JPS6251396B2 - - Google Patents
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- JPS6251396B2 JPS6251396B2 JP58054427A JP5442783A JPS6251396B2 JP S6251396 B2 JPS6251396 B2 JP S6251396B2 JP 58054427 A JP58054427 A JP 58054427A JP 5442783 A JP5442783 A JP 5442783A JP S6251396 B2 JPS6251396 B2 JP S6251396B2
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Classifications
-
- 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
- F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
- F28D20/025—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat the latent heat storage material being in direct contact with a heat-exchange medium or with another 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
-
- 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
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
- Central Heating Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は深夜電力や太陽熱エネルギー等を貯え
給湯・冷暖房などに用いる潜熱蓄熱材を用いた潜
熱蓄熱装置に関するものである。
給湯・冷暖房などに用いる潜熱蓄熱材を用いた潜
熱蓄熱装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点
第１図は従来の潜熱蓄熱装置１を示したもので
ある。潜熱蓄熱装置１は蓄熱槽２内に、蓄熱材３
と、熱吸収時に液体から気体に、熱放出時に気体
から液体に変化し、かつその凝縮液の密度が少な
くとも前記蓄熱材の相転位点近傍における密度よ
りも大きい伝熱媒体４とを、内部上方に空間部を
残して封入すると共に、蓄熱するための熱交換器
５と熱を取り出すための熱交換器６とを備えてい
る。蓄熱状態において蓄熱材充填部は、蓄熱材３
の融点以上の温度の蓄熱材溶液から成り、空間部
はその温度における伝熱媒体の飽和蒸気圧より成
つている。熱交換器６に低温熱媒体が導入される
と、空間部の伝熱媒体は熱交換器６で熱交換し、
凝縮液化するので、空間部の蒸気圧は低下する。
これを補なうために蓄熱材充填部より伝熱媒体が
蒸発し気泡７となつて上昇し空間部に達する。一
方凝縮液８は滴下し蓄熱材充填部に環流する。蓄
熱材充填部に滴下した凝縮液８は蓄熱材３より密
度が大きいため、蓄熱材溶液中を降下する。降下
しながら大部分は蓄熱材３より熱を奪い蒸発し気
泡となつて上昇する。他の一部は蓄熱槽２底部に
沈降しそこで熱を得て再び蒸発する。しかしなが
ら、凝縮液８の蒸発は前記説明でわかるように蓄
熱材充填部上部が主になるため、上部ははげしく
撹拌されるが、下部にいくにしたがい、撹拌はお
だやかになる。また、凝縮液８に熱を奪われた蓄
熱材３は、その溶液が気泡により撹拌されている
ため、微結晶となつて浮遊撹拌しているが液体状
態より密度が大きいため徐々に沈降していく。こ
のように伝熱媒体４の蒸発―凝縮サイクルにより
蓄熱材充填部を撹拌し効率よく熱交換器６で熱交
換を行なうのである。然るに蓄熱材充填部上部の
温度が低下する。これは、上部が滴下する比較的
低温の凝縮液と凝縮液にその潜熱を奪われ微結晶
となつた比較的低温の蓄熱材および蓄熱材溶液と
より構成されているので相対的に温度が低くなる
ためである。上部温度が低下すると空間部の蒸気
の平衡温度が低下する。したがつて熱交換器６で
の熱交換温度が低下するため低温熱媒体の温度上
昇値が低くなる。上記説明でわかるように、従来
は時間の経過と共に空間部の温度が低下し熱交換
効率が低下するため導入した低温熱媒体を一定温
