CN102575910B - 蓄热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种蓄热装置，其具备收容蓄热材料，且在下部形成有由该蓄热材料构成的蓄热材料层的蓄热容器；用于将比重小于蓄热材料的热媒介油从蓄热容器的外部向蓄热材料层内供给的供给管；用于将供给向蓄热材料层内的热媒介油排出向蓄热容器外部的排出管。另外，蓄热装置具备在所述蓄热材料层内沿垂直方向配置的多个金属板(蓄热材料层内部件)。进而，金属板被配置成：金属板的上端位于蓄热材料层的上表面水平L附近以上的高度。根据这种蓄热装置，相比于现有技术更能够防止蓄热材料向蓄热容器外部流出。

Description

蓄热装置

技术领域

本发明涉及一种能够暂时蓄热的直接接触式的蓄热装置。

背景技术

作为与直接接触式的蓄热装置相关的技术，例如有专利文献1记载的技术。在专利文献1记载的热贮藏单元(蓄热装置)具备：通过固体和液体的状态变化来蓄热的赤藓醇(erythritol)等蓄热材料；比重小于该蓄热材料且不与该蓄热材料混合的油等热交换介质；收容蓄热材料以及热交换介质的贮藏容器；将热交换介质供给到贮藏容器内的供给管；以及将热交换介质向贮藏容器的外部排出的排出管。

如专利文献1的图2记载的那样，供给管的前端部(设有供给孔)位于贮藏容器内的蓄热材料层的下部。另外，排出管的吸入口位于贮藏容器内上部的油层(热媒介油层)。热交换介质(热媒介油)经由供给管被供给到贮藏容器内的蓄热材料层。供给的热媒介油由于比重小于蓄热材料，所以在蓄热材料层内上升。在该上升中通过与蓄热材料的直接接触而热从热媒介油向蓄热材料(或者，从蓄热材料向热媒介油)传导。之后，热媒介油经由排出管排出到外部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2005-188916号公报

但是，在专利文献1记载的蓄热装置中，如以下详述那样，在向贮藏容器内的热媒介油的供给流量大的情况下，贮藏容器内的蓄热材料层的上表面上升，从而存在蓄热材料从排出管向贮藏容器的外部流出的顾虑。通过减小热媒介油的供给流量虽然可以防止蓄热材料层的上表面上升，但此时，无法进行热的高速输入(蓄热速度的高速化)/高速输出(散热速度的高速化)。

(蓄热时)

蓄热材料层从固体向液体变化而进行状态变化。当向蓄热材料层供给热媒介油时，在蓄热材料层内形成热媒介油的泡(油泡)。在热媒介油的供给流量比较小时，产生的问题少，但在热媒介油的供给流量大时，油泡到达蓄热材料层和其上方的热媒介油层之间的界面(蓄热材料层的上表面)，之后油泡也不消失而堆积起来。由此，蓄热材料层的体积(表观体积)膨胀，蓄热材料层的上表面上升，有时蓄热材料还会从排出管向贮藏容器的外部流出。当然，设想向贮藏容器的蓄热材料层内流入的热媒介油的量、以及伴随于此的蓄热材料层的上表面水平上升来决定排出管的高度。尽管如此，也存在蓄热材料从排出管向贮藏容器的外部流出的情况。向贮藏容器的外部流出的蓄热材料在热媒介油的循环配管内等凝固，成为堵塞该循环配管等系统动作不良的原因。

(散热时)

散热时也和蓄热时同样，存在蓄热材料从排出管向贮藏容器的外部流出的情况。散热时，蓄热材料层从液体向固体进行状态变化。当向蓄热材料层供给热媒介油时，在蓄热材料层内形成热媒介油的泡(油泡)。在热媒介油的供给流量大的情况下，油泡到达蓄热材料层的上表面(界面)，之后油泡也不消失而堆积起来。在界面堆积的油泡周围的蓄热材料过一会就凝固，而且油泡彼此相结合。结果是，在界面附近凝固的蓄热材料变成盖那样的东西。在该盖的下方残留有液体状态的蓄热材料，因此继续形成油泡。该油泡将所述的盖往上推，结果是，蓄热材料层的上表面上升，蓄热材料从排出管向贮藏容器的外部流出。和蓄热时同样，在热媒介油的供给流量比较小的情况下，虽然产生这种问题少，但在热媒介油的供给流量变大时，存在所述那样的蓄热材料的流出的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种具备与现有技术相比更能够防止蓄热材料向蓄热容器外部流出的构造的蓄热装置。

