CN101855508B - 化学储热装置 - Google Patents

Abstract

一种化学储热装置(100)，具有：容器(202)，其收容有比重比水大且通过与水进行反应而发热的储热材料(210)；热交换器(209)，其设置于所述容器(202)内，在储热工序中向所述储热材料(210)供给热量，而在散热工序中从储热材料(210)吸收热量；水流路(204)，其具有向下开口的开口部(203)，并且为了将应与储热材料(210)进行反应的水供给于容器(202)内而在容器(202)内设置为比热交换器(209)靠下侧；以及分散板(206)，其在容器(202)内设置为比热交换器(209)靠下侧且比开口部(203)靠上侧，并且，具有用于将供给于容器(202)内的水自下而上引导的多个通孔(205)。

Description

化学储热装置

技术领域

本发明涉及利用储热材料的化学反应的储热装置。

背景技术

储存能量的储热技术作为节能技术的一种而有用。近年来，利用CO₂热泵或燃料电池废热发电系统的供给热水设备或供暖设备备受瞩目。而且，正在进行高密度储热技术的开发，使得通过将这些设备小型化而能够提高设置性，同时通过使用深夜电力进行储热而能够平均化一天的电力需求等。

例如，在日本特开2005-188916号公报及日本特开2007-132534号公报中记载了通过使储热材料(潜热储热材料)和热交换介质(油)进行直接热交换而进行储热的潜热储热装置。在日本特开2005-188916号公报的潜热储热装置中，如图12所示，在容器1a内分离收容有油2和储热材料3。热交换器5a连接有2根管道4、6。管道4形成有用于排出油2的多个开口部4a。从管道6向热交换器5a取出油2，从管道4向储热材料3供给油2。从管道4排出的油2利用油2和储热材料3的比重差而在储热材料3的层中上升。此时，油2和储热材料3进行热交换而进行储热。

醋酸钠等储热材料3在储热工序开始的时候为固体，因此，管道4的开口部4a有可能被储热材料3堵塞。从而，管道4的端部4B向存有油2的上部空间开口，使得即使在开口部4a被堵塞的状态下，也能够使油2流通于管道4。通过油2流通于管道4，管道4起到热交换器的作用，使油2和储热材料3进行热交换。通过储热材料3的逐渐液化，开口部4a的堵塞也自然消除。

在日本特开2004-3832号公报中记载有利用储热材料的化学反应的化学储热装置的一例。如图13所示，在日本特开2004-3832号公报的化学储热装置中，利用流通于热交换器11中的热介质来加热储热材料9，将从储热材料9产生的水蒸汽向容器10外排气并进行储热。由此，可以在短时间内进行高效率的储热。在散热工序中，向固体的储热材料9供给水，并使用热交换器11取出储热材料9的热量。为了提高储热材料9向水合物的变换的反应速度，将直径为0.2mm以上的水滴W从上洒于储热材料9。

但是，若为对储热材料从上洒水的结构，则储热时的储热材料的状态为例如液体或固液共存，并且，当储热材料具有比水大的比重时，由于比重差而使水留存于储热材料的上部，从而很难向储热材料均匀地供给水。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种在散热工序中能够将水均匀地供给于储热材料的化学储热装置。

即，本发明提供一种化学储热装置，具有：

容器，其收容有比重比水大且通过与水进行反应而发热的储热材料；

热交换器，其设置在所述容器内，在储热工序中向所述储热材料供给热量，而在散热工序中从所述储热材料吸收热量；

水流路，其具有向下开口的开口部，并且为了将应与所述储热材料进行反应的水供给于所述容器内而在所述容器内设置为比所述热交换器靠下侧；以及

分散板，其在所述容器内设置为比所述热交换器靠下侧且比所述开口部靠上侧，并且，具有用于将供给于所述容器内的水自下而上引导的多个通孔，

所述分散板具有下板部、上板部和形成于所述下板部与所述上板部之间的内部空间，所述下板部的位置设定成使来自所述水流路的水被导入所述容器的底面与所述分散板自身的下表面之间的空隙中，所述上板部位于所述下板部与所述水流路的上端之间，

所述多个通孔包括为了将从所述水流路供给于所述容器内的水引导至所述内部空间而形成于所述下板部的多个下通孔、以及为了将存在于所述内部空间的水向上引导而形成于所述上板部的多个上通孔。

