JP2006266605A - 蓄熱式熱供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 効率よく蓄熱でき、装置の省スペースを実現する。
【解決手段】 蓄熱するエリスリトール２２と、エリスリトール２２に接触することにより熱交換し、エリスリトール２２よりも比重が小さい油２１とを内部空間に収容する蓄熱槽２と、蓄熱槽２と一体に設けられ、取り込んだ油２１に熱供給可能で、油２１を蓄熱槽２の内部空間の下方に排出する加熱器３とを備える。そして、蓄熱槽２の外部に設けられ、取り込んだ油２１の熱を取り出す熱交換器４を備える。また、蓄熱槽２の油２１を、加熱器３に直接供給する第１流路を形成する第１流路管と、蓄熱槽２の油２１を、熱交換器４を介して、加熱器３に供給する第２流路を形成する第２流路管とを備える。さらに、蓄熱槽２に収容された油２１を第１流路管、又は第２流路管に導くように、油２１の流路を切替える三方バルブ５ａ・５ｂを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、夜間の電力や排蒸気を利用して蓄熱し、必要なときに取出す家庭用又は業務用の蓄熱式熱供給装置に関するものである。

近年、昼間の熱利用のピーク時におけるエネルギー消費を低減する必要があり、例えば、特許文献１に示すような蓄放熱装置が提案されている。特許文献１の発明は、熱媒体に熱を供給する熱源と、蓄熱材が収容された蓄熱槽と、被加熱体を加熱する熱交換器とがパイプで接続されており、バルブの開閉により、熱源と蓄熱槽とのループ、又は蓄熱槽と熱交換器とのループとに切替えることができるようになっている。

特許文献１の装置は、まず、バルブの開閉により熱源と蓄熱槽とのループを形成し、熱源で熱を供給された熱媒体を、蓄熱槽に入れると、蓄熱材に熱媒体の熱が伝導し、蓄熱槽に蓄熱される。そして、蓄熱槽と熱交換器とのループに切替えて、蓄熱槽で、熱媒体を加熱し、熱交換器において、熱媒体の熱を被加熱体に伝導させることで、被加熱体を加熱するようになっている。

特開平１１−２３０６５号公報

特許文献１において、蓄熱する場合、蓄熱槽内の配管内を加熱された熱媒体が通る際に、配管を介して蓄熱材に熱が伝導して蓄熱されるようになっている。また、放熱する場合、蓄熱槽内の配管内を熱媒体が通る際に、配管を介して蓄熱材の熱が熱媒体に伝導するようになっている。この場合、配管壁を介して間接的に熱交換するようになっているため、効率よく熱交換をすることができないおそれがある。また、蓄熱体内に配管が配設されているため、配管に熱媒体が残ったまま長時間放置されていると、熱媒体が蓄熱体の熱により沸騰し、配管が破損する場合がある。

さらに、特許文献１の装置は、蓄熱槽と熱媒体に熱供給する熱源とが別々に設けられているため、熱源から蓄熱槽までに多少の時間ロスが生じ、その間に熱媒体の熱が多少なりとも奪われてしまうため、効率よく蓄熱することができないおそれがある。そして、蓄熱槽と熱源とを別々に設けたり、蓄熱体内に熱媒体が通る管を配置したりすることで、装置全体が重量化し、スペースを必要としてしまう。

そこで、本発明の目的は、効率よく蓄熱でき、省スペースを実現することができる蓄熱式熱供給装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

上記目的を達成するために、本発明は、固体と液体との状態変化により蓄熱する蓄熱体と、蓄熱体に接触することにより熱交換し、蓄熱体よりも比重が小さく、蓄熱体と分離する熱交換媒体とを内部空間に収容する蓄熱槽と、蓄熱槽と一体に設けられ、取り込んだ熱交換媒体に熱の供給及びその停止が可能で、熱交換媒体を蓄熱槽の内部空間の下方に排出する熱供給器と、蓄熱槽の外部に設けられ、取り込んだ熱交換媒体の熱を取り出す熱取出器と、熱供給器に熱交換媒体を供給する供給管と、蓄熱槽に収容された熱交換媒体を、供給管に直接供給する第１流路を形成する第１流路管と、蓄熱槽に収容された熱交換媒体を、熱取出器を介して、供給管に供給する第２流路を形成する第２流路管と、蓄熱槽に収容された熱交換媒体を第１流路管、又は第２流路管に導くように、熱交換媒体の流路を切替える流路切替部とを備えている。

