JPH01234792A - 蓄熱装置 - Google Patents
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- JPH01234792A JPH01234792A JP63060242A JP6024288A JPH01234792A JP H01234792 A JPH01234792 A JP H01234792A JP 63060242 A JP63060242 A JP 63060242A JP 6024288 A JP6024288 A JP 6024288A JP H01234792 A JPH01234792 A JP H01234792A
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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
-
- 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
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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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
この発明は、相変化温度よっ低い温度で過冷却状態を呈
する潜熱蓄熱材を用いた蓄熱装置に係り、特に過冷却状
態を防止する手段に関する。
する潜熱蓄熱材を用いた蓄熱装置に係り、特に過冷却状
態を防止する手段に関する。
（従来の技術）
熱エネルギーを蓄積し、必要に応じて熱を取り出す蓄熱
装置に用いる蓄熱材としては、順熱蓄熱材および潜熱蓄
熱材がある。後者は前者に比べて３〜５倍の蓄熱密度を
有するため、蓄熱装置がコンパクトになるという特長を
持っている。
装置に用いる蓄熱材としては、順熱蓄熱材および潜熱蓄
熱材がある。後者は前者に比べて３〜５倍の蓄熱密度を
有するため、蓄熱装置がコンパクトになるという特長を
持っている。
潜熱蓄熱材の一例としては、酢酸ナトリウム系の水和塩
のように、相変化温度より低い温度において凝固せずに
過冷却状態を起こすものが多い。
のように、相変化温度より低い温度において凝固せずに
過冷却状態を起こすものが多い。
しかし、過冷却状態は不安定であるばかりか、過冷却の
繰り返しは蓄熱材の相分Ｍ、ひいては潜熱量の低下を招
く。
繰り返しは蓄熱材の相分Ｍ、ひいては潜熱量の低下を招
く。
そこで、このような潜熱蓄熱材は従来、保温により融解
状態に保った状態で蓄熱を行ない、必要なときに冷却し
て固相に変化させることにより熱エネルギーを取出す、
という過冷却を利用しない形で一般に使用されている。
状態に保った状態で蓄熱を行ない、必要なときに冷却し
て固相に変化させることにより熱エネルギーを取出す、
という過冷却を利用しない形で一般に使用されている。
この場合、従来では第２図に示すように蓄熱槽２１に蓄
熱材２３を収納した細い枝管２２を連通させ、これを枝
管２２の周辺の空気により自然冷却したり、あるいは強
制冷却機構を配して冷却することにより、枝管２２内の
蓄熱材２３の一部２３ａを固体状態（固相）に保つ方法
がとられていた。
熱材２３を収納した細い枝管２２を連通させ、これを枝
管２２の周辺の空気により自然冷却したり、あるいは強
制冷却機構を配して冷却することにより、枝管２２内の
蓄熱材２３の一部２３ａを固体状態（固相）に保つ方法
がとられていた。
ところが、枝管２２の周辺の空気による自然冷却方式を
採用した場合には、枝管２２内の蓄熱材２３ａか融解し
てしまい、蓄熱槽２１内の蓄熱材２３が過冷却状態にな
るのを防止する効果か得られなくなる。この原因を調べ
たところ、蓄熱を蓄熱槽２１の容器壁に装着されたし−
タにより行なう場合は、容器壁と枝管２２との間の熱抵
抗か小さいために、容器壁と枝管２２の温度がほぼ等し
くなり、結局、蓄熱槽２１内の蓄熱材２３を融解させる
ほどヒータ入力を上げると、同時に枝管２２内の蓄熱材
２３ａも融解してしまうということがわかった。
