JPS6273092A

JPS6273092A - 蓄熱装置

Info

Publication number: JPS6273092A
Application number: JP60210261A
Authority: JP
Inventors: Shin Fujitani; 伸藤谷; Ikuro Yonezu; 育郎米津; Naojiro Honda; 本田　直二郎
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1985-09-25
Filing date: 1985-09-25
Publication date: 1987-04-03
Also published as: JPH0228797B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は金属水素化物の水素化、脱水素化反応を利用し
た蓄熱装置に関する。

（ロ）従来の技術ある種の全屈あるいは合金は水素と可逆的に反応するが
、この際に生じる反応熱を有効利用しようという試みが
現在型んになされ、その一つに蓄熱装置があり各種程案
されている。

金属水素化物の水素化、脱水素化の反応熱を（°１」用
する蓄熱装置では、その放熱時において、暖房あるいは
給湯などの熱負荷が増大する程、熱負荷内を循環して再
び蓄熱槽に流入する熱媒の入口温度が低下するようにな
り、蓄熱槽に供給する熱媒流量あるいは蓄熱槽から出る
熱媒の出口温度を増す必要がある。

従来の蓄熱装置では、このような熱負荷の変動に対応す
る蓄熱槽への熱媒の入口温度、あるいは、熱媒流ｉ１１
の変動が、フィードバック制御系に伝わリ、制御量であ
る蓄熱槽より熱負荷へ供給される熱媒の出口温度が設定
値と偏差を生じた後に、この偏差を小さくするように蓄
熱槽への水素流量を操作していたため、水素流量の操作
に対する熱媒出口温度の応答が遅い蓄熱槽では、熱媒出
口温度は設定値を大きくはずれてハンチングし、熱負荷
側の作動に支障を来たす問題点があった。

（ハ）発明が解決しようとする間屈点本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、常に安定し
た湿度の熱媒を熱負荷へ供給することのできる蓄熱装置
を提供することを目的とする。

（ニ）問題点を解決するための手段水素貯蔵槽から複数の蓄熱槽に各水素流量調節弁を介し
て水素配管を接続すると共に、それら複数の蓄熱槽に熱
媒管を直列に接続し、その熱媒管を流れる熱媒の各蓄熱
槽の入口温度と、流量と。

予め設定した各蓄熱槽の出口温度とに基づき、前記各水
素流量調節弁の開度を調節するようにしたことを特徴と
している。

（ホ）作用上記のように構成することにより、熱負荷に熱媒からの
熱を供給する際には、熱負荷の変動に対応する蓄熱槽の
熱媒入口温度、熱媒流量の変動がフィードバック制御系
に伝わり、熱媒出口温度が設定値をはずれて変動する前
に水素流量を操作するため、熱負荷の変動に対する熱媒
出口温度の変動は抑制される。しかも、直列に熱媒配管
された蓄熱槽の各々に対して係る制御動作調節器を設置
することにより、蓄熱槽より熱負荷に供給する熱媒温度
を設定値に対してハンチングすることなく安定な温度に
維持することができる。

（へ）実施例以下、本発明の実施例を図面にもとづき詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示す蓄熱装置の概念構成図
で、■は水素貯蔵槽であり、冷却用熱源２および廃熱源
３との間で熱媒配管４の中を流れる熱媒を介して内部に
充填された金属水素化物５との間で熱のやりとりを行な
うための熱交換器６を備えている。また、冷却用熱源２
と廃熱源３とは三方切替弁７により水素貯蔵槽１内の熱
交換器６との接続が切り換えられる。

１　＋−、１２および１３は蓄熱槽であり、暖房用など
の熱負荷１４およびソーラコレクタ１５との間で熱媒配
管１６の中を流れる熱媒を介して内部に充填された金属
水素化物１７４８および１９との間で熱のやりとりを行
なうための熱交換器２０．２１および２２を備えている
。これらの熱交換器２０．２１および２２は熱媒配管１
６により直列に接続されでいる。また、熱負荷１・１と
ソーラコレクタ１５とは三方切替弁２３により、蓄熱槽
内の熱交換器２０．２１および２２との接続が切り換え
られる。

水素貯蔵槽１と蓄熱槽１．　Ｌ　、　１２および１３の
各々は、流量調節弁２／１．２５および２６を介して、
水素配管２７により接続されている。それらの流量調節
弁２４゜２５および２６は制御動作調節器２８．２９お
よび３０からの調筋信号Ｇｌ、Ｇ２．Ｇ３によって開度
が調節され、水素流量の調節が行なわれる。

蓄熱槽１１，１２および１３の各々の熱媒入口配管内に
は温度センサ３１，３２および３３が配置されている。

また、蓄熱槽より熱負荷１４あるいはソーラコレクタ１
５に至る熱媒配管１６には流量センサ３４が配管されて
いる。

制御動作調節器２８．２９および３０は温度センサ３】
。

３２および３３から得られる蓄熱槽への熱媒入口温度と
、流量センサ３４から得られる熱媒流量と、予め設定さ
れる蓄熱槽からの熱媒出口温度設定値Ｔｓ　＋　。

ＴＳ２およびＴｓ３とを入力し、後述する演算式を用い
て前？２調節信号Ｇｌ、Ｇ２およびＧ３を算出する。

なお、直列に熱媒配管により直列に接続されろ蓄熱槽の
数は３個に限るものではない。

以上の構成で、水素貯蔵槽１に充填される金属水素化物
５は、蓄熱槽１１，１２および１３内に充填される金属
水素化物１７．１８および１９に比べて、同一温度でよ
り高い平衡水素圧力を有するものとする。

また、金属水素化物１７．１８および１９は同一の平衡
特性を有するものであってもよいし、同一温度で金属水
素化物１７．１８および１９の順により低い平衡水素圧
力を有するものであってもよい。

ここで、水素貯蔵槽１側に配置された冷却用熱源２およ
び廃熱源３の温度レベルを各々２５℃および５０°Ｃ程
度とし、蓄熱槽側に配置されたソーラコレクタ１５の温
度レベルを９０℃程度とすると、水素貯′ｉａ槽１に充
填される全翼水素化物５としてはＬａＮｉ５　　Ｈ系が
、蓄熱槽１１．１２および１３に充填される金属水素化
物１７．１８および１９としてはＣａＮｉ５−Ｈ系が適
切である。

さて、放熱時においては、三方切替弁７および三方切替
弁２３を廃熱源３および熱負荷１４に切り換える。この
とき、水素貯蔵槽１側の水素圧力は蓄熱槽側の水素圧力
より高くなり、水素管蔵槽１より蓄熱槽１１．１２およ
び１３に水素ガスが流れ、蓄熱槽内に充填された金１水
素化物１７．１８および１９との水素化反応により、反
応熱が生じ、この結果、蓄熱槽１１，１２および１３内
に設けられた熱交換器２０゜２１オよび２２内を流れる
熱媒の温度は上昇する。かかる状況を蓄熱槽１１に関す
る熱収支式で表わせば。

次式が得られる。

Ｃ−ｑ・（Ｔ２−Ｔ＋）＝η・ΔＨ−ｆ＋　　　・・・
・・・（１）但し、Ｃは熱媒の熱容量、ｑは流量センサ
３４によす計測される熱媒流量、ηは熱交換器２０の効
率、ΔＨは単位流量当りの水素化反応熱、ｆ＋は水素流
量、Ｔ１は温度センサ３１により計測される蓄熱槽１１
への熱媒の入口温度、Ｔ２は蓄熱槽１１からの熱媒の出
口温度を表わすものとする。

ここで、水素流量を操作量として、熱媒出口温度Ｔ２を
熱媒出口温度設定値Ｔｓｒに等しくするため、前記（１
）式でＴ２＝Ｔｓ＋とおいて水素流量ｆ＋を求めれば、
下式（２）が得られる。

熱負荷１４に必要とされる熱量の変動に伴い、熱媒流ｆ
ｆ１ｑあるいは蓄熱槽１１への熱媒入口温度Ｔ１が変動
した場合は、ただちに上式（２）に従って、水素流量ｆ
１を変更することにより、変更しない場合に比べて、制
御量である蓄熱槽１１の熱媒出入温度丁２の変動を小さ
く抑えることができる。

以上示した制御動作は、制御動作調節器２８により行な
われ、熱媒出ロ温度設定値Ｔｓ＋、熱媒入口温度Ｔ＋お
よび熱媒流量ｑの各々の値に見合った水、素流量設定信
号Ｇ１が水素流量調節弁２４に送られる。

同様の制御動作は蓄熱槽１２および１３の各々において
も行なわれる。

第２図は、第１図の熱負荷１４の変動に伴い、蓄熱槽１
１．１２および１３への熱媒流量ｑおよび熱媒入口温度
Ｔ＋、Ｔ＝およびＴ３が変動した場合の各々の蓄熱槽１
１．．１２および１３の熱媒出口温度Ｔ２．Ｔ３および
Ｔ４の経時変化を示す。

時刻し０に至るまで定常状態にあった蓄熱槽１１゜１２
および１３の各々の熱媒出口温度は、時刻しｏにおける
熱負荷１１１の変動に伴う熱媒流量ｑおよび蓄熱槽１１
への熱媒の入口温度Ｔ１の変動により、設定［Ｔｓ＋　
、ＴＳ　２およびＴＳ３に対して制御偏差を生ずるが、
その大きさの度合は、熱負荷に直接供給される蓄熱Ｎ１
１３からの熱媒の出口温度Ｔ４に至っては極めて小さな
ものとなる。

このように、先に述にた制御動作を有するフィードバッ
ク制御を施した複数個の蓄熱槽を直列に熱媒配管した場
合は各々の蓄熱槽において熱負荷に供給する熱媒の温度
を段階的に昇温しつつ、熱負荷の変動に対しても熱媒を
極めて安定な温度に推持することができる。

なお、蓄熱時においては三方切替弁７および三方切替弁
２３を冷却用熱源２およびソーラコレクタ１５に切り換
えることにより、蓄熱槽側の水素圧力は水素貯蔵槽側の
水素圧力より高くなり、蓄熱槽１　］、　、　１２およ
び１３より水素貯蔵槽１に水素ガスをもどすことができ
る。

（ト）発明の詳細な説明したように本発明によれば、暖房負荷あるいは給
湯負荷などのような負荷量の変動が太き（、しかも常に
一定レベルの温度が要求されるような熱負荷に対しても
、常に安定した温度レベルの熟を供給することができ、
この結果、熱負荷を良好に作動させることができるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る蓄熱装置の概念構成図
、第２図は第１図の蓄熱装置の放熱動作時の各蓄熱槽の
熱媒出入口温度と、熱媒流量の変化特性図である。１・・　水素貯蔵槽、２　・・冷却用熱源、３・・廃熱
源、４，１６・・・熱媒配管、５．１７，１８．１９・
・・金属水零化物、６，２０，２１．２２・・・熱交換
器、７，２３　　・・三方切替弁、　１１，１２，１３
・・・蓄熱槽、１４・・・熱負荷。１５・・　ソーラコレクタ、２４，２５．２６・・・流
量調節弁、２８．２９．３０・・・制御動作調節器、３
１，３２．３３　　・・温度センサ、県・・・流量セン
サ。７４≧ 代理人　弁理士　　紋　１）　誠　　゛）＼、　　　７丈、−′

Claims

【特許請求の範囲】

耐圧容器内部に金属水素化物と熱交換器を収納すると共
に、水素配管を取り付けて成る水素貯蔵槽と、この水素
貯蔵槽の熱交換器に接続された熱媒配管に三方切替弁を
介して接続される冷却用熱源および廃熱源と、耐圧容器
内部に金属水素化物と熱交換器を収納すると共に、前記
水素配管に流量調節弁を介して接続される複数の蓄熱槽
と、これら複数の蓄熱槽の各熱交換器を直列に接続する
熱媒配管に三方切替弁を介して接続される熱負荷および
ソーラコレクタと、前記各熱交換器の入口温度をそれぞ
れ検出する複数の温度センサと、前記各熱交換器を流れ
る熱媒流量を検出する流量センサと、前記温度センサか
ら得られる熱交換器の入口温度と、前記流量センサから
得られる熱媒流量と、予め設定した熱交換器の出口温度
とに基づき前記流量調節弁を操作する制御動作調節器と
を備えてなることを特徴とする蓄熱装置。