(57)【要約】【課題】流路配管の長手方向の熱移動を抑制して、流路配管と蓄熱材間の熱交換効率を向上させることができる蓄熱器を提供する。【解決手段】蓄熱器１２０は、流体を流通可能な流路配管１３０と、流路配管１３０を無機質材で被覆した蓄熱層１２１とを有し、蓄熱層１２１の内部における流路配管１３０の径方向に沿って空隙１２３が形成されている。このため、蓄熱器１２０は、流路配管１３０の長手方向に沿った熱移動を抑制して、流路配管１３０と蓄熱層１２１との間の熱交換効率を向上させることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流通可能な流路配管と、
前記流路配管の外側を無機質材で被覆した被覆層と蓄熱層とを有し、
前記流路配管の径方向に沿って、前記蓄熱層の内部に空隙が形成されていることを特徴とする蓄熱器。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄熱器であって、
前記空隙は、前記流路配管の外側面に接していることを特徴とする蓄熱器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の蓄熱器であって、
前記蓄熱層は、前記流路配管の長手方向に沿った一方側が高密度領域であるとともに他方側が低密度領域であり、
前記空隙は、前記高密度領域と前記低密度領域との間の中心よりも前記低密度領域に形成されていることを特徴とする蓄熱器。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１項に記載の蓄熱器であって、
前記空隙に、融点が４０℃〜１５０℃の相変化材料が存在することを特徴とする蓄熱器。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１項に記載の蓄熱器であって、
前記蓄熱層を複数有し、
前記各蓄熱層は、一方の蓄熱層における高密度領域と、他方の蓄熱層における低密度領域とが接触していることを特徴とする蓄熱器。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１項に記載の蓄熱器であって、
前記蓄熱層は、高性能減水剤が２．０ｗｔ％以上１０ｗｔ％未満含むことを特徴とする蓄熱器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明はセメントを使用した蓄熱器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、主流である化石燃料を燃焼させて発電する火力発電では、化石燃料の枯渇、環境破壊への対策が大きな課題となっている。
このような課題を解決するために、水力、風力、潮力、波力、地熱、太陽光、太陽熱などの自然エネルギーの検討、利用が進められている。中でも太陽熱を利用した太陽熱発電は、比較的安価な設備で大きなエネルギーを得ることができること、蓄熱器を利用することにより夜間でも発電が可能になることから、自然エネルギーを利用した大規模発電として、注目されている。
【０００３】
しかしながら、太陽熱発電では大規模になるほど、発電量の変動が電力系統に与える影響が大きくなる。例えば、太陽熱発電においては、曇等により急激に発電量が低下することがある。このような問題を解決するために、夜間の発電のための蓄熱器とは別に短時間の変動に対応する蓄熱器が提案されている。
【０００４】
蓄熱器としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。この蓄熱器（蓄熱、蓄冷材）では、コンクリートを用いており、セメントに減水剤等を添加して気泡を有するコンクリートで複数の配管を被覆している。これにより、エネルギーの有効利用を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１-１４１３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述した特許文献１のように、従来のコンクリート製の蓄熱器においては、蓄熱器の内部に設けられる複数の流路配管は、長手方向に一様にコンクリートで被覆されているため、流路配管の長手方向に沿った熱が移動する。これに伴い、特許文献１の蓄熱器では、流路配管の径方向における蓄熱材内の熱移動が抑制されるため、流路配管と蓄熱材との間の熱交換効率が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は、前記課題を鑑み、流路配管の長手方向に沿った熱移動を抑制して、流路配管と蓄熱材との間の熱交換効率を向上させることができる蓄熱器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】
