JP6004766B2 - Heat storage device - Google Patents
Heat storage device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6004766B2 JP6004766B2 JP2012133612A JP2012133612A JP6004766B2 JP 6004766 B2 JP6004766 B2 JP 6004766B2 JP 2012133612 A JP2012133612 A JP 2012133612A JP 2012133612 A JP2012133612 A JP 2012133612A JP 6004766 B2 JP6004766 B2 JP 6004766B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat storage
- heat
- chamber
- storage material
- opening
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
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
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
Description
本発明は、熱を内部に蓄えて必要に応じて蓄えた熱を外部に取り出す事のできる蓄熱装置、より詳しくは潜熱を利用して熱を蓄える蓄熱材の過冷却液体の発核機構を備えた蓄熱装置に関する。 The present invention includes a heat storage device capable of storing heat inside and taking out heat stored outside as needed, and more specifically, a nucleation mechanism of a supercooled liquid of a heat storage material that stores heat using latent heat. It relates to a heat storage device.
従来、工場排熱や自動車等のエンジンやモーターの排熱、或いは、太陽熱を蓄熱して必要な時に熱源として利用する蓄熱装置が知られている。この種の蓄熱装置では、蓄熱材として、固相から液相への相変化(融解)による潜熱を利用して蓄熱を行う潜熱蓄熱材が用いられている。潜熱蓄熱材の中でも過冷却状態を利用する蓄熱材は、融点以下でも液相の過冷却状態を保持し、外部刺激により液相から固相へ相変化(結晶化)して熱を放出する材料である。
このため、蓄熱装置には、任意のタイミングで潜熱蓄熱材に刺激を与えて結晶化を誘発する過冷却解除機構(トリガー機構)が設けられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, heat storage devices are known that store factory exhaust heat, exhaust heat from engines such as automobiles, motors, or solar heat and use it as a heat source when necessary. In this type of heat storage device, a latent heat storage material that stores heat using latent heat due to phase change (melting) from a solid phase to a liquid phase is used as the heat storage material. Among the latent heat storage materials, heat storage materials that use the supercooled state retain the liquid phase in the subcooled state even below the melting point, and release heat by phase change (crystallization) from the liquid phase to the solid phase by external stimulation. It is.
For this reason, the heat storage device is provided with a supercooling release mechanism (trigger mechanism) that stimulates the latent heat storage material at an arbitrary timing to induce crystallization.
トリガー機構としては、例えば、過冷却状態の潜熱蓄熱材に機械的に刺激を与える、或いは、電圧を印可する等の各種方法があるが、確実に潜熱蓄熱材の結晶化を誘発できない問題があった。このため、従来、固相の蓄熱材を過冷却状態の蓄熱材に接触させ、結晶化の核として作用させ結晶化させる機構を利用した蓄熱装置が提案されている。
蓄熱装置の具体的構成として、潜熱蓄熱材を収容した容器と、固相の潜熱蓄熱材(いわゆる種結晶)を収容した活性材収容部と、これら容器及び活性材収容部を連通する連通部に配設されて当該連通部を開閉する連通部開閉手段を備えた蓄熱装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この種の蓄熱装置では、連通部開閉手段を任意のタイミングで開放し、種結晶を過冷却状態の潜熱蓄熱材に接触させることで潜熱蓄熱材の結晶化を誘発できる。
As the trigger mechanism, for example, there are various methods such as mechanically stimulating the subcooled latent heat storage material or applying a voltage, but there is a problem that crystallization of the latent heat storage material cannot be surely induced. It was. For this reason, conventionally, a heat storage device using a mechanism in which a solid-phase heat storage material is brought into contact with a supercooled heat storage material to act as a crystallization nucleus for crystallization has been proposed.
As a specific configuration of the heat storage device, a container containing a latent heat storage material, an active material storage part containing a solid phase latent heat storage material (so-called seed crystal), and a communication part communicating these containers and the active material storage part There has been proposed a heat storage device that includes a communication portion opening / closing means that is disposed to open and close the communication portion (see, for example, Patent Document 1). In this type of heat storage device, crystallization of the latent heat storage material can be induced by opening the communication part opening / closing means at an arbitrary timing and bringing the seed crystal into contact with the subcooled latent heat storage material.
ところで、潜熱蓄熱材は、潜熱を放出して結晶化するため、潜熱蓄熱材を再利用するためには、この潜熱蓄熱材を加熱して融解させる必要がある。
しかし、従来の構成では、潜熱蓄熱材と種結晶とが連通部開閉手段を介して隔離されているだけであるため、容器内の潜熱蓄熱材を加熱した熱が、連通部開閉手段を通じて、活性材収容部内の種結晶に伝達され、種結晶を融かす事態が想定される。このため、種結晶がすべて融解すると、次の放熱時に連通部開閉手段を開放した場合であっても、潜熱蓄熱材の結晶化を誘発できず、必要な時に潜熱蓄熱材に蓄熱した熱を利用できなくなる問題があった。
本発明は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、蓄熱時に種結晶の融解を防止し、放熱時に潜熱蓄熱材の結晶化を確実に誘発できる蓄熱装置を提供することを目的とする。
By the way, since the latent heat storage material releases latent heat and crystallizes, in order to reuse the latent heat storage material, it is necessary to heat and melt the latent heat storage material.
