(57)【要約】【課題】蓄熱剤の利用率を向上して小型で高効率な蓄熱装置を提供すること。【解決手段】流体流路を有する蓄放熱パネル４で蓄熱体７を挟んで順に積層し、前記蓄熱体７と前記蓄放熱パネル４とを密着させる構成としたもので、蓄熱体７を、流体流路を有する蓄放熱パネル４とで挟み、積層することにより、蓄熱剤２を高密度に充填することができ、蓄熱剤への熱の出し入れを高効率に行うことができ、また蓄熱槽の小型化が可能となる。これにより、蓄熱剤の利用率を向上し、蓄熱容槽のコンパクトな蓄熱装置及びそれを備えたヒートポンプ給湯機を提供できる。【選択図】図１
2010025425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体流路を有する蓄放熱パネルで蓄熱体を挟んで順に積層し、前記蓄熱体と前記蓄放熱パネルとを密着させる構成とした蓄熱装置。
【請求項２】
蓄放熱パネルの表面に突起部を形成し、蓄熱体を保持する構成とした請求項１記載の蓄熱装置。
【請求項３】
蓄放熱パネルは、外表面に腐食防止皮膜を設けたアルミ押し出し型材で形成した請求項１または２記載の蓄熱装置。
【請求項４】
薄膜の袋状容器に蓄熱剤を収納して蓄熱体を形成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項５】
蓄放熱パネルの型材側面に貫通穴を有する貫通用凸部とメネジを形成する固定用凸部とを設け、前記蓄放熱パネルと流路平板とを締結する構成とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項６】
蓄熱剤温度検出手段と、蓄熱剤振動装置と、前記蓄熱剤温度検出手段の出力に基づいて、前記蓄熱剤振動装置の動作を制御する制御装置とを設けた請求項１〜５のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項７】
装置外周を接合材で接合して真空断熱材で覆った請求項１〜６のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項８】
加熱用ヒータを設けた請求項１〜７のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の蓄熱装置を備えたヒートポンプ給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暖房等に利用する蓄熱装置及びそれを備えたヒートポンプ給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の蓄熱装置は、蓄熱槽の内部に蓄熱剤を充填し、蓄熱剤に蓄熱、また熱を取り出すための熱交換器を、蓄熱層の開放された上面から蓄熱剤に浸漬させていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図９は、上記特許文献１に記載された従来の蓄熱装置を示すものである。図９に示すように、蓄熱槽１と、蓄熱剤２と、熱交換器３とから構成されている。
【特許文献１】特開２００５−２４１４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、蓄熱槽１の内部に蓄熱剤２が充填され、開放された上面から熱交換器３を蓄熱剤２に浸漬させるため、必要な蓄熱量と熱交換能力を確保するにはる程度以上の高さが必要となり、ある程度以上小型化が出来ないという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、蓄熱剤の利用率を向上し、蓄熱槽のコンパクトな蓄熱装置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】
前記従来の課題を解決するために、本発明の蓄熱装置は、流体流路を有する蓄放熱パネルで蓄熱体を挟んで順に積層し、前記蓄熱体と前記蓄放熱パネルとを密着させる構成としたもので、蓄熱体を、流体流路を有する蓄放熱パネルで挟み、積層することにより、蓄熱剤を高密度に充填することができ、蓄熱剤への熱の出し入れを高効率に行うことができ、また蓄熱槽の小型化が可能となる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、蓄熱剤の利用率を向上し、蓄熱容槽のコンパクトな蓄熱装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、流体流路を有する蓄放熱パネルで蓄熱体を挟んで順に積層し、前記蓄熱体と前記蓄放熱パネルとを密着させる構成としたもので、蓄熱体を、流体流路を有する蓄放熱パネルで挟み、積層することにより、蓄熱剤を高密度に充填することができ、蓄熱剤への熱の出し入れを高効率に行うことができ、また蓄熱槽の小型化が可能となる。
【０００９】
