JPH0579916B2 - - Google Patents
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- JPH0579916B2 JPH0579916B2 JP1103025A JP10302589A JPH0579916B2 JP H0579916 B2 JPH0579916 B2 JP H0579916B2 JP 1103025 A JP1103025 A JP 1103025A JP 10302589 A JP10302589 A JP 10302589A JP H0579916 B2 JPH0579916 B2 JP H0579916B2
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- Japan
- Prior art keywords
- heat
- heat storage
- storage material
- pipe
- space
- Prior art date
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- 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
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明はセラミツクやレンガ、金属などを蓄
熱体とした固体蓄熱器に関するものである。
熱体とした固体蓄熱器に関するものである。
従来の技術
蓄熱容量を大きくする方法として、蓄熱材の量
を多くする方法、状態変化に伴う潜熱を利用する
方法、蓄熱温度を高くする方法等が考えられる
が、家庭用などの所謂民生用熱機器の蓄熱器とし
ては、大きさや価格、安定性などの点から、温度
を高くして蓄熱を行なう固体を蓄熱材とした構造
のものが好ましいと考えられる。セラミツクやレ
ンガなどの固体を蓄熱材とした所謂固体蓄熱器で
は、蓄熱あるいは放熱のための熱輸送媒体との熱
交換を良好に行なわせるために、蓄熱材の内部に
熱輸送媒体を流すことになるが、蓄熱材が腐食す
るなど熱輸送媒体と蓄熱材とが反応してしまう場
合や熱輸送媒体がヒートパイプの作動流体であつ
て漏洩や外気の混入を避ける必要があるなどの場
合には、熱輸送媒体を流すための管路を、蓄熱材
の内部にパイプを通して形成し、その管路を蓄熱
材に対して気密および液密状態に維持する必要が
ある。
を多くする方法、状態変化に伴う潜熱を利用する
方法、蓄熱温度を高くする方法等が考えられる
が、家庭用などの所謂民生用熱機器の蓄熱器とし
ては、大きさや価格、安定性などの点から、温度
を高くして蓄熱を行なう固体を蓄熱材とした構造
のものが好ましいと考えられる。セラミツクやレ
ンガなどの固体を蓄熱材とした所謂固体蓄熱器で
は、蓄熱あるいは放熱のための熱輸送媒体との熱
交換を良好に行なわせるために、蓄熱材の内部に
熱輸送媒体を流すことになるが、蓄熱材が腐食す
るなど熱輸送媒体と蓄熱材とが反応してしまう場
合や熱輸送媒体がヒートパイプの作動流体であつ
て漏洩や外気の混入を避ける必要があるなどの場
合には、熱輸送媒体を流すための管路を、蓄熱材
の内部にパイプを通して形成し、その管路を蓄熱
材に対して気密および液密状態に維持する必要が
ある。
発明が解決しようとする課題
固体の蓄熱材の内部にパイプを挿通する場合、
両者の間の熱伝達を可及的に良好ならしめるため
に、蓄熱材とパイプとを密着状態とすることが望
まれるが、現実には両者の間にわずかな空間が生
じて熱伝達が阻害される場合が多い。すなわち熱
媒体を流すパイプとしては入手が容易であるこ
と、円周方向での熱的な特性および強度が均一で
あることなどの要請で円形断面の一般的なパイプ
を使用し、また伝熱面積を広くするために複数本
のパイプを蓄熱材の内部に挿通することになるた
め、蓄熱材に対するパイプの固定手段として熱膨
張および収縮を利用したシマリ嵌めの手段を採用
することが困難であり、そのため蓄熱材に形成し
た円形凹部とパイプとのそれぞれの曲率のわずか
な相違により両者の間に空間が生じてしまい、ま
た固体蓄熱材として粒状のものを使用すれば、必
然的にパイプと蓄熱材との間に空間が生じる。ま
た蓄熱材とパイプとの間にある程度の密着状態を
確保できたとしても、一般には蓄熱材とパイプと
