JPS5945918B2 - 潜熱蓄熱装置 - Google Patents
潜熱蓄熱装置Info
- Publication number
- JPS5945918B2 JPS5945918B2 JP56164310A JP16431081A JPS5945918B2 JP S5945918 B2 JPS5945918 B2 JP S5945918B2 JP 56164310 A JP56164310 A JP 56164310A JP 16431081 A JP16431081 A JP 16431081A JP S5945918 B2 JPS5945918 B2 JP S5945918B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat storage
- storage material
- heat
- thermal conductivity
- latent heat
- 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.)
- Expired
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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
- F28D20/023—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 enclosed in granular particles or dispersed in a porous, fibrous or cellular structure
-
- 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)
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は熱流の経時特性を改善するための潜熱蓄熱装
置の構造に関するものである。
置の構造に関するものである。
なお、本明細書でいう潜熱蓄熱装置とは溶融凝固の潜熱
の大きい物質（潜熱蓄熱材）を、使用に適した容器に包
蔵し、固体伝熱壁を通して熱の受授を行い、その際に蓄
熱材の溶融あるいは凝固の相変化潜熱を利用する装置で
ある。
の大きい物質（潜熱蓄熱材）を、使用に適した容器に包
蔵し、固体伝熱壁を通して熱の受授を行い、その際に蓄
熱材の溶融あるいは凝固の相変化潜熱を利用する装置で
ある。
なお、伝熱壁の蓄熱材と逆の面では、蒸気等の強制対流
あるいは相変化を伴う熱伝達が行われ、比較的熱伝達の
良好な場合が多い。
あるいは相変化を伴う熱伝達が行われ、比較的熱伝達の
良好な場合が多い。
従来、潜熱蓄熱カプセル（金属管の中に潜熱蓄熱材を包
蔵する）等の潜熱蓄熱装置において、（これらの装置で
は、伝熱壁と蓄熱材単体の２層により構成される）、蓄
熱材の熱伝導性が低い場合、蓄熱材の溶融液相内で自然
対流が発生・発達することに起因して、蓄熱（入熱）時
（蓄熱材は同相から液相へと変化する）の蓄熱装置内に
蓄えられる熱流は、比較的一定の値を有する経時特性を
備えているが、放熱（出熱）時には放出熱流の経時減少
率が大きく、かつ、平均値が小さくなるという欠点があ
った。
蔵する）等の潜熱蓄熱装置において、（これらの装置で
は、伝熱壁と蓄熱材単体の２層により構成される）、蓄
熱材の熱伝導性が低い場合、蓄熱材の溶融液相内で自然
対流が発生・発達することに起因して、蓄熱（入熱）時
（蓄熱材は同相から液相へと変化する）の蓄熱装置内に
蓄えられる熱流は、比較的一定の値を有する経時特性を
備えているが、放熱（出熱）時には放出熱流の経時減少
率が大きく、かつ、平均値が小さくなるという欠点があ
った。
第４図示のものはこの場合の測定結果を示したもので、
伝熱壁として鋼管（外径：４０ｍｍ）、蓄熱部としてナ
フタリン（熱伝導率０．３０Ｗ／ （ｍＫ ） ）を用
いている。
伝熱壁として鋼管（外径：４０ｍｍ）、蓄熱部としてナ
フタリン（熱伝導率０．３０Ｗ／ （ｍＫ ） ）を用
いている。
曲線１１が蓄熱時、１２が放熱時の熱流束の経時変化を
表しており、上記の事実が確認される。
表しており、上記の事実が確認される。
さらに一般的に従来の構造では、熱流の経時変化は、蓄
熱時においては比較的一定の傾向を示す場合も多くある
が（蓄熱材の物性値および使用条件に依存する）、放熱
時においては必ず大きな減少を示し、平均値も小さくな
る。
熱時においては比較的一定の傾向を示す場合も多くある
が（蓄熱材の物性値および使用条件に依存する）、放熱
時においては必ず大きな減少を示し、平均値も小さくな
る。
この発明は、蓄熱および放熱時の熱流の経時変化の小さ
い潜熱蓄熱装置の構造を示すことを目的としている。
い潜熱蓄熱装置の構造を示すことを目的としている。
なお、非良導層２の熱伝導率の値あるいはＪｌさを変化
させることにより熱流の値を変えることも可能である。
させることにより熱流の値を変えることも可能である。
第１ａ図示のものは、この発明の原理および構造を示し
たもので、蓄熱時には、作動流体４（熱の移動・運搬媒
体）から伝熱壁１、非良導層２、潜熱蓄熱材部３の順に
熱が伝わり蓄熱材は固相から液相へと相変化するととも
に溶融潜熱を蓄える。
たもので、蓄熱時には、作動流体４（熱の移動・運搬媒
体）から伝熱壁１、非良導層２、潜熱蓄熱材部３の順に
熱が伝わり蓄熱材は固相から液相へと相変化するととも
に溶融潜熱を蓄える。
また、放熱時には逆順に、潜熱蓄熱部材３から作動流体
４へと熱を供給し、蓄熱材は液相から同相へと相変化し
凝固潜熱を放出してゆく。
４へと熱を供給し、蓄熱材は液相から同相へと相変化し
凝固潜熱を放出してゆく。
ここで、伝熱壁１は潜熱蓄熱材を封入するための容器あ
るいは作動流体の流路壁、非良導層２は比較的熱伝導率
の小さい材質からなる薄い熱抵抗層である。
るいは作動流体の流路壁、非良導層２は比較的熱伝導率
の小さい材質からなる薄い熱抵抗層である。
潜熱蓄熱部材３は、比較的熱伝導率の高い（例えば溶融
・凝固点をもつ金属などの）蓄熱材の場合には付加物な
しに、蓄熱材の熱伝導率の低い場合には、熱伝導率の高
い（例えは金属固体）薄板を伝熱壁とほぼ垂直方向に密
に多数枚蓄熱材中に配置する、あるいは蓄熱材中に良導
性のフィラー（金属繊維、小さな金属塊群）を混入する
方法により、溶融・凝固の繰り返しによっても構造が変
化しないで熱伝導性を高めた、蓄熱材部分を表している
。
・凝固点をもつ金属などの）蓄熱材の場合には付加物な
しに、蓄熱材の熱伝導率の低い場合には、熱伝導率の高
い（例えは金属固体）薄板を伝熱壁とほぼ垂直方向に密
に多数枚蓄熱材中に配置する、あるいは蓄熱材中に良導
性のフィラー（金属繊維、小さな金属塊群）を混入する
方法により、溶融・凝固の繰り返しによっても構造が変
化しないで熱伝導性を高めた、蓄熱材部分を表している
。
また、第１ ））図示のものの、第１ａ図示の構成の装
置における、放熱過程の場合の温度分布を例示したもの
で、第１ａ図と位置が対応している。
置における、放熱過程の場合の温度分布を例示したもの
で、第１ａ図と位置が対応している。
この図中の１７で表わされる位置が相変化向であり、こ
れより左側が固相、右側が液相となっている。
れより左側が固相、右側が液相となっている。
以下、この図により比較的均一な熱流が得られることを
示す。
示す。
一般に、蓄熱材の潜熱が比較的大きいため相変化の進１
ゴはゆるやかである。
ゴはゆるやかである。
従って、温度分布は定常に近い。
この構造では非良導層２に比べて潜熱蓄熱材部３の熱伝
導率が高いことから、放熱の進行状態ずなイつち界面位
置１γにかかわらず、蓄熱材凝固点温度と伝熱壁１の温
度との差の大部分は非良導層２内で占める。
導率が高いことから、放熱の進行状態ずなイつち界面位
置１γにかかわらず、蓄熱材凝固点温度と伝熱壁１の温
度との差の大部分は非良導層２内で占める。
したがつで、熱流の値は非良導層２の表面と裏面の温度
差に比例するので、界面位置１７にかかイつらず、時間
的にほぼ一定の値を示すことになる。
差に比例するので、界面位置１７にかかイつらず、時間
的にほぼ一定の値を示すことになる。
なお、蓄熱過程においてもほぼ同様の原理により説明さ
れる。
れる。
第２図示のものは、円（′１カプセルに本発明を適用し
たものの断面図を示した。
たものの断面図を示した。
これは、第１ａ図示のものと同様な３層から構成されて
いる。
いる。
第３図示のものは、本発明の有効性を確径するため具体
的に装置を製作した実施例であり、簡単のため非良導層
２として熱伝導率の低い蓄熱材自身を用いているが、非
良導層２の熱抵抗を適正に定めることにより、本発明の
構造のものと本質的に類似の性能が得られる。
的に装置を製作した実施例であり、簡単のため非良導層
２として熱伝導率の低い蓄熱材自身を用いているが、非
良導層２の熱抵抗を適正に定めることにより、本発明の
構造のものと本質的に類似の性能が得られる。
この装置では、黄銅製の伝熱壁５（板厚５ ｍｍ ）の
両面に熱電対列を取り付は熱流計を製作し、蓄熱材とし
てナフタリン６（熱伝導率０．３０Ｗ／（ｍＫ））を用
い、間隙９には蓄熱材のみ、潜熱蓄熱材部１０には０．
３ｍｍの黄銅板７を１５闘間隔で配置しくこの場合、潜
熱蓄熱材部は黄銅板２０係、ナフタリン８０係の体積率
である）、みかけの熱伝導率はナフタリンの約９０倍（
２６，９Ｗ／ （ｍＫ ） ）となるように熱伝導率を
高めである。
両面に熱電対列を取り付は熱流計を製作し、蓄熱材とし
てナフタリン６（熱伝導率０．３０Ｗ／（ｍＫ））を用
い、間隙９には蓄熱材のみ、潜熱蓄熱材部１０には０．
３ｍｍの黄銅板７を１５闘間隔で配置しくこの場合、潜
熱蓄熱材部は黄銅板２０係、ナフタリン８０係の体積率
である）、みかけの熱伝導率はナフタリンの約９０倍（
２６，９Ｗ／ （ｍＫ ） ）となるように熱伝導率を
高めである。
はぼ融点に近い溶融状態にナフタリンを保ち、伝熱壁に
一定温度の冷水噴流を当てる冷却法により、放熱時の熱
流の経時変化を測定した。
一定温度の冷水噴流を当てる冷却法により、放熱時の熱
流の経時変化を測定した。
第５図示のものに結果を示した。図中曲線１３〜１５は
それぞれ間隙を１２ｍｍ、 、 ２．４頭。
それぞれ間隙を１２ｍｍ、 、 ２．４頭。
３、６ ｍｍにとったとき、また曲線１６は従来の構造
、すなわち非良導層９と潜熱蓄熱材部１０の画部分とも
にナフタリンだけが人っている場合を示している。
、すなわち非良導層９と潜熱蓄熱材部１０の画部分とも
にナフタリンだけが人っている場合を示している。
これかられかるように、曲線１６に比べて曲線１３〜１
５は比較的一定の熱流束値が得られることが５止明され
た。
５は比較的一定の熱流束値が得られることが５止明され
た。
この発明は以上説明したように、伝熱壁１と良導性の潜
熱蓄熱材部３との間に薄い熱抵抗層、すなわち非良導層
２をはさむことにより、蓄熱時および放熱時のオーバー
オールの熱抵抗の経時変化が小さく、経時的にほぼ一定
の熱流束値が得られるものである。
熱蓄熱材部３との間に薄い熱抵抗層、すなわち非良導層
２をはさむことにより、蓄熱時および放熱時のオーバー
オールの熱抵抗の経時変化が小さく、経時的にほぼ一定
の熱流束値が得られるものである。
また、蓄熱材の熱伝導性が低い場合には、従来の方法と
比べて、熱流の経時変化が小さいだけではなく比較的大
きな熱流束値を実現することができる。
比べて、熱流の経時変化が小さいだけではなく比較的大
きな熱流束値を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
図はこの発明の潜熱蓄熱装置の原理・構造・実施例およ
び従来の結果を示すものである。 第１ａ図示のものはこの発明を平板形装置に適用したと
きの平面断面図で、この装置における放熱過程の温度分
布を例示したのが第１ｈ図示のものである。 第２図示のものはこの発明を円柱カプセル形装置に適用
した場合の正面断面図である。 第３図示のものは本発明の構造のものと類似の性能を示
す装置の平面、断面図である。 第４図示のものには従来の円柱カプセル形蓄熱装置にお
ける、内部に封入された潜熱蓄熱材の熱伝導率が小さい
場合の、特徴的な放・蓄熱時の経時特性を示した。 第５図示のものには第３図示の装置における放熱時の測
定結果を間隙をパラメータとして表した。 以下、図における記号をまとめて示す。 １：伝熱壁、２：非良導層、３：潜熱蓄熱材部、４：作
動流体、５：伝熱壁（黄銅板）、６：潜熱蓄熱材（蓄熱
材（ナフタリン）自身を用いた非良導層および潜熱蓄熱
材部３の中の蓄熱材）、７：黄銅板群（潜熱蓄熱材部３
の熱伝導性を高めるために蓄熱材中に配置）、８：各界
（ベークライト製）、９：間隙（蓄熱材（ナフタリン）
自身を用いた非良導層２）１０：潜熱蓄熱材部（特許請
求の範囲第４項における潜熱蓄熱材部３）、１１：円柱
カプセルにおける蓄熱時の熱流束（従来の場合）１２：
円柱カプセルにおける放熱時の熱流束（従来の場合）、
１３：本発明における放熱時の熱流束（間隙１２ｍｍ）
、１４：１３と同様（間隙２、４． ｍｍ、 ）、１５
：１３と同様（間隙３．６ ｍｒｎ、 ）、１６：従来
の（すなイっち第３図示における７のない）放熱時の熱
流束。
び従来の結果を示すものである。 第１ａ図示のものはこの発明を平板形装置に適用したと
きの平面断面図で、この装置における放熱過程の温度分
布を例示したのが第１ｈ図示のものである。 第２図示のものはこの発明を円柱カプセル形装置に適用
した場合の正面断面図である。 第３図示のものは本発明の構造のものと類似の性能を示
す装置の平面、断面図である。 第４図示のものには従来の円柱カプセル形蓄熱装置にお
ける、内部に封入された潜熱蓄熱材の熱伝導率が小さい
場合の、特徴的な放・蓄熱時の経時特性を示した。 第５図示のものには第３図示の装置における放熱時の測
定結果を間隙をパラメータとして表した。 以下、図における記号をまとめて示す。 １：伝熱壁、２：非良導層、３：潜熱蓄熱材部、４：作
動流体、５：伝熱壁（黄銅板）、６：潜熱蓄熱材（蓄熱
材（ナフタリン）自身を用いた非良導層および潜熱蓄熱
材部３の中の蓄熱材）、７：黄銅板群（潜熱蓄熱材部３
の熱伝導性を高めるために蓄熱材中に配置）、８：各界
（ベークライト製）、９：間隙（蓄熱材（ナフタリン）
自身を用いた非良導層２）１０：潜熱蓄熱材部（特許請
求の範囲第４項における潜熱蓄熱材部３）、１１：円柱
カプセルにおける蓄熱時の熱流束（従来の場合）１２：
円柱カプセルにおける放熱時の熱流束（従来の場合）、
１３：本発明における放熱時の熱流束（間隙１２ｍｍ）
、１４：１３と同様（間隙２、４． ｍｍ、 ）、１５
：１３と同様（間隙３．６ ｍｒｎ、 ）、１６：従来
の（すなイっち第３図示における７のない）放熱時の熱
流束。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 熱伝導性の比較的高い伝熱壁１、蓄熱材と異なる物
質から成る比較的薄く熱伝導性の低い層（以下非良導層
２と呼ぶ）、および溶融・凝固の相変化点を有しかつ相
変化潜熱の大きい蓄熱材あるいはこれに付加物の加わっ
た物質からなる、非良導層２に比べて熱伝導性の高い潜
熱蓄熱材部３の直列３層から構成され、蓄熱時および放
熱時の熱流を経時的に均一化し、かつ非良導層２の熱伝
導率の値あるいは〜さを変化させるＣとにより、熱流束
の大きさを変えることを可能にした潜熱蓄熱装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記した潜熱蓄熱装置におい
て、潜熱蓄熱相部３として熱伝導性の高い蓄熱材を用い
た装置。 ３・ 特許請求の範囲第１項に記した潜熱蓄熱装置にお
いて、使用する蓄熱材の熱伝導性が低い場合に、蓄熱材
中に熱伝導性の高い物質を付加することにより熱伝導性
を高めた潜熱蓄熱材部３を用いた装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56164310A JPS5945918B2 (ja) | 1981-10-16 | 1981-10-16 | 潜熱蓄熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56164310A JPS5945918B2 (ja) | 1981-10-16 | 1981-10-16 | 潜熱蓄熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5866790A JPS5866790A (ja) | 1983-04-21 |
| JPS5945918B2 true JPS5945918B2 (ja) | 1984-11-09 |
Family
ID=15790697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56164310A Expired JPS5945918B2 (ja) | 1981-10-16 | 1981-10-16 | 潜熱蓄熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5945918B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63124510A (ja) * | 1986-11-14 | 1988-05-28 | 日本ケミコン株式会社 | 電解コンデンサ |
-
1981
- 1981-10-16 JP JP56164310A patent/JPS5945918B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63124510A (ja) * | 1986-11-14 | 1988-05-28 | 日本ケミコン株式会社 | 電解コンデンサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5866790A (ja) | 1983-04-21 |
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