JPS60240992A - 蓄熱装置 - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は熱源側で発生する熱量と負荷側で必要とする熱
量との間における時間的、あるいは容量的ずれを吸収す
る蓄熱槽に関するものである。

（ロ）従来技術 水や砕石、レンガ、コンクリートブロック等を蓄熱材と
して用いる顕熱蓄熱は古くから実用化されているが、近
年はこの様な顕熱蓄熱ばかりでなく、潜熱、化学反応、
濃度差などを利用する新しい蓄熱方式が検討されつつあ
る。

潜熱利用の蓄熱は、物質の相変化に伴なう融解潜熱を利
用するものであり、蓄熱剤の単位体積、或いは重量当り
の蓄熱量が顕熱利用のものよりかなり太き（なる上に、
一定温度の熱出力が得やすいなどの利点がある。

利用される潜熱蓄熱剤としては取出し温度により種々の
ものがあるが、大別すると、無機塩水和物と有機系パラ
フィン類になる。

これらの蓄熱剤を槽内に充填する方法としては、マイク
ロあるいはスモールカプセル封入型、蓄熱槽内充填熱交
換（直接、間接）型などがある。

カプセル封入型の欠点としては、カプセル成形物の製造
面の困難さにある。例えば、相変化する蓄熱剤物質表面
に合成樹脂材料又は合成ゴム材料を塗布して重合させる
方法、樹脂、金属またはガラスの細管中に液状相変化物
質を封入して端末が溶着する様に短か（切断する方法な
どがある。

又もう１つの難点は、一般的な固定床で使用した場合の
圧損が粒径な小さくして伝熱面積を太きくし、熱交換効
率を上げようとすると圧力損失が増大しポンプ動力が太
き（なることである。

槽内充填型は、一般には熱交換器を内蔵し、間接的に蓄
熱剤と熱交換するもので構造的には簡易なものとなるが
、この様な構造のものは充填蓄熱剤と熱交換器面とで伝
熱を行なう場合に、蓄熱剤の熱伝導性が悪いために、す
みやかな熱の授受が行なわれない欠点がある。

この欠点を解決する方法として、例えば、特公昭５１−
４６９８５号公報や実公昭５０−３３０号公報に示され
るような構造のものもあったが、前者においては熱の取
り出し機構が不完全であり、後者においては伝熱管に金
属網を巻回する構成としているため、伝熱管と蓄熱材と
の間で熱の授受をするときに金属網が介在して行なう熱
伝達の助けは、金属網が多層に巻かれているために、伝
熱管から遠い部分の蓄熱材と伝熱管との間の伝熱抵抗は
犬さく、温度勾配の差、蓄熱温度むらの太きい蓄熱装置
となる欠点があった。

←→　発明の目的 このような点に鑑みなされた本発明は、上述のような従
来の蓄熱装置の欠点を改良し、蓄熱装置に内蔵された蓄
熱材の見掛けの熱伝導度を向上させつつ、全体としての
蓄熱効率の向上を実現した蓄熱装置を提供することを目
的としたものである。

に）発明の構成 本発明の蓄熱装置は鉛直方向に中心軸を有する筒状の槽
の中に、蓄熱温度領域で相変化をする蓄熱材を収納し、
この蓄熱槽の上下には整流板を有するヘッダを設けて多
数本の熱媒管を支持する一方、この熱媒管の外周には針
状フィンが立設され、かつ、隣り合う熱媒管の針状フィ
ンの一部が相互に重なり合うようにしてヘッダに組み込
んだものであり、蓄熱槽内の実質的にすべての部分の蓄
熱剤が、針状フィンを介して直接に伝熱管と熱的に接触
されるようにしたものである。

（ホ）実施例 以下に本発明の蓄熱装置の一実施例を図面に従い説明す
る。

第１図において、（１）は鉛直方向の中心軸を有する蓄
熱槽であり、上部と下部とにそれぞれ整流板（２１（３
）を有するヘッダ（４１（５１を設けてあり、下部のヘ
ッダ（５）には蓄熱槽の取付は板（６）と共に熱媒の流
入口（７）が、又、上部のヘッダ（４）には取付は板（
８）と共に熱媒の流出口（９）が形成されている。

一方、蓄熱槽（１）の中にはノルマルパラフィンや硫酸
ソーダ１０水塩、或いは酢酸３水塩のように、蓄熱温度
領域（５０℃乃至１００℃）で液相から固相或いは固相
から液相のように相変化をする潜熱蓄熱剤００１が充填
され、一方、この蓄熱剤（１０１の中には蓄熱槽の上下
のヘッダ（４１（５１をつなぐ熱媒管ａυ（１１１・・
・が挿通されている。

熱媒管（１１）は、例えば、第２図で示すように細いス
リン）（１２・・・を形成した帯板＜１３１を管（１１
）に巻回するような方法を用いて管の外周に針状フィン
（１４）・・・が立設されたものであり、この熱媒管（
ｌυは第３図に示すように複数の熱媒管αＤ０υ・・・
の針状フィンα４）・・・の一部が相互に重なり合うよ
うにして支持されている。

すなわち、外周に針状フィンを立設した熱媒管（１１）
（１υ・・・を蓄熱槽（１）に組み込むときは、第４図
に示すような菱形又は三角形のスペーサ＝ａ口０９山を
用いて熱媒管圓０１）・・・の管装置と管間隔を正確に
定め、このようにしてスペーサー（１５１で３乃至５本
ずつまとめられた熱媒管ユニットを管板（１６）ＩＣ，
順次、組み込むようにすれば、針状フィンＱ４１の重な
り具合を均一にしつつ、精度よ（管板ｏＯと熱媒管（１
１１（１υ・・・との組み立て、熱媒管（１１）（１１
）・・・の蓄熱槽（１）への挿入ができる（第３図及び
第４図参照）。

尚、ａｎ（＋８１は蓄熱剤（＋０１を槽内に充填するた
めの開口及びこのときの空気抜きに使用される開口であ
る。

このような構造を有する本発明の蓄熱装置においては、
蓄熱槽（１）に挿通された熱媒管（１１）（１υ・・・
がこの管の外周に立設された針状フィン（１４）を介し
て槽内の蓄熱剤（１０１と熱の授受を行ない、蓄熱剤Ｇ
Ｏ＋は針状フィンなどの熱伝導材から離れて単独で槽内
に充填された部分が殆ど生じず、また、蓄熱槽の中心細
が鉛直方向のために槽内での熱の授受の偏りも殆どなく
、蓄熱剤がその蓄熱温度領域で相変化をし、対流や熱伝
導が僅かしか行なわれないものであっても、熱媒と蓄熱
剤との熱の授受がすみやかに行なわれるものである。

第５図は蓄熱剤にノルマルパラフィン（融点５２．８°
Ｃ）を用いた蓄熱槽に対して、針状フィンの立設された
同じ熱媒管をフィンが相互に重ならないように近接して
収納した従来の構造（図中の実線）と、本発明の蓄熱装
置のように針状フィンの一部が相互に重なるようにして
熱媒管を収納した構造（図中の点線）との熱の取り出し
効率を比較して示した実験結果である。

この場合の取り出し効率は、熱媒を介して蓄熱剤に与え
た熱量に対するこの蓄熱剤から取り出された熱量の比、
又、横軸の流量は熱媒のヘッダの流出口から単位時間当
りに取り出される熱媒の量もって示したものであり、こ
の実験結果から明らかなように、蓄熱槽からの熱の取り
出し効率は、いずれの流量においても、本発明の構成の
ものの方が良（、特に、熱媒の取出し流量の大きいとこ
ろ（通常の使用条件）では従来より７乃至８％の効率の
向上が確認できろものである。

（へ）発明の効果 このように、本発明の蓄熱装置においては、相変化を伴
なう潜熱蓄熱剤を使用した蓄熱装置が有している熱移動
抵抗の太き（なる欠点を解消し、蓄熱槽内に充填されて
いる殆どの蓄熱剤が熱媒管の外周の針状フィンと接する
構造とすることができ、蓄熱剤の見掛けの熱伝導度を向
上させ、かつ、熱媒管路の圧力損失を増さずに蓄熱性能
の向上した蓄熱装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による蓄熱装置の一実施例を示す縦断面
図、第２図（ａ）は針状フィンを立設した熱媒管の一例
を示す側面図、（ｂｌは同じ（フィンの立役状態な示す
説明図、第３図は管板とスペーサーと熱媒管との組み立
て関係を示す説明図、第４図はスペーサーと熱媒管との
組み合わせを説明する斜視図、第５図は本発明の実験結
果を示す性能比較図である。 （１）・・・蓄熱槽、　（２）、（３）・・・整流板、
　（４）、（５）・・・ヘッダ、　ＱＯＩ・・・蓄熱剤
、　（Ｉｌｌ・・・熱媒管、　（１４）・・・針状フィ
ン。 出願人　三洋電機株式会社　外１名 代理人　弁理士　佐　野　靜　夫 第２図 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉛直方向に中心軸を有する筒状の槽の中に、蓄熱
   温度領域で相変化をする蓄熱剤を収納した蓄熱装置にお
   いて、上記蓄熱槽の上下には整流板を有するヘッダを設
   ける一方、外周に針状フィンの立設された複数の熱媒管
   における隣り合う針状フィンの一部が相互に重なり合う
   ようにして上記ヘッダで熱媒管を支持し、かつ、これら
   の針状フィンで蓄熱剤と管内の熱媒との熱交換のなかだ
   ちをさせるようにした蓄熱装置。