JP2016053430A - Heat accumulation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄熱装置に関し、より詳細には、蓄熱特性の劣化を有効に防止しつつ、耐久性を維持するとともに保守点検が容易な蓄熱装置に関する。 The present invention relates to a heat storage device, and more particularly, to a heat storage device that effectively prevents deterioration of heat storage characteristics while maintaining durability and easy maintenance and inspection.
従来から潜熱利用の蓄熱剤が多方面で利用されている。
潜熱利用の蓄熱剤は、蓄熱剤の固相と液相との間の相変化における潜熱を利用するタイプであり、蓄熱剤に蓄熱または蓄熱剤から放熱する場合に、蓄熱剤の体積変動が不可避的に発生する。
Conventionally, a heat storage agent using latent heat has been used in many fields.
The heat storage agent using latent heat is a type that uses latent heat in the phase change between the solid phase and the liquid phase of the heat storage agent, and when the heat storage agent stores heat or dissipates heat from the heat storage agent, volume fluctuation of the heat storage agent is inevitable. Will occur.
その利用の一態様としては、内部に蓄熱剤が充填された小型の密閉樹脂製容器を複数個、容器内に配置したうえで、容器内に熱媒流体を外部に取り出し可能に充填することにより、
各密閉樹脂製容器の外表面が熱媒流体と蓄熱剤との伝熱面を構成する態様で、熱媒流体から蓄熱剤に蓄熱し、蓄熱剤から熱媒流体に放熱することが行われてきた。
しかしながら、このような利用態様は、樹脂製容器の密閉性ゆえに蓄熱特性の劣化を防止することが可能であるが、以下の点で、そもそも、経済性と熱交換効率の確保との両立を達成しているとはいえない。
すなわち、蓄熱剤が少量ずつ、つまり小さい熱容量しかない蓄熱剤が、厚みに亘る熱通過率がその材質ゆえに低い密閉樹脂製容器に区分けされていることから、密閉樹脂製容器を複数必要とする割には、熱交換効率が良好とはいえない。
As one aspect of its use, a plurality of small sealed resin containers filled with a heat storage agent are arranged in the container, and then the heat transfer fluid is filled in the container so that it can be taken out to the outside. ,
In an aspect in which the outer surface of each sealed resin container constitutes a heat transfer surface between the heat transfer fluid and the heat storage agent, heat storage from the heat transfer fluid to the heat storage agent and heat dissipation from the heat storage agent to the heat transfer fluid have been performed. It was.
However, such a use mode can prevent deterioration of the heat storage characteristics due to the hermeticity of the resin container. However, in the first place, both economic efficiency and ensuring heat exchange efficiency are achieved. I can't say that.
That is, the heat storage agent is small, that is, the heat storage agent having only a small heat capacity is divided into sealed resin containers having a low heat transmission rate over the thickness due to its material. However, heat exchange efficiency is not good.
この点において、蓄熱剤を小型の密閉樹脂製容器から大容器に移し、大容器に直接蓄熱剤を充填したうえで、金属製熱交換チューブを利用することが想定される。より詳細には、蓄熱剤が充填された蓄熱容器内に、内部に熱媒流体が流れ、外周面が蓄熱剤と熱媒流体との間の伝熱面を構成する金属製熱交換チューブを配置する。
しかしながら、容器内の蓄熱剤が空気に接触することにより、時間経過とともに蓄熱剤の特性が劣化、あるいは有機系蓄熱剤の場合には、吸湿、酸化、腐敗による蓄熱剤自体の劣化等の別の技術的問題が引き起こされる。
In this regard, it is assumed that the heat storage agent is transferred from a small sealed resin container to a large container, and the large container is directly filled with the heat storage agent, and then a metal heat exchange tube is used. More specifically, a metal heat exchange tube is disposed in the heat storage container filled with the heat storage agent, and the heat transfer fluid flows inside and the outer peripheral surface forms a heat transfer surface between the heat storage agent and the heat transfer fluid. To do.
However, due to the heat storage agent in the container coming into contact with air, the characteristics of the heat storage agent deteriorate with time, or in the case of an organic heat storage agent, the heat storage agent itself deteriorates due to moisture absorption, oxidation, decay, etc. Technical problems are caused.
だからといって、たとえば、密閉式膨張タンクのように、ダイフラム膜を利用して、その外周縁を容器の内周面に密閉状に固定することにより、容器内の蓄熱剤の体積変動をダイフラム膜の上下方向の変形により吸収するとすれば、以下のようなさらなる別の技術的問題が引き起こされる。
すなわち、蓄熱容器の保守点検が困難となる点である。
However, for example, as in a closed expansion tank, the outer peripheral edge of the diaphragm membrane is fixed to the inner peripheral surface of the container in a sealed manner, so that the volume variation of the heat storage agent in the container is If it is absorbed by the deformation of the direction, another technical problem is caused as follows.
