JP2007147165A

JP2007147165A - 蓄熱カプセル

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Publication number: JP2007147165A
Application number: JP2005342528A
Authority: JP
Inventors: Naotatsu Yano; 直達矢野
Original assignee: Yano Giken Co Ltd
Current assignee: Yano Giken Co Ltd
Priority date: 2005-11-28
Filing date: 2005-11-28
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2025-11-28
Also published as: JP4876205B2

Abstract

【課題】並設する蓄熱カプセル同士をボルト連結する上で、変形が少なく、且つ、手間が掛かり難いようにする。
【解決手段】対向配置してある一対の面材部１によってほぼ扁平形状のカプセル容器本体Ｃを構成し、面材部１間の密閉空間２に蓄熱材Ｔを収容してある蓄熱カプセルにおいて、面材部１どうしの接合部３に、カプセル容器本体Ｃの厚み方向に沿って並設する複数のカプセル容器本体Ｃにわたって挿通させて一体化を図るボルトを挿通させるボルト挿通用部Ｓが形成してあり、ボルト挿通用部Ｓの周り全周にわたって、ボルトによる締め付け力を負担自在な補強部６が設けてあり、補強部６は、内部空間が密閉空間２に連通する状態に形成された膨出部Ｂで構成してある。
【選択図】図３

Description

本発明は、面材部で構成された表皮に包まれて内部側に蓄熱材が収容してあって、表面に熱媒体（例えば、空気）を接触させて熱交換によってその熱を前記蓄熱材に蓄熱したり、蓄熱材から放熱したりできるように構成されたほぼ扁平形状の蓄熱カプセルに関し、更に詳しくは、対向配置してある一対の面材部によってほぼ扁平形状のカプセル容器本体を構成し、前記面材部間の密閉空間に蓄熱材を収容してある蓄熱カプセルに関する。

従来、この種の蓄熱カプセルは、複数の蓄熱カプセルを、隙間を確保した状態に並設して、それらの隙間に空気等の熱媒体を流して熱交換によって前記蓄熱カプセルに蓄熱（又は放熱）出来るような形態で用いられるのが一般的で、蓄熱カプセルの全体形状は、例えば、ほぼ扁平形状に形成してあるものがあった。また、そのようなカプセル容器本体Ｃの構造は、図７に示すように、一対の面材部１どうしを密封融着してあり、それら面材部１どうしの接合部３は、カプセル容器本体Ｃの外縁部全周や、幅方向の中央部の複数箇所に設けてあった（例えば、特許文献１参照）。
また、中央部の接合部３に関しては、扁平に形成した上で、その扁平接合部の中央部に、厚み方向に沿ってボルト挿通用の挿通孔５を形成してあった。これは、複数の蓄熱カプセルを所定の配置状態で一体連結する為に、図８に示すように、各蓄熱カプセルを重ねて配置した状態で、各挿通孔５にボルト４を貫通させられるようにしたものであった。
尚、この様な従来技術に関しては、当業者の間で広く知られているものであるが、接合部の構造に関して詳しく言及した特許文献などは見あたらないので、先行技術文献は示していない。

特開２００３−２１４７８３号公報（図７）

上述した従来の蓄熱カプセルによれば、複数の蓄熱カプセルをボルトで連結する際、図８（イ）に示すように、ボルト４を締め付けるに伴って前記挿通孔５の周囲に作用する挟持力によって蓄熱カプセル全体が反る状態に変形し易く、蓄熱カプセル間の隙間が不揃いになることで熱交換性能にバラツキが生じる等の悪影響を与えたり、変形が大きくなると面材部１へのストレスが大きくなって破れ易くなる等の問題点がある。
これを防止する為には、図８（ロ）に示すように、ボルト４を各挿通孔５に挿通する際に隣接する蓄熱カプセルの前記扁平な接合部３間に、筒形状のスペーサ１０を設置し、そのスペーサ１０にボルト４を挿通するようにすることが考えられる。この場合は、ボルト４の締め付け力は、扁平な接合部３をスペーサ１０でバックアップする状態で受けることができるから蓄熱カプセル全体が変形することを防止できる。しかしながら、各蓄熱カプセルの連結作業時に、上述のスペーサを各ボルト毎に、且つ、各蓄熱カプセル間にそれぞれ配置する手間が掛かる問題点があった。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、並設する蓄熱カプセル同士をボルト連結する上で、変形が少なく、且つ、手間が掛かり難い蓄熱カプセルを提供するところにある。

