JPS63243693A - 蓄熱式熱交換器 - Google Patents
蓄熱式熱交換器Info
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- JPS63243693A JPS63243693A JP62076921A JP7692187A JPS63243693A JP S63243693 A JPS63243693 A JP S63243693A JP 62076921 A JP62076921 A JP 62076921A JP 7692187 A JP7692187 A JP 7692187A JP S63243693 A JPS63243693 A JP S63243693A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- container
- heat storage
- porous metal
- storage material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
- 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
- F28D20/023—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 enclosed in granular particles or dispersed in a porous, fibrous or cellular structure
-
- 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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- Thermal Sciences (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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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。
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
本発明は、空気調和機や冷凍庫などの冷凍装置に用いら
れる蓄熱式熱交換器に関するものである。
れる蓄熱式熱交換器に関するものである。
従来の技術
従来、空気調和機や冷凍庫などの冷凍装置の蒸発器に着
霜した場合に行なう除霜などの熱源として蓄熱を利用す
る方法が知られている。このようなとき用いる蓄熱式熱
交換器として、例えば実公昭５５−３３２６号公報に見
られるように、容器内に蓄熱材を充填し、蓄熱材の加熱
手段としての配管と蓄熱材の冷却用配管とを内装したも
のや、特開昭５８−２２４２７７号公報のように、容器
内に蓄熱材を充填し、電気ヒータなどの蓄熱材加熱手段
と蓄熱材の冷却用のプレートフィン形熱交換器を内装し
たものが知られている。
霜した場合に行なう除霜などの熱源として蓄熱を利用す
る方法が知られている。このようなとき用いる蓄熱式熱
交換器として、例えば実公昭５５−３３２６号公報に見
られるように、容器内に蓄熱材を充填し、蓄熱材の加熱
手段としての配管と蓄熱材の冷却用配管とを内装したも
のや、特開昭５８−２２４２７７号公報のように、容器
内に蓄熱材を充填し、電気ヒータなどの蓄熱材加熱手段
と蓄熱材の冷却用のプレートフィン形熱交換器を内装し
たものが知られている。
以下、図面を参照しながら上記従来の蓄熱式熱交換器に
ついて説明する。
ついて説明する。
第３図は、冷凍装置に用いられている第１の従来例の蓄
熱式熱交換器を示すものである。
熱式熱交換器を示すものである。
同図において、１１は内部に蓄熱材１２が充填されてい
る容器である。容器１１にはさらに蓄熱材１２の加熱用
配管１３と蓄熱材１２の冷却用配管１４とが内装されて
いる。
る容器である。容器１１にはさらに蓄熱材１２の加熱用
配管１３と蓄熱材１２の冷却用配管１４とが内装されて
いる。
そして冷凍運転時、加熱用配管１３に圧縮機からの高温
吐出ガスなど蓄熱材１２より高い温度の冷媒を流すこと
により、蓄熱材１２を加熱し、蓄熱材１２に蓄熱する。
吐出ガスなど蓄熱材１２より高い温度の冷媒を流すこと
により、蓄熱材１２を加熱し、蓄熱材１２に蓄熱する。
