JP2569654B2 - 蓄熱装置 - Google Patents
蓄熱装置Info
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat storage
- heat
- storage material
- storage device
- capsule
- 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.)
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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)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は潜熱蓄熱材を用いた蓄熱装置に関し、特に該
潜熱蓄熱材に対する伝熱特性がよく、コンパクト性に優
れた蓄熱装置に関するものである。
潜熱蓄熱材に対する伝熱特性がよく、コンパクト性に優
れた蓄熱装置に関するものである。
〔従来の技術〕 従来、融解熱ないし凝固熱を利用する潜熱蓄熱材を直
接熱交換器で加熱ないし冷却して蓄熱する蓄熱装置が知
られているが、かかる潜熱蓄熱材は静止しているため伝
熱が悪いという欠点があった。また液相と固相では密度
が異なるため相変化の際膨張と収縮が生じ容器および熱
交換器に非常に大きな力が加わるという欠点もあった。
氷を用いた蓄熱装置では前記欠点を解決するため水の一
部のみを氷にし、流動性を残したシャーベット状で蓄熱
（蓄冷）する方法が用いられる場合があるが、この場
合、水全体に占める氷の割合が小さいため、蓄熱量が小
さいという欠点があった。
接熱交換器で加熱ないし冷却して蓄熱する蓄熱装置が知
られているが、かかる潜熱蓄熱材は静止しているため伝
熱が悪いという欠点があった。また液相と固相では密度
が異なるため相変化の際膨張と収縮が生じ容器および熱
交換器に非常に大きな力が加わるという欠点もあった。
氷を用いた蓄熱装置では前記欠点を解決するため水の一
部のみを氷にし、流動性を残したシャーベット状で蓄熱
（蓄冷）する方法が用いられる場合があるが、この場
合、水全体に占める氷の割合が小さいため、蓄熱量が小
さいという欠点があった。
また、カプセルに入った潜熱蓄熱材を用いる蓄熱装置
としては、たとえば、電気エネルギーを冷凍機を用いて
冷熱として貯える場合、第１図に示したような装置が知
られているが、この装置では二つの熱交換器が分離され
ているため伝熱特性およびコンパクト性において劣ると
いう欠点を有する。
としては、たとえば、電気エネルギーを冷凍機を用いて
冷熱として貯える場合、第１図に示したような装置が知
られているが、この装置では二つの熱交換器が分離され
ているため伝熱特性およびコンパクト性において劣ると
いう欠点を有する。
本発明は潜熱蓄熱材を用いた蓄熱装置における前記欠
点、即ち熱交換器と潜熱蓄熱材との間の伝熱が悪いとい
う欠点、相変化の際に容器や熱交換器に大きな大きな力
が加わるという欠点、潜熱蓄熱材の一部のみを相変化さ
せ上記欠点を解決しようとした場合に蓄熱量が小さくな
ってしまうという欠点、およびカプセルにはいつた潜熱
蓄熱材を用いる蓄熱装置の従来の欠点、即ち伝熱特性お
よびコンパクト性において劣るという欠点を解消しよう
とするものである。
点、即ち熱交換器と潜熱蓄熱材との間の伝熱が悪いとい
う欠点、相変化の際に容器や熱交換器に大きな大きな力
が加わるという欠点、潜熱蓄熱材の一部のみを相変化さ
せ上記欠点を解決しようとした場合に蓄熱量が小さくな
ってしまうという欠点、およびカプセルにはいつた潜熱
蓄熱材を用いる蓄熱装置の従来の欠点、即ち伝熱特性お
よびコンパクト性において劣るという欠点を解消しよう
とするものである。
即ち、本発明は潜熱蓄熱材のはいったカプセルと熱交
換器を用いる蓄熱装置において、前記熱交換器がフイン
を有し、前記カプセルが前記熱交換器のフインとフイン
の間に充填されてなることを特徴とする蓄熱装置であ
る。
換器を用いる蓄熱装置において、前記熱交換器がフイン
を有し、前記カプセルが前記熱交換器のフインとフイン
の間に充填されてなることを特徴とする蓄熱装置であ
る。
以下に本発明を添付図面を参照しながら更に詳細に説
明する。第２図は本発明装置の１例の模式図である。本
発明は室温より高い温度の熱を貯える場合と室温より低
い温度の熱（冷熱）を貯える場合の両方に適用できる
が、以下に冷熱を貯える場合を例にとって説明する。
明する。第２図は本発明装置の１例の模式図である。本
発明は室温より高い温度の熱を貯える場合と室温より低
い温度の熱（冷熱）を貯える場合の両方に適用できる
が、以下に冷熱を貯える場合を例にとって説明する。
第２図において冷媒用配管１は冷凍機により冷却され
