JP5276865B2 - Heat storage device using chemical heat storage material composite and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、化学蓄熱材を含む化学蓄熱材複合体を用いた蓄熱装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a heat storage device using a chemical heat storage material composite including a chemical heat storage material and a method for manufacturing the same.
従来から、化学蓄熱を利用する化学蓄熱材及びそれを利用した化学蓄熱システムが知られている。
例えば、特許文献1では、0.3〜4mmの範囲の結晶性の石灰石を850〜1100℃の範囲で所定時間加熱した後、500〜600℃の範囲で所定時間加熱することにより、多数の気孔を生成した生石灰を得る化学蓄熱材及びその製造方法が開示されている。
また、特許文献2では、多孔性カプセル内に粉体化学蓄熱材を収容した蓄熱装置が開示されている。また、特許文献3では、耐熱性多孔質体の筒状体内に粉体化学蓄熱材を充填してなる化学蓄熱カプセルが開示されている。
Conventionally, chemical heat storage materials using chemical heat storage and chemical heat storage systems using the same are known.
For example, in Patent Document 1, a large number of pores are obtained by heating crystalline limestone in the range of 0.3 to 4 mm for a predetermined time in the range of 850 to 1100 ° C. and then heating in the range of 500 to 600 ° C. for a predetermined time. A chemical heat storage material for obtaining quicklime that has produced lime and a method for producing the same are disclosed.
Patent Document 2 discloses a heat storage device in which a powder chemical heat storage material is accommodated in a porous capsule. Patent Document 3 discloses a chemical heat storage capsule obtained by filling a powdered chemical heat storage material into a cylindrical body of a heat-resistant porous body.
しかしながら、特許文献1に示される気孔が形成された生石灰を粉体のまま化学蓄熱材として用いた場合、作動中における水和反応及び脱水反応の繰り返しにより、粉体の化学蓄熱材は、体積の膨張及び収縮を繰り返す。そのため、他の粉体と接触して擦れ合うことにより微粉化してしまい、蓄熱システムとしての反応性が低下するという問題があった。 However, when quick lime with pores formed in Patent Document 1 is used as a chemical heat storage material in powder form, the powder chemical heat storage material has a volume of due to repeated hydration and dehydration reactions during operation. Repeat expansion and contraction. For this reason, there is a problem in that the fine powder is formed by contacting and rubbing with other powder, and the reactivity as the heat storage system is lowered.
また、特許文献2及び特許文献3に示す蓄熱システムでは、粉体の微粉化を抑制することができるものの、カプセル封入又は筒状体封入による熱伝導抵抗の増加や伝熱経路の複雑化により、化学蓄熱材の発熱反応による熱を効率よく取り出すことができず、さらに蓄熱反応による熱を効率よく供給することができないという問題があった。 In addition, in the heat storage systems shown in Patent Document 2 and Patent Document 3, although it is possible to suppress the pulverization of the powder, due to the increase in heat conduction resistance and the complexity of the heat transfer path due to encapsulation or cylindrical body encapsulation, There was a problem that heat generated by the exothermic reaction of the chemical heat storage material could not be taken out efficiently, and furthermore heat generated by the heat storage reaction could not be supplied efficiently.
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、蓄熱・放熱性能及び伝熱性能に優れ、耐久性の高い化学蓄熱材複合体を用いた蓄熱装置及びその製造方法を提供しようとするものである。 The present invention, such conventional been made in view of the problems, is excellent in heat storage, heat radiation performance and heat transfer performance, and to provide a heat storage device and a manufacturing method thereof using a highly durable chemical heat storage material complex To do.
参考発明は、粉体の化学蓄熱材と、該化学蓄熱材に隣接して配置した発泡膨張性材料を所定の発泡開始処理を施すことにより発泡膨張させてなる発泡膨張材とを含有することを特徴とする化学蓄熱材複合体にある。 The reference invention contains a powdered chemical heat storage material and a foam expansion material obtained by subjecting a foam expansion material disposed adjacent to the chemical heat storage material to foam expansion by applying a predetermined foaming start treatment. It is in the characteristic chemical heat storage material composite .
参考発明の化学蓄熱材複合体は、化学蓄熱材と発泡膨張性材料を発泡膨張させてなる発泡膨張材とにより構成されている。したがって、例えば、ある所定の空間で上記発泡膨張性材料を発泡膨張させて上記化学蓄熱材複合体を形成した場合には、上記発泡膨張性材料の発泡膨張作用により、上記空間の隙間が埋められると共に上記発泡膨張性材料に隣接して配置された上記化学蓄熱材が上記空間内に強固に保持される。 The chemical heat storage material composite according to the reference invention is composed of a chemical heat storage material and a foam expansion material obtained by foaming and expanding a foam expansion material. Therefore, for example, when the chemical heat storage material composite is formed by foaming and expanding the foam-expandable material in a predetermined space, the space in the space is filled by the foam-expanding action of the foam-expandable material. And the said chemical heat storage material arrange | positioned adjacent to the said foam expansible material is firmly hold | maintained in the said space.
