JPS6321490A - 潜熱蓄熱装置 - Google Patents

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、たとえば太陽熱を利用した給湯システム、
暖房システム、冷房システム、暖房給湯システム、冷暖
房給湯システムなどに用いられる潜熱蓄熱装置に関する
。

従来技術および問題点 潜熱蓄熱装置として、蓄熱槽内に潜熱蓄熱材が収納され
、蓄熱材中に凸熱材加熱用熱媒体流通パイプと、蓄熱吸
収用熱媒体流通パイプとが配されたちのが知られている
。しかしながら、このような潜熱蓄熱装置では、蓄熱材
の加熱および蓄熱取出しにおける熱交換効率がさほどよ
くないという問題がある。

この発明は、従来のものに比べて蓄熱材の加熱および蓄
熱取出しにおける熱交換効率がよい潜熱蓄熱装置を提供
することを目的とする。

問題点を解決するための手段 この発明による潜熱蓄熱装置は、蓄熱槽内に潜熱蓄熱材
が収納され、潜熱蓄熱材中に熱交換器が配されており、
熱交換器は、水平方向に間隔をおいて互いに平行に配さ
れたプレートフィンと、これらのフィンを貫通した状態
でフィンに固定された蓄熱材加熱用熱媒体流通パイプと
、蓄熱材加熱用熱媒体流通パイプより上方位置において
、フィンを貫通した状態でフィンと固定されている蓄熱
吸収用熱媒体流通パイプとを面え、蒸発部が蓄熱材加熱
用熱媒体流通パイプ付近に位置しかつ凝縮部が蓄熱吸収
用熱媒体流通パイプ付近に位置するようにヒートパイプ
がフィンに設けられていることを特徴とする。

実　　施　　例 以下、第１図〜第４図を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。以下の説明において上とは第２図上側
を、下とは同図下側を、左とは同図左側を、右とは同図
右側を、前とは第３図下側を、後とは同図上側をそれぞ
れいうものとする。この潜熱蓄熱装置は、蓄熱槽（１）
内に潜熱蓄熱材（２）が収納され、蓄熱材（２）中に熱
交換器（３）が配されているものである。熱交換器（３
）は、前後方向に間隔をおいて互いに平行に配された複
数のアルミニウム製プレートフィン（４）と、これらの
フィン（４）を１１通した状態でフィンＣ４）と固定さ
れている銅製蓄熱材加熱用熱媒体流通パイプ（５）と、
パイプ（５）より上方位置においてフィン（４）を貫通
した状態でフィン（４）と固定されている銅製蓄熱吸収
用熱媒体流通パイプ（６）とを備えており、蒸発部がパ
イプ（５）付近に位置しかつ凝縮部がパイプ（６）付近
に位置するようなヒートパイプ（７）が各フィン（４）
に設けられているものである。蓄熱材（２）としては、
この例では酢酸ソーダが用いられている。

各フィン（４）は、横長矩形であり、その下部に左右方
向に間隔をおいて４つの蓄熱材加熱用熱媒体流通パイプ
挿通孔（８）が形成され、挿通孔（８）がある位置より
上方の部分に多数の昂然吸収用熱媒体流通パイプ挿通孔
（９）が上下４行、左右８列の配置で形成されている。

各フィン（４）は、ロールボンド製であり、各挿通孔（
９）を取り囲むようにそれぞれ形成されかつ上下および
左右に隣り合うもの同志が互いに連通された多数の環状
膨管部（１１）と、隣り合う挿通孔（８）の開位置にそ
れぞれ形成されかつ最下行の環状り管部（１１）に連通
されたＵ形彫管部（１２）と、両光管部（１１）（１２
）以外の平坦部（１３）とから構成されている。相互に
連通する全膨管部（１１）（１２）内部に作動流体く図
示路）が封入されている。全膨管部（１１Ｈ１２）とそ
の内部に封入されている作動流体とによってヒートパイ
プ（１）が構成されており、Ｕ形彫管部（１２）が蒸発
部、環状膨管部（１１）が凝縮部となっている。

