JPH0581832B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は潜熱利用蓄熱装置に係わり、更に詳し
くは、一定温度で起きる物質の融解、凝固の相変
化現象に基づく潜熱を利用した蓄熱装置に関す
る。
くは、一定温度で起きる物質の融解、凝固の相変
化現象に基づく潜熱を利用した蓄熱装置に関す
る。
周知の通り、潜熱蓄熱材を用いた蓄熱法は、顕
熱利用技術に比して、蓄熱密度が大であつて、か
なりの熱量が得られることや、装置をコンパクト
にまとめることができる等の理由により、近時注
目されている。従つて、従来からも潜熱蓄熱材、
それを使用する蓄熱槽、それらを用いた潜熱蓄熱
方法、装置、システム等の技術開発が成され、特
に太陽熱等の温熱を対象とした潜熱蓄熱材を中心
とした提案が成されている。
熱利用技術に比して、蓄熱密度が大であつて、か
なりの熱量が得られることや、装置をコンパクト
にまとめることができる等の理由により、近時注
目されている。従つて、従来からも潜熱蓄熱材、
それを使用する蓄熱槽、それらを用いた潜熱蓄熱
方法、装置、システム等の技術開発が成され、特
に太陽熱等の温熱を対象とした潜熱蓄熱材を中心
とした提案が成されている。
この内、潜熱蓄熱装置の全体システムについて
みると、例えばエネルギー・資源研究会刊行「エ
ネルギー・資源」Vol.4No.４（1983）p51〜54の中
で、潜熱蓄熱の試験的な応用例としてソーラシス
テム、空調装置についての幾つかの報告が成され
ていて、第１５図に示すように、圧縮機Ａ、凝縮
器Ｂを出た伝熱媒体を蓄熱槽Ｃに通し、再び元に
循環させる蓄熱モードと、伝熱媒体を蓄熱槽Ｃと
空気冷却器Ｄの間に循環させる放熱モードを可能
にする蓄熱冷房装置が知られている。これはかな
り有効な技術ではあるが、この従来技術は、放熱
モード時に於いて、常時空気冷却器Ｄを出た伝熱
媒体の全量が蓄熱槽Ｃを通り、再び空気冷却器Ｄ
に戻される単純な構造であり、空気冷却器等熱使
用機器側の熱使用条件に合わせて、その条件に合
つた温度の伝熱媒体を当該熱使用機器に制御して
供給する特段の工夫がないから、この点で試験的
研究の範囲を出ず実用化するには、多くの解決課
題を残している。
みると、例えばエネルギー・資源研究会刊行「エ
ネルギー・資源」Vol.4No.４（1983）p51〜54の中
で、潜熱蓄熱の試験的な応用例としてソーラシス
テム、空調装置についての幾つかの報告が成され
ていて、第１５図に示すように、圧縮機Ａ、凝縮
器Ｂを出た伝熱媒体を蓄熱槽Ｃに通し、再び元に
循環させる蓄熱モードと、伝熱媒体を蓄熱槽Ｃと
空気冷却器Ｄの間に循環させる放熱モードを可能
にする蓄熱冷房装置が知られている。これはかな
り有効な技術ではあるが、この従来技術は、放熱
モード時に於いて、常時空気冷却器Ｄを出た伝熱
媒体の全量が蓄熱槽Ｃを通り、再び空気冷却器Ｄ
に戻される単純な構造であり、空気冷却器等熱使
用機器側の熱使用条件に合わせて、その条件に合
つた温度の伝熱媒体を当該熱使用機器に制御して
供給する特段の工夫がないから、この点で試験的
研究の範囲を出ず実用化するには、多くの解決課
題を残している。
従つて本願の第１の発明の、１つの目的は、蓄
熱槽を通過する伝熱媒体の流量を変化させれば、
蓄熱槽から伝熱媒体への放熱量が変化することに
着目し、放熱モード時に於いて、熱使用機器側熱
交換器に入る伝熱媒体の実際温度を検出して、そ
れを動作信号として蓄熱槽を通る伝熱媒体の流量
を操作することによつて、熱使用機器側の熱交換
器に供給される伝熱媒体の温度を予かじめ定めた
熱使用機器側の熱使用条件に合わせて常時適合制
御させることができ、而もその制御が容易簡単に
実施できる装置を提供するにある。
熱槽を通過する伝熱媒体の流量を変化させれば、
蓄熱槽から伝熱媒体への放熱量が変化することに
着目し、放熱モード時に於いて、熱使用機器側熱
交換器に入る伝熱媒体の実際温度を検出して、そ
れを動作信号として蓄熱槽を通る伝熱媒体の流量
を操作することによつて、熱使用機器側の熱交換
器に供給される伝熱媒体の温度を予かじめ定めた
熱使用機器側の熱使用条件に合わせて常時適合制
御させることができ、而もその制御が容易簡単に
実施できる装置を提供するにある。
又、これら潜熱利用蓄熱装置又はシステムを効
率的に動作させる上で重要なのは、これらの一部
を構成する蓄熱槽であることはいうまでもない
が、これについて従来の技術をみると、今まで
は、ほとんど槽本体内に、管を通し、その周りに
相変化物質である蓄熱媒体を詰めたシエルアンド
チユーブ型か、又はスパイラルコイル型が用いら
れている。前述した第１５図に示される装置の蓄
熱槽や、特公昭53−9596号公報に示される蓄熱槽
がこれに該当する。この他、特開昭53−25939号
公報にみられるように、蓄熱媒体を鋼製の円筒容
器に入れ、その容器をローラ上にのせて小型モー
ターにより回転転して空気と熱交換させるような
ものも提案されている。所が、本出願人等の最近
の研究によると、これらシエルアンドチユーブ型
やスパイラルコイル型の蓄熱槽は、構造上、蓄熱
槽内の蓄熱媒体の体積（蓄熱容量）を向上させる
に一定の限界があること、蓄／放熱時間の短縮化
に困難が多いこと、円管やスパイラルコイルを用
いる為蓄熱容器の形状に限界があり、既存の任意
形状の蓄熱槽に直ちに組み入れられないこと、チ
ユーブのコーナー等にクラツクが生じ耐久性があ
まりないこと……等が判明し、潜熱蓄熱装置を試
験段階から実用段階へ進める為には、これに代わ
る蓄熱槽の開発が望まれていた。
率的に動作させる上で重要なのは、これらの一部
を構成する蓄熱槽であることはいうまでもない
が、これについて従来の技術をみると、今まで
は、ほとんど槽本体内に、管を通し、その周りに
相変化物質である蓄熱媒体を詰めたシエルアンド
チユーブ型か、又はスパイラルコイル型が用いら
れている。前述した第１５図に示される装置の蓄
熱槽や、特公昭53−9596号公報に示される蓄熱槽
がこれに該当する。この他、特開昭53−25939号
公報にみられるように、蓄熱媒体を鋼製の円筒容
器に入れ、その容器をローラ上にのせて小型モー
ターにより回転転して空気と熱交換させるような
ものも提案されている。所が、本出願人等の最近
の研究によると、これらシエルアンドチユーブ型
やスパイラルコイル型の蓄熱槽は、構造上、蓄熱
槽内の蓄熱媒体の体積（蓄熱容量）を向上させる
に一定の限界があること、蓄／放熱時間の短縮化
に困難が多いこと、円管やスパイラルコイルを用
いる為蓄熱容器の形状に限界があり、既存の任意
形状の蓄熱槽に直ちに組み入れられないこと、チ
ユーブのコーナー等にクラツクが生じ耐久性があ
まりないこと……等が判明し、潜熱蓄熱装置を試
験段階から実用段階へ進める為には、これに代わ
る蓄熱槽の開発が望まれていた。
そこで本出願人等は、上記要請に答えて幾つか
の試験、研究を行なつた結果、相変化物質である
蓄熱媒体を小球の中に充てんした小球状蓄熱体を
用いることが、上記の諸点を解決するものである
との認識に到達し、先に本出願人等は昭和59年特
許願52974号（特開昭60−196558号参照）等の中
で蓄熱槽の中に小球状蓄熱体を収容した技術を開
示した。この発明の装置も、上記の小球状蓄熱体
を収容した蓄熱槽を有し、上述した諸点を解決で
きるものであるが、上記の昭和59年特許願第
52974号等の中では、未だ次の未解決部分を残し
ていた。１つには、安定した動作の為には蓄熱槽
を通る伝熱媒体と小球状蓄熱体とを各部均一に接
触せしめる必要があるので、この為の改善手段で
ある。これは、大別すれば、２つあり、その内の
１つは、蓄熱槽の入口から小球状蓄熱体群に向つ
て伝熱媒体を通す時に可及的に分散させて通すよ
うにしなければならないが、これを確保する為の
手段。もう１つは、伝熱媒体が小球状蓄熱体群の
間を通過する時に、ある部分と他の部分とで不均
一な対流が生ずると、各部不均一な熱伝達率とな
り、各小球状蓄熱体が等しく熱の授受を行なわな
いことになるので、各部不均一な対流を生ぜしめ
ない為の改善手段である。
の試験、研究を行なつた結果、相変化物質である
蓄熱媒体を小球の中に充てんした小球状蓄熱体を
用いることが、上記の諸点を解決するものである
との認識に到達し、先に本出願人等は昭和59年特
許願52974号（特開昭60−196558号参照）等の中
で蓄熱槽の中に小球状蓄熱体を収容した技術を開
示した。この発明の装置も、上記の小球状蓄熱体
を収容した蓄熱槽を有し、上述した諸点を解決で
きるものであるが、上記の昭和59年特許願第
52974号等の中では、未だ次の未解決部分を残し
ていた。１つには、安定した動作の為には蓄熱槽
を通る伝熱媒体と小球状蓄熱体とを各部均一に接
触せしめる必要があるので、この為の改善手段で
ある。これは、大別すれば、２つあり、その内の
１つは、蓄熱槽の入口から小球状蓄熱体群に向つ
て伝熱媒体を通す時に可及的に分散させて通すよ
うにしなければならないが、これを確保する為の
手段。もう１つは、伝熱媒体が小球状蓄熱体群の
間を通過する時に、ある部分と他の部分とで不均
一な対流が生ずると、各部不均一な熱伝達率とな
り、各小球状蓄熱体が等しく熱の授受を行なわな
いことになるので、各部不均一な対流を生ぜしめ
ない為の改善手段である。
もう１つには、蓄熱槽内に於ける伝熱媒体の滞
留時間が増せば増す程熱交換の温度効率が向上す
るから、この伝熱媒体の槽内滞留時間（槽内通過
流速）を最適に定めなければならない所である
が、この槽内通過流速は、流体摩擦による圧力損
失によつて大きく影響を受けるから、この圧力損
失を適度に定めなければならない。従つて槽の直
径と長さを適度に定めなければならない。更に
は、蓄熱槽内に小球状蓄熱体を収容した後の、実
用上極めて重要なドレン抜きの問題等である。
留時間が増せば増す程熱交換の温度効率が向上す
るから、この伝熱媒体の槽内滞留時間（槽内通過
流速）を最適に定めなければならない所である
が、この槽内通過流速は、流体摩擦による圧力損
失によつて大きく影響を受けるから、この圧力損
失を適度に定めなければならない。従つて槽の直
径と長さを適度に定めなければならない。更に
は、蓄熱槽内に小球状蓄熱体を収容した後の、実
用上極めて重要なドレン抜きの問題等である。
更にもう１つは、小球状蓄熱体の、くり返しの
熱膨張と収縮に対する耐性である。従来の小球状
蓄熱体は実公昭57−12346号に見られるように、
小球状の密封容器内に蓄熱媒体が、内部に空間を
残すことなく充填されていたので、蓄熱媒体の液
相と固相間での体積変化による応力が密封容器に
直接作用しており、くり返しの相変化に対して、
弱い面があつた。
熱膨張と収縮に対する耐性である。従来の小球状
蓄熱体は実公昭57−12346号に見られるように、
小球状の密封容器内に蓄熱媒体が、内部に空間を
残すことなく充填されていたので、蓄熱媒体の液
相と固相間での体積変化による応力が密封容器に
直接作用しており、くり返しの相変化に対して、
弱い面があつた。
従つて本願の第一の発明の他の目的は、一定容
積の槽内に蓄熱容量を最大限にとり得ると共に、
単位体積当りの伝熱量が良好であつて蓄熱／放熱
時間を可及的に短縮設計可能であり、腐食部分が
少くて耐久性を向上させることができ、蓄熱体側
から槽設計の制限を受けない等の利点を備えた蓄
熱槽を有する潜熱利用蓄熱装置を提供すると共
に、特に蓄熱槽内に流入させる伝熱媒体の流入直
後に於いて、その流入方向に直交する断面の各部
に均一に拡散せしめて小球状蓄熱体に均一に接触
させることのできる手段をもつ装置を提供するに
あり、又蓄熱槽自体を水平静置式として、予測し
難い対流を生ぜしめる外力や重力の影響を排除し
て、小球状蓄熱体群の各部で均一な対流が生じ
て、各部均一な熱伝達が実行される蓄熱槽をもつ
装置を提供するにあり、更には蓄熱槽の直径と長
さの関係を適度に定めることによつて、本出願人
の種々の実験によれば、それは１：３〜６の範囲
であるが、それにより熱交換の温度効率のよい伝
熱媒体の流速（槽内滞留時間）を確保することの
できる槽を有する装置を提供するにある。
積の槽内に蓄熱容量を最大限にとり得ると共に、
単位体積当りの伝熱量が良好であつて蓄熱／放熱
時間を可及的に短縮設計可能であり、腐食部分が
少くて耐久性を向上させることができ、蓄熱体側
から槽設計の制限を受けない等の利点を備えた蓄
熱槽を有する潜熱利用蓄熱装置を提供すると共
に、特に蓄熱槽内に流入させる伝熱媒体の流入直
後に於いて、その流入方向に直交する断面の各部
に均一に拡散せしめて小球状蓄熱体に均一に接触
させることのできる手段をもつ装置を提供するに
あり、又蓄熱槽自体を水平静置式として、予測し
難い対流を生ぜしめる外力や重力の影響を排除し
て、小球状蓄熱体群の各部で均一な対流が生じ
て、各部均一な熱伝達が実行される蓄熱槽をもつ
装置を提供するにあり、更には蓄熱槽の直径と長
さの関係を適度に定めることによつて、本出願人
の種々の実験によれば、それは１：３〜６の範囲
であるが、それにより熱交換の温度効率のよい伝
熱媒体の流速（槽内滞留時間）を確保することの
できる槽を有する装置を提供するにある。
又小球状蓄熱体が、充てんした蓄熱媒体のくり
返しの相変化に耐えられるようにした装置を提供
するにある。
返しの相変化に耐えられるようにした装置を提供
するにある。
且つ小球状蓄熱体群を密に収容した後に、必要
に応じて伝熱媒体のドレンを抜く時に、堆積せる
小球状蓄熱体を下方へ落とすことなくドレンを容
易に抜くことができ、現場での取扱いが便利なる
槽を有する装置を提供するにある。
に応じて伝熱媒体のドレンを抜く時に、堆積せる
小球状蓄熱体を下方へ落とすことなくドレンを容
易に抜くことができ、現場での取扱いが便利なる
