Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству аккумулирования тепла и способу его эксплуатации. В частности, изобретение относится к устройству аккумулирования тепла, в котором теплоаккумулирующий раствор поглощает и высвобождает тепло в жидком состоянии, и к способу его эксплуатации.
Уровень техники
Показательные примеры устройства аккумулирования тепла включают в себя устройство аккумулирования скрытого тепла и устройство аккумулирования тепла химической реакции.
Устройство аккумулирования скрытого тепла использует тепло, формируемое во время фазового перехода. Например, используется скрытое тепло отвердевания, формируемое во время отвердевания жидкости. Примеры теплоаккумулирующего вещества включают в себя парафин и соль металла.
Устройство аккумулирования тепла химической реакции использует тепло, формируемое во время химической реакции. Например, используется тепло, формируемое во время реакции формирования гидроксида из оксида и водяного пара. Примеры теплоаккумулирующего вещества включают в себя оксид, гидрат и карбонат.
В качестве устройства аккумулирования тепла химической реакции, например, публикация японской патентной заявки № 2014-181879 (JP 2014-181879 A) раскрывает устройство, в котором используется вещество для аккумулирования тепла химической реакции, способное обратимо подвергаться реакции гидратации и реакции дегидратации.
В устройстве, раскрытом в JP 2014-181879 A, необходимо использовать испарительный конденсатор, который формирует водяной пар, используемый для реакции гидратации вещества для аккумулирования тепла химической реакции, и конденсирует водяной пар, сформированный посредством реакции дегидратации гидратированного вещества для аккумулирования тепла химической реакции.
В качестве устройства аккумулирования тепла, аналогичного устройству аккумулирования тепла химической реакции, например, публикация японской патентной заявки № 10-325617 (JP 10-325617 A) раскрывает устройство аккумулирования тепла, использующее тепло смешивания, формируемое, когда два вида жидкостей смешиваются друг с другом. В этом устройстве аккумулирования тепла смешанный раствор разделяется на фракции после высвобождения тепла для того, чтобы возвращать состояние смешанного раствора в состояние способности высвобождения тепла.
Сущность изобретения
В устройстве аккумулирования тепла, раскрытом в 2014-181879 A, необходимо устройство, которое испаряет и конденсирует воду. В устройстве аккумулирования тепла, раскрытом в JP 10-325617 A, необходимо устройство, которое испаряет и разделяет на фракции смешанный раствор.
То есть, настоящие изобретатели обнаружили, что устройство аккумулирования тепла, раскрытое в JP 2014-181879 A, и устройство аккумулирования тепла, раскрытое в JP 10-325617 A, имеют проблему в том, что их размер является большим, поскольку испарение и конденсация или испарение и фракционная дистилляция необходимы для того, чтобы возвращать состояние воды или смешанного раствора в состояние способности высвобождения тепла.
Изобретение предоставляет устройство аккумулирования тепла, в котором испарительный конденсатор или испарительный фракционатор для возврата состояния воды или смешанного раствора к состоянию способности высвобождения тепла не являются обязательными; и способ его эксплуатации.
Согласно первому аспекту изобретения создано устройство аккумулирования тепла, включающее в себя: первый резервуар; второй резервуар, который предусматривается над первым резервуаром; и двухпозиционный клапан, имеющий один конец, соединенный с верхним участком первого резервуара, и имеющий другой конец, соединенный с нижним участком второго резервуара; и теплоаккумулирующий раствор, который размещается в первом резервуаре и втором резервуаре. Теплоаккумулирующий раствор имеет характеристику поглощения тепла и разделения на первую жидкость и вторую жидкость, имеющую меньшую плотность, чем первая жидкость, при нижней критической температуре раствора или выше, первая жидкость и вторая жидкость имеют характеристику высвобождения тепла и смешивания друг с другом при температуре ниже нижней критической температуры раствора и, когда теплоаккумулирующий раствор разделяется на первую жидкость и вторую жидкость, первая жидкость размещается в первом резервуаре, а вторая жидкость размещается во втором резервуаре.
