JPS62210394A

JPS62210394A - カプセル型潜熱蓄熱体

Info

Publication number: JPS62210394A
Application number: JP61051772A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kamimoto; 神本　正行; Tatsuo Tani; 辰夫谷; Shinji Sawada; 沢田　慎治; Nobuyuki Abe; 宜之阿部; Takeo Ozawa; 小沢　丈夫; Yukio Sato; 佐藤　行夫; Seiichi Ooya; 大矢　誠一; Tadaaki Aoki; 忠昭青木; Takashi Yamamoto; 隆嗣山本
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology; Toyo Aluminum KK
Current assignee: Toyo Aluminum KK; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1986-03-08
Filing date: 1986-03-08
Publication date: 1987-09-16

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〕本発明は、ペンタエリトリトール等の中高温用潜熱蓄熱
材料を収納したカプセル型潜熱蓄熱体に係る。

〔従来の技術及びその問題点〕

潜熱蓄熱は、種々の蓄熱技術の中でも蓄熱密度が高（、
一定温度で熱の出し入れができるという特徴があり、シ
ステムも単純であるため、実用性の高い蓄熱方法であっ
て、−３０〜１３０℃程度の低温域では実用化が近い状
況である。

このような潜熱蓄熱は、通常■カプセル化した蓄熱体を
使うか、■シェル・チューブ型熱交換器のシェル側に蓄
熱材料を入れるか、■熱媒体と直接接触させるかのいず
れかの方法をとっている。

シェル・チューブは数万ｋＷｈ程度の相当大規模でない
と採算がとれず、■の直接接触は形状安定化高密度ポリ
エチレン等の特殊な材料に限られる。

従って、小中規模の場合には、■のカプセル型蓄熱体を
使うのが最も実際的であり、冷暖房、給湯や冷凍用につ
いては高分子材料でカプセル化した潜熱蓄熱体（中味は
ほとんど無機水和塩）の市販が開始されようとしている
。

しかし、１３０℃以上の中高温域では、高分子によるカ
プセル化は困難であり、また耐熱性のあるものはコスト
が高いという問題があった。

この発明は、かかる実情にかんがみてなされたもので、
その目的は、中高温域で小中規模の潜熱蓄熱に適したカ
プセル型潜熱蓄熱体を提供することにある。

〔目的達成の手段〕

上記の目的を達成するため、この発明においては、金属
箔を超音波シールすることにより形成された容器内に潜
熱蓄熱材料を収納して、カプセル型潜熱蓄熱体を構成し
たのである。

〔実施例〕

第１図乃至第３図に示すように、容器１は、金属箔を筒
状に丸め、その一端部及び胴部で、金属箔を重ね合せて
、端縁部２および側縁部３を形成し、これらの部分を超
音波シールしたものであって、開放された他端から、潜
熱蓄熱材料Ａを内容量の７５〜９５％充填し、未充填の
上部空間に空気が残らないよう他端部４を平坦に押し潰
して、その状態でシールし、カプセル型潜熱蓄熱体１０
を形成する。図中、２′は、シールした他端縁部である
。

容器１の形状は円筒に限らない。第４図及び第５図に示
すような角筒であってもよく、勿論その他の形状でもよ
い。

また、第１図乃至第３図に示すように、一枚の金属箔を
筒状にしてもよいが、第４図及び第５図のように、２枚
の金属箔で半割りの筒体を作成後、側縁部３．３′及び
端縁部２．２′を超音波シールして容器１を形成しても
よい。

この容器１の一般的なサイズは、径が１０〜２０龍、長
さが５００〜１０００ｎ程度であるが、これに限定され
るものではなく、適宜選択可能である。

前記超音波シールは、加圧したシール部分に超音波振動
エネルギーを与えることにより、接合界面の金属結晶粒
を相互接合させる接合方法であり、接合部分が高温度に
達しないため、金属箔に歪みを発生させず良好な接合を
得ることができる。また、通常の溶接やはんだ付けと異
なってフラックスを用いないため接合部分に腐食の起こ
る心配が全くないという利点もある。

容器の素材である金属箔は、耐熱性、耐食性に優れ、比
熱が小さく、熱伝導率が高く、且つ安価であることが要
求される。使用できる金属箔としては、アルミニウム及
びその合金箔（以下、単にアルミ箔という）が好ましい
が、そのほか、銅、鉄、銀、ニッケル等の金属箔及びそ
れらの合金箔等を例示することができる。金属箔は一枚
でも二枚でも良（、同−金属同士或いは異種金属を組み
合わせて用いてもよい。

上記金属箔の厚みは、２０〜２００μ、好ましくは５０
〜１００μである。超音波シールの際の圧力の掛は方や
周波数の程度によっても変わるが、２００μを越えると
良好な接合が得られがたく、一方２０μ未満ではカプセ
ル材料として強度的に不十分である。また、金属箔の表
面に存在する圧延油等の付着油は存在しない方が当然に
接合が良好となるが、圧延上がりの金属箔であっても特
別の表面処理を施すことなく十分良好な接合が得られる
。