本发明人为了解决所述问题而进行了积极研究，结果发现，通过在蓄热材料层内在上下方向上配置多个金属板或者多个管，使得其上端位于蓄热容器内下部的蓄热材料层的上表面水平附近以上的高度，由此使得油泡难以形成在蓄热材料层与其上方的热媒介油层之间的界面(以下，称为“蓄热材料层的界面”)附近，且即便形成，也是容易消失的状态，由此，可以解泱所述问题，基于该见解而完成本发明。

即，本发明是一种蓄热装置，其具备：

蓄热容器，其收容用于潜热蓄热的蓄热材料，且在下部形成有由该蓄热材料构成的蓄热材料层；

供给管，其用于将比重小于所述蓄热材料的热交换介质从所述蓄热容器的外部向所述蓄热材料层内供给；

排出管，其用于将供给向所述蓄热材料层内的所述热交换介质排出向所述蓄热容器的外部；以及

由金属板或者管构成的多个蓄热材料层内部件，其沿上下方向配置在所述蓄热材料层内，

所述蓄热材料层内部件被配置成：所述蓄热材料层内部件的上端位于所述蓄热材料层的上表面水平附近以上的高度。

另外，在本发明中，优选形成有贯穿所述蓄热材料层内部件的壁面的孔。

另外，在本发明中，优选所述蓄热装置具备在该蓄热容器的下端部呈水平安装的多孔板，以将所述蓄热容器内分隔为在上下方向划分的两个空间，

所述供给管的下端与所述多孔板连接，

所述热交换介质经由所述供给管被供给到所述多孔板下方的所述蓄热容器内。

发明效果

根据本发明，通过将本发明的构成要件，尤其将由金属板或者管构成的多个蓄热材料层内部件，以其上端位于蓄热容器内下部的蓄热材料层的上表面水平附近以上的高度的方式，沿上下方向配置在蓄热材料层内，由此，到达蓄热材料层的界面附近的油泡被该蓄热材料层内部件的上端部弹开而变得容易消失。结果是，油泡难以形成于蓄热材料层的界面附近，且即使形成也是容易消失的状态。由此，抑制蓄热材料层的上表面上升，相比于现有技术可以进一步防止蓄热材料向蓄热容器外部流出。

附图说明

图1是表示具备本发明的第一实施方式的蓄热装置的热利用系统的框图；

图2是图1所示的蓄热装置的纵剖面图。

图3(a)是图2的A-A剖面图，图3(b)是图2的B-B剖面图。

图4是表示图2所示的蓄热装置的变形例的纵剖面图。

图5是表示本发明的第二实施方式的蓄热装置的纵剖面图。

图6(a)是图5的C-C剖面图，图6(b)是图5的D-D剖面图。

图7是表示图5所示的蓄热装置的变形例的局部纵剖面图。

图8(a)以及图8(b)是表示蓄热以及散热运转的性能比较试验结果的坐标图。

具体实施方式

以下，参照附图说明用于实施本发明的实施方式。在以下说明中，对将本发明的蓄热装置用作定置式蓄热装置的例子进行说明。所谓定置式蓄热，是指不伴随向外部的热的输送，即，在始终固定的状态下使用蓄热装置的蓄热的情况。

(热利用系统的构成)

图1是表示具备本发明的第一实施方式涉及的蓄热装置1的热利用系统100的框图。如图1所示，热利用系统100具备：热源2；热利用设备3；以及对从热源2回收的热进行蓄热且将蓄热的热供应给热利用设备3的蓄热装置1。

(热源以及热利用设备)

例如在制铁厂固定设置(常设)蓄热装置1的情况下，热源2是高炉/转炉/轧制设备等。热利用设备3是制铁厂内的热水产生装置/空调设备等。

(蓄热装置)(第一实施方式)

