JP2008261583A - Heat reservoir - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、給湯、空調および乾燥等に利用する蓄熱体に関するものである。 The present invention relates to a heat storage body used for hot water supply, air conditioning, drying, and the like.
従来、この種の蓄熱体は、蓄熱剤と、非定形の金網からなる伝熱促進材とを、球状カプセルのケーシングに収納して構成していた。蓄熱体は、蓄熱槽に充填して用いられ、熱源で加熱した高温水を蓄熱槽に循環させることにより、蓄熱体に蓄熱し、放熱は、低温の市水を蓄熱槽に給水して球状の蓄熱体と熱交換した後、高温の湯として蓄熱槽から取り出して、給湯などの用途に供していた(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, this type of heat storage body is configured by storing a heat storage agent and a heat transfer promoting material made of an amorphous wire mesh in a casing of a spherical capsule. The heat storage body is used by filling the heat storage tank, and heat is stored in the heat storage body by circulating the high-temperature water heated by the heat source to the heat storage tank. After exchanging heat with the heat storage body, it was taken out from the heat storage tank as hot water and used for hot water supply or the like (for example, see Patent Document 1).
図10は、上記特許文献1に記載された従来の蓄熱体の断面図と利用形態を示すもので、蓄熱体5は、蓄熱剤1と、伝熱体2と、蓄熱剤1、伝熱体2を収納する球状カプセルのケーシング3とから構成されている。
しかしながら、上記特許文献1に記載された従来の蓄熱体の構成では、球状カプセルのケーシング3の外側から加熱して、内部の蓄熱剤1を加熱して蓄熱するが、蓄熱剤1の熱伝導率が低いため、伝熱体2を用いて見かけの熱伝導率を向上させて用いるようにしている。
However, in the configuration of the conventional heat storage body described in
しかしながら、伝熱体2に非定形の金網を用い、ケーシング3に球状カプセルなどを用いているため、球状カプセルの中心部の蓄熱剤1にまで充分に熱が伝わらず効率が低く、さらに球状という幾何学的制約から、蓄熱槽14内に充填する蓄熱体5の容積率も50%程度と低くなるため、蓄熱能力も小さいなどの課題を有していた。
However, since an amorphous wire net is used for the
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高効率で大能力の蓄熱体を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a highly efficient and large capacity heat storage body.
前記従来の課題を解決するために、本発明の蓄熱体は、蓄熱剤と、九十九折形状を有する帯状の伝熱体と、前記伝熱体の側部周囲を覆う枠体と、前記蓄熱剤と前記伝熱体と前記枠体とを収納する角型のケーシングとを備えたもので、枠体で伝熱体の形状を安定に保ち、九十九折形状の頂点から伝熱体を通して蓄熱剤全体に熱を伝えるため、効率的に蓄熱剤から熱を出し入れすることができ、さらにケーシングを角型形状にすることで、蓄熱体を積層して用いることができ、実装時の蓄熱体の容積率も向上することとなり、高効率で大能力の蓄熱体を実現することができる。 In order to solve the conventional problem, a heat storage body of the present invention includes a heat storage agent, a belt-shaped heat transfer body having a ninety-nine fold shape, a frame body that covers the periphery of the side of the heat transfer body, and A heat storage agent, a square casing that houses the heat transfer body, and the frame body, the shape of the heat transfer body being stably maintained by the frame body, and the heat transfer body from the top of the ninety-nine fold shape Since heat is transferred to the entire heat storage agent through the heat storage agent, heat can be efficiently transferred into and out of the heat storage agent, and the casing can be used in a square shape so that heat storage bodies can be stacked and used. The volume ratio of the body is also improved, and a highly efficient and large capacity heat storage body can be realized.
本発明の蓄熱体は、ケーシング内部の蓄熱剤に熱を効率的に伝え、実装時の蓄熱体の容積率を大きくすることができ、高効率で大能力の蓄熱体を実現することができる。 The heat storage body of the present invention can efficiently transfer heat to the heat storage agent inside the casing, can increase the volume ratio of the heat storage body at the time of mounting, and can realize a highly efficient and large capacity heat storage body.
