JP2015124931A - Heat storage management system - Google Patents
Heat storage management system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015124931A JP2015124931A JP2013269137A JP2013269137A JP2015124931A JP 2015124931 A JP2015124931 A JP 2015124931A JP 2013269137 A JP2013269137 A JP 2013269137A JP 2013269137 A JP2013269137 A JP 2013269137A JP 2015124931 A JP2015124931 A JP 2015124931A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- flow path
- heat medium
- medium flow
- heat storage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 title claims abstract description 595
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 145
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 claims abstract description 38
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims abstract description 33
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims abstract description 27
- 239000011232 storage material Substances 0.000 claims description 158
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 66
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 62
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 57
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 55
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 54
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 19
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 11
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 81
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 abstract description 51
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract 12
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 description 41
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical class N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 26
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 17
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 15
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 15
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 13
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 11
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 11
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 5
- ASKVAEGIVYSGNY-UHFFFAOYSA-L cobalt(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Co+2] ASKVAEGIVYSGNY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 5
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 4
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 4
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 4
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical class [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021503 Cobalt(II) hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 2
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 2
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 2
- 238000004056 waste incineration Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L Copper hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Cu+2] JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000005750 Copper hydroxide Substances 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004113 Sepiolite Substances 0.000 description 1
- 239000003570 air Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L barium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ba+2] RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001863 barium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 1
- 150000004074 biphenyls Chemical class 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001956 copper hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 cyclic siloxane Chemical class 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A dialuminum;hexamagnesium;carbonate;hexadecahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[O-]C([O-])=O GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 229910001701 hydrotalcite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960001545 hydrotalcite Drugs 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229940057995 liquid paraffin Drugs 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ni+2] BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052625 palygorskite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052624 sepiolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019355 sepiolite Nutrition 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
Abstract
Description
本発明は、環境に放出される排熱などの熱エネルギーを着脱式蓄熱容器に蓄熱し、この着脱式蓄熱容器を保管又は熱エネルギーが必要な場所に移送して利用する蓄熱管理システムに関するものである。 The present invention relates to a heat storage management system in which heat energy such as exhaust heat released to the environment is stored in a detachable heat storage container, and the detachable heat storage container is stored or transferred to a place where heat energy is required and used. is there.
近年、化石燃料の枯渇、原子力依存からの脱却、或いは、自然環境の破壊と地球温暖化などの問題が取り上げられ、環境に放出されている熱エネルギーを有効に利用する技術への関心が高まっている。特に、ゴミ焼却施設、発電所、製鉄所、各種工場等から放出される高温の熱エネルギーが利用されないまま多量の廃熱として環境に放出されているのが現状である。これらの環境に放出されている熱エネルギーを回収し、有効に利用することを目的として種々の蓄熱技術が検討されている。 In recent years, issues such as depletion of fossil fuels, departure from dependence on nuclear power, or destruction of the natural environment and global warming have been taken up, and interest in technologies that effectively use thermal energy released to the environment has increased. Yes. In particular, high-temperature thermal energy released from garbage incineration facilities, power plants, steelworks, various factories, etc. is released into the environment as a large amount of waste heat without being used. Various heat storage technologies have been studied for the purpose of recovering and effectively using the thermal energy released to these environments.
一般に蓄熱技術は、物質の顕熱や潜熱といった熱エネルギーを利用する直接蓄熱と、化学エネルギーを利用する間接蓄熱の2種類に分類される。直接蓄熱における顕熱蓄熱は、物質の温度上昇の形で熱エネルギーを蓄熱する方法であり、蓄熱材の取扱い容易性、装置の簡易性など経済性の点で好ましい方法である。しかし、物質の蓄熱密度が小さく、長距離の移送や長期間の蓄熱では熱損失が大きいという問題がある。また、直接蓄熱における潜熱蓄熱は、物質の溶解、凝固、蒸発、凝縮、昇華などの相変化の形で熱エネルギーを蓄熱する方法であり、顕熱蓄熱に比べれば蓄熱密度が大きく、蓄熱・放熱の温度が一定である。しかし、潜熱蓄熱においても長距離の移送や長期間の蓄熱では熱損失が大きいという問題がある。 In general, heat storage technology is classified into two types: direct heat storage using thermal energy such as sensible heat and latent heat of materials, and indirect heat storage using chemical energy. Sensible heat storage in direct heat storage is a method of storing thermal energy in the form of an increase in the temperature of a substance, and is a preferable method from the viewpoint of economy such as ease of handling the heat storage material and simplicity of the apparatus. However, there is a problem that the heat storage density of the substance is small, and heat loss is large in long-distance transfer and long-term heat storage. In addition, latent heat storage in direct heat storage is a method of storing thermal energy in the form of phase changes such as substance dissolution, solidification, evaporation, condensation, sublimation, etc., and has a higher heat storage density than sensible heat storage, and heat storage and heat dissipation. The temperature of is constant. However, even in latent heat storage, there is a problem that heat loss is large in long-distance transfer and long-term heat storage.
一方、間接蓄熱における化学蓄熱は、物質の吸脱着熱、融解熱、希釈熱などの化学反応の形で熱エネルギーを蓄熱する方法であり、顕熱蓄熱や潜熱蓄熱に比べ蓄熱密度が非常に大きくなる。また、化学反応前後の物質が安定であれば、放熱ロスが殆どなく長距離の移送や長期間の蓄熱においても熱損失が生じない。更に、化学蓄熱においては、蓄熱温度と異なる温度、場合によっては蓄熱温度よりも高温で熱エネルギーを放出することのできるケミカルヒートポンプ機能も有している。そこで、化学蓄熱は、熱エネルギーを化学物質に変換して長期間保管し或いは遠隔地に安定して移送することができるので、蓄熱管理システムとして好適である。 On the other hand, chemical heat storage in indirect heat storage is a method of storing heat energy in the form of chemical reactions such as heat of adsorption / desorption of substances, heat of fusion, heat of dilution, etc., and the heat storage density is much larger than sensible heat storage and latent heat storage. Become. Moreover, if the substance before and after the chemical reaction is stable, there is almost no heat dissipation loss, and no heat loss occurs during long-distance transfer or long-term heat storage. Furthermore, chemical heat storage also has a chemical heat pump function that can release thermal energy at a temperature different from the heat storage temperature, and in some cases higher than the heat storage temperature. Therefore, chemical heat storage is suitable as a heat storage management system because it can convert thermal energy into a chemical substance and store it for a long time or stably transfer it to a remote place.
ところが、蓄熱管理システムの開発や実用化においては、その多くの事例が潜熱蓄熱によるものである。例えば、下記特許文献1に係る熱エネルギー供給方法においては、蓄熱材を収容する主蓄熱ユニットに熱エネルギーを蓄熱した状態で搬送するというものであるが、これに使用する蓄熱材は潜熱蓄熱材を充填した蓄熱カプセルを利用するものである。また、下記特許文献2に係る熱貯蔵ユニットにおいては、蓄熱材とこの蓄熱材と直接接触することにより熱交換する熱交換媒体とが収容された蓄熱容器を蓄熱した状態でトラックなどの移送手段で移送するというものであるが、この蓄熱材も潜熱蓄熱材が利用されている。
However, in the development and practical application of a heat storage management system, many cases are due to latent heat storage. For example, in the thermal energy supply method according to
これらの潜熱蓄熱材を利用した蓄熱管理システムは、100℃前後或いはそれ以下の比較的低温の熱エネルギーを簡単な設備で近距離の移送をするものである。しかし、潜熱蓄熱材の利用は、上述のように、長距離の移送や長期間の蓄熱では熱損失が大きいという問題があり、ゴミ焼却施設、発電所、製鉄所、各種工場等から放出され利用されないまま環境に放出されている多量の廃熱を有効に利用するには限界がある。また、従来利用が難しかった数百度の高温の廃熱を効率よく利用する上でも化学蓄熱による蓄熱管理システムの開発が望まれている。 The heat storage management system using these latent heat storage materials transfers relatively low-temperature heat energy at around 100 ° C. or lower using simple equipment at a short distance. However, as mentioned above, the use of latent heat storage materials has the problem of large heat loss in long-distance transfer and long-term heat storage, and is released from waste incineration facilities, power plants, steelworks, various factories, etc. There is a limit to the effective use of the large amount of waste heat that is released to the environment without being used. In addition, the development of a heat storage management system using chemical heat storage is also desired in order to efficiently use high-temperature waste heat of several hundred degrees that has been difficult to use.
そこで、化学蓄熱による蓄熱管理システムを効率よく稼働させるには、蓄熱容器に化学蓄熱材と熱交換器を収容し、この熱交換器の熱媒体が蓄熱容器と熱供給設備(熱源部)或いは熱需要設備(熱利用部)との間を循環することで、化学蓄熱材と外部環境との間で熱エネルギーを移動させる方法が望ましいとされている。 Therefore, in order to efficiently operate a heat storage management system using chemical heat storage, a chemical heat storage material and a heat exchanger are accommodated in a heat storage container, and a heat medium of the heat exchanger is a heat storage container and a heat supply facility (heat source unit) or heat. It is considered that a method of transferring thermal energy between the chemical heat storage material and the external environment by circulating between the demand facilities (heat utilization section) is desirable.
特に、高温で排出されるゴミ焼却施設、発電所、製鉄所などの廃熱との間で熱交換する熱媒体や、蓄熱温度と放熱温度を変化させたヒートポンプとして使用する際の熱媒体には、高温域を含む広範囲の温度域で液体状態を維持し、且つ、効率的な熱媒機能を発揮することのできる熱媒体を採用しなければならない。このような熱媒体として、例えば、シリコーンオイル系の熱媒体が使用されるが、これらの熱媒体を高温で使用する際に空気中の酸素や水分が混入すると熱媒体が劣化して熱媒機能が低下するという問題があった。 In particular, in heat medium that exchanges heat with waste heat from waste incineration facilities, power plants, steelworks, etc. that are discharged at high temperatures, and heat medium that is used as a heat pump that changes heat storage temperature and heat radiation temperature. In addition, a heat medium that maintains a liquid state in a wide temperature range including a high temperature range and that can exhibit an efficient heat medium function must be employed. As such a heat medium, for example, a silicone oil-based heat medium is used. When these heat mediums are used at a high temperature, if the oxygen or moisture in the air is mixed in, the heat medium deteriorates and the heat medium functions. There was a problem that decreased.
特に、蓄熱管理システムにおいて、蓄熱或いは放熱する際には、蓄熱容器の熱媒流路を熱供給設備或いは熱需要設備の熱媒流路と接続して熱媒体を循環する。一方、蓄熱容器を保管又は移送する際には、熱媒体の循環を停止して蓄熱容器の熱媒流路を熱供給設備或いは熱需要設備の熱媒流路から切り離さなければならない。すなわち、熱媒流路の切り離しの際に熱媒体の劣化要因(空気或いは水分)が熱媒流路に侵入し、或いは、熱媒流路の接続の際に熱媒流路に侵入したこれらの劣化要因が熱媒体に混入するということが生じる。このようにして熱媒流路に熱媒体の劣化要因が浸入し熱媒体に混入すると、化学蓄熱材の蓄熱段階或いは放熱段階において熱媒体が劣化して熱媒機能が低下するという問題があった。 In particular, in the heat storage management system, when storing or radiating heat, the heat medium flow path of the heat storage container is connected to the heat medium flow path of the heat supply facility or the heat demand facility to circulate the heat medium. On the other hand, when storing or transferring the heat storage container, it is necessary to stop the circulation of the heat medium and disconnect the heat medium flow path of the heat storage container from the heat supply flow path of the heat supply facility or the heat demand facility. That is, when the heat medium flow path is disconnected, deterioration factors (air or moisture) of the heat medium enter the heat medium flow path, or these heat medium flow paths that enter the heat medium flow path when the heat medium flow path is connected. The deterioration factor is mixed into the heat medium. In this way, when the deterioration factor of the heat medium enters the heat medium flow path and enters the heat medium, there is a problem that the heat medium deteriorates in the heat storage stage or the heat release stage of the chemical heat storage material and the heat medium function is lowered. .
そこで、本発明は、以上のようなことに対処して、蓄熱容器への蓄熱、蓄熱容器の保管や移送及び蓄熱容器からの放熱の各段階において、熱媒流路内に熱媒体の劣化要因となる空気或いは水分などが混入することがなく、蓄熱温度及び放熱温度の温度域を広く確保すると共に効率的な熱保管や熱移送を実現できる蓄熱管理システムを提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention addresses the above, and causes deterioration of the heat medium in the heat medium flow path at each stage of heat storage in the heat storage container, storage and transfer of the heat storage container, and heat radiation from the heat storage container. It is an object of the present invention to provide a heat storage management system that can ensure efficient heat storage and heat transfer while ensuring a wide temperature range of heat storage temperature and heat radiation temperature without being mixed with air or moisture.
上記課題の解決にあたり、本発明者らは、鋭意研究の結果、蓄熱容器と熱供給設備或いは熱需要設備(以下、これらを「蓄放熱設備」ともいう)との間で熱媒流路の配管接続部分の排液操作と排気操作を適切に行うことのできる配管構造を検討し本発明の完成に至った。 In solving the above-mentioned problems, the present inventors, as a result of diligent research, have made a piping for the heat medium flow path between the heat storage container and the heat supply facility or the heat demand facility (hereinafter also referred to as “storage heat dissipation facility”). A piping structure capable of appropriately performing the draining operation and the exhausting operation of the connecting portion has been studied, and the present invention has been completed.
即ち、本発明に係る蓄熱管理システムは、請求項1の記載によれば、
熱供給部或いは熱需給部と熱交換するための熱媒体を循環する第1熱媒流路(17、27)を備えた第1熱交換器(12、22)を具備する1又は2以上の蓄放熱設備(10、20)と、
脱水反応により蓄熱し水和反応により放熱する化学蓄熱材(31)を内封し、当該化学蓄熱材と熱交換するための熱媒体を循環する第2熱媒流路(33)を備えた第2熱交換器(32)を具備する着脱式蓄熱容器(30)とを有し、
前記蓄放熱設備から前記着脱式蓄熱容器を離脱して保管又は移送し、当該着脱式蓄熱容器を同一又は異なる蓄放熱設備に装着して蓄熱した熱量を利用するにあたり、
前記着脱式蓄熱容器への蓄熱段階において、前記第1熱媒流路と前記第2熱媒流路とを連通して、これらの熱媒流路の間で熱媒体を循環させることにより前記蓄放熱設備で発生した熱量を前記化学蓄熱材に供給して脱水反応を生じさせて当該着脱式蓄熱容器に蓄熱し、
前記着脱式蓄熱容器を保管又は移送する管理段階において、前記第2熱媒流路を前記第1熱媒流路から連通解除した状態で当該着脱式蓄熱容器を保管又は移送し、
前記着脱式蓄熱容器からの放熱段階において、前記第2熱媒流路と前記第1熱媒流路とを連通して、これらの熱媒流路の間で熱媒体を循環させることにより前記化学蓄熱材に蓄熱した熱量を前記化学蓄熱材の水和反応で放熱して前記蓄放熱設備で利用するようにした蓄熱管理システムであって、
前記第2熱媒流路を前記第1熱媒流路と連通する際に、これらの熱媒流路間を配管接続する接続操作を行い、この接続操作の後に配管接続部に残留する残留ガスを排除する排気操作を行い、この排気操作の後に当該第2熱媒流路を前記第1熱媒流路と連通して前記配管接続部に熱媒体を充填する連通操作を行う一方、
前記第2熱媒流路を前記第1熱媒流路から連通解除する際に、当該第2熱媒流路を前記第1熱媒流路から連通解除する連通解除操作を行い、この連通解除操作を行った後に前記配管接続部に残留する熱媒体を排除する排液操作を行い、この排液操作を行った後にこれらの熱媒流路間を接続解除する接続解除操作を行うことを特徴とする。
That is, the heat storage management system according to the present invention is as described in
1 or 2 or more provided with the 1st heat exchanger (12, 22) provided with the 1st heat-medium flow path (17, 27) which circulates the heat medium for heat exchange with a heat supply part or a heat supply-and-demand part. Heat storage and dissipation facilities (10, 20);
A chemical heat storage material (31) that stores heat by a dehydration reaction and dissipates heat by a hydration reaction is enclosed, and a second heat medium flow path (33) that circulates a heat medium for heat exchange with the chemical heat storage material is provided. A detachable heat storage container (30) having two heat exchangers (32),
In detaching and storing or transferring the detachable heat storage container from the heat storage facility, and using the amount of heat stored by attaching the detachable heat storage container to the same or different heat storage facility,
In the stage of storing heat in the detachable heat storage container, the first heat medium flow path and the second heat medium flow path are communicated, and the heat medium is circulated between the heat medium flow paths to thereby store the heat storage. Supply the amount of heat generated in the heat dissipation facility to the chemical heat storage material to cause a dehydration reaction and store heat in the removable heat storage container,
In the management stage of storing or transferring the detachable heat storage container, the detachable heat storage container is stored or transferred in a state in which the second heat medium flow path is released from the first heat medium flow path.
In the heat release stage from the detachable heat storage container, the second heat medium flow path and the first heat medium flow path are communicated, and the heat medium is circulated between the heat medium flow paths, thereby A heat storage management system in which the amount of heat stored in the heat storage material is dissipated by the hydration reaction of the chemical heat storage material and used in the heat storage and heat dissipation facility,
When the second heat medium flow path communicates with the first heat medium flow path, a connection operation for connecting the heat medium flow paths is performed, and the residual gas remaining in the pipe connection portion after the connection operation Exhaust operation is performed, and after the exhaust operation, the second heat medium flow path is communicated with the first heat medium flow path, and the communication operation for filling the pipe connection portion with the heat medium is performed.
When releasing the communication of the second heat medium flow path from the first heat medium flow path, a communication release operation for releasing the communication of the second heat medium flow path from the first heat medium flow path is performed. A drainage operation for removing the heat medium remaining in the pipe connection portion after the operation is performed, and a connection release operation for releasing the connection between the heat medium flow paths is performed after the drainage operation is performed. And
また、本発明は、請求項2の記載によると、請求項1に記載の蓄熱管理システムにおいて、
前記蓄放熱設備は、熱供給を行う第1蓄放熱設備(10)と、熱需要を行う第2蓄放熱設備(20)とからなり、
前記着脱式蓄熱容器を保管又は移送することにより前記第1蓄放熱設備で発生する熱量を前記第2蓄放熱設備で利用するにあたり、
前記管理段階において、前記第2熱媒流路を前記第1蓄放熱設備の第1熱媒流路及び前記第2蓄放熱設備の第1熱媒流路から連通解除した状態で当該着脱式蓄熱容器を保管又は移送することを特徴とする。
Moreover, according to the description of
The heat storage / radiation facility consists of a first heat storage / radiation facility (10) for supplying heat and a second heat storage / radiation facility (20) for heat demand,
In using the amount of heat generated in the first heat storage / dissipation facility by storing or transferring the removable heat storage container in the second heat storage / dissipation facility,
In the management stage, the detachable heat storage in a state where the second heat medium flow passage is released from the first heat medium flow passage of the first heat storage / radiation facility and the first heat medium flow passage of the second heat storage / radiation facility. The container is stored or transported.
