JPS58129192A - 蓄熱装置 - Google Patents

蓄熱装置

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JPS58129192A
JPS58129192A JP57011132A JP1113282A JPS58129192A JP S58129192 A JPS58129192 A JP S58129192A JP 57011132 A JP57011132 A JP 57011132A JP 1113282 A JP1113282 A JP 1113282A JP S58129192 A JPS58129192 A JP S58129192A
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JP
Japan
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heat
tank
heat storage
storage tank
valve
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Pending
Application number
JP57011132A
Other languages
English (en)
Inventor
Chikau Yamanaka
矢 山中
Junji Hizuka
肥塚 淳次
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP57011132A priority Critical patent/JPS58129192A/ja
Publication of JPS58129192A publication Critical patent/JPS58129192A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/003Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using thermochemical reactions
    • 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
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (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】 〔発明の技術的分野〕 本発明は蓄熱体と吸着質との吸着・脱離に伴なう結合エ
ネルイー変化により熱エネルギーを蓄熱する蓄熱装置に
関し、特に吸着質の蒸発を促進する機構を改良したもの
である。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
一般に蓄熱装置はグロセス自体の効率を高め九)、省エ
ネルギ一対策にム費な役割を坦うものであ)、太陽熱、
廃熱のような天候・場所・時間等によnt動する熱エネ
ルギー源から、熱エネルギーを効率よく蓄積するためゐ
装置として使用されている。
このような蓄熱装置に用いられる蓄熱材としては、水、
岩石、溶融塩等が挙げられ、これらの顕熱または潜熱を
利用して、一部では実用化されている。
しかしながら、上記蓄熱材に祉蓄熱された熱が蓄熱期間
中に外部へ除々に逃散する九めに〜長期間に亘ってその
蓄熱は困−であるという問題点がある。を友、これらの
蓄熱材の多くは、太陽光から得られた蓄熱エネA−ギー
を、温水中温風を得るための加熱源以外に紘利用するこ
とができず、エネルギー利用が一方向的である丸め効率
が悪いという問題がある。こ〇九め最近は、蓄熱エネル
ギーから温水や温風を得るOみではなく、冷風をも得ら
れるような蓄熱材の検討が行なわれている。かかる蓄熱
材は化学反応に伴なうg&着質の吸着熱による発熱と、
吸着質の蒸発時に奪われる蒸発潜熱による冷却作用とを
利用するものであり、例えば−機塩S畳の蓄熱材に、水
またはメタノール等011着質を吸着させて、その際に
発生する吸着熱を利用すると共に、吸着質の蒸発によっ
て冷風を得るものである。
このような化学反応を利用した蓄熱装置の一例を第1図
に示した。第1図において蓄熱槽1には蓄熱材2が充填
されてお如、貯蔵槽1には吸着質4が貯えられている。
このような装置から蓄熱されている蓄熱エネルギーを取
9出すには、先ず伝熱管5内に、例えば大気温度の空気
を導入し、貯蔵槽3内の吸着質4を蒸発させる。
この際、系内を減圧にすればより低い温度の空気であっ
ても吸着質4を蒸発せしめることができる。JI発した
吸着質4は、断熱された連通管6を通して蓄熱槽1に到
