JP4752618B2 - Heat storage system - Google Patents
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Description
本発明は、高い蓄熱密度を実現できる蓄熱システムに関するものである。 The present invention relates to a heat storage system capable of realizing a high heat storage density.
従来からの蓄熱技術として、顕熱蓄熱、潜熱蓄熱および化学蓄熱がある。顕熱蓄熱とは、物質(蓄熱材)の熱容量を利用する蓄熱技術であり、潜熱蓄熱とは、蓄熱材の融解熱や気化熱を利用する蓄熱技術である。顕熱蓄熱や潜熱蓄熱における蓄熱性能は、蓄熱材料の物性である比熱と相変化熱に依存する。また、潜熱蓄熱材における蓄熱可能な熱量は、顕熱と相変化熱の和となる。一般的に、低い温度域での蓄熱材料の相変化熱は、高い温度域に比べて小さく、蓄熱密度が相対的に低くなる。また、潜熱蓄熱では、利用する熱源の温度に応じて相変化温度が決められる。潜熱蓄熱材としては、例えば、給湯用蓄熱の場合、発生する100℃以下の熱を蓄熱するために、水和物、パラフィン類、糖類等が利用できる。この中でも、酢酸ナトリウム・3水和物がよく検討されている。しかしながら、このような顕熱および潜熱蓄熱の課題としては、蓄熱材の熱伝導率が低いため、実用上、熱交換時に取り出せない熱量が発生し、実際の蓄熱密度が低くなる点が挙げられる。 Conventional heat storage technologies include sensible heat storage, latent heat storage, and chemical heat storage. Sensible heat storage is a heat storage technology that uses the heat capacity of a substance (heat storage material), and latent heat storage is a heat storage technology that uses the heat of fusion or vaporization of the heat storage material. The heat storage performance in sensible heat storage and latent heat storage depends on specific heat and phase change heat, which are physical properties of the heat storage material. The amount of heat that can be stored in the latent heat storage material is the sum of sensible heat and phase change heat. Generally, the phase change heat of a heat storage material in a low temperature range is smaller than that in a high temperature range, and the heat storage density is relatively low. In latent heat storage, the phase change temperature is determined according to the temperature of the heat source to be used. As the latent heat storage material, for example, in the case of heat storage for hot water supply, hydrates, paraffins, saccharides, and the like can be used to store generated heat of 100 ° C. or lower. Of these, sodium acetate trihydrate has been well studied. However, the problem of such sensible heat and latent heat storage is that, since the thermal conductivity of the heat storage material is low, the amount of heat that cannot be taken out during heat exchange is practically generated, and the actual heat storage density is reduced.
一方、化学蓄熱は、可逆的な化学反応による反応熱を利用する蓄熱技術である。化学蓄熱には、利用する化学反応により、吸着系、水素吸蔵合金系、有機反応系、無機反応系などがある。従来の化学蓄熱は、上記のいずれの化学反応を利用する場合でも、気液反応もしくは気固反応を利用しており、気体の形態のまま貯蔵すると、貯蔵気体の容積が極めて大きいために蓄熱密度が低くなる。このため、蓄熱時に生成する気体を凝縮させる等相変化を用いて容積の低減を図るが、これによって生じる生成熱(凝縮熱)を外気に逃がしている。このため、放熱時には、再度気体を生じさせるために、外部から新たな熱エネルギーを投入する必要がある。従って、従来の化学蓄熱システムにおいて、蓄熱できる熱エネルギーは、原理的に、蓄熱された熱エネルギーから放熱時の反応のために必要とされる熱エネルギー(熱損失)を差し引いた値になる。 On the other hand, chemical heat storage is a heat storage technique that uses reaction heat from a reversible chemical reaction. Chemical heat storage includes an adsorption system, a hydrogen storage alloy system, an organic reaction system, and an inorganic reaction system, depending on the chemical reaction used. Conventional chemical heat storage uses gas-liquid reaction or gas-solid reaction regardless of any of the above chemical reactions. If stored in the form of a gas, the stored gas has a very large volume, so the heat storage density Becomes lower. For this reason, the volume is reduced by using an equiphase change that condenses the gas generated during heat storage, but the generated heat (condensation heat) generated thereby is released to the outside air. For this reason, at the time of heat dissipation, in order to generate gas again, it is necessary to input new heat energy from the outside. Therefore, in the conventional chemical heat storage system, the heat energy that can be stored is, in principle, a value obtained by subtracting the heat energy (heat loss) required for the reaction during heat release from the stored heat energy.
