JPS60147095A - Heat energy recovering method - Google Patents

Heat energy recovering method

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Publication number
JPS60147095A
JPS60147095A JP59004120A JP412084A JPS60147095A JP S60147095 A JPS60147095 A JP S60147095A JP 59004120 A JP59004120 A JP 59004120A JP 412084 A JP412084 A JP 412084A JP S60147095 A JPS60147095 A JP S60147095A
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JP
Japan
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heat
medium
heat storage
storage medium
temperature
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Application number
JP59004120A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsumasa Umetani
梅谷 哲正
Kazuo Harada
和夫 原田
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Hitachi Zosen Corp
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
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Publication date
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Publication of JPS60147095A publication Critical patent/JPS60147095A/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • 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
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

PURPOSE:To take out stable power continuously by a method wherein heat storage medium in the slurry condition is heated using the heat energy exhausted intermittently or fluctuatelly, and said medium is storaged in a heat storage medium storage well and a turbine is revoluted by the working medium vaporized in this well. CONSTITUTION:The heat storage medium in the slurry condition, in which the powder of transition material (pentaerthritol) which absorb or release the transition heat corresponding to heating and cooling, being suspended in a suspending medium (Fron 113), is storaged in a heat storage medium well 21. Exhaust gas generated intermittently or fluctuately is supplied to a heat exchanger 22, and is heated in a heat exchanger 22, and is heated in a heated in a heat exchanger with the heat storaged medium in the slurry condition which was sent by a pump 23, and is returned to a heat medium storage well 21 through a reducing valve 24. A generator 26 is direct-coupled to a fron turbine 25 in which working medium evaporated in the storage well 21 is introduced. Working medium liquefied in a condenser 27 in which low pressure working medium out of the turbine 25 is cooled and liquified, is storaged in a storage 28, and is returned to the storage well 21 being pressurized to the pressure of in the storage well 21.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、間欠的または変動的に発生する熱エネルギー
を連続的に安定した動力として回収する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method for recovering intermittent or fluctuating thermal energy as continuous and stable power.

従来の構成とその問題点 従来、例えば間欠的に操業される炉等より出る廃ガス顕
熱、固体顕熱等の廃熱はレンガ、石等を用いた顕熱蓄熱
装置で蓄熱され、原料ガス、空気等の加熱に用いるか、
または冷却水か空気で冷却され、温廃水、水蒸気または
温風として、利用されずに排出されることが多かった。
Conventional configuration and its problems Conventionally, waste heat such as waste gas sensible heat and solid sensible heat emitted from intermittently operated furnaces, etc., is stored in a sensible heat storage device using bricks, stones, etc. , used for heating air etc.
Alternatively, it was cooled with cooling water or air, and was often discharged without being used as hot waste water, steam, or hot air.

このように間欠的に排出される廃熱があまり利用されな
かった理由は、熱が排出される時刻と必要になる時刻と
が異なるため蓄熱装置が必要であるが、現在実用化され
ている顕熱蓄熱装置では容量や重量が大きくなると同時
に熱の放出に比例して温度が低下してしまう欠点があっ
たためである。しかし太陽エネルギーを利用する場合、
そのエネルギーは間欠的にしか得られない場合が多いの
で、蓄熱装置が必用不可欠である。
The reason why such intermittently discharged waste heat has not been utilized much is that the time at which the heat is discharged differs from the time at which it is needed, so a heat storage device is required. This is because heat storage devices have the disadvantage that their capacity and weight increase, and at the same time, their temperature decreases in proportion to the heat released. However, when using solar energy,
Since that energy is often only available intermittently, a heat storage device is essential.

このため物質が融解または転移する時に吸収または放出
する潜熱を利用した潜熱蓄熱装置が近年開発されている
が、この装置にも次の欠点があった。
For this reason, latent heat storage devices that utilize the latent heat absorbed or released when substances melt or transform have been developed in recent years, but these devices also have the following drawbacks.

1、アルカリまたはアルカリ土類金属の水酸化物、包接
膨水化物、塩水化物等の無機物の融解潜熱を利用した潜
熱蓄熱装置では廃ガスまたは液状熱媒体と蓄熱物質とを
直接接触させると、廃ガスまたは液状熱媒体と蓄熱物質
とが反応して蓄熱物質が変質するおそれがあり、また融
解潜熱を利用した蓄熱物質を使用する場合は、蓄熱物質
が融解した場合に一定の形状を保たなくなるので、蓄熱
物質をどちらの物質とも反応しない物質で作られたカプ
セルに封入し、カプセルを通して熱交換しなければなら
ない。
1. In a latent heat storage device that utilizes the latent heat of fusion of an inorganic substance such as an alkali or alkaline earth metal hydroxide, clathrate expanded hydrate, or chloride, when the waste gas or liquid heat medium is brought into direct contact with the heat storage material, There is a risk that the heat storage material may react with the waste gas or liquid heat medium and change its quality, and when using a heat storage material that utilizes latent heat of fusion, it is difficult for the heat storage material to maintain a certain shape when melted. Therefore, the heat storage substance must be enclosed in a capsule made of a material that does not react with either substance, and heat exchange must be carried out through the capsule.

2、架橋処理等、公知の方法で表面処理されたポリオレ
フィンの融解潜熱を利用した潜熱蓄熱装置では、ポリオ
レフィンと液状熱媒0体とは直接接触が可能であるが、
廃ガスまたは水と直接接触させると廃ガスまたは水に含
まれている酸素とポリオレフィンが反応して変質する。
2. In a latent heat storage device that utilizes the latent heat of fusion of polyolefin that has been surface-treated by a known method such as crosslinking treatment, direct contact between the polyolefin and the liquid heat medium is possible;
When brought into direct contact with waste gas or water, the oxygen contained in the waste gas or water reacts with the polyolefin, resulting in deterioration.

8、カプセルに封入した潜熱蓄熱物質を使用する場合で
も、廃ガスとの直接熱交換では、伝熱係数が小さく熱交
換に時間を要するため、どうしても液状熱媒体を介して
熱交換しなければならない。
8. Even when using a latent heat storage material sealed in a capsule, direct heat exchange with waste gas has a small heat transfer coefficient and takes time to exchange heat, so heat exchange must be performed via a liquid heat medium. .

また廃熱は高温水または低圧蒸気として回収することが
最も容易であるが、このような廃熱を多く排出する製鉄
工場、製鋼工場、セメント工場、窯業工場などでは工場
内で高温水や低圧蒸気の使用先がほとんどないため、電
力として回収しなければならない。
Furthermore, it is easiest to recover waste heat as high-temperature water or low-pressure steam, but in iron and steel factories, cement factories, ceramic factories, etc. that emit a large amount of waste heat, high-temperature water or low-pressure steam is recovered within the factory. Since there is little use for it, it must be recovered as electricity.

このため、従来技術により間欠的または変動的に発生す
る熱エネルギーを、連続的に安定した電力として最も効
率よく回収する装置を考えると第1図のようになる。
For this reason, if we consider a device that most efficiently recovers thermal energy that is generated intermittently or fluctuatingly in the conventional technology as continuous and stable electric power, it will be as shown in FIG. 1.