在上述本发明的化学储热装置中，从水流路供给于容器内的水在容器内上升的同时与储热材料进行反应。由于水流路设置为比热交换器靠下侧，因此，在散热工序中，能够使存在于热交换器周围的储热材料与水效率良好地进行反应。另外，由于在水流路的开口部与热交换器之间设置有分散板，因此，经由开口部供给于容器内的水通过分散板在水平方向上分散且从下而上移动。由此，能够向储热材料均匀地供给水，即能够实现储热材料与水的均匀混合，并且能够有效率且迅速地取出热量。进而，在本发明中，由于水流路的开口部向下开口，因此，储热材料很难进入水流路。即，能够防止储热材料进入水流路的内部而在储热时引起不期望的反应。

另一方面，本发明提供一种储热系统，具有：

储热回路，其具有上述本发明所述的储热装置、使水蒸汽凝结的凝结器、将在储热工序中从所述储热装置的所述储热材料产生的水蒸汽导入所述凝结器的回流流路、储存凝结水的罐、以及在散热工序中将所述罐的水导入所述储热装置的供给流路；

加热装置，其用于在储热工序中向所述储热装置的所述储热材料供给热量；以及

热介质回路，其用于在散热工序中从所述储热装置的所述储热材料吸收热量。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的储热系统的结构图。

图2是用于图1的储热系统的储热装置的俯视图。

图3是上述储热装置的III-III剖面图。

图4是图2的局部放大图。

图5是示出分散板的变形例的剖面图。

图6A是图5的局部放大图。

图6B是示出分散板的另一个变形例的局部放大图。

图7是用于计算事前反应率的模型的说明图。

图8A是示出事前反应率的计算结果(CaCl₂)的曲线图。

图8B是示出事前反应率的计算结果(MgSO₄)的曲线图。

图9是图1所示的储热系统的储热工序的运行图。

图10是图1所示的储热系统的散热工序的运行图。

图11是示出储热材料(氯化钙水合物)的变化的相图。

图12是以往潜热储热装置的结构图。

图13是以往化学储热装置的结构图。

具体实施方式

图1是本发明一实施方式的储热系统的结构图。储热系统100具有热泵116、储热回路121和热介质回路122。

热泵116具有压缩机111、散热器112、膨胀机113、第一蒸发器114和第二蒸发器115。这些机器由冷却介质管连接而形成冷却介质回路。第二蒸发器115被用作储热回路121的凝结器115。冷却介质回路中填充有二氧化碳或氢氟碳等冷却介质。被压缩机111压缩了的冷却介质在散热器112中被冷却后，在膨胀机113中进行膨胀，进而在第一蒸发器114和第二蒸发器115中蒸发后再次回到压缩机111。

作为热泵116以外的加热装置，可以采用电阻加热装置、燃烧式加热装置、利用太阳能或地热等自然能源的加热装置、利用工厂或建筑物的排热的加热装置。

储热回路121具有储热装置101、凝结器115、回收罐123、真空泵119、开闭阀120、回流流路124以及供给流路125。回流流路124是用于将在储热工序时从储热装置101取出的水蒸汽收集到回收罐123的回路。储热装置101的上部、凝结器115以及回收罐123的上部通过回流流路124按照该顺序连接。从储热装置101取出的水蒸汽在凝结器115中凝结，凝结水储存于回收罐123。供给流路125是用于在散热工序时向储热装置101供给回收罐123的水(稀释水)的回路。回收罐123的下部与储热装置101的水流路通过供给流路125连接。供给流路125设置有给水泵132。

热介质回路122是用于在储热工序时将热泵116的热量向储热装置101供给并在散热工序时从储热装置101取出热量的回路。在热介质回路122中流通的热介质一般为水。具体而言，热介质回路122由导入回路127、供给热水回路128以及主回路129构成。散热器112、第二三通阀118、储热装置101、第一三通阀117以及循环泵126按照该顺序由配管连接，从而形成了主回路129。

在储热工序时，热介质在主回路129中循环，将被热泵116加热了的热介质的热量储存于储热装置101。导入回路127与第一三通阀117连接，能够通过该导入回路127将市政水供给于主回路129。供给热水回路128与第二三通阀118连接，能够通过该供给热水回路128将主回路129的热水供给于水龙头130。在散热工序时，来自导入回路127的市政水在储热装置101中加热，并向供给热水回路128导入。

