JPS63710B2 - - Google Patents

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JPS63710B2
JPS63710B2 JP55075216A JP7521680A JPS63710B2 JP S63710 B2 JPS63710 B2 JP S63710B2 JP 55075216 A JP55075216 A JP 55075216A JP 7521680 A JP7521680 A JP 7521680A JP S63710 B2 JPS63710 B2 JP S63710B2
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JP
Japan
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heat
pipe
solar
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storage
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JP55075216A
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JPS57456A (en
Inventor
Takashi Sakai
Naojiro Pponda
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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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
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • 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
    • 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • 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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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は太陽熱冷暖房装置に関し、さらに詳
しくは蓄熱材として金属水素化物を使用する、開
閉弁を介して水素輸送管で連結された蓄熱容器と
貯蔵容器とからなる蓄熱システム、これら2種類
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せた各ヒートパイプ
の端部にそれぞれ熱交換器室を設け、前記熱交換
器室を太陽熱コレクターシステムに連結したこと
を特徴とする太陽熱冷暖房蓄熱装置に関する。
この発明は、近年注目されている太陽熱冷暖房
蓄熱装置において、その蓄熱系として長期蓄熱が
可能な特定の化学物質を用いる化学蓄熱システム
が組込まれたものであり、現在使用されている水
蓄熱法よりも優れた太陽熱冷暖房蓄熱装置を提供
するものである。
この発明による装置の特徴は(1)蓄熱材料として
アンモニウム化合物、水酸化物、金属水素化物等
の中から、太陽熱の集熱温度の観点から金属水素
化物を選定したこと、(2)金属水素化物の熱交換に
際して、熱負荷を作動させる熱媒体で直接熱交換
させずに蓄熱室および貯蔵室に内設したヒートパ
イプを通じて熱交換を行なうよう構成したこと、
(3)前記2室より延出させたヒートパイプの端部に
熱交換器室を設けたこと、(4)熱交換器室は場合に
より2分して高温熱媒体(例えば油)と低温媒体
(例えば水)との二つの異なる熱媒体を通じて太
陽熱の蓄熱および放熱のための熱交換を可能なら
しめるよう構成したこと、(5)熱交換量の相異によ
つて種々の容量のヒートパイプの使用が可能であ
ること等が挙げられる。
この発明の装置の利点その他は更に以下の説明
で明らかにされるであろう。
図を用いてこの発明を説明するが、この発明の
装置は、蓄熱システムと太陽熱コレクターシステ
ムに大別される。
先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M1H(M1:金属また
は合金,H:水素)3、例えばCaNi5H6等を収
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M2H4、例えばLaNi5H6等を収納
した貯蔵容器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と貯蔵容器2には、それぞれ
熱交換用フイン24を外周に付設した挿入管25
を装設し、熱伝導用ヒートパイプ7,8の一端部
が挿入管25に挿入され、そしてヒートパイプ
7,8と挿入管25とのスキマには良熱伝導性グ
リス26が充填され、結果ヒートパイプは挿入管
に対し熱伝的に着脱自在に構成される。
又前記各容器1,2から外部へ延出されたヒー
トパイプ7,8の各他端部が熱交換器室9,10
に内設されるよう構成されている。即ち前記容器
1,2に装設したのと同様なフイン28付挿入管
27を設け、この挿入管27にヒートパイプ7,
8の他端部を良熱伝導性グリス26を介して着脱
自在に挿入してある。そしてヒートパイプの外周
に設けた鍔片29を利用して容器及び熱交換器室
にパツキンを介してネジ30止めしてある。更に
ヒートパイプ7,8の露出部分には断熱層31を
設けてヒートパイプからの放熱を防止してある。
又更に熱交換器室9,10は、それぞれ仕切り
板11,12によつて2室に分けられ、ヒートパ
イプ7,8の端部は仕切板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、高
温熱媒体または低温熱媒体が別々に循環し、ヒー
トパイプへの熱交換を可能ならしめるよう太陽熱
コレクターシステムに連結されている。尚32は
金属水素化物3,4の挿入口で栓体にて封止され
ている。
一方、太陽熱コレクターシステムは、太陽熱コ
レクター13で集めた熱エネルギーを熱媒体によ
つて輸送する循環熱媒体輸送管14,15,16
および熱負荷17より基本的に構成されている。
前記輸送管14,15,16には熱媒体を輸送す
るためのポンプ18,19,20が設置されてい
る。前記輸送管14,15は高温熱媒体、例えば
油を、また16は低温熱媒体、例えば水を循環輸
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、ヒートパイプとフレネルレ
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14,15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、150〜200℃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、熱
