JPS62795A - スパイラル型熱交換器を用いた蓄熱装置 - Google Patents

スパイラル型熱交換器を用いた蓄熱装置

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JPS62795A
JPS62795A JP60139865A JP13986585A JPS62795A JP S62795 A JPS62795 A JP S62795A JP 60139865 A JP60139865 A JP 60139865A JP 13986585 A JP13986585 A JP 13986585A JP S62795 A JPS62795 A JP S62795A
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JP
Japan
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heat
heat storage
medium
storage medium
heat exchanger
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JP60139865A
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English (en)
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Masayuki Kamimoto
神本 正行
Shinji Sawada
沢田 慎治
Nobuyuki Abe
宜之 阿部
Chikashi Nishino
西野 近
Yasuhiro Tomizuka
富塚 靖弘
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Mitsubishi Petrochemicals Engineering Co Ltd
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Mitsubishi Petrochemicals Engineering Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS62795A publication Critical patent/JPS62795A/ja
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    • 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
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/04Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being formed by spirally-wound plates or laminae
    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (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】 &JJと1旦 技術分野 本発明は、潜熱型蓄熱装置に関する。さらに具体的には
、本発明は、装置櫟林としてはスパイラル型熱交換器を
、蓄熱媒体として固体蓄熱剣士液状伝熱媒体を、使用し
た点に特徴を有する蓄熱装置に関する。
及hiw 熱の有効利用の観点から蓄熱装置がいろいろと提案され
ているが、その代表的なものとして潜熱蓄熱剤を使用す
るものがある。
このような潜熱型蓄熱装置の従来のものは、伝熱効率を
向上させるために直接接触型にするか、蓄熱剤をカプセ
ル化して蓄熱槽に保持して、蓄熱または放熱を行なわせ
るようになっていた。
しかし、直接接触型蓄熱装置は、伝熱効率はよいものの
蓄熱剤の選択に制限があり、しかも使用時の蓄熱剤の劣
化や熱交換を行なう熱媒体の汚濁の問題があった。一方
、カプセル化蓄熱剤による場合にも、カプセル収容蓄熱
槽の内部で熱交換流体の偏流が起りがちで、蓄熱および
放熱の効率が低下するという問題があった。
ところで、潜熱蓄熱剤としてペンタエリスリトールが有
用であることが知られている(「電総研ニュースJ19
84年6月号第5〜10頁)。ペンタエリスリトールは
その結晶を炭化水素(たとえばアルキルジフェニルエタ
ン)、シリコーン油等に分散させたスラリーとして使用
するのがよいが、撹拌を十分に行なわないと結晶が柔軟
性となったときに結晶の粘着が進行するとされている。
また、潜熱蓄熱剤として表面のみを不融化したポリエチ
レン成形体が知られており(たとえば、特開昭57−7
6078号および特開昭58−27773号公報)、ポ
リオレフィンの大きな融解潜熱を利用する点で有用なも
