JPS60164196A - 蓄熱器 - Google Patents

蓄熱器

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JPS60164196A
JPS60164196A JP59020399A JP2039984A JPS60164196A JP S60164196 A JPS60164196 A JP S60164196A JP 59020399 A JP59020399 A JP 59020399A JP 2039984 A JP2039984 A JP 2039984A JP S60164196 A JPS60164196 A JP S60164196A
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heat
heat storage
tube
tubes
heat transfer
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JP59020399A
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Nobuyuki Abe
宜之 阿部
Takeo Ozawa
小沢 丈夫
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
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Agency of Industrial Science and Technology
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/06—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits having a single U-bend
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0034—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、例えば溶融塩のように相変化を伴い、且つ
腐食性に留意する必要のある潜熱蓄熱材料を用いた蓄熱
器に関するものである。
省エネルギー、エネルギー有効利用の観点から蓄熱技術
は極めて重要で、この場合物質の融解凝固等の相変化を
利用した潜熱蓄熱は、蓄熱密度が高く、シかも一定温度
で熱を貯えることができる利点があり、比較的短期間(
例えば、2〜3日)の蓄熱方法としては最も有望な方法
と考えられている。
しかし、潜熱蓄熱技術の配慮すべき問題点は、潜熱蓄熱
材料によってその性格が可成シ変わってくる。産業上重
要と考えられる200℃以上での蓄熱には、各種溶融塩
が最も適切な蓄熱拐料として利用されているが、この溶
融塩を蓄熱材料として利用する場合には次の点に留意し
なければならない。
(1)融解時の体積膨張が15〜25%と大きいこと。
(2)腐食性の高いこと。特に蓄熱制料の界面にか(八
でt!l!ll、呂和″暫の眩食雀漸りいとと−(3)
 一般に熱伝導率が低いこと。
このうち、(3)の欠点を補うためには何らかの伝熱促
進手段を用いることも考えられるが(例えば、特願昭5
7−109046号、特願昭57−197556号)、
高温の溶融塩に対しては伝熱面積を大きくすることが最
も手つ取シ早く、確実な方法である。しかし、伝熱面積
を増やせば、それだけ蓄熱器のコストが上昇してしまう
ため、蓄熱器の構造を極力単純化して製作費を抑える必
要が生ずる。
このため、従来の蓄熱器としてはシェル・チューブ型蓄
熱器とカプセル型蓄熱器が知られている。シェル・チュ
ーブ型蓄熱器は、第1図にその概略を示すように蓄熱器
/内に蓄熱材料αの収容室−を形成し、該収容室−には
垂直方向に複数本の伝熱管3.・・・を配設するととも
に、熱媒体は伝熱管3.・・・の下端に設けられた出入
口部−りから伝熱管3.・・・内に送入排出され伝熱管
3.・・・の上端に設けられた出入口部Sに送入排出さ
れ、との間に熱媒体により収容室2内に収容された蓄熱
材料αを蓄放熱させるものである。
これに対してカプセル型蓄熱器は、第2図にその概略を
示すように蓄熱器/内に蓄熱材料Cを密封した複数個の
カプセル6、・・・を収容し、熱媒体は前記同様、蓄熱
器/の下端に設けられた出入口@IIから器内に送入排
出され、蓄熱器/の上端に設けられた出入口部Sに送入
排出され、この間に熱媒体によシカプセル6.・・・内
に密封された蓄熱材料αを蓄放熱きせるものでおる。
第1図と第2図の蓄熱器を比べると、第2図のカプセル
型蓄熱器は経済的に著しく不利であシ、基本構造として
は第1図のシェル・チューブ型蓄熱器が望ましい形式で
ある。
しかし、このシェル・チューブ型蓄熱器についても前記
(1)に述べたように蓄熱材料αの融触時の体積膨張が
極めて太きい。
そこで、融解時における蓄熱材料αの体積膨張による応
力を吸収するために、収容室−の上部にスペースを設け
ると、伝熱管3.・・・の表面が蓄熱材料αの界面に晒
され、しかもこの界面が蓄熱材料αの融解と凝固により
激しく変動するため、伝熱管3.・・・の表面が腐食を
受けることになる。更に、蓄熱材料aの界面が伝熱管3
.・・・の表面と接触するため、蓄熱材料Cが伝熱管3
を這い上る、所謂クリーピング現象を起こし易い。
また、以上のシェル・チューブ型蓄熱器であると熱媒体
が伝熱管3.・・・の下方よシ上方へ移送させる構造で
あるため、伝熱管3の長手方向の温度差が大きく、シた
がって温度差による質量移行現象によシ伝熱管の腐食さ
れることもある。
この発明は、上記実情に鑑み例えば溶融塩のように融解
時に大きな体積膨張を伴い、且つ腐食性に留意する必要
のある潜熱蓄熱材料を用いる場合におけるシェル・チュ
ーブ型蓄熱器の改良を目的とし、その特徴は器内に、伝
熱管を水平方向に設け、且つその複数本を垂直方向に沿
って多段状に配設してそれぞれの伝熱管を連通し、−吉
相変化により蓄放熱作用を行う蓄熱材料は上記伝熱管の
うち最上位にあるものが常にその界面下にあるように器
内に収容すJ)−)−家に、上記伝熱管内には蓄熱時に
