JPS5941793A - 蓄熱装置 - Google Patents

蓄熱装置

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Publication number
JPS5941793A
JPS5941793A JP57152352A JP15235282A JPS5941793A JP S5941793 A JPS5941793 A JP S5941793A JP 57152352 A JP57152352 A JP 57152352A JP 15235282 A JP15235282 A JP 15235282A JP S5941793 A JPS5941793 A JP S5941793A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
heat storage
heat accumulating
medium
container
Prior art date
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Pending
Application number
JP57152352A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihiro Nakajima
中嶋 義弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP57152352A priority Critical patent/JPS5941793A/ja
Publication of JPS5941793A publication Critical patent/JPS5941793A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蓄熱装置に関し、より詳細には蓄熱媒体の融解
や凝固等に伴う潜熱変化を利用する蓄熱装置に関する。
省エネルギーを図る目的で従来から広く利用されて来た
蓄熱装置は、主として水の顕熱変化を利用する形式のも
のであった。一般に顕熱変化を利用する方式の蓄熱装置
では、蓄熱容量は4熱と蓄熱過程の前後における温度落
差の積によって決まるものであるから、容積当りの蓄熱
量を大きくしようとすれば、この温度落差を犬へくする
しか方法がない。しかし蓄熱過程での温度落差を大きく
しようとしても、高温では蒸気圧が高くなりすぎて危険
を伴い、また、低温の熱源を利用しょうとすれば必然的
に温度落差は小さくなり、容積当°りの蓄熱容量を大き
くすることは極めて困難である。
そこで、物質の融解や凝固に伴う潜熱変化を利用する方
式が開発されるようになった。この方−4弐メよれば、
一般に潜熱変化に伴う熱の出入りは太きいから、単位容
積当りの蓄熱密度はかなり大きくすることが可能である
。また、利用したい温度の近くで融解や凝固変化を起し
、単位重量当りの潜熱変化の大きい物質(材料)を選定
すれば、蓄熱前後の温度落差を大きくする必要がなく、
蓄熱過程に伴う有効エネルギーの損失を小さくすること
が可能となる等の利点をこの蓄熱方式は具備するもので
ある。
そして物質の融解、凝固に伴う潜熱変化を利用する蓄熱
方法には種々の蓄熱装置がすでに実用化されているが、
最も一般的なものとしては第1図に示したカプセル式と
、第2図に示した多管式熱交換器型とを挙げることがで
きる。第1図に示したカプセル式のものは、融解、凝固
す゛る物質1をカプセル2中に入れて密閉し、蓄熱容器
乙の中に多数のカプセル2を互いに間隔をあけて収納す
る。蓄熱まだは蓄熱した熱の回収に際しては、熱媒体4
を配管(図示せず)から蓄熱容器6内へその上方から流
入し、該熱媒体4をカプセルの間を流通させて、カプセ
ル面を伝熱面として熱媒体と蓄熱媒体との間で熱交換さ
せ、蓄熱又は熱回収を行うものである。なお図中5は蓄
熱容器乙の全周を囲む断熱板を示す。第2図に示しだ多
管式熱交換器型式のものでは、伝熱管乙の外側の外套側
に通常蓄熱媒体1を満たし、伝熱管6内には通常熱媒体
を流通させる。これにより伝熱管壁を介して熱媒体と蓄
熱媒体とを熱交換させ、蓄熱又は熱回収を行ものと均等
のものには同一符号を付し詳細な説明は省略する。
そしてこれらの蓄熱装置では、蓄熱媒体の顕熱変化によ
る蓄熱容量と潜熱変化による蓄熱容量と、更に熱媒体の
顕熱変化による蓄熱容量の和がその装置の蓄熱容量とな
るから、役割に当っては、この量が必要“な総蓄熱容量