第1図において、熱交換器(1)で200°C〜400
℃程度の流量の変動する廃ガスにより、エチレンク X
リコール、シリコン油、熱媒油等よりなる熱媒体を14
0〜150’Cに加熱する。140〜150°Cに加熱
された熱媒体は熱媒体ボンプリ0の圧力により潜熱蓄熱
装置(2)を上から下へ通される。この時熱媒体ポンプ
fIQは熱交換器(1)の出口温度が一定となるように
熱媒体流計を調節している。前記潜熱蓄熱装置(2)内
には蓄熱材として表面のみ架橋処理されたポリエチレン
棒が多数光てんされており、140〜150℃の熱媒体
と直接接触することによりポリエチレン棒の内部のみが
上部より順次溶解して蓄熱される。しかし、ポリエチレ
ン棒の表面は上述の如く架橋されているので熔解せず、
そのままの形状を保っている。
In Figure 1, heat exchanger (1) is heated to 200°C to 400°C.
Due to the fluctuating flow rate of waste gas on the order of
Recall, heat medium made of silicone oil, heat transfer oil, etc. 14
Heat to 0-150'C. The heat medium heated to 140 to 150° C. is passed through the latent heat storage device (2) from top to bottom under the pressure of the heat medium pump 0. At this time, the heat medium pump fIQ adjusts the heat medium flow meter so that the outlet temperature of the heat exchanger (1) is constant. Inside the latent heat storage device (2), a large number of polyethylene rods cross-linked only on the surface are installed as heat storage materials, and only the inside of the polyethylene rods is heated from above by direct contact with a heat medium of 140 to 150°C. It sequentially melts and stores heat. However, the surface of the polyethylene rod is cross-linked as described above, so it does not melt.
It keeps its shape.

一方、前記加熱された熱媒体の一部、または、加熱され
た熱媒体が熱交換器(1)から来ない場合は熱媒体循環
ボン、プ(9)の圧力で潜熱蓄熱装置(2)内を下から
上へ通され、内部が熔解したポリエチレン棒に接し、ポ
リエチレンが凝固する時に放出する潜熱で125°C程
度のほぼ一定の温度に加熱された熱媒体が直接接触熱交
換器(3)へ導かれ、作動媒体であるフロンを加熱し、
高圧のフロン蒸気として、フロンタービン(4)に導き
、フロンタービン(4)を回すと同時に直結されている
発電機(6)を回して電力を取出す。フロンタービン(
4)を出た低圧フロン蒸気は凝縮E!i+ (6)で冷
却水により冷却液化され、フロンポンプ(7)で加圧し
、フロン予熱器(8)を通って予熱された後、直接接触
熱交換器(3)へもどされる。
On the other hand, if a part of the heated heat medium or the heated heat medium does not come from the heat exchanger (1), the pressure of the heat medium circulation bomb (9) is used to enter the latent heat storage device (2). Direct contact heat exchanger (3) where the heating medium is passed from bottom to top and comes into contact with a polyethylene rod whose inside is molten, and is heated to a nearly constant temperature of about 125°C by the latent heat released when the polyethylene solidifies. heats the working medium, Freon,
As high-pressure fluorocarbon vapor, it is guided to a fluorocarbon turbine (4), and at the same time as the fluorocarbon turbine (4) is turned, a directly connected generator (6) is turned to generate electric power. Front turbine (
4) The low-pressure freon vapor that exits condenses E! It is liquefied by cooling water at i+ (6), pressurized by a freon pump (7), preheated through a freon preheater (8), and then returned to the direct contact heat exchanger (3).

一方フロンに熱を伝えた熱媒体はフロン予熱器(8)で
フロンを予熱した後、熱媒体循環ポンプ(9)で加圧さ
れて、潜熱蓄熱装置(2)へ返される。
On the other hand, the heat medium that has transferred heat to the fluorocarbons is preheated by the fluorocarbon preheater (8), then pressurized by the heat medium circulation pump (9), and returned to the latent heat storage device (2).

この時、直接接触熱交換器(3)内での熱授受および温
度の関係をみると、第2図の線(イ)および(ロ)の如
くなる。すなわち、線(イ)に示されるように液化フロ
ンはフロン予熱器(8)を通って予熱された後、直接接
触熱交換@(3)内へ供給され、供給温度Toから急速
に昇温し、直接接触熱交換器(3)内の圧力での沸騰温
度Toとなり、この温度で次第に気化し、温度一定でフ
ロンガスとなりフロンタービン(4)へ送られる。一方
熱媒体は線(ロ)に示すとおり直接接触熱交換器(3)
内で顕熱をフロンへ与えることにより自身はTAからT
Bまで降温しフロン予熱器へ送られる。ここでフロンが
沸騰し始め°る点POでのフロンと熱媒体の温度差△T
oは直接接触熱交換器を使用すると伝熱管による間接接
触熱交換器に比し小さくできるが零にはできない。また
、直接接触熱交換器では温度TAで流入する熱媒体はそ
の内部にある熱媒体と混合するので直接接触熱交換器内
のすべての熱媒体の温度はTnに近い値となる。
At this time, the relationship between heat transfer and temperature within the direct contact heat exchanger (3) is as shown by lines (a) and (b) in FIG. That is, as shown in line (a), the liquefied fluorocarbon is preheated through the fluorocarbon preheater (8) and then supplied into the direct contact heat exchange @ (3), where the temperature is rapidly raised from the supply temperature To. , the temperature reaches the boiling temperature To at the pressure inside the direct contact heat exchanger (3), and at this temperature it gradually vaporizes, and at a constant temperature it becomes a fluorocarbon gas and is sent to the fluorocarbon turbine (4). On the other hand, the heat medium is a direct contact heat exchanger (3) as shown in line (b).
By giving sensible heat to the Freon inside itself, it changes from TA to T.
The temperature drops to B and is sent to the freon preheater. Here, the temperature difference △T between the fluorocarbon and the heating medium at the point PO where the fluorocarbon starts to boil
When using a direct contact heat exchanger, o can be made smaller than when using an indirect contact heat exchanger using heat transfer tubes, but it cannot be reduced to zero. Further, in the direct contact heat exchanger, the heat medium flowing in at the temperature TA mixes with the heat medium inside the direct contact heat exchanger, so the temperature of all the heat medium in the direct contact heat exchanger becomes a value close to Tn.

熱媒体の直接接触熱交換器(3)への入口温度TAと出
口温度TBの温度差を小さくすると、利用できる熱媒体
の顕熱量が小さくなり・、熱媒体の必要循環量が大量と
なって、熱媒体循環ポンプ(9)の必要動力が大となり
、エネルギー損失と設備費が大きくなるので、この温度
差を小さくすることも限界があり、線(ロ)の勾配は或
値以上の傾きがなければならない。したがって、従来技
術による装置では、直接接触熱交換器゛(3)への熱媒
体の入口温度TAと直接接触熱交換’18 (3)より
発生するフロン蒸気の温度T。
When the temperature difference between the inlet temperature TA and outlet temperature TB of the heat medium to the direct contact heat exchanger (3) is reduced, the amount of sensible heat of the heat medium that can be used becomes smaller, and the required circulation amount of the heat medium becomes large. , the power required for the heat medium circulation pump (9) increases, energy loss and equipment costs increase, so there is a limit to reducing this temperature difference, and the slope of the line (b) exceeds a certain value. There must be. Therefore, in the device according to the prior art, the inlet temperature TA of the heat medium to the direct contact heat exchanger (3) and the temperature T of the fluorocarbon vapor generated from the direct contact heat exchanger (3).

