JP2017218492A - Chemical thermal storage material and heat storage container using chemical thermal storage material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、反応媒体と化学蓄熱材との反応により反応熱を放出し、上記反応の逆反応により吸熱する可逆反応を利用して、発熱と蓄熱を繰り返すことができる化学蓄熱材、化学蓄熱材を使用した蓄熱容器に関する。 The present invention relates to a chemical heat storage material, a chemical heat storage material that can repeat heat generation and heat storage by using a reversible reaction that releases reaction heat by the reaction between the reaction medium and the chemical heat storage material and absorbs heat by the reverse reaction of the above reaction. Relates to a heat storage container using
化学蓄熱材は、体積あたりの蓄熱量が大きく、蓄熱された化学蓄熱材を長期貯蔵しても熱損失が極めて少ないことなどから、エンジンや工業プラント等からの排熱の貯蔵及び利用に、活用することが期待されている。 Chemical heat storage materials are used for storing and using exhaust heat from engines, industrial plants, etc., because they have a large amount of heat storage per volume and have very little heat loss even after long-term storage of stored chemical heat storage materials. Is expected to be.
従来、化学蓄熱材として、発熱量が大きく反応速度が速いことから、酸化カルシウムが用いられていた。つまり、酸化カルシウムは、水和反応に伴って発熱するにあたり、発熱量が大きく、かつ常温(25℃)における反応速度も速い。また、酸化カルシウムの水和反応により生成した水酸化カルシウムは、脱水反応に伴って蓄熱する。 Conventionally, calcium oxide has been used as a chemical heat storage material because of its large calorific value and fast reaction rate. That is, when calcium oxide generates heat during the hydration reaction, the calorific value is large and the reaction rate at normal temperature (25 ° C.) is also fast. Moreover, the calcium hydroxide produced | generated by the hydration reaction of calcium oxide accumulates heat with a dehydration reaction.
しかし、水酸化カルシウムの脱水反応に伴って蓄熱をさせるには、蓄熱温度を500℃以上と高温環境にする必要があるという問題があった。そこで、水酸化カルシウムに塩化リチウムを複合化させることで蓄熱温度を低下させることも試みられている。一方で、水酸化カルシウムに塩化リチウムを複合化させた化学蓄熱材は、脱水反応から水和反応へ移行させると、化学蓄熱材の凝集によって、水和反応が十分に進行しない場合があることが知られている。そこで、化学蓄熱材の凝集を抑制する手段として、水酸化カルシウムに塩化リチウムを複合化させた化学蓄熱材に、さらに、セピオライト等の骨格構造体を含ませることが提案されている(特許文献1)。 However, in order to store heat accompanying the dehydration reaction of calcium hydroxide, there is a problem that the heat storage temperature needs to be a high temperature environment of 500 ° C. or higher. Thus, attempts have been made to lower the heat storage temperature by combining lithium chloride with calcium hydroxide. On the other hand, when a chemical heat storage material in which lithium chloride is combined with calcium hydroxide is transferred from a dehydration reaction to a hydration reaction, the hydration reaction may not proceed sufficiently due to aggregation of the chemical heat storage material. Are known. Thus, as a means for suppressing the aggregation of the chemical heat storage material, it has been proposed to further include a skeleton structure such as sepiolite in the chemical heat storage material in which lithium chloride is combined with calcium hydroxide (Patent Document 1). ).
しかし、特許文献1では、化学蓄熱材として、酸化カルシウムに、塩化リチウムだけでなく骨格構造体も配合されるので、化学蓄熱材の単位量(単位体積)あたりの蓄熱量と発熱量が低下してしまうという問題があった。また、特許文献1の化学蓄熱材では、水酸化カルシウムの脱水反応を用いるので、依然として、蓄熱温度の低下が不十分であるという問題があった。
However, in
本発明は上記した従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、優れた発熱量と低温の蓄熱温度でも蓄熱可能である特性を有しつつ、常温(25℃)付近における発熱速度が速い化学蓄熱材料を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has a characteristic of being able to store heat even at an excellent calorific value and a low heat storage temperature, and has a high heat generation rate near room temperature (25 ° C.). An object is to provide a heat storage material.
本発明の態様は、酸化マグネシウムと、蓄熱温度が前記酸化マグネシウムより低く、且つ25℃における反応速度が前記酸化マグネシウムよりも速い第2の化学蓄熱材とを含み、前記第2の化学蓄熱材が、前記酸化マグネシウムよりも、反応媒体である流体(水)の供給側の位置及び/または前記反応流体(水)の流路側の位置に配置されている化学蓄熱材料である。なお、本発明で水は、反応媒体として化学蓄熱材に供給されるが、反応に寄与しない余剰の水は発熱反応による熱を受熱して気化することで、熱輸送媒体としても機能することができる。 An aspect of the present invention includes magnesium oxide and a second chemical heat storage material having a heat storage temperature lower than that of the magnesium oxide and a reaction rate at 25 ° C. higher than that of the magnesium oxide, and the second chemical heat storage material includes The chemical heat storage material is disposed at a position closer to the supply side of the fluid (water) as a reaction medium and / or to a position closer to the flow path of the reaction fluid (water) than the magnesium oxide. In the present invention, water is supplied as a reaction medium to the chemical heat storage material, but excess water that does not contribute to the reaction can receive heat from the exothermic reaction and vaporize to function as a heat transport medium. it can.
上記態様では、酸化マグネシウムは、第1の化学蓄熱材として機能する。また、第2の化学蓄熱材が、酸化マグネシウムよりも、化学蓄熱材料の吸熱反応及び発熱反応に寄与する水の供給側の位置及び/または該水の流路側の位置に配置されている。すなわち、化学蓄熱材料における酸化マグネシウムと第2の化学蓄熱材の位置関係は、第2の化学蓄熱材が水の流れの上流側に配置され、酸化マグネシウムが水の流れの下流側に配置されている関係となっている。このように、化学蓄熱材料は、第2の領域と第1の領域とを有している。 In the said aspect, magnesium oxide functions as a 1st chemical heat storage material. Further, the second chemical heat storage material is disposed at a position on the water supply side and / or on the water flow path side that contributes to the endothermic reaction and exothermic reaction of the chemical heat storage material, rather than magnesium oxide. That is, the positional relationship between magnesium oxide and the second chemical heat storage material in the chemical heat storage material is such that the second chemical heat storage material is disposed upstream of the water flow and the magnesium oxide is disposed downstream of the water flow. It has become a relationship. Thus, the chemical heat storage material has the second region and the first region.
