CN109642776B - 蓄热系统、蓄热容器、使用蓄热容器的蓄热装置及使用蓄热装置的暖气装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能以简易的构成来提高发热量以及热输送量的蓄热系统、蓄热容器以及使用上述蓄热容器的蓄热装置。本发明的蓄热系统使用蓄热容器,所述蓄热容器具有:管状体;吸附材料,其收纳于该管状体,通过被吸附物的吸附进行发热,并通过被吸附物的脱离进行吸热;以及流路,其在长轴方向上贯通所述管状体,所述蓄热系统具有扩散层,所述扩散层从所述流路向所述吸附材料输送液相的所述被吸附物,在所述流路中输送所述被吸附物,且所述被吸附物被输送至所述扩散层,输送至所述扩散层的所述被吸附物的一部分被所述吸附材料吸附,所述吸附材料放热,所述被吸附物的剩余部分被所述热气化,从而成为热输送流体。
Description
技术领域
本发明涉及使用吸附材料的蓄热容器以及包括该蓄热容器的蓄热装置,该吸附材料能够利用在吸附材料(例如,沸石等)吸附被吸附物(例如,水等)时放热且被吸附物(例如,水等)脱离时吸热的作用,反复进行发热与蓄热。
背景技术
近年来,一直在研究工业设备等的余热的贮存以及利用,尤其是对从汽车的发动机得到的余热进行贮存以及利用的蓄热系统。
为此,如图8所示,提出了一种蓄热容器6,其中,包含粉体的化学蓄热材料62以及与化学蓄热材料62相邻配置的发泡膨胀材料63的化学蓄热材料复合体收纳于内管61与外管67之间,供作为伴随化学蓄热材料62的蓄热/放热的反应物/反应生成物的水蒸气流通的反应流路64在内管61内构成,与化学蓄热材料62之间进行热交换的热交换介质即气体状的流体所流通的热交换流路66设置于外管67与外壁65之间(专利文献1)。
然而,在专利文献1的蓄热容器6中,需要分开设置供给水蒸气的反应流路64和供给热交换介质的热交换流路66,因此,存在配管构成复杂的问题。另外,由于配管构成的复杂化,能搭载于蓄热容器6的化学蓄热材料62的量变少,因此,存在蓄热容器6的单位体积的利用热量(蓄热密度)变小的问题。
另外,化学蓄热材料蓄热所需的温度(蓄热温度)高至350℃以上,因配置蓄热容器的场所的不同而存在难以蓄热的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:JP特开2009-228952号公报
发明内容
(发明要解决的课题)
本发明鉴于上述现有技术的问题而提出,其目的在于,提供能以简易的构成来提高发热量和热输送量的蓄热系统、蓄热容器、使用上述蓄热容器的蓄热装置、以及使用上述蓄热装置的暖气装置。
用于解决课题的手段
本发明的实施方式是一种蓄热系统,其使用蓄热容器,所述蓄热容器具有:管状体;吸附材料,其收纳于该管状体,通过被吸附物的吸附进行发热,并通过被吸附物的脱离进行吸热;以及流路,其在长轴方向上贯通所述管状体,所述蓄热系统具有扩散层,所述扩散层从所述流路向所述吸附材料输送液相的所述被吸附物,在所述流路中输送所述被吸附物,且所述被吸附物被输送至所述扩散层,输送至所述扩散层的所述被吸附物的一部分被所述吸附材料吸附,所述吸附材料放热,所述被吸附物的剩余部分被所述热气化,从而成为热输送流体。
在上述实施方式中,被吸附物作为有助于吸附材料的吸热以及发热的介质发挥功能,且还通过从液相向气相进行相变而作为热输送流体(即,热输送介质)发挥功能。
本发明的实施方式是蓄热系统,其中,所述热输送流体被输送至热交换器,从气相向液相进行相变。
本发明的实施方式是蓄热系统,其中,所述扩散层是具有毛细管构造的构造体。
本发明的实施方式是一种蓄热容器,其具有:管状体;吸附材料,其收纳于该管状体,通过被吸附物的吸附进行发热,并通过被吸附物的脱离进行吸热;流路,其在长轴方向上贯通所述管状体;以及扩散层,其设置于所述吸附材料与所述流路之间。
本发明的实施方式是蓄热容器,其中,所述流路贯通所述吸附材料。
本发明的实施方式是蓄热容器,其中,还具有保持构件,所述保持构件用于保持所述吸附材料的形状。
本发明的实施方式是蓄热容器,其中,所述保持构件的一部分或者全部构成所述扩散层。
本发明的实施方式是蓄热容器,其中,所述扩散层是具有毛细管构造的构造体。
本发明的实施方式是一种蓄热容器,其具有:管状体;吸附材料,其收纳于该管状体,通过被吸附物的吸附进行发热,并通过被吸附物的脱离进行吸热;第一盖体,其是与该吸附材料的所述管状体的一端部侧相邻设置的多孔体;第二盖体,其是与该吸附材料的所述管状体的另一端部侧相邻设置的多孔体;第一吸液芯结构体,其在所述第一盖体与所述第二盖体之间与所述吸附材料的内侧相邻设置,并具有毛细管构造;以及流路,其设置于所述第一吸液芯结构体的内侧,并在长轴方向上贯通所述管状体。
在上述实施方式中,通过向与吸附材料的内侧相邻设置的第一吸液芯结构体供给具有作为有助于吸附材料的吸热和发热的介质的功能的液相的被吸附物,从而液相的所述被吸附物通过第一吸液芯结构体的毛细管力而向第一吸液芯结构体整体移动。移动至第一吸液芯结构体整体的液相的所述被吸附物被吸附材料吸附,并从吸附材料放出热。另外,通过第一盖体的液相的所述被吸附物被吸附材料吸附,并从吸附材料放出热。另一方面,从设置于第一吸液芯结构体的内侧的所述流路的一个开口端部向所述流路内同样地供给液相的所述被吸附物。供给至流路的内部的液相的所述被吸附物在流路内部从流路的一个开口端部侧向另一个开口端部侧流动,在此期间,接收上述热而气化,即,向气相的所述被吸附物进行相变。
流路内部生成的气相的所述被吸附物作为输送上述热的热输送流体,从流路的另一个开口端部向与热利用对象热连接的热交换器(例如,冷凝器等)进行输送。因此,上述流路成为所述热输送流体的通路。
另一方面,蓄热容器的外部的热可经由蓄热容器的管状体的壁面而向收纳于管状体内部的吸附材料移动。利用移动至该管状体的内部的热,被吸附材料从吸附材料脱离,从而吸附材料对移动至管状体内部的热进行贮存(蓄热)。
在上述实施方式中,吸附材料配置于管状体的壁面与第一吸液芯结构体之间。另外,第一盖体与第二盖体的材质即多孔体是具有多个贯通孔的构造,该贯通孔的尺寸被设置为能使液相的所述被吸附物通过但不能使吸附材料通过。应予说明,本说明书中的“内侧”是指,相对于管状体的内表面(内周面),管状体的长轴方向的中心轴侧。另外,如后所述,可以设置多条流路,在此情况下,“内侧”是指从管状体朝向第一吸液芯结构体的方向侧。
本发明的实施方式是一种蓄热容器,其具有:管状体;吸附材料,其收纳于该管状体,通过被吸附物的吸附进行发热,并通过被吸附物的脱离进行吸热;第一盖体,其是与该吸附材料的所述管状体的一端部侧相邻设置的多孔体;第二盖体,其是与该吸附材料的所述管状体的另一端部侧相邻设置的多孔体;第一吸液芯结构体,其在所述第一盖体与所述第二盖体之间与所述吸附材料的内侧相邻设置,并具有毛细管构造;以及流路,其设置于所述第一吸液芯结构体的内侧,并形成于所述管状体的长轴方向,所述流路被所述第一盖体闭塞。
本发明的实施方式是蓄热容器,其中,在所述管状体,收纳有形成所述流路的内管。在该形态中,内管的内部成为所述流路。
本发明的实施方式是一种蓄热容器,其具有:管状体;吸附材料,其收纳于该管状体,通过被吸附物的吸附进行发热,并通过被吸附物的脱离进行吸热;第一盖体,其是与该吸附材料的所述管状体的一端部侧相邻设置的多孔体;第二盖体,其是与该吸附材料的所述管状体的另一端部侧相邻设置的多孔体;第一吸液芯结构体,其在所述第一盖体与所述第二盖体之间设置于所述吸附材料与所述管状体之间,并具有毛细管构造;以及内管,其外表面与所述吸附材料接触,并形成流路,所述流路在长轴方向上贯通所述管状体。
