JP2012007061A - Method for producing hydrated salt for heat storage - Google Patents

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徹 壽川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method for directly producing hydrated salt for heat storage on a site of use.SOLUTION: This method for producing the hydrated salt for heat storage includes a first step, a second step and a third step. In the first step, a raw material 1A having less hydration water than the hydration water of the hydrated salt for heat storage to be produced is filled in a container 2. In the second step, water is fed in the container 2, by such an amount that is not less than the mass difference between the hydrated salt for heat storage to be produced and the raw material 1A and dissolvable of total raw material 1A. In the third step, the aqueous solution 1B in the container 2 is boiled by depressing the inside of the container 2 and concentrated into salt concentration of the hydrated salt for heat storage to be produced.

Description

本発明は、蓄熱用水和塩の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a hydrated salt for heat storage.

熱エネルギーを蓄える蓄熱技術は、熱が利用されるときの極低温から熱が生成されるときの超高温に到る広い温度範囲に亘って熱を操作する技術である。近年では、未利用エネルギーである太陽熱等の自然エネルギー、あるいは夜間電力の有効利用といった、主として冷暖房及び給湯を目的とする比較的低い温度域(200℃以下)においても蓄熱技術の適用が考えられており、盛んに研究開発が続けられている。   A heat storage technique for storing thermal energy is a technique for manipulating heat over a wide temperature range from a very low temperature when heat is used to a very high temperature when heat is generated. In recent years, the application of heat storage technology has been considered even in a relatively low temperature range (200 ° C. or lower) mainly for the purpose of cooling and heating and hot water supply, such as natural energy such as solar heat, which is unused energy, or effective use of nighttime power. R & D continues actively.

これらの比較的低い温度域においては、蓄熱材の凝固融解に伴う潜熱を利用した潜熱蓄熱方式が優れた特性を示し、それに使用される蓄熱材として、パラフィンや脂肪酸といった有機物、または水和塩がよく検討されている。特に、水和塩は蓄熱密度及び価格に優れる点から、これまでに多くの検討がなされてきた。したがって、所望の水和塩を精度よく、かつ安価に製造することは性能と価格の両面から重要である。   In these relatively low temperature ranges, the latent heat storage method using the latent heat associated with the solidification and melting of the heat storage material exhibits excellent characteristics, and organic materials such as paraffin and fatty acids, or hydrated salts are used as the heat storage material. It has been well examined. In particular, many studies have been made on hydrated salts from the viewpoint of excellent heat storage density and price. Therefore, it is important from the viewpoints of both performance and price to manufacture a desired hydrated salt accurately and inexpensively.

従来の水和塩の製造方法としては、塩化カルシウム水和物を例に挙げると、流動層容器を用いた製造方法がある(例えば、特許文献1参照)。この製造方法は、流動層容器内において、無水塩化カルシウム、塩化カルシウム1水和物または塩化カルシウム2水和物あるいはそれらの混合物を種粒子として流動させつつ、塩化カルシウム水溶液を噴霧して種粒子の表面に付着させる。このような製造工程を用いることにより、種粒子の水和数を増加させていく。そして、流動層容器内の温度に基づいて流動層容器内の水蒸気分圧を調整することにより、所望の水分子数の塩化カルシウム水和物を生成する。この製造方法の利点としては、所望の水分子数の塩化カルシウム水和物を精度よく、大量に製造できることにある。   As a conventional method for producing a hydrated salt, there is a production method using a fluidized bed container, taking calcium chloride hydrate as an example (see, for example, Patent Document 1). In this production method, in a fluidized bed container, anhydrous calcium chloride, calcium chloride monohydrate, calcium chloride dihydrate, or a mixture thereof is allowed to flow as seed particles, and an aqueous solution of calcium chloride is sprayed to form seed particles. Adhere to the surface. By using such a manufacturing process, the hydration number of seed particles is increased. And the calcium chloride hydrate of the desired number of water molecules is produced | generated by adjusting the water vapor partial pressure in a fluidized bed container based on the temperature in a fluidized bed container. An advantage of this production method is that a large amount of calcium chloride hydrate having a desired number of water molecules can be produced with high accuracy.

特許第4162837号公報Japanese Patent No. 4162837

ところで、上記のような製造方法では、流動層を形成するための特殊な流動層容器が必要であるために、その流動層容器が設置された工場内で塩化カルシウム水和物が製造される。しかしながら、製造された塩化カルシウム水和物は、水和した水分により重量が増加しているため、工場から使用場所まで搬送するのに大きな労力がかかる。そのため、所望の水分子数の水和塩を使用場所で直接製造できるようにすることが望まれる。   By the way, in the above manufacturing method, since a special fluidized bed container for forming a fluidized bed is required, calcium chloride hydrate is produced in a factory where the fluidized bed container is installed. However, since the weight of the manufactured calcium chloride hydrate is increased due to hydrated water, it takes a lot of labor to transport it from the factory to the place of use. Therefore, it is desired that a hydrate salt having a desired number of water molecules can be directly produced at the place of use.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は蓄熱用水和塩を使用場所で直接製造可能な製造方法を提供することにある。   This invention is made | formed in view of the said situation, The objective is to provide the manufacturing method which can manufacture the hydrated salt for thermal storage directly at a use place.