従って、先ず、常温(25℃)における反応速度が酸化マグネシウムよりも速い第2の化学蓄熱材が、水と反応することに伴って、速やかに発熱する。第2の化学蓄熱材の発熱に伴って、化学蓄熱材料に更に供給される水が、酸化マグネシウムの上流側(すなわち、第2の領域)で加熱され、第2の化学蓄熱材の下流側に配置されている酸化マグネシウムへ供給される。加熱された水が酸化マグネシウムに供給されることで、酸化マグネシウムが反応し、反応熱を放出する。 Therefore, first, the second chemical heat storage material, which has a higher reaction rate at normal temperature (25 ° C.) than magnesium oxide, quickly generates heat as it reacts with water. With the heat generation of the second chemical heat storage material, water further supplied to the chemical heat storage material is heated on the upstream side of the magnesium oxide (that is, the second region), and on the downstream side of the second chemical heat storage material. Supplied to the magnesium oxide in place. When heated water is supplied to the magnesium oxide, the magnesium oxide reacts to release reaction heat.
本発明の態様は、前記第2の化学蓄熱材が、ゼオライト、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、酸化ストロンチウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、シリカゲル及び塩化リチウムからなる群から選択された少なくとも1種の化合物である化学蓄熱材料である。 In an aspect of the present invention, the second chemical heat storage material is at least one selected from the group consisting of zeolite, calcium chloride, magnesium chloride, strontium oxide, calcium sulfate, magnesium sulfate, sodium sulfate, silica gel, and lithium chloride. It is a chemical heat storage material that is a compound.
本発明の態様は、前記酸化マグネシウムと前記第2の化学蓄熱材が第1の拡散層で被覆されている化学蓄熱材料である。上記態様では、第1の拡散層に沿って水が拡散され、第1の拡散層から水が化学蓄熱材料へ供給される。 An aspect of the present invention is a chemical heat storage material in which the magnesium oxide and the second chemical heat storage material are covered with a first diffusion layer. In the above aspect, water is diffused along the first diffusion layer, and water is supplied from the first diffusion layer to the chemical heat storage material.
本発明の態様は、水を導入する水導入部と水蒸気を排出する水蒸気排出部とを有する筐体と、前記筐体内に収容された化学蓄熱材料と、前記筐体内に設けられた前記水の流路と、前記化学蓄熱材料と前記流路との間に設けられた第1の拡散層と、を備え、前記化学蓄熱材料が、酸化マグネシウムと、蓄熱温度が前記酸化マグネシウムよりも低く、且つ25℃における反応速度が前記酸化マグネシウムよりも速い第2の化学蓄熱材とを含み、前記第2の化学蓄熱材が、前記酸化マグネシウムよりも、前記水の供給側の位置及び/または前記流路側の位置に配置されている蓄熱容器である。 Aspects of the present invention include a housing having a water introduction portion for introducing water and a water vapor discharge portion for discharging water vapor, a chemical heat storage material housed in the housing, and the water provided in the housing. A flow path, and a first diffusion layer provided between the chemical heat storage material and the flow path, the chemical heat storage material is magnesium oxide, and the heat storage temperature is lower than the magnesium oxide, and A second chemical heat storage material having a reaction rate at 25 ° C. higher than that of the magnesium oxide, and the second chemical heat storage material is located on the water supply side and / or on the flow path side of the magnesium oxide. It is the thermal storage container arrange | positioned in the position.
上記態様では、水導入部から第1の拡散層に隣接して設けられた流路の内部へ、化学蓄熱材料の吸熱反応及び発熱反応に寄与する反応媒体としての機能を有する水が供給され、前記流路から第1の拡散層に、前記水が供給される。第1の拡散層の有する毛細管力により、前記水が第1の拡散層の表面及び内部の全体に移動する。第1の拡散層全体に移動した前記水と化学蓄熱材料とが反応し、化学蓄熱材料に貯蔵されていた熱が反応熱として放出される。流路の内部へ供給された、前記水は、流路内部を水導入部側から水蒸気排出部側へと流れる間に、上記反応熱を受熱して水蒸気となり、水蒸気排出部へ流通する。 In the above aspect, water having a function as a reaction medium contributing to an endothermic reaction and an exothermic reaction of the chemical heat storage material is supplied from the water introduction portion to the inside of the flow path provided adjacent to the first diffusion layer, The water is supplied from the flow path to the first diffusion layer. Due to the capillary force of the first diffusion layer, the water moves to the entire surface and inside of the first diffusion layer. The water moved to the entire first diffusion layer reacts with the chemical heat storage material, and the heat stored in the chemical heat storage material is released as reaction heat. The water supplied to the inside of the flow path receives the reaction heat as it flows through the flow path from the water introduction part side to the water vapor discharge part side, becomes water vapor, and flows to the water vapor discharge part.
水蒸気排出部へ流通した水蒸気は、上記反応熱を輸送する熱輸送流体として、筐体の水蒸気排出部から熱利用先と熱的に接続された熱交換器へ輸送される。 The water vapor flowing to the water vapor discharge part is transported from the water vapor discharge part of the housing to a heat exchanger thermally connected to the heat utilization destination as a heat transport fluid for transporting the reaction heat.
一方で、蓄熱容器の外部の熱は、蓄熱容器の筐体の壁面を介して、筐体内部に収容された化学蓄熱材料へ移動可能となっている。筐体内部へ移動した熱によって、反応により反応媒体と結合して反応熱を放出した化学蓄熱材料から、反応媒体が脱離する反応が起こることで、化学蓄熱材料が筐体内部へ移動した熱を貯蔵する。 On the other hand, the heat outside the heat storage container can be transferred to the chemical heat storage material accommodated inside the housing through the wall surface of the housing of the heat storage container. The heat transferred to the inside of the housing is caused by the reaction that the reaction medium is desorbed from the chemical heat storage material that is released from the reaction heat due to the reaction. Store.
本発明の態様は、前記第2の化学蓄熱材が、ゼオライト、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、酸化ストロンチウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、シリカゲル及び塩化リチウムからなる群から選択された少なくとも1種の化合物である蓄熱容器である。 In an aspect of the present invention, the second chemical heat storage material is at least one selected from the group consisting of zeolite, calcium chloride, magnesium chloride, strontium oxide, calcium sulfate, magnesium sulfate, sodium sulfate, silica gel, and lithium chloride. It is a heat storage container that is a compound.
本発明の態様は、前記第1の拡散層が、毛細管構造を有する構造体である蓄熱容器である。上記態様では、第1の拡散層の有する毛細管力により、前記液相の流体が第1の拡散層全体に拡散する。 An aspect of the present invention is a heat storage container in which the first diffusion layer is a structure having a capillary structure. In the above aspect, the liquid phase fluid diffuses throughout the first diffusion layer by the capillary force of the first diffusion layer.
本発明の態様は、前記流路が、複数設けられている蓄熱容器である。 An aspect of the present invention is a heat storage container in which a plurality of the flow paths are provided.
本発明の態様は、前記化学蓄熱材が、第1の拡散層で被覆されている蓄熱容器である。 An aspect of the present invention is a heat storage container in which the chemical heat storage material is covered with a first diffusion layer.
