JP2014153029A - Regeneration structure of heat accumulator and chemical heat storage system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、化学反応によって蓄熱する蓄熱器の再生構造、及び化学蓄熱システムに関する。 The present invention relates to a regeneration structure for a heat storage device that stores heat by a chemical reaction, and a chemical heat storage system.
特許文献1に記載の化学蓄熱反応容器(蓄熱器)には、水蒸気の流路となる蒸気流路と、蒸気流路の両側に配置された一対の蓄熱材成形体とが備えられている。 The chemical heat storage reaction container (heat accumulator) described in Patent Document 1 includes a steam channel serving as a steam channel, and a pair of heat storage material molded bodies disposed on both sides of the steam channel.
しかし、従来の構成では、この化学蓄熱反応容器を再生させる際の再生温度は、蒸気流路から水蒸気を放出する放出側の蒸気圧に依存している。このため、従来の構成では、蓄熱器を再生させる際の再生温度は高くなり、蓄熱器を再生させる際に、低温熱源を利用することができなかった。 However, in the conventional configuration, the regeneration temperature when the chemical heat storage reaction vessel is regenerated depends on the vapor pressure on the discharge side for releasing water vapor from the vapor flow path. For this reason, in the conventional configuration, the regeneration temperature when the regenerator is regenerated is high, and the low temperature heat source cannot be used when regenerating the regenerator.
本発明の課題は、蓄熱器を再生させる際に、低温熱源を利用可能とすることである。 An object of the present invention is to make it possible to use a low-temperature heat source when regenerating a regenerator.
本発明の請求項1に係る蓄熱器の再生構造は、反応媒体を吸着する吸着器と、化学反応で蓄熱する蓄熱器を再生させる際に、前記蓄熱器と前記吸着器とを連結し、前記蓄熱器から排出されて前記吸着器によって吸着される反応媒体が流れる連結路と、を備えることを特徴とする。 The regeneration structure of the regenerator according to claim 1 of the present invention connects the regenerator and the adsorber when regenerating the adsorber that adsorbs a reaction medium and the regenerator that stores heat by a chemical reaction, And a connection path through which a reaction medium discharged from the heat accumulator and adsorbed by the adsorber flows.
上記構成によれば、化学反応で蓄熱する蓄熱器を再生させる際に、蓄熱器から排出される反応媒体が、連結路を流れて吸着器に至り、吸着器によって吸着される。また、吸着器が反応媒体を吸着することで、連結路の内部及び蓄熱器の内部が大気圧に対して減圧される。 According to the above configuration, when the heat accumulator that stores heat by the chemical reaction is regenerated, the reaction medium discharged from the heat accumulator flows through the connection path to the adsorber and is adsorbed by the adsorber. Further, the adsorber adsorbs the reaction medium, so that the inside of the connection path and the inside of the heat accumulator are depressurized with respect to the atmospheric pressure.
このように、蓄熱器の内部を大気圧に対して減圧することで、蓄熱器の再生温度(反応媒体の離脱平衡温度)が、蓄熱器の内部が大気圧の場合に比して低くなる。換言すれば、蓄熱器を再生させる際に、蓄熱器の内部が大気圧に対して減圧されていない場合と比して、低温熱源を利用可能とすることができる。 Thus, by reducing the pressure inside the heat accumulator with respect to the atmospheric pressure, the regeneration temperature of the heat accumulator (reaction equilibrium temperature of the reaction medium) becomes lower than when the inside of the heat accumulator is at atmospheric pressure. In other words, when regenerating the regenerator, a low-temperature heat source can be used as compared with the case where the inside of the regenerator is not depressurized with respect to the atmospheric pressure.
本発明の請求項2に係る蓄熱器の再生構造は、請求項1に記載の蓄熱器の再生構造において、前記吸着器は、複数備えられ、一の前記吸着器と前記蓄熱器とが前記連結路によって連結される状態と、他の前記吸着器と前記蓄熱器とが前記連結路によって連結される状態とを切り替える切替部材を備えることを特徴とする。
The regenerator structure according to
上記構成によれば、連結路によって蓄熱器と連結されていない吸着器を再生させる。これにより、この再生された吸着器を用いて、蓄熱器から排出された反応媒体を吸着することができる。 According to the above configuration, the adsorber that is not connected to the heat accumulator by the connecting path is regenerated. Thereby, the reaction medium discharged from the heat accumulator can be adsorbed using the regenerated adsorber.
本発明の請求項3に係る蓄熱器の再生構造は、請求項2に記載の蓄熱器の再生構造において、前記連結路によって前記蓄熱器と連結されていない前記吸着器を再生させることを特徴とする。
The regenerator structure according to claim 3 of the present invention is the regenerator structure according to
上記構成によれば、切替部材が、一の吸着器と蓄熱器とが連結路によって連結される状態と、他の吸着器と蓄熱器とが連結路によって連結される状態とを切り替える。これにより、大容量の蓄熱器を、小容量の複数の吸着器を用いて再生させることができる。 According to the above configuration, the switching member switches between a state where one adsorber and the heat accumulator are connected by the connecting path and a state where the other adsorber and the heat accumulator are connected by the connecting path. Thereby, a large-capacity heat accumulator can be regenerated using a plurality of small-capacity adsorbers.
本発明の請求項4に係る蓄熱器の再生構造は、請求項3に記載の蓄熱器の再生構造において、前記蓄熱器から排出された反応媒体が吸着した前記吸着器を再生させる際に、前記蓄熱器を再生させるのに用いた熱交換媒体が供給されることを特徴とする。 The regeneration structure for a heat accumulator according to claim 4 of the present invention is the regeneration structure for a heat accumulator according to claim 3, wherein the adsorber adsorbed by the reaction medium discharged from the heat accumulator is regenerated. The heat exchange medium used to regenerate the heat accumulator is supplied.
上記構成によれば、蓄熱器を再生させる際に、蓄熱器から排出された反応媒体を吸着させた吸着器に、蓄熱器を再生させるのに用いた熱交換媒体が供給される。 According to the above configuration, when the regenerator is regenerated, the heat exchange medium used to regenerate the regenerator is supplied to the adsorber that adsorbs the reaction medium discharged from the regenerator.
このように、蓄熱器を再生させるのに用いた熱交換媒体の熱を有効利用して吸着器を再生させることができる。 Thus, the adsorber can be regenerated by effectively using the heat of the heat exchange medium used to regenerate the heat accumulator.
本発明の請求項5に係る化学蓄熱システムは、請求項4に記載の蓄熱器の再生構造と、前記蓄熱器の再生構造において蓄熱器から吸着器に供給されて前記吸着器から排出される熱交換媒体が供給されると共に、再生された蓄熱器に反応媒体を供給する供給器と、を備えることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a chemical heat storage system according to the fourth aspect of the present invention, and the heat that is supplied from the heat accumulator to the adsorber and discharged from the adsorber in the regeneration structure of the heat accumulator. And a supply device for supplying a reaction medium to the regenerated heat accumulator while being supplied with an exchange medium.
上記構成によれば、蓄熱器から吸着器に供給されて吸着器から排出される熱交換媒体が、供給器に供給される。そして、供給器は、再生された蓄熱器に反応媒体を供給する。 According to the above configuration, the heat exchange medium supplied from the heat accumulator to the adsorber and discharged from the adsorber is supplied to the supply device. Then, the supply device supplies the reaction medium to the regenerated heat storage device.
このように、蓄熱器から吸着器に供給されて吸着器から排出される熱交換媒体の熱を有効利用することができる。 Thus, the heat of the heat exchange medium supplied from the heat accumulator to the adsorber and discharged from the adsorber can be used effectively.
本発明の請求項6に係る化学蓄熱システムは、請求項5に記載の化学蓄熱システムにおいて、前記蓄熱器から排出された反応媒体が吸着した前記吸着器を再生させる際に、前記吸着器から排出される反応媒体を凝縮する媒体処理器が備えられ、前記蓄熱器の再生構造において熱交換媒体が供給された前記吸着器から排出される反応媒体を前記媒体処理器へ供給し、前記媒体処理器で反応媒体を凝縮することで生じた熱を前記供給器に供給することを特徴とする。 The chemical heat storage system according to claim 6 of the present invention is the chemical heat storage system according to claim 5, wherein the adsorber adsorbed by the reaction medium discharged from the heat storage is regenerated from the adsorber. A medium processor for condensing the reaction medium to be discharged, and supplying the reaction medium discharged from the adsorber supplied with a heat exchange medium in the regeneration structure of the heat accumulator to the medium processor; The heat generated by condensing the reaction medium is supplied to the feeder.
