JPS5843394A - 潜熱形蓄熱槽の熱交換方法 - Google Patents
潜熱形蓄熱槽の熱交換方法Info
- Publication number
- JPS5843394A JPS5843394A JP56142685A JP14268581A JPS5843394A JP S5843394 A JPS5843394 A JP S5843394A JP 56142685 A JP56142685 A JP 56142685A JP 14268581 A JP14268581 A JP 14268581A JP S5843394 A JPS5843394 A JP S5843394A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- accumulating material
- working fluid
- heat storage
- freon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
- F28D20/025—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat the latent heat storage material being in direct contact with a heat-exchange medium or with another heat storage material
-
- 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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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Central Heating Systems (AREA)
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】
本発明は潜熱形！熱槽の一部に蓄熱材と非反応性で非相
溶性の作動液を少量加え１、この作動液の蒸発−凝縮を
利用することにより一蓄熱材の潜熱を効率、よく熱交換
する方法に関するものである。
溶性の作動液を少量加え１、この作動液の蒸発−凝縮を
利用することにより一蓄熱材の潜熱を効率、よく熱交換
する方法に関するものである。
第１図は従来の蓄熱槽の一例である。その構成は主に蓄
熱槽１００に蓄熱材１１ｏ４と熱交換器１２．０とより
成っている。第１図において熱交換器ｊ ２０に冷水が
流入すると、蓄熱材よシ、潜熱を−奪い温水として流出
する。しかしこのような潜熱形番熱槽の問題点の一つと
して下把、のこ、とがある０すなゎち、潜熱を利用した
蓄熱材としては無機塩類、有機物あるいはパラフィンが
用いられているが、いずれの場合にも問題点の７つとし
て同相における熱伝達が悪いため一定温度の熱を短時間
に取り出せないということである。すなわち溶融状態で
は対流により蓄熱材中の温度はは頃均−になっているが
、いったん＃面し始らると固体の熱伝達が悪いため熱交
換器近辺の蓄熱材温度は急激に低下する。これは伝熱面
から離れた部分の蓄熱材から熱の庄わってく６度よりも
、熱交換器伝熱面から熱を取る速度の力が速いからであ
る。熱が伝わ−・てこなけれに伝熱面付近の蓄熱材の温
度降下により熱を補給するしかない−ためである。すな
わち伝熱面のご〈臀傍では蓄゛熱材はその潜熱を放出し
固化する。固化する。と熱伝導度が悪いため、固化した
蓄熱材近傍にある溶融蓄熱材の熱を伝熱面に伝えにくい
。したがって蓄熱材は伝熱面近傍では固相であり、すこ
し、離れた所では液相のままである。
熱槽１００に蓄熱材１１ｏ４と熱交換器１２．０とより
成っている。第１図において熱交換器ｊ ２０に冷水が
流入すると、蓄熱材よシ、潜熱を−奪い温水として流出
する。しかしこのような潜熱形番熱槽の問題点の一つと
して下把、のこ、とがある０すなゎち、潜熱を利用した
蓄熱材としては無機塩類、有機物あるいはパラフィンが
用いられているが、いずれの場合にも問題点の７つとし
て同相における熱伝達が悪いため一定温度の熱を短時間
