(57)【要約】【課題】　蓄熱効率の高い蓄熱槽とそれを用いたエネルギー的に優れる蓄熱システムを提供すること。【解決手段】　蓄冷剤又は蓄熱剤を充填した筒状の容器を接触しないようかつ均一に配列した蓄熱槽であって、該蓄熱槽の断面における筒状容器の総断面積が蓄熱槽断面積の７０％〜９０％であることを特徴とする蓄熱槽と、好ましくはそれを用いた温熱又は冷熱蓄熱システム、及び加熱冷却方法により上記課題を解決することができる。【選択図】　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　槽内に、蓄熱剤又は蓄冷剤を充填した筒状の金属容器を接触しないように配列した蓄熱槽であって、該蓄熱槽の断面における筒状の金属容器の総断面積が蓄熱槽断面積の５０％〜９５％であることを特徴とする蓄熱槽。
【請求項２】
　該筒状の金属容器の直径が２０ｍｍ以上である請求項１記載の蓄熱槽。
【請求項３】
　該筒状の金属容器の内部に細分板を有する請求項１又は２記載の蓄熱槽。
【請求項４】
　該細分板が放射状である請求項３記載の蓄熱槽。
【請求項５】
　該細分板が格子状である請求項３記載の蓄熱槽。
【請求項６】
　該細分板同士の最長距離が５０ｍｍ以下である請求項３〜５いずれかに記載の蓄熱槽。
【請求項７】
　該筒状の金属容器の内部に金属充填物を有する請求項１〜６いずれかに記載の蓄熱槽。
【請求項８】
　該筒状の金属容器の外部に金属充填物を有する請求項１〜７いずれかに記載の蓄熱槽。
【請求項９】
　該蓄熱槽が温熱蓄熱槽である請求項１〜８いずれかに記載の蓄熱槽。
【請求項１０】
　該蓄熱槽が冷熱蓄熱槽である請求項１〜８いずれかに記載の蓄熱槽。
【請求項１１】
　少なくとも、温熱蓄熱槽、熱媒ポンプ、加熱手段、熱交換器及びこれらを連結するラインから構成される温熱蓄熱システムであって、該温熱蓄熱槽として、槽内に、蓄熱剤又は蓄冷剤を充填した筒状の金属容器を接触しないように配列し、かつ槽の断面における筒状の金属容器の総断面積が槽断面積の５０％〜９５％である蓄熱槽を使用することを特徴とする温熱蓄熱システム。
【請求項１２】
　少なくとも、冷熱蓄熱槽、熱媒ポンプ、冷凍手段、熱交換器及びこれらを連結するラインから構成される冷熱蓄熱システムであって、該冷熱蓄熱槽として、槽内に、蓄熱剤又は蓄冷剤を充填した筒状の金属容器を接触しないように配列し、かつ槽の断面における筒状の金属容器の総断面積が槽断面積の５０％〜９５％である蓄熱槽を使用することを特徴とする冷熱蓄熱システム。
【請求項１３】
　該蓄熱剤又は蓄冷剤の容器への充填割合が８０％以上で、上部空間の容積比率が１０％以下である請求項１１又は１２記載の蓄熱システム。
【請求項１４】
　該蓄熱剤又は蓄冷剤の凝固点と熱媒の凝固点の差が少なくとも５℃である請求項１１〜１３いずれかに記載の蓄熱システム。
【請求項１５】
　該蓄熱剤がナフタレンである請求項１１、１３又は１４いずれかに記載の蓄熱システム。
【請求項１６】
　該蓄熱剤が無機化合物の水和物である請求項１１、１３又は１４いずれかに記載の蓄熱システム。
【請求項１７】
　該無機化合物の水和物が、水酸化バリウム（Ｂａ（ＯＨ）２・８Ｈ２Ｏ）又は酢酸ナトリウム（ＣＨ３ＣＯＯＮａ・３Ｈ２Ｏ）である請求項１６記載の蓄熱システム。
【請求項１８】
　該蓄冷剤が、エチレンジアミン、テトラデカン又はメタノール水溶液である請求項１２、１３又は１４いずれかに記載の蓄熱システム。
【請求項１９】
　該熱媒の使用温度における粘度が１０ポイズ以下である請求項１１〜１８いずれかに記載の蓄熱システム。
【請求項２０】
　該熱媒が水又はメタノール水溶液である請求項１９記載の蓄熱システム。　
【請求項２１】