图2是图1所示的蓄热装置1的纵剖面图。图3(a)是图2的A-A剖面图，图3(b)是图2的B-B剖面图。

如图1～图3所示，蓄热装置1具备：收容潜热蓄热所使用的蓄热材料22的蓄热容器4；用于将热媒介油21(热交换介质)供给到蓄热容器4内的供给管6；用于将热媒介油21向蓄热容器4的外部排出的排出管7；以及从蓄热容器4内的大致中央部到下端部沿垂直方向配置在该蓄热容器4内的多个金属板8(蓄热材料层内部件)。

(蓄热材料以及热交换介质)

作为蓄热材料22，优选采用潜热(熔化热)大的物质，作为这种物质，可举出赤藓醇、甘露醇、半乳糖醇、木糖醇等糖醇类。例如，赤藓醇是熔点：约119℃、熔化热：约340kJ/kg的物质，甘露醇是熔点：约167℃、熔化热：约300kJ/kg的物质。需要说明的是，在以后的说明中，只要没有特别限定，采用赤藓醇作为蓄热材料22。另外，热媒介油21(热交换介质)是比重小于蓄热材料22的物质。作为热媒介油21，优选采用能够维持与蓄热材料22完全分离的状态的物质，作为这种物质，例如，举出矿物油。需要说明的是，在以后的说明中，只要没有特别限定，采用矿物油作为热媒介油21。

(蓄热容器)

蓄热容器4是具有底板部4a以及顶板部4b的圆筒状的容器(例如金属制容器)。底板部4a以及顶板部4b的形状都是圆板状。另外，蓄热容器4被隔热层5覆盖。作为隔热层5的形成方法，可以将玻璃棉等隔热材料卷在蓄热容器4的周围来形成隔热层5，也可以将蓄热容器4做成双重壳容器，用玻璃棉等隔热材料形成隔热层5，或做成真空隔热层。通过在蓄热容器4的周围形成隔热层5，从而可以防止热量经蓄热容器4的壁面白白地释放到外部，可将经热媒介油21回收的热有效用于在热利用设备3的加热。需要说明的是，蓄热容器4不限于圆筒状，可以是长方体状或立方体状。

在蓄热容器4的下端部水平地安装圆板状的多孔板9，以将蓄热容器4内分隔为在上下方向划分的两个空间。使多孔板9的外周面和蓄热容器4的内壁面接触，通过焊接等使多孔板9相对于蓄热容器4固定。在蓄热容器4的底板部4a和多孔板9之间设有规定的间隔。在多孔板9上，在其厚度方向上开设有多个貫通孔9a。需要说明的是，通过适当设计多孔板9的貫通孔9a的直径，即使蓄热材料22为液体状态，蓄热材料22也不会在表面张力(蓄热材料22以及热媒介油21的表面张力)的作用下相比于多孔板9向下方移动。多孔板9例如由金属材料构成。如图3(b)所示，在从上方观察蓄热容器4时，多孔板9被配置于蓄热容器4内的平截面整体(整个面)上。即，蓄热容器4的内径与多孔板9的外径大致相等。

需要说明的是，在本实施方式中，虽然示出了在蓄热容器4的下端部配置一块多孔板9的例子，但也可以在蓄热容器4的下端部水平配置(安装)具有内部空间的箱状体。此时，例如，将箱状体的上表面(蓄热材料层侧的面)做成多孔板。该箱状体优选遍及蓄热容器4内的平截面整体(整个面)配置。即，优选蓄热容器4的内径与箱状体的外径大致相等。另外，流到供给管6的热媒介油21在箱状体中(内部空间)流动，然后从构成该箱状体的多孔板的孔进入蓄热材料层内。需要说明的是，也可以将箱状体的下表面(蓄热容器4的底板部4a侧的面)做成多孔板。此时，在箱状体与蓄热容器4之间形成间隙，将从箱状体的下表面的多孔板流出的热媒介油21通过所述间隙送入到箱状体的上部。

在蓄热容器4安装有供给管6以及排出管7。供给管6以贯穿蓄热容器4的顶板部4b中央的方式，从蓄热容器4的上方朝向其内部沿垂直方向配置。在多孔板9的中央部将供给管6的下端和多孔板9连接起来。供给管6在蓄热容器4的下端部向蓄热容器4内开放。排出管7以贯穿蓄热容器4的顶板部4b的方式，从蓄热容器4的上方朝向其内部沿垂直方向配置。排出管7在蓄热容器4的上部向蓄热容器4内开放。