第1の発明は、蓄熱剤と、九十九折形状を有する帯状の伝熱体と、前記伝熱体の側部周囲を覆う枠体と、前記蓄熱剤と前記伝熱体と前記枠体とを収納する角型のケーシングとを備えたもので、枠体で伝熱体の形状を安定に保ち、九十九折形状の頂点から伝熱体を通し
て蓄熱剤全体に熱を伝えるため、効率的に蓄熱剤から熱を出し入れすることができ、さらにケーシングを角型形状にすることで、蓄熱体を積層して用いることができ、実装時の蓄熱体の容積率も向上することとなり、高効率で大能力の蓄熱体を実現することができる。
The first invention includes a heat storage agent, a belt-shaped heat transfer body having a ninety-nine fold shape, a frame body that covers the periphery of the side of the heat transfer body, the heat storage agent, the heat transfer body, and the frame body. With a rectangular casing that houses the heat, and the heat transfer body is kept stable with the frame body, and heat is transferred from the top of the ninety-nine fold shape to the entire heat storage agent through the heat transfer body. Heat can be taken in and out from the heat storage agent, and the casing can be used in a square shape, so that the heat storage body can be stacked and used, and the volume ratio of the heat storage body during mounting is improved. An efficient and large-capacity heat storage body can be realized.
第2の発明は、特に、第1の発明の枠体の少なくとも1辺に穴を配したもので、液状の蓄熱剤を枠体の穴から流し込んで、九十九折形状を有する帯状の伝熱体の周囲に所定の量の蓄熱剤を充填することができ、高効率で均一な性能を有する蓄熱体を実現することができる。 In the second invention, in particular, a hole is arranged on at least one side of the frame body of the first invention. A liquid heat storage agent is poured from the hole of the frame body to form a belt-like transmission having a ninety-nine fold shape. A predetermined amount of heat storage agent can be filled around the heat body, and a heat storage body having high efficiency and uniform performance can be realized.
第3の発明は、特に、第1または第2の発明の枠体の幅を伝熱体の折り曲げ高さより小さくしたもので、蓄熱体の伝熱面を加圧して伝熱体を枠体の幅まで圧縮して用い、均一な圧縮量を確保して密着性を向上することができ、伝熱面における伝熱体の接触抵抗を安定して低減することとなり、蓄熱体全体の熱伝導率を向上することができる。 In the third invention, in particular, the width of the frame of the first or second invention is made smaller than the bending height of the heat transfer body, and the heat transfer surface of the heat storage body is pressurized to press the heat transfer body of the frame body. It can be compressed to the width, ensuring a uniform amount of compression and improving adhesion, and stably reducing the contact resistance of the heat transfer body on the heat transfer surface, and the thermal conductivity of the entire heat storage body Can be improved.
第4の発明は、特に、第1〜3のいずれか一つの発明の伝熱体を金網で形成し、前記金網を構成する線材の一方をケーシングの伝熱面に対し略垂直方向に向けたもので、伝熱面からの伝熱体までの熱通過距離が短くなり、蓄熱剤の充填量を大きく減量することなく蓄熱体の熱伝導率を向上させることができる。 In the fourth aspect of the invention, in particular, the heat transfer body according to any one of the first to third aspects is formed of a wire mesh, and one of the wires constituting the wire mesh is oriented in a substantially vertical direction with respect to the heat transfer surface of the casing. Therefore, the heat passing distance from the heat transfer surface to the heat transfer body is shortened, and the thermal conductivity of the heat storage body can be improved without greatly reducing the filling amount of the heat storage agent.
第5の発明は、特に、第1〜4のいずれか一つの発明の枠体の断面を略コの字状とし、伝熱体の端部を、前記枠体の略コの字状断面で挟持するもので、伝熱体の端部を構成する金網切断部の突起状線材を枠体で覆うこととなり、伝熱体の突起物がケーシングを破損するのを防止することができる。 In the fifth aspect of the invention, in particular, the cross section of the frame of any one of the first to fourth aspects is substantially U-shaped, and the end portion of the heat transfer body is the substantially U-shaped cross section of the frame. By sandwiching, the projecting wire rod of the wire mesh cutting part constituting the end of the heat transfer body is covered with the frame, and the protrusion of the heat transfer body can be prevented from damaging the casing.