との間に相当な温度差が必要であり、蓄熱温度と直接接
触熱交換器よりの発生蒸気の温度との間に相当な温度レ
ベルの低下、すなわち相当なエネルギーの質(エクセル
ギーの損失)の低下があるという欠点があった。
A considerable temperature difference is required between the heat storage temperature and the temperature of the generated steam from the direct contact heat exchanger, i.e. a considerable temperature level drop, i.e. a considerable energy quality (exergy loss). The disadvantage was that there was a decrease in

第一図の装置の場合、廃ガス(廃熱源)の熱を潜熱蓄熱
物質に蓄熱する場合も放熱の場合と同様に熱媒体を通し
て行なわれるため、熱交換器(1)の出口の熱媒体の温
度と潜熱蓄熱物質の融解温度との間の温度差は、熱媒体
から潜熱蓄熱物質への熱伝導のために必要な温度差以外
に、熱媒体の顕熱により熱交換器(すから潜熱蓄熱装置
(2)へ熱を運搬するための温度差が必要である。すな
わち、熱交換器(υの出口の熱媒体の温度は、 潜熱蓄熱物質の融解温度士伝熱に必要な温度差十顕熱に
よる熱の運搬に必要な温度差 が必要となり、また、顕熱による熱の運搬に必要な温度
差を小さくしようとすると、熱媒体の必要な循環量が多
くなり、熱媒体ポンプttC)が大型となって、設備費
および動力費が大きくなる。
In the case of the device shown in Figure 1, the heat of the waste gas (waste heat source) is stored in the latent heat storage material through the heat medium as in the case of heat radiation, so the heat medium at the outlet of the heat exchanger (1) The temperature difference between the temperature and the melting temperature of the latent heat storage material, in addition to the temperature difference required for heat conduction from the heat medium to the latent heat storage material, is due to the sensible heat of the heat medium and the melting temperature of the latent heat storage material. A temperature difference is necessary to transfer heat to the device (2).In other words, the temperature of the heat medium at the outlet of the heat exchanger (υ) is equal to the temperature difference required for heat transfer between the melting thermometer of the latent heat storage material and the A temperature difference is required to transport heat by heat, and if you try to reduce the temperature difference required to transport heat by sensible heat, the required circulation amount of the heat medium increases, and the heat transfer pump ttC) Due to the large size, equipment costs and power costs increase.

このため、どうしてもある程度以上の顕熱による熱の運
搬のための温度差が必要となり、蓄熱する T場合もエ
ネルギーの質の低下が大きいという欠点があった。
For this reason, a temperature difference of more than a certain level is required to transport heat, and even in the case of heat storage, there is a drawback that the quality of energy is greatly degraded.

そこで本発明者らは、上記の欠点をとりのぞくために、
昭和58年12月12日付特許出願において次のような
熱エネルギー回収方法を提案した。すなわち、潜熱蓄熱
物質として粉状のペンタエリトリトールを使用するとと
もに液状熱媒体として熱媒体油を使用し、これらを混合
してスラリー液とし、ペンタエリトリトールの相変化に
関係なく、液状熱媒体と同様の流動性を示し、しかも液
状熱媒体よりも著しく高められた蓄熱媒体を使用するよ
うにしたものである。
Therefore, the present inventors, in order to eliminate the above drawbacks,
In a patent application dated December 12, 1981, the following thermal energy recovery method was proposed. In other words, powdered pentaerythritol is used as a latent heat storage material, heat transfer oil is used as a liquid heat transfer medium, and these are mixed to form a slurry liquid. This uses a heat storage medium that exhibits fluidity and is significantly higher than that of a liquid heat medium.

第8図はその具体例を示す。図において、蓄熱媒体貯槽
0中に貯蔵されている潜熱蓄熱物質としてのペンタエリ
トリトール(Pentaerytritol :化学式
C(CH20H)4)の粉末を熱媒体油と混合して作ら
れたスラリー液状の蓄熱媒体を、ポンプ(2)で加圧し
、熱交換器(IIへ送る。ペンタエリトリトールの粉末
は、できるだけ球に近い形状の粒径0.51111以下
(粒径50〜100ミクロン位のものが最も良い)のも
のを使用する。熱媒体油としては、ハイサームPS−5
(日本石油製)、サニムエス(新日本製鉄化学工業製)
、カロリアHT−48(米国エクソン社製)、シリコン
オイル、等のペンタエリトリトールが溶解しない油を使
用する。
FIG. 8 shows a specific example. In the figure, a slurry liquid heat storage medium made by mixing pentaerytritol (chemical formula C (CH20H)4) powder as a latent heat storage substance stored in a heat storage medium storage tank 0 with heat medium oil is used. Pressurize with pump (2) and send to heat exchanger (II). Pentaerythritol powder has a shape as close to a sphere as possible and has a particle size of 0.51111 or less (particle size of 50 to 100 microns is best). As the heat transfer oil, use Hytherm PS-5.
(manufactured by Nippon Oil), Sanimu S (manufactured by Nippon Steel Chemical Industries)
, Caloria HT-48 (manufactured by Exxon, USA), silicone oil, or other oil in which pentaerythritol does not dissolve is used.

熱交換器03では250〜500°C程度の流量及び(
又は)温度の変動する廃ガスにより、蓄熱媒体が加熱さ
れる(熱を受取る)。この場合1.W熱媒体中のペンタ
エリトリトールは、188°Cで822に、J/#の転
移熱を吸収して転移する。したがって蓄熱媒体が熱を受
取っても、蓄熱媒体中のペンタエリトリトールが全部転
移する迄は、蓄熱媒体の温IVはペンタエリトリトール
の転移温度(相変化温度(188℃))のままである。
Heat exchanger 03 has a flow rate of about 250 to 500°C and (
or) the heat storage medium is heated (receives heat) by the fluctuating temperature of the waste gas. In this case 1. Pentaerythritol in the W heat medium transfers to 822 at 188°C, absorbing a heat of transition of J/#. Therefore, even if the heat storage medium receives heat, the temperature IV of the heat storage medium remains at the transition temperature (phase change temperature (188° C.) of pentaerythritol) until all of the pentaerythritol in the heat storage medium is transferred.

このため、ポンプ(2)からの蓄熱媒体の送出量を、熱
交換器(Llへ流入する廃ガス流量及び(又は)温度が
最大になった場合も、熱交換器(至)から出る蓄熱媒体
中のペンタエリトリトールが全部転移しないような流量
以上の流量に設定しておけば、蓄熱媒体の温度は熱交換
器(至)を通っても(人口、出口共)、ペンタエリトリ
トールの転移温度(188°C)で一定であり、熱交換
器0を通ることにより、蓄熱媒体中に含まれているペン
タエリトリトールが熱交換器0中で転移熱を吸収した側
に転移したものの含有量が多くなった状態で蓄熱媒体貯
槽Q1へ戻す。
For this reason, even when the flow rate and/or temperature of the waste gas flowing into the heat exchanger (Ll) reaches its maximum, the amount of heat storage medium sent out from the pump (2) is reduced. If the flow rate is set to a value higher than that at which all the pentaerythritol in the medium does not transfer, the temperature of the heat storage medium will remain at the transition temperature of pentaerythritol (188 °C), and by passing through heat exchanger 0, the amount of pentaerythritol contained in the heat storage medium transferred to the side that absorbed the heat of transition in heat exchanger 0 increased. It is returned to the heat storage medium storage tank Q1 in this state.

このようにして、蓄熱媒体中のペンタエリトリトールを
転移熱を吸収した側に転移させることにより、廃ガスか
ら熱を吸収させると、蓄熱媒体の温度を一定(ペンタエ
リトリトールの転移温度(188°O))のままで熱を
吸収させ、蓄熱媒体貯槽01)の中のペンタエリトリト
ールを、転移熱を吸収した側に転移したものの含有量を
多くすることで蓄熱媒体の温度をペンタエリトリトール
の転移廉度(188℃)のままで上昇させることなく蓄
熱することが可能である。
In this way, by transferring the pentaerythritol in the heat storage medium to the side that has absorbed the heat of transition, and absorbing heat from the waste gas, the temperature of the heat storage medium is kept constant (transition temperature of pentaerythritol (188°O)). ) to absorb heat, and by increasing the content of pentaerythritol in the heat storage medium storage tank 01) that has been transferred to the side that has absorbed the transfer heat, the temperature of the heat storage medium can be adjusted to the temperature of the pentaerythritol ( It is possible to store heat without raising the temperature (188°C).