However, in the conventional configuration, since the latent heat storage material and the seed crystal are only separated by the communication part opening / closing means, the heat generated by heating the latent heat storage material in the container is activated through the communication part opening / closing means. It is assumed that the seed crystal is melted by being transmitted to the seed crystal in the material container. For this reason, when all the seed crystals are melted, the latent heat storage material cannot be induced to crystallize even when the communication section opening / closing means is opened during the next heat release, and the heat stored in the latent heat storage material is used when necessary. There was a problem that made it impossible.
It is an object of the present invention to provide a heat storage device that solves the problems of the conventional techniques described above, prevents melting of seed crystals during heat storage, and can reliably induce crystallization of the latent heat storage material during heat dissipation.
上記目的を達成するために、本発明は、過冷却状態を利用する潜熱蓄熱材を蓄熱容器内に収容し、前記蓄熱容器内には前記潜熱蓄熱材を固相状態で保持し、当該蓄熱容器への開口部を有する保持室と、前記保持室の開口部を閉塞する開閉可能な蓋部材と、熱源と熱的に接続された蓄熱室とを備え、前記保持室と前記蓄熱室を熱的に隔離する予備室を設け、 前記蓄熱容器は、当該蓄熱容器内を前記蓄熱室と前記予備室とに区画する仕切り板を備え、前記仕切り板は、放熱時には前記蓄熱室と前記予備室とを連通し、蓄熱時には前記蓄熱室と前記予備室との連通を遮断することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention accommodates a latent heat storage material using a supercooled state in a heat storage container, holds the latent heat storage material in a solid state in the heat storage container, and the heat storage container A holding chamber having an opening to the opening, a lid member that can be opened and closed to close the opening of the holding chamber, and a heat storage chamber that is thermally connected to a heat source, and thermally holding the holding chamber and the heat storage chamber a preliminary chamber to isolate the formed, the heat storage vessel is provided with a partition plate for partitioning the heat storage vessel and the preliminary chamber and the regenerator, the partition plate, the heat radiation and the preliminary chamber and the heat storage chamber The communication is characterized in that communication between the heat storage chamber and the spare chamber is interrupted during heat storage .
この構成によれば、保持室と蓄熱室とを熱的に隔離する予備室を設けたため、蓄熱時に保持室内の固相の潜熱蓄熱材(種結晶)の融解が防止され、放熱時に潜熱蓄熱材の結晶化を確実に誘発できる。 According to this configuration, since the preparatory chamber for thermally separating the holding chamber and the heat storage chamber is provided, melting of the solid phase latent heat storage material (seed crystal) in the holding chamber is prevented during heat storage, and the latent heat storage material is used during heat dissipation. Can be reliably induced.
また、前記仕切り板は、前記蓋部材の開閉に連動する構成としても良い。また、前記保持室は、前記蓄熱容器の壁内に設けられた穴(穴状保持部)を備え、前記固相の潜熱蓄熱材は、前記穴内に保持されても良い。 Further, the partition plate may be configured to be interlocked with opening and closing of the lid member. The holding chamber may include a hole (hole-shaped holding portion) provided in the wall of the heat storage container, and the solid phase latent heat storage material may be held in the hole.
また、前記蓄熱容器に熱輸送部材を設け、前記熱輸送部材に前記蓋部材を取り付けても良い。また、前記蓄熱容器には、前記熱輸送部材に熱的に接続された熱伝導板が設置されても良い。
また、前記蓋部材を開閉する開閉機構を備え、この開閉機構は、前記開口部に対して前記蓋部材を接離可能に移動させることにより、前記開口部と前記蓋部材との間に隙間を設け、前記保持室内の固相状態の潜熱蓄熱材を、液相状態の潜熱蓄熱材と接触させても良い。また、前記蓋部材を開閉する開閉機構を備え、この開閉機構は、前記開口部に対して前記蓋部材を、回転軸を中心に回転させることにより、前記開口部を開放し、前記保持室内の固相状態の潜熱蓄熱材を、液相状態の潜熱蓄熱材と接触させても良い。
Moreover, a heat transport member may be provided in the heat storage container, and the lid member may be attached to the heat transport member. The heat storage container may be provided with a heat conduction plate thermally connected to the heat transport member.
In addition, an opening / closing mechanism for opening / closing the lid member is provided, and the opening / closing mechanism moves the lid member so as to be able to contact and separate from the opening, thereby forming a gap between the opening and the lid member. The solid phase latent heat storage material in the holding chamber may be brought into contact with the liquid phase latent heat storage material. In addition, an opening / closing mechanism for opening and closing the lid member is provided, and the opening / closing mechanism opens the opening by rotating the lid member around the rotation axis with respect to the opening, thereby opening the opening in the holding chamber. The solid phase latent heat storage material may be brought into contact with the liquid phase latent heat storage material.
本発明によれば、保持室と蓄熱室とを熱的に隔離する予備室を設けて、保持室と蓄熱室との熱的な分離により、蓄熱時に保持室内の種結晶の融解を防止でき、潜熱蓄熱材の結晶化を確実に誘発できる。 According to the present invention, by providing a preliminary chamber that thermally separates the holding chamber and the heat storage chamber, by thermal separation between the holding chamber and the heat storage chamber, it is possible to prevent melting of the seed crystal in the holding chamber during heat storage, Crystallization of the latent heat storage material can be reliably induced.
