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CN107110613B - 蓄热容器以及包括蓄热容器的蓄热装置 - Google Patents

蓄热容器以及包括蓄热容器的蓄热装置 Download PDF

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CN107110613B CN201680004535.3A CN201680004535A CN107110613B CN 107110613 B CN107110613 B CN 107110613B CN 201680004535 A CN201680004535 A CN 201680004535A CN 107110613 B CN107110613 B CN 107110613B
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Abstract

本发明提供能够以简单的结构提高发热量和热输送量的蓄热系统、蓄热容器以及使用上述蓄热容器的蓄热装置。蓄热系统使用蓄热容器,该蓄热容器具有:管状体;化学蓄热材料,其收纳于上述管状体;以及流路,其在长轴方向上贯通所述管状体,其中,所述蓄热系统具有扩散层,该扩散层将具有作为所述化学蓄热材料的反应介质的功能的液体从所述流路向所述化学蓄热材料输送,所述液体被输送到所述流路,并且所述液体被输送至所述扩散层,输送至所述扩散层的所述液体与所述化学蓄热材料发生反应,从而使所述化学蓄热材料放热,所述液体因所述热气化,从而变为热输送流体。

Description

蓄热容器以及包括蓄热容器的蓄热装置
技术领域
本发明涉及一种使用化学蓄热材料的蓄热器、包括该蓄热器的蓄热装置,该蓄热器能够利用通过反应介质与化学蓄热材料的化学反应释放反应热、并通过上述反应的逆反应进行吸热的可逆反应,反复地放热和蓄热。
背景技术
化学蓄热材料的每单位体积的蓄热量较大,即使对蓄热后的化学蓄热材料进行长期贮存,热损失也极小,由于上述原因等而期待将化学蓄热材料用于从发动机、工业工厂(plant)等排出的热的贮存及利用。
因此,如图8所示,提出有如下蓄热容器6:将含有粉体状化学蓄热材料62、以及与化学蓄热材料62相邻配置的发泡膨胀材料63的化学蓄热材料复合体收纳于内管61和外管67之间,供伴随化学蓄热材料62的蓄热、散热的反应物、反应生成物即水蒸气流通的反应流路64形成于内管61内,供与化学蓄热材料62之间进行热交换的热交换介质即气体状流体流通的热交换流路66被设置于外管67与外壁65之间(专利文献1)。但是,在专利文献1的蓄热容器6中,由于需要分别设置供给水蒸气的反应流路64、以及供给热交换介质的热交换流路66,因此,存在配管结构变得复杂的问题。另外,能够搭载于蓄热容器6的化学蓄热材料62的量会因配管结构的复杂化而减少,因此,存在蓄热容器6的每单位体积的利用热量(蓄热密度)减小的问题。
除此之外,在专利文献1的蓄热容器6中,若使用气体状的流体作为热交换介质,则仅能对气体状流体供给显热,因此,存在热交换介质的热输送量受到限制的问题,另外,还存在如下问题:为了将气体状的热交换介质供给至蓄热容器6、且为了防止因汽化热引起的热交换介质贮存容器的温度下降,需要向热交换介质贮存容器注入能量,此外,还存在如下问题:若使用水蒸气等气体作为反应流体,则无法提高从化学蓄热材料62放出的热量。
因此,为了进一步提高从化学蓄热材料放出的热量,研究了使用水等液体作为反应流体的方案。然而,若使用水等液体作为反应流体,则存在如下问题:即使对粉体状的化学蓄热材料进行压缩成型,因反复放热和蓄热也会使化学蓄热材料的形状遭到破坏,从而会使化学蓄热材料向蓄热容器外流出。
需要说明的是,存在如下问题:当制成配置有在处于气密状态且进行了脱气的反应流体的循环系统内,使用水等液体作为反应流体的蓄热容器的蓄热装置时,有时在蓄热容器内气化后的反应流体会向设置于蓄热装置、且用于将反应流体向蓄热容器供给的反应流体贮存箱的那侧倒流,导致反应流体难以向与热利用对象热连接的蓄热装置的冷凝器侧流动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-228952号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明是鉴于上述现有技术中的问题而完成的,本发明的目的在于提供能够以简单的结构而提高发热量和热输送量的蓄热系统、蓄热容器、使用上述蓄热容器的蓄热装置、以及使用上述蓄热装置的暖气装置。
解决问题的方法
本发明的方式为一种蓄热系统,其是使用蓄热容器的蓄热系统,该蓄热容器具有:管状体;收纳于上述管状体中的化学蓄热材料;在长轴方向上贯通所述管状体的流路,所述蓄热系统具有扩散层,该扩散层用于将具有作为所述化学蓄热材料的反应介质的功能的液体从所述流路向所述化学蓄热材料输送,所述液体被输送至所述流路,并且所述液体被输送至所述扩散层,被输送至所述扩散层的所述液体与所述化学蓄热材料发生反应,使所述化学蓄热材料放热,所述液体利用所述热而气化,从而变为热输送流体。
在上述方式中,具有作为反应介质的功能的液体(液体状热输送流体),作为有助于与化学蓄热材料的吸热反应以及放热反应的反应介质而发挥功能,并通过从液相向气相的相变而作为热输送流体(即,热输送介质)发挥功能。
在本发明实施方式的蓄热系统中,所述热输送流体被输送至热交换器并发生从气相到液相的相变。
在本发明实施方式的蓄热系统中,所述扩散层是具有毛细管构造的结构体。
本发明的实施方式为一种蓄热容器,其具有:管状体;收纳于该管状体中的化学蓄热材料;在长轴方向上贯通所述管状体的流路;以及设置于所述化学蓄热材料和所述流路之间的扩散层。
在本发明实施方式的蓄热容器中,所述流路贯通所述化学蓄热材料。
在本发明实施方式的蓄热容器中,还具有用于保持所述化学蓄热材料的形状的保持部件。
在本发明实施方式的蓄热容器中,所述保持部件的一部分或者全部构成所述扩散层。
在本发明实施方式的蓄热容器中,所述扩散层是具有毛细管构造的构造体。
本发明实施方式为一种蓄热容器,其具有:管状体;收纳于该管状体的化学蓄热材料;作为多孔质体的第1盖体,其与该化学蓄热材料的所述管状体的一个端部侧相邻设置;作为多孔质体的第2盖体,其与该化学蓄热材料的所述管状体的另一个端部侧相邻设置;第1吸液芯结构体,其在所述第1盖体和所述第2盖体之间与所述化学蓄热材料的内侧相邻设置,且具有毛细管构造;以及流路,其设置于所述第1吸液芯结构体的内侧,且在长轴方向上贯通所述管状体。
在上述方式中,对与化学蓄热材料的内侧相邻设置的第1吸液芯结构体供给具有作为反应介质的功能的液体(液体状热输送流体),该反应介质有助于化学蓄热材料的吸热反应以及放热反应,由此利用第1吸液芯结构体的毛细管吸引力而使所述液体向第1吸液芯结构体的整体移动。移动至第1吸液芯结构体的整体的所述液体与化学蓄热材料发生化学反应,并将化学蓄热材料中所贮存的热作为反应热从化学蓄热材料释放。另外,从第1盖体通过的所述液体与化学蓄热材料发生化学反应,并将反应热从化学蓄热材料释放。另一方面,同样将所述液体从在第1吸液芯结构体的内部设置的所述流路的、一个开口端部向所述流路内供给。被供给至流路内部的所述液体在流路内部从流路的一个开口端部侧向另一个开口端部侧流动,并在此期间接受到上述反应热而气化。
在流路内部生成的所述液体的蒸汽,被作为输送上述反应热的热输送流体而从流路的另一个开口端部向与热利用对象热连接的冷凝器输送。因此,上述流路成为所述热输送流体的通路。
另一方面,蓄热容器外部的热能够经由蓄热容器的管状体的壁面而向收纳于管状体内部的化学蓄热材料移动。利用该向管状体的内部移动的热发生如下反应,即反应介质从通过化学反应与反应介质结合并释放出反应热的化学蓄热材料脱离的化学反应,由此使化学蓄热材料贮存向管状体内部移动的热。