の最大値に等しくなるように考慮されるものである。
そして、蓄熱サイクル及び熱回収サイクルが、前記総蓄
熱容量の最大値の繰り返しであれば実用上問題はない。
ところが実際に熱需要は季節や天候の影響を受けるもの
でζ日によって相当に変化する。又、太陽熱利用のよう
に蓄熱すべき熱源も季節や天候によって大幅に変化する
このように量的に大幅に変化する熱量を第1図や第2図
に示したような相変化を伴う蓄熱装置に蓄熱する場合に
は、蓄熱過程が始まって高温の熱媒体が流入しはじめる
と熱媒体流入口に近い部分の蓄熱媒体は顕熱変化を経て
更に加熱−終れると潜熱変化を起し、溶融しはじめる。
しかるに蓄熱装置の出口に近い部分では熱媒体は温度が
低下しているので、この部分の蓄熱媒体は若干の顕熱変
化をするのみで、未だ潜熱変化をするに至っていない。
一般に蓄熱装置では、その装置の総蓄熱容量よりも小さ
い熱量を貯え、成る時間を経過した後に、その(蓄熱し
た)熱量を回収するという作動モードで運転されるもの
であり、蓄熱容量の何チの量を貯えるかと云うことは、
作動条件によって色々に変化するから、使用条件によっ
ては蓄熱媒体の一部が未だ潜熱変化をするに至らないと
きに、蓄熱サイクルが終了することも多分にある。また
熱を取ダ出す場合にも、最初蓄熱媒体が全部溶融してい
たとして、熱の利用量(取出量)は総蓄熱量の一部であ
ることが多いから、熱回収過程の終りに熱媒体流入口に
近い一部の蓄熱媒体は凝固しているが、熱媒体流出口に
近い他の一部の蓄熱媒体は溶融したままで熱の取出しサ
イクルが終了し、成る時間をおわて次の蓄熱過程へ入る
ことが行われる。
このように蓄熱過程の終りにも、あるいは熱回収過程の
終りにおいても蓄熱装置の中では比較的温度の高い部分
と低い部分とが存在し、換言すれば、溶融した部分と凝
固した部分が存在する8この状態で成る時間経過すると
、蓄熱容器の中では熱媒体のうち、あるいは蓄熱媒体の
うち、または熱媒体と蓄熱媒体の間等で複雑な熱移動現
象が起り、究極的には全体の平均温度に漸次近ずく方向
で様々な現象が起り、折角貯えられている熱の有効エネ
ルギー値は着実に低下して行く。
換言すれば、総蓄熱容量に等しい熱量を蓄熱したり、放
熱したりを繰シ返すのであれば第1図や第2図に示した
ような潜熱変化を利用する蓄熱装置はその機能を良好に
発揮できるが、蓄熱すべき景や放熱すべき量が総蓄熱容
量の1部であり、その割合が不断に変化する実際の場合
には、蓄熱装置としての機能は大幅に減ぜられるという
欠点を有している。
本発明は従来例のこのような問題点を解決して潜熱変化
を利用する蓄熱装置の本来の機能が実際の適用条件で十
分発揮できるようにした蓄熱装置の提供を目的とするも
のであり、本発明は蓄熱装置において、該蓄熱装置を構
成する蓄熱容器内を断熱性のある壁で多数に区画するこ
とによって、温度の高い部分と低い部分、換言すれば蓄
熱媒体が溶融した部分と溶融していない部分を熱的に隔
離しておき、蓄熱装置における有効エネルギーの低下を
防ぐようにした点を特長とするものである。以下に図面
に示した実施例にもとづき本発明の詳細な説明する。
第3図は本発明をカプセル式潜熱利用蓄熱装置に適用し
た第1実施例の側断面図である。
本実施例においては1つの蓄熱容器6に多数の蓄熱カプ
セル2が互いに間隔をあけて納められるのであるが蓄熱
容器6内は3個の断熱仕切り10によって熱的に4区画
に隔離され、蓄熱カプセル2は各区画室11〜14内に
収納されている。蓄熱過程が始まると高温の熱媒体4は
まず譲1区画11の上方の流入口9から導入され、第1
区画11内にある蓄熱カプセル2と熱交換をし、順次に
各仕切りに穿設された小孔15〜17を通って第2.第
3.第4区画12〜14にある蓄熱カプセルと順次熱交
換をしながら次第に温度を低下して、蓄熱容器の下底の
流出口18から流出する。蓄熱すべき熱量が第1.第2
区画11 、12の蓄熱容量にほぼ見合う量であれば、
第1.第2区画の蓄熱カプセル内の蓄熱媒体だけが顕熱
変化と潜熱変化を経て溶融状態となり、第2.第3区画
は若干の顕熱変化をするだけで、潜熱変化をしないで蓄
熱過程を終る。この段階でそれぞれの区画の内部には若
干の温度分布があるから熱回収過程に入るまでの待ち時
間において各区画内の温度分布は平均化される方向で熱
移動現象が起るが、各区画間は断熱仕切りによって熱的
に遮断されているので区画間の熱移動は起らない。従っ
てこの間における有効エネ/L、ギーの低下は小さく、
比較的高温まで加熱された蓄熱媒体は高温のまま保持さ
