(57)【要約】【課題】熱交換媒体の体積を減少しつつ、蓄熱体と熱交換媒体とを効率的に分離できる蓄熱装置を提供する。【解決手段】蓄熱装置１の蓄熱容器１ａには、エリスリトール３及び油２が収容される。エリスリトール３は潜熱蓄熱により蓄熱する。また、油２は、エリスリトール３に接触することで熱交換し、エリスリトール３よりも比重が小さくエリスリトール３とは分離する。そして、蓄熱容器１ａの少なくとも一つの鉛直方向断面（図３（ｂ）参照）において、内面１ｉの水平方向幅は、底部側よりも上部側の方が小さくなっており、蓄熱装置１は、底部側から上部側にかけて、内面１ｉの水平方向幅が徐々に減少する部分を有する。【選択図】図３
2008128593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜熱蓄熱により蓄熱する蓄熱体と、
前記蓄熱体に接触することで熱交換し、前記蓄熱体よりも比重が小さく前記蓄熱体とは分離する熱交換媒体と、
前記蓄熱体及び前記熱交換媒体を収容する蓄熱容器と、を有し、
前記蓄熱容器の少なくとも一つの鉛直方向断面において、前記蓄熱容器の内面の水平方向幅は、底部側よりも上部側の方が小さくなっており、
前記底部側から前記上部側にかけて、前記水平方向幅が徐々に減少する部分を有することを特徴とする蓄熱装置。
【請求項２】
前記鉛直方向断面は、前記蓄熱容器の長手方向に垂直な方向についての鉛直方向断面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】
前記蓄熱容器は、その内面が、前記鉛直方向断面において台形状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に記載の蓄熱装置。
【請求項４】
前記蓄熱容器は、その内面が、前記鉛直方向断面において下方側の四角形状部と上方側の台形状部とを有する六角形状になるように形成されており、
前記蓄熱体と前記熱交換媒体との間の界面は、前記台形状の部分の下部に位置するように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄熱装置。
【請求項５】
前記蓄熱容器は、前記鉛直方向断面において、前記水平方向幅が徐々に減少する部分に湾曲部を有す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４のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発生した熱を蓄え、離れた場所に熱を輸送することができる熱輸送システムに用いられる蓄熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場（例えば、製鉄所、ゴミ処理場等）において発生する熱は、工場付近の様々な施設に利用されている。また、工場で発生した熱を一時的に蓄熱体等に蓄え、その蓄熱体を輸送することで、工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。
【０００３】
特許文献１には、蓄熱体の融解潜熱を利用する蓄熱装置に関する技術が開示されている。特許文献１の蓄熱装置に含まれる貯蔵容器（蓄熱容器）には、エリスリトール等の蓄熱体と、蓄熱体よりも比重が小さい油（熱交換媒体）とが収容されている。蓄熱した状態にある蓄熱体は融解状態にあるため、蓄熱体より比重の小さな油とは混合することなく、上下に分離して収容される。貯蔵容器（蓄熱容器）には、油を外部から供給し、また、外部へと排出するための供給管及び排出管が貫設されており、当該供給管及び排出管に接続される熱交換器側パイプは、熱交換器へ熱的に接続されている。また、供給管及び排出管に接続される熱交換器側パイプは、熱交換器の内部で連通している。
【０００４】
そして、貯蔵容器（蓄熱容器）へ蓄熱する場合には、油は、供給管、排出管及び熱交換器側パイプを通り、工場側の熱交換器内部で熱供給され、その熱供給された状態で、供給管を通って蓄熱体の下方に送り込まれる。送り込まれた油は比重が小さいため、蓄熱体の上方まで上昇する。この上昇の間に、蓄熱体と油との直接接触により熱交換が行なわれ、油の熱が蓄熱体へ供給される。以上の動作を繰り返すことで、蓄熱体への蓄熱が行なわれるようになっている。
【０００５】
一方、蓄熱体に蓄熱された熱を回収して利用する場合には、熱供給されていない油を、蓄熱体の下方へ送り込む。そして、送り込まれた油が蓄熱体内を上昇する間に、蓄熱体と油との直接接触により熱交換が行なわれ、蓄熱体に蓄熱された熱が、上昇する油へ供給される。そして、別途設けられた熱交換器において、上記のようにして熱供給された油の熱を回収することができる。以上の動作を繰り返すことで、蓄熱体に蓄熱された熱を回収して利用することができる。
【０００６】
そして、上記の貯蔵容器（蓄熱容器）は、トラック等により輸送可能となっているため、熱を発生する工場等と、その熱を利用する温水プール等の施設とが互いに離れている場合であっても、蓄熱された状態の蓄熱体が収容されている貯蔵容器を輸送することにより、熱輸送を行なうことができる。また、貯蔵容器内に蓄えられた熱を利用することにより、熱を利用する温水プール等の施設において、地球温暖化ガスであるＣＯ２の排出量を削減することができる。
