JP2016118315A - Chemical heat storage reactor and heat transport system using the same - Google Patents
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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化学蓄熱材に蓄熱し、この蓄熱した化学蓄熱材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化学蓄熱反応器及びこれを利用した熱輸送システムに関するものである。 The present invention relates to a chemical heat storage reactor for storing heat energy such as exhaust heat released to the environment in a chemical heat storage material, and storing the chemical heat storage material for use in storage or transfer to a place where heat energy is required, and the same. The present invention relates to a heat transport system using
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、化学蓄熱材を収容した蓄熱容器を利用して熱エネルギーを化学物質に変換し、蓄熱した蓄熱容器を長期間保管し或いは遠隔地に安定して移送することにより好適な熱輸送システムが成立する。 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, a suitable heat transport system is established by converting heat energy into chemical substances using a heat storage container containing a chemical heat storage material and storing the heat storage container for a long period of time or stably transferring it to a remote place. To do.
一般に、熱エネルギーを放出する熱供給源から蓄熱容器内の蓄熱材への熱エネルギーの移動、及び、蓄熱した蓄熱容器内の蓄熱材から熱需要源への熱エネルギーの移動には、それぞれ熱媒体が循環する熱媒流路を利用する。具体的には、蓄熱容器は、その内部に蓄熱材、熱交換器及び充填された熱媒体を有している。一方、熱供給源及び熱需要源は、それぞれ熱交換器及び熱媒体を充填した熱媒流路を有している。 In general, the transfer of heat energy from a heat supply source that releases heat energy to the heat storage material in the heat storage container, and the transfer of heat energy from the heat storage material in the heat storage container to the heat demand source, respectively, Uses a heat medium flow path that circulates. Specifically, the heat storage container has a heat storage material, a heat exchanger, and a filled heat medium therein. On the other hand, the heat supply source and the heat demand source have heat medium flow paths filled with a heat exchanger and a heat medium, respectively.
そこで、蓄熱材への蓄熱段階においては、蓄熱容器の熱媒配管を熱供給源の熱媒流路に接続し、相互に熱媒体を循環させることにより熱供給源の熱エネルギーを蓄熱容器内の蓄熱材に蓄熱する。蓄熱後の蓄熱容器は、熱供給源から切り離して熱需要源へ移送する。次に、蓄熱材からの放熱段階においては、蓄熱容器の熱媒配管を熱需要源の熱媒流路に接続し、相互に熱媒体を循環させることにより蓄熱材から放熱される熱エネルギーを熱需要源に供給する。放熱後の蓄熱容器は、熱需要源から切り離して再度、熱供給源へ移送する。 Therefore, in the stage of storing heat in the heat storage material, the heat medium pipe of the heat storage container is connected to the heat medium flow path of the heat supply source, and the heat medium of the heat supply source is circulated between the heat medium in the heat storage container. Stores heat in the heat storage material. The heat storage container after heat storage is separated from the heat supply source and transferred to the heat demand source. Next, in the heat dissipation stage from the heat storage material, the heat medium pipe of the heat storage container is connected to the heat medium flow path of the heat demand source, and the heat energy radiated from the heat storage material is heated by circulating the heat medium mutually. Supply to demand sources. The heat storage container after heat radiation is separated from the heat demand source and transferred again to the heat supply source.
このような熱輸送システムにおいて、熱供給源と熱需要源との間を移送される蓄熱容器は、その内部に蓄熱材、熱交換器、及び熱媒体を収容する。更に、蓄熱材が化学蓄熱材であって、蓄熱・放熱の化学反応に反応水などが関与する場合には、蓄熱容器の内部に蒸発凝縮器が収容されることがある。従って、蓄熱容器に占める蓄熱材以外の容積が大きくなり、蓄熱容器が大型化して対容量当たりの見掛けの蓄熱密度が小さくなる。また、蓄熱容器に占める蓄熱材以外の重量が重くなり、蓄熱容器が重量化して対重量当たりの見掛けの蓄熱密度が小さくなる。このように、蓄熱容器が大型化・重量化して見掛けの蓄熱密度が小さくなると、熱輸送システムにおける輸送コストが高くなるという問題があった。 In such a heat transport system, a heat storage container transferred between a heat supply source and a heat demand source accommodates a heat storage material, a heat exchanger, and a heat medium therein. Furthermore, when the heat storage material is a chemical heat storage material and reaction water or the like is involved in the chemical reaction of heat storage and heat dissipation, an evaporation condenser may be accommodated inside the heat storage container. Accordingly, the volume other than the heat storage material in the heat storage container is increased, the heat storage container is enlarged, and the apparent heat storage density per capacity is reduced. In addition, the weight other than the heat storage material in the heat storage container becomes heavy, the heat storage container becomes heavier, and the apparent heat storage density per weight decreases. As described above, when the heat storage container is increased in size and weight and the apparent heat storage density is reduced, there is a problem that the transportation cost in the heat transportation system is increased.
そこで、蓄熱容器を小型化・軽量化して見掛けの蓄熱密度を大きくする試みがなされている。例えば、下記特許文献1に係るケミカルヒートポンプコンテナは、化学蓄熱反応器を利用するものである。この発明は、蓄熱材を収容した化学蓄熱反応器と蒸発凝縮器とをコンパクトにまとめて小型化し、車両で搬送できるようにしたものである。また、下記特許文献2に係る熱輸送システム及び熱輸送方法は、化学蓄熱材を利用するものではないが、蓄熱容器の移送時に熱媒体を蓄熱容器から取り出して軽量化し、低コストで移送するというものである。 Therefore, attempts have been made to increase the apparent heat storage density by reducing the size and weight of the heat storage container. For example, a chemical heat pump container according to Patent Document 1 below uses a chemical heat storage reactor. In the present invention, the chemical heat storage reactor containing the heat storage material and the evaporative condenser are combined in a compact size and can be transported by a vehicle. In addition, the heat transport system and the heat transport method according to Patent Document 2 described below do not use a chemical heat storage material, but when the heat storage container is transferred, the heat medium is taken out from the heat storage container to reduce the weight, and is transferred at a low cost. Is.
ところで、上記特許文献1に係るケミカルヒートポンプコンテナは、蓄熱容器をコンパクトにまとめて小型化するものである。しかし、化学蓄熱反応器の他に溶液を充填した蒸発凝縮器を同時に移送するものであり、軽量化が考慮されておらず小型化にも限界があり、対重量当たりの見掛けの蓄熱密度を大きくすることは難しい。一方、上記特許文献2に係る熱輸送システムは、蓄熱容器内に収容されている熱媒体を蓄熱容器内の貯留容器から取り出して移送するものである。しかし、貯留容器が空となり蓄熱容器は軽量化するが、依然として空となった貯留容器が大きな容積を占め、対容量当たりの見掛けの蓄熱密度を大きくすることは難しい。 By the way, the chemical heat pump container according to Patent Document 1 is a compact heat storage container that is made compact. However, in addition to the chemical heat storage reactor, the evaporative condenser filled with the solution is transferred at the same time, and the weight reduction is not considered and there is a limit to downsizing, and the apparent heat storage density per weight is increased. Difficult to do. On the other hand, the heat transport system according to Patent Document 2 takes out and transfers the heat medium accommodated in the heat storage container from the storage container in the heat storage container. However, although the storage container becomes empty and the heat storage container becomes lighter, the empty storage container still occupies a large volume, and it is difficult to increase the apparent heat storage density per capacity.
そこで、本発明は、以上のようなことに対処して、蓄熱容器内の熱媒体及び熱媒体用の熱交換器を使用せず、小型化・軽量化することにより見掛けの蓄熱密度を大きくできる化学蓄熱反応器を提供することを目的とする。また、本発明は、この化学蓄熱反応器を利用して、輸送コストを抑え効率的な熱輸送を実現できる熱輸送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 can increase the apparent heat storage density by reducing the size and weight without using the heat medium in the heat storage container and the heat exchanger for the heat medium. The object is to provide a chemical heat storage reactor. Another object of the present invention is to provide a heat transport system that uses this chemical heat storage reactor and can realize efficient heat transport with reduced transport costs.
上記課題の解決にあたり、本発明者らは、鋭意研究の結果、化学蓄熱反応器と熱供給源(以下「熱供給設備」という)或いは熱需要源(以下「熱需要設備」という)との間で間接的な熱交換を行う熱媒体を使用せず、化学蓄熱材と熱供給設備から直接供給される給熱流体又は熱需要設備から直接供給される受熱流体との間で直接的な熱交換を行うことのできる化学蓄熱反応器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 intensive research, have found that between a chemical heat storage reactor and a heat supply source (hereinafter referred to as “heat supply equipment”) or a heat demand source (hereinafter referred to as “heat demand equipment”). Heat exchange between the chemical heat storage material and the heat supply fluid supplied directly from the heat supply equipment or the heat receiving fluid supplied directly from the heat demand equipment The present invention has been completed by studying a chemical heat storage reactor capable of performing the above.
即ち、本発明に係る化学蓄熱反応器は、請求項1の記載によれば、
正反応により蓄熱し逆反応により放熱する化学蓄熱材(12、22)と、当該化学蓄熱材と接触して熱交換するための流体(32、42、42a)を通過させる流体流路(13、23)と、前記化学蓄熱材及び前記流体流路とを内部に収容する蓄熱容器(11、21)とを有し、
前記化学蓄熱材への蓄熱段階において、熱供給設備(30)から供給される給熱流体(32)を前記流体流路に導入して前記化学蓄熱材と接触させることにより、当該化学蓄熱材の正反応を生じさせて蓄熱し、
前記化学蓄熱材からの放熱段階において、受熱流体(42)を前記流体流路に導入して前記化学蓄熱材と接触させることにより、当該化学蓄熱材の逆反応を生じさせて放熱すると共に、前記化学蓄熱材が放熱する熱量により前記受熱流体を加熱して前記熱需要設備(40)に導出する。
That is, the chemical heat storage reactor according to the present invention, according to the description of claim 1,
A chemical heat storage material (12, 22) that stores heat by a normal reaction and dissipates heat by a reverse reaction, and a fluid channel (13, 23), and a heat storage container (11, 21) for accommodating the chemical heat storage material and the fluid flow path therein,
In the heat storage stage to the chemical heat storage material, the heat supply fluid (32) supplied from the heat supply facility (30) is introduced into the fluid flow path and brought into contact with the chemical heat storage material. Create a positive reaction and store heat,
In the heat release stage from the chemical heat storage material, the heat receiving fluid (42) is introduced into the fluid flow path and brought into contact with the chemical heat storage material, thereby causing a reverse reaction of the chemical heat storage material to dissipate heat, and The heat receiving fluid is heated by the amount of heat dissipated by the chemical heat storage material and led to the heat demand facility (40).
また、本発明は、請求項2の記載によると、請求項1に記載の化学蓄熱反応器において、
前記蓄熱容器は、前記熱供給設備から供給される給熱流体(32)を前記流体流路に導入するための導入口、及び、前記流体流路から前記熱需要設備に前記受熱流体を導出するための導出口として、少なくとも1つの開口部(11a、11b、21a、21b)を有していることを特徴とする。
According to the description of claim 2, the present invention provides the chemical heat storage reactor according to claim 1,
The heat storage container introduces the heat receiving fluid from the fluid flow path to the heat demanding facility, and an inlet for introducing the heat supply fluid (32) supplied from the heat supply facility into the fluid flow path. It has at least one opening (11a, 11b, 21a, 21b) as a lead-out port for this purpose.
また、本発明は、請求項3の記載によると、請求項2に記載の化学蓄熱反応器において、
前記開口部は、前記化学蓄熱材に蓄熱された熱量を外部に放散しないように熱的に遮断するための蓋部材(24a、24b)を具備することを特徴とする。
According to the description of claim 3, the present invention provides the chemical heat storage reactor according to claim 2,
The opening includes a lid member (24a, 24b) for thermally blocking the amount of heat stored in the chemical heat storage material so as not to dissipate to the outside.
また、本発明は、請求項4の記載によると、請求項1〜3のいずれか1つに記載の化学蓄熱反応器において、
前記化学蓄熱材は、脱水反応を正反応として蓄熱し水和反応を逆反応として放熱する化学蓄熱材であって、
前記給熱流体は、前記化学蓄熱材の脱水反応温度以上の高温の流体であって当該化学蓄熱材に接触して脱水反応を生じさせ、
前記受熱流体は、水蒸気又は水分を含有する流体であって前記化学蓄熱材の水和反応に必要な反応水の量又は過剰の水分を含有した状態で当該化学蓄熱材に接触して水和反応を生じさせると共に、
前記化学蓄熱材が水和反応により放熱する熱量により前記受熱流体及び/又は前記過剰の水分を加熱して前記熱需要設備に導出することを特徴とする。
Moreover, according to the description of claim 4, the present invention provides the chemical heat storage reactor according to any one of claims 1 to 3,
The chemical heat storage material is a chemical heat storage material that stores heat as a dehydration reaction as a positive reaction and dissipates heat as a reverse reaction of a hydration reaction,
The heat supply fluid is a fluid having a temperature higher than the dehydration reaction temperature of the chemical heat storage material and causes contact with the chemical heat storage material to cause a dehydration reaction.
The heat receiving fluid is a fluid containing water vapor or moisture, and the amount of reaction water necessary for the hydration reaction of the chemical heat storage material or in contact with the chemical heat storage material in a state containing excess water As well as
The chemical heat storage material heats the heat-receiving fluid and / or the excess water by the amount of heat radiated by a hydration reaction, and leads to the heat demand facility.
また、本発明に係る熱輸送システムは、請求項5の記載によれば、
請求項1〜4のいずれか1つに記載の化学蓄熱反応器(10、20)と、熱供給設備(30)と、熱需要設備(40)とを有し、
前記熱供給設備から供給される熱量を前記化学蓄熱反応器に供給して前記化学蓄熱材の正反応により蓄熱し、
蓄熱後の前記化学蓄熱反応器を前記熱供給設備から離隔して保管又は移送し、
保管又は移送後の前記化学蓄熱反応器に蓄熱した熱量を前記化学蓄熱材の逆反応により放熱して前記熱需要設備で利用し、
放熱後の前記化学蓄熱反応器を前記熱需要設備から離隔した前記熱供給設備に移送して再度蓄熱を行う。
Moreover, according to the description of claim 5, the heat transport system according to the present invention is
The chemical heat storage reactor (10, 20) according to any one of claims 1 to 4, a heat supply facility (30), and a heat demand facility (40),
The amount of heat supplied from the heat supply facility is supplied to the chemical heat storage reactor to store heat by a positive reaction of the chemical heat storage material,
Store or transfer the chemical heat storage reactor after heat storage away from the heat supply equipment,
Heat stored in the chemical heat storage reactor after storage or transfer is dissipated by the reverse reaction of the chemical heat storage material and used in the heat demand facility,
The chemical heat storage reactor after heat radiation is transferred to the heat supply facility separated from the heat demand facility, and heat is stored again.
また、本発明は、請求項6の記載によると、請求項5に記載の熱輸送システムにおいて、
前記熱供給設備は、放出する熱量を前記化学蓄熱反応器に供給するための外部環境から密閉された熱供給室(31)を備え、
前記熱需要設備は、前記化学蓄熱反応器から放熱される熱量を前記熱需要設備に供給するための外部環境から密閉された熱受容室(41)を備えていることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the heat transport system according to the fifth aspect,
The heat supply facility includes a heat supply chamber (31) sealed from an external environment for supplying the amount of released heat to the chemical heat storage reactor,
The heat demand facility includes a heat receiving chamber (41) sealed from an external environment for supplying the heat demand facility with the amount of heat radiated from the chemical heat storage reactor.
また、本発明は、請求項7の記載によると、請求項6に記載の熱輸送システムにおいて、
前記熱供給室及び前記熱受容室は、いずれも内部を外部環境から密閉すると共に移送した前記化学蓄熱反応器を外部環境から内部に収容するための開閉扉(31a、41a)を具備することを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the heat transport system according to the sixth aspect,
Each of the heat supply chamber and the heat receiving chamber includes an opening / closing door (31a, 41a) for sealing the inside from the outside environment and accommodating the transferred chemical heat storage reactor from the outside environment to the inside. Features.
また、本発明は、請求項8の記載によると、請求項6に記載の熱輸送システムにおいて、
前記熱供給室及び前記熱受容室は、相互間で前記化学蓄熱反応器を移送するための外部環境から密閉された移送通路(51)を備え、
前記熱供給室及び前記熱受容室は、いずれも前記移送通路との間で前記化学蓄熱反応器を受渡しするための開閉扉(31a、41a)を具備することを特徴とする。
According to the description of claim 8, the present invention provides the heat transport system according to claim 6,
The heat supply chamber and the heat receiving chamber include a transfer passage (51) sealed from an external environment for transferring the chemical heat storage reactor between them,
Each of the heat supply chamber and the heat receiving chamber includes an open / close door (31a, 41a) for delivering the chemical heat storage reactor to and from the transfer passage.
また、本発明は、請求項9の記載によると、請求項7又は8に記載の熱輸送システムにおいて、
前記熱供給室及び前記熱受容室、並びに/又は、前記移送通路は、内部を減圧状態に維持するための減圧機構(34、44、52、34a、44a、52a、VP)を具備することを特徴とする。
According to the description of claim 9, the present invention provides the heat transport system according to claim 7 or 8,
The heat supply chamber and the heat receiving chamber, and / or the transfer passage are provided with a decompression mechanism (34, 44, 52, 34a, 44a, 52a, VP) for maintaining the interior in a decompressed state. Features.
また、本発明は、請求項10の記載によると、請求項6に記載の熱輸送システムにおいて、
前記熱供給室は、外部環境から密閉された熱供給準備室(83)を備え、
前記熱受容室は、外部環境から密閉された熱受容準備室(85)を備え、
前記熱供給室及び前記熱受容室は、いずれも前記熱供給準備室又は前記熱受容準備室との間で前記化学蓄熱反応器を受渡しするための開閉扉(31a、41a)を具備し、
前記熱供給準備室及び前記熱受容準備室は、いずれも前記化学蓄熱反応器を外部環境から内部に収容するための他の開閉扉(83a、85a)を具備することを特徴とする。
According to the description of claim 10, the present invention provides the heat transport system according to claim 6,
The heat supply chamber includes a heat supply preparation chamber (83) sealed from the external environment,
The heat receiving chamber includes a heat receiving preparation chamber (85) sealed from the outside environment,
Each of the heat supply chamber and the heat receiving chamber includes an open / close door (31a, 41a) for transferring the chemical heat storage reactor between the heat supply preparing chamber or the heat receiving preparation chamber,
Each of the heat supply preparation chamber and the heat reception preparation chamber includes other open / close doors (83a, 85a) for accommodating the chemical heat storage reactor from the outside environment.
また、本発明は、請求項11の記載によると、請求項6に記載の熱輸送システムにおいて、
前記熱供給室は、外部環境から密閉された熱供給準備室(63)を備え、
前記熱受容室は、外部環境から密閉された熱受容準備室(65)を備え、
前記熱供給準備室及び前記熱受容準備室は、相互間で前記化学蓄熱反応器を移送するための外部環境から密閉された移送往路(61)及び移送復路(62)とを備え、
前記熱供給室及び前記熱受容室は、いずれも前記熱供給準備室又は前記熱受容準備室との間で前記化学蓄熱反応器を受渡しするための開閉扉(31a、41a)を具備し、
前記熱供給準備室及び前記熱受容準備室は、いずれも前記移送往路及び移送復路との間で、それぞれ前記化学蓄熱反応器を受渡しするための開閉扉(63a、63b、65a、65b)を具備することを特徴とする。
According to the description of claim 11, the present invention provides the heat transport system according to claim 6,
The heat supply chamber includes a heat supply preparation chamber (63) sealed from the external environment,
The heat receiving chamber includes a heat receiving preparation chamber (65) sealed from the outside environment,
The heat supply preparation chamber and the heat reception preparation chamber comprise a transfer forward path (61) and a transfer return path (62) sealed from an external environment for transferring the chemical heat storage reactor between each other,
Each of the heat supply chamber and the heat receiving chamber includes an open / close door (31a, 41a) for transferring the chemical heat storage reactor between the heat supply preparing chamber or the heat receiving preparation chamber,
Each of the heat supply preparation chamber and the heat reception preparation chamber includes an open / close door (63a, 63b, 65a, 65b) for delivering the chemical heat storage reactor between the transfer forward path and the transfer return path, respectively. It is characterized by doing.
また、本発明は、請求項12の記載によると、請求項10又は11に記載の熱輸送システムにおいて、
前記熱供給室及び前記熱受容室、前記熱供給準備室及び前記熱受容準備室、並びに/又は、前記移送往路及び前記移送復路は、内部を減圧状態に維持するための減圧機構(64、66、84、86、64a、66a、84a、86a、VP)を具備することを特徴とする。
According to the description of claim 12, the present invention provides the heat transport system according to claim 10 or 11,
The heat supply chamber and the heat reception chamber, the heat supply preparation chamber and the heat reception preparation chamber, and / or the transfer forward path and the transfer return path are decompression mechanisms (64, 66) for maintaining the interior in a decompressed state. , 84, 86, 64a, 66a, 84a, 86a, VP).
上記請求項1に記載の構成によれば、化学蓄熱反応器は蓄熱容器を有し、その内部に化学蓄熱材と流体流路とを収容している。化学蓄熱材は、正反応により蓄熱し逆反応により放熱する物質から構成されており、流体流路を通過する流体(給熱流体又は受熱流体)との間で直接的な熱交換をすることができる。すなわち、蓄熱段階においては、化学蓄熱材が熱供給設備から供給される給熱流体と接触して正反応を生じ、熱媒体を利用することなく直接的に蓄熱することができる。一方、放熱段階においては、化学蓄熱材が受熱流体と接触して逆反応を生じ、熱媒体を利用することなく直接的に放熱することができる。この放熱段階においては、化学蓄熱材が放熱する熱量により受熱流体を直接的に加熱して熱需要設備に供給することができる。 According to the structure of the said Claim 1, a chemical thermal storage reactor has a thermal storage container, and accommodates the chemical thermal storage material and the fluid flow path in the inside. A chemical heat storage material is composed of a substance that stores heat by a normal reaction and dissipates heat by a reverse reaction, and can directly exchange heat with a fluid (heat supply fluid or heat reception fluid) that passes through a fluid flow path. it can. That is, in the heat storage stage, the chemical heat storage material comes into contact with the heat supply fluid supplied from the heat supply facility to cause a positive reaction, and can store heat directly without using a heat medium. On the other hand, in the heat dissipation stage, the chemical heat storage material comes into contact with the heat receiving fluid to cause a reverse reaction, and heat can be directly radiated without using a heat medium. In this heat radiation stage, the heat receiving fluid can be directly heated by the amount of heat radiated by the chemical heat storage material and supplied to the heat demand facility.
よって、上記請求項1に記載の構成によれば、熱媒体及び熱媒体用の熱交換器を使用することがないので、化学蓄熱反応器を小型化・軽量化することができる。このことにより、化学蓄熱反応器の見掛けの蓄熱密度を大きくすることができる。 Therefore, according to the structure of the said Claim 1, since a heat exchanger for heat media and heat media is not used, a chemical heat storage reactor can be reduced in size and weight. This makes it possible to increase the apparent heat storage density of the chemical heat storage reactor.
また、上記請求項2に記載の構成によれば、化学蓄熱反応器の蓄熱容器は、熱供給設備から供給される給熱流体を流体流路に導入するための導入口となる開口部を有している。また、蓄熱容器は、流体流路から熱需要設備に受熱流体を導出するための導出口となる開口部を有している。これらの導入口及び導出口は、1つの開口部からなるものであってもよく、或いは別の開口部からなるものであってもよい。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より具体的に達成することができる。 Further, according to the configuration described in claim 2, the heat storage container of the chemical heat storage reactor has an opening serving as an inlet for introducing the heat supply fluid supplied from the heat supply facility into the fluid flow path. doing. The heat storage container has an opening serving as a lead-out port for leading the heat-receiving fluid from the fluid flow path to the heat demand facility. These inlets and outlets may be composed of one opening or may be composed of another opening. Therefore, also in the configuration of the second aspect, the same effect as that of the first aspect can be achieved more specifically.
また、上記請求項3に記載の構成によれば、蓄熱容器が有する開口部は、蓋部材を具備するものであってもよい。この蓋部材は、蓄熱容器を外部環境から熱的に遮断するためのものである。このことにより、移送中の化学蓄熱反応器内の化学蓄熱材に蓄熱された熱量が外部に放散することがない。よって、上記請求項3に記載の構成においても、請求項2と同様の作用効果を達成することができると共に、より効率的な熱輸送を行うことができる。 Moreover, according to the structure of the said Claim 3, the opening part which a thermal storage container has may comprise a cover member. This lid member is for thermally shutting off the heat storage container from the external environment. This prevents the amount of heat stored in the chemical heat storage material in the chemical heat storage reactor being transferred from being dissipated to the outside. Therefore, also in the structure of the said Claim 3, while being able to achieve the effect similar to Claim 2, more efficient heat transport can be performed.
