JPH0640759U - 蓄熱式暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蓄熱材の割れに起因する各部の熱伝導及び熱
伝達の低下を防止する。 【構成】 蓄熱体１１を伝熱容器１２内に固体蓄熱材１
３と蓄熱温度域で液体となる物質１４とを収納して形成
したことを特徴とする。また、前記固体蓄熱材１３とし
ては、マグネシアを主成分とする物質を用いることがで
き、前記蓄熱温度域で液体となる物質１４としては、硝
酸ナトリウムと亜硝酸ナトリウムと硝酸カリウムの混合
物を用いることができる。 【効果】 熱膨張と収縮の繰り返しにより固体蓄熱材１
３に割れが生じても、この割れ内に熱伝導性が良好な液
体１４が浸入するため、蓄熱体１１の有効熱伝導率、電
気ヒータ３と蓄熱体１１間の熱伝達、蓄熱体１１と空気
８間の熱伝達の経時的低下を防止でき、蓄熱式暖房装置
１の暖房出力等の経時的低下を避けることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、蓄熱式暖房装置に係り、特に蓄熱体の単位容積当たりの暖房熱負荷 が大きく、且つ小形コンパクト化された蓄熱式暖房装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の夜間電力等を利用した蓄熱式暖房装置の一例を図２に示す。図示のよう に、蓄熱式暖房装置１は、保温材により保温された容器６内に蓄熱体２を収納し 、この蓄熱体２を電気ヒータ３により加熱し、この蓄熱体２に熱を蓄えておき、 暖房需要時には、送風機４を駆動して空気８を蓄熱体２の表面に供給し、この空 気８と蓄熱体２の熱交換により空気８を加熱し、温風９として装置外部へ取り出 すようにしたものが知られている。また、暖房需要量の変動要求に対しては、風 量調整ダンパ５の開度を調整し温風９の風量を変化させて対応するようになって いる。このような従来の蓄熱式暖房装置１の蓄熱体２には、主にマグネシアレン ガが用いられている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記従来の技術では、熱膨張と収縮とを繰り返し受けることによる蓄 熱体２の割れについて、十分な配慮がなされていないことから、次に述べるよう な問題があった。 例えば、蓄熱体２は入熱時には５００〜７００℃に加熱され、放熱時には室温 〜３００℃に冷却される。蓄熱体２がマグネシアレンガの場合、１００℃当たり ０．１〜０．２％の熱膨張をするから、急激な加熱又は冷却が行われると、熱応 力によって蓄熱体２に亀裂が生じる可能性がある。この亀裂のため、蓄熱体２の 表面又は内部に空気層ができると、蓄熱体２自体の有効熱伝導率、電気ヒータ３ と蓄熱体２間の熱伝達、蓄熱体２と空気８間の熱伝達が低下する。蓄熱体２自体 の有効熱伝導率が低下すると、蓄熱体２の表面部分だけしか有効な蓄熱に利用さ れなくなる。その結果、蓄熱体全体としての入熱特性及び出熱特性が低下する。 また、電気ヒータ３と蓄熱体２間の熱伝達が低下すると、電気ヒータ３の発生熱 が蓄熱体２に伝わりにくくなるため、電気ヒータ３の温度が上昇し、電気ヒータ ３が焼損するという問題が生じる。また、蓄熱体２と空気８間の熱伝達が低下す ると、それらの間の熱交換効率低下し、蓄えられた熱を取り出しにくくなるため 、最大暖房出力及び有効蓄熱量が低下するという問題が生じる。その結果、全体 として熱出力特性が低下する。

【０００４】 本考案の目的は、蓄熱材の割れに起因する各部の熱伝導及び熱伝達の低下を防 止した蓄熱式暖房装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は、蓄熱体を伝熱容器内に固体蓄熱材と蓄 熱温度域で液体となる物質とを収納して形成したことを特徴とする。

【０００６】 前記固体蓄熱材としては、マグネシアを主成分とする物質を用いることができ る。

【０００７】 前記蓄熱温度域で液体となる物質は、硝酸ナトリウムと亜硝酸ナトリウムと硝 酸カリウムの混合物を用いることができる。

【０００８】

【作用】

このように構成されることから、本考案によれば次の作用により上記目的が達 成される。 固体蓄熱材が使用中に熱応力によって亀裂を生じた場合、この亀裂内に蓄熱温 度域で液体となる物質が浸入する。その結果、亀裂に空気相が生じないことから 、蓄熱体の有効熱伝導率の低下が防止でき、また蓄熱体と熱源間及び蓄熱体と被 加熱流体間の熱伝達の低下を防止できる。したがって、暖房出力の経時変化的な 低下を防止できる。なお、蓄熱温度域で液体となる物質が硝酸ナトリウム、亜硝 酸ナトリウム及び硝酸カリウムの混合打つの場合は、熱伝導率が高いので蓄熱体 自体の有効熱伝導率を高く維持できる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面により説明する。 図１に、本考案の一実施例の断面構成を示す。本実施例は、蓄熱体の構成のみ が図２の従来例と異なることから、従来例と同一の機能又は構成を有する部品に は、同一符号を付して説明を省略する。図示のように、蓄熱体１１は耐熱性及び 熱伝導性を有する伝熱容器１２内に、粒体又は／及び粉体状の固体蓄熱材１３と 蓄熱温度域で液体となる物質（以下、液体という）１４とを充填して形成されて いる。固体蓄熱材１３としては、単位容積当たりの比熱が大きく、熱伝導率が高 く、耐熱性に優れ、かつ、安価であることが望ましいことから、例えばマグネシ ア、アルミナが適する。本実施例では、マグネシアクリンカが用いられている。 また、液体１４としては、単位容積当たりの比熱が大きく、熱伝導率が高く、粘 度が低く、耐熱性に優れていることが望ましいことから、例えば硝酸ナトリウム （０〜１０％）と亜硝酸ナトリウム（４０〜５０％）と硝酸カリウム（４０〜５ ０％）の混合物が適する。本実施例では、硝酸ナトリウム７％、亜硝酸ナトリウ ム４９％、硝酸カリウム４４％の混合物が使用されている。なお、この混合物は １４２℃以下では凝固するが、その温度以上では液体である。また、図１では蓄 熱体１１が１つしか表れていないが、従来と同様に、必要に応じて複数に分割し て収納する。

