JPH06174387A

JPH06174387A - 蓄熱装置

Info

Publication number: JPH06174387A
Application number: JP3011421A
Authority: JP
Inventors: Masao Hirashima; 雅雄平嶋; Isao Ueno; 勇夫上野; Masaru Otsu; 勝大津; Mikio Ohashi; 幹男大橋; Susumu Yoshida; 進吉田
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Takuma Research and Development Co Ltd
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Takuma Research and Development Co Ltd
Priority date: 1991-01-07
Filing date: 1991-01-07
Publication date: 1994-06-24

Abstract

(57)【要約】【目的】伝熱特性を改善して蓄熱装置の単位容積当た
りの蓄熱容量を高めると共に、蓄熱時のエネルギー消費
の削減並びに装置の製造コストの引下げを図る。【構成】放熱板３のヒータ挿通孔３ａ内へ棒状のヒー
タ２を挿入し、当該ヒータ２に複数の放熱板３を所望の
ピツチＰで挿通支持すると共に、放熱板３相互の空間部
Ｑへ充填した粒状の蓄熱材４を多孔板５により保持して
成る蓄熱ユニット６と；前記蓄熱ユニット６を内部に収
納する蓄熱槽１とから蓄熱装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は砕石粒や金属粒等を蓄熱
材とすると共に、空気等を蓄熱材の加熱媒体とする蓄熱
装置の改良に係り、深夜電力等を利用した熱エネルギー
の貯留に利用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】従前の所謂顕熱型の蓄熱装置としては、
蓄熱槽Ａ内に直方体状に成形したレンガ状の蓄熱体Ｂを
配設し、この蓄熱体Ｂに穿設したヒータ挿入孔Ｃ内へ高
熱伝導率の充填剤Ｄを介設してヒータＨを挿着した構造
の装置（図５）や、蓄熱槽Ａの内部にパンチングメタル
等の多孔板Ｅを介して粒状の蓄熱材Ｂを充填し、多孔板
Ｅの下方に設けたヒータＨによって循環ファンＦにより
圧送されてくる空気流Ｉを加熱すると共に、当該加熱空
気流Ｉによって蓄熱材Ｂを加熱する構造の装置（図６）
が開発されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者（図５）
の装置には、ヒータ挿入孔Ｃ内へ充填した充填材Ｄが熱
歪みを繰り返し受けることによりヒータＢと蓄熱材Ａ間
の密着性が徐々に低下し、ヒータＨから蓄熱材Ａへの伝
熱性が低下すると云う問題がある。また、レンガ状の成
形蓄熱材Ａの製造コストが比較的高く、蓄熱装置を安価
に製造できないと云う難点がある。

【０００４】また、後者（図６）の装置に於いても、蓄
熱材Ａが所定の温度まで加熱される間循環ファンＦを駆
動し続けねばならず、消費動力費が大幅に増加すると云
う問題がある。また、循環ファンＦが高温の熱風に曝さ
れて損傷する頻度が高く、補修等に手数がかかると云う
難点がある。本発明は従前のこの種の顕熱型蓄熱装置に
於ける上述の如き問題を解決せんとするものであり、充
填材への伝熱性に優れ、しかも構造が簡単で安価に製造
できると共に、蓄熱の取出しを効率的に行えるようにし
た蓄熱装置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の発明は、放熱板３のヒータ挿通孔３ａ内へ棒状のヒー
タ２を挿入し、当該ヒータ２に複数の放熱板３を所望の
ピッチＰで挿通支持すると共に、放熱板３相互の空間部
Ｑへ充填した粒状の蓄熱材４を多孔板５により保持して
成る蓄熱ユニット６と；前記蓄熱ユニット６を内部に収
納する蓄熱槽１とを発明の基本構成とするものである。

【０００６】また、本発明の請求項２に記載の発明は、
放熱板３のヒータ挿通孔３ａ内へ棒状のヒータ２を挿入
し、当該ヒータ２に複数の放熱板３を所望のピッチＰで
挿通支持すると共に、放熱板３相互の空間部Ｑへ充填し
た粒状の蓄熱材４を多孔板５により保持して成る蓄熱ユ
ニット６を複数台積み重ね、当該蓄熱ユニット６の積み
重ね体を蓄熱槽１内へ収納したことを発明の基本構成と
するものである。

【０００７】

【作用】ヒータ２を加熱することにより、発生した熱の
一部はヒータ２の外周面を通して粒状の蓄熱材４へ伝熱
される。また、発生した熱の大部分は放熱板３を通して
蓄熱ユニット６の各部へ速やかに伝熱され、放熱板３を
通して粒状の蓄熱材４へ伝熱される。その結果、蓄熱ユ
ニット６の各部は、特に熱媒体を必要とすることなしに
ほぼ均一の速さで、ほぼ同温度にまで加熱される。ま
た、金属細粒をヒータ２の外周面近傍へ充填した場合に
は、放熱板３とヒータ２の間隙Ｇによる伝熱抵抗が減少
して、放熱板３への伝熱がより円滑に行われる。蓄熱の
利用に際しては、ファン７により蓄熱ユニット６の下方
より熱媒体（空気）Ｋを粒状蓄熱材４内へ通し、加熱昇
温された熱媒体Ｋを熱交換器Ｌ等へ導入する。