度の高温熱媒体として取り出すことができなかつ
た。
ある。潜熱蓄熱装置１は蓄熱槽２内に、蓄熱材３
と、熱吸収時に液体から気体に、熱放出時に気体
から液体に変化し、かつその凝縮液の密度が少な
くとも前記蓄熱材の相転位点近傍における密度よ
りも大きい伝熱媒体４とを、内部上方に空間部を
残して封入すると共に、蓄熱するための熱交換器
５と熱を取り出すための熱交換器６とを備えてい
る。蓄熱状態において蓄熱材充填部は、蓄熱材３
の融点以上の温度の蓄熱材溶液から成り、空間部
はその温度における伝熱媒体の飽和蒸気圧より成
つている。熱交換器６に低温熱媒体が導入される
と、空間部の伝熱媒体は熱交換器６で熱交換し、
凝縮液化するので、空間部の蒸気圧は低下する。
これを補なうために蓄熱材充填部より伝熱媒体が
蒸発し気泡７となつて上昇し空間部に達する。一
方凝縮液８は滴下し蓄熱材充填部に環流する。蓄
熱材充填部に滴下した凝縮液８は蓄熱材３より密
度が大きいため、蓄熱材溶液中を降下する。降下
しながら大部分は蓄熱材３より熱を奪い蒸発し気
泡となつて上昇する。他の一部は蓄熱槽２底部に
沈降しそこで熱を得て再び蒸発する。しかしなが
ら、凝縮液８の蒸発は前記説明でわかるように蓄
熱材充填部上部が主になるため、上部ははげしく
撹拌されるが、下部にいくにしたがい、撹拌はお
だやかになる。また、凝縮液８に熱を奪われた蓄
熱材３は、その溶液が気泡により撹拌されている
ため、微結晶となつて浮遊撹拌しているが液体状
態より密度が大きいため徐々に沈降していく。こ
のように伝熱媒体４の蒸発―凝縮サイクルにより
蓄熱材充填部を撹拌し効率よく熱交換器６で熱交
換を行なうのである。然るに蓄熱材充填部上部の
温度が低下する。これは、上部が滴下する比較的
低温の凝縮液と凝縮液にその潜熱を奪われ微結晶
となつた比較的低温の蓄熱材および蓄熱材溶液と
より構成されているので相対的に温度が低くなる
ためである。上部温度が低下すると空間部の蒸気
の平衡温度が低下する。したがつて熱交換器６で
の熱交換温度が低下するため低温熱媒体の温度上
昇値が低くなる。上記説明でわかるように、従来
は時間の経過と共に空間部の温度が低下し熱交換
効率が低下するため導入した低温熱媒体を一定温
度の高温熱媒体として取り出すことができなかつ
た。
発明の目的
本発明は前記問題点を解決し、蓄熱材上部温度
低下による放熱器の熱交換性能の低下を防止し、
高温で安定した熱交換出力を得ることを目的とす
る。
低下による放熱器の熱交換性能の低下を防止し、
高温で安定した熱交換出力を得ることを目的とす
る。
発明の構成
前記目的を達成するために、本発明は潜熱蓄熱
材と、前記潜熱蓄熱材に対してほとんど非相溶性
であり、熱吸収時に液体から気体に、熱放出時に
気体から液体になる伝熱媒体と、前記蓄熱材より
見かけ上比重の小さい中空体とを蓄熱槽に内部上
方に空間部を残して封入したものである。
材と、前記潜熱蓄熱材に対してほとんど非相溶性
であり、熱吸収時に液体から気体に、熱放出時に
気体から液体になる伝熱媒体と、前記蓄熱材より
見かけ上比重の小さい中空体とを蓄熱槽に内部上
方に空間部を残して封入したものである。
この構成により、熱取り出し時に生ずる蓄熱材
充填部上部の温度低下および空間部蒸気の温度低
下を防ぎ、高温で安定した熱交換出力を得ること
ができる。
充填部上部の温度低下および空間部蒸気の温度低
下を防ぎ、高温で安定した熱交換出力を得ること
ができる。
実施例の説明
以下本発明の一実施例を第２図の図面を用いて
説明する。なお、第２図中、第１図と同一のもの
については同一番号を付している。
説明する。なお、第２図中、第１図と同一のもの
については同一番号を付している。
第２図において、蓄熱装置１は断熱層が設けら
れている蓄熱槽２と熱交換器５，６とを有する構
造となつている。蓄熱槽２内には酢酸ナトリウム
３水塩（融点58℃，融点近傍での溶融液の密度
1.28ｇ／cm3）のごとき蓄熱材３とフロン113（58
℃での密度1.48ｇ／cm3）のごとき蓄熱材と非相溶
性で密度の大きい伝熱媒体およびカーボン微小中
空体のごとき蓄熱材３より見掛け上の密度の小さ
い微小中空体とが封入されている。また、熱交換
効率をよくするため蓄熱槽２内の非凝縮性ガスは
排除されている。
れている蓄熱槽２と熱交換器５，６とを有する構
造となつている。蓄熱槽２内には酢酸ナトリウム
３水塩（融点58℃，融点近傍での溶融液の密度
1.28ｇ／cm3）のごとき蓄熱材３とフロン113（58
℃での密度1.48ｇ／cm3）のごとき蓄熱材と非相溶
性で密度の大きい伝熱媒体およびカーボン微小中