在上述实施方式中,在第一吸液芯结构体与形成所述流路的内管的外表面(外周面)之间配置有吸附材料。
本发明的实施方式是一种蓄热容器,其具有:管状体;吸附材料,其收纳于该管状体,通过被吸附物的吸附进行发热,并通过被吸附物的脱离进行吸热;第一盖体,其是与该吸附材料的所述管状体的一端部侧相邻设置的多孔体;第二盖体,其是与该吸附材料的所述管状体的另一端部侧相邻设置的多孔体;第一吸液芯结构体,其在所述第一盖体与所述第二盖体之间设置于所述吸附材料与所述管状体之间,并具有毛细管构造;以及内管,其外表面与所述吸附材料接触,并形成所述管状体的长轴方向的流路,所述流路被所述第一盖体闭塞。
本发明的实施方式是蓄热容器,其中,在所述内管的内表面,设置有具有毛细管构造的第二吸液芯结构体。
在该形态中,不仅向第一吸液芯结构体,还向第二吸液芯结构体供给液相的被吸附物。供给至第二吸液芯结构体的液相的被吸附物接收上述热而气化,成为热输送流体。
本发明的实施方式是蓄热容器,其中,所述第一吸液芯结构体是通过对金属网或者粉末状的金属材料进行烧成而构筑的金属烧结体。
本发明的实施方式是蓄热容器,其中,所述第一吸液芯结构体是形成于所述内管的外表面的具有毛细管力的槽。
本发明的实施方式是蓄热容器,其中,所述第一吸液芯结构体是形成于所述管状体的内表面的具有毛细管力的槽。
本发明的实施方式是蓄热容器,其中,所述第二吸液芯结构体是通过对金属网、粉末状的金属材料进行烧成而构筑的金属烧结体,或者是形成于内管的内表面的具有毛细管力的槽。
本发明的实施方式是一种蓄热装置,其具有循环系统,所述循环系统包括:蓄热容器,其具有管状体、吸附材料、流路以及扩散层,所述吸附材料收纳于该管状体,通过被吸附物的吸附进行发热,并通过被吸附物的脱离进行吸热,所述流路在长轴方向上贯通所述管状体,所述扩散层设置于所述吸附材料与所述流路之间;热输送流体容器,其与所述管状体的一端部连接,并收纳有液相的所述被吸附物;热交换器,其与所述管状体的另一端部连接;第一配管系统,其对所述蓄热容器与所述热输送流体容器进行连接;以及第三配管系统,其对所述热输送流体容器与所述热交换器进行连接,所述循环系统呈气密状态,且被脱气,在所述第一配管系统,设置有第一阀,所述第一阀根据所述蓄热容器的放热温度而关闭。
本发明的实施方式是蓄热装置,其中,在从所述吸附材料开始放热起经过规定时间时、在规定量的所述被吸附物被送回至所述热输送流体容器时、或者在热交换器的放热量达到规定值时的任一时刻,实施所述第一阀的关闭。
本发明的实施方式是一种蓄热装置,其具有循环系统,所述循环系统包括:蓄热容器,其具有管状体、吸附材料、流路、以及扩散层,所述吸附材料收纳于该管状体,通过被吸附物的吸附进行发热,并通过被吸附物的脱离进行吸热,所述流路在长轴方向上贯通所述管状体,所述扩散层设置于所述吸附材料与所述流路之间;热输送流体容器,其与所述管状体的一端部连接,并收纳有液相的所述被吸附物;热交换器,其与所述管状体的另一端部连接;第一配管系统,其对所述蓄热容器与所述热输送流体容器进行连接;以及第三配管系统,其对所述热输送流体容器与所述热交换器进行连接,所述循环系统呈气密状态,且被脱气,在所述第一配管系统,设置有第一阀,在所述第三配管系统,设置有第二阀,所述第二阀根据所述热输送流体容器中的液相的所述被吸附物的收纳量,在所述第一阀的关闭后被关闭。
本发明的实施方式是蓄热装置,其中,在所述第一配管系统,还设置有逆流防止构件。
本发明的实施方式是一种蓄热装置,其具有循环系统,所述循环系统包括:蓄热容器,其具有管状体、吸附材料、第一盖体、第二盖体、第一吸液芯结构体以及流路,所述吸附材料收纳于该管状体,通过被吸附物的吸附进行发热,并通过被吸附物的脱离进行吸热,所述第一盖体是与该吸附材料的所述管状体的一端部侧相邻设置的多孔体,所述第二盖体是与该吸附材料的所述管状体的另一端部侧相邻设置的多孔体,所述第一吸液芯结构体在所述第一盖体与所述第二盖体之间与所述吸附材料的内侧相邻设置,并具有毛细管构造,所述流路设置于所述第一吸液芯结构体的内侧,并在长轴方向上贯通所述管状体;热输送流体容器,其与所述管状体的一端部连接,并收纳有液相的所述被吸附物;冷凝器,其与所述管状体的另一端部连接,并使气化的所述被吸附物液化;以及配管系统,其对所述热输送流体容器与所述冷凝器进行连接,并将通过所述冷凝器得到的液相的所述被吸附物向所述热输送流体容器供给,所述循环系统呈气密状态,且被脱气。在所述蓄热容器与所述热输送流体容器之间配置有逆流抑制构件。
在上述实施方式中,逆流抑制构件例如为孔质体的情况下,是具有多个使液相的被吸附物能够通过的尺寸的贯通孔的多孔体。
本发明的实施方式是一种蓄热装置,其具有循环系统,所述循环系统包括:蓄热容器,其具有管状体、吸附材料、第一盖体、第二盖体、第一吸液芯结构体以及流路,所述吸附材料收纳于该管状体,通过被吸附物的吸附进行发热,并通过被吸附物的脱离进行吸热,所述第一盖体是与该吸附材料的所述管状体的一端部侧相邻设置的多孔体,所述第二盖体是与该吸附材料的所述管状体的另一端部侧相邻设置的多孔体,所述第一吸液芯结构体在所述第一盖体与所述第二盖体之间与所述吸附材料的内侧相邻设置,并具有毛细管构造,所述流路设置于所述第一吸液芯结构体的内侧,并形成于所述管状体的长轴方向,所述流路被所述第一盖体闭塞;热输送流体容器,其与所述管状体的一端部连接,并收纳有液相的所述被吸附物;冷凝器,其与所述管状体的另一端部连接,并使气化的所述被吸附物液化;以及配管系统,其对所述热输送流体容器与所述冷凝器进行连接,并将通过所述冷凝器得到的液相的所述被吸附物向所述热输送流体容器供给,所述循环系统呈气密状态,且被脱气,在所述蓄热容器与所述热输送流体容器之间,配置有逆流抑制构件。
本发明的实施方式是蓄热装置,其中,在所述管状体,收纳有用于形成所述流路的内管。
本发明的实施方式是一种蓄热装置,其具有循环系统,所述循环系统包括:蓄热容器,其具有管状体、吸附材料、第一盖体、第二盖体、第一吸液芯结构体以及内管,所述吸附材料收纳于该管状体,通过被吸附物的吸附进行发热,并通过被吸附物的脱离进行吸热,所述第一盖体是与该吸附材料的所述管状体的一端部侧相邻设置的多孔体,所述第二盖体是与该吸附材料的所述管状体的另一端部侧相邻设置的多孔体,所述第一吸液芯结构体在所述第一盖体与所述第二盖体之间设置于所述吸附材料与所述管状体之间,并具有毛细管构造,所述内管的外表面与所述吸附材料接触,且所述内管形成流路,该流路在长轴方向上贯通所述管状体;热输送流体容器,其与所述管状体的一端部连接,并收纳有液相的所述被吸附物;冷凝器,其与所述管状体的另一端部连接,并使气化的所述被吸附物液化;以及配管系统,其对所述热输送流体容器与所述冷凝器进行连接,并将通过所述冷凝器得到的液相的所述被吸附物向所述热输送流体容器供给,所述循环系统呈气密状态,且被脱气,在所述蓄热容器与所述热输送流体容器之间配置有逆流抑制构件。
