JPH08501622A - 特に潜熱の蓄熱器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 蓄熱器コアを含むインナケーシング（１１）、およびインナケーシング（１１）を距離を置いて包囲し、断熱空間（１３）を形成するアウタケーシング（１２）を備え、断熱空間（１３）がベークアウトおよび真空排気される蓄熱器、特に潜熱蓄熱器が提供される。インナケーシング（１１）は蓄熱媒体を導入することができ、蓄熱媒体の導入後、機械的閉鎖エレメント（１６）によって閉じることができる充填開口（１４）をもつパイプ連結部（１５）を有する。アウタケーシング（１２）は断熱空間（１３）に断熱媒体を充填し、そして／または真空排気することができ、機械的閉鎖エレメント（２３）によって閉じることができる充填開口をもつパイプ連結部（２２）を有する。インナケーシング（１１）のパイプ連結部（１５）はアウタケーシング（１２）のパイプ連結部（２２）と同心に配置される。これは蓄熱器（図１）の製造 簡略化する。

Description

【発明の詳細な説明】 特に潜熱の蓄熱器 この発明は、請求の範囲第１項の前提部分に記載されている形式の蓄熱器、特 に潜熱蓄熱器に関するものである。 ＤＥ‐４０２０８５９Ａ１で知られている蓄熱器では、インナケーシングとア ウタケーシング間に形成される断熱空間がベークアウト（bake out）および真空 排気され、ガスが除去される。真空排気は蓄熱器のロスをできるだけ低く抑え、 最も好ましい断熱状態を得るためのものである。断熱空間の境界を形成する壁か ら真空下で放出されるＨ₂Ｏ、Ｈ₂などの物質が真空排気プロセスを遅らせること は知られている。この理由で、断熱空間がベークアウトされ、これらの物質を迅 速に吸引することができる。蓄熱器のハウジングが完成し、蓄熱媒体が蓄熱器コ ア内に導入された後、ベークアウトがなされる。断熱空間の合理的ベークアウト 温度がしばしば蓄熱媒体の最大許容温度を越え、過度の温度によって蓄熱媒体が 損傷するおそれがある。したがって、蓄熱器ではベークアウトのとき、蓄熱器コ アを保護装置によって断熱空間から断熱し、蓄熱媒体の過熱を防止する工程が施 される。このような保護装置は高価である。ベークアウトのとき、蓄熱媒体を損 傷しないよう保護する冷却方法も高価である。 さらに、蓄熱媒体の導入前、断熱空間がベークアウトされ、ベークアウトプロ セス後、断熱媒体が導入される蓄熱器も知られている（ＦＲ‐２６６７９３４， Ａ１）。蓄熱媒体の損傷がこの方法で防止され、たとえばベークアウトのとき、 蓄熱媒体を冷却し、それを過度の温度から保護する保護装置は必要ではない。さ らに、断熱空間のベークアウトのためのより高い温度を選定することができる。 この公知の蓄熱器では、インナケーシングに蓄熱媒体を充填する充填開口部を有 するパイプ連結部がインナケーシングから断熱空間およびアウタケーシングを貫 通し、外部にのびる。パイプ連結部の外部充填開口を閉鎖エレメントによって閉 じることができる。さらに、この蓄熱器の他の解決策は、充填開口が閉鎖エレメ ントによって閉じられるインナケーシングのパイプ連結部が供給ラインまたは出 口ラインの内部に配置され、蓄熱器の運転のとき、運転媒体をそれに通し、蓄熱 器コアに送り、蓄熱器コアから除去することができるようにすることである。こ の構成では、インナケーシングの充填開口に供給ラインまたは出口ラインから接 近することができるだけであり、それは困難である。パイプ連結部がインナケー シングから断熱空間およびアウタケーシングを貫通する他の構成は、蓄熱器の製 造上の欠点をもつ。たとえば、蓄熱器コアをアウタケーシング内に導入すること が困難である。公知の蓄熱器の他の欠点は、蓄熱器媒体を蓄熱器コア内に導入す ることが困難であるということである。公知の蓄熱器において、断熱媒体を断熱 空間内に導入する特別の工程は提供されていない。 