第２の発明は、蓄放熱パネルの表面に突起部を形成し、蓄熱体を保持する構成としたもので、流体流路を有する蓄放熱パネルで、蓄熱体を保持することで、蓄熱剤を高密度に充填することができ、蓄熱剤への熱の出し入れを高効率に行うことができ、また蓄熱槽が不要となり小型化が可能となる。
【００１０】
第３の発明は、蓄放熱パネルは、外表面に腐食防止皮膜を設けたアルミ押し出し型材で形成したもので、装置を軽量化し流体から蓄熱剤への伝熱性を高めて、腐食性のある蓄熱
材からアルミ型材の腐食を防止することとなり、軽量で信頼性の高い高効率の蓄熱装置を実現することができる。
【００１１】
第４の発明は、薄膜の袋状容器に蓄熱剤を収納して蓄熱体を形成したもので、蓄放熱パネルや流路平板を構成する金属と蓄熱剤とが、直接接触するのを防止することとなり、金属の腐食を防止し金属から溶出するイオンが蓄熱剤を劣化させるのを防止することができる。
【００１２】
第５の発明は、蓄放熱パネルの型材側面に貫通穴を有する貫通用凸部とメネジを形成する固定用凸部とを設け、前記蓄放熱パネルと流路平板とを締結する構成としたもので、蓄放熱パネルを積層して、貫通用凸部の貫通穴に締結体となるボルトを通して固定用凸部のメネジにボルトを締めこんで固定することとなり、特別な部材を用いることなく積層する蓄放熱パネル間で強固に固定することができる。
【００１３】
第６の発明は、蓄熱剤温度検出手段と、蓄熱剤振動装置と、前記蓄熱剤温度検出手段の出力に基づいて、前記蓄熱剤振動装置の動作を制御する制御装置とを設けたもので、蓄熱剤が凝固温度または融解温度近い温度になったのを蓄熱剤温度検出手段で検出して、制御装置で蓄熱剤振動装置を振動して蓄熱剤を振動することとなり、蓄熱剤に機械的振動を与えて過冷却を防止し所定の温度で確実に潜熱を利用することができる。
【００１４】
第７の発明は、装置外周を接合材で接合して真空断熱材で覆ったもので、装置からの放熱を少なくすることとなり、高効率な運転をすることができる。
【００１５】
第８の発明は、加熱用ヒータを設けたもので、加熱用ヒータによっても流体を加熱することとなり、蓄熱剤を少量化でき蓄熱装置のさらなる小型化が可能となる。
【００１６】
第９の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の蓄熱装置を備えたヒートポンプ給湯機で、小型高効率で信頼性の高いヒートポンプ給湯機を提供できる。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものでない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における蓄熱装置の構成図を示すものである。
【００１９】
図１において、蓄放熱パネル４は、流体流路５を有する型材６からなり、前記型材６の両側または片側に、蓄熱剤２を有する蓄熱体７を保持したものであり、突起部８で挟んで順に積層し、蓄熱体７を蓄放熱パネル４密着させて、最終端を端板用蓄放熱パネル９としボルトなどの締結体１０で締結固定して構成している。
【００２０】
以上のように構成された蓄熱装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００２１】
まず、蓄熱は高温の流体を、蓄放熱パネル４の型材６や端板用蓄放熱パネル９の流体流路５に流して、蓄熱体７を加熱して蓄熱剤２に蓄熱する。放熱は低温の流体を、高温の流体が流れていない、蓄放熱パネル４の型材６や端板用蓄放熱パネル９の流体流路５に流して、蓄熱体７の蓄熱剤２から流体に放熱する。例えば、蓄放熱パネル４の型材６の流体流路５に、高温の流体や低温の流体を交互に流すようにすれば良い。
【００２２】
以上のように、本実施の形態においては蓄熱体７と蓄放熱パネル４を順に成層して締結体で締結することにより、蓄熱体７を蓄放熱パネル４で強固に挟んで固定し、型材６の表
面に蓄熱体７を密着して積層することとなり、蓄熱剤２を高密度に充填して蓄熱と放熱時の熱の出し入れを高効率に行うことができ、また蓄熱槽の小型化が可能となる。
【００２３】
（実施の形態２）
図２は本発明の第２の実施の形態の蓄熱装置の構成図を示すものである。
【００２４】
図２において、蓄放熱パネル４の型材６はアルミ押し出し型材で構成し、酢酸ナトリウム３水塩などの蓄熱剤２からなる蓄熱体７が接触する外表面に樹脂等の腐食防止皮膜１１を設けて構成している。以上のように構成された蓄熱装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００２５】
まず、アルミ押し出し型材の型材６の両面に酢酸ナトリウム３水塩などの蓄熱剤２からなる蓄熱体７が接触しているが、型材６の両面に腐食防止皮膜１１を設けているため蓄熱剤２とアルミが直接接触してアルミから蓄熱剤２にイオンが溶出してアルミが腐食し蓄熱剤が劣化するのを防止することができる。
【００２６】
