JPH08261674A - 蓄熱槽における温度成層の形成方法 - Google Patents
蓄熱槽における温度成層の形成方法Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
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Abstract
も蓄えられる方法を提供する。 【構成】 蓄熱槽1の下方に冷水3を溜め、上方に温水
4を溜めるように構成された蓄熱槽1において、冷水3
の温度を約4℃以下とし、温水4と冷水3との境界に、
比重が冷水よりも小さくて温水よりも大きく、かつ、融
点が冷水3の温度以上で温水4の温度以下である潜熱蓄
熱材6を配置する。潜熱蓄熱材6は、例えばカプセル容
器内に融点が約グラウバー塩などの物質を封入したカプ
セル体とすることができる。
Description
層を形成させる方法に関する。
を溜めることによって槽内に温度成層を形成させるよう
に構成された、温度成層型の蓄熱槽は従来より公知であ
る。かかる蓄熱槽は、例えば一般空調装置、熱回収ヒー
トポンプ、太陽熱暖房などにおいて、広く利用されてい
る。
槽にあっては、槽内の下方に存在する冷水と上方に存在
する温水が混ざり合うことなく、温度成層を形成したま
まで上方から下方に、もしくは下方から上方に向かって
槽内の水が押し出されるように流れることが理想的であ
る。また、蓄熱槽内により多くの冷熱を蓄えるために
は、できるだけ低温の冷水を蓄えることが望ましい。特
に最近では、1〜2℃程度の冷水を製造できる冷凍機種
が製造されるようになってきているが、このような1〜
2℃程度の冷水を蓄熱槽内に溜めて冷熱を蓄えることが
できる蓄熱槽の出現が、切望されている。
約4℃(詳しくは水の最大密度温度である3.98℃)
で最大となることから、従来の温度成層型の蓄熱槽で
は、4℃以上の冷水で蓄熱せざるえなかった。
熱槽11の内部を水平に横切るように断熱性を有する仕
切り板12を設置し、この仕切り板12よりも下側に0
℃の冷水13を充填し、上側に空調負荷からの還水に相
当する12℃の温水14を充填した場合を考える。そし
て、この仕切り板12を取り去ると、図2(b)に示さ
れるように、冷水13と温水14の境界に両者の混じり
合った混合域15が形成され、時間の経過に伴って冷水
13の温度は0℃から次第に昇温し、温水14の温度は
12℃から次第に降温する(グラフ線16の状態)。そ
して、やがて蓄熱槽11内の水温は均一になる(グラフ
線17の状態)。この挙動を順を追って示すと、次の
(1)〜(6)のようになる。 (1)仕切り板12が取り去られると、先ず、冷水13
と温水14の間で主に伝導による熱移動が生じる。 (2)冷水13と温水14の間に0℃以上12℃以下の
混合域15が生じる。 (3)混合域15内の1〜7℃の水の比重は、0℃の水
よりも比重の大きいため、混合域15内の水が、冷水1
3の領域に降下を開始する。 (4)その反流として、蓄熱槽11内において冷水13
が上昇する。 (5)蓄熱槽11の下方で対流が生じ、冷水13の温度
が昇温する。 (6)蓄熱槽11内の全体で冷水13と温水14が混合
し、均一温度になる。
の蓄熱槽において約4℃以下の冷水も蓄えることを可能
にさせる方法を提供することにある。
の下方に冷水を溜め、上方に温水を溜めるように構成さ
れた蓄熱槽において、冷水の温度を約4℃以下とし、温
水と冷水との境界に、比重が冷水よりも小さくて温水よ
りも大きく、かつ、融点が冷水の温度以上で温水の温度
以下である潜熱蓄熱材を配置することを特徴とする温度
成層の形成方法が提供される。
ば空調装置からの還水であり、その水温は約12〜14
℃である。そして、この方法において用いられる潜熱蓄
熱材は、カプセル容器内に融点が0℃以上の冷水と約1
2〜14℃の還水との中間温度の物質を封入したカプセ
ル体であって、このカプセル体の比重は冷水よりも小さ
くて還水よりも大きくなるように調整する。
大密度温度である3.98℃)以下の冷水を溜め、上方
に温水を溜めるようにする。蓄熱槽の上方に溜められる
温水は、空調装置などからの還水であり、その水温は1
2〜14℃程度であるのが一般的である。そして、温水
と冷水との境界には潜熱蓄熱材を配置する。この潜熱蓄
熱材は、例えばカプセル容器内に融点が0℃以上の冷水
と約12〜14℃の還水との中間温度の物質を封入した
カプセル体によって構成されている。この、潜熱蓄熱材
として利用される物質としては、例えば共晶塩化水物、
ボウ硝、C4H8O・17.2H2O−clathrat
e、C14〜16−paraffinなどがあげられる。潜
熱蓄熱材として利用される物質を、表2に例示した。
よりも大きい。従って、カプセル体は温水に対しては沈
み、冷水に対しては浮くこととなり、カプセル体は温水
と冷水の境界に浮遊した状態を保つ。このように本発明
にあっては、カプセル体を境界に介在させることによっ
て、冷水と温水との熱の移動が、カプセル体を経由した
主として熱伝導によって行われる。また、境界にカプセ
ル体が介在していることによって、冷水と温水が混ざり
合うのを妨げ、大きな混合域の形成を抑制することがで
きる。更に、カプセル体の介在により、蓄熱槽全体の対
流も防ぐことが可能となる。蓄熱槽内の混合は、蓄熱槽
上部の温水域であろうと蓄熱槽下部の冷水域であろう
と、蓄熱槽の効率低下につながる。特に、蓄熱槽下部で
の混合により取り出し水温が大きく上昇すると、蓄熱槽
内に蓄えた冷熱の価値が無くなってしまう。
0〜14℃以下とすることにより、冷水と温水との間で
潜熱を利用した熱移動が行われるようになる。カプセル
体内に封入される物質の融点は、冷水と温水の温度範囲
内であり、冷水温度に近く、かつ水が最大の比重を示す
約4℃以下の融点をもつ物質が、効率の上で最も好まし
い。
(a)に示すように、先ず最初に、蓄熱槽1の内部には
12℃の温水4が充填されている。蓄熱槽1の底部に
は、温水4内に投入され、その比重差によって沈んだ潜
熱蓄熱材であるカプセル体6がある。実施例のカプセル
