JP2005233597A - 蓄熱熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄熱熱交換器の熱交換能力を可及的に向上させる。
【解決手段】 所定管径以下の細径管を用い、それらをメッシュ構造にして、伝熱管密度の高い細径多管構造の熱交換器を形成することによって、蓄熱密度および熱伝達率が高く、熱取出速度を有効に向上させた蓄熱熱交換器を提供するようにした。
【選択図】 図１

Description

本願発明は、蓄熱熱交換器の構造に関するものである。

従来から、例えば蓄熱槽内に固相と液相に相変化する潜熱蓄熱材を収容し、該潜熱蓄熱材を融解することによって蓄熱する一方、利用時には外部からの冷媒で同潜熱蓄熱材を凝固させることによって熱を取り出すフィンチューブ式の潜熱蓄熱熱交換器が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００１−２０７１６３号公報（明細書第１−９頁、図３−７）

この潜熱蓄熱熱交換器は、潜熱蓄熱材を用いているために、水などの顕熱蓄熱材に比べて蓄熱密度は高いが、他方熱伝達率が低く、特に水の対流熱伝達のように大きな熱伝達率を得ることが困難である。

また、同フィンチューブ式の熱交換器では、フィンカラーがあるために、例えばフィンピッチを１．２ｍｍ以下に縮小することが困難で、単位体積当たりの伝熱面積も１６７０ｍ²／ｍ³以下と小さく、フィン効率やフィンと伝熱管との間の接触抵抗などから、形状的、構造的にも放熱時における熱の取出スピードを向上させるには一定の限界がある。

さらに同フィンチューブ式の熱交換器には、その管板外部に曲がり管部がある。そして、この曲がり管部分はフィンがないため、蓄熱も放熱もできない。そのため同領域における５〜１０％程度の蓄熱材が無駄になっている（有効に使えない）。

また、蓄熱時の冷媒配管と放熱（利用）時の冷媒配管とが異なる構成の場合にフィンチューブ式熱交換器を用いると、伝熱管とフィンとの距離が長くなって、フィン効率が大幅に低下する。

そこで、本願発明では、以上のような事情に鑑み、所定管径以下の細径管を用い、それらを蓄熱容器内にメッシュ構造にして配設することにより、伝熱管密度の高い細径多管構造の熱交換器を形成することによって、蓄熱材中における蓄熱密度および熱伝達率が高く、放熱時の熱の取出速度を有効に向上させた蓄熱熱交換器を提供することを目的とするものである。

本願発明は、上記の目的を達成するために、次のような課題解決手段を備えて構成されている。

（１） 第１の課題解決手段
この発明の第１の課題解決手段は、冷媒の通る伝熱管部分が所定外径以下の細径管２ａ，２ａ・・・よりなり、該所定外径以下の細径管２ａ，２ａ・・・が所定の間隔を保って多数本配設されて熱交換器２、３を形成しているとともに、該熱交換器２、３が蓄熱材を蓄えた蓄熱容器１内に収納されて蓄熱熱交換器２が構成されている。

したがって、このような構成では、蓄熱容器１内の蓄熱材中に、伝熱管である所定外径以下の細径管２ａ，２ａ・・・が、同一方向又はクロス方向に多数本均等に密集した状態で、フィンなどを介することなくダイレクトに接触して均等に分布するようになり、蓄熱材と伝熱管である細径管２ａ，２ａ・・・との間の熱抵抗が大きく低減され、細径管２ａ，２ａ・・・内を流れる冷媒と蓄熱材との熱伝達率（熱伝達性能）が大きく向上する。

その結果、熱交換性能も大きく向上する。

（２） 第２の課題解決手段
この発明の第２の課題解決手段は、冷媒の通る伝熱管部分が所定外径以下の細径管２ａ，２ａ・・・よりなり、該所定外径以下の細径管２ａ，２ａ・・・が所定の間隔を保って多数本メッシュ構造に配設されて各単位熱交換器ユニットＨ₁〜Ｈｎを形成しているとともに、これら各単位熱交換器ユニットＨ₁〜Ｈｎが上下方向に所定の間隔を保って多段構造に積層された状態で、蓄熱材を蓄えた蓄熱容器１内に収納されて蓄熱熱交換器２を構成している。

したがって、このような構成の場合、蓄熱容器１内の蓄熱材中に伝熱管である所定外径以下の細径管２ａ，２ａ・・・が、メッシュ構造により多数本均等に密集した状態で、フィンなどを介することなくダイレクトに接触して分布するようになり、蓄熱材と伝熱管である細径管２ａ，２ａ・・・との間の熱抵抗が大きく低減され、細径管２ａ，２ａ・・・内を流れる冷媒と蓄熱材との熱伝達率（熱伝達性能）が大きく向上する。

その結果、熱交換性能も大きく向上する。

（３） 第３の課題解決手段
この発明の第３の課題解決手段は、上記第２の課題解決手段の構成において、多数本の細径管２ａ，２ａ・・・は、相互に所定のピッチＰを保って平行に配列され、それらを連結部材２ｂ，２ｂ・・・で相互に連結したメッシュ構造に配設されていることを特徴としている。

このように多数本の細径管２ａ，２ａ・・・を相互に所定のピッチＰを保って平行に配列し、それらを連結部材２ｂ，２ｂ・・・で相互に連結したメッシュ構造に配設すると、蓄熱材中に多数本の細径管２ａ，２ａ・・・が、蓄熱材との接触効率良く全体に亘って均等に分布するようになり、より有効に蓄熱材と細径管２ａ，２ａ・・・との間の熱抵抗が低減され、細径管２ａ，２ａ・・・内を流れる冷媒と蓄熱材との熱伝達率（熱伝達性能）が一層大きく向上する。