前記潜熱蓄熱材料Ａとしては、ペンタエリトリトール（
結晶転移点１８８℃、転移熱３０２　ｋＪ／に＋ｒ）、
ペンタグリセリン（同８９℃、同１３９　ｋＪ／　ｋｇ
）　、ネオペンチルグリコール（同４８℃、同１１９　
ｋＪ／ｋｇ）等の、固相転移に伴う転移熱の吸収・放出
を行う多価アルコールの単独あるいはその混合物（固溶
体）；上記多価アルコールの一種以上に有機油を混合し
てなるスラリー；腐食性の小さい無機溶融塩又はそれら
の混合塩、例えば、硝酸リチウム（融点２５３℃）、硝
酸ナトリウム（同３０７℃）、硝酸カリウム（同３３７
℃）等の硝酸塩系溶融塩、亜硝酸リチウム（融点２２０
℃）、亜硝酸ナトリウム（同２８２℃）、亜硝酸カリウ
ム（同４４０℃）等の亜硝酸塩系溶融塩、又はＨＴＳ　
（同１４２℃）、硝酸ナトリウムと硝酸カリウムの等モ
ル混合塩（同２２２℃）等の硝酸塩および亜硝酸塩の一
方あるいは両方を含む混合塩；等を例示することができ
る。中でも多価アルコール単独或いはその混合物の一種
以上に有機油を混合したスラリーが好ましい。

スラリー中の多価アルコールは、粉末状もしくは１０龍
φ以下の顆粒状形状を有し、また温度変化や結晶転移に
よる体積変化を生じるものであるが、有機油の存在はそ
の隙間をなくするように作用してスラリーの有効熱伝導
率の向上を図ることができる。

スラリー濃度は、蓄熱密度を上げるためにはなるべく高
い濃度が望ましいが、スラリーの体積変化や長期共存性
を考慮すると、５０〜９０重量％、好ましくは７０〜８
０重量％、の範囲にあることが適当である。

多価アルコール等に混合される有機油は、粘度が低く、
比熱及び熱伝導率の高いものが好ましい。

例えば、アルキルジフェニル（日鐵化学工業株式会社、
サーム３６００）アルキルジフェニルエタン（日本石油
株式会社、ハイサームｐＳ−５）等の炭化水素油やシリ
コーン油（信越化学工業株式会社、Ｋ　Ｆ−５４）等を
例示できる。

蓄熱材料を容器１内に充填する際は、空気の混入を極力
避ける必要がある。蓄熱材料がスラリー状の場合は、ス
ラリーを直接入れても構わないが、多価アルコール等の
粉末あるいはこれを一旦溶融固化したものを先ず充填後
、有機油を入れてその空隙を有機油で満たすのが好都合
である。また、蓄熱材料が多価アルコール等又は無機溶
融塩の場合は、液状又は粉末状で充填する。いずれの場
合も、蓄熱材料の体積膨張を考慮して、その充填量は通
常容器の内容積の７５％〜９５％程度とするが、前述の
ように、未充填の上部に空気層が残らない様、金属箔を
平らに押し潰した状態で上端部を超音波シールするのが
好ましい。このようにすると、内圧の発生を防止する効
果があるからである。

以上のようなカプセル型潜熱蓄熱体を用いて、蓄熱装置
を形成した一例を第６図に示す。

図示のように、蓄熱槽１１には、熱媒体の流入口１２及
び流出口１３が設けられ、槽１１の内部には、複数のカ
プセル型潜熱蓄熱体１０が並列に配置されている。

このような槽１１内に、プロピレングリコール等の熱媒
体を流すと、蓄熱体１０に沿って流れるため、圧力損が
小さく、また、蓄熱体１０の半径方向の熱伝導抵抗が小
さくかつ蓄熱体１０の周りで対流が発生するため、伝熱
効果が促進される。

〔効果〕

以上説明したように、この発明のカプセル型潜熱蓄熱体
は、金属箔の超音波シールにより形成される容器をカプ
セルとしているため、小中規模の潜熱蓄熱に適した蓄熱
体を提供することができる。

その上、種々の形態が選択可能であるため、様々の蓄熱
槽が自由に設計可能であり、また蓄熱材料の充填、取り
出しが極めて容易であり、しかも、安価なカプセルを用
いるため、非常に実用性の高い潜熱蓄熱装置の提供が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すカプセル型潜熱蓄熱
体の斜視図、第２図は同上の側面図、第３図は同上の横
断面図、第４図は他の例を示す斜視図、第５図は同上の
横断面図、第６図は蓄熱装置の一例を示す縦断面図であ
る。１・・・・・・容器、２．２′・・・・・・端縁部、３
．３′・・・・・・側縁部、４・・・・・・他端部、１
０・・・・・・カプセル型潜熱蓄熱体、１１・・・・・
・蓄熱槽。特許出願人　（１１４）工業技術院長　等　々　力達他
１名復代理人　　　鎌　１）文　二第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属箔を超音波シールすることにより形成される
容器内に、潜熱蓄熱材料を収納してなるカプセル型潜熱
蓄熱体。
（２）容器の端部形状が外方に向って丸味を帯びている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のカプセル
型潜熱蓄熱体。
（３）潜熱蓄熱材料がペンタエリトリトール、ペンタグ
リセリン、ネオペンチルグリコール等の多価アルコール
およびその混合物と有機油からなるスラリー濃度５０〜
９０重量％のスラリーであることを特徴とする特許請求
の範囲第１項又は第２項記載のカプセル型潜熱蓄熱体。
（４）潜熱蓄熱材料が腐食性の小さい無機溶融塩又はそ
れらの混合塩からなることを特徴とする特許請求の範囲
第１項又は第２項記載のカプセル型潜熱蓄熱体。