槽を有する装置を提供するにある。
更に、この種の潜熱利用蓄熱装置にとつて最も
基本的なことは、蓄熱槽の中に収容される蓄熱体
の中に充てんされる蓄熱媒体であるが、これにつ
いては従来から相当の研究開発が進められ幾つも
の技術が提案されているが、そのほとんどは融解
又は凝固点が略５℃以上のものが主である。僅か
に特開昭59−93780号公報に０℃以下の蓄熱媒体
の数種が提案されている程度である。而もこれら
は蓄熱媒体自体であるから、その蓄熱媒体を用い
た装置自体についての開示はあまり多くない。
基本的なことは、蓄熱槽の中に収容される蓄熱体
の中に充てんされる蓄熱媒体であるが、これにつ
いては従来から相当の研究開発が進められ幾つも
の技術が提案されているが、そのほとんどは融解
又は凝固点が略５℃以上のものが主である。僅か
に特開昭59−93780号公報に０℃以下の蓄熱媒体
の数種が提案されている程度である。而もこれら
は蓄熱媒体自体であるから、その蓄熱媒体を用い
た装置自体についての開示はあまり多くない。
従つて本願の第二以下第十四迄の発明の目的は
上記第一の発明の目的に加えて各々次の目的をも
有する。即ち、−３℃、−６℃、−８℃、−10℃を
各々融解、凝固点として動作する蓄熱媒体を小球
状蓄熱体に封じた潜熱蓄熱装置を提供するにあ
る。従つて、ビール工場、清涼飲料水工場等の貯
蔵、反応プロセスの冷熱源として、乳業プラント
の低温反応器用冷熱源として、更には商品、製品
陳列ケースの冷凍用冷熱源として、花、果実の流
通業の貯蔵用冷熱源て用いるに好適な潜熱利用蓄
熱装置を提供するにある。
上記第一の発明の目的に加えて各々次の目的をも
有する。即ち、−３℃、−６℃、−８℃、−10℃を
各々融解、凝固点として動作する蓄熱媒体を小球
状蓄熱体に封じた潜熱蓄熱装置を提供するにあ
る。従つて、ビール工場、清涼飲料水工場等の貯
蔵、反応プロセスの冷熱源として、乳業プラント
の低温反応器用冷熱源として、更には商品、製品
陳列ケースの冷凍用冷熱源として、花、果実の流
通業の貯蔵用冷熱源て用いるに好適な潜熱利用蓄
熱装置を提供するにある。
更に−15℃、−17℃、−18℃、−21℃を各々融解、
凝固点として動作する蓄熱媒体を小球状蓄熱体に
封入し、これを蓄熱槽に収容した潜熱利用蓄熱装
置を提供するにある。従つて、屠殺場、食肉セン
ター等の食肉貯蔵用熱源として、スケート場アイ
スリンク用熱源として、更には薬品工場、血液貯
蔵所等の貯蔵所冷熱源として用いるに好適な潜熱
利用蓄熱装置を提供するにある。
凝固点として動作する蓄熱媒体を小球状蓄熱体に
封入し、これを蓄熱槽に収容した潜熱利用蓄熱装
置を提供するにある。従つて、屠殺場、食肉セン
ター等の食肉貯蔵用熱源として、スケート場アイ
スリンク用熱源として、更には薬品工場、血液貯
蔵所等の貯蔵所冷熱源として用いるに好適な潜熱
利用蓄熱装置を提供するにある。
又、０℃を融解、凝固点として動作する蓄熱媒
体ではあるが、これを特に小球状蓄熱体に封入
し、これを蓄熱槽に収容し、そのような槽を有し
ていて業務用ビル冷房等に好適な潜熱利用蓄熱装
置を提供するにある。
体ではあるが、これを特に小球状蓄熱体に封入
し、これを蓄熱槽に収容し、そのような槽を有し
ていて業務用ビル冷房等に好適な潜熱利用蓄熱装
置を提供するにある。
更に−28℃、−33℃、−37℃を融解、凝固点とし
て動作する蓄熱媒体ではあるが、これを特に小球
状蓄熱体に封入し、これを蓄熱槽に収容し、その
ような特徴的な槽をもつている冷凍倉庫用冷熱源
に特に好適な潜熱利用蓄熱装置を提供するにあ
る。
て動作する蓄熱媒体ではあるが、これを特に小球
状蓄熱体に封入し、これを蓄熱槽に収容し、その
ような特徴的な槽をもつている冷凍倉庫用冷熱源
に特に好適な潜熱利用蓄熱装置を提供するにあ
る。
併せて、業務用ビル暖房、給湯、温水器、等に
好適な64℃を融解、凝固点として動作する蓄熱媒
体を適用した潜熱利用蓄熱装置を提供することも
目的としている。そして、これら第二以下第十四
迄の発明の潜熱利用蓄熱装置は、融解、凝固の繰
り返えし回数に対しても安定して動作し、安定性
を向上させることも目的としている。
好適な64℃を融解、凝固点として動作する蓄熱媒
体を適用した潜熱利用蓄熱装置を提供することも
目的としている。そして、これら第二以下第十四
迄の発明の潜熱利用蓄熱装置は、融解、凝固の繰
り返えし回数に対しても安定して動作し、安定性
を向上させることも目的としている。
［問題点を解決する為の手段及び作用］
上記問題点を解決する為の手段を、実施例に対
応する第１図〜１４図を用いて以下に説明する。
即ち、本願の第一の発明は、先ず、熱発生機器側
１の熱交換器３から出た伝熱媒体をポンプ１０に
よつて蓄熱槽８に通し、再び熱発生機器側１の熱
交換器３に循環させる為の蓄熱モード時伝熱管９
と、この蓄熱モード伝熱管９に於ける蓄熱槽８の
上流１５から分岐して熱使用機器側２の熱交換器
７を通り蓄熱槽８の下流１６に接続されていて熱
使用機器側熱交換器７から出た伝熱媒体をポンプ
１８によつて蓄熱槽８に通し、再び熱使用機器側
熱交換器７に戻す為の放熱モード時伝熱管１７と
を有する。そして、上記放熱モード時伝熱管１７
に於ける熱使用機器側熱交換器７の上流と下流の
間をバイパス管２１にて接続し、この接続位置に
三方向制御弁２２を配設することにより、この接
続位置を通つて熱使用機器側熱交換器７に入る手
前位置２３の伝熱媒体の実際検出温度ｔが同位置
の制御目標設定温度Ｔを越えた場合に、その偏差
Δtを動作信号として、放熱モード時に於いて、
上記三方向制御弁２２を、熱使用機器熱交換器７
を出た伝熱媒体の一部がバイパス管２１をも介し
て再び熱使用機器熱交換器７に戻入せしめられる
ように切換えられて、蓄熱槽８を通る伝熱媒体の
流量が調節されるよう構成され、更に上記蓄熱槽
８は水平静置型として構成されていて、円筒状の
胴体２７と、この左右両端に取着される、各々接
続口３０，３１が形成された胴体蓋２８，２９
と、上記各接続口に対向して胴体２７の左右両端
付近に配設された流れを拡散部材３２，３３と、
水平静置される胴体２７の下方に形成されたドレ
ン抜き手段４１とにより成り、この蓋熱槽８の直
径Ｄと、水平方向長さに相当する全長Ｌの比は
１：３〜６の範囲に定められていると共に、上記
一方と他方の流れ拡散部材３２，３３によつて区
画される槽内部３６には、内部に蓄熱媒体３８が
充てんされた小球状蓄熱体３７が密に収容されて
成り、上記小球状蓄熱体３７は、シエル３９内に
蓄熱媒体３８を充てんして構成されており、シエ
ル３９内に蓄熱媒体３８が液相のときに非占有の
空間４０が形成され、蓄熱媒体３８の体積膨張を
空間４０とシエル３９の膨張によつて吸収可能と
してあり、上記ドレン抜き手段４１は、小球状蓄
熱体３７の通過を許容せず、該小球状蓄熱体３７
相坐間の空隙４２内の伝熱媒体の通過を許容する
ように胴体２７の下面に形成された単又は複数の
ドレン流隙４を含むドレン管４５と、そのドレン
管４５を常時は閉じる為の開閉弁４６によつて構
成されているものである。
応する第１図〜１４図を用いて以下に説明する。
即ち、本願の第一の発明は、先ず、熱発生機器側
１の熱交換器３から出た伝熱媒体をポンプ１０に
よつて蓄熱槽８に通し、再び熱発生機器側１の熱
交換器３に循環させる為の蓄熱モード時伝熱管９
と、この蓄熱モード伝熱管９に於ける蓄熱槽８の
上流１５から分岐して熱使用機器側２の熱交換器
７を通り蓄熱槽８の下流１６に接続されていて熱
使用機器側熱交換器７から出た伝熱媒体をポンプ
１８によつて蓄熱槽８に通し、再び熱使用機器側
熱交換器７に戻す為の放熱モード時伝熱管１７と
を有する。そして、上記放熱モード時伝熱管１７
に於ける熱使用機器側熱交換器７の上流と下流の
間をバイパス管２１にて接続し、この接続位置に
三方向制御弁２２を配設することにより、この接
続位置を通つて熱使用機器側熱交換器７に入る手
前位置２３の伝熱媒体の実際検出温度ｔが同位置
の制御目標設定温度Ｔを越えた場合に、その偏差
Δtを動作信号として、放熱モード時に於いて、
上記三方向制御弁２２を、熱使用機器熱交換器７
を出た伝熱媒体の一部がバイパス管２１をも介し
て再び熱使用機器熱交換器７に戻入せしめられる
ように切換えられて、蓄熱槽８を通る伝熱媒体の
流量が調節されるよう構成され、更に上記蓄熱槽
８は水平静置型として構成されていて、円筒状の
胴体２７と、この左右両端に取着される、各々接
続口３０，３１が形成された胴体蓋２８，２９
と、上記各接続口に対向して胴体２７の左右両端
付近に配設された流れを拡散部材３２，３３と、
水平静置される胴体２７の下方に形成されたドレ
ン抜き手段４１とにより成り、この蓋熱槽８の直
径Ｄと、水平方向長さに相当する全長Ｌの比は
１：３〜６の範囲に定められていると共に、上記
一方と他方の流れ拡散部材３２，３３によつて区
画される槽内部３６には、内部に蓄熱媒体３８が
充てんされた小球状蓄熱体３７が密に収容されて
成り、上記小球状蓄熱体３７は、シエル３９内に
蓄熱媒体３８を充てんして構成されており、シエ
ル３９内に蓄熱媒体３８が液相のときに非占有の
空間４０が形成され、蓄熱媒体３８の体積膨張を
空間４０とシエル３９の膨張によつて吸収可能と
してあり、上記ドレン抜き手段４１は、小球状蓄
熱体３７の通過を許容せず、該小球状蓄熱体３７
相坐間の空隙４２内の伝熱媒体の通過を許容する
ように胴体２７の下面に形成された単又は複数の
ドレン流隙４を含むドレン管４５と、そのドレン
管４５を常時は閉じる為の開閉弁４６によつて構
成されているものである。
このような構成なので、次のような蓄熱・放熱
動作が行われる。
動作が行われる。
１ 蓄熱操作により、熱発生機器１が駆動され、
且つ三方向制御弁２２が切換えられて、伝熱媒
体が、その熱交換器３と蓄熱槽８の間を循環す
る。即ち蓄熱モード時伝熱管９のみに伝熱媒体
が循環し、蓄熱槽８内の小球状蓄熱体３７群の
空隙を通る過程で伝熱されて蓄熱媒体が融解、
凝固点に於いて融解又は凝固し、潜熱を蓄熱す
る。即ち温熱を対象とする場合には、蓄熱媒体
の融解により潜熱が蓄熱される。逆に冷熱を対
象とする場合には、蓄熱媒体の凝固により潜熱
が蓄熱される。
且つ三方向制御弁２２が切換えられて、伝熱媒
体が、その熱交換器３と蓄熱槽８の間を循環す
る。即ち蓄熱モード時伝熱管９のみに伝熱媒体
が循環し、蓄熱槽８内の小球状蓄熱体３７群の
空隙を通る過程で伝熱されて蓄熱媒体が融解、
凝固点に於いて融解又は凝固し、潜熱を蓄熱す
る。即ち温熱を対象とする場合には、蓄熱媒体
の融解により潜熱が蓄熱される。逆に冷熱を対
象とする場合には、蓄熱媒体の凝固により潜熱
が蓄熱される。
２ 放熱操作により、熱発生機器１が停止され、
且つ三方向制御弁２２が切換えられて、伝熱媒
体がポンプ１８によつて蓄熱槽８と熱使用機器
側熱交換器７の間を循環し、蓄熱槽８内の小球
状蓄熱体３７群の空隙を通る過程で小球状蓄熱
体３７から伝熱媒体に伝熱される。即ち、温熱
を対象とする場合には、蓄熱媒体の凝固により
潜熱が放熱され、又冷却を対象とする場合には
蓄熱媒体の融解により潜熱が放熱され、熱交換
されて熱使用機器側２の負荷に応ずる。
且つ三方向制御弁２２が切換えられて、伝熱媒
体がポンプ１８によつて蓄熱槽８と熱使用機器
側熱交換器７の間を循環し、蓄熱槽８内の小球
状蓄熱体３７群の空隙を通る過程で小球状蓄熱
体３７から伝熱媒体に伝熱される。即ち、温熱
を対象とする場合には、蓄熱媒体の凝固により
潜熱が放熱され、又冷却を対象とする場合には
蓄熱媒体の融解により潜熱が放熱され、熱交換
されて熱使用機器側２の負荷に応ずる。
ここで、熱使用機器側熱交換器７の手前位置２
３を通る伝熱媒体の実際検出温度をｔ、同位置の
制御目標としての設定温度をＴ、ｔとＴとの偏差
をΔtとすると、ｔ＝Ｔの場合には、伝熱媒体は、
放熱モード時伝熱管１７のみを循環し、第１の放
熱モードとなる。そしてｔがＴを越えた場合（冷
熱を対象とする場合には、ｔ＜Ｔとなつて熱使用
機器側熱交換器入口に於ける伝熱媒体の実際温度
が制御目標温度を越えて冷えすぎの場合を言う。
又温熱を対象とする場合には、ｔ＞Ｔとなつて、
熱使用機器側熱交換器入口に於ける伝熱媒体の実
際温度が制御目標を越えて温かくなりすぎの場合
をいう。更には、その偏差温度Δtを動作信号と
して三方向制御弁２２が切換動作されて、熱使用
機器側熱交換器７を出た伝熱媒体の一部がバイパ
ス管２１にも流入して、それを介して該伝熱媒体
が熱使用機器側熱交換器７に戻るよう実施され
て、第２の放熱モードをとる。
３を通る伝熱媒体の実際検出温度をｔ、同位置の
制御目標としての設定温度をＴ、ｔとＴとの偏差
をΔtとすると、ｔ＝Ｔの場合には、伝熱媒体は、
放熱モード時伝熱管１７のみを循環し、第１の放
熱モードとなる。そしてｔがＴを越えた場合（冷
熱を対象とする場合には、ｔ＜Ｔとなつて熱使用
機器側熱交換器入口に於ける伝熱媒体の実際温度
が制御目標温度を越えて冷えすぎの場合を言う。
又温熱を対象とする場合には、ｔ＞Ｔとなつて、
熱使用機器側熱交換器入口に於ける伝熱媒体の実
際温度が制御目標を越えて温かくなりすぎの場合
をいう。更には、その偏差温度Δtを動作信号と
して三方向制御弁２２が切換動作されて、熱使用
機器側熱交換器７を出た伝熱媒体の一部がバイパ
ス管２１にも流入して、それを介して該伝熱媒体
が熱使用機器側熱交換器７に戻るよう実施され
て、第２の放熱モードをとる。
これにより、蓄熱槽８を通る伝熱媒体の流量が
減少するので、放熱量が減じられ、熱使用機器側
熱交換器７入口手前位置２３の伝熱媒体の温度が
制御目標を規準としてコントロールされる。
減少するので、放熱量が減じられ、熱使用機器側
熱交換器７入口手前位置２３の伝熱媒体の温度が
制御目標を規準としてコントロールされる。
更に、蓄熱槽８の放熱量が低下して、冷熱を対
