JPH0229960B2 - - Google Patents
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- JPH0229960B2 JPH0229960B2 JP57045317A JP4531782A JPH0229960B2 JP H0229960 B2 JPH0229960 B2 JP H0229960B2 JP 57045317 A JP57045317 A JP 57045317A JP 4531782 A JP4531782 A JP 4531782A JP H0229960 B2 JPH0229960 B2 JP H0229960B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- storage material
- heat storage
- pipe
- source
- 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.)
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- 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
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
-
- 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
- F28D20/021—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 and the heat-exchanging means being enclosed in one container
-
- 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)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Central Heating Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は熱交換器に関し、特にヒートパイプ
と固相−液相の相変化をする蓄熱材とを具備した
熱交換器に関するものである。
と固相−液相の相変化をする蓄熱材とを具備した
熱交換器に関するものである。
ヒートパイプはその内部に密封した作動液体の
蒸発潜熱として熱輸送を行なうものであつて、熱
伝導率の最も高い金属である銅に較べて、数十倍
ないし数百十倍の熱伝導率を有していることは、
周知のとおりであり、従来ではその優れた特性を
生かしてヒートパイプを熱交換器等の種々の機器
に採用している。
蒸発潜熱として熱輸送を行なうものであつて、熱
伝導率の最も高い金属である銅に較べて、数十倍
ないし数百十倍の熱伝導率を有していることは、
周知のとおりであり、従来ではその優れた特性を
生かしてヒートパイプを熱交換器等の種々の機器
に採用している。
ところで、通常のヒートパイプでは、その両端
部の間で温度差があれば熱輸送が自然に生じるか
ら、例えばいずれかの部材もしくは部分を冷却す
る場合、熱を運び去る吸熱源の温度が何らかの原
因で上昇すると、冷却すべき部材もしくは部分を
冷却し得なくなるか、もしくは逆に加熱してしま
うことになる。また、いずれかの部材もしくは部
分を加熱する場合にも上記の事情は同様であつ
て、熱源の温度が何らかの原因で降下すると加熱
すべき部材もしくは部分を加熱し得ないか、もし
くは逆に冷却することになつてしまう。そこで従
来では、上記のような不都合を解消するために、
蓄熱材を用い、吸熱源の温度が上昇した場合に蓄
熱材を吸熱源として作用させ、あるいは加熱源の
温度が降下した場合に蓄熱材を熱源として作用さ
せるよう構成した熱交換器が提案されている。
部の間で温度差があれば熱輸送が自然に生じるか
ら、例えばいずれかの部材もしくは部分を冷却す
る場合、熱を運び去る吸熱源の温度が何らかの原
因で上昇すると、冷却すべき部材もしくは部分を
冷却し得なくなるか、もしくは逆に加熱してしま
うことになる。また、いずれかの部材もしくは部
分を加熱する場合にも上記の事情は同様であつ
て、熱源の温度が何らかの原因で降下すると加熱
すべき部材もしくは部分を加熱し得ないか、もし
くは逆に冷却することになつてしまう。そこで従
来では、上記のような不都合を解消するために、
蓄熱材を用い、吸熱源の温度が上昇した場合に蓄
熱材を吸熱源として作用させ、あるいは加熱源の
温度が降下した場合に蓄熱材を熱源として作用さ
せるよう構成した熱交換器が提案されている。
この種の熱交換器において用いる蓄熱材として
は、水等熱容量を利用したものや固相−液相の相
変化の際の蓄熱を利用したもの、あるいは蒸発潜
熱を利用したものが考えられるが、熱容量を利用
した蓄熱材では蓄熱容量が小さすぎる問題があ
り、また蒸発潜熱を利用した蓄熱材では蒸発の際
の体積変化が大きくなりすぎる問題があり、結局
固相−液相の相変化の際の潜熱を利用した蓄熱材
が好ましいと考えられる。