そして、熱交換器0で廃熱を吸収して作られた、転移熱
を吸収した側に転移したペンタエリトリトールを多く含
むスラリー状蓄熱媒体が、蓄熱媒体貯槽(1η中に貯蔵
される。
Then, a slurry-like heat storage medium containing a large amount of pentaerythritol transferred to the side that absorbed the transfer heat, which was created by absorbing waste heat in heat exchanger 0, is stored in a heat storage medium storage tank (1η).

一方、蓄熱された熱を連続的に取出すためには、蓄熱媒
体貯槽αηの中のスラリー状蓄熱媒体(温度188°C
付近)を、放熱用蓄熱媒体ポンプa◆により直接接触熱
交換器(ト)へ導かれ、作動媒体であるフロンを加熱し
、170〜180℃の高圧フロン蒸気として、フロンタ
ービンθQに導き、フロンタービンQ・を回すと同時に
直結されている発電機0″hを回して、エネルギーを電
力として取出す。フロンタービン0傍を出た低圧フロン
蒸気は、凝縮器(至)で冷却水により冷却液化され、フ
ロンポンプ00で加圧し、フロン予熱器■を通って予熱
された後、直接接触熱交換′aα→へ戻される。
On the other hand, in order to take out the stored heat continuously, it is necessary to use a slurry heat storage medium (temperature 188°C) in the heat storage medium storage tank αη.
) is guided to the direct contact heat exchanger (g) by the heat dissipation heat storage medium pump a At the same time as the turbine Q is turned, the directly connected generator 0''h is turned to extract energy as electricity.The low-pressure fluorocarbon steam that exits near the fluorocarbon turbine 0 is cooled and liquefied by cooling water in the condenser. , is pressurized by the freon pump 00, and is preheated through the freon preheater (2), and then returned to the direct contact heat exchange 'aα→.

フロンに熱を伝えた蓄熱媒体は、フロンポンプ(1)で
フロンを予熱した後、蓄熱媒体貯槽(I+)へ返される
。この場合フロン予熱器(イ)はなくてもよい。
The heat storage medium that has transferred heat to the fluorocarbons is returned to the heat storage medium storage tank (I+) after the fluorocarbons are preheated by the fluorocarbon pump (1). In this case, the freon preheater (a) may not be necessary.

この時、直接接触熱交換器αQを沸騰熱交換器と考える
と、蓄熱媒体と直接接触熱交換器(ハ)内の作動媒体(
フロン)との熱交換は沸騰熱交換となるので、直接接触
熱交換器(ト)内での熱授受および温度の関係をみると
、第4図の線(ハ)、およびに)の如くなる。線(ハ)
は作動媒体(フロン)が蒸気になる場合の温度変化を示
すものであり、第2図の場合と同じ挙動を示す。すなわ
ち、作動媒体(フロン)はフロン予熱器(イ)で予熱さ
れ、直接接触熱交換器oQ内へ供給され、温度Toから
昇温し、Th(ゲージ圧力フ1g/cdの蒸気を取出そ
うとすれば約170°C)で沸騰し始め、一定温度とな
る。一方、蓄熱媒体は線に)に示すように第2図の場合
と異り、直接接触熱交換器θ0内で放熱(熱を水に伝え
ている)しても、蓄熱媒体中に含まれている熱を吸収し
た状態に転移しているペンタエリトリトールが転移温度
(188°C)で熱を放出した状態に逆に転移して、転
移熱(822に、J/に9 )を放出する。したがって
蓄熱媒体が熱を放出しても、蓄熱媒体中のペンタエリト
リトールが全部転移する迄は、蓄熱媒体の温度は転移温
度(相変化温度(188℃))のままである。このため
、放熱用蓄熱媒体ポンプ0→からの蓄熱媒体の送出風を
、蓄熱媒体が直接接触熱交換型a時中で放熱して、直接
接触熱交換器Qlを出る所でも、蓄熱媒体中のペンタエ
リトリトールが、全部転移しないような流量以上の流量
に設定しておけば、蓄熱媒体の温度は線に)に示すよう
に直接接触熱交換器QI9を通っても(入口、出口共)
ペンタエリトリトールの転移温度(188°C)で一定
であり、直接接触熱交換器(II9を通ることにより蓄
熱媒体中に含まれているペンタエリトリトールが、直接
接触熱交換器(1時の中で、転移熱を放出した側に転移
したものの含有量が多くなった状態で蓄熱媒体貯槽(1
υへ戻る。
At this time, if we consider the direct contact heat exchanger αQ as a boiling heat exchanger, the heat storage medium and the working medium in the direct contact heat exchanger (c) (
Since the heat exchange with chlorofluorocarbons (chlorofluorocarbons) is boiling heat exchange, the relationship between heat exchange and temperature within the direct contact heat exchanger (g) is as shown in lines (c) and 2) in Figure 4. . line (c)
shows the temperature change when the working medium (fluorocarbon) turns into steam, and shows the same behavior as in the case of FIG. 2. That is, the working medium (fluorocarbon) is preheated in the fluorocarbon preheater (a), supplied into the direct contact heat exchanger oQ, raised from temperature To, and then heated to Th (gauge pressure) to extract steam of 1 g/cd. Then, it will start boiling at about 170°C) and remain at a constant temperature. On the other hand, as shown by the line in the heat storage medium, unlike the case in Figure 2, even if the heat is radiated (transferring heat to water) in the direct contact heat exchanger θ0, the heat storage medium does not contain any heat contained in the heat storage medium. Pentaerythritol, which has been transferred to a state in which it has absorbed heat, reversely transfers to a state in which it has released heat at the transition temperature (188°C), and releases heat of transition (822, J/9). Therefore, even if the heat storage medium releases heat, the temperature of the heat storage medium remains at the transition temperature (phase change temperature (188° C.)) until all of the pentaerythritol in the heat storage medium is transferred. Therefore, the heat storage medium radiates heat from the air sent out from the heat storage medium pump 0→ in the direct contact heat exchange type a, and even at the point where it exits the direct contact heat exchanger Ql, the air in the heat storage medium is If the flow rate is set at a level higher than that at which pentaerythritol does not transfer completely, the temperature of the heat storage medium will remain even though it passes through the direct contact heat exchanger QI9 (at both the inlet and the outlet) as shown in the line).
The transition temperature of pentaerythritol (188 °C) is constant and the pentaerythritol contained in the heat storage medium by passing through the direct contact heat exchanger (II9) is The heat storage medium storage tank (1
Return to υ.

この方法は、発生量の変動する廃熱を、粉状のペンタエ
リトリトールと熱媒体油を混合した、スラリー状蓄熱媒
体を用いて、ペンタエリトリトールを転移させることに
より蓄熱し、この蓄熱された熱を連続的に取出すように
したものであり、このようにすれば現在の蓄熱量の多少
にかかわらず、蓄熱媒体の温度をいつもペンタエリトリ
トールの転移温度(相変化温度(188°C))で一定
に保てるので、蓄熱の場合も放熱の場合も、熱交換器(
11または直接接触熱交換器αOの伝熱面での伝熱に要
する温度差以外に温度差が不要であり(顕熱による熱の
運搬に必要な温度差が不要)公知の潜熱蓄熱装置に比し
、温度低下(エネルギーの質の低下)を小さくできたが
、この方法でも、スラリー状の蓄熱媒体から、作動媒体
(フロン等)へ熱を伝達する必要があり、このための伝
熱に要する温IW差がどうしても必葛であるという欠点
があった。
This method uses a slurry heat storage medium, which is a mixture of powdered pentaerythritol and heat transfer oil, to store fluctuating amounts of waste heat by transferring pentaerythritol. It is designed to be taken out continuously, and in this way, the temperature of the heat storage medium can always be kept constant at the transition temperature (phase change temperature (188°C)) of pentaerythritol, regardless of the amount of heat stored at present. Heat exchangers (
No temperature difference is required other than the temperature difference required for heat transfer on the heat transfer surface of 11 or direct contact heat exchanger αO (no temperature difference required for transporting heat by sensible heat), compared to known latent heat storage devices. However, even with this method, it is necessary to transfer heat from the slurry-like heat storage medium to the working medium (fluorocarbon, etc.), and the heat transfer required for this purpose is The drawback was that the temperature/IW difference was unavoidable.

