(57)【要約】【課題】蓄熱システムへの設置の容易さを維持し、伝熱面との熱抵抗を小さく保ち、潜熱蓄熱剤の伝熱促進を行うことのできる蓄熱装置を提供できるようにする。【解決手段】蓄熱装置１は潜熱蓄熱剤２、伝熱促進材３、保護材４を内部に備えた状態でアルミラミネートフィルム５により真空パックされて構成されている。この構成によって、潜熱蓄熱剤２を取り扱いしやすくし、蓄熱システム７への蓄熱装置１の設置を容易にする。また、流路板８から供給される熱を短時間で蓄熱することが可能となり、潜熱蓄熱剤２の伝熱性能を向上させることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非蓄熱時には固体となり蓄熱時には液体となる潜熱蓄熱剤と、前記潜熱蓄熱剤の内部に充填されており前記潜熱蓄熱剤よりも熱伝導率の大きい材料によって構成されている伝熱促進材と、前記潜熱蓄熱剤と前記伝熱促進材を所定の大きさに成型し、アルミラミネートフィルム製の袋にて真空パックを施した蓄熱装置。
【請求項２】
前記伝熱促進材に網状の金属材料を用いたことを特徴とした請求項１記載の蓄熱装置。
【請求項３】
前記伝熱促進材が一定間隔で規則的に折り曲げ加工された請求項２記載の蓄熱装置。
【請求項４】
前記網状の金属材料の両端部に密着曲げ加工を施した請求項２または３に記載の蓄熱装置。
【請求項５】
前記潜熱蓄熱剤の周囲に保護材を設置した後真空パックを施した請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項６】
前記アルミラミネートフィルム製の袋の表面に一定間隔で規則的に折り曲げ加工を施した請求項１〜５のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項７】
前記潜熱蓄熱剤の主成分が酢酸ナトリウム三水和物であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潜熱蓄熱剤を搭載した蓄熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
蓄熱を行う方法として、非蓄熱時には固体となり蓄熱時には液体となる潜熱蓄熱剤の相変化を利用した蓄熱装置は良く知られており、この潜熱蓄熱剤をカプセル状の容器内に充填した蓄熱カプセルと被加熱流体を熱交換させることにより、蓄熱・放熱を行う装置がすでに実用化されている。
【０００３】
ここで、カプセル状の容器に潜熱蓄熱剤を充填した場合、熱交換を行う伝熱面との間の熱抵抗が大きくなる可能性があり、また容器の占める体積が大きくなる傾向となるため、潜熱蓄熱剤の充填量が減少することになる。
【０００４】
この課題を解決するため、潜熱蓄熱剤を薄いアルミラミネートフィルムにより成型された袋に充填し、真空パックする試みが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】登録実用新案第３１１５０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の蓄熱材は比較的熱伝導率の小さな材料で構成されるため、蓄熱量自体は大きいものの蓄熱するのに時間を費やすこととなり、短時間に蓄放熱を繰り返すような用途にはあまり適していない。
【０００６】
本発明は、この従来の課題を解決するもので、蓄熱部への設置の容易さを維持し、伝熱面との熱抵抗を小さく保ち、潜熱蓄熱剤の伝熱促進を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記従来の課題を解決するために、本発明の蓄熱装置は潜熱蓄熱剤内部に伝熱促進材を配置したものをアルミラミネートフィルム製の袋にて真空パックを施したものである。これによって、被加熱流体と潜熱蓄熱剤間で効果的に熱の授受を行うことができるようになるものである。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成により本発明の蓄熱装置は、被加熱流体と潜熱蓄熱剤間で効果的に熱の授受を行うことができるとともに、容易に取り扱うことが可能であり、所定の場所への設置を簡単に行うことができると共に、潜熱蓄熱剤の利用率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、非蓄熱時には固体となり蓄熱時には液体となる潜熱蓄熱剤と、前記潜熱蓄熱剤内部に充填されており前記潜熱蓄熱剤よりも熱伝導率の大きい材料によって構成されている伝熱促進材と、前記潜熱蓄熱剤と前記伝熱促進材を所定の大きさに成型し、アルミラミネートフィルム製の袋にて真空パックを施した構造としたことにより、潜熱蓄熱剤を容易に取り扱うことが可能となり、潜熱蓄熱剤の伝熱性能を向上させ、潜熱蓄熱剤をより有効的に活用することができる。
