JPS6042387B2 - 太陽熱蓄熱装置 - Google Patents

太陽熱蓄熱装置

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JPS6042387B2
JPS6042387B2 JP57032473A JP3247382A JPS6042387B2 JP S6042387 B2 JPS6042387 B2 JP S6042387B2 JP 57032473 A JP57032473 A JP 57032473A JP 3247382 A JP3247382 A JP 3247382A JP S6042387 B2 JPS6042387 B2 JP S6042387B2
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JP
Japan
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heat
solar
storage container
chamber
heat exchanger
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JP57032473A
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JPS58150750A (ja
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育郎 米津
賢二 名迫
直二郎 本田
貴史 酒井
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S90/00Solar heat systems 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
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は蓄熱材として金属水素化物を使用する太陽熱
蓄熱装置に関する。
この発明の発明者らは、すでに、特開昭56一2366
7号明細書において、蓄熱材の金属水素化物を充填し開
閉弁を介して水素輸送管て連結した蓄熱容器と水素貯蔵
容器とからなり、これら2種頼の容器にはそれぞれ熱交
換用ヒートパイプを内設し、各容器より外部へ延出され
た各ヒートパイプの端部にそれぞれ2分室からなる熱交
換器室を設け、これら熱交換器室を太陽熱コレクターシ
ステムに連結した太陽熱蓄熱装置を開示した。
上記明細書に開示された装置では、高温熱負荷部を作動
可能なていどの熱を太陽熱コレクターによつて集熱でき
る際の余剰熱は水素貯蔵容器中の金属水素化物として貯
蔵されるが、このとき水素貯蔵容器内での水素化反応で
発生する熱は冷却水によつて除去して廃棄されていた。
この発明の装・置は、上記の廃棄されていた熱を新たに
付設した低温熱負荷部の作動に利用できるよう構成され
のであり、この発明は蓄熱材の金属水素化物を充填し開
閉弁を介して水素輸送管で連結した蓄熱容器と水素貯蔵
容器、および各容器に内設されたヒーフトパイプを容器
の外部に延出し、その各端部にそれぞれ設けられ、外個
の熱媒体が独立して循環しうる2分室からなる蓄熱容器
の熱交換器と水素貯蔵容器の熱交換器で構成された蓄熱
システム:並びに蓄熱容器の熱交換器の1室と太陽熱コ
レクタ5−と高温熱負荷部、および該熱交換器の他の1
室と高温熱負荷部をそれぞれ経由する熱媒体循環管路、
および水素貯蔵容器の熱交換器の1室と太陽熱コレクタ
ーとを経由する熱媒体循環管路および該熱交換器の他の
1室に連結された冷却水輸送管路とからなる太陽熱集熱
利用システムを備えた太陽熱蓄熱装置であつて、さらに
上記水素貯蔵容器の熱交換器の1室と太陽熱コレクター
とを経由する熱媒体循環管路に低温熱負荷部を経由しう
るバイパス管路を付設することによつて、太陽熱コレク
ターで集めた熱で高温熱負荷部を作動させるとともに、
余剰熱を蓄熱する際に、低温熱負荷部を作動しうるよう
構成してなる太陽熱蓄熱装置を提供するものである。
この発明の装置によれば、水素貯蔵容器の熱交換器の1
室と太陽熱コレクターを経由する熱媒体循環管路に低温
熱負荷部を経由しうるバイパス管路を、新たに付設した
ことによつて、太陽熱コレクターで集めた熱で高温熱負
荷部を作動させるとともに余剰熱を蓄熱する際に水素貯
蔵容器内での水素化反応で発生する熱を低温熱負荷部の
作動に利用できる。従つて太陽熱集熱による余剰熱があ