　加熱手段により加熱された熱媒を蓄熱剤が充填された蓄熱槽に循環して蓄熱し、しかる後、蓄熱されたエネルギーにより負荷流体を加熱することにより加熱手段の負荷を小さくすることを特徴とする加熱方法。
【請求項２２】
　冷却手段により冷却された熱媒を蓄冷剤が充填された蓄熱槽に循環して蓄冷し、しかる後、蓄冷されたエネルギーにより負荷流体を冷却することにより冷却手段の負荷を小さくすることを特徴とする冷却方法。
【請求項２３】
　該蓄熱槽が、槽内に、蓄熱剤又は蓄冷剤を充填した筒状の金属容器を接触しないように配列した蓄熱槽であって、該蓄熱槽の断面における筒状の金属容器の総断面積が蓄熱槽断面積の５０％〜９５％である請求項２１又は２２記載の加熱又は冷却方法。
【請求項２４】
　該蓄熱剤又は蓄冷剤の容器への充填割合が８０％以上で、上部空間の容積比率が１０％以下である請求項２１〜２３いずれかに記載の加熱又は冷却方法。
【請求項２５】
　該蓄熱剤又は蓄冷剤の凝固点と熱媒の凝固点の差が少なくとも５℃である請求項２１〜２４いずれかに記載の加熱又は冷却方法。
【請求項２６】
　該蓄熱剤がナフタレンである請求項２１、２３、２４又は２５記載の加熱方法。
【請求項２７】
　該蓄熱剤が無機化合物の水和物である請求項２１、２３、２４又は２５記載の加熱方法。
【請求項２８】
　該無機化合物の水和物が、水酸化バリウム（Ｂａ（ＯＨ）２・８Ｈ２Ｏ）又は酢酸ナトリウム（ＣＨ３ＣＯＯＮａ・３Ｈ２Ｏ）である請求項２７記載の加熱方法。
【請求項２９】
　該蓄冷剤が、エチレンジアミン、テトラデカン又はメタノール水溶液である請求項２２、２３、２４又は２５記載の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は蓄熱槽、蓄熱システム及び加熱冷却方法に関する。さらに詳しくは、
槽内に、蓄熱剤又は蓄冷剤を充填した筒状の金属容器を接触しないように配列し、槽断面における筒状の金属容器の総断面積が槽断面積の５０％〜９５％である蓄熱槽並びにこれを用いた蓄熱システム及び加熱冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　近年、夏期において昼間冷房などの電力需要の増大により、昼夜の電力需要の差が増大している。このような夏期における昼夜の電力需要の差を少なくする方法の一つとして、夜間電力を有効に活用することが考えられる。これまで、このような有効利用の具体例として、夜間電力を利用して水を氷結させ、氷の潜熱を利用した氷蓄熱システムが多く提案されている。氷蓄熱システムは、水が氷になる際の潜熱を冷熱として蓄熱し、冷熱の必要なときに解氷して冷熱を取り出すようにしたシステムである。
【０００３】
　しかしながら、このような氷蓄熱システムにおいては、氷結が進んでくると、ブラインと氷間の伝熱が悪くなり、氷結時に氷は水よりも体積が大きくなるので、蓄冷容器が破壊することがある。これを解決する蓄冷システムとして、蓄冷容器内に高吸水性樹脂を充填し、蓄冷時に冷凍機により冷却された媒体により高吸水性樹脂に保持された水を氷結させ、氷の潜熱により蓄冷するシステムが提案されている（特許文献１、特許文献２）。
【特許文献１】特開平２−２１９９３３号公報
【特許文献２】特開平５−２６４０７４号公報
【０００４】
　このシステムは、前述したように、蓄冷容器中に水を保持した高吸水性樹脂を充填し、高吸水性樹脂に保持された水を氷結させるもので、夜間など冷房負荷が比較的少ないときはこのようにして冷熱を氷の潜熱の状態で蓄えるものであり、従来の氷冷却システムに比べ、伝熱の面で有利であることに加え、蓄冷容器をコンパクト化することができ、しかも安全性の点で格段の進歩がある。
【０００５】
