JPH0650680A - Laminated structure of heat accumulator for heat storage type hot water supplying apparatus - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To reduce in size a heat accumulator by forming a block disposed under the accumulator of a material having higher temperature compression strength than that of a block to become a load on the previous block. CONSTITUTION:First heat storage blocks 12 are disposed at both longitudinal ends and a center of right and left sides of an evaporation block 11, and three second heat storage blocks 13 are disposed through the blocks 12. The blocks 12 store sensible heats and have high temperature compression strengths, and hence are formed of cast iron. The blocks 13 are formed by considering a reduction in a weight, heat conduction or storage characteristics. The blocks 12 are disposed at four corners and a longitudinal center of a first layer 10A, thereby supporting a load. Accordingly, its structure can be entirely reduced in size.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、熱を、一旦蓄熱材に
蓄えておき、その熱を取出して使用するように構成した
蓄熱装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat storage device constructed such that heat is temporarily stored in a heat storage material and the heat is taken out and used.

【０００２】[0002]

【従来の技術】顕熱蓄熱材を蓄熱手段として用いた給湯
器を本出願人等は例えば特願平２−１７０９３０号によ
って既に提案した。その基本的な構造は図３に示すとお
りである。すなわち蓄熱材１の内部に、上下方向に向け
て配置した複数の蒸発管２からなるヒートパイプ蒸発部
３が設けられ、また流水との間で熱交換を行うヒートパ
イプ凝縮部４が設けられている。これらの蒸発部３と凝
縮部４とは、全体として循環路を形成するよう接続され
てループ型ヒートパイプを構成しており、その蒸発部３
より上流側、すなわち蒸発部３への作動流体の帰還管路
の途中に、液相作動流体の流れを止める開閉弁５が介装
されている。なお、図３中符号６はミキシングバルブで
あって、凝縮部４からの放熱で加熱された温水に水を加
えて所定温度に調整するようになっている。2. Description of the Related Art The present applicant has already proposed, for example, Japanese Patent Application No. 2-170930, a water heater using a sensible heat storage material as a heat storage means. Its basic structure is as shown in FIG. That is, inside the heat storage material 1, a heat pipe evaporating section 3 including a plurality of evaporating tubes 2 arranged vertically is provided, and a heat pipe condensing section 4 for exchanging heat with running water is provided. There is. The evaporator 3 and the condenser 4 are connected so as to form a circulation path as a whole to form a loop heat pipe.
An on-off valve 5 for stopping the flow of the liquid-phase working fluid is provided on the upstream side, that is, in the middle of the return conduit of the working fluid to the evaporator 3. Reference numeral 6 in FIG. 3 denotes a mixing valve, which adjusts the temperature to a predetermined temperature by adding water to the hot water heated by the heat radiation from the condenser 4.

【０００３】上記の給湯器で用いられる蓄熱材１は、最
高５００℃に加熱されて蓄熱を行うものでその特性とし
て、耐熱性は勿論のこと、高温での酸化などによる変質
がないこと、熱伝導性に優れていること、単位体積当り
の蓄熱量が多いこと、軽量であることなどが求められ
る。これらの特性を満す蓄熱材１としては、セラミック
とアルミ合金とを併用した複合構造のブロックが有効で
ある。The heat storage material 1 used in the above water heater stores heat by being heated to a maximum of 500 ° C. The characteristics of the heat storage material are not only heat resistance but also no deterioration due to oxidation at high temperature, It is required to have excellent conductivity, large amount of heat storage per unit volume, and light weight. As the heat storage material 1 satisfying these characteristics, a block having a composite structure in which a ceramic and an aluminum alloy are used together is effective.

【０００４】一方、前述した構造の給湯器では、蒸発管
２の下側から液相作動流体を供給し、その作動流体が蒸
発管２の内面に接触して加熱・蒸発することにより、蓄
熱材１から熱を取出すようになっている。したがって作
動流体が蒸発する箇所は、蒸発管２の内部での液面の近
傍に限られるから、蒸発管２を長くしても熱出力が増大
することはなく、したがってその長さは数十ｃｍに限定
され、それに伴いヒートパイプ蒸発部３を内蔵している
蓄熱材ブロックの大きさも限定される。On the other hand, in the water heater having the above-mentioned structure, the liquid-phase working fluid is supplied from the lower side of the evaporation pipe 2, and the working fluid comes into contact with the inner surface of the evaporation pipe 2 to heat and evaporate, thereby the heat storage material. It is designed to extract heat from 1. Therefore, since the location where the working fluid evaporates is limited to the vicinity of the liquid level inside the evaporation pipe 2, the heat output does not increase even if the evaporation pipe 2 is lengthened, and therefore its length is several tens cm. Therefore, the size of the heat storage material block incorporating the heat pipe evaporation unit 3 is also limited.

