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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022188976
(43)【公開日】2022-12-22
(54)【発明の名称】蓄熱装置
(51)【国際特許分類】
F28D 20/00 20060101AFI20221215BHJP
F28D 20/02 20060101ALI20221215BHJP
【ＦＩ】
F28D20/00 Z
F28D20/02 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021097291
(22)【出願日】2021-06-10
(71)【出願人】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(71)【出願人】
【識別番号】317015294
【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100145816
【弁理士】
【氏名又は名称】鹿股 俊雄
(74)【代理人】
【識別番号】100195718
【弁理士】
【氏名又は名称】市橋 俊規
(74)【代理人】
【識別番号】100196003
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 太郎
(72)【発明者】
【氏名】馬渡 峻史
(72)【発明者】
【氏名】山本 泰
(57)【要約】
【課題】潜熱蓄熱槽から排出される高温の熱媒体を利用して、顕熱蓄熱槽の顕熱蓄熱材に蓄熱することを可能とし、全体として優れた蓄熱特性を有する蓄熱装置を提供する。
【解決手段】蓄熱装置１００は、潜熱蓄熱材１が充填された少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２と、顕熱蓄熱材３が充填された少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４と、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２あるいは熱供給対象装置Ｄへ熱を輸送するための熱媒体を流す熱媒体流路ＦＰと、熱媒体と潜熱蓄熱材１との間で熱交換を行う第１熱交換器５と、熱媒体と顕熱蓄熱材３との間で熱交換を行う第２熱交換器６とを具備する。少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２が、蓄熱時には少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４の上流側となり、放熱熱供給時には少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４の下流側となるように、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２と少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４とが熱的に直列的に接続される。
【選択図】図１
【解決手段】蓄熱装置１００は、潜熱蓄熱材１が充填された少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２と、顕熱蓄熱材３が充填された少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４と、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２あるいは熱供給対象装置Ｄへ熱を輸送するための熱媒体を流す熱媒体流路ＦＰと、熱媒体と潜熱蓄熱材１との間で熱交換を行う第１熱交換器５と、熱媒体と顕熱蓄熱材３との間で熱交換を行う第２熱交換器６とを具備する。少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２が、蓄熱時には少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４の上流側となり、放熱熱供給時には少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４の下流側となるように、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２と少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４とが熱的に直列的に接続される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
潜熱を利用して蓄熱する潜熱蓄熱材が充填された少なくとも１つの潜熱蓄熱槽と、
顕熱を利用して蓄熱する顕熱蓄熱材が充填された少なくとも１つの顕熱蓄熱槽と、
少なくとも１つの前記潜熱蓄熱槽あるいは熱供給対象装置へ熱を輸送するための熱媒体を流す熱媒体流路と、
前記熱媒体と前記潜熱蓄熱材との間で熱交換を行う第１熱交換器と、
前記熱媒体と前記顕熱蓄熱材との間で熱交換を行う第２熱交換器と
を具備し、
前記潜熱蓄熱材が充填された少なくとも１つの前記潜熱蓄熱槽が、蓄熱時には少なくとも１つの前記顕熱蓄熱槽の上流側となり、放熱熱供給時には少なくとも１つの前記顕熱蓄熱槽の下流側となるように、少なくとも１つの前記潜熱蓄熱槽と少なくとも１つの前記顕熱蓄熱槽とが熱的に直列的に接続される
蓄熱装置。
顕熱を利用して蓄熱する顕熱蓄熱材が充填された少なくとも１つの顕熱蓄熱槽と、
少なくとも１つの前記潜熱蓄熱槽あるいは熱供給対象装置へ熱を輸送するための熱媒体を流す熱媒体流路と、
前記熱媒体と前記潜熱蓄熱材との間で熱交換を行う第１熱交換器と、
前記熱媒体と前記顕熱蓄熱材との間で熱交換を行う第２熱交換器と
を具備し、
前記潜熱蓄熱材が充填された少なくとも１つの前記潜熱蓄熱槽が、蓄熱時には少なくとも１つの前記顕熱蓄熱槽の上流側となり、放熱熱供給時には少なくとも１つの前記顕熱蓄熱槽の下流側となるように、少なくとも１つの前記潜熱蓄熱槽と少なくとも１つの前記顕熱蓄熱槽とが熱的に直列的に接続される
蓄熱装置。
【請求項2】
前記熱媒体流路は、
少なくとも１つの前記潜熱蓄熱槽から前記熱供給対象装置に前記熱媒体を送ることが可能な第１流路と、
熱供給源から少なくとも１つの前記潜熱蓄熱槽に前記熱媒体を送ることが可能な第２流路と、
少なくとも１つの前記潜熱蓄熱槽と少なくとも１つの前記顕熱蓄熱槽とを流体的に接続する第３流路と
を含み、
前記潜熱蓄熱材から放熱が行われる際には、前記第３流路は、少なくとも１つの前記顕熱蓄熱槽から少なくとも１つの前記潜熱蓄熱槽に前記熱媒体を送るように構成され、前記潜熱蓄熱材に蓄熱が行われる際には、前記第３流路は、少なくとも１つの前記潜熱蓄熱槽から少なくとも１つの前記顕熱蓄熱槽に前記熱媒体を送るように構成される
請求項１に記載の蓄熱装置。
少なくとも１つの前記潜熱蓄熱槽から前記熱供給対象装置に前記熱媒体を送ることが可能な第１流路と、
熱供給源から少なくとも１つの前記潜熱蓄熱槽に前記熱媒体を送ることが可能な第２流路と、
少なくとも１つの前記潜熱蓄熱槽と少なくとも１つの前記顕熱蓄熱槽とを流体的に接続する第３流路と
を含み、