そのため、上記化学蓄熱材複合体は、発泡膨張した上記発泡膨張材によって外部に対する密着性が高くなる。これにより、伝熱性能が高いものとなり、外部との熱交換を良好に行うことができる。
また、上記化学蓄熱材複合体は、発泡膨張した上記発泡膨張材によって上記化学蓄熱材が強固に保持された状態のものとなり、強度が高く、安定した構造を有するものとなる。これにより、蓄熱・放熱に伴う体積の膨張及び収縮によって生じていた上記化学蓄熱材の微粉化を抑制することができ、耐久性の高いものとなる。
Therefore, the chemical heat storage material composite has high adhesion to the outside due to the foamed and expanded foam material. Thereby, heat transfer performance becomes high and heat exchange with the outside can be performed satisfactorily.
In addition, the chemical heat storage material composite is in a state where the chemical heat storage material is firmly held by the foamed and expanded foam material, and has a high strength and a stable structure. Thereby, pulverization of the said chemical heat storage material which had arisen by the expansion | swelling and shrinkage | contraction of the volume accompanying heat storage / heat radiation can be suppressed, and it becomes a durable thing.
また、上記化学蓄熱材複合体は、例えばバネ状に発泡膨張した上記発泡膨張材を含有する。そのため、蓄熱・放熱に伴う上記化学蓄熱材の体積の膨張及び収縮を上記発泡膨張材によって緩和することができ、耐久性の高いものとなる。
また、上記化学蓄熱材複合体は、上記発泡膨張材内部に発泡膨張により形成された空隙を有する。そのため、蓄熱・放熱に伴う反応物・反応生成物の導入排出経路を充分に確保することができる。これにより、蓄熱・放熱に伴う反応物・反応生成物の移動(拡散)阻害を抑制することができ、優れた蓄熱。放熱性能を有するものとなる。
Moreover, the said chemical heat storage material composite contains the said foam expansion material which carried out foam expansion of the spring shape, for example. Therefore, volume expansion and contraction of the chemical heat storage material accompanying heat storage and heat dissipation can be mitigated by the foamed expansion material, and the durability becomes high.
Moreover, the said chemical heat storage material composite has the space | gap formed by the foam expansion inside the said foam expansion material. Therefore, it is possible to sufficiently secure the introduction / discharge path of the reactant / reaction product accompanying heat storage / heat radiation. Thereby, the movement (diffusion) inhibition of the reaction product and reaction product accompanying heat storage and heat dissipation can be suppressed, and excellent heat storage. It will have heat dissipation performance.
このように、参考発明によれば、蓄熱・放熱性能及び伝熱性能に優れ、耐久性の高い化学蓄熱材複合体を提供することができる。 Thus, according to the reference invention , it is possible to provide a chemical heat storage material composite having excellent heat storage / heat dissipation performance and heat transfer performance and high durability.
第1の発明は、蓄熱材収容部を区画する壁体と、
上記蓄熱材収容部に収容された化学蓄熱材複合体とを有し、
該化学蓄熱材複合体は、粉体の化学蓄熱材と発泡膨張材とを含有し、
上記壁体は、管状体である内管と外管とよりなる二重管構造を有すると共に上記内管と上記外管との間に上記蓄熱材収容部を形成しており、
上記内管及び上記外管の少なくとも一方は、流体が流通可能な細孔が多数設けられていることを特徴とする蓄熱装置にある(請求項1)。
1st invention , the wall which divides a thermal storage material accommodating part,
A chemical heat storage material composite housed in the heat storage material housing portion,
The chemical heat storage material composite contains a powder chemical heat storage material and a foam expansion material,
The wall body has a double tube structure composed of an inner tube and an outer tube which are tubular bodies, and the heat storage material accommodation portion is formed between the inner tube and the outer tube,
At least one of the inner tube and the outer tube, in the heat storage apparatus characterized by pores can flow fluid is provided a number (claim 1).
本発明の蓄熱装置は、上記壁体に区画された上記蓄熱材収容部に、上記参考発明の伝熱性能に優れ、耐久性の高い化学蓄熱材複合体が収容されている。したがって、例えば、上記壁体に区画された上記蓄熱材収容部で上記発泡膨張性材料を発泡膨張させて上記化学蓄熱材複合体を形成した場合には、上記発泡膨張性材料の発泡膨張作用により、上記蓄熱材収容部の隙間が埋められると共に上記発泡膨張性材料に隣接して配置された上記化学蓄熱材が上記蓄熱材収容部内に強固に保持される。 In the heat storage device of the present invention, a chemical heat storage material composite having excellent heat transfer performance and high durability of the reference invention is stored in the heat storage material storage section partitioned by the wall body. Therefore, for example, when the chemical expansion material is formed by foaming and expanding the foam-expandable material in the heat storage material accommodation section partitioned by the wall body, the foam-expandable material has a foam expansion action. The chemical heat storage material disposed adjacent to the foam expandable material is firmly held in the heat storage material storage portion while the gap of the heat storage material storage portion is filled.
