JPS6183885A - 温度別蓄熱槽 - 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】 本発明は太陽熱エネルギー又は工場廃熱等の温度的にバ
ラツキのある熱エイ・ルギー、或いは、冷凍機等よりの
冷熱等を相対的な温度別に分級し、蓄熱を図かろうとす
る装置に関するものである。

但し、ここでは熱媒体としては一般的には水を対象とす
るものとする。

一般に、太陽熱又は工場廃熱等を集熱して使用する場合
、天候・時間・熱源の稼動状況等により様々をこ変動し
、熱の供給が一定せず、これがため需要側においては非
常に使いにくいものとなっていた。

そこで従来からこの様な問題を解消する方法として、系
統内に一時熱を蓄積する蓄熱槽を設けてきた。

しかしながら、従来の蓄熱槽にあっては、集熱装置等よ
り送給される温度が高温の場合でも、又。

低温の場合でも、同一蓄熱槽内に単一蓄熱方式で貯える
ようにしているため、蓄熱温度が平均化されてしまい、
せっかくの高温度での熱回収の場合。

その優位性を有効をこ生かすことは出来なかった。

そこで、この問題に対応しようと、熱容量の異なる蓄熱
槽を数個ならべ、ヒートバイブにより、それぞれを熱流
体の送給の専管と接続することにより、温度別に蓄熱す
る方法が提案されてきたが。

コスト等種々のことに問題があり、未だ実用機種として
１１′４足させられるものではなかった。

本発明は、この様な事情をこ鑑みてなされるもので。

流出する所の窓・床部をこは低温の熱流体を流出する所
の突出したバイブを設置し、さらに熱流体を送給する所
の送給管を窓より下に位置する所に挿入しなることを特
徴とする蓄熱槽であり、送給されて（る熱流体が温度的
にバラツキのある変温入力の時、蓄熱槽の上層部は高温
域・中間層は中温域・下層部は低温域として相対的温度
別の蓄熱を図かろうとする装置に関するものである。

これはこの分級箱を第２図のように直列昏こ連結するこ
とをこより多段型の温度成層にきめこまかく温度別（こ
分級することも出来るし、又、第３図のように分ＲＮを
断熱材の仕切板で囲うことｔこより多重槽型の蓄熱槽と
なすことも出来るし、さらに。

第４図のように連槽型の蓄熱槽に適用する場合は段階的
に、各摺電に次第に分級箱の位置を切り下げて行き、Ｌ
型管を組合せて各分級箱を連結すれば各摺電の温度別の
蓄熱も可能となる。

以下主要な構成を図に示す実施例を用いて説明する。

第１図は本発明におけるｗ本釣な温度別成層型の蓄熱槽
の断面図及び、循環回路略図であり、第２図は多段成層
型の蓄熱槽、第３図は多重槽型の蓄熱槽、第４図は連槽
型の蓄熱槽の各断面図である。

第５図は分級箱の拡大断面図であり、第６図は分級箱の
上面図である。

、蓄熱槽の形式は、いわゆる密封型と大気開放型とが考
えられるが本発明はこのいづれにも適用される訳であり
２　ここでは密封型を実施例として第１図に基づいて説
明する。

蓄熱槽の外枠１は任意の形状１例えば１円筒形等でよく
保温された枠組であり、その内部に分級箱の枠組２を適
当な位置◆こ沈める。

分！＆箱の枠ＭＩ２は、＠熱材で構成された円節形・又
は角柱状等の中空箱であり、その枠組２の上面又は側面
の上面近くに、適当な大きさの窓３な単数又は複数個以
上、或いは帯状にあけておく。

そして、床面よりは熱伝導性のよい材質の適当な長さを
もったバイブ４を下方（こ向かって突出させ下端６は蓄
熱槽の外枠１内をこ開放する。

一方、集熱器９よりの送給管７は先端８が窓３より下方
に位置する適当な所まで、送給管７を枠組２内に挿入す
るのであるが、送給管７の先端８とバイブ４の上端５と
の間には適当な距離が残されているものとする。

