(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】P2022096985
(43)【公開日】2022-06-30
(54)【発明の名称】蓄熱装置及び熱交換方法
(51)【国際特許分類】
F28D 20/00 20060101AFI20220623BHJP
F28D 20/02 20060101ALI20220623BHJP
F28F 9/22 20060101ALI20220623BHJP
【ＦＩ】
F28D20/00 A
F28D20/02 D
F28F9/22
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020210307
(22)【出願日】2020-12-18
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２７年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「未利用熱エネルギーの革新的活用技術研究開発」に係る委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】000005821
【氏名又は名称】パナソニックホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107641
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 耕一
(74)【代理人】
【識別番号】100163463
【弁理士】
【氏名又は名称】西尾 光彦
(72)【発明者】
【氏名】竹口 伸介
【テーマコード（参考）】
3L065
【Ｆターム（参考）】
3L065DA17
(57)【要約】
【課題】蓄冷材の単位体積当たりの蓄熱量を高める観点から有利な蓄熱装置を提供する。
【解決手段】本開示の蓄熱装置１ａは、蓄冷ユニット１０、流量分配ユニット２０、蓄熱槽３０、及び仕切り４０を備える。蓄冷ユニット１０は複数の容器１４を含み、各容器１４には蓄冷材が収容されている。流量分配ユニット２０は、配列された複数のプレート２４を含む。蓄熱槽３０には、蓄冷ユニット１０及び流量分配ユニット２０が熱媒液２に浸漬した状態で熱媒液２が貯留されている。仕切り４０は、流路４５を形成している。第一方向Ｄ１に沿ってスペース４２に流入し、かつ、流量分配ユニット２０を通過する熱媒液２の流れが生じる。複数のプレート２４の配列方向Ｄ３は、第一方向Ｄ１と交差している。複数のプレート２４の配列方向Ｄ３は、流量分配ユニット２０から流出する熱媒液２の流れ方向Ｄ２と交差している。
【選択図】図１
【解決手段】本開示の蓄熱装置１ａは、蓄冷ユニット１０、流量分配ユニット２０、蓄熱槽３０、及び仕切り４０を備える。蓄冷ユニット１０は複数の容器１４を含み、各容器１４には蓄冷材が収容されている。流量分配ユニット２０は、配列された複数のプレート２４を含む。蓄熱槽３０には、蓄冷ユニット１０及び流量分配ユニット２０が熱媒液２に浸漬した状態で熱媒液２が貯留されている。仕切り４０は、流路４５を形成している。第一方向Ｄ１に沿ってスペース４２に流入し、かつ、流量分配ユニット２０を通過する熱媒液２の流れが生じる。複数のプレート２４の配列方向Ｄ３は、第一方向Ｄ１と交差している。複数のプレート２４の配列方向Ｄ３は、流量分配ユニット２０から流出する熱媒液２の流れ方向Ｄ２と交差している。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体と固体との間で相変化して冷熱を蓄えて放出する蓄冷材と、
前記蓄冷材が収容された複数の容器を含む蓄冷ユニットと、
配列された複数のプレートを含む流量分配ユニットと、
前記蓄冷ユニット及び前記流量分配ユニットが熱媒液に浸漬した状態で前記熱媒液を貯留する蓄熱槽と、
前記流量分配ユニットに接するスペースに第一方向に沿って流入し、かつ、前記流量分配ユニット及び前記蓄冷ユニットを通過して流出する前記熱媒液の流れが生じる流路を形成する仕切りと、を備え、
前記流量分配ユニットは、前記蓄冷ユニットに対して前記熱媒液の前記流れの上流に配置されており、
前記複数のプレートの配列方向は、前記第一方向と交差しており、かつ、前記流量分配ユニットから流出する前記熱媒液の流れ方向と交差している、
蓄熱装置。
前記蓄冷材が収容された複数の容器を含む蓄冷ユニットと、
配列された複数のプレートを含む流量分配ユニットと、
前記蓄冷ユニット及び前記流量分配ユニットが熱媒液に浸漬した状態で前記熱媒液を貯留する蓄熱槽と、
前記流量分配ユニットに接するスペースに第一方向に沿って流入し、かつ、前記流量分配ユニット及び前記蓄冷ユニットを通過して流出する前記熱媒液の流れが生じる流路を形成する仕切りと、を備え、
前記流量分配ユニットは、前記蓄冷ユニットに対して前記熱媒液の前記流れの上流に配置されており、
前記複数のプレートの配列方向は、前記第一方向と交差しており、かつ、前記流量分配ユニットから流出する前記熱媒液の流れ方向と交差している、
蓄熱装置。
【請求項2】
前記複数のプレートの配列方向は、前記第一方向と直交している、請求項１に記載の蓄熱装置。
【請求項3】
前記複数のプレートの配列方向は、前記熱媒液の流れ方向と直交している、請求項１又は２に記載の蓄熱装置。
【請求項4】
前記熱媒液は、前記第一方向のみに沿って前記スペースに流入する、請求項１から３のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項5】
前記蓄熱槽の内部は、前記仕切りの少なくとも一部によって２つの空間に分かれており、
前記２つの空間は、前記流路によって連通しており、
前記蓄冷ユニット及び前記流量分配ユニットは、前記流路に配置されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
前記２つの空間は、前記流路によって連通しており、
前記蓄冷ユニット及び前記流量分配ユニットは、前記流路に配置されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項6】
前記仕切りは、前記熱媒液が互いに異なる方向に流れる複数の前記流路を形成し、
前記複数の前記流路のそれぞれにおいて、前記流量分配ユニットは、前記蓄冷ユニットに対して前記熱媒液の流れの上流に配置されている、
請求項１から５のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
前記複数の前記流路のそれぞれにおいて、前記流量分配ユニットは、前記蓄冷ユニットに対して前記熱媒液の流れの上流に配置されている、
請求項１から５のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項7】
前記蓄冷ユニットにおいて複数の板状の前記容器が配列されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項8】
複数の前記蓄冷ユニットが前記蓄熱槽に配置されており、
複数の前記蓄冷ユニットのうち前記流量分配ユニットに最も近い前記蓄冷ユニットにおいて、前記複数の前記容器の配列方向は、前記複数のプレートの配列方向と交差している、
