JPS6319797B2 - - Google Patents
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- JPS6319797B2 JPS6319797B2 JP58138407A JP13840783A JPS6319797B2 JP S6319797 B2 JPS6319797 B2 JP S6319797B2 JP 58138407 A JP58138407 A JP 58138407A JP 13840783 A JP13840783 A JP 13840783A JP S6319797 B2 JPS6319797 B2 JP S6319797B2
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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
- F28D20/028—Control arrangements therefor
-
- 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)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Central Heating Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、太陽熱、廃熱などを長期間蓄熱し、
給湯、暖房などに使用可能な蓄熱装置に関する。
給湯、暖房などに使用可能な蓄熱装置に関する。
従来例の構成とその問題点
従来のこの種の蓄熱装置は、第１図に示すよう
に集熱器１、ポンプ２、放熱器３、配管４、及び
大容量の水または小石などの顕熱形蓄熱材５を収
納した蓄熱槽６より構成されていた。この構成で
は、顕熱形蓄熱材５の温度差（顕熱）による蓄熱
のため大容量の蓄熱槽６が必要となり、また、夏
期にせつかく蓄熱しても蓄熱槽６からの放熱ロス
が大きく冬期には有効に利用できないという問題
を有していた。
に集熱器１、ポンプ２、放熱器３、配管４、及び
大容量の水または小石などの顕熱形蓄熱材５を収
納した蓄熱槽６より構成されていた。この構成で
は、顕熱形蓄熱材５の温度差（顕熱）による蓄熱
のため大容量の蓄熱槽６が必要となり、また、夏
期にせつかく蓄熱しても蓄熱槽６からの放熱ロス
が大きく冬期には有効に利用できないという問題
を有していた。
一方、水、小石などの顕熱形蓄熱材に代わり無
機水和塩、有機物などの融解潜熱を利用した潜熱
形蓄熱材の研究が近年さかんである。これは、潜
熱形蓄熱材の蓄熱密度が大きく蓄熱槽を小型にす
ることができるためである。ところが、潜熱形蓄
熱材には過冷却、相分離といつた問題があり、こ
れまでの研究は主としてこれらを回避するため例
えば、過冷却防止剤、ゲル化剤、あるいは超音波
振動子などを用いることに注がれている。よつ
て、潜熱形蓄熱材を用いた長期間にわたる蓄熱を
可能とするものはなかつた。
機水和塩、有機物などの融解潜熱を利用した潜熱
形蓄熱材の研究が近年さかんである。これは、潜
熱形蓄熱材の蓄熱密度が大きく蓄熱槽を小型にす
ることができるためである。ところが、潜熱形蓄
熱材には過冷却、相分離といつた問題があり、こ
れまでの研究は主としてこれらを回避するため例
えば、過冷却防止剤、ゲル化剤、あるいは超音波
振動子などを用いることに注がれている。よつ
て、潜熱形蓄熱材を用いた長期間にわたる蓄熱を
可能とするものはなかつた。
発明の目的