That is, it is difficult to maintain and inspect the heat storage container.
より詳細には、蓄熱容器内の熱交換チューブを交換、あるいは容器内を清掃する等蓄熱容器を保守点検する際、蓄熱容器に固定されたダイアフラム膜を取り外す必要があり、不便であるとともに、工数を要するとともに、このようなダイアフラム膜の取り外しにより、ダイアフラム膜自体の劣化も引き起こされる。
また、蓄熱容器が特に大型の場合には、ダイアフラム膜が必然的に大きくなり、可撓性を具備するダイアフラム膜自体の保形性を維持することが困難となり、保形性を確保するのに、たとえば、膜厚を厚肉化するとすれば、容器内の蓄熱剤の体積変動に追従するようにダイフラム膜が上下方向に変形させることが困難となる。
More specifically, when performing maintenance and inspection of the heat storage container such as replacing the heat exchange tube in the heat storage container or cleaning the inside of the container, it is necessary to remove the diaphragm membrane fixed to the heat storage container. In addition, the removal of the diaphragm membrane causes deterioration of the diaphragm membrane itself.
In addition, when the heat storage container is particularly large, the diaphragm membrane is inevitably large, and it becomes difficult to maintain the shape retaining property of the flexible diaphragm membrane itself, so that the shape retaining property is ensured. For example, if the film thickness is increased, it becomes difficult for the diaphragm film to be deformed in the vertical direction so as to follow the volume fluctuation of the heat storage agent in the container.
以上の技術的問題点に鑑み、本発明の目的は、蓄熱特性の劣化を有効に防止しつつ、耐久性を維持するとともに保守点検が容易な蓄熱装置を提供することにある。 In view of the above technical problems, an object of the present invention is to provide a heat storage device that effectively prevents deterioration of heat storage characteristics, maintains durability, and is easy to perform maintenance and inspection.
上記課題を達成するために、本発明の蓄熱装置は、
潜熱利用蓄熱剤が内部に充填される蓄熱容器を有し、
該蓄熱容器内には、内部に熱媒流体が流れ、外周面が蓄熱剤と熱媒流体との間の伝熱面を構成する金属製熱交換器が配置され、
蓄熱剤の比重より小さく、液相の蓄熱剤の液面から上方に突出する態様で液相の蓄熱剤に浮遊可能な落とし蓋がさらに設けられ、
該落とし蓋は、蓄熱剤の体積変動に応じて、浮遊したまま上下方向に移動可能なように、その周側面は、前記蓄熱容器の内周面に対して摺動可能に係合し、
前記金属製熱交換器は、前記蓄熱容器の側面または底面を液密状に貫通するように設けられ、
前記落とし蓋の周側面と前記蓄熱容器の内周面との間の気密性を保持するための気密性保持手段が設けられる、構成としている。
In order to achieve the above object, the heat storage device of the present invention comprises:
It has a heat storage container filled with latent heat utilization heat storage agent,
In the heat storage container, a heat transfer fluid flows inside, and a metal heat exchanger whose outer peripheral surface constitutes a heat transfer surface between the heat storage agent and the heat transfer fluid is disposed,
A drop lid that is smaller than the specific gravity of the heat storage agent and floats on the liquid phase heat storage agent in a mode that protrudes upward from the liquid surface of the liquid phase heat storage agent is further provided,
The dropping lid is slidably engaged with the inner circumferential surface of the heat storage container so that the drop lid can move in the vertical direction while floating in accordance with the volume fluctuation of the heat storage agent,
The metal heat exchanger is provided so as to penetrate the side surface or bottom surface of the heat storage container in a liquid-tight manner,
An airtight holding means for maintaining airtightness between the peripheral side surface of the drop lid and the inner peripheral surface of the heat storage container is provided.