蓄熱槽の下層部には、集熱器９に循環するための道管１
０と給水管１２とを付着し、高温の蓄熱用水の利用のた
めの取出管１３は上層部（ことりつける。

所望によりでは、蓄熱槽の任意の場所番こ補助熱源を挿
入してもよい。

又、バイブ４の下端６には、温度成層をくずさないため
、或いわ、浮力を生かすため、輻流型等の拡散装置を設
置し、窓３には形状記憶合金の熱の変動により開閉作動
する所の弁をとりつけてもよい。

第２図の多段成層型の蓄熱槽の構成は。

蓄熱槽内（二分級箱を直列に連結し、即ち１分級箱の枠
組２と枠組２′とを外枠１内に縦（二おき、枠組２より
突出しているバイブ４の下端６を下に位置する枠組２′
の窓３′の下◆こ位置するまで挿入固着し直列◆こ連結
する。

枠組２′より突出するバイブ４′の下端６′は蓄熱槽内
に開放する。

第３図の多重槽型の蓄熱槽の構成は 第３図に示すように、蓄熱槽内に沈められた分級箱の枠
組２より突出しているバイブ４の適当な位置を境に断熱
材の仕切板１４により分級箱の枠組２を任１代の形状に
囲み込み、仕切板１４には連通管１５を設置する。仕切
板１４の上部には空気抜きの小穴１６を設ける。

第４図の連槽型の蓄熱槽１の構成は。

蓄熱槽の外枠１内を仕切板１７・仕切板１８（こより。

容積的に槽２１＜槽２２＜槽２３．となるように任意の
形状番二区切り、第４図に示すように、槽２１の上層部
には分級箱の枠組２を、槽２２の中間層部には枠組２′
をおき、バイブ４をＬ型に曲げて組合せ連結し、槽２３
に対してはバイブ４′の下端６′を開放し階段状の１１
４成となす。仕切板１７・１８には連通管１９と乃、 空気、板′の小穴２０を各々の設定する。

以上のように本蓄熱槽は基本的をこは、任意の形状でよ
く保温された外枠の内に分級箱の枠組を沈め。

その枠組の上面又は側面の上面近かくに、単数又は複数
個以上の、窓を開け、床面よりは熱伝導性のよい材質の
バイブを突出させ、一方、集熱器よりの送給管の先端を
分級箱の窓より下に位置する適当な所まで挿入しなるこ
とを特徴とする所の蓄熱槽である。

上記の構成を有する蓄熱槽の作動は次の通りである。

実施例として第１図に基き太陽熱を集熱する一回路式の
受熱・蓄熱の作動について説明する。

先ず、給水口１２より上水道又は井戸水等を一旦ンスタ
ンク（こ送り込む方法等により用水を圧送し。

外枠１及び分級箱の枠組２内を満水状態とする。

太陽が昇り、集熱器９が太陽熱を受熱して温度が−に昇
し、蓄熱槽の下層部のＬ域（蓄熱槽の上層部は高温蓄熱
域のＨ域・中間層部は中温蓄熱域のＭ域・下層部は低温
蓄熱域のＬ域と呼称することとする。）よりも高い温度
番こなったならば、ポンプ１１を稼動させ用水を集熱器
９に送り込む。

そこで加温されて、その熱流体は送給管７により分級箱
の枠組２内に送り込まれてくる。

その時、枠組２内においては、当然、送給されてきた高
温の熱流体と既存の用水との間には強制対流による直接
混合がおこる訳であるが、その後の作動は次の３通りが
考えられる。

