JP2003329384A - 蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 断熱タンクの大きさに応じて巻回パイプが容
易に対応可能となると共に、一回路長を長くすることが
でき、パイプの始端口及び終端口を半減させることがで
きる蓄熱装置を提供する。 【解決手段】 有底円筒形の断熱タンクと、断熱タンク
の直交する直径方向に十字状に延在して交差し且つ上下
面にパイプ支持用の複数の凹部２７が断熱タンクの半径
方向に間隔を隔てて設けられたパイプ支持部材２１と、
断熱タンクの上部に付設される供給ヘッダ及び排出ヘッ
ダとを具備し、始端が供給ヘッダに接続され終端が排出
ヘッダに接続されて前記断熱タンク内にブラインを導く
一本のパイプ１９を、凹部２７に保持させながら渦巻き
状に巻回してパイプ支持部材２１の上下面に亘って二段
に装着し、このパイプ１９の装着されたパイプ支持部材
２１を断熱タンクの軸線方向に複数段収容した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、夜間電力を利用し
て蓄熱媒体を凍らせ、この蓄熱媒体に蓄えられた潜熱と
しての冷熱を取出し可能とした氷蓄熱装置や、蓄熱媒体
を加熱し、温熱を利用する温熱蓄熱装置などの蓄熱装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、蓄熱タンクに貯留した水等の
蓄熱媒体を冷却して凍らせ、蓄熱媒体の潜熱として冷熱
を蓄える氷蓄熱装置が知られている。この種の氷蓄熱装
置は、一般的に空調機と組み合わせて利用されている。
つまり、夜間に製氷を行って冷熱を蓄える一方、昼間に
は蓄えた冷熱を利用して冷房運転を行う。このような運
転により、安価な深夜電力を利用して空調機の運転コス
トを低減すると共に、夜間と昼間の電力需要の平準化を
図っている。また、蓄熱媒体に温熱を蓄熱することで、
その蓄えられた温熱を昼間に利用する温熱蓄熱装置など
もある。

【０００３】従来、この種の蓄熱装置１としては、例え
ば図７，図８に示すように、円筒状の有底タンク２と、
このタンク２内に収納されるブラインを導く渦巻き状の
パイプ３と、このパイプ３の内外両端を接続する外部ヘ
ッダ４，内部ヘッダ５とを備える。ただし図例はパイプ
３は２本のパイプ３ａ，３ｂを平行に渦巻き状に巻回
し、かつ上下に間隔を存して多数配置した例を示し、ヘ
ッダ４，５はそれぞれ２本４ａ，４ｂ及び５ａ，５ｂを
備え、ヘッダ４ａ，５ａは連結管６ａにより、またヘッ
ダ４ｂ，５ｂは連結管６ｂにより連結して、一方のヘッ
ダ４ａ，５ａ側を供給ヘッダ、他方のヘッダ４ｂ，５ｂ
側を排出ヘッダとし、パイプ３ａの一端は外部ヘッダ４
ａに、他端は内部ヘッダ５ｂに、またパイプ３ｂは一端
を外部ヘッダ４ｂに、他端は内部ヘッダ５ａに接続す
る。それぞれのパイプ相互は間隔保持板（図示省略）に
より所定間隔で保持され、多数の段を形成する。図７
中、７は、それぞれ外部ヘッダ４，内部ヘッダ５とパイ
プ３とを接続する周知の接続金具を示す。

【０００４】これにより、ブライン液は一方の外部ヘッ
ダ４ａからパイプ３ａへ供給され、内方に向って流れて
内部ヘッダ５ｂから排出され、他方のパイプ３ｂにはブ
ラインが内部ヘッダ５ａから供給され、外方に向って流
れ、外部ヘッダ４ｂから排出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の蓄熱装置は、各段に巻回されたパイプが一段ご
とに成形され、且つ各パイプ相互を所定間隔で間隔保持
板によって固定して、一体構造となっていたため、有底
タンクの大きさ変更に対して、容易に対応できない欠点
があった。また、一本のパイプが一段で巻回されるの
で、半径の小さいタンクの場合には一回路のパイプ長が
十分に確保できないことがあり、熱交換効率が低くなる
場合があった。さらに、巻回パイプ一段で一回路となる
ため、パイプの始端口及び終端口が多数となり、それに
伴ってパイプ接続継ぎ手、所謂ニップル等を使用した接
続箇所が増加し、部材コスト、組み付け作業コストが増
大する不利があった。

