JPH07229689A

JPH07229689A - 熱交換装置

Info

Publication number: JPH07229689A
Application number: JP6203532A
Authority: JP
Inventors: Mikio Sei; 三喜男清; Koichi Takahama; 孝一高濱; Hitoshi Kudo; 均工藤; Akira Sugawara; 亮菅原; Kenji Tsubaki; 健治椿; Nobuaki Yabunouchi; 伸晃薮ノ内
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1993-12-21
Filing date: 1994-08-29
Publication date: 1995-08-29

Abstract

(57)【要約】【目的】熱交換速度の速い熱交換装置を提供すること
にある。【構成】熱交換器１２として、結晶化度４０％未満の
低結晶性のポリオレフィンと、この低結晶性のポリオレ
フィンに担持された、固−液間を可逆的に相転移する有
機系蓄熱材を構成材料とする蓄熱体５、この蓄熱体５に
直接接触する熱媒の流路１１を備える熱交換素子１０を
ハウジング３に収容する。上記熱交換器１２、放熱器
７、ポンプ８、及び、熱源９を上記熱媒を循環する配管
６で連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は相転移に伴う潜熱を利用
した蓄熱体を備える熱交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】大量の熱を蓄えることのできる潜熱蓄熱
材を利用した熱交換器が各種提案されている。この熱交
換器と、この熱交換器で供給された熱を放熱する放熱
器、熱媒を加温する熱源、及び、熱媒を循環するポンプ
から構成される熱交換装置が知られている。従来、上記
熱交換器としては、シェルチューブ型とカプセル型が用
いられている。上記シェルチューブ型の熱交換器を図１
２に示すと、ハウジング２３の上端に熱媒が流入する入
口１と流出する出口２を備え、この入口１と出口２に連
結した配管２８を潜熱蓄熱材２７が充填されたハウジン
グ２３内に備えている。しかし、熱交換される面積が配
管２８の表面積によって限定されるため、極めて熱交換
の速度が遅い欠点がある。上記カプセル型の熱交換器を
図１３に示すと、ハウジング２３の相対する端面に熱媒
が流入する入口１と流出する出口２を備え、このハウジ
ング２３内に潜熱蓄熱材２７を容器２６に封入した蓄熱
体２５を充填し、この蓄熱体２５を充填したハウジング
２３内に熱媒を流して熱交換を行う。この熱交換器は潜
熱蓄熱材２７が相転移により液体となった際の液の流出
を防ぐため容器２６に収められている。しかし、容器２
６を介しての熱交換となるため熱交換の速度が遅く、ま
た、潜熱蓄熱材２５を容器２６に封入するため、この容
器２６を小さくして表面積を増やすことが困難である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の欠点を
解消するためになされたもので、その目的とするところ
は、熱交換速度の速い熱交換装置を提供することにあ
る。

【０００４】さらに、他の目的とするところは、熱交換
器の小型化が可能で、制御の容易な熱交換装置を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
熱交換装置は、結晶化度４０％未満の低結晶性のポリ
オレフィンと、この低結晶性のポリオレフィンに担持さ
れた、固−液間を可逆的に相転移する有機系蓄熱材を構
成材料とする蓄熱体５、この蓄熱体５に直接接触する熱
媒の流路１１を備える熱交換素子１０をハウジング３に
収容した熱交換器１２、上記熱交換器１２で供給され
た熱を放熱する放熱器７、上記熱媒を循環するポンプ
８、及び、上記熱媒を加温する熱源９を上記熱媒を循
環する配管６で連結したことを特徴とする。

【０００６】本発明の請求項２に係る熱交換装置は、請
求項１記載の熱交換装置において、上記蓄熱体５が、さ
らに結晶化度４０％以上の結晶性ポリオレフィンを構成
材料とすることを特徴とする。

【０００７】本発明の請求項３に係る熱交換装置は、請
求項１又は請求項２記載の熱交換装置において、上記有
機系蓄熱材が結晶性アルキルハイドロカーボン、結晶性
脂肪酸、及び結晶性脂肪酸エステルから選ばれる少なく
とも１つであることを特徴とする。

【０００８】本発明の請求項４に係る熱交換装置は、請
求項１乃至請求項３いずれか記載の熱交換装置におい
て、上記蓄熱体５がペレット状の蓄熱性を有する粒子の
集合体であり、上記粒子間の空隙が流路１１であること
を特徴とする。

【０００９】本発明の請求項５に係る熱交換装置は、請
求項１乃至請求項４いずれか記載の熱交換装置におい
て、上記熱交換器１２、放熱器７、ポンプ８、及び、熱
源９を直列に上記配管６で連結したことを特徴とする。

【００１０】本発明の請求項６に係る熱交換装置は、請
求項１乃至請求項５いずれか記載の熱交換装置におい
て、上記熱交換器１２、放熱器７、ポンプ８、及び、熱
源９を直列に連結した配管６、及び、上記放熱器７と並
列な配管６１を備え、且つ、上記放熱器７への熱媒の流
れを調整するバルブ１３を備えていることを特徴とす
る。

