JPH01312397A - 蓄熱装置 - Google Patents
蓄熱装置Info
- Publication number
- JPH01312397A JPH01312397A JP63142562A JP14256288A JPH01312397A JP H01312397 A JPH01312397 A JP H01312397A JP 63142562 A JP63142562 A JP 63142562A JP 14256288 A JP14256288 A JP 14256288A JP H01312397 A JPH01312397 A JP H01312397A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- heat storage
- capsule
- storage tank
- capsules
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
- F28D20/023—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat the latent heat storage material being enclosed in granular particles or dispersed in a porous, fibrous or cellular structure
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、熱エネルギーを蓄熱材に蓄え、必要なときに
この蓄えたエネルギーを暖房および給湯に利用する分野
などに用いられる蓄熱装置に関する。
この蓄えたエネルギーを暖房および給湯に利用する分野
などに用いられる蓄熱装置に関する。
従来の技術
従来より潜熱蓄熱材を利用する蓄熱装置は単位重量当り
の蓄熱量が大きい、一定温度の出力が得られるなどの利
点を有するため給湯分野および暖房分野で用いられてい
る。
の蓄熱量が大きい、一定温度の出力が得られるなどの利
点を有するため給湯分野および暖房分野で用いられてい
る。
発明が解決しようとする課題
しかし、実際の利用にあたっては下記の問題点がある。
すなわち、潜熱を利用する蓄熱材としては無機塩類、有
機物あるいはパラフィンが用いられているが、いずれの
場合にも固相における熱伝達が悪いため一定温度の熱を
短時間に取り出せないことである。すなわち、溶融状態
では対流により蓄熱材中の温度はほぼ均一になっている
が、−旦凝固し始めると固体の熱伝達が悪いため熱交換
器近辺の蓄熱材の温度は急激に低下する。これは、伝熱
面から離れた部分の蓄熱材から熱の伝わってくる速度よ
りも、熱交換器伝熱面から熱を取る速度の方が速く、熱
が伝わってこなければ伝熱面付近の蓄熱材の温度降下に
より熱を補給するしかないためである。すなわち、伝熱
面のごく近傍では蓄熱材はその潜熱を放出し固化する。
機物あるいはパラフィンが用いられているが、いずれの
場合にも固相における熱伝達が悪いため一定温度の熱を
短時間に取り出せないことである。すなわち、溶融状態
では対流により蓄熱材中の温度はほぼ均一になっている
が、−旦凝固し始めると固体の熱伝達が悪いため熱交換
器近辺の蓄熱材の温度は急激に低下する。これは、伝熱
面から離れた部分の蓄熱材から熱の伝わってくる速度よ
りも、熱交換器伝熱面から熱を取る速度の方が速く、熱
が伝わってこなければ伝熱面付近の蓄熱材の温度降下に
より熱を補給するしかないためである。すなわち、伝熱
面のごく近傍では蓄熱材はその潜熱を放出し固化する。
固化すると熱伝導度が悪いため、固化した蓄熱材近傍に
ある溶融蓄熱材の熱を伝熱面に伝えにくい。したがって
蓄熱材は伝熱面近傍では固相であり、少し離れた所では
液相のままである。この液相の潜熱も利用するためには
長時間を必要とした。実際の使用にあたっては上記現象
が生じないようにするため種々の工夫がなされているが
、効率よく多量の熱を取り出す簡易で実用的方法は見い
出されていない。
ある溶融蓄熱材の熱を伝熱面に伝えにくい。したがって
蓄熱材は伝熱面近傍では固相であり、少し離れた所では
液相のままである。この液相の潜熱も利用するためには
長時間を必要とした。実際の使用にあたっては上記現象
が生じないようにするため種々の工夫がなされているが
、効率よく多量の熱を取り出す簡易で実用的方法は見い
出されていない。
本発明は上記課題を解決するもので、熱交換効率をよく
