JP2009115366A - 蓄熱体 - Google Patents

Abstract

【課題】高効率で大能力の蓄熱体を提供すること。
【解決手段】蓄熱剤１と、九十九折形状を有する帯状の伝熱体２と、枠の少なくとも１面が媒体への伝熱機能を有する角型ケーシング３とを備え、前記角型ケーシング３の内部に、前記蓄熱剤１と前記伝熱体２とを収納した構成としたことを特徴とするもので、角型ケーシング３の内部の蓄熱剤１に熱を効率的に伝えることができ、さらに角型の蓄熱体を積層して用いることにより実装時の蓄熱体の容積率を大きくすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、給湯、空調および乾燥等に利用する蓄熱体に関するものである。

従来、この種の蓄熱体は、蓄熱剤と、非定形の金網からなる伝熱促進材とを、球状カプセルのケーシングに収納して構成していた。蓄熱体は蓄熱槽に充填して用いられ、熱源で加熱した高温水を蓄熱槽に循環することにより蓄熱体に蓄熱し、放熱は低温の市水を蓄熱槽に給水して球状の蓄熱体と熱交換したあと高温の湯として蓄熱槽から取り出して、給湯などの用途に供していた（例えば、特許文献１参照）。

図６は、特許文献１に記載された従来の蓄熱体を示すものである。図６に示すように、蓄熱剤１と、伝熱体２と、球状のケーシング３とから構成されている。
特開平６−２８１３７１号公報

しかしながら、前記従来の構成では、球状カプセルのケーシングの外側から加熱して内部の蓄熱剤を加熱して蓄熱するが、蓄熱剤の熱伝導率が低いため、伝熱体を用いて見かけの熱伝導率を向上してもちいる。

しかしながら、伝熱体に非定形の金網を用い、強度を確保するために肉厚の球状カプセルのケーシングを用いているため、球状カプセルの中心部の蓄熱剤にまで充分に熱が伝わらず蓄熱効率が低く、さらに球状という幾何学的制約から蓄熱槽内に充填する蓄熱体の容積率も５０％程度と低くなるため蓄熱能力も小さいなどの課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高効率で大能力の蓄熱体を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために本発明の蓄熱体は、蓄熱剤と、九十九折形状を有する帯状の伝熱体と、枠の少なくとも１面が媒体への伝熱機能を有する角型ケーシングとを備え、前記角型ケーシングの内部に、前記蓄熱剤と前記伝熱体とを収納した構成としたことを特徴とするもので、角型ケーシング内部の蓄熱剤に熱を効率的に伝えることができ、さらに角型の蓄熱体を積層して用いることにより実装時の蓄熱体の容積率を大きくすることができる。

本発明によれば、高効率で大能力の蓄熱体を提供することができる。

第１の発明は、蓄熱剤と、九十九折形状を有する帯状の伝熱体と、枠の少なくとも１面が媒体への伝熱機能を有する角型ケーシングとを備え、前記角型ケーシングの内部に、前記蓄熱剤と前記伝熱体とを収納した構成としたことを特徴とするもので、角型ケーシング内部の蓄熱剤に熱を効率的に伝えることができ、さらに角型の蓄熱体を積層して用いることにより実装時の蓄熱体の容積率を大きくすることができる。

第２の発明は、特に第１の発明の角型ケーシングの伝熱面でない面に、断熱体を設けた
ことを特徴とするもので、実装時に隣接する蓄熱体との間での熱移動を防止することととなり、熱損失の少ない高効率な性能を有する蓄熱体を実現することができる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明の角型ケーシングの伝熱面でない端面に凸部を設け、他端面に凹部を設けたことを特徴とするもので、実装時に隣接する蓄熱体の凹部に凸部をはめ合わせて固定することとなり、蓄熱体の位置を正確に固定して積層することができる。

第４の発明は、特に第１〜第３のいずれかの発明の角型ケーシングにおいて、シール材と、前記シール材を保持するシール溝と固定孔とを設けた部材と、前記固定孔に挿入する突起を設けた蓋部材とで、角型ケーシングを形成することを特徴とするもので、蓄熱剤と帯状の伝熱体とを角型ケーシングに収納し、角型ケーシング蓋の突起を角型ケーシングの固定孔に挿入固定することとなり、角型ケーシングと角型ケーシング蓋とをシール材でシールすることができ、簡易な構成で蓄熱剤の漏れを防止して信頼性を向上することができる。