【０００８】
（１）前記課題を解決するための本発明の蓄熱器は、流体を流通可能な流路配管と、前記流路配管の外側を無機質材で被覆した被覆層と蓄熱層とを有し、前記流路配管の径方向に沿って、前記蓄熱層の内部に空隙が形成されている。
【０００９】
本発明の蓄熱器によれば、流路配管の径方向に沿って、蓄熱層の内部に空隙が形成されている。このため、本発明の蓄熱器によれば、蓄熱層は流路配管の長手方向に断熱されるので、流路配管の長手方向に沿った熱移動を抑制して、流路配管と蓄熱材との間の熱交換効率を向上させることができる。
なお、本発明の蓄熱器において、蓄熱層に形成された空隙に、潜熱蓄熱材（PCM：Phase Change Material）を充填すると、更に、全体の蓄熱量が向上する。
【００１０】
さらに、本発明の蓄熱器は、以下の態様であることが望ましい。
（２）前記空隙は、前記流路配管の外側面に接している。
これにより、本発明の蓄熱器によれば、空隙が流路配管の外側面に接しているので、流路配管の長手方向の熱移動を確実に抑制することができる。
【００１１】
（３）前記蓄熱層は、前記流路配管の長手方向に沿った一方側が高密度領域であるとともに他方側が低密度領域であり、前記空隙は、前記高密度領域と前記低密度領域との間の中心よりも前記低密度領域に形成されている。
すなわち、本発明の蓄熱器によれば、蓄熱層を製造する際に、空隙ができるように製造するが、この際に、空隙が高密度領域と低密度領域との間の中心よりも低密度領域に形成されるようにする。
これにより、本発明の蓄熱器によれば、低密度領域が存在することで、その上から直接セメントコンポジットを流し込んでも簡単に空隙を確保できる。また、高密度化しなくとも空隙を維持するには強度が十分あるため、コスト削減が可能となる。高密度領域は高熱伝導率であるため、割合が大きい方が望ましい。
【００１２】
（４）前記空隙に、融点が４０℃〜１５０℃の相変化材料が存在する。
すなわち、本発明の蓄熱器によれば、空隙に、融点が４０℃〜１５０℃の相変化材料が存在するため、一層熱効率が向上する。
【００１３】
（５）前記蓄熱層を複数有し、前記各蓄熱層は、一方の蓄熱層における高密度領域と、他方の蓄熱層における低密度領域とが接触している。
すなわち、本発明の蓄熱器によれば、蓄熱層を製造する際に、流路配管の長手方向に沿って多段階で形成するようにすることにより、大きな蓄熱器を容易に作成することができる。このとき、本発明の蓄熱器によれば、複数の蓄熱層が層状に堆積されるので、一方の蓄熱層における高密度領域と、他方の蓄熱層における低密度領域とが接触するようにできる。
これにより、本発明の蓄熱器によれば、空隙が各層に形成されるので、複数の空隙により、流路配管の長手方向の熱移動を確実に抑制することができる。
【００１４】
（６）前記蓄熱層は、混和剤の一種である高性能減水剤が２．０ｗｔ％以上１０ｗｔ％未満含む。
本発明の蓄熱器において、無機質材としてコンクリートを用いる際には、通常、セメントおよび骨材に水を加えることでコンクリートとして硬化させている。このとき、本発明の蓄熱器において、流動性を得るために、硬化に必要な量よりも多くの水を加えることもできるが、水とセメントとの水和反応に必要な水以外の余剰水は、時間と共に水が蒸発すると、硬化したセメントや骨材の間に空隙を作ることになり、強度低下の要因となる。このため、流動性を補うためにセメント粒子を分散させる減水剤等の混和剤を添加することが行われている。
本発明の蓄熱器において、２．０ｗｔ％以上１０ｗｔ％未満含むことにより、粒子の流動性を更に向上させ、高密度粒子を下部へ、低密度粒子を上部へ移動させることができる。