まり大きくない場合でも蓄熱容器に熱を供給して二蓄熱
するとともに水素貯蔵容器内の水素化反応で発生する熱
を上記の低温熱負荷部へ送つて有効に利用できるので、
必らずしも大きな余剰熱でなくても高い効率で蓄熱する
ことができる。次にこの発明の装置を第1図に示した具
体例に2よつて説明する。
この発明の装置は蓄熱システムと太陽熱集熱利用システ
ムに大別される。ま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MlH(M1:金属
または合金,H:水素)3、例えばCaNi5H6など
を収3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M2H牡例えばLaNi5H6などを収納
した水素貯蔵容器2、この2容器を開閉弁5を介して連
結する水素輸送管6によつて基本的に構成されている。
蓄熱容器1と水素貯蔵容器2には、3それぞれ熱交換用
ヒートバイブ(好ましくはフィン付)7,8が内設され
、また各容器から外部へ延出させたヒートバイブの端部
が熱交換器9,10に内設されるよう構成されている。
また熱交換器9,10はそれぞれ仕切り板11,12に
よつ4て2室に分けられ、ヒートバイブ7,8の端部は
仕切り板11,12を貫通して内設されている。この2
室に分けた各室には別個の熱媒体が循環し、ヒートバイ
ブへの熱交換を可能ならしめるよう太陽熱集熱利用シス
テムに連結されている。 一方、太陽熱集熱利用システ
ムの構成は次のとおりである。すなわち、蓄熱容器1の
熱交換器9の1室13と太陽熱コレクター17と高温熱
負荷部18を経由する熱媒体循環管路20,該熱交換器
の他の1室14と高温熱負荷部18を経由する熱媒体循
環管路21,水素貯蔵容器2の熱交換器10の1室15
と太陽熱コレクター17とを経由する熱媒体循環管路2
2,管路22に設けられ〔た、低温熱負荷部19を経由
するバイパス熱媒体循環管路23および該熱交換器10
の他の1室16に連結された冷却水注入管路24と廃棄
水管路並びに熱媒体もしくは冷却水輸送用のポンプ26
,27,28,29で構成されている。 前記循環管路
20,22は高温熱媒体、たとえば油を、また21は低
温熱媒体たと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、ヒートバイブ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20,22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、150〜2
00゜Cの集熱も可能である。このような温度レベルに
おいて冷房を行うとき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
た熱媒体の熱量が高温 熱負荷部を稼動させてな−お余
る場合 太陽熱コレクター17により加熱された熱媒
体(油)は、ポンプ26によつて熱媒体循環管 路2
0を循環して高温熱負荷部18を作動さ せ、次いで熱
交換器9の1室13を通つて熱交 換され、その余剰熱
量はヒートバイブ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MlH3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
を通じC て貯蔵容器2に送られる。なお熱交換器9
の1 室13を出た熱媒体(油)は熱媒体循環管路20
によつて太陽熱コレクター17にもどされ る。 一
方MlH3の分解によつて発生した水素は水素貯蔵容器
2内のM2と反応し反応熱を放出する〔但し蓄熱容器1
内の水素化反応による熱の放出速度より遅い〕。
この熱を、ヒートバイブ8を通じて熱交換器10に移動
させ、次いでその1室15の熱媒体に移動させ、その熱
媒体を熱媒体循環管路22によつて太陽熱コレクター1
7に送つて適宜昇温しポンプ28を経てバイパス23を
通過させて〔開閉弁30閉鎖、31,32開放〕低温熱
負荷部19を作動させ、熱交換器10の1室15にもど
される。それで,もなお水素容器2内で発生する熱量が
余る場合は、冷却水注入管24からポンプ29によつて
冷却水を熱交換器10の1室16に送り、余剰熱を冷却
水に移動させて排水管25で廃棄する。このように蓄熱
時でも水素貯蔵容器播で発生する熱量を低温熱負荷部の
作動に利用できるので、太陽熱コレクターからの熱量と
、高温熱負荷部の所要熱量との差の余剰熱量があまり大
きくなくても蓄熱が可能となる。
