JPH0921592A - 潜熱蓄熱カプセル - Google Patents

潜熱蓄熱カプセル

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JPH0921592A
JPH0921592A JP7168535A JP16853595A JPH0921592A JP H0921592 A JPH0921592 A JP H0921592A JP 7168535 A JP7168535 A JP 7168535A JP 16853595 A JP16853595 A JP 16853595A JP H0921592 A JPH0921592 A JP H0921592A
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JP
Japan
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latent heat
heat storage
capsule
solid phase
container
Prior art date
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Pending
Application number
JP7168535A
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English (en)
Inventor
Yuuji Fujimoto
裕地 藤本
Mineo Oka
峰夫 岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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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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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】カプセル容器に封入した潜熱蓄熱材料の溶融過
程で、その固相表面から溶け出した液体をカプセル容器
の壁面との間の面域から速やかに排斥して潜熱蓄熱材料
を溶融促進が図れるようにた高伝熱性の潜熱蓄熱カプセ
ルを得る。 【構成】物質の固相,液相の相転移に伴う潜熱を利用し
て熱の授受を行う潜熱蓄熱カプセルであり、密閉形のカ
プセル容器2に水,パラフィンなどの潜熱蓄熱材料4を
封入したものにおいて、カプセル容器の内壁面に、液体
の毛管通路として機能するウイック5を布設し、溶融過
程にある潜熱蓄熱材料の溶融液体を固相の表面と容器壁
面との間の面域からウイックを通じて逸早く排斥させて
潜熱蓄熱材料の溶融促進を高める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、冷暖房空調設備などに
組み込んだ潜熱蓄熱システムに適用する潜熱蓄熱カプセ
ルに関する。
【0002】
【従来の技術】頭記した潜熱蓄熱カプセルとして、金属
製の密閉形カプセル容器内に水,パラフィンなどの潜熱
蓄熱材料を封入し、その固相,液相の相転移に伴う潜熱
を利用して蓄熱するようにしたものが知られている。図
4は深夜電力などを利用した冷凍機の運転により冷熱の
形で蓄熱し、昼間の時間帯に放熱する空調設備の潜熱蓄
熱システムに組み込んだ蓄熱器の構成図、図5は該蓄熱
器に採用した従来構造の蓄熱カプセルを示すものであ
る。まず、図4において、1は不凍液などの熱媒体を空
調負荷へ送る配管路の途中に設置した蓄熱器であり、該
蓄熱器1の容器内には多数の潜熱蓄熱カプセル2で充填
されている。この潜熱蓄熱カプセル2は、例えば直径1
0cm程度の球状になるステンレス製のカプセル容器3
の中に水,あるいはパラフィン(低融点)などの潜熱蓄
熱材4を満たしたものである。
【0003】かかる構成で、冷熱を蓄熱する際には冷凍
機で−5℃程度に冷却された熱媒体(不凍液)を蓄熱器
1に下方から流入して潜熱蓄熱カプセル2を冷却する。
これによりカプセル2に封入された潜熱蓄熱材料4が凝
固し、水は氷に,液状のパラフィンは固形パラフィンに
相転移する。一方、潜熱蓄熱カプセル2で蓄熱した冷熱
を放出する場合には、空調負荷より還流する12℃程度
に昇温した熱媒体を蓄熱器1へ上方から流入する。これ
により、潜熱蓄熱カプセル2の中で凝固していた潜熱蓄
熱材料4が溶け出し、融解潜熱の形で熱媒体から熱を奪
って5℃程度に冷却し、これを空調負荷に送流して冷房
を行う。
【0004】なお、カプセル容器2は球状に限られたも
のではなく、筒形,中空筒形など各種形状のものが採用
できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来構造の潜熱蓄熱カプセルでは、性能面で次記のような
難点がある。すなわち、潜熱蓄熱材料3を固相に相転移
させて蓄熱していた冷熱を融解潜熱の形で放出する場合
には、カプセル容器3の壁を通じて溶融過程にある固相
の潜熱蓄熱材料4と外部の熱媒体との間の伝熱性が潜熱
蓄熱システムの性能に大きく影響する。かかる点、潜熱
蓄熱材料4として水をカプセル容器3に封入した潜熱蓄
熱カプセル2を例に、図5(a)のように水が凝固して
氷になっているカプセルが蓄熱から放熱状態に移行する
と、図5(b)で表すように体積の一部が溶融して小さ
くなった氷(固相)4aは、水(液相)よりも密度(比
重)が小さいためにカプセル容器3の内部で浮力を受け
て浮上し、カプセル容器3の壁面に押しつけられた状態
でカプセル容器3の壁面と接する氷の上面がさらに溶融
を継続するようになる。なお、潜熱蓄熱材料4にパラフ
ィンを採用した場合には、その固相の密度は液相よりも
大きいために、氷とは逆に固相のパラフィンはカプセル
容器2の底部に沈降するので、その下面が溶融面とな
る。
【0006】しかして、図5(b)を例に、カプセル容
器3の内壁面とこれに接する氷(固相)4aの表面との
間には氷の表面から溶けた水(液相)4cが膜状に介在
し、これがカプセル容器3との間の大きな伝熱抵抗とな
って潜熱蓄熱材料4の溶融を妨げる。したがって、潜熱
蓄熱カプセル2に封入した潜熱蓄熱材料4の溶融を促進
して蓄熱の放出を効率よく行うには、潜熱蓄熱材料4の
表面から溶け出した液体をカプセル容器壁面との間から
速やかに排斥させることが必要である。
【0007】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
であり、その目的は前記課題を解決し、カプセル容器内
に封入した潜熱蓄熱材料の溶融過程で、その固相表面か
ら溶け出した溶融液体をカプセル容器の壁面との間の面
域から速やかに排斥して潜熱蓄熱材料を溶融促進が図れ