達し、槽内の蓄熱材2に吸着して吸着熱を発生する。発
生した熱は、伝熱管7内に導入されている熱媒体に伝達
され、温水や温風を得るための加熱源として取プ出され
る。tた貯蔵槽3内の吸着質4を蒸発させる丸めに使用
され九空気は、蒸発熱として熱の一部が使用されるため
に温度が低下し、冷風が得られる。
一方、かかる装置を蓄熱状線に再生するため011着質
の脱離操作は、伝熱管7内に太陽熱等で加熱された熱媒
体を導入し、蓄熱材2を加熱してこれに吸着している吸
着質4を蒸発させて脱離させることによシ行なわれる。
脱離し九吸着質4の蒸気は発熱時とは逆方向に連通管−
を通シ、凝縮器8で凝縮されて液体となり貯蔵槽3に貯
えられる。
しかしながら、上記装置では、蓄熱状11に戻すための
吸着質4の脱離操作において、蓄熱材2に吸着質4が多
量に吸着している間は、比較的容易に蒸発させることが
できるが、吸着質4の吸着量が少量になってくると蒸発
速度が遅くなり、ル1九に区操作に長時間がかシ、特に
熱媒体が太陽熱等の比較的低温度レベルの熱源で加熱さ
れるものでは、吸着質4が十分に蒸発せず脱離しきれな
いという問題があり、蓄熱作用が十分に行なわれない。
また発熱時の吸着操作においては、貯蔵槽Jを加熱する
伝熱管5の温度が低いと、吸着質4の蒸気圧が低くなり
、貯蔵槽J内の蒸気圧と、蓄熱槽1内の吸着質4の蒸気
圧との差が小さくなって蒸気の移動速度が遅くなる。ζ
Oため放熱開始の立ち上り時間が遅くなると共に、単位
時間当りの蓄熱材2への吸着質4の吸着量が少なく十分
な放熱が得られず、蓄熱装置としての機能を十分に発揮
することができないなどの欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、吸着質の
蒸発を促進して、蓄熱時における蓄熱材からの脱離操作
を迅速化して蓄熱効率の向上を図ると共に、発熱時にお
いて貯蔵槽内の蒸発量を増加させ蓄熱材への吸着量を増
大し、発熱の立ち上p速度と発熱効率を向上させた蓄熱
装置を提供するものである。
〔発明の概要〕
本発明は蓄熱材を充填した密閉容器内に熱媒体が流通す
る伝熱管などの熱交換手段を備え九蓄熱槽と、吸着質を
貯えた密閉客器内に、熱媒体が流通する伝熱管表どの熱
交換手段を備えた貯蔵槽と、これと前記蓄熱槽とを連通
ずる連通管と、この連通管に取付けられたパルプ、およ
びベローズなどで形成された容積可変槽とから構成され
ているものである。
前記蓄熱材としては、例えばシリカグル、活性炭勢が用
いられ、また吸着′簀としては、例えば水、メタノール
、アセトン等が挙られる・また容積可変槽は、連通管の
中間部に設けても良く、もしくは、連通管と貯蔵槽との
間に設けて、弁を有する4ングとすると共に、貯蔵槽と
連動して容積を拡大・縮小するようにしても良い。
蓄熱状態において蓄熱材からの吸着質の蒸発が少なくな
り、脱離が遅くなっ九場金、パルプの切換操作と、容積
可変槽の容積拡大により蒸発を促進して蓄熱効率を向上
させる。
一方、発熱状態において、貯蔵槽内での吸着質の蒸発量
が減少してきた場合、パルプの切換操作と、容積可変槽
の拡大・縮小によるI/プ作用により蒸発速度を速めて
、吸着質の蓄熱材への吸着量を増大させ、発熱効率を向
上させるようにしたものでおる。
〔発明の実施例〕
第2図は本発明の一実施例を示すもので、蓄熱槽lには
蓄熱材2が充填されていると共に、伝熱管1が外部から
引込まれている。貯蔵槽3内には吸着質4が貯えられて
いると共に、別の伝熱管Iが外部から引込まれている。
前記蓄熱槽1と、貯蔵槽3との間には、#!縮器8を取
付は九連通管6が設けられ、両槽の内部が連通している
連通管6の蓄熱槽1と#iiI器8との間にはバルブt
ムが設けられていると共に、凝縮器1と貯蔵槽1との間
にもパルプ9Bが設けられている・10はベローズで形
成された容積可変槽で、前記連通管6のKMMB2パル
プ9Bとの間に分岐して取付けられ、図示しない押板等
によシその容積を拡大・縮小できるようになっている。
次に上記構成をなす蓄熱装置の作用について説明する。
先ず蓄熱状態において、パルプ9に、9Bを開放し、凝
縮器8を作動させると共に、伝熱管1に太陽熱等によp
加熱された温水や温風彦どの熱媒体を流す、伝熱管1に
接触し九蓄熱材2の温度上昇に伴なってこれに吸着して
いる吸着質4が蒸発して脱離する。蓄熱槽1内における
吸着質4の蒸気圧が、貯蔵槽Jの蒸気圧より高くなると
、吸着質4の蒸気は連通管−を通〉凝M器8で凝縮され
て、貯蔵槽3に貯蔵される。
このようにして次jlK蓄熱材2に吸着している吸着質
4が減少していくと、蒸気圧も低下してきて、貯蔵槽3
内の蒸気圧との差が小さくなり、脱離操作が遅くなる。
このような状態になったとき・ヤルプjllを閉鎖し、
容積可変槽1−の容積を拡大すると、装置内は減圧1れ
