JP3907539B2 - Latent heat storage system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は潜熱蓄熱システムに関し、詳しくは、槽一端部の端部取出口から取り出した槽内の熱媒液を熱源装置で冷却又は加熱して槽他端部の戻し口から槽内に戻す蓄熱運転により槽内に冷熱又は温熱を蓄熱する蓄熱槽を設け、潜熱蓄熱材を収容した多数の蓄熱容器を、槽内熱媒液に浸漬させる状態で前記蓄熱槽の槽内に設置してある潜熱蓄熱システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の潜熱蓄熱システムでは、図8に示す如く、蓄熱運転において熱源装置2に送る熱媒液Wを蓄熱槽内から取り出すのに、その取り出しを蓄熱槽1における槽一端部の端部取出口Xsからのみ行っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この種の潜熱蓄熱システムでは(同図8参照)、蓄熱槽1における槽一端部の端部取出口Xsから取り出した槽内熱媒液Wを熱源装置2(冷凍機)で冷却して槽他端部の戻し口Xrから蓄熱槽内に戻す冷熱蓄熱の蓄熱運転の場合、槽内の潜熱蓄熱材Zを効率的に相変化させ得る低温熱媒液の領域(以下、冷温領域と略称する)が蓄熱運転の進行に伴い蓄熱槽内で戻し口Xrの側から端部取出口Xsの側へ次第に拡がっていくことにおいて、その低温領域の先端側に、相変化前の潜熱蓄熱材Zとの熱交換や先に存在する槽内高温熱媒液との混合で昇温して中間温度になった熱媒液からなる中間温度層が形成されるが、従来システムにおいては、この中間温度層が蓄熱運転の進行に伴い次第に成長して、槽内で大きな領域を占める層になる。
【0004】
そして、このように成長しながら端部取出口Xsの側へ進行する中間温度層が蓄熱運転の開始後、早期に端部取出口Xsに到達することで、端部取出口Xsから取り出して熱源装置2に送る熱媒液Wの温度tsは、図9に示す如く、蓄熱運転の開始後における比較的早い時期から低下を開始して漸次的に低下していくようになり、この為、従来システムでは、熱源装置2が蓄熱運転開始後の早い時期から部分負荷運転の状態になって、熱源装置2での単位時間当たりの冷却量(換言すれば、単位時間当たりの冷熱蓄熱量)が蓄熱運転開始後の早い時期から小さなものに制限されてしまい、これが原因で蓄熱に長時間を要する問題があった。
【0005】
また、熱媒液温度が高くて層中にある潜熱蓄熱材Zの相変化が進み難い中間温度層が大きな領域を占めて蓄熱槽内に形成される為、従来システムでは、熱源装置2に送る熱媒液Wの温度tsが熱源装置2の下限入口温度teまで低下して熱源装置2の停止により蓄熱運転の終了に至った際に、中間温度層の層中にあって相変化が未だ完了していない潜熱蓄熱材Zが多く残り易く、このことで蓄熱量が小さなものに制限されてしまう問題もあった。
【0006】
なお、従来システムでは、槽一端部の端部取出口から取り出した蓄熱槽内の熱媒液を熱源装置で加熱して槽他端部の戻し口から蓄熱槽内に戻す温熱蓄熱の蓄熱運転の場合についても、上記と同様の理由で、蓄熱に長時間を要し、また、蓄熱量が小さなものに制限される問題があった。
【0007】
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、合理的な蓄熱形態を採ることにより上記問題を効果的に解消する点にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
〔1〕請求項1に係る発明は潜熱蓄熱システムに係り、その特徴は、
槽一端部の端部取出口から取り出した槽内の熱媒液を熱源装置で冷却又は加熱して槽他端部の戻し口から槽内に戻す蓄熱運転により槽内に冷熱又は温熱を蓄熱する蓄熱槽を設け、
潜熱蓄熱材を収容した多数の蓄熱容器を、槽内熱媒液に浸漬させる状態で前記蓄熱槽の槽内に設置する構成において、
蓄熱運転時における槽内熱媒液の流動方向において前記端部取出口よりも上流側でかつ前記蓄熱容器の設置域よりも下流側の箇所、又は、前記蓄熱容器の設置域における途中箇所に、前記蓄熱運転において前記端部取出口からの取り出し熱媒液と合流させて前記熱源装置に送る熱媒液を蓄熱槽内から取り出す中間取出口を設け、
前記熱源装置により熱媒液を冷却する冷熱蓄熱の蓄熱運転において、前記中間取出口からの取り出し熱媒液の温度が前記潜熱蓄熱材の相変化温度よりも低温の設定停止温度まで低下したとき、
又は、前記熱源装置により熱媒液を加熱する温熱蓄熱の蓄熱運転において、前記中間取出口からの取り出し熱媒液の温度が前記潜熱蓄熱材の相変化温度よりも高温の設定停止温度まで上昇したとき、
その中間取出口からの槽内熱媒液の取り出しを停止する制御手段を設けてある点にある。
【0009】
つまり、この構成によれば、蓄熱槽内からの取り出し熱媒液を熱源装置で冷却して蓄熱槽内に戻す冷熱蓄熱の蓄熱運転の場合(図1,図3参照)、中間取出口Xmからの取り出し熱媒液の温度tmが潜熱蓄熱材Z(冷熱蓄熱用の潜熱蓄熱材)の相変化温度tkよりも低温の設定停止温度tbに低下するまで、その中間取出口Xmを通じて蓄熱槽1内の熱媒液Wが取り出されるから、先述の中間温度層を形成する中間温度の熱媒液(すなわち、上記の設定停止温度tbよりも高温の熱媒液)は、端部取出口Xsの側への中間温度層の進行において中間温度層が中間取出口Xmの配設位置を通過する際に、その一部が中間取出口Xmから槽外へ取り出され、これにより、中間温度層の成長及び端部取出口Xsの側への進行が効果的に抑止される。
【0010】
そして、蓄熱運転時における槽内熱媒液Wの流動方向で中間温度層に続き戻し口Xrの側から端部取出口Xsの側へ次第に拡がる低温領域(すなわち、上記の設定停止温度tbよりも低温の熱媒液領域)が中間取出口Xmの配設位置に至って、戻し口Xrからその中間取出口Xmの配設位置に至るまでの間が低温領域になると、中間取出口Xmからの取り出し熱媒液の温度tmが設定停止温度tbまで低下することで、その中間取出口Xmからの槽内熱媒液Wの取り出しが停止され、これにより、先行する中間温度層の成長及び端部取出口Xsの側への進行が上記の如く効果的に抑止された状態下において、端部取出口Xsの側への低温領域の拡がりが継続される。
【0011】
すなわち、上記の如く中間温度層の成長及び端部取出口Xsの側への進行を抑止できることにより、先述の図9に示した如き端部取出口Xsからの取り出し熱媒液の温度tsの早期低下を防止することができて、図3に示す如く端部取出口Xsからの取り出し熱媒液Wの温度tsを蓄熱運転の開始後、長時間にわたり高温に維持することができ、そして、このように端部取出口Xsからの取り出し熱媒液Wの温度tsを長時間にわたり高温に維持できることにより、中間取出口Xmからの槽内熱媒液Wの取り出しを行っている状況下では、中間取出口Xmから取り出される設定停止温度tb以上の熱媒液Wと端部取出口Xsから取り出される高温の熱媒液Wとを合流させて熱源装置2に送ることで、また、中間取出口Xmからの槽内熱媒液Wの取り出しが停止された状況下では、上記の如く長時間にわたり高温に維持される端部取出口Xsからの取り出し熱媒液Wのみを熱源装置2に送ることで、熱源装置2に送る熱媒液Wの温度ti(熱源装置の入口温度)も蓄熱運転の開始後、長時間にわたり一定以上の温度に安定的に保つことができて、熱源装置2が蓄熱運転開始後の早い時期に部分負荷運転の状態になることを効果的に防止することができ、これにより、先述の従来システムに比べ蓄熱に要する時間を効果的に短縮することができる。
【0012】
また、熱源装置2に送る熱媒液Wの温度tiが熱源装置2の下限入口温度teに低下するまでに、上記の如く中間温度層の成長を効果的に抑止して戻し口Xrから中間取出口Xmの配設位置に至るまでの間を低温領域にしておく(略言すれば、中間温度層の成長抑止分だけ低温領域を拡大しておく)ことができるから、戻し口Xrから中間取出口Xmの配設位置に至るまでの間にある潜熱蓄熱材Zについては低温熱媒液により効率良く相変化を進行させてほぼ完全に相変化を完了させた状態で蓄熱運転の終了に至らせることができ、この点、大きな領域を占める中間温度層の層中に相変化が未だ完了しない潜熱蓄熱材が多く残る状況下で蓄熱運転の終了に至ってしまう従来システムに比べ、蓄熱量も効果的に増大させることができる。
【0013】
一方、蓄熱槽内からの取り出し熱媒液を熱源装置で加熱して蓄熱槽内に戻す温熱蓄熱の蓄熱運転の場合(図6参照)についても、冷熱蓄熱の蓄熱運転の場合と同様、上記構成によれば、中間取出口Xmからの取り出し熱媒液Wの温度tmが潜熱蓄熱材Z′(温熱蓄熱用の潜熱蓄熱材)の相変化温度tk′よりも高温の設定停止温度tb′に上昇するまで、その中間取出口Xmを通じて蓄熱槽内の熱媒液Wが取り出されるから、中間温度層を形成する中間温度の熱媒液(すなわち、上記の設定停止温度tb′よりも低温の熱媒液)は、端部取出口Xsの側への中間温度層の進行において中間温度層が中間取出口Xmの配設位置を通過する際に、その一部が中間取出口Xmから槽外へ取り出され、これにより、中間温度層の成長及び端部取出口Xsの側への進行が効果的に抑止される。
【0014】
そして、蓄熱運転時における槽内熱媒液Wの流動方向で中間温度層に続き戻し口Xrの側から端部取出口Xsの側へ次第に拡がる高温領域(すなわち、上記の設定停止温度tb′よりも高温の熱媒液領域)が中間取出口Xmの配設位置に至って、戻し口Xrからその中間取出口Xmの配設位置に至るまでの間が高温領域になると、中間取出口Xmからの取り出し熱媒液Wの温度tmが設定停止温度tb′まで上昇することで、その中間取出口Xmからの槽内熱媒液Wの取り出しが停止され、これにより、先行する中間温度層の成長及び端部取出口Xsの側への進行が上記の如く効果的に抑止された状態下において、端部取出口Xsの側への高温領域の拡がりが継続される。
【0015】
すなわち、上記の如く中間温度層の成長及び端部取出口Xsの側への進行を抑止できることにより、端部取出口Xsからの取り出し熱媒液Wの温度tsの早期上昇を防止することができて、端部取出口Xsからの取り出し熱媒液Wの温度tsを蓄熱運転の開始後、長時間にわたり低温に維持することができ、そして、このように端部取出口Xsからの取り出し熱媒液Wの温度tsを長時間にわたり低温に維持できることにより、中間取出口Xmからの槽内熱媒液Wの取り出しを行っている状況下では、中間取出口Xmから取り出される設定停止温度tb′以下の熱媒液Wと端部取出口Xsから取り出される低温の熱媒液Wとを合流させて熱源装置2に送ることで、また、中間取出口Xmからの槽内熱媒液Wの取り出しが停止された状況下では、上記の如く長時間にわたり低温に維持される端部取出口Xsからの取り出し熱媒液Wのみを熱源装置2に送ることで、熱源装置2に送る熱媒液Wの温度ti(熱源装置の入口温度)も蓄熱運転の開始後、長時間にわたり一定以下の温度に安定的に保つことができて、熱源装置2が蓄熱運転開始後の早い時期に部分負荷運転の状態になることを効果的に防止することができ、これにより、冷熱蓄熱の蓄熱運転の場合と同様、温熱蓄熱の蓄熱運転の場合についても先述の従来システムに比べ蓄熱に要する時間を効果的に短縮することができる。
