JP6427852B2 - 蓄熱剤の蓄放熱速度の調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、蓄熱装置に関し、より詳細には、液相と固相との間の相変化するタイプの潜熱利用蓄熱剤を用いる蓄熱装置にあって、必要な蓄熱容量を確保するのに、蓄熱容器自体の大型化を抑制するとともに省エネルギー化を確保しつつ、蓄放熱開始から終了まで蓄放熱速度を調整することが可能な蓄熱装置に関する。

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、潜熱利用は、蓄熱器の小型化には有効な手段のひとつであるが、潜熱蓄熱剤（ＰＣＭ）自体の熱抵抗のために高出力化は容易でなく、そのために、ＰＣＭを流動化させないスタティック方式と、ＰＣＭ自体を流動化させる方法やＰＣＭのマイクロカプセル化等のダイナミック方式とが提案されている。

スタティック方式の一態様としては、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。

それに対して、特許文献１には、蓄熱剤をマイクロカプセルに封入して、流動させるダイナミック式が開示されている。
図１において、１は蓄熱材としての水Ｗを収容した氷蓄熱槽、２は冷凍機、３は空調機器、４は熱交換器であり、氷蓄熱槽１内には冷凍機の冷媒を循環させる管路の一部をなすコイル状冷却管５が配設されている。また、熱交換器４は、内部に氷蓄熱槽１内の水を作用流体として循環させる配管７の熱交換部７ａが配置し、該熱交換部７ａを介して当該作用流体と空調機器３からの熱交換媒体（冷媒又はエアー）との熱交換を行うようになっている。そして、氷蓄熱槽１の水中には網籠８が浸漬されており、この網籠８内に冷熱蓄熱用マイクロカプセルＭＣが収容されている。なお、網籠８は、水Ｗを自由に流通させるが、冷熱蓄熱用マイクロカプセルＭＣの外部への流出を阻止する網目粗さに設定されている。

この氷蓄熱空調システムでは、夜間において、安価な夜間電力を利用して冷凍機２を稼働することにより、氷蓄熱槽１内の水Ｗをコイル状冷却管５内の冷媒との熱交換で冷却して該冷却管５の周りに管状に氷を生成させるが、その氷生成の前段階の冷却過程で冷熱蓄熱用マイクロカプセルＭＣに内包されている冷熱媒体を相変化（通常は凝固）させるから、その冷熱媒体の潜熱と水Ｗの潜熱によって冷熱エネルギーを貯蔵することになる。そして、昼間の冷房のために空調機器３を稼働させる際には、冷熱媒体の逆方向への相変化と解氷によって放出される冷熱エネルギーが熱交換器４での熱交換によって空調機器３の熱交換媒体に付与され、もって昼間には少ない電力消費で大きな冷房作用が得られる。

しかしながら、マイクロカプセル方式においては、蓄熱剤を薄膜のマイクロカプセル内に封入することから、蓄熱剤の密封性およびマイクロカプセル自体の耐久性に問題があり、これらの問題点を解決するマイクロカプセルの製造方法は実用的に確立されておらず、たとえば、食品材料内にマイクロカプセルを充填する際には、深刻な問題となる。
さらに、マイクロカプセル方式においては、少量の蓄熱剤をマイクロカプセルに封入する態様を採用することから、薄肉のマイクロカプセルを用いるとはいえ、蓄熱剤の充填率が低く、蓄熱容量を確保するのに必要な蓄熱剤を充填するとすれば、蓄熱容器自体の大型化が引き起こされる。
またさらに、特許文献１において、蓄熱剤は水を対象としており、水の場合には、液相（水）から固相（氷）へ相変化する過程において、蓄熱剤は、液相部分と固相部分とに二分され、蓄放熱中において、液相部分においては、自然対流による熱伝達が行われる一方、固相部分においては、熱伝導による熱伝達が行われ、蓄熱剤全体として、自然対流が抑制されて熱伝導主体による熱伝達形態となることは、完全固相とならない限り生じない。