Первая жидкость может быть водным раствором тетра-n-бутилфосфоний трифторметансульфонил лейцина, а вторая жидкость может быть водой.
Трубка для высвобождения тепла, заполненная теплоносителем, может быть предусмотрена, по меньшей мере, в первом резервуаре или во втором резервуаре.
Трубка для поглощения тепла, заполненная теплоносителем, может быть предусмотрена, по меньшей мере, в первом резервуаре или во втором резервуаре.
Трубка для высвобождения тепла может быть соединена с аккумуляторной батареей гибридного транспортного средства.
Трубка для поглощения тепла может быть соединена с двигателем внутреннего сгорания гибридного транспортного средства.
Согласно второму аспекту изобретения создан способ эксплуатации вышеописанного устройства аккумулирования тепла, способ включает в себя: a) открытие двухпозиционного клапана при нижней критической температуре раствора или более высокой, чтобы получать состояние аккумулирования тепла, в котором первая жидкость размещается в первом резервуаре, а вторая жидкость размещается во втором резервуаре, и затем закрытие двухпозиционного клапана, чтобы поддерживать состояние аккумулирования тепла; и b) открытие двухпозиционного клапана при температуре ниже нижней критической температуры раствора, так что состояние аккумулирования тепла изменяется, чтобы начинать высвобождение тепла.
Согласно изобретению, могут быть предоставлены устройство аккумулирования тепла, в котором испарительный конденсатор или испарительный фракционатор для возврата состояния воды или смешанного раствора к состоянию способности высвобождения тепла необязательны, и способ его эксплуатации.
Краткое описание чертежей
Признаки, преимущества и техническое и промышленное значение примерных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых аналогичные номера обозначают аналогичные элементы, и на которых:
Фиг.1 - схематичный чертеж, показывающий пример варианта осуществления устройства аккумулирования тепла согласно изобретению;
Фиг.2 - схематичный чертеж, показывающий другой вариант осуществления устройства аккумулирования тепла согласно изобретению;
Фиг.3 - схематичный чертеж, показывающий сущность работы двухпозиционного клапана, когда тепло аккумулируется;
Фиг.4 - схематичный чертеж, показывающий сущность работы двухпозиционного клапана, когда состояние аккумулирования тепла высвобождается, чтобы начинать высвобождение тепла;
Фиг.5 - схематичный чертеж, показывающий вариант осуществления устройства аккумулирования тепла согласно изобретению, в котором трубка для высвобождения тепла предусматривается в первом резервуаре и втором резервуаре;
Фиг.6 - схематичный чертеж, показывающий вариант осуществления устройства аккумулирования тепла согласно изобретению, в котором трубка для высвобождения тепла и трубка для поглощения тепла предусматриваются в первом резервуаре и втором резервуаре;
Фиг.7 - схематичный чертеж, показывающий вариант осуществления, в котором устройство аккумулирования тепла согласно изобретению применяется к гибридному транспортному средству; и
Фиг.8 - график, показывающий соотношение между температурой смешанного раствора и количеством тепла, формируемого в отношении смешивания водного раствора тетра-n-бутилфосфоний трифторметансульфонил лейцина и воды.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Далее в данном документе варианты осуществления устройства аккумулирования тепла согласно изобретению будут описаны подробно. Изобретение не ограничивается последующими вариантами осуществления.
Фиг.1 представляет собой схематичный чертеж, показывающий устройство 100 аккумулирования тепла согласно варианту осуществления изобретения.
Устройство 100 аккумулирования тепла включает в себя первый резервуар 10, второй резервуар 20, двухпозиционный клапан 30 и теплоаккумулирующий раствор 40.
Первый резервуар
Устройство 100 аккумулирования тепла включает в себя первый резервуар 10. Первый резервуар 10 размещает теплоаккумулирующий раствор 40, описанный ниже. Материал первого резервуара 10 особо не ограничивается, пока он не подвергается коррозии посредством теплоаккумулирующего раствора 40. Объем первого резервуара 10 будет описан ниже.