前記潜熱蓄熱材から放熱が行われる際には、前記第３流路は、少なくとも１つの前記顕熱蓄熱槽から少なくとも１つの前記潜熱蓄熱槽に前記熱媒体を送るように構成され、前記潜熱蓄熱材に蓄熱が行われる際には、前記第３流路は、少なくとも１つの前記潜熱蓄熱槽から少なくとも１つの前記顕熱蓄熱槽に前記熱媒体を送るように構成される
請求項１に記載の蓄熱装置。
【請求項3】
前記潜熱蓄熱材は、金属材料を含み、
前記金属材料は、前記第１熱交換器に、直接的に接触する
請求項１または２に記載の蓄熱装置。
前記金属材料は、前記第１熱交換器に、直接的に接触する
請求項１または２に記載の蓄熱装置。
【請求項4】
直列的または並列的に接続される複数の前記潜熱蓄熱槽、および／または、直列的または並列的に接続される複数の前記顕熱蓄熱槽を備える
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の蓄熱装置。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の蓄熱装置。
【請求項5】
複数の前記潜熱蓄熱槽は、第１融点を有する金属材料の第１潜熱蓄熱材が充填された第１潜熱蓄熱槽と、前記第１融点よりも低い第２融点あるいは前記第１融点よりも低い第２沸点を有する第２潜熱蓄熱材が充填された第２潜熱蓄熱槽と、を含み、
前記第２潜熱蓄熱槽は、前記第１潜熱蓄熱槽と、少なくとも１つの前記顕熱蓄熱槽との間に配置されている
請求項４に記載の蓄熱装置。
前記第２潜熱蓄熱槽は、前記第１潜熱蓄熱槽と、少なくとも１つの前記顕熱蓄熱槽との間に配置されている
請求項４に記載の蓄熱装置。
【請求項6】
少なくとも１つの前記潜熱蓄熱槽に前記熱媒体を送る流路に、前記熱媒体を加熱するヒータが配置される
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の蓄熱装置。
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、蓄熱装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電力需要の変動や再生可能エネルギーの発電出力の変動に対して、発電所の出力の平坦化や燃料等の消費の削減を目的として、蓄熱および放熱が可能な蓄熱装置が用いられることがある。蓄熱装置は、熱や発電電力の余剰時に、それらを直接あるいは適当なエネルギーに変換して貯蔵し、不足時や必要に応じてエネルギーを取り出し発電する、あるいは、単純に熱エネルギーのバッファとして機能する。
【0003】
上記のような目的のための蓄熱装置において採用される蓄熱方式は様々であるが、主に３種がある。物質の温度変化に伴う顕熱を利用する顕熱蓄熱、物質の相変化（融解／凝固あるいは気化／凝縮の相変化）を利用する潜熱蓄熱、物質の熱化学反応を利用する化学蓄熱である。顕熱蓄熱方式は比較的簡素であるため、研究開発が進められているが、単位面積あるいは単位体積当たりの畜エネルギー量があまり大きくない、などの課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特表２０１４－５１３２６０号公報
【特許文献2】国際公開第２０１９／１５５１１４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
蓄熱装置は、熱エネルギーを貯蔵する蓄熱材を充填した蓄熱槽と、熱を輸送する熱媒体と、熱媒体に運動量を付与する駆動ポンプ／ブロワ等とを有する。例えば、顕熱蓄熱方式の場合、構造は比較的簡素ではあるものの、顕熱を利用する都合上、エネルギー密度が比較的小さく、大きな蓄熱容量を得るために大型化が避けられない。
【0006】
これに対し、物質の潜熱を利用する潜熱蓄熱方式や、化学反応を利用する化学蓄熱方式は、エネルギー密度は高いが、セラミック類に金属を封入する加工が必要であったり、化学反応制御用の系統が必要であったりするなど、顕熱蓄熱方式と比べて構造が複雑になる傾向にある。また、潜熱蓄熱方式では、蓄熱材の融点温度付近で蓄熱槽の内部の温度を保持する必要がある。このため、蓄熱の最終段階で、蓄熱槽から高温のまま熱が廃棄されてしまう。
【0007】
そこで、本発明の目的は、潜熱蓄熱槽から排出される高温の熱媒体を利用して、顕熱蓄熱槽の顕熱蓄熱材に蓄熱することを可能とし、全体として優れた蓄熱特性を有す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】
【0008】
上記課題を解決するために、実施形態における蓄熱装置は、潜熱を利用して蓄熱する潜熱蓄熱材が充填された少なくとも１つの潜熱蓄熱槽と、顕熱を利用して蓄熱する顕熱蓄熱材が充填された少なくとも１つの顕熱蓄熱槽と、少なくとも１つの前記潜熱蓄熱槽あるいは熱供給対象装置へ熱を輸送するための熱媒体を流す熱媒体流路と、前記熱媒体と前記潜熱蓄熱材との間で熱交換を行う第１熱交換器と、前記熱媒体と前記顕熱蓄熱材との間で熱交換を行う第２熱交換器とを具備し、前記潜熱蓄熱材が充填された少なくとも１つの前記潜熱蓄熱槽が、蓄熱時には少なくとも１つの前記顕熱蓄熱槽の上流側となり、放熱熱供給時には少なくとも１つの前記顕熱蓄熱槽の下流側となるように、少なくとも１つの前記潜熱蓄熱槽と少なくとも１つの前記顕熱蓄熱槽とが熱的に直列的に接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明の実施形態により、潜熱蓄熱槽から排出される高温の熱媒体を利用して、顕熱蓄熱槽の顕熱蓄熱材に蓄熱することを可能とし、全体として優れた蓄熱特性を有する蓄熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、実施形態における蓄熱装置１００に関して、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、同じ機能を有する部材、部位については、同一の符号が付され、同一の符号が付されている部材、部位について、繰り返しの説明は省略される。
【0012】
（第１の実施形態）
図１乃至図３を用いて第１の実施形態における蓄熱装置１００Ａについて説明する。図１は、第１実施形態における蓄熱装置１００Ａの構成を模式的に示す図である。図２は、潜熱蓄熱材１と第１熱交換器５とが直接的に接触している様子を模式的に示す図である。図２（ａ）には、熱媒体Ｍからの熱を用いて潜熱蓄熱材１に蓄熱が行われるときの様子が示され、図２（ｂ）には、潜熱蓄熱材１から熱媒体Ｍに放熱されるときの様子が示されている。図３は、第１実施形態の第１変形例における蓄熱装置１００Ａの構成を模式的に示す図である。
図１乃至図３を用いて第１の実施形態における蓄熱装置１００Ａについて説明する。図１は、第１実施形態における蓄熱装置１００Ａの構成を模式的に示す図である。図２は、潜熱蓄熱材１と第１熱交換器５とが直接的に接触している様子を模式的に示す図である。図２（ａ）には、熱媒体Ｍからの熱を用いて潜熱蓄熱材１に蓄熱が行われるときの様子が示され、図２（ｂ）には、潜熱蓄熱材１から熱媒体Ｍに放熱されるときの様子が示されている。図３は、第１実施形態の第１変形例における蓄熱装置１００Ａの構成を模式的に示す図である。
【0013】
（構成・作用）