は、水等熱容量を利用したものや固相−液相の相
変化の際の蓄熱を利用したもの、あるいは蒸発潜
熱を利用したものが考えられるが、熱容量を利用
した蓄熱材では蓄熱容量が小さすぎる問題があ
り、また蒸発潜熱を利用した蓄熱材では蒸発の際
の体積変化が大きくなりすぎる問題があり、結局
固相−液相の相変化の際の潜熱を利用した蓄熱材
が好ましいと考えられる。
従来、このような固相−液相の相変化の際の潜
熱を利用した常温用蓄熱材として、塩化カルシウ
ム・６水和物（CaCl2・6H2O、融点＝29.92℃、
潜熱＝45Kcal／Kg）、チオ硫酸ナトリウム・５水
和物（Na2S2O3・5H2O、融点＝48.2℃）あるい
はオクタデカン（C18H38、融点＝28℃、潜熱＝
58.2Kcal／Kg）等が知られている。これらの蓄熱
材は、相変化が完了するまで全体的に温度が一定
に保たれることが理想的な挙動であるが、実際に
は部分的な過冷却状態が現れ、当初想定した温度
状態を得られないばかりか、蓄熱材の全量を有効
に利用し得ない場合があつた。
熱を利用した常温用蓄熱材として、塩化カルシウ
ム・６水和物（CaCl2・6H2O、融点＝29.92℃、
潜熱＝45Kcal／Kg）、チオ硫酸ナトリウム・５水
和物（Na2S2O3・5H2O、融点＝48.2℃）あるい
はオクタデカン（C18H38、融点＝28℃、潜熱＝
58.2Kcal／Kg）等が知られている。これらの蓄熱
材は、相変化が完了するまで全体的に温度が一定
に保たれることが理想的な挙動であるが、実際に
は部分的な過冷却状態が現れ、当初想定した温度
状態を得られないばかりか、蓄熱材の全量を有効
に利用し得ない場合があつた。
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、固相−液相の相変化の際の潜熱を利用する蓄
熱材の挙動を可及的に理想状態に近づけ、その有
効利用を図ることのできる蓄熱式熱交換器を提供
することを目的とするものである。
で、固相−液相の相変化の際の潜熱を利用する蓄
熱材の挙動を可及的に理想状態に近づけ、その有
効利用を図ることのできる蓄熱式熱交換器を提供
することを目的とするものである。
以下この発明の実施例を添付の図面を参照して
説明する。
説明する。
この発明の熱交換器の一実施例を第１図および
第２図を参照して説明すると、これらの図中符号
１はヒートパイプを示し、このヒートパイプ１は
通常のヒートパイプと同様にその内周面にウイツ
ク２が添設されるとともに、適宜の作動流体が封
入されている。そのヒートパイプ１の一端外周所
定個所に一定長さに亙つて、その端部を包囲する
ように同心状に密閉容器３が設けられ、その密閉
容器３の内部に、固相−液相の相変化をする蓄熱
材４が封入され、したがつてその蓄熱材４は前記
ヒートパイプ１の一端部外周面に所定長さに亙つ
て密着している。さらに、前記密閉容器３の外周
に金属製のカバー５が同心状に設けられ、その内
周面と密閉容器３の外周面とに、金鋼等からなる
ウイツク６が設けられるとともに、カバー５と密
閉容器３とによつて形成された空間内に、適宜の
作動流体が封入されてなるヒートパイプ７が形成
されている。
第２図を参照して説明すると、これらの図中符号
１はヒートパイプを示し、このヒートパイプ１は
通常のヒートパイプと同様にその内周面にウイツ
ク２が添設されるとともに、適宜の作動流体が封
入されている。そのヒートパイプ１の一端外周所
定個所に一定長さに亙つて、その端部を包囲する
ように同心状に密閉容器３が設けられ、その密閉
容器３の内部に、固相−液相の相変化をする蓄熱
材４が封入され、したがつてその蓄熱材４は前記
ヒートパイプ１の一端部外周面に所定長さに亙つ
て密着している。さらに、前記密閉容器３の外周
に金属製のカバー５が同心状に設けられ、その内
周面と密閉容器３の外周面とに、金鋼等からなる
ウイツク６が設けられるとともに、カバー５と密
閉容器３とによつて形成された空間内に、適宜の
作動流体が封入されてなるヒートパイプ７が形成
されている。
以上のように構成した熱交換器において、ヒー
トパイプ１の他端部（第１図では下端部）を加熱
源Ｈに配置するとともに、前記第２のヒートパイ
プ７を吸熱源Ｃに配置し、さらに蓄熱材４として
融点が前記加熱源Ｈの温度よりも若干低い物質を
選べば、ヒートパイプ１の他端部に加熱源Ｈから
与えられた熱は、ヒートパイプ１内の作動流体に
よつてその潜熱として一端部側に運ばれ、その熱
によつて蓄熱材４が融解し、その際の潜熱として
熱を蓄える。蓄熱材４に与えられた熱の一部は、
その外周に設けたヒートパイプ７によつて吸熱源
Ｃに運ばれるが、蓄熱材４にはヒートパイプ１に
よつて常時加熱源Ｈから熱が与えられるから、結
局現象的には加熱源Ｈの有する熱が各ヒートパイ
プ１，７および蓄熱材４を介して吸熱源Ｃに伝達
される状態になる。
トパイプ１の他端部（第１図では下端部）を加熱
源Ｈに配置するとともに、前記第２のヒートパイ
プ７を吸熱源Ｃに配置し、さらに蓄熱材４として
融点が前記加熱源Ｈの温度よりも若干低い物質を
選べば、ヒートパイプ１の他端部に加熱源Ｈから
与えられた熱は、ヒートパイプ１内の作動流体に
よつてその潜熱として一端部側に運ばれ、その熱
