JPS61208494A - 潜熱利用蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕

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、蓄熱密度が大であって、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。従って、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
２　Ｖｏｌ、４　　Ｎｏ、　４　（１９８３）ｐ５１〜
５４ノ中で、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１４図に示すように、圧縮機、凝縮器を出た伝熱
媒体を蓄熱槽に通ｔ、再び元に循環させる蓄熱モードと
、伝熱媒体を蓄熱槽と空気冷却器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、常時空気冷却器を出た伝熱媒体の全
量が蓄熱槽を通り、再び空気冷却器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、その条件に合っ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す実用化するには、多くの解決
課題を残している。

従って本願の第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ｔ、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って、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、はとんど槽本体内に、管を通
ｔ、その周りに相変化物質である蓄熱媒体を詰めたシェ
ルアンドチューブ型か、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５３−９５８８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、これらシェルア
ンドチュ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
容器の形状に制限があり、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、チューブのコーナー等にク
ラックが生じ耐久性があまりないこと・・慟等が判明ｔ
、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、
研究を行なった結果、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ｔ、先に水出
願人等は昭和５９年特許願５２９７４号等の中で蓄熱槽
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
ｔ、上述した諸点を解決できるものであるが、上記の昭
和５８年特許願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
体群に向っ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
、各部下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、各部下均一な
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
熱媒体の槽内滞溜時間（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って
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、従っ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。

従っ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
伝熱量が良好であって蓄熱／放熱時間を可及的に短縮設
計可俺であり、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適
度に定めることによって、水出願人の種々の実験によれ
ば、それはｌ：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
。

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。

更に、この種の潜熱利用蓄熱装置にとって最も基本的な
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号公報等に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。

従っ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°Ｃ２−６℃、−８℃、−１０℃を各々融解、凝固
点として動作する蓄熱媒体を小球蓄熱体に封じた潜熱蓄
熱装置を提供するにある。従って、ビール工場、清涼飲
料水工場等の貯蔵１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に好適な潜熱利用蓄熱装置
を提供するにある６ 更に一１５℃、−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ｔ、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。従って１屠殺場１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ｔ、これを蓄熱
槽に収容ｔ、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。

更に一２１℃、−２９℃、−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ｔ、これを蓄熱槽に収容ｔ、そのよ
うな特徴的な槽をもっ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６
４°Ｃ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ｔ、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〜第１３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、熱発生機器側熱交換器１とポンプ２と、蓄熱槽７
と、熱使用機器側熱交換器３とを順次循環的に伝熱媒体
伝熱管によって接続ｔ、蓄熱槽７と熱使用機器側熱交換
器３との間と、熱使用機器側熱交換器３と熱発生機５側
熱交換器ｌとの間の分岐点９を管８にて接続すると共に
、熱使用機器側熱交換器３と分岐点９との間と、熱発生
機器側熱交換器ｌとポンプ２どの間を管１０で接続ｔ、
三方向制御弁１１．１２の切換動作により、熱発生機器
側熱交換器１から出た伝熱媒体をポンプによって蓄熱槽
７を通して管８を介して再び熱発生機器側熱交換器ｌに
戻す蓄熱モードと、蓄熱槽７を出た伝熱媒体をポンプに
よって熱使用機器側熱交換器３を通ｔ、管ｌＯを介して
再び蓄熱槽７に戻す放熱モードを成すと共に、ポンプ２
と蓄熱槽７との間と熱使用機器側熱交換器３手前位置の
間をバイパス管１３にて接続ｔ、このバイパス管１３に
流量制御弁１４を配設することにより、熱使用機器側熱
交換器３に入る手前位置１５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ΔＬを動作信号として、上記放熱モード時に於いて
、上記流量制御弁１４を熱使用機器側熱交換器３を出た
伝熱媒体の一部がバイパス管１３をも介して再び熱使用
機器熱交換器に戻入せしめられるように開度制御されて
おり、且つ上記蓄熱槽７は水平静置型として構成されて
いて１円筒形の胴体１８と、この左右両端に取着される
、各々接続口２２．２３が形成された胴体蓋２０．２１
と、上記各接続口に対向して胴体１８の左右両端付近に
配設された流れ拡散部材２４．２５と、水平静置される
胴体１８の下方に形成されたドレン抜き手段３３とより
成り、この蓄熱槽７の直径りと、水平方向長さに相当す
る全長りの比は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２４　、２５によ
って区画される槽内部３０には、内部に蓄熱媒体３８が
充てんされた小球状蓄熱体２９が密に収容されて成り、
上記ドレン抜き手段３３は、小球状蓄熱体２９の通過を
許容せず、該小球状蓄熱体２９相互間の空隙内の伝熱媒
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
は複数のドレン流量３５を含むドレン管３ＢとＣそのド
レン管３６を常時は閉じる為の開閉弁３７によって構成
されていることを特徴とする潜熱利用蓄熱装置である。