第１の実施形態における蓄熱装置１００Ａは、潜熱を利用して蓄熱する潜熱蓄熱材１が充填された潜熱蓄熱槽２と、顕熱を利用して蓄熱する顕熱蓄熱材３が充填された顕熱蓄熱槽４と、潜熱蓄熱槽２あるいは熱供給対象装置Ｄへ熱を輸送するための熱媒体を流す熱媒体流路ＦＰと、熱媒体に運動量を付与するポンプ等の流体駆動装置７１と、熱媒体と潜熱蓄熱材１との間で熱交換を行う第１熱交換器５と、熱媒体と顕熱蓄熱材３との間で熱交換を行う第２熱交換器６と、を備える。
第１の実施形態における蓄熱装置１００Ａは、潜熱を利用して蓄熱する潜熱蓄熱材１が充填された潜熱蓄熱槽２と、顕熱を利用して蓄熱する顕熱蓄熱材３が充填された顕熱蓄熱槽４と、潜熱蓄熱槽２あるいは熱供給対象装置Ｄへ熱を輸送するための熱媒体を流す熱媒体流路ＦＰと、熱媒体に運動量を付与するポンプ等の流体駆動装置７１と、熱媒体と潜熱蓄熱材１との間で熱交換を行う第１熱交換器５と、熱媒体と顕熱蓄熱材３との間で熱交換を行う第２熱交換器６と、を備える。
【0014】
潜熱蓄熱材１は、例えば、放熱熱供給時に必要とされる温度域を融点とする任意の金属である。各蓄熱槽において、蓄熱時における熱媒体の流れ方向と、放熱熱供給時における熱媒体の流れ方向とは、互いに逆方向であるため、それぞれの流れ方向を実現可能な流路系（より具体的には、配管系統）が設けられる。
【0015】
２種の蓄熱槽のうち潜熱蓄熱槽２が、蓄熱時には顕熱蓄熱槽４の上流側となり、放熱熱供給時には顕熱蓄熱槽４の下流側となるように、潜熱蓄熱槽２と顕熱蓄熱槽４とが熱的に直列的に接続される。図１に記載の例では、潜熱蓄熱槽２の下流側（蓄熱時における下流側）に、別途、顕熱蓄熱槽４が設置される。こうして、顕熱蓄熱槽４は、潜熱蓄熱槽２から排出される高温の熱を蓄える。
【0016】
（効果）
図１に記載の例において、蓄熱装置１００Ａは、潜熱蓄熱材１の融解潜熱を利用する。このため、潜熱蓄熱材１の蓄熱の少なくとも最終段階においては、潜熱蓄熱材１は、潜熱蓄熱材１の融点よりも高い温度の熱媒体から熱供給を受ける。この時、アルミニウムなど、選定される潜熱蓄熱材１の種類によっては潜熱蓄熱材１が極めて高い熱伝導率を有するため、潜熱蓄熱材１内の温度差は小さく、潜熱蓄熱槽２の第１出口ＥＸ１における熱媒体温度は、潜熱蓄熱材１の融点の近傍の温度となる。このため、潜熱蓄熱槽２が単独で用いられる場合には、第１出口ＥＸ１から多くの熱が排出される。このような場合に、蓄熱装置１００Ａの蓄熱能力を向上させるため、第１の実施形態では、潜熱蓄熱槽２の下流側（蓄熱時における下流側）に、別途、顕熱蓄熱槽４が設置される。こうして、顕熱蓄熱槽４は、潜熱蓄熱槽２から排出される高温の熱を蓄える。
図１に記載の例において、蓄熱装置１００Ａは、潜熱蓄熱材１の融解潜熱を利用する。このため、潜熱蓄熱材１の蓄熱の少なくとも最終段階においては、潜熱蓄熱材１は、潜熱蓄熱材１の融点よりも高い温度の熱媒体から熱供給を受ける。この時、アルミニウムなど、選定される潜熱蓄熱材１の種類によっては潜熱蓄熱材１が極めて高い熱伝導率を有するため、潜熱蓄熱材１内の温度差は小さく、潜熱蓄熱槽２の第１出口ＥＸ１における熱媒体温度は、潜熱蓄熱材１の融点の近傍の温度となる。このため、潜熱蓄熱槽２が単独で用いられる場合には、第１出口ＥＸ１から多くの熱が排出される。このような場合に、蓄熱装置１００Ａの蓄熱能力を向上させるため、第１の実施形態では、潜熱蓄熱槽２の下流側（蓄熱時における下流側）に、別途、顕熱蓄熱槽４が設置される。こうして、顕熱蓄熱槽４は、潜熱蓄熱槽２から排出される高温の熱を蓄える。
【0017】
（任意付加的な構成）
続いて、図１乃至図３を参照して、第１の実施形態における蓄熱装置１００Ａ、後述の第２の実施形態における蓄熱装置１００Ｂ、あるいは、後述の第３の実施形態における蓄熱装置１００Ｃにおいて採用可能な任意付加的な構成について説明する。
続いて、図１乃至図３を参照して、第１の実施形態における蓄熱装置１００Ａ、後述の第２の実施形態における蓄熱装置１００Ｂ、あるいは、後述の第３の実施形態における蓄熱装置１００Ｃにおいて採用可能な任意付加的な構成について説明する。
【0018】
（全体的な構成）
図１に記載の例では、蓄熱装置１００Ａは、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２と、少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４と、熱媒体流路ＦＰと、第１熱交換器５と、第２熱交換器６と、を備える。
図１に記載の例では、蓄熱装置１００Ａは、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２と、少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４と、熱媒体流路ＦＰと、第１熱交換器５と、第２熱交換器６と、を備える。
【0019】
少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２には、潜熱（より具体的には、融解潜熱）を利用して蓄熱する潜熱蓄熱材１が充填されている。潜熱蓄熱材１は、潜熱蓄熱材を構成する材料の相変化、より具体的には、固体と液体との間の相変化を利用して、熱を蓄積する蓄熱材である。なお、潜熱蓄熱材１は、融点に達するまでは温度上昇により熱を蓄積する顕熱蓄熱材としても機能するが、潜熱蓄熱材１を構成する材料の融点での融解潜熱を利用して熱を蓄積する機能の方が大きい。
【0020】
少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４には、顕熱を利用して蓄熱する顕熱蓄熱材３が充填されている。顕熱蓄熱材３は、顕熱蓄熱材を構成する材料の温度上昇により熱を蓄積する蓄熱材である。顕熱蓄熱材３は、実質的に相変化しない温度範囲で使用されることが好ましい。
【0021】
熱媒体流路ＦＰは、第１流路ＦＰ１と、第２流路ＦＰ２と、第３流路ＦＰ３とを含む。付加的に、熱媒体流路ＦＰは、第４流路ＦＰ４、および／または、第５流路ＦＰ５を含んでいてもよい。
【0022】
第１流路ＦＰ１は、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２から熱供給対象装置Ｄに熱媒体を送ることが可能な流路である。潜熱蓄熱材１の放熱時に、第１流路ＦＰ１を流れる熱媒体は、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２から受け取る熱を、熱供給対象装置Ｄに供給する。こうして、熱供給対象装置Ｄは、熱機器あるいは発電装置等として機能する。
【0023】
第２流路ＦＰ２は、熱供給源Ｓ（より具体的には、熱源Ｓ１）から少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２に熱媒体を送ることが可能な流路である。潜熱蓄熱材１の蓄熱時に、第２流路ＦＰ２を流れる熱媒体は、熱源Ｓ１から受け取る熱を少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２に供給する。こうして、熱が、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２に蓄積される。
【0024】
第３流路ＦＰ３は、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２と少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４とを流体的に接続する。図１に記載の例では、第３流路ＦＰ３は、２個の配管Ｐ３によって構成されている。代替的に、第３流路ＦＰ３は、１個または３個以上の配管によって構成されていてもよい。