【０００８】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の第１実施例に係る蓄熱装置の横断
面図であり、図２は図１の縦断面図である。図に於い
て、１は蓄熱槽、２はヒータ、３は放熱板、４は蓄熱
材、５は多孔板、６はヒータ２・放熱板３・蓄熱材４・
多孔板５から成る蓄熱ユニットであり、本件発明の蓄熱
装置Ｓは前記蓄熱槽１と蓄熱ユニット６とから構成され
ている。

【０００９】前記蓄熱槽１は鋼板やステンレス鋼板等に
より形成されており、その外周面には断熱材（図示省
略）が配設されている。また、蓄熱槽１の下部及び上部
には、適当な形状の蓄熱を取り出すための熱媒体Ｋの吹
込口１ａ及び取出口１ｂが夫々設けられている。

【００１０】前記ヒータ２は棒状に形成されており、実
施例ではＵ字形のシーズヒータが使用されている。尚、
ヒータの種類は如何なるものであってもよく、且つその
形状も棒状のヒータであれば如何なる断面形状であって
もよい。前記放熱板３は一定の高さＨと幅Ｗを有する金
属板より形成されており、これに穿設したヒータ挿通孔
３ａ内へ各ヒータ２を挿通せしめることにより、複数枚
の放熱板３が一定のピッチＰでもってヒータ２へ挿通保
持されている。尚、本実施例では放熱板３をアルミ板製
の放熱板としているが、熱伝導率と耐熱性の高い材質で
あれば、如何なるものであっても良いことは勿論であ
る。

【００１１】また、放熱板３の取付ピッチＰは、その値
が小さければ小さいほど後述する蓄熱材４への熱伝播速
度が上昇して好都合である。しかし、この取付ピツチＰ
が狭くなり過ぎると、蓄熱材４の充填率が低下して蓄熱
能力が低下することになる。実験の結果によれば、前記
取付ピッチＰは３０〜５０ｍｍ位が最適であることが判
明している。また、前記放熱板３の高さ寸法Ｈはその内
部の伝熱抵抗によって制約されることになる。即ち、高
さＨが大き過ぎると放熱板の先端部近傍の蓄熱材４の温
度が上昇し難くなり、蓄熱材４の各部の温度にバラツキ
を生ずることになる。実験の結果によれば、厚さ０．５
〜５ｍｍのアルミニウム製放熱板３の場合には、約１０
０〜５００ｍｍ位が最適である。

【００１２】放熱板３は、前述の通りこれに穿設したヒ
ータ挿通孔３ａ内へヒータ２を挿通せしめることによ
り、ヒータ２に挿通保持されている。その結果、ヒータ
挿通孔３ａとヒータ２の外周面との間には、組立上必然
的に一定の間隙Ｇが必要となり、ヒータ２から放熱板３
への熱伝導特性が悪化する。そのため、本実施例に於い
て図３に示す如く、ヒータ２の外周部近傍には金属細粒
体（例えばアルミ細粒体）４ａが配設されており、ヒー
タ外周面・金属細粒体４ａ・放熱板３の順に熱を伝える
ことにより、間隙Ｇによる放熱板３への熱伝導特性の悪
化を防止している。

【００１３】前記蓄熱材４は砕石粒であって、放熱板３
相互間の空間部Ｑ内へ充填されている。また、充填され
た粒状の蓄熱材４は、各放熱板３の下端部に配設したア
ルミニウム製の多孔板５によって支持されている。尚、
本実施例では砕石粒を蓄熱材としているが、熱容量の大
きな材質の粒体であれば如何なるもの（例えば金属粒）
であってもよく、また、砕石粒と金属粒との混合体であ
ってもよい。更に、前記多孔板５の方も、アルミ製ネッ
トやステンレス鋼製多孔板であっても良い。

【００１４】次に、当該蓄熱装置Ｓの作動について説明
する。ヒータ２へ通電することにより発生した熱は、ヒ
ータ２の外周面を通して蓄熱材４へ直接伝熱されると共
に、放熱板３を通して蓄熱ユニット６内の各部の蓄熱材
４へ迅速に伝熱される。その結果、蓄熱ユニット６内の
全蓄熱材４が熱媒体Ｋを必要とすることなしに迅速に、
しかもほぼ均一の温度にまで上昇し、ヒータ２からの熱
が蓄熱材４に蓄熱されることになる。また、蓄熱は、蓄
熱槽１の下方より熱媒体（例えば冷空気）Ｋを送り込
み、蓄熱材４内を通過せしめた高温熱媒体Ｋを蓄熱槽１
の上方より外部へ導出することにより、取り出される。

