JP4271965B2

JP4271965B2 - Heat storage device

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Publication number: JP4271965B2
Application number: JP2003060422A
Authority: JP
Inventors: 誠菅沼; 三郎戸谷; 輝花房; 秀夫北口; 克之谷井; 弘之浦上; 浩二小川; 秀雄渡邉; 幸治垣内; 大貴伊藤; 文広吉川; 久則大池; 昇三河内
Original assignee: Tohoku Electric Power Co Inc; Tokyo Electric Power Co Inc; Kyushu Electric Power Co Inc; Chugoku Electric Power Co Inc; Hokuriku Electric Power Co; Nihon Itomic Co Ltd
Current assignee: Tohoku Electric Power Co Inc; Kyushu Electric Power Co Inc; Chugoku Electric Power Co Inc; Hokuriku Electric Power Co; Nihon Itomic Co Ltd; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2023-03-06
Also published as: JP2004271003A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、比熱の大きな物質に熱を蓄えておき、後でこの蓄熱を利用する蓄熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、次のような蓄熱装置が知られている。即ち、蓄熱装置のケース内には蓄熱材が収容され、この蓄熱材には同蓄熱材を加熱するヒータ及び伝熱管がそれぞれ埋設されている。そして、前記蓄熱装置は、容器内の蓄熱材をヒータにより加熱した後に、伝熱管の一方から水を供給することにより、伝熱管の他方から蓄熱材との間で熱交換した高温の蒸気を取り出している。また、このような蓄熱装置では、水と蓄熱材との間で効率よく熱交換を行うという観点から、前記蓄熱材を固体のマグネシア及び所定の蓄熱温度領域で液体化する硝酸塩から構成するとともに、全ての伝熱管を同蓄熱材に配設している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−５５２９号公報（段落番号「００１３」〜「００３２」、第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の蓄熱装置においては、伝熱管の流入部側と流出部側とが決められており、伝熱管の水の流入部側は常に加熱前の比較的温度の低い熱媒体（例えば水）が流れるようになっている。そのため、蓄熱装置の運転開始時及び運転中では、特に伝熱管の水の流入部付近にいわゆるサーマルショック（熱衝撃）が発生してしまうという問題があった。すなわち、伝熱管の水の流入部側は、加熱前の水の流入の有無により、高温状態から急激に冷却されたり、低温状態から急激に加熱されることが多いため、温度変化が激しい。そのため、特に伝熱管の水の流入部付近は、その内外面間に大きな熱収縮差が発生して、伝熱管に亀裂等の損傷が発生しやすい。
【０００５】
一方、伝熱管のうち、水の流入部付近を除く大半の部分においては、その内部を流通する水は既に加熱されて蓄熱材温度に近い飽和蒸気又は過熱蒸気となっている。そのため、これら伝熱管の大半の部分においては、水の流入部付近ほどの大きな熱衝撃が発生することはない。従って、蓄熱装置に用いられる伝熱管は、その大半が破損していなくても、水の流入部付近で破損してしまうということが多い。
【０００６】
ところが、上記従来の蓄熱装置又はその蓄熱装置に備えられた伝熱管には、その構造において、流入部や流出部等の概念がなく、伝熱管全体が一つの単位として配置されていた。従って、伝熱管の流出部付近では損傷がなくても、流入部付近で熱衝撃による損傷があれば、高価な伝熱管を全体として交換しなければならないという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、熱媒体が最も始めに流入する流入部側の伝熱管のみを交換することができる蓄熱装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、蓄熱材と、該蓄熱材を加熱する加熱手段と、前記蓄熱材内に配設されると共に内部に熱媒体が流される伝熱管と、前記蓄熱材及び伝熱管を収容する収容部とを備えた蓄熱装置であって、前記伝熱管は、前記熱媒体が流出される流出側の第１伝熱管と、前記熱媒体が流入される流入側の第２伝熱管とを備え、前記第１伝熱管及び第２伝熱管は、接続手段により取り外し可能に接続され、前記収容部を複数備え、前記第１伝熱管と第２伝熱管とは異なる収容部に配設されるとともに、前記第２伝熱管が収容される収容部の収容容積は、前記第１伝熱管が収容される収容部の収容容積よりも小さくされ、前記収容部のうち、前記第１伝熱管が収容された収容部は、第１収容容器とされ、該第１収容容器に収容された前記蓄熱材は、加熱状態において固体である固体蓄熱材を含む第１蓄熱材とされるとともに、前記第２伝熱管が収容された収容部は、第２収容容器とされ、該第２収容容器に収容された前記蓄熱材は、加熱状態において液状である液状蓄熱材を含む第２蓄熱材とされていることを要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の蓄熱装置において、前記第２蓄熱材は、前記液状蓄熱材のみからなり、前記第２伝熱管は、前記液状蓄熱材のみに浸漬されていることを要旨とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の蓄熱装置において、前記第２収容容器は、前記固体蓄熱材をも収容するとともに、前記液状蓄熱材のみが収容された内容器を備え、該内容器内に前記第２伝熱管を収容することを要旨とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項に記載の蓄熱装置において、前記第１収容容器及び第２収容容器は、直方体状に形成されるとともに相互に密接させたことを要旨とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項に記載の蓄熱装置において、前記第１収容容器と第２収容容器とは、前記第１蓄熱材及び第２蓄熱材間の熱の伝達を緩和する伝熱緩和手段を挟んで配置され、前記第２蓄熱材は、前記第１蓄熱材の蓄熱温度より低く設定されていることを要旨とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、蓄熱材と、該蓄熱材を加熱する加熱手段と、前記蓄熱材内に配設されると共に内部に熱媒体が流される伝熱管と、前記蓄熱材及び伝熱管を収容する収容部とを備えた蓄熱装置であって、前記伝熱管は、前記熱媒体が流出される流出側の第１伝熱管と、前記熱媒体が流入される流入側の第２伝熱管とを備え、前記第１伝熱管及び第２伝熱管は、接続手段により取り外し可能に接続され、前記収容部を複数備え、前記第１伝熱管と第２伝熱管とは異なる収容部に配設されるとともに、前記第２伝熱管が収容される収容部の収容容積は、前記第１伝熱管が収容される収容部の収容容積よりも小さくされ、収容容器を備え、前記収容部のうち、前記第１伝熱管が収容された収容部は、第１収容室とされ、該第１収容室に収容された前記蓄熱材は、加熱状態において固体である固体蓄熱材を含む第１蓄熱材とされるとともに、前記第２伝熱管が収容された収容部は、第２収容室とされ、該第２収容室に収容された前記蓄熱材は、加熱状態において液状である液状蓄熱材のみからなる第２蓄熱材とされ、前記収容容器は、前記第１収容室及び第２収容室を備えていることを要旨とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の蓄熱装置において、前記第２収容室と第１収容室とは、隔壁により区画されて形成されていることを要旨とする。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の蓄熱装置において、前記第２収容室は前記第１収容室内に収容された内容器にて形成されていることを要旨とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
【００２０】
図１〜３に示すように、蓄熱装置１１は、直方体状からなる複数（本実施形態では２つ）の蓄熱ユニット１２を備えている。各蓄熱ユニット１２は、板状のステンレススチール製の有底四角筒状（直方体状）からなる収容部としての収容容器１３と、同収容容器１３の上端開口部に対して嵌合する蓋板１７とを備えている。また、収容容器１３内には蓄熱材１４（図１にて省略）が収容されている。なお、蓋板１７は、説明の都合上、図１，３では省略している。蓄熱材１４内には内部に熱媒体としての水が流通する伝熱管１５及び蓄熱材１４を加熱する加熱手段としてのヒータ１６が配設（加熱状態では、浸漬）されている。
【００２１】
伝熱管１５は、硝酸塩等の蓄熱材と接触することから高価なステンレススチール等から形成され、蓄熱材１４内を、複数のＵ字管を組み合わせたように蛇行して配設されている。また、図３に示すように、伝熱管１５は、収容容器１３の一側面と平行な複数の一平面に沿って配設されている。そして、各伝熱管１５の両端（流入部２１、流出部２２）は、前記蓋板１７を貫通して外部に導出されるとともに、蓋板１７に対して所定の手段により固定支持されている。
【００２２】
また、伝熱管１５は、熱媒体である水の流出側に位置する第１蓄熱ユニット１２ａに備えられた第１伝熱管１５ａと、流入側に位置する第２蓄熱ユニット１２ｂに備えられた第２伝熱管１５ｂとを備えている。第１伝熱管１５ａと第２伝熱管１５ｂとは、直列に、かつ、着脱可能に連結されている（これは、後に詳述する。）。そして、第１伝熱管１５ａ及び第２伝熱管１５ｂは、ヒータ１６により加熱された蓄熱材１４との間で熱交換を行うことにより蒸気となった熱媒体としての水を、図示しない負荷装置に供給する。また、第２伝熱管１５ｂは、第１伝熱管１５ａの長さよりも短く形成されている。
【００２３】
ヒータ１６は、前記蓋板１７を貫通して収容容器１３内部に導入され、前記伝熱管１５の蛇行する谷部に挿入するようにして収容されている。そして、ヒータ１６は、蓄熱材１４内にてＵ字状に曲折された後、再び前記蓋板１７を貫通して収容容器１３外部に導出されている。そして、ヒータ１６は、蓋板１７に対して所定の手段により固定されることにより蓋板１７に支持されている。なお、後に詳述するように、ヒータ１６は、第１蓄熱ユニット１２ａ側に配置された第１ヒータ１６ａと、第２蓄熱ユニット１２ｂ側に配置された第２ヒータ１６ｂとからなっている。
【００２４】
また、蓄熱装置１１は、各蓄熱ユニット１２の収容容器１３を密接して配置するとともに、その全体を断熱材２９（図１，４にて省略）にて覆うことにより一体化され、保温効果が確保されている。
【００２５】
ここで、２つの蓄熱ユニット１２のうち、吐水側に位置する第１蓄熱ユニット１２ａについて図１〜３に基づいて説明する。
第１蓄熱ユニット１２ａが有する収容容器１３は、第１収容容器１３ａとされている。そして、第１収容容器１３ａ内に収容された蓄熱材１４は、固体蓄熱材と、加熱状態となる蓄熱温度領域で液状化する第１液状蓄熱材とからなる第１蓄熱材としての混合蓄熱材１４ａとなっている。そのため、混合蓄熱材１４ａ内に配設された第１伝熱管１５ａ及び第１ヒータ１６ａは、前記固体蓄熱材との摩擦により容易には取り外しできない構成とされている。なお、本実施形態では、前記固体蓄熱材は、マグネシア（酸化マグネシウム）から構成され、前記第１液状蓄熱材は、硝酸塩（硝酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム及び硝酸カリウム等の混合物）から構成されている。
【００２６】
また、第１蓄熱ユニット１２ａに配置された第１伝熱管１５ａ及び第１ヒータ１６ａは、第１収容容器１３ａと嵌合された蓋板１７ａに対して、貫通され、蓋板１７ａに対して固定支持されている。第１伝熱管１５ａの流出部２２ａは、図示しない負荷装置と連結され、加熱された蒸気が同負荷装置まで流通するようになっている。一方、第１伝熱管１５ａの流入部２１ａには接続手段の構成要素としてのフランジ継手２３ａが溶接により固着されている。
【００２７】