空体のごとき蓄熱材３より見掛け上の密度の小さ
い微小中空体とが封入されている。また、熱交換
効率をよくするため蓄熱槽２内の非凝縮性ガスは
排除されている。
いま、蓄熱装置１が蓄熱状態にある時熱交換器
６に低温の熱媒体を流入すると、第１図で説明し
たように伝熱媒体４の蒸発―凝縮サイクルにより
蓄熱材充填部が撹拌されると共に熱交換器６にて
伝熱媒体は熱交換を行ない放熱する。この時、前
記説明のごとく蓄熱材充填部の上部の温度低下を
きたす。本実施例においては蓄熱材充填部上部に
微少中空体層９がその密度が小さいために存在
し、これが蓄熱材上部の温度低下を防いでいる。
この理由は定かでないが次のように考えられる。
６に低温の熱媒体を流入すると、第１図で説明し
たように伝熱媒体４の蒸発―凝縮サイクルにより
蓄熱材充填部が撹拌されると共に熱交換器６にて
伝熱媒体は熱交換を行ない放熱する。この時、前
記説明のごとく蓄熱材充填部の上部の温度低下を
きたす。本実施例においては蓄熱材充填部上部に
微少中空体層９がその密度が小さいために存在
し、これが蓄熱材上部の温度低下を防いでいる。
この理由は定かでないが次のように考えられる。
すなわち蓄熱槽２内に封入された微少中空体は
密度が小さいため、蓄熱材溶解時に蓄熱材上部に
層９を形成する。この層は微少粒体より構成され
ているため、伝熱媒体が蓄熱材より熱を奪い気化
し空間部へ移動する場合、その蒸気の流れに対し
てほとんど抵抗を示さない。したがつて、伝熱媒
体の蒸発量は微少中空体の封入の有無にかかわら
ずほぼ等しい。一方、伝熱媒体凝縮液８は蓄熱材
へ環流する場合、微少中空体層９を通過するが、
液体で粘性抵抗が大きいため、通過するのに相当
の抵抗を受ける。したがつて凝縮液８は微少中空
体層９の上部に溜る８′。溜まつた凝縮液８′はそ
の量が多くなると、自重で微少中空体層９を破
り、蓄熱材３へ移行するための通路１０を形成
し、この通路１０より多量の凝縮液８′が環流す
る。前記の場合、凝縮液の環流は大部分表面に生
じた数ケ所の上記通路１０を通じて行なわれるた
め、蓄熱材３上部と凝縮液８との接触は従来の表
面全体で行なわれるのでなく、表面のごく一部で
行なわれるため、蓄熱材表面の温度低下を防ぐこ
とができる。また、凝縮液は蓄熱材表面の一部分
より多量に蓄熱材３中に環流するため、蓄熱材３
より熱を奪い全体が再蒸発するまでに時間を要す
る。したがつて凝縮液８は蓄熱槽２の下部まで沈
降することが可能となり、下部の熱も充分に活用
できるようになると共に下部より撹拌を生ぜしめ
るので槽の熱を有効に取りだすことができる。前
記のごとき凝縮液８の溜り８′は微少中空体が蓄
熱材３より伝熱媒体に体して良好な濡れ性を有し
ている場合大きくなる。前記に記述したカーボン
微少中空体は前記酢酸ナトリウム３水塩よりも前
記伝熱媒体フロン113に対して良好な濡れ性を示
す。また、シリカ微少中空体はフロン113よりも
酢酸ナトリウム３水塩に対して良好な濡れ性を示
す。この場合、伝熱媒体の蓄熱材３への環流箇所
が多くなり、前記効果はいくぶん減殺される。こ
の場合、シリカ微少中空体を撥水処理することに
より、カーボン微少中空体とほぼ同程度の効果を
得ることができる。
密度が小さいため、蓄熱材溶解時に蓄熱材上部に
層９を形成する。この層は微少粒体より構成され
ているため、伝熱媒体が蓄熱材より熱を奪い気化
し空間部へ移動する場合、その蒸気の流れに対し
てほとんど抵抗を示さない。したがつて、伝熱媒
体の蒸発量は微少中空体の封入の有無にかかわら
ずほぼ等しい。一方、伝熱媒体凝縮液８は蓄熱材
へ環流する場合、微少中空体層９を通過するが、
液体で粘性抵抗が大きいため、通過するのに相当
の抵抗を受ける。したがつて凝縮液８は微少中空
体層９の上部に溜る８′。溜まつた凝縮液８′はそ
の量が多くなると、自重で微少中空体層９を破
り、蓄熱材３へ移行するための通路１０を形成
し、この通路１０より多量の凝縮液８′が環流す
る。前記の場合、凝縮液の環流は大部分表面に生
じた数ケ所の上記通路１０を通じて行なわれるた
め、蓄熱材３上部と凝縮液８との接触は従来の表
面全体で行なわれるのでなく、表面のごく一部で
行なわれるため、蓄熱材表面の温度低下を防ぐこ
とができる。また、凝縮液は蓄熱材表面の一部分
より多量に蓄熱材３中に環流するため、蓄熱材３
より熱を奪い全体が再蒸発するまでに時間を要す
る。したがつて凝縮液８は蓄熱槽２の下部まで沈
降することが可能となり、下部の熱も充分に活用
できるようになると共に下部より撹拌を生ぜしめ
るので槽の熱を有効に取りだすことができる。前
記のごとき凝縮液８の溜り８′は微少中空体が蓄