以上の構成を有する蓄熱装置によれば、潜熱利用蓄熱剤が内部に充填される蓄熱容器において、蓄熱容器内には、内部に熱媒流体が流れ、外周面が蓄熱剤と熱媒流体との間の伝熱面を構成する金属製熱交換器が配置されており、伝熱面を介して、熱媒流体から蓄熱剤へ蓄熱し、あるいは蓄熱剤から熱媒流体へ放熱することが可能である。さらに、蓄熱剤の比重より小さく、液相の蓄熱剤の液面から上方に突出する態様で液相の蓄熱剤に浮遊可能な落とし蓋がさらに設けられ、落とし蓋は、蓄熱剤の体積変動に応じて、浮遊したまま上下方向に移動可能なように、その周側面は、蓄熱容器の内周面に対して摺動可能に係合し、落とし蓋の周側面と前記蓄熱容器の内周面との間の気密性を調整するための気密性調整手段が設けられることから、蓄熱剤の種類に応じて、落とし蓋の周側面と蓄熱容器の内周面との間の気密性を調整することで、蓄熱特性の劣化を有効に防止することが可能である一方、落とし蓋を蓄熱容器の内周面に対して密閉固定するとすれば、蓄熱容器、特にその内部の保守点検が不便であり、手間を要するとともに、保守点検のたびに落とし蓋の装着、脱着を繰り返すことから、蓄熱容器の耐久性が劣化するところ、このような問題を引き起こすことなしに、耐久性を維持するとともに保守点検が容易となる。 According to the heat storage device having the above configuration, in the heat storage container filled with the latent heat utilization heat storage agent, the heat transfer fluid flows inside the heat storage container, and the outer peripheral surface is composed of the heat storage agent and the heat transfer fluid. The metal heat exchanger that constitutes the heat transfer surface between them is arranged, and heat can be stored from the heat transfer fluid to the heat storage agent or released from the heat storage agent to the heat transfer fluid via the heat transfer surface. is there. Furthermore, a drop lid that is smaller than the specific gravity of the heat storage agent and that can float on the liquid phase heat storage agent in a mode that protrudes upward from the liquid surface of the liquid phase heat storage agent is further provided. Accordingly, the peripheral side surface is slidably engaged with the inner peripheral surface of the heat storage container so that it can move in the vertical direction while floating, and the peripheral side surface of the drop lid and the inner peripheral surface of the heat storage container Since the airtightness adjusting means for adjusting the airtightness between the drop lid and the inner peripheral surface of the heat storage container is adjusted according to the type of the heat storage agent. While it is possible to effectively prevent deterioration of the heat storage characteristics, if the drop lid is hermetically fixed to the inner peripheral surface of the heat storage container, the maintenance check of the heat storage container, particularly its interior, is inconvenient. In addition, the installation and removal of the lid is repeated every time maintenance is performed. Since the return, when the durability of the heat storage vessel is degraded, without causing such problems, it is easy with maintenance to maintain the durability.
前記気密性調整手段は、前記落とし蓋の周側面および/または前記蓄熱容器の内周面に対して、フッ素樹脂によるコーティング処理を行うことにより形成するのがよい。
潜熱利用蓄熱剤が有機系の場合、前記落とし蓋の周側面と前記蓄熱容器の内周面との間隔は、2ミリ以下であるのがよい。
潜熱利用蓄熱剤が無機系の場合、前記落とし蓋の周側面と前記蓄熱容器の内周面との間隔は、10ミリ以下であるのがよい。
The airtightness adjusting means may be formed by performing a coating treatment with a fluororesin on the peripheral side surface of the drop lid and / or the inner peripheral surface of the heat storage container.
When the latent heat utilizing heat storage agent is organic, the distance between the peripheral side surface of the drop lid and the inner peripheral surface of the heat storage container is preferably 2 mm or less.
When the latent heat utilization heat storage agent is inorganic, the interval between the peripheral side surface of the drop lid and the inner peripheral surface of the heat storage container is preferably 10 mm or less.
前記落とし蓋のレベルを利用して、蓄熱剤による蓄熱量の目安を指示する蓄熱量指示手段がさらに設けられるのがよい。
さらに、前記落とし蓋の周側面と前記蓄熱容器の内周面との間隔が所定値を超える場合において、
前記落とし蓋の上下方向の移動を案内する案内手段が設けられ、
該案内手段は、前記落とし蓋の下面から下方に突出する突出体と、該突出体の外側周面に対して、上下方向に摺動可能に外嵌する、前記蓄熱容器の底面から上方に延びる外管とを有し、
前記外管内には、前記落とし蓋が最下方位置にあるとき、前記外管から溢れないような量の潤滑油が充填され、前記内管の前記外管に対する円滑な摺動を可能とし、
前記外管の高さは、前記蓄熱容器内の蓄熱剤の液面高さより高く設定されるのでもよい。
It is preferable to further provide a heat storage amount instruction means for instructing a measure of the heat storage amount by the heat storage agent using the level of the drop lid.
