JPH02101349A - 蓄熱体の加熱方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （＆業上の利用分野） 本発明は、蓄熱槽内に配設された蓄熱体全加熱するため
の方法に関するものである。

（従来の技術） 発電設備の負荷率を千草化するため、深夜電力を利用し
た温水器がよく知られている。この種の装置として台所
用の蓄熱式給湯器が実用に供されているが、最高貯湯温
度が８５℃程度であシ、蓄熱容量の不足から極めて小型
のものが製品化されているにすぎない。犬答量の高温蓄
熱体としては、例えばマグネシアを主成分とするマグネ
サイト煉瓦又は酸化鉄を主成分とする煉瓦があり、蓄熱
式暖房器に利用されている。また、この種の煉瓦に代る
ものとして、液体全密封した容器の内部に該液体の温度
変化に伴なう体積変化を吸収する気体層金膜けて成る蓄
熱体も提案されている。

このような高温蓄熱体に蓄熱全行なう場合、従来では、
蓄熱体の近傍にシーズヒータ又はカートリッジヒータを
適宜の密度で蓄熱体に清って配設し、これらのヒータに
より蓄熱体を高温ｍ熱する方法が一般に採用されている
。

（発明が解決しようとする課題） しかし、シーズヒータ又はカートリッジヒータを用いて
蓄熱体を加熱する方法全採用する場合には、これらのヒ
ータで蓄熱体が効率よく加熱されるようにするため、従
来では複雑なヒータ収納方法が用いられている。したが
って、構造が複雑となるほか、これらのヒータに高価で
あるため、装置のコストが高くなってしまうという問題
点を有している。

本発明の目的は、上述した従来技術の問題点を解決する
ことができる、蓄熱体の加熱方法全提供することにある
。

（課題を解決するための手段） 本発明の方法は、蓄熱槽内に配設された高温蓄熱体全加
熱するための方法において、上記蓄熱槽の底部に配設さ
れた板状ヒータにより上記高温蓄熱体全底部から加熱す
ると共に、上記板状ヒータからの熱全吸収するヒートパ
イグア り上記高温蓄熱体全側面からも加熱する点に％徴を有す
る。

（作用） 蓄熱槽内に配設された高温蓄熱体の下部は、蓄熱槽の底
部に配設された板状ヒータにより加熱される。また、板
状ヒータからの熱は、ヒートパイプの例えば一端から吸
収され、吸収された熱はヒートパイプの側面から適宜に
放出され、この放出される熱によって高温蓄熱体は側面
からも加熱される。

（実施例） 以下、本発明の方法による蓄熱体加熱方法全適用した装
置の一実施例について詳細に説明する。

第１図に示す温水／蒸気発生装置１は、高温蓄熱体２が
多数収納されている蓄熱槽３を備えている。各高温蓄熱
体２は、注射アングル状に形成された容器内に蓄熱源と
なる水と空気層とが密封されて成る特別な構成のもので
ある。図示の実施例では、各高温蓄熱体２は蓄熱槽３内
に縦方向に密集して並べられており、これらの高温蓄熱
体２の加熱源として、蓄熱槽３の底部に板状ヒータ４が
配設されている。図示の実施例では、板状ヒータ４は電
気ヒータとして構成されており、スイッチ５を介して［
源６に接続されており、スイッチ５が閉じられることに
より板状ヒータ４に電源６から加熱電流が流れ、板状ヒ
ータ４が高温に加熱される。

高温蓄熱体２からの熱を蓄熱槽３の外に取り出すと共に
、高温蓄熱体２を側面から加熱することができるように
、複数本のヒートパイプ７が適宜の間隔で垂直に設けら
れている。ヒートパイプ７の谷一端部７１は、蓄熱槽３
の壁体を貫通してその内部にまで延びておシ、高温蓄熱
体２の間全通って板状ヒータ４にまで延びている。なお
、各ヒートパイプ７が蓄熱槽３金貫通する部分には、適
宜のシール部８が設けられている。図示の実施例では、
ヒートパイプ７が３本設けられている場合が示されてい
るが、その本数は、蓄熱槽３から取り出す熱量に応じて
、又はその他の要因に従って適宜に定めることができる
。

各ヒートパイグアと高温蓄熱体２との間の熱の伝達全効
率よく行なうため、蓄熱槽３内には、高温蓄熱体２及び
ヒート・９イｆ７の集積空隙を溝たすための低融点ハン
ダ９が充填されている。このため、ヒートパイプ７、板
状ヒータ４及び高温蓄熱体２の間の熱伝達が低融点ハン
ダ９全介して良好に行なわれる。

