(57)【要約】【課題】  蓄熱時間を短縮する。【解決手段】  融点が１００℃以上で融解することによって潜熱を蓄熱し、凝固することによって潜熱を放熱するエリスリトール３を収容する蓄熱槽１ａに、エリスリトール３に対して比重が軽く、直接接触することにより熱交換し、エリスリトール３と比重差によって分離する油２を供給することで、蓄熱槽１ａに蓄熱し、また、蓄熱槽１ａに蓄熱した熱を取り出すことができる蓄熱装置１において、蓄熱槽１ａに蓄熱し、また、蓄熱槽１ａに蓄熱した熱を取り出す際に、蓄熱槽１ａに供給する油２の温度を計測する温度計１０と、計測した油２の温度が所定温度範囲外である場合、油２の供給を停止し、温度が所定温度範囲内である場合、エリスリトール３の単位重量当りの油供給重量が所定範囲内となるように油２の供給量を制御するポンプ９とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
融点が１００℃以上で融解することによって潜熱を蓄熱し、凝固することによって潜熱を放熱する蓄熱体を収容する蓄熱槽に、前記蓄熱体に対して比重が軽く、直接接触することにより熱交換し、前記蓄熱体と比重差によって分離する熱交換媒体を供給することで、前記蓄熱槽に蓄熱し、また、前記蓄熱槽に蓄熱した熱を取り出すことができる蓄熱装置において、
前記蓄熱槽に蓄熱し、また、前記蓄熱槽に蓄熱した熱を取り出す際に、前記蓄熱槽に供給する前記熱交換媒体の温度を計測する温度計測部と、
計測した前記熱交換媒体の温度が所定温度範囲外である場合、前記熱交換媒体の供給を停止し、前記温度が所定温度範囲内である場合、前記蓄熱体の単位重量当りの熱交換媒体供給重量が所定範囲内となるように前記熱交換媒体の供給量を制御する供給量制御部と
を備えていることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項２】
前記蓄熱体がエリスリトールであることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱装置。
【請求項３】
前記熱交換媒体の比熱が１．９から２．５ｋＪ／ｋｇ℃であることを特徴とする請求項２に記載の蓄熱装置。
【請求項４】
前記蓄熱槽に蓄熱させる場合において、
前記所定温度範囲が１２５℃以上１６５℃以下であって、
前記供給量制御部は、
前記蓄熱槽に供給する流量が、前記蓄熱体の単位重量当たりに対して２．６ｋｇ/ｈｒ以上、１３ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の蓄熱装置。
【請求項５】
前記蓄熱槽に蓄熱させる場合において、
前記所定温度範囲が１２５℃以上１６５℃以下であって、
前記供給量制御部は、
前記蓄熱槽に供給する流量が、前記蓄熱体の単位重量当たりに対して３．４ｋｇ/ｈｒ以上、１３ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の蓄熱装置。
【請求項６】
前記蓄熱槽に蓄熱させる場合において、
前記所定温度範囲が１４０℃以上１６５℃以下であって、
前記供給量制御部は、
前記蓄熱槽に供給する流量が、前記蓄熱体の単位重量当たりに対して５．２ｋｇ/ｈｒ以上、１３ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の蓄熱装置。
【請求項７】
前記蓄熱槽に蓄熱された熱を取り出す場合において、
前記供給量制御部は、
前記蓄熱槽に供給する流量が、前記蓄熱体の単位重量当たりに対して０．２５ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御することを特徴とする請求項３に記載の蓄熱装置。
【請求項８】
前記蓄熱槽に蓄熱された熱を取り出す場合において、
前記供給量制御部は、
前記蓄熱槽に供給する流量が、前記蓄熱体の単位重量当たりに対して０．５ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の蓄熱装置。
【請求項９】
前記蓄熱槽に蓄熱された熱を取り出す場合において、
前記供給量制御部は、
前記蓄熱槽に供給する流量が、前記蓄熱体の単位重量当たりに対して０．８ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の蓄熱装置。
【請求項１０】
融点が１００℃以上で融解することによって潜熱を蓄熱し、凝固することによって潜熱を放熱する蓄熱体を収容する蓄熱槽に、前記蓄熱体に対して比重が軽く、直接接触することにより熱交換し、前記蓄熱体と比重差によって分離する熱交換媒体を供給することで、前記蓄熱槽に蓄熱し、また、前記蓄熱槽に蓄熱した熱を取り出すことができる蓄熱装置の運転方法において、
前記蓄熱槽に蓄熱し、また、前記蓄熱槽に蓄熱した熱を取り出す際に、前記蓄熱槽に供給する前記熱交換媒体の温度を計測し、
計測した前記熱交換媒体の温度が所定温度範囲外である場合、前記熱交換媒体の供給を停止し、
計測した温度が所定温度範囲内である場合、前記蓄熱体の単位重量当りの熱交換媒体供給重量が所定範囲内となるように前記熱交換媒体の供給量を制御し、
制御された前記流量で前記熱交換媒体を前記蓄熱槽に供給する
ことを特徴とする蓄熱装置の運転方法。
【請求項１１】
前記蓄熱体がエリスリトールであることを特徴とする請求項１０に記載の蓄熱装置。
【請求項１２】
前記熱交換媒体の比熱が１．９から２．５ｋＪ／ｋｇ℃であることを特徴とする請求項１１に記載の蓄熱装置。
【請求項１３】
前記蓄熱槽に蓄熱させる場合において、
前記所定温度範囲が１２５℃以上１６５℃以下であって、
