JPH0240453A - 冷暖熱発生装置 - Google Patents

冷暖熱発生装置

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Publication number
JPH0240453A
JPH0240453A JP63191778A JP19177888A JPH0240453A JP H0240453 A JPH0240453 A JP H0240453A JP 63191778 A JP63191778 A JP 63191778A JP 19177888 A JP19177888 A JP 19177888A JP H0240453 A JPH0240453 A JP H0240453A
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JP
Japan
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state
structural isomer
chemical substance
electronic
photoreactor
Prior art date
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Pending
Application number
JP63191778A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Arita
浩二 有田
Takeshi Tomizawa
猛 富澤
Yuji Yoshida
雄二 吉田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH0240453A publication Critical patent/JPH0240453A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/12Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
    • B01J19/122Incoherent waves
    • B01J19/127Sunlight; Visible light

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光反応器を有する冷暖熱発生装置に関する。
従来の技術 光エネルギーを利用する技術は、無尽蔵とも言うべき太
陽エネルギーを利用するための手段としても、また、比
較的小型で強力な光源であるレーザー光発振器が近年比
較的に入手が容易となった事からも、その重要性がます
ます大きなものとなっている。このうち、光エネルギー
を熱エネルギーの形で利用するものとしては、例えば太
陽光エネルギーを利用した温水器、あるいは、高歪化合
物の光異性化によって貯蔵したエネルギーを逆反応過程
によって放出する熱発生装置などがある。
前者は、太陽光中の赤外線によって貯水器内の水分子を
振動励起することによって温水を生成するものである。
次に、後者の一例について第2図を用いて説明する。な
お、第1図と同一構成要素には同一番号を付して説明す
る。゛回路内を循環する作動媒体はノルボルナジェンの
クロロホルム溶液であり、作動媒体中のノルボルナジェ
ンは光反応器3内で紫外光を吸収して異性化し、安定な
化合物クワドリシクレンとなってクロロホルムとともに
搬送器4により熱交換器兼再生器6へ搬送される。搬送
されたクワドリシクレンは、熱交換器兼再生器6内に充
填されであるコバルトテトラポルフィン(金属錯体)が
触媒として働くことによって、再びノルボルナジェンへ
異性化し、その際に熱エネルギーを放出する。熱エネル
ギーを放出したノルボルナジェンは、搬送器4によって
再び光反応器3内に搬送されるというサイクルを構成す
るものである。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述のどの装置においても光エネルギー
の変換によって冷却効果を得ることは原理的に不可能で
あるという問題があった。さらに、前者に関しては分子
の振動励起状態を利用する関係上、−分子あたりの励起
によって得られるエネルギーの量としては小さいものと
なってしまうという問題があった。また、後者について
は、触媒として用いる金属錯体の取扱が困難なため、メ
ンテナンスの点で問題があった。
ところで、光エネルギーの変換を利用するものに限らず
、現在冷暖熱発生装置として利用されるものの多くは、
その作動媒体としてフロンガスを利用しているが、最近
フロンガスによる上層大気中のオゾン層の破壊が計界的
問題となっており、世界的にフロンガスの使用量を削減
する方向にある現在、作動媒体としてフロンガスを用い
ない冷暖熱発生装置が必要とされている。
本発明は、上述の問題に鑑みて試されたもので、光エネ
ルギーを用いて冷却を可能にし、−分子あたりの励起に
よって得られるエネルギーの蚤としては比較的大きな、
触媒を使用しない、かつ、作動媒体としてフロンガスを
用いない冷暖熱発生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 本発明は、光反応器、搬送器、熱交換器を順次接続して
回路とし、前記光反応器の受光部に波長選択装置を設け
、前記回路内に作動媒体と共に、その電子基底状態より
最低電子励起一重項状態へ光学遷移が可能で、かつ少な
くとも一種類以上の構造異性体を有し、かつ前記構造異
性体の最低電子励起一重項状態に最低電子励起一重項状
態を経由して異性化することが可能で、かつ前記構造異
性体の電子基底状態より前記構造異性体の最低電子励起
一重項状態に光学遷移が可能な化学物質を封入し、前記
化学物質の最低電子励起一重項状態より前記化学物質の
電子基底状態へ誘導放出過程により光学遷移させること
を特徴とするものである。また本発明は、光反応器用波
長可変光源を設け、前記回路内に作動媒体と共に、その
電子基底状態より最低電子励起一重項状態へ光学遷移が
可能で、かつ少なくとも一種類以上の構造異性体を存し
、かつ前記構造異性体の最低電子励起一重項状態に最低
電子励起一重項状態を経由して異性化することが可能で
、かつ前記構造異性体の電子基底状態より前記構造異性
体の最低電子励起一重項状態に光学遷移が可能な化学物
質を封入し、前記化学物質の最低電子励起一重項状態よ
り前記化学物質の電子基底状態へ誘導放出過程により光
学遷移させることを特徴とするものである。また本発明
は熱交換器を兼用する光反応器の受光部に波長選択装置
を設けることに特徴を宵する。
作用 本発明は上述の構成によって、加熱の際は、電子基底状
態にある前記化学物質を光励起により最低電子励起一重
項状態とし、異性化反応によって前記構造異性体の最低
電子励起一重項状態を生成し、与えられたエネルギーの
一部を蛍光として放出し電子基底状態となった前記構造
