JP2620958B2 - 蓄熱装置 - Google Patents
蓄熱装置Info
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- JP2620958B2 JP2620958B2 JP18059588A JP18059588A JP2620958B2 JP 2620958 B2 JP2620958 B2 JP 2620958B2 JP 18059588 A JP18059588 A JP 18059588A JP 18059588 A JP18059588 A JP 18059588A JP 2620958 B2 JP2620958 B2 JP 2620958B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は給湯器などに用いる電気式の蓄熱装置に関す
るものである。
るものである。
従来から、比熱の大きい物体に熱を蓄えておいて、後
でこの熱を利用する蓄熱技術は広く知られており、さま
ざまな分野で利用されていた。
でこの熱を利用する蓄熱技術は広く知られており、さま
ざまな分野で利用されていた。
例えば、電気エネルギーによる蓄熱を利用した給湯器
としては、第６図に示すように、水を直接加熱する貯湯
式のものが広く用いられていた。
としては、第６図に示すように、水を直接加熱する貯湯
式のものが広く用いられていた。
これは、ヒータ60を設置した貯湯タンク31と、その周
囲を覆った断熱材32により構成され、貯湯タンク31内の
水33を直接加熱しておいて必要に応じて蛇口34より温水
を取り出すようにしており、水33自体を蓄熱体として利
用するものであった。
囲を覆った断熱材32により構成され、貯湯タンク31内の
水33を直接加熱しておいて必要に応じて蛇口34より温水
を取り出すようにしており、水33自体を蓄熱体として利
用するものであった。
ところが、このような従来の貯湯式給湯器は水33を蓄
熱体としていたことから、蓄熱温度は100℃以上となら
ず、所望の熱量（＝比熱×質量×温度）を得るためには
大きな容積を必要とし、給湯器を小型化することができ
なかった。
熱体としていたことから、蓄熱温度は100℃以上となら
ず、所望の熱量（＝比熱×質量×温度）を得るためには
大きな容積を必要とし、給湯器を小型化することができ
なかった。
また、容積が大きいと、断熱を必要とする面積が大き
くなるため、断熱ロスが激しく、ヒータ30への電気容量
も大きくせざるを得ないという問題点があった。さら
に、従来の貯湯式給湯器は安全性や安定した給湯性能な
どの点でも問題があった。
くなるため、断熱ロスが激しく、ヒータ30への電気容量
も大きくせざるを得ないという問題点があった。さら
に、従来の貯湯式給湯器は安全性や安定した給湯性能な
どの点でも問題があった。
この他、石やレンガ等を蓄熱体として利用することも
知られていたが、電気エネルギーを用いた、効率のよい
蓄熱装置は開発されていなかった。
知られていたが、電気エネルギーを用いた、効率のよい
蓄熱装置は開発されていなかった。
上記に鑑みて本発明は、非酸化物系セラミックスから
成る蓄熱体の所要個所に電気ヒータを埋設し、前記蓄熱
体に穿設した流通孔、または複数の蓄熱体相互間に形成
した流通孔の両端にヒートパイプを接合して蓄熱装置を
構成したものである。
成る蓄熱体の所要個所に電気ヒータを埋設し、前記蓄熱
体に穿設した流通孔、または複数の蓄熱体相互間に形成
した流通孔の両端にヒートパイプを接合して蓄熱装置を
構成したものである。
以下、本発明の実施例を図によって説明する。
第１図に示す蓄熱装置Ｔは、ブロック状の蓄熱体１を
複数個組合わせ、各蓄熱体１を貫通するように穿設され
た流通孔1aの両端にヒートパイプ２を接合し、蓄熱体１
の必要な個所に電気ヒータ３を埋設してなるものであ
る。
複数個組合わせ、各蓄熱体１を貫通するように穿設され
た流通孔1aの両端にヒートパイプ２を接合し、蓄熱体１
の必要な個所に電気ヒータ３を埋設してなるものであ
る。
蓄熱体１は炭化珪素質セラミックス、窒化珪素質セラ
ミックス等の非酸化物系セラミックスから成る直方体で
あり、第２図（ａ）に示すように、各蓄熱体１には流通
孔1aが穿設されている。この流通孔1aの端部には、銅等
の金属からなる緩衝材４を介してステンレスからなるヒ
ートパイプ２を活性金属法により接合してある。したが
って、ヒートパイプ２内を流れる熱媒体としての水は、
流通孔1a内を通過する際に蓄熱体１と直接接触し、熱伝
達率を非常に高いものとできる。また、蓄熱体１とヒー