本発明はかかる従来の問題を解消するもので、
潜熱形蓄熱材の過冷却現象を積極的に利用した蓄
熱装置を提供することを目的とする。
潜熱形蓄熱材の過冷却現象を積極的に利用した蓄
熱装置を提供することを目的とする。
発明の構成
この目的を達成するために本発明は、擬固・融
解の繰り返しにより熱を授受する蓄熱材と、前記
蓄熱材に対してほとんど不相溶性で液体時の密度
が前記蓄熱材の融液の密度よりも大であり熱吸収
時に液体から気体に熱放出時に気体から液体にな
り少なくとも外気温度以上の温度で蒸気圧が大気
圧以下となる伝熱媒体と、前記蓄熱材と伝熱媒体
とを空間部を残して収納する容器と、前記空間部
に設けられた放熱器と、前記放熱器上で冷却され
て生ずる前記伝熱媒体の液体を一旦受液して保持
すると共に前記伝熱媒体の液体を前記蓄熱材中に
還流させる送液器と、前記送液器内に設置され前
記伝熱媒体の液体を加熱する放熱器とから構成さ
れている。
解の繰り返しにより熱を授受する蓄熱材と、前記
蓄熱材に対してほとんど不相溶性で液体時の密度
が前記蓄熱材の融液の密度よりも大であり熱吸収
時に液体から気体に熱放出時に気体から液体にな
り少なくとも外気温度以上の温度で蒸気圧が大気
圧以下となる伝熱媒体と、前記蓄熱材と伝熱媒体
とを空間部を残して収納する容器と、前記空間部
に設けられた放熱器と、前記放熱器上で冷却され
て生ずる前記伝熱媒体の液体を一旦受液して保持
すると共に前記伝熱媒体の液体を前記蓄熱材中に
還流させる送液器と、前記送液器内に設置され前
記伝熱媒体の液体を加熱する放熱器とから構成さ
れている。
この構成によつて、長期間蓄熱時は伝熱媒体を
蓄熱材と分離して保持すると共に容器内を大気圧
以下に保ち、また、放熱時は伝熱媒体を蓄熱材中
に還流させるという作用を有する。
蓄熱材と分離して保持すると共に容器内を大気圧
以下に保ち、また、放熱時は伝熱媒体を蓄熱材中
に還流させるという作用を有する。
実施例の説明
以下、本発明の一実施例を第２図、第３図を用
いて説明する。
いて説明する。
第２図において、容器７内に、蓄熱材として、
例えば、酢酸ナトリウム・３水塩
（CH3COONa・3H2O，ｍ・P58℃，d1.44g／cm3。
以下、酢酸ソーダと称す）８と、酢酸ソーダ８に
対してほとんど不相溶性で液体時の密度が酢酸ソ
ーダ８の融液８―ａの密度よりも大であり熱吸収
時に液体から気体に熱放出時に気体から液体にな
り外気温度以上の温度で蒸気圧が大気圧以下とな
る伝熱媒体として、例えば、フロン―113（b.
p47.6℃，d25 41.565g／cm3）９とが空間部Ａを残し
て封入されている。なお、空気などの不凝縮性ガ
スは排除されている。空間部Ａには放熱器１０が
設けられている。また、長期間蓄熱時に放熱器１
０上で冷却されて生ずるフロン―113凝縮液９―
ａを一旦受液して保持すると共に放熱時にフロン
―113９の液体９ａを酢酸ソーダ８中に還流させ
る送液器として、受液器１１、バルブ１２―ａ、
タンク１３、加熱器１４、バルブ１２―ｂ、還流
パイプ１５が設けられている。但し、タンク１３
は、フロン―113９の液体９ａの全量を貯液でき
る内容積を有する。
例えば、酢酸ナトリウム・３水塩
（CH3COONa・3H2O，ｍ・P58℃，d1.44g／cm3。
以下、酢酸ソーダと称す）８と、酢酸ソーダ８に
対してほとんど不相溶性で液体時の密度が酢酸ソ
ーダ８の融液８―ａの密度よりも大であり熱吸収
時に液体から気体に熱放出時に気体から液体にな
り外気温度以上の温度で蒸気圧が大気圧以下とな
る伝熱媒体として、例えば、フロン―113（b.
