JPH09500441A - 蓄熱器、特に潜熱蓄熱器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 蓄熱核を有する内部ケーシング（１１）と、内部ケーシング（１１）を断熱チャンバ（１３）を介して取り囲む外部ケーシング（１２）と、外部から断熱チャンバ（１３）を貫通して案内された２本の管路（１４、１５）、すなわち、熱伝達媒体のための流入管路及び排出管路とを備えた蓄熱器（１０）、特に潜熱蓄熱器が提供される。管路（１４、１５）は断熱チャンバ（１３）内にのびる管路部分（１７、１８）を備えており、これら管路部分は小さい熱伝導率をもつ金属、例えば高級鋼から形成されている。管路部分（１７、１８）の端部領域は内部ケーシング（１１）または外部ケーシング（１２）に固定され、アルミニウム製の接続スリーブ（１９〜２２）を備え、接続スリーブは、管路部分（１７、１８）が気密シールされた状態で接合されている。

Description

【発明の詳細な説明】 蓄熱器、特に潜熱蓄熱器 本発明は、蓄熱器、特に潜熱蓄熱器であって、請求の範囲における請求項（１ ）の前段に記載された特徴を有する蓄熱器に関するものである。 従来のこの種の蓄熱器（ＤＥ−ＯＳ４００７００４）は、断熱チャンバを通っ て案内されたプラスチック製の管路部分を有している。なぜなら、プラスチック 製の管路部分の熱伝導率は金属製の管路の熱伝導率よりも小さいからである。金 属製の管路として、例えば、一般的にアルミニウム管が比較の対象とされる。プ ラスチック製管路部分は種々の欠点を有している。欠点の一つとして、熱伝達媒 体が運転中に高温となった場合に、特に、持続する耐熱強度が保証されない。さ らには、プラスチック製管路部分は、高いコストおよび疑わしい効果を伴って、 内部ケーシングに対してシールされた状態、とりわけ気密シールされた状態で固 定され、そしてそこで、この管路部分は、外部ケーシング内部を通って当該外部 ケーシングに固定されるという別の欠点が存在する。気密状態に断熱された蓄熱 器の場合、管路部分を形成する材料は、拡散シール状態(diffusionsdicht）を維 持しなければならず、また、真空に対して適合していなければならない。プラス チックはこの必要条件を持続的に満たすことができない。また、プラスチックは 支配的な機械的応力、例えば、振動負荷に長時間耐えることができない。 本発明の課題は、請求項（１）の前段部分に記載されたような蓄熱器、特に潜 熱蓄熱器であって、流入管路及び排出管路を通じて生ずる熱損失をできるだけ簡 単な方法で減少せしめることができ、し かもできるだけ低コストで製造可能な蓄熱器を提供することにある。 上記課題は請求項（１）の特徴部分に記載された構成を備えた蓄熱器、特に潜 熱蓄熱器を提供することによって解決される。こうして、管路部分の領域におい て、熱損失はより小さな熱伝導率に基づいて減少せしめられ、その際、金属製材 料は気密シールを達成し、同時に、より簡単な方法で溶接接合またははんだ付け 接合がなされ、それによって蓄熱器が低コストで製造され得る。さらなる長所と して、対応する金属製管路部分はまた、熱伝達媒体の高温及び高い機械荷重に対 して持続的に持ちこたえることができ、持続的な気密シール接合を達成し得る。 さらに別の好ましい本発明の特徴及び実施態様が、請求項（２）〜（１５）か ら明らかになる。特に、蓄熱器のコンポーネントがアルミニウムから形成され、 各々管路部分の端部領域に設けられた接続スリーブもまた同様にアルミニウムか ら形成される場合には、より簡単な方法でアルミニウム／アルミニウム溶接接合 またははんだ付け接合が、管路、特にその端部の接続スリーブと、内部ケーシン グ、例えば、その蓄熱容器との間において可能となる。この場合、熱損失の著し い低減が達成され得る。さらに別の長所として、管路部分の形成材料によって達 成される熱損失の低減に基づいて、管路の自由な形状が可能となる。 本発明のさらなる詳細および長所が、以下の説明から明らかとなる。 