第6の発明は、特に、第1〜5のいずれか一つの発明の伝熱体の端部折り曲げ部の高さを、枠体の幅より小さくしたもので、伝熱体の端部を枠体の内部に収納することとなり、伝熱体の突起物がケーシングを破損するのを防止することができる。 In the sixth invention, in particular, the height of the end bent portion of the heat transfer body according to any one of the first to fifth inventions is made smaller than the width of the frame body. It is housed inside the body, and the protrusion of the heat transfer body can be prevented from damaging the casing.
第7の発明は、特に、第1〜6のいずれか一つの発明の枠体の少なくとも1辺の長手方向に溝を設けたもので、枠体の変形を防止して伝熱体の形状を一定に保つこととなり、伝熱体の熱伝導率を安定して高く保つことができる。 In the seventh invention, in particular, a groove is provided in the longitudinal direction of at least one side of the frame body of any one of the first to sixth inventions, and the shape of the heat transfer body is prevented by preventing deformation of the frame body. As a result, the heat conductivity of the heat transfer body can be kept stable and high.
第8の発明は、特に、第1〜7のいずれか一つの発明のケーシングを、三方を融着シールする袋状フィルムで形成したもので、1枚のフィルムで袋を形成しシール部の無い折り曲げ部を底としてケーシングを構成することとなり、蓄熱体の底からの蓄熱剤の漏れを防止して信頼性の高い蓄熱体を実現することができる。 In the eighth invention, in particular, the casing according to any one of the first to seventh inventions is formed of a bag-like film that is fused and sealed on three sides, and a bag is formed with a single film and there is no seal portion. The casing is configured with the bent portion as the bottom, and leakage of the heat storage agent from the bottom of the heat storage body can be prevented to realize a highly reliable heat storage body.
第9の発明は、特に、第1〜8のいずれか一つの発明の伝熱体を、表面処理した銅製金網で形成したもので、蓄熱剤による伝熱体の腐食を防止することとなり、熱伝導率が大きく耐久性に優れた蓄熱体を実現することができる。 In the ninth invention, in particular, the heat transfer body of any one of the first to eighth inventions is formed of a surface-treated copper wire mesh, which prevents the heat transfer body from being corroded by the heat storage agent. A heat storage body having high conductivity and excellent durability can be realized.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものでない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における蓄熱体の平面図及び断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view and a cross-sectional view of a heat storage body in the first embodiment of the present invention.
図1において、本実施の形態における蓄熱体5は、銅などの熱伝導率の大きな帯状の材料を九十九折し、その側部周囲を平板状の枠体4で覆って形成された伝熱体2と、角型で、金属材料からなり伝熱体2を収納するケーシング3と、酢酸ナトリウム3水塩などから
なりケーシング3内に充填された蓄熱剤1から構成されている。
In FIG. 1, the
以上のように構成された本実施の形態における蓄熱体5について、以下その動作、作用を説明する。
About the
まず、ケーシング3の表面の伝熱面を加熱すると、伝熱面近傍の蓄熱剤1は温度上昇し、融解温度に達して液状になる。この時、伝熱面から離れた距離にある内部の蓄熱剤1も、枠体4で形状を保たれた伝熱体2により加熱されて液状になるため、蓄熱体5全体に熱が伝わり、蓄熱剤1を融解し潜熱として蓄熱することとなる。
First, when the heat transfer surface on the surface of the
一方、蓄熱した蓄熱体5の伝熱面を冷却することにより、蓄熱の場合と逆の現象により、蓄熱体5の蓄熱剤1を凝固させて潜熱として放熱させることとなる。
On the other hand, by cooling the heat transfer surface of the
以上のように、本実施の形態によれば、蓄熱体5を、蓄熱剤1と、九十九折形状を有する帯状の伝熱体2と、伝熱体2の側部周囲を覆う枠体4とを角型のケーシング3に収納する構成とすることにより、伝熱体2の形状を安定に保ち、ケーシング3の伝熱面から蓄熱体5の内部に位置する蓄熱剤1に効率良く熱を伝えることができ、蓄熱体5全体の熱伝導率が向上し、蓄熱剤1を融解または凝固させて潜熱として大量の熱を利用することができ、さらに、ケーシング3の形状が角型なので、平板状の伝熱流路6と蓄熱体5の伝熱面を接触させて複数枚積層して用いることにより、装置に占める蓄熱体5の容積率も向上することができ、高効率で蓄熱能力の大きな蓄熱体5を実現することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
(実施の形態2)
図2は、本発明の第2の実施の形態における蓄熱体の断面図及び斜視図である。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a cross-sectional view and a perspective view of a heat storage body according to the second embodiment of the present invention.
