JPH03160272A - 蓄熱装置 - Google Patents
蓄熱装置Info
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- JPH03160272A JPH03160272A JP1300625A JP30062589A JPH03160272A JP H03160272 A JPH03160272 A JP H03160272A JP 1300625 A JP1300625 A JP 1300625A JP 30062589 A JP30062589 A JP 30062589A JP H03160272 A JPH03160272 A JP H03160272A
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- JP
- Japan
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- heat
- heat storage
- storage device
- electric heater
- pipe
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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
- F28D20/0056—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using solid heat storage material
-
- 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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- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
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。
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〕
本発明は給湯器などに用いる電気式の蓄熱装置に関する
ものである。
ものである。
従来より、比熱の大きい物体に熱を蓄えておいて、後で
この顕熱を利用する蓄熱技術は広く知られており、さま
ざまな分野で利用されていた。
この顕熱を利用する蓄熱技術は広く知られており、さま
ざまな分野で利用されていた。
たとえば、電気エネルギーによる蓄熱を利用した給湯器
として、水を直接加熱し、水自体を蓄熱体として利用す
る貯湯式のものが広く用いられていた。また、より小型
、高性能の蓄熱装置として、本出願人等は、非酸化物セ
ラミックスを蓄熱材として用いることを既に提案した（
特願昭６３−１８０５９４号、６３−１８０５９５号）
。これは、炭化珪素質セラミックスや窒化珪素質セラミ
ックス等の非酸化物セラξツクスからなる蓄熱体に電気
ヒータ及びヒートパイブを具備したものであって、電気
ヒータによって前記蓄熱体に蓄熱しておいて、必要なと
きに、前記ヒートパイプによってこの熱を取り出すよう
・にしたものであった。
として、水を直接加熱し、水自体を蓄熱体として利用す
る貯湯式のものが広く用いられていた。また、より小型
、高性能の蓄熱装置として、本出願人等は、非酸化物セ
ラミックスを蓄熱材として用いることを既に提案した（
特願昭６３−１８０５９４号、６３−１８０５９５号）
。これは、炭化珪素質セラミックスや窒化珪素質セラミ
ックス等の非酸化物セラξツクスからなる蓄熱体に電気
ヒータ及びヒートパイブを具備したものであって、電気
ヒータによって前記蓄熱体に蓄熱しておいて、必要なと
きに、前記ヒートパイプによってこの熱を取り出すよう
・にしたものであった。
ところが、このような非酸化吻セラＳツクスを用いた蓄
熱装置は、セラミックスの戒形、焼成などの工程を必要
とするため、製造に手間がかかり、またコスト的にも非
常に高いものであった。さらにセラξツクス焼結体中に
直接ヒートパイプを挿通した構造であるため、熱応力に
より割れが発生する恐れがあるなどの問題点があった。
熱装置は、セラミックスの戒形、焼成などの工程を必要
とするため、製造に手間がかかり、またコスト的にも非
常に高いものであった。さらにセラξツクス焼結体中に
直接ヒートパイプを挿通した構造であるため、熱応力に