発明の目的 本発明は上記従来の欠点を解除する熱エネルギー回収方
法を提供することを目的とする。
OBJECTS OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a thermal energy recovery method that overcomes the above-mentioned conventional drawbacks.

発明の構成 上記目的を達成するため、本)ら明の熱エネルギー回収
方法は、カ11熱および冷却に応じて潜熱の吸収および
放出を行う40変化物′冴を封入したマイクロカプセル
または加熱および冷却に応じて転移熱の吸収および放出
を行う転移物・Iゴの粉末を、1iil記相変化物質の
相変化温度または前記転移物質の転移温度において少く
とも固化せず、かつ熱機関の作動媒体となる液状の懸帥
媒体に懸濁させてスラリー状蓄熱媒体を構成し、このス
ラリー状蓄熱媒体を太陽熱コレクターまたはヒートポン
プを含む熱交換装置に通して加熱した後、蓄熱媒体貯槽
に貯蔵し、この蓄熱媒体貯槽内で気化した作動媒体でタ
ービンを回し、安定な動力として回収する構成としたも
のであり、これにより、顕熱による熱の運搬に必要な温
度差を零にできるだけでな(、熱媒油と作動媒体の間の
伝熱に必要な温度差も零にできるため、廃熱のエクセル
ギーの損失が少なく、廃熱を効率良く動力化できるもの
である。
Composition of the Invention In order to achieve the above object, the thermal energy recovery method of the present invention uses microcapsules or microcapsules encapsulating a 40-change substance that absorbs and releases latent heat in response to heating and cooling. A powder of a transition material/Igo which absorbs and releases heat of transition according to the conditions described above is at least not solidified at the phase change temperature of the phase change material described above or the transition temperature of the transition material, and is a working medium of a heat engine. The slurry heat storage medium is suspended in a liquid suspension medium of The working medium vaporized in the medium storage tank is used to turn the turbine and recover stable power.This not only makes it possible to reduce the temperature difference required for transporting sensible heat to zero, but also to Since the temperature difference required for heat transfer between the oil and the working medium can be reduced to zero, the loss of exergy of waste heat is small, and waste heat can be converted into power efficiently.

実施例と作用 以下、本発明方法の一実施例を図面に基づいて説明する
Embodiment and Function An embodiment of the method of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第5図、第6図において、121)は蓄熱媒体計1■で
、内部にスラリー状蓄熱媒体が貯蔵されている。このス
ラリー状蓄熱媒体は加熱および冷却に応じて転移熱の吸
収および放出を行うペンタエリトリトール(転移物質)
の粉末を、熱機関の作動媒体となる液状のフロン113
(懸濁媒体)に懸濁させて構成されている。υは間欠的
または変動的に発生する250〜500°C程度の廃ガ
スを供給され、該廃ガスと蓄熱媒体貯槽←υから蓄熱媒
体ポンプ(至)を通して送られて来たスラリー状蓄熱媒
体との熱交換 7を行う熱交換器で、加熱されたスラリ
ー状蓄熱媒体は減圧弁@を通して蓄熱媒体貯槽ぐυに戻
す構成とされている。(ハ)は蓄熱媒体貯槽(2])内
で気化した作動媒体を導入されるフロンタービン、側や
はフロンタービンに直結された発電機、(財)はフロン
タービン(ハ)を出た低圧の作動媒体(蒸気)を導入さ
れ、これを冷却水により冷却液化する凝縮器で、液化さ
れた作動媒体は作動媒体貯槽(ハ)に貯められる構成と
されている。に)は作動媒体貯槽(2)に貯められた作
動媒体を蓄熱媒体貯槽Qp内の圧力まで加圧して蓄熱媒
体貯槽621)に戻す作動媒体ポンプ、(至)は蓄熱媒
体貯槽01)の底部側面に接線方向に取付けられ、作動
媒体ポンプ翰から送られて来た作動媒体を蓄熱媒体計t
Ia(ロ)内に送り込む送入ノズルである。
In FIGS. 5 and 6, reference numeral 121) denotes a heat storage medium total 1, in which a slurry-like heat storage medium is stored. This slurry heat storage medium is pentaerythritol (a transition substance) that absorbs and releases transition heat in response to heating and cooling.
The powder is converted into liquid Freon 113, which becomes the working medium of the heat engine.
(suspending medium). υ is supplied with waste gas of about 250 to 500°C that occurs intermittently or fluctuatingly, and the waste gas and the heat storage medium storage tank ← with the slurry heat storage medium sent from υ through the heat storage medium pump (to). This is a heat exchanger that performs heat exchange 7, and the heated slurry heat storage medium is returned to the heat storage medium storage tank υ through a pressure reducing valve @. (C) is a fluorocarbon turbine into which the vaporized working medium is introduced in the heat storage medium storage tank (2]), and a generator directly connected to the fluorocarbon turbine. This is a condenser into which a working medium (steam) is introduced, which is cooled and liquefied by cooling water, and the liquefied working medium is stored in a working medium storage tank (c). 2) is a working medium pump that pressurizes the working medium stored in the working medium storage tank (2) to the pressure in the thermal storage medium storage tank Qp and returns it to the thermal storage medium storage tank 621), and (to) is the bottom side of the thermal storage medium storage tank 01). The heat storage medium meter t is installed tangentially to
This is a feeding nozzle that feeds into Ia (b).

このような構成で、先ずスラリー状蓄熱媒体を蓄熱媒体
貯槽0pの底部からノズルc1υを通して引き出し、蓄
熱媒体ポンプ四で加圧して熱交換器(イ)に送る。この
場合、スラリー状蓄熱媒体の圧力は少くともペンタエリ
トリトールの転移温度(188°C)で気化しない圧力
以上に加圧する。また、ペンタエリトリトールの粉末は
できるだけ球に近い形状の粒径0.5111以下(粒径
50〜tootクロンのものが最も良い)のものを使用
するとともに、液化した作動媒体としては、フロン11
8等のペンタエIJ )リトールが俗解しない媒体を使
用する。
With this configuration, the slurry heat storage medium is first drawn out from the bottom of the heat storage medium storage tank 0p through the nozzle c1υ, pressurized by the heat storage medium pump 4, and sent to the heat exchanger (a). In this case, the pressure of the slurry heat storage medium is increased to at least a pressure at which pentaerythritol does not vaporize at its transition temperature (188° C.). In addition, use pentaerythritol powder with a particle size as close to a sphere as possible and a particle size of 0.5111 or less (particle size of 50 to 100 mL is best), and as a liquefied working medium, use Freon 11
8th Grade Pentae IJ) Uses a medium that is not commonly understood by Rittor.

