JPH08121820A

JPH08121820A - 蓄熱装置

Info

Publication number: JPH08121820A
Application number: JP6263340A
Authority: JP
Inventors: Takao Yamada; 隆生山田; Michihiko Kamata; 充彦鎌田
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1994-10-27
Filing date: 1994-10-27
Publication date: 1996-05-17

Abstract

(57)【要約】【目的】必要加熱量や必要冷却量の増大、及び、温熱
放散損失や冷熱放散損失の増大を回避しながら、温熱蓄
熱や冷熱蓄熱を能率良く行う。【構成】潜熱蓄熱剤Ｘａ，Ｘｂを蓄熱容器４ａ，４ｂ
に充填し、この蓄熱容器４ａ，４ｂを蓄熱槽１の貯留熱
媒液Ｌａ，Ｌｂ中に浸漬配置する蓄熱装置において、加
熱媒体Ｒａまたは冷却媒体Ｒｂを蓄熱槽１の貯留熱媒液
Ｌａ，Ｌｂとは隔離した状態で通流して蓄熱容器４ａ，
４ｂの充填潜熱蓄熱剤Ｘａ，Ｘｂと伝熱壁を介し熱交換
させる熱交換流路５ａ，５ｂ、及び、この熱交換流路５
ａ，５ｂに加熱媒体Ｒａを供給する加熱源手段Ｈまたは
冷却媒体Ｒｂを供給する冷却源手段Ｈを設けてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷却により液相から固
相に相変化して冷熱を蓄熱する潜熱蓄熱剤を蓄熱容器に
充填し、この蓄熱容器を蓄熱槽の貯留熱媒液中に浸漬配
置した冷熱用の蓄熱装置、並びに、加熱により固相から
液相に相変化して温熱を蓄熱する潜熱蓄熱剤を蓄熱容器
に充填し、この蓄熱容器を蓄熱槽の貯留熱媒液中に浸漬
配置した温熱用の蓄熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記形式の冷熱用蓄熱装置では、
図７に示す如く、冷熱を発生する冷却源手段Ｈ’により
蓄熱槽１の貯留熱媒液Ｌを冷却することで熱媒液中の蓄
熱容器４を冷却し、これにより、蓄熱容器４の充填潜熱
蓄熱剤Ｘを液相から固相に相変化させて冷熱を蓄熱する
構成としていた。

【０００３】また同様に、上記形式の温熱用蓄熱装置で
は（同図７参照）、温熱を発生する加熱源手段Ｈ’によ
り蓄熱槽１の貯留熱媒液Ｌを加熱することで熱媒液中の
蓄熱容器４を加熱し、これにより、蓄熱容器４の充填潜
熱蓄熱剤Ｘを固相から液相に相変化させて温熱を蓄熱す
る構成としていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の冷熱用
蓄熱装置では、蓄熱槽１における貯留熱媒液Ｌの側から
蓄熱容器４の充填潜熱蓄熱剤Ｘを冷却して冷熱蓄熱を行
う形態上、充填潜熱蓄熱剤Ｘに対する冷却作用温度を低
くして冷熱蓄熱の能率化を図るには、蓄熱槽１における
貯留熱媒液Ｌの全体を潜熱蓄熱剤Ｘの目標冷却温度（凝
固点以下の温度）よりも更に低い温度にまで冷却（すな
わち、本来は蓄熱冷熱を放出・消費する際の冷熱運搬媒
体として潜熱蓄熱剤Ｘの凝固点温度以上で用いる蓄熱槽
熱媒液Ｌを必要以上の低温に冷却）することが必要とな
る。

【０００５】ところが、このように蓄熱槽１における貯
留熱媒液Ｌの全体を潜熱蓄熱剤Ｘの目標冷却温度よりも
更に低い温度に冷却する形態では、貯留熱媒液Ｌと潜熱
蓄熱剤Ｘとの全体に対する必要冷却量が大きくなって冷
却源手段Ｈ’の必要冷却能力が大きくなり、また、貯留
熱媒液Ｌから槽外への冷熱放散損失も大きくなる問題が
あった。

【０００６】一方、温熱用蓄熱装置の場合も同様に、従
来構成では、蓄熱槽１における貯留熱媒液Ｌの側から蓄
熱容器４の充填潜熱蓄熱剤Ｘを加熱して温熱蓄熱を行う
形態上、充填潜熱蓄熱剤Ｘに対する加熱作用温度を高く
して温熱蓄熱の能率化を図るには、蓄熱槽１における貯
留熱媒液Ｌの全体を潜熱蓄熱剤Ｘの目標加熱温度（融点
以上の温度）よりも更に高い温度にまで加熱（すなわ
ち、本来は蓄熱温熱を放出・消費する際の温熱運搬媒体
として潜熱蓄熱剤Ｘの融点温度以下で用いる蓄熱槽熱媒
液Ｌを必要以上の高温に加熱）することが必要となる。

【０００７】そして、このように蓄熱槽１における貯留
熱媒液Ｌの全体を潜熱蓄熱剤Ｘの目標加熱温度よりも更
に高い温度に加熱する形態では、貯留熱媒液Ｌと潜熱蓄
熱剤Ｘとの全体に対する必要加熱量が大きくなって加熱
源手段Ｈ’の必要加熱能力が大きくなり、また、貯留熱
媒液Ｌから槽外への温熱放散損失が大きくなる問題があ
る。

【０００８】以上の実情に対し、本発明の目的は次の通
りである。

【０００９】本発明の第１特徴構成の目的は、冷熱蓄熱
において潜熱蓄熱剤に対する合理的な冷却形態を採るこ
とにより、上述の如き必要冷却能力の増大や冷熱放散損
失の増大を回避しながら、冷熱蓄熱を能率良く行えるよ
うにする点にある。