本発明の第１の特徴構成は、対向配置してある一対の面材部によってほぼ扁平形状のカプセル容器本体を構成し、前記面材部間の密閉空間に蓄熱材を収容してある蓄熱カプセルにおいて、前記面材部どうしの接合部に、前記カプセル容器本体の厚み方向に沿って並設する複数の前記カプセル容器本体にわたって挿通させて一体化を図るボルトを挿通させるボルト挿通用部が形成してあり、前記ボルト挿通用部の周り全周にわたって、前記ボルトによる締め付け力を負担自在な補強部が設けてあり、前記補強部は、内部空間が前記密閉空間に連通する状態に形成された膨出部で構成してあるところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、前記面材部どうしの接合部に、前記カプセル容器本体の厚み方向に沿って並設する複数の前記カプセル容器本体にわたって挿通させてブロック状に一体化を図るボルトを挿通させるボルト挿通用部が形成してあり、前記ボルト挿通用部の周り全周にわたって、前記ボルトによる締め付け力を負担自在な補強部が設けてあるから、前記ボルト挿通用部に挿通させたボルトによる締め付け力は、主として前記補強部で応力負担することができ、蓄熱カプセル全体が反り変形するのを防止し易くなる。その結果、並設する蓄熱カプセルとの間の隙間寸法を所定の値に保つことができ易く、その隙間を流通する熱媒体との熱交換効率を平均化することが可能となる。また、このような作用は、各蓄熱カプセル相互のみの関係に限らず、複数の蓄熱カプセルを一体化した蓄熱カプセル群を、複数並べたり、積み上げて使用する際にも、同様に期待でき、各蓄熱カプセル群間の隙間寸法を所定の値（０も含む）に保つことが可能となり、熱媒体との熱交換効率を平均化することが可能となる。
更には、隣接させる蓄熱カプセルとの間にスペーサを設置する手間を省くことが可能となり、より効率よく蓄熱カプセルの設置作業を進めることが可能となる。
そして、前記補強部は、内部空間が前記密閉空間に連通する状態に形成された膨出部で構成してあるから、この膨出部にも前記蓄熱材を収容することができ、蓄熱カプセル全体とした蓄熱容量の増加を図ることが可能となる。

本発明の第２の特徴構成は、前記面材部には、その外面に沿って複数の凸条と凹条とが交互に並設してあるところにある。

本発明の第２の特徴構成によれば、本発明の第１の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、面材部を単なる平面として構成してあるものに比べて、前記凸条と前記凹条との起伏によって面材部の表面積を増加させることができ、それに伴って、空気との熱交換面が増加するから、蓄熱カプセルとしての熱交換効率の向上を図ることが可能となる。
更には、面材部に接触する空気は、前記凸条や凹条に誘導されて流れ易くなり、更に、蓄熱カプセルとしての熱交換効率の向上を図ることが可能となる。

本発明の第３の特徴構成は、前記面材部には、その外面に、前記凹条に交差する状態に交差凹条が設けてあるところにある。

本発明の第３の特徴構成によれば、本発明の第１又は２の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、例えば、面材部に薄肉材を使用したとしても、前記凸条や凹条を設けてあることで、カプセル容器本体としての断面係数が大きくなり、曲がり難くすることができるわけであるが、この構成に加えて、前記凹条に交差する状態に交差凹条が設けてあることで、交差凹条の方向においてもカプセル容器本体としての断面係数が増加し、何れの方向にも曲がり難くすることが可能となる。
その結果、より薄肉の面材部に採用しても、カプセル容器本体として必要な強度を確保し易くなり、熱交換効率の更なる向上を図ることが可能となる。

本発明の第４の特徴構成は、前記凹条の複数が、前記膨出部に接する状態に配置されているところにある。

本発明の第４の特徴構成によれば、本発明の第１〜３の何れかの特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、凹条単独を備えたものに比べて、前記膨出部が凹条部の強化を図ることができ、逆には、凹条が膨出部の強化をも図れ、カプセル容器本体の全体とした強度アップを図ることが可能となる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、図面において従来例と同一の符号で表示した部分は、同一又は相当の部分を示している。

