JP3836580B2 - 蓄熱タンク - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄熱タンクに関するものである。
【0002】
【従来の技術及びその課題】
従来の蓄熱タンクとして、例えば特開平8−128756号公報に記載されるものが知られている。これは成層型蓄熱タンクであり、顕熱回収回路が成層型蓄熱タンクの下部及び上部に接続され、成層型蓄熱タンクが顕熱回収回路の一部を形成している。
【0003】
この成層型蓄熱タンクは、内部が熱伝達率の小さな部材からなる多数の仕切りによつて区画されて自然対流が抑制される構造を有する。従つて、温度変化を生じながら送り込まれた熱媒がそのままの温度分布で蓄積され、成層型蓄熱タンクに蓄積された熱媒の温度分布が自然対流によつて均一になることが防止されるとしている。
【0004】
しかしながら、このような従来の蓄熱タンクにあつては、次のような技術的課題を有している。
(1)熱媒を送るためにポンプを使用するので、ポンプに熱を奪われて熱効率が低下すると共に、腐食性、爆発性等を有する熱媒を簡単に送ることができない。更に、ポンプによつて熱媒の流量を制御するので、移送途中の熱媒にポンプが直接触れながら熱媒の流量を増減制御するようになる。また、蓄熱タンクの内部空間を外気と遮断させることが困難であり、これによつて内部空間に収容する気体の種類に制限を受けることになり、空気以外の気体を使用することが困難である。
【0005】
(2)加熱装置による加熱状態と冷却装置による冷却状態とを熱利用装置に交互に与え、温度変化を与える熱利用装置の顕熱回収を行なうに際し、蓄熱タンクに貯留させる熱媒が、下部が高温で上部が低温となる場合がある。この場合、蓄熱タンク内の熱媒に自然対流を生じ易くなり、温度分布の保持性能に劣ることになり、収容空間内に回収蓄熱した顕熱を有効利用することができない。
【0006】
(3)従来の成層型蓄熱タンクは、内部が熱伝達率の小さな部材からなる多数の仕切りによつて区画されて自然対流が抑制される構造を有するとされるが、具体的構造が不明であり、良好な温度分布の保持性能が得られず、収容空間内に回収蓄熱した顕熱を有効利用することができない。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたものであり、その構成は次の通りである。
請求項1の発明は、熱媒の出入口6c,7cを下端部に備え、かつ、上端部に接続され、気体を正逆に送つて該蓄熱タンク6,7の内部空間6b,7bの気体を吸排させる吸排手段60を備え、吸排手段60によつて該内部空間6b,7bの気体を吸排させることにより、蓄熱タンク6,7の出入口6c,7cから熱媒が出入りすることを特徴とする蓄熱タンクである。
請求項2は、熱媒の出入口6c,7cを下端部に備え、かつ、蓄熱タンク6,7の内部空間6b,7bに上下方向の摺動自在に設けたラム部材9と、ラム部材9を昇降駆動する駆動装置70とを有し、ラム部材9を昇降駆動することにより、熱媒の出入口6c,7cから熱媒が出入りすることを特徴とする蓄熱タンクである。
請求項3は、熱媒の出入口6c,7cを下端部に備え、かつ、蓄熱タンク6,7の内部空間6b,7bに、熱媒に浮かんで上下方向の浮動自在なフロート部材8と、フロート部材8の下側に伸縮自在な連結部材40によつて連結され、左右方向に延在する少なくとも1個の可動横境壁部材41とを有し、可動横境壁部材41の比重が内部空間6b,7bに収容する熱媒の比重よりも大に設定され、熱媒の出入口6c,7cから熱媒が流入することにより、熱媒に浮かんだフロート部材8と可動横境壁部材41との間に収容空間60c,70cが区画されることを特徴とする蓄熱タンクである。
請求項4は、熱媒の出入口6cを下端部に備え、かつ、蓄熱タンク6の内部に形成されて熱媒を収容する内部空間6bに、上下方向の浮動自在なフロート部材18と、先端部がフロート部材18に取付けられてフロート部材18の下面側に開口し、基端部が熱媒の出入口6cに接続する伸縮自在な熱媒流路43とを有し、蓄熱タンク6,7の出入口6c,7cから出入りする熱媒が熱媒流路43を流れてフロート部材18の下面側から出入りすることを特徴とする蓄熱タンクである。
請求項5は、熱媒の出入口6cを上端部に備え、かつ、蓄熱タンク6の内部に形成されて熱媒を収容する内部空間6bに、上下方向の浮動自在なフロート部材18と、先端部がフロート部材18の下面側に開口し、基端部が熱媒の出入口6cに接続する伸縮自在な熱媒流路44,18aとを有し、蓄熱タンク6の出入口6cから出入りする熱媒が熱媒流路44,18aを流れてフロート部材18の下面側から出入りすることを特徴とする蓄熱タンクである。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
先ず、本発明に係る蓄熱タンクが適用される熱利用装置の顕熱回収装置について、図1を参照して説明する。図1中において符号1は熱利用装置としての水素回収容器であり、内部に水素吸蔵合金Mを収容すると共に、水素吸蔵合金Mを加熱又は冷却するための熱媒通路1aを有している。熱媒通路1aの一端は、移送装置である正逆駆動が可能なポンプ2を備える流路10の他端に接続され、流路10の一端には、それぞれ開閉バルブ20,21を備える一対の流路11,12が接続され、一方の流路11には加熱装置3が接続され、他方の流路12には冷却装置4が接続されている。また、熱媒通路1aの他端には、それぞれ開閉バルブ22,23を備える一対の流路13,14が接続され、一方の流路13には加熱装置3が接続され、他方の流路14には冷却装置4が接続されている。これらの熱媒通路1a及び流路10,11,12,13,14には、液体からなる熱媒(冷媒を含む)が収容されている。
【0009】
しかして、一対の開閉バルブ20,22を開いた状態でポンプ2を駆動することにより、加熱装置3によつて加熱された熱媒が熱媒通路1aに導かれ、水素吸蔵合金Mを加熱するので、水素吸蔵合金Mから水素を放出させることができる。また、一対の開閉バルブ21,23を開いた状態でポンプ2を駆動することにより、冷却装置4によつて冷却された熱媒が熱媒通路1aに導かれ、水素吸蔵合金Mを冷却するので、水素吸蔵合金Mに水素を吸蔵させることができる。吸蔵又は放出される水素は、水素回収容器1に流路51を介して接続させた他の水素回収容器、水素利用装置等の水素装置50との間で授受が行なわれる。
【0010】
更に、熱媒通路1aの両端側に、それぞれ流路15,16を介して蓄熱タンク6,7を接続させる。具体的には、ポンプ2よりも流路11,12寄りの流路10には、開閉バルブ24を備える流路15を介して第1の蓄熱タンク6が接続され、開閉バルブ23よりも水素回収容器1寄りの流路14には、開閉バルブ25を備える流路16を介して第2の蓄熱タンク7が接続されている。各蓄熱タンク6,7は、同形をなし、上端部に通気孔6a,7aを有する単一の内部空間6b,7bを有し、両蓄熱タンク6,7の内部空間6b,7bには、一方の内部空間6b,7bのみがほぼ満たされる量の熱媒が収容されている。各蓄熱タンク6,7は、下端部に熱媒の出入口6c,7cを有し、これらに流路15,16が接続されている。しかして、両開閉バルブ24,25を開いてポンプ2を正又は逆方向に駆動することにより、いずれか一方の蓄熱タンク6,7の内部空間6b,7b内の熱媒を出入り口6c,7cから流出させ、熱媒通路1aに導いた後に、他方の蓄熱タンク6,7の内部空間6b,7bに熱媒の出入り口6c,7cから導入させることができる。