除霜等の熱源として蓄が１材１２に貯えた熱を利用する
ときには、蓄熱材１２より低いｌ晶度の冷媒を冷却用配
管１４に流して、蓄熱材１２を冷却し、蓄熱材１２から
放熱する。
ときには、蓄熱材１２より低いｌ晶度の冷媒を冷却用配
管１４に流して、蓄熱材１２を冷却し、蓄熱材１２から
放熱する。
第４図は、ヒートポンプ式空気調和機に用いられている
第２の従来例の蓄熱式熱交換器を示すものである。
第２の従来例の蓄熱式熱交換器を示すものである。
同図において、２１は外箱２２と内箱２３の間に断熱材
２４が充填されている容器である。さらに容器２１には
プレートフィン形熱交換器２５が内箱２３の底より隙間
を開けて設置され、その隙間に電気ヒータ２６が設置さ
れている。さらに容器２１には蓄熱材としての水が貯え
られている。
２４が充填されている容器である。さらに容器２１には
プレートフィン形熱交換器２５が内箱２３の底より隙間
を開けて設置され、その隙間に電気ヒータ２６が設置さ
れている。さらに容器２１には蓄熱材としての水が貯え
られている。
そしてヒートポンプ式空気調和機の暖房運転時には、電
気ヒータ２６の通電を制御して、容器２１内の水を０〜
１０℃に保ち、水に蓄熱する。
気ヒータ２６の通電を制御して、容器２１内の水を０〜
１０℃に保ち、水に蓄熱する。
次に除霜運転時には、−３℃程度の冷媒をプレートフィ
ン形黙契換器２５の伝熱管内に流して、容器２１内の水
を冷却し、水から放熱する。
ン形黙契換器２５の伝熱管内に流して、容器２１内の水
を冷却し、水から放熱する。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、」二記２つの従来例では以下のような問
題点があった。
題点があった。
まず、第３図に示した第１の従来例の場合、蓄熱材１２
と加熱用配管１３との間の伝熱面積は加熱用配管１３の
外表面積しかない。また、蓄熱材１２と冷却用配管１４
との間の伝熱面積は冷却用配管１４の外表面しかない。
と加熱用配管１３との間の伝熱面積は加熱用配管１３の
外表面積しかない。また、蓄熱材１２と冷却用配管１４
との間の伝熱面積は冷却用配管１４の外表面しかない。
そのため、蓄熱材１２の加熱性能も冷却性能もあまり良
くなく、蓄熱式熱交換器を大きくしなければ必要な性能
を得ることができなかった。
くなく、蓄熱式熱交換器を大きくしなければ必要な性能
を得ることができなかった。
次に、第４図に示しだ第２の従来例の場合、蓄熱材とし
ての水の冷却時には、プレートフィン形熱交換器２５を
用いているので蓄熱材としての水との間の伝熱面積は広
く、高い冷却性能を得ることができる。しかし、加熱手
段としての電気ヒータ２６には、プレートフィンが取付
けられていないので、加熱性能はあまり良くない。
ての水の冷却時には、プレートフィン形熱交換器２５を
用いているので蓄熱材としての水との間の伝熱面積は広
く、高い冷却性能を得ることができる。しかし、加熱手
段としての電気ヒータ２６には、プレートフィンが取付
けられていないので、加熱性能はあまり良くない。
第２の従来例の加熱性能を向上させる方法として配管や
電気ヒータなどの加熱手段側にはプレートフィンを取付
けることも考えられるが、このときには、１つの蓄熱式
熱交換器内に２つのブレートフィン形熱交換器を内装す
ることとなり不経済である。
電気ヒータなどの加熱手段側にはプレートフィンを取付
けることも考えられるが、このときには、１つの蓄熱式
熱交換器内に２つのブレートフィン形熱交換器を内装す
ることとなり不経済である。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、蓄熱材の加熱時および冷却時ともに充分な伝熱面積を
得ることにより、良好な伝熱性能を確保することができ
るとともに、小型で安価な蓄熱式熱交換器を提供するも
のである。
、蓄熱材の加熱時および冷却時ともに充分な伝熱面積を
得ることにより、良好な伝熱性能を確保することができ
るとともに、小型で安価な蓄熱式熱交換器を提供するも
のである。
問題点を解決するだめの手段
上記問題点を解決するために、本発明の蓄熱式熱交換器
は、熱伝導率の高い材質からなる容器の外部に加熱熱源
を設け、前記容器の外周に、前記加熱熱源に面する部分
を除いて断熱材を設け、前記容器の内部に、流体が流れ
る配管を設け、前記容器内部の残りの空間に外孔質金属
を充填し、さらに前記多孔質金属の表面積を前記容器の
