蓄热装置.pdf

本发明提供了一种能够提高蓄热剂的利用率的高效率蓄热装置。其中，带有一次流体流路的蓄热部件(8)和带有二次流体流路的流路平板(13)夹着蓄热体(11)依次进行层叠，且所述蓄热体(11)与所述蓄热部件(8)、流路平板(13)紧密贴合。这样，通过使具有一次流体流路的蓄热部件(8)和具有二次流体流路的流路平板(13)以夹着蓄热体(11)的方式进行层叠，可以高密度地进行蓄热剂充填，热源的热量可以直接传递到蓄热体(11)上，对蓄热剂能够进行高效率的热量存取。

1.  一种蓄热装置，其特征在于以下结构：设有一次流体流路的蓄热部件和具有二次流体流路的流路平板夹着蓄热体依次进行层迭，且所述蓄热体与所述蓄热部件、所述流路平板紧密贴合。

2.  如权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于以下结构：所述蓄热部件的表面上设有凸起部分，由所述凸起部分将蓄热体保持住。

3.  如权利要求1或者2所述的蓄热装置，其特征在于：所述蓄热部件由外表面上设有防腐表膜的铝挤压型材形成。

4.  如权利要求1或者2所述的蓄热装置，其特征在于：所述流路平板由外表面上设有防腐表膜的铜板形成。

5.  如权利要求1中所述的蓄热装置，其特征在于：所述蓄热剂装在薄膜制成的袋状容器中，形成蓄热体。

6.  如权利要求1中所述的蓄热装置，其特征在于以下结构：所述蓄热部件的型材侧面上设有带有贯通孔的贯通用凸起部分、和带有内螺纹的固定用凸起部分，所述蓄热部件和流路平板之间进行连结。

7.  如权利要求1中所述的蓄热装置，其特征在于还包括蓄热剂温度检测装置、蓄热剂振动装置和控制装置，所述控制装置根据所述蓄热剂温度检测装置的输出来对所述蓄热剂振动装置的操作进行控制。

8.  如权利要求1中所述的蓄热装置，其特征在于：所述蓄热装置的周围由结合部件进行结合的真空隔热材料加以包覆。

9.  一种热泵热水器，其特征在于包括：
热泵致冷剂回路，在所述热泵致冷剂回路中设有依次连接的压缩机、放热器、减压装置和蒸发器，同时还设有使所述放热器的下游侧和所述蒸发器的下游侧之间进行热交换的内部热交换器，
所述放热器由权利要求1中所述的蓄热部件形成。

10.  如权利要求9所述的热泵热水器，其特征在于还包括使蓄热部件和流路平板依次层迭后进行连结保持的端板，所述端板中设有内部热交换器的压缩机吸入管流路、和放热器出口管流路。