前記課題を解決するために、本発明は、蓄熱用水和塩を製造する方法であって、前記蓄熱用水和塩よりも水和水が少ない原材料を容器内に充填する第1工程と、前記容器内に、前記蓄熱用水和塩と前記原材料の質量差以上であって前記原材料の全量を溶解可能な量の水を供給する第2工程と、前記容器内を減圧して前記容器内の水溶液を沸騰させ、前記水溶液を前記蓄熱用水和塩の塩濃度まで濃縮する第3工程と、を含む、蓄熱用水和塩の製造方法を提供する。   In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a method for producing a heat storage hydrate salt, the first step of filling a container with a raw material having less hydration water than the heat storage hydrate salt, and the container A second step of supplying water in an amount greater than the mass difference between the hydrated salt for heat storage and the raw material and capable of dissolving the total amount of the raw material, and reducing the pressure in the container to obtain an aqueous solution in the container. And a third step of concentrating the aqueous solution to the salt concentration of the heat storage hydrate salt, and providing a method for producing a heat storage hydrate salt.

上記構成によると、容器内を減圧することにより、比較的に低温で水溶液を沸騰させることができる。このような減圧下での沸騰は突発的な大気泡(蒸気)発生を伴うため、容器内の水溶液が激しく攪拌される。これにより、水溶液中の水和反応を促進させることができ、所望の水分子数の水和塩を精度よく製造することができる。そして、この製造方法は、容器と減圧手段(例えば真空ポンプ)と水があれば実行可能であるため、蓄熱用水和塩を使用場所で直接製造することができる。   According to the above configuration, the aqueous solution can be boiled at a relatively low temperature by reducing the pressure in the container. Such boiling under reduced pressure is accompanied by sudden large bubble (steam) generation, so that the aqueous solution in the container is vigorously stirred. Thereby, the hydration reaction in an aqueous solution can be promoted, and a hydrated salt having a desired number of water molecules can be produced with high accuracy. And since this manufacturing method can be performed if there exists a container, a pressure reduction means (for example, vacuum pump), and water, the hydrated salt for thermal storage can be directly manufactured at the place of use.

本発明の第1実施形態に係る蓄熱用水和塩の製造方法に使用する製造装置の構成図The block diagram of the manufacturing apparatus used for the manufacturing method of the hydrated salt for thermal storage which concerns on 1st Embodiment of this invention. 塩化カルシウム水和物の相図Phase diagram of calcium chloride hydrate 水と塩化カルシウム6水和物の飽和曲線を示すグラフGraph showing saturation curve of water and calcium chloride hexahydrate 本発明の第2実施形態に係る蓄熱用水和塩の製造方法に使用する製造装置の構成図The block diagram of the manufacturing apparatus used for the manufacturing method of the hydrated salt for thermal storage which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 第2実施形態における変形例の製造装置の構成図The block diagram of the manufacturing apparatus of the modification in 2nd Embodiment. 本発明の第3実施形態に係る蓄熱用水和塩の製造方法に使用する製造装置の構成図The block diagram of the manufacturing apparatus used for the manufacturing method of the hydrated salt for thermal storage which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る蓄熱用水和塩の製造方法に使用する製造装置の構成図The block diagram of the manufacturing apparatus used for the manufacturing method of the hydrated salt for thermal storage which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明のその他の実施形態に係る蓄熱用水和塩の製造方法に使用する製造装置の構成図The block diagram of the manufacturing apparatus used for the manufacturing method of the hydrated salt for thermal storage which concerns on other embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る蓄熱用水和塩の製造方法に使用する製造装置の構成図である。本実施形態では、製造装置として、蓄熱材を収容するための蓄熱容器2を備えた蓄熱装置10Aが用いられている。すなわち、蓄熱用水和塩は、蓄熱容器2内で製造され、そのまま蓄熱材として使用される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of a production apparatus used in the method for producing a heat storage hydrate salt according to the first embodiment of the present invention. In the present embodiment, a heat storage device 10A including a heat storage container 2 for housing a heat storage material is used as a manufacturing device. That is, the hydrated salt for heat storage is produced in the heat storage container 2 and used as it is as a heat storage material.

具体的に、蓄熱装置10Aは、上述した蓄熱容器2と、蓄熱容器2内の蓄熱材を加熱すべき加熱機3と、蓄熱容器2内から空気を流出させるための流出管4と、蓄熱容器2内に水を供給するための給水管5とを備えている。また、流出管4には、蓄熱容器2内を大気圧以下に減圧する減圧手段(例えば真空ポンプ)41が設けられているとともに、減圧手段41の上流側に圧力を調整するためのレギュレータ42が設けられている。さらに、蓄熱容器2には、当該蓄熱容器2内の圧力を検出するための圧力センサ6と、後述する水溶液1Bの温度を検出するための温度センサ7とが設けられている。   Specifically, the heat storage device 10A includes the above-described heat storage container 2, the heater 3 that heats the heat storage material in the heat storage container 2, the outflow pipe 4 for causing air to flow out of the heat storage container 2, and the heat storage container. 2 is provided with a water supply pipe 5 for supplying water. The outflow pipe 4 is provided with a pressure reducing means (for example, a vacuum pump) 41 for reducing the pressure inside the heat storage container 2 to the atmospheric pressure or lower, and a regulator 42 for adjusting the pressure upstream of the pressure reducing means 41. Is provided. Furthermore, the heat storage container 2 is provided with a pressure sensor 6 for detecting the pressure in the heat storage container 2 and a temperature sensor 7 for detecting the temperature of the aqueous solution 1B described later.

