JP2961536B1

JP2961536B1 - 熱交換装置

Info

Publication number: JP2961536B1
Application number: JP13482198A
Authority: JP
Inventors: 茂千葉
Original assignee: 茂千葉
Priority date: 1998-05-18
Filing date: 1998-05-18
Publication date: 1999-10-12
Anticipated expiration: 2018-05-18
Also published as: JPH11325602A

Abstract

【要約】【課題】蓄熱体を流動させないように固定して、種々
の熱源から容易に熱を入力して蓄熱できるようにし、か
つ、他の種々の媒体に熱を伝達させて出力できるように
し、汎用性の向上を図る。【解決手段】保温ケース１０内に封入され熱源として
の熱を蓄える蓄熱体Ｔと、蓄熱体Ｔ内に設けられ熱交換
により蓄熱体Ｔに熱を付与する熱付与部２１を有した熱
入力手段２０と、蓄熱体Ｔ内に設けられ熱交換により蓄
熱体Ｔから熱を吸収する熱吸収部３１を有するとともに
吸収した熱を外部に伝送する熱出力手段３０とを備え、
熱入力手段２０として、流体からなる熱伝達媒体２２を
流す流路管２３を備えた第１熱入力部２０Ａと、熱付与
部２１を電気ヒータ２５で構成した第２熱入力部２０Ｂ
とを備え、熱出力手段３０を、流体からなる熱伝達媒体
３２を流す流路管３３を備えて構成し、保温ケース１０
を蓄熱体Ｔを包囲する３種の保温材Ｈ及び真空層１２を
備えて構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄熱された熱を給
湯、暖房、冷房、隔雪、換気装置等の熱源として活用す
る熱交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の熱交換装置としては、例
えば、特開昭５９−１２２９１号公報に掲載されたもの
が知られている。この熱交換装置は、図５に示すよう
に、ケース１内に蓄熱体としての水２を貯留するととも
に、このケース１に水２を循環させる循環管路３を設
け、この循環管路３に循環ポンプ４を介装し、更に、こ
の循環管路３に太陽熱を補足して水に付与する補足器５
を介装し、上記ケース１を放熱器として、水２に蓄熱し
た熱を、例えば、室内に放熱して暖房を行なうようにし
ている。ケース１は、真空層６を有し、真空ポンプ７に
よって、その真空度を変化させて、放熱温度を調整でき
るようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この従来の
蓄熱装置にあっては、水２からなる蓄熱体自体が流動す
るので、他の種々の熱源から熱を入力したい場合に、熱
を取り入れにくく、また、熱の出力も直接ケース１から
外気に対して行なうので、他の種々の媒体に熱を出力さ
せたい場合に対応が難しく、汎用性に劣るという問題が
あった。本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもの
で、蓄熱体を流動させないように固定して、種々の熱源
から容易に熱を入力して蓄熱できるようにし、かつ、他
の種々の媒体に熱を伝達させて出力できるようにし、汎
用性の向上を図った蓄熱装置の提供を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明に係る熱交換装置は、熱源としての熱を
蓄える固体の蓄熱体と、上記蓄熱体内に設けられ熱交換
により該蓄熱体に熱を付与する熱付与部を有した熱入力
手段と、上記蓄熱体内に設けられ熱交換により該蓄熱体
から熱を吸収する熱吸収部を有するとともに該吸収した
熱を外部に伝送する熱出力手段とを備えて構成してい
る。また、本発明に係る熱交換装置は、保温ケースに封
入され熱源としての熱を蓄える蓄熱体と、上記蓄熱体内
に設けられ熱交換により蓄熱体内に熱を付与する熱付与
部を有した熱入力手段と、上記蓄熱体内に設けられ熱交
換により該蓄熱体から熱を吸収する熱吸収部を有すると
ともに該吸収した熱を外部に伝送する熱出力手段とを備
えて構成している。これにより、蓄熱体が流動しないで
固定され、そのため、種々の熱源から容易に熱を入力し
て蓄熱できるようになり、かつ、他の種々の媒体に熱を
伝達させて出力できるようになる。

【０００５】そして、上記熱入力手段を、第１熱入力部
と第２熱入力部とで構成し、上記第１熱入力部を、流体
からなる熱伝達媒体と、該熱伝達媒体を流す流路管とを
備えて構成し、該熱入力手段の熱付与部を上記流路管の
一部で構成している。この構成により、熱伝達媒体とし
て種々のものを用いることができ、より一層、汎用性が
向上させられる。また、上記第２熱入力部を、その熱付
与部として電気回路を介して通電されて発熱させられる
電気ヒータを備えて構成している。電気ヒータは、蓄熱
体の温度調整をすることができ、操作性が良く、電気料
金の安い夜間電力を使用できる等、汎用性に富む。そし
てまた、上記熱出力手段を、流体からなる熱伝達媒体
と、該熱伝達媒体を流す流路管とを備えて構成し、該熱
出力手段の熱吸収部を上記流路管の一部で構成してい
る。熱伝達媒体として種々のものを用いることができ、
より一層、汎用性が向上させられる。