従って、本発明の蓄熱器によれば、セメントが硬化する際、その密度差によって蓄熱層内部に空隙を形成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の蓄熱器によれば、蓄熱層の内部における流路配管の径方向に沿って空隙が形成されている。このため、蓄熱層の内部においてクラックが発生したとしても、前記空隙部でクラックの進展を止めることができるため、装置としての致命傷にはなりにくい。
また、本発明の蓄熱器によれば、蓄熱層を移動する際に空隙の存在により、荷重の集中を防ぎ配管の損傷を抑えることができる。
さらに、本発明の蓄熱器によれば、最表層付近の空隙は流路配管の長手方向に沿った熱移動を抑制して、流路配管と蓄熱材との間の熱交換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る蓄熱器を用いた太陽熱発電システムの全体構成図である。
【図２】蓄熱器を流路配管の長手方向に沿って切断した断面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｄ）は蓄熱器の製造工程を示す断面図である。
【図４】（Ａ）は高性能減水剤が２．０ｗｔ％以上１０ｗｔ％未満含む本発明にかかる蓄熱器の試料を切断した写真であり、（Ｂ）は適正量添加された通常の試料の断面写真である。（Ｂ）は高性能減水剤を１．０ｗｔ％添加しているのに対し、（Ａ）は高性能減水剤を２．０ｗｔ％添加している。
【図５】図４（Ａ）と図４（Ｂ）とにおける空隙率と２５℃／ｈの熱伝導率との関係を示すグラフである。
【図６】図４（Ａ）と図４（Ｂ）とにおける温度と熱伝導率との関係を示すグラフである。
【図７】図４（Ａ）と図４（Ｂ）とにおけるシリカヒュームを３ｗｔ％に減じた場合の温度と熱伝導率との関係を示すグラフである。
【図８】市販の熱伝セメントと、高性能減水剤を通常よりも多く添加した場合のセメントコンポジット底部、表面において、フィラー割合を８０ｖｏｌ％から９０ｖｏｌ％に増やした場合の温度と熱伝導率の関係を示すグラフである。このとき、高性能減水剤は２．０ｗｔ％であり、通常より多く添加している。
【図９】蓄熱ブロックに設けられた空隙の別の形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の蓄熱器について説明する。
【００１８】
（１）本発明の蓄熱器は、流体を流通可能な流路配管と、前記流路配管の外側を無機質材で被覆した被覆層と蓄熱層とを有し、前記流路配管の径方向に沿って、前記蓄熱層の内部に空隙が形成されている。
【００１９】
本発明の蓄熱器によれば、流路配管の径方向に沿って、蓄熱層の内部に空隙が形成されている。このため、本発明の蓄熱器によれば、蓄熱層は流路配管の長手方向に断熱されるので、流路配管の長手方向に沿った熱移動を抑制して、流路配管と蓄熱材との間の熱交換効率を向上させることができる。
なお、本発明の蓄熱器において、蓄熱層に形成された空隙に、潜熱蓄熱材（PCM：Phase Change Material）を充填すると、一層熱効率が向上する。
【００２０】
さらに、本発明の蓄熱器は、以下の態様であることが望ましい。
（２）前記空隙は、前記流路配管の外側面に接している。
これにより、本発明の蓄熱器によれば、空隙が流路配管の外側面に接しているので、流路配管の長手方向の熱移動を確実に抑制することができる。
【００２１】
（３）前記蓄熱層は、前記流路配管の長手方向に沿った一方側が高密度領域であるとともに他方側が低密度領域であり、前記空隙は、前記高密度領域と前記低密度領域との間の中心よりも前記低密度領域に形成されている。
すなわち、本発明の蓄熱器によれば、蓄熱層を製造する際に、空隙ができるように製造するが、この際に、空隙が高密度領域と低密度領域との間の中心よりも低密度領域に形成されるようにする。
これにより、本発明の蓄熱器によれば、低密度領域が存在することで、その上から直接セメントコンポジットを流し込んでも簡単に空隙を確保できる。また、高密度化しなくとも空隙を維持するには強度が十分あるため、コスト削減が可能となる。高密度領域は高熱伝導率であるため、割合が大きい方が望ましい。