加熱機3は、蓄熱材に放熱するまたは蓄熱材から吸熱する熱媒体を流通させるための、蛇行しながら蓄熱容器2を貫通する流通部31を有している。流通部31には、蓄熱材と熱媒体との効率的な熱交換を行うためにフィン32が設けられていることが好ましい。熱媒体としては、例えば水、空気、冷媒などが挙げられる。   The heater 3 has a circulation part 31 that penetrates the heat storage container 2 while meandering, for circulating a heat medium that radiates heat to the heat storage material or absorbs heat from the heat storage material. The circulation part 31 is preferably provided with fins 32 for efficient heat exchange between the heat storage material and the heat medium. Examples of the heat medium include water, air, and a refrigerant.

本実施形態に係る製造方法は、蓄熱装置10Aを用いて蓄熱用水和塩を製造するものであり、第1工程、第2工程、および第3工程を含む。以下、各工程について詳細に説明する。   The manufacturing method which concerns on this embodiment manufactures the hydrated salt for thermal storage using 10 A of thermal storage apparatuses, and contains a 1st process, a 2nd process, and a 3rd process. Hereinafter, each step will be described in detail.

<第1工程>
まずは、蓄熱容器2内に原材料1Aを充填する。この原材料1Aは、製造すべき蓄熱用水和塩よりも水和水が少ないものであればよく、無水物(塩そのもの)であってもよいし、蓄熱用水和塩よりも水分子数の少ない水和塩であってよい。原材料1Aは、全量が固体であることが好ましいが、固液共存状態のものを使用することも可能である。
<First step>
First, the heat storage container 2 is filled with the raw material 1A. The raw material 1A may be any material that has less hydration water than the hydrated salt for heat storage to be manufactured, and may be an anhydride (salt itself), or water having a smaller number of water molecules than the hydrated salt for heat storage. It may be a Japanese salt. The total amount of the raw material 1A is preferably solid, but it is also possible to use a raw material coexisting in a solid-liquid state.

塩としては、例えば以下のものを用いることができる。
KNO3
MgCl2
Al2(SO43
NH4Al(SO42
KAl(SO42
Sr(OH)2
Ba(OH)2
MgCl2
CH3COONa
Mg(NO32
Na223
CaBr2
Zn(NO32
Na2HPO4
Na2SO4
LiNO3
CaCl2
Na2SO4/NaCl/KCl
As the salt, for example, the following can be used.
KNO 3
MgCl 2
Al 2 (SO 4 ) 3
NH 4 Al (SO 4 ) 2
KAl (SO 4 ) 2
Sr (OH) 2
Ba (OH) 2
MgCl 2
CH 3 COONa
Mg (NO 3 ) 2
Na 2 S 2 O 3
CaBr 2
Zn (NO 3 ) 2
Na 2 HPO 4
Na 2 SO 4
LiNO 3
CaCl 2
Na 2 SO 4 / NaCl / KCl

例えば、蓄熱用水和塩として塩化カルシウム6水和物を製造する場合には、原材料1Aとして無水塩化カルシウムを用いてもよいし、塩化カルシウム2水和物を用いてもよい。あるいは、無水塩化カルシウムと塩化カルシウム2水和物の混合物を用いることも可能である。   For example, when producing calcium chloride hexahydrate as a hydrated salt for heat storage, anhydrous calcium chloride may be used as raw material 1A, or calcium chloride dihydrate may be used. Alternatively, a mixture of anhydrous calcium chloride and calcium chloride dihydrate can be used.

原材料1Aの充填後は、蓄熱容器2内の原材料1Aが大気中の水分を吸収しないように、または後述する第3工程での減圧を行うために、蓄熱容器2の気密性が十分であることを確認し、第1工程を終了する。   After the filling of the raw material 1A, the heat storage container 2 has sufficient airtightness so that the raw material 1A in the heat storage container 2 does not absorb moisture in the atmosphere or to perform decompression in the third step described later. And the first step is completed.

なお、第1工程は、蓄熱容器2を設置場所に設置した後に行ってもよいし、蓄熱容器2を設置場所に設置する前に予め行っておいてもよい。すなわち、第1工程は、蓄熱用水和塩の使用場所で行われてもよいし、工場などで行われてもよい。   Note that the first step may be performed after the heat storage container 2 is installed at the installation location, or may be performed in advance before the heat storage container 2 is installed at the installation location. That is, the first step may be performed at a place where the heat storage hydrate salt is used, or may be performed at a factory or the like.

<第2工程>
第1工程終了後、蓄熱容器2の設置場所にて、給水管5から蓄熱容器2内に、製造すべき蓄熱用水和塩と原材料1Aの質量差以上の水を供給する。すなわち、原材料1Aと水との水和反応式より導き出される、原材料1Aから蓄熱用水和塩を製造するのに必要な量以上の水を供給する。
<Second step>
After the first step, water having a mass difference between the heat storage hydrate salt to be manufactured and the raw material 1A is supplied from the water supply pipe 5 into the heat storage container 2 at the installation location of the heat storage container 2. That is, more water than the amount necessary for producing the hydrated salt for heat storage is supplied from the raw material 1A, which is derived from the hydration reaction formula of the raw material 1A and water.