請求項７に記載の蓄熱装置。
複数の前記蓄冷ユニットのうち前記流量分配ユニットに最も近い前記蓄冷ユニットにおいて、前記複数の前記容器の配列方向は、前記複数のプレートの配列方向と交差している、
請求項７に記載の蓄熱装置。
【請求項9】
液体と固体との間で相変化して冷熱を蓄えて放出する蓄冷材が収容された複数の容器を含む蓄冷ユニットと、配列された複数のプレートを含む流量分配ユニットとを熱媒液に浸漬させることと、
前記流量分配ユニットに接するスペースに第一方向に沿って前記熱媒液を流入させ、前記流量分配ユニットに前記熱媒液を導いて前記流量分配ユニットを通過させることと、
前記流量分配ユニットを通過した前記熱媒液を前記蓄冷ユニットに導いて前記蓄冷ユニットを通過させることと、を含み、
前記複数のプレートの配列方向は、前記第一方向と交差しており、かつ、前記流量分配ユニットから流出する前記熱媒液の流れ方向と交差している、
熱交換方法。
前記流量分配ユニットに接するスペースに第一方向に沿って前記熱媒液を流入させ、前記流量分配ユニットに前記熱媒液を導いて前記流量分配ユニットを通過させることと、
前記流量分配ユニットを通過した前記熱媒液を前記蓄冷ユニットに導いて前記蓄冷ユニットを通過させることと、を含み、
前記複数のプレートの配列方向は、前記第一方向と交差しており、かつ、前記流量分配ユニットから流出する前記熱媒液の流れ方向と交差している、
熱交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、蓄熱装置及び熱交換方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、潜熱蓄熱材が用いられた潜熱蓄熱システムが知られている。
【0003】
例えば、特許文献１には、蓄熱槽と、冷凍機等の熱源装置と、負荷装置とを備えた潜熱蓄熱システムが記載されている。蓄熱槽の内部には、潜熱蓄熱材が収容された多数の蓄熱容器が水等の熱媒液に浸漬した状態で配置されている。蓄熱運転では、蓄熱槽と熱源装置との間で熱媒液が循環し、熱源装置で発生した冷熱が蓄熱槽に蓄えられる。放熱運転では、蓄熱槽と負荷装置との間で熱媒液が循環し、蓄熱槽に蓄えられた冷熱が負荷装置で消費される。潜熱蓄熱材が収容された蓄熱容器の設置により、潜熱蓄熱が可能になり蓄熱槽全体の蓄熱能力が増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００４－３６９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本開示は、蓄冷材の単位体積当たりの蓄熱量を高める観点から有利な蓄熱装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示における蓄熱装置は、
液体と固体との間で相変化して冷熱を蓄えて放出する蓄冷材と、
前記蓄冷材が収容された複数の容器を含む蓄冷ユニットと、
配列された複数のプレートを含む流量分配ユニットと、
前記蓄冷ユニット及び前記流量分配ユニットが熱媒液に浸漬した状態で前記熱媒液を貯留する蓄熱槽と、
前記流量分配ユニットに接するスペースに第一方向に沿って流入し、かつ、前記流量分配ユニット及び前記蓄冷ユニットを通過して流出する前記熱媒液の流れが生じる流路を形成する仕切りと、を備え、
前記流量分配ユニットは、前記蓄冷ユニットに対して前記熱媒液の前記流れの上流に配置されており、
前記複数のプレートの配列方向は、前記第一方向と交差しており、かつ、前記流量分配ユニットから流出する前記熱媒液の流れ方向と交差している。
液体と固体との間で相変化して冷熱を蓄えて放出する蓄冷材と、
前記蓄冷材が収容された複数の容器を含む蓄冷ユニットと、
配列された複数のプレートを含む流量分配ユニットと、
前記蓄冷ユニット及び前記流量分配ユニットが熱媒液に浸漬した状態で前記熱媒液を貯留する蓄熱槽と、
前記流量分配ユニットに接するスペースに第一方向に沿って流入し、かつ、前記流量分配ユニット及び前記蓄冷ユニットを通過して流出する前記熱媒液の流れが生じる流路を形成する仕切りと、を備え、
前記流量分配ユニットは、前記蓄冷ユニットに対して前記熱媒液の前記流れの上流に配置されており、
前記複数のプレートの配列方向は、前記第一方向と交差しており、かつ、前記流量分配ユニットから流出する前記熱媒液の流れ方向と交差している。
【発明の効果】
【0007】
本開示の蓄熱装置において、第一方向に沿ってスペースに流入して流量分配ユニットに導かれた熱媒液は、プレート同士の間隙を流れて流量分配ユニットから流出し、蓄冷ユニットに導かれる。複数のプレートの配列方向が第一方向と交差しているので、流量分配ユニットにおいて熱媒液が分配されて蓄冷ユニットに導かれる。加えて、複数のプレートの配列方向が流量分配ユニットから流出する熱媒液の流れ方向と交差しているので、流量分配ユニットを通過するときに熱媒液の流れの動圧が保たれやすい。そのため、蓄冷ユニットに導かれる熱媒液の流量が均一になりやすく、蓄冷材の単位体積当たりの蓄熱量が高くなりやすい。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
（本開示の基礎となった知見）
本発明者らが本開示を想到するに至った当時、特許文献１に記載の通り、潜熱蓄熱材が収容された多数の蓄熱容器が熱媒液に浸漬した状態で蓄熱槽の内部に配置され、潜熱蓄熱が可能な技術があった。これにより、例えば、既存の水蓄熱槽の蓄熱量を増加させる潜熱蓄熱システムを提供できる。
本発明者らが本開示を想到するに至った当時、特許文献１に記載の通り、潜熱蓄熱材が収容された多数の蓄熱容器が熱媒液に浸漬した状態で蓄熱槽の内部に配置され、潜熱蓄熱が可能な技術があった。これにより、例えば、既存の水蓄熱槽の蓄熱量を増加させる潜熱蓄熱システムを提供できる。
【0010】
しかしながら、特許文献１に記載の潜熱蓄熱システムでは、多数の蓄熱容器が予め収容されたカゴ状の収容容器を架台の多孔状の上面部に積層状態で載置することによって、蓄熱容器が蓄熱槽に設置されている。収容容器に導かれる熱媒液の流量のばらつきを少なくするためには架台の下のスペースを大きくする必要がある。しかしながら、架台の下のスペースを大きくすると、蓄熱容器を設置するスペースが小さくなり、蓄熱槽における蓄熱量が小さくなる。一方、架台の下のスペースが小さいと、収容容器に導かれる熱媒液の流量がばらつきやすく、潜熱蓄熱材の融解及び凝固が不十分になり、潜熱蓄熱材の単位体積当たりの蓄熱量を高めにくいという課題があった。本発明者は、このような課題を発見し、その課題を解決するために、本開示の主題を構成するに至った。
【0011】
そこで、本開示は、蓄冷材の単位体積当たりの蓄熱量を高める観点から有利な蓄熱装置を提供する。
【0012】
以下、図面を参照しながら実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細な説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。
【0013】
【0014】
［１－１．構成］