トパイプ２の間に緩衝材４を備えていることから、互い
の熱膨張差を吸収することができる。さらに、各ヒート
パイプ２は、第１図に示すように、各流通孔1aを並列に
接続しているが、各流通孔1aを直列に接続したものでも
よい。
ミックス等の非酸化物系セラミックスから成る直方体で
あり、第２図（ａ）に示すように、各蓄熱体１には流通
孔1aが穿設されている。この流通孔1aの端部には、銅等
の金属からなる緩衝材４を介してステンレスからなるヒ
ートパイプ２を活性金属法により接合してある。したが
って、ヒートパイプ２内を流れる熱媒体としての水は、
流通孔1a内を通過する際に蓄熱体１と直接接触し、熱伝
達率を非常に高いものとできる。また、蓄熱体１とヒー
トパイプ２の間に緩衝材４を備えていることから、互い
の熱膨張差を吸収することができる。さらに、各ヒート
パイプ２は、第１図に示すように、各流通孔1aを並列に
接続しているが、各流通孔1aを直列に接続したものでも
よい。
上記蓄熱体１とヒートパイプ２の接合構造について
は、第２図（ａ）に示したものに限らず、第２図（ｂ）
に示すように、蓄熱体１の端部に凹部1bを形成しておい
て、この凹部1bに緩衝材４、ヒートパイプ２の一部を挿
入して接合したものでもよい。
は、第２図（ａ）に示したものに限らず、第２図（ｂ）
に示すように、蓄熱体１の端部に凹部1bを形成しておい
て、この凹部1bに緩衝材４、ヒートパイプ２の一部を挿
入して接合したものでもよい。
あるいは、第２図（ｃ）に示すように、蓄熱体１に凸
部1cを形成しておいて、この凸部1cとヒートパイプ２を
突き合わせ、これらを緩衝材４で取り囲んで接合したも
のでもよい。
部1cを形成しておいて、この凸部1cとヒートパイプ２を
突き合わせ、これらを緩衝材４で取り囲んで接合したも
のでもよい。
さらに、電気ヒータ３は、蓄熱体１の一辺に形成した
凹部に挿入したものであり、シーズヒータなどさまざま
なものを用いることができるが、アルミナセラミックス
や窒化珪素質セラミックスに発熱体を埋設してなるセラ
ミックスヒータを用いればより好適である。特に窒化珪
素質セラミックスから成るヒータは、蓄熱体１と熱膨張
係数が同等であり、耐熱衝撃性に優れヒータ自身で温度
制御ができるなど、優れたものである。
凹部に挿入したものであり、シーズヒータなどさまざま
なものを用いることができるが、アルミナセラミックス
や窒化珪素質セラミックスに発熱体を埋設してなるセラ
ミックスヒータを用いればより好適である。特に窒化珪
素質セラミックスから成るヒータは、蓄熱体１と熱膨張
係数が同等であり、耐熱衝撃性に優れヒータ自身で温度
制御ができるなど、優れたものである。
また、各蓄熱体１は互いに固着されておらず、この蓄
熱装置Ｔを取り囲む断熱材やフレーム（いずれも不図
示）によって支持されている。
熱装置Ｔを取り囲む断熱材やフレーム（いずれも不図
示）によって支持されている。
この蓄熱装置Ｔは電気ヒータ３に通電することによっ
て蓄熱体１を高温に維持しておき、必要なときにヒート
パイプ２を通じてこの熱を取り出すようにしたものであ
るが、蓄熱体１として、炭化珪素質セラミックスや窒化
珪素質セラミックスなどの比熱、熱伝導率、耐熱衝撃性
の大きな材質を用いていることから、小型で効率のよい
蓄熱を行うことができる。
て蓄熱体１を高温に維持しておき、必要なときにヒート
パイプ２を通じてこの熱を取り出すようにしたものであ
るが、蓄熱体１として、炭化珪素質セラミックスや窒化
珪素質セラミックスなどの比熱、熱伝導率、耐熱衝撃性
の大きな材質を用いていることから、小型で効率のよい
蓄熱を行うことができる。
次に、この蓄熱装置Ｔを給湯器に用いた例を説明す
る。第５図に示すように、蓄熱装置Ｔを断熱材５で取り
囲み、ヒートパイプ２は熱交換器Ｋを通って循環する熱
サイホン式のものとし、熱交換器Ｋでは水管Ｐを通る水
に伝熱するようになっている。
る。第５図に示すように、蓄熱装置Ｔを断熱材５で取り
囲み、ヒートパイプ２は熱交換器Ｋを通って循環する熱
サイホン式のものとし、熱交換器Ｋでは水管Ｐを通る水
に伝熱するようになっている。
上記給湯器は、まず夜間中に電気ヒータ３に通電し
て、蓄熱体１を500℃程度に加熱しておき、朝温水を利
用する際に蛇口を捻ると、ヒートパイプ２中を熱媒体で
ある水が循環し、熱交換器Ｋで、水管Ｐ中の水に熱を伝
え温水が発生するようになっている。この給湯器は、ク
リーンな電気エネルギーのみを用いるものであり、イン
テリジュエントビルにも応用でき、また夜間電力を使用
することから、低コストで効率をよくすることができ