【0011】
次に、このような熱利用装置の顕熱回収装置の作用について説明する。
水素回収容器1の熱媒通路1aに、加熱装置3で加熱した熱媒と冷却装置4で冷却した熱媒とを交互に供給して、水素回収容器1内の水素吸蔵合金Mに温度変化を与える。水素吸蔵合金Mから水素を放出させる際には、一対の開閉バルブ20,22のみを開いた状態でポンプ2を駆動し、加熱装置3によつて加熱された熱媒を熱媒通路1aに導き、水素吸蔵合金Mを加熱する。また、水素吸蔵合金Mに水素を吸蔵させる際には、一対の開閉バルブ21,23のみを開いた状態でポンプ2を駆動し、冷却装置4によつて冷却された熱媒を熱媒通路1aに導き、水素吸蔵合金Mを冷却する。吸蔵又は放出される水素は、前述したように水素回収容器1に流路51を介して接続させた他の水素装置50との間で授受が行なわれる。
【0012】
このようにして水素回収容器1内の水素吸蔵合金Mを昇温又は降温させて温度変化を与える際に、次の操作を行なつて水素回収容器1内の顕熱を回収する。すなわち、加熱装置3で加熱した熱媒を導入して水素回収容器1内の水素吸蔵合金Mを昇温させた後であつて、冷却装置4で冷却した熱媒を導入して水素回収容器1内の水素吸蔵合金Mを降温させる前、つまり水素吸蔵合金Mから水素を放出させた後に、第1の蓄熱タンク6に貯留させた熱媒を出入り口6cから流出させて水素回収容器1の熱媒通路1aに通し、流出する熱媒を第2の蓄熱タンク7に導いて出入り口7cから流入・貯留させる。その際、一対の開閉バルブ24,25のみを開いた状態でポンプ2を一方向(図1に示す方向)に駆動する。なお、第1の蓄熱タンク6の内部空間6bには、既に、図1に示すように上部が比較的低温で下部が比較的高温状態の熱媒が貯留されている。これにより、比較的高温状態にある水素吸蔵合金Mが次第に冷却されると共に、水素回収容器1内の顕熱が熱媒によつて回収されて第2の蓄熱タンク7に貯留される。このとき、第2の蓄熱タンク7の内部空間7bに貯留される熱媒は、上部が比較的高温で下部が比較的低温状態となる。
【0013】
また、冷却装置4で冷却した熱媒を導入して水素回収容器1内の水素吸蔵合金Mを降温させた後であつて、加熱装置3で加熱した熱媒を導入して水素回収容器1内の水素吸蔵合金Mを昇温させる前、つまり水素吸蔵合金Mに水素を吸蔵させた後に、第2の蓄熱タンク7に貯留させた熱媒を水素回収容器1の熱媒通路1aに通し、熱媒通路1aから流出する熱媒を第1の蓄熱タンク6に導いて貯留させる。その際、一対の開閉バルブ24,25のみを開いた状態でポンプ2を他方向(図1に示す方向と反対方向)に駆動する。これにより、比較的低温状態にある水素吸蔵合金Mが次第に加熱されると共に、水素回収容器1内の顕熱が熱媒によつて回収されて第1の蓄熱タンク6に貯留される。このとき、第1の蓄熱タンク6の内部空間6bに貯留される熱媒は、上部が比較的低温で下部が比較的高温状態となる。
【0014】
このような操作を繰り返して与えることにより、水素回収容器1内の顕熱が第1の蓄熱タンク6又は第2の蓄熱タンク7に次々に貯留され、その後に水素回収容器1内の水素吸蔵合金Mの温度変更に有効活用される。この両蓄熱タンク6,7間での熱媒の移動は、第1の蓄熱タンク6の内部空間6bに、上部が比較的低温で下部が比較的高温状態として貯留されている熱媒が、下部の出入り口6cから流出して高温状態の水素吸蔵合金Mに接し、熱媒が次第に温度低下しながら水素吸蔵合金Mを冷却するので、水素吸蔵合金Mの降温が効果的に行なわれる。
【0015】
また、第2の蓄熱タンク7に、下部の出入り口7cから流入して、上部が比較的高温で下部が比較的低温状態として貯留された熱媒は、冷却装置4で冷却した熱媒を導入して水素回収容器1を降温させた後であつて、加熱装置3で加熱した熱媒を導入して水素回収容器1を昇温させる前に、水素回収容器1に導入し、水素回収容器1から流出する熱媒を第1の蓄熱タンク6に導いて貯留させる。この両蓄熱タンク6,7間での熱媒の移動は、第2の蓄熱タンク7の内部空間7bに、上部が比較的高温で下部が比較的低温状態として貯留されている熱媒が、下部の出入り口7cから流出して低温状態の水素吸蔵合金Mに接し、熱媒が次第に温度上昇しながら水素吸蔵合金Mを加熱するので、水素吸蔵合金Mの昇温が効果的に行なわれる。
【0016】
ところで、上記熱利用装置の顕熱回収装置にあつては、水素回収容器1の熱媒通路1aを、両蓄熱タンク6,7の熱媒を通すためのみならず、冷却装置4で冷却した熱媒及び加熱装置3で加熱した熱媒を交互に通すことにも共用したが、冷却装置4で冷却した熱媒、加熱装置3で加熱した熱媒及び両蓄熱タンク6,7の熱媒を通す熱媒通路を個別に備えさせることも可能である。更に、冷却装置4で冷却した熱媒及び加熱装置3で加熱した熱媒を交互に水素回収容器1の熱媒通路1aに通すことに代えて、冷却装置4で水素回収容器1の外壁を直接冷却し、また、加熱装置3で水素回収容器1の外壁を直接加熱し、熱媒及び熱媒通路1aを蓄熱タンク6,7にのみ使用することも可能である。
【0017】
このようにして、水素回収容器1内の多量(約70%)の熱エネルギーを両蓄熱タンク6,7に回収可能であり、水素回収容器1の加熱装置3による加熱及び冷却装置4による冷却を最小限のエネルギー消費で行なうことが可能になる。
【0018】
次に、蓄熱タンクの第1実施の形態について説明する。
図2は、第1実施の形態に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置の要部を示し、加熱装置3及び冷却装置4は省略してある。この蓄熱タンク6,7は、上端部の通気孔6a,7aを塞いだ密閉型であり、熱媒を収容する内部空間6b,7bを有する蓄熱タンク6,7の下端部に熱媒の出入口6c,7cを形成すると共に、両蓄熱タンク6,7の上端部同士を連通する配管61に、気体を正逆に送つて内部空間6b,7bの気体を吸排させる吸排手段60を備えさせる。この吸排手段60は、正逆送りが可能なコンプレッサーによつて形成することができる。なお、第1の蓄熱タンク6の出入口6cは、流路75によつて熱媒通路1aの一端部に接続し、第2の蓄熱タンク7の出入口7cは、流路76によつて熱媒通路1aの他端部に接続している。
【0019】