て、蓄熱材2からの吸着質4の蒸発・脱離が促進される
。装置内が平衡状態に近づき、吸着質4の移行速度が遅
くなったらノ譬ルブ9ムを閉鎖し、パルプ9Bを開放し
ておけば蓄熱状IIMが維持される。
一方、発熱開始時にはパルf9ムを開放し、容積可変槽
10(Q容積を縮小すると、容積可変槽10内に貯えら
れている吸着質4の蒸気が蓄熱槽1にすばやく移行して
吸着するため、発熱開始時の立ち上多動作を早めること
ができる。
壕九貯蔵槽3を加熱する伝熱管5の温度が低いと、吸着
質4の蒸気圧が低くなり、蓄熱槽1の蒸気圧との圧力差
が小さくなル、蒸気の移行速度が遍くなってくる。この
場合・櫂ルプ9ムを閉鎖し、パルf9Bを開放したまま
容積可変槽1#O容積を拡大して貯蔵槽3内を減圧する
と吸着質40蒸気が促進され、その蒸気は容積可変槽1
0内に貯えられる0次に・々ルゾgBを閉鎖し、パルf
9ムを開放して、容積可変槽10の容積を縮小すると、
内部に貯られた吸着質4の蒸気は強制的に蓄熱槽1に送
り込まれ、蓄熱材2に吸着して発熱し、以下同様のポン
プ操作を繰り返すことによシ発熱効率を向上させること
ができる。また本発明では吸着質4の蒸発促進を容積可
変槽1eを用いているので、電動排気ポンプを用いた場
合のように吸着質4の外部への放出がなく、特に吸着質
4が高価であったシ有害物の場合に効果的である上、運
転コストも安価である。
上記蓄熱装置において、蓄熱材2としてシリカダルを、
吸着質4としてメタノールを用い、7リカrルにメタノ
ールを40重量−吸着し良状態で、伝熱管1に100C
の熱媒体を流通させて蓄熱を行なった。この場合、7リ
カrルからのメタノールの蒸発・脱離する過程の経時賓
化ttSべ、その結果を第3図のダツ7KIIIlll
lで示し、握積可変槽1#を用いない従来の場合の−g
kと比較した。なおこO容積可変槽10の容積は、装置
全容積の50−を占めるものを用いた。
上記グラフから明らかなように本発―品では60分でメ
タノールの吸着残留は5重量111で減少しているのに
対し、従来のものでは14重量1Gマでしか減少せず、
蓄熱効率が大幅に改善されていることが認められた。
#g4図および第5図は本発明の他の実施例を示すもの
である。蓄熱槽1と貯蔵槽Jの構成は第2図に不すもの
と同様であシ、これら両槽の間に、凝縮器8を設けた連
通管σが堆付けられている。連通管60蓄熱槽lと凝縮
器8との間にはパルプ9ムが設けられ、また凝縮器Iと
貯蔵槽1との関O連通管6は二叉に分岐し、一方にパル
fj1mと容積可変槽10Aとを、他方にパルプ#Cと
容積可変槽JO1tとが設けられ、前記両容積可変楢1
0ム、10Bは貯蔵槽3に一体に!1続され、上下に連
動するようになっている。tた前記一方の容積可変槽1
0ムは第5図に示すようにベローズで形成され、その上
下両端に弁11ム、11Bが開閉自在に取付けられ、4
7!作用をなすようになっている。
蓄熱開始時には、パルプ9ム、SC′ft開放して蓄熱
材2に吸着し九吸着質4を蒸発・脱離させ、ζO蒸気を
凝縮器8で凝縮した後、貯蔵槽Jに貯え、パルf9kを
閉鎖することにより蓄熱状態が維持される。
発熱時にはパルプ9ム、tBを開放し、バルブ9Cを閉
鎖した状態で、図示しない押板によシ、貯蔵槽3を上下
動させると、これに伴って容積可変槽10ム、1mBも
拡大・縮小を繰ル返す。
容積o工変槽10ムの拡大時に杜、第5図■に示すよう
に、下方の弁11Bが開き、上方の弁11ムが閉じ良状
態となるので、貯蔵槽3内社減圧されて、急速に吸着質
4が蒸発して、そO蒸気が容積可変槽10五に流入する
。を九縮小時には第5図俤)に示すように上方O弁11
ムが間色、下方の弁11Bが閉じて内部に貯められた吸
着5!に4の蒸気が4ンデ作用によや強制的に排出され
て蓄熱槽1に送り込まれ、ここで蓄熱材2に吸着すると
自に吸着熱を出して発熱する。
上記Iン7’m作を繰り返すことによに吸着質4の蒸発
が促進されると共に、強制的に蓄熱槽1に供給すること
ができるので発熱効率に優れ、特に伝熱管5に流通させ
る熱媒体O温度が低い場合に有効である。
上記蓄熱装置において、蓄熱材2として塩化カル7ウム
、吸着質4としてメタノールを使用し、貯蔵槽3の伝熱
管5に10℃O熱媒体を流通させてメタノールを蒸発さ
せ、この蒸気を蓄熱材IK獣着させて発熱操作を行なっ
た。この場合、容積可変槽10ムは容積の拡大・縮小O
1サイクルを2分で行ない、このときの貯蔵槽JKおけ
為メタノールOs発量を−べ、その結果を第**のグラ
フに曲線aで示した。を九本発明と比較する丸めに容積
可変槽10ムを用いない従来装置におけるm発意も刺べ
て、その結果を第・図のグラフK11lll繍すで示し
た。
上記グラフから明らかな如く、本発明装置では109分
緬過982011メタノールが蒸発しているのに対し、