在蓄热容器4内的下部，形成有比重大于热媒介油21的蓄热材料22的层(蓄热材料层)。在该蓄热材料层的上方(蓄热容器4内的上部)形成有比重小于蓄热材料22的热媒介油21的层(热媒介油层)。另外，通过从蓄热容器4的外部向其内部经由供给管6供应热媒介油21，从而在蓄热容器4内的下端部(蓄热容器4的底板部4a和多孔板9之间)形成热媒介油21的层(热媒介油层)。虽然热媒介油21的比重小于蓄热材料22，但通过适当设计多孔板9的貫通孔9a的直径，从而在表面张力(蓄热材料22以及热媒介油21的表面张力)的作用下，只要不使热媒介循环泵(未图示)工作，蓄热材料层(蓄热材料22)即便是液体状态，热媒介油21也不会向该蓄热材料层内进入。

(蓄热材料层内部件)

在蓄热容器4内的下部(在蓄热容器4内形成的蓄热材料层内)，沿垂直方向配置有多个金属板8。以相对于金属板8的厚度方向正交的方向为垂直方向的方式来配置金属板8。需要说明的是，金属板8的配置的朝向不必是严格意义上的垂直方向。也可以相对于垂直方向有稍许的倾斜。即，金属板8只要在蓄热材料层内沿上下方向配置即可。另外，金属板8也可以不像本实施方式那样由一块板材构成，而是组合多个板材而形成的中空(箱形状)的结构。

如图3(a)所示，在从上方观察蓄热容器4时，供给管6被配置于蓄热容器4的中心。配置金属板8，使得以供给管6为中心使八块金属板8呈放射状展开。供给管6侧的金属板8的侧面与供给管6的外周面接触并通过焊接等而相对于供给管6被固定。蓄热容器4侧的金属板8的侧面与蓄热容器4的内表面接触并通过焊接等而相对于蓄热容器4被固定。通过八块金属板8将蓄热容器4内的下部(蓄热材料层)划分为八个扇形。另外，如图2所示，金属板8的下端与多孔板9的上表面接触。

另外，如图2所示，以金属板8的上端位于比蓄热材料层的上表面水平L稍高的位置的方式来配置金属板8。需要说明的是，只要金属板8的上端位于蓄热材料层的上表面水平L附近以上的高度即可。例如，金属板8的上端也可以位于比上表面水平L稍低的位置。但是，为了提高金属板8的消泡(消油泡)效果，优选使金属板8的上端位于蓄热材料层的上表面水平L以上的高度。进而，如本实施方式那样优选使金属板8的上端位于比上表面水平L高的位置，即，优选以横切蓄热材料层的界面的方式来配置金属板8。

需要说明的是，通过向蓄热容器4内的蓄热材料层供给热媒介油21以及伴随于此的蓄热材料层的状态变化(液体/固定)，从而成为在蓄热材料层内含有不少热媒介油21的状态。考虑该热媒介油21引起的蓄热材料层的体积增大，来决定金属板8的尺寸，以使金属板8的上端位于蓄热材料层的上表面水平L附近以上的高度。

(热媒介循环路径)

如图1所示，热源2和蓄热装置1之间、以及蓄热装置1和热利用设备3之间由管33～36(热媒介循环路径)连接。由管33、35构成热源2侧的热媒介循环路径，由管33、34、36构成热利用设备3侧的热媒介循环路径。管33连接于蓄热装置1的供给管6的上端。管34连接于蓄热装置1的排出管7的上端。管33、管35a以及管36a经三方阀31相互连接。管34、管35b以及管36b经三方阀32相互连接。在管34上安装热媒介循环泵(未图示)。通过使该热媒介循环泵工作，使热媒介油21在热源2侧的热媒介循环路径(管33、35)以及热利用设备3侧的热媒介循环路径(管33、34、36)之中的任一个循环。是在热源2侧循环，还是在热利用设备3侧循环的切换是由三方阀31、32进行的。三方阀31、32通常为电动的阀。

(热利用系统的动作)

下面，对热利用系统100的动作进行说明。热利用系统100的动作(蓄热装置1的动作)大致分为蓄热动作和散热动作。

(蓄热动作)