その結果、熱交換性能も一層大きく向上する。

（４） 第４の課題解決手段
この発明の第４の課題解決手段は、上記第２の課題解決手段の構成において、多数本の細径管２ａ，２ａ・・・は、相互にＸ−Ｙ方向にクロスする状態で織成されてメッシュ構造に配設されていることを特徴としている。

このように多数本の細径管２ａ，２ａ・・・を相互にＸ−Ｙ方向にクロスする状態で構成することによってメッシュ構造に配設すると、蓄熱材中に多数本の細径管２ａ，２ａ・・・が、蓄熱材との接触効率良く、より全体に亘って均等に分布するようになり、より有効に蓄熱材と細径管２ａ，２ａ・・・との間の熱抵抗が低減され、細径管２ａ，２ａ・・・内を流れる冷媒と蓄熱材との熱伝達率（熱伝達性能）が一層大きく向上する。

その結果、熱交換性能も一層大きく向上する。

また全体の剛性も大きく向上する。

（５） 第５の課題解決手段
この発明の第５の課題解決手段は、上記第２，第３又は第４の課題解決手段の構成において、各単位熱交換器ユニットＨ₁〜Ｈｎの多数本の細径管２ａ，２ａ・・・の両端部は、それぞれ１束に収束されて冷媒ヘッダ２１，２２の接続管２１ａ，２２ａ部分に接続されていることを特徴としている。

このような構成によると多数本の細径管２ａ，２ａ・・・を、入口側および出口側の各冷媒ヘッダ２１，２２と簡単に接続することができる。

（６） 第６の課題解決手段
この発明の第６の課題解決手段は、上記第１，第２，第３，第４又は第５の課題解決手段の構成において、多数本の細径管２ａ，２ａ・・・は、それぞれ合成樹脂製の細管であることを特徴としている。

このような構成によると、蓄熱材の種類如何に拘わらず、電食等による腐蝕を回避することができ、長期に亘って安定した熱交換性能を維持することができる。

（７） 第７の課題解決手段
この発明の第７の課題解決手段は、上記第２，第３，第４，第５又は第６の課題解決手段の構成において、冷媒ヘッダは、蓄熱時と放熱時で同一の冷媒ヘッダ２１，２２を共通に使用するように構成されていることを特徴としている。

このような構成によると、冷媒ヘッダの本数が少なくて済み、構造が簡単で、低コストになる。

（８） 第８の課題解決手段
この発明の第８の課題解決手段は、上記第２，第３，第４，第５又は第６の課題解決手段の構成において、冷媒ヘッダは、蓄熱時と放熱時で各々別々の冷媒ヘッダ２１，２２、２１，２２を使用するように構成されていることを特徴としている。

このような構成によると、冷媒ヘッダの本数は増えるが、他方熱交換性能を向上させることができる。

（９） 第９の課題解決手段
この発明の第９の課題解決手段は、上記第１，第２，第３，第４，第５，第６，第７又は第８の課題解決手段の構成において、多数本の細径管２ａ，２ａ・・・は、その外径が０．２ｍｍ〜０．６ｍｍのものであることを特徴としている。

上記細径管２ａ，２ａ・・・は、その外径が小さく肉厚が小さいほど熱交換性能は向上する。また、単位体積当りの配設本数を多くすることができるので、トータルとしての伝熱面積を増大させることができ、蓄熱材との熱伝達率が大きくなる。また耐圧性も、同一の厚みでは向上する。

一方、圧力損失は、内径が小さくなり、総管長も長くなるので、逆に大きくなる。

これらの関係を、例えば外径０．１ｍｍ〜１ｍｍの範囲について測定計算して見ると外径については、上述のように０．２ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲のものが、耐圧性、圧力損失共に実用的なレベルで、しかも熱交換性能も高く、適していることが分った。

以上の結果、本願発明によれば、次のような効果を得ることができる。

（１） 単位体積当りの伝熱管密度が高くなるので、冷媒と蓄熱材との伝熱面積が大きく増大する。

（２） 冷媒と蓄熱材との間が伝熱媒体（伝熱管の管壁）のみであるので、熱抵抗が大きく低下する。

（３） 蓄熱材の液力直径（伝熱面と蓄熱材との距離）が小さくなる。

（４） これらの結果、冷媒と蓄熱材間の熱伝達率が大きく向上して、利用側への熱の取出速度が大幅にアップする。

（最良の実施の形態１）
先ず図１〜図４は、本願発明の最良の実施の形態１に係る蓄熱熱交換器の全体および要部の構成を示している。

図１は同蓄熱熱交換器の全体的な構成を示している。符号１は所望の種類の蓄熱材が所定量貯留された方形の蓄熱容器、符号２は蓄熱熱交換器であり、蓄熱熱交換器２は、蓄熱容器１内に浸漬状態で収納されている。

この最良の実施の形態における蓄熱熱交換器２は、多数本（例えば２００本程度）の合成樹脂製の細径管（中空細径管）をメッシュ構造に編成した偏平な単位熱交換器ユニットＨ₁〜Ｈｎを、図１のように上下方向に多数段積層（２００段程度）したものとなっている。そして、それら各単位熱交換器ユニットＨ₁〜Ｈｎの各々は、例えば図２のように、例えば外径０．２ｍｍ〜０．６ｍｍ程度の合成樹脂製の細径管２ａ，２ａ・・・を多数本平行に配設し、それらを直交方向に設けた連結部材２ｂ，２ｂ・・・で連結固定（接着等）することにより、相互の間に所定のピッチＰ，Ｐ・・・を保った状態で平面方向に保持されている。

