JPH1062082A - 蓄熱材および蓄熱装置並びに容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄熱剤の漏洩がなく、耐久性に優れると共
に、施工や設置が容易な蓄熱材を提供する。 【解決手段】 通気孔３ｄが設けられた上蓋部３ｂを有
する容器３内に、該容器３を自立させるための重り４と
蓄熱性を有する蓄熱剤２とを、該蓄熱剤２と上蓋部３ｂ
との間に所定の空間を有するように入れた後、上記上蓋
部３ｂで閉口する。このようにして得られた蓄熱材１
は、容器３の上部が上蓋部３ｂで覆われていると共に重
り４によって容器３が自立可能であるため、振動等によ
って蓄熱剤２が漏洩しない。さらに、上記通気孔３ｄ、
および、蓄熱剤２と上蓋部３ｂとの間の空間によって、
内圧の変化を抑制すると共に蓄熱剤２に膨張の余地を与
えることができるので、容器３の疲労や破損による蓄熱
剤２の漏洩を防止することができる。また、該蓄熱材１
は、自立するため、施工や設置が容易である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄熱あるいは蓄冷
に用いられる蓄熱材および蓄熱装置並びに容器に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電気料金の節約や省エネルギーを
目的として、例えば深夜電力等を利用して冷凍機やヒー
トポンプ等の熱源を運転し、蓄熱槽に蓄熱することによ
って必要時に利用することが可能な蓄熱装置および該蓄
熱装置の増熱に用いられる蓄熱材の開発が盛んに行われ
ている。

【０００３】このような蓄熱材および蓄熱装置として、
従来、上端が開口になったポリエチレンチューブに水を
満たしてなる蓄熱材を束にして蓄熱槽内に設置してなる
蓄熱装置が知られている。

【０００４】また、例えば、実開昭54-143460 号公報、
特開昭56-103273 号公報、特開昭61-208493 号公報、特
開平5-296676号公報、米国特許第 4,872,557号には、パ
ラフィンや無機塩を容器内に密閉してなる蓄熱材、およ
び、該蓄熱材を、伝熱媒体を満たした蓄熱槽内に多数、
浸漬してなる蓄熱装置が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のように、上端が開口になったポリエチレンチューブ
に水を満たしてなる蓄熱材は、ポリエチレンチューブ上
端が開口になっているため、設置の際に倒れたり、振動
等によりポリエチレンチューブ内の水が漏洩する虞れが
ある。このため、蓄熱剤として水の代わりにパラフィン
や無機塩等を使用することはできず、熱の利用温度に制
限を受けるという問題点を有している。しかも、該蓄熱
材は、蓄熱槽内に立設する際に、倒れないように束ねて
使用する必要があることから、設置や施工にかかる時間
や労力を多く要すると共に伝熱媒体を効率良く蓄熱材に
接触させることができないという問題点を有している。

【０００６】一方、パラフィンや無機塩を容器内に密閉
してなる蓄熱材、および、該蓄熱材を、伝熱媒体を満た
した蓄熱槽内に多数、浸漬してなる蓄熱装置は、容器が
密閉されていることで、長期に渡って使用した場合、蓄
熱剤の熱膨張や熱収縮の繰り返しによって容器が疲労、
破損し、蓄熱剤が漏洩する虞れがある。このため、該蓄
熱材および蓄熱装置は、錆びたり、引火や延焼等の危険
が生じるという問題点を有している。しかも、該蓄熱材
は、伝熱媒体中に完全に浸漬されて用いられるため、容
易に設置したり交換したりすることができない。

【０００７】このため、蓄熱剤の漏洩がなく、耐久性に
優れると共に、施工や設置が容易な蓄熱材および蓄熱装
置、並びに、該蓄熱材および蓄熱装置に用いられる容器
が求められている。

【０００８】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされ
たものであり、その目的は、蓄熱剤の漏洩がなく、耐久
性に優れると共に、施工や設置が容易な蓄熱材および蓄
熱装置並びに該蓄熱材および蓄熱装置に用いられる容器
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願発明者等は、上記目
的を達成すべく鋭意検討した結果、蓄熱性を有する蓄熱
剤と、該蓄熱剤を入れるための容器とを有し、伝熱媒体
中で自立姿勢を維持することができるように重量配分さ
れている蓄熱材が、蓄熱剤の漏洩がなく、耐久性に優れ
ると共に、施工や設置が容易であることを見い出して本
発明を完成させるに至った。また、本願発明者等は、該
蓄熱材が、伝熱媒体を入れた蓄熱槽内に、該伝熱媒体と
蓄熱材に設けられた通気孔とが接触しないように立設さ
れている蓄熱装置が、蓄熱剤の漏洩がなく、耐久性に優
れると共に、施工や設置が容易であることもまた見いだ
した。さらに、本願発明者等は、上部に、蓋部を有する
と共に、内圧の変化を抑制するための通気孔が設けられ
ている容器が、蓄熱剤の漏洩を防止することができ、蓄
熱材および蓄熱装置用の容器に好適であることもまた見
いだした。

【００１０】即ち、請求項１記載の発明の蓄熱材は、上
記の課題を解決するために、蓄熱性を有する蓄熱剤と、
該蓄熱剤を入れるための容器とを有し、伝熱媒体中で自
立姿勢を維持することができるように重量配分されてい
ることを特徴としている。

【００１１】上記の構成によれば、本発明に係る蓄熱材
は、自立可能で倒れにくいことから、施工や設置が行い
易く、また、蓄熱剤の漏洩を防ぐことができ、従来の蓄
熱材と比較して安全性や耐久性に優れている。

【００１２】また、請求項２記載の発明の蓄熱材は、上
記の課題を解決するために、蓄熱性を有する蓄熱剤と、
該蓄熱剤を入れるための上部に蓋部を有する容器と、上
記容器の下部に設けられた重りとを有し、上記容器上部
には内部に空間が設けられると共に、内圧の変化を抑制
するための通気孔が設けられていることを特徴としてい
る。