図2に示すように吸排手段60を一方向に駆動し、第1の蓄熱タンク6の内部空間6b内の気体を配管61を通じて第2の蓄熱タンク7の内部空間7b内の上部に送り込めば、第2の蓄熱タンク7の内部空間7b内に貯留された熱媒が、流路76,75及び熱媒通路1aを通つて第1の蓄熱タンク6の内部空間6bに流入する。また、吸排手段60を他方向に駆動し、第2の蓄熱タンク7の内部空間7b内の気体を配管61を通じて第1の蓄熱タンク6の内部空間6b内の上部に送り込めば、第1の蓄熱タンク6の内部空間6b内に貯留された熱媒が、流路75,76及び熱媒通路1aを通つて第2の蓄熱タンク7の内部空間7bに流入する。
【0020】
このようにして、水素回収容器1を昇温させた後で降温させる前に、第1の蓄熱タンク6に貯留させた熱媒を水素回収容器1の熱媒通路1aに導入し、水素回収容器1の熱媒通路1aから流出する熱媒を第2の蓄熱タンク7に導いて貯留させ、かつ、水素回収容器1を降温させた後で昇温させる前に、第2の蓄熱タンク7に貯留させた熱媒を水素回収容器1の熱媒通路1aに導入し、水素回収容器1の熱媒通路1aから流出する熱媒を第1の蓄熱タンク6に導いて貯留させ、水素回収容器1の顕熱を第1の蓄熱タンク6及び第2の蓄熱タンク7に回収することができる。
【0021】
また、この第1実施の形態に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置によれば、熱媒が流通するポンプ2を使用しないので、ポンプに熱を奪われて熱効率が低下することが防止されると共に、腐食性、爆発性等を有する熱媒も容易に送ることができる。ちなみに、腐食性、爆発性を有する熱媒を送るポンプは、特殊材料を使用して複雑構造を有するため、保守性に劣ると共にコストが嵩む。
【0022】
更に、両蓄熱タンク6,7の内部空間6b,7bが密閉されて外気と遮断されているので、内部空間6b,7bに収容する気体の種類に制限を受け難く、空気以外の気体を使用することが可能である。また、吸排手段60による気体の送り量によつて熱媒の流量を制御できるので、移送途中の熱媒に直接触れることなく熱媒の流量を増減制御することも容易にできる。
【0023】
図3は、第2実施の形態に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置の要部を示し、図2と比較して、第2の蓄熱タンク7の上端部に通気孔7aを形成すると共に、配管61の吸排手段60と第2の蓄熱タンク7とを接続する部分を省略した点で相違する。この熱利用装置の顕熱回収装置によれば、図2に示す熱利用装置の顕熱回収装置と比較して、吸排手段60の正逆駆動によつて第1の蓄熱タンク6の内部空間6bの空気が強制的に吸排され、これに伴つて第2の蓄熱タンク7の内部空間7b内の空気が通気孔7aから出入りすることを除き、ほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【0024】
図4は、第3実施の形態に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置の要部を示す。第3実施の形態に係る蓄熱タンクにあつては、蓄熱タンク6,7の内部に形成されて熱媒を収容する内部空間6b,7bに上下方向の摺動自在に設けたラム部材9と、ラム部材9を昇降駆動する駆動装置70とを有し、ラム部材9を昇降駆動することにより、蓄熱タンク6,7の下端部の出入口6c,7cから熱媒が強制的に出入りする。水素回収容器1の熱媒通路1aの一端部は、流路75を介して蓄熱タンク6の下端部の出入口6cに接続され、熱媒通路1aの他端部は、流路76を介して蓄熱タンク7の下端部の出入口7cに接続されている。なお、流路75,76に備える開閉バルブ24,25は省略してある。
【0025】
第1の蓄熱タンク6のラム部材9の駆動装置70は、蓄熱タンク6の上部に配設した複動式のシリンダ装置71によつて構成され、シリンダ71aの内部にピストン71bが摺動自在に嵌合して上圧力室71d及び下圧力室71eを区画し、ピストンロッド71cがラム部材9に連結されている。しかして、上圧力室71dに圧力流体を供給し、下圧力室71eをドレインすることにより、ピストン71b、ピストンロッド71c及びラム部材9が下降するので、第1の蓄熱タンク6の内部空間6bに貯留された熱媒が出入口6cから流出する。また、下圧力室71eに圧力流体を供給し、上圧力室71dをドレインすることにより、ピストン71b、ピストンロッド71c及びラム部材9が上昇するので、熱媒が出入口6cから第1の蓄熱タンク6の内部空間6bに流入する。
【0026】
第2の蓄熱タンク7のラム部材9の駆動装置70は、蓄熱タンク7の上部に配設したねじ装置72によつて構成され、第2の蓄熱タンク7を貫通させて回転自在に配置され、下端部にラム部材9が相対回転自在に連結されるねじ部材72aと、蓄熱タンク7の上部に固設され、ねじ部材72aに螺合するナット部材(図示せず)と、ねじ部材72aを正逆に回転駆動するモータ装置72bとを有する。
【0027】
しかして、モータ装置72bによつてねじ部材72aを一方向に回転駆動することにより、ナット部材に螺合するねじ部材72a及びラム部材9を下降させ、また、ねじ部材72aを他方向に回転駆動することにより、ねじ部材72a及びラム部材9を上昇させることができるので、第1の蓄熱タンク6の駆動装置70と同様の作用を得ることができる。なお、ナット部材(図示せず)を第2の蓄熱タンク7の上部に回転のみ自在に配置し、ねじ部材72aを回転不可能かつ昇降可能に第2の蓄熱タンク7の上壁を貫通させて配置し、モータ装置72bによつてナット部材を正逆に回転駆動しても、同様の作用を得ることができる。
【0028】
この第3実施の形態に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置によれば、熱媒が流通するポンプ2を使用しないので、ポンプに熱を奪われて熱効率が低下することが防止される等、第1実施の形態に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置とほぼ同様の作用効果を得ることができる。なお、第3実施の形態に係る蓄熱タンクのラム部材9の駆動装置70は、各蓄熱タンク6,7の内部空間6b,7b内の熱媒を強制的に出入りさせるので、一方の蓄熱タンク6,7にのみ駆動装置70を備えさせ、他方の蓄熱タンク6,7を図1に示すように上端部に通気孔6a,7aを有する蓄熱タンク6,7によつて置換することも可能である。
【0029】
図5は、第4実施の形態に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置の要部を示す。第4実施の形態に係る蓄熱タンクにあつては、蓄熱タンク66の内部に形成されて熱媒を収容する内部空間66bに上下方向の摺動自在に設けたラム部材9と、ラム部材9を昇降駆動する駆動装置70とを有し、ラム部材9を昇降駆動することにより、蓄熱タンク66の上下両端部の出入口66c1 ,66c2 から熱媒が出入りする。内部空間66bは、ラム部材9によつて上空間66b1 と下空間66b2 とに区分され、水素回収容器1の熱媒通路1aの一端部は、流路75を介して下端部の出入口66c2 に接続され、また、熱媒通路1aの他端部は、流路76を介して上端部の出入口66c1 に接続されている。なお、流路75,76に備える開閉バルブ24,25は省略してある。