前記熱交換媒体の流量が、前記蓄熱体の単位重量当たりに対して２．６ｋｇ/ｈｒ以上、１３ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御する
ことを特徴とする請求項１２に記載の蓄熱装置の運転方法。
【請求項１４】
前記蓄熱槽に蓄熱させる場合において、
前記所定温度範囲が１２５℃以上１６５℃以下であって、
前記熱交換媒体の流量が、前記蓄熱体の単位重量当たりに対して３．４ｋｇ/ｈｒ以上、１３ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御する
ことを特徴とする請求項１２に記載の蓄熱装置の運転方法。
【請求項１５】
前記蓄熱槽に蓄熱させる場合において、
前記所定温度範囲が１４０℃以上１６５℃以下であって、
前記熱交換媒体の流量が、前記蓄熱体の単位重量当たりに対して５．２ｋｇ/ｈｒ以上、１３ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御する
ことを特徴とする請求項１２に記載の蓄熱装置の運転方法。
【請求項１６】
前記蓄熱槽に蓄熱された熱を取り出す場合において、
前記蓄熱槽に供給する流量が、前記蓄熱体の単位重量当たりに対して０．２５ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御する
ことを特徴とする請求項１２に記載の蓄熱装置の運転方法。
【請求項１７】
前記蓄熱槽に蓄熱された熱を取り出す場合において、
前記蓄熱槽に供給する流量が、前記蓄熱体の単位重量当たりに対して０．５ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御する
ことを特徴とする請求項１２に記載の蓄熱装置の運転方法。
【請求項１８】
前記蓄熱槽に蓄熱された熱を取り出す場合において、
前記蓄熱槽に供給する流量が、前記蓄熱体の単位重量当たりに対して０．８ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御する
ことを特徴とする請求項１２に記載の蓄熱装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、夜間の電力や排蒸気を利用して蓄熱し、必要なときに熱を取り出すことができる家庭用又は業務用の定置式及び移動式の蓄熱装置及び蓄熱装置の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、昼間の熱利用のピーク時におけるエネルギー消費を低減する必要があり、例えば、特許文献１に示すように、発生する熱を一時的に蓄熱する蓄熱装置が提案されている。特許文献１の発明は、蓄熱槽に、熱を蓄熱する蓄熱材と、蓄熱材よりも比重が小さく、蓄熱材と分離する熱媒を収容している。蓄熱槽では、比重の相違から上方に熱媒、下方に蓄熱材と互いに分離される。そして、例えば、製鉄所、ゴミ処理場等において発生する熱が供給された熱媒を蓄熱槽の底部から供給すると、蓄熱材よりも比重が小さいため、蓄熱槽の上方に移動する。そして、かかる移動中に蓄熱材と直接接触することで、熱媒に供給された熱が蓄熱材に伝わり、蓄熱されるようになる。
【０００３】
また、蓄熱した熱を利用する場合は、上記と同様に、熱供給されていない熱媒を蓄熱槽の底部から供給すると、蓄熱材よりも比重が小さいため、蓄熱槽の上方に移動する。そして、かかる移動中に蓄熱材と直接接触することで、蓄熱材に蓄熱された熱が熱媒に伝わり、熱媒に熱が供給されるようになる。そして、かかる熱媒を熱取出器に供給し、熱取出器において熱を回収することで、例えば、暖房機器のような外部機器において熱を利用することができるようになる。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５８−１０４４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のように、熱媒と蓄熱材との直接接触で熱交換をする場合において、蓄熱材として使用される物質としては、一般的には、例えば、エリスリトール等が使用されるが、この物質は、融点が高いため平時は固体であり、熱が蓄熱されると液体へと状態変化するようになっている。このように融点が高い物質を用いた場合、蓄熱するのに時間を要してしまうため、融点が高い物質を用いても、時間を要することなく、効率よく蓄熱できるようにすることが望まれている。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、蓄熱時間を短縮することができる蓄熱装置及び蓄熱装置の運転方法を提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、融点が１００℃以上で融解することによって潜熱を蓄熱し、凝固することによって潜熱を放熱する蓄熱体を収容する蓄熱槽に、蓄熱体に対して比重が軽く、直接接触することにより熱交換し、蓄熱体と比重差によって分離する熱交換媒体を供給することで、蓄熱槽に蓄熱し、また、蓄熱槽に蓄熱した熱を取り出すことができる蓄熱装置において、蓄熱槽に蓄熱し、また、蓄熱槽に蓄熱した熱を取り出す際に、蓄熱槽に供給する熱交換媒体の温度を計測する温度計測部と、計測した熱交換媒体の温度が所定温度範囲外である場合、熱交換媒体の供給を停止し、温度が所定温度範囲内である場合、蓄熱体の単位重量当りの熱交換媒体供給重量が所定範囲内となるように熱交換媒体の供給量を制御する供給量制御部とを備えている。
【０００８】
