JPS58142194A - 蓄熱装置 - Google Patents
蓄熱装置Info
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- JPS58142194A JPS58142194A JP57024733A JP2473382A JPS58142194A JP S58142194 A JPS58142194 A JP S58142194A JP 57024733 A JP57024733 A JP 57024733A JP 2473382 A JP2473382 A JP 2473382A JP S58142194 A JPS58142194 A JP S58142194A
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- Japan
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- heat storage
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- heat accumulating
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は深夜電力や太陽エネルギー等を貯え給湯・冷暖
房などに用いる潜熱形蓄熱材を用いた蓄熱装置に関する
ものである。
房などに用いる潜熱形蓄熱材を用いた蓄熱装置に関する
ものである。
従来、潜熱形蓄熱制を用いた蓄熱装置においてはその熱
交換方法に問題があった。すなわち、従来の熱交換にお
いては熱交換器を蓄熱材充填部に浸漬するため、熱交換
時に熱交換器表面に放熱し固化した蓄熱材が旧着し、そ
の固化した蓄熱材の熱伝達が良くないノこめ熱を取り出
すために時間を要するど共に熱交換効率を悪くしていた
。こ扛を解決するために伝熱物質（作動液）が蓄熱拐よ
り熱を奪いその熱を気相で熱交換器に熱交換を行なう方
法が提案さｎ、た。すなわち、第１図において蓄熱装置
１の容器２に蓄熱材３と蓄熱材３の溶融状態における密
度より大きい密度を有し熱吸収時じ液体力）ら気体に、
熱放出時に気体から液体に相変化する作動液４とを熱交
換を行なうだめの空間部６を残して封入する。さらに、
前記蓄熱装置１には熱を加えるだめの加熱装置６と熱を
取り出すだめの熱交換器７とが設けら扛ている。通常、
容器２の外周は熱放散を防ぐため、断熱材で覆わ扛てい
るが図では省略されている。
交換方法に問題があった。すなわち、従来の熱交換にお
いては熱交換器を蓄熱材充填部に浸漬するため、熱交換
時に熱交換器表面に放熱し固化した蓄熱材が旧着し、そ
の固化した蓄熱材の熱伝達が良くないノこめ熱を取り出
すために時間を要するど共に熱交換効率を悪くしていた
。こ扛を解決するために伝熱物質（作動液）が蓄熱拐よ
り熱を奪いその熱を気相で熱交換器に熱交換を行なう方
法が提案さｎ、た。すなわち、第１図において蓄熱装置
１の容器２に蓄熱材３と蓄熱材３の溶融状態における密
度より大きい密度を有し熱吸収時じ液体力）ら気体に、
熱放出時に気体から液体に相変化する作動液４とを熱交
換を行なうだめの空間部６を残して封入する。さらに、
前記蓄熱装置１には熱を加えるだめの加熱装置６と熱を
取り出すだめの熱交換器７とが設けら扛ている。通常、
容器２の外周は熱放散を防ぐため、断熱材で覆わ扛てい
るが図では省略されている。
蓄熱状態において熱交換器７に低温水が導入すると、空
間部５を占めている作動液の蒸気が熱交換器にその潜熱
を与え凝縮液化する。すると、空間部の蒸気圧が低下す
るため、新だに作動液４が蓄熱月３から熱を奪い蒸発し
気泡８とな−・て蓄熱材充填部を」１昇し気圧の低下を
補う。一方、凝縮した作動液４はその密度が蓄熱材３の
密度よす筒いため、蓄熱材３中を沈降する。この蒸発−
凝縮のサイクルにより蓄熱材３に自己攪拌が生じ熱をさ
らに有効に取り出すことができる。上記のごとくこの方
法では気相において熱交換を行ない低温水を高温水にし
て取りだすわけであるが、熱交換が気相で行なわ扛てい