【0030】
そして、蓄熱タンク66を磁力透過性を有する非磁性材によつて形成すると共に、非磁性材製のラム部材9の少なくとも直径方向の2箇所に磁性部材9aを埋め込み、かつ、各磁性部材9aに対向させて、蓄熱タンク66の外側に磁石73をそれぞれ配置してある。磁石73は、支持部材73aに支持され、上下方向に延在する案内部材74により、それぞれ支持部材73aが案内されて上下方向に移動が可能である。このラム部材9に取付けた磁性部材9a、支持部材73aに取付けた磁石73及び案内部材74並びに支持部材73aを昇降駆動する昇降装置73bにより、ラム部材9の駆動装置70を構成している。
【0031】
しかして、昇降装置73bを駆動し、支持部材73a及び磁石73を案内部材74に沿つて昇降移動させることにより、磁性部材9aに吸引力を受けてラム部材9が追従移動するので、熱媒が流路75,76及び熱媒通路1aを通つて上空間66b1 と下空間66b2 との間で移動する。このように、第4実施の形態に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置ではポンプを使用しないので、水素回収容器1の顕熱回収に関し、第1実施の形態に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置とほぼ同様の作用を得ることができる。但し、上空間66b1 及び下空間66b2 に貯留される熱媒は、いずれも下部が低温で上部が高温となるので、自然対流を生じ難く、上空間66b1 及び下空間66b2 に回収した顕熱を水素回収容器1の温度変化に有効利用することが可能である。なお、昇降装置73bは、例えば案内部材74と支持部材73aとの間に配設したリニアモータによつて構成することができ、リニアモータによつて支持部材73a及び磁石73を昇降駆動させることが可能である。また、駆動装置70は、各種のものを使用することができる。
【0032】
なお、図4,図5に示す第3,4実施の形態に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置において、流路75,76に熱媒の圧力又は流量を検出するセンサーを設け、圧力又は流量が適正になるように駆動装置70によるラム部材9の昇降駆動速度を制御することも可能である。
【0033】
図6,図7は、参考例に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置の要部を示す。参考例に係る蓄熱タンクにあつては、蓄熱タンク66の内部に形成されて熱媒を収容する内部空間66bに上下方向の摺動自在に設けた仕切部材19により、内部空間66bを上空間66b1 と下空間66b2 とに区分した。熱媒通路1aの一端部は、蓄熱タンク66の下端部の出入口66c2 にポンプ2を備える流路10及び流路15を介して接続され、熱媒通路1aの他端部は、流路16を介して蓄熱タンク66の上端部の出入口66c1 に接続されている。なお、仕切部材19には、熱媒とほぼ同じ比重を与えてある。また、流路15,16に備える開閉バルブ24,25は省略してある。
【0034】
しかして、水素回収容器1内の水素吸蔵合金Mを昇温又は降温させて温度変化を与える際に、次の操作を行なつて水素回収容器1内の顕熱を回収する。すなわち、加熱装置3で加熱した熱媒を導入して水素回収容器1を昇温させた後であつて、冷却装置4で冷却した熱媒を導入して水素回収容器1を降温させる前に、図7に示すようにポンプ2を他方向に駆動し、上空間66b1 に貯留させた熱媒を上端部の出入口66c1 から流出させて水素回収容器1の熱媒通路1aに通し、流出する熱媒を下端部の出入口66c2 から下空間66b2 に導いて貯留させる。その際、仕切部材19が、内部空間66b内を上方に向けて摺動する。なお、上空間66b1 には、既に、図6に示すように上部が比較的高温で下部が比較的低温状態の熱媒が貯留されている。これにより、比較的高温状態にある水素吸蔵合金Mが次第に冷却されると共に、水素回収容器1の顕熱が熱媒によつて回収されて下空間66b2 に貯留される。このとき、下空間66b2 に貯留される熱媒は、上部が比較的高温で下部が比較的低温状態となる。
【0035】
また、冷却装置4で冷却した熱媒を導入して水素回収容器1を降温させた後であつて、加熱装置3で加熱した熱媒を導入して水素回収容器1を昇温させる前に、図6に示すようにポンプ2を一方向に駆動し、下空間66b2 に貯留させた熱媒を水素回収容器1の熱媒通路1aに通し、水素回収容器1から流出する熱媒を上空間66b1 に導いて貯留させる。その際、仕切部材19が、内部空間66b内を下方に向けて摺動する。これにより、比較的低温状態にある水素吸蔵合金Mが次第に加熱されると共に、水素回収容器1の顕熱が熱媒によつて回収されて上空間66b1 に貯留される。このとき、上空間66b1 に貯留される熱媒の温度分布は、上部が比較的高温で下部が比較的低温状態となる。このようにして、仕切部材19によつて区画される上空間66b1 及び下空間66b2 において、一方から流出した熱媒が他方に流入するようになるため、熱媒の流入出が比較的スムースになり、図5に示す第4実施の形態に係る蓄熱タンクと同様に、特に上空間66b1 における熱媒の落下による混合が抑制される。
【0036】
このような上空間66b1 と下空間66b2 との間での熱媒の移動は、図5に示す第4実施の形態に係る蓄熱タンクと同様に、それぞれ上部が比較的高温で下部が低温状態として貯留されている熱媒が、下端部の出入口66c2 からは低温側から流出して低温状態の水素吸蔵合金Mに接し、熱媒が次第に温度上昇しながら水素吸蔵合金Mを加熱するので、水素吸蔵合金Mの昇温が効果的に行なわれ、また、上端部の出入口66c1 からは高温側から流出して高温状態の水素吸蔵合金Mに接し、熱媒が次第に温度低下しながら水素吸蔵合金Mを降温させるので、水素吸蔵合金Mの降温が効果的に行なわれる。
【0037】
また、上空間66b1 及び下空間66b2 の両者において、熱媒の対流及び混合が良好に防止され、熱媒の温度分布の保持性が向上するため、無駄なエネルギー消費を防止できる。加えて、図5に示す第4実施の形態に係る蓄熱タンクと同様に1個の蓄熱タンク66で済むため、構造が簡素かつコンパクトになる。
【0038】
図8,図9は、他の参考例に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置の要部を示す。他の参考例に係る蓄熱タンクにあつては、各蓄熱タンク6,7の内部空間6b,7bが、上下に延在する縦境壁68,78によつて複数の収容空間60b,70bに分割され、熱媒の出入口6c,7cが複数の全ての収容空間60b,70bに連通している。すなわち、各蓄熱タンク6,7に固着させた縦境壁68,78を内部空間6b,7bの上下方向の中間部のみに配設し、内部空間6b,7bの下端部に、熱媒の出入口6c,7cに連通する出入口空間6c1 ,7c1 を形成させると共に、内部空間6b,7bの上端部に、単一の通気孔6a,7aに連通する通気空間6a1 ,7a1 を形成させてある。なお、流路15,16に備える開閉バルブ24,25は省略してある。
