(57)【要約】【課題】小型かつ蓄熱能力の高い蓄熱装置を提供すること。【解決手段】ヒータ２と顕熱蓄熱部５と潜熱蓄熱部８を備え、ヒータ２を中心にして外周には熱伝導率の高い顕熱蓄熱部５、さらにその外周には顕熱蓄熱部５よりも熱伝導率の低い潜熱蓄熱部８をそれぞれ密接させて設けた。顕熱蓄熱部５は熱伝導率が高いため、ヒータ２の加熱を開始してから短時間で昇温して熱を放出するようになる。潜熱蓄熱部８は顕熱蓄熱部５からの放熱により加熱されるので、ヒータ２に近いほど融解温度の高い蓄熱部を配置することにより、短時間でより多くの熱量を潜熱蓄熱部８に蓄えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータと、前記ヒータの外周に密接して設けられた顕熱蓄熱部と、前記顕熱蓄熱部の外周に密接して設けられた潜熱蓄熱部を備えていることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項２】
前記潜熱蓄熱部は、融解温度が異なる複数の潜熱蓄熱体をヒータに近い方から融解温度が高い順に配置して構成されていることを特徴とする請求項１記載の蓄熱装置。
【請求項３】
前記潜熱蓄熱部は、内部に伝熱部材を有することを特徴とする請求項１または２に記載の蓄熱装置。
【請求項４】
前記潜熱蓄熱体には、顕熱蓄熱体が混入されていることを特徴とする請求項１または２に記載の蓄熱装置。
【請求項５】
潜熱蓄熱部との間に空気通路を介して設けられたケースと、空気通路と蓄熱装置の外部とを連通する連通口と、連通口を開閉する開閉部材を有することを特徴とする請求項３または４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、ヒータを用いて蓄熱体を加熱する蓄熱装置に関し、特に蓄熱体として顕熱蓄熱体と潜熱蓄熱体を用いる蓄熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒータで蓄熱体を加熱する蓄熱装置が提案され、暖房装置等に用いられている。蓄熱装置は、夜間にヒータを通電して蓄熱体に熱を蓄えておき、日中に蓄えた熱を放出して暖房を行うことができるため、割安な深夜電力を利用することによる使用電力のコスト低減が期待できる。
【０００３】
また、蓄熱装置に用いられる蓄熱体には大きく分けて顕熱蓄熱体と潜熱蓄熱体があるが、潜熱蓄熱体は顕熱蓄熱体に比べて熱容量が大きいため、潜熱蓄熱体を用いることによって蓄熱による暖房効果を長く保つことができ、さらに装置自体を小型化することができるという利点がある。しかしながら、潜熱蓄熱体は熱伝導率が低いため、必要な熱量を蓄えるのに時間がかかるという問題があった。
【０００４】
そこで図６に示すように、潜熱蓄熱体と顕熱蓄熱体の両方を利用した蓄熱装置が提案されている。この蓄熱装置は、ヒータ２１と、顕熱蓄熱体２２と、潜熱蓄熱体２３を備えており、ヒータ２１により蓄熱体の加熱が開始されると、熱伝導性の良い顕熱蓄熱体２２が先に昇温し熱を放出する。潜熱蓄熱体２３はその間にヒータ２１からの熱を蓄え続け、一定量の熱が潜熱蓄熱体２３に蓄熱されるとヒータ２１による加熱を停止または制御して、潜熱蓄熱体２３からの放熱を暖房に用いるのである。
【特許文献１】特開２００７−２４３５２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、上述の構成では、ヒータで発生する熱が有効に利用されていないため蓄熱体の加熱効率が悪いという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためのもので、小型かつ蓄熱能力の高い蓄熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ヒータと、前記ヒータの外周に密接して設けられた顕熱蓄熱部と、前記顕熱蓄熱部の外周に密接して設けられた潜熱蓄熱部を備えていることを特徴とする蓄熱装置である。