る。
て、蓄熱体１を500℃程度に加熱しておき、朝温水を利
用する際に蛇口を捻ると、ヒートパイプ２中を熱媒体で
ある水が循環し、熱交換器Ｋで、水管Ｐ中の水に熱を伝
え温水が発生するようになっている。この給湯器は、ク
リーンな電気エネルギーのみを用いるものであり、イン
テリジュエントビルにも応用でき、また夜間電力を使用
することから、低コストで効率をよくすることができ
る。
また、この蓄熱装置Ｔは、上記給湯器に限らず暖房装
置などにも利用できることは言うまでもない。
置などにも利用できることは言うまでもない。
上記実施例では、蓄熱体１に流通孔1aを穿設し、両端
にヒートパイプ２を接合したものを示したが、第３図に
示すように複数の蓄熱体11を組合わせ、これらの間に流
通孔11aを形成し、該流通孔11aの両端に緩衝材14を介し
てヒートパイプ12を活性金属法で接合するようにしても
よい。このような構造とすれば、蓄熱体11の加工が容易
であり、また各蓄熱体11間にも銅などからなる緩衝材15
を備えておけば、銅は熱伝導率が高いことから、蓄熱体
11の熱応答性を高めることができる。
にヒートパイプ２を接合したものを示したが、第３図に
示すように複数の蓄熱体11を組合わせ、これらの間に流
通孔11aを形成し、該流通孔11aの両端に緩衝材14を介し
てヒートパイプ12を活性金属法で接合するようにしても
よい。このような構造とすれば、蓄熱体11の加工が容易
であり、また各蓄熱体11間にも銅などからなる緩衝材15
を備えておけば、銅は熱伝導率が高いことから、蓄熱体
11の熱応答性を高めることができる。
なお、第３図では４個の蓄熱体11を組合わせて流通孔
11aを形成したものを示したが、２個の蓄熱体11を組合
わせて形成したものでもよく、また、各蓄熱体11間に緩
衝材15を備えないものであってもよい。
11aを形成したものを示したが、２個の蓄熱体11を組合
わせて形成したものでもよく、また、各蓄熱体11間に緩
衝材15を備えないものであってもよい。
次に上記第３図に示した構造の蓄熱体11を用いた蓄熱
装置について説明する。第４図（ａ）（ｂ）に示す蓄熱
装置Ｔ′は、非酸化物系セラミックスからなる直方体の
蓄熱体11を複数組合わせ、これらの蓄熱体11の間に流通
孔11aを形成し、ヒータ13を埋設してなるものである。
装置について説明する。第４図（ａ）（ｂ）に示す蓄熱
装置Ｔ′は、非酸化物系セラミックスからなる直方体の
蓄熱体11を複数組合わせ、これらの蓄熱体11の間に流通
孔11aを形成し、ヒータ13を埋設してなるものである。
流通孔11aは４個の蓄熱体11を組合わせて形成され、
この流通孔11aの両端部には、前記したように緩衝材14
を介してヒートパイプ12が接合されている。また、これ
らのヒートパイプ12は図示していないが、それぞれ第１
図に示したものと同様に並列に接続されるようになって
いる。
この流通孔11aの両端部には、前記したように緩衝材14
を介してヒートパイプ12が接合されている。また、これ
らのヒートパイプ12は図示していないが、それぞれ第１
図に示したものと同様に並列に接続されるようになって
いる。
さらに、電気ヒータ13は、蓄熱体11の一辺に形成した
凹部に挿入してあり、シーズヒータやセラミックヒータ
などさまざまなものを用いることができるが、前記した
ように窒化珪素質セラミックスからなるヒータが最も優
れていた。
凹部に挿入してあり、シーズヒータやセラミックヒータ
などさまざまなものを用いることができるが、前記した
ように窒化珪素質セラミックスからなるヒータが最も優
れていた。
この蓄熱体Ｔ′は、まわりをフレーム20で支持する構
造となっているが、フレーム20にはロッド21、スプリン
グ22が備えられ、このロッド21で、常時蓄熱体11を押圧
支持するようになっている。
造となっているが、フレーム20にはロッド21、スプリン
グ22が備えられ、このロッド21で、常時蓄熱体11を押圧
支持するようになっている。
また、上記実施例では複数の蓄熱体11を組み合わせて
形成する流通孔11aとして断面が円形のもののみを示し
たが、これに限らず、断面が多角形あるいは半円などの
流通孔11aを形成したものであってもよい。
形成する流通孔11aとして断面が円形のもののみを示し
たが、これに限らず、断面が多角形あるいは半円などの
流通孔11aを形成したものであってもよい。
実際に、第４図（ａ）（ｂ）に示す蓄熱装置Ｔ′を試
作した。蓄熱体11は、Si3N490重量％以上で、Y2O3,Al2O
3を添加した窒化珪素質セラミックスにより形成し、24m