【特許文献１】特開２００５−１８８９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、蓄熱体は、融解熱（固体１ｋｇを融解して、同温度の液体にするのに必要な熱量。潜熱に相当）を利用して蓄熱を行なうために蓄熱量が大きい。蓄熱体の例として、エリスリトールは融解熱が７６ｋｃａｌ／ｋｇである。また、エリスリトールの比熱（物質１ｋｇの温度を１℃上昇させるのに必要な熱量）は約０．７ｋｃａｌ／ｋｇ℃であり、エリスリトールのような蓄熱体では、融解熱及び比熱の両方を蓄熱に利用できる。一方、熱交換媒体（油）は、蓄熱に融解熱が利用できず、比熱（０．５〜０．６ｋｃａｌ／ｋｇ℃）のみを利用して蓄熱を行なうために、熱交換媒体による蓄熱への寄与は、蓄熱体による蓄熱への寄与に比べて小さい。
【０００８】
熱交換媒体は、上記のように蓄熱に対する寄与が小さいので、蓄熱装置全体として蓄熱密度を向上させるためには、蓄熱体の含有量をより多くし、且つ、熱交換媒体の含有量をより少なくする方が良い（蓄熱体及び熱交換媒体において、蓄熱体の比率が高い方が良い）。そのため、熱交換媒体の体積は少しでも小さいことが望ましい。
【０００９】
また、別観点において、蓄熱体と熱交換媒体とを確実に分離して、循環流通する熱交換媒体、又は、回収した熱交換媒体に蓄熱体が混入することを防止する必要がある。ここで、蓄熱体と接触している熱交換媒体の高さが低い（熱交換媒体層が薄い）場合には、蓄熱体と熱交換媒体との分離が困難であるが、熱交換媒体の高さ（厚さ）が適度に確保されていれば、蓄熱体と熱交換媒体とを容易且つ効率的に分離できる。
【００１０】
以上から、蓄熱装置においては、熱交換媒体の体積ができるだけ小さく、且つ、熱交換媒体の高さができるだけ高いことが望ましい。しかし、特許文献１に開示されている貯蔵容器（蓄熱容器）は直方体状で、容器内面の鉛直方向断面が四角形状となっており、熱交換媒体の体積を小さくすると、それだけ熱交換媒体の高さは低くなり（熱交換媒体の分の厚さが薄くなり）、蓄熱体と熱交換媒体との分離が効率的に行なわれない。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、熱交換媒体の体積を減少しつつ、蓄熱体と熱交換媒体とを効率的に分離できる蓄熱装置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】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明に係る蓄熱装置は、潜熱蓄熱により蓄熱する蓄熱体と、前記蓄熱体に接触することで熱交換し、前記蓄熱体よりも比重が小さく前記蓄熱体とは分離する熱交換媒体と、前記蓄熱体及び前記熱交換媒体を収容する蓄熱容器と、を有し、前記蓄熱容器の少なくとも一つの鉛直方向断面において、前記蓄熱容器の内面の水平方向幅は、底部側よりも上部側の方が小さくなっており、前記底部側から前記上部側にかけて、前記水平方向幅が徐々に減少する部分を有する。
【００１３】
この構成によると、熱交換媒体の体積を減少しても、蓄熱容器の鉛直方向断面が四角形状である場合に比べて、熱交換媒体の高さを高くすることができる。そのため、熱交換媒体の体積を減少しつつ、蓄熱体と熱交換媒体とを効率的に分離できる。その結果、容器内の蓄熱体の比率が向上して蓄熱装置の蓄熱密度が向上し、且つ、循環流通する熱交換媒体又は回収した熱交換媒体に蓄熱体が混入し難くなる。また、蓄熱への寄与が小さい熱交換媒体分の重量を低減できるので、熱交換媒体を蓄熱容器と共に輸送する場合であっても、熱輸送効率が向上する。
【００１４】
前記鉛直方向断面は、前記蓄熱容器の長手方向に垂直な方向についての鉛直方向断面であってもよい。これによると、蓄熱体と熱交換媒体とをより効率的に分離できる。
【００１５】
前記蓄熱容器は、その内面が、前記鉛直方向断面において台形状となるように形成されていてもよい。これによると、簡易な形状により、熱交換媒体の体積を減少しつつ、蓄熱体と熱交換媒体とを効率的に分離できる。
【００１６】
前記蓄熱容器は、その内面が、前記鉛直方向断面において下方側の四角形状部と上方側の台形状部とを有する六角形状になるように形成されており、前記蓄熱体と前記熱交換媒体との間の界面は、前記台形状の部分の下部に位置するように設定されていてもよい。これによると、熱交換媒体については、熱交換媒体の体積を減少し、且つ、熱交換媒体の高さを高くすることができる。一方、蓄熱体については、蓄熱体の体積を増大し、且つ、蓄熱体の高さを最小限にすることができる。そのため、蓄熱体と熱交換媒体とを効率的に分離でき、且つ、蓄熱容器全体の高さが不必要に高くなることを防止することができる。また、界面が四角形状部よりも上方にあることによりこのような効果が得られ、且つ、熱交換媒体の流れが阻害されないために蓄熱効率が良くなる。
【００１７】