【0025】
図１に記載の例では、第４流路ＦＰ４は、熱供給対象装置Ｄから少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４に熱媒体を送ることが可能な流路である。また、第５流路ＦＰ５は、少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４から熱供給源Ｓ（より具体的には、熱源Ｓ１）に熱媒体を送ることが可能な流路である。
【0026】
第１熱交換器５は、熱媒体流路ＦＰを流れる熱媒体と潜熱蓄熱材１との間で熱交換を行う。図１に記載の例では、第１熱交換器５の数が２個であるが、第１熱交換器５の数は、１個であってもよいし、３個以上であってもよい。第１熱交換器５は、例えば、金属材料によって構成される第１伝熱管５ａを含む。第１伝熱管５ａの内部を熱媒体が流れる時、熱媒体と潜熱蓄熱材１との間で熱交換が行われる。
【0027】
第２熱交換器６は、熱媒体流路ＦＰを流れる熱媒体と顕熱蓄熱材３との間で熱交換を行う。図１に記載の例では、第２熱交換器６の数が２個であるが、第２熱交換器６の数は、１個であってもよいし、３個以上であってもよい。第２熱交換器６は、例えば、金属材料によって構成される第２伝熱管６ａを含む。第２伝熱管６ａの内部を熱媒体が流れる時、熱媒体と顕熱蓄熱材３との間で熱交換が行われる。
【0028】
図１における矢印ＡＲ１で示されるように、潜熱蓄熱材１から放熱が行われる際には、第３流路ＦＰ３は、少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４から少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２に熱媒体を送るように構成される。この場合、熱媒体が顕熱蓄熱槽４で加温され、その後、熱媒体が潜熱蓄熱槽２で更に加温される。よって、放熱時の熱媒体の流れ方向にみて潜熱蓄熱槽２の上流側に配置される顕熱蓄熱槽４の存在により、潜熱蓄熱槽２に供給される熱媒体が昇温され、単位時間あたりに潜熱蓄熱材１から放熱される熱量を低下させることができる。その結果、潜熱蓄熱材１の全てが凝固されるまでの時間を長くすることができ、潜熱蓄熱材１からの放熱を、より長い期間継続させることができる。
【0029】
図１における矢印ＡＲ２で示されるように、潜熱蓄熱材１に蓄熱が行われる際に、第３流路ＦＰ３は、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２から少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４に熱媒体を送るように構成される。この場合、潜熱蓄熱材１の蓄熱時に、潜熱蓄熱槽２から排出される高温の熱媒体を利用して、顕熱蓄熱槽４の顕熱蓄熱材３に蓄熱することができる。換言すれば、蓄熱時の熱媒体の流れ方向にみて潜熱蓄熱槽２の下流側に配置される顕熱蓄熱槽４によって、潜熱蓄熱槽２から排出される高温の熱媒体の熱が蓄熱され、蓄熱装置１００Ａ全体としての蓄熱特性が向上する。
【0030】
（潜熱蓄熱材１）
潜熱蓄熱材１は、例えば、金属材料を含む。潜熱蓄熱材１として使用される金属材料は、潜熱蓄熱材１から放熱が行われるときに必要とされる放熱温度域に融点を有する任意の金属材料である。金属材料は、単一の金属材料によって構成されていてもよく、合金によって構成されていてもよい。
潜熱蓄熱材１は、例えば、金属材料を含む。潜熱蓄熱材１として使用される金属材料は、潜熱蓄熱材１から放熱が行われるときに必要とされる放熱温度域に融点を有する任意の金属材料である。金属材料は、単一の金属材料によって構成されていてもよく、合金によって構成されていてもよい。
【0031】
潜熱蓄熱材１が金属材料を含む場合、その固液相変化を利用して、単位体積当たりの蓄熱量を大きくすることができる。また、金属材料は、一般的に熱伝導率が高い。よって、潜熱蓄熱材１が金属材料を含む場合、その高い熱伝導率によって、潜熱蓄熱槽２内の温度勾配が低減され、蓄熱の最終段階では、潜熱蓄熱槽２内の温度が、潜熱蓄熱材１の融点近傍で一様になる。このことは、潜熱蓄熱材１から放熱が行われる際に、潜熱蓄熱槽２の第２出口ＥＸ２から出る熱媒体の温度の安定化に寄与する。
【0032】
潜熱蓄熱材１は、低融点金属材料であることが好ましい。なお、本明細書において低融点金属材料とは、融点が摂氏７００度以下の金属材料を意味する。低融点金属材料は、例えば、亜鉛、アルミニウム、鉛、錫、あるいは、これらの金属を含む合金である。
【0033】
（第１熱交換器５と潜熱蓄熱材１との直接接触）
図２（ａ）に記載の例では、潜熱蓄熱材１は、低融点金属材料を含み、当該低融点金属材料は、第１熱交換器５（より具体的には、第１伝熱管５ａ）に、直接的に接触している。図２（ａ）に記載の例では、潜熱蓄熱材１は、セラミック材などによって構成されるカプセルに包まれていない。潜熱蓄熱材１は、そのままの裸の状態で、第１熱交換器５に、直接的に接触している。
図２（ａ）に記載の例では、潜熱蓄熱材１は、低融点金属材料を含み、当該低融点金属材料は、第１熱交換器５（より具体的には、第１伝熱管５ａ）に、直接的に接触している。図２（ａ）に記載の例では、潜熱蓄熱材１は、セラミック材などによって構成されるカプセルに包まれていない。潜熱蓄熱材１は、そのままの裸の状態で、第１熱交換器５に、直接的に接触している。
【0034】
潜熱蓄熱材１への蓄熱時の最終段階（図２（ａ）を参照。）では、液相の潜熱蓄熱材１－Ｌが第１熱交換器５と直接的に接触し、液相の潜熱蓄熱材１－Ｌを囲むように固相の潜熱蓄熱材１－Ｓが存在する。この場合、第１熱交換器５が熱媒体Ｍから受け取る熱は、液相の潜熱蓄熱材１－Ｌに直接伝達される。よって、液相の潜熱蓄熱材１－Ｌへの熱の伝達が、高効率に行われる。金属材料は、液相である場合でも、熱伝導率が高い。よって、潜熱蓄熱材１が低融点金属材料である場合、液相の潜熱蓄熱材１－Ｌから固相の潜熱蓄熱材１－Ｓに、迅速に熱が伝達される。こうして、固相の潜熱蓄熱材１－Ｓの融解が促進される。また、金属材料は、固相である場合でも、熱伝導率が高い。よって、潜熱蓄熱材１が低融点金属材料である場合、固相の潜熱蓄熱材１－Ｓ中で熱が迅速に伝達され、潜熱蓄熱槽２内の温度勾配が低減される。以上のことから、図２（ａ）に記載の例では、熱媒体Ｍの熱が、迅速に、潜熱蓄熱材１の全体に伝達され、潜熱蓄熱材１への蓄熱が効率的に行われる。
【0035】
潜熱蓄熱材１の放熱時には、液相の潜熱蓄熱材１－Ｌまたは固相の潜熱蓄熱材１－Ｓが、第１熱交換器５と直接的に接触している。この場合、第１熱交換器５は、潜熱蓄熱材１から直接熱を受け取り、受け取った熱を、熱媒体Ｍに伝達する。図２（ｂ）には、潜熱蓄熱材１からの放熱が進行し、第１熱交換器５の周囲の潜熱蓄熱材１が凝固した様子が示されている。図２（ｂ）に記載の例では、固相の潜熱蓄熱材１－Ｓが第１熱交換器５と直接的に接触し、固相の潜熱蓄熱材１－Ｓを囲むように液相の潜熱蓄熱材１－Ｌが存在する。
【0036】
