JP2700897B2 - 蓄熱装置 - Google Patents

蓄熱装置

Info

Publication number
JP2700897B2
JP2700897B2 JP63180594A JP18059488A JP2700897B2 JP 2700897 B2 JP2700897 B2 JP 2700897B2 JP 63180594 A JP63180594 A JP 63180594A JP 18059488 A JP18059488 A JP 18059488A JP 2700897 B2 JP2700897 B2 JP 2700897B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
heat storage
storage device
heater
storage body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP63180594A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0229546A (ja
Inventor
皓三 鈴木
武志 松元
浩一 長崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Tokyo Electric Power Co Inc
Original Assignee
Kyocera Corp
Tokyo Electric Power Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp, Tokyo Electric Power Co Inc filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP63180594A priority Critical patent/JP2700897B2/ja
Publication of JPH0229546A publication Critical patent/JPH0229546A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2700897B2 publication Critical patent/JP2700897B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0056Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using solid heat storage material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/14Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically both tubes being bent
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/26Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for allowing differential expansion between elements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

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。
〔従来の技術〕 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。
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。
これは、ヒータ30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。
〔従来技術の課題〕
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。
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。
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。
〔課題を解決するための手段〕
上記に鑑みて本発明は、非酸化物系セラミックスから
成る蓄熱体の必要個所に電気ヒータを埋設し、前記蓄熱
体に穿設した貫通孔に緩衝材を介してヒートパイプを挿
通・固定するか、または複数の蓄熱体でヒートパイプを
挟み込んで固定して蓄熱装置を構成したものである。
〔実施例〕
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を貫通するようにヒートパ
イプ2を備え、蓄熱体1の所要個所に電気ヒータ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図に示すように、各蓄熱体1には貫通孔1aが
穿設されている。この貫通孔1a内に銅などの金属から成
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が挿入され、活性金属法により固着されているが、緩
衝材4を備えていることから、高温時の蓄熱体1とヒー
トパイプ2の熱膨張差を吸収することができる。また、
各ヒートパイプ2は第1図に示すようにすべて並列に接
続されているが、各ヒートパイプ2を直列に接続したも
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
や窒化珪素セラミックスに発熱体を埋設してなるセラミ
ック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、耐熱緩衝性に優れ、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。
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。
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。
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。
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。
さらに、上記実施例では、蓄熱体1に貫通孔1aを穿設
し、ヒートパイプ2を挿入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
に緩衝材14を介してヒートパイプ12を挟み込み、活性金
属法で接合するようにしてもよい。これは、4個の蓄熱
体11の間に銅等の金属から成る緩衝材14を介してヒート
パイプ12を挟み込んで、各蓄熱体11の間にも緩衝材15を
備えたものである。このような構造とすることにより、
接合面に圧力(1kg/cm2程度)を加えながら、活性金属
法による接合が行えるため、より強固に接合でき、ま
た、緩衝材14,15として用いる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。さらに
蓄熱体11として用いるセラミックスの加工も容易とな
る。
なお、第3図では4個の蓄熱体11を組合わせてヒート
パイプ12を挟み込む構造のものを示したが、2個の蓄熱
体11で挟み込むようにしたものでもよく、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の間に挟み込
むようにヒートパイプ12を装着し、所要個所に電気ヒー
タ13を埋設してなるものである。
ヒートパイプ12は4個の蓄熱体11で挟み込むように装
着され、ヒートパイプ12の周囲、および各蓄熱体11の間
には、銅などの金属からなる緩衝材14,15を備えて、熱
膨張差を吸収し、熱応答性を高めるようになっている。
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成るヒータが最も優
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
するようになっており、高温時のセラミックスと金属の
熱膨張差を吸収することができる。
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、Al2
O3を添加した窒化珪素質セラミックスにより形成し、24
mm×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、ヒート
パイプ12は内径6mmのものを28本用い、緩衝材14,15は銅
からなり厚さ2mmとした。また電気ヒータ13は窒化珪素
質セラミックスからなるヒータを用い、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14.2l、ヒートパイプ1
2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。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、28l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AINを主成分と
する窒化アルミ質セラミックスを用いてもほぼ同様の結
果であった。
〔発明の効果〕
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貫通孔に緩衝材を介してヒートパイ
プを挿通・固定するか、または複数の蓄熱体で、ヒート
パイプを挟み込んで固定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
蓄熱体に挿通してあることから、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。
【図面の簡単な説明】
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図は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 小菅 一弘 (56)参考文献 特開 昭62−29859(JP,A) 特開 昭59−206480(JP,A) 特開 昭57−2997(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【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
    に穿設した貫通孔に銅等の金属からなる緩衝材を介して
    ヒートパイプを挿通・固定したことを特徴とする蓄熱装
    置。
  2. 【請求項2】非酸化物系セラミックスから成る複数の蓄
    熱体の間に銅等の金属からなる緩衝材を介してヒートパ
    イプを挟み込んで組合わせ、かつ上記各蓄熱体の所要個
    所に電気ヒータを埋設してなる蓄熱装置。
JP63180594A 1988-07-20 1988-07-20 蓄熱装置 Expired - Lifetime JP2700897B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63180594A JP2700897B2 (ja) 1988-07-20 1988-07-20 蓄熱装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63180594A JP2700897B2 (ja) 1988-07-20 1988-07-20 蓄熱装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0229546A JPH0229546A (ja) 1990-01-31
JP2700897B2 true JP2700897B2 (ja) 1998-01-21