例えば、特許文献1では、このような課題に対して、図6に示すように、固体の無機無水物と水蒸気とが反応して固体の水和物が生成される反応を利用した化学蓄熱が開示されており、さらに、気体の水蒸気の凝縮によって生じる生成熱(凝縮熱)を蓄熱の熱源であるヒートポンプに回収することが開示されている。 For example, in Patent Document 1, for such a problem, as shown in FIG. 6, chemical heat storage using a reaction in which a solid inorganic anhydride and water vapor react to generate a solid hydrate is performed. Further, it is disclosed that heat generated by condensation of gaseous water vapor (condensation heat) is recovered by a heat pump that is a heat source for heat storage.
図6は、特許文献1における従来の化学蓄熱システムの構成図である。この中でヒートポンプは従来と全く同一である。化学蓄熱装置は反応材15を収納する第一容器13、被反応材16を収納する第二容器14から成り、バルブ18を有する蒸気移動管17によって連結されている。また、反応材15中には熱交換器9が設けてあり、圧縮機6の吐出側パイプ12−a部に設けた熱交換器11と、ポンプ10を有するパイプ23、23’によって循環路を構成するように連結されている。また、被反応材16中には熱交換器19が設けてあり、圧縮機6の吸込側パイプ12−b部に設けた熱交換器22と、ポンプ20を有するパイプ21、21’によって循環路を構成するように連結されている。反応材15としては、ゼオライト、塩化カルシウム2水塩CaCl2・2H2O、硫化ナトリウムNa2S、被反応材16としては水、メタノール等が用いられる。反応材15と被反応材16とを反応させつつ熱を取り出し、蓄熱時には加熱しつつ両者を分解して再生して用いるものである。
しかしながら、上記従来の化学蓄熱システムでは、ヒートポンプ回路を利用して蓄熱材を加熱するため、加熱側の熱媒体が入口側から出口側に向かって温度低下していくことに伴い、この温度変化に対応して蓄熱材内部に温度分布が形成される。このため、高温側の蓄熱材から脱離した水蒸気が、低温側の蓄熱材で凝縮して、蓄熱材の水和物濃度を変化させるため、蓄熱・放熱サイクルを繰り返すうちに、所定の蓄熱密度を確保できなくなるという課題があった。 However, in the above conventional chemical heat storage system, the heat storage material is heated using a heat pump circuit. Therefore, as the temperature of the heat medium on the heating side decreases from the inlet side to the outlet side, this temperature change occurs. Correspondingly, a temperature distribution is formed inside the heat storage material. For this reason, the water vapor desorbed from the high temperature side heat storage material is condensed by the low temperature side heat storage material and changes the hydrate concentration of the heat storage material. There was a problem that it could not be secured.
本発明は、上記従来の課題を解決する蓄熱システムを提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a heat storage system that solves the above-described conventional problems.
上記従来の課題を解決するため、本発明の蓄熱システムは、蓄熱材から水分子を気化させて脱離する蓄熱工程を含む蓄熱方法を行い、蓄熱材を加熱する熱媒体を昇温させるヒートポンプ回路と、蓄熱材を収容し、蓄熱材の上部に空間を有する蓄熱ユニットを複数段積層した蓄熱槽と、蓄熱ユニットを貫通する熱媒体流路と、積層した蓄熱ユニットの空間を連通する複数の水蒸気経路とを備え、同一の空間内に配置された水蒸気経路のうち、高温側の蓄熱材を貫通する水蒸気経路の開口面積が、低温側の蓄熱材を貫通する水蒸気経路の開口面積より小さいことを特徴としている。 In order to solve the above-described conventional problems, the heat storage system of the present invention performs a heat storage method including a heat storage step of vaporizing and desorbing water molecules from the heat storage material, and heat pump circuit that raises the temperature of the heat medium that heats the heat storage material And a heat storage tank in which a plurality of heat storage units having a space above the heat storage material are stacked, a heat medium passage that penetrates the heat storage unit, and a plurality of water vapors that communicate the space of the stacked heat storage units And the opening area of the water vapor path that penetrates the high temperature side heat storage material is smaller than the opening area of the water vapor path that penetrates the low temperature side heat storage material among the water vapor paths arranged in the same space. It is a feature.