して一定温度の熱を取り出せる蓄熱装置を提供すること
を目的とするものである。
して一定温度の熱を取り出せる蓄熱装置を提供すること
を目的とするものである。
課題を解決するための手段
上記課題を解決するため、本発明の蓄熱装置は、潜熱蓄
熱材を封入したカプセルと、多数の前記カプセルを収納
し、かつこれらのカプセルを外部に搬送可能な蓄熱槽と
、この蓄熱槽の下流側に設けられて、前記蓄熱槽より搬
出されたカプセルが移動中にこのカプセルから熱を奪う
放熱部と、この放熱部より搬出されたカプセルを前記蓄
熱槽に搬送する搬送装置とを有せしめたものである。
熱材を封入したカプセルと、多数の前記カプセルを収納
し、かつこれらのカプセルを外部に搬送可能な蓄熱槽と
、この蓄熱槽の下流側に設けられて、前記蓄熱槽より搬
出されたカプセルが移動中にこのカプセルから熱を奪う
放熱部と、この放熱部より搬出されたカプセルを前記蓄
熱槽に搬送する搬送装置とを有せしめたものである。
作用
上記構成により、蓄熱槽に収納された多数のカプセルは
、徐々に蓄熱槽より搬出されて放熱部に移行し、放熱部
で外部熱媒体と直接または間接的に接してその熱エネル
ギーを外部に放出する。その後、カプセルは搬送装置に
より蓄熱槽に返送される。以上のサイクルを繰返してい
る間にカプセルの有する熱エネルギーは放熱部で効率よ
く取り出すことができる。
、徐々に蓄熱槽より搬出されて放熱部に移行し、放熱部
で外部熱媒体と直接または間接的に接してその熱エネル
ギーを外部に放出する。その後、カプセルは搬送装置に
より蓄熱槽に返送される。以上のサイクルを繰返してい
る間にカプセルの有する熱エネルギーは放熱部で効率よ
く取り出すことができる。
実施例
以下、本発明の一実施例の蓄熱装置について図面に基づ
き説明する。
き説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す蓄熱装置の概念構成図
である。第１図に示すように、この蓄熱装置１は潜熱蓄
熱材が封入されている、たとえば球状のカプセル（図示
せず）を多数収納し、かつこれらのカプセルを外部に搬
出可能な蓄熱槽２と、蓄熱槽２の下流側に設けられて、
蓄熱槽２より搬出されたカプセルが移動中にこのカプセ
ルから熱を奪う放熱部３と、蓄熱槽２と放熱部３との間
に設けられて、カプセルの移動量を調節する調節装置４
と、放熱部３より搬出したカプセルを蓄熱槽２に搬送す
る搬送装置５と、放熱部３に対向して設けられて放熱部
３に熱媒体（本実施例では空気）を送るファン６とによ
り構成されている。
である。第１図に示すように、この蓄熱装置１は潜熱蓄
熱材が封入されている、たとえば球状のカプセル（図示
せず）を多数収納し、かつこれらのカプセルを外部に搬
出可能な蓄熱槽２と、蓄熱槽２の下流側に設けられて、
蓄熱槽２より搬出されたカプセルが移動中にこのカプセ
ルから熱を奪う放熱部３と、蓄熱槽２と放熱部３との間
に設けられて、カプセルの移動量を調節する調節装置４
と、放熱部３より搬出したカプセルを蓄熱槽２に搬送す
る搬送装置５と、放熱部３に対向して設けられて放熱部
３に熱媒体（本実施例では空気）を送るファン６とによ
り構成されている。
以下、各要素ごとに詳細に説明する。潜熱蓄熱材を封入
したカプセルは蓄熱材の潜熱を充分取り出すために寸法
上の制約を受ける。すなわち、カプセルの寸法は、カプ
セルの搬出量、カプセルの放熱部３での滞留時間および
カプセルの循環される回数および熱媒体の質と量との関
係できめられる。また、循環させる回数によっても多少
異なるが、−数的にカプセルの直径は２０ｗ以下１ｍｍ
以上が好ましく、これは２０ｍｍ以上の大きさになると
潜熱蓄熱材の潜熱を充分取り出せず、ｌｌＩｎ以下にな
ると封入されている蓄熱材の量に比べて表皮材料の占め
る割合が大きくなり、カプセル容器全体での蓄熱材の占
積量が低下するからである。カプセルに封入されている
潜熱蓄熱材は、放熱部３を通過中その潜熱の一部を放熱
して液体から固体に相変化し、前記カプセル外皮の内表
面に固体の膜を作り、この内表面の膜は移動中の衝撃と
液相からの熱伝導とによって次のサイクルで放熱部３を
通過するまでに取除かれるが、より積極的に内表面の膜
を取外すために、系の一部でカプセルに衝撃を与えるよ
うな装置を組込んでもよい。蓄熱槽２は蓄熱されたカプ
セルを収納するため、その周囲は断熱材により断熱され
ている。放熱部３では熱を効率よく取出す必要があるた
め、放熱部３の周囲は熱伝導性の良い材料またはカプセ