また、本発明は、請求項3の記載によると、請求項1又は2に記載の蓄熱管理システムにおいて、
前記管理段階において前記第2熱媒流路内に熱媒体を充填した状態で前記着脱式蓄熱容器を保管又は移送することを特徴とする。
Moreover, according to the description of
In the management step, the removable heat storage container is stored or transported in a state in which the second heat medium flow path is filled with a heat medium.
また、本発明は、請求項4の記載によると、請求項1又は2に記載の蓄熱管理システムにおいて、
前記管理段階において前記第2熱媒流路内の熱媒体を排除した状態で前記着脱式蓄熱容器を保管又は移送するために、
前記排液操作において前記配管接続部と前記第2熱媒流路内の両方に残留する熱媒体を排除する一方、
前記排気操作において前記配管接続部及び前記第2熱媒流路内に残留する残留ガスを排除した後に、前記連通操作において前記配管接続部と前記第2熱媒流路内の両方に熱媒体を充填することを特徴とする。
Moreover, according to the description of
In order to store or transfer the removable heat storage container in a state where the heat medium in the second heat medium flow path is excluded in the management stage,
While eliminating the heat medium remaining in both the pipe connection portion and the second heat medium flow path in the drain operation,
After removing the residual gas remaining in the pipe connection portion and the second heat medium flow path in the exhaust operation, a heat medium is applied to both the pipe connection portion and the second heat medium flow path in the communication operation. It is characterized by filling.
また、本発明は、請求項5の記載によると、請求項1〜4のいずれか1つに記載の蓄熱管理システムにおいて、
前記排液操作において前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第2熱媒流路内の両方を減圧することにより熱媒体の一部が気化し液体の熱媒体を排除する一方、
前記排気操作において前記化学蓄熱材から前記第2熱交換器を介して供給される熱量により前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第2熱媒流路内の両方に残留する熱媒体を気化することにより前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第2熱媒流路内の両方に残留する前記残留ガスを排除することを特徴とする。
Moreover, according to the description of Claim 5, this invention WHEREIN: In the thermal storage management system as described in any one of Claims 1-4,
While part of the heat medium is vaporized by depressurizing both the pipe connection part or the pipe connection part and the second heat medium flow path in the drainage operation, while removing the liquid heat medium,
In the exhaust operation, the pipe connection part or the heat medium remaining in both the pipe connection part and the second heat medium flow path is vaporized by the amount of heat supplied from the chemical heat storage material through the second heat exchanger. By doing so, the residual gas remaining in both the pipe connection part or the pipe connection part and the second heat medium flow path is excluded.
また、本発明は、請求項6の記載によると、請求項5に記載の蓄熱管理システムにおいて、
前記化学蓄熱材から前記第2熱交換器を介して供給される熱量は、当該化学蓄熱材の脱水反応における顕熱、又は、当該化学蓄熱材の水和反応における反応熱を利用することを特徴とする。
Further, according to the sixth aspect of the present invention, in the heat storage management system according to the fifth aspect,
The amount of heat supplied from the chemical heat storage material via the second heat exchanger uses sensible heat in the dehydration reaction of the chemical heat storage material or reaction heat in the hydration reaction of the chemical heat storage material. And
また、本発明は、請求項7の記載によると、請求項1〜4のいずれか1つに記載の蓄熱管理システムにおいて、
前記排液操作において熱媒体が含有する或いは熱媒体が一部分解した低沸点成分を供給することにより前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第2熱媒流路内の両方から熱媒体を排除する一方、
前記排気操作において熱媒体が含有する或いは熱媒体が一部分解した低沸点成分を供給することにより前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第2熱媒流路内の両方に残留する前記残留ガスを排除することを特徴とする。
Moreover, according to the description of Claim 7, this invention WHEREIN: In the thermal storage management system as described in any one of Claims 1-4,
By supplying the low boiling point component that the heat medium contains or the heat medium is partially decomposed in the drain operation, the heat medium is removed from both the pipe connection part or the pipe connection part and the second heat medium flow path. While
The residual gas that remains in the pipe connection part or both the pipe connection part and the second heat medium flow path by supplying a low-boiling-point component that the heat medium contains or partly decomposes in the exhaust operation. It is characterized by eliminating.
また、本発明は、請求項8の記載によると、請求項1〜4のいずれか1つに記載の蓄熱管理システムにおいて、
前記排液操作において不活性ガスを供給することにより前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第2熱媒流路内の両方から熱媒体を排除する一方、
前記排気操作において前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第2熱媒流路内の両方を減圧することにより前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第2熱媒流路内の両方に残留する不活性ガス及び前記残留ガスを排除することを特徴とする。
Moreover, according to the description of Claim 8, this invention WHEREIN: In the thermal storage management system as described in any one of Claims 1-4,
While removing the heat medium from both the pipe connection part or the pipe connection part and the second heat medium flow path by supplying an inert gas in the drain operation,
In the exhaust operation, by reducing the pressure in both the pipe connection part or the pipe connection part and the second heat medium flow path, both the pipe connection part or the pipe connection part and the second heat medium flow path are provided. A residual inert gas and the residual gas are excluded.
上記請求項1に記載の構成によれば、蓄熱管理システムは、1又は2以上の蓄放熱設備と着脱式蓄熱容器とを有しており、着脱式蓄熱容器を保管又は移送することにより蓄放熱設備で発生する熱量を同一又は異なる蓄放熱設備で有効に利用することができる。
According to the structure of the said
着脱式蓄熱容器は、その内部に化学蓄熱材を内封しており、この化学蓄熱材の脱水反応により蓄放熱設備で発生する熱量を蓄熱する一方、化学蓄熱材の水和反応により蓄熱した熱量を放熱して同一又は異なる蓄放熱設備で利用する。このように、蓄熱管理システムが化学蓄熱材を採用するので、蓄熱温度及び放熱温度の温度域を広く確保することができると共に、蓄熱温度と放熱温度を変化させたヒートポンプとして使用することができる。 The removable heat storage container encloses a chemical heat storage material inside, and stores the amount of heat generated in the heat storage and heat dissipation equipment by the dehydration reaction of this chemical heat storage material, while the amount of heat stored by the hydration reaction of the chemical heat storage material Radiate heat and use it with the same or different heat storage facilities. Thus, since the heat storage management system employs the chemical heat storage material, it is possible to secure a wide temperature range of the heat storage temperature and the heat radiation temperature, and it can be used as a heat pump in which the heat storage temperature and the heat radiation temperature are changed.
蓄放熱設備と着脱式蓄熱容器とは、それぞれ熱媒流路を備えた熱交換器を具備し、互いの熱媒流路間で熱媒体を循環させることにより蓄熱及び放熱を効率よく行うことができる。 The heat storage facility and the detachable heat storage container each include a heat exchanger having a heat medium flow path, and heat storage and heat dissipation can be efficiently performed by circulating the heat medium between the heat medium flow paths. it can.
また、請求項1に記載の蓄熱管理システムは、着脱式蓄熱容器への蓄熱段階において、蓄放熱設備が具備する第1熱交換器の第1熱媒流路と着脱式蓄熱容器が具備する第2熱交換器の第2熱媒流路とを連通して、これらの熱媒流路の間で熱媒体を循環させる。この熱媒体の循環により、蓄放熱設備で発生した熱量を化学蓄熱材に供給して脱水反応を生じさせ、着脱式蓄熱容器に効率よく蓄熱することができる。
In the heat storage management system according to
一方、請求項1に記載の蓄熱管理システムは、着脱式蓄熱容器から同一又は異なる蓄放熱設備への放熱段階において、着脱式蓄熱容器が具備する第2熱交換器の第2熱媒流路と蓄放熱設備が具備する第1熱交換器の第1熱媒流路とを連通して、これらの熱媒流路の間で熱媒体を循環させる。この熱媒体の循環により、着脱式蓄熱容器に蓄熱した熱量を化学蓄熱材の水和反応で放熱し効率よく蓄放熱設備で利用することができる。
On the other hand, in the heat storage management system according to
また、請求項1に記載の蓄熱管理システムは、着脱式蓄熱容器を蓄放熱設備から離脱して保管又は移送する管理段階において、着脱式蓄熱容器が具備する第2熱交換器の第2熱媒流路を蓄放熱設備が具備する第1熱交換器の第1熱媒流路から連通解除した状態で保管又は移送する。
Further, the heat storage management system according to
この管理段階において、着脱式蓄熱容器の第2熱媒流路を蓄放熱設備の第1熱媒流路と連通又は連通解除する際に、これらの熱媒流路中或いはこれらの接続配管中に空気或いは水分などが浸入し、これらが残留ガスとして熱媒体に混入することにより熱媒体の劣化を招くこととなり熱媒機能を低下させることとなる。 In this management stage, when the second heat medium flow path of the detachable heat storage container is communicated with or released from the first heat medium flow path of the heat storage / radiation facility, in these heat medium flow paths or in these connection pipes When air or moisture enters, and these enter into the heat medium as residual gas, the heat medium is deteriorated and the function of the heat medium is lowered.
そこで、請求項1に記載の蓄熱管理システムにおいては、各熱媒流路間の連通に際して、まず、熱媒流路間を配管接続する接続操作を行い、この接続操作の後に配管接続部に残留する残留ガスを排除する排気操作を行う。次に、この排気操作の後に第2熱媒流路を第1熱媒流路と連通して配管接続部に熱媒体を充填する連通操作を行うようにする。このことにより、管理段階において配管接続部に侵入した残留ガスを効率よく排除することができ、蓄熱段階及び放熱段階における熱媒体の劣化を防止して効率的な熱保管又は熱移送を行うことができる。
Therefore, in the heat storage management system according to
一方、各熱媒流路間の連通解除に際して、まず、第2熱媒流路を第1熱媒流路から連通解除する連通解除操作を行い、この連通解除操作を行った後に配管接続部に残留する熱媒体を排除する排液操作を行う。次に、この排液操作を行った後にこれらの熱媒流路間を接続解除する接続解除操作を行うようにする。このことにより、蓄熱段階及び放熱段階における熱媒体の劣化を防止して効率的な熱保管又は熱移送を行うことができる。 On the other hand, when releasing the communication between the heat medium flow paths, first, a communication release operation for releasing the communication of the second heat medium flow path from the first heat medium flow path is performed. Drain operation to remove the remaining heat medium. Next, after this drainage operation is performed, a connection release operation for releasing the connection between the heat medium flow paths is performed. Thereby, it is possible to prevent the heat medium from being deteriorated in the heat storage stage and the heat release stage and perform efficient heat storage or heat transfer.
よって、上記請求項1に記載の構成によれば、蓄熱容器への蓄熱、蓄熱容器の保管や移送及び蓄熱容器からの放熱の各段階において、熱媒流路内に熱媒体の劣化要因となる空気或いは水分などが混入することがなく、蓄熱温度及び放熱温度の温度域を広く確保すると共に効率的な熱保管や熱移送を実現できる蓄熱管理システムを提供することができる。
Therefore, according to the structure of the said
また、上記請求項2に記載の構成によれば、蓄熱管理システムは、2以上の蓄放熱設備を有しており、熱供給を行う第1蓄放熱設備で発生する熱量を熱需要を行う第2蓄放熱設備で利用する。そこで、請求項2に記載の蓄熱管理システムは、管理段階において着脱式蓄熱容器が具備する第2熱交換器の第2熱媒流路を第1蓄放熱設備が具備する第1熱交換器の第1熱媒流路或いは第2蓄放熱設備が具備する第1熱交換器の第1熱媒流路から連通解除した状態で当該着脱式蓄熱容器を保管又は移送する。よって、上記請求項2に記載の構成においても、請求項1と同様の作用効果を達成することができる。
Moreover, according to the structure of the said
また、上記請求項3に記載の構成によれば、蓄熱管理システムは、着脱式蓄熱容器を保管又は移送する管理段階において、着脱式蓄熱容器が具備する第2熱交換器の第2熱媒流路内に熱媒体を充填した状態で保管又は移送する。そのことにより、第2熱媒流路内に熱媒体が有する顕熱も利用することができる。よって、上記請求項3に記載の構成においても、請求項1又は2と同様の作用効果をより一層達成することができる。
Moreover, according to the structure of the said
また、上記請求項4に記載の構成によれば、蓄熱管理システムは、着脱式蓄熱容器を保管又は移送する管理段階において、着脱式蓄熱容器が具備する第2熱交換器の第2熱媒流路内から熱媒体を排除した状態で保管又は移送する。そこで、請求項4に記載の蓄熱管理システムは、排液操作において配管接続部と第2熱媒流路内の両方に残留する熱媒体を排除する。このことにより、管理段階における着脱式蓄熱容器の重量が軽量化され、着脱式蓄熱容器の蓄熱密度が向上し遠隔地に移送する際にも移送コストが削減されるなど効率的な熱保管又は熱移送を行うことができる。
Moreover, according to the structure of the said
一方、蓄熱管理システムでは、特に配管接続部、場合によっては第2熱媒流路内に空気或いは水分などが浸入することが考えられる。そこで、排気操作において配管接続部及び第2熱媒流路内に残留する空気或いは水分などの残留ガスを排除した後に、連通操作において配管接続部と第2熱媒流路内の両方に熱媒体を充填する。このことにより、蓄熱段階及び放熱段階に熱媒流路内を循環する熱媒体の劣化を防止して効率的な熱保管又は熱移送を行うことができる。よって、上記請求項4に記載の構成においても、請求項1又は2と同様の作用効果をより一層達成することができる。
On the other hand, in the heat storage management system, it is conceivable that air, moisture, or the like intrudes into the pipe connection part, or in some cases, the second heat medium flow path. Therefore, after removing residual gas such as air or moisture remaining in the pipe connection portion and the second heat medium flow path in the exhaust operation, the heat medium is provided in both the pipe connection portion and the second heat medium flow path in the communication operation. Fill. Thereby, deterioration of the heat medium circulating in the heat medium flow path during the heat storage stage and the heat release stage can be prevented, and efficient heat storage or heat transfer can be performed. Therefore, also in the structure of the said
また、上記請求項5に記載の構成によれば、蓄熱管理システムは、排液操作において配管接続部又は配管接続部と第2熱媒流路内の両方から熱媒体を排除する際に、配管接続部又は配管接続部と第2熱媒流路内の両方を減圧するようにしてもよい。このことにより、配管接続部又は配管接続部と第2熱媒流路内の両方に残留する熱媒体を効率的に排除することができ、配管接続部又は配管接続部と第2熱媒流路内の両方への空気或いは水分などの浸入を抑えることができる。 Moreover, according to the structure of the said Claim 5, when a thermal storage management system excludes a thermal medium from both the piping connection part or a piping connection part, and a 2nd heat-medium flow path in drainage operation, it is piping. You may make it pressure-reducing both a connection part or a piping connection part, and the inside of a 2nd heat-medium flow path. Thereby, the heat medium remaining in both the pipe connection part or the pipe connection part and the second heat medium flow path can be efficiently excluded, and the pipe connection part or the pipe connection part and the second heat medium flow path can be eliminated. It is possible to suppress the intrusion of air or moisture into the inside.
一方、上記請求項5に記載の蓄熱管理システムは、排気操作において化学蓄熱材から第2熱交換器を介して供給される熱量により配管接続部又は配管接続部と第2熱媒流路内の両方に残留する熱媒体を気化するようにしてもよい。このことにより、配管接続部又は配管接続部と第2熱媒流路内の両方に残留する残留ガスを効率的に排除することができ、蓄熱段階及び放熱段階における熱媒体の劣化を防止して効率的な熱保管又は熱移送を行うことができる。よって、上記請求項5に記載の構成においても、請求項1〜4のいずれか1つと同様の作用効果をより一層達成することができる。 On the other hand, the heat storage management system according to claim 5 is configured such that the amount of heat supplied from the chemical heat storage material through the second heat exchanger in the exhaust operation causes the pipe connection portion or the pipe connection portion and the second heat medium flow path to The heat medium remaining in both may be vaporized. This effectively eliminates the residual gas remaining in both the pipe connection part or the pipe connection part and the second heat medium flow path, and prevents deterioration of the heat medium in the heat storage stage and the heat release stage. Efficient heat storage or heat transfer can be performed. Therefore, also in the structure of the said Claim 5, the effect similar to any one of Claims 1-4 can be achieved further.
また、上記請求項6に記載の構成によれば、蓄熱管理システムにおいて、化学蓄熱材から第2熱交換器を介して供給される熱量は、化学蓄熱材の脱水反応における顕熱、又は、化学蓄熱材の水和反応における反応熱を利用するようにしてもよい。このことにより、外部から他の熱量を供給することなく、配管接続部又は配管接続部と第2熱媒流路内の両方に残留する熱媒体を気化させて、配管接続部又は配管接続部と第2熱媒流路内の両方に残留する残留ガスを効率的に排除することができる。よって、上記請求項6に記載の構成においても、請求項5と同様の作用効果をより一層達成することができる。 Moreover, according to the structure of the said Claim 6, in the thermal storage management system, the calorie | heat amount supplied via a 2nd heat exchanger from a chemical thermal storage material is the sensible heat in a dehydration reaction of a chemical thermal storage material, or chemical You may make it utilize the heat of reaction in the hydration reaction of a thermal storage material. Thus, the heat medium remaining in both the pipe connection part or the pipe connection part and the second heat medium flow path is vaporized without supplying other heat quantity from the outside, and the pipe connection part or the pipe connection part and Residual gas remaining in both of the second heat medium flow paths can be efficiently eliminated. Therefore, also in the configuration according to the sixth aspect, the same effect as that of the fifth aspect can be further achieved.
また、上記請求項7に記載の構成によれば、蓄熱管理システムは、排液操作において配管接続部又は配管接続部と第2熱媒流路内の両方から熱媒体を排除する際に、配管接続部又は配管接続部と第2熱媒流路内の両方に、熱媒体が含有する或いは熱媒体が一部分解した低沸点成分を供給するようにしてもよい。このことにより、配管接続部又は配管接続部と第2熱媒流路内の両方に残留する熱媒体を低沸点成分が効率的に排除することができ、配管接続部又は配管接続部と第2熱媒流路内の両方への空気或いは水分などの浸入をより一層抑えることができる。 Moreover, according to the structure of the said Claim 7, when a thermal storage management system excludes a heat carrier from both a piping connection part or a piping connection part, and a 2nd heat-medium flow path in drainage operation, it is piping. You may make it supply the low boiling-point component which a heat medium contains or a heat medium partially decomposed | disassembled to both a connection part or a piping connection part, and a 2nd heat-medium flow path. Thus, the low boiling point component can efficiently exclude the pipe connection part or the heat medium remaining in both the pipe connection part and the second heat medium flow path, and the pipe connection part or the pipe connection part and the second Intrusion of air or moisture into both of the heat medium channels can be further suppressed.
