JPH085277A

JPH085277A - 蓄熱装置

Info

Publication number: JPH085277A
Application number: JP6140065A
Authority: JP
Inventors: Hiroshige Ota; 田博重太; Keiji Suzumura; 村恵司鈴; Keiichi Ishida; 田啓一石; Fumihiko Asakawa; 川史彦浅; Takamitsu Matsuno; 野孝充松
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 1994-06-22
Filing date: 1994-06-22
Publication date: 1996-01-12

Abstract

(57)【要約】【目的】蓄熱容量が大きく、放熱，蓄熱の立上り速度
が高い蓄熱装置を提供する。蓄熱物質と熱交換チュ−ブ
との伝熱効率を高くする。【構成】底壁から起立した側壁を有する複数個の、隣
り合うものの底壁面と側壁端部開口の間に所定の空隙を
置いて重ね配列された伝熱性のトレイ7a〜7r；トレイの
それぞれの底壁を貫通かつ底壁に固着された、複数個の
熱交換チュ−ブ8₁〜8₉₀；各トレイの内空間に収納され
た蓄熱物質9；熱交換チュ−ブの一端の開口とトレイ空
間との間を遮断し、熱交換チュ−ブの他端の開口とトレ
イ空間との間を遮断し、トレイ空間を気密に区画するト
レイ空間遮蔽手段1〜5；および、トレイ空間に対して、
蓄熱物質9に温度変化をもたらす作用流体を出し入れす
るための、作用流体ポ−ト13；を備える蓄熱装置(HS
T)。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蓄熱物質とそれに温度
変化をもたらす作用流体を用いる蓄熱装置に関し、特
に、これに限定する意図ではないが、作用流体の吸収／
放出に伴って放熱／吸熱又は吸熱／放熱する蓄熱物質を
用いる蓄熱槽に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば特開昭５３−１４８７５３号公報
には、硫化ナトリウムの水和反応を利用する蓄熱装置が
提示されている。硫化ナトリウムは、Ｎａ₂Ｓ＋ｎＨ₂Ｏ ⇔ Ｎａ₂Ｓ・ｎＨ₂Ｏ＋14.3Kcal／水1モル・・・(1) ０＜ｎ≦９なる関係により、結晶水が少い硫化ナトリウムに水を与
えることにより発熱する(放熱)。結晶水が多い硫化ナト
リウム側を加熱すると結晶水を放出する(蓄熱)。前記特
開昭５３−１４８７５３号公報に開示の蓄熱槽は、蓄熱
容器の中心に穴開き筒を配置しその外周面に電気ヒ−タ
を筒状に配置し、電気ヒ−タの外側に硫化ナトリウムを
充填したものである。この蓄熱容器の内空間を水容器の
内空間に連通とするための開閉弁がある。開閉弁を開に
して、蓄熱容器の内空間を水容器の内空間に連通として
電気ヒ−タに電力を投入すると、硫化ナトリウムが加熱
されて結晶水を放出する。放出された水（気体）は水容
器が低温であるとあるいは水容器を冷却することによ
り、水容器内で液化する（蓄熱および水の回収）。所要
の加熱（蓄熱）を行なった後に、電気ヒ−タへの電力投
入を停止し開閉弁を閉じると、熱保存状態となる。その
後電気ヒ−タには電力を投入しないで開閉弁を開にする
と、水容器で気化した水が蓄熱容器で硫化ナトリウムに
吸収され、硫化ナトリウムの結晶水が増えることによ
り、硫化ナトリウムが放熱する（放熱）。開閉弁を閉じ
て硫化ナトリウムへの水（気体）の供給を停止すると硫
化ナトリウムの放熱が停止する。このように、硫化ナト
リウムの加熱により硫化ナトリウムが水を放出して蓄熱
し、逆に水を供給することにより硫化ナトリウムが水を
結晶水の形で吸収して放熱するので、繰返し蓄熱／放熱
を行なうことができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで上述の蓄熱槽
は、蓄熱容器の中心に穴開き筒を配置しその外周面に電
気ヒ−タを筒状に配置し、電気ヒ−タの外側に硫化ナト
リウムを充填したものであり、蓄熱のときには筒状電気
ヒ−タの外周にやはり筒状に分布する硫化ナトリウムを
筒の内側から温めるように加熱し、電気ヒ−タの内空間
に水（気体）通流用の穴開き筒体があるので、硫化ナト
リウム全体への熱伝播効率が悪く、筒状に分布する硫化
ナトリウムの最外周部すなわち蓄熱容器近くのものの蓄
熱効率が悪い。放熱のときには、蓄熱容器の中心の穴開
き筒から電気ヒ−タ空間を通って供給される水（気体）
を、筒状に分布する硫化ナトリウムの内側のものから吸
収するので、硫化ナトリウム全体への水の拡散効率が悪
く、筒状に分布する硫化ナトリウムの蓄熱容器近くのも
のの放熱効率が悪い。加えて、硫化ナトリウムと水通流
用の穴開き筒との間に電気ヒ−タが存在するので、これ
が硫化ナトリウムへの水の拡散を妨げるという問題もあ
る。蓄熱効率，放熱効率が低いことは、蓄熱容量が小さ
いことを意味し、また水や熱の拡散効率が悪いことは、
放熱，蓄熱の立上り速度が低いことを意味する。

