JPH05203201A - 潜熱蓄熱器 - Google Patents

潜熱蓄熱器

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JPH05203201A
JPH05203201A JP4012021A JP1202192A JPH05203201A JP H05203201 A JPH05203201 A JP H05203201A JP 4012021 A JP4012021 A JP 4012021A JP 1202192 A JP1202192 A JP 1202192A JP H05203201 A JPH05203201 A JP H05203201A
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JP
Japan
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heat
heat storage
liquid phase
storage material
heat exchanger
Prior art date
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Pending
Application number
JP4012021A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideaki Kurokawa
秀亮 黒川
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Yazaki Corp
Original Assignee
Yazaki Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH05203201A publication Critical patent/JPH05203201A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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】 【目的】 熱流束が大きく、かつ熱流束の時間的変化が
少ない放熱特性を持たせた潜熱蓄熱器を提供すること。 【構成】 潜熱蓄熱器1は、液相Lと固相Sとで比重が
異なる性質のある蓄熱材3を収容する容器5の蓄熱材3
の液相L側に熱交換器9の伝熱面7を配設し、かつ蓄熱
材3と伝熱面7との間に、蓄熱材3と混合しない剥離材
11を設けた構造を有している。また、熱交換器9は、
固相Sの比重が液相Lの比重より低い性質の蓄熱材3の
ときには容器5の下部に、固相Sの比重が液相Lの比重
より高い性質の蓄熱材3のときには容器5の上部に配置
されるようにする。また、剥離材11は蓄熱材3に混合
しない液体を熱交換器9の伝熱面7の周囲に設けるとよ
い。剥離材11は熱交換器9の伝熱面7をテフロンコー
テングしてもよい。これにより、熱交換器9の伝熱面7
は液相Lに接することになる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、潜熱蓄熱器に係り、特
に簡単な構造で蓄・放熱効果が高い潜熱蓄熱器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】周知のように、第1次石油ショック以
来、石油代替エネルギー源の確保、及びエネルギーの有
効利用技術に対する社会的、技術的要求が高まってきて
いる。エネルギーの有効利用の見地から、例えば太陽
熱、地熱、各種排熱等をエネルギー源としたときに、そ
のエネルギー源の実用化に当っては希簿性や間欠性の問
題が伴うことも知られている。これらの問題を克服する
ためには、エネルギー貯蔵技術の開発が不可欠である。
このエネルギー貯蔵技術としては、一旦エネルギーを蓄
え必要に応じて取り出す平準化法や、エネルギーレベル
を高める高密度化法が考えられる。
【0003】ところで、上記蓄熱技術には、大別して、
顕熱形蓄熱、潜熱形蓄熱、化学蓄熱、濃度差蓄熱の4種
類が挙げられる。しかしながら、熱形蓄熱は蓄熱空間が
大きいこと、化学蓄熱は反応熱の大きい利点があるもの
の反応の制御が困難であること、濃度差蓄熱は水溶液の
濃縮と希釈が困難であること等の理由があり特殊な分野
でのみの使用に留まるのに対して、潜熱蓄熱は一様温度
で潜熱が発生する質のよいエネルギー供給源であると同
時に、蓄熱空間の縮小化という利点を有することにより
実用化が進んでいる。
【0004】図4は、上述した潜熱蓄熱の手法を取り入
れた従来の潜熱蓄熱器を示す説明図である。
【0005】図4において、潜熱蓄熱器111は、温度
に応じて固相Sと液相Lに変化する性質の蓄熱材113
を収容した容器115と、この容器115の底部に設け
られ熱媒体Qと前記蓄熱材113との熱交換をさせる伝
熱面117のある熱交換器119とから構成されてい
る。
【0006】この潜熱蓄熱器111では、例えば蓄熱の
場合に、熱媒体Qが熱交換器119に流入して伝熱面1
17部において蓄熱材113と熱交換すると、蓄熱材1
13が固相Sから液相Lに変化して蓄熱が行われる。ま
た、この場合、放熱するときには、熱交換器119に流
入した熱媒体Qと蓄熱材113とが伝熱面117におい
て熱交換したときに、蓄熱材113が液相Lから固相S
に変化して放熱することになる。
【0007】しかしながら、上記潜熱蓄熱器111で
は、蓄熱(融解)過程においては対流により伝熱が促進
されるが、放熱(凝固)過程では熱伝導率が低い固相S
が伝熱面117面に形成されているため、得られる熱流
束が低く、かつ時間とともに熱流束が除々に低下してい
くという極めて使用しにくい放熱特性となる欠点が合っ
た。
【0008】図5は、上述した欠点を解決した従来の潜
熱蓄熱器を示す説明図である。
【0009】図5では、潜熱蓄熱器111aは、熱交換
器119の伝熱面117に一定間隔でフィン121を容
器115の内部に位置するように形成したものであり、
他の構成は図4と同一であるので説明を省略する。
【0010】これらフィン121を容器115内部に設
けたことにより、液相Lに常に接触している部分を大き
くして、上述した欠点を解消している。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記フ
ィン付き潜熱蓄熱器によれば、フィンを容器内に挿入す
ることにより伝熱面積の拡大を図って熱交換効率の向上
を図っているものの、結局フィン表面に固相Sが形成さ
れてしまうことになるという欠点がある。この欠点を解
消して大幅な伝熱促進を達成するためには、薄くて緻密
なフィンが必要となるが、製造工数の上昇と容器の体積
が増大してしまうという欠点が発生することになる。
【0012】また、上記潜熱蓄熱器において、蓄熱材の
凝固相を掻き取り熱流束を向上させる構造のものも提案
されているが、構造が複雑であり、かつ製造コストが大
きくなるという欠点があった。
【0013】本発明の目的は、上述した欠点を解消し、
熱流束が大きく、かつ熱流束の時間的変化が少ない放熱