第２図には、第１図に示した高温蓄熱体２が断面して示
でれている。高温蓄熱体２は、耐熱性の高い硼硅酸がラ
ス等によって作られた耐熱ガラスから成る中空の容器２
１を備え、その外形形状は注射アングルと同様な形状と
されている。容器２１内には、蓄熱源としての水Ａと、
温度変化によって生じる水Ａの体積変化ｆｔ全吸収する
ための気体層としての気泡（空気層）２２とが密封され
ている。なお、容器２１の一端部には水Ａの注入孔２３
が設けられており、図示の実施例では、水音注入した後
、注入孔２３は適宜の手段で封止されている。

この構成によると、高温蓄熱体２が加熱されたことによ
り水Ａの体積が増大した場合、この体積の変化量は空気
層２２によって吸収され、容器２１の内圧が異常に高く
なるのが防止される。

前記水Ａは、通常では沸点の１００℃以上に温度が上昇
しないが、容器２１内に密封されているので、加熱して
も気化せず１００℃以上（この実施例の場合３００℃程
度またはそれ以上）′！で温度を上げるＣとができ、煉
瓦と同程度に高温蓄熱が可能となっている。また、水Ａ
の替わりに沸点の高い（８８３℃）ナトリウム全周いれ
ば、より以上の高温蓄熱が可能である。

上述の蓄熱体２を容器２１の外部から適宜のヒータで加
熱すると、水Ａの温度が上昇して容器２１の内部の圧力
が上昇するとともに水Ａの容積も膨張する。例えば、容
器２１の内部の水温が３００℃に上昇した場合、容器２
１の内部の圧力は１００　ａｔｍで水Ａの容積は常温時
の１，４倍に膨張する。そして、膨張した水Ａの容積増
加量は容器２１内に設けた空気層２２が縮小することに
よって吸収される。なお、容器２１内の水温が下がって
、水Ａの体積が縮小すれば、その分空気層２２の体積が
増大する。ここで、空気層２２の代りに窒素ガス等の適
宜のガスによる気体層を設けてもよいことは勿論である
。

このようにして、水Ａの容積１彫張による内部圧力の増
加を抑えながら、容器２１内部の水温を３００℃ないし
それ以上に上げることができ、煉瓦と同等ないしそれ以
上の蓄熱能力を持たせることができる。

なお、例えば３００℃における水Ａの容積が常温時の約
１，４倍程度に膨張するが、空気層２２の容積はこの膨
張の度合いを考慮して設定すればよい。また、容器２１
の内圧に対する耐圧能力は、その材質や厚さまたは空気
層２２の容積によって決定される。

この実施例においては、蓄熱源に安価な水を利用してい
るので、イニシャルコストヲ安くできる。

しかも−旦、水Ａを密封してしまえば、後はメンテナン
スフリーであるから保守等のコストがかからない。

ところで、本発明者は、容器２１として市販のハリオー
３２ガラス（商品名）を用いて、上記蓄熱体の最適な蓄
熱温度を求める実験を行った。

その結果、容器２１の内部の水Ａｉ徐々に加熱すると、
水Ａの温度が３０９℃（つまり圧力が１００　ａｔｒｎ
　）に達した場合を境として、水Ａの膨張率が大きくな
り、（容器２１に封入可能な水Ａの容積がより少なくな
って）蓄熱量が逆に小さくなることがわかった。したが
って、水Ａ１３００℃程度に保持するのが最適であると
言えるが、それ以上に蓄熱温度を上げたとしても特に差
し支えない。

なお、上記では、ガラス製の容器２１を用いた場合につ
いて説明したが、例えば、板厚０．５　ｗａｓのステン
レスを用いて、または銅を用いて筒状その他の適宜の形
状にすることができる。

第１図に戻ると、ヒートパイプ７の各凝縮部端７ｂは、
熱交換器１０に連結されている。熱交換器１０は、入口
づ？−ト１０１が給水＠１１、例えば水道の給水口、に
連結されておシ、入口ポート１０ａｉ介して熱交換器１
０内に入った水１２が、ヒートパイシフの各凝縮部端７
ｂから熱をうばうことにより、ヒートパイプ７によって
蓄熱槽３から取り出した熱と熱交換され、所定の温度と
なりた水をその出口ポート１０ｂから取り出すことがで
きる構成である。符号１３は、熱交換器１０から取り出
す湯ｔを調節するため入口ボート１０ａと給水源１１と
の間に設けられたパルプである。

