JPH04278186A - パラフィン類を蓄熱材とする蓄熱装置 - Google Patents

パラフィン類を蓄熱材とする蓄熱装置

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JPH04278186A
JPH04278186A JP3059482A JP5948291A JPH04278186A JP H04278186 A JPH04278186 A JP H04278186A JP 3059482 A JP3059482 A JP 3059482A JP 5948291 A JP5948291 A JP 5948291A JP H04278186 A JPH04278186 A JP H04278186A
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JP
Japan
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heat
heat storage
paraffins
solid particles
paraffin
Prior art date
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Pending
Application number
JP3059482A
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English (en)
Inventor
Kikuo Kaneko
金子 喜久男
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NTC Kogyo KK
Original Assignee
NTC Kogyo KK
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Publication date
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    • 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

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  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パラフィンが液相と固
相との間の相変換の際に多量の融解熱(凝固熱)を出入
させることから、このパラフィンを蓄熱材に利用して、
熱量を予め蓄積しておいて、必要なときに放出する形態
の蓄熱装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】蓄熱装置としては、夜間の安い電力料金
を利用して、蓄熱槽内に張り込んだ水を高温の湯に沸か
しておき、これを昼間に取り出して使用するものである
【0003】しかしこの蓄熱装置は、蓄熱材が水である
ため、容量当りの蓄熱量が1カロリーであり、大量の熱
量を蓄積させるには、大容量の蓄熱槽が必要となる。
【0004】このことから、蓄熱材には、液相と固相と
の間の相変換の際に多量の熱量を融解熱(凝固熱)とし
て出入させる物質を用い、蓄熱材に、容量当りで大きな
熱量を蓄積させる手段が開発されてきている。そして、
その蓄熱材としては、取扱いが容易で安価に得られるパ
ラフィン類が、低温の固相から昇温により液相に変換す
る際に、多量の融解熱を吸収し、降温により固相に変換
する際に凝固熱として放出することから注目され、この
パラフィン類を蓄熱材として蓄熱槽内に収蔵するととも
に、その蓄熱槽内には、外周面がパラフィン類に接する
熱交換器を、それの内部に熱媒体が流過するように配設
し、これに流過させる熱媒体により、パラフィン類に熱
量を与えるとともに取出せるようにする手段が開発され
てきている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】蓄熱材にパラフィン類
を用いた蓄熱装置は、蓄熱材の容量当りの蓄熱量が大き
いことで、容積を大きくしないで多量の熱量を蓄められ
るようになる利益が得られるが、蓄熱材内部の熱移動の