【００１０】本発明の第２特徴構成の目的は、充填潜熱
蓄熱剤に対する冷却作用温度の効果的な低温化を可能に
して、冷熱蓄熱能率の向上を効果的に達成する点にあ
る。

【００１１】本発明の第３特徴構成の目的は、温熱蓄熱
において潜熱蓄熱剤に対する合理的な加熱形態を採るこ
とにより、上述の如き必要加熱能力の増大や温熱放散損
失の増大を回避しながら、温熱蓄熱を能率良く行えるよ
うにする点にある。

【００１２】本発明の第４特徴構成の目的は、充填潜熱
蓄熱剤に対する加熱作用温度の効果的な高温化を可能に
して、温熱蓄熱能率の向上を効果的に達成する点にあ
る。

【００１３】本発明の第５特徴構成の目的は、貯留熱媒
液への冷熱放散や温熱放散を抑止した状態で充填潜熱蓄
熱剤の冷却や加熱を効率良く行い、これにより、冷熱蓄
熱や温熱蓄熱の能率向上、及び、冷熱放散損失や温熱放
散損失の抑止を効果的に達成する点にある。

【００１４】本発明の第６特徴構成の目的は、熱交換性
の向上により充填潜熱蓄熱剤の冷却や加熱を効率良く行
い、また、冷熱蓄熱については充填潜熱蓄熱剤の過冷却
化を合わせ防止し、これにより、冷熱蓄熱や温熱蓄熱の
能率向上を効果的に達成する点にある。

【００１５】本発明の第７特徴構成の目的は、上記熱交
換性の向上や過冷却の防止において装置メンテナンスの
容易化を合わせ図る点にある。

【００１６】本発明の第８特徴構成の目的は、上記熱交
換性の向上や過冷却の防止において装置メンテナンスの
容易化とともに、装置機能性・装置信頼性の向上を合わ
せ図る点にある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】

〔第１特徴構成〕本発明の第１特徴構成は、冷却により
液相から固相に相変化して冷熱を蓄熱する潜熱蓄熱剤を
蓄熱容器に充填し、この蓄熱容器を蓄熱槽の貯留熱媒液
中に浸漬配置する蓄熱装置において、冷却媒体を前記蓄
熱槽の貯留熱媒液とは隔離した状態で通流して前記蓄熱
容器の充填潜熱蓄熱剤と伝熱壁を介し熱交換させる熱交
換流路、及び、この熱交換流路に冷却媒体を供給する冷
却源手段を設けたことにある。

【００１８】〔第２特徴構成〕本発明の第２特徴構成
は、上記第１特徴構成の実施において好適な構成を特定
するものであり、前記冷却源手段は、冷却媒体として蒸
発対象冷媒を前記熱交換流路に供給して、前記熱交換流
路を冷媒蒸発器として機能させるヒートポンプ回路で構
成してあることにある。

【００１９】〔第３特徴構成〕本発明の第３特徴構成
は、加熱により固相から液相に相変化して温熱を蓄熱す
る潜熱蓄熱剤を蓄熱容器に充填し、この蓄熱容器を蓄熱
槽の貯留熱媒液中に浸漬配置する蓄熱装置において、加
熱媒体を前記蓄熱槽の貯留熱媒液とは隔離した状態で通
流して前記蓄熱容器の充填潜熱蓄熱剤と伝熱壁を介し熱
交換させる熱交換流路、及び、この熱交換流路に加熱媒
体を供給する加熱源手段を設けたことにある。

【００２０】〔第４特徴構成〕本発明の第４特徴構成
は、上記第３特徴構成の実施において好適な構成を特定
するものであり、前記加熱源手段は、加熱媒体として凝
縮対象冷媒を前記熱交換流路に供給して、前記熱交換流
路を冷媒凝縮器として機能させるヒートポンプ回路で構
成してあることにある。

【００２１】〔第５特徴構成〕本発明の第５特徴構成
は、上記第１，第２，第３，又は第４特徴構成の実施に
おいて好適な構成を特定するものであり、前記熱交換流
路は前記蓄熱容器の蓄熱剤充填部を貫通する構造として
あることにある。

【００２２】〔第６特徴構成〕本発明の第６特徴構成
は、上記第１，第２，第３，第４又は第５特徴構成の実
施において好適な構成を特定するものであり、前記蓄熱
容器の充填潜熱蓄熱剤を攪拌する攪拌手段を設けたこと
にある。

【００２３】〔第７特徴構成〕本発明の第７特徴構成
は、上記第６特徴構成の実施において好適な構成を特定
するものであり、前記攪拌手段は、前記蓄熱容器に入口
と出口を接続した外部循環路と、この外部循環路に介装
した循環ポンプとで構成してあることにある。

【００２４】〔第８特徴構成〕本発明の第８特徴構成
は、上記第７特徴構成の実施において好適な構成を特定
するものであり、前記外部循環路における潜熱蓄熱剤を
加熱する循環路加熱手段を設けたことにある。

【００２５】

【作用】

〔第１特徴構成の作用〕第１特徴構成では、冷却源手段
により供給する冷却媒体を蓄熱槽における貯留熱媒液と
は隔離した状態で熱交換流路に通流して、この熱交換流
路で冷却媒体と蓄熱容器の充填潜熱蓄熱剤とを伝熱壁を
介し熱交換させることにより、冷却媒体からの冷熱付与
をもって蓄熱容器の充填潜熱蓄熱剤を冷却し、これによ
り、この充填潜熱蓄熱剤を液相から固相に相変化させ
て、冷却媒体からの付与冷熱を潜熱の形態で充填潜熱蓄
熱剤に蓄熱する。