上記構成によれば、熱交換媒体が供給された吸着器から排出される反応媒体が媒体処理器に供給される。さらに、媒体処理器で反応媒体を凝縮して処理することで生じる熱(凝縮潜熱)が供給器に供給される。 According to the above configuration, the reaction medium discharged from the adsorber supplied with the heat exchange medium is supplied to the medium processing device. Furthermore, heat (condensation latent heat) generated by condensing and processing the reaction medium in the medium processor is supplied to the feeder.
このように、媒体処理器で反応媒体を凝縮して処理することで生じる熱を有効利用することができる。 Thus, the heat generated by condensing and processing the reaction medium in the medium processor can be used effectively.
本発明によれば、蓄熱器を再生させる際に、低温の排出熱を利用可能とすることができる。 According to the present invention, low temperature exhaust heat can be used when regenerating the heat accumulator.
<第1実施形態>
本発明の第1実施形態に係る蓄熱器の再生構造及び化学蓄熱システムの一例について図1〜図6を用いて説明する。なお、各図に示す蓄熱器20、吸着器40、凝縮器60、蒸発器70については、各部材の構成を容易に理解するため、同等の大きさで記載されている。このため、各図では、各部材間の大きさの比率は、考慮されていない。
<First Embodiment>
An example of a regenerator regeneration structure and a chemical heat storage system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, about the
また、化学蓄熱システム10は、例えば、工場や車両等の廃熱を回収して蓄熱器20に化学的に蓄熱し、蓄熱器20に蓄熱された熱を加熱対象に供給する(放熱する)システムとされている。廃熱の回収は、廃熱の輸送媒体(熱交換媒体)と、蓄熱器20を構成する蓄熱材成形体30A、30Bとの熱交換による。また、蓄熱器20から放熱された熱は、熱輸送媒体(熱交換媒体)によって加熱対象に輸送される。蓄熱器20の放熱は、蓄熱した場所で行っても良く、蓄熱した場所から移動して行ってもよい。
In addition, the chemical
(全体構成)
図1に示されるように、第1実施形態に係る化学蓄熱システム10は、水(H2O)の蒸発が行われる供給器の一例としての蒸発器70と、水蒸気(反応媒体の一例)の凝縮が行われる媒体処理器の一例としての凝縮器60と、蓄熱材成形体30A、30Bの水和反応又は離脱反応が行われる化学蓄熱反応器である蓄熱器20と、吸着材成形体44A、44Bの吸着又は脱離が行われる物理吸着反応器である吸着器40と、を含んで構成されている。
(overall structure)
As shown in FIG. 1, the chemical
〔蒸発器〕
蒸発器70は、水を貯留可能とする水タンク72と連結路74で連結されている。この連結管74の中間部位には図示せぬポンプが備えられている。そして、蒸発器70は、水タンク72に貯留された水を蒸発させて水蒸気を生成し、生成された水蒸気を後述する連通路56を介して蓄熱器20に供給するようになっている。
〔Evaporator〕
The
具体的には、蒸発器70には、蓄熱器20へ供給する水蒸気を生成する蒸発室76が形成されている。また、この蒸発室76には、連結路74を介して水タンク72に貯留された水が供給される供給口76Aと、内部の水蒸気を排出するための排出口76Bと、が形成されている。
Specifically, the
さらに、蒸発器70には、蒸発室76を挟んで一対の熱媒流路77、78が形成され、この熱媒流路77、78には、熱媒が流入する流入口77A、78Aと、熱媒が流出する流出口77B、78Bと、が形成されている。
Further, the
そして、熱媒流路77、78の流入口77A、78Aから熱媒(熱交換媒体)を流入させることで、蒸発室76内で水から水蒸気が生成されるようになっている。
Then, by causing a heat medium (heat exchange medium) to flow in from the
〔凝縮器〕
凝縮器60は、吸着器40から排出される水蒸気を凝縮して水を生成するようになっている。
〔Condenser〕
The
具体的には、凝縮器60には、吸着器40から排出される水蒸気を凝縮する凝縮室64が形成されている。また、この凝縮室64には、吸着器40と凝縮器60とを連結する連結路62を介して吸着器40から排出される水蒸気が供給される供給口64Aと、水蒸気が凝縮されることで生成された水を排出するための排出口64Bと、が形成されている。
Specifically, the
さらに、排出口64Bと前述した水タンク72とは、連結路66によって連結されており、排出口64Bから排出された水は、連結路66を流れて水タンク72に貯留されるようになっている。
Further, the
また、凝縮器60には、凝縮室64を挟んで一対の冷媒流路67、68が形成され、冷媒流路67、68には、熱媒が流入する流入口67A、68Aと、熱媒が流出する流出口67B、68Bと、が形成されている。そして、冷媒流路67、68の流入口67A、68Aから熱媒を流入させることで、凝縮室64内で水蒸気から水が生成されるようになっている。
In addition, the
〔蓄熱器〕
蓄熱器20は、図5(A)、(B)に示されるように、反応容器22を備えている。さらに、反応容器22には、反応容器22の外壁を構成すると共に対向する一対の壁部22Aが形成されている。そして、反応容器22内には、壁部22A側に配置された一対の蓄熱材成形体30A、30Bと、蓄熱材成形体30A、30Bを覆うフィルタ28A、28Bと、が配置されている。フィルタ28A、28Bを介して蓄熱材成形体30A、30Bに挟まれるように蒸気流路室26が形成されている。
[Regenerator]
As shown in FIGS. 5A and 5B, the
さらに、蒸気流路室26には、板材を折り曲げて形成され、水蒸気の流れ方向(以下、「X方向」と記載する)から見て蒸気流路室26を複数に区画すると共に、水和反応によって生じる蓄熱材成形体30A、30Bの膨張力が作用するフィン32が配置されている。また、蓄熱材成形体30A、30B側で反応容器22に隣接するように一対の熱媒流路24、25が一対の壁部22Aの外側に備えられている。
Further, the
このように、蓄熱器20は、反応容器22、蓄熱材成形体30A、30B、フィルタ28A、28B、フィン32、及び熱媒流路24、25を含んで構成されている。
Thus, the
また、以後の説明では、反応容器22において、蒸気流路室26、蓄熱材成形体30A、30Bが配列される方向をY方向(配列方向)と記載し、X方向及びY方向に対して直交する方向をZ方向(流路幅方向)と記載する。
In the following description, the direction in which the
ここで、図5(A)、(B)の左右方向がY方向となっており、反応容器22内では、右側から左側へ向けて、蓄熱材成形体30B、フィルタ28B、蒸気流路室26、フィルタ28A、蓄熱材成形体30Aがこの順で配列される構成となっている。
Here, the left-right direction in FIGS. 5A and 5B is the Y direction, and in the
[反応容器]
反応容器22は、直方体状の容器であり、図5(A)に示されるように、反応容器22の天井壁部22CにおけるY方向の中央部分には、開口部23が蒸気流路室26と対向するように形成されている。そして、開口部23には、後述する連結路14の端部が取り付けられている。
[Reaction vessel]
The
[蒸気流路室・フィン]
蒸気流路室26は、前述したように、蓄熱材成形体30A、30Bに挟まれ、蒸気流路室26には、図5(B)に示されるように、X方向から見て蒸気流路室26を複数の流路室に区画するフィン32が配置されている。このフィン32は、ステンレス鋼板をプレス加工することにより形成され、X方向に対して直交する断面が凹凸を繰り返す矩形波状とされている。
[Steam channel chamber / fin]
As described above, the
[フィルタ]
フィルタ28A、28Bは、図5(A)、(B)に示されるように、蓄熱材成形体30A、30Bにおいて壁部22Aと対向する部分以外の蓄熱材成形体30A、30Bの外表面を覆っている。また、フィルタ28A、28Bは、金属繊維焼結体であって、ミクロン単位の外径の金属繊維から構成される不織布の焼結体とされており、蓄熱材成形体30A、30Bを構成する蓄熱材の平均粒径より小さいろ過精度を有している。これにより、フィルタ28A、28Bでは、水蒸気が通過する一方、平均粒径よりも大きい蓄熱材を通過させないようになっている。
[filter]
As shown in FIGS. 5A and 5B, the
なお、ろ過精度とは、ろ過効率が50〜98%となる粒子径のことであり、ろ過効率とは、ある粒子径の粒子に対する除去効率である。 The filtration accuracy is a particle diameter at which the filtration efficiency is 50 to 98%, and the filtration efficiency is a removal efficiency for particles having a certain particle diameter.