【０００４】これらの問題を改善する１つの蓄熱装置
を、特願平６−５０６８７号にて提示した。この蓄熱装
置の蓄熱槽は、槽内に複数個の、多数のフィン付の熱交
換流体通流用のパイプを並設し、隣り合うフィン間に蓄
熱物質（例えば硫化ナトリウム）を充填し、これにより
フィンと蓄熱物質でなる筒体を形成し、この筒体の側周
面をスクリ−ンで被覆したものである。この蓄熱槽によ
れば、フィン間のド−ナッツ状の蓄熱物質は、その上下
端面（フィン当接面）および内周面（パイプ接触面）で
熱伝達用のフィンおよびパイプに接触するので、熱伝播
効率が高い。また、作用流体（例えば水蒸気）とは外周
面で接触するので直接接触面積が広く、発熱効率が高
い。したがって、蓄熱容量が大きく、放熱，蓄熱の立上
り速度が高い。

【０００５】ところが、蓄熱槽に開いた作用流体（水蒸
気）通流口の近傍の蓄熱物質（硫化ナトリウム）には過
剰な水蒸気が作用してこれにより多量の結晶水を吸収し
て融点が低下し、ド−ナッツ状の硫化ナトリウムがその
外周面から融解してフィンから脱落しド−ナッツ形状が
くずれて、フィンから離脱し、これが伝熱効率を低下さ
せることが分かった。また、フィン間への硫化ナトリウ
ムの充填は、多量の結晶水を含み融点が低い硫化ナトリ
ウムを融解状態でフィン間に充填し、そして冷却して凝
固させた後、真空下において脱水を行っているが、この
脱水処理時、およびその後の蓄熱のための脱水反応時
に、硫化ナトリウムの体積が収縮してフィンから剥離す
ることにより伝熱効率が低下することが分かった。

【０００６】本発明は、蓄熱容量が大きく、放熱，蓄熱
の立上り速度が高い蓄熱装置を提供することを第１の目
的とし、蓄熱物質とその放熱時にはそれより熱を吸収し
蓄熱時にはそれに熱を与える伝熱性の筒体との伝熱効率
を高くすることを第２の目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の蓄熱装置(HST)
は、底壁から起立した側壁を有する複数個の、隣り合う
ものの底壁面と側壁端部開口の間に所定の空隙を置いて
重ね配列された伝熱性のトレイ(7a〜7r)；前記複数個の
トレイ(7a〜7r)のそれぞれの底壁を貫通しかつ底壁に固
着された、複数個の伝熱性の筒体(8₁〜8₉₀)；各トレイ
の内空間に収納された蓄熱物質(9)；前記複数個の筒体
(8₁〜8₉₀)の一端の開口と前記複数個のトレイが存在す
るトレイ空間との間を遮断し、筒体の他端の開口とトレ
イ空間との間を遮断し、トレイ空間を気密に区画するト
レイ空間遮蔽手段(1〜5)；および、前記トレイ空間に対
して、前記蓄熱物質(9)に温度変化をもたらす作用流体
を出し入れするための、トレイ空間遮蔽手段(1〜5)に設
けられた作用流体ポ−ト(13)；を備える。なお、カッコ
内には、理解を容易にするために、図面に示し後述する
実施例の対応要素の記号を、参考までに付記した。