れる。
次に熱回収過程に入ると加熱されるべき低温の熱媒体は
蓄熱容器の下の熱媒体流出口18から流入し、第4.第
3区画14 、13の蓄熱媒体と熱交換して予熱され、
次いで第2.第1区画の蓄熱媒体と熱交換して比較的高
温まで加熱されて上部の熱媒体流入口9から流出する。
取り出される熱は比較的高温のまま回収されるから有効
エネルギー値は高く、利用する上で価値の高い熱である
第4図は多管式熱交換器型潜熱蓄熱装置に本発明を適用
した場合の第2実施例の側断面図である。
本実施例では第2図に示した多管式熱交換器型潜熱蓄熱
装置Aを4個縦に積み上けて連結して一体とすると共に
、熱媒体が各蓄熱装置を直列状に流通するように構成し
である。なお第4図中、第2図、第3図のものと均等な
部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。本実
施例において蓄熱過程、その後の待機期間、熱回収過程
が第3図に示した実施例の場合と全く4隻に進行し、同
じような効果が得られる点は明白であろう。勿論本発明
はこれら2つの実施例に限られるものではなく、様々な
形が考えられる。また、断熱仕切りによって区画する数
は蓄熱すべき熱と回収すべき熱量の変化の特性や蓄熱す
べき熱量等に依存し、4区画に限られるものではない。
そして、本発明の蓄熱装置では、その適用に際して、制
御機構とか高価な施工を何ら必要とせず、従来の蓄熱装
置を極く一部修正するだけで適用可能であり、その製作
、運転とも極めて容易である。
また本発明を適用することによって蓄熱装置の実際の適
用条件である蓄熱量や放熱量が日々変化する場合でも蓄
熱装置の性能を良好に発揮することができ、蓄熱過程か
ら熱回収過程へ移る待機期間においても蓄熱装置内の熱
移動を防止でき、有効エネルギーの低下を小さくでき、
熱の利用効率と蓄熱装置のオU用効率とが向上し、工業
上大きな利益が得られるものである。
−の−巣な説明 第1図、第2図は従来の蓄熱装置の側断面図、第3図、
第4図は本発明の蓄熱装置の側断面図である。
1・・・蓄熱媒体、2・・・カプセル、6・・・蓄熱容
器、4・・・熱媒体、5・・・断熱板、6・・・伝熱管
、7・・管板、9・・・流入口、10・・・断熱仕切り
、11〜14・・・区画室、15〜17・・・小孔、1
8・・・流出口。
特許出願人  工業技術院長   石 坂 誠 −第1
図 第3図 第2図 a↓1 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 蓄熱媒体の融解、凝固等に伴う潜熱変化を利用する蓄熱
    装置において、蓄熱媒体を収納する蓄熱容器内を断熱仕
    切りによって多数個に区画し、蓄熱容器内の高温部分か
    ら低温部分への熱移動を極力抑制するようにし、該断熱
    仕切りには隣接する区画を相互に連通して熱媒体を順次
    各区画に流通する開口を設けた蓄熱容器からなる蓄熱装
    置。
JP57152352A 1982-09-01 1982-09-01 蓄熱装置 Pending JPS5941793A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57152352A JPS5941793A (ja) 1982-09-01 1982-09-01 蓄熱装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP57152352A JPS5941793A (ja) 1982-09-01 1982-09-01 蓄熱装置

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JPS5941793A true JPS5941793A (ja) 1984-03-08

Family

ID=15538659

Family Applications (1)

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JP57152352A Pending JPS5941793A (ja) 1982-09-01 1982-09-01 蓄熱装置

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JP (1) JPS5941793A (ja)

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