特性を持たせた潜熱蓄熱器を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の潜熱蓄熱器は、液相と固相とで比重が異な
る性質のある蓄熱材を収容する容器と、前記容器の蓄熱
材の液相側に配設され、前記蓄熱材と熱媒体との熱交換
をさせる熱交換器と、前記熱交換器と蓄熱材の液相部分
との間に設けられ、蓄熱材と混合しない剥離材とから構
成されたことをと特徴とするものである。
【0015】ここで、前記熱交換器は、固相の比重が液
相の比重より低い性質の蓄熱材のときに、前記容器の下
部に配置されるようにすることが好適である。
【0016】また、前記熱交換器は、固相の比重が液相
の比重より高い性質の蓄熱材のときに、前記容器の上部
に配置されるようにすることが好適である。
【0017】さらに、前記剥離材は、前記蓄熱材に混合
しない液体を熱交換器周囲に設けるとよい。また、前記
剥離材は、前記蓄熱材に溶けださない材料を熱交換器周
囲に設けることが好ましい。この場合、前記剥離材は、
熱交換器周囲にテフロンコーテングすることが好適であ
る。
【0018】
【作用】本発明において、例えば固相が液相よりも比重
が低いため、凝固物(固相)が液相に浮くという性質を
持った蓄熱材を使用することにした場合、潜熱蓄熱器
は、熱交換器の伝熱面と蓄熱材との間に蓄熱材と混合さ
れない剥離材を配置することにより、熱媒体と熱交換し
て蓄熱材が液相から固相に変化しても、凝固物(固相)
が剥離材により剥離されて液相内を上昇してゆくことに
なる。したがって、熱交換器の伝熱面には、常に、蓄熱
材の全部が固相になるまで、液相と接することになって
熱流束の常に一定となる。
【0019】また、例えば液相が固相よりも比重が低い
ため、凝固物(固相)が液相に沈むという性質を持った
蓄熱材を使用することにした場合にも、熱交換器の伝熱
面と蓄熱材との間に、蓄熱材と混合されない剥離材を配
置することにより、熱媒体と熱交換して蓄熱材が液相か
ら固相に変化しても、凝固物(固相)が剥離材により剥
離されて液相内を下降してゆくことになる。したがっ
て、熱交換器の伝熱面には、常に、蓄熱材の全部が固相
になるまで、液相と接することになって熱流束の常に一
定となる。
【0020】
【実施例】以下、本発明について図示の実施例に基づい
て説明する。
【0021】図1及び図2は本発明の実施例を示し、図
1が潜熱蓄熱器の実施例の斜視図、図2が同実施例の作
用説明図である。
【0022】図1において、潜熱蓄熱器1は、液相Lと
固相Sとで比重が異なる性質のある例えば水からなる蓄
熱材3を収容する容器5と、前記容器5の底部側であっ
て蓄熱材3の液相L側に配設された、前記蓄熱材3と熱
媒体Qとの熱交換をさせる伝熱面7を有する熱交換器9
と、前記熱交換器9と蓄熱材3の液相Lの部分との間に
設けられ、蓄熱材3と混合しない例えば水銀等の材料か
らなる剥離材11とから構成されている。
【0023】さらに、詳説すると、蓄熱材3には、水の
ように、固相S(氷)が液相L(水)よりも比重が低い
ため、凝固物(固相S(氷))が液相に浮くという性質
を持った材料を使用している。また、潜熱蓄熱器1は、
熱交換器9の伝熱面7と蓄熱材3との間に、この蓄熱器
1の使用温度では常に液体であってかつ蓄熱材3と混合
されずに化学的に反応もせず、下に沈む性質を持つ例え
ば水銀等の剥離材11を配置した構造を有している。
【0024】上記実施例の作用説明すると、例えば冷温
度を蓄熱する場合、熱媒体Qと蓄熱材3とを伝熱面7上
の剥離材11面で熱交換させると、蓄熱材3が液相Lか
ら固相Sに変化することになる。このとき、液相Lから
固相Sに変化した場合に、蓄熱材3の性質により、固相
Sになった蓄熱材3は剥離材11面から剥離されて液相
L内を上昇してゆくことになる。これにより、凝固物質
(この場合、氷)が成生しても熱交換器9の伝熱面7に
付着せず、上に浮くため、全体が凝固完了するまで、大
きくかつ一定の熱流束が得られることになる。
【0025】また、放熱する場合には、熱媒体Qと固相
Sとなった蓄熱材3が放熱によって液相Lになっても、
液相Lが常に容器5の底側に位置することになるので、
大きくかつ一定の熱流束が得られることになる。
【0026】このように本実施例によれば、常に、大き
くかつ一定の熱流束が得られることになる潜熱蓄熱器1
を得ることができる。
【0027】図3は、本発明の他の実施例を示す説明図
である。
【0028】図3において、図1及び図2と同一構成要
素には同一の符号を付して説明をする。図3の潜熱蓄熱
器1aは、蓄熱材3の固相Sの比重が液相Lの比重より
も重い場合の構造を示したものであり、容器5の上部に
熱交換器9を配置されるようにした点が図1及び図2の
潜熱蓄熱器1と異なる点である。
【0029】この潜熱蓄熱器1aでは、熱交換器9の伝
熱面7の部分に蓄熱材3より比重の小さくかつ蓄熱材3
と混合せず化学的に反応しない剥離材11を配置し、か
つ固相Sの比重が液相Lの比重よりも重い蓄熱材3を容
器5内に収容している。
【0030】上述したような凝固相(固相S)を剥離さ
せるために剥離材11を用いる場合、伝熱面7の水平度
がある程度要求されるものの、上記第一実施例と同様な
作用効果を奏することになる。なお、上述した各実施例
では、剥離材11として液体を使用していたが、この液
体に代えて熱交換器9の伝熱面7の表面にテフロンコー
ティング等を使用することにより凝固相を剥離させる熱
交換器9とすれば、水平度等の設定範囲が増すことにな
る。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の発明
によれば、簡単な構造でありながら、熱流束が大きく,
かつ時間的変化が少ないという熱交換効率のよい潜熱蓄
熱器が得られる効果がある。
【0032】また、請求項2記載の熱交換器によれば、
固相の比重が液相の比重より低い性質の蓄熱材に使用す
ることができる。
【0033】さらに、請求項3記載の熱交換器によれ
ば、固相の比重が液相の比重より高い性質の蓄熱材に使
用することができる。
【0034】請求項4記載の剥離材によれば、前記蓄熱
材に混合しない液体を熱交換器周囲に設けたので、凝固
物の剥離特性がよい。
【0035】請求項5記載の剥離材によれば、前記蓄熱
材に溶けださない材料を熱交換器周囲に設けるため、凝
固物の剥離特性がよい。
【0036】請求項6記載の剥離材によれば、熱交換器
周囲にテフロンコーテングしたので、熱交換器の設置角
度の幅を大きくとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の潜熱蓄熱器の一実施例を示す斜視図で
ある。
【図2】本発明の一実施例の作用の説明図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す説明図である。
【図4】従来の潜熱蓄熱器を示す説明図である。
【図5】従来の他の潜熱蓄熱器を示す説明図である。
【符号の説明】
1 潜熱蓄熱器 1a 潜熱蓄熱器 3 蓄熱材 5 容器 7 伝熱面 9 熱交換器 11 剥離材 Q 熱媒体 L 液相 S 固相