【０００５】そこで従来では、必要とする蓄熱容量を確
保するために、それぞれヒートパイプ蒸発部３を内蔵し
た多数のセラミック−アルミ合金複合ブロックを接合一
体化して蓄熱部１を構成することが考えられている。そ
の場合、設置面積を小さくする必要性から、図４に示す
ように、前記複合ブロック７を積み重ねている。Therefore, conventionally, in order to secure a required heat storage capacity, it is considered that a large number of ceramic-aluminum alloy composite blocks each containing a heat pipe evaporation unit 3 are joined and integrated to form the heat storage unit 1. ing. In that case, the composite blocks 7 are stacked as shown in FIG. 4 because of the necessity of reducing the installation area.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前述したように、顕熱
蓄熱材を使用した蓄熱装置は、蓄熱部分の容積を小さく
して小型化できる利点を有しているが、上記従来のもの
においては、複合ブロックの蓄熱特性は良好なものの、
アルミ合金の高温強度が弱いために最高温度（５００
℃）に近づくと軟化し始め上方のブロック重量により変
形するという問題があった。As described above, the heat storage device using the sensible heat storage material has the advantage that the volume of the heat storage portion can be reduced and the size can be reduced. , Although the heat storage characteristics of the composite block are good,
Since the high temperature strength of aluminum alloy is weak, the maximum temperature (500
However, there is a problem in that it starts to soften when it approaches (° C.) and is deformed by the weight of the upper block.

【０００７】この発明は上記の事情を背景としてなされ
たもので、複数の金属製ブロックを積層する形式のもの
を、高温に熱しても荷重による変形を抑制できる蓄熱部
の構造を提供することを目的とするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a structure of a heat storage unit which can suppress deformation due to a load even when it is heated to a high temperature in a type in which a plurality of metal blocks are laminated. It is intended.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】入熱手段及び放熱手段を
有し主たる蓄熱部が金属製ブロックを積み上げて形成さ
れた蓄熱装置であって、上記蓄熱部の下方に位置するブ
ロックをその上に位置して荷重となるブロックより高温
圧縮強度の高い材料で構成したことを特徴とするもので
ある。A heat storage device having a heat input means and a heat radiation means, the main heat storage portion being formed by stacking metal blocks, on which a block located below the heat storage portion is placed. It is characterized in that it is made of a material having a high temperature compressive strength higher than that of a block which is positioned and serves as a load.

【０００９】[0009]

【作用】この発明においては、高温圧縮強度の高い蓄熱
ブロックを下層側に位置させて積み重ねて構成される。
したがって高温時の荷重に耐え全体として変形を抑制す
る。In the present invention, the heat storage blocks having high compressive strength at high temperature are arranged on the lower layer side and stacked.
Therefore, it bears the load at high temperature and suppresses the deformation as a whole.

【００１０】[0010]

【実施例】つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１はこの発明の一実施例を示す概略的な正面
図であって、ここに示す蓄熱部１０は３層構造としたも
のである。まず最下段の第１層１０Ａの構造について説
明すると、幅方向での中央部に蒸発ブロック１１が配置
され、その両側に第１蓄熱ブロック１２と第２蓄熱ブロ
ック１３とが密着して配置されている。その配列状態は
図２に示してあり、蒸発ブロック１１の左右両側のそれ
ぞれに、長手方向の両端部と中央部とに第１蓄熱ブロッ
ク１２が配置され、これらの第１蓄熱ブロック１２に挟
まれて三つの第２蓄熱ブロック１３が配置されている。
すなわち蒸発ブロック１１の左右両側のそれぞれには、
三つの第１蓄熱ブロック１２と六つの第２蓄熱ブロック
１３とが互いに密着して配列されている。Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic front view showing an embodiment of the present invention, and a heat storage section 10 shown here has a three-layer structure. First, the structure of the lowermost first layer 10A will be described. The evaporation block 11 is arranged in the central portion in the width direction, and the first heat storage block 12 and the second heat storage block 13 are closely arranged on both sides of the evaporation block 11. There is. The arrangement state is shown in FIG. 2, and the first heat storage blocks 12 are arranged on both left and right sides of the evaporation block 11 at both end portions in the longitudinal direction and the central portion, and are sandwiched between these first heat storage blocks 12. And three second heat storage blocks 13 are arranged.
That is, on each of the left and right sides of the evaporation block 11,
Three first heat storage blocks 12 and six second heat storage blocks 13 are arranged in close contact with each other.