次に、２つの蓄熱ユニット１２のうち、給水側に位置する第２蓄熱ユニット１２ｂについて図１〜４に従って説明する。
図１〜３に示すように、第２蓄熱ユニット１２ｂが有する収容容器１３は、第１収容容器１３ａの収容容積よりも小さい第２収容容器１３ｂとされている。第２収容容器１３ｂは、内容器１９を収容している。内容器１９は板状のステンレススチールからなり、有底四角筒状に形成されている。この内容器１９の底面は、ステンレススチール製の固定金具２０によって第２収容容器１３ｂの底部定位置に支持され、長手方向への位置ずれを防止するようになっている。
【００２８】
第２収容容器１３ｂの内側面と内容器１９の外側面とによって形成される収容室２７に収容された蓄熱材１４は、前記混合蓄熱材１４ａとされている。また、内容器１９の内側によって形成される収容室２８に収容された蓄熱材１４は、加熱状態となる蓄熱温度領域で液状化する第２蓄熱材としての第２液状蓄熱材１４ｂのみからなる。なお、本実施形態における前記第１液状蓄熱材と第２液状蓄熱材１４ｂとは、同様の成分から構成されるが、異なっていてもよい。
【００２９】
第２蓄熱ユニット１２ｂに配設された第２伝熱管１５ｂ及び第２ヒータ１６ｂは、収容室２８に収容されている。そのため、第２伝熱管１５ｂ及び第２ヒータ１６ｂは、第２液状蓄熱材１４ｂが液状の状態では第２収容容器１３ｂから容易に取り外すことができる。
【００３０】
また、図４に示すように、第２収容容器１３ｂと取り外し可能に嵌合する蓋板１７ｂの一部には、切り欠き部２４ａ及び切り欠き部２４ｂが形成されている。切り欠き部２４ａ及び切り欠き部２４ｂは、第２伝熱管１５ｂが蓋板１７ｂを容易に貫通し得るように形成されており、これにより第２伝熱管１５ｂは、第２収容容器１３ｂの内部から、同切り欠き部２４ａ及び切り欠き部２４ｂを介して、外部に導出されている。また、蓋板１７ｂの中央部には、第２ヒータ１６ｂが容易に貫通し得る図示しない複数の貫通孔が形成され、これにより第２ヒータ１６ｂは、第２収容容器１３ｂの内部から、同貫通孔を介して、外部に導出されている。
【００３１】
そして、図４に示すように、第２伝熱管１５ｂのうち、外部に導出された流入部２１ｂ及び流出部２２ｂの外周面の所定部位には、蓋板１７ｂの上面に対して係止支持するとともに位置規制用の固定金具２５が取り外し可能に固着されている。また、前記第２ヒータ１６ｂの外部に導出された所定部位にも、蓋板１７ｂの上面に対して係止支持するとともに位置規制用の固定金具２５が取り外し可能に固着されている。従って、第２伝熱管１５ｂ及び第２ヒータ１６ｂは、固定金具２５，２６が蓋板１７に上方より係止されることにより、蓋板１７ｂから所定位置に吊り下げ得る構成とされている。
【００３２】
ここで、固定金具２５は、略半円リング状からなる２つの部品金具２５ａが互いに当接して形成されている。各部品金具２５ａが密接する面には、互いに対向するように略半円状の凹部が形成されており、各部品金具２５ａが相互に密接すると、第２伝熱管１５ｂの外径より少し小さい大きさの円が形成されるようになっている。また、固定金具２５の両端は、半円部から径方向に突出するように形成されており、その中央にはねじ穴が形成されている。すなわち、固定金具２５は、第２伝熱管１５ｂを挟み込みつつ、各部品金具２５ａを相互に密接させた状態で、ねじにて螺合することにより、第２伝熱管１５ｂに対し取り外し可能に固着し得るものである。
【００３３】
また、固定金具２６は、半楕円状からなる２つの部品金具２６ａが互いに当接して形成されている。各部品金具２６ａが密接する面には、互いに対向するように略半円状の２つの凹部が形成されており、各部品金具２６ａが相互に密接すると、第２ヒータ１６ｂの外径より少し小さい大きさの２つの円が形成されるようになっている。各部品金具２６ａに形成されている凹部は、部品金具２６ａを相互に密接して固定金具２６を形成した時に、前記ヒータ１６を挟み込めるような位置に形成されている。固定金具２６の両端は、半楕円部から長径方向に突出するように形成されており、その中央にはねじ穴が形成されている。すなわち、固定金具２６は、ヒータ１６を挟み込みつつ、各部品金具２６ａを相互に密接させた状態で、ねじにて螺合することにより、第２ヒータ１６ｂに対し取り外し可能に固着し得るものである。
【００３４】
第２伝熱管１５ｂの流入部２１ｂは、図示しない水源と連結され、加熱される前の水が供給されるようになっている。一方、第２伝熱管１５ｂの流出部２２ｂには接続手段の構成要素としてのフランジ継手２３ｂが溶接により固着されている（図１参照、なお、図４ではフランジ継手２３ｂは省略している。）。そして、第１伝熱管１５ａと第２伝熱管１５ｂとは、パッキン（図示略）を介在して密接させた状態で、接続手段の構成要素としてのボルト及びナットによって、両フランジ継手２３ａ，２３ｂを締め付け固定することにより、直列にかつ取り外し可能に連結されている。すなわち、本実施形態における接続手段は、フランジ継手２３ａ、フランジ継手２３ｂ、ボルト及びナットにより構成される。
【００３５】
次に、蓄熱装置１１の作用について説明する。
図２に示すように、例えば深夜電力等を利用してヒータ１６が通電され発熱すると、第１蓄熱ユニット１２ａでは、第１ヒータ１６ａの加熱によって混合蓄熱材１４ａが熱を蓄える。また、第２蓄熱ユニット１２ｂでは、第２ヒータ１６ｂによって、まず収容室２８の第２液状蓄熱材１４ｂが加熱される。なお、この第２液状蓄熱材１４ｂは、所定の蓄熱温度に達すると溶解する。そして次に、この加熱された第２液状蓄熱材１４ｂによって内容器１９が加熱されると、同内容器１９自身の板を介して収容室２７の混合蓄熱材１４ａが加熱されて熱を蓄える。なお、本実施形態のヒータ１６は、第２液状蓄熱材１４ｂが所定の温度（本実施形態では４５０℃）に達すると通電が停止されるようになっている。
【００３６】
そして、このように夜間の間に、十分に蓄熱された蓄熱装置１１は、昼間の蒸気供給の要求に応じて、所定の負荷装置に蒸気を送るように稼働する。すなわち、伝熱管１５は、まず第２伝熱管１５ｂの流入部２１ｂから熱媒体としての水が供給されることにより、その内部を水が流通する。この水は、第２蓄熱ユニット１２ｂでは混合蓄熱材１４ａ及び第２液状蓄熱材１４ｂによって、第１蓄熱ユニット１２ａでは混合蓄熱材１４ａによって、その蓄熱により伝熱管１５を介して加熱される。その後、加熱された水は蒸気となって第１伝熱管１５ａの流出部２２ａから蓄熱装置１１の外部に流出される。その結果、蓄熱装置１１は、夜間電力を利用して蓄えた熱を、伝熱管１５内を流通する水と熱交換することができる。
【００３７】
一方で、このように稼働時の蓄熱装置１１では、伝熱管１５に流入される水は略２０℃となっている。そのため、水の流入前において、第２伝熱管１５ｂの流入部２１ｂ近辺は、蓄熱材１４の蓄熱により略４５０℃の温度状態であるにもかかわらず、略２０℃の水が流入されることにより急激な温度変化（低下）を引き起こす。そして、この温度低下後に水の流入が停止されると、第２伝熱管１５ｂの流入部２１ｂ近辺は、再度急激な温度変化（上昇）を引き起こす。このように、第２伝熱管１５ｂの流入部２１ｂ近辺は、水の流入の有無に応じて急激な温度の低下及び上昇を繰り返す。
【００３８】
これに対し、第１伝熱管１５ａでは、その内部を流通する蒸気（水）が比較的高温となっているため、蒸気（水）の流通の有無に応じて温度が急激に変化するのを防止されている。このように、第２伝熱管１５ｂは、第１伝熱管１５ａに比して温度変化が激しく、熱衝撃を受けて破損する可能性が高い。
【００３９】
次に、前記第２伝熱管１５ｂの交換作業を図４に基づいて説明する。以下説明する第２伝熱管１５ｂと新しい第２伝熱管１５ｂとの交換作業は、第２伝熱管１５ｂが例えば熱衝撃等により破損した場合や、定期交換時の場合等に行われる。また、この交換作業は、第２液状蓄熱材１４ｂが液状状態（略１５０℃以上）にて行われる。まず、第２液状蓄熱材１４ｂの液状化の方法について説明する。
【００４０】
＜現場で交換作業を行う場合＞
まず、水源からの水の流入を停止する。そして、このとき第２液状蓄熱材１４ｂが液状状態である場合には、そのまま交換作業を開始する。一方、このとき第２液状蓄熱材１４ｂが固体状態である場合には、一旦第２ヒータ１６ｂにて第２液状蓄熱材１４ｂを加熱して液状状態とした後に、交換作業を開始する。なお、この際の第２液状蓄熱材の加熱による液状化は、例えば第１ヒータ１６ａのような第２ヒータ１６ｂ以外の加熱手段によって行うことも可能である。なお、第１ヒータ１６ａを利用できるのは、第１収容容器１３ａ及び第２収容容器１３ｂが互いに密接して配置されているため、第１ヒータ１６ａにより生じた熱が混合蓄熱材１４ａを介して、第２収容容器１３ｂ内に収容された第２液状蓄熱材１４ｂにまで伝達されるからである。
【００４１】
＜現場以外の場所で交換作業を行う場合＞
現場以外の場所（例えば、工場等）で交換作業を行う場合には、第２蓄熱ユニット１２ｂを全体として工場に持ち込む。すなわち、まず、蓄熱装置１１の稼働を停止するとともに断熱材２９を取り外し、第２蓄熱ユニット１２ｂの温度が下がるのを待つ。その結果、第２蓄熱ユニット１２ｂが搬送可能な程度の温度となると、フランジ継手２３ａ，２３ｂ間の連結を解除し、第２蓄熱ユニット１２ｂのみを工場に持ち込む。そして、工場にて、第２液状蓄熱材１４ｂを加熱して液状状態とした後に、交換作業を開始する。この場合の第２液状蓄熱材１４ｂの加熱による液状化は、第２ヒータ１６ｂの通電による加熱の他、第２蓄熱ユニット１２ｂの外部の加熱手段によって行うことも可能である。
【００４２】
そして、このように第２液状蓄熱材１４ｂを液状化した状態で、現場であっても現場以外の場所であっても、以下のように交換作業を開始する。なお、第２液状蓄熱材１４ｂの液状状態は、第２伝熱管１５ｂの交換作業に要する作業時間を十分に確保する。
【００４３】
まず、第１伝熱管１５ａと第２伝熱管１５ｂとの連結が解除されていない場合には、フランジ継手２３ａ，２３ｂに締め付けられたボルトとナットを外しておく。これにより、第１伝熱管１５ａと第２伝熱管１５ｂとの連結は解除され、第１蓄熱ユニット１２ａ及び第２蓄熱ユニット１２ｂは相互に離間し得る状態となる。
【００４４】
次に、第２収容容器１３ｂと蓋板１７ｂとの嵌合を解除するとともに、蓋板１７ｂを第２収容容器１３ｂから離間するように上方に持ち上げる。すると、蓋板１７ｂの上面に係止支持された固定金具２５，２６によって、蓋板１７ｂとともに第２伝熱管１５ｂ及び第２ヒータ１６ｂが、一体となって第２収容容器１３ｂから取り外される。このとき、第２伝熱管１５ｂ及び第２ヒータ１６ｂは液状状態である第２液状蓄熱材１４ｂから容易に引き抜かれている。
【００４５】
次に、固定金具２５に対して螺合しているねじを固定金具２５から取り外し、固定金具２５を第２伝熱管１５ｂから取り外す。
次に、その状態から、流入部２１ｂ及び流出部２２ｂが前記切り欠き部２４ａ及び切り欠き部２４ｂを通過するようにして、蓋板１７ｂを上方に引き上げ、第２伝熱管１５ｂを蓋板１７ｂから取り外す。
【００４６】
そして、新しい第２伝熱管１５ｂを切り欠き部２４ａ及び切り欠き部２４ｂに対して通過させ、その状態で、同第２伝熱管１５ｂを蓋板１７に対して所定の位置にて保持する。その状態で、同第２伝熱管１５ｂに対して固定金具２５を固着することにより、同第２伝熱管１５ｂは、蓋板１７ｂ上面にて係止支持され、高さが調節されるとともに前記蓋板１７に装着される。また、この蓋板１７を第２収容容器１３ｂに装着することで、新しい第２伝熱管１５ｂと第２ヒータ１６ｂとが一体的に第２収容容器１３ｂ内に装着される。
【００４７】
すなわち、本実施形態では蓋板１７ｂ、第２伝熱管１５ｂ、第２ヒータ１６ｂを一体に第２収容容器１３ｂから取り外す。新しい第２伝熱管１５ｂを取り付ける際も同様に、蓋板１７、第２伝熱管１５ｂ、ヒータ１６を一体に第２収容容器１３ｂに取り付ける。
【００４８】
また、本実施形態では、内容器１９の内部に第２伝熱管１５ｂの他、第２ヒータ１６ｂも収容されているので、第２ヒータ１６ｂが何らかの原因によって故障した場合にも、上記の伝熱管交換作業と同様の作業を行うことによって第２ヒータ１６ｂを個々に交換し得る。すなわち、蓋板１７ｂ、第２伝熱管１５ｂ、第２ヒータ１６ｂを一体に第２収容容器１３ｂから取り外した状態で固定金具２６を第２ヒータ１６ｂから取り外す。その後、同第２ヒータ１６ｂを蓋板１７ｂの下方から引っ張るようにして取り外し、新しい第２ヒータ１６ｂと交換する。ここで、全ての第２ヒータ１６ｂが同時に故障する可能性は小さいので、一つの第２ヒータ１６ｂが故障して加熱することができない場合であっても、他の故障していない第２ヒータ１６ｂ又は第１ヒータ１６ａを利用することにより、収容室２８の第２液状蓄熱材１４ｂを液状化することができる。