このような構成なので、次のような蓄熱・放熱動作が行
なわれる。

蓄熱動作は、三方向制御弁１１．１２を切換えて伝熱媒
体を熱発生機器側熱交換器ｌと蓄熱槽７の間に循環させ
る。

放熱動作は、三方向制御１１．１２と切換えて、伝熱媒
体を蓄熱槽と熱使用機器側交換器３の間に循環させる。

この放熱動作時に於いて、熱使用機器側熱交換器の手前
位置１５を通る伝熱媒体の実際検出温度をを、同位量の
制御目標としての設定温度をＴ、ｔとＴとの偏差を△ｔ
とすると、ｔがＴをを越えた場合、即ち冷熱を対象とす
る場合にはｔくＴとなって冷えすぎの場合であり、又温
熱を対象とする場合にはｔ＞Ｔとなって温ためすぎの場
合には、その偏差温度△ｔを動作信号として流量制御弁
１４を開度制御ｔ、熱使用機器側熱交換器３を出た伝熱
媒体の一部をバイパス管１３にも流入させ、そこを介し
て該伝熱媒体が熱使用機器熱交換器３に戻るようになる
。それにより、蓄熱槽７を通る伝熱媒体の流量が減じら
れ、熱使用機器熱交換器３の入口手前位置１５の伝熱媒
体の温度が制御目標を基準としてコントロールされる。

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７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７
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７
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って、小球状蓄熱体２３群の各
部に於いて略均しい熱伝達が実施されるから、装置の蓄
放熱特性が安定すると共に、水平静置の蓄熱槽７の直径
りと長さ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（槽内滞留時間）を確保できるもので
ある。且つ小球状蓄熱体２９の通過を許容せず、伝熱媒
体のみ通すドレン流量３５を含むドレン管３Ｂがあるの
で、ドレン抜きが容易である。

又本願の第二以下〜第十四迄の発明によれば、この装置
の蓄熱槽７内の小球状蓄熱体２９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（Ｎ　Ｃ２ＣＯ３）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（Ｂａｃｉ２）水溶液の共融
混合体、塩化カリウム（Ｋ　Ｃ１）水溶液の共融混合体
、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃ９，）水溶液の共融混合
体、硝酸アンモニウム（Ｎ　Ｈ４ＮＯ３）水溶液の共融
混合体、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）水溶液の共融混
合体、塩化ナトリウム（ＮａＣ１）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（ＭｇＣＪ１２）水溶液の共融混合体、
炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯｓ）水溶液の共融混合体、水酸
化ナトリウム（Ｎ　ａ　ＯＨ）水溶液、水（Ｈ２０）に
硫酸（Ｈ２ＳＯ４）が微量添加されている溶液である。

これらによって、各々−３℃、−６℃、−８℃、−１０
℃、−１５℃。

−１７℃、−１８℃、−２１℃、−２９℃、−３３℃、
−３７℃、６４℃、０℃の温度を融解、凝固点として動
作する潜熱利用装置が提供される。

〔実施例〕

次に添付図面に従い本発明の好適な実施例を詳細に説明
する。

以下この実施例では熱使用機器として冷房、冷凍装置に
適用した場合を説明する。

１は熱発生機器側熱交換器としての蒸発器、２はポンプ
、３は熱使用機器側熱交換器としての冷却器であり、蒸
発器１とポンプ２は管４により、ポンプ２と冷却器３は
管５により、冷却器３と蒸発器１は管６により各々接続
されている。これにより、蒸発器１で冷却された伝熱媒
体が管４、ポンプ２０）管５、冷却器３、管６を通って
再び蒸発器ｌに戻る通常の冷却ループが構成される。

そして、管５の中途に蓄熱槽７が配設され、この下流と
管６の中途の間に管８が接続されることにより、蒸発器
ｌで冷却された伝熱媒体が管４．ポンプ２０）管５、蓄
熱槽７．管８、分岐点９を通って再び蒸発器ｌに戻る蓄
熱時ループが構成される。

そして、管６に於ける分岐点９の上流位置と管４の間に
管１０が接続されることにより、蓄熱槽７を出た伝熱媒
体が、冷却器３、管１０、ポンプ２０）管５を通って、
再び蓄熱槽７に戻る放熱時ループが構成される。

これらの通常冷却運転モード、蓄熱モード、放熱モード
を可能にする為に管５と管８の接続点に三方向切換弁１
１が接続され、管６と管１０の接続点に三方向切換弁１
２が接続されている。

そして、ポンプ２と蓄熱槽７の間の管５からバイパス管
１３を分岐して蓄熱槽７と冷却器３の間に接続ｔ、この
バイパス管１３の中途に流量制御弁１４を配ｔ、この制
御弁１４を、冷却器３の手前位置１５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、
開閉動作せしめられるもので、図中１６は温度発信器、
１７は調節器、１８は設定器を示している。