図１に示す通り、蓄熱装置１ａは、蓄冷ユニット１０と、流量分配ユニット２０と、蓄熱槽３０と、仕切り４０とを備えている。図２Ａに示す通り、蓄冷ユニット１０は、複数の容器１４を含む。各容器１４には、液体と固体との間で相変化して冷熱を蓄えて放出する蓄冷材が収容されている。図２Ｂに示す通り、容器１４は、例えば板状である。蓄冷ユニット１０において、例えば、複数の板状の容器１４が配列されている。図３Ａ及び図３
Ｂに示す通り、流量分配ユニット２０は、配列された複数のプレート２４を含む。蓄熱槽３０には、蓄冷ユニット１０及び流量分配ユニット２０が熱媒液２に浸漬した状態で熱媒液２が貯留されている。仕切り４０は、流路４５を形成している。流路４５において、第一方向Ｄ１に沿ってスペース４２に流入し、かつ、流量分配ユニット２０及び蓄冷ユニット１０を通過する熱媒液２の流れが生じる。スペース４２は、流量分配ユニット２０に接している。流量分配ユニット２０は、蓄冷ユニット１０に対して熱媒液２の流れの上流に配置されている。
図１に示す通り、蓄熱装置１ａは、蓄冷ユニット１０と、流量分配ユニット２０と、蓄熱槽３０と、仕切り４０とを備えている。図２Ａに示す通り、蓄冷ユニット１０は、複数の容器１４を含む。各容器１４には、液体と固体との間で相変化して冷熱を蓄えて放出する蓄冷材が収容されている。図２Ｂに示す通り、容器１４は、例えば板状である。蓄冷ユニット１０において、例えば、複数の板状の容器１４が配列されている。図３Ａ及び図３
Ｂに示す通り、流量分配ユニット２０は、配列された複数のプレート２４を含む。蓄熱槽３０には、蓄冷ユニット１０及び流量分配ユニット２０が熱媒液２に浸漬した状態で熱媒液２が貯留されている。仕切り４０は、流路４５を形成している。流路４５において、第一方向Ｄ１に沿ってスペース４２に流入し、かつ、流量分配ユニット２０及び蓄冷ユニット１０を通過する熱媒液２の流れが生じる。スペース４２は、流量分配ユニット２０に接している。流量分配ユニット２０は、蓄冷ユニット１０に対して熱媒液２の流れの上流に配置されている。
【0015】
容器１４に収容された蓄冷材は、液体と固体との間で相変化して冷熱を蓄えて放出する限り、特定の蓄冷材に限定されない。蓄冷材は、例えば、クラスレートハイドレートである。蓄冷材の融点は特定の温度に限定されない。蓄冷材の融点は、例えば、熱媒液２の融点より高く、かつ、蓄冷材の放冷における冷却対象の温度より低い。蓄冷材の融点は、例えば、７℃である。
【0016】
熱媒液２は、特定の液体に限定されない。熱媒液２は、例えば水である。
【0017】
容器１４の材料は、特定の材料に限定されない。容器１４は、例えば、ポリエチレン及びポリプロピレン等の樹脂材料製の容器である。図２Ｂに示す通り、容器１４は、例えば、平板状である。
【0018】
図１に示す通り、蓄熱装置１ａは、例えば、架台５０を備えている。図４に示す通り、架台５０は、例えば天板５２及び脚５４を備えている。架台５０は、蓄熱槽３０の底に配置されており、架台５０の天板５２の下方にスペース４２が形成されている。流量分配ユニット２０は、架台５０の天板５２の上に配置されている。架台５０の天板５２には、スペース４２に流入した熱媒液２を流量分配ユニット２０に導く開口が形成されている。また、複数の蓄冷ユニット１０が流量分配ユニット２０の上に積まれている。複数の蓄冷ユニット１０において、熱媒液２の流れ方向Ｄ２は同じであり、熱媒液２の流れの最上流に流量分配ユニット２０が配置されている。天板５２は、多数の貫通孔を有する板であってもよい。
【0019】
図１に示す通り、蓄熱槽３０の内部は、例えば、仕切り４０の少なくとも一部によって２つの空間に分かれている。仕切り４０は、例えば、第一仕切り４０ａ及び第二仕切り４０ｂを備えている。第一仕切り４０ａ及び第二仕切り４０ｂは、熱媒液２の流路４５を形成しており、流路４５において熱媒液２が蓄冷ユニット１０を通過する。熱媒液２は、例えば、流路４５を一方通行で流れる。蓄冷ユニット１０及び流量分配ユニット２０は、流路４５に配置されている。仕切り４０によって分かれている２つの空間は、流路４５によって連通している。例えば、２つの空間の一方に蓄熱槽３０の外部から熱媒液２が供給される。また、２つの空間の他方は、流路４５を通過した熱媒液２を受け入れる。第一仕切り４０ａの上端は、例えば、蓄熱槽３０における熱媒液２の液面よりも高い。これにより、熱媒液２が蓄冷ユニット１０を通過せずに短絡して流れることが防止される。第一仕切り４０ａの下端は、架台５０の天板５２に接している。第一仕切り４０ａの下端は、架台５０の天板５２に接触していてもよい。第二仕切り４０ｂの下端は、例えば、蓄熱槽３０の底面に接触している。第二仕切り４０ｂの下端は、蓄熱槽３０の底面に接合されていてもよい。第二仕切り４０ｂの下端部は、例えば、スペース４２に接しており、第一方向Ｄ１に沿ってスペース４２に流入した熱媒液２が第一方向Ｄ１に流れるのを塞き止める。
【0020】
図２Ａに示す通り、蓄冷ユニット１０は、例えば、収容箱１２、入口側蓋１６ａ、及び出口側蓋１６ｂを備えている。収容箱１２の中に、複数の容器１４が配列されている。複数の容器１４は、所定の間隔で配列されており、容器１４同士の間に熱媒液２を通過させるための間隙が形成されている。複数の板状の容器１４は、例えば、互いに平行に配置さ
れている。入口側蓋１６ａ及び出口側蓋１６ｂのそれぞれは、熱媒液２が通過可能な開口を有する。入口側蓋１６ａは、収容箱１２の一端で複数の容器１４を覆う。出口側蓋１６ｂは、収容箱１２の他端で複数の容器１４を覆う。収容箱１２は、第一仕切り４０ａ及び第二仕切り４０ｂの少なくとも一部を構成していてもよい。
れている。入口側蓋１６ａ及び出口側蓋１６ｂのそれぞれは、熱媒液２が通過可能な開口を有する。入口側蓋１６ａは、収容箱１２の一端で複数の容器１４を覆う。出口側蓋１６ｂは、収容箱１２の他端で複数の容器１４を覆う。収容箱１２は、第一仕切り４０ａ及び第二仕切り４０ｂの少なくとも一部を構成していてもよい。
【0021】
図３Ａに示す通り、流量分配ユニット２０は、例えば、収容箱２２、入口側蓋２６ａ、及び出口側蓋２６ｂを備えている。収容箱２２の中に、複数のプレート２４が配列されている。複数のプレート２４は、所定の間隔で配列されており、プレート２４同士の間に熱媒液２を通過させるための間隙が形成されている。プレート２４は、例えば、平板状である。複数のプレート２４は、例えば、互いに平行に配置されている。入口側蓋２６ａ及び出口側蓋２６ｂのそれぞれは、熱媒液２が通過可能な開口を有する。入口側蓋２６ａは、収容箱２２の上端で複数のプレート２４を覆う。出口側蓋２６ｂは、収容箱２２の下端で複数のプレート２４を覆う。収容箱２２は、第一仕切り４０ａ及び第二仕切り４０ｂの少なくとも一部を構成していてもよい。プレート２４は、液体と固体との間で相変化して冷熱を蓄えて放出する蓄冷材が収容された板状の容器１４であってもよい。
【0022】
図５は、図１の領域Ａの状態を示す斜視図である。図５において、説明の便宜のために、収容箱２２、入口側蓋２６ａ、及び出口側蓋２６ｂを省略して図示している。複数のプレート２４の配列方向Ｄ３（Ｚ軸方向）は、第一方向Ｄ１（Ｘ軸方向）と交差している。加えて、複数のプレート２４の配列方向Ｄ３は、流量分配ユニット２０から流出する熱媒液２の流れ方向Ｄ２（Ｙ軸方向）と交差している。
