JPH02225945A - 蓄熱器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ この発明は、空調用あるいは地点冷暖房、給湯用の蓄熱
器に関する。

［従来の技術］ 空調用の蓄熱器として種々のものが提案されている。そ
の例を図面を参照して説明する。

第４図に示すものは、単なる水槽としての蓄熱槽本体９
内に冷媒コイル１０を投入し、この周り。

に蓄熱材５として水を充填して構成した直膨式の蓄熱器
の例である。上記冷媒コイル１０は鋼管または鋼管が用
いられる。これは、冷媒コイルｌＯの管の外側に氷を作
るので、管外製氷式ともいわれている。冷媒の代りにブ
ラインを循環させる方式のものでは、プラスチック管も
用いられている。

第５図に示す例は、本件発明者の出願に係る特願昭６３
−２６３５４６号および特願昭６３−２６７８４７号の
もので、板状１円筒状あるいは球形状のカプセル１１内
に蓄熱材５が密封されていて、このカプセル１１を多数
断熱材で被覆された槽本体９内に挿入し、この中に冷媒
または熱媒である熱伝達媒体６を充填して蓄熱器とした
ものである。符号１２は上記熱伝達媒体６の流出入口で
ある。この例はカプセル式蓄熱器の例であり、カプセル
１１の材質はプラスチックで、熱伝達媒体６としては、
一般にブラインが用いられる。

また、第６図に示す例は、本件発明者の出願に係る特願
昭６３−３２１４６８号のもので、中空管１３の管群ユ
ニットをハウジング１５内に挿入して蓄熱体としたもの
であり、中空管１３の一端にはそれぞれ蓄熱材の体積変
化を吸収させるためのベローズ１４が連結されて構成さ
れている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、これらのもののうち、前二者のものは、液槽
が必要とし、また後者のものは液槽を一体に装着した蓄
熱体ユニットも考太られているが、構造が複雑でユニッ
トの製作に困難な技術を必要としている。

蓄熱体の潜熱を利用して蓄＃！！（冷熱も含む）を行な
う場合には、蓄熱材が水のときは液体から氷である固体
、また、蓄熱材が有機材料あるいは無機水和塩などのと
きには、固体から液体への相変化時の熱エネルギーを利
用する訳であり、蓄熱体が液槽に充填されているだけの
場合には固体の生成の王台の制御に高度の技術が必要と
なる。

そこで、第５図に示すように蓄熱体をカプセル中に封入
してしまう訳であるが、この場合にはカプセルへの熱伝
達技術が問題になるとともに、熱伝達媒体（ブライン）
の流れの均一化が問題になる。そこで、中空管を多数本
束ねた第６図の管群ユニットが考案された訳であるが、
熱の授受を速やかに行なうためには、数千本の管が必要
となり、ユニットの製作に高度の技術が必要である。

この発明は、蓄熱体への熱伝達が迅速に行なえ、しかも
、液槽不要の蓄熱器を提供することを目的とする。

Ｃ課題を解決するための手段１ この発明では、少くとも外管が長円形または異形状の断
面をもつ中空管である二重中空管を、多層多段に巻回し
たコイル状ブロックにおいて、外管と内管との間に蓄熱
体を充填密封し、上記内管に流通させる冷媒または熱媒
によって、充填蓄熱体の蓄熱および放熱を行なうように
構成したことを特徴とする蓄熱器である。

冷媒または熱媒を循環させる中空管に沿って、その周囲
に蓄熱体を配置することによって、アイス・オン・コイ
ル式（管外製氷式）とカプセル式の蓄熱器の両方の特徴
を備＾、かつ、蓄熱体への熱伝達が良好に行なわれ、し
かも、液槽のいらない蓄熱器を開発することにある。

［実　施　例］ 以下、図面に基づいてこの発明の詳細な説明する。第１
図は、蓄熱器の蓄熱器本体１の外形を示す斜視図で、こ
の図では外側を取り囲む保温材を取り除いて示している
。異形状の断面を有する長尺管中に内管を配置した二重
管を多層多段に巻回してコイル体のブロックで蓄熱器本
体１を形成している。このブロックはコイルが崩れない
ように要所要所を保持しているが、図では煩雑になるの
で省略して示している。

管２は長尺なので、−条化すると冷媒または熱媒の圧力
損失が大きくなる場合には、適宜に幾つかの回路に分割
し、ヘッダー３を設けて並列に冷媒または熱媒を供給す
るように形成される。符号１２はヘッダー３に設けられ
た熱伝達媒体の流出入口で、４は継手である。

第２図は、コイル体を形成する２重管の一例を示す断面
図である。即ち、外管７は長円形状の管であり、この中
に熱伝達媒体である冷媒または熱媒６を流す内管８が挿
入されて形成されている。

そして、外管７と内管８との間には蓄熱体５が封入され
る。この蓄熱体５は回路毎に密閉封入する。このように
外管７を長円形状に形成したのは、蓄熱体５の相変化の
ときに体積変化が生じるので、その体積変化を吸収でき
るようにしたものであり、このとき外管７は蓄熱体Ｓの
膨張のときの圧力を受けて断面形状が真円に近すき、所
定の体積変化を吸収することができるようになっている
。この外管７は勿論円形状の管であってもよいが、その
ときには蓄熱体の体積膨張分を吸収するだけの空隙を設
けて蓄熱体を封入する必要がある。