【００１１】本発明の請求項７に係る熱交換装置は、請
求項１乃至請求項４いずれか記載の熱交換装置におい
て、上記熱交換器１２、ポンプ８、及び、熱源９を直
列に連結した配管６、及び、上記熱交換器１２内に、
蓄熱体５、及び熱媒と熱交換をする第２の経路１４を備
え、この第２の経路１４に連通して、ポンプ８ａ、及び
放熱器７を連結した第２の配管６２を備えたことを特徴
とする。

【００１２】本発明の請求項８に係る熱交換装置は、請
求項１乃至請求項４いずれか記載の熱交換装置におい
て、上記熱交換器１２、ポンプ８、及び、放熱器７を
直列に連結した配管６、及び、上記熱交換器１２内
に、蓄熱体５、及び熱媒と熱交換をする第２の経路１４
を備え、この第２の経路１４に連通して、ポンプ８ａ、
及び熱源９を連結した第２の配管６２を備えたことを特
徴とする。

【００１３】本発明の請求項９に係る熱交換装置は、請
求項１乃至請求項４いずれか記載の熱交換装置におい
て、上記熱交換器１２、及び、ポンプ８を直列に連結
した配管６、及び、上記熱交換器１２内に、蓄熱体
５、及び熱媒と熱交換をする第２の経路１４を備え、こ
の第２の経路１４に連通して、ポンプ８ａ、放熱器７、
及び熱源９を連結した第２の配管６２を備えたことを特
徴とする。

【００１４】本発明の請求項１０に係る熱交換装置は、
請求項１乃至請求項４いずれか記載の熱交換装置におい
て、上記熱源９として、随時加熱可能な随時的熱源９１
と、間欠的に加熱可能な間欠的熱源９２を組み合わせて
なることを特徴とする。

【００１５】本発明の請求項１１に係る熱交換装置は、
請求項１０記載の熱交換装置において、上記熱交換器１
２、放熱器７、ポンプ８、熱交換器１２の熱媒出口側に
随時的熱源９１、及び、熱交換器１２の熱媒入口側に間
欠的熱源９２を直列に上記配管６で連結したことを特徴
とする。

【００１６】本発明の請求項１２に係る熱交換装置は、
請求項１０記載の熱交換装置において、上記熱交換器
１２、ポンプ８、及び、間欠的熱源９２を直列に連結し
た配管６、及び、上記熱交換器１２内に、蓄熱体５、
及び熱媒と熱交換をする第２の経路１４を備え、この第
２の経路１４に連通して、随時的熱源９１、ポンプ８
ａ、及び放熱器７を連結した第２の配管６２を備えたこ
とを特徴とする。

【００１７】本発明の請求項１３に係る熱交換装置は、
請求項１０記載の熱交換装置において、上記熱交換器
１２、随時的熱源９１、ポンプ８、及び、放熱器７を直
列に連結した配管６、及び、上記熱交換器１２内に、
蓄熱体５、及び熱媒と熱交換をする第２の経路１４を備
え、この第２の経路１４に連通して、ポンプ８ａ、及び
間欠的熱源９２を連結した第２の配管６２を備えたこと
を特徴とする。

【００１８】本発明の請求項１４に係る熱交換装置は、
請求項１０記載の熱交換装置において、上記熱交換器
１２、及び、ポンプ８を直列に連結した配管６、及び、
上記熱交換器１２内に、蓄熱体５、及び熱媒と熱交換
をする第２の経路１４を備え、この第２の経路１４に連
通して、ポンプ８ａ、放熱器７、経路１４の熱媒出口側
に随時的熱源９１、及び、経路１４の熱媒入口側に間欠
的熱源９２を連結した第２の配管６２を備えたことを特
徴とする。

【００１９】

【作用】本発明の請求項１に係る熱交換装置に用いられ
る熱交換器１２は、蓄熱体５が結晶化度４０％未満の低
結晶性のポリオレフィンに固−液間を可逆的に相転移す
る有機系蓄熱材を担持しているので、有機系蓄熱材の流
失がなく、その結果、熱媒の流路１１に蓄熱体５と熱媒
を仕切る壁が不要となり、熱媒と蓄熱体５が直接接触で
きる。この熱交換器１２に、放熱器７、熱媒を循環する
ポンプ８、及び、熱源９を熱媒を循環する配管６で連結
した熱交換装置は、熱交換速度が速くなる。