【００１５】図４は、本発明の第２実施例に係る蓄熱装
置の縦断面概要図であり、前記第１実施例に係る蓄熱装
置Ｓの蓄熱ユニット６を複数台積み重ねすることによ
り、装置の大形化を図ったものである。前述の通り、本
件発明の蓄熱装置Ｓでは、蓄熱ユニット６内の各部の蓄
熱材４の温度上昇を可能な限り均一にすると云う観点か
ら、放熱板３の高さ寸法Ｈは一定の制約を受ける。その
ため、本実施例に於いては、図４に示す如く、３台の前
記蓄熱ユニット６を積み重ね、これを蓄熱槽１内に配設
する構成としている。

【００１６】蓄熱に際しては、ヒータ２へ通電すること
により、第１実施例の場合と同様に各部の蓄熱材４がほ
ぼ均一に加熱される。ファン７の運転は必要ないので、
動力エネルギーの消耗が減少する。また、蓄熱の取り出
しに際しては、ファン７によって熱媒体（空気）Ｋを循
環させ、蓄熱材４内を通過する間に加熱昇温した空気Ｋ
を給湯器や熱交換器Ｌへ導く。この場合、循環ファン７
を通過する空気Ｋは熱交換器Ｌ等を通過することにより
ある程度冷却されているので、熱によるファン７の損傷
はほぼ皆無となる。

【００１７】

【発明の効果】本発明に於いては、棒状のヒータ２に複
数の放熱板３を一定のピッチＰで挿通支持すると共に、
放熱板３相互間の空間部Ｑ内へ粒状の蓄熱材４を充填
し、下方に配設した多孔板５により蓄熱材４を保持する
構造の蓄熱ユニット６を、蓄熱槽１内へ収納する構成と
している。その結果、ヒータ２から生じた熱は、ヒータ
２の外周面・放熱板３の順に伝播されて、ユニット６内
の各部へ迅速に伝熱され、ユニット６内の蓄熱材４がほ
ぼ同じ速さで、ほぼ同温度にまで昇温される。また、蓄
熱時には熱媒体Ｋの流通を一切必要としないため、動力
消費が大幅に減少すると共に、ヒータ２の外周部に金属
細粒４ａを充填した場合には、ヒータ２から放熱板３へ
の伝熱性がより一層向上する。更に、蓄熱ユニット６を
組み積みすることにより、蓄熱容量の大形化にも容易に
対処することが出来る。本発明は上述の通り、伝熱特性
に優れて単位容積当りの蓄熱容量が大きいうえ、蓄熱時
のエネルギー消費が殆ど無く、しかも構造が簡単で製造
コストの大幅な引き下げを可能とした優れた実用的効用
を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る蓄熱装置の横断面図
である。

【図２】本発明の第１実施例に係る蓄熱装置の縦断面図
である。

【図３】本発明で使用する蓄熱ユニットの部分拡大断面
図である。

【図４】本発明の第２実施例に係る蓄熱装置の縦断面概
要図である。

【図５】従前の蓄熱装置の一例を示す縦断面図である。

【図６】従前の蓄熱装置の一例を示す縦断面図である。

【符号の説明】Ｓは蓄熱装置、Ｋは熱媒体（空気）、Ｑは空間部、Ｌは
熱交換器等、Ｈは放熱板の高さ、Ｄは放熱板の幅、Ｐは
放熱板のピッチ、Ｇは放熱板とヒータとの間隙、１は蓄
熱槽、２は棒状ヒータ、３は放熱板、４は粒状蓄熱材、
５は多孔板、６は蓄熱ユニット、７はファン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大津勝大阪市北区中之島３丁目３番22号関西電力株式会社内 (72)発明者大橋幹男大阪市北区中之島３丁目３番22号関西電力株式会社内 (72)発明者吉田進大阪市北区中之島３丁目３番22号関西電力株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放熱板（３）のヒータ挿通孔（３ａ）内
へ棒状のヒータ２を挿入し、当該ヒータ（２）に複数の
放熱板（３）を所望のピッチ（Ｐ）で挿通支持すると共
に、放熱板（３）相互の空間部（Ｑ）へ充填した粒状の
蓄熱材（４）を多孔板（５）により保持して成る蓄熱ユ
ニット（６）と；前記蓄熱ユニット（６）を内部に収納
する蓄熱槽（１）とより構成した蓄熱装置。
【請求項２】棒状のヒータ（２）の外周面近傍に金属
細粒子から成る蓄熱材（４ａ）を充填するようにした請
求項１に記載の蓄熱装置。
【請求項３】放熱板（３）のヒータ挿通孔（３ａ）内
へ棒状のヒータ（２）を挿入し、当該ヒータ（２）に複
数の放熱板（３）を所望のピッチ（Ｐ）で挿通支持する
と共に、放熱板（３）相互の空間部（Ｑ）へ充填した粒
状の蓄熱材（４）を多孔板（５）により保持して成る蓄
熱ユニット（６）を複数台積み重ね、当該蓄熱ユニット
（６）の積み重ね体を蓄熱槽（１）内へ収納して成る蓄
熱装置。