JPS58219396A - 蓄熱装置 - 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、熱エネルギー貯蔵のための潜熱蓄熱材を用い
た蓄熱装置に関するものである。

熱エネルギー貯蔵のための方法のうちに、物質の顕熱を
利用する方法と、潜熱を利用する方法がある。現在、水
の顕熱を利用した太陽熱の蓄熱装置が実用化されている
が、水の比熱は１ｃａ／／ｇ°Ｃで、仮に１０℃の温度
幅で蓄熱するとしても１０Ｃａβ／　ｑ　Ｌか蓄熱でき
ない。これに対し、潜熱を利用した場合、数１０　ｃａ
ｌ／　ｇの蓄熱ができ、かつ、一定温度での熱の出し入
れが可能であるため、潜熱蓄熱材の開発が近年盛んに行
なわれている。

潜熱蓄熱材として実用化の域に近いものに、３２℃に融
点をもつ硫酸プ用・リウム１０水塩や、２９℃に融点を
もつ塩化カルシウム６水塩があり、高密度ポリエチレン
容器に充填された塩化カルシウム６水塩がすでに市販さ
れている。

潜熱蓄熱材を用いた蓄熱装置は、潜熱蓄熱材を含む容器
を適当な大きさの筐体の中に配列させる事によって構成
され、筐体には熱の搬送媒体（熱媒体）であるたとえば
空気もしくは水の流出入口が設けられ、前記潜熱蓄熱利
を含む容器の間を熱媒体を接触流通せしめる事によって
蓄熱・放熱が行なわれる。必要に応じ、筐体は断熱され
、熱損ン゛°・ 失が防がれる。かかる蓄熱装置においては、筐体内に含
まれる潜熱蓄熱材もしくはそれらを包含した容器の表面
での、熱媒体の流速の場所による不６ページ 均一性をできるだけ防止する事が効率的な熱交換を行な
うためには必要であり、熱媒体であるたとえば空気を搬
送するファンの吸込・吐出口とのかね合いから、−例と
して第１図に示す様な構造が採用される。第１図ａは従
来の蓄熱装置の正面断面図、第１図すは第１図ａのＡ　
−Ａ’における断面図を示す。即ち、潜熱蓄熱材１を含
む蓄熱材容器２、たとえば円筒容器と、これらと熱の授
受を行なう熱媒体３と、熱媒体３の流入口４と流出口５
を有する筐体６は、隔壁板７によって複数の区域８に分
割され、隔壁板７の一端は開口部を有し、熱媒体３は流
入口４より導入された後、各区域８に含捷れる潜熱蓄熱
材１と熱交換しつつ、折り返し空間部分９内の壁面１０
で折り返され、流出口６より吐出される。第１図は従来
例を示している。

かくの如く、筐体６を複数の区域８に分割し、区域８の
熱媒体流通断面積を熱媒体搬送手段であるファン（図示
せず）の吐出口断面積に近づける事によって、区域８の
熱媒体３の流速の均一化をはかろうとするものである。

６ベ、−シ かかる構造では、熱媒体３の流通方向が隔壁板７の開口
部を含む折り返し空間部分９内の壁面１ｏで１８０度折
り曲げられ、流入口４から流出口６へ到達する間の圧力
損失により、熱媒体流量の低下及びそれに伴う熱交換率
の低下が生じ、効率的な熱交換を妨げる大きな要因とな
り、単位時間当りの所望の熱量が得られなくなる。これ
を補うには、熱媒体搬送手段としてのたとえば空気ファ
ンの台数を増加させるか、より強力なものを使用するし
かなく、いずれにしても消費電力が増大し、≠エネルギ
ーの観点から望捷しくない。

本発明は、かかる事情を鑑みてなされたものであり、蓄
熱装置内で、より効率的な熱交換を行わせ単位時間当り
の蓄放熱量を増大させる事を目的としてなされたもので
ある。

本発明の特徴は、潜熱蓄熱材を含む蓄熱材容器と、熱媒
体の流出入口を有し、熱媒体が、隔壁板によって分割さ
れた複数の区域を順に、各区域内７　／ニー、 通する構造を有し、折り返し空間部分の壁面の少なくと
も一耶シ１１、その法線方向が折り返し空間部分での熱
０．１１体の流出入方向と異なるように構成する中にパ
ン）る。

１ソ、１・、本発明の詳卸１を実施例に従って説明する
。

第２図ｔ４［−１本発明の第１の実施例を示す。第２図
ａ　ｉｃＪ、本発明の第１の実施例である蓄熱装置の正
面断面図、第２図１）　ｌ；Ｊ第２図ａのＡ−Ａ’にお
ける断面図である。図に４？いて第１図と同一部位には
同一番シＪを刊１ｊ（−１そのイ；１．明も省１略する
。

本実施例ｆ　Ｉ：ｌ、１）ｉすｉｌｔ　シ？２’−１ｉ
−ｆｌ　Ｒｌｉ　分９　ノ壁面１０　ｆ区域８の１ｉ−
ｉｊさをＩ４径と１７た凹壁面とし、隔壁板７に垂直か
つ区１或８内での熱媒体流通方向と平行な而での、全て
の断面において、凹壁面の曲率は同一とした。蓄熱装置
の筐体６の内法は、幅１３５岨、長さ１１００　ｍｍ　
＋高さ４５０　ｍとし、隔壁板７により３つの区域８に
分割した。潜熱蓄熱材１として、過冷却防止剤及びゲル
化剤を含む硫酸す（−だ。この蓄熱材容器２は、熱媒体
３の流通方向に対し第２図すに示す如く千鳥状に配列し
、熱媒体３の流通方向に直角な方向の容器のピッチは４
５岨、平行な方向の容器のピッチは３９　ｍＵ＋であり
、流通方向に各段２ｏ列とした。熱媒体搬送手段として
、流出口５にファン１１（羽根径１１０ｍ１，１００Ｖ
、１８Ｗ、定格風量３ｍ’／ｍ１ｎ）を設置した。

潜熱蓄熱材が陽暦状態にあって、放熱させる過程を例と
１７で説明する。熱媒体３として流入口４より、２０℃
の空気を導入したところ、流入口５より長時間にわたっ
て２４〜２５°Ｃの空気が吐出され、毎時間８４　ｋｃ
ａｌの熱量を取出すことができた。この熱量は、本実施
例において折り返し空間部分９の壁面１０を第１図の様
にした従来例の値と比較して、１，２倍であり、本実施
例の蓄熱装置により単位時間当りに取出し得る熱量の増
大が図れた。

第３図は、本発明の第２の実施例である蓄熱装置の正面
断面図を示しており、折り返し空間部分９ベーン ９の壁面１ｏを、隔壁板７に垂直かつ区域８内での熱媒
体流通方向と平行な面での、全ての断面において、区域
８内の熱媒体流通方向に対し４５度の傾斜角を有する傾
斜壁面にしている。それ以外は、第１の実施例と同一で
あるので、同一の番号を付して説明を省略する。

第１の実施例と同様の実験を行なったところ、毎時間７
７　ｋｃａｌの熱量を取出すことができ、本実施例にお
いて、折り返し空間部分９の壁面１゜を第１図の様にし
た従来例の値と比較して、本実施例の蓄熱装置により単
位時間に取出し得る熱量を１．１倍にすることができた
。

第４図は、本発明の第３の実施例である蓄熱装置を示し
ており、第４図ａは正面断面図、第４図すは第４図ａの
Ａ−Ａ′における断面図である。

第１の実施例と同じ内法の筐体６を用い、間隙なしのト
タン板（厚さ１間）製の支持板１２を３７岨間隔で設置
し、区域８を更に空間１３に細分した。折り返し空間部
分９の壁面１０は、半径１５２叫の凹壁面とし、隔壁板
γに垂直かつ区域８内で１０、・−ン の熱媒体流通方向と平行な面での、全ての断面において
、凹壁面の曲率は同一とした。潜熱蓄熱材１として、第
１の実施例と同じく、過冷却防止剤及びゲル化剤を含む
硫酸すトリウム１ｏ水塩２０却を用い、これらを直方体
容器（幅１３４咽、長さ７８０酵、高さ１２ｍｍ）１２
ケに充填した。

この蓄熱材容器２は、第４図に示す如く、各支持板１２
上に１ケずつ設置した。それ以外は、第１の実施例と同
一であるので、同一の番号を付して説明を省略する。

第１の実施例と同様のファンを用い、融解状態にある潜
熱蓄熱材を放熱させた場合を例にとって説明する。熱媒
体３として、流入口４より２０℃の空気を導入したとこ
ろ、毎時間１７０　ｋｃａｌの熱量を取出すことができ
た。この熱量は、本実施例において、折り返し空間部分
９の壁面１ｏの構造を第１図の従来例と同様にした時の
値と比較して、２．１倍であり、本実施例の蓄熱装置に
より単位時間当りに取出し得る熱量の大幅な増大が図れ
た。

１１ベーン 第５図は、本発明の第４の実施例である蓄熱装置の正面
断面図を示しており、折り返し空間部分９の壁面１０を
、半径１６２調の凹壁面のかわりに、隔壁板７に垂直か
つ区域８内での熱媒体流通方向と平行な面での、全ての
断面において、区域８内の熱媒体流通方向に対し４６度
の傾斜角を有する傾斜壁面にした。それ以外は、第３の
実施例と同一であるので、同一の番号を付して説明を省
略する。

第３の実施例と同様の実験を行なった結果、毎時間１１
５　ｋｃａｌの熱量を取出すことができた。

この熱量は、本実施例において、折り返し空間部分９の
壁面１ｏの構造を第１図と同様にした時の値と１１−較
して、１．４倍であり、本実施例の蓄熱装置ＶＣ，１：
す’ｌ’　イ）’を時間に取出し得る熱量を４割も増大
さ一１ｖることができた。

第６図１Ｉ５、本発明の第５の実施例を示しており、ａ
）Ｊ正面断面図、ｂ　ｉｉ　ａのＡ−Ａ’における断面
であるＯ 本実施例＆：Ｉ：ＪＪ’ｒ　リ返し空間部分９の壁面１
Ｑの一部が、区域８内の熱媒体流通方向に対し４６度傾
斜している傾斜壁面で構成され、かつ、熱媒体３の流通
方向を曲げるべく、隔壁板７を介ｊ〜で折り返し空間部
分９を共有する隣接した区域８の方向に、支持板１２が
曲げられている。それ以外は、第３の実施例と同一であ
るので、同一の番号を付して説明を省略する。

第３の実施例と同様の実験を行なった結果、毎時間１４
５　ｋｃａｌ　の熱量を取出すことができた。

この熱量に１１、本実施例において、折り返し空間部分
９の壁面１０の構造を第１図と同様にした時の値と比較
して１．８倍であり、本実施例の蓄熱装置により単位時
間当りに取出し得る熱量を著しく増大させることができ
た。

なお、本発明の第３．第４及び第５の実施例において、
支持板１２が金属板の場合について説明したが、支持板
１２が間隙も（〜くけ網目構造を有した金属板以外のも
のでも、本発明の蓄熱装置により取出し得る単位時間当
りの熱量に関して同様の効果が得られた。特に、支持板
１２が網目構造１３ベーン を有していた場合は、熱媒体が蓄熱材容器と直接熱交換
する割合が高く、間隙のない支持板の場合よりもｊｌｋ
位時開時間の蓄放熱量を更に増大させることができた。

以」二の実施例では、筐体６内が隔壁板によって３つの
区域に分割され、折り返し空間部分９の壁面１０の形状
が、半径１５２ｍの凹壁面や、区域８内の熱媒体流通方
向に対し４５度傾斜している傾胴壁面の場合及び一部が
傾斜壁面かつ支持板１２が曲げら）１．でいる場合につ
いて、放熱時のその効果を示した。本発明の％徴は、潜
熱蓄熱材を含む蓄熱イ」容器と、熱媒体の流出入口を有
し、熱媒体が、隔壁板に」、って分割された複数の区域
を順に各区域内の潜熱１ｌｉｌｆ熱月と熱交換１〜つつ
、各折り返し空間１１１１分内の壁面で折り返され、流
入口から流１１８１へ流通する構造を有し、折り返し空
間部分での熱媒体の流出入方向と、折り返（−空間部分
の壁面の少なくとも一部の法線方向とが一致１−ない構
造を有する事にある。したがって、壁面１０を、へに記
の凹壁面もしくは４５度傾斜壁面以外の形状４ にすることや、蓄熱材容器２と支持板１２０両者もしく
は蓄熱材容器２を曲げることも本発明の精神を逸脱する
ものではない。

更に、壁面１０の全部ではなく、一部が上記凹壁面等の
形状であっても、単位時間当りの蓄放熱量を増大させる
ことができる。寸た、筐体内の分割数や蓄熱材容器の配
置方法は、本発明を限定するものではない。

以−に説明した様に、本発明は、蓄熱装置内でより効率
的な熱交換を行なう事を目的としたものであり、蓄熱装
置筐体内が複数の区域に分割され、熱媒体が、壁面で折
り返され、順に各区域内の潜熱蓄熱材と熱交換しつつ、
流入口から流出［」へ流通する構造を有］〜、折り返し
空間部分の壁面の少なくとも一部の法線方向と、折り返
し空間部分での熱媒体の流出入方向とが一致しない構造
を有する本発明の蓄熱装置によって、単位時間当りの蓄
放熱量を著しく増大させることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは従来の蓄熱装置の正面断面図、第１１５４−
ノ 図すは第１図ａのＡ　−Ａ’における断面図、第２図ａ
は本発明の第１の実施例である蓄熱装置の正面断面図、
第２図すは第２図ａのＡ　−Ａ’における断面図、第３
図は本発明の第２の実施例である蓄熱装置の正面断面図
、第４図ｄは本発明の第３の実施例である蓄熱装置の正
面断面図、第４図すは第４図ａのＡ−Ａ’における断面
図、第６図は本発明の第４の実施例である蓄熱装置の正
面断面図、第６図ａは本発明の第６の実施例である蓄熱
装置の正面断面図、第６図すは第６図ａのＡ−ｘにおけ
る断面図である。 １・・・・・・潜熱蓄熱拐、２・・・・・・蓄熱材容器
、３・・・・・熱々１１１体、４・・・・・熱媒体流入
口、６・・・・・・熱媒体流出・１１．６・・・・・蓄
熱装置筐体、７・・・・・・隔壁板、１０・・・・・・
折り返Ｌ”ｊ：間部分の壁面。 化１１１１人の氏名　弁理ト　中　尾　敏　男　ほか１
名第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）潜熱蓄熱材を含む蓄熱材容器と、前記潜熱蓄熱拐
   と熱の授受を行なう熱媒体と、前記熱媒体の流入口及び
   流出口を有する筐体を備え、前記筐体の内部は一端に開
   口部を有する隔壁板によって複数の区域に分割され、前
   記熱媒体の流通経路が前記隔壁板の開口部を含む折り返
   し空間部分の壁面で折り返され、前記熱媒体が前記隔壁
   板で分割された各区域に含まれる前記潜熱蓄熱材と熱交
   換しつつ、前記流入口から前記流出口へ流通する構造を
   有１〜、前記折り返し空間部分の壁面の少なくとも一部
   は、その法線方向が前記折り返し空間部分での熱媒体の
   流出入方向と異なる構造を有する事を特徴とする蓄熱装
   置。 （２）隔壁板で分割された各区域が蓄熱利容器もしくは
   前記蓄熱材容器を支持する支持板によって更に細分され
   、前記蓄熱材容器もしくは前記支２べ一：′ 持板の両端の部分でのみ熱媒体が合流でき、細分された
   空間内での前記熱媒体の流通方向と前記蓄熱材容器もし
   くは前記支持板が平行である事を特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の蓄熱装置。 （３）折り返し空間部分の壁面の少なくとも一部が、隔
   壁板に垂直で、かつ前記隔壁板で分割された区域内での
   熱媒体流通方向と平行な面での全ての断面において、曲
   率が同一な凹壁面である事を特徴とする特許請求の範囲
   第１項または第２項記載の蓄熱装置。 （４）折り返し空間部分の壁面の少なくとも一部が隔壁
   板に垂直で、かつ前記隔壁板で分割された区域内での熱
   媒体流通方向と平行な而での全ての断面において、前記
   区域内での熱媒体流通方向に対し同一の傾斜角を有する
   傾斜壁面である事を特徴とする特許請求の範囲第１項捷
   たけ第２項記載の蓄熱装置。 （５）熱媒体の折り返し空間部分で、前記折り返し空間
   部分の壁面の一部が凹壁面もしくは傾斜壁３ページ 面で構成され、かつ蓄熱材容器ど支持板のいずノ１、か
   も］〜〈←１：１構の先端が、隔壁板を介して前言１旧
   ｉ７り返し空間部分を共有する隣接した区域のＪＪ向に
   １１１１　＆アられた事を特徴とする特許請求の範囲第
   ２１′ｉ記載の蓄熱装置。 （６）　　支］、１板が金属板である事を特徴とする特
   許請求の範囲第２項捷たは第６項記載の蓄熱装置。 （了）　支持板に間隙が設けられている事を特徴とする
   ！ＩＪ「許！ｔｌ’ｊ求の範囲第２項または第５項記載
   の蓄熱装置。 （８）支持板が網［１構、清をイアする事を特徴とする
   特１と［請求の範囲第２項または第６項記載の蓄熱装置
   。