(57)【要約】【課題】潜熱蓄熱材が融解しても潜熱蓄熱材同士の間に十分な流体流通スペースが確保される潜熱蓄熱槽を提供する。【解決手段】潜熱蓄熱槽１は、槽体１０と、該槽体１０内に配置された潜熱蓄熱材アッセンブリ２０とを有する。潜熱蓄熱材アッセンブリ２０は、それぞれ網、パンチングプレート等の流体透過可能な材料よりなる円筒形の外筒２１及び内筒２２と、該外筒２１と内筒２２との間に配置された潜熱蓄熱材２３とを有する。潜熱蓄熱材アッセンブリ２０の上面に潜熱蓄熱材２３の浮上防止用のウェート材３０が配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
槽体と、該槽体内に配置された潜熱蓄熱材とを有する潜熱蓄熱槽において、
該槽体内に潜熱蓄熱材アッセンブリが複数本配置されており、
該潜熱蓄熱材アッセンブリは、同軸状に配置された流体透過可能な材料よりなる複数の筒状体と、少なくとも一部の該筒状体同士の間のスペースに配置された前記潜熱蓄熱材とを有していることを特徴とする潜熱蓄熱槽。
【請求項２】
前記筒状体として外筒と内筒とが設けられ、該外筒と内筒との間のスペースに複数の前記潜熱蓄熱材が配置されていることを特徴とする請求項１の潜熱蓄熱槽。
【請求項３】
前記内筒の内側のスペースに、前記外筒と内筒との間のスペースよりも少数の前記潜熱蓄熱材が配置されていることを特徴とする請求項２の潜熱蓄熱槽。
【請求項４】
前記内筒の内側のスペースには前記潜熱蓄熱材が配置されていないことを特徴とする請求項２の潜熱蓄熱槽。
【請求項５】
前記潜熱蓄熱材アッセンブリが、筒状体の筒軸心線方向を上下方向にして前記槽体内に複数本配置されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかの潜熱蓄熱槽。
【請求項６】
前記潜熱蓄熱材アッセンブリが、前記槽体内に上下多段に配置されていることを特徴とする請求項５の潜熱蓄熱槽。
【請求項７】
前記槽体の少なくとも下部及び上部にそれぞれ流体の流通口が設けられていることを特徴とする請求項５又は６の潜熱蓄熱槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、槽体内に潜熱蓄熱材を配置した潜熱蓄熱槽に係り、詳しくは、該槽体に流体を導入し、該潜熱蓄熱材と熱交換させて取り出すようにした潜熱蓄熱槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
槽体内に潜熱蓄熱材を配置し、該槽体内に流体を流通させて流体と潜熱蓄熱材とを熱交換させる潜熱蓄熱槽が特許文献１，２に記載されている。特許文献１には、袋状の潜熱蓄熱材同士の間に網を配置し、潜熱蓄熱材同士の間の間隔を保つことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−９４５１９号公報
【特許文献２】特開２０１８−１６２９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のように潜熱蓄熱材同士の間に網を配置しても、潜熱蓄熱材が融解したときには潜熱蓄熱材が網に密着状に当接するようになり、潜熱蓄熱材同士の間に十分な流体流通スペースが確保されない。
【０００５】
本発明は、潜熱蓄熱材が融解しても潜熱蓄熱材同士の間に十分な流体流通スペースが確保される潜熱蓄熱槽を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の潜熱蓄熱槽は、槽体と、該槽体内に配置された潜熱蓄熱材とを有する潜熱蓄熱槽において、該槽体内に潜熱蓄熱材アッセンブリが複数本配置されており、該潜熱蓄熱材アッセンブリは、同軸状に配置された流体透過可能な材料よりなる複数の筒状体と、少なくとも一部の該筒状体同士の間のスペースに配置された前記潜熱蓄熱材とを有していることを特徴とする。
【０００７】
本発明の一態様では、前記筒状体として外筒と内筒とが設けられ、該外筒と内筒との間のスペースに複数の前記潜熱蓄熱材が配置されている。
【０００８】
本発明の一態様では、前記内筒の内側のスペースに、前記外筒と内筒との間のスペースよりも少数の前記潜熱蓄熱材が配置されている。
【０００９】
本発明の一態様では、前記内筒の内側のスペースには前記潜熱蓄熱材が配置されていない。
【００１０】
本発明の一態様では、前記潜熱蓄熱材アッセンブリが、筒状体の筒軸心線方向を上下方向にして前記槽体内に複数本配置されている。
【００１１】
本発明の一態様では、前記潜熱蓄熱材アッセンブリが、前記槽体内に上下多段に配置されている。
【００１２】
本発明の一態様では、前記槽体の少なくとも下部及び上部にそれぞれ流体の流通口が設けられている。