【００１３】上記の構成によれば、本発明に係る蓄熱材
は、たとえ蓄熱剤の比重が伝熱媒体の比重よりも小さい
場合でも自立可能で倒れにくく、しかも、容器の上部は
蓋部によって覆われているので、振動等によって容器内
の蓄熱剤が漏洩する虞れがない。さらに、上記容器の上
部側には内圧の変化を抑制するための通気孔が設けられ
ていることから、該蓄熱材は、温度が変化した場合でも
内圧の変化を抑制し、蓄熱剤の熱膨張、熱収縮による体
積変化を緩和することができる。しかも、上記容器内部
における上部に空間が設けられていることから、該蓄熱
材が傾いた場合でも浮力が働き、容易に自立姿勢に回復
させることができる。また、上記空間が設けられている
ことで、蓄熱剤に膨張の余地を与える。このため、該蓄
熱材を用いれば、容器の疲労、損傷等を防止し、蓄熱剤
の漏洩を防ぐことができる。以上のことから、該蓄熱材
は、従来の蓄熱材と比較して安全性や耐久性に優れ、ま
た、自立可能であることから、施工や設置も行い易い。

【００１４】請求項３記載の発明の蓄熱材は、上記の課
題を解決するために、請求項１または２記載の蓄熱材に
おいて、上記蓄熱剤がパラフィン類を含むことを特徴と
している。

【００１５】上記の構成によれば、上記蓄熱剤がパラフ
ィン類を含むことで、高い融解潜熱が明確な凝固点とと
もに得られ、しかも、凝固点を自由に選ぶことができる
ので、種々の分野に好適に用いることができる蓄熱材を
提供することができる。

【００１６】請求項４記載の発明の蓄熱材は、上記の課
題を解決するために、請求項３記載の蓄熱材において、
上記パラフィン類がゲル化剤によりゲル化されているこ
とを特徴としている。

【００１７】上記の構成によれば、振動等による蓄熱剤
の漏洩をさらに防止することができ、しかも、万が一容
器がひび割れたり、破損したりした場合でも、蓄熱剤が
漏洩し難い。

【００１８】請求項５記載の発明の蓄熱材は、上記の課
題を解決するために、請求項１〜４の何れか１項に記載
の蓄熱材において、上記容器外周にスペーサーが設けら
れていることを特徴としている。

【００１９】上記の構成によれば、複数の蓄熱材を蓄熱
槽内に密に並設した場合でも、隣接する蓄熱材との間に
所定の空間（隙間）を確保することができ、伝熱媒体と
効率良く熱交換させることができる蓄熱材を提供するこ
とができる。さらに、該蓄熱材は、スペーサーを備えて
いることで、蓄熱槽内に効率良く並設することが可能で
ある。

【００２０】請求項６記載の発明の蓄熱材は、上記の課
題を解決するために、請求項１〜５の何れか１項に記載
の蓄熱材において、上記蓋部がスペーサーを兼ねている
ことを特徴としている。

【００２１】上記の構成によれば、部品点数を削減する
ことができ、製造に係る費用を安価なものにすることが
できる。

【００２２】請求項７記載の発明の蓄熱装置は、上記の
課題を解決するために、請求項１〜６の何れか１項に記
載の蓄熱材が、伝熱媒体を入れた蓄熱槽内に、該伝熱媒
体と蓄熱材に設けられた通気孔とが接触しないように立
設されていることを特徴としている。

【００２３】上記の構成によれば、蓄熱剤の漏洩がな
く、耐久性に優れると共に、施工や設置が容易な蓄熱装
置を提供することができる。しかも、上記蓄熱装置は、
蓄熱材を立てて用いると共に、完全に浸漬しないで用い
るため、蓄熱材の交換や取り外しが容易である。

【００２４】請求項８記載の発明の容器は、上記の課題
を解決するために、蓄熱剤を入れるための容器であっ
て、上部に、蓋部を有すると共に、内圧の変化を抑制す
るための通気孔が設けられていることを特徴としてい
る。

【００２５】上記の構成によれば、該容器の上部は蓋部
によって覆われているので、振動等によって、容器内の
蓄熱剤が漏洩する虞れがない。さらに、上記容器の上部
側には、内圧の変化を抑制するための通気孔が設けられ
ていることから、該容器を用いた蓄熱材および蓄熱装置
は、温度が変化した場合でも、内圧の変化を抑制し、蓄
熱剤の熱膨張、熱収縮による体積変化を緩和することが
できる。つまり、該容器は、蓄熱剤の漏洩の防止に効果
的であり、蓄熱材および蓄熱装置に好適である。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態について図
１ないし図１０に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。

【００２７】本実施の形態にかかる蓄熱材１は、図１に
示すように、蓄熱性を有する蓄熱剤２と、該蓄熱剤２を
入れるための容器３とを少なくとも備えている。

【００２８】上記蓄熱剤２としては、具体的には、固相
と液相との相変化により潜熱蓄熱性を有する、例えば、
テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン等のn-パラ
フィン、パラフィンワックス、イソパラフィン、ポリエ
チレンワックス等のパラフィン類；カプリル酸、カプリ
ン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、パル
ミチン酸、高密度ポリエチレン等の脂肪酸類；ステアリ
ン酸ブチル等の脂肪酸エステル類；デカノール、ドデシ
ルアルコール、ペンタエリトリトール、ペンタグリセリ
ン、ネオペンチルグリコール等のアルコール類；水；塩
化カルシウム６水塩、硫酸ナトリウム10水塩、リン酸２
ナトリウム12水塩、硝酸亜鉛６水塩、チオ硫酸ナトリウ
ム５水塩、酢酸ナトリウム３水塩、水酸化バリウム８水
塩、硝酸マグネシウム６水塩、硫酸アルミニウムアンモ
ニウム12水塩、塩化マグネシウム６水塩等の、無機物の
水和塩等が挙げられるが、特に限定されるものではな
い。これら蓄熱剤２のなかでも、高い融解潜熱が明確な
凝固点とともに得られること、凝固点が自由に選べるこ
と等の利点から、パラフィン類が特に好ましい。