　このように、上記した蓄冷システムは、吸水ゲル中の水分の凍結、解凍を利用するものであり、従来のような管外に氷を付着させる方法ではないため、エネルギー的に有利な方法であるといえるが、これらの方法においては、吸水ゲルが耐久性に優れる必要があることに加え、吸水ゲル中の水分が熱媒中に浸出しないことが必須である。すなわち、これらの方法では、吸水ゲルの種類とそれに組み合わせる熱媒の選択が重要であり、吸水ゲルが高価であることに加え、蓄熱、放熱の運転も極めて慎重に行う必要があるため、吸水ゲルを用いた長期に安定に使用可能な蓄熱システムを実用化することはかなり困難であるというのが実状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
　従来の蓄熱システムにおいては、蓄熱効率を上げるために蓄熱剤の改良について検討したものが殆どであり、蓄熱効率を上げるためには、一番効率的な検討手法である。しかしながら、蓄熱効率を上げるために、蓄熱剤の改良の面のみから検討することは非常に有意義ではあるが、有効な蓄熱剤を見出すことはかなり困難である。このような状況下においては、蓄熱槽自体の構造の面から検討することは非常に重要である。したがって、本発明の目的は、蓄熱槽の構造の面から検討を加えた、蓄熱効率のよい蓄熱槽、蓄熱システム及び加熱冷却方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
　本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ね、本発明に至った。すなわち、本発明の第１の発明は、槽内に、蓄熱剤又は蓄冷剤を充填した筒状の金属容器を接触しないように配列した蓄熱槽であって、該蓄熱槽の断面における筒状の金属容器の総断面積が蓄熱槽断面積の５０％〜９５％であることを特徴とする蓄熱槽である。
【０００８】
　本発明の第２の発明は、少なくとも、温熱蓄熱槽、熱媒ポンプ、加熱手段、熱交換器及びこれらを連結するラインから構成される温熱蓄熱システムであって、該温熱蓄熱槽として、槽内に、蓄熱剤又は蓄冷剤を充填した筒状の金属容器を接触しないように配列し、かつ槽の断面における筒状の金属容器の総断面積が槽断面積の５０％〜９５％である蓄熱槽を使用することを特徴とする温熱蓄熱システムである。
【０００９】
　本発明の第３の発明は、少なくとも、冷熱蓄熱槽、熱媒ポンプ、冷凍手段、熱交換器及びこれらを連結するラインから構成される冷熱蓄熱システムであって、該冷熱蓄熱槽として、槽内に、蓄熱剤又は蓄冷剤を充填した筒状の金属容器を接触しないように配列し、かつ槽の断面における筒状の金属容器の総断面積が槽断面積の５０％〜９５％である蓄熱槽を使用することを特徴とする冷熱蓄熱システムである。
【００１０】
　本発明の第４の発明は、加熱手段により加熱された熱媒を蓄熱剤が充填された蓄熱槽に循環して蓄熱し、しかる後、蓄熱されたエネルギーにより負荷流体を加熱することにより加熱手段の負荷を小さくすることを特徴とする加熱方法である。　　
【００１１】
　そして、本発明の第５の発明は、冷却手段により冷却された熱媒を蓄冷剤が充填された蓄熱槽に循環して蓄冷し、しかる後、蓄冷されたエネルギーにより負荷流体を冷却することにより冷却手段の負荷を小さくすることを特徴とする冷却方法である。
【発明の効果】
【００１２】
　本発明により、蓄冷剤又は蓄熱剤を充填した筒状の容器を接触しないようかつ均一に配列した蓄熱槽であって、該蓄熱槽の断面における筒状容器の総断面積が蓄熱槽断面積の７０％〜９０％であることを特徴とする蓄熱槽とそれを用いた蓄熱システムを提供することができる。本発明の蓄熱槽を使用すると、効率よく冷熱畜熱又は温熱畜熱を実施することができ、エネルギー的に有利な蓄熱システムを構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
