JPS64637B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、深夜電力や太陽エネルギー等を貯え
給湯・冷暖房などに用いる潜熱形蓄熱材を用いた
蓄熱装置に関するものである。

（従来例の構成とその問題点） 従来、潜熱形蓄熱材を用いた蓄熱装置は、その
熱交換効率をよくするため、潜熱蓄熱材中に潜熱
蓄熱材と非相溶性、非反応性の伝熱媒体を混入
し、前記伝熱媒体により熱伝達を行なう方法が行
なわれていた。以下、第１図により説明する。蓄
熱装置１は蓄熱槽２に潜熱蓄熱材３と熱吸収時に
液体から気体に、熱放出時に気体から液体に変化
する伝熱媒体４とを上方に空気部Ａを残して封入
すると共に、放熱するための熱交換器６とから構
成されている。５は蓄熱するための熱交換器であ
る。熱交換器６に低温熱媒体が導入されると、伝
熱媒体４は潜熱蓄熱材３より熱を奪い気化し、気
泡７となつて上昇し、熱交換器６に至り、凝縮液
化８する。このようにして潜熱蓄熱材に蓄えた熱
を効率よく取り出そうとしたものである。しかる
に前記方式の場合、熱交換器６が腐食等によりピ
ンホールができたり破損した場合、一般に人体に
対して好ましくない、潜熱蓄熱材が低温熱媒体中
に混入する危険性があつた。特に低温熱媒体とし
て水を用い給湯用に使用する場合、潜熱蓄熱材が
水に溶け込み、人体に悪影響を及ぼす恐れがあつ
た。また、水和塩系の潜熱蓄熱材は一般に腐食性
であり、そのため熱交換器や蓄熱槽の設計にあつ
てはこの点を充分留意しなければならないという
欠点があつた。

（発明の目的） 本発明は上記問題点を解決し、安全で、かつ熱
交換効率のよい蓄熱装置を提供することを目的と
したものである。

（発明の構成） 本発明は、潜熱蓄熱材を封入した蓄熱カプセル
と熱吸収時に液化から気体に、熱放出時に気体か
ら液体に相変化する伝熱媒体と、前記伝熱媒体と
非反応性の熱媒体とを空間部を残して容器に封入
すると共に前記空間部に熱を取り出すための熱交
換器を設けた構成によりなつている。

この構成において熱媒体は蓄熱カプセルより熱
を得ることになる。いま、外部からの低温熱媒体
が熱交換器に導入されると、その周辺の伝熱媒体
は放熱し蒸気圧が低下するため蓄熱槽下部の伝熱
媒体が蒸発する。この時、伝熱媒体は熱媒体また
は蓄熱カプセルより熱を奪い蒸発する。熱交換器
で放熱し凝縮した伝熱媒体は凝縮液となり、熱媒
体中を滴下する。この過程で一部は主として熱媒
体より熱を奪い蒸発していく。他の一部は底面の
伝熱媒体溜りに達し、そこで熱媒体から熱を奪い
蒸発していく。このように伝熱媒体が蒸発し、気
泡となつて上昇し空間部に至る過程で熱媒体をは
げしく攪拌する。これにより熱媒体は伝熱媒体に
奪われた熱を容易に蓄熱カプセルから得ることが
できる。前述の伝熱媒体の蒸発−凝縮サイクルに
より蓄熱材の熱を容易に低温の外部からの低温熱
媒体に与え、同熱媒体を高温化する。

（実施例の説明） 本発明の一実施例を第２図、第３図の図面を用
いて説明する。

第２図において、１は蓄熱装置である。蓄熱装
置は蓄熱槽２に塩化カルシウム６水塩、硫酸ナト
リウム10水塩、チオ硫酸ナトリウム５水塩、酢酸
ナトリウム３水塩、水酸化ストロンチウム８水塩
等の潜熱蓄熱材を封入した蓄熱カプセル９と熱吸
収時に液体から気体に、熱放出時に気体から液体
に変化する、アルコールまたはフロン等の伝熱媒
体４と、前記伝熱媒体４と非反応性の熱媒体１０
とを空間部Ａを残して蓄熱槽２に封入してある。
たとえば、チオ硫酸ナトリウム５水塩または酢酸
ナトリウム３水塩等の40〜60℃に融点を有する潜
熱蓄熱材を蓄熱カプセルに封入した場合につき説
明する。この温度範囲では伝熱媒体としてフロン
113、熱媒体として水が適する。もつとも水は潜
熱蓄熱材の融点が高い場合、たとえば80℃以上で
は水は伝熱媒体としても使える。さらに前記空間
部Ａには水等の外部からの低温熱媒体と熱交換す
るための熱交換器６が設けられている。本発明で
は安全に効率よく熱をとり出すことを目的として
いるので、第２図では加熱手段は明示してない
が、蓄熱槽全体を加熱したり、槽内に加熱手段を
設けたり、または熱媒体を循環し加熱源で加熱す
る等の手段により容易に潜熱蓄熱材を加熱するこ
とができる。