そのため、上記化学蓄熱材複合体は、発泡膨張した上記発泡膨張材によって上記壁体に対する密着性が高くなる。これにより、伝熱性能が高いものとなり、上記壁体を介して熱交換を良好に行うことができる。その結果、上記蓄熱装置は、蓄熱システムとしての性能が高いものとなる。
また、上記化学蓄熱材複合体は、発泡膨張した上記発泡膨張材によって上記化学蓄熱材が強固に保持された状態のものとなり、強度が高く、安定した構造を有するものとなる。これにより、蓄熱・放熱に伴う体積の膨張及び収縮によって生じていた上記化学蓄熱材の微粉化を抑制することができる。その結果、上記蓄熱装置は、長期間に渡って安定した蓄熱効果を得ることができる耐久性の高いものとなる。
Therefore, the chemical heat storage material composite has high adhesion to the wall body due to the foamed and expanded foam material. Thereby, it becomes a thing with high heat-transfer performance, and heat exchange can be performed favorably through the said wall body. As a result, the heat storage device has high performance as a heat storage system.
In addition, the chemical heat storage material composite is in a state where the chemical heat storage material is firmly held by the foamed and expanded foam material, and has a high strength and a stable structure. Thereby, pulverization of the said chemical heat storage material which had arisen by the expansion and contraction of the volume accompanying heat storage / heat radiation can be suppressed. As a result, the heat storage device is highly durable and can obtain a stable heat storage effect over a long period of time.
また、上記化学蓄熱材複合体は、例えばバネ形状等に発泡膨張した上記発泡膨張材を含有する。そのため、蓄熱・放熱に伴う上記化学蓄熱材の体積の膨張及び収縮を上記発泡膨張材によって緩和することができる。これにより、上記蓄熱装置は、耐久性の高いものとなる。
また、上記化学蓄熱材複合体は、上記発泡膨張材内部に発泡膨張により形成された空隙を有する。そのため、蓄熱・放熱に伴う反応物・反応生成物の導入排出経路を充分に確保することができる。これにより、蓄熱・放熱に伴う反応物・反応生成物の移動(拡散)阻害を抑制することができ、優れた蓄熱・放熱性能を有するものとなる。その結果、上記蓄熱装置は、蓄熱システムとしての性能が高いものとなる。
Moreover, the said chemical heat storage material composite contains the said foam expansion material which carried out foam expansion of the spring shape etc., for example. Therefore, the expansion and contraction of the volume of the chemical heat storage material accompanying heat storage and heat dissipation can be mitigated by the foamed expansion material. Thereby, the said heat storage apparatus becomes a thing with high durability.
Moreover, the said chemical heat storage material composite has the space | gap formed by the foam expansion inside the said foam expansion material. Therefore, it is possible to sufficiently secure the introduction / discharge path of the reactant / reaction product accompanying heat storage / heat radiation. Thereby, the movement (diffusion) inhibition of the reaction product and reaction product accompanying heat storage and heat dissipation can be suppressed, and excellent heat storage and heat dissipation performance can be obtained. As a result, the heat storage device has high performance as a heat storage system.
このように、本発明によれば、蓄熱・放熱性能及び伝熱性能に優れ、耐久性の高い蓄熱装置を提供することができる。 Thus, according to the present invention, it is possible to provide a heat storage device that is excellent in heat storage / heat dissipation performance and heat transfer performance and has high durability.
第2の発明は、上記第1の発明の蓄熱装置を製造する方法であって、
上記化学蓄熱材及び発泡膨張性材料を上記壁体により区画された上記蓄熱材収容部に収容する収容工程と、
上記発泡膨張性材料を所定の発泡開始処理を施すことにより発泡膨張させ、上記化学蓄熱材を上記発泡膨張材によって固定してなる上記化学蓄熱材複合体を形成する固定工程とを有することを特徴とする蓄熱装置の製造方法にある(請求項13)。
A second invention is a method of manufacturing the heat storage device of the first invention ,
A housing step of housing the chemical heat storage material and the foam expandable material in the heat storage material housing section partitioned by the wall; and
And a fixing step of forming the chemical heat storage material composite by foaming and expanding the foam expandable material by performing a predetermined foaming start treatment, and fixing the chemical heat storage material with the foam expansion material. The method of manufacturing a heat storage device is as follows ( claim 13 ).