た冷媒を通すものであり熱交換器２のフイン９の間には
いつているカプセルに詰められた冷熱蓄熱用の潜熱蓄熱
材およびカプセル間のすきまを流れる液体（２次冷媒）
をフイン９により冷却する。該液体はポンプ４により循
環させる。バルブ10はこの場合開いており、バルブ11お
よびバルブ12は閉じている。貯えている冷熱を取り出す
場合はバルブ10を閉じ、バルブ11およびバルブ12を開け
前記液体を冷熱を利用する場所と蓄熱装置の間で循環さ
せる。この場合、冷媒用配管１の中の冷媒は流さない。
た冷媒を通すものであり熱交換器２のフイン９の間には
いつているカプセルに詰められた冷熱蓄熱用の潜熱蓄熱
材およびカプセル間のすきまを流れる液体（２次冷媒）
をフイン９により冷却する。該液体はポンプ４により循
環させる。バルブ10はこの場合開いており、バルブ11お
よびバルブ12は閉じている。貯えている冷熱を取り出す
場合はバルブ10を閉じ、バルブ11およびバルブ12を開け
前記液体を冷熱を利用する場所と蓄熱装置の間で循環さ
せる。この場合、冷媒用配管１の中の冷媒は流さない。
第３図は第２図のフインを有する熱交換器２の一部を
拡大して示したものであり、フイン９の間に前記潜熱蓄
熱材のはいつたカプセル６が詰められている。
拡大して示したものであり、フイン９の間に前記潜熱蓄
熱材のはいつたカプセル６が詰められている。
前記液体として潜熱蓄熱材より凝固点が低く室温で液
体状態のものを用いる。
体状態のものを用いる。
室温より高い温度の熱を蓄える場合は、配管１に高温
の熱媒を通すものとし、潜熱蓄熱材として高温用のもの
を用いる。
の熱媒を通すものとし、潜熱蓄熱材として高温用のもの
を用いる。
本発明の要件即ち、「フインを有する熱交換器」は特
に限定するものでないが、望ましい例としてフイン・チ
ューブタイプのものでフインがチューブの外側に取り付
けられているものが挙げられる。フインとフインのすき
まは流れる液体の圧損、伝熱特性、製作上の容易さから
考えて4mm〜100mmが望ましく特に10mm〜50mmが望まし
い。
に限定するものでないが、望ましい例としてフイン・チ
ューブタイプのものでフインがチューブの外側に取り付
けられているものが挙げられる。フインとフインのすき
まは流れる液体の圧損、伝熱特性、製作上の容易さから
考えて4mm〜100mmが望ましく特に10mm〜50mmが望まし
い。
本発明の他の要件即ち、「潜熱蓄熱材」は特に限定す
るものでないが、C14パラフイン、C4H8O・17H2O、Na2SO
4・10H2O−NaCl−NH4Cl、CaCl2・６H2O、Na2SO4・10H
2O、NaCH3COO・３H2O、Mg(NO3)2・６H2O、NH4Al(SO4)2
・12H2O、MgCl2・６H2O、高密度、ポリエチレン、水等
が挙げられる。冷熱を貯蔵する場合、水が望ましい。
るものでないが、C14パラフイン、C4H8O・17H2O、Na2SO
4・10H2O−NaCl−NH4Cl、CaCl2・６H2O、Na2SO4・10H
2O、NaCH3COO・３H2O、Mg(NO3)2・６H2O、NH4Al(SO4)2
・12H2O、MgCl2・６H2O、高密度、ポリエチレン、水等
が挙げられる。冷熱を貯蔵する場合、水が望ましい。
該潜熱蓄熱材のカプセル内の充填率は相変化による体
積変化による応力発生の防止の点から0.70〜0.98が望ま
しい。
積変化による応力発生の防止の点から0.70〜0.98が望ま
しい。
本発明の更に他の要件即ち、「カプセル」の材質は特
に限定するものではないが、加工性、熱伝導性、耐腐食
性のよいものが選ばれる。例として、アルミニウム、黄
銅、ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅等の金属、ポ
リ四弗化エチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、
ポリエチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリシ
ロキサン等の樹脂が挙げられる。肉厚は金属を使用する
場合0.05mm〜1.5mmが望ましく、樹脂を用いる場合、0.2
mm〜3mmが望ましい。これらの範囲は強度、加工性およ
び伝熱特性から判断されたものである。該カプセルの形
状は特に限定されるものではなく、球状、円柱状、直方
体状等はその例である。球状のものは望ましい例であ
る。球状の場合、その外径は2mm〜100mmが望ましく特に
5mm〜50mmが望ましい。
に限定するものではないが、加工性、熱伝導性、耐腐食
性のよいものが選ばれる。例として、アルミニウム、黄
銅、ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅等の金属、ポ