【００１３】
なお、本発明では、流体は液体、気体、両者の混合物、スラリー等のいずれでもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の潜熱蓄熱槽によると、潜熱蓄熱材が部分的に融解して軟化したときでも流体の流通スペースが確保され、潜熱蓄熱材と流体との熱交換が十分に行われる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態に係る潜熱蓄熱槽の縦断面図である。
【図２】実施の形態に係る潜熱蓄熱槽の概略斜視図である。
【図３】ホルダの分解斜視図である。
【図４】ホルダへの潜熱蓄熱材の挿入方法を示す斜視図である。
【図５】潜熱蓄熱材アッセンブリの上部の斜視図である。
【図６】外筒の縦断面図である。
【図７】別の実施の形態に係る潜熱蓄熱槽の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１〜７を参照して実施の形態について説明する。
【００１７】
図１，２の通り、潜熱蓄熱槽１は、槽体１０と、該槽体１０内に配置された潜熱蓄熱材アッセンブリ２０とを有する。この実施の形態では潜熱蓄熱材アッセンブリ２０の上面に、複数の孔３１を有したパンチングプレート等よりなるウェート材３０が配置されている。なお、図２は、槽体１０から後述の上面１３とウェート材３０を取り外した状態の斜視図である。また、図２では、潜熱蓄熱材アッセンブリ２０の潜熱蓄熱材２３（後述）の図示が省略されている。また、
【００１８】
槽体１０は、側周壁１１と、底面１２と、上面１３とを有した円筒形であるが、平面視形状は方形、多角形、楕円形など任意である。槽体１０の下部と上部にそれぞれ流体の流通口１４，１５が設けられている。
【００１９】
図３〜５に明示の通り、潜熱蓄熱材アッセンブリ２０は、それぞれ網、パンチングプレート、不織布・織布等の流体透過可能な構造よりなる円筒形の外筒２１及び内筒２２と、該外筒２１と内筒２２との間に配置された潜熱蓄熱材２３とを有する。内筒２２は外筒２１内に同軸状に配置されている。この実施の形態では、内筒２２と外筒２１とは同一長さとなっているが、若干異なってもよい。
【００２０】
なお、図３〜５では、内筒２２及び外筒２１は網状物よりなるものとして図示されているが、パンチングプレートなどの孔明き板にて構成されてもよく、流体流通可能なその他の構造であってもよい。また、構成材料としては、金属、樹脂、無機物等のいずれでもよく、内筒２２及び外筒２１は、例えばポリオレフィンからなる螺旋状の骨組みに対し網状体を取り付けたもの（例えば商品名ユカドレン（登録商標）として市販されているもの等）であってもよい。
【００２１】
潜熱蓄熱材アッセンブリ２０は、外筒２１及び内筒２２の長手方向を上下方向として槽体１０内に配置されている。潜熱蓄熱材アッセンブリ２０は、その上端が上側の流通口１５よりも下位となる長さを有している。
【００２２】
内筒２２と外筒２１との間に複数本の潜熱蓄熱材２３が配置されている。潜熱蓄熱材２３の長さは、内筒２２及び外筒２１と略同一であるが、それよりも若干短くてもよい。潜熱蓄熱材２３は、潜熱蓄熱材組成物を合成樹脂のフィルム又はシートで被包したものであり、潜熱蓄熱材組成物が硬化した状態では細長い略板状となっている。このときの潜熱蓄熱材２３の厚みは、流体との熱交換をより効率的に行う観点から、２０ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以下であることがより好ましい。潜熱蓄熱材２３は、内筒２２と外筒２１との間にのみ配置されており、内筒２２内には潜熱蓄熱材２３は配置されていない。
【００２３】
潜熱蓄熱材アッセンブリ２０を組み立てるには、図３のように、外筒２１内に内筒２２を挿入し、次いで図４のように所要本数の潜熱蓄熱材２３を外筒２１と内筒２２との間に挿入するのが好適であるが、これに限定されない。
【００２４】
ウェート材３０は、潜熱蓄熱材２３よりも高比重の流体を流通させた場合における潜熱蓄熱材２３の浮上を防止するために配置されている。流体としては、一般的に水が挙げられるがこれに限定されず、潜熱蓄熱材２３よりも高比重の流体を用いる場合はウェート材３０が必要となる。ウェート材３０の重量が不足する場合には、ウェート材３０の上面に荷重物（図示略）を載せてもよい。
【００２５】
このように構成された潜熱蓄熱槽１の使用方法について説明する。
【００２６】
＜第１の使用方法＞