在上述方式中,化学蓄热材料配置于管状体的壁面与第1吸液芯结构体之间。另外,作为第1盖体和第2盖体的材质的多孔质体为具有多个贯通孔的构造,该贯通孔的尺寸使所述液体能通过但粉体状化学蓄热材料无法通过。需要说明的是,本说明书中的“内侧”是指相对于管状体的内表面(内周面)的管状体的长轴方向的中心轴侧。
本发明实施方式为一种蓄热容器,其具有:管状体;收纳于上述管状体的化学蓄热材料;作为多孔质体的第1盖体,其与上述化学蓄热材料的所述管状体的一个端部侧相邻设置;作为多孔质体的第2盖体,其与上述化学蓄热材料的所述管状体的另一个端部侧相邻设置;第1吸液芯结构体,其在所述第1盖体与第2盖体之间与所述化学蓄热材料的内侧相邻设置,且具有毛细管构造;以及流路,其设置于所述第1吸液芯结构体的内侧,且沿所述管状体的长轴方向而形成,所述流路被所述第1盖体封闭。
在本发明实施方式的蓄热容器中,在所述管状体收纳有形成所述流路的内管。在该方式中,内管的内部成为所述流路。
本发明实施方式为一种蓄热容器,其具有:管状体;收纳于上述管状体的化学蓄热材料;作为多孔质体的第1盖体,其与上述化学蓄热材料的所述管状体的一个端部侧相邻设置;作为多孔质体的第2盖体,其与上述化学蓄热材料的所述管状体的另一个端部侧相邻设置;第1吸液芯结构体,其设置于所述第1盖体和所述第2盖体之间、且设置于所述化学蓄热材料和所述管状体之间,并具有毛细管构造;以及内管,其外表面与所述化学蓄热材料接触,且形成沿长轴方向贯通所述管状体的流路。
在上述方式中,在第1吸液芯结构体和形成所述流路的内管的外表面(外周面)之间配置有化学蓄热材料。
本发明实施方式为一种蓄热容器,其具有:管状体;收纳于上述管状体的化学蓄热材料;作为多孔质体的第1盖体,其与上述化学蓄热材料的所述管状体的一个端部侧相邻设置;作为多孔质体的第2盖体,其与上述化学蓄热材料的所述管状体的另一个端部侧相邻设置;第1吸液芯结构体,其设置于所述第1盖体和所述第2盖体之间、且设置于所述化学蓄热材料和所述管状体之间,并具有毛细管构造;以及内管,其外表面与所述化学蓄热材料接触,并形成所述管状体的长轴方向上的流路,所述流路被所述第1盖体封闭。
在本发明实施方式的蓄热容器中,在所述内管的内表面,设置有具有毛细管构造的第2吸液芯结构体。
在该方式中,不仅对第1吸液芯结构体,对第2吸液芯结构体也供给具有作为反应介质的功能的液体(液体状热输送流体)。供给至第2吸液芯结构体的所述液体接受到上述反应热而变为热输送流体。
在本发明实施方式的蓄热容器中,所述第1吸液芯结构体是金属网、或者通过对粉末状金属材料进行烧结而构成的金属烧结体。
在本发明实施方式的蓄热容器中,所述第1吸液芯结构体是在所述内管的外表面形成的、具有毛细管吸引力的槽。
在本发明实施方式的蓄热容器中,所述第1吸液芯结构体是在所述管状体的内表面形成的、具有毛细管吸引力的槽。
在本发明实施方式的蓄热容器中,所述第2吸液芯结构体是金属网、通过对粉末状的金属材料进行烧结而构成的金属烧结体、或者在内管的内表面形成且具有毛细管吸引力的槽。
本发明实施方式为一种蓄热装置,其具有循环系统,该循环系统包括:蓄热容器,其具有管状体、化学蓄热材料、流路以及扩散层,所述化学蓄热材料收纳于上述管状体,所述流路在长轴方向上贯通所述管状体,所述扩散层设置于所述化学蓄热材料与所述流路之间;热输送流体容器,其与所述管状体的一个端部连接,且收纳有具有作为所述化学蓄热材料的反应介质的功能的液体;热交换器,其与所述管状体的另一个端部连接;第1配管系统,其将所述蓄热容器和所述热输送流体容器连接;以及第3配管系统,其将所述热输送流体容器和所述热交换器连接,所述循环系统处于气密状态、且被脱气,其中,在所述第1配管系统设置有第1阀,根据所述蓄热容器的散热温度而将所述第1阀关闭。
在本发明实施方式的蓄热装置中,在自所述化学蓄热材料开始释放热起经过了规定时间时、将规定量的所述液体向所述热输送流体容器回送时、或者热交换器的散热量达到规定值时的任意时刻,将所述第1阀关闭。
本发明实施方式为一种蓄热装置,其具有循环系统,该循环系统包括:蓄热容器,其具有管状体、化学蓄热材料、流路以及扩散层,所述化学蓄热材料收纳于上述管状体,所述流路在长轴方向上贯通所述管状体,所述扩散层设置于所述化学蓄热材料与所述流路之间;热输送流体容器,其与所述管状体的一个端部连接,且收纳有具有作为所述化学蓄热材料的反应介质的功能的液体;热交换器,其与所述管状体的另一个端部连接;第1配管系统,其将所述蓄热容器和所述热输送流体容器连接;以及第3配管系统,其将所述热输送流体容器和所述热交换器连接,所述循环系统处于气密状态、且被脱气,其中,在所述第1配管系统设置有第1阀,在所述第3配管系统设置有第2阀,根据所述热输送流体容器中的所述液体的收纳量,在所述第1阀关闭之后将所述第2阀关闭。
在本发明实施方式的蓄热装置中,在所述第1配管系统还设置有防止倒流的部件。
本发明实施方式为一种蓄热装置,其具有循环系统,该循环系统包括:蓄热容器,其具有管状体、化学蓄热材料、作为多孔质体的第1盖体、作为多孔质体的第2盖体、第1吸液芯结构体以及流路,所述化学蓄热材料收纳于上述管状体,所述第1盖体与上述化学蓄热材料的所述管状体的一个端部侧相邻设置,所述第2盖体与上述化学蓄热材料的所述管状体的另一个端部侧相邻设置,所述第1吸液芯结构体在所述第1盖体与第2盖体之间与所述化学蓄热材料的内侧相邻设置、且具有毛细管构造,所述流路设置于所述第1吸液芯结构体的内侧、且在长轴方向上贯通所述管状体;热输送流体容器,其与所述管状体的一个端部连接,且收纳有具有作为反应介质的功能的液体,所述反应介质有助于所述化学蓄热材料的吸热反应以及放热反应;冷凝器,其与所述管状体的另一个端部连接,且使所述液体气化后的热输送流体液化;以及配管系统,其将所述热输送流体容器和所述冷凝器连接,且将利用所述冷凝器而获得的所述液体向所述热输送流体容器供给,所述循环系统处于气密状态、且被脱气,其中,在所述蓄热容器与所述热输送流体容器之间配置有作为多孔质体的抑制倒流的部件。
在上述方式中,作为抑制倒流的部件的材质的多孔质体是具有多个贯通孔的多孔质体,该贯通孔的尺寸使具有作为反应介质的功能的所述液体能够通过。
本发明实施方式为一种蓄热装置,其具有循环系统,该循环系统包括:蓄热容器,其具有管状体、化学蓄热材料、作为多孔质体的第1盖体、作为多孔质体的第2盖体、第1吸液芯结构体以及流路,所述化学蓄热材料收纳于上述管状体,所述第1盖体与上述化学蓄热材料的所述管状体的一个端部侧相邻设置,所述第2盖体与上述化学蓄热材料的所述管状体的另一个端部侧相邻设置,所述第1吸液芯结构体在所述第1盖体与第2盖体之间与所述化学蓄热材料的内侧相邻设置、且具有毛细管构造,所述流路设置于所述第1吸液芯结构体的内侧、且沿所述管状体的长轴方向而形成,所述流路被所述第1盖体封闭;热输送流体容器,其与所述管状体的一个端部连接,且收纳有具有作为反应介质的功能的液体,该反应介质有助于所述化学蓄热材料的吸热反应以及放热反应;冷凝器,其与所述管状体的另一个端部连接,且使所述液体气化后的热输送流体液化;以及配管系统,其将所述热输送流体容器和所述冷凝器连接,且将利用所述冷凝器而获得的所述液体向所述热输送流体容器供给,所述循环系统处于气密状态、且被脱气,其中,在所述蓄热容器与所述热输送流体容器之间,配置有作为多孔质体的抑制倒流的部件。
在本发明实施方式的蓄热装置中,在所述管状体收纳有形成所述流路的内管。
本发明实施方式为一种蓄热装置,其具有循环系统,该循环系统包括:蓄热容器,其具有管状体、化学蓄热材料、作为多孔质体的第1盖体、作为多孔质体的第2盖体、第1吸液芯结构体以及内管,所述化学蓄热材料收纳于上述管状体,所述第1盖体与上述化学蓄热材料的所述管状体的一个端部侧相邻设置,所述第2盖体与上述化学蓄热材料的所述管状体的另一个端部侧相邻设置,所述第1吸液芯结构体设置于所述第1盖体与第2盖体之间且设置于所述化学蓄热材料与所述管状体之间、并具有毛细管构造,所述内管的外表面与所述化学蓄热材料接触,所述内管形成沿长轴方向贯通所述管状体的流路;热输送流体容器,其与所述管状体的一个端部连接,且收纳有具有作为反应介质的功能的液体,所述反应介质有助于所述化学蓄热材料的吸热反应以及放热反应;冷凝器,其与所述管状体的另一个端部连接,且使所述液体气化后的热输送流体液化;以及配管系统,其将所述热输送流体容器和所述冷凝器连接,且将利用所述冷凝器而获得的所述液体向所述热输送流体容器供给,所述循环系统处于气密状态、且被脱气,其中,在所述蓄热容器与所述热输送流体容器之间,配置有作为多孔质体的抑制倒流的部件。
本发明实施方式为一种蓄热装置,其具有循环系统,该循环系统包括:蓄热容器,其具有管状体、化学蓄热材料、作为多孔质体的第1盖体、作为多孔质体的第2盖体、第1吸液芯结构体以及内管,所述化学蓄热材料收纳于上述管状体,所述第1盖体与上述化学蓄热材料的所述管状体的一个端部侧相邻设置,所述第2盖体与上述化学蓄热材料的所述管状体的另一个端部侧相邻设置,所述第1吸液芯结构体设置于所述第1盖体与第2盖体之间且设置于所述化学蓄热材料与所述管状体之间、并具有毛细管构造,所述内管的外表面与所述化学蓄热材料接触,所述内管形成所述管状体的长轴方向上的流路,所述流路被所述第1盖体封闭;热输送流体容器,其与所述管状体的一个端部连接,且收纳有具有作为反应介质的功能的液体,所述反应介质有助于所述化学蓄热材料的吸热反应以及放热反应;冷凝器,其与所述管状体的另一个端部连接,且使所述液体气化后的热输送流体液化;以及配管系统,其将所述热输送流体容器和所述冷凝器连接,且将利用所述冷凝器而获得的所述液体向所述热输送流体容器供给,所述循环系统处于气密状态、且被脱气,其中,在所述蓄热容器与所述热输送流体容器之间,配置有作为多孔质体的抑制倒流的部件。
在本发明实施方式的蓄热装置中,所述抑制倒流的部件与所述第1盖体形成为一体。
在本发明实施方式的蓄热装置中,在所述抑制倒流的部件与所述热输送流体容器之间设置有热输送流体供给单元。
在本发明实施方式的蓄热装置中,在所述冷凝器与所述热输送流体容器之间设置有热输送流体供给单元。
本发明实施方式为一种暖气装置,其使用了上述蓄热装置。
本发明实施方式为一种化学蓄热材料的加工方法,其具有:使化学蓄热材料成型为规定形状的工序;将芯棒插入所述化学蓄热材料的工序;将粉末状金属材料插入所述芯棒的外表面与所述化学蓄热材料的孔部的内表面之间的工序;以及对所述粉末状金属材料进行加热或烧结的工序。
发明的效果
根据本发明的实施方式,具有作为反应介质的功能的液体(液体状热输送流体)作为针对化学蓄热材料的反应介质而发挥功能,且还作为将化学蓄热材料中所蓄积的热向热利用对象输送的热输送流体(热输送介质)而发挥功能,因此,无需分开形成反应介质的路径与热输送流体的路径,可以形成为一个系统。这样,由于能够使反应介质的路径与热输送流体的路径形成为一个系统,因此,能够使配管路径的构造实现简化。另外,由于并非是蒸汽而是液体与化学蓄热材料发生反应,因此能够获得优异的蓄热密度。
根据本发明的方式,由于在化学蓄热材料与流路之间设置有扩散层,因此,能够顺畅且可靠地使具有作为反应介质的功能的液体(液体状热输送流体)经由扩散层而扩散至化学蓄热材料的整体。因此,进一步提高化学蓄热材料的放热速度以及放热效率。
根据本发明的方式,化学蓄热材料的一个端部被第1盖体覆盖,化学蓄热材料的另一个端部被第2盖体覆盖,第1盖体与第2盖体之间的化学蓄热材料的内侧的侧面部被第1吸液芯结构体覆盖,因此,即便使用水等液体作为反应介质,也能防止成型后的化学蓄热材料的形状遭到破坏。另外,由于利用第1盖体、第2盖体以及第1吸液芯结构体而维持化学蓄热材料的形状,因此,能够防止化学蓄热材料向蓄热容器的外部流出。并且,根据本发明的方式,由于在化学蓄热材料的内侧配置有第1吸液芯结构体,因此,能够可靠地防止从化学蓄热材料释放出的反应热经由管状体的壁面而向蓄热容器外部释放。
根据本发明的方式,由于在管状体中配置有内管,因此,能够相对于外部环境,利用内管保护第1吸液芯结构体。并且,能够利用内管可靠地维持所述流路的形状。
根据本发明的方式,由于在内管的内表面(内周面)配置有第2吸液芯结构体,因此,利用第2吸液芯结构体的毛细管吸引力而使具有作为反应介质的功能的液体在内管的内表面扩散至广阔的范围。因此,能够更高效地使供给至内管内部、即流路的所述液体气化。另外,因所述液体被第2吸液芯结构体吸收而使所述热输送流体相对于所述反应热的接触面积增大,因此能够更高效地使所述热输送流体气化。
根据本发明的方式,在将蓄热容器和热输送流体容器连接的第1配管系统设置有第1阀,并根据蓄热容器的散热温度而将第1阀关闭,因此能够精度良好地对化学蓄热材料的吸热反应以及放热反应进行控制。
根据本发明的方式,由于在蓄热容器与热输送流体容器之间的管道内配置有作为多孔质体的抑制倒流的部件,因此能够防止在蓄热容器内气化的所述液体向热输送流体容器侧倒流,从而能够提高蓄热装置的热输送效率。
附图说明
图1中,(a)是本发明第1实施方式例所涉及的蓄热容器的侧视剖视图,(b)是图1(a)的蓄热容器的A-A’剖视图。
图2中,(a)是本发明第2实施方式例所涉及的蓄热容器的侧视剖视图,(b)是图2(a)的蓄热容器的B-B’剖视图。
图3是本发明第3实施方式例所涉及的蓄热容器的侧视剖视图。
图4是本发明第4实施方式例所涉及的蓄热容器的侧视剖视图。
图5是本发明第5实施方式例所涉及的蓄热容器的侧视剖视图。
图6是本发明第1实施方式例所涉及的蓄热装置的说明图。
图7是本发明第2实施方式例所涉及的蓄热装置的说明图。
图8是现有的蓄热装置的说明图。
具体实施方式
下面,利用附图对本发明第1实施方式例所涉及的蓄热容器进行说明。如图1(a)所示,第1实施方式例所涉及的蓄热容器1包括:筒状体11,其是两端部开口的管状体;以及化学蓄热材料12,其配置于筒状体11的内部。另外,蓄热容器1包括:第1盖体15,其与化学蓄热材料12的筒状体11的一个端部13侧相邻配置、且由多孔质体构成;第2盖体16,其与化学蓄热材料12的筒状体11的另一个端部14相邻配置、且由多孔质体构成;以及第1吸液芯(wick)结构体17,其是在第1盖体15与第2盖体16之间与化学蓄热材料12的内侧侧面相邻配置的、对液体进行输送的扩散层,且具有毛细管构造。
如图1(b)所示,筒状体11的径向截面为圆形。另外,化学蓄热材料12为粉体被压缩成型为筒状的形态,化学蓄热材料12的径向截面为圆形。筒状体11的中心轴与筒状的化学蓄热材料12的中心轴同轴配置
第1盖体15和第2盖体16均为在中央部形成有孔部的圆形,第1盖体15的孔部15’的壁面、和第2盖体16的孔部16’的壁面是后述的流路18的壁面的一部分,还形成了流路18的端部。因此,孔部15’、孔部16’的形状及尺寸与流路18的径向截面的形状及尺寸对应。
如图1中(a)、(b)所示,在蓄热容器1中,第1盖体15、第2盖体16、第1吸液芯结构体17以及筒状体11的内表面分别与对置的化学蓄热材料12的部位直接接触。第1盖体15将化学蓄热材料12的一个端部的端面覆盖,第2盖体将化学蓄热材料的另一个端部的端面覆盖,第1吸液芯结构体17将化学蓄热材料12的内侧侧面覆盖,筒状体11的内表面将化学蓄热材料12的外侧侧面覆盖。第1盖体15、第2盖体16分别收纳于比筒状体11的一个端部13、另一个端部14靠内部的位置。另外,第1吸液芯结构体17分别与第1盖体15表面的孔部15’的周缘部以及第2盖体16表面的孔部16’的周缘部连接。具体而言,第1吸液芯结构体17的一个端部与具有形成流路18的开口的一个端部的孔部15’的第1盖体15接触,第1吸液芯结构体17的另一个端部与具有形成流路18的开口的另一个端部的孔部16’的第2盖体16接触。因此,在蓄热容器1中,化学蓄热材料12以与筒状体11的内表面、第1盖体15、第2盖体16以及第1吸液芯结构体17接触的状态而被包围。
在蓄热容器1中,第1吸液芯结构体17的形状为筒状,其径向截面为圆形。也就是说,在第1吸液芯结构体17的内侧,设置有在长轴方向上将筒状体11贯通的空间部、即流路18。因此,第1吸液芯结构体17的内周面成为流路18的壁面。
