JPH02169960A - 潜熱蓄熱ユニット - 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蓄熱器に係り
、特に潜熱を利用する蓄熱ユニットの構成に関する。

［従来の技術］ 従来の蓄熱式空調システムの蓄熱器は、多数個の球形カ
プセル、平板カプセルあるいは多角柱状カプセルに潜熱
蓄熱材を封入して構成されている。（例えば、特願昭６
３−２６３５４６号、特願昭６３−２６７８４７号参照
） また、本件発明者は、多数個のカプセルの代りに１個の
ユニットに統合した蓄熱ユニットを出願している。（昭
和６３年１２月２０日付出願）次に、図面を参照して従
来の潜熱蓄熱式空調システムの例を説明する。第６図に
おいて、図示しない断熱材で覆われたプライン槽１１の
中に、多数の冷熱あるいは温熱の蓄熱材を封入したカプ
セル１２が挿入され、この周りにプラインが循環できる
ように入れられている。このプライン槽１１の左側には
、図示しないヒートポンプまたは熱源に接続する一次側
の冷媒配管］９に接続する冷媒コイル１４が設けられ、
プライン槽１１内のカプセルを冷やしたり温めたりでき
るようになっている。また、プライン槽１１の右側上部
には、二次側のプライン配管１８が取り付けられ、ポン
プ１６．ストップバルブ１７．空調用放熱器１３を介し
て、プライン槽１１の左側下部にプラインを循環させる
ように接続している。したがって、蓄熱はヒートポンプ
の冷媒コイル１４より熱量を得て、カプセル１２内の蓄
熱材の相変化を生じさせて行なう。一方、放熱はプライ
ンを放熱器１３側にポンプ１６で循環することによって
行なわれる。

上記の例は、−次側のヒートポンプまたは熱源へ接続す
る熱交換器１４が直接プライン槽１１に設けられている
例であるが、次の第７図に示す例は別体となっている例
である。即ち、蓄熱材を封入したカプセル１２を挿入し
たプライン槽１１には、プライン配管１８によるポンプ
１６．空調用熱放熱器１３およびストップバルブ１７を
介して二次側の配管が設けられるとともに、冷媒熱交換
器１５にプラインポンプ１６．ストップバルブ１７を介
してプライン配管１８′によるもう一つの二次側配管が
それぞれ接続されている。そして、上記冷媒熱交換器１
５には図示しないヒートポンプまたは熱源へ冷媒配管１
９による配管が接続されている。したがって、この例の
場合には、蓄熱は冷媒熱交換器１５を介して熱量をプラ
インによりカプセル１２の蓄熱材に与えるようになって
いる。

これらの例の場合、問題になるのはプラインがプライン
槽１１内のカプセル１２間を均一に流れ、各カプセル１
２に蓄熱がバランスよく行なわれるかどうかにあり、そ
の調整に手間と時間がかかるものとなっていた。

［発明が解決しようとする問題点］ このような同一の蓄熱槽を使って冷熱にも温熱にも兼用
させるためには、蓄熱カプセルまたは蓄熱ユニットの季
節に応じた交換が必要である。

多数個のカプセルを入れ換えるのでは非常に手間がかか
るものであり、交換する毎にカプセル間を流通するプラ
インの流れを均一になるように調整する必要がある。こ
れを改善するため、柱状カプセルを両端で一体にし、潜
熱蓄熱体の交換が一回ででき、しかも、プラインの調整
のいらない蓄熱ユニットを提案している。（昭和６３年
１２月２０日付特許出願参照） これは、潜熱蓄熱材の充填も一回でできるという効果が
ある。しかし、フランジ側にベローズの出張りが必要で
あり、ユニット１個で蓄熱量が十分な場合はよいが、そ
れを複数個を積み重ねて大きな蓄熱器を形成する場合に
は不便であり、このユニットをプライン槽に入れる場合
にはベローズ部分のプラインの流れが問題になる。

この発明は、このような点に鑑みてなされたもので、ベ
ローズのいらない蓄熱ユニットを提供することを目的と
する。

し課題を解決するための手段および作用］この発明は、
波形様の変形多角形断面をもつ熱可塑性プラスチックス
の中空管を多数本並列に束ね、この中空管の両端部を六
角形に拡管して熱可塑性プラスチックスのフランジとと
もに熱融着して一体としたフランジ付多角柱管群に、冷
熱あるいは温熱の潜熱蓄熱材を密閉封入した潜熱蓄熱ユ
ニットである。