象とする場合であつて、ｔ＞Ｔに経過した場合に
は、又は温熱を対象とする場合であつて、ｔ＜Ｔ
に経過した場合には、この経過途中に於けるバイ
パス管路２１の閉塞を電均的に検出して、必要に
応じてその検出により制御系統の制御を介して熱
発生機器側熱交換器３及びポンプ１０を駆動せし
め、熱使用機器側熱交換器７を出た伝熱媒体の一
部を熱発生機器側熱交換器３を通して再び熱使用
機器側熱交換器(7)に戻入せしめてバツクアツプ運
転の第３の放熱モードとなる。
象とする場合であつて、ｔ＞Ｔに経過した場合に
は、又は温熱を対象とする場合であつて、ｔ＜Ｔ
に経過した場合には、この経過途中に於けるバイ
パス管路２１の閉塞を電均的に検出して、必要に
応じてその検出により制御系統の制御を介して熱
発生機器側熱交換器３及びポンプ１０を駆動せし
め、熱使用機器側熱交換器７を出た伝熱媒体の一
部を熱発生機器側熱交換器３を通して再び熱使用
機器側熱交換器(7)に戻入せしめてバツクアツプ運
転の第３の放熱モードとなる。
このバツクアツプ運転時に於いてｔがＴを越え
た場合には、三方向制御弁２２が、熱使用機器側
熱交換器７を出た伝熱媒体の一部をバイパス管２
１をも介して熱使用機器側熱交換器７に戻入せし
めるように切換えられ、蓄熱槽８を通る伝熱媒体
の流量がΔtに比例して調節されて第４の放熱モ
ードとなる。
た場合には、三方向制御弁２２が、熱使用機器側
熱交換器７を出た伝熱媒体の一部をバイパス管２
１をも介して熱使用機器側熱交換器７に戻入せし
めるように切換えられ、蓄熱槽８を通る伝熱媒体
の流量がΔtに比例して調節されて第４の放熱モ
ードとなる。
更にこの第４の放熱モードに於いて、バイパス
管２１へ流入する流量の増大に伴ないポンプ１０
一次側への流入量が減少するにつれて、そのポン
プ１０一次側流入量がポンプ１０の吐出容量以下
に経過した時には、熱発生機器側熱交換器３を出
た伝熱媒体の一部が蓄熱槽８を通つて、ポンプ１
０の一次側に至り、再び熱発生機器側熱交換器３
に戻ることにより蓄放熱モードとなる。
管２１へ流入する流量の増大に伴ないポンプ１０
一次側への流入量が減少するにつれて、そのポン
プ１０一次側流入量がポンプ１０の吐出容量以下
に経過した時には、熱発生機器側熱交換器３を出
た伝熱媒体の一部が蓄熱槽８を通つて、ポンプ１
０の一次側に至り、再び熱発生機器側熱交換器３
に戻ることにより蓄放熱モードとなる。
そして、これらの蓄放熱モードに於いて、この
発明の蓄熱槽８は、小球状蓄熱体を収容した構造
なので、一定容積の槽内に蓄熱容量を65％程度と
ることができ、他の型式に比して格段と大きい蓄
熱容量をとり得ると共に、蓄熱・放熱時間を短縮
化でき、特に伝熱媒体を蓄熱槽８内に拡散させて
流入、通過させることができるから、これらの良
い点が発揮される。そして腐食による問題点もほ
とんど生じない。且つ蓄熱槽自体は水平円筒静置
式なので動力源を全く要せず耐久性もあると共
に、蓄熱槽８を通る伝熱媒体に、回転外力による
対流や、重力方向落下を原因とする対流が生ぜ
ず、その対流は大要一方から他方へ移る流れが主
であつて、小球状蓄熱体３７群の各部に於いて略
均しい熱伝達が実施されるから、製造の蓄放熱特
性が安定すると共に、水平静置の蓄熱槽８の直径
Ｄと長さＬを、１：３〜６の範囲に定めて、その
流体通過時の圧力損失を適度に定めて、熱交換の
温度効率のよい伝熱媒体の流速（槽内潜留時間）
を確保できるものである。そして、小球状蓄熱体
３７に充てんした蓄熱媒体３８が液相から固相に
変化する際の体積膨張は、蓄熱媒体３８が液相の
ときに形成される非占有の空間４０で大部分を吸
収され、くり返しの相変化による小球状蓄熱体３
７のシエル３９のストレスを軽減し、破壊を防ぐ
ことができる。且つ小球状蓄熱体３７の通過を許
容せず、伝熱媒体のみ通すドレン流隙４４を含む
ドレン管４５があるので、ドレン抜きが容易であ
る。又本願の発明によれば、この装置の蓄熱槽８
内の小球状蓄熱体３７には、各々次の主液が充て
んされている。
発明の蓄熱槽８は、小球状蓄熱体を収容した構造
なので、一定容積の槽内に蓄熱容量を65％程度と
ることができ、他の型式に比して格段と大きい蓄
熱容量をとり得ると共に、蓄熱・放熱時間を短縮
化でき、特に伝熱媒体を蓄熱槽８内に拡散させて
流入、通過させることができるから、これらの良
い点が発揮される。そして腐食による問題点もほ
とんど生じない。且つ蓄熱槽自体は水平円筒静置
式なので動力源を全く要せず耐久性もあると共
に、蓄熱槽８を通る伝熱媒体に、回転外力による
対流や、重力方向落下を原因とする対流が生ぜ
ず、その対流は大要一方から他方へ移る流れが主
であつて、小球状蓄熱体３７群の各部に於いて略
均しい熱伝達が実施されるから、製造の蓄放熱特
性が安定すると共に、水平静置の蓄熱槽８の直径
Ｄと長さＬを、１：３〜６の範囲に定めて、その
流体通過時の圧力損失を適度に定めて、熱交換の
温度効率のよい伝熱媒体の流速（槽内潜留時間）
を確保できるものである。そして、小球状蓄熱体
３７に充てんした蓄熱媒体３８が液相から固相に
変化する際の体積膨張は、蓄熱媒体３８が液相の
ときに形成される非占有の空間４０で大部分を吸
収され、くり返しの相変化による小球状蓄熱体３
７のシエル３９のストレスを軽減し、破壊を防ぐ
ことができる。且つ小球状蓄熱体３７の通過を許
容せず、伝熱媒体のみ通すドレン流隙４４を含む
ドレン管４５があるので、ドレン抜きが容易であ
る。又本願の発明によれば、この装置の蓄熱槽８
内の小球状蓄熱体３７には、各々次の主液が充て
んされている。
即ち、各々炭酸ナトリウム（Na2CO3）水溶液
の共融混合体、炭酸水素カリウム（KHCO3）水
溶液の共融混合体、塩化バリウム（BaCl2）水溶
液の共融混合体、塩化カリウム（KCl）水溶液の
融混合体、塩化アンモニウム（NH4Cl）水溶液
の共融混合体、硝酸アンモニウム（NH4NO3）
水溶液の共融混合体、硝酸ナトリウム（NaNO3）
水溶溶液の共融混合体、塩化カルシウム（NaCl）
水溶液の共融混合体、臭化ナトリウム（NaBr）
水溶液の共融混合体、塩化マグネシウム
（MgCl2）水溶液の共融混合体、炭酸カリウム
（K2CO3）水溶液の共融混合体、水酸化ナトリウ
ム（NaOH）水溶液、水（H2O）に硫酸
（H2SO4）が微量添加されている溶液である。こ
れらによつて、各々−３℃、−６℃、−８℃、−10
℃、−15℃、−17℃、−18℃、−21℃、−28℃、−33
℃、−37℃、64℃、０℃の温度を融解、凝固点と
して動作する潜熱利用蓄熱装置が提供される。
の共融混合体、炭酸水素カリウム（KHCO3）水
溶液の共融混合体、塩化バリウム（BaCl2）水溶
液の共融混合体、塩化カリウム（KCl）水溶液の
融混合体、塩化アンモニウム（NH4Cl）水溶液
の共融混合体、硝酸アンモニウム（NH4NO3）
水溶液の共融混合体、硝酸ナトリウム（NaNO3）
水溶溶液の共融混合体、塩化カルシウム（NaCl）
水溶液の共融混合体、臭化ナトリウム（NaBr）
水溶液の共融混合体、塩化マグネシウム
（MgCl2）水溶液の共融混合体、炭酸カリウム
（K2CO3）水溶液の共融混合体、水酸化ナトリウ
ム（NaOH）水溶液、水（H2O）に硫酸
（H2SO4）が微量添加されている溶液である。こ
れらによつて、各々−３℃、−６℃、−８℃、−10
℃、−15℃、−17℃、−18℃、−21℃、−28℃、−33
℃、−37℃、64℃、０℃の温度を融解、凝固点と
して動作する潜熱利用蓄熱装置が提供される。
次に添付図面第１図〜第１４図に従い本発明の
好適な実施例を詳述する。
好適な実施例を詳述する。
以下この実施冷では熱使用機器として冷房、冷
凍装置に適用した例をとつて説明する。
凍装置に適用した例をとつて説明する。
第１図の装置全体を示した図に於いて、１は冷
熱発生機側、２は冷熱を使用する冷房、冷凍装置
側を示し、冷熱発生機側１は、熱交換器としての
蒸発器３、圧縮機４、凝縮機５、膨張弁６で構成
され、冷房、冷凍装置側２は熱交換器としての冷
却器７を有する。
熱発生機側、２は冷熱を使用する冷房、冷凍装置
側を示し、冷熱発生機側１は、熱交換器としての
蒸発器３、圧縮機４、凝縮機５、膨張弁６で構成
され、冷房、冷凍装置側２は熱交換器としての冷
却器７を有する。
そして、上記の蒸発器３と蓄熱槽８の間に蓄熱
モード機に於いて伝熱媒体を循環させるべく、そ
の間に伝熱管９を配管し、この蓄熱モード時伝熱
管９に於ける蒸発器３の下流に、ポンプ１０を配
設すると共に、蓄熱槽８の上流側と下流側に各々
開閉弁１１，１２を配設し、且つ蒸発器３の上流
及びポンプ１０の下流に各々開閉弁１３，１４を
配設する。
モード機に於いて伝熱媒体を循環させるべく、そ
の間に伝熱管９を配管し、この蓄熱モード時伝熱
管９に於ける蒸発器３の下流に、ポンプ１０を配
設すると共に、蓄熱槽８の上流側と下流側に各々
開閉弁１１，１２を配設し、且つ蒸発器３の上流
及びポンプ１０の下流に各々開閉弁１３，１４を
配設する。
そして、この蓄熱モード時伝熱管９に於ける蓄
熱槽８の上流の分岐点１５から分岐して冷却器７
を通り蓄熱槽８の下流の分岐点１６に連らなる放
熱モード時伝熱管１７を配設し、この伝熱管１７
の冷却器７の上流にポンプ１８を配設する。次
に、放熱モード時伝熱管１７に於ける冷却器７の
上流であつて、ポンプ１８と分岐点１５との間の
分岐点１９と、冷却器７の下流の分岐点２０の間
をバイパス管２１で接続し、上記分岐点１９に三
方向制御弁２２を配設する。この三方向制御弁２
２は、冷却器７の手前位置、より具体的には冷却
器７とポンプ１８の間の検出位置２３を通る伝熱
媒体の検出温度を動作信号として調節器により比
例制御の下三方向切換動作せしめられるもので、
図中２４は温度発信器、２５は調節器、２６は設
定器を示している。
熱槽８の上流の分岐点１５から分岐して冷却器７
を通り蓄熱槽８の下流の分岐点１６に連らなる放
熱モード時伝熱管１７を配設し、この伝熱管１７
の冷却器７の上流にポンプ１８を配設する。次
に、放熱モード時伝熱管１７に於ける冷却器７の
上流であつて、ポンプ１８と分岐点１５との間の
分岐点１９と、冷却器７の下流の分岐点２０の間
をバイパス管２１で接続し、上記分岐点１９に三
方向制御弁２２を配設する。この三方向制御弁２
２は、冷却器７の手前位置、より具体的には冷却
器７とポンプ１８の間の検出位置２３を通る伝熱
媒体の検出温度を動作信号として調節器により比
例制御の下三方向切換動作せしめられるもので、
図中２４は温度発信器、２５は調節器、２６は設
定器を示している。
この切換動作条件は次のように設定されてい
る。
る。
蓄熱操作時
入口ａ閉、入口ｂ開、出口ｃ開
放熱操作時
−１ｔ＝Ｔの第１の放熱モード時及びｔ＞Ｔ
に経過したバツクアツプ運転後……入口
ａ開、入口ｂ閉、出口ｃ開 −２ｔ＜Ｔに経過した放熱モード時入口ａ
開、入口ｂ開、出口ｃ開 上記に於いて、 ｔ＝冷却器７手前の検出位置２３を通る伝熱
媒体の実際検出温度 Ｔ＝冷却器７手前の検出位置２３を通る伝熱
媒体の制御目標としての設定温度 Δt＝ｔとＴの偏差であり、入口ａ、入口ｂ
はΔtに応じて比例的に開度制御される。
に経過したバツクアツプ運転後……入口
ａ開、入口ｂ閉、出口ｃ開 −２ｔ＜Ｔに経過した放熱モード時入口ａ
開、入口ｂ開、出口ｃ開 上記に於いて、 ｔ＝冷却器７手前の検出位置２３を通る伝熱
媒体の実際検出温度 Ｔ＝冷却器７手前の検出位置２３を通る伝熱
媒体の制御目標としての設定温度 Δt＝ｔとＴの偏差であり、入口ａ、入口ｂ
はΔtに応じて比例的に開度制御される。
又、蓄熱モード時伝熱管９に配したポンプ１０
蓄熱モードをとる時のみ駆動するよう操作又は自
動動作されるよう制御系統が組まれ、放熱モード
時伝熱管１７に配したポンプ１８は放熱モードを
とる時のみ駆動するよう操作又は自動動作され
る。
蓄熱モードをとる時のみ駆動するよう操作又は自
動動作されるよう制御系統が組まれ、放熱モード
時伝熱管１７に配したポンプ１８は放熱モードを
とる時のみ駆動するよう操作又は自動動作され
る。
次に、この装置を構成する蓄熱槽８について詳
述する。
述する。
蓄熱槽８は水平静置型として構成されていて、
円筒形の胴体２７と、この左右両端に取着された
胴体蓋２８，２９を有している。
円筒形の胴体２７と、この左右両端に取着された
胴体蓋２８，２９を有している。
上記胴体蓋２８，２９の中央には各々接続口３
０，３１が形成され、この接続口３０，３１を介
して伝熱管９に接続されている。上記胴体２７の
左右両端付近には、上記の接続口３０，３１に対
向して胴体内に仕切壁状に流れ拡散部材３２，３
３が取設されており、この部材３２，３３には複
数の流口３４形成されている。即ち流口３４は、
部材３２によつて仕切られた仕切室３５と槽内部
３６の間を連通する為に形成されていて、その形
成態様は中心から周方向へ放射状に形成され、単
位面積当りの形成個数が各部略均しくなるように
周方向へ行くに従い形成個数が増大するようにす
るのが望ましい。そして、この蓄熱槽８の槽内部
３６には、小球状蓄熱体３７の多数が槽いつぱい
に密に収容されている。この小球状蓄熱体３７
は、凝固温度で液相から固相に変わる時に、固化
の潜熱として冷熱を蓄熱し、固相から液相に変わ
る時に先に蓄熱した冷熱を放出する蓄熱媒体３８
を球状のシエル３９内に充てんしたものである。
０，３１が形成され、この接続口３０，３１を介
して伝熱管９に接続されている。上記胴体２７の
左右両端付近には、上記の接続口３０，３１に対
向して胴体内に仕切壁状に流れ拡散部材３２，３
３が取設されており、この部材３２，３３には複
数の流口３４形成されている。即ち流口３４は、
部材３２によつて仕切られた仕切室３５と槽内部
３６の間を連通する為に形成されていて、その形
成態様は中心から周方向へ放射状に形成され、単