本発明の蓄熱装置の製造方法は、上記収容工程において、上記化学蓄熱材及び上記発泡膨張性材料を上記蓄熱材収容部に収容し、上記固定工程において、上記発泡膨張性材料を所定の発泡開始処理を施すことにより発泡膨張させ、上記化学蓄熱材を上記発泡膨張材によって固定し、上記化学蓄熱材複合体を形成する。これにより、本発明の製造方法によれば、上述したごとく、蓄熱・放熱性能及び伝熱性能に優れ、耐久性の高い蓄熱装置を得ることができる。 In the method for manufacturing a heat storage device of the present invention, the chemical heat storage material and the foam expandable material are stored in the heat storage material storage section in the storage step, and the foam expandable material is started to be foamed in the fixing step. The chemical heat storage material is fixed by the foam expansion material to form the chemical heat storage material composite. Thereby, according to the manufacturing method of this invention, as above-mentioned, it is excellent in heat storage and heat dissipation performance and heat transfer performance, and can obtain the heat storage apparatus with high durability.
第1の発明において、上記発泡膨張材は、上記化学蓄熱材に隣接して配置した発泡膨張性材料を所定の発泡開始処理を施すことにより発泡膨張させてなることが好ましい(請求項2)。
また、上記化学蓄熱材複合体は、上記化学蓄熱材を含有する層と上記発泡膨張材を含有する層とを積層させた二層構造よりなることが好ましい(請求項3)。
この場合には、発泡膨張した上記発泡膨張材によって上記化学蓄熱材の層を所定の位置に強固に保持することができる。そして、特に、上記化学蓄熱材の層を熱伝達すべき面に近接して配置することにより、伝熱性能を高めることができる。
In the first aspect of the present invention, it is preferable that the expanded foam material is expanded by subjecting the expanded foam material disposed adjacent to the chemical heat storage material to a predetermined expansion start process.
Furthermore, the chemical heat storage material composite is preferably made of a two-layer structure and a layer obtained by laminating containing layer and the foam expansion material containing the chemical heat storage material (claim 3).
In this case, the layer of the chemical heat storage material can be firmly held in a predetermined position by the foamed and expanded material. In particular, the heat transfer performance can be enhanced by disposing the chemical heat storage material layer close to the surface to which heat is to be transferred.
また、上記化学蓄熱材複合体は、上記化学蓄熱材と上記発泡膨張性材料との混合物における該発泡膨張性材料を発泡膨張させてなる構造とすることもできる(請求項4)。
この場合には、発泡膨張した上記発泡膨張材によって上記化学蓄熱材をより強固に保持することができる。
Further, the chemical heat storage material composite may have a structure obtained by foaming and expanding the foam expandable material in a mixture of the chemical heat storage material and the foam expandable material ( claim 4 ).
In this case, the chemical heat storage material can be more firmly held by the foamed and expanded foamed material.
また、上記化学蓄熱材複合体には、耐久性をさらに向上させるために、ガラス繊維やアルミナ繊維等のセラミックス繊維を混合してもよい。
また、上記のガラス繊維やアルミナ繊維等のセラミックス繊維は、例えば、上述した二層構造における上記発泡膨張材(発泡膨張性材料)を含有する層に混合してもよいし、上記化学蓄熱材と上記発泡膨張性材料(発泡膨張材)との混合物よりなる混合層に混合してもよい。
The chemical heat storage material composite may be mixed with ceramic fibers such as glass fibers and alumina fibers in order to further improve the durability.
Moreover, the ceramic fibers such as the glass fiber and the alumina fiber may be mixed in a layer containing the foam expansion material (foam expansion material) in the two-layer structure described above, or the chemical heat storage material. You may mix in the mixed layer which consists of a mixture with the said foam expansible material (foam expandable material).
また、上記発泡開始処理は、上記発泡膨張性材料を加熱すること及び/又は上記発泡膨張性材料に過酸化水素水を添加することであることが好ましい(請求項5)。
この場合には、発泡後に不要な物質をほとんど残存させることなく、上記発泡膨張性材料に対する上記発泡開始処理を容易に行うことができる。
Moreover, it is preferable that the said foaming start process is heating the said foam expansible material and / or adding hydrogen peroxide water to the said foam expansible material ( Claim 5 ).
In this case, it is possible to easily perform the foaming start process on the foam-expandable material with almost no unnecessary substance remaining after foaming.
また、上記発泡膨張性材料は、ひる石(バーミキュライト)及び/又は風化黒雲母であることが好ましい(請求項6)。
この場合には、上記発泡膨張性材料を良好に発泡膨張させることができる。特に、ひる石は、厚さが10〜100倍程度に膨張するため、その発泡膨張作用によって上記化学蓄熱材を所定の空間内により一層強固に保持することができる。また、膨張後はバネ形状となるため、上記化学蓄熱材の蓄熱・放熱に伴う体積の膨張及び収縮を吸収して緩和することができる。
Moreover, it is preferable that the said foam expansible material is a vermiculite and / or weathered biotite ( Claim 6 ).
In this case, the foam-expandable material can be foamed and expanded satisfactorily. In particular, since the vermiculite expands to a thickness of about 10 to 100 times, the chemical heat storage material can be held more firmly in a predetermined space by its foam expansion action. Moreover, since it becomes a spring shape after expansion | swelling, it can absorb and relieve | swell the expansion | swelling and shrinkage | contraction of a volume accompanying the thermal storage / radiation of the said chemical thermal storage material.