体6は、球形状をした薄肉のカプセル容器内に、融点が
約3〜8℃以上の物質としてグラウバー塩または共晶塩
水化物を封入したもの用いた。この蓄熱槽1の下部から
0℃の冷水が供給され、同時に、蓄熱槽1の上部から1
2℃の温水が排出される。
3の比重(0.99984kg/リットル)よりも小さく、
12℃の温水4の比重よりも大きくなるように調整し
た。なお、このカプセル体6の比重の調整は、比重を小
さくしたいときはカプセル容器内に空気を注入し、比重
を大きくしたいときはカプセル容器内に重りを入れ、も
しくはカプセル容器に重りを取り付けることによって行
い、カプセル体6の比重が、0.9997±0.0001
kg/リットル程度になるように調節した。以上のよう
なカプセル体5を蓄熱槽1内に投入すると、カプセル体
5は、温水4と冷水3の境界に浮遊し、その状態を保つ
ことができた。
より冷水を供給し、同時に槽上部より12℃の温水を排
出した時の、時間経過に対する槽内の水温状態を図1
(b)に示す。蓄熱槽1の下部に冷水が入り、上方に温
水が入っている状態での蓄熱槽1内における水温の分布
状態を測定したところ、グラフ線7に示されるようにな
っていた。即ち、カプセル体5の浮遊している位置を境
に、下側に冷水3の領域が保たれ、上側に温水4の領域
が保たれていた。そして、冷水3の領域の上部に水温が
0℃よりも昇温した部分が若干形成され、温水4の領域
の下部に水温が12℃よりも降温した部分が若干形成さ
れてはいたものの、冷水3の大部分の領域において水温
は0℃に保たれており、また、温水4の大部分の領域に
おいて水温は12℃に保たれていた。
温水4の境界にカプセル体6を介在させたことによっ
て、冷水3と温水4が混ざり合うことを妨げることがで
きた。また、冷水3と温水4の大きな混合域は形成され
ず、冷水3の大部分を0℃に保ち、温水4の大部分を1
2℃に保つことができた。このように、本実施例におい
ては、4℃以下(実際には0℃)の低温の冷水3を用い
て蓄熱をしたにも関わらず、蓄熱槽1内に対流を発生さ
せることなく、良好な温度成層を維持することが可能で
あった。
従来は水の密度が反転するとの理由によって利用できな
かった4℃以下の低温の冷水を用いた蓄熱が可能とな
り、蓄熱容量が大幅に向上する。特に、本発明によれ
ば、既存の蓄熱槽にカプセル体などを投入するだけで蓄
熱容量を著しく増やすことができ、本発明は、簡便な方
法でありながら極めて効果の高い有効な手段である。
Claims (3)
- 【請求項1】 蓄熱槽の下方に冷水を溜め、上方に温水
を溜めるように構成された蓄熱槽において、冷水の温度
を約4℃以下とし、温水と冷水との境界に、比重が冷水
よりも小さくて温水よりも大きく、かつ、融点が冷水の
温度以上で温水の温度以下である潜熱蓄熱材を配置する
ことを特徴とする、温度成層の形成方法。 - 【請求項2】 温水が空調装置からの還水であり、その
水温が約12〜14℃である、請求項1の温度成層の形
成方法。 - 【請求項3】 潜熱蓄熱材は、カプセル容器内に融点が
約0〜14℃の物質を封入したカプセル体であり、該カ
プセル体の比重が冷水よりも小さくて温水よりも大き
い、請求項1または2の温度成層の形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08748795A JP3547841B2 (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 蓄熱槽における温度成層の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08748795A JP3547841B2 (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 蓄熱槽における温度成層の形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08261674A true JPH08261674A (ja) | 1996-10-11 |
JP3547841B2 JP3547841B2 (ja) | 2004-07-28 |
Family
ID=13916315
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08748795A Expired - Lifetime JP3547841B2 (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 蓄熱槽における温度成層の形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3547841B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6907923B2 (en) * | 2003-01-13 | 2005-06-21 | Carrier Corporation | Storage tank for hot water systems |
-
1995
- 1995-03-20 JP JP08748795A patent/JP3547841B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6907923B2 (en) * | 2003-01-13 | 2005-06-21 | Carrier Corporation | Storage tank for hot water systems |
US7458418B2 (en) | 2003-01-13 | 2008-12-02 | Carrier Corporation | Storage tank for hot water systems |
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JP3547841B2 (ja) | 2004-07-28 |
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