JPH1026414A - 竪型蓄熱槽 - Google Patents

竪型蓄熱槽

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Publication number
JPH1026414A
JPH1026414A JP19853296A JP19853296A JPH1026414A JP H1026414 A JPH1026414 A JP H1026414A JP 19853296 A JP19853296 A JP 19853296A JP 19853296 A JP19853296 A JP 19853296A JP H1026414 A JPH1026414 A JP H1026414A
Authority
JP
Japan
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flow
tank
flat plate
hot water
umbrella
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP19853296A
Other languages
English (en)
Inventor
Tsutomu Fujita
藤田  勉
Akira Sueda
明 末田
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
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Publication of JPH1026414A publication Critical patent/JPH1026414A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

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  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 竪型蓄熱槽において、槽内に温水もしくは冷
水を流入もしくは流出せしめるに際し、温水と冷水が混
合する遷移域を小とし、蓄熱効率を向上すること。 【解決手段】 槽11の上部及び/又は下部に流通ヘッ
ダ12を設けてなる竪型蓄熱槽10において、流通ヘッ
ダ12が、槽11の軸に直交する多孔平面板13と、多
孔平面板13に被着される傘状体14とを有し、多孔平
面板13と傘状体14とで整流室15を区画形成してな
るもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は竪型蓄熱槽に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、竪型蓄熱槽は、例えば地域冷暖
房システムにおいて、図4に示す如く、冷水蓄熱槽1も
しくは温水蓄熱槽2として、熱源機3と需要家4との間
に設置されて用いられる。熱源機3は、ヒートポンプ、
冷凍機、ボイラ、吸収冷凍機等にて構成される。電力駆
動のヒートポンプ、冷凍機は、安価な夜間電力を用いる
ため、主として夜間に運転され、昼間は休止もしくは短
時間のみ運転される。冷水蓄熱槽1と温水蓄熱槽2の運
転モードは以下の如くである。尚、本明細書で、「温
水」とは周囲水温より高いものを、「冷水」とは周囲水
温より低いものを指す。
【0003】(冷水蓄熱槽1)夜間…熱源機3で生成さ
れた冷水を下流入管5Aから槽内下部に流入せしめ、槽
内上部の使用済温水と上流出管5Bから熱源機3に流出
せしめる。このとき、冷水蓄熱槽1は、温度成層型をな
し、槽内下部に冷水低温域、槽内上部に温水高温域を、
槽内中間部に冷水と温水の混合した遷移域を形成する。
【0004】昼間…槽内下部の冷水を下流出管6Aから
需要家4に流出せしめ、需要家4で使用された温水を上
流入管6Bから流入せしめる。このとき、冷水蓄熱槽1
は、温度成層型をなし、槽内下部に冷水低温域、槽内上
部に温水高温域を、槽内中間部に冷水と温水の混合した
遷移域を形成する。
【0005】(温水蓄熱槽2)夜間…熱源機3で生成さ
れた温水を上流入管7Aより槽内上部に流入せしめ、槽
内下部の使用済冷水を下流出管7Bから熱源機3に流出
せしめる。このとき、温水蓄熱槽2は、温度成層型をな
し、槽内下部に冷水低温域、槽内上部に温水高温域を、
槽内中間部に冷水と温水の混合した遷移域を形成する。
【0006】昼間…槽内上部の温水を上流出管8Aから