以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明を適用した第1実施形態に係る蓄熱装置100の概略構成を示す断面図である。蓄熱装置100は、図1に示すように、環境温度で過冷却状態となる潜熱蓄熱材10を収容する蓄熱容器11と、当該潜熱蓄熱材10に熱的に接続され、熱源3からの熱を潜熱蓄熱材10に伝達する熱源側ヒートパイプ(熱源側熱輸送手段)15と、潜熱蓄熱材10に蓄熱した熱を、熱利用機器5に伝達する利用側ヒートパイプ(利用側熱輸送手段)17とを備える。この構成により、蓄熱装置100は、熱源側ヒートパイプ15を介して熱源3から伝達される熱を潜熱蓄熱材10に蓄熱すると共に、利用側ヒートパイプ17を介して潜熱蓄熱材10に蓄熱した熱を熱利用機器5に供給する。熱源3と熱利用機器5の組み合わせとしては、例えば、ヒートポンプ式給湯器における深夜電力を利用した発熱と給湯、電気自動車におけるモーター排熱と暖房、太陽熱給湯器における太陽熱と給湯、床暖房器における深夜電力を利用した発熱と暖房等がある。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a
蓄熱容器11は、例えば、耐食性が高いステンレス金属により形成されており、熱源側ヒートパイプ15及び利用側ヒートパイプ17は、蓄熱容器11の対向する2つの側面部をそれぞれ貫通して配置されている。また、蓄熱容器11は、アルミ等の軽量金属やポリプロプレン(PP)やポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリ塩化ビニル(PVC)等の合成樹脂から構成されても良い。
なお、図1では、熱源側ヒートパイプ15が蓄熱容器11の上面部を、利用側ヒートパイプ17が蓄熱容器11の下面部を、それぞれ貫通して配置された構成としているが、各ヒートパイプが互いに干渉しない位置であれば、各ヒートパイプの配置位置は上記に限定されない。また、熱源側ヒートパイプと利用側ヒートパイプを一本のヒートパイプで構成することも可能である。また、熱源または利用機器が複数ある場合、それに合わせて複数のヒートパイプの配置も可能である。
The
In FIG. 1, the heat source
本実施形態では、熱源側ヒートパイプ15及び利用側ヒートパイプ17は、各ヒートパイプの一部がそれぞれ蓄熱容器11の内側に配置されるため、この蓄熱容器11の内側に配置される部位には、材料により表面に樹脂等のコーティングを施すことが望ましい。この構成によれば、各ヒートパイプが潜熱蓄熱材10と直接接触することが防止されるため、当該潜熱蓄熱材10による当該ヒートパイプの表面の腐食を防止できる。
また、熱源側ヒートパイプ15及び利用側ヒートパイプ17には、それぞれ複数のフィン(熱伝導板)21,23が固定され、潜熱蓄熱材10との熱交換面積を増やす構成である。
In this embodiment, since the heat source
In addition, a plurality of fins (heat conduction plates) 21 and 23 are fixed to the heat source
潜熱蓄熱材10は、過冷却状態を利用する潜熱蓄熱材であり、融点以下でも液体のままで結晶化しない性質を有している。潜熱蓄熱材は、加熱による固相から液相への相変化(融解)により蓄熱し、その後の冷却過程では、融点以下でも液相の過冷却状態を保持する。そして過冷却状態の蓄熱材に外部刺激を与えて液相から固相へ相変化(結晶化)させ、熱を放出させる。
具体的には、過冷却状態の潜熱蓄熱材10に種結晶30を接触させ過冷却状態を解除させ、液相から固相へ相変化(結晶化)させ、熱を放出させる。このような潜熱蓄熱材として、例えば、酢酸ナトリウム・3水和物からなる潜熱蓄熱材が挙げられる。他に塩化マグネシウム・6水和塩、水酸化バリウム・8水和塩、チオ硫酸ナトリウム・5水和物、硝酸マグネシウム・6水和物、塩化カルシウム・6水和物、硫酸ナトリウム・10水和物、キシリトール、或いは/及びこれらの混合物や水溶液等を使用できる。
The latent
Specifically, the
蓄熱装置100は、種結晶を潜熱蓄熱材10に接触させ過冷却状態を解除させる過冷却解除手段としてのトリガー部13を備える。
トリガー部13は、利用側ヒートパイプ17が貫通する蓄熱容器11の内壁に形成され、当該蓄熱容器11内に開口する開口部31Aを有し、種結晶30を保持する穴状保持部(保持室)31と、この穴状保持部31の開口部31Aを閉塞する蓋部材33とを備える。
本実施形態では、穴状保持部31は、利用側ヒートパイプ17の中心軸から略等距離に複数形成された円形の有底穴部であり、この穴状保持部31内にそれぞれ種結晶が充填されている。蓋部材33は、例えば、円錐形状に形成され、この円錐の頂点を穴状保持部31内に挿入し、この穴状保持部31の開口縁部に円錐の側面を当接させることにより、穴状保持部31の開口部31Aを閉塞する。なお、蓋部材33は、穴状保持部31の開口部31Aを閉塞できれば、他の形状とすることも構わないのは勿論である。
The
The
In the present embodiment, the hole-shaped
蓋部材33は、穴状保持部31に対向する位置に配置され、最下段(穴状保持部31と最も近い)フィン(熱伝導板)23に固定されている。このフィン23は、上述したように、利用側ヒートパイプ17に固定されており、本実施形態では、蓄熱装置100は、利用側ヒートパイプ17を軸方向に移動させる移動機構34を備え、この移動機構34が開口部31Aに対して蓋部材33を開閉する開閉機構として機能する。この移動機構34としては、例えば、モーターとカムとの組み合わせや、エアーシリンダを用いることができる。なお、蓄熱容器11は、下面部に利用側ヒートパイプ17を摺動自在に支持する軸受部35を備え、この軸受部35は、蓄熱容器11内に収容された潜熱蓄熱材10が融解した場合、当該融解した潜熱蓄熱材10が蓄熱容器11の外部に漏れ出ない程度のシール性(水密性)を備えている。
本実施形態では、利用側ヒートパイプ17を軸方向に移動させることにより、任意のタイミングで蓋部材33を穴状保持部31から離間させることができるため、穴状保持部31内の種結晶30を過冷却状態の潜熱蓄熱材10に直接接触させることができ、潜熱蓄熱材10の結晶化を確実に誘発できる。
さらに、蓄熱時には、蓋部材33を穴状保持部31に接近させて穴状保持部31を閉塞することにより、融解した潜熱蓄熱材10が種結晶30に接触することが阻止され、当該潜熱蓄熱材10の再結晶化を防止できる。