一方、請求項7に記載の蓄熱管理システムは、排気操作においても配管接続部又は配管接続部と第2熱媒流路内の両方に、熱媒体が含有する或いは熱媒体が一部分解した低沸点成分を供給するようにしてもよい。このことにより、配管接続部又は配管接続部と第2熱媒流路内の両方に残留する残留ガスを効率的に排除することができ、蓄熱段階及び放熱段階における熱媒体の劣化を防止して効率的な熱保管又は熱移送を行うことができる。よって、上記請求項7に記載の構成においても、請求項1〜4のいずれか1つと同様の作用効果をより一層達成することができる。 On the other hand, the heat storage management system according to claim 7 has a low boiling point in which the heat medium is contained in the pipe connection part or the pipe connection part and the second heat medium flow path even in the exhaust operation or the heat medium is partially decomposed. Ingredients may be supplied. This effectively eliminates the residual gas remaining in both the pipe connection part or the pipe connection part and the second heat medium flow path, and prevents deterioration of the heat medium in the heat storage stage and the heat release stage. Efficient heat storage or heat transfer can be performed. Therefore, also in the structure of the said Claim 7, the effect similar to any one of Claims 1-4 can be achieved further.
また、上記請求項8に記載の構成によれば、蓄熱管理システムは、排液操作において配管接続部又は配管接続部と第2熱媒流路内の両方から熱媒体を排除する際に、配管接続部又は配管接続部と第2熱媒流路内の両方に不活性ガスを供給するようにしてもよい。この不活性ガスは、熱媒体を劣化させることがない。このことにより、配管接続部又は配管接続部と第2熱媒流路内の両方に残留する熱媒体を不活性ガスが効率的に排除することができ、配管接続部又は配管接続部と第2熱媒流路内の両方への空気或いは水分などの浸入をより一層抑えることができる。 Moreover, according to the structure of the said Claim 8, when a thermal storage management system excludes a heat carrier from both a piping connection part or a piping connection part, and a 2nd heat-medium flow path in drainage operation, it is piping. You may make it supply an inert gas to both a connection part or a piping connection part, and a 2nd heat-medium flow path. This inert gas does not deteriorate the heat medium. Thus, the inert gas can efficiently exclude the pipe connection part or the heat medium remaining in both the pipe connection part and the second heat medium flow path, and the pipe connection part or the pipe connection part and the second Intrusion of air or moisture into both of the heat medium channels can be further suppressed.
一方、請求項8に記載の蓄熱管理システムは、排気操作において配管接続部又は配管接続部と第2熱媒流路内の両方を減圧することにより配管接続部又は配管接続部と第2熱媒流路内の両方に充填された不活性ガス及び混入した残留ガスを排除するようにしてもよい。このことにより、配管接続部又は配管接続部と第2熱媒流路内の両方に充填された不活性ガス及び混入した残留ガスを効率的に排除することができ、蓄熱段階及び放熱段階における熱媒体の劣化を防止して効率的な熱保管又は熱移送を行うことができる。よって、上記請求項8に記載の構成においても、請求項1〜4のいずれか1つと同様の作用効果をより一層達成することができる。 On the other hand, in the heat storage management system according to claim 8, the pipe connection part or the pipe connection part and the second heat medium are reduced by depressurizing both the pipe connection part or the pipe connection part and the second heat medium flow path in the exhaust operation. You may make it exclude the inert gas with which both in the flow path were filled, and the mixed residual gas. As a result, the inert gas and the mixed residual gas filled in both the pipe connection part or the pipe connection part and the second heat medium flow path can be efficiently removed, and the heat in the heat storage stage and the heat release stage can be eliminated. It is possible to prevent deterioration of the medium and perform efficient heat storage or heat transfer. Therefore, also in the structure of the said Claim 8, the effect similar to any one of Claims 1-4 can be achieved further.
本発明において、蓄放熱設備とは、蓄熱容器に熱量を放出して熱供給を行う設備、装置或いは施設、蓄熱容器から熱量の供給を受けて熱需要を行う設備、装置或いは施設、又は、熱供給と熱需要の両方を行う設備、装置或いは施設のいずれかをいうものとする。従って、本発明においては、熱供給のみを行う設備、装置或いは施設を熱供給設備ということもある。また、熱需要のみを行う設備、装置或いは施設を熱需要設備ということもある。 In the present invention, the heat storage / dissipation facility is a facility, device or facility for supplying heat by releasing heat to the heat storage container, a facility, device or facility for receiving heat supply from the heat storage vessel, or a heat supply. It shall mean either equipment, equipment or facility that provides both supply and heat demand. Therefore, in the present invention, an equipment, an apparatus, or a facility that performs only heat supply may be referred to as heat supply equipment. In addition, a facility, an apparatus, or a facility that performs only the heat demand may be referred to as a heat demand facility.
本発明において、化学蓄熱材とは、特に限定するものではなく、吸脱着熱、融解熱、希釈熱などの化学反応の形で熱エネルギーを蓄熱する物質を全て包含するものである。本発明においては、これらの物質の中でも、特に、脱水反応・水和反応により吸熱・発熱を生ずる物質を使用することが好ましい。 In the present invention, the chemical heat storage material is not particularly limited, and includes all substances that store heat energy in the form of a chemical reaction such as heat of adsorption / desorption, heat of fusion, and heat of dilution. In the present invention, among these substances, it is particularly preferable to use a substance that generates endotherm or heat due to dehydration reaction or hydration reaction.
例えば、水酸化カルシウム系蓄熱材(CaOとCa(OH)2の反応)、水酸化バリウム系蓄熱材(BaOとBa(OH)2の反応)、水酸化マグネシウム系蓄熱材(MgOとMg(OH)2の反応)などのアルカリ土類金属の酸化物と水酸化物の反応、及び、水酸化ニッケル系蓄熱材(NiOとNi(OH)2の反応)、水酸化コバルト(II)系蓄熱材(CoOとCo(OH)2の反応)、水酸化コバルト(III)系蓄熱材(Co2O3とCo(OH)3の反応)、水酸化銅(II)系蓄熱材(CuOとCu(OH)2の反応)などの遷移金属の酸化物と水酸化物の反応、並びに、水酸化アルミニウム系蓄熱材(Al2O3とAl(OH)3の反応)などの典型金属の酸化物と水酸化物の反応などが挙げられる。これらの反応は、いずれか1種を採用してもよく、或いは、2種以上を組み合わせて採用するようにしてもよい。 For example, calcium hydroxide heat storage material (reaction of CaO and Ca (OH) 2 ), barium hydroxide heat storage material (reaction of BaO and Ba (OH) 2 ), magnesium hydroxide heat storage material (MgO and Mg (OH) ) 2 reaction) reaction of oxides and hydroxides of alkaline earth metals such as, and nickel hydroxide-based heat storage material (NiO and Ni (OH) 2 reaction), cobalt hydroxide (II) systems the heat storage material (Reaction of CoO and Co (OH) 2 ), Cobalt hydroxide (III) heat storage material (Reaction of Co 2 O 3 and Co (OH) 3 ), Copper hydroxide (II) heat storage material (CuO and Cu ( OH) 2 reaction) transition metal oxides and hydroxides of the reaction, such as, as well as, an oxide of typical metal such as aluminum hydroxide-based heat storage material (reaction of Al 2 O 3 and Al (OH) 3) Examples include hydroxide reactions. Any one of these reactions may be employed, or a combination of two or more may be employed.
これらの反応の中でも、水酸化カルシウム系蓄熱材(CaOとCa(OH)2の反応)は、400℃を超える高温域での蓄熱・放熱の繰り返し操作を安定して行うことができるので、本発明における化学蓄熱材として好適である。一方、マグネシウム系蓄熱材(MgOとMg(OH)2の反応)は、カルシウム系蓄熱材よりも低温域での蓄熱・放熱が可能であるので、この蓄熱材も本発明における化学蓄熱材として好適である。 Among these reactions, the calcium hydroxide-based heat storage material (reaction of CaO and Ca (OH) 2 ) can stably perform repeated operations of heat storage and heat dissipation at high temperatures exceeding 400 ° C. It is suitable as a chemical heat storage material in the invention. On the other hand, since the magnesium-based heat storage material (reaction of MgO and Mg (OH) 2 ) can store and release heat at a lower temperature than the calcium-based heat storage material, this heat storage material is also suitable as the chemical heat storage material in the present invention. It is.
また、本発明において、化学蓄熱材の組成について特に限定するものではなく、上記各化学蓄熱材のみからなるものでもよく、或いは、化学蓄熱材と他の成分との複合体であってもよい。ここで、他の成分としては、例えば、セピオライト、パリゴルスカイト、ベントナイトなどの粘土鉱物、ハイドロタルサイト、ハイドロカルマイトなどの層状複水酸化物、表面に水酸基又は酸化物膜を有する伝熱体、粘土、炭素、銅(Cu)等からなり、その内部に化学蓄熱材を保持することが可能な空隙を持つ籠状物質、及び、上記物質の組み合わせなどであってもよい。 Moreover, in this invention, it does not specifically limit about the composition of a chemical heat storage material, It may consist only of said each chemical heat storage material, or the composite_body | complex of a chemical heat storage material and another component may be sufficient. Here, as other components, for example, clay minerals such as sepiolite, palygorskite and bentonite, layered double hydroxides such as hydrotalcite and hydrocalumite, heat transfer body having a hydroxyl group or oxide film on the surface, clay , Carbon, copper (Cu), and the like, and a cage-like substance having voids that can hold a chemical heat storage material therein, and combinations of the above substances.
また、本発明において、化学蓄熱材の構造と形状について特に限定するものではなく、上記各化学蓄熱材を含む粉末、化学蓄熱材を含む粉末をプレス成形することにより得られる成形体、或いは、当該成形体を加熱し、粒子を部分的に焼結させた多孔質の焼結体などであってもよい。 Further, in the present invention, the structure and shape of the chemical heat storage material are not particularly limited, and a powder obtained by press molding the powder containing each chemical heat storage material, a powder containing the chemical heat storage material, or It may be a porous sintered body obtained by heating the molded body and partially sintering the particles.
また、本発明において、熱媒体とは、化学蓄熱材との間で熱交換をして、熱を移動させる媒体となる物質であり、特に、熱交換器を介して化学蓄熱材と間接的に接触し熱移動する物質をいう。これらの熱媒体としては、既知の物質を任意の組成にて使用することができる。例えば、各種シリコーンオイル、流動パラフィン等の飽和炭化水素系オイル、ハロゲン化ビフェニル等の芳香族炭化水素系オイル、空気、窒素、アルゴン、水、水蒸気、グリコール水溶液等が挙げられる。これらの中で、本発明においては、高温で反応する化学蓄熱材と安定して熱交換する熱媒体として、耐熱性のシリコーンオイル系熱媒体を採用することが好ましい。 In the present invention, the heat medium is a substance that becomes a medium for transferring heat by exchanging heat with the chemical heat storage material, and in particular indirectly with the chemical heat storage material through a heat exchanger. A substance that comes into contact and heat transfer. As these heat media, known substances can be used in any composition. Examples include various silicone oils, saturated hydrocarbon oils such as liquid paraffin, aromatic hydrocarbon oils such as halogenated biphenyls, air, nitrogen, argon, water, water vapor, and aqueous glycol solutions. Among these, in the present invention, it is preferable to employ a heat-resistant silicone oil-based heat medium as a heat medium that stably exchanges heat with a chemical heat storage material that reacts at a high temperature.
なお、本発明においては、数百度の高温の熱量を熱交換することもあり、この場合には、熱媒体の高温による劣化が問題となる。例えば、シリコーンオイル系熱媒体を採用した場合には、空気中の酸素や水分の混入による変性(酸素による脱水重合での高分子化)や分解(解重合や環状シロキサンの生成による低分子化)が生じる場合がある。 In the present invention, heat at a high temperature of several hundred degrees may be exchanged. In this case, deterioration of the heat medium due to high temperature becomes a problem. For example, when a silicone oil-based heat medium is used, modification (polymerization by dehydration polymerization with oxygen) or decomposition (depolymerization or reduction of molecular weight by generation of cyclic siloxane) due to the incorporation of oxygen or moisture in the air May occur.
そこで、熱媒体の使用時における膨張タンク内に不活性ガスを採用するなどの管理が必要となる。更に、本発明においては、後述するように、着脱式蓄熱容器を熱供給設備(又は熱需要設備)から切り離して移送する。この切り離しの際又は移送段階において、熱媒体或いは熱媒流路内に空気中の酸素或いは水分が混入すると熱媒体が劣化して、安定な蓄熱管理システムが維持できなくなる。本発明は、特にこの熱媒体の劣化に着目して成されたものである。 Therefore, it is necessary to manage such as adopting an inert gas in the expansion tank when the heat medium is used. Further, in the present invention, as described later, the removable heat storage container is separated from the heat supply facility (or heat demand facility) and transferred. At the time of the separation or the transfer stage, if oxygen or moisture in the air is mixed into the heat medium or the heat medium flow path, the heat medium deteriorates and a stable heat storage management system cannot be maintained. The present invention has been made with particular attention to the deterioration of the heat medium.
以下、本発明に係る蓄熱管理システムの各実施形態を図面に従って説明する。なお、本発明は、下記に示す各実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, each embodiment of the heat storage management system according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to each embodiment shown below.
図1は、本発明に係る蓄熱管理システムの熱移送に関する実施形態を示す概念図である。図1の熱移送においては、まず、熱供給設備10が放出する廃熱を着脱式蓄熱容器30に蓄熱する。次に、この着脱式蓄熱容器30を熱供給設備10と離隔した位置にある熱需要設備20まで移送する。更に、この着脱式蓄熱容器30に蓄熱した熱量を放熱して熱需要設備20に供給する。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment relating to heat transfer of a heat storage management system according to the present invention. In the heat transfer of FIG. 1, first, waste heat released by the
一方、図2は、本発明に係る蓄熱管理システムの熱保管に関する他の実施形態を示す概念図である。図2の熱保管において、熱量を放出して熱供給を行うと共に必要に応じて熱量の供給を受けて熱需要も行う蓄放熱設備(熱供給設備であると共に熱需要設備でもある)10と、複数の着脱式蓄熱容器30を保管する保管庫Aが設置されている。図2の熱保管においては、まず、蓄放熱設備10が放出する熱量を着脱式蓄熱容器30に蓄熱する。次に、この着脱式蓄熱容器30を蓄放熱設備10から離脱して保管庫Aに保管する。この保管庫Aには、蓄熱後の複数の着脱式蓄熱容器30が保管されている。
On the other hand, FIG. 2 is a conceptual diagram showing another embodiment relating to heat storage of the heat storage management system according to the present invention. In the heat storage of FIG. 2, a heat storage / radiation facility (which is a heat supply facility and a heat demand facility) 10 which releases heat and supplies heat and also receives heat as necessary to supply heat, A storage A for storing a plurality of detachable
更に、蓄放熱設備10が熱量の供給を必要とするときには、保管庫Aから取り出した着脱式蓄熱容器30を蓄放熱設備10に装着して放熱を行い、蓄放熱設備10に熱量を供給する。このような熱保管は、蓄放熱設備10を熱供給ステーションとする蓄熱管理システムとして活用することができる。
Further, when the heat storage /
第1実施形態:
本第1実施形態は、熱移送を行う実施形態である(図1参照)。本第1実施形態に係る蓄熱管理システムは、熱供給設備10が放出する400℃を超える高温(本第1実施形態においては、426℃とする)の廃熱を着脱式蓄熱容器30に蓄熱し、この着脱式蓄熱容器30を熱需要設備20まで移送して蓄熱した熱量Qを放熱して熱需要設備20に供給するものである。
First embodiment:
The first embodiment is an embodiment that performs heat transfer (see FIG. 1). The heat storage management system according to the first embodiment stores, in the detachable
本第1実施形態は、着脱式蓄熱容器30と熱供給設備10或いは熱需要設備20との間で、熱媒流路を接続解除する際或いは熱媒流路を接続する際に、配管接続部から熱媒流路内に侵入する空気或いは水分を排除する方法として、熱交換器内の熱媒体の気化時の圧力を利用するものである(詳細は後述する)。
In the first embodiment, when the heat medium flow path is disconnected or the heat medium flow path is connected between the detachable
図3は、本第1実施形態における着脱式蓄熱容器30と熱供給設備10(又は熱需要設備20)との関係を示す構成概略図である。図3において、熱供給設備10から着脱式蓄熱容器30への蓄熱段階(以下、単に「蓄熱段階」という)においては、図3は着脱式蓄熱容器30と熱供給設備10との関係を表している。一方、着脱式蓄熱容器30から熱需要設備20への放熱段階(以下、単に「放熱段階」という)においては、図3は着脱式蓄熱容器30と熱需要設備20との関係(カッコ内の符号は放熱段階)を表している。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating a relationship between the detachable
図3において、着脱式蓄熱容器30は、その内部に化学蓄熱材31を内封し、この化学蓄熱材31と熱交換するための熱交換器32を備えている。この熱交換器32には、蓄熱段階の化学蓄熱材31に熱量Qを供給し、また、放熱段階の化学蓄熱材31から熱量Qを受給するための液体の熱媒体(本第1実施形態においては、シリコーンオイル系熱媒体を採用)が循環する熱媒流路33が設けられている。
In FIG. 3, the removable
なお、本第1実施形態においては、化学蓄熱材31として熱供給設備10が放出する400℃を超える高温の廃熱を有効に利用するために水酸化カルシウム系蓄熱材を採用する。水酸化カルシウム系蓄熱材において、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)は、熱量Qの供給を受けると脱水反応により酸化カルシウム(CaO)に変化する。この反応は、吸熱反応であり下記の式(1)、
Ca(OH)2 → CaO+H2O:ΔH=−63.6kJ/mol・・・(1)
に示すように蓄熱作用として発現する。
In the first embodiment, a calcium hydroxide heat storage material is employed as the chemical
Ca (OH) 2 → CaO + H 2 O: ΔH = −63.6 kJ / mol (1)
As shown in Figure 3, it appears as a heat storage effect.
一方、酸化カルシウム(CaO)は、水を供給すると水和反応により水酸化カルシウム(Ca(OH)2)となる。この反応は、発熱反応であり下記の式(2)、
CaO+H2O → Ca(OH)2:ΔH=+63.6kJ/mol・・・(2)
に示すように放熱作用として発現する。
On the other hand, when calcium oxide (CaO) is supplied with water, it becomes calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) by a hydration reaction. This reaction is an exothermic reaction, and the following formula (2),
CaO + H 2 O → Ca (OH) 2 : ΔH = + 63.6 kJ / mol (2)
As shown in FIG.
このように本第1実施形態においては、水酸化カルシウム系蓄熱材を採用することにより可逆的に高温の廃熱を効率よく蓄熱して利用することができる。 As described above, in the first embodiment, by adopting the calcium hydroxide heat storage material, it is possible to reversibly and efficiently use high-temperature waste heat.