のであるが、これはカプセル化蓄熱剤であるので、場合
によっては前記の問題点が避は難い。
一方、熱交換器として、スパイラル型として知られてい
るものがある。これは、所定間隔に維持された2枚の平
行平板の巻込体からなり、この巻込体中にこの平板を介
して隣接して形成される二つの空間を相互に流体的に絶
縁すると共に各空間の巻込体中心情附近および外周附近
に外界への連通口を設けたl1Il造のものである。こ
れは、熱交換器であるから、二つの流体をこの二つの空
間のそれぞれに流入させてから流出させることによって
運転される訳である。
発明の概要 LJu 本発明は前記した従来の潜熱型蓄熱装置の問題点を解決
することを目的とし、蓄熱装置機材としてスパイラル型
熱交換器を、蓄熱媒体として固体蓄熱剤−←液状伝熱媒
体を、それぞれ使用することによって、この目的を達成
しようとするものである。
従って、本発明によるスパイラル型熱交換蟲を用いた蓄
熱装置は、所定間隔に維持された2枚の平行平板の巻込
体からなり、この巻込体中にこの平板を介して隣接して
形成される二つの空間を相互に流体的に絶縁すると共に
各空間の巻込体中心情附近および外周附近に外界への連
通口を設けた構造を有するスパイラル型熱交換器におい
て、この二つの空間の一方に固体蓄熱剤を液状伝熱媒体
との組合せからなる蓄熱媒体を封入し、他方に該蓄熱媒
体への蓄熱および蓄熱媒体からの放熱を行なわせるため
の熱媒体を流通させるようにしてなるものである(ただ
し、蓄熱媒体を封入した空間に設けられた連通口は必須
ではない)。
効  果 このように本発明では蓄熱装置機材としてスパイラル型
熱交換器の構造を有するものを使用するのであるが、蓄
熱は熱交換を基本原理とするものであるとはいえ、熱交
換器の場合の二流体の一方に相当する蓄熱媒体を装置内
に封入してその流入および流出を行すリないという運転
態様にこのスパイラル型熱交換器が利用しえたというこ
とは思いがけなかったことといえよう。この点は、蓄熱
媒体としてペンタエリスリトール結晶スラリーを使用し
た場合にそうである。ペンタエリスリトール結晶スラリ
ーは結晶の付着を防止するため撹拌が重要な要素とされ
ていたことは前記したとろこであるが、このスラリーを
スパイラル型熱交換器に封入ずれば撹拌は不可能だから
である。
前記の通りに定義されるスパイラル型熱交換器は公知で
ある(スパイラル式熱交換器と呼ばれることがある〉。
その具体例の一つは、添付の図面に示した通りである。
図面は、スパイラル型熱交換器をその中心軸に直角な面
で切った断面図であって、スパイラル型熱交換器のWJ
造を原理的に示すものである。この装置は、所定の間隔
W(たとえば、5〜15蒜程度)に維持された2枚の平
行平#11および2を軸X(紙面に垂直の方向に延びて
いることはいうまでもない)の回りに巻込んだ構造を持
ち、この平板を介して隣接する空間ΔおよびBは両空間
間で流体が絶縁されるように構成されている。すなわ、
ち、具体的には、たとえば、同一幅の2枚の平板を巻込
んで該平板の側縁部によって図面の形状の端面を持つに
到った巻込体の場合には、その端面に該平板の端縁部に
当接する鏡板を設ければよい。
空間A a3よびBには、巻込体外用附近に連通口3A
および3Bがそれぞれ設けてあり、また巻込体中合軸附
近に外界との連通口4Aおよび4Bがそれぞれ設けられ
ている。4Aおよび4Bは、前記の鏡板に取付けられる
ことはいうまでもない。
なお、ここで「連通口」というのは、連通しうる開口部
ということであって、現実に連通している開口部を意味
するものではない。また、空間AおよびBのうちの一方
、すなわち蓄熱媒体を収容する方(たとえばB)、は蓄
熱媒体を一旦収容した以上それを流入/流出させないの
であるから、空間Bへの蓄熱媒体の導入がたとえば鏡板
を外した状態で行なえるのであれば、連通口3Bおよび
(または)4Bは設けなくてもよい。しかし、蓄熱媒体
の空間Bへの導入は連通口、たとえば3Bから行なうの
が便利であり、またその際の空間8の排気のため他方の
連通口4Bが設けであることも望ましいことである。
図示の例では平行平板1および2は同一の大きさおよび
形状のものであり、従って空間AおよびBの相互および
外界どの絶縁を鏡板によって行なうことになっているが
、雨空間の相互および外界との絶縁は他の手段によって
行なうこともできる。
たとえば、平板1および2の一方、たとえば1、の両側
縁部を他方の平板2に向けて折曲げて両前(1の折曲げ
側縁部おJ:び2)を接合すれば、雨空間相互の絶縁お
よび空間Aの外界との絶縁はそれによって実現されるか
ら、鏡板は空間Bの各部位間のおよび外界との絶縁のた
めにのみ利用されるということになる。
蓄熱媒体を封入した空間は、冷却を避【プるため、この
巻込体の外周に位置しないことが好ましい。
すなわち、図示の例でいえば、蓄熱媒体を1へ1人した
空間は、空間Bであることが好ましい。