これら多数本の細径管２ａ，２ａ・・・は、その縦方向（図面前後方向）の寸法Ａと横方向（図面左右方向）の寸法Ｂを所定の比率に設定した平面方形の形状となるように、それぞれの長手方向両端側の各端部を対角線方向の一端側に収束させ、該各収束部２ｃ，２ｃを例えば図３のように断面円形状に結束して同対角線方向の各位置に上下方向に延びて配置された冷媒ヘッダ２１，２２の水平方向内側に延びる接続管２１ａ，２１ａ・・・、２２ａ，２２ａ・・・内に図４のように嵌合シールすることによって接続し、それによって、その各開口端がヘッダ２１，２２内に連通されている。

そして、これら各冷媒ヘッダ２１，２２は、例えば図１に矢印ａ，ｂで示すように、蓄熱時又は放熱時（熱取出時）の何れかの動作に応じて何れか一方側が冷媒の入口ヘッダ、他方側が冷媒の出口ヘッダとして機能する。

このような構成によると、冷媒の通る伝熱管部分が合成樹脂製の細径管２ａ，２ａ・・・よりなり、しかも該合成樹脂製の細径管２ａ，２ａ・・・が所定の間隔を保って多数本メッシュ構造に並設連結されて、単位熱交換器ユニットＨ₁〜Ｈｎを形成し、これら単位熱交換器ユニットＨ₁〜Ｈｎが上下方向に密接した所定の間隔を置いて多段構造に積層された状態で、蓄熱容器１内に収納されて、蓄熱熱交換器２を構成している。

したがって、蓄熱容器１内の蓄熱材中に伝熱管である多数本の合成樹脂製の細径管２ａ，２ａ・・・が、均一かつ均等に密集した状態で、フィンなどを介することなくダイレクトに接触して分布するようになり、蓄熱材と細径管２ａ，２ａ・・・との間の熱抵抗が大きく低減され、細径管２ａ，２ａ・・・内を流れる冷媒と蓄熱材との熱伝達率（熱伝達性能）が大きく向上する。その結果、熱交換性能も大きく向上する。

今例えば、この熱交換性能の向上効果を、従来のアルミ製のフィンチューブ式熱交換器の場合と比較して見ると、次のようになる。

（１） 従来のアルミ製フィンチューブ式熱交換器の場合
１−１） フィン条件
・フィンピッチ：１．２ｍｍ
・フィン間の隙間長さ：０．００１２ｍ
・伝熱面積（最大）：１６７０ｍ²／ｍ³
・フィン効率：０．９３
１−２） 蓄熱材
・熱伝導率：０．５Ｗ／ｍｋ
・量：１０Ｌ（０．０１ｍ³）
１−３） 単位体積あたりの熱交換能力Ａ（Ｗ／Ｋ）
Ａ＝（０．５（Ｗ／ｍｋ）／０．００１２（ｍ））×１６７０（ｍ²／ｍ³）
×０．０１（ｍ³）×０．９３
＝６，４７０（Ｗ／Ｋ）
（２） 本実施の形態の合成樹脂製細径管式蓄熱熱交換器の場合
２−１） 細径管条件
・管径（外径）：０．３ｍｍ〜０．６ｍｍ
・配管ピッチ：０．９ｍｍ〜１．８ｍｍ
・細径管間の隙間長さ：０．０００３ｍ
・伝熱面積（最大）：２６９０ｍ²／ｍ³
２−２） 蓄熱材
・熱伝導率：０．５Ｗ／ｍｋ
・量：１０Ｌ（０．０１ｍ³）
２−３） 単位体積あたりの熱交換能力Ａ（Ｗ／Ｋ）
Ａ＝（０．５（Ｗ／ｍｋ）／０．０００３（ｍ））×２６９０（ｍ²／ｍ³）
×０．０１（ｍ³）
＝４４，８３３（Ｗ／Ｋ）
以上の結果から分かるように、本実施の形態の合成樹脂製細径管式の蓄熱熱交換器の場合には、従来のアルミ製フィンチューブ式熱交換器の場合に比べて、その伝熱面積が約１．６倍に拡大され、しかもフィンを介することなく直接蓄熱材と接触するため、冷媒と蓄熱材との間の熱伝達率が約７倍程度まで大幅に向上し、フィンチューブ式熱交換器の冷媒と伝熱管との間の熱伝達率、フィンと蓄熱材との間の熱伝達率を考慮したとしても、フィンチューブ式のものよりも熱交換能力（熱回収速度）が約３倍程度に大幅に向上する。

要するに、従来のアルミ製フィンチューブ式熱交換器では、フィンカラーが必要であることから、フィンピッチを１．２ｍｍ以下に縮小することが困難で、単位体積当たりの伝熱面積も１６７０ｍ²／ｍ³以下と小さく、フィン効率やフィンと伝熱管との間の接触抵抗などから、形状的、構造的にも熱の取出スピードを向上させるには限界があり、また管板外部の曲がり管部分にはフィンがないため、同部分は蓄熱も放熱もできない死滅域となり、少なくとも５〜１０％程度は蓄熱材を有効に使えないロスがあった。さらに、蓄熱時の冷媒配管と放熱（利用）時の冷媒配管が異なるような場合に、フィンチューブ式熱交換器を用いると、伝熱管とフィンとの距離が長くなり、フィン効率が大幅に低下するなどの問題により、有効な熱回収能力を実現することができなかったが、上記本実施の形態の構成では、これらのことを問題にしなくても済む。