リ四弗化エチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、
ポリエチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリシ
ロキサン等の樹脂が挙げられる。肉厚は金属を使用する
場合0.05mm〜1.5mmが望ましく、樹脂を用いる場合、0.2
mm〜3mmが望ましい。これらの範囲は強度、加工性およ
び伝熱特性から判断されたものである。該カプセルの形
状は特に限定されるものではなく、球状、円柱状、直方
体状等はその例である。球状のものは望ましい例であ
る。球状の場合、その外径は2mm〜100mmが望ましく特に
5mm〜50mmが望ましい。
本発明では前記カプセルをフインのすきまに詰める
（充填する）点は必須とする。特にその詰め方を限定す
るものではないがカプセルが球状の場合たとえば第４図
および第５図に示すような詰め方は充填密度、伝熱特
性、すきまを流れる液体の圧損の点から優れている例で
ある。第５図は第４図を横から見たものである。フイン
とフインの間の幅方向に複数のカプセルを詰める場合、
充填密度を高くすることが望ましく、面心立方タイプが
望ましい。
（充填する）点は必須とする。特にその詰め方を限定す
るものではないがカプセルが球状の場合たとえば第４図
および第５図に示すような詰め方は充填密度、伝熱特
性、すきまを流れる液体の圧損の点から優れている例で
ある。第５図は第４図を横から見たものである。フイン
とフインの間の幅方向に複数のカプセルを詰める場合、
充填密度を高くすることが望ましく、面心立方タイプが
望ましい。
第２図に示された装置において循環させる液体につい
ては、該液体の凝固点が前記潜熱蓄熱材の凝固点より低
いことが必須条件であり、望ましくは５℃以上低いもの
を使用する。該液体の例を氷による冷熱の貯蔵の例で示
すと水に塩化カルシウム、塩化ナトリウム、エチレング
リコール、アルコール等を添加することにより凝固点を
０℃より低くしたものが挙げられる。
ては、該液体の凝固点が前記潜熱蓄熱材の凝固点より低
いことが必須条件であり、望ましくは５℃以上低いもの
を使用する。該液体の例を氷による冷熱の貯蔵の例で示
すと水に塩化カルシウム、塩化ナトリウム、エチレング
リコール、アルコール等を添加することにより凝固点を
０℃より低くしたものが挙げられる。
フインを有する熱交換器によりカプセルの間を流れて
いる液体を効率よく加熱または冷却する。フインのすき
まに詰められたカプセルは該液体により加熱または冷却
されるため、該カプセル中の潜熱蓄熱材は相変化を起こ
して蓄熱を行う。放熱を行う場合、カプセルの間を流れ
ている液体により冷却または加熱して該潜熱蓄熱材に逆
の相変化を起こさせる。フインを有する熱交換器のすき
まにカプセルが詰められた構造のため熱交換器を流れる
熱媒または冷媒と潜熱蓄熱材との間の伝熱特性がよく、
コンパクト性においても優れたものとなる。
いる液体を効率よく加熱または冷却する。フインのすき
まに詰められたカプセルは該液体により加熱または冷却
されるため、該カプセル中の潜熱蓄熱材は相変化を起こ
して蓄熱を行う。放熱を行う場合、カプセルの間を流れ
ている液体により冷却または加熱して該潜熱蓄熱材に逆
の相変化を起こさせる。フインを有する熱交換器のすき
まにカプセルが詰められた構造のため熱交換器を流れる
熱媒または冷媒と潜熱蓄熱材との間の伝熱特性がよく、
コンパクト性においても優れたものとなる。
本発明によれば次のような格別優れた効果が得られ
る。
る。
（１） 潜熱蓄熱材に熱を蓄える際の伝熱特性が向上
し、蓄熱時間の短縮、エネルギー効率の向上、装置のコ
ンパクト化、低コスト化が図れる。また循環する液体の
流量を小さくできるためポンプの容量および動力を低減
できる。
し、蓄熱時間の短縮、エネルギー効率の向上、装置のコ
ンパクト化、低コスト化が図れる。また循環する液体の
流量を小さくできるためポンプの容量および動力を低減
できる。
（２） 潜熱蓄熱材から熱を取り出す際の伝熱特性が向
上し、短時間で多くの熱を取り出せるため装置のコンパ
クト化、装置のコストの低減、エネルギー効率の向上が
図れる。また熱を利用する場所に設置する放熱器および
該放熱器と本発明の蓄熱装置を継ぐ配管のコンパクト化
およびコストの低減が可能になる。
上し、短時間で多くの熱を取り出せるため装置のコンパ
クト化、装置のコストの低減、エネルギー効率の向上が
図れる。また熱を利用する場所に設置する放熱器および
該放熱器と本発明の蓄熱装置を継ぐ配管のコンパクト化
およびコストの低減が可能になる。
（３） 潜熱蓄熱材の相変化に伴い膨張、収縮が生じて
も熱交換器あるいは容器に大きな力が加わるということ
がない。
も熱交換器あるいは容器に大きな力が加わるということ
がない。
本発明の用途は特に限定されるものではないがたとえ