より割れが発生する恐れがあるなどの問題点があった。
上記に鑑みて本発明は、伝熱フィンを設けたヒートパイ
プと電気ヒータを、単位体積あたりの熱容量が０．５ｃ
ａｌ ／ｃｍ’ ・Ｋ以上の蓄熱粉体中に埋設するこ
とによって、小型で製造の容易な蓄熱装置を構成したも
のである。
プと電気ヒータを、単位体積あたりの熱容量が０．５ｃ
ａｌ ／ｃｍ’ ・Ｋ以上の蓄熱粉体中に埋設するこ
とによって、小型で製造の容易な蓄熱装置を構成したも
のである。
以下、本発明の実施例を図によって説明する。
第１図（ａ）に示す蓄熱装置Ｔは円筒状の容器５内に蓄
熱粉体１を充填し、該蓄熱粉体１中に伝熱フィン４を多
数装着したヒートバイプ２と電気ヒータ３を埋設してな
るものである。前記蓄熱粉体ｌは、単位体積あたりの熱
容量が０．５ｃａｌ ／ｃｍ″Ｋ以上、熱伝導率が０．
５ｋｃａｌ ／ｍ−ｈ − ｋ以上、耐熱温度５００℃
以上のセラ逅ツクス、鉱石、金属などから威る粉体であ
る。またヒートパイプ２は、前記容器５を貫通するよう
に取付けられ、該ヒートパイプ２と電気ヒータ３の双方
に接合した、互いに平行な複数の伝熱フィン４が具備さ
れている。
熱粉体１を充填し、該蓄熱粉体１中に伝熱フィン４を多
数装着したヒートバイプ２と電気ヒータ３を埋設してな
るものである。前記蓄熱粉体ｌは、単位体積あたりの熱
容量が０．５ｃａｌ ／ｃｍ″Ｋ以上、熱伝導率が０．
５ｋｃａｌ ／ｍ−ｈ − ｋ以上、耐熱温度５００℃
以上のセラ逅ツクス、鉱石、金属などから威る粉体であ
る。またヒートパイプ２は、前記容器５を貫通するよう
に取付けられ、該ヒートパイプ２と電気ヒータ３の双方
に接合した、互いに平行な複数の伝熱フィン４が具備さ
れている。
この蓄熱装置Ｔは電気ヒータ３に通電することによって
、蓄熱粉体１を５００℃以上の高温に維持しておき、必
要なときにヒートパイプ２を通じて、この熱を取り出す
ようにしたものであるが、蓄熱材として熱容量の大きな
蓄熱粉体工を用いていることから、小型で、効率の良い
蓄熱を安全且つきわめて安価に行うことができる。また
、蓄熱材が粉体であることから、直接ヒートパイプ１を
挿通しても熱応力による割れが生じることはない。
、蓄熱粉体１を５００℃以上の高温に維持しておき、必
要なときにヒートパイプ２を通じて、この熱を取り出す
ようにしたものであるが、蓄熱材として熱容量の大きな
蓄熱粉体工を用いていることから、小型で、効率の良い
蓄熱を安全且つきわめて安価に行うことができる。また
、蓄熱材が粉体であることから、直接ヒートパイプ１を
挿通しても熱応力による割れが生じることはない。
さらに、本発明の蓄熱装置Ｔは、第１図（ｂ）に示すよ
うに容器Ｓ内に蓄熱粉体１を流し込んだり、あるいは第
１図（Ｃ）に示すように、あらかじめ蓄熱粉体１を所定
形状にプレス戒形しておいて容器５内に挿入するなどの
方法によって製造することができる。このように、本発
明の蓄熱装置Ｔは、焼戒工程などが必要なく、製造工程
が簡単であり、大きなものや複雑な形状のものでも容易
に製造することができる。
うに容器Ｓ内に蓄熱粉体１を流し込んだり、あるいは第
１図（Ｃ）に示すように、あらかじめ蓄熱粉体１を所定
形状にプレス戒形しておいて容器５内に挿入するなどの
方法によって製造することができる。このように、本発
明の蓄熱装置Ｔは、焼戒工程などが必要なく、製造工程
が簡単であり、大きなものや複雑な形状のものでも容易
に製造することができる。
次に本発明の他の実施例を説明する。
第２図に示す蓄熱装置Ｔは、伝熱フィン４をヒートバイ
プ２に対し放射状に形威したものである。
プ２に対し放射状に形威したものである。
また第３図に示す蓄熱装置Ｔは、ヒートパイプ２を蛇管
としたものであり、伝熱面積の増大だけでなく、ヒート
パイプ２内の作動流体に乱れが発生し、伝熱面の更新に
より熱伝達率が向上する。さらに、第４図に示すように
、伝熱面積を大きくするためにヒートパイプ２を複数本
配置したヘッダー構造としてもよい。
としたものであり、伝熱面積の増大だけでなく、ヒート
パイプ２内の作動流体に乱れが発生し、伝熱面の更新に
より熱伝達率が向上する。さらに、第４図に示すように
、伝熱面積を大きくするためにヒートパイプ２を複数本
配置したヘッダー構造としてもよい。
なお、上記実施例ではヒートバイプ２と、電気ヒータ３
に取り付ける伝熱フィン４を共通のものとしたが、それ
ぞれ異なる伝熱フィン４を取り付けるようにしてもよい
。
に取り付ける伝熱フィン４を共通のものとしたが、それ
ぞれ異なる伝熱フィン４を取り付けるようにしてもよい