に取り出せないということである。すなわち溶融状態で
は対流により蓄熱材中の温度はは頃均−になっているが
、いったん＃面し始らると固体の熱伝達が悪いため熱交
換器近辺の蓄熱材温度は急激に低下する。これは伝熱面
から離れた部分の蓄熱材から熱の庄わってく６度よりも
、熱交換器伝熱面から熱を取る速度の力が速いからであ
る。熱が伝わ−・てこなけれに伝熱面付近の蓄熱材の温
度降下により熱を補給するしかない−ためである。すな
わち伝熱面のご〈臀傍では蓄゛熱材はその潜熱を放出し
固化する。固化する。と熱伝導度が悪いため、固化した
蓄熱材近傍にある溶融蓄熱材の熱を伝熱面に伝えにくい
。したがって蓄熱材は伝熱面近傍では固相であり、すこ
し、離れた所では液相のままである。
、この液相の潜熱も有効に利用するためには長時間、を
必快とした。 、うにするた
め神々の工夫がなされている。例えば伝熱管にフィンを
付は伝熱面の距離を短かくしたり、熱交換面積を増加さ
せたりする。また、蓄熱材を細長い筒に封入し実質的に
単位体積当りの表面積を増やし、これ等の筒を一つのブ
ロックとして蓄熱槽を構成したりする方法等が行なわれ
ているが上記問題を実質的に解決するまでに至っていな
い。
必快とした。 、うにするた
め神々の工夫がなされている。例えば伝熱管にフィンを
付は伝熱面の距離を短かくしたり、熱交換面積を増加さ
せたりする。また、蓄熱材を細長い筒に封入し実質的に
単位体積当りの表面積を増やし、これ等の筒を一つのブ
ロックとして蓄熱槽を構成したりする方法等が行なわれ
ているが上記問題を実質的に解決するまでに至っていな
い。
本発明はＨ記問題点を解決し、熱交換を効率よく行うノ
Ｊ法を提供したものである１１ 第２図は本発明の方法により熱交換をおこなう潜熱形蓄
熱槽の一例ケ示したものである。第２図において蓄熱槽
１に蓄熱材２および蓄熱材の比重より溶融状態における
比ｉ１ｊが矢きい作動液３が封入されており、さらに外
部に１熱を取り出す泥めの熱交換器４から構成されてＨ
ｌｌ、・蔓。５．６は熱を取り出すための配管である。
Ｊ法を提供したものである１１ 第２図は本発明の方法により熱交換をおこなう潜熱形蓄
熱槽の一例ケ示したものである。第２図において蓄熱槽
１に蓄熱材２および蓄熱材の比重より溶融状態における
比ｉ１ｊが矢きい作動液３が封入されており、さらに外
部に１熱を取り出す泥めの熱交換器４から構成されてＨ
ｌｌ、・蔓。５．６は熱を取り出すための配管である。
ここにおいて蓄熱材と作動液とは非反応性でかつ非相溶
性である。′また作動液の１１１°は熱交換に仏間て非
常にわずかでよいのは勿論である。
性である。′また作動液の１１１°は熱交換に仏間て非
常にわずかでよいのは勿論である。
蓄熱材が溶融状態にある時、槽内は液相は蓄熱 ・材ま
たは気相は蓄熱材の溶融ｔＡ変に等しい作動液の蒸気１
１・で甲・衡状態にある蒸気７ノーから成−・′Ｃ°い
る。今、配管５より低温の熱媒体が流入すると作動液の
蒸気は熱交換器を介してその熱を放出し凝縮液化する。
たは気相は蓄熱材の溶融ｔＡ変に等しい作動液の蒸気１
１・で甲・衡状態にある蒸気７ノーから成−・′Ｃ°い
る。今、配管５より低温の熱媒体が流入すると作動液の
蒸気は熱交換器を介してその熱を放出し凝縮液化する。
凝縮液化すると気相部の蒸気用は低下する。これ〜は、
蓄熱材中を気泡として上昇してくる作動液蒸気により補
なわれる。また、液化した作動液は溶融状態における蓄
熱材の比重よりも大きいため沈降する。この時一部は蓄
熱材より熱を奪い再び気化し、その蒸気は気泡８となっ
て上昇する。他の一部は蓄熱槽底面に沈降し作動液３溜
りを形成する。この作動液は周囲より熱を奪い再び気化
し気泡８となって上昇し熱交換器に至る。
蓄熱材中を気泡として上昇してくる作動液蒸気により補
なわれる。また、液化した作動液は溶融状態における蓄
熱材の比重よりも大きいため沈降する。この時一部は蓄
熱材より熱を奪い再び気化し、その蒸気は気泡８となっ
て上昇する。他の一部は蓄熱槽底面に沈降し作動液３溜
りを形成する。この作動液は周囲より熱を奪い再び気化
し気泡８となって上昇し熱交換器に至る。
−気配管より流入り、牟低温熱媒体は熱交換器で熱を受