蓄热装置
技术领域
本发明涉及一种供暖供热等设备中使用的蓄热装置。
背景技术
在现有的蓄热装置中，一般在充填有蓄热剂的蓄热槽中设有热交换器，由循环泵将由热源加热后的循环水送至蓄热槽中的热交换器，在蓄热剂中进行蓄热(蓄热剂在温度变化时可在液体和固体之间发生状态变化)。供热时，使从进水管流入的水流经热交换器，从蓄热剂取出热量，再通过热水管供给热水(其中的一例可参考日本专利公开公报特开2003-232563)。
图10中示出了上述对比文献中所述的现有蓄热装置。如图10中所示，这一蓄热装置由蓄热槽1、蓄热剂2、热交换器3、循环泵4、热源5、进水管6、和供水管7构成。
但是，采用上述的现有蓄热装置的话，由于在蓄热材料中存入/取出热量是通过热交换器3来进行的，故存在着蓄热剂的利用率低的缺点。特别是在将热泵作为热源的装置中，由于是通过间接式热交换来进行蓄热的，因此效率非常低。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的上述问题，其目的在于提供一种能够提高蓄热剂的利用率的高效率蓄热装置。
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明的蓄热装置包括：带有一次流体流路的蓄热部件和带有二次流体流路的流路平板夹着蓄热体依次进行层迭，且所述蓄热体与所述蓄热部件、流路平板紧密贴合。这样，通过使具有一次流体流路的蓄热部件和具有二次流体流路的流路平板以夹着蓄热体的形式进行层迭，可以高密度地进行蓄热剂充填，热源的热量可以直接传递到蓄热体上，对蓄热剂能够进行高效率的热量存取。
本发明产生的技术效果如下。采用本发明的话，可以提供一种能提高蓄热剂的利用率的高效率蓄热装置。
本发明具体实施方式概述如下。本发明的第1方案的的蓄热装置包括：带有一次流体流路的蓄热部件和带有二次流体流路的流路平板夹着蓄热体依次进行层迭，且所述蓄热体与所述蓄热部件、流路平板紧密贴合。这样，通过使具有一次流体流路的蓄热部件和具有二次流体流路的流路平板以夹着蓄热体的形式进行层迭，可以高密度地进行蓄热剂充填，热源的热量可以直接传递到蓄热体上，对蓄热剂能够进行高效率的热量存取。
第2方案为，蓄热部件的表面上设有凸起部分，由所述凸起部分将蓄热体保持住。这样，通过使蓄热体由设有一次流体流路的蓄热部件来加以保持，可以将蓄热剂进行高密度充填，热源的热量可以直接传递到蓄热体上，对蓄热剂可以进行高效率的热量存取。
第3方案为，蓄热部件由外表面上设有防腐表膜的铝挤压型材形成。这样，蓄热装置的重量可以减轻，从一次流体至蓄热剂的传热性能可以提高，具有腐蚀性的蓄热材料对铝型材的腐蚀可以防止，实现一种重量轻、可靠性高的高效蓄热装置。
第4方案为，流路平板由外表面上设有防腐表膜的铜板形成。这样，从蓄热剂至二次流体的传热性能可以提高，具有腐蚀性的蓄热材料对铜板的腐蚀也能得到防止，从而可以实现一种可靠性高的高效率蓄热装置。
第5方案为，所述蓄热剂装在由薄膜制成的袋状容器中，形成蓄热体。这样，可以防止构成蓄热部件及流路平板的金属与蓄热剂直接接触，从而可以防止金属的腐蚀，同时也能防止从金属中析出的离子使蓄热剂发生劣化。
第6方案为，蓄热部件的型材侧面上设有带有贯通孔的贯通用凸起部分和带有内螺纹的固定用凸起部分，所述蓄热部件和流路平板之间进行连结。这样，在蓄热部件进行层迭后，通过在贯通用凸起部分的贯通孔中穿入构成连结体的螺丝、再把螺丝拧入固定用凸起部分的内螺纹中进行固定，无需使用特别的部件就能在层迭着的蓄热部件之间实现牢固的固定。
第7方案包括蓄热剂温度检测装置、蓄热剂振动装置和控制装置，所述控制装置根据所述蓄热剂温度检测装置的输出来对所述蓄热剂振动装置的操作进行控制。这样，在蓄热剂温度检测装置检测到蓄热剂达到或者接近凝固温度时，通过由控制装置使蓄热剂振动装置起振，使蓄热剂发生振动，就可以对蓄热剂加上机械振动，防止过冷却，从而可以在规定的温度上可靠地对潜热进行利用。
第8方案为，所述装置的周围由通过结合部件进行结合地真空隔热材料加以包覆。这样，可以减少蓄热装置的放热，从而可以实现高效率的操作。
第9方案中的热泵热水器包括：由压缩机、放热器、减压装置和蒸发器依次连接而成、同时还设有使所述放热器的下游侧和所述蒸发器的下游侧之间进行热交换的内部热交换器的热泵致冷剂回路，其中所述的放热器由第1～8任一方案中所述的蓄热部件形成。这样，热泵回路中的致冷剂将不通过二次热媒、直接地对蓄热体进行加热，从而可以实现高效率的蓄热操作。
第10方案中的热泵热水器还包括在蓄热部件和流路平板依次层迭后进行连结固定的端板，所述端板中设有内部热交换器的压缩机吸入管流路和放热器出口管流路。这样，端板和内部热交换器将成为一体，从而可以实现一种小型、高性能的蓄热装置。
附图说明
图1为本发明实施例1中的蓄热装置的正视截面图，
图2(a)为本发明实施例2中的蓄热装置的正视图，图2(b)为沿图2(a)的A-A面截得的截面图，
图3(a)为本发明实施例3中的蓄热装置的正视图，图3(b)为沿图3(a)的A-A面截得的截面图，
图4(a)为本发明实施例4中的蓄热装置的局部截面图，图4(b)为沿图4(a)的A-A面截得的截面图，
图5为本发明实施例5中的蓄热装置的正视截面图，
图6为本发明实施例6中的蓄热装置的正视截面图，
图7为本发明实施例7中的热泵热水器的回路结构图，
图8(a)为本发明实施例8中的蓄热装置的正视图，图8(b)为沿图8(a)的A-A面截得的截面图，
图9为本发明实施例9中的蓄热装置的正视截面图，
图10为现有蓄热装置的结构图。
上述附图中，1为蓄热槽，2为蓄热剂，3为热交换器，8为蓄热部件，9为一次流体流路，11为蓄热体，12为二次流体流路，13为流路平板，14为凸起部分，15为端板，16为连结体，17为防腐表膜，18为袋状容器，19为贯通孔，20为贯通用凸起部分，21为内螺纹，22为固定用凸起部分，23为蓄热剂温度检测装置，24为蓄热剂振动装置，25为控制装置，26为压缩机，27为膨胀阀，28为蒸发器，29为内部热交换器，30为压缩机吸入管流路，31为放热器出口管流路，32为板状真空隔热材料，33为结合部件。
具体实施方式
下面参照附图来对本发明的一些实施例进行详细说明。同时需要指出的是，本发明的技术范围并不受这些实施例的限定。
(实施例1)
图1为本发明第1实施例中的蓄热装置的结构示意图。
如图1中所述，蓄热部件8由带有一次流体流路9的型材10构成，型材10的一侧或者两侧设有蓄热体11，蓄热体11中含有蓄热剂2。流路平板13带有二次流体流路12并由凸起部分14夹住，型材10和流路平板13依次进行层迭。蓄热体11被设置成与蓄热部件8及流路平板13紧密贴合，其最外侧设有端板15，端板15由螺丝等紧固件16加以紧固。
下面对具有上述构造的蓄热装置中的工作情况及其作用进行描述。
首先，在蓄热时，高温的一次流体流入蓄热部件8中的型材10内的一次流体流路9中，对蓄热体11进行加热，从而在蓄热剂2中进行蓄热。放热时，低温的二次流体流入流路平板13中的二次流体流路12中，由蓄热体11中的蓄热剂2对二次流体进行放热。
这样，在本实施例中，通过将保持着蓄热体11的蓄热部件8和流路平板13依次层迭后再用紧固部件加以连结，可使流路平板13被凸起部分14牢固地夹住、固定，蓄热体11也会与型材10和流路平板13的表面紧密贴合后再进行层迭，故可以提高流路平板13的耐压性，可以高密度地充填入蓄热剂2，在蓄热和放热时可实现高效率的热量蓄入/取出。
(实施例2)
图2为本发明第2实施例中的蓄热装置的结构示意图。
在图2中，蓄热部件8中的型材10由铝挤压型材构成，且在其中与醋酸钠三水盐等蓄热剂2构成的蓄热体11相接触的外表面上设有由树脂等形成的防腐表膜17。