p47.6℃，d25 41.565g／cm3）９とが空間部Ａを残し
て封入されている。なお、空気などの不凝縮性ガ
スは排除されている。空間部Ａには放熱器１０が
設けられている。また、長期間蓄熱時に放熱器１
０上で冷却されて生ずるフロン―113凝縮液９―
ａを一旦受液して保持すると共に放熱時にフロン
―113９の液体９ａを酢酸ソーダ８中に還流させ
る送液器として、受液器１１、バルブ１２―ａ、
タンク１３、加熱器１４、バルブ１２―ｂ、還流
パイプ１５が設けられている。但し、タンク１３
は、フロン―113９の液体９ａの全量を貯液でき
る内容積を有する。
上記構成において、蓄熱は加熱器１６より行わ
れ蓄熱完了時には容器７内はフロン―113９の飽
和蒸気９―ａ，９―ｂと、酢酸ソーダ８の融液８
―ａで満たされる。蓄熱直後の放熱は、放熱器１
０内に低温の熱交換媒体として、例えば、冷水１
７が流入することにより行われる。冷水１７が流
入すると放熱器１０の外壁でフロン―113９の蒸
気９―ｂが冷却され蒸発潜熱を放出し、これによ
り冷水１７は加温される。凝縮・滴下するフロン
―113凝縮液９―ａは、受液器１１、バルブ１２
―ａ、タンク１３、バルブ１２―ｂ、還流パイプ
１５を経て酢酸ソーダ８中に還流される。そこ
で、再びフロン―113凝縮液９―ａは酢酸ソーダ
融液８―ａより受熱して蒸気９―ｂとなり空間部
Ａに蒸発してゆく。融解潜熱を放出した酢酸ソー
ダ８は固体８―ｂとなり沈降してゆく。なお、前
述した過程においてフロン―113蒸気９―ｂが放
熱器１０上で凝縮すると空間部Ａにおけるフロン
―113９の蒸気圧が低下するが、これは酢酸ソー
ダ８中を上昇してくるフロン―113蒸気９―ｂに
より補われる。
れ蓄熱完了時には容器７内はフロン―113９の飽
和蒸気９―ａ，９―ｂと、酢酸ソーダ８の融液８
―ａで満たされる。蓄熱直後の放熱は、放熱器１
０内に低温の熱交換媒体として、例えば、冷水１
７が流入することにより行われる。冷水１７が流
入すると放熱器１０の外壁でフロン―113９の蒸
気９―ｂが冷却され蒸発潜熱を放出し、これによ
り冷水１７は加温される。凝縮・滴下するフロン
―113凝縮液９―ａは、受液器１１、バルブ１２
―ａ、タンク１３、バルブ１２―ｂ、還流パイプ
１５を経て酢酸ソーダ８中に還流される。そこ
で、再びフロン―113凝縮液９―ａは酢酸ソーダ
融液８―ａより受熱して蒸気９―ｂとなり空間部
Ａに蒸発してゆく。融解潜熱を放出した酢酸ソー
ダ８は固体８―ｂとなり沈降してゆく。なお、前
述した過程においてフロン―113蒸気９―ｂが放
熱器１０上で凝縮すると空間部Ａにおけるフロン
―113９の蒸気圧が低下するが、これは酢酸ソー
ダ８中を上昇してくるフロン―113蒸気９―ｂに
より補われる。
我々は、鋭意研究の結果、減圧下（大気圧以
下）に蓄熱材の融液を保つと容易に過冷却を起こ
すことを見いだした。蓄熱材融液を減圧下におく
には真空ポンプ等により排気することも考えられ
るが水和塩等の場合、水分蒸発による組成変化を
起こして蓄・放熱のくり返しはできない。そこ
で、外気温度以上での温度での液体時の蒸気圧が
大気圧以下となる伝熱媒体を用い、この伝熱媒体
を容器内で凝縮・液化させることにより容易に蓄
熱材融液を減圧下におくことができる。そして、
過冷却を破るには、長期間蓄熱時に保持していた
伝熱媒体の液体（凝縮液）を一気に蓄熱材中に還
流させる際の衝撃を利用する。
下）に蓄熱材の融液を保つと容易に過冷却を起こ
すことを見いだした。蓄熱材融液を減圧下におく
には真空ポンプ等により排気することも考えられ
るが水和塩等の場合、水分蒸発による組成変化を
起こして蓄・放熱のくり返しはできない。そこ
で、外気温度以上での温度での液体時の蒸気圧が
大気圧以下となる伝熱媒体を用い、この伝熱媒体
を容器内で凝縮・液化させることにより容易に蓄
熱材融液を減圧下におくことができる。そして、
過冷却を破るには、長期間蓄熱時に保持していた
伝熱媒体の液体（凝縮液）を一気に蓄熱材中に還
流させる際の衝撃を利用する。
以下、第２図を用いて具体的に説明する。加熱
器１６からの蓄熱継続中、又は、蓄熱完了時にバ
ルブ１２―ａを開、バルブ１２―ｂを閉の状態で
放熱を行なう。この時、酢酸ソーダ８の顕熱の一
部に相当する熱が放出される。すると、フロン―
113蒸気９―ｂは放熱器１０の管壁で凝縮して滴