【００２６】そして、このように冷却源手段から供給さ
れる冷却媒体を貯留熱媒液とは隔離した状態で伝熱壁を
介して充填潜熱蓄熱剤に対し直接的に冷却作用させるこ
とにより、貯留熱媒液を充填潜熱蓄熱剤の目標冷却温度
よりも更に低い温度にまで冷却するといったことを不要
にしながら、充填潜熱蓄熱剤に対する冷却作用温度を低
く確保する。

【００２７】〔第２特徴構成の作用〕第２特徴構成で
は、冷却媒体として供給する蒸発対象冷媒を冷媒蒸発器
としての熱交換流路において充填潜熱蓄熱剤からの気化
熱奪取により蒸発させ、これにより、蓄熱容器の充填潜
熱蓄熱剤を冷却する。

【００２８】すなわち、この第２特徴構成においては、
ヒートポンプ回路（冷凍回路）における蒸発行程の冷媒
により直接的に充填潜熱蓄熱剤を冷却する。

【００２９】〔第３特徴構成の作用〕第３特徴構成で
は、加熱源手段により供給する加熱媒体を蓄熱槽におけ
る貯留熱媒液とは隔離した状態で熱交換流路に通流し
て、この熱交換流路で加熱媒体と蓄熱容器の充填潜熱蓄
熱剤とを伝熱壁を介し熱交換させることにより、加熱媒
体からの温熱付与をもって蓄熱容器の充填潜熱蓄熱剤を
加熱し、これにより、この充填潜熱蓄熱剤を固相から液
相に相変化させて、加熱媒体からの付与温熱を潜熱の形
態で充填潜熱蓄熱剤に蓄熱する。

【００３０】そして、このように加熱源手段から供給さ
れる加熱媒体を貯留熱媒液とは隔離した状態で伝熱壁を
介して充填潜熱蓄熱剤に対し直接的に加熱作用させるこ
とにより、貯留熱媒液を充填潜熱蓄熱剤の目標加熱温度
よりも更に高い温度にまで加熱するといったことを不要
にしながら、充填潜熱蓄熱剤に対する加熱作用温度を高
く確保する。

【００３１】〔第４特徴構成の作用〕第４特徴構成で
は、加熱媒体として供給する凝縮対象冷媒を冷媒凝縮器
としての熱交換流路において充填潜熱蓄熱剤への凝縮熱
放出により凝縮させ、これにより、蓄熱容器の充填潜熱
蓄熱剤を加熱する。

【００３２】すなわち、この第４特徴構成においては、
ヒートポンプ回路における凝縮行程の冷媒により直接的
に充填潜熱蓄熱剤を加熱する。

【００３３】〔第５特徴構成の作用〕第５特徴構成で
は、熱交換流路を蓄熱容器の蓄熱剤充填部に貫通させる
ことにより、冷熱蓄熱の場合では、通流冷却媒体から貯
留熱媒液への冷熱放散を抑止して、通流冷却媒体による
充填潜熱蓄熱剤の冷却を効率良く行わせ、一方、温熱蓄
熱の場合では、通流加熱媒体から貯留熱媒液への温熱放
散を抑止して、通流加熱媒体による充填潜熱蓄熱剤の加
熱を効率良く行わせる。

【００３４】〔第６特徴構成の作用〕第６特徴構成で
は、攪拌手段により蓄熱容器における充填潜熱蓄熱剤を
攪拌することで、冷熱蓄熱の場合では熱交換流路におけ
る通流冷却媒体と充填潜熱蓄熱剤との熱交換を促進し、
これにより、充填潜熱蓄熱剤の冷却を効率良く行わせ、
一方、温熱蓄熱の場合では熱交換流路における通流加熱
媒体と充填潜熱蓄熱剤との熱交換を促進し、これによ
り、充填潜熱蓄熱剤の加熱を効率良く行わせる。

【００３５】また、冷熱蓄熱の場合、充填潜熱蓄熱剤が
液相のままで凝固点よりも低い温度に温度低下する過冷
却現象の発生を、この攪拌により防止する。

【００３６】〔第７特徴構成の作用〕第７特徴構成で
は、蓄熱容器の充填潜熱蓄熱剤を外部循環路に流出させ
るとともに、それ並行して流出潜熱蓄熱剤を外部循環路
から蓄熱容器に戻すといった形態の蓄熱剤循環を循環ポ
ンプにより行い、これにより、蓄熱容器の充填潜熱蓄熱
剤を攪拌する。

【００３７】つまり、上記第６特徴構成の実施にあたり
蓄熱容器の充填潜熱蓄熱剤を攪拌するについては、攪拌
動作機そのものを蓄熱容器の内部に設けることも考えら
れるが、これに対し、この第７特徴構成では、潜熱蓄熱
剤を外部循環路を介し循環させて攪拌する形態とするこ
とにより、動作装置である循環ポンプを蓄熱容器の外部
や蓄熱槽の外部に配置することを可能とする。

【００３８】〔第８特徴構成の作用〕第８特徴構成で
は、循環路加熱手段により上記外部循環路における潜熱
蓄熱剤を加熱することで、外部循環路での潜熱蓄熱剤の
固化を防止する、あるいは、外部循環路で固化した潜熱
蓄熱剤を液化する。

【００３９】

【発明の効果】

〔第１特徴構成の効果〕本発明の第１特徴構成によれ
ば、冷却源手段から供給される冷却媒体を伝熱壁を介し
て充填潜熱蓄熱剤に対し直接的に冷却作用させて、充填
潜熱蓄熱剤に対する冷却作用温度を低く確保すること
で、充填潜熱蓄熱剤の冷却による冷熱蓄熱を能率良く行
うことができる。