需要家4に流出せしめ、需要家4で使用された冷水を下
流入管8Bから流入せしめる。このとき、温水蓄熱槽2
は、温度成層型をなし、槽内下部に冷水低温域、槽内上
部に温水高温域を、槽内中間部に冷水と温水の混合した
遷移域を形成する。
【0007】尚、冷水蓄熱槽1において、下流入管5A
と下流出管6Aは単一の下流通管を切替使用するものと
して一本化してもよい。また、上流出管5Bと上流入管
6Bは単一の上流通管を切替使用するものとして一本化
してもよい。
【0008】また、温水蓄熱槽2において、上流入管7
Aと上流出管8Aは単一の上流通管を切替使用するもの
として一本化してもよい。また、下流出管7Bと下流入
管8Bは単一の下流通管を切替使用するものとして一本
化してもよい。
【0009】即ち、蓄熱槽は、槽の上部に 1本もしくは
複数本の上流通管を、下部に 1本もしくは複数の下流通
管を接続し、上流通管にて温水を流入/流出せしめ、下
流通管にて冷水を流入/流出せしめる。
【0010】そして、蓄熱槽は、温度成層型をなし、槽
内下部に冷水低温域、槽内上部に温水高温域を、槽内中
間部に冷水と温水の混合した遷移域を形成するようにな
っている。このとき、蓄熱槽は、蓄熱効率を向上するた
め、槽内中間部の冷水と温水の混合した遷移域の容量
(厚み)を極力薄くすることが望まれる。
【0011】然るに、従来の竪型蓄熱槽として図3のも
の(従来技術1)、或いは特開平1-193537号公報に記載
のもの(従来技術2)がある。
【0012】従来技術1は、槽の上部及び下部のそれぞ
れに平板状整流板9A、9Bを設け、上流通管Aにより
温水を流入/流出し、下流通管Bにより冷水を流入/流
出せしめるものとしている。
【0013】従来技術2は、上流通管の開口部と下流通
管の開口部のそれぞれに整流装置を設け、それらの流通
管の流入/流出速度の均等化を図ったものである。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、従来技術
には以下の如くの問題点がある。 (従来技術1)流通管A、Bに近傍する槽内には他の部
分より強い流れを生じ、平板状整流板では整流効果が不
十分で、流通管A、Bの近傍は顕著な流動域、他の部分
は逆に停滞域となる。このような流れの場では、強い流
動域での冷水と温水の混合が強く、冷水と温水の混合し
た遷移域が拡大する。遷移域の拡大は、有効利用可能熱
量の減少になり、蓄熱効率を低下する。
【0015】(従来技術2)上流通管の整流装置は上方
に、下流通管の整流装置は下方に向いている。このよう
な場合、整流装置を出た流入水は、周囲の配置関係から
一旦内壁方向へ向かう流れとなる。このような流れが継
続的に発生すると、壁に向かった流れは壁に突き当たっ
たときに、壁の下方(又は上方)に向かう強い流れとな
る。この強い流れは、流入水が温水であれば下方の冷水
との混合を強くし、流入水が冷水であれば上方の温水と
の混合を強くし、結果として冷水と温水の混合した遷移
域を拡大する。遷移域の拡大は、前述の如く、有効利用
可能熱量の減少になり、蓄熱効率を低下する。
【0016】本発明の課題は、竪型蓄熱槽において、槽
内に温水もしくは冷水を流入もしくは流出せしめるに際
し、温水と冷水が混合する遷移域を小とし、蓄熱効率を
向上することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明
は、槽の上部及び/又は下部に流通ヘッダを設けてなる
竪型蓄熱槽において、前記流通ヘッダが、槽の軸に直交
する多孔平面板と、多孔平面板に被着される傘状体とを
有し、多孔平面板と傘状体とで整流室を区画形成してな
るようにしたものである。
【0018】請求項2に記載の本発明は、請求項1に記
載の本発明において更に、前記流通ヘッダが、多孔平面
板の外周縁部に多孔筒状体の基端部を結合し、多孔筒状
体の先端部に傘状体の外周縁部を結合し、多孔平面板と
多孔筒状体と傘状体とで整流室を区画形成してなるよう
にしたものである。
【0019】請求項3に記載の本発明は、請求項1又は
2に記載の本発明において更に、前記流通ヘッダが、多
孔平面板の中心部に流通管を連通するとともに、整流室
の中心まわりに多層整流板を設けてなるようにしたもの
である。
【0020】流通ヘッダが槽内の上部にあり、この流
通ヘッダから槽内へと温水が流入するとき、もしくは流
通ヘッダが槽内の下部にあり、この流通ヘッダから槽内
へと冷水が流入するとき、以下の如くになる。
【0021】流通管から流入する温水(もしくは冷水)
