JPH02166352A - 潜熱蓄熱体ユニット - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、蓄熱式空調システムに用いる潜熱蓄熱体を
封入する容器に関する。

［従来の技術］ 従来、例えば、液体から固体あるいは固体から液体への
相転移に伴う潜熱を利用すると蓄熱効果が大きく、その
潜熱蓄熱ユニットとして、球状、円筒状または平板状カ
プセルを用い、このカプセル内に体積膨張用の空間を設
けて潜熱蓄熱材を密封するものが知られている。

さらに、最近、本件発明者は潜熱蓄熱材の体積膨張を吸
収できる円筒状あ名いは角柱状カプセルを提案した。（
特願昭６３−２６７８４７号）［発明が解決しようとす
る問題点］ 潜熱蓄熱材として冷熱、温熱蓄熱材があるが、冷熱蓄熱
材として水を使う場合には９％以上液体から固体への相
変化に伴って膨張し、また、温熱蓄熱材としてパラフィ
ンを使用する場合には固体から液体等への相変化に伴っ
て２０％以上の・体積が変化する。

このように大幅な体積膨張がある場合には、カプセルの
上部に空間を設けて蓄熱材を封入する従来のカプセル方
式ではそのための空間が大きく、潜熱蓄熱材のカプセル
内の占積率（カプセル内における蓄熱材の占める割合）
が減少するとともに、その空間が熱抵抗上、邪魔をする
ことになる。

また、本件発明者が先に提案した特願昭６３−２６７８
４７号においても、１０％前後の体積変化に対応するこ
とは十分可能であるが、この提案においては、２０％以
上の蓄熱材の体積変化に追従することはできなかった。

従って、蓄熱材の相変化に伴う体積変化の大きい、広範
囲の無機塩あるいは有機潜熱蓄熱材料を使用可能とする
ためには、根本的に発想を変える必要がある。

さらに、蓄熱材への熱媒体からの熱伝達の面からはカプ
セルは小型のものが良い、しかも、蓄熱槽中での蓄熱体
の占積率を向上させて蓄熱量を増すと共に、蓄熱材への
熱伝達を良くするには細い柱状が望ましくましく、これ
は相変化に伴う無機塩および有機材料のの結晶成長の点
からも望ましい。

しかし、小型のカプセルでは多数個、蓄熱槽中に入れな
ければならないので、カプセルへの蓄熱材充填の手間お
よびカプセル間のブラインの流れを均等化するようにカ
プセルを配置しなければならない等の問題が生ずる。

従って、この発明では上記の２つの問題点、即ち、大幅
な蓄熱材の相変化に伴う体積変化をいかにして吸収する
かという課題と、多数個のカプセル（蓄熱体）の相互の
配置の課題を解決し、かつ、小型で蓄熱量が多く、ブラ
インの流れを均一にすることができ、簡単な製造法によ
って達成できる潜熱蓄熱体ユニットを提供することを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明では、熱可塑性のプラスチックスよりなる管を
多数本束ね、両端において、同じく熱可塑性のプラスチ
ックスよりなる中空穴を有する板状体でしかもその中空
穴は上記管群全体に丁度はめ合せられる穴をもつフラン
ジとを一体的に融着させ、多管式ボイラーのような一つ
のユニットを形成する。しかし、重要なことは管は独立
にフランジに付いているのではなく、管同志が直接接触
していることである。さらに、多管はそれぞれ両端部の
みを変形拡径されているので、フランジと一体融着する
際に、管同志はこの拡管部分により中間で相互にわずか
の隙間があく、従って、多管は相互に規則正しく隙間を
あけて並んで配置される。

また、この多管の内部に封入する潜熱蓄熱材の体積変化
を吸収するために、フランジの一方または両方にベロー
ズの蓋を取付けて数％から２０％以上の潜熱蓄熱材の体
積変化にも追従できるようにする。

さらに、この発明の第２の発明においては、上記第１の
発明において管群の外側に熱可塑性または熱硬化性プラ
スチックスよりなるハウジングを気密に取付け、このハ
ウジング内にブラインを流通させる。

［作　用］ 管と管の間をブラインが流通する隙間が、多管の両端を
拡管することによって得られるので、その製作が容易と
なる上に、管群が規則正しく隙間をあけて配置されてい
るので多管の間のブラインの流れがほぼ均一となる。ま
た、熱可塑性プラスチックスの使用により、熱を加えて
管端部を変形拡管する作業が容易に行なえると共に、管
とフランジあるいは管同志を一回で熱融着させることを
可能にする。

