JP2000018864A

JP2000018864A - 蓄熱カプセル

Info

Publication number: JP2000018864A
Application number: JP10184635A
Authority: JP
Inventors: Naotatsu Yano; 直達矢野
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2000-01-18

Abstract

(57)【要約】【課題】蓄熱効率に優れ、複数の蓄熱カプセルを隣接
配置する場合にコンパクト化を図り得る蓄熱カプセルを
提供する。【解決手段】仮想平面４を挟んで互いに反対側に位置
して、仮想平面４と略平行な方向に広がりを有する第１
壁部１と第２壁部２とを備え、第１壁部１と第２壁部２
との間に蓄熱材Ｔを充填可能な内部空間３を備えた蓄熱
カプセルであって、第１壁部１の外面をなす第１外面部
１Ａと、第２壁部２の外面をなす第２外面部２Ａとの夫
々に、内部空間３の側に窪んだ凹部５と内部空間３とは
反対側に膨らんだ凸部６とを備えてあり、第１外面部１
Ａに形成した凹部５と第２外面部２Ａに形成した凸部６
とを、および、第１外面部１Ａに形成した凸部６と第２
外面部２Ａに形成した凹部５とを、第１外面部１Ａある
いは第２外面部２Ａの法線方向Ｘに一致させて形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、仮想平面を挟んで
互いに反対側に位置して、前記仮想平面と略平行な方向
に広がりを有する第１壁部と第２壁部とを備え、当該第
１壁部と第２壁部との間に蓄熱材を充填可能な内部空間
を備えた蓄熱カプセルに関する。

【０００１】

【従来の技術】従来の蓄熱カプセルは、内部に蓄熱体を
充填するため、および、表面積を広く確保するために、
図６に示すごとく、その外面形状を波状に形成した偏平
状のものがあった。この波状形状は、蓄熱カプセルの表
面と裏面との両面に形成してあり、蓄熱カプセルの広が
り方向をなす平面の法線方向Ｘから当該蓄熱カプセルを
見た場合、前記波状を形成する谷部５Ａどうしが、およ
び、前記波状を形成する山部６Ａどうしが一致して見え
る状態に形成されていた。当該構成により、前記山部６
Ａどうしが位置する部分には蓄熱材Ｔを充填するための
内部空間３が形成される。一方、前記谷部５Ａどうしが
位置する部分では、隣接する蓄熱パネルどうしの間に空
間を形成でき、当該蓄熱パネルと熱交換するための空気
の流通経路９を形成することができた。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の蓄
熱カプセルによれば、例えば蓄熱材Ｔを多く充填するた
めに、第１壁部１の山部６Ａと第２壁部２の山部６Ａと
の距離が大きくなりがちであり、その場合には、蓄熱カ
プセルの表面から充填空間の中心部までの距離が過大と
なって、外気と蓄熱材Ｔとの熱交換が効率的に行えない
場合があった。また、上記のごとく、蓄熱カプセルを構
成した場合には、蓄熱カプセルどうしを近接させて配置
させたい場合でも、互いの蓄熱カプセルの山部６Ａどう
しが干渉するため近接させる程度にも限界があった。こ
の場合、熱媒７の流通経路９は、対向する山部６Ａどう
しの間隔で決定されるが、山部６Ａどうしの間隔に比べ
て谷部５Ａどうしの間隔が極端に大きくなる。よって、
蓄熱パネルどうしの間に形成される流通経路９の体積に
比べて、実際に流通し得る熱媒７の量が過小となり、蓄
熱カプセルの熱交換効率が低いものになるという欠点が
あった。さらに、従来の蓄熱カプセルでは、前記山部６
Ａどうしの干渉によって、所定の容器の内部に配置でき
る蓄熱カプセルの枚数が少なくなり、例えば、特定の蓄
熱能力を備えた蓄熱ユニットを構成する場合に、当該蓄
熱ユニットが過大になったり、複数の蓄熱パネルを運搬
する際に嵩張るという欠点もあった。