下する。滴下したフロン―113凝縮液９―ａは、
受液器１１、バルブ１２―ａを経てタンク１３に
貯えられる。その結果、ほとんどのフロン―113
９は液体９―ａとなつて酢酸ソーダ融液８―ａと
は分離される。その状態で自然放熱すると容器７
内は大気圧以下の減圧となり、酢酸ソーダ融液８
―ａは過冷却となる。酢酸ソーダ融液８―ａは融
解潜熱を保持したままであり、これが長期間の蓄
熱状態に相当する。そして、過冷却を破つて融解
潜熱を取り出すには今度はバルブ１２―ａ、バル
ブ１２―ｂを共に閉としてヒータ１４に通電して
タンク１３内のフロン―113凝縮液９―ａの蒸気
圧を高めてその後バルブ１２―ｂを開として一気
にフロン―113９を酢酸ソーダ８中に還流させる。
フロン―113９の還流の際の衝撃により酢酸ソー
ダ８の過冷却は破れて酢酸ソーダ８は結晶化を始
め融解潜熱を放出する。フロン―113９の還流時
に超音波振動子１８を動作させれば一層効果的に
なる。その後は、バルブ１２―ａを開として通常
の放熱を行なう。
器１６からの蓄熱継続中、又は、蓄熱完了時にバ
ルブ１２―ａを開、バルブ１２―ｂを閉の状態で
放熱を行なう。この時、酢酸ソーダ８の顕熱の一
部に相当する熱が放出される。すると、フロン―
113蒸気９―ｂは放熱器１０の管壁で凝縮して滴
下する。滴下したフロン―113凝縮液９―ａは、
受液器１１、バルブ１２―ａを経てタンク１３に
貯えられる。その結果、ほとんどのフロン―113
９は液体９―ａとなつて酢酸ソーダ融液８―ａと
は分離される。その状態で自然放熱すると容器７
内は大気圧以下の減圧となり、酢酸ソーダ融液８
―ａは過冷却となる。酢酸ソーダ融液８―ａは融
解潜熱を保持したままであり、これが長期間の蓄
熱状態に相当する。そして、過冷却を破つて融解
潜熱を取り出すには今度はバルブ１２―ａ、バル
ブ１２―ｂを共に閉としてヒータ１４に通電して
タンク１３内のフロン―113凝縮液９―ａの蒸気
圧を高めてその後バルブ１２―ｂを開として一気
にフロン―113９を酢酸ソーダ８中に還流させる。
フロン―113９の還流の際の衝撃により酢酸ソー
ダ８の過冷却は破れて酢酸ソーダ８は結晶化を始
め融解潜熱を放出する。フロン―113９の還流時
に超音波振動子１８を動作させれば一層効果的に
なる。その後は、バルブ１２―ａを開として通常
の放熱を行なう。
第３図は他の実施例を示し、前記のものと異な
る点は、受液器１１、タンク１３を容器７と連設
して外部に別の放熱用の容器７′として設けた点
であり、長期間の蓄熱および放熱動作は前述と同
様である。なお、第２図と同一部品には同一番号
を付している。この構成によれば蓄熱材充填用の
容器７と放熱用の容器７′とが分割されており保
守・点検が容易になる。
る点は、受液器１１、タンク１３を容器７と連設
して外部に別の放熱用の容器７′として設けた点
であり、長期間の蓄熱および放熱動作は前述と同
様である。なお、第２図と同一部品には同一番号
を付している。この構成によれば蓄熱材充填用の
容器７と放熱用の容器７′とが分割されており保
守・点検が容易になる。
このように潜熱形蓄熱材の過冷却現象を利用し
て長期間の蓄熱を可能とすることができる。な
お、用いる潜熱形蓄熱材は顕熱分の放熱ロスを少
なくすると共に結晶化（核生成）の要因である外
気温度と蓄熱材融点との温度差を少なくしてより
容易に過冷却を起すために低融点のものが好まし
い。また、放熱時バルブ１２―ａ、１２―ｂの開
閉度を調節することにより放熱量を可変できる。
て長期間の蓄熱を可能とすることができる。な
お、用いる潜熱形蓄熱材は顕熱分の放熱ロスを少
なくすると共に結晶化（核生成）の要因である外
気温度と蓄熱材融点との温度差を少なくしてより
容易に過冷却を起すために低融点のものが好まし
い。また、放熱時バルブ１２―ａ、１２―ｂの開
閉度を調節することにより放熱量を可変できる。
発明の効果
以上のように本発明の蓄熱装置によれば次の効
果が得られる。
果が得られる。
(1) 熱放出時に気体から液体になり、外気温度以
上の温度で蒸気圧が大気圧以下となる伝熱媒体
を容器内で凝縮・液化させることにより蓄熱材
を大気圧以下に保ち過冷却状態として長期間の
蓄熱ができる。
上の温度で蒸気圧が大気圧以下となる伝熱媒体
を容器内で凝縮・液化させることにより蓄熱材