また、空調用の熱交換器などに一般的に使用されているようなアルミフィンと銅製の伝熱管とからなるフィンチューブ式熱交換器では、水系蓄熱材（水、ブライン系の水溶液、その他の水溶液）や無機水和物を蓄熱材として用いたときに、異種金属による腐食電流により、アルミ材が腐食で崩壊し、長時間使用した後には熱交換性能が急激に低下する。またコルゲート型のアルミ製熱交換器でも、空気による水中での酸化腐蝕により、同様に熱交換性能が急激に低下する問題がある。

しかし、本実施の形態の場合、以上のように細径管として合成樹脂製のものを採用していることから、そのような腐蝕の問題もなくなる。

この場合、上記合成樹脂製の細径管としては、例えば「ポリエーテルエーテルケトン」や「ポリエーテルケトンケトン」、「ポリフェニレンサルファイト」などのガス透過性が低いものが好ましい。

そのような合成樹脂製の細径管を用いると、Ｒ４１０Ａなどの高圧冷媒でも使用可能となる。

なお、上記細径管２ａ，２ａ・・・は、その外径が小さく肉厚が小さいほど熱交換性能は向上する。また、単位体積当りの配設本数を多くすることができるので、トータルとしての伝熱面積を増大させることができ、蓄熱材との熱伝達率が大きくなる。また耐圧性も、同一の厚みでは向上する。

一方、圧力損失は、内径が小さくなり、総管長も長くなるので、逆に大きくなる。

これらの関係を、例えば外径０．１ｍｍ〜１ｍｍの範囲について測定計算して見ると、以下の（表１）のようになり、細径管２ａ，２ａ・・・の外径については、上述のように０．２ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲のものが、耐圧性、圧力損失共に実用的なレベルで、しかも熱交換性能も高く、適していることが分る。

（最良の実施の形態２）
次に図５〜図７は、本願発明の最良の実施の形態２に係る蓄熱熱交換器の全体の構成を示している。

上述の最良の実施の形態１の蓄熱熱交換器の構成では、各単位熱交換器ユニットに冷媒を流す冷媒ヘッダを対角方向一対（２本）のものとし、蓄熱時と放熱時とで共通に使用できるように構成した。

しかし、このような構成の場合、各単位熱交換器ユニットＨ₁〜Ｈｎの細径管２ａ，２ａ・・・を流れる冷媒の方向が同じであるために、熱交換性能の向上には一定の限界がある。

そこで、この最良の実施の形態では、これを改善するために、例えば上述のような合成樹脂製の細径管２ａ，２ａ・・・を、図６及び図７のようにＸ−Ｙ方向クロス構造に織り合わせてメッシュ構造の各単位熱交換器ユニットＨ₁〜Ｈｎを形成するとともに、図５のように、それら各単位熱交換器ユニットＨ₁〜ＨｎのＸ−Ｙ方向の各細径管２ａ，２ａ・・・に対応して各々対角方向に冷媒ヘッダを１組づつ設けて、蓄熱時および放熱時で、それぞれ専用の冷媒ヘッダが使用されるようにしたことを特徴とするものである（但し、図５中では蓄熱容器１は省略して示している）。

このような構成によると、各単位熱交換器ユニットＨ₁〜Ｈｎの伝熱管である合成樹脂製の細径管２ａ，２ａ・・・、２ａ，２ａ・・・がＸ−Ｙ方向にクロスして、さらに均等かつ高密度なメッシュ構造に配設され、冷媒も蓄熱材中をＸ−Ｙ方向に対向方向にクロスして流れるので、より熱交換性能が向上する（冷媒の流れは図５中のａ，ｂを参照）。

なお、図示の構成の場合、各細径管２ａ，２ａ・・・、２ａ，２ａ・・・間のピッチＰ（図６参照）はＸ方向、Ｙ方向共に等しく設定しているが、これは所望の範囲で変えるようにしてもよい。

（最良の実施の形態３）
次に図８は、本願発明の最良の実施の形態３に係る蓄熱熱交換器の要部の構成を示している。

ところで、上述の最良の実施の形態２のように、合成樹脂製の細径管２ａ，２ａ・・・、２ａ，２ａ・・・をＸ−Ｙ方向に交互にクロスさせて織成することにより、メッシュ構造の偏平な単位熱交換器ユニットＨ₁〜Ｈｎを形成するようにした場合、その支持剛性および形状維持性能が問題となる。

その対策として、例えば下面側水平方向に幾本かの支持部材を張り渡して蓄熱容器１側に係止することもひとつの手段であるが、その場合には支持部材が余分に必要となり、その分組付け作業も複雑となる。

そこで、この最良の実施の形態の構成では、例えば図８に示すように、Ｘ−Ｙ何れか一方向側の細径管（図示ではＸ方向の細径管）の径を相対的に大きくすることによって、芯材としての機能を発揮させ、上述の問題に対応できるようにしたことを特徴としている。

このような構成によると、別に支持部材を設けることなく、本来の形状での安定した支持が可能となり、上述した最良の実施の形態２のものと同様の適正な熱交換性能を有効に発揮させることができる。