金属材料は、液相である場合でも固相である場合でも、熱伝導率が高い。よって、潜熱蓄熱材１が低融点金属材料である場合、第１熱交換器５と直接接触する潜熱蓄熱材１から熱媒体Ｍに、迅速に熱が伝達される。また、潜熱蓄熱槽２に、固相の潜熱蓄熱材１－Ｓと液相の潜熱蓄熱材１－Ｌとが混在する間、潜熱蓄熱槽２内の潜熱蓄熱材１の温度は、潜熱蓄熱材１の融点近傍の温度に維持され、当該潜熱蓄熱材１と直接接触する第１熱交換器５の温度も潜熱蓄熱材１の融点近傍の温度に維持される。よって、図２（ｂ）に記載の例では、潜熱蓄熱材１からの放熱時に、潜熱蓄熱槽２の第２出口ＥＸ２（必要であれば、図１を参照。）付近の熱媒体Ｍの温度が潜熱蓄熱材１の融点付近の温度に安定的に維持される。
【0037】
（顕熱蓄熱材３）
顕熱蓄熱材３は、温度域にも依るが、接触性・熱伝導率が高く比熱の大きい液体または固体が選択され、例えば、水、油などの液体である。図１に記載の例では、顕熱蓄熱材３は、第２熱交換器６に直接接触している。
顕熱蓄熱材３は、温度域にも依るが、接触性・熱伝導率が高く比熱の大きい液体または固体が選択され、例えば、水、油などの液体である。図１に記載の例では、顕熱蓄熱材３は、第２熱交換器６に直接接触している。
【0038】
（熱媒体Ｍ）
熱媒体流路ＦＰを流れる熱媒体Ｍは、水、油、溶融塩などの液体であってもよいし、空気、水蒸気などの気体であってもよい。
熱媒体流路ＦＰを流れる熱媒体Ｍは、水、油、溶融塩などの液体であってもよいし、空気、水蒸気などの気体であってもよい。
【0039】
（流路系）
図１に記載の例では、蓄熱装置１００Ａは、顕熱蓄熱材３および潜熱蓄熱材１から放熱が行われる際に、熱媒体が循環する第１循環流路Ｃ１と、顕熱蓄熱材３および潜熱蓄熱材１に蓄熱が行われる際に、熱媒体が循環する第２循環流路Ｃ２とを備える。図１に記載の例では、第１循環流路Ｃ１と第２循環流路Ｃ２とが、互いに完全に独立している。代替的に、図３に例示されるように、第１循環流路Ｃ１の一部と、第２循環流路Ｃ２の一部とが共通化されていてもよい。
図１に記載の例では、蓄熱装置１００Ａは、顕熱蓄熱材３および潜熱蓄熱材１から放熱が行われる際に、熱媒体が循環する第１循環流路Ｃ１と、顕熱蓄熱材３および潜熱蓄熱材１に蓄熱が行われる際に、熱媒体が循環する第２循環流路Ｃ２とを備える。図１に記載の例では、第１循環流路Ｃ１と第２循環流路Ｃ２とが、互いに完全に独立している。代替的に、図３に例示されるように、第１循環流路Ｃ１の一部と、第２循環流路Ｃ２の一部とが共通化されていてもよい。
【0040】
図１に記載の例では、第１循環流路Ｃ１にポンプ、ブロワ等の第１の流体駆動装置７１が配置されている。第１の流体駆動装置７１は、熱媒体Ｍが第１循環流路Ｃ１を循環するように、熱媒体Ｍに運動量を付与する。図１に記載の例では、第１循環流路Ｃ１を循環する熱媒体は、少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４、第３流路ＦＰ３、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２、第１流路ＦＰ１、熱供給対象装置Ｄ、第４流路ＦＰ４を、この順番に通過する。なお、第１の流体駆動装置７１は、第１循環流路Ｃ１のどの部分に配置されていてもよい。
【0041】
図１に記載の例では、第２循環流路Ｃ２にポンプ、ブロワ等の第２の流体駆動装置７２が配置されている。第２の流体駆動装置７２は、熱媒体Ｍが第２循環流路Ｃ２を循環するように、熱媒体Ｍに運動量を付与する。図１に記載の例では、第２循環流路Ｃ２を循環する熱媒体は、熱源Ｓ１、第２流路ＦＰ２、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２、第３流路ＦＰ３、少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４、第５流路ＦＰ５を、この順番に通過する。なお、第２の流体駆動装置７２は、第２循環流路Ｃ２のどの部分に配置されていてもよい。
【0042】
（第１変形例）
代替的に、図３に例示されるように、第２の流体駆動装置７２が省略されてもよい。図３（ａ）に記載の放熱時の例では、第１の流体駆動装置７１は、熱媒体が第１循環流路Ｃ１を循環するように熱媒体に運動量を付与することが可能であり、図３（ｂ）に記載の蓄熱時の例では熱媒体が第２循環流路Ｃ２を循環するように熱媒体に運動量を付与することが可能である。
代替的に、図３に例示されるように、第２の流体駆動装置７２が省略されてもよい。図３（ａ）に記載の放熱時の例では、第１の流体駆動装置７１は、熱媒体が第１循環流路Ｃ１を循環するように熱媒体に運動量を付与することが可能であり、図３（ｂ）に記載の蓄熱時の例では熱媒体が第２循環流路Ｃ２を循環するように熱媒体に運動量を付与することが可能である。
【0043】
図３に記載の蓄熱装置１００Ａは、熱媒体流路ＦＰに配置される複数のバルブＶと、第１の流体駆動装置７１とを備える。
【0044】
図３（ａ）に例示されるように、潜熱蓄熱材１から放熱が行われる際には、熱媒体が第１循環流路Ｃ１を循環可能、かつ、熱媒体が第２循環流路Ｃ２を循環不能なように、複数のバルブＶが切り替えられた状態で、第１の流体駆動装置７１が駆動されることにより、熱媒体が、第１循環流路Ｃ１を循環する。より具体的には、熱媒体は、少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４、第３流路ＦＰ３、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２、第１流路ＦＰ１、熱供給対象装置Ｄ、第４流路ＦＰ４を、この順番に通過するように第１循環流路Ｃ１を循環する。
【0045】
他方、図３（ｂ）に例示されるように、潜熱蓄熱材１に蓄熱が行われる際には、熱媒体が第１循環流路Ｃ１を循環不能、かつ、熱媒体が第２循環流路Ｃ２を循環可能なように、複数のバルブＶが切り替えられた状態で、第１の流体駆動装置７１が駆動されることにより、熱媒体が、第２循環流路Ｃ２を循環する。より具体的には、熱媒体は、熱源Ｓ１、第２流路ＦＰ２、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２、第３流路ＦＰ３、少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４、第５流路ＦＰ５を、この順番に通過するように第２循環流路Ｃ２を循環する。
【0046】
（第２の実施形態）
図４乃至図６を参照して、第２の実施形態における蓄熱装置１００Ｂについて説明する。図４は、第２実施形態における蓄熱装置１００Ｂの構成を模式的に示す図である。図５は、第２実施形態における第１変形例における蓄熱装置１００Ｂの構成を模式的に示す図である。図６は、第２実施形態における第２変形例における蓄熱装置１００Ｂの構成を模式的に示す図である。
図４乃至図６を参照して、第２の実施形態における蓄熱装置１００Ｂについて説明する。図４は、第２実施形態における蓄熱装置１００Ｂの構成を模式的に示す図である。図５は、第２実施形態における第１変形例における蓄熱装置１００Ｂの構成を模式的に示す図である。図６は、第２実施形態における第２変形例における蓄熱装置１００Ｂの構成を模式的に示す図である。
【0047】
第２の実施形態では、蓄熱装置１００Ｂは、直列的または並列的に接続される複数の潜熱蓄熱槽２、および／または、直列的または並列的に接続される複数の顕熱蓄熱槽４を備える。
【0048】