【０００６】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、断熱タンクの大きさに応じて巻回パイプが容易に対
応可能となると共に、一回路長を長くすることができ、
しかも、パイプの始端口及び終端口を半減させることが
できる蓄熱装置を提供し、もって、汎用性、熱交換効率
の向上、及び部材コスト、組み付け作業コストの低減を
図ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】次に、上記の課題を解決
するための手段を、実施の形態に対応する図面を参照し
て説明する。この発明の請求項１記載の蓄熱装置１１
は、有底円筒形の断熱タンク１３と、該断熱タンク１３
の直交する直径方向に十字状に延在して交差し且つ上下
面にパイプ支持用の複数の凹部２７が前記断熱タンク１
３の半径方向に間隔を隔てて設けられたパイプ支持部材
２１と、前記断熱タンク１３の上部に付設される供給ヘ
ッダ２９及び排出ヘッダ３１とを具備し、始端１９ａが
前記供給ヘッダ２９に接続され終端１９ｂが前記排出ヘ
ッダ３１に接続されて前記断熱タンク１３内にブライン
を導くパイプ１９を、前記凹部２７に保持させながら渦
巻き状に巻回して前記パイプ支持部材２１の上面及び下
面のそれぞれの面に装着し、前記パイプ１９の装着され
た前記パイプ支持部材２１を前記断熱タンク１３の軸線
方向に複数段収容したことを特徴とする。

【０００８】この蓄熱装置１１では、断熱タンク１３の
大きさの変更に対し、パイプ支持部材２１の段数やパイ
プ支持部材２１の半径長が変更されることで、巻回パイ
プ１９が、断熱タンク１３に収容可能な大きさに容易に
対応可能となる。

【０００９】請求項２記載の蓄熱装置１１は、有底円筒
形の断熱タンク１３と、該断熱タンク１３の直交する直
径方向に十字状に延在して交差し且つ上下面にパイプ支
持用の複数の凹部２７が前記断熱タンク１３の半径方向
に間隔を隔てて設けられたパイプ支持部材２１と、前記
断熱タンク１３の上部に付設される供給ヘッダ２９及び
排出ヘッダ３１とを具備し、始端１９ａが前記供給ヘッ
ダ２９に接続され終端１９ｂが前記排出ヘッダ３１に接
続されて前記断熱タンク１３内にブラインを導く一本の
パイプ１９を、前記凹部２７に保持させながら渦巻き状
に巻回して前記パイプ支持部材２１の上下面に亘って二
段に装着し、前記パイプ１９の装着された前記パイプ支
持部材２１を前記断熱タンク１３の軸線方向に複数段収
容したことを特徴とする。

【００１０】この蓄熱装置１１では、断熱タンク１３の
大きさの変更に対し、パイプ支持部材２１の段数やパイ
プ支持部材２１の半径長が変更されることで、巻回パイ
プ１９が、断熱タンク１３に収容可能な大きさに容易に
対応可能となる。また、パイプ支持部材２１の上下面に
一本のパイプ１９が二段で装着されるので、従来の一回
路一段のパイプ巻回構造に比べて一回路長が長くなり、
パイプ１９を通るブラインと断熱タンク１３内に貯留さ
れた蓄熱媒体との熱交換率が高まり、熱交換効率が向上
する。さらに、二段で巻回されたパイプ１９が一回路と
なるので、パイプ１９の始端口及び終端口が半減し、そ
れに伴ってパイプ接続継ぎ手、所謂ニップル３３等の数
が削減され、部材コスト、組み付け作業コストの低減が
可能となる。

