JPS62172191A - 蓄熱器 - 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】 （以　下　余　白） ３、発明の詳イ（ＩＩな説明 ［産業上の利用分野コ 本発明は、蓄熱器に関し、特に各種工業過程等において
熱エネルギーの有効利用手段として好適な温度効率の高
い、温度成層を形成する蓄熱器に関するものである。

〔従来の技術〕

蓄熱器などのように熱エネルギーを貯蔵する技術は、熱
エネルギーの有効な回収、利用を図る上でも特に重要な
技術の一つである。このような蓄熱器において、効率の
良い熱の出し入れを可能とするには、蓄熱材料と熱媒体
との間の伝熱効率を高める必要があり、最も確実かつ容
易な手段として、双方間の伝熱面積を増大させる方法が
採用されてきた。すなわち、その伝熱面に突起物やフィ
ン等をつけたり、代表寸法の小さい蓄熱体、例えは細い
円柱、小さい球、薄い板等を用いることによって、伝熱
面積の増大を図ることかできる。

一方、蓄熱）器内の熱媒体の流通系路を工夫することに
よっても、効率良い熱のＨ，Ｈ入れかできる。

すなわち、蓄熱時には、蓄熱器の上部側から熱媒体を流
下させ、放熱時には蓄熱器の下部側から熱媒体を流入さ
せることによって、蓄熱器内に温度成層を形成するよう
に構成すると、内部で一様に混合される蓄熱器に比べて
、極めて温度効率の高い蓄・放熱が可能である。第５図
は、従来の蓄熱器における熱媒体出口温度と放熱時間と
の関係を示す放熱特性の例を示したものであるが、ここ
で、　ＣＡは温度成層型の特性曲線、　ｃＢは一様混合
型の特性曲線である。このように、全熱量は同じでも、
放出される熱の温度が高い状態に維持されるのが、温度
成層型の特長である。

しかしながら、従来の上述したような蓄熱器にあっては
、伝熱性能の向上を図るために伝熱面積の増大を図ろう
とすると、伝熱媒体の流動性の低下をきたすのみならず
、１１り造ならびに作業性の点からコスト高を招く。し
かして、このことは温度成層型の蓄熱器の場合にあって
も例外ではない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、蓄熱旧材を小容器に収容して用いるカプセル
型蓄熱器、または、形状安定性面密度ポリエチレンを用
いた直接接触蓄熱器などのように、蓄熱材料を直接蓄熱
器内に収容した蓄熱器を、温度成層型として用いる場合
に、より経済的でより効率の高い蓄熱器を提供すること
を目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる目的を達成するために、本発明は、複数の蓄熱用
物体または蓄熱用物体を収容した複数の蓄熱体を蓄熱容
器内に設け、当該蓄熱容器内に熱媒体を流通させること
により熱媒体を介して蓄熱および放熱が行われる蓄熱器
において、蓄熱用物体または蓄熱体の伝熱面積を、蓄熱
容器内の流通位置によって異ならせたことを特徴とする
ものである。

〔作　用〕

このように構成した蓄熱器においては、温度成層型の利
点と特色を生かし、しかもその熱媒体の人口部および出
口部近傍に収容される蓄熱体のみを特に伝熱面積の大き
いものとしたことによって、流動抵抗の低下をきたすこ
となく、重点的に効率よく伝熱性能を高めることができ
る。

（実施例） 以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体
的に説明する。

なお、その実施例の説明に先立ち、本発明の着眼点につ
いて述べると、温度成層型の蓄熱器の場合、その伝熱特
性は、蓄熱器上部および下部、すなわち、熱媒体の入口
部および出口部近傍の蓄熱体による伝熱効率によって左
右されるという認識に基づくものであって、熱媒体人口
部および出口部近傍の蓄熱体のみによって伝熱効率の向
上を図るべく、その伝熱面積を大きくし、蓄熱器の中央
部は、比較的伝熱面積を小さくすることによって流通性
の向上を図り、伝熱性能全体の向上を図るように構成す
るものである。

第１図は本発明の一実施例を示す。ここで、ｌは蓄熱容
器、２および３は熱媒体の上部出入口および下部出入口
である。しかして、本例では蓄熱器１の上部すなわち−
に部出入Ｄ２の近傍と、下部すなわち下部出入口３の近
傍とにそれぞれ径の細い柱状の蓄熱体４を配設し、これ
らが蓄熱体４の中間、すなわち蓄熱容器１の中央部に径
の比較的太い柱状の蓄熱体５を配設する。なお、これら
の蓄熱体４および５には蓄熱用の材料が充填されている
。

このように構成した蓄熱器においては、その蓄熱時には
上部出入口２から熱媒体を流下させて蓄熱体４および５
に熱を吸収させるようになし、放熱時には逆に熱媒体を
下部出入口３から流入させることにより蓄熱体４および
５から熱を放熱させてこれを吸収させることかできる。

いま、このような蓄熱器による放熱特性の一例を第２図
によって説明すると、ここで、曲線Ｃｃは蓄熱容器１に
装填する柱状の蓄熱体、すなわち第１図て蓄熱体４およ
び５に相当するものを全てその直径が１インチのものと
した場合の特性曲線であり、また曲線ｃｏは同様にこれ
らの蓄熱体を全て直径か１７２インチのものとした場合
の特性曲線である。

更にまた曲線箱は、第１図に示したような本例の蓄熱器
において、その上部および下部における容積的にそれぞ
れ２０９６に相当する部分に装填する蓄熱体４の径を１
／２インチ、その中央部の６０％に相当する部分に装填
する蓄熱体５の径を１インチのものとした場合の特性曲
線である。

これらの特性曲線を比較するに、まず、曲線Ｃｃに対し
て全体の伝熱面積を大きくした場合の曲線Ｃｏの方が蓄
熱体と熱媒体との間の熱の授受が速やかになっている。

すなわち、後者の方が温度低下の少ない効率的な熱交換
が得られることを示しているが、その反面、蓄熱器の生
産コストがほぼ２倍となる上に、容器１内を流通する熱
媒体の流体圧力損失が大きくなる。

一方、曲線Ｃｏと曲線Ｃεとを比較するに、その特性は
大方変わらない。こうした特性は、放熱時のみならず蓄
熱時の特性についても、全く同様の効果が得られる。こ
のように、本発明の適用例では、容器１の中央部では蓄
熱器５間の流通が容易なことから圧力損失も僅かですむ
上に、蓄熱体全体の数か差程、増大しないことにより生
産コストのアップも曲線Ｃｃの場合の例に比して約３０
零ですみ、しかも効率の高い蓄放熱特性を得ることがで
きる。

第３図は本発明の他の実施例を示す。本例は、容器１に
おける上部および下部に装填する蓄熱体１４の形状を球
体としたものであって、中央部には例えばその球体とほ
ぼ同じ径の円柱状をなす蓄熱体１５を装填する。かくし
て、容器の上部および下部に設けた蓄熱体１４によって
その伝熱面積が大きく保持されるもので、その作用につ
いては上述したところと変わらない。

第４Ａ図は本発明の更に他の実施例を示す。本例では容
器ｌの上部および下部に装填する蓄熱体２４と中央部に
装填する蓄熱体２５とを同一の径のものどなし、その長
さを長短を異にする外、短い円柱状の蓄熱体２４にはそ
の内面に第４Ｂ図に示すように放射状のフィン２４Ａを
設けるようにする。かくして、蓄熱体２４においてはこ
のようなフィン２４Ａを設けたことによって、蓄熱体２
４内に封入される蓄熱材料が蓄熱体２４と接する伝熱面
積が増されたことになり、上述したと同様な作用および
効果を得ることができるものである。ただし、フィン２
４Ａの形状はこのような形状に限られるものではな、く
、更にまた、蓄熱体２４の外側の流通に支障のないよう
な位置に図示しないがフィンを付加するようにしてもよ
い。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明によれば、温度成層型
蓄熱器の熱媒体上部出入口側および下部出入口側の近傍
に配置する蓄熱体の伝熱面積、すなわち熱交換面積を容
器中央部に配置する蓄熱体の熱交換面積より大きくする
ことによって、廉価でしかも熱媒体の流通性がよく、熱
交換効率の高い高性能の蓄熱器を提供することができ、
熱エネルギーの有効利用に更に一層貢献することかでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明蓄熱器の構成の一例を示す模式の断面図
、第２図は温度成層型蓄熱器において、従来式な蓄熱体
を収容配置した場合と、本発明を適用して第１図の例に
従って蓄熱体を収容配置した場合との放熱特性を比較し
て示す特性曲線図、第３図は本発明の他の実施例の構成
を模式に示す断面図、第４Ａ図は本発明の更に他の実施
例の構成の模式断面図、第４Ｂ図は第４Ａ図のうちの出
入口近傍に配設する蓄熱体の断面図、第５図は従来の温
度成層型蓄熱器および混合型蓄熱器の放熱特性を比較し
て示す特性曲線図である。 １・・・蓄熱容器、 ２．３・・・熱媒体出入口、 ４．１４．２Ｃ５，１５，２５・・・蓄熱体。 □　　　　　　　　Ｃε−ｍ− 第２図 第４Ａ図 第４８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の蓄熱用物体または該蓄熱用物体を収容した複数の
   蓄熱体を蓄熱容器内に設け、当該蓄熱容器内に熱媒体を
   流通させることにより該熱媒体を介して蓄熱および放熱
   が行われる蓄熱器において、前記蓄熱用物体または前記
   蓄熱体の伝熱面積を、前記蓄熱容器内の流通位置によっ
   て異ならせたことを特徴とする蓄熱器。