JPH0264230A - 受蓄熱器 - Google Patents
受蓄熱器Info
- Publication number
- JPH0264230A JPH0264230A JP63214866A JP21486688A JPH0264230A JP H0264230 A JPH0264230 A JP H0264230A JP 63214866 A JP63214866 A JP 63214866A JP 21486688 A JP21486688 A JP 21486688A JP H0264230 A JPH0264230 A JP H0264230A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- heat storage
- storage material
- regenerative material
- heat transfer
- 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
-
- 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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (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シス
テム用受蓄熱器に関する。
テム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
電方式として太陽熱により流体を加熱し。
電方式として太陽熱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輻射熱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
な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、
即ち、受蓄熱器が使用される。
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輻射熱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
な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、
即ち、受蓄熱器が使用される。
第３図はこの様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ｌにおいてリフ
レクタ２によって集光された太陽熱により加熱され、膨
脹タービン３に導かれて膨脹を遂げる。このため膨脹タ
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。膨脹タービン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湿と
なり、圧縮１１！Ｉｌ！４に導入されて加圧されて後、
再生器６に送られる。再生器６には上述した膨張タービ
ン３の排気が流れており。
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ｌにおいてリフ
レクタ２によって集光された太陽熱により加熱され、膨
脹タービン３に導かれて膨脹を遂げる。このため膨脹タ
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。膨脹タービン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湿と
なり、圧縮１１！Ｉｌ！４に導入されて加圧されて後、
再生器６に送られる。再生器６には上述した膨張タービ
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、その援受蓄熱器１に供給される。
れ、その援受蓄熱器１に供給される。
第４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。即ち、図において。
一例を示している。即ち、図において。
受蓄熱器１のＭＩＩの一端に設けられた作動流体人口１
２から胴ｌｌ内に導かれた作動流体は、環状の入口マニ
ホールド１３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１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ｌ】内に導かれる太陽光から輻射熱を受取り、温
度が上昇する。
２から胴ｌｌ内に導かれた作動流体は、環状の入口マニ
ホールド１３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１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ｌ】内に導かれる太陽光から輻射熱を受取り、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。
また、第５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１５１１１
の内壁面に沿って置かれる断熱材１９と接し。
を改めて示すもので、蓄熱材付伝熱管１４は１５１１１
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２
１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
用して蓄熱を行う相変化蓄熱材である。
１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内の内
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。
一部は蓄熱材２３に蓄えられ、残りは伝熱管２１内の内
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に用いられる蓄熱材付
伝熱管１４では太陽からの輻射熱を蓄熱材２３に蓄える
時に太陽光の入射方向に向いている側。
伝熱管１４では太陽からの輻射熱を蓄熱材２３に蓄える
時に太陽光の入射方向に向いている側。
つまり正射面側と、その反対側つまり反射面側との間で