また、上記請求項4に記載の構成によれば、化学蓄熱材は、脱水反応を正反応として蓄熱し水和反応を逆反応として放熱する化学蓄熱材であってもよい。また、この化学蓄熱材においては、給熱流体は、化学蓄熱材の脱水反応温度以上の高温の流体である。このことにより、給熱流体が接触した化学蓄熱材は、脱水反応を生じて蓄熱する。一方、受熱流体は、水蒸気であってもよく、又は水分を含有する流体であってもよい。この受熱流体は、化学蓄熱材の水和反応に必要な反応水の量を含んでおり、又は反応水の量よりも過剰の水分を含有した状態であってもよい。このことにより、受熱流体が接触した化学蓄熱材は、反応水を得て水和反応を生じて放熱する。このとき、水和反応で放熱する熱量により受熱流体が加熱される。また、受熱流体が含有する過剰の水分が加熱される。このようにして加熱された受熱流体は、熱需要設備に導出されて利用される。よって、上記請求項4に記載の構成においても、請求項1〜3と同様の作用効果をより一層、具体的に達成することができる。 Moreover, according to the structure of the said Claim 4, a chemical heat storage material may be a chemical heat storage material which heat-stores dehydration reaction as a normal reaction and radiates heat | fever using a hydration reaction as a reverse reaction. In this chemical heat storage material, the heat supply fluid is a fluid having a temperature higher than the dehydration reaction temperature of the chemical heat storage material. Thereby, the chemical heat storage material in contact with the heat supply fluid generates a dehydration reaction and stores heat. On the other hand, the heat receiving fluid may be water vapor or a fluid containing moisture. This heat receiving fluid contains the amount of reaction water necessary for the hydration reaction of the chemical heat storage material, or may contain a water content that is excessive than the amount of reaction water. Thus, the chemical heat storage material in contact with the heat receiving fluid obtains reaction water, causes a hydration reaction, and dissipates heat. At this time, the heat receiving fluid is heated by the amount of heat released by the hydration reaction. In addition, excess moisture contained in the heat receiving fluid is heated. The heat receiving fluid heated in this way is led to a heat demand facility and used. Therefore, also in the structure of the said Claim 4, the effect similar to Claims 1-3 can be achieved still more concretely.
また、上記請求項5に記載の構成によれば、熱輸送システムは、請求項1〜4のいずれか1つに記載の化学蓄熱反応器と、熱供給設備と、熱需要設備とを有している。この熱輸送システムにおいては、まず、化学蓄熱反応器を熱供給設備に接続し、熱供給設備から供給される熱量を化学蓄熱反応器に供給して化学蓄熱材の正反応により蓄熱する。次に、蓄熱後の化学蓄熱反応器を熱供給設備から切り離して、離隔した位置に保管又は移送する。その後、保管又は移送後の化学蓄熱反応器を熱需要設備に接続し、化学蓄熱反応器に蓄熱した熱量を化学蓄熱材の逆反応により放熱して熱需要設備で利用する。次に、放熱後の化学蓄熱反応器を熱需要設備から切り離して、離隔した位置にある熱供給設備に移送して再度蓄熱を行う。 Moreover, according to the structure of the said Claim 5, a heat transport system has the chemical thermal storage reactor as described in any one of Claims 1-4, heat supply equipment, and heat demand equipment. ing. In this heat transport system, first, a chemical heat storage reactor is connected to a heat supply facility, and the amount of heat supplied from the heat supply facility is supplied to the chemical heat storage reactor to store heat by a positive reaction of the chemical heat storage material. Next, the chemical heat storage reactor after heat storage is separated from the heat supply equipment and stored or transferred to a separated position. Thereafter, the chemical heat storage reactor after storage or transfer is connected to the heat demand facility, and the heat stored in the chemical heat storage reactor is dissipated by the reverse reaction of the chemical heat storage material and used in the heat demand facility. Next, the chemical heat storage reactor after heat radiation is disconnected from the heat demand facility, transferred to a heat supply facility at a remote location, and reheated.
よって、この熱輸送システムにおいては、小型化・軽量化して見掛けの蓄熱密度を大きくした化学蓄熱反応器を利用して、輸送コストを抑え効率的な熱輸送を実現することができる。 Therefore, in this heat transport system, it is possible to realize efficient heat transport by reducing the transport cost by using a chemical heat storage reactor that is reduced in size and weight and has an increased apparent heat storage density.
また、上記請求項6に記載の構成によれば、熱供給設備は、外部環境から密閉された熱供給室を備えていてもよい。この熱供給室は、熱供給設備が放出する熱量を化学蓄熱反応器に供給する。一方、熱需要設備は、外部環境から密閉された熱受容室を備えている。この熱受容室は、化学蓄熱反応器から放熱される熱量を熱需要設備に供給する。このことにより、化学蓄熱反応器と熱供給設備又は熱需要設備との熱交換における熱交換効率が向上する。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, the heat supply equipment may be provided with the heat supply chamber sealed from the external environment. The heat supply chamber supplies the amount of heat released by the heat supply facility to the chemical heat storage reactor. On the other hand, the heat demand facility includes a heat receiving chamber sealed from the outside environment. The heat receiving chamber supplies the heat demand facility with the amount of heat radiated from the chemical heat storage reactor. This improves the heat exchange efficiency in the heat exchange between the chemical heat storage reactor and the heat supply facility or the heat demand facility. 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、熱供給室及び熱受容室は、いずれも内部を外部環境から密閉するための開閉扉を具備していてもよい。この開閉扉は、移送した化学蓄熱反応器を外部環境から内部に収容するために使用される。このことにより、化学蓄熱反応器と熱供給設備又は熱需要設備との熱交換において外部環境に放散される熱量が軽減する。よって、上記請求項7に記載の構成においても、請求項6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 7, both the heat supply chamber and the heat receiving chamber may comprise the opening-and-closing door for sealing an inside from an external environment. This open / close door is used to accommodate the transferred chemical heat storage reactor from the outside environment. This reduces the amount of heat dissipated to the external environment in heat exchange between the chemical heat storage reactor and the heat supply facility or heat demand facility. Therefore, also in the structure of the said Claim 7, the effect similar to Claim 6 can be achieved further.
また、上記請求項8に記載の構成によれば、熱供給室及び熱受容室は、外部環境から密閉された移送通路を備えていてもよい。この移送通路は、熱供給室及び熱受容室の相互間で化学蓄熱反応器を移送するためのものである。このことにより、移送中の化学蓄熱反応器内の化学蓄熱材に蓄熱された熱量が外部に放散することがない。よって、上記請求項8に記載の構成においても、請求項6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 8, a heat supply chamber and a heat receiving chamber may be provided with the transfer path sealed from the external environment. This transfer passage is for transferring the chemical heat storage reactor between the heat supply chamber and the heat receiving chamber. This prevents the amount of heat stored in the chemical heat storage material in the chemical heat storage reactor being transferred from being dissipated to the outside. Therefore, also in the configuration according to the eighth aspect, the same function and effect as that of the sixth aspect can be further achieved.
また、上記請求項9に記載の構成によれば、熱供給室、熱受容室及び移送通路は、それぞれ内部を減圧状態に維持するための減圧機構を具備していてもよい。又は、熱供給室及び熱受容室のみが減圧機構を具備していてもよい。或いは、移送通路のみが減圧機構を具備していてもよい。この減圧機構の作用により、化学蓄熱材の熱交換効率が向上する。よって、上記請求項9に記載の構成においても、請求項7又は8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 9, the heat supply chamber, the heat receiving chamber, and the transfer passage may each be equipped with the pressure-reduction mechanism for maintaining an inside in a pressure-reduced state. Alternatively, only the heat supply chamber and the heat receiving chamber may include a pressure reducing mechanism. Alternatively, only the transfer passage may include a pressure reducing mechanism. The heat exchange efficiency of the chemical heat storage material is improved by the action of the decompression mechanism. Therefore, also in the configuration according to the ninth aspect, the same effect as that of the seventh or eighth aspect can be further achieved.
また、上記請求項10に記載の構成によれば、熱供給室は、外部環境から密閉された熱供給準備室を備えていてもよい。一方、熱受容室は、外部環境から密閉された熱受容準備室を備えていてもよい。また、熱供給室及び熱受容室は、いずれも熱供給準備室又は熱受容準備室との間で化学蓄熱反応器を受渡しするための開閉扉を具備している。更に、熱供給準備室及び熱受容準備室は、いずれも化学蓄熱反応器を外部環境から内部に収容するための他の開閉扉を具備している。このことにより、化学蓄熱反応器と熱供給設備又は熱需要設備との熱交換において外部環境に放散される熱量が軽減する。よって、上記請求項10に記載の構成においても、請求項6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 10, the heat supply chamber may be equipped with the heat supply preparation chamber sealed from the external environment. On the other hand, the heat receiving chamber may include a heat receiving preparation chamber sealed from the external environment. Each of the heat supply chamber and the heat reception chamber includes an open / close door for delivering the chemical heat storage reactor to / from the heat supply preparation chamber or the heat reception preparation chamber. Furthermore, each of the heat supply preparation chamber and the heat reception preparation chamber includes another open / close door for accommodating the chemical heat storage reactor from the outside environment. This reduces the amount of heat dissipated to the external environment in heat exchange between the chemical heat storage reactor and the heat supply facility or heat demand facility. Therefore, also in the structure of the said Claim 10, the effect similar to Claim 6 can be achieved further.
また、上記請求項11に記載の構成によれば、熱供給室は、外部環境から密閉された熱供給準備室を備えていてもよい。一方、熱受容室は、外部環境から密閉された熱受容準備室を備えていてもよい。また、熱供給準備室及び熱受容準備室は、外部環境から密閉された移送往路及び移送復路とを備えていてもよい。この移送往路及び移送復路は、熱供給準備室及び熱受容準備室の相互間で化学蓄熱反応器を移送するためのものである。また、熱供給室及び熱受容室は、いずれも熱供給準備室又は熱受容準備室との間で前記化学蓄熱反応器を受渡しするための開閉扉を具備している。更に、熱供給準備室及び熱受容準備室は、いずれも移送往路及び移送復路との間で、それぞれ化学蓄熱反応器を受渡しするための開閉扉を具備している。このことにより、移送中の化学蓄熱反応器内の化学蓄熱材に蓄熱された熱量が外部に放散することがない。よって、上記請求項11に記載の構成においても、請求項6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 11th aspect, the heat supply chamber may be equipped with the heat supply preparation chamber sealed from the external environment. On the other hand, the heat receiving chamber may include a heat receiving preparation chamber sealed from the external environment. Moreover, the heat supply preparation chamber and the heat reception preparation chamber may include a transfer forward path and a transfer return path sealed from the external environment. The transfer forward path and the transfer return path are for transferring the chemical heat storage reactor between the heat supply preparation chamber and the heat reception preparation chamber. Each of the heat supply chamber and the heat receiving chamber includes an open / close door for delivering the chemical heat storage reactor between the heat supply preparing chamber and the heat receiving preparing chamber. Furthermore, each of the heat supply preparation chamber and the heat reception preparation chamber is provided with an open / close door for delivering the chemical heat storage reactor between the transfer forward path and the transfer return path. This prevents the amount of heat stored in the chemical heat storage material in the chemical heat storage reactor being transferred from being dissipated to the outside. Therefore, also in the structure of the said 11th aspect, the effect similar to Claim 6 can be achieved further.
また、上記請求項12に記載の構成によれば、熱供給室、熱受容室、熱供給準備室、熱受容準備室、移送往路及び移送復路は、それぞれ内部を減圧状態に維持するための減圧機構を具備していてもよい。又は、熱供給室及び熱受容室のみが減圧機構を具備していてもよい。或いは、熱供給準備室及び熱受容準備室のみが減圧機構を具備していてもよい。或いは、移送往路及び移送復路のみが減圧機構を具備していてもよい。この減圧機構の作用により、化学蓄熱材の熱交換効率が向上する。よって、上記請求項12に記載の構成においても、請求項10又は11と同様の作用効果をより一層達成することができる。 Further, according to the configuration of claim 12, the heat supply chamber, the heat reception chamber, the heat supply preparation chamber, the heat reception preparation chamber, the transfer forward path, and the transfer return path are each decompressed to maintain a reduced pressure inside. A mechanism may be provided. Alternatively, only the heat supply chamber and the heat receiving chamber may include a pressure reducing mechanism. Alternatively, only the heat supply preparation chamber and the heat reception preparation chamber may include a pressure reducing mechanism. Alternatively, only the transfer forward path and the transfer return path may include a pressure reducing mechanism. The heat exchange efficiency of the chemical heat storage material is improved by the action of the decompression mechanism. Therefore, also in the structure of the said Claim 12, the effect similar to Claim 10 or 11 can be achieved further.
本発明において、熱供給設備とは、化学蓄熱反応器に熱量を放出して熱供給を行う設備、装置或いは施設等を包括していうものとする。また、熱需要設備とは、化学蓄熱反応器から熱量の供給を受けて熱需要を行う設備、装置或いは施設等を包括していうものとする。 In the present invention, the heat supply facility includes a facility, an apparatus, a facility, or the like that releases heat to the chemical heat storage reactor to supply heat. In addition, the heat demand facility includes a facility, an apparatus, a facility, or the like that receives a supply of heat from a chemical heat storage reactor and performs heat demand.
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。なお、本発明においては、化学反応における仮の名称として、化学蓄熱材の吸熱反応を正反応と呼び、化学蓄熱材の発熱反応を逆反応と呼ぶことにする。また、本発明においては、これらの物質の中でも、特に、脱水反応(本発明においては「正反応」と呼ぶ)及び水和反応(本発明においては「逆反応」と呼ぶ)により吸熱及び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, as a temporary name in the chemical reaction, the endothermic reaction of the chemical heat storage material is called a normal reaction, and the exothermic reaction of the chemical heat storage material is called a reverse reaction. In the present invention, among these substances, in particular, endothermic and exothermic reactions are caused by dehydration reaction (referred to as “forward reaction” in the present invention) and hydration reaction (referred to as “reverse reaction” in the present invention). It is preferred to use the resulting material.
これらの例としては、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。 Examples of these are calcium hydroxide-based heat storage material (reaction of CaO and Ca (OH) 2 ), barium hydroxide-based heat storage material (reaction of BaO and Ba (OH) 2 ), magnesium hydroxide-based heat storage material (MgO Reaction of alkaline earth metal oxides and hydroxides such as Mg (OH) 2 ), nickel hydroxide heat storage materials (reaction of NiO and Ni (OH) 2 ), cobalt hydroxide (II ) 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 ( Reaction of transition metal oxides and hydroxides such as reaction of CuO and Cu (OH) 2 , and typical metals such as aluminum hydroxide heat storage material (reaction of Al 2 O 3 and Al (OH) 3 ) And the reaction of the oxide and hydroxide. 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 heat storage material (reaction of CaO and Ca (OH) 2 ) can stably perform repeated operations of heat storage and heat dissipation in a high temperature range 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 material 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、本発明においては、化学蓄熱材との間で熱交換器を介して間接的に接触し熱移動する物質、所謂、熱媒体を使用するものではない。すなわち、本発明においては、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、グリコール水溶液等の物質を熱媒体として使用するものではない。また、これらの熱媒体に使用される熱交換器を使用するものではない。このことにより、蓄熱容器内に占める熱媒体及び熱媒体用の熱交換器の容積及び重量が削減され、化学蓄熱反応器を小型化・軽量化することができる。 In addition, in the present invention, a substance that is indirectly in contact with a chemical heat storage material via a heat exchanger to transfer heat, a so-called heat medium is not used. That is, in the present invention, substances such as various silicone oils, saturated hydrocarbon oils such as liquid paraffin, aromatic hydrocarbon oils such as halogenated biphenyl, and aqueous glycol solutions are not used as the heat medium. Moreover, the heat exchanger used for these heat media is not used. As a result, the volume and weight of the heat medium and the heat exchanger for the heat medium in the heat storage container can be reduced, and the chemical heat storage reactor can be reduced in size and weight.
以下、本発明に係る化学蓄熱反応器及びこれを利用した熱輸送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 a chemical heat storage reactor and a heat transport system using the same 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、本発明に係る化学蓄熱反応器の構成を示す概略図である。図1(A)は、化学蓄熱反応器を上面方向から見た横断面図であり、図1(B)は、化学蓄熱反応器を正面方向から見た縦断面図である。図1において、化学蓄熱反応器10は、蓄熱容器11と化学蓄熱材12と流体流路13とを有している。蓄熱容器11の材質と形状は特に限定するものではないが、本実施形態においては、図1に示すように断熱性素材からなる外壁を有する矩形体である。また、蓄熱容器11の上面及び底面には、内部に収容された化学蓄熱材12と接触して熱交換するための流体13a(給熱流体・受熱流体)を導入・導出するための開口部11a、11bが設けられている。なお、開口部11a、11bは、解放状態でもよく、或いは、流体13a(給熱流体・受熱流体)を通過させることのできるメッシュ又は多孔板などで覆うようにしてもよい。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a chemical heat storage reactor according to the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view of the chemical heat storage reactor as viewed from the top surface, and FIG. 1B is a vertical cross-sectional view of the chemical heat storage reactor as viewed from the front. In FIG. 1, the chemical heat storage reactor 10 includes a heat storage container 11, a chemical heat storage material 12, and a fluid flow path 13. The material and shape of the heat storage container 11 are not particularly limited, but in the present embodiment, as shown in FIG. 1, it is a rectangular body having an outer wall made of a heat insulating material. Further, on the top and bottom surfaces of the heat storage container 11, an opening 11a for introducing and deriving a fluid 13a (heat supply fluid / heat reception fluid) for exchanging heat in contact with the chemical heat storage material 12 accommodated therein. , 11b. The openings 11a and 11b may be in a released state, or may be covered with a mesh or a perforated plate through which the fluid 13a (heat supply fluid / heat reception fluid) can pass.
化学蓄熱材12の構造と形状は特に限定するものではないが、本実施形態においては、図1に示すように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を加熱し、粒子を部分的に焼結させた多孔質の板状焼結体を複数枚採用する。 Although the structure and shape of the chemical heat storage material 12 are not particularly limited, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, a molded body obtained by press-molding a powder containing the chemical heat storage material is heated to form particles. A plurality of porous plate-like sintered bodies that are partially sintered are employed.
なお、本実施形態においては、化学蓄熱材12として熱供給設備が放出する400℃を超える高温の廃熱(給熱流体)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、給熱流体が有する熱量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 present embodiment, a calcium hydroxide heat storage material is employed as the chemical heat storage material 12 in order to effectively use high-temperature waste heat (heat supply fluid) exceeding 400 ° C. released by the heat supply equipment. In the calcium hydroxide-based heat storage material, calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) changes to calcium oxide (CaO) by a dehydration reaction when supplied with the heat quantity Q of the heat supply fluid. This reaction is an endothermic reaction, and the following formula (1),
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。 Thus, in this embodiment, by adopting a calcium hydroxide heat storage material, high-temperature waste heat can be efficiently stored and used reversibly.
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12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を水蒸気として化学蓄熱材12から排除する。一方、水和反応に必要な反応水を水蒸気として化学蓄熱材12に供給する。本実施形態においては、この反応水を含む水蒸気を受熱流体(後述する)として供給する。 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 present 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 heat storage material 12 uniformly. In this method, water generated in the dehydration reaction is removed from the chemical heat storage material 12 as water vapor. On the other hand, reaction water required for the hydration reaction is supplied to the chemical heat storage material 12 as water vapor. In the present embodiment, water vapor containing the reaction water is supplied as a heat receiving fluid (described later).
流体流路13は、蓄熱容器11の上面開口部11aから導入された流体13a(給熱流体・受熱流体)が蓄熱容器11の内部に収容された化学蓄熱材12と接触して熱交換するための流路であって、熱交換後の流体13b(給熱流体・受熱流体)は蓄熱容器11の底面開口部11bから導出される。図1(B)においては、流体13a、13b(給熱流体・受熱流体)の流れを矢印で示す。また、図1においては、複数の流体流路13が複数の化学蓄熱材12と交互に配設され化学蓄熱材12と流体13a(給熱流体・受熱流体)との接触面積を大きく確保している。更に、本実施形態においては、図1に示すように化学蓄熱材12と流体13a(給熱流体・受熱流体)との間の熱交換の効率を向上させるための受熱放熱板13cが流体流路13に沿って配設されている。 In the fluid flow path 13, the fluid 13 a (heat supply fluid / heat reception fluid) introduced from the upper surface opening 11 a of the heat storage container 11 contacts the chemical heat storage material 12 accommodated in the heat storage container 11 to exchange heat. The heat exchange fluid 13b (heat supply fluid / heat reception fluid) is led out from the bottom opening 11b of the heat storage container 11. In FIG. 1B, the flow of the fluids 13a and 13b (heat supply fluid / heat reception fluid) is indicated by arrows. In FIG. 1, a plurality of fluid flow paths 13 are alternately arranged with a plurality of chemical heat storage materials 12 to ensure a large contact area between the chemical heat storage materials 12 and the fluid 13a (heat supply fluid / heat reception fluid). Yes. Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, a heat receiving heat radiating plate 13c for improving the efficiency of heat exchange between the chemical heat storage material 12 and the fluid 13a (heat supply fluid / heat receiving fluid) is provided as a fluid flow path. 13 along the line.
次に、図2は、図1の化学蓄熱反応器が蓋を備えた状態を示す正面断面図である。図2において、化学蓄熱反応器20は、蓄熱容器21の上面及び底面に設けられた2つの開口部21a、21bに蓄熱容器21の内部を外部環境から密閉する2つの蓋24a、24bを備えている。これらの蓋24a、24bは、蓄熱容器21の外壁と同様に断熱性素材からなる。これらの蓋24a、24bは、化学蓄熱反応器20への蓄熱工程において解放され、蓄熱した化学蓄熱反応器20の移送工程において閉鎖される。化学蓄熱反応器20が蓋24a、24bを備えることにより、密閉された移送通路以外の外部環境においても熱損失の少ない熱輸送が可能となる。 Next, FIG. 2 is a front sectional view showing a state in which the chemical heat storage reactor of FIG. 1 includes a lid. In FIG. 2, the chemical heat storage reactor 20 includes two lids 24 a and 24 b that seal the inside of the heat storage container 21 from the external environment at two openings 21 a and 21 b provided on the top and bottom surfaces of the heat storage container 21. Yes. These lids 24 a and 24 b are made of a heat insulating material in the same manner as the outer wall of the heat storage container 21. These lids 24a and 24b are released in the heat storage process to the chemical heat storage reactor 20, and are closed in the transfer process of the stored chemical heat storage reactor 20. Since the chemical heat storage reactor 20 includes the lids 24a and 24b, heat transport with less heat loss is possible even in an external environment other than the sealed transfer passage.
一方、化学蓄熱反応器20の他の部分の構成と構造は、図1に示す化学蓄熱反応器10と同様であり、蓄熱容器21と化学蓄熱材22と流体流路23とを有している。蓄熱容器21は、断熱性素材からなる外壁を有する矩形体である。また、化学蓄熱材22、流体流路23、及び受熱放熱板23cの構造と形状は、図1に示す化学蓄熱反応器10と同様である。 On the other hand, the structure and structure of other parts of the chemical heat storage reactor 20 are the same as those of the chemical heat storage reactor 10 shown in FIG. 1, and include a heat storage container 21, a chemical heat storage material 22, and a fluid flow path 23. . The heat storage container 21 is a rectangular body having an outer wall made of a heat insulating material. Moreover, the structure and shape of the chemical heat storage material 22, the fluid flow path 23, and the heat receiving heat sink 23c are the same as those of the chemical heat storage reactor 10 shown in FIG.
第1実施形態:
本第1実施形態は、図1に示す化学蓄熱反応器10を利用した熱輸送システムに関するものである。図3は、本第1実施形態における熱輸送システムの構成概略図である。図3において、熱輸送システム50は、熱供給設備30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(給熱流体32が有する熱量Q)を化学蓄熱反応器10に蓄熱し、この化学蓄熱反応器10を熱需要設備40まで移送して蓄熱した熱量Qを放熱して熱需要設備40に供給するものである。なお、本第1実施形態においては、熱供給設備30と熱需要設備40との距離が比較的近い場合を想定し、化学蓄熱反応器10の移送に移送通路51(後述する)を採用する。
First embodiment:
This 1st Embodiment is related with the heat transport system using the chemical thermal storage reactor 10 shown in FIG. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the heat transport system in the first embodiment. In FIG. 3, the heat transport system 50 generates waste heat (heat quantity Q of the heat supply fluid 32) at a high temperature exceeding 400 ° C. (in this first embodiment, 426 ° C.) released by the heat supply facility 30. Heat is stored in the chemical heat storage reactor 10, the chemical heat storage reactor 10 is transferred to the heat demand facility 40, and the stored heat quantity Q is radiated and supplied to the heat demand facility 40. In the first embodiment, assuming that the distance between the heat supply facility 30 and the heat demand facility 40 is relatively short, a transfer passage 51 (described later) is adopted for transferring the chemical heat storage reactor 10.
