JPS5817399B2 - 潜熱蓄熱器の放熱方法 - Google Patents

潜熱蓄熱器の放熱方法

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JPS5817399B2
JPS5817399B2 JP54075191A JP7519179A JPS5817399B2 JP S5817399 B2 JPS5817399 B2 JP S5817399B2 JP 54075191 A JP54075191 A JP 54075191A JP 7519179 A JP7519179 A JP 7519179A JP S5817399 B2 JPS5817399 B2 JP S5817399B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蓄熱媒体が受熱のときは固体状態から液体状
態に、放熱のときは液体状態から固体状態に移行し、蓄
熱媒体と混合しない熱交換媒体を受放熱のときに蓄熱媒
体に通す潜熱蓄熱器の放熱法に関する。
また本発明はこの方法の実施のための装置に関する。
本出願人の出願に係る西ドイツ国特許出願公開第P26
071681−13号明細書(特開昭52−12185
0号公報)には、潜熱蓄熱媒体例えばボウ硝が交互に液
体状態と固体状態をこなる潜熱蓄熱器が記載されている
潜熱蓄熱器の「受熱」のためをこ、蓄熱媒体と混合しな
い熱交換媒体例えば特殊な油を潜熱蓄熱器に供給する。
熱交換媒体は蓄熱媒体を通過するときにこれQこ熱を放
出してこの媒体を融解する。
特に軽質の熱交換媒体は蓄熱媒体の上側に集まり、そこ
から再び熱源に循環させることができる。
放熱【こも混合しない熱交換媒体が使用される。
熱交換媒体は蓄熱媒体を通過するときに後者から熱を吸
収し、その際蓄熱媒体は固体状態に移行する。
こうして熱せられた熱交換媒体が蓄熱媒体の上をこ集積
し、そこから需要家に送ることができる1公知の装置で
は熱交換媒体供給口を適当に配設することによって、熱
交換媒体および蓄熱媒体の間にできるだけ効果的な熱伝
達を得るために熱交換媒体が蓄熱媒体中でなるべく長い
行程を経過し、好ましくは熱交換媒体を蓄熱器容器の下
側から蓄熱媒体の中に導入した後、細滴等の形で蓄熱媒
体の全層厚を横断させる措置がとられている。
このような潜熱蓄熱器を長時間使用すると蓄熱媒体の固
相区域に拘留される熱交換媒体が次第に増えるため、蓄
熱媒体と熱交換媒体の界面が使用時間の進行と共に変位
することが明らかになった1このため管、付属品および
二次熱交換器が閉塞される危険がある。
本発明の目的は、蓄熱器の放熱の際に熱伝達効率を損う
ことなく、蓄熱媒体の固体部分に熱交換媒体が詰まると
いう上述の望ましくない現象を防止することにある。
本発明は、蓄熱媒体が受熱のときは固体状態から液体状
態に、放熱のときは液体状態から固体状態に移行し、蓄
熱媒体と混合しない熱交換媒体を受放熱のときをこ蓄熱
媒体に通す潜熱蓄熱器の放熱方法(こおいて、放熱の際
に液体または気体状熱交換媒体を蓄熱媒体の液体区域に
直接導入し、熱交換媒体が蓄熱媒体の固体区域をこ直接
接触することを回避することによって解決される。
従って従来の慣例(こ反して、放熱のときに熱交換媒体
を蓄熱媒体の全層に通すのでなく、蓄熱媒体が液状の一
場合によってはどく薄い一区域に導入することが、本発
明の範囲内で提案される。
その結果、一般に熱交換媒体が蓄熱媒体と熱伝達接触を
行う行程距離は、熱交換媒体が蓄熱媒体の全層厚を通過
した従来の操作法より著しく短くなる。
驚くべきことにこの接触行程距離の減少は例えば熱交換
性を低下しないことが明か番こなり、それどころか熱交
換性の向上すら認められた。
また本発明の措置によって蓄熱媒体の固相区域の熱交換
媒体の増加がほとんど抑制されることが判明した。
増加がなくなることの理由はまだ詳細に解明されていな
いけれども1本発明の措置によって蓄熱媒体が凝固の際
に熱交換媒体と接触しないことが役割を演じるようであ
る。
液状の蓄熱媒体はその結晶粒、例えば極めて小さな微結
