JPH05296676A

JPH05296676A - 蓄熱装置

Info

Publication number: JPH05296676A
Application number: JP4121337A
Authority: JP
Inventors: Kikuo Kaneko; 喜久男金子
Original assignee: NTC Kogyo KK
Current assignee: NTC Kogyo KK
Priority date: 1992-04-15
Filing date: 1992-04-15
Publication date: 1993-11-09

Abstract

(57)【要約】【目的】昇温により融解熱を吸収しながら固相から液
相に変換する安価なワックス類を、熱量を融解熱として
蓄えさすための物質として用いながら、取扱いが楽に行
なえる蓄熱装置が得られるようにする。【構成】ゴムまたは合成樹脂材により、膨縮可能の柔
軟なチューブ１を成形し、そのチューブ１内にワックス
類２を充填して、チューブ１の端部の開口部を密封手段
ａにより密封する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、寒期に自動車を運転す
る際の、放冷されているキャビン内を即時に暖房しよう
とするため、または、寒期に長時間放置された状態にあ
った給湯栓を開弁した際に、しばらくの間放冷された状
態で流出してくる湯を、即時に加温された状態とするた
め、運転走行中のエンジンの冷却水の熱量または、給湯
中の湯の熱量の一部を蓄えておくように用いる蓄熱装置
についての改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】蓄熱装置は、電気料金の安い深夜電力を
利用して湯を湧し貯湯しておく電気ヒーターにあるよ
う、通常は、高温に加熱した湯を断熱材で囲った容器内
に入れてそのまま保温しておく形態のもので、蓄えられ
る熱量が、加熱した比熱１の水の温度とその水の容積と
の積となるもので、それほど大きなものとならない。こ
のとから、容積当りの蓄熱量を大きくするための手段と
して、物質の比熱によらないで、ワックス類・水酸化バ
リウム等の、温度変化により相変換する物質を用いて、
熱量を、その物質が固相から液相に変化するときの融解
熱として蓄え、温度降下により固相に変化していくとき
に、この融解熱に対応する熱量を放出せしめるようにす
る手段が開発されてきている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】温度変化により相変換
が行なわれ、その際に多量の熱量を融解熱として吸収す
る物質を用いて、熱量を融解熱として蓄えれば、容量の
割に多量の熱量を蓄積し得るようになるが、この手段に
は、利用する物質が安価に得られることと取扱いが容易
であることが要求される。

【０００４】ところで、この手段に用いる物質として
は、ワックス類または水酸化バリウムが価格の面におい
て有望であるが、固相から液相に変化したときの体積膨
張の割合が大きいことと、蓄熱状態時の液相で放熱状態
時に固相になることで、取扱いがむづかしく、取扱いの
面に難点がある。

【０００５】また、ワックス類は、それを自己膨潤型の
高吸油樹脂の粒子に吸収せしめることで、湯または水の
中に分散させることにより、熱交換等に有利な形態とし
て利用でき、取扱いを至便なものとし得るが、自己膨潤
型の高吸油樹脂の粒子が、パラフィン類の吸収により軟
化してきて、圧力がかかったときに、吸収したパラフイ
ン類が、高吸油樹脂の粒子の表面に出てくるようになっ
て、利用の態様の妨げとなる問題がある。

【０００６】本発明は、従来手段に生じているこの問題
を解消せしめるためになされたものであって、昇温によ
り融解熱を吸収しながら固相から液相に変換する安価な
ワックス類を、熱量を融解熱として蓄えさすための物質
として用いながら、取扱いが楽に行なえる蓄熱装置が得
られるようにする新たな手段を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そして、本発明において
は、上述の目的を達成するための手段として、耐ワック
ス性の良いゴムまたは合成樹脂材により、膨縮が自在に
行なわれる柔軟なチューブを成形し、このチューブ内に
ワックス類を充填して密封して、封入したワックス類に
それの相変換の際に吸収される融解熱を利用して蓄熱せ
しめる蓄熱手段を提起するものである。

【０００８】この手段によれば、チューブ内に封入した
ワックス類を、熱の供給により液化させてその際に多量
の融解熱を吸収させ、蓄熱せしめたときに、熱膨張によ
り増大してくるワックス類の体積変化を、柔軟なチュー
ブの膨張により吸収し、また、熱量を放出して温度降下
し、融解熱に対応する凝固熱を放出して固相に変化し体
積を収縮せしめてきたときに、チューブ内に生ずる負圧
によりチューブが収縮して、このワックス類の体積変化
をチューブの変形により吸収するようになる。

【０００９】そして、このことから、ワックス類の融解
熱を利用して行なう蓄熱と放熱とが、ワックス類の相変
化の際の体積変化を気にしないで行なえるようになり、
また、ワックス類２を封入したチューブ１の本数または
長さを変更することで、希望する蓄熱量が得られるの
で、取扱いのすこぶる良い蓄熱手段が得られるようにな
る。