　本発明の第１の発明は、槽内に、蓄熱剤又は蓄冷剤を充填した筒状の金属容器を接触しないように配列した蓄熱槽であって、該蓄熱槽の断面における筒状の金属容器の総断面積が蓄熱槽断面積の５０％〜９５％であることを特徴とする蓄熱槽である。以下、本発明の蓄熱槽を図によって詳しく説明する。
【００１４】
　図１は、本発明の蓄熱槽の正面立面図であり、図２は、蓄熱槽をＡ−Ａで切断した平面図である。図において、１は蓄熱槽であり、蓄熱槽には、多数の筒状の金属容器２が相互に接触しないように位置決めバー３により均一に配列されている例である。本発明に使用する容器の形状は筒状であればとくに制限はなく、例えば、円筒状、角筒状などの容器が使用される。金属製の板で角筒状に仕切りをして容器を形成したものでもよい。なかでも円筒状の容器が実用的であり好ましい。
【００１５】
　本発明で使用する金属容器の材質としては、通常ステンレス製のものが使用されるが、蓄熱剤としてアルカリ性のものを使用する場合は腐食を低減するためにニッケル製のものが好ましく使用される。
【００１６】
　本発明の蓄熱槽は、蓄熱槽の断面において、該筒状容器の総断面積が蓄熱槽断面積の特定の割合になるように配設することが重要である。筒状容器の総断面積の割合をあまり小さくすると蓄熱能力が小さくなり、またあまり大きくすると熱媒が流れにくくなり、熱伝達能力不足となって蓄冷又は蓄熱能力が小さくなるので、本発明の蓄熱槽においては、筒状容器の総断面積が蓄熱槽断面積の５０％〜９５％となるように配設される。このように配設することにより、蓄熱又は蓄冷効率が大幅に増大する。
【００１７】
　筒状の金属容器の直径は２０ｍｍ以上のものが熱的な面で好ましい。本発明における金属容器の直径とは、金属容器の形状が真円の場合はそのまま直径を意味し、楕円状など長径と短径がある場合は短径を意味する。また、角筒状の場合は小さい方の辺をいう。なお、金属容器が複雑な形状をしている場合は、流れの断面積をその流体の触れている周辺長で除した動水半径を４倍して得られる動水直径によればよい。筒状容器の長さは限定されるものではなく、蓄熱システムの規模によって適宜決めればよい。
【００１８】
　筒状容器の直径が大きい場合は、金属容器内部に放射状に金属製の細分板を設けると伝熱効率を上げることができ、好ましい。細分板は格子状であってもよい。細分板同士の最長距離が５０ｍｍ以下となるように細分板を設けるとさらに伝熱効率がよくなり、好ましい。畜熱剤又は蓄冷剤の熱伝導率にもよるが、例えばナフタレンを畜熱剤として使用し、細分板同士の最長距離が５０ｍｍ以下となるように細分板を設けると５時間程度以内で加熱が可能となる。ナフタレンを畜熱剤として使用し、細分板同士の最長距離を２０ｍｍ以下となるように配設するとさらに伝熱効率がよくなり、例えば２時間程度以内で加熱が可能となる。
【００１９】
　さらに、畜熱剤又は蓄冷剤と好適な細分板同士の最長距離との関係の一例を示すと、メタノール水溶液、水酸化バリウム（Ｂａ（ＯＨ）２・８Ｈ２Ｏ）を蓄冷剤又は畜熱剤として使用した場合、細分板同士の最長距離は４０〜５０ｍｍ、テトラデカン、ナフタレンを蓄冷剤又は畜熱剤として使用した場合、細分板同士の最長距離は２０〜３０ｍｍなどである。図３は筒状の容器に放射状の細分板を設けた例である。下側が正面立面図、上側が平面図であり、１０は筒状の容器、１１は放射状の細分板である。
【００２０】
　金属容器内部に金属充填物を投入すると伝熱効率を上げることができ、好ましい。金属充填物の形状はとくに限定されないが、例えば充填塔などに使用されるベルサドル、マクマホン、スパイラルパックなどを例示することができる。筒状の金属容器には蓄熱剤又は蓄冷剤が装填されて使用される。金属充填物の金属容器における充填割合は大きいほど効果の発現が著しいが、実用的には９０％程度充填して実施される。図２において、４は多孔板、５は熱媒入口である。