Furthermore, in the case where the interval between the peripheral side surface of the drop lid and the inner peripheral surface of the heat storage container exceeds a predetermined value,
Guide means for guiding the movement of the drop lid in the vertical direction is provided,
The guide means extends upward from a bottom surface of the heat storage container that is slidably fitted in a vertical direction with respect to an outer peripheral surface of the projecting body that projects downward from the lower surface of the drop lid. An outer tube,
In the outer pipe, when the drop lid is in the lowest position, the outer pipe is filled with an amount of lubricating oil so as not to overflow, allowing the inner pipe to smoothly slide with respect to the outer pipe,
The height of the outer tube may be set higher than the liquid level of the heat storage agent in the heat storage container.
さらにまた、前記突出体の下端は、前記蓄熱容器内の蓄熱剤の液面が最下レベルにあるとき、前記蓄熱容器の底面との間にクリアランスを有するのがよい。 Furthermore, when the liquid level of the heat storage agent in the heat storage container is at the lowest level, the lower end of the projecting body may have a clearance between the bottom surface of the heat storage container.
加えて、前記突出体は、内管状であり、前記案内手段は、二重管構造をなし、該二重管構造は、前記落とし蓋の重心位置に設けられるのでもよい。
さらに、前記落とし蓋は、矩形状であり、前記二重管構造は、前記落とし蓋の各隅部に設けられるのでもよい。
In addition, the projecting body may be an inner tube, and the guide means may have a double tube structure, and the double tube structure may be provided at the center of gravity of the drop lid.
Furthermore, the drop lid may have a rectangular shape, and the double tube structure may be provided at each corner of the drop lid.
本発明に係る蓄熱装置の第1実施形態を、図面を参照しながら、以下に詳細に説明する。 A first embodiment of a heat storage device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
本実施形態では、蓄熱装置16の容器3内に充填される蓄熱剤2として、潜熱製蓄熱剤である脂肪酸エステル系のパステルMを用いている。
有機系の潜熱製蓄熱剤としては、他に、たとえば、ポリエチレングリコール系としてPEG1000を用いればよい。
このような蓄熱装置16の第1実施形態が図1に示されており、蓄熱剤2が蓄熱装置16の容器3内に直接投入され、その蓄熱剤2中に熱交換器の熱交換部6が浸漬されている。この熱交換器の熱交換部6は導管として金属製のチューブ7が用いられ、そのチューブ7には同様に金属製のフィン8が配設されている。これらチューブ7やフィン8は熱伝導率の高い金属素材から構成され、極力薄く構成されている。またフィン8のピッチも小さく構成されている。74は蓄熱剤注入口、75は蓄熱剤排出口である。
In this embodiment, as the
In addition, as the organic latent heat storage agent, for example, PEG1000 may be used as a polyethylene glycol system.
A first embodiment of such a
容器3には、容器3側部の内周面と近接若しくは当接状態で蓄熱剤2の上表面を覆う落とし蓋9が配設され、落とし蓋9は蓄熱剤2の上表面の上下動に追従して移動するようになっている。そのため、蓄熱剤2による空気中の水分や酸素の吸収、蓄熱剤の潜熱温度の変化、潜熱温度グライドの発生を極力防止できるとともに、劣化を伴う蓄熱剤2の特性の変化を抑制できる。同時に、蓄熱剤2の体積変化による蓄熱装置16の破損を防止できることになる。
The
容器3には、熱交換器の導入配管10及び導出配管11が容器3側部を貫通するように配設され、導入配管10及び導出配管11が蓄熱剤2中に浸漬された熱交換部6に連絡されている。
In the
熱交換器の導入配管及び導出配管が容器側部を貫通するように配設されているため、蓄熱剤の体積変化による落とし蓋9の上下動が、導入配管及び導出配管の構造に影響を与えない。
Since the inlet pipe and outlet pipe of the heat exchanger are arranged so as to penetrate the side of the container, the vertical movement of the
内部に熱媒流体を流すことにより、熱交換部6のチューブ7やフィン8からなる伝熱面を介して蓄熱剤2に直接熱媒流体の熱を蓄熱可能になっている。また熱交換部6のチューブ7やフィン8からなる伝熱面を介して直接熱媒流体に蓄熱剤2の熱を放熱可能となっている。
By flowing the heat transfer fluid inside, heat of the heat transfer fluid can be directly stored in the
第1実施形態における落とし蓋9は、蓄熱剤2の上表面に浮遊させる落し蓋であり、落とし蓋9の周側面と容器3の内周面との間の気密性を調整するための隙間調整手段として、容器3の内側面はフッ素樹脂加工処理されており、落とし蓋9側面と容器3側部の内周面との間に、2ミリ以下の隙間を調整したうえで、容器3の内において落とし蓋9のスムーズな上下動が可能になっている。フッ素樹脂加工処理とは、容器3の内周面にフッ素樹脂4を塗布する処理に加えて、フッ素樹脂コーティングされたシートを貼るなど、落とし蓋9側面との摩擦を低減させる処理である。また実施形態では示していないが、落とし蓋9側面にフッ素樹脂加工処理することも可能である。
なお、潜熱利用蓄熱剤が有機系の場合、時間経過とともに蓄熱剤の特性が劣化、あるいは吸湿、酸化、腐敗による蓄熱剤自体の劣化を防止する観点から、落とし蓋9の周側面と蓄熱容器3の内周面との間隔は、2ミリ以下であるのが好ましい。