【００２０】本発明の請求項１０に係る熱交換装置は、
熱源９として、随時熱媒を加熱することが可能な随時的
熱源９１と、間欠的に熱媒を加熱する間欠的熱源９２と
を組み合わせてなるので、間欠的熱源９２のみ利用する
場合、蓄えた熱が利用中になくなるのを防ぐため最大使
用熱量にあわせた大容量の熱交換器１２を設けることが
必要であるが、随時的熱源９１と組み合わせることで、
使用中に熱が不足した場合に随時的熱源９１から熱を補
充できるため、熱交換器１２の小型化ができると共に、
使用中に熱がなくなることなく制御が容易にできる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。

【００２２】図１は本発明の第１の実施例に係る熱交換
装置のブロック図である。図１に示す如く、本発明の熱
交換装置は、熱交換器１２を備える。上記熱交換器１２
は、円筒形や矩形のハウジング３に熱交換素子１０を収
め、上記ハウジング３の前後の端面に熱媒の入口１と出
口２を設けている。上記ハウジング３内の熱交換素子１
０の入口側と出口側に、このハウジング３を横断し、熱
媒の流れを一定にする整流板４が設けられている。

【００２３】本発明に用いられる熱交換器１２の蓄熱体
５は、結晶化度４０％未満の低結晶性のポリオレフィン
と、この低結晶性のポリオレフィンに担持された、固−
液間を可逆的に相転移する有機系蓄熱材を構成材料とす
る。

【００２４】上記低結晶性のポリオレフィンとしては、
例えば、エチレンとα−オレフィンとの共重合体やアタ
クチックポリプロピレンが挙げられ、このα−オレフィ
ンとして、プロピレン、ブテン−１、ペンテン、ヘキセ
ン−１、４−メチルペンテン−１、オクテン−１等が挙
げられるが、これに限定するものではない。上記低結晶
性のポリオレフィンはＸ線回折法による結晶化度が４０
％未満である。結晶化度が４０％未満の低結晶性のポリ
オレフィンを有機系蓄熱材の担持体として用いると、蓄
熱体５からの有機系蓄熱材の溶出が防止される。この低
結晶性のポリオレフィンの結晶化度は溶出の点で３０％
以下がより好ましく、特に２０％以下が最適である。

【００２５】上記蓄熱体５は、蓄熱体５の強度を向上さ
せるために、樹脂として、上記低結晶性のポリオレフィ
ンと共に、結晶化度４０％以上の結晶性ポリオレフィン
を用いると、蓄熱体５の形状保持力を高めることができ
る。特に、低結晶性のポリオレフィンの結晶化度が３０
％以下の場合は、特に効果的である。上記結晶性ポリオ
レフィンとしては、エチレン−α−オレフィン共重合
体、中密度ポリエチレン、及び高密度ポリエチレンが挙
げられる。なお、上記中密度ポリエチレン、及び高密度
ポリエチレンは、ＪＩＳ−Ｋ−６７６０で規定されてい
るものである。

【００２６】上記有機系蓄熱材は固−液間を可逆的に相
転移する性質を有する物質であって、上記結晶化度４０
％未満の低結晶性のポリオレフィンと相溶性を有するも
のが望ましく、上記結晶化度４０％以上の結晶性ポリオ
レフィンを用いる場合は結晶性ポリオレフィンとも相溶
性を有するものが望ましい。この有機系蓄熱材として
は、特に限定はしないが、具体的には、パラフィン、パ
ラフィンワックス、イソパラフィン、ポリエチレンワッ
クス等のハイドロカーボン、脂肪酸、及び脂肪酸エステ
ル類（以下脂肪酸類と記す）等が挙げられる。これらは
１種のみを用いてもよいし、２種以上を併用してもよ
い。なお、熱交換する媒体である熱媒が水分を含む場合
は、脂肪酸類を劣化させるので、ハイドロカーボンの方
が好ましい。上記有機系蓄熱材は、蓄熱量を確保する点
より、２０ｃａｌ／ｇ以上の融解熱量を有する結晶性物
質であることが望ましい。

【００２７】本発明に用いられる上記低結晶性のポリオ
レフィンと有機系蓄熱材の配合比率は、蓄熱体５の用途
により適宜決められるが、例えば、低結晶性のポリオレ
フィンは１０〜７０重量％、有機系蓄熱材は３０〜９０
重量％が適当である。上記低結晶性のポリオレフィンの
比率が上記範囲を下回ると有機系蓄熱材が熱媒の流路１
１へ溶出する恐れがあり、有機系蓄熱材の比率が上記範
囲を下回ると蓄熱量が低下しすぎる恐れがある。

【００２８】さらに、樹脂として、低結晶性のポリオレ
フィンと結晶性ポリオレフィンを用いる場合の配合比率
は、例えば、上記低結晶性のポリオレフィンは５〜６０
重量％、上記結晶性ポリオレフィンは０〜６５重量％、
有機系蓄熱材は３０〜９０重量％、但し樹脂の合計は１
０〜７０重量％が適当である。上記低結晶性のポリオレ
フィンの比率が上記範囲を下回ると有機系蓄熱材が熱媒
の流路１１へ溶出する恐れがあり、上記低結晶性のポリ
オレフィン、及び、結晶性ポリオレフィンの比率が上記
範囲を越えると蓄熱量が低下する傾向を示す。