前記蓄熱容器は、前記鉛直方向断面において、前記水平方向幅が徐々に減少する部分に湾曲部を有するように形成されていてもよい。これによると、湾曲部を有することにより、熱交換媒体の流れが阻害されることがなく、蓄熱効率が良くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る蓄熱装置について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る蓄熱装置を含む熱輸送システムの全体構成を示す概略図である。
【００２０】
（全体構成）
本実施形態に係る蓄熱装置は、例えば、図１に示すように、熱を発生する工場（熱源）８０とその熱を利用する施設（熱利用機構）８５とが互いに離れている場合に適用される。まず、蓄熱装置１（蓄熱容器１ａ）への蓄熱についての概要を説明する。蓄熱装置１は、蓄熱体及び熱交換媒体（後述）を収容する可搬式の蓄熱容器１ａを含んで構成される。この場合、蓄熱容器１ａは熱交換器５ａに対して、接続口５１、５２を介して着脱可能に接続され、蓄熱の完了した（蓄熱済みの）蓄熱容器１ａは、トラック等の輸送機構５０の荷台５０ｂに搭載され、工場８０から施設８５へと輸送される。工場８０は、具体的には製鉄所等であり、その他、ごみ焼却場や発電所等であってもよい。そして、そこで排出される熱が熱交換器５ａ及び熱交換媒体を介して蓄熱容器１ａに蓄えられる。また、熱交換器５ａは、工場８０の熱を、熱交換器５ａ中を流通する熱交換媒体へ伝導するためのものである。一つの蓄熱容器１ａの蓄熱が完了した後、待機している未蓄熱状態の蓄熱容器１ａの接続口を、熱交換器５ａとの接続口５１、５２へ接続することで、次の未蓄熱状態の蓄熱容器１ａに対して同様に蓄熱が行なわれる。このようにして工場８０の熱を順次蓄熱容器１ａに蓄熱することができる。
【００２１】
次に、蓄熱容器１ａに蓄えられた熱の利用（以下、これを放熱と記す）についての概要を説明する。この場合、蓄熱容器１ａは、熱交換器５ｂに対して、接続口５３、５４を介して着脱可能に接続され、放熱の完了した蓄熱容器１ａは、トラック等の輸送機構５０により、施設８５から工場８０へと輸送される。施設８５は、温水プールや病院等の施設であり、蓄熱容器１ａに蓄えられた熱が熱交換媒体及び熱交換器５ｂを介して放熱されることで、施設８５内の温調設備等に適用される。また、熱交換器５ｂは、蓄熱容器１ａに蓄積された熱を施設８５へ伝導するためのものである。一つの蓄熱容器１ａの放熱が完了した後、待機している次の蓄熱済み蓄熱容器１ａの接続口を、熱交換器５ｂとの接続口５３、５４へ接続することで、施設８５において、さらに熱を利用することができる。このようにして、施設８５において、順次蓄熱容器１ａに蓄えられた熱を放熱して利用することができる。
【００２２】
（蓄熱装置について）
次に、図２、３を参照しながら、蓄熱装置１の具体的な構成について説明する。図２は蓄熱装置１を含む熱輸送システムの蓄熱側を示す鉛直方向断面概略図である。図２においては、工場８０を省略して示している。また、図３は図２の蓄熱装置１の断面概略図であり、（ａ）は長手方向についての鉛直方向断面を示し、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線の位置における断面を示している。
【００２３】
蓄熱装置１は、図２、３に示すように、蓄熱容器１ａ、供給管４、排出管６を含んで構成されている。
【００２４】
（蓄熱容器）
まず、蓄熱容器１ａの構成について説明する。蓄熱時及び放熱時において、蓄熱容器１ａには、油（熱交換媒体）２と、エリスリトール（蓄熱体）３とが収容される。また、蓄熱容器１ａには、供給管４及び排出管６が、蓄熱容器１ａ内部に連通して設けられている（詳細は後述する）。そして、熱交換器側内部を通る熱交換器側パイプと、供給管４及び排出管６とが接続されて、熱交換媒体である油２が、蓄熱容器１ａの内部及び熱交換器の内部を経由しつつ循環流通できるようになっている。また、蓄熱容器１ａは、供給管４及び排出管６が蓄熱容器１ａに取り付けられている状態で、上記の輸送機構５０により輸送可能となっている。なお、本実施形態においては、蓄熱容器１ａに、供給管４及び排出管６が貫通設置されているが、例えば、蓄熱、放熱時にのみ、供給管及び排出管を蓄熱容器内部へ挿入し、運搬時には供給管、排出管を取り外す、という形態であってもよい。
【００２５】
蓄熱容器１ａの形状は図３のようになっている。すなわち、蓄熱容器１ａは、底部、上部、及び四方の側部を構成する複数の板状部材から成る。そして、蓄熱容器１ａの鉛直方向断面（図３（ｂ）参照）において、蓄熱容器１ａの内面１ｉの水平方向幅は、底部側（図３（ｂ）のＷａ参照）よりも上部側（図３（ｂ）のＷｂ参照）の方が小さくなっている。さらに、蓄熱容器１ａは、鉛直方向断面において、底部側から上部側にかけて、内面１ｉの水平方向幅が（段階的でなく）徐々に減少する部分を有する（図３（ｂ）のＰ１部分参照）。また、蓄熱容器１ａは、図３（ｂ）において台形状となるように形成されている。
【００２６】