によつて蓄熱材４が融解し、その際の潜熱として
熱を蓄える。蓄熱材４に与えられた熱の一部は、
その外周に設けたヒートパイプ７によつて吸熱源
Ｃに運ばれるが、蓄熱材４にはヒートパイプ１に
よつて常時加熱源Ｈから熱が与えられるから、結
局現象的には加熱源Ｈの有する熱が各ヒートパイ
プ１，７および蓄熱材４を介して吸熱源Ｃに伝達
される状態になる。
そして上記の熱交換器において、加熱源Ｈの温
度が蓄熱材４の融点の温度程度まで降下すると、
ヒートパイプ１における両端部間の温度差がなく
なるので、ヒートパイプ１における熱輸送が生じ
なくなるが、蓄熱材４はヒートパイプ７の働きに
よつて温度の均一化が促進され、更に蓄熱材４と
吸熱源Ｃとの間には温度差があるので、蓄熱材４
と吸熱源Ｃとの間でヒートパイプ７を介して熱受
授が生じ、その結果蓄熱材４は次第に放熱して凝
固する。その場合においても、蓄熱材４はヒート
パイプ７に広い面積で接触しているので、過冷却
状態が生じることなく、全体的に均一凝固する。
またヒートパイプはその特性上均温化するから蓄
熱材４の外周側の表面積がヒートパイプ７によつ
て実質的に拡大され、そのため熱交換特性が向上
する。
度が蓄熱材４の融点の温度程度まで降下すると、
ヒートパイプ１における両端部間の温度差がなく
なるので、ヒートパイプ１における熱輸送が生じ
なくなるが、蓄熱材４はヒートパイプ７の働きに
よつて温度の均一化が促進され、更に蓄熱材４と
吸熱源Ｃとの間には温度差があるので、蓄熱材４
と吸熱源Ｃとの間でヒートパイプ７を介して熱受
授が生じ、その結果蓄熱材４は次第に放熱して凝
固する。その場合においても、蓄熱材４はヒート
パイプ７に広い面積で接触しているので、過冷却
状態が生じることなく、全体的に均一凝固する。
またヒートパイプはその特性上均温化するから蓄
熱材４の外周側の表面積がヒートパイプ７によつ
て実質的に拡大され、そのため熱交換特性が向上
する。
したがつて上記の熱交換器では、加熱源Ｈの温
度が降下しても、蓄熱材４がほぼ完全に凝固する
までの間は、吸熱源Ｃに対して熱を与えることが
でき、またその場合の蓄熱材４から吸熱源Ｃに対
する伝熱時間は、蓄熱材４の種類を適宜選定し、
またその量を多くすることにより、長くすること
ができる。
度が降下しても、蓄熱材４がほぼ完全に凝固する
までの間は、吸熱源Ｃに対して熱を与えることが
でき、またその場合の蓄熱材４から吸熱源Ｃに対
する伝熱時間は、蓄熱材４の種類を適宜選定し、
またその量を多くすることにより、長くすること
ができる。
なお、上記の熱交換器では、各ヒートパイプ
１，７の間に蓄熱材４を介在させた構造であるか
ら、上述した場合とは逆に、蓄熱材４を設けた端
部側を加熱源とし、それとは反対の端部側を吸熱
源としても、前述したと同様に作用させることが
できる。
１，７の間に蓄熱材４を介在させた構造であるか
ら、上述した場合とは逆に、蓄熱材４を設けた端
部側を加熱源とし、それとは反対の端部側を吸熱
源としても、前述したと同様に作用させることが
できる。
第３図はこの発明の熱交換器の他の実施例を示
すもので、この図では蓄熱材４の外周側のヒート
パイプが省略されており、この熱交換器は、蓄熱
材４内に埋没するようにヒートパイプ１の一端部
にフイン８を設けたものである。このような構成
では、ヒートパイプ１と蓄熱材４との間の伝熱面
積が更に広くなるから、蓄熱材４を局部的な過熱
や過冷却を生じさせることなく有効に利用するこ
とができる。
すもので、この図では蓄熱材４の外周側のヒート
パイプが省略されており、この熱交換器は、蓄熱
材４内に埋没するようにヒートパイプ１の一端部
にフイン８を設けたものである。このような構成
では、ヒートパイプ１と蓄熱材４との間の伝熱面
積が更に広くなるから、蓄熱材４を局部的な過熱
や過冷却を生じさせることなく有効に利用するこ
とができる。
以上説明したようにこの発明によれば、ヒート
パイプの外周所定個所に同心状に密着配置した蓄
熱材の外周に、更に他のヒートパイプを同心状に
密着させて設けたので、蓄熱材に対する入熱およ
び放熱の面積が広くなつて蓄熱材の局部的な過熱
状態や過冷却状態を防止でき、したがつて蓄熱材
が理想状態に近い挙動を示すことによりその有効
利用を図り、また当初想定した作用をさせること
ができるなどの効果が得られる。
パイプの外周所定個所に同心状に密着配置した蓄
熱材の外周に、更に他のヒートパイプを同心状に
密着させて設けたので、蓄熱材に対する入熱およ
び放熱の面積が広くなつて蓄熱材の局部的な過熱
状態や過冷却状態を防止でき、したがつて蓄熱材
が理想状態に近い挙動を示すことによりその有効
利用を図り、また当初想定した作用をさせること
ができるなどの効果が得られる。
第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図
は第１図の−線矢視図、第３図は他の実施例
の断面図である。 １：ヒートパイプ、３：密閉容器、４：蓄熱
材、７：ヒートパイプ。
は第１図の−線矢視図、第３図は他の実施例
の断面図である。 １：ヒートパイプ、３：密閉容器、４：蓄熱
材、７：ヒートパイプ。
Claims (1)