由于化学蓄热材料12以与筒状体11的内表面、第1盖体15、第2盖体16以及第1吸液芯结构体17接触的状态而被包围,因此,即便使用水等液体作为反应介质,也能够维持压缩成型后的化学蓄热材料12的形状。因此,第1吸液芯结构体17作为化学蓄热材料12的形状的保持部件而发挥功能。另外,具有作为反应介质的功能的液体、即具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L,经由第1盖体15而被供给到化学蓄热材料12的一个端部。进而,利用第1吸液芯结构体17所具有的毛细管吸引力,顺畅地将具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L从化学蓄热材料12的一个端部向化学蓄热材料12的整个内侧侧面供给。也就是说,利用第1吸液芯结构体17的毛细管吸引力,能够顺畅且可靠地使具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L沿着第1吸液芯结构体17的长度方向、即沿着筒状体11的长轴方向从化学蓄热材料12的一个端部流动至另一个端部。
由于第1吸液芯结构体17与化学蓄热材料12的内周面接触,因此,被第1吸液芯结构体17吸收的具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L与化学蓄热材料12迅速地发生化学反应,从而化学蓄热材料12释放反应热H。另外,从第1盖体15通过的具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L与化学蓄热材料12发生化学反应,从而化学蓄热材料12释放反应热H。
因与化学蓄热材料12的内周面接触而与化学蓄热材料12热连接的第1吸液芯结构体17接受从化学蓄热材料12释放出的反应热H。第1吸液芯结构体17接受到的反应热H向从流路18的一个端部供给的、流路18内的同样具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L移动。由此,具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L在流路18内从一个端部向另一个端部移动,并在此期间内气化。在流路18内气化后的、具有作为反应介质的功能的热输送流体(即,具有作为反应介质的功能的热输送流体的蒸汽G),从流路18的另一个端部向蓄热容器1外流出,并将反应热H向热利用对象侧输送。这样,流路18作为具有作为反应介质的功能的热输送流体的蒸汽G的通路而发挥功能。在蓄热容器1中,流路18的径向截面为圆形,流路18的中心轴与筒状体11的中心轴同轴配置。
这样,具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L,作为针对化学蓄热材料的反应介质而发挥功能,并且还作为将化学蓄热材料中所蓄积的热向热利用对象输送的热输送流体而发挥功能,因此,无需使反应介质的路径和热输送流体(热输送介质)的路径分开形成,从而能够使配管路径的构造实现简化。另外,由于并非蒸汽而是液体与化学蓄热材料发生反应,因此,能够获得优异的蓄热密度。
第1盖体15以及第2盖体16为具有贯通孔的多孔质体,该贯通孔的尺寸能够使具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L通过、但不会使化学蓄热材料12的粉体通过。多孔质体的贯通孔的尺寸(平均口径)只要是具有上述功能的尺寸即可,并未特别限定,例如为50微米以下。另外,第1盖体15以及第2盖体16的材质并未特别限定,例如能够举出铜粉等金属粉末的烧结体、金属网(metal mesh)、发泡金属、设置有贯通孔的金属箔、设置有贯通孔的金属板等。
第1吸液芯结构体17只要是具有毛细管构造的结构即可,并未特别限定,例如能够举出对粉末状的金属材料进行烧结而构成的金属烧结体、金属网等部件。另外,第1吸液芯结构体17可以如蓄热容器1那样相对于第1盖体15以及第2盖体16构成分体结构,作为第1吸液芯结构体17,在使用铜粉等金属粉的烧结体、金属网的情况下,还可以与第1盖体15以及第2盖体16形成为一体。
筒状体11的材质并未特别限定,例如能够举出铜、铝、不锈钢等。化学蓄热材料12以及具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L并未特别限定,可以使用任何公知的物质,例如能够举出如下组合:作为化学蓄热材料的CaO以及/或者MgO和作为具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体的H2O的组合、CaO以及/或者MgO与作为具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体的CO2的组合等。
下面,利用附图对本发明第2实施方式例所涉及的蓄热容器进行说明。需要说明的是,关于与蓄热容器1相同的结构要素,使用相同的附图标记进行说明。如图2中(a)、(b)所示,在第2实施方式例所涉及的蓄热容器2中,在长轴方向上的形状为筒形、且径向截面为圆形的第1吸液芯结构体17的内周面,嵌插有两端开口的作为管材的内管19。因此,在第2实施方式例所涉及的蓄热容器2中,内管19的内表面成为流路28的壁面。另外,因第1吸液芯结构体17的内周面与内管19的外表面接触而使内管19与第1吸液芯结构体17热连接。
内管19的径向截面为圆形,内管19的中心轴(即,流路28的中心轴)与筒状体11的中心轴同轴配置。另外,内管19的端部位于比筒状体11的一个端部13以及另一个端部14靠内部的位置。
在第2实施方式例所涉及的蓄热容器2中,第1吸液芯结构体17接受到的反应热H,经由内管19而向从流路28的一个端部供给的、流路28内的具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L移动。另外,将内管19嵌插于第1吸液芯结构体17的内周面,由此相对于外部环境而对第1吸液芯结构体17的内侧侧面进行保护。并且,利用内管19而能够防止第1吸液芯结构体17的形状变化,因此能够可靠地维持流路28的形状。
内管19的材质并未特别限定,例如能够举出铜、铝、不锈钢等。
下面,利用附图对本发明第3实施方式例所涉及的蓄热容器进行说明。需要说明的是,关于与蓄热容器1、2相同的结构要素,使用相同的附图标记进行说明。如图3所示,在第3实施方式例所涉及的蓄热容器3中,在内管19的内表面设置有具有毛细管构造的第2吸液芯结构体20。
在第3实施方式例所涉及的蓄热容器3中,在第2吸液芯结构体20的内侧设置有在长轴方向上将筒状体11贯通的流路38。第2吸液芯结构体20的内周面成为流路38的壁面。另外,第2吸液芯结构体20的两端部成为流路38的开口的两端部。第2吸液芯结构体20的形状为筒状,其径向截面为圆形。第2吸液芯结构体20的中心轴(即,流路38的中心轴)与筒状体11的中心轴同轴配置。
在第3实施方式例所涉及的蓄热容器3中,因内管19的内表面与第2吸液芯结构体20的外周面接触而使第2吸液芯结构体20与内管19热连接。在蓄热容器3中,第1吸液芯结构体17接受到的反应热H,经由内管19和第2吸液芯结构体20而向从流路38的一个端部供给的、流路38内的具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L移动。
在蓄热容器3中,利用第2吸液芯结构体20的毛细管吸引力而使具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L在内管19的内表面上广泛扩散。因而,能够更有效地使供给至流路38的、具有作为反应介质的功能的热输送流体L气化。另外,具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L被第2吸液芯结构体20抽吸,从而使具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L相对于反应热H的接触面积增大,因此能够更有效地使流路38内的具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L气化。
