓄冷）するものである。
この蓄熱ユニット３は、外部筒体１５と、内部筒体１６
と、２つの蓋体１７，１８及び伝熱流体１９とを備え、
各筒体１５，１６により２重筒構造にされている。外部
筒体１５は、両端部の開口した円筒状に形成され、熱伝
導性に優れた銅やアルミ等の金属製管体からなる。ま
た、外部筒体１５は、熱伝導を高め、軽量化を図り、曲
げ加工を容易（可塑性）にするため、強度を損なわない
範囲内で薄く形成されている。

【００２８】図２及び図３に示すように、内部筒体１６
は、外部筒体１５より小径の円筒状に形成されている。
この内部筒体１６は、外部筒体１５内に挿入され、該外
部筒体１５との間に環状空間Ｓを形成している。内部筒
体１６の両端部は、外部筒体１５の両端部から夫々突出
されて、ジョイント部１６ａ，１６ｂを構成している。
また、内部筒体１６は、熱伝導性に優れた銅やアルミ等
の金属製管体からなり、熱伝導を高め、軽量化を図り、
曲げ加工を容易にするため、強度を損なわない範囲内で
薄く形成されている。

【００２９】図２及び図３に示すように、各筒体１５，
１６は、２つの間隔子２０により連結されている。各間
隔子２０は、リング材２１と、リング材２１の外周から
放射状に突出する複数のリブ２２とから構成されてい
る。これら各間隔子２０は、外部筒体１５内の両端部に
嵌挿入され、リング材２１を内部筒体１６の外周に嵌め
込むと共に、各リブ２２を外部筒体１５の内周に当接し
ている。これにより、各間隔子２０は、内部筒体１６を
外部筒体１５に対して同心に位置決めし、各筒体１５，
１６の間に環状空間Ｓを形成する。

【００３０】図２及び図３に示すように、２つの蓋体１
７，１８は、外部筒体１５の両端部に夫々嵌め込まれ、
環状空間Ｓの両端部を封止している。また、各蓋体１
７，１８には、環状空間Ｓ内と槽本体６内とを連通する
流通穴２３，２４が夫々形成されている。

【００３１】図２及び図３に示すように、伝熱流体１９
は、環状空間Ｓ内に充填され、各蓋体１７，１８の流通
穴２３，２４を通して槽本体６内に流出可能にされてい
る。この伝熱流体１９としては、槽本体６内の伝熱流体
７と同じもので、例えば、水を使用する。

【００３２】そして、図１に示すように、複数の蓄熱ユ
ニット３は、槽本体６内で各蓋体１７，１８が上下に位
置するように各筒体２，３を並設して、各ジョイント管
８により直列的に連結されている。各ジョイント管８
は、互いに隣接する内部筒体１６のジョイント部１６
ａ，１６ｂに嵌め込まれ、各蓄熱ユニット３を連結して
いる。また、両側に位置する各蓄熱ユニット３は、ジョ
イント部１６ａ，１６ｂを通して冷媒管９に夫々接続さ
れている。これにより、各蓄熱ユニット３の内部筒体１
６、及び各ジョイント管８とは、冷媒管９により供給、
循環される冷媒を各蓄熱ユニット３内に流通させる１つ
の流路２５を形成する。

【００３３】次に、蓄熱装置１、及び蓄熱槽２による氷
蓄熱、及び冷房空調を、図１及び図２により説明する。

【００３４】図１に示すように、蓄熱装置１による氷蓄
熱は、夜間電力を使って冷媒供給手段４の冷却機１０を
駆動することにより開始する。冷却機１０は、冷媒を冷
却して冷媒管９に吐出し、各蓄熱ユニット３の流路２５
に供給する。この冷媒は、図２に示すように、各蓄熱ユ
ニット３の内部筒体１６を順々に流通し、この流通にお
いて、各環状空間Ｓ内の伝熱流体１９（水）と熱交換す
る。これにより、各蓄熱ユニット３内の伝熱流体１９
は、冷媒の冷熱により凝固して氷結晶となって氷蓄熱
（蓄冷）する。また、各蓄熱ユニット３内の伝熱流体１
９と熱交換した冷媒は、図１に示すように、流路２５か
ら冷媒管９に流出し、冷却機１０に戻される。そして、
戻された冷媒は、再び、冷却機１０により冷却された
後、各蓄熱ユニット３の流路２５に循環される。このよ
うに、各蓄熱ユニット３内の伝熱流体１９を凝固した
後、冷媒供給手段４の冷却機１０を停止し、氷蓄熱を完
了する。なお、蓄熱装置１では、複数の蓄熱ユニット３
の伝熱流体１９を充分に凝固させるため、冷媒の温度を
凝固点よりも少なくとも３℃以上低くすることが好まし
い。

【００３５】図１に示すように、蓄熱装置１による冷房
空調は、昼間において、ファン・コイルユニット５のポ
ンプ１３を駆動し、ファン１２を回転することにより開
始する。ポンプ１３は、図１に示すように、槽本体６下
側のコイル管１１から伝熱流体７を吸引・加圧し、室内
Ｐ側のコイル管１１に吐出する。これにより、槽本体６
内の伝熱流体７は、該槽本体６の上側から下側に流動し
ながら各蓄熱ユニット３内の凝固した伝熱流体１９
（氷）と熱交換し、該氷の融解による放熱（冷熱）によ
り冷却される。この熱交換は、図２に示すように、各蓄
熱ユニット３の外部筒体１５から間接的に行われると共
に、各蓋体１７，１８の流通穴２３，２４を通して直接
行われ、槽本体６内で流動する伝熱流体７を冷却する。

【００３６】図２に示すように、伝熱流体７と伝熱流体
１９との熱交換により、凝固した伝熱流体１９（氷）は
融解し、環状空間Ｓ内において、固液相（冷水と氷との
相）の状態になる。この状態になると、槽本体６内を流
動する伝熱流体７は、各蓄熱ユニット３上側の流通穴２
３から環状空間Ｓ内に流入し、下側の流通穴２４から融
解した伝熱流体１９（冷水と氷）を槽本体６内に流出さ
せる。これにより、環状空間Ｓに流入した伝熱流体７
は、伝熱流体１９（冷水と氷）と直接、熱交換して冷却
され、槽本体６内に流出した伝熱流体１９は、伝熱流体
７と直接、熱交換して、該伝熱流体７を冷却する。そし
て、遂には、各蓄熱ユニット３の環状空間Ｓから全ての
伝熱流体１９が槽本体６内に流出され、環状空間Ｓ内は
伝熱流体７に置換される。このとき、伝熱流体７，１９
の置換は、槽本体６内に並設した複数の蓄熱ユニット３
にて行われることから、槽本体６内の全体にわたって伝
熱流体７を急激、充分に冷却する。

【００３７】図１に示すように、冷却された伝熱流体７
は、槽本体６の下側からコイル管１１に流入し、該コイ
ル管１１を通して室内Ｐと槽本体６との間で循環され
る。この循環において、伝熱流体７は、ファン１２によ
りコイル管１１に吹き付けられる空気と熱交換し、該空
気を冷却する。そして、冷却された空気は、室内Ｐに吹
き出されて、室内Ｐを冷房空調する。なお、冷房空調を
終了するときは、ファン・コイルユニット５のポンプ１
３とファン１２を停止する。

【００３８】このように、本発明の実施形態における蓄
熱装置１、蓄熱槽２によれば、各蓄熱ユニット３の伝熱
流体１９を凝固して氷蓄熱した後、槽本体６内の伝熱流
体７と蓄熱ユニット３（環状空間Ｓ）内の伝熱流体１９
とを置換することにより、槽本体６内の伝熱流体７を急
激、充分に冷却することができる。この結果、氷蓄熱し
た熱エネルギを有効に利用して、槽本体６内の伝熱流体
７を充分に冷却でき、ひいては氷蓄熱量を多くすること
なく、消費電力を少なくすることが可能となる。

【００３９】また、蓄熱装置１では、槽本体６内に複数
の蓄熱ユニット３を並設し、これらの各蓄熱ユニット３
にて伝熱流体７，１９の置換を行うので、槽本体６内の
全体にわたって伝熱流体７を、急激、充分に冷却するこ
とが可能となる。この観点からして、蓄熱装置１、蓄熱
槽２では、槽本体６の内容積に占める蓄熱ユニット３の
容積を５０％以上とすることが好ましい。

【００４０】次に、蓄熱装置１、蓄熱槽２における第１
及び第２変形例を、図２〜図４により説明する。

【００４１】（１）第１変形例の蓄熱装置１、蓄熱槽
２：図２及び図３において、第１変形例の蓄熱装置１
は、蓄熱ユニット３に氷核活性剤３１（過冷却防止剤）
を形成したものである。氷核活性剤３１は、伝熱流体１
９（水）の過冷却化を抑制し、氷結晶の成長を促進する
ものである。この氷核活性剤３１は、環状空間Ｓを形成
する各筒体１５，１６の一部又は全面に塗布され、図２
及び図３では、外部筒体１５の内周面及び内部筒体１６
の外周面との全面に塗布したものを示している。また、
氷核活性剤３１の塗布は、各筒体１５，１６から剥離し
ないようにされている。氷核活性剤３１としては、硫化
銅、ヨウ化銀、コレステロール、メタアルデヒド、キサ
ンタンガム、ゼオライト、繊維状タンパク質、合成ケイ
酸塩、雲母、グラファイト等の中から選ばれた１種類以
上の物質とする。また、氷核活性剤３１を塗布すると、
各筒体１５，１６は氷核活性剤３１の層により被覆さ
れ、該層により各筒体１５，１６の耐蝕性を高める場合
もある。

【００４２】この第１変形例の蓄熱装置１による氷蓄熱
は、図１と同様に、冷媒を各蓄熱ユニット３の内部筒体
１６内に流通し、冷媒と空間Ｓ内の伝熱流体１９との熱
交換により、該冷媒の冷熱を氷蓄熱（蓄冷）する。この
氷蓄熱の過程では、各筒体１５，１６の氷核活性剤３１
により伝熱流体１９の過冷却化が抑制され、氷結晶の成
長が促進される。また、各筒体２，３の全面に氷核活性
剤３１を塗布すると、環状空間Ｓの全体にわたって伝熱
流体１９の過冷却化が抑制され、氷結晶の成長も均一に
なる。このように、蓄熱装置１では、氷核活性剤３１に
より伝熱流体１９の過冷却化を抑制し、氷結晶の成長を
促進することで、冷媒の冷熱を氷蓄熱する。

【００４３】また、第１変形例の蓄熱装置１による冷房
空調は、図１と同様に、ファン・コイルユニット５のポ
ンプ１３を駆動し、槽本体６内で伝熱流体７を流動させ
る。これにより、伝熱流体７は、各蓄熱ユニット３内の
凝固した伝熱流体１９と熱交換し、該伝熱流体１９の融
解による放熱（冷熱）により冷却される。そして、槽本
体６内の伝熱流体７と各蓄熱ユニット３内の伝熱流体１
９とを置換し、槽本体６内の伝熱流体７を急激、充分に
冷却する。このとき、氷核活性剤３１は、融解した伝熱
流体１９（水）中に凝集されることなく、各筒体１５，
１６を覆っている。これにより、再び、氷蓄熱するた
め、冷媒を各蓄熱ユニット３の内部筒体１６に流通して
も、伝熱流体１９の過冷却化を抑制しつつ氷蓄熱でき
る。このことは、蓄熱装置１において、氷蓄熱を繰り返
し実施しても、伝熱流体１９の過冷却化を抑制しつつ氷
蓄熱でき、少ない消費電力により、短時間で氷蓄熱する
ことが可能となる。

【００４４】（２）第２変形例の蓄熱装置１、蓄熱槽
２：図４において、第２変形例の蓄熱装置１は、図１の
ものに対して、コイル管１１を蓄熱槽２に接続すること
なく、各蓄熱ユニット３に直接接続したものである。な
お、図４において、図１と同一符号は、同一部材を示
し、その説明を省略する。

【００４５】図４に示すように、コイル管１１は、並設
された両側の蓄熱ユニット３であって、各ジョイント部
１６ａ，１６ｂの夫々に切換え弁３１，３２により接続
される。各切換え弁３１は、冷媒管９とコイル管１１と
の間に設けられ、各蓄熱ユニット３を冷媒管９とコイル
管１１とに切換え接続する。

【００４６】図４に示すように、ファン・コイルユニッ
ト５は、ポンプ１３に換えて圧縮機３３を備えている。
この圧縮機３３は、槽本体６外側のコイル管１１中に配
設され、冷媒をコイル管１１及び各蓄熱ユニット３に循
環させる。また、冷媒は、冷媒管９内に循環される冷媒
と同じものが使用される。

【００４７】図４に示すように、第２変形例の蓄熱装置
１による氷蓄熱は、各切換え弁３１，３２を操作して、
各蓄熱ユニット３を冷媒管９に接続する。これと同時
に、冷媒供給手段４の冷却機１０を駆動する。これによ
り、冷媒は、図１及び図２と同様に、各蓄熱ユニット３
の内部筒体１６を順々に流通し、各環状空間Ｓ内の伝熱
流体１９（水）と熱交換する。これにより、各蓄熱ユニ
ット３内の伝熱流体１９は、冷媒の冷熱により凝固して
氷結晶となって氷蓄熱する。なお、各蓄熱ユニット３内
の伝熱流体１９を凝固した後、冷却機１０を停止するこ
とにより、氷蓄熱を完了する。

【００４８】図４に示すように、第２変形例の蓄熱装置
１による冷房空調は、昼間において、各切換え弁３１，
３２を操作し、各蓄熱ユニット３をコイル管１１に接続
する。これと同時に、ファン・コイルユニット５の圧縮
機３３を駆動し、ファン１２を回転する。圧縮機３３
は、切換え弁３２側のコイル管１１から冷媒を吸引・加
圧し、室内Ｐ側のコイル管１１に吐出する。これによ
り、コイル管１１内の冷媒は、切換え弁３１から各蓄熱
ユニット３の流路２５に供給され、各蓄熱ユニット３の
内部筒体１６内を流通しながら凝固した伝熱流体１９
（氷）と熱交換し、該氷の融解による放熱（冷熱）によ
り冷却される。

【００４９】図４に示すように、冷却された冷媒は、切
換え弁３２からコイル管１１に流入し、該コイル管１１
を通して室内Ｐと各蓄熱ユニット３との間で循環され
る。この循環において、冷媒は、ファン１２によりコイ
ル管１１に吹き付けられる空気と熱交換し、該空気を冷
却する。そして、冷却された空気は、室内Ｐに吹き出さ
れて、室内Ｐを冷房空調する。

【００５０】そして、上述のように、冷房空調を開始す
ると、槽本体６内の伝熱流体７（水）は、各蓄熱ユニッ
ト３内で凝固した伝熱流体１９（氷）との温度差（伝熱
流体７の温度＞伝熱流体１９の温度）により、槽本体６
の上側から下側に流動する。この流動により、伝熱流体
７は、各蓄熱ユニット３の凝固した伝熱流体１９（氷）
と熱交換し、該氷の融解による放熱（冷熱）により冷却
される。この熱交換は、図１及び図２と同様に、各蓄熱
ユニット３に対して間接的、及び直接行われ、遂には、
各蓋体１７，１８の流通穴２３，２４を通して、各蓄熱
ユニット３内の伝熱流体１９と槽本体６内の伝熱流体７
との置換が行われる。これにより、伝熱流体７は、槽本
体６内の全体にわたって、各蓄熱ユニット３内から流出
する伝熱流体１９（冷水と氷）により冷却され、該伝熱
流体１９の冷熱を蓄熱する。即ち、伝熱流体７は、伝熱
流体１９の冷熱を蓄熱する、蓄熱剤として機能するもの
である。そして、各伝熱流体７，１９の温度が均衡にな
ると、槽本体６内での流動がなくなる。

【００５１】続いて、冷媒と伝熱流体１９との熱交換に
より、各伝熱流体７，１９とに温度差（伝熱流体７の温
度＜伝熱流体１９の温度）が生じると、伝熱流体７は、
槽本体６の上側から下側に流動する。この流動により、
各蓄熱ユニット３内の伝熱流体１９は、各蓋体１７，１
８の流通穴２３，２４を通して槽本体６内の伝熱流体７
（冷水）と置換される。これにより、各蓄熱ユニット３
内を流通する冷媒は、置換された伝熱流体とで熱交換
し、該伝熱流体の冷熱により冷却される。そして、槽本
体６内の伝熱流体７は、各蓋体１７，１８の流通穴２
３，２４から順次、各環状空間Ｓ内に流入又は槽本体６
内に流出し、冷媒と熱交換することになる。

【００５２】この第２変形例の蓄熱装置１、蓄熱槽２で
は、各蓄熱ユニット３内に氷蓄熱した熱エネルギによ
り、冷媒を冷却すると共に、槽本体６内の伝熱流体７を
冷却して蓄熱（蓄冷）する。そして、伝熱流体７の蓄熱
（蓄冷）により、冷媒を冷却するものである。

【００５３】このように、第２変形例の蓄熱装置１、蓄
熱槽２によれば、図１と同様に、氷蓄熱した熱エネルギ
を有効に利用して、冷房空調に用いられる冷媒を充分に
冷却でき、ひいては氷蓄熱量を多くすることなく、消費
電力を少なくすることが可能となる。なお、第２変形例
の蓄熱装置１、蓄熱槽２においても、各筒体１５，１６
の一部、又は全面に氷核活性剤を塗布する構成を採用で
きる。

【００５４】なお、本発明の実施形態における蓄熱装置
１、及び蓄熱槽２は、図１〜図４に示すものに限定され
るものでなく、次のような態様も採用できる。 （１）蓄熱ユニット３の配設数、蓄熱ユニット３の寸法
は、氷蓄熱する蓄熱量や蓄熱槽２を設置する施設の収納
スペース等により適宜選択される。 （２）蓄熱槽２内に配設する蓄熱ユニット３は、各筒体
１５，１６を可塑性なものとすることで、図５に示すよ
うに、ジグザグ形状に曲げ加工し、図６に示すように、
渦巻き形状に曲げ加工することもできる。即ち、蓄熱槽
２の容積に応じて、蓄熱ユニット３の形状を適宜選択す
るものである。 （３）流通穴２３，２４は、各蓋体１７，１８の夫々に
形成したものを示したが、少なくとも一方の蓋体１７，
１８に形成することもできる。また、流通穴２３，２４
の数は、１つ形成するものに限定されず、複数形成する
構成も採用できる。 （４）蓄熱ユニット３の外部筒体１５は、金属製管体で
構成するもに限定されず、プラスチック等の樹脂製管体
により構成することもできる。特に、可塑性を有する樹
脂製管体によれば、蓄熱ユニット３を配設する蓄熱槽２
の容積に応じた形状にできる。また、各間隔子２０もプ
ラスチック等の樹脂により構成すると、外部筒体１５と
各間隔子２０とを一体成形できる。 （５）氷核活性剤３１は、蓄熱ユニット３の各筒体１
５，１６全面に塗布するものに限定されず、これら各筒
体１５，１６の一部に塗布することもできる。このと
き、内部筒体１６内を冷媒が流通し、伝熱流体１９と熱
交換することから、少なくとも内部筒体１６の外周面に
氷核活性剤３１を塗布することが好ましい。 （６）蓄熱ユニット３の各筒体１５，１６をメッキ等の
防錆皮膜で被覆することもできる。このとき、防錆皮膜
上に氷核活性剤３１を塗布する。 （７）蓄熱ユニット３の各筒体２，３の形状は、円筒状
に限定されず、断面４角形状、楕円形状等、種々の形状
を採用できる。 （８）蓄熱装置１、蓄熱槽２では、図１に示すように、
複数の蓄熱ユニット３を直列的に連結したものを結束等
して蓄熱ユニット群となし、この蓄熱ユニット群を槽本
体６内で複数並列的に並設しても良い。各蓄熱ユニット
群の夫々には、冷媒を供給，循環できるように、冷媒管
９を分岐して接続する。また、蓄熱ユニット群の数は、
氷蓄熱する蓄熱量や蓄熱槽２を設置する施設の収納スペ
ース等により適宜選択される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蓄熱槽、蓄熱装置を示す模式図であ
る。