この発明の目的は、製造が簡単である前述した形式の蓄熱器、特に潜熱蓄熱器 を提供することにある。 この発明によれば、この目的は、請求の範囲第１項の特徴部分の特徴を有する 前述した形式の蓄熱器、特に潜熱蓄熱器によって達成される。蓄熱器コアをアウ タケーシング内に導入することが簡略化され、インナケーシングおよびアウタケ ーシングのパイプ連結部が分離され、特にインナケーシングのパイプ連結部がア ウタケーシングのパイプ連結部に達しないとき、パイプ連結部間の軸方向距離に より、蓄熱器コアをアウタケーシング内に迅速に簡単に挿入することができるた め、蓄熱器を簡単に製造することができる。 他の利点は、蓄熱媒体を蓄熱器コア内に導入することが容易であるということ である。断熱媒体を断熱空間内に導入することも容易であり、簡単である。断熱 空間を真空排気するだけでよく、断熱媒体を充填する必要がない場合、アウタケ ーシングのパイプ連結部を介して断熱空間を真空排気することも簡単であり、容 易であり、廉価である。他の利点は、この蓄熱器の構造の気密性を試験すること が容易であるということである。 この発明の他の特徴およびこの発明の蓄熱器の構成が請求の範囲第２項〜第１ ０項、および請求の範囲第１項または請求の範囲第１項〜第１０項の１つまたは それ以上に記載されている蓄熱器、特に潜熱蓄熱器を製造する方法に関する請求 の範囲第１１項〜第１６項に記載されている。製造のとき、断熱空間を簡単に確 実にベークアウトおよび真空排気することができ、特別の場合、断熱空間を必要 であれば閉鎖エレメントによって一時的に閉じ、ベークアウトおよび真空排気後 、新しい不純物が断熱空間に入らないようにすることができる。この場合、断熱 空間に不活性物質を充填することもできる。要求されたとき、ベークアウトおよ び真空排気後、たとえばヘリウム圧力試験または他の方法によって蓄熱器を気密 試験することができる。断熱空間のベークアウト後、蓄熱媒体が導入されるだけ であり、蓄熱媒体を導入するためのインナケーシングのパイプ連結部の開口を真 空漏れが生じないよう閉じることができる。断熱空間を再度真空排気するか、ま たは断熱媒体を導入し、断熱空間の付加的真空排気を施すことにより、断熱層を 断熱空間内に簡単に設けることができる。断熱媒体が導入されるとき、たとえば ２００℃以上の温度に加熱することにより、導入前、それが個別に予熱、すなわ ちベークアウトされ、空気および湿気要素が断熱媒体から除去される。その後、 断熱媒体を断熱空間と同様の真空圧をもつ密封シールされた真空領域の断熱空間 内に導入することができる。その後、断熱空間が密封的に閉じられる。これらの 工程を迅速に容易に施し、蓄熱器を簡単に廉価に製造することができる。 以下、この発明の実施例を説明する。 図１は第１実施例の蓄熱器の一部の断面を示す。 図２は第２実施例の蓄熱器の断面を示す。 図１は蓄熱器１０、特に潜熱蓄熱器の一部の説明図であり、これは円筒状に構 成されていてもよく、他の外部形状をもつものであってもよい。蓄熱器１０を任 意の方向の空間内に配置することができる。内部において、それは蓄熱する装置 を形成し、インナケーシング１１によって包囲されている蓄熱器コアを有する。 インナケーシング１１は金属、たとえばアルミニウムで形成されている。それは アウタケーシング１２によって距離を置いて包囲されている。この距離により断 熱空間１３がインナケーシング１１とアウタケーシング１２間に形成され、この 断熱空間１３は断熱媒体か充填され、そして／または真空排気される。 さらに、蓄熱器１０は断熱空間１３に導かれるライン、たとえばパイプライン を有し、その一方は熱伝達媒体、たとえば内燃機関の冷却水の入口ラインとして 作用し、他方はその帰還ラインとして作用する。 蓄熱媒体、たとえば適宜の塩がインナケーシング１１内に配置された蓄熱器コ ア内に収容される。 