この構成によれば、熱交換媒体が、蓄熱体よりも比重が小さく、蓄熱体と分離するため、蓄熱槽の内部空間には、蓄熱体と、熱交換媒体とが上下に分離して収容される。そして、内部空間の下方に、熱供給器の熱交換媒体を排出することで、熱交換媒体は、蓄熱体を通り、上方の熱交換媒体へと移動する。この移動中に、熱交換媒体が、蓄熱体と直接接触することで、熱交換媒体と蓄熱体との間で熱交換が行われる。熱交換媒体と蓄熱体とが直接接触することにより、効率よく熱交換をすることができるため、蓄熱体に効率よく蓄熱でき、また、蓄熱体の熱を効率よく放熱することができる。

また、熱供給器と蓄熱槽とを一体に設けることで、熱供給器で熱供給した熱交換媒体を蓄熱槽に供給するまでの時間ロスを少なくすることができ、蓄熱体への蓄熱時間のロスを少なくすることができる。さらに、熱供給器と蓄熱槽とを一体に設けることで、装置の省スペース化を実現することができる。また、熱交換媒体の流路を切替えることで、熱取出器に取り込まれる熱交換媒体を調節することができる。これにより、熱取出器で取り出す熱量を調節することができる。

また、本発明の流路切替部は、熱供給器が、熱交換媒体に熱供給する場合は、蓄熱槽に収容された熱交換媒体を第１流路管に導き、熱供給器が、熱交換媒体への熱供給を停止する場合は、蓄熱槽に収容された熱交換媒体を第２流路管に導くように、熱交換媒体の流路を切替えるようにしても良い。

この構成によると、熱供給器が熱交換媒体に熱供給する場合に、即ち、蓄熱体に蓄熱しているときには、前記蓄熱槽に収容された前記熱交換媒体を第１流路管に導くようにすることで、蓄熱体に蓄熱しているときに熱取出器に熱交換媒体が取り込まれることがないため、蓄熱時間のロスを少なくすることができる。

また、本発明は、少なくとも蓄熱体内を通過するように配置され、熱供給器の熱交換媒体を、蓄熱槽に収容された熱交換媒体に排出する補助排出管をさらに備えていることが好ましい。

この構成によると、補助排出管が蓄熱体内を通過するため、補助排出管内を通る熱交換媒体と、蓄熱体とが間接的に熱交換できる。これにより、より効率よく熱交換をすることができる。

さらに、本発明の蓄熱槽が、内部空間を上下に分離し、熱交換媒体が通過可能な分離板を有しており、分離板の上側に蓄熱体及び熱交換媒体を収容し、分離板の下側に熱交換媒体を収容し、熱供給器が、分離板の下側に熱交換媒体を排出するようにしても良い。

この構成によれば、熱交換媒体が通過可能な分離板で内部空間を上下に分離し、その下側に熱交換媒体を収容することで、蓄熱体の下側全体から熱交換媒体を蓄熱体に排出することができる。これにより、効率よく蓄熱体と、熱交換媒体との間で熱交換することができる。

この場合、補助排出管が、分離板の下側をさらに通過するように配置されていることが好ましい。この構成によれば、補助排出管が分離板の下側を通過することで、分離板の下側に収容された熱交換媒体に熱を伝導することができるため、熱供給器により熱供給する場合、分離板の下側の熱交換媒体を高温に維持することができる。これにより、より効率よく蓄熱することができる。

また、本発明の第１流路管及び／又は第２流路管が、蓄熱体と熱交換媒体とを分離する分離機構を備えるようにしても良い。この構成によれば、蓄熱槽の外部に排出する熱交換媒体に、蓄熱体が混じっている場合であっても、取り除くことができ、熱取出器や流路管に蓄熱体が取り込まれることによって故障したりするおそれを少なくすることができる。