【０００３】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解消し、蓄熱効率に優れ、複数の蓄熱カプセルを隣接配
置する場合にコンパクト化を図り得る蓄熱カプセルを提
供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】〔構成１〕本発明の蓄熱
カプセルは、請求項１に示すごとく、第１壁部の外面を
なす第１外面部と、第２壁部の外面をなす第２外面部と
の夫々に、内部空間の側に窪んだ凹部と前記内部空間と
は反対側に膨らんだ凸部とを備えてあり、前記第１外面
部に形成した前記凹部と前記第２外面部に形成した前記
凸部とを、および、前記第１外面部に形成した前記凸部
と前記第２外面部に形成した前記凹部とを、前記第１外
面部あるいは前記第２外面部の法線方向において一致す
るように形成した点に特徴を有する。〔作用効果〕本構成のごとく、第１外面部に形成した凹
凸部と第２外面部に形成した凸凹部とを互い違いに構成
してあれば、前記仮想平面に垂直な方向における内部空
間の隙間が何れの場所においても略一定に形成されるこ
ととなる。この結果、内部空間に蓄熱材を充填して蓄熱
する際には、何れの場所においても蓄熱材の厚みが略一
定となり、第１外面部あるいは第２外面部から蓄熱材の
厚みの中心までの距離が一定となって、何れの位置にお
いても同様の蓄熱効率を得ることができる。また、第１
外面部の凹凸形状と第２外面部の凸凹形状とが上記の関
係を持って配置してあれば、例えば、互いに隣接する第
１カプセルと第２カプセルとを隣接配置する場合に、第
１カプセルの外面部に形成した凹凸形状と、第２カプセ
ルの外面部に形成した凸凹形状とは互いに干渉すること
がない。よって、第１カプセルと第２カプセルとをより
近接させて配置することができる。この結果、第１カプ
セルと第２カプセルとの間隔を任意に設定でき、双方の
カプセルの間に流通させる媒体の特性に応じて第１カプ
セルと第２カプセルとの間隔を任意に設定できて、最適
の熱交換効率を得ることができる。さらに、第１外面部
の凹凸形状と第２外面部の凸凹形状とを、上記のごとく
たがい違いに構成してあれば、複数の蓄熱カプセルを並
設した場合に省スペース化を図ることができる。即ち、
上記のごとく蓄熱カプセルを隣接配置する場合は勿論の
こと、蓄熱カプセルを運搬する場合にも、２枚の蓄熱カ
プセルを略密着させた状態で、かつ、夫々の周縁部を一
致させた状態で重ねることができる。

【０００５】〔構成２〕本発明の蓄熱カプセルは、請求
項２に記載したごとく、前記凹部および前記凸部を、夫
々共に同一方向に延出する谷部と山部とで形成し、か
つ、前記第１外面部および前記第２外面部を、前記谷部
と前記山部とを交互に配置して波状に構成することがで
きる。〔作用効果〕通常、熱交換を行わせる熱媒は蓄熱カプセ
ルに対して一定方向に流通させる。この場合に、本構成
のごとく蓄熱カプセルの外面形状を波状に構成しておけ
ば、前記谷部あるいは前記山部を簡単に構成することが
できる。また、例えば、夫々の谷部あるいは山部の延出
方向を熱媒の流通方向に対して直角に配置しておけば、
熱媒を流通させる際に、常に最長の距離を流通させるこ
とができるから、熱交換効率を向上させることができ
る。

