JPH0323838B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は蓄熱材を利用した蓄熱槽に関するもの
である。

従来例の構成とその問題点 近年、エネルギ有効利用のため太陽エネルギや
排熱の利用が行なわれているが、これらのエネル
ギ利用に際しては、エネルギを使用する側の需要
エネルギの変動と供給する側のエネルギの変動が
一致しないため、蓄熱する事が必要である。そし
てその蓄熱材としては水・岩石等の顕熱を利用す
るものと融解潜熱を利用するものがある。

従来、蓄熱材は蓄熱槽内に収納され、蓄熱と放
熱は熱の搬送媒体（熱媒体）として流体を循環さ
せ蓄熱槽内で蓄熱材と熱交換することにより行う
ようにしている。蓄熱槽内部の構造は第１図ａに
示すように蓄熱材を含む蓄熱材容器からなる蓄熱
体１自体が積層されて熱媒体２の流路３を形成す
る自己積層型や、同図ｂに示すように蓄熱材を充
填した円筒状蓄熱材容器からなる蓄熱体４を蓄熱
槽筐体５の内部に立てて配列させ、熱媒体６を流
入口７から導入し流出口８より吐出させる型のも
のや、熱交換を良くするために蓄熱材容器の肉厚
を薄くし、蓄熱材容器を支持板等によつて保持す
る型のものがある。

しかしながら、第１図に示したような内部構造
を有する蓄熱槽の場合には、強度的な面から蓄熱
材容器の肉厚を厚くして変形しないものにしなけ
ればならないため、蓄熱槽として重要な要素であ
る熱交換性を悪くしてしまうという問題があり、
また熱交換性を良くするために蓄熱材容器の肉厚
を薄くした場合には蓄熱材容器を保持するための
支持板等が必要となり、蓄熱槽内部の構造が複雑
になつていた。しかも、熱媒体として空気を用い
る場合には蓄熱過程で蓄熱材容器及びその支持板
等に結露水が生じてしまい、従来の型式では結露
水の排水手段を設ける必要があり、構造が非常に
複雑になつていた。

発明の目的 本発明は以上のような従来の問題点を解決する
もので、流通抵抗による圧力損失を小さくし、蓄
熱体の上部／下部の蓄放熱の不均一が改善され
（未熱交換部分が少なくなる）、蓄熱槽内部の上層
部／下層部の蓄放熱の不均一も改善でき、より熱
交換がよくかつより簡単な内部構造を有する安価
な蓄熱槽を提供することを目的とする。

発明の構成 本発明の蓄熱槽は、フイルム材で構成された空
間部分に蓄熱材を充填封止してなる蓄熱体を吊下
げる支持手段と、前記蓄熱体の間に熱の搬送媒体
を流通せしめる手段を備え、前記蓄熱体を封止部
を介して吊下げ方向に複数個連結させたものを基
本要素としてこの基本要素を前記支持手段に少な
くとも１つ熱の搬送媒体の流通方向に吊下げた構
成体を熱の搬送媒体流通方向もしくは吊下げ方向
の少なくとも１方向に少なくとも１個設けたもの
を複数列並べ、前記基本要素が前記蓄熱体の間の
前記封止部が隣合う列間で相対向しないように配
列されている構造を有し、前記熱の搬送媒体の流
通路を、前記基本要素の吊下げ方向に対し直交せ
しめ、前記流通路の熱交換部分における断面形状
を流通路の入口側から出口側にかけて一定とした
ことを特徴とするものである。

実施例の説明 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

第２図は本発明の第一の実施例を示す斜視図で
あり、蓄熱槽筐体９の上部にのみ支持部１０を設
け、アルミラミネートフイルム材で構成された空
間に蓄熱材を充填封止した蓄熱体１１を６個及び
７個連結したものをそれぞれ基本要素Ａ及びＢと
し、基本要素Ａを１つの支持部１０の軸方向に２
個ずつ吊下げた構成体を３個作成し、同様に基本
要素Ｂを２個ずつ吊下げた構成体を２個作成し、
これら２種の構成体を交互に５列配置した。熱の
搬送媒体（熱媒体）１２は流入口１３よりフアン
等の手段で導入され流出口１４より吐出される。

第３図は第２図の蓄熱槽の側面図であり、蓄熱
槽筐体９の内部に設けられた基本要素Ａ１５及び
基本要素Ｂ１６を示している。

第４図は基本要素Ａ及びＢの拡大図である。

第４図ａ−１は基本要素Ａの正面図、ａ−２はａ
−１図のＡ−Ａ断面図を示しており、第４図ｂ−
１は基本要素Ｂの正面図、ｂ−２はｂ−１図のＢ
−Ｂ断面図である。

各蓄熱体１１は封止部１７（幅20mm）を介して
吊下げられている。基本要素Ａの場合、蓄熱材１
８を充填する前のフイルム材の空間部分の吊下げ
方向の長さを130mmとし、基本要素Ｂの場合は１
段目及び７段目の前記空間部分の吊下げ方向の長
さを70mmとし、残り５段の前記空間部分の吊下げ
方向の長さは130mmとした。フイルム材の空間部
分の支持部１０の軸方向の長さは900mmであつた。