さらに、本発明の熱供給器は、蓄熱槽の上部から内部空間に突出し、内部空間に収容されている熱交換媒体と蓄熱体との境界面を横切るように配置されていることが好ましい。この構成によると、熱供給器が熱交換媒体と蓄熱体との境界面を横切るように配置されているため、熱供給器が発する熱を熱交換媒体及び蓄熱体に伝達することができる。従って、熱供給器からの熱を有効に利用することで、効率よく蓄熱することができる。

さらに、本発明の蓄熱体が、エリスリトールであることが好ましい。これによると、短時間で効率よく蓄熱することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施の形態に係る蓄熱式熱供給装置１は、工場や廃棄処理場などで発生する廃熱を蓄熱し、蓄熱した熱を取り出して他の機器（例えば、暖房装置や給湯器等）に利用する熱供給装置であって、図１に示すように、蓄熱槽２と、加熱器３（熱供給器）と、熱交換器４（熱取出器）と、三方バルブ５ａ・５ｂ（流路切替部）とを有している。そして、蓄熱槽２と加熱器３とは一体化して設けられており、各機器が後述の油２１が流通する配管により接続されている。

蓄熱槽２は、内部空間を有しており、外周部分には、耐熱性を有する気泡発泡樹脂からなる断熱材等が付設されている。そして、蓄熱槽２の内部空間には、油２１（熱交換媒体）とエリスリトール２２（蓄熱体）とが収容されている。具体的には、蓄熱槽２は、内部空間を上下に２つの空間に分離する分離板２ａが配設されている。分離板２ａは、平板であって、油２１が通過することができる複数の孔が設けられている。なお、分離板２ａは、熱伝導率が高い部材から形成されている。分離板２ａにより上下に分離された内部空間の上側（以下、「上空間」と言う）には、油２１とエリスリトール２２とを収容しており、分離された内部空間の下側（以下、「下空間」と言う）には、油２１のみを収容している。なお、蓄熱体にエリスリトール２２を使用することで、短時間で効率よく蓄熱することができる。

油２１は、工場等で発生する廃熱を取り込み、エリスリトール２２との直接接触により、エリスリトール２２との間で熱交換して、エリスリトール２２に蓄熱したり、エリスリトール２２に蓄熱された熱を、他の機器に利用するために、取り出したりするための媒体である。なお、以下の説明において、エリスリトール２２に蓄熱された熱を取り出すことをエリスリトール２２の冷却と言う。

エリスリトール２２は、固体と液体との状態変化により、熱供給された油２１と直接接触することで、油２１の熱を蓄熱する。具体的には、エリスリトール２２の融点は約５８度であり、平時（室温状態）では固体となっている。そして、熱供給された油２１と直接接触することで油２１の熱が伝導されると、固体から液体に状態変化し、液体状態のときに蓄熱されるようになっている。また、エリスリトール２２が蓄熱しているとき、即ち、エリスリトール２２が液体状態のとき、熱供給されてない油２１と直接接触することで、蓄熱した熱を油２１に伝導するとともに、液体から固体に状態変化する。

なお、油２１は、エリスリトール２２よりも比重が小さく、エリスリトール２２とは混合しないため、上空間に収容されている油２１とエリスリトール２２とは、夫々を分離するための部材等を介在しなくても、上層に油２１、下層にエリスリトール２２と、互いに分離するようになっている。また、下空間には、油２１が充填されており、後述の加熱器３から下空間に油２１が排出されることで、分離板２ａの孔から油２１が排出し、その排出する圧力で上空間のエリスリトール２２が液体であっても、分離板２ａの孔を介して下空間に移動しないようになっている。

加熱器３は、工場等から発生する廃熱を、油２１に供給したり、熱供給の停止をしたりし、油２１を蓄熱槽２の内部空間の下方に排出する。加熱器３は、例えば、油２１が流通するパイプを囲繞するように配置した伝熱管を有しており、その伝熱管に上記廃熱を送給することで、配管壁を介して油２１に熱供給（加熱）できるようになっている。そして、エリスリトール２２に蓄熱する場合は、油２１に熱供給をし、熱供給した油２１を排出する。また、エリスリトール２２を冷却する場合は、熱供給を停止し、熱供給していない油２１を排出する。