採用した場合には、枝管２２内の蓄熱材２３ａか融解し
てしまい、蓄熱槽２１内の蓄熱材２３が過冷却状態にな
るのを防止する効果か得られなくなる。この原因を調べ
たところ、蓄熱を蓄熱槽２１の容器壁に装着されたし−
タにより行なう場合は、容器壁と枝管２２との間の熱抵
抗か小さいために、容器壁と枝管２２の温度がほぼ等し
くなり、結局、蓄熱槽２１内の蓄熱材２３を融解させる
ほどヒータ入力を上げると、同時に枝管２２内の蓄熱材
２３ａも融解してしまうということがわかった。
すなわち、自然冷却方式では枝管からその内部の蓄熱材
への熱流入量の方か蓄熱材から周囲の空気への放熱量よ
りかなり多くなるといえる。これを改善する方法として
、枝管の表面積を大きくする方法が考えられるが、この
方法は枝管の大型化を招き、実用的でない。
への熱流入量の方か蓄熱材から周囲の空気への放熱量よ
りかなり多くなるといえる。これを改善する方法として
、枝管の表面積を大きくする方法が考えられるが、この
方法は枝管の大型化を招き、実用的でない。
一方、蓄熱槽内の蓄熱材を熱交換器等を通して内部より
加熱する場合も、蓄熱槽内の蓄熱材が過冷却状態に至っ
たが、これも枝管と蓄熱槽内の蓄熱材との熱抵抗の方が
、蓄熱槽内の蓄熱材と枝管内の蓄熱材との熱抵抗よりは
るかに小さいためである。
加熱する場合も、蓄熱槽内の蓄熱材が過冷却状態に至っ
たが、これも枝管と蓄熱槽内の蓄熱材との熱抵抗の方が
、蓄熱槽内の蓄熱材と枝管内の蓄熱材との熱抵抗よりは
るかに小さいためである。
これらの事実より、蓄熱を外部加熱で行なう場合はもと
より、熱交換器等を通して蓄熱する場合でも、枝管の熱
抵抗が小さいため、枝管を単に蓄熱容器に連通させるだ
けでは確実に過冷却状態を防止することができない。
より、熱交換器等を通して蓄熱する場合でも、枝管の熱
抵抗が小さいため、枝管を単に蓄熱容器に連通させるだ
けでは確実に過冷却状態を防止することができない。
また、強制冷却機構の設置により枝管を冷却する方法は
、過冷却状態を防止するという点では確実性が高いもの
の、設置スペースの確保およびエネルギーの消費という
点から必ずしも好ましいものとは言えない。
、過冷却状態を防止するという点では確実性が高いもの
の、設置スペースの確保およびエネルギーの消費という
点から必ずしも好ましいものとは言えない。
（発明が解決しようとする課題）
このように潜熱蓄熱材の過冷却を利用しない形式の蓄熱
装置において、枝管の自然冷却や強制冷却による従来の
過冷却防止手段では、蓄熱材の過冷却状態を確実に防止
できないという問題があった。
装置において、枝管の自然冷却や強制冷却による従来の
過冷却防止手段では、蓄熱材の過冷却状態を確実に防止
できないという問題があった。
本発明は、コンパクトでしがも余分なエネルギーを消費
することなく、潜熱蓄熱材が過冷却状態に至るのを確実
に防止できる蓄熱装置を撞洪することを目的とする。
することなく、潜熱蓄熱材が過冷却状態に至るのを確実
に防止できる蓄熱装置を撞洪することを目的とする。
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
本発明は、相変化温度より低い温度で過冷却状態を呈す
る潜熱蓄積材が充填された容器およびその周囲に設けら
れた断熱層からなる蓄熱槽と、この蓄熱槽の容器に連通
して設けられ、その内部に容器内のＭ熱材と連続して蓄
熱材が充填された枝管とを備えた蓄熱装置において、枝
管の容器との接続部を含む一部分を容器より熱伝導率の
小さい材料により形成し、池の部分をこれより熱伝導率
の高い材料により形成したことを特徴とする。
る潜熱蓄積材が充填された容器およびその周囲に設けら
れた断熱層からなる蓄熱槽と、この蓄熱槽の容器に連通
して設けられ、その内部に容器内のＭ熱材と連続して蓄
熱材が充填された枝管とを備えた蓄熱装置において、枝
管の容器との接続部を含む一部分を容器より熱伝導率の
小さい材料により形成し、池の部分をこれより熱伝導率
の高い材料により形成したことを特徴とする。
この場合、枝管の熱伝導率の大きい部分には、放熱フィ
ンを設けることが望ましい。
ンを設けることが望ましい。
〈作用）
一般に熱伝導率が異なる２つの部材が接触する場合、そ