また、本発明の蓄熱システムは、低温側の蓄熱材を貫通する水蒸気経路の開口面積が、水蒸気経路の蓄熱材に貫通している部分の断面積より大きいことを特徴としている。 Further, the heat storage system of the present invention is characterized in that the opening area of the water vapor path penetrating the low temperature side heat storage material is larger than the cross-sectional area of the portion penetrating the heat storage material of the water vapor path.
また、本発明の蓄熱システムは、水和物と溶質が水和物の無水物である水溶液との固液共存状態である蓄熱材を水和物の相変化温度以上になるように加熱し、水和物の水分子の一部あるいは全部が脱離した固体と溶質が水和物の無水物である水溶液との固液共存状態とし、固液共存状態から水を分離する蓄熱方法を行うことを特徴としている。 In addition, the heat storage system of the present invention heats the heat storage material in a solid-liquid coexistence state with an aqueous solution in which the hydrate and the solute are anhydrous hydrates so as to be higher than the phase change temperature of the hydrate, A heat storage method that separates water from the solid-liquid coexistence state with a solid-liquid coexistence state of a solid from which some or all of the water molecules of the hydrate are desorbed and an aqueous solution in which the solute is an anhydride of the hydrate. It is characterized by.
また、本発明の蓄熱システムは、水和物である蓄熱材を固相状態から相変化温度以上になるように加熱し、溶質が水和物の無水物である水溶液とし、水溶液から水を分離する蓄熱方法を行うことを特徴としている。 In addition, the heat storage system of the present invention heats the heat storage material, which is a hydrate, from the solid phase state to a temperature higher than or equal to the phase change temperature, and separates water from the aqueous solution by forming an aqueous solution in which the solute is an anhydrous hydrate It is characterized by performing a heat storage method.
さらに、本発明の蓄熱システムは、水和物と溶質が水和物の無水物である水溶液との固液共存状態である蓄熱材を水和物の相変化温度以上になるように加熱し、溶質が水和物の無水物である水溶液とし、水溶液から水を分離する蓄熱方法を行うことを特徴としている。 Furthermore, the heat storage system of the present invention heats the heat storage material in a solid-liquid coexistence state with an aqueous solution in which the hydrate and the solute are anhydrous hydrates so as to be equal to or higher than the phase change temperature of the hydrate, A heat storage method for separating water from the aqueous solution is performed by using an aqueous solution in which the solute is an anhydrous hydrate.
本発明によると、顕熱と潜熱による蓄熱を行い、さらに、放熱過程において放熱反応促進のための新たな熱エネルギーの投入を必要としない化学蓄熱を可能にするとともに、低温域(100℃以下)において高い蓄熱密度を実現できる。 According to the present invention, heat storage is performed by sensible heat and latent heat, and further, chemical heat storage that does not require input of new heat energy for promoting heat release reaction in the heat release process is possible, and a low temperature range (100 ° C. or lower). High heat storage density can be realized.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、従来から広く採用されている公知の手段については、詳細な説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, detailed descriptions of known means that have been widely employed are omitted.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1にかかる蓄熱システムの構成図である。本発明の実施の形態1の蓄熱システムは、ヒートポンプ回路と、蓄熱槽106から構成される。ヒートポンプ回路は、圧縮機101、放熱器102、膨張手段103、第1の蒸発器104、第2
の蒸発器105より構成される。蓄熱槽106は、蓄熱ユニット110を鉛直方向に複数段積層した構成である。それぞれの蓄熱ユニット110は、蓄熱材107を収容する部分と、その上部に設けた空間108とを有する。蓄熱槽106には、放熱時に蓄熱材107と反応させるための水を供給するため、それぞれの蓄熱ユニット110に接合させた水供給経路109を備えている。また、蓄熱槽106内には、蓄熱時に蓄熱材107を加熱するための熱媒体が流れる伝熱管111と、蓄熱材107内部の伝熱を促進するための第1のフィン112と、蓄熱時に蓄熱材107から脱離した水蒸気が流通する第1の水蒸気経路113と、水蒸気による蓄熱材107の加熱を促進するための第2のフィン114が設置されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a heat storage system according to the first exemplary embodiment of the present invention. The heat storage system according to Embodiment 1 of the present invention includes a heat pump circuit and a heat storage tank 106. The heat pump circuit includes a compressor 101, a
The evaporator 105 is configured. The heat storage tank 106 has a configuration in which a plurality of heat storage units 110 are stacked in the vertical direction. Each of the heat storage units 110 has a portion for storing the
次に、本発明の実施の形態1にかかる蓄熱システムの動作について説明する。ここでは、蓄熱材として、硫酸マグネシウム・7水和物を用いる。図2は、酢酸マグネシウムの濃度を横軸にして、縦軸に温度を表示し、その濃度、温度における状態を示す状態図である。 Next, operation | movement of the thermal storage system concerning Embodiment 1 of this invention is demonstrated. Here, magnesium sulfate heptahydrate is used as the heat storage material. FIG. 2 is a state diagram in which the horizontal axis represents the concentration of magnesium acetate, the temperature is displayed on the vertical axis, and the concentration and temperature are shown.