【００４９】
従って、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、第１伝熱管１５ａと第２伝熱管１５ｂとを、ボルトとナットによって、両フランジ継手２３ａ，２３ｂを締め付け固定することにより取り外し可能に接続した。
【００５０】
従って、熱媒体としての水が最も始めに流入され、熱衝撃により破損しやすい流入部側の第２伝熱管１５ｂのみを交換することができる。
（２）上記実施形態では、水（蒸気）が流出される第１伝熱管１５ａを第１収容容器１３ａに、水が流入される第２伝熱管１５ｂを第２収容容器１３ｂに収容することにより、第１伝熱管１５ａと第２伝熱管１５ｂとを異なる収容部に収容した。
【００５１】
従って、伝熱管１５を、同伝熱管１５が配設される収容部の単位ごとに、熱媒体の流出部側や流入部側という概念を付加することが可能となり、第１伝熱管１５ａと第２伝熱管１５ｂとを独立に、それぞれの特性に沿って設計・配置等することができる。
【００５２】
（３）上記実施形態では、蓄熱装置１１を、蓄熱材の収容容積が小さく設計された第２収容容器１３ｂを有する第２蓄熱ユニット１２ｂと、蓄熱材の収容容積が大きく設計された第１収容容器１３ａを有する第１蓄熱ユニット１２ａとから構成した。
【００５３】
すなわち、第２収容容器１３ｂを、伝熱管１５のうち交換頻度の高い第２伝熱管１５ｂの交換作業の容易化を主目的として設計した。従って、第２収容容器１３ｂを軽量化することができる。そのため、第２伝熱管１５ｂの交換作業のために、第２蓄熱ユニット１２ｂを設置場所（現場）から工場等へ搬出又は搬入することが容易となり、第２伝熱管１５ｂの交換作業を容易とすることができる。
【００５４】
また、交換頻度の低い第１伝熱管１５ａが配設される第１収容容器１３ａを、蓄熱装置１１の蓄熱容量が大きくなることを主目的として設計した。従って、蓄熱装置１１の蓄熱容量の大部分を第１蓄熱ユニット１２ａにより賄うことができる。そのため、第２伝熱管１５ｂの交換作業のため第２蓄熱ユニット１２ｂが使用できないような緊急状態でも、蓄熱装置１１は第１蓄熱ユニット１２ａのみで稼働することによりその機能を果たすことができる。それとともに、比較的大型の第１蓄熱ユニット１２ａを一つ備えることにより、比較的小型の蓄熱ユニットを複数備えるような場合と比較して、熱媒体の流入側である第２伝熱管１５ｂの交換を容易にしつつ、蓄熱装置１１全体のコストダウンを図ることができる。このように、第１収容容器１３ａ及び第２収容容器１３ｂを、蓄熱材の収容容積が異なるように設計することにより、蓄熱装置１１の構造上において、熱媒体の流出側及び流入側という概念を付加できる。
【００５５】
さらに、上記実施形態では、伝熱管１５の構造上においても、熱媒体の流出側及び流入側という概念を有して設計されている。すなわち、交換頻度の高い第２伝熱管１５ｂを、第１伝熱管１５ａと比較して短く設計することにより、熱媒体の流入側となる第２伝熱管１５ｂの交換に必要なコストを低下することができる。また、第１伝熱管１５ａの長さを長くすることにより、蓄熱容量の大きい第１蓄熱ユニット１２ａにて、十分に熱媒体の熱交換を行うことができる。
【００５６】
（４）上記実施形態では、給水側に位置する第２蓄熱ユニット１２ｂに配設された第２伝熱管１５ｂを、第２液状蓄熱材１４ｂのみが収容された収容室２８に収容した。さらに、第２伝熱管１５ｂを蓋板１７ｂに対して取り外し可能に固定した。
【００５７】
従って、第２液状蓄熱材１４ｂを全て液状とすることで、熱媒体としての水が最も始めに流入し熱衝撃による破損頻度の高い第２伝熱管１５ｂの交換作業を、摩擦抵抗を低減した状態で容易に行うことができる。また、第２伝熱管１５ｂは、常に液状の蓄熱材中に存在するため固体蓄熱材を有する場合のような熱膨張及び収縮動作への障害は少なく、変形動作への影響は防止される。
【００５８】
また、上記実施形態では、蓄熱ユニット１２のうち、第２蓄熱ユニット１２ｂに配設された第２ヒータ１６ｂも、第２伝熱管１５ｂの配置、支持構成に相当する配置、支持構成とした。従って、第２ヒータ１６ｂも第２伝熱管１５ｂと同様に容易に交換できる。その結果、蓄熱装置１１のメンテナンス上のコストを低減することができる。
【００５９】
（５）上記実施形態では、第２収容容器１３ｂに、第２液状蓄熱材１４ｂのみが収容された内容器１９を収容し、同内容器１９の外側面と第２収容容器１３ｂの内側面とによって形成される収容室２７には混合蓄熱材１４ａを収容する構成とした。
【００６０】
従って、マグネシアからなる固体蓄熱材に比して非常に高価となる第２液状蓄熱材１４ｂの小容量使用を図りつつ、第２伝熱管１５ｂ及び第２ヒータ１６ｂの交換作業を容易とすることができる。さらに、蓄熱装置１１の蓄熱材の主体を固体蓄熱材からなる混合蓄熱材１４ａで構成したことで、第２液状蓄熱材１４ｂのみを使用した場合に比較して大きな蓄熱容量及びコスト低減効果が得られるといった効果もある。
【００６１】
（６）上記実施形態では、第１収容容器１３ａ及び第２収容容器１３ｂを直方体状とし、相互に密接させた状態で蓄熱装置１１を形成した。
従って、第１蓄熱ユニット１２ａと第２蓄熱ユニット１２ｂとの設置スペースの節約を図ることができるとともに、保温効果を向上することができる。
【００６２】
（７）上記実施形態では、蓄熱装置１１を複数の蓄熱ユニット１２から構成した。
従って、蓄熱装置１１を既設の電気室のような場所に据え付ける場合、各蓄熱ユニット１２毎に分解して運搬すればよく、壁を破壊することなく搬入できる。また、各蓄熱ユニット１２毎に分解して運搬すれば、蓄熱装置１１全体としての重量と比較して軽量となるため、運搬が容易になる。
【００６３】
さらに、設置後の増設要望に対して、蓄熱ユニット１２の個数を変化させることにより細かな容量アップに対応することができる。
（８）上記実施形態では、第１蓄熱ユニット１２ａと第２蓄熱ユニット１２ｂとを別体に形成した。
【００６４】
従って、各蓄熱ユニット１２の収容容器１３が同時に破損する可能性は少ないため、何らかの原因で収容容器１３が破損した場合であっても高温の蓄熱材１４の外部への流出を最小限に抑えることができる。
【００６５】
（９）上記実施形態では、ヒータ１６を伝熱管１５の蛇行部の谷部に近接して配置した。
従って、蓄熱温度が低下した場合でも、ヒータ１６の加熱動作にて容易に伝熱管１５に熱を与えることができ、追い炊きが可能である。
【００６６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図５に基づいて説明する。
尚、第２実施形態を含む以下の各実施形態においては、既に説明した実施形態の構成と同一構成又は相当する構成については、同一番号を付しその重複説明を省略する。さて、この第２実施形態の蓄熱装置３２は、内容器１９を省略し、第２収容容器１３ｂによって形成された収容室２７に第２蓄熱材としての混合蓄熱材１４ａを充填する点で第１実施形態の蓄熱装置１１と異なっている。
【００６７】
すなわち、図５に示すように、蓄熱装置３２は、第２収容容器１３ｂ内に混合蓄熱材１４ａを充填し、この混合蓄熱材１４ａ内に第２伝熱管１５ｂと第２ヒータ１６ｂとを配設して形成されている。なお、第２蓄熱ユニット１２ｂは、第１蓄熱ユニット１２ａに比して伝熱管の長さ及び蓄熱材の容量は半分以下と少なく、蓄熱装置３２の蓄熱主体は第１蓄熱ユニット１２ａの混合蓄熱材１４ａとなっている。従って、本実施形態では、損傷等により第２伝熱管１５ｂの交換が必要な場合には、第２蓄熱ユニット１２ｂを一単位として交換することとなる。
【００６８】
従って、本実施形態によれば、前記第１実施形態における（１）乃至（３），（６）乃至（９）に記載の作用・効果を得ることができるのに加え、破損頻度の高い第２伝熱管１５ｂを、蓄熱ユニット１２毎に容易に交換することができる効果を得る。また、第１実施形態では必要であった第２伝熱管１５ｂ自体を交換の一単位とした交換作業が不要となる。
【００６９】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図６に基づいて説明する。
さて、この第３実施形態の蓄熱装置３３は、第１実施形態の内容器１９を省略した点で、第１実施形態における蓄熱装置１１と相違している。すなわち、図６に示すように、第２蓄熱ユニット１２ｂの第２収容容器１３ｂの内側面によって形成される収容室２７には、第２蓄熱材としての第２液状蓄熱材１４ｂのみが収容される構成となっており、同第２液状蓄熱材１４ｂに第２伝熱管１５ｂ及び第２ヒータ１６ｂが配設されている。
【００７０】
従って、本実施形態によれば、前記第１実施形態における（１）〜（９）に記載の作用・効果を得ることができる。ただし、この蓄熱装置３３では、第１実施形態における（３）の効果に関しては、蓄熱装置１１と比較して、第２蓄熱ユニット１２ｂ内で固体蓄熱材を充填しないことによる蓄熱容量不足が考えられるが、その不足分は第１蓄熱ユニット１２ａを大きくすることで解消可能である。
【００７１】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図７に基づいて説明する。
さて、この第４実施形態の蓄熱装置３４は、複数の収容容器１３を備えず、一つの収容容器１３からなっている点で第３実施形態の蓄熱装置３３と異なる。さらに、蓄熱装置３４は、収容容器１３内に隔壁４１を設けることにより、第２収容室５１と第１収容室５２とを区画して形成している点で第３実施形態の蓄熱装置３３と相違している。
【００７２】
すなわち、図７に示すように、蓄熱装置３４は、第１伝熱管１５ａと第２伝熱管１５ｂとを別室に配設するために、収容容器１３に板状のステンレススチール製の隔壁４１を設けている。これにより、収容容器１３は、第２液状蓄熱材１４ｂのみが収容された第２収容室５１を備え、同第２収容室５１内に第２伝熱管１５ｂ及び加熱手段としての第２ヒータ１６ｂを配設（加熱状態では、浸漬）している。また、隔壁４１により区画された他方の第１収容室５２には、混合蓄熱材１４ａが収容され、第１伝熱管１５ａ及び加熱手段としての第１ヒータ１６ａが配設されている。
【００７３】
従って、本実施形態によれば、前記第１実施形態における（１）〜（４）、（９）に記載の作用・効果を得ることができる。
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態を図８に基づいて説明する。
【００７４】
さて、この第５実施形態の蓄熱装置３５は、隔壁４１を備えない点で第４実施形態の蓄熱装置３５と相違している。すなわち、図８に示すように、蓄熱装置３５は、第１伝熱管１５ａと第２伝熱管１５ｂとを別室に配設するために、収容容器１３内に内容器１９を収容することにより、第２液状蓄熱材１４ｂのみが収容された第２収容室５１を形成し、同第２収容室５１内に第２伝熱管１５ｂ及び第２ヒータ１６ｂを配設している。また、収容容器１３の内側面と内容器１９の外側面とによって形成される第１収容室５２には、混合蓄熱材１４ａが収容され、第１伝熱管１５ａ及び第１ヒータ１６ａが配設されている。
【００７５】
従って、本実施形態によれば、前記第１の実施形態における（１）〜（４），（９）に記載の作用・効果を得ることができるのに加え、前記第１の実施形態における（５）に記載の効果に相当する作用・効果を得ることができる。
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態を図９に基づいて説明する。
【００７６】
本実施形態の蓄熱装置３６は、前記第２実施形態の蓄熱装置３２に、第２伝熱管１５ｂの熱衝撃を和らげる機能を付加した実施形態である。
すなわち、図９に示すように、第１蓄熱ユニット１２ａ及び第２蓄熱ユニット１２ｂは、同第１蓄熱ユニット１２ａ及び第２蓄熱ユニット１２ｂ間の熱の伝達を緩和する伝熱緩和部材としての断熱部材３０を挟んで配置されている。そして、本実施形態では、第２蓄熱ユニット１２ｂ内に配置した第２ヒータ１６ｂへの通電が制御可能とされており、第２蓄熱ユニット１２ｂに充填された混合蓄熱材１４ａの蓄熱温度は第１蓄熱ユニット１２ａに充填された混合蓄熱材１４ａの蓄熱温度より低く設定されている。
【００７７】
従って、第２伝熱管１５ｂは、蓄熱装置３６の蓄熱において主体となる第１蓄熱ユニット１２ａの混合蓄熱材１４ａの蓄熱温度より低く設定された温度で加熱することができる。その結果、第２伝熱管１５ｂの熱衝撃による破損を、断熱部材３０を設けない場合と比べて緩和することができる。
【００７８】
なお、上記各実施形態は以下のような別例に変更して具体化してもよい。