潜熱蓄熱槽１に潜熱蓄熱材２３の相変態温度よりも低温の流体を流通させるか、又は潜熱蓄熱槽１全体を相変態温度よりも低温状態とすることにより、潜熱蓄熱材２３を低温相とした後、潜熱蓄熱槽１に該相変態温度よりも高温の流体を流入させ、ほぼ相変態温度となった流体を流出させる。流体は流通口１４から流通口１５の順に流通されてもよく、それとは逆に流通口１５から流通口１４に向って流通されてもよい。次に説明する第２の使用方法の場合も同様である。
【００２７】
＜第２の使用方法＞
潜熱蓄熱槽１に潜熱蓄熱材２３の相変態温度よりも高温の流体を流通させるか、又は潜熱蓄熱槽１全体を相変態温度よりも高温状態とすることにより、潜熱蓄熱材２３を高温相とした後、潜熱蓄熱槽１に該相変態温度よりも低温の流体を流入させ、ほぼ相変態温度となった流体を流出させる。
【００２８】
いずれの使用方法１，２においても、潜熱蓄熱材２３の潜熱蓄熱材組成物の少なくとも一部が融解し、潜熱蓄熱材２３が軟化して少なくとも一部が内筒２２の外周面や外筒２１の内周面に対し密着状態になっても、アッセンブリ２０同士の間のスペース及び内筒２２の内側のスペースを流体が流れるので、流体と潜熱蓄熱材２３との接触面積が確保され、流体と潜熱蓄熱材２３との熱交換が十分に行われる。
【００２９】
上記実施の形態では、アッセンブリ２０の外筒２１は、底面及び上面のいずれも開放したものとなっているが、図６（ａ），（ｂ）の外筒２１Ａ，２１Ｂのように、流体透過可能な天蓋部２１ａ又は底蓋部２１ｂを設けてもよく、図６（ｃ）の外筒２１Ｃのように、該天蓋部２１ａと底蓋部２１ｂの双方を設けてもよい。
【００３０】
図６（ｃ）の場合、天蓋部２１ａと底蓋部２１ｂの一方は開閉可能とし、内筒２１と外筒２１Ｃとの間に潜熱蓄熱材２３を出し入れ可能とすることが好ましい。
【００３１】
図６（ｂ），（ｃ）のように底蓋部２１ｂを設けた場合、内筒２２及び潜熱蓄熱材２３を外筒２１Ｂ又は２１Ｃ内に挿入した潜熱蓄熱材アッセンブリを一体的に槽体１０内に出し入れすることができ、潜熱蓄熱槽の製作やメンテナンスが容易になる。
【００３２】
上記実施の形態では、内筒２２内に潜熱蓄熱材アッセンブリが配置されていないが、内筒２２内に潜熱蓄熱材アッセンブリが配置されてもよい。この場合、内筒２２内に配置する潜熱蓄熱材アッセンブリの数は、外筒２１及び内筒２２との間に配置する潜熱蓄熱材アッセンブリの数よりも少ないことが好ましい。
【００３３】
また、上記実施の形態では、潜熱蓄熱材アッセンブリ２０が槽体１０内に一段に設置されているが、図７のように上下多段に設置されてもよい。この場合、上下に隣接する潜熱蓄熱材アッセンブリ２０同士の間にウェート材３０などの目皿状部材を配置することが好ましい。
【００３４】
また、上記実施の形態では、潜熱蓄熱材アッセンブリ２０に外筒２１及び内筒２２よりなる同軸二重筒状体が用いられているが、三重以上の同軸多重筒状体が用いられてもよい。同軸多重筒状体の場合、外周側から数えて奇数番目の筒状体の内周側のスペースに潜熱蓄熱材を挿入し、偶数番目の筒状体の内周側のスペースには潜熱蓄熱材を挿入しない構成としてもよい。
【００３５】
上記実施の形態では、潜熱蓄熱材アッセンブリ２０の下端は槽体１０の底面１２に当接しているが、槽体１０の底面に沿って多孔板を配置し、該多孔板よりも下位に流通口１４を設け、潜熱蓄熱材アッセンブリ２０の下端を該多孔板に当接させるようにしてもよい。
【００３６】
潜熱蓄熱材組成物の好適例について次に説明する。
【００３７】
この潜熱蓄熱材組成物は、（ｉ）パラフィン化合物とオレフィン系熱可塑性エラストマー、好適にはスチレン系エラストマーとからなる組成物、又は後述の（ii）硬化性蓄熱組成物を含むもの等が好ましい。
【００３８】
（ｉ）の組成物のスチレン系エラストマーとしては、ポリスチレンからなるハードセグメントと、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリイソブチレン、またはこれらの水素添加物、および／またはそれらの共重合体からなるソフトセグメントとから構成されるエラストマーが好ましい。
【００３９】
スチレン系エラストマーの具体例としては、スチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢ）、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体（ＳＢＳ）、スチレン−イソプレン共重合体（ＳＩ）、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体（ＳＩＳ）、スチレン−イソブチレン共重合体（ＳＩＢ）、スチレン−イソブチレン−スチレン共重合体（ＳＩＢＳ）、スチレン−ブタジエン−ブチレン−スチレン共重合体（ＳＢＢＳ）、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン共重合体（ＳＥＰＳ）、スチレン−エチレン−エチレン−プロピレン−スチレン（ＳＥＥＰＳ）共重合体が挙げられる。これらは、一種類を単独で用いてもよいし、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらの共重合体であってもよい。この中でも、形状保持性の観点から、ＳＢＳ、ＳＢＢＳ、ＳＩＳ、ＳＥＢＳ、ＳＥＰＳ、ＳＥＥＰＳ、ＳＩＢＳといったトリブロック共重合体を用いることが特に好ましい。