【０００６】また、上記保温ケースを、上記蓄熱体を包
囲する保温材を備えて構成している。固定化した蓄熱体
を保温するので、蓄熱効果が向上させられる。この場
合、蓄熱体を包囲する保温材を２種類以上用いて層状に
設けている。保温材としては、ウレタン，ガラスウー
ル，耐火ＦＲＰを層状に設けている。更に、上記保温ケ
ースを、上記蓄熱体を包囲する真空層を備えて構成して
いる。断熱効果が向上させられる。更にまた、上記保温
ケースを、外側を覆う防湿シートを備えて構成してい
る。蓄熱体を外部の湿気から防ぐことができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下添付図面に基づいて本発明の
実施の形態に係る熱交換装置を詳細に説明する。実施の
形態に係る熱交換装置は、図１に示すように、保温ケー
ス１０内に封入され熱源としての熱を蓄える蓄熱体Ｔ
と、蓄熱体Ｔ内に設けられ熱交換により該蓄熱体Ｔに熱
を付与する熱付与部２１を有した熱入力手段２０と、蓄
熱体Ｔ内に設けられ熱交換により蓄熱体Ｔから熱を吸収
する熱吸収部３１を有するとともに該吸収した熱を外部
に伝送する熱出力手段３０とを備えている。蓄熱体Ｔ
は、蓄熱媒体として蓄熱に適する材質のものであればど
のような材質のものでも良い。例えば、コンクリート、
炭を混入したコンクリート、オイル、硫酸ナトリウム、
米糠、灰、耐火レンガ、水など適宜の材質のものが用い
られる。

【０００８】保温ケース１０において、１１は蓄熱体Ｔ
を封入する封入タンク、１２は封入タンク１１の外側に
設けられた真空層であって、封入タンク１１を囲繞する
真空タンク１３と封入タンク１１とで形成される空間で
構成されている。真空層１２は、図示外の真空ポンプを
用いて真空状態にされる。また、この保温ケース１０
は、蓄熱体Ｔを包囲する保温材Ｈを備えて構成されてい
る。保温材Ｈは、２種類以上（実施の形態では３種）用
いられ、これらは真空タンク１３の外側に層状に設けら
れている。実施の形態において用いられる保温材Ｈは、
真空タンク１３側から、耐火ＦＲＰ（Ｈ1 ）、ガラスウ
ール（Ｈ2 ）及びウレタン（Ｈ3 ）で構成されている。
１４は保温材Ｈを覆う外殻、１５は外殻１４の外側を覆
う防湿シートである。

【０００９】熱入力手段２０は、実施の形態では、第１
熱入力部２０Ａと、第２熱入力部２０Ｂとの２種設けら
れている。第１熱入力部２０Ａは、流体からなる熱伝達
媒体２２と、熱伝達媒体２２を流す流路管２３とを備え
て構成され、この流路管２３の一部で熱付与部２１が構
成されている。実施の形態では、熱伝達媒体２２は、流
路管２３を流れる熱を持つ流体であり、太陽熱によって
加熱された温水としている。熱付与部２１は蓄熱体Ｔ内
に位置させられ、流路管２３は、防湿シート１５，外殻
１４，３種の保温材Ｈ，真空タンク１３及び封入タンク
１１を貫通して設けられ、図示外の太陽熱の供給部と接
続されて、熱伝達媒体２２を循環させるように設けられ
ている。第２熱入力部２０Ｂは、熱付与部２１を電気回
路２４を介して通電されて発熱させられる電気ヒータ２
５で構成されている。この電力は、深夜電力が用いられ
る。

【００１０】熱出力手段３０は、流体からなる熱伝達媒
体３２と、熱伝達媒体３２を流す流路管３３とを備えて
構成され、この流路管３３の一部で熱吸収部３１が構成
されている。実施の形態では、熱伝達媒体３２は、給湯
用の水で、蓄熱体Ｔ内の熱吸収部３１を通過することに
より蓄熱体Ｔの熱を吸収し、温水となって流路管３３を
流れ、必要場所で使用される。流路管３３は、防湿シー
ト１５，外殻１４，３種の保温材Ｈ，真空タンク１３及
び封入タンク１１を貫通して設けられ、熱吸収部３１は
蓄熱体Ｔ内に位置させられている。