【００１１】ここで各ブロック１１，１２，１３の構造
について説明すると、蒸発ブロック１１は、比較的薄い
直方体状のアルミ合金製のブロックであって、その内部
にはループ型ヒートパイプの蒸発部を構成する蒸気管１
４が埋設されている。また第１蓄熱ブロック１２は、顕
熱として蓄熱を行う直方体状のブロックであって、高温
圧縮強度の高いものとするために、例えば鋳鉄製とされ
ている。なお、この第１蓄熱ブロック１２の内部にセラ
ミックブロックを鋳込んだ構成としてもよい。さらに第
２蓄熱ブロック１３は、軽量化や熱伝導性あるいは蓄熱
特性を重視して構成されたものであって、アルミナなど
のセラミックブロックをアルミ合金で鋳包んだ直方体状
のブロックである。したがって第１蓄熱ブロック１２は
第２蓄熱ブロック１３に比較して圧縮強度の高いものと
なっている。なお、蒸発ブロック１１の高さは、蓄熱ブ
ロック１２，１３より若干低く設定され、かつ各蓄熱ブ
ロック１２，１３は同一高さに設定されており、したが
って蓄熱ブロック１２，１３の上面は面一に揃うのに対
して、蒸発ブロック１１の上面が若干下がるようになっ
ている。The structure of each of the blocks 11, 12 and 13 will now be described. The evaporation block 11 is a relatively thin rectangular parallelepiped block made of aluminum alloy, and the evaporation part of a loop heat pipe is provided therein. Constituting steam pipe 1
4 is buried. The first heat storage block 12 is a rectangular parallelepiped block that stores heat as sensible heat, and is made of, for example, cast iron in order to have high-temperature compressive strength. A ceramic block may be cast inside the first heat storage block 12. Further, the second heat storage block 13 is configured by emphasizing weight reduction, heat conductivity or heat storage characteristics, and is a rectangular parallelepiped block in which a ceramic block such as alumina is cast in aluminum alloy. Therefore, the first heat storage block 12 has a higher compressive strength than the second heat storage block 13. The height of the evaporation block 11 is set to be slightly lower than that of the heat storage blocks 12 and 13, and the heat storage blocks 12 and 13 are set to the same height. Therefore, the upper surfaces of the heat storage blocks 12 and 13 are flush with each other. While they are aligned, the upper surface of the evaporation block 11 is slightly lowered.

【００１２】第２層１０Ｂおよび最上段の第３層１０Ｃ
は、共に同一の構造であって、前述した蒸発ブロック１
１の左右両側に前記第２蓄熱ブロック１３を複数個密着
して取付けた構造である。換言すれば、前記第１蓄熱ブ
ロック１２を用いずに、第２蓄熱ブロック１３のみを用
いた構造である。またこの第２層１０Ｂおよび第３層１
０Ｃにおいても蒸発ブロック１１の上面が蓄熱ブロック
１３の上面より若干下がっている。Second layer 10B and uppermost third layer 10C
Have the same structure, and the evaporation block 1 described above is used.
This is a structure in which a plurality of the second heat storage blocks 13 are attached in close contact with each other on both left and right sides of 1. In other words, the structure uses only the second heat storage block 13 without using the first heat storage block 12. Also, the second layer 10B and the third layer 1
Even at 0C, the upper surface of the evaporation block 11 is slightly lower than the upper surface of the heat storage block 13.

