JP2015101765A - Solar heat magnesium reduction furnace - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は太陽熱マグネシウム還元炉に関するものである。 The present invention relates to a solar magnesium reduction furnace.
環境に負荷を与えることのないクリーンエネルギーとしての太陽光を集光し、その集光した太陽光を熱エネルギーに変換することで非常に高い温度を作り出し、高温の反応環境が必要とされる化学反応を進行させる太陽熱反応炉が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Chemistry that collects sunlight as clean energy that does not burden the environment, converts the collected sunlight into heat energy, creates a very high temperature, and requires a high-temperature reaction environment A solar thermal reactor that advances the reaction is known (see, for example, Patent Document 1).
一方でマグネシウム金属を利用したマグネシウム電池が知られている。マグネシウム電池は、マグネシウム金属を負極として電解液中に浸漬させることにより起電力を発生させる一次電池である。このマグネシウム電池では使用後に不溶酸化物(水酸化マグネシウム)が生じる。その不溶酸化物を太陽熱により還元して再度マグネシウム金属に復元することで電池として繰り返し利用することが期待されている。 On the other hand, a magnesium battery using magnesium metal is known. A magnesium battery is a primary battery that generates an electromotive force by immersing magnesium metal in an electrolyte as a negative electrode. In this magnesium battery, an insoluble oxide (magnesium hydroxide) is generated after use. It is expected that the insoluble oxide will be repeatedly used as a battery by reducing it by solar heat and restoring it again to magnesium metal.
酸化物の還元にはレトルトという筒型の鋼製容器が使用される。このレトルト内にマグネシウムの酸化物と還元剤とを入れて高温(約1200℃)に加熱することにより還元されて、マグネシウムだけが気化してレトルトの一端の冷却部で固化して回収される。 A cylindrical steel container called retort is used for the reduction of the oxide. Magnesium oxide and a reducing agent are put into the retort and reduced by heating to a high temperature (about 1200 ° C.), and only magnesium is vaporized and solidified and recovered in a cooling part at one end of the retort.
しかしながら、このような従来の技術にあっては、集光した太陽光を当てて高温の加熱室を形成し、そこにレトルトを収納して加熱するようにしても、加熱室内に収納できるレトルトの数には限りがあり、一度に多くのレトルトを加熱することができない。 However, in such a conventional technique, even if a high-temperature heating chamber is formed by applying concentrated sunlight, and the retort is stored and heated there, the retort that can be stored in the heating chamber The number is limited and many retorts cannot be heated at one time.
本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、多くのレトルトを同時に加熱することができる太陽熱マグネシウム還元炉を提供することを目的としている。 The present invention has been made paying attention to such a conventional technique, and an object of the present invention is to provide a solar magnesium reduction furnace capable of simultaneously heating many retorts.
請求項1記載の発明は、下向きに集光した太陽光を受光する位置に加熱室を形成すると共に該加熱室に上下方向で通気可能な耐熱材料製の熱交換部材を設け、加熱室の熱交換部材より下方空間の周囲を遮蔽壁により区画し、加熱室の周囲に加熱室と上部空間同士が連通し且つ複数のレトルトが熱交換部材と同等又はそれよりも低い位置で水平に挿入される拡張室を形成し、加熱室の下部空間と拡張室のレトルトよりも下部空間との間に気体を循環させる送風通路を設けたことを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, a heating chamber is formed at a position for receiving sunlight condensed downward, and a heat exchanging member made of a heat-resistant material that can be ventilated in the vertical direction is provided in the heating chamber. The space below the exchange member is partitioned by a shielding wall, the heating chamber and the upper space communicate with each other around the heating chamber, and a plurality of retorts are inserted horizontally at a position equal to or lower than the heat exchange member. An expansion chamber is formed, and a ventilation passage for circulating gas is provided between the lower space of the heating chamber and the lower space of the retort of the expansion chamber.