（最良の実施の形態４）
次に図９は、本願発明の最良の実施の形態４に係る蓄熱熱交換器の全体の構成を示している。

この最良の実施の形態では、例えば上述の実施の形態２のように多数本の合成樹脂製の細径管２ａ，２ａ・・・、２ａ，２ａ・・・をＸ−Ｙ方向に交互にクロスさせてメッシュ構造の偏平な単位熱交換器ユニットＨ₁〜Ｈｎを形成するようにした場合において、Ｘ−Ｙ方向の各細径管２ａ，２ａ・・・、２ａ，２ａ・・・を対角方向ではなく、各々対辺方向中央部で収束させるとともに、同中央部分に冷媒ヘッダ２１，２２、２１，２２を設けることにより、両端側収束部２ｃ，２ｃ、２ｃ，２ｃの細径管長さを可及的に短かく、結束しやすくししたことを特徴とするものである。

このような構成によると、Ｘ−Ｙ方向の細径管２ａ，２ａ・・・、２ａ，２ａ・・・の各端部の長さが可及的に短かくなり、端部を前述の図３のような円柱体状に揃えやすくなるとともに、冷媒ヘッダ２１，２２、２１，２２の接続管２１ａ，２２ａ、２１ａ，２２ａとの接続が容易になる。

また、相対的に冷媒の流通性が向上する。

（最良の実施の形態５）
次に図１０は、本願発明の最良の実施の形態５に係る蓄熱熱交換器の全体の構成を示している。

以上の各最良の実施の形態の構成では、その何れの場合にも各単位熱交換器ユニットＨ₁〜Ｈｎ毎に冷媒ヘッダ２１，２２、２１，２２の各々に接続管２１ａ，２２ａ、２１ａ，２２ａを設けて冷媒ヘッダ２１，２２、２１，２２と接続するようにしている。

したがって、同冷媒ヘッダ２１，２２、２１，２２部分の接続管２１ａ，２２ａ、２１ａ，２２ａも、それに応じた数だけ必要であり、冷媒ヘッダ２１，２２、２１，２２部分の構造が複雑となる。

そこで、この実施の形態では、例えば図１０に示すように、メッシュ構造の上下方向各段の単位熱交換器ユニットＨ₁〜Ｈｎの細径管端部の全てを断面円形の１束に収束（結束）させることにより、各冷媒ヘッダ２１，２２について１つの接続管２１ａ，２２ａを介して各冷媒ヘッダ２１，２２、２１，２２に接続するようにし、それによって接続管部分の数を減らして各冷媒ヘッダ２１，２２、２１，２２部分の構造を簡単にしたことを特徴とするものである。

なお、図示の例では、その単位熱交換器ユニットの基本構成として、上述の最良の実施の形態４のタイプを採用している。

（最良の実施の形態６）
さらに図１１および図１２は、本願発明の最良の実施の形態６に係る蓄熱熱交換器の全体の構成を示している。

この実施の形態の蓄熱熱交換器ユニット３の構成は、例えば図１１（斜視図）および図１２（平面図）に示すように、偏平な箱形の冷媒ヘッダ４１，４２、４１，４２を四方に対向させて配置し、それらの各対向対面する冷媒ヘッダ４１，４２、４１，４２間に所定の間隔で多数本の合成樹脂製の細径管２ａ，２ａ・・・、２ａ，２ａ・・・を架設し、それによって少なくとも同一平面上ではクロスさせることなく多数本の細径管をＸ−Ｙ方向に交互に配設したことを特徴とするものである。

そして、同構成の蓄熱熱交換器ユニット３が、図１のものと同様の蓄熱容器１内に、図１２のような平面状態となるように冷媒ヘッダ４１，４２、４１，４２を立てた状態にして収納設置される。

このような構成によっても、略上述の各最良の実施の形態と同様に、蓄熱容器１内の蓄熱材中に伝熱管である合成樹脂製の細径管２ａ，２ａ・・・、２ａ，２ａ・・・が、多数本均一かつ均等に密集した状態でダイレクトに接触して分布するようになり、蓄熱材と細径管２ａ，２ａ・・・、２ａ，２ａ・・・との間の熱抵抗が大きく低減され、細径管２ａ，２ａ・・・、２ａ，２ａ・・・内を流れる冷媒と蓄熱材との間の熱伝達率（熱伝達性能）が大きく向上する。

その結果、熱交換性能も大きく向上する。

（最良の実施の形態７）
次に図１３〜図１６は、本願発明の最良の実施の形態７に係る蓄熱熱交換器の構成を示している。

上述の最良の実施の形態２に係る蓄熱熱交換器の構成の場合、各単位熱交換器ユニットＨ₁〜Ｈ₂の各々は、前述の図５〜図７に示されるように、例えば外径０．２ｍｍ〜０．６ｍｍ程度の合成樹脂製の細径管（中空細径管）２ａ，２ａ・・・を多数本（数百本程度）クロス方向に配設することにより、相互の間に所定のピッチＰ，Ｐ・・・を保ったメッシュ状態で平面方向に保持されている。

そして、これら多数本の細径管２ａ，２ａ・・・は、その縦方向（図面前後方向）の寸法Ａと横方向（図面左右方向）の寸法Ｂを所定の比率に設定した平面方形の形状となるように、それぞれの長手方向両端側の各端部を対角線方向の一端側に収束させ、該各収束部２ｃ，２ｃを図５のように断面円形状に結束して同対角線方向の各位置に上下方向に延びる冷媒ヘッダ２１，２２の水平方向の各接続管２１ａ，２１ａ・・・、２２ａ，２２ａ・・・内に収束嵌合することによって接続し、それによって、それらの各開口端がヘッダ２１，２２内に連通されるように構成されている。