晶が液相の中にあるときにだけ冷却と共に凝固すること
ができる。
このような結晶核がなければ液状媒体の温度を凍結温度
より大幅tこ下げても結晶が起こらない。
これは過冷されだ液相の場合である。広く用いられてい
る蓄熱媒体であるボウ硝では特【こ過冷効果がすこぶる
顕著であり、液相温度を結晶温度の下方17°まで引下
げることができる。
このよう【こして潜熱蓄熱器において結晶核が運ばれて
来る所はどこでも晶出が起こるのであって、通常この結
晶核は蓄熱媒体が結晶をなす固体沈殿物から来る訳であ
る。
熱交換媒体が蓄熱媒体の固体沈殿物を通り抜ける在来の
方法では、熱交換媒体は絶えず多数の結晶核を蓄熱媒体
の液体区域に運び込んだ。
従って熱交換媒体が行う蓄熱媒体の冷却が直ちに晶出を
もたら6た。
蓄熱媒体の冷却が行われるこの区域には、熱交換媒体に
よって結晶核が運び込まれたからである。
結晶核を運んで来た熱交換媒体と直接接触してこの晶出
が起こると共に、熱交換媒体の一部が蓄熱媒体の生成す
る結晶によって捕捉され、結晶の比重が高いためこれが
沈下するとき(こ、結晶と共に固体沈殿物の中に運び込
まれた。
本発明による方法は蓄熱器の放熱のときに熱交換媒体と
蓄熱媒体の固相との直接接触を回避するから、熱交換媒
体は通常、結晶核を運ばない。
従って熱交換媒体および蓄熱媒体の間の熱伝達が行われ
る区域には結晶核がない。
蓄熱媒体の晶出は別の区域、例えば結晶核が蓄熱媒体に
多数含まれている固体沈殿物の近傍で行われる。
しかしこの区域には熱交換媒体が事実上、ないから、生
成する蓄熱媒体結晶をこよって熱交換媒体が捕捉される
ことがない。
このようにして熱交換媒体を蓄熱媒体の液体区域(こ導
入することをこよって、一方で熱伝達が、他方で晶出が
空間的に分離され、このための液状蓄熱媒体と混合しな
い熱交換媒体をすべて蓄熱媒体の上側をこ集積すること
ができる。
本発明による方法を適用すれば、放熱のときに熱交換媒
体の損失が事実上もはや起こらない。
本発明による方法の好適な態様をこよれば、放熱のとき
(こ熱交換媒体を上側界面の近傍で液状蓄熱媒体に導入
する。
例えば熱交換媒体を界面の直下で蓄熱媒体の中(こ進入
させることができる。
熱交換媒体を界面の上側で発生させたジェットの形−こ
して、蓄熱媒体に送り込むことも可能である。
熱交換媒体を界面に対して斜めに蓄熱媒体に導入するこ
とが好ましい。
また液状蓄熱媒体の中に循環および(または)過流が生
じるようをこ、熱交換媒体を液状蓄熱媒体に導入するの
が好適であることが判明した。
それによって熱伝達の効率が著しく高められると共に。
液状蓄熱媒体の過度の適冷が防止される。
循環および(または)渦流によって結晶核も蓄熱媒体の
液状区域に分配されるからである。
しかしこの分配は熱交換媒体によって直接性われるので
なくて蓄熱媒体の渦流によって間接的に行われるので、
熱交換媒体の直近の晶出の頻度は在来法より遥かに少い
から、熱交換媒体の捕捉がほとんど起こらない。
また蓄熱媒体の液状区域の循環および(または:渦流は
もう一つの有利な効果を有する。
蓄熱媒体として例えばボウ硝を使用するときはボウ硝が
「不一致」な形で融解する。
つまり融解のときに固体状の無水ボウ硝が発生して底に
沈殿するという困難が起こる。
このため蓄熱媒体の組成が変化するので、上記の無水物
を再び溶解させることが必要であるが、それは溶剤(水
または希釈溶液、例えば融解のときに生じた塩水和物の
希釈溶液)を適当に供給することをこよって行うことが
できる3液状蓄熱媒体の渦流は蓄熱媒体の液相と、無水
物が沈積する固相との激しい接触をもたらすとともに、
無水物の逆溶解を引き起こす。
こうして蓄熱媒体の不変の組成が保証される。
本発明においては、上述の問題は、蓄熱器、該蓄熱器内
に収容され受熱のときは固体状態から液体状態に、放熱
のときは液体状態から固体状態に移行する蓄熱媒体およ
び該蓄熱媒体と混合しない熱交換媒体を含む潜熱蓄熱器
の放熱装置において、該熱交換媒体と蓄熱媒体の固体部
分との直接接触が回避されるように、蓄熱器から放熱す