首先对蓄热动作进行说明。为了使热媒介油21在热源2侧的热媒介循环路径(管33、35)循环，切换三方阀31、32(或者，确认是该状态)。然后，起动热媒介循环泵(未图示)，使热媒介油21在蓄热装置1和热源2之间循环。

通过使热媒介油21在热源2内流动，热媒介油21被来自热源2的热(排热)加热，由此，回收热源2的热。被热源2加热了的热媒介油21经由管35a以及管33从供给管6回到蓄热容器4内。此时，热媒介油21经由供给管6回到多孔板9下方的蓄热容器4内。然后，热媒介油21从在多孔板9上形成的多个貫通孔9a进入(被压入)到蓄热材料层内。热媒介油21通过与蓄热材料22直接接触从而向蓄热材料22供给热量(与蓄热材料22进行热交换)，同时在蓄热材料22和热媒介油21的比重差的作用下，在蓄热容器4内成为油泡而上升(浮起)。热媒介油21在划分为扇形的八块金属板8之间上升(浮起)。然后，热媒介油21到达在蓄热材料22上方形成的热媒介油21的层(热媒介油层)。

为了使到达热媒介油层并散热后的热媒介油21被热源2再加热，通过热媒介循环泵(未图示)将热媒介油21从排出管7吸起，并经由管34以及管35b再次向热源2供给。在蓄热动作时，蓄热材料层从固体向液体进行状态变化。

(散热动作)

接着说明散热动作。切换三方阀31、32，以使热媒介油21在热利用设备3侧的热媒介循环路径(管33、34、36)循环。然后，起动热媒介循环泵(未图示)，使热媒介油21在蓄热装置1和热利用设备3之间循环。

在蓄热容器4内的热媒介油21进入热利用设备3时，热媒介油21放热。在热利用设备3放热后的热媒介油21经由管36a以及管33从供给管6回到蓄热容器4内。此时，热媒介油21经由供给管6回到多孔板9下方的蓄热容器4内。然后，热媒介油21从在多孔板9上形成的多个貫通孔9a进入(被压入)到蓄热材料层内。

在蓄热容器4的底板部4a和多孔板9之间(多孔板9的下方)，形成有遍及多孔板9的下表面整体接触的热媒介油的层。由此，促进通过多孔板9的热传导带来的热交换。

热媒介油21通过相对于蓄热材料22直接接触而从蓄热材料22接受热量(与蓄热材料22进行热交换)，同时在蓄热材料22和热媒介油21的比重差的作用下在蓄热容器4内变成油泡而上升(浮起)。热媒介油21在划分为扇形状的八块金属板8之间上升(浮起)。然后，热媒介油21到达在蓄热材料22的上方形成的热媒介油21的层(热媒介油层)。

到达热媒介油层且接受热后的热媒介油21被热媒介循环泵(未图示)从排出管7吸起，经由管34以及管36b被再次供给到热利用设备3。在散热动作时，蓄热材料层从液体向固体进行状态变化。

以上，对具备本发明的蓄热装置1的热利用系统100进行说明，并对蓄热装置1进行了说明，根据该蓄热装置1，通过将多个金属板8(蓄热材料层内部件)沿垂直方向配置在蓄热容器4中的蓄热材料层内，由此，蓄热材料层成为被划分为多个的状态。通过使金属板8的上端位于蓄热材料层的上表面水平L附近以上的高度，由此，到达蓄热材料层的界面附近的油泡被金属板8的上端部弹开而变得容易消失。结果是，油泡难以形成在蓄热材料层的界面附近，且即便形成也是容易消失的状态，抑制蓄热材料层的上表面上升。换言之，在蓄热材料层的界面的热媒介油21与蓄热材料22的分离性提高。由此，与现有技术相比可以防止蓄热材料22向蓄热容器4外部流出。另外，由此，与现有技术相比可以增大向蓄热容器4内供给热媒介油21的供给流量，能够实现更高速的热交换。

