(57)【要約】【課題】システム毎に要求される広範囲な蓄熱温度の変更に対しても、蓄熱材を変えることなく容易且つ柔軟に対応し得、システム構築における高効率化を図り得る広帯域温度適合型蓄熱システムを提供する。【解決手段】熱源からの熱により水溶液容器４に貯留された水溶液３を加熱して沸騰させ濃縮液とし、発生する蒸気を潜熱蓄熱器２へ導いて該潜熱蓄熱器２に貯留された蓄熱材１を融解させ、蓄熱を行う一方、前記濃縮液から放熱させ、前記蓄熱材１から蒸気を発生させ、発生する蒸気を水溶液容器４へ導いて濃縮液に吸湿させ、該濃縮液を稀釈させ、該稀釈させた水溶液を過放熱させ、放熱を行い、前記水溶液３の濃度を変えることにより、該水溶液３の沸点を要求される蓄熱温度に対応させるよう構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源からの熱により水溶液容器に貯留された水溶液を加熱して沸騰させ濃縮液とし、発生する蒸気を蓄熱器へ導いて該蓄熱器に貯留された蓄熱材を融解させ、蓄熱を行う一方、
前記濃縮液から放熱させ、前記蓄熱材から蒸気を発生させ、発生する蒸気を水溶液容器へ導いて濃縮液に吸湿させ、該濃縮液を稀釈させ、該稀釈させた水溶液を過放熱させ、放熱を行い、
前記水溶液の濃度を変えることにより、該水溶液の沸点を要求される蓄熱温度に対応させるよう構成したことを特徴とする広帯域温度適合型蓄熱システム。
【請求項２】
水溶液として臭化リチウム水溶液を用いた請求項１記載の広帯域温度適合型蓄熱システム。
【請求項３】
水溶液として臭化リチウムと臭化亜鉛の水溶液を用いた請求項１記載の広帯域温度適合型蓄熱システム。
【請求項４】
水溶液としてヨウ化リチウムと臭化亜鉛の水溶液を用いた請求項１記載の広帯域温度適合型蓄熱システム。
【請求項５】
水溶液として臭化亜鉛水溶液を用いた請求項１記載の広帯域温度適合型蓄熱システム。
【請求項６】
水溶液としてアンモニア水溶液を用いた請求項１記載の広帯域温度適合型蓄熱システム。
【請求項７】
蓄熱材として乳濁型蓄熱材を用いた請求項１〜６いずれかに記載の広帯域温度適合型蓄熱システム。
【請求項８】
蓄熱材として懸濁型蓄熱材を用いた請求項１〜６いずれかに記載の広帯域温度適合型蓄熱システム。
【請求項９】
蓄熱材として充填型蓄熱材を用いた請求項１〜６いずれかに記載の広帯域温度適合型蓄熱システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広帯域温度適合型蓄熱システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排熱源等の熱源からの熱を蓄熱するシステムとしては、一定蓄熱温度で融解・凝固する潜熱蓄熱材を使用し、前記熱を熱交換器により前記潜熱蓄熱材と熱交換させて該潜熱蓄熱材を状態変化させ、この状態変化した潜熱蓄熱材を蓄熱槽に導いて前記熱を蓄熱槽に回収するようにしたものがある。
【０００３】
尚、この種の蓄熱システムを示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３６６３９６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の如く、一定蓄熱温度で融解・凝固する潜熱蓄熱材を使用するのでは、広範囲な温度に対応することができないため、システム毎に要求される蓄熱温度が異なるような場合には、その都度それに適合する蓄熱材を探索したり或いは開発したりしなければならず、多大な手間と時間が必要になるという欠点を有していた。
【０００６】
本発明は、斯かる実情に鑑み、システム毎に要求される広範囲な蓄熱温度の変更に対しても、蓄熱材を変えることなく容易且つ柔軟に対応し得、システム構築における高効率化を図り得る広帯域温度適合型蓄熱システムを提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、熱源からの熱により水溶液容器に貯留された水溶液を加熱して沸騰させ濃縮液とし、発生する蒸気を蓄熱器へ導いて該蓄熱器に貯留された蓄熱材を融解させ、蓄熱を行う一方、
前記濃縮液から放熱させ、前記蓄熱材から蒸気を発生させ、発生する蒸気を水溶液容器へ導いて濃縮液に吸湿させ、該濃縮液を稀釈させ、該稀釈させた水溶液を過放熱させ、放熱を行い、