【００２２】
（４）前記空隙に、融点が４０℃〜１５０℃の相変化材料が存在する。
すなわち、本発明の蓄熱器によれば、空隙に、融点が４０℃〜１５０℃の相変化材料が存在するため、一層熱効率が向上する。
【００２３】
（５）前記蓄熱層を複数有し、前記各蓄熱層は、一方の蓄熱層における高密度領域と、他方の蓄熱層における低密度領域とが接触している。
すなわち、本発明の蓄熱器によれば、蓄熱層を製造する際に、流路配管の長手方向に沿って多段階で形成するようにすることにより、大きな蓄熱器を容易に作成することができる。このとき、本発明の蓄熱器によれば、複数の蓄熱層が層状に堆積されるので、一方の蓄熱層における高密度領域と、他方の蓄熱層における低密度領域とが接触するようにできる。
これにより、本発明の蓄熱器によれば、空隙が各層に形成されるので、複数の空隙により、流路配管の長手方向の熱移動を確実に抑制することができる。
【００２４】
（６）前記蓄熱層は、混和剤の一種である高性能減水剤が２．０ｗｔ％以上１０ｗｔ％未満含む。
本発明の蓄熱器において、無機質材としてコンクリートを用いる際には、通常、セメントおよび骨材に水を加えることでコンクリートとして硬化させている。このとき、流動性を得るために、硬化に必要な量よりも多くの水を加えることもできるが、時間と共に水が蒸発すると、硬化したセメントや骨材の間に空隙を作ることになり、強度低下の要因となる。このため、流動性を補うためにセメント粒子を分散させる減水剤等の混和剤を添加することが行われている。
本発明の蓄熱器において、２．０ｗｔ％以上１０ｗｔ％未満含むことにより、粒子の流動性を更に向上させ、高密度粒子を下部へ、低密度粒子を上部へ移動させることができる。
従って、本発明の蓄熱器によれば、セメントが硬化する際、その密度差によって蓄熱層内部に空隙を形成することができる。
【００２５】
次に、本発明の一実施形態の蓄熱器を用いた太陽熱発電システムについて説明する。
図１に示すように、太陽熱発電システム２００は、多数のミラー１０と、太陽熱蓄熱システム１００と、発電機３０とを含む。本実施形態では、太陽熱蓄熱システム１００と発電機３０を媒介するエネルギー変換部Ｅは熱交換器により構成されている。
【００２６】
ミラー１０はヘリオスタットのような反射鏡等により構成され、太陽Ｓからの太陽光を反射して太陽熱蓄熱システム１００の受熱部１１０に導く役割を果たす。例えば、多数のミラー１０が受熱部１１０の周囲に放射状に配置され、図示せぬ制御装置が時間の経過に伴う太陽Ｓの位置に合わせて各ミラー１０の向きを最適な位置に設定する。ミラー１０の種類、配置される数、配置形態などは特に限定はされない。
【００２７】
この太陽熱発電システム２００は、太陽光を集光し、熱した熱媒体（空気、水、オイル、溶融塩など）を発電に利用する集光型太陽熱発電システム、特にタワー式太陽熱発電システムに属する。しかしながら、太陽熱発電システムの種類は特に限定されない。
【００２８】
太陽熱蓄熱システム１００は、各ミラー１０により導かれた太陽光の太陽熱を吸収する受熱部１１０と、熱媒体の熱を蓄積するとともに放出可能な蓄熱器１２０と、エネルギー変換部Ｅとを含む。さらに太陽熱蓄熱システム１００は、受熱部１１０と、蓄熱器１２０と、エネルギー変換部Ｅとを接続し、熱媒体が流通する流路配管１３０を含む。
【００２９】
受熱部１１０はレシーバとも呼ばれ、例えば、太陽光の太陽熱を吸収しつつ、高温に耐え得るセラミック構造体などにより構成される。受熱部１１０は、例えばタワーの如き高い建物の頂上に設けられ、各ミラー１０により導かれた太陽光の太陽熱を吸収する。受熱部１１０は流路配管１３０に接続されており、流路配管１３０を流通する熱媒体を熱することにより熱交換を行う。受熱部１１０の配置位置、種類も特に限定はされない。
【００３０】
蓄熱器１２０は、流路配管１３０を流通する熱媒体の熱を蓄積するとともに放出可能であり、その詳細については後に説明する。エネルギー変換部Ｅは、太陽熱蓄熱システム１００と発電機３０との間で熱交換（エネルギー交換）を行う熱交換器により構成されているが、その種類は特に限定はされない。
【００３１】