異性体が蓄積され、電子基底状態にある前記化学物質の
量を減少させ、電子基底状態における前記化学物質と前
記構造異性体との熱平衡反応を利用して暖熱を発生させ
るものであり、また、冷却の際は、電子基底状態にある
前記構造異性体を光学遷移によって前記構造異性体の最
低電子励起−道順状態とし、異性化反応によって生成し
た最低電子励起−道順状態の前記化学物質に光を照射し
て誘導放出過程を起こし、生成蓄積した電子基底状態の
前記化学物質と電子基底状態の前記構造異性体との間の
熱平衡反応を利用して冷熱を発生させるものである。
このため、光エネルギーを用いて冷却効果をもたらすこ
とが原理的に可能となるものであり、前記化学物質の電
子基底状態と前記構造異性体の電子基底状態とのエネル
ギー差の大きいような前記化学物質を用いれば、−分子
あたりでみて、分子の振動励起状態を利用した加熱法に
比べて数倍程度のエネルギーを得ることが可能となる。
実施例 第1図は本発明の一実施例による冷暖熱発生装置の概略
構成を示すものであって、1は光源であり、本実施例で
は専用の光源を配備しているが、例えば太陽光等を利用
することも可能である。2は波長選択装置であり、本実
施例では分光器を用いているが、例えばプリズムやフィ
ルター等を使用することも可能である。また波長選択装
置2を設けるかわりに、光源1として波長可変光源を設
置することも可能である。3は光反応器、4は搬送器、
5は熱交換器である。化学物質としては3−ヒドロキシ
フラボンを用い、そのエタノール溶液が作動媒体として
封入されているが、化学物質及び作動媒体として使用す
る際の溶媒としては勿論これに限るものではなく、例え
ば化学物質としてはサリチル酸メチル等を、作動媒体と
して使用する際の溶媒としてはシクロヘキサン等を使用
することも可能である。また、作動媒体中に塩化鋼(+
)等の光増感剤を混入することにより、光エネルギー変
換効率をより向上させることも可能である。
次に、動作について説明する。まず、暖熱発生時は、光
反応器3内の作動媒体に、光源1によって発生し、波長
選択装置2によって3−ヒドロキシフラボンの電子基底
状態と最低電子励起−道順状態とのエネルギー差に相当
する波長に選択された紫外線を照射することにより、作
動媒体中に多数存在する電子基底状態の3−ヒドロキシ
フラボン(以下、第一状態の分子と称する。)は光学遷
移をして最低電子励起−道順状態の3−ヒドロキシフラ
ボン(以下、第二状態の分子と称する。)となる。第二
状態の分子は、最低電子励起−道順状態におけるプロト
ン移動反応により異性化し、最低電子励起−道順状態の
3−ヒドロキシフラボンの構造異性体(以下、第三状態
の分子と称する。
)が生成され、蛍光を発してエネルギーの一部を失い、
電子基底状態の3−ヒドロキシフラボンの構造異性体(
以下、第四状態の分子と称する。)が最終的に得られる
上述のような反応を繰り返すことにより、第四状態の分
子に富んだ作動媒体は搬送器4により熱交換器5内に搬
送される。熱交換器5内において、より高エネルギー状
態に相当する第四状態の分子が熱平衡反応により異性化
して第一状態の分子になり、その際に放出する熱を熱交
換器5を介して利用に供するものであり、そのとき生成
される第一状態の分子に富んだ作動媒体は搬送器4によ
って光反応器3内へ再び導入され、回路を構成する。
また、冷熱発生時は、作動媒体中の第四状態の分子が、
光源1によって発生され、波長選択装置2によって、3
−ヒドロキシフラボンの最低電子励起−道順状態と3−
ヒドロキシフラボンの構造異性体の電子基底状態とのエ
ネルギー差以上のエネルギーに相当する波長に選択され
た紫外線を吸収して、第三状態の分子を生成する。この
第三状態ノ分子は、3−ヒドロキシフラボンの最低電子
励起−道順杖態と3−ヒドロキシフラボンの構造異性体
の最低電子励起−道順状態とのエネルギー差以上の過剰
エネルギーを有しているため、最低電子励起−道順状態
における逆プロトン移動反応を起こして第二状態の分子
へ異性化し、そこで、光源1によって発生し、波長選択
装置2によって、3−ヒドロキシフラボンの電子基底状
態と最低電子励起−道順状態とのエネルギー差に相当す
る波長に選択された紫外線によって構成される光子基中
において、誘導放出過程によって蛍光を発生し、始状態
である第四状態の分子よりも低エネルギー状態にある第
−状態の分子となる。
この様にして生成された第一状態の分子に富んだ作動媒
体は、搬送器4によって熱交換器5内に搬送され、熱交
換器5を介して熱吸収を行ない第四状態の分子を生成す
る過程を用いて冷却効果を得るものである。
なお、本実施例においては最低電子励起−道順状態にお
ける異性化のための反応として分子内プロトン移動反応
を利用しているが、前記反応に限らず最低電子励起−道
順状態における異性化を可能とする反応であればよく、
例えばシス体−トランス体の互変異性化反応等も利用可
能である。また、本実施例においては化学物質の単量体
の反応を利用しているが、例えば7−アザイントール二
量体における最低電子励起−道順杖態での二量体内二重
プロトン移動反応等、化学物質の多量体における多量体
内反応を利用することも可能である。
さらに、本実施例においては一光子吸収による光学遷移
の過程を利用しているが、例えば−波長二光子吸収ある
いは二波長二光子吸収等、多光子吸収による光学遷移の
過程を利用することも可能である。また、本実施例にお
いては搬送器4を用い光反応器3ど熱交換器5を別置し
であるが、搬送器を用いず光反応器3と熱交換器5を兼
用させるような構成にすることも可能であり、この場合
構成部材の減少によってより小型の冷暖熱発生装置を提
供することが可能となるものである。
発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明においては、(
り光エネルギーを用いて冷却効果を得ることが可能とな
る、また(2)複数の熱交換器を必要としないため装置
が簡単な構成ですむ、さらに(3)作動媒体としてフロ
ンガスを使用する必要がない、また(4)金属錯体等を
触媒として用いる必要がないので、メンテナンスが容易
となる、さらに(5)暖熱発生時には蛍光放出過程を利
用することにより紫外・可視光を同時に得ることが可能
であり、冷熱発生時には熱誘導放出過程を利用すること
により冷熱と同時に位相のそろった単色光を得ることが
できるので、照明等への利用も可能である等の効果を有
するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における冷暖熱発生装置の構
成図、第2図は従来例における熱発生装置の構成図であ
る。 1・・光源、2・・波長選択装置、3・・光反応器、4
・・搬送器、5・・熱交換器、6・・熱交換器兼再生器
。 第1図 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか1名手続補正書
(方式) 昭和63年11月 日