【0016】
また、熱源装置2に送る熱媒液Wの温度tiが熱源装置2の上限入口温度te′に上昇するまでに、上記の如く中間温度層の成長を効果的に抑止して戻し口Xrから中間取出口Xmの配設位置に至るまでの間を高温領域にしておく(略言すれば、中間温度層の成長抑止分だけ高温領域を拡大しておく)ことができるから、戻し口Xrから中間取出口Xmの配設位置に至るまでの間にある潜熱蓄熱材Z′については高温熱媒液により効率良く相変化を進行させてほぼ完全に相変化を完了させた上で蓄熱運転の終了に至らせることができ、この点、やはり冷熱蓄熱の蓄熱運転の場合と同様、温熱蓄熱の蓄熱運転の場合についても、大きな領域を占める中間温度層の層中に相変化が未だ完了しない潜熱蓄熱材が多く残る状況下で蓄熱運転の終了に至ってしまう従来システムに比べ、蓄熱量を効果的に増大させることができる。
【0017】
なお、請求項1に係る発明の実施においては、冷熱蓄熱の蓄熱運転の場合、中間取出口Xmからの槽内熱媒液Wの取り出しを蓄熱運転の開始当初から実施して、その取り出し熱媒液Wの温度tmが設定停止温度tbまで低下したときに、その中間取出口Xmからの槽内熱媒液Wの取り出しを停止する形態、あるいは、中間取出口Xmの配設箇所における槽内熱媒液Wの温度tmが蓄熱運転の開始後、設定開始温度taまで低下したときに、その中間取出口Xmからの槽内熱媒液Wの取り出しを開始して、その取り出し熱媒液Wの温度tmがさらに設定停止温度tbまで低下したときに、その中間取出口Xmからの槽内熱媒液Wの取り出しを停止する形態のいずれを採用してもよい。
【0018】
同様に、温熱蓄熱の蓄熱運転の場合についても、中間取出口Xmからの槽内熱媒液Wの取り出しを蓄熱運転の開始当初から実施して、その取り出し熱媒液Wの温度tmが設定停止温度tb′まで上昇したときに、その中間取出口Xmからの槽内熱媒液Wの取り出しを停止する形態、あるいは、中間取出口Xmの配設箇所における槽内熱媒液Wの温度tmが蓄熱運転の開始後、設定開始温度ta′まで上昇したときに、その中間取出口Xmからの槽内熱媒液Wの取り出しを開始して、その取り出し熱媒液Wの温度tmがさらに設定停止温度tb′まで上昇したときに、その中間取出口Xmからの槽内熱媒液Wの取り出しを停止する形態のいずれを採用してもよい。
【0019】
また、中間取出口Xmからの槽内熱媒液Wの取り出しの発停は、熱媒液温度の検出に基づいて制御手段に実行させる形態に限らず、蓄熱運転開始時点からの経過時間に基づいてタイマー制御的に制御手段に実行させる形態を採ってもよい。
【0020】
請求項1に係る発明の実施においては、中間取出口Xmを蓄熱運転時における槽内熱媒液Wの流動方向において一箇所にのみ配設する形態、あるいは、複数の中間取出口Xmを蓄熱運転時における槽内熱媒液Wの流動方向に分散させて配置して、それら複数の中間取出口Xmの各々について取り出し熱媒液Wの温度に応じた前記の取り出し停止を個別に実行する形態のいずれを採用してもよい。
【0021】
さらにまた、中間取出口Xmを蓄熱運転時における槽内熱媒液Wの流動方向において端部取出口Xsよりも上流側でかつ蓄熱容器9の設置域よりも下流側の箇所に配設する形態、あるいは、中間取出口Xmを蓄熱運転時における槽内熱媒液Wの流動方向において蓄熱容器9の設置域における途中箇所(蓄熱容器設置域における熱媒液流動方向の下流端箇所を含む)に配設する形態、あるいはまた、中間取出口Xmを蓄熱運転時における槽内熱媒液Wの流動方向において端部取出口Xsよりも上流側でかつ蓄熱容器9の設置域よりも下流側の箇所と蓄熱容器9の設置域における途中箇所との両方に配設する形態のいずれを採用してもよい。
【0022】
〔2〕請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
複数の前記中間取出口を蓄熱運転時における槽内熱媒液の流動方向に分散させて前記蓄熱容器の設置域に配置し、
前記制御手段を、取り出し熱媒液の温度に応じた前記の取り出し停止を複数の前記中間取出口の各々について個別に実行する構成にしてある点にある。
【0023】
つまり、この構成によれば、冷熱蓄熱の蓄熱運転の場合(図4,図5参照)、先ず、槽内熱媒液Wの流動方向において戻し口Xrの側から1番目に位置する中間取出口Xmからの槽内熱媒液Wの取り出しにより中間温度層の成長を抑止しながら、戻し口Xrと1番目の中間取出口Xmとの間の領域を低温領域にし、それに続き、槽内熱媒液Wの流動方向において戻し口Xrの側から2番目に位置する中間取出口Xmからの槽内熱媒液Wの取り出しにより中間温度層の成長を抑止しながら、1番目の中間取出口Xmと2番目の中間取出口Xmとの間の領域を低温領域にするといった形態で、蓄熱運転開始後の早い時期からの中間温度層の実質的な成長抑止を伴いながら低温領域を端部取出口Xsの側へ拡大していくから、中間温度層の大きな成長領域が一時的にせよ槽内に形成されるのを防止することができて、そのことにより、潜熱蓄熱材Zを効率的に相変化させ得る良好な低温領域の拡大域を一層確実かつ効率良く槽内に形成することができる。
【0024】
また、温熱蓄熱の蓄熱運転の場合についても同様に、中間温度層の大きな成長領域が一時的にせよ槽内に形成されるのを防止した状態で、潜熱蓄熱材を効率的に相変化させ得る良好な高温領域の拡大域を一層確実かつ効率良く槽内に形成することができ、これらのことにより、冷熱蓄熱の蓄熱運転の場合及び温熱蓄熱の蓄熱運転の場合のいずれにおいても、蓄熱に要する時間を一層確実かつ効果的に短縮し得るとともに、蓄熱量も一層確実かつ効果的に増大させることができる。
【0025】
〔3〕請求項3に係る発明は、請求項1又は2に係る発明の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記制御手段を、前記端部取出口からの取り出し熱媒液と前記中間取出口からの取り出し熱媒液とを合流させて前記熱源装置に送る際、前記端部取出口からの熱媒液取出流量と前記中間取出口からの熱媒液取出流量との比を調整して、前記熱源装置に送る合流熱媒液の温度を設定送り温度に調整する構成にしてある点にある。
【0026】
つまり、この構成によれば(図1ないし図4参照)、端部取出口Xsからの取り出し熱媒液Wの温度変化や中間取出口Xmからの取り出し熱媒液Wの温度変化にかかわらず、熱源装置2に送る合流熱媒液Wの温度ti(熱源装置の入口温度)を設定送り温度tiiに安定的に維持できることから、その設定送り温度tiiとして適当な温度を設定しておけば、所定流量の合流熱媒液Wを熱源装置2に送り、かつ、熱源装置2から設定戻し温度trrの熱媒液Wを蓄熱槽1に戻す蓄熱運転において、端部取出口Xsからの取り出し熱媒液Wの温度変化や中間取出口Xmからの取り出し熱媒液Wの温度変化にかかわらず、熱源装置2を最大出力状態ないしそれに近い出力状態に保って継続運転することができ、これにより、冷熱蓄熱の蓄熱運転の場合及び温熱蓄熱の蓄熱運転の場合のいずれにおいても、単位時間当たりの蓄熱量を一層安定的に大きく確保した状態で蓄熱運転を進めることができて、蓄熱に要する時間を一層効果的に短縮することができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
【0028】
〔第1実施形態〕
図1は冷熱用の潜熱蓄熱システムを示し、1は蓄熱槽、2は熱源装置としての冷凍機、3は負荷装置(例えば空調機やファンコイルユニット)であり、このシステムでは、蓄熱運転において熱源側循環路4を通じ蓄熱槽1と冷凍機2との間で熱媒液W(例えば水)を循環させることにより、冷凍機1の発生冷熱を蓄熱槽1に蓄熱し、一方、放熱運転において負荷側循環路5を通じ蓄熱槽1と負荷装置3との間で熱媒液Wを循環させることにより、先の蓄熱運転において蓄熱槽1に蓄熱した冷熱を負荷装置3で消費する。
【0029】
P1は蓄熱運転において蓄熱槽1と冷凍機2との間で熱媒液Wを循環させる熱源側循環ポンプ、P2は放熱運転において蓄熱槽1と負荷装置3との間で熱媒液Wを循環させる負荷側循環ポンプである。
【0030】
蓄熱槽1は複数の液槽1a〜1eを直列に接続した連結型蓄熱槽であり、蓄熱運転では、図中実線の矢印で示す如く、液槽1a〜1eの直列接続列における列方向一端の液槽1a(すなわち、蓄熱槽1の槽一端部)から蓄熱運転用の端部取出口Xsを通じて槽内の熱媒液Wを取り出し、この取り出し熱媒液Wを冷凍機2で冷却して蓄熱運転用の戻し口Xrから上記直列接続列における列方向他端の液槽1e(すなわち、蓄熱槽1の槽他端部)へ戻すことにより、列方向両端の取出用及び戻し用の液槽1a,1eを除いた液槽1b〜1dの夫々において液槽内の熱媒液Wを液槽内のほぼ全域にわたり安定的な状態で上向きに槽内流動させながら、直列接続列の列方向他端(低温端)の側に位置する液槽から順次にその槽内に冷熱を蓄熱していく。
【0031】
また、放熱運転では逆に、図中破線の矢印で示す如く、液槽1a〜1eの直列接続列における列方向他端の液槽1eから放熱運転用の端部取出口Ysを通じて槽内の熱媒液Wを取り出し、この取り出し熱媒液Wを負荷装置3で冷熱放熱させた後、放熱運転用の戻し口Yrから上記直列接続列における列方向一端の液槽1aへ戻すことにより、列方向両端の取出用及び戻し用の液槽1a,1eを除いた液槽1b〜1dの夫々において液槽内の熱媒液Wを液槽内のほぼ全域にわたり安定的な状態で下向きに槽内流動させるようにして、負荷装置3からの戻り熱媒液Wによる槽内熱媒液Wの高温化を直列接続列の列方向一端(高温端)の側に位置する液槽から順次に進めていく形態で、先の蓄熱運転において蓄熱槽1の槽内に蓄熱した冷熱を消費していく。
【0032】
そして、本第1実施形態では上記の連結型蓄熱槽1として、具体的には、上記列方向他端の側に位置して上端部に横向きの上部水路6aを形成する堰6と、上記列方向一端の側に位置して下端部に横向きの下部水路7aを形成する逆堰7とにより、それら堰6,7の間に垂直水路8を形成して、隣合う液槽1a〜1dどうしを横向きの上部水路6aと垂直水路8と横向きの下部水路7aとからなる一連の連通水路を通じて連通させた構造のモグリ堰方式(ないし、改良モグリ堰方式)の蓄熱槽を採用している。
【0033】
また、この蓄熱槽1は水蓄熱槽として使用していた既設の蓄熱槽をシステム更新の際に潜熱蓄熱用の蓄熱槽に改造したものであり、その改造として、液槽1a〜1eのうち、それら液槽の直列接続列における列方向他端(低温端)から2番目及び3番目の液槽1d,1cの槽内には、図1,図2に示す如く潜熱蓄熱用の多数の蓄熱容器9を設置してある。
【0034】
