JPH04113191A - 受蓄熱器 - Google Patents
受蓄熱器Info
- Publication number
- JPH04113191A JPH04113191A JP2232511A JP23251190A JPH04113191A JP H04113191 A JPH04113191 A JP H04113191A JP 2232511 A JP2232511 A JP 2232511A JP 23251190 A JP23251190 A JP 23251190A JP H04113191 A JPH04113191 A JP H04113191A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- heat storage
- storage material
- container
- transmitting pipe
- 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
Links
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
- Photovoltaic Devices (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）
本発明は蓄熱式熱交換器に係り、さらに詳しくは宇宙空
間のように無重力、かつ真空の環境で用いられる受蓄熱
器に関する。
間のように無重力、かつ真空の環境で用いられる受蓄熱
器に関する。
（従来の技術）
蓄熱式熱交換器が宇宙環境（地球を回る軌道上）で使用
されるのは次のことが問題になるからである。すなわち
、周回軌道が地球に近い、いわゆる低軌道の宇宙基地等
においては太陽光に直射される時間（日射時間）と、地
球の影に入って直射のない時間（日蝕時間）との間に極
端な開きはない。例えば、周回周期が９０分の場合、日
射時間は６０分間１日蝕時間は３０分という具合に熱の
供給を断たれる状態が長時間続くことになり、熱交換器
の機能が停止してしまう。このため、熱の供給が断たれ
る間も休むことなく熱交換器を働かせるために蓄熱機能
を備えた熱交換器の適用が欠かせないものとなる。
されるのは次のことが問題になるからである。すなわち
、周回軌道が地球に近い、いわゆる低軌道の宇宙基地等
においては太陽光に直射される時間（日射時間）と、地
球の影に入って直射のない時間（日蝕時間）との間に極
端な開きはない。例えば、周回周期が９０分の場合、日
射時間は６０分間１日蝕時間は３０分という具合に熱の
供給を断たれる状態が長時間続くことになり、熱交換器
の機能が停止してしまう。このため、熱の供給が断たれ
る間も休むことなく熱交換器を働かせるために蓄熱機能
を備えた熱交換器の適用が欠かせないものとなる。
第３図に蓄熱機能を備えた熱交換器、即ち受蓄熱器１の
一例を示す。図において、受蓄熱器１のＷ４１１の一端
に設けられた作動流体人口１２から胴１１内に導かれた
作動流作体は、環状の入口マニホルドＩ３に流れてそこ
から各蓄熱材付伝熱管】４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、この間に胴１１の
他端に設けられた開口部１５を経て胴ｌｌ内に導かれる
太陽光線から輻射熱を受取り、温度が上昇する。
一例を示す。図において、受蓄熱器１のＷ４１１の一端
に設けられた作動流体人口１２から胴１１内に導かれた
作動流作体は、環状の入口マニホルドＩ３に流れてそこ
から各蓄熱材付伝熱管】４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、この間に胴１１の
他端に設けられた開口部１５を経て胴ｌｌ内に導かれる
太陽光線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を介して外部に抽出される。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
。
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を介して外部に抽出される。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
。
また、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。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。
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がら入射し、その
一部は蓄熱材２３ら蓄えられ、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。
一部は蓄熱材２３ら蓄えられ、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、このような受容熱器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
とき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。即ち、開口部１５を経てｔｒｉｌｌ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１
４の正射面側には大量に投射されるが、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。
伝熱管１４では太陽からの輻射熱を蓄熱材２３に蓄える
とき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。即ち、開口部１５を経てｔｒｉｌｌ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１
４の正射面側には大量に投射されるが、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（蓄熱開始時
）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）における同じ分布状態をそれぞれ表し
ている。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
も固相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、局部的
に限られると、蓄熱材２３と接している蓄熱材容器２２
にき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ｚ３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にかけての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
ける蓄熱材２３には蓄熱開始から終了迄の間の９０分間
で約２００度の温度上昇が見られ、これが周期的に繰り
返される。特に蓄熱終了時に円周方向の温度勾配は約３
００度にも達する。この温度変化及び円周方向の温度勾
配により蓄熱材容器２２には繰り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
損が生じて受容熱器１の働きが停止してしまう危険性が
ある。
）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）における同じ分布状態をそれぞれ表し
ている。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
も固相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、局部的
に限られると、蓄熱材２３と接している蓄熱材容器２２
にき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ｚ３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にかけての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
ける蓄熱材２３には蓄熱開始から終了迄の間の９０分間
で約２００度の温度上昇が見られ、これが周期的に繰り
返される。特に蓄熱終了時に円周方向の温度勾配は約３
００度にも達する。この温度変化及び円周方向の温度勾
配により蓄熱材容器２２には繰り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
損が生じて受容熱器１の働きが停止してしまう危険性が
ある。
したがって、本発明の目的は受容熱器の蓄熱材容器が周
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
して蓄熱材容器の疲労寿命の低下を防止するようにした
受容熱器を提供することにある。
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
して蓄熱材容器の疲労寿命の低下を防止するようにした
受容熱器を提供することにある。
（課題を解決するための手段）
本発明による受容熱器は胴の内壁面に倣い、かつ円周方
向にたがいの間隔が一定に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
に直接投射されるようになっている受容熱器において、
蓄熱材付伝熱管の周囲に蓄熱材容器と一体にヒートパイ
プを設置することを特徴とするものである。
向にたがいの間隔が一定に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
に直接投射されるようになっている受容熱器において、
蓄熱材付伝熱管の周囲に蓄熱材容器と一体にヒートパイ
プを設置することを特徴とするものである。
（作 用）
蓄熱材付伝熱管の周囲にヒートパイプを設置することに
より、正射面側と反射面側の蓄熱材温度分布を蓄熱開始
及び蓄熱終了時共に平準化することができる。従って受
容熱器の伝熱管、蓄熱材容器が周期的に受ける円周方向
の温度分布を小さくすることができる。
より、正射面側と反射面側の蓄熱材温度分布を蓄熱開始
及び蓄熱終了時共に平準化することができる。従って受
容熱器の伝熱管、蓄熱材容器が周期的に受ける円周方向
の温度分布を小さくすることができる。
（実施例）
本発明の一実施例を第１図及び第２図を参照して説明す
る。
る。
第１図において、蓄熱材付伝熱管１４は円筒状の胴１１
に沿って置かれる断熱材１９と接し、かつ円筒方向に等
間隔に設置されている。この蓄熱材付伝熱管】４は伝熱
管２１とこの伝熱管２１り外側を覆う蓄熱材容器２２か
ら構成され、かつ蓄熱材容器２２内に蓄熱材２３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２２の回りにヒートパイプ２８を設置している点
は従来のものに見られない新規な構成である。このヒー
トパイプ２８は第２図に示すように蓄熱材容器２２の外
表面をそのヒートパイプの容器の一部として使用し、蓄
熱材容器と一体化した構成としている。この構成とした
ことにより従来例に見られるようなヒートパイプを蓄熱
材容器の外側に巻き付けた場合と違って接触熱抵抗をな
くすことができ、効率的に熱移動を行なえる。
に沿って置かれる断熱材１９と接し、かつ円筒方向に等
間隔に設置されている。この蓄熱材付伝熱管】４は伝熱
管２１とこの伝熱管２１り外側を覆う蓄熱材容器２２か
ら構成され、かつ蓄熱材容器２２内に蓄熱材２３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２２の回りにヒートパイプ２８を設置している点
は従来のものに見られない新規な構成である。このヒー
トパイプ２８は第２図に示すように蓄熱材容器２２の外
表面をそのヒートパイプの容器の一部として使用し、蓄
熱材容器と一体化した構成としている。この構成とした
ことにより従来例に見られるようなヒートパイプを蓄熱
材容器の外側に巻き付けた場合と違って接触熱抵抗をな
くすことができ、効率的に熱移動を行なえる。
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１４の正射面側に大量に入射する。こ
の時蓄熱材容器の外側にヒートパイプ２８が設置してあ
り、入熱の一部を反射面側に伝達させるために、正射面
側の入熱があっても蓄熱材２３の温度は従来例はど急激
に上昇しない。
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１４の正射面側に大量に入射する。こ
の時蓄熱材容器の外側にヒートパイプ２８が設置してあ
り、入熱の一部を反射面側に伝達させるために、正射面
側の入熱があっても蓄熱材２３の温度は従来例はど急激
に上昇しない。
また、蓄熱終了時においても蓄熱容器頂部近傍の蓄熱材
２３の温度も低くすることができる。一方、日蝕時にお
いても従来技術では第７図に示すように、正射面頂部Ａ
と反射面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。
２３の温度も低くすることができる。一方、日蝕時にお
いても従来技術では第７図に示すように、正射面頂部Ａ
と反射面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
、日蝕時共に生じていた蓄熱材容器２２及び伝熱管２１
の円周方向の温度勾配を平準化することができる。
、日蝕時共に生じていた蓄熱材容器２２及び伝熱管２１
の円周方向の温度勾配を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周囲にヒ
ートパイプを設置し、入熱を均一化することにより蓄熱
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動も抑えることを可能
にし、発電量を一定化することに寄与するものである。
ートパイプを設置し、入熱を均一化することにより蓄熱
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動も抑えることを可能
にし、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、本発明によれば１円周方向の温度勾配によ
る伝熱管の疲労寿命の低下がなく、また、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。
る伝熱管の疲労寿命の低下がなく、また、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
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、第６図は従来技術による太陽
光入射開始時（、）並びに太陽光入射終了時（ｂ）にお
ける固液の分布を示す図、第７図は同蓄熱材の円周方向
の温度分布を示す図である。 １４・・蓄熱材付伝熱管 ２２・・蓄熱材容器 ２８・ヒートパイプ ２１・伝熱管 ２３・蓄熱材 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 第 図 （ａ） （ｂ） 第 図 （頂部） （頂部） 円周 第 図
２図は本発明による蓄熱材付伝熱管の構成図、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、第６図は従来技術による太陽
光入射開始時（、）並びに太陽光入射終了時（ｂ）にお
ける固液の分布を示す図、第７図は同蓄熱材の円周方向
の温度分布を示す図である。 １４・・蓄熱材付伝熱管 ２２・・蓄熱材容器 ２８・ヒートパイプ ２１・伝熱管 ２３・蓄熱材 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 第 図 （ａ） （ｂ） 第 図 （頂部） （頂部） 円周 第 図
Claims (1)
- 胴り内壁面に倣い、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周囲に蓄
熱材容器と一体に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 |
|---|---|---|---|
| JP2232511A JPH04113191A (ja) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | 受蓄熱器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2232511A JPH04113191A (ja) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | 受蓄熱器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04113191A true JPH04113191A (ja) | 1992-04-14 |
Family
ID=16940481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2232511A Pending JPH04113191A (ja) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | 受蓄熱器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04113191A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011007458A (ja) * | 2009-06-29 | 2011-01-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 太陽光集光受熱器及び太陽熱発電装置 |
| US10060418B2 (en) | 2011-11-25 | 2018-08-28 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Solar heat receiver and solar heat power generation device |
-
1990
- 1990-09-04 JP JP2232511A patent/JPH04113191A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011007458A (ja) * | 2009-06-29 | 2011-01-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 太陽光集光受熱器及び太陽熱発電装置 |
| US10060418B2 (en) | 2011-11-25 | 2018-08-28 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Solar heat receiver and solar heat power generation device |
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