位面積当りの形成個数が各部略均しくなるように
周方向へ行くに従い形成個数が増大するようにす
るのが望ましい。そして、この蓄熱槽８の槽内部
３６には、小球状蓄熱体３７の多数が槽いつぱい
に密に収容されている。この小球状蓄熱体３７
は、凝固温度で液相から固相に変わる時に、固化
の潜熱として冷熱を蓄熱し、固相から液相に変わ
る時に先に蓄熱した冷熱を放出する蓄熱媒体３８
を球状のシエル３９内に充てんしたものである。
上記小球状蓄熱体３７の個々の大きさは、直径
20mm〜200mmの範囲、例えば65mm程度であるが、
この事は冷房、冷凍装置の条件、蓄放熱運転条件
等につて必要な蓄熱槽全体の蓋、放熱量が決定さ
れるから、その必要蓄、放熱量を確保するに十分
な伝熱面積を確保することを規準として定められ
ばよい。望ましくは同時に、蓄熱槽７の一定容積
中に収容する数が多くなればなるほど、即ち個々
の小球状蓄熱体３７の直径が小さくなればなるほ
ど製作費が高くなるから、上記の条件を満たすと
同時に、この製作上の条件を満たすようにして加
工するとよい。
20mm〜200mmの範囲、例えば65mm程度であるが、
この事は冷房、冷凍装置の条件、蓄放熱運転条件
等につて必要な蓄熱槽全体の蓋、放熱量が決定さ
れるから、その必要蓄、放熱量を確保するに十分
な伝熱面積を確保することを規準として定められ
ばよい。望ましくは同時に、蓄熱槽７の一定容積
中に収容する数が多くなればなるほど、即ち個々
の小球状蓄熱体３７の直径が小さくなればなるほ
ど製作費が高くなるから、上記の条件を満たすと
同時に、この製作上の条件を満たすようにして加
工するとよい。
又、上記球状シエル３９の材質としては、金
属、合成樹脂等種々あり、外力及び内力に抗して
球状を保持できる点や、耐熱性の点、生産加工上
の点等から選んで用いられるが、この発明では、
蓄熱媒体３８が液相の時に、シエル３９内に蓄熱
媒体３８の非占有の空間４０が形成するようにシ
エル３９の大きさを定めるものである。同時に蓄
熱媒体の凝固による体積膨張時の膨張量を、上記
空間４０とシエル３９の膨張によつて、吸収する
ように空間４０の大きさを定めるものである。シ
エル３９の膨張は凝固蓄熱媒体の膨張時の圧力に
よつて可能にされ、又蓄熱媒体が固相から液相に
変わつた時には、シエル３９も収縮するがシエル
３９は当初設定した大きさの空間４０を残して収
縮を止める。例えば蓄熱媒体３９が凝固した時
に、液体の時の体積1.08倍、即ち８％膨張したと
すると、空間４０で5.5％、シエル３９の膨張で、
2.5％その膨張量を吸収するように空間４０の大
きさを定めるものである。換言すれば蓄熱媒体３
９を、中空成型法、真空成型法等で加工した球状
シエル４０内に注入等により充てんする際は、当
然のように蓄熱媒体３９は液体であるが、その液
体の蓄熱媒体３９を充てんする際に、空間４０と
して上記の例では、5.5％相当を残して充てんす
るものである。
属、合成樹脂等種々あり、外力及び内力に抗して
球状を保持できる点や、耐熱性の点、生産加工上
の点等から選んで用いられるが、この発明では、
蓄熱媒体３８が液相の時に、シエル３９内に蓄熱
媒体３８の非占有の空間４０が形成するようにシ
エル３９の大きさを定めるものである。同時に蓄
熱媒体の凝固による体積膨張時の膨張量を、上記
空間４０とシエル３９の膨張によつて、吸収する
ように空間４０の大きさを定めるものである。シ
エル３９の膨張は凝固蓄熱媒体の膨張時の圧力に
よつて可能にされ、又蓄熱媒体が固相から液相に
変わつた時には、シエル３９も収縮するがシエル
３９は当初設定した大きさの空間４０を残して収
縮を止める。例えば蓄熱媒体３９が凝固した時
に、液体の時の体積1.08倍、即ち８％膨張したと
すると、空間４０で5.5％、シエル３９の膨張で、
2.5％その膨張量を吸収するように空間４０の大
きさを定めるものである。換言すれば蓄熱媒体３
９を、中空成型法、真空成型法等で加工した球状
シエル４０内に注入等により充てんする際は、当
然のように蓄熱媒体３９は液体であるが、その液
体の蓄熱媒体３９を充てんする際に、空間４０と
して上記の例では、5.5％相当を残して充てんす
るものである。
球状シエル３９自体は固い球殻であるが、薄肉
に形成されるので、凝固蓄熱媒体の膨張時の内圧
によつて、蓄熱媒体の膨張に応じて膨張し、蓄熱
媒体液相に変化した時には当初の空間を残して自
然に原状に復するから、材質的には金属、合成樹
脂等種々選択できるが、上記のシエル膨張をより
容易にする為に膨張、収縮性に富むものがよく、
軟化点90℃以上の合成樹脂中でも他の耐力性、耐
熱性、加工性をも考慮するとポリプロピレン、高
密度ポリエチレンが好適である。更にシエル３９
の上記の膨張に関しては、設計上次の事を考慮す
る。即ち、凝固蓄熱媒体３７の体積膨張時の内部
圧力によつてシエル３９を膨張させるものである
が、その際材料破壊を生じない程度のシエル３９
の膨張度合いを定め得るように、用いる蓄熱媒体
の体積膨張量を考慮して空間４０の大きさを定
め、シエル３９の疲労破壊を防止する。この為に
は、シエル３９の膨張、収縮をシエル３９の材
質、半径、薄い肉厚の厚さ等につて定まる弾性域
の範囲にとどめるとか、シエル３９の材質等によ
つて定まる引つ張強さ（極限強さ）に安全率を見
込んだ範囲内で膨張を可能ならしめるとかの種々
の工学的手法を用いるものである。
に形成されるので、凝固蓄熱媒体の膨張時の内圧
によつて、蓄熱媒体の膨張に応じて膨張し、蓄熱
媒体液相に変化した時には当初の空間を残して自
然に原状に復するから、材質的には金属、合成樹
脂等種々選択できるが、上記のシエル膨張をより
容易にする為に膨張、収縮性に富むものがよく、
軟化点90℃以上の合成樹脂中でも他の耐力性、耐
熱性、加工性をも考慮するとポリプロピレン、高
密度ポリエチレンが好適である。更にシエル３９
の上記の膨張に関しては、設計上次の事を考慮す
る。即ち、凝固蓄熱媒体３７の体積膨張時の内部
圧力によつてシエル３９を膨張させるものである
が、その際材料破壊を生じない程度のシエル３９
の膨張度合いを定め得るように、用いる蓄熱媒体
の体積膨張量を考慮して空間４０の大きさを定
め、シエル３９の疲労破壊を防止する。この為に
は、シエル３９の膨張、収縮をシエル３９の材
質、半径、薄い肉厚の厚さ等につて定まる弾性域
の範囲にとどめるとか、シエル３９の材質等によ
つて定まる引つ張強さ（極限強さ）に安全率を見
込んだ範囲内で膨張を可能ならしめるとかの種々
の工学的手法を用いるものである。
さて、このような小球状蓄熱体３７の多数を収
容した槽８の底部には、ドレン抜き手段４１が設
けられていて、このドレン抜き手段４１は、小球
状蓄熱体３７の通過を許容せず、この小球状蓄熱
体相互間の空隙４２内の伝熱媒体の通過を許容す
るように胴体２７の下面４３に形成された単又は
複数のドレン流隙４４を含むドレン管４５と、そ
のドレン管４５を常時は閉塞する為の開閉弁４６
と、それらの囲りに着装された保温材４７より成
る。これらのドレン抜き手段の具体例を幾つか説
明すると、第４図、第５図に示す如く、１つに
は、胴体２７に開口する、小球状蓄熱体３７の直
径ｄより小さい単円孔のドレン流隙４４であつ
て、該小球状蓄熱体３７がそこに座して閉塞しな
いように単円孔の流隙を水平に横切る単又は複数
の筋部材４８が取設されているものより成る。
又、もう１つには第６図に示す如く、胴体２７に
開口する、小球状蓄熱体の直径より小さい円孔の
複数より成るドレン流隙４であり、小球状蓄熱体
群の各々の小球状蓄熱体３７がそれら複数の小円
孔の各々に座して閉塞しないように、小円孔の形
成ピツチＰが小球状蓄熱体の直径ｄより小に設定
されているものより成る。更に、別の例は、第７
図に示す如く、胴体２７に開口する、小球状蓄熱
体３７の直径ｄより幅狭の単一の溝の流隙４４よ
り成るものが考えられる。更に、もう１つの別の
例は第８図に示す如く、胴体２７に開口する、小
球状蓄熱体３７の直径ｄより幅狭の複数の溝のド
レン流隙４４より成るものが考えれる。その他図
示せざるも胴体２７に開口する、小球状蓄熱体３
７の直径ｄより小さい辺を有する角穴を格子状に
配列したものでもよい。さて、このような蓄熱槽
８は、その直径Ｄ、一方の胴体蓋２８と他方の胴
体蓋２９間の長さをＬとした場合に、Ｄ：Ｌを
１：３〜６の範囲に設定する。
容した槽８の底部には、ドレン抜き手段４１が設
けられていて、このドレン抜き手段４１は、小球
状蓄熱体３７の通過を許容せず、この小球状蓄熱
体相互間の空隙４２内の伝熱媒体の通過を許容す
るように胴体２７の下面４３に形成された単又は
複数のドレン流隙４４を含むドレン管４５と、そ
のドレン管４５を常時は閉塞する為の開閉弁４６
と、それらの囲りに着装された保温材４７より成
る。これらのドレン抜き手段の具体例を幾つか説
明すると、第４図、第５図に示す如く、１つに
は、胴体２７に開口する、小球状蓄熱体３７の直
径ｄより小さい単円孔のドレン流隙４４であつ
て、該小球状蓄熱体３７がそこに座して閉塞しな
いように単円孔の流隙を水平に横切る単又は複数
の筋部材４８が取設されているものより成る。
又、もう１つには第６図に示す如く、胴体２７に
開口する、小球状蓄熱体の直径より小さい円孔の
複数より成るドレン流隙４であり、小球状蓄熱体
群の各々の小球状蓄熱体３７がそれら複数の小円
孔の各々に座して閉塞しないように、小円孔の形
成ピツチＰが小球状蓄熱体の直径ｄより小に設定
されているものより成る。更に、別の例は、第７
図に示す如く、胴体２７に開口する、小球状蓄熱
体３７の直径ｄより幅狭の単一の溝の流隙４４よ
り成るものが考えられる。更に、もう１つの別の
例は第８図に示す如く、胴体２７に開口する、小
球状蓄熱体３７の直径ｄより幅狭の複数の溝のド
レン流隙４４より成るものが考えれる。その他図
示せざるも胴体２７に開口する、小球状蓄熱体３
７の直径ｄより小さい辺を有する角穴を格子状に
配列したものでもよい。さて、このような蓄熱槽
８は、その直径Ｄ、一方の胴体蓋２８と他方の胴
体蓋２９間の長さをＬとした場合に、Ｄ：Ｌを
１：３〜６の範囲に設定する。
幾つかの具体例を上げると、Ｄ＝950mm、Ｌ＝
3000mmの組合いわせ、Ｄ＝1250mm、Ｌ＝4200mmの
組合わせ、Ｄ＝1600mm、Ｌ＝5300mmの組合わせ、
Ｄ＝1800mm、Ｌ＝6000mmの組合わせ、Ｄ＝1900
mm、Ｌ＝7100mmの組合わせ、Ｄ＝2100mm、Ｌ＝
9100mmの組合せ、Ｄ＝2500mm、Ｌ＝10780mmの組
合わせ、Ｄ＝3000mm、Ｌ＝11200mmの組合わせ、
Ｄ＝3000mm、Ｌ＝14800mmの組合わせ等である。
3000mmの組合いわせ、Ｄ＝1250mm、Ｌ＝4200mmの
組合わせ、Ｄ＝1600mm、Ｌ＝5300mmの組合わせ、
Ｄ＝1800mm、Ｌ＝6000mmの組合わせ、Ｄ＝1900
mm、Ｌ＝7100mmの組合わせ、Ｄ＝2100mm、Ｌ＝
9100mmの組合せ、Ｄ＝2500mm、Ｌ＝10780mmの組
合わせ、Ｄ＝3000mm、Ｌ＝11200mmの組合わせ、
Ｄ＝3000mm、Ｌ＝14800mmの組合わせ等である。
この主たる理由は、伝熱媒体が槽内を通過する
時の流速が小さければ小さいほど、即ち槽内での
滞留時間が増せば増すほど熱交換の温度効率は大
となるものであるが、他方流速が小さければ小さ
いほど熱伝達率は低下する。この為、この双方を
最適に満す適当な流速に決定しなければならな
い。そこで本出願人等は多くの実験によつて、そ
れを求めた所最低2.5m3／ｈの移動量が確保され
ればよいことが判つた。そして、この最低2.5
m3／ｈ程度の移動量を決定するのは、ポンプによ
つて与えられる伝熱媒体の速度水頭と、槽通過時
に於ける圧力損失であり、この圧力損失は、槽の
長さＬに比例して大となり、直径Ｄに反比例す
る。従つて速度水頭を一定とした場合、ＤとＬを
最適に求めることによつて上記の流速を決定でき
るが、その為のＤとＬが上記のようであることを
望ましいのであり、Ｄの１に対し、Ｌを３〜６の
範囲の中で選択するのは小球状蓄熱体の数の大小
による流体摩擦から結果する圧力損失の大小があ
るからである。
時の流速が小さければ小さいほど、即ち槽内での
滞留時間が増せば増すほど熱交換の温度効率は大
となるものであるが、他方流速が小さければ小さ
いほど熱伝達率は低下する。この為、この双方を
最適に満す適当な流速に決定しなければならな
い。そこで本出願人等は多くの実験によつて、そ
れを求めた所最低2.5m3／ｈの移動量が確保され
ればよいことが判つた。そして、この最低2.5
m3／ｈ程度の移動量を決定するのは、ポンプによ
つて与えられる伝熱媒体の速度水頭と、槽通過時
に於ける圧力損失であり、この圧力損失は、槽の
長さＬに比例して大となり、直径Ｄに反比例す
る。従つて速度水頭を一定とした場合、ＤとＬを
最適に求めることによつて上記の流速を決定でき
るが、その為のＤとＬが上記のようであることを
望ましいのであり、Ｄの１に対し、Ｌを３〜６の
範囲の中で選択するのは小球状蓄熱体の数の大小
による流体摩擦から結果する圧力損失の大小があ
るからである。
このような構成に基づき一連の動作を第９図〜
第１４図を参照して説明する。
第１４図を参照して説明する。
第９図は蓄熱モードを示している。通常この蓄
熱動作は料金の安い深夜の時間帯を利用して行な
われる。この時、図示せざる制御系統の制御によ
り、熱発生機器としての冷熱叛生機１が駆動す
る。即ち、蒸発器３で発生する冷媒蒸気は圧縮機
４で圧縮されて高圧の過熱蒸気となり、凝縮器３
で冷却水に熱を奪われて液体となる。この高圧の
液を膨張弁６で減圧し、低圧低温の冷媒を蒸気器
３で蒸発させて、凝固点の低い伝熱媒体から蒸発
熱をとつて、それを冷却する。他方、ポンプ１０