るようにた伝熱性の高い潜熱蓄熱カプセルを提供するこ
とにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、カプセル容器の内壁面に、溶融過
程にある潜熱蓄熱材料の溶融液体を固相の表面と容器壁
面との間から排斥する毛管通路として機能するウイック
を布設して構成するものとする。そして、上記の構成に
おいては、ウイックを熱伝導性の高い材質で作るのがこ
とましく、また、ウイックは、潜熱蓄熱材料の溶融過程
で固相と液相の密度差から固相分が沈降する場合にはカ
プセル容器の下半部面域に、固相分が浮上する場合には
カプセル容器の上半部面域に被着して実施することがで
きる。
【0009】
【作用】上記構成のように、カプセル容器の内壁面に液
体の毛管通路として機能する金属繊維で編んだ金網、あ
るいは伝熱性の高いセラミックなどの多孔質体で作られ
た透水性のウイックを布設しておくことにより、蓄熱の
放出過程で浮力などによりカプセル容器へ押しつけられ
た状態で潜熱蓄熱材料の固相表面から溶け出した溶融液
体は、固相表面とこれに対面するプセル容器の壁面との
間に滞留することなく浮力に押されてウイックに移行
し、ウイックの毛管を通じて固相表面域から既に溶融し
てカプセル用内に溜まっている液相へ向けて速やかに排
斥される。これにより、固相の潜熱蓄熱材料とカプセル
容器との間に高い伝熱性が確保されるととにも、その溶
融も促進されてその融解潜熱の利用が効果的に行える。
【0010】この場合に、潜熱蓄熱材料が水のように氷
に凝固した固相の密度が液相よりも小さい場合には、固
相がカプセル容器内で浮上するのでウイックはカプセル
容器の上半部面域に布設するだけで溶融液体の排斥が十
分に機能し、またパラフィンなどのように固相の密度が
液相よりも大きい潜熱蓄熱材料では固相が沈むので、前
記とは逆にウイックをカプセル容器の下半分面域に布設
すればよい。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、各実施例の図中で図5に対応する同一部材
には同じ符号が付してある。 実施例1:図1(a),(b)において、潜熱蓄熱材料1
として例えば水を封入した金属製の密閉形カプセル容器
2には、その内周壁面に液体の毛管通路として機能する
金属繊維で編んだ金網、あるいは伝熱性の高いセラミッ
クの多孔質体(スポンジ状)などで作られた透水性のあ
るウイック5が全面域に布設されている。なお、カプセ
ル容器3にできるだけ多い量の潜熱蓄熱材料4を封入せ
さるために、ウイック5の厚さは薄いのが好ましい。
【0012】かかる構成の潜熱蓄熱カプセル2は、蓄熱
状態では図1(a)で示すようにカプセル容器3内に封
入した潜熱蓄熱材料(水)4が固相(氷)4aの相状態
で凝固している。なお、この状態ではウイック5に浸透
している潜熱蓄熱材料4も凝固している。一方、潜熱蓄
熱カプセル2が図1(b)で表す融解潜熱の放出状態に
移行すると、カプセル容器2の内壁面に布設したウイッ
ク5の内部に凝固していた潜熱蓄熱材料4が最初に溶け
始め、さらにウイック5に接している潜熱蓄熱材料4の
固相(氷)4aの表面が溶融するととにに、この溶融に
伴って体積が小さくなった固相(氷)4aの塊は浮力に
よりカプセル容器2の上部に浮上してウイック5に押し
つけられる。これにより、固相4aの表面から溶け出し
た溶融液体はその場に停滞することなく、ウイック5の
毛管を通じて矢印方向へ流動し、固相4aの溶融面域か
ら逸早く排斥されてカプセル内の下部に溜まっている液
相(水)4bに合流する。
【0013】この結果、潜熱蓄熱材料4とカプセル容器
3との間に高い伝熱性が確保されて潜熱蓄熱材料の溶融
が促進され、潜熱蓄熱カプセル2の性能が向上する。 実施例2:図2(a),(b)は実施例1の応用実施例を
示すものであり、潜熱蓄熱材料4が水などのように固相
4aの密度が液相4bよりも小さい材料である場合に
は、溶融に伴って体積の小さくなった固相4aが浮力で
浮上することから、図示のようにウイック5をカプセル
容器3の上半部面域にのみ布設するだけでも実施例1と
同様な効果が得られる。しかも、ウイック5の布設面域
が少なくなった分だけ、同じ外径のカプセル内に封入し
た潜熱蓄熱材料4の量を増量できて蓄熱能力が高まる。
【0014】実施例3:図3(a),(b)は、前記実施
例2とは逆に潜熱蓄熱材料4がパラフィンなどのように
固相4aの密度が液相4bよりも大きい材料である場合
に適用する実施例であり、この実施例ではは溶融に伴っ
て体積の小さくなった潜熱蓄熱材料4の固相4aがカプ
セル容器内の底部に沈降してカプセル容器3の底面側に
押しつけられ、この状態で固相4aの表面が溶融するよ
うになるので、ウイック5は図示のようにカプセル容器
3の下半部面域にのみ布設されている。
【0015】なお、実施例2,および実施例3のカプセ
ルを図4に示した蓄熱器1へ充填する場合には、あらか
じめカプセル容器3に上下方向を表すマークを表示をし
ておき、所定の姿勢に装荷する必要がある。
【0016】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、カ
プセル容器の内壁面に液体の毛管通路として機能するウ
イックを布設したことにより、カプセル容器内に封入し
た潜熱蓄熱材料が固相から液相に相転移する過程で、カ
プセル容器の壁面側に押しつけられた固相の表面より溶
け出した溶融液体をカプセル容器の壁面との間の面域か
らウイックを通じて逸早く排斥することができ、したが
って潜熱蓄熱材料とカプセル容器との間の伝熱が溶融液
体により阻害されることく溶融が促進される。これによ
り、外部の熱媒体との間で熱の授受が効率よく行える高
性能な潜熱蓄熱カプセルが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に対応する模式図であり、
(a)は潜熱蓄熱材料がカプセル容器内で完全に凝固し
た状態を表す図、(b)は固相の潜熱蓄熱材料がカプセ
ル容器内で浮上した溶融過程の状態を表す図
【図2】本発明の実施例2に対応する模式図であり、
(a)は潜熱蓄熱材料がカプセル容器内で完全に凝固し
た状態を表す図、(b)は固相の潜熱蓄熱材料がカプセ
ル容器内で浮上した溶融過程の状態を表す図
【図3】本発明の実施例3に対応する模式図であり、
(a)は潜熱蓄熱材料がカプセル容器内で完全に凝固し
た状態を表す図、(b)は固相の潜熱蓄熱材料がカプセ
ル容器内で浮上した溶融過程の状態を表す図
【図4】潜熱蓄熱カプセルを採用した蓄熱器の構成図
【図5】従来における潜熱蓄熱カプセルの模式図であ
り、(a)は潜熱蓄熱材料がカプセル容器内で完全に凝
固した状態を表す図、(b)は固相の潜熱蓄熱材料がカ
プセル容器内で浮上した溶融過程の状態を表す図
【符号の説明】
2 潜熱蓄熱カプセル 3 カプセル容器 4 潜熱蓄熱材料 4a 固相 4b 液相 5 ウイック