なお、図面は判り易さの観点から連通口3Aを連通口3
Bの左側に描いであるが、両速通口は紙面に垂直の方向
で同一線上にあることがふつうである。
蓄熱媒体 本発明で使用する蓄熱媒体は、実質的な潜熱蓄熱剤とし
ての固体とそれと熱交換器隔壁、すなわち図示の例での
平板1および2、との間の伝熱媒体どしての液体との組
合せからなるものである。
このような蓄熱媒体の一具体例は、ペンタエリスリトー
ルの結晶をそれと溶は合わない液状熱媒体たとえば炭化
水素あるいはシリコーン等に分散させたスラリーである
。これが公知であることは前記したところである。
本発明で使用する蓄熱媒体の他の具体例の一つは、表面
のみを不融化させたポリエチレン成形体、たとえば、粒
子状、サイコロ状、棒状その他の形状のもの、である。
これらの成形体の表面のみの不融化は、シラン変性ポリ
エチレンによる被覆およびその架橋、イオンプラズマに
よる架橋、その他によればよい。
このJ:うなポリエチレン成形体と組合せて使用する液
状伝熱媒体は、不融化ポリエチレンに対する非溶剤のな
かから選ばれる。上記のようなポリエチレン成形体の表
面不融化はポリエチレンの架橋を伴うものであり、その
結果として該ポリエチレンは不溶性となっていることが
ふつうであるから、非腐蝕性の液状物質はそのほとんど
がこの場合の伝熱媒体として利用することができよう。
具体的には、エチレングリコール、ブロビレングリコー
ル、水その他がある。
釦1立11 蓄熱媒体を封入する空間はこの巻込体の外側でないこと
が好ましいということは前記したところであるが、この
好ましい態様においては、蓄熱時には、貯蔵すべき熱量
を持つ流体を軸附近の連通口4Aから供給して3Aから
流出させることが好ましい。
一方、この好ましい態様においては、放熱時には、受熱
川流体を3Aから供給して4Aから流出させるとが好ま
しい。
本発明蓄熱装置によれば、蓄熱密度を高くとることがで
き、また転移熱くペンタエリスリトールの場合)あるい
は、融解熱くポリエチレンの場合)の潜熱を利用する場
合は取出し温度が一定である。
たとえば、蓄熱媒体の固体としてペンタエリスリトール
を使用した場合は、約180℃の一定温度レベルが得ら
れる。また、シラン変性ポリエチレンの架橋物で表面を
被覆したポリエチレン粒子を固体蓄熱媒体とした場合は
、約130℃の一定温度レベルが得られる。
一方、放熱時の受熱流体として水を使用する場合には、
下記の圧力レベルのスチームを発生させることができる
ペンタエリスリトール  約10幻/csi−Gポリエ
チレン      約1.2Kg/IIJI−G本発明
による蓄熱装置は、その構造上的20 K9/ai程度
までの耐圧性があるので、高圧の流体が持つ熱1の回収
貯蔵が可能であり、また高圧の流体への受熱を行なうこ
とができる。また300℃程度までの温度での蓄熱/放
熱を行なうことができる。なお、本発明による蓄熱装置
は、スパイラル型熱交換器生得の利点を持っている。
【図面の簡単な説明】
図面は、本発明による蓄熱装置の一興体例の平所面図で
ある。 1.2・・・2枚の平行平板、A、B・・・2枚の平行
平板で形成される二つの室、3A、4A・・・室Aの入
口および出口、3B、4B・・・室Bの入口および出口

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.所定間隔に維持された2枚の平行平板の巻込体から
    なり、この巻込体中にこの平板を介して隣接して形成さ
    れる二つの空間を相互に流体的に絶縁すると共に各空間
    の巻込体中心軸附近および外周附近に外界への連通口を
    設けた構造を有するスパイラル型熱交換器において、こ
    の二つの空間の一方に固体蓄熱剤と液状伝熱媒体との組
    合せからなる蓄熱媒体を封入し、他方に該蓄熱媒体への
    蓄熱および蓄熱媒体からの放熱を行なわせるための熱媒
    体を流通させるようにしてなる(ただし、蓄熱媒体を封
    入した空間に設けられた連通口は必須ではない)、スパ
    イラル型熱交換器を用いた蓄熱装置。
  2. 2.蓄熱媒体がペンタエリスリトール結晶のスラリーで
    ある、特許請求の範囲第1項記載の蓄熱器。
  3. 3.蓄熱媒体が表面のみを不融化したポリエチレン成形
    体とこの成形体に対する非溶剤である液状伝熱媒体との
    組合せからなる、特許請求の範囲第1項記載の蓄熱器。
  4. 4.蓄熱媒体を封入した空間が、該二つの空間のうち巻
    込体の外周に面していない方のものである、特許請求の
    範囲第1〜3項のいずれか1項に記載の蓄熱装置。
JP60139865A 1985-06-26 1985-06-26 スパイラル型熱交換器を用いた蓄熱装置 Pending JPS62795A (ja)

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