パイプ（５）は、前後方向にのびかつフィン（４）の各
挿通孔（８）をそれぞれ通っている４本の直管部（５ａ
）と、４木の直管部（５ａ）のうち内側２木の直管部（
５ａ）の前端同志を連絡するＵ形管（５ｂ）と、４本の
直管部（５ａ）のうち左側２本の直管部（５ａ）の後端
同志および右側２本の直管部（５ａ）の後端部同志をそ
れぞれ連絡するＵ形管（５ｃ）とから構成されている。

各直管部（５ａ）は、フィン（４）の挿通孔（８）に挿
通されたのちに拡管されて挿通孔（８）に嵌合されるこ
とにより、フィン（４）に固定されている。４本の直管
部（５ａ）のうち外側２本の直管部（５ａ）の前端部は
蓄熱槽（１）の外部に引出されている。

パイプ（６）は、前後方向にのびかつフィン（４）の各
挿通孔（９）を通っており、上下４行、左右８列に配さ
れた多数の直管部（６ａ）と、各行にある直管部（６ａ
）において、左側から偶数番目の各直管部（６ａ）とそ
の右隣りの直管部（６ａ）との前端同志をそれぞれ連絡
するＵ管部（６ｂ）と、各行にある直管部（６ａ）にお
いて、左側から奇数番目の各直管部（６ａ）とその右隣
りの直管部（６ａ）との後端同志をそれぞれ連絡するＵ
管部（６ｃ）と、最左列の４つの直管部（６ａ）のうち
の上側２つの直管部（６ａ）の前端同志および下側２つ
の直管部（６ａ）の前端同志ならびに最左列の４つの直
管部（６ａ）のうちの内側２つの直管部（６ａ）の前端
同志をそれぞれ連絡するＵ管部（６ｄ）とから（１°４
成されている。

各直管部（６ａ）は、フィン（４）の挿通孔（９）に挿
通されたのちに拡管されて挿通孔（９）に嵌合されるこ
とにより、フィン（４）に固定されている。最左列の４
つの直管部（６ａ）のうち外側の２つの直管部（６ａ）
の前端部は屈曲されてそれぞれ上方にのびており、その
先端部が蓄熱槽（１）外部に引出されている。

上記潜熱蓄熱装置を、たとえば太陽熱給湯システムに用
いる場合には、太陽熱集熱器（図示路）において加熱さ
れた蓄熱材加熱用熱媒体をパイプ（５）に送るための熱
媒体送りパイプ（図示路）がパイプ（５）の一端（Ｐ）
に接続され、パイプ（５）を通過した蓄熱材加熱用熱媒
体を太陽熱集熱器に戻すための熱媒体戻しパイプ（図示
路）がパイプ（５）の他端（０）に接続される。また、
低温の水（蓄熱吸収用熱媒体）をパイプ（６）に送るた
めの水送りパイプ（図示路）がパイプ（６）の一端（Ｒ
）に接続され、パイプ（６）を通過する過程で温められ
た温水を、台所等に送るための給湯パイプ（図示路）が
パイプ（６）の他端（Ｓ）に接続される。

蓄熱材（２）に熱を蓄積させる場合（′ＭｖＡ月加熱）
には、太陽熱集熱器において加熱された蓄熱材加熱用熱
媒体が、図示しないポンプによって太陽熱集熱器、熱媒
体送りパイプ、パイプ（５）、熱媒体戻しパイプ、太陽
熱集熱器という経路で循環させられる。熱媒体がパイプ
（５）に送られてくると、熱媒体がパイプ（５）を通過
する過程において、パイプ（５）内の熱媒体の熱は、パ
イプ（５）を介して蓄熱材（２）に伝達されるとともに
パイプ（５）からフィン（４）に伝達されたのら、フィ
ン（４）を介して蓄熱材（２）に伝達され、これにより
、蓄熱材（２）に熱が吸収される。

蓄熱材（２）は、常温では固体状であるが、熱を吸収す
ると液体状となる。

給湯用のｒ！温水を作る場合（蓄熱取出し）には、水送
りパイプを介してパイプ（６）に低温の　水が送られる
。パイプ（６）に水が送られてくると、パイプ（６）を
水が通過する過程において、蓄熱材（２）に蓄積されて
いる熱がフィン（４）およびパイプ（６）を介して水に
伝達され、これにより水が加熱される。蓄熱材（２）に
よって加熱されて高温となった水は、給湯パイプを通っ
て、台所等に送られる。