熱材３より伝熱媒体に体して良好な濡れ性を有し
ている場合大きくなる。前記に記述したカーボン
微少中空体は前記酢酸ナトリウム３水塩よりも前
記伝熱媒体フロン113に対して良好な濡れ性を示
す。また、シリカ微少中空体はフロン113よりも
酢酸ナトリウム３水塩に対して良好な濡れ性を示
す。この場合、伝熱媒体の蓄熱材３への環流箇所
が多くなり、前記効果はいくぶん減殺される。こ
の場合、シリカ微少中空体を撥水処理することに
より、カーボン微少中空体とほぼ同程度の効果を
得ることができる。
また、微少中空体は一般に断熱性であるため、
凝縮液化した低温の液が微少中空体上部に一次的
に滞留してもその温度が蓄熱材上部に直接伝達さ
れない。したがつて、蓄熱材３上部液面は低温の
凝縮液によつて全面が冷却されにくい。
凝縮液化した低温の液が微少中空体上部に一次的
に滞留してもその温度が蓄熱材上部に直接伝達さ
れない。したがつて、蓄熱材３上部液面は低温の
凝縮液によつて全面が冷却されにくい。
発明の効果
本発明によれば、
(イ) 凝縮液化した伝熱媒体は微少中空体の一部を
通過し蓄熱槽下部まで環流されるため、蓄熱槽
上部において大部分の凝縮液が蓄熱材と熱交換
することがない。
通過し蓄熱槽下部まで環流されるため、蓄熱槽
上部において大部分の凝縮液が蓄熱材と熱交換
することがない。
(ロ) 蓄熱槽下部からも気泡が発生するため、蓄熱
槽全体がよく撹拌される。
槽全体がよく撹拌される。
(ハ) 微少中空体は一種の断熱材であるため、その
上部に滞留した低温の凝縮液の温度を蓄熱材上
部に伝達しない。
上部に滞留した低温の凝縮液の温度を蓄熱材上
部に伝達しない。
前記理由により蓄熱材上部の温度低下がないた
め、伝熱媒体蒸気の温度は低下することなく高温
が保たれる。したがつて、放熱器の熱交換性能の
低下を防止し高温で安定した熱交換出力を得るこ
とができる。
め、伝熱媒体蒸気の温度は低下することなく高温
が保たれる。したがつて、放熱器の熱交換性能の
低下を防止し高温で安定した熱交換出力を得るこ
とができる。
第１図は従来の潜熱蓄熱装置の断面図、第２図
は本発明の潜熱蓄熱装置の一実施例を示す断面図
である。 １…潜熱蓄熱装置、２…蓄熱槽、３…蓄熱材、
４…伝熱媒体、９…中空体。
は本発明の潜熱蓄熱装置の一実施例を示す断面図
である。 １…潜熱蓄熱装置、２…蓄熱槽、３…蓄熱材、
４…伝熱媒体、９…中空体。
Claims (1)
- １ 潜熱蓄熱材と、前記潜熱蓄熱材に対してほと
んど非相溶性であり、熱吸収時に液体から気体
に、熱放出時に気体から液体になる伝熱媒体と、
前記潜熱蓄熱材より見かけ上比重の小さい中空体
とを内部上方に空間部を残して蓄熱槽内に封入し
た潜熱蓄熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58054427A JPS59180287A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | 潜熱蓄熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58054427A JPS59180287A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | 潜熱蓄熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59180287A JPS59180287A (ja) | 1984-10-13 |
| JPS6251396B2 true JPS6251396B2 (ja) | 1987-10-29 |
Family
ID=12970415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58054427A Granted JPS59180287A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | 潜熱蓄熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59180287A (ja) |
-
1983
- 1983-03-29 JP JP58054427A patent/JPS59180287A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59180287A (ja) | 1984-10-13 |
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