熱交換器磐では250〜500℃程度の流量および(ま
たは)温度の変動する廃ガスによりスラリー状蓄熱媒体
が加熱される(熱を受取る)。この場合、スラリー状蓄
熱媒体中のペンタエリトリトールは188°Cで822
 KJ/kgの転移熱を吸収して転移する。したがって
、スラリー状蓄熱媒体が熱を受取っても、蓄熱媒体中の
ペンタエリトリトールが全部転移するまでは、スラリー
状蓄熱媒体の温度はペンタエリトリトールの転移温度(
相変化温度(188°O))のままである。このため蓄
熱媒体ポンプりからのスラリー状蓄熱媒体の送出量を、
熱交換器に)へ流入する廃ガスの流量及び(又は)温度
が最大になった場合も、熱交換器勾から出るスラリー状
蓄熱媒体中のペンタエリトリトールが全部転移しないよ
うな流量以上の流量に設定しておけば蓄熱媒体の温度は
熱交換器(支)を通っても(入口、出口共)ペンタエリ
トリトールの転移温度で一定であり、熱交換器に)を通
ることにより、スラリー状蓄熱媒体中に含まれているペ
ンタエリトリトールが熱交換3J@中で転移熱を吸収し
た側に転移したものの含有量が多くなった状態で熱交換
器のを出る。その後、減圧弁(ハ)で蓄熱媒体貯槽■υ
内の圧力まで減圧し、スラリー状蓄熱媒体を蓄熱媒体貯
槽Cη内へ戻す。この時作動棹体の一部が気化する。
In the heat exchanger plate, the slurry heat storage medium is heated (receives heat) by the waste gas whose flow rate and/or temperature varies from about 250 to 500°C. In this case, pentaerythritol in the slurry heat storage medium is 822°C at 188°C.
It undergoes transition by absorbing the heat of transition of KJ/kg. Therefore, even if the slurry heat storage medium receives heat, the temperature of the slurry heat storage medium will be the transition temperature of pentaerythritol (
It remains at the phase change temperature (188°O). Therefore, the amount of slurry heat storage medium delivered from the heat storage medium pump is
Even when the flow rate and/or temperature of the waste gas flowing into the heat exchanger is at its maximum, the flow rate must be greater than the flow rate at which all of the pentaerythritol in the slurry heat storage medium exiting from the heat exchanger gradient is not transferred. If set, the temperature of the heat storage medium will remain constant at the transition temperature of pentaerythritol (both inlet and outlet) even if it passes through the heat exchanger (support). The pentaerythritol contained therein was transferred to the side that absorbed the heat of transition during heat exchange at 3 J@, but it exits the heat exchanger in a state where the content has increased. After that, the heat storage medium storage tank■υ is opened using the pressure reducing valve (c).
The slurry heat storage medium is returned to the heat storage medium storage tank Cη. At this time, a part of the working rod vaporizes.

このようにして、スラリー状蓄熱媒体中のペンタエリト
リトールを転移熱を吸収した側に転移させることにより
廃ガスから熱を吸収させるとスラリー状蓄熱媒体の温度
を一定(ペンタ、 、X IJ’ I−リトールの転移
温度(188°C))のままで熱を吸収させ蓄熱媒体貯
槽eη中のスラリー状蓄熱媒体中のペンタエリトリトー
ルを転移熱を吸収した側に転移したものの含有量を多く
することで、スラリー状蓄熱媒体の温度をペンタエリト
リトールの転移温度(188°C)のままで上昇させる
ことなく蓄熱することが可能である。
In this way, by transferring the pentaerythritol in the slurry heat storage medium to the side that has absorbed the heat of transfer and absorbing heat from the waste gas, the temperature of the slurry heat storage medium is kept constant (pentaerythritol, , X IJ' I- By increasing the content of pentaerythritol in the slurry heat storage medium in the heat storage medium storage tank eη that has been transferred to the side that has absorbed the heat of transition, by absorbing heat while maintaining the transition temperature of litol (188 ° C). It is possible to store heat without raising the temperature of the slurry heat storage medium at the transition temperature of pentaerythritol (188° C.).

次に、蓄熱媒体貯槽竪υに貯蔵したスラリー状蓄熱媒体
から熱エネルギーを連続的に取出すためには、蓄熱媒体
貯槽e])の上部に溜っている気化した作動媒体を、フ
ロンタービン(ハ)に導き膨張させることにより、フロ
ンタービン(ハ)を回転させ、フロンタービン(ハ)の
軸に直結されている発電機(7)回し、電力として回収
する。この場合、蓄熱媒体貯槽01)中の上部の気化し
た作動媒体を抜出すと、蓄熱媒体貯槽クリ中の液化して
いる作動媒体が熱を吸収した側に転移しているペンタエ
リトリトールより熱を得て気化すると同時に、ペンタエ
リトリトールは熱を放出した側に転移し、比重が大きく
なって、蓄熱媒体貯槽01)中の液化した作動媒体中を
下部へ沈降する。この場合ペンタエリトリトールから作
動媒体への熱の移動は微細なペンタエリトリトールの表
面で行なわれるため、伝熱面積が非常に大きいので伝熱
抵抗が非常に小さく、第7図に示すように温度の低下(
エクセルギーの損失)がほとんどない。すなわち、蓄熱
媒体貯槽Q])を沸騰熱交換器と考えると潜熱蓄熱物質
と作動媒体との熱交換は沸騰熱交換となるので、蓄熱媒
体貯槽Q◇内での熱授受および温度の関係をみると、第
7図の線(ホ)(作動媒体の温度変化)、および(へ)
(N熱蓄熱物質の温度変化)の如くなる。この図は基本
的には、第4図と同じであるが、熱媒体から作動媒体へ
の熱伝導率に比べて、この方法では潜熱蓄熱物質から作
動媒体に熱を伝えるために、非常に大きな熱伝導率とな
り、線(ホ)と線(ハ)が非常に接近し、第4図に示す
潜熱蓄熱装置に比べ更に温度の低下(エクセルギーの損
失)を小さくできる特徴がある。
Next, in order to continuously extract thermal energy from the slurry heat storage medium stored in the heat storage medium storage tank vertical υ, the vaporized working medium accumulated in the upper part of the heat storage medium storage tank e]) is transferred to a fluorocarbon turbine (c). By causing the gas to expand, the fluorocarbon turbine (c) is rotated, which turns the generator (7) directly connected to the shaft of the fluorocarbon turbine (c), and is recovered as electric power. In this case, when the vaporized working medium in the upper part of the heat storage medium storage tank 01) is extracted, the liquefied working medium in the heat storage medium storage tank 01) obtains heat from the pentaerythritol transferred to the side that has absorbed the heat. At the same time as the pentaerythritol is vaporized, the pentaerythritol transfers to the side from which heat has been released, its specific gravity increases, and it settles to the lower part of the liquefied working medium in the heat storage medium storage tank 01). In this case, the heat transfer from pentaerythritol to the working medium takes place on the surface of the fine pentaerythritol, so the heat transfer area is very large, so the heat transfer resistance is very small, and the temperature decreases as shown in Figure 7. (
There is almost no loss of exergy. In other words, if we consider the heat storage medium storage tank Q]) as a boiling heat exchanger, the heat exchange between the latent heat storage material and the working medium will be boiling heat exchange, so let's look at the relationship between heat exchange and temperature in the heat storage medium storage tank Q◇. and the line (e) in Figure 7 (temperature change of working medium), and (e)
(Temperature change of N heat storage material) This diagram is basically the same as Figure 4, but compared to the thermal conductivity from the heating medium to the working medium, this method has a very large It has thermal conductivity, and the lines (E) and (C) are very close to each other, making it possible to further reduce the temperature drop (exergy loss) compared to the latent heat storage device shown in FIG.