。
また、上記蓄熱粉体１としては、第１表に示すようにさ
まざまなものを用いることができるが、種々実験の結果
、単位体積あたりの熱容量（比熱×比重）が０．５ｃａ
ｌ ／ｃｎ＋３− Ｋ以上、熱伝導率が０．４Ｋｃａｌ
／ ｍ−ｈ − Ｋ以上のセラミソクス、金属、鉱石な
どの粉末を用いたものが最も優れていた。さらに、この
蓄熱粉体１の平均粒径は１〜５００μｍの範囲内のもの
を用いればよい。
まざまなものを用いることができるが、種々実験の結果
、単位体積あたりの熱容量（比熱×比重）が０．５ｃａ
ｌ ／ｃｎ＋３− Ｋ以上、熱伝導率が０．４Ｋｃａｌ
／ ｍ−ｈ − Ｋ以上のセラミソクス、金属、鉱石な
どの粉末を用いたものが最も優れていた。さらに、この
蓄熱粉体１の平均粒径は１〜５００μｍの範囲内のもの
を用いればよい。
第
１
表
次に、この蓄熱装置Ｔを給湯器に用いた例を説明する。
第５図に示すように、蓄熱装置Ｔに挿通したヒートパイ
プ２は熱交換器Ｋを通って循環する熱サイホン式のもの
とし、熱交換器Ｋでは水管Ｐを通る水道水へ伝熱するよ
うになっている。
プ２は熱交換器Ｋを通って循環する熱サイホン式のもの
とし、熱交換器Ｋでは水管Ｐを通る水道水へ伝熱するよ
うになっている。
上記給湯器は、まず、夜間に電気ヒータ３に通電して、
蓄熱粉体１を５００℃程度に加熱しておき、温水を利用
する際に蛇口を捻ると、ヒートパイプ２内を作動流体が
循環し、熱交換器Ｋで、水管Ｐ中の水に熱を伝え、温水
が発生するようになっている。
蓄熱粉体１を５００℃程度に加熱しておき、温水を利用
する際に蛇口を捻ると、ヒートパイプ２内を作動流体が
循環し、熱交換器Ｋで、水管Ｐ中の水に熱を伝え、温水
が発生するようになっている。
この給湯器は、クリーンな電気エネルギーのみを用いる
ものであり、インテリジェントビルにも応用でき、また
夜間電力を利用することから低コストで電力の昼夜平滑
化にも貢献できる。
ものであり、インテリジェントビルにも応用でき、また
夜間電力を利用することから低コストで電力の昼夜平滑
化にも貢献できる。
実際に第４図に示す蓄熱装置Ｔを試作した。
蓄熱粉体ｌは比重３．６、比熱０．２７ｃａｌ／ ｇ
− ｋのアルミナを粒径が１０〜４００μｍとなるまで
粉砕したものを使用し、容器５内に充填した。充填後の
アルミナは空隙を３０％程度有し、全体の密度は２．５
ｇ／ｃｍ３、単位面積あたりの熱容量は０．６８ｃａｌ
／Ｃｍ’・Ｋとなった。
− ｋのアルミナを粒径が１０〜４００μｍとなるまで
粉砕したものを使用し、容器５内に充填した。充填後の
アルミナは空隙を３０％程度有し、全体の密度は２．５
ｇ／ｃｍ３、単位面積あたりの熱容量は０．６８ｃａｌ
／Ｃｍ’・Ｋとなった。
またヒートパイブ２はステンレス（ＳＵＳ３１６Ｌ）
シームレスパイプを使用し、電気ヒータ３はＮｉ−Ｃ
ｒ発熱体の周囲をＭｇｏの無機系充填材で絶縁し、ステ
ンレス（ＳＵＳ３０４）でシースした棒状のヒータを使
用した。このヒートパイプ２と電気ヒータ３にはバーリ
ング加工を行った伝熱フィン４をかしめてある。
シームレスパイプを使用し、電気ヒータ３はＮｉ−Ｃ
ｒ発熱体の周囲をＭｇｏの無機系充填材で絶縁し、ステ
ンレス（ＳＵＳ３０４）でシースした棒状のヒータを使
用した。このヒートパイプ２と電気ヒータ３にはバーリ
ング加工を行った伝熱フィン４をかしめてある。
ヒートパイプ２の蒸発部分の仕様は外径φ１８ｍｍ内径
φ１６ｍｍ高さ３００ｍｍの草発管を１０本並列に組み
合わせたヘフダー型とし、これにより０．２ ｍ２の伝
熱面積を得た。
φ１６ｍｍ高さ３００ｍｍの草発管を１０本並列に組み
合わせたヘフダー型とし、これにより０．２ ｍ２の伝
熱面積を得た。
電気ヒータ３は外径φ２０ｍｍ、長さ３４０ｍｍ 、発
熱量６００Ｗのヒータを３本用い、蓄熱粉体ｌを５時間
でほぼ均一に５００゜Ｃとなるような加熱を行った。
熱量６００Ｗのヒータを３本用い、蓄熱粉体ｌを５時間
でほぼ均一に５００゜Ｃとなるような加熱を行った。
全体としての蓄熱装置Ｔの大きさは縦×横×高さを１５
０ｍｍ Ｘ ３６０ｍｍ Ｘ ３６０ｍｍとし、０．０
２０−の容積を得た。この蓄熱装置は夜間７０００ｋｃ
ａｌ以上の熱量を蓄熱することができ、昼間５０００ｋ
ｃａｌ／ｈの温水出力を得ることができた。従って一般
家庭用台所およびオフィス用給茶等の小型の給湯器とし
て利用可能なことが実証された。
０ｍｍ Ｘ ３６０ｍｍ Ｘ ３６０ｍｍとし、０．０
２０−の容積を得た。この蓄熱装置は夜間７０００ｋｃ