が駆動されると共に、三方向制御弁２２は入口ａ
が閉、入口ｂが開、出口ｃが開に切換えられてい
ると共にポンプ１８も停止しているので、蒸発器
３によつて冷却された伝熱媒体はポンプ１０によ
つて、矢示４９のように蒸発器３と蓄熱槽８の間
を循環する。伝熱媒体が蓄熱槽８を通過する時に
蓄熱槽８内の多数の小球状蓄熱体３７と伝熱媒体
が接触することにより、小球状蓄熱体３７内の蓄
熱媒体３８が凝固点に於いて強固る。凝固時に固
化の潜熱としての冷熱が小球状蓄熱体３７の蓄熱
媒体３８中に蓄熱される。
熱動作は料金の安い深夜の時間帯を利用して行な
われる。この時、図示せざる制御系統の制御によ
り、熱発生機器としての冷熱叛生機１が駆動す
る。即ち、蒸発器３で発生する冷媒蒸気は圧縮機
４で圧縮されて高圧の過熱蒸気となり、凝縮器３
で冷却水に熱を奪われて液体となる。この高圧の
液を膨張弁６で減圧し、低圧低温の冷媒を蒸気器
３で蒸発させて、凝固点の低い伝熱媒体から蒸発
熱をとつて、それを冷却する。他方、ポンプ１０
が駆動されると共に、三方向制御弁２２は入口ａ
が閉、入口ｂが開、出口ｃが開に切換えられてい
ると共にポンプ１８も停止しているので、蒸発器
３によつて冷却された伝熱媒体はポンプ１０によ
つて、矢示４９のように蒸発器３と蓄熱槽８の間
を循環する。伝熱媒体が蓄熱槽８を通過する時に
蓄熱槽８内の多数の小球状蓄熱体３７と伝熱媒体
が接触することにより、小球状蓄熱体３７内の蓄
熱媒体３８が凝固点に於いて強固る。凝固時に固
化の潜熱としての冷熱が小球状蓄熱体３７の蓄熱
媒体３８中に蓄熱される。
第１０図はｔ＝Ｔの時の第１の放熱モードを示
している。この時図示せざる制御系統の制御を介
して熱発生機器側１は停止され、ポンプ１０も停
止されている。他方ポンプ１８が駆動し、三方向
制御弁２２は入口ａが開、入口ｂが閉、出口ｃが
開に切換えられているので、矢示５０のように伝
熱媒体をポンプ１８により、蓄熱槽８の冷却器７
の間に循環させるものである。冷却器７を経由し
た後の伝熱媒体が蓄熱槽８中を通過すると、蓄熱
槽８内の小球状蓄熱体３７に伝えられ、融解点に
至ると、それを融解し、先に蓄熱した冷熱を融解
の潜熱として伝熱媒体に放出する。従つて伝熱媒
体が冷却されて、冷房、冷凍負荷に応ずる。
している。この時図示せざる制御系統の制御を介
して熱発生機器側１は停止され、ポンプ１０も停
止されている。他方ポンプ１８が駆動し、三方向
制御弁２２は入口ａが開、入口ｂが閉、出口ｃが
開に切換えられているので、矢示５０のように伝
熱媒体をポンプ１８により、蓄熱槽８の冷却器７
の間に循環させるものである。冷却器７を経由し
た後の伝熱媒体が蓄熱槽８中を通過すると、蓄熱
槽８内の小球状蓄熱体３７に伝えられ、融解点に
至ると、それを融解し、先に蓄熱した冷熱を融解
の潜熱として伝熱媒体に放出する。従つて伝熱媒
体が冷却されて、冷房、冷凍負荷に応ずる。
第１１図は、第１０図の放熱モード時に於い
て、ｔ＜Ｔに経過した時の第２の放熱モードを示
している。この時三方向制御弁２２は、入口ａが
開から閉方向へ制御され、入口ｂが閉かせ開方向
へ制御され、出口ｃが開に切換えられるので、冷
却器７を出た伝熱媒体の一部がバイパス管２１を
も介して矢示５１のように流れ、三方向制御弁２
２の所で蓄熱槽８を出た伝熱媒体と合流して再び
冷却器７に循環する。この場合Δtに比例してバ
イパス管２１を通る流量が増す。従つて蓄熱槽８
を通る伝熱媒体の流量がΔtに比例して少くなる
ので、放熱量が少くなり制御位置２３於ける伝熱
媒体の温度が制御目標温度にコントロールされて
いく。
て、ｔ＜Ｔに経過した時の第２の放熱モードを示
している。この時三方向制御弁２２は、入口ａが
開から閉方向へ制御され、入口ｂが閉かせ開方向
へ制御され、出口ｃが開に切換えられるので、冷
却器７を出た伝熱媒体の一部がバイパス管２１を
も介して矢示５１のように流れ、三方向制御弁２
２の所で蓄熱槽８を出た伝熱媒体と合流して再び
冷却器７に循環する。この場合Δtに比例してバ
イパス管２１を通る流量が増す。従つて蓄熱槽８
を通る伝熱媒体の流量がΔtに比例して少くなる
ので、放熱量が少くなり制御位置２３於ける伝熱
媒体の温度が制御目標温度にコントロールされて
いく。
第１２図はバツクアツプ運転の第３の放熱モー
ドを示したものであり、必要に応じて実施され
る。即ち前述の第２の放熱モード時に於いてΔt
が０にコントロールされていくと、三方向制御弁
２２が切換えられて、第１の放熱モードと同じよ
うに入口ａ開、入口ｂ閉、出口ｃ開となり、バイ
パス管２１の流路が閉塞されるが、これに伴ない
検出位置２３の伝熱媒体の温度が上昇し、ｔ＞Ｔ
に経過した場合、バイパス管の閉塞等が電気的に
検出されて、ポンプ１０及び冷熱発生機１が駆動
される。これにより冷却器７を出た伝熱媒体が、
矢示５２のように蓄熱槽８のみならずポンプ１０
によつて蒸発器３をも通り、蓄熱槽８を出た伝熱
媒体と分岐点１５の所で合流し冷却器７に送られ
るものである。
ドを示したものであり、必要に応じて実施され
る。即ち前述の第２の放熱モード時に於いてΔt
が０にコントロールされていくと、三方向制御弁
２２が切換えられて、第１の放熱モードと同じよ
うに入口ａ開、入口ｂ閉、出口ｃ開となり、バイ
パス管２１の流路が閉塞されるが、これに伴ない
検出位置２３の伝熱媒体の温度が上昇し、ｔ＞Ｔ
に経過した場合、バイパス管の閉塞等が電気的に
検出されて、ポンプ１０及び冷熱発生機１が駆動
される。これにより冷却器７を出た伝熱媒体が、
矢示５２のように蓄熱槽８のみならずポンプ１０
によつて蒸発器３をも通り、蓄熱槽８を出た伝熱
媒体と分岐点１５の所で合流し冷却器７に送られ
るものである。
即ち、冷却器７に入る伝熱媒体の温度が、制御
目標に比して温かい場合に、蒸発器３によつてバ
ツクアツプ冷却することにより、検出位置２３の
伝熱媒体の温度と制御目標温度にコントロールす
るものである。
目標に比して温かい場合に、蒸発器３によつてバ
ツクアツプ冷却することにより、検出位置２３の
伝熱媒体の温度と制御目標温度にコントロールす
るものである。
第１３図は、上記のバツクアツプ運転の後、ｔ
＜Ｔに経過した第４の放熱モードを示したもので
ある。この時三方向制御弁２２は、入口ａが開か
ら閉方向へ制御され、入口ｂが閉から開方向へ制
御され、出口ｃが開に切換えられるので、冷却器
７を出た伝熱媒体の一部がバイパス管２１をも介
して矢印５３のように流れ、三方向制御弁２２の
所で蓄熱槽８を出た伝熱媒体と合流して再び冷却
器７に循環する。従つて第２の放熱モードと同じ
ように制御位置２３に於ける伝熱媒体の温度が制
御目標温度にコントロールされていく。
＜Ｔに経過した第４の放熱モードを示したもので
ある。この時三方向制御弁２２は、入口ａが開か
ら閉方向へ制御され、入口ｂが閉から開方向へ制
御され、出口ｃが開に切換えられるので、冷却器
７を出た伝熱媒体の一部がバイパス管２１をも介
して矢印５３のように流れ、三方向制御弁２２の
所で蓄熱槽８を出た伝熱媒体と合流して再び冷却
器７に循環する。従つて第２の放熱モードと同じ
ように制御位置２３に於ける伝熱媒体の温度が制
御目標温度にコントロールされていく。
第１４図は、上記第４の放熱モードに於いて、
バイパス管２１へ流入する流量の増大に伴ないポ
ンプ１０一次側への流入量が減少するにつれて、
そのポンプ１０一次側流入量がポンプ１０の吐出
容量以下に経過した時の動作を示したもので、こ
の場合は蒸発器３を出た伝熱媒体の一部が矢印５
４のように分岐点１５から蓄熱槽８を通つて分岐
点１６を通り、ポンプ１０の一次側に至り、再び
蒸発器３に戻る。従つて蓄・放熱モードとなるも
のである。上記に於いては第９図のモードから第
１４図のモードへの推移は実際検出温度と制御目
標温度との差Δtに応じて種々採り得るものであ
る。
バイパス管２１へ流入する流量の増大に伴ないポ
ンプ１０一次側への流入量が減少するにつれて、
そのポンプ１０一次側流入量がポンプ１０の吐出
容量以下に経過した時の動作を示したもので、こ
の場合は蒸発器３を出た伝熱媒体の一部が矢印５
４のように分岐点１５から蓄熱槽８を通つて分岐
点１６を通り、ポンプ１０の一次側に至り、再び
蒸発器３に戻る。従つて蓄・放熱モードとなるも
のである。上記に於いては第９図のモードから第
１４図のモードへの推移は実際検出温度と制御目
標温度との差Δtに応じて種々採り得るものであ
る。
上記の蓄・放熱モードに於いて、伝熱媒体が蓄
熱槽８を通る時に次の特が発揮される。１つは、
伝熱媒体が蓄熱槽８の接続口３０又は３１から槽
内へ流入した時、先ず区画室３５に案内される
が、その後流れ拡散部材３２又は３３の各流口３
４によつて、流れ方向に直交する断面の各部に均
一に拡散されて槽内部に流入するので、槽内部に
配された小球状蓄熱体３７群に各部均しく伝熱媒
体が接触し易い。従つて小球状蓄熱体群の各部で
略均しく伝熱が実施され、装置の伝熱特性が安定
し、信頼が得られる。
熱槽８を通る時に次の特が発揮される。１つは、
伝熱媒体が蓄熱槽８の接続口３０又は３１から槽
内へ流入した時、先ず区画室３５に案内される
が、その後流れ拡散部材３２又は３３の各流口３
４によつて、流れ方向に直交する断面の各部に均
一に拡散されて槽内部に流入するので、槽内部に
配された小球状蓄熱体３７群に各部均しく伝熱媒
体が接触し易い。従つて小球状蓄熱体群の各部で
略均しく伝熱が実施され、装置の伝熱特性が安定
し、信頼が得られる。
もう１つには、この槽は水平円筒静置式なの
で、この槽８内を通過する伝熱媒体に回転外力が
重力方向落下を原因とする対流が生じない。その
対流は一方の流れ拡散部材３４又は３５から他方
の流れ拡散部材３５又は３４の方へ水平に移る流
れが主であつて、小球状蓄熱体群の各部に於いて
略均しい熱伝達が実施される。この為、各部に於
ける熱伝達率が不均一となることはないので、装
置の伝熱特性が安定し、信頼性が得られる。もう
１つには、この槽８のＤとＬは１：３〜６の範囲
に定められている。従つて、過大又は過少の圧力
損失を生ずることなくこの槽内を通る時の伝熱媒
体の速度を最低2.5m3／ｈ程度の移動量が確保さ
れる程度とすることがき、伝熱媒体の槽内滞留時
間が適度となり熱伝達率と熱交換の温度効率を良
い所で確保できた。
で、この槽８内を通過する伝熱媒体に回転外力が
重力方向落下を原因とする対流が生じない。その
対流は一方の流れ拡散部材３４又は３５から他方
の流れ拡散部材３５又は３４の方へ水平に移る流
れが主であつて、小球状蓄熱体群の各部に於いて
略均しい熱伝達が実施される。この為、各部に於
ける熱伝達率が不均一となることはないので、装
置の伝熱特性が安定し、信頼性が得られる。もう
１つには、この槽８のＤとＬは１：３〜６の範囲
に定められている。従つて、過大又は過少の圧力
損失を生ずることなくこの槽内を通る時の伝熱媒
体の速度を最低2.5m3／ｈ程度の移動量が確保さ
れる程度とすることがき、伝熱媒体の槽内滞留時
間が適度となり熱伝達率と熱交換の温度効率を良
い所で確保できた。
更に、槽８の胴体２７下部にドレン流隙４４を
形成してあるので、必要に応じてドレンのみを抜
くことが容易にできた。通常、この槽には、小球
状蓄熱体群を槽内に投入したり、そこから排出す
る為のマンホール５５，５６が設けられている
が、このマンホール５６を開けてドレン抜きをす
ると、小球状蓄熱体の多数が一緒になつて落下し
てきてしまい、実際問題大きなトラブルを生ず
る。所がこのように流隙４４が形成されていて、
その流隙４４は小球状蓄熱体によつて閉塞され
ず、且つ小球状蓄熱体を通過させず、他方ドレン
のみ流すので、安全にドレンを抜くことができ
た。
形成してあるので、必要に応じてドレンのみを抜
くことが容易にできた。通常、この槽には、小球
状蓄熱体群を槽内に投入したり、そこから排出す
る為のマンホール５５，５６が設けられている
が、このマンホール５６を開けてドレン抜きをす
ると、小球状蓄熱体の多数が一緒になつて落下し
てきてしまい、実際問題大きなトラブルを生ず
る。所がこのように流隙４４が形成されていて、
その流隙４４は小球状蓄熱体によつて閉塞され
ず、且つ小球状蓄熱体を通過させず、他方ドレン
のみ流すので、安全にドレンを抜くことができ
た。
而して上述の実施例に於いては、この装置を冷
房、冷凍装置に適用した例を示し、熱用機器２に
於ける熱交換器７へ冷熱を伝える場合を示した
が、本発明の潜熱利用蓄熱装置はこの例に限定さ
れることなく、他の冷熱利用装置にも適用できる
他、熱使用機器１を太陽熱装置や、暖房熱源供給
装置として、そこから熱使用機器２に於ける熱交
換器７へ温熱を伝えるような装置にも、この潜熱
利用蓄熱装置を適用でき、蓄熱時には、蓄熱槽内
に温熱が蓄熱され、放熱時には熱使用機器の熱交
換器へ温熱が放熱される。この場合には、上記し
た三方向制御弁２２の切換動作条件を、蓄熱操作
時には入口ａ閉、入口ｂ開、出口ｃ開、ｔ＝Ｔの
第１の放熱モード時及びｔ＜Ｔに経過したバツク
アツプ運転時は入口ａ開、入口ｂ閉、出口ｃ開、
ｔ＞Ｔに経過した放熱モード時には入口ａ開、入
口ｂ開、出口ｃ開に設定される。このようにすれ
ば、冷熱を対象とした場合と同様に、第９図〜第
１４図の蓄熱−放熱の各モードを実施することが
できる。
房、冷凍装置に適用した例を示し、熱用機器２に
於ける熱交換器７へ冷熱を伝える場合を示した
が、本発明の潜熱利用蓄熱装置はこの例に限定さ
れることなく、他の冷熱利用装置にも適用できる
他、熱使用機器１を太陽熱装置や、暖房熱源供給
装置として、そこから熱使用機器２に於ける熱交
換器７へ温熱を伝えるような装置にも、この潜熱
利用蓄熱装置を適用でき、蓄熱時には、蓄熱槽内
に温熱が蓄熱され、放熱時には熱使用機器の熱交
換器へ温熱が放熱される。この場合には、上記し