【００２９】上記樹脂に有機系蓄熱材を担持させるに
は、例えば、樹脂の融点以上の温度で混練機等で混練
し、この溶融混合物を成形することによって実現でき
る。上記蓄熱体５は、例えば、押出成形、射出成形等通
常のプラスチックの成形方法で製造することができる。
上記蓄熱体５には、樹脂、及び有機系蓄熱材の他に必要
に応じて、各種無機のフィラー、難燃剤、酸化防止剤、
金属繊維、ガラス繊維、ウィスカー等を添加し、分散さ
せてもよい。

【００３０】本発明に用いる熱交換器１２の熱交換素子
１７は、上記蓄熱体５、及び、この蓄熱体５に直接接触
する熱媒の流路１１で構成されている。上記蓄熱体５の
形状は限定されず、ボード状、棒状、繊維状、ペレット
状等、適宜選択される。例えば、熱媒の接触面積を大き
くするために、蓄熱体のブロックに流路１１として貫通
孔を設けた練炭状の蓄熱体や、図１に示すペレット状の
蓄熱体５が挙げられる。上記ペレット状の蓄熱体５は、
大きさが１０ｍｍ以内が好ましく、５ｍｍ以内がより適
している。上記ペレット状の蓄熱体５は、球状、角状、
円柱状等限定されない。上記ペレット状の蓄熱体５の間
の空隙が熱媒の流路１１となる。上記ハウジング３に
は、上記整流板４が設けられており、この整流板４は熱
媒の流れを一定にする。また、上記ペレット状の蓄熱体
５がハウジング３外へ流出するのを防ぐ流出防止板（図
示せず）を設けてもよい。上記流出防止板の形状は限定
されないが、網状の板、パンチング状の孔を有する金属
板等が挙げられる。上記ハウジング３の形状は用途によ
り適宜決定される。本発明に用いる熱交換器１２の熱交
換素子１０は流路１１を通過する熱媒と蓄熱体５とが直
接接触するので熱交換が高速化される。

【００３１】本発明に用いられる上記熱媒としては、例
えば、水、エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、及びこれらの水溶液等の各種液体、空気、水蒸気等
の各種ガスが挙げられる。

【００３２】本発明の熱交換装置は、図１に示す如く、
上記熱交換器１２と、この熱交換器１２で供給された熱
を熱媒が放熱する放熱器７、上記熱媒を循環するポンプ
８、及び、上記熱媒を加温する熱源９を配管６で直列に
連結する。これらを上記熱媒が循環することにより、蓄
熱及び放熱が行われる。

【００３３】上記熱源９により熱媒を加温する。この熱
源９として、深夜電力、融雪用電力を利用したヒーター
やヒートポンプ、廃熱、太陽熱等が用いられる。このよ
うな間欠的に利用される熱源を利用すると効果的であ
る。間欠的な熱源から得られた熱を熱交換器１２内の蓄
熱体５に蓄えることで、随時利用可能にすることができ
る。また、電力会社が推進している時間帯別料金制度に
基づく電力のように、時間帯によって安価に得られる電
力を利用するとコスト的に効果がある。熱としては温熱
を貯えるだけでなく冷熱を貯えて利用することもでき
る。上記放熱器７は、例えば、ファンコイルユニット、
パネル冷暖房、床暖房等の空調、風呂の昇温機器等が挙
げられる。

【００３４】本発明の熱交換装置は、上記熱源９により
加温された熱媒を熱交換器１２へ搬送し、この熱交換器
１２の熱交換素子１０の流路１１を流れながら、熱交換
素子１０の蓄熱体５に熱を貯え、蓄熱をする。熱を利用
する際は、上記蓄熱体５から熱が供給された熱媒を放熱
器７に搬送し、放熱する。

【００３５】本発明の熱交換装置において、熱交換器１
２、放熱器７、ポンプ８、及び、熱源９の連結は、上記
実施例に限定されない。本発明の他の実施例を図２〜図
１１に示した熱交換装置のブロック図に基づいて説明す
る。

【００３６】図２に本発明の熱交換装置の第２の実施例
を示す。熱交換器１２、放熱器７、ポンプ８、及び、熱
源９を直列に連結した配管６と、上記放熱器７に並列な
配管６１とを備えている。さらに、この放熱器７の出
口、又は入口の配管６にバルブ１３を備えている。この
バルブ１３により、上記配管６を流れる熱媒の量を調整
できる。上記放熱器７に並列な配管６１を備えている
と、熱媒の一部が放熱することなしに再び熱交換器１２
を流れるので、熱交換の効率がよい。また、放熱器７の
出口の配管６にバルブ１３を備えていると、熱交換装置
で蓄熱だけ、放熱だけ、蓄熱と放熱の両方行う場合等、
状況により運転モードを切り換えることができる。