さらに、この発明の第２の発明において、管群の外側に
管群とブラインの間で熱交換させるためのハウジングを
設けることにより、ハウジングにより形成されるブライ
ン槽が管群で補強され、ブライン槽は強度の高い外板を
用いる必要がなくなる。

［実　施　例］ 第１図を参照して、この発明の第１の発明の−実施例を
説明する。

第１図（Ａ）において、熱可塑性プラスチックスで形成
した管１を多数本束ね、この管１の両端部ＩＡおよび２
Ａを加熱してそれぞれ四角形に拡管し、熱可塑性プラス
チックスで形成したフランジ２と熱融着して一体化し、
フランジ付管群Ｐとする。管自体は円形である。管１の
両端の拡管部ＩＡ同志および２Ａ同志を互いに直接接触
させて熱融着させることにより、管１同志の間の隙間を
非常に小さくしてフランジ２と一体化させて配置するこ
とができる。

第１図（Ｂ）は、第１図（Ａ）のフランジ付管群Ｐに対
して片側にベローズ５を取付けて潜熱蓄熱体ユニットＱ
を形成した状態を示す、ベローズ５はフランジ２に取付
けられており、ベローズ５の内部と管１とは気密に結合
している。この潜熱蓄熱体ユニットＱの内部には蓄熱体
が封入されており、図示しないブラインに浸されて、蓄
熱体はブラインと熱交換を行なうことになる。蓄熱体は
熱交換の過程において相変化を行ない、その体積が変化
する。この体積変化をベローズ５が吸収することになる
。

上記第１図の実施例においては、管ｌの変形拡管の断面
形状が四角形のものを示したが、これは第２図に示すよ
うに六角形状のものでも良く、また、他の形状のものの
組合せでも可能である。さらに、ベローズ５はフランジ
２の両側に取り付けても良い。

一方、第３図に示すようにフランジ２′に多数の穴２Ａ
をなるべく接近してあけ、フランジ２′と図示しない管
とを熱融着させ、図示しない多管が互いに離れている形
態でもあってもよいが、フランジ２′の管と管との間の
部分が弱く融着が困難になるのと、蓄熱材の占積率が悪
くなるので必ずしも望ましい方法ではない、また、第３
図のフランジ２′においては管端部２Ａとフランジ２′
を接着剤で接合することも出来るが、気密の信頼性上完
全ではないことも付記したい。

なお、熱融着時に多管１の両端を円形拡管させて拡管部
を形成するのは、第３図の場合にも気密融着のために必
要である。

次に、この発明の第２の発明を第４図を用いて説明する
。

管１は両端をフランジ２により一体化されており、フラ
ンジ２はベローズ５のフランジ６およびハウジング３の
フランジ４に挟まれて一体化されている。そして、上記
ベローズ５と管１とは気密に結合され、内部に潜熱蓄熱
材が充填されている。また、ハウジング３内・はブライ
ンが流通口８．８を介して流通するようになっており、
多管１の間の隙間を通って管群１内の潜熱蓄熱材と熱交
換を行ない、管１の外表面を冷却あるいは加熱して蓄熱
を行なう。なお、下部フランジ２の下側は下蓋７により
閉じられている。管１内に密封した潜熱蓄熱材は、液体
から固体あるいは固体から液体への相変化のとき、体積
の大幅な膨張あるいは収縮があるので、これをベローズ
５により吸収させる。このベローズ５は繰り返しの伸縮
に耐えるもので、蓄熱材の化学作用により特性が変化し
ないものならばプラスチックスでも金属でもあるいはゴ
ムでも良い。

さらに、図示しないが、第４図の蓄熱体ユニットを、蓄
熱量に応じて一個または複数個を接続して断熱ケースで
覆い、より大きな蓄熱槽とすることができる。

また、夏期と冬期の季節による潜熱蓄熱体の交換はユニ
ットの置換えで行なうことができる。

次に、潜熱蓄熱材について詳述する。

潜熱蓄熱材には冷熱用と温熱用とがあり、冷熱用として
は水、塩化ナトリウム水溶液等が挙げられ、温熱用には
無機水和塩の他に有機化合物が挙げられる。その例とし
て、脂肪族飽和炭化水素（ワックス類）、芳香族炭化水
素、フェノール製、脂肪酸化合物、ビスフェールＡ系エ
ポキシ樹脂、脂肪酸エステルおよびその誘導体、ポリエ
チレンおよびエチレン共重合体等が挙げられる。