効率が悪い問題がある。
【0006】即ち、パラフィン類が液相の状態のときに
は、パラフィン類自体の対流により内部の熱移動が効果
的に行なわれるが、固相になったときには、この対流に
よる熱の移動がなくなって、静止状態での熱伝導だけで
熱の移動が行なわれることで、熱媒体との間の熱量の出
入の効率が悪くなる問題がある。
【0007】本発明は、蓄熱材にパラフィン類を用いた
蓄熱装置に生じているこの問題を解消せしめるためにな
されたものであって、パラフィン類が固相となったとき
の熱媒体との間の熱量の移動が効率的に行なえるように
して、熱交換の効率の良いパラフィン類を蓄熱材に用い
た蓄熱装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】しかして、本発明は、上
述の目的のために種々の研究と実験を重ねて得られた知
見に基づいて完成したものである。
【0009】即ち、蓄熱装置に、蓄熱材として用いるパ
ラフィン類は、それが液相となった状態において、樹脂
内部の架橋重合体の親油基と油分子との相互作用により
吸油する自己膨潤型の高吸油性樹脂のうちで、小径の固
体粒子(通常粒径数百ミクロン)に形成されている粒状
形態の高吸油性樹脂に対して、吸油させると、これによ
り高吸油性樹脂の固体粒子に吸収されてとり込まれたパ
ラフィン類が、該パラフィン類を内部にとり込んで粒径
を数倍に拡大させた高吸油性樹脂の粒子の皮膜に包み込
まれた固体の粒子状になってくること、そして、この高
吸油性樹脂の固体粒子に吸収させてその粒子内にとり込
ませたパラフィン類は、高吸油性樹脂の架橋重合体の親
油基に結び付いた形態で、固相と液相との間の相変換が
行なわれるようになることが判ってきた。
【0010】また、この小粒子の形態で相変換が行なわ
れるパラフィン類は、それの粒径が1ミリ内外の小粒子
であることから、この高吸油性樹脂の固体粒子に吸収さ
せて小粒子としたパラフィン類を、所望の量だけ用いて
蓄熱材に使用すれば、このパラフィン類の表面積を著し
く増大させたことにより、それらパラフィン類の小粒子
の周囲に、直接、または熱伝導性の良い銅粉等の媒体を
介して、熱媒体を接触させることにより、熱交換の効率
を向上させ得ることから、このように蓄熱装置を構成し
たところ、パラフィン類を蓄熱材に用いながら熱交換の
効率がすこぶる良好になる結果が得られたことに基づく
ものである。
【0011】それ故に、本発明においては、上述の目的
を達成するための手段として、パラフィン類を、自己膨
潤型の高吸油性樹脂のうちの粒子タイプのものの固体粒
子に吸収せしめて、その高吸油性樹脂の粒子を、蓄熱槽
内に、その蓄熱槽を流過する蓄熱体との熱交換を可能に
所望量装填したことを特徴とするパラフィン類を蓄熱材
とする蓄熱装置を提起するものである。
【0012】
【実施例】次に実施例を図面に従い詳述する。図1は、
本発明を実施せる蓄熱装置Aの縦断した側面図で、同図
において、1は蓄熱槽、2…は、パラフィン類Pを吸収
せしめて蓄熱槽1内に装填した高吸油性樹脂の固体粒子
、3は蓄熱槽1に接続した熱媒体の入口管、4は蓄熱槽
1に接続した熱媒体の出口管、5・5は入口管3および
出口管4の蓄熱槽1との接続部位に設けたフィルターを
示す。
【0013】蓄熱槽1は、金属材または合成樹脂材で水
密に密封されるタンク状に形成して、外周を断熱材10
で被覆した通常のもので、一側の一隅には、水または湯
等の適宜の熱媒体を供給する配管と接続する入口管3が
接続し、他側の一隅には、該蓄熱槽1内に供給された熱
媒体を流出させる出口管4が接続している。
【0014】パラフィン類Pを吸収せしめて蓄熱槽1内
に装填せる高吸油性樹脂の固体粒子2…は、樹脂内部の
架橋重合体が具備する親油基と油分子との相互作用によ
り吸油する自己膨潤型の高吸油性樹脂のうちで、粒径が
数百ミクロン程度の固体粒子に形成されている粒状形態
の高吸油性樹脂を用い、それに、相変換の温度が異なる
各種のパラフィン類から、所望に選択したパラフィンま
たは相変換の温度を異にする数種のパラフィンを混合し
たパラフィン類Pを液相の状態として飽和状態に吸油せ
しめたもので、吸収したパラフィン類Pにより粒径が1
ミリ内外に膨大している高吸油性樹脂の固体粒子である
