JPS5818598B2 - 蓄熱器の受熱または放熱の方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、場合によって相変態が起こる蓄熱媒体を使用
し、熱交換媒体を蓄熱媒体に直接導入し、蓄熱媒体から
再び分離する蓄熱器の受放熱法に関する。

蓄熱媒体と混合しない液状熱交換媒体を蓄熱媒体に通す
蓄熱器の受放熱法は公知である（例えば西ドイツ国特許
出願公開第Ｐ２６０７１６８．１１’３号明細書）。

熱交換媒体を蓄熱媒体に通して熱伝達を行った後、熱交
換媒体は再び蓄熱媒体から分離され、例えば蓄熱媒体の
上側の層に集積し、そこから再び冷却回路または熱回路
に送ることができる。

同じ熱交換媒体を受熱と放熱の双方に使用することがで
きる。

放熱の時は蓄熱媒体の上に集積した熱交換媒体を熱交換
器に送り、そこで熱を放出する。

冷却された熱交換媒体は再び蓄熱媒体の中に入り、そこ
から熱を吸収する。

蓄熱器が受熱する時は蓄熱媒体の上に集積した熱交換媒
体を熱源に送り、熱せられた状態で蓄熱媒体の中に導入
し、吸収した熱をそこで再赫放出する。

直接接触により熱交換する熱交換器回路すなわち蓄熱媒
体と混合しない熱交換媒体を使用する上記の蓄熱器は、
潜熱蓄熱器すなわち蓄熱媒体が受放熱の際に固相および
液相の間で相変態を行う蓄熱器が用いられる場合に特に
好適である。

直接接触により熱交換する蓄熱器では蓄熱媒体と熱交換
媒体が混合不能であるに拘らず、熱交換媒体と蓄熱媒体
の完全な分離を達成することが難しいため、困難が起こ
る。

熱交換媒体が蓄熱媒体を部分的に大きな速度で貫通し、
その時蓄熱媒体を運び去ることが特に問題である。

このように蓄熱媒体を運び去ることは完全には回避でき
ず、元来熱交換媒体のために設けられた回路に汚れを生
じ、ついには閉塞を招くことがある。

直接接触により熱交換する蓄熱器には、混合しない熱交
換媒体を使用する蓄熱器に通常唯一つの熱交換器回路し
か通すことができないという欠点がある。

すなわち複数個の回路を同時に蓄熱媒体に通すことは不
可能である。

本発明の目的は、熱交換媒体と蓄熱媒体の分離性を改善
し、かつ（または）熱交換媒体を開いた形で導く蓄熱器
においても複数個の熱交換器回路を使用できるようにす
る。

ことにある。本発明においてはこの問題は熱を放出する
と気体状から液体状に、熱を吸収すると液体状から気体
状に移行する第１の熱交換媒体とともに別に第２の熱媒
体を同時に使用することによって解決される。

第１の熱交換媒体が蓄熱媒体を通り抜け、それに伴なっ
て熱を吸収した後に気体状であれば、蓄熱媒体および気
体状熱交、換媒体の間の分離性は、熱交換媒体も液状で
ある場合より遥かに良好となる。

熱交換媒体が回路全体を通じて気体状でなく、回路の一
部で液状であるため、熱交換媒体が伝達する熱量は純気
体状熱交換媒体の場合より著しく大きく、特に潜熱も熱
交換に寄与する。

上記第１の熱交換媒体とともに用いる第２の熱交換媒体
としては熱の吸収または放出の時に相変態が起こらない
別の熱交換媒体であることが好都合である。

蓄熱媒体を同時に貫通し、これと混合しない２つの熱交
換媒体の一方が熱吸収の後に気体状であるから、２つの
熱交換媒体の分離が簡単であり、そのために複雑な分離
操作は不要となる。

２つの熱交換媒体は互いに混合してもよく、それでも一
方の熱交換媒体の相変態によって完全な分離が行われる
。

本発明の他の好適な実施例においては、第１の熱交換媒
体とともに用いる第２の熱交換媒体としては熱放出のと
きに気体状から液体状に、熱吸収の時に液体状から気体
状に移行する別の熱交換媒体とでき、第１および第２の
熱交換媒体の一方、すなわち蓄熱媒体に給熱する熱交換
媒体、が蓄熱媒体の使用温度で液状であり、蓄熱媒体か
ら排熱する他方の熱交換媒体がこの温度で気体状である
ものとしてもよい。