これら基本要素を45mm間隔で設置した５本の金
属棒よりなる支持部１０にこの支持部１０の軸方
向に２個ずつ直列に合計10個吊下げ、かつ隣合う
列間で蓄熱体間をつなぐ封止部が相対向しないよ
うに基本要素Ａを支持部１０の５本のうち中央及
び両端の計３本に６個吊下げ、残りの支持部２本
に基本要素Ｂを４個吊下げた。

蓄熱材１８としては潜熱蓄熱材として過冷却防
止剤及びゲル化剤を含む硫酸ナトリウム10水塩
200Kg（粘度10000cp、回転粘度計でコーン角度
３度、回転速度20rpmで測定）を用い、これをア
ルミラミネートフイルム材（厚さ0.1mm）で囲ま
れる空間部分に充填した。

封止部１７はこのラミネートフイルムを熱圧着
させて形成してある。蓄熱材１８を充填した蓄熱
体１１の最大厚さは約40mmであつた。

以上のような蓄熱槽（外寸法で幅300mm、長さ
2100mm、高さ1000mm）を用いて潜熱蓄熱材が凝固
状態にあつて蓄熱する過程を例として説明する。

第２図において、流入口１３より40℃、湿度80
％の空気を毎分30m³導入したところ、流出口１４
より約４時間にわたつて36.5〜37.5℃、湿度90％
の空気が吐出され、結露水を毎時間約２排水す
ることができた。

本実施例の特徴は、隣合う列間で蓄熱体の間の
封止部が相対向しないように基本要素を配列した
ものであるが、比較例として本実施例で用いた基
本要素Ａと同一な基本要素のみを用いて封止部が
相対向するように基本要素を支持棒に吊下げた構
造で、本実施例と同一条件で実験を行なつたとこ
ろ、流出口より約５時間にわたつて37.0〜38.0
℃、湿度90％の空気が吐出され、本実施例の場合
の方が平均して約0.5℃程低い温度で空気が吐出
されることが認められ、単位時間当りの蓄熱量を
約1.4倍にすることができた。

以上のように蓄熱材容器の肉厚が従来の場合プ
ラスチツク製で１〜２mmであつたのに対して本実
施例ではフイルム材（厚さ0.1mm）で蓄熱材を包
むため、従来より蓄熱材容器の熱伝導を10〜20倍
良くすることができ、かつ隣合う基本要素の列間
でフイルム材で囲まれる空間部分の吊下げ方向の
長さを部分的に変えたことによつて、蓄熱槽内の
熱媒体の流通の偏りを低減し、隣合う列間で蓄熱
体間の封止部が相対向する場合に比べて単位時間
当りの蓄熱量を1.4倍にすることができ、より熱
交換を良くすることができた。

また、蓄熱体の支持方法が単に蓄熱槽内部の上
方のみに設置してある支持棒に吊下げるだけで良
いため、内部構造を非常に簡単にすることがで
き、しかも蓄熱時に熱媒体として空気を用いた際
に生じる結露水に対しても簡単な吊下げ構造であ
るため、結露水は自然落下していき、結露水の排
水処理が非常に容易なものである。

以上の実施例では基本要素を吊下げ方向に１個
吊した場合について述べたが、複数個設けること
も勿論可能であり、吊下げ配列様式については隣
合う基本要素の列間で空間部分の吊下げ方向の長
さを部分的に変えた場合について述べたが、蓄熱
体の間の封止部が隣合う列間で相対向しないよう
に配列されていれば良い。

なお、蓄熱体の最大厚みは蓄・放熱時の熱交換
特性を考慮すると50mm以下が望ましく、フイルム
材で形成される空間部分に充填される蓄熱材の量
は蓄熱体を水平に設置した場合にもその厚みが50
mmを越えないように調節する事が望ましい。前記
のように充填する蓄熱材の量を調節した蓄熱体を
吊下げた場合の最大厚みは、蓄熱材を充填する以
前の前記空間部分の吊下げ方向の長さと充填する
蓄熱材の粘度（もしくは降伏値）によつて変化
し、前記蓄熱材の粘度（もしくは降伏値）は蓄熱
材に添加されたゲル化剤の量に依存する。本発明
者らはゲル化剤の濃度を実用的な値、すなわち蓄
熱材に対して0.5乃至10重量％の範囲で変化させ
た数種の試料を作成し、前記空間部分の吊下げ方
向の長さを変えて充填し実験を行なつた結果、前
記空間部分の長さは200mm以下が望ましく、200mm
を越えると蓄熱体を吊下げた状態での最大厚みが
50mm以上になる場合が認められた。前記空間部分
の長さの下限に対する制約は特にないが、蓄熱材
の前記空間部分への充填に際しての充填回数の増
大等充填の容易性から50mm未満にしない方が望ま
しい。従つて前記空間部分の吊下げ方向の長さは
実用的には50mm乃至200mmの範囲にある事が望ま
しい。