また蓄熱量は、蓄熱媒体貯槽62◇の容量によりきまる
ので、単位時間当りの熱の流入量または放出量に関係な
く、蓄熱量を設定できる。そして蓄熱装置の建設後でも
、蓄熱媒体貯槽QDを増設することにより簡単に蓄熱量
を増やすことができる。
Furthermore, since the amount of heat storage is determined by the capacity of the heat storage medium storage tank 62◇, the amount of heat storage can be set regardless of the amount of heat inflow or release per unit time. Even after the construction of the heat storage device, the amount of heat storage can be easily increased by adding more heat storage medium storage tanks QD.

フロンタービン(ハ)を出た低圧の作動媒体の蒸気は凝
縮器(財)内で冷却水で冷却して液化し、作動媒体貯槽
(至)へ貯める。作動媒体貯槽(2)に貯められている
、液化した作動媒体は、作動媒体ポンプに)で蓄熱媒体
貯槽(ロ)内の圧力まで加圧し、蓄熱媒体貯槽Qη内へ
送入する。
The low-pressure working medium steam leaving the fluorocarbon turbine (c) is cooled with cooling water in the condenser, liquefied, and stored in the working medium storage tank (to). The liquefied working medium stored in the working medium storage tank (2) is pressurized to the pressure in the heat storage medium storage tank (b) by a working medium pump (2), and is sent into the heat storage medium storage tank Qη.

この場合送入ノズル(至)は第6図に示す如き位置に取
付けられていることから送入された液化した作動媒体は
蓄熱媒体貯槽QI)内で回転しながら除々に上昇し、熱
を吸収した側に転移したペンタエリトリトール粉にふれ
て、加熱される。一方ペンタエリトリトール粉は除々に
熱を放出した側に転移して比重が大となり沈降し、低温
の液化した作動媒体とのスラリー液となって、ノズルC
(力より蓄熱媒体ポンプ峙に吸込まれ、加圧されて熱交
換器に)へ送られる。
In this case, since the feed nozzle (to) is installed at the position shown in Figure 6, the liquefied working medium fed into the heat storage medium storage tank QI) gradually rises while rotating and absorbs heat. It touches the pentaerythritol powder that has been transferred to the other side and is heated. On the other hand, the pentaerythritol powder gradually transfers to the side from which heat is released, increases its specific gravity, and settles, becoming a slurry liquid with the low-temperature liquefied working medium and passing through the nozzle C.
(The heat storage medium is sucked into the pump, pressurized, and sent to the heat exchanger.)

蓄熱媒体としては、1つの実施例として、ペンタエリト
リトールの粉末と液化したフロン113とを混合した、
スラリー状蓄熱媒体を使用するものとして説明したが、
蓄熱媒体はこれにかぎらず、融解時の潜熱を利用した潜
熱蓄熱剤を微細なカプセルに封入したものを、液化した
作動媒体に混合しtこスラリーを用いても、使用する潜
熱蓄熱剤の種類により、蓄熱温度が異なるだけで、公知
の潜熱蓄熱装置に比し、温度低下(エクセルギーの損失
)を小さくできるという上記と同様の特徴を発揮させ得
る。
As the heat storage medium, one example is a mixture of pentaerythritol powder and liquefied Freon 113.
Although it was explained that a slurry-like heat storage medium is used,
The heat storage medium is not limited to this, but the type of latent heat storage agent used may also be used, such as using a slurry in which a latent heat storage agent that utilizes latent heat during melting is encapsulated in fine capsules and mixed with a liquefied working medium. Therefore, the same feature as described above can be exhibited, in that the temperature drop (loss of exergy) can be reduced compared to known latent heat storage devices, just by changing the heat storage temperature.

すなわち、潜熱蓄熱物質として、転移熱を利用する物質
を用いる場合は、液化した作動媒体と粉状の潜熱蓄熱物
質とを混合したスラリー液を使用し、潜熱蓄熱物質とし
て、融解熱を含む相変化熱を利用する物質を用いる場合
は潜熱蓄熱物質を潜熱蓄熱物質が相変化する温度で融解
せず、また潜熱蓄熱物質とも液状熱媒体とも反応しない
物質で作られた微細なマイクロカプセルに封入した粉状
物を液化した作動媒体と混合したスラリー液を使用する
That is, when using a substance that utilizes transition heat as a latent heat storage material, a slurry liquid that is a mixture of a liquefied working medium and a powdered latent heat storage material is used, and as a latent heat storage material, a phase change containing heat of fusion is used. When using a substance that utilizes heat, the latent heat storage material is a powder sealed in fine microcapsules made of a material that does not melt at the temperature at which the latent heat storage material changes its phase and does not react with either the latent heat storage material or the liquid heat medium. A slurry liquid is used, which is a mixture of liquefied substances and a working medium.

ここでマイクロカプセル材料としては、合成樹脂、合成
ゴム、金属、ガラスなどが採用される。
Here, as the microcapsule material, synthetic resin, synthetic rubber, metal, glass, etc. are used.

マイクロカプセルに封入すべき相変化物質としては、ポ
リアルキレングリコール(例えばポリプロピレングリコ
ール、ポリエチレングリコール)、パラフィン・ワック
ス、無機塩水和物(例えば、硫酸ナトリウムの10水和
物、炭酸ナトリウムの10水和物−7水和物硫酸マグネ
シウムの7水和物、硝酸マグネシウムの6水和物、硫酸
アルミニウムーアンモニウムの12水和物、塩化カルシ
ウムの6水和物、などに適当な生核剤を添加したもの)
塩水化物、硝酸カリウム、硝酸リチュームー硝酸ナトリ
ウムの共晶混合物、高密度ポリエチレン、などが挙げら
れる。マイクロカプセルの粒径は、通常0.5ff以下
好ましくは100ミクロン以下であり、マイクロカプセ
ル膜の耐久性に支障のない限り微細であればある程好ま
しい。
Phase change substances to be encapsulated in microcapsules include polyalkylene glycols (e.g. polypropylene glycol, polyethylene glycol), paraffin wax, inorganic salt hydrates (e.g. sodium sulfate decahydrate, sodium carbonate decahydrate). - Heptahydrate Magnesium sulfate heptahydrate, magnesium nitrate hexahydrate, aluminum ammonium sulfate dodecahydrate, calcium chloride hexahydrate, etc., with an appropriate nucleating agent added. )
Examples include salt hydrate, potassium nitrate, eutectic mixture of lithium nitrate and sodium nitrate, high density polyethylene, and the like. The particle size of the microcapsules is usually 0.5 ff or less, preferably 100 microns or less, and the finer the particle size, the more preferable it is, as long as it does not impair the durability of the microcapsule membrane.

懸濁媒体となる液化した作動媒体は、得られたスラリー
が適用温度において流動性が示すために、マイクロカプ
セルに封入された相変化物質の少なくとも相変化温度に
おいて固化せず、更に冷凍機の冷媒として適当な物質が
採用される。
The liquefied working medium, which becomes the suspending medium, does not solidify at least at the phase change temperature of the phase change material encapsulated in the microcapsules because the obtained slurry exhibits fluidity at the applied temperature, and furthermore, it does not solidify at least at the phase change temperature of the phase change material encapsulated in the microcapsules. An appropriate substance is adopted as

作動媒体の具体例としては、水、フロリノール85、フ
ロン118、フロン11、フロン114、ノルマルブタ
ン、イソブタン、フロン12、アンモニヤ、フロン22
などが使用可能である。
Specific examples of working media include water, Florinol 85, Freon 118, Freon 11, Freon 114, normal butane, isobutane, Freon 12, ammonia, and Freon 22.
etc. are available.

懸濁媒体中のマイクロカプセル濃度は広範囲に変化させ
ることができるが、好ましくは5〜50重量%が適当で
ある。
The concentration of microcapsules in the suspension medium can vary within a wide range, but preferably 5 to 50% by weight is suitable.