それに対して、特許文献２には、蓄熱剤を蓄熱容器に開放する開放タイプが開示されている。
図１に示すように、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ものであり、供給水配管系２と、潜熱蓄熱材配管系３と、冷媒配管系４で構成され、供給水配管系２は、蓄熱槽５内に配設されるコイルユニット６と、給水管７と、給湯部８とを有し、潜熱蓄熱材配管系３は、蓄熱槽５の外側を通り、潜熱蓄熱材が流通する蓄熱材配管１１からなり、蓄熱材配管１１の流入口１８は蓄熱槽の下部に、蓄熱材配管１１の吐出口１９は蓄熱槽５の上部にそれぞれ配設され、蓄熱材配管には、蓄熱材用ポンプ１２が備わり、冷媒配管系４は、冷媒を移送するための移送手段１６を備えた冷媒配管１３からなり、冷媒は冷媒配管１３内を循環し、蓄熱槽５とは別に、冷媒と潜熱蓄熱材との熱交換を行う熱交換器１７が備わる。
このような構成によれば、蓄熱槽とは別に、冷媒と潜熱蓄熱材との熱交換を行う熱交換器が備わるため、蓄熱槽の下側の低温となった潜熱蓄熱材と、高温の冷媒を熱交換することになり、大温度差の熱交換を実現でき、それにより、潜熱蓄熱剤と供給水との熱交換開始からすぐに、凝固した潜熱蓄熱剤を介しての熱伝導のみによる熱交換作用となるのを防止することが可能で、熱交換効率を高めることができる。また、潜熱蓄熱材は、温められた後蓄熱槽の上部から戻されるので、蓄熱槽内に積極的に温度成層を形成することができる。したがって、蓄熱槽内を仕切って融点の異なる潜熱蓄熱槽を配して温度成層を形成する必要がなく、蓄熱槽の構造が簡単になるとともに、省スペース化を図ることができる。

しかしながら、潜熱蓄熱材は、溶媒とともに蓄熱槽５内に充填され、流動性を示すもののみを対象としており、潜熱蓄熱材は、蓄熱槽５の下部から徐々に凝固していき、最終的には、槽内全体の潜熱蓄熱材が固化するまで槽内保有熱（潜熱＋顕熱）が回収されるが、液相と固相との間の２相状態における蓄熱剤に特化した技術的問題について、なんらの言及もなされていない。

特許第５２３４７２１号 特開２００９−７４７５０号

以上の技術的問題点に鑑み、本発明の目的は、液相と固相との間の相変化するタイプの潜熱利用蓄熱剤を用いる蓄熱装置にあって、必要な蓄熱容量を確保するのに、蓄熱容器自体の大型化を抑制するとともに省エネルギー化を確保しつつ、蓄放熱開始から終了まで蓄放熱速度を調整することが可能な蓄熱装置を提供することにある。

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チューブが配置され、
前記熱交換チューブは、外周面に、前記熱交換チューブの延び方向に互いに間隔を隔てた複数のフィンを有するとともに、前記蓄熱容器の側面、頂面または底面を液密状に貫通するように設けられ、
前記熱交換チューブの延び方向に隣接する前記フィンの間に介在する蓄熱剤において、前記フィンから最も遠い蓄熱剤の部位と、対応するフィンとの距離が、要求される蓄放熱速度に応じて設定される、構成としている。

以上の構成を有する蓄熱装置によれば、潜熱蓄熱剤が液相から固相へと相変化するとともに、蓄熱剤と熱媒体との間の熱交換形態が自然対流から熱伝導へシフトする過程で、自然対流において伝熱面積拡大機能を有するフィンを熱伝導の際に活用して、熱交換チューブの延び方向に隣接するフィンの間に介在する蓄熱剤において、フィンから最も遠い蓄熱剤の部位と対応するフィンとの距離を調整することにより、成長可能な固相の厚みを抑制することにより、自然対流による熱伝達が低下するとともに、固相による熱抵抗が増加する過程において、固相を通じての熱伝導の弊害を小さくすることが可能であり、特に、熱交換チューブの延び方向に隣接するフィンのピッチを要求される蓄放熱速度に応じて設定することにより、蓄放熱速度を調整することを通じて、必要な蓄熱容量を確保するのに、強制対流に依存することなく、蓄熱容器自体の大型化を抑制するとともに省エネルギー化を確保しつつ、蓄放熱開始から終了まで蓄放熱速度を調整することが可能である。