【0023】
図５において、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は互いに直交しており、ＺＸ平面が水平である。複数のプレート２４の配列方向Ｄ３は、例えば、第一方向Ｄ１と直交している。複数のプレート２４の配列方向Ｄ３は、例えば、熱媒液２の流れ方向Ｄ２と直交している。
【0024】
蓄熱装置１ａにおいて、スペース４２は、例えば、熱媒液２が第一方向Ｄ１のみに沿ってスペース４２に流入するように構成されている。例えば、架台５０においてＺ軸方向に並んだ一対の脚５４の間のみにスペース４２に熱媒液２を流入させるための開口が形成されている。一方、架台５０においてＸ軸方向に並んだ一対の脚５４は、例えば、蓄熱槽３０の内面に接触しており、その一対の脚５４は、それらの間から熱媒液２が流入しないように配置されている。
【0025】
蓄冷ユニット１０における複数の容器１４の配列方向は特定の方向に限定されない。上記の通り、蓄熱槽３０には、例えば、複数の蓄冷ユニット１０が配置されている。図５に示す通り、複数の蓄冷ユニット１０のうち流量分配ユニット２０に最も近い蓄冷ユニット１０において、複数の容器１４の配列方向は、複数のプレート２４の配列方向Ｄ３と交差していてもよい。その複数の容器１４の配列方向は、複数のプレート２４の配列方向Ｄ３と直交していてもよい。
【0026】
図１に示す通り、蓄熱装置１ａは、例えば、冷却装置６０と、ポンプ６１と、第一取込口６６と、第一吐出口６７とをさらに備えている。冷却装置６０は、入口６２及び出口６３を有し、入口６２は、配管によって第一取込口６６につながっている。また、出口６３は、配管によって第一吐出口６７につながっている。第一取込口６６は、蓄熱槽３０の内部において、蓄熱槽３０に貯留された熱媒液２の液面よりも低い位置にある。第一吐出口６７は、蓄熱槽３０の内部において、蓄熱槽３０に貯留された熱媒液２の液面よりも低い位置にある。ポンプ６１の作動により、蓄熱槽３０に貯留された熱媒液２は、第一取込口６６から取り込まれ、入口６２を通過して冷却装置６０に導かれる。その後、熱媒液２は冷却装置６０の出口６３を通過して第一吐出口６７から吐出され、蓄熱槽３０に戻される。
【0027】
図１に示す通り、蓄熱装置１ａは、例えば、冷却対象７０と、ポンプ７１と、第二取込口７６と、第二吐出口７７とをさらに備えている。第二取込口７６及び第二吐出口７７は、例えば、蓄熱槽３０の内部において、蓄熱槽３０に貯留された熱媒液２の液面よりも低い位置にある。第二取込口７６は、例えば、第二吐出口７７よりも低い位置にある。ポンプ７１の作動により、蓄熱槽３０に貯留された熱媒液２は、第二取込口７６から取り込まれ、冷却対象７０を通過して第二吐出口７７から吐出され、蓄熱槽３０に戻される。
【0028】
［１－２．動作］
以上のように構成された蓄熱装置１ａについて、その動作の一例を以下説明する。最初に、蓄熱槽３０に冷熱を蓄える蓄冷運転と、冷却対象７０の冷却運転とを同時に行うときの蓄熱装置１ａの動作を説明する。
以上のように構成された蓄熱装置１ａについて、その動作の一例を以下説明する。最初に、蓄熱槽３０に冷熱を蓄える蓄冷運転と、冷却対象７０の冷却運転とを同時に行うときの蓄熱装置１ａの動作を説明する。
【0029】
ポンプ６１の作動により、蓄熱槽３０に貯留された熱媒液２が、第一取込口６６から取り込まれ、冷却装置６０を通過する。これにより、冷却装置６０において、熱媒液２は、その融点より高く、かつ、容器１４に収容された蓄冷材の融点未満の温度に冷却される。その後、熱媒液２は、第一吐出口６７から吐出され蓄熱槽３０に戻される。蓄熱槽３０に戻された熱媒液２は、架台５０によって形成された、流量分配ユニット２０の下方において流量分配ユニット２０に接するスペース４２に、第一方向Ｄ１に沿って流入する。その後、熱媒液２は、入口側蓋２６ａの開口を通過して、収容箱２２の内部の複数のプレート２４同士の間隙を流れ、さらに出口側蓋２６ｂの開口を通過して流量分配ユニット２０から流出する。熱媒液２が流量分配ユニット２０を通過することにより、流量分配ユニット２０から流出する熱媒液２の流れにおいて流量分布が均一になりやすい。
【0030】
流量分配ユニット２０から流出した熱媒液２は、流量分配ユニット２０の直上に配置された蓄冷ユニット１０に導かれる。熱媒液２は、蓄冷ユニット１０の入口側蓋１６ａの開口を通過して、収容箱１２の内部の複数の容器１４の周囲を通過する。これにより、熱媒液２と容器１４との間で熱交換が行われる。その結果、流路４５における熱媒液２の流れの上流側の蓄冷ユニット１０から順番に、容器１４の内部の蓄冷材の温度がその融点未満の温度に下がり、蓄冷材が液体から固体へ相変化する。これにより、蓄熱槽３０において、潜熱として冷熱が蓄えられる。
【0031】
上記の通り、第一仕切り４０ａの上端は、熱媒液２の液面より高く、第二仕切り４０ｂの下端は、蓄熱槽３０の底面に接触している。このため、第一吐出口６７から吐出され蓄熱槽３０に戻された熱媒液２が蓄冷ユニット１０を通過せずに短絡して流れることが防止される。蓄冷ユニット１０から流出して流路４５を通過した熱媒液２は、その後、流路４５における熱媒液２の流れの下流側に形成された蓄熱槽３０の内部の別の場所に送られる。
【0032】
一方、ポンプ７１の作動により、蓄熱槽３０に貯留された熱媒液２は、第二取込口７６から取り込まれて冷却対象７０に供給され、冷却対象７０を冷却する。冷却対象７０の目標温度は、特定の値に限定されない。冷却対象７０の目標温度は、例えば、特定の物品の製造プロセスで調整が求められる温度である。冷却対象７０の目標温度は、例えば、１２℃である。冷却対象７０の冷却により熱媒液２の温度が上昇する。冷却対象７０を通過して温度が上昇した熱媒液２は、第二吐出口７７から吐出され、蓄熱槽３０の内部に戻される。
【0033】
蓄冷ユニット１０を通過して蓄冷に用いられた後の熱媒液２と、冷却対象７０を冷却して温度が上昇した熱媒液２とが蓄熱槽３０の内部で混合される。これにより、冷却装置６０に送られる熱媒液２の温度は、蓄冷ユニット１０を通過して蓄冷に用いられた後の熱媒
液２の温度よりも高くなる。また、冷却対象７０に送られる熱媒液２の温度は、冷却対象７０を冷却して温度が上昇した熱媒液２の温度よりも低くなる。このため、混合された熱媒液２の密度は、第二吐出口７７から吐出された直後の熱媒液２の密度よりも大きくなり、蓄熱槽３０の内部を下降する。その後、下降した熱媒液２は、第二吐出口７７より低い位置にある第二取込口７６から吸い込まれ、冷却対象７０に送られる。
液２の温度よりも高くなる。また、冷却対象７０に送られる熱媒液２の温度は、冷却対象７０を冷却して温度が上昇した熱媒液２の温度よりも低くなる。このため、混合された熱媒液２の密度は、第二吐出口７７から吐出された直後の熱媒液２の密度よりも大きくなり、蓄熱槽３０の内部を下降する。その後、下降した熱媒液２は、第二吐出口７７より低い位置にある第二取込口７６から吸い込まれ、冷却対象７０に送られる。
【0034】
次に、蓄熱槽３０に蓄えられた冷熱を放出する放冷運転と、冷却対象７０の冷却運転とを同時に行うときの蓄熱装置１ａの動作を説明する。
【0035】