また、本実施形態においては、蓄熱容器１ａの鉛直方向断面の内、長手方向（図３（ａ）の矢印方向参照）に垂直な方向についての鉛直方向断面である図３（ｂ）において、蓄熱容器１ａの内面１ｉの水平方向幅は、底部側よりも上部側の方が小さい。しかし、蓄熱容器の（無数に採ることができる鉛直方向断面の内）少なくとも一つの鉛直方向断面において、蓄熱容器内面の水平方向幅が底部側よりも上部側の方が小さくなっていればよく、例えば図９の変形例に係る蓄熱容器６０１ａのように、蓄熱容器６０１ａの長手方向についての鉛直方向断面である図９（ａ）において、蓄熱容器６０１ａの内面６０１ｉの水平方向幅が、底部側よりも上部側の方が小さくなるように構成されていてもよい。また、蓄熱容器の長手方向についての鉛直方向断面、及び、蓄熱容器の長手方向に垂直な方向についての鉛直方向断面の両方の断面において、蓄熱容器内面の水平方向幅が、底部側よりも上部側の方が小さくなるように構成されていてもよい（図３（ｂ）及び図９（ａ）の両方の断面を有するような形状であってもよい）。
【００２７】
そして、蓄熱容器１ａが上記のように構成される結果として、蓄熱容器１ａに、油２及びエリスリトール３が収容された状態においては、蓄熱容器１ａの鉛直方向断面において、高さ方向（鉛直方向）についての油２の領域（図３（ｂ）のＨａ参照）では、蓄熱容器１ａの内面１ｉの水平方向幅が、底部側（Ｗａ参照）よりも小さくなる。
【００２８】
（供給管）
次に供給管４について説明する。供給管４は、蓄熱容器１ａの外部から内部へ貫通して設けられている。また、供給管４は、収容された油２が位置する蓄熱容器１ａの上層部分において蓄熱容器１ａへ取り付けられており、油２とエリスリトール３との間の境界面（界面）を垂直下方へ横切ってエリスリトール３内に進入し、さらにＬ字型に折れ曲がって水平方向に伸びるように形成されている。すなわち、供給管４は、先端部においてエリスリトール３と接触するように配置されている。また、供給管４は内部空間を有しており、熱交換器５ａに熱供給された油２が当該内部空間を流通するようになっている。また、図３（ｂ）に示すように、供給管４は、パイプ状に形成され、且つ、先端部については複数（４つ）配置されている。また、このように供給管４の先端部は複数設けられているが、接続口４１及び端部４ｍは、これら複数の先端部に対して共通に用いられるように一つのみ設けられていてもよいし（すなわち、一つの端部４ｍから複数の先端部が分岐していてもよいし）、複数の先端部に対応して複数個設けられていても良い。
【００２９】
また、供給管４の複数の先端部は、それぞれ、放出孔４ｈをその軸方向に沿って複数有しており、供給管４の内部を流通する油２はこの放出孔４ｈから放出される。なお、供給管４の、Ｌ字型に折れ曲がり水平に延在している部分に設けられた放出孔４ｈは、上向きに開口するように設けられている。
【００３０】
なお、放出孔の配置はこのようなものには限られない。また、本実施形態においては、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、熱交換媒体の供給機構としてパイプ状の供給管４を用いているが、供給機構はこのようなパイプ状のものには限られず、図８の変形例に係る蓄熱装置５０１のように、油２が流通する内部空間を有する直方体状（ボックス状）で、表面に複数の放出口５０４ｈが設けられた供給部（先端部）５０４ｔを有している供給機構５０４であってもよい。
【００３１】
（排出管）
次に排出管６について説明する。排出管６もまた、蓄熱容器１ａの外部から内部へ貫通して設けられている。また、排出管６は、収容された油２が位置する蓄熱容器１ａの上層部分において蓄熱容器１ａへ取り付けられており、蓄熱容器１ａ内の油２は、排出管６を通して蓄熱容器１ａの外部へ排出される。また、排出管６は、油２と接触するように配置されており、蓄熱容器１ａ内部の油２は、排出管６の先端に設けられた排出口６ｈより排出管６へ取り込まれるようになっている。
【００３２】
また、図２に示すように、蓄熱時には、供給管４の接続口４１が、熱交換器側パイプ８ａとの接続口５１に着脱可能に接続され、排出管６の接続口６１が、熱交換器側パイプ７ａとの接続口５２に着脱可能に接続された状態となる。
【００３３】
（熱交換媒体（油））
本実施形態において熱交換媒体として用いられる油２は、エリスリトール３との間で、直接接触による熱交換を行なう。まず、蓄熱時には、油２は排出管６、熱交換器側パイプ７ａを通り、熱交換器５ａ内で熱供給された後、パイプ８ａ、供給管４を通ってエリスリトール３内に放出される（以下の説明において、蓄熱時に熱交換器５ａで熱供給された油２を特に油２ａと、また、放熱時に蓄熱容器１ａでエリスリトール３から熱供給された油２を特に油２ｂと記す）。放出された油２ａは、比重がエリスリトール３よりも小さいため、上層の油２の位置にまで上昇し、油２に取込まれる。この上昇中に、エリスリトール３との直接接触により、油２ａの熱がエリスリトール３に伝導されるようになっている。
【００３４】
また、放熱時には、油２は排出管６、熱交換器側パイプを通り、熱交換器５ｂ（図１参照）内で放熱後、供給管４を通ってエリスリトール３内に放出される。この放出された（放熱後の）油２は、比重がエリスリトール３よりも小さいため、上層の油２の位置にまで上昇し、油２に取込まれる。この上昇中に、エリスリトール３との直接接触により、エリスリトール３に蓄熱された熱が油２に伝導されるようになっている。
