JPH08110185A

JPH08110185A - 蓄熱装置

Info

Publication number: JPH08110185A
Application number: JP6268273A
Authority: JP
Inventors: Kiyoo Kobayashi; 清男小林
Original assignee: NIPPON YUUKI KK
Current assignee: NIPPON YUUKI KK
Priority date: 1994-10-05
Filing date: 1994-10-05
Publication date: 1996-04-30

Abstract

(57)【要約】【目的】床暖房装置におけるランニングコストの削減
及び省エネルギ化を図る。【構成】断熱材２で覆った蓄熱空間に１００℃以上の
温度にて蓄熱を行う蓄熱材３を収容し、この蓄熱材３の
一側３ａに、温度が１００℃以上による熱量を蓄熱材３
に供給する複数の蓄熱用熱交換部４を埋設するととも
に、蓄熱材３の他側３ｂに、この蓄熱材３に蓄熱した熱
量を取出す複数の取熱用熱交換部５を埋設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は床暖房装置等に用いて好
適な蓄熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、床暖房装置としてはゴムロール等
に温水（熱媒体液）を通して暖房を行う温水方式と、電
熱ヒータ又は面状ヒータにより暖房を行う電気方式が知
られている。

【０００３】温水方式としては、例えば、実開昭６３−
１８４８３４号公報で開示されるように、基礎面に敷設
したゴムロールをセルフレベリング材により覆って床面
を構成し、ゴムロールに温水を通して加熱を行う。一
方、電気方式は、例えば、実開平５−５２６１９号公報
で開示されるように、基礎面に敷設した電熱ヒータ又は
面状ヒータをセルフレベリング材により覆って床面を構
成し、電熱ヒータ又は面状ヒータに電力を供給して加熱
を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の温水方式及び電気方式は、いずれも次のような難点が
あった。

【０００５】第一に、いずれの方式も燃料或いは商用電
源から直接エネルギが供給されるため、燃料代或いは電
気料金に伴うランニングコストが大きくなる。

【０００６】第二に、いずれの方式も燃料或いは商用電
源から直接エネルギが供給されるため、エネルギ資源の
直接消費を伴い、省エネルギ性に劣る。

【０００７】本発明はこのような従来の技術に存在する
課題を解決したものであり、特に、床暖房装置における
ランニングコストの削減及び省エネルギ化を図ることが
できる蓄熱装置の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る蓄熱装置１
は、断熱材２で覆った蓄熱空間に１００℃以上の温度に
て蓄熱を行う蓄熱材３を収容し、この蓄熱材３の一側３
ａに、温度が１００℃以上による熱量を蓄熱材３に供給
する蓄熱用熱交換部４を埋設するとともに、蓄熱材３の
他側３ｂに、この蓄熱材３に蓄熱した熱量を取出す取熱
用熱交換部５を埋設してなることを特徴とする。

【０００９】この場合、最適な実施形態により、蓄熱用
熱交換部４には一又は二以上の蓄熱用熱交換パイプ４ｐ
…を用い、この熱交換パイプ４ｐ…に、産業廃熱Ｈによ
って加熱された熱媒体Ｌｓを供給可能に構成できる。ま
た、蓄熱用熱交換部４には深夜電力を供給可能なヒータ
を用いてもよい。一方、取熱用熱交換部５には一又は二
以上の取熱用熱交換パイプ５ｐ…を用いることができ、
取熱用熱交換部５は床暖房装置６に接続する。他方、蓄
熱空間の上部に、不活性ガスＧを収容したガス充填空間
Ｒを設けるとともに、蓄熱用熱交換部４とガス充填空間
Ｒの間に一又は二以上の熱伝達パイプ又は熱伝達孔７…
を鉛直に配し、かつガス充填空間Ｒに取熱用熱交換部５
を配してもよい。この場合、ガス充填空間Ｒにはガス圧
力調節用タンク８又はガス圧力調節用シリンダを連通接
続する。

【００１０】

【作用】本発明に係る蓄熱装置１によれば、断熱材２で
覆った蓄熱空間には、１００℃以上の温度にて蓄熱を行
う蓄熱材３が収容される。また、この蓄熱材３の一側３
ａには、温度が１００℃以上による熱量を蓄熱材３に供
給する一又は二以上の蓄熱用熱交換パイプ４ｐ…（蓄熱
用熱交換部４）が埋設されているため、例えば、産業廃
熱Ｈによって１００℃以上に加熱された熱媒体Ｌｓを、
各蓄熱用熱交換パイプ４ｐ…に供給すれば、各蓄熱用熱
交換パイプ４ｐ…の熱交換作用によって熱媒体Ｌｓの熱
量が蓄熱材３に蓄熱される。この結果、産業廃熱Ｈは廃
棄されることなく再利用される。他方、蓄熱用熱交換部
４には深夜電力を供給可能なヒータを用いてもよく、ヒ
ータの熱量が蓄熱材３に直接蓄熱される。したがって、
電気料金の安い深夜電力を有効利用できる。なお、蓄熱
する温度が高いほど単位体積当たりの熱負荷価値及び省
スペース性が高まる。