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光反応器、搬送器、熱交換器を順次接続して回路
    とし、前記光反応器の受光部に波長選択装置を設け、前
    記回路内に作動媒体と共に、その電子基底状態より最低
    電子励起一重項状態へ光学遷移が可能で、かつ少なくと
    も一種類以上の構造異性体を有し、かつ前記構造異性体
    の最低電子励起一重項状態に最低電子励起一重項状態を
    経由して異性化することが可能で、かつ前記構造異性体
    の電子基底状態より前記構造異性体の最低電子励起一重
    項状態に光学遷移が可能な化学物質を封入し、前記化学
    物質の最低電子励起一重項状態より前記化学物質の電子
    基底状態へ誘導放出過程により光学遷移させることを特
    徴とする冷暖熱発生装置。
  2. (2)請求項1において、光反応器用波長可変光源を設
    けことを特徴とする冷暖熱発生装置。
  3. (3)請求項1または2において、光反応器は熱交換器
    を兼用することを特徴とする冷暖熱発生装置。
JP63191778A 1988-07-29 1988-07-29 冷暖熱発生装置 Pending JPH0240453A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999054032A1 (de) * 1998-04-17 1999-10-28 Studiengesellschaft Kohle Mbh Solar-photo- und solar-thermochemische synthesen mittels flachbett-sonnenlichtsammler/-solarreaktoren

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999054032A1 (de) * 1998-04-17 1999-10-28 Studiengesellschaft Kohle Mbh Solar-photo- und solar-thermochemische synthesen mittels flachbett-sonnenlichtsammler/-solarreaktoren
US6660132B1 (en) * 1998-04-17 2003-12-09 Studiengesellschaft Kohle Mbh Photochemical and thermochemical solar syntheses using flat-bed solar collectors/solar reactors

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