第２の実施形態では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。他方、第２の実施形態では、第１の実施形態で説明済みの事項についての繰り返しとなる説明は省略する。したがって、第２の実施形態において、明示的に説明をしなかったとしても、第１の実施形態において説明済みの事項を第２の実施形態に適用できることは言うまでもない。
【0049】
（構成・作用）
図４に例示されるように、第２の実施形態における蓄熱装置１００Ｂは、（１）潜熱を利用して蓄熱する潜熱蓄熱材１が充填された少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２と、（２）顕熱を利用して蓄熱する顕熱蓄熱材３が充填された少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４と、（３）少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２あるいは熱供給対象装置Ｄへ熱を輸送するための熱媒体を流す熱媒体流路ＦＰと、（４）熱媒体と潜熱蓄熱材１との間で熱交換を行う第１熱交換器５と、（５）熱媒体と顕熱蓄熱材３との間で熱交換を行う第２熱交換器６と、を具備する。（６）潜熱蓄熱材１が充填された少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２が、蓄熱時には少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４の上流側となり、放熱熱供給時には少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４の下流側となるように、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２と少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４とが熱的に直列的に接続される。よって、第２の実施形態は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
図４に例示されるように、第２の実施形態における蓄熱装置１００Ｂは、（１）潜熱を利用して蓄熱する潜熱蓄熱材１が充填された少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２と、（２）顕熱を利用して蓄熱する顕熱蓄熱材３が充填された少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４と、（３）少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２あるいは熱供給対象装置Ｄへ熱を輸送するための熱媒体を流す熱媒体流路ＦＰと、（４）熱媒体と潜熱蓄熱材１との間で熱交換を行う第１熱交換器５と、（５）熱媒体と顕熱蓄熱材３との間で熱交換を行う第２熱交換器６と、を具備する。（６）潜熱蓄熱材１が充填された少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２が、蓄熱時には少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４の上流側となり、放熱熱供給時には少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４の下流側となるように、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２と少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４とが熱的に直列的に接続される。よって、第２の実施形態は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【0050】
図４に記載の例では、少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４は、第１顕熱蓄熱槽４－１と、第２顕熱蓄熱槽４－２とを含み、第１顕熱蓄熱槽４－１と第２顕熱蓄熱槽４－２とは直列的に接続されている。
【0051】
図４に記載の例において、潜熱蓄熱材１から放熱が行われる際には、熱媒体は、第１顕熱蓄熱槽４－１および第２顕熱蓄熱槽４－２を含む複数の顕熱蓄熱槽４、第３流路ＦＰ３、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２、第１流路ＦＰ１、熱供給対象装置Ｄ、第４流路ＦＰ４を、この順番に通過するように第１循環流路Ｃ１を循環する。
【0052】
図４に記載の例では、放熱時の熱媒体の流れ方向にみて潜熱蓄熱槽２の上流側に配置される複数の顕熱蓄熱槽４の存在により、潜熱蓄熱槽２に供給される熱媒体が昇温され、単位時間あたりに潜熱蓄熱材１から放熱される熱量を低下させることができる。その結果、潜熱蓄熱材１の全てが凝固されるまでの時間を長くすることができ、潜熱蓄熱材１からの放熱を、より長い期間継続させることができる。更に、蓄熱装置１００Ｂが複数の顕熱蓄熱槽４を有することにより、潜熱蓄熱槽２に供給される熱媒体を予熱する能力が向上する。例えば、潜熱蓄熱槽２に供給される熱媒体の温度をより高くすることができるか、あるいは、熱媒体の温度をより高くする代わりに潜熱蓄熱槽２に供給される熱媒体の流量を増加させることができる。
【0053】
図４に記載の例において、潜熱蓄熱材１に蓄熱が行われる際には、熱媒体は、熱源Ｓ１、第２流路ＦＰ２、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２、第３流路ＦＰ３、第１顕熱蓄熱槽４－１および第２顕熱蓄熱槽４－２を含む複数の顕熱蓄熱槽４、第５流路ＦＰ５を、この順番に通過するように第２循環流路Ｃ２を循環する。
【0054】
図４に記載の例では、潜熱蓄熱材１に蓄熱が行われる際に、第３流路ＦＰ３は、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２から複数の顕熱蓄熱槽４に熱媒体を送るように構成される。この場合、潜熱蓄熱材１の蓄熱時に、潜熱蓄熱槽２から排出される高温の熱媒体を利用して、複数の顕熱蓄熱槽４の顕熱蓄熱材３に蓄熱することができる。換言すれば、蓄熱時の熱媒体の流れ方向にみて潜熱蓄熱槽２の下流側に配置される複数の顕熱蓄熱槽４によって、潜熱蓄熱槽２から排出される高温の熱媒体の熱が蓄熱され、蓄熱装置１００Ｂ全体としての蓄熱特性が更に向上する。
【0055】
（第１変形例）
図４に記載の例では、第１顕熱蓄熱槽４－１と第２顕熱蓄熱槽４－２とが直列的に接続されている。代替的に、図５に例示されるように、第１顕熱蓄熱槽４－１と第２顕熱蓄熱槽４－２とが並列的に接続されていてもよい。
図４に記載の例では、第１顕熱蓄熱槽４－１と第２顕熱蓄熱槽４－２とが直列的に接続されている。代替的に、図５に例示されるように、第１顕熱蓄熱槽４－１と第２顕熱蓄熱槽４－２とが並列的に接続されていてもよい。
【0056】
図４に記載の例では、２つの顕熱蓄熱槽（４－１、４－２）が直列的に接続され、図５に記載の例では、２つの顕熱蓄熱槽（４－１、４－２）が並列的に接続されている。代替的に、３つ以上の顕熱蓄熱槽が、直列的または並列的に接続されていてもよい。また、複数の顕熱蓄熱槽４のうちのいくつかが直列的に接続され、複数の顕熱蓄熱槽４のうちのいくつかが並列的に接続されていてもよい。