第３図は、外管の他の例を示す断面図である。

第３図（Ａ）の外管７ａは長方形状のもので、第３図（
Ｂ）に示す外管７ｂは上記第３図（Ａ）の各辺の部分が
内側に凹んだ異形状のものであり、第３図（Ｃ）に示す
外管７ｃは鬼瓦状に形成されたものであり、第３図（Ｄ
）に示す外管７ｄは長円形状に形成された物である。こ
れらの外管７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに挿入される内管８
は、円形状の円管についてのみ示しているが、これも外
管と同様に断面が異形状の管であってもよい。

特に、熱伝導の悪い蓄熱体を用いたときには、内管８に
フィン加工付きのものであると熱伝達が良好となる。

蓄熱体５としては、水、塩水、硫酸ナトリウム・酢酸ナ
トリウムなどの水和塩、パラフィン。

各種ワックス、ポリエチレン系材料などの有機材料など
が考久られ、これらは一般に成る程度耐水性のあるプラ
スチックを変形させない、そこで、外管の材料としては
、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポ
リカーボネート、ポリスルホン、ポリフェニレンオキシ
ド、ポリエーテルイミド、ポリアミドなどのプラスチッ
クスが用いられる。内管８にも外管７と同じプラスチッ
クスが用いられるが、内管８内を循環させる熱伝達媒体
６がフロン系冷媒、炭化水素、フッ素系炭化水素の場合
には、プラスチックスに対して可溶性があるものがある
ので、内管８としては金属管が用いることが推奨される
。この金属管としては、銅、ステンレスなどが用いられ
るが、コイル状に形成するため可撓性が必要である。

熱媒あるいは冷媒としては、エチレングリコール、アル
コールなどの水溶液、グリセリンなどがある。

次に、蓄熱器を具体的に設計した例について説明する。

第２図に示す断面図において、外管７の長円管を長径７
１　ｍｍ、短径４３　ｍ　ｍ　＋肉厚１．５ｍｍとする
と、この長円管の内面積は２３７６．６ｍｒｒ＋”であ
る、この管が内圧を受けて真円になったとすると、その
面積は２６２６．２ｍｍ”となり、内面積は１０．５％
増加する。外径１５．８８ｍｍの金属製の内管８の面積
を考慮すると、蓄熱体５の体積変化は１１，５％まで許
容することができる。これは殆ど全ての蓄熱材が使用可
能であることになる。

この二重管を内径６００ｍｍ、外径１８７８ｍｍのドー
ナッツ形の９層２段のコイルに巻き上げると、二重管２
の長さは７０．０６ｍとなり、この中に含まれる蓄熱体
の量は１５２．６ｉどなる。この２段コイルを２０個積
み上げると、４０段で全コイルの高さは１．７２０ｍｍ
であり、これに含まれる蓄熱体の全波の量は３．０５ｍ
’／台となる。このときの冷媒の液量は２５４β／台で
ある。ただし、内管８の内径は１５．１８ｍｍとなる。

なお、体積膨張時の高さは２，４３０ｍｍとなる。即ち
、７１０ｍｍの高さの変化があることになる。また、蓄
熱体の封入は真空引きしておいて、大気圧で充填すれば
簡単である。

最後に、数十ｍの二重管の場合には、内管８を引き込め
ばよいが、百ｍを越える長尺管の場合には、内管８の周
りに外管７を押出機で押出成形して二重管を作ることは
容易である。

なお、１ｍ１以下の小型の蓄熱器の場合には、コイルブ
ロックの内径を極力小さくしないと平たい蓄熱器になっ
てしまう０例＾ば、内径２００ｍｍ程度のコイルブロッ
クを製作する場合には、異形管は縦形に配置することに
なる。この時には、外管の膨張は横方向に生じるので、
その分の隙間を開けてコイルを巻回しなければならない
。

柔軟性のある外管ならば円形管をコイル巻きによって長
円形管として使うことが出来るというメリットもある。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明の蓄熱器は■冷媒管また
は熱媒管に沿って、その外周に蓄熱体を配置しであるの
で、冷媒または熱媒から蓄熱体への熱伝達が迅速、均一
に行なわれる。

■長尺二重管を使用しているので、蓄熱体の充填の手間
が簡単になる。

■外管として断面異形状の管を用いて蓄熱体の体積変化
を吸収するようにしているので、蓄熱体を一杯に充填す
ることが可能で、占積率が向上するとともに、空隙によ
る熱抵抗の上昇といった問題は起こらない。

■外管中に蓄熱材が密閉され、流出がないので、液槽そ
のものが不必要になり、非常に経済的な蓄熱器が製作で
きる。

などの優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例の蓄熱器の外観を示す斜視
図、 第２図は、二重管の構成を示す横断面図、第３図（Ａ）
　、　　（Ｂ）　、　　（Ｃ）　、　　（Ｄ）は、二重
管の構成を示す他の例の横断面図、 第４図、第５図、第６図は、従来の蓄熱器の概略構成を
示す直膨式蓄熱器、カプセル式蓄熱器および管群ユニッ
トを使用した蓄熱器の断面図および側面図である。 ８・・・内管 １２・・・熱伝達媒体流出入口 特許出願人　　　日立電線株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少くとも外管が長円形または異形状の断面をもつ中空管
   である二重中空管を、多層多段に巻回したコイル状ブロ
   ックにおいて、外管と内管との間に蓄熱体を充填密封し
   、上記内管に流通させる冷媒または熱媒によって、充填
   蓄熱体の蓄熱および放熱を行なうように構成したことを
   特徴とする蓄熱器。