また、加熱器３は、蓄熱槽２の上部から内部空間に向かって突出し、上空間の油２１とエリスリトール２２との境界面を略垂直に横切るように配置されている。加熱器３の一部を蓄熱槽２の内部空間内に設けるように、加熱器３と蓄熱槽２とを一体にすることで、装置１の省スペースを実現することができる。また、加熱器３で油２１に熱供給した場合、加熱器３から蓄熱槽２へ供給される時間や距離を短くでき、それにより、供給中に油２１の熱が奪われることがないため、効率よくエリスリトール２２に蓄熱できる。さらに、加熱器３を、油２１とエリスリトール２２との境界面を横切るように配置することで、加熱器３から発生する熱をエリスリトール２２に伝導することができ、加熱器３からの熱を有効利用することで、さらに効率よく蓄熱することができる。

また、加熱器３は、熱伝導率が高い部材から形成された、加熱器用管３ａと補助管３ｂとを有している。加熱器用管３ａは、加熱器３の下部に設けられ、加熱器３に取り込まれた油２１を、蓄熱槽２の下空間に排出する。下空間に排出された油２１は、分離板２ａの孔からエリスリトール２２内に排出され、その後、上層の油２１まで上昇する。この上昇中にエリスリトール２２との直接接触により、エリスリトール２２との間で熱交換するようになっている。

補助管３ｂは、蓄熱槽２の上空間にあるエリスリトール２２と、下空間の油２１を通過するように配置されており、加熱器３の油２１を、蓄熱槽２の上空間の油２１に排出する。油２１が、加熱器３により熱供給された場合、補助管３ｂを流通する間に、補助管３ｂの壁を介した間接接触により、油２１の熱がエリスリトール２２や下空間の油２１に伝導する。これにより、エリスリトール２２に蓄熱できたり、下空間の油２１を高温に維持できたりすることで、さらに効率よく蓄熱することができる。また、補助管３ｂの途中には、バルブ３ｃが設けられており、バルブ３ｃを開閉することで、油２１を流通させたり、流通を停止させたりすることができる。

また、上述しように分離板２ａは、熱伝導率が高い部材から形成されており、下空間に熱供給した油２１を排出することで、分離板２ａを介して間接的に下側全体からエリスリトール２２に伝導することができる。

熱交換器４は、蓄熱槽２に蓄熱された熱を、他の機器に利用するために取り出す。具体的には、熱交換器４は、蓄熱槽２に蓄熱された熱を取り込んだ油２１を取り込み、他方で、他の機器に利用する熱媒体を取り込む。ここで、例えば、他の機器が温水を出す給湯器である場合は、熱媒体は水である。そして、取り込んだ油２１、および水が流通するパイプが、互いに接触するように設けられており、パイプの壁を介して、間接的に油２１の熱が水に伝導するようになっている。これにより、水が温水になるようになっている。

三方バルブ５ａ・５ｂは、蓄熱槽２から送られる油２１を加熱器３に直接供給する流路と、熱交換器４を介して加熱器３に供給する流路とを切替えるバルブである。上述したように、上記各機器は、油２１が流通する配管で接続されている。具体的には、蓄熱槽２には、上空間に収容されている油２１を排出する排出管１１が配設され、加熱器３には、油２１を加熱器３に供給する供給管１３が配設されている。排出管１１の途中には、油２１を流通させるためのポンプ７が設けられている。そして、排出管１１及び供給管１３は、それぞれ三方バルブ５ａと、三方バルブ５ｂとに接続されている。また、三方バルブ５ａ・５ｂは、接続管１２で接続されている。熱交換器４は、油２１を取り込む取込管１４と、熱交換した油２１を取り出す取出管１５とが配設されており、取込管１４は三方バルブ５ａに接続され、取出管１５は、三方バルブ５ｂに接続されている。なお、排出管１１、接続管１２及び供給管１３で形成する流路を第１流路、排出管１１、接続管１２、取込管１４及び取出管１５で形成する流路を第２流路と言う。