また、前記熱交換チューブは、多段に蛇行状に折り曲げ形成した複数のチューブが、フィンプレートを貫通するプレートフィンアンドチューブ式で構成され、隣接する前記フィンプレート間の間隔は、前記複数のチューブの隣接するチューブ同士の間隔より狭く設定されるのがよい。
また、前記フィンのピッチは、要求される蓄放熱速度および蓄熱剤の種類に応じて定めるのがよい。
さらに、前記複数のフィンは、前記熱交換チューブの前記外周面に沿う向きに延びる部分と、前記熱交換チューブの前記外周面に交差する向きに延びる部分とにより立体格子状に構成されるのでもよい。
さらにまた、前記フィンは、等ピッチ間隔に配置されるのがよい。
加えて、前記潜熱利用蓄熱剤は、液相と固相と間の相変化の過程で、ゲル状を呈するのがよい。
さらに、前記潜熱利用蓄熱剤は、パルミチン酸メチルでもよい。

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。

本実施形態では、蓄熱装置１６の蓄熱容器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、またはパルミチン酸メチルでもよい。
いずれにせよ、潜熱利用蓄熱剤が、液相と固相と間の相変化の過程で、ゲル状を呈するものであっても、後に詳細に説明するように、放熱する際の熱交換速度の低下を抑制することが可能である。
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の蓄熱容器３内に直接投入され、蓄熱剤２中に熱交換器の熱交換部６が浸漬されている。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。
熱交換部６の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。一方、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。

より詳細には、熱交換部６は、図１に示すように、多段に蛇行状折り曲げ形成した複数のチューブ７がフィンプレートを貫通するプレートフィンアンドチューブ７式の熱交換器で形成してあり、複数の水平部と上下方向に隣接する水平部の端同士を連結する複数のＵ管部とにより蛇行状に構成される。
蓄熱容器３には、熱交換器の導入配管１０及び導出配管１１が蓄熱容器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。
複数のフィン８が、チューブ７の延び方向に所定の等間隔Ｐ（ピッチ）で上下プレートフィンとして設けられ、より詳細には、各上下プレートフィンは、複数のチューブ７の水平部により支持されている。
熱交換チューブ７の延び方向に隣接するフィン８の間に介在する蓄熱剤２において、フィン８から最も遠い蓄熱剤の部位と対応するフィン８との距離を要求される蓄放熱速度に応じて設定する。
隣接するフィンプレート間の間隔Ｐは、複数のチューブ７の隣接するチューブ７同士の間隔より狭く設定されるのがよい。フィンのピッチＰは、要求される蓄放速度および蓄熱剤の種類に応じて定める。
これにより、蓄熱容器３内の蓄熱剤２を用いて放熱する際、液相から固相に相変化する過程において、蓄熱剤２がゲル状になる場合において、図２に示すように、固体は、隣接するフィンの間に構成されるスペースにおいて、温度の低いチューブ７の外周面４５あるいはフィンの表面から内方に向かって、環状に成長し、固体の厚みＴを形成し、最終的にスペース全体が固相となる。この場合、たとえば、水のように、液相から固相に相変化する際、水と氷とに分かれた状態で最終的に全体が氷となるのとは異なり、液相と固相とが混合したゲル状態となっている。その際、固体が成長するにつれて、チューブ７内の熱媒体と蓄熱剤との間の熱交換形態は、自然対流による熱伝達から、熱伝導による熱伝達に移行するところ、それにより、蓄放熱速度は、熱伝導による熱伝達に移行するほど低下する。

