JPS5847640B2 - 蓄熱式熱交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えばアンモニウムミョウバンやノ＼イポな
ど、使用温度範囲内で固体・液体間での相変化を起こす
材料を蓄熱材として収容した蓄熱タンクに、バーナ燃焼
熱や各種機器から放出される排熱を蓄熱させ、給湯や暖
房などが必要なときに、温水や温風として蓄熱タンク内
の熱を取り出すように構或した蓄熱式熱交換装置に関す
る。

このように、蓄熱タンクに収容する蓄熱材として、固体
・液体間での相変化を利用して熱の出し入れを行なうよ
うに構成すると、大量の潜熱を蓄熱および放出させられ
るので、蓄熱材として一般的な水を用いる場合に比較し
て、蓄熱タンクの重量および体積を著しく小さくするこ
とができ、蓄熱容量の割に小型化できるといった非常に
優れた利点を有している。

しかしながら、この種の蓄熱式熱交換装置の従来のもの
は、例えば特開昭５１−２５８６３号公報から知られる
もののように、蓄熱材を封入したタンク（容器）内に、
１本のヒートパイプを、その受熱（入力）側部分および
放熱（出力）側部分が該タンク外に突出する貫通状態に
挿設されているにすぎないものであったために、つまり
、ヒートパイプが１本であることから受熱側部分から取
入れた熱は直接的に放熱側部分に移動し、かつ、その放
熱側部分がそのまま熱取出し部に露出されていたために
、非熱取出し時（つまり蓄熱時）において、受熱側部分
から取入れた熱の大部分が蓄熱材に蓄熱されること無く
、無駄に放熱されてしまうこととなって、極めて蓄熱効
率に劣るという欠点があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、そ
の目的は、熱取出し時における伝熱効率を可及的に高い
ものに維持できながらも、非熱取出し時における放熱を
少ないものとすることにより蓄熱効率の向上を図らんと
する点にある。

上記目的を達成するに、本発明の蓄熱式熱交換装置は、
外周囲が断熱材で覆われたひとつの蓄熱タンク内に、使
用温度範囲内で固体・液体間の相変化を起こす蓄熱材を
収容すると共に、受熱側部分を外部加熱源に臨ませた入
力用ヒートパイプの放熱側部分と、放熱側部分を間接熱
交換器に臨ませた出力用ヒートパイプの受熱側部分とを
該タンク内に挿設し、かつ、これら両ヒートパイプのタ
ンク内における放熱側部分と受熱側部分とを複数枚のフ
ィンにより連結し、更に、前記出力用ヒートパイプの放
熱側部分とそれに連結の前記出力用熱交換器とを、前記
タンク外周囲の断熱材の内部に埋設してある、という特
徴を備えている。

上記特徴構成により発揮される効果は下記の通りである
。

即ち、 （ア）出力用ヒートパイプの放熱側部分とそれに連結の
出力用熱交換器とを共に、タンク外周囲に本来的に設け
られる断熱材の中に埋設した構戒としてあるから、非放
熱時（つまり蓄熱時）におけるこれら放熱側部分および
熱交換器からの放熱量を可及的に小さくでき、 （イ）また、タンク内に挿設されるヒートパイプを入力
用ヒートパイプと出力用ヒートパイプとに分割したこと
によって、従来のように１本のヒートパイプのみを挿設
したものに比べて、非放熱時（蓄熱時）において加熱源
から入力された熱が直接的に出力側放熱部分に運ばれる
という現象をある程度抑制でき、従って、人力用ヒート
パイプに入力された熱はその入力用ヒートパイプ付近の
蓄熱材に移行し易く、この意味からも蓄熱時における放
熱量を小さく抑えることができ、 （ウ）更に、前記入力用ヒートパイプと出力用ヒートパ
イプとをただ単に別個に独立的に設けるのでは無く、そ
れら両ヒートパイプのタンク内における放熱側部分と受
熱側部分との間を複数枚のフィンで連結して伝熱面積を
著しく大きくしてあることによって、熱落差の大きい放
熱時においては、蓄熱材と両ヒートパイプとの間の熱伝
達を十分良好に行なわせることができ、従って、加熱源
として容量の小さいバーナを使用しても大量給湯が可能
な蓄熱式ボイラーとして好適に実施でき、殊に、タンク
内における放熱側部分と受熱側部分とがフィンで直結さ
れているため、人力用ヒートパイプの受熱側部分を加熱
しつつ熱交換器に通水又は通風する場合には、フィンを
介して、入力用ヒートパイプの放熱側部分から出力用ヒ
ートパイプの受熱側部分へと良好に熱伝達されることに
なるため、蓄熱量が不十分で蓄熱材が固相にある場合で
あっても、所望温度の温水、温風を得ることができる、
というように放熱時における伝熱効率も実用上十分な程
度に確保できる、 のである。

以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図に示すように、断熱材１によって覆われたひとつ
の蓄熱タンクＡ内に、例えば、融点が約９２℃のアンモ
ニウムミョウバンヤハイポなど、加熱に伴って使用温度
範囲内において固体・液体間での相変化を起こす蓄熱材
２を収容し、かつ、蓄熱タンクＡ内には、バーナや、燃
焼排気路など各種の機器から放出される排熱経路など適
当な加熱源Ｂに受熱側部分を臨ませた入力用ヒートパイ
プ４の放熱側部分４Ａと、前記断熱材１の上部分１ａ内
に埋設された温水（又は温風）生成用の間接熱交換器Ｃ
に放熱側部分を臨ませた出力用ヒートパイプ５の受熱側
部分５Ａとを挿入するとともに、これら放熱側部分４Ａ
と受熱側部分５Ａとを、熱伝導の良い材刺からなる多数
のフイン６・・・・・・により相互に連結したものであ
り、前記フイン６・・・・・・は、タンク内径よりも小
さい外径寸法を有し、小間隔を隔てた多層構造に構成し
てある。

図中７は給水管、８は出湯管である。

上記の構成によれば、加熱源Ｂにより入力用ヒートパイ
プ４の受熱側部分を加熱すると、パイプ内の減圧空間に
封入されている熱媒液の蒸発、放熱側部分４Ａでの凝縮
、凝縮した熱媒液の受熱側部分４Ａへの移行が繰り返さ
れることにより、連続的に熱輸送される。

これによって、蓄熱材２が入力用ヒートパイプ４付近か
ら加熱されて固体から液体へと相変化してタンクＡ内に
蓄熱される。

熱を取り出したい場合は、熱交換器Ｃに通水すると、出
力用ヒートパイプ５による受熱側部分５Ａから放熱側部
分への同様な熱輸送作用を生じて温水が加熱生成される
。

通水されていない状態では、熱交換器Ｃが断熱材１内に
埋設されているため、出力用ヒートパイプ５による熱輸
送は殆んど行なわれず、熱交換器Ｃからの放熱ロスは極
めて少ない。

入力用ヒートパイプ４を加熱し乍ら熱交換器Ｃに通水し
た場合は、その放熱側部分４Ａから出力用ヒートパイプ
５の受熱側部分５Ａへと、フイン６・・・・・・を介し
て直接熱伝達される。

従って、蓄熱量が不十分で蓄熱材２が固相にあっても、
所望温度の温水が得られる。

第２図は別の実施例を示し、入力用ヒートパイプ４の受
熱側部分を蓄熱タンクＡの側方に配置し、タンクＡ内の
放熱側部分４Ａを上方に屈曲形成し、出力用ヒートパイ
プ５は、逆に受熱側部分５Ａを下方に屈曲形威して、熱
交換器ＣをタンクＡ側部に構或したものであり、その他
の構成については、前述の実施例と同一であるから、同
一構戒部材には同一符号を付し説明を省く。

上記両実施例から明らかなように、ヒートパイプ４，５
を用いるため、その屈曲形状を適宜に選定でき、図示の
構造に限られるものではない。

また、ヒートパイプ４，５の使用本数も二本に限らず、
任意本数を使用して実施できる。

また、実施例のように、熱交換器Ｃを蓄熱タンクＡの断
熱材１内に埋設しておりは、熱交換器Ｃからの放熱ロス
がなく、かつ、両者Ａ，Ｏを一体物として取り扱うこと
ができ、据付けも容易である。

本発明は、実施例のような蓄熱式ボイラーに特に有効で
あるが、各種機器からの排熱を回収する排熱回収器とし
ても実施できることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る蓄熱式熱交換装置の実施例を示し、
第１図は概略縦断面図、第２図は別の実施例を示す概略
縦断側面図である。 Ａ・・・・・・蓄熱タンク、Ｂ・・・・・・加熱源、Ｃ
・・・・・・熱交換器、１・・・・・・断熱材、２・・
・・・・蓄熱材、４・・・・・・入力用ヒートパイプ、
４Ａ・・・・・・４の放熱側部分、５・・・・・・出力
用ヒートパイプ、５Ａ・・・・・・５の受熱側部分。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外周面が断熱材１で覆われたひとつの蓄熱タンクＡ
   内に、使用温度範囲内で固体・液体間の相変化を起こす
   蓄熱材２を収容すると共に、受熱側部分を外部加熱源Ｂ
   に臨まれた入力用ヒートパイプ４の放熱側部分４Ａと、
   放熱側部分を間接熱交換器Ｃに臨ませた出力用ヒートパ
   イプ５の受熱側部分５Ａとを該タンクＡ内に挿設し、か
   つ、これら両ヒートパイプ４，５のタンクＡ内における
   放熱側部分４Ａと受熱側部分５Ａとを複数枚のフイン６
   ・・・・・・により連結し、更に、前記出力用ヒートパ
   イプ５の放熱側部分５Ｂとそれに連結の前記出力用熱交
   換器Ｃとを、前記タンクＡ外周囲の断熱材１の内部に埋
   設してあることを特徴とする蓄熱式熱交換装置。