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液相と固相とで比重が異なる性質のある
    蓄熱材を収容する容器と、 前記容器の蓄熱材の液相側に配設され、前記蓄熱材と熱
    媒体との熱交換をさせる熱交換器と、 前記熱交換器と蓄熱材の液相部分との間に設けられ、蓄
    熱材と混合しない剥離材とから構成されたことをと特徴
    とする潜熱蓄熱器。
  2. 【請求項2】 前記熱交換器は、固相の比重が液相の比
    重より低い性質の蓄熱材のときに、前記容器の下部に配
    置されることを特徴とする請求項1記載の潜熱蓄熱器。
  3. 【請求項3】 前記熱交換器は、固相の比重が液相の比
    重より高い性質の蓄熱材のときに、前記容器の上部に配
    置されることを特徴とする請求項1記載の潜熱蓄熱器。
  4. 【請求項4】 前記剥離材は、前記蓄熱材に混合しない
    液体を熱交換器周囲に設けたことを特徴とする請求項1
    記載の潜熱蓄熱器。
  5. 【請求項5】 前記剥離材は、前記蓄熱材に溶けださな
    い材料を熱交換器周囲に設けたことを特徴とする請求項
    1記載の潜熱蓄熱器。
  6. 【請求項6】 前記剥離材は、熱交換器周囲に塗布した
    テフロンであることを特徴とする請求項1記載の潜熱蓄
    熱器。
JP4012021A 1992-01-27 1992-01-27 潜熱蓄熱器 Pending JPH05203201A (ja)

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Cited By (4)

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