この点、図３に示すように、隣接するフィンの間隔を狭くするほど、成長する固体の厚みＴを抑制することが可能であり、以って、熱伝導による熱伝達の弊害を低下させることが可能である。
より具体的には、 図３に示すように、蓄熱剤２が凝固―融解間の潜熱利用タイプであって、放熱する過程において、蓄熱剤２が液相から固相へと相変化するまでに、蓄熱剤２全体がいわゆるゲル状態にある場合には、フィンのピッチを調整することにより、蓄放熱速度が調整可能である。
より詳細には、図３において、曲線Ａは、フィンを設けない場合、曲線Ｂは、フィンピッチが大きい場合、曲線Ｃがフィンピッチが小さい場合である。蓄熱剤２が液相から固相と相変化する過程において、熱媒と蓄熱剤２との熱交換は、自然対流による熱伝達からゲル化に伴う熱伝導による熱伝達に移行するところ、曲線Ａのように、フィンを設けない場合には、固体が成長するにつれて、熱伝導による熱伝達に移行することから、蓄放熱速度は、低下するが、曲線Ｂおよび曲線Ｃに示すように、フィンのピッチを狭めるほど成長する固体の厚みＴを抑制することが可能であり、それにより、熱伝導による熱伝達の弊害を低下させ、たとえば、蓄放熱容量の低下を重視しないのであれば、蓄放熱の全過程において、蓄放熱速度を一定に保持することも可能である。
このように、本来は、蓄熱剤２とチューブ７内の熱媒体との間の自然対流による熱伝達を促進する観点から伝熱面積拡大のために設けるフィンを利用して、そのフィンの配置を工夫することにより、液相と固相との間の相変化中にゲル状態となる蓄熱剤２にあって、自然対流による熱伝達から、熱伝導による熱伝達に移行することにより、蓄放熱速度が必然的に低下するところ、このような蓄放熱速度の低下を抑制し、積極的に、蓄放熱速度の調整を可能とするものである。

蓄熱容器３には、蓄熱容器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２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。

熱交換器の導入配管１０及び導出配管１１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２の体積変化による落とし蓋９の上下動が、導入配管１０及び導出配管１１の構造に影響を与えないようにしている。

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の周側面と蓄熱容器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、蓄熱容器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側面と蓄熱容器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、蓄熱容器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、蓄熱容器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２が有機系の場合、時間経過とともに蓄熱剤２の特性が劣化、あるいは吸湿、酸化、腐敗による蓄熱剤２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２は、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２の液中に浮遊するのでなく、蓄熱剤２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。

以上の構成を有する蓄熱装置１６によれば、潜熱利用蓄熱剤２が内部に充填される蓄熱容器３において、蓄熱容器３内には、内部に熱媒流体が流れ、外周面４５が蓄熱剤２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７が配置されており、伝熱面を介して、熱媒流体から蓄熱剤２へ蓄熱し、あるいは蓄熱剤２から熱媒流体へ放熱することが可能である。
その際、潜熱蓄熱剤２が液相から固相へと相変化するとともに、蓄熱剤２と熱媒体との間の熱交換形態が自然対流から熱伝導へシフトする過程で、自然対流において伝熱面積拡大機能を有するフィン８を熱伝導の際に活用して、熱交換チューブ７の延び方向に隣接するフィン８の間に介在する蓄熱剤２において、フィン８から最も遠い蓄熱剤２の部位と対応するフィン８との距離を調整することにより、成長可能な固相の厚みＴを抑制することにより、自然対流による熱伝達が低下するとともに、固相による熱抵抗が増加する過程において、固相を通じての熱伝導の弊害を小さくすることが可能であり、特に、熱交換チューブ７の延び方向に隣接するフィン８のピッチを要求される蓄放熱速度に応じて設定することにより、蓄放熱速度を調整することを通じて、必要な蓄熱容量を確保するのに、強制対流に依存することなく、蓄熱容器自体の大型化を抑制するとともに省エネルギー化を確保しつつ、蓄放熱開始から終了まで蓄放熱速度を調整することが可能である。
なお、場合により、放熱初期の固相の目立った成長がない状況において、ポンプや攪拌装置により蓄熱剤２を強制対流させて熱通過率をさらに向上させてもよい。