また、上記化学蓄熱材は、脱水反応に伴って吸熱し、水和反応に伴って放熱する水和反応系化学蓄熱材であることが好ましい(請求項7)。
また、上記化学蓄熱材は、脱水反応に伴って酸化され、水和反応に伴って水酸化される水和反応系化学蓄熱材であることが好ましい(請求項8)。
いずれの場合にも、上記化学蓄熱材複合体は、水和反応及び脱水(逆水和反応)によって蓄熱・放熱を良好に行うことができ、蓄熱システムとしての性能を高めることができる。そして、この場合に必要な水蒸気の流通路を上記発泡膨張材内部に確保することができるので、本発明の構成に最適である。
Furthermore, the chemical heat storage material absorbs heat with the dehydration reaction, it is preferable that the hydration reaction chemical thermal storage medium to the heat radiation with the hydration reaction (Claim 7).
Furthermore, the chemical heat storage material is oxidized with the dehydration reaction, it is preferable that the hydration reaction chemical thermal storage medium that is hydroxylated with the hydration reaction (claim 8).
In any case, the chemical heat storage material composite can perform heat storage and heat dissipation satisfactorily by hydration reaction and dehydration (reverse hydration reaction), and can improve performance as a heat storage system. And since the flow path of the water vapor | steam required in this case can be ensured inside the said foam expansion material, it is optimal for the structure of this invention.
また、上記化学蓄熱材は、無機化合物であることが好ましい(請求項9)。
この場合には、上記化学蓄熱材の蓄熱・放熱反応(水和・脱水反応)に対する材料安定性が高くなる。つまり、使用中の熱履歴によって劣化することがない。そのため、上記化学蓄熱材複合体は、長期間に渡って安定した蓄熱効果を得ることができる。
Moreover, it is preferable that the said chemical heat storage material is an inorganic compound ( Claim 9 ).
In this case, the material stability with respect to the heat storage / heat radiation reaction (hydration / dehydration reaction) of the chemical heat storage material is increased. That is, it does not deteriorate due to the heat history during use. Therefore, the chemical heat storage material composite can obtain a stable heat storage effect over a long period of time.
また、上記化学蓄熱材は、ニッケル化合物、アルミニウム化合物、コバルト化合物、銅化合物及びアルカリ土類金属化合物から選ばれる1種以上の化合物からなることが好ましく(請求項10)、その中でもアルカリ土類金属化合物がより好ましい。
この場合には、上記化学蓄熱材の蓄熱・放熱反応(水和・脱水反応)に対する材料安定性が高くなる。そのため、上記化学蓄熱材複合体は、長期間に渡って安定した蓄熱効果を得ることができる。また、上記化学蓄熱材として環境負荷の小さい安全な材料を用いることのより、製造、使用、リサイクル等を含めた安全性の確保が容易になる。
Furthermore, the chemical heat storage material is a nickel compound, an aluminum compound, a cobalt compound, is preferably composed of one or more compounds selected from copper compounds and alkaline earth metal compounds (Claim 10), an alkaline earth metal among them Compounds are more preferred.
In this case, the material stability with respect to the heat storage / heat radiation reaction (hydration / dehydration reaction) of the chemical heat storage material is increased. Therefore, the chemical heat storage material composite can obtain a stable heat storage effect over a long period of time. In addition, by using a safe material with a small environmental load as the chemical heat storage material, it is easy to ensure safety including manufacturing, use, recycling, and the like.
また、上記化学蓄熱材は、水酸化ニッケル、水酸化アルミニウム、水酸化コバルト、水酸化銅、水酸化バリウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム水和物及び水酸化マグネシウムから選ばれる1種以上の化合物からなることが好ましく(請求項11)、その中でも水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウムがより好ましく、水酸化カルシウムがさらに好ましい。この場合には、上記化学蓄熱材の蓄熱・放熱反応(水和・脱水反応)に対する材料安定性をより一層高めることができ、上記化学蓄熱材複合体の蓄熱効果を長期間に渡って安定して維持することができる。 The chemical heat storage material is made of one or more compounds selected from nickel hydroxide, aluminum hydroxide, cobalt hydroxide, copper hydroxide, barium hydroxide, calcium hydroxide, calcium oxide hydrate and magnesium hydroxide. is preferably made (claim 11), more preferably calcium and magnesium hydroxide are among them, the calcium hydroxide is more preferred. In this case, it is possible to further improve the material stability of the chemical heat storage material with respect to heat storage / radiation reaction (hydration / dehydration reaction), and to stabilize the heat storage effect of the chemical heat storage material composite over a long period of time. Can be maintained.