本发明的实施方式是一种蓄热装置,其具有循环系统,所述循环系统包括:蓄热容器,其具有管状体、吸附材料、第一盖体、第二盖体、第一吸液芯结构体以及内管,所述吸附材料收纳于该管状体,通过被吸附物的吸附进行发热,并通过被吸附物的脱离进行吸热,所述第一盖体是与该吸附材料的所述管状体的一端部侧相邻设置的多孔体,所述第二盖体是与该吸附材料的所述管状体的另一端部侧相邻设置的多孔体,所述第一吸液芯结构体在所述第一盖体与所述第二盖体之间设置于所述吸附材料与所述管状体之间,并具有毛细管构造,所述内管的外表面与所述吸附材料接触,且所述内管形成所述管状体的长轴方向的流路,所述流路被所述第一盖体闭塞;热输送流体容器,其与所述管状体的一端部连接,并收纳有液相的所述被吸附物;冷凝器,其与所述管状体的另一端部连接,并使气化的所述被吸附物液化;以及配管系统,其对所述热输送流体容器与所述冷凝器进行连接,并将通过所述冷凝器得到的液相的所述被吸附物向所述热输送流体容器供给,所述循环系统呈气密状态,且被脱气,在所述蓄热容器与所述热输送流体容器之间配置有逆流抑制构件。
本发明的实施方式是蓄热装置,其中,所述逆流抑制构件与所述第一盖体为一体。
本发明的实施方式是蓄热装置,其中,在所述逆流抑制构件与所述热输送流体容器之间,设置有热输送流体供给单元。
本发明的实施方式是蓄热装置,其中,在所述冷凝器与所述热输送流体容器之间,设置有热输送流体供给单元。
本发明的实施方式是一种暖气装置,其使用上述蓄热装置。
本发明的实施方式是一种吸附材料的加工方法,具有如下工序:将通过被吸附物的吸附而发热且通过被吸附物的脱离而吸热的吸附材料成形为规定的形状的工序;向所述吸附材料插入芯棒的工序;以及在所述芯棒的外表面与所述吸附材料的孔部的内表面之间插入粉末状的金属材料的工序;以及对所述粉末状的金属材料进行加热或者烧结的工序。
发明效果
根据本发明的实施方式,被吸附物作为有助于吸附材料的吸热以及发热的介质发挥功能,并且还作为将通过从液相向气相进行相变而从吸附材料放出的热向热利用对象输送的热输送流体(热输送介质)发挥功能,因此无需将被吸附物的路径与热输送流体的路径分别设为单独的路径,而能设为一个系统,从而能简化配管路径的构造。另外,由于不是将蒸气而是将液状体的被吸附物向吸附材料供给,因此能得到优良的蓄热密度。
根据本发明的实施方式,由于在吸附材料与流路之间设置有扩散层,所以,液相的被吸附物经由扩散层在吸附材料整体顺利且可靠地扩散。因此,吸附材料的发热速度以及发热效率进一步提高。
根据本发明的实施方式,吸附材料的一端部被第一盖体覆盖,吸附材料的另一端部被第二盖体覆盖,第一盖体与第二盖体之间的吸附材料的内侧的侧面部被第一吸液芯结构体覆盖,因此,即使使用水等液体作为被吸附物,也能防止破坏成型的吸附材料的形状。另外,通过第一盖体、第二盖体以及第一吸液芯结构体,吸附材料的形状得以维持。
根据本发明的实施方式,由于在管状体配置有内管,因此能通过内管来保护第一吸液芯结构体不受外部环境侵害。另外,通过内管,能可靠地维持所述流路的形状。
根据本发明的实施方式,由于在内管的内表面(内周面)配置有第二吸液芯结构体,因此,通过第二吸液芯结构体的毛细管力,液相的被吸附物在内管的内表面广范地扩散。由此,能使向内管内部即流路供给的所述被吸附物更高效地气化。另外,所述被吸附物被第二吸液芯结构体吸收,从而所述被吸附物对所述热的接触面积增大,因此,能使液相的所述被吸附物更高效地气化。
根据本发明的实施方式,由于在对蓄热容器与热输送流体容器进行连接的第一配管系统配置第一阀,且第一阀根据蓄热容器的放热温度进行关闭,因此,能精度良好地控制吸附材料的吸热以及发热。
根据本发明的实施方式,由于在蓄热容器与热输送流体容器之间的配管内配置有逆流抑制构件,因此,能防止蓄热容器内气化的所述被吸附物向热输送流体容器侧进行逆流,能提高蓄热装置的热输送效率。
附图说明
图1中(a)是本发明的第一实施方式例所涉及的蓄热容器的侧面截面图,(b)是图1(a)中的蓄热容器的A-A’截面图。
图2中(a)是本发明的第二实施方式例所涉及的蓄热容器的侧面截面图,(b)是图2(a)中的蓄热容器的B-B’截面图。
图3是本发明的第三实施方式例所涉及的蓄热容器的侧面截面图。
图4是本发明的第四实施方式例所涉及的蓄热容器的侧面截面图。
图5是本发明的第五实施方式例所涉及的蓄热容器的侧面截面图。
图6是本发明的第一实施方式例所涉及的蓄热装置的说明图。
图7是本发明的第二实施方式例所涉及的蓄热装置的说明图。
图8是现有的蓄热装置的说明图。
具体实施方式
以下,使用附图来说明本发明的第一实施方式例所涉及的蓄热容器。如图1(a)所示,第一实施方式例所涉及的蓄热容器1包括:两端部开口的管状体即筒状体11、以及配置于筒状体11的内部的吸附材料12。另外,蓄热容器1包括:第一盖体15,其与吸附材料12的筒状体11的一端部13侧相邻配置,并由多孔体构成;第二盖体16,其与吸附材料12的筒状体11的另一端部14侧相邻配置,并由多孔体构成;以及第一吸液芯结构体17,其是在第一盖体15与第二盖体16之间与吸附材料12的内侧侧面相邻配置的、用于输送液体的扩散层,并具有毛细管构造。
如图1中(b)所示,筒状体11的径向的截面为圆形状。另外,吸附材料12是粉体被压缩成型为筒状的形态,径向的截面是圆形状。筒状体11的中心轴与呈筒状的吸附材料12的中心轴配置为同轴状。
第一盖体15和第二盖体16均呈在中央部形成有孔部的圆形状,第一盖体15的孔部15’的壁面与第二盖体16的孔部16’的壁面是后述的流路18的壁面的一部分,形成流路18的端部。因此,孔部15’、16’形成为与流路18的径向的截面的形状以及尺寸对应的形状以及尺寸。
如图1中(a)、(b)所示,在蓄热容器1中,第一盖体15、第二盖体16、第一吸液芯结构体17以及筒状体11内表面分别与对置的吸附材料12的部位直接接触。第一盖体15覆盖吸附材料12的一端部的端面,第二盖体16覆盖吸附材料的另一端部的端面,第一吸液芯结构体17覆盖吸附材料12的内侧侧面,筒状体11内表面覆盖吸附材料12的外侧侧面。第一盖体15、第二盖体16分别收纳于比筒状体11的一端部13、另一端部14更靠内部的位置。另外,第一吸液芯结构体17分别与第一盖体15表面的孔部15’的周缘部和第二盖体16表面的孔部16’的周缘部连接。具体而言,第一吸液芯结构体17的一端部与第一盖体15接触,该第一盖体15具有形成流路18开口的一端部的孔部15’,第一吸液芯结构体17的另一端部与第二盖体16接触,该第二盖体16具有形成流路18开口的另一端部的孔部16’。因此,在蓄热容器1中,吸附材料12以与第一盖体15、第二盖体16、第一吸液芯结构体17以及筒状体11内表面接触的状态被覆盖。
在蓄热容器1中,第一吸液芯结构体17的形状为筒状,径向的截面为圆形状。也就是说,在第一吸液芯结构体17的内侧,设置有在长轴方向上贯通筒状体11的空间部,即,流路18。因此,第一吸液芯结构体17的内周面成为流路18的壁面。
吸附材料12以与第一盖体15、第二盖体16、第一吸液芯结构体17以及筒状体11内表面接触的状态被覆盖,所以,即使使用水等液体作为被吸附物,也能维持经压缩成型的吸附材料12的形状。因此,第一吸液芯结构体17还作为吸附材料12的形状的保持构件发挥功能。另外,关于具有作为被吸附物的功能的液相的热输送流体L,其一部分经由第一盖体15被供给至吸附材料12的一端部。另外,通过第一吸液芯结构体17所具有的毛细管力,具有作为被吸附物的功能的液相的热输送流体L从吸附材料12的一端部向吸附材料12的内侧侧面整体顺利地供给。也就是说,利用第一吸液芯结构体17的毛细管力,能使具有作为被吸附物的功能的液相的热输送流体L沿第一吸液芯结构体17的长边方向、即沿筒状体11的长轴方向,从吸附材料12的一端部向另一端部顺利且可靠地流动。