【0057】
（第２変形例）
図６に記載の例では、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２は、第１潜熱蓄熱槽２－１と、第２潜熱蓄熱槽２－２とを含み、第１潜熱蓄熱槽２－１と第２潜熱蓄熱槽２－２とは直列的に接続されている。
図６に記載の例では、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２は、第１潜熱蓄熱槽２－１と、第２潜熱蓄熱槽２－２とを含み、第１潜熱蓄熱槽２－１と第２潜熱蓄熱槽２－２とは直列的に接続されている。
【0058】
図６（ａ）に記載の例において、潜熱蓄熱材１から放熱が行われる際には、熱媒体は、少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４、第３流路ＦＰ３、第２潜熱蓄熱槽２－２および第１潜熱蓄熱槽２－１を含む複数の潜熱蓄熱槽２、第１流路ＦＰ１、熱供給対象装置Ｄ、第４流路ＦＰ４を、この順番に通過するように第１循環流路Ｃ１を循環する。
【0059】
図６（ａ）に例示されるように、複数の潜熱蓄熱槽２は、第１融点を有する金属材料の第１潜熱蓄熱材１が充填された第１潜熱蓄熱槽２－１と、第１潜熱蓄熱材１の第１融点よりも低い第２融点を有する第２潜熱蓄熱材１’（または、第１潜熱蓄熱材１の第１融点よりも低い第２沸点を有する第２潜熱蓄熱材１’）が充填された第２潜熱蓄熱槽２－２と、を含んでいてもよい。また、第２潜熱蓄熱槽２－２は、第１潜熱蓄熱槽２－１と少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４との間に配置されていてもよい。
【0060】
図６（ｂ）に記載の例において、潜熱蓄熱材１に蓄熱が行われる際には、熱媒体は、熱源Ｓ１、第２流路ＦＰ２、第１潜熱蓄熱槽２－１および第２潜熱蓄熱槽２－２を含む複数の潜熱蓄熱槽２、第３流路ＦＰ３、少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４、第５流路ＦＰ５を、この順番に通過するように第２循環流路Ｃ２を循環する。
【0061】
図６（ｂ）に記載の例では、第１潜熱蓄熱槽２－１の出口ＥＸから排出される高温の熱媒体の熱（換言すれば、第１融点と概ね等しい温度の熱媒体の熱）が、第２潜熱蓄熱槽２－２の第２潜熱蓄熱材１’に蓄熱される。また、第２潜熱蓄熱槽２－２を通過することにより温度が低下されて第２潜熱蓄熱槽２－２の第１出口ＥＸ１から排出される熱媒体の熱（換言すれば、第２融点または第２沸点と概ね等しい温度の熱媒体の熱）が、少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４の顕熱蓄熱材３に蓄熱される。
【0062】
第１潜熱蓄熱槽２－１と少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４との間に第２潜熱蓄熱槽２－２が配置され、第２潜熱蓄熱槽２－２に第２潜熱蓄熱材１’が充填されている場合、第２潜熱蓄熱材１’の相変化（より具体的には、融解または気化）を利用して、第１潜熱蓄熱槽２－１の出口ＥＸから排出される高温の熱媒体の熱を、第２潜熱蓄熱材１’に蓄熱することができる。第２潜熱蓄熱材１’は、顕熱蓄熱材３と比較して、単位体積あたりの蓄熱容量が大きい。このため、コンパクトな第２潜熱蓄熱槽２－２で、高い蓄熱容量を実現することができる。第２潜熱蓄熱材１’は、金属材料によって構成されていてもよく、金属材料以外の材料によって構成されていてもよい。
【0063】
図６（ｂ）に記載の例において、第２潜熱蓄熱槽２－２の第１出口ＥＸ１から排出される中程度に高温の熱媒体の熱は、顕熱蓄熱材３に蓄熱される。熱媒体の温度は、第２潜熱蓄熱槽２－２である程度低下されている。このため、相対的に単位体積当たりの蓄熱容量が小さな顕熱蓄熱材３を用いて、第２潜熱蓄熱槽２－２の第１出口ＥＸ１から排出される中程度に高温の熱媒体の熱を好適に蓄熱することができる。
【0064】
図６（ｂ）に記載の例では、第２潜熱蓄熱槽２－２と顕熱蓄熱槽４とを接続する第３流路ＦＰ３が、並列に配置された３個の配管Ｐ３によって構成されている。また、図６（ｂ）に記載の例では、第１潜熱蓄熱槽２－１に配置される第１熱交換器５が、３個の伝熱管５ａを含み、第２潜熱蓄熱槽２－２に配置される別の第１熱交換器５が、３個の伝熱管５ａを含み、顕熱蓄熱槽４に配置される第２熱交換器６が、３個の伝熱管６ａを含む。ただし、実施形態において、第３流路ＦＰ３を構成する配管の数は、３個に限定されず任意である。また、各蓄熱槽（２－１、２－２、４）に配置される熱交換器が有する伝熱管の数は、３個に限定されず任意である。
【0065】
（効果）
第２の実施形態では、蓄熱装置１００Ｂは、直列的または並列的に接続される複数の潜熱蓄熱槽２、および／または、直列的または並列的に接続される複数の顕熱蓄熱槽４を備える。よって、蓄熱装置１００Ｂ全体としての蓄熱特性が更に向上する。また、第１潜熱蓄熱槽２－１と少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４との間に第２潜熱蓄熱槽２－２が配置され、第２潜熱蓄熱槽２－２に、第１潜熱蓄熱材１の第１融点よりも低い第２融点または第１融点よりも低い第２沸点を有する第２潜熱蓄熱材１’が充填されている場合、相対的にコンパクトかつ高い蓄熱容量を有する第２潜熱蓄熱材１’と、顕熱蓄熱材３とを用いて、上流側の第１潜熱蓄熱槽２－１の出口ＥＸから排出される高温の熱媒体の熱を、効率的に蓄熱することができる。
第２の実施形態では、蓄熱装置１００Ｂは、直列的または並列的に接続される複数の潜熱蓄熱槽２、および／または、直列的または並列的に接続される複数の顕熱蓄熱槽４を備える。よって、蓄熱装置１００Ｂ全体としての蓄熱特性が更に向上する。また、第１潜熱蓄熱槽２－１と少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４との間に第２潜熱蓄熱槽２－２が配置され、第２潜熱蓄熱槽２－２に、第１潜熱蓄熱材１の第１融点よりも低い第２融点または第１融点よりも低い第２沸点を有する第２潜熱蓄熱材１’が充填されている場合、相対的にコンパクトかつ高い蓄熱容量を有する第２潜熱蓄熱材１’と、顕熱蓄熱材３とを用いて、上流側の第１潜熱蓄熱槽２－１の出口ＥＸから排出される高温の熱媒体の熱を、効率的に蓄熱することができる。
【0066】
【0067】
第３の実施形態は、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２に熱媒体を送る第２流路ＦＰ２に、熱媒体を加熱するヒータ８０が配置されている点で、第１の実施形態および第２の実施形態とは異なる。その他の点では、第３の実施形態は、第１の実施形態または第２の実施形態と同様である。
【0068】
第３の実施形態では、第１の実施形態および第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。他方、第３の実施形態では、第１の実施形態または第２の実施形態で説明済みの事項についての繰り返しとなる説明は省略する。したがって、第３の実施形態において、明示的に説明をしなかったとしても、第１の実施形態または第２の実施形態において説明済みの事項を第３の実施形態に適用できることは言うまでもない。