るため、熱交換器表面に蓄熱材固形物が付着し熱伝達が
悪化することはない。
間部５を占めている作動液の蒸気が熱交換器にその潜熱
を与え凝縮液化する。すると、空間部の蒸気圧が低下す
るため、新だに作動液４が蓄熱月３から熱を奪い蒸発し
気泡８とな−・て蓄熱材充填部を」１昇し気圧の低下を
補う。一方、凝縮した作動液４はその密度が蓄熱材３の
密度よす筒いため、蓄熱材３中を沈降する。この蒸発−
凝縮のサイクルにより蓄熱材３に自己攪拌が生じ熱をさ
らに有効に取り出すことができる。上記のごとくこの方
法では気相において熱交換を行ない低温水を高温水にし
て取りだすわけであるが、熱交換が気相で行なわ扛てい
るため、熱交換器表面に蓄熱材固形物が付着し熱伝達が
悪化することはない。
しかし、前記蓄熱槽においては気相で熱交換を行うため
、熱交換器を設置するだめの空間が必要である。さらに
前記説明で述べたごとく、熱交換時に蓄熱材３は気泡８
にょジ攪拌さ扛沸騰状態になるため、気−液界面では蓄
熱材は液面より相当り部まで飛散する。したがって、飛
散する蓄熱材が熱交換器表面に固化し付着し伝熱特性を
低下させないためには、蓄熱月３液面と熱交換器７との
距離を充分に取る必要がある。以上のごと〈従来の蓄熱
装置においては効率よく熱交換を行なうために空間部分
の容積を充分大きくする必要があり、こ扛は潜熱蓄熱月
利用蓄熱装置の最大の利点である小形という特徴を減す
るものである。
、熱交換器を設置するだめの空間が必要である。さらに
前記説明で述べたごとく、熱交換時に蓄熱材３は気泡８
にょジ攪拌さ扛沸騰状態になるため、気−液界面では蓄
熱材は液面より相当り部まで飛散する。したがって、飛
散する蓄熱材が熱交換器表面に固化し付着し伝熱特性を
低下させないためには、蓄熱月３液面と熱交換器７との
距離を充分に取る必要がある。以上のごと〈従来の蓄熱
装置においては効率よく熱交換を行なうために空間部分
の容積を充分大きくする必要があり、こ扛は潜熱蓄熱月
利用蓄熱装置の最大の利点である小形という特徴を減す
るものである。
また、従来の蓄熱方式においては、熱交換の進行にとも
ない蓄熱材固形物が液相上面に浮遊し上面の温度を低下
させる。これにしたがい気相の温度も低下する。したが
って、熱交換効率は低下し出湯温度も初期に比し著しく
低下するだめ、潜熱蓄熱材の他の利点である一定温度の
高温水が得ら扛るという特徴を減することになる。
ない蓄熱材固形物が液相上面に浮遊し上面の温度を低下
させる。これにしたがい気相の温度も低下する。したが
って、熱交換効率は低下し出湯温度も初期に比し著しく
低下するだめ、潜熱蓄熱材の他の利点である一定温度の
高温水が得ら扛るという特徴を減することになる。
本発明は上記問題点を解決し熱交換を迅速かつ効率よく
行うことができ、しかも容積を小形にすることができる
蓄熱装置を提供することを目的としている。
行うことができ、しかも容積を小形にすることができる
蓄熱装置を提供することを目的としている。
本発明は潜熱形蓄熱材とその融点近傍の溶融温度におけ
る比重がその温度における蓄熱材の比重よりも大きく、
かつ、熱吸収時に液体から気体に熱放出時に気体から液
体に相変化する物質（作動液）とを上部に空間部を残し
て蓄熱槽内に封入し、前記物質が蒸発−凝縮サイクルを
繰返して行なうことがでさるように空間部に前記物質の
蒸気を凝縮する凝縮装置と蓄熱材充填部に蓄熱拐と熱交
換を行うための熱交換器とを夫々独立して設ける。
る比重がその温度における蓄熱材の比重よりも大きく、
かつ、熱吸収時に液体から気体に熱放出時に気体から液
体に相変化する物質（作動液）とを上部に空間部を残し
て蓄熱槽内に封入し、前記物質が蒸発−凝縮サイクルを
繰返して行なうことがでさるように空間部に前記物質の
蒸気を凝縮する凝縮装置と蓄熱材充填部に蓄熱拐と熱交
換を行うための熱交換器とを夫々独立して設ける。
この構成において放熱時に凝縮装置を作動させることに
よジ効率よく熱交換を行なうことができる。すなわち、
放熱時（給湯時）蓄熱材充填部に低温熱媒体を流すと同
時に凝縮装置にも低温熱媒体を流す。このため凝縮装置
の温度が低下し、空間部の物質の蒸気は凝縮し液化し空