上述の説明において、請求の範囲の全文は、ただ不必要な繰り返しを避けるた めにのみ再現されていないに過ぎず、その代わり、関係する請求項の番号のみを 列挙した。しかしながら、それによって、これら請求項に記載された特徴はすべ てここに明確にされているものとみなされる。この場合、特に強調されず、また 請求の範囲にお いてとりわけ言及されていない場合であっても、前の説明及び以下の説明中にお いて述べられる特徴、並びに図面から明らかになる特徴はすべて、本発明のさら に別の実施態様を構成するものである。 次に、本発明を、図面に示した実施態様に基づいて、より詳細に説明する。図 面は、蓄熱器の一部の、概略的な、部分的に破断された側面図である。 図面には、蓄熱器１０の一部、特に潜熱蓄熱器の一部が概略的に示してある。 蓄熱器１０は、内部に、ここで特に詳細に説明しない蓄熱核を有している。蓄熱 核は、蓄熱器を使用する装置を形成し、概略的に輪郭だけを示した内部ケーシン グ１１によって取り囲まれている。内部ケーシング１１は金属、とりわけ、例え ばアルミニウムから形成されている。少なくとも一つの蓄熱容器１６は、蓄熱核 の一部をなしており、蓄熱核内に一体形成されており、あるいは蓄熱核に固定的 に接合される独立した部分を形成している。外部ケーシング１２は、内部ケーシ ング１１を、これから間隔をあけて包囲している。この間隔によって内部ケーシ ング１１と外部ケーシング１２との間に断熱チャンバ１３が形成され、断熱チャ ンバ１３は排気され、及び／または適当な断熱材、例えば断熱粉末を内部に収容 され得る。 蓄熱器１０はさらに外部から断熱チャンバ１３の内部に案内された２本の管路 １４及び１５、例えば導管を有している。これらの管路のうちの一方は熱伝達媒 体、例えば冷却水の流入管路として、他方は排出管路として用いられる。 管路１４及び１５は、例えば前壁において、内部ケーシング１１に形成された 内部容器、特に蓄熱容器１６内にのび、その際、管路１４及び１５は内部ケーシ ング１１、特にその蓄熱容器１６にシールされた状態で固定して接続されている 。 従来の蓄熱器の技術分野においては、これらの管路１４及び１５は、一般にア ルミニウムから形成されている。大きな熱伝導率にのために、この種のアルミニ ウム管を通じて、非常に大量の損失熱が蓄熱核から外部に流失する。それによっ て大きな熱損失が生ずる。この熱損失を減少させるために、管路１４及び１５の 断熱チャンバ１３内にのびる部分をプラスチックから形成することがすでに提案 されている。なぜなら、プラスチック管の熱伝導率は金属管の熱伝導率よりも小 さいからである。しかしながら、この材料は満足のいくものではない。それは、 熱伝達媒体が流れる全温度範囲に対し十分に安定していない。とりわけ、内部ケ ーシング１１、例えば、その蓄熱容器１６に対する接続領域において安定した、 シールされた、とりわけ気密シールされた接合をすることが困難であり、このと き、管路部分は断熱チャンバ１３から外側に案内され、外部ケーシングを貫通し てのびている。 蓄熱器１０の場合、管路１４及び１５はそれぞれ、より小さい熱伝導率をもっ た材料から形成された管路部分１７〜１８を備えている。そして、これらの管路 部分は、適当な金属から形成されており、溶接またははんだ付けができるという 長所を備えている。特に好ましくは、管路部分１７及び１８は高級鋼、例えば耐 サビ性及び耐酸性をもつクロム−ニッケル−合金鋼から形成される。このように 形成された管路部分１７及び１８は、その金属の小さい熱伝導率によって、熱損 失が著しく減じられ得るという長所を備えている。そして、蓄熱器１０の製造が 簡単、かつ、低コストでなされる。 特に好ましいことに、管路部分１７及び１８がそれぞれ、内部ケーシング１１ 、例えば、その蓄熱容器１６に接続される端部領域において、接続スリーブ１９ 〜２０を備えている場合には、これらの接続スリーブを通じて、管路部分１７、 １８は内部ケーシング１ １、例えばその蓄熱容器１６に固定される。 