JPH0225662A - 受蓄熱器 - Google Patents
受蓄熱器Info
- Publication number
- JPH0225662A JPH0225662A JP63173112A JP17311288A JPH0225662A JP H0225662 A JPH0225662 A JP H0225662A JP 63173112 A JP63173112 A JP 63173112A JP 17311288 A JP17311288 A JP 17311288A JP H0225662 A JPH0225662 A JP H0225662A
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- JP
- Japan
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- storage material
- heat
- heat storage
- material container
- container
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
- F24S20/20—Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S60/00—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
- F24S60/10—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors using latent heat
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は宇宙基地等に搭載される宇宙軌道上発電プラン
ト用受蓄熱器に関する。
ト用受蓄熱器に関する。
（従来の技術）
宇宙基地等軌道上にある設備に電力を供給するための発
電方式として太陽光による熱輻射により流体を加熱し、
ガスタービン等の熱機関を駆動して発電を行なうものが
ある。この発電方式が特に低軌道上の宇宙基地等に適用
されるケースでは太陽が地球の陰に隠れてしまう時、つ
まり日蝕時には太陽光から熱輻射を得ることができなく
なり、発電が一時的に停止してしまう。このため、必要
の熱を予め蓄熱材に蓄えておき、太陽光の入射がない時
に放熱して流体が加熱されるように構成した熱交換器、
すなわち、受蓄熱器が使用される。
電方式として太陽光による熱輻射により流体を加熱し、
ガスタービン等の熱機関を駆動して発電を行なうものが
ある。この発電方式が特に低軌道上の宇宙基地等に適用
されるケースでは太陽が地球の陰に隠れてしまう時、つ
まり日蝕時には太陽光から熱輻射を得ることができなく
なり、発電が一時的に停止してしまう。このため、必要
の熱を予め蓄熱材に蓄えておき、太陽光の入射がない時
に放熱して流体が加熱されるように構成した熱交換器、
すなわち、受蓄熱器が使用される。
第２図はこのような受蓄熱器を組込んだ宇宙軌道上発電
プラントの一例を示すもので、例えば、ヘリウム、キセ
ノン混合ガスからなる作動流体は、受蓄熱器１において
リフレクタ２によって集光された太陽光により加熱され
、タービン３に導かれて膨脹を遂げる。このためタービ
ン３が駆動されてこれに直結されている圧縮機４および
発電機５が回される。タービン３内で仕事を終えた作動
流体は、再生器６に導入され、ここで圧縮機４から導か
れる作動流体を予熱して温度降下し、さらにラジェータ
７を通って宇宙空間に熱を放出してより低温となり、圧
縮機４に導入されて加圧された後、再生器６に送られる
。再生器６には上述したタービン３の排気が流れており
、ここで低温の作動流体は高温の作動流体によって予熱
され、その後、受蓄熱器１に供給される。
プラントの一例を示すもので、例えば、ヘリウム、キセ
ノン混合ガスからなる作動流体は、受蓄熱器１において
リフレクタ２によって集光された太陽光により加熱され
、タービン３に導かれて膨脹を遂げる。このためタービ
ン３が駆動されてこれに直結されている圧縮機４および
発電機５が回される。タービン３内で仕事を終えた作動
流体は、再生器６に導入され、ここで圧縮機４から導か
れる作動流体を予熱して温度降下し、さらにラジェータ
