JPH04366333A - 潜熱蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷熱蓄熱時には潜熱蓄
熱材を冷却手段により凍結させて冷熱を蓄熱し、かつ、
冷熱取り出し時には負荷側冷媒との熱交換により前記潜
熱蓄熱材を融解させて蓄熱冷熱を取り出す潜熱蓄熱装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、潜熱蓄熱装置には、水を潜熱蓄熱
材として、製氷機により製造した多数の氷塊やシャーベ
ット状の氷を蓄熱槽に貯留して、蓄熱槽に冷熱を蓄熱す
る形式のものがある。

【０００３】また、密封容器内に封入した液剤を潜熱蓄
熱材として、蓄熱槽に多数充填した密封容器内の封入液
剤を冷却手段により凍結させることで、蓄熱槽に冷熱を
蓄熱する形式のものもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の氷を貯
留する形式では、貯留氷どうしが融着して巨大氷塊化し
易く、この巨大氷塊化のために負荷側冷媒としての水と
貯留氷との接触面積が大巾に減少して、貯留氷との接触
ののち蓄熱槽から取り出す負荷側冷媒水の温度が上昇す
る等、冷熱の取り出し性が低下する問題があった。

【０００５】一方、潜熱蓄熱材としての液剤を封入した
密封容器を蓄熱槽に多数充填する後者の形式では、上記
の巨大氷塊化の問題はないが、多数用いる密封容器の個
々に液剤を封入することの製作コストが嵩み、ひいては
、装置コストがかなり高く付く問題があり、このため実
用化は限られていた。

【０００６】本発明の目的は、潜熱蓄熱材の収容形態を
合理的なものとすることにより上記各問題の解消を図る
点にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による潜熱蓄熱装
置の第１の特徴構成は、潜熱蓄熱材が液吸収性材に吸収
させた液であることにあり、その作用・効果は次の通り
である。

【０００８】

【作用】つまり、上記の第１特徴構成においては、液吸
収性材に吸収させた液を冷却手段により凍結させること
で冷熱を蓄熱し、また、冷熱取り出し時には、液吸収性
材内で凍結状態にある吸収液分を負荷側冷媒との熱交換
により融解させて蓄熱冷熱を取り出す。

【０００９】そして、液吸収性材内で潜熱蓄熱材として
の吸収液分を凍結状態とするものであるから、先述の氷
塊やシャーベット状の氷を貯留する従来形式で生じるよ
うな氷どうしの融着による巨大氷塊化といったことは生
じ難い。

【００１０】また、液吸収性材に液を吸収させるだけで
あるから、他の従来形式の如く多数の密封容器の個々に
潜熱蓄熱材としての液剤を封入するといった製作手間も
不要である。

【００１１】

【発明の効果】その結果、本発明の第１特徴構成によれ
ば、貯留氷どうしの融着による巨大氷塊化に起因する冷
熱取り出し性の低下を効果的に防止できて、負荷側冷媒
を所望の低温状態で極めて安定的に継続して取り出せる
等、冷熱取り出し性を高く維持でき、しかも、製作が簡
便であることで装置コストを安価なものとし得るに至っ
た。

【００１２】〔本発明の第２及び第３特徴構成〕本発明
による潜熱蓄熱装置の第２の特徴構成は、前記液吸収性
材を収納する蓄熱槽において、槽下部に前記負荷側冷媒
としての冷媒液の溜まり部を設け、冷媒液通過可能に形
成した前記液吸収性材の充填層を前記溜まり部よりも上
方で前記溜まり部への冷媒液流下経路に配置してあるこ
とにある。

【００１３】つまり、この第２特徴構成を採用した場合
、負荷側冷媒としての冷媒液を液吸収性材の充填層に対
し通過させることにより、液吸収性材内で凍結状態にあ
る潜熱蓄熱材としての吸収液分を通過冷媒液との熱交換
により融解させ、その通過過程での熱交換ののち蓄熱槽
下部の溜まり部に至った低温冷媒液を蓄熱槽から取り出
すことで、蓄熱冷熱を蓄熱槽から取り出す。

【００１４】そして、液吸収性材の充填層を蓄熱槽にお
いて負荷側冷媒としての冷媒液の溜まり部中に浸漬配置
する形態を採用した場合では、液吸収性材に吸収させた
潜熱蓄熱材としての液を冷却手段により凍結させる際、
溜まり部における溜まり冷媒液が液吸収性材の充填層に
おける冷媒液流通用空隙部で凍結して、その後の充填層
に対する冷媒液通過を阻害する可能性があるが、この点
、上記第２特徴構成では液吸収性材の充填層を冷媒液溜
まり部よりも上方でその溜まり部への冷媒液流下経路に
配置するから、このような充填層における冷媒液流通用
空隙部での冷媒液凍結を防止できて充填層の冷媒液通過
性を良好に維持でき、これによって、冷熱取り出し性を
一層向上できる。