上記に於いて、三方向切換弁１１と１２は動作条件は次
のように設定されている。

■通常冷却運転操作時 三方向制御弁１１の入口ａ閉、出口す閉、出口Ｃ開、 三方向制御弁１２の入口ｄ開、出口ｅ閉、出口ｆ開 ■蓄熱運転操作時 三方向制御弁１１の入口＆開、出口ｂＨ１出ロＣ閉、 三方向制御弁１２の入口ｄ閉、出ロｅ閉、出口ｆ開、 ■放熱運転操作時 三方向制御弁１１の入口ａ開、出口す閉、出口Ｃ開、 三方向制御弁１２の入口ｄｙＪＡ、出口ｅ開、出口ｆ閉
、 ■バックアップ運転時 三方向制御弁１１の入ロａ開、出口す閉、出口Ｃ開、及
び三方向制御弁１２の入口ｄ開、出口ｅ閉、出口ｆ開。

又、流量制御弁１４の動作条件は次の通りである。

即ち、　　ｔ＝冷冷却器３前前検出位置１５を通る伝熱
媒体の実際検出温度 Ｔ＝冷冷却器３前前検出位置１５を通る伝熱媒体の制御
目標としての設定温度 Δ１＝１とＴの偏差、とした場合、 ｔ＝Ｔの時は閉、ｔ＜Ｔの時は開であって、この開度は
△ｔに応じて比例的に制御される。但ｔ、通常冷却運転
時には操作信号によって開かれる。

次に、この装置を構成する蓄熱槽７について詳述する。

蓄熱槽７は水平静置型として構成されていて、円筒形の
胴体１８と、この左右両端に取着された胴体蓋２０．２
１を有している。

上記胴体蓋２０　、２１の中央には各々接続口２２　、
２３が形成され、この接続口２２　、２３を介して管５
に接続されている。上記胴体１″ａの左右両端付近には
、上記の接続口２２　、２３に対向して胴体内に仕切壁
状に流れ拡散部材２４　、２５が増設されており、この
部材２４．２５には複数の流口２６が形成されている。

即ち流口２６は、部材２４又は２５によって仕切られた
仕切室２７と槽内部２９の間を連通ずる為に形成されて
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７の槽内部２Ｂには、小
球状蓄熱体２９の多数が槽いっばいに密に収容されてい
る。この小球状蓄熱体２９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ｔ、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３０を球状のシェル３１内に充てんしたものである。

上記小球状蓄熱体２９の個々の大きさは、直径２０■〜
２００■の範囲、例えば８５■曽程度であるが、この事
は冷房、冷凍装置の条件、蓄放熱運転条件等によって必
要な蓄熱槽全体の蓄、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
とを基準として定めればよい、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２９の直径が小さくなればなる
ほど製作費が高くなるから、上記の条件を満すと同時に
、この製作上の条件を満すようにして加工するとよい。

又、上記球状シェル３１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３０が液相の時に、シ
ェル３１内に蓄熱媒体３０の非占有の空間３２が形成す
るようにシェル３１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８Ｉ膨張時の膨張量を、上記
空間３２とシェル３１の膨張によって、吸収するように
空間３２の大きさを定めるものである。シェル３１の膨
張は凝固蓄熱媒体の膨張時の圧力によって可能にされ、
又蓄熱媒体が固相から液相に変わった時には、シェル３
１も収縮するがシェル３１は当初設定した大きさの空間
３２を残して収縮を止める０例えば蓄熱媒体３０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３２で５．５％、シェル３１の膨張で
２．５％その膨張量を吸収するように空間３２の大きさ
を定めるものである。換言すれば蓄熱媒体３０を、中空
成型法、真空成型法等で加工した球状ジェル３１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３０
は液体であるが、その液体の蓄熱媒体３０を充てんする
際に、空間３２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。