なお、上記化学蓄熱材としては、上記以外にも、水酸化アルミニウム・マグネシウム(ドロマイト)、水酸化ストロンチウム、アルカリ金属水酸化物(リチウム水酸化物、ナトリウム水酸化物、カリウム水酸化物、ルビジウム水酸化物、セシウム水酸化物等)、遷移金属水酸化物、水酸化鉄、ダイアスポア(AlO(OH))、針鉄鉱(FeO(OH))、アルカリ土類硫酸塩水和物、硫酸カルシウム水和物及びこれらの混合物又は化合物等を用いることもできる。 In addition to the above, the chemical heat storage material is aluminum hydroxide / magnesium (dolomite), strontium hydroxide, alkali metal hydroxide (lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium water). Oxide, cesium hydroxide, etc.), transition metal hydroxide, iron hydroxide, diaspore (AlO (OH)), goethite (FeO (OH)), alkaline earth sulfate hydrate, calcium sulfate hydrate And mixtures or compounds thereof may also be used.
また、上記壁体は、金属材により構成されていることが好ましい(請求項12)。
この場合には、上記化学蓄熱材複合体は、上記壁体を介して熱交換をより一層良好に行うことができる。これにより、上記蓄熱装置の蓄熱システムとしての性能をさらに高めることができる。
Moreover , it is preferable that the said wall body is comprised with the metal material (Claim 12).
In this case, the chemical heat storage material composite can perform heat exchange more favorably through the wall. Thereby, the performance as a heat storage system of the said heat storage apparatus can further be improved.
また、上記壁体は、管状体である。
この場合には、管状体の上記壁体に区画された上記蓄熱材収容部内において、発泡膨張した上記発泡膨張材によって上記蓄熱材収容部の隙間を埋めると共に上記発泡膨張性材料に隣接して配置された上記化学蓄熱材を上記蓄熱材収容部内に強固に保持することができる。
The wall body is a tubular body .
In this case, in the heat storage material accommodation section partitioned by the wall body of the tubular body, the foam expansion material expanded and expanded fills the gap of the heat storage material accommodation section and is disposed adjacent to the foam expansion material. The made chemical heat storage material can be firmly held in the heat storage material housing portion.
また、上記壁体は、内管と外管とよりなる二重管構造を有しており、上記内管及び上記外管の少なくとも一方は、流体が流通可能な細孔が多数設けられている。
この場合には、上記内管及び上記外管のうちの一方の上記壁体を介して蓄熱・放熱に伴う反応物・反応生成物の導入及び排出を行い、もう一方の上記壁体を介して熱交換を行うことができる。これにより、上記蓄熱装置の蓄熱システムとしての性能を高めることができる。
The wall body has a double-pipe structure composed of an inner tube and an outer tube, and at least one of the inner tube and the outer tube is provided with a large number of pores through which fluid can flow. .
In this case, introduction and discharge of reactants and reaction products accompanying heat storage and heat dissipation are performed through one wall of the inner tube and the outer tube, and the other wall is used. Heat exchange can be performed. Thereby, the performance as a heat storage system of the said heat storage apparatus can be improved.
第2の発明において、上記収容工程では、上記化学蓄熱材の層と上記発泡膨張性材料の層とを積層させた二層構造となるように、両者を上記蓄熱材収容部に収容することが好ましい(請求項14)。
この場合には、その後の上記固定工程において、発泡膨張した上記発泡膨張材によって上記化学蓄熱材の層を所定の位置に強固に保持することができる。そして、特に、上記化学蓄熱材の層を熱伝達すべき面(熱交換を行う壁体)に近接して配置することにより、伝熱性能を高めることができる。
2nd invention WHEREIN: In the said accommodation process, both may be accommodated in the said thermal storage material accommodating part so that it may become a two-layer structure which laminated | stacked the said layer of the chemical thermal storage material and the said layer of the foam expansible material. Preferred ( claim 14 ).
In this case, in the subsequent fixing step, the layer of the chemical heat storage material can be firmly held at a predetermined position by the foamed and expanded material. And especially heat transfer performance can be improved by arrange | positioning the layer of the said chemical heat storage material close to the surface (wall body which performs heat exchange) which should transfer heat.
また、上記収容工程では、上記化学蓄熱材及び上記発泡膨張性材料を混合した状態で、上記蓄熱材収容部に収容することが好ましい(請求項15)。
この場合には、その後の上記固定工程において、発泡膨張した上記発泡膨張材によって上記化学蓄熱材をより強固に保持することができる。
Moreover, it is preferable to accommodate in the said thermal storage material accommodating part in the said accommodation process in the state which mixed the said chemical thermal storage material and the said foam expansible material ( Claim 15 ).
In this case, in the subsequent fixing step, the chemical heat storage material can be more firmly held by the foamed and expanded material.
また、上記固定工程における発泡開始処理は、上記発泡膨張性材料を加熱すること及び/又は上記発泡膨張性材料に過酸化水素水を添加することであることが好ましい(請求項16)。
この場合には、発泡後に不要な物質をほとんど残存させることなく、上記発泡膨張性材料に対する上記発泡開始処理を容易に行うことができる。
Further, foaming starts processing in the fixing step is preferably the addition of hydrogen peroxide solution and / or the expandable intumescent material to heat the foamed intumescent material (claim 16).