【0039】
しかして、ポンプ2を正逆に駆動することにより、熱媒が、流路15,16及び熱媒通路1aを通り、更に熱媒の出入口6c,7c、出入口空間6c1 ,7c1 を経て複数の収容空間60b,70bの間で移動する。その際、複数の収容空間60b,70b内の空気が、通気空間6a1 ,7a1 を経て通気孔6a,7aから出入りする。このようにして、水素回収容器1の顕熱回収に関し、図1に示すものとほぼ同様の作用を得ることができる。加えて、熱媒が溜まる複数の収容空間60b,70bが縦境壁68,78によつて区画されて左右が狭幅をなし、対流の長さ/幅の比が大きくなつているので、各収容空間60b,70b内で温度分布を有する熱媒に自然対流を生じ難くなる。これにより、各収容空間60b,70b内での温度分布の保持性能が向上し、各収容空間60b,70b内に回収した顕熱を水素回収容器1の温度変化に有効利用することが可能となる。なお、縦境壁68,78は、少なくとも一方の蓄熱タンク6,7、特に上部が比較的低温で下部が比較的高温状態として熱媒が貯留される第1の蓄熱タンク6に設け、熱媒の自然対流を抑制すればよい。
【0040】
図10は、第1の蓄熱タンク6の他の例を示し、図8に示す第1の蓄熱タンク6を矩形断面に形成すると共に、縦境壁68を前後方向及び左右方向の両方に配設し、内部空間6bを、上下に延在する縦境壁68によつて複数の矩形状の収容空間60bに分割させてあり、熱媒の出入口6cが複数の全ての収容空間60bに連通している。図10に示す第1の蓄熱タンク6を図8に示す熱利用装置の顕熱回収装置に適用すれば、ポンプ2を正逆に駆動することにより、熱媒が、流路15,16及び熱媒通路1aを通り、更に熱媒の出入口6c,7c、出入口空間6c1 ,7c1 を経て複数の収容空間60b,70bの間で移動する。その際、複数の収容空間60b,70b内の空気が、通気空間6a1 ,7a1 を経て通気孔6a,7aから出入りする。このようにして、水素回収容器1の顕熱回収に関し、図1に示すものとほぼ同様の作用を得ることができる。加えて、第1の蓄熱タンク6において、熱媒が溜まる複数の収容空間60bが縦境壁68によつて区画されて左右のみならず前後も狭幅をなし、対流の長さ/幅の比が大きくなつているので、各収容空間60b内で温度分布を有する熱媒に自然対流を生じ難くなる。これにより、各収容空間60b内での温度分布の保持性能が向上し、各収容空間60b内に回収した顕熱を水素回収容器1の温度変化に有効利用することが可能となる。なお、第2の蓄熱タンク7において、縦境壁78を前後方向及び左右方向の両方に配設し、収容空間70bを、上下に延在する縦境壁78によつて複数の矩形の収容空間70bに分割させて、収容空間70b内で温度分布を有する熱媒の自然対流を抑制することも勿論可能である。
【0041】
図11には、蓄熱タンク6の他の構造例を示し、出入口空間6c1 を整流室として機能させるようにしてある。すなわち、蓄熱タンク6の下部にすのこ状をなす区画板63を固着して出入口空間6c1 を区画し、内部空間6bの下端部中央となる蓄熱タンク6の底板6eの中央に、流路15に接続する熱媒の出入口6cを形成すると共に、熱媒の出入口6cの上方であつて出入口空間6c1 の上下方向の中間部に、整流板64を配設してある。そして、各縦境壁68の下端部を区画板63の上面に固着させ、各収容空間60bが区画板63の開口部63aを介して出入口空間6c1 に連通するようになつている。
【0042】
整流板64は、蓄熱タンク6の底板6eに支持部材65を介して取付けてあるが、整流板64の周囲のほぼ全てに熱媒の流路を形成するように熱媒の出入口6cの上方であつて出入口空間6c1 の上下方向の中間部に配設すればよく、区画板63の下面又は蓄熱タンク6の側面のいずれかに支持部材を介して取付けて、同様の熱媒の流路を確保することも可能である。しかして、整流板64の大きさは、区画板63よりも当然に小さいが、熱媒の出入口6cの断面積よりも大きく設定することが望まれる。
【0043】
これにより、熱媒の出入口6cから出入口空間6c1 に流入する熱媒は、整流板64に衝当し、区画板63の開口部63aに向けて直接流れることが良好に防止され、出入口空間6c1 内において滞留箇所を生ずることなく均一化された後に区画板63の開口部63aを通つて各収容空間60bに流入する。整流板64の背後に位置する開口部63aには、整流板64の周囲から回り込んで流れ込むようになる。このようにして、熱媒の出入口6cから流入する熱媒が、出入口空間6c1 において整流された状態で各開口部63aを通つて各収容空間60bに均一かつスムースに流入するので、各収容空間60b内に貯留される熱媒の上下方向の温度分布を各収容空間60bにおいてほぼ同一にすることができる。なお、他方の蓄熱タンク7の下部にも、同様の整流室として機能する出入口空間7c1 を形成することができることは勿論である。
【0044】
図12には、第1の蓄熱タンク6の内部空間6bを2個の縦境壁68’によつて3個の収容空間60bに区画した例を示す。但し、本例では、内部空間6bの上下方向の全幅にわたつて縦境壁68’を配設し、3個の収容空間60bを独立させ、内部空間6b,7bの下端部の出入口空間6c1 ,7c1 及び上端部の通気空間6a1 ,7a1 をそれぞれ省略させてある。このため、第1の蓄熱タンク6の上端部に、各収容空間60bに連通する通気孔6a2 ,6a3 ,6a4 を個別に形成させると共に、下端部に、各収容空間60bに連通する熱媒の出入口6c2 ,6c3 ,6c4 を個別に形成させてある。本例のように3個の収容空間60bに分割すれば、熱媒の粘性の如何にも影響を受けるが、一般的な蓄熱タンク6において、収容空間60bに温度分布を有して貯留させた熱媒に図12に矢印で示す自然対流を生じることが良好に抑制される。なお、第2の蓄熱タンク7も、同様に3個の収容空間70bに区画することができる。
【0045】
図13は、第5実施の形態に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置を示し、第1,第2蓄熱タンク6,7は、それぞれ同一構造を有している。第5実施の形態に係る蓄熱タンクにあつては、内部空間6b,7bに連通する熱媒の出入口6c,7cを下端部の側面に備え、上端部に通気孔6a,7aを有する。また、内部空間6b,7bには、熱媒に浮かんで上下方向の浮動自在なフロート部材8と、フロート部材8の下側に配置され、左右方向、つまり温度分布をもつて流入する熱媒の温度分布と垂直方向に延在する可動横境壁部材41とを有する。
【0046】