この構成によると、蓄熱槽に供給する熱交換媒体の温度を所定温度に制御し、供給量を制御できるようになっている。蓄熱体の融点が１００℃以上の場合、熱交換媒体の温度が低かったり、供給量が少なかったりすると、蓄熱時間が長くなってしまうが、熱交換媒体を最適な温度と供給量とにすることができるため、蓄熱時間を短縮することができる。
【０００９】
また、本発明の蓄熱体がエリスリトールであることが好ましい。これによると、蓄熱体にエリスリトールを用いることで、短時間で効率よく蓄熱することができる。そして、この場合、熱交換媒体の比熱が１．９から２．５ｋＪ／ｋｇ℃であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明は、蓄熱槽に蓄熱させる場合において、所定温度範囲が１２５℃以上１６５℃以下であって、供給量制御部は、蓄熱槽に供給する流量が、蓄熱体の単位重量当たりに対して２．６ｋｇ/ｈｒ以上、１３ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御する。この構成によると、蓄熱時間を短縮することができる。
【００１１】
また、本発明は、蓄熱槽に蓄熱させる場合において、所定温度範囲が１２５℃以上１６５℃以下であって、供給量制御部は、蓄熱槽に供給する流量が、蓄熱体の単位重量当たりに対して３．４ｋｇ/ｈｒ以上、１３ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御する。この構成によると、蓄熱時間をさらに短縮することができる。
【００１２】
また、本発明は、蓄熱槽に蓄熱させる場合において、所定温度範囲が１４０℃以上１６５℃以下であって、供給量制御部は、蓄熱槽に供給する流量が、蓄熱体の単位重量当たりに対して５．２ｋｇ/ｈｒ以上、１３ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御する。この構成によると、蓄熱時間を大幅に短縮することができる。
【００１３】
また、本発明は、蓄熱槽に蓄熱された熱を取り出す場合において、供給量制御部は、蓄熱槽に供給する流量が、蓄熱体の単位重量当たりに対して０．２５ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御するようにしてもよい。
【００１４】
この構成によると、蓄熱槽に蓄熱された熱を取り出す際に、蓄熱槽に供給する熱交換媒体の流量を制御するようになっているため、蓄熱した熱を取りだすのに要する時間を調整することができる。そして、熱交換媒体の流量を、０．２５ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下となるように制御することで、かかる時間が長くなることをおさえることができる。
【００１５】
本発明は、蓄熱槽に蓄熱された熱を取り出す場合において、供給量制御部は、蓄熱槽に供給する流量が、蓄熱体の単位重量当たりに対して０．５ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御するようにしてもよい。
【００１６】
この構成によると、蓄熱槽に蓄熱された熱を取り出す際に、蓄熱槽に供給する熱交換媒体の流量を制御するようになっているため、蓄熱した熱を取りだすのに要する時間を調整することができる。そして、熱交換媒体の流量を、０．５ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下となるように制御することで、かかる時間が長くなることをおさえることができる。
【００１７】
本発明は、蓄熱槽に蓄熱された熱を取り出す場合において、供給量制御部は、蓄熱槽に供給する流量が、蓄熱体の単位重量当たりに対して０．８ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御するようにしてもよい。
【００１８】
この構成によると、蓄熱槽に蓄熱された熱を取り出す際に、蓄熱槽に供給する熱交換媒体の流量を制御するようになっているため、蓄熱した熱を取りだすのに要する時間を調整することができる。そして、熱交換媒体の流量を、０．８ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下となるように制御することで、かかる時間が長くなることをおさえることができる。
【００１９】
また、別の観点において、本発明は、融点が１００℃以上で融解することによって潜熱を蓄熱し、凝固することによって潜熱を放熱する蓄熱体を収容する蓄熱槽に、蓄熱体に対して比重が軽く、直接接触することにより熱交換し、蓄熱体と比重差によって分離する熱交換媒体を供給することで、蓄熱槽に蓄熱し、また、蓄熱槽に蓄熱した熱を取り出すことができる蓄熱装置の運転方法において、蓄熱槽に蓄熱し、また、蓄熱槽に蓄熱した熱を取り出す際に、蓄熱槽に供給する熱交換媒体の温度を計測し、計測した熱交換媒体の温度が所定温度範囲外である場合、熱交換媒体の供給を停止し、計測した温度が所定温度範囲内である場合、蓄熱体の単位重量当りの熱交換媒体供給重量が所定範囲内となるように熱交換媒体の供給量を制御し、制御された流量で熱交換媒体を蓄熱槽に供給する。
【００２０】
この構成によると、蓄熱槽に供給する熱交換媒体の温度を所定温度に制御し、供給量を制御できるようになっている。蓄熱体の融点が１００℃以上の場合、熱交換媒体の温度が低かったり、供給量が少なかったりすると、蓄熱時間が長くなってしまうが、熱交換媒体を最適な温度と供給量とにすることができるため、蓄熱時間を短縮することができる。
【００２１】