【０００８】

【作用】後述の一実施例では蓄熱物質として硫化ナトリ
ウムを、作用流体として水蒸気を用いている。そこで、
ここでは、理解を容易にするために、蓄熱物質は硫化ナ
トリウム、作用流体は水蒸気であると想定して説明する
が、本発明の蓄熱装置は蓄熱槽の構造に要旨があり、蓄
熱物質および作用流体にそれぞれ硫化ナトリウムおよび
水蒸気を用いるものに限らず、他の、化学的又は物理的
作用により発熱又は放熱と，吸熱又は蓄熱を行なう蓄熱
物質および作用流体の組合せも、また、熱は一般に高温
エネルギ−を指すが、この「熱」を低温エネルギ−すな
わち冷熱と読み替える蓄熱装置すなわち冷熱蓄熱装置を
も含むものである。

【０００９】本発明の蓄熱装置によれば、複数個の伝熱
性の筒体(8₁〜8₉₀)の温度が高いと、筒体(8₁〜8₉₀)およ
びそれらが固着された伝熱性のトレイ(7a〜7r)の温度が
上昇し、各トレイ内の蓄熱物質(9)が加熱され、蓄熱物
質(9)から作用流体をトレイ空間に放出する。トレイ空
間に出た作用流体は作用流体ポ−ト(13)を通してトレイ
空間遮蔽手段(1〜5)の外に出る(蓄熱工程)。逆に、トレ
イ空間遮蔽手段(1〜５）の外部から作用流体ポ−ト（１
３）を通してトレイ空間に作用流体を供給すると、トレ
イ間の空隙を通ってトレイ内蓄熱物質(9)の上表面に作
用物質が拡散し、蓄熱物質(9)が発熱する。この熱は、
蓄熱物質(9)を収納したトレイと筒体（８₁〜８₉₀）に伝
播すると共に、蓄熱物質(9)の上表面の熱は空隙を介し
て隣り合うトレイにも伝播する。すなわちトレイおよび
筒体(8₁〜8₉₀)の温度が上昇する(放熱工程)。

【００１０】トレイ(7a〜7r)は底面積が広く深さは浅い
ので、蓄熱物質(9)の体積に対して、蓄熱物質(9)のトレ
イとの接触面積が広いので、蓄熱物質(9)／トレイ(7a〜
7r)間の熱伝達効率が高い。複数個の伝熱性の筒体(8₁〜
8₉₀)が伝熱性のトレイ(7a〜7r)をそれらの底板と垂直に
貫通しかつ相対的に固着されているので、トレイ(7a〜7
r)／筒体(8₁〜8₉₀)間の熱伝達効率が高い。また一部の
蓄熱物質(9)は直接に筒体(8₁〜8₉₀)に接触する。以上に
より蓄熱物質(9)／筒体(8₁〜8₉₀)間の熱伝達効率が高
い。

【００１１】一方、トレイ内蓄熱物質(9)の体積に対し
て、蓄熱物質(9)の表面積（空隙に接する表面積）が大
きいので、蓄熱物質(9)／作用流体間の直接接触面積
（放熱時）および作用流体直接放出面積（蓄熱時）が広
いので、蓄熱物質(9)／作用流体間の作用効率が高い。
その結果、比較的に小さいトレイ空間で比較的に多量の
蓄熱を行なうことができ、かつ、蓄熱，放熱の立上り速
度が高い。

【００１２】加えて、蓄熱物質(9)がトレイに収納され
ているので、仮に作用流体ポ−ト近傍の蓄熱物質(9)に
過剰な作用流体が作用してこれにより蓄熱物質(9)が融
解しても、トレイで受けられているので流出することは
ない。すなわち蓄熱物質(9)の脱落を生じない。

【００１３】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００１４】

【実施例】図１に本発明の一実施例の外観を示す。図１
に示す蓄熱槽ＨＳＴが本発明の一実施例である。図１に
おいて蓄熱槽ＨＳＴの作用流体ポ−ト１３には開閉弁Ｏ
ＣＶの１つのポ−トが接続され、開閉弁ＯＣＶのもう１
つのポ−トは冷却槽ＷＣＲに接続されている。蓄熱槽Ｈ
ＳＴの内部には多数のトレイとそれらの重ね配列を貫通
する多数の熱交換チュ−ブがあり、トレイのそれぞれに
は蓄熱物質として、硫化ナトリウムが収納されている。

【００１５】冷却槽ＷＣＲは水タンクであり、内空間に
水が収納され、かつ、熱交換用コアが収納されている。
蓄熱槽ＨＳＴおよび冷却槽ＷＣＲ共に気密であり、比較
的に低温度でも、開閉弁ＯＣＶを通して両槽ＨＳＴ，Ｗ
ＣＲ間に水蒸気が通流するように、両槽ＨＳＴ，ＷＣＲ
は予め低圧に真空引きされている。したがって冷却槽Ｗ
ＣＲの内空間には槽内温度および圧力に対応する水蒸気
がある。