間部の蒸気圧は低下するが、こ扛は蓄熱材中に混入して
いる物質が蒸発することによりただちに補わ扛る。すな
わち物質が空間部で凝縮することにより蓄熱材充填部よ
り新だな物質が蒸発する。この蒸発により蓄熱材ははげ
しく攪拌さ扛ることになり、蓄熱材固化物が熱交換器に
付着しにくくなる。寸だ付着しても熱交換を実質的に阻
害しない程度のものである。
よジ効率よく熱交換を行なうことができる。すなわち、
放熱時（給湯時）蓄熱材充填部に低温熱媒体を流すと同
時に凝縮装置にも低温熱媒体を流す。このため凝縮装置
の温度が低下し、空間部の物質の蒸気は凝縮し液化し空
間部の蒸気圧は低下するが、こ扛は蓄熱材中に混入して
いる物質が蒸発することによりただちに補わ扛る。すな
わち物質が空間部で凝縮することにより蓄熱材充填部よ
り新だな物質が蒸発する。この蒸発により蓄熱材ははげ
しく攪拌さ扛ることになり、蓄熱材固化物が熱交換器に
付着しにくくなる。寸だ付着しても熱交換を実質的に阻
害しない程度のものである。
以下本発明の一実施につき第２図、第３図により説明す
る。第２図において蓄熱装置１１の蓄熱槽２内に酢酸ナ
トＩＪウム３水塩（融点６８℃、比重１．２８）等の蓄
熱材３とフロンＲ−１１３（５８℃における比重１．４
８）等の蓄熱材３よりも融点近傍における密度が大きい
物質４とを空間部６を残して混入し、非凝縮性ガスを排
出する。蓄熱はヒーター６にて行なう。蓄熱装置より熱
を取り出す場合、凝縮装置９のバルブ１０，１σを開き
、後述するように凝縮装置９内の熱媒体を循環させる。
る。第２図において蓄熱装置１１の蓄熱槽２内に酢酸ナ
トＩＪウム３水塩（融点６８℃、比重１．２８）等の蓄
熱材３とフロンＲ−１１３（５８℃における比重１．４
８）等の蓄熱材３よりも融点近傍における密度が大きい
物質４とを空間部６を残して混入し、非凝縮性ガスを排
出する。蓄熱はヒーター６にて行なう。蓄熱装置より熱
を取り出す場合、凝縮装置９のバルブ１０，１σを開き
、後述するように凝縮装置９内の熱媒体を循環させる。
こｎと同時に低温熱媒体を熱交換器７に導入する。凝縮
装置９内の蓄熱槽内の集熱部分ヴは後述するように冷却
さ扛る。すると空間部６の物質４の蒸気は凝縮装置９で
凝縮し凝縮液となり滴下する。この場合物質の凝縮液は
蓄熱材３の溶融状態における比重よりも太さいため、蓄
熱材中を沈降する。沈降しながら一部は溶融蓄熱材より
熱を奪い蒸発し、一部は下部まで沈降しここで熱を奪い
蒸発する。−ツバ空間部６における蒸気圧は物質４の凝
縮により低下するが、こ扛は蓄熱制３中で蒸発した物質
４の気泡８の上昇により補なわ扛る。上記のごとく、物
質４の凝縮−蒸発サイクルにより、蓄熱材３ははげしく
攪拌さｒる。溶融蓄熱材３は熱交換器で熱交換を行ない
固化する。この場合上記説明のごとく蓄熱材３は攪拌さ
扛ているため固化した蓄熱材は熱交換器に付着しにくい
。
装置９内の蓄熱槽内の集熱部分ヴは後述するように冷却
さ扛る。すると空間部６の物質４の蒸気は凝縮装置９で
凝縮し凝縮液となり滴下する。この場合物質の凝縮液は
蓄熱材３の溶融状態における比重よりも太さいため、蓄
熱材中を沈降する。沈降しながら一部は溶融蓄熱材より
熱を奪い蒸発し、一部は下部まで沈降しここで熱を奪い
蒸発する。−ツバ空間部６における蒸気圧は物質４の凝
縮により低下するが、こ扛は蓄熱制３中で蒸発した物質
４の気泡８の上昇により補なわ扛る。上記のごとく、物
質４の凝縮−蒸発サイクルにより、蓄熱材３ははげしく
攪拌さｒる。溶融蓄熱材３は熱交換器で熱交換を行ない
固化する。この場合上記説明のごとく蓄熱材３は攪拌さ
扛ているため固化した蓄熱材は熱交換器に付着しにくい
。
また付着しても溶液全体がはげしく攪拌しているので離
脱したり、周囲の溶液に再溶解したジして離扛ていく。
脱したり、周囲の溶液に再溶解したジして離扛ていく。
また、たとえ付着したとしても固化物の層は成長せず、
熱交換に実質的な影響を及ぼすことはほとんどない。こ
のようにして低温熱媒体は蓄熱材３充填部より熱を得て
高温となり導出さｎる。
熱交換に実質的な影響を及ぼすことはほとんどない。こ