○上記各実施形態では、第１伝熱管１５ａ及び第２伝熱管１５ｂを、フランジ継手２３ａ，２３ｂ、ボルト及びナットにより、取り外し可能に接続したがこれに限られるものではない。例えば、第１伝熱管１５ａ及び第２伝熱管１５ｂを、その接続箇所を覆った状態で締め付けることにより取り外し可能に接続してもよい。
【００７９】
○第１〜３，６実施形態では、各蓄熱ユニット１２の一側面同士を密接させて配置したが、複数の側面（この実施例では、２側面）を密接させて配置してもよい。例えば、図１０に示すように、この実施例における蓄熱装置３７は、第１蓄熱ユニット１２ａ及び第２蓄熱ユニット１２ｂの形状が異なる点で、第２実施形態における蓄熱装置３２と異なっている。すなわち、蓄熱装置３７は、比較的小さな直方体状の第２蓄熱ユニット１２ｂ及び、同第２蓄熱ユニット１２ｂの２側面と密接可能に形成された第１蓄熱ユニット１２ａから構成されている。第２蓄熱ユニット１２ｂに配置された第２伝熱管１５ｂは、伝熱管１５のうち給水側の最初の谷部のみを有する伝熱管導入部１５ｃとなっている。そして、図１１に示すように、第２伝熱管１５ｂは、その山部を流出部２２ｂとして兼用し、第１伝熱管１５ａの流入部２１ａと連結されている。
【００８０】
このようにすれば、伝熱管１５のうち、実験的にも熱衝撃を一番受け易い箇所であると見いだされた流入部２１ａ近辺のみを交換可能にすることができる。
また、この別例において、図１２に示すように、第２蓄熱ユニット１２ｂには、第２液状蓄熱材１４ｂのみを充填してもよい。
【００８１】
○さらにまた、第４実施形態において、隔壁４１を、収容容器１３の内壁から、該内壁と隣り合う内壁までを区画するように形成してもよい。すなわち、図１３に示すように、第４実施形態における隔壁４１をＬ字状に設けることにより第２収容室５１及び第１収容室５２を区画して形成した蓄熱装置３８としても、前記蓄熱装置３７の効果に相当する効果を得ることができる。
【００８２】
○さらにまた、図示はしないが、前記第５実施形態の蓄熱装置３５にあっては、第２収容室５１が蓄熱装置３７における収容室２７と同様の大きさになるように内容器１９を小さく設計するとともに、同内容器１９内に位置する第２伝熱管１５ｂを同様に変形することで、同様の効果が得られる。
【００８３】
○第１，４，５実施形態では、内容器１９（第４実施形態では、隔壁４１。）を板状のステンレススチールから構成したが、内容器１９（第３実施形態では、隔壁４１）に、固体蓄熱材が収容室２８（第４，５実施形態では第２収容室５１）に侵入できない程度の大きさの複数の孔を形成してもよい。
【００８４】
このようにすれば、第１，４，５実施形態の場合と比較して、蓄熱装置１１，３４，３５の第１液状蓄熱材と第２液状蓄熱材１４ｂとの行き来が自由となり、蓄熱の効率を向上させることができる。ただし、上記複数の孔は第２伝熱管１５ｂの交換の際に影響を与えない大きさの固体蓄熱材（マグネシア）のみが収容室２８（第４，５実施形態では第２収容室５１）に侵入できる大きさであっても上記効果と同様の効果が得られる。
【００８５】
○上記各実施形態では、第１液状蓄熱材と第２液状蓄熱材１４ｂとを同様の成分から構成したが、加熱状態にて液状となるものであれば、異なる成分から構成してもよい。
【００８６】
○第６実施形態では、伝熱緩和手段としての断熱部材３０を、第１蓄熱ユニット１２ａ及び第２蓄熱ユニット１２ｂ間に配置したが、第１蓄熱ユニット１２ａ及び第２蓄熱ユニット１２ｂを密接させることなく、所定の空間を挟んで配置してもよい。この場合には、所定の空間が伝熱緩和手段とされる。
【００８７】
○上記各実施形態では、第１伝熱管と第２伝熱管とを異なる収容部に配置させたが、同じ収容部に配置させてもよい。例えば、第１実施形態であれば、第１伝熱管１５ａを収容部としての第１収容容器１３ａのみならず、収容部としての第２収容容器１３ｂの収容室２８にまで配設する。そして、収容室２８にて、第１伝熱管１５ａ及び第２伝熱管１５ｂを接続してもよい。従って、この場合には、第２蓄熱ユニット１２ｂは、第２伝熱管１５ｂのみならず第１伝熱管１５ａをも備えることとなる。
【００８８】
次に、上記実施形態及び各別例から把握できる技術的思想について、それらの効果と共に以下に記載する。
（１）前記第１収容容器と第２収容容器とは、複数の側面にて相互に密接していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項に記載の蓄熱装置。
【００８９】
（２）前記第１収容容器と第２収容容器とは、２側面にて相互に密接していることを特徴とする技術的思想（１）に記載の蓄熱装置。
（３）前記隔壁は、前記収容容器の内壁から、該内壁と隣り合う内壁までを区画することを特徴とする請求項７に記載の蓄熱装置。
【００９０】
従って、この（１），（２），（３）のうち、いずれか一つに記載の発明によれば、熱媒体が最も始めに流入する第２伝熱管を収容する収容部の小型化が容易となる。その結果、第２伝熱管をも小型化することができ、その交換を容易とすることができる。
【００９１】
（４）前記第１収容容器と第２収容容器とは、前記第１蓄熱材及び第２蓄熱材間の熱の伝達を緩和する伝熱緩和手段を挟んで配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項に記載の蓄熱装置。
【００９２】
（５）前記第１収容室と第２収容室とは、前記第１蓄熱材及び第２蓄熱材間の熱の伝達を緩和する伝熱緩和手段を挟んで形成されていることを特徴とする請求項６乃至請求項８のうちいずれか一項に記載の蓄熱装置。
【００９３】
従って、この（４）又は（５）に記載の発明によれば、第１蓄熱材及び第２蓄熱材の温度を別々に設定することができる。例えば、熱媒体が最も始めに流入する第２伝熱管と熱交換する蓄熱材の温度を、第１伝熱管と熱交換する蓄熱材の温度よりも低く設定することができる。
【００９４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、熱媒体が最も始めに流入する流入部側の伝熱管のみを交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の蓄熱装置の実施形態を示す斜視図。
【図２】図１の蓄熱装置の平断面図。
【図３】図１の蓄熱装置の略体平面図。
【図４】図１の給水側の蓄熱ユニットの斜視図。
【図５】この発明の蓄熱装置の第２の実施形態を示す略体平面図。
【図６】この発明の蓄熱装置の第３の実施形態を示す略体平面図。
【図７】この発明の蓄熱装置の第４の実施形態を示す略体平面図。
【図８】この発明の蓄熱装置の第５の実施形態を示す略体平面図。
【図９】この発明の蓄熱装置の第６の実施形態を示す略体平面図。
【図１０】この発明の蓄熱装置の別例を示す略体平面図。
【図１１】この発明の蓄熱装置の別例を示す略体正面図。
【図１２】この発明の蓄熱装置の別例を示す略体平面図。
【図１３】この発明の蓄熱装置の別例を示す略体平面図。
【符号の説明】
１１，３２，３３，３４，３５，３６…蓄熱装置、１３…収容部としての収容容器、１３ａ…収容部としての第１収容容器、１３ｂ…収容部としての第２収容容器、１４…蓄熱材、１４ａ…第１蓄熱材又は第２蓄熱材としての混合蓄熱材、１４ｂ…第２蓄熱材としての第２液状蓄熱材、１５…伝熱管、１５ａ…第１伝熱管、１５ｂ…第２伝熱管、１６…加熱手段としてのヒータ、１９…内容器、２３ａ，２３ｂ…接続手段としてのフランジ継手、３０…伝熱緩和手段としての断熱部材、４１…隔壁、５１…収容部としての第２収容室、５２…収容部としての第１収容室。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat storage device that stores heat in a substance having a large specific heat and uses this heat storage later.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the following heat storage devices are known. That is, a heat storage material is accommodated in the case of the heat storage device, and a heater and a heat transfer pipe for heating the heat storage material are embedded in the heat storage material. And the said heat storage apparatus takes out the high temperature vapor | steam which heat-exchanged with the heat storage material from the other of a heat exchanger tube by supplying water from one side of a heat exchanger tube after heating the heat storage material in a container with a heater. ing. Further, in such a heat storage device, from the viewpoint of efficiently exchanging heat between water and the heat storage material, the heat storage material is composed of solid magnesia and nitrate liquefied in a predetermined heat storage temperature region, All the heat transfer tubes are arranged on the heat storage material (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2002-5529 A (paragraph numbers “0013” to “0032”, FIG. 2)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional heat storage device, the inflow portion side and the outflow portion side of the heat transfer tube are determined, and the water inflow portion side of the heat transfer tube is always a heat medium (for example, water) having a relatively low temperature before heating. ) Is flowing. For this reason, there is a problem that a so-called thermal shock (thermal shock) occurs particularly at the vicinity of the water inflow portion of the heat transfer tube when the heat storage device is started and during operation. That is, the water inflow side of the heat transfer tube is often rapidly cooled from a high temperature state or rapidly heated from a low temperature state depending on the presence or absence of water before heating, so that the temperature change is severe. Therefore, particularly in the vicinity of the water inflow portion of the heat transfer tube, a large heat shrinkage difference occurs between the inner and outer surfaces, and the heat transfer tube is likely to be damaged such as a crack.