【００１６】開閉弁ＯＣＶを開くと、冷却槽ＷＣＲから
蓄熱槽ＨＳＴに、作用流体である水蒸気が流れて、冷却
槽ＷＣＲ内の蓄熱物質である硫化ナトリウムが水和反応
してその結晶水が増え、このとき熱を放出する。この熱
は、供給ポ−ト１０から蓄熱槽ＨＳＴの熱交換チュ−ブ
に低温の熱交換媒体（例えば液体の水）を供給し、排出
ポ−ト１１（図２）から取り出すことにより、外部に取
り出すことができる（蓄熱槽ＨＳＴにおける放熱工
程）。水蒸気は冷却槽ＷＣＲ内で発生し、蓄熱槽ＨＳＴ
の硫化ナトリウムに吸収される。なお、冷却槽ＷＣＲの
熱交換用コアに高温の熱交換媒体（例えば液体の水）を
通すことにより、冷却槽ＷＣＲは該熱交換媒体を冷却す
る冷却器として機能することになる。開閉弁ＯＣＶが閉
じられると、蓄熱槽ＨＳＴへの水蒸気の供給が止まり、
蓄熱槽ＨＳＴ内の空間の水蒸気が実質上なくなったとき
に、蓄熱槽ＨＳＴから外部への放熱が止まる。また、開
閉弁ＯＣＶが開であっても、硫化ナトリウムの水和反応
が飽和すると、放熱は止まる。開閉弁ＯＣＶを開き、し
かも供給ポ−ト１０から蓄熱槽ＨＳＴの熱交換チュ−ブ
に高温の熱交換媒体を供給し、排出ポ−ト１１から取り
出すことにより、蓄熱槽ＨＳＴの内部が加熱され、これ
により硫化ナトリウムが熱を吸収し結晶水を放出する
（蓄熱槽ＨＳＴの蓄熱工程）。これにより蓄熱槽ＨＳＴ
に生じた水蒸気は冷却槽ＷＣＲに流れ、そこで水に液化
する。この液化を助けるために、熱交換用コアに常に低
温の熱交換媒体を通す必要がある。蓄熱槽ＨＳＴに十分
に熱供給した後、熱供給を停止しかつ開閉弁ＯＣＶを閉
じておくことにより、上述の放熱工程をいつでも開始し
うる。

【００１７】図２に、図１に示す本発明の一実施例であ
る蓄熱槽ＨＳＴ、の上面を拡大して示し、図３には、図
２の３Ａ−３Ａ線断面（縦断面）を示す。図３を参照す
ると、深さ（側壁の上下方向ｚの高さ）が７ｍｍ、直径
２３０ｍｍ、板厚０．２ｍｍのステンレス製丸盆形状の
トレイ７ａ〜７ｒが、２ｍｍの空隙を置いて上下方向ｚ
に配列されている。すなわちｚ方向に９ｍｍのピッチで
重ね配列されている。以下、トレイ７ａ〜７ｒの全体を
トレイスタックと称す。トレイスタックを、９０個の熱
交換チュ−ブ８₁〜８₉₀が上下方向ｚに貫通し、ロ−付
けにより各トレイに固着されている。図３には一部の熱
交換チュ−ブ８₁，８₃のみを示し、他の熱交換チュ−ブ
の図示は省略しているが、熱交換チュ−ブ８₁〜８
₉₀は、水平面（ｘ，ｙ平面）において図２に点線で示す
ように分布する。

【００１８】熱交換チュ−ブ８₁〜８₉₀は、肉厚が０．
３ｍｍのステンレス製偏平チュ−ブである。図３を参照
すると、熱交換チュ−ブ８₁〜８₉₀の上端は、ステンレ
ス製の内上板２を貫通しかつそれにロ−付けで固着され
ている。また、熱交換チュ−ブ８₁〜８₉₀の下端は、ス
テンレス製の内下板３を貫通しそれにロ−付けで固着さ
れている。

【００１９】図３に示す内上板２は、リング状のフラン
ジ４と外上板６で挟まれ、複数個のボルトでそれら４，
６に一体かつ気密に固着されている。フランジ４にはス
テンレス製の外筒１の上端が溶接にて気密に固着されて
おり、外筒１の下端はリング状の外フランジ５に溶接に
て気密に固着されている。内下板３は、外フランジ５の
内部に気密に圧入されたリングに溶接にて気密に固着さ
れている。外下板１７は外フランジ５に、複数個のボル
トで気密に固着されている。

