JPS61280344A - 急速加熱装置 - Google Patents

急速加熱装置

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JPS61280344A
JPS61280344A JP60120234A JP12023485A JPS61280344A JP S61280344 A JPS61280344 A JP S61280344A JP 60120234 A JP60120234 A JP 60120234A JP 12023485 A JP12023485 A JP 12023485A JP S61280344 A JPS61280344 A JP S61280344A
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JP
Japan
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hydrogen
heater
heating
temperature
vessel
Prior art date
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Pending
Application number
JP60120234A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuhiko Yamaji
克彦 山路
Shigemasa Kawai
河合 重征
Ichiro Nakamura
一郎 中村
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Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61280344A publication Critical patent/JPS61280344A/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
    • 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
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    • Y02E70/00Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

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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) 本発明は急速加熱装置に関し、詳しくは、金属水素化物
が水素を吸蔵する際の発熱反応を利用して、被加熱物質
を急速加熱するための装置に関する。
(従来の技術) 例えば、種々の計測機や記録計は、その使用に際しては
、通常、電源を投入して後、機器内の所定の機構がある
温度まで昇温しではじめて使用することができる。しか
し、一般に、寒冷地においては、又は冬期早朝において
は、気温が低いので、上記機器類が所定の温度の恒温室
に配設されていない限りは、上記のように、使用し得る
温度まで暖まるには、通常、数分から十数分程度の待ち
時間を必要とする。
また、化学反応による化学品の製造においても、化学反
応容器内の原料物質を加熱して反応させ、反応後に冷却
して、反応生成物を取出す方式をとることが多いが、こ
の場合も、反応容器の昇温速度が大きいほど、即ち、急
速加熱できるほど、生産性が高い。しかし、このような
急速加熱のために、加熱装置に極端に大電流を通電した
り、或いは大量の燃料を供給して燃焼させることは、実
際上、困難であるうえに、設備費用を高くし、また、エ
ネルギー効率を低めることとなる。更に別の例として、
気温が低いときは、各種のエンジンの暖機や始動に時間
を必要とする。
(発明の目的) 本発明は上記した諸点に鑑みてなされたものであって、
被加熱物を急速加熱するための装置を提供することを目
的とし、例えば、通常の電気ヒーターや燃料の燃焼熱を
利用した加熱器W?こよっては、被加熱物質の加熱速度
が不足するような場合でも、十分に急速に加熱し得る急
速加熱装置を提供することを目的とする。
(発明の構成) 本発明による急速加熱装置は、 (al  第1の金属水素化物を内蔵した加熱器と、(
b)  水素又は作動温度領域で前記第1の金属水素化
物よりも水素平衡圧の高い第2の金属水素化物を内蔵し
た水素貯蔵容器と、 (c)前記加熱器と前記水素貯蔵容器とを水素流通弁に
より連通可能に接続する連通管と、(d)  前記加熱
