JPH04188A - 蓄熱ユニット及び該蓄熱ユニットを用いた蓄熱装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、蓄熱ユニット及び該蓄熱ユニットを用いた蓄
熱装置に関するものである。

［従来の技術］ 現在、省エネルギー化を目的として、産業用や民生用の
余熱或いは排熱や、夜間の安価な電力を利用して発生さ
せた熱を、効率良く蓄熱しておき、必要な時に放出して
使用し得るようにした蓄熱装置が考えられている。

このような蓄熱装置の構造としては、反応気体を供給・
排出可能とし、且つ所要の蓄熱量に見合うだけの大きな
容量を有する蓄熱容器と、該蓄熱容器内に充填された、
前記反応気体を吸収・放出することにより発熱及び吸熱
を行う蓄熱機能材料の粉体と、前記蓄熱容器を貫通する
複数のパイプとで構成することが考えられている。

このような蓄熱装置を用いて蓄熱を行わせる場合には、
余熱等により高温化した流体を、パイプに流通させる。

すると、蓄熱容器内では、高温の流体による周囲の高温
化に応じて、蓄熱機能材料の粉体が、吸収していた反応
気体を放出して吸熱を行う。

このとき、放出された反応気体により蓄熱容器内の圧力
が上昇するので、反応気体は蓄熱容器外へ流出する。

その結果、高温の流体は蓄熱機能材料の粉体により余熱
が吸収されて、蓄熱が行われる。

放熱を行わせる場合には、反応気体を蓄熱器に供給する
。

すると、蓄熱容器内では、蓄熱機能材料の粉体が、反応
気体を吸収して放熱を行う。

その結果、流体は蓄熱機能材料の粉体が放出した熱によ
り加熱されて放熱が行われる。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら、上記した蓄熱装置には、以下のような問
題点かあった。

■　所要の蓄熱量に見合う大容量の蓄熱容器に、直接蓄
熱機能材料の粉体を充填する構成とすると、反応気体の
圧力損失か大きくなって、反応気体か蓄熱容器内を流動
しにくくなるので、蓄熱効率か低下する。

■　蓄熱機能材料の粉体は、反応気体を吸収・放出する
ことにより体積が膨張したり収縮したりして圧縮されて
行くため、大容量の蓄熱容器に直接蓄熱機能材料の粉体
を充填する構成とすると、蓄熱機能材料の粉体の圧縮量
か大きくなって圧力損失か著しく増大し、蓄熱効率を悪
化させてしまう。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、水平方向に一定の間隔を置いて配設された略
平行且つ垂直な一対の管板と、両端開口部を夫々各管板
に貫通させて管板間に配置された複数のパイプと、各管
板のパイプ開口部側の面を覆う入口側及び出口側のヘッ
ダー部と、管板間の両側面を覆う側板と、管板間の上下
面を覆う反応気体が通過可能な多孔質材と、管板間に形
成される空間内部に挿入されて前記反応気体を吸収及び
放出することにより発熱及び吸熱を行う蓄熱機能材料の
粉体とを備えたことを特徴とする蓄熱ユニット及び請求
項１記載の蓄熱ユニットを複数上下方向に積み重ねて入
口側のヘッダー部及び出口側のヘッダー部を並列に接続
し、反応気体を供給・排出可能な蓄熱容器内に収納した
ことを特徴とする蓄熱装置にかかるものである。

［作　　　用］ 流体は入口側のヘッダー部からパイプに流入し、パイプ
を反対側へ流れて出口側のヘッダー部から取出される。

このとき、反応気体は下方或いは上方の多孔質材から管
板間の空間へ入り、該空間内部に挿入された蓄熱機能材
料の粉体の間を通って上方或いは下方の多孔質板から出
て行く。

蓄熱を行わせる場合には、余熱等により高温化した流体
を、入口側のヘッダー部からパイプに流通させる。

すると、管板間の空間内では、高温の流体による周囲の
高温化に応じて、蓄熱機能材料の粉体が、吸収していた
反応気体を放出して吸熱を行う。このとき、放出された
反応気体により管板間の空間内の圧力が上昇するので、
反応気体は管板間の空間外へ流出する。

その結果、高温の流体は蓄熱機能材料の粉体により余熱
が吸収されて、蓄熱が行われる。

放熱を行わせる場合には、低温の流体を、人口側のヘッ
ダー部からパイプに流通させる。

次に反応気体を蓄熱器に供給すると、蓄熱機能材料の粉
体か、反応気体を吸収して発熱を行う。このとき、管板
間の空間内の圧力は蓄熱機能材料の粉体が反応気体を吸
収することにより負圧となるので、反応気体は管板間の
空間内へ流入する。

その結果、低温の流体は蓄熱機能材料の粉体が放出した
熱により加熱されて、放熱が行われる。

上記作動の際、管板、パイプ、入口側及び出口側のヘッ
ダー部、側板、多孔質材により小型の蓄熱ユニットを構
成したので、多孔質材の面積に対して側板の上下方向の
寸法を小さくすることにより、蓄熱ユニットにおける反
応気体の圧力損失を小さくすることができ、従って全体
としての圧力損失を小さくして高い蓄熱効率を得ること
ができる。