潜熱製蓄熱剤であるパステルMは、脂肪酸エステルであり、その比重が0.85程度であることから、落とし蓋9を浮遊状態にして上下動させるためにその比重が蓄熱剤2の比重に比較して小さく設定される必要があり、内部に空洞を設け軽量化した金属蓋が用いられている。その他、落とし蓋9として適した素材として、松、桜、コルクなど、脂肪酸エステルよりも比重の小さい素材などが適している。
この場合、落とし蓋9として適した素材として、蓄熱剤の液中に浮遊するのでなく、蓄熱剤の液面より落とし蓋9の上面が上に位置する程度のものを選択する必要がある。
変形例として、落とし蓋9のレベルを利用して、蓄熱剤による蓄熱量の目安を指示する蓄熱量指示手段がさらに設けられるのでもよく、これは、潜熱利用蓄熱剤の場合、液相から固相に相変化する場合には、通常、蓄熱剤の体積が減少し(図2参照)、その際、外部に放熱され、一方、固相から液相に相変化する場合には、通常、蓄熱剤の体積が増大し(図2参照)、その際、外部から蓄熱されるところ、容器内における蓄熱剤の液相体積が、蓄熱量の目安となり、液相体積が、蓄熱容器3における液位により把握可能であることから、蓄熱容器3の内周面に蓄熱量の目盛りを記しておくのでもよい。
The
When the latent heat-utilizing heat storage agent is an organic system, the peripheral side surface of the
Pastel M, which is a latent heat storage agent, is a fatty acid ester, and its specific gravity is about 0.85. Therefore, the specific gravity is compared with the specific gravity of the
In this case, it is necessary to select a material suitable for the
As a modified example, a heat storage amount instruction means for instructing an indication of the amount of heat stored by the heat storage agent by using the level of the
以上の構成を有する蓄熱装置によれば、潜熱利用蓄熱剤が内部に充填される蓄熱容器において、蓄熱容器内には、内部に熱媒流体が流れ、外周面が蓄熱剤と熱媒流体との間の伝熱面を構成する金属製熱交換チューブが配置されており、伝熱面を介して、熱媒流体から蓄熱剤へ蓄熱し、あるいは蓄熱剤から熱媒流体へ放熱することが可能である。さらに、蓄熱剤の比重より小さく、液相の蓄熱剤の液面から上方に突出する態様で液相の蓄熱剤に浮遊可能な落とし蓋がさらに設けられ、落とし蓋は、蓄熱剤の体積変動に応じて、浮遊したまま上下方向に移動可能なように、その周側面は、蓄熱容器の内周面に対して摺動可能に係合し、落とし蓋の周側面と前記蓄熱容器の内周面との間の気密性を調整するための気密性調整手段が設けられることから、蓄熱剤の種類に応じて、落とし蓋の周側面と蓄熱容器の内周面との間の気密性を調整することで、精度の高い加工技術を必要とすることなしに、蓄熱特性の劣化を有効に防止することが可能である一方、落とし蓋を蓄熱容器の内周面に対して密閉固定するとすれば、蓄熱容器、特にその内部の保守点検が不便であり、手間を要するとともに、保守点検のたびに落とし蓋の装着、脱着を繰り返すことから、蓄熱容器の耐久性が劣化するところ、このような問題を引き起こすことなしに、耐久性を維持するとともに保守点検が容易となる。 According to the heat storage device having the above configuration, in the heat storage container filled with the latent heat utilization heat storage agent, the heat transfer fluid flows inside the heat storage container, and the outer peripheral surface is composed of the heat storage agent and the heat transfer fluid. The metal heat exchange tube that constitutes the heat transfer surface between them is arranged, and it is possible to store heat from the heat transfer fluid to the heat storage agent or to release heat from the heat storage agent to the heat transfer fluid via the heat transfer surface. is there. Furthermore, a drop lid that is smaller than the specific gravity of the heat storage agent and that can float on the liquid phase heat storage agent in a mode that protrudes upward from the liquid surface of the liquid phase heat storage agent is further provided. Accordingly, the peripheral side surface is slidably engaged with the inner peripheral surface of the heat storage container so that it can move in the vertical direction while floating, and the peripheral side surface of the drop lid and the inner peripheral surface of the heat storage container Since the airtightness adjusting means for adjusting the airtightness between the drop lid and the inner peripheral surface of the heat storage container is adjusted according to the type of the heat storage agent. Therefore, it is possible to effectively prevent deterioration of the heat storage characteristics without requiring high-precision processing technology, while if the drop lid is hermetically fixed to the inner peripheral surface of the heat storage container, Maintenance and inspection of the heat storage container, especially its interior, is inconvenient and laborious Mounting the lid off every time maintenance, since repeating the desorption, where durability of the heat storage vessel is degraded, without causing such problems, it is easy with maintenance to maintain the durability.