三方バルブ５ａ・５ｂは、上記のように、それぞれ３つの配管が接続されており、切替えることで、２つの配管を接続することができる。即ち、三方バルブ５ａ・５ｂを切替えることで、排出管１１を流通する油２１を、取込管１４及び取出管１５を介して供給管１３に送給したり、接続管１２を介して送給したりできる。より具体的には、蓄熱槽２に蓄熱する場合は、第１流路となるように三方バルブ５ａ・５ｂを切替え、蓄熱槽２に蓄熱した熱を取り出す場合は、第２流路となるように三方バルブ５ａ・５ｂを切替える。

次に、上記のように構成された蓄熱式熱供給装置１の動作について説明する。

まず、蓄熱槽２に蓄熱する場合について説明する。最初に、三方バルブ５ａ・５ｂを第１流路に切替え、ポンプ７を作動させることで、蓄熱槽２の上空間に収容された油２１が、第１流路から加熱器３へと送給される。そして、油２１は、加熱器３に取り込まれると、工場等で発生した廃熱が供給される。熱供給された油２１は、加熱器用管３ａにより、蓄熱槽２の下空間に排出される。他方、加熱器３で熱供給された油２１は、バルブ３ｃが開となった補助管３ｂを流通し、上空間の油２１に排出される。

エリスリトール２２は、蓄熱開始時は固体であるため、分離板２ａの孔をふさいでいる状態となっているため、下空間の油２１は、分離板２ａの孔から排出されない。このため、熱供給された油２１が補助管３ｂを流通することで、間接的にエリスリトール２２に熱を伝導し、エリスリトール２２をより早く固体から液体へと変化させることができる。また、補助管３ｂは、下空間を通過するため、間接的に下空間の油２１に熱を伝導し、下空間の油２１を高温に維持することができる。これにより、分離板２ａを介して、間接的にエリスリトール２２の下側全体から熱を伝導することができ、エリスリトール２２をさらに早く固体から液体へと変化させることができる。また、加熱器３の一部が、エリスリトール２２と接触するように設けられているため、加熱器３で発生する熱を利用して、エリスリトール２２を固体から液体へと変化させることができる。

エリスリトール２２が液体へと変化していき、下空間の油２１が分離板２ａの孔から排出されるようになると、油２１は下空間の油２１が分離板２ａの孔を通過し、エリスリトール２２内に排出される。エリスリトール２２内に排出された油２１は、比重がエリスリトール２２よりも軽いため上昇し、上空間の油２１に取り込まれる。この上昇中にエリスリトール２２に熱を伝導する。そして、熱交換が終了した蓄熱槽２の上空間の油２１は、再びポンプ７により、加熱器３へと供給され、上記動作を繰り返すことで、蓄熱できる。

次に、蓄熱槽２を冷却する場合について説明する。まず、三方バルブ５ａ・５ｂを第２流路に切替え、ポンプ７を作動させることで、蓄熱槽２の上空間に収容された油２１が、第２流路から熱交換器４へと送給され、その後、加熱器３に送られる。そして、油２１は、加熱器３取り込まれると、蓄熱槽２の下空間に排出される。他方、加熱器３で熱供給された油２１は、補助管３ｂを流通し、上空間の油２１に排出される。なお、冷却する場合は、補助管３ｂのバルブ３ｃを閉にし、補助管３ｂを油２１が流通しないようにする。蓄熱した熱を取り出す場合に、油２１を補助管３ｂに流通させないようにすることで、油２１がエリスリトール２２から充分に熱が伝導されないまま熱交換器４に送給されないようにすることができる。

下空間に排出されると、下空間の油２１は分離板２ａの孔を通過し、エリスリトール２２内に排出される。エリスリトール２２内に排出された油２１は、比重がエリスリトール２２よりも軽いため上昇し、上空間の油２１に取り込まれる。この上昇中にエリスリトール２２から熱が伝導される。そして、熱交換が終了した蓄熱槽２の上空間の油２１は、ポンプ７により、熱交換器４へと供給される。

熱を取り込んだ油２１が、熱交換器４に送給されると、熱交換器４は、同時に他の機器に使用する熱媒体を取り込み、油２１の熱が取り込んだ熱媒体に伝導される。熱が取り出された油２１は、供給管１３を流通し、加熱器３へと送給される。その後、エリスリトール２２に蓄熱された熱が全て取り出されるまで、即ち、エリスリトール２２が固体になるまで、上記動作を繰り返す。