Второй резервуар
Второй резервуар 20 предусматривается над первым резервуаром 10 в направлении действия силы тяжести. В результате, когда теплоаккумулирующий раствор 40 разделяется на две жидкости, жидкость, имеющая высокую плотность, размещается в первом резервуаре 10, а жидкость, имеющая низкую плотность, размещается во втором резервуаре 20. Подробности будут описаны ниже. Материал второго резервуара 20 является таким же, как описано выше относительно первого резервуара 10. Объем второго резервуара 20 будет описан ниже.
Двухпозиционный клапан
Двухпозиционный клапан 30 имеет один конец 31, соединенный с верхним участком 11 первого резервуара 10, и имеет другой конец 32, соединенный с нижним участком 21 второго резервуара 20. Работа двухпозиционного клапана 30 будет описана ниже.
Верхний участок 11 включает в себя область первого резервуара 10 рядом с верхним краем 12. Аналогично, нижний участок 21 включает в себя область второго резервуара 20 рядом с нижним краем 22. Фиг.2 представляет собой схематичный чертеж, показывающий другой вариант осуществления устройства аккумулирования тепла. Как показано на фиг.2, конец 31 двухпозиционного клапана 30 может быть соединен с верхним участком 11, который является областью рядом с верхним краем 12. Аналогично, конец 32 двухпозиционного клапана 30 может быть соединен с нижним участком 21, который является областью рядом с нижним краем 22. Датчик температуры для обнаружения температуры теплоаккумулирующего раствора 40 может быть предусмотрен в первом резервуаре 10, так что двухпозиционный клапан 30 открывается или закрывается на основе обнаруженной температуры. Т.е., температура, обнаруженная посредством датчика температуры, может быть введена в ECU, так что открытие и закрытие двухпозиционного клапана 30 управляется на основе обнаруженной температуры. Двухпозиционный клапан 30 может быть автономным клапаном, который открывается и закрывается в ответ на ввод температуры теплоаккумулирующего раствора 40.
Теплоаккумулирующий раствор
Теплоаккумулирующий раствор 40 размещается в первом резервуаре 10 и втором резервуаре 20. Теплоаккумулирующий раствор 40 имеет характеристику поглощения тепла и разделения на первую жидкость и вторую жидкость при нижней критической температуре раствора или выше, и первая жидкость и вторая жидкость имеют характеристику высвобождения тепла и смешивания друг с другом при температуре ниже нижней критической температуры раствора. Теплоаккумулирующий раствор 40 не ограничивается особым образом, пока плотность первой жидкости выше плотности второй жидкости.
Состояние теплоаккумулирующего раствора 40 изменяется в зависимости от нижней критической температуры раствора (LCST).
При нижней критической температуре раствора или выше теплоаккумулирующий раствор 40 разделяется на первую жидкость и вторую жидкость, и первая жидкость и вторая жидкость не смешиваются друг с другом. Поскольку первая жидкость имеет более высокую плотность, чем вторая жидкость, слой второй жидкости формируется на слое первой жидкости.
С другой стороны, при температуре ниже нижней критической температуры раствора, первая жидкость и вторая жидкость, отделенные из теплоаккумулирующего раствора 40, смешиваются друг с другом. При нижней критической температуре раствора или выше слой второй жидкости формируется на слое первой жидкости вследствие разницы в плотности; однако, при температуре ниже нижней критической температуры раствора первая жидкость и вторая жидкость смешиваются друг с другом.
Во время фазового перехода теплоаккумулирующего раствора 40 в зависимости от нижней критической температуры раствора тепло высвобождается и поглощается. То есть, в случае, когда теплоаккумулирующий раствор 40 находится в смешанном состоянии при нижней критической температуре раствора или выше, теплоаккумулирующий раствор 40 разделяется на первую жидкость и вторую жидкость, в то время как теплоаккумулирующий раствор 40 поглощает тепло. Теплоаккумулирующий раствор 40 достигает состояния аккумулирования тепла. С другой стороны, когда теплоаккумулирующий раствор 40 находится в состоянии аккумулирования тепла для разделения на первую жидкость и вторую жидкость и находится при температуре ниже нижней критической температуры раствора, первая жидкость и вторая жидкость высвобождают тепло и смешиваются друг с другом. В этой спецификации состояние аккумулирования тепла ссылается на состояние, когда теплоаккумулирующий раствор 40 разделяется на первую жидкость и вторую жидкость.