【００４０】そして、先述の従来形式の如く貯留熱媒液
の全体を充填潜熱蓄熱剤の目標冷却温度よりも更に低い
温度にまで冷却するといったことは不要となるから、貯
留熱媒液と充填潜熱蓄熱剤との全体に対する必要冷却量
の増大がなくて必要冷却能力の増大を回避でき、また、
貯留熱媒液から槽外への冷熱放散損失の増大も回避で
き、これにより、経済面及び省エネ面において有利に冷
熱蓄熱の能率化を達成できる。

【００４１】〔第２特徴構成の効果〕本発明の第２特徴
構成によれば、ヒートポンプ回路（冷凍回路）における
蒸発行程の冷媒により直接的に充填潜熱蓄熱剤を冷却す
ることにより、例えば、ヒートポンプ回路（冷凍回路）
の蒸発行程冷媒により別途の冷却媒体を冷却して、この
冷却媒体を前記の熱交換流路に供給するといった冷却源
構成を採るに比べ、充填潜熱蓄熱剤に対する冷却作用温
度をより効果的に低温化でき、これにより、冷熱蓄熱能
率の向上を一層効果的に達成できる。

【００４２】〔第３特徴構成の効果〕本発明の第３特徴
構成によれば、加熱源手段から供給される加熱媒体を伝
熱壁を介して充填潜熱蓄熱剤に対し直接的に加熱作用さ
せて、充填潜熱蓄熱剤に対する加熱作用温度を高く確保
することで、充填潜熱蓄熱剤の加熱による温熱蓄熱を能
率良く行うことができる。

【００４３】そして、先述の従来形式の如く貯留熱媒液
の全体を充填潜熱蓄熱剤の目標加熱温度よりも更に高い
温度にまで加熱するといったことは不要となるから、貯
留熱媒液と充填潜熱蓄熱剤との全体に対する必要加熱量
の増大がなくて必要加熱能力の増大を回避でき、また、
貯留熱媒液から槽外への温熱放散損失の増大も回避で
き、これにより、経済面及び省エネ面において有利に温
熱蓄熱の能率化を達成できる。

【００４４】〔第４特徴構成の効果〕本発明の第４特徴
構成によれば、ヒートポンプ回路における凝縮行程の冷
媒により直接的に充填潜熱蓄熱剤を加熱することによ
り、例えば、ヒートポンプ回路の凝縮行程冷媒により別
途の加熱媒体を加熱して、この加熱媒体を前記の熱交換
流路に供給するといった加熱源構成を採るに比べ、充填
潜熱蓄熱剤に対する加熱作用温度をより効果的に高温化
でき、これにより、温熱蓄熱能率の向上を一層効果的に
達成できる。

【００４５】〔第５特徴構成の効果〕本発明の第５特徴
構成によれば、冷熱蓄熱の場合、冷却媒体から貯留熱媒
液への冷熱放散を抑止して、冷却媒体による充填潜熱蓄
熱剤の冷却を効率良く行えることにより、冷熱蓄熱能率
の向上、及び、槽外への冷熱放散の抑止を効果的に達成
でき、また、温熱蓄熱の場合、加熱媒体から貯留熱媒液
への温熱放散を抑止して、加熱媒体による充填潜熱蓄熱
剤の加熱を効率良く行えることにより、温熱蓄熱能率の
向上、及び、槽外への温熱放散の抑止を効果的に達成で
きる。

【００４６】〔第６特徴構成の効果〕本発明の第６特徴
構成によれば、冷熱蓄熱の場合、充填潜熱蓄熱剤と冷却
媒体との熱交換を促進して充填潜熱蓄熱剤の冷却を効率
良く行えることにより、冷熱蓄熱能率の向上を効果的に
達成でき、また、温熱蓄熱の場合、充填潜熱蓄熱剤と加
熱媒体との熱交換を促進して充填潜熱蓄熱剤の加熱を効
率良く行えることにより、温熱蓄熱能率の向上を効果的
に達成できる。

【００４７】しかも、冷熱蓄熱の場合、充填潜熱蓄熱剤
が過冷却状態となることを防止できることにより、過冷
却状態を経て充填潜熱蓄熱剤を固相に相変化させるため
に充填潜熱蓄熱剤に対する必要冷却量が大きくなる、ま
た、必要な冷却作用温度が低くなるといったことを回避
でき、この面からも冷熱蓄熱能率の向上を効果的に達成
し得るとともに、必要冷却作用温度の低温化による冷熱
発生運転上の効率低下をも合わせ回避できる。

【００４８】〔第７特徴構成の効果〕本発明の第７特徴
構成によれば、前記第６特徴構成の実施において、攪拌
の動作装置である循環ポンプを蓄熱容器の外部や蓄熱槽
の外部に配置できることにより、攪拌動作機そのものを
蓄熱容器の内部に設けるに比べ、装置メンテナンスを容
易にし得る。

【００４９】〔第８特徴構成の効果〕本発明の第８特徴
構成によれば、上記第７特徴構成の実施において、外部
循環路での潜熱蓄熱剤の固化による循環ポンプの起動ト
ラブルを回避でき、これにより、充填潜熱蓄熱剤の攪拌
について高い装置機能性・装置信頼性を得ることができ
る。

【００５０】

【実施例】図１において、１は冷熱及び温熱の蓄熱槽で
あり、槽内は第１域Ａと第２域Ｂとに仕切り、第１域Ａ
は温熱蓄熱のみに使用し、第２域Ｂは冷熱蓄熱と温熱蓄
熱とに切換使用するものとしてある。