【００３７】図３に本発明の熱交換装置の第３の実施例
を示す。熱交換器１２、放熱器７、ポンプ８、及び、熱
源９を直列に連結した配管６と、上記放熱器７に並列な
配管６１とを備え、且つ、この放熱器７の出口の配管６
にバルブ１３を、放熱器７に並列な配管６１にバルブ１
３ａを備えている。これら配管６、６１にバルブ１３、
１３ａを備えていると、配管６、６１、及び、放熱器７
を流れる熱媒の流量を細かく調整できる。また、上記バ
ルブ１３、１３ａを備える代わりに、配管６と６１の分
岐点に三方弁を設けてもよい。さらに、必要により、バ
ルブや配管のバイパスを追加すれば、より細かな熱媒の
流量が調整が可能となる。

【００３８】図４に本発明の熱交換装置の第４の実施例
を示す。熱交換器１２、及び、ポンプ８を直列に連結し
た配管６を備えると共に、上記熱交換器１２内に、蓄熱
体５、及び熱媒と熱交換をする熱媒が流れる第２の経路
１４を備える。この第２の経路１４を流れる熱媒は蓄熱
体５に直接接触せず、間接熱交換となる。上記第２の経
路１４に連通して、ポンプ８ａ、放熱器７、及び熱源９
を連結した第２の配管６２が備えられる。第２の経路１
４を流れる熱媒は間接熱交換であるが、熱交換器１２の
蓄熱体５と直接接触する熱媒を循環させることにより、
第２の経路１４を流れる熱媒の熱交換の促進を行うこと
ができる。さらに、必要により、放熱器７に並列にバイ
パス配管を設け、バイパス配管及び放熱器７への熱媒の
流れを制御するバルブを設けると、蓄熱だけ、放熱だ
け、蓄熱と放熱の両方行う等の運転を状況により切り換
えることができる。また、第２の経路１４は１系列に限
定されない。第２の経路１４が２系列備える場合、１系
列はポンプ８ａ、及び放熱器７を連結し、他の経路は熱
源９を連結することもできる。この場合、熱源９を連結
した経路に流れる熱媒の種類を、他の熱媒と異なる種類
の熱媒を用いることができる。例えば、熱媒にフロン
を、熱源９にヒートポンプを用いる場合が挙げられる。

【００３９】図５に本発明の熱交換装置の第５の実施例
を示す。熱交換器１２、ポンプ８、及び、熱源９を直列
に連結した配管６を備えると共に、上記熱交換器１２内
に、蓄熱体５、及び熱媒と熱交換をする熱媒が流れる第
２の経路１４を備える。この第２の経路１４に連通し
て、ポンプ８ａ、及び放熱器７を連結した第２の配管６
２が備えられる。第２の経路１４を流れる熱媒は間接熱
交換であるが、放熱の際に、ポンプ８ａを作動させ、熱
媒を循環させて放熱器７から放熱すると共に、熱交換器
１２の蓄熱体５と直接接触する熱媒をポンプ８で循環さ
せることにより、第２の経路１４を流れる熱媒の熱交換
の促進を行うことができる。

【００４０】熱交換器１２に蓄熱する際は、熱源９で熱
媒の温度を上昇させ、ポンプ８を作動させ、この熱媒を
循環させて蓄熱する。

【００４１】さらに、必要により、熱源９に並列にバイ
パスを追加し、バイパス配管及び熱源９への熱媒の流れ
を制御するバルブを設けることができる。この場合、放
熱の際に熱源９に熱媒を流さずバイパス配管のみに熱媒
を流すことで、放熱用の熱媒配管の伝熱促進のみを行う
ことが可能になる。

【００４２】図６に本発明の熱交換装置の第６の実施例
を示す。熱交換器１２、ポンプ８、及び、放熱器７を直
列に連結した配管６を備えると共に、上記熱交換器１２
内に、蓄熱体５、及び熱媒と熱交換をする熱媒が流れる
第２の経路１４を備える。この第２の経路１４に連通し
て、ポンプ８ａ、及び熱源９を連結した第２の配管６２
が備えられる。この熱源９が連結した第２の経路１４は
間接熱交換となるが、放熱器７側のポンプ８を稼働させ
ることにより、熱源９側の第２の経路１４の熱交換を推
進できる。また、上記第２の経路１４は間接熱交換であ
るため、この第２の経路１４を流れる熱媒として、蓄熱
体５と直接接触する熱媒と異なる種類の熱媒を用いるこ
とができる。例えば、第２の経路１４を流れる熱媒にフ
ロンを、熱源９にヒートポンプが挙げられる。さらに、
必要により、放熱器７に並列にバイパス配管を設け、バ
イパス配管及び放熱器７への熱媒の流れを制御するバル
ブを設けることができる。この場合、蓄熱の際に放熱器
７に熱媒を流さずバイパス配管のみに熱媒を流すこと
で、第２の経路１４の熱交換のみを促進させることが可
能になる。