また、本発明の蓄熱体がエリスリトールであることが好ましい。これによると、蓄熱体にエリスリトールを用いることで、短時間で効率よく蓄熱することができる。そして、この場合、熱交換媒体の比熱が１．９から２．５ｋＪ／ｋｇ℃であることが好ましい。
【００２２】
さらに、本発明は、蓄熱槽に蓄熱させる場合において、所定温度範囲が１２５℃以上１６５℃以下であって、熱交換媒体の流量が、蓄熱体の単位重量当たりに対して２．６ｋｇ/ｈｒ以上、１３ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御するようにしてもよい。この構成によると、蓄熱時間を短縮することができる。
【００２３】
また、本発明は、蓄熱槽に蓄熱させる場合において、所定温度範囲が１２５℃以上１６５℃以下であって、熱交換媒体の流量が、蓄熱体の単位重量当たりに対して３．４ｋｇ/ｈｒ以上、１３ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御するようにしてもよい。この構成によると、蓄熱時間をさらに短縮することができる。
【００２４】
また、本発明は、蓄熱槽に蓄熱させる場合において、所定温度範囲が１４０℃以上１６５℃以下であって、熱交換媒体の流量が、蓄熱体の単位重量当たりに対して５．２ｋｇ/ｈｒ以上、１３ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御するようにしてもよい。この構成によると、蓄熱時間を大幅に短縮することができる。
【００２５】
さらに、本発明は、蓄熱槽に蓄熱された熱を取り出す場合において、蓄熱槽に供給する流量が、蓄熱体の単位重量当たりに対して０．２５ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御するようにしてもよい。
【００２６】
この構成によると、蓄熱槽に蓄熱された熱を取り出す際に、蓄熱槽に供給する熱交換媒体の流量を制御するようになっているため、蓄熱した熱を取りだすのに要する時間を調整することができる。そして、熱交換媒体の流量を、０．２５ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下となるように制御することで、かかる時間が長くなることをおさえることができる。
【００２７】
また、本発明は、蓄熱槽に蓄熱された熱を取り出す場合において、蓄熱槽に供給する流量が、蓄熱体の単位重量当たりに対して０．５ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御するようにしてもよい。
【００２８】
この構成によると、蓄熱槽に蓄熱された熱を取り出す際に、蓄熱槽に供給する熱交換媒体の流量を制御するようになっているため、蓄熱した熱を取りだすのに要する時間を調整することができる。そして、熱交換媒体の流量を、０．５ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下となるように制御することで、かかる時間が長くなることをおさえることができる。
【００２９】
また、本発明は、蓄熱槽に蓄熱された熱を取り出す場合において、蓄熱槽に供給する流量が、蓄熱体の単位重量当たりに対して０．８ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御するようにしてもよい。
【００３０】
この構成によると、蓄熱槽に蓄熱された熱を取り出す際に、蓄熱槽に供給する熱交換媒体の流量を制御するようになっているため、蓄熱した熱を取りだすのに要する時間を調整することができる。そして、熱交換媒体の流量を、０．８ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下となるように制御することで、かかる時間が長くなることをおさえることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３２】
本実施の形態に係る蓄熱装置１は、工場や廃棄処理場等で発生する廃熱を蓄熱し、他の機器（例えば、暖房装置や給湯器等）に利用する際に蓄熱した熱を取り出すことができる装置であって、図１に示すように、油２（熱交換媒体）とエリスリトール３（蓄熱体）とが収容された蓄熱槽１ａと、供給管４と、排出管６とを備えている。蓄熱槽１ａに収容された油２とエリスリトール３とは互いに混合せず、油２がエリスリトール３よりも比重が小さいため、蓄熱槽１ａ内では、上層に油２、下層にエリスリトール３と互いに分離して収容されるようになっている。また、油２とエリスリトール３とが互いに混合しないため、油２とエリスリトール３との間には夫々を分離するための部材等は介在しておらず、油２とエリスリトール３とは直接接触している。
【００３３】
油２は、後述の熱交換器５において工場等で発生する廃熱を取り込み、エリスリトール３との直接接触により熱交換してエリスリトール３に蓄熱したり、後述の熱交換器５においてエリスリトール３に蓄熱された熱を他の機器に利用するために回収したりする際に用いる熱媒体である。具体的には、油２は、蓄熱槽１ａの下方に配設されている排出管６からエリスリトール３内に排出されると、比重がエリスリトール３よりも小さいため、上層の油２まで上昇し、油２に取込まれるようになっている。この上昇中に、エリスリトール３との直接接触により、油２とエリスリトール３との間で熱交換が行われるようになっている。以下の説明において、蓄熱槽１ａのエリスリトール３に蓄熱した熱を回収することを放熱と言う。なお、本実施の形態では、油２の比熱は、１．９から２．５ｋＪ／ｋｇ℃となっている。
【００３４】