In this case, it is possible to easily perform the foaming start process on the foam-expandable material with almost no unnecessary substance remaining after foaming.
また、上記加熱は、400〜800℃の温度で行うことが好ましい(請求項17)。
この場合には、上記発泡膨張性材料の発泡を確実に開始することができる。また、上記発泡膨張性材料を良好に発泡膨張させることができる。
Moreover, it is preferable to perform the said heating at the temperature of 400-800 degreeC ( Claim 17 ).
In this case, foaming of the foam expandable material can be reliably started. In addition, the foam-expandable material can be foamed and expanded satisfactorily.
(実施例1)
本発明の実施例にかかる化学蓄熱材複合体並びにそれを用いた蓄熱装置及びその製造方法について、図を用いて説明する。
本例の蓄熱装置10は、図1に示すごとく、化学蓄熱材複合体1と、化学蓄熱材複合体1との熱交換を行うための熱交換器本体2とを備えている。熱交換器本体2は、内管21と外管22とよりなる二重管構造を有する壁体20と、外管22を取り囲む外壁23とを有する。なお、内管21、外管22及び外壁23は、例えばステンレス鋼、アルミニウム等の金属材により構成されている。
Example 1
A chemical heat storage material composite according to an embodiment of the present invention, a heat storage device using the same, and a manufacturing method thereof will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the heat storage device 10 of this example includes a chemical heat storage material complex 1 and a heat exchanger body 2 for performing heat exchange with the chemical heat storage material complex 1. The heat exchanger main body 2 includes a wall body 20 having a double tube structure including an inner tube 21 and an outer tube 22, and an outer wall 23 surrounding the outer tube 22. The inner tube 21, the outer tube 22, and the outer wall 23 are made of a metal material such as stainless steel or aluminum.
同図に示すごとく、内管21と外管22との間は、化学蓄熱材複合体1を収容する蓄熱材収容部32として構成されている。蓄熱材収容部32には、化学蓄熱材複合体1が収容されている。
また、内管21内は、化学蓄熱材複合体1の蓄熱・放熱に伴う反応物・反応生成物としての水蒸気が流通する反応流路31として構成されている。内管21は、流体(水蒸気)が流通可能なメッシュ状となっている。すなわち、蓄熱材収容部32と反応流路31との間は、内管21を介して水蒸気が流通可能になっている。
また、外管22と外壁23との間は、化学蓄熱材複合体1との間で熱交換を行う熱交換媒体としての流体(本例ではガス)が流通する熱交換流路33として構成されている。
As shown in the figure, a space between the inner tube 21 and the outer tube 22 is configured as a heat storage material storage portion 32 that stores the chemical heat storage material composite 1. In the heat storage material storage portion 32, the chemical heat storage material composite 1 is stored.
Further, the inside of the inner pipe 21 is configured as a reaction flow path 31 through which water vapor as a reactant and a reaction product accompanying heat storage and heat dissipation of the chemical heat storage material complex 1 flows. The inner tube 21 has a mesh shape through which fluid (water vapor) can flow. That is, water vapor can flow between the heat storage material accommodation portion 32 and the reaction flow path 31 via the inner pipe 21.
In addition, a space between the outer tube 22 and the outer wall 23 is configured as a heat exchange flow path 33 through which a fluid (a gas in this example) as a heat exchange medium that exchanges heat with the chemical heat storage material composite 1 flows. ing.
また、同図に示すごとく、蓄熱材収容部32に収容されている化学蓄熱材複合体1は、粉体の化学蓄熱材11と発泡膨張材12とを含有するものである。化学蓄熱材複合体1は、外管22に近接して配置された化学蓄熱材11を含有する化学蓄熱材層111と、その他の領域に配置された発泡膨張材12を含有する発泡膨張材層121とを積層させた二層構造よりなる。 Moreover, as shown to the same figure, the chemical thermal storage material composite body 1 accommodated in the thermal storage material accommodating part 32 contains the chemical thermal storage material 11 and the foam expansion material 12 of a powder. The chemical heat storage material composite 1 includes a chemical heat storage material layer 111 containing the chemical heat storage material 11 arranged close to the outer tube 22 and a foam expansion material layer containing the foam expansion material 12 arranged in other areas. It has a two-layer structure in which 121 is laminated.
本例では、化学蓄熱材11は、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)であり、脱水に伴って蓄熱(吸熱)し、水和(水酸化カルシウムへの復原)に伴って放熱(発熱)する。すなわち、化学蓄熱材11は、以下に示す反応で蓄熱・放熱を可逆的に繰り返す。
Ca(OH)2⇔CaO+H2O
さらに、上記の式に蓄熱量、発熱量Qを併せて示すと、以下のようになる。
Ca(OH)2+Q→CaO+H2O
CaO+H2O→Ca(OH)2+Q
In this example, the chemical heat storage material 11 is calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ), stores heat (endothermic) with dehydration, and dissipates heat (exothermic) with hydration (restoration to calcium hydroxide). To do. That is, the chemical heat storage material 11 reversibly repeats heat storage and heat dissipation by the following reactions.