[蓄熱材成形体]
蓄熱材成形体30A、30Bには、一例として、アルカリ土類金属の酸化物の1つである酸化カルシウム(CaO:蓄熱材の一例)の成形体が用いられている。この成形体は、例えば、酸化カルシウム粉体をバインダ(例えば粘土鉱物等)と混練し、焼成することで、略矩形ブロック状に形成されている。
[Heat storage material molded body]
As an example, a molded body of calcium oxide (CaO: an example of a thermal storage material), which is one of alkaline earth metal oxides, is used for the thermal storage material molded
ここで、蓄熱材成形体30A、30Bは、水蒸気と反応して(水和に伴って)放熱(発熱)し、水蒸気が離脱することで(脱水に伴って)蓄熱(吸熱)して再生するものであり、蓄熱器20内では、以下に示す反応で放熱、蓄熱を可逆的に繰り返し得る構成とされている。
Here, the heat storage material molded bodies 30 </ b> A and 30 </ b> B react with water vapor (with hydration) to dissipate heat (heat generation), and heat release (with dehydration) causes heat storage (heat absorption) to regenerate. In the
CaO + H2O ⇔ Ca(OH)2
この式に蓄熱量、発熱量Qを併せて示すと、
CaO + H2O → Ca(OH)2 + Q
Ca(OH)2 + Q → CaO + H2O
となる。
CaO + H 2 O Ca Ca (OH) 2
When the heat storage amount and the heat generation amount Q are shown together in this equation,
CaO + H 2 O → Ca (OH) 2 + Q
Ca (OH) 2 + Q → CaO + H 2 O
It becomes.
なお、一例として、蓄熱材成形体30A、30Bの1kg当たりの蓄熱容量は、1.86[MJ/kg]とされている。
As an example, the heat storage capacity per kg of the heat storage material molded
また、本実施形態において、蓄熱材成形体30A、30Bを構成する蓄熱材の粒径とは、蓄熱材が粉体の場合はその平均粒径、粒状の場合は造粒前の粉体の平均粒径とする。これは、粒が崩壊する場合、前工程の状態に戻ると推定されるためである。
In this embodiment, the particle size of the heat storage material constituting the heat storage material molded
[熱媒流路]
熱媒流路24は、図5(A)、(B)に示されるように、蓄熱材成形体30A側で反応容器22に隣接して配置され、熱媒流路25は、蓄熱材成形体30B側で反応容器22に隣接して配置されている。
[Heat medium flow path]
As shown in FIGS. 5A and 5B, the heat
熱媒流路24、25は、一例として、一方が開放された角筒状のステンレス鋼で構成されており、熱媒が流入する流入口24A、25Aと、熱媒が流出する流出口24B、25Bとを有している。なお、流入口24A、25Aから熱媒流路24、25内への熱媒の流入を矢印Aで示しており、熱媒流路24、25内から流出口24B、25Bへの熱媒の流出を矢印Bで示している。矢印A、Bは、共にX方向に沿っている。
As an example, the heat
熱媒は、蓄熱(脱水)時、蓄熱材成形体30A、30Bを加熱し、放熱(水和)時、蓄熱材成形体30A、30Bからの熱を加熱対象に輸送するための媒体である。
The heat medium is a medium for heating the heat storage material molded
〔吸着器〕
吸着器40(吸着材成形体44A、44B)は、蓄熱器20から排出される水蒸気を吸着するようになっている。吸着器40の吸着温度(再生温度)は、蓄熱器20から排出される水蒸気の温度に対して低く設定されている。
[Adsorber]
The adsorber 40 (adsorbent molded
また、吸着器40は、図6(A)、(B)に示されるように、反応容器42を備えている。さらに、反応容器42は、反応容器42を構成すると共に対向する一対の壁部42Aを有している。そして、反応容器42内には、壁部42A側に配置された吸着材成形体44A、44Bと、吸着材成形体44A、44Bを覆うフィルタ45A、45Bと、が配置されている。そして、フィルタ45A、45Bを介して吸着材成形体44A、44Bに挟まれるように蒸気流路室46が形成されている。
The
さらに、蒸気流路室46には、板材を折り曲げて形成され、水蒸気の流れ方向(以下、「U方向」と記載する)から見て蒸気流路室46を複数に区画するフィン48が配置されている。また、吸着材成形体44A、44B側で反応容器42に隣接するように一対の熱媒流路50、52が備えられている。
Further, the
このように、吸着器40は、反応容器42、吸着材成形体44A、44B、フィルタ45A、45B、フィン48、及び熱媒流路50、52を含んで構成されている。
As described above, the
また、以後の吸着器40の説明では、反応容器42において、蒸気流路室46、吸着材成形体44A、44Bが配列される方向をV方向(配列方向)と記載し、蒸気流れ方向及び配列方向に対して直交する方向をW方向(流路幅方向)と記載する。
Further, in the following description of the
ここで、図6(A)、(B)の左右方向がV方向となっており、反応容器42内では、右側から左側へ向けて、吸着材成形体44B、フィルタ45B、蒸気流路室46、フィルタ45A、吸着材成形体44Aがこの順で配列される構成となっている。
Here, the left-right direction in FIGS. 6A and 6B is the V direction, and in the
[反応容器]
反応容器42は、直方体状の容器であり、図6(A)に示されるように、反応容器42の天井壁部42CにおけるV方向の中央部分には、開口部43が蒸気流路室46と対向するように形成されている。そして、開口部43には、後述する連結路14の端部が取り付けられている。
[Reaction vessel]
The
[蒸気流路・フィン]
蒸気流路室46は、前述したように、吸着材成形体44A、44Bに挟まれ、蒸気流路室46には、図6(B)に示されるように、U方向から見て蒸気流路室46を複数に区画するフィン48が配置されている。このフィン48は、ステンレス鋼板をプレス加工することにより形成され、U方向に対して直交する断面が凹凸を繰り返す矩形波状とされている。
[Steam channel and fins]
As described above, the
[フィルタ]
フィルタ45A、45Bは、図6(A)、(B)に示されるように、吸着材成形体44A、44Bにおいて壁部42Aと対向する部分以外の吸着材成形体44A、44Bの外表面を覆っている。また、フィルタ45A、45Bは、吸着材成形体44A、44Bを構成する吸着材の平均粒径より小さいろ過精度を有している。これにより、水蒸気が通過する一方、平均粒径よりも大きい吸着材を通過させないようになっている。
[filter]
As shown in FIGS. 6A and 6B, the
[吸着材成形体]
吸着材成形体44A、44Bには、一例として、ゼオライト、活性炭、及びメソポーラスシリカの内少なくとも一つを含む多孔吸着材の成形体が用いられる。換言すれば、吸着材成形体44A、44Bには、物理吸着反応を生じる吸着材が用いられる。
[Adsorbent molded body]
As an example of the adsorbent shaped
ここで、吸着材成形体44A、44Bが水蒸気を吸着して放熱(発熱)して吸着状態となり、水蒸気が脱着して蓄熱して脱着状態となって再生するものである。
Here, the adsorbent molded
また、吸着材形成体44A、44Bが吸着可能な水蒸気(水)の量は、蓄熱器20の蓄熱材成形体30A、30Bが水和可能な水蒸気の量に対して、少なく、例えば、1/20程度とされている。
Further, the amount of water vapor (water) that can be adsorbed by the
[熱媒流路]
熱媒流路50は、図6(A)(B)に示されるように、吸着材成形体44A側で反応容器42の外側に隣接して配置され、熱媒流路52は、吸着材成形体44B側で反応容器42の外側に隣接して配置されている。
[Heat medium flow path]
As shown in FIGS. 6A and 6B, the heat
熱媒流路50、52は、一例として、角筒状のステンレス鋼で構成されており、熱媒が流入する流入口50A、52Aと、熱媒が流出する流出口50B、52Bとを有している。なお、流入口50A、52Aから熱媒流路50、52内への熱媒の流入を矢印Cで示しており、熱媒流路50、52内から流出口50B、52Bへの熱媒の流出を矢印Dで示している。矢印C、Dは、共にU方向に沿っている。
The heat
熱媒は、脱着時、吸着材成形体44A、44Bを加熱し、吸着時、吸着材成形体44A、44Bからの熱を排出するための媒体である。
The heat medium is a medium for heating the adsorbent molded
〔その他の部材〕
次に、各部材間を連結する構成について説明する。
[Other parts]
Next, the structure which connects between each member is demonstrated.