エリスリトール３は、固体と液体との状態変化により、油２と直接接触することで、油２と熱交換する。具体的には、エリスリトール３の融点は約１１９度であり、平時（室温状態）では固体となっている。そして、後述する熱交換器５において、工場等で発生する廃熱を取り込んだ油２と直接接触することで油２の熱が伝導されると、固体から液体に状態変化し、液体状態のときに蓄熱されるようになっている。また、エリスリトール３が蓄熱しているとき、熱供給されてない油２と直接接触することで、蓄熱した熱を油２に伝導するとともに、液体から固体に状態変化する。即ち、エリスリトール３は、蓄熱時には液体状態であり、蓄熱していない時には固体状態となっている。
【００３５】
供給管４は、油２が流通する配管であり、収容されたエリスリトール３が位置する蓄熱槽１ａの下層部分に水平に貫設されている。また、供給管４は、図示しない排出孔が設けられており、かかる排出孔から供給管４内の油２がエリスリトール３内に排出されるようになっている。尚、排出孔は、供給管４の鉛直下方向に開口するように設けられている。これにより、エリスリトール３は油２よりも比重が大きいため、排出孔から排出される油２を押しのけて、エリスリトール３が供給管４内に浸入することがなく、供給管４の内部でエリスリトール３が固まって詰まるなどを防止することができるようになっている。また、供給管４は、接続口４ａを有しており、接続口４ａは、熱交換器５の油取り込み口に配設されている取込管７と着脱可能に接続されている。
【００３６】
排出管６は、油２が流通する配管であり、収容された油２が位置する蓄熱槽１ａの上層部分に水平に貫設されている。そして、供給管４と同様、排出管６の接続口６ａが、熱交換器５の油取り出し口に配設されている取出管８と着脱可能に接続されている。これにより、油２が蓄熱槽１ａと熱交換器５との間を循環するようになっている。具体的には、後述するポンプ９が作動することで、油２が供給管４及び排出管６を流通し、蓄熱槽１ａと熱交換器５との間を循環するようになっている。
【００３７】
なお、本実施の形態では、供給管４と排出管６とが、熱交換器５に着脱可能に接続するようになっているため、蓄熱装置１は、可搬式の蓄熱装置となっている。即ち、工場等で蓄熱した後、蓄熱装置を運搬し、蓄熱した場所とは別の場所で放熱することができるようになっている。
【００３８】
熱交換器５は、蓄熱時に熱媒体である油２に熱供給したり、放熱時に油２から熱を回収したりする。具体的には、熱交換器５は、廃熱が発生する工場や、蓄熱した熱を利用する機器の設置場所などに設けられている。そして、蓄熱時には、一方で、蓄熱槽１ａから熱供給されていない油２を取り込み、他方で、工場で発生した廃熱による蒸気を取り込む。熱交換器５は、取り込んだ油２や蒸気が流通するパイプを有しており、これらのパイプは熱交換器５内で互いに接触するように設けられている。そして、パイプの壁を介して、間接的に蒸気の熱が油２に伝導するようになっている。かかる熱伝導された油２を蓄熱槽１ａに排出することで、蓄熱できるようになっている。
【００３９】
また、放熱時には、一方で、蓄熱槽１ａに蓄熱された熱を取り込んだ油２を取り込み、他方で、熱を利用する機器に使用される熱媒体を取り込む。例えば、かかる機器が温水を出す給湯器である場合は、熱媒体は水である。そして、取り込んだ油２、および水（熱媒体）が流通する管が、互いに接触するように設けられており、管の壁を介して、間接的に油２の熱が水に伝導するようになっている。これにより、水が温水になる。このように、上記動作を繰返すことで放熱できるようになっている。
【００４０】
排出管６の途中には、ポンプ９（供給量制御部）が設けられており、ポンプ９によって、油２が上記のように構成された蓄熱装置１及びそれに接続されている熱交換器５を循環し、循環する油２の流量が制御されるようになっている。即ち、蓄熱時や放熱時において、油２の循環する流量を制御することで、蓄熱槽１ａに供給する油２の流量（以下、供給量）を制御できるようになっている。また、供給管４の途中には、温度計１０（温度計測部）が設けられており、蓄熱槽１ａに供給される油２の温度を計測するようになっている。そして、ポンプ９は、温度計１０の計測結果に応じて、供給される油２の供給量を制御するようになっている。具体的には、計測した温度が所定温度範囲外であれば、ポンプ９は、油２の供給を停止する。また、所定温度範囲内であれば、ポンプ９は、各温度範囲に応じた供給量で油２を蓄熱槽１ａに供給する。なお、好適な温度範囲や供給量に関しては後述する。
【００４１】
上記のように、ポンプ９及び温度計１０を備え、蓄熱時や放熱時に、油２の供給量や温度を制御することで、効率よく、蓄熱及び放熱を行うことができ、その結果、蓄熱時間及び放熱時間を一定時間内に抑えることができるようになっている。なお、蓄熱時間とは、エリスリトール３が完全に液体状態となるまでに要する時間であり、放熱時間とは、蓄熱した熱が全て回収され、エリスリトール３が完全に固体状態となるまでに要する時間のことを言う。
【００４２】
ここで、ポンプ９及び温度計１０により制御する油２の供給量及び温度と、蓄熱時間及び放熱時間との関係について説明する。
【００４３】
（蓄熱時間）
