JP2003232544A - 温度成層型蓄熱槽の整流・分配装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 均一な吹出し流が得られ、かつ蓄熱槽効率の
高い高性能な温度成層型蓄熱槽の整流・分配装置を提供
する。 【解決手段】 冷水または温水により蓄熱する温度成層
型蓄熱槽１に用いる整流・分配装置２であって、前記装
置内の分配室を複数の開口を有する仕切り板３で仕切っ
て、吹出し面に整流板４を設けた第１分配室５と蓄熱水
の流入出管６が接続された第２分配室７とを構成するよ
うに分割したことを特徴とする温度成層型蓄熱槽の整流
・分配装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地域冷暖房施設等
の温度成層型蓄熱槽において、特に均一な吹出し流が得
られ、かつ蓄熱槽効率の高い温度成層型蓄熱槽を実現す
る整流・分配装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】地域冷暖房施設における冷房用または暖
房用の水は、負荷側で昇温または降温した戻り水をヒー
トポンプ等の熱源機を経由して蓄熱槽に貯えておき循環
使用される。

【０００３】蓄熱槽は各種のものがあるが、温度成層型
蓄熱槽は水の温度差に基づく密度差を利用して上下方向
に押出し流れを生じさせて、冷水または温水を負荷側の
使用温度に適合した蓄熱水として貯えるものであり、蓄
熱槽効率が高く、運転制御が容易であるという特徴を有
する。一方、温度成層型蓄熱槽では蓄熱水の流入・流出
において、槽内の冷水または温水の高温側と低温側が混
合して温度成層を乱さないようにする必要があり、流入
出速度を小さくしたり、水平方向へ層状に広がるように
留意する必要がある。

【０００４】従来から温度成層型蓄熱槽の温度成層を乱
さないようにするため、改良もぐり堰等、各種の手段が
提案されている。例えば、特許第２５３７０７０号に開
示されているものは、流入管、流出管が接続された水槽
において、流入管、流出管の一方の管は水槽上部側から
上方向に屈曲して配設され、他方の管は水槽下部から下
方向に屈曲して配設され、更に、上方向に屈曲した管の
先端部には少なくとも上方向に開口された整流板を有す
る整流装置が配置され、下方に屈曲した管の先端部には
少なくとも下方向に開口された整流板を有する整流装置
が配置されたものである。また、上記特許の実施例とし
て、側面と上面とにパンチングメタルの整流板を備えた
上側整流装置と、側面と下面にパンチングメタルの整流
板を備えた下側整流装置とが、上下の流入管または流出
管の先端に接続された例が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術（特許第
２５３７０７０号）は、流入管または流出管（流入出
管）の先端に直接、側面および前面（上または下面）に
パンチングメタルの整流板が配置された整流装置であ
り、流入出管の出口から流入する蓄熱水は分散されずに
直接、整流板に流れる構造となっている。そのため、整
流板から吹出す蓄熱水が均一にならず、流入出管の出口
部に集中してこの部分の流速が高まり、槽内の冷水また
は温水の高温側と低温側が混合しやすいという課題があ
った。

【０００６】また、上記従来技術は、上側整流装置の開
口面が上面と側面向きに開口し、下側整流装置の開口面
が下面と側面向きに開口した構造となっており、上側整
流装置の上側または下側整流装置の下側に死水域が生じ
てしまう。すなわち、冷水蓄熱時には上昇した蓄熱槽内
の水が上側整流装置の側面開口から吸込まれるため、上
表面の水が置換されずに残ってしまう。また、温水蓄熱
時には下降した蓄熱槽内の水が下側整流装置の側面開口
から吸込まれるため、下側整流装置と底面との間の水が
置換されずに残ってしまう点で改善の余地があった。