以上説明したように、本実施の形態において、固体と液体との状態変化により蓄熱する蓄熱体（エリスリトール２２）と、蓄熱体に接触することにより熱交換し、蓄熱体よりも比重が小さく、蓄熱体と分離する熱交換媒体（油２１）とを内部空間に収容する蓄熱槽２と、蓄熱槽２と一体に設けられ、取り込んだ熱交換媒体に熱の供給及びその停止が可能で、熱交換媒体を蓄熱槽２の内部空間の下方に排出する熱供給器（加熱器３）と、蓄熱槽２の外部に設けられ、取り込んだ熱交換媒体の熱を取り出す熱取出器（熱交換器４）と、熱供給器に熱交換媒体を供給する供給管と、蓄熱槽に収容された熱交換媒体を、供給管に直接供給する第１流路を形成する第１流路管（排出管１１、接続管１２及び供給管１３）と、蓄熱槽に収容された熱交換媒体を、熱取出器を介して、供給管に供給する第２流路を形成する第２流路管（第１流路、排出管１１、接続管１２、取込管１４及び取出管１５）と、蓄熱槽２に収容された熱交換媒体を第１流路管、又は第２流路管に導くように、熱交換媒体の流路を切替える流路切替部（三方バルブ５ａ・５ｂ）とを備えている。

この構成によれば、熱交換媒体が、蓄熱体よりも比重が小さく、蓄熱体と分離するため、蓄熱槽の内部空間には、蓄熱体と、熱交換媒体とが上下に分離して収容される。そして、内部空間の下方に、熱供給器の熱交換媒体を排出することで、熱交換媒体は、蓄熱体を通り、上方の熱交換媒体へと移動する。この移動中に、熱交換媒体が、蓄熱体と直接接触することで、熱交換媒体と蓄熱体との間で熱交換が行われる。熱交換媒体と蓄熱体とが直接接触することにより、効率よく熱交換をすることができるため、蓄熱体に効率よく蓄熱でき、また、蓄熱体の熱を効率よく放熱することができる。

また、熱供給器と蓄熱槽とを一体に設けることで、熱供給器で熱供給した熱交換媒体を蓄熱槽に供給するまでの時間ロスを少なくすることができ、蓄熱体への蓄熱時間のロスを少なくすることができる。さらに、熱供給器と蓄熱槽とを一体に設けることで、装置の省スペース化を実現することができる。また、熱交換媒体の流路を切替えることで、熱取出器に取り込まれる熱交換媒体を調節することができる。これにより、熱取出器で取り出す熱量を調節することができる。

また、本実施の形態の流路切替部は、熱供給器が、熱交換媒体に熱供給する場合は、蓄熱槽に収容された熱交換媒体を第１流路管に導き、熱供給器が、熱交換媒体への熱供給を停止する場合は、蓄熱槽に収容された熱交換媒体を第２流路管に導くように、熱交換媒体の流路を切替えるよう構成されている。

この構成によると、熱供給器が熱交換媒体に熱供給する場合に、即ち、蓄熱体に蓄熱しているときには、前記蓄熱槽に収容された前記熱交換媒体を第１流路管に導くようにすることで、蓄熱体に蓄熱しているときに熱取出器に熱交換媒体が取り込まれることがないため、蓄熱時間のロスを少なくすることができる。

また、本実施の形態の蓄熱式熱供給装置１は、少なくとも蓄熱体内を通過するように配置され、熱供給器の熱交換媒体を、蓄熱槽に収容された熱交換媒体に排出する補助排出管をさらに備えていた構成である。

この構成によると、補助排出管が蓄熱体内を通過するため、補助排出管内を通る熱交換媒体と、蓄熱体とが間接的に熱交換できる。これにより、より効率よく熱交換をすることができる。

さらに、本実施の形態の蓄熱槽が、内部空間を上下に分離し、熱交換媒体が通過可能な分離板２ａを有しており、分離板２ａの上側に蓄熱体及び熱交換媒体を収容し、分離板２ａの下側に熱交換媒体を収容し、熱供給器が、分離板２ａの下側に熱交換媒体を排出するように構成されている。