球状シェル３１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って、蓄熱
媒体の膨張に応じて膨張ｔ、蓄熱媒体が液相に変化した
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
ェ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８０℃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。更にシェル３８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３０の体積膨張時の内部圧力によってシェル３
１を膨張させるものであるが、その際材料破壊を生じな
い程度のシェル３１の膨張度合を定め得るように、用い
る蓄熱媒体の体積膨張量を考慮して空間３２の大きさを
定める。この為には、シェル３１の膨張、収縮をシェル
３１の材質、半径、薄い肉厚の厚さ等によって定まる弾
性域の範囲にとどめるとか、シェル３１の材質等によっ
て定まる引っ張強さく極限強さ）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２９の多数を収容した槽
７の底部には、ドレン抜き手段３３が設けられていて、
このドレン抜き手段３３は、小球状蓄熱体２９の通過を
許容せず、この小球状蓄熱体相互間の空隙３２内の伝熱
媒体の通過を許容するように胴体１９の下面３４に形成
された単又は複数のドレン流量３５を含むドレン管３Ｂ
と、そのドレン管３Ｂを常時は閉じる為の開閉弁３７と
、それらの囲りに着装された保温材３Ｂ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１９に開口する
、小球状蓄熱体２９の直径ｄより小さい単円孔のドレン
流量３５であって、該小球状蓄熱体２９がそこに座して
閉塞しないように単円孔の流量を水平に横切る単ヌは複
数の筋部材３８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１９に開口する。小
球状蓄熱体の直径ｄより小さい円孔の複数より成るドレ
ン流量３５であり、小球状蓄熱体群の各々の小球蓄熱体
２９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、小円孔の形成ピッチ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１９に開口す
る。小球状蓄熱体２９の直径ｄより幅狭の単一の溝の流
量３５より成るものが考へられる。更に。

もう１つの別の例は第８図に示す如く、胴体１９に開口
する、小球状蓄熱体２９の直径ｄより幅狭の複数の溝の
ドレン流量３５より成るものが考へられる。その地図示
せざるも胴体１８に開口する、小球状蓄熱体２９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７は、その直径をＤ、
一方の胴体蓋２ｏと他方の胴体蓋２１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　
＝　３０００ｗｍ（７）組合わせ、Ｄ　＝　１２５０ｍ
ｍ、　Ｌ　＝　４２００ｍｍの組合りせ、Ｄ　＝　１８
００ｍｍ、　Ｌ　＝　５３０（ｌｓｍ（Ｆ）組合わせ、
Ｄ　＝　１８００ｍｍ、Ｌ　＝　［１０００ｍｍの組合
わせ、Ｄ　＝　１９００ｍｍ、　　Ｌ　＝　７１００ｍ
ｍの組合わせ、Ｄ　＝　２１００＋ｗｍ、Ｌ＝９１００
ｍｍ（７）組合わせ、Ｄ　＝　２５００ｔｗ、Ｌ　＝　
１０７８０ｍｍ　（ｒ）組合わせ、Ｄ　＝　３０００ｍ
ｍ、Ｌ　＝　１１２００ｍｍ　（７）組合わせ、Ｄ　＝
　３０００＋ｓｍ、Ｌ　＝　１４８００ｍｍ　ノ組合わ
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、即ち槽内での掃溜時間が増せ
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って
、それを求めた所最低２．５ｒｎ’／ｈの移動量が確保
されればよいことが判った。そして、この最低２゜５　
ｍ’　／　ｈ程度の移動量を決定するのは、ポンプによ
っ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、槽の長さしに比例
して大となり、直径りに反比例する。従って速度水頭を
一定とした場合、ＤとＬを最適に求めることによって上
記の流速を決定できるが、その為のＤとＬが上記のよう
であることが望ましいのであり、Ｄの１に対ｔ、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。

上述の構成に基き一連の動作を説明する。

第９図は通常冷却運転時の動作を示している。

この時、温度制御弁１４は開動作され、三方向制御弁１
１の入口ａは閉、出口すは閉、出口Ｃは開、三方向制御
・弁１２の入口ｄは開、出口ｅは閉、出口ｒは開なので
、矢示４ｏのように蒸発器１を出た伝熱媒体はポンプ２
によってバイパス管１３を通り、冷却器３に送られて負
荷に応じ、再び蒸発器ｌに戻る。

第１Ｏ図は蓄熱運転時の動作を示している。この時、温
度制御弁１４は閉動作され、三方向制御弁１１の入口ａ
は開、出口すは開、出口Ｃは閉、三一方向制御弁１２の
入口ｄ閉、出口ｅ閉、出口ｆは開なので、矢示４１のよ
うに蒸発器ｌを出た伝熱媒体はポンプによって、蓄熱槽
７を通り、管８を介して再び蒸発器１に戻る。

伝熱媒体が蓄熱槽７を通過す□る時に蓄熱槽７内の多数
の小球状蓄熱体２９と伝熱媒体が接触することにより、
小球状蓄熱体２９内の蓄熱媒体３０が凝固点に於いて凝
固する。凝固時に固化の潜熱としての冷熱が小球状蓄熱
体２３の蓄熱媒体３０中に蓄熱される。