器を加熱する電気ヒーターとを有し、前記水素流通弁を
開けて、前記水素貯蔵容器から前記加熱器へ水素を移動
させ、前記第1の金属水素化物にこの水素を吸蔵させて
発熱させる加熱工程と、前記電気ヒーターにて加熱器を
加熱して、前記第1の金属水素化物から水素を放出させ
、前記水素貯蔵容器に移動させる準備工程とを行なうと
共に、 +e)  前記準備工程の終了を知らせる指示器を有し
、この指示器の指示があるまで、前記電気ヒーターを作
動させることを特徴とする。
以下に実施例を示す図面に基づいて本発明を説明する。
第1図は本発明による急速加熱装置Aを備えた化学反応
容器を示す概念図である。
加熱器1は、第1の金属水素化物(以下、M H。
と称する。)を内蔵しており、水素流通弁2を備えた連
通管3を介して水素貯蔵容器4に接続されていると共に
、加熱器自体を所定の温度に加熱するための電気ヒータ
ー5が取付けられている。この加熱器は、その容器壁が
伝熱面をなして、被加熱物と直接に又は間接に接触せし
められる。図示した化学反応容器6においては、反応容
器内の反応物質と直接に熱交換可能に加熱器1が反応容
器内に配設されている。
水素貯蔵容器4には水素が充填され、又は作動温度領域
で水素平衡圧がMH,よりも高い第2の金属水素化物(
以下、MH□と称する。)が内蔵されており、前記連通
管3の有する水素流通弁2によって、後述するように加
熱工程及び準備工程を行なう間、加熱器lに連通される
。水素貯蔵容器4は反応容器6外に配設され、例えば、
外気と熱交換され、又は適宜の熱媒と熱交換される。
第2図は、本発明による急速加熱装置をエンジンに供給
する吸気の予熱装置に用いた場合を示す概念図である。
第1図と同じ構成部材には同じ参照番号を付しである。
このエンジン吸気の予熱のために、加熱器1は、エンジ
ン7への吸気供給管8内に吸気と熱交換可能に配設され
ている。また、水素貯蔵容器4は車体の適宜位置に配設
され、外気と熱交換され、又は車体と熱交換される。第
3図は、本発明による急速加熱装置をエンジン自体の予
熱装置に用いた場合を示す概念図であり、加熱器1がエ
ンジン7に直接に熱交換可能に装着されている。図示し
ないが、加熱器lは、ヒートパイプのような熱の良伝導
体によってエンジンに接続されていてもよい。
次に、本発明による急速加熱装置の作動を説明する。第
4図は、水素貯蔵容器として水素を充填した容器を用い
た装置の作動を示すサイクル線図であり、横軸は絶対温
度Tの逆数を、縦軸は金属水素化物の水素平衡圧Pの対
数を示す。加熱器が内蔵するMH,は、加熱器による被
加熱物質の加熱温度Tbにおいては、その水素平衡圧が
水素貯威容器内の水素圧Pよりも低く、後述する準備工
程における所定の温度Taにおいては、水素貯蔵容器内
の水素圧Pよりも高くなるように選ばれる。
本発明による急速加熱装置は、加熱工程及び準備工程を
行なう。先ず、加熱工程を行なうには、水素流通弁2を
開き、水素貯蔵容器内の水素を加熱器に流入させること
により、MH,にこの水素を吸蔵させて発熱させ、加熱
器を温度Tbに昇温させる。この加熱器の高められた温
度を利用して、被加熱物質を加熱する。この加熱工程に
おいて、水素貯蔵容器内の水素圧はある程度低下する。
準備工程は、上記のようにして加熱器内のMHIに吸蔵
された水素をM Hrから放出させて、再び水素貯蔵容
器に戻し、次の加熱工程に備えるための工程である。加
熱器内のM Hrの水素吸蔵による加熱器の昇温速度と
電気ヒーターの加熱能力を考慮して、加熱器の作動直後
又は作動から所定時間の後に電気ヒーターに通電を開始
して加熱器を加熱し、好ましくは水素貯蔵容器から加熱
器への水素移動がほぼ完了し、加熱工程がほぼ終了した
時点で加熱器の温度をTaに達せしめる。これによって
、加熱器が内蔵するMH,は温度Taで吸熱的に水素を
放出し、このとき、前記したように、MH,の水素平衡
圧は水素貯蔵容器内の水素圧Pよりも高いので、この水
素は連通管を経て再び水素貯蔵容器に戻り、水素貯蔵容
器内の水素圧力は当初の圧力に復帰する。この後、水素
流1m弁を閉じて、次回の作動に備える。
上記した準備工程は、加熱器を所定の温度Taに加熱し
て、MH,から水素を放出させ、これを水素貯蔵容器に
戻す工程である。従って、本発明による装置を例えば前
記したエンジン吸気予熱装置やエンジン予熱装置に用い
る場合は、上記温度Taをエンジンの正常な作動状態に
おける吸気温度又はエンジン温度となるように設定すれ
ば、加熱工程の終了後、かかるエンジン吸気温度やエン
ジン温度を利用して、準備工程を行なわせることができ
る。しかし、本発明による急速加熱装置を作動させた後
、エンジンの始動を中断したような場合は、エンジン吸
気温度やエンジン温度が所定の温度に達しないので、準