本実施の形態における蓄熱体15は、図2に示すように、枠体4の上部の辺4aに複数個の穴16を設けたもので、他の構成は、上記第1の実施の形態における蓄熱体と同一なので、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
As shown in FIG. 2, the
以上のように構成された本実施の形態における蓄熱体15の動作、作用を以下に説明する。
The operation | movement and effect | action of the
まず、伝熱体2の周囲を、上部を開放したケーシング3などで覆った状態で、液状の蓄熱剤1を、枠体4の上部の辺4aに設けた穴16から適量注ぎこみ、冷却凝固させた後ケーシング3の上部を脱気シールすることにより蓄熱剤1を伝熱体2の周囲に適量充填して成形することとなる。
First, in a state where the periphery of the
以上のように、本実施の形態によれば、枠体4の上部の辺4aに穴16を設けることにより、伝熱体2の形状を安定に保った状態で、枠体4の上部の辺4aに設けた穴16から液状の蓄熱剤1を適量充填して凝固成形することとなり、伝熱体2の周囲に適量の蓄熱剤1を凝固成形して、高効率の蓄熱体15を安定して制作することができる。
As described above, according to the present embodiment, by providing the
(実施の形態3)
図3は、本発明の第3の実施の形態における蓄熱体の断面図である。本実施の形態における蓄熱体20は、図3(a)に示すように、枠体4の幅aを、伝熱体2の折り曲げ高さbより小さく構成し、九十九折形状を有した帯状の伝熱体2の折り曲げ部を、周囲を覆う枠体2の外側に位置させたもので、他の構成は、上記第1の実施の形態における蓄熱体と同一なので、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a cross-sectional view of a heat storage body according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3A, the
以上のように構成された蓄熱体20について、以下その動作、作用を説明する。
About the
まず、蓄熱体20の伝熱面を加圧して伝熱体2を圧縮し密着性を向上するとき、伝熱体2の周囲を折り曲げ高さbより小さな幅aの枠体4で覆い、蓄熱体20の両側の伝熱面に接する伝熱流路6を一定の力で加圧していくと伝熱体2の折り曲げ高さbは縮小していき、やがて枠体4にあたり幅aと同じ高さになり圧縮長さを一定に保つことができる。さらに圧縮量が過大になった場合でも伝熱体2を圧縮しすぎて破損する事も無い。
First, when pressurizing the heat transfer surface of the
以上のように、本実施の形態によれば、枠体4の幅aを伝熱体2の折り曲げ高さbより小さく構成することにより、伝熱体2の圧縮度合いを均一に保つこととなり、伝熱面における伝熱体2の密着性を均一な状態で向上し蓄熱体20の熱伝導性能を向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, by configuring the width a of the
(実施の形態4)
図4は、本発明の第4の実施の形態における蓄熱体の断面図である。
(Embodiment 4)
FIG. 4 is a cross-sectional view of a heat storage body in the fourth embodiment of the present invention.
