JPH0128304B2 - - Google Patents

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JPH0128304B2
JPH0128304B2 JP56087069A JP8706981A JPH0128304B2 JP H0128304 B2 JPH0128304 B2 JP H0128304B2 JP 56087069 A JP56087069 A JP 56087069A JP 8706981 A JP8706981 A JP 8706981A JP H0128304 B2 JPH0128304 B2 JP H0128304B2
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JP
Japan
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heat
storage container
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solar
hydrogen
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JP56087069A
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English (en)
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JPS57202494A (en
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Takashi Sakai
Naojiro Pponda
Ikuro Yonezu
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/006Central heating systems using heat accumulated in storage masses air heating system
    • F24D11/007Central heating systems using heat accumulated in storage masses air heating system combined with solar energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20Solar thermal

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は太陽熱冷暖房蓄熱装置に関し、さら
に詳しくは蓄熱材として金属水素化物を充填した
蓄熱容器と貯蔵容器とからなる蓄熱システム、こ
れら2種類の容器にそれぞれ熱交換用ヒートパイ
プが内設され、各ヒートパイプが各容器より外部
に延出され、それぞれの端部が各々2分された熱
交換器室にまたがつて内設され、さらに前記2容
器が、開閉弁を介して水素輸送管で連結されると
共に前記の蓄熱容器用及び貯蔵容器用の2分され
た熱交換器室の一つの室内を通過し開閉弁を有す
るもう一つの水素輸送管で連結され、前記各熱交
換器室の2分された一方の各室は循環熱媒体輸送
管を介して太陽熱コレクターに連結したことを特
徴とする太陽熱冷暖房蓄熱装置に関する。
この発明は、近年注目されている太陽熱冷暖房
蓄熱装置において、その蓄熱系として長期蓄熱が
可能な特定の化学物質を用いる化学蓄熱システム
が組込まれたものであり、現在使用されている水
蓄熱法よりも優れた太陽熱冷暖房蓄熱装置を提供
するものである。
この発明による装置の特徴は(イ)蓄熱材料として
アンモニウム化合物、水酸化物、金属水酸化物等
の中から、太陽熱の集熱温度の観点から金属水素
化物を選定したこと、(ロ)金属水素化物の熱交換に
際して、熱負荷を作用させる熱媒体で直接熱交換
させずに蓄熱容器および貯蔵容器に内設したヒー
トパイプを通じて熱交換を行なうよう構成したこ
と、(ハ)前記各容器より延出させたヒートパイプの
端部に熱交換器室を設けたこと、(ニ)熱交換器室は
2分して高温熱媒体(例えば油)と低温媒体(例
えば水)との二つの異なる熱媒体を通じて太陽熱
の蓄熱材および放熱のための熱交換を可能ならし
めるよう構成したこと、(ホ)蓄熱容器と貯蔵容器と
が開閉弁を介して水素輸送管で連結されると共に
蓄熱容器用および貯蔵容器用の2分された熱交換
器室の一つの室内を通過するよう水素輸送管で連
絡されたこと等が挙げられる。
この発明の中で(ホ)の2種類の水素輸送管を設置
することは、蓄熱時と熱再生時に対応させて区別
して使用することができ、熱再生時に生成する水
素化熱をより有効に取り出すことが可能となる効
果を有する。
この発明の装置の利点その他は更に以下の説明
で明らかにされるであろう。
図を用いてこの発明を説明するが、この発明の
装置は、蓄熱システムと太陽熱コレクターシステ
ムに大別される。
先ず蓄熱システムについて述べれば、水素化反
応熱の大きい金属水素化物M1H(M1:金属また
は合金、H:水素)3、例えばCaNi5H6等を収
納した蓄熱容器1、水素化反応熱の比較的小さい
金属水素化物M2H4、例えばLaNi5H6等を収納
した貯蔵容器2によつて基本的に構成されてい
る。蓄熱容器1と貯蔵容器2には、それぞれ気液
二相に変化する作動液を封入した熱交換ヒートパ
イプ(好ましくはフイン付)7,8が内設され、
また前記各容器から外部へ延出させたヒートパイ
プの端部が第1、第2熱交換器室9,10に内設
