JPS62294898A - 蓄熱システム - 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】 ３、発明の詳細な説明 （イ）産業上の利用分野 本発明は、蓄熱材を融解、凝固して行なわれる着熱蓄熱
システムに関するものである。

（ロ）従来の技術 従来の蓄鰺°装置（蓄熱器）としては、特公昭５５−３
４３５５号公報に記載されているようなものがあった。

この公報に記載のものは、蓄熱器の容器内に撹拌器を設
け、容器内の蓄熱材を混合するものであった。

このように蓄熱材を混合することにより、蓄熱材の部分
的な凝固を防止し、効率よく熱の取り出しが行なえるよ
うにしたものであった。

（ハ）　発明が解決しようとする問題点以上のような従
来の蓄熱器では、撹拌器を容器内に設ける必要があり、
蓄熱器内にそのスペースを確保しなければならない点に
問題があった。この点は、特に内部に複数の熱交換用の
フィンを有する蓄熱器では大きな問題点であり、蓄熱特
性のよい蓄熱材及びフィンを用いて行なう蓄熱器の小型
化及び高効率化を防げるものであった。

また、特に固体、液体の相変化を利用した情熱蓄熱物質
（蓄熱材）、例えばＣａＣ１ｔ　−６Ｈ２０、Ｎａ、　
ＳＯ，・ＩＯＨ，Ｏなどの塩水化物や、５Ｏ２−６Ｈ，
０、Ｃ４Ｈ０Ｏ・ｌ０Ｈ２０などの包接形水化物は第１
に過冷却による特性変化が問題となるので、蓄熱材の一
部を固体のまま残存させて用いたり、結晶核の作用をも
つ発核剤を共存させる必要があった。第２の問題点は蓄
熱材に相分離が生じる点であった。例えば蓄熱材として
Ｃａ　Ｃ１２・６Ｈ７０を用いた場合、この蓄熱材は融
解と凝固とを繰り返していくうちに、ＣａＣ１ｔ　・４
Ｈｔ　ＯとＣａＣＴｏ　”２Ｈ，０とに相分離する。こ
の相分離によりこの蓄熱材の融点（凝固点）が上昇する
ものであった。

この対策としては、上記従来技術に開示されたよ５に蓄
熱材を機械的に混合したり、蓄熱材にゲル化剤を加えた
り、又は蓄熱材を充填する蓄熱装置の内部をフィンで小
さく区分すればよいものであった。

また、このような相分離とは別に２液の混合による蓄熱
材を用いた場合に、２液の比重差で濃度勾配が生じ、こ
の濃度勾配で相分離が生じることがあった。例えば水と
プロピレングリコールとの２′液を混合した蓄熱材を用
いた場合、水とプロピレングリコールの溶解度は互いに
無限大であるが融解・凝固（融点以上の温度の熱媒と熱
交換して融解し、凝固点以下の温度の熱媒と熱交換して
凝固する時の潜熱を用いる。）を繰り返しているうちに
蓄熱装置内で比重の大きいプロピレングリコールが下方
に向かうに従い組成大となり、水とプロピレングリコー
ルの相分離が生じる。

一般にこのような蓄熱装置を蓄冷に用いた場合、実際の
使用ではこの蓄熱材が完全に融解することはなく、一部
が固体のまま残り、他の液状部分が再び凝固するもので
あった。このような融解・凝固を繰り返すと、蓄熱装置
内で上方は水の組成が犬となり、下方はプロピレングリ
コールの組成が大となる。すなわち上方の凝固点が上昇
し、下方に向かうに従って凝固点が下がる現象が生じる
。