まず、本実施の形態で蓄熱体として使用している融点が約１１９℃のエリスリトールを用いて、油２の供給量及び蓄熱槽１ａに供給する油２の温度と蓄熱時間との関係について調べる実験を行い、その結果を図２に示す。この実験では、油２の温度を、１６０℃、１４０℃、１３５℃、１３０℃とし、各温度の油の供給量（？/min）を変化させ、要した蓄熱時間を調べた。図２から読み取れるように、例えば、温度が１６０℃の油は、供給量が増加するに従って、蓄熱時間が短くなっている。また、油を供給量約２.３（？/min）で供給する場合、１３０℃の油では、蓄熱時間が約６時間要するのに対して、１６０℃の油では蓄熱時間が約２時間となり、温度が高くなるに従い蓄熱時間が短くなることが読み取れる。従って、供給する油２の温度が高く、また、供給量が多いほど、蓄熱時間を短縮できることが読み取れる。
【００４４】
次に、実験結果によって調整したシミュレーターを作成し、供給する油２の温度を、１６５℃、１６０℃、１５０℃、１４０℃、１３０℃、１２５℃とし、各温度の油の供給量（ｋｇ／ｈｒ）を変化させ、要した蓄熱時間を調べるシミュレーションを行い、そのシミュレーション結果を図３に示す。なお、本シミュレーションでは、油の供給量は、エリスリトール３の単位重量（１ｋｇ）当たりの供給量としている。図３から読み取れるように、エリスリトール３の単位重量（１ｋｇ）当たりに蓄熱槽１ａに供給する油２の供給量が、２．６ｋｇ／ｈｒ以上、１３ｋｇ／ｈｒ以下で、供給する油２の温度が、１２５℃以上１６５℃以下の場合、蓄熱時間を約８時間以内に抑えることができる。また、油２の供給量が、３．４ｋｇ／ｈｒ以上、１３ｋｇ／ｈｒ以下で、供給する油２の温度が、１２５℃以上１６５℃以下の場合、蓄熱時間を約６時間以内に抑えることができる。さらに、油２の供給量が、５．２ｋｇ／ｈｒ以上、１３ｋｇ／ｈｒ以下で、供給する油２の温度が、１４０℃以上１６５℃以下の場合、蓄熱時間を約４時間以内に抑えることができる。
【００４５】
上記実験結果からわかるように、油の供給量や温度を制御することで、一定時間内に蓄熱時間を抑えることができ、図３から読み取れる数値を用いることで、効率よく蓄熱装置を運転することができるようになる。
【００４６】
（放熱時間）
次に、蓄熱された熱を取り込んだ油２を蓄熱槽１ａに供給する供給量と放熱時間との関係について調べるシミュレーションを行い、図４にシミュレーション結果を示す。このシミュレーションでは、蓄熱槽１ａから排出される油２の温度を、１００℃、８３℃、６０℃、５０℃の場合において、各温度の油の供給量（ｋｇ／ｈｒ）を変化させ、要した放熱時間を調べた。図４から読み取れるように、蓄熱槽１ａから排出される油２の温度に関係なく、油２の供給量が、０．２５ｋｇ／ｈｒ以上、１０．４ｋｇ／ｈｒ以下の場合、放熱時間を２４時間以内に抑えることができる。また、油２の供給量が、０．５ｋｇ／ｈｒ以上、１０．４ｋｇ／ｈｒ以下の場合、放熱時間を１２時間以内に抑えることができる。さらに、油２の供給量が、０．８ｋｇ／ｈｒ以上、１０．４ｋｇ／ｈｒ以下の場合、放熱時間を８時間以内に抑えることができる。
【００４７】
上記シミュレーション結果からわかるように、油の供給量を制御することで、一定時間内に放熱時間を抑えることができ、図４から読み取れる数値を用いて蓄熱装置１を運転することで、放熱時においても蓄熱装置を効率よく運転することができるようになる。
【００４８】
次に、上記した蓄熱装置１の蓄熱時及び放熱時の動作（蓄熱及び放熱方法）について説明する。
【００４９】
（蓄熱方法）
まず、ポンプ９の運転を開始させ、排出管６に油２を流通させる。これにより、蓄熱槽１ａに収容されている上層の油２が、排出管６を流通し、蓄熱槽１ａから熱交換器５に供給される。熱交換器５に取り込まれた油２は、他方で熱交換器５に取り込まれた、工場で発生した蒸気から熱伝導され、熱供給される。そして、熱供給された油２は、供給管４を流通し、蓄熱槽１ａのエリスリトール３内に排出される。このとき、所定の蓄熱時間内となるようにポンプ９を動作させる。具体的には、温度計１０により計測した油２の温度が所定温度範囲外であれば、ポンプ９を停止させ油２の供給を停止する。また、所定温度範囲内であれば、各温度に応じた供給量となるように排出管６及び供給管４を流通する油２の流量（供給量）を制御する。このようにしてエリスリトール３内に排出された油２は、エリスリトール３との直接接触により熱交換を行ってエリスリトール３に蓄熱しながら上昇し、蓄熱槽１aの上層の油２に取り込まれる。そして、エリスリトール３が完全に液体状態となるまで、上記動作を繰返す。
【００５０】
（放熱方法）
まず、ポンプ９の運転を開始させ、排出管６に油２を流通させる。これにより、蓄熱槽１ａに収容されている上層の油２が、排出管６を流通し、蓄熱槽１ａから熱交換器５に供給される。熱交換器５に取り込まれた油２は、他方で熱交換器５に取り込まれた、他の機器に利用される熱媒体に熱を供給する。そして、熱が回収された油２は、供給管４を流通し、蓄熱槽１ａのエリスリトール３内に排出される。このとき、所定の蓄熱時間内となるようにポンプ９動作し、排出管６及び供給管４を流通する油２の流量、即ち、油２の供給量を制御する。エリスリトール３内に排出された油２は、エリスリトール３との直接接触により熱交換を行ってエリスリトール３の蓄熱を取り込みながら上昇し、蓄熱槽１aの上層の油２に取り込まれる。そして、エリスリトール３が完全に固体状態となるまで、上記動作を繰返す。
【００５１】
以上説明したように、本実施の形態は、融点が１００℃以上で融解することによって潜熱を蓄熱し、凝固することによって潜熱を放熱するエリスリトール３を収容する蓄熱槽１ａに、エリスリトール３に対して比重が軽く、直接接触することにより熱交換し、エリスリトール３と比重差によって分離する油２を供給することで、蓄熱槽１ａに蓄熱し、また、蓄熱槽１ａに蓄熱した熱を取り出すことができる蓄熱装置１において、蓄熱槽１ａに蓄熱し、また、蓄熱槽１ａに蓄熱した熱を取り出す際に、蓄熱槽１ａに供給する油２の温度を計測する温度計１０と、計測した油２の温度が所定温度範囲外である場合、油２の供給を停止し、温度が所定温度範囲内である場合、エリスリトール３の単位重量当りの油供給重量が所定範囲内となるように油２の供給量を制御するポンプ９とを備えている。