第１１図はｔ＝Ｔの時の第１の放熱モードを示している
０通常、この放熱動作は負荷需要の多い時に放熱される
。この持回示せざる制御系統の制御を介して熱発生機器
側蒸発器１は停止され、三方向制御弁１１は入口ａが開
、入口すが閉、出口Ｃが開、三方向制御弁１２は入口ｄ
開、出口ｅ開、出口ｆ閉に切換えられているので、矢示
４２のように伝熱媒体をポンプ２により、蓄熱槽７と冷
却器３の間に循環させるものである。冷却器３を経由し
た後の伝熱媒体が蓄熱槽７中を通過すると、蓄熱槽７内
の小球状蓄熱体２９に伝えられ、融解点に至ると、それ
を融解ｔ、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。従って伝熱媒体が冷却されて、冷房、冷
凍負荷に応する。

第１２図は、第１１図の放熱モード時に於いて、ｔく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
流量制御弁１４が△ｔに比例してその開度を開くので、
冷却器３を出た伝熱媒体の一部がバイパス管１３をも介
して矢示４３のように流れ、蓄熱槽７を出た伝熱媒体と
合流して再び冷却器３に循環する。この場合△ｔに比例
してバイパス管１３を通る流量が増す、従って蓄熱槽７
を通る伝熱媒体の流量が△ｔに比例して少くなるので、
放熱量が少くなり制御位置１５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１３図はバックアップ運転時を示している。この時、
流量制御弁１４は開かれ、三方向制御弁１１は、入口ａ
開、出口す閉、出口Ｃ開であり、又三方向制御弁１２は
入口ｄ開、出口ｅ閉、出口ｆ開なので、蓄熱槽７を出た
伝熱媒体は矢示４４のように蒸発器ｌに戻り、そこから
出た伝熱媒体はバイパス管１３と蓄熱槽７の双方を通っ
て冷却器３に向かうものである。

上記の蓄赤放熱モードに於いて、伝熱媒体が蓄熱槽７を
通る時に次の特徴が発揮される。１つは、伝熱媒体が蓄
熱槽７の接続口３２又は２３から槽内へ流入した時、先
ず区画室２７に案内されるが、その後流れ拡散部材２４
又は２５の各流口２Ｂによって、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２９群に各部均しく伝熱媒
体が接触し易い。

従っ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ｔ、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
７内を通過する伝熱媒体に回転外力や重力方向落下を原
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２４又２５から他方の流れ拡散部材２４又は２５の方
へ水平に移る流れが主であって、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ｔ、信頼性が得られる。もう１つには
、この槽７のＤとＬはｌ：３〜６の範囲に定められてい
る。従って、過剰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２．５ｍ″／
ｈ程度の移動量が確保される程度とすることができ、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７の胴体１８下部にドレン流量３５を形成しで
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０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４５　、４
８が設けられるが、このマンホール４Ｂ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って落下
してきてしまい、実際問題大きなトラブルを生ずる。所
がこのように流量３５が形成されていて、その流量３５
は小球状蓄熱体によって閉塞されず、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ｔ、熱使用機器に於ける熱交換器
としての冷却器３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
器に於ける熱交換器３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、上述の流量制御弁
１４はｔ＞Ｔに経過した時に開となるように設定され、
熱使用機器熱交換器の手前の位置１５の伝熱媒体の実際
温度ｔが、制御目標温度Ｔを越えて温かくなりすぎた時
に流量制御弁１４が開き、伝熱媒体を△ｔに比例してバ
イパス管１３へ流す。

勿論、この温熱を対象とする場合には、小球状蓄熱体２
９内に充てんされる蓄熱媒体３０は、融解、凝固温度で
融解した時に蓄熱ｔ、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。

上述した通り、潜熱蓄熱媒体については従来からも種々
の研究が行なわれている。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、首記した通り、従来の潜熱利用蓄
熱装置は、太陽熱利用蓄熱装置等として研究が進められ
てきたこともあって、実用町地なものとして提案されて
いる潜８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ｔ、装置の作動温度が０℃以下の蓄熱媒体として
好適なものと開示する。

１つには、Ｈ２０（水）　にＨ２３０４（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Ｏ℃程度に定める場合
には好適であり、１ｍｌ当りの潜熱は４８．４ｋｗｈ／
ｍ’テある。

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。従って融解−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３゜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。

（１）蓄熱装置の作動温度を一３℃に定める場合には、
Ｎａ２　ＣＯ３（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％、共融温度は一３℃
であり、潜熱は４８．３ｋｗｈ／ｒｎ”である。

（２）蓄熱装置の作動温度を一６℃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％、共融温度は一６℃で
あり、潜熱は４１８ｋｗｈ／ｍ″である。

（３）蓄熱装置の作動温度を一８℃に定める場合には、
ＢａＣＪｊ２　（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一８℃であり、
潜熱は５０．５ｋｗｈ／ｍ″である。

（４）蓄熱装置の作動温度を一１０℃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、１８．７％共融温度は一１０℃であ
り、潜熱は４３．９Ｋｗｈ／ｍ″である。