【００２９】これら蓄熱剤２の形態は、特に限定される
ものではなく、例えば、上記例示の化合物をそのまま、
あるいは、ゲル化剤（凝固剤）によってゲル化させて用
いることができる。これら蓄熱剤２をゲル化させること
で、振動等による蓄熱剤２の漏洩をさらに防止すること
ができ、しかも、万が一、容器３がひび割れたり、破損
した場合でも蓄熱剤２が漏洩し難くなる。尚、上記蓄熱
剤２の容器３における注入状態については後述する。

【００３０】上記容器３は、少なくとも容器本体３ａと
下蓋部３ｃとを備えており、振動等によって、容器３内
の蓄熱剤２の漏洩をさらに防止するためには、上蓋部３
ｂをさらに備えていることがより好ましい。そして、上
記容器３が上蓋部３ｂを備えている場合、上記容器３の
上部、例えば、上蓋部３ｂの天壁に、温度変化に伴う内
圧の変化を抑制するための微細な通気孔３ｄを設けるこ
とで、蓄熱剤２の熱膨張、熱収縮による体積変化を緩和
することができる。上記容器本体３ａと下蓋部３ｃとは
接着剤等で完全にシールされており、一体成型によって
形成されていてもよい。但し、上記容器本体３ａと上蓋
部３ｂとは、完全にシールされている必要はなく、微細
な通気孔３ｄを形成するために、接着を不充分にした
り、あるいは、全く接着剤等を用いずに上蓋部３ｂが装
着されていてもよい。

【００３１】また、上記上蓋部３ｂ、下蓋部３ｃは、ス
ペーサーを兼ねていることが好ましい。上記上蓋部３
ｂ、下蓋部３ｃがスペーサーを兼ねていることで、複数
の蓄熱材１…を後述する蓄熱槽に立設させる際に、互い
に隣接する蓄熱材１同士の間隔の調整を容易にすると共
に、蓄熱材１…を効率良く並設させることができる。

【００３２】本発明に用いられる容器３の形状として
は、特に限定されるものではなく、例えば、円筒型、角
筒型、カプセル型等、種々の形状の容器を用いることが
できる。そのなかでも、製作が容易で使用し易いこと、
伝熱媒体が蓄熱材１同士の隙間を流過する際に分散して
流れ、効率良く熱交換を行うことができること等の理由
から円筒型が好ましい。

【００３３】該容器３の材質としては、封入する蓄熱剤
２の種類に応じて適宜、選択すればよく、特に限定され
るものではない。例えば、蓄熱剤２として水や無機水和
塩等を用いる場合には、ポリエチレンを用いることが好
ましく、蓄熱剤２としてパラフィン類等を用いる場合に
は、ポリ塩化ビニルを用いることが好ましい。

【００３４】該容器３の大きさは、用途等に応じて適宜
設定すればよく、特に限定されるものではない。例え
ば、容器３の内径が大きければ、蓄熱材１の単価は高く
なるが、蓄熱槽内に設置する個数が少なくて済むため、
全体的な費用は安くなる。このため、内径が大きけれ
ば、蓄熱装置における蓄熱材１…の単位重量あたりのコ
ストを低減させることができる。その反面、容器３の内
径が大きくなる程、蓄熱材１中心部分への伝熱性は低下
する。これらのことから、容器３の内径は、２cm〜10cm
の範囲内で設定することが、伝熱性が良く、しかも、蓄
熱装置の製造に係る費用を安価に抑えることができるこ
とから好ましい。

【００３５】また、該容器３の長さ（高さ）は、用途
や、蓄熱槽内の伝熱媒体の水深等に応じて適宜設定すれ
ばよく、通気孔３ｄが伝熱媒体に接触しないだけの高さ
が確保されてさえいれば特に限定されるものではない。
具体的には、伝熱媒体の水深を１ｍとすれば、液面から
通気孔３ｄまでの長さやコスト、蓄熱装置の小型化等の
面から、1.1 ｍ〜 1.3ｍの範囲内において設定すること
が好ましい。

【００３６】該容器３の外壁の厚みは、容器３の材質等
に応じて適宜設定すればよく、特に限定されるものでは
ないが、伝熱面ではできるだけ薄い方が好ましく、耐久
性の面では厚い方が好ましい。これらのことから、例え
ば、容器３がプラスチックからなる場合には、0.3 mm〜
３mmの範囲内において設定することが好ましい。

【００３７】また、本発明にかかる蓄熱材１は、該容器
３を伝熱媒体中で自立させるために、容器３下部に、重
り４をさらに備えていることが好ましい。上記重り４と
しては、特に限定されるものではないが、具体的には、
例えば、砂（比重；２〜2.5)、石（比重；２〜2.5)、鉛
（比重；11.4) 、鉄（比重；7.8)等が挙げられ、用いる
伝熱媒体および蓄熱剤２の比重よりも重り４の比重の方
が高くなるように適宜選択して用いられる。