の界面の熱伝導率はこれらの熱伝導率の調和平均として
与えられる。
の界面の熱伝導率はこれらの熱伝導率の調和平均として
与えられる。
すなわち、２つの部材の界面を通る熱量Ｑ（ｋ ｃａｊ
／ｈ）は ここで、ＴＡ 、 Ｔａ ：界面をはさんで距離ｊ （
ｎ＋） Ｈれた部材Ａ、 Ｂ の温度（°Ｃ） λ 、λＢ二部材Ａ、Ｂの熱伝導率 （ｋ ＣａｆＪ／ ｆｆ１ｈ″Ｃ） Ｓ ：界面の面積（ｒｒ＋’） で与えられる。
／ｈ）は ここで、ＴＡ 、 Ｔａ ：界面をはさんで距離ｊ （
ｎ＋） Ｈれた部材Ａ、 Ｂ の温度（°Ｃ） λ 、λＢ二部材Ａ、Ｂの熱伝導率 （ｋ ＣａｆＪ／ ｆｆ１ｈ″Ｃ） Ｓ ：界面の面積（ｒｒ＋’） で与えられる。
この式より明らかなように、一方の部材の熱伝導率を小
さくすることは、界面を通過する熱量を小さくすること
につながる。
さくすることは、界面を通過する熱量を小さくすること
につながる。
次に、各種部材の熱伝導率および蓄熱材の熱伝導率の大
きさを考えてみると、一般の金属では１３〜１００ ｋ
ｃａＪ ／１１ｈ’ｃであり、プラスチック類などは０
．１〜０．３ ｋｃａＪｌ／ｎ＋ｈ’ｃとなっている。
きさを考えてみると、一般の金属では１３〜１００ ｋ
ｃａＪ ／１１ｈ’ｃであり、プラスチック類などは０
．１〜０．３ ｋｃａＪｌ／ｎ＋ｈ’ｃとなっている。
これに対し、過冷却を呈する蓄熱材の熱伝導率は０．３
〜０．６ ｋｃａＪ ／ｌｈ’ｃとなっており、これら
を基に界面の熱伝導率を算出してみると、およそ以下の
通りになる。
〜０．６ ｋｃａＪ ／ｌｈ’ｃとなっており、これら
を基に界面の熱伝導率を算出してみると、およそ以下の
通りになる。
（１）金属−金属では、 １３ｋｃａｊ ／ｌｈ’ｃ
（２）蓄熱材−金属では、 ０．８ ｋｃａｊ ／ｎｈ
’ｃ（３）蓄熱材−プラスチックでは、 ０．１６ｋＣａｊ ／１１ｈ’Ｃ （４）金属−グラスチックでは、（ｌ１９ｋｃａｊ／ｌ
′！＋ｈ’Ｃ（５）蓄熱材−蓄熱材では、０．４ ｋｃ
ａｊ／ｌｈ’ｃこれらのことより、枝管の材質を蓄熱容
器（金属）より熱伝導率の小さい材料、例えばプラスチ
ｙり等にかえることにより、熱伝導率（＝熱抵抗）を約
１／６８ （０，１９÷１３）に減少することができる
。
（２）蓄熱材−金属では、 ０．８ ｋｃａｊ ／ｎｈ
’ｃ（３）蓄熱材−プラスチックでは、 ０．１６ｋＣａｊ ／１１ｈ’Ｃ （４）金属−グラスチックでは、（ｌ１９ｋｃａｊ／ｌ
′！＋ｈ’Ｃ（５）蓄熱材−蓄熱材では、０．４ ｋｃ
ａｊ／ｌｈ’ｃこれらのことより、枝管の材質を蓄熱容
器（金属）より熱伝導率の小さい材料、例えばプラスチ
ｙり等にかえることにより、熱伝導率（＝熱抵抗）を約
１／６８ （０，１９÷１３）に減少することができる
。
また、一般に熱伝導率が低い方が比熱が高く、温度も上
昇しにくくなる。
昇しにくくなる。
ここで、熱伝導率の小さい材料は枝管のつけ根の部分、
すなわち熱が伝わってくる蓄熱容器との接続部分にのみ
適用すればよく、その他の部分は熱伝導率の大きい材料
として熱を周囲の空気へ逃がす構成とすれば、枝管内の
蓄熱材が融解することはない。
すなわち熱が伝わってくる蓄熱容器との接続部分にのみ
適用すればよく、その他の部分は熱伝導率の大きい材料
として熱を周囲の空気へ逃がす構成とすれば、枝管内の
蓄熱材が融解することはない。
（実施例）
以下、本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の一実施例に係る蓄熱装置の構成を示す
断面図である。同図において、蓄熱槽１は金属製の容器
２の周囲を断熱層３で覆ったものであり、容器２内に例
えば酢酸ナトリウム系水和塩のような相変化温度より低
い温度で過冷却状態を呈する潜熱蓄熱材４が充填されて
いる。また、容器２の周囲に蓄熱材４を加熱するための
電気ヒータ５が巻かれている。このヒータ５はスイッチ
６を介してｔ源７に接続されている。
断面図である。同図において、蓄熱槽１は金属製の容器
２の周囲を断熱層３で覆ったものであり、容器２内に例
えば酢酸ナトリウム系水和塩のような相変化温度より低
い温度で過冷却状態を呈する潜熱蓄熱材４が充填されて
いる。また、容器２の周囲に蓄熱材４を加熱するための
電気ヒータ５が巻かれている。このヒータ５はスイッチ