第５の発明は、特に第１〜第４の発明のいずれかの角型ケーシングにおいて、金属性の伝熱板を備え、前記伝熱板を伝熱面に接合することを特徴とするもので、伝熱面の熱伝導率を向上することとなり、効率的に蓄熱剤から熱を出し入れすることができ蓄熱効率を向上することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものでない。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における蓄熱体の構成図を示すものである。

図１において、伝熱体２は、熱伝導率の大きな銅製の帯状メッシュを九十九折して形成したものであり、枠４と枠４より肉薄の伝熱面５とが一体となって樹脂成形された角型ケーシング３内に酢酸ナトリウム３水塩などの蓄熱剤１とともに収納して蓄熱体６を構成している。伝熱面５には外部との熱授受をおこなうための伝熱流路７などが設けられる。

以上のように構成された蓄熱体について、以下その動作、作用を説明する。

まず、伝熱流路７に高温の流体を流して角型ケーシング３の伝熱面５を加熱すると、伝熱面５近傍の蓄熱剤１は温度上昇し、融解温度に達して固体から液状になる。この時、伝熱面５から離れた距離にある内部の蓄熱剤１も枠４で形状を保たれた伝熱体２により加熱されて液状になるため、蓄熱体６全体に熱が伝わり、蓄熱剤１を融解し潜熱として蓄熱することとなる。

一方、伝熱流路７に低温の流体を流して蓄熱した蓄熱体６の伝熱面を冷却することにより、蓄熱の場合と逆の現象により、蓄熱体６内の蓄熱剤１を凝固させて潜熱として放熱させることとなる。

以上のように、本実施の形態においては、蓄熱体６を蓄熱剤１と、九十九折形状を有する帯状の伝熱体２とを、枠４と伝熱面５とを一体に形成する角型ケーシング３に収納する構成とすることにより、伝熱体２の形状を安定に保ち、角型ケーシング３の伝熱面５から蓄熱体６の内部に位置する蓄熱剤１に効率良く熱を伝えることとなり、蓄熱体６全体の熱伝導率を向上して蓄熱剤１を融解または凝固させて潜熱として大量の熱を利用することができ、さらに角型形状の蓄熱体６を実現することにより、平板状の伝熱流路７と蓄熱体６
の伝熱面を接触して複数枚積層して用いることにより装置に占める蓄熱体５の容積率も向上することができ、高効率で蓄熱能力の大きな蓄熱体を実現することができる。

（実施の形態２）
図２は本発明の第２の実施の形態の蓄熱体の構成図を示すものである。

図２において、真空断熱材などからなる断熱体８は、角型ケーシング３の枠４の外周部に埋設して設けている。

以上のように構成された蓄熱体について、以下その動作、作用を説明する。

まず、複数の蓄熱体６を積層して実装する場合、隣接する蓄熱体６とは、角型ケーシング３の枠４同士が接触することとなるが、枠４には断熱体８を埋設しているため、隣接する蓄熱体６間の熱移動を防止することができる。

以上のように、本実施の形態においては枠４に断熱体８を埋設してもうけることにより、隣接する蓄熱体６への熱移動を防止することとなり、多数の蓄熱体６を積層して用いることにより大能力で高効率の蓄熱システムを実現することができる。

（実施の形態３）
図３は本発明の第３の実施の形態の蓄熱体の構成図を示すものである。

図３において、角型ケーシング３は、枠４の外周の１面に凸部９を設け、対向する他の１面に凹部１０を設けたものであり、凸部９と凹部１０とを嵌め合い構造としている。

以上のように構成された蓄熱体について、以下その動作、作用を説明する。

まず、蓄熱体６を積層して実装する場合、隣接する蓄熱体６とは、角型ケーシング３の枠４同士が接触することとなるが、枠４の外周に凸部９と凹部１０を設けているため、隣接する蓄熱体６間を凸部９と凹部１０を嵌め合わせることにより所定の位置に強固に固定することができる。

以上のように、本実施の形態においては、枠４の外周に凸部９と凹部１０とを対向する面にもうけことにより蓄熱体６を連結固定することとなり、多数の蓄熱体６を積層して用いることにより大能力で高効率の蓄熱システムを実現することができる。