蓄熱容器9はビニル袋状のもので、その容器内には、負荷装置3で必要とする低温熱媒液Wの温度ないしその付近の温度(例えば5.5〜7℃)を固相と液相との間の相変化温度tkとする冷熱蓄熱用の潜熱蓄熱材Zを収容してあり、システム更新において、この蓄熱容器9を液槽1c,1dの槽内に設置する改造を施すことで、潜熱蓄熱を可能にして蓄熱槽全体としての蓄熱能力を必要分だけ増大させる。
【0035】
システム更新において蓄熱容器9を液槽1c,1dの槽内に設置するにあたっては、同図1,図2に示す如く、先ず、液槽1c,1dの槽底に架台10を設置して槽底と架台上面部10aとの間に隙間Sを形成し、その後、槽外で多数の蓄熱容器9を予め収容したカゴ状の収容容器11を順次、液槽1c,1dに搬入して、それら収容容器11を架台10における多孔状の上面部10aに積層状態で載置することで、多数の蓄熱容器9を液槽1c,1dの槽内に設置しており、これにより、蓄熱運転では、架台10上における収容容器11の積層域に対し槽内熱媒液Wを通過させるのに、槽底と架台上面部10aとの間の隙間Sを収容容器11の積層域に対して熱媒液Wを上向きに送り出す液送出室にした状態で、架台10上における収容容器11の積層域(すなわち、多数の蓄熱容器9の設置域)に対し、槽内熱媒液Wを極力均等な状態で上向きに安定的に通過させ得るように、また、放熱運転では、その隙間Sを収容容器11の積層域から熱媒液Wを下向きに集合させる液集合室にした状態で、架台10上における収容容器11の積層域に対し、槽内熱媒液Wを極力均等な状態で下向きに安定的に通過させ得るようにしてある。
【0036】
また、システム更新の際、蓄熱容器9の槽内設置に加え、液槽の直列接続列における列方向他端(低温端)から3番目の液槽1cの槽内上部、すなわち、蓄熱運転時における槽内熱媒液Wの流動方向において2つの液槽1d,1cにわたる蓄熱容器設置域の下流端近傍箇所に中間取出口Xmを設けるとともに、この中間取出口Xmから取り出した槽内熱媒液Wを蓄熱運転用の端部取出口Xsからの取り出し熱媒液Wと合流させて冷凍機2に送るための合流路4a及び合流三方弁Vを設けてある。
【0037】
12aは中間取出口Xmの配設位置における槽内熱媒液Wの温度tm(換言すれば、中間取出口Xmからの取り出し熱媒液Wの温度)を検出する取出温度センサ、12bは冷凍機2に送る合流熱媒液Wの温度ti(冷凍機の入口温度)を検出する送り温度センサ、13はシステムの運転制御を司る制御器であり、この制御器13は蓄熱運転において各温度センサ12a,12bによる検出温度tm,tiに基づき次の(イ)〜(ハ)の制御を実行する。
【0038】
(イ)蓄熱運転の開始指令が与えられると、合流三方弁Vを、中間取出口Xmからの熱媒液取り出しは停止して蓄熱運転用の端部取出口Xsからのみ槽内熱媒液Wを取り出す状態にし、この状態で熱源側循環ポンプP1及び冷凍機2を起動して蓄熱運転を開始する。
【0039】
なお、冷凍機2に対しては循環ポンプP1の一定出力運転により蓄熱運転の全期間を通じて一定流量の熱媒液Wを供給する。
【0040】
(ロ)蓄熱運転の開始後、取出温度センサ12aによる検出温度tmが設定開始温度taまで低下すると(図3参照)、合流三方弁Vを端部取出口Xsと中間取出口Xmとの両方から槽内熱媒液Wを取り出す状態にし、そして、送り温度センサ12bによる検出温度tiに基づき、冷凍機2に送る合流熱媒液Wの温度tiを設定送り温度tiiに保つように、合流三方弁Vの操作により端部取出口Xsからの熱媒液取出流量と中間取出口Xmからの熱媒液取出流量との比を調整する。
【0041】
なお、本第1実施形態では、設定開始温度taを潜熱蓄熱材Zの相変化温度tkが有するバラツキ範囲の上限値近くの温度(例えば7℃)に設定してあり、また、設定送り温度tiiは、冷凍機2に対して一定流量の熱媒液Wを供給し、かつ、冷凍機2から設定戻し温度trr(例えば5℃)の低温熱媒液Wを蓄熱槽1に戻す蓄熱運転において冷凍機2を最大出力状態で運転できる熱媒液温度(例えば10℃)に設定してある。
【0042】
(ハ)その後、取出温度センサ12aによる検出温度tmが潜熱蓄熱材Zの相変化温度tkよりも低温の設定停止温度tb(例えば5.3℃)まで低下すると、合流三方弁Vを再び中間取出口Xmからの熱媒液取り出しは停止して蓄熱運転用の端部取出口Xsからのみ槽内熱媒液Wを取り出す状態にし、さらにその後、送り温度センサ12bによる検出温度ti(中間取出口Xmからの熱媒液取り出しが停止された状況では端部取出口Xsからの取り出し熱媒液Wの温度tsに等しい)が冷凍機2の下限入口温度te(例えば5.7℃)まで低下すると、冷凍機2及び熱源側循環ポンプP1を停止して蓄熱運転を終了する。
【0043】
つまり、このように中間取出口Xmからの取り出し熱媒液Wの温度tmが潜熱蓄熱材Zの相変化温度tkよりも低温の設定停止温度tbに低下するまで、その中間取出口Xmを通じて蓄熱槽1内の熱媒液Wを取り出すことにより、蓄熱運転の進行に伴い戻し口Xrの側から端部取出口Xsの側へ拡がっていく低温領域(潜熱蓄熱材Zを効率的に相変化させる得る低温熱媒液の領域)の先端側に形成される中間温度層が中間取出口Xmの配設位置を通過する際に、その中間温度層を形成する中間温度の熱媒液の一部を中間取出口Xmから槽外へ取り出すようにし、これにより、蓄熱に要する時間の長時間化、及び、蓄熱量の減少の原因となる中間温度層の成長及び端部取出口Xsの側への進行を抑止するようにしてある。
【0044】
〔第2実施形態〕
図4は同じく冷熱用の潜熱蓄熱システムを示すが、この潜熱蓄熱システムでは、蓄熱運転において図中実線の矢印に示す如く熱媒液Wを槽内流動させ、かつ、放熱運転において図中破線の矢印に示す如く熱媒液Wを槽内流動させるモグリ堰方式(ないし改良モグリ堰方式)の連結型蓄熱槽1において、直列接続の液槽1a〜1fのうち、それら液槽の直列接続列における列方向両端の取出用及び戻し用の液槽1a,1fを除いた4つの液槽1b〜1e夫々の槽内に、冷熱蓄熱用の潜熱蓄熱材Zを収容した多数の蓄熱容器9を積層状態で設置してある。
【0045】
また、蓄熱運転用の戻し口Xrの側(低温端側)から3番目,4番目,5番目の液槽1d〜1b夫々の槽内下部、すなわち、それら3つの液槽1d〜1b夫々の蓄熱運転時における熱媒液流入部に中間取出口Xmを設けて、4つの液槽1b〜1eにわたる蓄熱容器9の設置域に対し、3つの中間取出口Xmを蓄熱運転時における槽内熱媒液Wの流動方向に分散させて域内設置した形態にし、そして、端部取出口Xs及び3つの中間取出口Xmの各々からの槽内熱媒液Wの取り出しの断続及び取り出し流量の調整を行う流量調整弁MVを各取出口Xs,Xmに対して設けてある。
【0046】
12aは3つの中間取出口Xm夫々の配設位置における槽内熱媒液Wの温度tm1〜tm3(換言すれば、各中間取出口Xmからの取り出し熱媒液Wの温度)を検出する取出温度センサ、12bは端部取出口Xsからの取り出し熱媒液Wと合流路4aにより導かれる各中間取出口Xmからの取り出し熱媒液Wとを合流させて冷凍機2に送ることにおいてその合流熱媒液Wの温度ti(冷凍機の入口温度)を検出する送り温度センサ、13はシステムの運転制御を司る制御器であり、この制御器13は蓄熱運転において3つの取出温度センサ12a及び送り温度センサ12bによる検出温度tm1〜tm3,tiに基づき次の(イ)〜(ハ)の制御を実行する。
【0047】
(イ)蓄熱運転の開始指令が与えられると、各取出口Xs, Xmに対する流量調整弁MVを、全ての中間取出口Xmからの熱媒液取り出しを停止して蓄熱運転用の端部取出口Xsからのみ槽内熱媒液Wを取り出す状態にし、この状態で熱源側循環ポンプP1及び冷凍機2を起動して蓄熱運転を開始する。
【0048】
なお、本第2実施形態においても、冷凍機2に対しては循環ポンプP1の一定出力運転により蓄熱運転の全期間を通じて一定流量の熱媒液Wを供給する。
【0049】
(ロ)蓄熱運転の開始後、3つの取出温度センサ12aの各々について、その検出温度tm1〜tm3が設定開始温度taまで低下すると(図5参照)、その取出温度センサ12aに対応する中間取出口Xmの流量調整弁MVを開いて、その中間取出口Xmからの熱媒液取り出しを開始する。
【0050】
また、3つの取出温度センサ12aの各々について、その検出温度tm1〜tm3が潜熱蓄熱材Zの相変化温度tkよりも低温の設定停止温度tbまで低下すると、その取出温度センサ12aに対応する中間取出口Xmの流量調整弁MVを閉じて、その中間取出口Xmからの熱媒液取り出しを再び停止する。
【0051】
そして、いずれかの中間取出口Xmから槽内熱媒液Wを取り出して、その中間取出口Xmからの取り出し熱媒液Wと蓄熱運転用の端部取出口Xsからの取り出し熱媒液Wとを合流させて冷凍機2に供給している状況では、送り温度センサ12bによる検出温度tiに基づき、冷凍機2に送る合流熱媒液Wの温度tiを設定送り温度tiiに保つように、各取出口Xs,Xmに対する流量調整弁MVの操作により端部取出口Xsからの熱媒液取出流量と中間取出口Xmからの熱媒液取出流量との比を調整する。
【0052】
なお、本第2実施形態においても、設定開始温度taは潜熱蓄熱材Zの相変化温度tkが有するバラツキ範囲の上限値近くの温度に設定し、設定送り温度tiiは、冷凍機2に対して一定流量の熱媒液Wを供給し、かつ、冷凍機2から設定戻し温度trrの低温熱媒液Wを蓄熱槽1に戻す蓄熱運転において冷凍機2を最大出力状態で運転できる熱媒液温度に設定してあり、具体的な温度例として第1実施形態と同様、潜熱蓄熱材Zの相変化温度tk=5.5〜7℃、設定戻し温度trr=5℃、冷凍機2の下限入口温度te=5.7℃、設定開始温度ta=7℃、設定停止温度tb=5.3℃を挙げることができる。
【0053】
(ハ)その後、送り温度センサ12bによる検出温度ti(全ての中間取出口Xmからの熱媒液取り出しが停止された状況では端部取出口Xsからの取り出し熱媒液Wの温度tsに等しい)が冷凍機2の下限入口温度teまで低下すると、冷凍機2及び熱源側循環ポンプP1を停止して蓄熱運転を終了する。
【0054】
つまり、第1実施形態と同様、中間取出口Xmからの取り出し熱媒液Wの温度tmが潜熱蓄熱材Zの相変化温度tkよりも低温の設定停止温度tbに低下するまで、その中間取出口Xmを通じて蓄熱槽1内の熱媒液Wを取り出すことにより、蓄熱運転の進行に伴い戻し口Xrの側から端部取出口Xsの側へ拡がっていく低温領域の先端側に形成される中間温度層の成長及び端部取出口Xsの側への進行を抑止するが、本第2実施形態の潜熱蓄熱システムでは、先ず、戻し口Xrの側から1番目に位置する中間取出口Xmからの槽内熱媒液Wの取り出しにより中間温度層の成長を抑止しながら、戻し口Xrと1番目の中間取出口Xmとの間の領域を低温領域にし、それに続き、戻し口Xrの側から2番目に位置する中間取出口Xmからの槽内熱媒液Wの取り出しにより中間温度層の成長を抑止しながら、1番目の中間取出口Xmと2番目の中間取出口Xmとの間の領域を低温領域にするといった形態で、蓄熱運転開始後の早い時期からの中間温度層の実質的な成長抑止を伴いながら低温領域を端部取出口Xsの側へ拡大させていくようにしてある。