[0005]
On the other hand, in most of the heat transfer tubes except for the vicinity of the water inflow portion, the water flowing through the inside is already heated and becomes saturated steam or superheated steam close to the heat storage material temperature. Therefore, in most parts of these heat transfer tubes, a thermal shock as large as the vicinity of the water inflow portion does not occur. Therefore, the heat transfer tubes used in the heat storage device are often damaged in the vicinity of the water inflow portion even though most of them are not damaged.
[0006]
However, the conventional heat storage device or the heat transfer tube provided in the heat storage device has no concept of an inflow portion, an outflow portion, or the like in its structure, and the entire heat transfer tube is arranged as one unit. Therefore, even if there is no damage near the outflow portion of the heat transfer tube, there is a problem that if there is damage due to thermal shock near the inflow portion, the expensive heat transfer tube must be replaced as a whole.
[0007]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a heat storage device that can replace only the heat transfer tube on the inflow portion side where the heat medium flows first. .
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is directed to a heat storage material, a heating means for heating the heat storage material, a heat transfer medium disposed in the heat storage material and a heat medium flowing inside. A heat storage device comprising a heat pipe and a housing portion for housing the heat storage material and the heat transfer pipe, wherein the heat transfer pipe is a first heat transfer pipe on the outflow side through which the heat medium flows out, and the heat medium flows in. A second heat transfer tube on the inflow side, wherein the first heat transfer tube and the second heat transfer tube are detachably connected by connecting means. A plurality of the accommodating portions, and the first heat transfer tube and the second heat transfer tube are disposed in different accommodating portions, and the accommodating volume of the accommodating portion in which the second heat transfer tube is accommodated is the first heat transfer tube. The accommodation volume in which the first heat transfer tube is accommodated among the accommodation portions is a first accommodation container, and is accommodated in the first accommodation container. The heat storage material is a first heat storage material including a solid heat storage material that is solid in a heated state, and the storage portion in which the second heat transfer tube is stored is a second storage container, the second storage container The heat storage material accommodated in the second heat storage material includes a liquid heat storage material that is liquid in a heated state. This is the gist.
[0009]
The invention according to claim 2 is the heat storage device according to claim 1, The second heat storage material is composed only of the liquid heat storage material, and the second heat transfer tube is immersed only in the liquid heat storage material. This is the gist.
[0010]
The invention according to claim 3 is the claim 2 In the heat storage device described in The second storage container includes the solid heat storage material as well as an inner container in which only the liquid heat storage material is stored, and the second heat transfer tube is stored in the inner container. This is the gist.
[0011]
The invention according to claim 4 is the claim Any one of claims 1 to 3 In the heat storage device described in The first container and the second container are formed in a rectangular parallelepiped shape and are in close contact with each other. This is the gist.
[0012]
The invention according to claim 5 is the claim. Any one of claims 1 to 3 In the heat storage device described in The first storage container and the second storage container are arranged with a heat transfer relaxation means for relaxing heat transfer between the first heat storage material and the second heat storage material, and the second heat storage material is It is set lower than the heat storage temperature of 1 heat storage material This is the gist.
[0013]
The invention described in claim 6 A heat storage material, a heating means for heating the heat storage material, a heat transfer tube that is disposed in the heat storage material and in which a heat medium flows, and a storage unit that stores the heat storage material and the heat transfer tube are provided. A heat storage device, wherein the heat transfer tube includes an outflow side first heat transfer tube through which the heat medium flows out and an inflow side second heat transfer tube through which the heat medium flows in, the first heat transfer tube And the second heat transfer tube is detachably connected by a connecting means, includes a plurality of the housing portions, and is disposed in a housing portion different from the first heat transfer tube and the second heat transfer tube, and the second heat transfer tube. The accommodating volume of the accommodating portion in which the first heat transfer tube is accommodated is made smaller than the accommodating volume of the accommodating portion in which the first heat transfer tube is accommodated, and an accommodating container is provided, and the first heat transfer tube is accommodated in the accommodating portion. The storage portion is a first storage chamber, and the heat storage material stored in the first storage chamber is heated. The first heat storage material including the solid heat storage material that is solid in the state, and the storage unit in which the second heat transfer tube is stored is a second storage chamber, and the heat storage stored in the second storage chamber The material is a second heat storage material made only of a liquid heat storage material that is liquid in a heated state, and the storage container includes the first storage chamber and the second storage chamber. This is the gist.
[0014]
The invention according to claim 7 is the claim 6 In the heat storage device described in The second storage chamber and the first storage chamber are defined by a partition wall. This is the gist.
[0015]
The invention according to claim 8 is the invention according to claim 6 In the heat storage device described in The second storage chamber is formed by an inner container stored in the first storage chamber. This is the gist.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
[0020]
As shown in FIGS. 1 to 3, the heat storage device 11 includes a plurality of (two in this embodiment) heat storage units 12 each having a rectangular parallelepiped shape. Each of the heat storage units 12 includes a storage container 13 as a storage section made of a plate-shaped stainless steel bottomed rectangular tube (cuboid), and a lid plate 17 that is fitted to the upper end opening of the storage container 13. And. A heat storage material 14 (not shown in FIG. 1) is accommodated in the storage container 13. The lid plate 17 is omitted in FIGS. 1 and 3 for convenience of explanation. Inside the heat storage material 14, a heat transfer tube 15 in which water as a heat medium flows and a heater 16 as a heating means for heating the heat storage material 14 are disposed (immersion in the heated state).
[0021]
The heat transfer tube 15 is made of expensive stainless steel or the like because it comes into contact with a heat storage material such as nitrate, and the heat transfer material 14 is arranged meandering like a combination of a plurality of U-shaped tubes. As shown in FIG. 3, the heat transfer tube 15 is disposed along a plurality of planes parallel to one side surface of the storage container 13. Then, both ends (inflow portion 21 and outflow portion 22) of each heat transfer tube 15 are led out through the lid plate 17 and fixedly supported to the lid plate 17 by a predetermined means.
[0022]
Further, the heat transfer tube 15 includes a first heat transfer tube 15a provided in the first heat storage unit 12a located on the outflow side of water as a heat medium and a second heat storage unit 12b located on the inflow side. And a heat transfer tube 15b. The first heat transfer tube 15a and the second heat transfer tube 15b are connected in series and detachably (this will be described in detail later). And the 1st heat exchanger tube 15a and the 2nd heat exchanger tube 15b make water as a heat carrier which became steam by exchanging heat between heat storage materials 14 heated by heater 16 to the load device which is not illustrated. Supply. The second heat transfer tube 15b is formed shorter than the length of the first heat transfer tube 15a.
[0023]
The heater 16 passes through the lid plate 17 and is introduced into the housing container 13 and is housed so as to be inserted into the meandering valley portion of the heat transfer tube 15. The heater 16 is bent in a U shape in the heat storage material 14, and then passes through the lid plate 17 again and is led out of the storage container 13. The heater 16 is supported by the lid plate 17 by being fixed to the lid plate 17 by a predetermined means. As will be described in detail later, the heater 16 includes a first heater 16a disposed on the first heat storage unit 12a side and a second heater 16b disposed on the second heat storage unit 12b side.
[0024]
Further, the heat storage device 11 is integrated by closely arranging the storage containers 13 of the respective heat storage units 12 and covering the entirety with a heat insulating material 29 (not shown in FIGS. 1 and 4), so that a heat retaining effect is obtained. It is secured.
[0025]
Here, the 1st heat storage unit 12a located in the water discharge side among the two heat storage units 12 is demonstrated based on FIGS.
The storage container 13 included in the first heat storage unit 12a is a first storage container 13a. And the thermal storage material 14 accommodated in the 1st storage container 13a is a mixed thermal storage material as a 1st thermal storage material which consists of a solid thermal storage material and the 1st liquid thermal storage material liquefied in the thermal storage temperature area used as a heating state. 14a. Therefore, the first heat transfer tube 15a and the first heater 16a disposed in the mixed heat storage material 14a cannot be easily removed due to friction with the solid heat storage material. In the present embodiment, the solid heat storage material is made of magnesia (magnesium oxide), and the first liquid heat storage material is made of nitrate (a mixture of sodium nitrate, sodium nitrite, potassium nitrate, and the like).
[0026]
Moreover, the 1st heat exchanger tube 15a and the 1st heater 16a which are arrange | positioned at the 1st heat storage unit 12a are penetrated with respect to the cover plate 17a fitted with the 1st storage container 13a, and are fixed with respect to the cover plate 17a. It is supported. The outflow part 22a of the 1st heat exchanger tube 15a is connected with the load apparatus which is not shown in figure, and the heated vapor | steam distribute | circulates to the same load apparatus. On the other hand, a flange joint 23a as a component of the connecting means is fixed to the inflow portion 21a of the first heat transfer tube 15a by welding.
[0027]
Next, the 2nd thermal storage unit 12b located in the water supply side among the two thermal storage units 12 is demonstrated according to FIGS.
As shown in FIGS. 1-3, the storage container 13 which the 2nd thermal storage unit 12b has is made into the 2nd storage container 13b smaller than the storage volume of the 1st storage container 13a. The second storage container 13b stores the inner container 19. The inner container 19 is made of plate-like stainless steel and is formed in a bottomed rectangular tube shape. The bottom surface of the inner container 19 is supported at a fixed position at the bottom of the second storage container 13b by a stainless steel fixing bracket 20 so as to prevent displacement in the longitudinal direction.
[0028]
The heat storage material 14 accommodated in the storage chamber 27 formed by the inner surface of the second storage container 13b and the outer surface of the inner container 19 is the mixed heat storage material 14a. Moreover, the heat storage material 14 accommodated in the storage chamber 28 formed by the inner side of the inner container 19 is composed of only the second liquid heat storage material 14b as the second heat storage material that is liquefied in the heat storage temperature region that is in a heated state. In addition, although the said 1st liquid heat storage material and the 2nd liquid heat storage material 14b in this embodiment are comprised from the same component, you may differ.
[0029]
The second heat transfer tube 15b and the second heater 16b disposed in the second heat storage unit 12b are accommodated in the accommodation chamber 28. Therefore, the second heat transfer tube 15b and the second heater 16b can be easily detached from the second storage container 13b when the second liquid heat storage material 14b is in a liquid state.