た三方向制御弁２２の切換動作条件を、蓄熱操作
時には入口ａ閉、入口ｂ開、出口ｃ開、ｔ＝Ｔの
第１の放熱モード時及びｔ＜Ｔに経過したバツク
アツプ運転時は入口ａ開、入口ｂ閉、出口ｃ開、
ｔ＞Ｔに経過した放熱モード時には入口ａ開、入
口ｂ開、出口ｃ開に設定される。このようにすれ
ば、冷熱を対象とした場合と同様に、第９図〜第
１４図の蓄熱−放熱の各モードを実施することが
できる。
但し第１１図と第１３図の運転モードはｔ＞Ｔ
に経過した時であり、第１２図の運転モードはｔ
＜Ｔに経過した時である。
に経過した時であり、第１２図の運転モードはｔ
＜Ｔに経過した時である。
勿論、この温熱を対象とする場合には、小球状
蓄熱体３７内に充てんされる蓄熱媒体３８は、融
解、凝固温度で融解した時に蓄熱し、凝固した時
に潜熱を放熱する。
蓄熱体３７内に充てんされる蓄熱媒体３８は、融
解、凝固温度で融解した時に蓄熱し、凝固した時
に潜熱を放熱する。
次にこの潜熱利用蓄熱装置に用いる小球状蓄熱
体に封入する蓄熱媒体について詳述する。
体に封入する蓄熱媒体について詳述する。
上述した通り、潜熱蓄熱媒体については従来か
らも種々の研究が行なれている。それは主とし
て、資源的に入手が容易であり、安価であるこ
と、化学的に安定であること。融点が所望の
動作温度範囲にあること、体積当りの融解熱が
大きいこと。融解−凝固のサイクルの長期の繰
返しに対して、確実に且つ安定に動作すること。
等の条件を満たすものの追及として行なわれてい
る。この意味では従来の蓄熱媒体も幾つかの成果
を上げており、この発明の潜熱利用蓄熱装置にも
それらの幾つかを適用できる。然しながら、前記
した通り、従来の潜熱利用蓄熱装置は、太陽利用
蓄熱装置等として研究が進められてきたこともあ
つて、実用可能なものとして提案されている潜熱
蓄熱媒体自体も＋５℃以上のものであり、この発
明の一つの例としての冷房、冷凍装置に適用でき
る潜熱利用蓄熱装置の場合には、それらはほとん
ど不適である。そこで、以下には主として０℃以
下の融解、凝固点を有し、装置の作動温度が０℃
以下の蓄熱媒体として好適なものを開示する。１
つには、H2O（水）に、H2SO4（硫酸）を微量添
加した組成物を主液とする蓄熱媒体を上げること
ができる。これは、装置の作動温度を０℃程度に
定める場合には好適であり、１m3当りの潜熱は
48.4kwh／m3である。
らも種々の研究が行なれている。それは主とし
て、資源的に入手が容易であり、安価であるこ
と、化学的に安定であること。融点が所望の
動作温度範囲にあること、体積当りの融解熱が
大きいこと。融解−凝固のサイクルの長期の繰
返しに対して、確実に且つ安定に動作すること。
等の条件を満たすものの追及として行なわれてい
る。この意味では従来の蓄熱媒体も幾つかの成果
を上げており、この発明の潜熱利用蓄熱装置にも
それらの幾つかを適用できる。然しながら、前記
した通り、従来の潜熱利用蓄熱装置は、太陽利用
蓄熱装置等として研究が進められてきたこともあ
つて、実用可能なものとして提案されている潜熱
蓄熱媒体自体も＋５℃以上のものであり、この発
明の一つの例としての冷房、冷凍装置に適用でき
る潜熱利用蓄熱装置の場合には、それらはほとん
ど不適である。そこで、以下には主として０℃以
下の融解、凝固点を有し、装置の作動温度が０℃
以下の蓄熱媒体として好適なものを開示する。１
つには、H2O（水）に、H2SO4（硫酸）を微量添
加した組成物を主液とする蓄熱媒体を上げること
ができる。これは、装置の作動温度を０℃程度に
定める場合には好適であり、１m3当りの潜熱は
48.4kwh／m3である。
もう１つには、塩類水溶液の共融混合体を主液
とする蓄熱媒体が望ましい。即ち、塩類の水溶液
は一定の濃度で最低の凝固温度が得られるが、そ
の最も低温度が得られるときの濃度の溶液を用い
るものである。この共融濃度の共融混合体によれ
ば、最も低温度で、塩類と水があたかも単一の物
質のように凝固する。従つて融解−凝固のサイク
ルに対して確実に且つ安定して動作する。この時
凝固の潜熱として蓄熱媒体３８が熱を蓄熱する。
とする蓄熱媒体が望ましい。即ち、塩類の水溶液
は一定の濃度で最低の凝固温度が得られるが、そ
の最も低温度が得られるときの濃度の溶液を用い
るものである。この共融濃度の共融混合体によれ
ば、最も低温度で、塩類と水があたかも単一の物
質のように凝固する。従つて融解−凝固のサイク
ルに対して確実に且つ安定して動作する。この時
凝固の潜熱として蓄熱媒体３８が熱を蓄熱する。
以下にこのような塩類水溶液の共融混合体の望
ましい例を示す。
ましい例を示す。
(1) 蓄熱装置の作動温度を−３℃に定める場合に
は、Na2CO3（炭酸ナトリウム）水溶液の共融
混合体。この場合の共融濃度は37.1％、共融温
度は−３℃であり、潜熱は48.3kwh／m3であ
る。
は、Na2CO3（炭酸ナトリウム）水溶液の共融
混合体。この場合の共融濃度は37.1％、共融温
度は−３℃であり、潜熱は48.3kwh／m3であ
る。
(2) 蓄熱装置の作動温度を−６℃に定める場合に
はKHCO3（炭酸水素カリウム）水溶液の共融
混合体。この場合の共融濃度は14.2％、共融温
度は−６℃であり、潜熱は44.6kwh／m3であ
る。
はKHCO3（炭酸水素カリウム）水溶液の共融
混合体。この場合の共融濃度は14.2％、共融温
度は−６℃であり、潜熱は44.6kwh／m3であ
る。
(3) 蓄熱装置の作動温度を−８℃に定める場合に
はBaCl2（塩化バリウム）水溶液の共融混合体。
この場合の共融濃度に於ける共融温度は−８℃
であり、潜熱は50.5kwh／m3である。
はBaCl2（塩化バリウム）水溶液の共融混合体。
この場合の共融濃度に於ける共融温度は−８℃
であり、潜熱は50.5kwh／m3である。
(4) 蓄熱装置の作動温度を−10℃に定める場合に
はKCl（塩化カリウム）水溶液の共融混合体。
この場合の共融濃度は19.7％、共融温度は−10
℃であり、潜熱は49.9kwh／m3である。
はKCl（塩化カリウム）水溶液の共融混合体。
この場合の共融濃度は19.7％、共融温度は−10
℃であり、潜熱は49.9kwh／m3である。
(5) 蓄熱装置の作動温度を−15℃に定める場合に
は、NH4Cl（塩化アンモニウム）水溶液の共融
混合体。この場合の共融濃度は18.9％、共融温
度は−15℃であり、潜熱は46.4kwh／m3であ
る。
は、NH4Cl（塩化アンモニウム）水溶液の共融
混合体。この場合の共融濃度は18.9％、共融温
度は−15℃であり、潜熱は46.4kwh／m3であ
る。
(6) 蓄熱装置の作動温度を−17℃に定める場合に
は、NH4NO3（硝酸アンモニウム）水溶液の共
融混合体。この場合の共融濃度は42.0％、共融
温度は−17℃に定める。
は、NH4NO3（硝酸アンモニウム）水溶液の共
融混合体。この場合の共融濃度は42.0％、共融
温度は−17℃に定める。
(7) 蓄熱装置の作動温度を−18℃に定める場合に
は、NaNO3（硝酸ナトリウム）水溶液の共融混
合体。この場合の共融濃度は38.5％、共融温度
は−18℃であり、潜熱は47.5kwh／m3である。
は、NaNO3（硝酸ナトリウム）水溶液の共融混
合体。この場合の共融濃度は38.5％、共融温度
は−18℃であり、潜熱は47.5kwh／m3である。
(8) 蓄熱装置の作動温度を−21℃に定める場合に
は、CaCl（塩化カルシウム）水溶液の共融混合
体。この場合の共融濃度は23.0％、共融温度は
−21℃であり、潜熱は39.4kwh／m3である。
は、CaCl（塩化カルシウム）水溶液の共融混合
体。この場合の共融濃度は23.0％、共融温度は
−21℃であり、潜熱は39.4kwh／m3である。
(9) 蓄熱装置の作動温度を−28℃に定める場合に
は、NaBr（臭化ナトリウム）水溶液の共融混
合体。この場合の共融濃度は40.1％、共融温度
は−28℃であり、潜熱は39.3kwh／m3である。
は、NaBr（臭化ナトリウム）水溶液の共融混
合体。この場合の共融濃度は40.1％、共融温度
は−28℃であり、潜熱は39.3kwh／m3である。
(10) 蓄熱装置の作動温度を−33℃程度に定める場
合には、MgCl2（塩化マグネシウム）水溶液の
共融混合体。この場合の共融濃度は20.6％、共
融温度は−33.6℃であり、潜熱は44.6kwh／m3
である。
合には、MgCl2（塩化マグネシウム）水溶液の
共融混合体。この場合の共融濃度は20.6％、共
融温度は−33.6℃であり、潜熱は44.6kwh／m3
である。
(11) 蓄熱装置の作動温度を−37℃程度に定める場
合には、K2CO3（炭酸カリウム）水溶液の共融
混合体。この場合の共融濃度は44.8％、共融温
度は−36.8℃であり、潜熱は40.0kwh／m3であ
る。勿論、これらの共融混合体を主液とする蓄
熱媒体中に必要に応じて過冷却を防止する為の
発核剤が微量添加される。その内の幾つかを次
に記すと、酸化マグネシウム（MgO）、水酸化
マグネシウム（Mg（OH）2）、炭酸マグネシウ
ム（MgCO3）、硫酸マグネシウム（MgSO4）、
塩化マグネシウム（MgCl2）、臭化マグネシウ
ム（MgBr2）、酸化マルシウム（CaO）、水酸
化カルシウム（Ca（OH）2）、炭酸カルシウム
（CaCO3）、硫酸カルシウム（CaSO4）、硫酸銅
（CuSO4）、硫酸ニツケル（NiSO4）、硫酸亜鉛
（ZnSO4）、水酸化ストロンチウム（Sr
（OH）2）、炭酸ストロンチウム（SrCO3）、水酸
化バリウム（Ba（OH）2）、酸化バリウム
（BaO）、炭酸バリウム（BaCO3）、硫酸ナトリ
ウム（Na2SO4）、四ほう酸ナトリウム
（Na2B4O7）、ケイ酸ソーダ（Na2SiO3）、水酸
化カリウム（KOH）、硝酸カリウム（KNO3）、
塩化ニツケル（NiCl）から選ばれる少なくと
も１つ以上の発核剤である。而して上述に於い
ては、冷房、冷凍用に好適なものとして示した
が、これらをより具体的に記述すると、H2O
に、H2SO4を微量添加したものを主液とする
蓄熱媒体を用いた蓄熱装置は業務用ビル冷房、
地域冷暖房装置に適用できる Na2CO3、KHCO3、BaCl2水溶液の共融混合体
及びKClとの水溶液の共融混合体を主液とする蓄
熱媒体を用いた蓄熱装置は、ビール、清涼飲料水
工場の貯蔵用又は反応器用熱源として、及び乳業
プラントの低温反応器用熱源として、並びに陳列
ケースの冷凍用熱源として、更には冷凍食品、果
実、花等の流通業の貯蔵用熱源として好適であ
る。
合には、K2CO3（炭酸カリウム）水溶液の共融
混合体。この場合の共融濃度は44.8％、共融温
度は−36.8℃であり、潜熱は40.0kwh／m3であ
る。勿論、これらの共融混合体を主液とする蓄
熱媒体中に必要に応じて過冷却を防止する為の
発核剤が微量添加される。その内の幾つかを次
に記すと、酸化マグネシウム（MgO）、水酸化
マグネシウム（Mg（OH）2）、炭酸マグネシウ
ム（MgCO3）、硫酸マグネシウム（MgSO4）、
塩化マグネシウム（MgCl2）、臭化マグネシウ
ム（MgBr2）、酸化マルシウム（CaO）、水酸
化カルシウム（Ca（OH）2）、炭酸カルシウム
（CaCO3）、硫酸カルシウム（CaSO4）、硫酸銅
（CuSO4）、硫酸ニツケル（NiSO4）、硫酸亜鉛
（ZnSO4）、水酸化ストロンチウム（Sr
（OH）2）、炭酸ストロンチウム（SrCO3）、水酸
化バリウム（Ba（OH）2）、酸化バリウム
（BaO）、炭酸バリウム（BaCO3）、硫酸ナトリ
ウム（Na2SO4）、四ほう酸ナトリウム
（Na2B4O7）、ケイ酸ソーダ（Na2SiO3）、水酸
化カリウム（KOH）、硝酸カリウム（KNO3）、
塩化ニツケル（NiCl）から選ばれる少なくと
も１つ以上の発核剤である。而して上述に於い
ては、冷房、冷凍用に好適なものとして示した
が、これらをより具体的に記述すると、H2O
に、H2SO4を微量添加したものを主液とする
蓄熱媒体を用いた蓄熱装置は業務用ビル冷房、
地域冷暖房装置に適用できる Na2CO3、KHCO3、BaCl2水溶液の共融混合体
及びKClとの水溶液の共融混合体を主液とする蓄
熱媒体を用いた蓄熱装置は、ビール、清涼飲料水
工場の貯蔵用又は反応器用熱源として、及び乳業
プラントの低温反応器用熱源として、並びに陳列
ケースの冷凍用熱源として、更には冷凍食品、果
実、花等の流通業の貯蔵用熱源として好適であ
る。
NH4Cl、NaNO3水力液の共融混合体及び
NH4NO3水溶液の共融混合体を用いた蓄熱装置
は、屠殺場、食肉センターの貯蔵用熱源として、
及びスケート場アイスリンク用熱源として、並び
に薬品工場貯蔵用熱源として、更には血液貯蔵所
の熱源として各々好適である。NaCl、NaBr、
MgCl、K2CO3の水溶液の共融混合体を用いた蓄
熱装置は、主として冷凍倉庫の熱源として好適で
ある。
NH4NO3水溶液の共融混合体を用いた蓄熱装置
は、屠殺場、食肉センターの貯蔵用熱源として、
及びスケート場アイスリンク用熱源として、並び
に薬品工場貯蔵用熱源として、更には血液貯蔵所
の熱源として各々好適である。NaCl、NaBr、
MgCl、K2CO3の水溶液の共融混合体を用いた蓄
熱装置は、主として冷凍倉庫の熱源として好適で
ある。
この他、本願の第一の発明の装置は、温熱を対
象とする場合には適用できるものであり、この場
合の装置に用いる蓄熱媒体は従来からも多くの提
案があり、それらを用いてもよいが、例えば
CaCl2・6H2O水溶液（作動温度、即ち融解、凝
固温度27℃）又はMgCl2・6H2O＋Mg（NO3）2・
6H2O（作動温度57℃）、Mg（NO3）2・6H2O（作動
温度87℃）等を用いてもよいが、この他業務用ビ
ル暖房、給湯、温水器、地域暖房等の熱源として