【００１３】上記の第１層１０Ａないし第３層１０Ｃの
積み重ね状態は図１に示すとおりである。第１層１０Ａ
は、側板１５に挟み付けられて一体化され、その状態で
ベース１６の上に固定されている。第２層１０Ｂも側板
１７に挟み付けられてその全体が一体化されるととも
に、その状態で第１層１０Ａの上に、受板１８を介して
載せられている。そして第１層１０Ａと第２層１０Ｂと
は、それぞれの側板１５，１７をそれぞれの外面に設け
た固定金具１９によって連結一体化されている。なお、
受板１８は第１層１０Ａの上面と第２層１０Ｂの下面と
の平坦度を補償し、また荷重の分散を図るために介在し
た金属板であり、第１層１０Ａの蒸発ブロック１１の上
面はこの受板１８に接触していず、蒸発ブロック１１に
上下方向の荷重がかからないようになっている。さらに
第３層１０Ｃも第２層１０Ｂと同様に側板２０によって
挟み付けられて一体化されており、その状態で第２層１
０Ｂの上に受板１８を介して載せられている。そしてこ
の第２層１０Ｂと第３層１０Ｃとは、固定金具１９によ
って連結一体化されている。なお、この第２層１０Ｂに
おいても蒸発ブロック１１の上面が受板１８に接触して
いないので、蒸発ブロック１１には上下方向の荷重がか
からない。The stacked state of the first layer 10A to the third layer 10C is shown in FIG. First layer 10A
Are sandwiched and integrated with the side plate 15, and are fixed on the base 16 in this state. The second layer 10B is also sandwiched between the side plates 17 and integrated as a whole, and in that state, it is placed on the first layer 10A via the receiving plate 18. And the 1st layer 10A and the 2nd layer 10B are connected and integrated by the fixing metal fitting 19 which provided each side plate 15 and 17 on each outer surface. In addition,
The receiving plate 18 is a metal plate interposed to compensate the flatness between the upper surface of the first layer 10A and the lower surface of the second layer 10B and to distribute the load, and the upper surface of the evaporation block 11 of the first layer 10A. Is not in contact with the receiving plate 18, and the vertical load is not applied to the evaporation block 11. Further, like the second layer 10B, the third layer 10C is also sandwiched and integrated by the side plates 20, and in that state, the second layer 1C is formed.
It is mounted on the OB via the receiving plate 18. The second layer 10B and the third layer 10C are connected and integrated by the fixing fitting 19. Even in the second layer 10B, the upper surface of the evaporation block 11 is not in contact with the receiving plate 18, so that no vertical load is applied to the evaporation block 11.

【００１４】図１に示す積層構造においては、第１層１
０Ａにかかる荷重が最も大きくなるが、この第１層１０
Ａの四隅および長手方向での中央部には、圧縮強度の高
い第１蓄熱ブロック１２が配置されていて、この第１蓄
熱ブロック１２によって荷重を支えることがてきる。そ
のため上下方向の荷重を支える特別な支持部材を設ける
必要がなく、また当然、前記側板１５，１７，２０も上
下方向の荷重を支えるものではないから、軽易なもので
よい。したがって上述した構造によれば、上下方向の荷
重を支える付加的な支持部材を特には必要としないの
で、全体としての構成を小型化することができる。In the laminated structure shown in FIG. 1, the first layer 1
The load applied to 0A is the largest, but this first layer 10
The first heat storage block 12 having a high compressive strength is arranged at the four corners of A and in the central portion in the longitudinal direction, and the load can be supported by the first heat storage block 12. Therefore, it is not necessary to provide a special support member for supporting the load in the vertical direction, and naturally the side plates 15, 17, 20 do not support the load in the vertical direction. Therefore, according to the structure described above, an additional support member for supporting the load in the vertical direction is not particularly required, and the overall configuration can be downsized.