負荷(冷暖房機)を稼動させてなお余る場合、 太陽熱コレクター13により加熱された熱媒
体(油)は、ポンプ18によつて循環熱媒体輸
送管14(実線)を循環し熱負荷17を作動さ
せ、次いで熱交換器室9の2分された一室を通
つて熱交換された余剰の熱量は、ヒートパイプ
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M1H3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を通つて貯蔵容器2に送られる。なお熱交換
器室9を出た熱媒体(油)は循環熱媒体輸送管
14によつて太陽熱コレクター13にもどされ
る。
M1Hより発生した水素は貯蔵容器2内のM2
と反応し反応熱を放出するので〔但し、蓄熱容
器1内の金属水素化物M1Hによる熱量の放出
速度より遅い〕、M2を冷却してできるだけ低い
水素圧で放出させるようにする。このためポン
プ21によつて冷却水輸送管22を通じて冷却
水を熱交換室10の2分された一室に送つてヒ
ートパイプ8を通じてM2を冷却し、排水管2
3にて排水する。かようにしてM1Hの分解に
よつて発生した水素が円滑にM2と結合し蓄熱
が行なわれる。
(b) 太陽熱により加熱された熱媒体の熱量が熱負
荷(冷暖房機)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13で集めた熱
ェネルギーを直接、冷暖房負荷17には使用で
きないので、貯蔵容器2中にM2Hとして貯え
られている水素を蓄熱容器1に移動させM1
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13で加熱された熱媒体
(油)はポンプ19によつて循環熱媒体輸送管
15を通つて熱交換器室10の2分されたもう
一つの室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、ヒートパイプ8を通つて
貯蔵容器2内の金属水素化物M2H4に供給さ
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→M1H+△Hの反応
を起し△Hの熱量を発生する。この熱エネルギ
ーは、ヒートパイプ7を通つて熱交換室9の2
分したもう一つの室に移動し、熱媒体(水)を
加熱しこの熱媒体はポンプ20によつて循環熱
媒体輸送管16を通つて熱負荷17に送られこ
の熱負荷を作動させる。このように集熱量が不
足する場合は、集熱量が熱負荷を作動させるの
に必要な量を越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。
上記したシステムに基づいて次のごとき実験を
行なつた。
実験例 8000Kcal/H規模で蓄熱容器(160容積)中
にM1としてCaNi5合金160Kgを収納し、貯蔵容器
(前記蓄熱容器と同様)にM2としてLaNi5合金
213Kgを収納し、実験前に予めLaNi5を水素ガス
で飽和させた。ヒートパイプとして16000Kcal/
Hの輸送能力のものを用いた。なお太陽熱コレク
ターには、熱媒体としてシリコンオイル(粘度
100cs)を用い真空管方式集熱器を使用し、熱負
荷として発熱量に一致した熱負荷(温風機)を使
用し冷暖房機の代替とした。
この発明においては、上記に説明したようにヒ
ートパイプを熱交換に用いているが、これによつ
て次のような利点が得られる。即ち熱媒体輸送管
を直接蓄熱容器および貯蔵容器に挿入した場合は
前記輸送管が細くなることから、特に水を熱媒体
として使用する場合、錆や水垢が付着しやすくな
り、充分な加熱、冷却効果が期待できず、また輸
送管が細くなると熱媒体に加わる圧力損失が大き
く熱媒体の流量が減少して熱交換を充分に行ない
にくい。これに対してヒートパイプは熱伝導率、
均熱性が良好で水垢等が発生せず熱輸送に対して
極めて有利である。
さらに前記のごとく、蓄熱容器、貯蔵容器及び
熱交換器室内にはヒートパイプの端部が熱伝的に
挿入される外周にフイン付挿入管を装設し、ヒー
トパイプを着脱自在にしたものであるので、ヒー
トパイプに単純な直管が使用でき、又蓄熱容器及
び貯蔵容器と熱交換器室の連結が容易となる。更
に熱容量の規模に見合つたヒートパイプの使用が
可能となり蓄熱装置の設計上有利となる。
又前記熱交換器室は仕切り板で2分され高温熱
媒体または低温熱媒体が別々に循環して熱交換が
行なわれ、同一の熱交換器室で種類の異なる熱媒
体(水と油等)によつて熱交換を行なう場合のよ
うに熱媒体が混合し、太陽熱コレクターの性能に
悪影響を与えるということがなくメインテナンス
上極めて有利である。
以上のごとく、この発明の太陽熱冷暖房蓄熱装
置は、従来用いられている水蓄熱法に代つて長期
蓄熱システムを組込んだ太陽熱冷暖房蓄熱装置と
して画期的な装置であると言える。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の太陽熱冷暖房蓄熱装置の具体
例を示す説明図、第2図は同要部拡大断面図であ
る。 1……蓄熱容器、2……貯蔵容器、3,4……
金属水素化物、5……開閉弁、6……水素輸送
管、7,8……ヒートパイプ、9,10……熱交
換器室、11,12……仕切板、13……太陽熱
コレクター、14,15,16……循環熱媒体輸
送管、17……冷暖房熱負荷、18,19,2
0,21……ポンプ、22……冷却水輸送管、2
3……排水管、25,27……挿入管。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 蓄熱材として金属水素化物を使用する、開閉
    弁を介して水素輸送管で連結された蓄熱容器と貯
    蔵容器とからなる蓄熱システム、これら2種類の
    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せた各ヒートパイプ
    の端部にそれぞれ熱交換器室を設け、前記熱交換
    器室を太陽熱コレクターシステムに連結せしめて
    なり、前記蓄熱貯蔵両容器及び熱交換室内には前
    記ヒートパイプの端部が熱伝的に挿入される外周
    にフイン付挿入管を装設し、ヒートパイプを着脱
    自在にしてなる太陽熱冷暖房蓄熱装置。
JP7521680A 1980-06-03 1980-06-03 Solar heat accumulating apparatus for room cooling and heating Granted JPS57456A (en)

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JPS61119945A (ja) * 1984-11-15 1986-06-07 Japan Steel Works Ltd:The 水素貯蔵合金を利用したヒ−トパイプ式暖房装置
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CN104879810A (zh) * 2015-05-27 2015-09-02 中煤西安设计工程有限责任公司 一种厨房用斜管式预热器
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