この構成によれば、熱交換媒体が通過可能な分離板で内部空間を上下に分離し、その下側に熱交換媒体を収容することで、蓄熱体の下側全体から熱交換媒体を蓄熱体に排出することができる。これにより、効率よく蓄熱体と、熱交換媒体との間で熱交換することができる。

さらに、本実施の形態の補助排出管が、分離板の下側をさらに通過するように配置された構成である。この構成によれば、補助排出管が分離板の下側を通過することで、分離板の下側に収容された熱交換媒体に熱を伝導することができるため、熱供給器により熱供給する場合、分離板の下側の熱交換媒体を高温に維持することができる。これにより、より効率よく蓄熱することができる。

さらに、本実施の形態の熱供給器は、蓄熱槽の上部から内部空間に突出し、内部空間に収容されている熱交換媒体と蓄熱体との境界面を横切るように配置された構成である。この構成によると、熱供給器が熱交換媒体と蓄熱体との境界面を横切るように配置されているため、熱供給器が発する熱を熱交換媒体及び蓄熱体に伝達することができる。従って、熱供給器からの熱を有効に利用することで、効率よく蓄熱することができる。また、本実施の形態において、蓄熱体はエリスリトールである。これにより、短時間で蓄熱することができる。

また、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明したが、本発明はその趣旨を超えない範囲において変更が可能である。即ち、本実施の形態では、廃熱を蓄熱する蓄熱体として、エリスリトール２２とし、蓄熱体に熱を供給する熱交換媒体を油２１としているが、これに限定する必要はない。また、蓄熱槽２の内部空間を分離板２ａで分離しているが、しなくても良いし、加熱器３で熱供給された油２１をエリスリトール２２内に排出するようにしても良い。また、蓄熱槽２の油２１を外部に排出する排出管１１を１つだけ設けているが、第１流路用の排出管と、第２流路用の排出管を別々に設けるようにしても良い。さらに、補助管３ｂのバルブ３ｃは、蓄熱時に開とし、冷却時に閉としているが、これに限らず、エリスリトール２２の状態に応じて、開閉するようにしても良い。これにより、エリスリトール２２の状態に応じて、分離板２ａの孔から油２１が排出されず、配管が破裂するなどのおそれをなくすことができる。また、本実施の形態では、蓄熱体にエリスリトール２２を用いているが、エリスリトール以外であってもよく、例えば、酢酸ナトリウムであっても良い。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る蓄熱式熱供給装置１について説明する。本実施の形態に係る蓄熱式熱供給装置１は、排出管１１の途中に分離器６を備えている点で、第１の実施の形態と相違している。以下、その相違点についてのみ説明する。尚、第１の実施の形態と同一の部材については同一の符号を付記してその説明を省略する。

図２に示すように、蓄熱槽２と三方バルブ５ａとを接続する排出管１６の途中に分離容器６が設けられている。即ち、蓄熱槽２から、排出管１６ａ、分離容器６、排出管１６ｂ、三方バルブ５ａの順に接続されている。分離容器６は、蓄熱槽２から取り込んだ油２１に含まれるエリスリトール２２を取り除く容器である。分離容器６には、予め油２１を収容しており、蓄熱槽２から送給された油２１を収容している油２１に排出する。エリスリトール２２は、油２１よりも比重が大きいため、蓄熱槽２から送給された油２１にエリスリトール２２が含まれていた場合、分離容器６内に排出すると、エリスリトール２２は、容器の底に沈殿する。そして、排出管１６ｂにより、分離容器６に収容された油２１の上方部分を三方バルブ５ａに送給する。これにより、蓄熱槽２からの油２１からエリスリトール２２を取り除くことができ、三方バルブ５ａ・５ｂや熱交換器４、加熱器３にエリスリトール２２が混入することを防ぐことができる。

なお、分離容器６は、例えば、図示しないが、取込んだ油２１をらせん状に回転させながら、分離容器６の上部から取り出す構造であっても良い。この場合、エリスリトール２２は油２１よりも比重が大きいため、遠心力により分離容器６の側壁面に当たると、側壁面に沿ってエリスリトール２２が分離容器６の下部にある出口から排出され、油２１のみが取出せるようになっている。