【０００７】本発明は上記従来技術の課題を解消し、均
一な吹出し流が得られ、かつ蓄熱槽効率の高い高性能な
温度成層型蓄熱槽の整流・分配装置を提供するものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る温度成層型
蓄熱槽の整流・分配装置は下記を要旨とするものであ
る。 （１） 第１の発明は、冷水または温水により蓄熱する
温度成層型蓄熱槽１に用いる整流・分配装置２であっ
て、前記装置内の分配室を複数の開口を有する仕切り板
３で仕切って、吹出し面に整流板４を設けた第１分配室
５と蓄熱水の流入出管６が接続された第２分配室７とを
構成するように分割したことを特徴とする。 （２） 第２の発明は、第１の発明において、第１分配
室５に設けた整流板４を、間隔をおいて二重に配置した
ことを特徴とする。 （３） 第３の発明は、第１または第２の発明におい
て、蓄熱槽１内の水面８近傍に没水配置される上側整流
・分配装置２ａの吹出し面を上面とし、蓄熱槽１の底部
に配置される下側整流・分配装置２ｂの吹出し面を側面
としたことを特徴とする。 （４） 第４の発明は、第３の発明において、それぞれ
横長に形成された上側整流・分配装置２ａおよび下側整
流・分配装置２ｂを複数連結して構成される上側整流・
分配装置群１０および下側整流・分配装置群１１を、温
度成層型蓄熱槽の水平方向中間部の１箇所または複数箇
所に配設したことを特徴とする。

【０００９】＜作用＞本発明の温度成層蓄熱水の整流・
分配装置は蓄熱槽内において均一に蓄熱水を吹出し温度
成層作用を高性能に行うために下記の構造とした。すな
わち、整流・分配装置２内の分配室を複数の開口を有す
る仕切り板３で仕切って、整流板４を設けた第１分配室
５と蓄熱水の流入出管６が接続された第２分配室７とに
分割し、両分配室５，７は仕切り板の開口３ａで連通さ
れるように構成した。これにより、流入出管６の出入口
からの流出水を仕切り板３に設けた複数の開口３ａから
流して偏流がないようにし、整流板４を通して蓄熱槽１
内に流出入させて低速の均一流とした。これは、横長形
状の整流・分配装置２において、温度成層の重要要件で
ある流入出水の流れを低速の均一流を生じさせるうえで
特に有効なものである。

【００１０】上側整流・分配装置２ａには上面のみに整
流板４を設けて吹出し面を上面のみに限定して、側面を
遮蔽する構造とした。これにより上側整流・分配装置２
ａにおける蓄熱水の吹出し時には、水面側から薄層状態
で蓄熱水の吹出しが行われる。また上側整流・分配装置
２ａにおける蓄熱水の吸込み時には、水面側のみから蓄
熱水の吸込みが行われて側面からの吸込みが防止される
ので、その分、有効に利用できる水深が確保される。

【００１１】一方、下側整流・分配装置２ｂは蓄熱槽１
の底部に配置され、側面にのみ整流板４が設けられた構
造とした。これにより、下側整流・分配装置２ｂにおけ
る蓄熱水の吹出し時には、蓄熱槽１の底面に沿った水平
方向に薄い層流を形成して蓄熱水を吹出すこととした。
また下側整流・分配装置２ｂにおける蓄熱水の吸込み時
には、蓄熱槽１の底面に沿った水平方向から蓄熱水を吸
込むこととした。

【００１２】このように上側整流・分配装置２ａは上面
のみに整流板４を設けて表面水域から吹出し・吸込むよ
うにしたこと、及び、下側整流・分配装置２ｂは蓄熱槽
１の底部に配置し底部水域から吹出し・吸込むようにし
たことにより、蓄熱槽１の水深をほぼ全域有効利用する
ことが可能となった。したがって、蓄熱槽１内の全域に
渡ってほぼ完全に温度成層が得られ、かつ冷水または温
水の高温側と低温側の全量入替えを可能とし、蓄熱槽効
率を高めた。なお、下側整流・分配装置２ｂは底面を遮
蔽しているため、、下側整流・分配装置２ｂを直に蓄熱
槽１の底面に配置でき、設置作業が容易となる作用効果
もある。