のようにして低温熱媒体は蓄熱材３充填部より熱を得て
高温となり導出さｎる。
前記説明でわかるように、凝縮装置９は溶融蓄熱材を攪
拌することを目的としたものであり熱交換を目的とした
ものと異なる。したがって凝縮装置９の蓄熱槽内の集熱
部分９・６記攪拌が充分に生ずる程度の表面積を有して
お扛ばよく、と扛は非常に小さな表面積でよい。また、
集熱部分９′のＫｌ（に蓄熱材固形物が付着しても攪拌
効果はほとんど変わらないため、空間部分の容積を小さ
くすることができる。
拌することを目的としたものであり熱交換を目的とした
ものと異なる。したがって凝縮装置９の蓄熱槽内の集熱
部分９・６記攪拌が充分に生ずる程度の表面積を有して
お扛ばよく、と扛は非常に小さな表面積でよい。また、
集熱部分９′のＫｌ（に蓄熱材固形物が付着しても攪拌
効果はほとんど変わらないため、空間部分の容積を小さ
くすることができる。
以下凝縮装置９について説明する。凝縮装置９は蓄熱槽
２内の集熱部分９′と蓄熱槽２外の放熱部分９′とより
構成さ扛ている。そして内部には熱吸収時に液体から気
体に熱放出時に気体から液体に相変化するフロン類、ア
ルコール類等の物質４′が封入さ扛ている。いま、バル
ブの様な開閉装置１０．１０’を開くと集熱部分９′に
ある物質４′は蓄熱槽内の物質４の蒸気より熱を得物質
４を凝縮させて蒸発し放熱部分９′で放熱する。このよ
うにして気相部５を冷却する。なお、開閉装置１０．１
０’の開口度を調節することにより物質４′の循環をコ
ントロールすることができる。こｎにより物質４の蒸発
速度すなわち溶融蓄熱材の攪拌さｎる程度をコントロー
ルすることができ、こｆＬにより出湯温度を調節するこ
とが可能である。
２内の集熱部分９′と蓄熱槽２外の放熱部分９′とより
構成さ扛ている。そして内部には熱吸収時に液体から気
体に熱放出時に気体から液体に相変化するフロン類、ア
ルコール類等の物質４′が封入さ扛ている。いま、バル
ブの様な開閉装置１０．１０’を開くと集熱部分９′に
ある物質４′は蓄熱槽内の物質４の蒸気より熱を得物質
４を凝縮させて蒸発し放熱部分９′で放熱する。このよ
うにして気相部５を冷却する。なお、開閉装置１０．１
０’の開口度を調節することにより物質４′の循環をコ
ントロールすることができる。こｎにより物質４の蒸発
速度すなわち溶融蓄熱材の攪拌さｎる程度をコントロー
ルすることができ、こｆＬにより出湯温度を調節するこ
とが可能である。
第３図は不発明の他の一実施例を示しだものでちり、凝
縮装置が第２Ｎと異なっている。すなわち蓄熱装置２１
において凝縮装置９の放熱部分σ′の周囲を蓋１２で密
封しである。この蓋１２には開閉装置１３が設けら豹、
てお９、開閉装置１３を開くと対流が生じ放熱部分９′
より熱が放散され物質４′が凝縮装置ｅ内を循環するよ
うになり第２図で説明したと同じ効果が得ら扛る。１だ
、開閉度を変えることにより物質４′の循環量を変えら
扛る点も第２図の場合と同様である。
縮装置が第２Ｎと異なっている。すなわち蓄熱装置２１
において凝縮装置９の放熱部分σ′の周囲を蓋１２で密
封しである。この蓋１２には開閉装置１３が設けら豹、
てお９、開閉装置１３を開くと対流が生じ放熱部分９′
より熱が放散され物質４′が凝縮装置ｅ内を循環するよ
うになり第２図で説明したと同じ効果が得ら扛る。１だ
、開閉度を変えることにより物質４′の循環量を変えら
扛る点も第２図の場合と同様である。
以上述べたごとく不発明の蓄熱装置によれば下記のごと
き効果がある。
き効果がある。
■ 物質の凝縮−蒸発ザイクルによＶ蓄熱材がはげしく
攪拌さ扛るので、蓄熱材充填部の熱交換器伝熱面に蓄熱
材固形物が付着しにくく、常に実質的に伝熱面と溶液と
が接１〜ている。しだがって熱交換効率よくかつ熱媒体
の取り出し温度を安定したものにすることができる。
攪拌さ扛るので、蓄熱材充填部の熱交換器伝熱面に蓄熱
材固形物が付着しにくく、常に実質的に伝熱面と溶液と
が接１〜ている。しだがって熱交換効率よくかつ熱媒体
の取り出し温度を安定したものにすることができる。
■ 凝縮装置の大きさは物質の凝縮−蒸発サイクルによ
Ｖ蓄熱材が攪拌さ扛る程度であわ、ばよい。