（５）蓄熱装置の作動温度を一１５℃に定める場合には
、ＮＨ４Ｃ１（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１８．８％、共融温度は一１５
℃であり、潜熱は４Ｂ、４Ｋｗｈ／ｍ″である。

（６）蓄熱装置の作動温度を一１７℃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＝１
７℃に定める。

（７）蓄熱装置の作動温度を一１８℃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％、共融温度は一１８℃
であり、潜熱は４７．５Ｋｗｈ／ｍ″である。

（８）蓄熱装置の作動温度を一２１℃に定める場合には
、ＮａＣ１（塩化ナトリウム）水溶液の共融混合体。こ
の場合の共融濃度２３．０％、共融温度−２１℃であり
、ＷＩ熱は３９．４ＫＷｈ／ｍ″である。

（８）蓄熱装置の作動温度を一２９℃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４０．１％、共融温度−２９℃であり
、潜熱は３１３　、３Ｋｗｈ／　ｍ″である。

（１０）蓄熱装置の作動温度を一３３℃程度に定める場
合には、ＭｇＣＪ１２　（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２０．８％、共融温
度は−３３，６℃であり、潜熱は４４　、８Ｋｗｈ／ゴ
である。

（１１）蓄熱装置の作動温度を一３７℃程度に定める場
合には、に２ｃｏ３　　（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　、　ＯＫｗｂ／ゴで
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（ＭｇｃＯｓ）、硫酸マグネシウ
ム（ＭｇＳＯ４）。

塩化マグネシウム（ＭｇＣｉｚ）、臭化マグネシウム（
ＭｇＢ　ｒ、）、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
（ｃ　ａｃｏ３　）、硫酸カルシウム（ＣａＳ０４）、
硫酸銅（ＣｕＳ０４）、硫酸＝　−）　ケＪＬ／（Ｎｉ
ＳＯａ）、硫酸亜鉛（ＺｎＳＯ４、）；水酸化ストロン
チウム（Ｓ　ｒ（ＯＨ）２）　　、炭酸ストロンチウム
（ＳｒＣＯ３）、水酸化バリウム（Ｂａ（ＤＨ）、り、
酸化バリウム（Ｂａｄ）、炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）
、硫酸ナトリウム（Ｎａ２　Ｓ。

４）、四ほう酸ナトリウム（Ｎ　ａ２　Ｂ４０７　）　
ケイ酸ソーダ（Ｎａ２５ｉ０３）、水酸化カリウム（’
ＫＯＨ）、硝酸カリウム（ＫＮＯ３）、塩化ニッケル（
ＮｉＣｕ２）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。

Ｎａ２　ＣＯ３、ＫＨＣＯ：］　、Ｂｈｃ１２水溶液の
共融混合体及びＫＣ１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水溶液の共融混合体及びＮＨ１
ＮＯ３水溶液あ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。

ＮａＣｕ、ＮａＢ　ｒ　、ＭｇＣｌ２　　、に２　ＣＯ
２ｃ７）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
場合にも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１例えばＣａＣ見２　・６Ｈ２０水溶液（
作動温度、即ち融解、凝固温度２７℃）又はＭｇＣｌ２
・６Ｈ２０＋Ｍｇ（ＮＯ３）　２　　・６Ｈ２０（作動
温度５７℃）　、　Ｍｇ（ＮＯ３）２　・６Ｈ２０（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、Ｎａ０Ｈ（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。

これは濃度１３８．ｉ３７％、作動温度６４℃であり、
１ｒｒｒ’当りの潜熱は６８ｋｗｈ／ｒｎ”とかなり高
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。

〔発明の効果〕

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って、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って蓄熱
／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によって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。

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
。

又本願の第二以下第十四迄の発明によれば、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蓄熱体に封した潜熱蓄熱装置を
提供できる。従って、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
源として用いるに好適な潜熱利用蓄熱装置を提供できる
。

更に一１５℃、−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ｔ、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。従って１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ｔ、これを蓄熱槽に収容ｔ、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。

更に一２１℃、−２９℃、−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ｔ
、これを蓄熱槽に収容ｔ、そのような特徴的な槽をもっ
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８４
℃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。

【図面の簡単な説明】

添付図面第１図〜第１３図は本発明の実施例を示ｔ、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ｔ、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
い第８図は各々更に他のドレン抜き手段を示したもので
あって、小球状蓄熱体群の上方からみた図、第９図〜第
１３図は各々蓄・放熱モード時の説明図であり、次いで
第１４図は従来例図である。 図中１１６．熱発生機器側熱交換器としての蒸発機、２
１１．ポンプ、　３１０．熱使用機器側熱交換器として
の冷却器、７１３．圧縮機、８１１．　管、　　１１，
１２．、、三方向切換弁。 １３、、、バイパス管、１４．、、流量制御弁、１５、
、、伝熱媒体の温度検出位置、　１９．、、胴体、　２
２，２３．、、接続口、　２４，２５．、、流れ拡散部
材、　２Ｂ、、、流０．２９．．．小球状蓄熱体、３０
．、、蓄熱媒体、　３５．、、ドレン流量、３Ｂ、、、
ドレン管、　３７．、、開閉弁、第　５　図 茎６阿 察７困

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 熱発生機器側熱交換器１とポンプ２と、蓄熱槽７と、熱
   使用機器側熱交換器３とを順次循環的に伝熱媒体伝熱管
   によって接続し、蓄熱槽７と熱使用機器側熱交換器３と
   の間と、熱使用機器側熱交換器３と熱発生機器側熱交換
   器１との間の分岐点９を管８にて接続すると共に、熱使
   用機器側熱交換器３と分岐点９との間と、熱発生機器側
   熱交換器１とポンプ２との間を管１０で接続し、三方向
   制御弁１１、１２の切換動作により、熱発生機器側熱交
   換器１から出た伝熱媒体をポンプによって蓄熱槽７を通
   して管８を介して再び熱発生機器側熱交換器１に戻す蓄
   熱モードと、蓄熱槽７を出た伝熱媒体をポンプによって
   熱使用機器側熱交換器３を通し、管１０を介して再び蓄
   熱槽７に戻す放熱モードを成すと共に、ポンプ２と蓄熱
   槽７との間と熱使用機器側熱交換器３手前位置の間をバ
   イパス管１３にて接続し、このバイパス管１３に流量制
   御弁１４を配設することにより、熱使用機器側熱交換器
   ３に入る手前位置１５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△
   ｔを動作信号として、上記放熱モード時に於いて、上記
   流量制御弁１４を熱使用機器側熱交換器３を出た伝熱媒
   体の一部がバイパス管１３をも介して再び熱使用機器熱
   交換器に戻入せしめられるように開度制御されており、
   且つ上記蓄熱槽７は水平静置型として構成されていて、
   円筒形の胴体１９と、この左右両端に取着される、各々
   接続口２２、２３が形成された胴体蓋２０、２１と、上
   記各接続口に対向して胴体１９の左右両端付近に配設さ
   れた流れ拡散部材２４、２５と、水平静置される胴体１
   ９の下方に形成されたドレン抜き手段３３とより成り、
   この蓄熱槽７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２４、２５によって区画さ
   れる槽内部３０には、内部に蓄熱媒体３８が充てんされ
   た小球状蓄熱体２９が密に収容されて成り、上記ドレン
   抜き手段３３は、小球状蓄熱体２９の通過を許容せず、
   該小球状蓄熱体２９相互間の空隙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３５を含むドレン管３６と、そのドレン管３６
   を常時は閉じる為の開閉弁３７によって構成されている
   ことを特徴とする潜熱利用蓄熱装置。 （２）上記熱発生機器は冷熱発生手段であると共に、上
   記熱使用機器は冷熱利用装置として構成され、 熱使用機器熱交換器３の手前位置１５を通る伝熱媒体の
   実際検出温度をを、同位量の制御目標としての設定温度
   をＴ、ｔとＴとの偏差を△ｔとすると、 放熱モード時、ｔ＜Ｔに経過した場合には、流量制御弁
   １４を、熱使用機器熱交換器３を出た伝熱媒体の一部が
   バイパス管１３をも介して熱使用機器熱交換器３に戻入
   せしめられるように開度制御され、蓄熱槽７を通る伝熱
   媒体の流量が△ｔに比例して調節されるよう構成されて
   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）上記熱発生機器は温熱発生手段であると共に、上
   記熱使用機器は温熱利用装置として構成され、 熱使用機器熱交換器３の手前位置１５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△ｔとすると放熱モード時、ｔ
   ＞Ｔに経過した場合には、流量制御弁１４を、熱使用機
   器熱交換器３から出た伝熱媒体の一部がバイパス管１３
   をも介して熱使用機器熱交換器７に戻入せしめられるよ
   うに開度制御され、蓄熱槽７を通る電熱媒体の流量が△
   ｔに比例して調節され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３３のドレン流隙３５は、胴
   体１９に開口する、小球状蓄熱体２９の直径ｄより小さ
   い単円孔であって、該小球状蓄熱体２９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３９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３３のドレン流隙３５は、胴
   体１９に開口する、小球状蓄熱体２９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蓄
   熱体２９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、小円孔の形成ピッチ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３３のドレン流隙３５は、胴
   体１９に開口する、小球状蓄熱体２９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３３のドレン流隙３５は、胴
   体に開口する、小球状蓄熱体２９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２２、２３に対向して胴体１９の左右
   両端付近に配設される流れ拡散部材２４、２５は、円板
   に複数の流口２６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）特許請求の範囲第１項記載の発明に於いて、上記
   静置式水平円筒形の蓄熱槽７内には、内部に炭酸ナトリ
   ウム（Ｎａ＿２ＣＯ＿３）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２９の複数が