【００１０】
第２の発明は、伝熱促進材に網状の金属材料を用いたことにより、潜熱蓄熱剤の充填量に与える影響を最小限に減らし、潜熱蓄熱剤と伝熱促進材との接触面積を増やすことで伝熱性能を向上させることができる。
【００１１】
第３の発明は、伝熱促進材が一定間隔で規則的に折り曲げ加工された構造としたことにより、潜熱蓄熱剤と伝熱壁との伝熱性能を向上させ、被加熱流体との熱の授受性能を向上させることができる。
【００１２】
第４の発明は、網状の金属材料の両端部に密着曲げ加工を施した構造としたことにより、金網の端部でアルミラミネートフィルム製の袋を破損させることを防止することができる。
【００１３】
第５の発明は、潜熱蓄熱剤周囲に保護材を設置した後真空パックを施した構造としたことにより、固体の潜熱蓄熱剤端部や金網の端部でアルミラミネートフィルム製の袋を破損させることを防止することができる。
【００１４】
第６の発明は、アルミラミネートフィルム製の袋の表面に一定間隔で規則的に折り曲げ加工を施した構造としたことにより、伝熱面との接触性能を向上させ、熱交換性能を向上させることができる。
【００１５】
第７の発明は、潜熱蓄熱剤の主成分が酢酸ナトリウム三水和物としたことにより、高効率な蓄熱性能及び放熱性能を実現することができる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における蓄熱装置の斜視図、図２は同蓄熱装置の内部構造を示す斜視図、図３は同蓄熱装置の伝熱促進材の側面断面図、図４は同蓄熱装置を設けた蓄熱システムの概略図、図５は同蓄熱システムを構成する流路板の概略図である。
【００１７】
図１に示す蓄熱装置１は、図２に示す主成分が酢酸ナトリウム三水和物で構成されている潜熱蓄熱剤２と、銅製の平織金網に対し一定間隔で規則的に折り曲げ加工を施した伝熱促進材３を幅２００ｍｍ、高さ２００ｍｍ、厚さ２０ｍｍの寸法に成型し前記潜熱蓄熱剤２内部に充填している。
【００１８】
伝熱促進材３は充填率を高くすると熱伝導促進効果が増すが、反面潜熱蓄熱剤２の充填量が減少するため、適当な充填率を定める必要がある。現在までの確認結果では体積比率で５％前後に設定することが最も優れた効果を有している。
【００１９】
この潜熱蓄熱剤２の周囲保護の目的として図２に示すように１ｍｍ厚のゴム板を２０ｍｍ幅に切断加工し両側面と底面の保護材４として使用している。
【００２０】
潜熱蓄熱剤２は蓄熱を行い温度が上昇すると固体から液体へ相変化し、このままでは取り扱いが困難であるため、所定の容器等に入れて一般的には使用されるが、図１に示すように省スペースで耐久性、バリア製に優れたものとしてポリエチレン、ナイロン、アルミニウム等により構成される複層のアルミラミネートフィルム５により製作された袋をここでは使用する。
【００２１】
アルミラミネートフィルム５によって蓄熱装置１を真空パックした状態で取り扱うことで、蓄熱装置１セット時の作業性は飛躍的に向上する。伝熱促進材３は金網を使用しているため、端部６が鋭利な形状となり、このまま真空パックする場合、アルミラミネートフィルム５を破損させるおそれがある。
【００２２】
これを防止するため、周囲を保護材４にて保護しているが、図３に示すように左右の端部６についてはさらに金網を密着曲げ加工することで端部６を内側に曲げ、アルミラミネートフィルム５破損の可能性を減少させる構造としている。
【００２３】
図４に示すようにこの蓄熱装置１は外部から供給される熱を蓄熱するための蓄熱システム７を構成するのに使用される。求められる蓄熱量により異なるが、家庭用の給湯用として使用する場合、潜熱蓄熱剤２の必要量は１００〜３００ｋｇ程度必要になるため、上記の寸法の蓄熱装置１が９０〜２７０個程度必要となる。
【００２４】