第一吸液芯结构体17与吸附材料12的内周面接触,因此,第一吸液芯结构体17所吸收的具有作为被吸附物的功能的液相的热输送流体L快速地吸附至吸附材料12,吸附材料12放出热H。另外,通过第一盖体15的具有作为被吸附物的功能的液相的热输送流体L吸附至吸附材料12,吸附材料12放出热H。
通过与吸附材料12的内周面接触,从而与吸附材料12热连接的第一吸液芯结构体17接收从吸附材料12放出的热H。第一吸液芯结构体17接收的热H向从流路18的一端部供给的流路18内的同样具有作为被吸附物的功能的液相的热输送流体L移动。由此,液相的热输送流体L在流路18内从一端部向另一端部移动的期间从液相向气相进行相变。流路18内气化的具有作为被吸附物的功能的热输送流体(即,气相的热输送流体G)从流路18的另一端部向蓄热容器1外放出,进而向热利用对象侧输送热H。如此,流路18作为气相的热输送流体G的通路发挥功能。在蓄热容器1中,流路18的径向的截面为圆形状,流路18的中心轴与筒状体11的中心轴配置为同轴状。
如此,液相的热输送流体L作为有助于吸附材料12的吸热以及发热的介质(被吸附物)发挥功能,且还作为将吸附材料中所蓄存的热向热利用对象输送的热输送流体发挥功能,因此,无需将被吸附物的路径与热输送流体(热输送介质)的路径分别设为单独路径,能简化配管路径的构造。另外,由于不是蒸气而是液体吸附于吸附材料,因此能得到优良的蓄热密度。
第一盖体15以及第二盖体16是具有贯通孔的多孔体,该贯通孔的尺寸虽能使液相的热输送流体L通过但不能使吸附材料12的粉体通过。多孔体的贯通孔的尺寸(平均口径)只要是具有上述功能的尺寸,就不特别限定,例如是50微米以下。另外,第一盖体15以及第二盖体16的材质不作特别限定,例如能列举铜粉等金属粉的烧结体、金属网、发泡金属、设置有贯通孔的金属箔、设置有贯通孔的金属板等。
第一吸液芯结构体17只要是具有毛细管构造的构成,就不特别限定,例如能列举通过对粉末状的金属材料进行烧成而构筑的金属烧结体、金属网等构件。另外,第一吸液芯结构体17可以像蓄热容器1那样,与第一盖体15以及第二盖体16分开设置,也可以在使用铜粉等金属粉的烧结体、金属网作为第一吸液芯结构体17的情况下,与第一盖体15以及第二盖体16一体设置。
筒状体11的材质不作特别限定,例如能列举铜、铝、不锈钢等。作为吸附材料12,例如能列举沸石、海泡石、活性碳、硅胶、介孔二氧化硅等。关于吸附剂12的含量,相对于后述的粘合剂以及吸附材料的总量,占60质量%以上即可。吸附材料12的形状或大小不作特别限定,例如既可以以粉体状使用,也可以是微球形状。在将吸附材料12形成为微球形状的情况下,其既可以大小一致,也可以将多种大小的微球组合使用。作为具有被吸附物的功能的液相热输送流体L,例如能列举水、乙醇等醇、水与醇的混合物等。
接下来,使用附图来说明本发明的第二实施方式例所涉及的蓄热容器。应予说明,针对与蓄热容器1相同的构成要素,使用相同的标号进行说明。如图2(a)、(b)所示,在第二实施方式例所涉及的蓄热容器2中,在长轴方向的形状为筒状且径向的截面为圆形状的第一吸液芯结构体17的内周面,嵌插有两端部开口的管材即内管19。因此,在第二实施方式例所涉及的蓄热容器2中,内管19的内表面成为流路28的壁面。另外,第一吸液芯结构体17的内周面与内管19的外表面接触,从而内管19与第一吸液芯结构体17热连接。
内管19的径向的截面为圆形状,内管19的中心轴(即,流路28的中心轴)与筒状体11的中心轴配置为同轴状。另外,内管19的端部相对于筒状体11的一端部13以及另一端部14位于内部。
在第二实施方式例所涉及的蓄热容器2中,第一吸液芯结构体17接收到的热H经由内管19而向从流路28的一端部供给的流路28内的液相的热输送流体L移动。另外,通过将内管19嵌插于第一吸液芯结构体17的内周面,能保护第一吸液芯结构体17的内侧侧面不受外部环境侵害。进而,通过内管19,能防止第一吸液芯结构体17的形状变化,因此能可靠地维持流路28的形状。
内管19的材质不特别限定,例如能列举铜、铝、不锈钢等。
接下来,使用附图来说明本发明的第三实施方式例所涉及的蓄热容器。此外,针对与蓄热容器1、2相同的构成要素,使用相同的标号进行说明。如图3所示,在第三实施方式例所涉及的蓄热容器3中,在内管19的内表面,设置有具有毛细管构造的第二吸液芯结构体20。
在第三实施方式例所涉及的蓄热容器3中,在第二吸液芯结构体20的内侧设置有流路38,流路38在长轴方向上贯通筒状体11。第二吸液芯结构体20的内周面成为流路38的壁面。另外,第二吸液芯结构体20的两端部成为流路38开口的两端部。第二吸液芯结构体20的形状为筒状,径向的截面为圆形状。第二吸液芯结构体20的中心轴(即,流路38的中心轴)与筒状体11的中心轴配置为同轴状。
在第三实施方式例所涉及的蓄热容器3中,内管19的内表面与第二吸液芯结构体20的外周面接触,从而第二吸液芯结构体20与内管19热连接。在蓄热容器3中,第一吸液芯结构体17受到的热H经由内管19和第二吸液芯结构体20向从流路38的一端部供给的流路38内的液相的热输送流体L移动。
在蓄热容器3中,利用第二吸液芯结构体20的毛细管力,液相的热输送流体L在内管19的内表面上广范地扩散。由此,能使供给至流路38的液相的热输送流体L更高效地气化。另外,通过使液相的热输送流体L被第二吸液芯结构体20吸收,从而液相的热输送流体L对热H的接触面积增大,因此能使流路38内的液相的热输送流体L更高效地气化。
第二吸液芯结构体20只要是具有毛细管构造的构成,就不特别限定,例如能列举通过对粉末状的金属材料进行烧成而构筑的金属烧结体、金属网等构件。
接下来,使用附图来说明本发明的第四实施方式例所涉及的蓄热容器。需要说明的是,针对与蓄热容器1、2、3相同的构成要素,使用相同的标号进行说明。如图4所示,在第四实施方式例所涉及的蓄热容器4中,在吸附材料42与筒状体11之间配置有第一吸液芯结构体47。第一吸液芯结构体47以外周面与筒状体11的内表面接触的状态进行配置。另外,在长轴方向的形状为筒状且径向的截面为圆形状的吸附材料42的内周面,嵌插有两端部开口的管材即内管49。因此,在第四实施方式例所涉及的蓄热容器4中,内管49的内表面成为流路48的壁面。另外,通过使吸附材料42的内周面与内管49的外表面接触,从而对吸附材料42与内管49进行热连接。
第四实施方式例所涉及的蓄热容器4的第一吸液芯结构体47的配置也与第一实施方式例所涉及的蓄热容器1的第一吸液芯结构体17的配置同样,能向吸附材料42供给液相的热输送流体L。
接下来,使用附图来说明本发明的第五实施方式例所涉及的蓄热容器。此外,针对与蓄热容器1、2、3、4相同的构成要素,使用相同的标号进行说明。如图5所示,第五实施方式例所涉及的蓄热容器5取代第一实施方式例所涉及的蓄热容器1的作为流路18的壁面的一部分且还形成流路18的端部并具有孔部15’的第一盖体15,使用了不具有孔部15’的第一盖体55。
因此,在蓄热容器5中,流路18的一端部不是开口的形态,而是被第一盖体55覆盖。即,流路18的一端部成为被作为多孔体的第一盖体55的表面部闭塞的状态。即使为上述实施方式,液相的热输送流体L也能通过作为多孔体的第一盖体55,因此能向流路18供给液相的热输送流体L。另外,在液相的热输送流体L从筒状体11的一端部13侧向蓄热容器5供给时,形成第一盖体55的多孔体成为含浸在液相的热输送流体L中的状态,且液相的热输送流体L经过第一盖体55而向蓄热容器5的流路18进行供给。其结果是,作为多孔体的第一盖体55还能作为防止流路18内的气相的热输送流体G逆流的构件发挥功能。