流路配管１３０は、受熱部１１０と、蓄熱器１２０と、エネルギー変換部Ｅとを接続し、閉じた流路を形成する。熱媒体は、流路配管１３０中を受熱部１１０→蓄熱器１２０→エネルギー変換部Ｅ→受熱部１１０の経路に沿って流通する。流路配管１３０を流通する熱媒体としては、空気、水、オイル、溶融塩など種々のものが用いられるが特に限定はされない。
【００３２】
発電機３０は例えばスチームガスタービン発電機などにより構成され、太陽熱蓄熱システム１００との間でエネルギー変換部（熱交換器）Ｅを介して熱交換を行い、温められ媒体（蒸気、オイルなど）により内蔵されたタービンを回転させて発電を行うものである。発電機３０の種類は特に限定されず、太陽熱蓄熱システム１００との間で熱交換の可能な種々のタイプの発電機を適用することが可能である。
【００３３】
太陽熱蓄熱システム１００は流路配管１３０を流通する熱媒体の熱を、適宜蓄積可能な蓄熱器１２０を備えており、太陽Ｓから得られる太陽熱（太陽光）の変動に伴う出力変動を吸収することができる。すなわち、急激な天候変化により太陽Ｓから得られる太陽熱の量（日照量）が変動しても、蓄熱器１２０の作用により、出力変動を抑制することが可能である。
【００３４】
蓄熱器１２０は、流路配管１３０における、受熱部１１０とエネルギー変換部Ｅとの間の位置に設けられている。
図２に示すように、蓄熱器１２０は、蓄熱器１２０を貫通する流路配管１３０と、流路配管１３０の外側を被覆する被覆層と蓄熱層１２１を有する。蓄熱層１２１はコンクリート（無機質材）から成り、全体ブロック状（ここでは、例えば円筒形状や立方体等）を呈している。
蓄熱層１２１は、流路配管１３０の長手方向に沿って複数（ここでは、例えば４層）の蓄熱ブロック１２２を有する。各蓄熱ブロック１２２は、複数本（ここでは、例えば３本）の流路配管１３０に直交する方向に広い厚板状に形成されている。これにより、３本の流路配管１３０が、蓄熱器１２０の内部を貫通して設けられる。
なお、蓄熱ブロック１２２は、製造方法において後述するように、成型時の厚さ方向に密度が変化し、製造時における下面側の端部では高密度となり、上面側の端部では低密度となっている。
【００３５】
蓄熱器１２０を構成する蓄熱ブロック１２２は、コンクリートで形成されており、流路配管１３０の長手方向に沿った一方側（図２において右側）が高密度領域ＲＨとなるとともに、他方側（図２において左側）が低密度領域ＲＬとなるように形成される。流路配管１３０の長手方向に隣接する蓄熱ブロック１２２は、一方の蓄熱ブロック１２２における高密度領域ＲＨと、他方の蓄熱ブロック１２２における低密度領域ＲＬとが接触している。
【００３６】
なお、蓄熱ブロック１２２を形成するコンクリートには、高性能減水剤（混和剤（http://www.shintosangyo.com/glossary/kana_ka_000052.html））が２．０ｗｔ％以上１０ｗｔ％未満含む。
通常、コンクリート中には、セメント水和物を得るのに必要な水があればコンクリートは十分に硬化するが、流動性を確保するためにそれ以上の水が加えられている。水とセメントとの水和反応に必要な水以外の余剰水は、時間と共に蒸発すると、固化したセメントや骨材の間に間隙を作る事になるため、強度低下の要因となる。
高強度のコンクリートを得るには、セメント水和物への反応に必要な量の水だけを加えるようにして、失われる流動性を補うためにセメント粒子を分散させる減水剤と呼ばれる混和剤や、蒸発せずに流動性がありそれ自身も化学反応によって固化する、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフュームなどを加えている。こういった混和剤の使用によって最大２００Ｎ／ｍｍ２程度の高強度コンクリートが作られている。
本発明の蓄熱器１２０を形成するコンクリートにおいては、上記必要とされる減水剤の量以上の量の減水剤が添加されている。
【００３７】
蓄熱ブロック１２２に含まれる高性能減水剤は、セメントコンポジットが硬化する過程において、粒子の流動性を更に向上させ、高密度粒子を下部へ、低密度粒子を上部へ移動させることができる。セメントが硬化する際、その密度差によって空隙１２３を形成する。