この実施例では熱吸収または熱放出の時に相変態が起こ
る２つの熱交換媒体が使用されることになる。

蓄熱媒体を通過後２つの熱交換媒体は大体蓄熱媒体の使
用温度となり、一方の熱交換媒体は液体状、他方の熱交
換媒体は気体状であるから、この場合も、２つの熱交換
媒体の分離は簡単である。

熱交換媒体と蓄熱媒体の分離効果を改善するために、蓄
熱媒体と液状熱交換媒体の間に液体から成る遮断層を配
置し、該遮断層が蓄熱媒体とも液状熱交換媒体とも混合
せず、その比重が液状熱交換媒体と蓄熱媒体の比重の中
間であるものとすることができる。

相変態が起こる熱交換媒体として、場合によっては一部
が置換されたフッ化炭化水素を使用することが好ましい
。

シリコン油は遮断層の形成のための好適な物質である。

以下本発明の好適な実施態様のいくつかを図面を参照し
て詳細に説明する。

第１図に蓄熱器容器１を示す。

蓄熱媒体２を容器１の中に充填している。

蓄熱媒体２は、好ましくは、潜熱蓄積物質例えばホウ硝
その他であるが受放熱で凝集状態が変化しないような性
質のものであってもよい。

蓄熱媒体の上側に２つの熱交換媒体３ａ 、３ｂがある
。

熱交換媒体３ａ、３ｂは受熱回路または放熱回路を経由
して循環させながら蓄熱媒体に通すことができる。

熱回路は吸出管４、ポンプ５．熱交換器６．蓄熱器容器
１の内部で終わり、熱交換媒質流出口８が設けられた吐
出管７を包含する。

放熱回路は事実上同じ構造であって、吸出管９ポンプ１
０．熱交換器１１および吐出管を包含する。

但し吸出管９は吸出管４より高い位置で蓄熱媒体２の上
側の区域から出ている。

図示の実施例では後者の吐出管は前述した吐出管７と連
続し同一であるが、もちろん別個の吐出管として構成す
ることもできる。

熱交換媒体３ａは蓄熱器の使用温度で液状であるように
選定されており、他方熱交換媒体３ｂは蓄熱器の使用温
度で気体状である。

熱交換媒体３ａは蓄熱器の受熱に使用され、全受熱過程
のあいだ液状であるか、°あるいは熱交換器６で気体状
態に移行し、その後蓄熱媒体２の中で再び液化される。

熱交換媒体３ｂは蓄熱器の放熱に使用される。

熱交換媒体３ｂは気体状で熱交換器１１に送られ、ここ
で液化され、続いて蓄熱媒体の中で再び気体状に変えら
れる。

２つの熱交換媒体３ａ。３ｂは凝集状態が異なるため蓄
熱媒体２の上で完全に分離されるから、蓄熱器の受熱と
放熱を同時に行うことができる。

２つの蓄熱媒体の相互干渉が起こらないようにできる。

蓄熱器の使用温度で凝集状態が異なることにより分離す
る熱交換媒体を使用した実施例であって受熱回路と放熱
回路を具備した実施例は前述の通りである。

蓄熱器の使用温度に従い異なる凝集状態をとる熱交換媒
体を使用することにより、例えば２つの受熱回路を蓄熱
媒体に通すことももちろん可能である。

この場合には蓄熱媒体を通過後、２つの熱交換媒体を簡
単に分離することができるからである。

第２図に示す蓄熱器は第１図の蓄熱器にきわめて類似し
ており、同じ参照符号によって対応する部分を表す。

この好適な実施例では第１図の実施例と異なり、蓄熱媒
体２および液状熱交換媒体３ａの間に遮断層１２が配置
されている。

遮断層１２は例えばシリコン油から成り、その比重は液
状蓄熱媒体２および液状熱交換媒体３ａの比重の中間で
ある。

この遮断層は熱交換媒体３ａによって蓄熱媒体２が運び
去られることを防止し、かくしてこれらの２つの媒体を
一層良く分離することができる。

遮断層媒体の性質により、遮断層と蓄熱媒体の混合が起
こらないようにできる。

もちろん第２図に示した種類の遮断層は、２つの熱交換
媒体ではなく唯１つの熱交換媒体が導かれる蓄熱器にも
使用することができる。

本発明により相変態が起こる熱交換媒体を使用すること
によって、直接接触して熱交換する熱交換媒体回路を有
する蓄熱器でも複数個の回路を同時に通すことが可能で
ある。