【００１１】一方、この蓄熱材３の他側３ｂには、この
蓄熱材３に蓄熱した熱量を取出す一又は二以上の取熱用
熱交換パイプ５ｐ…（取熱用熱交換部５）が埋設されて
いるため、各取熱用熱交換パイプ５ｐ…を床暖房装置６
に接続すれば、床暖房装置６に用いる熱媒体Ｌｗが各取
熱用熱交換パイプ５ｐ…の熱交換作用によって加熱さ
れ、加熱された熱媒体Ｌｗが床暖房装置６に供給され
る。床暖房装置６は通常１００℃以下で用いられるた
め、このような蓄熱材３からの熱エネルギの供給時間は
温水の数倍〜１０倍以上にすることができる。

【００１２】他方、蓄熱空間の上部に、不活性ガスＧを
収容したガス充填空間Ｒを設けるとともに、蓄熱用熱交
換部４とガス充填空間Ｒの間に一又は二以上の熱伝達パ
イプ又は熱伝達孔７…を鉛直に配し、かつガス充填空間
Ｒに取熱用熱交換部５を配すれば、蓄熱材３に蓄熱され
た熱量は効率的にガス充填空間Ｒ、さらには取熱用熱交
換部５に伝達される。なお、蓄熱温度により左右される
ガス充填空間Ｒ内のガス圧力はガス圧力調節用タンク８
又はガス圧力調節用シリンダによって調節される。

【００１３】

【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。

【００１４】まず、本実施例に係る蓄熱装置１の構成に
ついて、図１及び図２を参照して説明する。

【００１５】図１中、１０は断熱材２によりボックス状
に形成した蓄熱材ケースであり、この蓄熱材ケース１０
により密閉された蓄熱空間を有する。また、蓄熱材ケー
ス１０の内部には１００℃以上の温度、即ち、３００
℃，５００℃，８００℃等の高温にて蓄熱を行う蓄熱材
３を充填収容する。

【００１６】蓄熱材３としては、セラミック系，金属
系，液体等の蓄熱材料を利用できる。セラミック系とし
ては、酸化マグネシウム，酸化チタン，酸化第二鉄，酸
化ケイ素，酸化ジルコニウム，アルミニウム，黒鉛，ケ
イ素，炭素，酸化カルシウム，酸化クロム，酸化アルミ
ニウ等を単独又は混合して利用できる。セラミック系は
耐薬品性，耐熱性が高い利点がある。なお、セラミック
系には、石灰や長石等の鉱石，粘土，ガラスも含む。

【００１７】一方、金属系としては、チタン，タングス
テン，モリブデン等の高融点金属材料、ニッケル，クロ
ム，マンガン，シリコン，炭化物，鉄，銅，アルミニウ
ム，フェライトを直接又は合金として用いたもの、さら
に、これらの焼結材料、液体金属等を利用できる。な
お、金属の場合、金属片，金属球，金属粉として利用で
きる。また、液体としては鉱油等のオイル，液体金属等
を利用できる。

【００１８】他方、蓄熱材３の一側３ａ、即ち、下側に
は、温度が１００℃以上による熱量を蓄熱材３に供給す
る蓄熱用熱交換部４を埋設する。蓄熱用熱交換部４とし
ては、一又は二以上の蓄熱用熱交換パイプ４ｐ…を利用
する。この場合、蓄熱材３に埋設した各蓄熱用熱交換パ
イプ４ｐ…の一端は供給側とし、供給ライン１２に接続
するとともに、他端は戻り側とし、戻りライン１３に接
続する。また、供給ライン１２と戻りライン１３は加熱
部１４に接続するとともに、加熱部１４にはゴミ焼却
炉，工場廃熱等の産業廃熱Ｈを供給する。このような構
成により、加熱部１４では産業廃熱Ｈによって熱媒体
（オイル，エア，液体金属等）Ｌｓが１００℃以上に加
熱され、供給ライン１２を通って各蓄熱用熱交換パイプ
４ｐ…に供給されるとともに、戻りライン１３を通って
加熱部１４に戻される。

