JP2788687B2 - 蓄熱装置 - Google Patents

蓄熱装置

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JP2788687B2 JP4046981A JP4698192A JP2788687B2 JP 2788687 B2 JP2788687 B2 JP 2788687B2 JP 4046981 A JP4046981 A JP 4046981A JP 4698192 A JP4698192 A JP 4698192A JP 2788687 B2 JP2788687 B2 JP 2788687B2
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    • Y02E60/14Thermal energy storage

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一般家庭の暖房用の蓄熱
式電気温風機などに用いる蓄熱材料に潜熱蓄熱材を内蔵
した蓄熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の蓄熱装置1は容器2内に
潜熱蓄熱材料3を充填し、容器2に接した加熱用ヒータ
4による溶解過程と対流用空気5と容器2の熱交換によ
る凝固過程の繰り返しによって、当容器2内に選択的に
熱を与え蓄熱したり、あるいは逆に熱を放出するもので
ある。
【0003】例えば図15に示すような蓄熱式電気温風
機14では、前記蓄熱装置1は、電気温風機14の対流
用空気の通風路内9に設け、放熱の必要としない夜間な
どに加熱用ヒータ4に通電して熱エネルギーを蓄えてお
き、所定の温度に到達すれば、電気温風機14の併用運
転まで保温され、必要時の朝などに電気温風機14と供
用することにより電気温風機以上の暖房能力を得るもの
である。
【0004】蓄熱装置1と電気温風機14の併用運転
時、送風用モータ6によりファン7が回転するとファン
7の吸引力により、対流用空気5は吸込口8から流入
し、通風路9内にある蓄熱装置1を通過し、蓄熱装置1
の放熱により温風10となって正特性発熱体などの温風
ヒータ11に至り更に暖められた温風12となり、温風
吹出口13より放出される。
【0005】上記の蓄熱式電気温風機においては、蓄熱
装置1の放熱により得られる温風が正特性発熱体を通過
するため、正特性発熱体の消費電力(発熱量)は図16
の如く変化する。
【0006】図16は、正特性発熱体11の消費電力と
入口温度の関係を、通過する風量を変数にして表したも
のである。正特性発熱体11の特性から正特性発熱体の
温度が上り抵抗値が増すほど、すなわち入口温度が上る
ほどまた風量が少なくなるほど電気温風機の消費電力が
下がることがわかる。
【0007】この時の室内空気の温度が0℃の時の蓄熱
式電気温風機の暖房能力は、図16に示す破線のように
なり、入口温度が高いほど暖房能力は高くなる。
【0008】この蓄熱装置の温度交換効率を上げるた
め、従来は蓄熱装置の容器には、アルミニウムのフィン
がー体となった押し出し材が使用されていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記のように容器は、
フイン部の厚さに制限があり、フインの押し出し材は薄
くできないためアルミを使用することによって高価なも
のになっていた。また、フイン部は強度的に強いが、平
面部は鉄系材料に比べて強度的に弱い。
【0010】さらに押し出し材の容器は溶接するため手
間がかかり高価なものになっていたというように材料
面,製造面で問題があった。
【0011】さらに、蓄熱装置の温度交換効率は、溶接
内の潜熱蓄熱材料の凝固過程において、潜熱蓄熱材料の
液相部から対流用空気への熱の移動量が大きいほど高く
なるが、放熱による凝固過程が進むと、図17に示すよ
うに、液相部と容器・対流用空気の間に熱伝導率の低い
固相部の厚みが増え、移動量が低下して温度交換効率が
悪かった。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を鑑
みてなされたものであり、その目的とするところは、温
度交換効率が高く、安価で容易に製造することのできる
蓄熱装置を提供することである。
【0013】すなわち、上記目的を達成するために、
求項1記載の発明は、容器の一方の面に加熱ヒータを設
け、容器内に充填した蓄熱材料の融解過程と凝固過程の
繰り返しにより、該容器内に選択的に熱を蓄えたり、該
容器から熱を放出する潜熱型の蓄熱装置において、前記
容器の非加熱ヒータ装着面に形成する凹凸と、該凹凸の
外表面に取り付ける放熱板とを備えると共に、該凹凸に
形成する平面部に該放熱板の平坦な取付面を接続した
【0014】また、請求項2記載の発明は、上記容器の
非加熱ヒータ装着面の内表面に取り付ける熱伝導板を備
える
【0015】
【作用】請求項1の手段においては、蓄熱装置の容器は