【００１０】

【実施例】次に実施例を図面に従い詳述する。図１は本
発明による蓄熱装置Ａの縦断側面図で、同図において、
１は膨縮するチューブ、２はそのチューブ１の内部に充
填したワックス類を示す。

【００１１】膨縮するチューブ１は、耐ワックス性の良
いゴムまたは合成樹脂材を用いて、柔軟なチューブ状に
成形してある。耐ワックス性の良い合成樹脂材としては
シリコン・ＮＢＲ・ＦＫＭ・塩ビ・ナイロン・テフロン
等を用いる。

【００１２】チューブ１内に充填するワックス類２は、
チューブ１の一端側を、真空ポンプ等の負圧発生器の引
き口に接続して内部の空気を脱気しながら、そのチュー
ブ１の他端側を、高温に加熱して液化してあるワックス
類２のなかに突き込むことで、該チューブ１の内部にワ
ックス類２を吸い込ませることで、チューブ１内に充填
し、その状態で、チューブ１の両端の開口部を、熱熔着
または接着剤による密封手段ａにより封栓することで、
チューブ１内に封入してあり、これにより一定の単位大
きさの蓄熱装置Ａを構成している。

【００１３】ワックス類２の充填を終えたチューブ１の
両端の開口部分の密封手段ａは、図２に示しているよう
に、チューブ１の両端の開口部分の外周に、金属材で筒
状に成形したかしめ金具３０を嵌挿しておいて、チュー
ブ１の両端部の内腔に、図３に示している如く、周面に
鋸歯状ないし螺旋状の突条を形設した栓状のシール金具
３１または、図４に示している如く先端にコーン状の頭
部を具備するリベット状等の適宜の形状に形成したシー
ル金具３１を、圧入して押込むことで、封栓すると同時
にゴムまたは合成樹脂材よりなるチューブ１の周壁の端
部を、かしめ金具３０とシール金具３１との間にかしめ
付けて、密封するようにする場合があり、適宜の密封手
段が用いられる。

【００１４】また、チューブ１内に充填するワックス類
２は、蓄熱装置Ａとして用いる場合の、外部からの熱の
吸収および外部に対する熱の放散の際の熱伝導の効率を
良くするために、チューブ１内には、図５に示している
如く、熱伝導性の良い金属材４をワイヤー状に形成して
装入しておいて、この金属材４のまわりにワックス類２
…を充填することで、ワックス類２がこの金属材４を内
部に抱え込んだ形態とし、これによりチューブ１内にお
けるワックス類２自体の熱伝導性を良くするようにする
場合がある。

【００１５】このようにチューブ１内に装入する熱伝導
性の良い金属材４は、ワイヤー状に成形したものに限ら
ない。図６に示している如く、軸杆状の芯材４０から放
射方向にフイン４１…が突出する形状に金属材４を成形
し、これを、芯材４０の軸方向がチューブ１の軸方向に
沿う姿勢として、チューブ１内に予め装入しておくよう
にするなど、適宜の形態として良い。また、図６の如
く、芯材４０を具備する形態に金属材４を形成したとき
は、その芯材４０の両端部を、チューブ１の両端の密封
手段ａまたは、密封手段ａのシール金具３１・３１に保
持せしめるようにして良い。

【００１６】次に図７および図８は別の実施例を示して
いる。この実施例は、内部にワックス類２を充填して蓄
熱装置Ａを構成するチューブ１を、単体のものとしない
で、多連に並列する形態とした態様のものである。

【００１７】即ち、チューブ１は、耐ワックス性の良い
ゴムまたは合成樹脂材を素材として、柔軟な筒状に成形
する際、その素材で帯状に連続する帯状体ｂを成形する
とともに、この帯状体ｂの長手方向に所定の間隔をおい
た部位に、多数のチューブ１…を、該帯状体ｂを巾方向
に横切る状態として一体に成形することで、多数のチュ
ーブ１…が、前記帯状体５をつなぎ部材として多連に並
列して連続するようにする。そして、これらチューブ１
…の開口部から内部にワックス類２を充填した後、それ
らチューブ１…の開口部を、図８に示している如く、熱
熔着などの適宜の密封手段ａにより密封することで、蓄
熱装置Ａを構成するワックス類２を封入したチューブ１
…が、多連に並列する形態としている。

【００１８】この実施例手段においても、ワックス類２
を封入するチューブ１の内部に、熱伝導性の良い金属材
４を装入する手段は、適宜用いられる。

【００１９】次に図９は、さらに別の実施例を示してい
る。この実施例は、ゴムまたは合成樹脂材により柔軟な
筒状に成形したチューブ１内にワックス類２を封入する
ことで構成する蓄熱装置Ａを、内部に熱媒体が流れる流
路５３を形成した缶体５内に装入しておくことで、この
缶体５と組合わせて用いるようにした例である。