【００１３】さらに、横長形状とした整流装置２を用
い、各整流装置２を長手方向に直列に複数配置して直線
型とした整流・分配装置群１０，１１を構成し、上側整
流装置群１０と下側整流装置群１１とを一対として、蓄
熱槽１の水平方向中間部の１箇所または複数箇所に配置
することにより、整流・分配装置２から流れる蓄熱水流
の方向をそれぞれ整流装置群と直交する方向（図４ａの
左右方向）として流出面積を広くした。なお、整流・分
配装置群１０，１１を構成する個々の整流・分配装置２
の大きさをマンホール等の搬入口より小さくすることに
よって、施工時やメンテナンス時の搬入・搬出作業が容
易となる作用効果もある。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ詳細に説明する。図１は温度成層型蓄熱槽１
に本発明に係る蓄熱水整流・分配装置２を設置した側面
図である。

【００１５】本実施形態では、冷水または温水を蓄熱す
る蓄熱槽１の水面近傍に、上面に整流板４を設けた上側
整流・分配装置２ａを没水状態で配置し、蓄熱槽１の底
部に側面に整流板４を設けた下側整流・分配装置２ｂを
配置している。上側整流装置２ａおよび下側整流・分配
装置２ｂは、それぞれ蓄熱槽１外に延長する流入出管６
に接続されている。

【００１６】蓄熱槽１に冷水を貯える場合は、図１の矢
印で示すように下側流入出管６ｂに槽外から冷凍機等の
熱源機で冷却された低温側冷水を流入し、下側整流・分
配装置２ｂを経由して側面の整流板４から蓄熱槽１の底
部に冷水を吹出す。そして、温度成層作用で上昇した蓄
熱槽１内の高温側冷水を上側整流・分配装置２ａの水面
側の上面整流板４から吸込んで上側流入出管６ａから槽
外に排出する。

【００１７】また、温水を貯える場合は流路を切り替
え、逆に上側流入出管６ａに槽外からヒートポンプ等の
熱源機で加温された高温側温水を流入し、上側整流・分
配装置２ａの上面整流板４から水面側に吹出す。そし
て、温度成層作用で下降した蓄熱槽内の低温側温水を下
側整流・分配装置２ｂの側面整流板４から吸込んで下側
流入出管６ｂから槽外に排出することになる。

【００１８】図２（ａ）は上側整流・分配装置２ａの平
面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図で
ある。また、図３は下側整流・分配装置２ｂの縦断面図
である。上側整流・分配装置２ａおよび下側整流・分配
装置２ｂは、いずれも横断面形状が長方形などの横長形
状に成形されている。

【００１９】上側整流・分配装置２ａは、装置内の分配
室が、上面に整流板４を設けて吹出し面とした上方の第
１分配室５と、蓄熱水の流入出管６が接続された下方の
第２分配室７とに分割されている。そして、両分配室を
仕切る仕切り板３には長手方向に間隔をおいて複数の開
口３ａ（実施例は６個の穴）が設けられており、第１分
配室５と第２分配室７とが連通している［図２（ａ）参
照］。ここで、分配室を第１分配室５と第２分配室７と
に分割し、両分配室５，７を複数の開口３ａを設けた仕
切り板３で仕切った構成にしたのは、流入出管６から流
入する第２分配室７の水を複数の開口３ａを通して分散
させて第１分配室５に供給し、整流板４から均一流とし
て吹出させるためである。横長形状の整流装置では蓄熱
水の流れが流入出管の近傍に集中しやすいが、上記の構
成によりこれを防止できる。

【００２０】整流・分配装置２の形状は図２、図３の例
に限定されるものではなく、例えば、流入出管６を設け
た第２分配室７を円弧状（半円）にしてもよい。また、
流入出管６は第２分配室７の側面や端面に横向きに接続
してもよい。