断面構造が変形多角形の中空管を用いることにより、カ
プセル内の蓄熱材の１２％程度までの体積膨張をこの多
角形の変形で吸収できるようにしたものである。

［実　施　例］ 蓄熱材として水を使用する場合、この水が氷になるとき
の体積膨張は１０％弱である。また、蓄熱材として高分
子の樹脂を使用する場合、潜熱をもつ高分子の謝脂の体
積膨張は、大きいもので６　ｘ　ｌｏ−’／’Ｃであり
、温度変化の範囲を１００°Ｃとしてもその体積変化は
６％程度である。

一方、ワックス類を蓄熱材とする場合には、材料によっ
て体積変化は大きく異なり、常温から融点までの体積変
化は５％から３０％ぐらいになる。例えば、パラフィン
ワックスでは６％から１２％ぐらいのワックスを選ぶこ
とができるので、水から無機材料、有機材料の蓄熱材を
見渡して１２％までの体積変化を吸収できるボックスな
考案し、蓄熱器とすることにした。

しかも、なるべくスペースをとらない蓄熱器としなけれ
ばならず、また、その蓄熱量は必要量を満足できるもの
でなければならない。このためには潜熱蓄熱体の占積率
の高いものでなければならない。

以下、図面に基づいて、この発明の潜熱蓄熱ユニットの
実施例を説明する。第１図は、この潜熱蓄熱ユニットの
斜視図で、第２図および第３図に示すように、管ｌの中
間部分の断面が六角形状または六角形状のものである。

管としてはその他の多角形も考えられる。これらの変形
多角形状断面を有する管１を一定の長さに揃えて両端を
六角形に拡管したものを多数本束ねて構成される。拡管
は管１の中間部分において管と管との間に挟い隙間を形
成するために行なうものである。そして、これらの管１
は熱可塑性プラスチックスで形成し、やはり熱可塑性プ
ラスチックスのフランジ２を両端に用い、管１同志およ
び管１とフランジ２とを熱融着して両端を一体化する。

なお、この実施例では、両端を六角形に拡管したが、四
角形あるいは六角形と四角形の組み合わせでも管同志を
融着できる。しかし、完全気密な融着は六角形より困難
となる。

これらの管１は、第２図、第３図に示すように、蓄熱材
の体積変化によりそれぞれ破線で示す体積最大の状態の
膨らんだ状態に変形することが可能である。第２図のも
ので約１２％、第３図もので約８％の体積変化が可能に
なる。

上記のようなフランジ付多角柱管群Ｐに潜熱蓄熱材３を
入れ、両側に蓋をして密閉したものが蓄熱ユニットであ
る。管ｌと管１との間には規則正しい隙間が形成されて
いるので、この間を流れるプラインの流れは均一である
。

季節に応じて冷熱用または温熱用の蓄熱体を入れ換える
ときにも、ユニット毎交換すればよく、したがってプラ
インの流れの調整は不要となる。

蓄熱ユニットに挿入される潜熱蓄熱材３は、冷熱用とし
ては水あるいは塩水その他が用いられ、温熱用としては
エチレン共重合体、パラフィン等の脂肪族飽和炭化水素
、芳香族炭化水素、脂肪酸エステルおよびその誘導体、
ステアリン酸およびその誘導体、フェノール樹脂類、エ
ポキシ樹脂類、無機水和塩およびその他の塩化物等が挙
げられる。

プラインとしては、エチレングリコール水溶液、アルコ
ール水溶液あるいは使用プラスチックスに影響を与えな
いハロゲン系、フッ素系の炭化水素等が挙げられる。

蓄熱ユニットに使用する熱可塑性プラスチックスとして
は、潜熱蓄熱材の融点よりｌｏ℃程度以上の熱変形温度
をもつ汎用プラスチックス、汎用エンジニアリングプラ
スチックスおよびスーパーエンジニアリングプラスチッ
クス等が挙げられる。