【0055】
〔第3実施形態〕
図6は温熱用の潜熱蓄熱システムを示し、1は蓄熱槽、2は熱源装置としてのヒートポンプ、3は負荷装置(空調機やファンコイルユニットなど)であり、このシステムでは、蓄熱運転において熱源側循環路4を通じ蓄熱槽1とヒートポンプ2との間で熱媒液W(例えば水)を循環させることにより、ヒートポンプ2の発生温熱を蓄熱槽1に蓄熱し、一方、放熱運転において負荷側循環路5を通じ蓄熱槽1と負荷装置3との間で熱媒液Wを循環させることにより、先の蓄熱運転において蓄熱槽1に蓄熱した温熱を負荷装置3で消費する。
【0056】
P1は蓄熱運転において蓄熱槽1とヒートポンプ2との間で熱媒液Wを循環させる熱源側循環ポンプ、P2は放熱運転において蓄熱槽1と負荷装置3との間で熱媒液Wを循環させる負荷側循環ポンプである。
【0057】
蓄熱槽1は複数の液槽1a〜1eを直列に接続した連結型蓄熱槽であり、蓄熱運転では、図中実線の矢印で示す如く、液槽1a〜1eの直列接続列における列方向一端の液槽1a(蓄熱槽1の槽一端部)から蓄熱運転用の端部取出口Xsを通じて槽内の熱媒液Wを取り出し、この取り出し熱媒液Wをヒートポンプ2で加熱して蓄熱運転用の戻し口Xrから上記直列接続列における列方向他端の液槽1e(蓄熱槽1の槽他端部)へ戻すことにより、列方向両端の取出用及び戻し用の液槽1a,1eを除いた液槽1b〜1dの夫々において液槽内の熱媒液Wを液槽内のほぼ全域にわたり安定的な状態で下向きに槽内流動させながら、直列接続列の列方向他端(高温端)の側に位置する液槽から順次にその槽内に温熱を蓄熱していく。
【0058】
また、放熱運転では逆に、図中破線の矢印で示す如く、液槽1a〜1eの直列接続列における列方向他端の液槽1eから放熱運転用の端部取出口Ysを通じて槽内の熱媒液Wを取り出し、この取り出し熱媒液Wを負荷装置3で温熱放熱させた後、放熱運転用の戻し口Yrから上記直列接続列における列方向一端の液槽1aへ戻すことにより、列方向両端の取出用及び戻し用の液槽1a,1eを除いた液槽1b〜1dの夫々において液槽内の熱媒液Wを液槽内のほぼ全域にわたり安定的な状態で上向きに槽内流動させるようにして、負荷装置3からの戻り熱媒液Wによる槽内熱媒液Wの低温化を直列接続列の列方向一端(低温端)の側に位置する液槽から順次に進めていく形態で、先の蓄熱運転において蓄熱槽1の槽内に蓄熱した温熱を消費していく。
【0059】
そして、本第3実施形態では上記の連結型蓄熱槽1として、具体的には、上記列方向他端の側に位置して下端部に横向きの下部水路6aを形成する逆堰6と、上記列方向一端の側に位置して上端部に横向きの上部水路7aを形成する堰7とにより、それら堰6,7の間に垂直水路8を形成して、隣合う液槽1b〜1eどうしを横向きの下部水路6aと垂直水路8と横向きの上部水路7aとからなる一連の連通水路を通じて連通させた構造のモグリ堰方式(ないし、改良モグリ堰方式)の蓄熱槽を採用している。
【0060】
第1実施形態と同様、液槽1a〜1eのうち、それら液槽の直列接続列における列方向他端(高温端)から2番目及び3番目の液槽1d,1cの槽内には、潜熱蓄熱用の多数の蓄熱容器9を設置してあり、その蓄熱容器9の容器内には、負荷装置3で必要とする高温熱媒液Wの温度ないしその付近の温度を固相と液相との間の相変化温度tk′とする温熱蓄熱用の潜熱蓄熱材Z′を収容してあり、これにより、潜熱蓄熱による温熱蓄熱を可能にしてある。
【0061】
また、液槽の直列接続列における列方向他端(高温端)から3番目の液槽1cの槽内下部、すなわち、蓄熱運転時における槽内熱媒液Wの流動方向において2つの液槽1d,1cにわたる蓄熱容器設置域の下流端近傍箇所に中間取出口Xmを設けるとともに、この中間取出口Xmから取り出した槽内熱媒液Wを蓄熱運転用の端部取出口Xsからの取り出し熱媒液Wと合流させてヒートポンプ2に送るための合流路4a及び合流三方弁Vを設けてある。
【0062】
12aは中間取出口Xmの配設位置における槽内熱媒液Wの温度tm(換言すれば、中間取出口Xmからの取り出し熱媒液Wの温度)を検出する取出温度センサ、12bはヒートポンプ2に送る合流熱媒液Wの温度ti(ヒートポンプの入口温度)を検出する送り温度センサ、13はシステムの運転制御を司る制御器であり、この制御器13は蓄熱運転において各温度センサ12a,12bによる検出温度tm,tiに基づき次の(イ′)〜(ハ′)の制御を実行する。
【0063】
(イ′)蓄熱運転の開始指令が与えられると、合流三方弁Vを、中間取出口Xmからの熱媒液取り出しは停止して蓄熱運転用の端部取出口Xsからのみ槽内熱媒液Wを取り出す状態にし、この状態で熱源側循環ポンプP1及びヒートポンプ2を起動して蓄熱運転を開始する。
【0064】
なお、ヒートポンプ2に対しては循環ポンプP1の一定出力運転により蓄熱運転の全期間を通じて一定流量の熱媒液Wを供給する。
【0065】
(ロ′)蓄熱運転の開始後、取出温度センサ12aによる検出温度tmが設定開始温度ta′まで上昇すると、合流三方弁Vを端部取出口Xsと中間取出口Xmとの両方から槽内熱媒液Wを取り出す状態にし、そして、送り温度センサ12bによる検出温度tiに基づき、ヒートポンプ2に送る合流熱媒液Wの温度tiを設定送り温度tii′に保つように、合流三方弁Vの操作により端部取出口Xsからの熱媒液取出流量と中間取出口Xmからの熱媒液取出流量との比を調整する。
【0066】
なお、本第3実施形態では、設定開始温度ta′を潜熱蓄熱材Z′の相変化温度tk′が有するバラツキ範囲の下限値近くの温度に設定してあり、また、設定送り温度tii′は、ヒートポンプ2に対して一定流量の熱媒液Wを供給し、かつ、ヒートポンプ2から設定戻し温度trr′の高温熱媒液Wを蓄熱槽1に戻す蓄熱運転においてヒートポンプ2を最大出力状態で運転できる熱媒液温度に設定してある。
【0067】
(ハ′)その後、取出温度センサ12aによる検出温度tmが潜熱蓄熱材Z′の相変化温度tk′よりも高温の設定停止温度tb′まで上昇すると、合流三方弁Vを再び中間取出口Xmからの熱媒液取り出しは停止して蓄熱運転用の端部取出口Xsからのみ槽内熱媒液Wを取り出す状態にし、さらにその後、送り温度センサ12bによる検出温度ti(中間取出口Xmからの熱媒液取り出しが停止された状況では端部取出口Xsからの取り出し熱媒液Wの温度tsに等しい)がヒートポンプ2の上限入口温度te′まで上昇すると、ヒートポンプ2及び熱源側循環ポンプP1を停止して蓄熱運転を終了する。
【0068】
つまり、第1実施形態と同様、このように中間取出口Xmからの取り出し熱媒液Wの温度tmが潜熱蓄熱材Z′の相変化温度tk′よりも高温の設定停止温度tb′に上昇するまで、その中間取出口Xmを通じて蓄熱槽1内の熱媒液Wを取り出すことにより、蓄熱運転の進行に伴い戻し口Xrの側から端部取出口Xsの側へ拡がっていく高温領域(潜熱蓄熱材Z′を効率的に相変化させる得る高温熱媒液の領域)の先端側に形成される中間温度層が中間取出口Xmの配設位置を通過する際に、その中間温度層を形成する中間温度の熱媒液の一部を中間取出口Xmから槽外へ取り出すようにし、これにより、蓄熱に要する時間の長時間化、及び、蓄熱量の減少の原因となる中間温度層の成長及び端部取出口Xsの側への進行を抑止するようにしてある。
【0069】
〔第4実施形態〕
図7は同じく温熱用の潜熱蓄熱システムを示すが、この潜熱蓄熱システムでは、蓄熱運転において図中実線の矢印に示す如く熱媒液Wを槽内流動させ、かつ、放熱運転において図中破線の矢印に示す如く熱媒液Wを槽内流動させるモグリ堰方式(ないし改良モグリ堰方式)の連結型蓄熱槽1において、第2実施形態と同様、直列接続の液槽1a〜1fのうち、それら液槽の直列接続列における列方向両端の取出用及び戻し用の液槽1a,1fを除いた4つの液槽1b〜1e夫々の槽内に、温熱蓄熱用の潜熱蓄熱材Z′を収容した多数の蓄熱容器9を積層状態で設置してある。
【0070】
また、蓄熱運転用の戻し口Xrの側(高温端側)から3番目,4番目,5番目の液槽1d〜1b夫々の槽内上部、すなわち、それら3つの液槽1d〜1b夫々の蓄熱運転時における熱媒液流入部に中間取出口Xmを設けて、4つの液槽1b〜1eにわたる蓄熱容器9の設置域に対し、3つの中間取出口Xmを蓄熱運転時における槽内熱媒液Wの流動方向に分散させて域内設置した形態にし、そして、端部取出口Xs及び3つの中間取出口Xmの各々からの槽内熱媒液Wの取り出しの断続及び取り出し流量の調整を行う流量調整弁MVを各取出口Xs,Xmに対して設けてある。
【0071】
12aは3つの中間取出口Xm夫々の配設位置における槽内熱媒液Wの温度tm1〜tm3(換言すれば、各中間取出口Xmからの取り出し熱媒液Wの温度)を検出する取出温度センサ、12bは端部取出口Zsからの取り出し熱媒液Wと合流路4aにより導かれる各中間取出口Xmからの取り出し熱媒液Wとを合流させてヒートポンプ2に送ることにおいてその合流熱媒液Wの温度ti(ヒートポンプの入口温度)を検出する送り温度センサ、13はシステムの運転制御を司る制御器であり、この制御器13は蓄熱運転において3つの取出温度センサ12a及び送り温度センサ12bによる検出温度tm1〜tm3,tiに基づき次の(イ′)〜(ハ′)の制御を実行する。
【0072】
(イ′)蓄熱運転の開始指令が与えられると、各取出口Xs, Xmに対する流量調整弁MVを、全ての中間取出口Xmからの熱媒液取り出しを停止して蓄熱運転用の端部取出口Xsからのみ槽内熱媒液Wを取り出す状態にし、この状態で熱源側循環ポンプP1及びヒートポンプ2を起動して蓄熱運転を開始する。
【0073】
なお、本第4実施形態においても、ヒートポンプ2に対しては循環ポンプP1の一定出力運転により蓄熱運転の全期間を通じて一定流量の熱媒液Wを供給する。
【0074】
(ロ′)蓄熱運転の開始後、3つの取出温度センサ12aの各々について、その検出温度tm1〜tm3が設定開始温度ta′まで上昇すると、その取出温度センサ12aに対応する中間取出口Xmの流量調整弁MVを開いて、その中間取出口Xmからの熱媒液取り出しを開始する。
【0075】
また、3つの取出温度センサ12aの各々について、その検出温度tm1〜tm3が潜熱蓄熱材Z′の相変化温度tk′よりも高温の設定停止温度tb′まで上昇すると、その取出温度センサ12aに対応する中間取出口Xmの流量調整弁MVを閉じて、その中間取出口Xmからの熱媒液取り出しを再び停止する。
【0076】
そして、いずれかの中間取出口Xmから槽内熱媒液Wを取り出して、その中間取出口Xmからの取り出し熱媒液Wと蓄熱運転用の端部取出口Xsからの取り出し熱媒液Wとを合流させてヒートポンプ2に供給している状況では、送り温度センサ12bによる検出温度tiに基づき、ヒートポンプ2に送る合流熱媒液Wの温度tiを設定送り温度tii′に保つように、各取出口Xs,Xmに対する流量調整弁MVの操作により端部取出口Xsからの熱媒液取出流量と中間取出口Xmからの熱媒液取出流量との比を調整する。
【0077】