る熱交換媒体を供給する供給口が、蓄熱媒体の流体区域
に臨んで設けられている潜熱蓄熱器の放熱装置によって
解決される。
固体蓄熱媒体の量に応じて液体蓄熱媒体にだけ熱交換媒
体の導入が可能であるように、供給口を任意に開閉でき
るならば好都合である。
特に供給口を蓄熱媒体−熱交換媒体界面の下側の異なる
深さに配設することができる。
流出する熱交換媒体流が蓄熱器容器の壁面または底面あ
るいは蓄熱媒体−熱交換媒体界面と大体平行をこ導かれ
るように供給口を配設することができる。
上述の措置はすべて蓄熱器の放熱すなわち蓄熱器からの
熱の取出しに関するものである。
蓄熱器の受熱の場合は在来のように行われる。
すなわち熱い熱交換媒体をなるべく蓄熱媒体の全層に通
すのである。
なぜなら蓄熱媒体の晶出(こ伴なう熱交換媒体の捕捉と
いう困難が充熱の場合はもちろん起こらないからである
以下本発明の好適な実施態様を図面を参照して詳細に説
明する。
第1図に示す潜熱蓄熱器容器1は、使用中に受熱のとき
は液状をこ、放熱のときは固体状に移行する潜熱媒体2
を収容する。
潜熱蓄熱媒体2としてボウ硝を使用することが好ましい
潜熱蓄熱媒体2の上側に熱交換媒体3、好ましくは油の
層がある。
蓄熱器の充熱すなわち蓄熱媒体2への熱の供給のために
受熱回路が設けである。
受熱回路はポンプ4を具備する吸込管5、三方弁6、熱
源7、□供給管8および容器1の底部区域(こ配設され
多数の開口部9を具備する吐出管10を包含する。
また吸込管5とポンプ4と三方管6は放熱回路の一部を
なす。
放熱回路はそのほか【こ熱交換器11、供給管12およ
び供給口13を包含する。
本発明により図示の実施例では供給管13は蓄熱媒体2
−熱交換媒体3の上側に配設され、供給口13から出る
熱交換媒体のジェットが蓄熱媒体2の表面に斜めに進入
し、その際蓄熱媒体2の中瘉こ僅かに入り込むようにな
っている。
使用中に蓄熱器の受熱のために熱交換媒体3が熱回路を
介しい圧送され、その際熱源7で熱せられた熱い熱交換
媒体が蓄熱媒体2層を通り抜けるときにその熱を蓄熱媒
体2に放出し、その際蓄熱媒体2を融解および(または
)加熱する。
蓄熱器の放熱のときは熱交換媒体3が放熱回路を介して
圧送され、その際蓄熱媒体2に吸収されていた熱を熱交
換器11に放出する。
本発明によればその場合、熱交換媒体3は蓄熱媒体2の
液体区域に進入し、蓄熱媒体2の固体沈殿物と事実上接
触しないように、蓄熱媒体2に導入される。
蓄熱媒体2が冷却されて晶出したとき【と、熱交換媒体
3が生成する結晶に捕捉され、この結晶と共に沈殿物の
中に引き込まれることが、こうして回避される。
また熱交換媒体3を斜めに導入することによって、蓄熱
媒体2の液体部分に循環が起こり。
混合の改善とそれに伴なって熱伝達の改善をもたらす。
こうして放熱の時に熱交換媒体3を蓄熱媒体2の全層に
通す場合に得られる熱伝達と事実上同程度の、驚くべき
ことに良好な熱伝達が生じるのである。
第2図に示す蓄熱器は第1図の蓄熱器と大体同様に構成
されている。
それ故、同様の部分には同じ参照符号が付しである。
この蓄熱器も図示しない受熱回路と放熱回路を具備する
放熱回路は供給管12が蓄熱媒体2の異なる深さに浸漬
する複数個の吐出管14と結合されかつ吐出管14の自
由端に供給口13がある点が、第1図Oど示す実施例の
放熱回路と異なる。
吐出管14に開閉弁15が挿着され、例えば適当な回路
によって任意に開閉することができる。
使用中の開閉・弁の開閉は、当該の供給口13が蓄熱媒
体2の液体区域にあるときだけ開放されるようにして行
われる。
固体状蓄熱媒体と液状蓄熱媒体の界面が供給口13の近
傍に上昇すると、直ちに当該の開閉弁15が閉鎖される
から、熱交換媒体3の供給は蓄熱媒体2の高い区域すな
わち液体区域でだけ行われる。
このようにして放熱操作の初めに蓄熱媒体2全体が液状
であれば、熱交換媒体3の供給は蓄熱媒体2の総高さに
わたって行われるが、蓄熱媒体2の放熱が進行すると上
側の液体区域だけで行われる。
図示の実施例では液状蓄熱媒体2に循環および(または
