JPS5849894A - 潜熱利用蓄熱装置 - Google Patents
潜熱利用蓄熱装置Info
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- JPS5849894A JPS5849894A JP56148591A JP14859181A JPS5849894A JP S5849894 A JPS5849894 A JP S5849894A JP 56148591 A JP56148591 A JP 56148591A JP 14859181 A JP14859181 A JP 14859181A JP S5849894 A JPS5849894 A JP S5849894A
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- Japan
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- heat
- storage material
- heat storage
- working liquid
- vapor
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- 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
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- 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
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- Y02E60/14—Thermal energy storage
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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】
本発明は潜熱型蓄熱材を用いた蓄熱装置に関する。
従来二潜熱を利用した蓄熱材として無機塩類。
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一つとして固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シ出せないというこ
とである。すなわち溶融状態では対流によシ蓄熱材中の
温度ははソ均一になっているが、いったん凝固し始める
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
から熱の伝わってくる速度よシも、熱交換器伝熱面から
熱を取る速度の方が速いからである。熱が伝わってとな
ければ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く近傍では
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
近傍では固相であシ、少し離れたところでは液相のま＼
である。この液相の潜熱も有効に利用するためには長時
間を必要とした。
の場合にも問題点の一つとして固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シ出せないというこ
とである。すなわち溶融状態では対流によシ蓄熱材中の
温度ははソ均一になっているが、いったん凝固し始める
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
から熱の伝わってくる速度よシも、熱交換器伝熱面から
熱を取る速度の方が速いからである。熱が伝わってとな
ければ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く近傍では
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
近傍では固相であシ、少し離れたところでは液相のま＼
である。この液相の潜熱も有効に利用するためには長時
間を必要とした。
実際の使用にあたっては上記現象が生じないようにする
ため種々の工夫がなされている。例えば伝熱管にフィン
をつけ伝熱面間の距離を短かくし伝熱面間に液相が残存
しにくいようにしている。
ため種々の工夫がなされている。例えば伝熱管にフィン
をつけ伝熱面間の距離を短かくし伝熱面間に液相が残存
しにくいようにしている。
しかし、この場合熱交換面積が広くなるため集熱特性は
改善されるが、反面熱交換体積が増加したシコスト高に
なったシするため潜熱利用の効果がなくなる等の問題が
生じる。このような問題は実質的に解決するまでに至っ
ていない。
改善されるが、反面熱交換体積が増加したシコスト高に
なったシするため潜熱利用の効果がなくなる等の問題が
生じる。このような問題は実質的に解決するまでに至っ
ていない。
本発明゛は上記従来の問題点を解消するもので、「
迅速かつ効゛率良く潜熱および顕熱を取り出すよう本発
明は、上記目的を達成するために、潜熱型蓄熱材とその
溶融温度における比重がその温度における蓄熱材の比重
より大きい作動、４らなシ、蓄熱材の上層部と下方蓄熱
材中とに熱交換器を設けた構成とし、熱交換を気相で行
なうととＫよシ、熱伝達の悪い固相部分子牛じないよう
にして熱交換を容易かつ゛迅速に行なえるようにしたも
のである。
明は、上記目的を達成するために、潜熱型蓄熱材とその
溶融温度における比重がその温度における蓄熱材の比重
より大きい作動、４らなシ、蓄熱材の上層部と下方蓄熱
材中とに熱交換器を設けた構成とし、熱交換を気相で行
なうととＫよシ、熱伝達の悪い固相部分子牛じないよう
にして熱交換を容易かつ゛迅速に行なえるようにしたも
のである。