。そして、このパラフィン類Pの吸収せしめた高吸油性
樹脂の固体粒子2…は、前述の蓄熱槽1を密封状態とす
る前に、内部に予め装填しておく。このときの装入量は
、蓄熱槽1内にギッシリと詰め込んでも良いが、前述の
入口管3から蓄熱槽1内に供給されて出口管4から流出
していく水・湯等の熱媒体中に分散して流動するように
しても良い。
【0015】蓄熱槽1を入口管3および出口管4との接
続部位に設けるフィルター5は、蓄熱槽1内を流過して
いく熱媒体により、パラフィン類Pを吸収せしめた高吸
油性樹脂の固体粒子2…が、蓄熱槽1から流出していく
のを阻止するためのもので、その高吸油性樹脂の固体粒
子2…の透過を阻止する篩目を具備するものに作られて
いる。
【0016】このように構成せる実施例装置は次のよう
に作用する。蓄熱槽1内が、そこに装填してある高吸油
性樹脂の固体粒子2…に吸収されているパラフィン類P
…が固相の状態にある温度領域において、入口管3側か
ら、その温度領域の温度より高い温度の高温の湯を供給
すれば、その湯の熱量により、高吸油性樹脂の固体粒子
2…内部にとり込まれているパラフィン類Pが液相に変
化して昇温し、このとき、融解熱に相当する多量の熱量
を吸収し、その熱量を蓄積した状態となる。
【0017】この状態となったところで、入口管3から
前述の温度領域の低温の冷水を供給すれば、その冷水が
出口管4に流出していく間において、蓄熱槽1内に装填
されている高吸油性樹脂の固体粒子2…に吸収されてい
るパラフィン類Pから放出される熱量を受けて昇温し、
湯となって出口管4から流出するようになる。
【0018】このときの、高吸油性樹脂の固体粒子2…
内にとり込まれたパラフィン類Pと熱媒体たる湯または
水との熱交換は、パラフィン類Pが小径の固体粒子にな
って表面積を著しく増大させた状態にあることから、極
めて効率良く行なわれる。
【0019】次に図2は別の実施例を示している。この
実施例は、蓄熱槽1内には、熱媒体が流過する蛇管状の
熱交換器6を装入しておいて、蓄熱槽1内に装填した高
吸油性樹脂の固体粒子2…に吸収せしめたパラフィン類
Pと熱媒体との間の熱交換が、熱交換器6を介して行な
われる形態とした例である。
【0020】この実施例において、蓄熱槽1およびそれ
の内部に装填するパラフィン類Pを吸収せしめた高吸油
性樹脂の固体粒子2…は前述の実施例のものと変わりが
ない。また、蓄熱槽1内に配設せる熱交換器6は、熱伝
導の良い金属材で形成した蛇管状のチューブ60の外周
面に熱伝導の良い金属材よりなるフィン61を設けた通
常のものであり、それの入口側を入口管3に接続し出口
側を出口管4に接続した形態としてある。
【0021】しかし、前述のパラフィン類Pを吸収せし
めた高吸油性樹脂の固体粒子2…はそれを蓄熱槽1内に
装填するとともに、熱伝導性の良い銅粉等の粉剤または
液体wと混合しておいて、該高吸油性樹脂の固体粒子2
…の表面を介して行なわれる該固体粒子2内のパラフィ
ン類Pの熱の移動が、この銅粉等の粉剤または液体wを
経て行なわれるようにしてある。
【0022】この実施例は、入口管3側から高温の湯を
通したとき、および低温の水を通したときの、高吸油性
樹脂の固体粒子2…に吸収せしめたパラフィン類Pと熱
媒体との間に行なわれる熱の移動が、銅粉等の粉剤また
は液体と、熱交換器6を介して行なわれるようになる外
は、前述の実施例と同様に作用する。
【0023】次に図3および図4は、さらに別の実施例
を示している。この実施例は、蓄熱槽1を、軸線方向が
上下方向となるドラム状に形成して、入口管3を天井壁
11の軸芯部位に設け、出口管4を周壁12から接線方
向に突出するように設けた形態としておき、また、パラ
フィン類Pを吸収せしめた高吸油性樹脂の固体粒子2…
は、その固体粒子2…の透過を阻止する篩目または網目
を具備して熱媒体を自由に透過させる繊維布等の担持体
7に保持せしめて、蓄熱槽1内に装入するが、そのとき
、担持体7は帯状に連続させて渦巻き状に成形しておき
、その渦巻き状の担持体7を、それの内端部位が入口管
3の下方に位置し、外端部位が出口管4に対向するよう
に配位して蓄熱槽1内に装入することで、担持体7が、
入口管3より蓄熱槽1内に流入してくる熱媒体を出口管
4に向けて渦状に誘導する誘導路yを構成するようにし