接下来,说明本发明的上述各实施方式例所涉及的蓄热容器的使用方法例。在此,以第一实施方式例所涉及的蓄热容器1为例进行说明。若将蓄热容器1设置于例如作为热回收对象的流体中,则筒状体11的外表面从所述流体受热,且将受到的热回收到蓄热容器1内。经由筒状体11的外表面而从所述流体回收的热通过与筒状体11的内表面接触,从而向热连接的吸附材料12传递,吸附材料12对所传来的所述热进行贮存。在吸附材料12贮存热时,具有作为被吸附物的功能的热输送流体从吸附材料12脱离,并作为气体从吸附材料12放出。
另一方面,在向蓄热容器1供给的具有作为被吸附物的功能的液相的热输送流体L中,通过第一盖体15的液相的热输送流体L、以及向第一吸液芯结构体17供给的液相的热输送流体L作为被吸附物而吸附至贮存热的吸附材料12,从而吸附材料12中所贮存的热从吸附材料12放出。
从吸附材料12放出的热H经由第一吸液芯结构体17,向被供给至蓄热容器1的具有作为被吸附物的功能的液相热输送流体L中的、从流路18的一端部供给的流路18内的液相热输送流体L传送,液相热输送流体L接收热H并在流路18内从液相向气相进行相变。在流路18内气化的气相热输送流体G作为输送该热H的热介质即热输送流体,从蓄热容器1向热利用对象侧进行输送。
此外,为了提高蓄热容器1对作为热回收对象的流体的热回收效率,可以在筒状体11的外表面安装热交换单元,例如散热片等。
接下来,说明本发明的蓄热容器的制造方法例。在此,以第二实施方式例所涉及的蓄热容器2为例进行说明。蓄热容器2的制造方法不作特别限定,例如,首先在筒状体11的长轴方向上沿筒状体11的内表面,筒状地嵌入吸附材料12。此时,吸附材料12既可以是单体,也可以是发挥不同功能的2种以上的吸附材料12的组合。另外,作为加入有吸附材料12的浆体,除了吸附材料12的粒子,还可以使用含有粘合剂、添加剂等的浆体。作为粘合剂,例如能使用粘土系的矿物(海泡石、滑石等)、乙烯醇系、(甲基)丙烯酸系等有机粘合剂、以及氧化铝溶胶等无机粘合剂。若使用粘合剂,则能与吸附材料12的粒子一起残存凝固,不仅能将这些粒子间相互连接,而且能紧贴蓄热容器2的筒状体11,因此,在吸附材料12与筒状体11之间能得到更高的热传递性。作为添加剂,能使用分散剂、粘度调节剂等已知添加剂。接下来,沿筒状体11的长轴方向插入内管19,在形成于内管19的外表面与吸附材料12的内周面之间的空隙部填充成为第一吸液芯结构体17的材料(例如,粉末状的金属材料)。接下来,在吸附材料12的一端部侧填充成为第一盖体15的材料(例如,粉末状的金属材料),在吸附材料12的另一端部侧填充成为第二盖体16的材料(例如,粉末状的金属材料)。在将上述各材料填充后进行加热处理,能制造具有内侧侧面部被第一吸液芯结构体17覆盖、一端部被第一盖体覆盖、且另一端部被第二盖体覆盖的吸附材料12的蓄热容器2。
此外,根据需要,还可以对如上所述制造的蓄热容器2进一步扁平加工而成为扁平型的蓄热容器。
另外,在由金属网等形成第一吸液芯结构体17的情况下,例如在筒状体11中插入芯棒,在芯棒的外周面配置、固定金属网等来形成第一吸液芯结构体17。其后,通过在形成于筒状体11的内表面与第一吸液芯结构体17的外表面之间的空隙部填充配置吸附材料12,可以制造蓄热容器2。
另外,在制造在内管19的内表面具有第二吸液芯结构体20的第三实施方式例所涉及的蓄热容器3的情况下,进一步沿内管19的长轴方向,在内管19中插入芯棒,在形成于芯棒的外周面与内管的内表面之间的空隙部填充成为第二吸液芯结构体20的材料(例如,粉末状的金属材料)后,进行上述加热处理。在加热处理后,通过从内管19拔出芯棒,能在内管19的内表面形成第二吸液芯结构体20。
另外,作为在吸附材料12设置扩散层(第一吸液芯结构体17)的方法,例如能采取以下所示的方法。首先,使吸附材料12成形为包括孔部的形状,所述孔部具有相互连通的多个开口部,并将具有与所述孔部的路径对应的形状的芯棒从所述开口部插入成形的吸附材料12。接下来,在所述芯棒的外表面与所述孔部的内表面之间插入成为扩散层(第一吸液芯结构体17)的材料(例如,粉末状的金属材料),并对所述材料进行加热或者烧结。其后,通过拔出所述芯棒,能在吸附材料12表面设置扩散层。
接下来,使用附图来说明本发明的利用蓄热容器的蓄热装置。在此,以利用第二实施方式例所涉及的蓄热容器2的蓄热装置为例进行说明。
如图6所示,本发明的第一实施方式例所涉及的蓄热装置100中,蓄热容器2的筒状体11开口的一端部13经由包括作为热输送流体供给单元的第一阀103的第一配管系统102,与收纳有液相的热输送流体L的热输送流体容器101连接。如上所述,液相的热输送流体L作为有助于吸附材料12的吸热以及发热的介质发挥功能,且还通过从液相向气相进行相变而作为热输送介质发挥功能。热输送流体容器101设置于比蓄热容器2更高的位置,因此,通过打开第一阀103,液相的热输送流体L从热输送流体容器101经由筒状体11开口的一端部13向蓄热容器2内,即,第一吸液芯结构体17和内管19内部(即,流路28)流入。此外,蓄热装置100中的蓄热容器2的设置数不限于1个,可以设为多个蓄热容器2被组装到头部(未图示)进行并联连结的蓄热装置100的构成。
流入第一吸液芯结构体17内的液相的热输送流体L通过吸附至吸附材料12,而从吸附材料12放出热H。另一方面,流入蓄热容器2的流路28中的液相的热输送流体L在流路28中从一端部向另一端部移动的期间,接收从吸附材料12放出的热H而气化,从而成为气相的热输送流体G。流路28内气化的气相的热输送流体G经由流路28的另一端部,从筒状体11开口的另一端部14,也就是说,从蓄热容器2向第二配管系统104,作为热输送流体被释放。
如图6所示,在第一配管系统102中,在第一阀103与蓄热容器2之间,配置有间隔壁105作为逆流抑制构件,间隔壁105是多孔体。通过间隔壁105,第一配管系统102被分离为蓄热容器2侧与热输送流体容器101侧。作为间隔壁105的材料的多孔体具有能使液相的热输送流体L通过的尺寸的贯通孔。由此,若打开第一阀103,则形成间隔壁105的多孔体成为含浸在液相的热输送流体L中的状态,同时,液相的热输送流体L从热输送流体容器101经过间隔壁105而向蓄热容器2进行供给。其结果是,作为多孔体的间隔壁105作为防止流路28内的气相热输送流体G发生逆流的构件发挥功能。另外,通过在第一阀103与蓄热容器2之间设置逆流抑制构件,能防止第一阀103的冻结。
形成间隔壁105的多孔体的贯通孔的尺寸(平均口径)只要是具有上述功能的尺寸,就不特别限定,例如为50微米以下。另外,多孔体的材质不作特别限定,例如能列举与第一盖体15、第二盖体16相同的材质,具体而言,例如能列举铜粉等金属粉的烧结体、金属网、发泡金属、设置有贯通孔的金属箔、设置有贯通孔的金属板等。
另外,上述逆流抑制构件只要是能防止流路28内的气相热输送流体G发生逆流的构件,则不限于多孔体的间隔壁105,例如,可以是具有1个孔部的构件或整流板等,另外,还可以是阀。
如图6所示,蓄热容器2的筒状体11开口的另一端部14经由第二配管系统104与作为热交换器的冷凝器106进行连接。从筒状体11的另一端部14向第二配管系统104放出的气相热输送流体G在第二配管系统104中朝冷凝器106的方向移动,并导入冷凝器106。冷凝器106将从第二配管系统104导入的气相热输送流体G冷却而使其液化。