用いる潜熱利用蓄熱装置の為のものとして、
NaOH（水酸化ナトリウム）水溶液を主液とする
蓄熱材が好適である。これは共融濃度69％、作動
温度64℃であり、１m3当りの潜熱は68kwh／m3と
からなり高いものであり、これについても前述し
た発核剤の中から少くとも１種以上のものが選択
されて添加される。
象とする場合には適用できるものであり、この場
合の装置に用いる蓄熱媒体は従来からも多くの提
案があり、それらを用いてもよいが、例えば
CaCl2・6H2O水溶液（作動温度、即ち融解、凝
固温度27℃）又はMgCl2・6H2O＋Mg（NO3）2・
6H2O（作動温度57℃）、Mg（NO3）2・6H2O（作動
温度87℃）等を用いてもよいが、この他業務用ビ
ル暖房、給湯、温水器、地域暖房等の熱源として
用いる潜熱利用蓄熱装置の為のものとして、
NaOH（水酸化ナトリウム）水溶液を主液とする
蓄熱材が好適である。これは共融濃度69％、作動
温度64℃であり、１m3当りの潜熱は68kwh／m3と
からなり高いものであり、これについても前述し
た発核剤の中から少くとも１種以上のものが選択
されて添加される。
以上詳述した通り、本願の第一の発明によれ
ば、潜熱利用蓄熱装置に於いて、熱使用機器側熱
交換器に入る伝熱媒体の実際温度を検出して、そ
れを動作信号として、蓄熱槽を通る伝熱媒体の流
量を操作することによつて、熱使用機器側の熱交
換器に供給される伝熱媒体の温度を、予かじめ定
めた熱使用機器側の熱使用条件に合わせて常時適
合制御させるこことができる装置を提供できる。
ば、潜熱利用蓄熱装置に於いて、熱使用機器側熱
交換器に入る伝熱媒体の実際温度を検出して、そ
れを動作信号として、蓄熱槽を通る伝熱媒体の流
量を操作することによつて、熱使用機器側の熱交
換器に供給される伝熱媒体の温度を、予かじめ定
めた熱使用機器側の熱使用条件に合わせて常時適
合制御させるこことができる装置を提供できる。
又、一定容積の槽内に蓄熱容量を最大限にとる
ことができると共に、単位体積当りの伝熱量が良
好であつて蓄熱／放熱時間を可及的に短縮設計で
き、腐食部分が少くて耐久性を向上させることが
でき、蓄熱体側から槽設計の制限を受けない等の
利点を備えた蓄熱槽を有する潜熱利用蓄熱装置を
提供できると共に、特に蓄熱槽内に流入させる伝
熱媒体を流入直後に於いて、その流入方向に直交
する断面の各部に均一に拡散せしめて小球状蓄熱
体に均一に接触させることのできる手段をもつ装
置を提供でき、又蓄熱槽自体を水平静置式とし
て、予測し難い対流を生ぜしめる外力と重力の影
響を排除して、小球状蓄熱体群の各部で均一な対
流が生じて、各部均一な熱伝達が実行される蓄熱
槽をもつ装置を提供できる。更には蓄熱槽を通る
伝熱媒体の圧力損失を決定する蓄熱槽の直径と長
さの関係を本出願人の種々の実験よつて１：３〜
６の範囲に定めることにより熱交換の温度効率の
よい伝熱媒体の流速（槽内滞留時間）を確保する
ことのできる槽を有する装置を提供できる。
ことができると共に、単位体積当りの伝熱量が良
好であつて蓄熱／放熱時間を可及的に短縮設計で
き、腐食部分が少くて耐久性を向上させることが
でき、蓄熱体側から槽設計の制限を受けない等の
利点を備えた蓄熱槽を有する潜熱利用蓄熱装置を
提供できると共に、特に蓄熱槽内に流入させる伝
熱媒体を流入直後に於いて、その流入方向に直交
する断面の各部に均一に拡散せしめて小球状蓄熱
体に均一に接触させることのできる手段をもつ装
置を提供でき、又蓄熱槽自体を水平静置式とし
て、予測し難い対流を生ぜしめる外力と重力の影
響を排除して、小球状蓄熱体群の各部で均一な対
流が生じて、各部均一な熱伝達が実行される蓄熱
槽をもつ装置を提供できる。更には蓄熱槽を通る
伝熱媒体の圧力損失を決定する蓄熱槽の直径と長
さの関係を本出願人の種々の実験よつて１：３〜
６の範囲に定めることにより熱交換の温度効率の
よい伝熱媒体の流速（槽内滞留時間）を確保する
ことのできる槽を有する装置を提供できる。
そして、小球状蓄熱体は、シエルの内部に非占
有の空間を残して液相の蓄熱媒体を充てんして構
成したので、蓄熱媒体の相変化による膨張と収縮
の際の応力を上記空間で吸収することができ、シ
エルの破壊を防ぎ、長期間、安定に動作できる装
置を提供できる。
有の空間を残して液相の蓄熱媒体を充てんして構
成したので、蓄熱媒体の相変化による膨張と収縮
の際の応力を上記空間で吸収することができ、シ
エルの破壊を防ぎ、長期間、安定に動作できる装
置を提供できる。
且つ小球状蓄熱体群を密に収容した後に、必要
に応じて伝熱媒体のドレンを抜く時に、堆積せる
小球状蓄熱体を下方へ落とすことなくドレンを容
易に抜くことができ、現場での取扱いが便利なる
槽を有する装置を提供できる。
に応じて伝熱媒体のドレンを抜く時に、堆積せる
小球状蓄熱体を下方へ落とすことなくドレンを容
易に抜くことができ、現場での取扱いが便利なる
槽を有する装置を提供できる。
又本願の発明によれば、各々−３℃、−６℃、−
８℃、−10℃を各々融解、凝固点として動作する
蓄熱媒体を小球状蓄熱体に封入した潜熱蓄熱装置
を提供できる。従て、ビール工場、清涼飲料水工
場等の貯蔵、反応プロセスの冷熱源として、乳業
プラントの低温反応器用冷熱源として、更には商
品、製品陳列ケースの冷凍用冷熱源として、花、
果実の流通業の貯蔵用冷熱源として用いるのに好
適な潜熱利用蓄熱装置を提供できる。
８℃、−10℃を各々融解、凝固点として動作する
蓄熱媒体を小球状蓄熱体に封入した潜熱蓄熱装置
を提供できる。従て、ビール工場、清涼飲料水工
場等の貯蔵、反応プロセスの冷熱源として、乳業
プラントの低温反応器用冷熱源として、更には商
品、製品陳列ケースの冷凍用冷熱源として、花、
果実の流通業の貯蔵用冷熱源として用いるのに好
適な潜熱利用蓄熱装置を提供できる。
更に−15℃、−17℃、−18℃、−21℃を各々融解、
凝固点として動作する蓄熱媒体を小球状蓄熱体に
封入し、これを蓄熱槽に収容した蓄熱利用蓄熱装
置を提供できる。従つて、屠殺場、食肉センター
等の食肉貯蔵用冷熱源として、スケート場アイス
リンク用熱源として、更には薬品工場、血液貯蔵
所等の貯蔵所冷熱源として用いるに好適な潜熱利
用蓄熱装置を提供できる。又、０℃を融解、凝固
点として動作する蓄熱媒体を小球状蓄熱体に封入
し、これを蓄熱槽に収容し、そのような槽を有し
ていて業務用ビル冷房等に好適な潜熱利用蓄熱装
置を提供できる。
凝固点として動作する蓄熱媒体を小球状蓄熱体に
封入し、これを蓄熱槽に収容した蓄熱利用蓄熱装
置を提供できる。従つて、屠殺場、食肉センター
等の食肉貯蔵用冷熱源として、スケート場アイス
リンク用熱源として、更には薬品工場、血液貯蔵
所等の貯蔵所冷熱源として用いるに好適な潜熱利
用蓄熱装置を提供できる。又、０℃を融解、凝固
点として動作する蓄熱媒体を小球状蓄熱体に封入
し、これを蓄熱槽に収容し、そのような槽を有し
ていて業務用ビル冷房等に好適な潜熱利用蓄熱装
置を提供できる。
更に−21℃、−28℃、−33℃、−37℃を融解、凝
固点として動作する蓄熱媒体を小球状蓄熱体に封
入し、これを蓄熱槽に収容し、そのような特的な
槽をもつている冷凍倉庫用冷熱源に特に好適な潜
熱利用装置を提供できる。
固点として動作する蓄熱媒体を小球状蓄熱体に封
入し、これを蓄熱槽に収容し、そのような特的な
槽をもつている冷凍倉庫用冷熱源に特に好適な潜
熱利用装置を提供できる。
併せて、業務用ビル暖房、給湯、温水器等に好
適な64℃を融解、凝固点として動作する蓄熱媒体
を適用した潜熱利用蓄熱装置を提供できる。
適な64℃を融解、凝固点として動作する蓄熱媒体
を適用した潜熱利用蓄熱装置を提供できる。
添付図面第１図〜第１４図は本発明の実施例を
示し、第１図は全体図、第２図は部分破断面を含
む蓄熱槽の図、第３図は第２図のＡ−Ａ線に沿う
端面図、第４図はドレン抜き手段の一例を示す
図、第５図は第４図と同じ例のドレン抜き手段を
示し、小球状蓄熱体群の上方からみた図、第６図
はドレン抜き手段の他の例を示す図、第７図、第
８図は各々更に他のドレン抜き手段を示したもの
であつて、小球状蓄熱体群の上方からみた図、第
９図〜第１４図は各々蓄・放熱モード時の説明図
であり、次いで第１５図は従来例図である。 図中、１……冷熱発生機器側、２……冷房、冷
凍装置側、３……熱交換器としての蒸発器、４…
…圧縮機、５……凝縮機、６……膨張弁、７……
熱交換器としての冷却器、８……蓄熱槽、９……
蓄熱モード時伝熱管、１０……ポンプ、１１，１
２，１３，１４……開閉弁、１５，１６……分岐
点、１７……放熱モード時伝熱管、１８……ポン
プ、１９……分岐点、２０……分岐点、２１……
バイパス管、２２……三方向制御弁、２３……検
出位置、２４……温度発信器、２５……調節器、
２６……設定器、２７……胴体、２８，２９……
胴体蓋、３０，３１……接続口、３２，３３……
流れ拡散部材、３４……流口、３５……仕切室、
３６……槽内部、３７……小球蓄熱体、３８……
蓄熱媒体、３９……シエル、４０……空間、４１
……ドレン抜き手段、４２……小球状蓄熱体相互
間の空隙、４３……胴体の下面、４４……ドレン
流隙、４５……ドレン管、４６……開閉弁、４７
……保温材、４８……筋部材、ｄ……小球状蓄熱
体の直径、ｐ……流隙のピツチである。
示し、第１図は全体図、第２図は部分破断面を含
む蓄熱槽の図、第３図は第２図のＡ−Ａ線に沿う
端面図、第４図はドレン抜き手段の一例を示す
図、第５図は第４図と同じ例のドレン抜き手段を
示し、小球状蓄熱体群の上方からみた図、第６図
はドレン抜き手段の他の例を示す図、第７図、第
８図は各々更に他のドレン抜き手段を示したもの
であつて、小球状蓄熱体群の上方からみた図、第
９図〜第１４図は各々蓄・放熱モード時の説明図
であり、次いで第１５図は従来例図である。 図中、１……冷熱発生機器側、２……冷房、冷
凍装置側、３……熱交換器としての蒸発器、４…
…圧縮機、５……凝縮機、６……膨張弁、７……
熱交換器としての冷却器、８……蓄熱槽、９……
蓄熱モード時伝熱管、１０……ポンプ、１１，１
２，１３，１４……開閉弁、１５，１６……分岐
点、１７……放熱モード時伝熱管、１８……ポン
プ、１９……分岐点、２０……分岐点、２１……
バイパス管、２２……三方向制御弁、２３……検
出位置、２４……温度発信器、２５……調節器、
２６……設定器、２７……胴体、２８，２９……
胴体蓋、３０，３１……接続口、３２，３３……
流れ拡散部材、３４……流口、３５……仕切室、
３６……槽内部、３７……小球蓄熱体、３８……
蓄熱媒体、３９……シエル、４０……空間、４１
……ドレン抜き手段、４２……小球状蓄熱体相互
間の空隙、４３……胴体の下面、４４……ドレン
流隙、４５……ドレン管、４６……開閉弁、４７
……保温材、４８……筋部材、ｄ……小球状蓄熱
体の直径、ｐ……流隙のピツチである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 熱発生機器側１の熱交換器３から出た伝熱媒
体をポンプ１０によつて蓄熱槽８に通し、再び熱
発生機器側１の熱交換器３に循環させる為の蓄熱
モード時伝熱管９と、この蓄熱モード伝熱管９に
於ける蓄熱槽８の上流１５から分岐して熱使用機
器側２の熱交換器７を通り蓄熱槽８の下流１６に
接続されていて熱使用機器側熱交換器７から出た
伝熱媒体をポンプ１８によつて蓄熱槽８に通し、
再び熱使用機器側熱交換器７に戻す為の放熱モー
ド時伝熱管１７とを有する装置に於いて、 上記放熱モード時伝熱管１７に於ける熱使用機
器側熱交換器７の上流と下流の間をバイパス管２
１にて接続し、この接続位置に三方向制御弁２２
を配設することにより、この接続位置を通つて熱
使用機器側熱交換器７に入る手前位置２３の伝熱
媒体の実際検出温度ｔが同位置の制御目標設定温
度Ｔを越えた場合に、その偏差Δtを動作信号と
して、放熱モード時に於いて、上記三方向制御弁
２２を、熱使用機器側熱交換器７を出た伝熱媒体
の一部がバイパス管２１をも介して再び熱使用機
器側熱交換器に戻入せしめられるように切換えら
れて、蓄熱槽８を通る伝熱媒体の流量が調節され
るよう構成され、 且つ上記蓄熱槽８は水平静置型として構成され
ていて、円筒形の胴体２７と、この左右両端に取
着される、各々接続口３０，３１が形成された胴
体蓋２８，２９と、上記各接続口に対向して胴体
２７の左右両端付近に配設された流れ拡散部材３
２，３３と、水平静置される胴体２７の下方に形
成されたドレン抜き手段４１とより成り、この蓄
熱槽８の直径Ｄと、水平方向長さに相当する全長
Ｌの比は１：３〜６の範囲に定められていると共
に、上記一方と他方の流れ拡散部材３２，３３に
よつて区画される槽内部３６には、内部に蓄熱媒
体３８が充てんされた小球状蓄熱体３７が密に収
容されて成り、上記小球状蓄熱体３７は、シエル
３９内に蓄熱媒体３８を充てんして構成されてお
り、シエル３９内に、蓄熱媒体３８が液相のとき
に非占有の空間４０が形成され、蓄熱媒体３８の
体積膨張を空間４０とシエル３９の膨張によつて
吸収可能としてあり、上記ドレン抜き手段４１
は、小球状蓄熱体３７の通過を許容せず、該小球
状蓄熱体３７相互間の空隙４２内の伝熱媒体の通
過を許容するように胴体の下面に形成された単又
は複数のドレン流隙４４を含むドレン管４５と、
そのドレン管４５を常時は閉じる為の開閉弁４６
によつて構成されていることを特徴とする潜熱利
用蓄熱装置。 ２ 上記熱発生機器１は冷熱発生手段であると共
に、上記熱使用機器２は冷熱利用措置として構成
され、 熱使用機器側熱交換器７の手前位置を通る伝熱
媒体の実際検出温度をｔ、同位置の制御目標とし
ての設定温度をＴ、ｔとＴとの偏差をΔtとする
と、ｔ＝Ｔの場合には、三方向制御弁２２を、制
御系統の制御を介して、熱使用機器側熱交換器７