説明すると、蓄熱槽１に蓄熱材２および溶融状態が封入
されており、さらに熱を取シ出すための熱交換器４を蓄
熱材２の上層の気相部分に設け、熱を入れるための熱交
換器６を蓄熱材２中に設けて好ましい。なお、蓄熱材上
層の気相部分に設ける熱交換器４はその一部が蓄熱材２
中に浸漬していて、もさしつかえない。
されており、さらに熱を取シ出すための熱交換器４を蓄
熱材２の上層の気相部分に設け、熱を入れるための熱交
換器６を蓄熱材２中に設けて好ましい。なお、蓄熱材上
層の気相部分に設ける熱交換器４はその一部が蓄熱材２
中に浸漬していて、もさしつかえない。
蓄熱材２が溶融状態にある時、槽内は主として蓄熱材２
よシなる液相と蓄熱材の溶融温度に等しい作動液３の蒸
気圧で平衡状態にある気相よシなっておシ、この気相の
中に熱交換器４が設けられている。
よシなる液相と蓄熱材の溶融温度に等しい作動液３の蒸
気圧で平衡状態にある気相よシなっておシ、この気相の
中に熱交換器４が設けられている。
いま、熱を外部に取り出す場合、配管６に低温の熱媒体
を送入す乞。すると作動液の蒸気は熱交換器４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
の蒸気圧は低下する。これは蓄熱材２中を気泡１０とし
て上昇してくる作動液３の蒸気によシ補なわれる。この
時、気泡は蓄熱材２を攪拌するのと同一効果を発揮し、
その温度分布を均一なものとする。また、凝縮した作動
液３は溶融状態における蓄熱材２の比重よシも大きいた
め沈降する。この時一部は蓄熱材２よシ熱を奪い再び気
化し、その蒸気は気泡となって上昇する。
を送入す乞。すると作動液の蒸気は熱交換器４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
の蒸気圧は低下する。これは蓄熱材２中を気泡１０とし
て上昇してくる作動液３の蒸気によシ補なわれる。この
時、気泡は蓄熱材２を攪拌するのと同一効果を発揮し、
その温度分布を均一なものとする。また、凝縮した作動
液３は溶融状態における蓄熱材２の比重よシも大きいた
め沈降する。この時一部は蓄熱材２よシ熱を奪い再び気
化し、その蒸気は気泡となって上昇する。
他の一部は蓄熱槽１の底面に沈降し作動液３溜りを形成
する。この作動液３は周囲より熱を奪い再び気化し気泡
１０となって上昇し熱交換器４に至る。一方、配管６よ
り流入した低温熱媒体は熱交換器４で熱を受は高温熱媒
体となって配管７より流出する。このように作動液３の
蒸発と凝縮とのサイクルにより蓄熱材２の熱を有効に熱
媒体に伝達することができる。
する。この作動液３は周囲より熱を奪い再び気化し気泡
１０となって上昇し熱交換器４に至る。一方、配管６よ
り流入した低温熱媒体は熱交換器４で熱を受は高温熱媒
体となって配管７より流出する。このように作動液３の
蒸発と凝縮とのサイクルにより蓄熱材２の熱を有効に熱
媒体に伝達することができる。
また、蓄熱する場合は主として高温熱媒体を配管８より
送入し熱交換器６にて熱交換する。熱を放出した媒体は
配管９より流出する。加熱されることにより熱交換器６
の周辺の蓄熱材２はその融点で溶解する。順次周辺の蓄
熱材２が溶解し全体が溶解するわけであるが、本発明に
おいては蓄熱材２の比重よシも大きい比重の作動液３を
使用しているため、作動液３は熱交換器６の近傍にある
。
送入し熱交換器６にて熱交換する。熱を放出した媒体は
配管９より流出する。加熱されることにより熱交換器６
の周辺の蓄熱材２はその融点で溶解する。順次周辺の蓄
熱材２が溶解し全体が溶解するわけであるが、本発明に
おいては蓄熱材２の比重よシも大きい比重の作動液３を
使用しているため、作動液３は熱交換器６の近傍にある
。
そのため、作動液３が熱交換器５の近辺の熱を奪い気化
し、気泡となシ溶融した蓄熱材２中を移動し、未溶解の
蓄熱材２に熱を与え、それを溶解し作動液３自体は凝縮
液化する。この過程において、熱交換器６の近辺の熱は
すばやく遠方に運ばれると共に気泡によシ攪拌され、溶
融した蓄熱材２あ温度分布はほとんどなくなる。このよ
うに熱の移動が簡単に行なわれるため、熱媒体からの熱
を取り出しやすＣ→、熱交換効率を著しく高めることが
できる。なお、本発明で述べている作動液とは、融点が
低く他から熱を奪い容易に気化し、また他に熱を与え容
易に凝縮（液化）する液のことであり、フロン類、アル
コール類、ケトン類等がある。
し、気泡となシ溶融した蓄熱材２中を移動し、未溶解の
蓄熱材２に熱を与え、それを溶解し作動液３自体は凝縮
液化する。この過程において、熱交換器６の近辺の熱は
すばやく遠方に運ばれると共に気泡によシ攪拌され、溶
融した蓄熱材２あ温度分布はほとんどなくなる。このよ
うに熱の移動が簡単に行なわれるため、熱媒体からの熱
を取り出しやすＣ→、熱交換効率を著しく高めることが
できる。なお、本発明で述べている作動液とは、融点が
低く他から熱を奪い容易に気化し、また他に熱を与え容
易に凝縮（液化）する液のことであり、フロン類、アル
コール類、ケトン類等がある。
次に、本発明の一実施例の詳細につき説明する。
蓄熱材として酢酸ナトリウム３水塩（ＮａＣＨｓ ＣＯ
ｏ・３Ｈ２ｏ）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フロイＲ−１１３とを蓄熱槽に
封入し、空気等の非凝縮性ガスを排出する。
ｏ・３Ｈ２ｏ）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フロイＲ−１１３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主として熱を取シ出すための熱交
換器と蓄熱材中に主として熱を貯えるための熱交換器と
がもうけられている。蓄熱材に蓄熱された状態で上部熱