【００１１】従って、この実施の形態に係る熱交換装置
によれば、先ず、熱入力手段２０（第１熱入力部２０Ａ
及び第２熱入力部２０Ｂ）によって蓄熱体Ｔに熱が蓄熱
される。第１熱入力部２０Ａにおいては、太陽熱を利用
し熱を有した熱伝達媒体２２である温水が流路管２３を
循環し、熱付与部２１により蓄熱体Ｔに熱が入力され
る。詳しくは、熱を持つ熱伝達媒体２２は、蓄熱体Ｔ内
に設けられている熱付与部２１を通過することにより、
熱を蓄熱体Ｔに付与し、再び太陽熱供給部（図示せず）
に流れ、太陽熱を得る。このように、太陽熱を蓄熱する
ことができる。また、第２の熱入力手段２０において
は、電気ヒータ２５の発熱により、蓄熱体Ｔ内に熱が入
力される。電気ヒータ２５は、蓄熱体Ｔ内に設けられ蓄
熱体Ｔに多くの熱を付与することができ、また、蓄熱体
Ｔの蓄熱温度の変化に応じて温度調整も可能であり、更
に、夜間電力を利用することによりコストを低減させる
ことができる。

【００１２】このように蓄熱体Ｔに蓄熱された熱は保温
ケース１０により保温される。この場合、保温ケース１
０には、真空層１２が設けられているので、真空層１２
は高い断熱効果を有することから、蓄熱体Ｔが良く断熱
され、外部への熱の放出が防止される。また、真空層１
２の外部が保温材Ｈで覆われているので、この保温材Ｈ
によっても保温される。この場合、耐火性の耐火ＦＲＰ
（Ｈ1 ）で包囲しているので、防火性が確保され、ガラ
スウール（Ｈ2 ）やウレタン（Ｈ3 ）は保温性が高いこ
とからより一層蓄熱体Ｔの保温効果がを向上させられ
る。また、保温ケース１０は防湿シート１５で覆われて
いるので、蓄熱体Ｔを外部の湿気から防ぐことができ、
容易に地下に埋設設置もできる。

【００１３】次に、蓄熱体Ｔに蓄熱された熱を出力する
ときには、熱出力手段３０の熱伝達媒体３２を流路管３
３に流す。これにより、熱吸収部３１において、蓄熱体
Ｔから熱伝達媒体３２に熱交換により熱が移動させられ
る。すなわち、湯が必要となった場合に、流路管３３内
を流れる熱伝熱媒体３２である水を蓄熱体Ｔの熱吸収部
３１に向かって流し、熱吸収部３１を通過させ蓄熱体Ｔ
から熱を出力させて、その後、熱を吸収した熱伝達媒体
３２の温水を外部の必要箇所で使用する。

【００１４】尚、上記実施の形態においては、熱入力手
段２０において、熱伝達媒体２２として太陽熱によって
加温される水を用いたが、これに限定されず、例えば、
図２に示すように、熱付与部２１に接続されている流路
管内を流れる熱伝達媒体を、地下水（４０）、地下温水
（４１）、給湯器の湯（４２）等の種々の液体で構成
し、あるいは、地熱（４３）、焼却炉の燃焼熱（４
４）、焼却炉の排熱（４５）、ボイラーの燃焼熱（４
６）、自家発電の燃焼熱（４７）、発電装置の燃焼熱
（４８）、エアコンから出る熱（４９）、ヒートポンプ
装置から出る熱（５０）、照明器具から出る熱（５
１）、駆動装置から出る熱（５２）によって加熱された
気体で構成する等、どのような媒体を用いてもよい。ま
た、熱伝達媒体としては、例えば、氷蓄熱装置から出る
熱（５３）、エアコンから出る冷気（５４）等、低温の
ものも含み、蓄熱体Ｔを冷却し、低温を出力するように
したものでも良いことは勿論である。また、熱出力手段
３０において、熱伝達媒体３２として給湯用の水とした
が、これに限定されず、例えば、図２に示すように、暖
房用の水（６０）、暖房用の空気（６１）、融雪装置用
の媒体（６２）、床暖房用の媒体（６３）、冷房用の媒
体（６４）、冷房用の空気（６５）、冷蔵装置用の媒体
（６６）等どのような用途の熱伝達媒体であっても差し
支えない。