【００３８】ここで、上記蓄熱材１における蓄熱剤２の
注入状態について、以下に説明する。該蓄熱材１におい
て、上記蓄熱剤２は、容器３が伝熱媒体中で自立姿勢を
維持することができるように、つまり、該蓄熱材１が伝
熱媒体中で自立姿勢を維持することができるように容器
３内において重量配分されている。例えば、上記蓄熱剤
２は、容器３内部における上部に空間を有するように容
器３内に注入されている。このとき、上記蓄熱剤２は、
伝熱媒体の比重よりも大きい比重を有する化合物である
ことが望ましい。上記蓄熱剤２の比重が伝熱媒体の比重
よりも大きく、容器３上部、つまり、例えば蓄熱剤２と
容器３の天壁との間に充分な空間を有することで、容器
３上部が軽く、容器３下部が重くなるので、該蓄熱材１
を伝熱媒体中で自立させることができる。尚、この場合
の蓄熱剤２の使用量は、該蓄熱材１が伝熱媒体中で自立
姿勢を維持することができるように、容器３の大きさ、
蓄熱剤２や伝熱媒体の種類（比重）等に応じて適宜設定
すればよく、特に限定されるものではない。

【００３９】また、上記蓄熱剤２の比重が伝熱媒体の比
重よりも小さい場合でも、上記重り４をさらに用いて重
量配分することで、蓄熱材１を伝熱媒体中で自立させる
ことができる。この場合にも、上記蓄熱剤２および重り
４の使用量は、特に限定されるものではなく、該蓄熱材
１が伝熱媒体中で自立姿勢を維持することができるよう
に適宜設定すればよい。

【００４０】また、該蓄熱材１は、容器３内部における
上部に空間（部）を有することで、蓄熱材１が傾いた場
合でも、この空間部の浮力により、容易に自立姿勢に回
復させることが可能である。また、該蓄熱材１が容器３
内部における上部に空間を有することで、蓄熱剤２に膨
張の余地を与え、蓄熱剤２の熱膨張、熱収縮による体積
変化を緩和し、容器３の疲労、損傷等を抑えることがで
きる。従って、上記の構成によれば、蓄熱剤２の漏洩を
防止し、安全性や耐久性に優れた蓄熱材１を得ることが
できる。尚、上記空間部の大きさは、蓄熱剤２の体積変
化によって通気孔３ｄによる通気が阻害されない大きさ
が確保されていれば、該蓄熱材１が自立姿勢を保つこと
ができる範囲内で自由に設定することができる。

【００４１】このように、上記蓄熱材１は、伝熱媒体中
で自立姿勢を維持することができるように重量配分され
ていることで倒れにくく、蓄熱剤２の漏洩を防ぐことが
できる。また、該蓄熱材１が重り４を有する場合、たと
え蓄熱剤２の比重が伝熱媒体の比重よりも小さい場合で
も伝熱媒体中で自立可能であり、倒れにくい。しかも、
容器３の上端が上蓋部３ｂによって覆われていること
で、振動等によって、容器３内の蓄熱剤２が漏洩する虞
れがない。これらのことから、上記蓄熱材１は、従来の
蓄熱材と比較して安全性や耐久性に優れている。しか
も、上記蓄熱材１は、自立可能であることから、施工や
設置も行い易い。また、該蓄熱材１は、蓄熱装置中で、
伝熱媒体のない状態で施工する場合でも、重り４が下部
にあることから比較的倒れにくく、施工し易い。また、
上記蓄熱材１は、蓄熱剤２の漏洩を防止することができ
ることから、蓄熱剤２として、パラフィン類や無機水和
塩等、従来公知の種々の蓄熱剤を用いることができるた
め、凝固点を自由に設定することができ、広い分野に利
用することが可能である。

【００４２】尚、上記図１では、通気孔３ｄを上蓋部３
ｂの天壁に形成したが、上記通気孔３ｄの形成位置とし
ては、容器３の上部側、つまり、上記上蓋部３ｂや上蓋
部３ｂ近傍であれば、特に限定されるものではない。ま
た、上記通気孔３ｄの形状や大きさ、および、個数は、
特に限定されるものではなく、内圧の変化を抑制し、温
度変化による蓄熱剤２の膨張、収縮を緩和させるに充分
な孔若しくは狭い隙間があれば充分である。但し、蓄熱
剤２等の内容物を出にくくするためには、通気孔３ｄの
大きさは２mm以下であることが好ましく、１mm以下であ
ることがさらに好ましい。

【００４３】上記通気孔３ｄは、例えば、図２に示すよ
うに、容器本体３ａの上端を一部切り欠くと共に、この
切り欠き部と相対する部分の上蓋部３ｂの側壁を上蓋部
３ｂの下端まで一部切り欠き、上蓋部３ｂと容器本体３
ａとの間に通気可能となるように隙間を設けることによ
って形成してもよいし、図３に示すように、容器本体３
ａの上端近傍に微細な孔を設けることによって形成して
もよい。

【００４４】また、上記重り４は、必ずしも容器３内に
入れる必要はなく、容器３を自立させることができるよ
うに、容器３の下側に設けられてさえいれば、容器３の
内部にあっても外部にあっても構わない。また、重り４
を容器３内に入れる場合でも、上記重り４は蓄熱剤２と
接触していてもよいし、仕切りを設けて別々に入れても
よい。

【００４５】さらに、上記図１では、容器３の形状を円
筒状とし、下部に下蓋部３ｃを有する構成としたが、図
４に示すように、容器３の底部を、例えば半球状に形成
して点接触可能な形状とすることで、重り４によって、
所謂不動翁のように、一旦傾いたとしても倒れず、元の
状態に復元可能とすることができ、さらに倒れ難い構成
とすることができる。

【００４６】また、上記蓄熱材１は、複数の蓄熱材１…
を蓄熱槽に立設させる際に、互いに隣接する蓄熱材１同
士の間隔の調整を容易にすると共に、蓄熱材１…を効率
良く並設させることができることから、容器３の外周に
スペーサーを備えていることが好ましい。該スペーサー
の長さ（容器３表面からの突出幅）は、特に限定される
ものではないが、例えば、0.5mm 〜20mmの範囲内となる
ように設定すればよい。これにより、蓄熱材１…を蓄熱
槽内に密に並設した場合でも、隣接する蓄熱材１との間
に所定の空間（隙間）を確保することができ、伝熱媒体
と効率良く熱交換させることができる。