Таблица 1 показывает примеры объединения первой жидкости и второй жидкости вышеописанного теплоаккумулирующего раствора 40 в состоянии аккумулирования тепла. В Таблице 1 "%" представляет "%массы".
Таблица 1
Что касается теплоаккумулирующего раствора 40 в состоянии аккумулирования тепла, только условия, что первая жидкость и вторая жидкость находятся при температуре ниже нижней критической температуры раствора, недостаточно для того, чтобы первая жидкость и вторая жидкость высвобождали тепло и смешивались друг с другом. Т.е., необходимо, чтобы первая жидкость и вторая жидкость, которые отделены друг от друга, были взаимно перемещаемыми в соприкосновении друг с другом.
Наоборот, для того чтобы первая жидкость и вторая жидкость не смешивались друг с другом и не начинали высвобождение тепла, даже когда теплоаккумулирующий раствор 40 в состоянии аккумулирования тепла находится при температуре ниже нижней критической температуры раствора, необходимо, чтобы первая жидкость и вторая жидкость, которые отделены друг от друга, не соприкасались друг с другом и не были взаимно перемещаемыми.
В устройстве 100 аккумулирования тепла теплоаккумулирующий раствор 40 может поглощать или высвобождать тепло, удовлетворяя следующему соотношению между первым резервуаром 10 и вторым резервуаром 20 и следующему соотношению между первой жидкостью и второй жидкостью.
Соотношение между первым резервуаром и вторым резервуаром и соотношение между первой жидкостью и второй жидкостью
Соотношение между первым резервуаром 10 и вторым резервуаром 20 и соотношение между первой жидкостью и второй жидкостью определяются на основе состояния, когда теплоаккумулирующий раствор 40 разделяется на первую жидкость и вторую жидкость, т.е., на основе состояния аккумулирования тепла теплоаккумулирующего раствора 40.
Как описано выше, плотность первой жидкости выше плотности второй жидкости. Соответственно, когда теплоаккумулирующий раствор 40 находится в состоянии аккумулирования тепла в состоянии, когда двухпозиционный клапан 30 открыт, первая жидкость размещается в первом резервуаре 10, а вторая жидкость размещается во втором резервуаре 20.
С такой конфигурацией, даже в случае, когда теплоаккумулирующий раствор 40 находится при температуре ниже нижней критической температуры раствора, первая жидкость и вторая жидкость не смешиваются друг с другом посредством закрытия двухпозиционного клапана 30. С другой стороны, открывая двухпозиционный клапан 30, первая жидкость и вторая жидкость свободно перемещаются через двухпозиционный клапан 30, так что высвобождение тепла начинается.
Когда теплоаккумулирующий раствор 40 находится в состоянии аккумулирования тепла, в случае, когда первая жидкость размещается в первом резервуаре 10, а вторая жидкость размещается во втором резервуаре 20, высвобождение тепла не начинается, даже когда теплоаккумулирующий раствор 40 находится при нижней критической температуре раствора или выше, после того как двухпозиционный клапан 30 закрывается. Здесь, первая жидкость, размещаемая в первом резервуаре 10, означает, что вторая жидкость не присутствует в первом резервуаре 10, или что небольшое количество второй жидкости, не оказывающее влияния на высвобождение тепла, присутствует в первом резервуаре. Здесь, вторая жидкость, размещаемая во втором резервуаре 20, означает, что первая жидкость не присутствует во втором резервуаре 20 или что небольшое количество первой жидкости, не оказывающее влияния на высвобождение тепла, присутствует во втором резервуаре 20.