インナケーシング１１に充填開口１４が設けられ、これはインナケーシング１ １に真空漏れが生じないよう取り付けられ、溶接されたパイプ連結部１５によっ て形成されている。蓄熱媒体はインナケーシング１１の内部、特に蓄熱器コア内 に充填開口部１４、特にパイプ連結部１５を介して導入される。その後、充填開 口を機械的閉鎖エレメント１６によって閉じることができる。図１の第１実施例 では、パイプ連結部１５の閉鎖エレメント１６はパイプ連結部１５の内ねじ１７ にねじ込むことができる閉鎖ねじ１８によって形成されている。パイプ連結部１ ５の外ねじにねじ合わすことができる閉鎖キャップを設けることもできる。閉鎖 エレメント１６によって達成される充填開口１４の封閉状態は、真空洩れのない ものにせねばならない。したがって、真空に適するシーリングエレメント１９、 たとえばシーリングリングが閉鎖エレメント１６とパイプ連結部１５の上面間に 配置される。シーリングエレメント１９はたとえば非吸湿性プラスチック材料で 形成される。 アウタケーシング１２にパイプ連結部２２が設けられ、これはそれに真空漏れ が生じないよう取り付けられ、インナケーシング１１のパイプ連結部１５と同心 にのびる。インナケーシング１１のパイプ連結部１５の大きさは、それがアウタ ケーシング１２のパイプ連結部２２に達しないよう選定されている。したがって 、インナーケーシング１１のパイプ連結部１５の閉鎖エレメント１６は断熱空間 １３内に配置される。 図１に示されているように、断熱媒体の導入後、および／または真空排気後、 断熱空間１３をパイプ連結部２２の領域、特にその上端で真空漏れが生じないよ う閉じることができる。機械的閉鎖エレメント２３がこの目的で使用されている 。図１の第１実施例では、この閉鎖エレメント２３が閉鎖部材２４、たとえばプ レート、キャップなどによって形成されており、これを熱の付加、特に溶接によ って取り付けることができる。プレート形状の閉鎖部材２４がパイプ連結部２２ の前端に配置され、それに溶接２５によって真空漏れが生じないよう堅固に連結 されている。 パイプ連結部２２の閉鎖エレメント２３をパイプ連結部１５の閉鎖エレメント １６と同様に構成することができるのは理解されるであろう。他の実施例では、 パイプ連結部１５の閉鎖エレメント１６をパイプ連結部２２の閉鎖エレメント２ ３と同様に構成することもできる。 蓄熱器１０は次のように製造される。まず、蓄熱器１０の機械的製造が完了す るが、閉鎖エレメント１６および閉鎖エレメント２３はまだ取り付けられない。 断熱空間１３が蓄熱のロスを最小限に止めることができるよう設けられる。この 目的で、断熱空間１３に断熱媒体が充填され、それが真空排気されるか、または それが単に真空排気され、真空断熱が達成される。真空下で、断熱空間１３内に 放出される物質、たとえばＨ₂ＯおよびＨ₂が真空排気プロセスを遅らせることは 確認されている。この理由で、蓄熱器１０のハウジングの機械的完成後、断熱空 間１３をベークアウト（bake out）および真空排気し、ガスを除去することは知 られている。公知のプロセスでは、蓄熱器コアに蓄熱媒体が充填された後、この ベークアウトがなされる。公知の方法では、ベークアウト温度が蓄熱媒体の最大 許容温度を越え、ベークアウトにおいて、蓄熱器コアが断熱空間１３に対し断熱 されていても、公知の方法によってこのベークアウトがなされるとき、蓄熱媒体 が損傷することがある。 この発明の蓄熱器１０において、この発明は、蓄熱媒体をインナケーシング１ １によって包囲された領域、特に蓄熱器コア内に導入する前、断熱空間１３をま ずベークアウトし、真空排気するプロセスを提供する。これは高温による蓄熱媒 体の損傷を防止する。蓄熱媒体の過熱を防止する特別の保護装置は必要ではない 。蓄熱媒体を保護する他のコストの高い工程、たとえば冷却装置も必要ではない 。