JPH0630676U - 蓄熱器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 効率的な蓄熱および放熱をなし得る構造とし
た。 【構成】 中空の胴体（１）の内部で、伝熱プレート
（２）の上方に充填された化学蓄熱材（９）と胴体
（１）の内部空室をカバーする容器蓋（６）との間に、
ガス透過性材料をもって製せられ、容器蓋（６）との間
にばね（７）を挟んでいる化学蓄熱材押え板（８）を配
置し、ばね（７）の押圧力および化学蓄熱材押え板
（８）の重さによって化学蓄熱材（９）の体積減少に伴
う化学蓄熱材（９）と化学蓄熱材押え板（８）との間に
おける空隙の形成を抑止させる構造となした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、固体ー気体可逆性を示す化学蓄熱材を用いて熱エネルギを蓄え、再 利用に供するために放熱させる蓄熱器の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

熱エネルギーを蓄えて置き、再利用のために放熱させる装置として、固体ー気 体可逆性を示す化学蓄熱材を用いた蓄熱器が知られている。 この種の蓄熱器は、容器内に充填された化学蓄熱材に熱エネルギーを蓄え、必 要に応じて放熱させる構造を備えている。

【０００３】

【考案が解決しようとする問題点】

上記した固体−気体可逆反応を示す化学蓄熱材を用いた従来の蓄熱器において は、化学蓄熱材を容器に充填することが必要であるが、この充填のやり方の如何 によって蓄熱器の特性が大きく変ってしまう。 蓄熱器は熱を蓄えたり放出したりするので熱交換率が重視され、そのため、蓄 熱器には、プレートフィンタイプ熱交換器やシェルアンドチューブタイプ熱交換 器がよく用いられている。

【０００４】 しかし、化学蓄熱材は化学反応を繰返すことにより、体積変化を起こすことが 多いため、化学蓄熱材と伝熱面との間に空隙が生じてしまうので、繰返し再現性 に乏しい。 また、熱交換効率が良い熱交換器を使用しても、蓄熱器の性能が向上しないこ とが多く、更に、化学蓄熱材は粉末であるために一般的に空隙率が大きく、蓄熱 器の内部に熱がこもって化学蓄熱材の化学反応の進行に影響を及ぼしている。 上記の理由により、理論上は蓄熱および放熱が可能であると考えられる場合で も、実際では反応が遅く、実用的な蓄熱および放熱を行えないことが多い。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】

本考案は、上記した従来の技術による蓄熱器における問題点を考慮してなされ たもので、熱伝導性がよく、化学蓄熱材が化学反応を繰返した場合にも、体積変 化をほとんど起こさず、再現性の良い蓄熱器を提示するものである。 すなわち、本考案は、円筒状の胴体、前記胴体の一方の端部に結合された伝熱 プレート、熱媒体循環用配管を付されて前記伝熱プレートに添着されたウォータ ージャケット、密閉容器を接続されるガス配管を一方の面に付され、ばねの端部 を他方の面に接着されて前記胴体の他方の端部に固定された容器蓋およびガス透 過性材料をもって製せられ、前記胴体の内径と同等の直径を備え、前記容器蓋と の間に前記ばねを挟んで前記胴体内に配置された化学蓄熱材押え板を有し、前記 伝熱プレートおよび前記化学蓄熱材押え板の間に化学蓄熱材を充填された構成を 備えたものである。

【０００６】 胴体の内部で伝熱プレートおよび化学蓄熱材押え板の間に充填される化学蓄熱 材には、固体−気体可逆反応をするものが用いられ、気体がＮＨ₃ のガス系であ る場合には、例えば、ＣａＣｌ₂ ，ＮｉＣｌ₂ ，ＭｇＣｌ₂ 、ＺｎＣｌ₂ などの ＮＨ₃ 錯体があり、蓄熱温度に対応させて任意に選択することができる。 容器蓋との間にばねを挟んで胴体内に挿入された化学蓄熱材押え板は、化学蓄 熱材から発生したガスを容器蓋のガス管側との間で移動させるために、ガス透過 性を備え、蓄熱温度で変質しない物を用いることが必要である。

【０００７】

【作用】

上記した構成を備えた本考案による蓄熱器においては、伝熱プレートおよび化 学蓄熱材押え板の間に充填された化学蓄熱材がガスと反応して放熱作用を示し、 化学蓄熱材押え板が発生ガスを透過させてガス配管に接続された密閉容器との間 を往復移動させるとともに、ばねの押圧力および自らの重さによって、化学蓄熱 材の体積減少に伴う化学蓄熱材と化学蓄熱材押え板との間における空隙の形成を 抑止する。