【００５２】
この構成によると、蓄熱槽１ａに供給する油２の温度を所定温度に制御し、供給量を制御できるようになっている。エリスリトール３の融点が１００℃以上の場合、油２の温度が低かったり、供給量が少なかったりすると、蓄熱時間が長くなってしまうが、油２を最適な温度と供給量とにすることができるため、蓄熱時間を短縮することができる。
【００５３】
また、本実施の形態の蓄熱体はエリスリトールである。これによると、蓄熱体にエリスリトールを用いることで、短時間で効率よく蓄熱することができる。そして、油２の比熱が１．９から２．５ｋＪ／ｋｇ℃である。
【００５４】
また、本実施の形態は、蓄熱槽１ａに蓄熱させる場合において、所定温度範囲が１２５℃以上１６５℃以下であって、ポンプ９は、蓄熱槽１ａに供給する流量が、エリスリトール３の単位重量当たりに対して２．６ｋｇ/ｈｒ以上、１３ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御する。この構成によると、蓄熱時間を短縮することができる。
【００５５】
また、本実施の形態は、蓄熱槽１ａに蓄熱させる場合において、所定温度範囲が１２５℃以上１６５℃以下であって、ポンプ９は、蓄熱槽１ａに供給する流量が、エリスリトール３の単位重量当たりに対して３．４ｋｇ/ｈｒ以上、１３ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御する。この構成によると、蓄熱時間をさらに短縮することができる。
【００５６】
また、本実施の形態は、蓄熱槽１ａに蓄熱させる場合において、所定温度範囲が１４０℃以上１６５℃以下であって、ポンプ９は、蓄熱槽１ａに供給する流量が、エリスリトール３の単位重量当たりに対して５．２ｋｇ/ｈｒ以上、１３ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御する。この構成によると、蓄熱時間を大幅に短縮することができる。
【００５７】
また、本実施の形態は、蓄熱槽１ａに蓄熱された熱を取り出す場合において、ポンプ９は、蓄熱槽１ａに供給する流量が、エリスリトール３の単位重量当たりに対して０．２５ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御する。
【００５８】
この構成によると、蓄熱槽１ａに蓄熱された熱を取り出す際に、蓄熱槽１ａに供給する油２の流量を制御するようになっているため、蓄熱した熱を取りだすのに要する時間を調整することができる。そして、油２の流量を、０．２５ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下となるように制御することで、かかる時間が長くなることをおさえることができる。
【００５９】
本実施の形態は、蓄熱槽１ａに蓄熱された熱を取り出す場合において、ポンプ９は、蓄熱槽１ａに供給する流量が、エリスリトール３の単位重量当たりに対して０．５ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御する。
【００６０】
この構成によると、蓄熱槽１ａに蓄熱された熱を取り出す際に、蓄熱槽１ａに供給する油２の流量を制御するようになっているため、蓄熱した熱を取りだすのに要する時間を調整することができる。そして、油２の流量を、０．５ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下となるように制御することで、かかる時間が長くなることをおさえることができる。
【００６１】
また、本実施の形態は、蓄熱槽１ａに蓄熱された熱を取り出す場合において、ポンプ９は、蓄熱槽１ａに供給する流量が、エリスリトール３の単位重量当たりに対して０．８ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御する。
【００６２】
この構成によると、蓄熱槽１ａに蓄熱された熱を取り出す際に、蓄熱槽１ａに供給する油２の流量を制御するようになっているため、蓄熱した熱を取りだすのに要する時間を調整することができる。そして、油２の流量を、０．８ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下となるように制御することで、かかる時間が長くなることをおさえることができる。
【００６３】
また、本実施の形態は、融点が１００℃以上で融解することによって潜熱を蓄熱し、凝固することによって潜熱を放熱する蓄熱体を収容する蓄熱槽１ａに、エリスリトール３に対して比重が軽く、直接接触することにより熱交換し、エリスリトール３と比重差によって分離する油２を供給することで、蓄熱槽１ａに蓄熱し、また、蓄熱槽１ａに蓄熱した熱を取り出すことができる蓄熱装置の運転方法において、蓄熱槽１ａに蓄熱し、また、蓄熱槽１ａに蓄熱した熱を取り出す際に、蓄熱槽１ａに供給する油２の温度を計測し、計測した油２の温度が所定温度範囲外である場合、油２の供給を停止し、計測した温度が所定温度範囲内である場合、エリスリトール３の単位重量当りの油２供給重量が所定範囲内となるように油２の供給量を制御し、制御された流量で油２を蓄熱槽１ａに供給する。
【００６４】