上述の熱交換動作を行なわせるため、ヒートパイｆ７の
凝縮部端７ｂの一部は、熱交換器１ｏの壁体１０ｃに設
けられた貫通孔１０ｄ、１０ｓ。

１０ｆｉ通ってその内部に延びており、各貫通孔１０　
ｄ　ｔ　１０　＠、１０　ｆには液密シールが施されて
いる。この結果、熱交換器ｌｏ内の水が各貫通孔１０ｄ
、１０ｅ、１０ｆと各ヒートパイプとの間のすき間から
漏れることがない。

次に、第１図に示した温水／蒸気発生装置１の作動につ
いて説明する。

スイッチ５を閉じて電源６から板状ヒータ４に加熱用の
電流を通電して板状ヒータ４を加熱すると、高温蓄熱体
２の各下端部には、板状ヒータ４からの熱が直接、又は
低融点ハンダ９を介して加えられ、高温に加熱される。

この場合、ヒートパイプ７の各一端部７ａ及びその近傍
も板状ヒータ４からの熱で加熱される。ヒートパイプ７
の各−端部７ａの近傍から吸収された熱は、それより上
部の外周壁から放出され、これにより高温蓄熱体２の側
部が加熱される。

第３図には、上述の加熱動作？説明するための説明図が
示されている。板状ヒータ４からの熱Ｐは、高温蓄熱体
２の下端部２ａ近傍を加熱すると共に、ヒート・９イブ
７の一端７１近傍も加熱する。

ヒートパイグアは、第３図に断面して示されるように、
ライク部７ｃ内にペーパ通路７ｄが構成されており、そ
の下部において吸収された熱はその凝縮部端７ｂに向け
てベーパ通路７ｄ内を移動する。しかし、バルブ１３が
閉じられていて熱交換器１０内において水の流れがない
場合には、ヒートパイプ７の凝縮部ｇ！Ａ７ｂから熱は
放出されず、この熱の移動により、ヒートパイプ７の中
間部分の外周壁より、蓄熱槽３内に放熱が行なわれる。

放熱された熱Ｑは、ヒートパイグア されている高温蓄熱体２全側面から加熱し、この結果、
各高温蓄熱体２は一様に高温加熱される。

この加熱動作において、蓄熱槽３内に充填されている低
融点ハンダ９は所要の伝熱効果を著しく高めるものであ
り、上述の構成により、高温蓄熱体２全約３００℃程度
にまで加熱することができる。

なお、図示の実施例では低融点ハンダ９を熱伝導率の向
上を図るための充填剤として用いたが、これに代えて、
伝熱セメント、アルキルジフェニル等全主成分とする市
販の熱媒体等、適宜の材料音用いることができるのは勿
論である。

このようにして所要の蓄熱が完了したならば、必要に応
じてバルブ１３全開くことによシ、給水で、温水等の取
シ出しを行なわない場合に熱交換器１０内で水が沸騰す
ることがない。

上記実施例の構成によると、数１０℃の温水から数１０
０℃の蒸気まで、極めて広範な領域において種々の利用
が可能である。

（発明の効果） 本発明によれば、板状ヒータとヒートパイプと全周いて
、高温蓄熱体を全体に亘ってほぼ均一に高温加熱するこ
とができるので、加熱装置の構成が簡単で済み、コスト
の低減を図ることができる優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による方法で高温蓄熱体の加熱全行なう
ようにした温水／蒸気発生装置の一実施例の構成を示す
構成図、第２図は第１図に示した高温蓄熱体の断面図、
第３図は第１図の装置における高温蓄熱体の加熱動作を
説明するための説明図である。 １・・・温水／蒸気発生装置、２・・・高温蓄熱体、３
・・・蓄熱槽、４・・・板状ヒータ、７・・・ヒートパ
イグア場合図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、蓄熱槽内に配設された高温蓄熱体を加熱するための
   方法において、前記蓄熱槽の底部に配設された板状ヒー
   タにより前記高温蓄熱体を底部から加熱すると共に、前
   記板状ヒータからの熱を吸収するヒートパイプからの放
   熱により前記高温蓄熱体を側面からも加熱することを特
   徴とする蓄熱体の加熱方法。