図3において、熱供給設備30は、熱供給設備30が放出する熱量Qを化学蓄熱反応器10に供給して蓄熱するための熱供給室31を備えている。一方、熱需要設備40は、化学蓄熱反応器10から放出される熱量Qを熱需要設備40に供給するための熱受容室41を備えている。これらの熱供給室31及び熱受容室41は、外部環境から密閉されており、その内部に化学蓄熱反応器10が脱着可能に設置される。また、熱受容室41は、化学蓄熱反応器10に収容された化学蓄熱材12の水和反応を生じさせるための反応水を含む受熱流体42(後述する)を水蒸気の状態で供給する水蒸気発生装置43を備えている。 In FIG. 3, the heat supply facility 30 includes a heat supply chamber 31 for supplying the chemical heat storage reactor 10 with the amount of heat Q released from the heat supply facility 30 and storing the heat. On the other hand, the heat demand facility 40 includes a heat receiving chamber 41 for supplying the heat demand facility 40 with the amount of heat Q released from the chemical heat storage reactor 10. The heat supply chamber 31 and the heat receiving chamber 41 are sealed from the external environment, and the chemical heat storage reactor 10 is detachably installed therein. In addition, the heat receiving chamber 41 generates steam to supply a heat receiving fluid 42 (described later) containing reaction water for causing a hydration reaction of the chemical heat storage material 12 accommodated in the chemical heat storage reactor 10 in a steam state. A device 43 is provided.
また、図3において、熱供給室31と熱受容室41との間には、これらを連通する移送通路51が設けられている。この移送通路51は、熱供給室31及び熱受容室41から独立し、且つ外部環境から密閉されている。この移送通路51の内部を通して化学蓄熱反応器10が熱供給室31と熱受容室41との間を移送される。なお、熱供給室31と移送通路51との間には、化学蓄熱反応器10を搬出入するための開閉扉31aが設けられている。一方、熱受容室41と移送通路51との間には、化学蓄熱反応器10を搬出入するための開閉扉41aが設けられている。なお、開閉扉31a、41aの開閉機構は、駆動式を採用してもよく或いは手動式を採用してもよい。また、移送通路51は、その内部を減圧状態にするための真空配管52と真空ポンプVP(図示しない)とを備えている。なお、真空配管52には、移送通路51と真空ポンプVPとの間を遮断する真空バルブ52aが設けられている。 In FIG. 3, a transfer passage 51 is provided between the heat supply chamber 31 and the heat receiving chamber 41 to communicate these. The transfer passage 51 is independent of the heat supply chamber 31 and the heat receiving chamber 41 and is sealed from the external environment. The chemical heat storage reactor 10 is transferred between the heat supply chamber 31 and the heat receiving chamber 41 through the inside of the transfer passage 51. An opening / closing door 31 a for carrying in and out the chemical heat storage reactor 10 is provided between the heat supply chamber 31 and the transfer passage 51. On the other hand, between the heat receiving chamber 41 and the transfer passage 51, an open / close door 41a for carrying in and out the chemical heat storage reactor 10 is provided. The open / close mechanisms of the open / close doors 31a and 41a may adopt a drive type or a manual type. In addition, the transfer passage 51 includes a vacuum pipe 52 and a vacuum pump VP (not shown) for reducing the inside of the transfer passage 51. Note that the vacuum pipe 52 is provided with a vacuum valve 52a that blocks between the transfer passage 51 and the vacuum pump VP.
このような構成において、本第1実施形態に係る熱輸送システムにおいては、化学蓄熱反応器10を移送通路51から熱供給室31に搬入する工程(ステップ1)、熱供給設備30から発生する熱量Qを熱供給室31に搬入された化学蓄熱反応器10に蓄熱する工程(ステップ2)、蓄熱後の化学蓄熱反応器10を熱供給室31から移送通路51に搬出する工程(ステップ3)、蓄熱後の化学蓄熱反応器10を移送通路51により移送する工程(ステップ4)、移送後の化学蓄熱反応器10を移送通路51から熱受容室41に搬入する工程(ステップ5)、蓄熱後の化学蓄熱反応器10から熱量Qを放熱して熱需要設備40に供給する工程(ステップ6)、放熱後の化学蓄熱反応器10を熱受容室41から移送通路51に搬出する工程(ステップ7)、及び、放熱後の化学蓄熱反応器10を移送通路51により移送する工程(ステップ8)の各工程からなるサイクルを繰り返す。なお、図3は、ステップ2の蓄熱工程が進行している状態を示している。以下、これらの工程について図3を用いて説明する。 In such a configuration, in the heat transport system according to the first embodiment, the step of carrying the chemical heat storage reactor 10 into the heat supply chamber 31 from the transfer passage 51 (step 1), the amount of heat generated from the heat supply facility 30. A step of storing Q in the chemical heat storage reactor 10 carried into the heat supply chamber 31 (step 2), a step of transporting the chemical heat storage reactor 10 after heat storage from the heat supply chamber 31 to the transfer passage 51 (step 3), The step of transferring the chemical heat storage reactor 10 after heat storage through the transfer passage 51 (step 4), the step of carrying the chemical heat storage reactor 10 after transfer from the transfer passage 51 into the heat receiving chamber 41 (step 5), A process of dissipating the amount of heat Q from the chemical heat storage reactor 10 and supplying it to the heat demand facility 40 (step 6), and a process of transporting the chemical heat storage reactor 10 after heat dissipation from the heat receiving chamber 41 to the transfer passage 51 (step Flop 7), and repeats the cycle of the process of the process of transferring (Step 8) The chemical heat reactor 10 after the heat radiation by the transfer passage 51. In addition, FIG. 3 has shown the state in which the heat storage process of step 2 is advancing. Hereinafter, these steps will be described with reference to FIG.
≪初期状態≫
初期状態において、蓄熱前(放熱後)の化学蓄熱反応器10は、移送通路51の内部で熱供給室31側に位置している。熱供給室31の開閉扉31a及び熱受容室41の開閉扉41aは閉鎖されている。真空配管52の真空バルブ52aは閉鎖されており、移送通路51の内部は減圧状態にある。また、熱供給室31への給熱流体32の供給及び熱受容室41への受熱流体42の供給は停止している。この状態において、ステップ1〜ステップ8の各工程からなるサイクルを繰り返す。
≪Initial state≫
In the initial state, the chemical heat storage reactor 10 before heat storage (after heat dissipation) is located on the heat supply chamber 31 side inside the transfer passage 51. The open / close door 31a of the heat supply chamber 31 and the open / close door 41a of the heat receiving chamber 41 are closed. The vacuum valve 52a of the vacuum pipe 52 is closed, and the inside of the transfer passage 51 is in a reduced pressure state. The supply of the heat supply fluid 32 to the heat supply chamber 31 and the supply of the heat reception fluid 42 to the heat reception chamber 41 are stopped. In this state, the cycle consisting of steps 1 to 8 is repeated.
≪ステップ1≫
ステップ1は、初期状態の化学蓄熱反応器10を移送通路51から熱供給室31に搬入する工程である。まず、熱供給室31の開閉扉31aを開放して移送通路51内の化学蓄熱反応器10を熱供給室31に搬入する。なお、化学蓄熱反応器10を移送通路51から熱供給室31に搬入する方法に関しては、特に限定するものではなく、駆動式の搬入機構を採用してもよく或いは手動による搬入を採用してもよい。化学蓄熱反応器10を搬入後、開閉扉31aを閉鎖する。この状態において、蓄熱前の化学蓄熱反応器10は、熱供給室31内の定位置に設置されている。
≪Step 1≫
Step 1 is a process of carrying the initial chemical heat storage reactor 10 into the heat supply chamber 31 from the transfer passage 51. First, the open / close door 31 a of the heat supply chamber 31 is opened, and the chemical heat storage reactor 10 in the transfer passage 51 is carried into the heat supply chamber 31. The method for bringing the chemical heat storage reactor 10 into the heat supply chamber 31 from the transfer passage 51 is not particularly limited, and a drive-type carry-in mechanism or manual carry-in may be adopted. Good. After carrying in the chemical heat storage reactor 10, the door 31a is closed. In this state, the chemical heat storage reactor 10 before heat storage is installed at a fixed position in the heat supply chamber 31.
≪ステップ2≫
ステップ2は、熱供給設備30から発生する熱量Qを熱供給室31に搬入された化学蓄熱反応器10に蓄熱する工程である。この蓄熱工程においては、化学蓄熱反応器10が熱供給室31に搬入されて定位置に設置され、熱供給室31の開閉扉31aが閉鎖されている。また、化学蓄熱反応器10は、開口部11a、11bに蓋を有しておらず開口部11a、11bは解放状態にある。
≪Step 2≫
Step 2 is a step of storing heat quantity Q generated from the heat supply facility 30 in the chemical heat storage reactor 10 carried into the heat supply chamber 31. In this heat storage process, the chemical heat storage reactor 10 is carried into the heat supply chamber 31 and installed at a fixed position, and the open / close door 31a of the heat supply chamber 31 is closed. Further, the chemical heat storage reactor 10 does not have a lid on the openings 11a and 11b, and the openings 11a and 11b are in a released state.
この状態において、熱供給設備30から熱供給室31に向けて給熱流体32を供給する。なお、本第1実施形態においては、熱供給室31に供給される給熱流体32は、二酸化炭素を含有せず熱量Qを有する426℃の高温空気である。この給熱流体32は、蓄熱容器11の開口部11aから流体流路13に導入される。この流体流路13を通過する給熱流体32は、化学蓄熱材12及び受熱放熱板13cの表面と効率的に接触して熱交換を行う。この熱交換により、化学蓄熱材12の脱水反応が生じて、給熱流体32が有する熱量Qが化学蓄熱材12に蓄熱される。 In this state, the heat supply fluid 32 is supplied from the heat supply facility 30 toward the heat supply chamber 31. In the first embodiment, the heat supply fluid 32 supplied to the heat supply chamber 31 is 426 ° C. high-temperature air that does not contain carbon dioxide and has a heat quantity Q. The heat supply fluid 32 is introduced into the fluid flow path 13 from the opening 11 a of the heat storage container 11. The heat supply fluid 32 passing through the fluid flow path 13 efficiently contacts the chemical heat storage material 12 and the surfaces of the heat receiving and radiating plate 13c to exchange heat. By this heat exchange, a dehydration reaction of the chemical heat storage material 12 occurs, and the heat quantity Q of the heat supply fluid 32 is stored in the chemical heat storage material 12.
このとき、流体流路13に導入された給熱流体32は、熱量Qを化学蓄熱材12に与えて低温の空気となると共に、脱水反応で生じた水蒸気を伴って蓄熱容器11の開口部11bから導出される。ここで、脱水反応で生じた水蒸気を熱供給室31の内部から排除するための排気設備(図示しない)を設けることが好ましい。このようにして、化学蓄熱反応器10の化学蓄熱材12が脱水反応を完了した時点において、化学蓄熱材12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2が終了する。 At this time, the heat supply fluid 32 introduced into the fluid flow path 13 gives the heat quantity Q to the chemical heat storage material 12 to become low-temperature air, and the opening 11b of the heat storage container 11 with water vapor generated by the dehydration reaction. Is derived from Here, it is preferable to provide an exhaust facility (not shown) for removing water vapor generated by the dehydration reaction from the inside of the heat supply chamber 31. Thus, when the chemical heat storage material 12 of the chemical heat storage reactor 10 completes the dehydration reaction, the calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) of the chemical heat storage material 12 is changed to calcium oxide (CaO). 2 ends.
≪ステップ3≫
ステップ3は、蓄熱後の化学蓄熱反応器10を熱供給室31から移送通路51に搬出する工程である。まず、蓄熱工程(ステップ2)が終了した後、熱供給設備30から熱供給室31への給熱流体32の供給を停止する。次に、熱供給室31の開閉扉31aを開放して熱供給室31内の化学蓄熱反応器10を移送通路51に搬出する。なお、化学蓄熱反応器10を熱供給室31から移送通路51に搬出する方法に関しては、特に限定するものではなく、駆動式の搬出機構を採用してもよく或いは手動による搬出を採用してもよい。化学蓄熱反応器10を搬出後、開閉扉31aを閉鎖する。この状態において、蓄熱後の化学蓄熱反応器10は、移送通路51の内部で熱供給室31側に位置している。
≪Step 3≫
Step 3 is a process of carrying out the chemical heat storage reactor 10 after heat storage from the heat supply chamber 31 to the transfer passage 51. First, after the heat storage process (step 2) is completed, the supply of the heat supply fluid 32 from the heat supply facility 30 to the heat supply chamber 31 is stopped. Next, the open / close door 31 a of the heat supply chamber 31 is opened, and the chemical heat storage reactor 10 in the heat supply chamber 31 is carried out to the transfer passage 51. The method for carrying out the chemical heat storage reactor 10 from the heat supply chamber 31 to the transfer passage 51 is not particularly limited, and a drive-type carry-out mechanism or manual carry-out may be adopted. Good. After unloading the chemical heat storage reactor 10, the open / close door 31a is closed. In this state, the chemical heat storage reactor 10 after heat storage is located on the heat supply chamber 31 side inside the transfer passage 51.
≪ステップ4≫
ステップ4は、蓄熱後の化学蓄熱反応器10を移送通路51により移送する工程である。まず、移送通路51が備える真空ポンプVPを作動し、真空配管52の真空バルブ52aを開放して移送通路51の内部を減圧する。なお、本第1実施形態においては、化学蓄熱反応器10の開口部11a、11bに蓋がなく解放状態にあるが、真空ポンプVPを作動して移送通路51の内部を減圧状態にすることにより、化学蓄熱反応器10内部の空気及び脱水反応で生じた水蒸気が効率的に排除され、移送中の化学蓄熱反応器10から蓄熱した熱量Qが放散されることを防止することができる。
≪Step 4≫
Step 4 is a process of transferring the chemical heat storage reactor 10 after heat storage through the transfer passage 51. First, the vacuum pump VP provided in the transfer passage 51 is operated, the vacuum valve 52a of the vacuum pipe 52 is opened, and the inside of the transfer passage 51 is decompressed. In the first embodiment, the openings 11a and 11b of the chemical heat storage reactor 10 are open and have no lid, but by operating the vacuum pump VP to reduce the pressure inside the transfer passage 51. In addition, the air inside the chemical heat storage reactor 10 and the water vapor generated by the dehydration reaction are efficiently eliminated, and the amount of heat Q stored from the chemical heat storage reactor 10 being transferred can be prevented from being dissipated.
移送通路51の内部が設定した減圧度に至った段化で、真空バルブ52aを閉鎖して真空ポンプVPを停止する。次に、移送通路51の内部で熱供給室31側から熱受容室41側に化学蓄熱反応器10を移送する。なお、移送通路51の内部で化学蓄熱反応器10を移送する方法に関しては、特に限定するものではなく、駆動式の移送機構を採用してもよく或いは手動による移送を採用してもよい。移送後の状態において、蓄熱後の化学蓄熱反応器10は、移送通路51の内部で熱受容室41側に位置している。 The vacuum valve 52a is closed and the vacuum pump VP is stopped when the inside of the transfer passage 51 reaches the set pressure reduction level. Next, the chemical heat storage reactor 10 is transferred from the heat supply chamber 31 side to the heat receiving chamber 41 side inside the transfer passage 51. The method for transferring the chemical heat storage reactor 10 inside the transfer passage 51 is not particularly limited, and a drive-type transfer mechanism may be adopted or manual transfer may be adopted. In the state after the transfer, the chemical heat storage reactor 10 after the heat storage is located inside the transfer passage 51 on the heat receiving chamber 41 side.
≪ステップ5≫
ステップ5は、移送後の化学蓄熱反応器10を移送通路51から熱受容室41に搬入する工程である。まず、熱受容室41の開閉扉41aを開放して移送通路51内の化学蓄熱反応器10を熱受容室41に搬入する。なお、化学蓄熱反応器10を移送通路51から熱受容室41に搬入する方法に関しては、上記ステップ1と同様である。化学蓄熱反応器10を搬入後、開閉扉41aを閉鎖する。この状態において、蓄熱後の化学蓄熱反応器10は、熱受容室41内の定位置に設置されている。
≪Step 5≫
Step 5 is a step of carrying the transferred chemical heat storage reactor 10 into the heat receiving chamber 41 from the transfer passage 51. First, the open / close door 41 a of the heat receiving chamber 41 is opened, and the chemical heat storage reactor 10 in the transfer passage 51 is carried into the heat receiving chamber 41. The method for carrying the chemical heat storage reactor 10 from the transfer passage 51 into the heat receiving chamber 41 is the same as in Step 1 above. After carrying in the chemical heat storage reactor 10, the open / close door 41a is closed. In this state, the chemical heat storage reactor 10 after heat storage is installed at a fixed position in the heat receiving chamber 41.
≪ステップ6≫
ステップ6は、蓄熱後の化学蓄熱反応器10から熱量Qを放熱して熱需要設備40に供給する工程である。この放熱工程においては、熱受容室41に搬入された化学蓄熱反応器10が熱受容室41の定位置に設置され、熱受容室41の開閉扉41aが閉鎖されている。また、化学蓄熱反応器10は、開口部11a、11bに蓋を有しておらず開口部11a、11bは解放状態にある。
≪Step 6≫
Step 6 is a process of dissipating the heat quantity Q from the chemical heat storage reactor 10 after heat storage and supplying it to the heat demand facility 40. In this heat radiation process, the chemical heat storage reactor 10 carried into the heat receiving chamber 41 is installed at a fixed position of the heat receiving chamber 41, and the open / close door 41a of the heat receiving chamber 41 is closed. Further, the chemical heat storage reactor 10 does not have a lid on the openings 11a and 11b, and the openings 11a and 11b are in a released state.
この状態において、水蒸気発生装置43から熱受容室41に向けて受熱流体42を供給する。本第1実施形態においては、この受熱流体42は、化学蓄熱材12の発熱温度以下の低温の水蒸気である。この受熱流体42は、蓄熱容器11の開口部11aから流体流路13に導入される。この流体流路13を通過する受熱流体42は、化学蓄熱材12の表面と効率的に接触して水和反応を生じさせる。この水和反応により化学蓄熱材12からの放熱が生じて、化学蓄熱材12が蓄熱している熱量Qが放熱される。 In this state, the heat receiving fluid 42 is supplied from the water vapor generating device 43 toward the heat receiving chamber 41. In the first embodiment, the heat receiving fluid 42 is low-temperature water vapor that is lower than the heat generation temperature of the chemical heat storage material 12. The heat receiving fluid 42 is introduced into the fluid flow path 13 from the opening 11 a of the heat storage container 11. The heat receiving fluid 42 passing through the fluid flow path 13 efficiently contacts the surface of the chemical heat storage material 12 to cause a hydration reaction. Due to this hydration reaction, heat is released from the chemical heat storage material 12, and the amount of heat Q stored in the chemical heat storage material 12 is released.
ここで、水蒸気発生装置43から放出される受熱流体42は、化学蓄熱材12の水和反応に必要な反応水の量を超える過剰の水分を含有している。従って、流体流路13に導入された受熱流体42は、水和反応に必要な量の水分を化学蓄熱材12に与え、過剰の水分に相当する水蒸気として蓄熱容器11の開口部11bから導出される。 Here, the heat receiving fluid 42 released from the water vapor generating device 43 contains excess water exceeding the amount of reaction water necessary for the hydration reaction of the chemical heat storage material 12. Accordingly, the heat receiving fluid 42 introduced into the fluid flow path 13 gives the chemical heat storage material 12 with an amount of water necessary for the hydration reaction, and is derived from the opening 11b of the heat storage container 11 as water vapor corresponding to excess water. The
このとき、過剰の水分に相当する水蒸気は、放熱する化学蓄熱材12及び受熱放熱板13cと効率的に接触し、化学蓄熱材12の水和反応で放熱される熱量Qを吸熱して高温の受熱流体42aとなる。この高温の受熱流体42aは、蓄熱容器11の開口部11bから導出され、熱需要設備40に供給されて利用される。このようにして、化学蓄熱反応器10の化学蓄熱材12が水和反応を完了した時点において、化学蓄熱材12の酸化カルシウム(CaO)が水酸化カルシウム(Ca(OH)2)に変化してステップ6が終了する。 At this time, the water vapor corresponding to the excess water efficiently contacts the heat radiating chemical heat storage material 12 and the heat receiving heat radiating plate 13c, absorbs the amount of heat Q radiated by the hydration reaction of the chemical heat storage material 12, and has a high temperature. It becomes the heat receiving fluid 42a. This high-temperature heat receiving fluid 42 a is led out from the opening 11 b of the heat storage container 11 and supplied to the heat demand facility 40 for use. Thus, when the chemical heat storage material 12 of the chemical heat storage reactor 10 completes the hydration reaction, the calcium oxide (CaO) of the chemical heat storage material 12 changes to calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ). Step 6 ends.
≪ステップ7≫
ステップ7は、放熱後の化学蓄熱反応器10を熱受容室41から移送通路51に搬出する工程である。まず、放熱工程(ステップ6)が終了した後、水蒸気発生装置43から熱受容室41への受熱流体42の供給を停止する。次に、熱受容室41の開閉扉41aを開放して熱受容室41内の化学蓄熱反応器10を移送通路51に搬出する。なお、化学蓄熱反応器10を熱受容室41から移送通路51に搬出する方法に関しては、上記ステップ3と同様である。化学蓄熱反応器10を搬出後、開閉扉41aを閉鎖する。この状態において、放熱後の化学蓄熱反応器10は、移送通路51の内部で熱受容室41側に位置している。
≪Step 7≫
Step 7 is a step of carrying out the chemical heat storage reactor 10 after heat radiation from the heat receiving chamber 41 to the transfer passage 51. First, after the heat radiation step (step 6) is completed, the supply of the heat receiving fluid 42 from the water vapor generating device 43 to the heat receiving chamber 41 is stopped. Next, the open / close door 41 a of the heat receiving chamber 41 is opened, and the chemical heat storage reactor 10 in the heat receiving chamber 41 is carried out to the transfer passage 51. The method for carrying out the chemical heat storage reactor 10 from the heat receiving chamber 41 to the transfer passage 51 is the same as in Step 3 above. After carrying out the chemical heat storage reactor 10, the open / close door 41a is closed. In this state, the chemical heat storage reactor 10 after heat radiation is located on the heat receiving chamber 41 side inside the transfer passage 51.
≪ステップ8≫
ステップ8は、放熱後の化学蓄熱反応器10を移送通路51により移送する工程である。このステップ8は、上記ステップ4と同様の操作をするものである。このステップ8においても、真空ポンプVPを作動して移送通路51の内部を減圧状態にすることが好ましい。真空ポンプVPを作動して移送通路51の内部を減圧状態にすることにより、化学蓄熱反応器10内部の水蒸気(受熱流体42の一部)を効率的に排除することができる。移送後の状態において、放熱後の化学蓄熱反応器10は、移送通路51の内部で熱供給室31側に位置しており、上記初期状態に対応する。
≪Step 8≫
Step 8 is a process of transferring the chemical heat storage reactor 10 after heat dissipation through the transfer passage 51. In step 8, the same operation as in step 4 is performed. Also in this step 8, it is preferable to operate the vacuum pump VP to reduce the pressure inside the transfer passage 51. By operating the vacuum pump VP to bring the inside of the transfer passage 51 into a reduced pressure state, water vapor (a part of the heat receiving fluid 42) inside the chemical heat storage reactor 10 can be efficiently removed. In the state after the transfer, the chemical heat storage reactor 10 after the heat release is located on the heat supply chamber 31 side inside the transfer passage 51 and corresponds to the initial state.
このようにして、上記ステップ1〜ステップ8の各工程からなるサイクルを繰り返すことにより、輸送コストを抑え効率的な熱輸送を実現することができる。 In this way, by repeating the cycle consisting of the above steps 1 to 8, it is possible to realize efficient heat transport while suppressing transportation costs.
第2実施形態:
次に、本発明に係る熱輸送システムの第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、図1に示す化学蓄熱反応器10を利用するものである。図4は、本第2実施形態における熱輸送システムの構成概略図である。図4において、熱輸送システム60は、上記第1実施形態と同様に、熱供給設備30が放出する400℃を超える高温の廃熱(給熱流体が有する熱量Q)を化学蓄熱反応器10に蓄熱し、この化学蓄熱反応器10を熱需要設備40まで移送して蓄熱した熱量Qを放熱して熱需要設備40に供給するものである。なお、本第2実施形態においては上記第1実施形態と同様に、熱供給設備30と熱需要設備40との距離が比較的近い場合を想定し、化学蓄熱反応器10の移送に移送往路61及び移送復路62(後述する)を採用する。
Second embodiment:
Next, a second embodiment of the heat transport system according to the present invention will be described. This 2nd Embodiment utilizes the chemical thermal storage reactor 10 shown in FIG. 1 similarly to the said 1st Embodiment. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a heat transport system according to the second embodiment. In FIG. 4, as in the first embodiment, the heat transport system 60 supplies the chemical heat storage reactor 10 with high-temperature waste heat (heat quantity Q of the heat supply fluid) exceeding 400 ° C. released by the heat supply facility 30. Heat is stored, the chemical heat storage reactor 10 is transferred to the heat demand facility 40, and the stored heat quantity Q is radiated and supplied to the heat demand facility 40. In the second embodiment, similarly to the first embodiment, assuming that the distance between the heat supply facility 30 and the heat demand facility 40 is relatively short, the transfer forward path 61 is transferred to the transfer of the chemical heat storage reactor 10. In addition, a transfer return path 62 (described later) is employed.