この構成によると、蓄熱槽１ａに供給する油２の温度を所定温度に制御し、供給量を制御できるようになっている。エリスリトール３の融点が１００℃以上の場合、油２の温度が低かったり、供給量が少なかったりすると、蓄熱時間が長くなってしまうが、油２を最適な温度と供給量とにすることができるため、蓄熱時間を短縮することができる。
【００６５】
また、本実施の形態の蓄熱体がエリスリトールである。これによると、蓄熱体にエリスリトールを用いることで、短時間で効率よく蓄熱することができる。そして、この場合、油２の比熱が１．９から２．５ｋＪ／ｋｇ℃であることが好ましい。
【００６６】
さらに、本実施の形態は、蓄熱槽１ａに蓄熱させる場合において、所定温度範囲が１２５℃以上１６５℃以下であって、油２の流量が、エリスリトール３の単位重量当たりに対して２．６ｋｇ/ｈｒ以上、１３ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御するようにしてもよい。この構成によると、蓄熱時間を短縮することができる。
【００６７】
また、本実施の形態は、蓄熱槽１ａに蓄熱させる場合において、所定温度範囲が１２５℃以上１６５℃以下であって、油２の流量が、エリスリトール３の単位重量当たりに対して３．４ｋｇ/ｈｒ以上、１３ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御するようにしてもよい。この構成によると、蓄熱時間をさらに短縮することができる。
【００６８】
また、本実施の形態は、蓄熱槽１ａに蓄熱させる場合において、所定温度範囲が１４０℃以上１６５℃以下であって、油２の流量が、エリスリトール３の単位重量当たりに対して５．２ｋｇ/ｈｒ以上、１３ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御するようにしてもよい。この構成によると、蓄熱時間を大幅に短縮することができる。
【００６９】
さらに、本実施の形態は、蓄熱槽１ａに蓄熱された熱を取り出す場合において、蓄熱槽１ａに供給する流量が、エリスリトール３の単位重量当たりに対して０．２５ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御する。
【００７０】
この構成によると、蓄熱槽１ａに蓄熱された熱を取り出す際に、蓄熱槽１ａに供給する油２の流量を制御するようになっているため、蓄熱した熱を取りだすのに要する時間を調整することができる。そして、油２の流量を、０．２５ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下となるように制御することで、かかる時間が長くなることをおさえることができる。
【００７１】
また、本実施の形態は、蓄熱槽１ａに蓄熱された熱を取り出す場合において、蓄熱槽１ａに供給する流量が、エリスリトール３の単位重量当たりに対して０．５ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御する。
【００７２】
この構成によると、蓄熱槽１ａに蓄熱された熱を取り出す際に、蓄熱槽１ａに供給する油２の流量を制御するようになっているため、蓄熱した熱を取りだすのに要する時間を調整することができる。そして、油２の流量を、０．５ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下となるように制御することで、かかる時間が長くなることをおさえることができる。
【００７３】
また、本実施の形態は、蓄熱槽１ａに蓄熱された熱を取り出す場合において、蓄熱槽１ａに供給する流量が、エリスリトール３の単位重量当たりに対して０．８ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下の流量となるように制御する。
【００７４】
この構成によると、蓄熱槽１ａに蓄熱された熱を取り出す際に、蓄熱槽１ａに供給する油２の流量を制御するようになっているため、蓄熱した熱を取りだすのに要する時間を調整することができる。そして、油２の流量を、０．８ｋｇ/ｈｒ以上、１０．４ｋｇ/ｈｒ以下となるように制御することで、かかる時間が長くなることをおさえることができる。
【００７５】
また、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明したが、本発明はその趣旨を超えない範囲において変更が可能である。即ち、本実施の形態では、ポンプ９により油２の供給量を制御するようにしているが、これ以外の機器により制御するようにしてもよい。さらに、本実施の形態の蓄熱装置１は、可搬式としているが、固定式であってもよい。
【００７６】
その他、本発明は、上記の好適な実施形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の趣旨から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係る蓄熱装置の概略図。
【図２】油の供給量及び供給温度と、蓄熱時間との関係を調べた実験の実験結果を示す図。
【図３】油の供給量及び供給温度と、蓄熱時間との関係を調べたシミュレーションの実験結果を示す図。
【図４】油の供給量と放熱時間との関係を調べたシミュレーションの実験結果を示す図。
【符号の説明】
【００７８】
１  蓄熱装置
１ａ  蓄熱槽
２  油
３  エリスリトール
４  排出管
５  熱交換器
６  供給管
７  取出管
８  取込管
９  ポンプ
１０  温度計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006308256.tif 000006