(57)【要約】【課題】熱交換作業時における誤接続を防止することができる手段を備えた熱貯蔵器を提供すること。【解決手段】熱源設備１００及び熱利用設備２００をそれぞれ別個に熱貯蔵器１の供給管１３と連結できる供給管１３端部に設けられた供給管側継手２３の形状と、熱源設備１００及び熱利用設備２００をそれぞれ別個に熱貯蔵器１の排出管１６と連結できる排出管１６端部に設けられた排出管側継手２４の形状とを、互いに異なるように形成する。例えば、一方の継手を凸形状にし、他方を凹形状にする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜熱蓄熱による蓄熱に用いられる蓄熱材と、前記蓄熱材を収容する蓄熱容器と、前記蓄熱材と比較して比重の小さい熱交換媒体を前記蓄熱容器の外部から前記蓄熱材内へ供給するための供給管と、前記蓄熱材内へ供給された前記熱交換媒体を前記蓄熱容器の外部へ排出するための排出管とを備える熱貯蔵器であって、
熱源設備及び熱利用設備をそれぞれ別個に前記供給管と連結できる前記供給管端部に設けられた供給管側継手と、熱源設備及び熱利用設備をそれぞれ別個に前記排出管と連結できる前記排出管端部に設けられた排出管側継手とは、互いに形状を異にすることを特徴とする、熱貯蔵器。
【請求項２】
前記供給管側継手及び前記排出管側継手のうちの一方は凸形状の継手であり、他方は凹形状の継手であることを特徴とする、請求項１に記載の熱貯蔵器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一時的に蓄熱した熱を輸送することができる熱貯蔵器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、製鉄所、ゴミ焼却場等の工場や処理場において発生する熱（排熱）は、工場や処理場付近の様々な施設に利用されている。また、工場や処理場で発生した熱を一時的に蓄熱材に蓄え、その蓄熱材を輸送することで、工場や処理場から離れた場所においても熱を利用することができる。一時的に蓄えた熱を輸送する技術として、例えば、下記の特許文献１に開示されているような技術がある。
【０００３】
従来、潜熱蓄熱利用の熱搬送方法に関する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この潜熱蓄熱利用の熱搬送方法は、排熱発生施設からの排熱伝熱媒体を熱供給装置に導き、この熱供給装置から複数の潜熱蓄熱容器の中に上記排熱伝熱媒体を流入せしめて蓄熱し、この潜熱蓄熱容器を、目的とする複数の熱需要施設まで車両等の搬送手段で搬送し、搬送した潜熱蓄熱容器内の蓄熱を熱需要施設の熱需要装置を介して熱需要施設に供給することを特徴とする技術である。
【０００４】
ここで、特許文献１には、排熱発生施設の上記熱供給装置と複数の上記潜熱蓄熱容器との間や、複数の上記潜熱蓄熱容器と複数の熱需要施設の上記熱需要装置との間を、流体継手を介して相互に接続するように構成された技術も開示されている。そして、潜熱蓄熱容器を熱供給装置又は熱需要装置に上記流体継手を用いて簡便に接続できるので、潜熱蓄熱時又は放熱時の伝熱媒体の受入れ、放出がより容易となる、と称している。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３１０４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、通常、上記潜熱蓄熱容器には、少なくとも伝熱媒体を潜熱蓄熱容器内へ供給するための供給管、及び伝熱媒体を潜熱蓄熱容器の外部へ排出するための排出管が設けられている。しかしながら、特許文献１に記載された潜熱蓄熱利用の熱搬送方法に関する技術では、たとえ上記のような流体継手を用いたとしても、作業者に潜熱蓄熱容器に関する専門的知識が無い場合などには、上記供給管に接続すべき、例えばフレキシブルホースなどの連結手段を、上記排出管に誤接続してしまったり、或いは、その逆に上記排出管に接続すべき、例えばフレキシブルホースなどの連結手段を、上記供給管に誤接続してしまったりするという問題がある。また、潜熱蓄熱容器による蓄熱作業や熱の供給作業は、高温の媒体を取り扱う作業のため、上記のような誤接続は、けっして生じてはならないことである。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、熱交換作業時における誤接続を防止することができる手段を備えた熱貯蔵器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】
