JPH0261463A - 潜熱蓄熱器 - 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 本発明は、潜熱蓄熱材を用いて蓄熱し必要に応じてその
熱を取出して利用する潜熱蓄熱器に関する。

従来技術 深夜電力や産業廃熱等の非定常的なエネルギーを熱とし
て蓄え、必要に応じて温水や蒸気としてその熱を取出す
ための蓄熱器としては、単位質量当りの蓄熱量が大きく
、熱取出し中、温度が変化しない利点があるところから
物質の融解潜熱を利用した潜熱蓄熱材を使用する潜熱蓄
熱器が有利である。

潜熱蓄熱器の一つの方式として、潜熱蓄熱材を封入した
多数のカプセルを蓄熱槽内に設は加熱して利用する水等
の流体をカプセル間に流し、カプセル内の蓄熱材の熱を
流体に伝達するものが知られている。（先行例；′８４
新テクノロジーシンポジウムＰＡＲＴ５　　最新の蓄熱
と温度・熱交換技術の開発と実例「日本の蓄熱技術の研
究開発」（日本能率協会）） しかし、この型式の蓄熱器は、カプセル壁を介して潜熱
蓄熱材と利用流体（例えば水）とが接しているので、カ
プセルに熱応力の腐食等により亀裂やピンホール等が発
生すれば、利用流体に潜熱蓄熱材が混入する。潜熱蓄熱
材として有望と目されている苛性ソーダは、毒物及び劇
物取締法の劇物に指定され（許容濃度２ｍｇ／ｒｎ’）
でいるので、潜熱蓄熱材として苛性ソーダを使用する場
合は、上記構成の潜熱蓄熱器は安全上に問題がある。

この問題を解決するため、利用流体を直接潜熱蓄熱材カ
プセルに接触させず、熱媒体流体を潜熱蓄熱材カプセル
と接触させて熱交換を行ない、熱媒体流体の流路又はス
ペース中に利用流体が内部を流れる熱交換配管を設け、
熱媒体流体を介して潜熱蓄熱材に蓄熱された熱を利用流
体に回収することが提案されている。

上記の熱媒体流体としては従来、この蓄熱器の達する温
度範囲で、液状を維持する特殊な流体が用いられるが、
このような液体は価格が高く、経済性の観点より極小化
を考慮する必要がある。熱の取出し過程で温度が変動し
たり、あるいは伝熱管が蓄熱槽内の上部にある場合は熱
媒体流体の量が充分でない場合は伝熱管に一様に熱媒体
流体が接触せず、熱伝達が安定して効率良く行なわれな
い欠点があった。

発明が解゛すべき課題 本発明は、安定性を考慮し、熱媒体流体を使用して熱交
換を行なうようにした、上記構成の従来提案されている
潜熱蓄熱器の上記の欠点にがんがみ、蓄熱された熱の取
出し過程で、熱媒体流体が一定の温度を保って、伝熱管
に一様に接触して安定して効率良く熱を取出すことので
きる蓄熱器を提供することを目的とする。

課題解決のための手段 本発明は、上記の課題を解決させるため、上記構成の蓄
熱器において、加熱すべき流体が内部を貫流する伝熱管
が潜熱蓄熱材を封入したカプセルの上端よりも上方に配
置され、熱媒体流体として潜熱蓄熱材の蓄熱温度以下の
温度で蒸発する流体を用い、その液面が伝熱管よりも下
方にくるように充填されたことを特徴とする。

作用 本発明の潜熱蓄熱器は上記の如く構成されているので、
利用流体が潜熱蓄熱材と熱交換壁を介して直接接するこ
となく、熱媒体流体を介して熱交換を行なうことにより
安全性が確保されていることはもとより、熱媒体流体は
、潜熱蓄熱材カプセルからの輻射熱により、又は接触に
よる熱伝達により加熱されて昇温し、蒸発し、上昇して
伝熱管に接触し、その内部の流体に熱を与えて温度の上
昇した液又は蒸気として利用に供する。一方、伝熱管内
流体に熱を与えた熱媒体流体は液化して蓄熱槽内を下方
に落下し、蓄熱材カプセルにより再度加熱され上記の作
用を繰返す。

この場合、伝熱管に接する熱媒体流体は、蒸気の状態か
ら液体に変態しながら熱を伝熱管及び内部の流体に与え
るので、その時の温度は、その流体のその圧力での気化
温度を維持する。又、蒸気となって伝熱管に接するので
、伝熱管の全表面にムラなく一様に接触する。したがっ
て、熱の取出し中、安定した熱を効率良く取出すことが
できる。

本発明の上記以外の目的及びそれを達成するための構成
は２以下に図面を参照して詳細に述べる実施例の説明に
より明らかにされよう。

実施例 第１図は本発明の実施例を示す図である。

蓄熱槽１内には、潜熱蓄熱材を封入した多数の円筒状カ
プセル２が鉛直方向に平行に取付けられている。蓄熱槽
１の内部空間の上記カプセル群の上方には、加熱して温
水又は蒸気として利用する水が内部を流れる伝熱管３が
設けられている。この実施例では、伝熱管３は２段の渦
巻状に形成され夫々笠状の部材４の下面に固設されてお
り、給水管５及び温水又は蒸気取出し管６に直列又は並
列に接続されている。