その際、図1に示すように給水管5からの水は、原材料1Aを下から上に通過するように蓄熱容器2の底から上向きに供給されることが好ましい。水を原材料1Aの上から散布した場合には、供給した水と原材料1Aとが物質自体の密度差により分離され、それらの水和反応が進行し難い。これに対し、原材料1Aを下から上に通過するように水を供給すれば、水と原材料1Aとの水和反応を良好に進行させることができる。   At that time, as shown in FIG. 1, the water from the water supply pipe 5 is preferably supplied upward from the bottom of the heat storage container 2 so as to pass through the raw material 1A from the bottom to the top. When water is sprayed from above the raw material 1A, the supplied water and the raw material 1A are separated due to the density difference between the substances themselves, and their hydration reaction hardly proceeds. On the other hand, if water is supplied so as to pass through the raw material 1A from the bottom to the top, the hydration reaction between water and the raw material 1A can be favorably progressed.

塩が塩化カルシウムのように水との水和(吸水)反応により発熱する物質である場合には、第2工程で温度が上昇する。このため、第3工程において蓄熱容器2内を減圧した際に沸騰が起こりやすくなる利点がある。   When the salt is a substance that generates heat by hydration (water absorption) reaction with water, such as calcium chloride, the temperature rises in the second step. For this reason, there is an advantage that boiling easily occurs when the inside of the heat storage container 2 is decompressed in the third step.

本実施形態では、第2工程において供給する水の量は、原材料1Aの全量を溶解可能な量、換言すれば水和塩の相図において液相と固液共存との境界線よりも液相側の塩濃度を実現可能な量でもある。これにより、理想的には原材料1Aが完全に溶解した状態の水溶液1Bが生成される。ただし、第3工程においては沸騰により水溶液1Bが攪拌されるため、第2工程で生成される水溶液1B中には、原材料1Aの一部が溶解せずに固体として残っていてもよい。   In this embodiment, the amount of water supplied in the second step is such that the total amount of the raw material 1A can be dissolved, in other words, in the liquid phase rather than the boundary between the liquid phase and the solid-liquid coexistence in the phase diagram of the hydrated salt It is also an amount that can achieve the salt concentration on the side. Thereby, ideally, the aqueous solution 1B in a state in which the raw material 1A is completely dissolved is generated. However, since the aqueous solution 1B is stirred by boiling in the third step, a part of the raw material 1A may remain as a solid without dissolving in the aqueous solution 1B generated in the second step.

一例として、図2に示すように、塩化カルシウム6水和物(D点)を製造する場合には、無水塩化カルシウム(A点)または塩化カルシウム2水和物(B点)に、供給した水がすべて反応した際には塩化カルシウム8水和物(C点:塩濃度約44%)が生成されるのに相当する量の水を供給する。   As an example, as shown in FIG. 2, when calcium chloride hexahydrate (D point) is produced, water supplied to anhydrous calcium chloride (A point) or calcium chloride dihydrate (B point) is supplied. When all are reacted, an amount of water corresponding to the formation of calcium chloride octahydrate (C point: salt concentration of about 44%) is supplied.

<第3工程>
第2工程終了後、蓄熱容器2内を減圧して当該蓄熱容器2内の水溶液1Bを沸騰させる。これにより、水溶液1Bから不要な水分を除去し、水溶液1Bを製造すべき蓄熱用水和塩の塩濃度まで濃縮する。
<Third step>
After completion of the second step, the inside of the heat storage container 2 is depressurized to boil the aqueous solution 1B in the heat storage container 2. Thereby, unnecessary water | moisture content is removed from aqueous solution 1B, and aqueous solution 1B is concentrated to the salt concentration of the hydrated salt for thermal storage which should manufacture.

図3は、水と塩化カルシウム6水和物の飽和状態の温度と圧力の関係である。沸騰は液体の温度がその液体の圧力に対応する飽和温度以上にならないと生じない。そのため、図3から分かるように、例えば、水であれば大気圧(101.32kPa)では100℃以上に加熱しなければ沸騰はおこらない。しかし、水を収容する容器内の圧力を例えば、10kPaまで下げれば、水の温度が50℃であっても、水を沸騰させることができる。この傾向は、塩化カルシウム6水和物でも同様である。   FIG. 3 shows the relationship between the temperature and pressure in the saturated state of water and calcium chloride hexahydrate. Boiling does not occur unless the temperature of the liquid rises above the saturation temperature corresponding to the pressure of the liquid. Therefore, as can be seen from FIG. 3, for example, in the case of water, boiling does not occur unless it is heated to 100 ° C. or higher at atmospheric pressure (101.32 kPa). However, if the pressure in the container containing water is reduced to, for example, 10 kPa, the water can be boiled even if the temperature of the water is 50 ° C. This tendency is the same for calcium chloride hexahydrate.

蓄熱容器2内を減圧すれば、比較的に低温で水溶液1Bが沸騰する。この沸騰によって水溶液1Bが攪拌されるため、蓄熱容器内2にフィン32を有する加熱機3が配置されていても、水溶液1B中の水和反応を促進させることができる。   If the inside of the heat storage container 2 is depressurized, the aqueous solution 1B will boil at a relatively low temperature. Since the aqueous solution 1B is stirred by this boiling, the hydration reaction in the aqueous solution 1B can be promoted even if the heater 3 having the fins 32 is disposed in the heat storage container 2.