ポンプ６１の作動により、蓄熱槽３０に貯留された熱媒液２が、第一取込口６６から取り込まれ、冷却装置６０を通過する。これにより、冷却装置６０において、熱媒液２は、容器１４に収容された蓄冷材の融点以上の温度に調整される。その後、熱媒液２は、第一吐出口６７から吐出され蓄熱槽３０に戻される。なお、第一吐出口６７から吐出される熱媒液２の温度が容器１４に収容された蓄冷材の融点以上の温度に調整できるのであれば、冷却装置６０は停止していてもよい。蓄熱槽３０に戻された熱媒液２は、架台５０によって形成された、流量分配ユニット２０の下方において流量分配ユニット２０に接するスペース４２に、第一方向Ｄ１に沿って流入する。その後、熱媒液２は、入口側蓋２６ａの開口を通過して、収容箱２２の内部の複数のプレート２４同士の間隙を流れ、さらに出口側蓋２６ｂの開口を通過して流量分配ユニット２０から流出する。熱媒液２が流量分配ユニット２０を通過することにより、流量分配ユニット２０から流出する熱媒液２の流れにおいて流量分布が均一になりやすい。
【0036】
流量分配ユニット２０から流出した熱媒液２は、流量分配ユニット２０の直上に配置された蓄冷ユニット１０に導かれる。熱媒液２は、蓄冷ユニット１０の入口側蓋１６ａの開口を通過して、収容箱１２の内部の複数の容器１４の周囲を通過する。これにより、熱媒液２と容器１４との間で熱交換が行われる。その結果、流路４５における熱媒液２の流れの上流側の蓄冷ユニット１０から順番に、容器１４の内部の蓄冷材の温度がその融点以上の温度に上がり、蓄冷材が固体から液体へ相変化する。これにより、蓄熱槽３０において、潜熱として蓄えられた冷熱が放出される。蓄冷ユニット１０から流出して流路４５を通過した熱媒液２は、その後、流路４５における熱媒液２の流れの下流側に形成された蓄熱槽３０の内部の別の場所に送られる。
【0037】
一方、ポンプ７１の作動により、蓄熱槽３０に貯留された熱媒液２は、第二取込口７６から取り込まれて冷却対象７０に供給され、冷却対象７０を冷却する。冷却対象７０の冷却により温度が上昇した熱媒液２は、第二吐出口７７から蓄熱槽３０の内部に戻される。蓄冷ユニット１０を通過して放冷に用いられた後の熱媒液２と、冷却対象７０を冷却して温度が上昇した熱媒液２とが蓄熱槽３０の内部で混合される。これにより、冷却装置６０に送られる熱媒液２の温度は、蓄冷ユニット１０を通過して蓄冷に用いられた後の熱媒液２の温度よりも高くなる。また、冷却対象７０に送られる熱媒液２の温度は、冷却対象７０を冷却して温度が上昇した熱媒液２の温度よりも低くなる。このため、混合された熱媒液２の密度は、第二吐出口７７から吐出された直後の熱媒液２の密度よりも大きくなり、蓄熱槽３０の内部を下降する。その後、下降した熱媒液２は、第二吐出口７７より低い位置にある第二取込口７６から吸い込まれ、冷却対象７０に送られる。
【0038】
［１－３．効果等］
以上のように、本実施の形態において、蓄熱装置１ａは、蓄冷ユニット１０と、流量分配ユニット２０と、蓄熱槽３０と、仕切り４０とを備えている。蓄冷ユニット１０は、複数の容器１４を含み、各容器１４には、液体と固体との間で相変化して冷熱を蓄えて放出する蓄冷材が収容されている。流量分配ユニット２０は、配列された複数のプレート２４を含む。蓄熱槽３０には、蓄冷ユニット１０及び流量分配ユニット２０が熱媒液２に浸漬
した状態で熱媒液２が貯留されている。仕切り４０は、流路４５を形成している。流路４５において、第一方向Ｄ１に沿ってスペース４２に流入し、かつ、流量分配ユニット２０及び蓄冷ユニット１０を通過する熱媒液２の流れが生じる。スペース４２は、流量分配ユニット２０に接している。流量分配ユニット２０は、蓄冷ユニット１０に対して熱媒液２の流れの上流に配置されている。複数のプレート２４の配列方向Ｄ３は、第一方向Ｄ１と交差している。加えて、複数のプレート２４の配列方向Ｄ３は、流量分配ユニット２０から流出する熱媒液２の流れ方向Ｄ２と交差している。
以上のように、本実施の形態において、蓄熱装置１ａは、蓄冷ユニット１０と、流量分配ユニット２０と、蓄熱槽３０と、仕切り４０とを備えている。蓄冷ユニット１０は、複数の容器１４を含み、各容器１４には、液体と固体との間で相変化して冷熱を蓄えて放出する蓄冷材が収容されている。流量分配ユニット２０は、配列された複数のプレート２４を含む。蓄熱槽３０には、蓄冷ユニット１０及び流量分配ユニット２０が熱媒液２に浸漬
した状態で熱媒液２が貯留されている。仕切り４０は、流路４５を形成している。流路４５において、第一方向Ｄ１に沿ってスペース４２に流入し、かつ、流量分配ユニット２０及び蓄冷ユニット１０を通過する熱媒液２の流れが生じる。スペース４２は、流量分配ユニット２０に接している。流量分配ユニット２０は、蓄冷ユニット１０に対して熱媒液２の流れの上流に配置されている。複数のプレート２４の配列方向Ｄ３は、第一方向Ｄ１と交差している。加えて、複数のプレート２４の配列方向Ｄ３は、流量分配ユニット２０から流出する熱媒液２の流れ方向Ｄ２と交差している。
【0039】
これにより、第一方向Ｄ１に沿ってスペース４２に流入した熱媒液２は、第一方向Ｄ１と交差している方向に配列された複数のプレート２４の間を通過することによって分配され、その後、蓄冷ユニット１０に導かれる。加えて、複数のプレート２４の配列方向Ｄ３は、流量分配ユニット２０から流出する熱媒液２の流れ方向Ｄ２と交差しているので、流量分配ユニット２０を通過するときに熱媒液２の流れの動圧が保たれやすい。その結果、流量分配ユニット２０が存在しない場合に、蓄冷ユニット１０において熱媒液２が流れにくかった領域において熱媒液２の流量を高めることができる。このため、蓄冷ユニット１０に、流量分布が均一な状態で熱媒液２が導かれ、容器１４に収容された蓄冷材が十分に融解でき、又は、凝固できる。加えて、スペース４２が小さくても、蓄冷ユニット１０に流量分布が均一な状態の熱媒液２が導かれやすい。その結果、容器１４に収容された蓄冷材の単位体積当たりの蓄熱量が高くなりやすい。
【0040】
本実施の形態のように、蓄熱装置１ａにおいて、複数のプレート２４の配列方向Ｄ３は、第一方向Ｄ１と直交していてもよい。これにより、流量分配ユニット２０において熱媒液２が所望の状態で分配される。そのため、より確実に、蓄冷ユニット１０に、流量分布が均一な状態で熱媒液２を導くことができ、容器１４に収容された蓄冷材が十分に融解でき、又は、凝固できる。
【0041】
本実施の形態のように、蓄熱装置１ａにおいて、複数のプレート２４の配列方向Ｄ３は、熱媒液２の流れ方向Ｄ２と直交していてもよい。これにより、流量分配ユニット２０を通過するときに熱媒液２の流れの動圧がより確実に保たれやすい。そのため、より確実に、蓄冷ユニット１０に、流量分布が均一な状態で熱媒液２を導くことができ、容器１４に収容された蓄冷材が十分に融解でき、又は、凝固できる。
【0042】
本実施の形態のように、蓄熱装置１ａにおいて、熱媒液２は、第一方向Ｄ１のみに沿ってスペース４２に流入してもよい。これにより、流量分配ユニット２０において熱媒液２が所望の状態で分配される。そのため、より確実に、蓄冷ユニット１０に、流量分布が均一な状態で熱媒液２を導くことができ、容器１４に収容された蓄冷材が十分に融解でき、又は、凝固できる。
