(57)【要約】【課題】供給管内への蓄熱材の浸入に係る前述した機能（該浸入を予防する機能）と、蓄熱材内に供給された熱交換媒体の拡散性と、の両立を実現した熱貯蔵器を提供する。【解決手段】潜熱蓄熱による蓄熱に供される蓄熱材2と、所定量の前記蓄熱材2を収容する蓄熱容器3と、前記蓄熱材2と比較して比重の小さい熱交換媒体4を前記蓄熱容器3の外部から前記蓄熱材2内へ供給するための供給管5・5・・・と、を備える。前記供給管5・5・・・は、前記蓄熱容器3の底板3a近傍で水平となるように配されると共に、前記熱交換媒体4を前記蓄熱材2内へ吐出して供給するための吐出口5a・5aが形成されており、この吐出口5a・5aは、前記供給管5・5・・・の延在方向に対する垂直断面視において、その形成方向が斜め下向きである。【選択図】図４
2008164210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜熱蓄熱による蓄熱に供される蓄熱材と、
所定量の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、
を備える熱貯蔵器において、
前記供給管は、前記蓄熱容器の底板近傍で水平となるように配されると共に、前記熱交換媒体を前記蓄熱材内へ吐出して供給するための吐出口が形成されており、
この吐出口は、前記供給管の延在方向に対する垂直断面視において、その形成方向が斜め下向きである、
ことを特徴とする熱貯蔵器
【請求項２】
前記吐出口は、前記供給管の延在方向に対する垂直断面視において、その形成方向が水平を基準として下向き45度となるように形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の熱貯蔵器
【請求項３】
前記吐出口は、前記供給管に対して複数で設けられており、
これら複数の吐出口は、前記供給管の延在方向に対する垂直断面視において、その形成方向が互いに異なる向きとなるように形成されている、
ことを特徴とする請求項１又は２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、熱の輸送に供される熱貯蔵器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術として、特許文献１は、蓄熱体及び熱交換媒体を収容する貯蔵容器と、熱交換媒体を貯蔵容器内に供給する供給管と、を備えた熱貯蔵ユニットを開示する。この供給管は水平方向に延在しており、鉛直下方向に開口するように排出孔が設けられている。この構成によれば、「熱交換媒体の比重が蓄熱体よりも小さいため、排出孔が下方に向くことで、蓄熱体が排出孔から供給管内部に侵入するおそれがなくなる。」（段落番号００１５）とされる。
【０００３】
【特許文献１】特開2005-188916号公報（請求項１、請求項７、段落番号００１５、００３１等参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の構成は、内部に侵入した蓄熱体の凝固に因る供給管の詰まりを未然に防止できる点で優れている。
【０００５】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、更に優れた熱貯蔵器を提供することにある。より具体的には、供給管内への蓄熱材の浸入に係る前述した機能（該浸入を予防する機能）と、蓄熱材内に供給された熱交換媒体の拡散性と、の両立を実現した熱貯蔵器を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００６】
本発明の第一の観点によれば、以下のように構成される、熱貯蔵器が提供される。即ち、潜熱蓄熱による蓄熱に供される蓄熱材と、所定量の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、を備える。前記供給管は、前記蓄熱容器の底板近傍で水平となるように配されると共に、前記熱交換媒体を前記蓄熱材内へ吐出して供給するための吐出口が形成されており、この吐出口は、前記供給管の延在方向に対する垂直断面視において、その形成方向が斜め下向きである。この構成によれば、前記供給管から前記蓄熱材へ吐出される前記熱交換媒体にはその吐出の際に水平方向の速度成分が付与されるので、前記供給管内への前記蓄熱材の浸入に係る前述した機能（該浸入を予防する機能）と、前記蓄熱材内に供給された前記熱交換媒体の拡散性と、の両立を簡素な構成で実現できる。