７を通って宇宙空間に熱を放出してより低温となり、圧
縮機４に導入されて加圧された後、再生器６に送られる
。再生器６には上述したタービン３の排気が流れており
、ここで低温の作動流体は高温の作動流体によって予熱
され、その後、受蓄熱器１に供給される。
第３図はかかる発電プラントに用いられる受蓄熱器１の
一例を示している。すなわち、図において、受蓄熱器１
の胴１１の一端に設けられた作動流体人口１２から胴１
１内に導かれた作動流体は、環状の入口マニホールド１
３に流れてそこから各蓄熱材付伝熱管１４に分配される
。この蓄熱材付伝熱管１４は全体形状がＵ字状に形成さ
れ、作動流体は初めに蓄熱材付伝熱管１４内を入口側か
ら胴１１の他端に置かれるＵ字端部に向かって流れ、そ
の後、反転して蓄熱材付伝熱管１４の出口側に流れ、こ
の間に胴１１の他端に設けられた開口部１５を経て胴１
１内に導かれる太陽光から熱輻射を吸収して温度が上昇
する。
一例を示している。すなわち、図において、受蓄熱器１
の胴１１の一端に設けられた作動流体人口１２から胴１
１内に導かれた作動流体は、環状の入口マニホールド１
３に流れてそこから各蓄熱材付伝熱管１４に分配される
。この蓄熱材付伝熱管１４は全体形状がＵ字状に形成さ
れ、作動流体は初めに蓄熱材付伝熱管１４内を入口側か
ら胴１１の他端に置かれるＵ字端部に向かって流れ、そ
の後、反転して蓄熱材付伝熱管１４の出口側に流れ、こ
の間に胴１１の他端に設けられた開口部１５を経て胴１
１内に導かれる太陽光から熱輻射を吸収して温度が上昇
する。
一方、蓄熱材付伝熱管１４の出口側には環状の出口マニ
ホールド１６が接続されており、各蓄熱材付伝熱管１４
内を流れた作動流体は、この出口マニホールド１６に集
められて作動流体出口１７を介して外部に送気される。
ホールド１６が接続されており、各蓄熱材付伝熱管１４
内を流れた作動流体は、この出口マニホールド１６に集
められて作動流体出口１７を介して外部に送気される。
なお、図中符号１８は蓄熱材付伝熱管１４を支持する支
持リングを、また、符号１９は断熱材をそれぞれ示して
いる。
持リングを、また、符号１９は断熱材をそれぞれ示して
いる。
さらに、第４図は上述した蓄熱材付伝熱管１４の配列状
態を改めて示すもので、蓄熱材付伝熱管１４は胴１１の
内壁面に沿って置かれる断熱材１９と接し、かつ円周方
向に等間隔に配置されている。さらに、第５図に示され
るように蓄熱材付伝熱管１４は伝熱管２１と、この伝熱
管２１の外側を覆う蓄熱材容器２２とから構成される。
態を改めて示すもので、蓄熱材付伝熱管１４は胴１１の
内壁面に沿って置かれる断熱材１９と接し、かつ円周方
向に等間隔に配置されている。さらに、第５図に示され
るように蓄熱材付伝熱管１４は伝熱管２１と、この伝熱
管２１の外側を覆う蓄熱材容器２２とから構成される。
蓄熱材容器２２内には蓄熱材２３が封入されており、こ
の蓄熱材２３は固液の相変化の潜熱を利用して蓄熱を行
なう相変化蓄熱材である。太陽光は蓄熱材容器２２の外
表面２４から入射し、その一部は蓄熱材２３に蓄えられ
、残りは伝熱管２１の内表面２５から内部を入口２６か
ら出口２７に向かって流れる作動流体に伝達されるよう
になっている。
の蓄熱材２３は固液の相変化の潜熱を利用して蓄熱を行
なう相変化蓄熱材である。太陽光は蓄熱材容器２２の外
表面２４から入射し、その一部は蓄熱材２３に蓄えられ
、残りは伝熱管２１の内表面２５から内部を入口２６か
ら出口２７に向かって流れる作動流体に伝達されるよう
になっている。
（発明が解決しようとする課題）
ところで、このような受蓄熱器１に用いられる蓄熱）イ
２３は固液の相変化の潜熱を利用して蓄熱を行なう相変
化蓄熱材であるため、受熱時、すなわち日射時には固相
から液相へ、また放熱時、すなわち日蝕時には液相から
固相へと変化する。
２３は固液の相変化の潜熱を利用して蓄熱を行なう相変
化蓄熱材であるため、受熱時、すなわち日射時には固相
から液相へ、また放熱時、すなわち日蝕時には液相から
固相へと変化する。
蓄熱材２３は固相から液相に変化する時、その体積が膨
脹し、一方、液相から固相に変化する時は収縮する。蓄
熱材２３としてはフッ化リチウムやフッ化リチウムとフ
ッ化マグネシウムの共融混合物などがあり、これらはい
ずれも２０〜３０％の体積膨張率を示す。このため、固
相時の体積をもとに蓄熱材容器２２の容量を決めると、
液相時には蓄熱材２３の体積が増大する関係上、蓄熱材
容器２２の弾性変形のみによってはその体積変化を吸収
できず、蓄熱材容器２２が破壊されてしまう。このため
、通常は液相時の体積をもとに蓄熱材容器２２の容量を
決めているが、固相時には蓄熱材２３の体積が減少する
ので、蓄熱材容器２２内に空隙が発生する。凝固時にこ
の空隙がある部分に集中して発生すると、蓄熱材２３の
内部の鎖伝導が局所的に劣化して受蓄熱器１としての熱
的性能が低下したり、あるいは、空隙が蓄熱材容器２２
の外表面２４近くに集中して発生すると、その部分の熱
除去が行なえなくなって蓄熱材容器２２の外表面２４に
ホットスポットが形成され、蓄熱材容器２２は短時間の
うちに破壊に至る危険性がある。
脹し、一方、液相から固相に変化する時は収縮する。蓄
熱材２３としてはフッ化リチウムやフッ化リチウムとフ
ッ化マグネシウムの共融混合物などがあり、これらはい
ずれも２０〜３０％の体積膨張率を示す。このため、固
相時の体積をもとに蓄熱材容器２２の容量を決めると、
液相時には蓄熱材２３の体積が増大する関係上、蓄熱材
容器２２の弾性変形のみによってはその体積変化を吸収
できず、蓄熱材容器２２が破壊されてしまう。このため
、通常は液相時の体積をもとに蓄熱材容器２２の容量を
決めているが、固相時には蓄熱材２３の体積が減少する
ので、蓄熱材容器２２内に空隙が発生する。凝固時にこ
の空隙がある部分に集中して発生すると、蓄熱材２３の
内部の鎖伝導が局所的に劣化して受蓄熱器１としての熱
的性能が低下したり、あるいは、空隙が蓄熱材容器２２
の外表面２４近くに集中して発生すると、その部分の熱
除去が行なえなくなって蓄熱材容器２２の外表面２４に
ホットスポットが形成され、蓄熱材容器２２は短時間の
うちに破壊に至る危険性がある。
したがって、本発明の目的は受蓄熱器の蓄熱材容器内部
に発生する空隙の分布を容器長手方向に均一化して、熱
的性能の低下およびホットスポットの形成を防止するよ
うにした受蓄熱器を提供することにる。
に発生する空隙の分布を容器長手方向に均一化して、熱
的性能の低下およびホットスポットの形成を防止するよ
うにした受蓄熱器を提供することにる。
［発明の構成］
（課題を解決するだめの手段）
本発明は上記目的を達成するために胴の内壁面に倣い、
かつ円周方向に互いの間隔が一定となるように配置され
た多数の蓄熱材付伝熱管を有し、太陽光が胴の一側に設
けられた開口部から内側に導かれ、各蓄熱材付伝熱管の
外表面に直接投射されるようになっている受蓄熱器にお
いて、蓄熱材付伝熱管は蓄熱材容器を長手方向に貫いて
設けられた伝熱管を有し、伝熱管はその表面に管長手方
向に一定の間隔を保持して交互に形成される凹部と凸部
とを備え、蓄熱材容器はその表面に容器長手方向に伝熱
管と路間−の間隔を保って交互に形成される凹部と凸部
とを有し、双方が伝熱管の凹部と蓄熱材容器の凸部と、
伝熱管の凸部と蓄熱材容器の凹部とそれぞれ対応するよ
うに組合わされて配置されることを特徴とする。
かつ円周方向に互いの間隔が一定となるように配置され
た多数の蓄熱材付伝熱管を有し、太陽光が胴の一側に設
けられた開口部から内側に導かれ、各蓄熱材付伝熱管の
外表面に直接投射されるようになっている受蓄熱器にお
いて、蓄熱材付伝熱管は蓄熱材容器を長手方向に貫いて
設けられた伝熱管を有し、伝熱管はその表面に管長手方
向に一定の間隔を保持して交互に形成される凹部と凸部
とを備え、蓄熱材容器はその表面に容器長手方向に伝熱
管と路間−の間隔を保って交互に形成される凹部と凸部
とを有し、双方が伝熱管の凹部と蓄熱材容器の凸部と、
伝熱管の凸部と蓄熱材容器の凹部とそれぞれ対応するよ
うに組合わされて配置されることを特徴とする。
（作用）
蓄熱材付伝熱管において、伝熱管の凹部と蓄熱材容器の
凸部が、伝熱管の凸部と蓄熱材容器の凹部が対応するよ
うにするならば、伝熱管の凸部と蓄熱材容器の凹部の隙
間に存在する蓄熱材の量は他の部分に比べて非常に少な
くなるので、日蝕時にはこの部分の蓄熱材がまず最初に
凝固するため、溶融訪欧の蓄熱材の長手方向への流動を
防止することができ、凝固時に発生する空隙の分布を管
長手方向に均一化することができる。
凸部が、伝熱管の凸部と蓄熱材容器の凹部が対応するよ
うにするならば、伝熱管の凸部と蓄熱材容器の凹部の隙
間に存在する蓄熱材の量は他の部分に比べて非常に少な
くなるので、日蝕時にはこの部分の蓄熱材がまず最初に
凝固するため、溶融訪欧の蓄熱材の長手方向への流動を
防止することができ、凝固時に発生する空隙の分布を管
長手方向に均一化することができる。
（実施例）
本発明の一実施例を第１図を参照して説明する。なお、
本実施例における一部構成は第３図、第４図および第５
図に示される従来技術によるものと同一の構成であり、
これらについては同一の符号を付して説明を省略する。
本実施例における一部構成は第３図、第４図および第５
図に示される従来技術によるものと同一の構成であり、
これらについては同一の符号を付して説明を省略する。
第１図は蓄熱材付伝熱管１４の断面図であり、伝熱管２
１の周囲に蓄熱材容器２２が配置されているのは従来技
術によるものと同様であるが、伝熱管２１と蓄熱材容器
２２が平滑面でなく凹凸面となっている点は従来のもの
にみられない新規な構成である。すなわち、伝熱管２１
はその表面に管長手方向に一定の間隔で凹部３１と凸部
３２を有し、蓄熱材容器２２もその表面に管長手方向に
伝熱管２１と同じ間隔で凸部３３と凹部３４を有すると
ともに、伝熱管２１の凹部３１と蓄熱材容器２２の凸部
３３とが、伝熱管２１の凸部３２と蓄熱材容器２２の凹
部３４とが対応するように構成されている。
１の周囲に蓄熱材容器２２が配置されているのは従来技
術によるものと同様であるが、伝熱管２１と蓄熱材容器
２２が平滑面でなく凹凸面となっている点は従来のもの
にみられない新規な構成である。すなわち、伝熱管２１
はその表面に管長手方向に一定の間隔で凹部３１と凸部
３２を有し、蓄熱材容器２２もその表面に管長手方向に
伝熱管２１と同じ間隔で凸部３３と凹部３４を有すると
ともに、伝熱管２１の凹部３１と蓄熱材容器２２の凸部
３３とが、伝熱管２１の凸部３２と蓄熱材容器２２の凹
部３４とが対応するように構成されている。
次に、上記構成によるところの本実施例の作用を説明す
る。日射時にはりフレフタ２によって集光された太陽光
は蓄熱材容器２２の外表面２４から入射し、その一部は
蓄熱材２３に蓄えられて、蓄熱材２３は固相から液相へ
と相変化し、残りは伝熱管２１の内表面２５から作動流
体に伝達される。日蝕時には蓄熱材２３に蓄えられた熱
が作動流体に伝達されるので、蓄熱材２３は液相から固
相へと相変化する。この際、伝熱管凸部３２と蓄熱材容
器凸部３４に挟まれた部分に存在する蓄熱材２３は、そ
の熱容量が小さいため、まず最初に凝固するので、伝熱
管凹部３１と蓄熱材容器凸部３３に挟まれた部分に存在
する溶融状態の蓄熱材２３の管長手方向への流動を防止
できる。
る。日射時にはりフレフタ２によって集光された太陽光
は蓄熱材容器２２の外表面２４から入射し、その一部は
蓄熱材２３に蓄えられて、蓄熱材２３は固相から液相へ
と相変化し、残りは伝熱管２１の内表面２５から作動流
体に伝達される。日蝕時には蓄熱材２３に蓄えられた熱
が作動流体に伝達されるので、蓄熱材２３は液相から固
相へと相変化する。この際、伝熱管凸部３２と蓄熱材容
器凸部３４に挟まれた部分に存在する蓄熱材２３は、そ
の熱容量が小さいため、まず最初に凝固するので、伝熱
管凹部３１と蓄熱材容器凸部３３に挟まれた部分に存在
する溶融状態の蓄熱材２３の管長手方向への流動を防止
できる。
かくして、蓄熱材２３の凝固時に不可避な空隙の発生箇
所を管長手方向に均一化することができる。
所を管長手方向に均一化することができる。
［発明の効果コ
以上説明したように本発明は伝熱管の凹部と蓄熱材容器
の凸部が、伝熱管の凸部と蓄熱材容器の凹部がそれぞれ
対応するように組合わされて配置されているから、蓄熱
材の凝固時に発生する空隙の分布を管長手方向に均一化
することができる。
の凸部が、伝熱管の凸部と蓄熱材容器の凹部がそれぞれ
対応するように組合わされて配置されているから、蓄熱
材の凝固時に発生する空隙の分布を管長手方向に均一化
することができる。
したがって、本発明によれば、熱的性能の劣化やホット
スポットの形成による蓄熱材容器の寿命の低下がなく、
また、蓄熱材容器、伝熱管に発生する熱膨張による伸び
差の吸収や伝熱管表面の凹凸を設けたことによる作動流
体の対流伝熱性能の向上といった副次的な効果も期待で
きる。
スポットの形成による蓄熱材容器の寿命の低下がなく、
また、蓄熱材容器、伝熱管に発生する熱膨張による伸び
差の吸収や伝熱管表面の凹凸を設けたことによる作動流
体の対流伝熱性能の向上といった副次的な効果も期待で
きる。
第１図は本発明による受蓄熱器の蓄熱材付伝熱管の一実
施例を示す断面図、第２図は宇宙軌道上発電プラントの
概略系統図、第３図は従来の受蓄熱器の一例を示す斜視
図、第４図は従来の受蓄熱器の要部を示す断面図、第５
図は従来の蓄熱材付伝熱管の一例を示す断面図である。 １・・・・・・・・・畳替熱器 ４・・・・・・・・・蓄熱材付伝熱管 〕・・・・・・・・・伝熱管 ２・・・・・・・・・蓄熱材容器 ３・・・・・・・・・蓄熱材 １・・・・・・・・・伝熱管凹部 ２・・・・・・・・・伝熱管凸部 ３・・・・・・・・・蓄熱材容器凸部 ４・・・・・・・・・蓄熱材容器凹部
施例を示す断面図、第２図は宇宙軌道上発電プラントの
概略系統図、第３図は従来の受蓄熱器の一例を示す斜視
図、第４図は従来の受蓄熱器の要部を示す断面図、第５
図は従来の蓄熱材付伝熱管の一例を示す断面図である。 １・・・・・・・・・畳替熱器 ４・・・・・・・・・蓄熱材付伝熱管 〕・・・・・・・・・伝熱管 ２・・・・・・・・・蓄熱材容器 ３・・・・・・・・・蓄熱材 １・・・・・・・・・伝熱管凹部 ２・・・・・・・・・伝熱管凸部 ３・・・・・・・・・蓄熱材容器凸部 ４・・・・・・・・・蓄熱材容器凹部
Claims (1)
- 胴の内壁面に倣い、かつ円周方向に互いの間隔が一定と
なるように配置された多数の蓄熱材付伝熱管を有し、太
陽光が前記胴の一側に設けられた開口部から内部に導か
れ、前記各蓄熱材付伝熱管の外表面に直接投射されるよ
うになっている受蓄熱器において、前記蓄熱材付伝熱管
は蓄熱材容器を長手方向に貫いて設けられた伝熱管を有
し、前記伝熱管はその表面に管長手方向に一定の間隔を
保持して交互に形成される凹部と凸部を備え、前記蓄熱
材容器はその表面に容器長手方向に前記伝熱管と略同一
の間隔を保って交互に形成される凹部と凸部とを有し、
双方が前記伝熱管の凹部と前記蓄熱材容器の凸部と、前
記伝熱管の凸部と前記蓄熱材容器の凹部とそれぞれ対応
するように組合わされて配置されることを特徴とする受
蓄熱器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63173112A JPH0225662A (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 受蓄熱器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63173112A JPH0225662A (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 受蓄熱器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0225662A true JPH0225662A (ja) | 1990-01-29 |
Family
ID=15954377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63173112A Pending JPH0225662A (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 受蓄熱器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0225662A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200453077Y1 (ko) * | 2008-10-27 | 2011-04-12 | 권형철 | 태양열 집열호스 |
-
1988
- 1988-07-12 JP JP63173112A patent/JPH0225662A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200453077Y1 (ko) * | 2008-10-27 | 2011-04-12 | 권형철 | 태양열 집열호스 |
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