また、外部ケーシング１２から案内された管路部分１７及び１８の端部領域に おいて、管路部分１７及び１８はそれぞれ、接続スリーブ２１〜２２を備えてお り、これらの接続スリーブ２１〜２２を通じて、管路部分１７、１８は外部ケー シング１２に固定されている。接続スリーブ１９〜２２はそれぞれ、例えばアル ミニウムから形成されている。接続スリーブ１９〜２２は、管路部分１７及び１ ８にシールされた状態、特に気密シールされた状態で接合されており、それによ って排気された断熱チャンバ１３に関して確実な断熱が保証されている。 さらに、接続スリーブ１９及び２０は、内部ケーシング１１、例えばその蓄熱 容器１６に、シールされた状態、特に気密シールされた状態で接合されている。 同様にして、接続スリーブ２１及び２２は、外部ケーシング１２に、シールされ た状態、特に気密シールされた状態で接合されている。管路１４及び１５が接続 された内部ケーシング１１、特にその蓄熱容器１６及び／または外部ケーシング １２は、アルミニウムから形成されており、蓄熱器１０の全体が完成されたアル ミニウム構造をなしている。この場合、接続スリーブ１９〜２２もまたアルミニ ウムから形成されていることが好ましい。それによって、接続スリーブ１９及び ２０を内部ケーシング１１と、そして接続スリーブ２１及び２２を外部ケーシン グ１２と溶接またははんだ付けによって接合することが可能となる。この材料の 選択は重量及びコストの点で好ましいものであり、また、管路１４及び１５との より簡単なアルミニウム−アルミニウム／溶接接合またははんだ付け接合が可能 となる。 接続スリーブ１９〜２２は、管路部分１７及び１８のそれぞれの端部領域に設 けられており、独立したスリーブ、例えば、管状部分 として形成されることができ、溶接またははんだ付けによって管路部分１７及び １８に固定される。高級鋼から形成された管路部分１７及び１８と、アルミニウ ム製スリーブ１９〜２２との間の溶接接合として、例えば拡散溶接接合(Diffusi onsschweissverbindung)、例えば爆発処置が問題となる。このようにして、管路 部分１７、１８として形成された前もって曲げられた高級鋼管が、接続スリーブ １９〜２２の両端領域において、迅速かつ簡単に、シールされた状態、とりわけ 気密シールされた状態で固定される。 別の図示しない実施例では、管路部分１７及び１８は、それぞれ材料の塗装、 例えばアルミニウム材料の火炎吹きつけ(Flammspritzen)によって接続スリーブ １９〜２２に固定される。 別の接合方法として、管路部分１７及び１８に接続スリーブ１９〜２２を機械 的に固定するという方法がある。この場合、すべての可能な機械的接合技術、例 えば、ローラめり込み接合(Einwalzverbindung）が考慮される。 さらに別の好ましい実施例によれば、管路１４及び１５は二重管、例えば、高 級鋼内側管とその外側を取り囲むアルミニウムスリーブとからなる二重管として 形成されている。この場合、外側のアルミニウムスリーブはその端部領域におい て接続スリーブ１９〜２２から間隔をあけて配置されている。外側のアルミニウ ムスリーブのこの構造は、例えば、フライス加工(spangebende Bearbeitung)を 通じて機械的な方法で達成され得る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 (1) 蓄熱核を有する内部ケーシング（１１）と、前記内部ケーシング（１１）を 断熱チャンバ（１３）を介して取り囲む外部ケーシング（１２）と、外部から前 記断熱チャンバ（１３）を貫通して案内された２本の管路（１４、１５）とを備 えた蓄熱器、特に潜熱蓄熱器であって、前記管路（１４、１５）のうちの一方は 熱伝達媒体の流入管路として、他方は排出管路として使用され、前記管路（１４ 、１５）はそれぞれ前記断熱チャンバ（１３）内にのびる小さい熱伝導率をもつ 材料から形成された管路部分（１７、１８）を備えているものにおいて 前記管路部分（１７、１８）はそれぞれ小さい熱伝導率をもつ金属から形成 されていることを特徴とする蓄熱器。 (2) 前記小さい熱伝導率をもつ金属は、溶接可能またははんだ付け可能であるこ とを特徴とする請求項１に記載の蓄熱器。 (3) 前記金属は、高級鋼、例えば耐サビ性及び耐酸性を備えたクローム−ニッケ ル−合金鋼であ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) 前記管路部分（１７、１８）は、前記内部ケーシング（１１）に接続された 端部領域に接続スリーブ（１９、２０）を備えており、前記接続スリーブ（１９ 、２０）によって、前記管路部分（１７、１８）は前記内部ケーシング（１１） に固定されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか記載の蓄熱器 。 (5) 前記管路部分（１７、１８）は、前記外部ケーシング（１２）からのびる 端部領域において接続スリーブ（２１、２２）を備えており、前記接続スリーブ （２１、２２）によって、前記管路部分（１７、１８）は前記外部ケーシング（ １２）に固定され 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) 前記接続スリーブ（１９〜２２）はアルミニウムから形成されていることを 特徴とする請求項４または請求項５に記載の蓄熱器。 (7) 前記接続スリーブ（１９〜２２）は、前記管路部分（１７、１８）にシール された状態、好ましくは気密シールされた状態で接合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、特に真空断熱された前記断熱 チャンバ（１３）を備えた蓄熱器。 (8) 前記接続スリーブ（１９、２０）は、前記内部ケーシング（１１）にシール された状態、好ましくは気密シールされた状態で接合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、特に真空断熱された前記断熱 チャンバ（１３）を備えた蓄熱器。 (9) 前記接続スリーブ（２１、２２）は、前記外部ケーシング（１２）にシール された状態、特に気密シールされた状態で接合されていることを特徴とする請求 項１〜請求項８のいずれかに記載の蓄熱器、特に真空断熱された前記断熱チャン バ（１３）を備えた蓄熱器。 (10)前記接続スリーブ（１９、２０）は、前記内部ケーシング（１１）、または 前記外部ケーシング（１２）に溶接またははんだ付けによって接合されているこ 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)前記接続スリーブ（１９〜２２）は、前記管路部分（１７、１８）に溶接接 合、例えば拡散溶接接合、またははんだ付けによって固定されていることを特徴 とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の蓄熱器。 (12)前記管路部分（１７、１８）は、材料の塗装、例えば火炎吹きつけによって 前記接続スリーブ（１９〜２２）に接合されていることを特徴とする請求項１〜 請求項１０のいずれかに記載の蓄熱器。 (13)前記接続スリーブ（１９〜２２）は、前記管路部分（１７、１８）に、例え ば、ローラめり込み接合等々によって機械的に固定されていることを特徴とする 請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の蓄熱器。 (14)前記管路（１４、１５）は、二重管として形成されており、前記二重管の外 側アルミニウムスリーブは、端部領域において前記接続スリーブ（１９〜２２） から間隔をあけて配置され、機械的加工、例えば、フライス加工を施されている ことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか記載の蓄熱器。 (15)前記内部ケーシング（１１）、特にその蓄熱容器（１６）には前記管路（１ ４、１５）が接続されており、前記内部ケーシング（１１）及び／または前記外 部ケーシング（１２）はアルミニウムから形成されていることを特徴とする請求 項１〜請求項１４のいずれかに記載の蓄熱器。