导入至冷凝器106的气相热输送流体G由冷凝器106冷凝而相变为液相的热输送流体L,而且放出潜热。由冷凝器106放出的潜热向与冷凝器106热连接的热利用对象(未图示)进行输送。如此,在蓄热装置100中,还可以将吸附至吸附材料12的介质(即,被吸附物)作为热输送流体进行使用,该热输送流体将从吸附材料12放出的热向热利用对象输送。
进而,蓄热装置100包括对冷凝器106与热输送流体容器101进行连接的第三配管系统107。经由第三配管系统107,通过冷凝器106而发生了相变的液相热输送流体L从冷凝器106被送回至热输送流体容器101。另外,在第三配管系统107中,设置有作为热输送流体供给单元的第二阀108。
蓄热装置100通过第一配管系统102、第二配管系统104以及第三配管系统107,形成如下循环系统,在该循环系统中,具有作为被吸附物的功能的热输送流体分别从热输送流体容器101向蓄热容器2、从蓄热容器2向冷凝器106、从冷凝器106向热输送流体容器101进行循环。所述循环系统呈气密状态,且进行了脱气。也就是说,所述循环系统呈环状的热管构造。另外,热输送流体容器101设置于比蓄热容器2更高的位置。进而,在第一阀103与蓄热容器2之间的第一配管系统102,配置有防止气相热输送流体G发生逆流的间隔壁105。
因此,即使不使用使收纳于循环系统的具有作为被吸附物的功能的热输送流体进行循环的设备(例如,泵等),也能够通过第一吸液芯结构体17的毛细管力、相对高温的蓄热容器2内部与相对低温的冷凝器106内部之间的温度差、蓄热容器2内部与冷凝器106内部之间的具有作为被吸附物的功能的热输送流体的蒸气压差,使具有作为被吸附物的功能的热输送流体在蓄热装置100的循环系统中顺畅地循环。
接下来,使用图6的蓄热装置100的构成要素来说明在蓄热容器2中贮存热的情况下的操作例。在蓄热容器2蓄热时,关闭蓄热装置100的第一阀103,打开第二阀108,使蓄热容器2从蓄热容器2的外部环境受热。若蓄热容器2从外部环境受热,则吸附材料12放出具有作为被吸附物的功能的热输送流体的气体。从吸附材料12放出的气相被吸附物经过第一吸液芯结构体17或者作为多孔体的第二盖体16释放到蓄热容器2的内部空间。释放到蓄热容器2的内部空间的气相被吸附物经由第二配管系统104、冷凝器106(通过冷凝器106,被吸附物从气相向液相进行相变)、第三配管系统107,作为液相的被吸附物(即,液相的热输送流体L)向热输送流体容器101进行输送。
此外,可以在蓄热容器2达到规定的放热温度的时刻关闭第一阀103,该放热温度可以用温度计测量,另外,例如还可以根据吸附材料12的热释放时、从吸附材料12开始放热起经过规定时间时、液相的热输送流体L向热输送流体容器101返回规定量时、或者热交换器的放热量达到规定值时等,进行判断。
在蓄热容器2的蓄热结束的情况下,关闭第一阀103和第二阀108,从而将液相的热输送流体L封入在热输送流体容器101内。
此外,可以根据热输送流体容器101中的液相的热输送流体L的收纳量来关闭第二阀108。关于液相的热输送流体L的收纳量,既可以实际测量热输送流体容器101中的液相的热输送流体L的收纳量,也可以根据吸附材料12的放热时间或放热量、热输送流体容器101的重量、冷凝器106的放热量、来自冷凝器106的液相热输送流体L的排出量等来进行判断。
另一方面,在将蓄热容器2中蓄存的热从蓄热容器2向热利用对象侧输送的情况下,打开蓄热装置100的第一阀103将液相的热输送流体L向蓄热容器2供给,并且打开第二阀108,从而开放蓄热装置100的循环系统,使蓄热装置100工作。
接下来,使用附图来说明本发明的第二实施方式例所涉及的蓄热装置。此外,针对与第一实施方式例所涉及的蓄热装置100相同的构成要素,使用相同的标号进行说明。
如图7所示,在第二实施方式例所涉及的蓄热装置200中,作为逆流抑制构件的由多孔体构成的间隔壁205与蓄热容器2的由多孔体构成的第一盖体15一体化。即,在间隔壁205的径向的中央部,形成与内管19的形状和直径对应的孔部206,在孔部206中嵌插有内管19的端部和其附近部位。因此,内管19的一侧开口端部成为被间隔壁205闭塞的状态。另外,间隔壁205的外形与第一配管系统102的形状和内径对应,在第一配管系统102中嵌有间隔壁205,第一配管系统的内表面与间隔壁205的外周面成为相接的状态。因此,间隔壁205的蓄热容器2侧作为第一盖体15发挥功能,同时,间隔壁205的热输送流体容器101侧将蓄热容器2的内部空间与第一配管系统102分离。
在第二实施方式例所涉及的蓄热装置200中,间隔壁205位于蓄热容器2与第一配管系统102的交界部。即使是与第一盖体15一体化的间隔壁205,若打开设置于第一配管系统102的第一阀103,则间隔壁205成为含浸在液相的热输送流体L中的状态,因此作为防止气相的热输送流体G发生逆流的构件发挥功能。
接下来,说明使用本发明的蓄热装置的暖气装置的例子。例如,通过在与搭载于车辆的内燃机(发动机等)连接的排气管上搭载蓄热装置的蓄热容器,能将在排气管内流动的排放气体中的热蓄存于蓄热容器。通过将蓄热容器配置为蓄热容器的筒状体的外表面与在排气管内流动的排放气体直接接触,能将蓄热容器与热源热连接。
蓄热容器中蓄存的来自排放气体的热通过蓄热装置的循环系统从蓄热容器向热交换器(例如,冷凝器)进行输送,进而,从热交换器向作为热利用对象的内燃机的暖气装置进行输送。
接下来,说明本发明的其他实施方式例。在第二实施方式例所涉及的蓄热容器2中,第一吸液芯结构体17是通过对粉末状的金属材料进行烧成而构筑的金属烧结体或金属网等构件,但也可以取代该构成,而是在内管19的外表面形成的具有毛细管力的槽。另外,在第三实施方式例所涉及的蓄热容器3中,第二吸液芯结构体20是通过对粉末状的金属材料进行烧成而构筑的金属烧结体或金属网等构件,但也可以取代该构成,而是在内管19的内表面形成的具有毛细管力的槽。
在第四实施方式例所涉及的蓄热容器4中,第一吸液芯结构体47是通过对粉末状的金属材料进行烧成而构筑的金属烧结体或金属网等构件,但也可以取代该构成,而是在筒状体11的内表面形成的具有毛细管力的槽。另外,在第四实施方式例所涉及的蓄热容器4中,还可以在内管的内表面设置具有毛细管构造的第二吸液芯结构体。
在上述各实施方式例中,筒状体11的径向截面为圆形状,但该截面的形状不作特别限定,例如除了上述扁平型以外,还可以是楕圆形状、三角形状或四边形状等多边形状、长圆形状、圆角长方形等。进而,在上述各实施方式例中,第一盖体15和第二盖体16是多孔体,但也可以取代该构成,而设为具有毛细管构造的吸液芯结构体。
在第二、第三、第四实施方式例所涉及的蓄热容器2、3、4中,均使用了具有孔部15’的第一盖体15,但也可以取代该构成,与第五实施方式例所涉及的蓄热容器5同样地使用不具有孔部的第一盖体。此外,在此情况下,通过将内管的长度适当地设为短于蓄热容器2、3、4的内管19、49的长度,从而能将不具有孔部的第一盖体与吸附材料的筒状体的一端部侧相邻配置。
在第五实施方式例所涉及的蓄热容器5中,第一盖体55是不具有孔部的构造,但也可以取代该构成,不仅第一盖体55,而且第二盖体也设为不具有孔部的构造。
另外,在上述各实施方式例的蓄热容器中,第一吸液芯结构体的设置数为1个,但对该设置数不作特别限定,可以根据使用状况而设为多个。另外,在上述各实施方式例的蓄热容器中,设置于第一吸液芯结构体的内侧的流路的设置数为1条,但对该设置数不作特别限定,可以根据使用状况而设为多条。另外,在上述各实施方式例的蓄热容器中,使用吸液芯结构体作为扩散层,但也可以取代该构成,使用吸附材料所具有的细孔构造。