【００１９】さらに、蓄熱材３の他側３ｂ、即ち、上側
には、この蓄熱材３に蓄熱した熱量を取り出す取熱用熱
交換部５を埋設する。取熱用熱交換部５としては、一又
は二以上の取熱用熱交換パイプ５ｐ…を利用する。この
場合、蓄熱材３に埋設した各取熱用熱交換パイプ５ｐ…
の一端は吐出側とし、吐出ライン１５に接続するととも
に、他端は給入側とし、給入ライン１６に接続する。ま
た、吐出ライン１５と給入ライン１６は床暖房装置６に
おける床暖房用熱交換器に接続する。このような構成に
より、各取熱用熱交換パイプ５ｐ…内の熱媒体（オイ
ル，エア，液体金属等）Ｌｗは蓄熱材３に蓄熱された熱
量により加熱され、吐出ライン１５を通って床暖房装置
６における床暖房用熱交換器に供給されるとともに、給
入ライン１６を通って各取熱用熱交換パイプ５ｐ…に戻
される。この場合、熱媒体Ｌｗは、一旦、床暖房装置６
における床暖房用熱交換器に供給され、ここで、水，不
凍液等の熱媒体液に熱交換される。そして、加熱された
水，不凍液等の熱媒体液が床暖房装置６の本体側を循環
する。

【００２０】なお、蓄熱材３の全体が固体材料からなる
場合には、物性の持つ固有の分子運動による熱伝導が行
われるが、蓄熱材３が粒材の集まり或いは粉材である場
合には、アルゴンガス等の不活性ガスを熱伝導体として
封入すればよい。この場合には、蓄熱材ケース１０に、
図３に示すようなガス圧力調節用タンク８を接続するこ
とが望ましい。また、蓄熱材３が液体の場合には、蓄熱
材ケース１０内を真空又は負圧にしたり圧力調節用タン
クを接続する。

【００２１】次に、本実施例に係る蓄熱装置１の機能及
び使用方法について、各図を参照して説明する。

【００２２】まず、加熱部１４において、産業廃熱Ｈに
より１００℃以上に加熱された熱媒体Ｌｓは、供給ライ
ン１２を介して各蓄熱用熱交換パイプ４ｐ…に供給され
る。そして、各蓄熱用熱交換パイプ４ｐ…の熱交換作用
によって熱媒体Ｌｓの熱量が蓄熱材３に蓄熱される。ま
た、各蓄熱用熱交換パイプ４ｐ…内の熱媒体Ｌｓは戻り
ライン１３を介して加熱部１４に戻され、再び１００℃
以上に加熱される循環サイクルを繰り返す。

【００２３】他方、蓄熱用熱交換部４として、深夜電力
を供給可能なヒータ（電力ヒータ，赤外線ヒータ等）を
用いることができ、この場合には、ヒータの熱量が、蓄
熱材３に直接蓄熱される。

【００２４】一方、蓄熱材３に蓄熱された熱量は次のよ
うに取り出される。即ち、各取熱用熱交換パイプ５ｐ…
内の熱媒体Ｌｗは蓄熱材３に蓄熱された熱量により加熱
され、吐出ライン１５を介して床暖房装置６に供給され
る。床暖房装置６では加熱された熱媒体Ｌｗにより床暖
房が行われるとともに、床暖房装置６側の熱媒体Ｌｗは
給入ライン１６を介して各取熱用熱交換パイプ５ｐ…に
戻され、再び蓄熱材３により加熱される循環サイクルを
繰り返す。

【００２５】よって、産業廃熱Ｈは廃棄されることなく
再利用される。また、電気料金の安い深夜電力も有効利
用できる。

【００２６】他方、図３には変更実施例を示す。変更実
施例は、蓄熱空間の上部に、熱伝導体として用いるアル
ゴンガス等の不活性ガスＧを収容したガス充填空間Ｒを
設けるとともに、蓄熱用熱交換部４とガス充填空間Ｒの
間に一又は二以上の熱伝達パイプ７…を鉛直に配し、か
つガス充填空間Ｒに各取熱用熱交換パイプ５ｐ…を配し
たものである。この場合、熱伝達パイプの代わりに、単
なる熱伝達孔を設けてもよい。また、ガス充填空間Ｒ
は、ガス圧力調節用タンク８に連通接続する。なお、ガ
ス圧力調節用タンク８の代わりに、ガス圧力調節用シリ
ンダ等を用いてもよい。