【００４０】
（ii）の潜熱蓄熱材は、ポリオール（ａ）、イソシアネート基を有する化合物（ｂ）および蓄熱材（ｃ）を含む硬化性蓄熱組成物を含む。以下、この硬化性蓄熱組成物について説明する。
【００４１】
＜ポリオール（ａ）＞
（ａ）成分のポリオールは、後述する（ｂ）成分と反応して、蓄熱材（ｃ）を担持するための３次元架橋構造を形成する成分であり、緻密な架橋構造を形成することができる。
【００４２】
ポリオール（ａ）としては、例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリオレフィンポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、アクリルポリオール、エポキシポリオール、アルキドポリオール、フッ素含有ポリオール、ケイ素含有系ポリオール、セルロース及び／またはその誘導体、アミロース等の多糖類等が挙げられる。（ａ）成分としては、これらの１種のみを用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００４３】
＜イソシアネート基を有する化合物（ｂ）＞
（ｂ）成分は、ポリオール（ａ）の水酸基と反応して３次元架橋構造を形成するものであり、（ｂ）成分中のイソシアネート基は、水酸基との反応性に優れ、反応が迅速に進行し、かつ緻密な架橋構造を形成することができる。
【００４４】
イソシアネート基を有する化合物（ｂ）としては、特に脂肪族ジイソシアネートを用いることが好ましく、特にＨＭＤＩおよびその誘導体化したもの等が好ましい。
【００４５】
＜ポリオール（ａ）とイソシアネート基を有する化合物（ｂ）の含有割合＞
本発明の硬化性蓄熱組成物に含まれる（ａ）成分と（ｂ）成分の含有割合は、ＮＣＯ／ＯＨ比率（当量比率）で好ましくは０．５〜２．０、さらに好ましくは０．８〜１．５となる範囲内で設定すればよい。
【００４６】
＜蓄熱材（ｃ）＞
蓄熱材（ｃ）としては、無機潜熱蓄熱材、有機潜熱蓄熱材等が挙げられる。
【００４７】
無機潜熱蓄熱材としては、例えば、硫酸ナトリウム１０水和物、炭酸ナトリウム１０水和物、リン酸水素ナトリウム１２水和物、チオ硫酸ナトリウム５水和物、塩化カルシウム６水和物等の水和塩等が挙げられる。
【００４８】
有機潜熱蓄熱材としては、例えば、脂肪族炭化水素、長鎖アルコール、長鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸エステル、ポリエーテル化合物、脂肪酸トリグリセリド等が挙げられる。
【００４９】
蓄熱材（ｃ）はこれらの蓄熱材のうち１種または２種以上を用いることができる。
【００５０】
硬化性蓄熱組成物中の蓄熱材（ｃ）の含有量には特に制限はないが、好ましくは４０〜５０重量％、より好ましくは５０〜８５重量％、さらに好ましくは６０〜８０重量％である。
【００５１】
＜その他の成分＞
硬化性蓄熱組成物には、上述の成分以外に、各種添加剤を配合することも可能である。このような添加剤としては、例えば、可塑剤、防腐剤、防黴剤、防藻剤、消泡剤、レベリング剤、顔料分散剤、沈降防止剤、たれ防止剤、硬化促進剤、脱水剤、艶消し剤、難燃剤、紫外線吸収剤、光安定剤等が挙げられる。
【００５２】
上記説明は本発明の一例であり、本発明は上記以外の形態とされてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１  潜熱蓄熱槽
１０  槽体
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ  潜熱蓄熱材アッセンブリ
２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ  外筒
２２  内筒
２３  潜熱蓄熱材
３０  ウェート材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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