【００１５】本発明による潜熱蓄熱装置の第３の特徴構
成は、前記液吸収性材が吸水性樹脂であり、前記潜熱蓄
熱材が前記吸水性樹脂に吸収させた水又は水溶液である
ことにある。

【００１６】つまり、この第３特徴構成を採用する場合
、液吸収性材に吸収させる潜熱蓄熱材として水又は水溶
液を用いるから、密封容器に潜熱蓄熱材としての液材を
封入する先述の従来形式で行われているように封入液剤
として水や水溶液以外の特殊な液剤を用いるに比べ、原
料コストを大巾に安価にでき、前述の第１特徴構成によ
る製作コストの低減とあいまって装置コストを一層安価
にできる。

【００１７】また、液吸収性材として耐食性に優れる樹
脂材を用いることで、高い装置耐久性を得ることができ
る。

【００１８】

【実施例】次に実施例を説明する。

【００１９】図１は冷熱蓄熱設備の全体構成を示し、１
は蓄熱槽、２は熱源側循環路３を介して蓄熱槽１との間
で循環させる低温冷媒Ｒを冷却する冷凍機、４は負荷側
冷媒としての水溶液Ｗを負荷側循環路５を介し蓄熱槽１
との間で循環させて、その循環水溶液Ｗが保有する蓄熱
槽１からの取り出し冷熱を消費する空調機等の冷熱消費
装置である。

【００２０】６は、負荷側循環路５におけるバイパス路
７の通過流量を調整して蓄熱槽１に対する水溶液Ｗ環量
を調整することで、蓄熱槽１からの冷熱取り出し量を冷
熱消費装置４の冷熱消費量に見合う量に調整する合流三
方弁であり、また、８，９は夫々循環ポンプである。

【００２１】蓄熱槽１においては、槽下部に上記負荷側
冷媒としての水溶液Ｗの溜まり部１ｒを設け、この溜ま
り部１ｒに対し負荷側循環路５の往路５ａ（蓄熱槽１か
らの水溶液取り出し側とする流路）を接続し、一方、負
荷側循環路５の復路５ｂは、蓄熱槽１内の上部に分散配
置した複数の散水ノズル１０に接続してある。

【００２２】蓄熱槽１内において上記の溜まり部１ｒと
散水ノズル１０の配設部との間には、上記水溶液Ｗを吸
収して、その吸収水溶液Ｗを潜熱蓄熱材として冷凍機２
からの供給低温冷媒Ｒにより凍結させた状態で保有する
ことにより冷熱を蓄熱する吸水性樹脂１１ａの充填層１
１を設けてあり、冷熱取り出し時には、冷熱消費装置４
からの高温化戻り水溶液Ｗを散水ノズル１０から散水し
て上記充填層１１に対し通過させることにより、吸水性
樹脂１１ａ内で凍結状態にある潜熱蓄熱材としての吸収
水溶液Ｗを融解させ、そして、この通過に伴い冷却され
て蓄熱槽１下部の溜まり部１ｒに至った通過水溶液Ｗを
負荷側循環路５の往路５ａから取り出すことで、蓄熱冷
熱を蓄熱槽１から取り出すようにしてある。

【００２３】図中１２は、溜まり部１ｒの上方で上記充
填層１１を保持するとともに、充填層１１を通過した水
溶液Ｗを多孔を介し溜まり部１ｒへ流出させる多孔板で
ある。

【００２４】充填層１１部分の構造については、シート
部１３ａに対し多数並ぶチューブ部１３ｂを一体形成し
た図２に示す如き断面形状の樹脂製チューブシート１３
を、図３に示すように隣接部間に充填層形成用隙間を設
けた状態の渦巻き状にして、蓄熱槽１内の充填槽１１配
置部に配置し、そして、この渦巻き状チューブシート１
３における上記の充填層形成用隙間に対し粒状の吸収性
樹脂１１ａを充填することにより、前記の散水ノズル１
０から散水したり戻り水溶液Ｗが粒間空隙を介して通過
可能な吸収性樹脂１１ａの充填層１１を形成してある。