以下に、本発明の第2実施形態について、図2を参照しながら説明する。以下の説明において、第1実施形態と同様な構成要素については、同様な参照番号を付することによりその説明は省略し、以下では、本実施形態の特徴部分について詳細に説明する。
本発明の第2実施形態の特徴は、潜熱利用蓄熱剤として無機系を採用する場合において、落とし蓋9の周側面30と蓄熱容器3の内周面32との間隔を確保可能であることから、落とし蓋9を水平維持した状態で上下方向に円滑に移動可能とするために、落とし蓋9の上下方向の移動を案内する案内手段34を設けた点にある。
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Hereinafter, the characteristic portions of the present embodiment will be described in detail.
The feature of the second embodiment of the present invention is that, when an inorganic system is employed as the latent heat utilization heat storage agent, it is possible to ensure the distance between the
より詳細には、潜熱利用蓄熱剤が無機系の場合、有機系に比べて、空気に触れることにより、時間経過とともに蓄熱剤の特性が劣化、あるいは吸湿、酸化、腐敗による蓄熱剤自体の劣化の発生は起きにくく、落とし蓋9の周側面と蓄熱容器3の内周面との間隔D3は、10ミリ以下であるのが好ましい。この場合、落とし蓋9の周側面と蓄熱容器3の内周面との間のクリアランスを大きく確保可能であることから、落とし蓋9の加工精度が要求されず安価に製造可能である反面、蓄熱剤の体積変動により落とし蓋9が円滑に上下方向に移動可能とするように、案内手段34を設ける必要がある。
無機系の潜熱製蓄熱剤としては、たとえば、リン酸水素ナトリウムを用いればよい。
なお、図2においては、明瞭性のために、図1とは異なり、蓄熱容器3内の熱交換部6の図示を省略する一方、落とし蓋9と蓄熱容器3とのクリアランスD3、案内手段34における内管38と外管44とのクリアランスを誇張して図示している。
落とし蓋9は、蓄熱容器3が円筒容器であることに対応して、上板50と下板52と両板50、52間を連結する側周板54とからなる円筒状の中空箱体状をなし、下板52には、円形張り出しフランジ56が設けられ、張り出しフランジ56の周側面が、落とし蓋9の周側面30を構成する。
More specifically, when the latent heat-based heat storage agent is inorganic, the characteristics of the heat storage agent deteriorate with time, or deterioration of the heat storage agent itself due to moisture absorption, oxidation, or decay, as a result of touching air compared to organic systems. It is difficult for the generation to occur, and the distance D3 between the peripheral side surface of the
As the inorganic latent heat storage agent, for example, sodium hydrogen phosphate may be used.