備工程が完了しないことがある。このように、準備工程
が完了しないときは、次回の加熱工程を十分に行なうこ
とができない。
そこで、本発明による急速加熱装置には、前記準備工程
の終了を知らせる指示器を付設し、この指示器の指示が
あるまで、前記電気ヒーターを作動させる。このような
指示器としては、例えば、電気ヒーターに所定時間通電
したことを指示する指示器、加熱器が準備工程を行なう
に必要な温度、例えば前記Taに達したことを指示する
指示器、水素貯蔵容器内の水素圧が所定の圧力、例えば
、当所の圧力Pを回復したことを指示する指示器等を挙
げることができる。これらの指示器は単独にて加熱装置
に配設されてもよく、或いは複数にて配設されてもよい
従って、本発明によれば、急速加熱器の使用の態様や環
境にかかわらずに、加熱工程の後、この付設電気ヒータ
ーによって加熱器を所定の温度まで加熱するので、準備
工程を確実に完了して、次回の作動に備えることができ
る。
第5図は作動温度領域で水素平衡圧がMHIよりも高い
MH,を水素貯蔵容器に充填した装置の作動を示すサイ
クル線図である。これらの金属水素化物は、加熱器の作
動時には、例えば大気温度TcにおいてMH,の方がM
H,よりも水素平衡圧が高く、一方、準備工程における
加熱器の温度Taにおいては、MH,の方が大気温度付
近の温度TbのMH,よりも水素平衡圧が高いように選
ばれる。温度Tbは、MH2が水素を吸蔵して発熱昇温
する温度であり、後述する熱交換の態様に応じて定まる
温度であり、例えば、大気と熱交換する場合、温度Tc
より幾分高い温度となる。
従って、加熱工程において、水素流通弁を開くとき、水
素貯蔵容器内のMH2は、温度Tcで大気から吸熱しつ
つ水素を放出し、この水素を加熱器内のMH,が吸蔵し
、発熱して、加熱器を温度Tdに昇温させる。準備工程
においては、前述したように、例えば、加熱工程の開始
とほぼ同時に電気ヒーターに通電を開始して加熱器を温
度Taに加熱すると、内蔵されたMH,が水素を放出し
、この水素は温度Tbで発熱的にMH2に吸蔵される。
この際のMH2の発熱は、例えば、大気に放散される。
この後、水素流通弁を閉じて、次回のエンジン始動に備
える。
尚、上記から明らかなように、MH,は、本発明による
装置の使用に応じて、種々の熱媒と熱交換され、熱交換
の方法において何ら制限されるものではない。かかる熱
媒として、例えば、前記した大気や車体等のほか、冷却
水や地面も熱媒とて利用することができる。
(発明の効果) 以上のように、本発明の装置によれば、金属水素化物が
水素を吸蔵する際の発熱反応を利用するので、迅速に被
加熱物質を加熱することができ、前述したように、種々
の機器類の電源の投入から使用までの待ち時間を短縮し
、或いは化学反応容器の昇温時間や、エンジンの暖機や
始動を容易にすることができるのみならず、準備工程を
確実に行なって、次回の作動に備えることができる。
(実施例) 以下に本発明の装置の実施例について説明する。
実施例1 第4図に示す作動を行なう装置によって、エンジンへの
吸気を急速加熱した。加熱器のM H、としてLaNi
、、7AIo、 aを0.3 kg用い、水素貯蔵容器
の容積を81とし、Tb=50℃、Ta=180℃とす
る条件下では、Pb=6気圧、Pa=10気圧である。
また、指示器としては、加熱器の温度力月80℃に達し
たときに、電気ヒーターへの通電を停止する指示器を用
いた。
大気温度が一25℃であるとき、加熱工程において、水
素流通弁を開いてから7秒後には、吸気は40℃まで高
められ、エンジンを始動させることができた。
また、上記水素流通弁を開くとほぼ同時に電気ヒーター
に通電を開始し、加熱器の温度が180℃に達したとき
に、電気ヒーターへの通電を停止したところ、加熱工程
において水素貯蔵容器から加熱器に移動した水素の全量
を水素貯蔵容器に戻すごとができた。
実施例2 第5図に示す作動を行なう装置によって、エンジンへの
吸気を急速加熱した。加熱器のMH,としてTiCoo
、 sMno、 sを0.5 kg、 MHzとしてM
mNis(ミツシュメタル)0.5kgを用い、T c
 −−45℃、Tb−−IQ℃、Td=30℃、Ta=
150℃とする条件下では、P d = O,1気圧、
Pa=6気圧である。
大気温度が一25℃であるとき、加熱工程において、水
素流通弁を開いてから12秒後には、吸気は25℃まで
高められ、エンジンを始動させることができた。また、
準備工程については、実施例1と同様に、水素貯蔵容器
から加熱器に移動した水素の全量を水素貯蔵容器に戻す
ことができた。
実施例3 第4図に示す作動を行なう装置によって、エンジンを予
熱した。加熱器のMHI としてLaNi4. ?AI
0.3を6 kg用い、水素貯蔵容器の容積を85Nと