交換器に冷水を送るとフロン４−１１３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。酢酸ナトリウム３水塩の融点（５８°Ｃ）におい
てはフロンＲ−１１３の液体の密度は１．４８ｙＡであ
り酢酸ナトリウム３水塩の密度１．３４ｙ／ｃｔＩＩよ
り大きいため、フロンＲ−１１３凝縮液は酢酸ナトリウ
ム溶液中を沈降していく。沈降しながら酢酸ナトリウム
溶液よシ熱を奪い一部は蒸発し一部は沈降し底面に達し
、ここで熱を奪い再蒸発していく。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−１１３に潜熱を放出し凝固する。この過程で
、上記説明したごとく、蓄熱材は作動液の気泡ではげし
く攪拌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３水塩の微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水壌の微結晶の密度は
その溶液の密度よシ大きいため沈降し順次蓄熱槽の底面
に堆積されていく。
換器と蓄熱材中に主として熱を貯えるための熱交換器と
がもうけられている。蓄熱材に蓄熱された状態で上部熱
交換器に冷水を送るとフロン４−１１３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。酢酸ナトリウム３水塩の融点（５８°Ｃ）におい
てはフロンＲ−１１３の液体の密度は１．４８ｙＡであ
り酢酸ナトリウム３水塩の密度１．３４ｙ／ｃｔＩＩよ
り大きいため、フロンＲ−１１３凝縮液は酢酸ナトリウ
ム溶液中を沈降していく。沈降しながら酢酸ナトリウム
溶液よシ熱を奪い一部は蒸発し一部は沈降し底面に達し
、ここで熱を奪い再蒸発していく。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−１１３に潜熱を放出し凝固する。この過程で
、上記説明したごとく、蓄熱材は作動液の気泡ではげし
く攪拌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３水塩の微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水壌の微結晶の密度は
その溶液の密度よシ大きいため沈降し順次蓄熱槽の底面
に堆積されていく。
したがって液相と気相とが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か
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。酢酸す） ＩＪウム３水
塩が完全に固化した後も、その同化の過程で作動液蒸気
が通過する径路が形成されるため、この径路を通して固
化後の顕熱をも有効に利用することができる。熱を蓄積
する場合は蓄熱材中にある熱交換器に温水を流入すると
、その熱は酢酸ナトリウム３水塩に伝達され、酢酸ナト
リウム３水塩を溶解する。また、同時に作動液の蒸発に
より熱交換器の熱はすばやく未溶解の蓄熱材に伝達され
それを溶解すると同時に上記説明のごとく酢酸す） Ｉ
）ラム３水塩溶液を攪拌し温度分布をはｙ一様にするた
め熱交換器近辺のみが温度が高くなることがないため、
熱交換効率が改善され、短時間で効率よく熱を蓄積する
ことができ記のごとき効果がある。
っているため、液相の熱を容易に気相に伝熱することか
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。酢酸す） ＩＪウム３水
塩が完全に固化した後も、その同化の過程で作動液蒸気
が通過する径路が形成されるため、この径路を通して固
化後の顕熱をも有効に利用することができる。熱を蓄積
する場合は蓄熱材中にある熱交換器に温水を流入すると
、その熱は酢酸ナトリウム３水塩に伝達され、酢酸ナト
リウム３水塩を溶解する。また、同時に作動液の蒸発に
より熱交換器の熱はすばやく未溶解の蓄熱材に伝達され
それを溶解すると同時に上記説明のごとく酢酸す） Ｉ
）ラム３水塩溶液を攪拌し温度分布をはｙ一様にするた
め熱交換器近辺のみが温度が高くなることがないため、
熱交換効率が改善され、短時間で効率よく熱を蓄積する
ことができ記のごとき効果がある。
１ 熱交換が気相で行なわれているため、熱交換器の伝
熱面周囲に熱伝達の悪い同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。
熱面周囲に熱伝達の悪い同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って通過するた
め、蓄熱材がこの気泡により攪拌され、蓄熱材の温度分
布がはソ一様となり、ある特定の箇所にり凝固がおこら
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、蓄熱材中の
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、潜熱を放出した蓄熱
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。
め、蓄熱材がこの気泡により攪拌され、蓄熱材の温度分
布がはソ一様となり、ある特定の箇所にり凝固がおこら
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、蓄熱材中の
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、潜熱を放出した蓄熱
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は凝固しない。
また、作動液の気化による径路が凝固した蓄熱材中に連
続気泡の形で存在するので、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。