   密に収容されていることを特徴とする潜熱利用蓄熱装置
   。 （１０）特許請求の範囲第１項記載の発明に於いて、上
   記静置式水平円筒形の蓄熱槽７内には、内部に炭酸水素
   カリウム（ＫＨＣＯ＿３）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２９の複数が
   密に収容されていることを特徴とする潜熱利用蓄熱装置
   。 （１１）特許請求の範囲第１項記載の発明に於いて、上
   記静置式水平円筒形の蓄熱槽７内には、内部に塩化バリ
   ウム（ＢａＣｌ＿２）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２９の複数が密に
   収容されていることを特徴とする潜熱利用蓄熱装置。 （１２）特許請求の範囲第１項記載の発明に於いて、上
   記静置式水平円筒形の蓄熱槽７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２９の複数が密に収容さ
   れていることを特徴とする潜熱利用蓄熱装置。 （１３）特許請求の範囲第１項記載の発明に於いて、上
   記静置式水平円筒形の蓄熱槽７内には、内部に塩化アン
   モニウム（ＮＨ＿４Ｃｌ）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２９の複数が
   密に収容されていることを特徴とする潜熱利用蓄熱装置
   。 （１４）特許請求の範囲第１項記載の発明に於いて、上
   記静置式水平円筒形の蓄熱槽７内には、内部に硝酸アン
   モニウム（ＮＨ＿４ＮＯ＿３）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２９の複
   数が密に収容されていることを特徴とする潜熱利用蓄熱
   装置。 （１５）特許請求の範囲第１項記載の発明に於いて、上
   記静置式水平円筒形の蓄熱槽７内には、内部に硝酸ナト
   リウム（ＮａＮＯ＿３）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２３の複数が密
   に収容されていることを特徴とする潜熱利用蓄熱装置。 （１６）特許請求の範囲第１項記載の発明に於いて、上
   記静置式水平円筒形の蓄熱槽７内には、内部に塩化ナト
   リウム（ＮａＣｌ）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２９の複数が密に収
   容されていることを特徴とする潜熱利用蓄熱装置。 （１７）特許請求の範囲第１項記載の発明に於いて、上
   記静置式水平円筒形の蓄熱槽７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２９の複数が密に収
   容されていることを特徴とする潜熱利用蓄熱装置。 （１８）特許請求の範囲第１項記載の発明に於いて、上
   記静置式水平円筒形の蓄熱槽７内には、内部に塩化マグ
   ネシウム（ＭｇＣｌ＿２）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２９の複数が
   密に収容されていることを特徴とする潜熱利用蓄熱装置
   。 （１９）特許請求の範囲第１項記載の発明に於いて、上
   記静置式水平円筒形の蓄熱槽７内には、内部に炭酸カリ
   ウム（Ｋ＿２ＣＯ＿３）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２９の複数が密
   に収容されていることを特徴とする潜熱利用蓄熱装置。 （２０）特許請求の範囲第１項記載の発明に於いて、上
   記静置式水平円筒形の蓄熱槽７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２９の複数が密に収容されてい
   ることを特徴とする潜熱利用蓄熱装置。 （２１）特許請求の範囲第１項記載の発明に於いて、上
   記静置式水平円筒形の蓄熱槽７内には、内部に水（Ｈ＿
   ２Ｏ）に硫酸（Ｈ＿２ＳＯ＿４）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
   ２９の複数が密に収容されていることを特徴とする潜熱
   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（ＭｇＣＯ
   ＿３）、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ＿４）、塩化マグ
   ネシウム（ＭｇＣｌ＿２）、臭化マグネシウム（ＭｇＢ
   ｒ＿２）、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（ＣａＣＯ＿
   ３）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ＿４）、硫酸銅（Ｃｕ
   ＳＯ＿４）、硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ＿４）、硫酸亜鉛
   （ＺｎＳＯ＿４、）、水酸化ストロンチウム（Ｓｒ（Ｏ
   Ｈ）＿２）、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ＿３）、水
   酸化バリウム（Ｂａ（ＯＨ）＿２）、酸化バリウム（Ｂ
   ａＯ）、炭酸バリウム（ＢａＣＯ＿３）、硫酸ナトリウ
   ム（Ｎａ＿２ＳＯ＿４）、四ほう酸ナトリウム（Ｎａ＿
   ２Ｂ＿４Ｏ＿７）、ケイ酸ソーダ（Ｎａ＿２ＳｉＯ＿３
   ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、硝酸カリウム（ＫＮＯ
   ＿３）、塩化ニッケル（ＮｉＣｌ＿２）、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、第２１
   項記載の潜熱利用蓄熱装置。