安価にでき、かつ容易に製造できるとともに、熱伝導面
積が大きくなり、温度交換効率が高くなる。
【0016】また、請求項2の手段においては、容器が
安価にできる他に、潜熱蓄熱材料の液相部から対流用空
気への熱の移動量が多くなって前記と同様の温度交換効
率が高くなる。
【0017】
【実施例】
(第1実施例)図1は本発明の第1実施例の蓄熱装置の
一部破断部を有する外観斜視図、図2は同じく図1の横
断面図である。図3は同じく放熱板の外観斜視図であ
る。なお、従来例と同一部分には同一符号を付すことに
する。
【0018】蓄熱装置1は、耐腐食性を有する鉄系の薄
板材料より形成された外装材12a,12bの巻締め接
合により構成される容器2内に潜熱蓄熱材料3が充填さ
れ、外装材12aの表面には加熱ヒータ4を外装面に接
して設ける。
【0019】加熱ヒータ4の反対面にはもうひとつの容
器2が上記加熱ヒータ4を挟むように外装材12aの側
を加熱ヒータ4に接して設けている。
【0020】外装材12bは放熱面であり、複数の凹凸
を設けている。さらに、この外装材12bに形成される
凹凸の平面部12cには、波形に形成された放熱板13
の平坦な取付面13aを点溶接(A点部)などにより接
続している。
【0021】なお、波形の放熱板13は図4(a)
(b)のような形状にしても同様の効果を得ることがで
きるので、波形の形状は限定するものではない。
【0022】また図5乃至図7は本発明の他の実施例で
図5は外観図、図6は断面図、図7は放熱板の外観図で
ある。
【0023】本発明は容器の外装材12bの平面部12
cに、多数の切り起こしを設けた放熱板13の取付面1
3aを点溶接(B点部)などにより接続するものであ
る。
【0024】上記の如く、外装材12bを凹凸にするこ
とにより材料の伸びから放熱面積が平板の場合に比べて
約30%増加し、さらに放熱板13を設けることによっ
て放熱面積が約70%増加し、従来の平面の外装材に比
べて放熱面積が約2倍となる。
【0025】また、外装材に耐腐食性を有する鉄系の薄
板材を使用し、巻締め接合により容器2を形成するとと
もに波形に形成された放熱板や、多数の切り起こしを設
けた放熱板を点溶接などにて圧接することによって安価
な蓄熱装置を得ることができる。
【0026】なお、外装材に使用する鉄系の薄板材は、
ステンレス鋼板,亜鉛メッキ鋼板,亜鉛・アルミニウム
メッキ鋼板,塗装鋼板など耐腐食性を有するものであれ
ばよい。また、放熱板を圧接する方法として点溶接とし
たが何にもこれに限定するものではない。
【0027】例えば従来の容器と本発明の容器による暖
房能力を比較すると、いま蓄熱装置1の蓄熱材3に潜熱
蓄熱材である硝酸マグネシウムMg{(NO32・6H
2O,融点89℃、転移熱159kj/kg)を使用し
た蓄熱式電気温風機について、室内空気の温度が0℃,
風量を1.2m3/分,空気の比熱を0.24Kcal
/kg℃、非重量を1.2kg/m3、1000w=8
60Kcalとし、蓄熱装置1の温度交換効率を従来の
ものを30%,本発明のものを40%として、暖房能力
を求めてみると、 従来の暖房能力P1=0.24×1.2×60×1.2
×{0.3×(89−0)−0}×(1000÷86
0)+1200=1843(w) 本発明の暖房能力P2=0.24×1.2×60×1.
2×{0.4×(89−0)−0}×(1000÷86
0)+1200=1938(w) となり、P2−P1=95(w)で本発明のように伝熱面
積が増えて、温度交換効率が10%増えると暖房能力は
95w増加することになる。
【0028】(第2実施例)図8乃至図10は本発明の
第2実施例で図8は本発明の蓄熱装置の部分断面の外観
斜視図、図9は同じく横断面図、図10は同じく熱伝導
板の外観図である。なお、第1実施例と同一部分には同
一符号を付すことにする。
【0029】蓄熱装置21は、耐腐食性を有する鉄系の
薄板材料より形成された外装材12a,12bの巻締め
接合により構成される容器2内に潜熱蓄熱材料3が充填
され、外装材12aの表面には加熱ヒータ4を外装面に
接して設けている。
【0030】加熱ヒータ4の反対面にはもう一つの容器
2が上記加熱ヒータ4を挟むように外装材12aの側を
加熱ヒータ4に接して設けている。
【0031】外装材12bは放熱面であり、この外装材
12bの内面にはすなわち容器2の内部に位置するよう
に、熱伝導板22が設けられている。
【0032】前記熱伝導板22は図10の如く平板材に
多数の切り起こしによるフイン22aを設けているもの
である。
【0033】なお、上記熱伝導板22の形状は図11
(a)(b)の波形のものでもよい。また、図12乃至
図13は本発明の他の実施例で図12は他の実施例の蓄
熱装置の部分断面を有する外観斜視図で、図13は同じ
く横断面図である。
【0034】図12の蓄熱装置31は前記第2実施例の
蓄熱装置11の外装材12bに放熱板13を設けたもの