蓄熱装置１に熱を蓄熱するためには外部から蓄熱装置に熱を伝達するための設備が必要であるが、設備の小型化を図るためには少ないスペースにできるだけ多くの蓄熱装置１を設置したいため、内部に被加熱流体（例えば湯）を通過させて蓄熱装置１と熱交換を行うための流路板８を複数枚設置し、流路板８の間に蓄熱装置１を挟み込む構造とすることで、多くの蓄熱装置１を一定のスペースに設置するシステムとしている。
【００２５】
ここで、流路板８は図５に示すように内部に水圧が直接かかることから、水圧による流路板８の変形を防止するために、流路板８表面を凹凸構造とし、強度を増すことによって、水圧に対して一定の強度を確保しようとしている。この流路板８の凹部に対応するように、アルミラミネートフィルムには図１に示すような折り込み部９が表面に設けてある。
【００２６】
この蓄熱装置１の作用を説明する。蓄熱運転を行う場合、加熱流体通路にボイラー（図示せず）で加熱された高温の湯が流され、潜熱蓄熱剤２に蓄熱を行う。潜熱蓄熱剤２の温度が湯の温度に対して低い場合は、湯が有する熱は流路板８を通じて潜熱蓄熱剤２と伝熱促進材３に移動する。
【００２７】
酢酸ナトリウム三水和物を主成分とする潜熱蓄熱剤２は熱伝導率が０．６〜０．７Ｗ／ｍＫ程度とあまり高くないため、銅製金網で構成されている伝熱促進材３（熱伝導率３９０Ｗ／ｍＫ）によって潜熱蓄熱剤２の昇温を加速させ、できるだけ短時間で蓄熱を完了させようとしている。
【００２８】
潜熱蓄熱剤２は温度が上昇するにつれて固体から液体へと相変化を行い、潜熱領域の蓄熱を行うが、融解すると体積が膨張するため、液化した潜熱蓄熱剤２は空間を有している上部や流路板８の凹部に流れていくが、このときアルミラミネートフィルム５に設けている折り込み部９が潜熱蓄熱剤２とともに流路板８側に押されていき、流路板８と蓄熱装置１の密着性を向上させ、熱伝導性をさらに向上させることができる。
【００２９】
またこのとき、潜熱蓄熱剤２が融解したことにより、伝熱促進材３の端部６が現れることになるが、保護材４を設けていることにより、伝熱促進材３とアルミラミネートフィルム５の間に一定の層を設け、直接触れないようにすることで、アルミラミネートフィルム５を保護することができる。この動作を連続して行い、酢酸ナトリウム三水和物系の潜熱蓄熱剤の場合、融点が約５５℃であるため、この温度を上回ると蓄熱完了である。
【００３０】
蓄熱が完了すると必要時に所定の温度の湯を使用することができる。湯を使用するため蛇口等が開けられた場合、水道から供給された水は流路板８を通じて蓄熱装置１内の潜熱蓄熱剤２と熱交換することにより加熱され、その後混合弁により水と混合され所定の温度に調整した後、利用系に送られ風呂、シャワー等に使用される。
【００３１】
潜熱蓄熱剤２の有する熱が充分に利用され放熱されると液体から固体へと相変化を行う。この運転を繰り返すことにより、蓄熱装置１は長期間にわたって破損することなく安定して蓄放熱を行うことができるようになり、従来の蓄熱装置１に比べて省スペースで大容量の蓄熱を行うことができるようになるものである。
【００３２】
なお、本実施例では蓄熱運転時の加熱媒体にボイラーで加熱された湯を用いているが必ずしもこれに限定されるものではなく、ヒートポンプシステム等で加熱された冷媒を用いても何ら問題はない。
【００３３】
なお、本実施例に示した各種材料や数値などは必ずしもこれに限定されるものではなく、所定の役割を果たすことができるならば別の材料や数値で何ら問題はない。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明にかかる蓄熱装置は、蓄熱剤の取り扱いを容易にし、必要な蓄熱量に合わせて、搭載量を可変することができるため、蓄熱量に合わせて搭載量を変化させたい装置全般に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態１における蓄熱装置の斜視図
【図２】同蓄熱装置の内部構造を示す斜視図
【図３】同蓄熱装置の伝熱促進材の側面断面図
【図４】同蓄熱装置を設けた蓄熱システムの概略図
【図５】同蓄熱システムを構成する流路板の概略図
【符号の説明】
【００３６】
１    蓄熱装置
２    潜熱蓄熱剤
３    伝熱促進材
４    保護材
５    アルミラミネートフィルム
６    端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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