第2吸液芯结构体20只要是具有毛细管构造的结构即可,并未特别限定,例如能够举出对粉末状的金属材料进行烧结而构成的金属烧结体、金属网等部件。
下面,利用附图对本发明第4实施方式例所涉及的蓄热容器进行说明。需要说明的是,关于与蓄热容器1、2、3相同的结构要素,使用相同的附图标记进行说明。如图4所示,在第4实施方式例所涉及的蓄热容器4中,在化学蓄热材料42与筒状体11之间配置有第1吸液芯结构体47。第1吸液芯结构体47以其外周面与筒状体11的内表面接触的状态而配置。另外,在长轴方向上的形状为筒状、且径向截面为圆形的化学蓄热材料42的内周面,嵌插有两端部开口的作为管材的内管49。因此,在第4实施方式例所涉及的蓄热容器4中,内管49的内表面成为流路48的壁面。另外,因化学蓄热材料42的内周面与内管49的外表面接触而使化学蓄热材料42与内管49热连接。
在第4实施方式例所涉及的蓄热容器4的第1吸液芯结构体47的配置与第1实施方式例所涉及的蓄热容器1的第1吸液芯结构体17的配置相同,也能够对化学蓄热材料42供给具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L。
下面,利用附图对本发明第5实施方式例所涉及的蓄热容器进行说明。需要说明的是,关于与蓄热容器1、2、3、4相同的结构要素,使用相同的附图标记进行说明。如图5所示,取代第1实施方式例所涉及的蓄热容器1的、具有成为流路18的壁面的一部分且还形成流路18的端部的孔部15’的第1盖体15,第5实施方式例所涉及的蓄热容器5使用了不具有孔部15’的第1盖体55。
因此,在蓄热容器5中,流路18的一个端部并非为开口的形态,而是被第1盖体55覆盖。即,流路18的一个端部形成为被作为多孔质体的第1盖体55的表面部封闭的状态。即便是上述方式,由于具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L能够从作为多孔质体的第1盖体55通过,因此也能够将具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L供给至流路18。另外,当具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L从筒状体11的一个端部13侧向蓄热容器5供给时,形成第1盖体55的多孔质体变为含浸于具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L中的状态,并且具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L从第1盖体55通过而向蓄热容器5的流路18供给。结果,作为多孔质体的第1盖体55,还能够作为防止流路18内的具有作为反应介质的功能的热输送流体的蒸汽G倒流的部件而发挥功能。
下面,对本发明的上述各实施方式例所涉及的蓄热容器的使用方法例进行说明。在此,以第1实施形态所涉及的蓄热容器1为例进行说明。例如若将蓄热容器1设置于作为热回收对象的流体中,则筒状体11的外表面从所述流体接受热并将接受到的热回收至蓄热容器1内。经由筒状体11的外表面而从所述液体回收的热,向因与筒状体11的内表面接触而实现了热连接的化学蓄热材料12传递,化学蓄热材料12对传递来的所述热进行贮存。化学蓄热材料12在贮存热时将具有作为反应介质的功能的热输送流体变成反应介质的气体而释放。
另一方面,从第1盖体15通过的具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L、以及供给至第1吸液芯结构体17的具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L,作为反应介质而与贮存有热的化学蓄热材料12发生化学反应,从而将化学蓄热材料12中所贮存的热作为反应热H而从化学蓄热材料12释放。
从化学蓄热材料12释放出的反应热H,经由第1吸液芯结构体17而向从流路18的一个端部供给的、流路18内的具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L传递,具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L接受反应热H而在流路18内气化。在流路18内气化后的具有作为反应介质的功能的热输送流体的蒸汽G,作为输送该反应热H的热介质、即作为热输送流体而从蓄热容器1向热利用对象侧输送。
需要说明的是,为了提高蓄热容器1的、从作为热回收对象的流体回收热的效率,可以将热交换单元、例如散热片等安装于筒状体11的外表面。
下面,对本发明的蓄热容器的制造方法例进行说明。在此,以第2实施方式例所涉及的蓄热容器2为例进行说明。蓄热容器2的制造方法并未特别限定,例如,首先在筒状体11的长轴方向上沿筒状体11的内表面对成型为筒状的化学蓄热材料12进行嵌插。接下来,沿着筒状体11的长轴方向将内管19插入,并将构成第1吸液芯结构体17的材料(例如,粉末状的金属材料)填充至在内管19的外表面与化学蓄热材料12的内周面之间所形成的空隙部。接下来,分别将构成第1盖体15的材料(例如,粉末状的金属材料)填充至化学蓄热材料12的一个端部侧、且将构成第2盖体16的材料(例如,粉末状的金属材料)填充至化学蓄热材料12的另一个端部侧。在填充上述各材料之后进行加热处理,由此能够制造具有化学蓄热材料12的蓄热容器2,其中,该化学蓄热材料12的内侧侧面部、一个端部以及另一个端部分别由第1吸液芯结构体17、第1盖体以及第2盖体覆盖。
需要说明的是,可以根据需要而进一步对以上述方式制造的蓄热容器2进行扁平加工而形成为扁平型的蓄热容器。
另外,当制造在内管19的内表面具有第2吸液芯结构体20的第3实施方式例所涉及的蓄热容器3时,进一步沿着内管19的长轴方向而将芯棒插入于内管19,并将形成第2吸液芯结构体20的材料(例如,粉末状的金属材料)填充至在芯棒的外周面与内管的内表面之间所形成的空隙部,然后进行上述加热处理。在加热处理之后,将芯棒从内管19拔出,由此能够在内管19的内表面形成第2吸液芯结构体20。
另外,作为在化学蓄热材料12设置扩散层(第1吸液芯结构体17)的方法,例如可以采取以下所示的方法。首先,使化学蓄热材料12成型为包括具有相互连通的多个开口部的孔部的形状,并从所述开口部将具有与所述孔部的路径对应的形状的芯棒插入到成型后的化学蓄热材料12中。接下来,将构成扩散层(第1吸液芯结构体17)的材料(例如,粉末状的金属材料)插入到所述芯棒的外表面与所述孔部的内表面之间,并对所述材料进行加热或烧结。然后,将所述芯棒拔出,由此能够在化学蓄热材料12的表面设置出扩散层。
下面,利用附图对使用了本发明的蓄热容器的蓄热装置进行说明。在此,以使用第2实施方式例所涉及的蓄热容器2的蓄热装置为例进行说明。
如图6所示,对于本发明第1实施方式例所涉及的蓄热装置100而言,蓄热容器2的筒状体11的开口的一个端部13经由包括作为热输送流体供给单元的第1阀103的第1配管系统102而与热输送流体容器101连接,该热输送流体容器101收纳有有助于化学蓄热材料12的吸热反应与放热反应的、具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L。由于热输送流体容器101配置于比蓄热容器2高的位置,因此,通过将第1阀103打开,使具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L从热输送流体容器101经由筒状体11的开口的一个端部13而向蓄热容器2内、即第1吸液芯结构体17和内管19的内部(即,流路28)流入。需要说明的是,蓄热装置100中的蓄热容器2的设置数量并不限定于1个,也可以形成为多个蓄热容器2组装于集管(header)部(未图示)、且并列连结的蓄热装置100的结构。