は、流通ヘッダの整流室内で周囲に放射状に分散する。
このとき、整流室内の流れは、中心部から離れるに従っ
て傘状体の勾配により、流れの層の厚みが漸減する。と
ころが、整流室の円周長は中心部から離れるに従って漸
増するため、流入した流れの速度は多孔平面板の近くで
は該多孔平面板の全域で略同等になる。このような流れ
の場では、多孔平面板の近くでは流れの静圧もしくは全
圧が略同等になる。このため、多孔平面板の各孔から槽
内に入る流れの速度は該多孔平面板の全域で略同等にな
り、多孔平面板の各孔の出側では、流速の差に起因する
渦流を殆ど生じない。従って、槽内に存在する冷水の低
温域(もしくは温水の高温域)と、多孔平面板の各孔か
ら槽内に入る温水の高温域(もしくは冷水の低温域)と
は、両者が混合する遷移域を小とし、優れた温度成層状
態を形成するものとなる。
【0022】流通ヘッダが槽内の上部にあり、槽内か
ら流通ヘッダへと温水が流入するとき、もしくは流通ヘ
ッダが槽内の下部にあり、槽内から流通ヘッダへと冷水
が流入するとき、以下の如くになる。
【0023】槽内から流入する温水(もしくは冷水)
は、流通ヘッダの整流室内で周囲から中心部へと集水す
る。このとき、整流室内の流れは、中心部へと近付くに
従って傘状体の勾配により、流れの層の厚みが漸増す
る。ところが、整流室の円周長は中心部へと近付くに従
って漸減するため、流入する流れの速度は多孔平面板の
近くでは該多孔平面板の全域で略同等になる。このよう
な流れの場では、多孔平面板の近くでは流れの静圧もし
くは全圧が略同等になる。このため、槽内から多孔平面
板の各孔に入る流れの速度は該多孔平面板の全域で略同
等になり、多孔平面板の各孔の入側では、流速の差に起
因する渦流を殆ど生じない。従って、槽内に存在する冷
水の低温域(もしくは温水の高温域)と、多孔平面板の
各孔へ入る温水の高温域(もしくは冷水の低温域)と
は、両者が混合する遷移域を小とし、優れた温度成層状
態を形成するものとなる。
【0024】流通ヘッダが多孔平面板の外周縁部に多
孔筒状体を備えているから、流通ヘッダと槽内との間で
の温水(もしくは冷水)の流動を、流通ヘッダまわりで
より均等化する。
【0025】流通ヘッダが整流室の中心まわりに多層
整流板を備えているから、整流室内での流れの分散もし
くは集水をより円滑化する。
【0026】
【発明の実施の形態】図1は竪型蓄熱槽を示す模式図、
図2は竪型蓄熱槽における温水流入状態を示す模式図、
図3は従来技術を示す模式図、図4は冷暖房システムを
示す模式図である。
【0027】竪型蓄熱槽10は、図1に示す如く、槽1
1の上部に流通ヘッダ12を設けている。槽11は、外
壁に断熱層11Aを備えている。尚、蓄熱槽10は、槽
11の下部にも流通ヘッダ12を設けることができる。
【0028】流通ヘッダ12は、槽11の軸に直交する
多孔平面板13と、多孔平面板13に被着される傘状体
14とを有し、多孔平面板13と傘状体14とで整流室
15を区画形成している。13Aは多孔平面板13の開
口である。
【0029】このとき、流通ヘッダ12は、多孔平面板
13の外周縁部に多孔筒状体16の基端部を結合し、多
孔筒状体16の先端部に傘状体14の外周縁部を結合
し、多孔平面板13と多孔筒状体16と傘状体14とで
整流室15を区画形成している。16Aは多孔筒状体1
6の開口である。
【0030】また、流通ヘッダ12は、多孔平面板13
の中心部に流通管17を連通するとともに、整流室15
の中心まわりに多層整流板18を設けている。多層整流
板18は、傘状体14に吊下げ支持される。流通管17
は、外面に保温材層17Aを備えている。
【0031】従って、本実施形態によれば、下記〜
の作用がある。 流通ヘッダ12から層11内へと温水が流入すると
き、以下の如くになる(図2)。
【0032】流通管17から流入する温水は、流通ヘッ
ダ12の整流室15内で周囲に放射状に分散する。この
とき、整流室15内の流れは、中心部から離れるに従っ
て傘状体14の勾配により、流れの層の厚みが漸減す
る。ところが、整流室15の円周長は中心部から離れる
に従って漸増するため、流入した流れの速度が多孔平面
板13の近くでは該多孔平面板13の全域で略同等にな
る。このような流れの場では、多孔平面板13の近くで
は流れの静圧もしくは全圧が略同等になる。このため、
多孔平面板13の各孔13Aから槽11内に入る流れの
速度は該多孔平面板13の全域で略同等になり、多孔平
面板13の各孔の出側では、流速の差に起因する渦流を
殆ど生じない。従って、槽11内に存在する冷水の低温