蓄熱材の加熱と蓄熱の取出しを同時に行なう場合には、
太陽熱集熱器から蓄熱材加熱用熱媒体がパイプ（５）に
供給されるとともに、パイプ（６）に水が供給される。

この場合には、パイプ（５）内を通る熱媒体の熱は、パ
イプ（５）およびフィン（４）を介して蓄熱材（２）に
伝達されるとともに、パイプ（５）、フィン（４）およ
びパイプ（６）を介してパイプ（６）内を通る水にも伝
達される。パイプ（６）内を通る水には、フィン（４）
およびパイプ（６）を介して蓄熱材（２）の熱が伝達さ
れるとともに、パイプ（５）、フィン（４）およびパイ
プ（６）を介してパイプ（５）内を通る熱媒体の熱が伝
達される。

上記潜熱蓄熱装置では、蓄熱材加熱用熱媒体流通パイプ
（５）および蓄熱吸収用熱媒体流通パイプ（６）が、複
数のフィン（４）に固定されているから、蓄熱材加熱用
熱媒体と蓄熱材（２）との伝熱面の面積および水（蓄熱
吸収用熱ＷＫ）と蓄熱材（２）との伝熱面の面積が広く
なっている。

したがって、蓄熱材加熱および蓄熱取出しにおける熱交
換効率が高いという利点がある。また、蓄熱材の加熱お
よび蓄熱の取出しを同時に行なう場合には、蓄熱材（２
）に蓄積されている熱がフィン（４）およびパイプ（６
）を介してパイプ（６）内を通る水に伝達されるととも
に、パイプ（５）内を通る熱媒体の熱が、パイプ（５）
、フィン（４）オよびパイプ（６）を介してパイプ（６
）内を通る水に伝達されるので、水を効率よく加熱でき
るという利点がある。

さらに、上記潜熱蓄熱装置では、各フィン（４）に、ヒ
ートパイプ（７）が設けられているので、以下のような
利点が得られる。すなわち、蓄熱材加熱時においては、
パイプ（５）内を通る蓄熱材加熱用熱媒体の熱が、フィ
ン（４）の全域に伝わりやすくなり、蓄熱材加熱時の熱
交換効率がより高くなる。蓄熱取出し時においては、パ
イプ（６）の入口側に近いほどパイプ（６）内を通る水
の温度は低いので、パイプ（６）の周囲にある蓄熱材（
２）は、パイプ（６）の入口側に近いところから早く冴
固しようとする。蓄熱材（２）が凝固すると、その熱伝
導率が低いために熱交換効率は低くなる。しかしながら
、ヒートパイプ（７）によって、パイプ（６）の入口側
付近に、伯の部分にある蓄熱材（２）の熱が効率よく伝
達されるので、蓄熱材（２）が凝固しにくくなり、これ
により蓄熱取出し時の熱交換効率がより高くなる。また
、蓄熱材の加熱と蓄熱取出しとを同時に行なう場合にお
いては、パイプ（５）内を通る熱媒体の熱がヒートパイ
プ（１）によってパイプ（６）内の水に効率よく伝達さ
れるので、水をより効果的に加熱できる。

この発明による潜熱蓄熱装置は、上記太陽熱給湯システ
ムの他、太陽熱暖房システム、太陽熱冷房システム、太
陽熱暖房給湯システム、太陽熱冷房給湯システム、太陽
熱冷暖房給湯システムに用いることができる。さらに、
太陽熱以外の熱を利用した給湯システム等にも用いるこ
とができる。

発明の効果 この発明による潜熱蓄熱装置では、蓄熱槽内に潜熱蓄熱
材が収納され、潜熱蓄熱材中に熱交換器が配されており
、熱交換器は、水平方向に間隔をおいて互いに平行に配
されたプレートフィンと、これらのフィンを貫通した状
態でフィンに固定された蓄熱材加熱用熱媒体流通パイプ
と、蓄熱材加熱用熱媒体流通パイプより上方位茜におい
て、フィンを貫通した状態でフィンと固定されている蓄
熱吸収用熱媒体流通パイプとを備えているから、蓄熱材
加熱用熱媒体と蓄熱材との伝熱面の面積および蓄熱吸収
用熱媒体と蓄熱材との伝熱面の面積が広くなっている。