これにより、各蓄熱ブロック１２２の内部には、流路配管１３０の径方向（すなわち、流路配管１３０に直交する方向）に沿って空隙１２３が設けられる。空隙１２３は、蓄熱ブロック１２２の高密度領域ＲＨと低密度領域ＲＬとの間の中心よりも低密度領域ＲＬ（すなわち、図２において蓄熱ブロック１２２の厚さ方向中央よりも左側）に形成されている。空隙１２３は、流路配管１３０の外側面１３１に接している。
【００３８】
次に、蓄熱器１２０の製造方法について説明する。
図３（Ａ）に示すように、蓄熱器１２０の外形に対応した凹部１４１を有する型１４０を用いる。凹部１４１の底面１４２には、流路配管１３０を挿入するための穴１４３が設けられている。
まず、凹部１４１の所定位置に、３本の流路配管１３０を上下方向に配置して仮固定する。
【００３９】
続いて、図３（Ｂ）に示すように、１個の蓄熱ブロック１２２の厚さに相当する量のコンクリートＣを流し込んで、蓄熱ブロック１２２を形成する。このとき、下面側の密度が高くなって高密度領域ＲＨを形成し、上面側には密度が低い低密度領域ＲＬが形成される。また、このとき、高性能減水剤の作用によって、低密度領域ＲＬ側に空隙１２３が形成される。
【００４０】
次に、図３（Ｃ）に示すように、形成された蓄熱ブロック１２２の上側に次々にコンクリートを流し込んで、蓄熱ブロック１２２を形成する。ここでは、４層の蓄熱ブロック１２２を形成することにより、蓄熱器１２０が形成される。
最後に、図３（Ｄ）に示すように、セメントが硬化したコンクリートを型１４０から取り出して、流路配管１３０を水平になるように回転させることにより、図１で前述したような蓄熱器１２０が形成される。
【００４１】
図４（Ａ）は、高性能減水剤が２．０ｗｔ％以上１０ｗｔ％未満含む本発明にかかる蓄熱器１２０に用いる蓄熱ブロック１２２を切断した写真であり、図４（Ｂ）は高性能減水剤が適正量添加されたコンクリート通常の試料の断面写真である。
通常、高性能減水剤は組成に応じて０．５ｗｔ％以上２．０ｗｔ％未満添加されるが、本発明の蓄熱ブロック１２２では、２．０ｗｔ％添加されている。また、添加材として、シリカヒューム６ｗｔ％を混入している。
【００４２】
高性能減水剤を２．０ｗｔ％以上１０ｗｔ％未満含ませた結果、密度の高いＳｉＣやセメント成分が試料下部へ移動し、密度の低いセメント成分が試料上部へ移動する。このとき、高性能減水剤は、その密度に対応する位置に集まり、重力に対して水平方向にクラックが生じて、空隙１２３が形成される（図３参照）。
図５は、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示す各試料の空隙率と、２５℃／ｈの熱伝導率との結果である。高性能減水剤を１．０ｗｔ％から２．０ｗｔ％に増加させることにより、試料下部の空隙率は約１３％減少し、熱伝導率は約１Ｗ／ｍＫ向上した。
【００４３】
図６には、図４（Ａ）と図４（Ｂ）における温度と熱伝導率との関係が示されている。
すなわち、シリカヒューム６ｗｔ％で高性能減水剤を含ませた本発明の場合は、高性能減水剤を適正量含ませた場合よりも、３００℃といった高温域でも熱伝導率が向上していることが判る。
なお、１００℃以下の領域においては、市販のセメントの方が本発明の場合よりも熱伝導率が大きいが、本発明の蓄熱器１２０の使用温度が２００℃以上であることを考慮すると、本発明の場合が最も優れていることが判る。
【００４４】
また、図７には、図４（Ａ）および図４（Ｂ）におけるシリカヒューム添加量を３ｗｔ％に減じた場合の温度と熱伝導率との関係が示されている。
図７に示すように、図６の場合（シリカヒューム添加量６ｗｔ％）と同様に、本発明の場合が最も優れていることが判る。また、蓄熱材組成比によって高密度領域と低密度領域の密度差（≒熱伝導率差）とが変わることが判る。
【００４５】
図８には、市販の熱伝セメントと、高性能減水剤を２．０ｗｔ％以上１０ｗｔ％未満含ませた場合のセメントコンポジット底部、表面において、フィラー割合を８０ｖｏｌ％から９０ｖｏｌ％に増やした場合の温度と熱伝導率との関係が示されている。このとき、高性能減水剤は２．０ｗｔ％であり、通常より多く添加している。
このことから、フィラーを増加して熱伝導率を向上させても、本発明の場合が最も優れていることが判る。また、組成比で高性能減水剤の適正量が変わる。