本発明の態様は、水を導入する水導入部と水蒸気を排出する水蒸気排出部とを有する筐体と、前記筐体内に収容された化学蓄熱材料と、前記筐体内に設けられた前記水の流路と、前記化学蓄熱材料と前記流路との間に設けられた第1の拡散層と、を備え、前記化学蓄熱材料が、酸化マグネシウムと、蓄熱温度が前記酸化マグネシウムよりも低く、且つ25℃における反応速度が前記酸化マグネシウムよりも速い第2の化学蓄熱材とを含み、前記第2の化学蓄熱材が、前記酸化マグネシウムよりも、前記水の供給側の位置及び/または前記流路側の位置に配置されている蓄熱容器と、前記水導入部と接続された、前記水が収容された熱輸送流体容器と、前記水蒸気排出部と接続された、熱交換器と、前記熱輸送流体容器と前記熱交換器を接続し、前記熱交換器によって得られた水を前記熱輸送流体容器へ供給する配管系と、を備えた、熱輸送流体の循環系を有し、前記循環系が、気密状態であり、減圧されている蓄熱装置である。 Aspects of the present invention include a housing having a water introduction portion for introducing water and a water vapor discharge portion for discharging water vapor, a chemical heat storage material housed in the housing, and the water provided in the housing. A flow path, and a first diffusion layer provided between the chemical heat storage material and the flow path, the chemical heat storage material is magnesium oxide, and the heat storage temperature is lower than the magnesium oxide, and A second chemical heat storage material having a reaction rate at 25 ° C. higher than that of the magnesium oxide, and the second chemical heat storage material is located on the water supply side and / or on the flow path side of the magnesium oxide. A heat storage container disposed at a position, a heat transport fluid container containing water, connected to the water introduction part, a heat exchanger connected to the water vapor discharge part, and the heat transport fluid Connect the container and the heat exchanger A piping system for supplying water obtained by the heat exchanger to the heat transport fluid container, and a heat transport fluid circulation system, wherein the circulation system is in an airtight state and decompressed It is a heat storage device.
本発明の態様は、前記蓄熱容器と前記熱輸送流体容器との間に、第1の熱輸送流体供給手段が設けられている蓄熱装置である。 An aspect of the present invention is a heat storage device in which a first heat transport fluid supply unit is provided between the heat storage container and the heat transport fluid container.
本発明の態様は、前記熱交換器と前記熱輸送流体容器との間に、第2の熱輸送流体供給手段が設けられている蓄熱装置である。 An aspect of the present invention is a heat storage device in which a second heat transport fluid supply unit is provided between the heat exchanger and the heat transport fluid container.
本発明の態様は、上記蓄熱装置を用いた暖気装置である。 The aspect of this invention is a warming-up apparatus using the said thermal storage apparatus.
酸化マグネシウムは、酸化カルシウムよりも蓄熱温度が低く(400℃以下)、酸化カルシウムと同等程度の発熱量を有するものの、常温(25℃)付近における反応速度が酸化カルシウムよりも遅く、水を供給してから発熱に時間を要する。しかし、発明者は、化学蓄熱材料の発熱反応に寄与する水を、昇温させた状態で酸化マグネシウムへ供給することで、常温(25℃)付近における反応速度を向上させることができるという知見を得た。 Magnesium oxide has a lower heat storage temperature than calcium oxide (400 ° C. or less) and has a calorific value similar to that of calcium oxide, but the reaction rate near normal temperature (25 ° C.) is slower than calcium oxide and supplies water. It takes time to generate heat. However, the inventor has found that the reaction rate near room temperature (25 ° C.) can be improved by supplying water that contributes to the exothermic reaction of the chemical heat storage material to magnesium oxide in a heated state. Obtained.
上記から、本発明の態様によれば、先ず、第2の化学蓄熱材が水と反応して速やかに発熱することで、水が酸化マグネシウムの上流側(すなわち、第2の領域)で加熱される。そして、加熱された水が、第2の領域から酸化マグネシウムへ供給されることで、常温(25℃)付近における反応速度を向上させることができる。 From the above, according to the aspect of the present invention, first, the second chemical heat storage material reacts with water and quickly generates heat, so that the water is heated upstream of the magnesium oxide (that is, the second region). The And the reaction rate in the normal temperature (25 degreeC) vicinity can be improved because the heated water is supplied to magnesium oxide from a 2nd area | region.
本発明の態様によれば、第2の化学蓄熱材が、ゼオライト、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、酸化ストロンチウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、シリカゲル及び塩化リチウムからなる群から選択された少なくとも1種の化合物であることにより、反応媒体である流体が、酸化マグネシウムの上流側で、より迅速に発熱する。 According to the aspect of the present invention, the second chemical heat storage material is at least one selected from the group consisting of zeolite, calcium chloride, magnesium chloride, strontium oxide, calcium sulfate, magnesium sulfate, sodium sulfate, silica gel, and lithium chloride. Therefore, the fluid as the reaction medium generates heat more quickly on the upstream side of the magnesium oxide.
本発明の態様によれば、化学蓄熱材料が第1の拡散層で被覆されていることにより、反応媒体として水を使用しても、成型された化学蓄熱材料の形状変化を抑制できる。 According to the aspect of the present invention, since the chemical heat storage material is covered with the first diffusion layer, the shape change of the molded chemical heat storage material can be suppressed even when water is used as the reaction medium.
本発明の態様によれば、水は、化学蓄熱材料に対する反応媒体として機能し、かつ化学蓄熱材料に蓄熱された熱を熱利用先へ輸送する熱輸送流体(熱輸送媒体)としても機能するので、反応媒体の経路と熱輸送流体の経路を、それぞれ、別経路とする必要がなく、一系統とすることができる。このように、反応媒体の経路と熱輸送流体の経路を一系統とすることができるので、蓄熱容器及び配管経路の構造を簡易化できる。また、気体ではなく液体が化学蓄熱材と反応するので、優れた蓄熱密度、すなわち優れた発熱量及び発熱速度を得ることができる。 According to the aspect of the present invention, water functions as a reaction medium for the chemical heat storage material, and also functions as a heat transport fluid (heat transport medium) for transporting the heat stored in the chemical heat storage material to the heat utilization destination. The reaction medium path and the heat transport fluid path do not have to be separate paths, and can be a single system. As described above, since the reaction medium path and the heat transport fluid path can be integrated into one system, the structure of the heat storage container and the piping path can be simplified. Moreover, since a liquid reacts with a chemical heat storage material instead of a gas, an excellent heat storage density, that is, an excellent heat generation amount and heat generation rate can be obtained.
また、本発明の態様によれば、化学蓄熱材料と流路との間に第1の拡散層が設けられているので、第1の拡散層を介して水が、化学蓄熱材料全体に円滑かつ確実に拡散される。従って、化学蓄熱材料の発熱速度及び発熱効率がより向上する。 In addition, according to the aspect of the present invention, since the first diffusion layer is provided between the chemical heat storage material and the flow path, the water is smoothly and entirely supplied to the chemical heat storage material through the first diffusion layer. It spreads reliably. Therefore, the heat generation rate and heat generation efficiency of the chemical heat storage material are further improved.