【００２７】これにより、蓄熱材３に蓄熱された熱量は
効率的にガス充填空間Ｒ、さらには各取熱用熱交換パイ
プ５ｐ…に伝達される。なお、蓄熱温度により左右され
るガス充填空間Ｒ内のガス圧力はガス圧力調節用タンク
８により調節される。

【００２８】また、本発明に係る蓄熱装置１は図４に示
すように設置される。即ち、蓄熱装置１の周りはパーラ
イト入特殊コンクリート２１で覆い、さらに、その周り
を断熱材２２で覆って蓄熱ユニット２０を構成する。こ
の場合、単体の蓄熱ユニット２０の一辺の長さは１メー
トル程度に選定し、必要に応じて複数の蓄熱ユニット２
０…を連結して使用する。

【００２９】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるものではない。
例えば、蓄熱材に埋設するパイプ類やヒータ等は固定式
に埋設してもよいし、着脱（交換）式に埋設してもよ
い。また、蓄熱材に対する熱量の供給及び蓄熱材からの
熱量の取り出しは、循環式を例示したが、廃熱方式，ヒ
ートパイプ方式を採用してもよい。ヒートパイプ方式の
場合には、熱交換パイプの代わりにヒートパイプを用い
る。その他、細部の構成、形状、素材、数量等におい
て、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更でき
る。

【００３０】

【発明の効果】このように、本発明に係る蓄熱装置は、
断熱材で覆った蓄熱空間に１００℃以上の温度にて蓄熱
を行う蓄熱材を収容し、この蓄熱材の一側に、温度が１
００℃以上による熱量を蓄熱材に供給する蓄熱用熱交換
部を埋設するとともに、蓄熱材の他側に、この蓄熱材に
蓄熱した熱量を取出す取熱用熱交換部を埋設してなるた
め、次のような顕著な効果を奏する。

【００３１】産業廃熱を床暖房装置等に再利用でき
るため、省エネルギ性に優れる。

【００３２】深夜電力を有効利用できるため、床暖
房装置等におけるランニングコストを削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る蓄熱装置の断面を含む原理構成
図、

【図２】同蓄熱装置における熱交換部の配列状態を明示
する斜視図、

【図３】本発明の変更実施例に係る蓄熱装置の断面を含
む原理構成図、

【図４】同蓄熱装置の外観斜視図、

【符号の説明】

１蓄熱装置２断熱材３蓄熱材３ａ蓄熱材の一側３ｂ蓄熱材の他側４蓄熱用熱交換部４ｐ… 蓄熱用熱交換パイプ５取熱用熱交換部５ｐ… 取熱用熱交換パイプ６床暖房装置７… 熱伝達パイプ又は熱伝達孔８ガス圧力調節用タンクＨ産業廃熱Ｌｓ熱媒体Ｇ不活性ガスＲガス充填空間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】断熱材で覆った蓄熱空間に１００℃以上
の温度にて蓄熱を行う蓄熱材を収容し、この蓄熱材の一
側に、温度が１００℃以上による熱量を蓄熱材に供給す
る蓄熱用熱交換部を埋設するとともに、蓄熱材の他側
に、この蓄熱材に蓄熱した熱量を取出す取熱用熱交換部
を埋設してなることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項２】蓄熱用熱交換部は一又は二以上の蓄熱用
熱交換パイプを用い、この蓄熱用熱交換パイプに、産業
廃熱によって加熱された熱媒体を供給可能に構成してな
ることを特徴とする請求項１記載の蓄熱装置。
【請求項３】蓄熱用熱交換部は深夜電力を供給可能な
ヒータを用いることを特徴とする請求項１記載の蓄熱装
置。
【請求項４】取熱用熱交換部は一又は二以上の取熱用
熱交換パイプを用いることを特徴とする請求項１記載の
蓄熱装置。
【請求項５】取熱用熱交換部は床暖房装置に接続する
ことを特徴とする請求項１又は４記載の蓄熱装置。
【請求項６】蓄熱空間の上部に、不活性ガスを収容し
たガス充填空間を設けるとともに、蓄熱用熱交換部とガ
ス充填空間の間に一又は二以上の熱伝達パイプ又は熱伝
達孔を鉛直に配し、かつガス充填空間に取熱用熱交換部
を配してなることを特徴とする請求項１記載の蓄熱装
置。
【請求項７】ガス充填空間に連通接続するガス圧力調
節用タンク又はガス圧力調節用シリンダを備えることを
特徴とする請求項６記載の蓄熱装置。