【００１１】請求項３記載の蓄熱装置は、請求項１記載
の蓄熱装置１１において、前記パイプ１９を、前記パイ
プ支持部材２１の交差中心から所定半径長の領域を除い
て巻回することによって、前記断熱タンク１３の中央部
に軸線方向の中空部４１を形成し、該中空部４１に前記
供給ヘッダ２９及び前記排出ヘッダ３１を収容したこと
を特徴とする。

【００１２】この蓄熱装置１１では、断熱タンク１３の
中央部に形成された軸線方向の中空部４１に、供給ヘッ
ダ２９及び排出ヘッダ３１が収容され、断熱タンク１３
の上部に確保していた、供給ヘッダ２９及び排出ヘッダ
３１を配設するためのスペースが不要になる。これによ
り、その分、断熱タンク１３が高さ方向に小型化可能と
なる。

【００１３】請求項４記載の蓄熱装置は、請求項１また
は２または３記載の蓄熱装置において、前記各パイプ支
持部材２１の上下面をそれぞれ対向状態で重合させ、前
記断熱タンク１３内に収容したことを特徴とする。

【００１４】この蓄熱装置１１では、断熱タンク１３内
に収容される複数段のパイプ支持部材２１が、断熱タン
ク１３の軸線方向（上下方向）に整列され、断熱タンク
１３内におけるパイプ支持部材２１の占有空間を小さく
でき、断熱タンク１３内における熱交換効率が良好とな
り、かつ、軸線方向の中空部４１を略真直に形成させる
ことが可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る蓄熱装置の好
適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１
は本発明に係る蓄熱装置の概略を表す一部分を切り欠い
た斜視図、図２は図１に示した蓄熱装置の蓋を外した状
態の平面図、図３は図１に示した蓄熱装置の縦断面図、
図４はパイプ支持部材の斜視図、図５は図４に示したパ
イプ支持部材を構成する桟材の側面図、図６はヘッダ部
近傍の側面図である。

【００１６】図１に示すように、本実施の形態による蓄
熱装置１１は、有底円筒形の断熱タンク１３によって外
殻が形成されている。断熱タンク１３の壁部は、積層構
造を有している。すなわち、ポリエチレン製の本体１３
ａと、ポリエチレンフォーム製の断熱材１３ｂと、アル
ミ板１３ｃとを内側から順次積層してなる。円筒状とな
った本体１３ａの内側は、蓄熱媒体となる例えば水の貯
留空間１５となっている。この貯留空間１５は、断熱材
からなる蓋１７によって閉鎖される。

【００１７】断熱タンク１３の貯留空間１５には、図２
に示すように、渦巻き状に巻回したパイプ１９が図３に
示すように、複数段収容されている。

【００１８】このパイプ１９は、例えばポリオレフィン
系樹脂管や架橋ポリエチレン管等からなる。架橋ポリエ
チレンとしては、水と接触させるだけで架橋が可能で、
架橋により耐熱性、耐薬品性、耐クリープ性が大幅に向
上するシラン架橋性樹脂を好適に用いることができる。

【００１９】パイプ１９は、図４に示すパイプ支持部材
２１によって支持される。パイプ支持部材２１は、断熱
タンク１３の直交する直径方向に十字状に延在して交差
する一対の桟材２３ａ，２３ｂからなる。

【００２０】図５に示すように、一方の桟材２３ａの中
央部には下方から切除した切欠２５が形成されている。
図示は省略するが、他方の桟材２３ｂの中央部には上方
から切除した切欠が形成されている。従って、桟材２３
ａ，２３ｂ同士は、この切欠２５同士を差し入れること
で、図４に示す十字状に組み立てられる。

【００２１】このように十字状に組み立てられるパイプ
支持部材２１の上下面には、複数の凹部２７が断熱タン
ク１３の半径方向に間隔を隔てて設けられている。

【００２２】この凹部２７は、パイプ１９が所定の力で
保持できるような例えばＣ字形状となっている。パイプ
支持部材２１は、例えば木材や合成樹脂素材、あるいは
再生プラスチック等からなり、容易に切断可能となって
いる。つまり、種々のサイズの断熱タンク１３に合わせ
て、半径方向の長さが所望の長さで調整できるようにな
っている。