のそれぞれの熱膨張率は異なつているから、蓄熱
や放熱に伴う温度変化によつて両者の間に微小に
空間が生じ、これが熱伝達を阻害することにな
る。
両者の間の熱伝達を可及的に良好ならしめるため
に、蓄熱材とパイプとを密着状態とすることが望
まれるが、現実には両者の間にわずかな空間が生
じて熱伝達が阻害される場合が多い。すなわち熱
媒体を流すパイプとしては入手が容易であるこ
と、円周方向での熱的な特性および強度が均一で
あることなどの要請で円形断面の一般的なパイプ
を使用し、また伝熱面積を広くするために複数本
のパイプを蓄熱材の内部に挿通することになるた
め、蓄熱材に対するパイプの固定手段として熱膨
張および収縮を利用したシマリ嵌めの手段を採用
することが困難であり、そのため蓄熱材に形成し
た円形凹部とパイプとのそれぞれの曲率のわずか
な相違により両者の間に空間が生じてしまい、ま
た固体蓄熱材として粒状のものを使用すれば、必
然的にパイプと蓄熱材との間に空間が生じる。ま
た蓄熱材とパイプとの間にある程度の密着状態を
確保できたとしても、一般には蓄熱材とパイプと
のそれぞれの熱膨張率は異なつているから、蓄熱
や放熱に伴う温度変化によつて両者の間に微小に
空間が生じ、これが熱伝達を阻害することにな
る。
このような不都合を解消するために、パイプの
外周面と蓄熱材との間にペースト状のサーマルジ
ヨイントを充填することが考えられるが、サーマ
ルジヨイント自体も熱収縮するために、パイプと
蓄熱材との間に空間が生じ、この部分で熱伝達が
阻害される問題がある。
外周面と蓄熱材との間にペースト状のサーマルジ
ヨイントを充填することが考えられるが、サーマ
ルジヨイント自体も熱収縮するために、パイプと
蓄熱材との間に空間が生じ、この部分で熱伝達が
阻害される問題がある。
この発明は上記の事情を背景としてなされたも
ので、蓄熱もしくは放熱にあたつての伝熱抵抗が
少なく、したがつて熱応答性に優れた固体蓄熱器
を提供することを目的とするものである。
ので、蓄熱もしくは放熱にあたつての伝熱抵抗が
少なく、したがつて熱応答性に優れた固体蓄熱器
を提供することを目的とするものである。
課題を解決するための手段
この発明は、上記の目的を達成するために、顕
熱として熱を蓄える固体の蓄熱材の内部に、熱輸
送用流体を流す管路を設けるとともに、その管路
と前記蓄熱材との間に高熱伝導率気体を加圧して
封入したことを特徴とするものである。
熱として熱を蓄える固体の蓄熱材の内部に、熱輸
送用流体を流す管路を設けるとともに、その管路
と前記蓄熱材との間に高熱伝導率気体を加圧して
封入したことを特徴とするものである。
作 用
蓄熱材を加熱することによりその顕熱として熱
が蓄えられる。これは例えば管路の内部に温度の
高い熱輸送媒体を流し、もしくは適宜の加熱手段
を用いて行なわれる。また管路の内部に蓄熱材よ
り低温の熱輸送媒体を流すことにより、その熱輸
送媒体が蓄熱材により加熱され、蓄熱材の有する
熱を取り出すことができる。これら蓄熱および放
熱のいずれの場合でも熱輸送媒体と蓄熱材との管
路を介した熱伝達が生じるが、管路の外面と蓄熱
材との間には高熱伝導率の気体が加圧して封入さ
れているために、ここでの熱伝達率が高い値に維
持され、したがつて蓄熱材と熱輸送媒体との間の
熱伝達が良好に生じる。また蓄熱材と管路との熱
膨張量もしくは収縮量が相違して両者の間の空間
容積に変動が生じても、その空間部は高熱伝導率
気体で満された状態に維持されるから、蓄熱材と
熱輸送媒体との間の熱伝導が阻害されることがな
い。
が蓄えられる。これは例えば管路の内部に温度の
高い熱輸送媒体を流し、もしくは適宜の加熱手段
を用いて行なわれる。また管路の内部に蓄熱材よ
り低温の熱輸送媒体を流すことにより、その熱輸
送媒体が蓄熱材により加熱され、蓄熱材の有する
熱を取り出すことができる。これら蓄熱および放
熱のいずれの場合でも熱輸送媒体と蓄熱材との管
路を介した熱伝達が生じるが、管路の外面と蓄熱
材との間には高熱伝導率の気体が加圧して封入さ
れているために、ここでの熱伝達率が高い値に維
持され、したがつて蓄熱材と熱輸送媒体との間の
熱伝達が良好に生じる。また蓄熱材と管路との熱
膨張量もしくは収縮量が相違して両者の間の空間
容積に変動が生じても、その空間部は高熱伝導率
気体で満された状態に維持されるから、蓄熱材と
熱輸送媒体との間の熱伝導が阻害されることがな
い。
実施例
つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
第１図および第２図はこの発明の一実施例を模
式的に示す断面図であり、ここに示す固体蓄熱器
は、ループ型ヒートパイプの蒸発器１を熱輸送媒
体流路とし、その外側に蓄熱材２を設けて構成し
たものである。すなわち蒸発器１は、互いにほぼ
水平方向に沿いかつ互いに平行な上部ヘツダ管３
と下部ヘツダ管４との間に両者を連通させる複数
本の蒸発管５を設けて全体として格子状に構成さ
れており、その上部ヘツダ管３には、蒸気管６が
接続され、また下部ヘツダ管４には液戻り管７が
接続されている。そしてこの蒸発器１の内部に
は、通常のヒートパイプと同様に、蒸発潜熱とし
て熱を輸送する水やフロンなどの作動流体が封入
されている。
式的に示す断面図であり、ここに示す固体蓄熱器
は、ループ型ヒートパイプの蒸発器１を熱輸送媒
体流路とし、その外側に蓄熱材２を設けて構成し
たものである。すなわち蒸発器１は、互いにほぼ
水平方向に沿いかつ互いに平行な上部ヘツダ管３
と下部ヘツダ管４との間に両者を連通させる複数
本の蒸発管５を設けて全体として格子状に構成さ
れており、その上部ヘツダ管３には、蒸気管６が
接続され、また下部ヘツダ管４には液戻り管７が
接続されている。そしてこの蒸発器１の内部に
は、通常のヒートパイプと同様に、蒸発潜熱とし
て熱を輸送する水やフロンなどの作動流体が封入
されている。
上記の蒸発器１は、ブロツク状の蓄熱材２の内
部に埋め込んだ状態に配置されている。すなわち
この蓄熱材２は、セラミツクや金属あるいは蓄熱
レンガなどの体積比熱の大きい材料からなるもの
であつて、分割片の対向面に前記蒸発器１を収容
する凹部を形成した二分割構造であり、各分割片
を対向させて接合することにより、蒸発器１を収
容し、かつその状態で蒸発器１の周囲に不可避的
もしくは積極的にわずかな空間部８が形成されて
いる。そしてその空間部８には熱伝導率の高い気
体、例えばヘリウムガス、二酸化炭素ガス、窒素
ガス、水素ガスが加圧状態（例えば0.1Kg／cm2〜
5.0Kg／cm2程度）で封入されている。さらに蓄熱
材２のうち蒸発器１より下側の部分には加熱源と
して電気ヒータ９が挿入配置されている。
部に埋め込んだ状態に配置されている。すなわち
この蓄熱材２は、セラミツクや金属あるいは蓄熱
レンガなどの体積比熱の大きい材料からなるもの
であつて、分割片の対向面に前記蒸発器１を収容
する凹部を形成した二分割構造であり、各分割片
を対向させて接合することにより、蒸発器１を収
容し、かつその状態で蒸発器１の周囲に不可避的
もしくは積極的にわずかな空間部８が形成されて
いる。そしてその空間部８には熱伝導率の高い気
体、例えばヘリウムガス、二酸化炭素ガス、窒素
ガス、水素ガスが加圧状態（例えば0.1Kg／cm2〜
5.0Kg／cm2程度）で封入されている。さらに蓄熱
材２のうち蒸発器１より下側の部分には加熱源と
して電気ヒータ９が挿入配置されている。
以上のように構成した蓄熱材２の外周には断熱
材１０が密着して配置され、またその外周には、
全体を気密状態に覆うケース１１が設けられてい
る。なお、前記蒸気管６および液戻り管７は蓄熱
材２、断熱材１０およびケース１１を貫通して外
部に引き出されており、また電気ヒータ９のリー
ド線も同様に外部に引き出されている。
材１０が密着して配置され、またその外周には、
全体を気密状態に覆うケース１１が設けられてい
る。なお、前記蒸気管６および液戻り管７は蓄熱
材２、断熱材１０およびケース１１を貫通して外
部に引き出されており、また電気ヒータ９のリー
ド線も同様に外部に引き出されている。
上記の蓄熱器に対する蓄熱は、前記電気ヒータ
９は通電発熱させて蓄熱材２を加熱昇温すること
により行ない、その場合、蓄熱材２は固体であつ
て状態の変化を伴わず、顕熱として熱を蓄える。
このようにして蓄えた熱を取り出す場合には、前
記蒸発器１に液戻り管７から液相の作動流体を供
給して行なう。すなわち蒸発器１の内部に作動液
が供給されると、その作動液は蓄熱材２の有する
熱によつて加熱されるために蒸発し、その蒸気は
上部ヘツダ管３を介して蒸気管６から送り出され
る。その場合の蓄熱材２から作動液に対する熱伝
達は、蒸発器１を構成するパイプおよび前記空間
部８を介して行なわれるが、その空間部８にはヘ
リウムガスなどの高熱伝導率気体が加圧した状態