水溶液1Bの沸騰は、減圧手段41によって蓄熱容器2内の圧力を水溶液1Bの温度に対応する飽和蒸気圧以下に低下させることだけでも起こすことができる。この場合は、水溶液1Bの塩濃度が製造すべき蓄熱用水和塩の塩濃度と一致するまでにかかる時間を予め実験などにより測定し、この時間が経過したときに水溶液1Bの濃縮を終了してもよい。これにより、所望の水分子数の水和塩を容易に得ることができる。   The boiling of the aqueous solution 1B can be caused only by reducing the pressure in the heat storage container 2 to the saturated vapor pressure or less corresponding to the temperature of the aqueous solution 1B by the decompression means 41. In this case, the time taken for the salt concentration of the aqueous solution 1B to coincide with the salt concentration of the hydrated salt for heat storage to be produced is measured in advance by experiment and the concentration of the aqueous solution 1B is terminated when this time has elapsed. Also good. Thereby, a hydrated salt having a desired number of water molecules can be easily obtained.

ただし、より短時間で蓄熱用水和塩を製造するには、蓄熱容器2内を減圧した状態で、加熱機3により水溶液1Bを加熱することにより水溶液1Bを沸騰させることが好ましい。水溶液1Bが沸騰すると、気泡が発生する、つまり水分の気化が起こるため、気化熱として熱量が奪われ、水溶液1Bの温度が低下する。その温度低下が大きすぎると、減圧下での沸騰がもはや生じなくなる。そのため、加熱機3の流通部31に、熱源により加熱した一定温度の熱媒体を流通させ続け、水溶液1Bを加熱する。これにより、減圧下での沸騰を継続して生じさせる。また、水分の気化が起こりすぎると、蓄熱容器2内の圧力が上昇し、減圧下での沸騰が生じなくなる。そこで、レギュレータ42により蓄熱容器2内の圧力を一定に保ちながら加熱機3により水溶液1Bを加熱することが好ましい。   However, in order to produce the hydrated salt for heat storage in a shorter time, it is preferable to boil the aqueous solution 1B by heating the aqueous solution 1B with the heater 3 in a state where the inside of the heat storage container 2 is decompressed. When the aqueous solution 1B is boiled, bubbles are generated, that is, moisture is vaporized, so that heat is lost as heat of vaporization and the temperature of the aqueous solution 1B is lowered. If the temperature drop is too great, boiling under reduced pressure no longer occurs. Therefore, the aqueous medium 1B is heated by continuing to distribute the heat medium having a constant temperature heated by the heat source to the circulation part 31 of the heater 3. This continuously causes boiling under reduced pressure. Moreover, when the vaporization of water occurs too much, the pressure in the heat storage container 2 increases, and boiling under reduced pressure does not occur. Therefore, it is preferable to heat the aqueous solution 1B by the heater 3 while keeping the pressure in the heat storage container 2 constant by the regulator 42.

蓄熱容器2内の圧力を一定に保ちながら水溶液1Bを加熱する場合は、圧力センサ6および温度センサ7で検出される値に基づいて水溶液1Bの濃縮を終了することができる。このようにすれば、所望の水分子数の水和塩をさらに精度よく製造することができる。具体的には、温度センサ7で検出される水溶液1Bの温度が、圧力センサ6で検出される蓄熱容器2内の圧力に対応する、製造すべき蓄熱用水和塩の飽和温度に到達したときに、水溶液1Bの濃縮を終了する。以下に、第3工程の実施例として、塩化カルシウム6水和物を製造するときの操作を説明する。   When heating the aqueous solution 1B while keeping the pressure in the heat storage container 2 constant, the concentration of the aqueous solution 1B can be terminated based on the values detected by the pressure sensor 6 and the temperature sensor 7. In this way, a hydrated salt having a desired number of water molecules can be produced with higher accuracy. Specifically, when the temperature of the aqueous solution 1B detected by the temperature sensor 7 reaches the saturation temperature of the hydrated salt for heat storage to be manufactured, corresponding to the pressure in the heat storage container 2 detected by the pressure sensor 6. Then, the concentration of the aqueous solution 1B is completed. Below, operation when manufacturing calcium chloride hexahydrate as an example of the 3rd process is explained.

<第3工程の実施例>
加熱機3の流通部31には、80℃の水を流通させる。図3から、塩化カルシウム6水和物の温度が例えば80℃に達したときの飽和蒸気圧を導出すると、その値は12.76kPaである。
<Example of the third step>
Water at 80 ° C. is circulated through the circulation part 31 of the heater 3. From FIG. 3, when the saturated vapor pressure when the temperature of calcium chloride hexahydrate reaches 80 ° C., for example, is derived, the value is 12.76 kPa.