(b)太陽熱により加熱された熱媒体の熱量が高温熱負
荷部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17で集めた熱エネルギーを高温熱負荷部18
で直接に使用できないので、水素貯蔵容器2内にRVl
2Hとして貯えられている水素を蓄熱容器1に移動させ
M1と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17で加熱された熱媒体(
油)は、ポンプ28によつてバイパス23を通らすに〔
開閉弁30開放、31,32閉鎖〕熱媒体循環管路22
を通つて熱交換器10の1室15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バイブ8を
通つて水素貯蔵容器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5を開き水素輸送管6 によつて蓄熱
容器1に送られM1+H−+MlH+ ΔHの反応を起
しΔHの熱量を発生する。このb 熱エネルギーは、
ヒートバイブ7を通つて熱交 換器9の1室14に移動
し、熱媒体(水)を加 熱しこの熱媒体はポンプ27に
よつて熱媒体循 環管路21を通つて高温熱負荷部18
に送られ この負荷部を作動させる。1 この
ように集熱量が不足する場合は、集熱量 が熱負荷部を
作動させるのに必要な量を超える 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。
以上のことから、この発明の装置によれば、太陽熱コ
レクターで集めた熱量が高温熱負荷部の作動に要する熱
量を超える場合に、その余剰熱を蓄熱するとともに水素
貯蔵容器内で発生する熱量を低温熱負荷部の作動に利用
できる。
従つて余剰熱量が余り大きくなくても蓄熱を行うことが
でき、高い効率がえられる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の太陽熱蓄熱装置の具体例を示す説
明図である。 1・・・・・・蓄熱容器、2・・・・・・水素貯蔵容
器、3,4・・・・金属水素化物、5,30,31,3
2・・・・・・開閉弁、6・・・・・・水素輸送管、7
,8・・・・・・ヒートバイブ、9,10・・・・・・
熱交換器、11,12・・・・・・仕切り板、13,1
4,15,16・・・・・・熱交換器の分室、17・・
・・・太陽熱コレクター、18・・・・・高温熱フ負荷
部、19・・・・・・低温熱負荷部、20,21,22
・・・・・・熱媒体循環管路、23・・・・・・熱媒体
バイパス管路、24・・・・・・冷却水注入管路、25
・・・・・・排水管路、26,27,28,29・・・
・・・ポンプ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 蓄熱材の金属水素化物を充填し開閉弁を介して水素
    輸送管で連結した蓄熱容器と水素貯蔵容器、および各容
    器に内設されたヒートパイプを容器の外部に延出し、そ
    の各端部にそれぞれ設けられ、別個の熱媒体が独立して
    循環しうる2分室からなる、蓄熱容器の熱交換器と水素
    貯蔵容器の熱交換器で構成された蓄熱システム:並びに
    蓄熱容器の熱交換器の1室と太陽熱コレクターと高温熱
    負荷部、および該熱交換器の他の1室と高温熱負荷部を
    それぞれ経由する熱媒体循環管路、および水素貯蔵容器
    の熱交換器の1室と太陽熱コレクターとを経由する熱媒
    体循環管路および該熱交換器の他の1室に連結された冷
    却水輸送管路とからなる太陽熱集熱利用システムを備え
    た太陽熱蓄熱装置であつて、さらに上記水素貯蔵容器の
    熱交換器の1室と太陽熱コレクターとを経由する熱媒体
    循環管路に低温熱負荷部を経由しうるバイパス管路を付
    設することによつて、太陽熱コレクターで集めた熱で高
    温熱負荷部を作動させるとともに余剰熱を蓄熱する際に
    、低温熱負荷部を作動しうるよう構成してなる太陽熱蓄
    熱装置。
JP57032473A 1982-03-03 1982-03-03 太陽熱蓄熱装置 Expired JPS6042387B2 (ja)

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JPS58150750A JPS58150750A (ja) 1983-09-07
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