化学蓄熱システム10には、図1に示されるように、蓄熱器20の開口部23と吸着器40の開口部43とを連結する連結路14が備えられている。
As shown in FIG. 1, the chemical
この連結路14における中間部には、連結路14の内部を開放又は閉止する開閉弁15が備えられている。また、開閉弁15に対して蓄熱器20側の連結路14には、連結路14から分岐可能する分岐部16が備えられ、開閉弁15に対して吸着器40側の連結路14には、連結路14から分岐可能する分岐部18が備えられている。
An opening / closing
さらに、蒸発器70の排出口76Bと分岐部16とを連結する連結路56が備えられ、凝縮器60の供給口64Aと分岐部18とを連結する連結路62が備えられている。
Furthermore, a
この構成により、開閉弁15が閉止された際には、蒸発器70が、連結路56を介して水蒸気を蓄熱器20に供給可能とされ、かつ、吸着器40が、連結路62を介して水蒸気を凝縮器60に排出可能とされるようになっている。
With this configuration, when the on-off
(作用)
次に、化学蓄熱システム10の作用について説明する。
(Function)
Next, the operation of the chemical
〔蓄熱工程〕
先ず、蓄熱器20(蓄熱材成形体30A、30B)から水蒸気が離脱することで、蓄熱器20が蓄熱して再生する蓄熱工程について説明する。この蓄熱工程においては、蓄熱器20は、離脱平衡圧以上の温度に制御され、吸着器40は、吸着平衡圧以下の温度に制御される。
[Heat storage process]
First, a heat storage process in which the
具体的には、蓄熱器20の蓄熱材成形体30A、30Bに蓄熱する際には、図2に示されるように、開閉弁15を開放し、水蒸気が予め脱着されている脱着状態の吸着器40と、蓄熱器20とを連結路14を介して連結させる。
Specifically, when heat is stored in the heat storage material molded
また、蓄熱器20の熱媒流路24、25内に熱源(図示省略)によって加熱された熱媒を流すことで、蓄熱材成形体30A、30Bが加熱されて蓄熱器20は、離脱平衡圧以上の温度に制御されている。これにより、蓄熱材成形体30A、30Bから水蒸気が離脱して、蓄熱材成形体30A、30Bが蓄熱する。
Further, by flowing a heat medium heated by a heat source (not shown) into the heat
また、蓄熱材成形体30A、30Bから離脱した水蒸気は、フィルタ28A、28Bを通過して蒸気流路室26を通り、さらに連結路14を流れて吸着器40の蒸気流路室46に流れ込む。
Further, the water vapor separated from the heat storage material molded bodies 30 </ b> A and 30 </ b> B passes through the filters 28 </ b> A and 28 </ b> B, passes through the steam
一方、吸着器40の熱媒流路50、52内に低温の熱媒(低温熱媒)を流すことで、吸着器40は、吸着平衡圧以下の温度に制御されている。
On the other hand, the
そして、吸着器40の蒸気流路室46に流れ込んだ水蒸気は、フィルタ45A、45Bを通過して吸着材成形体44A、44Bと接触して吸着材成形体44A、44Bによって吸着される。吸着材成形体44A、44Bが水蒸気を吸着して放熱(発熱)し、この熱は、熱媒流路50、52内を流れる低温の熱媒(低温熱媒)によって排出される。
The water vapor that has flowed into the
〔中間工程〕
そして、吸着材成形体44A、44Bが水蒸気を吸着容量の限度まで吸着して吸着器40が、吸着状態となると、蓄熱器20の熱媒流路24、25内の熱媒の流通を停止させ、さらに 開閉弁15を閉止する。なお、吸着器40が吸着状態へなったか否かについては、例えば、熱媒流路50、52から排出される熱媒の温度を測定することで知ることができる。
[Intermediate process]
When the adsorbent molded
前述したように、吸着材形成体44A、44Bが吸着可能な水蒸気(水)の量は、蓄熱器20の蓄熱材成形体30A、30Bが水和可能な水蒸気の量に対して、少なくされている。このため、蓄熱器20に蓄熱された熱量は、蓄熱器20が蓄熱できる熱量には、最初の蓄熱工程では達していない。
As described above, the amount of water vapor (water) that can be adsorbed by the
〔脱着工程〕
次に、吸着状態の吸着器40を、脱着状態とする(再生する)脱着工程について説明する。
[Desorption process]
Next, a desorption process in which the
開閉弁15を閉止した状態で、図3に示されるように、吸着器40の熱媒流路50、52内に中温の熱媒(中温媒体)を流す。この熱媒によって吸着材成形体44A、44Bが加熱されることで、吸着材成形体44A、44Bから水蒸気が脱着される。
With the on-off
また、吸着材成形体44A、44Bから脱着される水蒸気が、蒸気流路室46を通って開口部43から排出される。これにより、吸着容量に達して吸着状態の吸着器40が再生して脱着状態となる。なお、吸着器40が再生するとは、吸着材成形体44A、44Bから吸着可能な水蒸気が脱着した状態である。つまり、吸着器40から、吸着容量の限度の水蒸気が脱着した状態である。
Further, water vapor desorbed from the adsorbent molded bodies 44 </ b> A and 44 </ b> B is discharged from the
さらに、開口部43から排出された水蒸気は、連結路62を介して供給口64Aを通り凝縮器60の凝縮室64に供給される。
Further, the water vapor discharged from the
ここで、凝縮器60の冷媒流路67、68に熱媒を流す。この熱媒の熱交換により、供給口64Aを介して凝縮室64に供給された水蒸気は凝縮して水が生成される。生成された水は、排出口64Bから排出されて連結管66を介して水タンク72に貯留される。
Here, a heat medium is passed through the
吸着器40が脱着状態となると(再生されると)、開閉弁15を開放して再度前述した蓄熱工程を行う。そして、蓄熱工程と脱着工程とを交互に行うことで、断続的に、蓄熱器20から水蒸気が離脱することで、蓄熱器20が蓄熱して再生する。蓄熱器20が再生するとは、蓄熱材成形体30A、30Bから水蒸気が十分離脱した状態である。
When the
以上説明したように、吸着器40、連通路14、及び凝縮器60が、本実施形態に係る蓄熱器20の再生構造38の少なくとも一部を構成している。
As described above, the
〔放熱工程〕
次に、蓄熱した(再生した)蓄熱器20(蓄熱材成形体30A、30B)を放熱させる放熱工程について説明する。
[Heat dissipation process]
Next, a heat radiation process for radiating heat from the regenerator 20 (heat storage material molded
開閉弁15を閉止した状態で、図4に示されるように、蒸発器70の熱媒流路77、78に熱媒を流す。
With the on-off
一方、水タンク72に貯留された水は、図示せぬポンプを稼働させることで連結路74を流れ供給口76Aを通して蒸発器70の蒸発室76に供給され、熱媒流路77、78を流れる熱媒の熱により、水蒸気となる。さらに、蒸発室76内の水蒸気は、排出口76Bから排出され、連結路56を流れ分岐部16及び開口部23を通って蓄熱器20の蒸気流路室26に供給される。
On the other hand, water stored in the
蒸気流路室26に供給された水蒸気は、フィルタ28A、28Bを通過して蓄熱材成形体30A、30Bと接触し、蓄熱材成形体30A、30Bが水蒸気と反応(水和)して放熱する。この熱は、熱媒流路24、25内を流れる熱媒によって、加熱対象に輸送される。
The steam supplied to the
〔まとめ〕
以上説明したように、蓄熱工程においては、蓄熱器20と脱着状態の吸着器40とが連結路14を介して連結されている。これにより、吸着器40の吸着材成形体44A、44Bが蓄熱器20から排出される水蒸気を吸着するため、蓄熱器20の蒸気流路室26、連結路14の内部、及び吸着器40の蒸気流路室46は、大気圧に対して減圧される。
[Summary]
As described above, in the heat storage process, the
このように、蒸気流路室26、連結路14の内部、及び蒸気流路室46が大気圧に対して減圧されることで、蓄熱器20の再生温度(離脱平衡温度)が、大気圧の場合に比して、低くなる。換言すれば、蓄熱器を再生させる際に、蒸気流路室26、連結路14の内部、及び蒸気流路室46が大気圧に対して減圧されていない場合と比して、例えば工場から排出される低温の排出熱(廃熱)を利用可能とすることができる。
As described above, the steam
また、前述したように、吸着状態の吸着器40を、脱着状態とする脱着工程を備えることで、脱着工程で再生した吸着器40を繰り返し用いて、再度蓄熱器20から排出される水蒸気を吸着することができる。
In addition, as described above, by providing a desorption process in which the
また、前述したように、蓄熱工程と脱着工程とを交互に行うことで、断続的に、蓄熱器20から水蒸気が離脱することで、蓄熱器20を再生することができる。
Further, as described above, by alternately performing the heat storage process and the desorption process, the
また、蓄熱器20が化学蓄熱材の成形体の水和反応、脱水反応により放熱、蓄熱する構成であるため、例えば、吸着材44による物理吸着、脱着による放熱、蓄熱を行う構成と比して、高温(例えば、400℃)での放熱が可能となる。すなわち、吸着材44の物理吸着による放熱を行う構成と比して、放熱の際の入熱(水蒸気発生のための70℃程度の熱源)に対して高い温度差で蓄熱器20から放熱させることができる。
In addition, since the
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る蓄熱器の再生構造及び化学蓄熱システムの一例について図7〜図9を用いて説明する。なお、第1実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。また、第1実施形態と異なる部分を主に説明し、他の部分の説明は省略する。
Second Embodiment
Next, an example of a regenerator regeneration structure and a chemical heat storage system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, about the same member as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. Moreover, the different part from 1st Embodiment is mainly demonstrated and description of another part is abbreviate | omitted.