なお、本第4実施形態においても、設定開始温度ta′は潜熱蓄熱材Z′の相変化温度tk′が有するバラツキ範囲の下限値近くの温度に設定し、設定送り温度tii′は、ヒートポンプ2に対して一定流量の熱媒液Wを供給し、かつ、ヒートポンプ2から設定戻し温度trr′の高温熱媒液Wを蓄熱槽1に戻す蓄熱運転においてヒートポンプ2を最大出力状態で運転できる熱媒液温度に設定してある。
【0078】
(ハ′)その後、送り温度センサ12bによる検出温度ti(全ての中間取出口Xmからの熱媒液取り出しが停止された状況では端部取出口Xsからの取り出し熱媒液Wの温度tsに等しい)がヒートポンプ2の上限入口温度te′まで上昇すると、ヒートポンプ2及び熱源側循環ポンプP1を停止して蓄熱運転を終了する。
【0079】
つまり、第3実施形態と同様、中間取出口Xmからの取り出し熱媒液Wの温度tmが潜熱蓄熱材Z′の相変化温度tk′よりも高温の設定停止温度tb′に上昇するまで、その中間取出口Xmを通じて蓄熱槽1内の熱媒液Wを取り出すことにより、蓄熱運転の進行に伴い戻し口Xrの側から端部取出口Xsの側へ拡がっていく高温領域の先端側に形成される中間温度層の成長及び端部取出口Xsの側への進行を抑止するが、本第4実施形態の潜熱蓄熱システムでは、第2実施形態と同様に、先ず、戻し口Xrの側から1番目に位置する中間取出口Xmからの槽内熱媒液Wの取り出しにより中間温度層の成長を抑止しながら、戻し口Xrと1番目の中間取出口Xmとの間の領域を高温領域にし、それに続き、戻し口Xrの側から2番目に位置する中間取出口Xmからの槽内熱媒液Wの取り出しにより中間温度層の成長を抑止しながら、1番目の中間取出口Xmと2番目の中間取出口Xmとの間の領域を高温領域にするといった形態で、蓄熱運転開始後の早い時期からの中間温度層の実質的な成長抑止を伴いながら高温領域を端部取出口Xsの側へ拡大させていくようにしてある。
【0080】
〔別の実施形態〕
次に別実施形態を列記する。
【0081】
前述の第1〜第2実施形態では、複数の液槽を直列に接続した連結型の蓄熱槽を使用する例を示したが、使用する蓄熱槽は単槽型のものであってもよく、また、蓄熱槽内における熱媒液の流動方式(蓄熱方式)も温度成層式あるいは混合式のいずれであってもよく、モグリ堰方式や改良モグリ堰方式のものに限られるものではない。
【0082】
熱媒液には水や水溶液など種々の液体を使用でき、また、潜熱蓄熱材には冷熱蓄熱用の潜熱蓄熱材及び温熱蓄熱用の潜熱蓄熱材のいずれについても、パラフィン系の潜熱蓄熱材を初め、各種の材質のものを使用できる。
【0083】
蓄熱した冷熱や温熱の用途は空調に限られるものではなく、物品の冷却や加熱など、どのようなものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態を示すシステムの全体構成図
【図2】第1実施形態を示す槽内の斜視図
【図3】第1実施形態における槽内熱媒液の温度変化を示すグラフ
【図4】第2実施形態を示すシステムの全体構成図
【図5】第2実施形態における槽内熱媒液の温度変化を示すグラフ
【図6】第3実施形態を示すシステムの全体構成図
【図7】第4実施形態を示すシステムの全体構成図
【図8】従来のシステム構成を示す図
【図9】従来システムにおける槽内熱媒液の温度変化を示すグラフ
【符号の説明】
Xs 端部取出口
W 熱媒液
2 熱源装置
Xr 戻し口
1 蓄熱槽
Z、Z′ 潜熱蓄熱材
9 蓄熱容器
Xm 中間取出口
tm 中間取出口からの取り出し熱媒液の温度
tk、tk′ 潜熱蓄熱材の相変化温度
tb,tb′ 設定停止温度
13 制御手段
ti 熱源装置に送る熱媒液の温度
tii,tii′ 設定送り温度[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a latent heat storage system, and more specifically, heat storage that cools or heats a heat transfer liquid in a tank taken out from an end outlet at one end of the tank and returns the liquid into the tank from a return port at the other end of the tank. Latent heat that is provided in the tank of the heat storage tank in a state where a heat storage tank for storing cold or warm heat is provided in the tank, and a large number of heat storage containers containing the latent heat storage material are immersed in the heat medium liquid in the tank. It relates to a heat storage system.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in this type of latent heat storage system, as shown in FIG. 8, in order to take out the heat medium liquid W to be sent to the
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this type of latent heat storage system (see FIG. 8), the heat medium liquid W taken out from the end outlet Xs at one end of the
[0004]
Then, the intermediate temperature layer that progresses toward the end outlet Xs while growing in this way reaches the end outlet Xs early after the start of the heat storage operation, so that it is taken out from the end outlet Xs and is used as a heat source. As shown in FIG. 9, the temperature ts of the heat transfer fluid W sent to the
[0005]
Further, since the intermediate temperature layer in which the temperature of the heat transfer medium Z is high and the phase change of the latent heat storage material Z in the layer is difficult to proceed occupies a large area and is formed in the heat storage tank, in the conventional system, it is sent to the
[0006]
In addition, in the conventional system, the heat transfer operation of the thermal heat storage operation in which the heat transfer liquid in the heat storage tank taken out from the end outlet at one end of the tank is heated by the heat source device and returned from the return port at the other end of the tank to the heat storage tank. Even in the case, for the same reason as described above, there is a problem that it takes a long time to store heat and the amount of stored heat is limited to a small amount.
[0007]
In view of this situation, the main problem of the present invention is to effectively solve the above problem by adopting a rational heat storage form.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
[1] The invention according to
The heat transfer liquid in the tank taken out from the end outlet at one end of the tank is cooled or heated by a heat source device, and the cold energy or the heat is stored in the tank by a heat storage operation for returning to the tank from the return port at the other end of the tank. A heat storage tank,
In the configuration in which a large number of heat storage containers containing the latent heat storage material are installed in the tank of the heat storage tank in a state of being immersed in the heat medium liquid in the tank,