【００４３】図７に本発明の熱交換装置の第７の実施例
を示す。熱交換器１２と、この熱交換器１２で供給され
た熱を熱媒が放熱する放熱器７、上記熱媒を循環するポ
ンプ８、熱交換器１２の熱媒出口側に随時的熱源９１、
及び、熱交換器１２の熱媒入口側に間欠的熱源９２を配
管６で直列に連結する。これらを上記熱媒が循環するこ
とにより、蓄熱及び放熱が行われる。上記随時的熱源９
１とは、随時に熱媒を加熱することが可能な熱源であ
り、通常の電力を利用したヒーターやヒートポンプ、石
油やガスを利用したボイラーが例示される。熱としては
温熱だけでなく冷熱を利用することができる。上記間欠
的熱源９２とは、随時に熱媒を加熱することは不可能
で、間欠的に熱媒を加熱する熱源である。この間欠的熱
源９２としては、電力会社が推進している深夜電力や融
雪用電力を用いたヒーターやヒートポンプ、廃熱、太陽
熱等が挙げられる。

【００４４】熱源として間欠的熱源９２のみを利用した
場合、蓄えられた熱が使用中になくなる恐れがある。こ
れを防ぐためには、最大使用熱量にあわせた大容量の熱
交換器１２を設けることが必要となり、大型の熱交換器
１２が必要となる。上述の如く、随時的熱源９１と、間
欠的熱源９２とを組み合わせているので、使用中に熱が
不足した場合に随時的熱源９１で対応することができる
ため、熱交換器１２の小型化ができると共に、使用中に
熱がなくなることなく制御が容易にできる。

【００４５】上記間欠的熱源９２は熱交換器１２の熱媒
入口側に、随時的熱源９１は熱交換器１２の熱媒出口側
に設けることが好ましい。随時的熱源９１を熱交換器１
２の熱媒出口側に設けると、随時的熱源９１から供給さ
れる熱は放熱器７に全て供給され、放熱器７への熱供給
に寄与する。間欠的熱源９２を熱交換器１２の熱媒入口
側に設けると、間欠的熱源９２で加熱された熱媒が放熱
器７で放熱することなく、熱交換器１２に先ず流入する
ため、熱交換の効率が高くなる。

【００４６】図８に本発明の熱交換装置の第８の実施例
を示す。熱交換器１２、随時的熱源９１、放熱器７、ポ
ンプ８、及び、間欠的熱源９２を直列に連結した配管６
と、上記放熱器７に並列な配管６１とを備え、且つ、こ
の放熱器７の出口の配管６にバルブ１３を、放熱器７に
並列な配管６１にバルブ１３ａを備えている。これら配
管６、６１にバルブ１３、１３ａを備えていると、熱媒
が一部熱交換器１２内を再循環するため、熱交換効率が
向上する。また、蓄熱だけ、放熱だけ、蓄熱と放熱の両
方行う等の運転モードを状況により切り換えることがで
きる。また、上記バルブ１３、１３ａを備える代わり
に、配管６と６１の分岐点に三方弁を設けてもよい。さ
らに、必要により、バルブや配管のバイパスを追加すれ
ば、より細かな熱媒の流量が調整が可能となる。

【００４７】図９に本発明の熱交換装置の第９の実施例
を示す。熱交換器１２、及び、ポンプ８を直列に連結し
た配管６を備えると共に、上記熱交換器１２内に、蓄熱
体５、及び熱媒と熱交換をする熱媒が流れる第２の経路
１４を備える。この第２の経路１４を流れる熱媒は蓄熱
体５に直接接触せず、間接熱交換となる。上記第２の経
路１４に連通して、随時的熱源９１、ポンプ８ａ、放熱
器７、及び間欠的熱源９２を連結した第２の配管６２が
備えられる。第２の経路１４を流れる熱媒は間接熱交換
であるが、熱交換器１２の蓄熱体５と直接接触する熱媒
を循環させることにより、第２の経路１４を流れる熱媒
の熱交換の促進を行うことができる。上記間欠的熱源９
２は第２の経路１４の入口側、随時的熱源９１は第２の
経路１４の出口側に設けると、蓄熱の際に熱交換器１２
の熱交換の効率を上げると共に、効率的な放熱が可能と
なる。さらに、必要により、放熱器７に並列にバイパス
配管を設け、バイパス配管及び放熱器７への熱媒の流れ
を制御するバルブを設けると、蓄熱だけ、放熱だけ、蓄
熱と放熱の両方行う等の運転を状況により切り換えるこ
とができる。