図１〜４は、本発明の蓄熱カプセルの一実施形態品（以後、単にカプセルという）を示すもので、当該カプセルは、主にカプセル容器本体Ｃと、当該カプセル容器本体Ｃの内部に充填する蓄熱材Ｔとで構成してあり（図３参照）、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。使用形態は、図に示すように、複数枚のカプセルを並設してカプセル群として使用され、そのカプセル群のカプセル容器本体Ｃ間の隙間に空気等の熱媒体を流通させることで熱交換を図るように構成されている。
カプセルは、全体的にはほぼ偏平状の形状に成形され、一対の面材部１によって、前記蓄熱材Ｔを密封状態に収容する収容部（密閉空間に相当）２を形成してあり（図３、図４参照）、前記面材部１で構成された両外面を凹凸状に構成することで表面積の増加を図り、熱交換効率の向上を実現できるように構成されている。

前記蓄熱材Ｔ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ことができる。例えば、前記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カプセルに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℃〜２７℃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ことが一例として挙げられる。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。また、潜熱に替えて、前記顕熱を利用する物質を蓄熱材Ｔとして使用することも可能である。

前記カプセル容器本体Ｃについて、更に詳しく説明する。
前記カプセル容器本体Ｃは、図１〜３に示すように、略長方形のほぼ扁平な形状に成形してあり、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成樹脂製を使用して構成することができる。当該実施形態においては、ブロー成形で形成されたものを例に挙げて説明してあり、円筒形の樹脂（パリソン）を金型で挟み込み風船を膨らませる要領で中空体を形成するものである。そして、カプセル容器本体Ｃの端縁部には、筒状の蓄熱材充填口Ｇが形成されており、この部分からカプセル容器本体Ｃの内空部へ前記蓄熱材Ｔを充填した後、閉塞することで密閉された前記収容部２が形成される。
尚、カプセル容器本体Ｃの成形に関しては、ブロー成形法に限るものではなく、シート成形法や、インジェクション成形法や、他の公知の成形法によって形成することができる。

また、カプセル容器本体Ｃの表裏面は、前述したように、例えば、カプセルの幅方向に沿った谷部（凹条に相当）１ｂと、山部（凸条に相当）１ａとを交互に多数配置した凹凸形状（所謂「洗濯板」形状）に成形してある。尚、カプセル容器本体Ｃの表面側が谷部１ｂ（又は山部１ａ）であれば、カプセル容器本体Ｃの裏面側は、山部１ａ（又は谷部１ｂ）となるように夫々の凹凸形状が構成されている。
そして、両面材部１どうしの接合部３は、図に示すように、カプセル容器本体Ｃの幅方向でのほぼ中央部の複数箇所を、表裏から加熱プレスによって融着することで構成してあり、カプセル容器本体Ｃの厚みのほぼ中央部で膜面に沿う扁平状態に形成されている。
この接合部３は、図１、図２に示すように、カプセル容器本体Ｃの正面視において円形に形成してあり、その中央部に、連結用のボルト４を挿通可能なボルト挿通用部Ｓが形成してある。このボルト挿通用部Ｓは、前記両面材部１の融着時に、リング状の薄肉部３ａを形成しておき、その内側の押し抜き部３ｂを押し抜くことで前記薄肉部３ａが切断されてその跡に挿通孔５が形成されるように構成されている（図３参照）。従って、全ての押し抜き部３ｂを押し抜いて挿通孔５を形成することに限らず、任意の接合部３にのみ挿通孔５を形成すると言ったことが可能となる。
そして、複数のカプセルを並設した状態で、図４に示すように、同一軸芯上に重なった各挿通孔５に一本のボルト４を貫通させると共に、先端にナットを螺合させ締め付けることで、各カプセルを一体に連結することができる。
また、本実施形態においては、前記押し抜き部３ｂの外径寸法は、押し抜かれた押し抜き部３ｂを、前記蓄熱材充填口Ｇの蓋にできる寸法に設定してあり、押し抜かれた押し抜き部３ｂを前記蓄熱材充填口Ｇに被せて加熱することで融着して閉塞を図ることができる。
また、前記ボルト挿通用部Ｓの周り全周にわたって、前記ボルト４による締め付け力を負担自在な補強部６が一体的に形成してある（図１、図２参照）。この補強部６は、図に示すように、内部空間が前記収容部２に連通する状態に形成された膨出部Ｂで構成してある（図３、図４参照）。膨出形状に成形してあることで、補強部６の断面係数の増加によって強度アップが図られている。
また、前記谷部１ｂの複数は、図１、図２に示すように、前記膨出部Ｂに接する状態に配置されており、谷と山との起伏と、この膨出部Ｂとの相互作用によって、カプセル容器本体Ｃの強度アップが図られている。
更には、前記面材部１には、その外面に、前記谷部１ｂに交差する状態に交差谷部（交差凹条に相当）１ｃが設けてあり、面材部１に対する短辺方向のみならず長辺方向においても曲がり難い構造に形成してある。