The
In the present embodiment, the
Further, at the time of heat storage, the
ところで、上述したように、蓄熱時には、熱源3から熱源側ヒートパイプ15を通じて伝達された熱により、結晶化した潜熱蓄熱材10が融解する。この場合、熱が穴状保持部31内の種結晶30に伝達されると、この種結晶30が融解し、次の放熱時に蓋部材33を開放した場合であっても、潜熱蓄熱材10の結晶化を誘発できず、潜熱蓄熱材10に蓄熱した熱を利用できなくなる問題が想定される。
このため、本実施形態では、蓄熱装置100は、蓄熱容器11内に穴状保持部31に隣接して、当該穴状保持部31と蓄熱室39を熱的に隔離した予備室37を備える。具体的には、蓄熱装置100は、蓄熱容器11の内壁に設けられた環状の隔離壁38を備え、利用側ヒートパイプ17を軸方向に移動させた際に、当該利用側ヒートパイプ17に固定された一のフィン23A(最下段のフィン23よりも1つ上段のフィン23、以下、仕切りフィンという)と隔離壁38とが当接することにより、予備室37が形成される。本構成では、環状の隔離壁38に当接する仕切りフィン23Aが、予備室37と、蓄熱室39とを区分けする仕切り板として機能する。
Incidentally, as described above, at the time of heat storage, the crystallized latent
For this reason, in the present embodiment, the
予備室37内には、蓄熱室39と同様に潜熱蓄熱材10が収容されている。一般に、潜熱蓄熱材10は、金属に比べて熱伝導率が低いため、穴状保持部31内の種結晶30は、予備室37内の潜熱蓄熱材10によって熱的に隔離される。このため、蓄熱時に、熱源3からの熱が、熱源側ヒートパイプ15を通じて潜熱蓄熱材10に供給された場合であっても、この供給された熱の穴状保持部31内の種結晶30への伝達が抑制され、当該種結晶30の融解が防止される。従って、次の放熱時に潜熱蓄熱材10の結晶化を確実に誘発できる。
In the
本実施形態では、上記した仕切りフィン23Aは、利用側ヒートパイプ17に固定されているため、当該利用側ヒートパイプ17の移動によって、放熱時には蓄熱室39と予備室37とを連通し、蓄熱時には蓄熱室39と予備室37との連通を遮断する。この構成によれば、蓄熱時、すなわち、潜熱蓄熱材10への熱の供給を開始した時点から、当該潜熱蓄熱材10が過冷却状態に至るまでの期間に亘って、蓄熱室39と予備室37との連通が遮断される。このため、熱源3から供給された熱で融解しきらなかった予備室37内の固相状態の潜熱蓄熱材10が蓄熱室39内に進入することが防止され、当該蓄熱室39内の潜熱蓄熱材10を過冷却状態に保持できる。
また、仕切りフィン23Aは、放熱時には、蓋部材33と連動して、蓄熱室39と予備室37とを連通するため、種結晶30を核として結晶化した潜熱蓄熱材10が予備室37を通じて蓄熱室39に進入することにより、蓄熱容器11内の潜熱蓄熱材10全体を結晶化できる。
さらに、本実施形態では、仕切りフィン23A及び蓋部材33は、直接またはフィン23を介して、利用側ヒートパイプ17に取り付けられ、この利用側ヒートパイプ17を移動機構34によって軸方向に移動させる構成としているため、当該利用側ヒートパイプ17は、熱輸送を行う機能と、仕切りフィン23A及び蓋部材33を移動させる機能とを合わせ持つことにより、部品点数の削減を可能とし、装置構成の簡素化を図ることができる。
In the present embodiment, the
Further, since the
Further, in the present embodiment, the
上述のように、熱源側ヒートパイプ15及び利用側ヒートパイプ17には、それぞれ熱伝導板としてのフィン21,23が固定される。これら各フィン21,23は、潜熱蓄熱材10の温度が部分的に偏ることを防止し、当該潜熱蓄熱材10への蓄熱時または放熱時における熱の均質化を実現する。このため、熱の均質化の観点からは、フィン21,23の面積は広い(大きい)方が望ましい。
As described above, the
次に、蓄熱装置100の動作について説明する。
図2及び図3は、潜熱蓄熱材10の状態変化を示す蓄熱装置100の部分断面図であり、図2(A)は潜熱蓄熱材10が過冷却状態を示す図であり、図2(B)はトリガー部13により種結晶30を潜熱蓄熱材10に接触させ、潜熱蓄熱材10の結晶化を誘発した状態を示す図であり、図3(A)は潜熱蓄熱材10が結晶化した状態を示す図であり、図3(B)は潜熱蓄熱材10に熱を供給して当該潜熱蓄熱材が融解した状態を示す図である。蓄熱装置100は、潜熱蓄熱材10を蓄熱後、過冷却状態、つまり液体のままで蓄熱容器11内に保持する。この構成によれば、断熱材を用いることなく、環境温度下で潜熱蓄熱材10内に蓄熱できる。なお、以下の説明において、符号10Aは、過冷却状態(液体)の潜熱蓄熱材を示し、符号10Bは、結晶化状態(固体)の潜熱蓄熱材を示す。
Next, the operation of the
2 and 3 are partial cross-sectional views of the
図2(A)に示す過冷却状態の潜熱蓄熱材10Aから蓄熱した熱を取り出す時には、図2(B)に示すように、任意のタイミングで、移動機構34を作動させ、利用側ヒートパイプ17を軸方向に沿って上昇させることにより、蓋部材33を上方に移動させて穴状保持部31の開口部31Aを開放し、当該穴状保持部31内に保持された種結晶30を潜熱蓄熱材10Aと接触させる。種結晶30は、潜熱蓄熱材10Aに接触すると、当該種結晶30が潜熱蓄熱材10Aの結晶化の核となり潜熱蓄熱材10Aの結晶化が開始される。本構成では、蓋部材33と共に仕切りフィン23Aも上方に移動し、当該仕切りフィン23Aと環状の隔離壁38との間に隙間38Aが形成され、この隙間38Aを通じた潜熱蓄熱材10Aの結晶化の進行により、当該潜熱蓄熱材10Aに保持された潜熱が放出される。
When taking out the heat stored from the latent
この場合、潜熱蓄熱材10Aの結晶化が完了するまでの所定時間の間で、利用側ヒートパイプ17を軸方向に上下動させることが望ましい。この構成によれば、利用側ヒートパイプ17に固定された複数のフィン23が上下動することにより、当該フィン23によって、蓄熱容器11内の潜熱蓄熱材10Aが攪拌され、当該潜熱蓄熱材10Aの結晶化時間を短縮できる。