まず、蓄熱過程について説明する。図2に示すように、蓄熱運転の開始時には、硫酸マグネシウム・7水和物は室温に於いて、固体である。硫酸マグネシウム・7水和物を加熱することにより、約50℃において、硫酸マグネシウムのモル分率が高まった固体と、溶質が硫酸マグネシウムである水溶液とが共存する固液共存状態に相変化する。このとき、大きな吸熱が起こる。引き続き、蓄熱材を約80℃まで昇温する(工程A)。さらに、加熱することにより、固液共存状態から水が脱離(蒸発)し、硫酸マグネシウムのモル分率が高まった固体状態となり、蓄熱運転を終了する(工程B)。このときにも相変化時と同様に、大きな吸熱が起こる。このような2回の大きな吸熱により、大きな蓄熱密度を実現することができる。 First, the heat storage process will be described. As shown in FIG. 2, at the start of the heat storage operation, magnesium sulfate heptahydrate is a solid at room temperature. By heating magnesium sulfate heptahydrate, the phase changes to a solid-liquid coexistence state in which a solid with an increased magnesium sulfate molar fraction and an aqueous solution having a solute of magnesium sulfate coexist at about 50 ° C. At this time, a large endotherm occurs. Subsequently, the temperature of the heat storage material is raised to about 80 ° C. (Step A). Further, by heating, water is desorbed (evaporated) from the solid-liquid coexistence state to become a solid state in which the molar fraction of magnesium sulfate is increased, and the heat storage operation is finished (step B). At this time, as in the phase change, a large endotherm occurs. A large heat storage density can be realized by such two large heat absorptions.
次に、放熱過程について説明する。放熱過程(工程C、D)は、上記蓄熱過程(工程A、B)が終了した状態から開始される。工程Bでの、硫酸マグネシウムのモル分率が高まった固体状態に、水を供給することにより、硫酸マグネシウムのモル分率が高まった固体と溶質が硫酸マグネシウムである水溶液からなる固液共存状態となり、このときに大きな発熱が起こる(工程C)。さらに、冷却することにより、約50℃において、固体に相変化し、大きな発熱が起こる(工程D)。 Next, the heat dissipation process will be described. The heat dissipation process (process C, D) is started from the state where the heat storage process (process A, B) is completed. By supplying water to the solid state in which the molar fraction of magnesium sulfate in Step B is increased, a solid-liquid coexistence state consisting of a solid in which the molar fraction of magnesium sulfate is increased and an aqueous solution in which the solute is magnesium sulfate is obtained. At this time, a large exotherm occurs (step C). Furthermore, by cooling, at about 50 ° C., the phase changes to a solid and a large exotherm occurs (step D).
次に、図2の濃度、温度変化を、蓄熱システム上での動作に照らし合わせながら説明する。 Next, the concentration and temperature changes in FIG. 2 will be described in light of the operation on the heat storage system.