請求項2記載の発明は、送風通路の途中にバックアップ用の加熱手段が設けられたことを特徴とする。
The invention according to
請求項3記載の発明は、循環される気体が不活性ガスであることを特徴とする。
The invention described in
請求項1記載の発明によれば、集光された太陽光が熱交換部材に当たることにより高温の熱が発生する。更に加熱室の周囲に拡張室を形成し、そこにレトルトを収納し、加熱室で生成された高温の気体を送風通路により拡張室側に循環するようにした。そのため高温の気体により多くのレトルトを同時に加熱することができ、マグネシウムの還元を効率的に行うことができる。 According to invention of Claim 1, high temperature heat | fever generate | occur | produces when the condensed sunlight hits a heat exchange member. Furthermore, an expansion chamber was formed around the heating chamber, the retort was accommodated therein, and the high-temperature gas generated in the heating chamber was circulated to the expansion chamber side through the air passage. Therefore, many retorts can be simultaneously heated with a high-temperature gas, and magnesium can be reduced efficiently.
請求項2記載の発明によれば、送風通路の途中にバックアップ用の加熱手段が設けられているため、夜間や雨天でもマグネシウムの還元作業を行うことができる。
According to invention of
請求項3記載の発明によれば、加熱室に循環される気体が不活性ガスであるため、気体が接する設備の金属を酸化させない。
According to invention of
図1〜図5は本発明の好適な実施形態を示す図である。 1 to 5 are views showing a preferred embodiment of the present invention.
本実施形態の太陽熱マグネシウム還元炉1は、例えば、ビームダウン式の太陽集光装置に設置される。この場合は上から下向きに太陽光が集光する。従って、その集光点付近に太陽熱マグネシウム還元炉1を設置する。太陽熱マグネシウム還元炉1は矩形の加熱室2の四方に更に矩形の拡張室3を形成した概略十字形状をしている。太陽熱マグネシウム還元炉1の外壁は耐熱レンガと断熱材料から形成されている。加熱室2及び拡張室3の内部には不活性ガスが充填されている。不活性ガスは、加熱室2や拡張室3の酸化に寄与しないガスであり、例えば窒素ガスや希ガスなどである。
The solar magnesium reduction furnace 1 of this embodiment is installed in, for example, a beam-down solar concentrator. In this case, sunlight is collected from the top downward. Therefore, the solar magnesium reduction furnace 1 is installed in the vicinity of the condensing point. The solar magnesium reduction furnace 1 has a substantially cross shape in which
加熱室2の上部に円形の開口4が形成されている。この開口4の上部には筒型集光鏡5が設置されている。筒型集光鏡5は上部開口よりも下部開口の方が小さく且つ内面が鏡面とされた構造をしている。この筒型集光鏡5内に太陽光Lが取り入れられる。
A
開口4には同じく円形の透明窓6が設けられている。この透明窓6は耐熱性を有する石英硝子製で二重に形成されており、その間の空間に冷却空気が循環するようになっている。
A circular transparent window 6 is also provided in the
加熱室2の内部には熱交換部材7が設けられている。熱交換部材7は複数個から構成され、黒色で炭化珪素膜(SiC)製の多貫通孔構造をしている(図5参照)。熱交換部材7は、優れた耐熱性を有していると共に多貫通孔構造のため上下方向での通気性を有している。従って上部空間2Aと下部空間2Bとは熱交換部材7を介して連通している。また熱交換部材7の集合体の周囲には同様に炭化珪素膜(SiC)製の遮蔽壁8が熱交換部材7を取り囲むように設けられている。遮蔽壁8は加熱室2の底面まで延びており、熱交換部材7の下部空間2Bを区画している。
A
加熱室2の四方に形成されている拡張室3にはぞれぞれ4本のレトルト10が水平に挿入できるようになっている。レトルト10は拡張室3内に設けられた図示せぬ台座の上で、ちょうど熱交換部材7の上部に対応する位置に水平に載置されている。レトルト10同士の間及びレトルト10と拡張室3の内壁との間には隙間が形成されている(図4参照)。従って、拡張室3のレトルト10で区切られた下部空間3Bと上部空間3Aとは上述の隙間を介して気体が通過できるようになっている。
Four
レトルト10の内部には酸化マグネシウムと還元剤が収納され且つ内部が減圧されている。レトルト10の拡張室3から外部に突出した基端部は水冷により冷却されている。
The
拡張室3の上部には図1に示す金属パイプ11が蛇行状態で配置されており、そこに水を通すことで付加的に水蒸気も得られる構造になっている。
A
加熱室2内における熱交換部材7の下部空間2Bの底面と、拡張室3内におけるレトルト10の下部空間3Bの側面との間には、送風通路12が形成されている。送風通路12の途中には耐熱ファン装置13が設けられ、加熱室2の下部空間2Bの底面に形成された吸引孔15から空気を吸引して、拡張室3の下部空間3Bの側面に形成された排出孔14から気体を排出できるようになっている。送風通路12の下部にはガスバーナー(加熱手段)16設けられている。
A