【０００８】
本発明に係る熱貯蔵器は、一時的に蓄熱した熱を輸送することができる熱貯蔵器に関する。そして、本発明に係る熱貯蔵器は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明の熱貯蔵器は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る熱貯蔵器における第１の特徴は、潜熱蓄熱による蓄熱に用いられる蓄熱材と、前記蓄熱材を収容する蓄熱容器と、前記蓄熱材と比較して比重の小さい熱交換媒体を前記蓄熱容器の外部から前記蓄熱材内へ供給するための供給管と、前記蓄熱材内へ供給された前記熱交換媒体を前記蓄熱容器の外部へ排出するための排出管とを備える熱貯蔵器であって、熱源設備及び熱利用設備をそれぞれ別個に前記供給管と連結できる前記供給管端部に設けられた供給管側継手と、熱源設備及び熱利用設備をそれぞれ別個に前記排出管と連結できる前記排出管端部に設けられた排出管側継手とは、互いに形状を異にすることである。
【００１０】
この構成によると、上記供給管側継手と、上記排出管側継手とは、互いに異なる形状を有することになる。よって、熱交換媒体を介して、熱貯蔵器に熱を蓄熱する、或いは熱貯蔵器から蓄熱した熱を放熱する際に、フレキシブルホースなどの連結手段を熱貯蔵器に誤接続すること（供給管側に接続すべき連結手段を排出管側に接続したり、排出管側に接続すべき連結手段を供給管側に接続したりすること）を効果的に防止することができる。
【００１１】
また、本発明に係る熱貯蔵器における第２の特徴は、前記供給管側継手及び前記排出管側継手のうちの一方は凸形状の継手であり、他方は凹形状の継手であることである。
【００１２】
この構成によると、熱貯蔵器への誤接続を防止できると共に、フレキシブルホースなどの熱交換媒体供給用の連結手段、及び熱交換媒体排出用の連結手段を、それぞれ対応する熱貯蔵器の供給管及び排出管に簡易に接続することが可能となり、迅速に、蓄熱、放熱作業を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る熱貯蔵器１を用いた熱輸送の概略を説明するための模式図である。
【００１４】
まず、図１に基づき本発明の一実施形態に係る熱貯蔵器１を用いた熱輸送について、その概略を説明する。図１に示すように、本実施形態において熱貯蔵器１は、例えば製鉄所や発電所、ゴミ焼却場などの熱源設備１００で発生した排熱を、例えば銭湯や温水プール、ビルの暖房設備などの熱利用設備２００へ輸送するのに使用できるものである。この熱源設備１００で発生した排熱を熱貯蔵器１へ供給するために、この熱貯蔵器１は、熱源設備１００に対して適宜、設けられる熱交換器１０１を介して熱的に接続可能に構成されている。同様に、熱貯蔵器１に蓄えられた熱を熱利用設備２００へ供給するために、この熱貯蔵器１は、熱利用設備２００に対して適宜、設けられる熱交換器２０１を介して熱的に接続可能に構成されている。また、この熱貯蔵器１は、トラック等の車両に搭載されて輸送され、蓄えた熱を熱利用設備２００へ供給した後、再度、熱源設備１００側へ輸送され、熱源設備１００からの廃熱を蓄えることで繰り返し熱輸送を行えるものである。尚、熱貯蔵器１は、上述する熱輸送だけでなく、熱源設備１００や熱利用設備２００に常設して、熱を蓄えたり、蓄えた熱を他に供給したりして使用することもできる。
【００１５】
尚、図１に示す熱輸送の概略の説明では、熱交換器１０１（又は、熱交換器２０１）を介して、熱源設備１００（又は、熱利用設備２００）と熱貯蔵器１とを連結（熱的に接続）しているが、熱源設備１００（又は、熱利用設備２００）と熱貯蔵器１との間で直接、熱の授受が可能であれば、必ずしも熱交換器１０１（又は、熱交換器２０１）を介する必要はない。
【００１６】
次に、本発明の一実施形態に係る熱貯蔵器１の構造を説明する。図２は、図１に示す熱貯蔵器１の構造を説明するための模式図である。
【００１７】
図２に示すように、本発明の一実施形態に係る熱貯蔵器１は、潜熱蓄熱による蓄熱に用いられる蓄熱材１１と、蓄熱材１１を収容する蓄熱容器１５と、蓄熱材１１と比較して比重の小さい熱交換媒体１２を蓄熱容器１５の外部から蓄熱材１１内へ供給するための供給管１３と、蓄熱材１１内へ供給された熱交換媒体１２を蓄熱容器１５の外部へ排出するための排出管１６とを備えている。
【００１８】
上記の蓄熱材１１としては、潜熱（融解熱）が大きく常温で固体となる物質を採用することが好ましく、このような物質として、例えば、エリスリトールや酢酸ナトリウム三水和物などが挙げられる。エリスリトールは、融点：約１２１℃、融解熱：約３４０ｋＪ／ｋｇ、酢酸ナトリウム三水和物は、融点：約５８℃、融解熱：約２５０ｋＪ／ｋｇ、の物質であり、いずれも常温で固体となっている。尚、以降の説明では、特記なき限り、蓄熱材１１として上記エリスリトールを採用したものとする。
【００１９】
また、上記の熱交換媒体１２としては、蓄熱材１１と完全に分離した状態を維持できる物質を採用することが好ましく、このような物質として、例えば、鉱物油などの炭化水素が挙げられる。尚、以降の説明では、特記なき限り、熱交換媒体１２として鉱物油を採用したものとする。
【００２０】
以上の構成で、図１に示す熱交換器１０１において加熱された（又は、熱交換器２０１において抜熱された）熱交換媒体１２は、図２に示す供給管１３に入り、供給管１３の末端部１８から蓄熱容器１５に収容されている蓄熱材１１内へ供給され、蓄熱材１１に対して直接的に接触することで蓄熱材１１に熱を供給（蓄熱材１１と熱交換）しながら、蓄熱材１１と熱交換媒体１２との比重差により概ね真上に上昇（浮上）する。そして、熱交換媒体１２は、蓄熱材１１の上方に形成された熱交換媒体１２の層（熱交換媒体１２ａ）へ到達するようになっている。熱交換媒体１２の層（熱交換媒体１２ａ）に到達し、放熱した（受熱した）した熱交換媒体１２は、図１に示す熱交換器１０１において加熱される（又は、熱交換器２０１において抜熱される）ために排出管１６から外部に排出される。
【００２１】
尚、本実施形態において、供給管１３の末端部１８は、蓄熱容器１５内の下部に水平に配置された供給管１３に設けられている複数の孔部となっている。しかし、蓄熱材１１内に配置される上記末端部１８は、このような形態に限定されず、熱交換媒体１２が蓄熱材１１内に配置される供給管１３から吐出するように形成された、その吐出部である端部であればよい。
【００２２】
次に、図３は、本発明の一実施形態に係る熱貯蔵器１、ならびに熱交換媒体１２の流れを示す模式図である。図３中の矢印は、熱交換媒体１２、１９の流れ方向を示す。ここでは、熱交換媒体１２を蓄熱容器１５の内部に導入するための供給管１３と、図３に示す熱交換器１０１（又は、熱交換器２０１）の熱交換媒体出口３３と熱貯蔵器１の供給管１３とを連結するための供給管側連結手段１４ａとの連結部分、ならびに、熱交換媒体１２を蓄熱容器１５の外部へ排出するための排出管１６と、熱交換器１０１（又は、熱交換器２０１）の熱交換媒体戻り口３４と熱貯蔵器１の排出管１６とを連結するための排出管側連結手段１７ａとの連結部分について詳述する。
【００２３】
まず、図３に示すように、熱貯蔵器１は、熱源設備１００（又は、熱利用設備２００）に対して、適宜設けられる熱交換器１０１（又は、熱交換器２０１）を介して熱的に接続可能に構成されている。熱源設備１００から発生した熱（排熱）は、熱交換媒体１９を介して、熱交換器１０１内に供給され、熱交換器１０１内で、熱交換媒体１９と熱交換媒体１２との間で熱交換され、熱交換媒体１２を介して、熱貯蔵器１内の蓄熱材１１に蓄えられる。また、熱貯蔵器１内の蓄熱材１１に蓄えられた熱は、熱交換媒体１２を介して、熱交換器２０１内に供給され、熱交換器２０１内で、熱交換媒体１２と熱交換媒体１９との間で熱交換され、熱交換媒体１９を介して、熱利用設備２００に供給される。
【００２４】
ここで、熱貯蔵器１の供給管１３端部にはバルブ２２を介して凸形状の供給管側継手２３が取り付けられている。また、熱貯蔵器１の排出管１６端部にはバルブ２２を凹形状の排出管側継手２４が取り付けられている。尚、供給管側継手２３に流体の逆流を遮断する機能がある場合は、バルブ２２を設けなくてもよい。同様に、排出管側継手２４に流体の逆流を遮断する機能がある場合は、バルブ２２を設けなくてもよい。
【００２５】
この供給管側継手２３は、熱交換器１０１（又は、熱交換器２０１）を介して、熱源設備１００及び熱利用設備２００をそれぞれ別個に供給管１３と連結するための継手である。また、排出管側継手２４は、熱交換器１０１（又は、熱交換器２０１）を介して、熱源設備１００及び熱利用設備２００をそれぞれ別個に排出管１６と連結するための継手である。継手の種類としては、例えば、一般に広く利用されているワンタッチ式の流体継手が挙げられる。
【００２６】
次に、熱交換器１０１（又は、熱交換器２０１）の熱交換媒体出口３３と熱貯蔵器１の供給管１３とを連結するための供給管側連結手段１４ａについて説明する。供給管側連結手段１４ａは、フレキシブルホース２６と、バルブ２５と、凹形状の連結手段側継手３０とから構成される。ここで、フレキシブルホース２６とは、柔軟性のある例えば金属製の保形ホースである。また、連結手段側継手３０に流体の逆流を遮断する機能がある場合は、供給管側連結手段１４ａにバルブ２５を設けなくてもよい。尚、フレキシブルホース２６の代わりに金属製の配管を用いることも可能である。図３に示すように、供給管側連結手段１４ａの凹形状の連結手段側継手３０が、対応する熱貯蔵器１の凸形状の供給管側継手２３に差し込まれ、熱交換器１０１（又は、熱交換器２０１）の熱交換媒体出口３３と熱貯蔵器１の供給管１３とが互いに連結される。
【００２７】
次に、熱交換器１０１（又は、熱交換器２０１）の熱交換媒体戻り口３４と熱貯蔵器１の排出管１６とを連結するための排出管側連結手段１７ａは、フレキシブルホース２６と、バルブ２５と、凸形状の連結手段側継手２９とから構成される。上記供給管側連結手段１４ａと同様、連結手段側継手２９に流体の逆流を遮断する機能がある場合は、排出管側連結手段１７ａにバルブ２５を設けなくてもよい。また、フレキシブルホース２６の代わりに金属製の配管を用いることも可能である。図３に示すように、排出管側連結手段１７ａの凸形状の連結手段側継手２９が、対応する熱貯蔵器１の凹形状の排出管側継手２４に差し込まれ、熱交換器１０１（又は、熱交換器２０１）の熱交換媒体戻り口３４と熱貯蔵器１の排出管１６とが互いに連結される。連結手段側継手（２９、３０）の種類としては、例えば、一般に広く利用されているワンタッチ式の流体継手が挙げられる。
【００２８】
上記のように、供給管側継手２３と、排出管側継手２４とは互いに異なる形状に形成されている。これにより、熱交換媒体１２を介して、熱貯蔵器１に熱を蓄熱する、或いは、熱交換媒体１２を介して、熱貯蔵器１から蓄熱した熱を放熱する際に、供給管側連結手段１４ａ（又は、排出管側連結手段１７ａ）を熱貯蔵器１に誤接続すること（供給管１３側に接続すべき供給管側連結手段１４ａを排出管１６側に接続したり、排出管１６側に接続すべき排出管側連結手段１７ａを供給管１３側に接続したりすること）を効果的に防止することができる。
【００２９】
さらに、供給管側継手２３を凸形状に、排出管側継手２４凹形状にすることで、供給管側連結手段１４、及び排出管側連結手段１７を、それぞれ対応する熱貯蔵器１の供給管１３及び排出管１６に簡易に接続することが可能となり、迅速に、蓄熱、放熱作業を行うことができる。
【００３０】
次に、図４は、図３に示す連結手段（１４、１７）と熱交換器１０１（又は、熱交換器２０１）との連結状態、ならびに熱交換媒体１２、１９の流れを示す模式図である。尚、図４に基づく説明においては、上述した図３記載の構成部材と同一の構成部材については同一符号を付してその説明を省略する。ここでは、熱交換器１０１（又は、熱交換器２０１）の熱交換媒体出口３３と、供給管側連結手段１４ｂとの連結部分、ならびに、熱交換器１０１（又は、熱交換器２０１）の熱交換媒体戻り口３４と、排出管側連結手段１７ｂとの連結部分について詳述する。
【００３１】
図４に示すように、供給管側連結手段１４ｂは、フレキシブルホース２６と、フレキシブルホース２６の両側に設けられたバルブ２５及び凹形状の連結手段側継手３０とから構成される。また、排出管側連結手段１７ｂは、フレキシブルホース２６と、フレキシブルホース２６の両側に設けられたバルブ２５及び凸形状の連結手段側継手２９とから構成される。そして、本実施形態の熱貯蔵器１’は、図３に示す熱貯蔵器１に、さらに、供給管側連結手段１４ｂと排出管側連結手段１７ｂとを備えたものである。尚、供給管側連結手段１４ｂおよび排出管側連結手段１７ｂは、通常、熱貯蔵器１の輸送時には、熱貯蔵器１に接続されず、単体で熱貯蔵器１に付属させて輸送されたり、熱源設備１００（又は、熱利用設備２００）に常設されたりするものである。
【００３２】
ここで、供給管側連結手段１４ｂの両端には、上述のようにいずれも凹形状を有する連結手段側継手３０が取り付けられ、排出管側連結手段１７ｂの両端には、上述のようにいずれも凸形状を有する連結手段側継手２９が取り付けられている。また、熱交換器１０１（又は、熱交換器２０１）の熱交換媒体出口３３にはバルブ２８を介して凸形状の継手３１が取り付けられ、熱交換媒体戻り口３４にはバルブ２８を介して凹形状の継手３２が取り付けられている。
【００３３】
図４に示すように、熱交換媒体１２は、熱交換器１０１（又は、熱交換器２０１）、供給管側連結手段１４ｂ、熱貯蔵器１’、及び排出管側連結手段１７ｂから形成される１つの循環経路を循環する。よって、通常、供給管側連結手段１４ｂ及び排出管側連結手段１７ｂの口径（サイズ）は同一のものが用いられる。ここで、例えば、供給管側連結手段１４ｂ、排出管側連結手段１７ｂについて、それぞれ一方の端部を凸形状の継手とし、他方を凹形状の継手とした場合、熱交換媒体出口３３から、熱貯蔵器１’の排出管１６側に誤接続してしまったり、熱交換媒体戻り口３４から熱貯蔵器１’の供給管１３側に誤接続してしまったりするケースが生じ得る。
【００３４】
本実施形態のように、熱交換器１０１（又は、熱交換器２０１）を介して、熱源設備１００（又は、熱利用設備２００）と、熱貯蔵器１’の供給管１３とを連結する供給管側連結手段１４ｂの両端部にいずれも同じ凹形状の継手を設け、且つ、熱交換器１０１（又は、熱交換器２０１）を介して、熱源設備１００（又は、熱利用設備２００）と、熱貯蔵器１’の排出管１６とを連結する排出管側連結手段１７ｂの両端部に、供給管側連結手段１４ｂの両端部の継手とは形状を異にするいずれも同じ凸形状の継手を設けることにより、熱交換媒体出口３３の端部に設けられた凸形状の継手３１には、必ず、供給管側連結手段１４ｂの凹形状の連結手段側継手３０が差し込まれる。そして、熱貯蔵器１’の供給管側継手２３には、必ず、供給管側連結手段１４ｂの凹形状の連結手段側継手３０が差し込まれる。よって、熱源設備１００（又は、熱利用設備２００）と熱貯蔵器１’との誤接続を、効果的に防止できる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱貯蔵器を用いた熱輸送の概略を説明するための模式図である。
【図２】図１に示す熱貯蔵器の構造を説明するための模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る熱貯蔵器、ならびに熱交換媒体の流れを示す模式図である。
【図４】図３に示す連結手段と熱交換器との連結状態、ならびに熱交換媒体の流れを示す模式図である。
【符号の説明】
【００３７】
１      熱貯蔵器
１１    蓄熱材
１２    熱交換媒体
１３    供給管
１４    供給管側連結手段
１５    蓄熱容器
１６    排出管
１７    排出管側連結手段
２３    供給管側継手
２４    排出管側継手
１００    熱源設備
１０１、２０１    熱交換器
２００    熱利用設備
【図１】
2008180428.tif 000003
【図２】
2008180428.tif 000004
【図３】
2008180428.tif 000005
【図４】
2008180428.tif 000006