In FIG. 2, for the sake of clarity, unlike FIG. 1, the illustration of the
Corresponding to the fact that the
案内手段34は、上板50の下面36から、下板52より下方に突出する内管38と、内管38の外側周面40に対して、上下方向に摺動可能に外嵌する、蓄熱容器3の底面42から上方に延びる外管44とを有する二重管構造をなし、二重管構造は、落とし蓋9の重心位置、すなわち、上板50の中心に設けられる。内管38の外管44に対する円滑な摺動を確保するために、内管38の外周面と外管44の内周面との間に潤滑油を充填しており、内管38の外周面と外管44の内周面との間の間隔は、このような観点から定めればよい。
下板52には、内管38が非接触形態で貫通可能な開口58が設けられ、蓄熱剤の蓄熱容器3内における体積変動に伴い落とし蓋9が上下方向に移動する際、内管38が外管44に対して潤滑油を介して案内されつつ、上下方向に移動する下板52が、外管44に接触しないようにしている。
The guide means 34 is externally fitted so as to be slidable in the vertical direction from the
The
外管44内には、落とし蓋9が最下方位置にあるとき、外管44から溢れないような量の潤滑油Bが充填され、内管38の外管44に対する円滑な摺動を可能とし、外管44の高さは、蓄熱容器3内の蓄熱剤の液面高さより高く設定される。これにより、蓄熱容器3内の蓄熱剤と潤滑油46とが混合しないようにしている。
内管38の下端48は、蓄熱容器3内の蓄熱剤の液面が最下レベルにあるとき、蓄熱容器3の底面42との間にクリアランスを有する。
その際、第1実施形態と同様に、外部から蓄熱されるところ、容器内における蓄熱剤の液相体積が、蓄熱量の目安となり、液相体積が、蓄熱容器3における液位により把握可能であることから、落とし蓋9の一部である内管38の内周面に蓄熱量の目盛り61を記しておくのでもよい。
The
The
At that time, as in the first embodiment, when heat is stored from the outside, the liquid phase volume of the heat storage agent in the container is a measure of the amount of heat stored, and the liquid phase volume can be grasped by the liquid level in the
以上の構成を有する蓄熱装置によれば、図2(A)に示すように、蓄熱容器3内の蓄熱剤が、固相で凝固状態にある場合には、蓄熱剤の蓄熱容器3内での上面レベルは、最下レベルにあり、内管38と外管44との間の潤滑油Bの液位が最上レベルにあるが、落とし蓋9の下板52の下面が固相蓄熱剤の上面により支持される一方、内管38の下端48は、外管44の底面42との間にクリアランスを確保するようにしつつ、潤滑油Bが溢れ出ないようにしている。
図2(B)に示すように、蓄熱剤が蓄熱容器3内の熱交換部6により加熱され、蓄熱する場合、蓄熱剤が体積を増大して半凝固状態となり、それに応じて、落とし蓋9が案内手段34により案内されつつ、円滑に上方に移動する。より詳細には、蓄熱剤の蓄熱容器3内での上面レベルは、最下レベルからD1だけ上方に移動し、それに伴い、内管38と外管44との間の潤滑油Bの液位が最上レベルから下降する。
図2(C)に示すように、蓄熱剤が蓄熱容器3内の熱交換部6によりさらに加熱され、蓄熱する場合、蓄熱剤が完全に液化状態となり、それに応じて、落とし蓋9が案内手段34により案内されつつ、円滑にさらに上方に移動する。より詳細には、蓄熱剤の蓄熱容器3内での上面レベルは、最下レベルからD2だけ上方に移動し、それに伴い、内管38と外管44との間の潤滑油Bの液位が最上レベルからさらに下降する。このとき、落とし蓋9が液相蓄熱剤の液面より上方に浮き、落とし蓋9の周側面と蓄熱容器3の内周面との間の環状部分以外、蓄熱剤の液面は落とし蓋9により覆われる。
なお、蓄熱剤が蓄熱容器3内の熱交換部6により冷却され、放熱する場合は、図2(C)から図2(A)へ逆の進行となる。
蓄熱装置の保守メンテナンスの際、たとえば、蓄熱容器3内の熱交換部6を点検したり、交換したりする場合には、第1実施形態と同様に、落とし蓋9を上方に単に引き抜くことにより、蓄熱容器3の開口から内部に容易にアクセス可能とすることが可能となる。
According to the heat storage device having the above configuration, as shown in FIG. 2 (A), when the heat storage agent in the
As shown in FIG. 2 (B), when the heat storage agent is heated by the
As shown in FIG. 2 (C), when the heat storage agent is further heated by the
In addition, when a thermal storage agent is cooled by the
During maintenance of the heat storage device, for example, when checking or replacing the
変形例としては、落とし蓋9が、矩形状である場合、二重管構造は、落とし蓋9の各隅部に設けられるのでもよい。これにより、落とし蓋9の重心位置に単一の二重管構造を設ける場合に比べて、より安定的に落とし蓋9の上下方向の移動を案内することが可能となる。なお、二重管構造を落とし蓋9の重心位置に設ける場合、落とし蓋9は円形に限らないが、点対称形であるのが好ましく、二重管構造は、落とし蓋9の各隅部に設ける場合、落とし蓋9は矩形状に限らないが、点対称形でない場合に有用である。
As a modification, when the
以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の範囲から逸脱しない範囲内において、当業者であれば、種々の修正あるいは変更が可能である。
たとえば、本実施形態において、蓄熱装置の用途について言及していないが、体積変動を引き起こす潜熱利用蓄熱剤が内部に充填される蓄熱容器3を必要とする限り、多種の用途、たとえば、冷凍装置において、負荷冷却器のデフロストに用いられる蓄熱装置として利用してもよい。
たとえば、第2実施形態において、落とし蓋の案内手段の一部としての内管38は、軽量化、コスト低減の観点から中空体のものとして説明したが、それに限定されることなく、落とし蓋の案内機能を奏することが可能である限り、たとえば、中実体でもよい。
The embodiments of the present invention have been described in detail above, but various modifications or changes can be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.