ここで、水酸化カルシウム系蓄熱材を採用する際には、脱水反応及び水和反応として水が関与する(上記式(1)及び式(2)参照)。本第1実施形態においては、装置の構造が比較的簡単で化学蓄熱材31との水の供給或いは排除が均一に行える水蒸気収脱着法を採用する。この方法においては、脱水反応で発生した水蒸気を化学蓄熱材31から排除する必要がある。一方、水和反応に必要な水蒸気を化学蓄熱材31に供給する必要がある。そこで、本第1実施形態の着脱式蓄熱容器30においては、化学蓄熱材31との間で水蒸気のやり取りを行う蒸発凝縮器(後述する)を採用する。
Here, when adopting a calcium hydroxide heat storage material, water is involved as a dehydration reaction and a hydration reaction (see the above formulas (1) and (2)). In the first embodiment, a water vapor sorption / desorption method is adopted in which the structure of the apparatus is relatively simple and water can be supplied to or removed from the chemical
また、図3において、蓄熱段階における熱供給設備10(放熱段階においては熱需要設備20)は、熱供給部11(熱需要設備では熱需要部21)、熱交換器12(熱需要設備では22)、蒸発凝縮器13(熱需要設備では23)、反応水タンク14(熱需要設備では24)、膨張タンク15(熱需要設備では25)及び回収タンク16(熱需要設備では26)を備えている。
Moreover, in FIG. 3, the
熱供給設備10における蓄熱段階においては、熱供給部11は化学蓄熱材31に供給する熱量Qを放出する。一方、熱需要設備20における放熱段階においては、熱需要部21は化学蓄熱材31が放出した熱量Qを需要する。
In the heat storage stage in the
熱交換器12(22)は、熱供給部11(又は熱需要部21)と熱交換するためのものであり、この熱交換器12(22)には、蓄熱段階の熱供給部11から熱量Qを受給し、且つ、放熱段階の熱需要部21に熱量Qを供給するための液体の熱媒体(シリコーンオイル系熱媒体)が循環する熱媒流路17(熱需要設備では27)が設けられている。この熱媒流路17(27)は、2つの流路接続部40、50によって着脱式蓄熱容器30の熱媒流路33と接続・連通されて、両熱媒流路間を液体の熱媒体が循環する(詳細は後述する)。なお、熱媒を循環させる手段は特に限定するものではないが、例えば、過流タービンポンプやキャンドモータポンプなどの熱媒循環ポンプ(図示しない)を使用することが好ましい。
The heat exchanger 12 (22) is for exchanging heat with the heat supply unit 11 (or the heat demand unit 21), and the heat exchanger 12 (22) receives heat from the
蒸発凝縮器13(23)は、着脱式蓄熱容器30に内封された化学蓄熱材31の脱水反応の際に発生する水蒸気を凝縮させると共に、化学蓄熱材31の水和反応の際には反応水を蒸発させて水和反応に必要な水蒸気を供給する。この蒸発凝縮器13(23)は、水蒸気流路13a(熱需要設備では23a)を介して着脱式蓄熱容器30内の化学蓄熱材31と水蒸気のやり取りを行う。本第1実施形態においては、この蒸発凝縮器13(23)の構造と容量に関しては特に限定するものではなく、対応する化学蓄熱材31の種類と量、蓄熱温度、発熱温度及びその他の条件により適宜選定すればよい。
The evaporative condenser 13 (23) condenses water vapor generated during the dehydration reaction of the chemical
反応水タンク14(24)は、化学蓄熱材31の脱水反応の際に蒸発凝縮器13(23)で凝縮した凝縮水を分離回収すると共に、化学蓄熱材31の水和反応の際には水蒸気を発生させるために蒸発凝縮器13(23)に反応水を供給する。この反応水タンク14(24)は、反応水流路14a(熱需要設備では24a)を介して蒸発凝縮器13(23)と反応水のやり取りを行う。本第1実施形態においては、この反応水タンク14(24)の構造と容量に関しては特に限定するものではなく、対応する蒸発凝縮器13(23)の容量及びその他の条件により適宜選定すればよい。なお、反応水タンク14(24)を採用することにより、蒸発凝縮器13(23)に供給する反応水として脱水反応の際に回収した凝縮水を再利用することができる。
The reaction water tank 14 (24) separates and collects the condensed water condensed in the evaporative condenser 13 (23) during the dehydration reaction of the chemical
本第1実施形態においては、蒸発凝縮器13(23)及び反応水タンク14(24)は、熱供給設備10(又は熱需要設備20)が有している。従って、本第1実施形態における移送段階においては、蒸発凝縮器13(23)及び反応水タンク14(24)を着脱式蓄熱容器30から分離して着脱式蓄熱容器30のみを移送する。これに対して、蒸発凝縮器13(23)及び反応水タンク14(24)を着脱式蓄熱容器30から分離せず、これらを一体のものとして移送するようにしてもよい。
In the first embodiment, the evaporating condenser 13 (23) and the reaction water tank 14 (24) are included in the heat supply facility 10 (or the heat demand facility 20). Therefore, in the transfer stage in the first embodiment, the evaporative condenser 13 (23) and the reaction water tank 14 (24) are separated from the removable
なお、本第1実施形態においては、蒸発凝縮器13(23)を着脱式蓄熱容器30から分離して移送する場合の蒸発凝縮器13(23)と着脱式蓄熱容器30との接続及び連通に関しては、特に限定するものではなく、どのような方法を採用するようにしてもよい。
In the first embodiment, the connection and communication between the evaporation condenser 13 (23) and the removable
膨張タンク15(25)は、熱交換器12(22)が具備する熱媒流路17(27)の流路に設けられ、熱媒流路17(27)内を循環する液体の熱媒体が熱交換によって膨張と収縮を繰り返す際に熱媒流路17(27)内の圧力を一定にして熱媒体の流量を均一にするために設けられている。また、膨張タンク15(25)は、高温の熱媒操作で劣化した熱媒体の低沸点成分を熱媒流路17(27)内から分離する。 The expansion tank 15 (25) is provided in a flow path of the heat medium flow path 17 (27) included in the heat exchanger 12 (22), and a liquid heat medium circulating in the heat medium flow path 17 (27) is provided. It is provided to make the flow rate of the heat medium uniform by keeping the pressure in the heat medium flow path 17 (27) constant when expansion and contraction are repeated by heat exchange. The expansion tank 15 (25) separates the low boiling point component of the heat medium that has deteriorated due to the operation of the high-temperature heat medium from the heat medium flow path 17 (27).
回収タンク16(26)は、回収流路16a(熱需要設備では26a)を介して膨張タンク15(25)と接続・連通し、膨張タンク15(25)内の余剰の熱媒体を回収し、或いは、高温の熱媒操作で劣化した熱媒体の低沸点成分を回収する。また、回収タンク16(26)は、回収流路16b(熱需要設備では26b)を介して流路接続部50に誘導されて熱媒流路17(27)と接続・連通する(詳細は後述する)。
The recovery tank 16 (26) is connected to and communicated with the expansion tank 15 (25) via the
ここで、上記図3の構成において、熱供給設備10の熱媒流路17(27)と着脱式蓄熱容器30の熱媒流路33とが、流路接続部40、50によって接続・連通される状態について説明する。
3, the heat medium flow path 17 (27) of the
図4は、本第1実施形態における熱媒流路間の接続を示す構成概略図である。流路接続部40において、熱媒流路17(27)と熱媒流路33とは、管継手41によって接続・接続解除が行われる。ここで、接続とは、2つの熱媒流路間の配管を接続することをいい、2つの熱媒流路間を熱媒体が循環して流れることを意味するものではない。一方、接続解除とは、2つの熱媒流路間の配管の接続を切り離すことをいう。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating the connection between the heat medium flow paths in the first embodiment. In the flow
また、流路接続部40内の熱媒流路17(27)の流路にはバルブ42が設けられ、このバルブ42の開閉によりバルブ42の前後において熱媒流路17(27)の連通・連通解除が行われる。一方、着脱式蓄熱容器30の熱媒流路33の流路には、熱交換器32と管継手41との間にバルブ43が設けられ、このバルブ43の開閉によりバルブ43の前後において熱媒流路33の連通・連通解除が行われる。ここで、連通とは、2つの熱媒流路間を熱媒体が循環して流れる状態にすることをいう。一方、連通解除とは、2つの熱媒流路間の熱媒体の循環を遮断して流れない状態にすることをいう。
Further, a
また、流路接続部40内の熱媒流路17(27)の流路は、バルブ42と管継手41との間から回収流路16b(26b)を介して回収タンク16(26)(図4において省略)に接続されている。更に、流路接続部40内の回収流路16b(26b)の流路にはバルブ44が設けられ、このバルブ44の開閉により熱媒流路17(27)と回収タンク16(26)との連通・連通解除が行われる。
Further, the flow path of the heat medium flow path 17 (27) in the flow
次に、流路接続部50において、熱媒流路17(27)と熱媒流路33とは、管継手51によって接続・接続解除が行われる。また、流路接続部50内の熱媒流路17(27)の流路にはバルブ52が設けられ、このバルブ52の開閉によりバルブ52の前後において熱媒流路17(27)の連通・連通解除が行われる。一方、着脱式蓄熱容器30の熱媒流路33の流路には、熱交換器32と管継手51との間にバルブ53が設けられ、このバルブ53の開閉によりバルブ53の前後において熱媒流路33の連通・連通解除が行われる。
Next, in the flow
また、流路接続部50内の熱媒流路17(27)の流路は、バルブ52と管継手51との間から回収流路16b(26b)を介して回収タンク16(26)(図4において省略)に接続されている。更に、流路接続部50内の回収流路16b(26b)の流路にはバルブ54が設けられ、このバルブ54の開閉により熱媒流路17(27)と回収タンク16(26)との連通・連通解除が行われる。
Further, the flow path of the heat medium flow path 17 (27) in the flow
ここで、本第1実施形態に係る蓄熱管理システムにおいては、熱供給設備10から発生する熱量Qを着脱式蓄熱容器30に蓄熱する工程(ステップ1)、蓄熱後の着脱式蓄熱容器30を熱供給設備10から連通解除・接続解除する工程(ステップ2)、蓄熱後の着脱式蓄熱容器30を熱需要設備20に移送する工程(ステップ3)、移送後の着脱式蓄熱容器30を熱需要設備20に接続・連通する工程(ステップ4)、蓄熱後の着脱式蓄熱容器30から熱量Qを放熱して熱需要設備20に供給する工程(ステップ5)、放熱後の着脱式蓄熱容器30を熱需要設備20から連通解除・接続解除する工程(ステップ6)、放熱後の着脱式蓄熱容器30を熱供給設備10に移送する工程(ステップ7)、及び、移送後の着脱式蓄熱容器30を熱供給設備10に接続・連通する工程(ステップ8)の各工程からなるサイクルを繰り返す。以下、これらの工程について説明する。
Here, in the heat storage management system according to the first embodiment, the step of storing heat quantity Q generated from the
≪ステップ1≫
ステップ1は、熱供給設備10から発生する熱量Qを着脱式蓄熱容器30に蓄熱する工程である。この蓄熱段階においては、着脱式蓄熱容器30が熱供給設備10に組み込まれ(図3参照)、着脱式蓄熱容器30の熱媒流路33が熱供給設備10の熱媒流路17に接続されて熱媒流路33と熱媒流路17が連通し、熱媒循環ポンプ(図示しない)の作動により液体の熱媒体が循環している(図4参照)。
≪
この蓄熱段階においては、熱媒流路33と熱媒流路17とが管継手41及び51により接続されている。また、熱媒流路33のバルブ43及び53、並びに、熱媒流路17のバルブ42及び52がいずれも開放されており、回収流路16bのバルブ44及び54がいずれも閉鎖されている(図4参照)。
In this heat storage stage, the heat
この蓄熱段階においては、熱供給部11で発生した熱量Qが熱交換器12を介して熱媒体に回収され、この熱媒体が熱媒流路17及び熱媒流路33を循環することにより熱交換器32を介して化学蓄熱材31に供給される。このことにより、化学蓄熱材31の脱水反応が生じて熱量Qが着脱式蓄熱容器30内の化学蓄熱材31に蓄熱される。これに並行して、化学蓄熱材31の脱水反応で発生した水蒸気は、水蒸気流路13aを介して蒸発凝縮器13に導入されて凝縮し、その凝縮水は反応水流路14aを介して反応水タンク14に蓄えられる(図3参照)。
In this heat storage stage, the heat quantity Q generated in the
ここで、図5は、水酸化カルシウム系蓄熱材の脱水反応・水和反応の相平衡に関する圧力‐温度線図である。図5において、本第1実施形態における熱供給部11の温度が426℃であることから、同圧力において426℃の化学蓄熱材31(図5のA点)と平衡状態にある水蒸気(図5のB点)の温度は60℃であり、蒸発凝縮器13を60℃より低温(図5のb点)に設定することにより、水和反応で発生した水蒸気を凝縮して回収することができる。
Here, FIG. 5 is a pressure-temperature diagram regarding the phase equilibrium of the dehydration and hydration reactions of the calcium hydroxide heat storage material. In FIG. 5, since the temperature of the
このようにして、着脱式蓄熱容器30の化学蓄熱材31が脱水反応を完了した時点において、化学蓄熱材31の水酸化カルシウム(Ca(OH)2)が酸化カルシウム(CaO)に変化してステップ1が終了する。
Thus, when the chemical
≪ステップ2≫
ステップ2は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器30を熱供給設備10から連通解除・接続解除する工程である。表1は、蓄熱工程(ステップ1)が終了した後の着脱式蓄熱容器30を熱供給設備10から接続解除する各操作を示している。なお、表1においては、管継手の接続状態を○、管継手の接続解除状態を×で表し、バルブの開放状態を○、バルブの閉鎖状態を×で表す。
≪
表1において、操作1は着脱式蓄熱容器30の熱媒流路33が熱供給設備10の熱媒流路17に接続され、熱媒流路33と熱媒流路17が連通して液体の熱媒体が循環している初期状態を示している(図4参照)。
In Table 1, in
操作1の初期状態においては、熱媒流路33と熱媒流路17とが管継手41及び51により接続されている。また、熱媒流路33のバルブ43及び53、並びに、熱媒流路17のバルブ42及び52がいずれも開放されており、回収流路16bのバルブ44及び54がいずれも閉鎖されている。
In the initial state of
ステップ2における連通解除・接続解除の操作は、まず、操作2において、熱媒循環ポンプの作動を停止し、熱媒流路17のバルブ42及び52を閉鎖する。このことにより、熱媒流路33と熱媒流路17とが連通解除され熱媒体の循環が停止する。
In the operation of releasing / connecting in
次に、操作3において、回収流路16bのバルブ44及び54を開放する。このことにより、バルブ42とバルブ43との間の熱媒流路(以下「配管接続部45」という)及びバルブ52とバルブ53との間の熱媒流路(以下「配管接続部55」という)、並びに、バルブ43とバルブ53との間の熱媒流路33(熱交換器32を含む)が回収流路16bを介して回収タンク16に連通する。
Next, in
次に、操作4は、バルブの開閉を操作3と同様に維持した状態で配管接続部45及び55、並びに、熱媒流路33内に充填された熱媒体を回収する排液操作である。この操作4においては、蓄熱工程(ステップ1)が終了した段階で熱交換器32の温度が廃熱の温度に近い400℃を超える高温に維持されており、熱媒流路33内の熱媒体はこの温度に対応した圧力で液体状態を維持している。
Next, the
そこで、操作4において、回収タンク16内の圧力を熱交換器32近傍の温度で熱媒体中の低沸点成分が気化する圧力に減圧する。ここで、熱媒体中の低沸点成分とは、熱媒体を構成する化合物(本第1実施形態においては、シリコーンオイル)のうち分子量分布により当初から含まれている低分子量の化合物、又は、高温での熱媒使用により当初の熱媒体の一部が劣化して解重合した低分子量の化合物などをいう。
Therefore, in
この操作4における回収タンク16内の減圧操作により、熱交換器32が持つ顕熱により近傍の熱媒体中の低沸点成分が気化し始める。この低沸点成分の気化により、配管接続部45及び55、並びに、熱媒流路33に充填された熱媒体が回収流路16bを介して回収タンク16内に回収される。
Due to the depressurization operation in the
次に、操作5において、配管接続部45及び55、並びに、熱媒流路33内の熱媒体が排除された段階で、回収流路16bのバルブ44及び54を閉鎖する。配管接続部45及び55、並びに、熱媒流路33内の熱媒体が排除されるタイミングを決定する方法は、特に限定するものではなく、例えば、蓄熱管理システムの構成条件により予め設定した時間で管理するようにしてもよい。或いは、バルブ44及び54の近傍の回収タンク16側に液体センサーを配設して液体の熱媒体を検知しなくなった段階で管理するようにしてもよい。
Next, in operation 5, the
次に、操作6において、熱媒流路33のバルブ43及び53を閉鎖する。この段階において、バルブ43とバルブ53の間の熱媒流路33には、気化した熱媒体が充填されている。この状態でバルブ43及び53を閉鎖することにより、熱媒流路33内に空気或いは水分が浸入することを排除し気化した熱媒体の劣化を防止することができる。
Next, in operation 6, the
次に、操作7において、熱媒流路33と熱媒流路17とを接続する管継手41及び51を接続解除する。このことにより、着脱式蓄熱容器30が熱供給設備10から切り離され、この着脱式蓄熱容器30を熱需要設備20の位置まで移送できる状態となる。
Next, in operation 7, the pipe joints 41 and 51 that connect the heat
≪ステップ3≫
ステップ3は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器30を熱供給設備10から熱需要設備20に移送する工程である。着脱式蓄熱容器30を移送する方法に関しては、特に限定するものではなく、着脱式蓄熱容器30の容量と重量、熱供給設備10から熱需要設備20までの距離などにより適宜選定すればよい。例えば、遠距離の移送の場合には、車両、鉄道、或いは、船舶などを利用するようにしてもよい。また、近距離の移送、例えば、工場内での保管又は移送などの場合には、リフト、エレベーター、コンベアーなどを利用するようにしてもよい。
≪
いずれの場合においても、本第1実施形態においては、化学蓄熱材31として水酸化カルシウム系蓄熱材を採用するので、移送時の安全性が高く、且つ、放熱ロスが殆どなく長距離の移送や長期間の蓄熱においても熱損失が生じない。また、本第1実施形態においては、着脱式蓄熱容器30内に熱媒体を残留させることなく移送することができるので、着脱式蓄熱容器30の総重量が軽減され効率的な熱保管や熱移送を実現することができる。
In any case, in the first embodiment, since the calcium hydroxide heat storage material is adopted as the chemical
≪ステップ4≫