ている例である。
【0024】この実施例も、上述した点を除いたその余
の構成は前述した実施例と変わりがないので同効の構成
部材に同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
【0025】この実施例は、入口管3から蓄熱槽1内に
流入する熱媒体が出口管4に向け流過していくときに、
渦巻き状の担持体7で形成される渦状の誘導路yを流れ
る際に、その担持体7に担持せしめてある高吸油性樹脂
の固体粒子2…の表面に接触することと、渦状の誘導路
yを形成している担持体7を透過する際にその担持体7
に担持せしめてある高吸油性樹脂の固体粒子2の表面に
接触することにより、その固体粒子2…内にとり込まれ
ているパラフィン類Pと熱媒体との間の熱の移動が行な
われるようになる外は、前述の実施例と同様に作用する
【0026】この実施例は、パラフィン類Pを吸収せし
めた高吸油性樹脂の固体粒子2…を担持する担持体7を
、渦巻き状としないで、多層に並列する仕切壁状に配設
する場合もある。
【0027】この場合は、蓄熱槽1は図1または図2に
示しているように、四角な箱型に形成して良い。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による蓄熱
装置は、蓄熱材として蓄熱槽1内に装填するパラフィン
類Pを、自己膨潤型の高吸油性樹脂のうちで粉状タイプ
のものの固体粒子2…に吸収させた形態として、蓄熱槽
1内に装填するのであるから、固相または液相の何れの
形態のときにも、著しく増大した表面積をもって、熱媒
体に対して直接または間接に接触するようになるので、
熱交換の効率のすこぶる良好な、パラフィンを蓄熱材と
して用いる蓄熱装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施せる蓄熱装置の縦断正面図である
【図2】同上の別の実施例装置の縦断正面図である。
【図3】同上のさらに別の実施例装置の縦断正面図であ
る。
【図4】同上実施例装置の横断平面図である。
【符号の説明】 A…蓄熱装置、P…パラフィン類、w…液体、y…誘導
路、1…蓄熱槽、10…断熱材、11…天井壁、12…
周壁、2…固体粒子、3…入口管、4…出口管、5…フ
ィルター、6…熱交換器、60…チューブ、61…フィ
ン、7…担持体。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  パラフィン類を、自己膨潤型の高吸油
    性樹脂のうちの粒子タイプのものの固体粒子に吸収せし
    めて、その高吸油性樹脂の粒子を、蓄熱槽内に、その蓄
    熱槽を流過する蓄熱体との熱交換を可能に所望量装填し
    たことを特徴とするパラフィン類を蓄熱材とする蓄熱装
    置。
  2. 【請求項2】  パラフィン類を吸収せしめた自己膨潤
    型の高吸油性樹脂のうちの粒子タイプのものの固体粒子
    を、熱媒体が流過する蓄熱槽内に、流動自在に装填し、
    その蓄熱槽の熱媒体の流入口と流出口に、パラフィン類
    を吸収した高吸油性樹脂の固体粒子の透過を阻止するフ
    ィルターを装設したことを特徴とするパラフィン類を蓄
    熱材とする蓄熱装置。
  3. 【請求項3】  蓄熱槽内に、熱媒体が流過する熱交換
    器を配設するとともに、その熱交換器のまわりに、パラ
    フィン類を吸収せしめた自己膨潤型の高吸油性樹脂のう
    ちの粒状タイプのものの固体粒子を、熱伝導性の良い粉
    体または液体に分散せしめて装填したことを特徴とする
    パラフィン類を蓄熱材とする蓄熱装置。
  4. 【請求項4】  熱媒体が流過する蓄熱槽内に、パラフ
    ィン類を吸収せしめた自己膨潤型の高吸油性樹脂のうち
    の粒状タイプのものの固体粒子を、熱媒体の透過を許容
    する巾・網等の担持体に保持せしめて装填したことを特
    徴とするパラフィン類を蓄熱材とする蓄熱装置。
JP3059482A 1991-03-01 1991-03-01 パラフィン類を蓄熱材とする蓄熱装置 Pending JPH04278186A (ja)

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