【００４８】図１０に本発明の熱交換装置の第１０の実
施例を示す。熱交換器１２、ポンプ８、及び、間欠的熱
源９２を直列に連結した配管６を備えると共に、上記熱
交換器１２内に、蓄熱体５、及び熱媒と熱交換をする熱
媒が流れる第２の経路１４を備える。この第２の経路１
４に連通して、随時的熱源９１、放熱器７、及び、ポン
プ８ａを連結した第２の配管６２が備えられる。第２の
経路１４を流れる熱媒は間接熱交換であるが、放熱の際
に、ポンプ８ａを作動させ、熱媒を循環させて放熱器７
から放熱すると共に、熱交換器１２の蓄熱体５と直接接
触する熱媒をポンプ８で循環させることにより、第２の
経路１４を流れる熱媒の熱交換の促進を行うことができ
る。随時的熱源９１は、第２の経路１４の出口側に設け
ると、効率的な放熱が可能となる。

【００４９】熱交換器１２に蓄熱する際は上記間欠的熱
源９２で熱媒の温度を上昇させ、ポンプ８を作動させ、
熱媒を循環させて蓄熱をする。

【００５０】図１１に本発明の熱交換装置の第１１の実
施例を示す。熱交換器１２、随時的熱源９１、ポンプ
８、及び、放熱器７を直列に連結した配管６を備えると
共に、上記熱交換器１２内に、蓄熱体５、及び熱媒と熱
交換をする熱媒が流れる第２の経路１４を備える。この
第２の経路１４に連通して、ポンプ８ａ、及び間欠的熱
源９２を連結した第２の配管６２が備えられる。この間
欠的熱源９２が連結した第２の経路１４は間接熱交換と
なるが、放熱器７側のポンプ８を稼働させることによ
り、間欠的熱源９２側の熱交換を推進できる。さらに、
必要により、放熱器７に並列にバイパス配管を設け、バ
イパス配管及び放熱器７への熱媒の流れを制御するバル
ブを設けることができる。この場合、蓄熱の際に放熱器
７に熱媒を流さずバイパス配管のみに熱媒を流すこと
で、第２の経路１４の熱交換のみを促進させることが可
能になる。

【００５１】

【発明の効果】本発明の請求項１に係る熱交換装置は、
熱媒と蓄熱体５が直接接触して熱交換ができる熱交換器
を用いるので、この熱交換器１２に、放熱器７、熱媒を
循環するポンプ８、及び、熱源９を熱媒を循環する配管
６で連結した熱交換装置は、熱交換が速くなる。

【００５２】さらに、本発明の請求項１０に係る熱交換
装置は、特に、熱源９として、随時熱媒を加熱すること
が可能な随時的熱源９１と、間欠的に熱媒を加熱する間
欠的熱源９２とを組み合わせてなるので、熱交換器１２
の容量を大きくすることなく、使用状態により熱が不足
した場合、随時的熱源９１から熱を補充できる。従っ
て、熱交換器１２の小型化ができる共に、制御が容易に
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る熱交換装置のブロ
ック図である。