（１）　　日中の強烈な太陽熱を受熱しつつあり１分級
箱の枠組２内の熱流体が、バイブ４内の温度よりも高か
く、かつ、蓄熱槽のＨ域よりも高かければ。

窓３よりのみ熱流体は流出する。

これは、バイブ４内の用水の比重と枠組２内の熱流体の
温度差による比重差をこより浮力が生ずるためである。

但し、バイブ４内の温度はＭ域の温度と略同−であると
みなす。

そして、窓３より上層部のみが温度上昇し、高温の温度
成層のＨ域を明確に形成する。

その後もより高温の熱流体の送給がどんどん続けば、Ｈ
域は温度成層を維持しながら次第に下に拡大していき、
蓄熱槽全体が送給温度と同一になれば蓄熱作業は完了し
たことをこなる。

（２）　　蓄熱作業の途中において一時曇ったり、夕方
になってしまったりして、送給されてくる熱流体の温度
が降下する時、バイブ４内の温度よりは高いが、Ｈ域よ
りは低いという場合、窓３とバイブ４の両者より流出す
るのであるが、その割合は送給温度とＨ域との温度差に
もよるが大部分はバイブ４を通って流出する。そして、
バイブ４の下端６より上昇流となってＭ域の温度を上昇
させ、中温の温度別の成層を形成する。

所望によっては、この時の作動をより明確にするため、
８３に形状記憶合金を利用した弁を設置することが出来
る。即ち、形状記憶合金の変態温度より高かければ弁は
開いており、低ければ弁が閉じるため、低い温度の熱流
体が窓３より流出することはない。

（３）俄雨とか夕方とかで、バイブ４の下端６より下層
のＬ域の温度より低い熱流体が送給された時は、ポンプ
１１を停■−すべきであるが、もＬ送給がつづいたとし
たならばそれは窓３より流出することはなく、全てがバ
イブ４を通してＬ域沓こ流出する。

そして、Ｌ域のみに影響を与え、Ｈ−Ｍ域の温度別の成
層がくずれることはない。

以上のように本蓄熱槽は変温人力に対して、窓３とバイ
ブ４の下端６とを各々の境界として、Ｈ域＝高温域・Ｍ
域＝中温域・Ｌ域＝低温域・の相対的な温度別の成層を
形成させること番こより、熱効率の改善を計かろうとす
るものである。

蓄熱槽内の高温の用水の利用のだめのとり出しは。

給水口１２よりの上水道等の圧送による取出口１３より
の押出型番こより行う。

したがって、温度別の成層はくずれることなく。

高温側より順にとり出せる。

工場廃熱等の場合は、太陽熱集熱器９を熱交換器とみな
せば全く同一の作動を示し、又、冷熱の場合も同一概念
で処理できる。

第２図に基く多段成層型の蓄熱槽は、深さが深い蓄熱槽
の場合、さらにき〆）こまかな温度別の成層くとれない
場合、温度別の成層が成立せず、混合層となるのを回避
しようとするものであり２作動の原理は全く同一である
。

この様にして９本蓄熱槽は極めて簡単な構成により、温
度的にバラツキのある熱流体が送給される時、Ｈ域＝高
温蓄熱域・Ｍ域＝中温蓄熱域・Ｌ域＝低温蓄熱域とそれ
ぞれの相対的な温度差昏こよる３ツ以上の温度帯に分級
り蓄熱することが出来。

エクセルギー的見地よりすれば、極めて合理的な蓄熱槽
となる。

へ

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明昏こおける基本的な温度別成層型の蓄
熱槽の断面図及び、その循環回路略図である。 第２図は、多段成層型の蓄熱槽の断面図である。 第３図は、多重槽型の蓄熱槽の断面図である。 第４図は、連槽型の蓄熱槽の断面図である。 第５図は１分級箱の拡大断面図である。 第６図は１分級箱の上面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 任意の形状でよく保温された外枠の内に分級箱の枠組を
   沈め、その枠組の上面又は側面の上面近くに、単数又は
   複数個以上の窓を開け、床面よりは熱伝導性のよい材質
   のパイプを突出させ、一方、集熱器よりの送給管の先端
   を分級箱の窓より下に位置する適当な所まで挿入したる
   ことを特徴とする所の蓄熱槽。