【００４６】
次に、本実施形態の蓄熱器１２０の作用、効果について説明する。
本実施形態の蓄熱器１２０によれば、蓄熱層１２１の内部における流路配管１３０の径方向に沿って空隙１２３が形成されている。このため、蓄熱層１２１は流路配管１３０の長手方向に沿って断熱されるので、流路配管１３０の長手方向の熱移動を抑制して、流路配管１３０間の熱交換効率を向上させることができる。
なお、本実施形態の蓄熱器１２０において、蓄熱層１２１に形成された空隙１２３に、潜熱蓄熱材（PCM：Phase Change Material）を充填すると、一層熱効率が向上する。
潜熱蓄熱材としては、融点が４０℃〜１５０℃の相変化材料を用いることができる。
【００４７】
本実施形態の蓄熱器１２０によれば、空隙１２３が流路配管１３０の外側面１３１に接しているので、流路配管１３０の外側面１３１から蓄熱層１２１へ伝わる熱の量を抑制することができ、流路配管１３０の長手方向の熱移動を確実に抑制することができる。
【００４８】
本実施形態の蓄熱器１２０によれば、蓄熱層１２１を製造する際に、空隙１２３ができるように製造するが、この際に、空隙１２３が高密度領域ＲＨと低密度領域ＲＬとの間の中心よりも低密度領域ＲＬに形成されるようにする。
これにより、蓄熱器１２０によれば、低密度領域ＲＬが存在することで、その上から直接セメントコンポジットを流し込んでも簡単に空隙１２３を確保できる。また、高密度化しなくとも空隙１２３を維持するには強度が十分あるため、コスト削減が可能となる。高密度領域ＲＨは高熱伝導率であるため、割合が大きい方が望ましい。
【００４９】
本実施形態の蓄熱器１２０によれば、蓄熱層１２１を製造する際に、流路配管１３０の長手方向に沿って多段階で形成するようにすることにより、大きな蓄熱器１２０を容易に作成することができる。このとき、複数の蓄熱層１２１が層状に堆積されるので、一方の蓄熱層１２１における高密度領域ＲＨと、他方の蓄熱層１２１における低密度領域ＲＬとが接触するようにできる。
これにより、空隙１２３が各層に形成されるので、複数の空隙１２３により、流路配管１３０の長手方向の熱移動を確実に抑制することができる。
【００５０】
本実施形態の蓄熱器１２０によれば、高性能減水剤が２．０ｗｔ％以上１０ｗｔ％未満含む。無機質材としてコンクリートを用いる際には、通常、セメントおよび骨材に水を加えることでコンクリートとして硬化させている。このとき、流動性を得るために、硬化に必要な量よりも多くの水を加えることもできるが、時間と共に水が蒸発すると、硬化したセメントや骨材の間に空隙を作ることになり、強度低下の要因となる。このため、流動性を補うためにセメント粒子を分散させる減水剤等の混和剤を添加することが行われている。
混和剤を２．０ｗｔ％以上１０ｗｔ％未満含ませることにより、粒子の流動性を更に向上させ、高密度粒子を下部へ、低密度粒子を上部へ移動させることができる。硬化する際、その密度差によって蓄熱層１２１内部に空隙１２３を形成することができる。
【００５１】
本発明の蓄熱器は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。
すなわち、前述した実施形態においては、図２に示すように、空隙１２３が流路配管１３０の外側面１３１まで達している場合について説明したが、図９に示すように、空隙１２３が流路配管１３０の表面に接しない場合も可能である。すなわち、空隙１２３は、各流路配管１３０の周囲に個別に設けるようにすることも可能である。
【００５２】
また、本発明の蓄熱器は、前述した太陽熱発電システムに用いられるものに限定するものではなく、熱を利用して発電する種々の発電システムに利用することが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１２０  蓄熱器
１２１  蓄熱層
１２３  空隙
１３０  流路配管
１３１  外側面
ＲＨ  高密度領域
ＲＬ  低密度領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図４】
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