【００４７】上記スペーサーの取付け位置としては、特
に限定されるものではないが、蓄熱材１…を、蓄熱槽内
に密に立設させて固定させるためには、スペーサーを容
器３の両末端に設けることが好ましい。この場合、上述
したように、容器３の上蓋部３ｂおよび下蓋部３ｃが、
スペーサーの役割を兼ねていることがさらに好ましい。

【００４８】例えば、図５に示すように、容器本体３ａ
の外径を61mm、上蓋部３ｂの外径を63mmとすると、上蓋
部３ｂ同士が接触するように蓄熱材１を並設すること
で、蓄熱材１の容器本体３ａ間には、２mmの間隔が確保
される。

【００４９】但し、該スペーサーの取付け位置や取付け
個数、形状等は、これに限定されるものではない。例え
ば、図６および図７に示すように、スペーサー５を前記
上蓋部３ｂや下蓋部３ｃとは別に設ける場合、例えば、
リング状のスペーサー５を容器３の外周に設けることに
よって、容器３同士の間隔を容易に調節することができ
る。このとき、該スペーサー５は、蓄熱材１毎に同位置
に設けてもよいし、異なった位置に設けてもよい。

【００５０】例えば、上記スペーサー５の容器３表面か
らの突出幅を５mmとした場合、図６（ａ）・（ｂ）に示
すように、スペーサー５を蓄熱材１毎に同位置に設ける
ことによって、スペーサー５の側面同士が接触するよう
に並設させれば、蓄熱材１の容器３同士の間隔を10mmに
調節することができる。

【００５１】一方、図７（ａ）・（ｂ）に示すように、
蓄熱材１毎にスペーサー５を異なった位置に設けること
によって、スペーサー５の側面が隣接する蓄熱材１の容
器３に接触するように並設させれば、容器３同士の間隔
を５mmに調節することができる。

【００５２】次に、上記蓄熱材１を用いた蓄熱装置につ
いて以下に説明する。ここでは、例えば、上記蓄熱材１
を、ビル等の建物の空調に用いる場合を例に挙げて説明
する。該蓄熱装置をビル等の建物の空調に用いるため
に、例えば建物最下部二重スラブ内に設置する場合、図
８に示すように、基礎底盤（スラブ）１１および地中梁
１２外周を防水材および断熱材で被覆することによって
蓄熱槽２１を形成する。

【００５３】地中梁１２で仕切られた上記各蓄熱槽２１
…には、通気管１４…および排水管１５…が設けられる
と共に、連通管１３…が設けられている。そして、伝熱
媒体２２は、図示しない供給管から供給され、上記連通
管１３…を通って隣接する蓄熱槽２１へ流過するように
なっている。蓄熱槽２１内を流過することによって熱交
換された伝熱媒体２２は、図示しない排出管を経て空調
機へと送られる。

【００５４】このとき、蓄熱槽２１内の水をできるだけ
均一に流過させるためには、上記連通管１３…は、伝熱
媒体２２の流入口１３ａと流出口１３ｂとを結ぶ流路が
最長となるように、対角線上に形成されることが好まし
い。尚、蓄熱槽２１を流過する伝熱媒体２２の温度は、
該蓄熱槽２１に設けられた温度センサ１６によって測定
され、これにより、例えば、冷凍機やヒートポンプ等の
熱源の運転が図示しない制御装置により制御されるよう
になっている。

【００５５】該蓄熱装置は、上記蓄熱材１と、伝熱媒体
２２を有する蓄熱槽２１とを備え、上記蓄熱材１は、蓄
熱槽２１内に、伝熱媒体２２と蓄熱材１に設けられた通
気孔３ｄとが接触しないように、つまり、通気孔３ｄが
伝熱媒体２２の液面よりも上方となるように一部浸漬し
た状態で立設される。

【００５６】上記伝熱媒体２２としては、特に限定され
るものではなく、例えば、水；ブライン等、用途に応じ
て適宜選択することができる。

【００５７】該蓄熱材１…を蓄熱槽２１内に設置する場
合には、該蓄熱材１…は、図９に示すように、蓄熱槽２
１内に、密に設置してもよいし、図８に示すように、互
いに間隔を設けて設置してもよい。例えば、図５に示す
ように、容器本体３ａの外径が61mm、上蓋部３ｂの外径
が63mmに形成された蓄熱材１…を、図９に示すように、
650mm × 650mmの蓄熱槽２１内に、上蓋部３ｂが互いに
接触するように密に設置した場合、該蓄熱材１は蓄熱槽
２１内に105 本設置され、蓄熱材１・１の容器本体３ａ
・３ａ間には、前述したように２mmの間隔が確保され
る。このように、該蓄熱材１…を蓄熱槽２１内に密に設
置する場合でも、該蓄熱材１…は、互いに隣接する蓄熱
材１…同士の間に所定の間隔（隙間）を確保することが
でき、しかも、上蓋部３ｂ…が互いに接触することで、
蓄熱槽２１内に蓄熱材１…を効率良く整然と並設するこ
とができる。

【００５８】このように、上記蓄熱槽２１内における上
下方向（垂直方向）は、互いに隣接する蓄熱材１・１間
に設けられた隙間によって伝熱媒体２２が流れ易くなっ
ている。従って、従来のように、球状あるいは板状の密
閉容器を多数、浸漬・積層させて用いる場合のように、
水平、垂直両方向への伝熱媒体２２の分散を考慮する必
要が無く、効率的に熱変換を行うことができる。

【００５９】但し、水平方向への伝熱媒体２２の分散を
考慮した場合、必要に応じて、図８に示すように、上記
連通管１３における流入口１３ａ近辺に、伝熱媒体２２
の流れ（流量および流過方向）を調整するための整流板
（多孔板）２３を設けることで、水平方向の流れを容易
にし、さらに流れが均一になるように調節することがで
きる。これにより、蓄熱槽２１内に伝熱媒体２２の滞留
域（止水域）の発生をさらに防止することができる。