されるよう構成されている。また両熱交換器室
9,10は、それぞれ仕切り板11,12によつ
て2室に分けられ、ヒートパイプ7,8の端部は
仕切板11,12を貫通して内設されている。ま
た蓄熱容器1と貯蔵容器2とは開閉弁5を介して
水素輸送管6で連結されると共に貯蔵容器用の2
分された熱交換器室10の一つの室(後記の高温
熱媒体が循環する室)内と蓄熱容器用の2分され
た熱交換器室9の一つの室(後記の低温熱媒体が
循環する室)内とを通過し開閉弁24を有するも
う一つの水素輸送管25で連結されている。前記
各熱交換器室の2分された各室には、高温熱媒体
または低温熱媒体が別々に循環し、ヒートパイプ
への熱交換を可能ならしめるよう太陽熱コレクタ
ーシステムに連結されている。
一方、太陽熱コレクターシステムは、太陽熱コ
レクター13で集めた熱エネルギーを熱媒体によ
つて輸送する循環熱媒体輸送管14,15,16
および熱負荷17より基本的に構成されている。
前記輸送管14,15,16には熱媒体を輸送す
るためのポンプ18,19,20が設置されてい
る。前記輸送管14,15は高温熱媒体、例えば
油を、また16は低温熱媒体、例えば水を循環輸
送するためのものである。
太陽熱コレクターとしては特に限定はないが、
高性能のコレクターの使用が望ましく、例えばフ
レネルレンズの併用、ヒートパイプとフレネルレ
ンズとの併用が挙げられる。この場合温度レベル
が100℃以上になるので、集熱媒体〔前記循環熱
媒体輸送管14,15内を循環する熱媒体〕とし
ては油を使用するのが便利であり、又150〜200℃
の集熱も可能である。このような温度レベルにお
いて冷房は通常の吸収式冷凍機等で行なうことが
でき、一方暖房は市水と熱交換することによつて
適温まで下げて行なうことができる。
以下、このシステムの作動について述べる。
(a) 太陽熱により加熱された熱媒体の熱量が、熱
負荷(冷暖房機)を稼動させてなお余る場合、 太陽熱コレクター13により加熱された熱媒
体(油)は、ポンプ18によつて循環熱媒体輸
送管14(実線)を循環し熱負荷17を作動さ
せ、次いで第1熱交換器室9の2分された一室
を通つて熱交換された余剰の熱量は、ヒートパ
イプ7を通じて蓄熱容器1に移動する。この熱
量によつて蓄熱容器1内の蓄熱材M1H3が分
解し発生した水素は、開閉弁5を開いて水素輸
送管6を通つて貯蔵容器2に送られる。なお第
1熱交換器室9を出た熱媒体(油)は循環熱媒
体輸送管14によつて太陽熱コレクター13に
もどされる。M1Hより発生した水素は貯蔵容
器2内のM2と反応し反応熱を放出するので
〔但し、蓄熱容器1内の金属水素化物M1Hによ
る熱量の放出速度より遅い〕、M2を冷却してで
きるだけ低い水素圧で放出させるようにする。
このためポンプ21によつて冷却水輸送管22
を通じて冷却水を第2熱交換器室10の2分さ
れた一室に送つてヒートパイプ8を通じてM2
を冷却し、排水管23にて排水する。かように
してM1Hの分解によつて発生した水素が円滑
にM2と結合し蓄熱が行なわれる。
(b) 太陽熱により加熱された熱媒体の熱量が熱負
荷(冷暖房機)を稼動させるのに不足する場合 この場合、太陽熱コレクター13で集めた熱
エネルギーを直接、冷暖房負荷17には使用で
きないので、貯蔵容器2中にM2Hとして貯え
られている水素を蓄熱容器1に移動させM1
反応させて発生した熱量を使用する。このた
め、太陽熱コレクター13で加熱された熱媒体
(油)はポンプ19によつて循環熱媒体輸送管
15を通つて第2熱交換器室10の2分された
もう1つの室に送られ熱交換して循環する。交
換された熱エネルギーは、ヒートパイプ8を通
つて貯蔵容器2内の金属水素化物M2H4に供
給されM2Hより水素が速やかに放出される。
この水素は、開閉弁24を開き水素輸送管25
によつて、第2熱交換器室10の2分された室
のうち熱媒体(油)が循環されている方の室に
送られ、室温近傍まで加熱されてから更に第1
熱交換器室9の低温熱媒を一部加熱して蓄熱容
器1に送られる。かくして蓄熱容器1内でM1
+H→M1H+△Hの反応が起り△Hの熱量が
発生する。この時、貯蔵容器2中でM2Hより
水素を発生させる反応が吸熱反応であるため発
生した水素は冷却されている。それ故にその水
素をそのまゝ蓄熱容器1に送つてM1と反応さ
せると、発生する水素化熱の熱量は前記吸熱反
応で失われた熱量分だけ少ないことになる。従
つて本発明の装置では、前記したように、貯蔵
容器2内でM2Hより発生させた水素を、水素
輸送管25によつて第2熱交換器室10に送り
一旦室温近傍まで加熱することによつて前記吸
熱反応による熱量の減少を補い更に放熱時利用
する低温熱媒をも加熱して集熱した太陽熱を有
効に利用するものである。またあまり高温の水
素は金属M1を速やかに加熱しH+M1→M1H
+△Hの反応をおさえるようになるが室温近傍
の温度の水素はかえつてこの反応を速やかに行
わせる。
このようにして発生させた熱エネルギーは、
ヒートパイプ7を通つて第1熱交換器室9の2
分したもう一つの室に移動し、熱媒体(水)を
加熱しこの熱媒体はポンプ20によつて循環熱
媒体輸送管16を通つて熱負荷17に送られこ
の熱負荷を作動させる。尚この場合低温熱媒体
は第1熱交換器室9を通る水素ガスの顕熱分と
前記反応熱M1Hの反応熱△Hを得ることにな
る。このように、集熱量が不足する場合は、集
熱量が熱負荷を作動させるのに必要な量を越え
る際に蓄熱しておいた熱エネルギーを放出して
熱負荷を作動させることができる。
この発明においては、上記に説明したようにヒ
ートパイプを熱交換に用いているが、これによつ
て次のような利点が得られる。即ち熱媒体輸送管