６を介してｔ源７に接続されている。
そして、容器２のｒＰＪＷに、内部に容器２内の蓄熱材
４と連続して蓄熱材か充填された枝管８が連通して設け
られている。この枝管８は容器２との接続部を含む一部
分りが容器２を構成する金属よりも熱伝導率の低い材料
１例えばプラスチックにより形成され、他の部分１０は
これより熱伝導率の高い材料、例えば容器２と同種の金
属により形成されている。また、高熱伝導率材料部１０
には熱放出性を高めるために放熱フィン１１が取付けら
れている。枝管８内の蓄熱材４のうち、高熱伝導率材料
部１０に接する部分は固体状の蓄熱材４ａ（Ｗ熱材４の
種材）となっている。
４と連続して蓄熱材か充填された枝管８が連通して設け
られている。この枝管８は容器２との接続部を含む一部
分りが容器２を構成する金属よりも熱伝導率の低い材料
１例えばプラスチックにより形成され、他の部分１０は
これより熱伝導率の高い材料、例えば容器２と同種の金
属により形成されている。また、高熱伝導率材料部１０
には熱放出性を高めるために放熱フィン１１が取付けら
れている。枝管８内の蓄熱材４のうち、高熱伝導率材料
部１０に接する部分は固体状の蓄熱材４ａ（Ｗ熱材４の
種材）となっている。
このような構成において、スイッチ６を入れることによ
りヒータ５に電流か流れると、金属の容器２が加熱され
、それに伴い蓄熱材４に熱か貯わえられていく。
りヒータ５に電流か流れると、金属の容器２が加熱され
、それに伴い蓄熱材４に熱か貯わえられていく。
この時、ヒータ５の熱は容器２を介して枝管８へ伝わっ
ていくが、枝管８のつけ根部が低熱伝導率材料部つとな
っているため、枝管８へ伝わる熱量は極めて小さい。そ
して、低熱伝導率材料部９の先には高熱伝導率材料部１
０があり、しがも放熱フィン１１が設けられていること
により、枝管８内の蓄熱材４の保有する熱は速やかに周
辺空気に放散する。
ていくが、枝管８のつけ根部が低熱伝導率材料部つとな
っているため、枝管８へ伝わる熱量は極めて小さい。そ
して、低熱伝導率材料部９の先には高熱伝導率材料部１
０があり、しがも放熱フィン１１が設けられていること
により、枝管８内の蓄熱材４の保有する熱は速やかに周
辺空気に放散する。
このように、枝管８への熱流入量を押さえつつ、周辺空
気への熱流出量を大きくとることができる。
気への熱流出量を大きくとることができる。
従って枝管８内には加熱時にも融解せず、安定に固体状
態を保った蓄熱材４ａが存在するので、蓄熱完了後、ヒ
ータ５による保温を解除し、蓄熱材４を冷やして熱を取
り出す際に、蓄熱材４が過冷却状態となるのを確実に防
止することが可能となる。
態を保った蓄熱材４ａが存在するので、蓄熱完了後、ヒ
ータ５による保温を解除し、蓄熱材４を冷やして熱を取
り出す際に、蓄熱材４が過冷却状態となるのを確実に防
止することが可能となる。
なお、本発明は上記実ｔＪｔ！１例に限定されるもので
はなく、例えば蓄熱を熱交換器等を介して内部より行な
う場合でも本発明の構成を適用することにより同様な効
果が得られる。
はなく、例えば蓄熱を熱交換器等を介して内部より行な
う場合でも本発明の構成を適用することにより同様な効
果が得られる。
その池、本発明は要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施することが可能である。
実施することが可能である。
［発明の効果］
本発明によれば、蓄熱槽の容器に連通させた枝管の容器
との接続部（つけ根部〉を含む一部分を低熱伝導率の材
料で形成し、曲の部分を高熱伝導率の材料で形成すると
ともに、放熱フィンを併用して熱放出性の良い１１！遣
としたことにより、コンパクトで、しかもエネルギ消費
に気エネルギ等の消費）を伴うことなく、潜熱蓄熱材の
過冷却を確実に防止することができる。
との接続部（つけ根部〉を含む一部分を低熱伝導率の材
料で形成し、曲の部分を高熱伝導率の材料で形成すると
ともに、放熱フィンを併用して熱放出性の良い１１！遣
としたことにより、コンパクトで、しかもエネルギ消費
に気エネルギ等の消費）を伴うことなく、潜熱蓄熱材の
過冷却を確実に防止することができる。
第１図は本発明の一実施例に係る蓄熱装置の断面図、第