【０００８】

【実施例】

上記した本考案による蓄熱器を、下記の手順に従って製作した。 先ず、直径250 mm, 長さ50mmのステンレススティール製の胴体１の一方のフラ ンジに、直径250 mm, 厚さ３mmのステンレススティール製の伝熱プレート２と２ 個の熱媒体循環用配管３を備えて伝熱プレート２に添えられたウォータージャケ ット４を固着させ、67ｇのＣａＣｌ₂ を化学蓄熱材９として胴体１内に充填し、 多孔質のコンクリートをもって製作した直径200 mm, 厚さ10mmの蓄熱材押え板８ をＣａＣｌ₂ ９の上に置き、一方の面にガス配管５を付設し、ステンレススティ ールをもって製作されてばね定数が 0.5 kg/cmである２個のばね７の一端を他方 の面に接着させた直径250 mm, 厚さ４mmの容器蓋６を胴体１の他方のフランジに 結合させ、容器蓋６のガス配管５にボールバルブを介して耐圧容器を接続させ、 該耐圧容器の内部に82ｇの液体ＮＨ₃ を充填して蓄熱器を完成させた。

【０００９】 ウォータージャケット４に25℃の水を循環させ、耐圧容器を25℃の恒温水槽に 浸漬した状態でボールバルブを開いたところ、ＮＨ₃ が耐圧容器から胴体１内へ 流れ、ウォータージャケット４の循環水の出口では水温が60℃まで上昇し、放熱 が行えた。放熱は約１時間で終了した。 次に、ウォータージャケット４に70℃の温水を循環させ、耐圧容器を25℃の恒 温水槽に浸漬した状態でボールバルブを開いたところ、ＮＨ₃ ガスが胴体１内か ら耐圧容器内へ流れ、蓄熱が行えた。ＮＨ₃ ガスの移動、すなわち蓄熱は約４時 間で終了した。 なお、同じ操作で蓄熱・放熱を繰返し20回行ったところ、蓄熱・放熱時間およ び放熱時における循環水の温度変化にはなんら変化はなかった。

【００１０】 −比較例− 容器蓋６にばね７を付されていないことと、化学蓄熱材押え板８が無いことを 除けば、図１の実施例と全く同じ構造の蓄熱器を用いて、実施例と同じ条件で蓄 熱・放熱実験を行った。 その結果、放熱実験においては、ウォータージャケット４の循環水の出口で50 ℃までしか上昇せず、放熱に要した時間は約 2.5時間であった。 さらに、蓄熱実験では約７時間を要した。 同じ操作で蓄熱・放熱を繰返し20回行ったところ、放熱時の循環水の温度上昇 は繰返し回数を増す毎に低下して20回目には45℃までしか上昇しなくなり、放熱 に要する時間は回数を増す毎に長くなって20回目には約３時間を要し、蓄熱に要 する時間も同様に長くなり、20回目には約８時間を要した。

【００１１】

【考案の効果】

本考案による蓄熱器が、上記したように、胴体の内部で伝熱プレートの上方に 充填された化学蓄熱材と前記胴体の内部空室をカバーする容器蓋との間に、ガス 透過性材料をもって製せられ、前記容器蓋との間にばねを挟んでいる化学蓄熱材 押え板を配置されていることにより、化学蓄熱材押え板が、ばねの押圧力および 自らの重さによって化学蓄熱材の体積減少に伴う化学蓄熱材と化学蓄熱材押え板 との間における空隙の形成を抑止するために、化学蓄熱材の繰返し反応に伴う体 積膨張が無く、空隙率の変化が無いので、熱交換率がよく、繰返し再現性のある 蓄熱・放熱を行うことが可能となった。

【００１２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の断面図である。

【符号の説明】

１ 胴体 ２ 伝熱プレート ３ 熱媒体循環用配管 ４ ウォータージャケット ５ ガス配管 ６ 容器蓋 ７ ばね ８ 化学蓄熱材押え板 ９ 化学蓄熱材

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状の胴体（１）、前記胴体（１）の
   一方の端部に結合された伝熱プレート（２）、熱媒体循
   環用配管（３）を付されて前記伝熱プレート（２）に添
   着されたウォータージャケット（４）、密閉容器に接続
   されるガス配管（５）を一方の面に付され、ばね（７）
   の端部を他方の面に接着されて前記胴体（１）の他方の
   端部に固定された容器蓋（６）およびガス透過性材料を
   もって製せられ、前記容器蓋（６）との間に前記ばね
   （７）を挟んで前記胴体（１）内に挿入された化学蓄熱
   材押え板（８）を有し、前記伝熱プレート（２）および
   前記化学蓄熱材押え板（８）の間に化学蓄熱材（９）を
   充填されて成る蓄熱器。