ルの径よりも小さい目を有する金網で囲まれている。特
に、金網で囲った場合はファン６により送られてきた熱
媒体が直接カプセルに接触する直接熱交換となるため、
周囲が熱伝導性の良い金属で囲まれている場合の間接熱
交換に比べて熱交換効率が良くなる。
したカプセルは蓄熱材の潜熱を充分取り出すために寸法
上の制約を受ける。すなわち、カプセルの寸法は、カプ
セルの搬出量、カプセルの放熱部３での滞留時間および
カプセルの循環される回数および熱媒体の質と量との関
係できめられる。また、循環させる回数によっても多少
異なるが、−数的にカプセルの直径は２０ｗ以下１ｍｍ
以上が好ましく、これは２０ｍｍ以上の大きさになると
潜熱蓄熱材の潜熱を充分取り出せず、ｌｌＩｎ以下にな
ると封入されている蓄熱材の量に比べて表皮材料の占め
る割合が大きくなり、カプセル容器全体での蓄熱材の占
積量が低下するからである。カプセルに封入されている
潜熱蓄熱材は、放熱部３を通過中その潜熱の一部を放熱
して液体から固体に相変化し、前記カプセル外皮の内表
面に固体の膜を作り、この内表面の膜は移動中の衝撃と
液相からの熱伝導とによって次のサイクルで放熱部３を
通過するまでに取除かれるが、より積極的に内表面の膜
を取外すために、系の一部でカプセルに衝撃を与えるよ
うな装置を組込んでもよい。蓄熱槽２は蓄熱されたカプ
セルを収納するため、その周囲は断熱材により断熱され
ている。放熱部３では熱を効率よく取出す必要があるた
め、放熱部３の周囲は熱伝導性の良い材料またはカプセ
ルの径よりも小さい目を有する金網で囲まれている。特
に、金網で囲った場合はファン６により送られてきた熱
媒体が直接カプセルに接触する直接熱交換となるため、
周囲が熱伝導性の良い金属で囲まれている場合の間接熱
交換に比べて熱交換効率が良くなる。
カプセルの移動方法としては、蓄熱槽２と放熱部３との
位置関係が上下である場合は自然落下を利用する。カプ
セルの径が比較的小さく、放熱部３の壁面が金網で構成
されている場合は放熱部３の中を直接落下させても良い
が、カプセルの径が比較的大きい場合は、第２図に示す
ように、放熱部３の内部に複数の邪魔板７を傾斜させて
交互に配置し、邪魔板７の角度を変えることにより、カ
プセルの放熱部３での滞留時間を調節する。蓄熱槽２と
放熱部３との位置関係が水平である場合は、放熱部３の
内部にベルトを設け、このベルトをモータにより駆動さ
せ、ベルト上のカプセルを移動させる。調節装置４は必
要な温度が得られるようにカプセルの搬出量の制御を行
い、−数的には得ようとする熱媒体の温度、放熱部３を
通過する前の熱媒体の温度および熱媒体の通過量により
その搬出量がきめられる。
位置関係が上下である場合は自然落下を利用する。カプ
セルの径が比較的小さく、放熱部３の壁面が金網で構成
されている場合は放熱部３の中を直接落下させても良い
が、カプセルの径が比較的大きい場合は、第２図に示す
ように、放熱部３の内部に複数の邪魔板７を傾斜させて
交互に配置し、邪魔板７の角度を変えることにより、カ
プセルの放熱部３での滞留時間を調節する。蓄熱槽２と
放熱部３との位置関係が水平である場合は、放熱部３の
内部にベルトを設け、このベルトをモータにより駆動さ
せ、ベルト上のカプセルを移動させる。調節装置４は必
要な温度が得られるようにカプセルの搬出量の制御を行
い、−数的には得ようとする熱媒体の温度、放熱部３を
通過する前の熱媒体の温度および熱媒体の通過量により
その搬出量がきめられる。
上記構成により、蓄熱槽２に収納された多数のカプセル
は、徐々に蓄熱槽２より搬出され放熱部３に移行し、放
熱部３で熱媒体と直接または間接的に接してその熱エネ
ルギーを外部に放出する。
は、徐々に蓄熱槽２より搬出され放熱部３に移行し、放
熱部３で熱媒体と直接または間接的に接してその熱エネ
ルギーを外部に放出する。
その後、カプセルは搬送装置５により蓄熱槽に返送され
る。なお、上述のように、カプセルに封入されている潜
熱蓄熱材は、放熱部３を通過中その潜熱の一部を放熱し
液体から固体に相変化し、カプセル外皮の内表面に固体
の膜を作るが、この内表面の膜は移動中または衝撃装置
の衝撃と液相からの熱伝導とによって次のサイクルで放
熱部３を通過するまでに取除かれるため５次のサイクル
でも放熱部３において支障なく放熱される。このように
、蓄熱材はカプセルに封入されているので、蓄熱材が熱
を放出し固化しても蓄熱装置の壁面に付着したりカプセ
ル同志で大きな塊を作ったりすることがなく、蓄熱材を
蓄熱カプセルという形で流動性をもたせ移動させること