(構成)
第2実施形態に係る化学蓄熱システム80には、図7に示されるように、吸着器40が2個備えられている。なお、以下の説明では、説明の便宜上、一方の吸着器40を第一吸着器40(図7の左側)と称し、他方の吸着器40を第二吸着器140(図7の右側)と称する。また、第一吸着器40の符号に100を加えた符号を第二吸着器140に用いる。例えば、第一吸着器40の蒸気流路の符号は46であるのに対し、第二吸着器140の蒸気流路の符号を146と記載する。また、化学蓄熱システム80には、蒸発器は備えられていない。化学蓄熱システム80とは別に備えられた発熱器と蓄熱器20とを連結されることで、蓄熱器20が放熱するようになっている。
(Constitution)
As shown in FIG. 7, the chemical
先ず、各部材間を連結する構成等について説明する。 First, the structure etc. which connect between each member are demonstrated.
化学蓄熱システム80には、蓄熱器20の開口部23と第一吸着器40の開口部43とを連結する連結路82が備えられている。
The chemical
さらに、蓄熱器20の流出口24B、25Bと第二吸着器140の流入口150A、152Aとを連結する連結路84が備えられている。この連結路84は、蓄熱器20側及び第二吸着器140側で分岐され、分岐された夫々の端部が、流出口24B、25B、及び流入口150A、152Aに取り付けられている。
Furthermore, the
また、第二吸着器140の開口部143と凝縮器60の供給口64Aとを連結する連結路86が備えられている。
In addition, a
さらに、本実施形態の化学蓄熱システム80には、第一吸着器40と第二吸着器140とを入れ替える(切り替える)切替部材の一例としての切替装置88が備えられている。この切替装置88は、第一吸着器40及び第二吸着器140を把持して移動させ、第一吸着器40を第二吸着器140が配置されていた位置へ、第二吸着器140を第一吸着器40が配置されていた位置へ、移動させるようになっている。
Furthermore, the chemical
具体的には、蓄熱器20の開口部23と第一吸着器40の開口部43とが連結路82を介して連結され、さらに、蓄熱器20の流出口24B、25Bと第二吸着器140の流入口150A、152Aとが連結路84を介して連結された状態を第一の状態(図7参照)とする。一方、蓄熱器20の開口部23と第二吸着器140の開口部143とが連結路82を介して連結され、さらに、蓄熱器20の流出口24B、25Bと第一吸着器40の流入口50A、52Aとが連結路84を介して連結された状態を第二の状態(図9参照)とする。そして、切替装置88は、第一の状態から第二の状態へ、第二の状態から第一の状態へ第一吸着器40及び第二吸着器140を切り替えるようになっている。なお、第一吸着器40と第二吸着器140とを切り替える条件については、後述する。
Specifically, the
(作用)
次に、化学蓄熱システム80の作用について説明する。
(Function)
Next, the operation of the chemical
〔蓄熱工程〕
先ず、蓄熱器20(蓄熱材成形体30A、30B)から水蒸気が離脱することで、蓄熱器20が蓄熱して再生する蓄熱工程について説明する。
[Heat storage process]
First, a heat storage process in which the
蓄熱器20の蓄熱材成形体30A、30Bが蓄熱する際には、図8されるように、予め水蒸気が脱着された脱着状態の第一吸着器40と蓄熱器20とが連結路82を介して連結されている。さらに、予め水蒸気が吸着された吸着状態の第二吸着器140と蓄熱器20とが連結路84を介して連結されている(第一の状態)。
When the heat storage material molded bodies 30 </ b> A and 30 </ b> B of the
そして、蓄熱器20の熱媒流路24、25内に熱源(図示省略)によって加熱された熱媒を流す。例えば、400〔℃〕の熱媒を流入口24A、25Aから流入させると370〔℃〕の熱媒が流出口24B、25Bから流出する。これにより、蓄熱材成形体30A、30Bが加熱されることで、蓄熱材成形体30A、30Bから水蒸気が離脱する。そして、蓄熱材成形体30A、30Bが蓄熱する。
And the heat medium heated by the heat source (illustration omitted) is poured in the heat
さらに、蓄熱材成形体30A、30Bから離脱した水蒸気は、フィルタ28A、28Bを通過して蒸気流路室26を通り、さらに連結路82を流れて第一吸着器40の蒸気流路室46に流れ込む。
Further, the water vapor separated from the heat storage material molded bodies 30 </ b> A and 30 </ b> B passes through the filters 28 </ b> A and 28 </ b> B, passes through the steam
蒸気流路室46に流れ込んだ水蒸気は、フィルタ45A、45Bを通過して吸着材成形体44A、44Bと接触し、吸着材成形体44A、44Bが水蒸気を吸着する。吸着材成形体44A、44Bが水蒸気を吸着することで、吸着材成形体44A、44Bが放熱(発熱)する。そして、この熱は、熱媒流路50、52内を流れる低温の熱媒(低温熱媒)によって排出される。例えば、30〔℃〕の熱媒を流入口50A、52Aから流入させると50〔℃〕の熱媒が流出口50B、52Bから流出する。
The water vapor flowing into the
そして、吸着材成形体44A、44Bが水蒸気を十分吸着して吸着器40が、吸着状態となるまで、蓄熱器20が蓄熱する。
Then, the
〔脱着工程〕
次に、前述した蓄熱工程と並行して行わる脱着工程について説明する。脱着工程は、吸着状態の第二吸着器140を、脱着状態とする工程である。
[Desorption process]
Next, the desorption process performed in parallel with the heat storage process mentioned above is demonstrated. The desorption step is a step of bringing the
前述したように、蓄熱工程において、蓄熱器20の熱媒流路24、25内に熱源(図示省略)によって加熱された高温の熱媒(高温媒体)を流す。例えば、400〔℃〕の熱媒を流入口24A、25Aから流入させると370〔℃〕の熱媒が流出口24B、25Bから流出する。
As described above, in the heat storage process, a high-temperature heat medium (high temperature medium) heated by a heat source (not shown) is caused to flow in the heat
蓄熱器20の流出口24B、25Bから流出した熱媒は、連結路84を流れ、さらに、第二吸着器140の熱媒流路150、152内を流れる。例えば、流出口24B、25Bから流出された370〔℃〕の熱媒が、連結路84を流れることで200〔℃〕となり、この200〔℃〕の熱媒を流入口150A、152Aから流入させると100〔℃〕の熱媒が流出口150B、152Bから流出する。
The heat medium flowing out from the
この熱媒によって吸着材成形体144A、144Bが加熱されることで、吸着材成形体144A、144Bから水蒸気が脱着されて、第二吸着器140が脱着状態となり再生する。
The adsorbent molded
また、吸着材成形体44A、44Bから脱着された水蒸気が、蒸気流路146を通って開口部143から排出される。さらに、開口部143から排出された水蒸気は、連結路86を流れ供給口64Aを通して凝縮器60の凝縮室64に供給される。
Further, the water vapor desorbed from the adsorbent molded bodies 44 </ b> A and 44 </ b> B is discharged from the
ここで、凝縮器60の冷媒流路67、68に熱媒を流す。例えば、30〔℃〕の熱媒を流入口67A、68Aから流入させると40〔℃〕の熱媒が流出口67B、68Bから流出する。
Here, a heat medium is passed through the
これにより、供給口64Aを通して凝縮室64に供給された水蒸気は凝縮し、水が生成される。生成された水は、排出口64Bから排出される。このように、吸着状態の第二吸着器140が脱着状態となる。
Thereby, the water vapor supplied to the condensing
〔吸着器の切替工程〕
次に、第一吸着器40と第二吸着器140とを入れ替える(切り替える)切替工程について説明する。なお、切替工程においては、図示せぬバルブ等を用いて、各連結路を流れる流体の流れが止められた状態となっている。
[Adsorber switching process]
Next, a switching process for switching (switching) the
蓄熱工程で第一吸着器40が吸着状態となり、脱着工程で第二吸着器140が脱着状態となると、切替装置88は、図9に示されるように、第一吸着器40と第二吸着器140とを入れ替える(第二の状態)。
When the
具体的には、切替装置88は、第一吸着器40及び第二吸着器140を把持して移動させ、第一吸着器40を第二吸着器140が配置されていた位置へ、第二吸着器140を第一吸着器40が配置されていた位置へ移動させる。これにより、前述した第一の状態から、第二の状態に切り替わる。
Specifically, the switching
そして、この第二の状態で、再度、前述した蓄熱工程及び脱着工程が行われる。そうすると、第二吸着器140が脱着状態から吸着状態となり、第一吸着器40が吸着状態から脱着状態となる。このように、切替装置88が、第一吸着器40及び第二吸着器140を第二の状態から第一の状態へ切り替える。そして、再度、蓄熱工程及び脱着工程が行われる。これを繰り返すことで、大容量の蓄熱器20から水蒸気が離脱されて、蓄熱器20が蓄熱して再生する。
And in this 2nd state, the heat storage process and desorption process which were mentioned above are performed again. If it does so, the