下面，对储热装置101进行详细说明。图2是用于图1的储热系统的储热装置的俯视图。图3是上述储热装置的III-III剖面图。储热装置101是被分类为化学储热装置的储热装置，具体而言，采用了显热储热、潜热储热和化学储热的混合方式。如图2和图3所示，储热装置101具有容器202(储热容器)、水流路204、热交换器209以及分散板206。

从抑制散热损失的观点出发，容器202优选绝热性优异。为了将水蒸汽导入凝结器115(图1)，容器202的上部连接有回流流路124。

如图3所示，在容器202中收容了具有比水大的比重的储热材料210。储热材料210是通过与水进行反应而发热、通过脱水反应进行吸热的材料，并且，在储热时、散热时、储热工序的实施期间以及散热工序的实施期间的所有的时点均具有比水大的比重。作为这样的储热材料210，可以使用选自氯化钙水合物、溴化钙水合物和硫酸镁水合物中的至少一种。其中，从储热量大、取出热量容易等理由出发，优选氯化钙水合物。氯化钙水合物是可以与水进行可逆的解吸(脱着)的物质，其通过水的脱离进行吸热，通过与水的结合进行散热。尤其优选的是通过水的脱离而成为氯化钙四水合物并且进而成为氯化钙二水合物的氯化钙六水合物。

图11是表示作为储热材料的一例的氯化钙水合物的变化的相图。横轴是相对于储热材料的总重量的氯化钙的重量浓度，纵轴表示温度。图11中记录了储热材料的相状态。例如，具有50％的重量浓度的氯化钙水合物(六水合物)在不到30℃的温度区域中为固体。超过30℃时生成氯化钙溶液。

在本实施方式中，使在散热工序开始时的储热材料210的状态为固液共存或液相。具体而言，通过控制器136控制在储热工序中从容器202向凝结器115导入的水蒸汽的量，使得储热材料210保持为固液共存或液相的状态。例如，以使在80℃时氯化钙的重量浓度成为60～75％的范围的方式控制从容器202取出的水蒸汽的量。具体而言，利用浮标传感器等检测器134来监视回收罐123的水量，以回收罐123的水量达到规定范围内的方式，控制储热工序的实施时间(热泵116的运行时间)。从而，储热材料210以固液共存的状态来储存热量。在储热材料210为固液共存的状态的情况下，能够在散热工序中将水均匀地供给于储热材料210。因此，通过本实施方式的储热装置101，能够有效且迅速地取出热量。

另一方面，储热工序开始时的储热材料210的状态也可以是固相。例如，通过控制器136来控制在散热工序中向容器202内供给的给水量，以使氯化钙的重量浓度成为约50％。具体来说，以使回收罐123的水量达到规定范围内的方式控制给水泵132的运行。充分取出热量后的容器202内的温度例如为不到30℃，析出固体氯化钙六水合物。当然也可以使氯化钙的重量浓度在50～60％的范围，生成四水合物和六水合物的混合物。

另外，也可以减少水蒸汽的排气量(凝结量)，使储热工序结束时的储热材料210的状态成为液相。另外，也可以在回流流路124中设置阀，在实施储热工序时打开该阀，其他期间关闭该阀。这样，能够减少散热损失，并防止从容器202泄漏水蒸汽以至于储热材料210成为固相状态。

需要说明的是，虽然图1中省略了控制线路，但是也可以通过控制器136对热泵116、第一三通阀117、第二三通阀118、真空泵119、开闭阀120以及循环泵126进行控制。

如图2和图3所示，在本实施方式中，热交换器209为具有相互平行地排列的多个翅片207、和贯通多个翅片207的传热管208的翅片管式热交换器。通过使用翅片管式热交换器，可以进行迅速的储热/散热。在储热工序中，利用热泵116加热的热介质在传热管208中流动。在散热工序中，来自导入回路127的市政水在传热管208中流动。

水流路204设置于容器202的下部。在容器202内的水流路204的位置比热交换器209靠下侧。在水流路204中，作为给水用的孔形成有向下开口的开口部203。通过开口部203，水流路204中的水供给于容器202内。开口部203与容器202的底面202b相向，在开口部203与容器202的底面202b之间确保有适当宽度的空隙。由于存在空隙，能够通过开口部203向容器202内流畅地供给水。另外，在本实施方式中，由于储热工序结束时的储热材料210的状态为固液共存或液相，因此，能够从设置于容器202的下部的水流路204对储热材料210均匀地供给水。