例ｔば、水とプロピレングリコールの混合比を調節して
蓄熱材の凝固点を−８，５Ｃに設定し、この蓄熱材を一
１２ｔｌ’の熱媒を用いて凝固させ、−５０の熱媒な用
いて融解させる蓄冷システムを用いた場合、上記のよう
な融解・凝固を繰り返して相分離が生じると、蓄熱装置
内の上方の凝固点の温度が一７Ｃとなり、下方に向うに
従って凝固点の温度が−９０となることがあった。この
ような状態で一１２Ｃの熱媒を流入して蓄熱材を凝固さ
せようとすると、上方の蓄熱材は凝固するが下方の蓄熱
材は凝固しにくくなる。また−５Ｃの熱媒を流入して蓄
熱材を融解させようとすると、下方の蓄熱材は融解する
が上方の蓄熱材は融解しにくイ くなる。すなわち上方の蓄熱は常に凝固し、この八 状態が徐々に下方は向って形成されるようになってしま
い、潜熱蓄熱材としての役割りを充分に果たさなくなっ
てしまうことがあった。

斯かる問題点に鑑み、本発明は蓄熱材の相分離を抑制し
た蓄熱システムを提供するものである。

に）問題点を解決するための手段 本発明は断面が正方形または直方形の筒状部材と、この
筒状部材の内部に収容され、かつ筒状部材の軸心方向に
隙間を設けて層状に配設される多数のフィンと、筒状部
材の両端に夫々−固着される管板と、この管板及びフィ
ンを貫通するチューブと、このチューブの外側でかつ筒
状部材の内部に充填される蓄熱材とを有する蓄熱装置を
用いた蓄熱システムにおいて、この蓄熱装置へ熱を供給
する回路及び熱を取り出す回路を備えると共に、蓄熱装
置内の蓄熱材を融解する融解回路と、この蓄熱材を撹拌
する混合回路とを備えたものである。

（ホ）作用 このように構成された蓄冷システムでは、融解回路で蓄
熱材を充分に融解した後、混合回路でこの蓄熱材を撹拌
し、蓄熱材の相分離を抑制できる。

（へ）実施例 以下本発明の実施例を用いた蓄冷システムを図に基づい
て説明する。第１図は蓄冷システムの概略図である。１
は冷凍機であり、熱媒（プライン）を冷却するものであ
る。この冷ａ機としては、吸収式冷凍機や夜間電力を利
用した圧縮機式冷凍機などを用いることができる。２は
熱媒夕／りであり、冷凍機１で冷却された熱媒を一時蓄
えるものである。冷凍機１とは配管３とポンプ４とで接
続されている。５は負荷であり、熱交換器６にポンプ７
で熱媒タンク２内の熱媒を循環させて負荷の冷却を行な
う。８は蓄熱装置であり、熱媒タンク２の熱媒がポンプ
９、二方弁１０、三方弁１１を介して循環するようにな
っている。１２は加熱器（市水や電気ヒータや冷凍機の
排熱などを用いたもの）であり、蓄熱装置８と配管１３
及びポンプ１４を介して接続されている。蓄熱装置８内
の蓄熱材１５を融解する融解回路を作動させる時は、二
方弁１０を閉じ、熱媒が実線矢印の方向に流れるように
三方弁１１を切換えて、ポンプ１４を運転すればよい。

これによって、加熱器１２で加熱された熱媒が蓄熱装置
８内を循環して蓄熱材１５を完全に融解する。

尚、１６はチューブ１７が貫通しているフィンであり、
このレイン１６によって、熱媒と蓄熱材１５との熱交換
が促進されると共に蓄熱装置内の小区分化を行なってい
る。

このようなシステムを用いて、負荷５の冷却を行なう時
は冷凍機１を運転して熱媒の冷却を行なうと同時に蓄熱
装置１８内に熱媒を循環させて、過負荷時の補助冷却を
行なう。又は冷凍機１の運転を行なわず蓄熱装置８内に
熱媒を循環させて負荷５の冷却を行なってもよい。次に
負荷５の冷却が終ると二方弁１０を閉じ、三方弁１１を
切換えて融解回路を作動させ、蓄熱材１５を融解するも
のである。この時第２図で説明する混合回路を用いて蓄
熱剤の撹拌を行なう。このような動作の後、夜間の夜間
電力を用いて冷凍機１を運転し熱媒タンク２を介して蓄
熱装置８の蓄熱材１５を凝固させる。