- １ 固相−液相の相変化をする蓄熱材が封入され
た密閉容器を、ヒートパイプの外周所定個所に一
定長さに亙つて同心状に密着配置し、さらにその
密閉容器の外周側にヒートパイプを同心状に密着
させて配置し、かつその蓄熱材に蓄えられた熱を
所定の吸熱源に取出すよう構成したことを特徴と
する蓄熱式熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57045317A JPS58164993A (ja) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | 蓄熱式熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57045317A JPS58164993A (ja) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | 蓄熱式熱交換器 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62011284A Division JPS62294897A (ja) | 1987-01-22 | 1987-01-22 | 蓄熱式熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58164993A JPS58164993A (ja) | 1983-09-29 |
| JPH0229960B2 true JPH0229960B2 (ja) | 1990-07-03 |
Family
ID=12715920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57045317A Granted JPS58164993A (ja) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | 蓄熱式熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58164993A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04343929A (ja) * | 1991-05-20 | 1992-11-30 | Kadouchi Seisakusho:Kk | ユニットバス及びユニットバスの施工方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2772072B2 (ja) * | 1989-11-14 | 1998-07-02 | 株式会社フジクラ | ヒートパイプ装置 |
| CN102538533A (zh) * | 2012-02-28 | 2012-07-04 | 湖南省汇通热源技术有限责任公司 | 一种相变蓄热元件及采用该元件的蓄热供热装置 |
| JP6004766B2 (ja) * | 2012-06-13 | 2016-10-12 | 古河電気工業株式会社 | 蓄熱装置 |
| CN103185367A (zh) * | 2013-03-15 | 2013-07-03 | 青岛奥环新能源科技发展有限公司 | 一种热管式移动供热相变蓄热装置 |
| CN108917446B (zh) * | 2018-07-03 | 2020-10-09 | 北京交通大学 | 一种热管辅助强化换热的相变蓄热胶囊及相变蓄热装置 |
| CN109340876B (zh) * | 2018-11-20 | 2024-03-26 | 赵春雷 | 双相变电磁蓄热装置及其使用方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5847640B2 (ja) * | 1977-02-03 | 1983-10-24 | 大阪瓦斯株式会社 | 蓄熱式熱交換装置 |
| JPS5440560U (ja) * | 1977-08-26 | 1979-03-17 | ||
| JPS5575184A (en) * | 1978-11-30 | 1980-06-06 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Heat accumulator |
| JPS5953480B2 (ja) * | 1980-07-24 | 1984-12-25 | 工業技術院長 | カプセル型蓄熱器 |
-
1982
- 1982-03-19 JP JP57045317A patent/JPS58164993A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04343929A (ja) * | 1991-05-20 | 1992-11-30 | Kadouchi Seisakusho:Kk | ユニットバス及びユニットバスの施工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58164993A (ja) | 1983-09-29 |
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