【００２０】図３において、トレイスタックの各トレイ
には、その深さのレベルに蓄熱物質である硫化ナトリウ
ム粉末９が収納されている。トレイスタックは外観が略
円柱状であり、その外周面に、通気性が高いが、硫化ナ
トリウム粉末９の通過は妨げる円筒状のスクリ−ン１２
が密着している。

【００２１】図２および図３を参照する。外上板６は大
略で下向きの丸盆形状であるが、熱交換媒体供給ポ−ト
１０を装着した上突の流路壁６ｉ，熱交換媒体供給ポ−
ト１０を装着した上突の流路壁６ｅ、ならびに、水平方
向ｙに延び外上板６の下空間を２分する内壁６ａを有す
る。この内壁６ａは、中間部でわずかにｘ方向に延び、
下面は内上板２に、シ−ルシ−トを介して圧接してい
る。流路壁６ｉおよび６ｅの流路中心線は水平であり、
しかも内壁６ａの中点（トレイスタックの、ｚ方向に延
びる中心線）に指向している。しかも、これらの流路中
心線は、図５に示すように、ｙ軸に平行な内壁６ａに対
してそれぞれ２２．５°の角度をなす。

【００２２】外上板６と内上板２で閉じられた第１空間
（６ｆ＋６ｂ）は、内壁６ａで第１区画６ｆと第２区画
６ｂに２等分され、供給ポ−ト１０から流入する熱交換
媒体は第１区画６ｆに入る。第１区画６ｆの供給ポ−ト
１０に近い右半分はｘ方向の幅が狭く、供給ポ−ト１０
から遠い左半分はｘ方向の幅が広いので、大略で、該右
半分では熱交換媒体の圧力が高く、左半分では圧力が低
い。第１区画６ｆに入った熱交換媒体は、該区画６ｆに
上端が開いた熱交換チュ−ブ８₉₀，８₈₉，・・・（図５
に示す第１組のチュ−ブ）を通って、内下板３と外下板
１７で閉じられた第２空間（１７ｂ）に至り、第２空間
から、第２区画６ｂに上端が開いた熱交換チュ−ブ
８₁，８₂，・・・（図５に示す第２組のチュ−ブ）を通
って、第１空間（６ｆ＋６ｂ）の第２区画６ｂに出て、
そして排出ポ−ト１１に至る。第２区画６ｂは、排出ポ
−ト１１に近い右半分はｘ方向の幅が広く、排出ポ−ト
１１から遠い左半分はｘ方向のル−トの流速は比較的に
速い。供給ポ−ト１０より遠い熱交換チュ−ブに入った
熱交換媒体は排出ポ−ト１１に遠い熱交換チュ−ブを通
って排出ポ−ト１１に至り、このル−トの流速は比較的
に遅い。これにより、トレイスタックは、それを水平面
（ｘ，ｙ２次元面）に上から下（ｚ方向）に投影した平
面（図２，４，５）において、供給ポ−ト１０および排
出ポ−ト１１に近い場所（図５でｘ方向に延びるリブ１
７ａの右側の領域）において熱交換媒体との熱交換効率
が比較的に高く、遠い場所（図５でｘ方向に延びるリブ
１７ａの左側の領域）で熱交換効率が比較的に低い。外
下板１７は大略で上向きの丸盆形状である。

【００２３】外筒１（図３）には、それを水平面（ｘ，
ｙ２次元面）に上から下（ｚ方向）に投影した平面（図
２，５）において、供給ポ−ト１０と排出ポ−ト１１の
中間位置、ならびに、ｚ方向では図３に２点線鎖で示す
位置に、作用流体ポ−ト１３が、気密に固着されてお
り、また、外筒１内の圧力を検出する圧力センサを装着
するためのポ−ト（圧力検出ポ−ト）１４（図２，図
３）が気密に固着されている。

【００２４】作用流体ポ−ト１３には、図１に示すよう
に開閉弁ＯＣＶが接続され、放熱工程では、これらを通
して外筒１の内空間すなわちトレイ空間に、作用流体で
ある水蒸気が冷却槽ＷＣＲから供給され、外筒１内で拡
散して、トレイ間空隙を通してトレイ間空間に進入し、
そこに露出している硫化ナトリウム９上表面に触れ、硫
化ナトリウム９が結晶水として水蒸気を吸収しこのとき
発熱する。この熱はトレイおよび熱交換チュ−ブを通し
てチュ−ブ内を流れる比較的に低温の熱交換媒体に伝わ
る。硫化ナトリウム上表面から上方に放射した熱は上方
のトレイの下面をあたためる。したがって、放熱工程で
は、作用流体ポ−ト１３の近くの硫化ナトリウム９から
水蒸気を吸収して発熱するので、作用流体ポ−ト１３近
くの熱交換チュ−ブが分布する領域で発熱が多い。これ
らの熱交換チュ−ブがこの熱をすみやかに吸収して蓄熱
槽ＨＳＴの外部に放出する。仮にこの熱の持ち出しが遅
いと、該熱により水蒸気の吸収能力が低下し、放熱効率
が低下する。