を直接蓄熱容器および貯蔵容器に挿入した場合
は、前記輸送管が細くなることから、特に水を熱
媒体として使用する場合、錆や水垢が付着しやす
くなり、充分な加熱、冷却効果が期待できず、ま
た輸送管が細くなると熱媒体に加わる圧力損失が
大きく熱媒体の流量が減少して熱交換は充分に行
ないにくい。これに対してヒートパイプは熱伝導
率、均熱性が良好で水垢等が発生せず熱輸送に対
して極めて有利である。
さらに前記のごとく、蓄熱容器、貯蔵容器とは
別個に熱交換器室を設けたことによる利点として
は、次のようなものがある。即ち金属水素化物を
収納した各容器とヒートパイプを一体化してお
き、熱交換器室を取換え可能な構造とすれば、金
属水素化物を収納した容器自体の掃除等のメイン
テナンスの必要がなく、熱交換器室だけの掃除で
充分であり、システム全体のメインテナンスが容
易になる。
また前記熱交換器室は仕切り板で2分され、高
温熱媒体または低温熱媒体が別々に循環して熱交
換が行なわれ、同一の熱交換器室で種類の異なる
熱媒体(水と油等)によつて熱交換を行なう場合
のように熱媒体が混合し、太陽熱コレクターの性
能に悪影響を与えるということがなくメインテナ
ンス上極めて有利である。
以上のごとく、この発明の太陽熱冷暖房蓄熱装
置は、従来用いられている水蓄熱法に代つて長期
蓄熱システムを組込んだ太陽熱冷暖房蓄熱装置と
して画期的な装置であると言える。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の太陽熱冷暖房蓄熱装置の具体例を
示す説明図である。 1…蓄熱容器、2…貯蔵容器、3,4…金属水
素化物、5,24…開閉弁、6,25…水素輸送
管、7,8…ヒートパイプ、9,10…第1、第
2熱交換器室、11,12…仕切り板、13…太
陽熱コレクター、14,15,16…循環熱媒体
輸送管、17…冷暖房熱負荷、18,19,2
0,21…ポンプ、22…冷却水輸送管、23…
排水管。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 蓄熱材として金属水素化物を充填した蓄熱容
    器と貯蔵容器とからなる蓄熱システムを備え、こ
    れら2種類の容器にそれぞれ熱交換用ヒートパイ
    プが内設され、前記各ヒートパイプが前記各容器
    より外部に延出してそれぞれの端部が仕切板によ
    り内部が2分された熱交換器室にまたがつて内設
    され、更に前記2容器が、開閉弁を介して水素輸
    送管で直接連結されると共に前記貯蔵容器用の2
    分された熱交換器室の一方の室内と蓄熱容器用の
    2分された熱交換器室の一方の室内とを通過し開
    閉弁を有するもう一つの水素輸送管で連結され、
    前記蓄熱容器用の一方の室内と熱負荷は循環熱媒
    体輸送管で連結すると共に他方の室内とは前記熱
    負荷を含めて他の循環熱媒体輸送管を介して太陽
    熱コレクターに連結し、更に前記貯蔵容器用の一
    方の室内は循環熱媒体輸送管を介して太陽熱コレ
    クターに連結すると共に他方の室内は冷却水輸送
    管と連結してなることを特徴とする太陽熱冷暖房
    蓄熱装置。
JP56087069A 1981-06-05 1981-06-05 Heat accumulating equipment for air-conditioning utilizing solar heat Granted JPS57202494A (en)

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JPS57202494A JPS57202494A (en) 1982-12-11
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US20130291555A1 (en) 2012-05-07 2013-11-07 Phononic Devices, Inc. Thermoelectric refrigeration system control scheme for high efficiency performance
WO2013169774A2 (en) 2012-05-07 2013-11-14 Phononic Devices, Inc. Thermoelectric heat exchanger component including protective heat spreading lid and optimal thermal interface resistance
US9593871B2 (en) 2014-07-21 2017-03-14 Phononic Devices, Inc. Systems and methods for operating a thermoelectric module to increase efficiency
US10458683B2 (en) 2014-07-21 2019-10-29 Phononic, Inc. Systems and methods for mitigating heat rejection limitations of a thermoelectric module
CN110873469A (zh) * 2018-08-31 2020-03-10 史隰明 一种用于调节煤矿井口进风温度的装置
CN109357316A (zh) * 2018-09-27 2019-02-19 山东泰安亿美达能源科技有限公司 一种太阳能供暖空调

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