为了防止水垢堆积(スケ一ル堆積)引起的压力损失的增大，并减少无助于储热的无效区域，水流路204可以具有3～30mm(优选为3～8mm)的范围的内径。在本实施方式中，在容器202中横向笔直地插入有相互平行且水平排列的多个配管作为水流路204的构成部件。即，水流路204在容器202中以水平方向延伸。在各水流路204中沿长度方向等间距形成有多个开口部203。在容器202的外部，各水流路204汇集为一个，并与供给流路125连接。在1根水流路204中形成的多个开口部203的面积的合计在1根水流路204的流路截面积的30～50％的范围即可。由此，能够从各开口部203向容器202内供给等量的水。

在容器202中，分散板206设置为比热交换器209靠下侧且比水流路204的开口部203靠上侧。即，本实施方式中使用的分散板206的厚度小于水流路204的外径。分散板206的材料不特别限定，但优选用耐腐蚀性优异的金属或树脂制造分散板206。在分散板206中形成有：用于将从水流路204向容器202内供给的水自下而上引导的多个通孔205。通孔205位于相邻的两个翅片207之间并沿水流路204的长度方向形成。

在本实施方式中，水流路204的上部露出在比分散板206靠上侧的位置，水流路204的下部露出在比分散板206靠下侧的位置。换言之，分散板206配置为比水流路204的开口部203靠上侧且比水流路204的上端靠下侧。即，分散板206设置为跨彼此相邻的水流路204和水流路204。这样，能够抑制因设置分散板206而引起的储热材料210的填充量的减少，并且能够可靠地获得使供给于容器202内的水沿水平方向分散的效果。

如图3所示，在分散板206的下表面206p与容器202的底面202b(内侧的底面)之间形成有空隙G，该空隙G的高度超过从下表面206p突出的水流路204的突出量。该空隙G中也填充有储热材料210。空隙G具有在水平方向上能够使水流畅地流动的高度，例如可以具有1～3mm的高度。

下面，对热交换器209、水流路204和分散板206的相互关系进一步详细说明。

如图2所示，平行排列的多个翅片207以垂直立起的状态设置于容器202中。在容器202中，传热管208的长度方向与水流路204的长度方向一致。另外，在与水平方向和翅片207的面内方向的双方平行的方向(图2中所示的WL方向)上，传热管208与水流路204交替排列。即，在垂直于水流路204的长度方向的剖面(图3)中，传热管208与水流路204呈交错的配置。通过这样的配置，能够使供给于容器202内的水沿着翅片207流畅地上升，使水均匀地遍及容器202内的各个角落。其结果是，可以进行有效且迅速的散热。

另外，如图4的放大平面图所示，从多个通孔205中选择的一个通孔205与位于距该选择的通孔205最近位置的开口部203之间的水平距离H₁对多个通孔205的每一个而言均相同。根据这样的位置关系，从水流路204向容器202内供给的水以等量流过多个通孔205的每一个。因此，能够均匀地将水供给于在比分散板206靠上位置处存在的储热材料210，在储热材料210中难以产生浓度分布。其结果是，可以有效且迅速的进行散热。

另外，在分散板206中形成有：在水流路204中形成的开口部203的数量的2倍以上数量的通孔205。由此，使从水流路204向容器202内供给的水在水平方向上分散的效果得以提高。

如图4所示，多个翅片207相对于水流路204的长度方向垂直配置。在水流路204中，以与多个翅片207的翅片节距FP相同的间隔D₁形成有多个开口部203。所谓翅片节距FP是指将翅片207的厚度假设为零的情况下的翅片207排列的间隔。进而，在与水流路204的长度方向平行的方向上，在分散板206中以与翅片节距FP相同的间隔D₁形成有通孔205。通过这样的构成，由于对各个翅片207导入相同量的水，有利于更有效且迅速地进行散热。尤其是，在容器202的内部被翅片207在与水流路204的长度方向垂直的方向上隔开的情况下，本结构有效。