上記実施例では、基本要素を構成する複数個の
蓄熱体が熱圧着された封止部を直接介して吊下げ
られている一体構造を有する場合について述べた
が、複数個の蓄熱体が必ずしも封止部を直接介し
て吊下げられている必要はなく、例えば複数個の
蓄熱体をフツク等の手段で封止部を介して連結し
て吊下げてもよい。

また、以上の実施例で示した列間隔、列数等は
本質的に本発明の範囲を限定するものではない。

発明の効果 以上説明したように本発明は、フイルム材で構
成された空間部分に蓄熱材を充填封止してなる蓄
熱体を吊下げる支持手段と、前記蓄熱体の間に熱
の搬送媒体を流通せしめる手段を備え、前記蓄熱
体を封止部を介して吊下げ方向に複数個連結させ
たものを基本要素としてこの基本要素を前記支持
手段に少なくとも１つ熱の搬送媒体の流通方向に
吊下げた構成体を熱の発送媒体流通方向もしくは
吊下げ方向の少なくとも１方向に少なくとも１個
設けたものを複数列並べ、前記基本要素が前記蓄
熱体の間の前記封止部が隣合う列間で相対向しな
いように配列されている構造を有し、前記熱の搬
送媒体の流通路を、前記基本要素の吊下げ方向に
対し直交せしめ、前記流通路の熱交換部分におけ
る断面形状を流通路の入口側から出口側にかけて
一定としたことを特徴とする蓄熱槽であり、これ
によれば従来のように肉厚の厚い蓄熱材容器や各
段毎の支持板等の保持部分を必要とせず、流通抵
抗による圧力損失を小さくし、かつ蓄熱槽内の熱
媒体の流通の偏りを改善することができるため、
より熱交換性が良く、かつ簡単な構造であり、従
来より大幅に製作コストを低くできるという実用
上優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは従来の蓄熱槽の構造を示すもの
で、ａ図は自己積層型蓄熱槽の斜視図、ｂ図は円
筒状蓄熱材容器を配列した構造の蓄熱槽の斜視
図、第２図は本発明の第一の実施例である蓄熱槽
の斜視図、第３図は第２図に示した本発明の蓄熱
槽の側面図、第４図は第３図におけるＡ，B2種
類の基本要素の拡大図で、ａ−１図は基本要素Ａ
の正面図、ａ−２図はそのＡ−Ａにおける断面
図、ｂ−１図は基本要素Ｂの正面図、ｂ−２図は
そのＢ−Ｂにおける断面図である。 １，４，１１……蓄熱体、２，６，１２……熱
媒体、３……熱媒体の流路、５，９……蓄熱槽筐
体、７，１３……熱媒体の流入口、８，１４……
熱媒体の流出口、１０……支持部、１５，１６…
…基本要素、１７……封止部、１８……蓄熱材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ フイルム材で構成された空間部分に蓄熱材を
   充填封止してなる蓄熱体を吊下げる支持手段と、
   前記蓄熱体の間に熱の搬送媒体を流通せしめる手
   段を備え、前記蓄熱体を封止部を介して吊下げ方
   向に複数個連結させたものを基本要素としてこの
   基本要素を前記支持手段に少なくとも１つ熱の搬
   送媒体の流通方向に吊下げた構成体を熱の搬送媒
   体流通方向もしくは吊下げ方向の少なくとも１方
   向に少なくとも１個設けたものを複数列並べ、前
   記基本要素が前記蓄熱体の間の前記封止部が隣合
   う列間で相対向しないように配列されている構造
   を有し、前記熱の搬送媒体の流通路を、前記基本
   要素の吊下げ方向に対し直交せしめ、前記流通路
   の熱交換部分における断面形状を流通路の入口側
   から出口側にかけて一定としたことを特徴とする
   蓄熱槽。 ２ 隣合う列間で異なつた高さに設置された支持
   手段に基本要素が吊下げ配列されたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の蓄熱槽。 ３ 隣合う基本要素の列間で空間部分の吊下げ方
   向の長さの少なくとも１つが異なつていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の蓄熱槽。 ４ フイルム材で構成された空間部分の吊下げ方
   向の長さが50mm乃至200mmの範囲にあることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の蓄熱槽。