(57)【要約】【課題】メンテナンス等も容易、かつ、簡単な構成で、一般的に熱伝導性の良くない潜熱蓄熱剤に振動を与え、攪拌することにより、被加熱流体との熱交換性能を向上させた蓄熱装置を提供することを目的とする。【解決手段】非蓄熱時には固体となり蓄熱時には液体となる潜熱蓄熱剤４と、前記潜熱蓄熱剤４を内包する蓄熱容器２と、前記蓄熱容器２に振動を与える振動発生手段１０とを備え、前記振動発生手段１０が前記蓄熱容器２を介して前記潜熱蓄熱剤４に振動を与えることを特徴とする蓄熱装置１で、メンテナンス等も容易、かつ、簡単な構成で、一般的に熱伝導性の良くない潜熱蓄熱剤４に振動を与え、攪拌することにより、被加熱流体との熱交換性能を向上させた蓄熱装置を提供できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非蓄熱時には固体となり蓄熱時には液体となる潜熱蓄熱剤と、前記潜熱蓄熱剤を内包する蓄熱容器と、前記蓄熱容器に振動を与える振動発生手段とを備え、前記振動発生手段が前記蓄熱容器を介して前記潜熱蓄熱剤に振動を与えることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項２】
潜熱蓄熱剤の内部に伝熱促進材を設けた請求項１記載の蓄熱装置。
【請求項３】
潜熱蓄熱剤の温度を検知するための温度検知手段を設け、前記温度検知手段が潜熱蓄熱剤の融点よりも高い温度を検知したときに、振動発生手段を動作させることを特徴とする請求項１または２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、潜熱蓄熱剤を搭載した蓄熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
蓄熱を行う方法として、非蓄熱時には固体となり蓄熱時には液体となる潜熱蓄熱剤の相変化を利用した蓄熱装置は良く知られており、この潜熱蓄熱剤を充填した潜熱蓄熱体と熱媒体を流すことのできる空間を収容した蓄熱槽を用いて、蓄熱・放熱を行う装置はすでに実用化されている。
【０００３】
ここで、潜熱蓄熱剤は固体から液体へと相変化を行うことにより蓄熱を行い、液体から固体へと相変化を行うことにより蓄熱した熱を放熱する。この相変化を行う温度は通常は潜熱蓄熱剤の融点により行われるが、液体から固体へと相変化を行う過程において、潜熱蓄熱剤の温度変化の速度や外気温条件等により過冷却現象が発生することがある。
【０００４】
この現象が発生すると当初予定していた潜熱を充分に取り出すことができず、本来必要な熱を使用できなくなるという自体になるため、過冷却現象の改善手段は種々検討されており、潜熱蓄熱体内に潜熱蓄熱剤及び固体片を封入し、固体片を振動させる振動付与手段によって過冷却現象の発生を抑制しようとする試みを検討している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１８３０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の、潜熱蓄熱体内に潜熱蓄熱剤及び固体片を封入する構成では、固体片に腐食等の経年劣化が生じた場合、メンテナンスが実施できないという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、メンテナンス等も容易、かつ、簡単な構成で、一般的に熱伝導性の良くない潜熱蓄熱剤に振動を与え、攪拌することにより、被加熱流体との熱交換性能を向上させた蓄熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の蓄熱装置は、非蓄熱時には固体となり蓄熱時には液体となる潜熱蓄熱剤と、前記潜熱蓄熱剤を内包する蓄熱容器と、前記蓄熱容器に振動を与える振動発生手段とを備え、前記振動発生手段が前記蓄熱容器を介して前記潜熱蓄熱剤に振動を与えることを特徴とするもので、メンテナンス等も容易、かつ、簡単な構成で、一般的に熱伝導性の良くない潜熱蓄熱剤に振動を与え、攪拌することにより、被加熱流体との熱交換性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の蓄熱装置は、メンテナンス等も容易、かつ、簡単な構成で、一般的に熱伝導性の良くない潜熱蓄熱剤に振動を与え、攪拌することにより、被加熱流体との熱交換性能を向上させた蓄熱装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、非蓄熱時には固体となり蓄熱時には液体となる潜熱蓄熱剤と、前記潜熱蓄熱剤を内包する蓄熱容器と、前記蓄熱容器に振動を与える振動発生手段とを備え、前記
振動発生手段が前記蓄熱容器を介して前記潜熱蓄熱剤に振動を与えることを特徴とする蓄熱装置で、メンテナンス等も容易、かつ、簡単な構成で、一般的に熱伝導性の良くない潜熱蓄熱剤に振動を与え、攪拌することにより、被加熱流体との熱交換性能を向上させた蓄熱装置を提供できる。
【００１０】
第２の発明は、特に、第１の発明の潜熱蓄熱剤の内部に伝熱促進材を設けたことを特徴とするもので、潜熱蓄熱剤と被加熱流体との熱の授受性能を向上させることができる。
【００１１】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の潜熱蓄熱剤の温度を検知するために温度検知手段を設け、温度検知手段が潜熱蓄熱剤の融点よりも高い温度を検知したときに振動発生手段を動作させる構造としたことにより、必要なときのみ振動を与えることができ、省エネを計ることができる。