【０００８】
また、前記潜熱蓄熱部は、融解温度が異なる複数の潜熱蓄熱体をヒータに近い方から融解温度が高い順に配置して構成されていることを特徴とする請求項１記載の蓄熱装置である。
【０００９】
また、前記潜熱蓄熱部は、内部に伝熱部材を有することを特徴とする請求項１または２に記載の蓄熱装置である。
【００１０】
また、前記潜熱蓄熱部には、顕熱蓄熱体が混入されていることを特徴とする請求項１または２に記載の蓄熱装置である。
【００１１】
また、潜熱蓄熱部との間に空気通路を介して設けられたケースと、空気通路と蓄熱装置の外部とを連通する連通口と、連通口を開閉する開閉部材を有することを特徴とする請求項３または４に記載の蓄熱装置である。
【発明の効果】
【００１２】
上述のように構成することにより、ヒータからの熱を効率よく蓄熱体が吸収して蓄熱するため、蓄熱能力の高い蓄熱装置を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
好適と考える本発明の実施形態を、本発明の作用を示して簡単に説明する。
【００１４】
本発明の蓄熱装置は、ヒータと顕熱蓄熱体と潜熱蓄熱体を備え、ヒータを中心にして外周には熱伝導率の高い顕熱蓄熱体、さらにその外周には顕熱蓄熱体よりも熱伝導率の低い潜熱蓄熱体をそれぞれ密接させて設けており、ヒータから発せられる熱は、まずその外周の顕熱蓄熱体に蓄えられ、さらに顕熱蓄熱体が蓄えた熱はその外周の潜熱蓄熱体に伝熱し蓄えられるようになっている。
【００１５】
顕熱蓄熱体は熱伝導率が高いため、ヒータの加熱を開始してから短時間で昇温して熱を放出するようになる。潜熱蓄熱体は顕熱蓄熱体からの放熱により加熱されるので、ヒータに近いほど融解温度の高い蓄熱体を配置することにより、短時間でより多くの熱量を潜熱蓄熱体に蓄えることができる。
【００１６】
また、ヒータと蓄熱体はそれぞれは密接しているので熱の損失が少なく、より効率的に蓄熱体に熱を蓄えることが可能となるとともに、ヒータと蓄熱体との間に無駄な空間がないため、従来に比べて装置を小型に構成することも可能となる。
【実施例１】
【００１７】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１、図２は本発明の蓄熱装置の断面を示した図であって、蓄熱部１はその中心にヒータ２を備え、このヒータ２の外周には容器３に顕熱蓄熱体４を収容した顕熱蓄熱部５を配置し、さらに顕熱蓄熱部５の外周には容器６に潜熱蓄熱体７を収容した潜熱蓄熱部８を配置して構成されている。
【００１９】
顕熱蓄熱部５を構成する顕熱蓄熱体４には、レンガなどの熱伝導率が比較的高く、熱容量の低い材料が用いられていて、ヒータ２の熱を素早く吸収して昇温させることができる。
【００２０】
一方、潜熱蓄熱部８を構成する潜熱蓄熱体７には、例えばエリスリトール、ガラクチオール、マンニトール、その他、多糖類から選ばれた有機物が使用されており、ヒータ２からの熱によって潜熱蓄熱体７が融解されると、このときに加えられた熱量が潜熱として潜熱蓄熱部８に蓄熱される。潜熱蓄熱体７は、顕熱蓄熱体４に比べて熱伝導率は低いが熱容量が大きいため、蓄えた熱を長時間放出することができる。
【００２１】
潜熱蓄熱部８の内部には伝熱部材９が設けられており、昇温した顕熱蓄熱部５が放出する熱をこの伝熱部材９を介して潜熱蓄熱部８に伝達することで、潜熱蓄熱体７の加熱効率が向上する。
【００２２】
ヒータ２、顕熱蓄熱部５、潜熱蓄熱部８は加熱の際に熱損失が発生しないよう互いに密接して設けられており、これらの間隙には例えば高温耐久性に優れる無機接着剤を充填して固着されている。
【００２３】