で封入されているから、蓄熱材２から蒸発器１に
対する熱伝達が良好に行なわれ、また蒸発器１と
その内部の作動流体とは直接接触しているから両
者の間の熱伝達も良好に行なわれ、したがつて前
述した蓄熱器では、蓄熱材２から作動流体に対す
る伝熱抵抗が少なく、作動流体を効率よく加熱昇
温し、熱応答性の良好なものとすることができ
る。また蓄熱材２と蒸発器１との素材が異なるこ
とにより、温度変化に伴つて両者の間の空間容積
が変動するが、その空間部８に封入されているの
は高熱伝導率気体であるから、蓄熱材２と蒸発器
１との間の熱伝達率が低下することはない。
９は通電発熱させて蓄熱材２を加熱昇温すること
により行ない、その場合、蓄熱材２は固体であつ
て状態の変化を伴わず、顕熱として熱を蓄える。
このようにして蓄えた熱を取り出す場合には、前
記蒸発器１に液戻り管７から液相の作動流体を供
給して行なう。すなわち蒸発器１の内部に作動液
が供給されると、その作動液は蓄熱材２の有する
熱によつて加熱されるために蒸発し、その蒸気は
上部ヘツダ管３を介して蒸気管６から送り出され
る。その場合の蓄熱材２から作動液に対する熱伝
達は、蒸発器１を構成するパイプおよび前記空間
部８を介して行なわれるが、その空間部８にはヘ
リウムガスなどの高熱伝導率気体が加圧した状態
で封入されているから、蓄熱材２から蒸発器１に
対する熱伝達が良好に行なわれ、また蒸発器１と
その内部の作動流体とは直接接触しているから両
者の間の熱伝達も良好に行なわれ、したがつて前
述した蓄熱器では、蓄熱材２から作動流体に対す
る伝熱抵抗が少なく、作動流体を効率よく加熱昇
温し、熱応答性の良好なものとすることができ
る。また蓄熱材２と蒸発器１との素材が異なるこ
とにより、温度変化に伴つて両者の間の空間容積
が変動するが、その空間部８に封入されているの
は高熱伝導率気体であるから、蓄熱材２と蒸発器
１との間の熱伝達率が低下することはない。
なお、以上述べた実施例では、蓄熱材２を二分
割構造のブロツク状のものとしたが、この発明は
上記の実施例に限定されるものではないのであつ
て、必要に応じて適宜の形状の固体蓄熱材を使用
することができる。その例を示せば以下の通りで
あり、第３図に示す例は、蓄熱材２を粒状とし、
これを熱輸送媒体流路としてのフイン１２の付い
たパイプ１３の外周に充填し、かつその粒状蓄熱
材２の間に高熱伝導率気体を加圧封入したもので
ある。また第４図に示す例は、蓄熱材２を平板状
に形成し、これをフイン１２の間に挿入するとと
もに、パイプ１３およびフイン１２と平板状蓄熱
材２との間の空間部８に高熱伝導率気体を加圧封
入したものである。さらに第５図に示す例は、蓄
熱材２を円弧状断面に形成し、これをパイプ１４
の外面に軸線方向に沿つて設けたフイン１５の間
に配置し、そのパイプ１４およびフイン１５と蓄
熱材２との間の空間部８に高熱伝導率気体を加圧
封入したものである。
割構造のブロツク状のものとしたが、この発明は
上記の実施例に限定されるものではないのであつ
て、必要に応じて適宜の形状の固体蓄熱材を使用
することができる。その例を示せば以下の通りで
あり、第３図に示す例は、蓄熱材２を粒状とし、
これを熱輸送媒体流路としてのフイン１２の付い
たパイプ１３の外周に充填し、かつその粒状蓄熱
材２の間に高熱伝導率気体を加圧封入したもので
ある。また第４図に示す例は、蓄熱材２を平板状
に形成し、これをフイン１２の間に挿入するとと
もに、パイプ１３およびフイン１２と平板状蓄熱
材２との間の空間部８に高熱伝導率気体を加圧封
入したものである。さらに第５図に示す例は、蓄
熱材２を円弧状断面に形成し、これをパイプ１４
の外面に軸線方向に沿つて設けたフイン１５の間
に配置し、そのパイプ１４およびフイン１５と蓄
熱材２との間の空間部８に高熱伝導率気体を加圧
封入したものである。
なお、この発明における熱輸送媒体は上述した
ヒートパイプの作動流体に限定されず、またその
熱輸送媒体を流す管路も上述した構成の蒸発器に
限定されず、必要に応じて適宜のものを使用する
ことができる。
ヒートパイプの作動流体に限定されず、またその
熱輸送媒体を流す管路も上述した構成の蒸発器に
限定されず、必要に応じて適宜のものを使用する
ことができる。
発明の効果
以上の説明から明らかなようにこの発明の蓄熱
器によれば、蓄熱材と管路との間の空間部が高熱