発明の効果 本発明によれば、例えば現在まで廃棄されていた間欠的
または変動的に排出される廃熱のエネルギーを有効に利
用して、連続旧に安定な熱エネルギーまたは電力エネル
ギーとして取出し、多方面に有効利用できる。また、潜
熱蓄熱剤の固定層の中へ液状熱媒体を通す潜熱蓄熱袋↑
dを使用する公知の方法では必要であった。顕熱による
熱の運搬に必要な温度差(蓄熱のための熱交換器内と、
放熱のための熱交換8陣内の両方で)が必要でなくなり
、かつ熱媒油から作動媒体へ熱を伝える温度差も不要と
なるので、廃熱の持つエクセルギーをより有効に動力化
できる。さらに、太陽熱の有効利用においても、公知の
潜熱蓄熱装置を使用する方法に比べて、より多くの動力
を得ることが可能である。
Effects of the Invention According to the present invention, for example, the energy of waste heat that has been discarded until now but is emitted intermittently or fluctuatingly can be effectively utilized and extracted as stable thermal energy or electric energy in a continuous manner. It can be used effectively in various directions. In addition, a latent heat storage bag that passes a liquid heat medium into a fixed layer of latent heat storage agent↑
This was necessary in known methods using d. The temperature difference required for the transport of heat by sensible heat (inside the heat exchanger for heat storage,
This eliminates the need for heat exchange (both within the 8 heat exchangers for heat radiation) and also eliminates the need for a temperature difference to transfer heat from the heat medium oil to the working medium, making it possible to more effectively convert the exergy of waste heat into power. Furthermore, even in the effective use of solar heat, it is possible to obtain more power than in a method using a known latent heat storage device.

しかも、潜熱蓄熱装置の働きをなす蓄熱媒体貯槽は、ス
ラリー状蓄熱媒体の単なる貯槽でよいため、装置が安価
となる外、貯槽を増設することにより簡単に蓄熱量を増
加できる。
Moreover, since the heat storage medium storage tank that functions as the latent heat storage device may be a simple storage tank for slurry-like heat storage medium, the device is not only inexpensive, but also the amount of heat storage can be easily increased by adding more storage tanks.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

@1図〜第4図は従来例を示し、第1図は従来技術によ
る熱エネルギー回収装置のフローシート、第21図は第
1図の直接接触熱交換器内における作動媒体(フロン)
(イ)と熱媒体(ロ)との熱授受および温度の関係をあ
られす図、第8図は第1図を改良した熱エネルギー回収
装置のフローシート、第4図は第8図の直接接触熱交換
器内における作動媒法の一実施例を示し、第5図は本発
明方法を採用した熱エネルギー回収装置のフローシート
、第6図は第5図における蓄熱媒体貯槽の平面図、第7
図は第6図の蓄熱媒体貯槽(直接接触熱交換器)内での
作動媒体(フロン)(ホ)と潜熱蓄熱物質(ハ)との熱
授受および温度の関係をあられす図である。 Ql)・・・蓄熱媒体貯槽、翰・・・熱交換器、に)・
・・フロンタービン、@・・・発電機 代理人 森 本 義 弘 嘱 匁 購頻 手続補正書(自発) 昭和 59年特 許 願第 4120 号2、発明の名
称 熱エネルギー回収方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称 (511)日立造船株式会社 電話大阪06 (532) 4025番(代)氏名 (
6808)弁理士森 本 義 弘5、 の日付(発送日
) 昭和 年 月 日 6、補正により増加する発明の数 7、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ■明細書の発明の詳細な説明の欄 (1)第6頁第14行目 [TO]とあるをrTD Jに訂正する。 (2)第7頁第15行目 r TOJとあるをrTD Jに訂正する。 (3)第9頁第19行目 「す、lニー ムiス1.!:、Sるerサームエス」
に訂正する。 (4)第13頁第5行目 「水」とあるを「作動媒体」に訂正する。 (2)
@Figures 1 to 4 show conventional examples, Figure 1 is a flow sheet of a thermal energy recovery device according to the prior art, and Figure 21 is the working medium (fluorocarbon) in the direct contact heat exchanger of Figure 1.
A diagram showing the relationship between heat exchange and temperature between (a) and heat medium (b), Figure 8 is a flow sheet of a thermal energy recovery device that is an improved version of Figure 1, and Figure 4 is a direct contact diagram of Figure 8. An embodiment of the working medium method in a heat exchanger is shown, FIG. 5 is a flow sheet of a thermal energy recovery device employing the method of the present invention, FIG. 6 is a plan view of the heat storage medium storage tank in FIG. 5, and FIG.
The figure is a diagram showing the relationship between heat transfer and temperature between the working medium (fluorocarbon) (e) and the latent heat storage material (c) in the heat storage medium storage tank (direct contact heat exchanger) of FIG. 6. Ql)...heat storage medium storage tank, wire...heat exchanger, etc.)
...Front turbine, @ ... Generator agent Hiroaki Morimoto Yoshihiro Morimoto Modification of procuring procedures (voluntary) 1982 Patent Application No. 4120 2, Name of invention Thermal energy recovery method 3, Make amendments Relationship with the patent applicant name (511) Hitachi Zosen Corporation Telephone Osaka 06 (532) 4025 (main) name (
6808) Patent attorney Yoshihiro Morimoto 5, Date (shipment date) Showa year, month, day 6, Number of inventions increased by amendment 7, Column for detailed explanation of the invention in the specification subject to amendment ■ Invention of the specification Detailed explanation column (1) Page 6, line 14, correct [TO] to rTD J. (2) Page 7, line 15, correct r TOJ to rTD J. (3) Page 9, line 19 “S, l nee mus 1.!
Correct. (4) On page 13, line 5, "water" is corrected to "working medium." (2)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、加熱および冷却に応じて潜熱の吸収および放出を行
う相変化物質を封入したマイクロカプセルまたは加熱お
よび冷却に応じて転移熱の吸収および放出を行う転移物
質の粉末を、前記相変化物質の相変化温度または前記転
移物質の転移温度において少くとも固化せず、かつ熱機
関の作動媒体となる液状の懸濁媒体に懸濁させてスラリ
ー状蓄熱媒体を構成し、このスラリー状蓄熱媒体を太陽
熱コレクターまたはヒートポンプを含む熱交換装置に通
して加熱した後、蓄熱媒体貯槽に貯蔵し、この蓄熱媒体
貯槽内で気化した作動媒体でタービンを回し、安定な動
力として回収することを特徴とする熱エネルギー回収方
法。
1. Microcapsules encapsulating a phase change material that absorbs and releases latent heat in response to heating and cooling or powder of a transition material that absorbs and releases heat of transition in response to heating and cooling are added to the phase of the phase change material. A slurry-like heat storage medium is formed by suspending it in a liquid suspension medium that does not solidify at least at the changing temperature or the transition temperature of the transition material and serves as a working medium of a heat engine, and this slurry-like heat storage medium is used as a solar heat collector. Alternatively, thermal energy recovery is characterized in that after being heated through a heat exchange device including a heat pump, it is stored in a heat storage medium storage tank, and the working medium vaporized in the heat storage medium storage tank is used to turn a turbine and recover it as stable power. Method.
JP59004120A 1984-01-11 1984-01-11 Heat energy recovering method Pending JPS60147095A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5598712A (en) * 1992-02-28 1997-02-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Latent heat accumulation system
WO2017206715A1 (en) * 2016-06-02 2017-12-07 浙江工商大学 Electric generator system based on heat of exhaust gas of main engine of vessel

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US5598712A (en) * 1992-02-28 1997-02-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Latent heat accumulation system
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