は高温熱媒体と鼻・）て配管６より流出“する。
は高温熱媒体と鼻・）て配管６より流出“する。
このように作動液の蒸発と凝縮とのサイクルにより蓄熱
材の熱を有効に熱媒体に伝達することができる。また蓄
熱する場合は蓄熱槽全体を加熱したり、適当な熱交換器
を介して加熱し□たり、通常の加熱方法と同様でよい。
材の熱を有効に熱媒体に伝達することができる。また蓄
熱する場合は蓄熱槽全体を加熱したり、適当な熱交換器
を介して加熱し□たり、通常の加熱方法と同様でよい。
本発明の方法によると下記のごとき利点がある。
１ 熱交換が気相で行なわＪじＣいる／ｒ、め、熱交１
φ器の伝熱面周囲に熱伝達の悪い固相部分を生じないた
め、熱交換が容易にかつ迅速に行なわれる。
φ器の伝熱面周囲に熱伝達の悪い固相部分を生じないた
め、熱交換が容易にかつ迅速に行なわれる。
２ 蓄熱材中を作動液の蒸気が気泡とな・・て１０遇す
るため、蓄熱拐がこの気泡により攪拌さｔｌ、蓄熱材の
温度分布がほぼ一様となりある特定の箇所より凝固が始
まらない。また、凝固した蓄熱材はその溶融状態にある
時より、比重が大きいため沈降するが、この場合、蓄熱
材中は気泡により攪拌されているので細かい結晶とな′
り蓄熱槽の下部に堆積していく。すなわち、潜熱を放出
した蓄ｉ材は順次下部に沈降する。したがって蓄熱材全
体の潜熱を有効に利用することができる。
るため、蓄熱拐がこの気泡により攪拌さｔｌ、蓄熱材の
温度分布がほぼ一様となりある特定の箇所より凝固が始
まらない。また、凝固した蓄熱材はその溶融状態にある
時より、比重が大きいため沈降するが、この場合、蓄熱
材中は気泡により攪拌されているので細かい結晶とな′
り蓄熱槽の下部に堆積していく。すなわち、潜熱を放出
した蓄ｉ材は順次下部に沈降する。したがって蓄熱材全
体の潜熱を有効に利用することができる。
３ 蓄熱材が凝固しても作動液ｔ、Ｌ凝固しない３．ま
た、作動液の気化による径路が凝固した蓄−材中に連続
気泡の形で存在するため、この気泡を通過する作動液の
蒸気により蓄熱材の顕熱をも利用できる。
た、作動液の気化による径路が凝固した蓄−材中に連続
気泡の形で存在するため、この気泡を通過する作動液の
蒸気により蓄熱材の顕熱をも利用できる。
以上のように本発明の方法によれば、蓄熱材の熱量を効
率よく取り出すことができる。以下一実施例につき説明
する。
率よく取り出すことができる。以下一実施例につき説明
する。
酢酸ｆ） ＩＪｌ）Ａ３ 水塩（ＮａＣＨ３ＣＯ０，３
Ｈ２０）に発核材を加えた蓄熱材と作動液として酢酸ナ
トリウム３水塩と非相溶性で非反応性の一フロンＲ−１
１３とを蓄熱槽に封入し空気等の非凝縮性ガスを排出す
る。この蓄熱槽の上部には熱交換器がもうけられている
。蓄熱材に蓄熱された状態ヤ熱交換器“に冷水を送ると
フロンＲ”−１１３の蒸気が熱交換器伝熱面で凝縮しそ
の熱を冷水に与え凝縮液となり滴下する゛。酢酸す）
ＩＪウム３水塩の融点（ＳＳ−℃）においてはフロンＲ
−１１３の液体の密度は１．４８ｑ／ｃｔＩＩであり、
酢酸ナトリウム３水塩の密度１．３４ｇ／ｍより大きい
ため、フロンＲ−１１ｇの凝、線源は酢酸ナトリウ文中
を沈降していく。沈降しながら酢酸ナトリウムより熱を
奪い一部は蒸発し、一部は沈降し底面に達し、ここで熱
を尊い再蒸発していく。この蒸発の過程で作動液は気泡
となって蓄熱材中を上昇していくため、蓄熱材全体を混
合攪拌する。一方酢酸ナトリウム３水塩溶液はフロンＲ
−’＄１３に潜熱を放出し＃固する。。
Ｈ２０）に発核材を加えた蓄熱材と作動液として酢酸ナ
トリウム３水塩と非相溶性で非反応性の一フロンＲ−１
１３とを蓄熱槽に封入し空気等の非凝縮性ガスを排出す
る。この蓄熱槽の上部には熱交換器がもうけられている
。蓄熱材に蓄熱された状態ヤ熱交換器“に冷水を送ると
フロンＲ”−１１３の蒸気が熱交換器伝熱面で凝縮しそ
の熱を冷水に与え凝縮液となり滴下する゛。酢酸す）
ＩＪウム３水塩の融点（ＳＳ−℃）においてはフロンＲ
−１１３の液体の密度は１．４８ｑ／ｃｔＩＩであり、
酢酸ナトリウム３水塩の密度１．３４ｇ／ｍより大きい
ため、フロンＲ−１１ｇの凝、線源は酢酸ナトリウ文中
を沈降していく。沈降しながら酢酸ナトリウムより熱を
奪い一部は蒸発し、一部は沈降し底面に達し、ここで熱