Family

ID=16085993

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63180594A Expired - Lifetime JP2700897B2 (ja) 1988-07-20 1988-07-20 蓄熱装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2700897B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013124823A (ja) * 2011-12-15 2013-06-24 Ngk Insulators Ltd 蓄熱構造体

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104279546A (zh) * 2014-10-15 2015-01-14 辽宁嘉盛矿业有限公司 蒸发管及蒸发管式蓄热锅炉换热系统
DE102016120664A1 (de) * 2016-10-28 2018-05-17 Hyperion Energy Ug (Haftungsbeschränkt) Wärmespeichersystem
IT201700091905A1 (it) * 2017-08-08 2019-02-08 David S R L "Dispositivo di accumulo di energia termica"
CN110608625A (zh) * 2019-04-30 2019-12-24 郑家远 一种热管插入蓄热体深度可调的高温固体电蓄热器
CN110319720B (zh) * 2019-06-19 2021-06-04 同济大学 一种相变蓄热单向传热装置及其制造方法
KR102211386B1 (ko) * 2019-10-31 2021-02-03 코스탈 주식회사 온,습도 조절기
EP3985340A1 (en) * 2020-10-13 2022-04-20 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Thermal energy storage plant
CN112985147B (zh) * 2021-04-28 2022-12-06 全球能源互联网欧洲研究院 一种金属相变电储热装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59206480A (ja) * 1983-03-14 1984-11-22 Katsuhiro Ishida 蓄熱保温体とその製造法及び応用方法
JPS6229859A (ja) * 1985-07-31 1987-02-07 Tokyo Electric Power Co Inc:The 浴槽用追い加熱装置
JPS6366743U (ja) * 1986-10-21 1988-05-06

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013124823A (ja) * 2011-12-15 2013-06-24 Ngk Insulators Ltd 蓄熱構造体

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0229546A (ja) 1990-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2700897B2 (ja) 蓄熱装置
EP0922915A3 (en) Thermoelectric cooling with plural dynamic switching to isolate heat transport mechanisms
CA2051861A1 (en) Domestic cooking apparatus
EP0857922A3 (en) Core unit of heat exchanger having electric heater
JP2620958B2 (ja) 蓄熱装置
JP2717106B2 (ja) 蓄熱装置
JP2761777B2 (ja) 蓄熱装置
ATE123867T1 (de) Wärmedämmung mit wärmespeicher.
JPH08138836A (ja) 棒状ptcヒーター
KR100241810B1 (ko) 온돌 난방용 패널
KR100295268B1 (ko) 자연순환일체형홈태양열집열판시스템
JP4499900B2 (ja) 伝熱性床構造材及びこの床構造材を用いた床構造
JP3949839B2 (ja) 建築物の鋼材加熱装置
JPH0547971Y2 (ja)
KR200321237Y1 (ko) 히트파이프를 이용한 축열식 난방패널
KR880001652Y1 (ko) 온수 방열판
JPH0329487Y2 (ja)
JPS6324627Y2 (ja)
JP2820790B2 (ja) パネルヒーター
JPH0650681A (ja) 顕熱蓄熱式蓄熱ブロック
JPH0650682A (ja) 複合蓄熱体
Wing Automatic thermal control switches
KR890006218Y1 (ko) 난방용 패널
RU1815525C (ru) Солнечный коллектор
JPH04139326A (ja) パネルヒーター