以上のような構造のため、上部から導入された太陽光Lが熱交換部材7に当たると、そこで光エネルギーが熱エネルギーに変換され、熱交換部材7自体が加熱されて高温になる。送風通路12により内部の気体が加熱室2の下部空間2Bの底面から吸引され、それが拡張室3の下部空間3Bの側面に排出されるため、熱交換部材7を通過した高温気体Hは拡張室3の下部空間3Bに排出された後、レトルト10部分を通過して上部空間3Aに至り、そこから加熱室2の上部空間2Aに移動して、再度熱交換部材7に導入される。すなわち高温気体Hが加熱室2と拡張室3の間を循環しながらレトルト10部分を通過しながら全てのレトルト10を均一に加熱することができる。従ってレトルト10内で酸化マグネシウムは還元されて金属マグネシウムとして気化し、拡張室3から突出した温度の低い基端部で固化して金属マグネシウムに戻る。
Due to the structure as described above, when the sunlight L introduced from above hits the
雨天など太陽光Lがない場合は、バックアップ用のガスバーナー16で気体を加熱する。加熱室2及び拡張室3に循環される気体が窒素ガスなどの不活性ガスであるため、この気体が接する設備の金属を酸化させない。
When there is no sunlight L such as rainy weather, the gas is heated by the
尚、以上の説明では、内部の気体を加熱室2の下部空間2Bから拡張室3の下部空間3Bへ循環する例を示したが逆でも良い。
In the above description, the example in which the internal gas is circulated from the
1 太陽熱マグネシウム還元炉
2 加熱室
2A 上部空間
2B 下部空間
3 拡張室
3A 上部空間
3B 下部空間
7 熱交換部材
8 遮蔽壁
10 レトルト
12 送風通路
16 ガスバーナー(加熱手段)
L 太陽光
H 高温空気
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar
L Sunlight H Hot air
Claims (3)
加熱室の熱交換部材より下方空間の周囲を遮蔽壁により区画し、
加熱室の周囲に加熱室と上部空間同士が連通し且つ複数のレトルトが熱交換部材と同等又はそれよりも低い位置で水平に挿入される拡張室を形成し、
加熱室の下部空間と拡張室のレトルトよりも下部空間との間に気体を循環させる送風通路を設けたことを特徴とする太陽熱マグネシウム還元炉。 A heating chamber is formed at a position for receiving sunlight condensed downward, and a heat exchange member made of a heat-resistant material that can be ventilated in the vertical direction is provided in the heating chamber,
The space below the heat exchange member of the heating chamber is partitioned by a shielding wall,
Forming an expansion chamber in which the heating chamber and the upper space communicate with each other around the heating chamber and a plurality of retorts are inserted horizontally at a position equivalent to or lower than the heat exchange member,
The solar magnesium reduction furnace characterized by providing the ventilation path which circulates gas between the lower space of a heating chamber, and the lower space rather than the retort of an expansion chamber.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013243579A JP2015101765A (en) | 2013-11-26 | 2013-11-26 | Solar heat magnesium reduction furnace |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2013243579A Pending JP2015101765A (en) | 2013-11-26 | 2013-11-26 | Solar heat magnesium reduction furnace |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017071837A (en) * | 2015-10-08 | 2017-04-13 | 株式会社ニコン | Reduction device, metal compound reduction method, and magnesium metal producing method |
DE102021128851A1 (en) | 2021-11-05 | 2023-05-11 | Sms Group Gmbh | Process and processing system for heating and further processing metal-containing products using solar thermal energy |
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2013
- 2013-11-26 JP JP2013243579A patent/JP2015101765A/en active Pending
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DE102021128851A1 (en) | 2021-11-05 | 2023-05-11 | Sms Group Gmbh | Process and processing system for heating and further processing metal-containing products using solar thermal energy |
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