熱交換媒体として例えば特殊な熱交換器油と、フッ化炭
化水素とを並列的に使用することができる。

その場合フッ化炭化水素は相変態が起こるが、油は全回
路の間に液体状を保つ。

一方の熱交換媒体が蓄熱媒体の使用温度で液状であり、
他方が気体であるように、蒸発温度の異なる物質を選択
することによって、２種類の、フッ化炭化水素を熱交換
媒体として使用することが可能である。

開いた熱交換媒体回路を有する熱交換器を一層多面的に
操作することが可能であるとともに、熱交換媒体と蓄熱
媒体の分離が改善され、従って環境汚染を起こさずにこ
の種の蓄熱器を使用することができる。

第２図に参照符号１２で示した遮断層は、蓄熱媒体の上
に浮遊する固体粒子、例えば小さな球または棒状体から
構成してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は受熱回路と放熱回路を有し、２つの熱交換媒体
を使用する蓄熱器容器の概略図。 第２図は蓄熱媒体と液状熱交換媒体の間に補助遮断層を
有する熱交換器の、第１図と同様の図を示す。 １・・・蓄熱器容器、２・・・蓄熱媒体、３ａ 、 ３
ｂ・・・熱交換媒体、６，１１・・・熱交換器、１２・
・・遮断層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱交換媒体を蓄熱媒体に直接導入し、蓄熱媒体から
   再−分離する蓄熱器の受放熱法において、熱を熱交換媒
   体から放出すると気体状から液体状に、熱を熱交換媒体
   に吸収すると液体状から気体状に移行する第１の熱交換
   媒体とともに、別に第２の熱媒体を同時に使用すること
   を特徴とする蓄熱器の受放熱方法。 ２ 前記第２の熱媒体が、熱の吸収または放出のときに
   相変態が起こらない熱交換媒体であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の蓄熱器の受放熱方法。 ３ 前記第２の熱媒体が、該熱媒体からの熱放出のとき
   に気体状から液体状に、該熱媒体への熱吸収のときに液
   体状から気体状に移行する熱交換媒体であり、第１およ
   び第２の媒媒体のうち蓄熱媒体に給熱する一方の熱交換
   媒体が蓄熱媒体の使用温度で液状であり、蓄熱媒体から
   排熱する他方の熱交換媒体がこの温度で気体状であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の蓄熱方法
   。 ４ 前記蓄熱媒体が固相および液相間で相変態が起こる
   潜熱蓄熱媒体である特許請求の範囲第１項から第３項ま
   での何れか１項記載の受放熱方法。 ５ 相変態が起こる熱交換媒体としてフッ化炭化水素を
   使用することを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
   ４項までの倒れか１項に記載の蓄熱器の受放熱方法。 ６ 熱交換媒体を蓄熱媒体に直接導入し、蓄熱媒体から
   再び分離する蓄熱器の受放熱法において、熱を熱交換媒
   体から放出すると気体状から液体状に、熱を熱交換媒体
   に吸収すると液体状から気体状に移行する第１の熱交換
   媒体とともに、別に第２の熱媒体を同時に使用し、蓄熱
   媒体と液体の状態での熱交換媒体との間に遮断層を配置
   し、該遮断層が蓄熱媒体とも液状熱交換媒体とも混合せ
   ず、その比重が液状交換媒体と蓄熱媒体の比重の中間で
   あることを特徴とする蓄熱器の受放熱方法。 ７ 遮断層の形成のためにシリコン油を使用することを
   特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の蓄熱器の受放
   熱方法。 ８ 遮断層の形成のために蓄熱媒体の表面上に浮遊する
   固体粒子例えば球または棒状体を使用することを特徴と
   する特許請求の範囲第６項に記載の蓄熱器の受放熱方法
   。