図4において、熱供給設備30は、熱供給設備30が放出する熱量Qを化学蓄熱反応器10に供給して蓄熱するための熱供給室31を備えている。一方、熱需要設備40は、化学蓄熱反応器10から放出される熱量Qを熱需要設備40に供給するための熱受容室41を備えている。これらの熱供給室31及び熱受容室41は、外部環境から密閉されており、その内部に化学蓄熱反応器10が脱着可能に設置される。また、熱受容室41は、化学蓄熱反応器10に収容された化学蓄熱材12の水和反応を生じさせるための反応水を含む受熱流体42を水蒸気の状態で供給する水蒸気発生装置43を備えている。 In FIG. 4, the heat supply facility 30 includes a heat supply chamber 31 for supplying the chemical heat storage reactor 10 with the amount of heat Q released from the heat supply facility 30 and storing the heat. On the other hand, the heat demand facility 40 includes a heat receiving chamber 41 for supplying the heat demand facility 40 with the amount of heat Q released from the chemical heat storage reactor 10. The heat supply chamber 31 and the heat receiving chamber 41 are sealed from the external environment, and the chemical heat storage reactor 10 is detachably installed therein. Further, the heat receiving chamber 41 includes a water vapor generating device 43 that supplies a heat receiving fluid 42 including reaction water for causing a hydration reaction of the chemical heat storage material 12 accommodated in the chemical heat storage reactor 10 in a steam state. ing.
また、図4において、熱供給室31は、化学蓄熱反応器10を熱供給室31に搬入するための準備室として、熱供給準備室63を備えている。一方、熱受容室41は、化学蓄熱反応器10を熱受容室41に搬入するための準備室として、熱受容準備室65を備えている。これらの熱供給準備室63及び熱受容準備室65は、それぞれ熱供給室31及び熱受容室41から独立し、且つ外部環境から密閉されている。 In FIG. 4, the heat supply chamber 31 includes a heat supply preparation chamber 63 as a preparation chamber for carrying the chemical heat storage reactor 10 into the heat supply chamber 31. On the other hand, the heat receiving chamber 41 includes a heat receiving preparation chamber 65 as a preparation chamber for carrying the chemical heat storage reactor 10 into the heat receiving chamber 41. The heat supply preparation chamber 63 and the heat reception preparation chamber 65 are independent from the heat supply chamber 31 and the heat reception chamber 41, respectively, and are sealed from the external environment.
また、図4において、熱供給準備室63と熱受容準備室65との間には、これらを連通する2つの移送通路として移送往路61及び移送復路62が設けられている。これらの移送往路61及び移送復路62は、それぞれ熱供給準備室63及び熱受容準備室65から独立し、且つ外部環境から密閉されている。この移送往路61の内部を通して蓄熱後の化学蓄熱反応器10が熱供給準備室63から熱受容準備室65に向けて移送される。一方、移送復路62の内部を通して放熱後の化学蓄熱反応器10が熱受容準備室65から熱供給準備室63に向けて移送される。 In FIG. 4, between the heat supply preparation chamber 63 and the heat reception preparation chamber 65, a transfer forward path 61 and a transfer return path 62 are provided as two transfer paths that communicate with each other. The transfer forward path 61 and the transfer return path 62 are independent from the heat supply preparation chamber 63 and the heat reception preparation chamber 65, respectively, and are sealed from the external environment. The chemical heat storage reactor 10 after heat storage is transferred from the heat supply preparation chamber 63 toward the heat reception preparation chamber 65 through the inside of the transfer forward path 61. On the other hand, the chemical heat storage reactor 10 after heat radiation is transferred from the heat receiving preparation chamber 65 toward the heat supply preparation chamber 63 through the inside of the transfer return path 62.
熱供給室31と熱供給準備室63との間には、化学蓄熱反応器10を搬出入するための開閉扉31aが設けられている。また、熱供給準備室63と移送往路61との間には、化学蓄熱反応器10を搬出入するための開閉扉63aが設けられている。また、熱供給準備室63と移送復路62との間には、化学蓄熱反応器10を搬出入するための開閉扉63bが設けられている。なお、開閉扉31a、63a、63bの開閉機構は、駆動式を採用してもよく或いは手動式を採用してもよい。また、熱供給準備室63は、その内部を減圧状態にするための真空配管64と真空ポンプVP(図示しない)とを備えている。なお、真空配管64には、熱供給準備室63と真空ポンプVPとの間を遮断する真空バルブ64aが設けられている。 Between the heat supply chamber 31 and the heat supply preparation chamber 63, an open / close door 31a for carrying the chemical heat storage reactor 10 in and out is provided. Further, an open / close door 63 a for carrying in and out the chemical heat storage reactor 10 is provided between the heat supply preparation chamber 63 and the transfer forward path 61. In addition, an open / close door 63 b for carrying in and out the chemical heat storage reactor 10 is provided between the heat supply preparation chamber 63 and the transfer return path 62. The open / close mechanisms of the open / close doors 31a, 63a, 63b may adopt a drive type or a manual type. The heat supply preparation chamber 63 is provided with a vacuum pipe 64 and a vacuum pump VP (not shown) for reducing the pressure inside the heat supply preparation chamber 63. The vacuum pipe 64 is provided with a vacuum valve 64a that shuts off the heat supply preparation chamber 63 and the vacuum pump VP.
一方、熱受容室41と熱受容準備室65との間には、化学蓄熱反応器10を搬出入するための開閉扉41aが設けられている。また、熱受容準備室65と移送往路61との間には、化学蓄熱反応器10を搬出入するための開閉扉65aが設けられている。また、熱受容準備室65と移送復路62との間には、化学蓄熱反応器10を搬出入するための開閉扉65bが設けられている。なお、開閉扉41a、65a、65bの開閉機構は、駆動式を採用してもよく或いは手動式を採用してもよい。また、熱受容準備室65は、その内部を減圧状態にするための真空配管66と真空ポンプVP(図示しない)とを備えている。なお、真空配管66には、熱受容準備室65と真空ポンプVPとの間を遮断する真空バルブ66aが設けられている。 On the other hand, an open / close door 41 a for carrying in and out the chemical heat storage reactor 10 is provided between the heat receiving chamber 41 and the heat receiving preparation chamber 65. In addition, an open / close door 65 a for carrying the chemical heat storage reactor 10 in and out is provided between the heat reception preparation chamber 65 and the transfer forward path 61. In addition, an open / close door 65 b for carrying in and out the chemical heat storage reactor 10 is provided between the heat reception preparation chamber 65 and the transfer return path 62. The open / close mechanisms of the open / close doors 41a, 65a, 65b may adopt a drive type or a manual type. The heat reception preparation chamber 65 includes a vacuum pipe 66 and a vacuum pump VP (not shown) for reducing the pressure inside the heat reception preparation chamber 65. The vacuum pipe 66 is provided with a vacuum valve 66a that shuts off the heat receiving preparation chamber 65 and the vacuum pump VP.
このような構成において、本第2実施形態に係る熱輸送システムにおいては、化学蓄熱反応器10を移送復路62から熱供給準備室63に搬入する工程(ステップ11)、化学蓄熱反応器10を熱供給準備室63から熱供給室31に搬入する工程(ステップ12)、熱供給設備30から発生する熱量Qを熱供給室31に搬入された化学蓄熱反応器10に蓄熱する工程(ステップ13)、蓄熱後の化学蓄熱反応器10を熱供給室31から熱供給準備室63に搬出する工程(ステップ14)、蓄熱後の化学蓄熱反応器10を熱供給準備室63から移送往路61に搬出する工程(ステップ15)、蓄熱後の化学蓄熱反応器10を移送往路61により移送する工程(ステップ16)、移送後の化学蓄熱反応器10を移送往路61から熱受容準備室65に搬入する工程(ステップ17)、蓄熱後の化学蓄熱反応器10を熱受容準備室65から熱受容室41に搬入する工程(ステップ18)、蓄熱後の化学蓄熱反応器10から熱量Qを放熱して熱需要設備40に供給する工程(ステップ19)、放熱後の化学蓄熱反応器10を熱受容室41から熱受容準備室65に搬出する工程(ステップ20)、放熱後の化学蓄熱反応器10を熱受容準備室65から移送復路62に搬出する工程(ステップ21)、及び、放熱後の化学蓄熱反応器10を移送復路62により移送する工程(ステップ22)の各工程からなるサイクルを繰り返す。なお、図4は、ステップ13の蓄熱工程とステップ19の放熱工程が同時進行している状態を示している。以下、これらの工程について図4を用いて説明する。 In such a configuration, in the heat transport system according to the second embodiment, a step of carrying the chemical heat storage reactor 10 from the transfer return path 62 into the heat supply preparation chamber 63 (step 11), and the chemical heat storage reactor 10 being heated. A step of carrying in the heat supply chamber 31 from the supply preparation chamber 63 (step 12), a step of storing heat quantity Q generated from the heat supply facility 30 in the chemical heat storage reactor 10 carried into the heat supply chamber 31 (step 13), Step of carrying out chemical heat storage reactor 10 after heat storage from heat supply chamber 31 to heat supply preparation chamber 63 (step 14), step of carrying out chemical heat storage reactor 10 after heat storage from heat supply preparation chamber 63 to transfer forward path 61 (Step 15), the step of transferring the chemical heat storage reactor 10 after heat storage through the transfer forward path 61 (Step 16), the chemical heat storage reactor 10 after transfer from the transfer forward path 61 to the heat receiving preparation chamber 65 The step of carrying in (step 17), the step of carrying in the chemical heat storage reactor 10 after heat storage into the heat receiving chamber 41 from the heat receiving preparation chamber 65 (step 18), and releasing the amount of heat Q from the chemical heat storage reactor 10 after heat storage. Supplying the heat demanding equipment 40 to the heat demanding facility 40 (step 19), carrying out the chemical heat storage reactor 10 after heat dissipation from the heat receiving chamber 41 to the heat receiving preparation chamber 65 (step 20), and chemical heat storing reactor 10 after heat dissipation. Is repeated from the heat receiving preparation chamber 65 to the transfer return path 62 (step 21) and the process of transferring the heat release chemical heat storage reactor 10 by the transfer return path 62 (step 22). FIG. 4 shows a state in which the heat storage process of step 13 and the heat dissipation process of step 19 are simultaneously proceeding. Hereinafter, these steps will be described with reference to FIG.
≪初期状態≫
初期状態において、蓄熱前(放熱後)の化学蓄熱反応器10が移送復路62に複数個存在している。また、蓄熱後の化学蓄熱反応器10が移送往路61に複数個存在している。一方、熱供給室31、熱供給準備室63、熱受容室41及び熱受容準備室65は、空室となっている。熱供給室31の開閉扉31a及び熱供給準備室63の開閉扉63a、63bは閉鎖されている。また、熱受容室41の開閉扉41a及び熱受容準備室65の開閉扉65a、65bは閉鎖されている。真空配管64、66の真空バルブ64a、66aは閉鎖されており、熱供給準備室63、移送往路61、移送復路62及び熱受容準備室65の内部は減圧状態にある。また、熱供給室31への給熱流体32の供給及び熱受容室41への受熱流体42の供給は停止している。この状態において、ステップ11〜ステップ22の各工程からなるサイクルを繰り返す。
≪Initial state≫
In the initial state, a plurality of chemical heat storage reactors 10 before heat storage (after heat radiation) exist in the transfer return path 62. Further, a plurality of chemical heat storage reactors 10 after heat storage exist in the transfer forward path 61. On the other hand, the heat supply chamber 31, the heat supply preparation chamber 63, the heat reception chamber 41, and the heat reception preparation chamber 65 are vacant. The open / close door 31a of the heat supply chamber 31 and the open / close doors 63a and 63b of the heat supply preparation chamber 63 are closed. The open / close door 41a of the heat receiving chamber 41 and the open / close doors 65a and 65b of the heat receiving preparation chamber 65 are closed. The vacuum valves 64a and 66a of the vacuum pipes 64 and 66 are closed, and the insides of the heat supply preparation chamber 63, the transfer forward path 61, the transfer return path 62, and the heat reception preparation chamber 65 are in a reduced pressure state. The supply of the heat supply fluid 32 to the heat supply chamber 31 and the supply of the heat reception fluid 42 to the heat reception chamber 41 are stopped. In this state, the cycle consisting of steps 11 to 22 is repeated.
≪ステップ11≫
ステップ11は、初期状態の化学蓄熱反応器10を移送復路62から熱供給準備室63に搬入する工程である。まず、熱供給準備室63の開閉扉63bを開放して移送復路62内の先頭にある化学蓄熱反応器10を熱供給準備室63に搬入する。なお、化学蓄熱反応器10を移送復路62から熱供給準備室63に搬入する方法に関しては、特に限定するものではなく、駆動式の搬入機構を採用してもよく或いは手動による搬入を採用してもよい。化学蓄熱反応器10を搬入後、開閉扉63bを閉鎖する。この状態において、蓄熱前の化学蓄熱反応器10は、熱供給準備室63内に位置している。
<< Step 11 >>
Step 11 is a process of carrying the initial chemical heat storage reactor 10 from the transfer return path 62 into the heat supply preparation chamber 63. First, the open / close door 63 b of the heat supply preparation chamber 63 is opened, and the chemical heat storage reactor 10 at the head in the transfer return path 62 is carried into the heat supply preparation chamber 63. The method for carrying the chemical heat storage reactor 10 from the transfer return path 62 to the heat supply preparation chamber 63 is not particularly limited, and a drive-type carry-in mechanism may be adopted or manual carry-in may be adopted. Also good. After carrying in the chemical heat storage reactor 10, the open / close door 63b is closed. In this state, the chemical heat storage reactor 10 before heat storage is located in the heat supply preparation chamber 63.
≪ステップ12≫
ステップ12は、化学蓄熱反応器10を熱供給準備室63から熱供給室31に搬入する工程である。まず、熱供給室31の開閉扉31aを開放して熱供給準備室63内の化学蓄熱反応器10を熱供給室31に搬入する。なお、化学蓄熱反応器10を熱供給準備室63から熱供給室31に搬入する方法に関しては、特に限定するものではなく、駆動式の搬入機構を採用してもよく或いは手動による搬入を採用してもよい。化学蓄熱反応器10を搬入後、開閉扉31aを閉鎖する。この状態において、蓄熱前の化学蓄熱反応器10は、熱供給室31内の定位置に設置されている。
<< Step 12 >>
Step 12 is a process of carrying the chemical heat storage reactor 10 from the heat supply preparation chamber 63 into the heat supply chamber 31. First, the open / close door 31 a of the heat supply chamber 31 is opened, and the chemical heat storage reactor 10 in the heat supply preparation chamber 63 is carried into the heat supply chamber 31. The method for carrying the chemical heat storage reactor 10 from the heat supply preparation chamber 63 to the heat supply chamber 31 is not particularly limited, and a drive-type carry-in mechanism may be adopted or manual carry-in is adopted. May be. After carrying in the chemical heat storage reactor 10, the door 31a is closed. In this state, the chemical heat storage reactor 10 before heat storage is installed at a fixed position in the heat supply chamber 31.
≪ステップ13≫
ステップ13は、熱供給設備30から発生する熱量Qを熱供給室31に搬入された化学蓄熱反応器10に蓄熱する工程である。この蓄熱工程においては、化学蓄熱反応器10が熱供給室31に搬入されて定位置に設置され、熱供給室31の開閉扉31aが閉鎖されている。また、化学蓄熱反応器10は、開口部11a、11bに蓋を有しておらず開口部11a、11bは解放状態にある。
<< Step 13 >>
Step 13 is a step of storing heat quantity Q generated from the heat supply facility 30 in the chemical heat storage reactor 10 carried into the heat supply chamber 31. In this heat storage process, the chemical heat storage reactor 10 is carried into the heat supply chamber 31 and installed at a fixed position, and the open / close door 31a of the heat supply chamber 31 is closed. Further, the chemical heat storage reactor 10 does not have a lid on the openings 11a and 11b, and the openings 11a and 11b are in a released state.
この状態において、熱供給設備30から熱供給室31に向けて給熱流体32を供給する。熱供給室31に供給される給熱流体32は、上記第1実施形態と同様、二酸化炭素を含有せず熱量Qを有する426℃の高温空気である。この給熱流体32は、蓄熱容器11の開口部11aから流体流路13に導入される。この流体流路13を通過する給熱流体32は、化学蓄熱材12及び受熱放熱板13cの表面と効率的に接触して熱交換を行う。この熱交換により、化学蓄熱材12の脱水反応が生じて、給熱流体32が有する熱量Qが化学蓄熱材12に蓄熱される。 In this state, the heat supply fluid 32 is supplied from the heat supply facility 30 toward the heat supply chamber 31. The heat supply fluid 32 supplied to the heat supply chamber 31 is 426 ° C. high-temperature air that does not contain carbon dioxide and has a heat quantity Q, as in the first embodiment. The heat supply fluid 32 is introduced into the fluid flow path 13 from the opening 11 a of the heat storage container 11. The heat supply fluid 32 passing through the fluid flow path 13 efficiently contacts the chemical heat storage material 12 and the surfaces of the heat receiving and radiating plate 13c to exchange heat. By this heat exchange, a dehydration reaction of the chemical heat storage material 12 occurs, and the heat quantity Q of the heat supply fluid 32 is stored in the chemical heat storage material 12.
このとき、流体流路13に導入された給熱流体32は、熱量Qを化学蓄熱材12に与えて低温の空気となると共に、脱水反応で生じた水蒸気を伴って蓄熱容器11の開口部11bから導出される。ここで、脱水反応で生じた水蒸気を熱供給室31の内部から排除するための排気設備(図示しない)を設けることが好ましい。このようにして、化学蓄熱反応器10の化学蓄熱材12が脱水反応を完了した時点において、化学蓄熱材12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13が終了する。 At this time, the heat supply fluid 32 introduced into the fluid flow path 13 gives the heat quantity Q to the chemical heat storage material 12 to become low-temperature air, and the opening 11b of the heat storage container 11 with water vapor generated by the dehydration reaction. Is derived from Here, it is preferable to provide an exhaust facility (not shown) for removing water vapor generated by the dehydration reaction from the inside of the heat supply chamber 31. Thus, when the chemical heat storage material 12 of the chemical heat storage reactor 10 completes the dehydration reaction, the calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) of the chemical heat storage material 12 is changed to calcium oxide (CaO). 13 ends.
≪ステップ14≫
ステップ14は、蓄熱後の化学蓄熱反応器10を熱供給室31から熱供給準備室63に搬出する工程である。まず、蓄熱工程(ステップ13)が終了した後、熱供給設備30から熱供給室31への給熱流体32の供給を停止する。次に、熱供給室31の開閉扉31aを開放して熱供給室31内の化学蓄熱反応器10を熱供給準備室63に搬出する。このとき、熱供給準備室63の開閉扉63a、63bは閉鎖されている。なお、化学蓄熱反応器10を熱供給室31から熱供給準備室63に搬出する方法に関しては、特に限定するものではなく、駆動式の搬出機構を採用してもよく或いは手動による搬出を採用してもよい。化学蓄熱反応器10を搬出後、開閉扉31aを閉鎖する。
<< Step 14 >>
Step 14 is a step of carrying out the chemical heat storage reactor 10 after heat storage from the heat supply chamber 31 to the heat supply preparation chamber 63. First, after the heat storage process (step 13) is completed, the supply of the heat supply fluid 32 from the heat supply facility 30 to the heat supply chamber 31 is stopped. Next, the open / close door 31 a of the heat supply chamber 31 is opened, and the chemical heat storage reactor 10 in the heat supply chamber 31 is carried out to the heat supply preparation chamber 63. At this time, the open / close doors 63a and 63b of the heat supply preparation chamber 63 are closed. The method for carrying out the chemical heat storage reactor 10 from the heat supply chamber 31 to the heat supply preparation chamber 63 is not particularly limited, and a drive-type carry-out mechanism may be adopted or manual carry-out is adopted. May be. After unloading the chemical heat storage reactor 10, the open / close door 31a is closed.
次に、熱供給準備室63が備える真空ポンプVPを作動し、真空配管64の真空バルブ64aを開放して熱供給準備室63の内部を減圧する。なお、本第2実施形態においては、化学蓄熱反応器10の開口部11a、11bに蓋がなく解放状態にあるが、真空ポンプVPを作動して熱供給準備室63の内部を減圧状態にすることにより、化学蓄熱反応器10内部の空気及び脱水反応で生じた水蒸気が効率的に排除され、続く移送工程において化学蓄熱反応器10から蓄熱した熱量Qが放散されることを防止することができる。 Next, the vacuum pump VP provided in the heat supply preparation chamber 63 is operated, the vacuum valve 64a of the vacuum pipe 64 is opened, and the inside of the heat supply preparation chamber 63 is decompressed. In the second embodiment, the openings 11a and 11b of the chemical heat storage reactor 10 are open and do not have a lid, but the vacuum pump VP is operated to bring the inside of the heat supply preparation chamber 63 into a reduced pressure state. By this, the air inside the chemical heat storage reactor 10 and the water vapor generated by the dehydration reaction are efficiently eliminated, and it is possible to prevent the heat quantity Q stored from the chemical heat storage reactor 10 from being dissipated in the subsequent transfer step. .
熱供給準備室63の内部が設定した減圧度に至った段化で、真空バルブ64aを閉鎖して真空ポンプVPを停止する。この状態において、蓄熱後の化学蓄熱反応器10は、減圧状態にある熱供給準備室63の内部に位置している。 When the inside of the heat supply preparation chamber 63 reaches a set pressure reduction level, the vacuum valve 64a is closed and the vacuum pump VP is stopped. In this state, the chemical heat storage reactor 10 after heat storage is located inside the heat supply preparation chamber 63 in a reduced pressure state.
≪ステップ15≫
ステップ15は、蓄熱後の化学蓄熱反応器10を熱供給準備室63から移送往路61に搬出する工程である。まず、熱供給準備室63の開閉扉63aを開放して熱供給準備室63内の化学蓄熱反応器10を移送往路61に搬出する。なお、化学蓄熱反応器10を熱供給準備室63から移送往路61に搬出する方法に関しては、特に限定するものではなく、駆動式の搬出機構を採用してもよく或いは手動による搬出を採用してもよい。化学蓄熱反応器10を搬出後、開閉扉63aを閉鎖する。なお、移送往路61の内部も減圧状態にあり、化学蓄熱反応器10から蓄熱した熱量Qが放散されることを防止することができる。この状態において、蓄熱後の化学蓄熱反応器10は、移送往路61の内部で熱供給準備室63側に位置している。
<< Step 15 >>
Step 15 is a step of carrying out the chemical heat storage reactor 10 after heat storage from the heat supply preparation chamber 63 to the transfer forward path 61. First, the open / close door 63 a of the heat supply preparation chamber 63 is opened, and the chemical heat storage reactor 10 in the heat supply preparation chamber 63 is carried out to the transfer forward path 61. The method for carrying out the chemical heat storage reactor 10 from the heat supply preparation chamber 63 to the transfer forward path 61 is not particularly limited, and a drive-type carry-out mechanism may be adopted or manual carry-out may be adopted. Also good. After unloading the chemical heat storage reactor 10, the open / close door 63a is closed. Note that the inside of the transfer forward path 61 is also in a reduced pressure state, and the amount of heat Q stored from the chemical heat storage reactor 10 can be prevented from being dissipated. In this state, the chemical heat storage reactor 10 after heat storage is located on the heat supply preparation chamber 63 side inside the transfer forward path 61.
≪ステップ16≫
ステップ16は、蓄熱後の化学蓄熱反応器10を移送往路61により移送する工程である。この状態において、移送往路61内には蓄熱後の化学蓄熱反応器10が複数個存在している。このステップ16においては、移送往路61の内部で複数個の化学蓄熱反応器10を熱供給準備室63側から熱受容準備室65側に順次移送する。なお、移送往路61の内部で化学蓄熱反応器10を移送する方法に関しては、特に限定するものではなく、駆動式の移送機構を採用してもよく或いは手動による移送を採用してもよい。移送後の状態において、複数個の化学蓄熱反応器10のうち先頭の化学蓄熱反応器10が熱受容準備室65に到達した時点で移送を停止する。
<< Step 16 >>
Step 16 is a process of transferring the chemical heat storage reactor 10 after heat storage through the transfer forward path 61. In this state, a plurality of chemical heat storage reactors 10 after heat storage exist in the transfer forward path 61. In step 16, the plurality of chemical heat storage reactors 10 are sequentially transferred from the heat supply preparation chamber 63 side to the heat reception preparation chamber 65 side in the transfer forward path 61. The method for transferring the chemical heat storage reactor 10 inside the transfer forward path 61 is not particularly limited, and a drive type transfer mechanism may be adopted or manual transfer may be adopted. In the state after the transfer, the transfer is stopped when the first chemical heat storage reactor 10 among the plurality of chemical heat storage reactors 10 reaches the heat receiving preparation chamber 65.
≪ステップ17≫
ステップ17は、移送後の化学蓄熱反応器10を移送往路61から熱受容準備室65に搬入する工程である。まず、熱受容準備室65の開閉扉65aを開放して移送往路61内の先頭にある化学蓄熱反応器10を熱受容準備室65に搬入する。なお、化学蓄熱反応器10を移送往路61から熱受容準備室65に搬入する方法に関しては、上記ステップ11と同様である。化学蓄熱反応器10を搬入後、開閉扉65aを閉鎖する。この状態において、蓄熱後の化学蓄熱反応器10は、熱受容準備室65内に位置している。
<< Step 17 >>
Step 17 is a process of carrying the transferred chemical heat storage reactor 10 from the transfer forward path 61 into the heat receiving preparation chamber 65. First, the open / close door 65 a of the heat reception preparation chamber 65 is opened, and the chemical heat storage reactor 10 at the head in the transfer forward path 61 is carried into the heat reception preparation chamber 65. The method for carrying the chemical heat storage reactor 10 from the transfer forward path 61 into the heat receiving preparation chamber 65 is the same as in Step 11 above. After carrying in the chemical heat storage reactor 10, the open / close door 65a is closed. In this state, the chemical heat storage reactor 10 after heat storage is located in the heat receiving preparation chamber 65.
≪ステップ18≫
ステップ18は、蓄熱後の化学蓄熱反応器10を熱受容準備室65から熱受容室41に搬入する工程である。まず、熱受容室41の開閉扉41aを開放して熱受容準備室65内の化学蓄熱反応器10を熱受容室41に搬入する。なお、化学蓄熱反応器10を熱受容準備室65から熱受容室41に搬入する方法に関しては、上記ステップ12と同様である。化学蓄熱反応器10を搬入後、開閉扉41aを閉鎖する。この状態において、蓄熱後の化学蓄熱反応器10は、熱受容室41内の定位置に設置されている。
<< Step 18 >>
Step 18 is a step of carrying the chemical heat storage reactor 10 after heat storage into the heat receiving chamber 41 from the heat receiving preparation chamber 65. First, the open / close door 41 a of the heat receiving chamber 41 is opened, and the chemical heat storage reactor 10 in the heat receiving preparation chamber 65 is carried into the heat receiving chamber 41. The method for carrying the chemical heat storage reactor 10 from the heat receiving preparation chamber 65 to the heat receiving chamber 41 is the same as in Step 12 above. After carrying in the chemical heat storage reactor 10, the open / close door 41a is closed. In this state, the chemical heat storage reactor 10 after heat storage is installed at a fixed position in the heat receiving chamber 41.
≪ステップ19≫
ステップ19は、蓄熱後の化学蓄熱反応器10から熱量Qを放熱して熱需要設備40に供給する工程である。この放熱工程においては、熱受容室41に搬入された化学蓄熱反応器10が熱受容室41の定位置に設置され、熱受容室41の開閉扉41aが閉鎖されている。また、化学蓄熱反応器10は、開口部11a、11bに蓋を有しておらず開口部11a、11bは解放状態にある。
≪Step 19≫
Step 19 is a process of dissipating the heat quantity Q from the chemical heat storage reactor 10 after heat storage and supplying it to the heat demand facility 40. In this heat radiation process, the chemical heat storage reactor 10 carried into the heat receiving chamber 41 is installed at a fixed position of the heat receiving chamber 41, and the open / close door 41a of the heat receiving chamber 41 is closed. Further, the chemical heat storage reactor 10 does not have a lid on the openings 11a and 11b, and the openings 11a and 11b are in a released state.
この状態において、水蒸気発生装置43から熱受容室41に向けて受熱流体42を供給する。本第2実施形態においては上記第1実施形態と同様、この受熱流体42は、化学蓄熱材12の発熱温度以下の低温の水蒸気である。この受熱流体42は、蓄熱容器11の開口部11aから流体流路13に導入される。この流体流路13を通過する受熱流体42は、化学蓄熱材12の表面と効率的に接触して水和反応を生じさせる。この水和反応により化学蓄熱材12からの放熱が生じて、化学蓄熱材12が蓄熱している熱量Qが放熱される。 In this state, the heat receiving fluid 42 is supplied from the water vapor generating device 43 toward the heat receiving chamber 41. In the second embodiment, similar to the first embodiment, the heat receiving fluid 42 is low-temperature water vapor that is lower than the heat generation temperature of the chemical heat storage material 12. The heat receiving fluid 42 is introduced into the fluid flow path 13 from the opening 11 a of the heat storage container 11. The heat receiving fluid 42 passing through the fluid flow path 13 efficiently contacts the surface of the chemical heat storage material 12 to cause a hydration reaction. Due to this hydration reaction, heat is released from the chemical heat storage material 12, and the amount of heat Q stored in the chemical heat storage material 12 is released.
ここで、水蒸気発生装置43から放出される受熱流体42は、化学蓄熱材12の水和反応に必要な反応水の量を超える過剰の水分を含有している。従って、流体流路13に導入された受熱流体42は、水和反応に必要な量の水分を化学蓄熱材12に与え、過剰の水分に相当する水蒸気として蓄熱容器11の開口部11bから導出される。 Here, the heat receiving fluid 42 released from the water vapor generating device 43 contains excess water exceeding the amount of reaction water necessary for the hydration reaction of the chemical heat storage material 12. Accordingly, the heat receiving fluid 42 introduced into the fluid flow path 13 gives the chemical heat storage material 12 with an amount of water necessary for the hydration reaction, and is derived from the opening 11b of the heat storage container 11 as water vapor corresponding to excess water. The
このとき、過剰の水分に相当する水蒸気は、放熱する化学蓄熱材12及び受熱放熱板13cと効率的に接触し、化学蓄熱材12の水和反応で放熱される熱量Qを吸熱して高温の受熱流体42aとなる。この高温の受熱流体42aは、蓄熱容器11の開口部11bから導出され、熱需要設備40に供給されて利用される。このようにして、化学蓄熱反応器10の化学蓄熱材12が水和反応を完了した時点において、化学蓄熱材12の酸化カルシウム(CaO)が水酸化カルシウム(Ca(OH)2)に変化してステップ19が終了する。 At this time, the water vapor corresponding to the excess water efficiently contacts the heat radiating chemical heat storage material 12 and the heat receiving heat radiating plate 13c, absorbs the amount of heat Q radiated by the hydration reaction of the chemical heat storage material 12, and has a high temperature. It becomes the heat receiving fluid 42a. This high-temperature heat receiving fluid 42 a is led out from the opening 11 b of the heat storage container 11 and supplied to the heat demand facility 40 for use. Thus, when the chemical heat storage material 12 of the chemical heat storage reactor 10 completes the hydration reaction, the calcium oxide (CaO) of the chemical heat storage material 12 changes to calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ). Step 19 ends.
≪ステップ20≫
ステップ20は、放熱後の化学蓄熱反応器10を熱受容室41から熱受容準備室65に搬出する工程である。まず、放熱工程(ステップ19)が終了した後、水蒸気発生装置43から熱受容室41への受熱流体42の供給を停止する。次に、熱受容室41の開閉扉41aを開放して熱受容室41内の化学蓄熱反応器10を熱受容準備室65に搬出する。このとき、熱受容準備室65の開閉扉65a、65bは閉鎖されている。なお、化学蓄熱反応器10を熱受容室41から熱受容準備室65に搬出する方法に関しては、上記ステップ14と同様である。化学蓄熱反応器10を搬出後、開閉扉41aを閉鎖する。
<< Step 20 >>
Step 20 is a step of carrying out the chemical heat storage reactor 10 after heat radiation from the heat receiving chamber 41 to the heat receiving preparation chamber 65. First, after the heat radiation step (step 19) is completed, the supply of the heat receiving fluid 42 from the water vapor generating device 43 to the heat receiving chamber 41 is stopped. Next, the open / close door 41 a of the heat receiving chamber 41 is opened, and the chemical heat storage reactor 10 in the heat receiving chamber 41 is carried out to the heat receiving preparation chamber 65. At this time, the open / close doors 65a and 65b of the heat receiving preparation chamber 65 are closed. The method for carrying out the chemical heat storage reactor 10 from the heat receiving chamber 41 to the heat receiving preparation chamber 65 is the same as in step 14 above. After carrying out the chemical heat storage reactor 10, the open / close door 41a is closed.
次に、熱受容準備室65が備える真空ポンプVPを作動し、真空配管66の真空バルブ66aを開放して熱受容準備室65の内部を減圧する。なお、本第2実施形態においては、化学蓄熱反応器10の開口部11a、11bに蓋がなく解放状態にあるが、真空ポンプVPを作動して熱受容準備室65の内部を減圧状態にすることにより、化学蓄熱反応器10内部の水蒸気(受熱流体42の一部)を効率的に排除することができる。 Next, the vacuum pump VP provided in the heat reception preparation chamber 65 is operated, and the vacuum valve 66a of the vacuum pipe 66 is opened to decompress the inside of the heat reception preparation chamber 65. In the second embodiment, the openings 11a and 11b of the chemical heat storage reactor 10 are open and do not have a lid, but the vacuum pump VP is operated to bring the heat receiving preparation chamber 65 into a reduced pressure state. Thus, water vapor (a part of the heat receiving fluid 42) inside the chemical heat storage reactor 10 can be efficiently removed.
熱受容準備室65の内部が設定した減圧度に至った段化で、真空バルブ66aを閉鎖して真空ポンプVPを停止する。この状態において、蓄熱後の化学蓄熱反応器10は、減圧状態にある熱受容準備室65の内部に位置している。 The vacuum valve 66a is closed and the vacuum pump VP is stopped when the inside of the heat receiving preparation chamber 65 reaches the set pressure reduction level. In this state, the chemical heat storage reactor 10 after heat storage is located inside the heat receiving preparation chamber 65 in a reduced pressure state.
≪ステップ21≫
ステップ21は、放熱後の化学蓄熱反応器10を熱受容準備室65から移送復路62に搬出する工程である。まず、熱受容準備室65の開閉扉65bを開放して熱受容準備室65内の化学蓄熱反応器10を移送復路62に搬出する。なお、化学蓄熱反応器10を熱受容準備室65から移送復路62に搬出する方法に関しては、上記ステップ15と同様である。化学蓄熱反応器10を搬出後、開閉扉65bを閉鎖する。なお、移送復路62の内部も減圧状態にある。この状態において、放熱後の化学蓄熱反応器10は、移送復路62の内部で熱受容準備室65側に位置している。
<< Step 21 >>
Step 21 is a process of carrying out the chemical heat storage reactor 10 after heat radiation from the heat reception preparation chamber 65 to the transfer return path 62. First, the open / close door 65 b of the heat reception preparation chamber 65 is opened, and the chemical heat storage reactor 10 in the heat reception preparation chamber 65 is carried out to the transfer return path 62. The method for carrying out the chemical heat storage reactor 10 from the heat receiving preparation chamber 65 to the transfer return path 62 is the same as in step 15 above. After carrying out the chemical heat storage reactor 10, the open / close door 65b is closed. The inside of the transfer return path 62 is also in a reduced pressure state. In this state, the chemical heat storage reactor 10 after heat radiation is located on the heat receiving preparation chamber 65 side inside the transfer return path 62.
≪ステップ22≫
ステップ22は、放熱後の化学蓄熱反応器10を移送復路62により移送する工程である。この状態において、移送復路62内には放熱後の化学蓄熱反応器10が複数個存在している。このステップ22においては、移送復路62の内部で複数個の化学蓄熱反応器10を熱受容準備室65側から熱供給準備室63側に順次移送する。なお、移送復路62の内部で化学蓄熱反応器10を移送する方法に関しては、上記ステップ16と同様である。移送後の状態において、複数個の化学蓄熱反応器10のうち先頭の化学蓄熱反応器10が熱供給準備室63に到達した時点で移送を停止する。移送後の状態において、上記初期状態に対応する。
<< Step 22 >>
Step 22 is a process of transferring the chemical heat storage reactor 10 after heat dissipation by the transfer return path 62. In this state, a plurality of chemical heat storage reactors 10 after heat dissipation are present in the transfer return path 62. In this step 22, the plurality of chemical heat storage reactors 10 are sequentially transferred from the heat receiving preparation chamber 65 side to the heat supply preparation chamber 63 side in the transfer return path 62. The method for transferring the chemical heat storage reactor 10 inside the transfer return path 62 is the same as in step 16 above. In the state after the transfer, the transfer is stopped when the first chemical heat storage reactor 10 among the plurality of chemical heat storage reactors 10 reaches the heat supply preparation chamber 63. This corresponds to the initial state in the state after the transfer.
このようにして、上記ステップ11〜ステップ22の各工程からなるサイクルを繰り返すことにより、輸送コストを抑え効率的な熱輸送を実現することができる。また、本第2実施形態においては、移送往路61及び移送復路62において、それぞれ複数個の化学蓄熱反応器10を順次移送することができ、熱輸送の効率が向上する。なお、このサイクルの中で、蓄熱に関するステップ11〜ステップ16と放熱に関するステップ17〜ステップ22とを並行して同時進行することにより、熱輸送の効率が更に向上する。 In this way, by repeating the cycle consisting of the above steps 11 to 22, it is possible to realize efficient heat transport while suppressing transportation costs. In the second embodiment, the plurality of chemical heat storage reactors 10 can be sequentially transferred in the transfer forward path 61 and the transfer return path 62, and the efficiency of heat transport is improved. In addition, in this cycle, the efficiency of heat transport is further improved by simultaneously performing Steps 11 to 16 related to heat storage and Steps 17 to 22 related to heat dissipation in parallel.
第3実施形態:
次に、本発明に係る熱輸送システムの第3実施形態を説明する。本第3実施形態は、図2に示す化学蓄熱反応器20を利用するものである。図5は、本第3実施形態における熱輸送システムの構成概略図である。図5において、熱輸送システム70は、上記第1実施形態と同様に、熱供給設備30が放出する400℃を超える高温の廃熱(給熱流体が有する熱量Q)を化学蓄熱反応器20に蓄熱し、この化学蓄熱反応器20を熱需要設備40まで移送して蓄熱した熱量Qを放熱して熱需要設備40に供給するものである。なお、本第3実施形態においては上記第1実施形態と異なり、熱供給設備30と熱需要設備40との距離が比較的遠い場合を想定し、化学蓄熱反応器20の移送に上記第1実施形態のような移送通路を採用するものではない。
Third embodiment:
Next, a third embodiment of the heat transport system according to the present invention will be described. The third embodiment uses a chemical heat storage reactor 20 shown in FIG. FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a heat transport system according to the third embodiment. In FIG. 5, as in the first embodiment, the heat transport system 70 supplies high-temperature waste heat (heat quantity Q of the heat supply fluid) exceeding 400 ° C. released by the heat supply facility 30 to the chemical heat storage reactor 20. Heat is stored, the chemical heat storage reactor 20 is transferred to the heat demand facility 40, and the stored heat quantity Q is radiated and supplied to the heat demand facility 40. In the third embodiment, unlike the first embodiment, assuming that the distance between the heat supply facility 30 and the heat demand facility 40 is relatively long, the first embodiment is used for transferring the chemical heat storage reactor 20. It does not adopt a transfer passage like a form.
図5において、熱供給設備30は、熱供給設備30が放出する熱量Qを化学蓄熱反応器20に供給して蓄熱するための熱供給室31を備えている。熱供給室31には、化学蓄熱反応器20を搬出入するための開閉扉31aが設けられている。なお、開閉扉31aの開閉機構は、駆動式を採用してもよく或いは手動式を採用してもよい。また、熱供給室31は、その内部を減圧状態にするための真空配管34と真空ポンプVP(図示しない)とを備えている。なお、真空配管34には、熱供給室31と真空ポンプVPとの間を遮断する真空バルブ34aが設けられている。 In FIG. 5, the heat supply facility 30 includes a heat supply chamber 31 for supplying the chemical heat storage reactor 20 with the amount of heat Q released from the heat supply facility 30 and storing the heat. The heat supply chamber 31 is provided with an open / close door 31 a for carrying in and out the chemical heat storage reactor 20. The open / close mechanism of the open / close door 31a may adopt a drive type or a manual type. The heat supply chamber 31 includes a vacuum pipe 34 and a vacuum pump VP (not shown) for reducing the pressure inside the heat supply chamber 31. The vacuum pipe 34 is provided with a vacuum valve 34a that shuts off the heat supply chamber 31 and the vacuum pump VP.
一方、熱需要設備40は、化学蓄熱反応器20から放出される熱量Qを熱需要設備40に供給するための熱受容室41を備えている。熱受容室41には、化学蓄熱反応器20を搬出入するための開閉扉41aが設けられている。なお、開閉扉41aの開閉機構は、駆動式を採用してもよく或いは手動式を採用してもよい。また、熱受容室41は、化学蓄熱反応器20に収容された化学蓄熱材22の水和反応を生じさせるための反応水を含む受熱流体42を水蒸気の状態で供給する水蒸気発生装置43を備えている。また、熱受容室41は、その内部を減圧状態にするための真空配管44と真空ポンプVP(図示しない)とを備えている。なお、真空配管44には、熱受容室41と真空ポンプVPとの間を遮断する真空バルブ44aが設けられている。 On the other hand, the heat demand facility 40 includes a heat receiving chamber 41 for supplying the heat demand facility 40 with the amount of heat Q released from the chemical heat storage reactor 20. The heat receiving chamber 41 is provided with an open / close door 41 a for carrying in and out the chemical heat storage reactor 20. The opening / closing mechanism of the opening / closing door 41a may adopt a drive type or a manual type. Further, the heat receiving chamber 41 includes a water vapor generating device 43 that supplies a heat receiving fluid 42 containing reaction water for causing a hydration reaction of the chemical heat storage material 22 accommodated in the chemical heat storage reactor 20 in a steam state. ing. The heat receiving chamber 41 includes a vacuum pipe 44 and a vacuum pump VP (not shown) for reducing the inside of the heat receiving chamber 41. The vacuum pipe 44 is provided with a vacuum valve 44a that shuts off the heat receiving chamber 41 and the vacuum pump VP.
また、図5に示すように、本第3実施形態においては上記第1実施形態と異なり、熱供給室31と熱受容室41との間に移送通路が設けられていない。従って、本第3実施形態においては、蓄熱した化学蓄熱反応器20を外部環境を通して移送する。そのため、上述のように、化学蓄熱反応器20の開口部21a、21bには、外部環境から化学蓄熱反応器20の内部を密閉して熱量の放散を防止するための蓋24a、24bが設けられている(図2参照)。 Further, as shown in FIG. 5, in the third embodiment, unlike the first embodiment, no transfer passage is provided between the heat supply chamber 31 and the heat receiving chamber 41. Therefore, in the third embodiment, the stored chemical heat storage reactor 20 is transferred through the external environment. Therefore, as described above, the openings 21a and 21b of the chemical heat storage reactor 20 are provided with the lids 24a and 24b for sealing the inside of the chemical heat storage reactor 20 from the external environment to prevent heat dissipation. (See FIG. 2).
このような構成において、本第3実施形態に係る熱輸送システムにおいては、化学蓄熱反応器20を外部環境から熱供給室31に搬入する工程(ステップ31)、熱供給設備30から発生する熱量Qを熱供給室31に搬入された化学蓄熱反応器20に蓄熱する工程(ステップ32)、蓄熱後の化学蓄熱反応器20を熱供給室31から外部環境に搬出する工程(ステップ33)、蓄熱後の化学蓄熱反応器20を熱需要設備40まで移送する工程(ステップ34)、移送後の化学蓄熱反応器20を外部環境から熱受容室41に搬入する工程(ステップ35)、蓄熱後の化学蓄熱反応器20から熱量Qを放熱して熱需要設備40に供給する工程(ステップ36)、放熱後の化学蓄熱反応器20を熱受容室41から外部環境に搬出する工程(ステップ37)、及び、放熱後の化学蓄熱反応器20を熱供給設備30まで移送する工程(ステップ38)の各工程からなるサイクルを繰り返す。なお、図5は、ステップ32の蓄熱工程とステップ36の放熱工程とが同時進行している状態を示している。以下、これらの工程について図3を用いて説明する。 In such a configuration, in the heat transport system according to the third embodiment, the step of carrying the chemical heat storage reactor 20 into the heat supply chamber 31 from the external environment (step 31), the amount of heat Q generated from the heat supply facility 30 Is stored in the chemical heat storage reactor 20 carried into the heat supply chamber 31 (step 32), the chemical heat storage reactor 20 after heat storage is transferred from the heat supply chamber 31 to the external environment (step 33), and after heat storage The step of transferring the chemical heat storage reactor 20 to the heat demand facility 40 (step 34), the step of carrying the transferred chemical heat storage reactor 20 into the heat receiving chamber 41 from the external environment (step 35), and the chemical heat storage after heat storage A step of releasing the heat quantity Q from the reactor 20 and supplying it to the heat demand facility 40 (step 36), and a step of carrying out the chemical heat storage reactor 20 after the heat release from the heat receiving chamber 41 to the external environment (step). 7), and repeats the cycle of the steps of the process (step 38) for transferring the chemical heat reactor 20 after radiating up heat supply facilities 30. FIG. 5 shows a state in which the heat storage process of step 32 and the heat dissipation process of step 36 are proceeding simultaneously. Hereinafter, these steps will be described with reference to FIG.
≪初期状態≫
初期状態において、蓄熱前(放熱後)の化学蓄熱反応器20は、熱供給室31及び熱受容室41の外部環境に複数個存在している。なお、外部環境に存在する化学蓄熱反応器20の蓋24a、24bは、いずれも密閉された状態にあり内部は減圧状態にある。熱供給室31の開閉扉31a及び熱受容室41の開閉扉41aは閉鎖されている。真空配管34、44の真空バルブ34a、44aは閉鎖されており、熱供給室31及び熱受容室41の内部は減圧状態にある。また、熱供給室31への給熱流体32の供給及び熱受容室41への受熱流体42の供給は停止している。この状態において、ステップ31〜ステップ38の各工程からなるサイクルを繰り返す。
≪Initial state≫
In the initial state, a plurality of chemical heat storage reactors 20 before heat storage (after heat radiation) exist in the external environment of the heat supply chamber 31 and the heat receiving chamber 41. The lids 24a and 24b of the chemical heat storage reactor 20 existing in the external environment are both sealed and the inside is in a reduced pressure state. The open / close door 31a of the heat supply chamber 31 and the open / close door 41a of the heat receiving chamber 41 are closed. The vacuum valves 34a and 44a of the vacuum pipes 34 and 44 are closed, and the insides of the heat supply chamber 31 and the heat receiving chamber 41 are in a reduced pressure state. The supply of the heat supply fluid 32 to the heat supply chamber 31 and the supply of the heat reception fluid 42 to the heat reception chamber 41 are stopped. In this state, the cycle consisting of steps 31 to 38 is repeated.
≪ステップ31≫
ステップ31は、初期状態の化学蓄熱反応器20を外部環境から熱供給室31に搬入する工程である。まず、熱供給室31の開閉扉31aを開放して外部環境にある化学蓄熱反応器20を熱供給室31に搬入する。なお、化学蓄熱反応器20を外部環境から熱供給室31に搬入する方法に関しては、特に限定するものではなく、駆動式の搬入機構を採用してもよく或いは手動による搬入を採用してもよい。化学蓄熱反応器20を搬入後、開閉扉31aを閉鎖する。この状態において、蓄熱前の化学蓄熱反応器20は、熱供給室31内の定位置に設置されている。
<< Step 31 >>
Step 31 is a process of carrying the initial chemical heat storage reactor 20 into the heat supply chamber 31 from the external environment. First, the open / close door 31 a of the heat supply chamber 31 is opened, and the chemical heat storage reactor 20 in the external environment is carried into the heat supply chamber 31. In addition, it does not specifically limit regarding the method of carrying in the chemical thermal storage reactor 20 from the external environment to the heat supply chamber 31, A drive-type carrying-in mechanism may be employ | adopted or manual carrying-in may be employ | adopted. . After carrying in the chemical heat storage reactor 20, the door 31a is closed. In this state, the chemical heat storage reactor 20 before heat storage is installed at a fixed position in the heat supply chamber 31.
≪ステップ32≫
ステップ32は、熱供給設備30から発生する熱量Qを熱供給室31に搬入された化学蓄熱反応器20に蓄熱する工程である。この蓄熱工程においては、化学蓄熱反応器20が熱供給室31に搬入されて定位置に設置され、熱供給室31の開閉扉31aが閉鎖されている。また、化学蓄熱反応器20の蓋24a、24bは、いずれも密閉された状態にある。
<< Step 32 >>
Step 32 is a step of storing heat quantity Q generated from the heat supply facility 30 in the chemical heat storage reactor 20 carried into the heat supply chamber 31. In this heat storage process, the chemical heat storage reactor 20 is carried into the heat supply chamber 31 and installed at a fixed position, and the open / close door 31a of the heat supply chamber 31 is closed. Further, the lids 24a and 24b of the chemical heat storage reactor 20 are both sealed.
ステップ32においては、まず、熱供給室31が備える真空ポンプVPを作動し、真空配管34の真空バルブ34aを開放して熱供給室31の内部を減圧する。熱供給室31の内部が設定した減圧度に至った段化で、真空バルブ34aを閉鎖して真空ポンプVPを停止する。次に、化学蓄熱反応器20の蓋24a、24bを開き、蓄熱容器21の開口部21a、21bを解放状態にする。なお、化学蓄熱反応器20の蓋24a、24bの開閉機構は、特に限定するものではなく、駆動による自動開閉であってもよく、或いは手動による開閉操作であってもよい。 In step 32, first, the vacuum pump VP provided in the heat supply chamber 31 is operated, the vacuum valve 34a of the vacuum pipe 34 is opened, and the inside of the heat supply chamber 31 is decompressed. When the inside of the heat supply chamber 31 reaches the set pressure reduction level, the vacuum valve 34a is closed and the vacuum pump VP is stopped. Next, the lids 24a and 24b of the chemical heat storage reactor 20 are opened, and the openings 21a and 21b of the heat storage container 21 are opened. The opening / closing mechanism of the lids 24a, 24b of the chemical heat storage reactor 20 is not particularly limited, and may be an automatic opening / closing operation or a manual opening / closing operation.
この状態において、熱供給設備30から熱供給室31に向けて給熱流体32を供給する。熱供給室31に供給される給熱流体32は、上記第1実施形態と同様、二酸化炭素を含有せず熱量Qを有する426℃の高温空気である。この給熱流体32は、蓄熱容器21の開口部21aから流体流路23に導入される。この流体流路23を通過する給熱流体32は、化学蓄熱材22及び受熱放熱板23cの表面と効率的に接触して熱交換を行う。この熱交換により、化学蓄熱材22の脱水反応が生じて、給熱流体32が有する熱量Qが化学蓄熱材22に蓄熱される。 In this state, the heat supply fluid 32 is supplied from the heat supply facility 30 toward the heat supply chamber 31. The heat supply fluid 32 supplied to the heat supply chamber 31 is 426 ° C. high-temperature air that does not contain carbon dioxide and has a heat quantity Q, as in the first embodiment. The heat supply fluid 32 is introduced into the fluid flow path 23 from the opening 21 a of the heat storage container 21. The heat supply fluid 32 passing through the fluid flow path 23 efficiently contacts the chemical heat storage material 22 and the surfaces of the heat receiving and radiating plate 23c to exchange heat. By this heat exchange, a dehydration reaction of the chemical heat storage material 22 occurs, and the heat quantity Q of the heat supply fluid 32 is stored in the chemical heat storage material 22.
このとき、流体流路23に導入された給熱流体32は、熱量Qを化学蓄熱材22に与えて低温の空気となると共に、脱水反応で生じた水蒸気を伴って蓄熱容器21の開口部21bから導出される。ここで、脱水反応で生じた水蒸気を熱供給室31の内部から排除するための排気設備(図示しない)を設けることが好ましい。このようにして、化学蓄熱反応器20の化学蓄熱材22が脱水反応を完了した時点において、化学蓄熱材22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32が終了する。 At this time, the heat supply fluid 32 introduced into the fluid flow path 23 gives the amount of heat Q to the chemical heat storage material 22 to become low-temperature air, and the opening 21b of the heat storage container 21 with water vapor generated by the dehydration reaction. Is derived from Here, it is preferable to provide an exhaust facility (not shown) for removing water vapor generated by the dehydration reaction from the inside of the heat supply chamber 31. In this way, when the chemical heat storage material 22 of the chemical heat storage reactor 20 completes the dehydration reaction, the calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) of the chemical heat storage material 22 changes to calcium oxide (CaO). 32 ends.
≪ステップ33≫
ステップ33は、蓄熱後の化学蓄熱反応器20を熱供給室31から外部環境に搬出する工程である。まず、蓄熱工程(ステップ32)が終了した後、熱供給設備30から熱供給室31への給熱流体32の供給を停止する。次に、熱供給室31が備える真空ポンプVPを作動し、真空配管34の真空バルブ34aを開放して熱供給室31の内部を減圧する。これは、熱供給室31の内部に残留する空気及び脱水反応で生じた水蒸気を排除するためである。この減圧操作により、化学蓄熱反応器20内部の空気及び脱水反応で生じた水蒸気が効率的に排除される。次に、熱供給室31の内部が設定した減圧度に至った段化で、真空バルブ34aを閉鎖して真空ポンプVPを停止する。次に、化学蓄熱反応器20の蓋24a、24bを閉鎖して、蓄熱容器21の内部を減圧状態で密閉する。
<< Step 33 >>
Step 33 is a process of carrying out the chemical heat storage reactor 20 after heat storage from the heat supply chamber 31 to the external environment. First, after the heat storage process (step 32) is completed, the supply of the heat supply fluid 32 from the heat supply facility 30 to the heat supply chamber 31 is stopped. Next, the vacuum pump VP provided in the heat supply chamber 31 is operated, and the vacuum valve 34 a of the vacuum pipe 34 is opened to decompress the inside of the heat supply chamber 31. This is to eliminate air remaining in the heat supply chamber 31 and water vapor generated by the dehydration reaction. By this depressurization operation, air inside the chemical heat storage reactor 20 and water vapor generated by the dehydration reaction are efficiently eliminated. Next, the vacuum valve 34a is closed and the vacuum pump VP is stopped at the stage where the inside of the heat supply chamber 31 reaches the set pressure reduction degree. Next, the lids 24a and 24b of the chemical heat storage reactor 20 are closed, and the inside of the heat storage container 21 is sealed in a reduced pressure state.
次に、熱供給室31の開閉扉31aを開放して熱供給室31内の化学蓄熱反応器20を外部環境に搬出する。なお、化学蓄熱反応器20を熱供給室31から外部環境に搬出する方法に関しては、特に限定するものではなく、駆動式の搬出機構を採用してもよく或いは手動による搬出を採用してもよい。化学蓄熱反応器20を搬出後、開閉扉31aを閉鎖する。この状態において、蓄熱後の化学蓄熱反応器20は、蓋24a、24bにより内部が密閉された状態で外部環境に存在する。 Next, the open / close door 31a of the heat supply chamber 31 is opened, and the chemical heat storage reactor 20 in the heat supply chamber 31 is carried out to the external environment. The method for carrying out the chemical heat storage reactor 20 from the heat supply chamber 31 to the external environment is not particularly limited, and a drive-type carry-out mechanism or manual carry-out may be adopted. . After unloading the chemical heat storage reactor 20, the open / close door 31a is closed. In this state, the chemical heat storage reactor 20 after heat storage exists in the external environment with the inside sealed by the lids 24a and 24b.
≪ステップ34≫
ステップ34は、蓄熱後の化学蓄熱反応器20を熱需要設備40まで移送する工程である。なお、熱供給設備30から熱受容設備40に化学蓄熱反応器20を移送する手段は、特に限定するものではなく、車両等で移送するようにしてもよい。また、蓄熱した化学蓄熱反応器20を保管庫に保管しておき、必要に応じて熱需要設備40に移送するようにしてもよい。また、化学蓄熱反応器20の内部は蓋24a、24bにより減圧状態を維持しており、移送中或いは保管中の化学蓄熱反応器20から蓄熱した熱量Qが放散されることを防止することができる。
<< Step 34 >>
Step 34 is a process of transferring the chemical heat storage reactor 20 after heat storage to the heat demand facility 40. The means for transferring the chemical heat storage reactor 20 from the heat supply facility 30 to the heat receiving facility 40 is not particularly limited, and may be transferred by a vehicle or the like. In addition, the stored chemical heat storage reactor 20 may be stored in a storage and transferred to the heat demand facility 40 as necessary. Further, the inside of the chemical heat storage reactor 20 is maintained in a reduced pressure state by the lids 24a and 24b, and it is possible to prevent the heat quantity Q stored from the chemical heat storage reactor 20 being transferred or stored from being dissipated. .
≪ステップ35≫
ステップ35は、移送後の化学蓄熱反応器20を外部環境から熱受容室41に搬入する工程である。まず、熱受容室41の開閉扉41aを開放して外部環境にある化学蓄熱反応器20を熱受容室41に搬入する。なお、化学蓄熱反応器20を外部環境から熱供給室31に搬入する方法に関しては、上記ステップ31と同様である。化学蓄熱反応器20を搬入後、開閉扉41aを閉鎖する。この状態において、蓄熱前の化学蓄熱反応器20は、熱受容室41内の定位置に設置されている。
<< Step 35 >>
Step 35 is a step of carrying the transferred chemical heat storage reactor 20 into the heat receiving chamber 41 from the external environment. First, the open / close door 41 a of the heat receiving chamber 41 is opened, and the chemical heat storage reactor 20 in the external environment is carried into the heat receiving chamber 41. The method for carrying the chemical heat storage reactor 20 from the external environment into the heat supply chamber 31 is the same as in step 31 above. After carrying in the chemical heat storage reactor 20, the open / close door 41a is closed. In this state, the chemical heat storage reactor 20 before heat storage is installed at a fixed position in the heat receiving chamber 41.
≪ステップ36≫
ステップ36は、蓄熱後の化学蓄熱反応器20から熱量Qを放熱して熱需要設備40に供給する工程である。この放熱工程においては、化学蓄熱反応器20が熱受容室41に搬入されて定位置に設置され、熱受容室41の開閉扉41aが閉鎖されている。また、化学蓄熱反応器20の蓋24a、24bは、いずれも密閉された状態にある。
<< Step 36 >>
Step 36 is a process of dissipating the heat quantity Q from the chemical heat storage reactor 20 after heat storage and supplying it to the heat demand facility 40. In this heat radiation process, the chemical heat storage reactor 20 is carried into the heat receiving chamber 41 and installed at a fixed position, and the open / close door 41a of the heat receiving chamber 41 is closed. Further, the lids 24a and 24b of the chemical heat storage reactor 20 are both sealed.
ステップ36においては、まず、熱受容室41が備える真空ポンプVPを作動し、真空配管44の真空バルブ44aを開放して熱受容室41の内部を減圧する。熱受容室41の内部が設定した減圧度に至った段化で、真空バルブ44aを閉鎖して真空ポンプVPを停止する。次に、化学蓄熱反応器20の蓋24a、24bを開き、蓄熱容器21の開口部21a、21bを解放状態にする。 In step 36, first, the vacuum pump VP provided in the heat receiving chamber 41 is operated, and the vacuum valve 44a of the vacuum pipe 44 is opened to decompress the inside of the heat receiving chamber 41. When the inside of the heat receiving chamber 41 reaches the set pressure reduction level, the vacuum valve 44a is closed and the vacuum pump VP is stopped. Next, the lids 24a and 24b of the chemical heat storage reactor 20 are opened, and the openings 21a and 21b of the heat storage container 21 are opened.
この状態において、水蒸気発生装置43から熱受容室41に向けて受熱流体42を供給する。本第3実施形態においては上記第1実施形態と同様、受熱流体42は、化学蓄熱材22の発熱温度以下の低温の水蒸気である。この受熱流体42は、蓄熱容器21の開口部21aから流体流路23に導入される。この流体流路23を通過する受熱流体42は、化学蓄熱材22の表面と効率的に接触して水和反応を生じさせる。この水和反応により化学蓄熱材22からの放熱が生じて、化学蓄熱材22が蓄熱している熱量Qが放熱される。 In this state, the heat receiving fluid 42 is supplied from the water vapor generating device 43 toward the heat receiving chamber 41. In the third embodiment, similarly to the first embodiment, the heat receiving fluid 42 is low-temperature water vapor that is lower than the heat generation temperature of the chemical heat storage material 22. The heat receiving fluid 42 is introduced into the fluid flow path 23 from the opening 21 a of the heat storage container 21. The heat receiving fluid 42 passing through the fluid flow path 23 efficiently contacts the surface of the chemical heat storage material 22 to cause a hydration reaction. Heat release from the chemical heat storage material 22 is caused by this hydration reaction, and the amount of heat Q stored in the chemical heat storage material 22 is released.
ここで、水蒸気発生装置43から放出される受熱流体42は、化学蓄熱材22の水和反応に必要な反応水の量を超える過剰の水分を含有している。従って、流体流路23に導入された受熱流体42は、水和反応に必要な量の水分を化学蓄熱材22に与え、過剰の水分に相当する水蒸気として蓄熱容器21の開口部21bから導出される。 Here, the heat receiving fluid 42 released from the water vapor generating device 43 contains excessive moisture exceeding the amount of reaction water necessary for the hydration reaction of the chemical heat storage material 22. Therefore, the heat receiving fluid 42 introduced into the fluid flow path 23 supplies the chemical heat storage material 22 with an amount of water necessary for the hydration reaction, and is derived from the opening 21b of the heat storage container 21 as water vapor corresponding to excess water. The
このとき、過剰の水分に相当する水蒸気は、放熱する化学蓄熱材22及び受熱放熱板23cと効率的に接触し、化学蓄熱材22の水和反応で放熱される熱量Qを吸熱して高温の受熱流体42aとなる。この高温の受熱流体42aは、蓄熱容器21の開口部21bから導出され、熱需要設備40に供給されて利用される。このようにして、化学蓄熱反応器20の化学蓄熱材22が水和反応を完了した時点において、化学蓄熱材22の酸化カルシウム(CaO)が水酸化カルシウム(Ca(OH)2)に変化してステップ36が終了する。 At this time, the water vapor corresponding to the excess water efficiently contacts the heat radiating chemical heat storage material 22 and the heat receiving heat radiating plate 23c, absorbs the amount of heat Q radiated by the hydration reaction of the chemical heat storage material 22, and has a high temperature. It becomes the heat receiving fluid 42a. This high-temperature heat receiving fluid 42 a is led out from the opening 21 b of the heat storage container 21 and supplied to the heat demand facility 40 for use. Thus, when the chemical heat storage material 22 of the chemical heat storage reactor 20 completes the hydration reaction, the calcium oxide (CaO) of the chemical heat storage material 22 changes to calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ). Step 36 ends.
≪ステップ37≫
ステップ37は、放熱後の化学蓄熱反応器20を熱受容室41から外部環境に搬出する工程である。まず、放熱工程(ステップ36)が終了した後、水蒸気発生装置43から熱受容室41への受熱流体42の供給を停止する。次に、熱受容室41が備える真空ポンプVPを作動し、真空配管44の真空バルブ44aを開放して熱受容室41の内部を減圧する。これは、熱受容室41の内部に残留する受熱流体42aを排除するためである。この減圧操作により、化学蓄熱反応器20内部の水蒸気(受熱流体42の一部)を効率的に排除することができる。次に、熱受容室41の内部が設定した減圧度に至った段化で、真空バルブ44aを閉鎖して真空ポンプVPを停止する。次に、化学蓄熱反応器20の蓋24a、24bを閉鎖して、蓄熱容器21の内部を減圧状態で密閉する。
≪Step 37≫
Step 37 is a step of carrying out the chemical heat storage reactor 20 after heat radiation from the heat receiving chamber 41 to the external environment. First, after the heat radiation step (step 36) is completed, the supply of the heat receiving fluid 42 from the water vapor generating device 43 to the heat receiving chamber 41 is stopped. Next, the vacuum pump VP provided in the heat receiving chamber 41 is operated, and the vacuum valve 44 a of the vacuum pipe 44 is opened to decompress the inside of the heat receiving chamber 41. This is to eliminate the heat receiving fluid 42 a remaining inside the heat receiving chamber 41. By this depressurization operation, water vapor (a part of the heat receiving fluid 42) inside the chemical heat storage reactor 20 can be efficiently removed. Next, the vacuum valve 44a is closed and the vacuum pump VP is stopped at the stage where the inside of the heat receiving chamber 41 reaches the set pressure reduction degree. Next, the lids 24a and 24b of the chemical heat storage reactor 20 are closed, and the inside of the heat storage container 21 is sealed in a reduced pressure state.
次に、熱受容室41の開閉扉41aを開放して熱受容室41内の化学蓄熱反応器20を外部環境に搬出する。なお、化学蓄熱反応器20を熱受容室41から外部環境に搬出する方法に関しては、上記ステップ33と同様である。化学蓄熱反応器20を搬出後、開閉扉41aを閉鎖する。この状態において、放熱後の化学蓄熱反応器20は、蓋24a、24bにより内部が密閉された状態で外部環境に存在する。 Next, the open / close door 41a of the heat receiving chamber 41 is opened, and the chemical heat storage reactor 20 in the heat receiving chamber 41 is carried out to the external environment. The method for carrying out the chemical heat storage reactor 20 from the heat receiving chamber 41 to the external environment is the same as in step 33 above. After unloading the chemical heat storage reactor 20, the open / close door 41a is closed. In this state, the chemical heat storage reactor 20 after heat dissipation exists in the external environment in a state where the inside is sealed by the lids 24a and 24b.
≪ステップ38≫
ステップ38は、放熱後の化学蓄熱反応器20を熱供給設備30まで移送する工程である。このステップ38は、上記ステップ34と同様の操作をするものである。このステップ38においても、化学蓄熱反応器20の内部は蓋24a、24bにより減圧状態を維持している。移送後の状態において、化学蓄熱反応器20は上記初期状態に対応する。
≪Step 38≫
Step 38 is a process of transferring the chemical heat storage reactor 20 after heat radiation to the heat supply facility 30. In step 38, the same operation as in step 34 is performed. Also in this step 38, the inside of the chemical heat storage reactor 20 is maintained in a reduced pressure state by the lids 24a and 24b. In the state after the transfer, the chemical heat storage reactor 20 corresponds to the initial state.
このようにして、上記ステップ31〜ステップ38の各工程からなるサイクルを繰り返すことにより、輸送コストを抑え効率的な熱輸送を実現することができる。また、本第3実施形態においては、外部環境に複数個の化学蓄熱反応器20を順次移送することができ、熱輸送の効率が向上する。なお、このサイクルの中で、蓄熱に関するステップ31〜ステップ34と放熱に関するステップ35〜ステップ38とを並行して同時進行することにより、熱輸送の効率が更に向上する。 In this way, by repeating the cycle consisting of the above steps 31 to 38, it is possible to reduce the transportation cost and realize efficient heat transportation. In the third embodiment, the plurality of chemical heat storage reactors 20 can be sequentially transferred to the external environment, and the efficiency of heat transport is improved. In this cycle, the steps 31 to 34 for heat storage and the steps 35 to 38 for heat dissipation proceed simultaneously in parallel, thereby further improving the efficiency of heat transport.
第4実施形態:
次に、本発明に係る熱輸送システムの第4実施形態を説明する。本第4実施形態は、上記第3実施形態と同様に、図2に示す化学蓄熱反応器20を利用するものである。図6は、本第4実施形態における熱輸送システムの構成概略図である。図6において、熱輸送システム80は、上記第1実施形態と同様に、熱供給設備30が放出する400℃を超える高温の廃熱(給熱流体が有する熱量Q)を化学蓄熱反応器20に蓄熱し、この化学蓄熱反応器20を熱需要設備40まで移送して蓄熱した熱量Qを放熱して熱需要設備40に供給するものである。なお、本第4実施形態においては上記第3実施形態と同様に、熱供給設備30と熱需要設備40との距離が比較的遠い場合を想定し、化学蓄熱反応器20の移送に上記第1実施形態のような移送通路を採用するものではない。
Fourth embodiment:
Next, a fourth embodiment of the heat transport system according to the present invention will be described. The fourth embodiment uses the chemical heat storage reactor 20 shown in FIG. 2 as in the third embodiment. FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a heat transport system according to the fourth embodiment. In FIG. 6, as in the first embodiment, the heat transport system 80 supplies high-temperature waste heat (heat quantity Q of the heat supply fluid) exceeding 400 ° C. released by the heat supply facility 30 to the chemical heat storage reactor 20. Heat is stored, the chemical heat storage reactor 20 is transferred to the heat demand facility 40, and the stored heat quantity Q is radiated and supplied to the heat demand facility 40. In the fourth embodiment, as in the third embodiment, assuming that the distance between the heat supply facility 30 and the heat demand facility 40 is relatively long, the first heat transfer reactor 20 is transferred to the first chemical heat storage reactor 20. The transfer passage as in the embodiment is not adopted.
図6において、熱供給設備30は、熱供給設備30が放出する熱量Qを化学蓄熱反応器20に供給して蓄熱するための熱供給室31を備えている。一方、熱需要設備40は、化学蓄熱反応器20から放出される熱量Qを熱需要設備40に供給するための熱受容室41を備えている。これらの熱供給室31及び熱受容室41は、外部環境から密閉されており、その内部に化学蓄熱反応器20が脱着可能に設置される。また、熱受容室41は、化学蓄熱反応器20に収容された化学蓄熱材22の水和反応を生じさせるための反応水を含む受熱流体42を水蒸気の状態で供給する水蒸気発生装置43を備えている。 In FIG. 6, the heat supply facility 30 includes a heat supply chamber 31 for supplying the chemical heat storage reactor 20 with the amount of heat Q released from the heat supply facility 30 to store the heat. On the other hand, the heat demand facility 40 includes a heat receiving chamber 41 for supplying the heat demand facility 40 with the amount of heat Q released from the chemical heat storage reactor 20. The heat supply chamber 31 and the heat receiving chamber 41 are sealed from the external environment, and the chemical heat storage reactor 20 is detachably installed therein. Further, the heat receiving chamber 41 includes a water vapor generating device 43 that supplies a heat receiving fluid 42 containing reaction water for causing a hydration reaction of the chemical heat storage material 22 accommodated in the chemical heat storage reactor 20 in a steam state. ing.
また、図6において、熱供給室31は、化学蓄熱反応器20を熱供給室31に搬入するための準備室として、熱供給準備室83を備えている。一方、熱受容室41は、化学蓄熱反応器20を熱受容室41に搬入するための準備室として、熱受容準備室85を備えている。これらの熱供給準備室83及び熱受容準備室85は、それぞれ熱供給室31及び熱受容室41から独立し、且つ外部環境から密閉されている。 In FIG. 6, the heat supply chamber 31 includes a heat supply preparation chamber 83 as a preparation chamber for carrying the chemical heat storage reactor 20 into the heat supply chamber 31. On the other hand, the heat receiving chamber 41 includes a heat receiving preparation chamber 85 as a preparation chamber for carrying the chemical heat storage reactor 20 into the heat receiving chamber 41. The heat supply preparation chamber 83 and the heat reception preparation chamber 85 are independent of the heat supply chamber 31 and the heat reception chamber 41, respectively, and are sealed from the external environment.
熱供給室31と熱供給準備室83との間には、化学蓄熱反応器20を搬出入するための開閉扉31aが設けられている。また、熱供給準備室83と外部環境との間には、化学蓄熱反応器20を搬出入するための開閉扉83aが設けられている。なお、開閉扉31a、83aの開閉機構は、駆動式を採用してもよく或いは手動式を採用してもよい。また、熱供給準備室83は、その内部を減圧状態にするための真空配管84と真空ポンプVP(図示しない)とを備えている。なお、真空配管84には、熱供給準備室83と真空ポンプVPとの間を遮断する真空バルブ84aが設けられている。 Between the heat supply chamber 31 and the heat supply preparation chamber 83, an open / close door 31a for carrying in and out the chemical heat storage reactor 20 is provided. In addition, an open / close door 83 a for carrying in and out the chemical heat storage reactor 20 is provided between the heat supply preparation chamber 83 and the external environment. The open / close mechanisms of the open / close doors 31a and 83a may adopt a drive type or a manual type. The heat supply preparation chamber 83 includes a vacuum pipe 84 and a vacuum pump VP (not shown) for reducing the pressure inside the heat supply preparation chamber 83. The vacuum pipe 84 is provided with a vacuum valve 84a that shuts off the heat supply preparation chamber 83 and the vacuum pump VP.
一方、熱受容室41と熱受容準備室85との間には、化学蓄熱反応器20を搬出入するための開閉扉41aが設けられている。また、熱受容準備室85と外部環境との間には、化学蓄熱反応器20を搬出入するための開閉扉85aが設けられている。なお、開閉扉41a、85aの開閉機構は、駆動式を採用してもよく或いは手動式を採用してもよい。また、熱受容準備室85は、その内部を減圧状態にするための真空配管86と真空ポンプVP(図示しない)とを備えている。なお、真空配管86には、熱受容準備室85と真空ポンプVPとの間を遮断する真空バルブ86aが設けられている。 On the other hand, between the heat receiving chamber 41 and the heat receiving preparation chamber 85, an open / close door 41a for carrying in and out the chemical heat storage reactor 20 is provided. An open / close door 85a for carrying in and out the chemical heat storage reactor 20 is provided between the heat reception preparation chamber 85 and the external environment. The open / close mechanisms of the open / close doors 41a and 85a may adopt a drive type or a manual type. The heat acceptance preparation chamber 85 includes a vacuum pipe 86 and a vacuum pump VP (not shown) for reducing the pressure inside the heat reception preparation chamber 85. The vacuum pipe 86 is provided with a vacuum valve 86a that shuts off the heat receiving preparation chamber 85 and the vacuum pump VP.
このような構成において、本第4実施形態に係る熱輸送システムにおいては、化学蓄熱反応器20を外部環境から熱供給準備室83に搬入する工程(ステップ41)、化学蓄熱反応器20を熱供給準備室83から熱供給室31に搬入する工程(ステップ42)、熱供給設備30から発生する熱量Qを熱供給室31に搬入された化学蓄熱反応器20に蓄熱する工程(ステップ43)、蓄熱後の化学蓄熱反応器20を熱供給室31から熱供給準備室83に搬出する工程(ステップ44)、蓄熱後の化学蓄熱反応器20を熱供給準備室83から外部環境に搬出する工程(ステップ45)、蓄熱後の化学蓄熱反応器20を熱需要設備40まで移送する工程(ステップ46)、移送後の化学蓄熱反応器20を外部環境から熱受容準備室85に搬入する工程(ステップ47)、蓄熱後の化学蓄熱反応器20を熱受容準備室85から熱受容室41に搬入する工程(ステップ48)、蓄熱後の化学蓄熱反応器20から熱量Qを放熱して熱需要設備40に供給する工程(ステップ49)、放熱後の化学蓄熱反応器20を熱受容室41から熱受容準備室85に搬出する工程(ステップ50)、放熱後の化学蓄熱反応器20を熱受容準備室85から外部環境に搬出する工程(ステップ51)、及び、放熱後の化学蓄熱反応器20を熱供給設備30まで移送する工程(ステップ52)の各工程からなるサイクルを繰り返す。なお、図6は、ステップ43の蓄熱工程とステップ49の放熱工程が同時進行している状態を示している。以下、これらの工程について図6を用いて説明する。 In such a configuration, in the heat transport system according to the fourth embodiment, the step of carrying the chemical heat storage reactor 20 into the heat supply preparation chamber 83 from the external environment (step 41), and supplying the chemical heat storage reactor 20 with heat. Step (step 42) for carrying in the heat supply chamber 31 from the preparation chamber 83, Step (step 43) for storing the heat quantity Q generated from the heat supply facility 30 in the chemical heat storage reactor 20 carried into the heat supply chamber 31 (step 43), A step of carrying out the subsequent chemical heat storage reactor 20 from the heat supply chamber 31 to the heat supply preparation chamber 83 (step 44), and a step of carrying out the chemical heat storage reactor 20 after heat storage from the heat supply preparation chamber 83 to the external environment (step). 45), a step of transferring the chemical heat storage reactor 20 after heat storage to the heat demand facility 40 (step 46), and a work for bringing the chemical heat storage reactor 20 after transfer into the heat receiving preparation chamber 85 from the external environment. (Step 47), the step of carrying the chemical heat storage reactor 20 after heat storage into the heat receiving chamber 41 from the heat receiving preparation chamber 85 (step 48), the heat quantity Q being radiated from the chemical heat storage reactor 20 after heat storage, and the heat demand. A process of supplying to the equipment 40 (step 49), a process of carrying out the chemical heat storage reactor 20 after heat dissipation from the heat receiving chamber 41 to the heat receiving preparation chamber 85 (step 50), and heat receiving the chemical heat storage reactor 20 after heat dissipation. A cycle consisting of a step of carrying out the preparation chamber 85 to the external environment (step 51) and a step of transferring the chemical heat storage reactor 20 after heat radiation to the heat supply facility 30 (step 52) is repeated. FIG. 6 shows a state in which the heat storage process in step 43 and the heat dissipation process in step 49 are simultaneously proceeding. Hereinafter, these steps will be described with reference to FIG.
≪初期状態≫
初期状態において、蓄熱前(放熱後)及び蓄熱後の化学蓄熱反応器20が外部環境に複数個存在している。なお、外部環境に存在する化学蓄熱反応器20の蓋24a、24bは、いずれも密閉された状態にあり内部は減圧状態にある。一方、熱供給室31、熱供給準備室83、熱受容室41及び熱受容準備室85は、空室となっている。熱供給室31の開閉扉31a及び熱供給準備室83の開閉扉83aは閉鎖されている。また、熱受容室41の開閉扉41a及び熱受容準備室85の開閉扉85aは閉鎖されている。真空配管84、86の真空バルブ84a、86aは閉鎖されており、熱供給準備室83及び熱受容準備室85の内部は減圧状態にある。また、熱供給室31への給熱流体32の供給及び熱受容室41への受熱流体42の供給は停止している。この状態において、ステップ41〜ステップ52の各工程からなるサイクルを繰り返す。
≪Initial state≫
In the initial state, a plurality of chemical heat storage reactors 20 exist in the external environment before heat storage (after heat dissipation) and after heat storage. The lids 24a and 24b of the chemical heat storage reactor 20 existing in the external environment are both sealed and the inside is in a reduced pressure state. On the other hand, the heat supply chamber 31, the heat supply preparation chamber 83, the heat reception chamber 41, and the heat reception preparation chamber 85 are vacant. The open / close door 31a of the heat supply chamber 31 and the open / close door 83a of the heat supply preparation chamber 83 are closed. The open / close door 41a of the heat receiving chamber 41 and the open / close door 85a of the heat receiving preparation chamber 85 are closed. The vacuum valves 84a and 86a of the vacuum pipes 84 and 86 are closed, and the insides of the heat supply preparation chamber 83 and the heat reception preparation chamber 85 are in a reduced pressure state. The supply of the heat supply fluid 32 to the heat supply chamber 31 and the supply of the heat reception fluid 42 to the heat reception chamber 41 are stopped. In this state, the cycle consisting of steps 41 to 52 is repeated.
≪ステップ41≫
ステップ41は、化学蓄熱反応器20を外部環境から熱供給準備室83に搬入する工程である。まず、熱供給準備室83の開閉扉83aを開放して外部環境にある化学蓄熱反応器20を熱供給準備室83に搬入する。なお、化学蓄熱反応器20を外部環境から熱供給準備室83に搬入する方法に関しては、特に限定するものではなく、駆動式の搬入機構を採用してもよく或いは手動による搬入を採用してもよい。化学蓄熱反応器20を搬入後、開閉扉83aを閉鎖する。この状態において、蓄熱前の化学蓄熱反応器20は、熱供給準備室83内に位置している。
<< Step 41 >>
Step 41 is a process of carrying the chemical heat storage reactor 20 into the heat supply preparation chamber 83 from the external environment. First, the open / close door 83 a of the heat supply preparation chamber 83 is opened, and the chemical heat storage reactor 20 in the external environment is carried into the heat supply preparation chamber 83. The method for bringing the chemical heat storage reactor 20 into the heat supply preparation chamber 83 from the external environment is not particularly limited, and a drive-type carry-in mechanism or manual carry-in may be adopted. Good. After carrying in the chemical heat storage reactor 20, the open / close door 83a is closed. In this state, the chemical heat storage reactor 20 before heat storage is located in the heat supply preparation chamber 83.
≪ステップ42≫
ステップ42は、化学蓄熱反応器20を熱供給準備室83から熱供給室31に搬入する工程である。化学蓄熱反応器20は、熱供給準備室83に搬入され、熱供給室31の開閉扉31a及び熱供給準備室83の開閉扉83aが閉鎖されている。また、化学蓄熱反応器20の蓋24a、24bは、いずれも密閉された状態にある。
<< Step 42 >>
Step 42 is a process of carrying the chemical heat storage reactor 20 from the heat supply preparation chamber 83 into the heat supply chamber 31. The chemical heat storage reactor 20 is carried into the heat supply preparation chamber 83, and the open / close door 31a of the heat supply chamber 31 and the open / close door 83a of the heat supply preparation chamber 83 are closed. Further, the lids 24a and 24b of the chemical heat storage reactor 20 are both sealed.
ステップ42においては、まず、熱供給準備室83が備える真空ポンプVPを作動し、真空配管84の真空バルブ84aを開放して熱供給準備室83の内部を減圧する。熱供給準備室83の内部が設定した減圧度に至った段化で、真空バルブ84aを閉鎖して真空ポンプVPを停止する。次に、化学蓄熱反応器20の蓋24a、24bを開き、蓄熱容器21の開口部21a、21bを解放状態にする。なお、化学蓄熱反応器20の蓋24a、24bの開閉機構は、特に限定するものではなく、駆動による自動開閉であってもよく、或いは手動による開閉操作であってもよい。 In step 42, first, the vacuum pump VP provided in the heat supply preparation chamber 83 is operated, the vacuum valve 84a of the vacuum pipe 84 is opened, and the inside of the heat supply preparation chamber 83 is decompressed. The vacuum valve 84a is closed and the vacuum pump VP is stopped when the inside of the heat supply preparation chamber 83 reaches the set pressure reduction level. Next, the lids 24a and 24b of the chemical heat storage reactor 20 are opened, and the openings 21a and 21b of the heat storage container 21 are opened. The opening / closing mechanism of the lids 24a, 24b of the chemical heat storage reactor 20 is not particularly limited, and may be an automatic opening / closing operation or a manual opening / closing operation.
次に、熱供給室31の開閉扉31aを開放して熱供給準備室83にある化学蓄熱反応器20を熱供給室31に搬入する。なお、化学蓄熱反応器20を熱供給準備室83から熱供給室31に搬入する方法に関しては、特に限定するものではなく、駆動式の搬入機構を採用してもよく或いは手動による搬入を採用してもよい。化学蓄熱反応器20を搬入後、開閉扉31aを閉鎖する。この状態において、蓄熱前の化学蓄熱反応器20は、熱供給室31内の定位置に設置されている。 Next, the open / close door 31 a of the heat supply chamber 31 is opened, and the chemical heat storage reactor 20 in the heat supply preparation chamber 83 is carried into the heat supply chamber 31. The method for carrying the chemical heat storage reactor 20 from the heat supply preparation chamber 83 to the heat supply chamber 31 is not particularly limited, and a drive-type carry-in mechanism may be adopted or manual carry-in is adopted. May be. After carrying in the chemical heat storage reactor 20, the door 31a is closed. In this state, the chemical heat storage reactor 20 before heat storage is installed at a fixed position in the heat supply chamber 31.
≪ステップ43≫
ステップ43は、熱供給設備30から発生する熱量Qを熱供給室31に搬入された化学蓄熱反応器20に蓄熱する工程である。この蓄熱工程においては、化学蓄熱反応器20が熱供給室31に搬入されて定位置に設置され、熱供給室31の開閉扉31aが閉鎖されている。また、化学蓄熱反応器20の蓋24a、24bは開かれており、蓄熱容器21の開口部21a、21bは解放状態にある。
<< Step 43 >>
Step 43 is a step of storing heat quantity Q generated from the heat supply facility 30 in the chemical heat storage reactor 20 carried into the heat supply chamber 31. In this heat storage process, the chemical heat storage reactor 20 is carried into the heat supply chamber 31 and installed at a fixed position, and the open / close door 31a of the heat supply chamber 31 is closed. Moreover, the lids 24a and 24b of the chemical heat storage reactor 20 are opened, and the openings 21a and 21b of the heat storage container 21 are in an open state.
この状態において、熱供給設備30から熱供給室31に向けて給熱流体32を供給する。熱供給室31に供給される給熱流体32は、上記第1実施形態と同様、二酸化炭素を含有せず熱量Qを有する426℃の高温空気である。この給熱流体32は、蓄熱容器21の開口部21aから流体流路23に導入される。この流体流路23を通過する給熱流体32は、化学蓄熱材22及び受熱放熱板23cの表面と効率的に接触して熱交換を行う。この熱交換により、化学蓄熱材22の脱水反応が生じて、給熱流体32が有する熱量Qが化学蓄熱材22に蓄熱される。 In this state, the heat supply fluid 32 is supplied from the heat supply facility 30 toward the heat supply chamber 31. The heat supply fluid 32 supplied to the heat supply chamber 31 is 426 ° C. high-temperature air that does not contain carbon dioxide and has a heat quantity Q, as in the first embodiment. The heat supply fluid 32 is introduced into the fluid flow path 23 from the opening 21 a of the heat storage container 21. The heat supply fluid 32 passing through the fluid flow path 23 efficiently contacts the chemical heat storage material 22 and the surfaces of the heat receiving and radiating plate 23c to exchange heat. By this heat exchange, a dehydration reaction of the chemical heat storage material 22 occurs, and the heat quantity Q of the heat supply fluid 32 is stored in the chemical heat storage material 22.
このとき、流体流路23に導入された給熱流体32は、熱量Qを化学蓄熱材22に与えて低温の空気となると共に、脱水反応で生じた水蒸気を伴って蓄熱容器21の開口部21bから導出される。ここで、脱水反応で生じた水蒸気を熱供給室31の内部から排除するための排気設備(図示しない)を設けることが好ましい。このようにして、化学蓄熱反応器20の化学蓄熱材22が脱水反応を完了した時点において、化学蓄熱材22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43が終了する。 At this time, the heat supply fluid 32 introduced into the fluid flow path 23 gives the amount of heat Q to the chemical heat storage material 22 to become low-temperature air, and the opening 21b of the heat storage container 21 with water vapor generated by the dehydration reaction. Is derived from Here, it is preferable to provide an exhaust facility (not shown) for removing water vapor generated by the dehydration reaction from the inside of the heat supply chamber 31. In this way, when the chemical heat storage material 22 of the chemical heat storage reactor 20 completes the dehydration reaction, the calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) of the chemical heat storage material 22 changes to calcium oxide (CaO). 43 ends.
≪ステップ44≫
ステップ44は、蓄熱後の化学蓄熱反応器20を熱供給室31から熱供給準備室83に搬出する工程である。まず、蓄熱工程(ステップ43)が終了した後、熱供給設備30から熱供給室31への給熱流体32の供給を停止する。次に、熱供給室31の開閉扉31aを開放して熱供給室31内の化学蓄熱反応器20を熱供給準備室83に搬出する。このとき、熱供給準備室83の開閉扉83aは閉鎖されている。なお、化学蓄熱反応器20を熱供給室31から熱供給準備室83に搬出する方法に関しては、特に限定するものではなく、駆動式の搬出機構を採用してもよく或いは手動による搬出を採用してもよい。化学蓄熱反応器20を搬出後、開閉扉31aを閉鎖する。
≪Step 44≫
Step 44 is a step of carrying out the chemical heat storage reactor 20 after heat storage from the heat supply chamber 31 to the heat supply preparation chamber 83. First, after the heat storage process (step 43) is completed, the supply of the heat supply fluid 32 from the heat supply facility 30 to the heat supply chamber 31 is stopped. Next, the open / close door 31 a of the heat supply chamber 31 is opened, and the chemical heat storage reactor 20 in the heat supply chamber 31 is carried out to the heat supply preparation chamber 83. At this time, the open / close door 83a of the heat supply preparation chamber 83 is closed. The method for carrying out the chemical heat storage reactor 20 from the heat supply chamber 31 to the heat supply preparation chamber 83 is not particularly limited, and a drive-type carry-out mechanism may be adopted or manual carry-out is adopted. May be. After unloading the chemical heat storage reactor 20, the open / close door 31a is closed.
≪ステップ45≫
ステップ45は、蓄熱後の化学蓄熱反応器20を熱供給準備室83から外部環境に搬出する工程である。化学蓄熱反応器20は、熱供給準備室83に搬入され、熱供給室31の開閉扉31a及び熱供給準備室83の開閉扉83aが閉鎖されている。また、化学蓄熱反応器20の蓋24a、24bは開かれており、蓄熱容器21の開口部21a、21bは解放状態にある。
≪Step 45≫
Step 45 is a step of carrying out the chemical heat storage reactor 20 after heat storage from the heat supply preparation chamber 83 to the external environment. The chemical heat storage reactor 20 is carried into the heat supply preparation chamber 83, and the open / close door 31a of the heat supply chamber 31 and the open / close door 83a of the heat supply preparation chamber 83 are closed. Moreover, the lids 24a and 24b of the chemical heat storage reactor 20 are opened, and the openings 21a and 21b of the heat storage container 21 are in an open state.
ステップ45においては、まず、熱供給準備室83が備える真空ポンプVPを作動し、真空配管84の真空バルブ84aを開放して熱供給準備室83の内部を減圧する。この減圧操作により、化学蓄熱反応器20内部の空気及び脱水反応で生じた水蒸気が効率的に排除され、続く移送工程において化学蓄熱反応器20から蓄熱した熱量Qが放散されることを防止することができる。熱供給準備室83の内部が設定した減圧度に至った段化で、真空バルブ84aを閉鎖して真空ポンプVPを停止する。次に、化学蓄熱反応器20の蓋24a、24bを閉鎖して、蓄熱容器21の内部を減圧状態で密閉する。 In step 45, first, the vacuum pump VP provided in the heat supply preparation chamber 83 is operated, the vacuum valve 84a of the vacuum pipe 84 is opened, and the inside of the heat supply preparation chamber 83 is decompressed. By this depressurization operation, the air inside the chemical heat storage reactor 20 and the water vapor generated by the dehydration reaction are efficiently eliminated, and the heat quantity Q stored from the chemical heat storage reactor 20 is prevented from being dissipated in the subsequent transfer process. Can do. The vacuum valve 84a is closed and the vacuum pump VP is stopped when the inside of the heat supply preparation chamber 83 reaches the set pressure reduction level. Next, the lids 24a and 24b of the chemical heat storage reactor 20 are closed, and the inside of the heat storage container 21 is sealed in a reduced pressure state.
次に、熱供給準備室83の開閉扉83aを開放して熱供給準備室83内の化学蓄熱反応器20を外部環境に搬出する。なお、化学蓄熱反応器20を熱供給準備室83から外部環境に搬出する方法に関しては、特に限定するものではなく、駆動式の搬出機構を採用してもよく或いは手動による搬出を採用してもよい。化学蓄熱反応器20を搬出後、開閉扉83aを閉鎖する。この状態において、蓄熱後の化学蓄熱反応器20は、蓋24a、24bにより内部が密閉された状態で外部環境に存在する。 Next, the open / close door 83a of the heat supply preparation chamber 83 is opened, and the chemical heat storage reactor 20 in the heat supply preparation chamber 83 is carried out to the external environment. In addition, it does not specifically limit regarding the method of carrying out the chemical thermal storage reactor 20 from the heat supply preparation chamber 83 to an external environment, A drive-type carrying-out mechanism may be employ | adopted or manual carrying-out may be employ | adopted. Good. After unloading the chemical heat storage reactor 20, the open / close door 83a is closed. In this state, the chemical heat storage reactor 20 after heat storage exists in the external environment with the inside sealed by the lids 24a and 24b.
≪ステップ46≫
ステップ46は、蓄熱後の化学蓄熱反応器20を熱需要設備40まで移送する工程である。なお、熱供給設備30から熱受容設備40に化学蓄熱反応器20を移送する手段は、特に限定するものではなく、車両等で移送するようにしてもよい。また、蓄熱した化学蓄熱反応器20を保管庫に保管しておき、必要に応じて熱需要設備40に移送するようにしてもよい。また、化学蓄熱反応器20の内部は蓋24a、24bにより減圧状態を維持しており、移送中或いは保管中の化学蓄熱反応器20から蓄熱した熱量Qが放散されることを防止することができる。
<< Step 46 >>
Step 46 is a process of transferring the chemical heat storage reactor 20 after heat storage to the heat demand facility 40. The means for transferring the chemical heat storage reactor 20 from the heat supply facility 30 to the heat receiving facility 40 is not particularly limited, and may be transferred by a vehicle or the like. In addition, the stored chemical heat storage reactor 20 may be stored in a storage and transferred to the heat demand facility 40 as necessary. Further, the inside of the chemical heat storage reactor 20 is maintained in a reduced pressure state by the lids 24a and 24b, and it is possible to prevent the heat quantity Q stored from the chemical heat storage reactor 20 being transferred or stored from being dissipated. .
≪ステップ47≫
ステップ47は、移送後の化学蓄熱反応器20を外部環境から熱受容準備室85に搬入する工程である。まず、熱受容準備室85の開閉扉85aを開放して外部環境にある化学蓄熱反応器20を熱受容準備室85に搬入する。なお、化学蓄熱反応器20を外部環境から熱受容準備室85に搬入する方法に関しては、上記ステップ41と同様である。化学蓄熱反応器20を搬入後、開閉扉85aを閉鎖する。この状態において、蓄熱後の化学蓄熱反応器20は、熱受容準備室85内に位置している。
<< Step 47 >>
Step 47 is a step of carrying the transferred chemical heat storage reactor 20 into the heat receiving preparation chamber 85 from the external environment. First, the open / close door 85 a of the heat reception preparation chamber 85 is opened, and the chemical heat storage reactor 20 in the external environment is carried into the heat reception preparation chamber 85. The method for bringing the chemical heat storage reactor 20 into the heat receiving preparation chamber 85 from the external environment is the same as in step 41 described above. After carrying in the chemical heat storage reactor 20, the open / close door 85a is closed. In this state, the chemical heat storage reactor 20 after heat storage is located in the heat receiving preparation chamber 85.
≪ステップ48≫
ステップ48は、蓄熱後の化学蓄熱反応器20を熱受容準備室85から熱受容室41に搬入する工程である。化学蓄熱反応器20は、熱受容準備室85に搬入され、熱受容室41の開閉扉41a及び熱受容準備室85の開閉扉85aが閉鎖されている。また、化学蓄熱反応器20の蓋24a、24bは、いずれも密閉された状態にある。
≪Step 48≫
Step 48 is a step of carrying the chemical heat storage reactor 20 after heat storage into the heat receiving chamber 41 from the heat receiving preparation chamber 85. The chemical heat storage reactor 20 is carried into the heat reception preparation chamber 85, and the opening / closing door 41a of the heat reception chamber 41 and the opening / closing door 85a of the heat reception preparation chamber 85 are closed. Further, the lids 24a and 24b of the chemical heat storage reactor 20 are both sealed.
ステップ48においては、まず、熱受容準備室85が備える真空ポンプVPを作動し、真空配管86の真空バルブ86aを開放して熱受容準備室85の内部を減圧する。熱受容準備室85の内部が設定した減圧度に至った段化で、真空バルブ86aを閉鎖して真空ポンプVPを停止する。次に、化学蓄熱反応器20の蓋24a、24bを開き、蓄熱容器21の開口部21a、21bを解放状態にする。なお、化学蓄熱反応器20の蓋24a、24bの開閉機構については、上記ステップ42と同様である。 In step 48, first, the vacuum pump VP provided in the heat receiving preparation chamber 85 is operated, and the vacuum valve 86a of the vacuum pipe 86 is opened to decompress the inside of the heat receiving preparation chamber 85. The vacuum valve 86a is closed and the vacuum pump VP is stopped when the inside of the heat receiving preparation chamber 85 reaches the set pressure reduction level. Next, the lids 24a and 24b of the chemical heat storage reactor 20 are opened, and the openings 21a and 21b of the heat storage container 21 are opened. The open / close mechanism of the lids 24a, 24b of the chemical heat storage reactor 20 is the same as in step 42 above.
次に、熱受容室41の開閉扉41aを開放して熱受容準備室85にある化学蓄熱反応器20を熱受容室41に搬入する。なお、化学蓄熱反応器20を熱受容準備室85から熱受容室41に搬入する方法に関しては、上記ステップ42と同様である。化学蓄熱反応器20を搬入後、開閉扉41aを閉鎖する。この状態において、蓄熱後の化学蓄熱反応器20は、熱受容室41内の定位置に設置されている。 Next, the open / close door 41 a of the heat receiving chamber 41 is opened, and the chemical heat storage reactor 20 in the heat receiving preparation chamber 85 is carried into the heat receiving chamber 41. The method for bringing the chemical heat storage reactor 20 into the heat receiving chamber 41 from the heat receiving preparation chamber 85 is the same as in step 42 described above. After carrying in the chemical heat storage reactor 20, the open / close door 41a is closed. In this state, the chemical heat storage reactor 20 after heat storage is installed at a fixed position in the heat receiving chamber 41.
≪ステップ49≫
ステップ49は、蓄熱後の化学蓄熱反応器20から熱量Qを放熱して熱需要設備40に供給する工程である。この放熱工程においては、熱受容室41に搬入された化学蓄熱反応器20が熱受容室41の定位置に設置され、熱受容室41の開閉扉41aが閉鎖されている。また、化学蓄熱反応器20の蓋24a、24bは開かれており、蓄熱容器21の開口部21a、21bは解放状態にある。
<< Step 49 >>
Step 49 is a process of dissipating the heat quantity Q from the chemical heat storage reactor 20 after heat storage and supplying it to the heat demand facility 40. In this heat radiation process, the chemical heat storage reactor 20 carried into the heat receiving chamber 41 is installed at a fixed position of the heat receiving chamber 41, and the open / close door 41a of the heat receiving chamber 41 is closed. Moreover, the lids 24a and 24b of the chemical heat storage reactor 20 are opened, and the openings 21a and 21b of the heat storage container 21 are in an open state.
この状態において、水蒸気発生装置43から熱受容室41に向けて受熱流体42を供給する。本第4実施形態においては上記第1実施形態と同様、この受熱流体42は、化学蓄熱材22の発熱温度以下の低温の水蒸気である。この受熱流体42は、蓄熱容器21の開口部21aから流体流路23に導入される。この流体流路23を通過する受熱流体42は、化学蓄熱材22の表面と効率的に接触して水和反応を生じさせる。この水和反応により化学蓄熱材22からの放熱が生じて、化学蓄熱材22が蓄熱している熱量Qが放熱される。 In this state, the heat receiving fluid 42 is supplied from the water vapor generating device 43 toward the heat receiving chamber 41. In the fourth embodiment, as in the first embodiment, the heat receiving fluid 42 is low-temperature water vapor that is lower than the heat generation temperature of the chemical heat storage material 22. The heat receiving fluid 42 is introduced into the fluid flow path 23 from the opening 21 a of the heat storage container 21. The heat receiving fluid 42 passing through the fluid flow path 23 efficiently contacts the surface of the chemical heat storage material 22 to cause a hydration reaction. Heat release from the chemical heat storage material 22 is caused by this hydration reaction, and the amount of heat Q stored in the chemical heat storage material 22 is released.
ここで、水蒸気発生装置43から放出される受熱流体42は、化学蓄熱材22の水和反応に必要な反応水の量を超える過剰の水分を含有している。従って、流体流路23に導入された受熱流体42は、水和反応に必要な量の水分を化学蓄熱材22に与え、過剰の水分に相当する水蒸気として蓄熱容器21の開口部21bから導出される。 Here, the heat receiving fluid 42 released from the water vapor generating device 43 contains excessive moisture exceeding the amount of reaction water necessary for the hydration reaction of the chemical heat storage material 22. Therefore, the heat receiving fluid 42 introduced into the fluid flow path 23 supplies the chemical heat storage material 22 with an amount of water necessary for the hydration reaction, and is derived from the opening 21b of the heat storage container 21 as water vapor corresponding to excess water. The
このとき、過剰の水分に相当する水蒸気は、放熱する化学蓄熱材22及び受熱放熱板23cと効率的に接触し、化学蓄熱材22の水和反応で放熱される熱量Qを吸熱して高温の受熱流体42aとなる。この高温の受熱流体42aは、蓄熱容器21の開口部21bから導出され、熱需要設備40に供給されて利用される。このようにして、化学蓄熱反応器20の化学蓄熱材22が水和反応を完了した時点において、化学蓄熱材22の酸化カルシウム(CaO)が水酸化カルシウム(Ca(OH)2)に変化してステップ49が終了する。 At this time, the water vapor corresponding to the excess water efficiently contacts the heat radiating chemical heat storage material 22 and the heat receiving heat radiating plate 23c, absorbs the amount of heat Q radiated by the hydration reaction of the chemical heat storage material 22, and has a high temperature. It becomes the heat receiving fluid 42a. This high-temperature heat receiving fluid 42 a is led out from the opening 21 b of the heat storage container 21 and supplied to the heat demand facility 40 for use. Thus, when the chemical heat storage material 22 of the chemical heat storage reactor 20 completes the hydration reaction, the calcium oxide (CaO) of the chemical heat storage material 22 changes to calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ). Step 49 ends.
≪ステップ50≫
ステップ50は、放熱後の化学蓄熱反応器20を熱受容室41から熱受容準備室85に搬出する工程である。まず、放熱工程(ステップ49)が終了した後、水蒸気発生装置43から熱受容室41への受熱流体42の供給を停止する。次に、熱受容室41の開閉扉41aを開放して熱受容室41内の化学蓄熱反応器20を熱受容準備室85に搬出する。このとき、熱受容準備室85の開閉扉85aは閉鎖されている。なお、化学蓄熱反応器20を熱受容室41から熱受容準備室85に搬出する方法に関しては、上記ステップ44と同様である。化学蓄熱反応器20を搬出後、開閉扉41aを閉鎖する。
≪Step 50≫
Step 50 is a step of carrying out the chemical heat storage reactor 20 after heat radiation from the heat receiving chamber 41 to the heat receiving preparation chamber 85. First, after the heat radiation step (step 49) is completed, the supply of the heat receiving fluid 42 from the water vapor generating device 43 to the heat receiving chamber 41 is stopped. Next, the open / close door 41 a of the heat receiving chamber 41 is opened, and the chemical heat storage reactor 20 in the heat receiving chamber 41 is carried out to the heat receiving preparation chamber 85. At this time, the open / close door 85a of the heat receiving preparation chamber 85 is closed. The method for carrying out the chemical heat storage reactor 20 from the heat receiving chamber 41 to the heat receiving preparation chamber 85 is the same as in step 44 described above. After unloading the chemical heat storage reactor 20, the open / close door 41a is closed.
≪ステップ51≫
ステップ51は、放熱後の化学蓄熱反応器20を熱受容準備室85から外部環境に搬出する工程である。化学蓄熱反応器20は、熱受容準備室85に搬入され、熱受容室41の開閉扉41a及び熱受容準備室85の開閉扉85aが閉鎖されている。また、化学蓄熱反応器20の蓋24a、24bは開かれており、蓄熱容器21の開口部21a、21bは解放状態にある。
≪Step 51≫
Step 51 is a step of carrying out the chemical heat storage reactor 20 after heat release from the heat acceptance preparation chamber 85 to the external environment. The chemical heat storage reactor 20 is carried into the heat reception preparation chamber 85, and the opening / closing door 41a of the heat reception chamber 41 and the opening / closing door 85a of the heat reception preparation chamber 85 are closed. Moreover, the lids 24a and 24b of the chemical heat storage reactor 20 are opened, and the openings 21a and 21b of the heat storage container 21 are in an open state.
ステップ51においては、まず、熱受容準備室85が備える真空ポンプVPを作動し、真空配管86の真空バルブ86aを開放して熱受容準備室85の内部を減圧する。この減圧操作により、化学蓄熱反応器20内部の水蒸気(受熱流体42の一部)を効率的に排除することができる。熱受容準備室85の内部が設定した減圧度に至った段化で、真空バルブ86aを閉鎖して真空ポンプVPを停止する。次に、化学蓄熱反応器20の蓋24a、24bを閉鎖して、蓄熱容器21の内部を減圧状態で密閉する。 In step 51, first, the vacuum pump VP provided in the heat receiving preparation chamber 85 is operated, and the vacuum valve 86a of the vacuum pipe 86 is opened to decompress the inside of the heat receiving preparation chamber 85. By this depressurization operation, water vapor (a part of the heat receiving fluid 42) inside the chemical heat storage reactor 20 can be efficiently removed. The vacuum valve 86a is closed and the vacuum pump VP is stopped when the inside of the heat receiving preparation chamber 85 reaches the set pressure reduction level. Next, the lids 24a and 24b of the chemical heat storage reactor 20 are closed, and the inside of the heat storage container 21 is sealed in a reduced pressure state.
次に、熱受容準備室85の開閉扉85aを開放して熱受容準備室85内の化学蓄熱反応器20を外部環境に搬出する。なお、化学蓄熱反応器20を熱受容準備室85から外部環境に搬出する方法に関しては、上記ステップ45と同様である。化学蓄熱反応器20を搬出後、開閉扉85aを閉鎖する。この状態において、放熱後の化学蓄熱反応器20は、蓋24a、24bにより内部が密閉された状態で外部環境に存在する。 Next, the open / close door 85a of the heat reception preparation chamber 85 is opened, and the chemical heat storage reactor 20 in the heat reception preparation chamber 85 is carried out to the external environment. The method for carrying out the chemical heat storage reactor 20 from the heat receiving preparation chamber 85 to the external environment is the same as in step 45 described above. After unloading the chemical heat storage reactor 20, the open / close door 85a is closed. In this state, the chemical heat storage reactor 20 after heat dissipation exists in the external environment in a state where the inside is sealed by the lids 24a and 24b.
≪ステップ52≫
ステップ52は、放熱後の化学蓄熱反応器20を熱供給設備30まで移送する工程である。このステップ52は、上記ステップ46と同様の操作をするものである。このステップ52においても、化学蓄熱反応器20の内部は蓋24a、24bにより減圧状態を維持している。移送後の状態において、化学蓄熱反応器20は上記初期状態に対応する。
<< Step 52 >>
Step 52 is a process of transferring the chemical heat storage reactor 20 after heat dissipation to the heat supply facility 30. In step 52, the same operation as in step 46 is performed. Also in this step 52, the inside of the chemical heat storage reactor 20 is maintained in a reduced pressure state by the lids 24a and 24b. In the state after the transfer, the chemical heat storage reactor 20 corresponds to the initial state.
このようにして、上記ステップ41〜ステップ52の各工程からなるサイクルを繰り返すことにより、輸送コストを抑え効率的な熱輸送を実現することができる。また、本第4実施形態においては、外部環境に複数個の化学蓄熱反応器20を順次移送することができ、熱輸送の効率が向上する。なお、このサイクルの中で、蓄熱に関するステップ41〜ステップ46と放熱に関するステップ47〜ステップ52とを並行して同時進行することにより、熱輸送の効率が更に向上する。 In this way, by repeating the cycle consisting of the above steps 41 to 52, it is possible to reduce the transportation cost and realize efficient heat transportation. In the fourth embodiment, the plurality of chemical heat storage reactors 20 can be sequentially transferred to the external environment, and the efficiency of heat transport is improved. In this cycle, the steps 41 to 46 related to heat storage and the steps 47 to 52 related to heat dissipation proceed simultaneously in parallel, thereby further improving the efficiency of heat transport.
以上説明したように、本発明においては、蓄熱容器内の熱媒体及び熱媒体用の熱交換器を使用せず、小型化・軽量化することにより見掛けの蓄熱密度を大きくできる化学蓄熱反応器を提供することができる。また、この化学蓄熱反応器を利用して、輸送コストを抑え効率的な熱輸送を実現できる熱輸送システムを提供することができる。 As described above, in the present invention, the chemical heat storage reactor that can increase the apparent heat storage density by reducing the size and weight without using the heat medium in the heat storage container and the heat exchanger for the heat medium. Can be provided. Further, by using this chemical heat storage reactor, it is possible to provide a heat transport system capable of reducing the transport cost and realizing efficient heat transport.
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、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。
(2)上記各実施形態においては、各ステップにおいて熱供給室の給熱流体及び熱受容室の受熱流体の供給と停止を繰り返すようにするが、これに限定されるものではなく、給熱流体及び受熱流体を常に流した状態で各ステップを進行するようにしてもよい。
(3)上記各実施形態においては、真空ポンプを利用して減圧状態を構成するが、これに限定されるものではなく、どのような手段により減圧状態を構成するようにしてもよい。例えば、熱受容室における減圧状態は、化学蓄熱材が放熱を完了する直前に水蒸気(受熱流体)の供給を停止し、熱受容室に残留する水蒸気を化学蓄熱材に吸収させることにより熱受容室の内部を減圧状態とするようにしてもよい。
(4)上記第1実施形態においては、移送通路にのみ減圧機構(真空配管)を設けるものであるが、これに限定されるものではなく、熱供給室及び熱受容室にも減圧機構(真空配管)を設けるようにしてもよい。このことにより、各ステップの減圧状態をより高度に管理することができる。
(5)上記第2実施形態においては、熱供給準備室及び熱受容準備室にのみ減圧機構(真空配管)を設けるものであるが、これに限定されるものではなく、移送往路及び移送復路、或いは、熱供給室及び熱受容室にも減圧機構(真空配管)を設けるようにしてもよい。このことにより、各ステップの減圧状態をより高度に管理することができる。
(6)上記第4実施形態においては、熱供給準備室及び熱受容準備室にのみ減圧機構(真空配管)を設けるものであるが、これに限定されるものではなく、熱供給室及び熱受容室にも減圧機構(真空配管)を設けるようにしてもよい。このことにより、各ステップの減圧状態をより高度に管理することができる。
(7)上記各実施形態においては、蓄熱後の化学蓄熱反応器の内部に減圧状態を構成する。この理由の一つには、蓄熱後の化学蓄熱反応器の内部に脱水反応で生じた水蒸気が残留すると、移送時に水和反応が一部生じる恐れがあるからである。これを防止する方法として、上記各実施形態においては真空ポンプを利用するが、これに限定されるものではなく、例えば乾燥空気による置換など、どのような手段により化学蓄熱反応器の内部から水蒸気を排除するようにしてもよい。
(8)上記各実施形態においては、いずれも、上面及び底面に2つの開口部を有する化学蓄熱反応器を採用し、熱供給室及び熱受容室において蓄熱及び放熱を行うものであるが、これに限定されるものではなく、熱供給室及び熱受容室を採用することなく蓄熱容器を密閉構造として接続配管により給熱流体又は受熱流体と配管接続するようにしてもよい。この場合、蓄熱容器の接続配管を封鎖した状態で移送することにより、化学蓄熱反応器内に蓄熱した熱量を外部に放散することなく熱輸送を行うことができる。
In carrying out the present invention, the following various modifications are not limited to the above embodiments.
(1) In each of the above embodiments, the temperature of waste heat released by the heat supply equipment 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.
(2) In each of the above embodiments, the supply and stop of the heat supply fluid in the heat supply chamber and the heat reception fluid in the heat reception chamber are repeated in each step. However, the present invention is not limited to this. And you may make it advance each step in the state which always flowed the heat receiving fluid.
(3) In each of the above embodiments, the reduced pressure state is configured using a vacuum pump. However, the present invention is not limited to this, and the reduced pressure state may be configured by any means. For example, the depressurized state in the heat receiving chamber is such that the supply of water vapor (heat receiving fluid) is stopped immediately before the chemical heat storage material completes heat dissipation, and the chemical heat storage material absorbs water vapor remaining in the heat reception chamber. You may make it the pressure reduction state inside.
(4) In the first embodiment, the pressure reducing mechanism (vacuum piping) is provided only in the transfer passage. However, the present invention is not limited to this, and the pressure reducing mechanism (vacuum) is also provided in the heat supply chamber and the heat receiving chamber. Piping) may be provided. Thereby, the decompression state of each step can be managed more highly.
(5) In the second embodiment, the pressure reducing mechanism (vacuum piping) is provided only in the heat supply preparation chamber and the heat reception preparation chamber. However, the present invention is not limited to this. Alternatively, a pressure reducing mechanism (vacuum piping) may be provided in the heat supply chamber and the heat receiving chamber. Thereby, the decompression state of each step can be managed more highly.
(6) In the fourth embodiment, the pressure reducing mechanism (vacuum piping) is provided only in the heat supply preparation chamber and the heat reception preparation chamber. However, the present invention is not limited to this, and the heat supply chamber and the heat reception chamber are not limited thereto. A decompression mechanism (vacuum piping) may also be provided in the chamber. Thereby, the decompression state of each step can be managed more highly.
(7) In said each embodiment, a pressure reduction state is comprised inside the chemical thermal storage reactor after thermal storage. One reason for this is that if water vapor generated by the dehydration reaction remains in the chemical heat storage reactor after heat storage, there is a possibility that a part of the hydration reaction may occur during transfer. As a method for preventing this, in each of the above embodiments, a vacuum pump is used. However, the present invention is not limited to this. For example, by any means such as replacement with dry air, water vapor is generated from the inside of the chemical heat storage reactor. You may make it exclude.
(8) In each of the above embodiments, a chemical heat storage reactor having two openings on the upper surface and the bottom surface is adopted, and heat storage and heat dissipation are performed in the heat supply chamber and the heat receiving chamber. However, the heat storage container may be sealed and connected to the heat supply fluid or the heat receiving fluid by connection piping without adopting the heat supply chamber and the heat receiving chamber. In this case, it is possible to carry out heat transport without dissipating the amount of heat stored in the chemical heat storage reactor by transferring the heat storage container in a state where the connection pipe of the heat storage container is sealed.
10、20…化学蓄熱反応器、
11、21…蓄熱容器、11a、11b、21a、21b…開口部、
12、22…化学蓄熱材、
13、23…流体流路、13a、13b…流体、13c、23c…受熱放熱板、
24a、24b…蓋、
30…熱供給設備、40…熱需要設備、
31…熱供給室、41…熱受容室、
31a、41a、63a、63b、65a、65b、83a、85a…開閉扉、
32…給熱流体、42、42a…受熱流体、
34、44、52、64、66、84、86…真空配管、
34a、44a、52a、64a、66a、84a、86a…真空バルブ、
43…水蒸気発生装置、
50、60、70、80…熱輸送システム、
51…移送通路、61…移送往路、62…移送復路、
Q…熱量、VP…真空ポンプ。
10, 20 ... Chemical heat storage reactor,
11, 21 ... thermal storage container, 11a, 11b, 21a, 21b ... opening,
12, 22 ... Chemical heat storage material,
13, 23 ... Fluid flow path, 13a, 13b ... Fluid, 13c, 23c ... Heat receiving heat sink,
24a, 24b ... lid,
30 ... heat supply equipment, 40 ... heat demand equipment,
31 ... heat supply chamber, 41 ... heat receiving chamber,
31a, 41a, 63a, 63b, 65a, 65b, 83a, 85a ... opening / closing door,
32 ... Heat supply fluid, 42, 42a ... Heat receiving fluid,
34, 44, 52, 64, 66, 84, 86 ... vacuum piping,
34a, 44a, 52a, 64a, 66a, 84a, 86a ... vacuum valve,
43 ... water vapor generator,
50, 60, 70, 80 ... heat transport system,
51 ... Transfer passage, 61 ... Transport forward, 62 ... Transfer return,
Q ... calorie, VP ... vacuum pump.
Claims (12)
前記化学蓄熱材への蓄熱段階において、熱供給設備から供給される給熱流体を前記流体流路に導入して前記化学蓄熱材と接触させることにより、当該化学蓄熱材の正反応を生じさせて蓄熱し、
前記化学蓄熱材からの放熱段階において、受熱流体を前記流体流路に導入して前記化学蓄熱材と接触させることにより、当該化学蓄熱材の逆反応を生じさせて放熱すると共に、前記化学蓄熱材が放熱する熱量により前記受熱流体を加熱して前記熱需要設備に導出する化学蓄熱反応器。 A chemical heat storage material that stores heat by a normal reaction and dissipates heat by a reverse reaction, a fluid flow path that allows fluid to exchange heat in contact with the chemical heat storage material, and the chemical heat storage material and the fluid flow path inside. A heat storage container for housing,
In the heat storage stage to the chemical heat storage material, by introducing a heat supply fluid supplied from a heat supply facility into the fluid flow path and bringing it into contact with the chemical heat storage material, a positive reaction of the chemical heat storage material is caused. Heat storage,
In the heat release stage from the chemical heat storage material, a heat receiving fluid is introduced into the fluid flow path and brought into contact with the chemical heat storage material, thereby causing a reverse reaction of the chemical heat storage material to dissipate heat and the chemical heat storage material. A chemical heat storage reactor in which the heat receiving fluid is heated by the amount of heat radiated by the heat and led to the heat demand facility.
前記給熱流体は、前記化学蓄熱材の脱水反応温度以上の高温の流体であって当該化学蓄熱材に接触して脱水反応を生じさせ、
前記受熱流体は、水蒸気又は水分を含有する流体であって前記化学蓄熱材の水和反応に必要な反応水の量又は過剰の水分を含有した状態で当該化学蓄熱材に接触して水和反応を生じさせると共に、
前記化学蓄熱材が水和反応により放熱する熱量により前記受熱流体及び/又は前記過剰の水分を加熱して前記熱需要設備に導出することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の化学蓄熱反応器。 The chemical heat storage material is a chemical heat storage material that stores heat as a dehydration reaction as a positive reaction and dissipates heat as a reverse reaction of a hydration reaction,
The heat supply fluid is a fluid having a temperature higher than the dehydration reaction temperature of the chemical heat storage material and causes contact with the chemical heat storage material to cause a dehydration reaction.
The heat receiving fluid is a fluid containing water vapor or moisture, and the amount of reaction water necessary for the hydration reaction of the chemical heat storage material or in contact with the chemical heat storage material in a state containing excess water As well as
The chemical heat storage material heats the heat-receiving fluid and / or the excess water according to the amount of heat radiated by a hydration reaction, and leads to the heat demand facility. The described chemical heat storage reactor.
前記熱供給設備から供給される熱量を前記化学蓄熱反応器に供給して前記化学蓄熱材の正反応により蓄熱し、
蓄熱後の前記化学蓄熱反応器を前記熱供給設備から離隔して保管又は移送し、
保管又は移送後の前記化学蓄熱反応器に蓄熱した熱量を前記化学蓄熱材の逆反応により放熱して前記熱需要設備で利用し、
放熱後の前記化学蓄熱反応器を前記熱需要設備から離隔した前記熱供給設備に移送して再度蓄熱を行うようにした熱輸送システム。 The chemical heat storage reactor according to any one of claims 1 to 4, a heat supply facility, and a heat demand facility,
The amount of heat supplied from the heat supply facility is supplied to the chemical heat storage reactor to store heat by a positive reaction of the chemical heat storage material,
Store or transfer the chemical heat storage reactor after heat storage away from the heat supply equipment,
Heat stored in the chemical heat storage reactor after storage or transfer is dissipated by the reverse reaction of the chemical heat storage material and used in the heat demand facility,
A heat transport system in which the chemical heat storage reactor after heat radiation is transferred to the heat supply facility separated from the heat demand facility to store heat again.
前記熱需要設備は、前記化学蓄熱反応器から放熱される熱量を前記熱需要設備に供給するための外部環境から密閉された熱受容室を備えていることを特徴とする請求項5に記載の熱輸送システム。 The heat supply facility includes a heat supply chamber sealed from an external environment for supplying the amount of heat released to the chemical heat storage reactor,
The said heat demand equipment is equipped with the heat receiving chamber sealed from the external environment for supplying the heat quantity radiated | emitted from the said chemical thermal storage reactor to the said heat demand equipment. Heat transport system.
前記熱供給室及び前記熱受容室は、いずれも前記移送通路との間で前記化学蓄熱反応器を受渡しするための開閉扉を具備することを特徴とする請求項6に記載の熱輸送システム。 The heat supply chamber and the heat receiving chamber include a transfer passage sealed from an external environment for transferring the chemical heat storage reactor between them,
The heat transport system according to claim 6, wherein each of the heat supply chamber and the heat receiving chamber includes an open / close door for delivering the chemical heat storage reactor to and from the transfer passage.
前記熱受容室は、外部環境から密閉された熱受容準備室を備え、
前記熱供給室及び前記熱受容室は、いずれも前記熱供給準備室又は前記熱受容準備室との間で前記化学蓄熱反応器を受渡しするための開閉扉を具備し、
前記熱供給準備室及び前記熱受容準備室は、いずれも前記化学蓄熱反応器を外部環境から内部に収容するための他の開閉扉を具備することを特徴とする請求項6に記載の熱輸送システム。 The heat supply chamber includes a heat supply preparation chamber sealed from the external environment,
The heat receiving chamber includes a heat receiving preparation chamber sealed from an external environment,
Each of the heat supply chamber and the heat receiving chamber includes an opening / closing door for delivering the chemical heat storage reactor between the heat supply preparing chamber or the heat receiving preparation chamber,
The heat transport according to claim 6, wherein each of the heat supply preparation chamber and the heat reception preparation chamber includes another open / close door for accommodating the chemical heat storage reactor from the outside environment. system.
前記熱受容室は、外部環境から密閉された熱受容準備室を備え、
前記熱供給準備室及び前記熱受容準備室は、相互間で前記化学蓄熱反応器を移送するための外部環境から密閉された移送往路及び移送復路とを備え、
前記熱供給室及び前記熱受容室は、いずれも前記熱供給準備室又は前記熱受容準備室との間で前記化学蓄熱反応器を受渡しするための開閉扉を具備し、
前記熱供給準備室及び前記熱受容準備室は、いずれも前記移送往路及び移送復路との間で、それぞれ前記化学蓄熱反応器を受渡しするための開閉扉を具備することを特徴とする請求項6に記載の熱輸送システム。 The heat supply chamber includes a heat supply preparation chamber sealed from the external environment,
The heat receiving chamber includes a heat receiving preparation chamber sealed from an external environment,
The heat supply preparation chamber and the heat reception preparation chamber comprise a transfer forward path and a transfer return path sealed from an external environment for transferring the chemical heat storage reactor between each other,
Each of the heat supply chamber and the heat receiving chamber includes an opening / closing door for delivering the chemical heat storage reactor between the heat supply preparing chamber or the heat receiving preparation chamber,
The heat supply preparation chamber and the heat reception preparation chamber each include an open / close door for delivering the chemical heat storage reactor between the transfer forward path and the transfer return path. Heat transfer system as described in.
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