【００２３】本実施の形態では、断熱タンク１３の上部
に、断熱タンク１３の直径方向に延在する供給ヘッダ２
９と、排出ヘッダ３１とを付設している。供給ヘッダ２
９及び排出ヘッダ３１は、断熱タンク１３の上部開口に
架設されたアングル材３７に支持固定される。

【００２４】供給ヘッダ２９及び排出ヘッダ３１は、一
端に接続フランジ３５が取り付けられ、他端が閉塞され
ている。この供給ヘッダ２９及び排出ヘッダ３１には、
後述するように、上記のパイプ１９の始端及び終端が接
続される。

【００２５】上記したパイプ支持部材２１には、始端１
９ａが供給ヘッダ２９に接続され、終端１９ｂが排出ヘ
ッダ３１に接続される一本のパイプ１９を、凹部２７に
保持させながら渦巻き状に巻回して、上下面に亘って二
段に装着している。パイプ１９は、例えば始端１９ａが
パイプ支持部材２１の下面外側の凹部２７から下面内側
へと巻回され、渦巻きの中心部を通過してパイプ支持部
材２１の上面側へと挿通され、今度はパイプ支持部材２
１の上面内側の凹部２７から上面外側へと巻回される。

【００２６】従って、このような巻回構造とした場合に
は、パイプ１９の始端１９ａが下面側巻回パイプ１９の
外周から引き出され、終端１９ｂが上面側巻回パイプ１
９の外周から引き出されることになる。このようにして
引き出された始端１９ａ，終端１９ｂは、図３に示すよ
うに、供給ヘッダ２９、排出ヘッダ３１に接続される。

【００２７】このようにして上下面にパイプ１９を巻回
したパイプ支持部材２１は、断熱タンク１３の軸線方向
に複数段、好ましくは各パイプ支持部材２１の上下面を
それぞれ対向状態で重合し、図３に示すように軸線方向
（上下方向）に端面が略真直となるように断熱タンク１
３内に収容される。なお、図３にはパイプ１９の始端１
９ａ及び終端１９ｂがそれぞれ一本ずつしか例示されて
いないが、始端１９ａ及び終端１９ｂは、図６に示すよ
うに、パイプ支持部材２１の段数分、供給ヘッダ２９，
排出ヘッダ３１に接続される。

【００２８】このように構成した蓄熱装置１１によれ
ば、断熱タンク１３の大きさの変更に対し、パイプ支持
部材２１の段数や、パイプ支持部材２１の半径長が変更
されることで、巻回パイプ１９が、断熱タンク１３に収
容可能な大きさに容易に対応可能となる。

【００２９】また、パイプ支持部材２１の上下面に一本
のパイプ１９が二段で装着されるので、従来の一回路一
段のパイプ巻回構造に比べて一回路長が長くなり、パイ
プ１９を通るブラインと断熱タンク内に貯留された蓄熱
媒体との熱交換率が高まり、熱交換効率が向上する。

【００３０】さらに、二段で巻回されたパイプ１９が一
回路となるので、パイプ１９の始端口及び終端口の数が
半減し、それに伴って図６に示すパイプ接続継ぎ手、所
謂ニップル等３３が削減され、部材コスト、組み付け作
業コストの低減が可能となる。

【００３１】また、上記の実施の形態では、パイプ１９
の始端１９ａが下面側巻回パイプ１９の外周から引き出
され、終端１９ｂが上面側巻回パイプ１９の外周から引
き出されるので、ブラインの入口と出口の位置を近接で
きる利点もある。

【００３２】なお、上記した実施の形態では、供給ヘッ
ダ２９及び排出ヘッダ３１を、断熱タンク１３の上部
に、直径方向に延在させて付設する場合を例に説明した
が、本発明に係る蓄熱装置は、上記の実施の形態の変形
例として、パイプ１９を、パイプ支持部材２１の交差中
心から所定半径長の領域を除いて巻回することによっ
て、断熱タンク１３の中央部に軸線方向の中空部４１
（図２参照）を形成し、この中空部４１に、供給ヘッダ
２９及び排出ヘッダ３１を縦方向に収容するものとして
もよい。