[0030]
Moreover, as shown in FIG. 4, the notch part 24a and the notch part 24b are formed in a part of the cover plate 17b which fits the 2nd container 13b so that removal is possible. The cutout portion 24a and the cutout portion 24b are formed so that the second heat transfer tube 15b can easily penetrate the lid plate 17b, whereby the second heat transfer tube 15b is formed from the inside of the second container 13b. The lead is led out to the outside through the notch 24a and the notch 24b. In addition, a plurality of through holes (not shown) through which the second heater 16b can be easily penetrated are formed in the central portion of the cover plate 17b, whereby the second heater 16b is penetrated from the inside of the second storage container 13b. It is led out through the hole.
[0031]
Then, as shown in FIG. 4, in the second heat transfer tube 15b, the outer peripheral surfaces of the inflow portion 21b and the outflow portion 22b led to the outside are locked and supported with respect to the upper surface of the lid plate 17b. At the same time, a fixing bracket 25 for position regulation is detachably fixed. In addition, a fixing member 25 for position restriction is detachably fixed to a predetermined portion led out of the second heater 16b while being locked and supported with respect to the upper surface of the lid plate 17b. Accordingly, the second heat transfer tube 15b and the second heater 16b can be suspended from the cover plate 17b to a predetermined position by the fixing brackets 25 and 26 being locked to the cover plate 17 from above.
[0032]
Here, the fixing bracket 25 is formed such that two component brackets 25a each having a substantially semicircular ring shape are in contact with each other. A substantially semicircular recess is formed on the surface where the component fittings 25a are in close contact with each other. When the component fittings 25a are in close contact with each other, the outer diameter of the second heat transfer tube 15b is slightly smaller. A circle is formed. Further, both ends of the fixing bracket 25 are formed so as to protrude in the radial direction from the semicircular portion, and a screw hole is formed at the center thereof. That is, the fixing bracket 25 is detachably fixed to the second heat transfer tube 15b by screwing with the screws in a state where the component brackets 25a are in close contact with each other while sandwiching the second heat transfer tube 15b. To get.
[0033]
The fixing metal fitting 26 is formed by two semi-elliptical parts metal fittings 26a contacting each other. Two substantially semicircular recesses are formed on the surface to which the component fittings 26a are in close contact with each other, and when the component fittings 26a are in close contact with each other, the outer diameter of the second heater 16b is slightly smaller. Two circles of a size are formed. The recess formed in each component metal fitting 26a is formed at a position where the heater 16 can be sandwiched when the component metal fitting 26a is brought into close contact with each other to form the fixing metal fitting 26. Both ends of the fixture 26 are formed so as to protrude from the semi-elliptical portion in the major axis direction, and a screw hole is formed at the center thereof. That is, the fixing bracket 26 can be detachably fixed to the second heater 16b by screwing with the screws in a state where the component brackets 26a are in close contact with each other while sandwiching the heater 16. .
[0034]
The inflow part 21b of the 2nd heat exchanger tube 15b is connected with the water source which is not illustrated, and the water before being heated is supplied. On the other hand, a flange joint 23b as a component of the connecting means is fixed to the outflow portion 22b of the second heat transfer tube 15b by welding (see FIG. 1, but the flange joint 23b is omitted in FIG. 4). . The first heat transfer tube 15a and the second heat transfer tube 15b are in close contact with a packing (not shown), and the flange joints 23a and 23b are connected by bolts and nuts as components of the connecting means. By tightening and fixing, they are connected in series and detachably. That is, the connection means in this embodiment is comprised by the flange joint 23a, the flange joint 23b, a volt | bolt, and a nut.
[0035]
Next, the operation of the heat storage device 11 will be described.
As shown in FIG. 2, for example, when the heater 16 is energized and generates heat using, for example, midnight power, the mixed heat storage material 14a stores heat by the heating of the first heater 16a in the first heat storage unit 12a. In the second heat storage unit 12b, the second liquid heat storage material 14b in the storage chamber 28 is first heated by the second heater 16b. The second liquid heat storage material 14b dissolves when it reaches a predetermined heat storage temperature. Then, when the inner container 19 is heated by the heated second liquid heat storage material 14b, the mixed heat storage material 14a in the storage chamber 27 is heated via the plate of the inner container 19 itself to store heat. The heater 16 of the present embodiment is configured such that energization is stopped when the second liquid heat storage material 14b reaches a predetermined temperature (450 ° C. in the present embodiment).
[0036]
And the heat storage apparatus 11 fully heat-stored in this way at night operates so that a vapor | steam may be sent to a predetermined | prescribed load apparatus according to the request | requirement of a steam supply in the daytime. That is, the heat transfer tube 15 is supplied with water as a heat medium from the inflow portion 21b of the second heat transfer tube 15b, so that the water flows therethrough. The water is heated via the heat transfer tube 15 by the heat storage by the mixed heat storage material 14a and the second liquid heat storage material 14b in the second heat storage unit 12b and by the mixed heat storage material 14a in the first heat storage unit 12a. Thereafter, the heated water becomes steam and flows out of the heat storage device 11 from the outflow portion 22a of the first heat transfer tube 15a. As a result, the heat storage device 11 can exchange heat with the water flowing through the heat transfer tubes 15 using the nighttime power.
[0037]
On the other hand, in the heat storage device 11 during operation, the water flowing into the heat transfer tube 15 is approximately 20 ° C. Therefore, before the inflow of water, the vicinity of the inflow portion 21b of the second heat transfer tube 15b is in a temperature state of about 450 ° C. due to the heat storage of the heat storage material 14, but the water of about 20 ° C. flows in. Causes rapid temperature change (decrease). And if inflow of water is stopped after this temperature fall, the vicinity of the inflow part 21b of the 2nd heat exchanger tube 15b will again cause a rapid temperature change (rise). Thus, the vicinity of the inflow portion 21b of the second heat transfer tube 15b repeats a rapid decrease and increase in temperature depending on the presence or absence of inflow of water.
[0038]
On the other hand, in the 1st heat exchanger tube 15a, since the vapor | steam (water) which distribute | circulates the inside becomes comparatively high temperature, it prevents that temperature changes rapidly according to the presence or absence of distribution | circulation of a vapor | steam (water). Has been. As described above, the second heat transfer tube 15b has a greater temperature change than the first heat transfer tube 15a, and is highly likely to be damaged by a thermal shock.
[0039]
Next, the replacement | exchange operation | work of the said 2nd heat exchanger tube 15b is demonstrated based on FIG. The replacement work of the second heat transfer tube 15b and the new second heat transfer tube 15b, which will be described below, is performed when the second heat transfer tube 15b is damaged due to, for example, thermal shock or when it is periodically replaced. Further, this replacement work is performed in a state where the second liquid heat storage material 14b is in a liquid state (approximately 150 ° C. or higher). First, a method for liquefying the second liquid heat storage material 14b will be described.
[0040]
<When exchanging at the site>
First, stop the inflow of water from the water source. At this time, if the second liquid heat storage material 14b is in a liquid state, the replacement operation is started as it is. On the other hand, if the second liquid heat storage material 14b is in a solid state at this time, the replacement operation is started after the second liquid heat storage material 14b is once heated to the liquid state by the second heater 16b. In this case, the liquefaction by heating the second liquid heat storage material can be performed by a heating means other than the second heater 16b, such as the first heater 16a. The first heater 16a can be used because the first storage container 13a and the second storage container 13b are arranged in close contact with each other, so that the heat generated by the first heater 16a passes through the mixed heat storage material 14a. This is because it is transmitted to the second liquid heat storage material 14b housed in the second housing container 13b.
[0041]
<When exchanging at a place other than the site>
When the replacement work is performed at a place other than the site (for example, a factory), the second heat storage unit 12b is brought into the factory as a whole. That is, first, the operation of the heat storage device 11 is stopped, the heat insulating material 29 is removed, and the temperature of the second heat storage unit 12b is waited for to decrease. As a result, when the temperature is such that the second heat storage unit 12b can be transported, the connection between the flange joints 23a and 23b is released, and only the second heat storage unit 12b is brought into the factory. Then, after the second liquid heat storage material 14b is heated to a liquid state at the factory, the replacement work is started. In this case, liquefaction by heating the second liquid heat storage material 14b can be performed by heating means outside the second heat storage unit 12b in addition to heating by energization of the second heater 16b.
[0042]
And in the state which liquefied the 2nd liquid heat storage material 14b in this way, even if it is a place other than a spot, a replacement | exchange operation | work is started as follows. Note that the liquid state of the second liquid heat storage material 14b sufficiently secures the work time required for the replacement work of the second heat transfer tube 15b.
[0043]
First, when the connection between the first heat transfer tube 15a and the second heat transfer tube 15b is not released, the bolts and nuts fastened to the flange joints 23a and 23b are removed. Thereby, connection with the 1st heat exchanger tube 15a and the 2nd heat exchanger tube 15b will be canceled, and the 1st heat storage unit 12a and the 2nd heat storage unit 12b will be in the state which can be separated mutually.
[0044]
Next, the fitting between the second storage container 13b and the cover plate 17b is released, and the cover plate 17b is lifted upward so as to be separated from the second storage container 13b. Then, the second heat transfer tube 15b and the second heater 16b together with the cover plate 17b are integrally removed from the second storage container 13b by the fixing brackets 25 and 26 that are latched and supported on the upper surface of the cover plate 17b. At this time, the second heat transfer tube 15b and the second heater 16b are easily pulled out from the second liquid heat storage material 14b in a liquid state.
[0045]
Next, the screw screwed to the fixing bracket 25 is removed from the fixing bracket 25, and the fixing bracket 25 is removed from the second heat transfer tube 15b.
Next, from that state, the inflow part 21b and the outflow part 22b pass through the notch 24a and the notch 24b so that the cover plate 17b is pulled upward, and the second heat transfer tube 15b is removed from the cover plate 17b. Remove.
[0046]
Then, the new second heat transfer tube 15 b is passed through the notch 24 a and the notch 24 b, and in this state, the second heat transfer tube 15 b is held at a predetermined position with respect to the lid plate 17. In this state, by fixing the fixing bracket 25 to the second heat transfer tube 15b, the second heat transfer tube 15b is latched and supported on the upper surface of the lid plate 17b, the height is adjusted, and the lid Mounted on the plate 17. Further, by attaching the lid plate 17 to the second storage container 13b, the new second heat transfer tube 15b and the second heater 16b are integrally mounted in the second storage container 13b.
[0047]
That is, in this embodiment, the cover plate 17b, the second heat transfer tube 15b, and the second heater 16b are integrally removed from the second storage container 13b. Similarly, when attaching the new second heat transfer tube 15b, the lid plate 17, the second heat transfer tube 15b, and the heater 16 are integrally attached to the second storage container 13b.
[0048]
Moreover, in this embodiment, since the 2nd heater 16b other than the 2nd heat exchanger tube 15b is also accommodated in the inside of the inner container 19, even when the 2nd heater 16b fails for some reason, said heat exchanger tube The second heater 16b can be individually replaced by performing an operation similar to the replacement operation. That is, the fixing bracket 26 is removed from the second heater 16b in a state where the lid plate 17b, the second heat transfer tube 15b, and the second heater 16b are integrally removed from the second storage container 13b. Thereafter, the second heater 16b is removed by pulling from below the cover plate 17b, and replaced with a new second heater 16b. Here, since the possibility that all the second heaters 16b fail at the same time is small, even if one second heater 16b fails and cannot be heated, the other non-failed second heaters 16b. Alternatively, the second liquid heat storage material 14b in the storage chamber 28 can be liquefied by using the first heater 16a.