Когда теплоаккумулирующий раствор 40 находится в состоянии аккумулирования тепла, пространство может присутствовать над второй жидкостью во втором резервуаре 20. Даже когда двухпозиционный клапан 30 открывается при температуре ниже нижней критической температуры растворения, пространство не влияет на смешивание первой жидкости и второй жидкости.
Способ эксплуатации устройства аккумулирования тепла
Способ эксплуатации устройства 100 аккумулирования тепла выполняется посредством приведения в действие двухпозиционного клапана 30. Работа двухпозиционного клапана 30 будет описана со ссылкой на чертежи. Фиг.3 представляет собой схематичный чертеж, показывающий сущность работы двухпозиционного клапана 30, когда тепло аккумулируется. Фиг.4 представляет собой схематичный чертеж, показывающий сущность работы двухпозиционного клапана 30, когда состояние аккумулирования тепла высвобождается, чтобы начинать высвобождение тепла.
Как показано на фиг.3, когда двухпозиционный клапан 30 открывается при нижней критической температуре раствора или выше, теплоаккумулирующий раствор 40 в состоянии, когда первая жидкость и вторая жидкость смешаны друг с другом, поглощает тепло и разделяется на первую жидкость и вторую жидкость. Первая жидкость, имеющая высокую плотность, размещается в первом резервуаре 10, а вторая жидкость, имеющая низкую плотность, размещается во втором резервуаре 20. В это время, посредством закрытия двухпозиционного клапана 30, первая жидкость и вторая жидкость не смешиваются друг с другом и высвобождение тепла не начинается, даже когда теплоаккумулирующий раствор 40 находится при температуре ниже нижней критической температуры раствора. Т.е., посредством закрытия двухпозиционного клапана 30 состояние аккумулирования тепла может поддерживаться.
Как показано на фиг.4, даже когда теплоаккумулирующий раствор 40 находится при температуре ниже нижней критической температуры раствора, первая жидкость и вторая жидкость не смешиваются друг с другом, и состояние аккумулирования тепла поддерживается посредством закрытия двухпозиционного клапана 30. Однако, посредством открытия двухпозиционного клапана 30, первая жидкость и вторая жидкость смешиваются друг с другом, и высвобождение тепла начинается. Т.е., посредством открытия двухпозиционного клапана при температуре ниже нижней критической температуры раствора состояние аккумулирования тепла высвобождается, чтобы начинать высвобождение тепла.
Устройство 100 аккумулирования тепла может дополнительно включать в себя конфигурацию, описанную ниже.
Трубка для высвобождения тепла
Трубка для высвобождения тепла, заполненная теплоносителем, может быть предусмотрена, по меньшей мере, в первом резервуаре 10 или во втором резервуаре 20. Фиг.5 - это схематичный чертеж, показывающий вариант осуществления устройства аккумулирования тепла согласно изобретению, в котором трубка для высвобождения тепла предусматривается в первом резервуаре и втором резервуаре.
В примере, показанном на фиг.5, трубка 51 для высвобождения тепла предусматривается в первом резервуаре 10, и трубка 52 для высвобождения тепла предусматривается во втором резервуаре 20. Позиция первого резервуара 10, где предусматривается трубка 51 для высвобождения тепла, особо не ограничивается. То же должно быть применимо к трубке 52 для высвобождения тепла.
Трубки 51, 52 для высвобождения тепла заполняются теплоносителем (не показан). Теплоноситель особо не ограничивается, пока он является носителем для нагрева. Примеры теплоносителя включают в себя воду, силиконовое масло и смесь бифенилового и фенилового эфира.
Как показано на фиг.5, участок трубки 51 для высвобождения тепла протягивается наружу из первого резервуара 10. Трубка 51 для высвобождения тепла, которая протягивается наружу из первого резервуара 10, соединяется с объектом нагрева (не показан). То же должно быть применимо к трубке 52 для высвобождения тепла. В результате, объект нагрева на расстоянии от устройства 100 аккумулирования тепла может быть нагрет. Примеры объекта нагрева включают в себя аккумуляторную батарею гибридного транспортного средства.