【００３５】
（蓄熱体（エリスリトール））
エリスリトール３は、蓄熱時には、上記の油２ａから伝導された熱を蓄える。また、放熱時には、放熱後の油２へ熱を伝導する。エリスリトール３の融点は約１２１度であり、平時には（室温状態では）固体となっている。そして、油２ａから直接接触により熱が伝導されることにより、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。すなわち、エリスリトール３は、潜熱蓄熱を利用して蓄熱するものである。一方、エリスリトール３は、液体から固体へ状態変化するときに放熱するので、熱を取り出すことができる。ここで、エリスリトールは、融解熱が７６ｋｃａｌ／ｋｇと高いことから、その蓄熱量が大きいために蓄熱体として望ましい。ここではエリスリトールを用いているが、蓄熱体としては、その他にも、酢酸ナトリウム（融解熱：６３ｋｃａｌ／ｋｇ）、糖アルコール類等、融解熱（潜熱）が大きいものを用いることができる。
【００３６】
（油及びエリスリトール）
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、蓄熱容器１ａ内では、油２が上層、エリスリトール３が下層となるように収容される。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せず、油２とエリスリトール３とは直接接触している。
【００３７】
（熱交換器）
図１、２に示すように、蓄熱側の熱交換器５ａは、工場８０で発生した熱を油２へ伝導するためのものである。そして、熱交換器側パイプ８ａ、７ａには、接続口５１、５２において、供給管４及び排出管６の接続口４１、６１がそれぞれ着脱可能に接続される。また、熱交換器側パイプ８ａ、７ａは、熱交換器５ａの内部において連通するように構成されている。そして、蓄熱容器１ａ内部の油２が蓄熱容器１ａ側から熱交換機５ａ内部へと取り込まれる。一方、工場８０から排出された高温の蒸気や空気等の熱媒体が熱交換器５ａ内部へ送り込まれる。そして、取り込まれた油２が流通する熱交換器側パイプ７ａ、８ａ、及び、熱媒体が流通するパイプが、熱交換器５ａの内部で互いに接触するように設けられており、且つ、これらの配管が熱伝導率の高い部材から形成されているために、パイプの壁を通して、熱媒体の熱が間接的に油２に伝導される。このようにして、蒸気や空気等の熱媒体を介して送り込まれた熱が、熱交換器５ａ内での熱交換により、熱交換器側パイプ７ａ、８ａ中を流通する油２へ伝導される。そして、熱交換器側パイプ７ａ、８ａ及び油２により熱を取り除かれた蒸気等の熱媒体が、再び工場８０へ還流するようになっている。そのため、工場（熱源）８０と熱交換器側パイプ７ａ、８ａとは、熱的に接続されているといえる。
【００３８】
また、放熱側の熱交換器５ｂは、蓄熱容器１ａに蓄えられた熱を、施設８５へ伝達するためのものである。そして、蓄熱側と同様に、熱交換器側パイプには、接続口５３、５４において、供給管４及び排出管６の接続口４１、６１がそれぞれ着脱可能に接続される。また、熱交換器側パイプは、熱交換器５ｂの内部において連通するように構成されている。そして、熱交換器５ｂには、蓄熱容器１ａのエリスリトール３に蓄えられた熱が供給された油２ｂが、蓄熱容器１ａ側から取り込まれる。一方で、熱交換器５ｂには、施設８５に熱を伝導するための熱媒体が施設８５側から取り込まれる。ここで、取り込まれた油２ｂが流通する熱交換器側パイプ、及び、熱媒体が流通するパイプが、熱交換器５ｂの内部で互いに接触するように設けられており、且つ、これらの配管が熱伝導率の高い部材から形成されているために、パイプの壁を通して、油２ｂの熱が間接的に熱媒体に伝導される。そして、このような熱交換により熱を与えられた熱媒体が、パイプを通って施設８５へ還流するようになっている。以上から、施設８５と熱交換器側パイプとは、熱的に接続されているといえる。
【００３９】
（熱輸送システムにおける各行程について）
次に、熱輸送システムによる蓄熱、輸送、放熱の各工程について説明する。
【００４０】
（蓄熱）
まず、蓄熱工程において、蓄熱容器１ａへの蓄熱が行なわれる。このとき、蓄熱容器１ａには、予め熱交換媒体である油２が注入・供給された状態となっている。蓄熱工程においては、工場８０から蒸気として排出された熱が、熱交換器５ａにおいて、油２へと伝導される。
【００４１】
そして、熱供給された油２ａが、熱交換器側パイプ８ａ及び供給管４を通って、放出孔４ｈから、エリスリトール３が位置する蓄熱容器１ａの下層部分に供給される。ここで、油２ａは、エリスリトール３よりも比重が小さいため、油２ａが放出孔４ｈから蓄熱容器１ａの下層部分へ導入されたときに、エリスリトール３と直接接触しつつ、蓄熱容器１ａの上層部分へと上昇する。このときに、エリスリトール３が、高温の油２ａと直接接触することで、エリスリトール３に油２ａの熱が供給される。
【００４２】
そして、エリスリトール３に熱を供給した油２は、排出口６ｈから排出管６に流入する。そして、油２は、排出管６、熱交換器側パイプ７ａ、８ａ内を流通し、そこで工場８０から排出された熱が、油２へと伝導されて熱供給される。蓄熱工程では、以上のようにして蓄熱が行なわれる。