【００１５】なお、この発明は上記の実施例に限定され
ないのであって、第１蓄熱ブロックを鋳鉄以外の素材に
よって構成し、また第２蓄熱ブロックとしてアルミ合金
以外の軽量素材を用いてもよく、要は、下層側蓄熱ブロ
ックが上層側蓄熱ブロックに対して高温圧縮強度の高い
ものであればよい。またこの発明における積層数は複数
層であればよいのであって、３層に限定されるものでは
ない。さらに上記の実施例で示した受板は必須の部材で
はなく、必要に応じて使用することができる。そして第
１蓄熱ブロックの配置位置は、最下段の適宜の位置でよ
く、上記の実施例で示した位置に限定されるものではな
い。そしてこの発明では、いずれかの列の蓄熱ブロック
を、全て圧縮強度の高いものとしてもよい。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and the first heat storage block may be made of a material other than cast iron, and the second heat storage block may be made of a lightweight material other than an aluminum alloy. The point is that the lower layer side heat storage block has a higher high temperature compressive strength than the upper layer side heat storage block. Further, the number of layers in the present invention is not limited to three as long as it is a plurality of layers. Further, the receiving plate shown in the above-mentioned embodiment is not an essential member and can be used as required. The position where the first heat storage block is arranged may be an appropriate position at the bottom, and is not limited to the position shown in the above embodiment. Further, in the present invention, all the heat storage blocks in any of the rows may have high compressive strength.

【００１６】[0016]

【発明の効果】以上の説明から明らかなようにこの発明
によれば、下層側の蓄熱ブロックが、上層側の蓄熱材の
重量を支えることができるので、軽金属製の蓄熱ブロッ
クを併用でき総合的に蓄熱体を軽量化できる。又積上げ
により設置スペースを少なくする効果を奏する。As is apparent from the above description, according to the present invention, since the heat storage block on the lower layer side can support the weight of the heat storage material on the upper layer side, the heat storage block made of light metal can be used together. The heat storage body can be made lighter. In addition, the effect of reducing the installation space is achieved by stacking.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】この発明の一実施例を示す概略的な正面図であ
る。FIG. 1 is a schematic front view showing an embodiment of the present invention.

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う矢視図である。FIG. 2 is a view taken along the line II-II in FIG.

【図３】蓄熱型給湯器の基本構成を示す系統図である。FIG. 3 is a system diagram showing a basic configuration of a heat storage type water heater.

【図４】従来の蓄熱部の積層構造を示す概略的な正面図
である。FIG. 4 is a schematic front view showing a laminated structure of a conventional heat storage unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０…蓄熱部、 １０Ａ…第１層、 １０Ｂ…第２層、
１０Ｃ…第３層、１２…第１蓄熱ブロック、 １３…
第２蓄熱ブロック。10 ... Heat storage part, 10A ... 1st layer, 10B ... 2nd layer,
10C ... 3rd layer, 12 ... 1st heat storage block, 13 ...
Second heat storage block.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 皓三 東京都千代田区内幸町一丁目１番３号 東 京電力株式会社内 (72)発明者 杉田 吉秀 東京都千代田区内幸町一丁目１番３号 東 京電力株式会社内 (72)発明者 加治 功 東京都江東区木場一丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内 (72)発明者 望月 正孝 東京都江東区木場一丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内 (72)発明者 青山 文明 東京都江東区木場一丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Kozo Suzuki 1-3-1 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Tokyo Electric Power Co., Inc. (72) Inventor Yoshihide Sugita 1-3-1 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Kyoden Electric Co., Ltd. (72) Inventor Isao Kaji 1-5-1, Kiba, Koto-ku, Tokyo Fujikura Electric Line Co., Ltd. (72) Inventor Masataka Mochizuki 1-5-1, Kiba, Koto-ku, Tokyo Fujikura Electric Line Incorporated (72) Inventor Fumiaki Aoyama 1-5-1, Kiba, Koto-ku, Tokyo Inside Fujikura Electric Line Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 入熱手段及び放熱手段を有し主たる蓄熱
部が金属製ブロックを積み上げて形成された蓄熱装置で
あって、上記蓄熱部の下方に位置するブロックをその上
に位置して荷重となるブロックより高温圧縮強度の高い
材料で構成したことを特徴とする蓄熱型給湯器における
蓄熱部の積層構造。1. A heat storage device having a heat input means and a heat radiation means, the main heat storage portion being formed by stacking metal blocks, wherein a block positioned below the heat storage portion is positioned above the load. The laminated structure of the heat storage part in the heat storage type water heater, characterized in that it is made of a material having a high temperature compressive strength higher than that of the block.