In the flow direction of the heat transfer liquid in the tank during the heat storage operation, the upstream side of the end outlet and the downstream side of the installation area of the heat storage container, or the intermediate position in the installation area of the heat storage container, In the heat storage operation, an intermediate outlet is provided to take out the heat medium liquid to be combined with the heat medium liquid taken out from the end outlet and sent to the heat source device from the heat storage tank,
In the heat storage operation of the cold heat storage that cools the heat medium liquid by the heat source device, when the temperature of the heat medium liquid taken out from the intermediate outlet decreases to a set stop temperature lower than the phase change temperature of the latent heat storage material,
Or, in the heat storage operation of thermal heat storage in which the heat medium liquid is heated by the heat source device, the temperature of the heat medium liquid taken out from the intermediate outlet has increased to a set stop temperature higher than the phase change temperature of the latent heat storage material When
There is a control means for stopping the extraction of the heat transfer medium liquid from the intermediate outlet.
[0009]
That is, according to this structure, in the case of the heat storage operation of the cold heat storage in which the heat transfer medium liquid taken out from the heat storage tank is cooled by the heat source device and returned to the heat storage tank (see FIGS. 1 and 3), from the intermediate outlet Xm In the
[0010]
And in the flow direction of the heat transfer fluid W in the tank during the heat storage operation, a low temperature region (that is, more than the set stop temperature tb described above) that gradually extends from the return port Xr side to the end outlet Xs side following the intermediate temperature layer. When the low temperature heat medium liquid region) reaches the arrangement position of the intermediate outlet Xm and reaches the arrangement position of the intermediate outlet Xm from the return port Xr, it is taken out from the intermediate outlet Xm. When the temperature tm of the heat transfer liquid decreases to the set stop temperature tb, the take-out of the heat transfer liquid W in the tank from the intermediate take-out port Xm is stopped. In the state where the progress toward the exit Xs is effectively suppressed as described above, the expansion of the low temperature region toward the end portion outlet Xs is continued.
[0011]
That is, as described above, the growth of the intermediate temperature layer and the progression toward the end portion outlet Xs can be suppressed, so that the temperature ts of the heat transfer medium liquid taken out from the end portion outlet Xs as shown in FIG. As shown in FIG. 3, the temperature ts of the heat transfer fluid W taken out from the end outlet Xs can be maintained at a high temperature for a long time after the start of the heat storage operation. As described above, the temperature ts of the heat transfer medium liquid W taken out from the end outlet Xs can be maintained at a high temperature for a long time. The intermediate medium outlet Xm can be obtained by joining the heating medium liquid W having a set stop temperature tb or higher extracted from the outlet Xm and the high-temperature thermal medium liquid W extracted from the end outlet Xs to the
[0012]
In addition, until the temperature ti of the heat medium liquid W sent to the
[0013]
On the other hand, in the case of the heat storage operation of the thermal storage that heats the heat transfer medium taken out from the heat storage tank and returns it to the heat storage tank by the heat source device (see FIG. 6), the above configuration is the same as in the case of the heat storage operation of the cold storage According to the above, the temperature tm of the heat transfer medium liquid W taken out from the intermediate outlet Xm rises to a set stop temperature tb ′ that is higher than the phase change temperature tk ′ of the latent heat storage material Z ′ (latent heat storage material for thermal storage). Until then, the heat transfer fluid W in the heat storage tank is taken out through the intermediate outlet Xm, so that the intermediate temperature heat transfer medium forming the intermediate temperature layer (that is, the heat transfer medium having a temperature lower than the set stop temperature tb ′ described above) When the intermediate temperature layer passes through the position where the intermediate outlet Xm is disposed in the progress of the intermediate temperature layer toward the end outlet Xs, part of the liquid is taken out of the tank from the intermediate outlet Xm. Thereby, the growth of the intermediate temperature layer and the end outlet X Progression to the side of the can be effectively suppressed.