【図２】本発明の第２の実施例に係る熱交換装置のブロ
ック図である。

【図３】本発明の第３の実施例に係る熱交換装置のブロ
ック図である。

【図４】本発明の第４の実施例に係る熱交換装置のブロ
ック図である。

【図５】本発明の第５の実施例に係る熱交換装置のブロ
ック図である。

【図６】本発明の第６の実施例に係る熱交換装置のブロ
ック図である。

【図７】本発明の第７の実施例に係る熱交換装置のブロ
ック図である。

【図８】本発明の第８の実施例に係る熱交換装置のブロ
ック図である。

【図９】本発明の第９の実施例に係る熱交換装置のブロ
ック図である。

【図１０】本発明の第１０の実施例に係る熱交換装置の
ブロック図である。

【図１１】本発明の第１１の実施例に係る熱交換装置の
ブロック図である。

【図１２】従来の熱交換器の断面図である。

【図１３】（ａ）は従来の熱交換器の断面図であり、
（ｂ）は蓄熱体の断面図である。

【符号の説明】

１入口２出口３ハウジング４整流板５蓄熱体６、６１、６２配管７放熱器８、８ａポンプ９、９１、９２熱源１０熱交換素子１１流路１２熱交換器１４経路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者菅原亮大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者椿健治大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者薮ノ内伸晃大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結晶化度４０％未満の低結晶性のポリオ
レフィンと、この低結晶性のポリオレフィンに担持され
た、固−液間を可逆的に相転移する有機系蓄熱材を構成
材料とする蓄熱体（５）、この蓄熱体（５）に直接接触
する熱媒の流路（１１）を備える熱交換素子（１０）を
ハウジング（３）に収容した熱交換器（１２）、上記熱交換器（１２）で供給された熱を熱媒が放熱す
る放熱器（７）、上記熱媒を循環するポンプ（８）、及び、上記熱媒を加温する熱源（９）を上記熱媒を循環する
配管（６）で連結したことを特徴とする熱交換装置。
【請求項２】上記蓄熱体（５）が、さらに結晶化度４
０％以上の結晶性ポリオレフィンを構成材料とすること
を特徴とする請求項１記載の熱交換装置。
【請求項３】上記有機系蓄熱材が結晶性アルキルハイ
ドロカーボン、結晶性脂肪酸、及び結晶性脂肪酸エステ
ルから選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする
請求項１又は請求項２記載の熱交換装置。
【請求項４】上記蓄熱体（５）がペレット状の蓄熱性
を有する粒子の集合体であり、上記粒子間の空隙が流路
（１１）であることを特徴とする請求項１乃至請求項３
いずれか記載の熱交換装置。
【請求項５】上記熱交換器（１２）、放熱器（７）、
ポンプ（８）、及び、熱源（９）を直列に上記配管
（６）で連結したことを特徴とする請求項１乃至請求項
４いずれか記載の熱交換装置。
【請求項６】上記熱交換器（１２）、放熱器（７）、
ポンプ（８）、及び、熱源（９）を直列に連結した配管
（６）、及び、上記放熱器（７）と並列な配管（６１）
を備え、且つ、上記放熱器（７）への熱媒の流れを調整するバルブ
（１３）を備えていることを特徴とする請求項１乃至請
求項５いずれか記載の熱交換装置。
【請求項７】上記熱交換器（１２）、ポンプ（８）、
及び、熱源（９）を直列に連結した配管（６）、及び、上記熱交換器（１２）内に、蓄熱体（５）、及び熱媒
と熱交換をする第２の経路（１４）を備え、この第２の
経路（１４）に連通して、ポンプ（８ａ）、及び放熱器
（７）を連結した第２の配管（６２）を備えたことを特
徴とする請求項１乃至請求項４いずれか記載の熱交換装
置。
【請求項８】上記熱交換器（１２）、ポンプ（８）、
及び、放熱器（７）を直列に連結した配管（６）、及
び、上記熱交換器（１２）内に、蓄熱体（５）、及び熱媒
と熱交換をする第２の経路（１４）を備え、この第２の
経路（１４）に連通して、ポンプ（８ａ）、及び熱源
（９）を連結した第２の配管（６２）を備えたことを特
徴とする請求項１乃至請求項４いずれか記載の熱交換装
置。
【請求項９】上記熱交換器（１２）、及び、ポンプ
（８）を直列に連結した配管（６）、及び、上記熱交換器（１２）内に、蓄熱体（５）、及び熱媒
と熱交換をする第２の経路（１４）を備え、この第２の
経路（１４）に連通して、ポンプ（８ａ）、放熱器
（７）、及び熱源（９）を連結した第２の配管（６２）
を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれ
か記載の熱交換装置。
【請求項１０】上記熱源（９）として、随時加熱可能
な随時的熱源（９１）と、間欠的に加熱可能な間欠的熱
源（９２）を組み合わせてなることを特徴とする請求項
１乃至請求項４いずれか記載の熱交換装置。
【請求項１１】上記熱交換器（１２）、放熱器
（７）、ポンプ（８）、熱交換器（１２）の熱媒出口側
に随時的熱源（９１）、及び、熱交換器（１２）の熱媒
入口側に間欠的熱源（９２）を直列に上記配管（６）で
連結したことを特徴とする請求項１０記載の熱交換装
置。
【請求項１２】上記熱交換器（１２）、ポンプ
（８）、及び、間欠的熱源（９２）を直列に連結した配
管（６）、及び、上記熱交換器（１２）内に、蓄熱体（５）、及び熱媒
と熱交換をする第２の経路（１４）を備え、この第２の
経路（１４）に連通して、随時的熱源（９１）、ポンプ
（８ａ）、及び放熱器（７）を連結した第２の配管（６
２）を備えたことを特徴とする請求項１０記載の熱交換
装置。
【請求項１３】上記熱交換器（１２）、随時的熱源
（９１）、ポンプ（８）、及び、放熱器（７）を直列に
連結した配管（６）、及び、上記熱交換器（１２）内に、蓄熱体（５）、及び熱媒
と熱交換をする第２の経路（１４）を備え、この第２の
経路（１４）に連通して、ポンプ（８ａ）、及び間欠的
熱源（９２）を連結した第２の配管（６２）を備えたこ
とを特徴とする請求項１０記載の熱交換装置。
【請求項１４】上記熱交換器（１２）、及び、ポンプ
（８）を直列に連結した配管（６）、及び、上記熱交換器（１２）内に、蓄熱体（５）、及び熱媒
と熱交換をする第２の経路（１４）を備え、この第２の
経路（１４）に連通して、ポンプ（８ａ）、放熱器
（７）、経路（１４）の熱媒出口側に随時的熱源（９
１）、及び、経路（１４）の熱媒入口側に間欠的熱源
（９２）を連結した第２の配管（６２）を備えたことを
特徴とする請求項１０記載の熱交換装置。