は上位の伝熱管よシ下位の伝熱管に熱媒体を流し、放熱
時には下位の伝熱管よシ上位の伝熱管に熱媒体を流すこ
とにある。
以下、図示の実施例に基いてこの発明を説明する。
10は、この発明に係る蓄熱器で、蓄熱器10は通常は
、常圧で設計され、その内部には横長円筒状の収容室/
/が設けられる。収容室//の上端にはその長手方向に
沿って蓄熱材料αの充填塵/2.・・・が設けられ、ま
た収容室l/の下端にはその長手方向に沿って蓄熱材料
αのドレン座/J。
・・・が設けられ、蓄熱材料aは上部に空間/ダを残し
て収容室//内に収容される。
一方収容室ll内には、伝熱管15が水平方向に、且つ
その複数本を垂直方向に沿って多段状に配設するととも
に、多段状に配設された伝熱管13α、1gb、・・・
のうち最上段の伝熱管lSαが常に蓄熱材料αの界面下
にあるように配置する。
この実施例では、各段に使用する伝熱管としては曲率の
異方る複数本のU字管が使用され、各段におけるその配
列は各U字管の入口16及び出口/7を収容室//の一
方向に向け、且つ最外郭にそのうち最も曲率の大きなU
字管を配置し、内方にゆくにしたがって順次曲率の小さ
なU字管を配置するようにする。これ等の伝熱管l!は
、収容室//の一側に設けられ、その内部には多数の取
付孔を有する管板/ざの取付孔にその入口部及び出口部
を嵌合し、且つ伝熱管/!の長手方向に沿って設けられ
た支持板コ0.・・・で収容室ll内に支持されている
。
一方、管板/gの一側には氷室21を設け、且つ該氷室
2/は上記のように各段に複数本設けられたU字管の入
口16α、 /6h 、・・・と出口/7cL、 /7
b 、・・・を仕切る壁2コを設け、その左右に入水部
λ3と出水部コダを形成する。
更に、入水部23には隣接する各段のU字管の入口1g
、、 、 /l’nが連通ずるように水平方向の仕切壁
2左、・・・を設け、出水部詳には隣接する各段のU字
管の出口/774 、 /771+1 が連通+ふよう
に水平方向の仕切壁ム、・・・を設け、仕切壁J!、・
・・と仕切壁ム、・・・とは互い違いに配置される。
以上の構成において、熱媒体は入水fIl、IJに設け
られた入口部コアよυ入水部コ3に入水される。
入水部23に入水された熱媒体は最上段のU字管の入口
/6cLに送入され、U字管内を通過してその出ロア7
αより出水al12S内に送入され、出水部:lqでは
次段のU字管の出口/76よ、9U字管内に送入されて
管内を通過するようにして順次下方に移行させ、最下段
のU字管の出口よシ出水部、1内に排出された熱媒体は
出水部−弘に設けられた出口部、Zgよυ系外に排出さ
れる。
このようにして熱媒体が蓄熱器IO内に多段状に設けら
れたU字状の伝熱管ls内を通過して順次下方に移送さ
れる間に、熱媒体の含有する熱は収容室//内に収容さ
れた蓄熱材料α内に蓄熱される。
また、蓄熱材料α内に蓄熱された熱を放熱させる場合に
は反対に出口部λgよシ熱媒体を出水部2ダ内に送入し
、多段状に設けられたU字状の伝熱管/Sを上方へ順次
移送し、その間に蓄熱材料αに蓄熱された熱を熱媒体へ
放熱させる。
以上のように、この発明によれば蓄熱器10内に水平方
向に、且つその複数本を垂直方向に多段状に配設し、そ
れぞれを連通した伝熱管/3内を、蓄熱時には上方よシ
下方へ、放熱時には下方よシ上方へ移送するものであシ
、シたがって蓄熱時には蓄熱材料αを上方よシ順次融解
させることができ、このため蓄熱材料aの融解時におけ
る体積膨張を吸収することができる。
また、この発明によれば多段状に配設された伝熱管のう
ち最上位にあるものが常に蓄熱材料αの界面下にあるた
め、蓄熱材料αの界面は収容室//の内壁としか接触せ
ず、したがって蓄熱、放熱時に蓄熱材料αの界面が変動
しても蓄熱器10内の腐食を少くすることができる。
々お、収容室//の内壁については耐食材料のライニン
グ等を施せば蓄熱材料αの界面変動による腐食を完全に
抑制することができる。
また、この発明では伝熱管15は水平に設置され、且つ
蓄熱材料αの界面下に常にあるため、クリーピング現象
を防止することができる。
更に、この発明では水平に配置された伝熱管/j内に熱
媒体を通過させるため、伝熱管/Sの長手方向の温度差
が小さく、シたがって質量移行現象が殆んど生じ力い。
また、この実施例では各段に使用する伝熱管/Sとして
は曲率の異なる複数本のU字管が使用され、各段におけ
るその配列は最外郭に最も曲率の大きなU字管を配置し
、内方にゆくにしたがって順次曲率の小さなU字管を配
置するようにしであるため、これ等のU字管内を蓄熱時
には熱媒体を上方から移送し、放熱時には下方から移送
することによシ、蓄熱材料αの融解と凝固とを円滑に行
わせることができる。
また、U字管を伝熱管として使用するため、伝熱管の熱
膨張に対する対策を特に必要としない。
更に、この方式では従来のU字管式シェル・チューブ型
熱交換器と同型であるため、従来の技術を十分に適用で
き、コストを安くすることができる。
なお、以上の実施例では0字管を使用する実施例につい
て説明したが、伝熱管として直管を使用することもでき
る。
この場合は、当然氷室及び熱媒体の折シ返し側の仕切室
又は遊動頭内では第5図のように熱媒体の流路を変える
必要がある。
更に、遊動頭式は別として固定管板式では伝熱管の胴部
に膨張継手を設ける必要がある。
以上要するに、この発明によれば特に高温潜熱蓄熱材を
用いる蓄熱器における技術的問題点の大半を解決でき、
したがってこれ等の問題点のために今までなか々か推進
することができなかった高温潜熱蓄熱技術を、強力に推
進させ、エネルギーの有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来のシェル・チューブ型蓄熱器の概略を示
す縦断側面図、第2図は、従来のカプセル型薔熱器の概
略を示す縦断側面図、第5図は、この発明の一実施例を
示す縦断側面図、第4図は、同上のIV−IV線断面図
、第5図は、第5図の■−v線断面図、第6図は、第3
図のM−vt線断面図である。 図中、IOは蓄熱器、/!は伝熱管。 特許出願人 工業技術院長 代理人 工業技術院 !゛ 電子技術総合研究所i ? −1