まず、蓄熱槽106内の空間108と、第1の水蒸気経路113と、第2の水蒸気経路115と、蓄熱材107としての硫酸マグネシウム・7水和物から脱離した水を貯蔵するタンク116内を、真空ポンプ117を運転することで減圧状態にしてから、蓄熱運転を開始する。
First, the space 108 in the heat storage tank 106, the first water vapor path 113, the second water vapor path 115, and the inside of the tank 116 that stores water desorbed from magnesium sulfate heptahydrate as the
蓄熱時には、ヒートポンプ回路の放熱器102において、高温、高圧冷媒との熱交換により昇温された熱媒体としての水が、熱媒体流路120を経由して、蓄熱槽106の上部に供給される。蓄熱槽106に供給された水(熱媒体)は伝熱管111を流通して、蓄熱槽106の下部から取り出され、再度、ヒートポンプ回路の放熱器102に循環される。
At the time of heat storage, water as a heat medium heated by heat exchange with the high-temperature and high-pressure refrigerant in the
ここで、伝熱管111を流通する水(熱媒体)が、伝熱管111の壁および第1のフィン112を介して蓄熱材107を加熱することで、蓄熱材107は、水(熱媒体)が供給される上部から順に昇温される。約50℃において、大きな吸熱が起こり、硫酸マグネシウムのモル分率が高まった固体と溶質が硫酸マグネシウムである水溶液からなる固液共存状態に相変化し、その後も引き続き、約80℃まで昇温される。
Here, the water (heat medium) flowing through the heat transfer tube 111 heats the
さらに、加熱することにより、固液共存状態の蓄熱材107から水が脱離し、硫酸マグネシウムのモル分率が高まった固体状態となる。このとき、鉛直方向に複数段積層した蓄熱ユニット110上段側の蓄熱材107の温度よりも下段側の蓄熱材107の温度の方が低く、さらに下段側の蓄熱材107の温度よりも第2の蒸発器105に流入した時点での蓄熱材の温度(0〜20℃)の方が低くなっていることから、蓄熱材107から脱離した水蒸気は凝縮され、第1の水蒸気経路113を流通した後、第2の蒸発器105において水となる。これによって、真空ポンプ117の運転を停止しても、減圧状態が維持される。
Further, by heating, water is desorbed from the
蓄熱材107から脱離した水蒸気は、一部が第1の水蒸気経路113を経由する過程で、第1の水蒸気経路113の壁や第2のフィン114を介して、下段側の蓄熱材107に対して放熱することにより凝縮する。すなわち、このことは上段側の蓄熱材107で工程Bが行われ、このとき蓄熱材107から脱離した水蒸気の凝縮熱を利用して、下段側の蓄熱材107を加熱して工程Aを行うことを意味している。このようにして、水から得られた熱量を高い効率で系内に蓄熱することができる。さらに、第1の水蒸気経路113で凝縮しきれなかった水蒸気は、第2の水蒸気経路115を経由する過程での大気への放熱や、第2の蒸発器105における冷媒との熱交換により、凝縮されてタンク116内に貯蔵される。
The water vapor desorbed from the
また、放熱時には、水供給経路109から、蓄熱ユニット110の蓄熱材107に対して下段から順に蓄熱材107と反応させるために、蓄熱槽106の下部に熱媒体としての水が供給される。蓄熱槽106に供給された水は伝熱管111を流通して、蓄熱槽106の上部から取り出され、給湯等の用途に供せられる。
Further, at the time of heat dissipation, water as a heat medium is supplied from the water supply path 109 to the lower part of the heat storage tank 106 in order to cause the
上記のように、硫酸マグネシウムのモル分率が高まった固体状態に水を供給することにより、硫酸マグネシウムのモル分率が高まった固体と、溶質が硫酸マグネシウムである水溶液とからなる固液共存状態となったとき、および、約50℃において、固体に相変化したときに、大きな発熱が起こる。この発熱を、伝熱管111を流通する熱媒体たる水に、伝熱管111の壁および第1のフィン112を介して放熱する。これによって、蓄熱槽106の下側から上側に流通する過程で伝熱管111を流通する水を昇温する。 As described above, by supplying water to a solid state in which the molar fraction of magnesium sulfate is increased, a solid-liquid coexistence state consisting of a solid in which the molar fraction of magnesium sulfate is increased and an aqueous solution in which the solute is magnesium sulfate A large exotherm occurs when and when the phase changes to a solid at about 50 ° C. The generated heat is radiated to water, which is a heat medium flowing through the heat transfer tube 111, through the wall of the heat transfer tube 111 and the first fins 112. Thereby, the temperature of the water flowing through the heat transfer tube 111 is raised in the process of flowing from the lower side to the upper side of the heat storage tank 106.