【００６０】また、本発明に係る蓄熱材１は、自立する
ため、図８あるいは図４に示すように、互いに間隔を有
するように蓄熱槽２１内に隙間を開けて立設させること
ができる。このとき、図４に示すように、容器３の底部
を半球状に形成して蓄熱槽２１底壁に点接触させること
によって、蓄熱材１を、蓄熱槽２１内に、揺動可能に立
設させることができる。この場合、いわゆる不倒翁のよ
うに、傾いても復元可能となり、伝熱媒体２２の流過に
よって揺動し、伝熱媒体２２の攪拌効果を得ることがで
きる。この結果、伝熱媒体２２の滞留域の発生を防止
し、効率的に熱変換を行うことができる。

【００６１】このように、該蓄熱装置は、従来のよう
に、伝熱媒体２２のみを収容している場合と比較して蓄
熱量を大きく増加させることができることは勿論、伝熱
媒体２２の流れを効率的に行うことができることから、
蓄熱槽２１自体の蓄熱効率を高めることができる。

【００６２】以上のように、上記蓄熱装置を用いれば、
蓄熱槽２１内に供給（流入）された伝熱媒体２２は、蓄
熱材１…によって効率的に熱交換されて図示しない空調
機へと送られる。

【００６３】尚、図８では、該蓄熱装置を建物最下部二
重スラブ内に設置する場合について説明したが、本発明
の蓄熱装置の設置場所は特に限定されるものではなく、
例えば、建物の屋上、地上、地下等、用途に応じて所望
する場所に設置することができる。

【００６４】また、図８では、蓄熱槽全体が地中梁によ
って仕切られることで複数の蓄熱槽２１…が連続して形
成されている構造としたが、蓄熱槽の構造は、これに限
定されるものではなく、蓄熱槽全体が仕切りのない単一
形の形状としてもよい。本発明において用いられる蓄熱
槽は、特に限定されるものではなく、用途に応じて種々
の大きさや形状の蓄熱槽を用いることができる。例え
ば、水蓄熱の水槽や浄化槽等の既設の水槽等がある場合
には、この既設の水槽を蓄熱槽として用いてもよい。蓄
熱槽の材質としては、特に限定されるものではなく、例
えば、ＦＲＰ（fiber glass reinforced plastic）製、
鋼製、コンクリート製等、用途に応じて、種々の材質の
蓄熱槽を用いることができる。

【００６５】次に、上記構成の蓄熱装置を空調機におけ
る冷房に適用した場合の伝熱媒体２２の流れについて図
１０を用いて以下に説明する。

【００６６】先ず、蓄熱時には、蓄熱装置４０における
高温側の伝熱媒体２２が三方弁３１で選択され、ポンプ
３２によってヒートポンプ等の熱源３４へと送られる。
そして、温度センサ３３にて測定された12℃の伝熱媒体
２２は、上記熱源３４によって７℃に冷却されて蓄熱装
置４０（低温側）へと供給される。一方、冷房時には、
蓄熱装置４０から取り出された低温の伝熱媒体２２がポ
ンプ３５によって、エアーハンドリングユニットやファ
ンコイルユニット等の空調機３６へと供給される。尚、
該伝熱媒体２２を空調機３６へと供給する際には、該伝
熱媒体２２を直接空調機３６へと供給してもよいし、図
示しない熱交換器等を介して供給してもよい。このと
き、伝熱媒体２２の供給温度、即ち、空調機３６の入口
温度は７℃であり、戻り温度、即ち、室内温度センサ３
７によって測定された空調機３６の出口温度は12℃〜15
℃である。そして、空調機３６を出た伝熱媒体２２は、
再び蓄熱装置４０へと送られ、熱交換される。

【００６７】尚、上記図１０では、蓄熱装置４０を空調
に用いた場合について説明したが、これに限定されるも
のではなく、本発明に係る蓄熱材１および蓄熱装置４０
は、例えば、ビルの空調用以外にも、給湯設備、食品工
場や化学工場の保温や保冷、床暖房や壁暖房の建材用、
保温や保冷の輸送システム、太陽熱コレクター等、幅広
い分野に利用することができる。

【００６８】以上のように、本実施の形態に係る蓄熱材
１は、蓄熱性を有する蓄熱剤２と、該蓄熱剤２を入れる
ための容器３とを有し、伝熱媒体２２中で自立姿勢を維
持することができるように重量配分されている。

【００６９】これにより、該蓄熱材１は、自立可能で倒
れにくい。このため、該蓄熱材１は、施工や設置が行い
易く、しかも、蓄熱剤２の漏洩を防ぐことができるの
で、従来の蓄熱材と比較して安全性や耐久性に優れてい
る。該蓄熱材１は、重り４を有することがさらに好まし
く、重り４を用いて重量配分を行うことで、さらに重量
配分を容易にすることができ、しかも、蓄熱剤２の比重
が伝熱媒体２２の比重よりも小さい場合でも、蓄熱材１
を容易に自立させることができる。

【００７０】また、本実施の形態に係る蓄熱材１は、蓄
熱性を有する蓄熱剤２と、該蓄熱剤２を入れるための上
部に上蓋部３ｂを有する容器３と、上記容器３の下部に
設けられた重り４とを有し、上記容器３上部には内部に
空間が設けられると共に、内圧の変化を抑制するための
通気孔３ｄが設けられている。

【００７１】これにより、該蓄熱材１は、たとえ蓄熱剤
２の比重が伝熱媒体２２の比重よりも小さい場合でも自
立可能で倒れにくく、しかも、容器３の上部（上端）は
上蓋部３ｂによって覆われているので、振動等によっ
て、容器３内の蓄熱剤２が漏洩する虞れがない。