可動横境壁部材41は、内部空間6b,7bを移動可能に本例では複数配設され、フロート部材8と上端位置の可動横境壁部材41との間及び上下に隣接する可動横境壁部材41同士の間を伸縮自在な連結部材40によつて連結させてある。下端位置の可動横境壁部材41と蓄熱タンク6,7の底部との間は、必ずしも連結部材40によつて連結させなくてもよい。可動横境壁部材41の比重は、熱媒の比重よりも若干大に設定されて浮動が防止されている。ここでの伸縮自在な連結部材40は、パンタグラフ状に折れ曲がり可能なもの、可撓性を有するひも、鎖等によつて構成することができる。なお、可動横境壁部材41及び連結部材40は、内部空間6b,7bに熱媒を収容する収容空間60c,70cを所定幅で区画するために設けるものであり、フロート部材に連結させた少なくとも1個の可動横境壁部材41を有すればよい。更に、流路15,16に備える開閉バルブ24,25は省略してある。
【0047】
しかして、ポンプ2を正逆に駆動することにより、熱媒が、流路15,16及び熱媒通路1aを通り、熱媒の出入口6c,7cを経て下端部に区画される収容空間60c,70cから出入りする。熱媒の出入口6c,7cを蓄熱タンク6,7の下端部の側面に設けたため、蓄熱タンク6,7の下面に形成する場合と異なり、可動横境壁部材41が底部に積み重なつた状態であつても、下端部に区画される収容空間60c,70cを熱媒の出入口6c,7cに連通させることができる。このため、熱媒の出入口6c,7cは、蓄熱タンク6,7の底部に積み重なつた状態で下端位置の可動横境壁部材41の下面から上端位置の可動横境壁部材41の上面にまで、上下方向に延びている。下端部の収容空間60c,70cから熱媒が出入りすることにより、各可動横境壁41,41の上下部に熱媒が流入出しながら、フロート部材8が昇降する。
【0048】
ポンプ2を他方向に駆動する図13においてフロート部材8が熱媒に浮かんで上昇する第1の蓄熱タンク6では、熱媒が下端部の出入口6cから流入してフロート部材8が上昇するので、内部空間6bの下端部に積み重ね状態の可動横境壁部材41が伸び状態の連結部材40によつて次々に引かれて上昇しながら、フロート部材8と上端の可動横境壁部材41との間、可動横境壁部材41同士の間、及び蓄熱タンク6の底面と下端の可動横境壁部材41との間に収容空間60cが次々に区画されてゆく。一方、図13においてフロート部材8が下降する第2の蓄熱タンク7では、熱媒が下端部の出入口7cから流出してフロート部材8が下降するので、連結部材40が次々にたわみ、下側の可動横境壁部材41から順次に積み重ね状態となり、蓄熱タンク7の底面と下端の可動横境壁部材41との間、可動横境壁部材41同士の間、及びフロート部材8と上端の可動横境壁部材41との間の収容空間60cが次々に消滅してゆく。フロート部材8と上端の可動横境壁部材41との間の収容空間60cが消滅した状態で、熱媒の全てが熱媒の出入口7cから流出する。このような熱媒の流入出に伴つて、収容空間60c,70c内の空気が、通気孔6a,7aから出入りする。
【0049】
このようにして、水素回収容器1の顕熱回収に関し、図1に示すものとほぼ同様の作用を得ることができる。加えて、熱媒が溜まる複数の収容空間60c,70cが、フロート部材8及び可動横境壁部材41によつて区画されて上下が狭幅をなしているので、温度分布をもつ熱媒を貯留させるに際し、上下に隣接する収容空間60c,70cの間で熱媒に自然対流を生じることが抑制される。これにより、各収容空間60c,70c内での温度分布の保持性能が向上し、各収容空間60c,70c内に回収した顕熱を水素回収容器1の温度変化に有効利用することが可能となる。なお、フロート部材8及び可動横境壁部材41は、温度分布をもつ熱媒を貯留させる蓄熱タンク6,7に好適であるが、少なくとも一方の蓄熱タンク6,7、特に上部が比較的低温で下部が比較的高温状態の熱媒が貯留される第1の蓄熱タンク6に設け、熱媒の自然対流を抑制すればよい。
【0050】
更に、第5実施の形態に係る蓄熱タンク6,7によれば、可動横境壁部材41が、蓄熱タンク6,7の内壁に固着されておらず、熱媒の流入出に応じて移動するので、熱媒の流入出が円滑に得られる。また、可動横境壁部材41に熱媒が流通するための隙間又は開口部を形成する必要がないと共に、流入出する熱媒が固定の横境壁に次々に接して熱の授受を行なうことがないため、更なる対流防止効果と高効率の蓄熱が可能となる。
【0051】
図14,15は、第6実施の形態に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置の要部を示す。第6実施の形態に係る蓄熱タンクにあつては、第2の蓄熱タンク7は図1に示す第2の蓄熱タンク7と同一構造を有するので、第1の蓄熱タンク6について主として説明する。第1の蓄熱タンク6は、内部空間6bに連通する熱媒の出入口6cを下端部に備え、上端部に通気孔6aを有する。また、内部空間6bには、熱媒に浮かんで上下方向の浮動自在なフロート部材18が配置され、このフロート部材18の下面に伸縮自在な熱媒流路43の先端部が取付けられ、熱媒流路43の先端の開口部43aがフロート部材18の下面側に位置している。しかして、熱媒流路43は、先端部がフロート部材18に取付けられてフロート部材18の下面側に開口し、基端部が熱媒の出入口6cに接続している。ここでの伸縮自在な熱媒流路43とは、熱媒流路43自体が伸縮するもののみならず、フロート部材18の昇降動に追随して変形するものを含むものであり、フロート部材18の浮動を阻害することなくフロート部材18と熱媒の出入口6cとの間の長さの変動を吸収できるものであればよい。なお、流路15,16に備える開閉バルブ24,25は省略してある。
【0052】
しかして、ポンプ2を正逆に駆動することにより、熱媒が、流路15,16及び熱媒通路1aを通り、熱媒の出入口6c,7cを経て内部空間6b,7bに出入りする。内部空間6b,7bに熱媒が出入りすることにより、第1の蓄熱タンク6においてフロート部材18が昇降する。第1の蓄熱タンク6では、図14に示すようにポンプ2が他方向に駆動されてフロート部材18が熱媒に浮かんで上昇する際には、熱媒が下端部の出入口6cから流入して熱媒流路43を流れ、フロート部材18の下面側に開口する熱媒流路43の先端の開口部43aから流出する。これにより、内部空間6b内に流入する熱媒が常に内部空間6bにある熱媒の上部に流出し、熱媒流路43が次第に伸長する。
【0053】
一方、第1の蓄熱タンク6において、図15に示すようにポンプ2が一方向に駆動されて熱媒に浮かんだフロート部材18が下降する際には、内部空間6b内の熱媒が熱媒流路43の上端の開口部43aから吸い込まれ、出入口6cに接続する熱媒流路43から流路15に向けて流出する。これにより、内部空間6bから流出する熱媒は常に内部空間6b内の熱媒の上部から流出し、熱媒流路43が次第に収縮する。
【0054】
このようにして、水素回収容器1の顕熱回収に関し、図1に示すものとほぼ同様の作用を得ることができる。加えて、先に低温側の熱媒が流入する第1の蓄熱タンク6の内部空間6bにおいて、上部が比較的高温で下部が比較的低温状態となつて熱媒が貯留されるので、熱媒に自然対流を生じることが抑制される。これにより、第1の蓄熱タンク6の内部空間6b内での温度分布の保持性能が向上し、第1の蓄熱タンク6に回収した顕熱を水素回収容器1の温度変化に有効利用することが可能となる。
【0055】
図16,17は、第7実施の形態に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置の要部を示す。第7実施の形態に係る蓄熱タンクにあつては、第2の蓄熱タンク7は図1に示す第2の蓄熱タンク7と同一構造を有するので、第1の蓄熱タンク6について主として説明する。第1の蓄熱タンク6は、内部空間6bに連通する熱媒の出入口6c及び通気孔6aを上端部に有する。また、内部空間6bには、熱媒に浮かんで上下方向の浮動自在なフロート部材18が配置され、このフロート部材18の上面に伸縮自在な熱媒流路44の先端部が取付けられ、熱媒の出入口6cを貫通する熱媒流路44の先端部がフロート部材18に貫通させて形成した熱媒流路18aの上端部に接続している。しかして、熱媒流路44,18aは、先端部がフロート部材18の下面側に開口部18bによつて開口し、基端部が熱媒の出入口6cに接続している。ここでの伸縮自在な熱媒流路44とは、熱媒流路44自体が伸縮するもののみならず、フロート部材18の昇降動に追随して変形するものを含むものであり、フロート部材18の浮動を阻害することなくフロート部材18と熱媒の出入口6cとの間の長さの変動を吸収できるものであればよい。なお、流路15,16に備える開閉バルブ24,25は省略してある。
【0056】
しかして、ポンプ2を正逆に駆動することにより、熱媒が、流路15,16及び熱媒通路1aを通り、熱媒の出入口6c,7cを経て内部空間6b,7bに出入りする。内部空間6b,7bに熱媒が出入りすることにより、第1の蓄熱タンク6においてフロート部材18が昇降する。第1の蓄熱タンク6では、図16に示すようにポンプ2が他方向に駆動されてフロート部材18が熱媒に浮かんで上昇する際には、流路15からの熱媒が上端部の出入口6cに接続する熱媒流路44から流入してフロート部材18の熱媒流路18aを流れ、フロート部材18の下面側に開口する熱媒流路18aの開口部18bから流出する。これにより、内部空間6bに流入する熱媒は常に内部空間6b内の熱媒の上部に流出し、熱媒流路44が次第に縮小する。
【0057】
一方、第1の蓄熱タンク6において、図17に示すようにポンプ2が一方向に駆動されて熱媒に浮かんだフロート部材18が下降する際には、内部空間6b内の熱媒がフロート部材18の熱媒流路18aの下端の開口部18bから吸い込まれ、出入口6cに接続する熱媒流路44を経て流路15に向けて流出する。これにより、内部空間6bから流出する熱媒は常に内部空間6b内の熱媒の上部から流出し、熱媒流路44が次第に伸長する。
【0058】
このようにして、水素回収容器1の顕熱回収に関し、図1に示すものとほぼ同様の作用を得ることができる。加えて、先に低温側の熱媒が流入する第1の蓄熱タンク6の内部空間6bにおいて、上部が比較的高温で下部が比較的低温状態となつて熱媒が貯留されるので、熱媒に自然対流を生じることが抑制される。これにより、第1の蓄熱タンク6の内部空間6b内での温度分布の保持性能が向上し、第1の蓄熱タンク6に回収した顕熱を水素回収容器1の温度変化に有効利用することが可能となる。なお、熱媒流路44の先端部をフロート部材18に貫通させて埋め込み、熱媒流路44の先端の開口部をフロート部材18の下面側に開口させ、フロート部材18の熱媒流路18aを省略することも可能である。
【0059】
【発明の効果】
以上の説明によつて理解されるように、本発明に係る蓄熱タンクによれば、次の効果を奏することができる。
(1)請求項1によれば、上端部に接続した吸排手段によつて内部空間の気体を吸排させることにより、蓄熱タンクの出入口から熱媒が出入りする。しかして、熱媒が流通するポンプを使用しないので、ポンプに熱を奪われて熱効率が低下することが防止されると共に、腐食性、爆発性等を有する熱媒も容易に送ることができる。更に、吸排手段による気体の送り量によつて熱媒の流量を制御できるので、移送途中の熱媒に直接触れることなく熱媒の流量を増減制御することも容易にできる。また、蓄熱タンクの内部空間を外気と遮断させることが可能であり、これによつて内部空間に収容する気体の種類に制限を受け難くなり、空気以外の気体を使用することも可能となる。
【0060】
(2)請求項2によれば、ラム部材を昇降駆動することにより、熱媒の出入口から熱媒が出入りするので、請求項1と同様の効果を奏することができる。
【0063】
(5)請求項3によれば、熱媒が下端部の出入口から流入する際には、熱媒に浮かんでフロート部材が上昇するので、内部空間の下端部にある可動横境壁部材が伸び状態の連結部材によつて引かれて上昇し、フロート部材と上端の可動横境壁部材(及び可動横境壁部材同士)の間に熱媒の収容空間を区画してゆく。一方、熱媒が下端部の出入口から流出してフロート部材が下降する際には、熱媒が流出しながら可動横境壁部材が内部空間の底部に接した後に連結部材がたわみ、可動横境壁部材が内部空間の底部に密着状態となり、その後、フロート部材と可動横境壁部材との間(及び可動横境壁部材同士の間)の収容空間が消滅して、熱媒の全てが流出する。
【0064】
このように、熱媒が溜まる収容空間がフロート部材及び可動横境壁部材によつて区画されて上下が狭幅をなしているので、上下に隣接する収容空間の間で熱媒に自然対流を生じることが抑制される。これにより、各収容空間内での温度分布の保持性能が向上し、各収容空間内に回収蓄熱した顕熱を有効利用することが可能となる。
【0065】
(6)請求項4によれば、内部空間に熱媒が出入りすることにより、フロート部材が昇降する。フロート部材が熱媒に浮かんで上昇する際には、熱媒が下端部の出入口から流入して熱媒流路を流れ、フロート部材の下面側に開口する熱媒流路の先端部から流出する。これにより、内部空間内に流入する熱媒は常に内部空間の熱媒の上部に流出し、熱媒流路が次第に伸長する。一方、熱媒に浮かんだフロート部材が下降する際には、内部空間内の熱媒が熱媒流路の上端部から吸い込まれ、出入口に接続する熱媒流路から外部に流出する。これにより、内部空間から流出する熱媒は常に内部空間内の熱媒の上部から流出し、熱媒流路が次第に収縮する。
【0066】
これにより、低温から次第に温度上昇しながら流入する熱媒を、蓄熱タンクの内部空間内に上部が比較的高温で下部が比較的低温状態として貯留することができ、熱媒に自然対流を生じることを抑制できる。その結果、蓄熱タンクの内部空間内での温度分布の保持性能が向上し、蓄熱タンクに回収蓄熱した顕熱を有効利用することが可能となる。
【0067】