本実施の形態における蓄熱体25は、図4に示すように、蓄熱材1に熱を伝達する伝熱体26を、帯状金網を九十九折して形成し、その周囲に枠体4を設けると共に、金網を構成する一方の線材27を、ケーシング3の伝熱面に対し略垂直方向に配したもので、他の構成は、上記第1の実施の形態における蓄熱体と同一なので、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
As shown in FIG. 4, the
以上のように構成された蓄熱体25について、以下その動作、作用を説明する。
About the
まず、蓄熱体25の伝熱面を加熱すると、伝熱体26の金網を構成する線材27を通して蓄熱体25の内部の蓄熱剤1に熱を伝えるが、一方の線材27を伝熱面に対し略垂直方向に配しているため、最短距離で熱が伝わり蓄熱体25全体に効率良く伝熱することとなる。
First, when the heat transfer surface of the
以上のように、本実施の形態によれば、線材27をケーシング3の伝熱面に対し略垂直方向に配することにより、伝熱面から内部の蓄熱剤1に効率良く熱を伝えることとなり蓄熱体25の伝熱性能を大幅に向上することができる。
As described above, according to the present embodiment, by arranging the
(実施の形態5)
図5は、本発明の第5の実施の形態における蓄熱体の斜視図及び断面図である。
(Embodiment 5)
FIG. 5 is a perspective view and a cross-sectional view of a heat storage body according to the fifth embodiment of the present invention.
本実施の形態における蓄熱体30は、帯状金網を用いて伝熱体2を構成し、図5に示すように、枠体4の断面を略コの字状に形成し、伝熱体2の帯状金網切断端部の線材突起物を、枠体4のコの字状断面で挟みこんで構成したもので、他の構成は、上記第1の実施の形態における蓄熱体と同一なので、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
The
以上のように構成された本実施の形態における蓄熱体30について、以下その動作、作用を説明する。
About the
まず、伝熱体2に帯状金網を用いた場合、端部は、線材が切断され突起物として存在することになるが、本実施の形態のように、枠体4の断面をコの字状に形成し、伝熱体2の帯状金網切断端部の線材突起物を、略コの字状断面の枠体4で覆うことにより、突起物がケーシング3を破損することを防止することができる。
First, when a belt-like wire mesh is used for the
(実施の形態6)
図6は、本発明の第6の実施の形態における蓄熱体の断面図である。
(Embodiment 6)
FIG. 6 is a cross-sectional view of a heat storage body according to the sixth embodiment of the present invention.
本実施の形態における蓄熱体35は、帯状金網を用いて伝熱体2を構成し、図6に示すように、伝熱体2の端部折り曲げ部36の高さを、枠体4の幅より小さく形成して、枠体4の幅の外側に伝熱体2の端部折り曲げ部36が飛び出ないように構成したもので、他の構成は、上記第1の実施の形態における蓄熱体と同一なので、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
The
以上のように構成された蓄熱体35について、以下その動作、作用を説明する。
About the
まず、伝熱体2に帯状金網を用いた場合は、折り曲げ開始と終わりの部分に線材の切断部が生じ、この端部折り曲げ部36の先端は、線材が切断された状態となるが、本実施の形態では、折り曲げ部36の高さを、枠体4の幅より小さく形成しているので、切断部がケーシング3に接触することが無くなる。
First, when a belt-like wire mesh is used for the
以上のように、本実施の形態によれば、伝熱体2の端部折り曲げ部36の折り曲げ高さを枠体4の幅より小さく形成することにより、伝熱体2の端部が枠体4の幅より外側にはみ出すことがなく、伝熱体2の端部がケーシング3を破損して内部の蓄熱剤1が外部に漏洩するのを防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, the end of the
(実施の形態7)
図7は、本発明の第7の実施の形態における蓄熱体の斜視図及び断面図である。
(Embodiment 7)
FIG. 7 is a perspective view and a cross-sectional view of a heat storage body according to the seventh embodiment of the present invention.
本実施の形態における蓄熱体40は、図7に示すように、板状の枠体4の各辺の長手方向に溝41を設けたもので、他の構成は、上記第1の実施の形態における蓄熱体と同一なので、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
As shown in FIG. 7, the
以上のように構成された蓄熱体40について、以下その動作、作用を説明する。
About the
まず、枠体4は、九十九折形状を有する帯状の伝熱体2の側部周囲を覆い、伝熱体2の形状を保っているが、蓄熱剤1の融解凝固に伴い枠体4に大きな力がかかるが、枠体4に設けた溝41が、強度メンバーとして作用するため枠体4に大きな変形が生じない。
First, the
以上のように、本実施の形態によれば、板状の枠体4に溝41を設けたことにより、大きな力が枠体4に作用しても、溝41が枠体4の変形を防止することとなり、枠体4が伝熱体2の変形を防止することにより、蓄熱体40が高い伝熱性能を維持することができる。
As described above, according to the present embodiment, by providing the
(実施の形態8)
図8は、本発明の第8の実施の形態における蓄熱体の平面図及び断面図である。
(Embodiment 8)
FIG. 8 is a plan view and a cross-sectional view of a heat storage body in the eighth embodiment of the present invention.
本実施の形態における蓄熱体45は、図8に示すように、1枚のフィルムからなるケーシング3を折りたたみ、内部に蓄熱材1と伝熱体2と枠体4を収納した後、ケーシング3の3方を融着シールして構成されるもので、他の構成は、上記第1の実施の形態における蓄熱体と同一なので、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
As shown in FIG. 8, the
以上のように構成された蓄熱体45について、以下その動作、作用を説明する。
About the
まず、1枚のフィルムからなるケーシング3を折りたたみ、左右の2方を融着シールして袋を形成し、内部に蓄熱材1と伝熱体2と枠体4を収納した後、脱気し残りの1方を融着シールすることとなる。
First, the
以上のように、本実施の形態によれば、ケーシング3の折りたたみ部3aをケーシング3の底部とすることにより、蓄熱剤1のケーシング3からの漏れを防止することとなり信頼性の高い蓄熱体45を実現することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
(実施の形態9)
図9は、本発明の第9の実施の形態における蓄熱体及びその線材の断面図である。
(Embodiment 9)
FIG. 9 is a cross-sectional view of the heat storage body and the wire thereof in the ninth embodiment of the present invention.
本実施の形態における蓄熱体50は、図9に示すように、伝熱体2を銅製金網で形成すると共に、その金網を形成する線材51の表面に耐食性の皮膜52を設けて表面処理を施したもで、他の構成は、上記第1の実施の形態における蓄熱体と同一なので、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
As shown in FIG. 9, the
以上のように構成された本実施の形態における蓄熱体50について、以下その動作、作用を説明する。
About the
まず、伝熱体2の材料としては、熱伝導率の大きな銅などの材料が適しているが、蓄熱剤1に比熱の大きな酢酸ナトリウム3水塩を用いた場合は、銅を腐食させるので、本実施の形態では、錫鍍金などの表面処理を行って、錫の皮膜52を形成して耐食性を向上させたものである。
First, as the material of the
以上のように、本実施の形態によれば、銅製の伝熱体2を錫鍍金して表面処理して、銅の表面に錫の皮膜52を形成することにより、高い伝熱性能を維持して蓄熱剤1に対する耐食性を向上することができる。
As described above, according to the present embodiment, the copper
また、表面処理としては、アルカリ処理などにより銅材の表面に酸化銅の皮膜52を形成しても同様の効果を得ることができる。
Further, as the surface treatment, the same effect can be obtained even if the
以上のように、本発明にかかる蓄熱体は、高効率で大能力の蓄熱が可能となるので、給湯、冷房、暖房、乾燥および産業用の廃熱回収装置などの用途にも適用できる。 As described above, the heat storage body according to the present invention enables high-efficiency and large-capacity heat storage, and therefore can be applied to uses such as hot water supply, cooling, heating, drying, and industrial waste heat recovery devices.
1 蓄熱剤
2、26 伝熱体
3 ケーシング
4 枠体
4a 辺
5、15,20,25,30,35,40,45,50 蓄熱体
6 伝熱流路
16 穴
27、51 線材
36 端部折り曲げ部
41 溝
52 皮膜
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