Трубка для поглощения тепла
Трубка для поглощения тепла, заполненная теплоносителем, может быть предусмотрена, по меньшей мере, в первом резервуаре 10 или во втором резервуаре 20. Фиг.6 - это схематичный чертеж, показывающий вариант осуществления устройства аккумулирования тепла согласно изобретению, в котором трубка для высвобождения тепла и трубка для поглощения тепла предусматриваются в первом резервуаре и втором резервуаре.
В примере, показанном на фиг.6, трубка 61 для поглощения тепла предусматривается в первом резервуаре 10, и трубка 62 для поглощения тепла предусматривается во втором резервуаре 20. Позиция первого резервуара 10, где предусматривается трубка 61 для поглощения тепла, особо не ограничивается. То же должно быть применимо к трубке 62 для поглощения тепла. В этом примере предусматриваются трубки 51, 52 для высвобождения тепла. Однако, могут быть предусмотрены только трубки 61, 62 для поглощения тепла.
Трубки 61, 62 для поглощения тепла заполняются теплоносителем (не показан). Теплоноситель особо не ограничивается, пока он является носителем для нагрева. Примеры теплоносителя включают в себя воду, силиконовое масло, смесь бифенилового и фенилового эфира.
Как показано на фиг.6, участок трубки 61 для поглощения тепла протягивается наружу из первого резервуара 10. Трубка 61 для поглощения тепла, которая протягивается наружу из первого резервуара 10, соединяется с источником тепла (не показан). То же должно быть применимо к трубке 62 для поглощения тепла. В результате, тепло может поглощаться от источника тепла на расстоянии от устройства 100 аккумулирования тепла. Примеры источника тепла включают в себя двигатель внутреннего сгорания гибридного транспортного средства.
Фиг.7 представляет собой схематичный чертеж, показывающий пример, в котором устройство 100 аккумулирования тепла применяется к гибридному транспортному средству. Ссылочный номер 200 представляет гибридное транспортное средство.
Гибридное транспортное средство 200 включает в себя двигатель 80 внутреннего сгорания, аккумулятор 90 и устройство 100 аккумулирования тепла.
Трубки 51, 52 для высвобождения тепла соединяются с аккумуляторной батареей 90, а трубки 61, 62 для поглощения тепла соединяются с двигателем 80 внутреннего сгорания.
В случае, когда гибридное транспортное средство 200 запускается, например, в холодном регионе, аккумуляторная батарея 90 подогревается через трубки 51, 52 для высвобождения тепла посредством открытия двухпозиционного клапана 30. В то время как гибридное транспортное средство 200 приводится в движение посредством двигателя 80 внутреннего сгорания, устройство 100 аккумулирования тепла аккумулирует тепло через трубки 61, 62 для поглощения тепла. Посредством закрытия двухпозиционного клапана 30 во время движения аккумуляторная батарея 90 может подогреваться устройством 100 аккумулирования тепла, когда гибридное транспортное средство 200 запускается в следующий раз в холодном регионе.
Далее в данном документе варианты осуществления изобретения будут описаны более подробно с помощью примеров. Изобретение не ограничивается условиями, использованными в последующих примерах.
Пример
В качестве первой жидкости был приготовлен водный раствор тетра-n-бутилфосфоний трифторметансульфонил лейцина (далее в данном документе сокращенный как "водный раствор лейцина"). В качестве второй жидкости была использована вода.
Плотность водного раствора лейцина составляет 1,04 г/см3. Плотность воды составляет 1,00 г/см3. Нижняя критическая температура растворения водного раствора лейцина и воды составляет 22°C.
Когда 1 см3 водного раствора лейцина и 1 см3 воды были введены в один контейнер при 20°C, обе жидкости были смешаны друг с другом, и был получен смешанный раствор.
Этот смешанный раствор был размещен в первом резервуаре 10 и втором резервуаре 20 устройства 100 аккумулирования тепла, показанного на фиг.1. Объемы первого резервуара 10 и второго резервуара 20 равны 1 см3 и 1 см3, соответственно.