以上説明したように、第一吸着器40、第二吸着器140、凝縮器60、連結路82、連結路84、及び連結路86が、本実施形態に係る蓄熱器20の再生構造92の少なくとも一部を構成している。
As described above, the
また、この蓄熱器20の再生構造92を用いて、前述したように第一吸着器40と第二吸着器140とを交互に蓄熱器20と連結させ、さらに蓄熱器20と連結されない第一吸着器40又は第二吸着器140を再生させることで、連続的に又は短い間隔で蓄熱器20から水蒸気を離脱させることができる。蓄熱器20が大容量で、第一吸着器40及び第二吸着器14が小容量の場合であっても、第一吸着器40と第二吸着器140とを交互に蓄熱器20と連結させることで、連続的に又は短い間隔で蓄熱器20から水蒸気が離脱することで、蓄熱器20を再生させることができる。
Further, as described above, the
また、蓄熱器20から流出した熱媒を第二吸着器140に供給することで、蓄熱器20を再生させるのに用いた熱交換媒体の熱を有効利用することができる。
Further, by supplying the heat medium flowing out from the
他の作用及び効果については、第1実施形態と同様である。 Other operations and effects are the same as in the first embodiment.
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る蓄熱器の再生構造及び化学蓄熱システムの一例について図10〜図11を用いて説明する。なお、第2実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。また、第2実施形態と異なる部分のみ説明し、他の部分の説明は省略する。
<Third Embodiment>
Next, an example of a regenerator regeneration structure and a chemical heat storage system according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, about the same member as 2nd Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. Moreover, only a different part from 2nd Embodiment is demonstrated and description of another part is abbreviate | omitted.
(構成)
第3実施形態に係る化学蓄熱システム100は、図10に示されるように、第1実施形態で説明し、第2実施形態では図示されなかった蒸発器70を備えている。さらに、第二吸着器140(図10の右側)の流出口150B、152Bと蒸発器70の流入口77A、78Aとを連結する連結路102が備えられている。この連結路102は、第二吸着器140側及び蒸発器70側で分岐され、分岐された夫々の端部が、流出口150B、152B、及び流入口77A、78Aに取り付けられている。
(Constitution)
As shown in FIG. 10, the chemical
また、凝縮器60の排出口64Bと蒸発器70の供給口76Aとを連結する連結路104が備えられている。なお、連結路104の中間部には、図示せぬポンプが備えられている。
Further, a connecting
さらに、蓄熱器20が2個備えられている。なお、以下の説明では、説明の便宜上、一方の蓄熱器20を第一蓄熱器20(図10の左側)と称し、他方の蓄熱器120を第二蓄熱器120(図10の右側)と称する。第一蓄熱器20の符号に100を加えた符号を第二蓄熱器120に用いる。例えば、第一蓄熱器20の蒸気流路の符号は26であるのに対し、第二蓄熱器120の蒸気流路の符号を126と記載する。
Further, two
また、蒸発器70の排出口76Bと第二蓄熱器120の開口部123とを連結する連結路106が備えられている。
Moreover, the
(作用)
次に、化学蓄熱システム100の作用について説明する。
(Function)
Next, the operation of the chemical
〔蓄熱工程〕
先ず、第一蓄熱器20(蓄熱材成形体30A、30B)から水蒸気が離脱することで、蓄熱器20(蓄熱材成形体30A、30B)が蓄熱して再生する蓄熱工程について説明する。
[Heat storage process]
First, a heat storage process in which the heat storage unit 20 (heat storage material molded
化学蓄熱システム100において第一蓄熱器20の蓄熱材成形体30A、30Bが蓄熱する際には、図11されるように、予め水蒸気が脱着されている脱着状態の吸着器40と第一蓄熱器20とが連結路82を介して連結させる。さらに、予め再生した第二蓄熱器120と蒸発器70とが連結路106を介して連結させる。
When the heat storage material molded
第2実施形態で説明したように、第一蓄熱器20(蓄熱材成形体30A、30B)から水蒸気が離脱することで、蓄熱器20(蓄熱材成形体30A、30B)が蓄熱する。
As explained in the second embodiment, the heat accumulator 20 (heat storage material molded
〔脱着工程〕
次に、前述した蓄熱工程と並行して行わる脱着工程について説明する。脱着工程は、吸着状態となっている第二吸着器140を、脱着状態とする工程である。
[Desorption process]
Next, the desorption process performed in parallel with the heat storage process mentioned above is demonstrated. The desorption step is a step of bringing the
第2実施形態で説明したように、第二吸着器140の開口部143から排出された水蒸気は、連結路86を流れ供給口64Aを通して凝縮器60の凝縮室64に供給される。
As described in the second embodiment, the water vapor discharged from the
ここで、凝縮器60の冷媒流路67、68に熱媒を流す。これにより、供給口64Aを通して凝縮室64に供給された水蒸気は凝縮し、水が生成される。生成された水は、排出口64Bから排出される。
Here, a heat medium is passed through the
例えば、150〔℃〕の水蒸気を、供給口64Aを通って凝縮室64に供給することで、水蒸気が凝縮されて40〔℃〕の水が排出口64Bから排出される。
For example, by supplying 150 [° C.] water vapor to the condensing
〔放熱工程〕
次に、前述した蓄熱工程及び脱着工程と並行して行わる放熱工程について説明する。放熱工程は、予め蓄熱されている(再生した)第二蓄熱器120(蓄熱材成形体130A、130B)を放熱させる工程である。
[Heat dissipation process]
Next, the heat dissipation process performed in parallel with the heat storage process and the desorption process described above will be described. The heat radiating step is a step of radiating heat from the second heat accumulator 120 (heat storage material molded
脱着工程において、凝縮器60の排出口64Bから排出された水は、図示せぬポンプを稼働させることで連結路104を流れ、供給口76Aを通って蒸発器70の蒸発室76に供給される。
In the desorption process, water discharged from the
ここで、前述した吸着工程において、第二吸着器140の流出口150B、152Bから流出した熱媒は、連結路102を流れ、流入口77A、78Aを通して蒸発器70の熱媒流路77、78に流入する。さらに、熱媒流路77、78に流れ込んだ熱媒は、流出口77B、78Bから流出する。
Here, in the above-described adsorption step, the heat medium flowing out from the
これにより、蒸発室76に供給された水は、熱媒流路77、78を流れる熱媒の熱により蒸発し、水蒸気が生成される。さらに、蒸発室76内の水蒸気は、排出口76Bから排出され、連結路106を流れ、開口部123を通って第二蓄熱器120の蒸気流路126に供給される。
As a result, the water supplied to the
蒸気流路126に供給された水蒸気は、フィルタ128A、128Bを通過して蓄熱材成形体130A、130Bと接触し、蓄熱材成形体30A、30Bが水蒸気と反応して放熱する。この熱は、熱媒流路124、125内を流れる熱媒によって、加熱対象に輸送される。
The steam supplied to the
以上説明したように、凝縮器60で凝縮されて生成された水を蒸発器70に供給することで、水を凝縮することで生じた凝縮潜熱を有効利用することができる。
As described above, by supplying the water condensed and generated by the
また、第二吸着器140から流出した熱媒を蒸発器70に流入させることで、第二吸着器140から流出した熱媒の熱を有効利用することができる。
Moreover, the heat of the heat medium flowing out from the
そして、この熱媒の熱の有効利用により、高い温度の水蒸気が蒸発器70で生成され、さらに、高い温度の水蒸気が蓄熱器120に供給されることで蓄熱器120の放熱温度が高くなる。
And by the effective use of the heat of this heat medium, high temperature water vapor is generated in the
その他の作用及び効果は、第2実施形態と同様である。 Other operations and effects are the same as those of the second embodiment.