ａｌ以上の熱量を蓄熱することができ、昼間５０００ｋ
ｃａｌ／ｈの温水出力を得ることができた。従って一般
家庭用台所およびオフィス用給茶等の小型の給湯器とし
て利用可能なことが実証された。
ちなみに従来の貯湯弐の給湯器の場合、５０００ｋｃａ
ｌの温水を得るために５８１の容積を必要とすることか
ら、断熱容器５を考慮しても、本発明の蓄熱装置は貯湯
式に比べ、ほぼ半分の容積になることがわかった。
ｌの温水を得るために５８１の容積を必要とすることか
ら、断熱容器５を考慮しても、本発明の蓄熱装置は貯湯
式に比べ、ほぼ半分の容積になることがわかった。
叙上のように本発明によれば、伝熱フィンを設けたヒー
トパイプと電気ヒータを、単位体積あたりの熱容量が０
．５ｃａｌ ／ｃｍ３ ・Ｋ以上の物質からなる蓄熱
粉体中に埋設して蓄熱装置を構成したことによって、小
型で安全な蓄熱を行うことができ、また製造が容易でコ
ストも低く、熱応力による割れの恐れもないなど、さま
ざまな特徴をもった蓄熱装置を提供できる。
トパイプと電気ヒータを、単位体積あたりの熱容量が０
．５ｃａｌ ／ｃｍ３ ・Ｋ以上の物質からなる蓄熱
粉体中に埋設して蓄熱装置を構成したことによって、小
型で安全な蓄熱を行うことができ、また製造が容易でコ
ストも低く、熱応力による割れの恐れもないなど、さま
ざまな特徴をもった蓄熱装置を提供できる。
第ｌ図（ａ）は本発明実施例に係る蓄熱装置を示す一部
破断斜視図、第ｌ図（ｂ） （ｃ）はその製造方法を説
明するための図である。 第２図〜第４図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す一
部破断斜視図である。 第５図は本発明の蓄熱装置を用いた給湯器を示す概略図
である。 １：蓄熱粉体 ２：ヒートパイプ３：電気ヒータ
４：伝熱フィン ５：容器
破断斜視図、第ｌ図（ｂ） （ｃ）はその製造方法を説
明するための図である。 第２図〜第４図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す一
部破断斜視図である。 第５図は本発明の蓄熱装置を用いた給湯器を示す概略図
である。 １：蓄熱粉体 ２：ヒートパイプ３：電気ヒータ
４：伝熱フィン ５：容器
Claims (2)
- （１）ヒートパイプと電気ヒータの双方に伝熱フィンを
接合し、これらヒートパイプ、電気ヒータ、および伝熱
フィンを蓄熱粉体中に埋設してなることを特徴とする蓄
熱装置。 - （２）前記蓄熱粉体は、単位体積あたりの熱容量が０．
５ｃａ１／ｃｍ＾３・Ｋ以上の物質からなることを特徴
とする請求項第１項記載の蓄熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1300625A JP2717106B2 (ja) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | 蓄熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1300625A JP2717106B2 (ja) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | 蓄熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03160272A true JPH03160272A (ja) | 1991-07-10 |
| JP2717106B2 JP2717106B2 (ja) | 1998-02-18 |
Family
ID=17887115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1300625A Expired - Lifetime JP2717106B2 (ja) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | 蓄熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2717106B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0642814A (ja) * | 1992-07-28 | 1994-02-18 | Sharp Corp | 蓄熱型電気温風暖房機 |