し、Tb=30℃、Ta=180’cとする条件下では
、Pb=1気圧、Pa=IO気圧である。また、指示器
としては、加熱器の温度が180℃に達したときに、電
気ヒーターへの通電を停止する指示器を用いた。
当初のエンジン温度が一25℃であるとき、加熱工程に
おいて、水素流通弁を開いてから10秒後には、エンジ
ンは20℃まで昇温され、容易にエンジンを始動するこ
とができた。
また、上記水素流通弁を開くとほぼ同時に電気ヒーター
に通電を開始し、加熱器の温度力月80℃に達したとき
に、電気ヒーターへの通電を停止したところ、加熱工程
において水素貯蔵容器から加熱器に移動した水素の全量
を水素貯蔵容器に戻すことができた。
実施例4 第5図に示す作動を行なう装置によって、エンジンへの
吸気を急速加熱した。加熱器のMHI としてTiCo
o、5Mno、 5を6 kgXM HzとしてMmN
is(ミツシュメタル)6kgを用い、Tc=−45℃
、Tb−−10℃、Td=30℃、Ta=180℃とす
る条件下では、P d = 0.1気圧、Pa=6気圧
である。
大気温度が一25℃であるとき、加熱工程において、水
素流通弁を開いてから12秒後には、エンジンは20℃
まで高められ、エンジンを始動させることができた。ま
た、準備工程については、実施例1と同様に、水素貯蔵
容器から加熱器に移動した水素の全量を水素貯蔵容器に
戻すことができた。
比較例 エンジン、特に、ディーゼルエンジンは、点火プラグを
用いる火花点火方式ではなく、シリンダー中で空気を圧
縮比で16〜24まで圧縮して600〜800℃まで温
度を高め、ここに燃料を噴射して着火燃焼させる圧縮点
火方式であるので、エンジン又はエンジンに供給する吸
気を予め所定温度まで加熱することが必要不可欠である
このため、従来は、エンジンに供給する吸気をバッテリ
ーを電源とする電気ヒーターにて予熱しているが、吸気
を迅速に予熱するには、バッテリ−容量が十分でなく、
電気ヒーターを加熱した後、吸気を供給し、これを予熱
するので、エンジン始動には、通常、約30秒を要する
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による急速加熱装置を備えた化学反応容
器を示す概念図、第2図及び第3図は本発明の装置をそ
れぞれ備えたエンジン吸気予熱装置及びエンジン予熱装
置を示す概念図、第4図及び第5図は本発明による装置
の作動を示すサイクル線図である。 ■・・・加熱器、2・・・水素流通弁、3・・・連通管
、4・・・水素貯蔵容器、5・・・電気ヒーター、6・
・・化学反応容器、7・・・エンジン、8・・・吸気供
給管。 特許出願人 積水化学工業株式会社 代表者  廣  1)  馨 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(a)第1の金属水素化物を内蔵した加熱器と、
    (b)水素又は作動温度領域で前記第1の金属水素化物
    よりも水素平衡圧の高い第2の金属水素化物を内蔵した
    水素貯蔵容器と、 (c)前記加熱器と前記水素貯蔵容器とを水素流通弁に
    より連通可能に接続する連通管と、(d)前記加熱器を
    加熱する電気ヒーターとを有し、前記水素流通弁を開け
    て、前記水素貯蔵容器から前記加熱器へ水素を移動させ
    、前記第1の金属水素化物にこの水素を吸蔵させて発熱
    させる加熱工程と、前記電気ヒーターにて加熱器を加熱
    して、前記第1の金属水素化物から水素を放出させ、前
    記水素貯蔵容器に移動させる準備工程とを行なうと共に
    、 (e)前記準備工程の終了を知らせる指示器を有し、こ
    の指示器の指示があるまで、前記電気ヒーターを作動さ
    せることを特徴とする急速加熱装置。
JP60120234A 1985-06-03 1985-06-03 急速加熱装置 Pending JPS61280344A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59219648A (ja) * 1983-05-27 1984-12-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 給湯装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59219648A (ja) * 1983-05-27 1984-12-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 給湯装置

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