以上説明したように、本実施の形態において、第１の実施形態の装置の第１流路管及び／又は第２流路管が、蓄熱体と熱交換媒体とを分離する分離機構(分離容器６)を備えた構成である。この構成によれば、蓄熱槽の外部に排出する熱交換媒体に、蓄熱体が混じっている場合であっても、取り除くことができ、熱取出器や流路管に蓄熱体が取り込まれることによって故障したりするおそれを少なくすることができる。

なお、本発明は、上記の好適な実施形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。

本発明の第１の実施の形態に係る蓄熱式熱供給装置の概略図。 本発明の第２の実施の形態に係る蓄熱式熱供給装置の概略図。

符号の説明

１ 蓄熱式熱供給装置
２ 蓄熱槽
２ａ 分離板
３ 加熱器
４ 熱交換器
５ａ、５ｂ 三方バルブ
７ ポンプ
１１ 排出管
１２ 接続管
１３ 供給管
１４ 取込管
１５ 取出管
２１ 油
２２ エリスリトール

Claims (8)

1. 固体と液体との状態変化により蓄熱する蓄熱体と、前記蓄熱体に接触することにより熱交換し、前記蓄熱体よりも比重が小さく、前記蓄熱体と分離する熱交換媒体とを内部空間に収容する蓄熱槽と、
   前記蓄熱槽と一体に設けられ、取り込んだ前記熱交換媒体に熱の供給及びその停止が可能で、前記熱交換媒体を前記蓄熱槽の内部空間の下方に排出する熱供給器と、
   前記蓄熱槽の外部に設けられ、取り込んだ前記熱交換媒体の熱を取り出す熱取出器と、
   前記熱供給器に前記熱交換媒体を供給する供給管と、
   前記蓄熱槽に収容された前記熱交換媒体を、前記供給管に直接供給する第１流路を形成する第１流路管と、
   前記蓄熱槽に収容された前記熱交換媒体を、前記熱取出器を介して、前記供給管に供給する第２流路を形成する第２流路管と、
   前記蓄熱槽に収容された前記熱交換媒体を前記第１流路管、又は前記第２流路管に導くように、前記熱交換媒体の流路を切替える流路切替部と
   を備えていることを特徴とする蓄熱式熱供給装置。
2. 前記流路切替部は、
   前記熱供給器が、前記熱交換媒体に熱供給する場合は、前記蓄熱槽に収容された前記熱交換媒体を前記第１流路管に導き、前記熱供給器が、前記熱交換媒体への熱供給を停止する場合は、前記蓄熱槽に収容された前記熱交換媒体を前記第２流路管に導くように、前記熱交換媒体の流路を切替える
   ことを特徴とする請求項１に記載の蓄熱式熱供給装置。
3. 少なくとも前記蓄熱体内を通過するように配置され、前記熱供給器の熱交換媒体を、前記蓄熱槽に収容された熱交換媒体に排出する補助排出管を
   さらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄熱式熱供給装置。
4. 前記蓄熱槽が、
   前記内部空間を上下に分離し、前記熱交換媒体が通過可能な分離板を有しており、
   前記分離板の上側に前記蓄熱体及び前記熱交換媒体を収容し、
   前記分離板の下側に前記熱交換媒体を収容し、
   前記熱供給器が、
   前記分離板の下側に前記熱交換媒体を排出する
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の蓄熱式熱供給装置。
5. 前記補助排出管が、
   前記分離板の下側をさらに通過するように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の蓄熱式熱供給装置。
6. 前記第１流路管及び／又は前記第２流路管が、
   前記蓄熱体と前記熱交換媒体とを分離する分離機構を備えていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の蓄熱式熱供給装置。
7. 前記熱供給器は、
   前記蓄熱槽の上部から前記内部空間に突出し、前記内部空間に収容されている熱交換媒体と蓄熱体との境界面を横切るように配置されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の蓄熱式熱供給装置。
8. 前記蓄熱体がエリスリトールであることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の蓄熱式熱供給装置。

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