【００４３】
次に、エリスリトール３への蓄熱が完了したかどうかが判断される。具体的には、例えばエリスリトール３の平均温度をモニタリングしておき、これがある基準値以上となった場合に蓄熱完了とする等の判断手法が考えられる。判断手法はこれ以外であってもよい。これにより、蓄熱が未だ完了していなければ、再び蓄熱工程が繰り返される。このように、蓄熱工程を繰り返すことで、工場８０で発生した熱を蓄熱容器１ａに十分蓄えることができる。一方、蓄熱が完了していると判断されれば、蓄熱工程が終了し、次の工程が行なわれる。
【００４４】
（熱輸送）
次に、輸送工程において、蓄熱容器１ａの輸送が行なわれる。これは、蓄熱の完了した蓄熱容器１ａを搭載したトラック等の輸送機構５０により行なわれるもので、蓄熱容器１ａが、工場８０から熱が利用される施設８５へと輸送される。ここで、輸送機構５０はトラック等の陸上走行車両には限られず、船舶や航空機であってもよい。また、蓄熱容器１ａは、接続口５１、５２における接続を解除して輸送される。以上のようにして、蓄熱及び蓄熱容器１ａの輸送が行なわれる。ここで、後述するように、蓄熱容器１ａにおいて、蓄熱に対する寄与の小さい油２の含有量を少なくすることにより、油２が大量に含まれる場合に比べて、蓄熱容器１ａの重量が小さくなり熱輸送効率が高くなる。
【００４５】
（放熱）
次に、放熱工程では、施設８５において、蓄熱容器１ａに蓄えられた熱が回収・利用される。まず、接続口５３、５４において、熱交換器側パイプと、輸送工程により施設８５へ運び込まれた蓄熱容器１ａとが接続される。
【００４６】
そして、蓄熱容器１ａに蓄えられた熱の放熱が行なわれる。すなわち、施設８５において、蓄熱容器１ａの熱が利用される。放熱工程においては、蓄熱容器１ａに蓄えられた熱が、熱交換器５ｂを介して、施設８５へと伝導されることになる。
【００４７】
そして、熱供給後の油２が、熱交換器側パイプ８ａ及び供給管４を通って、放出孔４ｈから、エリスリトール３が位置する蓄熱容器１ａの下層部分に供給される。ここで、油２はエリスリトール３よりも比重が小さいため、油２が、放出孔４ｈから蓄熱容器１ａの下層部分へ導入されたときに、エリスリトール３と直接接触しつつ、蓄熱容器１ａの上層部分へと上昇する。このときに、高温のエリスリトール３が、油２と直接接触することで、油２にエリスリトール３の熱が供給される。
【００４８】
そして、エリスリトール３から熱供給された油２ｂは、排出口６ｈから排出管６に流入する。そして、排出管６、熱交換器側パイプ７ａへ送られ、そこで油２ｂから施設８５へと熱が伝導され、施設８５において、蓄熱容器１ａの熱が利用される。放熱工程では、以上のようにして放熱が行なわれる。
【００４９】
次に、放熱が完了したかどうかが判断される。具体的には、例えばエリスリトール３の平均温度等をモニタリングしておき、これがある基準値以下となった場合に放熱完了と判断する等の手法が考えられる。判断手法はこれ以外であってもよい。これにより、放熱が未だ完了していなければ再び蓄熱工程が繰り返される。このように、放熱工程を繰り返すことで、蓄熱容器１ａのエリスリトール３に蓄えられた熱を、施設８５において十分に利用することができる。一方、放熱が完了していると判断されれば、放熱工程が終了する。
【００５０】
（効果）
次に、本発明に係る蓄熱装置１が有する効果について説明する。まず、上記のように、油２による蓄熱に対する寄与は、エリスリトール３による蓄熱に対する寄与に比べて小さいので、油２の体積は小さい方が良い。また、油２の高さが低い場合には、エリスリトール３と油２との分離が困難であるので、油２の高さはできるだけ高い方が良い。
【００５１】
そして、上記のように、本実施形態に係る蓄熱装置１においては、蓄熱容器１ａの形状が、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、蓄熱容器１ａの（少なくとも一つの）鉛直方向断面（図３（ｂ）参照）において、蓄熱容器１ａの内面１ｉの水平方向幅は、底部側よりも上部側の方が小さくなっており、さらに、底部側から上部側にかけて、水平方向幅が徐々に減少する部分Ｐ１を有する。そのため、蓄熱容器１ａでは、油２の体積を減少した場合に、蓄熱容器が直方体形状である場合（蓄熱容器の内部の鉛直方向断面が四角形状である場合）に比べて油２の高さを高くすることができる。そのため、油２の体積を減少しつつ、エリスリトール（蓄熱体）３と油（熱交換媒体）２とを効率的に分離できる。
【００５２】
蓄熱装置１におけるエリスリトール（蓄熱体）３と油（熱交換媒体）２との分離についてより具体的に説明する。例えば、蓄熱時、放熱時に、蓄熱容器１ａと熱交換器５ａ、５ｂとの間で油２のみを循環流通させることを考えると、排出孔６ｈには油２のみが取り込まれるように（エリスリトール３が取り込まれないように）排出管６を配置する必要がある。ここで、油の高さが低い（油層が薄い）場合には、油のみを排出管内に排出し、エリスリトールは排出管へ入らないような配置にすることが困難であるが、油の高さが高い（油層が厚い）場合には、油２のみを排出管６内へ効率的に排出し、エリスリトール３が排出管６へ入らないような配置にすることが容易となる。そのため、油２の高さを高くする（油層を厚くする）ことで、油２のみを循環させられるような位置に排出孔６ｈを配置することが容易となり、蓄熱時、放熱時において、エリスリトール３と油２とを効率的に分離でき、循環流通する油２のみを効率的に回収できる。また、蓄熱時、放熱時に限らず、交換等のため、蓄熱容器１ａ内部の油２のみを回収する必要がある場合にも、油２の高さが高いことで、油２ｂのみを効率的に回収できる。