[0049]
Therefore, according to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the above embodiment, the first heat transfer tube 15a and the second heat transfer tube 15b are detachably connected by tightening and fixing the flange joints 23a and 23b with bolts and nuts.
[0050]
Accordingly, it is possible to replace only the second heat transfer tube 15b on the inflow portion side where water as a heat medium flows in first and is easily damaged by thermal shock.
(2) In the above embodiment, the first heat transfer tube 15a through which water (steam) flows out is stored in the first storage container 13a, and the second heat transfer tube 15b through which water flows in is stored in the second storage container 13b. The first heat transfer tube 15a and the second heat transfer tube 15b were accommodated in different accommodating portions.
[0051]
Accordingly, the heat transfer tube 15 can be added with the concept of the heat medium outflow portion side or the inflow portion side for each unit of the housing portion in which the heat transfer tube 15 is disposed. The two heat transfer tubes 15b can be designed and arranged along the respective characteristics independently.
[0052]
(3) In the above embodiment, the heat storage device 11 includes the second heat storage unit 12b having the second storage container 13b designed to have a small storage capacity for the heat storage material, and the first storage designed to have a large storage capacity for the heat storage material. It comprised from the 1st heat storage unit 12a which has the container 13a.
[0053]
That is, the second storage container 13b was designed mainly for the purpose of facilitating the replacement work of the second heat transfer tube 15b that is frequently replaced among the heat transfer tubes 15. Therefore, the second container 13b can be reduced in weight. Therefore, it becomes easy to carry out or carry in the 2nd heat storage unit 12b from an installation place (site) to a factory etc. for exchange work of the 2nd heat exchanger tube 15b, and facilitate exchange work of the 2nd heat exchanger tube 15b. be able to.
[0054]
Moreover, the 1st storage container 13a by which the 1st heat exchanger tube 15a with a low replacement frequency is arrange | positioned was designed mainly for the heat storage capacity of the heat storage apparatus 11 to become large. Therefore, most of the heat storage capacity of the heat storage device 11 can be covered by the first heat storage unit 12a. Therefore, even in an emergency state where the second heat storage unit 12b cannot be used due to the replacement work of the second heat transfer tube 15b, the heat storage device 11 can perform its function by operating only with the first heat storage unit 12a. At the same time, by providing one relatively large first heat storage unit 12a, the replacement of the second heat transfer tube 15b on the heat medium inflow side as compared with the case where a plurality of relatively small heat storage units are provided. The cost of the entire heat storage device 11 can be reduced while facilitating the operation. Thus, by designing the first storage container 13a and the second storage container 13b so that the storage volumes of the heat storage material are different, the concept of the heat medium outflow side and the inflow side on the structure of the heat storage device 11 Can be added.
[0055]
Furthermore, in the said embodiment, also on the structure of the heat exchanger tube 15, it has the concept of the outflow side and inflow side of a heat medium. That is, the cost required for replacement of the second heat transfer tube 15b on the heat medium inflow side is reduced by designing the second heat transfer tube 15b having a high replacement frequency shorter than the first heat transfer tube 15a. Can do. Further, by increasing the length of the first heat transfer tube 15a, the heat exchange of the heat medium can be sufficiently performed in the first heat storage unit 12a having a large heat storage capacity.
[0056]
(4) In the above embodiment, the second heat transfer pipe 15b disposed in the second heat storage unit 12b located on the water supply side is stored in the storage chamber 28 in which only the second liquid heat storage material 14b is stored. Furthermore, the 2nd heat exchanger tube 15b was fixed with respect to the cover plate 17b so that removal was possible.
[0057]
Therefore, by making the second liquid heat storage material 14b all liquid, the replacement work of the second heat transfer tube 15b, in which water as the heat medium flows in first and is frequently damaged due to thermal shock, has reduced frictional resistance. Can be done easily. Moreover, since the 2nd heat exchanger tube 15b always exists in a liquid heat storage material, there are few obstacles to thermal expansion and contraction operation | movement like the case where it has a solid heat storage material, and the influence on deformation | transformation operation | movement is prevented.
[0058]
Moreover, in the said embodiment, the 2nd heater 16b arrange | positioned by the 2nd heat storage unit 12b among the heat storage units 12 was also set as the arrangement | positioning and support structure corresponded to arrangement | positioning and support structure of the 2nd heat exchanger tube 15b. Accordingly, the second heater 16b can be easily replaced in the same manner as the second heat transfer tube 15b. As a result, the maintenance cost of the heat storage device 11 can be reduced.
[0059]
(5) In the above embodiment, the second container 13b accommodates the inner container 19 in which only the second liquid heat storage material 14b is accommodated, and the outer surface of the inner container 19 and the inner surface of the second container 13b In the storage chamber 27 formed by the above, the mixed heat storage material 14a is stored.
[0060]
Therefore, the replacement work of the second heat transfer tube 15b and the second heater 16b can be facilitated while using a small capacity of the second liquid heat storage material 14b which is very expensive compared to the solid heat storage material made of magnesia. it can. Furthermore, since the main heat storage material of the heat storage device 11 is composed of the mixed heat storage material 14a made of a solid heat storage material, a large heat storage capacity and cost reduction effect can be obtained as compared with the case where only the second liquid heat storage material 14b is used. There is also an effect that is.
[0061]
(6) In the above embodiment, the first storage container 13a and the second storage container 13b have a rectangular parallelepiped shape, and the heat storage device 11 is formed in a state of being in close contact with each other.
Therefore, the installation space of the first heat storage unit 12a and the second heat storage unit 12b can be saved, and the heat retention effect can be improved.
[0062]
(7) In the said embodiment, the heat storage apparatus 11 was comprised from the several heat storage unit 12. FIG.
Therefore, when installing the heat storage device 11 in a place such as an existing electric room, the heat storage unit 12 may be disassembled and transported for each heat storage unit 12 and can be carried in without breaking the wall. Moreover, since it will become lightweight compared with the weight as the whole heat storage apparatus 11, if it decomposes | disassembles and conveys for every heat storage unit 12, conveyance will become easy.
[0063]
Furthermore, in response to an expansion request after installation, it is possible to cope with a small capacity increase by changing the number of heat storage units 12.
(8) In the above embodiment, the first heat storage unit 12a and the second heat storage unit 12b are formed separately.
[0064]
Therefore, since there is little possibility that the storage container 13 of each heat storage unit 12 is damaged simultaneously, even if the storage container 13 is damaged for some reason, the outflow of the high-temperature heat storage material 14 to the outside is minimized. Can do.
[0065]
(9) In the above embodiment, the heater 16 is disposed close to the valley of the meandering portion of the heat transfer tube 15.
Therefore, even when the heat storage temperature is lowered, heat can be easily applied to the heat transfer tube 15 by the heating operation of the heater 16, and additional cooking is possible.
[0066]
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In each of the following embodiments including the second embodiment, the same or corresponding components as those of the embodiment described above are denoted by the same reference numerals and redundant description thereof is omitted. The heat storage device 32 according to the second embodiment is the first in that the inner container 19 is omitted and the storage chamber 27 formed by the second storage container 13b is filled with the mixed heat storage material 14a as the second heat storage material. It differs from the heat storage device 11 of the embodiment.
[0067]
That is, as shown in FIG. 5, the heat storage device 32 fills the second storage container 13b with the mixed heat storage material 14a, and the second heat transfer tube 15b and the second heater 16b are disposed in the mixed heat storage material 14a. Is formed. The second heat storage unit 12b is less than half the length of the heat transfer tube and the capacity of the heat storage material compared to the first heat storage unit 12a, and the main heat storage of the heat storage device 32 is the mixed heat storage material of the first heat storage unit 12a. 14a. Therefore, in this embodiment, when the second heat transfer tube 15b needs to be replaced due to damage or the like, the second heat storage unit 12b is replaced as a unit.
[0068]
Therefore, according to the present embodiment, in addition to obtaining the operations and effects described in (1) to (3) and (6) to (9) in the first embodiment, it is 2 The effect that the heat exchanger tube 15b can be easily replaced | exchanged for every heat storage unit 12 is acquired. Moreover, the replacement | exchange operation | work which made the 2nd heat exchanger tube 15b itself necessary in 1st Embodiment 1 unit of replacement | exchange becomes unnecessary.
[0069]
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
Now, the heat storage device 33 of the third embodiment is different from the heat storage device 11 of the first embodiment in that the inner container 19 of the first embodiment is omitted. That is, as shown in FIG. 6, only the second liquid heat storage material 14b as the second heat storage material is stored in the storage chamber 27 formed by the inner surface of the second storage container 13b of the second heat storage unit 12b. The second heat transfer tube 15b and the second heater 16b are arranged on the second liquid heat storage material 14b.
[0070]
Therefore, according to the present embodiment, the operations and effects described in (1) to (9) in the first embodiment can be obtained. However, in this heat storage device 33, regarding the effect (3) in the first embodiment, compared to the heat storage device 11, a shortage of heat storage capacity due to not filling the solid heat storage material in the second heat storage unit 12b can be considered. However, the shortage can be solved by enlarging the first heat storage unit 12a.
[0071]
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
Now, the heat storage device 34 of the fourth embodiment differs from the heat storage device 33 of the third embodiment in that it does not include a plurality of storage containers 13 and is composed of one storage container 13. Furthermore, the heat storage device 34 is provided with the partition wall 41 in the storage container 13, thereby dividing the second storage chamber 51 and the first storage chamber 52, and the heat storage device 33 of the third embodiment. It is different.
[0072]
That is, as shown in FIG. 7, the heat storage device 34 is provided with a plate-shaped stainless steel partition wall 41 in the storage container 13 in order to dispose the first heat transfer tube 15a and the second heat transfer tube 15b in separate chambers. ing. Thereby, the storage container 13 includes a second storage chamber 51 in which only the second liquid heat storage material 14b is stored, and the second heat transfer tube 15b and the second heater 16b as a heating means are provided in the second storage chamber 51. It is arranged (immersed in the heated state). In the other first storage chamber 52 partitioned by the partition wall 41, the mixed heat storage material 14a is stored, and the first heat transfer tube 15a and the first heater 16a as a heating means are disposed.
[0073]
Therefore, according to the present embodiment, the operations and effects described in (1) to (4) and (9) in the first embodiment can be obtained.
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0074]
The heat storage device 35 according to the fifth embodiment is different from the heat storage device 35 according to the fourth embodiment in that the partition wall 41 is not provided. That is, as shown in FIG. 8, the heat storage device 35 accommodates the inner container 19 in the accommodation container 13 in order to arrange the first heat transfer pipe 15a and the second heat transfer pipe 15b in separate chambers. The second storage chamber 51 in which only the two liquid heat storage materials 14 b are stored is formed, and the second heat transfer tube 15 b and the second heater 16 b are disposed in the second storage chamber 51. The first storage chamber 52 formed by the inner surface of the storage container 13 and the outer surface of the inner container 19 stores the mixed heat storage material 14a, and the first heat transfer tube 15a and the first heater 16a are disposed. ing.
[0075]
Therefore, according to this embodiment, in addition to being able to obtain the operations and effects described in (1) to (4) and (9) in the first embodiment, in the first embodiment ( Actions and effects corresponding to the effects described in 5) can be obtained.
(Sixth embodiment)
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0076]
The heat storage device 36 of the present embodiment is an embodiment in which a function of reducing the thermal shock of the second heat transfer tube 15b is added to the heat storage device 32 of the second embodiment.
That is, as shown in FIG. 9, the first heat storage unit 12a and the second heat storage unit 12b are heat insulating members as heat transfer relaxation members that relieve heat transfer between the first heat storage unit 12a and the second heat storage unit 12b. 30. In the present embodiment, energization to the second heater 16b disposed in the second heat storage unit 12b can be controlled, and the heat storage temperature of the mixed heat storage material 14a filled in the second heat storage unit 12b is the first. It is set lower than the heat storage temperature of the mixed heat storage material 14a filled in the heat storage unit 12a.
