JPS61265469A - 流体用定温度制御装置 - Google Patents

流体用定温度制御装置

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JPS61265469A
JPS61265469A JP10768985A JP10768985A JPS61265469A JP S61265469 A JPS61265469 A JP S61265469A JP 10768985 A JP10768985 A JP 10768985A JP 10768985 A JP10768985 A JP 10768985A JP S61265469 A JPS61265469 A JP S61265469A
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JP
Japan
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temperature
fluid
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cell
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JP10768985A
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雅彦 伊藤
恒明 馬渡
正孝 望月
耕一 益子
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Fujikura Ltd
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Fujikura Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、水や空気等の流体を冷却もしくは昇温して
一定温度に制御する定温度IIII[1vtW1に関す
るものである。
従来の技術 例えば発熱体の冷却のために、その発熱体との間に循環
させる冷却用媒体を冷却する設備として、水を低温度源
としたものが、従来知られている。
水は安価であり、また取扱いが容易であるなどの利点を
有している半面、室温程度の範囲で使用する場合には、
顕然として熱を吸収するため、単位量当りの冷却能力が
小さく、その結果所要の冷却能力を得るものとするには
多量の水を必要とし、設備が全体として大型化し、ひい
ては設置スペースに要するコストをも勘案すれば、設備
費が高騰する問題があった。。
このような問題を解決するために、凝縮・融解などの相
変化に伴う潜熱を利用した冷却設備が考えられる。そし
てこのような潜熱タイプの冷却設備を用いる場合には、
運搬などの取扱いの容易性やスペースに見合った配置を
可能とするなどのために、相変化を生じさせる蓄熱材を
所定の大きさごとに細分化することが好ましい。
発明が解決しようとする問題点 冷fIJts体を前述したように一定流速で循環させた
場合、発熱体から受ける熱量がほぼ一定するから、冷却
設備に流入する冷却媒体の温度は常時はぼ一定となる。
したがって安定した冷却を行なうには、発熱体に対して
流入する冷却媒体の温度すなわち冷却設備の出口での冷
却媒体温度をほぼ一定に保つ必要がある。しかるに蓄熱
材をそれぞれ収容した所謂セルを多数用いた細分化構造
の冷却設備において、蓄熱材の相変化温度を全て等しく
した場合、冷W媒体の温度が入口側から出口側に向けて
次第に低くなるために、出口側のセルにおいては、蓄熱
材と冷W媒体との温度差が小さくなり、その結果出口側
でのセルにおける時間当りの冷却効率すなわち熱応答特
性が悪くなる。したがって各セルを同一構成とした場合
には、入口側のセルでの蓄熱材が相変化を完了した後で
も、出口側でのセルの蓄熱材が相変化を完了していない
事態が生じ、潜熱として蓄えた冷却熱の利用効率が悪く
なる問題が生じる。またこのような不都合を解消するに
は、各セルの構造を配列順に従って異ならせ、出口側の
セルでの冷却媒体との熱授受面積を増大させることが考
えられるが、このようにすると、セルの配列の自由度が
なくなるのみならず、設備が全体として大型化し、かつ
高価になる問題が生、しる。
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、楊めて
簡単な構成で流体温度を一定温度にII御することので
きる定温度I!ll1w装置を提供することを目的とす
るものである。
同層点を解決するための手段 この発明は、上記の目的を達成するために、相変化に伴
う潜熱として蓄熱する蓄熱材を収容しかつ対象とする流
体との間で熱交換する複数のセルを、対象とする流体の
流れ方向に配列するとともに、各セル内の蓄熱材の相変
化温度を、前記流体の流れ方向に沿った順に一定温度ず
つ低くなるよう設定し、かつ互いに隣接するセルにおけ