壁面や前記配管から離れた部分ほど大きくし、さらに前
記多孔質金属の空孔部を蓄熱材で満たしたものである。
は、熱伝導率の高い材質からなる容器の外部に加熱熱源
を設け、前記容器の外周に、前記加熱熱源に面する部分
を除いて断熱材を設け、前記容器の内部に、流体が流れ
る配管を設け、前記容器内部の残りの空間に外孔質金属
を充填し、さらに前記多孔質金属の表面積を前記容器の
壁面や前記配管から離れた部分ほど大きくし、さらに前
記多孔質金属の空孔部を蓄熱材で満たしたものである。
作 用
本発明の蓄熱式熱交換器は、上記手段により次のように
作用する。
作用する。
すなわち、蓄熱時には加熱熱源に面した容器の壁面が加
ρ）熱源から受熱し、さらにその熱は容器の壁面全体に
伝わり、多孔質金属を通して蓄熱材へ伝わる。これに加
えて蓄熱時には、配管に高温の流体を流して、配管から
多孔質金属を通して蓄熱材へ伝熱が行なわれることもあ
る。
ρ）熱源から受熱し、さらにその熱は容器の壁面全体に
伝わり、多孔質金属を通して蓄熱材へ伝わる。これに加
えて蓄熱時には、配管に高温の流体を流して、配管から
多孔質金属を通して蓄熱材へ伝熱が行なわれることもあ
る。
放熱時には、蓄熱材から多孔質金属を通して、配管内を
流れる低温の流体に伝熱が行なわれる。
流れる低温の流体に伝熱が行なわれる。
このように蓄熱時も放熱時も伝熱フィンとして熱抵抗が
低く表面積の広い多孔質金属を共有するとともに、多孔
質金属の局所熱抵抗が高くなるほど表面積を広くしたの
で、良好な伝熱性能をほぼ均一に得ることができる。
低く表面積の広い多孔質金属を共有するとともに、多孔
質金属の局所熱抵抗が高くなるほど表面積を広くしたの
で、良好な伝熱性能をほぼ均一に得ることができる。
また、容器の外部の断熱材で覆われた部分では、蓄熱が
無駄に放熱されるのを抑えている。これらのため、小型
かつ安価な蓄が）式熱交換器を得ることができる。
無駄に放熱されるのを抑えている。これらのため、小型
かつ安価な蓄が）式熱交換器を得ることができる。
実施例
以下本発明を、その一実施例を示す添付図面の第１図お
よび第２図を参照しながら説明する。
よび第２図を参照しながら説明する。
第１図は本発明の一実施例における蓄熱式熱交換器の詳
細断面図であり、第２図は第１図の蓄熱式熱交換器に充
填される多孔質金属の概略図である。
細断面図であり、第２図は第１図の蓄熱式熱交換器に充
填される多孔質金属の概略図である。
第１図において、容器１は金属等の熱伝導率の高い材料
で形成されており、外部に加熱熱源としての電気ヒータ
２（以下加熱熱源と呼ぶ）を有し、容器１の外側の加熱
熱源２に面していない部分は。
で形成されており、外部に加熱熱源としての電気ヒータ
２（以下加熱熱源と呼ぶ）を有し、容器１の外側の加熱
熱源２に面していない部分は。
断熱材３で覆われている。また、容器１の内部には一系
統の配管４が設けられており、容器１の内壁と配管４の
外壁の間の空隙部に第２図に示すような多孔質金属５を
充填する。この多孔質金属５の表面積は容器１の内面や
配管４の外面から離れた部分ほど大きくする。さらに多
孔質金属５が有する空孔部６に蓄熱材７を満たして蓄熱
式熱交換器を構成する。
統の配管４が設けられており、容器１の内壁と配管４の
外壁の間の空隙部に第２図に示すような多孔質金属５を
充填する。この多孔質金属５の表面積は容器１の内面や
配管４の外面から離れた部分ほど大きくする。さらに多
孔質金属５が有する空孔部６に蓄熱材７を満たして蓄熱
式熱交換器を構成する。
この蓄熱式熱交換器において、蓄熱時すなわち蓄熱材７
の加熱時には、加熱熱源２に面した容器１の壁面に加熱
熱源２から熱が伝わり、その熱は熱伝導性の良好な容器
１の壁面全体に伝わった後、多孔質金属５を通って蓄熱
材７へ伝わる。
の加熱時には、加熱熱源２に面した容器１の壁面に加熱
熱源２から熱が伝わり、その熱は熱伝導性の良好な容器
１の壁面全体に伝わった後、多孔質金属５を通って蓄熱
材７へ伝わる。
蓄熱時にはこれに加えて、高温の流体を配管４に流す場
合もあり、この場合、配管４から多孔質金属５を通って
蓄熱材７へ伝熱が行なわれる。
合もあり、この場合、配管４から多孔質金属５を通って
蓄熱材７へ伝熱が行なわれる。
また、放熱時すなわち蓄熱材７の冷却時には、低温の流
体を配管４に流すことによシ、蓄熱が蓄熱材７から多孔
質金属５そして配管４を通って、配管４の内部の低温の
流体に伝えられる。
体を配管４に流すことによシ、蓄熱が蓄熱材７から多孔