域と、多孔平面板13の各孔から槽11内に入る温水の
高温域とは、両者が混合する遷移域を小とし、優れた温
度成層状態を形成するものとなる。
【0033】流通ヘッダ12が多孔平面板13の外周
縁部に多孔筒状体16を備えているから、流通ヘッダ1
2と槽11内との間での温水(もしくは冷水)の流動
を、流通ヘッダ12まわりでより均等化する。
【0034】流通ヘッダ12が整流室15の中心まわ
りに多層整流板18を備えているから、整流室15内で
の流れの分散もしくは集水をより円滑化する。
【0035】
【実施例】竪型蓄熱槽10において、槽11の直径を4
m、高さを25m とした。流通ヘッダ12から槽11への
流入水温を52℃、流入水量を160m3/H とした。槽11内
に既に存在する冷水温度を40℃とした。多層整流板18
の直径を2.5mとした。このとき、本発明の竪型蓄熱槽1
0では、遷移域の幅が0.2mであり、従来技術に比して遷
移域の幅を50%以上低減できることを認めた。
【0036】以上、本発明の実施の形態を図面により詳
述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限
られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば多層
整流板18は傘状に限らず、整流室15内での流れを均
等に分散(もしくは集水)できるものであれば、他の形
状でもよい。
【0037】また、槽11は円筒型に限らず、角型、平
型等であってもよい。
【0038】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、竪型蓄熱
槽において、槽内に温水もしくは冷水を流入もしくは流
出せしめるに際し、温水と冷水が混合する遷移域を小と
し、蓄熱効率を向上することができる。
【0039】即ち、有効な熱利用ができない遷移域の大
きさを小さくでき、有効に熱利用できる温度領域を拡大
することができる。これにより、蓄熱槽をコンパクトに
でき、建設費の低減とともに、蓄熱に要する電力消費量
を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は竪型蓄熱槽を示す模式図である。
【図2】図2は竪型蓄熱槽における温水流入状態を示す
模式図である。
【図3】図3は従来技術を示す模式図である。
【図4】図4は冷暖房システムを示す模式図である。
【符号の説明】
10 竪型蓄熱槽 11 槽 12 流通ヘッダ 13 多孔平面板 14 傘状体 15 整流室 16 多孔筒状体 17 流通管 18 多層整流板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 槽の上部及び/又は下部に流通ヘッダを
    設けてなる竪型蓄熱槽において、 前記流通ヘッダが、槽の軸に直交する多孔平面板と、多
    孔平面板に被着される傘状体とを有し、多孔平面板と傘
    状体とで整流室を区画形成してなることを特徴とする竪
    型蓄熱槽。
  2. 【請求項2】 前記流通ヘッダが、多孔平面板の外周縁
    部に多孔筒状体の基端部を結合し、多孔筒状体の先端部
    に傘状体の外周縁部を結合し、多孔平面板と多孔筒状体
    と傘状体とで整流室を区画形成してなる請求項1記載の
    竪型蓄熱槽。
  3. 【請求項3】 前記流通ヘッダが、多孔平面板の中心部
    に流通管を連通するとともに、整流室の中心まわりに多
    層整流板を設けてなる請求項1又は2記載の竪型蓄熱
    槽。
JP19853296A 1996-07-10 1996-07-10 竪型蓄熱槽 Withdrawn JPH1026414A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009024986A (ja) * 2007-07-24 2009-02-05 Panasonic Corp 貯湯式給湯機
WO2013159415A1 (zh) * 2012-04-06 2013-10-31 Chan Tiankai 一种可提高热水出水率的储水式热水器
GB2534609A (en) * 2015-01-29 2016-08-03 C-Tech Innovation Ltd Hot water storage tank

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Effective date: 20031007