【0043】
本実施の形態のように、蓄熱槽３０の内部は、仕切り４０によって２つの空間に分かれてもよく、その２つの空間は、流路４５によって連通していてもよい。加えて、蓄冷ユニット及び流量分配ユニットは、流路４５に配置されていてもよい。これにより、２つの空間の一方における熱媒液２が流路４５を通って２つの空間の他方に導かれる。
【0044】
本実施の形態のように、蓄熱装置１ａの蓄冷ユニット１０において複数の板状の容器１４が配列されていてもよい。これにより、蓄冷ユニット１０における熱媒液２の流れを調整しやすく、流量分布が均一な状態で蓄冷ユニット１０を熱媒液２が通過しやすい。
【0045】
本実施の形態のように、蓄熱装置１ａにおいて、複数の蓄冷ユニット１０が蓄熱槽３０に配置されていてもよい。加えて、複数の蓄冷ユニット１０のうち流量分配ユニット２０に最も近い蓄冷ユニット１０において、複数の容器１４の配列方向は、複数のプレート２
４の配列方向Ｄ２と交差していてもよい。これにより、熱媒液は、流量分布が均一な状態で複数の蓄冷ユニット１０を通過しやすく、複数の蓄冷ユニット１０において、容器１４に収容された蓄冷材が十分に融解でき、又は、凝固できる。
４の配列方向Ｄ２と交差していてもよい。これにより、熱媒液は、流量分布が均一な状態で複数の蓄冷ユニット１０を通過しやすく、複数の蓄冷ユニット１０において、容器１４に収容された蓄冷材が十分に融解でき、又は、凝固できる。
【0046】
本実施の形態によれば、以下（Ｉ）、（II）、（III）、及び（IV）の工程又は事項を
含む熱交換方法を提供できる。
（Ｉ）液体と固体との間で相変化して冷熱を蓄えて放出する蓄冷材が収容された複数の容器１４を含む蓄冷ユニット１０と、配列された複数のプレート２４を含む流量分配ユニット２０とを熱媒液２に浸漬させる。
（II）流量分配ユニット２０に接するスペース４２に第一方向Ｄ１に沿って熱媒液２を流入させ、流量分配ユニット２０に熱媒液２を導いて流量分配ユニット２０を通過させる。（III）流量分配ユニット２０を通過した熱媒液２を蓄冷ユニット１０に導いて蓄冷ユニ
ット１０を通過させる。
（IV）複数のプレート２４の配列方向Ｄ３は、第一方向Ｄ１と交差しており、かつ、流量分配ユニット２０から流出する熱媒液２の流れ方向Ｄ２と交差している。
含む熱交換方法を提供できる。
（Ｉ）液体と固体との間で相変化して冷熱を蓄えて放出する蓄冷材が収容された複数の容器１４を含む蓄冷ユニット１０と、配列された複数のプレート２４を含む流量分配ユニット２０とを熱媒液２に浸漬させる。
（II）流量分配ユニット２０に接するスペース４２に第一方向Ｄ１に沿って熱媒液２を流入させ、流量分配ユニット２０に熱媒液２を導いて流量分配ユニット２０を通過させる。（III）流量分配ユニット２０を通過した熱媒液２を蓄冷ユニット１０に導いて蓄冷ユニ
ット１０を通過させる。
（IV）複数のプレート２４の配列方向Ｄ３は、第一方向Ｄ１と交差しており、かつ、流量分配ユニット２０から流出する熱媒液２の流れ方向Ｄ２と交差している。
【0047】
（実施の形態２）
以下、図６を用いて、実施の形態２を説明する。実施の形態２に係る蓄熱装置１ｂは、特に説明する場合を除き実施の形態１に係る蓄熱装置１ａと同様に構成される。蓄熱装置１ａの構成要素と同一又は対応する蓄熱装置１ｂの構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。蓄熱装置１ａに関する説明は、技術的に矛盾しない限り蓄熱装置１ｂにもあてはまる。
以下、図６を用いて、実施の形態２を説明する。実施の形態２に係る蓄熱装置１ｂは、特に説明する場合を除き実施の形態１に係る蓄熱装置１ａと同様に構成される。蓄熱装置１ａの構成要素と同一又は対応する蓄熱装置１ｂの構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。蓄熱装置１ａに関する説明は、技術的に矛盾しない限り蓄熱装置１ｂにもあてはまる。
【0048】
［２－１．構成］
図６に示す通り、蓄熱装置１ｂにおいて、仕切り４０は、熱媒液２が互いに異なる方向に流れる複数の流路４５を形成している。各流路４５において、流量分配ユニット２０は、蓄冷ユニット１０に対して熱媒液２の流れの上流に配置されている。
図６に示す通り、蓄熱装置１ｂにおいて、仕切り４０は、熱媒液２が互いに異なる方向に流れる複数の流路４５を形成している。各流路４５において、流量分配ユニット２０は、蓄冷ユニット１０に対して熱媒液２の流れの上流に配置されている。
【0049】
流路４５は、例えば、第一流路４５ａと、第二流路４５ｂとを含む。仕切り４０は、例えば、第一仕切り４０ａ、第二仕切り４０ｂ、及び第三仕切り４０ｃを含む。第一仕切り４０ａ及び第二仕切り４０ｂによって第一流路４５ａが形成されている。第二仕切り４０ｂ及び第三仕切り４０ｃによって第二流路４５ｂが形成されている。第二流路４５ｂにおける熱媒液２の流れ方向は、例えば、第一流路４５ａにおける熱媒液２の流れ方向とは逆である。第一流路４５ａにおいて熱媒液２は上方に流れ、第二流路４５ｂにおいて熱媒液２は下方に流れる。
【0050】
第二流路４５ｂにおいて、例えば、複数の蓄冷ユニット１０及び流量分配ユニット２０が架台５０の上で積層された状態で配置されている。第二流路４５ｂにおける複数の蓄冷ユニット１０及び流量分配ユニット２０の積層状態において、流量分配ユニット２０が最上段に配置されている。流量分配ユニット２０の上方には、スペース４２が形成されている。
【0051】
第三仕切り４０ｃの上端は、例えば、蓄熱槽３０における熱媒液２の液面よりも高い。これにより、第二流路４５ｂに配置された蓄冷ユニット１０を通過せずに熱媒液２が短絡して流れることが防止される。第三仕切り４０ｃの下端は、架台５０の天板５２に接している。第三仕切り４０ｃの下端は、架台５０の天板５２に接触していてもよい。
【0052】
［２－２．動作］
蓄熱槽３０における蓄冷運転及び放冷運転において、第一流路４５ａに配置された蓄冷ユニット１０から熱媒液２が流出する。流出した熱媒液２は、第二仕切り４５ｂを乗り越
えて第二流路４５ｂに配置された流量分配ユニット２０の上方のスペース４２に流入する。これにより、熱媒液２は、このスペース４２に第一方向Ｄ１に沿って流入する。次に、熱媒液２は、第二流路４５ｂに配置された流量分配ユニット２０の入口側蓋２６ａの開口部を通過して、収容箱２２の内部で配列された複数のプレート２４同士の間隙を流れる。次に、熱媒液２は、出口側蓋２６ｂの開口部を通過して流量分配ユニット２０から流出する。熱媒液２が流量分配ユニット２０を通過することにより、流量分配ユニット２０から流出する熱媒液２の流れにおいて流量分布が均一になりやすい。次に、熱媒液２は、流量分配ユニット２０の直下に配置された蓄冷ユニット１０に導かれる。熱媒液２は、蓄冷ユニット１０の入口側蓋１６ａの開口部を通過して、収容箱１２の内部に配置された複数の容器１４の周囲を流れる。これにより、熱媒液２と容器１４との間で熱交換が行われる。その後、架台５０の直上に配置された蓄冷ユニット１０から流出した熱媒液２は、第二流路４５ｂにおける熱媒液２の流れの下流側に形成された蓄熱槽３０の内部の別の場所に送られる。