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における蓄熱装置の側面断面図、図２は本発明の実施の形態１における蓄熱システムの斜視図である。蓄熱装置１は平板状の蓄熱容器２、前記蓄熱容器２に隣接している伝熱壁３ａ及び伝熱壁３ｂ、前記蓄熱容器２と前記伝熱壁３ａ及び伝熱壁３ｂの間に充填されている潜熱蓄熱剤４、シート状に切断され錫メッキを施した線径０.２５ｍｍの銅製金網を規則的に波状に加工し前記潜熱蓄熱剤４内部に充填している伝熱促進材５、前記伝熱壁３ａに隣接しており内部に潜熱蓄熱剤４を加熱する加熱流体（本実施の形態では湯）が流れる加熱流体通路６、前記伝熱壁３ｂに隣接しており内部に潜熱蓄熱剤４に蓄熱された熱を奪う被加熱流体（本実施の形態では水）が流れる被加熱流体通路７により構成される。
【００１４】
蓄熱容器２は流体流路方向に沿って一定間隔で区切られており、蓄熱容器２間での熱移動を防止する構造としている。上記構成の蓄熱装置１はさらに幅方向及び厚み方向に積層され、大容量の蓄熱を行う蓄熱システム８として構成される。蓄熱容器２上面には潜熱蓄熱剤４の温度を測定するための温度検知手段９が設置してあり、蓄熱容器２下面には蓄熱容器２を通じて潜熱蓄熱剤４に振動を与える振動発生手段１０が設置してある。
【００１５】
この蓄熱装置１の作用を説明する。蓄熱運転を行う場合、加熱流体通路６にボイラー（図示せず）で加熱された高温の湯が流され、潜熱蓄熱剤４に蓄熱を行う。潜熱蓄熱剤４の温度が湯の温度に対して低い場合は、湯が有する熱は伝熱壁３ａから伝熱促進材５を通じて潜熱蓄熱剤４に移動する。潜熱蓄熱剤４は温度が上昇するにつれて固体から液体へと相変化を行い、潜熱領域の蓄熱を行う。熱交換を行うことで温度が低下した湯は加熱流体通路６を通じてボイラーに戻され、再加熱された後、加熱流体通路６に流されるという動作を繰り返し蓄熱装置１全体に充填されている潜熱蓄熱剤４に蓄熱が行われる。
【００１６】
放熱運転を行う場合、被加熱流体通路７に水道（図示せず）から供給された低温の水が流され、潜熱蓄熱剤４に蓄熱されている熱を利用して水の加熱を行う。潜熱蓄熱剤４の温度が水の温度に対して高い場合は、潜熱蓄熱剤４の有する熱は伝熱促進材５から伝熱壁３ｂを通じて水に移動する。潜熱蓄熱剤４は温度が低下するにつれて液体から固体へと相変化を行い、潜熱領域の放熱を行う。熱交換を行うことで加熱された水は被加熱流体通路７を通じて利用系に送られ風呂、シャワー等に使用される。
【００１７】
ここで、潜熱蓄熱剤４に酢酸ナトリウム系の物質を使用した場合、固体時の熱伝導率は０．５〜０．６Ｗ／ｍＫ、液体時の熱伝導率は０．６〜０．７Ｗ／ｍＫ程度であり、熱伝
導性はそれほど高くない。このため、潜熱蓄熱剤４の充填量を増やす目的で平板状に形成している蓄熱容器２の容積を大きくすると、蓄熱運転を行う際には充分熱交換されないうちにボイラーに戻ってきてしまうことから蓄熱完了までの時間が長くなってしまうという問題があり、放熱運転を行う際には潜熱蓄熱剤４自体にはまだ利用可能な熱が残っているにもかかわらず、取り出すことができないため、必要以上の潜熱蓄熱剤４を充填しておく必要があるという問題があった。
【００１８】
このため、温度検知手段９にて潜熱蓄熱剤４の融点以上の温度を検知し、潜熱蓄熱剤４が液体状態であると判断した場合、振動発生手段１０にて液体状態の潜熱蓄熱剤４に振動を加え、強制的に攪拌させることにより、強制対流による熱伝達性能を向上させ、潜熱蓄熱剤４と伝熱壁３ａまたは３ｂ間の熱移動を促進させることができる。これより、従来蓄熱性能、放熱性能改善のために課題となっていた部分の性能を向上させることができ、加熱流体通路６及び被加熱流体通路７の占める体積を減少させると同時に潜熱蓄熱剤４の充填量を増やすことができるため、蓄熱装置１全体の性能を向上させることができ、蓄熱装置の小型化を図ることができるものである。
【００１９】
なお、本実施の形態では蓄熱運転時の加熱媒体にボイラーで加熱された湯を用いているが必ずしもこれに限定されるものではなく、ヒートポンプシステム等で加熱された冷媒を用いても何ら問題はない。
【００２０】
なお、本実施の形態に示した各種材料や数値などは必ずしもこれに限定されるものではなく、所定の役割を果たすことができるならば別の材料や数値で何ら問題はない。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
以上のように、本発明にかかる蓄熱装置は、流体を介して熱交換を行う物質の熱の授受性能を向上させることが可能となるため、熱移動を促進したい装置全般に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１における蓄熱装置の側面断面図
【図２】同蓄熱システムの斜視図
【符号の説明】
【００２３】
１  蓄熱装置
２  蓄熱容器
３ａ  伝熱壁
３ｂ  伝熱壁
４  潜熱蓄熱剤
５  伝熱促進材
９  温度検知手段
１０  振動発生手段
【図１】
2007263509.tif 000003
【図２】
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