さらに、蓄熱剤２の比重より小さく、液相の蓄熱剤２の液面から上方に突出する態様で液相の蓄熱剤２に浮遊可能な落とし蓋９がさらに設けられ、落とし蓋９は、蓄熱剤２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３の内周面に対して摺動可能に係合し、落とし蓋９の周側面と蓄熱容器３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２の種類に応じて、落とし蓋９の周側面と蓄熱容器３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９を蓄熱容器３の内周面に対して密閉固定するとすれば、蓄熱容器３、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９の装着、脱着を繰り返すことから、蓄熱容器３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。

以下に、本発明の第２実施形態について、図４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、熱源用の流路と受熱用の流路とを別々に設けた点と、複数のフィン８が、熱交換チューブ７の外周面４５に沿う向きに延びる部分と、熱交換チューブ７の外周面４５に交差する向きに延びる部分とにより立体格子状に構成される点とにある。

より詳細には、第１実施形態においては熱媒流体の流路が１系統であり、熱源と受熱の両流体を同じ流路を用いて交互に流して熱交換を行うところ、たとえば、熱源と受熱の両流体の成分や汚染度が異なる場合には、同じ流路を用いることにより混合するのを未然に防止する必要があり、本実施形態においては、熱源用の流路と、受熱用の流路とを別々に設け、２系統としている。
より具体的には、図４に示すように、蓄熱容器３の上部空間において長手方向に延びる複数のコイルヘッダーが設けられ、１つのコイルヘッダーは、蓄熱容器の側面に設けた放熱管流入開口５０に連通し、蓄熱剤２から放熱を受ける熱媒体を流入する放熱往管５２であり、１つのコイルヘッダーは、蓄熱容器の側面に設けた放熱管流出開口５４に連通し、蓄熱剤２から放熱を受ける熱媒体が流出する放熱復管５６であり、１つのコイルヘッダーは、蓄熱容器の側面に設けた蓄熱管流入開口５８に連通し、蓄熱剤２に蓄熱する熱媒体を流入する蓄熱往管６０であり、１つのコイルヘッダーは、蓄熱容器の側面に設けた蓄熱管流出開口６２に連通し、蓄熱剤２に蓄熱する熱媒体が流出する蓄熱復管６４であり、第１実施形態と同様なフィンアンドチューブ形式の放熱用チューブ７Ａおよび蓄熱用チューブ７Ｂが、コイルヘッダーの長手方向に所定間隔を隔てて交互に設けられ、１つの放熱用チューブ７Ａは、放熱往管５２と放熱復管５６との間において、複数の上下部と隣接する上下部の端同士を連結する複数のＵ管部とにより蛇行状に構成され、同様に、１つの蓄熱用チューブ７Ｂは、蓄熱往管６０と蓄熱復管６４との間において、複数の上下部と隣接する上下部の端同士を連結する複数のＵ管部とにより蛇行状に構成されている。

複数のフィン８について、熱交換チューブ７の外周面４５に沿う向きに延びる部分は、第１実施形態と同様に、それぞれ上下方向に延在する上下プレートフィン８Ｖであり、一方、熱交換チューブ７の外周面４５に交差する向きに延びる部分は、上下プレートフィン８Ｖに直交するように水平方向に延在し、熱交換チューブ７により支持され、上下プレートフィン８Ｖを支持する水平プレートフィン８Ｈである。これにより、複数のフィン８が蓄熱容器３内で格子状に設けられ、隣接する水平プレートフィン８Ｈと隣接する上下プレートフィン８Ｖとにより、蓄熱容器３の長手方向に延びるスペースが多数形成され、それにより、第１実施形態に比して、蓄熱剤が液相から固相へと相変化する過程において、固相の成長によって伝熱面と液相との距離が拡大するのを抑制し、以って固体の厚みＴの制限により、固体成長に伴う熱伝導による熱伝達の弊害をより改善可能である。
この場合、第１実施形態に比して、熱交換用チューブ７を密に配置することになることから、チューブ７の外周面４５から成長する固相の厚みＴをも抑制し、以って、固体成長に伴う熱伝導による熱伝達のさらなる弊害改善に寄与させることが可能である。
図５に示すように、蓄熱容器内において、フィン８を水平向きでなく、鉛直向きに配置する一方、熱交換チューブ７を鉛直向きでなく水平方向に配置することにより、蓄熱容器内への蓄熱剤の充填を容易にしてもよい。