ができる。これにより、各カプセルと熱媒体とが万遍な
く接触することができるため効率のよい熱交換を行うこ
とができる。
る。なお、上述のように、カプセルに封入されている潜
熱蓄熱材は、放熱部３を通過中その潜熱の一部を放熱し
液体から固体に相変化し、カプセル外皮の内表面に固体
の膜を作るが、この内表面の膜は移動中または衝撃装置
の衝撃と液相からの熱伝導とによって次のサイクルで放
熱部３を通過するまでに取除かれるため５次のサイクル
でも放熱部３において支障なく放熱される。このように
、蓄熱材はカプセルに封入されているので、蓄熱材が熱
を放出し固化しても蓄熱装置の壁面に付着したりカプセ
ル同志で大きな塊を作ったりすることがなく、蓄熱材を
蓄熱カプセルという形で流動性をもたせ移動させること
ができる。これにより、各カプセルと熱媒体とが万遍な
く接触することができるため効率のよい熱交換を行うこ
とができる。
なお、熱媒体が水などの液体の場合は熱媒体が放熱部と
直接接するように設計するとよい。
直接接するように設計するとよい。
第３図は本発明の他の実施例の蓄熱装置１１の概念構成
図である。本実施例では放熱部１３が蓄熱槽１２と搬送
装置１５との間の行き帰りの通路に跨がって設けられて
おり、蓄熱槽１２より搬出されたカプセルは放熱部１３
で一度放熱した後、搬送装置１５により蓄熱槽１２に搬
送される間に再度放熱部１３を通過する。これにより放
熱能力が高められる。
図である。本実施例では放熱部１３が蓄熱槽１２と搬送
装置１５との間の行き帰りの通路に跨がって設けられて
おり、蓄熱槽１２より搬出されたカプセルは放熱部１３
で一度放熱した後、搬送装置１５により蓄熱槽１２に搬
送される間に再度放熱部１３を通過する。これにより放
熱能力が高められる。
第４図は本発明のその他の実施例の蓄熱装置２１の概念
構成図である。本実施例では放熱部２３と搬送装置２５
の間にも蓄熱槽２８が設けられており、放熱部２３より
搬出されたカプセルは一旦蓄熱槽２８に集積収納された
後１Ｍ熱槽２８がカプセルで満たされた段階で、搬送装
置２５により蓄熱槽２２に搬送される。これにより、搬
送装置運転にともなう騒音、費用を軽減できる。
構成図である。本実施例では放熱部２３と搬送装置２５
の間にも蓄熱槽２８が設けられており、放熱部２３より
搬出されたカプセルは一旦蓄熱槽２８に集積収納された
後１Ｍ熱槽２８がカプセルで満たされた段階で、搬送装
置２５により蓄熱槽２２に搬送される。これにより、搬
送装置運転にともなう騒音、費用を軽減できる。
発明の効果
以上のように本発明の蓄熱装置によれば次の効果が得ら
れる。
れる。
（１）潜熱蓄熱材は小形のカプセル内に封入されている
ので、蓄熱材の体積に対する表面積が大きく、また、カ
プセルは少量ずつ放熱部に搬出されるので、カプセル表
面は万遍なく熱媒体と接触することができるため、カプ
セルより効率よく熱を取り出すことができる。したがっ
て、同一温度の多量の熱を継続して得ることができる。
ので、蓄熱材の体積に対する表面積が大きく、また、カ
プセルは少量ずつ放熱部に搬出されるので、カプセル表
面は万遍なく熱媒体と接触することができるため、カプ
セルより効率よく熱を取り出すことができる。したがっ
て、同一温度の多量の熱を継続して得ることができる。
（２）カプセルに封入された蓄熱材の外表面は放熱時に
液体から固体に相変化し、前記カプセル外皮の内表面に
付着するが、この付着物はカプセルの搬送中の＊撃と搬
送中における液相からの熱伝導によって取除かれる。こ
れによって、カプセルは各サイクルとも効率よく熱を放
出することができる。すなわち、潜熱回収率を高くでき
る。
液体から固体に相変化し、前記カプセル外皮の内表面に
付着するが、この付着物はカプセルの搬送中の＊撃と搬
送中における液相からの熱伝導によって取除かれる。こ
れによって、カプセルは各サイクルとも効率よく熱を放
出することができる。すなわち、潜熱回収率を高くでき
る。
（３）カプセルの搬出量を制御することで熱媒体の出力
温度を任意に調節できる。
温度を任意に調節できる。
（４）蓄熱材がカプセルの集合体で形成されているので
、その形は無定形である。したがって設計の自由度が大
きい。
、その形は無定形である。したがって設計の自由度が大
きい。
第１図は本発明の一実施例を示す蓄熱装置の概念構成図
、第２図は同蓄熱装置の放熱部の断面図、第３図および
第４図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す蓄熱装置の