另外，在与水平方向和翅片207的面内方向的双方平行的方向(图2所示的方向WL)上，相邻的两个通孔205的间隔比开口部203的间隔D₁宽。通过在该方向上以适当宽的间隔形成通孔205，能够应对水流路204的条数的削减。如果能够削减水流路204的条数，则可以减少无效区域，因此优选。

另外，在本实施方式中，热交换器209(具体而言是翅片207)与分散板206直接相接。另外，热交换器209(具体而言是翅片207)与水流路204也直接相接。于是，在储热时能够有效地加热水流路204和分散板206。这样，可以可靠地加热存在于水流路204和分散板206的周围的储热材料210，从而防止开口部203和通孔205被固体的储热材料210堵塞。

例如，在翅片207从水流路204和分散板206脱离的情况下，来自热交换器209的热量不能充分地传递到存在于容器202的下部的储热材料210，有可能在开口部203或通孔205被固体的储热材料210堵塞的状态下结束储热工序。对此，根据本实施方式，由于热交换器209的热量向(准确的为热介质的热量)水流路204或分散板206直接传递，因此，能够使存在于容器202的下部的储热材料210可靠融解，避免开口部203和通孔205的堵塞。

另外，水流路204与分散板206直接相接。具体而言，配管(水流路204)无空隙地嵌入于分散板206，以阻止水沿着构成水流路204的配管的表面上升。根据上述结构，通过水流路204的开口部203而向容器202内供给的水的全部与分散板206的下表面206p冲撞而在水平方向上分散，并通过通孔205而向上移动。其结果是，能够向比分散板206靠上存在的储热材料210均匀地供给水。另外，由于水流路204的热量直接传递到分散板206，因此可以进一步可靠地防止储热材料210对通孔205的堵塞。

用于使水流分散的分散板不限于图3所示的结构。例如，可以适用为图5所示的双层结构的分散板217。

如图5所示，本变形例的分散板217由上板部211、下板部213以及在上板部211和下板部213之间形成的内部空间215构成。下板部213的位置设定为：使来自水流路204的水导入在容器202的底面202b与其自身的下表面213p之间的空隙G。在下板部213中形成有用于将从水流路204向容器202内供给的水导入内部空间215的多个下通孔214。上板部211位于下板部213与水流路204的上端之间。上板部211中形成有将在内部空间215内存在的水向上引导的多个上通孔212。从水流路204向容器202内供给的水按顺序流过下通孔214、内部空间215和上通孔212，并从比分散板217靠下的空间(空隙G)向比分散板217靠上的空间移动。通过该分散板217，由于对应于一个下通孔214设置有多个上通孔212，因此，将水在水平方向上分散的功能优异。

如图6A所示，从水流路204的开口部203至距该开口部203最近的位置存在的下通孔214的水平距离H₂为恒定。在该变形例的分散板217中形成的下通孔214为宽口，因此，以使水均匀地流入两个上通孔212的方式调整下通孔214的中心的位置(调整偏差(offset))。但是，如图6B所示，也可以是一个下通孔214’与一个上通孔212之间的水平距离H₃对于所有上通孔212而言为恒定。

如图3等所示，在本实施方式中，由于水流路204的开口部203向下开口，因此，能够防止储热材料210通过开口部203而进入水流路204。其中，由于储热工序结束时的储热材料210的状态为固液共存或者液相，因此，多少有可能发生储热材料210通过开口部203扩散到水流路204内而引起不希望的反应。以下，称这种现象为“事前反应”。

在本实施方式中，为了尽量防止事前反应，限制水流路204的开口部203的大小。具体而言，以使1条水流路204内的水重量W₁、形成于该水流路204的开口部203的总面积S₁满足下式(1)的关系的方式，规定开口部203的总面积S₁。

500≤(W₁/S₁)(单位：kg/m²)…(1)

上式(1)是通过如下的研究而得到的。具体而言，为了预测储热材料的扩散情况，对于图7所示的模型，基于下述扩散方程式计算出经过8小时后的事前反应率。在此，所谓“事前反应率”是指储热材料向配管(水流路204)内存在的水的扩散比率的数值。例如，“事前反应率＝100％”指的是配管内的溶液的储热材料浓度与配管外的溶液的储热材料浓度成为相等的状态。假设夜间进行储热工序，白天进行散热工序，计算经过8小时后的事前反应率。