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態に係る蓄熱器の再生構造及び化学蓄熱システムの一例について図12〜図20を用いて説明する。なお、第1実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。また、第1実施形態と異なる部分のみ説明し、他の部分の説明は省略する。なお、図中に示す矢印UPは、鉛直方向の上方を示す。
<Fourth embodiment>
Next, an example of a regenerator regeneration structure and a chemical heat storage system according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, about the same member as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. Moreover, only a different part from 1st Embodiment is demonstrated and description of another part is abbreviate | omitted. In addition, arrow UP shown in the figure shows the upper direction of the perpendicular direction.
本第4実施形態に係る蓄熱器220は、図12に示されるように、反応容器222と、反応容器222内に配置されて発熱又は蓄熱する蓄熱材反応部230と、熱媒が流れる熱流動部250と、備えている。
As shown in FIG. 12, the
[反応容器]
反応容器222は、ステンレス鋼板等で形成され、鉛直方向に延びる円筒状の本体部222Aと、本体部222Aの上端を閉止する円盤状の上蓋部材222Bと、本体部222Aの下端を閉止する円盤状の下蓋部材222Cと、備えている。
[Reaction vessel]
The
これにより、反応容器222の内部は反応容器222の外部と隔離されている。そして、反応容器222の内部は、水蒸気(反応媒体の一例)が流れる反応媒体流動部226とされている。
Thereby, the inside of the
[蓄熱材反応部:全体構成]
蓄熱材反応部230は、反応容器222の内部に反応媒体流動部226に囲まれるように封入され、図16に示されるように、一対の蓄熱材層232と、一対の蓄熱材層232の間に配置された一対の蓄熱材拘束層234と、一対の蓄熱材拘束層234の間に配置された反応媒体拡散層236と、を備えている。
[Heat storage material reaction section: overall configuration]
The heat storage
そして、蓄熱材層232、蓄熱材拘束層234、及び反応媒体拡散層236は、鉛直方向から見て同様の矩形状とされ、鉛直方向に並んで非接合状態(溶接などで固定されていない状態)で重ねられている(所謂積層構造)。
The heat
[蓄熱材反応部:蓄熱材層]
蓄熱材層232は、図20(A)(B)に示されるように、複数(本実施形態では16個)の蓄熱材成形体240から構成される蓄熱材ユニット242と、蓄熱材ユニット242が取り付けられるフレーム部材244と、を備えている。
[Heat storage material reaction part: Heat storage material layer]
As shown in FIGS. 20A and 20B, the heat
また、4個の蓄熱材ユニット242が取り付けられるフレーム部材244は、鉛直方向から見て矩形枠状とされる外形フレーム244Aと、隣り合う蓄熱材ユニット242が配置される空間を仕切る十字状の仕切フレーム244Bと、を備えている。
In addition, the
[蓄熱材反応部:蓄熱材拘束層]
蓄熱材拘束層234は、図16に示されるように、反応媒体拡散層236と蓄熱材層232との間に挟まれ、φ200〔μm〕の貫通孔が多数形成されたエッチングフィルターである。
[Heat storage material reaction part: Heat storage material constrained layer]
As shown in FIG. 16, the heat storage
そして、蓄熱材拘束層234は、蓄熱材成形体240(図20参照)を構成する蓄熱材の平均粒径より小さいろ過精度を有している。これにより、蓄熱材拘束層234では、蓄熱材成形体240を構成する蓄熱材の平均粒径より小さい流路を水蒸気が通過するのを許容する一方、平均粒径よりも大きい蓄熱材の通過を制限するようになっている。
And the thermal storage material constrained
[蓄熱材反応部:反応媒体拡散層]
反応媒体拡散層236は、図16に示されるように、一対の蓄熱材拘束層234に挟まれ、反応媒体流動部226(図12参照)と連通しており、蓄熱材層232へ供給される水蒸気、又は蓄熱材層232から排出される水蒸気が流れるようになっている。
[Heat storage material reaction part: Reaction medium diffusion layer]
As shown in FIG. 16, the reaction
反応媒体拡散層236は、図18(A)に示されるように、フレーム部材246と、フレーム部材246に取り付けられると共に鉛直方向から見て矩形状の4個の流路部材248と、を備えている。
As shown in FIG. 18A, the reaction
フレーム部材246は、鉛直方向から見て矩形枠状とされる共に鉛直方向に離間した一対の外形フレーム246Aと、隣り合う流路部材248を仕切る十字状の仕切フレーム246Bと、を備えている。そして、仕切フレーム246Bは断面矩形状とされ、鉛直方向から見て十字状の仕切フレーム246Bの端部の上面及び下面に、一対の外形フレーム246Aが固定されている。これにより、4個の流路部材248が取り付けられる矩形状の取付スペース246Cが形成されている。
The
この流路部材248は、凹凸を繰り返す断面が矩形波状とされた波板(図18(B)参照)から形成されており、凹凸部が延びる流路方向が、鉛直方向から見てフレーム部材246の対角線に沿うようになっている(図19(B)参照)。そして、流路部材248の流路がフレーム部材246の角部に向かって開放されている。これにより、流路方向に沿って流れる水蒸気が上方に開放される上方流路248Aと、水蒸気が下方に開放される下方流路248Bとが形成されている(図19(A)参照)。
The
そして、反応媒体拡散層236は、図19(A)(B)に示されるように、反応媒体拡散層236の四方向の端面から反応媒体流動部226の水蒸気が流出又は流入可能とされている。
Then, as shown in FIGS. 19A and 19B, the reaction
〔熱流動部〕
一対の熱流動部250は、図16に示されるように、蓄熱材反応部230を上方及び下方から挟むように備えられている。換言すれば、熱流動部250は、蓄熱材反応部230に重ねられ、蓄熱材反応部230の隣に配置されている。
[Heat flow part]
As shown in FIG. 16, the pair of
熱流動部250は、図17に示されるように、鉛直方向から見て矩形状の本体部252と、鉛直方向から見て先端側が互いに離れるように本体部252から突出する一対の突出部254、256と、を備えている。
As shown in FIG. 17, the
一対の突出部254、256には、突出部254、256を鉛直方向に貫通する貫通孔254A、256Aが形成されている。一方、本体部252の内部には、熱媒が流れる波状の流路252Aが形成され、流路252Aの一端は、貫通孔254Aの周面に開放され、流路252Aの他端は、貫通孔256Aの周面に開放されている。そして、この流路252Aは、後述する熱媒流路270を通じて反応容器222の外部に配置された熱源は熱利用対象物と連通されている。
The pair of
また、一対の熱流動部250を、鉛直方向から挟むように、図16に示されるように、一対のエンドプレート260が備えられている。
Further, as shown in FIG. 16, a pair of
〔エンドプレート〕
エンドプレート260は、図15(A)に示されるように、鉛直方向から見て矩形状の本体部262と、本体部262の四隅から突出する4個の突出部264とを備えている。そして、夫々の突出部264には、鉛直方向に貫通する貫通孔264Aが形成されている。
〔end plate〕
As shown in FIG. 15A, the
そして、図15(A)(B)に示されるように、蓄熱材反応部230が一対の熱流動部250によって挟み込まれた状態で、一対のエンドプレート260で一対の熱流動部250を挟み込むようになっている。
15A and 15B, the heat storage
そして、この状態で、上方に配置されたエンドプレート260の突出部264に形成された夫々の貫通孔264Aにボルト266を貫通させ、さらに夫々のボルト266の先端側を下方に配置されたエンドプレート260の突出部264に形成された夫々の貫通孔264Aに貫通させる。また、ボルト266の先端部にナットを締め込むことで、一対のエンドプレート260に挟まれた一対の熱流動部250及び蓄熱材反応部230に鉛直方向の拘束力が生じるようになっている。
In this state, the bolts 266 are passed through the respective through
〔熱媒流路〕
熱媒流路270は、図14に示されるように、パイプ状とされ、反応容器222を構成する上蓋部材222Bを貫通するように鉛直方向に延びて2個備えられている。一方の熱媒流路270Aは、熱媒体を反応容器222の外部から反応容器222の内部に流入させるために用いられ、他方の熱媒流路270Bは、熱媒体を反応容器222の内部から反応容器222の外部に流出させるために用いられる。
[Heat medium flow path]
As shown in FIG. 14, the heat
そして、図13に示されるように、熱媒流路270Aの周面には貫通孔(図示省略)が形成され、図13に示されるように、熱媒流路270Aは、一対の熱流動部250に形成された貫通孔256Aに挿入されるようになっている。同様に、熱媒流路270Bの周面には貫通孔(図示省略)が形成され、熱媒流路270Bは、一対の熱流動部250に形成された貫通孔254Aに挿入されるようになっている。これにより、熱媒流路270と熱流動部250に形成された流路252A(図17参照)とが連通されるようになっている。
As shown in FIG. 13, a through hole (not shown) is formed in the peripheral surface of the heat
〔他の部材〕
図12、図13に示されるように、エンドプレート260を用いて拘束され、貫通孔254A、256Aに熱媒流路270A,270Bが挿入された蓄熱材反応部230及び熱流動部250を下方から支持する円柱状の4個(図12では2個、図13では3個のみ示す)の支持部材272が備えられている。この構成により、下側に配置された熱流動部250の下方において、断熱効果を得ることができるようになっている。
[Other parts]
As shown in FIG. 12 and FIG. 13, the heat storage
なお、作用及び効果については、第1実施形態と同様である。 In addition, about an effect | action and an effect, it is the same as that of 1st Embodiment.