伝導率気体によつて充満されているから、不可避
的に空間部が生じるとしても蓄熱材と管路との間
の熱伝達が良好に行なわれ、また蓄熱材と管路と
の熱膨張量もしくは収縮量が相違していて空間部
の容積に変動が生じても、その内部に充填してあ
る物質は加圧した気体であるから、蓄熱材と管路
との間の熱伝達率に大きな変動はなく、この点で
も蓄熱材と管路との間の熱伝達が良好な状態に維
持され、したがつて総じてこの発明によれば、内
部での伝熱抵抗が少なく熱応答性の良好な蓄熱器
を得ることができる。
器によれば、蓄熱材と管路との間の空間部が高熱
伝導率気体によつて充満されているから、不可避
的に空間部が生じるとしても蓄熱材と管路との間
の熱伝達が良好に行なわれ、また蓄熱材と管路と
の熱膨張量もしくは収縮量が相違していて空間部
の容積に変動が生じても、その内部に充填してあ
る物質は加圧した気体であるから、蓄熱材と管路
との間の熱伝達率に大きな変動はなく、この点で
も蓄熱材と管路との間の熱伝達が良好な状態に維
持され、したがつて総じてこの発明によれば、内
部での伝熱抵抗が少なく熱応答性の良好な蓄熱器
を得ることができる。
第１図はこの発明の一実施例を模式的に示す縦
断面図、第２図は同じく横断面図、第３図ないし
第５図のそれぞれはこの発明の他の実施例におけ
る蓄熱材および管路の形状を示す部分図である。 １…蒸発器、２…蓄熱材、８…空間部。
断面図、第２図は同じく横断面図、第３図ないし
第５図のそれぞれはこの発明の他の実施例におけ
る蓄熱材および管路の形状を示す部分図である。 １…蒸発器、２…蓄熱材、８…空間部。
Claims (1)
- １ 顕熱として熱を蓄える固体の蓄熱材の内部
に、熱輸送用流体を流す管路が設けられるととも
に、その管路と前記蓄熱材との間に高熱伝導率気
体を加圧して封入してなることを特徴とする固体
蓄熱器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1103025A JPH02282697A (ja) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | 固体蓄熱器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1103025A JPH02282697A (ja) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | 固体蓄熱器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02282697A JPH02282697A (ja) | 1990-11-20 |
| JPH0579916B2 true JPH0579916B2 (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=14343106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1103025A Granted JPH02282697A (ja) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | 固体蓄熱器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02282697A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007032866A (ja) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Ishikawajima Inspection & Instrumentation Co | 蓄熱槽 |
| WO2024204235A1 (ja) * | 2023-03-31 | 2024-10-03 | 愛知製鋼株式会社 | 化学蓄熱装置 |
-
1989
- 1989-04-21 JP JP1103025A patent/JPH02282697A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02282697A (ja) | 1990-11-20 |
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