ば電力の熱としての貯蔵、太陽熱の貯蔵等の蓄熱装置と
して非常に有用である。
ば電力の熱としての貯蔵、太陽熱の貯蔵等の蓄熱装置と
して非常に有用である。
第１図は従来の蓄熱装置の１例を示す模式図であり、第
２図は本発明の１例を示す模式図であり、第３図は第２
図のフインの部分を拡大したものであり、第４図および
第５図はカプセルの詰め方の１例を示す説明略図であ
る。 １……冷媒用配管、２……フインを有する熱交換器、３
……液体（２次冷媒）循環用配管、４……ポンプ、５…
…蓄熱槽、６……潜熱蓄熱材のはいったカプセル、７…
…３方バルブ、８……冷熱利用のための配管、９……フ
イン、10〜12……バルブ、13……チューブ。
２図は本発明の１例を示す模式図であり、第３図は第２
図のフインの部分を拡大したものであり、第４図および
第５図はカプセルの詰め方の１例を示す説明略図であ
る。 １……冷媒用配管、２……フインを有する熱交換器、３
……液体（２次冷媒）循環用配管、４……ポンプ、５…
…蓄熱槽、６……潜熱蓄熱材のはいったカプセル、７…
…３方バルブ、８……冷熱利用のための配管、９……フ
イン、10〜12……バルブ、13……チューブ。
Claims (2)
- 【請求項１】潜熱蓄熱材のはいったカプセルと熱交換器
を用いる蓄熱装置において、前記熱交換器がフインを有
し、前記カプセルが前記熱交換器のフインとフインの間
に充填されてなることを特徴とする蓄熱装置。 - 【請求項２】前記潜熱蓄熱材が水であり、フインとカプ
セルに接触して循環させる液体が添加物により凝固点を
０℃より低くした水である特許請求の範囲第１項記載の
蓄熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62319915A JP2569654B2 (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 蓄熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62319915A JP2569654B2 (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 蓄熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01163597A JPH01163597A (ja) | 1989-06-27 |
| JP2569654B2 true JP2569654B2 (ja) | 1997-01-08 |
Family
ID=18115653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62319915A Expired - Lifetime JP2569654B2 (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 蓄熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2569654B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19938725C1 (de) * | 1999-08-16 | 2000-06-15 | Fraunhofer Ges Forschung | Latentkälte-Speicherverfahren und Latentkälte-Speicher für ein Kaltwassernetz |
| EP3252418A1 (en) * | 2016-06-01 | 2017-12-06 | Edge Innovation Aveiro, Unipessoal Lda | Heat exchanger device comprising a phase-change material |
| GB2575679B (en) * | 2018-07-20 | 2022-06-15 | Bae Systems Plc | Thermal Management System |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6076779U (ja) * | 1983-10-25 | 1985-05-29 | 三洋電機株式会社 | 蓄熱装置 |
-
1987
- 1987-12-17 JP JP62319915A patent/JP2569654B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01163597A (ja) | 1989-06-27 |
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