【００３３】この場合、パイプ１９は、例えば始端１９
ａがパイプ支持部材２１の下面内側の凹部２７から下面
外側へと巻回され、渦巻きの外側で上面側へと渡り、今
度はパイプ支持部材２１の上面外側の凹部２７から上面
内側へと巻回される。従って、このような巻回構造とし
た場合には、パイプ１９の始端１９ａが下面側巻回パイ
プ１９の内周から中空部４１へ引き出され、終端１９ｂ
が上面側巻回パイプ１９の内周から中空部４１へ引き出
されることになる。このようにして引き出された始端１
９ａ，終端１９ｂは、中空部４１に収容した供給ヘッダ
２９，排出ヘッダ３１に接続される。

【００３４】このような構造とすることにより、断熱タ
ンク１３の中央部に形成された軸線方向の中空部４１
に、供給ヘッダ２９及び排出ヘッダ３１が収容され、断
熱タンクの上部に確保していた、供給ヘッダ２９及び排
出ヘッダ３１を配設するためのスペースが不要になる。
これにより、その分、断熱タンク１３が高さ方向に小型
化可能となる。

【００３５】また、上述した実施の形態では、パイプ１
９を、パイプ支持部材２１の上下面に亘って二段に装着
され、すなわち、上下面に連続するように一本のパイプ
１９のみで構成する例について述べたが、このパイプ支
持部材２１の上面と下面とのそれぞれにパイプ１９を装
着し、すなわち、上面の各凹部２７に一本のパイプ１９
を装着し、下面の各凹部２７に一本のパイプ１９を装着
して、１つ（１段）のパイプ支持部材２１に上下で二本
のパイプ１９を用い構成させることとしても良い。この
例においても、断熱タンク１３の大きさの変更に対し、
パイプ支持部材２１を段数及び半径長の変更が可能であ
り、この断熱タンク１３に収容可能な大きさに容易に変
更が可能となる。

【００３６】さらに、本発明の蓄熱装置としては、蓄熱
媒体を凍らせ、冷熱を取り出す氷蓄熱装置として構成が
可能であるとともに、蓄熱媒体を加熱し、温熱を利用す
る温熱蓄熱装置としても構成することが可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る請求
項１記載の蓄熱装置によれば、有底円筒形の断熱タンク
と、十字状に交差して上下面に複数の凹部が設けられた
パイプ支持部材と、供給ヘッダ及び排出ヘッダとを具備
し、始端が供給ヘッダに接続され終端が排出ヘッダに接
続されるパイプを、凹部に保持させながら渦巻き状に巻
回してパイプ支持部材の上面及び下面のそれぞれの面に
装着し、このパイプの装着されたパイプ支持部材を断熱
タンクの軸線方向に複数段収容したので、断熱タンクの
大きさの変更に対し、パイプ支持部材の段数やパイプ支
持部材の半径長を変更することで、巻回パイプを、断熱
タンクに収容可能な大きさに容易に対応させることがで
きる。

【００３８】請求項２記載の蓄熱装置によれば、上記請
求項１記載の蓄熱装置と同様に、断熱タンクの大きさの
変更に対し、パイプ支持部材の段数やパイプ支持部材の
半径長を変更することで、巻回パイプを、断熱タンクに
収容可能な大きさに容易に対応させることが可能とな
る。また、パイプ支持部材の上下面に一本のパイプが二
段で装着されるので、従来の一回路一段のパイプ巻回構
造に比べて一回路長を長くすることができ、熱交換効率
を向上させることができる。さらに、二段で一回路とな
るので、パイプの始端口及び終端口の数を半減させるこ
とができ、部材コスト、組み付け作業コストを低減する
ことができる。