したがって、蓄熱材加熱および蓄熱取出しにおける熱交
換効率が高い。また、蓄熱材の加熱および蓄熱の取出し
を同時に行なう場合には、蓄熱材に蓄積されている熱が
フィンおよび蓄熱吸収用熱媒体流通パイプを介して蓄熱
吸収用熱媒体に伝達されるとともに、蓄熱材加熱用熱媒
体流通パイプ内を通る熱媒体の熱が、蓄熱材加熱用熱媒
体流通パイプ、フィンおよび蓄熱吸収用熱媒体流通パイ
プを介して蓄熱吸収用熱媒体に伝達されるので、蓄熱吸
収用熱媒体を効率よく加熱できる。

さらに、この発明による潜熱蓄熱装置では、蒸発部が蓄
熱材加熱用熱媒体流通パイプ付近に位置しかつ凝縮部が
蓄熱吸収用熱媒体流通パイプ付近に位置するようにヒー
トパイプがフィンに設けられているから、以下のような
効果が得られる。すなわち、蓄熱材加熱時においては、
蓄熱材加熱用熱媒体の熱が、蓄熱材加熱用熱媒体流通パ
イプからフィンの全域に伝わりゃすく　７なり、蓄熱材
加熱時の熱交換効率がより高くなる。蓄熱取出し時にお
いては、蓄熱吸収用熱媒体流通パイプの入口側に近いほ
ど蓄熱吸収用熱媒体流通パイプ内を通る蓄熱吸収用熱媒
体の温度は低いので、蓄熱吸収用熱媒体流通パイプの周
囲にある蓄熱材は、蓄熱吸収用熱媒体流通パイプの入口
側に近いところから甲り凝固しようとする。蓄熱材が凝
固すると、その熱伝導率が低いために熱交換効率は低く
なる。しかしながら、ヒートパイプによって、蓄熱吸収
用熱媒体流通パイプの入口側付近に、他の部分にある蓄
熱材の熱が効率よく伝達されるので、蓄熱材が凝固しに
くくなり、これにより蓄熱取出し時の熱交換効率がより
高くなる。また、蓄熱材の加熱と蓄熱取出しとを同時に
行なう場合においては、蓄熱材加熱用熱媒体の熱がヒー
トパイプによって蓄熱吸収用熱媒体に効率よく伝達され
るので、蓄熱吸収用熱媒体をより効果的に加熱できる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示し、第１図は面熱蓄熱装置
の概略構成図、第２図は熱交換器の正面図、第３図は熱
交換器の平面図、第４図は熱交換器の側面図である。 （１）・・・蓄熱槽、（２）・・・潜熱蓄熱材、（３）
・・・熱交ｙＪ４器、（４）・・・プレートフィン、（
５）・・・蓄熱材加熱用熱媒体流通パイプ、（６）・・
・蓄熱吸収用熱媒体流通パイプ、（７）・・・ヒートパ
イプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　蓄熱槽（１）内に潜熱蓄熱材（２）が収納され、潜熱
   蓄熱材（２）中に熱交換器（３）が配されており、熱交
   換器（３）は、水平方向に間隔をおいて互いに平行に配
   されたプレートフィン（４）と、これらのフィン（４）
   を貫通した状態でフィンに固定された蓄熱材加熱用熱媒
   体流通パイプ（５）と、蓄熱材加熱用熱媒体流通パイプ
   （５）より上方位置において、フィン（４）を貫通した
   状態でフィン（４）と固定されている蓄熱吸収用熱媒体
   流通パイプ（６）とを備え、蒸発部が蓄熱材加熱用熱媒
   体流通パイプ（５）付近に位置しかつ凝縮部が蓄熱吸収
   用熱媒体流通パイプ（６）付近に位置するようにヒート
   パイプ（７）がフィン（４）に設けられている潜熱蓄熱
   装置。