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)器内に、伝熱管を水平方向に設け、且つその複数
    本を垂直方向に沿って多段状に配設してそれぞれの伝熱
    管を連通し、−吉相変化により蓄放熱作用を行う蓄熱材
    料は上記伝熱管のうち最上位にあるものが常にその界面
    下にあるように器内に収容するとともに、上記伝熱管内
    には蓄熱時には上位の伝熱管よシ下位の伝熱管に熱媒体
    を流し、放熱時には下位の伝熱管よシ上位の伝熱管に熱
    媒体を流すようにしたことを特徴とする蓄熱器。
  2. (2)伝熱管にU字管を用い、これを水平方向に設け、
    且つその複数本を垂直方向に沿って配設してそれぞれの
    伝熱管を連通した特許請求の範囲第1項記載の蓄熱器。
JP59020399A 1984-02-07 1984-02-07 蓄熱器 Granted JPS60164196A (ja)

Priority Applications (1)

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JP59020399A JPS60164196A (ja) 1984-02-07 1984-02-07 蓄熱器

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JP59020399A JPS60164196A (ja) 1984-02-07 1984-02-07 蓄熱器

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JPS60164196A true JPS60164196A (ja) 1985-08-27
JPH041277B2 JPH041277B2 (ja) 1992-01-10

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ID=12025939

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CN106766490A (zh) * 2017-01-04 2017-05-31 合肥华凌股份有限公司 一种蓄能管及电冰箱
CN109282511A (zh) * 2018-08-20 2019-01-29 昆明理工大学 一种低温太阳能高效蓄热装置
WO2020250970A1 (ja) * 2019-06-12 2020-12-17 パナソニック株式会社 蓄熱装置

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JPS5395333A (en) * 1977-01-31 1978-08-21 Hitachi Zosen Corp Heat accumulation type heat exchanger
JPS5712256A (en) * 1980-06-25 1982-01-22 Nippon Tokkyo Kanri Kk Heat storage device for solar heat utilization equipment

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