蓄熱槽３０における蓄冷運転及び放冷運転において、第一流路４５ａに配置された蓄冷ユニット１０から熱媒液２が流出する。流出した熱媒液２は、第二仕切り４５ｂを乗り越
えて第二流路４５ｂに配置された流量分配ユニット２０の上方のスペース４２に流入する。これにより、熱媒液２は、このスペース４２に第一方向Ｄ１に沿って流入する。次に、熱媒液２は、第二流路４５ｂに配置された流量分配ユニット２０の入口側蓋２６ａの開口部を通過して、収容箱２２の内部で配列された複数のプレート２４同士の間隙を流れる。次に、熱媒液２は、出口側蓋２６ｂの開口部を通過して流量分配ユニット２０から流出する。熱媒液２が流量分配ユニット２０を通過することにより、流量分配ユニット２０から流出する熱媒液２の流れにおいて流量分布が均一になりやすい。次に、熱媒液２は、流量分配ユニット２０の直下に配置された蓄冷ユニット１０に導かれる。熱媒液２は、蓄冷ユニット１０の入口側蓋１６ａの開口部を通過して、収容箱１２の内部に配置された複数の容器１４の周囲を流れる。これにより、熱媒液２と容器１４との間で熱交換が行われる。その後、架台５０の直上に配置された蓄冷ユニット１０から流出した熱媒液２は、第二流路４５ｂにおける熱媒液２の流れの下流側に形成された蓄熱槽３０の内部の別の場所に送られる。
【0053】
［２－３．効果等］
以上の様に、本実施の形態において、蓄熱装置１ａの仕切り４０は、熱媒液２が互いに異なる方向に流れる複数の流路４５を形成してもよい。各流路４５において、流量分配ユニット２０は、蓄冷ユニット１０に対して熱媒液２の流れの上流に配置されている。これにより、複数の流路４５において熱媒液２を異なる方向に流しつつ、各流路４５の蓄冷ユニット１０に、流量分布が均一な状態で熱媒液２が導かれやすい。そのため、蓄熱槽３０において蓄冷ユニット１０が配置されるスペースが特定方向に大きくなることを抑制しつつ、各流路４５の蓄冷ユニット１０を通過する熱媒液２の流量分布を均一にしやすい。その結果、容器１４に収容された蓄冷材が十分に融解でき、又は、凝固できる。
以上の様に、本実施の形態において、蓄熱装置１ａの仕切り４０は、熱媒液２が互いに異なる方向に流れる複数の流路４５を形成してもよい。各流路４５において、流量分配ユニット２０は、蓄冷ユニット１０に対して熱媒液２の流れの上流に配置されている。これにより、複数の流路４５において熱媒液２を異なる方向に流しつつ、各流路４５の蓄冷ユニット１０に、流量分布が均一な状態で熱媒液２が導かれやすい。そのため、蓄熱槽３０において蓄冷ユニット１０が配置されるスペースが特定方向に大きくなることを抑制しつつ、各流路４５の蓄冷ユニット１０を通過する熱媒液２の流量分布を均一にしやすい。その結果、容器１４に収容された蓄冷材が十分に融解でき、又は、凝固できる。
【0054】
（実施の形態３）
以下、図７及び８を用いて、実施の形態３を説明する。実施の形態３に係る蓄熱装置１ｃは、特に説明する場合を除き実施の形態１に係る蓄熱装置１ａと同様に構成される。蓄熱装置１ａの構成要素と同一又は対応する蓄熱装置１ｃの構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。蓄熱装置１ａに関する説明は、技術的に矛盾しない限り蓄熱装置１ｃにもあてはまる。
以下、図７及び８を用いて、実施の形態３を説明する。実施の形態３に係る蓄熱装置１ｃは、特に説明する場合を除き実施の形態１に係る蓄熱装置１ａと同様に構成される。蓄熱装置１ａの構成要素と同一又は対応する蓄熱装置１ｃの構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。蓄熱装置１ａに関する説明は、技術的に矛盾しない限り蓄熱装置１ｃにもあてはまる。
【0055】
［３－１．構成］
図７に示す通り、蓄熱装置１ｃにおいて、流量分配ユニット２０に最も近い蓄冷ユニット１０と、流量分配ユニット２０とは、水平方向に接して配置されている。蓄冷ユニット１０及び流量分配ユニット２０は、例えば、蓄熱槽３０の底面に接して配置されている。仕切り４０は、例えば、蓄熱槽３０の底面に平行に延びている。仕切り４０は、仕切り４０と蓄熱槽３０の底面との間に流路４５を形成する。複数の蓄冷ユニット１０及び複数の流量分配ユニット２０は、例えば、仕切り４０と蓄熱槽３０の底面との間に２つの段をなすように配置されている。スペース４２は、流量分配ユニット２０に水平方向に接して形成されている。
図７に示す通り、蓄熱装置１ｃにおいて、流量分配ユニット２０に最も近い蓄冷ユニット１０と、流量分配ユニット２０とは、水平方向に接して配置されている。蓄冷ユニット１０及び流量分配ユニット２０は、例えば、蓄熱槽３０の底面に接して配置されている。仕切り４０は、例えば、蓄熱槽３０の底面に平行に延びている。仕切り４０は、仕切り４０と蓄熱槽３０の底面との間に流路４５を形成する。複数の蓄冷ユニット１０及び複数の流量分配ユニット２０は、例えば、仕切り４０と蓄熱槽３０の底面との間に２つの段をなすように配置されている。スペース４２は、流量分配ユニット２０に水平方向に接して形成されている。
【0056】
図８は、図７の領域Ｂの状態を示す斜視図である。図８において、説明の便宜のために、収容箱２２、入口側蓋２６ａ、及び出口側蓋２６ｂを省略して図示している。蓄熱装置１ｃにおいて、熱媒液２は、水平面に垂直な第一方向Ｄ１（Ｙ軸方向）に沿ってスペース４２に流入する。複数のプレート２４の配列方向Ｄ３（Ｚ軸方向）は、第一方向Ｄ１（Ｙ軸方向）と交差している。加えて、複数のプレート２４の配列方向Ｄ３は、流量分配ユニット２０から流出する熱媒液２の流れ方向Ｄ２（Ｘ軸方向）と交差している。
【0057】
図８において、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は互いに直交しており、ＺＸ平面が水平である。複数のプレート２４の配列方向Ｄ３は、例えば、第一方向Ｄ１と直交している。複数のプ
レート２４の配列方向Ｄ３は、例えば、熱媒液２の流れ方向Ｄ２と直交している。
レート２４の配列方向Ｄ３は、例えば、熱媒液２の流れ方向Ｄ２と直交している。
【0058】
［３－２．動作］
以上のように構成された蓄熱装置１ｃについて、その動作の一例を実施の形態１と異なる点について以下説明する。
以上のように構成された蓄熱装置１ｃについて、その動作の一例を実施の形態１と異なる点について以下説明する。
【0059】
蓄熱槽３０における蓄冷運転及び放冷運転において、第一吐出口６７から吐出された熱媒液２は、下降して第一方向Ｄ１に沿ってスペース４２に流入し、蓄熱槽３０の底面と仕切り４０との間に形成された流路４５に導かれる。熱媒液２は、流量分配ユニット２０の入口側蓋２６ａの開口を通過して、収容箱２２の内部で配列された複数のプレート２４同士の間隙を流れる。次に、熱媒液２は、出口側蓋２６ｂの開口を通過して流量分配ユニット２０から流出する。熱媒液２は、例えば、流量分配ユニット２０から水平方向に流出する。熱媒液２が流量分配ユニット２０を通過することにより、流量分配ユニット２０から流出する熱媒液２の流れにおいて流量分布が均一になりやすい。流量分配ユニット２０から流出した熱媒液２は、流量分配ユニット２０に水平方向に接している蓄冷ユニット１０に導かれる。熱媒液２は、蓄冷ユニット１０の入口側蓋１６ａの開口部を通過して、収容箱１２の内部に配置された複数の容器１４の周囲を流れる。これにより、熱媒液２と容器１４との間で熱交換が行われる。その後、複数の蓄冷ユニット１０を通過して流路４５から流出した熱媒液２は、流路４５における熱媒液２の流れの下流側に形成された蓄熱槽３０の内部の別の場所に送られる。