を出た伝熱媒体の全量がポンプ１８によつて蓄熱
槽８を通り、再び熱使用機器側熱交換器７へ循環
するように切換え動作して第１の放熱モードとな
るように構成され、 且つこの時ｔ＜Ｔに経過した場合には、三方向
制御弁２２を、制御系統の制御を介して、熱使用
機器側熱交換器７を出た伝熱媒体の一部がバイパ
ス管２１をも介して熱使用機器側熱交換器７に戻
入せしめられるように切換えられ、蓄熱槽を通る
伝熱媒体の流量がΔtに比例して調節されて、第
２の放熱モードとなるように構成され、 更に、ｔ＞Ｔに経過した場合には、この経過途
中に於けるバイパス管路２１の閉塞を電気的に検
出して、必要に応じてその検出により制御系統の
制御を介して熱発生機器側熱交換器３及びポンプ
１０を駆動せしめ、熱使用機器側熱交換器７から
出た伝熱媒体の一部を熱発生機器側熱交換器３を
通して再び熱使用機器側熱交換器７に戻入せしめ
てバツクアツプ運転の第３の放熱モードとなるよ
うに構成され、 このバツクアツプ運転時に於いてｔ＜Ｔに経過
した時には、三方向制御弁２２を、熱使用機器側
熱交換器７を出た伝熱媒体の一部がバイパス管２
１をも介して熱使用機器側熱交換器７に戻入せし
められるように切換えられ、蓄熱槽８を通る伝熱
媒体の流量がΔtに比例して調節されて第４の放
熱モードとなるよう構成され、 更にこの第４の放熱モードに於いて、バイパス
管２１へ流入する流量の増大に伴ないポンプ１０
一次側への流入量が減少するにつれて、そのポン
プ１０一次側流入量がポンプ１０の吐出容量以下
に経過した時には、熱発生機器側熱交換器３を出
た伝熱媒体の一部が蓄熱槽８を通つて、ポンプ１
０の一次側に至り、再び熱発生機器側熱交換器３
に戻ることにより、蓄放熱動作する為の蓄放熱モ
ードとなるように構成されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の潜熱利用蓄熱装
置。 ３ 上記熱発生機器１は温熱発生手段であると共
に、上記熱使用機器２は温熱利用装置として構成
され、 熱使用機器側熱交換器７の手前位置を通る伝熱
媒体の実際検出温度をｔ、同位置の制御目標とし
ての設定温度をＴ、ｔとＴとの偏差をΔtとする
と、ｔ＝Ｔの場合には、三方向制御弁２２を、制
御系統の制御を介して、熱使用機器側熱交換器７
を出た伝熱媒体の全量がポンプ１８によつて蓄熱
槽８を通り、再び熱使用機器側熱交換器７へ循環
するように切換え動作して第１の放熱モードとな
るように構成され、 且つこの時ｔ＞Ｔに経過した場合には、三方向
制御弁２２を、制御系統の制御を介して、熱使用
機器側熱交換器７から出た伝熱媒体の一部がバイ
パス管２１をも介して熱使用機器側熱交換器７に
戻入せしめられるように切換えられ、蓄熱槽を通
る伝熱媒体の流量がΔtに比例して調節されて、
第２の放熱モードとなるように構成され、 更に、ｔ＜Ｔに経過した場合には、この経過途
中に於けるバイパス管路２１の閉塞を電気的に検
出して、必要に応じてその検出により制御系統の
制御を介して熱発生機器側熱交換器３及びポンプ
１０を駆動せしめ、熱使用機器側熱交換器７を出
た伝熱媒体の一部を熱発生機器側熱交換器３を通
して再び熱使用機器側熱交換器７に戻入せしめて
バツクアツプ運転の第３の放熱モードとなるよう
に構成され、 このバツクアツプ運転時に於いてｔ＞Ｔに経過
した時には、三方向制御弁２２を、熱使用機器側
熱交換器７を出た伝熱媒体の一部がバイパス管２
１をも介して熱使用機器側熱交換器７に戻入せし
められるように切換えられ、蓄熱槽８を通る伝熱
媒体の流量がΔtに比例して調節されて第４の放
熱モードとなるよう構成され、 更にこの第４の放熱モードに於いて、バイパス
管２１へ流入する流量の増大に伴ないポンプ１０
一次側への流入量が減少するにつれて、そのポン
プ１０一次側流入量がポンプ１０の吐出容量以下
に経過した時には、熱発生機器側熱交換器３を出
た伝熱媒体の一部が蓄熱槽８を通つて、ポンプ１
０の一次側に至り、再び熱発生機器側熱交換器３
に戻ることにより、蓄放熱動作する為の蓄放熱モ
ードとなるように構成されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の潜熱利用蓄熱装
置。 ４ 上記ドレン抜き手段４１のドレン流隙４４
は、胴体２７に開口する、小球状蓄熱体３７の直
径ｄより小さい単円孔であつて、該小球状蓄熱体
３７がそこに座して閉塞しないように単円孔を水
平に横切る単又は複数の筋部材４８が取設されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の潜熱利用蓄熱装置。 ５ 上記ドレン抜き手段４１のドレン流隙４４
は、胴体２７に開口する、小球状蓄熱体３７の直
径ｄより小さい円孔の複数より成り、小球状蓄熱
体群の各々の小球状蓄熱体３７がそれら複数の小
円孔の各々に座して閉塞しないように、小円孔の
形成ピツチｐが小球状蓄熱体の直径ｄより小に設
定されていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の潜熱利用蓄熱装置。 ６ 上記ドレン抜き手段４１のドレン流隙４４
は、胴体２７に開口する、小球状蓄熱体３７の直
径ｄより幅狭の溝を単又は複数に形成したもので
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の潜熱利用蓄熱装置。 ７ 上記ドレン抜き手段４１のドレン流隙４４
は、胴体に開口する、小球状蓄熱体３７の直径ｄ
より小さい辺を有する角穴を格子状に配列したも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の潜熱利用蓄熱装置。 ８ 上記接続口３０，３１に対向して胴体２７の
左右両端付近に配設される流れ拡散部材３２，３
３は、円板に複数の流口３４を放射状に形成した
ものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の潜熱利用蓄熱装置。 ９ 上記静置式水平円筒形の蓄熱槽８内には、内
部に炭酸ナトリウム（Na2CO3）水溶液の共融混
合体を主液とする蓄熱媒体が充てんされた小球状
蓄熱体３７の複数が密に収容されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の潜熱利用蓄
熱装置。 １０ 上記静置式水平円筒形の蓄熱槽８内には、
内部に炭酸水素カリウム（KHCO3）水溶液の共
融混合体を主液とする蓄熱媒体が充てんされた小
球状蓄熱体３７の複数が密に収容されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の潜熱利
用蓄熱装置。 １１ 上記静置式水平円筒形の蓄熱槽８内には、
内部に塩化バリウム（BaCl2）水溶液の共融混合
体を主液とする蓄熱媒体が充てんされた小球状蓄
熱体３７の複数が密に収容されていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の潜熱利用蓄熱
装置。 １２ 上記静置式水平円筒形の蓄熱槽８内には、
内部に塩化カリウム（KCl）水溶液の共融混合体
を主液とする蓄熱媒体が充てんされた小球状蓄熱
体３７の複数が密に収容されていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の潜熱利用蓄熱装
置。 １３ 上記静置式水平円筒形の蓄熱槽８内には、
内部に塩化アンモニウム（NH4Cl）水溶液の共
融混合体を主液とする蓄熱媒体が充てんされた小
球状蓄熱体３７の複数が密に収容されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の潜熱利
用蓄熱装置。 １４ 上記静置式水平円筒形の蓄熱槽８内には、
内部に硝酸アンモニウム（NH4NO3）水溶液の
共融混合体を主液とする蓄熱媒体が充てんされた
小球状蓄熱体３７の複数が密に収容されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の潜熱
利用蓄熱装置。 １５ 上記静置式水平円筒形の蓄熱槽８内には、
内部に硝酸ナトリウム（NaNO3）水溶液の共融
混合体を主液とする蓄熱媒体充てんされた小球状
蓄熱体３７の複数が密に収容されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の潜熱利用蓄
熱装置。 １６ 上記静置式水平円筒形の蓄熱槽８内には、
内部に塩化カルシウム（CaCl）水溶液の共融混
合体を主液とする蓄熱媒体が充てんされた小球状
蓄熱体３７の複数が密に収容されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の潜熱利用蓄
熱装置。 １７ 上記静置式水平円筒形の蓄熱槽８内には、
内部に臭化ナトリウム（NaBr）水溶液の共融混
合体を主液とする蓄熱媒体が充てんされた小球状
蓄熱体３７の複数が密に収容されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の潜熱利用蓄
熱装置。 １８ 上記静置式水平円筒形の蓄熱槽８内には、
内部に塩化マグネシウム（MgCl2）水溶液の共融
混合体を主液とする蓄熱媒体が充てんされた小球
状蓄熱体３７の複数が密に収容されていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の潜熱利用
蓄熱装置。 １９ 上記静置式水平円筒形の蓄熱槽８内には、
内部に炭酸カリウム（K2CO3）水溶液の共融混
合体を主液とする蓄熱媒体が充てんされた小球状
蓄熱体３７の複数が密に収容されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の潜熱利用蓄
熱装置。 ２０ 上記静置式水平円筒形の蓄熱槽８内には、
内部に水酸化ナトリウム（NaOH）水溶液を主
液とする蓄熱媒体が充てんされた小球状蓄熱体３
７の複数が密に収容されていることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の潜熱利用蓄熱装置。 ２１ 上記静置式水平円筒形の蓄熱槽８内には、
内部に水（H2O）に硫酸（H2SO4）が微量添加
されているものを主液とする蓄熱媒体が充てんさ
れた小球状蓄熱体３７の複数が密に収容されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
潜熱利用蓄熱装置。 ２２ 上記小球状蓄熱体内部に充てんされる主液
に対して、酸化マグネシウム（MgO）、水酸化マ
グネシウム（Mg（OH）2）、炭酸マグネシウム
（MgCO3）、硫酸マグネシウム（MgSO4）、塩化
マグネシウム（MgCl2）、臭化マグネシウム
（MgBr2）、酸化カルシウム（CaO）、水酸化カル
シウム（Ca（OH）2）、炭酸カルシウム（CaCO3）、
硫酸カルシウム（CaSO4）、硫酸銅（CuSO4）、硫
酸ニツケル（NiSO4）、硫酸亜鉛（ZnSO4）、水酸
化ストロンチウム（Sr（OH）2）、炭酸ストロンチ
ウム（SrCO3）、水酸化バリウム（Ba（OH）2）、
酸化バリウム（BaO）、炭酸バリウム（BaCO3）、
硫酸ナトリウム（Na2SO4）、四ほう酸ナトリウ
ム（Na2B4O7）、ケイ酸ソーダ（Na2SiO3）、水酸
化カリウム（KOH）、硝酸カリウム（KNO3）、
塩化ニツケル（NiCl2）、から選ばれる少なくと
も１つ以上の発核剤が微量添加されていることを
特徴とする特許請求の範囲第９項、第１０項、第
１１項、第１２項、第１３項、第１４項、第１５
項、第１６項、第１７項、第１８項、第１９項、
第２０項又は、第２１項記載の潜熱利用蓄熱装
置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60051030A JPS61208493A (ja) | 1985-03-14 | 1985-03-14 | 潜熱利用蓄熱装置 |
| GB8606383A GB2173886B (en) | 1985-03-14 | 1986-03-14 | Thermal energy storage and discharge system |
| KR1019860001833A KR860007523A (ko) | 1985-03-14 | 1986-03-14 | 잠열이용 축열장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60051030A JPS61208493A (ja) | 1985-03-14 | 1985-03-14 | 潜熱利用蓄熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61208493A JPS61208493A (ja) | 1986-09-16 |
| JPH0581832B2 true JPH0581832B2 (ja) | 1993-11-16 |
Family
ID=12875409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60051030A Granted JPS61208493A (ja) | 1985-03-14 | 1985-03-14 | 潜熱利用蓄熱装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61208493A (ja) |
| KR (1) | KR860007523A (ja) |
| GB (1) | GB2173886B (ja) |
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