【００２０】即ち、チューブ１内にワックス類２を充填
して密封することで構成する蓄熱装置Ａは、それのチュ
ーブ１を軸方向に長く形成しておく。そして、入口管５
０および出口管５１を具備する缶体５を別に形成し、そ
れの内部には、仕切板５２…を、入口管５０から流入す
る熱媒体が蛇行して出口管５１に向うよう蛇管状の流路
５３を形成するように設けておき、この缶体５の内部の
蛇行するその流路５３内に、前述の軸方向に長く形成し
た蓄熱装置Ａを構成するチューブ１を、蛇管状に屈曲さ
せて装入することで、缶体５内を流過する熱媒体と蓄熱
装置Ａとの間で、熱の授受が行なわれるようにした例で
ある。

【００２１】次に図１０は、さらに別の実施例を示して
いる。この実施例は、前述の図９に示した実施例におけ
る缶体５の形態を変えた変形例である。即ち、内部に熱
媒体の流路５３を形成する缶体５は、それの周壁を２重
壁として、それらの間隔内を真空に脱気する魔法瓶状に
形成してあり、また、ワックス類２を柔軟なチューブ１
内に充填して構成する蓄熱装置Ａは、それのチューブ１
を長手方向に長く連続する形態に形成し、そのチューブ
１を、前記瓶状に形成した缶体５の内部に、螺旋の蛇管
状をなす形状として装入してある。

【００２２】そして、瓶状の缶体５の開口部５ａに、中
空に形成した蓋６を水密および気密を保持せしめて嵌装
し、この蓋６に、熱媒体を缶体５内に流入させる流入用
の管路６０と、缶体５内に流入した熱媒体を外部に流出
させる流出用の管路６１とを、該蓋６を内外に貫通する
ように設けて、流入用の管路６０から缶体５内に流入す
る熱媒体が、螺旋の蛇管状に装入してある蓄熱装置Ａに
接して流出用の管路６１から外部に流出していくように
し、これにより、蓄熱装置Ａと熱媒体との間において熱
の授受が行なわれるようにしてある。

【００２３】そしてまた、前述の流入用の管路６０およ
び流出用の管路６１には、断熱材または熱伝導性の悪い
素材で弁体６２・６３を形成して、バネ６４・６５によ
り閉塞側に付勢した逆止弁Ｖ１・Ｖ２が、装設してあっ
て、これにより、流入用の管路６０および流出用の管路
６１における熱媒体の流れが停止すると、逆止弁Ｖ１・
Ｖ２の弁体６２・６３がバネ６４・６５により閉塞位置
に押出されて、管路６０および管路６１を断熱的に遮断
し、これにより、蓄熱装置Ａに蓄熱せしめた熱量を、外
部への放散を抑えた状態として保存し得るようにしてあ
る。

【００２４】次に図１１はさらに別の実施例を示してい
る。この実施例は、チューブ１内に充填して密封したワ
ックス類２に蓄えた熱量の放出が、チューブ１の外周面
側を介して行なわれることについては、前述の各実施例
のものと同様であるが、ワックス類２に対する熱量の供
給を、チューブ１の内側において行なうようにした例で
ある。

【００２５】即ち、この実施例では、ゴムまたは合成樹
脂材により柔軟な筒状のチューブ１を形成し、それの内
部にワックス類２を充填して封栓することで、そのワッ
クス類２に蓄えた熱量をチューブ１の外周面側から放出
するようにすることについては、前述の各実施例のもの
と同様であるが、そのワックス類２を充填するチューブ
１内には、軸杆状に形成した鞘部７０内に電熱線７１を
収蔵せしめた電熱ヒーターＨを、ワックス類２の充填に
先立って装入しておいて、蓄熱装置Ａに組立てたとき
に、それのチューブ１内に封入したワックス類２に対す
る熱量の供給が、この電熱ヒーターＨにより、チューブ
１の内部において行なわれるようにしてある。

【００２６】そして、この実施例では、チューブ１内に
装入した電熱ヒーターＨの電極端子部７２・７２を、ワ
ックス類２の充填後にチューブ１の両端の開口部に封栓
する密封手段ａのシール金具３１・３１に対して、それ
の軸芯部位に開設した透孔３２に、Ｏリング３３…を介
して嵌挿し、外端側を外部に突出させることで保持せし
めて、この電極端子部７２・７２を商用電源に接続コー
ドを介し接続して通電することにより、ワックス類２に
対する熱量の供給が行なえるようにしてある。

【００２７】また、この実施例では、電熱ヒーターＨの
電熱線７１を収蔵する軸筒状の鞘部７０の外周に、軸方
向に適宜の間隔をおいて、鞘部７０に嵌合するカラー８
０から図１２に示している如く放射方向に多数のアーム
８１…が突出する歯輪状のチューブ保護部材８を、合成
樹脂材等の熱伝導性の悪い素材により成形して装着し
て、このチューブ保護部材８…により、チューブ１の内
周面を電熱ヒーターＨから引き離した位置に保持せしめ
て、チューブ１が電熱ヒーターＨの熱により損傷を受け
るのを防止するようにしている。

【００２８】この実施例は、例えば、料金の安い深夜電
力を利用して湯を沸かして貯湯しておく電気湯沸機の熱
源として、貯湯タンク内に装置しておくことにより、沸
かした湯の貯ぞうと同時に、多量の熱量を蓄えて、使用
し得る昇温させた湯の量を増大させるようになる。ま
た、貯湯タンクと組合わせない裸のままでも、チューブ
１内に装入した電熱ヒーターＨの電極端子部７２・７２
を深夜電力が利用できるように商用電源に接続しておく
ことで、深夜電力により蓄えた安価な熱量を、朝の寒い
ときに取り出せるヒーターとして使用できるようにな
る。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による蓄熱
装置は、ゴムまたは合成樹脂材により、膨縮可能の柔軟
なチューブ１を成形し、そのチューブ１内にワックス類
２を充填して、チューブ１の端部の開口部を密封手段ａ
により密封して構成しているのだから、ワックス類２の
融解熱を利用して行なう蓄熱と放熱とが、ワックス類２
の相変化の際の体積変化を気にしないで行なえることに
なり、また、蓄熱量を、チューブ１の本数、または、長
さを変更することで所望に設定できるようになるので、
自動車のキャビンの即暖房、給湯施設の給湯栓から取出
す放冷された湯の即時加温用、深夜電力を利用する電気
湯沸機の貯湯タンク内に設ける熱源用等の各種の用途に
対応する取扱いの良い蓄熱装置が得られるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による蓄熱装置の縦断側面図である。

【図２】同上蓄熱装置の別の実施例の縦断側面図であ
る。

【図３】同上実施例の密封手段のシール金具の側面図で
ある。

【図４】同上シール金具の別の実施例の側面図である。

【図５】本発明による蓄熱装置の別の実施例の要部の縦
断側面図である。

【図６】同上蓄熱装置のさらに別の実施例の要部の縦断
側面図である。

【図７】同上蓄熱装置のさらに異なる実施例の組立途上
の状態の斜視図である。

【図８】同上実施例の組立てた状態の斜視図である。

【図９】本発明による蓄熱装置のさらに別の実施例の横
断平面図である。

【図１０】同上蓄熱装置のさらに異なる実施例の縦断正
面図である。

【図１１】同上蓄熱装置のさらに別の実施例の縦断側面
図である。

【図１２】同上実施例のチューブ保護部材の斜視図であ
る。

【符号の説明】

Ａ…蓄熱装置、ａ…密封手段、ｂ…帯状体、Ｈ…電熱ヒ
ーター、Ｖ１・Ｖ２…逆止弁、１…チューブ、２…ワッ
クス類、３０…かしめ金具、３１…シール金具、３２…
透孔、３３…Ｏリング、４…金属材、４０…芯材、４１
…フイン、５…缶体、５０…入口管、５１…出口管、５
２…仕切板、５３…流路、６…蓋、６０・６１…管路、
７０…鞘部、７１…電熱線、７２…電極端子部、８…チ
ューブ保護部材、８０…カラー、８１…アーム。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ゴムまたは合成樹脂材により、膨縮可能
の柔軟なチューブ１を成形し、そのチューブ１内にワッ
クス類２を充填して、チューブ１の端部の開口部を密封
手段ａにより密封してなる蓄熱装置。
【請求項２】ゴムまたは合成樹脂材よりなる膨縮可能
の柔軟なチューブ１の内部に、適宜形状に形成した熱伝
導性の良い金属材４を装入するとともに、その金属材４
を包み込むようにワックス類２を充填して、チューブ１
の端部の開口部を密封手段ａにより密封してなる蓄熱装
置。
【請求項３】ゴムまたは合成樹脂材よりなる膨縮可能
の柔軟なチューブ１の内部に、電熱ヒーターＨを装入す
るとともにその電熱ヒーターＨのまわりにワックス類２
を充填して、チューブ１の端部の開口部を密封手段ａに
より密封し、その密封手段ａに前記電熱ヒーターＨの電
極端子部７２を保持せしめて外部に取り出してなる蓄熱
装置。
【請求項４】チューブ１内に装入した電熱ヒーターＨ
のまわりに、電熱ヒーターＨからチューブ１の内壁面を
引き離すチューブ保護部材８を配設した請求項３記載の
蓄熱装置。