【００２１】仕切り板３の開口３ａは、流入出管６から
流入した水を各開口３ａから均等に流出するように穴の
数と径を決める必要がある。その際、流入出管６の管路
圧損が過大になるとポンプ動力の増大を招き、第１分配
室５の流速が増加して整流板４から吹出す水の流速が早
くなってしまうため留意しなければならない。具体的な
設計においては公知な分配器の計算式によって決めれば
よい。

【００２２】上側整流・分配装置２ａの上面に設ける整
流板４はできるだけ多数の孔を有し、開口率を高くした
方が望ましいが、強度面から通常、開口率５０％程度の
パンチングメタルを使用すればよい。

【００２３】なお、上側整流・分配装置２ａの上面に整
流板４を設けた理由は、水面に向けて蓄熱水を吹出して
表面水の温度成層を完全に行わせしめるためである。こ
のためには、水面８と整流板４の間隔にも留意する必要
がある。この間隔は温度成層のできかたを支配するパラ
メータであるアルキメデス数を１以上になるようにすれ
ばよい。なお、間隔をあまり狭くすると整流板４から吹
出す水によって水面に波が生じ、温度成層に悪影響を生
じさせる。

【００２４】図３は下側整流・分配装置２ｂの長手方向
縦断面図を示すものである。下側整流・分配装置２ｂ
は、分配室を開口３ａを設けた仕切り板３で分割して第
１分配室５と第２分配室７とを設ける点で上側整流・分
配装置２ａと共通する。そして下側整流・分配装置２ｂ
は、第１分配室５の側面に整流板４を設け、底面を遮蔽
した点で上側整流・分配装置２ａと異なる。

【００２５】下側整流・分配装置２ｂの側面に整流板４
を設けた理由は、底面を遮蔽することによって整流・分
配装置２ｂをそのまま蓄熱槽１の底面に置いて設置でき
るため設置作業が容易にできること、および側面から吹
出す水流を水平方向にするためである。

【００２６】なお、下側整流・分配装置２ｂの整流板４
には、上側整流・分配装置２ａと同様な整流板を用い
る。下側整流・分配装置２ｂの整流板４は、下側整流・
分配装置２ｂを複数直列に配置して下側整流・分配装置
群１１を構成する場合は、長手方向に沿った両側面のみ
にすればよい。また、下側整流・分配装置２ｂを単独で
使用する場合には、下側整流・分配装置２ｂの４側面に
整流板４を取付けてもよい。

【００２７】上側整流・分配装置２ａおよび下側整流・
分配装置２ｂに設ける整流板４は１枚でもよいが、二重
にすると水流を分散してさらに整流効果が高まる。整流
板４を二重にする場合は、外側の整流板と内側の整流板
を数ｃｍ程度の間隔を隔てて配置するのが好ましい［図
示を省略する］。

【００２８】＜実験例＞つぎに本発明に係る整流・分配
装置の模型を用いて行った温度成層蓄熱の実験結果を述
べる。 （１）実験水槽： （幅３．５ｍ、奥行き２．４ｍ、高
さ１．８ｍ、水深９０ｃｍ）×２水槽 （２）模型整流・分配装置： （幅６７ｃｍ、奥行き１
７ｃｍ、高さ１８ｃｍ） ・上側整流・分配装置（上部模型）： 上面に整流板、
側面遮蔽板 ・下側整流・分配装置（下部模型）： 側面に整流板、
下側遮蔽板 ・仕切り板の開口穴： 直径（小４０ｍｍ、大５６．７
ｍｍ）×６個 ・整流板： 開口率５０％のパンチングメタル１枚、２
枚 （３）流入水温度 ・上部模型３９℃（初期槽内温度２５℃）、下部模型２
３℃（初期槽内温度４４℃）、上記温度はレイノルズ数
とアルキメデス数を合わせた相似則で、実機において冷
水蓄熱時５℃（初期槽内温度１６℃）、冷水放熱時１６
℃（初期槽内温度５℃）に相当する。上部模型、下部模
型の差異は、動粘度の差により生じる。 （４）測定項目 ・水槽深さ方向の温度： ５ｃｍピッチ１８点に熱電対
を配置した。 ・流入水の拡散状況： 整流板からの着色水の吹出状況
をビデオ撮影し、到達距離（水平広がり）、厚さ（垂直
広がり）を図５の位置にて測定した。