【００１０】 このように構成される実施例の動作について次に説明する。 電気ヒータ３により蓄熱体１１を加熱すると、液体１４が液化するとともに固 体蓄熱体１３が加熱され、それらに熱が蓄えられる。暖房使用時には、送風機４ を運転して被加熱流体である空気８を吸込み、空気８を蓄熱体１１の周りに形成 された流路に通流させて加熱し、風量調整ダンパ５を介して温風９として外部に 供給する。上記の加熱と熱交換の繰返しにより蓄熱体１１が加熱・冷却され、こ れによる熱膨張と収縮の繰り返しにより、従来と同様に割れを生じる。しかし、 この割れに液体１４が入り込むため空気層が発生しないから、蓄熱体１１の有効 熱伝導率の低下、電気ヒータ３と蓄熱体１１間の熱伝達の低下、蓄熱体１１と空 気８間の熱伝達の低下等の現象が生じない。したがって、従来装置に見られたよ うな経時的に熱出力が低下する現象は生じない。

【００１１】 図３と図４を用いて、上記実施例と従来の蓄熱式暖房装置の暖房特性の比較を 示す。 図３は、上記実施例と従来例の、暖房熱量の蓄熱回数による推移を示す。電気 ヒータ３が焼損しないようにその表面温度を６００℃に保ちながら蓄熱体に入熱 した場合、従来の装置では、蓄熱回数が増加すると、前記したように電気ヒータ ３と蓄熱材２の間の熱伝達が低下して、電気ヒータ３の温度が過度に上昇するの で入熱可能な時間が短縮され、入熱量即ち暖房熱量が減少することが観察された 。これに対し、本実施例装置は、入熱時間の短縮をする必要がなく、暖房熱量の 減少も生じなかった。

【００１２】 図４は、本実施例と従来の装置の入熱完了直後における暖房装置の入口と出口 の空気温度差の推移を示す。暖房装置の入口と出口の空気温度差が、従来の蓄熱 式暖房装置においては急速に減少したが、本実施例の装置においては変化が見ら れなかった。

【００１３】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、熱膨張と収縮の繰り返しにより固体蓄 熱材に割れが生じても、この割れ内に熱伝導性が良好な液体が浸入するため、蓄 熱体の有効熱伝導率、電気ヒータと蓄熱体間の熱伝達、蓄熱体と空気間の熱伝達 の経時的低下を防止でき、蓄熱式暖房装置の暖房出力等の経時的低下を避けるこ とができるという効果がある。

【００１４】 その結果、暖房熱量の経時的低下を見込まなくてよいから、蓄熱体の単位容積 当たりの暖房熱量を従来よりも大きくでき、装置を小形化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の蓄熱式暖房装置の断面構成
を示す図である。

【図２】従来例の蓄熱式暖房装置の断面構成を示す図で
ある。

【図３】蓄熱特性に関する本考案の実施例と従来例との
比較を示す一例である。

【図４】蓄熱特性に関する本考案の実施例と従来例との
比較を示す一例である。

【符号の説明】

１ 蓄熱式暖房装置 ２ 蓄熱材 ３ 電気ヒータ ４ 送風機 ５ 風量調整ダンパ ６ 保温容器 １１ 蓄熱体 １２ 伝熱容器 １３ 固体蓄熱材 １４ 液体

フロントページの続き (72)考案者 吉屋 文雄 広島県広島市中区小町４番33号 中国電力 株式会社営業部内 (72)考案者 石田 哲義 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日立 株式会社呉研究所内 (72)考案者 日高 秀則 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日立 株式会社呉研究所内 (72)考案者 高鷹 生男 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内 (72)考案者 森川 優 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内 (72)考案者 藤原 忠幸 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 バ ブコック日立株式会社内

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄熱体と、この蓄熱体を加熱する加熱源
   と、前記蓄熱体と前記加熱源とが収納され前記蓄熱槽の
   表面に被加熱流体を通流する流路が形成されてなる保温
   容器とを含んでなる蓄熱式暖房装置において、前記蓄熱
   体が伝熱容器内に固体蓄熱材と蓄熱温度域で液体となる
   物質とを収納して形成されたことを特徴とする蓄熱式暖
   房装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記固体蓄熱材が、
   マグネシアを主成分とする物質であることを特徴とする
   蓄熱式暖房装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記蓄熱温度域で液
   体となる物質は、硝酸ナトリウムと亜硝酸ナトリウムと
   硝酸カリウムの混合物であることを特徴とする蓄熱式暖
   房装置。