第２図は第１図の蓄熱装置８に付加する混合回路図であ
り、蓄熱材１５が蓄熱装置８内を循環するようにポンプ
８と配管１９とが取り付けられている。ポンプ８を運転
することによって蓄熱装置８の下方の蓄熱材が上方に運
ばれるものである。

第３図は混合回路の他の実施例な示す混合回路図であり
、第２図に示した混合回路との違いは、第２図のものは
ポンプ１８で熱媒を循環させているのに対して融解した
蓄熱剤を一度ボンプ２１、二方弁２２、三方弁２３を用
いて混合槽２０に移し、この混合槽２０内の撹拌機２４
で蓄熱剤を混合した後、再び蓄熱装［ｉ１８に戻す点で
ある。

第４図は本発明の他の実施例を示す蓄冷システムの概略
図であり、第１図に示した蓄冷システムとの違いは、三
方弁１１の換りに二方弁２５．２６を用いたものである
。

第５図は本発明の他の実施例を示す蓄冷システムの概略
図であり、第１図に示した蓄冷システムとの違いは、加
熱器１２、三方弁２７を熱媒タンク２と蓄熱装置８との
間に設けた点にある。

第６図は本発明の他の実施例を示す蓄冷システムの概略
図であり、第１図に示した蓄冷システムとの違いは、三
方弁２８．２９、二方弁３０を熱媒タンク２と蓄熱装置
８との間に設け、加熱器１２を三方弁２８．２９に接続
しているものである。

第４図乃至第６図に示した他の実施例を用いても、熱媒
の流れが変わるのみであり、融解回路の動作とし′″Ｃ
は同様な効果が得られるものである。

（ト）　　発明の効果 本発明は断面が正方形または直方形の筒状部材と、この
筒状部材の内部に収容され、かつ筒状部材の軸心方向に
隙間を設けて層状に配設される多数のフィンと、筒状部
材の両端に夫々固着される管板と、この管板及びフィン
を貫通するチューブと、このチューブの外側でかつ筒状
部材の内部に充填される蓄熱材とを有する蓄熱装置を用
いた蓄熱システムにおいて、この蓄熱装置へ熱を供給す
る回路及び熱を取一つ出す回路を備えると共に、蓄熱装
置内の蓄熱材を融解する融解回路と、この蓄熱材を撹拌
する混合回路とを備えたので、フィンで蓄熱装置の内部
を分割して熱交換率を高めると共に、成分に基づく蓄熱
材の相分離を抑制し、また蓄熱材を充分に融解した後、
混合回路で撹拌するので、２液からなる蓄熱材が比重差
で二相に分離するのを抑制できる。従って蓄熱材が２液
□に分離して、蓄熱材の特性が劣化するのを抑制できる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を用いたシステムの実施例を示す概略図
、第２図は第１図に示したシステムに付加する混合回路
の概略図、第３図は混合回路の他の実施例を示す概略図
、第４図、第５図、第６図は本発明を用いたシステムの
他実施例を示す概略図である。 １・・・冷凍機、　２・・・熱媒タンク、　８・・・蓄
熱装置、　９・・・ポンプ、　１０．３０・・・二方弁
、１１．２７．２８．２９・・・三方弁、　１２・・・
加熱器、　　１５・・・蓄熱材、　　１６・・・フィン
、　　１７・・・チューブ。 出願人　三洋電機株式会社　　外１名 代理人　弁理士　西野卓銅　外１名 第１図 第２図 第３図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）断面が正方形または直方形の筒状部材と、この筒
   状部材の内部に収容され、かつ筒状部材の軸心方向に隙
   間を設けて層状に配設される多数のフィンと、筒状部材
   の両端に夫々固着される管板と、この管板及びフィンを
   貫通するチューブと、このチューブの外側でかつ筒状部
   材の内部に充填される蓄熱材とを有する蓄熱装置を用い
   た蓄熱システムにおいて、この蓄熱装置へ熱を供給する
   回路及び熱を取り出す回路を備えると共に、蓄熱装置内
   の蓄熱材を融解する融解回路と、この蓄熱材を撹拌する
   混合回路とを備えたことを特徴とする蓄熱システム。