JP2009229026A

JP2009229026A - 蓄熱手段

Info

Publication number: JP2009229026A
Application number: JP2008077331A
Authority: JP
Inventors: Masahito Megata; 雅人目片; Takashi Sawada; 敬澤田
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2009-10-08

Abstract

【課題】潜熱蓄熱剤を平板状に加工した蓄熱手段が蓄放熱を繰り返した際に、潜熱蓄熱剤の漏れが発生しないような蓄熱手段を提供する。
【解決手段】非蓄熱時には固体となり蓄熱時には液体となる潜熱蓄熱剤を、液体の状態で充填口１７を有する袋４に充填し、所定の成型枠５に入れ、前記袋４内部の空気を除去した後、前記充填口１７を密閉し、低温環境下で前記潜熱蓄熱剤を固体に凝固させた後、前記成型枠５を取り外して形成したことを特徴とする蓄熱手段で、前記袋４内に残る空気を除去することにより、蓄放熱を繰り返した際に、前記袋４内の内圧が上昇することなく、破裂等の破損を防止することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、潜熱蓄熱剤を搭載した蓄熱手段に関するものである。

蓄熱を行う方法として、非蓄熱時には固体となり蓄熱時には液体となる潜熱蓄熱剤の相変化を利用した蓄熱装置は良く知られており、この潜熱蓄熱剤をカプセル状の容器内に充填した蓄熱手段と被加熱流体を熱交換させることにより、蓄熱・放熱を行う装置はすでに実用化されている。

この潜熱蓄熱剤を充填しているカプセル状容器は一般に球形であるため、このカプセル状容器の集合体によって構成される蓄熱部はデッドスペースが不規則に生じ、単位体積あたりの蓄熱剤充填量が小さくなってしまうという問題がある。また、床暖房等に使用するためには球形の場合、床に凹凸が発生することがあり、実使用上問題がある。

このため、デッドスペースをできるだけ小さくし、単位体積あたりの蓄熱剤充填量を大きくするために潜熱蓄熱剤を平板状に加工し、所定のスペースに設置する方式が新たに考案されている。潜熱蓄熱剤は常温では固体であり、液化するためには加熱を行う必要がある。

補強材入り蓄熱マット状体は可撓性の外袋に潜熱蓄熱剤を充填する構造としているが、施工現場で潜熱蓄熱剤を融解し、所定の袋に充填する構造としている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１１４２１０号公報

しかしながら、特許文献１記載の蓄熱マット状体は、施工現場で潜熱蓄熱剤を融解して充填しているため、作業性が悪い。特に小規模の蓄熱手段を設置しようとする場合、潜熱蓄熱剤の融解、充填に費やす時間が大きくなり、また別途設備が必要になってしまい、工事費用がかさんでしまうという問題がある。

また、潜熱蓄熱剤は蓄熱を行った際に液体に相変化するため、何らかの容器に入れて使用する必要がある。所定のスペースにできるだけ多くの潜熱蓄熱剤を充填するためには袋等のできるだけスペースをとらないものの中に充填するのが好ましいが、潜熱蓄熱剤は固体から液体へ相変化する際に体積が膨張し、また凝固時に潜熱蓄熱剤内に取り込まれた空気が加熱時、潜熱蓄熱剤の液化に伴い外部に摘出し膨張するため、最悪の場合袋を破損させ潜熱蓄熱剤が外部へ漏れる可能性がある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、蓄放熱を行った際に蓄熱手段の破損を防止することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために本発明は、非蓄熱時には固体となり蓄熱時には液体となる潜熱蓄熱剤を、液体の状態で充填口を有する袋に充填し、所定の成型枠に入れ、前記袋内部の空気を除去した後、前記充填口を密閉し、低温環境下で前記潜熱蓄熱剤を固体に凝固させた後、前記成型枠を取り外して形成したことを特徴とする蓄熱手段で、潜熱蓄熱剤を液体の状態で袋内に充填し、所定寸法に成型後、袋内に残留する空気を除去しシール
する構造とすることにより、潜熱蓄熱剤の相変化に伴う袋の破損を防止することができる。

本発明の蓄熱手段は、蓄熱手段の破損を防止することができ、また蓄熱手段を長期間安定して使用することが可能となる。

第１の発明は、非蓄熱時には固体となり蓄熱時には液体となる潜熱蓄熱剤を、液体の状態で充填口を有する袋に充填し、所定の成型枠に入れ、前記袋内部の空気を除去した後、前記充填口を密閉し、低温環境下で前記潜熱蓄熱剤を固体に凝固させた後、前記成型枠を取り外して形成したことを特徴とする蓄熱手段で、潜熱蓄熱剤内から空気を除去し、融解・凝固を繰り返した際に袋の破損を防止することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の発明において、袋内に、非蓄熱時には固体となり蓄熱時には液体となる潜熱蓄熱剤と、前記潜熱蓄熱剤よりも熱伝導率の大きい材料によって形成された伝熱促進材とを充填したことを特徴とするもので、蓄熱手段全体の熱伝導率を向上させることができ、蓄放熱性能を高めることができる。

第３の発明は、特に、第１の発明または第２の発明の潜熱蓄熱剤の主成分に酢酸ナトリウム三水和物を使用することにより、高効率な蓄熱性能及び放熱性能を実現することができる。

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、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における蓄熱手段の概略図、図２は本発明の実施の形態１における蓄熱手段の内部構成図、図３は本発明の実施の形態１における蓄熱手段を成型する成型枠の構成図、図４は本発明の実施の形態１における蓄熱手段成型時の概略図である。