【００１５】更に、図３には、本発明の開発過程で考え
られた装置の構造を示し、参考のために開示する。これ
は、蓄熱体Ｔを水とし、保温ケース１０をコンクリート
で作成したものである。尚また、本熱交換装置の設置場
所は、屋内，屋外（地上，地下，地中等）どのようなと
ころでも良く、また、車両などの移動体に搭載する等、
適宜に設定して良いことは勿論である。また、図４に
は、本発明の開発過程で考えられた装置の構造を示し、
参考のために開示する。これは、保温ケース１０を設け
ることなく、コンクリートからなる蓄熱体Ｔのみで構成
したものである。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱交換装
置によれば、熱源としての熱を蓄える固体の蓄熱体ある
いは保温ケースに封入され熱源としての熱を蓄える蓄熱
体と、蓄熱体内に設けられ熱交換により蓄熱体内に熱を
付与する熱付与部を有した熱入力手段と、蓄熱体内に設
けられ熱交換により蓄熱体から熱を吸収する熱吸収部を
有するとともに該吸収した熱を外部に伝送する熱出力手
段とを備えて構成したので、蓄熱体が流動しないで固定
され、種々の熱源から容易に熱を入力して蓄熱できるよ
うになり、かつ、他の種々の媒体に熱を伝達させて出力
できるようになり、そのため、汎用性を大幅に向上させ
ることができる。そして、上記熱入力手段を、第１熱入
力部と第２熱入力部とで構成し、第１熱入力部を、流体
からなる熱伝達媒体と、該熱伝達媒体を流す流路管とを
備えて構成し、該熱入力手段の熱付与部を上記流路管の
一部で構成したので、熱伝達媒体として種々のものを用
いることができ、より一層、汎用性を大幅に向上させる
ことができる。

【００１７】また、第２熱入力部を、その熱付与部とし
て電気回路を介して通電されて発熱させられる電気ヒー
タを備えて構成したので、蓄熱体の温度調整をすること
ができ、電気料金の安い夜間電力で熱を蓄熱体に蓄熱さ
せることができ、熱交換装置のランニングコストを低減
させることができる。そして、熱出力手段を、流体から
なる熱伝達媒体と、熱伝達媒体を流す流路管とを備えて
構成し、熱出力手段の熱吸収部を流路管の一部で構成し
たので、熱伝達媒体として種々のものを用いることがで
き、より一層、汎用性を大幅に向上させることができ
る。

【００１８】また、保温ケースを、蓄熱体を包囲する保
温材を備えて構成したことから、固定化した蓄熱体を保
温するので、蓄熱効果を向上させることができる。そし
てまた、蓄熱体を包囲する保温材をウレタン，ガラスウ
ール及び耐火ＦＲＰを層状に設けて構成したので、より
一層、蓄熱効果を向上させることができる。この場合、
ウレタンは保温効果があるとともに、蓄熱体を保護する
こともできる。また、ガラスウールは保温効果が高いの
で効果的に保温することができる。そして、保温材を耐
火ＦＲＰは、耐火性なので防火性が確保される。また、
保温ケースを、蓄熱体を包囲する真空層を備えて構成し
たので、より一層断熱効果を向上させることができる。
更にまた、保温ケースを、外側を覆う防湿シートを備え
て構成したので、蓄熱体を外部の湿気から防ぐことがで
きるため、容易に地下に埋設設置もできる等種々の効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る熱交換装置を示す断
面図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る熱交換装置におい
て、別の熱入力手段及び熱出力手段の例を示す図であ
る。

【図３】本発明の開発過程で考えられた熱交換装置を示
す断面図である。

【図４】本発明の開発過程で考えられた他の熱交換装置
を示す断面図である。

【図５】従来の熱交換装置の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

Ｔ蓄熱体１０保温ケース１１封入タンク１２真空層１３真空タンクＨ保温材Ｈ1 耐火ＦＲＰＨ2 ガラスウールＨ3 ウレタン１４外殻１５防湿シート２０熱入力手段２０Ａ第１熱入力部２０Ｂ第２熱入力部２１熱付与部２２熱伝達媒体２３流路管２４電気回路２５電気ヒータ３０熱出力手段３１熱吸収部３２熱伝達媒体３３流路管

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】保温ケース内に封入され熱源としての熱
を蓄える蓄熱体と、上記蓄熱体内に設けられ熱交換によ
り該蓄熱体に熱を付与する熱付与部を有した熱入力手段
と、上記蓄熱体内に設けられ熱交換により該蓄熱体から
熱を吸収する熱吸収部を有するとともに該吸収した熱を
外部に伝送する熱出力手段とを備え、上記熱入力手段を、第１熱入力部と第２熱入力部とで構
成し、上記第１熱入力部を、流体からなる熱伝達媒体と、該熱
伝達媒体を流す流路管とを備えて構成し、該熱入力手段
の熱付与部を上記流路管の一部で構成し、上記第２熱入力部を、その熱付与部として電気回路を介
して通電されて発熱させられる電気ヒータを備えて構成
し、上記熱出力手段を、流体からなる熱伝達媒体と、該熱伝
達媒体を流す流路管とを備えて構成し、該熱出力手段の
熱吸収部を上記流路管の一部で構成し、上記保温ケースを、上記蓄熱体を包囲する保温材を備え
て構成し、上記蓄熱体を包囲する保温材をウレタン，ガラスウール
及び耐火ＦＲＰを層状に設けて構成し、上記保温ケースを、上記蓄熱体を包囲する真空層を備え
て構成し、上記保温ケースを、外側を覆う防湿シートを備えて構成
したことを特徴とする熱交換装置。