【００３９】請求項３記載の蓄熱装置によれば、パイプ
を、パイプ支持部材の交差中心から所定半径長の領域を
除いて巻回することによって、断熱タンクの中央部に軸
線方向の中空部を形成し、この中空部に供給ヘッダ及び
排出ヘッダを収容したので、断熱タンクの上部に確保し
ていた、供給ヘッダ及び排出ヘッダを配設するためのス
ペースが不要になり、その分、断熱タンクを高さ方向に
小型化することができる。

【００４０】請求項４記載の蓄熱装置によれば、各パイ
プ支持部材の上下面をそれぞれ対向状態で重合させ、前
記断熱タンク内に収容する構成とすることで、断熱タン
ク内に収容される複数段のパイプ支持部材が、断熱タン
クの軸線方向に整列され、断熱タンク内におけるパイプ
支持部材の占有空間を小さくでき、断熱タンク内におけ
る熱交換効率が良好となり、かつ、軸線方向の中空部を
略真直に形成させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る蓄熱装置の概略を表す一部分を切
り欠いた斜視図である。

【図２】図１に示した蓄熱装置の蓋を外した状態の平面
図である。

【図３】図１に示した蓄熱装置の縦断面図である。

【図４】パイプ支持部材の斜視図である。

【図５】図４に示したパイプ支持部材を構成する桟材の
側面図である。

【図６】ヘッダ部近傍の側面図である。

【図７】従来の蓄熱装置の平面図である。

【図８】図７に示した蓄熱装置の縦断面図である。

【符号の説明】

１１…蓄熱装置 １３…断熱タンク １９…パイプ １９ａ…始端 １９ｂ…終端 ２１…パイプ支持部材 ２７…凹部 ２９…供給ヘッダ ３１…排出ヘッダ ４１…中空部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村瀬 洋一 東京都中央区京橋１丁目18番１号 シーア イ化成株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有底円筒形の断熱タンクと、該断熱タン
   クの直交する直径方向に十字状に延在して交差し且つ上
   下面にパイプ支持用の複数の凹部が前記断熱タンクの半
   径方向に間隔を隔てて設けられたパイプ支持部材と、前
   記断熱タンクの上部に付設される供給ヘッダ及び排出ヘ
   ッダとを具備し、 始端が前記供給ヘッダに接続され終端が前記排出ヘッダ
   に接続されて前記断熱タンク内にブラインを導くパイプ
   を、前記凹部に保持させながら渦巻き状に巻回して前記
   パイプ支持部材の上面及び下面のそれぞれの面に装着
   し、 前記パイプの装着された前記パイプ支持部材を前記断熱
   タンクの軸線方向に複数段収容したことを特徴とする蓄
   熱装置。
2. 【請求項２】 有底円筒形の断熱タンクと、該断熱タン
   クの直交する直径方向に十字状に延在して交差し且つ上
   下面にパイプ支持用の複数の凹部が前記断熱タンクの半
   径方向に間隔を隔てて設けられたパイプ支持部材と、前
   記断熱タンクの上部に付設される供給ヘッダ及び排出ヘ
   ッダとを具備し、 始端が前記供給ヘッダに接続され終端が前記排出ヘッダ
   に接続されて前記断熱タンク内にブラインを導く一本の
   パイプを、前記凹部に保持させながら渦巻き状に巻回し
   て前記パイプ支持部材の上下面に亘って二段に装着し、 前記パイプの装着された前記パイプ支持部材を前記断熱
   タンクの軸線方向に複数段収容したことを特徴とする蓄
   熱装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の蓄熱装置におい
   て、 前記パイプを、前記パイプ支持部材の交差中心から所定
   半径長の領域を除いて巻回することによって、前記断熱
   タンクの中央部に軸線方向の中空部を形成し、該中空部
   に前記供給ヘッダ及び前記排出ヘッダを収容したことを
   特徴とする蓄熱装置。
4. 【請求項４】 請求項１または２または３記載の蓄熱装
   置において、 前記各パイプ支持部材の上下面をそれぞれ対向状態で重
   合させ、前記断熱タンク内に収容したことを特徴とする
   蓄熱装置。