又、蓄熱機能材料の粉体が膨縮して圧縮された場合でも
、蓄熱機能材料の粉体は、上下方向の寸法を小さくする
ことにより圧力損失を小さくした蓄熱ユニットに挿入さ
れているので、蓄熱ユニットにおける圧力損失の増加を
小さく抑えて蓄熱効率の悪化を防止することができる。

又、各蓄熱ユニットを上下に積み重ねて入口側のヘッダ
ー部及び出口側のヘッダー部間を並列に接続し、反応気
体を供給・排出可能な蓄熱容器内に収納することにより
、大型で据付面積が小さく且つ高効率の蓄熱装置を形成
することができる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図〜第５図は本発明の蓄熱ユニット及び該蓄熱ユニ
ットを用いた蓄熱装置の一実施例である。

脚部１を有する枠状のサポート部材２を設け、該サポー
ト部材２の上部に水平方向３に一定の間隔を置いて、一
対の管板４．５を平行且つ垂直に配設し、該一対の管板
４，５間に両端の開口部６．７を各管板４，５に貫通さ
せて複数のパイプ８を配設する。

各管板４，５のバイブ８の開口部６．７側の面に、各管
板４．５を覆い、且つ水等の流体９の流入口ＩＯ及び流
出口１１を有する入口側及び出口側のヘッダー部１２．
１３を設ける。

各管板４，５間の両側面に両側面を覆う側板１４を設け
、各管板４，５間の上下面に上下面を覆う、フェルトや
焼結材等の後述する反応気体１５が通過可能な多孔質材
１６を設け、必要な場合には更に多孔質材１６の上下面
を金属製の穴あき板１７て保持して、上下の多孔質材１
６及び穴あき板１７間を上下方向１８に延びるボルト１
９及びナツト２０で締結する。

この際、多孔質材１６の面積に対して側板１４の上下方
向１８の寸法が小さくなるようにする。

又、管板４，５、側板１４、多孔質材１６等により囲ま
れる比較的薄くて平らな空間２３内部に上下方向１８に
延びるバッフル板２１を設け、且つ、前記空間２３内部
に前記反応気体１５と反応して発熱及び吸熱を行う蓄熱
機能材料の粉体２２を挿入する。

該蓄熱機能材料の粉体２２と、前記反応気体１５として
は、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、重金属
等のハロゲン化物と、アンモニアとの組合せや、無機塩
と、水蒸気、水素、炭酸ガスとの組合せ等を用いる。

上記構成の蓄熱ユニット２４を複数上下に積み重ねて、
入口側のヘッダー部１２及び出口側のヘッダー部１３を
夫々流体供給管２５及び流体排出管２６を介して並列に
接続し、更に、上方及び下方に反応気体１５の給排口２
７，２８を有する蓄熱容器２９を設け、該蓄熱容器２９
に前記複数積み重ねて並列に接続した蓄熱ユニット２４
を収納する。

尚、３０は蓄熱容器２９の脚部、３１は蓄熱容器２９内
に設けられた収納台、３２は収納台３１の脚部である。

次に作動について説明する。

蓄熱を行わせる場合には、余熱等により高温化した流体
を、流体供給管２５、人口側のヘッダー部１２からバイ
ブ８へ供給して、パイプ８を反対側へ流通させ、出口側
のヘッダー部１３、流体排出管２Ｂから排出させる。

又、蓄熱容器２９内には、反応気体１５が給排口２７．
２８から自由に排出され得るようにしておく。

すると、各蓄熱ユニット２４の管板４，５間で囲まれた
空間２３内では、高温の流体９による空間２３内の高温
化に応じて、反応気体１５を吸収・化合されている蓄熱
機能材料の粉体２２が、吸熱反応を起こして吸収・化合
している反応気体１５を分離・放出し吸熱を行う。

このとき、放出された反応気体１５により、各蓄熱ユニ
ット２４の管板４，５間で囲まれた空間２３内の圧力が
上昇するので、反応気体Ｉ５は多孔質材１Ｂ、穴あき板
１７を通って各蓄熱ユニット２４から流出し、更に蓄熱
容器２９から出て行く。

その結果、高温の流体９は蓄熱機能材料の粉体２２によ
り余熱が吸収され、蓄熱が行われる。

放熱を行わせる場合には、低温の流体を、流体供給管２
５、入口側のヘッダー部１２からパイプ８へ供給して、
パイプ８を反対側へ流通させ、出口側のヘッダー部１３
、流体排出管２６から排出させる。

又、蓄熱容器２９内には、反応気体１５が給排口２７．
２８から自由に流入され得るようにしておく。

すると、各蓄熱ユニット２４の管板４．５間で囲まれた
空間２３内では、蓄熱機能材料の粉体２２が、反応気体
１５を吸収・化合し発熱を行う。

このとき、管板４．５間の空間２３内の圧力は、蓄熱機
能材料の粉体２２が反応気体１５を吸収することにより
負圧となるので、蓄熱容器２９内の反応気体１５は穴あ
き板１７、多孔質材１６を介して前記空間２３内へ流入
し、同時に蓄熱容器２９内へは流体供給管２５から反応
気体■５が流入する。

その結果、低温の流体９は、蓄熱機能材料の粉体２２が
放出した熱により加熱されて蓄熱容器２９から排出され
、放熱が行われる。

上記作動の際、管板４，５、パイプ８、入口側及び出口
側のヘッダー部１２，１３　、側板１４、多孔質材１６
等によって小型の蓄熱ユニット２４を構成したので、多
孔質材Ｉ６の面積に対して側板１４の上下方向１８の寸
法を小さくすることにより蓄熱ユニット２４における反
応気体１５の圧力損失を小さくすることができ、従って
全体としての圧力損失を小さくして高い蓄熱効率を得る
ことかできる。

又、反応気体１５の吸収・放出により、蓄熱機能材料の
粉体２２の体積が膨張・収縮を繰り返して、蓄熱機能材
料の粉体２２が圧縮された場合でも、蓄熱機能材料の粉
体２２は、上下方向１８の寸法を小さくつまり薄型とす
ることにより圧力損失を小さくした蓄熱ユニット２４に
挿入されているので、各蓄熱ユニット２４における反応
気体１５の圧力損失の増加を小さく抑えて蓄熱効率の悪
化を防止することができる。

又、蓄熱ユニット２４を複数設け、該各蓄熱ユニット２
４を上下に積み重ねて入口側のヘッダー部１２及び出口
側のヘッダー部１３間を流体供給管２５及び流体排出管
２Ｂを用いて並列に接続し、反応気体１５を供給・排出
可能な蓄熱容器２９内に収納することにより、大型で据
付面積が小さく且つ高効率の蓄熱装置を形成することが
可能となる。

尚、本発明の蓄熱ユニット及び該蓄熱ユニットを用いた
蓄熱装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではな
く、蓄熱容器に対する反応気体の供給・排出はポンプを
用いて強制的に行い得るようにしても良いこと、多孔質
材の剛性が高い場合には穴あき板を必要としないこと、
その池水発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変
更を加え得ることは勿論である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の蓄熱ユニット及び該蓄熱
ユニットを用いた蓄熱装置によれば、下記の如き種々の
優れた効果を奏し得る。

■　薄型化が可能な蓄熱ユニットを設けたので、反応気
体の圧力損失を小さくして、その分蓄熱効率を高めるこ
とができる。

■　薄型の蓄熱ユニットは、蓄熱機能材料が反応気体を
吸収・放出して膨張・収縮を繰り返すことにより圧縮さ
れた場合でも、圧力損失の増加が少なくて済み、その分
、蓄熱効率の悪化を防止することができる。

■　複数の蓄熱ユニットを上下に積み重ねて入口側のヘ
ッダー部及び出口側のヘッダー部間を流体供給管及び流
体排出管を用いて並列に接続し、反応気体を供給・排出
可能な蓄熱容器用に収納することにより、大型で据付面
積か小さく且つ高効率の蓄熱装置を形成することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例における蓄熱ユニットの側
方断面図、第２図は、第１図の中央部を省略した拡大図
、第３図は第１図の■−■矢視図、第４図は第１図の蓄
熱ユニットを上下に積み重ねて構成される蓄熱装置の側
方断面図、第５図は第４図のｖ−■矢視図である。 図中３は水平方向、４，５は管板、６，７は開口部、８
はパイプ、１２．１３はヘッダー部、１４は側板、１５
は反応気体、１６は多孔質材、１８は上下方向、２２は
蓄熱機能材料の粉体、２３は空間、２４は蓄熱ユニット
、２５は流体供給管、２６は流体排出管、２９は蓄熱容
器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）水平方向に一定の間隔を置いて配設された略平行且
   つ垂直な一対の管板と、両端開口部を夫々各管板に貫通
   させて管板間に配置された複数のパイプと、各管板のパ
   イプ開口部側の面を覆う入口側及び出口側のヘッダー部
   と、管板間の両側面を覆う側板と、管板間の上下面を覆
   う反応気体が通過可能な多孔質材と、管板間に形成され
   る空間内部に挿入されて前記反応気体を吸収及び放出す
   ることにより発熱及び吸熱を行う蓄熱機能材料の粉体と
   を備えたことを特徴とする蓄熱ユニット。 ２）請求項１記載の蓄熱ユニットを複数上下方向に積み
   重ねて入口側のヘッダー部及び出口側のヘッダー部を並
   列に接続し、反応気体を供給・排出可能な蓄熱容器内に
   収納したことを特徴とする蓄熱装置。