【００２９】

【表１】

【００３０】上記の実験結果を図６から図８に示す。こ
こで、図６は上部模型および下部模型の着色水到達距離
（８点の標準偏差）の時間推移を示し、図７は上部模型
および下部模型の着色水厚み（平均）を示し、図８は上
部模型および下部模型の着色水厚み（最大）を示す。な
お、図７および図８の「着色水厚み」は、整流板から吹
出す着色水の厚みを６点で測定した平均値と最大厚みを
意味する。

【００３１】上記のデータより、着色水の吹出し水平
（拡散）状況を到達距離の時間推移で表し偏流の度合い
を測定し均一性を評価、吹出し水の厚みを平均と最大で
表し攪拌（混合）度合を評価する。

【００３２】＜上部模型の均一性＞：図６（ａ）によれ
ば、データのばらつきが大きいが、本発明のＮｏ．１，
２，４が比較例（仕切りなし＝開口なし）より標準偏差
が小さい。比較例Ｎｏ．３（仕切り穴大・整流板（パン
チングプレート）なし）は良好であるが、Ｎｏ．５（開
口なし・整流板２枚）は吹出し直後の標準偏差が大き
い。Ｎｏ．６（開口なし・整流板なし）は最も悪く本発
明の２倍以上の標準偏差となっている。なお、本発明の
仕切り開口穴径の大小はあまり有意差がないが、整流板
２枚は１枚の場合よりも良好である。また、上部模型で
側面に整流板を設けたＮｏ．１１は比較例であるが、良
好な結果を示す。

【００３３】＜下部模型の均一性＞：図６（ｂ）によれ
ば、本発明のＮｏ．７，９が比較例Ｎｏ．８，１０（整
流板なし）より明らかに標準偏差が小さい（約１／
５）。開口穴径の大小はあまり差がない。

【００３４】＜上部模型の厚み＞：図７（ａ），図８
（ａ）によれば、平均・最大厚み共、本発明のＮｏ．
１，２，４が約７〜８ｃｍで、比較例３，６より明らか
に薄い。特に比較例Ｎｏ．６（開口なし・整流板なし）
は整流板吹出し直後に１５ｃｍ以上となり攪拌してしま
っている（図からはみだし）。なお、仕切り開口穴は大
（Ｎｏ．１）の方が小（Ｎｏ．４）より若干薄い厚みと
なっている。

【００３５】＜下部模型の厚み＞：図７（ｂ），図８
（ｂ）によれば、平均・最大厚み共、本発明のＮｏ．
７，９が約１２〜６ｃｍで、比較例８〜１０の約１８〜
１１ｃｍより明らかに薄い。

【００３６】図９は、本発明のＮｏ．７模型を蓄熱槽底
面のみに配置し、上側は蓄熱槽の水面位置に設けた放水
孔から排出するようにして、初期水温４２℃（４４℃設
定で実際温度は４２℃）の槽内に下部模型から２３℃の
水を流入した際の蓄熱槽内の深さ毎の水温分布を時刻経
過毎に表したものである（この温度条件はレイノルズ数
とアルキメデス数を合わせ、実機において１６℃（初
期）、５℃（流入）に相当する）。図９の縦軸が蓄熱槽
深さ、横軸が水温であって、１１時１８分から４２℃の
槽内に２３℃の水を流入を開始し、４分経過毎に水深方
向に配置した温度計で水温を測定した結果を表したもの
である。

【００３７】流入開始から４分間隔で１０〜１５ｃｍず
つほぼ等間隔で高さ方向に水温が低下し（置換され）、
１１時３８分（２０分後）には６０ｃｍ高の全域で流入
水温２３℃に達している。

【００３８】なお、この実験では、上側に整流・分配装
置を設けていないため蓄熱水を全量入れ替えを行ってい
ない。実験結果によれば、時刻経過毎の深さ方向水温は
急激な温度勾配（グラフは緩い傾斜）を維持して変化し
ており、温度成層が円滑に行われていることが窺える。

【００３９】＜実施例＞図４は本発明に係る蓄熱水の整
流・分配装置２を４７００立方メートルの温度成層型蓄
熱槽１に配置した実施例を示すもので、図４（ａ）は側
面図、図４（ｂ）は平面図、図４（ｃ）は図４（ｂ）の
Ｂ−Ｂ断面図である。

【００４０】本実施例における蓄熱槽１の水平方向の中
間部には、上側整流・分配装置２ａを長手方向に直列に
複数配置して構成される直線状の上側整流・分配装置群
１０が一定間隔をおいて上側に２列設けられている。ま
た、下側整流・分配装置２ｂを長手方向に直列に複数配
置して構成される直線状の下側整流・分配装置群１１が
一定間隔をおいて蓄熱槽１の底面に２列設けられてい
る。

【００４１】本実施例では、４個の整流・分配装置２か
ら延長された各流出入管６を分配管１２で連通状態の１
連とし、２連（４個の整流・分配装置２を分配管１２で
接続したものを２つ）で１つの整流・分配装置群１０，
１１を構成する。蓄熱槽１内には整流・分配装置群１
０，１１が２列配置され、蓄熱槽１内の本管１３，１４
によって蓄熱槽外の熱源または冷暖房の負荷側［ともに
図示を省略する］に延長している。熱源から分配管１２
に流入した水はそれぞれの整流・分配装置２の流出入管
６に均等に分配される。また、蓄熱槽１から各整流・分
配装置２に流れ込んだ水は、同様の経路で槽外に排出さ
れ冷暖房の負荷側等に流れる。

【００４２】蓄熱槽１に冷水を貯える場合は、図４
（ａ）の矢印で示すように下側本管１４に槽外から冷凍
機等の熱源機で冷却された低温側冷水を流入する。低温
側冷水は、蓄熱槽１の底面に設置した下側整流・分配装
置２ｂの側面に設けられた整流板４から底面上の水平方
向に層状に吹出して、温度成層作用で蓄熱槽１内の高温
側冷水を上方に押上げる。そして上側整流・分配装置２
ａの水面側の上面整流板４から高温側冷水を吸込んで、
流入出管６から分配管１２および上側本管１３を通して
槽外に排出する。この結果、蓄熱槽１内の水はほぼ全量
低温側冷水に置換される。なお、低温側冷水の流入と置
換される水の排出は等量として水面のレベルは維持され
る。

【００４３】また、温水を貯える場合は流路を切り替
え、逆に上側本管１３に槽外からヒートポンプ等の熱源
機で加温された高温側温水を流入する。高温側温水は、
上側整流・分配装置２ａの上面整流板４から水面側に吹
出し、温度成層作用で下降した蓄熱槽１内の低温側温水
を下方に押下げる。そして下側整流・分配装置２ｂの側
面整流板４から高温側温水を吸込んで、流入出管６から
分配管１２および下側本管１４を通して槽外に排出す
る。

【００４４】この実施例において実機における冷水蓄熱
運転時の蓄熱槽性能を評価した。表２は得られた性能測
定結果の一例である。

【００４５】

【表２】

【００４６】上記の性能結果より、蓄熱槽効率（単位シ
ステム効率）＝実際蓄熱量／理論蓄熱量と定義すると９
８％の高い効率となる。この蓄熱槽性能を評価運転にお
いて、蓄熱槽内水温を槽内に設置した垂直方向１０点
（５７０ｍｍ間隔）の温度計で測定した。