蓄熱容器2内の圧力を減圧手段41により12.76kPaまで減圧し、レギュレータ42によりその圧力を維持する。蓄熱容器2内には、第2工程により塩濃度が例えば塩化カルシウム8水和物に相当する水溶液1Bが生成されている。図3に示すように、この水溶液の飽和曲線は塩化カルシウム6水和物よりも上にあるため、蓄熱容器2内の水溶液1Bは80℃よりも低い温度で沸騰する。この沸騰により水分の気化が起こるため、水溶液1Bの塩濃度は上昇する。すなわち、水溶液1Bの飽和曲線が塩化カルシウム6水和物の飽和曲線に近づく。これに合わせて、水溶液1Bの飽和温度も上昇するため、温度センサ7で検出される温度も上昇する。そして、蓄熱容器2内の水溶液1Bの塩濃度が塩化カルシウム6水和物の塩濃度と一致するまで低下したときには、蓄熱容器2内の水溶液1Bの温度は80℃に到達する。したがって、蓄熱容器2内の圧力を12.76kPaに設定した際には、温度センサ7で検出される温度が80℃に到達すれば、塩化カルシウム6水和物が生成されたことが分かる。このときに水溶液1Bの濃縮を終了すれば、塩化カルシウム6水和物を均一かつ精度よく、製造することができる。   The pressure in the heat storage container 2 is reduced to 12.76 kPa by the decompression means 41, and the pressure is maintained by the regulator 42. In the heat storage container 2, an aqueous solution 1B having a salt concentration corresponding to, for example, calcium chloride octahydrate is generated in the second step. As shown in FIG. 3, since the saturation curve of this aqueous solution is above calcium chloride hexahydrate, the aqueous solution 1B in the heat storage container 2 boils at a temperature lower than 80 ° C. Since water vaporization occurs due to this boiling, the salt concentration of the aqueous solution 1B increases. That is, the saturation curve of the aqueous solution 1B approaches the saturation curve of calcium chloride hexahydrate. In accordance with this, the saturation temperature of the aqueous solution 1B also rises, so that the temperature detected by the temperature sensor 7 also rises. When the salt concentration of the aqueous solution 1B in the heat storage container 2 decreases until it matches the salt concentration of calcium chloride hexahydrate, the temperature of the aqueous solution 1B in the heat storage container 2 reaches 80 ° C. Therefore, when the pressure in the heat storage container 2 is set to 12.76 kPa, it can be understood that calcium chloride hexahydrate is generated if the temperature detected by the temperature sensor 7 reaches 80 ° C. If concentration of aqueous solution 1B is complete | finished at this time, calcium chloride hexahydrate can be manufactured uniformly and accurately.

なお、上記の実施例では、蓄熱容器2内の圧力を12.76kPaに設定し、水溶液1Bの濃縮を終了するときの温度を80℃としたが、例えば表1に示すようなその他の値の組み合わせを使用しても、塩化カルシウム6水和物を精度よく製造することができる。   In the above embodiment, the pressure in the heat storage container 2 is set to 12.76 kPa, and the temperature when the concentration of the aqueous solution 1B is finished is 80 ° C. However, other values as shown in Table 1, for example, are used. Even if the combination is used, calcium chloride hexahydrate can be accurately produced.

Figure 2012007061
Figure 2012007061

以上説明したように、本実施形態によれば、蓄熱装置10Aを利用して蓄熱用水和塩を使用場所で直接製造することができ、かつ、製造した蓄熱用水和塩をそのまま蓄熱材として使用することができる。このため、従来では、使用場所まで製造した蓄熱用水和塩を搬送しなければならなかったのに対し、本発明では、使用場所までは蓄熱用水和塩よりも軽い原材料1Aを搬送すればよい。   As described above, according to the present embodiment, the heat storage hydrate salt can be directly manufactured at the place of use using the heat storage device 10A, and the manufactured heat storage hydrate salt is used as it is as a heat storage material. be able to. For this reason, conventionally, the heat storage hydrate salt produced must be transported to the place of use, whereas in the present invention, the raw material 1A that is lighter than the heat storage hydrate salt may be transported to the place of use.

表2に、種々の蓄熱用水和塩について、100kgの蓄熱用水和塩に対する原材料1Aの重量を示す。表2から分かるように、本実施形態の製造方法を用いて蓄熱用水和塩を製造すれば、蓄熱材の搬送にかかる労力を大幅に低減することができる。   Table 2 shows the weight of the raw material 1A with respect to 100 kg of the heat storage hydrate salt for various heat storage hydrate salts. As can be seen from Table 2, if the hydrated salt for heat storage is manufactured using the manufacturing method of the present embodiment, the labor required to transport the heat storage material can be significantly reduced.

Figure 2012007061
Figure 2012007061

また、本実施形態では、第2工程において、蓄熱容器2内に原材料1Aの全量を溶解可能な量の水を供給することにより、蓄熱容器2内にいったん水溶液を生成している。従来の製造方法では、図2中のA点またはB点からD点まで直線的に移行するように固相のみで水和反応が進行する。そのため、蓄熱容器2内で蓄熱用水和塩を製造しようとしても、加熱機3が邪魔になって均一な水和反応が起こらない。これに対し、本実施形態のように、第2工程において蓄熱容器2内にいったん水溶液を形成し、第3工程においてその水溶液を沸騰させれば、蓄熱容器2内に加熱機3があっても均一な水和反応を起こすことができる。その結果、所望の水分子数の水和塩を精度よく製造することができる。   In the present embodiment, in the second step, an aqueous solution is once generated in the heat storage container 2 by supplying an amount of water that can dissolve the entire amount of the raw material 1 </ b> A into the heat storage container 2. In the conventional manufacturing method, the hydration reaction proceeds only on the solid phase so as to move linearly from point A or point B in FIG. 2 to point D. Therefore, even if it is going to manufacture the hydrated salt for thermal storage in the thermal storage container 2, the heater 3 becomes obstructive and a uniform hydration reaction does not occur. On the other hand, as in the present embodiment, once the aqueous solution is formed in the heat storage container 2 in the second step and the aqueous solution is boiled in the third step, the heater 3 is present in the heat storage container 2. A uniform hydration reaction can occur. As a result, a hydrated salt having a desired number of water molecules can be produced with high accuracy.