蓄熱器に蓄熱媒体が充填されておらず、その構成材料は蓄熱媒体よりも高い温 度に加熱することができるものだけであり、高温をベークアウトに使用すること ができるため、ある環境下において、高いベークアウト温度、たとえば２００℃ 以上の温度を断熱空間１３のベークアウトに選定することができる。必要であれ ば、断熱空間１１がベークアウトされる前、蓄熱器１０に気密試験、たとえばヘ リウムなどの不活性ガスの圧力試験を受けさせることができる。 断熱空間１３のベークアウト後、蓄熱媒体がパイプ連結部１５の充填開口１４ から導入される。蓄熱媒体が充填されるとき、新しい不純物が断熱空間１３に入 るおそれがあるが、断熱空間１３に不活性物質を充填することができる。蓄熱媒 体が充填開口１４内に導入される間、ベークアウトされた断熱空間１３の真空状 態を維持することができる。蓄熱媒体、特に塩が導入されるとき、それは液体状 態であるか、または断熱空間１３のベークアウト後、蓄熱器１０に残る熱によっ て液化され、その熱が導入される蓄熱媒体を加熱し、液化するようにすることが 好ましい。いずれにしても、導入される蓄熱媒体はせいぜい運転温度に加熱され るだけであり、この運転温度以上に加熱されることはない。導入されるとき、蓄 熱媒体が液体である場合、インナケーシング１１によって包囲される空間の蓄熱 器コアのマトリクスのすべての空間に蓄熱媒体が均一に充填される。蓄熱媒体の 導入後、パイプ連結部１５の充填開口１４が閉鎖エレメント１６の取り付けによ って真空洩れが生じないよう閉じられることが好ましい。その後、断熱層が断熱 空間１３内に生じる。この断熱層は真空断熱のものであるか、または断熱媒体の 導入および付加的真空処理によって形成される。純真空断熱の場合、断熱空間１ ３が再度真空排気され、その後、閉鎖エレメント２３によって真空漏れが生じな いよう閉じられる。断熱層が断熱空間１３内の断熱媒体および付加的真空処理に よって形成されるとき、断熱空間１３は同様に真空排気される。導入前、断熱空 間１３内に導入される断熱媒体が、たとえば２００℃に加熱することによってベ ークアウトされ、空気および湿気要素が断熱媒体から放出される。その後、この 方法でベークアウトされる断熱媒体が断熱空間１３内、たとえば断熱空間１３の それと同一の真空圧をもち、断熱空間１３に接続されている密封シールされた真 空領域内に配置され、したがって、断熱媒体がベークアウトされ、真空下で断熱 空間１３に導入される。この方法で、断熱空間１３内の最も好ましい断熱状態が 達成される。たとえば、断熱材料の粉末および／または繊維が断熱媒体として導 入される。必要であれば、この材料に放射防止剤、特にカーボンブラックを含ま せ、熱放射をできるだけ除去することができる。断熱空間１３の真空排気後、ま たは断熱空間１３への真空下での断熱媒体の導入後、断熱空間１３が閉鎖エレメ ント２３によって真空漏れが生じないよう閉じられる。たとえば、閉鎖エレメン ト２３が真空下で電子ビーム溶接によって溶接される。したがって、断熱空間ｌ ３内に生じる真空状態が維持される。 図２に示されている第２実施例では、第１実施例に対応する部品の参照符号に １００が付加されている。 図２の蓄熱器１１０でも、断熱空間１１３が再度アウタケーシング１１２とイ ンナケーシング１１１間に形成される。第２実施例が第１実施例と異なっている のは、インナケーシング１１１のパイプ連結部１１５がアウタケーシング１１２ のパイプ連結部１２２を貫通し、その先端がパイプ連結部１２２を越えて突出し ていることである。したがって、インナーケーシング１１１のパイプ連結部１１ ５の閉鎖エレメント１１６は断熱空間１１３の外部に配置される。図１の実施例 に対する図２の他の差異は、閉鎖部材１３４が、たとえばプレート、キャップな どで構成され、これを図１の閉鎖部材２４と同様にパイプ連結部１１５に熱の付 加、特に溶接によって取り付けることができるということである。 