【００４７】図１０（ａ）は縦軸を水深、横軸を槽内水
温とし、時間経過時（約３０分間隔）における温度変化
の様子を示したものである。蓄熱槽の下から上に向かっ
て測定点１〜１０とすると、測定点１と２、２と３、の
間（各５７０ｍｍ）で規定温度差（約１１℃）が得られ
ている。測定点４以降も同様である。

【００４８】また図１０（ｂ）は縦軸に水温、横軸に時
刻をとり各測定点毎の温度を示したものである。９時に
低温側冷水を流入開始した後、測定点１（最下）では１
０時には初期温度１６℃の水温が６℃に急速に低下し、
その後徐々に規定の５℃になっている。各測定点でも同
様に水温変化を示し、約３０分毎に１測定点間隔（５７
０ｍｍ層）の水温低下が得られ、１５時には蓄熱槽全体
が規定の水温約５℃となっている。以上の如く、本発明
の整流・分配装置による温度成層蓄熱性能が実機でも実
証できた。

【００４９】なお、本発明の整流・分配装置群の構成は
前記実施例の記載に限定されるものではない。例えば、
図１１（ａ）に示すように整流・分配装置を直列配置し
たものをＸ字状に交差配置して整流・分配装置群を構成
してもよい。また、図１１（ｂ）に示すように、円弧状
または長方形状の整流・分配装置を円周上に配置して、
環状に整流・分配装置群を構成してもよい。

【００５０】

【発明の効果】本発明では、整流・分配装置内の分配室
を複数の開口を有する仕切り板で仕切って、整流板を設
けた第１分配室と蓄熱水の流入出管が接続された第２分
配室とに分割し、両分配室は仕切り板の開口で連通され
るように構成した。これにより、流入出管の出入口から
の流出水を仕切り板に設けた複数の開口から流して偏流
がないようにし、整流板を通して蓄熱槽内に流出入させ
て低速の均一流とした。

【００５１】本発明では、上側整流・分配装置には上面
のみに整流板を設けて吹出し面を上面のみに限定して、
側面を遮蔽する構造とした。これにより上側整流・分配
装置における蓄熱水の吹出し時には、水面側から薄層状
態で蓄熱水の吹出しが行われる。また上側整流・分配装
置における蓄熱水の吸込み時には、水面側のみから蓄熱
水の吸込みが行われて側面からの吸込みが防止されるの
で、その分、有効に利用できる水深が確保される。

【００５２】本発明では、下側整流・分配装置は蓄熱槽
の底部に配置し、側面にのみ整流板を設ける構造とし
た。これにより、下側整流・分配装置における蓄熱水の
吹出し時には、蓄熱槽の底面に沿った水平方向に薄い層
流を形成して蓄熱水を吹出すこととした。また下側整流
・分配装置における蓄熱水の吸込み時には、蓄熱槽の底
面に沿った水平方向から蓄熱水を吸込むこととした。下
側整流・分配装置は底面を遮蔽板としているため、直に
蓄熱槽の底面に配置でき、設置作業が容易となる。

【００５３】そして、上側整流・分配装置は上面のみに
整流板を設けて表面水域から吹出し・吸込むようにした
こと、及び、下側整流・分配装置は蓄熱槽の底部に配置
し底部水域から吹出し・吸込むようにしたことにより、
蓄熱槽の水深をほぼ全域有効利用することが可能となっ
た。したがって、蓄熱槽内の全域に渡ってほぼ完全に温
度成層が得られ、かつ冷水または温水の高温側と低温側
の全量入替えを可能とし、蓄熱槽効率を高めた。

【００５４】さらに、横長形状とした整流装置を用い、
各整流装置を長手方向に直列に複数配置して直線型とし
た整流・分配装置群を構成し、上側整流装置群と下側整
流装置群とを一対として、蓄熱槽の水平方向中間部の１
箇所または複数箇所に配置することにより、整流・分配
装置から流れる蓄熱水流の方向をそれぞれ整流装置群と
直交する方向として流出面積を広くした。

