JPS60162187A

JPS60162187A - 蓄熱装置

Info

Publication number: JPS60162187A
Application number: JP59018591A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Fujiwara; 一郎藤原; Yoshihiro Nakajima; 中嶋　義弘
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1984-02-02
Filing date: 1984-02-02
Publication date: 1985-08-23

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、より詳細には複数の熱交換プ
レートを用い、溶融塩の融解潜熱を利用した蓄熱装置に
関する。

従来の蓄熱装置は、例えば水あるいはレンガを用い、こ
れらの顕熱を利用していた。

このために、蓄熱密度が低く、また蓄熱温度も初めは高
いが、後には低下してしまう欠点があった。

又、溶融塩の融解潜熱を利用したＮ熱装置も従来から提
案されているが、溶融塩が一口、凝固して固体になると
、熱伝導速度が低下し、熱を取り出し難くなる問題点が
あった。

更に溶融塩の場合には、過冷却現象が起ると取り出し温
度が過冷却分だけ低くなり、ある過冷度で急激に晶出が
起り、熱が発生するので装置の制御が困難になる欠点も
あった。

そこで本発明は、」二記従来の溶融塩利用の蓄熱装置が
有する欠点を解消すべくなされたものであり、過冷却現
象の発生を防上することかで（２）き、装置の構造が簡単で製造コストが安価であり、かつ
分解、洗浄も容易である等の特長を有するものである。

すなわち本発明の蓄熱装置は、複数の熱交換プレー１・
を市ね合わせてなり、該プレートは必要数の開［］をそ
れぞれ有しており、該開口をプレー　１−型熱交換器の
場合よりも内側に設け、上方の一つの開口、又は下方の
一つの開口を含む区画された壁面を該プレー１−の両面
にそれぞれ形成し、該区画された壁面内に凹凸条を設け
ると共に、該プレー１−の片面の前記区画された壁面に
パツキンを取付け、一方、前記開口以外の１１旧１をそ
れぞれ包囲する他の区画された壁面を設けると共に、前
記パツキンを有する側の前記区画された壁面にもパツキ
ンを取り付け、前記プレー１・のパツキン側を他のプレ
ートのパツキンを有しない側に重ねて熱媒体を流通せし
めるだめの間隙と溶融塩の融解潜熱を利用する蓄熱媒体
を充填するための間隙を交互に形成したことを特徴とす
るものである。

（３）以下、本発明の実施例を図面にもとすき説明する。

第１図は、本発明の蓄熱装置の実施例を示し、理解を容
易にするために、複数の熱交換プレー１−１、ＩＡ、Ｉ
Ｂ、・・・ＩＦ・・を展開状態で示しである。

プレー１−１　、］＾、１Ｂ、・・・ＩＦ・・は、任意
の形状、厚さとすることができるが、通常では熱伝達速
度を大きくするために、例えば厚さ０゜８ｍｍの薄い金
属板で形成されており、後述する溶融塩に対する耐腐食
性のあるチタン、モネル、ステンレス等が用いられる。

プレートＩＡ、Ｉｎ・・・・・は、例えば第２図に示す
形状を有し、上方と下方にそれぞれ開口４、および５．
６が形成されている。

そして本発明においては、開口５を含む区画された壁面
７が、プレートの両面にそれぞれ形成されており、プレ
ートの片面側の区画された壁面にのみパツキン１０が設
ＬＪられている。

このパツキンＩＯとしては、一般に合成ゴム、（４）テトラフルオルエチレン、中空金属、鉛など後述する溶
融塩に対して耐腐食性のある材料が用いられる。

次に本発明においては、プレート両面の区画された壁面
７で囲まれたプレート面上に凹凸条１１が形成されてお
り、プレート両面における伝熱面積の増大を図っている
。

この凹凸条のいくつかの例を第３図に示す。

次に本発明においては、上方の開口４および下方の他の
開口６の周囲にも、それぞれ区画された壁面８および９
が設けられており、これら区画された壁面にも、前記パ
ツキンを設けたと同一側にパツキン１０が設けられてい
る。

次に本発明における、上記プレートの重ねかたについて
のべる。

まず、第２図に示したプレートのパツキンを有しない側
を、第１図の１八に示すように、第２図とは−１−下逆
転させた第１図のプレートＩＢのパツキンを有する側に
重ね合せ、プレー）ＩＢのパツキンを有しない側を、第
４図に示すプレート（５）のパツキンを有する側を第１図のＩＣに示すように重ね
合せ、次に第１図のＩＣのプレートのパツキンを有しな
い側を、第４図に示すプレー　１−を上下逆にした第１
図のＩＤに示すパツキンを有する側に重ね合せる。この
ような、４枚のプレートの組合せを任意の数だけ繰り返
せば、本発明の蓄熱装置が形成される。

なお、両端には、第１図および第６図に示すように、開
口４．５を封じたプレートを配置する。

次に、本発明の蓄熱装置の機能を第１図にもとすき説明
する。なお、第１図においては端部ブレートＩを除き、
プレートＩＥとＩＦ，　・・・・は、それぞれ」二下を逆転させ
て配列されである。

まず、開口３から熱媒体、例えば空気、水等を導入する
。

すると、プレート１および１＾には、第２図に示すよう
な区画された壁面７が形成され、この区画された壁面に
はパツキンが設けられ、かつ（６）区画された壁面の内部には凹凸条１１が形成されている
ので、開口３から導入された熱媒体はプ１、／−１−１
およびＩＡの間隙を第１図、矢印方向に流れ下方開口５
に至る。

ところが、プレート１八とＩＢとは区画された壁面の形
状が第１図の１八およびＩＢに示すように上下逆転して
いるので、プレート１への関口５Ａから流出した熱媒体
はプレー１−ＩＢにおいて、開口４Ｂの周囲の区画され
た壁面にはパツキンが設けられているので、プレー１−
ＩＡと１Ｂとの間隙を流れずに、プレートＩＢとＩＣと
の間隙に至り、この間隙を矢印方向に−に胃する。次に
熱媒体は、同様にしてプレー１−１１１とＩＥとの間隙
を流れ、以下順次、同様な流れを繰り返す。つまり熱媒
体は、プレートにより形成された間隙を一つ置きに上昇
流、下降流となって流れる。

次に本発明における蓄熱媒体の充填方法について述べる
。

第１図において、溶融した蓄熱媒体を開口６から導入す
る。

（７）すると、プレー１１Ａの開口６への周囲には第２図に示
すように区画された壁面が形成されているので、溶融し
たｆｌｉ熱媒体はプレー１−　］と１八との間隙を流れ
ず、プレー１−］＾とＩＢとの間隙に至り、この間隙を
破線で示す矢印方向に上向きに流れてプレー］・ＩＢと
ＩＣとの間隙に至る。ところが、プレー１・ＩＣにおい
て、開口４Ｃの周囲の区画された壁面にパツキンが設け
られているので、溶融した蓄熱媒体はこの間隙を流れず
、次のプレー］・１ＣとＩｒｌの間隙を破線で示す矢印
方向に流れ、以下同様に間隙を一つ置きに流れて、これ
らの間隙にはそれぞれ蓄熱媒体が充填される。

充填が完了すれば、溶融した溶融塩の流れを止め、溶融
塩の流入口を閉鎖する。

なお、蓄熱媒体としては、従来の蓄熱装置に使用された
溶融塩が用いられ、その種類は特に限定されない。例え
ばＭｇＣｌ□、Ｎａ０ＩＩとＫＯ］１との等情況合物、
酢酸すトリウ入水和物（Ｃ１１３ＣＯＯＮａ・３１１．
．０）　、水酸化バリウム水和物（Ｂａ　（Ｏｆｆ＞２
・８１１２０）や硫酸アルミニウム水和物（八ｌ２（Ｓ
ｏ、　）３（８）・７Ｂ＋１２０　＞等を用いることができる。

この結果、第５図に示すような熱媒体の直列の流路が形
成される。

更に本発明においては、第２図において、開「１４．５
．６を通常のプレート熱交換器の場合よりも、プレート
面のやや内側に設けることが好ましい。

このようにすることによって、溶融塩が充填された間隙
においては、この開口５より下部の溶融塩は、熱媒体の
影響を受けることがなく、常に溶融点以下に保たれるの
で、溶融塩が溶融状態のときにも、結晶の種を残す状態
となり、溶融塩の結晶化が順調となり、過冷却現象を防
止することができる。

勿論、通常のプレー１・熱交換器の場合と同様に、本実
施例に示したものとは異なるプレートを用い、又本実施
例とは異なる組合せを採用することも容易に可能である
。

以上述べたように本発明によれば、下記の効果を奏する
ことができる。

（９）（イ）本発明においては、熱交換プレー１−が重ね合わ
せられ、プレート間に狭い、例えば３〜５０ｍｍの間隙
が形成されているので、熱媒体と蓄熱媒体との熱伝達速
度を高め、固体蓄熱媒体、例えば溶融塩の固体の熱伝達
速度が低いことを克復することができる。

本発明者等の実験によれば、プレー１・の間隙が５ｍｍ
で、溶融塩の融点と熱媒体に用いた水の温度差が５℃の
とき溶融塩の有する熱を約１．５分で取り出すことがで
きる。

（ロ）プレート間の間隙の下方に溶融塩の溜り場が形成
され、ここには常に一部の溶融塩が固体で残るので、こ
の固体が結晶の種となって、溶融塩の過冷却現象を防１
にすることができる。

このことば、特に区画された壁面内の開口を通常のプレ
ート熱交換器よりも内側に位置せしめることにより、容
易となる。

（ハ）溶融塩が固化するときに、他の結晶形が析出し、
目的とする溶融状態と固体との可逆的相変化が起らない
不可逆現象を生ずる場合かあ（１０）る。しかしながら、上記（ロ）のように、常に結晶の種
が残るので、この不可逆現象の発生を防＋ｆ−すること
ができる。

（ニ）本発明の蓄熱装置は、熱交換プレートを重ね合わ
せただけなので、構造が極めて簡単である。叉、プレー
トはプレス加工で容易に製造することができる。従って
本発明の蓄熱装置は製造コストを安価とすることができ
る。

（ホ）プレート型熱交換器の特徴である、薄いプレート
で高い耐圧性を出すことができる。

（へ）プレートが汚れた場合には、分解して簡ｔＢにン
先浄することができる。

（１・）蓄熱媒体として溶融塩の相変化を利用するので
、蓄熱密度が高く、かつ熱媒体による取り出し温度が安
定している。

（チ）溶融塩として、Ｎａ０ｌｌとＫＯＩ＋との等景況
合物を用いれば、約１９０℃の融点となるので、熱媒体
側に水を使用すればスチームを発生させることができる
。

（す）本発明の装置における熱の取り出し量お（１１）よび蓄熱慴は、装置に充填されている蓄熱媒体の量と、
その相変化エネルギー（融解熱）の積に比例する。又、
熱の取り出し速度は、プレート間の間隙および蓄熱媒体
の熱伝導度に大きく依存する。

このことを、ＭｇＣ１２・６１１２０の場合について例
示する。

融点からの　結晶完結時間（分）温度差（”Ｃ）　ピッチ３ｍｍ　５ｉｍ　１０ｍｍ１０
　０．３　０．８　３５　０．５　１．５　６但し固体塩の熱伝導度−５，ＯＸｌ０−３（Ｃａｌ　／
ｓｅｃ、ｃｍ’ｃ）溶融塩の熱伝導度−２，５Ｘｌ０−３（Ｃａｌ　／　ｓｅｃ、ｃｍ’Ｃ）

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蓄熱装置の実施例をプレートの展開状
態で示した斜視図、第２図はプレー（１２）１・の第１実施例を示す平面図、第３図はプレートに形
成される凹凸条の実施例を示す平面説明図、第４図はプ
レートの第２実施例を示す平面図、第５図は熱媒体の流
れと蓄熱媒体との充填状態とを例示する側面説明図、第
６図は末端プレーｌ−の形状をしめす平面図である。１　、ＩＡ、　１１１．　ＩＣ−熱交換プレート、３．
４．５．６　開「１．７−区画された壁面、１０−パツ
キン。特許出願人　工業技術院長　用田裕部（Ｉ３） −４３３− 第５図

Claims

【特許請求の範囲】複数の熱交換プレー１−を重ね合わせてなり、該プレー
トは必要数の開口をそれぞれ有しており、該開口をプレ
ート型熱交換器の場合よりも内側に設け、上方の一つの
開口、又は下方の一つの開口を含む区画された壁面を該
プレートの両面にそれぞれ形成し、該区画された壁面内
に凹凸条を設＆Ｊると共に、該プレートの片面の前記区
画された壁面にパツキンを取り付け、一方、前記開１１
以夕１の開［」を包囲する他の区画された壁面を設け、
前記パツキンを取り付けた側の前記他の区画された壁面
にもパツキンを設け、前記プレートのパツキン側を他の
プレートのパツキンを有しない（にりに重ねて熱媒体を
流通せしめるための間隙と、溶融塩の融解ＷＪ熱を利用
する蓄熱媒体を充填するための間隙を交互に形成したこ
とを特徴とするＭ熱装置。（１）