m×43mm×196mmの直方体で、この蓄熱体11を70個用い
て、図のように縦５個、横14個並べて組合わせ、流通孔
11aは内径6mmのものを28本形成した、また電気ヒータ13
は窒化珪素質セラミックスからなり、1.2kw/hで、500℃
で飽和するものを56本使用した。
作した。蓄熱体11は、Si3N490重量％以上で、Y2O3,Al2O
3を添加した窒化珪素質セラミックスにより形成し、24m
m×43mm×196mmの直方体で、この蓄熱体11を70個用い
て、図のように縦５個、横14個並べて組合わせ、流通孔
11aは内径6mmのものを28本形成した、また電気ヒータ13
は窒化珪素質セラミックスからなり、1.2kw/hで、500℃
で飽和するものを56本使用した。
全体としての蓄熱体11の体積は14.2、流通孔11aの
内部容積は1.6×10-4m3であった。この蓄熱装置は電気
ヒータ13に通電すると30分で500℃に達し、給湯器とし
て用いる場合一般家庭台所で必要な2600Kcalの熱量を蓄
熱することができた。
内部容積は1.6×10-4m3であった。この蓄熱装置は電気
ヒータ13に通電すると30分で500℃に達し、給湯器とし
て用いる場合一般家庭台所で必要な2600Kcalの熱量を蓄
熱することができた。
ちなみに、第６図に示した貯湯式の給湯器の場合、上
記と同様に2600Kcalの蓄熱を行うためには、28の容積
を必要とすることから、本発明の蓄熱装置が小型となる
ことがわかる。
記と同様に2600Kcalの蓄熱を行うためには、28の容積
を必要とすることから、本発明の蓄熱装置が小型となる
ことがわかる。
また、蓄熱体11の材質を、上記した窒化珪素質セラミ
ックスにかえて、SiC90重量％以上で、Al2O3を添加して
なる炭化珪素質セラミックス、あるいはAlNを主成分と
する窒化アルミ質セラミックスとしてもほぼ同様の結果
であった。
ックスにかえて、SiC90重量％以上で、Al2O3を添加して
なる炭化珪素質セラミックス、あるいはAlNを主成分と
する窒化アルミ質セラミックスとしてもほぼ同様の結果
であった。
叙上のように本発明によれば、非酸化物系セラミック
スから成る蓄熱体の所要個所に電気ヒータを埋設し、前
記蓄熱体に穿設した流通孔、または複数の蓄熱体間に形
成した流通孔の両端にヒートパイプを接合して蓄熱装置
を構成したことによって、蓄熱体として比熱、熱伝導
率、耐熱衝撃性の大きい非酸化物系セラミックスを用い
ていることから、より高温で蓄熱量を大きくでき、また
ヒートパイプを直接蓄熱体に接合してあることから、熱
伝導を良好にできる結果、小型で効率のよい高性能の蓄
熱装置とすることができる。
スから成る蓄熱体の所要個所に電気ヒータを埋設し、前
記蓄熱体に穿設した流通孔、または複数の蓄熱体間に形
成した流通孔の両端にヒートパイプを接合して蓄熱装置
を構成したことによって、蓄熱体として比熱、熱伝導
率、耐熱衝撃性の大きい非酸化物系セラミックスを用い
ていることから、より高温で蓄熱量を大きくでき、また
ヒートパイプを直接蓄熱体に接合してあることから、熱
伝導を良好にできる結果、小型で効率のよい高性能の蓄
熱装置とすることができる。
さらに、本発明の蓄熱装置を給湯器に用いれば蓄熱装
置の形状は自由なものとできることから、デッドスペー
スを有効に利用でき、発火などの恐れがなく安全性に優
れ、温度制御が容易で安定した給湯性能を得られるなど
多くの特長を有した給湯器を提供することができる。
置の形状は自由なものとできることから、デッドスペー
スを有効に利用でき、発火などの恐れがなく安全性に優
れ、温度制御が容易で安定した給湯性能を得られるなど
多くの特長を有した給湯器を提供することができる。
第１図は本発明実施例に係る蓄熱装置を示す斜視図、第
２図（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ蓄熱体とヒートパイ
プの接合構造を説明するための第１図中Ｘ−Ｘ線部分断
面図である。 第３図は蓄熱体とヒートパイプの接合構造の他の実施例
を示す分解斜視図である。 第４図（ａ）は本発明の他の実施例を示す斜視図であ
る。第４図（ｂ）は同図（ａ）中のＹ−Ｙ線部分断面図
である。 第５図は本発明の蓄熱装置を用いた給湯器の概念図、第
６図は従来の貯湯式給湯器を示す断面図である。 1,11……蓄熱体、2,12……ヒートパイプ 3,13……電気ヒータ、4,14,15……緩衝材
２図（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ蓄熱体とヒートパイ
プの接合構造を説明するための第１図中Ｘ−Ｘ線部分断
面図である。 第３図は蓄熱体とヒートパイプの接合構造の他の実施例
を示す分解斜視図である。 第４図（ａ）は本発明の他の実施例を示す斜視図であ
る。第４図（ｂ）は同図（ａ）中のＹ−Ｙ線部分断面図
である。 第５図は本発明の蓄熱装置を用いた給湯器の概念図、第
６図は従来の貯湯式給湯器を示す断面図である。 1,11……蓄熱体、2,12……ヒートパイプ 3,13……電気ヒータ、4,14,15……緩衝材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 千壽 哲郎 (56)参考文献 特開 昭62−29859（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−140252（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−34918（ＪＰ，Ｕ)
Claims (2)
- 【請求項１】非酸化物系セラミックスからなる蓄熱体の
所要個所に電気ヒータを埋設するとともに、前記蓄熱体
に熱媒体が通る流通孔を穿設し、該流通孔の両端に緩衝
材を介してヒートパイプを接合したことを特徴とする蓄
熱装置。 - 【請求項２】非酸化物系セラミックスから成る複数の蓄
熱体相互間に熱媒体が通る流通孔を形成し、該流通孔の
両端に緩衝材を介してヒートパイプを接合し、かつ上記
蓄熱体の所要個所に電気ヒータを埋設してなる蓄熱装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18059588A JP2620958B2 (ja) | 1988-07-20 | 1988-07-20 | 蓄熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18059588A JP2620958B2 (ja) | 1988-07-20 | 1988-07-20 | 蓄熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0229547A JPH0229547A (ja) | 1990-01-31 |
| JP2620958B2 true JP2620958B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=16086010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18059588A Expired - Lifetime JP2620958B2 (ja) | 1988-07-20 | 1988-07-20 | 蓄熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2620958B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109974299A (zh) * | 2019-03-14 | 2019-07-05 | 大连理工大学 | 一种加热装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2726174B2 (ja) * | 1991-08-01 | 1998-03-11 | シャープ株式会社 | 電気温風暖房機 |
| GB2431985A (en) * | 2005-11-03 | 2007-05-09 | Lincat Group Plc | Oven compartment for a heat-storage cooker comprising a ceramic material |
-
1988
- 1988-07-20 JP JP18059588A patent/JP2620958B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109974299A (zh) * | 2019-03-14 | 2019-07-05 | 大连理工大学 | 一种加热装置 |
| CN109974299B (zh) * | 2019-03-14 | 2020-08-18 | 大连理工大学 | 一种加热装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0229547A (ja) | 1990-01-31 |
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