である。なお、この放熱板13は前記第1実施例の他の
実施例で説明した放熱板13と同じである。
【0035】すなわち、外装材12bの外面には放熱板
13,内面には、熱伝導板22が設けられた蓄熱装置3
1である。なお、放熱板13の放熱面13aと、熱伝導
板22のフィン22a(熱伝導面)とは、平行となるよ
うに配設している。
【0036】上記両実施例のように放熱面である外装材
12bの内面に熱伝導板22を設けることによって、放
熱による凝固過程が進み、液相部と容器・対流用空気の
間に熱伝導率の低い固相部の厚みが増えても、図14に
示すように、熱伝導板22からの多くの熱が潜熱蓄熱材
料3の液相部から対流用空気へ移動し、従来のように移
動量が低下することなく、従来よりも温度交換効率は向
上する。
【0037】また、外装材12bに放熱板13を設ける
ことにより伝熱面積が増してより放熱量は増加して温度
交換効率は向上する。
【0038】なお、外装材12a,12b,熱伝導板2
2,放熱板13に用いる材質は前記の第1実施例で述べ
たような材料を用いるものとする。ただ特に熱伝導材2
2は上記以外の材質で熱伝導率の良い銅系,アルミニウ
ム系を用いてもよい。
【0039】なお、本発明の蓄熱装置21を用いた蓄熱
式電気温風機について、前述した材料である硝酸マグネ
シュウムを蓄熱材として用いたとすると、その暖房能力
は従来のものに比較して、第1実施例と同一条件とする
とやはり約100wの暖房能力がアップすることにな
る。
【0040】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので次のような効果を奏する。 請求項1によれ
ば、容器の外装材表面に凹凸を設けて表面積を広くする
とともに放熱板を設けることによって伝熱面積が大きく
なり温度交換効率が向上し暖房能力が増す。さらに、該
凹凸の平面部に放熱板の平坦な取付面を接続したことに
より、容器の外装材表面から放熱板への伝熱面積が大き
くなって伝熱効率が向上すると共に、外装材表面の強度
を高めることができる。
【0041】また、請求項2によれば、潜熱蓄熱材料内
に熱伝導板を設けることによって、熱伝導面から放熱面
への熱移動を効率よく行うことができるため、潜熱蓄熱
材料の凝固過程(放熱過程)での単位面積当たりの液相
部から対流用空気への熱の移動量が大きくなり、温度交
換効率が高くなってやはり暖房能力が増えることにな
る。さらに、熱伝導板と放熱板とを容器の非加熱ヒータ
装着面に取り付けたため、非加熱ヒータ装着面の強度が
大きく向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の第1実施例の蓄熱装置の部分断
面を有する外観斜視図である。
【図2】図2は同じく図1の横断面図である。
【図3】図3は同じく放熱板の外観斜視図である。
【図4】図4の(a),(b)は放熱板の他の実施例の
断面図である。
【図5】図5は本発明の第1実施例の他の実施例の蓄熱
装置の部分断面を有する外観斜視図である。
【図6】図6は同じく図5の横断面図である。
【図7】図7は同じく放熱板の外観斜視図である。
【図8】図8は本発明の第2実施例の蓄熱装置の部分断
面を有する外観斜視図である。
【図9】図9は同じく図8の横断面図である。
【図10】図10は同じく熱伝導板の外観斜視図であ
る。
【図11】図11の(a),(b)は熱伝導板の他の実
施例の断面図である。
【図12】図12は本発明の第2実施例の他の実施例の
蓄熱装置の部分断面を有する外観斜視図である。
【図13】図13は同じく図2の横断面図である。
【図14】図14は同じく容器内の蓄熱材料の進相を示
す要部断面図である。
【図15】図15は潜熱蓄熱材を内蔵した蓄熱装置を用
いた蓄熱式電気温風機の基本構成断面図である。
【図16】図16は正特性発熱体の消費電力と入口温度
との関係を風量変数にして表した図である。
【図17】図17は従来の蓄熱装置内の蓄熱材料の進相
と温度分布を表わす相関図である。
【符号の説明】
1 蓄熱装置 12a 外装材 12b 外装材 13 放熱板 22 熱伝導板

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 容器の一方の面に加熱ヒータを設け、容
    器内に充填した蓄熱材料の融解過程と凝固過程の繰り返
    しにより、該容器内に選択的に熱を蓄えたり、該容器か
    ら熱を放出する潜熱型の蓄熱装置において、 前記容器の非加熱ヒータ装着面に形成する凹凸と、該凹
    凸の外表面に取り付ける放熱板とを備えると共に、該凹
    凸に形成する平面部に該放熱板の平坦な取付面を接続し
    たことを特徴とする蓄熱装置。
  2. 【請求項2】 上記容器の非加熱ヒータ装着面の内表面
    に取り付ける熱伝導板を備えることを特徴とする請求項
    1記載の蓄熱装置。
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