【００５１】２は、第１域Ａにおける貯留熱媒液Ｌａと
温熱運搬液Ｗａとを熱交換させて第１域Ａの蓄熱温熱を
取り出す熱交換器であり、温熱運搬液Ｗａは暖房装置や
給湯装置等の温熱消費装置との間で循環させる。

【００５２】３は第２域Ｂに接続した熱媒循環路であ
り、第２域Ｂが冷熱蓄熱状態にあるときには、冷房装置
等の冷熱消費装置と第２域Ｂとの間で熱媒液Ｌｂを循環
させて第２域Ｂの蓄熱冷熱を取り出し、また、第２域Ｂ
が温熱蓄熱状態にあるときは、暖房装置や給湯装置等の
温熱消費装置と第２域Ｂとの間で熱媒液Ｌｂを循環させ
て第２域Ｂの蓄熱温熱を取り出す。

【００５３】第１域Ａには、温熱蓄熱用の潜熱蓄熱剤Ｘ
ａを充填した蓄熱容器４ａの多数を貯留熱媒液Ｌａに浸
漬させる状態で内装してあり、これら蓄熱容器４ａの充
填潜熱蓄熱剤Ｘａを加熱して固相から液相に相変化させ
ることにより温熱を潜熱の形態で充填潜熱蓄熱剤Ｘａに
蓄熱し、一方、蓄熱温熱の消費の際には充填潜熱蓄熱剤
Ｘａを徐々に液相から固相に相変化させて蓄熱温熱を顕
熱の形態で貯留熱媒液Ｌａに放出させる。

【００５４】また、第２域Ｂには冷熱蓄熱用の潜熱蓄熱
剤Ｘｂを充填した蓄熱容器４ｂの多数を貯留熱媒液Ｌｂ
に浸漬させる状態で内装してあり、これら蓄熱容器４ｂ
の充填潜熱蓄熱剤Ｘｂを冷却して液相から固相に相変化
させることにより冷熱を潜熱の形態で充填潜熱蓄熱剤Ｘ
ｂに蓄熱し、一方、蓄熱冷熱の消費の際には充填潜熱蓄
熱剤Ｘｂを徐々に固相から液相に相変化させて蓄熱冷熱
を顕熱の形態で貯留熱媒液Ｌｂに放出させる。

【００５５】なお、第２域Ｂを温熱蓄熱に使用する場合
には、蓄熱容器４ｂの充填潜熱蓄熱剤Ｘｂを液相のまま
で加熱昇温することにより温熱を顕熱の形態で充填潜熱
蓄熱剤Ｘｂに蓄熱し、そして、蓄熱温熱の消費の際には
充填潜熱蓄熱剤Ｘｂを液相状態のままで徐々に降温させ
て蓄熱温熱を貯留熱媒液Ｌｂに放出させる。

【００５６】温熱蓄熱用の潜熱蓄熱剤Ｘａ、及び、冷熱
蓄熱用の潜熱蓄熱剤Ｘｂには夫々、所望の相転移温度を
有するものであれば種々の材質のものを採用できるが、
一例としては、温熱蓄熱用の潜熱蓄熱剤Ｘａに融点が４
８℃程度でCH₃COONa・3H₂Oを主材とするものを用い、こ
れに対し、冷熱蓄熱用の潜熱蓄熱剤Ｘｂには凝固点をほ
ぼ０℃に保つ程度で極少量のNaClを添加した水を用いる
組み合わせ例を挙げることができる。

【００５７】第１域Ａ及び第２域Ｂに内装する各蓄熱容
器４ａ，４ｂは、図２に示すように薄い直方体形状のパ
ネル状容器とし、そして、管壁を充填潜熱蓄熱剤Ｘａ，
Ｘｂに対する伝熱壁とする細管構造の熱交換流路５ａ，
５ｂを内部の蓄熱剤充填部に多数貫通させた構造として
ある。

【００５８】これら熱交換流路５ａ，５ｂは、接続の給
排管６，７により加熱媒体Ｒａまたは冷却媒体Ｒｂを第
１域Ａ及び第２域Ｂ夫々の貯留熱媒液Ｌａ，Ｌｂとは隔
離した状態で各熱交換流路５ａ，５ｂに通流させること
により、これら加熱媒体Ｒａまたは冷却媒体Ｒｂと充填
潜熱蓄熱剤Ｘａ，Ｘｂとを伝熱壁としての管壁を介し熱
交換させ、これにより、充填潜熱蓄熱剤Ｘａ，Ｘｂを加
熱媒体Ｒａにより直接的に加熱する、または、充填潜熱
蓄熱剤Ｘｂを冷却媒体Ｒｂにより直接的に冷却するもの
である。

【００５９】また、これら熱交換流路５ａ，５ｂに加熱
媒体Ｒａや冷却媒体Ｒｂを供給する冷却源手段は、加熱
媒体Ｒａとして凝縮対象冷媒を、温熱蓄熱に用いる第１
域側蓄熱容器４ａの熱交換流路５ａまたは温熱蓄熱に用
いる際の第２域側蓄熱容器４ｂの熱交換流路５ｂに供給
して、これら熱交換流路５ａ，５ｂを冷媒凝縮器Ｃｄと
して機能させる、また、冷却媒体Ｒｂとして蒸発対象冷
媒を、冷熱蓄熱に用いる際の第２域側蓄熱容器４ｂの熱
交換流路５ｂに供給して、これら熱交換流路５ｂを冷媒
蒸発器Ｅｖとして機能させるヒートポンプ回路Ｈで構成
してある。