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物質の固相,液相の相転移に伴う潜熱を利
    用して熱の授受を行う潜熱蓄熱カプセルであり、密閉形
    のカプセル容器内に潜熱蓄熱材料を満たしたものにおい
    て、前記カプセル容器の内壁面に、溶融過程にある潜熱
    蓄熱材料の溶融液体を固相の表面と容器壁面との間から
    排斥する毛管通路として機能するウイックを布設したこ
    とを特徴とする潜熱蓄熱カプセル。
  2. 【請求項2】請求項1記載の潜熱蓄熱カプセルにおい
    て、ウイックが熱伝導性の高い材質で作られたものであ
    ることを特徴とする潜熱蓄熱カプセル。
  3. 【請求項3】請求項1記載の潜熱蓄熱カプセルにおい
    て、ウイックを、潜熱蓄熱材料の固相と液相の密度差か
    ら固相分が沈降する場合にはカプセル容器の下半部面域
    に、固相分が浮上する場合にはカプセル容器の上半部面
    域に布設したことを特徴とする潜熱蓄熱カプセル。
JP7168535A 1995-07-04 1995-07-04 潜熱蓄熱カプセル Pending JPH0921592A (ja)

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JP7168535A JPH0921592A (ja) 1995-07-04 1995-07-04 潜熱蓄熱カプセル

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998053264A1 (de) * 1997-05-21 1998-11-26 Schümann Sasol Gmbh & Co. Kg Latentwärmekörper
US6615906B1 (en) 2000-03-31 2003-09-09 Schümann Sasol Gmbh & Co. Kg Latent heat body
JP2015169366A (ja) * 2014-03-06 2015-09-28 古河電気工業株式会社 太陽熱集熱装置
GR1010488B (el) * 2022-05-30 2023-06-16 Αριστοτελειο Πανεπιστημιο Θεσσαλονικης - Ειδικος Λογαριασμος Κονδυλιων Ερευνας, Δοχειο ενθυλακωσης για συστημα αποθηκευσης θερμικης ενεργειας με μακροενθυλακωση
US11848250B2 (en) * 2021-02-24 2023-12-19 Global Unichip Corporation Thermal peak suppression device

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