る蓄熱材同士の相変化温度差を、各セルの入口流体1度
と出口流体温度との差に等しく設定したことを特徴とす
るものである。
作   用 したがってこの発明の装置では、各セルにおける蓄熱材
が溶解等の相変化しつつある状態では、その温度が一定
となるから、各セルにおける蓄熱材と対象とする流体と
の温度差が一定となり、そのため流体流量を一定に維持
しておくことにより、流体の温度が目標とする所定の温
度になる。
実施例 1ス下この発明の実施例を図面を参照して説明する。第
1図(A)はこの発明の一実施例を示す略解図であって
、対象とする流体1を流通させる管路2に、同一構造の
複数個(図では5個)の冷却用のセル3a 、3b 、
3c 、3d 、3eが流体1の流れ方向に並べて取付
けられ、流体1とセル3a〜3eとの間で熱授受するよ
う構成されている。
すなわちセル38〜3eは第2図に示すように、断熱材
4で被覆した容器5の内部に、ポリエチレングリコール
(PEG)等の潜熱蓄熱材6を収容し、かつビートパイ
プ7の一端部をその蓄熱材6に差し込んだ構成であり、
各セル3a〜3eは、各々のヒートパイプ7の他端部を
前記管路2の内部ニ突き出した状態で、管路2に取付け
られている。したがってヒートパイプ7を介して流体1
と蓄熱@6との間で熱授受するよう構成されている。
前記各セル3a〜3eにおける蓄熱材6の相変化温度た
とえば融点は全て異なっており、流体1の流れ方向にお
ける最上19iEmのセル3aでの融点Maが最も高く
、以降一定温度(6M)ずつ融点が低くなるように設定
されている。(なお、各セルテノ融点をそれぞれMa 
、 Mb 、 Mc 、 Md 。
Meとする。)このような融点の段階的な設定は、蓄熱
材6としてPEGを用いた場合には、その平均分子量を
異ならせることにより達成でき、また蓄熱材6としてK
ClやNa C1等の塩を含んだ水を用いた場合には、
その濃度を異ならせることにより達成でき、さらにロー
パラフィン(CnH2ziz)類においては、C数の変
化によって達成できる。
すなわちPEGの平均分子量と融点とは、第1表に示す
関係にあるから、各セル38〜3eの間に設定すべき融
点温度差ΔMに基づいて適当な平均分子量のPEGをそ
れぞれ選択すればよい。
第1表 また水の凝固点く融点)は第3図に示すように、塩濃度
に従って降下し、ざらにn−パラフィンについては、第
4図に示すようにC数が増加するにつれて増加するから
、各セル38〜3eの間に設定すべき融点温度差ΔM!
、:基づいてそれぞれ適当な塩濃度の水、あるいは適当
なC数のn−パラフィンを選択すればよい。
また前記ヒートパイプ7は、蓄熱材6の温度が融点にあ
るときに、流体1の有する熱を蓄熱材6に運んで、前記
融点温度差ΔMだけ流体1の温度を下げるよう構成され
ている。このような機能は、流体1とヒートパイプ7と
の間およびヒートパイプ7と蓄熱材6との間の熱伝達率
によって支配されるが、実用上、R体1の管路2の入口
での温度Toおよびでの流量ならびに蓄熱材6のと点M
a〜M eを予め知ることができるので、これらの条件
の下でのヒートパイプ7の流体1および蓄熱材6に対す
る接触面積を求めればよく、通常は計算に基づく実験に
よって、その接触面積を決定することができる。
なお、第1図(A)中符号8はセル3a〜3eを被う保
護カバーである。
つぎに上記のように構成した装置の作用について説明す
る。第1図(B)は前記管路2を流れろ流体1の温度変
化を示す縮図である。すべてのセル3a〜3eおける蓄
熱材6の温度がそれぞれの融点Ma−Meにあるときに
、設計上決められた温度Toおよび流量の流体1を管路
2内に流すと、第1のセル3aにおける蓄熱材6の温度
が融点Maになっているから、両者の温度差ΔT(−T
−Ma )に基づいて流体1が冷却され、その温度がT
1に下がる。その降下温度(TO−1)は前述したよう
に蓄熱材6の融点温度差ΔMである。
したがって第1のセル3aで冷却された流体1と第2の
セル3bにおける蓄熱材6との温度差(T1−Ml) 
)が、従前の場合と同様にΔTとなり、その結果流体1
は前記融点温度差ΔMだけ温度降下して一定時間内にT
2  (−TI−ΔM)の温度になる。以下同様にして
流体1の濃度が順次下がり、その場合、各セルのヒート
パイプを通過するごとに一定時間内でΔMずつ温度降下
し、最終的にはT5  (−To−5・ΔM >の温度
まで下がる。
そして上記の装置では、各セル38〜3eにおける蓄熱
材6が完全に溶解するまでは、その温度が融点Ma−M
eにそれぞれ維持されるから、各セル3a〜3eごとの
流体1との温度差はすべてΔTとなり、したがって流体
1の流量を一定としておけば、各セル38〜3eごとの
温度降下がそれぞれΔMとなり、その結果管路2の出口
での温度を常にT5  (−TO−5・ΔM)に維持す
ることができる。また第1図(B)から判るように、各
セルにおいてΔTが一定であるから、蓄熱材の熱応答特
性が全セル内において一定となり、安定した温度管理を
行なうことができる。
なお、各セルでの降下温度は蓄熱材やヒートパイプを適
宜に選択することにより、任意に設定できるが、降下温
度を1℃程度にすれば、セルを小型化し、あるいは流体
流量を多くできる。その場合、各セルでの<iffの低
下が小さくても、セルの数を多くすれば、最終的に得る
ことのできる温度を低くできる。またこの発明の装置で
は、蓄熱材が相変化を完了した債に逆方向から流体を流
せば、流体の加熱装置としても利用できる。さらにこの
発明の装置では、多数配列した各セルの間に、流体の取
出口を設けておき、流体がすべてのセルを通過する以前
に任意の取出口から流体を流出させてもよく、このよう
にすれば得るべき流体のyA度範囲を広くすることがで
きる。またざらにこの発明の装置では、蓄熱材を収容し
たセルにヒートパイプを水平方向に貫通させた所謂横型
のセルを用いた構成としてもよい。
発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明の装置では、相
変化に伴う潜熱として蓄熱する蓄熱材を収容しかつ対像
とする流体との間で熱交換する複数のセルを、対象とす
る流体の流れ方向に配列するとともに、各セル内の蓄熱
材の相変化温度を、前記流体の流れ方向に沿った順に一
定温度ずつ低くなるよう設定し、さらに各セルが、流体
のIIを隣接するセルにおける蓄熱材同士の相変化温度
差だけ降下させる構成としたから、各セルにおける蓄熱
材が溶解等の相変化しつつある状態では、その温度が一
定となることにより、各セルにおける蓄熱材と対象とす
る流体との1度差が一定となり、そのため流体流量を一
定に維持しておけば、常に一定温度に冷部もしくは昇温
した流体を得ることができる。またこの発明の装置では
、流体のy!lを一定にしておくだけでよく、温度検出
器や信号処理装置を必要としないから、構成が簡単でか
つ安画な装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)はこの発明の一実施例を示す181図、第
1図<8)はその管路内での滝体渇倹の変化を示す縮図
、第2図はセルの一つを示す断面図、第3図は塩濃度と
水の凝固点との関係を示す線図、第4図はn=パラフィ
ンにおけるC数と融点との関係を示す縮図である。 1・1体、 3a、3b、3c、3d、3e−・・セル
、 6・・・蓄熱材、 6M・・・融点温度差。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 相変化に伴う潜熱として蓄熱する蓄熱材を収容しかつ対
    象とする流体との間で熱交換する複数のセルが、対象と
    する流体の流れ方向に配列されるとともに、各セル内の
    蓄熱材の相変化温度が前記流体の流れ方向に沿つた順に
    一定温度ずつ低くなるよう設定され、かつ互いに隣接す
    るセルにおける蓄熱材同士の相変化温度差が、各セルに
    おける入口流体温度と出口流体温度との差に等しく設定
    されていることを特徴とする流体用定温度制御装置。
JP60107689A 1985-05-20 1985-05-20 流体用定温度制御装置 Expired - Lifetime JPH0615943B2 (ja)

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JP60107689A JPH0615943B2 (ja) 1985-05-20 1985-05-20 流体用定温度制御装置

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JP60107689A JPH0615943B2 (ja) 1985-05-20 1985-05-20 流体用定温度制御装置

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JPS61265469A true JPS61265469A (ja) 1986-11-25
JPH0615943B2 JPH0615943B2 (ja) 1994-03-02

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011087416A (ja) * 2009-10-15 2011-04-28 Fujikura Ltd 太陽熱発電装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58195790A (ja) * 1982-05-10 1983-11-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 蓄熱装置
JPS602599A (ja) * 1983-06-21 1985-01-08 大倉電機工業株式会社 自動昇降装置

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