【００７２】さらに、上記容器３の上部側には、内圧の
変化を抑制するための通気孔３ｄが設けられていること
から、該蓄熱材１は、温度が変化した場合でも、内圧の
変化を抑制し、蓄熱剤２の熱膨張、熱収縮による体積変
化を緩和することができる。この結果、該蓄熱材１を用
いれば、容器３の疲労、損傷等を防止し、蓄熱剤２の漏
洩を防ぐことができる。

【００７３】以上のことから、該蓄熱材１は、従来の蓄
熱材と比較して安全性や耐久性に優れ、また、自立可能
であることから、施工や設置も行い易い。また、上記蓄
熱材１は、蓄熱剤２として、パラフィン類や無機水和塩
等、従来公知の種々の蓄熱剤を用いることができるた
め、凝固点を自由に設定することができ、広い分野に利
用することが可能である。特に蓄熱剤２としてパラフィ
ン類を用いた場合、高い融解潜熱が明確な凝固点ととも
に得られ、しかも、凝固点を自由に選ぶことができるの
で、種々の分野に好適に用いることができる蓄熱材１を
得ることができる。

【００７４】さらに、該蓄熱材１が容器３の外周にスペ
ーサーを備えていることで、蓄熱材１…を蓄熱槽２１内
に密に並設した場合でも、隣接する蓄熱材１との間に所
定の空間（隙間）を確保することができ、伝熱媒体２２
と効率良く熱交換させることができる。さらに、該蓄熱
材１がスペーサーを備えていることで、蓄熱槽２１内に
効率良く蓄熱材１を並設することができる。このとき、
該スペーサーとしては、例えばリング状のスペーサー５
等を用いることもできるが、上蓋部３ｂがスペーサーを
兼ねることで、部品点数を削減することができ、製造に
係る費用を安価なものにすることができる。

【００７５】また、本実施の形態に係る蓄熱装置４０
は、上記蓄熱材１が、伝熱媒体２２を入れた蓄熱槽２１
内に、該伝熱媒体２２と蓄熱材１に設けられた通気孔３
ｄとが接触しないように立設されている構成である。

【００７６】上記蓄熱装置４０は、上記蓄熱材１を有す
ることで、蓄熱剤２の漏洩がなく、耐久性に優れると共
に、施工や設置が容易である。しかも、上記蓄熱装置４
０は、蓄熱材１を立てて用いると共に、蓄熱槽２１内に
完全に浸漬しないで用いるため、蓄熱材１の交換や取り
外しも容易である。また、上記蓄熱材１は、自立可能で
あるため、例えば、蓄熱材１を蓄熱槽２１内に揺動可能
に立設させた場合、伝熱媒体２２の攪拌効果を得ること
ができ、伝熱媒体２２の滞留域の発生を防止し、効率的
に熱変換を行うことができる。

【００７７】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の蓄熱材は、以上
のように、蓄熱性を有する蓄熱剤と、該蓄熱剤を入れる
ための容器とを有し、伝熱媒体中で自立姿勢を維持する
ことができるように重量配分されている構成である。

【００７８】上記の構成によれば、本発明に係る蓄熱材
は、自立可能で倒れにくいことから、施工や設置が行い
易く、また、蓄熱剤の漏洩を防ぐことができ、従来の蓄
熱材と比較して安全性や耐久性に優れているという効果
を奏する。

【００７９】また、本発明の請求項２記載の蓄熱材は、
以上のように、蓄熱性を有する蓄熱剤と、該蓄熱剤を入
れるための上部に蓋部を有する容器と、上記容器の下部
に設けられた重りとを有し、上記容器上部には内部に空
間が設けられると共に、内圧の変化を抑制するための通
気孔が設けられている構成である。

【００８０】上記の構成によれば、本発明に係る蓄熱材
は、たとえ蓄熱剤の比重が伝熱媒体の比重よりも小さい
場合でも自立可能で倒れにくく、しかも、容器の上部は
蓋部によって覆われているので、振動等によって容器内
の蓄熱剤が漏洩する虞れがない。さらに、上記容器の上
部側には内圧の変化を抑制するための通気孔が設けられ
ていることから、該蓄熱材は、温度が変化した場合でも
内圧の変化を抑制し、蓄熱剤の熱膨張、熱収縮による体
積変化を緩和することができる。しかも、上記容器内部
における上部に空間が設けられていることから、該蓄熱
材が傾いた場合でも浮力が働き、容易に自立姿勢に回復
させることができる。また、上記空間が設けられている
ことで、蓄熱剤に膨張の余地を与える。このため、該蓄
熱材を用いれば、容器の疲労、損傷等を防止し、蓄熱剤
の漏洩を防ぐことができる。以上のことから、該蓄熱材
は、従来の蓄熱材と比較して安全性や耐久性に優れ、ま
た、自立可能であることから、施工や設置も行い易いと
いう効果を併せて奏する。

【００８１】また、本発明の請求項３記載の蓄熱材は、
以上のように、上記蓄熱剤がパラフィン類を含む構成で
ある。

【００８２】上記の構成によれば、請求項１または２の
効果に加えて、上記蓄熱剤がパラフィン類を含むこと
で、高い融解潜熱が明確な凝固点とともに得られ、しか
も、凝固点を自由に選ぶことができるので、種々の分野
に好適に用いることができる蓄熱材を提供することがで
きるという効果を奏する。

【００８３】また、本発明の請求項４記載の蓄熱材は、
以上のように、上記パラフィン類がゲル化剤によりゲル
化されている構成である。

【００８４】上記の構成によれば、請求項３の効果に加
えて、振動等による蓄熱剤の漏洩をさらに防止すること
ができ、しかも、万が一容器がひび割れたり、破損した
りした場合でも、蓄熱剤が漏洩し難いという効果を奏す
る。