【００５３】
そして、蓄熱装置１の構成により、エリスリトール３の体積を減少しつつエリスリトール３と油２とを効率的に分離でき、その結果として、蓄熱容器が直方体形状である場合（容器内面の鉛直方向断面が四角形状である場合）に比べて、容器内のエリスリトール３の比率が向上して蓄熱装置１の蓄熱密度が向上し、且つ、循環流通する油２又は回収した油２にエリスリトール３が混入し難くなる。また、蓄熱への寄与が小さい油２分の重量を低減できるので、油２を蓄熱容器１ａと共に輸送する場合であっても、熱輸送効率が向上する。
【００５４】
また、蓄熱容器１ａにおいては、蓄熱容器１ａの長手方向に垂直な方向についての鉛直方向断面において、蓄熱容器１ａの内面１ｉの水平方向幅は、底部側よりも上部側の方が小さい。このようにすることで、蓄熱容器１ａの長手方向長さに亘って上部側内面の水平方向幅がより小さくなり、エリスリトール３と油２とをより効率的に分離できる。
【００５５】
また、蓄熱容器１ａは、その内面１ｉが、鉛直方向断面において台形状となるように形成されているので、簡易な形状により、油２の体積を減少しつつエリスリトール３と油２とを効率的に分離できる。
【００５６】
また、蓄熱容器１ａの内面１ｉの鉛直方向断面を台形状とすることで、蓄熱容器１ａが転倒し難くなる。
【００５７】
（変形例）
次に、上記の実施形態に係る蓄熱容器１の第１乃至第４変形例について、図４乃至図７を参照しながら、上記の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５８】
（第１変形例）
図４は第１変形例に係る蓄熱装置１０１の断面概略図である。なお、上記の実施形態と同様の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。第１変形例に係る蓄熱装置１０１の蓄熱容器１０１ａは、その内面１０１ｉが、蓄熱容器１０１ａの長手方向に垂直な方向についての鉛直方向断面（図４（ｂ）参照）において、四角形状である下方側の四角形状部１０１ｓと、台形状である上方側の台形状部１０１ｄと、を有する六角形状となっている。そして、エリスリトール３と油２との間の界面は、台形状部１０１ｄ（台形状の部分）の下部（台形状部１０１ｄと四角形状部１０１ｓとの境界よりも上方）に位置するように設定されている。このようにすることで、油２については、油２の体積を減少し、且つ、油２の高さを高くすることができる。一方、エリスリトール３については、エリスリトール３の体積を増大し、且つ、エリスリトール３の高さを最小限にすることができる。また、蓄熱容器１０１ａも同様に、底部側から上部側にかけて、水平方向幅が徐々に減少する部分を有する（図４（ｂ）のＰ２部分参照）。
【００５９】
本変形例に係る蓄熱装置１は、以上のように構成されることにより、上記の実施形態と同様の効果が得られ、さらに、エリスリトール３と油２とを効率的に分離でき、且つ、蓄熱容器１０１ａ全体の高さが不必要に高くなることを防止することができる。また、エリスリトール３と油２との間の界面が、台形状部１０１ｄよりも下方にある場合には、油２の少なくとも一部が四角形状部１０１ｓにあることになり、その部分に関しては、油２の高さを高くすることができない。そこで、本変形例のように、界面が四角形状部１０１ｓよりも上方になるようにすることで、油２の体積を減少し、且つ、油２の高さを高くすることができる。また、本変形の構成により、油２の流れが阻害されないために蓄熱効率が良くなる。
【００６０】
（第２変形例）
図５は第２変形例に係る蓄熱装置２０１の断面概略図である。なお、上記の実施形態と同様の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。第２変形例に係る蓄熱容器２０１ａは、蓄熱容器２０１ａの長手方向に垂直な方向についての鉛直方向断面（図５（ｂ）参照）において、容器内面２０１ｉの水平方向幅が徐々に減少する部分（図のＰ３部分参照）に湾曲部を有するように形成されている。このため、本変形例の構成により、上記の実施形態と同様の効果が得られ、さらに、湾曲部を有することにより、油２の流れが阻害されることがなく、蓄熱効率が良くなる。
【００６１】
（第３変形例）
