JPS62182594A - 動的潜在蓄熱器用熱伝導体 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、加熱と冷却を閉鎖容器中でまたは循環させ
て沸騰し且つ凝縮する熱輸送剤と直接接触させて実現す
る、相転位材を特に利用する蓄熱工学の領域で利用され
る。

従来技術 潜在蓄熱の問題領域には多数の経営の構造と方法が知ら
れている。

専門書及び特許文献に記載された解決策は、１蓄熱器容
量をできる限り小さくするために、できる限り多い相転
移熱量のある一定の相転位材、２゜相転位材への熱導入
、相転位材からの熱導出に負の影響を与える相転位材の
特殊な性質を平均するための、各種材料と添加要素 とに関するものである。

この種の間層はたとえばＤ　Ｅ、−ＯＳ　２９３７９５
９、　　Ｉ）Ｄ−ＡＰ２０９９０２．　Ｉ）１）−Ｗｌ
１５．１１２６などにより知られている。

これらの解決策の特色は熱輸送剤の使用にある。

これらの熱輸送剤は伝熱能力を改良するために相転位材
と直接接触させられ、熱伝導の対流部分を特に増すため
に運動させられる。

これらの解決策では熱輸送剤として沸騰しにくい液体或
いは沸騰しやすい液体が提案される。前者はたとえば油
で熱の導入・導出中流動状態を維持する。後者はたとえ
ば冷却剤で、熱の導入・導出中沸騰と凝縮を繰り返す。

その場合前提となるのは、熱輸送剤と相転位材は互いに
溶は合わず、分離することである。

その場合重要なのは、沸騰しにくい液体が用いられるず
べての発明では熱輸送剤を循環ポンプで運動させる必要
があり、他の発明では熱輸送剤の運動は駆動なしの沸騰
工程を経て実現することができ、機械的運動は必ずしも
必要ない。

循環ポンプを用いる解決策はたとえばＤ　Ｅ　−０９２
８２６４０／Ｉ、　　Ｉ）ｌ−〕−０８３０２３／１９
／Ｉ。

ＤＥ−Ｏ８２９＋６５１／Ｉである。循環ポンプなしに
作業する沸騰し且つ凝縮する熱輸送剤を用いる解決策は
たとえばＤＩ）−ＷＰ　２２５８５７とＥＰＯ０７９／
Ｉ　５２である。

何れの解決策の場合も一つの問題がある。即ち硬い状態
ではすべての熱輸送剤について相転位材が透過性でない
か或いは僅かしか透過しない。ごの非透過性の結果相転
位材中への熱の導入は阻止されるかまたは強く妨げられ
ろ。

沸騰しにくい液体の循環はこれによって不可能となるか
または強いポンプ圧によってのみ可能である。沸騰し易
い液体の循環は相転位材中にある毛細管及び亀裂中での
み可能かまたは特別の添加材によって結晶の層として存
在する相転位材中で結晶の中空間で可能である。沸騰す
る際相転位材中に上昇する蒸気と逆流する凝縮物とは間
隙中で相対的に妨げ合い、従って大きな熱伝導能力発揮
を不可能とする。　この問題を解決するためにＤＥ−Ｐ
Ｓ３０１０６２５では沸騰しにくい液体については相転
位材中を垂直に案内されたいわゆる溶解導体が提案され
ており、この溶解導体により相転位材は管路状に溶解す
る。

熱輸送剤の循還は蓄熱器内部で前記管路中を案内されて
、障害なしに行なうことができる。

この解決策は沸騰しにくい液体についてのみの改良であ
る。

沸騰し易い液体に対してはこの解決策は転用できない。

一方では熱伝導に必要な蒸気泡が放熱に至る迄相転位材
に接触することなく管路内部で上界し、他方蒸気泡は上
が開いた管路を経て逃げ、蓄熱材料の内部にはとどまら
ずに放熱に至り、続いて凝縮し、また気化する。

沸騰し易い液体についての実際的な解決策は熱の導入に
必要な熱伝導面積の拡大、たとえば相転偉材中に設けら
れたリブと薄板による拡大によって可能となろう。しか
しこれらの而は材料費が高くつき、沸騰・凝縮過程を更
に妨げることになるので、この形は熱伝導能力の強化の
ために従来は静的潜熱蓄熱器中でのみ利用されていた。

静的潜熱蓄熱器はこれらの面なしには働かない。

発明の目的 この発明の目的は、動的潜熱蓄熱器にあって熱導入中に
沸騰し且つ凝縮する熱輸送剤と関連する熱伝導能力を改
善し、同時に材料費を引き下げ、操作の確実性を高める
ことにある。

発明の構成 この発明あ基本課題は、動的潜熱蓄熱器の相転位材中へ
の熱集蓄を構造的要素によって増強することにある。

課題解決手段 この課題は一個の管状かごによって解決される。

この管状かごは上部小環状導管と下部大環状導管から成
り、これらの上下の大小の環状導管は円錐台形の（仮想
）套面上を下部の環状導管から上部の環状導管に至る多
数の配管によって相互に連結されている。

熱伝導体の対流部分と環状かごは直列或いは相互に平行
に連結されている。

平行連結の場合は熱源から来る熱媒体の一部を熱伝導体
の従来型部分に下部環状導管の分配器を介して給送され
る。

この環状導管から出発して加熱媒体は配管中を高く」１
昇して−１一部環状導管中に流入する。ごの−に１部環
状導管中に加熱媒体が集められ、一本のもどり管を介し
て熱媒体の従来型部分から出る加熱媒体の流れと収集器
中で合流する。

直列接続の場合は加熱媒体がまず完全に管状かごに通さ
れ、次に熱伝導体の従来型部分を介して案内されるかま
たはその逆である。動的潜熱蓄熱器内にこの発明による
熱伝導体を配設するためには熱伝導体の従来型部分を熱
輸送剤と、管状かごを相転位材と接触させておかなけれ
ばならない。

その場合重要なのは、かごの（仮想）側部室中の配管を
傾斜させ、かごを相転位材から−１−へは出さないこと
である。

管状かごの傾斜と、そして高さ制限によって、熱伝導体
の従来型部分から」１昇する蒸気泡が確実に、」二をふ
さいだ傾斜管路中のみを」１昇できる。

このようにして、蒸気泡が垂直には−１−昇せず、相転
位材の接触なしには」−昇ぜず、放熱なしに相転位材か
ら出て行くことができ、これと接触を続けて、放熱なし
にこれからは出て行くことができない。

放熱によって生じる凝縮物は管路の下側面で管路の傾斜
によって常に相転位材と接触して熱伝導体に戻され、そ
の場合凝縮物中にある熱を相転位材に供給して相転位材
を予熱するのが有利であるこれらの工程によって相転位
材への熱の導入の増加が行なわれる。

その場合かごの作用は熱導入の動態の改善によって調整
され、熱伝導面の拡張によっては調整されない。従って
改善するのに必要な管はごく僅かで済み、材料費の増加
は回避される。この発明によって円錐台形の管状かごの
構造は、熱導入能力の５〜２０％がこの管状かごから相
転位材中に入り、円錐台形の側面の線が水平線と５０〜
８５゜の（内）角度を作るようになされる。管状かご中
の放熱によって凝縮する冷却材を加熱媒体として使用す
るという特殊な場合には上部環状導管は省くことができ
、配管の一ヒ方への口は閉鎖しである。

この場合配管は作業態様が冷却材を充填されている熱管
と同じである。この発明の第二の態様では円錐台の（仮
想）母面上に配置された配管がループ管に替わっている
。これはこの発明によって、上部環状導管を（仮想）円
錐台の内部で下部環状導管の直上に配設することによっ
て可能となる。二本の環状導管の直径はごく僅かしか違
わない。

この発明の第三の実施態様では、円錐台（仮想）の母面
がらせん管によって形成されることによって円錐台形の
管状かごが構成される。この場合には二本の配管は余分
である。

更にその上円錐台形管状かごを円錐台母面の平面にあっ
て」一部がふさがれた管にのみ耐えるように構成するこ
とができる。

実施例を示した図について更に詳記する。

第１図に任意の従来型熱伝導体に連結した管状かごの第
一実施態様を示す。

両システムをごの発明により熱を導入するための熱伝導
体に構成する。

熱伝導体の機能態様を説明するために動的潜熱蓄熱器の
公知の形態の使用について説明する。

蓄熱器は耐圧性で気密の被覆体３から構成されている。

被覆体中にはこの発明による従来型の部分４と管状かご
と熱導出用熱伝導体５を組み込んである。前記管状かご
は下部管状導管９、」一部管状導管ＩＯ１配管７、熱源
媒体を分配するための配分器１４、熱源媒体を収集する
ための収集器１５もどり管６から構成されている。

熱伝導体の従来型部分４と、場合によっては下部環状導
管９も熱輸送剤を充填しである熱導入１の領域にある。

その」−（不自然な密度差により）相転位材２があり、
これが管状かごを包囲している。相転位材」二には熱導
出用領域１３が接続してあり、この熱導山部には熱輸送
剤の蒸気のみが充填されている。

熱源媒体のための流動路Ｉｆと熱消費媒体のための流動
路１２も同様に示しである。熱導入の場合には熱伝導体
の従来型部分にも管状かごにも熱源媒体が貫流し、熱源
媒体の融点は相転位材の融点より高い。

両システムの貫流の結果二つの工程が同時に進行する。

一方では相転位材が管状かごの配管７に沿って溶解して
管路８になり、他方熱輸送材は熱伝導体４の従来型部分
の表面の熱導入１のための領域で気化する。

発生した蒸気泡は管路内を上昇し、管路の傾斜故に常に
まだ溶けていない相転位材と接触している。

このような接触のない気泡の」−昇は不可能である。選
定された蓄熱器システムの機能機構に従って相転位材の
熔融温度より高い温度で気化が起こるので、蒸気泡は融
点より高い温度を有する。

非熔融状態では温度が融点より僅かしか低くない固体相
転位材２と蒸気泡との接触により、相転位材への凝縮熱
の同時伝導と共に蒸気の凝縮が起こる。

凝縮熱の伝導は材料を次第に融点まで熱することになる
か或いは既に融点になっている場合には可溶性の状態の
相転位材を引き起こす。

熱輸送材の蒸気から形成された凝縮物は管路８中で滴下
し、管路の傾斜によって再び管路８の下側で相転位材２
と接触する。逆戻りする凝縮物は熱伝導体の従来型部分
で改めて気化し、その結果全工程が継続周期で繰り返さ
れる。

管状かごは相転位材からは突出しないので、この周期は
熱伝導の効率の高い相転位材２の内部のことである。

相転位材としてＮａ、ＳＯ４・ＩＯＨ，Ｏを用いて実施
される実験から、水平線に対して管状かご（または円錐
台の側線）の配管７が７８°傾斜して管状かごを貫流す
る潜熱蓄熱器に供給された熱源媒体の量が８％である場
合蓄熱器中への熱導入の２０％の効率アップが得られる
ことが判った。

同じ程度の効率上昇は従来型手段を用いたら、即ち従来
式熱伝導の熱伝導面の拡大によれば約８倍の材料費がか
かる。

【図面の簡単な説明】

図は一実施例の縦断側面図である。 図中符号 ■・・・熱導入部、２・・・相転位材、７・・・配管、
９．１０・・・環状導管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）熱導入のために沸騰し且つ凝縮する熱輸送剤により
   処理作業し、熱輸送剤は直接相転位材と接触する、動的
   潜在蓄熱器用熱伝導体であって、従来型部分と溶解導体
   を備えた非従来型部分とから成り、これらの部分は動的
   洗剤蓄熱器中に、従来型部分が熱輸送剤と、非従来型部
   分が相転位材と接触するように配置されている、熱伝導
   体において、溶解導体は円錐台形の環状かごを次のよう
   に形成すること、即ち多数の配管（７）を水平線に対し
   て５０〜８５°傾斜している円錐台の仮想套面上に配設
   し、配管（７）は円錐台の上面を形成し、相転位材中に
   ある上部環状導管（１０）と円錐台の基面を形成する下
   部環状導管（９）とを介して相互に連結してあることを
   特徴とする、動的潜在蓄熱器用熱伝導体。 ２）配管（７）はループ管であり、相転位材（２）中の
   上部環状導管（１０）が熱導入（１）の領域中の下部環
   状導管（９）上にある、特許請求の範囲１）に記載の熱
   伝導体。 ３）円錐台形状の環状かごが完全に相転位材（２）中に
   ある螺旋管から成る、特許請求の範囲１）に記載の熱転
   位材。 ４）円錐台形状の環状かごが下部環状導管（９）を有し
   、母面が多数の上部閉鎖管から成る、特許請求の範囲１
   ）に記載の熱伝導体。