(第2実施形態)
次に、図4を参照して、本発明の第2実施形態に係る蓄熱用水和塩の製造方法を説明する。本実施形態では、製造装置として蓄熱装置10Bを使用している。なお、本実施形態および後述する各実施形態では、第1実施形態と同一構成部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, with reference to FIG. 4, the manufacturing method of the hydrated salt for thermal storage which concerns on 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. In the present embodiment, the heat storage device 10B is used as the manufacturing device. In the present embodiment and each embodiment described later, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

蓄熱装置10Bは、冷媒を循環させる冷媒回路8を有するヒートポンプを備えている。そして、加熱機3は、ヒートポンプによって作り出された熱を放熱する。   The heat storage device 10B includes a heat pump having a refrigerant circuit 8 that circulates the refrigerant. And the heater 3 radiates the heat created by the heat pump.

具体的に、冷媒回路8は、圧縮機81、放熱器82、膨張手段83および蒸発器84を含み、これらの機器81〜84が配管によってこの順に接続されている。そして、加熱機3は、放熱器82によって構成されている。なお、膨張手段83は、膨張弁であってもよいし、膨張する冷媒から動力を回収する膨張機であってもよい。   Specifically, the refrigerant circuit 8 includes a compressor 81, a radiator 82, an expansion means 83, and an evaporator 84, and these devices 81 to 84 are connected in this order by piping. The heater 3 is constituted by a radiator 82. The expansion means 83 may be an expansion valve or an expander that recovers power from the expanding refrigerant.

本実施形態は、第3工程において加熱機3(放熱器82)で冷媒によって水溶液1Bを加熱する以外は、第1実施形態と同様である。従って、このような蓄熱装置10Bを用いても、第1実施形態と同様に、所望の水分子数の水和塩を精度よく製造することができる。   This embodiment is the same as the first embodiment, except that the aqueous solution 1B is heated by the refrigerant in the heater 3 (heat radiator 82) in the third step. Therefore, even if such a heat storage device 10B is used, a hydrated salt having a desired number of water molecules can be accurately produced as in the first embodiment.

なお、ヒートポンプによって作り出される熱を利用する場合は、図5に示す変形例の蓄熱装置10Cのように、加熱機3と放熱器82とを経由する熱媒体回路9を設け、ポンプ91によって熱媒体回路9に熱媒体を循環させることにより、放熱器82で冷媒によって加熱された熱媒体を加熱機3で放熱させてもよい。   When heat generated by the heat pump is used, a heat medium circuit 9 that passes through the heater 3 and the radiator 82 is provided as in the heat storage device 10C of the modification shown in FIG. By circulating the heat medium in the circuit 9, the heat medium heated by the refrigerant in the radiator 82 may be radiated by the heater 3.

(第3実施形態)
次に、図6を参照して、本発明の第3実施形態に係る蓄熱用水和塩の製造方法を説明する。本実施形態では、製造装置として蓄熱装置10Dを使用している。この蓄熱装置10Dでは、加熱機3を経由して熱媒体を循環させる熱媒体回路9中に、太陽集熱器92が設けられている。
(Third embodiment)
Next, with reference to FIG. 6, the manufacturing method of the hydrated salt for thermal storage which concerns on 3rd Embodiment of this invention is demonstrated. In the present embodiment, the heat storage device 10D is used as the manufacturing device. In this heat storage device 10 </ b> D, a solar heat collector 92 is provided in the heat medium circuit 9 that circulates the heat medium via the heater 3.

本実施形態は、第3工程において太陽熱が与えられた熱媒体によって水溶液1Bを加熱する以外は、第1実施形態と同様である。従って、このような蓄熱装置10Bを用いても、第1実施形態と同様に、所望の水分子数の水和塩を精度よく製造することができる。   This embodiment is the same as the first embodiment except that the aqueous solution 1B is heated by a heat medium to which solar heat is applied in the third step. Therefore, even if such a heat storage device 10B is used, a hydrated salt having a desired number of water molecules can be accurately produced as in the first embodiment.

(第4実施形態)
次に、図7を参照して、本発明の第4実施形態に係る蓄熱用水和塩の製造方法を説明する。本実施形態では、製造装置として蓄熱装置10Eを使用している。この蓄熱装置10Eは、加熱機3を経由する熱媒体回路9を循環する熱媒体と、燃焼装置94で加熱された第2の熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器93が設けられている。燃焼装置94としては、ガス湯沸器、燃料電池、ボイラーなどを用いることができる。
(Fourth embodiment)
Next, with reference to FIG. 7, the manufacturing method of the hydrated salt for thermal storage which concerns on 4th Embodiment of this invention is demonstrated. In the present embodiment, the heat storage device 10E is used as the manufacturing device. The heat storage device 10E is provided with a heat exchanger 93 that performs heat exchange between the heat medium circulating in the heat medium circuit 9 via the heater 3 and the second heat medium heated by the combustion device 94. ing. As the combustion device 94, a gas water heater, a fuel cell, a boiler, or the like can be used.

本実施形態は、第3工程において燃焼装置94の排熱を利用して水溶液1Bを加熱する以外は、第1実施形態と同様である。従って、このような蓄熱装置10Eを用いても、第1実施形態と同様に、所望の水分子数の水和塩を精度よく製造することができる。   This embodiment is the same as the first embodiment, except that the aqueous solution 1B is heated using the exhaust heat of the combustion device 94 in the third step. Therefore, even if such a heat storage device 10E is used, a hydrated salt having a desired number of water molecules can be accurately produced as in the first embodiment.