下面对具有上述构成的蓄热装置中的工作情况和作用进行描述。
首先，由醋酸钠三水盐等蓄热剂2构成的蓄热体11虽然会与铝挤压型材10的两侧表面发生接触，但是由于型材10的两侧表面上设有防腐表膜17，可以防止蓄热剂2和铝发生直接接触，避免铝离子溶解到蓄热剂2中，因此，铝材被腐蚀、蓄热剂发生劣化的情况可以得到防止。
这样，本实施例中通过在由铝挤压型材10的外表面形成防腐表膜17，可以防止铝和蓄热剂2发生直接接触，从而可以防止铝被腐蚀及蓄热剂2劣化。
(实施例3)
图3为本发明第3实施例中的蓄热装置的结构示意图。
在图3中，流路平板13由铜板构成，且其中与型材10及蓄热剂2发生接触的外表面上通过镀铬等方式设置有防腐表膜17。
下面对具有上述构成的蓄热装置中的工作情况和作用进行描述。
在蓄热部件8和流路平板13进行层迭时，流路平板13的表面与蓄热剂2和型材10中的凸起部分14发生接触。由于流路平板13是由热传导性优异的铜板构成，热量能够很好地从蓄热剂2传递至二次流体中。而且，由于流路平板13的表面上设有防腐表膜17，还可以防止铜板发生腐蚀。
如上所述，本实施例中通过用铜板构成流路平板13、且在其外表面上设置了防腐表膜17，因此可以防止蓄热剂2和铜板直接接触，提高蓄热剂2和二次流体的热交换性能，铜板的腐蚀及蓄热剂2的劣化也可以得到防止。
(实施例4)
图4为本发明第4实施例中的蓄热装置的结构示意图。
在图4中，蓄热体11以多个蓄热剂2为一组被装在由聚乙烯薄膜等制成的袋状容器18中。
下面对具有上述构成的蓄热装置中的工作情况和作用进行描述。
在本实施例中，通过将多块板状蓄热剂2装入袋状容器18中，并通过对袋状容器18进行热融等方法使各个蓄热剂2分别单独地进行充填，可以使将蓄热剂2装入蓄热部件8中的操作变得容易进行，铝及铜等金属的腐蚀也可以得到防止。
如上所述，通过象本实施例中的那样将蓄热剂2以多个为一组装入袋状容器18中，可以在装置完成组装后再充填进蓄热体11，蓄热剂2不会与构成材料直接接触，而是隔着袋状容器18进行接触。这样，热传导性优异的铝及铜等构成材料不必进行表面处理就可以直接使用。
(实施例5)
图5为表示本发明第5实施例中的蓄热装置的结构示意图。
在图5的蓄热部件8中，型材10的两侧面上设有贯通用凸起部分20和固定用凸起部分22，且贯通用凸起部分20中设有贯通孔19，固定用凸起部分22中设有内螺纹21。
下面对具有上述构造的蓄热装置中的工作情况和作用进行描述。
首先，在将蓄热部件8和流路平板13进行层迭时，在设在型材10的两侧面上的贯通用凸起部分20的贯通孔19中穿入螺丝等连结体16；然后，将固定连结体16的螺钉拧入另一个型材10上的固定用凸起部分22的内螺纹21中，实现固定。
如上所述，本实施例中通过在型材10的贯通孔19中穿入螺丝等连结体16、并将连结体16(螺丝)拧入另一个型材10的内螺纹21中进行固定，可使蓄热体11和型材10牢固地进行紧密贴合。另一方面，通过使流路平板13被型材10上的凸起部分14夹住、进行牢固的固定，与蓄热体11之间也能牢固地进行紧密贴合。这样，流路平板13的耐压可以得到提高，在二次流体流路12中可以流过大量的二次流体，对蓄热体11进行的热量存入/取出也能高效率地进行。
(实施例6)
图6为表示本发明第6实施例的蓄热装置的结构示意图。
图6中的蓄热部件8的构成为：蓄热体11的存贮空间的侧壁上装有蓄热剂温度检测装置23和蓄热剂振动装置24，并且还设有根据蓄热剂温度检测装置23的输出对蓄热剂振动装置24进行控制的控制装置25。
下面对具有上述构成的蓄热装置中的工作情况和作用进行描述。
首先，在放热时，蓄热体11的蓄热剂2处于高温溶融状态，低温水从流路平板13的二次流体流路12中流过时，热量将从蓄热剂2转移到水中，水在移动过程中温度将逐渐上升；而蓄热剂2在放出热量后，温度徐徐发生下降，接近凝固温度。在将醋酸钠三水盐等潜热蓄热材料用作蓄热剂2的场合下，会出现过冷却现象，即便到达了凝固温度也不会发生凝固，温度却不断下降，潜热也就不能取出。在本实施例中，当蓄热剂温度检测装置23检测到蓄热剂2的温度已达到凝固温度这一情况时，控制装置25使蓄热剂振动装置24发生振动，从而使蓄热剂2也发生振动，促进凝固反应，从而在规定的温度下也能可靠地取出潜热。
这样，本实施例中通过设置蓄热剂温度检测装置23、蓄热剂振动装置24和控制装置25，并在蓄热剂2达到凝固温度时使蓄热剂2发生振动，从而可以促进蓄热剂2的凝固反应，可以在规定的温度下从蓄热剂2中取出潜热。
(实施例7)
图7为本发明第7实施例中的蓄热装置的结构示意图。
在图7中，由热泵电路构成热源4，热源4中设有：压缩机26、作为减压装置的膨胀阀27、蒸发器28、内部热交换器29、和构成放热器的蓄热部件8。
下面对具有上述构成的蓄热装置中的工作情况和作用进行描述。
首先，使由压缩机26变成高温高压的致冷剂气体流入蓄热部件8的一次流体流路9中，对蓄热体11进行放热，放热后其温度也会降低；然后，由内部热交换器29对被压缩机26吸入的致冷剂气体进行加热，由膨胀阀27使致冷剂变成低温低压的液体，在蒸发器28中进行吸热、蒸发，然后再次以气体的状态吸入到压缩机26中。
这样，本实施例中通过使由压缩机26变成高温高压的致冷剂气体直接流入到蓄热部件8的一次流体流路9中，可以使由热泵电路构成的热源4中产生的热直接地传递到蓄热体11中，不再需要二次热媒，通过简单的构成就能在蓄热体11中进行高效率的蓄热。在将碳酸气体用作致冷剂的场合下，虽然在通过一次流体流路9时不发生液化，不产生放热器的作用，但是可以达到一样的效果。另外，通过由内部热交换器29使压缩机26的吸入气体的温度达到高温，可以使一次流体流路9的入口温度也达到高温，对蓄热剂2可以进行有效的利用。
(实施例8)
图8为本发明的第8实施例中的蓄热装置的结构示意图。
图8中，蓄热部件8和流路平板13被依次进行层迭，由连结体16进行连结固定的端板15中设有：内部热交换器29的压缩机吸入管流路30、和放热器出口管流路31。
下面对具有上述构成的蓄热装置中的工作情况和作用进行描述。
首先，在将蓄热部件8和流路平板13依次层迭后用连结体16进行连结时，层迭的起点或终点中的至少一方需要用端板15来加以固定。通过由内部设有压缩机吸入管流路30和放热器出口管流路31的端板15来进行保持，可以使压缩机吸入气体和冷凝液之间进行热交换。
如上所述，本实施例中通过使端板15采取内部设有压缩机吸入管流路30和放热器出口管流路31的构成，可以用简单的构成使压缩机吸入气体和冷凝液之间进行热交换，从而可以减小装置体积，实现高效率的蓄热操作。
(实施例9)
图9为本发明第9实施例中的蓄热装置的结构示意图。
在图9中，层迭后的蓄热部件8的周围由板状真空隔热材料29加以覆盖，所述板状真空隔热材料29的结合部由隔热带或者板状真空隔热材料29的密封材料构成的结合部件33进行结合。
下面对具有上述构成的蓄热装置中的工作情况和作用进行描述。
首先，在蓄热部件8进行层迭、连结后形成的箱型蓄热槽1的周围，紧密地贴合上板状真空隔热材料32，板状真空隔热材料32之间互相连接的部位通过结合部件33进行结合，使蓄热部件8实现保温、隔热。
这样，本实施例中通过将由蓄热部件8板状层迭、连结而成的箱型蓄热槽1的各个构成面由真空隔热材料32加以覆盖，再通过结合部件33进行结合，可以将隔热性能优异但弯曲加工较难的板状真空隔热材料32用作隔热材料，从而可以实现一种放热少的高性能小型蓄热装置。
综上所述，本发明中的蓄热装置由于能够实现高效率和高可靠性，故可以适用在住宅供暖、浴室供暖干燥、干衣机及工业用废热回收装置等场合下。