次に、本発明の実施の形態1の蓄熱装置の第1の水蒸気経路113の形状の特徴とその作用について説明する。 Next, the characteristics of the shape of the first water vapor path 113 of the heat storage device according to the first embodiment of the present invention and the operation thereof will be described.
蓄熱時に、熱媒体たる水は、伝熱管111の中を、蓄熱槽106の入口側から出口側に流通するのに伴って、温度低下していく。この温度変化に対応して複数の蓄熱ユニット110間の蓄熱材107に温度差が発生する。このため、高温側の蓄熱材107から脱離(蒸発)した水蒸気が、低温側の蓄熱材107で凝縮すると、蓄熱材107の水和物濃度が変化し、所定の蓄熱密度を確保できなくなるという問題が発生する恐れがある。また、上記問題は、蓄熱・放熱サイクルを繰り返すうちに、特に大きな問題となる恐れがある。
At the time of heat storage, the temperature of the water as the heat medium decreases as it flows through the heat transfer tube 111 from the inlet side to the outlet side of the heat storage tank 106. Corresponding to this temperature change, a temperature difference occurs in the
上記問題を解決するために、本実施の形態1の蓄熱装置は、第1の水蒸気経路113が特有の形状を有している。 In order to solve the above problem, in the heat storage device according to the first embodiment, the first water vapor path 113 has a specific shape.
図3は、蓄熱槽106内の一部の蓄熱ユニット110を拡大した第1の水蒸気経路113の構成図である。蓄熱時には、上側の蓄熱ユニット110は高温であり、下側の蓄熱ユニット110は低温である。上側(高温側)の蓄熱材107を貫通する第1の水蒸気経路113aの下部の空間108a内における第1の開口部118は絞り構造になっており、下側(低温側)の蓄熱材107を貫通する第1の水蒸気経路113bの上部の空間108
a内における第2の開口部119は、開き構造となっている。
FIG. 3 is a configuration diagram of the first water vapor path 113 in which a part of the heat storage units 110 in the heat storage tank 106 is enlarged. At the time of heat storage, the upper heat storage unit 110 has a high temperature, and the lower heat storage unit 110 has a low temperature. The
The
このように、第1の開口部118の面積を小さくすることにより、上記第1の開口部118から流出する水蒸気の流速を向上させることができる。また、水蒸気の流速を向上させることにより、水蒸気の粘性により、周囲の流体がこの流れに引き込まれる作用が得られる。
Thus, by reducing the area of the
さらに、本実施の形態1では、上記第1の開口部118の周囲に、開口面積の大きい第2の開口部119を配置する構成がとられている。この構成は、空間108aより第1の水蒸気経路113bへの水蒸気の流入に対する抵抗として作用する。
Further, in the first embodiment, the
したがって、第1の開口部118から流れの速い水蒸気が流出することで、空間108aに存在する第1の開口部118周辺の水蒸気量が減少することになり、第1の開口部118周辺の空間108aに対して圧力が低い領域が形成される。このような機構により、空間108aから第1の水蒸気経路113b側に水蒸気が流れ込むため、高温側の蓄熱材107から脱離した水蒸気が、低温側の蓄熱材107で凝縮して、蓄熱材107の水和物濃度が変化することを抑制することができる。このため、蓄熱・放熱サイクルを繰り返しても、所定の蓄熱密度を確保することができる。
Therefore, when the fast-flowing water vapor flows out from the
また、副次的な効果ではあるが、第2の開口部119を図3のような開き構造とすることにより、蓄熱材107から水蒸気が脱離する際に、沸騰による溶液の飛散が生じても、第1の水蒸気流路113b内に流入することを防止できる。
Moreover, although it is a side effect, when the
なお、本実施の形態1では、第1の開口部118、第2の開口部119を図3の構成としているが、これに限定されるものではなく、図4、図5に示す第1の開口部118、第2の開口部119を任意に組み合わせて使用しても、上記と同様の効果が得られるものである。
In the first embodiment, the
また、蓄熱材107として、硫酸マグネシウム・7水和物を用いているが、これに限定されるものではない。蓄熱材107として用いられる水和物は、塩化物、臭化物、ヨウ化物、水酸化物、硝酸化物、硫酸化物、チオ硫酸化物、リン酸化物、ホウ酸化物および酢酸化物からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物であっても良い。上記化合物であれば、硫酸マグネシウムを36重量%〜53重量%の範囲で含有し、残りが水からなる組成物、チオ硫酸ナトリウムを52重量%〜75重量%の範囲で含有し、残りが水からなる組成物、塩化カルシウムを47重量%〜64重量%の範囲で含有し、残りが水からなる組成物、臭化カルシウムを58重量〜74重量%の範囲で含有し、残りが水からなる組成物、硝酸亜鉛を51重量%〜84重量%の範囲で含有し、残りが水からなる組成物等が好ましい。
Further, although magnesium sulfate heptahydrate is used as the