以下に、本発明の第1実施形態例に係る化学蓄熱材料について説明する。前記説明は、第1実施形態例に係る化学蓄熱材料を使用した本発明の第1実施形態例に係る蓄熱容器の図面を用いながら行う。 The chemical heat storage material according to the first embodiment of the present invention will be described below. The above description is made with reference to the drawing of the heat storage container according to the first embodiment of the present invention using the chemical heat storage material according to the first embodiment.
図1に示すように、第1実施形態例に係る化学蓄熱材料12は、酸化マグネシウムが配置される第1の領域41と、蓄熱温度が酸化マグネシウムよりも低く、且つ25℃における反応速度が酸化マグネシウムよりも速い第2の化学蓄熱材が配置される第2の領域42とを有している。第1の領域41は、酸化マグネシウムを主成分とするか、または酸化マグネシウムからなる領域である。第2の領域42は、第2の化学蓄熱材を主成分とするか、または第2の化学蓄熱材からなる領域である。
As shown in FIG. 1, the chemical
化学蓄熱材料12では、第2の領域42は第1の領域41と直接接する態様にて配置されている。また、化学蓄熱材料12は、粉体が所定形状に圧縮成型された態様である。従って、第1の領域41では、酸化マグネシウム粉が所定形状に圧縮成型され、第2の領域42では、第2の化学蓄熱材の粉末が所定形状に圧縮成型されている。化学蓄熱材料12、第1の領域41及び第2の領域42の圧縮形状は、いずれも、特に限定されないが、化学蓄熱材料12では、いずれも、側面の断面形状が矩形状となっている。
In the chemical
化学蓄熱材料12の表面には、第1の拡散層である第1のウィック構造体17が配置されている。第1のウィック構造体17は、化学蓄熱材料12の外面全体に接した状態で化学蓄熱材料12を被覆している。すなわち、化学蓄熱材料12は、第1のウィック構造体17の内面と接した状態で被覆されている。化学蓄熱材料12は第1のウィック構造体17で被覆されているので、反応媒体として水を使用しても、圧縮成型された化学蓄熱材料12の形状を維持することができ、第1のウィック構造体17は、化学蓄熱材料12の形状の保持部材としても機能する。
A
図1に示すように、第1のウィック構造体17で被覆された化学蓄熱材料12は、鉛直方向に立設されている。すなわち、第1のウィック構造体17で被覆された化学蓄熱材料12は、重力方向に対して平行方向に立設されている。また、第2の領域42は、第1の領域41よりも重力方向下方の位置に設けられている。
As shown in FIG. 1, the chemical
一方で、反応媒体としての機能を有する液相の熱輸送流体(水)Lは、筐体11の底部から、第1のウィック構造体17を介して、化学蓄熱材料12の筐体11の下部側へ供給される。つまり、第1のウィック構造体17の毛細管力によって、液相の熱輸送流体Lは、重力方向下方から上方の方向へ重力方向に沿って、筐体11の下部側から化学蓄熱材料12へ輸送される。
On the other hand, the liquid-phase heat transport fluid (water) L having a function as a reaction medium passes from the bottom of the
第2の領域42は、第1の領域41よりも重力方向下方の位置に設けられているので、化学蓄熱材料12の筐体11の下部側へ輸送された液相の熱輸送流体Lは、まず、第2の領域42に達する。つまり、化学蓄熱材料12では、第2の領域42は、第1の領域41よりも、液相の熱輸送流体Lの供給側の位置に配置されている。第2の領域42に達した液相の熱輸送流体Lは、第2の化学蓄熱材と速やかに反応して、第2の化学蓄熱材が反応熱Hを放出する。
Since the
次に、第2の化学蓄熱材が反応熱Hを放出することで、第1のウィック構造体17を介して第2の化学蓄熱材へ更に供給される、液相の熱輸送流体Lは、第1の領域41の上流側の位置で加熱され、昇温する。昇温した液相の熱輸送流体Lは第1の領域41へ供給される。昇温した液相の熱輸送流体Lが第1の領域の酸化マグネシウムに供給されることで、酸化マグネシウムは、筐体外が常温(25℃)付近以下の温度でも、液相の熱輸送流体Lと速い反応速度にて反応することができる。従って、酸化マグネシウムは、常温付近の温度でも速やかに反応熱Hを放出する。なお、第2の化学蓄熱材の発熱によって昇温した液相の熱輸送流体Lは、その一部が気相となって第1の領域41へ供給されても良い。
Next, when the second chemical heat storage material releases the reaction heat H, the liquid-phase heat transport fluid L that is further supplied to the second chemical heat storage material via the
第2の化学蓄熱材は、蓄熱温度が酸化マグネシウムよりも低く、且つ25℃における反応速度が酸化マグネシウムよりも速い化合物であれば、特に限定されず、例えば、ゼオライト、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、酸化ストロンチウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、シリカゲル、塩化リチウム等を挙げることができる。このうち、発熱量(蓄熱容量)の点から、ゼオライトが好ましい。 The second chemical heat storage material is not particularly limited as long as the heat storage temperature is lower than that of magnesium oxide and the reaction rate at 25 ° C. is higher than that of magnesium oxide. For example, zeolite, calcium chloride, magnesium chloride, oxidation Examples include strontium, calcium sulfate, magnesium sulfate, sodium sulfate, silica gel, lithium chloride and the like. Among these, zeolite is preferable from the viewpoint of the calorific value (heat storage capacity).