従来装置では500gで6〉、発熱効率が大幅に改善し
ていることが認められえ。
&&容積可変槽J0ムの弁11ム、zi]iB上記実施
例とは逆向きに取付け、吸着質4の蒸気會貯鼠槽s94
に強制的に送って蓄熱効率を^め九tのでも良く、を九
容積可変槽inム*ioNに夫々弁11に、JIBt堆
付けて夫々逆方向Kl気を送る一ン!とじて、蓄熱およ
び発熱の同効率を肉上壜せるようにし九ものでもよい。
〔発明の効果〕
以上説明した如く、本発明に係る蓄熱装置によれば連通
管にバルブと容積可変槽を設け、・奇ル!の切換操作と
、容積可変槽の容積の拡大・縮小により、吸着質の蒸発
を促進して、蓄熱時における蓄熱材からの脱離操作を迅
速化して蓄熱効率の向上を図ると共に、発熱時において
貯蔵槽内の蒸発量を増加させて蓄熱材への吸着量を増大
シ2、発熱作用の立ち上り速度と、発熱効率の向上を図
ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1Fは柾来の蓄熱装置を示す断面図、菖2図は本発明
の一実施例による蓄熱装置の断面図、wJ3図は蓄熱時
におけるメタノールの吸着残留量の時間変化を示すグラ
フ、第4図は本発明の他の実旅例による蓄熱装置の断面
図、第5図に)および(B)は第4図の容積可変槽の動
作状態を拡大[7て示す断面図、第6図は発熱時におけ
る貯蔵槽内でのメタノール蒸発量の時間変化を示すグラ
フでおる。 1−蓄熱槽、2・・・蓄熱材、3・・・貯蔵槽、4・・
・吸着質、5,7・・・伝熱管、6・・・連通管、8・
・・凝縮器、# A 、 9 B 、 9 C・・・パ
ルプ、10.IOA。 J#l−・・容積可変槽、)IA、llB川井用出願人
代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第  2   II 時間(介) 第 4 図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  蓄熱材を充填し九密閉容器から成〉熱交換手
    段を備え九蓄熱槽と、1着質を貯え良書閉容器から成シ
    熱交換手段を備えた貯蔵槽とから構成され、蓄熱材と吸
    着質とOvk着・脱−に伴なう結合エネルギー変化によ
    〉、熱エネルギーを蓄熱する蓄熱装置において、―記蓄
    熱檜と貯蔵槽とを連通する連通管にバルブと賽、−可変
    櫂とを設けて、バルブの切換操作と、賽積可変槽の容積
    の拡大・縮小操作とによシ徴着質の蒸発作用を促進する
    ようにし九ことを特徴とする蓄熱装置。
  2. (2)  容積町変槽が、弁を有するdyfで形成され
    、且つ貯蔵槽と連結されて連動するようにしたことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の蓄熱装置。
  3. (3)容積可変檜がベローズで形成されてい為ことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項筐九は1112項記載の
    蓄熱装置。
JP57011132A 1982-01-27 1982-01-27 蓄熱装置 Pending JPS58129192A (ja)

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JP57011132A JPS58129192A (ja) 1982-01-27 1982-01-27 蓄熱装置

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JP57011132A JPS58129192A (ja) 1982-01-27 1982-01-27 蓄熱装置

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JP (1) JPS58129192A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02259392A (ja) * 1989-03-31 1990-10-22 Chubu Electric Power Co Inc 化学畜熱装置及びその運転方法
JP2015121382A (ja) * 2013-12-25 2015-07-02 株式会社豊田自動織機 化学蓄熱装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02259392A (ja) * 1989-03-31 1990-10-22 Chubu Electric Power Co Inc 化学畜熱装置及びその運転方法
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