[0014]
Then, in the flow direction of the heat transfer fluid W in the tank during the heat storage operation, a high temperature region (that is, the set stop temperature tb ′ described above) that gradually extends from the return port Xr side to the end outlet Xs side following the intermediate temperature layer. If the high temperature heat medium liquid region) reaches the position where the intermediate outlet Xm is disposed, and reaches the position where the intermediate outlet Xm is disposed from the return port Xr, the temperature from the intermediate outlet Xm When the temperature tm of the extracted heat transfer fluid W rises to the set stop temperature tb ′, the removal of the in-vessel heat transfer fluid W from the intermediate take-out port Xm is stopped. In the state where the progress toward the end portion outlet Xs is effectively suppressed as described above, the expansion of the high temperature region toward the end portion outlet Xs is continued.
[0015]
That is, by suppressing the growth of the intermediate temperature layer and the progress toward the end outlet Xs as described above, it is possible to prevent the temperature ts of the heat transfer medium W taken out from the end outlet Xs from rising early. Thus, the temperature ts of the heat transfer medium liquid W taken out from the end outlet Xs can be maintained at a low temperature for a long time after the start of the heat storage operation, and the heat medium taken out from the end outlet Xs in this way. Since the temperature ts of the liquid W can be maintained at a low temperature for a long time, the temperature of the heat transfer liquid W in the tank is taken out from the intermediate outlet Xm, and under the set stop temperature tb ′ taken out from the intermediate outlet Xm. The heat medium liquid W and the low temperature heat medium liquid W taken out from the end outlet Xs are merged and sent to the
[0016]
In addition, the growth of the intermediate temperature layer is effectively suppressed as described above until the temperature ti of the heat medium liquid W sent to the
[0017]
In the implementation of the invention according to
[0018]
Similarly, also in the case of the heat storage operation of thermal storage, the extraction of the heat transfer medium W from the intermediate outlet Xm is performed from the beginning of the heat storage operation, and the temperature tm of the extracted heat transfer medium W is stopped. When the temperature tb ′ rises, the form in which the removal of the heat transfer medium W from the intermediate outlet Xm is stopped, or the temperature tm of the heat transfer liquid W in the tank at the location where the intermediate discharge Xm is provided is After the start of the heat storage operation, when the temperature rises to the set start temperature ta ′, the take-out of the heat transfer fluid W in the tank from the intermediate outlet Xm is started, and the temperature tm of the take-off heat transfer fluid W further stops setting. Any of the forms in which the removal of the heat transfer liquid W in the tank from the intermediate outlet Xm is stopped when the temperature rises to the temperature tb ′ may be adopted.
[0019]
In addition, the start / stop of taking out the heat medium liquid W in the tank from the intermediate outlet Xm is not limited to the form in which the control means is executed based on the detection of the heat medium liquid temperature, but based on the elapsed time from the start of the heat storage operation. Alternatively, the control unit may execute the control in a timer-controlled manner.
[0020]
In carrying out the invention according to
[0021]
Furthermore, the intermediate outlet Xm is disposed at a location upstream of the end outlet Xs and downstream of the installation area of the
[0022]
[2] The invention according to
Dispersing the plurality of intermediate outlets in the flow direction of the heat transfer fluid in the tank at the time of the heat storage operation, and arranging in the installation area of the heat storage container,
The control means is configured to individually execute the above-described stop of taking out according to the temperature of the taking-out heat medium liquid for each of the plurality of intermediate outlets.
[0023]
That is, according to this configuration, in the case of the heat storage operation of the cold heat storage (see FIGS. 4 and 5), first, the intermediate outlet located first from the return port Xr side in the flow direction of the heat transfer liquid W in the tank. The region between the return port Xr and the first intermediate outlet Xm is made a low temperature region while suppressing the growth of the intermediate temperature layer by taking out the heat medium liquid W in the vessel from Xm, and subsequently the heat medium in the vessel While suppressing the growth of the intermediate temperature layer by taking out the heat transfer medium W in the tank from the intermediate outlet Xm located second from the return port Xr side in the flow direction of the liquid W, the first intermediate outlet Xm In the form in which the region between the second intermediate outlet Xm is made a low temperature region, the low temperature region is changed to the end outlet Xs with substantial growth inhibition of the intermediate temperature layer from an early stage after the start of the heat storage operation. Will expand to the side of the It is possible to prevent the region from being formed in the tank temporarily or not, and thereby, an expanded region of a good low temperature region capable of efficiently changing the phase of the latent heat storage material Z can be more reliably and efficiently performed. It can be formed in a tank.
[0024]
Similarly, in the case of heat storage operation of thermal heat storage, the latent heat storage material can be efficiently phase-changed in a state where a large growth region of the intermediate temperature layer is prevented from being temporarily formed in the tank. An expanded region of a good high temperature region can be formed more reliably and efficiently in the tank, and by these, heat storage is required in both cases of heat storage operation of cold heat storage and heat storage operation of heat storage Time can be shortened more reliably and effectively, and the amount of heat storage can be increased more reliably and effectively.
[0025]
[3] The invention according to
When the control means causes the heat medium liquid taken out from the end outlet and the heat medium liquid taken out from the intermediate outlet to join and send to the heat source device, the heat medium liquid is taken out from the end outlet. The ratio of the flow rate and the heat medium liquid extraction flow rate from the intermediate outlet is adjusted to adjust the temperature of the combined heat medium liquid to be sent to the heat source device to the set feed temperature.
[0026]
In other words, according to this configuration (see FIGS. 1 to 4), regardless of the temperature change of the heat transfer fluid W taken out from the end outlet Xs and the temperature change of the heat transfer fluid W taken out from the intermediate outlet Xm, Since the temperature ti (the inlet temperature of the heat source device) of the combined heat transfer medium W sent to the
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0028]
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a latent heat storage system for cold heat, 1 is a heat storage tank, 2 is a refrigerator as a heat source device, 3 is a load device (for example, an air conditioner or a fan coil unit), and in this system, the heat source is used in the heat storage operation. By circulating the heat medium liquid W (for example, water) between the
[0029]
P1 is a heat source side circulation pump that circulates the heat medium liquid W between the
[0030]
The
[0031]
On the contrary, in the heat dissipation operation, as indicated by the broken arrows in the figure, the heat in the tank passes from the
[0032]
And in this 1st Embodiment, as said connection type
[0033]
In addition, this
[0034]
The
[0035]
In installing the
[0036]
When the system is updated, in addition to the installation of the
[0037]
12a is a take-out temperature sensor for detecting the temperature tm of the heat transfer fluid W in the tank at the position where the intermediate take-out port Xm is arranged (in other words, the temperature of the heat transfer solution W taken out from the intermediate take-out port Xm), and 12b is a refrigerator. 2 is a feed temperature sensor for detecting the temperature ti (the inlet temperature of the refrigerator) of the combined heat transfer fluid W fed to 2, and 13 is a controller for controlling the operation of the system. This
[0038]
(B) When a heat storage operation start command is given, the heat transfer liquid in the tank is stopped only from the end outlet Xs for the heat storage operation by stopping the extraction of the heat transfer liquid from the intermediate outlet Xm of the merged three-way valve V. In this state, the heat source side circulation pump P1 and the
[0039]
Note that the heat medium liquid W at a constant flow rate is supplied to the
[0040]
(B) After the start of the heat storage operation, when the detected temperature tm detected by the take-out
[0041]
In the first embodiment, the setting start temperature ta is set to a temperature (for example, 7 ° C.) near the upper limit value of the variation range of the phase change temperature tk of the latent heat storage material Z, and the set feed temperature tii. Is refrigerated in the heat storage operation in which the heat medium liquid W at a constant flow rate is supplied to the
[0042]
(C) Thereafter, when the detection temperature tm detected by the
[0043]
That is, the heat storage tank through the intermediate outlet Xm until the temperature tm of the heat transfer fluid W taken out from the intermediate outlet Xm is lowered to the set stop temperature tb lower than the phase change temperature tk of the latent heat storage material Z in this way. By taking out the heat transfer fluid W in 1, a low-temperature region (latent heat storage material Z can be efficiently phase-changed from the return port Xr side to the end outlet Xs side as the heat storage operation proceeds. When the intermediate temperature layer formed on the tip side of the low-temperature heat transfer fluid region) passes through the position where the intermediate outlet Xm is disposed, a part of the intermediate temperature heat transfer fluid forming the intermediate temperature layer is intermediated It takes out from the outlet Xm to the outside of the tank, thereby making the time required for heat storage longer, and the growth of the intermediate temperature layer causing the reduction of the heat storage amount and the progress toward the end outlet Xs. I try to suppress it.