【００８５】また、本発明の請求項５記載の蓄熱材は、
以上のように、上記容器外周にスペーサーが設けられて
いる構成である。

【００８６】上記の構成によれば、請求項１〜４の効果
に加えて、該蓄熱材が容器の外周にスペーサーを備えて
いることで、複数の蓄熱材を蓄熱槽内に密に並設した場
合でも、隣接する蓄熱材との間に所定の空間（隙間）を
確保することができ、伝熱媒体と効率良く熱交換させる
ことができる。さらに、該蓄熱材がスペーサーを備えて
いることで、蓄熱槽内に効率良く蓄熱材を並設すること
ができるという効果を奏する。

【００８７】また、本発明の請求項６記載の蓄熱材は、
以上のように、上記蓋部がスペーサーを兼ねている構成
である。

【００８８】上記の構成によれば、請求項１〜５の効果
に加えて、部品点数を削減することができ、製造に係る
費用を安価なものにすることができるという効果を奏す
る。

【００８９】また、本発明の請求項７記載の蓄熱装置
は、以上のように、請求項１〜６の何れか１項に記載の
蓄熱材が、伝熱媒体を入れた蓄熱槽内に、該伝熱媒体と
蓄熱材に設けられた通気孔とが接触しないように立設さ
れている構成である。

【００９０】上記の構成によれば、上記蓄熱装置は、上
記請求項１〜６の何れか１項に記載の蓄熱材を有するこ
とで、蓄熱剤の漏洩がなく、耐久性に優れると共に、施
工や設置が容易である。しかも、上記蓄熱装置は、蓄熱
材を立てて用いると共に、完全に浸漬しないで用いるた
め、蓄熱材の交換や取り外しも容易であるという効果を
奏する。さらに、該蓄熱装置は、従来のように、伝熱媒
体のみを収容している場合と比較して蓄熱量を大きく増
加させることができることは勿論、伝熱媒体の流れを効
率的に行うことができることから、蓄熱槽自体の蓄熱効
率を高めることができるという予想外の効果をも奏す
る。

【００９１】また、本発明の請求項８記載の容器は、以
上のように、蓄熱剤を入れるための容器であって、上部
に、蓋部を有すると共に、内圧の変化を抑制するための
通気孔が設けられている構成である。

【００９２】上記の構成によれば、該容器の上部は蓋部
によって覆われているので、振動等によって、容器内の
蓄熱剤が漏洩する虞れがない。さらに、上記容器の上部
側には、内圧の変化を抑制するための通気孔が設けられ
ていることから、該容器を用いた蓄熱材および蓄熱装置
は、温度が変化した場合でも、内圧の変化を抑制し、蓄
熱剤の熱膨張、熱収縮による体積変化を緩和することが
できる。つまり、該容器は、蓄熱剤の漏洩の防止に効果
的であり、蓄熱材および蓄熱装置に好適であるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る蓄熱材の概略の構
成を示す断面図である。

【図２】本発明に係る蓄熱材に設けられた通気孔の他の
形成例を示す説明図である。

【図３】本発明に係る蓄熱材に設けられた通気孔のさら
に他の形成例を示す説明図である。

【図４】本発明に係る蓄熱材に用いられる容器の他の形
状を示す説明図である。

【図５】図１に示す蓄熱材の蓋部がスペーサー機能を有
することを示す説明図である。

【図６】スペーサーの他の形成例を示す説明図であり、
（ａ）は、平面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＡーＡ線断
面図を示す。

【図７】スペーサーのさらに他の形成例を示す説明図で
あり、（ａ）は、平面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＢー
Ｂ線断面図を示す。

【図８】図１に示す蓄熱材を用いた蓄熱装置の概略の構
成を示す説明図である。

【図９】図１に示す蓄熱材の蓄熱槽内における設置例を
示す説明図である。

【図１０】本発明に係る蓄熱装置を用いて冷房を行う際
の伝熱溶媒の流れを示す説明図である。

【符号の説明】

１ 蓄熱材 ２ 蓄熱剤 ３ 容器 ３ａ 容器本体 ３ｂ 上蓋部（蓋部） ３ｃ 下蓋部 ３ｄ 通気孔 ４ 重り ５ スペーサー ２１ 蓄熱槽 ２２ 伝熱媒体 ４０ 蓄熱装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鍋島 泰 大阪府四條畷市大字上田原1602番地の181 (72)発明者 国米 正典 岡山県津山市高尾968番地

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蓄熱性を有する蓄熱剤と、該蓄熱剤を入れ
   るための容器とを有し、伝熱媒体中で自立姿勢を維持す
   ることができるように重量配分されていることを特徴と
   する蓄熱材。
2. 【請求項２】蓄熱性を有する蓄熱剤と、該蓄熱剤を入れ
   るための上部に蓋部を有する容器と、上記容器の下部に
   設けられた重りとを有し、上記容器上部には内部に空間
   が設けられると共に、内圧の変化を抑制するための通気
   孔が設けられていることを特徴とする蓄熱材。
3. 【請求項３】上記蓄熱剤がパラフィン類を含むことを特
   徴とする請求項１または２記載の蓄熱材。
4. 【請求項４】上記パラフィン類がゲル化剤によりゲル化
   されていることを特徴とする請求項３記載の蓄熱材。
5. 【請求項５】上記容器外周にスペーサーが設けられてい
   ることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の
   蓄熱材。
6. 【請求項６】上記蓋部がスペーサーを兼ねていることを
   特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の蓄熱材。
7. 【請求項７】請求項１〜６の何れか１項に記載の蓄熱材
   が、伝熱媒体を入れた蓄熱槽内に、該伝熱媒体と蓄熱材
   に設けられた通気孔とが接触しないように立設されてい
   ることを特徴とする蓄熱装置。
8. 【請求項８】蓄熱剤を入れるための容器であって、上部
   に、蓋部を有すると共に、内圧の変化を抑制するための
   通気孔が設けられていることを特徴とする容器。