另外，在散热动作时(在蓄热容器4内的从蓄热材料22向热媒介油21的热移动)，蓄热材料22的凝固是从沿着金属板8的部分开始的。低温的热媒介油21从蓄热材料22经由供给管6进入向多孔板9下方的蓄热容器4内。此时，供给管6以及多孔板9被热媒介油21冷却。金属板8由于与供给管6以及多孔板9接触，因此通过供给管6以及多孔板9被热媒介油21冷却，金属板8也被冷却。结果是，在散热动作时，蓄热材料22的凝固是从沿着金属板8的部分开始。通过蓄热材料22的凝固从沿着金属板8的部分开始，在金属板8彼此之间沿上下方向(沿热媒介油21的浮起方向)确保热媒介油21的流路。因此，即使增大向蓄热容器4内的热媒介油21的供给流量，也防止蓄热材料层涌起而使得该蓄热材料层的上表面上升。由此，能够防止蓄热材料22向蓄热容器4外部流出。

(变形例)

图4是表示图2所示的蓄热装置1的变形例的纵剖面图。需要说明的是，在图4所示的变形例的蓄热装置101中，对于与图2所示的蓄热装置1的构成部件相同的构成部件标注同一符号。

如图4所示，在蓄热装置101的金属板10(蓄热材料层内部件)的侧面，形成有多个在其厚度方向贯穿的孔10a。这一点是与蓄热装置1的金属板8的不同点。蓄热装置1的金属板8与本变形例的蓄热装置101的金属板10除了是否在金属板的侧面形成有多个孔这一点外，形状、配置、数量都相同。孔10a大于多孔板9的貫通孔9a。

需要说明的是，孔10a的形状不限于圆形，也可以是四边形等其他形状。但是，金属板10是在很严酷的温度条件下使用的，受到反复的热应力。另一方面，圆形的孔10a由于没有角部，所以应力难以集中。因此，通过形成圆形的孔10a，可以防止金属板10破损。即，圆形的孔10a是合适的。

通过形成贯穿金属板10的多个孔10a，从而增加金属板10与蓄热材料22的接触面积，在散热动作时，从沿着金属板10的部分开始的蓄热材料22的凝固量增加。结果是，进一步确保沿着上下方向(热媒介油21的浮起方向)的蓄热材料层内的热媒介油21的流路。

另外，通过孔10a使相邻的划分区域连通。由此，孔10a成为上升的热媒介油21的释放通道，进一步防止蓄热材料层的涌起。

(第二实施方式)

图5是表示本发明的第二实施方式的蓄热装置102的纵剖面图。图6(a)是图5的C-C剖面图，图6(b)是图5的D-D剖面图。在本实施方式的说明中，对于与图2所示的第一实施方式的蓄热装置1的构成部件相同的构成部件标注同一符号。

如图5以及图6所示，本实施方式的蓄热装置102与第一实施方式的蓄热装置1的不同点在于蓄热材料层内部件。

在蓄热容器4内的下部(在蓄热容器4内形成的蓄热材料层内)沿垂直方向配置有多个圆筒状的圆管11(蓄热材料层内部件)。圆管11被配置成：相对于圆管11的径向正交的长度方向为垂直方向。需要说明的是，圆管11的配置的朝向也可以不是严格意义上的垂直方向。可以相对于垂直方向有稍许倾斜。即，圆管11只要在蓄热材料层内沿上下方向配置即可。另外，圆管11本身的两端开放。

如图6(a)所示，当从上方观察蓄热容器4时，供给管6配置于蓄热容器4的中心。多个圆管11以供给管6为中心被配置于其周围。通过多个圆管11将蓄热容器4内的下部(蓄热材料层)细小地划分。另外，如图5所示，圆管11的下端与多孔板9的上表面接触。需要说明的是，当从上方观察蓄热容器4时，貫通孔9a被形成为：多孔板9的貫通孔9a位于圆管11的外侧以及内侧。

另外，如图5所示，将圆管11配置成：圆管11的上端位于比蓄热材料层的上表面水平L稍高的位置。需要说明的是，圆管11的上端只要位于蓄热材料层的上表面水平L附近以上的高度即可。例如，圆管11的上端可以位于比上表面水平L稍低的位置。但是，为了提高圆管11的消泡(消油泡)效果，优选使圆管11的上端位于蓄热材料层的上表面水平L以上的高度。进而，优选如本实施方式那样使圆管11的上端位于比上表面水平L高的位置，即，以横切蓄热材料层的界面的方式配置圆管11。