次に、第４図に上記フランジ付多角柱管群Ｐに外ケース
４を取り付け、流出口６よりプラインを循環させるよう
に構成した蓄熱ユニットＱの側面図を示す。この図では
外側の断熱層は省略しである。上下の符号５で示す部材
は蓄熱材密閉用蓋体である。外ケース４は管群１のフラ
ンジ２に直接気密に取り付けられるので、プライン槽を
別に用いる必要がなく経済的である。

この外ケース４の材料は、熱可塑性プラスチックスでも
熱硬化性プラスチックスでもよい、また、金属でもよい
が、熱膨張の点からプラスチックスのほうがより望まし
い。

潜熱蓄熱ユニットＱは機械的強度の面からあまり大きな
ものはできない。そこで、家庭用にはよいがオフィス用
等の蓄熱量の大きいユニットを作るのには、第４図に示
す蓄熱ユニットＱを積み重ねて使用する必要が生じる。

フランジを金属枠で支持すれば多段の積み重ねも可能で
ある。ここに、先願である昭和６３年１２月２０日の出
願に用いているベローズを廃して、管口体で体積変化を
吸収することができるこの発明の潜熱蓄熱ユニットの必
要性が生じるとともに、さらにプライン流出入口６の配
管をユニット交換時の配管工事が簡単になるように合理
化することも必要になる。

この例を第５図に示す。即ち、プラインの流出入口８を
上下の蓄熱ユニットＱ′、Ｑ′の相接するフランジ２，
２のそれぞれ上、下の対応する位置に設けて積み上げ、
フランジ９で積層するようにするのである。この蓄熱体
Ｑ′、Ｑ′内にはそれぞれプライン溜り７が多角柱管群
Ｐの周りに形成されており、プラインは矢印で示すよう
に流れ、上記多角柱管群Ｐ内の蓄熱材を冷やしたり温め
たりし、また放熱を行なう、符号１ｏは液密とするパツ
キンである。この図のものでは２層に積み重ねた場合を
示したが、必要に応じて３層ないしさらに多層に積み重
ねる場合も同様である。このとき、プラインの外部配管
への流出入口６，６は最上層と最下層の２個所のみとな
る。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明の潜熱蓄熱ユニットは、
下記のような優れた効果がある。

■フランジ付多角柱管群のユニットを用いることにより
、管自体で体積変化を吸収することができるので、ベロ
ーズのいらないユニットとなり、蓄熱体の占有率を上げ
ることができる。

■外ケース付のユニットではベローズがないため、ユニ
ットの積み重ねが可能であり、大きな蓄熱器を作るのに
便利である。

■外ケース付のユニットのフランジを工夫することによ
り、ユニット間で直接プラインを伝達することができる
ので、プライン流通のための配管が簡略化される。これ
は季節による冷熱用および温熱用への蓄熱体の交換時に
非常に便利なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例を示す潜熱蓄熱ユニットの
斜視図、 第２図および第３図は、上記第１図に示す潜熱蓄熱ユニ
ットに使用する波形様の変形多角形管の断面図、 第４図は、この発明の実施例を示す外ケース付潜熱蓄熱
ユニットの側面図、 第５図は、上記第４図に示す潜熱蓄熱ユニットを多段に
積み重ねた状態を示す側断面図、第６図、第７図は、従
来の潜熱蓄熱式空調システムの構成を示す回路図である
。 第１図 １　・・・ ２　・・・ ３・・・ Ｐ　・・・ Ｑ、Ｑ　′　・ 中空管 フランジ 蓄熱材 フランジ付多角柱管群 ・潜熱蓄熱ユニット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）波形様の変形多角形断面をもつ熱可塑性プラスチ
   ックスの中空管を多数本並列に束ね、この中空管の両端
   部を六角形に拡管して熱可塑性プラスチックスのフラン
   ジとともに熱融着して一体としたフランジ付多角柱管群
   に、冷熱あるいは温熱の潜熱蓄熱材を密閉封入した潜熱
   蓄熱ユニット。
2. （２）上記潜熱蓄熱ユニットに外ケースを取付け、フラ
   ンジ付多角柱管群の隙間にプラインを充填流動できるよ
   うにした請求項１記載の潜熱蓄熱ユニット。