本发明的蓄热装置的使用方法不作特别限定,除了用于搭载于车辆的内燃机的暖气装置以外,例如还可以用于车内的供暖装置,另外,还可以将本发明的蓄热装置用于对来自工业设备的放热进行回收、贮存、利用。另外,作为本发明的蓄热装置的其他热利用对象,例如还能列举室内供暖、热水器、干燥机等。
虽然在上述蓄热装置的各实施方式例中使用了第二实施方式例所涉及的蓄热容器2,但也可以取代该构成而使用其他的实施方式例所涉及的蓄热容器。另外,在蓄热装置中使用第五实施方式例所涉及的蓄热容器5的情况下,也可以不设置防止气相热输送流体发生逆流的间隔壁。
产业上的可利用性
本发明能够得到通过简易的构成即可提高发热量和热输送量、且即使使用水等液体作为被吸附物也能防止吸附材料的形状破坏的蓄热容器,以及即使包括使用水等液体作为被吸附物的蓄热容器,也能防止蓄热容器内气化的具有作为被吸附物的功能的热输送流体发生逆流的蓄热装置,因此,在对来自发动机或工业设备等的放热进行回收、贮存以及利用的领域,例如,搭载于车辆对放热进行回收、贮存以及利用的领域中,利用价值高。
符号说明
1、2、3、4、5 蓄热容器
11 筒状体
12、42 吸附材料
15、55 第一盖体
16 第二盖体
17、47 第一吸液芯结构体
18、28、38、48 流路
19、49 内管
20 第二吸液芯结构体
100、200 蓄热装置
101 热输送流体容器
105、205 间隔壁
106 冷凝器
Claims (29)
1.一种蓄热容器,具有:
管状体;
吸附材料,其收纳于该管状体,所述吸附材料通过被吸附物的吸附进行发热,并通过被吸附物的脱离进行吸热;
第一盖体,其是在所述管状体的一端部侧与该吸附材料相邻设置的多孔体;
第二盖体,其是在所述管状体的另一端部侧与该吸附材料相邻设置的多孔体;
第一吸液芯结构体,其在所述第一盖体与所述第二盖体之间与所述吸附材料的内侧相邻设置,并具有毛细管构造;以及
流路,其设置于所述第一吸液芯结构体的内侧,并在长轴方向上贯通所述管状体,
所述第一盖体以及所述第二盖体具有贯通孔,所述贯通孔的尺寸能够使液相的热输送流体通过,但不能够使所述吸附材料的粉体通过,
具有作为被吸附物的功能的液相的热输送流体的一部分经由第一盖体被供给至所述吸附材料的一端部,
所述第一盖体具有形成流路开口的一端部的孔部,所述第二盖体具有形成流路开口的另一端部的孔部,所述第一吸液芯结构体的一端部与所述第一盖体的表面的孔部的周缘部连接,所述第一吸液芯结构体的另一端部与所述第二盖体的表面的孔部的周缘部连接。
2.一种蓄热容器,具有:
管状体;
吸附材料,其收纳于该管状体,所述吸附材料通过被吸附物的吸附进行发热,并通过被吸附物的脱离进行吸热;
第一盖体,其是在所述管状体的一端部侧与该吸附材料相邻设置的多孔体;
第二盖体,其是在所述管状体的另一端部侧与该吸附材料相邻设置的多孔体;
第一吸液芯结构体,其在所述第一盖体与所述第二盖体之间与所述吸附材料的内侧相邻设置,并具有毛细管构造;以及
流路,其设置于所述第一吸液芯结构体的内侧,并形成于所述管状体的长轴方向,
所述流路被所述第一盖体闭塞,
所述第一盖体以及所述第二盖体具有贯通孔,所述贯通孔的尺寸能够使液相的热输送流体通过,但不能够使所述吸附材料的粉体通过,
具有作为被吸附物的功能的液相的热输送流体的一部分经由第一盖体被供给至所述吸附材料的一端部,
所述第二盖体具有形成流路开口的另一端部的孔部,所述第一吸液芯结构体的一端部与所述第一盖体接触,所述第一吸液芯结构体的另一端部与所述第二盖体的表面的孔部的周缘部连接。
3.根据权利要求1或2所述的蓄热容器,其中,
在所述管状体中收纳有形成所述流路的内管。
4.根据权利要求3所述的蓄热容器,其中,
在所述内管的内表面,设置有具有毛细管构造的第二吸液芯结构体。
5.根据权利要求1、2、4中任一项所述的蓄热容器,其中,
所述第一吸液芯结构体是金属网或者通过对粉末状的金属材料进行烧成而构筑的金属烧结体。
6.根据权利要求3所述的蓄热容器,其中,
所述第一吸液芯结构体是金属网或者通过对粉末状的金属材料进行烧成而构筑的金属烧结体。
7.根据权利要求3所述的蓄热容器,其中,
所述第一吸液芯结构体是形成于所述内管的外表面的具有毛细管力的槽。
8.一种蓄热容器,具有:
管状体;
吸附材料,其收纳于该管状体,所述吸附材料通过被吸附物的吸附进行发热,并通过被吸附物的脱离进行吸热;
第一盖体,其是在所述管状体的一端部侧与该吸附材料相邻设置的多孔体;
第二盖体,其是在所述管状体的另一端部侧与该吸附材料相邻设置的多孔体;
第一吸液芯结构体,其在所述第一盖体与所述第二盖体之间设置于所述吸附材料与所述管状体之间,并具有毛细管构造;以及
内管,其外表面与所述吸附材料接触,并形成流路,所述流路在长轴方向上贯通所述管状体,
所述第一盖体以及所述第二盖体具有贯通孔,所述贯通孔的尺寸能够使液相的热输送流体通过,但不能够使所述吸附材料的粉体通过,
具有作为被吸附物的功能的液相的热输送流体的一部分经由第一盖体被供给至所述吸附材料的一端部,
所述第一盖体具有形成流路开口的一端部的孔部,所述第二盖体具有形成流路开口的另一端部的孔部,所述第一吸液芯结构体的一端部与所述第一盖体的表面的孔部的周缘部连接,所述第一吸液芯结构体的另一端部与所述第二盖体的表面的孔部的周缘部连接。
9.一种蓄热容器,具有:
管状体;
吸附材料,其收纳于该管状体,所述吸附材料通过被吸附物的吸附进行发热,并通过被吸附物的脱离进行吸热;
第一盖体,其是在所述管状体的一端部侧与该吸附材料相邻设置的多孔体;
第二盖体,其是在所述管状体的另一端部侧与该吸附材料相邻设置的多孔体;
第一吸液芯结构体,其在所述第一盖体与所述第二盖体之间设置于所述吸附材料与所述管状体之间,并具有毛细管构造;以及
内管,其外表面与所述吸附材料接触,并形成所述管状体的长轴方向的流路,
所述流路被所述第一盖体闭塞,
所述第一盖体以及所述第二盖体具有贯通孔,所述贯通孔的尺寸能够使液相的热输送流体通过,但不能够使所述吸附材料的粉体通过,
具有作为被吸附物的功能的液相的热输送流体的一部分经由第一盖体被供给至所述吸附材料的一端部,
所述第二盖体具有形成流路开口的另一端部的孔部,所述第一吸液芯结构体的一端部与所述第一盖体接触,所述第一吸液芯结构体的另一端部与所述第二盖体的表面的孔部的周缘部连接。
10.根据权利要求8或9所述的蓄热容器,其中,
在所述内管的内表面,设置有具有毛细管构造的第二吸液芯结构体。
11.根据权利要求8或9所述的蓄热容器,其中,
所述第一吸液芯结构体是金属网或者通过对粉末状的金属材料进行烧成而构筑的金属烧结体。
12.根据权利要求10所述的蓄热容器,其中,
所述第一吸液芯结构体是金属网或者通过对粉末状的金属材料进行烧成而构筑的金属烧结体。
13.根据权利要求8或9所述的蓄热容器,其中,
所述第一吸液芯结构体是形成于所述管状体的内表面的具有毛细管力的槽。
14.根据权利要求10所述的蓄热容器,其中,
所述第二吸液芯结构体是金属网、通过对粉末状的金属材料进行烧成而构筑的金属烧结体或者是形成于内管的内表面的具有毛细管力的槽。
15.一种蓄热装置,其具有循环系统,所述循环系统包括:
蓄热容器,其具有管状体、吸附材料、第一盖体、第二盖体、第一吸液芯结构体以及流路,所述吸附材料收纳于该管状体,通过被吸附物的吸附进行发热,并通过被吸附物的脱离进行吸热,所述第一盖体是在所述管状体的一端部侧与该吸附材料相邻设置的多孔体,所述第二盖体是在所述管状体的另一端部侧与该吸附材料相邻设置的多孔体,所述第一吸液芯结构体在所述第一盖体与所述第二盖体之间与所述吸附材料的内侧相邻设置,并具有毛细管构造,所述流路设置于所述第一吸液芯结构体的内侧,并在长轴方向上贯通所述管状体,所述第一盖体以及所述第二盖体具有贯通孔,所述贯通孔的尺寸能够使液相的热输送流体通过,但不能够使所述吸附材料的粉体通过,具有作为被吸附物的功能的液相的热输送流体的一部分经由第一盖体被供给至所述吸附材料的一端部,所述第一盖体具有形成流路开口的一端部的孔部,所述第二盖体具有形成流路开口的另一端部的孔部,所述第一吸液芯结构体的一端部与所述第一盖体的表面的孔部的周缘部连接,所述第一吸液芯结构体的另一端部与所述第二盖体的表面的孔部的周缘部连接;
热输送流体容器,其与所述管状体的一端部连接,并收纳有液相的所述被吸附物;
冷凝器,其与所述管状体的另一端部连接,并使气化的所述被吸附物液化;以及
配管系统,其对所述热输送流体容器与所述冷凝器进行连接,并将通过所述冷凝器得到的液相的所述被吸附物向所述热输送流体容器供给,
所述循环系统呈气密状态,且被脱气,
在所述蓄热容器与所述热输送流体容器之间配置有逆流抑制构件。
16.一种蓄热装置,其具有循环系统,所述循环系统包括:
蓄热容器,其具有管状体、吸附材料、第一盖体、第二盖体、第一吸液芯结构体以及流路,所述吸附材料收纳于该管状体,通过被吸附物的吸附进行发热,并通过被吸附物的脱离进行吸热,所述第一盖体是在所述管状体的一端部侧与该吸附材料相邻设置的多孔体,所述第二盖体是在所述管状体的另一端部侧与该吸附材料相邻设置的多孔体,所述第一吸液芯结构体在所述第一盖体与所述第二盖体之间与所述吸附材料的内侧相邻设置,并具有毛细管构造,所述流路设置于所述第一吸液芯结构体的内侧,并形成于所述管状体的长轴方向,所述流路被所述第一盖体闭塞,所述第一盖体以及所述第二盖体具有贯通孔,所述贯通孔的尺寸能够使液相的热输送流体通过,但不能够使所述吸附材料的粉体通过,具有作为被吸附物的功能的液相的热输送流体的一部分经由第一盖体被供给至所述吸附材料的一端部,所述第二盖体具有形成流路开口的另一端部的孔部,所述第一吸液芯结构体的一端部与所述第一盖体接触,所述第一吸液芯结构体的另一端部与所述第二盖体的表面的孔部的周缘部连接;
热输送流体容器,其与所述管状体的一端部连接,并收纳有液相的所述被吸附物;
冷凝器,其与所述管状体的另一端部连接,并使气化的所述被吸附物液化;以及
配管系统,其对所述热输送流体容器与所述冷凝器进行连接,并将通过所述冷凝器得到的液相的所述被吸附物向所述热输送流体容器供给,
所述循环系统呈气密状态,且被脱气,
在所述蓄热容器与所述热输送流体容器之间,配置有逆流抑制构件。
17.根据权利要求15或16所述的蓄热装置,其中,
在所述管状体,收纳有形成所述流路的内管。
18.一种蓄热装置,其具有循环系统,所述循环系统包括:
蓄热容器,其具有管状体、吸附材料、第一盖体、第二盖体、第一吸液芯结构体以及内管,所述吸附材料收纳于该管状体,通过被吸附物的吸附进行发热,并通过被吸附物的脱离进行吸热,所述第一盖体是在所述管状体的一端部侧与该吸附材料相邻设置的多孔体,所述第二盖体是在所述管状体的另一端部侧与该吸附材料相邻设置的多孔体,所述第一吸液芯结构体在所述第一盖体与所述第二盖体之间设置于所述吸附材料与所述管状体之间,并具有毛细管构造,所述内管的外表面与所述吸附材料接触,且所述内管形成在长轴方向上贯通所述管状体的流路,所述第一盖体以及所述第二盖体具有贯通孔,所述贯通孔的尺寸能够使液相的热输送流体通过,但不能够使所述吸附材料的粉体通过,具有作为被吸附物的功能的液相的热输送流体的一部分经由第一盖体被供给至所述吸附材料的一端部,所述第一盖体具有形成流路开口的一端部的孔部,所述第二盖体具有形成流路开口的另一端部的孔部,所述第一吸液芯结构体的一端部与所述第一盖体的表面的孔部的周缘部连接,所述第一吸液芯结构体的另一端部与所述第二盖体的表面的孔部的周缘部连接;
热输送流体容器,其与所述管状体的一端部连接,并收纳有液相的所述被吸附物;
冷凝器,其与所述管状体的另一端部连接,并使气化的所述被吸附物液化;以及
配管系统,其对所述热输送流体容器与所述冷凝器进行连接,并将通过所述冷凝器得到的液相的所述被吸附物向所述热输送流体容器供给,
所述循环系统呈气密状态,且被脱气,
在所述蓄热容器与所述热输送流体容器之间配置有逆流抑制构件。
19.一种蓄热装置,其具有循环系统,所述循环系统包括:
蓄热容器,其具有管状体、吸附材料、第一盖体、第二盖体、第一吸液芯结构体以及内管,所述吸附材料收纳于该管状体,通过被吸附物的吸附进行发热,并通过被吸附物的脱离进行吸热,所述第一盖体是在所述管状体的一端部侧与该吸附材料相邻设置的多孔体,所述第二盖体是在所述管状体的另一端部侧与该吸附材料相邻设置的多孔体,所述第一吸液芯结构体在所述第一盖体与所述第二盖体之间设置于所述吸附材料与所述管状体之间,并具有毛细管构造,所述内管的外表面与所述吸附材料接触,且所述内管形成所述管状体的长轴方向的流路,所述流路被所述第一盖体闭塞,所述第一盖体以及所述第二盖体具有贯通孔,所述贯通孔的尺寸能够使液相的热输送流体通过,但不能够使所述吸附材料的粉体通过,具有作为被吸附物的功能的液相的热输送流体的一部分经由第一盖体被供给至所述吸附材料的一端部,所述第二盖体具有形成流路开口的另一端部的孔部,所述第一吸液芯结构体的一端部与所述第一盖体接触,所述第一吸液芯结构体的另一端部与所述第二盖体的表面的孔部的周缘部连接;
热输送流体容器,其与所述管状体的一端部连接,并收纳有液相的所述被吸附物;
冷凝器,其与所述管状体的另一端部连接,并使气化的所述被吸附物液化;以及
配管系统,其对所述热输送流体容器与所述冷凝器进行连接,并将通过所述冷凝器得到的液相的所述被吸附物向所述热输送流体容器供给,
所述循环系统呈气密状态,且被脱气,
在所述蓄热容器与所述热输送流体容器之间配置有逆流抑制构件。
20.根据权利要求15、16、18、19中任一项所述的蓄热装置,其中,
所述逆流抑制构件与所述第一盖体为一体。
21.根据权利要求17所述的蓄热装置,其中,
所述逆流抑制构件与所述第一盖体为一体。
22.根据权利要求15、16、18、19、21中任一项所述的蓄热装置,其中,
在所述逆流抑制构件与所述热输送流体容器之间,设置有热输送流体供给单元。
23.根据权利要求17所述的蓄热装置,其中,
在所述逆流抑制构件与所述热输送流体容器之间,设置有热输送流体供给单元。
24.根据权利要求20所述的蓄热装置,其中,
在所述逆流抑制构件与所述热输送流体容器之间,设置有热输送流体供给单元。
25.根据权利要求15、16、18、19、21、23-24中任一项所述的蓄热装置,其中,
在所述冷凝器与所述热输送流体容器之间,设置有热输送流体供给单元。
26.根据权利要求17所述的蓄热装置,其中,
在所述冷凝器与所述热输送流体容器之间,设置有热输送流体供给单元。
27.根据权利要求20所述的蓄热装置,其中,
在所述冷凝器与所述热输送流体容器之间,设置有热输送流体供给单元。
28.根据权利要求22所述的蓄热装置,其中,
在所述冷凝器与所述热输送流体容器之间,设置有热输送流体供给单元。
29.一种暖气装置,其使用权利要求15至28中任一项所述的蓄热装置。
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