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、蓄熱剤としては、液相と固相との間の相変化する過程でゲル状となるタイプを前提に説明したが、蓄熱剤の利用帯域において、液相と固相との間で相変化する限り、固相を通じての熱伝導の弊害を生じることから、ゲル状になるならないに係わらず、本発明は有効である。
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２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く、さらには、 蓄熱剤２により加熱した熱媒体を直接用いる暖房用途にも適し、この場合には、余分な温度制御を必要とせずに、高コスト化を引き起こすことなしに、放熱時において、熱媒の流量を変動させずに、できる限り一定の熱媒温度を出力することに資する。
たとえば、熱交換チューブ７は、第１実施形態において、蓄熱容器３の側面を液密状に貫通するものとして説明したが、それに限定されることなく、蓄熱容器３の底面、または、上下変動可能な落とし蓋９を設けないのであれば、蓄熱容器３の頂面に設けてもよい。

本発明の第１実施形態に係る蓄熱装置の斜視図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。 本発明の第１実施形態に係る蓄熱装置において、蓄熱剤２が液相から固相へ相変化する過程を示す部分概念図である。 本発明の第１実施形態に係る蓄熱装置において、フィンのピッチによる蓄熱剤２の蓄放熱速度の変化を示す概念図である。 本発明の第２実施形態に係る蓄熱装置の正面図（A）および側面図（B）である。 本発明の第２実施形態の変形例の斜視図である。

L 液相蓄熱剤
S 固相蓄熱剤
Ｐ フィンピッチ
Ｔ 固体の厚み
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
４５ 外周面
５０ 放熱管流入開口
５２ 放熱往管
５４ 放熱管流出開口
５６ 放熱復管
５８ 蓄熱管流入開口
６０ 蓄熱往管
６２ 蓄熱管流出開口
６４ 蓄熱復管

Claims (7)

1. 潜熱利用蓄熱剤が内部に充填される蓄熱容器内に、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とともに、前記熱交換チューブの外周面に、前記熱交換チューブの延び方向に互いに間隔を隔てた複数のフィンを設ける段階において、
   液相と固相との間の相変化過程でゲル状態を形成する蓄熱剤を用いる場合、前記熱交換チューブの延び方向に隣接する前記フィンの間に介在する蓄熱剤について、前記フィンから最も遠い蓄熱剤の部位と、対応するフィンとの距離を調整することにより、蓄放熱速度を調整する段階を有する、ことを特徴とする蓄熱剤の蓄放熱速度の調整方法。
2. 前記熱交換チューブは、多段に蛇行状に折り曲げ形成した複数のチューブが、フィンプレ
   ートを貫通するプレートフィンアンドチューブ式で構成され、
   隣接する前記フィンプレート間の間隔を前記複数のチューブの隣接するチューブ同
   士の間隔より狭く設定する段階を有する、請求項１に記載の蓄熱剤の蓄放熱速度の調整方法。
3. 前記フィンのピッチを、要求される蓄放速度および蓄熱剤の種類に応じて定める段階を有する、請求
   項１または請求項２に記載の蓄熱剤の蓄放熱速度の調整方法。
4. 前記複数のフィンを、前記熱交換チューブの前記外周面に沿う向きに延びる部分と、前
   記熱交換チューブの前記外周面に交差する向きに延びる部分とにより立体格子状に構成する段階を有する、請求項２に記載の蓄熱剤の蓄放熱速度の調整方法。
5. 前記フィンを等ピッチ間隔に配置する段階を有する、請求項２に記載の蓄熱剤の蓄放熱速度の調整方法。
6. 前記潜熱利用蓄熱剤は、液相と固相と間の相変化の過程で、ゲル状を呈する、請求項１
   ないし請求項５のいずれか１項に記載の蓄熱剤の蓄放熱速度の調整方法。
7. 前記潜熱利用蓄熱剤は、パルミチン酸メチルである、請求項６に記載の蓄熱剤の蓄放熱速度の調整方法。

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