需要说明的是，通过向蓄热容器4内的蓄热材料层供给热媒介油21以及伴随于此的蓄热材料层的状态变化(液体/固定)，从而成为在蓄热材料层内含有不少热媒介油21的状态。考虑该热媒介油21引起的蓄热材料层的体积增大，来决定圆管11的尺寸，以使圆管11的上端位于蓄热材料层的上表面水平L附近以上的高度。

根据蓄热装置102，通过将多个圆管11(蓄热材料层内部件)沿垂直方向配置在蓄热容器4中的蓄热材料层内，蓄热材料层成为被划分为多个的状态。通过使圆管11的上端位于蓄热材料层的上表面水平L附近以上的高度，由此到达蓄热材料层的界面附近的油泡被圆管11的上端部弹开而变得容易消失。结果是，油泡难以形成在蓄热材料层的界面附近，且即使形成也是容易消失的状态，从而抑制蓄热材料层的上表面上升。换言之，在蓄热材料层的界面的热媒介油21与蓄热材料22的分离性提高。由此，与现有技术相比可以防止蓄热材料22向蓄热容器4外部流出。另外，由此，与现有技术相比可以增大向蓄热容器4内供给热媒介油21的供给流量，能够实现更高速的热交换。

另外，多个圆管11都与多孔板9接触。因此，如在第一实施方式的说明中记载的那样，通过多个圆管11，沿着蓄热容器4内的上下方向(沿着热媒介油21的浮起方向)确保热媒介油21的流路。结果是，即使增大向蓄热容器4内的热媒介油21的供给流量，也可以防止蓄热材料22向蓄热容器4外部流出。优选圆管11由热传导率高的材质构成，即圆管11的材质优选是不锈钢等的金属。

需要说明的是，可以不是圆管11，例如也可以是截面形状为矩形的方管等。但是，由于蓄热容器4内的管(蓄热材料层内部件)是在很严酷的温度条件下使用的，受到反复的热应力，因此应力难以集中的形状的圆管11是合适的。

(变形例)

图7是表示图5所示的蓄热装置102的变形例的局部纵剖面图。需要说明的是，在图7所示的变形例的蓄热装置103中，对于与图5所示的蓄热装置102的构成部件相同的构成部件标注同一符号。

如图7所示，贯穿蓄热装置103的圆管12(蓄热材料层内部件)的壁面，在其长度方向呈一列而形成有多个孔12a。这一点是与蓄热装置102的圆管11的不同点。蓄热装置102的圆管11与本变形例的蓄热装置103的圆管12，除了是否在圆管上形成有多个孔这一点外，形状、配置、数量都相同。需要说明的是，相对于圆管12，可以形成两列以上的孔12a，孔12a可以不是直线状，可以是交错状配置。孔12a大于多孔板9的貫通孔9a。

需要说明的是，孔12a的形状不限于圆形，可以是四边形等其他形状。但是，圆管12在很严酷的温度条件下使用，受到反复的热应力。另一方面，圆形的孔12a由于没有角部，因此应力难以集中。因此，通过形成圆形的孔12a，可以防止圆管12破损。即，圆形的孔12a是合适的。

通过在圆管12上形成多个孔12a，圆管12与蓄热材料22的接触面积增加，在散热动作时，从沿着圆管12的部分开始的蓄热材料22的凝固量增加。结果是，进一步确保沿上下方向(沿热媒介油21的浮起方向)的蓄热材料层内的热媒介油21的流路。

另外，通过孔12a使圆管12的内侧和圆管12的外侧连通。由此，孔12a成为上升的热媒介油21的释放通道，进一步防止蓄热材料层的涌起。

(实施例)

图8(a)及图8(b)是表示蓄热以及散热运转的性能比较试验结果的坐标图。图8(a)表示蓄热运转时的性能比较试验结果，图8(b)表示散热运转时的性能比较试验结果。本发明的蓄热装置的试验结果基于具有图5所示构造的蓄热装置102，比较例的蓄热装置的试验结果基于不具有圆管11的蓄热装置。

在坐标图的纵轴取的累积入热量(或者累积散热量)Q(kJ)通过下式求得。

Q＝∑(m×Cp×ΔT)

m：热媒介油的流量(kg/sec)