以上のように、本実施の形態においてはアルミ押し出し型材で構成する型材６の外表面に腐食防止皮膜１１を形成することにより、アルミと蓄熱剤２が直接接触するのを防止することとなり、アルミの腐食を防止して蓄熱剤２の劣化を防止することができる。
【００２７】
（実施の形態３）
図３は本発明の第４の実施の形態の蓄熱装置の構成図を示すものである。
【００２８】
図３において、蓄熱体７はポリエチレンなどの薄膜の袋状容器１２に複数の蓄熱剤２を区分して収納している。
【００２９】
以上のように構成された蓄熱装置について、以下その動作、作用を説明する。
まず、袋状容器１２に複数の板状の蓄熱剤２を収納し、袋状容器１２を熱融着などの手段により個々の蓄熱剤２を区分けして充填することにより、蓄放熱パネル４への装着が容易になり、アルミや銅の金属の腐食を防止することができる。
【００３０】
以上のように、本実施の形態においては袋状容器１２に複数の蓄熱剤２を区分して収納することにより、装置を組み立てた後に蓄熱体７を充填することができ、蓄熱剤２が構成材料に直接接触することなく袋状容器１２を介して接触することとなり、構成材料として熱伝導性の良いアルミや銅を表面処理することなく用いることができる。
【００３１】
（実施の形態４）
図４は本発明の第４の実施の形態の蓄熱装置の構成図を示すものである。
【００３２】
図４において、蓄放熱パネル４は型材６の両側面に貫通穴１３を設けた貫通用凸部１４とメネジ１５を設けた固定用凸部１６とを設けて構成している。
【００３３】
以上のように構成された蓄熱装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００３４】
まず、蓄放熱パネル４と蓄熱体７を積層するときに、型材６の両側面に設けた貫通用凸部１４の貫通穴１３にボルトなどの締結体１０を通してもう一方の型材６の固定用凸部１６のメネジ１５に締結体１０のボルトをねじ込んで固定する。
【００３５】
以上のように、本実施の形態においては、型材６の貫通穴１３にボルトなどの締結体１０を通してもう一方の型材６のメネジ１５に締結体１０のボルトをねじ込んで固定するこ
とにより、蓄熱体７と型材６が強固に密着することとなり、蓄熱体７からの熱の出し入れを効率的に行うことができる。
【００３６】
（実施の形態５）
図５は本発明の第５の実施の形態の蓄熱装置の構成図を示すものである。
【００３７】
図５において、蓄放熱パネル４は蓄熱体７収納部の側壁に蓄熱剤温度検出手段１７と、蓄熱剤振動装置１８とを装着し、蓄熱剤温度検出手段１７の出力に応じて蓄熱剤振動装置１８を制御する制御装置１９を設けて構成している。
【００３８】
以上のように構成された蓄熱装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００３９】
まず、放熱時は蓄熱体７の蓄熱剤２は高温で溶融した状態であり、蓄放熱パネル４の流体流路５に低温の流体を流すことにより、蓄熱剤２から流体に熱移動が生じ流体は温度を上げながら移動し蓄熱剤２は熱を放出して徐々に温度を下げて凝固温度に近づくが、酢酸ナトリウム３水塩などの潜熱蓄熱材料を蓄熱剤２に用いた場合は、過冷却現象が現れ凝固温度になっても凝固しないで温度を下げていき、潜熱を取り出せなくなることがあるが、蓄熱剤温度検出手段１７で蓄熱剤２の温度が凝固温度になったことを検出して、制御装置１９で蓄熱剤振動装置１８を振動させることにより、蓄熱剤２を振動させて凝固反応を促進させて所定の温度で潜熱を確実に取りだす。
【００４０】
以上のように、本実施の形態においては蓄熱剤温度検出手段１７と蓄熱剤振動装置１８と制御装置１９を設けて蓄熱剤２が凝固温度に達したときに蓄熱剤２を振動することにより、蓄熱剤２の凝固反応を促進することとなり、所定の温度で蓄熱剤２から潜熱を取り出すことができる。
【００４１】
（実施の形態６）
図６は本発明の第６の実施の形態の蓄熱装置の構成図を示すものである。
【００４２】
図６において、積層した蓄放熱パネル４の外周を板状真空断熱材２０で覆い、板状真空断熱材２０の接合部をテープまたは板状真空断熱材２０のパッキング材料で構成する接合材２１で接合している。
【００４３】
以上のように構成された蓄熱装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００４４】
まず、蓄放熱パネル４を積層して締結した角型の蓄熱槽１の周囲に板状真空断熱材２０を密着して設け、各板状真空断熱材２０の接する部分を接合体２１で接合して蓄放熱パネル４を保温断熱する。
【００４５】
以上のように、本実施の形態においては蓄放熱パネル４を積層して締結した角型の蓄熱槽１の各構成面を板状真空断熱材２０で覆って接合体２１で接合とすることにより、断熱性に優れているが曲げ加工の難しい板状真空断熱材２０を断熱材として使用することが可能となり、放熱の少ない高性能で小型の蓄熱装置が実現できる。
【００４６】