また、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記第2、第3実施形態では、吸着器を2個備え、この2個の吸着器が交互に吸着又は脱着を行うことで、蓄熱器から水蒸気を連続的に離脱させたが、3個以上の吸着器を用いて蓄熱器から連続的に水蒸気を離脱させてもよい。3個以上の吸着器を用いる場合には、一の吸着器を連結路82を介して蓄熱器と連結させ、その他複数の吸着器の内一つの吸着器を連結路84を介して蓄熱器と連結させ、連結路82又は連結路84を介して蓄熱器と連結されていない吸着器を休ませるようにしてもよい。また、その他複数の吸着器の全てを分岐された連結路84を介して蓄熱器と連結させてもよい。
Although the present invention has been described in detail with respect to specific embodiments, the present invention is not limited to such embodiments, and various other embodiments can be taken within the scope of the present invention. This will be apparent to those skilled in the art. For example, in the second and third embodiments, two adsorbers are provided, and the two adsorbers alternately adsorb or desorb, whereby water vapor is continuously desorbed from the heat accumulator. Water vapor may be continuously released from the heat accumulator using one or more adsorbers. When three or more adsorbers are used, one adsorber is connected to the heat accumulator via the
また、上記実施例では、蓄熱器の再生構造に凝縮器や蒸発器を備える構成を例にとって説明したが、蓄熱器の再生構造に凝縮器や蒸発器を用いなくてもよい。 Moreover, although the said Example demonstrated taking as an example the structure provided with a condenser and an evaporator in the regeneration structure of a heat storage device, it is not necessary to use a condenser and an evaporator for the regeneration structure of a heat storage device.
また、上記第1、第2実施形態における蓄熱器の再生構造は、蓄熱器20の放熱機能を有する化学蓄熱システムの一部を構成せず、独立の装置として構成されてもよい。このような化学蓄熱システムから独立した蓄熱器の再生構造は、例えば、再生された蓄熱器20のみを加熱対象の加熱現場に運搬して用いる態様において、該蓄熱器20の再生用途に用いられる。
In addition, the regeneration structure of the heat storage device in the first and second embodiments may be configured as an independent device without forming a part of the chemical heat storage system having the heat dissipation function of the
また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、蓄熱材として、アルカリ金属塩化物、アルカリ土類金属塩化物、アルカリ金属臭化物、アルカリ土類金属臭化物におけるアンモニア反応系を用い、反応媒体として、アンモニアを用いてもよい。この構成では、容器の内部圧力が加圧状態とされる。 Further, in the above embodiment, although not particularly described, as a heat storage material, using an ammonia reaction system in alkali metal chloride, alkaline earth metal chloride, alkali metal bromide, alkaline earth metal bromide, as a reaction medium, Ammonia may be used. In this configuration, the internal pressure of the container is in a pressurized state.
また、上記第2、第3実施形態では、切替装置88が、吸着器40、吸着器140の位置を切り替えることで、連続的に蓄熱器20から水蒸気を離脱させたが、連結路82と連結路84を切り替えることで、連続的に蓄熱器20から水蒸気を離脱させてもよい。
In the second and third embodiments, the switching
また、上記第2、第3実施形態では、蓄熱工程と脱着工程とが並行して行われたが、特に、並行して行われなくてもよい。 Moreover, in the said 2nd, 3rd embodiment, although the thermal storage process and the desorption process were performed in parallel, it does not need to be performed especially in parallel.
また、上記実施形態では、熱媒について特に説明しなかったが、高温作動時における熱媒に、高温熱媒又は無機混合熱媒を用いてもよい。 Moreover, although the heating medium was not specifically described in the above embodiment, a high-temperature heating medium or an inorganic mixed heating medium may be used as the heating medium during high-temperature operation.
また、上記第4実施形態では、特に説明しなかったが、本体部222Aに貫通孔を形成して、この貫通孔を上方流路248A及び下方流路248Bの開口部としてもよい。
Although not specifically described in the fourth embodiment, a through hole may be formed in the
10 化学蓄熱システム
14 連結路
20 蓄熱器
38 蓄熱器の再生構造
40 吸着器
60 凝縮器(媒体処理装置の一例)
62 連結路
70 蒸発器(供給器の一例)
82 連結路
88 切替装置(切替部材の一例)
92 蓄熱器の再生構造
100 化学蓄熱システム
120 蓄熱器
140 吸着器
220 蓄熱器
DESCRIPTION OF
62
82
92
Claims (6)
化学反応で蓄熱する蓄熱器を再生させる際に、前記蓄熱器と前記吸着器とを連結し、前記蓄熱器から排出されて前記吸着器によって吸着される反応媒体が流れる連結路と、
を備える蓄熱器の再生構造。 An adsorber that adsorbs the reaction medium;
When regenerating a heat accumulator that stores heat by a chemical reaction, the heat accumulator and the adsorber are connected, a connection path through which a reaction medium discharged from the heat accumulator and adsorbed by the adsorber flows,
Regenerative structure of a regenerator.
一の前記吸着器と前記蓄熱器とが前記連結路によって連結される状態と、他の前記吸着器と前記蓄熱器とが前記連結路によって連結される状態とを切り替える切替部材を備える請求項1に記載の蓄熱器の再生構造。 A plurality of the adsorbers are provided,
2. A switching member that switches between a state in which one adsorber and the heat accumulator are connected by the connection path and a state in which the other adsorber and the heat accumulator are connected by the connection path. The regeneration structure of the heat accumulator described in 1.
前記蓄熱器の再生構造において蓄熱器から吸着器に供給されて前記吸着器から排出される熱交換媒体が供給されると共に、再生された蓄熱器に反応媒体を供給する供給器と、
を備える化学蓄熱システム。 A regeneration structure for a heat accumulator according to claim 4,
In the regeneration structure of the heat accumulator, a heat exchange medium supplied from the heat accumulator to the adsorber and discharged from the adsorber is supplied, and a supply device for supplying a reaction medium to the regenerated heat accumulator;
A chemical heat storage system.
前記蓄熱器の再生構造において熱交換媒体が供給された前記吸着器から排出される反応媒体を前記媒体処理器へ供給し、
前記媒体処理器で反応媒体を凝縮することで生じた熱を前記供給器に供給する請求項5に記載の化学蓄熱システム。 A medium processor for condensing the reaction medium discharged from the adsorber when regenerating the adsorber adsorbed by the reaction medium discharged from the heat accumulator;
Supplying the reaction medium discharged from the adsorber supplied with a heat exchange medium in the regeneration structure of the heat storage unit to the medium processing unit;
The chemical heat storage system according to claim 5, wherein heat generated by condensing the reaction medium in the medium processing device is supplied to the supply device.
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