ステップ4は、移送後の着脱式蓄熱容器30を熱需要設備20に接続・連通する工程である。表2は、熱供給設備10から移送してきた着脱式蓄熱容器30を熱需要設備20に接続する各操作を示している。なお、表2においては、管継手の接続状態を○、管継手の接続解除状態を×で表し、バルブの開放状態を○、バルブの閉鎖状態を×で表す。
≪
表2において、操作11は、着脱式蓄熱容器30を熱供給設備10から熱需要設備20まで移送し、熱需要設備20に接続する前の初期状態を示している(図4参照)。
In Table 2,
操作11の初期状態においては、熱媒流路33と熱媒流路27とが管継手41及び51の部分で接続解除された状態にある。また、熱媒流路33のバルブ43及び53、熱媒流路27のバルブ42及び52、並びに、回収流路26bのバルブ44及び54がいずれも閉鎖されている。
In the initial state of
この操作11の初期状態においては、着脱式蓄熱容器30の化学蓄熱材31は、蓄熱後の状態にあり、本第1実施形態においては、酸化カルシウム(CaO)となっている。この状態において、着脱式蓄熱容器30と熱需要設備20との接続・連通操作を行う。
In the initial state of this
ステップ4における接続・連通の操作は、まず、操作12において、熱媒流路33と熱媒流路27とを管継手41及び51の部分で接続する。このことにより、着脱式蓄熱容器30が熱需要設備20に組み込まれ、熱需要設備20に熱量Qを供給する前段階となる。
In the connection / communication operation in
次に、操作13においては、バルブの開閉を操作12と同様に維持した状態で着脱式蓄熱容器30の化学蓄熱材31の水和反応を開始する。この化学蓄熱材31の水和反応は、反応水経路24aを介して反応水タンク24内の反応水を蒸発凝縮器23に供給して水蒸気を発生し、水蒸気流路23aを介して発生した水蒸気を着脱式蓄熱容器30内の化学蓄熱材31に供給することにより開始する。
Next, in
このようにして、操作13において、化学蓄熱材31の水和反応が開始することにより、熱交換器32の温度が化学蓄熱材31の発熱温度まで上昇していく。ここで、化学蓄熱材31の水和反応による発熱温度は、任意の温度に設定することができる。図5の水酸化カルシウム系蓄熱材の脱水反応・水和反応の相平衡に関する圧力‐温度線図において、化学蓄熱材31に供給する水蒸気の温度と圧力を調整することにより、これと平衡状態にある化学蓄熱材31の発熱温度を設定することができる。
Thus, in
例えば、図5において、368℃の発熱を求める場合には、同圧力において368℃の化学蓄熱材31(図5のC点)と平衡状態にある水蒸気(図5のD点)の温度は20℃であり、蒸発凝縮器23を20℃より高温(図5のd点)に設定することにより、蒸発した水蒸気による水和反応で化学蓄熱材31の発熱温度を368℃にすることができる。なお、本第1実施形態においては、図5の圧力‐温度線図を使用して化学蓄熱材31に供給する水蒸気の温度と圧力を調整(図5のF点より高温)することにより、蓄熱時の温度426℃よりも高温の発熱(図5のE点、600℃)を発現することもできる。
For example, in FIG. 5, when obtaining a heat generation of 368 ° C., the temperature of water vapor (point D in FIG. 5) in equilibrium with the chemical heat storage material 31 (point C in FIG. 5) at 368 ° C. at the same pressure is 20 By setting the
このように化学蓄熱材31の水和反応により熱交換器32の温度が上昇して、熱媒流路33の内壁に残留した熱媒体の温度が沸点以上となったところで、操作14において、熱媒流路33のバルブ43及び53、並びに、回収流路26bのバルブ44及び54を開放する。この操作14は、配管接続部45及び55、並びに、熱媒流路33内に残留する空気或いは水分を排除する排気操作である。この操作14により、熱媒流路33に残留していた熱媒体、及び、熱媒体の低沸点成分が気化、膨張することにより、配管接続部45及び55、並びに、熱媒流路33内に残留する空気或いは水分が回収流路26bを介して回収タンク26に排出される。
Thus, when the temperature of the
一方、ステップ1の蓄熱段階における脱水反応により化学蓄熱材31に多量の顕熱が蓄積している場合には、上記操作13において化学蓄熱材31の水和反応を開始することなく、この顕熱により熱媒流路33に残留していた熱媒体、及び、熱媒体の低沸点成分を気化、膨張させることにより、配管接続部45及び55、並びに、熱媒流路33内に残留する空気或いは水分が回収流路26bを介して回収タンク26に排出されるようにしてもよい。
On the other hand, when a large amount of sensible heat is accumulated in the chemical
このように、操作14における配管接続部45及び55、並びに、熱媒流路33内の排気操作により、熱媒流路33と熱媒流路27とが連通して熱媒体が高温で循環する場合でも、熱媒体に空気或いは水分が混入することがなく、熱媒体の劣化を防止することができる。
As described above, by the exhaust operation in the
次に、操作15において、配管接続部45及び55、並びに、熱媒流路33内の空気或いは水分が排除された段階で、回収流路26bのバルブ44及び54を閉鎖する。配管接続部45及び55、並びに、熱媒流路33内の空気或いは水分が排除されるタイミングを決定する方法は、特に限定するものではなく、例えば、蓄熱管理システムの構成条件により予め設定した時間で管理するようにしてもよい。或いは、バルブ44及び54の近傍の回収タンク26側に酸素センサー及び必要により水分センサーを配設して空気或いは水分を検知しなくなった段階で管理するようにしてもよい。
Next, in
次に、操作16において、熱媒流路27のバルブ42及び52を開放する。このことにより、配管接続部45及び55、並びに、熱媒流路33内に熱媒流路27から熱媒が流入し、着脱式蓄熱容器30の熱媒流路33と熱需要設備20の熱媒流路27とが連通し、液体の熱媒体が各流路内を循環できる状態になる。
Next, in
≪ステップ5≫
ステップ5は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器30から熱量Qを放熱して熱需要設備20に供給する工程である。この放熱段階においては、着脱式蓄熱容器30が熱需要設備20に組み込まれ(図3参照)、着脱式蓄熱容器30の熱媒流路33が熱需要設備20の熱媒流路27に接続されて熱媒流路33と熱媒流路27が連通し、熱媒循環ポンプの作動により液体の熱媒体が循環している(図4参照)。
≪Step 5≫
Step 5 is a process of dissipating the heat quantity Q from the removable
この放熱段階においては、熱媒流路33と熱媒流路27とが管継手41及び51により接続されている。また、熱媒流路33のバルブ43及び53、並びに、熱媒流路27のバルブ42及び52がいずれも開放されており、回収流路26bのバルブ44及び54がいずれも閉鎖されている(図4参照)。
In this heat radiation stage, the heat
この放熱段階においては、操作13で開始された化学蓄熱材31の水和反応が進行しており、化学蓄熱材31で発生した熱量Qが熱交換器32を介して熱媒体に回収され、この熱媒体が熱媒流路33及び熱媒流路27を循環することにより熱交換器22を介して熱需要部21に供給される。このことにより、着脱式蓄熱容器30内の化学蓄熱材31に蓄熱されている熱量Qが熱需要設備20の熱需要部21に供給される(図3参照)。
In this heat release stage, the hydration reaction of the chemical
このようにして、着脱式蓄熱容器30の化学蓄熱材31が水和反応を完了した時点において、化学蓄熱材31の酸化カルシウムに(CaO)が水酸化カルシウム(Ca(OH)2)に変化してステップ5が終了する。
Thus, when the chemical
≪ステップ6≫
ステップ6は、放熱後の着脱式蓄熱容器30を熱需要設備20から連通解除・接続解除する工程である。このステップ6は、上述のステップ2と同様の操作をするものであり、工程2の熱供給設備10を熱需要設備20に置き換えたものである。
≪Step 6≫
Step 6 is a step of releasing the connection and releasing the connection of the removable
但し、熱需要設備20に対するステップ6では、熱需要設備20への放熱工程(ステップ5)が終了した段階において、熱交換器32の温度が放熱温度に近い高温に維持されており、熱媒流路33内の熱媒体はこの温度に対応した圧力で液体状態を維持している。
However, in step 6 for the
そこで、熱需要設備20に対する操作(ステップ2の操作4に対応)においても、回収タンク26内の圧力を熱交換器32近傍の温度で熱媒体中の低沸点成分が気化する圧力に減圧する。この回収タンク26内の減圧操作により、熱交換器32近傍の熱媒体中の低沸点成分が気化し、配管接続部45及び55、並びに、熱媒流路33に充填された熱媒体が回収流路26bを介して回収タンク26内に回収される。
Therefore, also in the operation on the heat demand facility 20 (corresponding to the
≪ステップ7≫
ステップ7は、放熱後の着脱式蓄熱容器30を熱供給設備10に移送する工程である。このステップ7は、上述のステップ3と同様の操作をするものである。
≪Step 7≫
Step 7 is a process of transferring the detachable
≪ステップ8≫
ステップ8は、移送後の着脱式蓄熱容器30を熱供給設備10に接続・連通する工程である。このステップ8は、上述のステップ4と同様の操作をするものであり、ステップ4の熱需要設備20を熱供給設備10に置き換えたものである。
≪Step 8≫
Step 8 is a step of connecting and communicating the removable
但し、熱供給設備10に対するステップ8では、放熱段階における水和反応により化学蓄熱材31には、多量の顕熱が蓄積している。この顕熱により熱媒流路33の内壁に残留した熱媒体を気化し、また、熱媒流路33に残留していた熱媒体の低沸点成分を膨張することができる。このことにより、配管接続部45及び55、並びに、熱媒流路33内に残留する空気或いは水分が回収流路16bを介して回収タンク16に排出される。
However, in step 8 for the
第2実施形態:
次に、本発明に係る蓄熱管理システムの第2実施形態を説明する。本第2実施形態は、上記第1実施形態と同様に、熱供給設備110が放出する400℃を超える高温の廃熱を着脱式蓄熱容器130に蓄熱し、この着脱式蓄熱容器130を熱需要設備120まで移送して蓄熱した熱量Qを放熱して熱需要設備120に供給する蓄熱管理システムに関するものである(図1参照)。
Second embodiment:
Next, a second embodiment of the heat storage management system according to the present invention will be described. In the second embodiment, similarly to the first embodiment, high temperature waste heat exceeding 400 ° C. released by the
本第2実施形態は、着脱式蓄熱容器130と熱供給設備110或いは熱需要設備120との間で、熱媒流路を接続解除する際或いは熱媒流路を接続する際に、配管接続部から熱媒流路内に侵入する空気或いは水分を排除する方法として、回収タンク内で液化した熱媒体の低沸点成分を利用するものである(詳細は後述する)。
In the second embodiment, when the heat medium flow path is disconnected or the heat medium flow path is connected between the detachable
図6は、本第2実施形態における着脱式蓄熱容器130と熱供給設備110(又は熱需要設備120)との関係を示す構成概略図である。図6において、熱供給設備110から着脱式蓄熱容器130への蓄熱段階(以下、単に「蓄熱段階」という)においては、図6は着脱式蓄熱容器130と熱供給設備110との関係を表している。一方、着脱式蓄熱容器130から熱需要設備120への放熱段階(以下、単に「放熱段階」という)においては、図6は着脱式蓄熱容器130と熱需要設備120との関係(カッコ内の記号は放熱段階)を表している。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram illustrating the relationship between the detachable
図6において、着脱式蓄熱容器130は、その内部に化学蓄熱材131を内封し、この化学蓄熱材131と熱交換するための熱交換器132を備えている。この熱交換器132には、蓄熱段階の化学蓄熱材131に熱量Qを供給し、また、放熱段階の化学蓄熱材131から熱量Qを受給するための液体の熱媒体(本第2実施形態においても、シリコーンオイル系熱媒体を採用)が循環する熱媒流路133が設けられている。
In FIG. 6, the removable
なお、本第2実施形態においても、化学蓄熱材131として熱供給設備110が放出する400℃を超える高温の廃熱を有効に利用するために水酸化カルシウム系蓄熱材を採用する。このように本第2実施形態においても、水酸化カルシウム系蓄熱材を採用することにより可逆的に高温の廃熱を効率よく蓄熱して利用することができる。
In the second embodiment as well, a calcium hydroxide heat storage material is used as the chemical
また、本第2実施形態においても、装置の構造が比較的簡単で化学蓄熱材131との水の供給或いは排除が均一に行える水蒸気収脱着法を採用する。そこで、本第2実施形態の着脱式蓄熱容器130においては、化学蓄熱材131との間で水蒸気のやり取りを行う蒸発凝縮器を採用する。
Also in the second embodiment, a water vapor sorption / desorption method is adopted in which the structure of the apparatus is relatively simple and water can be supplied to or removed from the chemical
また、図6において、蓄熱段階における熱供給設備110(放熱段階においては熱需要設備120)は、熱供給部111(熱需要設備では熱需要部121)、熱交換器112(熱需要設備では122)、蒸発凝縮器113(熱需要設備では123)、反応水タンク114(熱需要設備では124)、膨張タンク115(熱需要設備では125)及び回収タンク116(熱需要設備では126)を備えている。
Moreover, in FIG. 6, the
熱供給設備110における蓄熱段階においては、熱供給部111は化学蓄熱材131に供給する熱量Qを放出する。一方、熱需要設備120における放熱段階においては、熱需要部121は化学蓄熱材131が放出した熱量Qを需要する。
In the heat storage stage in the
熱交換器112(122)は、熱供給部111(又は熱需要部121)と熱交換するためのものであり、この熱交換器112(122)には、蓄熱段階の熱供給部111から熱量Qを受給し、且つ、放熱段階の熱需要部121に熱量Qを供給するための液体の熱媒体(シリコーンオイル系熱媒体)が循環する熱媒流路117(熱需要設備では127)が設けられている。この熱媒流路117(127)は、2つの流路接続部140、150によって着脱式蓄熱容器130の熱媒流路133と接続・連通されて、両熱媒流路間を液体の熱媒体が循環する(詳細は後述する)。なお、熱媒を循環させる手段は特に限定するものではないが、例えば、過流タービンポンプやキャンドモータポンプなどの熱媒循環ポンプ(図示しない)を使用することが好ましい。
The heat exchanger 112 (122) is for exchanging heat with the heat supply unit 111 (or the heat demand unit 121), and the heat exchanger 112 (122) receives heat from the
蒸発凝縮器113(123)は、着脱式蓄熱容器130に内封された化学蓄熱材131の脱水反応の際に発生する水蒸気を凝縮させると共に、化学蓄熱材131の水和反応の際には反応水を蒸発させて水和反応に必要な水蒸気を供給する。この蒸発凝縮器113(123)は、水蒸気流路113a(熱需要設備では123a)を介して着脱式蓄熱容器130内の化学蓄熱材131と水蒸気のやり取りを行う。本第2実施形態においては、この蒸発凝縮器113(123)の構造と容量に関しては特に限定するものではなく、対応する化学蓄熱材131の種類と量、蓄熱温度、発熱温度及びその他の条件により適宜選定すればよい。
The evaporative condenser 113 (123) condenses water vapor generated during the dehydration reaction of the chemical
反応水タンク114(124)は、化学蓄熱材131の脱水反応の際に蒸発凝縮器113(123)で凝縮した凝縮水を分離回収すると共に、化学蓄熱材131の水和反応の際には水蒸気を発生させるために蒸発凝縮器113(123)に反応水を供給する。この反応水タンク114(124)は、反応水流路114a(熱需要設備では124a)を介して蒸発凝縮器113(123)と反応水のやり取りを行う。本第2実施形態においては、この反応水タンク114(124)の構造と容量に関しては特に限定するものではなく、対応する蒸発凝縮器113(123)の容量及びその他の条件により適宜選定すればよい。なお、反応水タンク114(124)を採用することにより、蒸発凝縮器113(123)に供給する反応水として脱水反応の際に回収した凝縮水を再利用することができる。
The reaction water tank 114 (124) separates and recovers the condensed water condensed by the evaporative condenser 113 (123) during the dehydration reaction of the chemical
本第2実施形態においては、蒸発凝縮器113(123)及び反応水タンク114(124)は、熱供給設備110(又は熱需要設備120)が有している。従って、本第2実施形態における移送段階においては、蒸発凝縮器113(123)及び反応水タンク114(124)を着脱式蓄熱容器130から分離して着脱式蓄熱容器130のみを移送する。これに対して、蒸発凝縮器113(123)及び反応水タンク114(124)を着脱式蓄熱容器130から分離せず、これらを一体のものとして移送するようにしてもよい。
In the second embodiment, the evaporative condenser 113 (123) and the reaction water tank 114 (124) are included in the heat supply facility 110 (or the heat demand facility 120). Therefore, in the transfer stage in the second embodiment, the evaporative condenser 113 (123) and the reaction water tank 114 (124) are separated from the removable
なお、本第2実施形態においては、蒸発凝縮器113(123)を着脱式蓄熱容器130から分離して移送する場合の蒸発凝縮器113(123)と着脱式蓄熱容器130との接続及び連通に関しては、特に限定するものではなく、どのような方法を採用するようにしてもよい。
In the second embodiment, connection and communication between the evaporative condenser 113 (123) and the removable
膨張タンク115(125)は、熱交換器112(122)が具備する熱媒流路117(127)の流路に設けられ、熱媒流路117(127)内を循環する液体の熱媒体が熱交換によって膨張と収縮を繰り返す際に熱媒流路117(127)内の圧力を一定にして熱媒体の流量を均一にするために設けられている。また、膨張タンク115(125)は、高温の熱媒操作で劣化した熱媒体の低沸点成分を熱媒流路117(127)内から分離する。 The expansion tank 115 (125) is provided in the flow path of the heat medium flow path 117 (127) included in the heat exchanger 112 (122), and a liquid heat medium circulating in the heat medium flow path 117 (127) is provided. It is provided to make the flow rate of the heat medium uniform by keeping the pressure in the heat medium flow path 117 (127) constant when expansion and contraction are repeated by heat exchange. The expansion tank 115 (125) separates the low boiling point component of the heat medium that has deteriorated due to the operation of the high-temperature heat medium from the heat medium flow path 117 (127).