【０００７】
上記の熱貯蔵器は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、前記吐出口は、前記供給管の延在方向に対する垂直断面視において、その形成方向が水平を基準として下向き45度となるように形成されている。この構成によれば、理論的に前記熱交換媒体を前記供給管から最も離れた位置へ供給できるので、前記蓄熱材内における前記熱交換媒体の拡散性を極めて大きく確保できる。
【０００８】
上記の熱貯蔵器は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、前記吐出口は、前記供給管に対して複数で設けられており、これら複数の吐出口は、前記供給管の延在方向に対する垂直断面視において、その形成方向が互いに異なる向きとなるように形成されている。この構成によれば、上記の拡散性を一層確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
先ず、本発明の一実施形態に係る熱貯蔵器を用いた熱輸送を、図１に基づいて概説する。図１は、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概略図である。
【００１１】
図１に示す如く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、ゴミ焼却工場などの熱源設備100で発生した排熱を、例えば銭湯やプールなどの熱利用設備200へ輸送するのに供されるものである。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に対して適宜に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に対して適宜に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。
【００１２】
次に、本発明の一実施形態に係る熱貯蔵器を図２及び図３に基づいて説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る熱貯蔵器の側面図である。図３は、図２のX-X線矢視断面図である。
【００１３】
図２及び図３に示す如く熱貯蔵器1は、潜熱蓄熱による蓄熱に供される蓄熱材2と、所定量の前記蓄熱材2を収容する蓄熱容器3と、前記蓄熱材2と比較して比重の小さい熱交換媒体4を前記蓄熱容器3の外部から前記蓄熱材2内へ供給するために前記蓄熱容器3の底板3aに沿って配される供給管（供給手段）5・5・・・と、を備える。更に、この熱貯蔵器1は、前記比重の差により、前記蓄熱容器3内において前記蓄熱材2の上側に層を成す前記熱交換媒体4を前記蓄熱容器3の内部から外部へ排出するための排出部（排出手段）6を備える。
【００１４】
上記の蓄熱材2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、糖アルコール類などが挙げられる。これらの物質の特性を下記に例示する。
【００１５】
・エリスリトール
融点[℃]：約121、融解熱[kJ/kg]：約340
・酢酸ナトリウム
融点[℃]：約58、融解熱[kJ/kg]：約250
・糖アルコール類（例えばD-マンニトール）
融点[℃]：約166、融解熱[kJ/kg]：約330
【００１６】
以降の説明では、特記ない限り、蓄熱材2として上記エリスリトールを採用したとする。
【００１７】
次に、上記の蓄熱容器3の形状を説明する。本実施形態において蓄熱容器3は、図３に示す垂直断面視において、その前記底板3aの中央から側方へ向かうにつれて次第に湾曲する湾曲部3b・3bを有する。即ち、図示する如く蓄熱容器3は、その底板3aの略中央に配され、略平板状の平板部3cと、この平板部3cの両側方側へ配され、平板部3c側から側方へ向かうにつれて次第に上方へ湾曲する湾曲部3b・3bと、を備える。この意味で、前記の底板3aは、湾曲部3b・3b及び平板部3cから構成されると言え、他方、湾曲部3b・3bの一部が蓄熱容器3の側板を構成するとも言うことができる。
【００１８】
また、前記蓄熱容器3は、図３に示す垂直断面視において、外接する矩形Pの幅が該矩形Pの高さよりも大となるように形成される。また、前記蓄熱容器3は、図３に示す垂直断面視において、楕円状に形成される。即ち、その底板3aの中央から側方へ向かうにつれて次第に湾曲する蓄熱容器3は、水平線Qに関して線対称となるように形成される。ここで、図２を参照されたい。本図に示すように前記蓄熱容器3は、符号Aで示す水平方向へ長尺に形成されており、その一端及び他端の夫々は平板3d・3dによって閉塞され、もって、蓄熱容器3は保密状に構成される。
【００１９】
次に、上記の熱交換媒体4について説明する。この熱交換媒体4としては、上記の蓄熱材2と比較して比重が小さくて、更に、この蓄熱材2とは完全に分離した状態を能動的に維持する物質を採用することが好ましく、例えば鉱物油などの炭化水素が挙げられる。
【００２０】
次に、上記の供給管5・5・・・について説明する。本実施形態において供給管5・5・・・は、図２に示すように前記蓄熱容器3の長手方向Aに沿って延在し、図３に示すように前記蓄熱容器3の底板3aに沿って一定の間隔で互いに平行となるように複数本（7本）で配される。これらの供給管5・5・・・の夫々は前記底板3aから若干離間されており、この意味で、供給管5・5・・・は、蓄熱容器3の底板3a近傍で水平となるように配されると言える（図２も併せて参照）。
【００２１】
ここで、図４を参照されたい。図４は、図３の部分拡大図である。本図に示す如く供給管5・5・・・には、前記熱交換媒体4を前記蓄熱材2内へ吐出して供給するための吐出口5aが形成される。この吐出口5aは、図４に示す垂直断面視（前記供給管5・5・・・の延在方向に対する垂直断面視）において、その形成方向が斜め下向きとなるように形成されている。なお、この吐出口5aの形状は、供給管5・5・・・の外側から見たときに円形とされ、その内径は、供給管5・5・・・の内径と比較して約1/3とされる。
【００２２】
上記の吐出口5aは、本図に示す垂直断面視において、その形成方向が水平を基準として下向き45度となるように形成されている。
【００２３】
更には、この吐出口5aは、前記供給管5・5・・・の夫々に対して複数で設けられており、これらの吐出口5a・5a・・・は、本図に示す垂直断面視において、その形成方向が互いに異なる向きとなるように形成されている。なお、本図に示される一対の吐出口5a・5aは何れも水平を基準として下向き45度に形成されており、垂直に対して線対称となっている。
【００２４】
そして、上記複数の供給管5・5・・・は、図３に示す如く適宜に設けられた共通の分岐管7に接続されており、この分岐管7は、図２に示される開閉自在の供給側接続口8に接続される。
【００２５】
以上の構成で、図１に示される熱交換器101において加熱され（又は、熱交換器201において抜熱され）た熱交換媒体4は、図２に示される供給側接続口8と図３に示される供給管5・5・・・の夫々に形成された複数の吐出口5a・5a・・・（図４も併せて参照）を介して、前記蓄熱容器3に収容されている蓄熱材2内へ供給され、蓄熱材2に対して直接的に接触しながら前記比重の差により概ね真上に上昇し、蓄熱材2の上方に形成された熱交換媒体4の層へ到達するようになっている。
【００２６】
次に、上記の排出部6について説明する。ここで、図５を参照されたい。図５は、図２の部分拡大図である。本図に示す如く排出部6は、蓄熱容器3の平板3dに対して一端が繋止され、前記熱交換媒体4が内部を流動可能な可撓性管9と、この可撓性管9の他端に嵌入される筒体10と、この筒体10に固定される浮き部材11と、から構成される。
【００２７】
蓄熱容器3の平板3dには、一端が該蓄熱容器3の内側に配され、他端が外側に配される接続筒12が固定されている。そして、上記の可撓性管9は、この接続筒12に外嵌することで蓄熱容器3の平板3dに対して繋止される。可撓性管9としては、例えば180〜200[℃]程度の耐熱性と、長期に亘って維持される可撓性と、を呈する素材が採用されることが好ましく、このような素材として、例えば鉄やステンレス、アルミ、銅などが挙げられる。
【００２８】
上記の筒体10は、その先端側一端が閉塞されており、その周壁には、前記熱交換媒体4の層の中に配される排出口13が形成される。更に、この排出口13は、前記熱交換媒体4の層の液面に対向するように形成される。
【００２９】
上記の浮き部材11としては、前記熱交換媒体4の層に対して浮揚性を有し、上記可撓性管9と同様、例えば180〜200[℃]程度の耐熱性を呈する部材を採用することが好ましく、このような部材として、例えばアルミや鉄、銅、耐熱性樹脂などが挙げられる。なお、本実施形態では浮き部材11としてアルミが採用されており、上記筒体10の姿勢の如何に関わらず常に一定の浮揚性を前記熱交換媒体4に対して発揮できるよう、図示する如く略球状に形成されている。
【００３０】
以上の構成により、上記の排出口13は、前記熱交換媒体4の層の液面高さの変動に追従できるようになっている。なお、蓄熱材2は、固体の状態から液体の状態へと相変態することで、その体積は約10〜20[%]程度、増大するとされる。
【００３１】
そして、上記の接続筒12は、図２に示される開閉自在の排出側接続口14に接続される。
【００３２】
以上の構成で、本図に示す如く熱貯蔵器1内で層を成している熱交換媒体4は、図５に示される排出口13を通って筒体10・可撓性管9・接続筒12へこの順に流動し、排出側接続口14を介して図１に示される熱交換器101へ排出され（又は、熱交換器201へ供給され）るようになっている。
【００３３】
以上説明したように上記実施形態において熱貯蔵器1は以下のように構成されている。即ち、潜熱蓄熱による蓄熱に供される蓄熱材2と、所定量の前記蓄熱材2を収容する蓄熱容器3と、前記蓄熱材2と比較して比重の小さい熱交換媒体4を前記蓄熱容器3の外部から前記蓄熱材2内へ供給するための供給管5・5・・・と、を備える。前記供給管5・5・・・は、前記蓄熱容器3の底板3a近傍で水平となるように配されると共に、前記熱交換媒体4を前記蓄熱材2内へ吐出して供給するための吐出口5aが形成されており、この吐出口5aは、前記供給管5・5・・・の延在方向に対する垂直断面視において、その形成方向が斜め下向きである。この構成によれば、前記供給管5・5・・・から前記蓄熱材2へ吐出される前記熱交換媒体4にはその吐出の際に水平方向の速度成分が付与されるので、前記供給管5・5・・・内への前記蓄熱材2の浸入を予防する機能と、前記蓄熱材2内に供給された前記熱交換媒体4の拡散性と、の両立を簡素な構成で実現できる。更には、何らかの原因で前記供給管5・5・・・内に浸入してしまった前記蓄熱材2が該供給管5・5・・・から排出され易いという機能も発揮され得ることが理解されよう。
【００３４】
上記の熱貯蔵器1は、更に、以下のように構成されている。即ち、前記吐出口5aは、前記供給管5・5・・・の延在方向に対する垂直断面視において、その形成方向が水平を基準として下向き45度となるように形成されている。この構成によれば、理論的に前記熱交換媒体4を前記供給管5・5・・・から最も離れた位置へ供給できるので、前記蓄熱材2内における前記熱交換媒体4の拡散性を極めて大きく確保できる。
【００３５】
上記の熱貯蔵器1は、更に、以下のように構成されている。即ち、前記吐出口5aは、前記供給管5・5・・・に対して複数で設けられており、これら複数の吐出口5a・5a・・・は、前記供給管5・5・・・の延在方向に対する垂直断面視において、その形成方向が互いに異なる向きとなるように形成されている。この構成によれば、上記の拡散性を一層確保できる。
【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概略図
【図２】本発明の一実施形態に係る熱貯蔵器の側面図
【図３】図２のX-X線矢視断面図
【図４】図３の部分拡大図
【図５】図２の部分拡大図
【符号の説明】
【００３７】
１    熱貯蔵器
２    蓄熱材
３    蓄熱容器
３ａ  底板
３ｂ  湾曲部
３ｃ  平板部
４    熱交換媒体
５    供給管
６    排出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2008164210.tif 000006
【図５】
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