を尊い再蒸発していく。この蒸発の過程で作動液は気泡
となって蓄熱材中を上昇していくため、蓄熱材全体を混
合攪拌する。一方酢酸ナトリウム３水塩溶液はフロンＲ
−’＄１３に潜熱を放出し＃固する。。
この過程で、上記で説明したごとく蓄熱材は作動流体の
気泡ではげしく攪佇されているため特定の一部より凝固
するのではなく、酢酸ナトリウムの細かい結晶が溶液中
に分散する形となる。この酢酸ナトリウム３水塩の細か
い結晶の密度はその溶液の密度より大きいため沈降し順
次蓄熱槽の底面に堆積されている。
気泡ではげしく攪佇されているため特定の一部より凝固
するのではなく、酢酸ナトリウムの細かい結晶が溶液中
に分散する形となる。この酢酸ナトリウム３水塩の細か
い結晶の密度はその溶液の密度より大きいため沈降し順
次蓄熱槽の底面に堆積されている。
したがって液相と気相とは常に接している状態になって
いるため、液相の熱を容易に気相に伝熱することができ
る。このようにして酢酸ナトリウム３水塩の潜熱を完全
に利用することができる。酢酸ナトリウムが完全に固化
した後も、その固化の過程で作動液蒸気が通過す、ネ、
、径路が形成されるため、この径路を通して同化後の顕
熱をも有効に利用することができる。
いるため、液相の熱を容易に気相に伝熱することができ
る。このようにして酢酸ナトリウム３水塩の潜熱を完全
に利用することができる。酢酸ナトリウムが完全に固化
した後も、その固化の過程で作動液蒸気が通過す、ネ、
、径路が形成されるため、この径路を通して同化後の顕
熱をも有効に利用することができる。
に潜熱形蓄熱材の潜熱および顕熱を取り出すことができ
るため、本発明の方法を潜熱形番熱槽に応用すると小形
で低価格の蓄熱槽を得ることが出来る０
るため、本発明の方法を潜熱形番熱槽に応用すると小形
で低価格の蓄熱槽を得ることが出来る０
第１図は従悉の蓄熱槽の断面図、第２図は本発明の一実
施例を説明する蓄熱槽の断面図である。 ・・・・・・蓄熱槽、２・・・・・・蓄熱材、３・・・
・・・作動液、４・・・・・・熱交換器０ 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ｌ ＼
施例を説明する蓄熱槽の断面図である。 ・・・・・・蓄熱槽、２・・・・・・蓄熱材、３・・・
・・・作動液、４・・・・・・熱交換器０ 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ｌ ＼
Claims (1)
- 潜熱形蓄熱材を用いた蓄熱槽を設け、少なくとも蓄熱材
と、この蓄熱材の竺融状態における比重よりも大きい比
重を有する作動液を収容し、コノ換方法。
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56142685A JPS5843394A (ja) | 1981-09-09 | 1981-09-09 | 潜熱形蓄熱槽の熱交換方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56142685A JPS5843394A (ja) | 1981-09-09 | 1981-09-09 | 潜熱形蓄熱槽の熱交換方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5843394A true JPS5843394A (ja) | 1983-03-14 |
Family
ID=15321138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56142685A Pending JPS5843394A (ja) | 1981-09-09 | 1981-09-09 | 潜熱形蓄熱槽の熱交換方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5843394A (ja) |
-
1981
- 1981-09-09 JP JP56142685A patent/JPS5843394A/ja active Pending
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