【０００６】〔構成３〕本発明の蓄熱カプセルは、請求
項３に記載したごとく、前記第１外面部あるいは前記第
２外面部の一部に、前記凹部および前記凸部を形成しな
い平坦部を設けて構成することができる。〔作用効果〕本構成であれば、例えば、蓄熱カプセルの
蓄放熱量を認識するための蓄放熱センサー等を容易に取
り付けることができる。よって、例えば、当該蓄熱カプ
セルを用いた空調設備等の運転を自動化できる等の利点
を得ることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】（概要）本願発明に係る蓄熱カプ
セルを図１に示す。図１（イ）は蓄熱カプセルの正面図
であり、図１（ロ）は平断面図であり、図１（ハ）は側
断面図である。当該蓄熱カプセルは、主にカプセル本体
Ｃと、当該カプセル本体Ｃの内部に充填する蓄熱材Ｔと
で構成してある。本発明に係る蓄熱カプセルは、図１に
示すごとく、全体的には偏平状の形状とし、その両外面
を凹凸状に構成してある。そして、両外面における凹凸
形状の配置を工夫することで、蓄熱効率を高めると共
に、複数の蓄熱カプセルを並設する際、あるいは、運搬
する際に省スペース化を図ることができる。当該蓄熱カ
プセルは、例えば、住宅、ビル、工場、プラント等に係
る冷暖房システムや蓄冷・蓄熱システムにおいて利用す
ることができる。

【０００８】（カプセル本体）本発明に係る蓄熱カプセ
ルは、主にカプセル本体Ｃで構成する。当該カプセル本
体Ｃは、例えば図１および図２に示すごとく第１壁部１
と第２壁部２とで構成する。これら第１壁部１と第２壁
部２との間には、蓄熱材Ｔを充填するための内部空間３
が形成される。前記第１壁部１と前記第２壁部２とは互
いに一体に連結され、第１壁部１と第２壁部２との間に
存在する平面を仮想平面４とすると、前記第１壁部１の
外面をなす第１外面部１Ａと、第２壁部２の外面をなす
第２外面部２Ａとは、前記仮想平面４に対して略平行と
なるように構成してある。

【０００９】本発明に係る蓄熱カプセルの第１外面部１
Ａと第２外面部２Ａとは、凹部５および凸部６を備えた
構成となっている。即ち、前記凹部５は前記内部空間３
の側に窪んだ形状であり、前記凸部６は前記内部空間３
とは反対側に膨らんだ形状をなす。そして、第１外面部
１Ａに形成した凹部５と第２外面部２Ａに形成した凸部
６とが、および、第１外面部１Ａに形成した凸部６と第
２外面部２Ａに形成した凹部５とが、第１外面部１Ａあ
るいは第２外面部２Ａの法線方向Ｘにおいて一致するよ
うに形成してある。つまり、例えば第１外面部１Ａに凸
部６が形成してある位置に対しては、その裏側に位置す
る第２外面部２Ａには凹部５を形成するのである。本構
成であれば、前記内部空間３の隙間、即ち、前記仮想平
面４に垂直な方向における内部空間３の隙間が、何れの
場所においても略一定となる。この結果、前記内部空間
３に蓄熱材Ｔを充填して蓄熱する場合、何れの場所にお
いても蓄熱材Ｔの厚みが略一定となり、第１外面部１Ａ
あるいは第２外面部２Ａから蓄熱材Ｔの厚みの中心まで
の距離が一定となって、蓄熱カプセルの全面に亘って略
均等な蓄熱効率を得ることができる。

【００１０】また、第１外面部１Ａの凹凸形状と第２外
面部２Ａの凸凹形状とが上記の関係を持って配置してあ
る結果、複数の蓄熱カプセルを並設した場合に以下の効
果を得ることができる。例えば、図３に示すごとく、互
いに隣接して配置された蓄熱カプセルの一方を第１カプ
セルＣ１とし、他方を第２カプセルＣ２とする。この場
合には、第１カプセルＣ１の第２外面部２Ａに形成した
凹凸形状と、第２カプセルＣ２の第１外面部１Ａに形成
した凸凹形状とは互いに干渉することがない。よって、
第１カプセルＣ１と第２カプセルＣ２とを、より近接さ
せて配置することができ、極端な場合として、前記仮想
平面４に沿った方向視において、第１カプセルＣ１の第
２外面部２Ａと、第２カプセルＣ２の第１外面部１Ａと
が互いに重なり合った状態にまで近接させることができ
る。本構成であれば、第１カプセルＣ１と第２カプセル
Ｃ２との間隔を任意に設定できるから、双方のカプセル
Ｃ１，Ｃ２の間に流通させる熱媒７の特性に応じて、第
１カプセルＣ１と第２カプセルＣ２との間隔を最適に設
定することができ、熱交換効率の向上を図ることができ
る。さらに、第１外面部１Ａの凹凸形状と第２外面部２
Ａの凸凹形状とを、上記のごとくたがい違いに構成して
あれば、複数の蓄熱カプセルを並設した場合に省スペー
ス化を図ることができる。即ち、上記のごとく蓄熱カプ
セルを並設する場合は勿論のこと、蓄熱カプセルを運搬
する場合にも、２枚の蓄熱カプセルを夫々の周縁部８を
一致させたまま略完全に重ねることができる。

【００１１】尚、本実施形態においては、前記凹部５お
よび前記凸部６を、図１および図２に示すごとく、夫々
共に同一方向に延出する谷部５Ａと山部６Ａとで形成し
てある。これら谷部５Ａと山部６Ａとの断面形状は略三
角形状であり、谷部５Ａと山部６Ａとを交互に配置して
前記第１外面部１Ａおよび前記第２外面部２Ａを波状に
構成してある。このように、谷部５Ａと山部６Ａとの断
面形状を略三角形状とすることで、蓄熱カプセルの表面
積を拡大することができ、しかも、このような凹凸形状
は容易に構成することができる。本構成の場合には、蓄
熱カプセルの表面積を拡大させ得ることの他に、熱媒７
の流通経路９を増大させて、蓄熱材Ｔと熱媒７との熱交
換効率をより高めることができる。つまり、本構成の場
合には、前記谷部５Ａおよび前記山部６Ａの延出方向を
熱媒７の流通方向に対して直角に設定する。これによ
り、例えば隣接する第１カプセルＣ１と第２カプセルＣ
２との間を流通する熱媒７は、第１カプセルＣ１の第１
外面部１Ａと、第２カプセルＣ２の第２外面部２Ａとに
交互に衝突して十分に攪拌されつつ、蓄熱カプセルとの
接触時間を増大させることができる。この結果、蓄熱材
Ｔと熱媒７との間の熱交換が確実に行われるのである。

【００１２】前記カプセル本体Ｃは、例えば、普通鋼材
やアルミニウム、銅等の金属の他に、ポリエチレン、ポ
リプロピレン等の合成樹脂を用いて構成することができ
る。また、前記第１壁部１および前記第２壁部２は、夫
々の周縁部８どうしを当接させて一体的に接続するが、
その際には、例えば、溶接あるいは融着、ボルト締め、
ろう付け、かしめ、接着等の各種の手法を用いて行うこ
とができる。

【００１３】（蓄放熱センサー）本発明の蓄熱カプセル
には、図３に示すごとく蓄熱・放熱量を測定するための
蓄放熱センサー１０を設けてある。当該蓄放熱センサー
１０は、例えば、その表面と裏面との温度勾配の差を検
出すること等によって、蓄放熱センサー１０を通過する
熱量の総量を知ることができる。前記蓄放熱センサー１
０の検出結果は、例えば、制御手段１１によって検出す
る。この検出結果に基づいて流通ファン１２の出力を調
節し、蓄熱カプセルの周囲に流通させる熱媒７の流量を
調節する構成とすれば、必要な場合にのみ前記流通ファ
ン１２を作動させることができる等、蓄熱設備全体の省
エネ化を図れることとなる。前記蓄放熱センサー１０
は、前記カプセル本体Ｃのうち、第１外面部１Ａあるい
は第２外面部２Ａの少なくとも一方に貼付して設ける。
そのため、図３に示すごとく、前記第１外面部１Ａある
いは前記第２外面部２Ａの一部に、前記凹部５および前
記凸部６を形成しない平坦部１３を設けておき、この平
坦部１３に蓄放熱センサー１０を取り付ける。尚、複数
の蓄熱カプセルを並設する場合には、全ての蓄熱カプセ
ルに前記蓄放熱センサー１０を取り付けておく必要はな
く、特定の蓄熱カプセルに取り付けておくだけでも十分
である。

【００１４】（蓄熱材）本発明に係るカプセル本体Ｃの
内部に充填する蓄熱材Ｔとしては、例えば、塩化カルシ
ウム水和物と水との混合物、あるいは、低融点の各種プ
ラスチック、パラフィン類、ワックスなど熱の吸収・放
出に伴って相変態する潜熱を利用する材料を用いて構成
する。また、石材、各種金属、セメント板のごとく単に
顕熱を利用する材料を用いて構成することもできる。例
えば、前記蓄熱カプセルを一般の建物の空調に使用する
場合には、居住空間の高温空気を前記蓄熱カプセルには
導いて蓄熱する場合が考えられる。この時、前記潜熱を
利用する材料の場合には、室内温度がおよそ１８℃〜２
７℃の間で変動すると想定して、例えば２３℃前後の温
度において相変態可能なものを用いるとよい。潜熱を利
用する場合には、熱の吸収・排出量を大きく確保するこ
とができる。一方、前記顕熱を利用する物質の場合に
は、熱伝達が適度に行われるものを使用する。何故な
ら、熱伝達が極めて早く行われる材料では、一旦蓄熱し
た熱が早期に放出されてしまうし、熱伝達が極めて遅い
材料では、蓄熱すること自体が困難となって、何れの場
合も蓄熱を有効に利用できなくなるからである。尚、顕
熱を利用する材料を用いる場合には、蓄熱材Ｔが洩れ出
す等のトラブル発生が皆無となるから取扱が容易とな
る。

【００１５】（効果）本発明の蓄熱カプセルであれば、
何れの個所においても蓄熱材Ｔを略均等の厚さに充填す
ることができて蓄熱効率が優れたものになる。また、複
数の蓄熱カプセルを隣接配置する場合に蓄熱カプセルど
うしの間隔を自由に設定できるから、熱媒７に応じた最
適の熱交換効率を得ることができる。さらに、運搬等に
際しても蓄熱カプセルどうしを密着させ、しかも、夫々
の蓄熱カプセルの周縁部８を位置合わせした状態で重ね
ることができるから、取り扱いが容易なものとなる。

【００１６】〔別実施形態〕〈１〉上記実施形態では、前記凹部５および凸部６
を、断面が略三角形状の谷部５Ａと山部６Ａとで構成し
た。しかし、図４に示すごとく、前記凹部５および凸部
６を連続した曲面によって構成してもよい。本構成であ
れば、蓄熱カプセルの表面を熱媒７が流通する際に、熱
媒７を適度に攪拌させながら、熱媒７の流通を円滑にし
て流通抵抗を低減することができる。よって、例えば、
熱媒７として粘性を有する液体を流通させる場合には、
流通抵抗の増大を抑制することができるから、前記流通
ファン１２を出力の小さいものとして蓄熱設備のコンパ
クト化が図れる等の利点を得ることができる。

【００１７】〈２〉上記実施形態では、第１カプセル
Ｃ１と第２カプセルＣ２とは原則として離間させ、双方
のカプセルＣ１，Ｃ２どうしの間隔を任意に調節できる
例を示した。しかし、第１カプセルＣ１と第２カプセル
Ｃ２との適切な間隔が予め決定されている場合には、図
５に示すごとく構成することもできる。つまり、第１カ
プセルＣ１および第２カプセルＣ２の双方の第１壁部１
と第２壁部２とに接当部１４を設けておき、第１カプセ
ルＣ１と第２カプセルＣ２との周縁部８を位置合わせし
つつ双方のカプセルＣ１，Ｃ２どうしを重ねると、夫々
の接当部１４どうしが接当して、第１カプセルＣ１と第
２カプセルＣ２との間隔が自動的に設定できるようにす
るのである。尚、前記接当部１４は、熱媒７の流路を確
保するために、例えば、第１壁部１あるいは第２壁部２
の複数箇所にスポット的に設けておくのが好ましい。

【００１８】また、互いに接当する前記接当部１４に
は、互いにはめ込み自在な接当凹部１４Ａと接当凸部１
４Ｂとを振り分けて設けておけば、第１カプセルＣ１と
第２カプセルＣ２とを並設する際に、あるいは、運搬す
る際に両者の位置ずれを防止することができて便利であ
る。

【００１９】〈３〉上記実施形態では、熱媒７を前記
凹部５および前記凸部６の延出方向に対して直角方向に
流通させる場合を示した。しかし、例えば、蓄熱材Ｔと
熱媒７との熱交換効率が非常に良い場合等には、前記熱
媒７を前記凸部６および前記凹部５の延出方向に沿って
流通させる場合もある。このような場合には、第１カプ
セルＣ１と第２カプセルＣ２とを並設するのに、第１カ
プセルＣ１の凸部６と第２カプセルＣ２の凸部６とが互
いに当接するように、互いに隣接する双方のカプセルＣ
１，Ｃ２の第１外面部１Ａどうし、および第２外面部２
Ａどうしを交互に当接させて配置する。このように配置
することで、上記別実施形態〈２〉で示したような接当
部１４を設けなくても、第１カプセルＣ１と第２カプセ
ルＣ２とを簡単に並設することができる。

【００２０】尚、上記特許請求の範囲の記載中、図面を
参照し、図面との対照を便利にするために符号を記す
が、当該記入により本発明が添付図面の構成に限定され
るものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る蓄熱カプセルの概要を示す三面図

【図２】本発明に係る蓄熱カプセルの概要を示す平断面
図

【図３】蓄熱カプセルの使用例を示す説明図

【図４】別実施形態に係る蓄熱カプセルの概要を示す平
断面図

【図５】別実施形態に係る蓄熱カプセルの概要を示す平
断面図

【図６】従来の蓄熱カプセルの概要を示す平断面図

【符号の説明】

１第１壁部１Ａ第１外面部２第２壁部２Ａ第２外面部３内部空間４仮想平面５凹部５Ａ谷部６凸部６Ａ山部１３平坦部Ｔ蓄熱材Ｘ法線方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】仮想平面（４）を挟んで互いに反対側に
位置して、前記仮想平面（４）と略平行な方向に広が
りを有する第１壁部（１）と第２壁部（２）とを備え、
当該第１壁部（１）と第２壁部（２）との間に蓄熱材
（Ｔ）を充填可能な内部空間（３）を備えた蓄熱カプセ
ルであって、前記第１壁部（１）の外面をなす第１外面部（１Ａ）
と、前記第２壁部（２）の外面をなす第２外面部（２
Ａ）との夫々に、前記内部空間（３）の側に窪んだ凹部
（５）と前記内部空間（３）とは反対側に膨らんだ凸部
（６）とを備えてあり、前記第１外面部（１Ａ）に形成した前記凹部（５）と前
記第２外面部（２Ａ）に形成した前記凸とが、および、
前記第１外面部（１Ａ）に形成した前記凸部（６）と前
記第２外面部（２Ａ）に形成した前記凹部（５）とが、
前記第１外面部（１Ａ）あるいは前記第２外面部（２
Ａ）の法線方向（Ｘ）において一致するように形成して
ある蓄熱カプセル。
【請求項２】前記凹部（５）および前記凸部（６）
が、夫々共に同一方向に延出する谷部（５Ａ）と山部
（６Ａ）とで形成してあり、前記第１外面部（１Ａ）および前記第２外面部（２Ａ）
を、前記谷部（５Ａ）と前記山部（６Ａ）とを交互に配
置して波状に構成してある請求項１に記載の蓄熱カプセ
ル。
【請求項３】前記第１外面部（１Ａ）あるいは前記第
２外面部（２Ａ）の一部に、前記凹部（５）および前記
凸部（６）を形成しない平坦部（１３）を設けてある請
求項１または２に記載の蓄熱カプセル。