【図２】図１における蓄熱ユニットの具体的な構成を示
す縦断面図である。

【図３】図２のＡ−Ａから見た断面図である。

【図４】本発明の第２変形例の蓄熱槽、蓄熱装置を示す
模式図である。

【図５】蓄熱槽内に配設される蓄熱ユニットの変形例を
示す図である。

【図６】蓄熱槽内に配設される蓄熱ユニットの変形例を
示す図である。

【符号の説明】

１ 蓄熱装置 ２ 蓄熱槽 ３ 蓄熱ユニット ４ 冷媒供給手段 ５ ファン・コイルユニット ６ 槽本体 ７ 伝熱流体 １５ 外部筒体 １６ 内部筒体 １７ 蓋体 １８ 蓋体 １９ 伝熱流体 ２３ 流通穴 ２４ 流通穴 ２５ 流路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に空所を有する槽本体を備え、該槽
   本体の前記内部空所内に蓄熱ユニットを配設し、且つ伝
   熱流体を貯留してなる蓄熱槽であって、 前記蓄熱ユニットが、両端部の開口した外部筒体と、該
   外部筒体内に、該外部筒体との間に空間をもって挿入さ
   れた内部筒体と、前記外部筒体と前記内部筒体との間の
   空間に充填された伝熱流体と、前記空間の両端部をそれ
   ぞれ封止する２つの蓋体とを備え、冷媒供給源から供給
   された冷媒が前記内部筒体内を流通するように構成され
   た蓄熱槽において、 前記各蓋体のうち少なくとも一方に、前記槽本体の内部
   空所と前記空間とを連通せしめる流通穴を形成し、前記
   槽本体内に貯留された前記伝熱流体と、前記蓄熱ユニッ
   トの空間内に充填された伝熱流体とを、前記流通穴を通
   して置換可能に構成したことを特徴とする蓄熱槽。
2. 【請求項２】 前記蓄熱ユニットの複数個が、前記槽本
   体内に配設され、該各蓄熱ユニットの内部筒体が直列的
   に連結されて１つの流路を形成するように構成されてな
   ることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱槽。
3. 【請求項３】 前記空間を形成する前記内部筒体の外周
   面及び前記外部筒体の内周面の、一部又は全面に氷核活
   性剤が塗布されてなることを特徴とする請求項１又は請
   求項２に記載の蓄熱槽。
4. 【請求項４】 前記請求項１〜請求項３のいずれかに記
   載の蓄熱槽と、該蓄熱槽の有する前記蓄熱ユニットの内
   部筒体内に冷媒を供給，循環させる冷媒供給手段とを備
   えてなることを特徴とする蓄熱装置。