(その他の実施形態)
前記実施形態およびその変形例では、図8に示すように、蓄熱容器2内にヒータ35を設置することも可能である。このようにすれば、加熱機3による加熱能力が低下し、減圧下での沸騰が生じなくなった場合でも、水溶液1Bを加熱することができる。したがって、水和反応を低下させることなく、水和塩の製造を進めることが可能となる。
(Other embodiments)
In the embodiment and the modification thereof, as shown in FIG. 8, the heater 35 can be installed in the heat storage container 2. In this way, the aqueous solution 1B can be heated even when the heating capability of the heater 3 is reduced and boiling under reduced pressure does not occur. Therefore, it becomes possible to proceed with the production of the hydrated salt without reducing the hydration reaction.

また、前記実施形態およびその変形例では、製造装置として蓄熱装置10A〜10Eが使用されていたが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、製造専用の容器を使用して蓄熱用水和塩を製造することも可能である。また、本発明は、蓄熱用水和塩をその使用場所で直接製造することができるが、工場で蓄熱用水和塩を製造する際にも有用である。   Moreover, in the said embodiment and its modification, although heat storage apparatus 10A-10E was used as a manufacturing apparatus, this invention is not limited to this. For example, it is also possible to produce a hydrated salt for heat storage using a container dedicated for production. Moreover, although this invention can manufacture the hydrate salt for thermal storage directly in the place of use, it is useful also when manufacturing the hydrate salt for thermal storage in a factory.

本発明は、給湯機、空調設備、工場排熱利用装置等に利用される蓄熱装置に用いられる蓄熱用水和塩を製造する方法として有用である。   INDUSTRIAL APPLICATION This invention is useful as a method of manufacturing the hydrated salt for thermal storage used for the thermal storage apparatus utilized for a water heater, an air conditioning facility, a factory waste heat utilization apparatus, etc.

1A 原材料
1B 水溶液
2 蓄熱容器
3 加熱機
4 流出管
41 減圧手段
42 レギュレータ
5 給水管
6 圧力センサ
7 温度センサ
10A〜10E 蓄熱装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A Raw material 1B Aqueous solution 2 Heat storage container 3 Heater 4 Outflow pipe 41 Pressure reducing means 42 Regulator 5 Water supply pipe 6 Pressure sensor 7 Temperature sensor 10A to 10E Heat storage device

Claims (6)

蓄熱用水和塩を製造する方法であって、
前記蓄熱用水和塩よりも水和水が少ない原材料を容器内に充填する第1工程と、
前記容器内に、前記蓄熱用水和塩と前記原材料の質量差以上であって前記原材料の全量を溶解可能な量の水を供給する第2工程と、
前記容器内を減圧して前記容器内の水溶液を沸騰させ、前記水溶液を前記蓄熱用水和塩の塩濃度まで濃縮する第3工程と、
を含む、蓄熱用水和塩の製造方法。
A method for producing a hydrated salt for heat storage, comprising:
A first step of filling a container with a raw material having less hydration water than the hydrated salt for heat storage;
A second step of supplying, in the container, water in an amount that is equal to or greater than a mass difference between the hydrated salt for heat storage and the raw material and that can dissolve the total amount of the raw material;
Depressurizing the inside of the vessel to boil the aqueous solution in the vessel, and concentrating the aqueous solution to the salt concentration of the hydrated salt for heat storage;
The manufacturing method of the hydrated salt for thermal storage containing this.
前記原材料は全量が固体である、請求項1に記載の蓄熱用水和塩の製造方法。   The method for producing a hydrated salt for heat storage according to claim 1, wherein the raw material is entirely solid. 前記第3工程では、前記容器内を減圧した状態で前記水溶液を加熱することにより前記水溶液を沸騰させる、請求項1または2に記載の蓄熱用水和塩の製造方法。   The method for producing a hydrated salt for heat storage according to claim 1 or 2, wherein in the third step, the aqueous solution is boiled by heating the aqueous solution in a state where the inside of the container is decompressed. 前記第3工程では、前記容器内の水溶液の温度が前記容器内の圧力に対応する前記蓄熱用水和塩の飽和温度に到達したときに、前記水溶液の濃縮を終了する、請求項3に記載の蓄熱用水和塩の製造方法。   The said 3rd process WHEREIN: When the temperature of the aqueous solution in the said container reaches | attains the saturation temperature of the said hydrated salt for thermal storage corresponding to the pressure in the said container, the concentration of the said aqueous solution is complete | finished. A method for producing a hydrated salt for heat storage. 前記容器は、蓄熱装置における蓄熱材を収容するための蓄熱容器であり、
前記第3工程では、前記蓄熱容器内の前記蓄熱材を加熱すべき加熱機によって前記水溶液を加熱する、請求項3または4に記載の蓄熱用水和塩の製造方法。
The container is a heat storage container for housing a heat storage material in a heat storage device,
The manufacturing method of the hydrated salt for thermal storage of Claim 3 or 4 which heats the said aqueous solution with the heater which should heat the said thermal storage material in the said thermal storage container at a said 3rd process.
前記加熱機は、ヒートポンプによって作り出された熱を放熱するものである、請求項5に記載の蓄熱用水和塩の製造方法。   The said heater is a manufacturing method of the hydrated salt for thermal storage of Claim 5 which thermally radiates the heat produced with the heat pump.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105546904A (en) * 2016-01-26 2016-05-04 南京航空航天大学 Quick cooling device for ammonium nitrate

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