计算式： $\∂C/\∂t=D({\∂}^{2}C/\∂x^2+{\∂}^{2}C/\∂y^2+{\∂}^{2}C/\∂z^2)$

C：摩尔浓度(mol/liter)

t：时间(sec)

x，y，z：坐标

扩撒系数(CaCl₂)D＝1.11*10^-9m²/sec

扩散系数(MgSO₄)D＝0.849*10^-9m²/sec

在图7所示的模型中，在配管204设置有一个开口部203。对于具有3mm、8mm、16mm以及30mm的内径的4种配管，分别计算出改变其长度而使其中水量变化的情况下的事前反应率。开口部203的直径固定为0.3mm。将具有图7所示的初始浓度的氯化钙水溶液和硫酸镁水溶液作为计算模型中的储热材料。

将计算结果示于图8A和图8B。图8A为氯化钙的计算结果，图8B为硫酸镁的计算结果。曲线图的纵轴表示事前反应率(％)。横轴表示将配管内的水重量设为W₁、开口部的面积(开口面积)设为S₁时的(W₁/S₁)(单位：kg/m²)的数值。如图8A和图8B所示，配管越粗事前反应率越小。在具有8mm以上内径的配管中，8小时左右时间的事前反应率不到10％。

但是，由于存在无效区域增加、储热量减少的问题，因此，能够使用的配管的粗细是有限度的。另外，由于存在水垢堆积的问题，因此配管不能过细。具体而言，具有3～8mm的内径的配管作为水流路204是合适的。因此，根据具有3mm的内径的配管的计算结果来确定适当的(W₁/S₁)的范围是具有一定的妥当性的。而且，根据

的配管的计算结果，将(W₁/S₁)＝500作为界限，事前反应率的曲线斜率急剧变化。因此，通过以满足500≤(W₁/S₁)的方式设计水流路204，可以将事前反应率抑制为不到10％。

(W₁/S₁)的上限值没有特别的限制，可以从以下的观点确定上限值的目标。例如，在将具有0.1mm厚度的翅片用于热交换器的情况下，为了使容器内的储热材料的充填率在90％以上，可以考虑将翅片节距设为1mm以上，将开口部203的间隔设为1mm以上。另一方面，从加工的角度考虑，配管(水流路204)优选具有1英寸(25.4mm)以下的内径。结合这些条件来考虑的开口部203的情况下，以大致满足(W₁/S₁)≤7000的方式对水流路204进行设计即可。

《储热运行》

接下来，利用图9对于储热运行进行说明。

首先，打开开闭阀120，启动真空泵119，将储热装置101的容器202、回流流路124以及凝结器115内进行减压。减压到规定压力时，关闭开闭阀120，停止真空泵119。

接着，设定第一三通阀117和第二三通阀118，使得水在供给热水回路122的主回路129中沿箭头a的方向循环，之后，开始运行热泵116。将在主回路129中循环的水利用热泵116的散热器112加热。升温至约80℃的热水流入储热装置101的热交换器209(准确说是传热管208)，加热储热材料210。由于热交换器209的翅片207与水流路204以及分散板206直接相接，因此，水流路204和分散板206也被有效地加热，存在于容器202的下部的储热材料210也有充分的热量到达。

如图11所示，在储热工序开始时，储热材料210为固体(A点)。当继续加热而升温至30℃(B点)以上时，储热材料210变为液体。由于容器202、回流流路124以及凝结器115内被减压，因此，储热材料210变为液体后，开始脱水。凝结器115被在热泵116中循环的低温的冷却介质(例如0℃)所冷却。从而，从储热材料210产生的水蒸汽通过在凝结器115中与冷却介质进行热交换而被凝结。凝结热通过热泵116进行回收。

当进一步进行加热时，储热材料210升温并浓缩。当达到比溶解度曲线(C点)高的浓度时再次析出固体，储热材料210成为固液共存溶液。储热材料210的温度成为80℃、重量浓度成为61％(D点)时，结束储热工序。

《散热运行》

接着，利用图10对散热运行进行说明。

首先，设定第一三通阀117和第二三通阀118，使得水在供给热水回路122中沿箭头b的方向流动，从导入回路127向储热装置101供给市政水。

接着，从回收罐123通过供给流路125向储热装置101供给水。从供给流路125供给的稀释用的水在水流路204中流动，从开口部203向容器202内向下喷出。基于比重差，向容器202内供给的水立刻形成向上的水流。例如，氯化钙的重量浓度为60～75％的储热材料210在80℃下的比重为约1.5kg/L，向容器202内供给的水的比重为约1kg/L。