ところが、すでに述べたように、単に多数本の細径管をＸ−Ｙ方向にクロスして織成しただけのメッシュ構造の熱交換器では、その外周部側端部を固定していないことから、それ以降の管端部加工工程において、図５のように多くの本数の細径管を束ねて、冷媒ヘッダ２１，２２の接続管２１ａ，２１ａに集約しようとすると、外周部側端部の形状の変形が生じやすく、非常に集約しずらい問題がある。

また、外周部側端部の端面において織込み状態（クロス状態）が解けてバラケてしまう。さらに、一旦、編み機から取り出した細径管組織は、全体の形状も定まりにくく、それぞれ多段状態での位置決めも困難である。

そこで、この最良の実施の形態では、このような事情に鑑み、例えば図１５および図１６に示すように上記メッシュ部の外周部側端部に所定の幅の固型部５を設けてメッシュ部の外周部側端部を固型することにより、メッシュ部全体の形状を安定させるとともに、図１３および図１４に示すように、細径管２ａ，２ａ・・・端部の収束処理および冷媒ヘッダ２１，２２の接続管２１ａ，２２ａとの接続を容易にしたことを特徴とするものである。

すなわち、固型部５は、例えば図１５、図１６に示すように上記蓄熱熱交換器２のメッシュ部の４方外周部側端部に位置する各細径管２ａ，２ａ・・・の上下に所定の合成樹脂材を配置し、上下両方向から加熱溶融した後に固化させることによって、同メッシュ部の外周部側端部組織を固型化するようになっている。

そして、このように固型部５を形成する合成樹脂材としては、上記細径管２ａ，２ａ・・・を形成する合成樹脂材よりも融点の低い合成樹脂材が選択されている。

上記のように、メッシュ部の外周部側端部を、合成樹脂材を用い、同合成樹脂材を加熱溶融させた後に固化させることによって固型化する場合、上記各細径管２ａ，２ａ・・・が金属製のものの場合には特に問題がない。

しかし、上記各細径管２ａ，２ａ・・・が、上述のように合成樹脂材よりなる場合、加熱時に各細径管２ａ，２ａ・・・を保護する必要がある。

そこで、そのような場合、上述の固型部５を形成する合成樹脂材には、上記各細径管２ａ，２ａ・・・を形成する合成樹脂材よりも融点の低い合成樹脂材を採用して、上記各細径管２ａ，２ａ・・・に熱の影響を与えることなく、固型化用の合成樹脂材を加熱溶融して固型化するようにする。

このような構成によると、上記固型部５により、相互にクロスして配設された多数本の細径管２ａ，２ａ・・・よりなるメッシュ部の外周部側端部の組織が確実に固型され、各細径管２ａ，２ａ・・・の端部組織が解れることなく、安定して織成時の状態に保持され、熱交換器全体としてのメッシュ形状も図示のような安定した形状に保持される。

また、各細径管２ａ，２ａ・・・端部の位置も一定になり、例えば図１４に示すように、それらの収束処理および冷媒ヘッダ部２１，２２の接続管２１ａ，２２ａへの集合、接続も容易になる。

その結果、例えば図１３に示すように、同細径多管式熱交換器２を単位熱交換器ユニットＨ₁〜Ｈｎとして、蓄熱容器１内に所定の間隔で多段構造に積層して蓄熱熱交換器を形成するような場合にも、その位置決めが容易で、正確に積層することができる。

なお、上記冷媒ヘッダ部２１，２２は、それぞれ対角方向に位置して設けられ例えば図１３中に矢印ａ，ｂで示すように、蓄熱時又は放熱時（熱取出時）の何れかの動作に応じて何れか一方側が冷媒の入口ヘッダ、他方側が冷媒の出口ヘッダとして機能する。

（最良の実施の形態８）
次に図１７は、本願発明の最良の実施の形態８に係る蓄熱熱交換器の構成を示している。

この実施の形態のものは、上記最良の実施の形態４の構成における各単位熱交換器ユニットＨ₁〜Ｈｎの各々のメッシュ部の外周部側端部に、上記最良の実施の形態７のものと同様の合成樹脂製の固型部５を設けて、メッシュ部の外周部側端部を固型することにより、メッシュ部全体の形状を安定させるとともに、各細径管端部の収束処理および冷媒ヘッダ２１，２２の接続管２１ａ，２２ａとの接続を容易にしたことを特徴とするものである。

その他の構成および作用効果は、全て実施の形態４のものと同様である。

（最良の実施の形態９）
次に図１８は、本願発明の最良の実施の形態９に係る蓄熱熱交換器の構成を示している。

この実施の形態のものは、上記最良の実施の形態５の構成における各単位熱交換器ユニットＨ₁〜Ｈｎの各々のメッシュ部の外周部側端部に、上記最良の実施の形態７のものと同様の合成樹脂製の固型部５を設けて、メッシュ部の外周部側端部を固型することにより、メッシュ部全体の形状を安定させるとともに、各細径管端部の収束処理および冷媒ヘッダ２１，２２の接続管２１ａ，２２ａとの接続を容易にしたことを特徴とするものである。

その他の構成および作用効果は、全て実施の形態５のものと同様である。

（最良の実施の形態１０）
次に図１９および図２０は、本願発明の最良の実施の形態１０に係る蓄熱熱交換器の構成を示している。

この最良の実施の形態１０は、上記最良の実施の形態２のものと同様のＸ−Ｙ方向にクロスした各細径管２ａ，２ａ・・・の外周部側端部に、上記実施の形態７のものと同様の合成樹脂製の固型部５を設ける一方、同固型部５から平行な状態で所定長さ外方に突出している各細径管２ａ，２ａ・・・の端部を、全く収束させることなく、横方向に長い１本の冷媒ヘッダ３１，３２、３１，３２に対して、そのまま平行に接続するようにしている。