For example, in the present embodiment, the application of the heat storage device is not mentioned, but as long as the
For example, in the second embodiment, the
L 液相蓄熱剤
S 固相蓄熱剤
B 潤滑油
D1 蓄熱剤の蓄熱容器内における凝固状態から半凝固状態への上面レベルの移動量
D2 蓄熱剤の蓄熱容器内における凝固状態から液化状態への上面レベルの移動量
D3 落とし蓋の外周面と蓄熱容器の内周面とのクリアランス
1 蓄熱装置
3 蓄熱容器
4 フッ素樹脂
6 熱交換部
7 チューブ
8 フィン
9 落とし蓋
10 導入配管
11 導出配管
30 周側面
32 内周面
34 案内手段
36 下面
38 内管
40 外側周面
42 底面
44 外管
46 潤滑油
48 下端
50 上板
52 下板
54 側周板
56 張り出しフランジ
58 円形開口
59 中空部
60 内周面
61 目盛
L Liquid phase heat storage agent
S Solid phase heat storage agent
B Lubricating oil
D1 Transfer amount of the heat storage agent from the solidified state to the semi-solidified state in the heat storage container
D2 Amount of top-level transfer of the heat storage agent from the solidified state to the liquefied state in the heat storage container
D3 Clearance between the outer peripheral surface of the drop lid and the inner peripheral surface of the heat storage container 1
Claims (9)
該蓄熱容器内には、内部に熱媒流体が流れ、外周面が蓄熱剤と熱媒流体との間の伝熱面を構成する金属製熱交換器が配置され、
蓄熱剤の比重より小さく、液相の蓄熱剤の液面から上方に突出する態様で液相の蓄熱剤に浮遊可能な落とし蓋がさらに設けられ、
該落とし蓋は、蓄熱剤の体積変動に応じて、浮遊したまま上下方向に移動可能なように、その周側面は、前記蓄熱容器の内周面に対して摺動可能に係合し、
前記金属製熱交換器は、前記蓄熱容器の側面または底面を液密状に貫通するように設けられ、
前記落とし蓋の周側面と前記蓄熱容器の内周面との間の気密性を調整するための気密性調整手段が設けられる、ことを特徴とする蓄熱装置。 It has a heat storage container filled with latent heat utilization heat storage agent,
In the heat storage container, a heat transfer fluid flows inside, and a metal heat exchanger whose outer peripheral surface constitutes a heat transfer surface between the heat storage agent and the heat transfer fluid is disposed,
A drop lid that is smaller than the specific gravity of the heat storage agent and floats on the liquid phase heat storage agent in a mode that protrudes upward from the liquid surface of the liquid phase heat storage agent is further provided,
The dropping lid is slidably engaged with the inner circumferential surface of the heat storage container so that the drop lid can move in the vertical direction while floating in accordance with the volume fluctuation of the heat storage agent,
The metal heat exchanger is provided so as to penetrate the side surface or bottom surface of the heat storage container in a liquid-tight manner,
A heat storage device, wherein an airtightness adjusting means for adjusting airtightness between a peripheral side surface of the drop lid and an inner peripheral surface of the heat storage container is provided.
前記落とし蓋の上下方向の移動を案内する案内手段が設けられ、
該案内手段は、前記落とし蓋の下面から下方に突出する突出体と、該突出体の外側周面に対して、上下方向に摺動可能に外嵌する、前記蓄熱容器の底面から上方に延びる外管とを有し、
前記外管内には、前記落とし蓋が最下方位置にあるとき、前記外管から溢れないような量の潤滑油が充填され、前記内管の前記外管に対する円滑な摺動を可能とし、
前記外管の高さは、前記蓄熱容器内の蓄熱剤の液面高さより高く設定される、請求項4に記載の蓄熱装置。 In the case where the interval between the peripheral side surface of the drop lid and the inner peripheral surface of the heat storage container exceeds a predetermined value,
Guide means for guiding the movement of the drop lid in the vertical direction is provided,
The guide means extends upward from a bottom surface of the heat storage container that is slidably fitted in a vertical direction with respect to an outer peripheral surface of the projecting body that projects downward from the lower surface of the drop lid. An outer tube,
In the outer pipe, when the drop lid is in the lowest position, the outer pipe is filled with an amount of lubricating oil so as not to overflow, allowing the inner pipe to smoothly slide with respect to the outer pipe,
The heat storage device according to claim 4, wherein the height of the outer pipe is set to be higher than the liquid level of the heat storage agent in the heat storage container.
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