概念構成図である。 １．１１．２１・・・蓄熱装置、２．１２，２２．２８
・・・蓄熱槽、３，１３．２３・・・放熱部、４・・・
調節装置、５，１５．２５・・・搬送装置。 代理人 森 本 義 弘 第２図 第３図
、第２図は同蓄熱装置の放熱部の断面図、第３図および
第４図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す蓄熱装置の
概念構成図である。 １．１１．２１・・・蓄熱装置、２．１２，２２．２８
・・・蓄熱槽、３，１３．２３・・・放熱部、４・・・
調節装置、５，１５．２５・・・搬送装置。 代理人 森 本 義 弘 第２図 第３図
Claims (1)
- １、潜熱蓄熱材を封入したカプセルと、多数の前記カプ
セルを収納し、かつこれらのカプセルを外部に搬出可能
な蓄熱槽と、この蓄熱槽の下流側に設けられて、前記蓄
熱槽より搬出されたカプセルが移動中にこのカプセルか
ら熱を奪う放熱部と、この放熱部より搬出されたカプセ
ルを前記蓄熱槽に搬送する搬送装置とを有する蓄熱装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63142562A JPH01312397A (ja) | 1988-06-09 | 1988-06-09 | 蓄熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63142562A JPH01312397A (ja) | 1988-06-09 | 1988-06-09 | 蓄熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01312397A true JPH01312397A (ja) | 1989-12-18 |
Family
ID=15318220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63142562A Pending JPH01312397A (ja) | 1988-06-09 | 1988-06-09 | 蓄熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01312397A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009186056A (ja) * | 2008-02-04 | 2009-08-20 | Honda Motor Co Ltd | 蓄熱容器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56142398A (en) * | 1980-04-03 | 1981-11-06 | Agency Of Ind Science & Technol | Material and method for accumulating heat by using substance capable of undergoing phase change |
| JPS6023279A (ja) * | 1983-07-18 | 1985-02-05 | 株式会社日立製作所 | エレベ−タ−乗かごの照明装置 |
-
1988
- 1988-06-09 JP JP63142562A patent/JPH01312397A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56142398A (en) * | 1980-04-03 | 1981-11-06 | Agency Of Ind Science & Technol | Material and method for accumulating heat by using substance capable of undergoing phase change |
| JPS6023279A (ja) * | 1983-07-18 | 1985-02-05 | 株式会社日立製作所 | エレベ−タ−乗かごの照明装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009186056A (ja) * | 2008-02-04 | 2009-08-20 | Honda Motor Co Ltd | 蓄熱容器 |
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