【００２５】また、渦巻き状チューブシート１３の両端
部夫々において、各チューブ部１３ｂに連通させたヘッ
ダ１４ａ、１４ｂを設け、それらヘッダ１４ａ、１４ｂ
の一方に前記熱源側循環路３の往路３ａ（冷凍機２から
の低温冷媒Ｒ供給側とする流路）を接続するとともに、
他方に熱源側循環路３の復路３ｂ（冷凍機２への低温冷
媒Ｒ戻し側とする流路）を接続してあり、冷熱蓄熱時に
は、冷凍機２から供給される低温冷媒Ｒを渦巻き状チュ
ーブシート１３における各チューブ部１３ｂに通すこと
により、充填層１１における粒状の吸収性樹脂１１ａが
吸収している潜熱蓄熱材としての水溶液Ｗを樹脂中で凍
結させるようにしてある。

【００２６】〔別実施例〕次に別実施例を列記する。

【００２７】図４に示すように、平面視断面形状が四角
形状等の蓄熱槽１においてチューブシート１３を蛇行状
に配置してもよく、チューブシート１３を用いた構成と
する場合、チューブシート１３の配設形態は種々の構成
変更が可能である。

【００２８】同図４に示すように、粒状の吸水性樹脂１
１ａの充填層１１中に、負荷側冷媒としての水や水溶液
Ｗの通過流路を確保するための管状や棒状の部材１５を
配設してもよい。

【００２９】粒状の吸水性樹脂１１ａを用いるに代えて
、図５に示す如きパネル状の吸水性樹脂１１ａや図６に
示す如き棒状の吸水性樹脂１１ａ、あるいは、ファイバ
ー状の吸水性樹脂１１ａを、チューブシート１３と組み
合わせ使用する構成としてもよい。

【００３０】前述実施例においては吸水性樹脂１３等の
吸水性材に吸収させた水や水溶液Ｗを潜熱蓄熱材とする
例を示したが、水や水溶液以外の液で種々の液吸収性材
に吸収させたものを潜熱蓄熱材とする形態を採用しても
よい。

【００３１】装置における吸水性材等の各種液吸収性材
の装備構成、その液吸収性材に吸収させた潜熱蓄熱材と
しての水や水溶液等各種液を凍結させる冷却手段の具体
構成、並びに、水や水溶液等の各種液、あるいは、各種
気体を適用する負荷側冷媒と液吸収性材において凍結状
態にある潜熱蓄熱材としての吸収液分との具体的熱交換
構成は夫々、種々の構成変更が可能である。

【００３２】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするため符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定されるものではない。

【００３３】

【図面の簡単な説明】

【図１】冷熱蓄熱設備の設備構成図

【図２】チューブシートの拡大断面図

【図３】吸水性樹脂充填層部分の平面視拡大断面図

【図
４】別実施例を示す充填層部分の平面視拡大断面図

【図
５】別実施例を示す拡大断面図

【図６】別実施例を示す拡大断面図

【符号の説明】

１　　　　　　蓄熱槽 １ｒ　　　　溜まり部 ２　　　　　　冷却手段 １１　　　　充填層 １１ａ　　液吸収性材 Ｗ　　　　　　潜熱蓄熱材（冷媒液）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　冷熱蓄熱時には潜熱蓄熱材（Ｗ）を冷
   却手段（２）により凍結させて冷熱を蓄熱し、かつ、冷
   熱取り出し時には負荷側冷媒との熱交換により前記潜熱
   蓄熱材（Ｗ）を融解させて蓄熱冷熱を取り出す潜熱蓄熱
   装置であって、前記潜熱蓄熱材（Ｗ）が、液吸収性材（
   １１ａ）に吸収させた液である潜熱蓄熱装置。
2. 【請求項２】　　前記液吸収性材（１１ａ）を収納する
   蓄熱槽（１）において、槽下部に前記負荷側冷媒として
   の冷媒液（Ｗ）の溜まり部（１ｒ）を設け、冷媒液通過
   可能に形成した前記液吸収性材（１１ａ）の充填層（１
   １）を前記溜まり部（１ｒ）よりも上方で前記溜まり部
   （１ｒ）への冷媒液流下経路に配置してある請求項１記
   載の潜熱蓄熱装置。
3. 【請求項３】　　前記液吸収性材（１１ａ）が吸水性樹
   脂であり、前記潜熱蓄熱材（Ｗ）が前記吸水性樹脂（１
   １ａ）に吸収させた水又は水溶液である請求項１又は２
   記載の潜熱蓄熱装置。