入熱の不均一が生じている。すなわち、開口部１５を経
て胴ｌｌ内に入射した太陽光は入射方向に面した蓄熱材
付伝熱管１４の正射面側には大量に投射されるが１反射
面側には直接投射される太陽光がなく、僅かに反射光の
みが投射されるだけであり、円周方向に入熱の著しい偏
りが生じる。この入熱の偏りに起因して蓄熱材２３がど
のような影響を受けるかを調べた結果が第６図に示され
ている。ここで、第６図（ａ）は太陽光入射開始時（？
９熱開始）における固液の分布状態を、同（ｂ）は太陽
光入射終了時（蓄熱終了）におけるｌｉＪじ分布状態を
それぞれ示している０図から明らかなように正射面側の
蓄熱材２３は蓄熱開始と終了との間で多くの部分が固相
Ｘから液相ｙへと変化し、相変化蓄熱材として有効に機
能しているのに対し、反射面側の蓄熱材２３は同様な時
間が経過しても同相Ｘのままであり、有効に働くまでに
至らない。このように蓄熱材２３の相変化が全周にわた
らず動部に限られると、Ｗ熱材２３と接している伝熱管
２１と蓄熱材容器２３には周期的に大きな熱応力が発生
する。
入熱の不均一が生じている。すなわち、開口部１５を経
て胴ｌｌ内に入射した太陽光は入射方向に面した蓄熱材
付伝熱管１４の正射面側には大量に投射されるが１反射
面側には直接投射される太陽光がなく、僅かに反射光の
みが投射されるだけであり、円周方向に入熱の著しい偏
りが生じる。この入熱の偏りに起因して蓄熱材２３がど
のような影響を受けるかを調べた結果が第６図に示され
ている。ここで、第６図（ａ）は太陽光入射開始時（？
９熱開始）における固液の分布状態を、同（ｂ）は太陽
光入射終了時（蓄熱終了）におけるｌｉＪじ分布状態を
それぞれ示している０図から明らかなように正射面側の
蓄熱材２３は蓄熱開始と終了との間で多くの部分が固相
Ｘから液相ｙへと変化し、相変化蓄熱材として有効に機
能しているのに対し、反射面側の蓄熱材２３は同様な時
間が経過しても同相Ｘのままであり、有効に働くまでに
至らない。このように蓄熱材２３の相変化が全周にわた
らず動部に限られると、Ｗ熱材２３と接している伝熱管
２１と蓄熱材容器２３には周期的に大きな熱応力が発生
する。
すなわち、第７図には蓄熱材２３の第６図に示される正
射面側の頂部Ａから反射面側の頂部Ｂにかけて平均温度
の分布を調べた結果が示されている。
射面側の頂部Ａから反射面側の頂部Ｂにかけて平均温度
の分布を調べた結果が示されている。
図に示されるように頂部Ａにおける？ＪＭ材２３には蓄
熱開始から終了までの約９０分間で約２００℃の温度上
昇がみられ、これが周期的に繰返される。特に、蓄熱終
了時に円周方向の温度勾配は約３００℃にも達する。こ
の温度変化および円周方向の温度勾配により蓄熱材容器
２３には繰返し大きな熱応力が発生し、これが疲労とな
って蓄積され、短期間のうちに破損が生じて受蓄熱器１
の働きが停止してしまう危険性がある。
熱開始から終了までの約９０分間で約２００℃の温度上
昇がみられ、これが周期的に繰返される。特に、蓄熱終
了時に円周方向の温度勾配は約３００℃にも達する。こ
の温度変化および円周方向の温度勾配により蓄熱材容器
２３には繰返し大きな熱応力が発生し、これが疲労とな
って蓄積され、短期間のうちに破損が生じて受蓄熱器１
の働きが停止してしまう危険性がある。
したがって、本発明の目的は受蓄熱器の伝熱管、蓄熱材
容器が周期的に受ける円周方向の温度勾配を小さくして
伝熱管、蓄熱材容器の疲労寿命の低下を防止するように
した受蓄熱器を提供することにある。
容器が周期的に受ける円周方向の温度勾配を小さくして
伝熱管、蓄熱材容器の疲労寿命の低下を防止するように
した受蓄熱器を提供することにある。
（課題を解決するための手段）
本発明による受蓄熱器は、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
開口部から内部に導かれ、各蓄熱材付伝熱管の正射面側
に直接投射される様になっている受蓄熱器において、蓄
熱材付伝熱管の内部の正射面側に管軸方向に沿って延在
するヒートパイプを設置することを特徴とするものであ
る。
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
開口部から内部に導かれ、各蓄熱材付伝熱管の正射面側
に直接投射される様になっている受蓄熱器において、蓄
熱材付伝熱管の内部の正射面側に管軸方向に沿って延在
するヒートパイプを設置することを特徴とするものであ
る。
（作用）
蓄熱材温度変化が著しく、蓄熱終了時に高温となる蓄熱
材付伝熱管の正射面側の熱の一部をヒートパイプによっ
て除去し、宇宙空間に放出することによって、正射面側
と反射面側の蓄熱材温度分布を、蓄熱監視及び蓄熱終了
時共に平準化することができる。従って受蓄熱器の伝熱
管、蓄熱材容器が周期的に受ける円周方向の温度勾配を
小さくすることができる。
材付伝熱管の正射面側の熱の一部をヒートパイプによっ
て除去し、宇宙空間に放出することによって、正射面側
と反射面側の蓄熱材温度分布を、蓄熱監視及び蓄熱終了
時共に平準化することができる。従って受蓄熱器の伝熱
管、蓄熱材容器が周期的に受ける円周方向の温度勾配を
小さくすることができる。
（実施例）
本発明の一実施例をｊｌ’５１図及び第２図を参照して
説明する。
説明する。
なお１本実施例における一部構成は第４図及び第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。
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４図において、蓄熱材付伝熱管３１は１円筒状の胴１
１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。この蓄熱材付伝熱管
３１が伝熱管３２と、この伝熱管３２の外側を覆う蓄熱
材容器３３とから構成され、かつ蓄熱材容器３３内に蓄
熱材３４を封入しているのは従来技術によるものと同様
であるが、蓄熱材容器３３中にヒートパイプ３５を設置
している点は従来のものにみられない新規な構成である
。
１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。この蓄熱材付伝熱管
３１が伝熱管３２と、この伝熱管３２の外側を覆う蓄熱
材容器３３とから構成され、かつ蓄熱材容器３３内に蓄
熱材３４を封入しているのは従来技術によるものと同様
であるが、蓄熱材容器３３中にヒートパイプ３５を設置
している点は従来のものにみられない新規な構成である
。
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。開口部１５より入射した太陽光は入射方向に面した
各蓄熱材付伝熱管３１の正射面側に直接投射されるため
、太陽光による輻射熱は、各蓄熱材付伝熱管３１の正射
面側に大量に流れ込む。このとき、蓄熱材容器中正射面
側の頂部に近い部分にはヒートパイプ３５が設置してあ
り、入熱の一部を再び宇宙空間へ放出するために、大量
の入熱があっても蓄熱材３４の温度はそれ程急激に上昇
しない、また、ＦＦ熱終了時においても蓄熱容器頂部近
傍の蓄熱材の温度上昇も抑えることができる。−方１日
蝕時においても従来技術では第４図に示すように、正射
面頂部Ａと反射面頂部Ｂの間に１００℃以上の温度勾配
が生じているが、本発明ではこの時の温度勾配をも低減
することが可能である。
る。開口部１５より入射した太陽光は入射方向に面した
各蓄熱材付伝熱管３１の正射面側に直接投射されるため
、太陽光による輻射熱は、各蓄熱材付伝熱管３１の正射
面側に大量に流れ込む。このとき、蓄熱材容器中正射面
側の頂部に近い部分にはヒートパイプ３５が設置してあ
り、入熱の一部を再び宇宙空間へ放出するために、大量
の入熱があっても蓄熱材３４の温度はそれ程急激に上昇
しない、また、ＦＦ熱終了時においても蓄熱容器頂部近
傍の蓄熱材の温度上昇も抑えることができる。−方１日
蝕時においても従来技術では第４図に示すように、正射
面頂部Ａと反射面頂部Ｂの間に１００℃以上の温度勾配
が生じているが、本発明ではこの時の温度勾配をも低減
することが可能である。
かくして、従来の受蓄熱器の蓄熱材付伝熱管では日射時
１日蝕時共に生じていた蓄熱材容器及び伝熱管の円周方
向の温度勾配を本発明によって平準化することができる
。
１日蝕時共に生じていた蓄熱材容器及び伝熱管の円周方
向の温度勾配を本発明によって平準化することができる
。
以上説明したように本発明は蓄熱材付伝熱管の内部にヒ
ートパイプを設置し、入熱の一部を宇宙空間に放出する
ことによって、蓄熱材容器が周期的に受ける温度変化及
び円周方向の温度勾配を小さくすることができる。また
このことは、伝熱管内を流れる作動流体の出口温度変化
も抑えることを可能にし１発電量を一定化することに寄
与するものである。したがって１本発明によれば、円周
方向の湿度勾配による伝熱管の疲労痔命の低下がなく、
また１発電量を一定化することを可能にするという優れ
た効果を奏する。
ートパイプを設置し、入熱の一部を宇宙空間に放出する
ことによって、蓄熱材容器が周期的に受ける温度変化及
び円周方向の温度勾配を小さくすることができる。また
このことは、伝熱管内を流れる作動流体の出口温度変化
も抑えることを可能にし１発電量を一定化することに寄
与するものである。したがって１本発明によれば、円周
方向の湿度勾配による伝熱管の疲労痔命の低下がなく、
また１発電量を一定化することを可能にするという優れ
た効果を奏する。
第１図は本発明による受蓄熱器の要部を示す断面図、第
２図は本発明による蓄熱材付伝熱管の構成図、第３図は
宇宙軌道上発電プラントの概略系統図、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、第６図は従来の蓄熱材付伝
熱管の一例を示す断面図、第７図は従来技術による蓄熱
材の相変化状態を示す説明図、第８図は同蓄熱材の温度
分布を示す線図である。 ３１・・・蓄熱材付伝熱管 ３２・・・伝熱管３３・
・・蓄熱材容器 ３４・・・蓄熱材３５・・・ヒ
ートパイプ
２図は本発明による蓄熱材付伝熱管の構成図、第３図は
宇宙軌道上発電プラントの概略系統図、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、第６図は従来の蓄熱材付伝
熱管の一例を示す断面図、第７図は従来技術による蓄熱
材の相変化状態を示す説明図、第８図は同蓄熱材の温度
分布を示す線図である。 ３１・・・蓄熱材付伝熱管 ３２・・・伝熱管３３・
・・蓄熱材容器 ３４・・・蓄熱材３５・・・ヒ
ートパイプ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 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、前
記蓄熱材付伝熱管は伝熱管とその外側に蓄熱材を収納し
た蓄熱材容器とから構成されており、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
材付伝熱管の正射面側に直接投射されるようになってい
る受蓄熱器において、前記各蓄熱材付伝熱管の内部の正
射面側に管軸方向に沿って延在するヒ ートパイプを設置したことを特徴とする受蓄熱器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63214866A JPH0264230A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 受蓄熱器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63214866A JPH0264230A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 受蓄熱器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0264230A true JPH0264230A (ja) | 1990-03-05 |
Family
ID=16662855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63214866A Pending JPH0264230A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 受蓄熱器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0264230A (ja) |
-
1988
- 1988-08-31 JP JP63214866A patent/JPH0264230A/ja active Pending
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