JPS58195791A - 蓄熱槽 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蓄熱材を利用した蓄熱槽に関するものであり、
構造の工夫によって蓄熱・放熱特性の改善をもたらすも
のである。

蓄熱槽内で蓄熱体と熱交換を行う蓄熱装置では蓄熱体を
蓄熱槽筐体の中に配列させ熱媒体を蓄熱体の間を接触流
通せしめることにより、蓄熱・放熱が行われる。必要に
応じ、筐体は断熱され、熱損失が防がれる。この様な蓄
熱装置を実用化する際の問題点の１つに、蓄熱・放熱の
際の熱交換の効率を如何に高めるかという事がある。単
位時間当りの熱の出し入れの量を増大するには蓄熱体表
面積を大きくし、かつ熱媒体と蓄熱体表面の熱交換が均
一に行われる必要がある。具体的な方法としては第１図
に示すように蓄熱体を千鳥状に配列することが提案され
ている。すなわち蓄熱体１は筺体２の内部に図の如く千
鳥状に配列され、熱媒体流入口３から導入された熱媒体
４は最初の列の蓄熱体により流路を２つに分けられ、次
の列の蓄熱体表面を流れて再び１つに集められ、これを
くり返しながら流出口６より吐出される。この様に蓄熱
体を配列することにより熱媒体の流路長の増大と、蓄熱
体の表面との接触の均−状をはかり、熱交換効率の向上
をもたらそうとするものである。

しかしながらこの様な蓄熱槽においても次の様な問題が
ある。たとえば潜熱蓄熱材を含む容器、よりなる蓄熱体
１が融解状態にあって融解潜熱を貯えている状態にあり
、こ、れを放熱させる過程を考えてみる。熱媒体流路３
から蓄熱体より低い温度の熱媒体４が導入されると、蓄
熱体１と熱交換し、次第に温度の高い熱媒体となりつつ
流出口５より吐出される。この過程において、熱媒体流
路の入口３に近い所ではまだ熱媒体の温度は低いため蓄
熱体との温度差は大きい。−刃出ロ６付近になると熱媒
体温度が上昇しているため、蓄熱体との温度差は小さく
なる。したがって熱媒体流入口３付近での蓄熱体と熱媒
体との熱交換量は大きく、流出口５付近で少いことにな
Σ。時間が経過して流入口３付近の蓄熱体の放熱□が完
了すると熱媒体は′１．１ 比較的低温のまま流出口６．、、付近の蓄熱体と接する
１・ｉ ”ＫＬ４）・ゝｌ″１°０町、、７ＰＭｘ＃ｉｕｍ＊−
ｒ、ｓが、この時はすでに流入口３付近の蓄熱体は放熱
しないので槽全体としての単位時間当り放熱量は減少し
てしまう。従って熱媒体流出口５付近の蓄熱体がまだ放
熱を完了する前に槽全体としての単位時間当り放熱量が
著しく減少し、実用上蓄熱した熱量を使い切れなくなる
。

本発明はかかる欠点を除去し、蓄熱槽内の蓄熱体から均
一な条件で放熱せしめることによシ、貯えた熱を全て放
出するまで実用的な時間当シの放熱量を確保することを
可能とするものである。

第２図に本発明の蓄熱槽の概念を説明する概念図を示す
。図に示す様な蓄熱槽を構成することによってこの目的
が達成されることを本発明者らは見出した。すなわち、
蓄熱体７は蓄熱槽筐体９内に図の如く熱媒体流入口６の
近傍では間隔をあけて設置し、流出口１ｏに近づくにつ
れて間隔をせばめ・ることによりｍ交換領域の流路の開
口断面積を小さくする様に装置する。この様な構造の蓄
熱槽に熱媒体８を流入口６より導入すると槽内でのた 熱媒体の流速は１　　流路を通過する際には流路の開口
断面積が太き、ため流速が遅いが、流路１２．１３と流
れてゆくにつれ流路の開口断面積が小さくなってゆくの
で熱媒体の流速は大きくなってゆく。この時蓄熱体７と
熱媒体の間の熱交換量は蓄熱体７と熱媒体との温度差と
その間の熱伝達率の積で決まるが、熱伝達率は熱媒体の
流速に依存し、流速が速くなる程大きくなる。この結果
流路１１部分においては蓄熱体７と熱媒体の温度差が大
きいが熱伝達率が小さく、一方流路１２゜１３と進むと
熱媒体の温度が上昇するため、蓄熱体７と熱媒体の温度
差は小さくなるが、熱媒体の流速が大きいため熱伝達率
が大きくなる。この結果、流路１１．　、１２　、１３
での蓄熱体７と熱媒体との熱交換量は平均化され、槽内
の蓄熱体７は平均して蓄・放熱する事が可能となる。

本発明の、実施例を第３図に示す。本実施例は蓄熱槽筐
体９内を三つのゾーンにわけ各ゾーンに４個の蓄熱体を
設けてあり、流入口１４から流入した熱媒体は第１ゾー
ンを通過後略垂直方向に曲げられ第２ゾーンに導入され
、さらに第２ゾーンを通過後略垂直方向に曲折し第３ゾ
ーンを経て流出口１６から排出される構成になっており
、加えて蓄熱体間の流路の開口断面積が第１ゾーン、第
２ゾーン、第３ゾーンの順に小さくし熱媒体の流速が大
きくなるように構成されている。具体的には、潜熱蓄熱
材として硫酸ナトリウム１ｏ水塩を幅１０信、長さ８０
　ｔＷＬ、厚さ２ＣＭの容器に充てんして蓄熱体を作成
し、第３図に示す様に第１ゾーンでは蓄熱体間隔（熱媒
体流路）を２０＋＋＋ｍとし、第２ゾーンでは１５ｍ、
第３ゾーンでは１ｏｒｒｕｎに設置した。流路１６，１
７，１８における開口断面積はそれぞれ２Ｘ８−．１．
５Ｘ８ｃＪ、１ｘｓｃ、ｉである。

熱媒体として４０’Ｃの空気を流入口１４より毎分１ｍ
３で導入した。流路１６，１７．１８に於ける流速の比
は１：１．５：２であった。この時のそれぞれの蓄熱体
の融解の均一性を検証した。熱媒体は第１ゾーン、第２
ゾーン、第３ゾーンで順次蓄熱体ど熱交換し、熱を蓄熱
体を与え、それ自身の温度を下げつつ流出口１６より吐
出されたが、流出口１５での温度は長時間に亘って３４
〜３５℃であった。一定時間毎に各ゾーンの蓄熱体の融
解の状態を調べたが、各ゾーンともほぼ均一に融解が進
行することが確認された。熱媒体流速の入口付近と出口
付近の値の比が１：１．５より太きくなると蓄・放熱の
均一化がみられ、１：６以上になると出口付近でのまさ
つ抵抗が大きくなりすぎる為、熱媒体が流れにくくなシ
、実用上問題となることが認められた。

本実施例の場合、熱媒体の流速の流入口１４付近の値と
流出口１５付近の値の比が１：１．５ないし１：６の範
囲にあることが望ましく、この場合に、潜熱蓄熱体の融
解及び凝固の状態の槽内の場所による不均一性を改善し
、さらに顕熱蓄熱体を使用した場合に於ても蓄放熱の槽
内における場所的な不均一が改善される。

なお本発明の主旨は熱媒体の流速の変化により、熱伝達
率が変化する事を利用することにある。実巨 施例としては蓄熱体の厚さは均一として設置のし方を変
えて熱媒体流路の開す断面積を変える場合し１ について示したが、この他に蓄熱体の厚さ、形状。

、、− 数量を変えることによっ上熱ｉ体の流速を変化させるこ
とも本発明の精神を逸脱するものではない。

また熱媒体として空気でも水でも良いことはもちへんで
ある。

以上のように本発明は、熱媒体の流入口及び流出口を有
する筐体内部に複数個め蓄熱体を設け、熱媒体と蓄熱体
との間で熱交換を行う蓄熱槽において、熱媒体の流速が
熱媒体流入口側から流出口側に近づく程大きくなるごと
く構成されたもので蓄放熱の槽内における場所的な不均
一を改善し、貯えた熱を全て放出するまで実用的な時間
当りの放熱量を確保することがで、きる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

・　第１図は従来の蓄熱槽の断面図、第２図は本発明の
蓄熱槽の概念を示す断面図、第３図は本発明の一実施例
における蓄熱槽の断面図である。 ６．１４・・・・・・流本口、７・・・・・・蓄熱体、
９・・・・・・蓄熱槽筐体、１０　、　ｆ’　５・・・
・・・流出口、１１〜１３゜１６〜１８・・・・・・熱
鼻体流路。 代理人の氏名　弁扁、士　中　尾　敏　男　ほか１名第
１図 第２図 に

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）槽内に蓄熱材もしくは蓄熱材を含む容器より成る
   蓄熱体と熱媒体の流路を有し、この流路を通る熱媒体と
   蓄熱体との間で熱交換して蓄熱・放熱を行う構造を有し
   、熱媒体と蓄熱体との熱交換領域における熱媒体の流速
   が熱媒体流入口側から流出口側に近づく程大きくなるよ
   うにしたことを特徴とする蓄熱槽。 ＠）熱媒体と蓄熱体との熱交換領域における熱媒体の流
   速の流入口付近の値と流出口付近の値の比が１：１．６
   ないし１：６の範囲にあることを特４ｋＬとする特許請
   求の範囲第１項記載の蓄熱槽。