蓄熱手段１は大きく主成分が酢酸ナトリウム三水和物の潜熱蓄熱剤２、銅製の金網を折り曲げた構造の伝熱促進材３、アルミラミネートフィルムを熱シールして袋状に成型している袋４によって構成されている。蓄熱手段１の大きさ、形は使用する場所によって任意に成型可能であるが、デッドスペースを極力無くし、隙間無く一定スペースに充填するには直方体が望ましい。また酢酸ナトリウム三水和物の熱伝導率は０．７〜０．８Ｗ／ｍＫと小さいため、熱交換を行う伝熱面積を大きくとることができ、伝熱面との距離をできるだけ小さくするため、平板状に成型するのが望ましい。

また蓄熱手段１の大きさをあまり大きくすると設置の際や作成時の作業性が悪くなり、割れや破損等が生じる可能性が高くなるため、１個あたりの質量が１〜２ｋｇ程度に収まる大きさが望ましい。本実施の形態では２００ｍｍ×２００ｍｍ×２０ｍｍ程度の大きさにて成型を行う。伝熱促進材３は充填量を増やすほど蓄熱手段１全体の熱伝導率は向上するが、同時に潜熱蓄熱剤２の充填量が減少するため蓄熱能力は減少する。この双方のバランスを考えると伝熱促進材３の体積当たりの充填量は３〜５％当たりが望ましい。

上記の蓄熱手段１を成型するためには成型枠５が必要である。成型枠５は大きく側板Ａ６と側板Ｂ７と中間枠８の３部品によって構成される。側板Ａ６と側板Ｂ７は真鍮製の平板であり、周囲を固定手段９（ここではネジ）で固定するため、側板Ａ６にはネジ穴１０
が設けてあり、側板Ｂ７にはメネジ１１が切ってある。中間枠８はコの字型の樹脂製であり、周囲には固定手段９を貫通するためのネジ穴１０、両側面にはガスケット１２を入れることのできる溝１３を設けている。

蓄熱手段１の成型方法について説明する。

上記に説明した部品によって組み立てられた成型枠５内には、アルミラミネートフィルム製の袋４が入れられており、袋内には銅製金網が全体に均一に分布するように、折り曲げ加工された伝熱促進材３が入れられている。伝熱促進材３は袋４を破損しないように切断面は内側に折り曲げ加工または周囲を保護材１４で覆い袋４と接触しないようにしている。

成型枠５及び袋４は上部が開放されており、ヒーター等で液体状に融解された潜熱蓄熱剤２は循環ポンプ１５とホース１６を用いてこの充填口１７から注入される。所定量の潜熱蓄熱剤２を注入した後、開放されている袋４の充填口１７を熱シールにより密封する。袋内に空気が残留した状態で密封して加熱・冷却を繰り返すと、潜熱蓄熱剤２の体積変化と空気の体積変化によって加熱時に袋４の内圧が上昇し、最悪の場合は破裂を引き起こすため、残留空気量は極力少なくする必要がある。

内部の空気を除去するためには、真空ポンプ等によって内部の空気を除去するのが最も好ましいが、潜熱蓄熱剤２が液体状態で封入されているので、そのまま真空引きすると潜熱蓄熱剤２を真空ポンプに吸い込んでしまい、ポンプの破損が生じる可能性があるため、一度充填口１７の大部分を熱シールＡ１８によりシールし、袋４の上部余裕部分を折り曲げる等の方法にて、袋４内部の空気を除去した後、残りの充填口１７の微少部分を熱シールＢ１９することで、ほぼ同等の効果を得ることができる。

密封が完了したら所定の寸法に固めるために冷却される。酢酸ナトリウム三水和物の融点は約５５℃であるため、冷却方法としてはそのまま通常環境下に放置した状態でも充分冷却され凝固するが、冷水等の中に入れて強制冷却する方が、凝固時間が短縮され、製造時間を短縮することができる。

潜熱蓄熱剤２が充分冷却され凝固したことが確認されると、成型枠５から蓄熱手段１が取り出される。周囲の固定手段９を取り外すと側板Ａ６と側板Ｂ７は、容易に取り外すことができる。このような工程にて蓄熱手段１を破損させることなく成型枠５から取り出し、生産を行うことが可能となる。

なお、本実施の形態に示した各種材料や数値などは必ずしもこれに限定されるものではなく、所定の役割を果たすことができるならば別の材料や数値で何ら問題はない。

以上のように、本発明にかかる蓄熱手段は、相変化を行う物質内に空気が残留することなく袋内に充填することができるため、相変化を行う物質を伸縮性のない袋等の中に充填する場合にも適用できる。

本発明の実施の形態１における蓄熱手段の概略図本発明の実施の形態１における蓄熱手段の内部構成図本発明の実施の形態１における蓄熱手段を成型する成型枠の構成図本発明の実施の形態１における蓄熱手段成型時の概略図

符号の説明

１蓄熱手段
２潜熱蓄熱剤
３伝熱促進材
４袋
５成型枠
１７充填口

Claims

非蓄熱時には固体となり蓄熱時には液体となる潜熱蓄熱剤を、液体の状態で充填口を有する袋に充填し、所定の成型枠に入れ、前記袋内部の空気を除去した後、前記充填口を密閉し、低温環境下で前記潜熱蓄熱剤を固体に凝固させた後、前記成型枠を取り外して形成したことを特徴とする蓄熱手段。
袋内に、非蓄熱時には固体となり蓄熱時には液体となる潜熱蓄熱剤と、前記潜熱蓄熱剤よりも熱伝導率の大きい材料によって形成された伝熱促進材とを充填したことを特徴とする請求項１記載の蓄熱手段。
潜熱蓄熱剤の主成分が酢酸ナトリウム三水和物であることを特徴とする請求項１または２記載の蓄熱手段。