| WO1997050279A1 (fr) * | 1996-06-25 | 1997-12-31 | Takehiko Hitomi | Dispositif de chauffage, corps generateur de chaleur regenerative et leur plaque protectrice |
| US6054692A (en) * | 1997-06-25 | 2000-04-25 | Takehiko Hitomi | Heating device, heat storing type heat generating body and protective sheet for the heating device |
| KR100797580B1 (ko) * | 2007-07-16 | 2008-01-24 | 에니웰에이치피(주) | 전기히터를 이용한 열교환기 |
| JP2012077939A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Panasonic Corp | 蓄熱装置及び該蓄熱装置を備えた空気調和機 |
| JP2013515944A (ja) * | 2009-12-23 | 2013-05-09 | フューエルテク スウェーデン アクチエボラグ | 仕切り壁を有するアキュムレータタンク |
| BE1024015B1 (fr) * | 2016-07-29 | 2017-10-27 | Cesi Power Exchanger | Echangeur de chaleur pour capteur solaire thermique |
| PL449113A1 (pl) * | 2024-07-03 | 2026-01-05 | Solar Thermo Storage Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością | Magazyn ciepła |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51140252A (en) * | 1975-05-29 | 1976-12-03 | Daikin Ind Ltd | Regenerator |
| JPS56132535U (ja) * | 1980-03-10 | 1981-10-07 | ||
| JPS63217153A (ja) * | 1987-03-04 | 1988-09-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 即湯装置 |
-
1989
- 1989-11-17 JP JP1300625A patent/JP2717106B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| US6054692A (en) * | 1997-06-25 | 2000-04-25 | Takehiko Hitomi | Heating device, heat storing type heat generating body and protective sheet for the heating device |
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| US10119724B2 (en) | 2009-12-23 | 2018-11-06 | Fueltech Sweden Ab | Accumulator tank |
| JP2012077939A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Panasonic Corp | 蓄熱装置及び該蓄熱装置を備えた空気調和機 |
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| PL449113A1 (pl) * | 2024-07-03 | 2026-01-05 | Solar Thermo Storage Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością | Magazyn ciepła |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2717106B2 (ja) | 1998-02-18 |
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