【００２１】
　本発明の蓄熱槽において、蓄熱剤又は蓄冷剤を充填した筒状の容器は相互に接触しないように、溶媒は金属容器の周囲を流れるように配列される。金属容器の周囲を溶媒がスムーズに流れるために、金属容器はできるだけ均一に配列するのが望ましい。このように配列するためには、図１又は図２に示されるように、位置決めバーを使用するのが好ましい。位置決めバーの材質はとくに限定されるものではないが、通常金属製のものが使用される。位置決めバーの形状はとくに限定されるものではないが、製造の面から格子状とするのが一般的である。
【００２２】
　図４は別の蓄熱槽の正面立面図であり、容器を２段に構成した例である。図５は蓄熱槽をＢ−Ｂで切断した平面図である。２０は蓄熱槽、２１は位置決めバー、２２は多孔板である。また、２３は小型容器、２４は大型容器であり、容器を均一に配列させるために、このような小型容器を調整用に組み込むのが好ましい。２５は容器の受け板、２６は熱媒入口、２７は架台、２８は熱媒出口である。本発明の畜熱槽は縦型の例について図示したが、横型でも使用可能である。本発明において、筒状容器の総断面積は蓄熱槽断面積の５０％〜９５％となるように配設されるが、畜熱槽の断面は水平断面であっても垂直断面であってもよい。本発明の蓄熱槽は、具体的に温熱蓄熱槽又は冷熱蓄熱槽として使用される。
【００２３】
　本発明の第２の発明は、少なくとも、温熱蓄熱槽、熱媒ポンプ、加熱手段、熱交換器及びこれらを連結するラインから構成される温熱蓄熱システムであって、該温熱蓄熱槽として、槽内に、蓄熱剤又は蓄冷剤を充填した筒状の金属容器を接触しないように配列し、かつ槽の断面における筒状の金属容器の総断面積が槽断面積の５０％〜９５％である蓄熱槽を使用することを特徴とする温熱蓄熱システムである。図６に本発明の温熱蓄熱システムの一例を示す。
【００２４】
　図６において、３０は温熱蓄熱槽である。図の右側は、熱媒循環ポンプ３２、加熱手段３１及び蓄熱用循環ライン３３から構成された温熱蓄熱部であり、図の左側は、熱媒循環ポンプ３５、熱交換部３４及び放熱用循環ライン３６から構成された放熱部である。加熱手段３１は、圧力、温度など各種異常に対する警報装置などの周辺機器を具備するボイラ、電気ヒーターなどを使用することができる。プラントからの排熱を利用することもできる。３７は熱交換するための空気などの流体である。
【００２５】
　図６では、右側の冷熱蓄熱部と左側の放熱部を分けて記載したが、熱媒循環ポンプを共通化し、一方のラインを分岐させることにより、蓄熱と放熱を実施してもよい。以上、図６を用いて温熱蓄熱システムについて具体的に説明したが、本発明の第３の発明である、少なくとも、冷熱蓄熱槽、熱媒ポンプ、冷凍手段、熱交換器及びこれらを連結するラインから構成される冷熱蓄熱システムであって、該冷熱蓄熱槽として、槽内に、蓄熱剤又は蓄冷剤を充填した筒状の金属容器を接触しないように配列し、かつ槽の断面における筒状の金属容器の総断面積が槽断面積の５０％〜９５％である蓄熱槽を使用する冷熱蓄熱システムについては、温熱蓄熱槽を冷熱蓄熱槽、放熱を吸熱、加熱手段を冷凍手段とすることにより、冷熱蓄熱システムは全く同様に説明することができるので、冷熱蓄熱システムについての図示及び説明は省略する。冷凍手段としては通常冷凍機が使用され、一般に圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器及びこれらを接続する冷媒配管から構成される。
【００２６】