Ｖ蓄熱材が攪拌さ扛る程度であわ、ばよい。
したがって、蓄熱装置空間部の容積は蓄熱材の膨張によ
る体積増力口より若干大きめにする程度 ０ でよいため、蓄熱槽を小形にすることができ潜熱形蓄熱
材を使用する利点を最大に発揮することができる。
る体積増力口より若干大きめにする程度 ０ でよいため、蓄熱槽を小形にすることができ潜熱形蓄熱
材を使用する利点を最大に発揮することができる。
■ 凝縮装置の物質の循環量をコントロールすることに
より導出する熱媒体の温度をコントロールすることが可
能である。だソし、この場合は凝縮装置に蓄熱材固形物
があ捷９付着しないようにしないとコントロールしにく
いため空間部の容積を若干大きくする必要がある。
より導出する熱媒体の温度をコントロールすることが可
能である。だソし、この場合は凝縮装置に蓄熱材固形物
があ捷９付着しないようにしないとコントロールしにく
いため空間部の容積を若干大きくする必要がある。
第１図は従来の実施例の断面図、第２図は本発明の一実
施例を示す蓄熱装置の断面図、第３図は不発明の他の実
施例の断面図である。 １１．２１・・・・・・蓄熱装置、２・・・・・蓄熱槽
、３・・・・・・蓄熱材、４・・・・・・物質、６・・
・・・・空間部、７・・・・・・熱交換器、９・・・・
・・凝縮装置、１０．１０’・・・・・・開閉装置、１
２・・・・・・蓋、１３・・・・・・開閉装置。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第３図
施例を示す蓄熱装置の断面図、第３図は不発明の他の実
施例の断面図である。 １１．２１・・・・・・蓄熱装置、２・・・・・蓄熱槽
、３・・・・・・蓄熱材、４・・・・・・物質、６・・
・・・・空間部、７・・・・・・熱交換器、９・・・・
・・凝縮装置、１０．１０’・・・・・・開閉装置、１
２・・・・・・蓋、１３・・・・・・開閉装置。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第３図
Claims (3)
- （１）潜熱形蓄熱拐とこの蓄熱材の融点近傍における融
液の比重より大きい比重を有する物質とを上部に空間部
を残して蓄熱槽内に封入し、かつ前記蓄熱材の充填部に
蓄熱拐と熱交換を行なう熱交換器と、前記空間部に前記
物質の蒸気を凝縮する凝縮装置とをそ扛ぞ扛独立して設
けた蓄熱装置。 - （２）冷却装置の物質の通路の一部に通路を開閉する装
置を設けた特許請求の範囲第１項記載の蓄熱装置。 - （３）冷却装置の放熱部分を蓋で密封し、かつＭ記蓋に
開閉装置を設けた特許請求の範囲第１項記載の蓄熱装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57024733A JPS58142194A (ja) | 1982-02-17 | 1982-02-17 | 蓄熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57024733A JPS58142194A (ja) | 1982-02-17 | 1982-02-17 | 蓄熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58142194A true JPS58142194A (ja) | 1983-08-23 |
Family
ID=12146346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57024733A Pending JPS58142194A (ja) | 1982-02-17 | 1982-02-17 | 蓄熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58142194A (ja) |
-
1982
- 1982-02-17 JP JP57024733A patent/JPS58142194A/ja active Pending
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