２図は従来の蓄熱装置の断面図である。 １・・・蓄熱槽、２・・・容器、３・・・断熱層、４・
・・潜熱蓄熱材、４ａ・・・蓄熱材（固体状態）、５・
・・ヒータ、８・・・枝管、９・・・低熱伝導率材料部
、１０・・・高熱伝導率Ｎ輪部、１１・・・放熱フィン
。 出頭人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２図
２図は従来の蓄熱装置の断面図である。 １・・・蓄熱槽、２・・・容器、３・・・断熱層、４・
・・潜熱蓄熱材、４ａ・・・蓄熱材（固体状態）、５・
・・ヒータ、８・・・枝管、９・・・低熱伝導率材料部
、１０・・・高熱伝導率Ｎ輪部、１１・・・放熱フィン
。 出頭人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２図
Claims (2)
- （１）相変化温度より低い温度で過冷却状態を呈する潜
熱蓄熱材が充填された容器および該容器の周囲に設けら
れた断熱層からなる蓄熱槽と、前記容器に連通して設け
られ、その内部に前記容器内の蓄熱材と連続して蓄熱材
が充填された枝管とを備えた蓄熱装置において、前記枝
管の前記容器との接続部を含む一部分を該容器より熱伝
導率の低い材料により形成し、池の部分を前記一部分よ
り熱伝導率の高い材料により形成したことを特徴とする
蓄熱装置。 - （２）前記枝管の他の部分に放熱フィンを設けたことを
特徴とする請求項１に記載の蓄熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63060242A JPH01234792A (ja) | 1988-03-16 | 1988-03-16 | 蓄熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63060242A JPH01234792A (ja) | 1988-03-16 | 1988-03-16 | 蓄熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01234792A true JPH01234792A (ja) | 1989-09-20 |
Family
ID=13136513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63060242A Pending JPH01234792A (ja) | 1988-03-16 | 1988-03-16 | 蓄熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01234792A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006153345A (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Sumika Plastech Co Ltd | 蓄熱装置 |
| WO2020100847A1 (ja) * | 2018-11-13 | 2020-05-22 | Nok株式会社 | 熱交換器 |
-
1988
- 1988-03-16 JP JP63060242A patent/JPH01234792A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006153345A (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Sumika Plastech Co Ltd | 蓄熱装置 |
| WO2020100847A1 (ja) * | 2018-11-13 | 2020-05-22 | Nok株式会社 | 熱交換器 |
| JPWO2020100847A1 (ja) * | 2018-11-13 | 2021-04-01 | Nok株式会社 | 熱交換器 |
| CN112654829A (zh) * | 2018-11-13 | 2021-04-13 | Nok株式会社 | 换热器 |
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