質金属５そして配管４を通って、配管４の内部の低温の
流体に伝えられる。
このように、蓄熱時および放熱時ともに多孔質金属５を
通って伝熱が行なわれるが、多孔質金属５の表面積は大
きいので、蓄熱材７との間の伝熱面積は大きい。また、
多孔質金属５は蓄熱材７より熱伝導率が高いので、熱抵
抗が低い。
通って伝熱が行なわれるが、多孔質金属５の表面積は大
きいので、蓄熱材７との間の伝熱面積は大きい。また、
多孔質金属５は蓄熱材７より熱伝導率が高いので、熱抵
抗が低い。
したがって良好な伝熱性能が得られるが、さらに、容器
１の内面や配管４の外面から離れるほど多孔質金属５の
局所熱抵抗が大きくなるのを緩和するため、容器１の内
面や配管４の外面から離れるほど多孔質金属５の表面積
を大きくして、良好な伝熱性能をほぼ均一に得ることが
できるようにしている。また、容器１の外側の断熱材冑
で覆われた部分は、そこから蓄熱が無駄に放熱されるの
を抑えている。そして、蓄熱時および放熱時ともに伝熱
フィンとして多孔質金属５を共有しているので、安価で
小型の蓄熱式熱交換器とすることができる。
１の内面や配管４の外面から離れるほど多孔質金属５の
局所熱抵抗が大きくなるのを緩和するため、容器１の内
面や配管４の外面から離れるほど多孔質金属５の表面積
を大きくして、良好な伝熱性能をほぼ均一に得ることが
できるようにしている。また、容器１の外側の断熱材冑
で覆われた部分は、そこから蓄熱が無駄に放熱されるの
を抑えている。そして、蓄熱時および放熱時ともに伝熱
フィンとして多孔質金属５を共有しているので、安価で
小型の蓄熱式熱交換器とすることができる。
なお、蓄熱材として固体と液体との間の相変化を伴なう
潜熱蓄熱材を用いれば、小量の蓄熱材で大きな熱量を蓄
熱することができるとともに、放熱時に蓄熱材が配管近
傍から固化が進みしだいに伝熱性能が悪くなってきても
、配管から離れた所ほど表面積を大きくした多孔質金属
により伝熱面積が確保されており、より効果の高いもの
になっている。
潜熱蓄熱材を用いれば、小量の蓄熱材で大きな熱量を蓄
熱することができるとともに、放熱時に蓄熱材が配管近
傍から固化が進みしだいに伝熱性能が悪くなってきても
、配管から離れた所ほど表面積を大きくした多孔質金属
により伝熱面積が確保されており、より効果の高いもの
になっている。
また、本実施例では加熱熱源として電気ヒータを用いた
が、他にガヌバーナーや排熱などでも同様の効果を得る
ことができる。
が、他にガヌバーナーや排熱などでも同様の効果を得る
ことができる。
発明の効果
以上のように本発明の蓄熱式熱交換器は、熱伝導率の高
い材質からなる容器の外部に加熱熱源を設け、前記容器
の外周に、前記加熱熱源に面する部分を除いて断熱材を
設け、さらに前記容器の内部に、流体が流れる配管を設
け、前記容器内部の残りの空間に多孔質金属を充填し、
さらに前記多孔質金属の表面積を前記容器の壁面や前記
配管か 、ら離れた部分ほど大きくし、さらに前記多
孔質金属の空孔部を蓄熱材で満たしたもので、蓄熱材の
加熱時あるいは冷却時、すなわち蓄熱時あるいは放熱時
に伝熱フィンとして多孔質金属を使用する形態であり、
充分な伝熱面積を得ることができる。
い材質からなる容器の外部に加熱熱源を設け、前記容器
の外周に、前記加熱熱源に面する部分を除いて断熱材を
設け、さらに前記容器の内部に、流体が流れる配管を設
け、前記容器内部の残りの空間に多孔質金属を充填し、
さらに前記多孔質金属の表面積を前記容器の壁面や前記
配管か 、ら離れた部分ほど大きくし、さらに前記多
孔質金属の空孔部を蓄熱材で満たしたもので、蓄熱材の
加熱時あるいは冷却時、すなわち蓄熱時あるいは放熱時
に伝熱フィンとして多孔質金属を使用する形態であり、
充分な伝熱面積を得ることができる。
壕だ伝熱フィンとしての多孔質金属の局所熱抵抗が高く
なるほど多孔質金属の表面積を大きくし、均一で良好な
伝熱性能が得られ、蓄熱材から蓄熱が無効に放熱される
のを抑え、小型かつ安価な蓄熱式熱交換器が得られるな
ど多くの効果を有するものである。
なるほど多孔質金属の表面積を大きくし、均一で良好な
伝熱性能が得られ、蓄熱材から蓄熱が無効に放熱される
のを抑え、小型かつ安価な蓄熱式熱交換器が得られるな
ど多くの効果を有するものである。
第１図は本発明の一実施例における蓄熱式熱交換器の詳
細断面図、第２図は第１図の蓄熱式熱交換器に充填する
多孔質金属の概略図、第３図は第１の従来例の蓄熱式熱
交換器の詳細断面図、第４図は第２の従来例の蓄熱式熱