したがって、外周部４方の細径管２ａ，２ａ・・・の各端部の冷媒ヘッダ３１，３２との接続は、非常に容易となる。

そして、この場合、上記各冷媒ヘッダ３１，３２には、その管長手方向の一方側に位置して、それぞれ冷媒配管３３，３４、３３，３４が接続される。

（最良の実施の形態１１）
次に図２１および図２２は、本願発明の最良の実施の形態１１に係る蓄熱熱交換器の構成を示している。

この最良の実施の形態１１のものは、基本的には上記最良の実施の形態１０のものと同様であり、ただ冷媒ヘッダ３１，３２、３１，３２に対する冷媒配管３３，３４、３３，３４の接続位置を冷媒ヘッダ３１，３２、３１，３２の管端ではなく、管体中間位置にしたことを特徴とするものである。

その他の構成、作用は全く同様である。

（最良の実施の形態１２）
次に図２３は、本願発明の最良の実施の形態１２に係る蓄熱熱交換器の構成を示している。

上記最良の実施の形態７〜１１の構成では、それぞれ多数本の細径管２ａ，２ａ・・・よりなるメッシュ部の外周部側端部を、合成樹脂材を用い、同合成樹脂材を加熱溶融させた後、固化させることによって固型化するに際して、別途溶着用の合成樹脂材を準備して加熱溶着するようにしている。

しかし、そのようにした場合、別途溶着用の合成樹脂材が必要となり、材料コストがアップする。また溶着時の保持手段等の治具が必要になり、織成後の加工工程も複雑になる。

そこで、この最良の実施の形態１２の構成では、上記最良の実施の形態７〜１１構成における合成樹脂製の細径管２ａ，２ａ・・・の内のメッシュ部外周部端側に位置するものを、細径管２ａ，２ａ・・・を形成する合成樹脂材よりも融点の低い細径の中実合成樹脂材２ｂ，２ｂ、２ｂ，２ｂ・・・により形成し、それらを、図２３に示すように、メッシュ部の外周側端部に位置して多数本の細径管２ａ，２ａ・・・と一緒に織り込んで、扁平に加熱溶着するようにしている。

このような構成によると、同溶着部での細径管２ａの本数が減少するが、別途加熱溶着用の合成樹脂材を必要とせず、同時に織り込めば足りるので、固型部５の形成が容易である。例えば製造工程上、１本の生産ライン上で織り込み工程の後に加熱処理工程を置くことにより、多数本の細径管２ａ，２ａ・・・を、１本毎に型や治具に脱着することなく製造できることから、その生産性が大きく向上する。

（最良の実施の形態１３）
次に図２４および図２５は、本願発明の最良の実施の形態３に係る蓄熱熱交換器の構成を示している。

上記実施の形態７〜１１の構成では、それぞれ多数本の細径管２ａ，２ａ・・・よりなるメッシュ部の外周部側端部を、合成樹脂材を用い、同合成樹脂材を加熱溶融させた後、固化させることによって固型化するに際して別途溶着用の合成樹脂材を準備して加熱溶融するようにしている。

しかし、そのようにした場合、別途溶着用の合成樹脂材が必要となり、材料コストがアップする。また溶着時の保持手段等の治具が必要になり、織成後の加工工程も複雑になる。

また、上記最良の実施の形態１２の構成では、細径管２ａ，２ａ・・・を形成する合成樹脂材よりも融点の低い細径の中実合成樹脂材２ｂ，２ｂ、２ｂ，２ｂ・・・をメッシュ部の外周側端部に位置して複数本の細径管２ａ，２ａ・・・と一緒に織り込み、加熱溶着することにより固型部５を形成するようにしているが、融点の差が相当に大きくないと、細径管２ａ，２ａ・・・が熱の影響を受けて変形する可能性がある。

そこで、この最良の実施の形態１３の構成では、例えばメッシュ部の外周部端側に位置して細径管２ａ，２ａ・・・と一緒に織り込まれる上記図２３の中実合成樹脂材２ｂ，２ｂ、２ｂ，２ｂ・・・を、細径管２ａ，２ａ・・・よりも融点が低い発泡材を含む熱膨張性のある細径の合成樹脂材とし、それらを、例えば図２４および図２５に示すように、織成ラインの後端において３倍程度に加熱膨張させることによって、同外周端部分を堅締することによって固型部５としたことを特徴とするものである。

このような構成によると、加熱溶着する場合よりは、融点差が小さくて済み、細径管２ａ，２ａ・・・の熱変形の恐れが低減される。また、製造工程における生産効率も、より向上する。

さらに、このような構成を採用した場合、同固型部５部分の厚さ（直径）が３倍位に拡大されるので、例えば、同細径多管式熱交換器２を単位熱交換器ユニットＨ₁〜Ｈｎとして、前述の図１３のように多段構造に積層すると、同固型部５部分が相互に接触して相互の間のピッチを規定するスペーサの役目を果たすとともに、同相互の接触状態が蓄熱容器の壁部としてのシール効果をもたらす。