なお、ヒータ２によって加熱される顕熱蓄熱部５はかなりの高温となるが、顕熱蓄熱体４は高温耐性に優れているため、ヒータ２の外周に配置することが可能である。一方、潜熱蓄熱部８は顕熱蓄熱部５を挟んでヒータ２とは接しないようになっているので、出力の高いヒータ２を使用しても蓄熱体の耐久性が問題になることはない。
【００２４】
また、蓄熱部１の外周の温度が高いと、転倒した場合に火災発生の原因になってしまうが、本発明の蓄熱部１はヒータ２の温度を高くしても、最外周である潜熱蓄熱部８の温度はヒータ２と比べて低く抑えることができるため、火災発生の恐れもなく安全性にも優れている。
【００２５】
そして、断熱材からなるケース１０が蓄熱部１を囲うように設けられ、この蓄熱部１とケース１０の間には空気が通過する空気通路１１が形成されている。また、ケース１０の所定位置には空気通路１１と蓄熱装置の外部とを連通し空気が出入りする連通口１２ａ、１２ｂが設けられるとともに、この連通口１２ａ、１２ｂを開閉する開閉部材１３が設置されている。
【００２６】
連通口１２は、図３に示すように１箇所のみとすることもできるが、この場合は２箇所のときと比べて開口面積を大きくする必要がある。
【００２７】
潜熱蓄熱体７を収容する容器６にはフィン１４が形成されており、連通口１２ａから流入した空気は空気通路１１を通過する間にフィン１４と熱交換することで温風となって、もう一方の連通口１２ｂから排出される。
【００２８】
次に、前述した構成から成る蓄熱装置の動作について説明する。
【００２９】
蓄熱動作：まず、ヒータ２への通電が開始されると、ヒータ２から発する熱はその外周の顕熱蓄熱部５に供給される。顕熱蓄熱部５はヒータ２に密接して配置されているので、ヒータ２が発する熱は全て顕熱蓄熱体４に吸収され、さらに顕熱蓄熱体４は熱伝導率が高いため、ヒータ２からの熱を受けて素早く昇温し、熱を放出するようになる。
【００３０】
顕熱蓄熱部５から放出された熱は、さらにその外周の潜熱蓄熱部８に供給される。潜熱蓄熱部８は顕熱蓄熱部５に密接して配置されているので、顕熱蓄熱部５から放出される熱は全て潜熱蓄熱体７に吸収される。また潜熱蓄熱体７の内部に設けられた伝熱部材９が顕熱蓄熱部５が放出する熱を潜熱蓄熱部８の内部から伝達するので、潜熱蓄熱部８は顕熱蓄熱部５との境界面からだけでなく内部からも加熱されることとなり、加熱効率が向上する。
【００３１】
そして、潜熱蓄熱体７の温度が融解温度に達すると、潜熱蓄熱体７が融解してこの潜熱が潜熱蓄熱部８に蓄熱される。
【００３２】
その後、蓄熱部１に蓄えられた熱量が所定値に達すると、ヒータ２への通電が停止される。このとき開閉部材１３は閉じられているので、蓄熱部１に蓄えられた熱は、空気通路１１およびケース１０によって外部への放出が抑えられるため、放熱の要求があるまで高温を維持することが可能となる。
【００３３】
放熱動作：ここでは、本蓄熱装置を暖房装置の熱源として使用した場合について説明する。暖房装置の本体より放熱の要求があると、開閉部材１３が開き、図示しない送風機によって暖房装置内に取り込まれた空気は、連通口１２ａから蓄熱装置内部に流入する。連通口１２ａより流入した空気は、空気通路１１を通過する間に潜熱蓄熱部８から放出される熱を受けて昇温し、温風となってもう一方の連通口１２ｂより排出される。そしてこの温風は暖房装置の吹出口より排出されて室内を暖房する。
【００３４】
なお、空気通路１１には、潜熱蓄熱体７を収納した容器６からフィン１４が突設しているので、空気通路１１を通過する空気はこのフィン１４と熱交換を行うとともに撹拌され、連通口１２ｂより排出される温風の温度はムラなく略一定となる。
【００３５】
そして、暖房装置本体から放熱停止の要求があると、開閉部材１３を閉じて以降の放熱を遮断する。
【００３６】