【００６０】そして、このヒートポンプ回路Ｈの構成装
置としては、各熱交換流路５ａ，５ｂを冷媒凝縮器Ｃｄ
ないし冷媒蒸発器Ｅｖとするのに対し、圧縮機８、膨張
弁９ａ，９ｂ、運転モードに応じて冷媒経路を切り換え
る切換弁Ｖ、並びに、外気を吸放熱対象とする外部熱交
換器１０を装備してある。

【００６１】つまり、第１域Ａに温熱を蓄熱するには、
第１域Ａに内装した蓄熱容器４ａの熱交換流路５ａに凝
縮対象冷媒（圧縮機８から吐出される高圧乾き蒸気冷
媒）を供給して、この熱交換流路５ａで凝縮対象冷媒を
充填潜熱蓄熱剤Ｘａへの凝縮熱放出により凝縮させ、こ
れにより、蓄熱容器４ａの充填潜熱蓄熱剤Ｘａを加熱液
化して温熱を潜熱の形態で充填潜熱蓄熱剤Ｘａに蓄熱す
る。

【００６２】一方、第２域Ｂに冷熱を蓄熱するには、第
２域Ｂに内装した蓄熱容器４ｂの熱交換流路５ｂに蒸発
対象冷媒（膨張弁９ａで減圧膨張させた湿り蒸気冷媒）
を供給して、この熱交換流路５ｂで蒸発対象冷媒を充填
潜熱蓄熱剤Ｘｂからの気化熱奪取により蒸発させ、これ
により、蓄熱容器４ｂの充填潜熱蓄熱剤Ｘｂを冷却固化
して冷熱を潜熱の形態で充填潜熱蓄熱剤Ｘｂに蓄熱す
る。

【００６３】また、第２域Ｂに温熱を蓄熱するには、第
２域Ｂに内装した蓄熱容器４ｂの熱交換流路５ｂに凝縮
対象冷媒（圧縮機８から吐出される高圧乾き蒸気冷媒）
を供給して、この熱交換流路５ｂで凝縮対象冷媒を充填
潜熱蓄熱剤Ｘｂへの凝縮熱放出により凝縮させ、これに
より、蓄熱容器４ｂにおける液相状態の充填潜熱蓄熱剤
Ｘｂを加熱昇温して温熱を顕熱の形態で充填潜熱蓄熱剤
Ｘｂに蓄熱する。

【００６４】図３は、外部との熱授受を遮断した状態で
第１域Ａに温熱を蓄熱するとともに第２域Ｂに冷熱を蓄
熱する運転モードでの冷媒流れを示し、この運転モード
では、外部熱交換器１０に対する冷媒供給を断った状態
で、第１域Ａにおける蓄熱容器４ａの熱交換流路５ａを
冷媒凝縮器Ｃｄとして機能させ、かつ、第２域Ｂにおけ
る蓄熱容器４ｂの熱交換流路５ｂを冷媒蒸発器Ｅｖとし
て機能させる。

【００６５】図４は、第１域Ａに温熱を蓄熱するととも
に第２域Ｂに冷熱を蓄熱し、そして、ヒートポンプ回路
Ｈで発生する余剰温熱を外部熱交換器１０から外気へ廃
棄する運転モードでの冷媒流れを示し、この運転モード
では、第１域Ａにおける蓄熱容器４ａの熱交換流路５ａ
及び外部熱交換器１０の夫々を冷媒凝縮器Ｃｄとして機
能させ、かつ、第２域Ｂにおける蓄熱容器４ｂの熱交換
流路５ｂを冷媒蒸発器Ｅｖとして機能させる。

【００６６】図５は、第１域Ａを蓄熱停止状態として第
２域Ｂに冷熱を蓄熱し、そして、ヒートポンプ回路Ｈで
発生する温熱を外部熱交換器１０から外気へ廃棄する運
転モードでの冷媒流れを示し、この運転モードでは、第
１域Ａにおける蓄熱容器４ａの熱交換流路５ａついては
冷媒供給遮断した状態で、外部熱交換器１０を冷媒凝縮
器Ｃｄとして機能させ、かつ、第２域Ｂにおける蓄熱容
器４ｂの熱交換流路５ｂを冷媒蒸発器Ｅｖとして機能さ
せる。

【００６７】図６は、第１域Ａ及び第２域Ｂの両方に温
熱を蓄熱し、そして、ヒートポンプ回路Ｈで発生する冷
熱を外部熱交換器１０から外気へ廃棄する運転モードで
の冷媒流れを示し、この運転モードでは、第１域Ａ及び
第２域Ｂにおける蓄熱容器４ａ，４ｂの熱交換流路５
ａ，５ｂを冷媒凝縮器Ｃｄとして機能させ、かつ、外部
熱交換器１０を冷媒蒸発器Ｅｖとして機能させる。

【００６８】なお、図３ないし図６において、黒塗りの
太線は高圧乾き蒸気冷媒を示し、線ハッチングを施した
太線は凝縮後の液冷媒を示し、点ハッチングを施した太
線は減圧膨張させた湿り蒸気冷媒を示し、また、白抜き
の太線は蒸発後の低圧乾き蒸気冷媒を示す。

【００６９】各蓄熱容器４ａ，４ｂには充填潜熱蓄熱剤
Ｘａ，Ｘｂを攪拌する攪拌手段として、入口を各蓄熱容
器４ａ，４ｂの一端側に接続するとともに出口を各蓄熱
容器４ａ，４ｂの他端側に接続し、かつ、循環ポンプ１
２ａ，１２ｂを介装した外部循環路１１ａ，１１ｂを設
けてあり、循環ポンプ１２ａ，１２ｂを運転することに
より、充填潜熱蓄熱剤Ｘａ，Ｘｂを各蓄熱容器４ａ，４
ｂから外部循環路１１ａ，１１ｂに取り出し、かつ、そ
の取り出し潜熱蓄熱剤Ｘａ，Ｘｂを外部循環路１１ａ，
１１ｂから各蓄熱容器４ａ，４ｂに戻すといった循環形
態で、各蓄熱容器４ａ，４ｂの充填潜熱蓄熱剤Ｘａ，Ｘ
ｂを攪拌するようにしてある。

【００７０】つまり、充填潜熱蓄熱剤Ｘａ，Ｘｂを加熱
または冷却して温熱や冷熱を蓄熱する際に、上記循環ポ
ンプ１２ａ，１２ｂの運転により充填潜熱蓄熱剤Ｘａ，
Ｘｂを攪拌することで、熱交換流路５ａ，５ｂでの冷媒
と充填潜熱蓄熱剤Ｘａ，Ｘｂとの熱交換を促進し、ま
た、冷熱蓄熱については特に、充填潜熱蓄熱剤Ｘｂが液
相のままで凝固点よりも低温に温度低下する過冷却現象
を、この攪拌により防止する。

【００７１】循環ポンプ１２ａ，１２ｂは、それに対す
るメンテナンスの容易化のため、外部循環路１１ａ，１
１ｂを蓄熱槽１の内部から外部に一部延出する形態とし
て蓄熱槽１の外部に配置してある。

【００７２】外部循環路１１ａ，１１ｂには、その外部
循環路内の潜熱蓄熱剤Ｘａ，Ｘｂを加熱する循環路加熱
手段として、前記のヒートポンプ回路Ｈにおける高圧乾
き蒸気冷媒を一部を加熱媒体とするヒータ１３ａ，１３
ｂを付設してあり、このヒータ１３ａ，１３ｂによる加
熱により、外部循環路１１ａ，１１ｂでの潜熱蓄熱剤Ｘ
ａ，Ｘｂの固化を防止して、循環ポンプ１２ａ，１２ｂ
の起動トラブルを回避する。

【００７３】１４は循環ポンプ１２ａ，１２ｂ、及び、
ヒータ１３ａ，１３ｂを制御する制御器であり、この制
御器１４は、第１域側蓄熱容器４ａ及び第２域側蓄熱容
器４ｂの各々について、温度センサにより検出される充
填潜熱蓄熱剤Ｘａ，Ｘｂの温度に基づき、充填潜熱蓄熱
剤Ｘａ，Ｘｂが固相状態あるいは固液二相状態にあると
きには、その蓄熱容器４ａ，４ｂの外部循環路１１ａ，
１１ｂにおけるヒータ１３ａ，１３ｂを加熱作用状態と
し、そして、充填潜熱蓄熱剤Ｘａ，Ｘｂが液相状態にあ
るときには、その蓄熱容器４ａ，４ｂの外部循環路１１
ａ，１１ｂにおけるヒータ１３ａ，１３ｂの加熱作用を
停止させる。

【００７４】また、この制御器１４は温熱蓄熱ないし冷
熱蓄熱の際の循環ポンプ制御を次の如く実施する。

【００７５】第１域Ａへの温熱蓄熱において第１域側蓄
熱容器４ａの充填潜熱蓄熱剤Ｘａを加熱する際、その充
填潜熱蓄熱剤Ｘａの検出温度が融点に上昇するまでは、
第１域側蓄熱容器４ａの循環ポンプ１２ａを停止状態に
保ち、そして、充填潜熱蓄熱剤Ｘａの検出温度が融点ま
で上昇すると、第１域側蓄熱容器４ａの循環ポンプ１２
ａを起動する。

【００７６】第２域Ｂへの冷熱蓄熱において第２域側蓄
熱容器４ｂの充填潜熱蓄熱剤Ｘｂを冷却する際、その充
填潜熱蓄熱剤Ｘｂの検出温度が凝固点に低下するまで
は、第２域側蓄熱容器４ｂの循環ポンプ１２ｂを運転
し、そして、充填潜熱蓄熱剤Ｘｂの検出温度が凝固点に
まで低下すると、第２域側蓄熱容器４ｂの循環ポンプ１
２ｂを停止する。

【００７７】第２域Ｂへの温熱蓄熱において第２域側蓄
熱容器４ｂの充填潜熱蓄熱剤Ｘｂを加熱する際は、その
加熱行程の全期間において第２域側蓄熱容器４ｂの循環
ポンプ１２ｂを運転する。

【００７８】〔別実施例〕次に別実施例を列記する。

【００７９】（１）前述の実施例においては、温熱蓄熱
と冷熱蓄熱との両方を行う蓄熱槽を示したが、本発明は
いずれか一方のみを行う蓄熱槽にも適用できる。

【００８０】（２）潜熱蓄熱剤Ｘａ，Ｘｂには夫々、種
々の材質のものを適用できる。

【００８１】（３）熱交換流路５ａ，５ｂの具体的構造
は種々の構成変更が可能であり、例えば、蓄熱容器４
ａ，４ｂの容器壁外面に接する状態に設けた管路を熱交
換流路５ａ，５ｂとする構成や、蓄熱容器４ａ，４ｂの
容器壁を二重構造に形成して、その内外壁間を熱交換流
路５ａ，５ｂとする構成を採用してもよい。

【００８２】（４）加熱源手段Ｈにより熱交換器流路５
ａに供給する加熱媒体Ｒａは、前述の実施例の如きヒー
トポンプ回路における凝縮対象冷媒に限定されるもので
はなく、高温水や水以外の高温液、あるいは、高温蒸気
や高温燃焼ガス等の高温気体であってもよい。

【００８３】また、蓄熱槽１における貯留熱媒液Ｌａの
一部を抽出して加熱し、この加熱熱媒液を加熱媒体Ｒａ
として熱交換流路５ａに供給する構成を採用してもよ
い。

【００８４】（５）冷却源手段Ｈにより熱交換器流路５
ｂに供給する冷却媒体Ｒｂは、前述の実施例の如きヒー
トポンプ回路における蒸発対象冷媒に限定されるもので
はなく、低温水や水以外の低温液、あるいは、種々の低
温気体であってもよい。

【００８５】また、蓄熱槽１における貯留熱媒液Ｌｂの
一部を抽出して冷却し、この冷却熱媒液を冷却媒体Ｒｂ
として熱交換流路５ｂに供給する構成を採用してもよ
い。

【００８６】（６）攪拌手段には、種々の形式のものを
採用でき、例えば、蓄熱容器４ａ，４ｂの内部で攪拌翼
を動作させる形式を採用してもよい。

【００８７】（７）循環路加熱手段１３ａ，１３ｂには
種々の加熱形式のものを採用でき、例えば、電熱ヒータ
や温水ヒータを採用してもよい。

【００８８】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。

【図面の簡単な説明】

【図１】蓄熱装置の全体構成図

【図２】蓄熱容器の拡大斜視図

【図３】冷媒流れを示す図

【図４】冷媒流れを示す図

【図５】冷媒流れを示す図

【図６】冷媒流れを示す図

【図７】従来の装置構成を示す図

【符号の説明】

Ｘａ，Ｘｂ潜熱蓄熱剤４ａ，４ｂ蓄熱容器１蓄熱槽Ｌａ，Ｌｂ熱媒液Ｒａ加熱媒体Ｒｂ冷却媒体５ａ，５ｂ熱交換流路Ｈ加熱源手段，冷却源手段，ヒートポ
ンプ回路１１ａ，１１ｂ外部循環路１２ａ，１２ｃ循環ポンプ１３ａ，１３ｂ循環路加熱手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷却により液相から固相に相変化して冷
熱を蓄熱する潜熱蓄熱剤（Ｘｂ）を蓄熱容器（４ｂ）に
充填し、この蓄熱容器（４ｂ）を蓄熱槽（１）の貯留熱媒液（Ｌ
ｂ）中に浸漬配置した蓄熱装置であって、冷却媒体（Ｒｂ）を前記蓄熱槽（１）の貯留熱媒液（Ｌ
ｂ）とは隔離した状態で通流して前記蓄熱容器（４ｂ）
の充填潜熱蓄熱剤（Ｘｂ）と伝熱壁を介し熱交換させる
熱交換流路（５ｂ）、及び、この熱交換流路（５ｂ）に
冷却媒体（Ｒｂ）を供給する冷却源手段（Ｈ）を設けた
蓄熱装置。
【請求項２】前記冷却源手段は、冷却媒体（Ｒｂ）と
して蒸発対象冷媒を前記熱交換流路（５ｂ）に供給し
て、その熱交換流路（５ｂ）を冷媒蒸発器（Ｅｖ）とし
て機能させるヒートポンプ回路（Ｈ）で構成してある請
求項１記載の蓄熱装置。
【請求項３】加熱により固相から液相に相変化して温
熱を蓄熱する潜熱蓄熱剤（Ｘａ）を蓄熱容器（４ａ）に
充填し、この蓄熱容器（４ａ）を蓄熱槽（１）の貯留熱媒液（Ｌ
ａ）中に浸漬配置した蓄熱装置であって、加熱媒体（Ｒａ）を前記蓄熱槽（１）の貯留熱媒液（Ｌ
ａ）とは隔離した状態で通流して前記蓄熱容器（４ａ）
の充填潜熱蓄熱剤（Ｘａ）と伝熱壁を介し熱交換させる
熱交換流路（５ａ）、及び、この熱交換流路（５ａ）に
加熱媒体（Ｒａ）を供給する加熱源手段（Ｈ）を設けた
蓄熱装置。
【請求項４】前記加熱源手段は、加熱媒体（Ｒａ）と
して凝縮対象冷媒を前記熱交換流路（５ａ）に供給し
て、その熱交換流路（５ａ）を冷媒凝縮器（Ｃｄ）とし
て機能させるヒートポンプ回路（Ｈ）で構成してある請
求項３記載の蓄熱装置。
【請求項５】前記熱交換流路（５ａ），（５ｂ）は前
記蓄熱容器（４ａ），（４ｂ）の蓄熱剤充填部を貫通す
る構造としてある請求項１，２，３又は４記載の蓄熱装
置。
【請求項６】前記蓄熱容器（４ａ），（４ｂ）の充填
潜熱蓄熱剤（Ｘａ），（Ｘｂ）を攪拌する攪拌手段を設
けた請求項１，２，３，４又は５記載の蓄熱装置。
【請求項７】前記攪拌手段は、前記蓄熱容器（４
ａ），（４ｂ）に入口と出口を接続した外部循環路（１
１ａ），（１１ｂ）と、この外部循環路（１１ａ），
（１１ｂ）に介装した循環ポンプ（１２ａ），（１２
ｂ）とで構成してある請求項６記載の蓄熱装置。
【請求項８】前記外部循環路（１１ａ），（１１ｂ）
における潜熱蓄熱剤（Ｘａ），（Ｘｂ）を加熱する循環
路加熱手段（１３ａ），（１３ｂ）を設けた請求項７記
載の蓄熱装置。