化学蓄熱材料12における、酸化マグネシウムの容積と第2の化学蓄熱材の容積との割合は、特に限定されないが、反応速度と発熱量(蓄熱量)とのバランスから1:1〜7:1の範囲が好ましい。酸化マグネシウムの容積と第2の化学蓄熱材の容積をこのような割合にすることで、供給された液相の熱輸送流体Lを十分に昇温し、酸化マグネシウムの発熱反応の速度を向上することができる。
The ratio between the volume of magnesium oxide and the volume of the second chemical heat storage material in the chemical
次に、第1実施形態例に係る化学蓄熱材料12を使用した本発明の第1実施形態例に係る蓄熱容器について、図面を用いながら説明する。
Next, the heat storage container according to the first embodiment of the present invention using the chemical
図1に示すように、第1実施形態例に係る蓄熱容器1は、内部空間を有する容器である筐体11と、筐体11の内部に配置された化学蓄熱材料12とを備えている。筐体11内部のうち、化学蓄熱材料12と第1のウィック構造体17が設けられていない部位に、流路18が形成されている。
As shown in FIG. 1, the
筐体11は、反応媒体としての機能を有する液相の熱輸送流体(水)Lを筐体11内へ導入する水導入部13と、気相の熱輸送流体(水蒸気)Gを筐体11外へ排出する水蒸気排出部14と、を有している。水導入部13は管状体であり、水導入部13の一方の端部は、筐体11の内部空間のうち、下部またはその近傍と連通している。また、水導入部13の他方の端部は、液相の熱輸送流体Lを貯蔵する熱輸送流体容器(図示せず)と接続している。蓄熱容器1では、水導入部13は筐体11の上部(天板部)外側から筐体11内部へ挿入された態様となっている。
The
水蒸気排出部14は管状体であり、水蒸気排出部14の一方の端部は、筐体11の内部空間のうち、上部またはその近傍と連通しており、水蒸気排出部14の他方の端部は、反応媒体としての機能を有する気相の熱輸送流体Gから受熱可能な熱交換器(図示せず)と連通している。蓄熱容器1では、水蒸気排出部14は、筐体11の上部(天板部)から鉛直方向に延在した態様、すなわち、水導入部13に対して平行方向に設置されている。
The water
筐体11の側面の断面形状は、特に限定されないが、図1に示すように、蓄熱容器1では、矩形状となっている。
Although the cross-sectional shape of the side surface of the
第1実施形態例に係る化学蓄熱材料12の設置数は、1つでも複数でも、特に限定されず、蓄熱容器1では、複数の化学蓄熱材料12が、相互に、並列に配置されている。また、それぞれの化学蓄熱材料12を被覆している第1のウィック構造体17は、相互に、別体となっている。
The number of installed chemical
また、蓄熱容器1では、相互に隣接している、別体の第1のウィック構造体17間を接続する、第2の拡散層である第2のウィック構造体19が設けられている。第2のウィック構造体19は、第1のウィック構造体17の重力方向に対して平行方向に延在する部位のうち、重力方向下方側の端部(すなわち、筐体11の下部側端部)を接続するように配置されている。また、蓄熱容器1では、第1のウィック構造体17及び第2のウィック構造体19と筐体11の底部との間には空隙が形成されている。該空隙は、水導入部13から供給された液相の熱輸送流体Lを溜める液相流体貯留部20となっている。一方で、第1のウィック構造体17の重力方向に対して平行方向に延在する部位のうち、重力方向上方側の端部(すなわち、筐体11の上部側端部)には、第2のウィック構造体19は設けられていない。
In addition, the
図1に示すように、蓄熱容器1は、相互に隣接している第1のウィック構造体17のうち、重力方向に対して平行方向に延在する部位間は空間部となっており、該空間部が流路18となっている。第1のウィック構造体17で被覆された化学蓄熱材料12は、いずれも、筐体11の底面に対して鉛直方向に立設されていることに応じて、流路18は、筐体11の底面に対して鉛直方向に延在している。すなわち、流路18は、重力方向に対して平行方向に延在している。また、第1のウィック構造体17の重力方向に対して平行方向に延在する部位のうち、重力方向下方側の端部(すなわち、筐体11の下部側端部)を接続するように第2のウィック構造体19が配置されていることに応じて、流路18の重力方向下方側の端部(すなわち、筐体11の下部側端部)には、第2のウィック構造体19が配置されている。
As shown in FIG. 1, the
流路18の設置数は、1つでも、複数でも、特に限定されず、図1では、第1のウィック構造体17で被覆された化学蓄熱材料12が複数配置されていることに対応して、流路18も複数、形成されている。
The number of installed
図1に示すように、液相の熱輸送流体Lは、水導入部13から、筐体11の下部へ供給される。筐体11の下部へ供給された液相の熱輸送流体Lは、液相流体貯留部20で所定量溜められた後、筐体11の下部から、第2のウィック構造体19を介して、流路18の重力方向下方側の端部(すなわち、筐体11の下部側端部)へ供給される。また、液相流体貯留部20で所定量溜められた液相の熱輸送流体Lは、筐体11の下部から、第1のウィック構造体17を介して、まずは、化学蓄熱材料12の第2の領域42へ供給される。さらに、液相の熱輸送流体Lは、第1のウィック構造体17の有する毛細管力によって、第2の領域42から第1の領域41全体へ拡散されていく。このとき、液相の熱輸送流体Lは、第2の領域42にて加熱されるので、液相の熱輸送流体Lは、加熱された状態で第2の領域42から第1の領域41全体へ拡散されていく。
As shown in FIG. 1, the liquid-phase heat transport fluid L is supplied from the
液相の熱輸送流体Lが化学蓄熱材料12に供給され、反応することにより反応熱Hが放出される。化学蓄熱材料12から放出された反応熱Hにより、液相の熱輸送流体Lの内、化学蓄熱材料12と反応しなかった一部は、流路18内を移動する間に気化して気相の熱輸送流体(水蒸気)Gとなる。液相から気相へ相変化した気相の熱輸送流体Gは、筐体11の上部に設けられた水蒸気排出部14から蓄熱容器1外へ放出され、熱利用先側へ反応熱Hを輸送する。
The liquid phase heat transport fluid L is supplied to the chemical
蓄熱容器1では、液相の熱輸送流体Lは、化学蓄熱材料12に対する反応媒体として機能し、かつ化学蓄熱材料12に蓄熱された熱を熱利用先へ輸送する熱輸送流体(熱輸送媒体)としても機能するので、反応媒体の経路と熱輸送流体の経路を、それぞれ、別経路とする必要がなく、一系統とすることができる。
In the
第1のウィック構造体17及び第2のウィック構造体19は、いずれも、毛細管構造を有する構成であれば、特に限定されず、例えば、粉末状の金属材料を焼成することで構築される金属焼結体、金属メッシュ等の部材を挙げることができる。
The
筐体11の材質は、特に限定されず、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス等を挙げることができる。 The material of the housing | casing 11 is not specifically limited, For example, copper, aluminum, stainless steel etc. can be mentioned.
次に、本発明の第2実施形態例に係る化学蓄熱材料について説明する。前記説明は、第2実施形態例に係る化学蓄熱材料を使用した本発明の第2実施形態例に係る蓄熱容器の図面を用いながら行う。 Next, the chemical heat storage material according to the second embodiment of the present invention will be described. The above description is made with reference to the drawing of the heat storage container according to the second embodiment of the present invention using the chemical heat storage material according to the second embodiment.
上記の通り、第1実施形態例に係る化学蓄熱材料12では、第2の領域42は、第1の領域41よりも重力方向下方の位置に設けられていることにより、第2の領域42は、第1の領域41よりも、液相の熱輸送流体Lの供給側の位置に配置されていた。これに代えて、図2に示すように、第2実施形態例に係る化学蓄熱材料22は、第1の領域41のうち、重力方向に対して平行方向である表面に、第2の領域42が積層されている。つまり、化学蓄熱材料22では、第1の領域41と第1のウィック構造体17の間に、第2の領域42が配置されている。
As described above, in the chemical
化学蓄熱材料22は、第1のウィック構造体17の内面と接した状態で被覆されているので、第2の領域42は、第1の領域41と第1のウィック構造体17との間に配置されている。
Since the chemical
また、図2の第2実施形態例に係る化学蓄熱材料22を使用した本発明の第2実施形態例に係る蓄熱容器2に示すように、第2の領域42は、第1の領域41よりも流路18側に配置されている。
Further, as shown in the
液相の熱輸送流体Lは、筐体11の下部から、第2のウィック構造体19を介して、第1のウィック構造体17の重力方向下方側の端部(すなわち、筐体11の下部側端部)へ供給される。第1のウィック構造体17に供給された液相の熱輸送流体Lは、第1のウィック構造体17の毛細管力によって、重力方向下方から上方側へ第1のウィック構造体17の表面及び内部を拡散していく。
The liquid phase heat transport fluid L passes from the lower part of the
従って、液相の熱輸送流体Lは、第1のウィック構造体17を介して、まず、化学蓄熱材料22の流路18側に配置されている第2の領域42へ供給される。液相の熱輸送流体Lの供給された第2の化学蓄熱材は、反応に伴って反応熱Hを放出する。その後、さらに化学蓄熱材料22へ供給される液相の熱輸送流体Lは、反応熱Hを受熱して昇温しつつ、化学蓄熱材料22の第2の領域42から第1の領域41へ輸送される。第2実施形態例に係る化学蓄熱材料22でも、第1実施形態例に係る化学蓄熱材料12と同様に、昇温した液相の熱輸送流体Lが第1の領域の酸化マグネシウムに供給されるので、酸化マグネシウムは、筐体11の外部が常温(25℃)付近の温度でも、速い反応速度にて反応し、速やかに反応熱Hを放出できる。
Therefore, the liquid-phase heat transport fluid L is first supplied to the
次に、本発明の第3実施形態例に係る化学蓄熱材料について説明する。前記説明は、第3実施形態例に係る化学蓄熱材料を使用した本発明の第3実施形態例に係る蓄熱容器の図面を用いながら行う。 Next, the chemical heat storage material according to the third embodiment of the present invention will be described. The above description is made with reference to the drawing of the heat storage container according to the third embodiment of the present invention using the chemical heat storage material according to the third embodiment.
図3に示すように、第3実施形態例に係る化学蓄熱材料32では、第2の領域42は、第1の領域41よりも重力方向下方の位置に設けられ、さらに、重力方向に対して平行方向である第1の領域41の表面、すなわち第1のウィック構造体17と第1の領域41の間にも配置されている。
As shown in FIG. 3, in the chemical
すなわち、図3の第3実施形態例に係る化学蓄熱材料32を使用した本発明の第3実施形態例に係る蓄熱容器3に示すように、第1の領域41の重力方向に対して平行方向である表面に配置された第2の領域42は、第1の領域41よりも流路18側に配置されている。
That is, as shown in the heat storage container 3 according to the third embodiment of the present invention using the chemical
第3実施形態例に係る化学蓄熱材料32では、液相の熱輸送流体Lは、まず、第1の領域41よりも液相の熱輸送流体Lの供給側及び流路18側に配置された第2の領域42へ供給されて、第2の化学蓄熱材が反応熱Hを放出する。その後、さらに化学蓄熱材料32へ供給される液相の熱輸送流体Lは、反応熱Hを受熱して昇温し、第2の領域42から第1の領域41へ輸送される。従って、第3実施形態例に係る化学蓄熱材料32でも、昇温した液相の熱輸送流体Lが第1の領域の酸化マグネシウムに供給されるので、酸化マグネシウムは、筐体11の外部が常温(25℃)付近の温度であっても速い反応速度にて反応し、速やかに反応熱Hを放出する。
In the chemical
次に、本発明の化学蓄熱材料を搭載した蓄熱容器を用いた蓄熱装置の実施形態例について、図面を用いながら説明する。ここでは、図1の第1実施形態例に係る蓄熱容器1を用いた蓄熱装置を例にとって説明する。
Next, an embodiment of a heat storage device using a heat storage container equipped with the chemical heat storage material of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, a heat storage device using the
図4に示すように、本発明の実施形態例に係る蓄熱装置100は、蓄熱容器1の筐体11の開口した水導入部13の端部が、第1の熱輸送流体供給手段である第1のバルブ103を備えた第1の配管系102を介して、熱輸送流体容器101と接続されている。熱輸送流体容器101には、化学蓄熱材料12の吸熱反応及び発熱反応に寄与する反応媒体としての機能を有する液相の熱輸送流体(水)Lが収容されている。蓄熱装置100では、熱輸送流体容器101は、蓄熱容器1よりも高い位置に設置されているので、第1のバルブ103を開くことにより、液相の熱輸送流体Lが、熱輸送流体容器101から、水導入部13を介して、蓄熱容器1の下方に設けられた液相流体貯留部20へ流入する。液相流体貯留部20へ流入した液相の熱輸送流体Lは、第1のウィック構造体17及び第2のウィック構造体19の毛細管力によって第1のウィック構造体17及び第2のウィック構造体19の表面及び内部に輸送される。
As shown in FIG. 4, in the
第1のウィック構造体17内へ輸送された液相の熱輸送流体Lは、化学蓄熱材料12と反応し、化学蓄熱材料12から反応熱Hが放出される。一方で、化学蓄熱材料12と反応しなかった液相の熱輸送流体Lの一部は、化学蓄熱材料12から放出された反応熱Hを受熱して気化し、気相の熱輸送流体Gとなる。気相の熱輸送流体Gは、流路18の筐体11の上部側端部を介して、筐体11の水蒸気排出部14から第2の配管系104へ、熱輸送流体として放出される。
The liquid-phase heat transport fluid L transported into the
図4に示すように、蓄熱容器1の水蒸気排出部14の端部は、第2の配管系104を介して、熱交換器である凝縮器106と接続されている。蓄熱容器1の水蒸気排出部14から第2の配管系104へ放出された気相の熱輸送流体Gは、第2の配管系104中を凝縮器106の方向へ移動していき、凝縮器106へ導入される。凝縮器106は、第2の配管系104から導入された気相の熱輸送流体Gを冷却することによって、気相の熱輸送流体Gから液相の熱輸送流体Lへ相変化させる。
As shown in FIG. 4, the end of the water
上記相変化に伴って、気相の熱輸送流体Gは、潜熱を放出する。放出された潜熱は、凝縮器106と熱的に接続された図示しない熱利用先(例えば、暖気装置)へ輸送される。このように、蓄熱装置100では、化学蓄熱材12の反応媒体を、化学蓄熱材12から放出された反応熱Hを熱利用先へ輸送する熱輸送流体としても使用している。
Along with the phase change, the gas phase heat transport fluid G releases latent heat. The released latent heat is transported to a heat utilization destination (for example, a warming device) (not shown) that is thermally connected to the
さらに、蓄熱装置100は、凝縮器106と熱輸送流体容器101とを接続する第3の配管系107を備えている。第3の配管系107を介して、凝縮器106によって凝縮された液相の熱輸送流体Lが、凝縮器106から熱輸送流体容器101へ返送される。また、第3の配管系107には、第2の熱輸送流体供給手段である第2のバルブ108が設けられている。
Furthermore, the
蓄熱装置100には、第1の配管系102、第2の配管系104及び第3の配管系107によって、それぞれ、熱輸送流体容器101から蓄熱容器1へ、蓄熱容器1から凝縮器106へ、凝縮器106から熱輸送流体容器101へと、反応媒体としての機能を有する熱輸送流体が循環する循環系が形成されている。前記循環系は、気密状態であり、かつ減圧されている。つまり、前記循環系は、ループ状のヒートパイプ構造となっている。また、熱輸送流体容器101は、蓄熱容器1よりも高い位置に設置されている。
The
従って、循環系に収容された熱輸送流体を循環させるための機器(例えば、ポンプ等)を使用しなくても、第1のウィック構造体17や第2のウィック構造体19の毛細管力、相対的に高温である蓄熱容器1内部と相対的に低温である熱交換器である凝縮器106内部との温度差、蓄熱容器1内部と凝縮器106内部との間における熱輸送流体の蒸気圧差によって、熱輸送流体は、蓄熱装置100の循環系を円滑に循環することができる。
Therefore, the capillary force of the
次に、図4の蓄熱装置100の構成要素を用いて、蓄熱容器1に熱を蓄熱させる場合の操作例について説明する。蓄熱容器1の蓄熱時には、蓄熱装置100の第1のバルブ103を閉じ、第2のバルブ108を開けて、蓄熱容器1に蓄熱容器1の外部環境から熱を受熱させる。蓄熱容器1が外部環境から熱を受熱すると、化学蓄熱材料12が気相の熱輸送流体Gを放出する。化学蓄熱材料12から放出された気相の熱輸送流体Gは、第1のウィック構造体17を通過して蓄熱容器1の内部空間、すなわち流路18へ放出される。流路18へ放出された気相の熱輸送流体Gは、第2の配管系104、凝縮器106、第3の配管系107を介して凝縮し、液体として熱輸送流体容器101へ輸送される。
Next, an operation example when heat is stored in the
蓄熱容器1の蓄熱が完了した後、第2のバルブ108も閉じて、液相の熱輸送流体Lを熱輸送流体容器101内に閉じ込めておく。本発明の蓄熱装置100では、蓄熱温度が酸化マグネシウムよりも低い第2の化学蓄熱材が第2の領域、すなわち水の供給側の位置及び/または前記流路側の位置に配置されている。このため、蓄熱容器1の外部環境の熱を受熱して蓄熱する場合にも、気相の熱輸送流体Gを円滑に流路18へ放出することができ、蓄熱効率を向上することができる。
After the heat storage in the
一方、蓄熱容器1から熱利用先側へ、蓄熱容器1に蓄熱されていた熱を輸送する場合には、蓄熱装置100の第1のバルブ103を開けて液相の熱輸送流体Lを蓄熱容器1へ供給するとともに、第2のバルブ108も開けて蓄熱装置100の循環系を開放することで、蓄熱装置100を稼働させる。
On the other hand, when the heat stored in the
次に、本発明の蓄熱装置を用いた暖気装置の例について、説明する。例えば、車両に搭載された内燃機関(エンジン等)に接続された排気管に蓄熱装置の蓄熱容器を搭載することで、排気管内を流れる排ガス中の熱を蓄熱容器に蓄熱することができる。蓄熱容器の筐体の外面が、排気管内を流れる排ガスと直接接触するように蓄熱容器を配置することで、蓄熱容器を熱源と熱的に接続することができる。 Next, an example of a warming device using the heat storage device of the present invention will be described. For example, by mounting a heat storage container of a heat storage device on an exhaust pipe connected to an internal combustion engine (engine or the like) mounted on a vehicle, heat in exhaust gas flowing through the exhaust pipe can be stored in the heat storage container. By disposing the heat storage container so that the outer surface of the housing of the heat storage container is in direct contact with the exhaust gas flowing in the exhaust pipe, the heat storage container can be thermally connected to the heat source.
蓄熱容器に蓄熱された排ガス由来の熱は、蓄熱装置の循環系にて、蓄熱容器から熱交換器へ輸送され、さらに、熱交換器から熱利用先である内燃機関の暖気装置へ輸送される。 Heat derived from the exhaust gas stored in the heat storage container is transported from the heat storage container to the heat exchanger in the circulation system of the heat storage device, and further transported from the heat exchanger to the warming device of the internal combustion engine that is the heat utilization destination. .
次に、本発明の他の実施形態例について説明する。上記第1〜第3実施形態例に係る蓄熱容器では、化学蓄熱材料が重力方向に対して平行方向に立設されていることに対応して、流路は重力方向に対して平行方向に設けられていたが、化学蓄熱材料及び流路の配置方向は、特に限定されず、例えば、重力方向に対して直交方向以外の傾き角度で延在していてもよく、重力方向に対して直交方向(すなわち、水平方向)に延在していてもよい。 Next, another embodiment of the present invention will be described. In the heat storage container according to the first to third embodiments, the flow path is provided in a direction parallel to the direction of gravity in response to the chemical heat storage material being erected in a direction parallel to the direction of gravity. However, the arrangement direction of the chemical heat storage material and the flow path is not particularly limited. For example, the chemical heat storage material and the flow direction may extend at an inclination angle other than the orthogonal direction with respect to the gravity direction. (That is, it may extend in the horizontal direction).
また、上記第1〜第3実施形態例に係る蓄熱容器では、第2の拡散層である第2のウィック構造体が設けられていたが、液相の熱輸送流体の流体流路への供給量等、蓄熱容器の使用状況に応じて、第2の拡散層は設けなくてもよい。また、上記第1〜第3実施形態例に係る蓄熱容器では、化学蓄熱材料全体が第1の拡散層である第1のウィック構造体で被覆されていたが、蓄熱容器の使用状況に応じて、第1の拡散層は、化学蓄熱材料の一部を被覆する態様でもよい。 Further, in the heat storage container according to the first to third embodiments, the second wick structure which is the second diffusion layer is provided. However, the liquid phase heat transport fluid is supplied to the fluid flow path. The second diffusion layer may not be provided depending on the amount of heat storage container used. Further, in the heat storage container according to the first to third embodiments, the entire chemical heat storage material is covered with the first wick structure that is the first diffusion layer, but depending on the use state of the heat storage container. The first diffusion layer may cover a part of the chemical heat storage material.
本発明の化学蓄熱材料、蓄熱容器及び蓄熱装置は、簡易な構成にて発熱量と熱輸送量を向上できるので、広汎な分野で利用可能であり、例えば、エンジンや工業プラント等からの排熱の回収・貯蔵及び利用の分野、特に、車両に搭載して排熱を回収・貯蔵及び利用する分野で、利用価値が高い。 The chemical heat storage material, the heat storage container, and the heat storage device of the present invention can be used in a wide range of fields because the calorific value and heat transport amount can be improved with a simple configuration, for example, exhaust heat from engines, industrial plants, etc. The utility value is high in the field of recovery, storage and use of wastewater, especially in the field of collecting, storing and using exhaust heat mounted on a vehicle.
1、2、3 蓄熱容器
11 筐体
12、22、32 化学蓄熱材料
13 水導入部
14 水蒸気排出部
17 第1のウィック構造体
18 流路
19 第2のウィック構造体
41 第1の領域
42 第2の領域
100 蓄熱装置
101 熱輸送流体容器
106 凝縮器
1, 2, 3
Claims (12)
前記第2の化学蓄熱材が、前記酸化マグネシウムよりも、水の供給側の位置及び/または前記水の流路側の位置に配置されている化学蓄熱材料。 Magnesium oxide and a second chemical heat storage material having a heat storage temperature lower than that of the magnesium oxide and a reaction rate at 25 ° C. higher than that of the magnesium oxide,
The chemical heat storage material in which the second chemical heat storage material is disposed at a position closer to the water supply side and / or to a position closer to the water flow path than the magnesium oxide.
前記化学蓄熱材料が、酸化マグネシウムと、蓄熱温度が前記酸化マグネシウムよりも低く、且つ25℃における反応速度が前記酸化マグネシウムよりも速い第2の化学蓄熱材とを含み、
前記第2の化学蓄熱材が、前記酸化マグネシウムよりも、前記水の供給側の位置及び/または前記流路側の位置に配置されている蓄熱容器。 A housing having a water introduction portion for introducing water and a water vapor discharge portion for discharging water vapor, a chemical heat storage material housed in the housing, the water flow path provided in the housing, and the chemical A first diffusion layer provided between the heat storage material and the flow path,
The chemical heat storage material includes magnesium oxide and a second chemical heat storage material having a heat storage temperature lower than that of the magnesium oxide and a reaction rate at 25 ° C. higher than that of the magnesium oxide.
The heat storage container in which the second chemical heat storage material is arranged at a position on the water supply side and / or a position on the flow path side with respect to the magnesium oxide.
前記水導入部と接続された、前記水が収容された熱輸送流体容器と、
前記水蒸気排出部と接続された、熱交換器と、
前記熱輸送流体容器と前記熱交換器を接続し、前記熱交換器によって得られた水を前記熱輸送流体容器へ供給する配管系と、
を備えた、熱輸送流体の循環系を有し、
前記循環系が、気密状態であり、減圧されている蓄熱装置。 A housing having a water introduction portion for introducing water and a water vapor discharge portion for discharging water vapor, a chemical heat storage material housed in the housing, the water flow path provided in the housing, and the chemical A first diffusion layer provided between the heat storage material and the flow path, the chemical heat storage material is magnesium oxide, the heat storage temperature is lower than the magnesium oxide, and the reaction rate at 25 ° C. A second chemical heat storage material that is faster than the magnesium oxide, and the second chemical heat storage material is disposed at a position on the water supply side and / or a position on the flow path side with respect to the magnesium oxide. A heat storage container,
A heat transport fluid container containing the water, connected to the water introduction unit;
A heat exchanger connected to the water vapor outlet;
A piping system for connecting the heat transport fluid container and the heat exchanger, and supplying water obtained by the heat exchanger to the heat transport fluid container;
A heat transport fluid circulation system with
A heat storage device in which the circulation system is in an airtight state and is depressurized.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019159791A1 (en) * | 2018-02-16 | 2019-08-22 | タテホ化学工業株式会社 | Chemical heat storage material and method for producing same |
JP2019184119A (en) * | 2018-04-05 | 2019-10-24 | 株式会社豊田中央研究所 | Chemical heat storage reactor |
CN110386806A (en) * | 2018-04-23 | 2019-10-29 | 哈尔滨亿龙天成电采暖工程有限公司 | A kind of manufacture craft of oxychloride magnesium recuperation layer |
KR102094412B1 (en) * | 2018-09-28 | 2020-03-27 | 한국에너지기술연구원 | Thermochemical heat storage material of honeycomb structure and method for manufacturing thereof |
JP2020158696A (en) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 太平洋セメント株式会社 | Chemical heat storage material for chemical heat pump covered with inorganic porous material and its manufacturing method |
CN114316921A (en) * | 2022-01-05 | 2022-04-12 | 中国科学院工程热物理研究所 | Calcium-based energy storage material, preparation method and application thereof |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07180539A (en) * | 1993-12-24 | 1995-07-18 | Mitsubishi Electric Corp | Chemical heat generating device |
JP2010196974A (en) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Toyota Motor Corp | Heat storage device |
JP2012220165A (en) * | 2011-04-13 | 2012-11-12 | Ricoh Co Ltd | System and method of heat recovery utilization |
JP2016070542A (en) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | 古河電気工業株式会社 | Heat storage container and heat storage device with the same |
-
2016
- 2016-06-06 JP JP2016113079A patent/JP2017218492A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07180539A (en) * | 1993-12-24 | 1995-07-18 | Mitsubishi Electric Corp | Chemical heat generating device |
JP2010196974A (en) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Toyota Motor Corp | Heat storage device |
JP2012220165A (en) * | 2011-04-13 | 2012-11-12 | Ricoh Co Ltd | System and method of heat recovery utilization |
JP2016070542A (en) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | 古河電気工業株式会社 | Heat storage container and heat storage device with the same |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019159791A1 (en) * | 2018-02-16 | 2019-08-22 | タテホ化学工業株式会社 | Chemical heat storage material and method for producing same |
JPWO2019159791A1 (en) * | 2018-02-16 | 2021-02-12 | タテホ化学工業株式会社 | Chemical heat storage material and its manufacturing method |
JP7248989B2 (en) | 2018-02-16 | 2023-03-30 | タテホ化学工業株式会社 | Chemical heat storage material and its manufacturing method |
JP2019184119A (en) * | 2018-04-05 | 2019-10-24 | 株式会社豊田中央研究所 | Chemical heat storage reactor |
CN110386806A (en) * | 2018-04-23 | 2019-10-29 | 哈尔滨亿龙天成电采暖工程有限公司 | A kind of manufacture craft of oxychloride magnesium recuperation layer |
KR102094412B1 (en) * | 2018-09-28 | 2020-03-27 | 한국에너지기술연구원 | Thermochemical heat storage material of honeycomb structure and method for manufacturing thereof |
JP2020158696A (en) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 太平洋セメント株式会社 | Chemical heat storage material for chemical heat pump covered with inorganic porous material and its manufacturing method |
JP7218866B2 (en) | 2019-03-27 | 2023-02-07 | 太平洋セメント株式会社 | Chemical heat storage material for chemical heat pump coated with inorganic porous material and manufacturing method thereof |
CN114316921A (en) * | 2022-01-05 | 2022-04-12 | 中国科学院工程热物理研究所 | Calcium-based energy storage material, preparation method and application thereof |
CN114316921B (en) * | 2022-01-05 | 2024-04-26 | 中国科学院工程热物理研究所 | Calcium-based energy storage material, preparation method and application thereof |
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