また、水和物である蓄熱材107を固相状態から相変化温度以上に加熱し、水和物の水分子の一部あるいは全部が脱離した固体と溶質が水和物の無水物である水溶液との固液共存状態とし、固液共存状態から水を分離する蓄熱方法を用いているが、蓄熱材107から水分子を脱離させて蓄熱する工程を含むものであれば、これに限定されるものではない。
In addition, the
さらに、蓄熱材107と水との熱交換を行う構成をフィン・アンド・チューブ熱交換器としているが、上記と同様の効果が得られるものであれば、これに限定されるものではない。
Furthermore, although the structure which performs heat exchange with the
本発明によると、顕熱と潜熱による蓄熱を行い、さらに、放熱過程において放熱反応促
進のための新たな熱エネルギーの投入を必要としない化学蓄熱を可能にするとともに、低温域(100℃以下)において高い蓄熱密度を実現でき、CO2ヒートポンプ等の蓄熱槽を小型化することができる。
According to the present invention, heat storage is performed by sensible heat and latent heat, and further, chemical heat storage that does not require input of new heat energy for promoting heat release reaction in the heat release process is possible, and a low temperature range (100 ° C. or lower). In this case, a high heat storage density can be realized, and a heat storage tank such as a CO 2 heat pump can be downsized.
1 凝縮器
2 蒸発器
3、4 ファン
5 減圧機構
6 圧縮機
9、11、19、22 熱交換器
10、20 ポンプ
12、21、23 パイプ
13 第一容器
14 第二容器
15 反応材
16 被反応材
17 蒸発移動管
18 バルブ
101 圧縮機
102 放熱器
103 膨張手段
104 第1の蒸発器
105 第2の蒸発器
106 蓄熱槽
107 蓄熱材
108 空間
109 水供給経路
110 蓄熱ユニット
111 伝熱管
112 第1のフィン
113 第1の水蒸気経路
114 第2のフィン
115 第2の水蒸気経路
116 タンク
117 真空ポンプ
118 第1の開口部
119 第2の開口部
120 熱媒体流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Condenser 2 Evaporator 3, 4 Fan 5 Pressure reduction mechanism 6
Claims (5)
請求項1に記載の蓄熱システム。 The opening area of the water vapor path that penetrates the heat storage material on the low temperature side is larger than the cross-sectional area of the portion that penetrates the heat storage material of the water vapor path,
The heat storage system according to claim 1.
請求項1または2に記載の蓄熱システム。 Heat a heat storage material that is in a solid-liquid coexistence state with an aqueous solution in which the hydrate and solute are anhydrous hydrates so that the temperature of the hydrate exceeds the phase change temperature of the hydrate. A solid-liquid coexistence state of an all-solid-dissociated solid and an aqueous solution in which the solute is a hydrate anhydride, and a heat storage method is performed to separate water from the solid-liquid coexistence state.
The heat storage system according to claim 1 or 2.
請求項1または2に記載の蓄熱システム。 A heat storage material that is a hydrate is heated to a temperature higher than a phase change temperature from a solid phase, and an aqueous solution in which a solute is an anhydride of a hydrate is performed, and a heat storage method is performed to separate water from the aqueous solution.
The heat storage system according to claim 1 or 2.
請求項1または2に記載の蓄熱システム。 Heat the heat storage material that is in a solid-liquid coexistence state with an aqueous solution in which the hydrate and solute are anhydrous hydrates so that the temperature is higher than the phase change temperature of the hydrate, and the solute is the anhydrous hydrate. A heat storage method for separating the water from the aqueous solution,
The heat storage system according to claim 1 or 2.
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