向第1吸液芯结构体17内流入的、具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L作为反应介质而与化学蓄热材料12发生反应,由此从化学蓄热材料12将反应热H释放。另一方面,向蓄热容器2的流路28流入的、具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L,在从流路28的一个端部向另一个端部移动的期间接受从化学蓄热材料12释放出的反应热H而气化,从而变成具有作为反应介质的功能的热输送流体的蒸汽G。在流路28内气化后的、具有作为反应介质的功能的热输送流体的蒸汽G,作为热输送流体而经由流路28的另一个端部从筒状体11的开口的另一个端部14、即从蓄热容器2向第2配管系统104释放。
如图6所示,在第1配管系统102、且在第1阀103与蓄热容器2之间,作为抑制倒流的部件而配置有多孔质体的间隔壁105。借助间隔壁105而使第1配管系统102分离为蓄热容器2侧和热输送流体容器101侧。作为间隔壁105的材料的多孔质体具有贯通孔,该贯通孔的尺寸能够使具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L通过。因而,若将第1阀103打开,则形成间隔壁105的多孔质体形成为含浸于具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L的状态,并且,具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L从热输送流体容器101通过间隔壁105而向蓄热容器2供给。结果,多孔质体的间隔壁105作为防止流路28内的具有作为反应介质的功能的热输送流体的蒸汽G倒流的部件而发挥功能。另外,将抑制倒流的部件设置于第1阀103与蓄热容器2之间,由此能够防止第1阀103冻结。
形成间隔壁105的多孔质体的贯通孔的尺寸(平均口径)只要是具有上述功能的尺寸即可,并未特别限定,例如为50微米以下。另外,多孔质体的材质并未特别限定,例如能够举出与第1盖体15、第2盖体16相同的材质,具体而言,例如,能够举出铜粉等金属粉的烧结体、金属网、发泡金属、设置有贯通孔的金属箔、设置有贯通孔的金属板等。
另外,上述抑制倒流的部件只要是能够防止流路28内的具有作为反应介质的功能的热输送流体的蒸汽G倒流的部件即可,并不限定于多孔质体的间隔壁105,例如也可以是具有1个孔部的部件、整流板等。
如图6所示,蓄热容器2的筒状体11的开口的另一个端部14经由第2配管系统104而与作为热交换器的冷凝器106连接。从筒状体11的另一个端部14向第2配管系统104释放的、具有作为反应介质的功能的热输送流体的蒸汽G,在第2配管系统104中向冷凝器106的方向移动,并导入到冷凝器106中。冷凝器106通过对从第2配管系统104导入的、具有作为反应介质的功能的热输送流体的蒸汽G进行冷却而使其液化。
利用冷凝器106使导入至冷凝器106的、具有作为反应介质的功能的热输送流体的蒸汽G冷凝,由此在使该蒸汽G变为具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L的同时释放潜热。在冷凝器106释放出的潜热被输送至与冷凝器106热连接的热利用对象(未图示)。这样,在蓄热装置100中,还使用化学蓄热材料12的反应介质作为将从化学蓄热材料12释放出的反应热向热利用对象输送的热输送流体。
蓄热装置100还包括将冷凝器106与热输送流体容器101连接的第3配管系统107。经由第3配管系统107而将利用冷凝器106生成的、具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L从冷凝器106向热输送流体容器101回送。另外,在第3配管系统107设置有作为热输送流体供给单元的第2阀108。
蓄热装置100形成有将具有作为反应介质的功能的热输送流体进行循环的循环系统,即,利用第1配管系统102、第2配管系统104以及第3配管系统107分别将上述热输送流体从热输送流体容器101向蓄热容器2、从蓄热容器2向冷凝器106、以及从冷凝器106向热输送流体容器101输送。所述循环系统处于气密状态、且进行了脱气。即,所述循环系统形成为环状的热管(heat pipe)构造。另外,热输送流体容器101设置于比蓄热容器2高的位置。进而,在第1阀103与蓄热容器2之间的第1配管系统102,设置有用于防止具有作为反应介质的功能的热输送流体的蒸汽G倒流的间隔壁105。
因此,即便不使用用于使收纳于循环系统的、具有作为反应介质的功能的热输送流体循环的设备(例如泵等),利用第1吸液芯结构体17的毛细管吸引力、温度相对较高的蓄热容器2内部与温度相对较低的冷凝器106内部的温差、蓄热容器2内部与冷凝器内部之间的具有作为反应介质的功能的热输送流体的蒸汽压力差,也能够使具有作为反应介质的功能的热输送流体顺畅地在蓄热装置100的循环系统中循环。
下面,对利用图6的蓄热装置100的结构要素使热蓄积于蓄热容器2时的操作例进行说明。在蓄热容器2进行蓄热时,将蓄热装置100的第1阀103关闭、且将第2阀108打开,从而使蓄热容器2从蓄热容器2的外部环境接受热。若蓄热容器2从外部环境接受到热,则化学蓄热材料12将具有作为反应介质的功能的热输送流体作为反应气体而释放。从化学蓄热材料12释放出的反应气体从第1吸液芯结构体17、或者多孔质体的第2盖体16通过而向蓄热容器2的内部空间释放。向蓄热容器2的内部空间释放的反应气体经由第2配管系统104、冷凝器106、第3配管系统107而向热输送流体容器101输送。
需要说明的是,可以在蓄热容器2达到规定的散热温度的时刻将第1阀103关闭,该散热温度可以利用温度计进行测定,另外,例如,也可以根据化学蓄热材料12释放热时、自化学蓄热材料12开始释放热起经过了规定时间时、具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L以规定量而向热输送流体容器101回送时、或者热交换器的散热量达到规定值时等来判断。
在蓄热容器2的蓄热完毕时,不仅将第1阀103关闭,而且还将第2阀108关闭,由此预先将具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L封入热输送流体容器101内。
需要说明的是,可以根据热输送流体容器101中的、具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L的收纳量而将第2阀108关闭。对于具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L的收纳量,可以对热输送流体容器101中的、具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L的收纳量进行实际测量,也可以根据化学蓄热材料12的散热时间或散热量、热输送流体容器101的重量、冷凝器106的散热量、从冷凝器106排出的具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L的排出量等来判断该热输送流体L的收纳量。
另一方面,当从蓄热容器2向热利用对象侧输送蓄热容器2中所蓄积的热时,将蓄热装置100的第1阀103打开,由此将具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L向蓄热容器2供给,并且还将第2阀108打开而使蓄热装置100的循环系统开放,由此使蓄热装置100运转。
下面,利用附图对本发明第2实施方式例所涉及的蓄热装置进行说明。需要说明的是,关于与第1实施方式例所涉及的蓄热装置100相同的结构要素,使用相同的附图标记进行说明。