In this case, it is desirable to move the use
潜熱蓄熱材10Aの結晶化により放出された熱は、利用側ヒートパイプ17を通じて熱利用機器5(図1)に伝達され、この熱利用機器5で利用される。なお、利用側ヒートパイプ17は、潜熱蓄熱材10Aの結晶化がある程度進行した時点で、蓋部材33を閉塞し、仕切りフィン23Aを隔離壁38と接触させた位置で保持される。
図3(A)に示すように、蓄熱容器11内の潜熱蓄熱材10Aがすべて結晶化すると、潜熱の放出が完了し、時間経過とともに環境温度まで冷却される。
The heat released by the crystallization of the latent
As shown in FIG. 3 (A), when all of the latent
蓄熱装置100を再利用する場合には、図3(B)に示すように、熱源3(図1)からの熱を、熱源側ヒートパイプ15を通じて、潜熱蓄熱材10Bに供給し、この潜熱蓄熱材10Bを再び融解させて蓄熱させる。この場合、蓄熱室39と穴状保持部31との間には、予備室37が設けられることにより、穴状保持部31内の種結晶30は、予備室37内の潜熱蓄熱材10によって熱的に隔離される。このため、蓄熱時に、熱源3からの熱が、熱源側ヒートパイプ15を通じて潜熱蓄熱材10に供給された場合であっても、この供給された熱の穴状保持部31内の種結晶30への伝達が抑制され、当該種結晶30の融解を防止できる。
更に、蓄熱のための加熱過程で、予備室37内の潜熱蓄熱材10が完全に融解する前に熱源3からの熱の供給が終了した場合でも、図3(B)に示すように、仕切りフィン23Aは、隔離壁38と接触させた位置で保持され、予備室37と蓄熱室39との連通が遮断されるため、蓄熱室39内の融解した潜熱蓄熱材10Aと、予備室37内の固相の潜熱蓄熱材10Bとの接触が防止され、冷却過程において、潜熱蓄熱材10Aの結晶化を防止できる。
When reusing the
Further, even when the supply of heat from the
以上説明したように、本実施形態によれば、過冷却状態を利用する潜熱蓄熱材10を蓄熱容器11内に収容し、蓄熱容器11内には潜熱蓄熱材10の種結晶30を保持し、当該蓄熱容器11への開口部31Aを有する穴状保持部31と、穴状保持部31の開口部31Aを閉塞する開閉可能な蓋部材33と、熱源3と熱的に接続された蓄熱室39とを備え、穴状保持部31と蓄熱室39との間に、当該穴状保持部31と蓄熱室39を熱的に隔離する予備室37を設けたため、蓄熱時に穴状保持部31内の種結晶30の融解が防止され、潜熱蓄熱材10の結晶化を確実に誘発させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the latent
また、本実施形態によれば、蓄熱容器11は、当該蓄熱容器11内を蓄熱室39と予備室37とに区画する仕切り板としての仕切りフィン23Aを備え、この仕切りフィン23Aは、放熱時には蓄熱室39と予備室37とを連通するため、種結晶30を核として結晶化した潜熱蓄熱材10が予備室37を通じて蓄熱室39に進入することにより、蓄熱容器11内の潜熱蓄熱材10全体を結晶化(固化)できる。
また、仕切りフィン23Aは、蓄熱時には蓄熱室39と予備室37との連通を遮断するため、熱源3から供給された熱で融けきらなかった予備室37内の固相状態の潜熱蓄熱材10が蓄熱室39内に進入することが阻止され、当該蓄熱室39内の潜熱蓄熱材10を過冷却状態に保持できる。
Further, according to the present embodiment, the
Further, since the
また、本実施形態によれば、仕切りフィン23Aは、蓋部材33の開閉に連動するため、これらの開閉動作を行う機構を簡素化できる。
Moreover, according to this embodiment, since the
また、本実施形態によれば、蓄熱容器11に利用側ヒートパイプ17を設け、利用側ヒートパイプ17にフィン23を介して蓋部材33を取り付けたため、当該利用側ヒートパイプ17は、熱輸送を行う機能と、仕切りフィン23A及び蓋部材33を移動させる機能とを合わせ持つことにより、部品点数の削減を可能とし、装置構成の簡素化を図ることができる。
Moreover, according to this embodiment, since the use
また、本実施形態によれば、蓄熱容器11には、熱源側ヒートパイプ15及び利用側ヒートパイプ17にそれぞれ熱的に接続されたフィン21,23が設置されているため、潜熱蓄熱材10の温度が部分的に偏ることを防止し、当該潜熱蓄熱材10への蓄熱時または放熱時における熱の均質化を実現できる。
Further, according to the present embodiment, the
<第2実施形態>
上述の第1実施形態では、利用側ヒートパイプ17を軸方向に移動させることにより、蓋部材33の開閉及び予備室37と蓄熱室39との連断を行っていたが、この第2実施形態では、利用側ヒートパイプ17を回転させることにより行う点で構成を異にする。
図4は、第2実施形態にかかる蓄熱装置110の概略構成を示す部分断面図である。
この第2実施形態では、上記した第1実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
Second Embodiment
In the first embodiment described above, the use-
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a schematic configuration of the
In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
蓄熱装置110は、任意のタイミングで潜熱蓄熱材10に種結晶30を接触させて結晶化を誘発する過冷却解除手段としてのトリガー部53を備える。図4に示すように、トリガー部53は、利用側ヒートパイプ17が貫通する蓄熱容器11の内壁に形成され、当該蓄熱容器11内への開口部31Aを有し、種結晶30を保持する穴状保持部(保持室)31と、この穴状保持部31の開口部31Aを閉塞する蓋部材としての最下段のフィン23Bとを備える。
穴状保持部31は、図5(A)に示すように、利用側ヒートパイプ17の中心軸から略等距離及び等角度間隔に形成された円形の有底穴部であり、この穴状保持部31内に種結晶30が充填されている。本実施形態では、最下段のフィン23Bは、上記した穴状保持部31に対向する位置に、当該穴状保持部31の開口部31Aと略同径の連通孔24が形成され、図5(A)に示すように、穴状保持部31と連通孔24とがずれた位置でフィン23Bを保持すると、当該穴状保持部31の開口部31Aが閉塞され、図5(B)に示すように、フィン23Bを利用側ヒートパイプ17を中心に回転させ、穴状保持部31と連通孔24とが重なる位置でフィン23を保持すると、当該穴状保持部31の開口部31Aが開放される。
The
As shown in FIG. 5 (A), the hole-shaped holding
蓄熱装置110は、利用側ヒートパイプ17を回転させる回転機構51を備え、本実施形態では、この回転機構51が開閉機構として機能する。この回転機構51としては、例えば、モーター、減速機および伝達ベルトとの組み合わせを用いることができる。
蓄熱容器11は、下面部に利用側ヒートパイプ17を回転自在に支持する軸受部35を備え、この軸受部35は、蓄熱容器11内に収容された潜熱蓄熱材10が融解した場合、当該融解した潜熱蓄熱材10が蓄熱容器11の外部に漏れ出ない程度のシール性(水密性)を備えている。
The
The
蓄熱装置110は、蓄熱容器11内に固定されて当該蓄熱容器11内を蓄熱室39と予備室37とに区分けする板状部材54を備える。この板状部材54は、上記した最下段のフィン23Bと同様に、利用側ヒートパイプ17の中心軸から略等距離及び等角度間隔に形成された連通孔55を備える。また、板状部材54の上面部には、この板状部材54に隣接して仕切りフィン23Cが配置されている。この仕切りフィン23Cは、板状部材54の連通孔55に対向する位置に連通孔25を備え、トリガー部53と同様に、利用側ヒートパイプ17の回転によって、蓄熱室39と予備室37とを連通もしくは遮断させる。この実施形態では、板状部材54と仕切りフィン23Cとを備えて仕切り板56を構成する。
The
次に、蓄熱装置110の動作について説明する。
図6及び図7は、潜熱蓄熱材10の状態変化を示す蓄熱装置110の部分断面図であり、図6(A)は潜熱蓄熱材10が過冷却状態を示す図であり、図6(B)はトリガー部53により種結晶30を潜熱蓄熱材10に接触させ、潜熱蓄熱材10の結晶化を誘発した状態を示す図であり、図7(A)は潜熱蓄熱材10が結晶化した状態を示す図であり、図7(B)は潜熱蓄熱材10に熱を供給して当該潜熱蓄熱材が融解した状態を示す図である。
Next, the operation of the
6 and 7 are partial cross-sectional views of the
図6(A)に示す過冷却状態の潜熱蓄熱材10Aから蓄熱した熱を取り出す時には、図6(B)に示すように、任意のタイミングで、回転機構51を作動させ、利用側ヒートパイプ17を回転させることにより、最下段のフィン23Bの連通孔24を穴状保持部31の開口部31Aと重なる位置に回転させ、穴状保持部31内に保持された種結晶30を潜熱蓄熱材10Aと接触させる。種結晶30は、潜熱蓄熱材10Aに接触すると、当該種結晶30が潜熱蓄熱材10Aの結晶化の核となり潜熱蓄熱材10Aの結晶化が開始される。
この場合、潜熱蓄熱材10Aの結晶化が完了するまでの所定時間の間で、利用側ヒートパイプ17の回転を継続させることが望ましい。この構成によれば、利用側ヒートパイプ17に固定された複数のフィン23が回転することにより、当該フィン23によって、蓄熱容器11内の潜熱蓄熱材10Aが攪拌され、当該潜熱蓄熱材10Aの結晶化する時間を短縮できる。
When the heat stored in the subcooled latent
In this case, it is desirable to continue the rotation of the use
潜熱蓄熱材10Aの結晶化により放出された熱は、利用側ヒートパイプ17を通じて熱利用機器5(図4)に伝達され、この熱利用機器5で利用される。なお、利用側ヒートパイプ17は、潜熱蓄熱材10Aの結晶化がある程度進行した時点で回転し、最下段のフィン23Bの連通孔24と穴状保持部31とをずれて重ならない位置に保持し、穴状保持部31の開口部31Aを閉塞する。この位置では、仕切りフィン23Cの連通孔25は、板状部材54の連通孔55とずれて重ならないため、予備室37は蓄熱室39との連通が遮断される。
図7(A)に示すように、蓄熱容器11内の潜熱蓄熱材10Aがすべて結晶化すると潜熱の放出が完了し、時間経過とともに環境温度まで冷却される。
The heat released by the crystallization of the latent
As shown in FIG. 7A, when all of the latent
蓄熱装置110を再利用する場合には、図7(B)に示すように、熱源3(図4)からの熱を、熱源側ヒートパイプ15を通じて、潜熱蓄熱材10Bに供給し、この潜熱蓄熱材10Bを再び融解させて蓄熱させる。この場合、蓄熱室39と穴状保持部31との間には、予備室37が設けられることにより、穴状保持部31内の種結晶30は、予備室37内の潜熱蓄熱材10によって熱的に隔離される。このため、蓄熱時に、熱源3からの熱が、熱源側ヒートパイプ15を通じて潜熱蓄熱材10に供給された場合であっても、この供給された熱の穴状保持部31内の種結晶30への伝達が抑制され、当該種結晶30の融解を防止できる。
更に、蓄熱のための加熱過程で、予備室37内の潜熱蓄熱材10が完全に融解する前に、熱源3からの熱の供給が終了した場合でも、図7(B)に示すように、仕切りフィン23Cは、この仕切りフィン23Cの連通孔25が板状部材54の連通孔55とずれた重ならない位置で保持され、予備室37と蓄熱室39との連通が遮断される。このため、蓄熱室39内の融解した潜熱蓄熱材10Aと、予備室37内の固相の潜熱蓄熱材10Bとの接触が防止され、冷却過程において、潜熱蓄熱材10Aの結晶化を防止できる。
When the
Further, even when the supply of heat from the
10 潜熱蓄熱材
10A 過冷却状態の潜熱蓄熱材
10B 結晶化した潜熱蓄熱材
11 蓄熱容器
13、53 トリガー部(過冷却解除部)
17 利用側ヒートパイプ(熱輸送部材)
23 フィン(熱伝導板)
23A 仕切りフィン(仕切り板)
23B フィン(蓋部材)
23C 仕切りフィン
30 種結晶(固相状態の潜熱蓄熱材)
31 穴状保持部(保持室)
31A 開口部
33 蓋部材
34 移動機構(開閉機構)
37 予備室
39 蓄熱室
51 回転機構(開閉機構)
100、110 蓄熱装置
DESCRIPTION OF
17 User-side heat pipe (heat transport member)
23 Fin (heat conduction plate)
23A Partition fin (partition plate)
23B Fin (lid member)
31 Hole holder (holding chamber)
31A opening 33
100, 110 heat storage device
Claims (7)
前記蓄熱容器は、当該蓄熱容器内を前記蓄熱室と前記予備室とに区画する仕切り板を備え、前記仕切り板は、放熱時には前記蓄熱室と前記予備室とを連通し、蓄熱時には前記蓄熱室と前記予備室との連通を遮断することを特徴とする蓄熱装置。 A latent heat storage material utilizing a supercooled state is accommodated in a heat storage container, the latent heat storage material is held in a solid state in the heat storage container, and a holding chamber having an opening to the heat storage container, and the holding A cover member that can be opened and closed to close the opening of the chamber; and a heat storage chamber thermally connected to a heat source; and a preliminary chamber that thermally isolates the holding chamber and the heat storage chamber ;
The heat storage container includes a partition plate that partitions the heat storage container into the heat storage chamber and the spare chamber, and the partition plate communicates the heat storage chamber and the spare chamber when radiating heat, and the heat storage chamber when heat is stored. The heat storage device is characterized in that communication between the auxiliary chamber and the spare chamber is cut off .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012133612A JP6004766B2 (en) | 2012-06-13 | 2012-06-13 | Heat storage device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012133612A JP6004766B2 (en) | 2012-06-13 | 2012-06-13 | Heat storage device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013257080A JP2013257080A (en) | 2013-12-26 |
| JP6004766B2 true JP6004766B2 (en) | 2016-10-12 |
Family
ID=49953663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012133612A Expired - Fee Related JP6004766B2 (en) | 2012-06-13 | 2012-06-13 | Heat storage device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6004766B2 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014009818A (en) * | 2012-06-27 | 2014-01-20 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Heat storage device |
| JP6182437B2 (en) * | 2013-11-26 | 2017-08-16 | 古河電気工業株式会社 | Nucleation device, method of manufacturing the same, and heat storage device provided with the nucleation device |
| JP6230445B2 (en) * | 2014-02-24 | 2017-11-15 | 古河電気工業株式会社 | Nucleation device and heat storage device |
| KR101783385B1 (en) | 2016-07-25 | 2017-10-10 | 한국과학기술연구원 | Reactor for thermochemical heat storage |
| DE102017217089A1 (en) * | 2017-09-26 | 2019-03-28 | Ford Global Technologies, Llc | Arrangement for controlling the temperature of a battery, vehicle and method for heating and cooling a battery |
| US12018895B2 (en) * | 2019-03-20 | 2024-06-25 | Panasonic Holdings Corporation | Supercooling release device, heat storage device and power unit |