図６は第３変形例に係る蓄熱装置３０１の断面概略図である。なお、上記の実施形態と同様の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。第２変形例に係る蓄熱容器３０１ａは、その内面３０１ｉが、蓄熱容器３０１ａの長手方向に垂直な方向についての鉛直方向断面（図６（ｂ）参照）において、三角形状となるように構成されている。そして、蓄熱容器３０１ａは、図６（ｂ）の断面において、底部側から上部側にかけて、内面３０１ｉの水平方向幅が徐々に減少する部分（図のＰ４部分参照）を有するように形成されている。本変形例のような構成によっても、上記の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６２】
（第４変形例）
図７は第４変形例に係る蓄熱装置４０１の断面概略図である。なお、上記の実施形態と同様の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。第２変形例に係る蓄熱容器４０１ａは、その内面４０１ｉが、蓄熱容器４０１ａの長手方向に垂直な方向についての鉛直方向断面（図７（ｂ）参照）において、側部が湾曲し、上部、下部が水平状となるように構成されている。そして、蓄熱容器３０１ａは、図６（７）の断面において、底部側から上部側にかけて、内面４０１ｉの水平方向幅が徐々に減少する部分（図のＰ５部分参照）を有するように形成されている。そして、当該部分Ｐ５が湾曲部となっている。本変形例のような構成によっても、上記の実施形態と同様の効果が得られる。また、湾曲部を有することにより、油２の流れが阻害されることがなく、蓄熱効率が良くなる。
【００６３】
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できるものである。
【００６４】
例えば、上記の実施形態及びその変形例においては、鉛直方向断面を左右対称に示しているが、このような形態には限られず、左右非対称であってもよい。
【００６５】
また、蓄熱材として融解熱の高いエリスリトールを用いることで、蓄熱量が大きく、且つ、高い温度（約１１９度）での蓄熱が可能な熱輸送システムが得られ、熱利用施設８５において、蓄熱容器１ａを、例えば冷凍機に接続することにより、冷暖房に利用すること等が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る蓄熱装置を含む熱輸送システムの全体構成を示す概略図。
【図２】蓄熱装置を含む熱輸送システムの蓄熱側を示す鉛直方向断面概略図。
【図３】図２の蓄熱装置の断面概略図。（ａ）は長手方向についての鉛直方向断面、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線位置における断面を示す。
【図４】第１変形例に係る蓄熱装置の断面概略図。（ａ）は長手方向についての鉛直方向断面、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線位置における断面を示す。
【図５】第２変形例に係る蓄熱装置の断面概略図。（ａ）は長手方向についての鉛直方向断面、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’線位置における断面を示す。
【図６】第３変形例に係る蓄熱装置の断面概略図。（ａ）は長手方向についての鉛直方向断面、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ’線位置における断面を示す。
【図７】第４変形例に係る蓄熱装置の断面概略図。（ａ）は長手方向についての鉛直方向断面、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ’線位置における断面を示す。
【図８】第５変形例に係る蓄熱装置の断面概略図。（ａ）は長手方向についての鉛直方向断面、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ’線位置における断面を示す。
【図９】第６変形例に係る蓄熱装置の断面概略図。（ａ）は長手方向についての鉛直方向断面、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ’線位置における断面を示す。
【符号の説明】
【００６７】
１、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１    蓄熱装置
１ａ、１０１ａ、２０１ａ、３０１ａ、４０１ａ、５０１ａ、６０１ａ    蓄熱容器
１ｉ、１０１ｉ、２０１ｉ、３０１ｉ、４０１ｉ、５０１ｉ、６０１ｉ    蓄熱容器の内面
２    油（熱交換媒体）
３    エリスリトール（蓄熱体）
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６  水平方向幅が徐々に減少する部分
【図１】
2008128593.tif 000003
【図２】
2008128593.tif 000004
【図３】
2008128593.tif 000005
【図４】
2008128593.tif 000006
【図５】
2008128593.tif 000007
【図６】
2008128593.tif 000008
【図７】
2008128593.tif 000009
【図８】
2008128593.tif 000010
【図９】
2008128593.tif 000011