【００５５】なお、整流装置群を構成する個々の整流・
分配装置の大きさをマンホール等の搬入口より小さくす
ることによって、施工時やメンテナンス時の搬入・搬出
作業が容易となる点でも有利である。

【００５６】以上により、実機規模において９８％の高
い蓄熱槽効率（単位システム効率）が得られる高性能な
温度成層型蓄熱槽の整流・分配装置を実現した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る温度成層蓄熱槽の整流・分配装置
の配置側面図である。

【図２】（ａ）は上側整流・分配装置の平面図であり、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図３】下側整流・分配装置の縦断面図である。

【図４】（ａ）は実機における温度成層蓄熱槽の整流・
分配装置の配置側面図であり、（ｂ）は（ａ）の平面図
であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

【図５】模型実験における整流・分配装置から吹出した
着色水の拡散測定図である。

【図６】（ａ）は上部模型の着色水到達距離の時間推移
を示した図であり、（ｂ）は下部模型の着色水到達距離
の時間推移を示した図である。

【図７】（ａ）は上部模型の着色水厚み（平均）を示し
た図であり、（ｂ）は下部模型の着色水厚み（平均）を
示した図である。

【図８】（ａ）は上部模型の着色水厚み（最大）を示し
た図であり、（ｂ）は下部模型の着色水厚み（最大）を
示した図である。

【図９】蓄熱槽内の深さ毎の水温分布を時刻経過毎に表
したものである

【図１０】（ａ）は実機における蓄熱槽内深さ毎の水温
分布を示したものであり、（ｂ）は蓄熱槽内深さ毎の水
温の時間推移を示したものである。

【図１１】整流・分配装置群の他の実施例を示した図で
ある。

【符号の説明】

１ 温度成層型蓄熱槽 ２ 整流・分配装置 ２ａ 上側整流・分配装置 ２ｂ 下側整流・分配装置 ３ 仕切り板 ３ａ 開口 ４ 整流板 ５ 第１分配室 ６ 流入出管 ６ａ 上側流入出管 ６ｂ 下側流入出管 ７ 第２分配室 ８ 水面 １０ 上側整流・分配装置群 １１ 下側整流・分配装置群 １２ 分配管 １３ 上側本管 １４ 下側本管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 立田 恒彦 東京都千代田区内幸町１−１−３ 東京電 力株式会社内 (72)発明者 相良 和伸 三重県津市鳥居町191−２ 合同宿舎鳥居 住宅１−14 (72)発明者 鈴木 隆 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 中谷 直一 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷水または温水により蓄熱する温度成層
   型蓄熱槽に用いる整流・分配装置であって、前記装置内
   の分配室を複数の開口を有する仕切り板で仕切って、吹
   出し面に整流板を設けた第１分配室と蓄熱水の流入出管
   が接続された第２分配室とを構成するように分割したこ
   とを特徴とする温度成層型蓄熱槽の整流・分配装置。
2. 【請求項２】 第１分配室に設けた整流板を、間隔をお
   いて二重に配置したことを特徴とする請求項１記載の温
   度成層型蓄熱槽の整流・分配装置。
3. 【請求項３】 蓄熱槽内の水面近傍に没水配置される上
   側整流・分配装置の吹出し面を上面とし、蓄熱槽の底部
   に配置される下側整流・分配装置の吹出し面を側面とし
   たことを特徴とする請求項１または請求項２記載記載の
   温度成層型蓄熱槽の整流・分配装置。
4. 【請求項４】 それぞれ横長に形成された上側整流・分
   配装置および下側整流・分配装置を複数連結して構成さ
   れる上側整流・分配装置群および下側整流・分配装置群
   を、温度成層型蓄熱槽の水平方向中間部の１箇所または
   複数箇所に配設したことを特徴とする請求項３記載の温
   度成層型蓄熱槽の蓄熱水分配・分配装置。