Cp：热媒介油的比热(kJ/kg℃)

ΔT：在蓄热容器的入口/出口的热媒介油的温度差

(蓄热运转试验结果)

如图8(a)所示，在本发明的蓄热装置的情况下，在大约27分钟能够蓄热1135kJ的热。需要说明的是，蓄热装置的内部温度从8℃上升到140℃。另一方面，在比较例的蓄热装置的情况下，在大约48分钟内，为1057k J的蓄热量。在比较例的蓄热装置的情况下，当增大热媒介油的供给流量m时，由于在蓄热材料层的界面有油泡堆积而使得蓄热材料层的上表面上升，因此无法增大热媒介油的供给流量m。相对于此，在本发明的蓄热装置的情况下，油泡难以在蓄热材料层的界面附近形成(在蓄热材料层的界面的热媒介油与蓄热材料的分离性好)，相比于比较例的蓄热装置的情况，可以增大热媒介油的供给流量m。由此，在使用本发明的蓄热装置时，能够以高速进行蓄热。

(散热运转试验结果)

从图8(b)的散热运转时间250(sec)附近的试验结果可知，在使用本发明的蓄热装置的情况下，更能使散热运转的开始提前。另外，关于从散热开始大约25分钟后的累积散热量，在使用本发明的蓄热装置的情况下为782kJ，相对于此，在使用比较例的蓄热装置的情况下为760kJ。它们之差与蓄热运转试验时同样，因为使用本发明的蓄热装置时更能增大热媒介油的供给流量m。需要说明的是，本发明的蓄热装置的内部温度从110℃下降到35℃。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述的实施方式，在权利要求书记载的范围内可以进行各种变更来实施。

本申请基于2009年10月13日申请的日本专利申请(特愿2009-235868)，其内容作为参照引入于此。

工业实用性

本发明的蓄热装置是可适用于蓄热输送等用途的装置。作为蓄热输送的例子，例如参照专利文献1(日本国特开2005-188916号公报)。作为用于将制铁厂或垃圾焚烧厂产生的排热输送给温水游泳池、空调(例如楼房的采暖设备)、浴池等的装置，可以使用本发明的蓄热装置。在蓄热输送的情况下，热源是在制铁厂或垃圾焚烧厂等产生的排热、废能发电排热等，热利用目的地是温水游泳池、空调(例如楼房的采暖设备)、浴池等。

进而，还可以将本发明的蓄热装置用作机动车(包括乘用车、建设车辆等在内)的发电机暖机用蓄热装置。在作为发电机暖机用蓄热装置使用本发明的蓄热装置的情况下，该蓄热装置被搭载在机动车上。热源例如是发电机的排热，热利用目的地是发电机(用于发电机的暖机)。

符号说明

1：蓄热装置

2：热源

3：热利用设备

4：蓄热容器

6：供给管

7：排出管

8：金属板(蓄热材料层内部件)

21：热媒介油(热交换介质)

22：蓄热材料

100：热利用系统

Claims (3)

1.一种蓄热装置，其特征在于，具备：

蓄热容器，其收容用于潜热蓄热的蓄热材料，且在下部形成有由该蓄热材料构成的蓄热材料层；

供给管，其用于将比重小于所述蓄热材料的热交换介质从所述蓄热容器的外部向所述蓄热材料层内供给；

排出管，其用于将供给向所述蓄热材料层内的所述热交换介质排出向所述蓄热容器的外部；以及

由金属板或者管构成的多个蓄热材料层内部件，其沿上下方向配置在所述蓄热材料层内，

所述蓄热材料层内部件被配置成：所述蓄热材料层内部件的上端位于所述蓄热材料层的上表面水平附近以上的高度。

2.如权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于，

形成有贯穿所述蓄热材料层内部件的壁面的孔。

3.如权利要求1或2所述的蓄热装置，其特征在于，

所述蓄热装置具备在该蓄热容器的下端部呈水平安装的多孔板，以将所述蓄热容器内分隔为在上下方向划分的两个空间，

所述供给管的下端与所述多孔板连接，

所述热交换介质经由所述供给管被供给到所述多孔板下方的所述蓄热容器内。

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