【0069】
（構成・作用）
第３の実施形態における蓄熱装置１００Ｃは、「少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２」と、「少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４」と、「熱媒体流路ＦＰ」と、「第１熱交換器５」と、「第２熱交換器６」と、を具備する。「少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２」、「少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４」、「熱媒体流路ＦＰ」、「第１熱交換器５」、「第２熱交換器６」については、第１の実施形態または第２の実施形態で説明済みであるため、これらの構成についての繰り返しとなる説明は省略する。
第３の実施形態における蓄熱装置１００Ｃは、「少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２」と、「少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４」と、「熱媒体流路ＦＰ」と、「第１熱交換器５」と、「第２熱交換器６」と、を具備する。「少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２」、「少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４」、「熱媒体流路ＦＰ」、「第１熱交換器５」、「第２熱交換器６」については、第１の実施形態または第２の実施形態で説明済みであるため、これらの構成についての繰り返しとなる説明は省略する。
【0070】
図７に例示されるように、蓄熱装置１００Ｃの熱媒体流路ＦＰは、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２から熱供給対象装置Ｄに熱媒体を送ることが可能な第１流路ＦＰ１と、熱供給源Ｓから少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２に熱媒体を送ることが可能な第２流路ＦＰ２と、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２と少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４とを流体的に接続する第３流路ＦＰ３とを含む。
【0071】
図７に記載の例では、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２に熱媒体を送る第２流路ＦＰ２に、熱媒体を加熱するヒータ８０が配置されている。この場合、潜熱蓄熱材１に熱を供給する熱供給源Ｓとして、熱源Ｓ１に代えて、あるいは、熱源Ｓ１に加えて、ヒータ８０（より具体的には、電気エネルギーを熱エネルギーに変換するヒータ）を用いることができる。
【0072】
図７に記載の例では、熱源Ｓ１が第１の熱供給源として機能し、ヒータ８０が第２の熱供給源として機能する。この場合、例えば、熱源Ｓ１だけでは、熱媒体の温度を潜熱蓄熱材１の融点以上に加熱できない場合、ヒータ８０を利用して、熱媒体の温度を潜熱蓄熱材１の融点以上に加熱することができる。また、ヒータ８０が、電気エネルギーを熱エネルギーに変換するヒータである場合、電力を用いて、熱媒体への熱供給を行うことができる。よって、熱媒体の加熱の程度を調整するのが容易である。
【0073】
図７に記載の例では、潜熱蓄熱材１に蓄熱が行われる際には、熱媒体は、熱源Ｓ１、ヒータ８０を有し第２流路ＦＰ２に配置された加熱装置８、少なくとも１つの潜熱蓄熱槽２、第３流路ＦＰ３、少なくとも１つの顕熱蓄熱槽４、第５流路ＦＰ５を、この順番に通過するように第２循環流路Ｃ２を循環する。
【0074】
【0075】
なお、図７に記載の例では、蓄熱装置１００Ｃは、第１潜熱蓄熱槽２－１に加えて、第２潜熱蓄熱槽２－２を備えるが、当該第２潜熱蓄熱槽２－２は、省略されてもよい。
【0076】
（効果）
第３の実施形態では、ヒータ８０が追加されることにより、蓄熱のための熱供給が電力によって行われる場合にも対応可能となる。また、熱源Ｓ１を第１の熱供給源とし、ヒータ８０を第２の熱供給源とする場合には、ヒータ８０によって、熱媒体の温度を熱源Ｓ１の温度以上に加熱することができ、潜熱蓄熱材１の最高温度を上昇させることができる。例えば、ヒータ８０によって、潜熱蓄熱槽２に供給される熱媒体が潜熱蓄熱材１の融点を大きく上回る温度に加熱される場合、潜熱蓄熱材１の温度を、潜熱蓄熱材１の融点を大きく上回る温度にすることが可能である。こうして、潜熱蓄熱槽２の蓄熱容量の増大、および／または、放熱時に熱供給対象装置Ｄに供給される熱媒体の温度の上昇を実現することができる。なお、潜熱蓄熱材１の温度が、潜熱蓄熱材１の融点を大きく上回る場合、潜熱蓄熱槽２の出口ＥＸから排出される熱媒体の温度も高くなる。第３の実施形態では、出口ＥＸから排出される熱媒体の熱が、第２潜熱蓄熱槽２－２、および／または、顕熱蓄熱槽４に蓄熱される。
第３の実施形態では、ヒータ８０が追加されることにより、蓄熱のための熱供給が電力によって行われる場合にも対応可能となる。また、熱源Ｓ１を第１の熱供給源とし、ヒータ８０を第２の熱供給源とする場合には、ヒータ８０によって、熱媒体の温度を熱源Ｓ１の温度以上に加熱することができ、潜熱蓄熱材１の最高温度を上昇させることができる。例えば、ヒータ８０によって、潜熱蓄熱槽２に供給される熱媒体が潜熱蓄熱材１の融点を大きく上回る温度に加熱される場合、潜熱蓄熱材１の温度を、潜熱蓄熱材１の融点を大きく上回る温度にすることが可能である。こうして、潜熱蓄熱槽２の蓄熱容量の増大、および／または、放熱時に熱供給対象装置Ｄに供給される熱媒体の温度の上昇を実現することができる。なお、潜熱蓄熱材１の温度が、潜熱蓄熱材１の融点を大きく上回る場合、潜熱蓄熱槽２の出口ＥＸから排出される熱媒体の温度も高くなる。第３の実施形態では、出口ＥＸから排出される熱媒体の熱が、第２潜熱蓄熱槽２－２、および／または、顕熱蓄熱槽４に蓄熱される。
【0077】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0078】
１…潜熱蓄熱材、１’…第２潜熱蓄熱材、１－Ｌ…液相の潜熱蓄熱材、１－Ｓ…固相の潜熱蓄熱材、２…潜熱蓄熱槽、２－１…第１潜熱蓄熱槽、２－２…第２潜熱蓄熱槽、３…顕熱蓄熱材、４…顕熱蓄熱槽、４－１…第１顕熱蓄熱槽、４－２…第２顕熱蓄熱槽、５…第１熱交換器、５ａ…第１伝熱管、６…第２熱交換器、６ａ…第２伝熱管、８…加熱装置、７１…第１の流体駆動装置、７２…第２の流体駆動装置、８０…ヒータ、１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ…蓄熱装置、Ｃ１…第１循環流路、Ｃ２…第２循環流路、Ｄ…熱供給対象装置、ＥＸ…出口、ＥＸ１…第１出口、ＥＸ２…第２出口、ＦＰ…熱媒体流路、ＦＰ１…第１流路、ＦＰ２…第２流路、ＦＰ３…第３流路、ＦＰ４…第４流路、ＦＰ５…第５流路、Ｍ…熱媒体、Ｐ３…配管、Ｓ…熱供給源、Ｓ１…熱源、Ｖ…バルブ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】