)渦流が生じ、その際蓄熱媒体2の流れが好ましくは蓄
熱器の壁面と底面に沿って起こるように、供給口13が
配設されている。
こうして蓄熱媒体2の特に良好な混合と、それに伴なっ
て効果的な熱伝達が得られる。
第1図に示す実施例では三方弁6を適当に切換えること
によって、受熱回路と放熱回路を選択に応じて使用する
ことができる。
第2図に図示していない受熱回路を同様にして放熱回路
と連結することができるが、全く独立の受熱回路を設け
ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は受熱回路と放熱回路を有する潜熱蓄熱器の側面
概略図、第2図は放熱回路を有する潜熱蓄熱器の別の側
面概略図を示す。 1・・・・・・蓄熱器、2・・・・・・蓄熱媒体、3・
・・・・・熱交換媒体、13・・・・・・供給口。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 受熱のときは固体状態から液体状態に、放熱のとき
    は液体状態から固体状態に移行する蓄熱媒体を用い、該
    蓄熱媒体と混合しない熱交換媒体を受放熱のときに蓄熱
    媒体に通す潜熱蓄熱器の放熱方法において、放熱に際し
    て該熱交換媒体を該蓄熱器の蓄熱媒体の液体区域に直接
    導入し、該熱交換媒体が蓄熱媒体の固体区域に直接接触
    することを回避したことを特徴とする潜熱蓄熱器の放熱
    方法。 2 放熱のときに熱交換媒体を上側界面の近傍で液状蓄
    熱媒体に導入することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項)こ記載の放熱方法。 3 熱交換媒体を界面の直下で蓄熱媒体の中に進入させ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の放熱
    方法。 4 熱交換媒体を、界面の上側で発生させたジェットの
    形にして蓄熱媒体に送り込むことを特徴とする特許請求
    の範囲第2項に記載の放熱方法。 5 熱交換媒体を界面に対して斜めに蓄熱体に導入する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第2項、第3項または
    第4項に記載の放熱方法。 6 液状蓄熱媒体の中に循環および(または)過流が生
    じるように、熱交換媒体を液状蓄熱媒体に導入すること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項から第5項までの何
    れか1項に記載の放熱方法。 7 蓄熱媒体中の熱交換媒体の流れが蓄熱器容器の壁面
    または底面【こ大体平行し、または蓄熱媒体−熱交換媒
    体界面に大体平行することを特徴とする特許請求の範囲
    第6項に記載の放熱方法。 8 蓄熱器1、該蓄熱器1内に収容され受熱のときは固
    体状態から液体状態に、放熱のときは液体状態から固体
    状態に移行する蓄熱媒体2および該蓄熱媒体と混合しな
    い熱交換媒体3を含む潜熱蓄熱器の放熱装置において、
    該熱交換媒体3と蓄熱媒体2の固体部分との直接接触が
    回避されるように、蓄熱器1から放熱する熱交換媒体3
    を供給する1つ又は複数の供給口13が、蓄熱媒体2の
    流体区域に臨んで設けられていることを特徴とする潜熱
    蓄熱器の放熱装置。 9 固体蓄熱媒体2の量に応じて液体蓄熱媒体2にだけ
    熱交換媒体3の導入が可能であるように、複数の前記供
    給口13が蓄熱媒体−熱交換媒体界面の下側の異なる深
    さに配設され、これらの供給口13を任意に開閉可能と
    したことを特徴とする特許請求の範囲第8項に記載の放
    熱装置。
JP54075191A 1978-06-16 1979-06-16 潜熱蓄熱器の放熱方法 Expired JPS5817399B2 (ja)

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