在本实施方式中，由于分散板206设置为比开口部203靠上侧，水与分散板206冲撞而在水平方向上分散。之后，从各个通孔205向容器202的上部的储热材料210供给等量的水。储热材料210稀释至约50％的重量浓度，并且产生发热反应而升温至95℃(图11的E点)。此时的储热材料210的状态为液相。

通过热交换器209的作用，在传热管208中流动的市政水与储热材料210进行热交换。市政水从储热材料210吸收热量，通过供给热水回路122导入水龙头130。储热材料210降温，当达到30℃(B点)以下时变为固体。散热工序继续至储热装置101的出口的市政水的温度成为规定温度(例如42℃以下)。

工业实用性

本发明的储热装置适用于家庭用的供给热水设备或供暖装置。但本发明不限定于此，也可以广泛用于储存各种排热的系统等。

Claims (10)

1.一种化学储热装置，其特征在于，具有：

容器，其收容有比重比水大且通过与水进行反应而发热的储热材料；

热交换器，其设置在所述容器内，在储热工序中向所述储热材料供给热量，而在散热工序中从所述储热材料吸收热量；

水流路，其具有向下开口的开口部，并且为了将应与所述储热材料进行反应的水供给于所述容器内而在所述容器内设置为比所述热交换器靠下侧；以及

分散板，其在所述容器内设置为比所述热交换器靠下侧且比所述开口部靠上侧，并且，具有用于将供给于所述容器内的水自下而上引导的多个通孔，

所述分散板具有下板部、上板部和形成于所述下板部与所述上板部之间的内部空间，所述下板部的位置设定成使来自所述水流路的水被导入所述容器的底面与所述分散板自身的下表面之间的空隙中，所述上板部位于所述下板部与所述水流路的上端之间，

所述多个通孔包括为了将从所述水流路供给于所述容器内的水引导至所述内部空间而形成于所述下板部的多个下通孔、以及为了将存在于所述内部空间的水向上引导而形成于所述上板部的多个上通孔。

2.如权利要求1所述的化学储热装置，其中，

散热工序开始时的所述储热材料的状态为固液共存或者液相，

储热工序开始时的所述储热材料的状态为固相。

3.如权利要求1所述的化学储热装置，其中，

所述水流路在所述容器内水平方向延伸，

所述分散板配置为比所述开口部靠上侧且比所述水流路的上端靠下侧。

4.如权利要求1所述的化学储热装置，其中，

所述水流路内的水重量W₁和所述开口部的总面积S₁满足下式(1)，

500≤(W₁/S₁)(单位：kg/m²)…(1)。

5.如权利要求4所述的化学储热装置，其中， 

所述水流路的内径为3～30mm。

6.如权利要求1所述的化学储热装置，其中，

从所述水流路的所述开口部至距该开口部最近的位置存在的所述下通孔的水平距离为恒定。

7.如权利要求6所述的化学储热装置，其中，

所述热交换器为具有多个翅片和贯通所述多个翅片的传热管的翅片管式热交换器，

所述多个翅片垂直于所述水流路的长度方向配置，

在与所述水流路的长度方向平行的方向上，所述多个通孔以与所述多个翅片的翅片节距相同的间距形成在所述分散板上。

8.如权利要求1所述的化学储热装置，其中，

所述热交换器与所述分散板直接连接。

9.如权利要求1所述的化学储热装置，其中，

所述储热材料为选自氯化钙水合物、溴化钙水合物以及硫酸镁水合物中的至少一种。

10.一种储热系统，其特征在于，具有：

储热回路，其具有权利要求1所述的储热装置、使水蒸汽凝结的凝结器、将在储热工序中从所述储热装置的所述储热材料产生的水蒸汽导入所述凝结器的回流流路、储存凝结水的罐、以及在散热工序中将所述罐的水导入所述储热装置的供给流路；

加热装置，其用于在储热工序中向所述储热装置的所述储热材料供给热量；以及

热介质回路，其用于在散热工序中从所述储热装置的所述储热材料吸收热量。 

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