回収タンク116(126)は、回収流路116a(熱需要設備では126a)を介して膨張タンク115(125)と接続・連通し、膨張タンク115(125)内の余剰の熱媒体を回収し、或いは、高温の熱媒操作で劣化した熱媒体の低沸点成分を回収する。また、回収タンク116(126)は、回収流路116b(熱需要設備では126b)を介して流路接続部150に誘導されて熱媒流路117(127)と接続・連通する(詳細は後述する)。
The recovery tank 116 (126) is connected to and communicated with the expansion tank 115 (125) via the
この回収タンク116(126)内には、回収した熱媒体のうち高温での熱媒使用などにより当初の熱媒体の一部が劣化して解重合した低分子量の低沸点成分(以下「低沸点熱媒」という)が含まれる。これらの低沸点熱媒は、一部或いは全部が気化した状態で回収流路116b(126b)を介して回収され、回収タンク内の温度と圧力(熱媒流路内より低温、低圧)により液化した状態で分離され維持されている。
In the recovery tank 116 (126), a low molecular weight low boiling point component (hereinafter referred to as “low boiling point”) in which a part of the original heat medium deteriorates due to the use of the heat medium at a high temperature among the recovered heat medium and is depolymerized. Heat medium)). These low boiling point heat mediums are recovered through the
ここで、回収タンク116(126)は、低沸点熱媒流路116c(熱需要設備では126c)を介して流路接続部150に誘導されて熱媒流路117(127)と接続・連通する。この低沸点熱媒流路116c(126c)は、回収タンク116(126)内の液体の低沸点熱媒を熱媒流路117(127)に導入する(詳細は後述する)。
Here, the recovery tank 116 (126) is guided to the flow
ここで、上記図6の構成において、熱供給設備110の熱媒流路117(127)と着脱式蓄熱容器130の熱媒流路133とが、流路接続部140、150によって接続・連通される状態について説明する。
Here, in the configuration of FIG. 6, the heat medium flow path 117 (127) of the
図7は、本第2実施形態における熱媒流路間の接続を示す構成概略図である。流路接続部140において、熱媒流路117(127)と熱媒流路133とは、管継手141によって接続・接続解除が行われる。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing connections between the heat medium flow paths in the second embodiment. In the flow
また、流路接続部140内の熱媒流路117(127)の流路にはバルブ142が設けられ、このバルブ142の開閉によりバルブ142の前後において熱媒流路117(127)の連通・連通解除が行われる。一方、着脱式蓄熱容器130の熱媒流路133の流路には、熱交換器132と管継手141との間にバルブ143が設けられ、このバルブ143の開閉によりバルブ143の前後において熱媒流路133の連通・連通解除が行われる。
Further, a
また、流路接続部140内の熱媒流路117(127)の流路は、バルブ142と管継手141との間から回収流路116b(126b)を介して回収タンク116(126)(図7において省略)に接続されている。更に、流路接続部140内の回収流路116b(126b)の流路にはバルブ144が設けられ、このバルブ144の開閉により熱媒流路117(127)と回収タンク116(126)との連通・連通解除が行われる。
In addition, the flow path of the heat medium flow path 117 (127) in the flow
次に、流路接続部150において、熱媒流路117(127)と熱媒流路133とは、管継手151によって接続・接続解除が行われる。また、流路接続部150内の熱媒流路117(127)の流路にはバルブ152が設けられ、このバルブ152の開閉によりバルブ152の前後において熱媒流路117(127)の連通・連通解除が行われる。一方、着脱式蓄熱容器130の熱媒流路133の流路には、熱交換器132と管継手151との間にバルブ153が設けられ、このバルブ153の開閉によりバルブ153の前後において熱媒流路133の連通・連通解除が行われる。
Next, in the flow
また、流路接続部150内の熱媒流路117(127)の流路は、バルブ152と管継手151との間から回収流路116b(126b)を介して回収タンク116(126)(図7において省略)に接続されている。更に、流路接続部150内の回収流路116b(126b)の流路にはバルブ154が設けられ、このバルブ154の開閉により熱媒流路117(127)と回収タンク116(126)との連通・連通解除が行われる。
Further, the flow path of the heat medium flow path 117 (127) in the flow
また、流路接続部150内の熱媒流路117(127)の流路は、バルブ152と管継手151との間から低沸点熱媒流路116c(126c)を介して回収タンク116(126)(図7において省略)に接続されている。更に、流路接続部150内の低沸点熱媒流路116c(126c)の流路にはバルブ156が設けられ、このバルブ156の開閉により熱媒流路117(127)と回収タンク116(126)との連通・連通解除が行われる。
The flow path of the heat medium flow path 117 (127) in the
ここで、本第2実施形態に係る蓄熱管理システムにおいては、熱供給設備110から発生する熱量Qを着脱式蓄熱容器130に蓄熱する工程(ステップ11)、蓄熱後の着脱式蓄熱容器130を熱供給設備110から連通解除・接続解除する工程(ステップ12)、蓄熱後の着脱式蓄熱容器130を熱需要設備120に移送する工程(ステップ13)、移送後の着脱式蓄熱容器130を熱需要設備120に接続・連通する工程(ステップ14)、蓄熱後の着脱式蓄熱容器130から熱量Qを放熱して熱需要設備120に供給する工程(ステップ15)、放熱後の着脱式蓄熱容器130を熱需要設備120から連通解除・接続解除する工程(ステップ16)、放熱後の着脱式蓄熱容器130を熱供給設備110に移送する工程(ステップ17)、及び、移送後の着脱式蓄熱容器130を熱供給設備110に接続・連通する工程(ステップ18)の各工程からなるサイクルを繰り返す。以下、これらの工程について説明する。
Here, in the heat storage management system according to the second embodiment, the process of storing heat quantity Q generated from the
≪ステップ11≫
ステップ11は、熱供給設備110から発生する熱量Qを着脱式蓄熱容器130に蓄熱する工程である。このステップ11は、上記第1実施形態におけるステップ1と同様であり、ここでは説明を省略する。
<< Step 11 >>
≪ステップ12≫
ステップ12は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器130を熱供給設備110から連通解除・接続解除する工程である。表3は、蓄熱工程(ステップ11)が終了した後の着脱式蓄熱容器130を熱供給設備110から接続解除する各操作を示している。なお、表3においては、管継手の接続状態を○、管継手の接続解除状態を×で表し、バルブの開放状態を○、バルブの閉鎖状態を×で表す。
<< Step 12 >>
表3において、操作21は着脱式蓄熱容器130の熱媒流路133が熱供給設備110の熱媒流路117に接続され、熱媒流路133と熱媒流路117が連通して液体の熱媒体が循環している初期状態を示している(図6参照)。
In Table 3, in
操作21の初期状態においては、熱媒流路133と熱媒流路117とが管継手141及び151により接続されている。また、熱媒流路133のバルブ143及び153、並びに、熱媒流路117のバルブ142及び152がいずれも開放されている。更に、回収流路116bのバルブ144及び154、並びに、低沸点熱媒流路116cのバルブ156がいずれも閉鎖されている。
In the initial state of
ステップ12における連通解除・接続解除の操作は、まず、操作22において、熱媒循環ポンプの作動を停止し、低沸点熱媒流路116cのバルブ156を開放する。このことにより、回収タンク116内の液体の低沸点熱媒が低沸点熱媒流路116cを介して、バルブ142とバルブ143との間の熱媒流路(以下「配管接続部145」という)及びバルブ152とバルブ153との間の熱媒流路(以下「配管接続部155」という)、並びに、バルブ143とバルブ153との間の熱媒流路133(熱交換器132を含む)に導入される。なお、液体の低沸点熱媒の導入には、液体ポンプなどを使用して強制的に圧入することが好ましい。
In the operation of releasing / connecting in
この操作22は、配管接続部145及び155、並びに、熱媒流路133内に充填された液体の熱媒体(以下、本第2実施形態において「通常熱媒」という)を排除する排液操作である。この操作22の液体の低沸点熱媒の導入により、配管接続部145及び155、並びに、熱媒流路133内の通常熱媒が低沸点熱媒によって押し戻され、これらの熱媒流路内の通常熱媒が低沸点熱媒に置換されていく。なお、低沸点熱媒によって押し戻された通常熱媒は、一時的に膨張タンク115に貯留される。また、操作22においては、熱媒流路133内の置換された低沸点熱媒が化学蓄熱材31の顕熱により膨張或いは一部気化することにより、通常熱媒の排除をより有効にすることもできる。
This
これらの熱媒流路内の通常熱媒が排除された段階で、続く操作23において、熱媒流路133のバルブ143及び153、並びに、熱媒流路117のバルブ142及び152を閉鎖する。これらの熱媒流路内の通常熱媒が排除されるタイミングを決定する方法は、特に限定するものではなく、例えば、低沸点熱媒の導入を開始してから通常熱媒が排除されるまでの時間を予め測定して決定するようにしてもよい。
At the stage where the normal heat medium in these heat medium flow paths is removed, in the
この段階において、バルブ143とバルブ153の間の熱媒流路133(熱交換器132を含む)には、低沸点熱媒が充填されている。このことにより、熱媒流路133内に空気或いは水分が浸入することを排除し気化した低沸点熱媒の劣化を防止することができる。一方、熱媒流路133と接続解除された配管接続部145及び155にも低沸点熱媒が充填されている。
At this stage, the heat transfer passage 133 (including the heat exchanger 132) between the
次に、操作24において、低沸点熱媒流路116cのバルブ156を閉鎖する。更に、続く操作25において、回収流路116bのバルブ144及び154を開放する。このとき、回収タンク16内の圧力を低沸点熱媒が気化する圧力に減圧するようにしてもよい。このことにより、配管接続部145及び155が回収流路116bを介して回収タンク116に連通し、配管接続部145及び155の低沸点熱媒が回収タンク116に流入し回収される。
Next, in
次に、操作26において、配管接続部145及び155の低沸点熱媒が排除された段階で、回収流路116bのバルブ144及び154を閉鎖する。配管接続部145及び155の低沸点熱媒が排除されるタイミングを決定する方法は、特に限定するものではなく、例えば、蓄熱管理システムの構成条件により予め設定した時間で管理するようにしてもよい。或いは、バルブ144及び154の近傍の回収タンク116側に液体センサーを配設して液体の低沸点熱媒を検知しなくなった段階で管理するようにしてもよい。
Next, in
次に、操作27において、熱媒流路133と熱媒流路117とを接続する管継手141及び151を接続解除する。このことにより、着脱式蓄熱容器130が熱供給設備110から切り離され、この着脱式蓄熱容器130を熱需要設備120の位置まで移送できる状態となる。
Next, in
≪ステップ13≫
ステップ13は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器130を熱供給設備110から熱需要設備120に移送する工程である。このステップ13は、上記第1実施形態におけるステップ3と同様であり、ここでは説明を省略する。
<< Step 13 >>
≪ステップ14≫
ステップ14は、移送後の着脱式蓄熱容器130を熱需要設備120に接続・連通する工程である。表4は、熱供給設備110から移送してきた着脱式蓄熱容器130を熱需要設備120に接続する各操作を示している。なお、表4においては、管継手の接続状態を○、管継手の接続解除状態を×で表し、バルブの開放状態を○、バルブの閉鎖状態を×で表す。
<< Step 14 >>
表4において、操作31は、着脱式蓄熱容器130を熱供給設備110から熱需要設備120まで移送し、熱需要設備120に接続する前の初期状態を示している(図7参照)。
In Table 4,
操作31の初期状態においては、熱媒流路133と熱媒流路127とが管継手141及び151の部分で接続解除された状態にある。また、熱媒流路133のバルブ143及び153、並びに、熱媒流路127のバルブ142及び152がいずれも閉鎖されている。更に、回収流路126bのバルブ144及び154、並びに、低沸点熱媒流路126cのバルブ156がいずれも閉鎖されている。
In the initial state of
この操作31の初期状態においては、着脱式蓄熱容器130の化学蓄熱材131は、蓄熱後の状態にあり、本第2実施形態においては、酸化カルシウム(CaO)となっている。この状態において、着脱式蓄熱容器130と熱需要設備120との接続・連通操作を行う。
In the initial state of this
ステップ14における接続・連通の操作は、まず、操作32において、熱媒流路133と熱媒流路127とを管継手141及び151の部分で接続する。このことにより、着脱式蓄熱容器130が熱需要設備120に組み込まれ、熱需要設備120に熱量Qを供給する前段階となる。
In the connection / communication operation in
次に、操作33においては、熱媒流路133のバルブ143及び153、回収流路126bのバルブ144及び154、並びに、低沸点熱媒流路126cのバルブ156を開放する。この操作33は、配管接続部145及び155に残留する空気或いは水分を排除する排気操作である。
Next, in
この操作33により、回収タンク126内の液体の低沸点熱媒が低沸点熱媒流路126cを介して配管接続部145及び155に流入する。なお、バルブ143とバルブ153の間の熱媒流路133には、低沸点熱媒が充填された状態にある(ステップ12の操作23参照)。そこで、配管接続部145及び155に流入した低沸点熱媒により、配管接続部145及び155に残留する空気或いは水分が回収流路126bを介して回収タンク126に排出される。なお、この段階において、配管接続部145及び155、並びに、熱媒流路133には、低沸点熱媒が充填された状態にある。
By this
このように、操作33における配管接続部145及び155、並びに、熱媒流路133の排気操作により、熱媒流路133と熱媒流路127とが連通して熱媒体が高温で循環する場合でも、熱媒体に空気或いは水分が混入することがなく、熱媒体の劣化を防止することができる。
As described above, the heat
次に、操作34において、配管接続部145及び155、並びに、熱媒流路133内の空気或いは水分が排除された段階で、回収流路126bのバルブ144及び154、並びに、低沸点熱媒流路126cのバルブ156を閉鎖する。配管接続部145及び155、並びに、熱媒流路133内の空気或いは水分が排除されるタイミングを決定する方法は、特に限定するものではなく、例えば、蓄熱管理システムの構成条件により予め設定した時間で管理するようにしてもよい。或いは、バルブ144及び154の近傍の回収タンク126側に酸素センサー及び必要により水分センサーを配設して空気或いは水分を検知しなくなった段階で管理するようにしてもよい。
Next, in operation 34, when the air or moisture in the
次に、操作35において、熱媒流路127のバルブ142及び152を開放する。この段階においては、上述のように、配管接続部145及び155、並びに、熱媒流路133には、低沸点熱媒が充填された状態にある。この操作35により、配管接続部145及び155、並びに、熱媒流路133内の低沸点熱媒は、熱媒流路127から流入した通常熱媒と混合され、着脱式蓄熱容器130の熱媒流路133と熱需要設備120の熱媒流路127とが連通し、液体の熱媒体が各流路内を循環できる状態になる。なお、通常熱媒に混合された低沸点熱媒は、通常熱媒の循環により膨張タンク125を介して、再び回収タンク126内に回収され液化される。
Next, in operation 35, the
≪ステップ15≫
ステップ15は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器130から熱量Qを放熱して熱需要設備120に供給する工程である。このステップ15は、上記第1実施形態におけるステップ5と同様であり、ここでは説明を省略する。
<< Step 15 >>
≪ステップ16≫
ステップ16は、放熱後の着脱式蓄熱容器130を熱需要設備120から連通解除・接続解除する工程である。このステップ16は、上述のステップ12と同様の操作をするものであり、ステップ12の熱供給設備110を熱需要設備120に置き換えたものである。
<< Step 16 >>
≪ステップ17≫
ステップ17は、放熱後の着脱式蓄熱容器130を熱供給設備110に移送する工程である。このステップ17は、上述のステップ13と同様の操作をするものである。
<< Step 17 >>
≪ステップ18≫
ステップ18は、移送後の着脱式蓄熱容器130を熱供給設備110に接続・連通する工程である。このステップ18は、上述のステップ14と同様の操作をするものであり、ステップ14の熱需要設備120を熱供給設備110に置き換えたものである。
<< Step 18 >>
Step 18 is a step of connecting / communicating the removable
第3実施形態:
次に、本発明に係る蓄熱管理システムの第3実施形態を説明する。本第3実施形態は、上記第1実施形態と同様に、熱供給設備210が放出する400℃を超える高温の廃熱を着脱式蓄熱容器230に蓄熱し、この着脱式蓄熱容器230を熱需要設備220まで移送して蓄熱した熱量Qを放熱して熱需要設備220に供給する蓄熱管理システムに関するものである(図1参照)。
Third embodiment:
Next, a third embodiment of the heat storage management system according to the present invention will be described. In the third embodiment, similarly to the first embodiment, the high-temperature waste heat exceeding 400 ° C. released by the heat supply facility 210 is stored in the detachable
本第3実施形態は、着脱式蓄熱容器230と熱供給設備210或いは熱需要設備220との間で、熱媒流路を接続解除する際或いは熱媒流路を接続する際に、配管接続部から熱媒流路内に侵入する空気或いは水分を排除する方法として、管内への窒素ガスの導入及び管内の減圧操作(真空引き)を利用するものである(詳細は後述する)。
In the third embodiment, when the heat medium flow path is disconnected or the heat medium flow path is connected between the detachable
本第3実施形態における着脱式蓄熱容器230と熱供給設備210(又は熱需要設備220)との関係は、上記第2実施形態に示す構成概略図(図6参照)と略同様である。但し、本第3実施形態においては、図6における回収タンク116(126)を採用せず、真空ポンプ及び窒素ガスタンク(いずれも図示せず)を採用する(詳細は後述する)。
The relationship between the detachable
本第3実施形態において、着脱式蓄熱容器230は、その内部に化学蓄熱材231を内封し、この化学蓄熱材231と熱交換するための熱交換器232を備えている。この熱交換器232には、蓄熱段階の化学蓄熱材231に熱量Qを供給し、また、放熱段階の化学蓄熱材231から熱量Qを受給するための液体の熱媒体(本第3実施形態においても、シリコーンオイル系熱媒体を採用)が循環する熱媒流路233が設けられている。
In the third embodiment, the detachable
なお、本第3実施形態においても、化学蓄熱材231として熱供給設備210が放出する400℃を超える高温の廃熱を有効に利用するために水酸化カルシウム系蓄熱材を採用する。このように本第3実施形態においても、水酸化カルシウム系蓄熱材を採用することにより可逆的に高温の廃熱を効率よく蓄熱して利用することができる。
In the third embodiment as well, a calcium hydroxide heat storage material is employed as the chemical
本第3実施形態においても、装置の構造が比較的簡単で化学蓄熱材231との水の供給或いは排除が均一に行える水蒸気収脱着法を採用する。そこで、本第3実施形態の着脱式蓄熱容器230においては、化学蓄熱材231との間で水蒸気のやり取りを行う蒸発凝縮器を採用する。
Also in the third embodiment, a water vapor sorption / desorption method is adopted in which the structure of the apparatus is relatively simple and water can be supplied to or removed from the chemical
本第3実施形態において、蓄熱段階における熱供給設備210(放熱段階においては熱需要設備220)は、熱供給部211(熱需要設備では熱需要部221)、熱交換器212(熱需要設備では222)、蒸発凝縮器213(熱需要設備では223)、反応水タンク214(熱需要設備では224)及び膨張タンク215(熱需要設備では225)備えている(図6参照)。なお、上記第2実施形態と異なり回収タンクを必要とせず、代わりに窒素ガスタンク216(熱需要設備では226)及び真空ポンプ257(熱需要設備においても同じ)を備えている。 In the third embodiment, the heat supply equipment 210 in the heat storage stage (heat demand equipment 220 in the heat release stage) includes a heat supply section 211 (heat demand equipment 221 in the heat demand equipment) and a heat exchanger 212 (heat demand equipment in the heat demand equipment). 222), an evaporative condenser 213 (223 for heat demand equipment), a reaction water tank 214 (224 for heat demand equipment) and an expansion tank 215 (225 for heat demand equipment) (see FIG. 6). Unlike the second embodiment, a recovery tank is not required, and instead, a nitrogen gas tank 216 (226 for heat demand equipment) and a vacuum pump 257 (same for heat demand equipment) are provided.
熱供給設備210における蓄熱段階においては、熱供給部211は化学蓄熱材231に供給する熱量Qを放出する。一方、熱需要設備220における放熱段階においては、熱需要部221は化学蓄熱材231が放出した熱量Qを需要する。
In the heat storage stage in the heat supply facility 210, the heat supply unit 211 releases the amount of heat Q supplied to the chemical
熱交換器212(222)は、熱供給部211(又は熱需要部221)と熱交換するためのものであり、この熱交換器212(222)には、蓄熱段階の熱供給部211から熱量Qを受給し、且つ、放熱段階の熱需要部221に熱量Qを供給するための液体の熱媒体(シリコーンオイル系熱媒体)が循環する熱媒流路217(熱需要設備では227)が設けられている。この熱媒流路217(227)は、2つの流路接続部240、250によって着脱式蓄熱容器230の熱媒流路233と接続・連通されて、両熱媒流路間を液体の熱媒体が循環する(詳細は後述する)。なお、熱媒体を循環させる手段は特に限定するものではないが、例えば、過流タービンポンプやキャンドモータポンプなどの熱媒循環ポンプを使用することが好ましい。
The heat exchanger 212 (222) is for exchanging heat with the heat supply unit 211 (or the heat demand unit 221). The heat exchanger 212 (222) receives heat from the heat supply unit 211 in the heat storage stage. A heat medium flow path 217 (227 for heat demand equipment) through which a liquid heat medium (silicone oil-based heat medium) for receiving Q and supplying heat quantity Q to the heat demand section 221 in the heat radiation stage circulates is provided. It has been. The heat medium flow path 217 (227) is connected and communicated with the heat
蒸発凝縮器213(223)及び反応水タンク214(224)の構造については、上記第2実施形態と同様であり、ここでは説明を省略する。なお、本第3実施形態においても、蒸発凝縮器213(223)及び反応水タンク214(224)は、熱供給設備210(又は熱需要設備220)が有している。従って、本第3実施形態における移送段階においては、蒸発凝縮器213(223)及び反応水タンク214(224)を着脱式蓄熱容器230から分離して着脱式蓄熱容器230のみを移送する。これに対して、蒸発凝縮器213(223)及び反応水タンク214(224)を着脱式蓄熱容器230から分離せず、これらを一体のものとして移送するようにしてもよい。
The structures of the evaporation condenser 213 (223) and the reaction water tank 214 (224) are the same as those in the second embodiment, and the description thereof is omitted here. In the third embodiment as well, the evaporative condenser 213 (223) and the reaction water tank 214 (224) are included in the heat supply facility 210 (or the heat demand facility 220). Therefore, in the transfer stage in the third embodiment, the evaporative condenser 213 (223) and the reaction water tank 214 (224) are separated from the removable
なお、本第3実施形態においては、蒸発凝縮器213(223)を着脱式蓄熱容器230から分離して移送する場合の蒸発凝縮器213(223)と着脱式蓄熱容器230との接続及び連通に関しては、特に限定するものではなく、どのような方法を採用するようにしてもよい。
In the third embodiment, connection and communication between the evaporation condenser 213 (223) and the removable
膨張タンク215(225)は、熱交換器212(222)が具備する熱媒流路217(227)の流路に設けられ、熱媒流路217(227)内を循環する液体の熱媒体が熱交換によって膨張と収縮を繰り返す際に熱媒流路217(227)内の圧力を一定にして熱媒体の流量を均一にするために設けられている。また、膨張タンク215(225)は、高温の熱媒操作で劣化した熱媒体の低沸点成分を熱媒流路217(227)内から分離する。 The expansion tank 215 (225) is provided in the flow path of the heat medium flow path 217 (227) included in the heat exchanger 212 (222), and a liquid heat medium circulating in the heat medium flow path 217 (227) is provided. It is provided to make the flow rate of the heat medium uniform by keeping the pressure in the heat medium flow path 217 (227) constant when expansion and contraction are repeated by heat exchange. The expansion tank 215 (225) separates the low boiling point component of the heat medium deteriorated by the high-temperature heat medium operation from the heat medium flow path 217 (227).
窒素ガスタンク216(226)は、熱媒流路217(227)と熱媒流路233との接続部分及び熱媒流路233内に窒素ガスを供給するためのものである(詳細は後述する)。なお、本第3実施形態においては窒素ガスを採用するが、これに限定されるものではなく、他の不活性ガスを採用するようにしてもよい。
The nitrogen gas tank 216 (226) is for supplying nitrogen gas into the connection portion between the heat medium flow path 217 (227) and the heat
真空ポンプ257は、熱媒流路217(227)と熱媒流路233との接続部分及び熱媒流路233内に充填された窒素ガスを系外に排気するためのものである(詳細は後述する)。
The
ここで、上記構成(図6参照)において、熱供給設備210の熱媒流路217(227)と着脱式蓄熱容器230の熱媒流路233とが、流路接続部240、250によって接続・連通される状態について説明する。
Here, in the above configuration (see FIG. 6), the heat medium flow path 217 (227) of the heat supply facility 210 and the heat
図8は、本第3実施形態における熱媒流路間の接続を示す構成概略図である。流路接続部240において、熱媒流路217(227)と熱媒流路233とは、管継手241によって接続・接続解除が行われる。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing the connection between the heat medium flow paths in the third embodiment. In the flow
また、流路接続部240内の熱媒流路217(227)の流路にはバルブ242が設けられ、このバルブ242の開閉によりバルブ242の前後において熱媒流路217(227)の連通・連通解除が行われる。一方、着脱式蓄熱容器230の熱媒流路233の流路には、熱交換器232と管継手241との間にバルブ2143が設けられ、このバルブ243の開閉によりバルブ243の前後において熱媒流路233の連通・連通解除が行われる。
In addition, a
また、流路接続部240内の熱媒流路217(227)の流路は、バルブ242と管継手241との間から排気流路216b(熱需要設備では226b)を介して真空ポンプ257に接続されている。更に、流路接続部240内の排気流路216b(226b)の流路にはバルブ244が設けられ、このバルブ244の開閉により熱媒流路217(227)と真空ポンプ257との連通・連通解除が行われる。
In addition, the flow path of the heat medium flow path 217 (227) in the flow
次に、流路接続部250において、熱媒流路217(227)と熱媒流路233とは、管継手251によって接続・接続解除が行われる。また、流路接続部250内の熱媒流路217(227)の流路にはバルブ252が設けられ、このバルブ252の開閉によりバルブ252の前後において熱媒流路217(227)の連通・連通解除が行われる。一方、着脱式蓄熱容器230の熱媒流路233の流路には、熱交換器232と管継手251との間にバルブ253が設けられ、このバルブ253の開閉によりバルブ253の前後において熱媒流路233の連通・連通解除が行われる。
Next, in the flow
また、流路接続部250内の熱媒流路217(227)の流路は、バルブ252と管継手251との間から排気流路216b(226b)を介して真空ポンプ257に接続されている。また、流路接続部250内の排気流路216b(226b)の流路にはバルブ254が設けられ、このバルブ254の開閉により熱媒流路217(227)と真空ポンプ257との連通・連通解除が行われる。
Further, the flow path of the heat medium flow path 217 (227) in the flow
また、流路接続部250内の熱媒流路217(227)の流路は、バルブ252と管継手251との間から窒素ガス流路216c(熱需要設備では226c)を介して窒素ガスタンク216(熱需要設備では226)(図8において省略)に接続されている。更に、流路接続部250内の窒素ガス流路216c(226c)の流路にはバルブ256が設けられ、このバルブ256の開閉により熱媒流路217(227)と窒素ガスタンク216(226)との連通・連通解除が行われる。
The flow path of the heat medium flow path 217 (227) in the flow
ここで、本第3実施形態に係る蓄熱管理システムにおいては、熱供給設備210から発生する熱量Qを着脱式蓄熱容器230に蓄熱する工程(ステップ21)、蓄熱後の着脱式蓄熱容器230を熱供給設備210から連通解除・接続解除する工程(ステップ22)、蓄熱後の着脱式蓄熱容器230を熱需要設備220に移送する工程(ステップ23)、移送後の着脱式蓄熱容器230を熱需要設備220に接続・連通する工程(ステップ24)、蓄熱後の着脱式蓄熱容器230から熱量Qを放熱して熱需要設備220に供給する工程(ステップ25)、放熱後の着脱式蓄熱容器230を熱需要設備220から連通解除・接続解除する工程(ステップ26)、放熱後の着脱式蓄熱容器230を熱供給設備210に移送する工程(ステップ27)、及び、移送後の着脱式蓄熱容器230を熱供給設備210に接続・連通する工程(ステップ28)の各工程からなるサイクルを繰り返す。以下、これらの工程について説明する。
Here, in the heat storage management system according to the third embodiment, the step of storing heat quantity Q generated from the heat supply facility 210 in the removable heat storage container 230 (step 21), and the removable
≪ステップ21≫
ステップ21は、熱供給設備210から発生する熱量Qを着脱式蓄熱容器230に蓄熱する工程である。このステップ21は、上記第1実施形態におけるステップ1と同様であり、ここでは説明を省略する。
<< Step 21 >>
≪ステップ22≫
ステップ22は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器230を熱供給設備210から連通解除・接続解除する工程である。表5は、蓄熱工程(ステップ21)が終了した後の着脱式蓄熱容器230を熱供給設備210から接続解除する各操作を示している。なお、表5においては、管継手の接続状態を○、管継手の接続解除状態を×で表し、バルブの開放状態を○、バルブの閉鎖状態を×で表し、真空ポンプの作動状態を○、真空ポンプの停止状態を×で表す。
<< Step 22 >>
表5において、操作41は着脱式蓄熱容器230の熱媒流路233が熱供給設備210の熱媒流路217に接続され、熱媒流路233と熱媒流路217が連通して液体の熱媒体が循環している初期状態を示している。
In Table 5, in
操作41の初期状態においては、熱媒流路233と熱媒流路217とが管継手241及び251により接続されている。また、熱媒流路233のバルブ243及び253、並びに、熱媒流路217のバルブ242及び252がいずれも開放されている。更に、排気流路216bのバルブ244及び254、並びに、窒素ガス流路216cのバルブ256がいずれも閉鎖され、真空ポンプ257が停止している。
In the initial state of
ステップ22における連通解除・接続解除の操作は、まず、操作42において、熱媒循環ポンプの作動を停止し、窒素ガス流路216cのバルブ256を開放する。このことにより、窒素ガスタンク216内の窒素ガスが窒素ガス流路216cを介して、バルブ242とバルブ243との間の熱媒流路(以下「配管接続部245」という)及びバルブ252とバルブ253との間の熱媒流路(以下「配管接続部255」という)、並びに、バルブ243とバルブ253との間の熱媒流路233(熱交換器232を含む)に導入される。
The communication release / connection release operation in
この操作42は、配管接続部245及び255、並びに、熱媒流路233内に充填された液体の熱媒体を排除する排液操作である。この操作42の窒素ガスの導入により、配管接続部245及び255、並びに、熱媒流路233内の液体の熱媒体が窒素ガスによって押し戻され、これらの熱媒流路内の液体の熱媒体を完全に排除して窒素ガスに置換される。
This
これらの熱媒流路内の液体の熱媒体が排除された段階で、続く操作43において、熱媒流路233のバルブ243及び253、並びに、熱媒流路217のバルブ242及び252を閉鎖する。これらの熱媒流路内の液体の熱媒体が排除されるタイミングを決定する方法は、特に限定するものではなく、例えば、窒素ガスの導入を開始してから液体の熱媒体が排除されるまでの時間を予め測定して決定するようにしてもよい。或いは、配管接続部245のバルブ242の外側及び配管接続部255のバルブ252の外側に液体センサーを配設して液体の熱媒体を検知しなくなった段階で管理するようにしてもよい。
At the stage where the liquid heat medium in the heat medium flow path is removed, in the
この段階において、配管接続部245及び255、並びに、熱媒流路233内には、導入された窒素ガスが充填されている。このことにより、熱媒流路233内に空気或いは水分が浸入することを排除することができる。
At this stage, the
次に、操作44において、窒素ガス流路216cのバルブ256を閉鎖する。更に、操作45において、熱媒流路233と熱媒流路217とを接続する管継手241及び251を接続解除する。このことにより、着脱式蓄熱容器230が熱供給設備210から切り離され、この着脱式蓄熱容器230を熱需要設備220の位置まで移送できる状態となる。
Next, in
≪ステップ23≫
ステップ23は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器230を熱供給設備210から熱需要設備220に移送する工程である。このステップ23は、上記第1実施形態におけるステップ3と同様であり、ここでは説明を省略する。
<< Step 23 >>
≪ステップ24≫
ステップ24は、移送後の着脱式蓄熱容器230を熱需要設備220に接続・連通する工程である。表6は、熱供給設備210から移送してきた着脱式蓄熱容器230を熱需要設備220に接続する各操作を示している。なお、表6においては、管継手の接続状態を○、管継手の接続解除状態を×で表し、バルブの開放状態を○、バルブの閉鎖状態を×で表し、真空ポンプの作動状態を○、真空ポンプの停止状態を×で表す。
<< Step 24 >>
表6において、操作51は、着脱式蓄熱容器230を熱供給設備210から熱需要設備220まで移送し、熱需要設備220に接続する前の初期状態を示している(図8参照)。
In Table 6,
操作51の初期状態においては、熱媒流路233と熱媒流路227とが管継手241及び251の部分で接続解除された状態にある。また、熱媒流路233のバルブ243及び253、並びに、熱媒流路227のバルブ242及び252がいずれも閉鎖されている。更に、排気流路226bのバルブ244及び254、並びに、窒素ガス流路216cのバルブ256がいずれも閉鎖されている。
In the initial state of the
この操作51の初期状態においては、着脱式蓄熱容器230の化学蓄熱材231は、蓄熱後の状態にあり、本第3実施形態においては、酸化カルシウム(CaO)となっている。この状態において、着脱式蓄熱容器230と熱需要設備220との接続・連通操作を行う。
In the initial state of this
ステップ24における接続・連通の操作は、まず、操作52において、熱媒流路233と熱媒流路227とを管継手241及び251の部分で接続する。このことにより、着脱式蓄熱容器230が熱需要設備220に組み込まれ、熱需要設備220に熱量Qを供給する前段階となる。
In the connection / communication operation in
次に、操作53において、熱媒流路233のバルブ243及び253を開放する。更に、操作54において、排気流路226bのバルブ244及び254を開放すると共に、真空ポンプ257を作動して真空引きを行う。この操作54は、配管接続部245及び255に侵入した空気或いは水分、及び、熱媒流路233内に充填された窒素ガスを排除する排気操作である。
Next, in
このように、操作54における配管接続部245及び255、並びに、熱媒流路233内の排気操作により、熱媒流路233と熱媒流路227とが連通して熱媒体が高温で循環する場合でも、熱媒体に空気或いは水分が混入することがなく、熱媒体の劣化を防止することができる。
As described above, the
次に、操作55において、排気流路226bのバルブ244及び254を閉鎖すると共に、真空ポンプ257を停止する。この状態において、配管接続部245及び255、並びに、熱媒流路233内は、真空状態に有りこれらの熱媒流路内に空気或いは水分が侵入することはない。
Next, in
次に、操作56において、熱媒流路227のバルブ242及び252を開放する。このことにより、配管接続部245及び255、並びに、熱媒流路233内に熱媒流路227から熱媒が流入し、着脱式蓄熱容器230の熱媒流路233と熱需要設備220の熱媒流路227とが連通し、液体の熱媒体が各流路内を循環できる状態になる。
Next, in operation 56, the
≪ステップ25≫
ステップ25は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器230から熱量Qを放熱して熱需要設備220に供給する工程である。このステップ25は、上記第1実施形態におけるステップ5と同様であり、ここでは説明を省略する。
<< Step 25 >>
≪ステップ26≫
ステップ26は、放熱後の着脱式蓄熱容器230を熱需要設備220から連通解除・接続解除する工程である。このステップ26は、上述のステップ22と同様の操作をするものであり、ステップ22の熱供給設備210を熱需要設備220に置き換えたものである。
<< Step 26 >>
≪ステップ27≫
ステップ27は、放熱後の着脱式蓄熱容器230を熱供給設備210に移送する工程である。このステップ27は、上述のステップ23と同様の操作をするものである。
<< Step 27 >>
≪ステップ28≫
ステップ28は、移送後の着脱式蓄熱容器230を熱供給設備210に接続・連通する工程である。このステップ28は、上述のステップ24と同様の操作をするものであり、ステップ24の熱需要設備220を熱供給設備210に置き換えたものである。
<< Step 28 >>
Step 28 is a step of connecting and communicating the removable
以上説明したように、本発明においては、蓄熱容器への蓄熱、蓄熱容器の保管や移送及び蓄熱容器からの放熱の各段階において、熱媒流路内に熱媒体の劣化要因となる空気或いは水分などが混入することがなく、蓄熱温度及び放熱温度の温度域を広く確保すると共に効率的な熱保管や熱移送を実現できる蓄熱管理システムを提供することができる。 As described above, in the present invention, in each stage of heat storage in the heat storage container, storage and transfer of the heat storage container, and heat radiation from the heat storage container, air or moisture that causes deterioration of the heat medium in the heat medium flow path. The thermal storage management system which can implement | achieve efficient thermal storage and heat transfer while ensuring the temperature range of thermal storage temperature and thermal radiation temperature widely can be provided.
なお、本発明の実施にあたり、上記各実施形態に限らず次のような種々の変形例が挙げられる。
(1)上記各実施形態においては、いずれも、2つの蓄放熱設備を熱供給設備と熱需要設備とに区別し、熱供給設備から熱需要設備まで移送する熱移送(図1参照)について説明する。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、1つの蓄放熱設備(熱供給設備であると共に熱需要設備でもある)において、1つ又は2つ以上の着脱式蓄熱容器を利用して熱保管(図2参照)を行うようにしてもよい。この場合には、熱需要設備の近傍に設けられた保管庫に複数の着脱式蓄熱容器を保管し、熱需要設備の必要に応じて熱供給するようにしてもよい。
(2)上記各実施形態においては、いずれも、熱供給設備が放出する廃熱の温度が400℃を超える高温であり、この高温の廃熱を利用するために化学蓄熱材として水酸化カルシウム系蓄熱材を採用するものであるが、これに限定されるものではなく、熱供給設備が放出する熱量の温度に合わせて化学蓄熱材の種類を適宜選定することにより、様々な温度領域の熱量に対しても本発明を適用することができる。
(3)上記各実施形態においては、いずれも、熱媒流路内の熱媒体を排除した状態で着脱式蓄熱容器を移送するが、これに限定されるものではなく、熱媒流路内に熱媒体を充填した状態で着脱式蓄熱容器を保管又は移送するようにしてもよい。この場合には、熱供給設備或いは熱需要設備との熱交換の際に熱媒体が維持する顕熱も保管又は移送することができる。
(4)上記各実施形態においては、いずれも、化学蓄熱材の脱水反応の際の凝縮器と水和反応の際の蒸発器を一体のものとした蒸発凝縮器を採用するが、これに限定するものではなく、これらの機器を別個の機器として採用するようにしてもよい。このように蒸発凝縮器を分離した機器とする場合には、熱供給設備において脱水反応の際の凝縮器を配し、熱需要設備において水和反応の際の蒸発器を配するようにしてもよい。
(5)上記各実施形態においては、いずれも、化学蓄熱材の脱水反応の際の凝縮器と水和反応の際の蒸発器を一体のものとした蒸発凝縮器を採用するが、これに限定するものではなく、熱供給設備において脱水反応の際の凝縮器を採用せず、化学蓄熱材の脱水反応で発生した水蒸気を着脱式蓄熱容器の外部にそのまま放出するようにしてもよい。一方、熱需要設備において水和反応の際の蒸発器を採用せず、施設内の水蒸気配管からの水蒸気を着脱式蓄熱容器の内部に直接供給するようにしてもよい。更に、水蒸気ではなく着脱式蓄熱容器の内部に反応水を直接供給するようにしてもよい。
In carrying out the present invention, the following various modifications are not limited to the above embodiments.
(1) In each of the above-described embodiments, the heat transfer (see FIG. 1) for transferring the heat storage facility from the heat supply facility to the heat demand facility by distinguishing the two heat storage and heat dissipation facilities into the heat supply facility and the heat demand facility. To do. However, the present invention is not limited to this, and one or two or more detachable heat storage containers are used in one heat storage / dissipation facility (a heat supply facility and a heat demand facility). You may make it perform thermal storage (refer FIG. 2). In this case, a plurality of detachable heat storage containers may be stored in a storage provided near the heat demand facility, and heat may be supplied as required by the heat demand facility.
(2) In each of the above embodiments, the temperature of the waste heat released from the heat supply facility is a high temperature exceeding 400 ° C., and a calcium hydroxide system is used as a chemical heat storage material in order to use this high-temperature waste heat. Although heat storage material is adopted, it is not limited to this, and by appropriately selecting the type of chemical heat storage material according to the temperature of the amount of heat released by the heat supply facility, the heat amount in various temperature ranges can be obtained. The present invention can also be applied to this.
(3) In each of the above embodiments, the removable heat storage container is transferred in a state where the heat medium in the heat medium flow path is excluded, but the present invention is not limited to this, and the heat medium flow path is not limited to this. The removable heat storage container may be stored or transported in a state filled with a heat medium. In this case, the sensible heat maintained by the heat medium during heat exchange with the heat supply facility or the heat demand facility can also be stored or transferred.
(4) In each of the embodiments described above, an evaporation condenser in which a condenser in the dehydration reaction of the chemical heat storage material and an evaporator in the hydration reaction are integrated is used. However, the present invention is not limited to this. However, these devices may be employed as separate devices. In this way, when the evaporative condenser is separated, a condenser for the dehydration reaction is arranged in the heat supply facility, and an evaporator for the hydration reaction is arranged in the heat demand facility. Good.
(5) In each of the above embodiments, an evaporator condenser in which a condenser in the dehydration reaction of the chemical heat storage material and an evaporator in the hydration reaction are integrated is used. However, the present invention is not limited to this. Instead of adopting a condenser for the dehydration reaction in the heat supply facility, the water vapor generated by the dehydration reaction of the chemical heat storage material may be directly released to the outside of the removable heat storage container. On the other hand, the evaporator for the hydration reaction may not be employed in the heat demand facility, and the steam from the steam pipe in the facility may be directly supplied to the inside of the removable heat storage container. Furthermore, you may make it supply reaction water directly into the inside of a detachable heat storage container instead of water vapor | steam.
10、20、110、120、210、220…蓄放熱設備(熱供給設備又は熱需要設備)、
30、130、230…着脱式蓄熱容器、31、131、231…化学蓄熱材、
11、111、211…熱供給部、21、121、221…熱需要部、
12、22、32、112、122、132、212、222、232…熱交換器、
13、23、113、123、213、223…蒸発凝縮器、
14、24、114、124、214、224…反応水タンク、
15、25、115、125、215、225…膨張タンク、
16、26、116、126…回収タンク、16a、16b、26a、26b、116a、116b、126a、126b…回収流路、
216、226…窒素ガスタンク、216c、226c…窒素ガス流路、
17、27、33、117、127、133、217、227、233…熱媒流路、
40、50、140、150、240、250…流路接続部、
41、51、141、151、241、251…管継手、
42、43、44、52、53、54、142、143、144、152、153、
154、156、242、243、244、252、253、254、256…バルブ、
45、55、145、155、245、255…配管接続部、
257…真空ポンプ、A…保管庫、熱量Q…熱量。
10, 20, 110, 120, 210, 220 ... heat storage / dissipation equipment (heat supply equipment or heat demand equipment),
30, 130, 230 ... Detachable heat storage container, 31, 131, 231 ... Chemical heat storage material,
11, 111, 211 ... heat supply unit, 21, 121, 221 ... heat demand unit,
12, 22, 32, 112, 122, 132, 212, 222, 232 ... heat exchangers,
13, 23, 113, 123, 213, 223 ... evaporative condenser,
14, 24, 114, 124, 214, 224 ... reaction water tank,
15, 25, 115, 125, 215, 225 ... expansion tank,
16, 26, 116, 126 ... recovery tank, 16a, 16b, 26a, 26b, 116a, 116b, 126a, 126b ... recovery flow path,
216, 226 ... Nitrogen gas tank, 216c, 226c ... Nitrogen gas flow path,
17, 27, 33, 117, 127, 133, 217, 227, 233 ... heat medium flow path,
40, 50, 140, 150, 240, 250 ... flow path connection part,
41, 51, 141, 151, 241, 251 ... pipe fittings,
42, 43, 44, 52, 53, 54, 142, 143, 144, 152, 153,
154, 156, 242, 243, 244, 252, 253, 254, 256 ... valves,
45, 55, 145, 155, 245, 255 ... piping connection part,
257 ... Vacuum pump, A ... Storage, heat quantity Q ... heat quantity.
Claims (8)
脱水反応により蓄熱し水和反応により放熱する化学蓄熱材を内封し、当該化学蓄熱材と熱交換するための熱媒体を循環する第2熱媒流路を備えた第2熱交換器を具備する着脱式蓄熱容器とを有し、
前記蓄放熱設備から前記着脱式蓄熱容器を離脱して保管又は移送し、当該着脱式蓄熱容器を同一又は異なる蓄放熱設備に装着して蓄熱した熱量を利用するにあたり、
前記着脱式蓄熱容器への蓄熱段階において、前記第1熱媒流路と前記第2熱媒流路とを連通して、これらの熱媒流路の間で熱媒体を循環させることにより前記蓄放熱設備で発生した熱量を前記化学蓄熱材に供給して脱水反応を生じさせて当該着脱式蓄熱容器に蓄熱し、
前記着脱式蓄熱容器を保管又は移送する管理段階において、前記第2熱媒流路を前記第1熱媒流路から連通解除した状態で当該着脱式蓄熱容器を保管又は移送し、
前記着脱式蓄熱容器からの放熱段階において、前記第2熱媒流路と前記第1熱媒流路とを連通して、これらの熱媒流路の間で熱媒体を循環させることにより前記化学蓄熱材に蓄熱した熱量を前記化学蓄熱材の水和反応で放熱して前記蓄放熱設備で利用するようにした蓄熱管理システムであって、
前記第2熱媒流路を前記第1熱媒流路と連通する際に、これらの熱媒流路間を配管接続する接続操作を行い、この接続操作の後に配管接続部に残留する残留ガスを排除する排気操作を行い、この排気操作の後に当該第2熱媒流路を前記第1熱媒流路と連通して前記配管接続部に熱媒体を充填する連通操作を行う一方、
前記第2熱媒流路を前記第1熱媒流路から連通解除する際に、当該第2熱媒流路を前記第1熱媒流路から連通解除する連通解除操作を行い、この連通解除操作を行った後に前記配管接続部に残留する熱媒体を排除する排液操作を行い、この排液操作を行った後にこれらの熱媒流路間を接続解除する接続解除操作を行うことを特徴とする蓄熱管理システム。 One or more heat storage / dissipation facilities including a first heat exchanger having a first heat medium flow path for circulating a heat medium for heat exchange with a heat supply unit or a heat supply and demand unit;
A second heat exchanger having a second heat medium flow path that encloses a chemical heat storage material that stores heat by dehydration reaction and releases heat by a hydration reaction and circulates a heat medium for heat exchange with the chemical heat storage material A removable heat storage container
In detaching and storing or transferring the detachable heat storage container from the heat storage facility, and using the amount of heat stored by attaching the detachable heat storage container to the same or different heat storage facility,
In the stage of storing heat in the detachable heat storage container, the first heat medium flow path and the second heat medium flow path are communicated, and the heat medium is circulated between the heat medium flow paths to thereby store the heat storage. Supply the amount of heat generated in the heat dissipation facility to the chemical heat storage material to cause a dehydration reaction and store heat in the removable heat storage container,
In the management stage of storing or transferring the detachable heat storage container, the detachable heat storage container is stored or transferred in a state in which the second heat medium flow path is released from the first heat medium flow path.
In the heat release stage from the detachable heat storage container, the second heat medium flow path and the first heat medium flow path are communicated, and the heat medium is circulated between the heat medium flow paths, thereby A heat storage management system in which the amount of heat stored in the heat storage material is dissipated by the hydration reaction of the chemical heat storage material and used in the heat storage and heat dissipation facility,
When the second heat medium flow path communicates with the first heat medium flow path, a connection operation for connecting the heat medium flow paths is performed, and the residual gas remaining in the pipe connection portion after the connection operation Exhaust operation is performed, and after the exhaust operation, the second heat medium flow path is communicated with the first heat medium flow path, and the communication operation for filling the pipe connection portion with the heat medium is performed.
When releasing the communication of the second heat medium flow path from the first heat medium flow path, a communication release operation for releasing the communication of the second heat medium flow path from the first heat medium flow path is performed. A drainage operation for removing the heat medium remaining in the pipe connection portion after the operation is performed, and a connection release operation for releasing the connection between the heat medium flow paths is performed after the drainage operation is performed. Thermal storage management system.
前記着脱式蓄熱容器を保管又は移送することにより前記第1蓄放熱設備で発生する熱量を前記第2蓄放熱設備で利用するにあたり、
前記管理段階において、前記第2熱媒流路を前記第1蓄放熱設備の第1熱媒流路及び前記第2蓄放熱設備の第1熱媒流路から連通解除した状態で当該着脱式蓄熱容器を保管又は移送することを特徴とする請求項1に記載の蓄熱管理システム。 The heat storage / radiation facility consists of a first heat storage / heat dissipation facility for supplying heat and a second heat storage / heat dissipation facility for heat demand,
In using the amount of heat generated in the first heat storage / dissipation facility by storing or transferring the removable heat storage container in the second heat storage / dissipation facility,
In the management stage, the detachable heat storage in a state where the second heat medium flow passage is released from the first heat medium flow passage of the first heat storage / radiation facility and the first heat medium flow passage of the second heat storage / radiation facility. The heat storage management system according to claim 1, wherein the container is stored or transported.
前記排液操作において前記配管接続部と前記第2熱媒流路内の両方に残留する熱媒体を排除する一方、
前記排気操作において前記配管接続部及び前記第2熱媒流路内に残留する残留ガスを排除した後に、前記連通操作において前記配管接続部と前記第2熱媒流路内の両方に熱媒体を充填することを特徴とする請求項1又は2に記載の蓄熱管理システム。 In order to store or transfer the removable heat storage container in a state where the heat medium in the second heat medium flow path is excluded in the management stage,
While eliminating the heat medium remaining in both the pipe connection portion and the second heat medium flow path in the drain operation,
After removing the residual gas remaining in the pipe connection portion and the second heat medium flow path in the exhaust operation, a heat medium is applied to both the pipe connection portion and the second heat medium flow path in the communication operation. The heat storage management system according to claim 1, wherein the heat storage management system is filled.
前記排気操作において前記化学蓄熱材から前記第2熱交換器を介して供給される熱量により前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第2熱媒流路内の両方に残留する熱媒体を気化することにより前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第2熱媒流路内の両方に残留する前記残留ガスを排除することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の蓄熱管理システム。 While part of the heat medium is vaporized by depressurizing both the pipe connection part or the pipe connection part and the second heat medium flow path in the drainage operation, while removing the liquid heat medium,
In the exhaust operation, the pipe connection part or the heat medium remaining in both the pipe connection part and the second heat medium flow path is vaporized by the amount of heat supplied from the chemical heat storage material through the second heat exchanger. The said residual gas remaining in both the said pipe connection part or the said pipe connection part and the said 2nd heat-medium flow path by doing is excluded, The any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. Thermal storage management system.
前記排気操作において熱媒体が含有する或いは熱媒体が一部分解した低沸点成分を供給することにより前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第2熱媒流路内の両方に残留する前記残留ガスを排除することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の蓄熱管理システム。 By supplying the low boiling point component that the heat medium contains or the heat medium is partially decomposed in the drain operation, the heat medium is removed from both the pipe connection part or the pipe connection part and the second heat medium flow path. While
The residual gas that remains in the pipe connection part or both the pipe connection part and the second heat medium flow path by supplying a low-boiling-point component that the heat medium contains or partly decomposes in the exhaust operation. The heat storage management system according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat storage management system is excluded.
前記排気操作において前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第2熱媒流路内の両方を減圧することにより前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第2熱媒流路内の両方に残留する不活性ガス及び前記残留ガスを排除することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の蓄熱管理システム。 While removing the heat medium from both the pipe connection part or the pipe connection part and the second heat medium flow path by supplying an inert gas in the drain operation,
In the exhaust operation, by reducing the pressure in both the pipe connection part or the pipe connection part and the second heat medium flow path, both the pipe connection part or the pipe connection part and the second heat medium flow path are provided. The heat storage management system according to any one of claims 1 to 4, wherein the remaining inert gas and the residual gas are excluded.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013269137A JP6263384B2 (en) | 2013-12-26 | 2013-12-26 | Thermal storage management system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013269137A JP6263384B2 (en) | 2013-12-26 | 2013-12-26 | Thermal storage management system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015124931A true JP2015124931A (en) | 2015-07-06 |
JP6263384B2 JP6263384B2 (en) | 2018-01-17 |
Family
ID=53535752
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013269137A Active JP6263384B2 (en) | 2013-12-26 | 2013-12-26 | Thermal storage management system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6263384B2 (en) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS604794A (en) * | 1983-06-24 | 1985-01-11 | Ebara Corp | Transportation of heat |
JPH02259392A (en) * | 1989-03-31 | 1990-10-22 | Chubu Electric Power Co Inc | Chemical heat storage device and operation thereof |
JPH0783590A (en) * | 1993-09-13 | 1995-03-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Heat accumulating device utilizing latent heat |
JPH07113592A (en) * | 1993-10-19 | 1995-05-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Heat accumulation device |
JP2007064614A (en) * | 2005-08-03 | 2007-03-15 | Kobelco Eco-Solutions Co Ltd | Method for storing heat in heat storage apparatus, and heat storage system |
JP2008157578A (en) * | 2006-12-26 | 2008-07-10 | Kobe Steel Ltd | Heat storage system and heat storage device |
JP2009041895A (en) * | 2007-07-17 | 2009-02-26 | Kobelco Eco-Solutions Co Ltd | Air purge device for heat exchange system, air purge method for heat exchange system, heat exchange system, and heat transport system |
US20110277747A1 (en) * | 2008-07-14 | 2011-11-17 | The Regents Of The University Of California | Systems and methods for solar energy storage, transportation, and conversion |
JP2015124946A (en) * | 2013-12-26 | 2015-07-06 | 豊田通商株式会社 | Heat storage management system |
-
2013
- 2013-12-26 JP JP2013269137A patent/JP6263384B2/en active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS604794A (en) * | 1983-06-24 | 1985-01-11 | Ebara Corp | Transportation of heat |
JPH02259392A (en) * | 1989-03-31 | 1990-10-22 | Chubu Electric Power Co Inc | Chemical heat storage device and operation thereof |
JPH0783590A (en) * | 1993-09-13 | 1995-03-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Heat accumulating device utilizing latent heat |
JPH07113592A (en) * | 1993-10-19 | 1995-05-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Heat accumulation device |
JP2007064614A (en) * | 2005-08-03 | 2007-03-15 | Kobelco Eco-Solutions Co Ltd | Method for storing heat in heat storage apparatus, and heat storage system |
JP2008157578A (en) * | 2006-12-26 | 2008-07-10 | Kobe Steel Ltd | Heat storage system and heat storage device |
JP2009041895A (en) * | 2007-07-17 | 2009-02-26 | Kobelco Eco-Solutions Co Ltd | Air purge device for heat exchange system, air purge method for heat exchange system, heat exchange system, and heat transport system |
US20110277747A1 (en) * | 2008-07-14 | 2011-11-17 | The Regents Of The University Of California | Systems and methods for solar energy storage, transportation, and conversion |
JP2015124946A (en) * | 2013-12-26 | 2015-07-06 | 豊田通商株式会社 | Heat storage management system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6263384B2 (en) | 2018-01-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4235250B2 (en) | Thermal storage method and thermal storage system | |
JP5231076B2 (en) | Chemical heat storage system | |
EP2835609B1 (en) | Loop thermosiphon emergency cooling system | |
JP5397327B2 (en) | Chemical heat storage device | |
JP2013506109A (en) | Heat transfer system using thermal energy storage material | |
EP3252417B1 (en) | Heat storage container and heat storage device provided with heat storage container | |
JP2005024231A (en) | Heat storage type heat pump system | |
JP5531334B2 (en) | Chemical heat pump container | |
JP6339898B2 (en) | Radioiodine removal device and nuclear power plant | |
JP6215048B2 (en) | Thermal storage management system | |
JP6263384B2 (en) | Thermal storage management system | |
JP2016070542A (en) | Heat storage container and heat storage device with the same | |
CN109863359B (en) | Heat storage device, heat release system and method of using same | |
JP2016118315A (en) | Chemical heat storage reactor and heat transport system using the same | |
JP6400925B2 (en) | Heat storage system | |
JP2013221712A (en) | Heat transfer system, heat transfer unit, and heat transfer method | |
CN109642776B (en) | Heat storage system, heat storage container, heat storage device using heat storage container, and heating device using heat storage device | |
KR20160067994A (en) | Cooling device and method for cooling a medium | |
JP2016035347A (en) | Flat heat accumulator, heat accumulator unit including flat heat accumulator, and heat accumulation device including heat accumulator unit | |
JPH0128304B2 (en) | ||
JP7269583B2 (en) | Steam generator and steam generation system | |
JP2017219234A (en) | Heat storage container and heat storage device including heat storage container | |
JP6386347B2 (en) | Gas-liquid separator | |
JP2016095061A (en) | Expansion tank and heat medium management method utilizing the same | |
JP5653336B2 (en) | Chemical heat pump |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20161102 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170823 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170912 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171108 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20171113 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171212 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171218 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6263384 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |