JP3936037B2 - 熱利用装置の顕熱回収装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱利用装置の顕熱回収装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
従来の熱利用装置の顕熱回収装置として、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、図１３に示す一対の水素吸蔵合金収容容器１０２，１０４の顕熱を回収するものである。すなわち、一対の水素吸蔵合金収容容器１０２，１０４の熱媒通路１０２ａ，１０４ａを接続する顕熱回収回路１８５が環状に設けられ、この顕熱回収回路１８５にポンプ１３５及び成層型蓄熱タンク１９０，１９１が介装されていると共に、顕熱回収回路１８５内に熱媒が充填されている。顕熱回収回路１８５は、成層型蓄熱タンク１９０，１９１の下部及び上部に接続され、成層型蓄熱タンク１９０，１９１が顕熱回収回路１８５の一部を形成している。１３２，１３３，１３３ａ，１３４は、顕熱回収回路１８５を開閉するバルブである。
【０００３】
この成層型蓄熱タンク１９０，１９１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１９０，１９１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。
【０００４】
顕熱回収工程に際しては、ポンプ１３５を駆動し、顕熱回収回路１８５内に予め充填してある熱媒を一方向に循環させ、熱媒通路１０２ａ，１０４ａを通じて水素吸蔵合金収容容器１０２，１０４内の温度の昇降変更を図る。例えば、熱媒通路１０２ａを通つた最高温度２５℃の高温の熱媒が成層型蓄熱タンク１９０の下部から入り次第に蓄熱され、充満されていた熱媒が上端部から押し出される。成層型蓄熱タンク１９０から押し出された熱媒は、熱媒通路１０４ａを通じて水素吸蔵合金収容容器１０４内の昇温に利用される。
【０００５】
また、例えば、−２０℃の低温の水素吸蔵合金収容容器１０２内の熱媒が成層型蓄熱タンク１９０の下部から入り次第に蓄熱され、充満されていた熱媒が上端部から押し出される。成層型蓄熱タンク１９０から押し出された熱媒は、熱媒通路１０４ａを通じて水素吸蔵合金収容容器１０４内の降温に利用される。
【０００６】
更に、他の成層型蓄熱タンク１９１は、水素吸蔵合金収容容器１０４の熱媒通路１０４ａを通つた熱媒が導入される。これにより、上述した水素吸蔵合金収容容器１０２，１０４間での作用と同様の作用が水素吸蔵合金収容容器１０４，１０２の間で得られることになる。
【０００７】
しかしながら、このような従来の熱利用装置の顕熱回収方法にあつては、成層型蓄熱タンク１９０，１９１が熱利用装置である水素吸蔵合金収容容器１０２，１０４の両側に装備されてはいるが、回路１８５の途中に介装され、上部及び下部にそれぞれ回路１８５が接続されて成層型蓄熱タンク１９０，１９１が環状をなす回路１８５の一部を形成している。このため、次のような技術的課題を有している。
【０００８】
（１）一方の水素吸蔵合金収容容器１０２，１０４の熱媒通路１０２ａ，１０４ａを通つて顕熱を奪つた熱媒が成層型蓄熱タンク１９０，１９１に流入し、成層型蓄熱タンク１９０，１９１から押し出された熱媒が他方の水素吸蔵合金収容容器１０４，１０２の熱媒通路１０４ａ，１０２ａに導入され、他方の水素吸蔵合金収容容器１０４，１０２の昇温又は降温に供される。このため、成層型蓄熱タンク１９０，１９１は、回路１８５の長さを増大させる機能を主体とする配置であり、両成層型蓄熱タンク１９０，１９１によつて回収した顕熱を一対の水素吸蔵合金収容容器１０２，１０４の温度変更に有効活用することができない。
【０００９】
（２）ポンプ１３５は、常時、一方向に駆動し、顕熱回収回路１８５内の熱媒を一方向に循環させる構造であるため、成層型蓄熱タンク１９０，１９１の下部から入つた熱媒が上部から流出する。このため、例えば成層型蓄熱タンク１９０，１９１の下部から入つて高温状態から次第に温度低下する熱媒が成層型蓄熱タンク１９０，１９１の上部から押し出され、この次第に温度低下する熱媒によつて水素吸蔵合金収容容器１０４，１０２の昇温を図るようになる。その結果、水素吸蔵合金収容容器１０４，１０２に効果的な温度変化を与えることが困難であつた。
【００１０】
（３）特に、１個の熱利用装置としての水素吸蔵合金収容容器１０２又は１０４に、加熱装置及び冷却装置で別個に作つた高温又は低温の熱媒を交互に供給する用い方ではなく、このような用い方に対して水素吸蔵合金収容容器１０２又は１０４の顕熱を回収して再利用することを示唆しない。しかして、このような用い方においては、従来、加熱・冷却の繰返しに伴う水素吸蔵合金収容容器１０２又は１０４や配管系の温度変化に対し、それぞれ毎回全エネルギを浪費することになつていた。
【００１１】
【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、加熱装置３による加熱状態と冷却装置４による冷却状態とを交互に与え、熱利用装置（１）に温度変化を与える熱利用装置の顕熱回収装置であつて、熱利用装置（１）に付属させた熱媒通路１ａと、該熱媒通路１ａの一端部に接続させた第１の蓄熱タンク６と、該熱媒通路１ａの他端部に接続させた第２の蓄熱タンク７と、第１の蓄熱タンク６の内部空間６ｂと第２の蓄熱タンク７の内部空間７ｂとの間で熱媒を交互に移送させる移送装置６０とを有すると共に、少なくとも一方の蓄熱タンク６，７が、蓄熱タンク６，７の下端部に形成されて熱媒通路１ａに接続する熱媒の出入口６ｃ，７ｃを備え、かつ、移送装置６０が、該蓄熱タンク６，７の上端部に接続され、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によつて形成され、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、両蓄熱タンク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熱利用装置の顕熱回収装置である。
請求項２は、加熱装置３による加熱状態と冷却装置４による冷却状態とを交互に与え、熱利用装置（１）に温度変化を与える熱利用装置の顕熱回収装置であつて、熱利用装置（１）に付属させた熱媒通路１ａと、該熱媒通路１ａの一端部に接続させた第１の蓄熱タンク６と、該熱媒通路１ａの他端部に接続させた第２の蓄熱タンク７と、第１の蓄熱タンク６の内部空間６ｂと第２の蓄熱タンク７の内部空間７ｂとの間で熱媒を交互に移送させる移送装置６０とを有すると共に、両蓄熱タンク６，７の下端部に熱媒通路１ａに接続する熱媒の出入口６ｃ，７ｃがそれぞれ形成され、かつ、移送装置６０が、両蓄熱タンク６，７の上端部同士を接続する配管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を備えさせて形成され、吸排手段６０によつて一方の内部空間６ｂ，７ｂの気体を他方の内部空間７ｂ，６ｂに向けて送り込むことにより、両蓄熱タンク６，７の７入口６ｃ，７ｃから熱媒が出入りすることを特徴とする熱利用装置の顕熱回収装置である。
請求項３は、加熱装置３による加熱状態と冷却装置４による冷却状態とを交互に与え、熱利用装置（１）に温度変化を与える熱利用装置の顕熱回収装置であつて、熱利用装置（１）に付属させた熱媒通路１ａと、該熱媒通路１ａの一端部に接続させた第１の蓄熱タンク６と、該熱媒通路１ａの他端部に接続させた第２の蓄熱タンク７と、第１の蓄熱タンク６の内部空間６ｂと第２の蓄熱タンク７の内部空間７ｂとの間で熱媒を交互に移送させる移送装置とを有すると共に、少なくとも一方の蓄熱タンク６，７が、蓄熱タンク６，７の下端部に形成されて熱媒通路１ａに接続する熱媒の出入口６ｃ，７ｃを備え、かつ、移送装置が、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、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熱利用装置の顕熱回収装置である。
【００１２】
【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。
図１は、第１参考例に係る顕熱回収装置を備える熱利用装置の全体を示す。図中において符号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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
次に、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。
【００１６】
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、図１に示す両蓄熱タンク６，７を用いて次の参考例として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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、第１の蓄熱タンク６から次第に温度低下しながら流出する熱媒が水素吸蔵合金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。
【００１９】
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、第２の蓄熱タンク７から次第に温度上昇しながら流出する熱媒が水素吸蔵合金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。
【００２０】
ところで、上記第１参考例に係る顕熱回収装置を備える熱利用装置にあつては、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。
【００２１】
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。
【００２２】
次に、ポンプ２と異なる移送装置を備える熱利用装置の顕熱回収装置の実施の形態について説明する。
図２は、熱利用装置の顕熱回収装置の第１実施の形態を示し、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。
【００２３】
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。
【００２４】
このようにして、水素回収容器１を加熱装置３によつて加熱させた後で冷却装置４によつて冷却させる前に、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を冷却装置４によつて冷却させた後で加熱装置３によつて加熱させる前に、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。
【００２５】
また、この第１実施の形態によれば、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。
【００２６】
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。
【００２７】
図３は、熱利用装置の顕熱回収装置の第２実施の形態を示し、図２に示す第１実施の形態と比較して、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。第２実施の形態によれば、第１実施の形態と比較して、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に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。
【００２８】
図４は、熱利用装置の顕熱回収装置の第３実施の形態を示す。第３実施の形態にあつては、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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
この熱利用装置の顕熱回収装置の第３実施の形態によれば、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。
【００３３】
図５は、熱利用装置の顕熱回収装置の第４実施の形態を示す。第４実施の形態にあつては、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。
【００３４】
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位置に磁性部材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。
【００３５】
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、本実施の形態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。
【００３６】
なお、図４，図５に示す熱利用装置の顕熱回収装置の第３，４実施の形態において、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。
【００３７】
図６，図７は、熱利用装置の顕熱回収装置の第２参考例を示す。第２参考例にあつては、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。
【００３８】
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内を上方に向けて移動する。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。
【００３９】
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内を下方に向けて移動する。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、熱媒の流出入が比較的スムースになり、図５に示す第４実施の形態と同様に、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。
【００４０】
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。
【００４１】
また、上空間６６ｂ1 及び下空間６６ｂ2 における熱媒の流出入が同一となるので、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。
【００４２】
図８，図９は、熱利用装置の顕熱回収装置の第３参考例を示す。第３参考例にあつては、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。実際には、各蓄熱タンク６，７に所定間隔で固着させた縦境壁６８，７８を内部空間６ｂ，７ｂ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。
【００４３】
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、第１参考例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、温度分布をもつ熱媒を貯留させる蓄熱タンク６，７に適用が可能であるが、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。
【００４４】
図１０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に区画した参考例を示す。但し、本参考例では、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に分割すれば対流の長さ／幅の比が適当に大きくなるので、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１０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１１，図１２は、熱利用装置の顕熱回収装置の第４参考例を示す。第４参考例にあつては、各蓄熱タンク６，７の内部空間６ｂ，７ｂが、左右方向（熱媒の温度勾配と垂直な水平方向）に延在する横境壁８１，９１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が下端部の収容空間６０ｂ，７０ｂに連通し、上端部の収容空間６０ｂ，７０ｂが単一の通気孔６ａ，７ａに連通している。各横境壁８１，９１は、各蓄熱タンク６，７の内壁に所定間隔で固着され、図１２に示すように上下の収容空間６０ｂ，７０ｂを連通する開口部８１ａ，９１ａを有している。なお、流路１５，１６に備える開閉バルブ２４，２５は省略してある。
【００４６】
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を経て下端部の収容空間６０ｂ，７０ｂから出入りする。下端部の収容空間６０ｂ，７０ｂから熱媒が出入りすることにより、各横境壁８１，９１に形成した開口部８１ａ，９１ａを流れながら、上下の収容空間６０ｂ，７０ｂの間でも熱媒が移動する。その際、収容空間６０ｂ，７０ｂ（内部空間６ｂ，７ｂ）内の空気が、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、第１参考例とほぼ同様の作用を得ることができる。加えて、熱媒が溜まる内部空間６ｂ，７ｂが横境壁８１，９１によつて複数の収容空間６０ｂ，７０ｂに区画されて、収容空間６０ｂ，７０ｂの上下幅が狭幅をなしているので、上下に隣接する収容空間６０ｂ，７０ｂ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、横境壁８１，９１は、温度分布をもつ熱媒を貯留させる蓄熱タンク６，７に適用が可能であるが、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。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明によつて理解されるように、本発明に係る熱利用装置の顕熱回収装置によれば、次の効果を奏することができる。
（１）熱利用装置の熱媒通路の両側に蓄熱タンクを配置し、この蓄熱タンクに温度勾配をもつ熱媒を往復させて熱利用装置を加熱又は冷却する。これにより、加熱装置による加熱状態と冷却装置による冷却状態とが交互に与えられる熱利用装置において、熱利用装置の顕熱を蓄熱タンクに効果的に蓄え、これを次の加熱または冷却に有効利用できる。その結果、加熱装置又は冷却装置による加熱・冷却時に、補充分の最小限のエネルギ消費で済むことになり、エネルギの浪費を低減できる。
【００４８】
（２）請求項１によれば、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、両蓄熱タンクの出入口から熱媒が出入りするようになり、熱媒が流通する移送装置を使用しないので、移送装置に熱媒の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の変更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。
【００４９】
（３）請求項２によれば、移送装置が、両蓄熱タンクの上端部同士を接続する配管に、気体を正逆に送つて内部空間の気体を吸排させる吸排手段によつて形成され、熱媒が流通する移送装置を使用しないので、移送装置に熱媒の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。加えて、両蓄熱タンクの内部空間を、熱媒の出入口及び吸排手段によつて吸排される気体の出入口を除いて密閉させて外気と遮断させることができるので、内部空間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となる。また、吸排手段による気体の送り量の変更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。
【００５０】
（４）請求項３によれば、少なくとも一方の蓄熱タンクにおいて、駆動装置によつて蓄熱タンクの内部空間内の熱媒が強制的に出入りさせられ、熱媒が流通する移送装置を使用しないので、移送装置に熱媒の熱を奪われて熱効率が低下することが防止される。加えて、駆動装置によるラム部材の送り量の変更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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１参考例に係る顕熱回収装置を備える熱利用装置の全体を示す概略図。
【図２】 本発明の実施の形態に係る熱利用装置の顕熱回収装置の第１実施の形態を一部省略して示す概略図。
【図３】 同じく熱利用装置の顕熱回収装置の第２実施の形態を一部省略して示す概略図。
【図４】 同じく熱利用装置の顕熱回収装置の第３実施の形態を一部省略して示す概略図。
【図５】 同じく熱利用装置の顕熱回収装置の第４実施の形態を一部省略して示す概略図。
【図６】 熱利用装置の顕熱回収装置の第２参考例を一部省略して示す概略図。
【図７】 第２参考例の作用説明図。
【図８】 熱利用装置の顕熱回収装置の第３参考例を一部省略して示す概略図。
【図９】 図８のＩＸ−ＩＸ線断面図。
【図１０】 蓄熱タンクの他の参考例を示す概略図。
【図１１】 熱利用装置の顕熱回収装置の第４参考例を一部省略して示す概略図。
【図１２】 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図。
【図１３】 従来の熱利用装置の顕熱回収装置を示す概略図。
【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、９：ラム部材、１９：仕切部材、６０：吸排手段、６０ｂ，７０ｂ：収容空間、６１：配管、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、６８，７８：縦境壁、７０：駆動装置、８１，９１：横境壁、８１ａ，９１ａ：開口部、Ｍ：水素吸蔵合金。
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱利用装置の顕熱回収装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
従来の熱利用装置の顕熱回収装置として、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、図１３に示す一対の水素吸蔵合金収容容器１０２，１０４の顕熱を回収するものである。すなわち、一対の水素吸蔵合金収容容器１０２，１０４の熱媒通路１０２ａ，１０４ａを接続する顕熱回収回路１８５が環状に設けられ、この顕熱回収回路１８５にポンプ１３５及び成層型蓄熱タンク１９０，１９１が介装されていると共に、顕熱回収回路１８５内に熱媒が充填されている。顕熱回収回路１８５は、成層型蓄熱タンク１９０，１９１の下部及び上部に接続され、成層型蓄熱タンク１９０，１９１が顕熱回収回路１８５の一部を形成している。１３２，１３３，１３３ａ，１３４は、顕熱回収回路１８５を開閉するバルブである。
【０００３】
この成層型蓄熱タンク１９０，１９１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１９０，１９１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。
【０００４】
顕熱回収工程に際しては、ポンプ１３５を駆動し、顕熱回収回路１８５内に予め充填してある熱媒を一方向に循環させ、熱媒通路１０２ａ，１０４ａを通じて水素吸蔵合金収容容器１０２，１０４内の温度の昇降変更を図る。例えば、熱媒通路１０２ａを通つた最高温度２５℃の高温の熱媒が成層型蓄熱タンク１９０の下部から入り次第に蓄熱され、充満されていた熱媒が上端部から押し出される。成層型蓄熱タンク１９０から押し出された熱媒は、熱媒通路１０４ａを通じて水素吸蔵合金収容容器１０４内の昇温に利用される。
【０００５】
また、例えば、−２０℃の低温の水素吸蔵合金収容容器１０２内の熱媒が成層型蓄熱タンク１９０の下部から入り次第に蓄熱され、充満されていた熱媒が上端部から押し出される。成層型蓄熱タンク１９０から押し出された熱媒は、熱媒通路１０４ａを通じて水素吸蔵合金収容容器１０４内の降温に利用される。
【０００６】
更に、他の成層型蓄熱タンク１９１は、水素吸蔵合金収容容器１０４の熱媒通路１０４ａを通つた熱媒が導入される。これにより、上述した水素吸蔵合金収容容器１０２，１０４間での作用と同様の作用が水素吸蔵合金収容容器１０４，１０２の間で得られることになる。
【０００７】
しかしながら、このような従来の熱利用装置の顕熱回収方法にあつては、成層型蓄熱タンク１９０，１９１が熱利用装置である水素吸蔵合金収容容器１０２，１０４の両側に装備されてはいるが、回路１８５の途中に介装され、上部及び下部にそれぞれ回路１８５が接続されて成層型蓄熱タンク１９０，１９１が環状をなす回路１８５の一部を形成している。このため、次のような技術的課題を有している。
【０００８】
（１）一方の水素吸蔵合金収容容器１０２，１０４の熱媒通路１０２ａ，１０４ａを通つて顕熱を奪つた熱媒が成層型蓄熱タンク１９０，１９１に流入し、成層型蓄熱タンク１９０，１９１から押し出された熱媒が他方の水素吸蔵合金収容容器１０４，１０２の熱媒通路１０４ａ，１０２ａに導入され、他方の水素吸蔵合金収容容器１０４，１０２の昇温又は降温に供される。このため、成層型蓄熱タンク１９０，１９１は、回路１８５の長さを増大させる機能を主体とする配置であり、両成層型蓄熱タンク１９０，１９１によつて回収した顕熱を一対の水素吸蔵合金収容容器１０２，１０４の温度変更に有効活用することができない。
【０００９】
（２）ポンプ１３５は、常時、一方向に駆動し、顕熱回収回路１８５内の熱媒を一方向に循環させる構造であるため、成層型蓄熱タンク１９０，１９１の下部から入つた熱媒が上部から流出する。このため、例えば成層型蓄熱タンク１９０，１９１の下部から入つて高温状態から次第に温度低下する熱媒が成層型蓄熱タンク１９０，１９１の上部から押し出され、この次第に温度低下する熱媒によつて水素吸蔵合金収容容器１０４，１０２の昇温を図るようになる。その結果、水素吸蔵合金収容容器１０４，１０２に効果的な温度変化を与えることが困難であつた。
【００１０】
（３）特に、１個の熱利用装置としての水素吸蔵合金収容容器１０２又は１０４に、加熱装置及び冷却装置で別個に作つた高温又は低温の熱媒を交互に供給する用い方ではなく、このような用い方に対して水素吸蔵合金収容容器１０２又は１０４の顕熱を回収して再利用することを示唆しない。しかして、このような用い方においては、従来、加熱・冷却の繰返しに伴う水素吸蔵合金収容容器１０２又は１０４や配管系の温度変化に対し、それぞれ毎回全エネルギを浪費することになつていた。
【００１１】
【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、加熱装置３による加熱状態と冷却装置４による冷却状態とを交互に与え、熱利用装置（１）に温度変化を与える熱利用装置の顕熱回収装置であつて、熱利用装置（１）に付属させた熱媒通路１ａと、該熱媒通路１ａの一端部に接続させた第１の蓄熱タンク６と、該熱媒通路１ａの他端部に接続させた第２の蓄熱タンク７と、第１の蓄熱タンク６の内部空間６ｂと第２の蓄熱タンク７の内部空間７ｂとの間で熱媒を交互に移送させる移送装置６０とを有すると共に、少なくとも一方の蓄熱タンク６，７が、蓄熱タンク６，７の下端部に形成されて熱媒通路１ａに接続する熱媒の出入口６ｃ，７ｃを備え、かつ、移送装置６０が、該蓄熱タンク６，７の上端部に接続され、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によつて形成され、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、両蓄熱タンク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熱利用装置の顕熱回収装置である。
請求項２は、加熱装置３による加熱状態と冷却装置４による冷却状態とを交互に与え、熱利用装置（１）に温度変化を与える熱利用装置の顕熱回収装置であつて、熱利用装置（１）に付属させた熱媒通路１ａと、該熱媒通路１ａの一端部に接続させた第１の蓄熱タンク６と、該熱媒通路１ａの他端部に接続させた第２の蓄熱タンク７と、第１の蓄熱タンク６の内部空間６ｂと第２の蓄熱タンク７の内部空間７ｂとの間で熱媒を交互に移送させる移送装置６０とを有すると共に、両蓄熱タンク６，７の下端部に熱媒通路１ａに接続する熱媒の出入口６ｃ，７ｃがそれぞれ形成され、かつ、移送装置６０が、両蓄熱タンク６，７の上端部同士を接続する配管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を備えさせて形成され、吸排手段６０によつて一方の内部空間６ｂ，７ｂの気体を他方の内部空間７ｂ，６ｂに向けて送り込むことにより、両蓄熱タンク６，７の７入口６ｃ，７ｃから熱媒が出入りすることを特徴とする熱利用装置の顕熱回収装置である。
請求項３は、加熱装置３による加熱状態と冷却装置４による冷却状態とを交互に与え、熱利用装置（１）に温度変化を与える熱利用装置の顕熱回収装置であつて、熱利用装置（１）に付属させた熱媒通路１ａと、該熱媒通路１ａの一端部に接続させた第１の蓄熱タンク６と、該熱媒通路１ａの他端部に接続させた第２の蓄熱タンク７と、第１の蓄熱タンク６の内部空間６ｂと第２の蓄熱タンク７の内部空間７ｂとの間で熱媒を交互に移送させる移送装置とを有すると共に、少なくとも一方の蓄熱タンク６，７が、蓄熱タンク６，７の下端部に形成されて熱媒通路１ａに接続する熱媒の出入口６ｃ，７ｃを備え、かつ、移送装置が、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、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熱利用装置の顕熱回収装置である。
【００１２】
【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。
図１は、第１参考例に係る顕熱回収装置を備える熱利用装置の全体を示す。図中において符号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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
次に、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。
【００１６】
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、図１に示す両蓄熱タンク６，７を用いて次の参考例として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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、第１の蓄熱タンク６から次第に温度低下しながら流出する熱媒が水素吸蔵合金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。
【００１９】
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、第２の蓄熱タンク７から次第に温度上昇しながら流出する熱媒が水素吸蔵合金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。
【００２０】
ところで、上記第１参考例に係る顕熱回収装置を備える熱利用装置にあつては、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。
【００２１】
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。
【００２２】
次に、ポンプ２と異なる移送装置を備える熱利用装置の顕熱回収装置の実施の形態について説明する。
図２は、熱利用装置の顕熱回収装置の第１実施の形態を示し、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。
【００２３】
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。
【００２４】
このようにして、水素回収容器１を加熱装置３によつて加熱させた後で冷却装置４によつて冷却させる前に、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を冷却装置４によつて冷却させた後で加熱装置３によつて加熱させる前に、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。
【００２５】
また、この第１実施の形態によれば、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。
【００２６】
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。
【００２７】
図３は、熱利用装置の顕熱回収装置の第２実施の形態を示し、図２に示す第１実施の形態と比較して、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。第２実施の形態によれば、第１実施の形態と比較して、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に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。
【００２８】
図４は、熱利用装置の顕熱回収装置の第３実施の形態を示す。第３実施の形態にあつては、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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
この熱利用装置の顕熱回収装置の第３実施の形態によれば、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。
【００３３】
図５は、熱利用装置の顕熱回収装置の第４実施の形態を示す。第４実施の形態にあつては、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。
【００３４】
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位置に磁性部材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。
【００３５】
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、本実施の形態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。
【００３６】
なお、図４，図５に示す熱利用装置の顕熱回収装置の第３，４実施の形態において、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。
【００３７】
図６，図７は、熱利用装置の顕熱回収装置の第２参考例を示す。第２参考例にあつては、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。
【００３８】
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内を上方に向けて移動する。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。
【００３９】
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内を下方に向けて移動する。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、熱媒の流出入が比較的スムースになり、図５に示す第４実施の形態と同様に、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。
【００４０】
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。
【００４１】
また、上空間６６ｂ1 及び下空間６６ｂ2 における熱媒の流出入が同一となるので、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。
【００４２】
図８，図９は、熱利用装置の顕熱回収装置の第３参考例を示す。第３参考例にあつては、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。実際には、各蓄熱タンク６，７に所定間隔で固着させた縦境壁６８，７８を内部空間６ｂ，７ｂ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。
【００４３】
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、第１参考例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、温度分布をもつ熱媒を貯留させる蓄熱タンク６，７に適用が可能であるが、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。
【００４４】
図１０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に区画した参考例を示す。但し、本参考例では、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に分割すれば対流の長さ／幅の比が適当に大きくなるので、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１０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１１，図１２は、熱利用装置の顕熱回収装置の第４参考例を示す。第４参考例にあつては、各蓄熱タンク６，７の内部空間６ｂ，７ｂが、左右方向（熱媒の温度勾配と垂直な水平方向）に延在する横境壁８１，９１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が下端部の収容空間６０ｂ，７０ｂに連通し、上端部の収容空間６０ｂ，７０ｂが単一の通気孔６ａ，７ａに連通している。各横境壁８１，９１は、各蓄熱タンク６，７の内壁に所定間隔で固着され、図１２に示すように上下の収容空間６０ｂ，７０ｂを連通する開口部８１ａ，９１ａを有している。なお、流路１５，１６に備える開閉バルブ２４，２５は省略してある。
【００４６】
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を経て下端部の収容空間６０ｂ，７０ｂから出入りする。下端部の収容空間６０ｂ，７０ｂから熱媒が出入りすることにより、各横境壁８１，９１に形成した開口部８１ａ，９１ａを流れながら、上下の収容空間６０ｂ，７０ｂの間でも熱媒が移動する。その際、収容空間６０ｂ，７０ｂ（内部空間６ｂ，７ｂ）内の空気が、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、第１参考例とほぼ同様の作用を得ることができる。加えて、熱媒が溜まる内部空間６ｂ，７ｂが横境壁８１，９１によつて複数の収容空間６０ｂ，７０ｂに区画されて、収容空間６０ｂ，７０ｂの上下幅が狭幅をなしているので、上下に隣接する収容空間６０ｂ，７０ｂ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、横境壁８１，９１は、温度分布をもつ熱媒を貯留させる蓄熱タンク６，７に適用が可能であるが、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。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明によつて理解されるように、本発明に係る熱利用装置の顕熱回収装置によれば、次の効果を奏することができる。
（１）熱利用装置の熱媒通路の両側に蓄熱タンクを配置し、この蓄熱タンクに温度勾配をもつ熱媒を往復させて熱利用装置を加熱又は冷却する。これにより、加熱装置による加熱状態と冷却装置による冷却状態とが交互に与えられる熱利用装置において、熱利用装置の顕熱を蓄熱タンクに効果的に蓄え、これを次の加熱または冷却に有効利用できる。その結果、加熱装置又は冷却装置による加熱・冷却時に、補充分の最小限のエネルギ消費で済むことになり、エネルギの浪費を低減できる。
【００４８】
（２）請求項１によれば、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、両蓄熱タンクの出入口から熱媒が出入りするようになり、熱媒が流通する移送装置を使用しないので、移送装置に熱媒の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の変更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。
【００４９】
（３）請求項２によれば、移送装置が、両蓄熱タンクの上端部同士を接続する配管に、気体を正逆に送つて内部空間の気体を吸排させる吸排手段によつて形成され、熱媒が流通する移送装置を使用しないので、移送装置に熱媒の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。加えて、両蓄熱タンクの内部空間を、熱媒の出入口及び吸排手段によつて吸排される気体の出入口を除いて密閉させて外気と遮断させることができるので、内部空間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となる。また、吸排手段による気体の送り量の変更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。
【００５０】
（４）請求項３によれば、少なくとも一方の蓄熱タンクにおいて、駆動装置によつて蓄熱タンクの内部空間内の熱媒が強制的に出入りさせられ、熱媒が流通する移送装置を使用しないので、移送装置に熱媒の熱を奪われて熱効率が低下することが防止される。加えて、駆動装置によるラム部材の送り量の変更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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１参考例に係る顕熱回収装置を備える熱利用装置の全体を示す概略図。
【図２】 本発明の実施の形態に係る熱利用装置の顕熱回収装置の第１実施の形態を一部省略して示す概略図。
【図３】 同じく熱利用装置の顕熱回収装置の第２実施の形態を一部省略して示す概略図。
【図４】 同じく熱利用装置の顕熱回収装置の第３実施の形態を一部省略して示す概略図。
【図５】 同じく熱利用装置の顕熱回収装置の第４実施の形態を一部省略して示す概略図。
【図６】 熱利用装置の顕熱回収装置の第２参考例を一部省略して示す概略図。
【図７】 第２参考例の作用説明図。
【図８】 熱利用装置の顕熱回収装置の第３参考例を一部省略して示す概略図。
【図９】 図８のＩＸ−ＩＸ線断面図。
【図１０】 蓄熱タンクの他の参考例を示す概略図。
【図１１】 熱利用装置の顕熱回収装置の第４参考例を一部省略して示す概略図。
【図１２】 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図。
【図１３】 従来の熱利用装置の顕熱回収装置を示す概略図。
【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、９：ラム部材、１９：仕切部材、６０：吸排手段、６０ｂ，７０ｂ：収容空間、６１：配管、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、６８，７８：縦境壁、７０：駆動装置、８１，９１：横境壁、８１ａ，９１ａ：開口部、Ｍ：水素吸蔵合金。
Claims (3)
- 加熱装置（３）による加熱状態と冷却装置（４）による冷却状態とを交互に与え、熱利用装置（１）に温度変化を与える熱利用装置の顕熱回収装置であつて、
熱利用装置（１）に付属させた熱媒通路（１ａ）と、該熱媒通路（１ａ）の一端部に接続させた第１の蓄熱タンク（６）と、該熱媒通路（１ａ）の他端部に接続させた第２の蓄熱タンク（７）と、第１の蓄熱タンク（６）の内部空間（６ｂ）と第２の蓄熱タンク（７）の内部空間（７ｂ）との間で熱媒を交互に移送させる移送装置（６０）とを有すると共に、
少なくとも一方の蓄熱タンク（６，７）が、蓄熱タンク（６，７）の下端部に形成されて熱媒通路（１ａ）に接続する熱媒の出入口（６ｃ，７ｃ）を備え、かつ、移送装置（６０）が、該蓄熱タンク（６，７）の上端部に接続され、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）によつて形成され、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、両蓄熱タンク（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熱利用装置の顕熱回収装置。 - 加熱装置（３）による加熱状態と冷却装置（４）による冷却状態とを交互に与え、熱利用装置（１）に温度変化を与える熱利用装置の顕熱回収装置であつて、
熱利用装置（１）に付属させた熱媒通路（１ａ）と、該熱媒通路（１ａ）の一端部に接続させた第１の蓄熱タンク（６）と、該熱媒通路（１ａ）の他端部に接続させた第２の蓄熱タンク（７）と、第１の蓄熱タンク（６）の内部空間（６ｂ）と第２の蓄熱タンク（７）の内部空間（７ｂ）との間で熱媒を交互に移送させる移送装置（６０）とを有すると共に、
両蓄熱タンク（６，７）の下端部に熱媒通路（１ａ）に接続する熱媒の出入口（６ｃ，７ｃ）がそれぞれ形成され、かつ、移送装置（６０）が、両蓄熱タンク（６，７）の上端部同士を接続する配管（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）を備えさせて形成され、吸排手段（６０）によつて一方の内部空間（６ｂ，７ｂ）の気体を他方の内部空間（７ｂ，６ｂ）に向けて送り込むことにより、両蓄熱タンク（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熱利用装置の顕熱回収装置。 - 加熱装置（３）による加熱状態と冷却装置（４）による冷却状態とを交互に与え、熱利用装置（１）に温度変化を与える熱利用装置の顕熱回収装置であつて、
熱利用装置（１）に付属させた熱媒通路（１ａ）と、該熱媒通路（１ａ）の一端部に接続させた第１の蓄熱タンク（６）と、該熱媒通路（１ａ）の他端部に接続させた第２の蓄熱タンク（７）と、第１の蓄熱タンク（６）の内部空間（６ｂ）と第２の蓄熱タンク（７）の内部空間（７ｂ）との間で熱媒を交互に移送させる移送装置とを有すると共に、
少なくとも一方の蓄熱タンク（６，７）が、蓄熱タンク（６，７）の下端部に形成されて熱媒通路（１ａ）に接続する熱媒の出入口（６ｃ，７ｃ）を備え、かつ、移送装置が、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、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熱利用装置の顕熱回収装置。
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