潜熱蓄熱体７は、蓄えた潜熱を放熱することで徐々に凝固するが、熱容量が大きいため、長時間放熱をすることが可能である。したがって、夜間ヒータ２を通電して蓄熱体に熱を蓄えておき、日中には蓄えた熱を放出して暖房を行うことができるため、割安な深夜電力を利用することで使用電力のコストを低減することとなる。
【実施例２】
【００３７】
実施例１と同一部分については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３８】
図４は、本発明の第２の実施例の蓄熱装置の断面を示した図であって、潜熱蓄熱部８は、融解温度がＴ１の潜熱蓄熱体７ａからなる第一潜熱蓄熱部１５と、融解温度がＴ２（Ｔ１＞Ｔ２）の潜熱蓄熱体７ｂからなる第二潜熱蓄熱部１６とを備え、ヒータ２に近い方から融解温度が高い順に配置して構成されている。
【００３９】
潜熱蓄熱体７は固有の融解温度を持っており、それぞれが潜熱として蓄熱できる温度範囲は限られるが、異なる融解温度を持つ潜熱蓄熱体７を複数備えることにより蓄熱できる温度範囲が広くなるため、潜熱蓄熱部８に効率的に熱を蓄えることができる。なお、本実施例では２種類用の潜熱蓄熱体７ａ、７ｂを用いているが、蓄熱体の種類はこれに限るものではない。
【００４０】
また、融解温度が高い潜熱蓄熱体７ａを融解し第一潜熱蓄熱部１５に潜熱を蓄えるためには高い温度が必要であるため、ヒータ２からの熱を受け高温となっている顕熱蓄熱部５の隣に配置することで潜熱蓄熱体７ａを融解して潜熱が蓄えられる。そして融解温度の低い潜熱蓄熱体７ｂからなる第二潜熱蓄熱部１６は第一潜熱蓄熱部１５が放出する熱によって融解し、潜熱を蓄える。
【００４１】
そして、放熱の際には、蓄熱部１の最外周にある第二潜熱蓄熱部１６と空気通路１１を通過する空気との間で熱交換が行われ、第二潜熱蓄熱部１６が蓄えた潜熱は空気に奪われてしまう。ところが、第二潜熱蓄熱部１６は第一潜熱蓄熱部１５が放出する熱を受けて加熱されるので、第二潜熱蓄熱部１６の温度低下を防止することができる。
【００４２】
つまり、第一潜熱蓄熱部１５を構成する潜熱蓄熱体７ａは融解温度が高いため放熱温度も高く、第二潜熱蓄熱部１６を構成する潜熱蓄熱体７ｂを融解状態に保持することができる。したがって、第二潜熱蓄熱部１６は第一潜熱蓄熱部１５からの放熱を受けて潜熱を蓄え続けることとなり、長時間にわたって一定温度を放熱することが可能となる。
【実施例３】
【００４３】
図５は、本発明の第３の実施例の蓄熱装置の断面を示した図であって、潜熱蓄熱体７には顕熱蓄熱体４が混入されている。顕熱蓄熱体４は熱伝導率が高く、顕熱蓄熱部５が放出する熱を潜熱蓄熱部８の内部から伝達するので、潜熱蓄熱部８の加熱効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例１の蓄熱装置の断面図である。
【図２】本発明の実施例１の蓄熱部の断面図である。
【図３】本発明の実施例１の変形例を示すの縦断面図である。
【図４】本発明の実施例２の蓄熱部の断面図である。
【図５】本発明の実施例３の蓄熱部の断面図である。
【図６】従来の蓄熱装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
２    ヒータ
５    顕熱蓄熱部
８    潜熱蓄熱部
９    伝熱部材
４    顕熱蓄熱体
７    潜熱蓄熱体
１１  空気通路
１０  ケース
１２ａ、１２ｂ  連通口
１３  開閉部材
【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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【図６】
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