Устройство 100 аккумулирования тепла, размещающее смешанный раствор, нагревалось до тех пор, пока температура смешанного раствора не достигла 80°C. Во время нагрева двухпозиционный клапан 30 был открыт.
Когда температура смешанного раствора составляет 22°C или выше, смешанный раствор разделился на водный раствор лейцина и воду. Водный раствор лейцина, имеющий плотность 1,04 г/см3, был размещен в первом резервуаре 10, предусмотренном ниже второго резервуара 20. С другой стороны, вода, имеющая плотность 1,00 г/см3, была размещена во втором резервуаре 20, предусмотренном над первым резервуаром 10. Разделенное состояние поддерживалось до тех пор, пока температура водного раствора лейцина и воды не достигла 80°C.
Двухпозиционный клапан 30 был закрыт в состоянии, когда водный раствор лейцина был размещен в первом резервуаре 10, а вода была размещена во втором резервуаре 20. Устройство 100 аккумулирования тепла охлаждалось до тех пор, пока температуры водного раствора лейцина и воды не стали равны 20°C или ниже.
Было подтверждено, что, когда двухпозиционный клапан 30 был открыт после охлаждения, водный раствор лейцина и вода смешались друг с другом, был получен смешанный раствор снова, и этот смешанный раствор высвободил тепло.
Количество тепла от смешивания водного раствора лейцина и воды было измерено с помощью термоанализатора. В качестве термоанализатора был использован TAM-III (изготовленный компанией TA Instruments Inc.).
Результаты измерений показаны на фиг.8. Фиг.8 - это график, показывающий соотношение между температурой смешанного раствора и количеством тепла, сформированным относительно смешивания водного раствора лейцина и воды.
Как может быть видно из фиг.8, когда водный раствор лейцина и воды смешиваются друг с другом при температуре ниже нижней критической температуры раствора, смешанный раствор формирует тепло. Может также быть видно, что, когда температура смешанного раствора уменьшается, количество формируемого тепла увеличивается.
Справочный пример 1
1 см3 водного раствора лейцина и 1 см3 воды были введены в устройство 100 аккумулирования тепла при 25°C. Пока двухпозиционный клапан 30 был открыт, температура раствора в первом резервуаре 10 и втором резервуаре 20 поддерживалась при 25°C в течение 10 часов. Объемы первого резервуара 10 и второго резервуара 20 равны 1 см3 и 1 см3, соответственно.
Было подтверждено, что водный раствор лейцина и вода не смешивались друг с другом в состоянии отдельного размещения в первом резервуаре и втором резервуаре, соответственно. В результате, было подтверждено, что, в случае, когда вода и водный раствор лейцина используются в комбинации, состояние, когда водный раствор лейцина и вода отделяются друг от друга, может поддерживаться посредством поддержания температуры на нижней критической температуре раствора или выше.
Справочный пример 2
В качестве первой жидкости была использована вода. В качестве второй жидкости был использован этанол. Плотность воды составляет 1,00 г/см3. Плотность этанола составляет 0,789 г/см3.
Когда 1 см3 воды и 1 см3 этанола были смешаны друг с другом при 20°C, обе жидкости были смешаны друг с другом, и был получен смешанный раствор.
Этот смешанный раствор был размещен в первом резервуаре 10 и втором резервуаре 20 устройства 100 аккумулирования тепла, показанного на фиг.1. Объемы первого резервуара 10 и второго резервуара 20 равны 1 см3 и 1 см3, соответственно.
Устройство 100 аккумулирования тепла, размещающее смешанный раствор, нагревалось до тех пор, пока температура смешанного раствора не достигла 80°C. Во время нагрева двухпозиционный клапан 30 был открыт.
Даже когда температура смешанного раствора увеличилась, смешанный раствор не разделился на воду и этанол. Этот смешанный раствор закипел при 80°C. В результате, может быть видно, что, в случае, когда вода и этанол используются в комбинации, не существует нижней критической температуры раствора.