[0044]
[Second Embodiment]
FIG. 4 also shows a latent heat storage system for cold heat. In this latent heat storage system, the heat transfer fluid W flows in the tank as indicated by the solid line arrow in the heat storage operation, and the broken line in the figure indicates the heat release operation. In the connected
[0045]
In addition, the third, fourth, and fifth
[0046]
12a is an extraction temperature for detecting the temperature tm1 to tm3 (in other words, the temperature of the heat transfer medium liquid W taken out from each intermediate output port Xm) of the in-tank heat transfer liquid W at the position where each of the three intermediate output ports Xm is disposed. The
[0047]
(B) When a heat storage operation start command is given, the flow rate adjusting valve MV for each of the outlets Xs, Xm is stopped, and the heat medium liquid take-out from all the intermediate outlets Xm is stopped, and the end outlets for the heat storage operation The heat transfer liquid W in the tank is taken out only from Xs, and in this state, the heat source side circulation pump P1 and the
[0048]
In the second embodiment as well, the heat medium liquid W having a constant flow rate is supplied to the
[0049]
(B) After the start of the heat storage operation, for each of the three
[0050]
Further, for each of the three
[0051]
Then, the tank heat transfer fluid W is taken out from any of the intermediate outlets Xm, and the heat transfer fluid W taken out from the intermediate outlet Xm and the heat transfer fluid W taken out from the end outlet Xs for heat storage operation, Are combined and supplied to the
[0052]
Also in the second embodiment, the set start temperature ta is set to a temperature near the upper limit value of the variation range of the phase change temperature tk of the latent heat storage material Z, and the set feed temperature tii is set to the
[0053]
(C) Thereafter, the detection temperature ti by the
[0054]
That is, as in the first embodiment, until the temperature tm of the heat transfer medium liquid W taken out from the intermediate outlet Xm is lowered to the set stop temperature tb that is lower than the phase change temperature tk of the latent heat storage material Z, the intermediate outlet The intermediate temperature formed at the front end side of the low temperature region that spreads from the return port Xr side to the end outlet Xs side as the heat storage operation proceeds by taking out the heat transfer fluid W in the
[0055]
[Third Embodiment]
FIG. 6 shows a latent heat storage system for heat, 1 is a heat storage tank, 2 is a heat pump as a heat source device, and 3 is a load device (air conditioner, fan coil unit, etc.). In this system, in the heat storage operation, the heat source side By circulating the heat transfer fluid W (for example, water) between the
[0056]
P1 is a heat source side circulation pump that circulates the heat medium liquid W between the
[0057]
The
[0058]
On the contrary, in the heat dissipation operation, as indicated by the broken arrows in the figure, the heat in the tank passes from the
[0059]
And in this 3rd Embodiment, as said connection type
[0060]
As in the first embodiment, among the
[0061]
Further, two
[0062]
12a is a take-out temperature sensor for detecting the temperature tm of the heat transfer fluid W in the tank at the position where the intermediate take-out port Xm is arranged (in other words, the temperature of the heat transfer solution W taken out from the intermediate take-out port Xm), and 12b is the
[0063]
(A ′) When a heat storage operation start command is given, the heat transfer liquid in the tank is stopped only from the end outlet Xs for the heat storage operation by stopping the extraction of the heat transfer liquid from the intermediate intake port Xm of the merging three-way valve V. In this state, the heat source side circulation pump P1 and the
[0064]
Note that the
[0065]
(B ′) After the start of the heat storage operation, when the detection temperature tm detected by the
[0066]
In the third embodiment, the set start temperature ta ′ is set to a temperature close to the lower limit value of the variation range of the phase change temperature tk ′ of the latent heat storage material Z ′, and the set feed temperature ti ′ is The
[0067]
(C ') Thereafter, when the detected temperature tm detected by the take-out
[0068]
That is, similarly to the first embodiment, the temperature tm of the heat transfer medium liquid W taken out from the intermediate outlet Xm rises to the set stop temperature tb ′ that is higher than the phase change temperature tk ′ of the latent heat storage material Z ′. Until then, the heat transfer fluid W in the
[0069]
[Fourth Embodiment]
FIG. 7 also shows a latent heat storage system for heat. In this latent heat storage system, the heat transfer fluid W is caused to flow in the tank as indicated by the solid line arrow in the heat storage operation, and the broken line in the figure indicates the heat release operation. In the connected
[0070]
Further, the third, fourth, and fifth
[0071]
12a is an extraction temperature for detecting the temperature tm1 to tm3 (in other words, the temperature of the heat transfer medium liquid W taken out from each intermediate output port Xm) of the in-tank heat transfer liquid W at the position where each of the three intermediate output ports Xm is disposed. The
[0072]
(A ′) When a heat storage operation start command is given, the flow rate adjusting valve MV for each of the outlets Xs, Xm is stopped, and the heat transfer fluid extraction from all the intermediate outlets Xm is stopped, and the end portion for the heat storage operation is taken. The tank heat medium liquid W is taken out only from the outlet Xs, and in this state, the heat source side circulation pump P1 and the
[0073]
Also in the fourth embodiment, the
[0074]
(B ′) After the start of the heat storage operation, when the detected temperatures tm1 to tm3 rise to the set start temperature ta ′ for each of the three
[0075]
Further, for each of the three
[0076]
Then, the tank heat transfer fluid W is taken out from any of the intermediate outlets Xm, and the heat transfer fluid W taken out from the intermediate outlet Xm and the heat transfer fluid W taken out from the end outlet Xs for heat storage operation, Are combined and supplied to the
[0077]
Also in the fourth embodiment, the setting start temperature ta ′ is set to a temperature near the lower limit value of the variation range of the phase change temperature tk ′ of the latent heat storage material Z ′, and the setting feed temperature ti ′ is set to the heat pump 2 A heat medium capable of operating the
[0078]
(C ') Thereafter, the temperature ti detected by the
[0079]
That is, as in the third embodiment, until the temperature tm of the heat transfer medium liquid W taken out from the intermediate outlet Xm rises to the set stop temperature tb ′ higher than the phase change temperature tk ′ of the latent heat storage material Z ′. By taking out the heat transfer fluid W in the
[0080]
[Another embodiment]
Next, another embodiment will be listed.
[0081]
In the first to second embodiments described above, an example of using a connected heat storage tank in which a plurality of liquid tanks are connected in series has been shown, but the heat storage tank to be used may be of a single tank type, Moreover, the flow system (heat storage system) of the heat transfer medium in the heat storage tank may be either a temperature stratification system or a mixing system, and is not limited to the mogul weir system or the improved mogul weir system.
[0082]
Various liquids such as water and aqueous solutions can be used for the heat transfer liquid, and the latent heat storage material is a paraffin-based latent heat storage material for both the latent heat storage material for cold storage and the latent heat storage material for thermal storage. Initially, various materials can be used.
[0083]
The use of the stored cold or warm heat is not limited to air conditioning, and may be anything such as cooling or heating of an article.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a system showing a first embodiment.
FIG. 2 is a perspective view inside the tank showing the first embodiment.
FIG. 3 is a graph showing a temperature change of the heat transfer liquid in the tank in the first embodiment.
FIG. 4 is an overall configuration diagram of a system showing a second embodiment.
FIG. 5 is a graph showing the temperature change of the heat transfer liquid in the tank in the second embodiment.
FIG. 6 is an overall configuration diagram of a system showing a third embodiment.
FIG. 7 is an overall configuration diagram of a system showing a fourth embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a conventional system configuration
FIG. 9 is a graph showing the temperature change of the heat transfer liquid in the tank in the conventional system.
[Explanation of symbols]
Xs end outlet
W Heat transfer fluid
2 Heat source device
Xr return port
1 heat storage tank
Z, Z 'Latent heat storage material
9 Heat storage container
Xm intermediate exit
tm Temperature of the heat transfer fluid removed from the intermediate outlet
tk, tk 'Phase change temperature of latent heat storage material
tb, tb 'Set stop temperature
13 Control means
ti Temperature of heat transfer fluid sent to heat source device
ti, ti 'Set feed temperature
Claims (3)
潜熱蓄熱材を収容した多数の蓄熱容器を、槽内熱媒液に浸漬させる状態で前記蓄熱槽の槽内に設置してある潜熱蓄熱システムであって、
蓄熱運転時における槽内熱媒液の流動方向において前記端部取出口よりも上流側でかつ前記蓄熱容器の設置域よりも下流側の箇所、又は、前記蓄熱容器の設置域における途中箇所に、前記蓄熱運転において前記端部取出口からの取り出し熱媒液と合流させて前記熱源装置に送る熱媒液を蓄熱槽内から取り出す中間取出口を設け、
前記熱源装置により熱媒液を冷却する冷熱蓄熱の蓄熱運転において、前記中間取出口からの取り出し熱媒液の温度が前記潜熱蓄熱材の相変化温度よりも低温の設定停止温度まで低下したとき、
又は、前記熱源装置により熱媒液を加熱する温熱蓄熱の蓄熱運転において、前記中間取出口からの取り出し熱媒液の温度が前記潜熱蓄熱材の相変化温度よりも高温の設定停止温度まで上昇したとき、
その中間取出口からの槽内熱媒液の取り出しを停止する制御手段を設けてある潜熱蓄熱システム。The heat transfer liquid in the tank taken out from the end outlet at one end of the tank is cooled or heated by a heat source device, and the cold energy or the heat is stored in the tank by a heat storage operation for returning to the tank from the return port at the other end of the tank. A heat storage tank,
A latent heat storage system in which a large number of heat storage containers containing latent heat storage materials are installed in the tank of the heat storage tank in a state of being immersed in the heat medium liquid in the tank,
In the flow direction of the heat transfer liquid in the tank during the heat storage operation, the upstream side of the end outlet and the downstream side of the installation area of the heat storage container, or the intermediate position in the installation area of the heat storage container, In the heat storage operation, an intermediate outlet is provided to take out the heat medium liquid to be combined with the heat medium liquid taken out from the end outlet and sent to the heat source device from the heat storage tank,
In the heat storage operation of the cold heat storage that cools the heat medium liquid by the heat source device, when the temperature of the heat medium liquid taken out from the intermediate outlet decreases to a set stop temperature lower than the phase change temperature of the latent heat storage material,
Or, in the heat storage operation of thermal heat storage in which the heat medium liquid is heated by the heat source device, the temperature of the heat medium liquid taken out from the intermediate outlet has increased to a set stop temperature higher than the phase change temperature of the latent heat storage material When
A latent heat storage system provided with a control means for stopping the extraction of the heat transfer fluid from the intermediate outlet.
前記制御手段を、取り出し熱媒液の温度に応じた前記の取り出し停止を複数の前記中間取出口の各々について個別に実行する構成にしてある請求項1記載の潜熱蓄熱システム。Dispersing the plurality of intermediate outlets in the flow direction of the heat transfer fluid in the tank at the time of the heat storage operation, and arranging in the installation area of the heat storage container,
2. The latent heat storage system according to claim 1, wherein the control unit is configured to individually execute the stop of the extraction in accordance with the temperature of the extracted heat transfer fluid for each of the plurality of intermediate outlets.
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