前記水溶液の濃度を変えることにより、該水溶液の沸点を要求される蓄熱温度に対応させるよう構成したことを特徴とする広帯域温度適合型蓄熱システムにかかるものである。
【０００８】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【０００９】
蓄熱時には、熱源からの熱により水溶液容器に貯留された水溶液が加熱されて沸騰し濃縮液となり、発生する蒸気が蓄熱器へ導かれて該蓄熱器に貯留された蓄熱材が融解し、蓄熱が行われる一方、放熱時には、前記濃縮液から放熱され、前記蓄熱材から蒸気が発生し、発生する蒸気が水溶液容器へ導かれて濃縮液に吸湿され、該濃縮液が稀釈し、該稀釈した水溶液が過放熱され、放熱が行われるが、ある圧力のもとで、前記水溶液の濃度を高くすると、該水溶液の沸点は上昇し、又、前記水溶液の濃度を低くすると、該水溶液の沸点は下降するため、前記水溶液の濃度を必要に応じて変えてやれば、該水溶液の沸点は要求される蓄熱温度に対応する形となる。
【００１０】
この結果、システム毎に要求される蓄熱温度が異なったとしても、その都度それに適合する蓄熱材を探索したり或いは開発したりせずに、水溶液の濃度を変えるだけで広範囲な温度に対応可能となる。
【００１１】
前記広帯域温度適合型蓄熱システムにおいては、水溶液として臭化リチウム水溶液、臭化リチウムと臭化亜鉛の水溶液、ヨウ化リチウムと臭化亜鉛の水溶液、臭化亜鉛水溶液、或いはアンモニア水溶液を用いることができる。
【００１２】
又、前記広帯域温度適合型蓄熱システムにおいては、蓄熱材として乳濁型蓄熱材、懸濁型蓄熱材、或いは充填型蓄熱材を用いることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１４】
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例であって、
乳濁型蓄熱材（潜熱蓄熱する油と水を混ぜた乳液等、液体同士を混ぜたもの）等の蓄熱材１が貯留された潜熱蓄熱器２と、
臭化リチウム（ＬｉＢｒ）水溶液等の水溶液３が貯留された水溶液容器４と、
蓄熱時には、排熱源等の熱源からの熱を水溶液容器４に貯留された水溶液３に与える一方、放熱時には、水溶液容器４に貯留された水溶液３の熱を奪うようにした熱交換器５とを備え、
蓄熱時には、水溶液容器４から発生する蒸気を潜熱蓄熱器２に貯留された蓄熱材１の中に導入する一方、放熱時には、潜熱蓄熱器２から発生する蒸気を水溶液容器４に貯留された水溶液３の中に導入するようにしたものである。
【００１５】
次に、上記図示例の作用を説明する。
【００１６】
蓄熱時には、熱交換器５において熱源からの熱により水溶液容器４に貯留された温度Ｔ１（図３の例ではおよそ８２［℃］前後）の水溶液３（稀溶液）が加熱されて沸点Ｔ２（図３の例ではおよそ９２［℃］前後）に達する。
【００１７】
沸点Ｔ２に達した水溶液３（稀溶液）は、沸騰して温度Ｔ３（図３の例ではおよそ１１２［℃］前後）の濃縮液となり、水溶液容器４で発生する蒸気（この場合は水蒸気）が潜熱蓄熱器２へ導かれて該潜熱蓄熱器２に貯留された蓄熱材１が融解し、潜熱蓄熱が行われる。
【００１８】
前記温度Ｔ３の濃縮液は温度Ｔ４（図３の例ではおよそ１１８［℃］前後）まで過熱され、蓄熱材１全てが融解し該蓄熱材１は温度上昇して顕熱蓄熱が行われる。
【００１９】
一方、放熱時には、熱を必要とする機器等が前記熱交換器５に対して接続されるよう切り換えが行われ、前記温度Ｔ４の濃縮液から放熱され、その温度がＴ５（図３の例ではおよそ１０８［℃］前後）まで低下して水溶液容器４内の圧力が低下することに伴い、前記蓄熱材１から蒸気（この場合は水蒸気）が発生し、気化熱は蓄熱材１の顕熱で補われる形となる。
【００２０】
前記蓄熱材１から発生する蒸気は水溶液容器４へ導かれて濃縮液に吸湿され、該濃縮液が稀釈し、その温度はＴ５からＴ６（図３の例ではおよそ８８［℃］前後）まで低下し、前記蓄熱材１から発生する蒸気の気化熱は蓄熱材１の凝固熱で補われる形となる。
【００２１】
前記稀釈した水溶液３は過放熱され、その温度はＴ６からＴ１まで低下する。
【００２２】