На основе вышеприведенных результатов была подтверждена эффективность вариантов осуществления изобретения.
Изобретение относится к устройству аккумулирования тепла, в котором теплоаккумулирующий раствор поглощает и высвобождает тепло в жидком состоянии, и к способу его эксплуатации. Устройство (100) аккумулирования тепла включает в себя первый резервуар (10), второй резервуар (20), который расположен над первым резервуаром (10), двухпозиционный клапан (30) и теплоаккумулирующий раствор (40), который размещается в первом резервуаре (10) и втором резервуаре (20). Теплоаккумулирующий раствор (40) способен поглощать тепло и разделяться на первую жидкость и вторую жидкость, имеющую меньшую плотность, чем первая жидкость, при нижней критической температуре раствора или выше ее. Первая жидкость и вторая жидкости способны высвобождать тепло при смешивании друг с другом при нижней критической температуре раствора. Когда теплоаккумулирующий раствор(40) разделяется на первую жидкость и вторую жидкость, первая жидкость размещается в первом резервуаре (10), а вторая жидкость размещается во втором резервуаре (20). Изобретение позволяет использовать устройство аккумулирования скрытого тепла и устройство аккумулирования тепла химической реакции. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 8 ил.
1. Устройство аккумулирования тепла, содержащее:
первый резервуар;
второй резервуар, расположенный над первым резервуаром;
двухпозиционный клапан, один конец которого соединен с верхним участком первого резервуара и другой конец - с нижним участком второго резервуара; и
теплоаккумулирующий раствор, который размещается в первом резервуаре и втором резервуаре, при этом:
теплоаккумулирующий раствор имеет характеристику поглощения тепла и разделения на первую жидкость и вторую жидкость, имеющую более низкую плотность, чем первая жидкость, при нижней критической температуре раствора или выше,
первая жидкость и вторая жидкость имеют характеристику высвобождения тепла при смешивании друг с другом при температуре ниже нижней критической температуры раствора и,
когда теплоаккумулирующий раствор разделяется на первую жидкость и вторую жидкость, первая жидкость размещается в первом резервуаре, а вторая жидкость размещается во втором резервуаре.
2. Устройство аккумулирования тепла по п.1, в котором первая жидкость является водным раствором тетра-n-бутилфосфоний трифторметилсульфонил лейцина, а вторая жидкость является водой.
3. Устройство аккумулирования тепла по п.1, в котором в первом резервуаре и/или втором резервуаре имеется трубка для высвобождения тепла, заполненная теплоносителем.
4. Устройство аккумулирования тепла по п.1, в котором в первом резервуаре и/или втором резервуаре имеется трубка для поглощения тепла, заполненная теплоносителем.
5. Устройство аккумулирования тепла по п.3 или 4, в котором трубка для высвобождения тепла соединена с аккумуляторной батареей гибридного транспортного средства.
6. Устройство аккумулирования тепла по п.4, в котором трубка для поглощения тепла соединена с двигателем внутреннего сгорания гибридного транспортного средства.
7. Способ эксплуатации устройства аккумулирования тепла по любому из пп.1-4 и 6, при котором:
открывают двухпозиционный клапан при нижней критической температуре раствора или выше, чтобы получать состояние аккумулирования тепла, в котором первая жидкость размещается в первом резервуаре, а вторая жидкость размещается во втором резервуаре, и затем закрывают двухпозиционный клапан, чтобы поддерживать состояние аккумулирования тепла; и
открывают двухпозиционный клапан при температуре ниже нижней критической температуры раствора, так что состояние аккумулирования тепла изменяется, чтобы начинать высвобождение тепла.
| JP 10325617 A, 08.12.1998 | |||
| SU 1816070 A1, 27.05.1996 | |||
| УСТРОЙСТВО АККУМУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОТЫ | 1995 |
|
RU2138751C1 |
| АККУМУЛЯТОР ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ | 2010 |
|
RU2516080C2 |