図１に示されている第１実施例と同様、アウタケーシング１１２のパイプ連結 部１２２の閉鎖エレメント１２３はパイプ連結部１２２に特に溶接によって、こ の場合は、電子ビーム溶接によって取り付けることができるプレ−ト、キャップ などの同様の閉鎖部材１２４で構成されている。閉鎖エレメント１２４はインナ ケーシング１１１のパイプ連結部１１５がそれを貫通しており、環状プレートを 形成する。それは２つのパイプ連結部１５５、１２２間に形成される環状空間を 閉じ、断熱空間１１３を閉じる。さらに、環状空間内に含まれる一時的閉鎖部材 １３５が図２の点線で示されている。 図２に示されている蓄熱器１１０は図１に示されている蓄熱器１０と同様に製 造される。蓄熱媒体の導入前、まず断熱空間１１３がベークアウトされ、真空排 気される。断熱空間１１３のベークアウトおよび真空排気後、後者が一時的に一 時的閉鎖部材１３５によって閉じられ、新しい不純物が入ることが防止される。 同様の理由で、要求されたとき、断熱空間１１３に不活性物質を充填することが でき、その放出が一時的閉鎖部材１３５によって防止される。先行実施例と同様 、インナケーシング１１１のパイプ連結部１１５に外部から接近することができ 、断熱空間１１３のベークアウト後、蓄熱媒体を前述した方法で開口パイプ連結 部１１５から導入することができる。その後、パイプ連結部１１５が閉鎖部材１ ３４によって閉じられる。その後、断熱空間１１３に断熱層が設けられ、真空断 熱がなされ、それが再度真空排気されるか、または断熱媒体が設けられ、付加的 真空処理がなされる。後者の場合、断熱媒体が個別にベークアウトされ、真空排 気された断熱空間１１３内に真空下で導入され、断熱空間１１３が閉鎖部材１２ ４によって真空漏れが生じないよう閉じられることが好ましい。 図１および図２に示されている両方の実施例において、断熱媒体を断熱空間１ ３、１１３に導入すると、断熱媒体がインナケーシング１１、１１１に対し真空 下に維持されるアウタケーシング１２、１１２を同時に支持し、機械的補強作用 を生じさせるという利点が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シュトレーレ，ローランド ドイツ連邦共和国、デー‐72669 ウンテ レンジンゲン、グロイスベーク ４ (72)発明者 ヘルツ，シュテファン ドイツ連邦共和国、デー‐70794 フィル デルシュタット、ロートフェルトシュトラ ーセ 13 (72)発明者 ベドナレク，ヘンリュク ドイツ連邦共和国、デー‐86899 ランツ ベルク、トビアス‐ウンフリート‐シュト ラーセ 23

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．断熱媒体のある蓄熱器コアを含むインナケーシング（１１，１１１）、およ びインナケーシング（１１，１１１）を距離を置いて包囲し、断熱空間（１３， １１３）を形成するアウタケーシング（１２，１１２）を備え、前記断熱空間（ １３，１１３）がベークアウトされ、真空排気され、前記インナケーシング（１ １，１１１）は真空媒体を導入することができる充填開口（１４，１１４）をも つパイプ連結部（１５，１１５）を有し、蓄熱媒体の導入後、前記充填開口を機 械的閉鎖エレメント（１６，１１６）によって閉じることができるようにした蓄 熱器、特に潜熱蓄熱器において、前記アウタケーシング（１２，１１２）は前記 断熱空間（１３，１１３）に断熱媒体を充填することができ、そして／または真 空排気することができる充填開口をもつパイプ連結部（２２，１２２）を有し、 その充填開口を機械的閉鎖エレメント（２３，１２３）によって閉じることがで き、前記インナケーシング（１１，１１１）のパイプ連結部（１５，１１５）が 前記アウタケーシング（１２，１１２）のパイプ連結部（２２，１２２）と同心 に配置されていることを特徴とする蓄熱器。 ２．前記インナケーシング（１１）のパイプ連結部（１５）は前記アウタケーシ ング（１２）のパイプ連結部（２２）に達しないことを特徴とする請求項１に記 載の蓄熱器。 ３．前記インナケーシング（１１）のパイプ連結部（１５）の閉鎖エレメント（ １６）が前記断熱空間（１３）内に配置されていることを特徴とする請求項１ま たは請求項２に記載の蓄熱器。 ４．前記閉鎖エレメント（１６，２３）がねじ合わすことができる閉鎖キャップ またはねじ込むことができる閉鎖ねじ（１８）によって形成されていることを特 徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の蓄熱器。 ５．前記閉鎖エレメント（１６）と前記充填開口（１４）を含むパイプ連結部（ １５）間に配置された真空漏れのないシーリングに適したシーリングエレメント １９、たとえばシーリングリングが設けられていることを特徴とする請求項１〜 請求項４のいずれかに記載の蓄熱器。 ６．前記シーリングエレメント（１９）が非吸湿性プラスチックで形成されてい ることを特徴とする請求項５に記載の蓄熱器。 ７．前記閉鎖エレメント（２３，１１６，１２３）が熱の付加、特に溶接によっ て取り付けることができる閉鎖部材（２４，１２４，１３４）、たとえばプレー ト、リング、キャップなどによって形成されていることを特徴とする請求項１〜 請求項６のいずれかに記載の蓄熱器。 ８．前記インナケーシング（１１１）のパイプ連結部（１１５）が前記アウタケ ーシング（１１２）のパイプ連結部（１２２）を貫通し、その先端が前記パイプ 連結部（１２２）を越えて突出しており、前記インナケーシング（１１１）のパ イプ連結部（１１５）の閉鎖エレメント（１１６）が前記断熱空間（１１３）の 外部に配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の 蓄熱器。 ９．前記アウタケーシング（１１２）のパイプ連結部（１２２）の閉鎖エレメン ト（１２３）は前記インナケーシングのパイプ連結部（１１５）がそれを貫通し 、前記２つのパイプ連結部（１１５，１２２）間に形成される環状空間を閉じて いることを特徴とする請求項８に記載の蓄熱器。 １０．前記インナケーシング（１１１）のパイプ連結部（１１５）と前記アウタ ケーシング（１１２）のパイプ連結部（１２２）間の環状空間内に挿入すること ができる一時的閉鎖部材（１３５）が設けられていることを特徴とする請求項８ または請求項９に記載の蓄熱器。 １１．断熱空間がベークアウトおよび真空排気され、前記断熱空間（１３，１１ ３）がベークアウトされた後、蓄熱媒体がインナケーシング（１１，１１１）の 内部に導入される請求項１に記載の蓄熱器、特に潜熱蓄熱器の製造方法であって 、前記蓄熱媒体の導入前、ベークアウトされた断熱空間（１３，１１３）が少く とも一時的に閉じられ、必要であれば最終閉鎖前、前記断熱空間（１３，１１３ ）に不活性物質が充填されることを特徴とする方法。 １２．ベークアウトおよび真空排気後、および蓄熱媒体の導入後、前記断熱空間 （１３，１１３）が再度真空排気され、その後、それが真空漏れが生じないよう 閉じられることを特徴とする請求項１１に記載の方法。 １３．ベークアウトおよび真空排気後、および蓄熱媒体の導入後、前記断熱空間 （１３，１１３）が再度真空排気され、それに断熱媒体が充填され、その後、そ れが真空漏れが生じないよう閉じられることを特徴とする請求項１１または請求 項１２に記載の方法。 １４．前記断熱空間（１３，１１３）にベークアウトされた断熱媒体が真空圧下 で充填されることを特徴とする請求項１１〜請求項１３のいずれかに記載の方法 。 １５．断熱材の粉末および／または繊維が断熱媒体として導入されることを特徴 とする請求項１１〜請求項１４のいずれかに記載の方法。 １６．放射防止剤、特にカーボンブラックが添加された断熱材の粉末および／ま たは繊維が断熱媒体として導入されることを特徴とする請求項１１〜請求項１５ のいずれかに記載の方法。