蓄熱槽の外面は断熱后７で囲繞されている。蓄熱槽内空
間の下部には熱媒体流体８が充填されている。熱媒体流
体８としては、蓄熱温度以下で蒸発し、蓄熱器の達する
最低温度でも固層とならない流体が採用され、水を利用
することも可能である。

なお、蓄熱槽１の頂部には安全弁９が設けられている この実施例では、熱媒体流体８、例えば水はその液面が
カプセル２の下端よりも下になる程度に充填されている
。

したがって、熱媒体流体８はカプセル２からの輻射熱に
よって加熱されて昇温し、沸点に達すれば蒸発して蒸気
になりカプセル２の間隙を上昇し。

カプセル２の表面に接触する。ことにより加熱されて過
熱蒸気になりカプセルの間を抜けて伝熱管３に接触しそ
の内部の水と熱交換を行なう。

この実施例では、熱媒体流体は過熱蒸気の状態で伝熱管
に接触するので、どの部分も確実に沸点以上の温度とな
っており、熱交換によりすぐに所定の沸点温度となり、
この温度で継続的に熱交換が行なわれる。熱を失なって
液化した熱媒体流体は傘４の下面に沿って周囲に移動し
、下方に落下し再び気化して上昇し、熱の搬送を行なう
。

又、この実施例では、熱媒体流体の液体はカプセルに接
していないため、外部放熱ロスが減る利点もある。

第２図に示す他の実施例に示す如く、熱媒体流体８をそ
の液体がカプセル２の一部又は全部が浸る高さにくるよ
うに充填した場合は、カプセルの液に浸る深さを変える
ことによりカプセル２から熱媒体流体８への伝熱量を変
えて蒸気発生量を変えることができるので、伝熱管３で
取出す熱量に応じて、熱媒体流体の液面の高さを、蒸気
発生量が熱取出し量と平衡するように調整することがで
きる。

第３図に示すさらに他の実施例では、蓄熱槽１と別に液
体槽１０を設け、蓄熱槽１と夫々の下部で連通管１１に
より連通させ、熱媒体流体８が連通管１１を通って両槽
間を往来できるようになっている。

液体槽１０の頂部には空気抜き１２が設けられている。

したがって、蓄熱槽１内の熱媒体流体８が加熱されて昇
温し気化して蒸気量が増加すると、蒸気で液面が押し下
げられ、当初実線の位置にあったものが破線で示す位置
に下り、液は液体槽１ｏ内に移動する。

したがって、カプセル２に接触する液体の接触面積が減
少し、液の蒸発量が低下する。この蒸発量と伝熱管内の
水に熱に与え液体になる量とが均衡した所に液面は維持
され、この状態で熱交換が行なわれる。

なお、この実施例で連通管１１にポンプを介装すれば、
蓄熱槽内の液位を任意に調整することが可能となるので
取出し管６の取出し量及び取出し温水の温度に応じて蓄
熱槽１内の熱媒体流体の液位を調整することができる。

なお、液体槽は蓄熱槽と壁で仕切って一体に設けてもよ
い。

効　　　果 以上の如く、本発明によれば利用流体は潜熱蓄熱材と熱
媒体を介して熱交換を行なうので安全性が高く、伝熱管
に接する熱媒体流体の温度を一定に維持し、かつ均一に
接触させることができ安定して熱交換効率高く蓄熱され
た熱を取出すことができる。

熱媒体流体の液面をカプセルの下端よりも下位にするこ
とにより、所定の蒸発温度を確実に得ることができる。

熱媒体流体の液面を変化させることにより熱取出し量と
蒸気発生量とを均衡させることができる。又、蓄熱槽と
連通させて液体槽を設けることにより、取出し熱量に応
じて自動的に蒸気発生量を変えることができ、又蓄熱槽
と液体槽との間にポンプを介在させることにより、取出
し熱量を変えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図は本発明
の他の実施例を示す断面図、第３図は本発明の更に他の
実施例を示す断面図である。 １・・・蓄熱槽 ２・・・菩熱材カプセル ３・・・伝熱管 ５・・・給水管 ６・・・温水又は蒸気取出し管 ８・・・熱媒体流体 １０・・・液体槽 （ほか１名） 第 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）潜熱蓄熱材を封入したカプセルと、加熱して利用
   する流体が内部を貫流する伝熱管とが蓄熱槽内に設けら
   れ、カプセル内の潜熱蓄熱材の蓄熱する熱を伝熱管内の
   流体に伝達する熱媒体流体が蓄熱槽内に充填された潜熱
   蓄熱器において、上記の伝熱管はカプセルの上端よりも
   上方に配置され、上記の熱媒体流体は上記の潜熱蓄熱材
   の蓄熱温度以下の温度で蒸発する流体であり、その液面
   が上記伝熱管よりも下方にくるように充填されたことを
   特徴とする潜熱蓄熱器。
2. （２）上記の熱媒体流体はその液面が上記のカプセルよ
   りも下方にくる如く充填されたことを特徴とする請求項
   １に記載の潜熱蓄熱器。
3. （３）上記の熱媒体流体は、上記のカプセルの一部又は
   全部がこれに浸るように充填されたことを特徴とする請
   求項１に記載の潜熱蓄熱器。
4. （４）上記の蓄熱槽とその下部にて連通し、空気抜きを
   有する液体槽を設けたことを特徴とする請求項１に記載
   の潜熱蓄熱器。
5. （５）上記の蓄熱槽と上記の液体槽との間にポンプを介
   装したことを特徴とする請求項４に記載の潜熱蓄熱器。