ここで、ある圧力のもとで、前記水溶液３の濃度を高くすると、該水溶液３の沸点は上昇し、又、前記水溶液３の濃度を低くすると、該水溶液３の沸点は下降するため、前記水溶液３の濃度を必要に応じて変えてやれば、図３に示されるＴ１⇒Ｔ２⇒Ｔ３⇒Ｔ４⇒Ｔ５⇒Ｔ６⇒Ｔ１のサイクルのラインを左右に移行させることができ、前記水溶液３の沸点は要求される蓄熱温度に対応する形となる。
【００２３】
この結果、システム毎に要求される蓄熱温度が異なったとしても、その都度それに適合する蓄熱材１を探索したり或いは開発したりせずに、水溶液３の濃度を変えるだけで広範囲な温度に対応可能となる。
【００２４】
こうして、システム毎に要求される広範囲な蓄熱温度の変更に対しても、蓄熱材１を変えることなく容易且つ柔軟に対応し得、システム構築における高効率化を図り得る。
【００２５】
上述の図示例においては、水溶液３として臭化リチウム（ＬｉＢｒ）水溶液を用いるようにしているが、臭化リチウム（ＬｉＢｒ）と臭化亜鉛（ＺｎＢｒ２）の水溶液、ヨウ化リチウム（ＬｉＩ）と臭化亜鉛（ＺｎＢｒ２）の水溶液、臭化亜鉛（ＺｎＢｒ２）水溶液、或いはアンモニア（ＮＨ３）水溶液を用いることができる。
【００２６】
ここで、臭化リチウム（ＬｉＢｒ）と臭化亜鉛（ＺｎＢｒ２）の水溶液、ヨウ化リチウム（ＬｉＩ）と臭化亜鉛（ＺｎＢｒ２）の水溶液、或いは臭化亜鉛（ＺｎＢｒ２）水溶液を水溶液３として用いた場合、臭化リチウム（ＬｉＢｒ）水溶液の場合と同様、蓄熱・放熱時には、蒸気として水蒸気が水溶液容器４と潜熱蓄熱器２との間で移動する形となるが、アンモニア（ＮＨ３）水溶液を水溶液３として用いた場合、蓄熱・放熱時には、アンモニアの蒸気が水溶液容器４と潜熱蓄熱器２との間で移動する形となる。
【００２７】
又、上述の図示例においては、蓄熱材１としてエマルジョンのような乳濁型蓄熱材を用いるようにしているが、懸濁型蓄熱材、或いは充填型蓄熱材を用いることができる。
【００２８】
懸濁型蓄熱材とは、例えば、潜熱蓄熱する油等をマイクロカプセルで包んだものや、溶解しても形の崩れない熱可塑性物質を水と混ぜた乳液等、液体と固体を混ぜたものであり、又、充填型蓄熱材とは、例えば、カプセル内に潜熱蓄熱する油等を入れたものである。
【００２９】
更に又、上述の図示例においては、潜熱蓄熱器２を蓄熱材１に対して水溶液３から発生する蒸気が直接接触する直接接触式としているが、隔壁式としてもよく、隔壁式潜熱蓄熱器としては、プレート熱交換型やフィンチューブ型を採用することができる。
【００３０】
前記プレート熱交換型とは、例えば、プレート熱交換器に蓄熱材を挟み込んだものであり、又、フィンチューブ型とは、例えば、フィンチューブ内に蓄熱材を封入したものである。
【００３１】
又、上述の図示例においては、一つの熱交換器５で蓄熱と放熱を切り換えて行うようにしているが、蓄熱専用の熱交換器と放熱専用の熱交換器を個別に設けるようにしたり、或いは、水溶液容器４の水溶液３を前記熱交換器５を介さずに直接、熱源や熱を必要とする機器等へ輸送することもできる。
【００３２】
尚、本発明の広帯域温度適合型蓄熱システムは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３３】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の広帯域温度適合型蓄熱システムによれば、システム毎に要求される広範囲な蓄熱温度の変更に対しても、蓄熱材を変えることなく容易且つ柔軟に対応し得、システム構築における高効率化を図り得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例の概略構成図である。
【図２】本発明を実施する形態の一例の原理図であって、（ａ）は蓄熱過程における作用を示す図であり、（ｂ）は放熱過程における作用を示す図である。
【図３】本発明を実施する形態の一例において用いられる臭化リチウム水溶液のデューリング線図である。
【符号の説明】
１    蓄熱材
２    潜熱蓄熱器（蓄熱器）
３    水溶液
４    水溶液容器
５    熱交換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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