本願発明の最良の実施の形態１に係る蓄熱熱交換器の全体的な構成を示す斜視図である。 同熱交換器の要部である細径管並設部分の構成を示す拡大斜視図である。 同熱交換器の要部である細径管端部の冷媒ヘッダとの接続用結束部の構成を示す拡大斜視図である。 同図３の結束部の冷媒ヘッダ側接続管との接続状態を示す拡大断面図である。 本願発明の最良の実施の形態２に係る蓄熱熱交換器の全体的な構成を示す斜視図である。 同熱交換器の要部である細径管クロス部分の構成を示す拡大平面図である。 同細径管クロス部分の拡大断面図である。 本願発明の最良の実施の形態３に係る蓄熱熱交換器の要部の構成を示す斜視図である。 本願発明の最良の実施の形態４に係る蓄熱熱交換器の全体的な構成を示す斜視図である。 本願発明の最良の実施の形態５に係る蓄熱熱交換器の全体的な構成を示す斜視図である。 本願発明の最良の実施の形態６に係る蓄熱熱交換器の全体的な構成を示す斜視図である。 同熱交換器の構成を示す平面図である。 本願発明の最良の実施の形態７に係る蓄熱熱交換器の全体的な構成を示す斜視図である。 同熱交換器の単位ユニット部分の構成を示す平面図である。 同熱交換器の要部である細径管メッシュ部の構成を示す拡大平面図である。 同熱交換器のメッシュ部の構成を示す拡大断面図である。 本願発明の最良の実施の形態８に係る蓄熱熱交換器の単位ユニット部分の構成を示す平面図である。 本願発明の最良の実施の形態９に係る蓄熱熱交換器の単位ユニット部分の構成を示す平面図である。 本願発明の最良の実施の形態１０に係る蓄熱熱交換器の単位ユニット部分の構成を示す平面図である。 同熱交換器の要部である細径管端部の冷媒ヘッダとの接続部の構成を示す断面図である。 本願発明の最良の実施の形態１１に係る蓄熱熱交換器の単位ユニット部分の構成を示す平面図である。 同熱交換器の要部である細径管端部の冷媒ヘッダとの接続部の構成を示す断面図である。 本願発明の最良の実施の形態１２に係る熱交換器の要部の構成を示す拡大平面図である。 本願発明の最良の実施の形態１３に係る熱交換器の要部の構成を示す拡大平面図である。 同熱交換器の構成を示す図１３のＢ−Ｂ線断面図である。

符号の説明

１：蓄熱容器
２：蓄熱熱交換器
２ａ：合成樹脂製の細径管
２ｂ：連結部材
２ｃ：収束部（結束部）
２１，２２：冷媒ヘッダ
２１ａ，２２ａ：冷媒ヘッダの接続管
３１，３２，４１，４２：冷媒ヘッダ
Ｈ₁〜Ｈｎ：単位熱交換器ユニット

Claims (9)

1. 冷媒の通る伝熱管部分が所定外径以下の細径管（２ａ），（２ａ）・・・よりなり、該所定外径以下の細径管（２ａ），（２ａ）・・・が所定の間隔を保って多数本配設されて熱交換器（２）、（３）を形成しているとともに、該熱交換器（２）、（３）が蓄熱材を蓄えた蓄熱容器（１）内に収納されていることを特徴とする蓄熱熱交換器。
2. 冷媒の通る伝熱管部分が所定外径以下の細径管（２ａ），（２ａ）・・・よりなり、該所定外径以下の細径管（２ａ），（２ａ）・・・が所定の間隔を保って多数本メッシュ構造に配設されて各単位熱交換器ユニット（Ｈ₁）〜（Ｈｎ）を形成しているとともに、これら各単位熱交換器ユニット（Ｈ₁）〜（Ｈｎ）が上下方向に所定の間隔を保って多段構造に積層された状態で、蓄熱材を蓄えた蓄熱容器１内に収納されていることを特徴とする蓄熱熱交換器。
3. 多数本の細径管（２ａ），（２ａ）・・・は、相互に所定のピッチ（Ｐ）を保って平行に配列され、それらを連結部材（２ｂ），（２ｂ）・・・で相互に連結したメッシュ構造に配設されていることを特徴とする請求項２記載の蓄熱熱交換器。
4. 多数本の細径管（２ａ），（２ａ）・・・は、相互にＸ−Ｙ方向にクロスする状態で織成されてメッシュ構造に配設されていることを特徴とする請求項２記載の蓄熱熱交換器。
5. 各単位熱交換器ユニット（Ｈ₁）〜（Ｈｎ）の多数本の細径管（２ａ），（２ａ）・・・の両端部は、それぞれ１束に収束されて冷媒ヘッダ（２１），（２２）の接続管（２１ａ），（２２ａ）部分に接続されていることを特徴とする請求項２，３又は４記載の蓄熱熱交換器。
6. 多数本の細径管（２ａ），（２ａ）・・・は、それぞれ合成樹脂製の細管であることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の蓄熱熱交換器。
7. 冷媒ヘッダは、蓄熱時と放熱時で同一の冷媒ヘッダ（２１），（２２）を共通に使用するように構成されていることを特徴とする請求項２，３，４，５又は６記載の蓄熱熱交換器。
8. 冷媒ヘッダは、蓄熱時と放熱時で各々別々の冷媒ヘッダ（２１），（２２）、（２１），（２２）を使用するように構成されていることを特徴とする請求項２，３，４，５又は６記載の蓄熱熱交換器。
9. 多数本の細径管（２ａ），（２ａ）・・・は、その外径が０．２ｍｍ〜０．６ｍｍのものであることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７又は８記載の蓄熱熱交換器。

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