[0077]
Therefore, the 2nd heat exchanger tube 15b can be heated at the temperature set lower than the heat storage temperature of the mixed heat storage material 14a of the 1st heat storage unit 12a used as the subject in heat storage of the heat storage device 36. As a result, the damage due to the thermal shock of the second heat transfer tube 15b can be mitigated as compared with the case where the heat insulating member 30 is not provided.
[0078]
Each of the above embodiments may be embodied by changing to another example as follows.
In each of the above embodiments, the first heat transfer tube 15a and the second heat transfer tube 15b are detachably connected by the flange joints 23a and 23b, bolts and nuts, but the present invention is not limited to this. For example, the first heat transfer tube 15a and the second heat transfer tube 15b may be detachably connected by tightening in a state of covering the connection portion.
[0079]
In the first to third and sixth embodiments, one side surface of each heat storage unit 12 is disposed in close contact, but a plurality of side surfaces (two side surfaces in this embodiment) may be disposed in close contact. For example, as shown in FIG. 10, the heat storage device 37 in this embodiment is different from the heat storage device 32 in the second embodiment in that the shapes of the first heat storage unit 12a and the second heat storage unit 12b are different. That is, the heat storage device 37 includes a relatively small rectangular parallelepiped second heat storage unit 12b and a first heat storage unit 12a formed so as to be in close contact with two side surfaces of the second heat storage unit 12b. The 2nd heat exchanger tube 15b arrange | positioned at the 2nd heat storage unit 12b is the heat exchanger tube introduction part 15c which has only the first trough part by the side of a water supply among the heat exchanger tubes 15. FIG. And as shown in FIG. 11, the 2nd heat exchanger tube 15b is connected with the inflow part 21a of the 1st heat exchanger tube 15a, using the peak part also as the outflow part 22b.
[0080]
In this way, it is possible to replace only the vicinity of the inflow portion 21a that is found to be the place where the thermal shock is most easily received in the heat transfer tube 15 experimentally.
In this alternative example, as shown in FIG. 12, the second heat storage unit 12b may be filled with only the second liquid heat storage material 14b.
[0081]
Further, in the fourth embodiment, the partition wall 41 may be formed so as to partition from the inner wall of the storage container 13 to the inner wall adjacent to the inner wall. That is, as shown in FIG. 13, the heat storage device 38 is also formed as the heat storage device 38 formed by partitioning the second storage chamber 51 and the first storage chamber 52 by providing the partition wall 41 in the fourth embodiment in an L shape. An effect equivalent to the effect 37 can be obtained.
[0082]
In addition, although not shown, in the heat storage device 35 of the fifth embodiment, the inner container 19 is made small so that the second storage chamber 51 is the same size as the storage chamber 27 in the heat storage device 37. The same effect can be obtained by designing and modifying the second heat transfer tube 15b located in the inner container 19 in the same manner.
[0083]
In the first, fourth, and fifth embodiments, the inner container 19 (the partition wall 41 in the fourth embodiment) is made of plate-shaped stainless steel, but the inner container 19 (the partition wall 41 in the third embodiment) A plurality of holes having such a size that the solid heat storage material cannot enter the storage chamber 28 (the second storage chamber 51 in the fourth and fifth embodiments) may be formed.
[0084]
If it does in this way, compared with the case of the 1st, 4th, and 5th embodiment, going back and forth between the 1st liquid heat storage material of the heat storage device 11,34,35 and the 2nd liquid heat storage material 14b becomes free, and heat storage of it. Efficiency can be improved. However, in the plurality of holes, only the solid heat storage material (magnesia) having a size that does not affect the replacement of the second heat transfer tube 15b is provided in the storage chamber 28 (the second storage chamber 51 in the fourth and fifth embodiments). Even if it is a size that can penetrate, the same effect as described above can be obtained.
[0085]
In each of the above embodiments, the first liquid heat storage material and the second liquid heat storage material 14b are configured from similar components, but may be configured from different components as long as they are liquid in the heated state.
[0086]
In 6th Embodiment, although the heat insulation member 30 as a heat-transfer mitigation means has been arrange | positioned between the 1st heat storage unit 12a and the 2nd heat storage unit 12b, making the 1st heat storage unit 12a and the 2nd heat storage unit 12b close. Alternatively, they may be arranged with a predetermined space in between. In this case, the predetermined space is used as a heat transfer relaxation means.
[0087]
In each of the above embodiments, the first heat transfer tube and the second heat transfer tube are disposed in different housing portions, but may be disposed in the same housing portion. For example, in the first embodiment, the first heat transfer tube 15a is disposed not only in the first storage container 13a as the storage section but also in the storage chamber 28 of the second storage container 13b as the storage section. And in the storage chamber 28, you may connect the 1st heat exchanger tube 15a and the 2nd heat exchanger tube 15b. Therefore, in this case, the second heat storage unit 12b includes not only the second heat transfer tube 15b but also the first heat transfer tube 15a.
[0088]
Next, the technical idea that can be grasped from the above-described embodiment and each other example will be described below together with the effects thereof.
(1) The first container and the second container are in close contact with each other on a plurality of side surfaces. 1 To claims 3 The heat storage apparatus as described in any one of these.
[0089]
(2) The heat storage device according to the technical idea (1), wherein the first storage container and the second storage container are in close contact with each other on two side surfaces.
(3) The partition wall divides from the inner wall of the storage container to an inner wall adjacent to the inner wall. 7 The heat storage device described in 1.
[0090]
Therefore, according to the invention described in any one of (1), (2), and (3), the size of the accommodating portion that accommodates the second heat transfer tube into which the heat medium flows first is reduced. It becomes easy. As a result, the second heat transfer tube can also be reduced in size and can be easily replaced.
[0091]
(4) The first storage container and the second storage container are arranged with a heat transfer relaxation means for relaxing heat transfer between the first heat storage material and the second heat storage material. Claim 1 To claims 3 The thermal storage apparatus as described in any one of these.
[0092]
(5) The first storage chamber and the second storage chamber are formed with a heat transfer mitigating means sandwiching heat transfer between the first heat storage material and the second heat storage material. Claim 6 To claims 8 The heat storage apparatus as described in any one of these.
[0093]
Therefore, according to the invention described in (4) or (5), the temperatures of the first heat storage material and the second heat storage material can be set separately. For example, the temperature of the heat storage material that exchanges heat with the second heat transfer tube into which the heat medium flows first can be set lower than the temperature of the heat storage material that exchanges heat with the first heat transfer tube.
[0094]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to replace only the heat transfer tube on the inflow portion side where the heat medium flows first.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a heat storage device of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional plan view of the heat storage device of FIG.
FIG. 3 is a schematic plan view of the heat storage device of FIG. 1;
4 is a perspective view of a heat storage unit on the water supply side in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a schematic plan view showing a second embodiment of the heat storage device of the present invention.
FIG. 6 is a schematic plan view showing a third embodiment of the heat storage device of the present invention.
FIG. 7 is a schematic plan view showing a fourth embodiment of the heat storage device of the present invention.
FIG. 8 is a schematic plan view showing a fifth embodiment of the heat storage device of the present invention.
FIG. 9 is a schematic plan view showing a sixth embodiment of the heat storage device of the present invention.
FIG. 10 is a schematic plan view showing another example of the heat storage device of the present invention.
FIG. 11 is a schematic front view showing another example of the heat storage device of the present invention.
FIG. 12 is a schematic plan view showing another example of the heat storage device of the present invention.
FIG. 13 is a schematic plan view showing another example of the heat storage device of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 32, 33, 34, 35, 36 ... Heat storage device, 13 ... Storage container as storage part, 13a ... First storage container as storage part, 13b ... Second storage container as storage part, 14 ... Heat storage material , 14a ... mixed heat storage material as the first heat storage material or second heat storage material, 14b ... second liquid heat storage material as the second heat storage material, 15 ... heat transfer tube, 15a ... first heat transfer tube, 15b ... second heat transfer tube , 16 ... heater as heating means, 19 ... inner container, 23a, 23b ... flange joint as connection means, 30 ... heat insulation member as heat transfer relaxation means, 41 ... partition, 51 ... second storage chamber as storage section 52 ... A first storage chamber as a storage section.

Claims

Heat storage material,
Heating means for heating the heat storage material;
A heat transfer tube that is disposed in the heat storage material and in which a heat medium flows;
A heat storage device comprising a housing part for housing the heat storage material and the heat transfer tube,
The heat transfer tube includes an outflow side first heat transfer tube through which the heat medium flows out, and an inflow side second heat transfer tube into which the heat medium flows in,
The first heat transfer tube and the second heat transfer tube are detachably connected by connecting means ,
A plurality of the accommodating portions are provided,
The first heat transfer tube and the second heat transfer tube are disposed in different accommodating portions, and
The accommodating volume of the accommodating portion in which the second heat transfer tube is accommodated is smaller than the accommodating volume of the accommodating portion in which the first heat transfer tube is accommodated,
Among the housing parts,
The housing portion in which the first heat transfer tube is housed is a first housing container,
The heat storage material stored in the first storage container is a first heat storage material including a solid heat storage material that is solid in a heated state,
The housing portion in which the second heat transfer tube is housed is a second housing container,
The heat storage device, wherein the heat storage material stored in the second storage container is a second heat storage material including a liquid heat storage material that is liquid in a heated state .

2. The heat storage device according to claim 1 , wherein the second heat storage material includes only the liquid heat storage material, and the second heat transfer tube is immersed only in the liquid heat storage material .

The second storage container includes an inner container that stores only the liquid heat storage material, and stores the second heat transfer tube in the inner container, while also storing the solid heat storage material. Item 3. The heat storage device according to Item 2 .

The heat storage device according to any one of claims 1 to 3, wherein the first storage container and the second storage container are formed in a rectangular parallelepiped shape and are in close contact with each other .

The first storage container and the second storage container are arranged with heat transfer relaxation means for relaxing heat transfer between the first heat storage material and the second heat storage material,
The heat storage device according to any one of claims 1 to 3, wherein the second heat storage material is set lower than a heat storage temperature of the first heat storage material .

Heat storage material,
Heating means for heating the heat storage material;
A heat transfer tube that is disposed in the heat storage material and in which a heat medium flows;
A housing portion for housing the heat storage material and the heat transfer tube;
A heat storage device comprising:
The heat transfer tube includes an outflow side first heat transfer tube through which the heat medium flows out, and an inflow side second heat transfer tube into which the heat medium flows in,
The first heat transfer tube and the second heat transfer tube are detachably connected by connecting means,
A plurality of the accommodating portions are provided,
The first heat transfer tube and the second heat transfer tube are disposed in different accommodating portions, and
The accommodating volume of the accommodating portion in which the second heat transfer tube is accommodated is smaller than the accommodating volume of the accommodating portion in which the first heat transfer tube is accommodated,
A storage container,
Among the housing parts,
The accommodating portion in which the first heat transfer tube is accommodated is a first accommodating chamber,
The heat storage material stored in the first storage chamber is a first heat storage material including a solid heat storage material that is solid in a heated state,
The accommodating portion in which the second heat transfer tube is accommodated is a second accommodating chamber,
The heat storage material stored in the second storage chamber is a second heat storage material made only of a liquid heat storage material that is liquid in a heated state,
The said storage container is equipped with the said 1st storage chamber and the 2nd storage chamber, The heat storage apparatus characterized by the above-mentioned .

The heat storage device according to claim 6 , wherein the second storage chamber and the first storage chamber are partitioned and formed by a partition wall .

The heat storage device according to claim 6 , wherein the second storage chamber is formed by an inner container stored in the first storage chamber .