如图7所示,在第2实施方式例所涉及的蓄热装置200中,作为抑制倒流的部件的由多孔质体构成的间隔壁205与蓄热容器2的由多孔质体构成的第1盖体15实现了一体化。即,在间隔壁205的径向中央部形成有与内管19的形状及直径对应的孔部206,内管19的端部及其附近的部分嵌插于孔部206。因此,形成为内管19的一个开口端部由间隔壁205封闭的状态。另外,间隔壁205的外形与第1配管系统102的形状及内径对应,从而形成为间隔壁205与第1配管系统102嵌合、且第1配管系统的内表面与间隔壁205的外周面接触的状态。因此,间隔壁205的蓄热容器2侧作为第1盖体15而发挥功能,并且间隔壁205的热输送流体容器101侧使蓄热容器2的内部空间与第1配管系统102分离。
在第2实施方式例所涉及的蓄热装置200中,间隔壁205位于蓄热容器2与第1配管系统102的边界部。即便是与第1盖体15实现了一体化的间隔壁205,若将设置于第1配管系统102的第1阀103打开,则间隔壁205也形成为含浸于具有作为反应介质的功能的液体状热输送流体L的状态,因此,该间隔壁205也作为防止具有作为反应介质的功能的热输送流体的蒸汽G倒流的部件而发挥功能。
下面,对使用了本发明的蓄热装置的暖气装置的例子进行说明。例如,将蓄热装置的蓄热容器搭载于排气管,该排气管与搭载于车辆的内燃机(发动机等)连接,由此能够使在排气管内流动的排气中的热蓄积于蓄热容器。将蓄热容器配置为使蓄热容器的筒状体的外表面直接与在排气管内流动的排气接触,由此能够将蓄热容器与热源热连接。
利用蓄热装置的循环系统将来源于蓄热容器中所蓄积的排气的热从蓄热容器向冷凝器输送,进而将该热从冷凝器向作为热利用对象的内燃机构的暖气装置输送。
下面,对本发明的其他实施方式例进行说明。在第2实施方式例所涉及的蓄热容器2中,第1吸液芯结构体17是对粉末状的金属材料进行烧结而构成的金属烧结体、金属网等部件,取而代之,也可以是在内管19的外表面形成的、具有毛细管吸引力的槽。另外,在第3实施方式例所涉及的蓄热容器3中,第2吸液芯结构体20是对粉末状的金属材料进行烧结而构成的金属烧结体、金属网等部件,取而代之,也可以是在内管19的内表面形成的、具有毛细管吸引力的槽。
在第4实施方式例所涉及的蓄热容器4中,第1吸液芯结构体47是对粉末状的金属材料进行烧结而构成的金属烧结体、金属网等部件,取而代之,也可以是在筒状体11的内表面形成的、具有毛细管吸引力的槽。另外,在第4实施方式例所涉及的蓄热容器4中,还可以在内管的内表面设置具有毛细管构造的第2吸液芯结构体。
在上述各实施方式例中,筒状体11的径向截面为圆形,但该截面形状并未特别限定,例如,除了上述的扁平形之外,也可以是椭圆形、三角形或四边形等多边形、长圆形、圆角长方形等。并且,在上述各实施方式例中,第1盖体15和第2盖体16为多孔质体,取而代之,也可以设为具有毛细管构造的吸液芯结构体。
在第2、第3、第4实施方式例所涉及的蓄热容器2、3、4中,均使用了具有孔部15’的第1盖体15,取而代之,也可以与第5实施方式例所涉及的蓄热容器5同样地使用不具有孔部的第1盖体。需要说明的是,在该情况下,通过使内管的长度适当地短于蓄热容器2、3、4的内管19、49的长度,能够将不具有孔部的第1盖体配置为与化学蓄热材料的筒状体的一个端部侧相邻。
在第5实施方式例所涉及的蓄热容器5中,形成为第1盖体55不具有孔部的构造,取而代之,不仅是第1盖体55,也可以将第2盖体也设为不具有孔部的构造。
另外,在上述各实施方式例所涉及的蓄热容器中,第1吸液芯结构体的设置数量均为1个,但其设置数量并未特别限定,可以根据使用状况而设置多个。另外,在上述各实施方式例所涉及的蓄热容器中,在第1吸液芯结构体的内侧设置的流路的设置数量为1个,但其设置数量并未特别限定,可以根据使用状况而设置多个。
本发明的蓄热装置的使用方法并未特别限定,除了用于搭载于车辆的内燃机的暖气装置以外,例如,可以用于车内的制热装置,另外,也可以将本发明的蓄热装置用于对从工业工厂排出的热的回收、贮存、利用。并且,作为本发明的蓄热装置的其他热利用对象,例如能够举出室内暖气、热水供给器、干燥机等。
在上述蓄热装置的各实施方式例中,使用了第2实施方式例所涉及的蓄热容器2,取而代之,也可以使用其他实施方式例所涉及的蓄热容器。另外,在将第5实施方式例所涉及的蓄热容器5用于蓄热装置的情况下,也可以不设置防止具有作为反应介质的功能的热输送流体的蒸汽倒流的间隔壁。
产业上的利用可能性
能够获得如下蓄热容器以及蓄热装置,能够以简单的构造而提高发热量和热输送量,对于该蓄热容器而言,即便使用水等液体作为反应介质也能够防止化学蓄热材料的形状遭到破坏,对于该蓄热装置而言,即使包括使用水等液体作为反应介质的蓄热容器,也能够防止在蓄热容器内气化后的反应介质倒流,因此,在对从发动机、工业工厂等排出的热进行回收、贮存以及利用的领域中,例如,在搭载于车辆而对排出的热进行回收、贮存以及利用的领域中,利用价值较高。
附图标记的说明
1、2、3、4、5蓄热容器;11筒状体;22、42化学蓄热材料;15、55第1盖体;16第2盖体;17、47第1吸液芯结构体;18、28、38、48流路;19、49内管;20第2吸液芯结构体;100、200蓄热装置;101热输送流体容器;105、205间隔壁;106冷凝器。

Claims (29)

1.一种蓄热容器,其具有:
管状体;
化学蓄热材料,其收纳于该管状体;
作为多孔质体的第1盖体,其与该化学蓄热材料的所述管状体的一个端部侧相邻设置;
作为多孔质体的第2盖体,其与该化学蓄热材料的所述管状体的另一个端部侧相邻设置;
第1吸液芯结构体,其在所述第1盖体与所述第2盖体之间与所述化学蓄热材料的内侧相邻设置,且具有毛细管构造;以及
流路,其设置于所述第1吸液芯结构体的内侧,且沿所述管状体的长轴方向形成,
所述流路被所述第1盖体封闭。
2.根据权利要求1所述的蓄热容器,其中,
在所述管状体收纳有用于形成所述流路的内管。
3.一种蓄热容器,其具有:
管状体;
化学蓄热材料,其收纳于该管状体;
作为多孔质体的第1盖体,其与该化学蓄热材料的所述管状体的一个端部侧相邻设置;
作为多孔质体的第2盖体,其与该化学蓄热材料的所述管状体的另一个端部侧相邻设置;
第1吸液芯结构体,其设置于所述第1盖体和所述第2盖体之间、且设置于所述化学蓄热材料和所述管状体之间,并具有毛细管构造;以及
内管,其外表面与所述化学蓄热材料接触,且形成沿长轴方向贯通所述管状体的流路。
4.一种蓄热容器,其具有:
管状体;
化学蓄热材料,其收纳于该管状体;
作为多孔质体的第1盖体,其与该化学蓄热材料的所述管状体的一个端部侧相邻设置;
作为多孔质体的第2盖体,其与该化学蓄热材料的所述管状体的另一个端部侧相邻设置;
第1吸液芯结构体,其设置于所述第1盖体和所述第2盖体之间、且设置于所述化学蓄热材料和所述管状体之间,并具有毛细管构造;以及
内管,其外表面与所述化学蓄热材料接触,并形成所述管状体的长轴方向上的流路,
所述流路被所述第1盖体封闭。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的蓄热容器,其中,
在所述内管的内表面,设置有具有毛细管构造的第2吸液芯结构体。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的蓄热容器,其中,
所述第1吸液芯结构体是金属网、或者通过对粉末状金属材料进行烧结而构成的金属烧结体。
7.根据权利要求5所述的蓄热容器,其中,
所述第1吸液芯结构体是金属网、或者通过对粉末状金属材料进行烧结而构成的金属烧结体。
8.根据权利要求2所述的蓄热容器,其中,
所述第1吸液芯结构体是在所述内管的外表面形成的、具有毛细管吸引力的槽。
9.根据权利要求3或4所述的蓄热容器,其中,
所述第1吸液芯结构体是在所述管状体的内表面形成的、具有毛细管吸引力的槽。
10.根据权利要求5所述的蓄热容器,其中,
所述第2吸液芯结构体是金属网、通过对粉末状金属材料进行烧结而构成的金属烧结体、或者形成在内管的内表面且具有毛细管吸引力的槽。
11.一种蓄热装置,其具有循环系统,该循环系统包括:
蓄热容器,其具有管状体、化学蓄热材料、流路以及扩散层,所述化学蓄热材料收纳于该管状体,所述流路在长轴方向上贯通所述管状体,所述扩散层设置于所述化学蓄热材料与所述流路之间;