交換器の一部切欠斜視図である。 １・・・・容器、２・・・・・加熱熱源、３・・・・・
・断熱材、４ ・・配管、５・・・・・・多孔質金属、
６・・・・・空孔部、７・・・・・蓄熱材。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ｌ−
−客曇 ４−一一定層 第１図 ７−蔦熟旧 と ６一−−望孔部 第２図
細断面図、第２図は第１図の蓄熱式熱交換器に充填する
多孔質金属の概略図、第３図は第１の従来例の蓄熱式熱
交換器の詳細断面図、第４図は第２の従来例の蓄熱式熱
交換器の一部切欠斜視図である。 １・・・・容器、２・・・・・加熱熱源、３・・・・・
・断熱材、４ ・・配管、５・・・・・・多孔質金属、
６・・・・・空孔部、７・・・・・蓄熱材。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ｌ−
−客曇 ４−一一定層 第１図 ７−蔦熟旧 と ６一−−望孔部 第２図
Claims (1)
- 熱伝導率の高い材質からなる容器の外部に加熱熱源を設
け、前記容器の外周に、前記加熱熱源に面する部分を除
いて断熱材を設け、さらに前記容器の内部に、流体が流
れる配管を設け、前記容器内部の残りの空間に多孔質金
属を充填し、さらに前記多孔質金属の表面積を前記容器
の壁面や前記配管から離れた部分ほど大きくし、さらに
前記多孔質金属の空孔部を蓄熱材で満たした蓄熱式熱交
換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62076921A JPS63243693A (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 蓄熱式熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62076921A JPS63243693A (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 蓄熱式熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63243693A true JPS63243693A (ja) | 1988-10-11 |
Family
ID=13619169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62076921A Pending JPS63243693A (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 蓄熱式熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63243693A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010196626A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 車両用暖機システム、これに用いる蓄熱器及び暖機用熱交換器 |
| EP2236970A1 (de) | 2009-01-30 | 2010-10-06 | TuTech Innovation GmbH | Wärmespeicher mit einem Phasenwechselmaterial und Verfahren zu dessen Herstellung |
-
1987
- 1987-03-30 JP JP62076921A patent/JPS63243693A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2236970A1 (de) | 2009-01-30 | 2010-10-06 | TuTech Innovation GmbH | Wärmespeicher mit einem Phasenwechselmaterial und Verfahren zu dessen Herstellung |
| JP2010196626A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 車両用暖機システム、これに用いる蓄熱器及び暖機用熱交換器 |
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