【0060】
［３－３．効果等］
以上の様に、本実施の形態において、流量分配ユニット２０に最も近い蓄冷ユニット１０と流量分配ユニット２０とが水平方向に接して配置されており、熱媒液２は、流量分配ユニット２０から水平方向に流出する。このような場合でも、蓄熱装置１ｃにおいて、流量分配ユニット２０によって、流量分布が均一な状態で蓄冷ユニット１０に熱媒液２が導かれ、容器１４に収容された蓄冷材が十分に融解でき、又は、凝固できる。加えて、スペース４２が小さくても、蓄冷ユニット１０に流量分布が均一な状態の熱媒液２が導かれやすい。その結果、容器１４に収容された蓄冷材の単位体積当たりの蓄熱量が高くなりやすい。
以上の様に、本実施の形態において、流量分配ユニット２０に最も近い蓄冷ユニット１０と流量分配ユニット２０とが水平方向に接して配置されており、熱媒液２は、流量分配ユニット２０から水平方向に流出する。このような場合でも、蓄熱装置１ｃにおいて、流量分配ユニット２０によって、流量分布が均一な状態で蓄冷ユニット１０に熱媒液２が導かれ、容器１４に収容された蓄冷材が十分に融解でき、又は、凝固できる。加えて、スペース４２が小さくても、蓄冷ユニット１０に流量分布が均一な状態の熱媒液２が導かれやすい。その結果、容器１４に収容された蓄冷材の単位体積当たりの蓄熱量が高くなりやすい。
【0061】
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１、２、及び３を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態１、２、３で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１、２、及び３を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態１、２、３で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
【0062】
実施の形態１、２、及び３では、複数のプレート２４の配列方向Ｄ３が第一方向Ｄ１と直交している例を説明した。複数のプレート２４の配列方向Ｄ３は、第一方向Ｄ１と交差していればよい。したがって、複数のプレート２４の配列方向Ｄ３が第一方向Ｄ１と直交している態様に限定されない。例えば、複数のプレート２４の配列方向Ｄ３は、第一方向Ｄ１と４５°以上の鋭角をなすように交差していてもよい。ただし、複数のプレート２４の配列方向Ｄ３が第一方向Ｄ１と直交していると、流量分配ユニット２０において熱媒液２が所望の状態で分配されやすい。
【0063】
実施の形態１、２、及び３では、複数のプレート２４の配列方向Ｄ３が熱媒液２の流れ方向Ｄ２と直交している例を説明した。複数のプレート２４の配列方向Ｄ３は、熱媒液２の流れ方向Ｄ２と交差していればよい。したがって、複数のプレート２４の配列方向Ｄ３が熱媒液２の流れ方向Ｄ２と直交している態様に限定されない。例えば、複数のプレート
２４の配列方向Ｄ３は、熱媒液２の流れ方向Ｄ２と４５°以上の鋭角をなすように交差していてもよい。ただし、複数のプレート２４の配列方向Ｄ３が熱媒液２の流れ方向Ｄ２と直交していると、流量分配ユニット２０を通過するときに熱媒液２の流れの動圧がより確実に保たれやすい。
２４の配列方向Ｄ３は、熱媒液２の流れ方向Ｄ２と４５°以上の鋭角をなすように交差していてもよい。ただし、複数のプレート２４の配列方向Ｄ３が熱媒液２の流れ方向Ｄ２と直交していると、流量分配ユニット２０を通過するときに熱媒液２の流れの動圧がより確実に保たれやすい。
【0064】
実施の形態１、２、及び３では、熱媒液２の一例として水を説明した。熱媒液２は、利用温度帯において流動できるものであればよい。したがって、熱媒液２は、水に限定されない。ただし、熱媒液２として水を用いれば、熱媒液２を安価で大量に入手できるという利点がある。
【0065】
また、実施の形態１及び２では、一例として、複数の蓄冷ユニット１０が架台５０の上に積層された構成を説明した。蓄冷ユニット１０は、容器１４を収容できるものであればよい。したがって、複数の蓄冷ユニット１０が架台５０の上に積層された構成に限定されない。ただし、複数の蓄冷ユニット１０が架台５０の上に積層された構成を用いれば、複数の蓄冷ユニット１０を個別に蓄熱槽３０の内部に搬入でき、蓄冷ユニット１０の取扱いが容易になるという利点がある。
【0066】
また、実施の形態１、２、及び３では、流路４５の一例として、第一仕切り４０ａ、第二仕切り４０ｂ、及び第三仕切り４０ｃ等の複数の仕切り又は単一の仕切り４０を用いて形成された態様を説明した。流路４５は、蓄冷ユニット１０及び流量分配ユニット２０を通過せずに熱媒液２が短絡して流れることを防止できるものであればよい。したがって、流路４５は、第一仕切り４０ａ、第二仕切り４０ｂ、及び第三仕切り４０ｃ等の複数の仕切り又は単一の仕切り４０を用いて形成された態様に限定されない。ただし、このような態様を採用して流路４５が形成されていれば、仕切りを用いて、蓄冷ユニット１０及び流量分配ユニット２０を通過せずに熱媒液２が短絡して流れることを防止できるという利点がある。
【0067】
実施の形態１、２、及び３では、容器１４に収容された蓄冷材の一例としてクラスレートハイドレートを説明した。容器１４に収容された蓄冷材は、所定の温度で、液体から固体へ相変化することにより蓄冷し、かつ、固体から液体へ相変化することにより放冷するものであればよい。したがって、蓄冷材は、クラスレートハイドレートに限定されない。ただし、蓄冷材としてクラスレートハイドレートを用いれば、ゲスト物質の選択により、利用温度帯に近い温度で、液体から固体へ相変化することにより蓄冷し、かつ、固体から液体へ相変化することにより放冷できるという利点がある。
【0068】
なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【0069】
本開示は、冷熱利用の時間帯をシフトするため、蓄冷材を収容した蓄冷ユニットが熱媒液に浸漬された蓄熱槽を備え、空調又は製造プロセスの冷却に利用する熱媒液を供給する蓄熱装置等に適用可能である。
【符号の説明】
【0070】
１ａ、１ｂ、１ｃ 蓄熱装置
２ 熱媒液
１０ 蓄冷ユニット
１４ 容器
２０ 流量分配ユニット
２４ プレート
３０ 蓄熱槽
４０ 仕切り
４２ スペース
４５ 流路
Ｄ１ 第一方向
Ｄ２ 熱媒液の流れ方向
Ｄ３ 複数のプレートの配列方向
２ 熱媒液
１０ 蓄冷ユニット
１４ 容器
２０ 流量分配ユニット
２４ プレート
３０ 蓄熱槽
４０ 仕切り
４２ スペース
４５ 流路
Ｄ１ 第一方向
Ｄ２ 熱媒液の流れ方向
Ｄ３ 複数のプレートの配列方向
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】