（実施の形態４）
図４は本発明の第４の実施の形態の蓄熱体の構成図を示すものである。

図４において、角型ケーシング３はOリングなどのシール材１１と、シール材１１を保持するシール溝１２と固定孔１３とを設けものであり、角型ケーシング蓋１４は、突起１５を設けて構成している。

以上のように構成された蓄熱体について、以下その動作、作用を説明する。

まず、角型ケーシング３は内部に蓄熱剤１と伝熱体２を収納し、角型ケーシング蓋１４をかぶせて密閉するが、この時角型ケーシング蓋１４の突起１５を角型ケーシング３の固定孔１３に圧入して固定するため、角型ケーシング３とケーシング蓋１４はシール溝１２に設けたシール材１１でシールして気密性を確保することとなる。

以上のように、本実施の形態においては、シール材１１を保持するシール溝１２と固定孔１３とを設けた角型ケーシング３と、固定孔１３に圧入する突起１５を設けた角型ケーシング蓋１４とを設けた構成とすることにより、角型ケーシング蓋１４の突起１５を角型ケーシング３の固定孔１３に圧入固定することとなり、角型ケーシング３と角型ケーシング蓋１４とをシール材１１でシールすることができ、簡易な構成で蓄熱剤の漏れを防止して信頼性を向上することができる。

（実施の形態５）
図５は本発明の第５の実施の形態の蓄熱体の構成図を示すものである。

図５において、伝熱板１６は、銅などの金属材料で構成し、角型ケーシング３の枠４に接着などの接合方法で密着して設けたものであり、伝熱体２に密着して蓄熱体６を構成している。

以上のように構成された蓄熱体について、以下その動作、作用を説明する。

まず、伝熱板１６を外部から加熱すると、伝熱板１６から内部の蓄熱剤１に熱がつたわるが、伝熱体２をとおして伝熱板１６からはなれた蓄熱剤１へも熱を伝えることができる。

以上のように、本実施の形態においては、金属性の伝熱板１６を設けることにより、伝熱面５の熱伝導性を向上することとなり、外部の熱を蓄熱体６の内部の蓄熱剤１に効率よく伝えることができる。

以上のように、本発明にかかる蓄熱体は、高効率で大能力の蓄熱が可能となるので、給湯、冷房、暖房、乾燥および産業用の廃熱回収装置などの用途にも適用できる。

（ａ）本発明の実施の形態１における蓄熱体の正面図（ｂ）図１（ａ）のＡ―Ａ断面図（ｃ）図１（ａ）のＢ―Ｂ断面図 本発明の実施の形態２における蓄熱体の構成図 本発明の実施の形態３における蓄熱体の構成図 本発明の実施の形態４における蓄熱体の構成図 本発明の実施の形態５における蓄熱体の構成図 （ａ）従来の蓄熱体の構成図（ｂ）従来の蓄熱体を用いた給湯機の構成図

符号の説明

１ 蓄熱剤
２ 伝熱体
３ 角型ケーシング
４ 枠
５ 伝熱面
６ 蓄熱体
７ 伝熱流路
８ 断熱体
９ 凸部
１０ 凹部
１１ シール材
１２ シール溝
１３ 固定孔
１４ 角型ケーシング蓋
１５ 突起
１６ 伝熱板

Claims (5)

1. 蓄熱剤と、九十九折形状を有する帯状の伝熱体と、枠の少なくとも１面が媒体への伝熱機能を有する角型ケーシングとを備え、前記角型ケーシングの内部に、前記蓄熱剤と前記伝熱体とを収納した構成としたことを特徴とする蓄熱体。
2. 角型ケーシングの伝熱面でない面に、断熱体を設けたことを特徴とする請求項１に記載の蓄熱体。
3. 角型ケーシングの伝熱面でない端面に凸部を設け、他端面に凹部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の蓄熱体。
4. シール材と、前記シール材を保持するシール溝と固定孔とを設けた部材と、前記固定孔に挿入する突起を設けた蓋部材とで、角型ケーシングを形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄熱体。
5. 金属性の伝熱板を備え、前記伝熱板を伝熱面に接合することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄熱体。

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