热输送流体容器,其与所述管状体的一个端部连接,且收纳有具有作为所述化学蓄热材料的反应介质的功能的液体;
热交换器,其与所述管状体的另一个端部连接;
第1配管系统,其用于连接所述蓄热容器和所述热输送流体容器;以及
第3配管系统,其用于连接所述热输送流体容器和所述热交换器,
所述循环系统处于气密状态、且被脱气,其中,
在所述第1配管系统设置有第1阀,根据所述蓄热容器的散热温度而将所述第1阀关闭。
12.根据权利要求11所述的蓄热装置,其中,
在自所述化学蓄热材料开始释放热起经过了规定时间时、将规定量的所述液体向所述热输送流体容器回送时、或者热交换器的散热量达到规定值时的任意时刻,将所述第1阀关闭。
13.一种蓄热装置,其具有循环系统,该循环系统包括:
蓄热容器,其具有管状体、化学蓄热材料、流路以及扩散层,所述化学蓄热材料收纳于该管状体,所述流路在长轴方向上贯通所述管状体,所述扩散层设置于所述化学蓄热材料与所述流路之间;
热输送流体容器,其与所述管状体的一个端部连接,且收纳有具有作为所述化学蓄热材料的反应介质的功能的液体;
热交换器,其与所述管状体的另一个端部连接;
第1配管系统,其将所述蓄热容器和所述热输送流体容器连接;以及
第3配管系统,其将所述热输送流体容器和所述热交换器连接,
所述循环系统处于气密状态、且被脱气,其中,
在所述第1配管系统设置有第1阀,在所述第3配管系统设置有第2阀,根据所述热输送流体容器中的所述液体的收纳量而在所述第1阀关闭之后将所述第2阀关闭。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的蓄热装置,其中,
在所述第1配管系统还设置有防止倒流的部件。
15.一种蓄热装置,其具有循环系统,该循环系统包括:
蓄热容器,其具有管状体、化学蓄热材料、作为多孔质体的第1盖体、作为多孔质体的第2盖体、第1吸液芯结构体以及流路,所述化学蓄热材料收纳于该管状体,所述第1盖体与该化学蓄热材料的所述管状体的一个端部侧相邻设置,所述第2盖体与该化学蓄热材料的所述管状体的另一个端部侧相邻设置,所述第1吸液芯结构体在所述第1盖体与所述第2盖体之间与所述化学蓄热材料的内侧相邻设置、且具有毛细管构造,所述流路设置于所述第1吸液芯结构体的内侧、且在长轴方向上贯通所述管状体;
热输送流体容器,其与所述管状体的一个端部连接,且收纳有具有作为反应介质的功能的液体,所述反应介质有助于所述化学蓄热材料的吸热反应以及放热反应;
冷凝器,其与所述管状体的另一个端部连接,且使所述液体气化后的热输送流体液化;以及
配管系统,其将所述热输送流体容器和所述冷凝器连接,且将利用所述冷凝器而获得的所述液体向所述热输送流体容器供给,
所述循环系统处于气密状态、且被脱气,其中,
在所述蓄热容器与所述热输送流体容器之间配置有作为多孔质体的抑制倒流的部件。
16.一种蓄热装置,其具有循环系统,该循环系统包括:
蓄热容器,其具有管状体、化学蓄热材料、作为多孔质体的第1盖体、作为多孔质体的第2盖体、第1吸液芯结构体以及流路,所述化学蓄热材料收纳于该管状体,所述第1盖体与该化学蓄热材料的所述管状体的一个端部侧相邻设置,所述第2盖体与该化学蓄热材料的所述管状体的另一个端部侧相邻设置,所述第1吸液芯结构体在所述第1盖体与所述第2盖体之间与所述化学蓄热材料的内侧相邻设置、且具有毛细管构造,所述流路设置于所述第1吸液芯结构体的内侧、且沿所述管状体的长轴方向而形成,所述流路被所述第1盖体封闭;
热输送流体容器,其与所述管状体的一个端部连接,且收纳有具有作为反应介质的功能的液体,所述反应介质有助于所述化学蓄热材料的吸热反应以及放热反应;
冷凝器,其与所述管状体的另一个端部连接,且使所述液体气化后的热输送流体液化;以及
配管系统,其将所述热输送流体容器和所述冷凝器连接,且将利用所述冷凝器而获得的所述液体向所述热输送流体容器供给,
所述循环系统处于气密状态、且被脱气,其中,
在所述蓄热容器与所述热输送流体容器之间,配置有作为多孔质体的抑制倒流的部件。
17.根据权利要求15或16所述的蓄热装置,其中,
在所述管状体收纳有形成所述流路的内管。
18.一种蓄热装置,其具有循环系统,该循环系统包括:
蓄热容器,其具有管状体、化学蓄热材料、作为多孔质体的第1盖体、作为多孔质体的第2盖体、第1吸液芯结构体以及内管,所述化学蓄热材料收纳于该管状体,所述第1盖体与该化学蓄热材料的所述管状体的一个端部侧相邻设置,所述第2盖体与该化学蓄热材料的所述管状体的另一个端部侧相邻设置,所述第1吸液芯结构体设置于所述第1盖体与所述第2盖体之间且设置于所述化学蓄热材料与所述管状体之间、并具有毛细管构造,所述内管的外表面与所述化学蓄热材料接触,所述内管形成沿长轴方向贯通所述管状体的流路;
热输送流体容器,其与所述管状体的一个端部连接,且收纳有具有作为反应介质的功能的液体,所述反应介质有助于所述化学蓄热材料的吸热反应以及放热反应;
冷凝器,其与所述管状体的另一个端部连接,且使所述液体气化后的热输送流体液化;以及
配管系统,其将所述热输送流体容器和所述冷凝器连接,且将利用所述冷凝器而获得的所述液体向所述热输送流体容器供给,
所述循环系统处于气密状态、且被脱气,其中,
在所述蓄热容器与所述热输送流体容器之间,配置有作为多孔质体的抑制倒流的部件。
19.一种蓄热装置,其具有循环系统,该循环系统包括:
蓄热容器,其具有管状体、化学蓄热材料、作为多孔质体的第1盖体、作为多孔质体的第2盖体、第1吸液芯结构体以及内管,所述化学蓄热材料收纳于该管状体,所述第1盖体与该化学蓄热材料的所述管状体的一个端部侧相邻设置,所述第2盖体与该化学蓄热材料的所述管状体的另一个端部侧相邻设置,所述第1吸液芯结构体设置于所述第1盖体与所述第2盖体之间且设置于所述化学蓄热材料与所述管状体之间、并具有毛细管构造,所述内管的外表面与所述化学蓄热材料接触,所述内管形成所述管状体的长轴方向上的流路,所述流路被所述第1盖体封闭;
热输送流体容器,其与所述管状体的一个端部连接,且收纳有具有作为反应介质的功能的液体,所述反应介质有助于所述化学蓄热材料的吸热反应以及放热反应;
冷凝器,其与所述管状体的另一个端部连接,且使所述液体气化后的热输送流体液化;以及
配管系统,其将所述热输送流体容器和所述冷凝器连接,且将利用所述冷凝器而获得的所述液体向所述热输送流体容器供给,
所述循环系统处于气密状态、且被脱气,其中,
在所述蓄热容器与所述热输送流体容器之间,配置有作为多孔质体的抑制倒流的部件。
20.根据权利要求15、16、18至19中任一项所述的蓄热装置,其中,
所述抑制倒流的部件与所述第1盖体形成为一体。
21.根据权利要求17所述的蓄热装置,其中,
所述抑制倒流的部件与所述第1盖体形成为一体。
22.根据权利要求15、16、18至19、21中任一项所述的蓄热装置,其中,
在所述抑制倒流的部件与所述热输送流体容器之间设置有热输送流体供给单元。
23.根据权利要求17所述的蓄热装置,其中,
在所述抑制倒流的部件与所述热输送流体容器之间设置有热输送流体供给单元。
24.根据权利要求20所述的蓄热装置,其中,
在所述抑制倒流的部件与所述热输送流体容器之间设置有热输送流体供给单元。
25.根据权利要求15、16、18至19、21、23-24中任一项所述的蓄热装置,其中,
在所述冷凝器与所述热输送流体容器之间设置有热输送流体供给单元。
26.根据权利要求17所述的蓄热装置,其中,
在所述冷凝器与所述热输送流体容器之间设置有热输送流体供给单元。
27.根据权利要求20所述的蓄热装置,其中,
在所述冷凝器与所述热输送流体容器之间设置有热输送流体供给单元。
28.根据权利要求22所述的蓄热装置,其中,
在所述冷凝器与所述热输送流体容器之间设置有热输送流体供给单元。
29.一种暖气装置,其中,
所述暖气装置使用权利要求11至28中任一项所述的蓄热装置。
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