（実施の形態７）
図７は本発明の第７の実施の形態の蓄熱装置の構成図を示すものである。
【００４７】
図７において、加熱用ヒータ２２を、蓄熱体７と蓄放熱パネル４、また端板用蓄放熱パネル９とで挟んで積層し、加熱用ヒータ２２を蓄熱体７、蓄放熱パネル４、端板用蓄放熱パネル９に密着させて、締結体１０で締結固定して構成している。
【００４８】
以上のように構成された蓄熱装置について、以下その動作、作用を説明する。
まず、低温の流体を流体流路５に流して蓄熱体７の蓄熱剤２から流体に放熱する際に、加熱用ヒータ２２によっても流体を加熱する。これにより、蓄熱剤２に蓄熱する必要な熱量が減少し、蓄熱剤２の必要量が減少する。
【００４９】
以上のように、本実施の形態においては加熱用ヒータ２２を、蓄熱体７と蓄放熱パネル４、また端板用蓄放熱パネル９とで挟んで積層し、加熱用ヒータ２２を蓄熱体７、蓄放熱パネル４、端板用蓄放熱パネル９に密着させて、締結体１０で締結固定し、加熱用ヒータ２２によっても流体を加熱することにより、蓄熱剤２を少量化でき蓄熱装置のさらなる小型化が可能となる。
【００５０】
（実施の形態８）
図８は本発明の第８の実施の形態の蓄熱装置の構成図を示すものである。
【００５１】
図８において、ヒートポンプ回路で構成される熱源４は、圧縮機２３と減圧手段である膨張弁２４と蒸発器２５と内部熱交換器２６と放熱器となる蓄放熱パネル４とを設けて構成している。
【００５２】
以上のように構成された蓄熱装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００５３】
まず、圧縮機２３で高温高圧にした冷媒ガスを蓄放熱パネル４の流体流路５に流して、蓄熱体７に放熱し、温度さげて内部熱交換器２７で圧縮機２３の吸入ガスを加熱した後、膨張弁２７で低温低圧の液にして、蒸発器２５で吸熱し蒸発してガスの状態で再び圧縮機２３に吸入する。
【００５４】
以上のように、本実施の形態においては圧縮機２３で高温高圧にした冷媒ガスを、蓄放熱パネル４の流体流路５に直接流すことにより、ヒートポンプ回路で発生した熱を直接的に蓄熱体７に伝えることとなり、２次的な熱媒を必要とせず簡単な構成で効率的に蓄熱体７に蓄熱することができる。
【００５５】
冷媒に炭酸ガスを用いた場合は、流体流路５を液化することなく通過して放熱器という作用はなくなるが同様の効果をうることができ、内部熱交換器２６で圧縮機２３の吸入ガスの温度を高温化することにより、流体流路５に入る温度も高温にすることができるので、蓄熱剤２を効率的に利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上のように、本発明にかかる蓄熱装置は、小型高効率で信頼性の高い装置が実現できるので、住宅の暖房、浴室暖房乾燥、衣類乾燥機および産業用の廃熱回収装置などの用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１における蓄熱装置の正面断面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態２における蓄熱装置の正面図（ｂ）図２（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態３における蓄熱装置の一部断面図（ｂ）図３（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図４】本発明の実施の形態４における蓄熱装置の正面断面図
【図５】本発明の実施の形態５における蓄熱装置の正面断面図
【図６】本発明の実施の形態６における蓄熱装置の正面図
【図７】本発明の実施の形態７における蓄熱装置の正面断面図
【図８】本発明の実施の形態８における蓄熱装置をヒートポンプ給湯機に搭載した構成図
【図９】従来の蓄熱装置の正面略断面図
【符号の説明】
【００５８】
１  蓄熱槽
２  蓄熱剤
３  熱交換器
４  蓄放熱パネル
５  流体流路
６  型材
７  蓄熱体
８  突起部
９  端板用蓄放熱パネル
１０  締結体
１１  腐食防止皮膜
１２  袋状容器
１３  貫通穴
１４  貫通用凸部
１５  メネジ
１６  固定用凸部
１７  蓄熱剤温度検出手段
１８  蓄熱剤振動装置
１９  制御装置
２０  板状真空断熱材
２１  接合材
２２  加熱用ヒータ
【図１】
2010025425.tif 000003
【図２】
2010025425.tif 000004
【図３】
2010025425.tif 000005
【図４】
2010025425.tif 000006
【図５】
2010025425.tif 000007
【図６】
2010025425.tif 000008
【図７】
2010025425.tif 000009
【図８】
2010025425.tif 000010
【図９】
2010025425.tif 000011