(7)請求項5によれば、内部空間に熱媒が出入りすることにより、フロート部材が昇降する。フロート部材が熱媒に浮かんで上昇する際には、熱媒が上端部の出入口に接続する熱媒流路から流入してフロート部材を通過し、フロート部材の下面側に開口する熱媒流路の先端部から流出する。これにより、内部空間に流入する熱媒は常に内部空間内の熱媒の上部に流出し、熱媒流路が次第に収縮する。一方、熱媒に浮かんだフロート部材が下降する際には、内部空間内の熱媒が熱媒流路の下端部から吸い込まれ、出入口に接続する熱媒流路から外部に流出する。これにより、内部空間から流出する熱媒は常に内部空間内の熱媒の上部から流出し、熱媒流路が次第に伸長する。
【0068】
これにより、低温から次第に温度上昇しながら流入する熱媒を、蓄熱タンクの内部空間内に上部が比較的高温で下部が比較的低温状態として貯留することができ、熱媒に自然対流を生じることを抑制できる。その結果、蓄熱タンクの内部空間内での温度分布の保持性能が向上し、蓄熱タンクに回収蓄熱した顕熱を有効利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る蓄熱タンクが適用される熱利用装置の顕熱回収装置を示す概略図。
【図2】 本発明の第1実施の形態に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置の要部を示す概略図。
【図3】 本発明の第2実施の形態に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置の要部を示す概略図。
【図4】 本発明の第3実施の形態に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置の要部を示す概略図。
【図5】 本発明の第4実施の形態に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置の要部を示す概略図。
【図6】 参考例に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置の要部を示す概略図。
【図7】 同じく参考例に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置の作用を示す概略図。
【図8】 他の参考例に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置の要部を示す概略図。
【図9】 図8のIX−IX線断面図。
【図10】 同じく蓄熱タンクを示す図9と同様の断面図。
【図11】 同じく他の構造例に係る蓄熱タンクの要部を示す断面図。
【図12】 同じく蓄熱タンクの内部空間を2個の縦境壁によつて区画した例を示す概略図。
【図13】 本発明の第5実施の形態に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置の要部を示す概略図。
【図14】 本発明の第6実施の形態に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置の要部を示す概略図。
【図15】 同じく第6実施の形態に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置の作用を示す概略図。
【図16】 本発明の第7実施の形態に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置の要部を示す概略図。
【図17】 同じく第7実施の形態に係る蓄熱タンクを適用した熱利用装置の顕熱回収装置の作用を示す概略図。
【符号の説明】
1:水素回収容器(熱利用装置)、1a:熱媒通路、2:ポンプ(移送装置)、3:加熱装置、4:冷却装置、6:第1の蓄熱タンク、6b:内部空間、6c:熱媒の出入口、7:第2の蓄熱タンク、7b:内部空間、7c:熱媒の出入口、8:フロート部材、9:ラム部材、18:フロート部材、18a:熱媒流路、19:仕切部材、40:連結部材、41:可動横境壁部材、43,44:熱媒流路、60:吸排手段、60b,70b:収容空間、60c,70c:収容空間、61:配管、63:区画板、63a:開口部、64:整流板、65:支持部材、66:蓄熱タンク、66b:内部空間、66b1 :上空間、66b2 :下空間、66c1 :出入口、66c2 :出入口、68,68’,78:縦境壁、70:駆動装置、M:水素吸蔵合金。
Claims (5)
- 熱媒の出入口(6c,7c)を下端部に備え、かつ、上端部に接続され、気体を正逆に送つて該蓄熱タンク(6,7)の内部空間(6b,7b)の気体を吸排させる吸排手段(60)を備え、吸排手段(60)によつて該内部空間(6b,7b)の気体を吸排させることにより、蓄熱タンク(6,7)の出入口(6c,7c)から熱媒が出入りすることを特徴とする蓄熱タンク。
- 熱媒の出入口(6c,7c)を下端部に備え、かつ、蓄熱タンク(6,7)の内部空間(6b,7b)に上下方向の摺動自在に設けたラム部材(9)と、ラム部材(9)を昇降駆動する駆動装置(70)とを有し、ラム部材(9)を昇降駆動することにより、熱媒の出入口(6c,7c)から熱媒が出入りすることを特徴とする蓄熱タンク。
- 熱媒の出入口(6c,7c)を下端部に備え、かつ、蓄熱タンク(6,7)の内部空間(6b,7b)に、熱媒に浮かんで上下方向の浮動自在なフロート部材(8)と、フロート部材(8)の下側に伸縮自在な連結部材(40)によつて連結され、左右方向に延在する少なくとも1個の可動横境壁部材(41)とを有し、可動横境壁部材(41)の比重が内部空間(6b,7b)に収容する熱媒の比重よりも大に設定され、熱媒の出入口(6c,7c)から熱媒が流入することにより、熱媒に浮かんだフロート部材(8)と可動横境壁部材(41)との間に収容空間(60c,70c)が区画されることを特徴とする蓄熱タンク。
- 熱媒の出入口(6c)を下端部に備え、かつ、蓄熱タンク(6)の内部に形成されて熱媒を収容する内部空間(6b)に、上下方向の浮動自在なフロート部材(18)と、先端部がフロート部材(18)に取付けられてフロート部材(18)の下面側に開口し、基端部が熱媒の出入口(6c)に接続する伸縮自在な熱媒流路(43)とを有し、蓄熱タンク(6,7)の出入口(6c,7c)から出入りする熱媒が熱媒流路(43)を流れてフロート部材(18)の下面側から出入りすることを特徴とする蓄熱タンク。
- 熱媒の出入口(6c)を上端部に備え、かつ、蓄熱タンク(6)の内部に形成されて熱媒を収容する内部空間(6b)に、上下方向の浮動自在なフロート部材(18)と、先端部がフロート部材(18)の下面側に開口し、基端部が熱媒の出入口(6c)に接続する伸縮自在な熱媒流路(44,18a)とを有し、蓄熱タンク(6)の出入口(6c)から出入りする熱媒が熱媒流路(44,18a)を流れてフロート部材(18)の下面側から出入りすることを特徴とする蓄熱タンク。
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