を大気圧以下に保ち過冷却状態として長期間の
蓄熱ができる。
(2) 蓄熱材の単位体積当りの蓄熱できる熱量は従
来の水、小石などの顕熱形蓄熱材にくらべて大
きく蓄熱装置を小さくすることができる。
来の水、小石などの顕熱形蓄熱材にくらべて大
きく蓄熱装置を小さくすることができる。
(3) 長期間にわたる蓄熱時、蓄熱材は蓄熱量の大
部分である融解潜熱を過冷却状態として保持し
ているのでその他の顕熱に相当する熱の放熱ロ
スは少なく蓄熱した熱を有利に利用できる。
部分である融解潜熱を過冷却状態として保持し
ているのでその他の顕熱に相当する熱の放熱ロ
スは少なく蓄熱した熱を有利に利用できる。
第１図は従来の蓄熱装置の概念図、第２図、第
３図はそれぞれ本発明の蓄熱装置の実施例を示す
断面図である。 ７，７′…容器、８…酢酸ソーダ（蓄熱材）、１
０…放熱器、１１…受液器、１２…バルブ、１３
…タンク、１４…ヒータ、１５…還流パイプ、
７，１１，１２，１３，１４，１５は還流手段を
構成、１８…超音波振動子。
３図はそれぞれ本発明の蓄熱装置の実施例を示す
断面図である。 ７，７′…容器、８…酢酸ソーダ（蓄熱材）、１
０…放熱器、１１…受液器、１２…バルブ、１３
…タンク、１４…ヒータ、１５…還流パイプ、
７，１１，１２，１３，１４，１５は還流手段を
構成、１８…超音波振動子。
Claims (1)
- １ 凝固・融解のくり返しにより熱を授受する蓄
熱材と、前記蓄熱材に対してほとんど不相容性で
液体時の密度が前記蓄熱材の融液の密度よりも大
であり熱吸収時に液体から気体に、熱放出時に気
体から液体になり、外気温度以上の温度で蒸気圧
が大気圧以下となる伝熱媒体と、前記蓄熱材と伝
熱媒体とを空間部を残して収納する容器と、前記
空間部に設けられた放熱器と、前記放熱器上で冷
却されて生ずる前記伝熱媒体の液体を一旦受液し
て保持すると共に前記伝熱媒体の液体を前記蓄熱
材中に還流させる送液器と、前記送液器内に設置
され前記伝熱媒体の液体を加熱する加熱器とから
なる蓄熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58138407A JPS6029592A (ja) | 1983-07-27 | 1983-07-27 | 蓄熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58138407A JPS6029592A (ja) | 1983-07-27 | 1983-07-27 | 蓄熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6029592A JPS6029592A (ja) | 1985-02-14 |
| JPS6319797B2 true JPS6319797B2 (ja) | 1988-04-25 |
Family
ID=15221234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58138407A Granted JPS6029592A (ja) | 1983-07-27 | 1983-07-27 | 蓄熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6029592A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62282786A (ja) * | 1986-05-30 | 1987-12-08 | Manyoo Kk | 抵抗溶接による自転車ダイヤモンドフレ−ムの溶着方法 |
| JP2016006370A (ja) | 2014-05-29 | 2016-01-14 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 潜熱蓄熱材における結晶核形成方法及び蓄熱装置 |
-
1983
- 1983-07-27 JP JP58138407A patent/JPS6029592A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6029592A (ja) | 1985-02-14 |
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