| JP7748621B2 (en) * | 2022-04-14 | 2025-10-03 | スズキ株式会社 | heat storage device |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5514427A (en) * | 1978-07-17 | 1980-01-31 | Hitachi Ltd | Heat accumulator |
| JPS58164993A (en) * | 1982-03-19 | 1983-09-29 | Fujikura Ltd | Accumulation type heat exchanger |
| JPS63135789A (en) * | 1986-11-28 | 1988-06-08 | Nok Corp | Arbitrary hardening apparatus for overcooling liquid |
| JPH01203489A (en) * | 1988-02-08 | 1989-08-16 | Nippon Denso Co Ltd | Heat-accumulation apparatus |
-
2012
- 2012-06-13 JP JP2012133612A patent/JP6004766B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2013257080A (en) | 2013-12-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6004766B2 (en) | Heat storage device | |
| US20210239380A1 (en) | Method of packing a temperature controlled product | |
| US9581374B2 (en) | Method for preconditioning latent heat storage elements | |
| JP6594870B2 (en) | Cooling material | |
| CN104428214B (en) | Apply the agricultural product transport dispenser of thermoelement | |
| US10749229B2 (en) | Arrangement for tempering a battery, vehicle, and methods for heating and cooling a battery | |
| NO337527B1 (en) | Method and apparatus for ensuring maintained temperature inside a transport container or equivalent | |
| JP6076748B2 (en) | Heat storage device | |
| JPWO2018034352A1 (en) | Latent heat storage device | |
| JP2014009818A (en) | Heat storage device | |
| CN201146933Y (en) | Heat preservation bag | |
| JP6201834B2 (en) | Heat storage device | |
| CN109533308A (en) | A kind of transportation system | |
| US7273364B2 (en) | Drop box with thermal isolation | |
| ES2954957T3 (en) | Energy storage device in the form of latent heat | |
| JP2017061332A (en) | Constant temperature transport container | |
| CN210634654U (en) | A cab and vehicle | |
| CN205761839U (en) | There is the centrifuge of cooling function | |
| JPS5813991A (en) | latent heat storage | |
| CN203569240U (en) | Stepless adjustable thermal switch device of thermal field at the bottom of quasi-monocrystalline silicon ingot furnace | |
| CN208333207U (en) | The band heating salt plug of sealing structure phase-transition heat-storage | |
| JP7688475B2 (en) | Method for keeping container contents warm, and device for keeping container contents warm | |
| JP2012056388A (en) | Container mounted to vehicle | |
| JP2012250739A (en) | Portable heat insulation container | |
| CN208306770U (en) | Refrigerating transport vehicle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150303 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151214 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160202 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160324 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160809 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160906 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6004766 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |