JPH04113192A - 蓄熱材付伝熱管 - Google Patents
蓄熱材付伝熱管Info
- Publication number
- JPH04113192A JPH04113192A JP2232510A JP23251090A JPH04113192A JP H04113192 A JPH04113192 A JP H04113192A JP 2232510 A JP2232510 A JP 2232510A JP 23251090 A JP23251090 A JP 23251090A JP H04113192 A JPH04113192 A JP H04113192A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- container
- storage material
- heat storage
- accumulative material
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (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】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は蓄熱式熱交換器に係り、さらに詳しくは宇宙空
間のように無重力、かつ真空の環境で用いられる熱交換
器に適用される蓄熱材付伝熱管に関する。
間のように無重力、かつ真空の環境で用いられる熱交換
器に適用される蓄熱材付伝熱管に関する。
（従来の技術）
典型的な蓄熱式熱交換器に適用される蓄熱材付伝熱管は
第３図に示されるように、内部に蓄熱材２を封入した容
器１を長手方向に貫通するように伝熱管３を設けたもの
で、ここで、被加熱流体を伝熱管３の一方の開口ａから
伝熱管３内に導かれ、内部を他端に向かって流れ、この
間に蓄熱材２から放出される熱を受取り、他方の開口す
から回収されるようになっている。
第３図に示されるように、内部に蓄熱材２を封入した容
器１を長手方向に貫通するように伝熱管３を設けたもの
で、ここで、被加熱流体を伝熱管３の一方の開口ａから
伝熱管３内に導かれ、内部を他端に向かって流れ、この
間に蓄熱材２から放出される熱を受取り、他方の開口す
から回収されるようになっている。
ところで、蓄熱式熱交換器が宇宙環境（地球を回る軌道
上）で使用されるのは次のことが問題になるからである
。すなわち、周回軌道が地球に近い、いわゆる低軌道の
宇宙基地等においては太陽光に直射される時間（日射時
間）と、地球の影に入って直射のない時間（日蝕時間）
との間に極端な開きはない。
上）で使用されるのは次のことが問題になるからである
。すなわち、周回軌道が地球に近い、いわゆる低軌道の
宇宙基地等においては太陽光に直射される時間（日射時
間）と、地球の影に入って直射のない時間（日蝕時間）
との間に極端な開きはない。
例えば、周回周期が９０分の場合、日射時間は６０分間
１日蝕時間は３０分という具合に熱の供給を断たれる状
態が長時間続くことになり、熱交換器の機能が停止して
しまう。このため、熱の供給が断たれる間も休むことな
く熱交換器を働かせるために蓄熱機能を備えた熱交換器
の適用が欠がせないものとなる。
１日蝕時間は３０分という具合に熱の供給を断たれる状
態が長時間続くことになり、熱交換器の機能が停止して
しまう。このため、熱の供給が断たれる間も休むことな
く熱交換器を働かせるために蓄熱機能を備えた熱交換器
の適用が欠がせないものとなる。
一方、宇宙環境においては熱現象もそれ特有の機能のも
とに成立し、相応の配慮が求められる。
とに成立し、相応の配慮が求められる。
例えば外部から受取る熱は太陽光からの輻射によるもの
が支配しており、このとき、伝熱管の周囲には流体が存
在せず、対流による熱の移動は生じないため、伝熱管の
受熱面としては太陽光に直射される面のみが有効に働く
ことになる。したがって、第３図において、矢印Ｘの方
向から入射した太陽光により容器１の表面に熱が伝えら
れたならば、内部に封入された蓄熱材２には容器１がら
伝導により熱が伝えられる。この結果、蓄熱材２は温度
が上昇し、熱の一部は伝熱管３内を流れる被加熱流体に
伝えられ、余剰分はすべてそこに蓄えられて、日蝕時に
備えるようになっている。蓄熱方法としては、通常、融
解熱を利用した潜熱蓄熱が利用されるが、無重力状態で
は融解した液相内でも対流が発生しないため、容器１内
の熱の移動は伝導のみに限られる。
が支配しており、このとき、伝熱管の周囲には流体が存
在せず、対流による熱の移動は生じないため、伝熱管の
受熱面としては太陽光に直射される面のみが有効に働く
ことになる。したがって、第３図において、矢印Ｘの方
向から入射した太陽光により容器１の表面に熱が伝えら
れたならば、内部に封入された蓄熱材２には容器１がら
伝導により熱が伝えられる。この結果、蓄熱材２は温度
が上昇し、熱の一部は伝熱管３内を流れる被加熱流体に
伝えられ、余剰分はすべてそこに蓄えられて、日蝕時に
備えるようになっている。蓄熱方法としては、通常、融
解熱を利用した潜熱蓄熱が利用されるが、無重力状態で
は融解した液相内でも対流が発生しないため、容器１内
の熱の移動は伝導のみに限られる。
（発明が解決しようとする課題）
上記したように低軌道上での日射時間が６０分と限られ
ていることを考えると、以上に述べた熱移動形態では日
陰となる側の蓄熱材２の融解が充分に進まないうちに日
蝕状態に移行してしまう可能性があり、潜熱の有効な利
用が果たされない。
ていることを考えると、以上に述べた熱移動形態では日
陰となる側の蓄熱材２の融解が充分に進まないうちに日
蝕状態に移行してしまう可能性があり、潜熱の有効な利
用が果たされない。
これに対し、すべての蓄熱材２が融解するように容量を
決めてしまうと１日射を受ける側で容器１を構成する金
属表面の温度が高くなり過ぎ、構成的に成立しないが、
大きな制約を負う結果を招くことになる。
決めてしまうと１日射を受ける側で容器１を構成する金
属表面の温度が高くなり過ぎ、構成的に成立しないが、
大きな制約を負う結果を招くことになる。
次に、蓄熱材２の相変化に伴う構造上の配慮として欠か
せない問題に次のようなことがある。すなわち、潜熱蓄
熱の場合、固相と液相間に存在する融解潜熱を利用する
ことになるが、面相から液相に変化する際には総じて体
積変化を伴うのが普通であり、その大きさが３０％にも
達する場合がある。蓄熱材付伝熱管においても、仮に、
固相状態で容器１内を満たしている蓄熱材２が残らず液
相に変化したならば、その体積膨張を容器１の弾性変形
で吸収することは困難である。したがって、液相の体積
に合せて容器１の容量が決定され、固相時には容器ｌ内
にボイドの発生を許容するようにしているが、この場合
、容器１内に発生するボイドの位置および大きさの分布
を適切な範囲に置くことが必要で、万一、その制御に失
敗すると、ボイド部と固相部の熱伝導の差により局部的
な過熱部分が生じて容器１に悪影響を及ぼす。このよう
に、潜熱蓄熱の場合には固相と液相との間で比容積が大
きく変化することが構造的に問題を生じ易く、特に固相
と液相どの分布に偏りが生じる傾向がある蓄熱材付伝熱
管の場合には対応が難しくなっている。
せない問題に次のようなことがある。すなわち、潜熱蓄
熱の場合、固相と液相間に存在する融解潜熱を利用する
ことになるが、面相から液相に変化する際には総じて体
積変化を伴うのが普通であり、その大きさが３０％にも
達する場合がある。蓄熱材付伝熱管においても、仮に、
固相状態で容器１内を満たしている蓄熱材２が残らず液
相に変化したならば、その体積膨張を容器１の弾性変形
で吸収することは困難である。したがって、液相の体積
に合せて容器１の容量が決定され、固相時には容器ｌ内
にボイドの発生を許容するようにしているが、この場合
、容器１内に発生するボイドの位置および大きさの分布
を適切な範囲に置くことが必要で、万一、その制御に失
敗すると、ボイド部と固相部の熱伝導の差により局部的
な過熱部分が生じて容器１に悪影響を及ぼす。このよう
に、潜熱蓄熱の場合には固相と液相との間で比容積が大
きく変化することが構造的に問題を生じ易く、特に固相
と液相どの分布に偏りが生じる傾向がある蓄熱材付伝熱
管の場合には対応が難しくなっている。
本発明はこれらの問題を解決することを目的としてなさ
れたもので、熱交換器運転中の蓄熱材の利用率を向上せ
しめると共に、蓄熱材の相変化に伴う体積変化による構
造上の諸問題を回避するのに好適な蓄熱材付伝熱管を提
供しようとするものである。
れたもので、熱交換器運転中の蓄熱材の利用率を向上せ
しめると共に、蓄熱材の相変化に伴う体積変化による構
造上の諸問題を回避するのに好適な蓄熱材付伝熱管を提
供しようとするものである。
（課題を解決するための手段）
本発明による蓄熱材付伝熱管は円筒状容器内に蓄熱材を
封入し、さらに容器を長手方向に貫通するように伝熱管
を設け、これにより容器の外側から与えられる熱を蓄熱
材を通して伝熱管内に流れる被加熱流体に伝えるととも
に、余剰分の熱を蓄熱材中に蓄えるようにした蓄熱材付
伝熱管において、その外周が容器内面に接するとともに
、中央部に伝熱管径よりわずかに大きな開口を有する仕
切板を一定の間隔で管長手方向に配置したことを特徴と
するものである。
封入し、さらに容器を長手方向に貫通するように伝熱管
を設け、これにより容器の外側から与えられる熱を蓄熱
材を通して伝熱管内に流れる被加熱流体に伝えるととも
に、余剰分の熱を蓄熱材中に蓄えるようにした蓄熱材付
伝熱管において、その外周が容器内面に接するとともに
、中央部に伝熱管径よりわずかに大きな開口を有する仕
切板を一定の間隔で管長手方向に配置したことを特徴と
するものである。
（作 用）
蓄熱材の相変化を伴う蓄熱材付伝熱管の内部に、蓄熱材
を仕切る目的で中央部に伝熱管径よりわずかに大きな開
孔を有する円板を一定の間隔で管長手方向に配置するこ
とによって、相変化が生じる際に伝熱管内部に生じる固
相と液相どの分布の偏りを小さくすることができる。
を仕切る目的で中央部に伝熱管径よりわずかに大きな開
孔を有する円板を一定の間隔で管長手方向に配置するこ
とによって、相変化が生じる際に伝熱管内部に生じる固
相と液相どの分布の偏りを小さくすることができる。
（実施例）
本発明の一実施例を第１図及び第２図を参照して説明す
る。なお、本実施例における一部構成は第３図に示され
る従来技術によるものと同一の構成であり、これらにつ
いては同一の符号を付して説明を省略する。
る。なお、本実施例における一部構成は第３図に示され
る従来技術によるものと同一の構成であり、これらにつ
いては同一の符号を付して説明を省略する。
第１図に示すように蓄熱材容器内に仕切４を設置してい
る点は従来のものに見られない新規な構成である。仕切
板４には第２図に示すように伝熱管３の外径よりもわず
かに大きい開口５が穿たれる。
る点は従来のものに見られない新規な構成である。仕切
板４には第２図に示すように伝熱管３の外径よりもわず
かに大きい開口５が穿たれる。
従来技術では１日蝕時に蓄熱材２が凝固する際に蓄熱材
２の温度勾配に従って被加熱流体入口部ａ側から凝固が
始まり、最も凝固が進んだ段階ではａ側に近い部分にボ
イドが偏って発生する。しかるに、蓄熱材２は伝熱管３
の近傍から凝固を始めるため、本発明では仕切板４を設
置することで凝固時の蓄熱材２の流動をおさえることが
可能となる。
２の温度勾配に従って被加熱流体入口部ａ側から凝固が
始まり、最も凝固が進んだ段階ではａ側に近い部分にボ
イドが偏って発生する。しかるに、蓄熱材２は伝熱管３
の近傍から凝固を始めるため、本発明では仕切板４を設
置することで凝固時の蓄熱材２の流動をおさえることが
可能となる。
かくして、従来の受容熱器の蓄熱材付伝熱管で日蝕時に
生じていたボイドの偏りを、本発明によって平準化する
ことができる。
生じていたボイドの偏りを、本発明によって平準化する
ことができる。
以上説明したように本発明は蓄熱材付伝熱管において、
その外周が容器内面に接するとともに、中央部に伝熱管
径よりわずかに大きな開口を有する仕切板を一定の間隔
で管長手方向に配置することによって、日蝕時に容器内
に生じるボイドを平準化することができる。したがって
、本発明によれば、熱交換器運転中の蓄熱材の利用率を
向上せしめると共に、蓄熱材の相変化に伴う体積変化に
よる構造上の諸問題を回避することを可能にするという
優れた効果を奏する。
その外周が容器内面に接するとともに、中央部に伝熱管
径よりわずかに大きな開口を有する仕切板を一定の間隔
で管長手方向に配置することによって、日蝕時に容器内
に生じるボイドを平準化することができる。したがって
、本発明によれば、熱交換器運転中の蓄熱材の利用率を
向上せしめると共に、蓄熱材の相変化に伴う体積変化に
よる構造上の諸問題を回避することを可能にするという
優れた効果を奏する。
第１図は本発明による蓄熱材付伝熱管の構成図、第２図
は第１図の■−■線に沿う断面図、第３図は従来の蓄熱
材付伝熱管の一例を示す構成図である。 １・・容器 ２・・蓄熱材３・・・伝熱
管 ４・・・仕切板５・・開口 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 ＋＋＋＋１ｉｉｉ 第１図 第２図
は第１図の■−■線に沿う断面図、第３図は従来の蓄熱
材付伝熱管の一例を示す構成図である。 １・・容器 ２・・蓄熱材３・・・伝熱
管 ４・・・仕切板５・・開口 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 ＋＋＋＋１ｉｉｉ 第１図 第２図
Claims (1)
- 円筒容器内に蓄熱材を封入し、さらに該容器を長手方向
に貫通するように伝熱管を設け、これにより前記容器の
外側から与えられる熱を該蓄熱材を通して前記伝熱管内
に流れる被加熱流体に伝えるとともに、余剰分の熱を前
記蓄熱材中に蓄えるようにした蓄熱材付伝熱管において
、その外周が前記容器内面に接するとともに、中央部に
該伝熱管径よりわずかに大きな開口を有する仕切板を一
定の間隔で管長手方向に配置したことを特徴とする蓄熱
材付伝熱管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2232510A JPH04113192A (ja) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | 蓄熱材付伝熱管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2232510A JPH04113192A (ja) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | 蓄熱材付伝熱管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04113192A true JPH04113192A (ja) | 1992-04-14 |
Family
ID=16940465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2232510A Pending JPH04113192A (ja) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | 蓄熱材付伝熱管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04113192A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0457071U (ja) * | 1990-09-10 | 1992-05-15 | ||
| JP2014062669A (ja) * | 2012-09-20 | 2014-04-10 | Mitsubishi Electric Corp | 冷蔵庫 |
-
1990
- 1990-09-04 JP JP2232510A patent/JPH04113192A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0457071U (ja) * | 1990-09-10 | 1992-05-15 | ||
| JP2014062669A (ja) * | 2012-09-20 | 2014-04-10 | Mitsubishi Electric Corp | 冷蔵庫 |
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