【００２５】蓄熱工程では、供給ポ−ト１０に比較的に
高温の熱交換媒体が供給され、その熱が熱交換チュ−ブ
およびトレイを介してトレイ内の硫化ナトリウム９に伝
わり、硫化ナトリウムがその結晶水を放出しかつ吸熱す
る。放出された結晶水は水蒸気となってトレイ間空隙を
通って作用流体ポ−ト１３および開閉弁ＯＣＶを通って
冷却槽ＷＣＲに流れる。したがって、蓄熱工程では、作
用流体ポ−ト１３の近くの硫化ナトリウム９から水蒸気
を放出し吸熱するので、作用流体ポ−ト１３の近くの熱
交換チュ−ブ（図５参照）が分布する領域で吸熱が大き
い。これらの熱交換チュ−ブの熱交換媒体の流速が高い
ので、この熱を蓄熱槽ＨＳＴの外部からすみやかに供給
する。仮にこの熱供給が遅いと、硫化ナトリウムからの
結晶水の放出と蓄熱効率が低下する。

【００２６】図１および図５に示す１５は、空気抜き用
のポ−トであり、熱交換媒体用回路中の空気抜きに使用
される。

【００２７】以上に説明した実施例（蓄熱槽ＨＳＴ）の
特徴を以下に要約すると、まず、複数個の筒体(8₁〜
8₉₀)の一端（上端）の開口が開いた第１空間(6b+6f)を
気密にする第１の熱交換媒体遮蔽手段(6)；筒体(8₁〜8
₉₀)の他端（下端）の開口が開いた第２空間(17ｂ)を気
密にする第２の熱交換媒体遮蔽手段(17)；ならびに、第
１空間(6b+6f)，前記複数個の筒体(8₁〜8₉₀)および第２
空間(17ｂ)に対して熱交換媒体を給排するための供給ポ
−ト(10)および排出ポ−ト(11)；を備えるので、外部空
間から遮断して筒体(8₁〜8₉₀)に熱交換媒体を通流させ
て、離れた場所のヒ−タ（熱供給源）の熱を筒体(8₁〜8
₉₀)に与えて蓄熱工程を行なうことができ、また離れた
場所のヒ−タ（熱放出器）に熱を与える放熱工程を行な
うことができる。

【００２８】第１の熱交換媒体遮蔽手段(6)は、第１空
間(6b+6f)を複数(6b,6f)に区分する空間分割手段(6a)を
含み、供給ポ−ト(10)は第１空間の該区分された１つの
区画(6f)に連通し、排出ポ−ト(11)は他の１つの区画(6
b)に連通するので、供給ポ−ト(10)から第１空間(6b+6
f)の１つの区画(6f)に流入した熱交換媒体は、該区画(6
f)に一端（上端）が開いた筒体を通して第２空間(17ｂ)
に出て、そして他の筒体を通って第１空間(6b+6f)の他
の区画(6b)に出て、次いで排出ポ−ト(11)に出るという
通流により、蓄熱工程においては熱交換媒体から筒体(8
₁〜8₉₀)への熱供給が、放熱工程においては筒体(8₁〜8
₉₀)から熱交換媒体への熱供給が行なわれる。空間分割
手段(6a)により、筒体(8₁〜8₉₀)が熱交換媒体の往流通
用と戻り流通用の２組に分けられることになる。供給ポ
−ト(10)と排出ポ−ト(11)が共に第１空間(6b+6f)に結
合され、第２空間に熱交換媒体通流用のポ−トを配する
必要がない。

【００２９】空間分割手段(6a)は、トレイ(7a〜7r)の底
壁に対して垂直であって第１空間(6b+6f)を実質上２等
分(6b,6f)する区画壁(6a)である。第１空間(6b+6f)の１
つの区画(6f)に流入した熱交換媒体は、そこに一端（上
端）が開いた筒体を通して第２空間(17ｂ)に入り、他の
筒体を通して第１空間(6b+6f)の他の区画(6b)に出て、
次いで排出ポ−ト(11)に出る。区画壁(6a)により、筒体
(8₁〜8₉₀)が熱交換媒体の往流通用の第１組と戻り流通
用の第２組に分けられる。

【００３０】供給ポ−ト(10)の熱交換媒体流路はトレイ
(7a〜7r)の底壁に実質上平行に延びかつその中心線は第
１区画壁(6a)が延びる方向ｙに対して４５°以下の角度
(22.5°)をなし、排出ポ−ト(11)の熱交換媒体流路はト
レイ(7a〜7r)の底壁に実質上平行に延びかつその中心線
は、供給ポ−ト(10)の熱交換媒体流路の中心線に対して
９０°以下の角度(45°)であり；しかも、供給ポ−ト(1
0)の熱交換媒体流路の中心線，排出ポ−ト(11)の熱交換
媒体流路の中心線および作用流体ポ−ト(13)の作用流体
流路の中心線を、方向ｙおよびｘに直交する方向ｚで
ｘ，ｙ平面に投影したとき、作用流体流路の中心線の投
影線が、前記２つの熱交換媒体流路の中心線の投影線が
なす角の２等分線となる位置に、作用流体ポ−ト(13)を
設けている。トレイ空間遮蔽手段(1〜5)の内部にあっ
て、前記複数個の、トレイの重ね配列(7a〜7r)の側面す
なわちトレイ側壁の外表面およびトレイ間空隙を覆う、
蓄熱物質(9)は実質上遮断し作用流体は実質上通すスク
リ−ン(12)を備える。これにより、例えば装置が傾斜し
てトレイ内の蓄熱物質(9)の厚み分布が不均一になり、
一部の蓄熱物質(9)が空隙を通って漏出しようとする場
合、スクリ−ン(12)がこれを防止する。装置を水平に戻
し、水平振動を加えることにより、トレイ内の蓄熱物質
(9)が均一な厚み分布に戻る。

【００３１】

【発明の効果】本発明の蓄熱装置(HST)によれば、複数
個の伝熱性の筒体(8₁〜8₉₀)の温度が高いと、筒体(8₁〜
8₉₀)およびそれらが固着された伝熱性のトレイ(7a〜7r)
の温度が上昇し、各トレイ内の蓄熱物質(9)が加熱さ
れ、蓄熱物質(9)から作用流体をトレイ空間に放出す
る。トレイ空間に出た作用流体は作用流体ポ−ト(13)を
通してトレイ空間遮蔽手段(1〜5)の外に出る(蓄熱工
程)。逆に、トレイ空間遮蔽手段(1〜5)の外部から作用
流体ポ−ト(13)を通してトレイ空間に作用流体を供給す
ると、トレイ間の空隙を通ってトレイ内蓄熱物質(9)の
上表面に作用物質が拡散し、蓄熱物質(9)が発熱する。
この熱は、蓄熱物質(9)を収納したトレイと筒体(8₁〜8
₉₀)に伝播すると共に、蓄熱物質(9)の上表面の熱は空隙
を介して隣り合うトレイにも伝播する。そしてトレイお
よび筒体(8₁〜8₉₀)の温度が上昇する(放熱工程)。

【００３２】トレイ(7a〜7r)は底面積が広く深さは浅い
ので、蓄熱物質(9)の体積に対して、蓄熱物質(9)のトレ
イとの接触面積が広いので、蓄熱物質(9)／トレイ(7a〜
7r)間の熱伝達効率が高い。複数個の伝熱性の筒体(8₁〜
8₉₀)が伝熱性のトレイ(7a〜7r)をそれらの底板と垂直に
貫通しかつ相対的に固着されているので、トレイ(7a〜7
r)／筒体(8₁〜8₉₀)間の熱伝達効率が高い。また一部の
蓄熱物質(9)は直接に筒体(8₁〜8₉₀)に接触する。以上に
より蓄熱物質(9)／筒体(8₁〜8₉₀)間の熱伝達効率が高
い。

【００３３】一方、トレイ内蓄熱物質(9)の体積に対し
て、蓄熱物質(9)の表面積（空隙に接する表面積）が大
きいので、蓄熱物質(9)／作用流体間の直接接触面積
（放熱時）および作用流体直接放出面積（蓄熱時）が広
いので、蓄熱物質(9)／作用流体間の作用効率が高い。
その結果、比較的に小さいトレイ空間で比較的に多量の
蓄熱を行なうことができ、かつ、蓄熱，放熱の立上り速
度が高い。

【００３４】加えて、蓄熱物質(9)がトレイに収納され
ているので、仮に作用流体ポ−ト近傍の蓄熱物質(9)に
過剰な作用流体が作用してこれにより蓄熱物質(9)が融
解しても、トレイで受けられているので流出することは
ない。すなわち蓄熱物質(9)の脱落を生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の蓄熱槽ＨＳＴを用いた蓄
熱システムの主要部の構成を示す側面図である。

【図２】図１に示す蓄熱槽ＨＳＴの拡大平面図であ
る。

【図３】図２の３Ａ−３Ａ線断面図である。

【図４】図３に示す内上板２の平面図である。

【図５】図３に示す内上板２における熱交換チュ−ブ
の分布と組別を示す平面図である。

【符号の説明】

１：外筒２：内上板２ｒ：補強用のプレス突起３：内下板４，５：フランジ６：外上板６ａ：内壁６ｆ：第１空間
の第１区画６ｂ：第１空間の第２区画７ａ〜７ｒ：ト
レイ８₁〜８₉₀：熱交換チュ−ブ９：硫化ナト
リウム粉末１０：供給ポ−ト１１：排出ポ−
ト１２：スクリ−ン１３：作用流体
ポ−ト１４：圧力センサポ−ト１５：空気抜き
用のポ−ト１７：外下板１７ａ：リブ１７ｂ：第２空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石田啓一愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地アイシン精機株式会社内 (72)発明者浅川史彦愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者松野孝充愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】底壁から起立した側壁を有する複数個の、
隣り合うものの底壁面と側壁端部開口の間に所定の空隙
を置いて重ね配列された伝熱性のトレイ；前記複数個の
トレイのそれぞれの底壁を貫通しかつ底壁に固着され
た、複数個の伝熱性の筒体；各トレイの内空間に収納さ
れた蓄熱物質；前記複数個の筒体の一端の開口と前記複
数個のトレイが存在するトレイ空間との間を遮断し、筒
体の他端の開口とトレイ空間との間を遮断し、トレイ空
間を気密に区画するトレイ空間遮蔽手段；および、前記トレイ空間に対して、前記蓄熱物質に温度変化をも
たらす作用流体を出し入れするための、トレイ空間遮蔽
手段に設けられた作用流体ポ−ト；を備える蓄熱装置。
【請求項２】前記複数個の筒体の一端の開口が開いた第
１空間を気密に区画する第１の熱交換媒体遮蔽手段；筒
体の他端の開口が開いた第２空間を気密に区画する第２
の熱交換媒体遮蔽手段；ならびに、第１空間，前記複数
個の筒体および第２空間に対して熱交換媒体を給排する
ための供給ポ−トおよび排出ポ−ト；を更に備える請求
項１記載の蓄熱装置。
【請求項３】第１の熱交換媒体遮蔽手段は、第１空間を
複数に区分する空間分割手段を含み、供給ポ−トは第１
空間の該区分された１つの区画に連通し、排出ポ−トは
他の１つの区画に連通する、請求項２記載の蓄熱装置。
【請求項４】空間分割手段は、トレイの底壁に対して垂
直であって第１空間を実質上２等分する区画壁である；
請求項３記載の蓄熱装置。
【請求項５】供給ポ−トの熱交換媒体流路はトレイの底
壁に実質上平行に延びかつその中心線は区画壁が延びる
方向ｙに対して４５°以下の角度をなし、排出ポ−トの
熱交換媒体流路はトレイの底壁に実質上平行に延びかつ
その中心線は、供給ポ−トの熱交換媒体流路の中心線に
対して９０°以下の角度をなし；供給ポ−トの熱交換媒
体流路の中心線，排出ポ−トの熱交換媒体流路の中心線
および作用流体ポ−トの作用流体流路の中心線を、方向
ｙおよびｘに直交する方向ｚでｘ，ｙ平面に投影したと
き、作用流体流路の中心線の投影線が、前記２つの熱交
換媒体流路の中心線の投影線がなす角の２等分線となる
位置に、作用流体ポ−トを設けた；請求項４記載の蓄熱
装置。
【請求項６】トレイ空間遮蔽手段の内部にあって、前記
複数個の、トレイの重ね配列の側面すなわちトレイ側壁
の外表面およびトレイ間空隙を覆う、蓄熱物質は実質上
遮断し作用流体は実質上通すスクリ−ンを更に備える、
請求項１又は請求項２記載の蓄熱装置。