本実施形態のカプセルによれば、図４に示すように、複数枚のカプセルを並設して、前記挿通孔５に前記ボルト４を挿通させて締め付けることで、簡単に効率よくカプセル群を形成することができる。そして、ボルト４で締め付けた際、各カプセル同士は、前記補強部６どうしが当接して挟持固定され、対向する面材部１間には、熱交換空気の流通できる隙間Ｖが自動的に確保される。従って、カプセル容器本体Ｃに、ボルト締付による変形が生じ難く、且つ、所定寸法の隙間Ｖが確保されるから、カプセルそのものの蓄熱効果をよりよく発揮させることができる。

〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。

〈１〉蓄熱カプセルは、先の実施形態で説明した材料による構成に限るものではなく、例えば、面材部１は、合成樹脂製に替えて、ステンレス鋼や普通鋼やアルミニウム、銅、金属と合成樹脂とのラミネート等の薄膜で構成するものであってもよく、蓄熱材Ｔは、潜熱を利用するものに替えて、顕熱を利用する物質を使用することも可能である。
また、蓄熱カプセルの形状も、先の実施形態で説明した形状に限るものではなく、適宜、設計変更が可能である。また、表裏面の凹凸形状も、適宜、設計変更が可能である。
〈２〉前記ボルト挿通用部Ｓは、蓄熱カプセルの幅中央部に形成することに限らず、例えば、図５に示すように、蓄熱カプセルの幅内で左右に振り分けられた配置であってもよい。また、ボルト挿通用部Ｓそのものは、前述の通り、押し抜き部３ｂが残されている状態でも、取り除かれて挿通孔５を形成した状態であってもよく、何れの場合も含めてボルト挿通用部Ｓと言う。
〈３〉複数の蓄熱カプセルを一体化するのに前記ボルト挿通用部Ｓに挿通させるボルト４は、先の実施形態で説明した拡径頭部を備え、先端部にナットを螺合させる形式のものに限らず、例えば、両切りボルトの両端部にそれぞれナットを螺合させる形式のものや、図６に示すように、ボルトそのものは金属ロッドで構成し、抜け止め係止爪２０ａを内周部に備えた板状の係止部材２０を両端部に係止させるような形式のものであってもよく、この場合は、全体的に軽微な構成となりコストダウンを叶えることが可能となる。
従って、前記ボルトとは、以上のような各別実施例のものを含めてボルトと総称し、ネジ溝の有無にこだわるものではない。

尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

蓄熱カプセルを示す斜視図蓄熱カプセルの正面図と側面図蓄熱カプセルの要部を示す側面視断面図蓄熱カプセルの組立状況を示す側面視断面図別実施形態の蓄熱カプセルを示す斜視図別実施形態のボルトを説明する斜視図従来例の蓄熱カプセルを示す斜視図と要部断面図従来例の蓄熱カプセルの組立状況を示す側面視断面図

符号の説明

１面材部
１ａ山部（凸条に相当）
１ｂ谷部（凹条に相当）
１ｃ交差谷部（交差凹条に相当）
２収容部（密閉空間に相当）
３接合部
４ボルト
６補強部
Ｂ膨出部
Ｃカプセル容器本体
Ｓボルト挿通用部
Ｔ蓄熱材

Claims

対向配置してある一対の面材部によってほぼ扁平形状のカプセル容器本体を構成し、前記面材部間の密閉空間に蓄熱材を収容してある蓄熱カプセルであって、
前記面材部どうしの接合部に、前記カプセル容器本体の厚み方向に沿って並設する複数の前記カプセル容器本体にわたって挿通させて一体化を図るボルトを挿通させるボルト挿通用部が形成してあり、前記ボルト挿通用部の周り全周にわたって、前記ボルトによる締め付け力を負担自在な補強部が設けてあり、前記補強部は、内部空間が前記密閉空間に連通する状態に形成された膨出部で構成してある蓄熱カプセル。
前記面材部には、その外面に沿って複数の凸条と凹条とが交互に並設してある請求項１に記載の蓄熱カプセル。
前記面材部には、その外面に、前記凹条に交差する状態に交差凹条が設けてある請求項１又は２に記載の蓄熱カプセル。
前記凹条の複数が、前記膨出部に接する状態に配置されている請求項１〜３の何れか一項に記載の蓄熱カプセル。