また、フランジ、管を構成する熱可塑性プラスチックス
としての例を挙げる。これは蓄熱温度レベルによって使
用材料が分けられる。冷熱用および約７０℃以下の温熱
用にはポリエチレン系、ポリプロピレン系材料およびナ
イロン系材料が適してあり、約８０℃以上についてはポ
リフェニレンオキサイド、ポリカーボネート、ポリブチ
レンテレフタレート、ポリアセタールあるいはポリフェ
ニレンオキサイド、ポリイミドおよびフッ素樹脂等が挙
げられる。

温熱蓄熱体は、蓄熱体が冷えて行くとき、徐々に結晶化
して収縮していくが、結晶転移点でもパラフィン類には
流動性があるのでベローズの動作に特に問題は生じない
、また、ポリエチレン類の有機材料は体積変化は大きく
ても数％程度であるので問題はない、ただし、固体にな
ると熱伝導性が悪くなる問題があるが、深夜の５〜８時
間で蓄熱したエネルギーを昼間の１６〜１９時間かけて
ゆっくりと放熱させることになるので、蓄熱材からブラ
インへの熱伝導の点で特に悪影響は生じない。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明の潜熱蓄熱体ユニットは （１）多数個のカプセルの代わりに、１個または複数個
の蓄熱体ユニットを設置することにより蓄熱体を構成で
きるので、蓄熱材の充填が簡単になる。

（２）蓄熱材の相変化に伴う体積変化をベローズにより
吸収するように構成したので、脂肪族飽和炭化水素、特
にパラフィンワックスのように２０％以上の体積膨張を
もつ物質を蓄熱材として使用することができる。

（３）蓄熱体が多数の管に分割されて充填されているの
で、ブラインは管の間の小さな隙間を流れるため、蓄熱
材の占有面積が高く、細管であるため蓄熱、放熱が容易
であり、また、管が規則的に分布しているので、ブライ
ン流れがほぼ均等になる。

（４）多数本の管がフランジに固定されてユニットにな
っているので、蓄熱体の交換はユニット毎の交換で済ま
せることができ、また、ユニットを交換してもブライン
の流れに変化が生じない。

（５）ハウジング付きのユニットにおいては、ハウジン
グの外層がブライン槽を兼ねるので、ブライン槽を別に
設ける必要がなく、経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は、本発明に用いるフランジ付の管群の一
実施例を示す斜視図、 第１図（Ｂ）は、本発明の実施例を示す潜熱蓄熱体ユニ
ットの斜視図、 第２図は、第１図（Ａ）に対応する他のフランジ付管群
を示す斜視図、 第３図は、本発明にも用いることができるが、望ましく
ないフランジの正面図、 第４図は、本発明における第２の発明の実施例を示す潜
熱蓄熱ユニットの側面図である。 ４　・・・ ５・・・ ６・・・ ７・・・ ８・・・ Ｐ・・・ Ｑ・・・ ハウジングのフランジ ベローズ ベローズのフランジ 下蓋 ブライン流通口 フランジ付管群 潜熱蓄熱体ユニット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）両端部を変形拡管した熱可塑性プラスチックス製
   の中空円形管を多数本束ねて、上記中空管の拡管部同志
   およびこれらの管群を隙間なく包囲するように穴が開け
   られている熱可塑性プラスチックス製のフランジを気密
   に熱融着することにより一体化してフランジ付管群とし
   、この管群の片側あるいは両側にプラスチックス製、ゴ
   ム製、または金属製のいずれかで作ったベローズを気密
   に取付け、上記管群に冷熱または温熱の潜熱蓄熱材を密
   閉封入することを特徴とする蓄熱システム用の潜熱蓄熱
   体ユニット。
2. （２）上記管群の外側に熱可塑性または熱硬化性プラス
   チックス製のハウジングを気密に取付け、このハウジン
   グ内にブラインを流通させることを特徴とする請求項１
   記載の潜熱蓄熱体ユニット。