続気泡の形で存在するので、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。
４ 蓄熱時に作動液が熱交換器より熱を奪い。
溶融蓄熱材を攪拌しながら未溶解蓄熱材に熱を与えるた
め、蓄熱が効率よくかつ迅速に行なわれる。
め、蓄熱が効率よくかつ迅速に行なわれる。
面図である。
１・・・・・・蓄熱槽、２・・・・・・蓄熱材、３・・
・・・・作動液、４，６・・・・・・熱交換器。
・・・・作動液、４，６・・・・・・熱交換器。
Claims (1)
- 潜熱型蓄熱材と、蓄熱材の溶融温度における比重が、そ
の温度における蓄熱材の比重より大きい作動液とからな
り、かつ前記蓄熱材の上層部と下方蓄熱材中とに熱交換
器を設けた潜熱利用蓄熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56148591A JPS5849894A (ja) | 1981-09-18 | 1981-09-18 | 潜熱利用蓄熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56148591A JPS5849894A (ja) | 1981-09-18 | 1981-09-18 | 潜熱利用蓄熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5849894A true JPS5849894A (ja) | 1983-03-24 |
| JPH0210358B2 JPH0210358B2 (ja) | 1990-03-07 |
Family
ID=15456170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56148591A Granted JPS5849894A (ja) | 1981-09-18 | 1981-09-18 | 潜熱利用蓄熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5849894A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6086386A (ja) * | 1983-10-14 | 1985-05-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 蓄熱装置 |
| JPS6089689A (ja) * | 1983-10-20 | 1985-05-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 蓄熱装置 |
| JPS6346392A (ja) * | 1986-08-13 | 1988-02-27 | Yoshiro Uko | 自然循環式迅速熱蓄熱および蓄冷の方法と装置 |
| CN114719654A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-07-08 | 苏州惟新传热科技有限公司 | 一种利用自然对流强化相变过程的相变蓄能装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5514426A (en) * | 1978-07-17 | 1980-01-31 | Hitachi Ltd | Heat accumulator |
| JPS5592889A (en) * | 1979-01-08 | 1980-07-14 | Hitachi Ltd | Heat accumulator |
-
1981
- 1981-09-18 JP JP56148591A patent/JPS5849894A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5514426A (en) * | 1978-07-17 | 1980-01-31 | Hitachi Ltd | Heat accumulator |
| JPS5592889A (en) * | 1979-01-08 | 1980-07-14 | Hitachi Ltd | Heat accumulator |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6086386A (ja) * | 1983-10-14 | 1985-05-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 蓄熱装置 |
| JPS6089689A (ja) * | 1983-10-20 | 1985-05-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 蓄熱装置 |
| JPS6346392A (ja) * | 1986-08-13 | 1988-02-27 | Yoshiro Uko | 自然循環式迅速熱蓄熱および蓄冷の方法と装置 |
| CN114719654A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-07-08 | 苏州惟新传热科技有限公司 | 一种利用自然对流强化相变过程的相变蓄能装置 |
| CN114719654B (zh) * | 2022-05-17 | 2024-02-13 | 苏州惟新传热科技有限公司 | 一种利用自然对流强化相变过程的相变蓄能装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0210358B2 (ja) | 1990-03-07 |
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