蓄熱状態において蓄熱槽空間部Ａは伝熱媒体４
その温度（低温蓄熱材温度）における平衡蒸気圧
で満たされている。熱交換器６に水等の外部から
の低温熱媒体を導入すると、その近傍にある伝熱
媒体４は凝縮液化８する。したがつて熱交換器６
近傍の蒸気圧は低下する。これを補ない新たに伝
熱媒体４が蓄熱カプセル９の潜熱蓄熱材より熱を
奪い蒸発する。一方、熱交換器６で凝縮し液化し
た伝熱媒体８は適下し、熱媒体１０中を降下す
る。降下しながら一部は潜熱蓄熱材又は熱媒体１
０より熱を奪い蒸発し、一部は下部の伝熱媒体溜
りに達し、ここで潜熱蓄熱材または熱媒体１０よ
り熱を奪い蒸発していく。この蒸発の過程におい
て、伝熱媒体は気泡となつて上昇する。この時、
熱媒体１０をはげしく攪拌する。したがつて、熱
媒体１０はカプセルより効率よく熱を取り出すこ
とができる。この撹拌現象は伝熱媒体４の凝縮液
の比重が、熱媒体１０の比重より大きい方が伝熱
媒体４が下部まで降下するので、下部からも気泡
が発生することになりはげしくなる。このように
蓄熱カプセル９中の潜熱蓄熱材の熱を熱媒体１０
に伝え、さらに伝熱媒体４により熱交換器６を通
して外部からの低温熱媒体に効率よく熱を伝える
ことができる。

第２図において、蓄熱カプセル９は細長い円筒
状のものを用いたが、潜熱蓄熱材の量に対してカ
プセルの表面積が小さい場合、蓄熱カプセル外皮
の内側に潜熱蓄熱材の固形部が付着し、その熱伝
達が悪くなるため蓄熱カプセルの中央部の熱を取
り出すことができないようになるので、蓄熱カプ
セルの形状寸法に関しては充分に留意する必要が
ある。したがつて蓄熱カプセルを小形の粒状とす
ると潜熱蓄熱材の量に対し表面積が大きくなるの
で、前記問題は生じにくくなる。

また、比較的大きな体積を有する蓄熱カプセル
で上記問題が生じないようにするには蓄熱カプセ
ルの中に潜熱蓄熱材と伝熱媒体とを空間部を残し
て密封すると良い。この場合、前記説明と同様な
現象が生じ蓄熱カプセル内の空間部外壁で伝熱媒
体が放熱し凝縮する。そして新たに伝熱媒体が潜
熱蓄熱材より熱を奪い蒸発し、気泡となつて潜熱
蓄熱材中を上昇し空間部に至り、その圧力低下を
補う。この気泡の上昇に伴い潜熱蓄熱材ははげし
く撹拌されるので、固形物が外壁に付着しにくく
熱伝達を良好なものとすることができる。

（発明の効果） 以上の通りであるから、本発明は次のような優
れた効果を奏する。

(1) 潜熱蓄熱材が閉塞された蓄熱カプセル中に封
入されているので、熱を取出すための熱交換器
を腐食することがなく、従つてその熱交換器を
通る蓄熱材中に有毒な潜熱蓄熱材が混入するこ
とがない。

(2) 伝熱媒体と熱媒体とが同一の収容部内にあ
り、且つ熱媒体が伝熱媒体の上方に位置する
（伝熱媒体の比重は一般に熱媒体の比重より大
きいため）ので、気化した伝熱媒体の気泡が熱
伝導度のよい液相の熱媒体中を上昇して熱媒体
から熱を吸収し、一方液相の熱媒体は常に蓄熱
カプセル内の潜熱蓄熱材から熱を吸収して熱せ
られているから、潜熱蓄熱材から気相の伝熱媒
体への熱の交換が効率よく行なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の蓄熱装置の断面図、第２図は本
発明の蓄熱装置の断面図、第３図は第２図の蓄熱
装置のＸ−X′断面図である。 １……蓄熱装置、２……蓄熱槽、３……潜熱蓄
熱材、４……伝熱媒体、５……熱交換器、６……
放熱用熱交換器、７……気泡、８……凝縮液、９
……蓄熱カプセル、１０……熱媒体、Ａ……空間
部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 潜熱蓄熱材を封入した蓄熱カプセルと、熱吸
   収時に液化から気体に、熱放出時に気体から液体
   に相変化する伝熱媒体と、伝熱媒体と非反応性の
   熱媒体とを蓄熱カプセルの相互の間および蓄熱カ
   プセルと容器との間に、上方に空間部を残して容
   器に封入すると共に前記空間部に熱を取り出すた
   めの熱交換器を設け、さらに、潜熱蓄熱材を加熱
   する装置を設けた蓄熱装置。