　以下、本発明の温熱蓄熱システムを給湯システムを例にしてさらに具体的に説明する。一般に、大型浴場などのような給湯システムにおいて、湯を使用する時間は集中しており、給湯の負荷変動が大きい。したがって、加熱設備は、最大の負荷変動に耐えられるように設計、設置される。そして、加熱設備は、熱効率の点、加熱設備の故障を防ぐ点などから、できるだけ安定運転されることが望ましいが、大型浴場のような加熱設備の稼働率は低く、運転／停止の切り替え頻度、すなわち発停回数が多いのが現状である。
【００２７】
　とくに、必要な熱の供給を加熱設備の台数制御で行う場合には、発停回数を下げることが重要である。発停回数を下げるために、遅れ時間を設定するような制御を行うと負荷応答が悪くなり、適温の湯が得られないことがある。これを解決する手段として貯湯槽を設置した例もあるが、これは単に湯を貯めただけであるので蓄熱容量が小さく、必ずしも満足の行く給湯システムは得られていない。本発明による温熱蓄熱システムにおいては、相変化型の蓄熱剤を使用するため熱容量が大きく、貯湯槽の温度を一定に保つことができ、かかる貯湯槽を設けることにより、加熱設備を安定に運転することができる。
【００２８】
　図７はこのような給湯システムを示す概念図であり、３８は相変化型の蓄熱剤を充填した貯湯槽である。該貯湯槽は、熱媒循環ポンプ３９、蓄熱用循環ライン４０、ボイラ４２〜４５などと温熱蓄熱部を構成し、貯湯槽に充填された蓄熱剤に熱が蓄えられる。４１は補給水槽、４６〜４９はＴＩＣなどの温度制御システムであり、例えば入側と出側の温度差などでボイラの台数制御を行う。例えば、ボイラからの出湯温度を蓄熱剤の相変化温度よりも高く設定したり、ボイラへの入湯温度とボイラからの出湯温度との差に応じてボイラの運転台数を制御する。
【００２９】
　先ず、貯湯槽、熱媒循環ポンプ、蓄熱用循環ライン、ボイラなどから構成される温熱蓄熱部を運転し、貯湯槽に充填された蓄熱剤に蓄熱する。上述したように、図７は給湯システムの概念図であるので、切り替え弁などの付属機器は図示省略している。貯湯槽に充填された蓄熱剤に蓄熱した後、熱媒循環ポンプ５０を作動させ、蓄熱用循環ライン４０を放熱用循環ライン５１に切り替える。放熱用循環ラインには、例えば男子風呂、女子風呂、各種温調用などに利用される回路が接続されており、適宜熱交換されて使用される。５２〜５５はこのような与熱回路である。
【００３０】
　５６〜５９は熱交換器であり、６０〜６３はユーザー側の受熱回路、６４〜６７はＴＩＣなどの温度制御システムであり、例えば、ユーザー側の受熱回路の温度を検出して与熱回路の熱媒の供給量を制御する。図７は本発明の温熱蓄熱システムを給湯システムとして使用した例であるが、本発明の冷熱蓄熱システムを冷却システムとして使用する場合、蓄熱剤を蓄冷剤とし、ボイラを冷凍機などの冷却手段とすることにより、全く同様に適用することができるので説明は省略する。なお、図７では貯湯槽が１基の場合を図示したが、必要に応じて複数基使用してよいことは勿論である。
【００３１】
　本発明の加熱冷却方法において、蓄熱槽は、蓄熱剤を充填した筒状の容器が接触しないようかつ均一に配列され、該蓄熱槽の断面における筒状容器の総断面積が蓄熱槽断面積の７０％〜９０％とするのが好ましい。
【００３２】
　本発明の温熱又は冷熱蓄熱システム、及び加熱冷却方法に用いられる蓄熱剤又は蓄冷剤の容器への充填割合は８０％以上で、上部空間の容積比率は１０％以下とするのが好ましい。蓄熱剤又は蓄冷剤を液状で充填した場合は充填した容積がそのまま充填割合を表すが、固体状の蓄熱剤又は蓄冷剤を容器に充填する場合の充填割合は、漏斗などを使用して充填した見かけの充填体積割合を意味する。
【００３３】
　蓄熱剤又は蓄冷剤としては、潜熱型の有機化合物や無機化合物を用いることができる。蓄熱剤又は蓄冷剤としては、融点、比重、沸点、融解熱、熱伝導率などの物性面、環境面、腐食面、入手の容易さの面、費用の面などを考慮して安全なものを選択すべきである。蓄熱剤又は蓄冷剤の凝固点と熱媒の凝固点があまり接近していると操作が困難となることがある。また、蓄熱剤又は蓄冷剤の凝固点と熱媒の凝固点があまり離れているとエネルギー的に有利とはならないので、該蓄熱剤又は蓄冷剤の凝固点と熱媒の凝固点の差が少なくとも５℃の蓄熱剤又は蓄冷剤を用いるのが好ましい。該蓄熱剤又は蓄冷剤の凝固点と熱媒の凝固点の差は１００℃以下とするのがさらに好ましい。
【００３４】
　蓄熱剤又は蓄冷剤に使用される有機化合物としては、シクロヘキサン、ベンゼン、ｐ−クロルトルエン、ｎ−デカノール、テトラデカン、第三ブタノール、ウンデカノール、ｎ−ドデカノール、テトラデカノール、シクロヘキサノール、α−テルピネオール、１，４−ジオキサン、ホロン、アセトフェノン、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸アミル、安息香酸ベンジル、ケイ皮酸エチル、酒石酸ジブチル、フタル酸ジメチル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールアセテート、グリセリン、ナフタレン、エチレンジアミン、メタノール水溶液などを例示することができる。
【００３５】
　本発明において、畜熱剤として有機化合物を用いる場合は、ナフタレンが好ましく、無機化合物を用いる場合は無機化合物の水和物を使用するのが好ましい。このような無機化合物の水和物としては、水酸化バリウム〔Ｂａ（ＯＨ）２・８Ｈ２Ｏ〕、酢酸ナトリウム（ＣＨ３ＣＯＯＮａ・３Ｈ２Ｏ）を例示することができる。無機化合物の水和物を使用する場合は、水分及び雰囲気の管理に注意すべきであり、密閉容器を使用するのが望ましい。また、本発明において、畜冷剤として有機化合物を用いる場合は、エチレンジアミン、テトラデカン、メタノール水溶液が好ましい。
【００３６】
　蓄熱剤又は蓄冷剤と併せて用いられる熱媒としては、各種炭化水素、アルコール、エステル、水、これらの混合物、二酸化炭素ガス、アンモニアガスなどを挙げることができるが、蓄冷剤又は蓄熱剤の凝固点における熱媒の粘度は１０ポイズ以下のものが好ましい。かかる点、操作性、安全性、費用の点で水又はメタノール水溶液は好ましい熱媒である。したがって、温熱畜熱システムにおいては熱媒として水を使用するのが好ましく、冷熱畜熱システムにおいては熱媒として水又はメタノール水溶液を使用するのが好ましい。以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３７】
実施例１
　直径２００ｍｍ、長さ６００ｍｍのステンレス製の筒状容器に液状のテトラデカンを９０％になるように充填し、格子状の位置決めバーを用いて図４及び図５のように、筒状容器の総断面積が蓄熱槽断面積の８０％になるように均一に配列し、畜熱槽を構成した。水を熱媒として使用し、図６に示すフローにより、熱媒の温度を４℃に保って蓄熱用循環ラインを使用して熱媒を循環した。テトラデカンが凍結した後、循環ラインを放熱用循環ラインに切り替えた。畜熱効率は空気などの熱交換流体が冷却又は加熱可能になるまでの時間で表示した。熱媒をプレート型熱交換器に通流し、２５℃の空気と熱交換を行ったところ、１８℃の冷却空気を安定に得ることができた。この場合の畜熱量は４０ｋｃａｌ／Ｌ（リットル）であった。
【００３８】
実施例２〜４
　畜熱剤、畜熱剤の充填割合、上部空間容積比率、容器断面積割合、細分板を表１のようにし、蓄熱の場合は水と、蓄冷の場合は空気と熱交換を行ったところ、実施例２〜４はいずれの場合も安定に操作可能であった。
【００３９】
　比較例１〜３
　容器断面積割合を表１のようにして畜熱操作を行ったところ、畜熱量が小さいか、熱伝達が不良であった。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
実施例５
　４０Ａのステンレス管で筒状の容器を作製し、細分板を使用しない以外は実施例４と同様にして実施したところ、安定に操作可能であった。　
【００４２】
実施例６
　直径２００ｍｍ、長さ６００ｍｍのステンレス製の筒状容器に水酸化バリウム〔Ｂａ（ＯＨ）２・８Ｈ２Ｏ、相変化温度７８℃〕を９０％になるように充填し、格子状の位置決めバーを用いて図４及び図５のように、筒状容器の総断面積が蓄熱槽断面積の８０％になるように均一に配列し、畜熱槽を構成した。水を熱媒として使用し、図７に示すフローにより給湯システムの運転を行った。
【００４３】
　ボイラ発停の遅延タイマー、入湯及び出湯の高温低温警報が付設された重油貫流式温水ボイラ４台（１台は予備）を使用し、ボイラ出湯温度を８０℃に設定し、ボイラ入湯温度との差が２０℃を越えた場合は３台運転、１５℃を越えた場合は２台運転、１０℃を超えた場合は１台運転、５℃以下の場合は全台停止となるように設定した。
【００４４】
　水酸化バリウムが融解した後、循環ラインを放熱用循環ラインに切り替えた。この場合の容器畜熱量は１３９ｋｃａｌ／Ｌ（リットル）であった。温水を第１〜第４の熱交換器に通流し、４５℃の男子風呂、４５℃の女子風呂、５５℃の給湯設備及び６０℃の空調に適用したところ、安定に運転可能であった。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
　本発明の蓄熱槽を使用すると、効率よく加熱冷却方法を実施することができ、エネルギー的に有利な蓄熱システムを構築することができるので、大型浴場などの給湯システム、各種温調用などに好ましく適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】蓄熱槽の一例を示す正面立面図である。
【図２】図１の蓄熱槽の平面図である。
【図３】蓄熱槽に用いる容器の一例である。
【図４】蓄熱槽の他の例を示す正面立面図である。
【図５】図４の蓄熱槽の平面図である。
【図６】蓄熱システムの一例である。
【図７】給湯システムの一例である。
【符号の説明】
【００４７】
　１　　蓄熱槽
　２　　容器
　３　　位置決めバー
　４　　多孔板
　５　　熱媒入口
　１０　　容器
　１１　　放射状の細分板
　２０　　蓄熱槽
　２１　　細分板
　２２　　多孔板
　２３　　小型容器
　２４　　大型容器
　２５　　受け板
　２６　　熱媒入口
　２７　　架台
　２８　　熱媒出口
　３０　　温熱蓄熱槽
　３１　　加熱手段
　３２　　熱媒循環ポンプ
　３３　　蓄熱用循環ライン
　３４　　熱交換部
　３５　　熱媒循環ポンプ
　３６　　放熱用循環ライン
　３７　　熱交換流体　
　３８　　貯湯槽
　３９　　熱媒循環ポンプ
　４０　　蓄熱用循環ライン
　４１　　補給水槽
　４２　　第１ボイラ
　４３　　第２ボイラ
　４４　　第３ボイラ
　４５　　第４ボイラ
　４６　　温度制御装置
　４７　　温度制御装置
　４８　　温度制御装置
　４９　　温度制御装置
　５０　　熱媒循環ポンプ
　５１　　放熱用循環ライン
　５２　　第１与熱回路
　５３　　第２与熱回路
　５４　　第３与熱回路
　５５　　第４与熱回路
　５６　　第１熱交換器
　５７　　第２熱交換器
　５８　　第３熱交換器
　５９　　第４熱交換器
　６０　　第１受熱回路
　６１　　第２受熱回路
　６２　　第３受熱回路
　６３　　第４受熱回路
　６４　　温度制御装置
　６５　　温度制御装置
　６６　　温度制御装置
　６７　　温度制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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