Ca (OH) 2 ⇔CaO + H 2 O
Further, when the heat storage amount and the heat generation amount Q are shown together in the above formula, the following is obtained.
Ca (OH) 2 + Q → CaO + H 2 O
CaO + H 2 O → Ca (OH) 2 + Q
また、発泡膨張材12は、発泡膨張性材料を所定の発泡開始処理を施すことにより発泡膨張させたものである。本例の発泡膨張材12は、発泡膨張性材料としてのバーミキュライト(ひる石)に発泡開始処理として過酸化水素水を添加し、厚さを10〜100倍程度にバネ形状に発泡膨張させたものである。また、発泡膨張材12は、内部に発泡膨張により形成された空隙を有する。 The expanded foam material 12 is obtained by expanding and expanding a foam expandable material by performing a predetermined foam start process. The expanded foam material 12 of this example is obtained by adding hydrogen peroxide water as a foam start process to vermiculite as a foam expandable material, and expanding and expanding it into a spring shape about 10 to 100 times in thickness. It is. Moreover, the foam expansion material 12 has the space | gap formed by foam expansion inside.
また、同図に示すごとく、化学蓄熱材複合体1において、化学蓄熱材層111は、発泡膨張材層121における発泡膨張した発泡膨張材12によって外管22に押し付けられた状態の化学蓄熱材11により構成されている。
一方、発泡膨張材層121は、発泡膨張性材料を発泡膨張してなる発泡膨張材12により構成されている。
Moreover, as shown in the figure, in the chemical heat storage material composite 1, the chemical heat storage material layer 111 is pressed against the outer tube 22 by the foam expansion material 12 expanded and expanded in the foam expansion material layer 121. It is comprised by.
On the other hand, the foam expansion material layer 121 is composed of a foam expansion material 12 formed by foaming and expanding a foam expansion material.
また、同図に示すごとく、蓄熱装置10は、化学蓄熱材11が水酸化カルシウムの状態で熱が供給されると、その熱を反応熱として化学蓄熱材11が酸化されるようになっている。すなわち、蓄熱装置10は、化学蓄熱材11が内管21を通じて反応流路31に水蒸気を排出すると共に脱水反応により酸化カルシウムとなり、反応熱相当の熱を蓄熱する構成となっている。
一方、蓄熱装置10は、酸化カルシウムの状態の化学蓄熱材11に対して反応流路31から内管21を通じて水蒸気が供給されると共に水和反応により水酸化カルシウムとなり、放熱する構成となっている。
Moreover, as shown in the figure, in the heat storage device 10, when the chemical heat storage material 11 is supplied with heat in the state of calcium hydroxide, the chemical heat storage material 11 is oxidized using the heat as reaction heat. . That is, the heat storage device 10 is configured such that the chemical heat storage material 11 discharges water vapor to the reaction channel 31 through the inner tube 21 and becomes calcium oxide by a dehydration reaction to store heat corresponding to the reaction heat.
On the other hand, the heat storage device 10 is configured such that water vapor is supplied from the reaction flow path 31 through the inner tube 21 to the chemical heat storage material 11 in a calcium oxide state and becomes calcium hydroxide by a hydration reaction to dissipate heat. .
また、同図に示すごとく、蓄熱装置10は、化学蓄熱材複合体1における蓄熱時の熱供給は、熱交換流路33を流通する流体(ガス)から外管22を介した熱交換によって化学蓄熱材複合体に熱が供給されるように構成されている。
一方、化学蓄熱材複合体1における放熱時の熱放熱は、化学蓄熱材複合体1から外管22を介した熱交換によって熱交換流路33を流通する流体(ガス)に熱が放熱されるように構成されている。
Further, as shown in the figure, the heat storage device 10 is configured such that the heat supply during the heat storage in the chemical heat storage material complex 1 is performed by heat exchange via the outer tube 22 from the fluid (gas) flowing through the heat exchange flow path 33. Heat is supplied to the heat storage material composite.
On the other hand, the heat radiation at the time of heat radiation in the chemical heat storage material complex 1 is radiated from the chemical heat storage material complex 1 to the fluid (gas) flowing through the heat exchange flow path 33 by heat exchange via the outer tube 22. It is configured as follows.
次に、蓄熱装置10の製造方法について説明する。
本例の蓄熱装置10の製造方法は、図2、図3に示すごとく、化学蓄熱材11及び発泡膨張性材料120を壁体により区画された蓄熱材収容部32に収容する収容工程と、発泡膨張性材料120を所定の発泡開始処理を施すことにより発泡膨張させ、化学蓄熱材11を発泡膨張材12によって固定してなる化学蓄熱材複合体1を形成する固定工程とを有する。
以下、これを詳説する。
Next, a method for manufacturing the heat storage device 10 will be described.
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the manufacturing method of the heat storage device 10 of this example includes a storage step of storing the chemical heat storage material 11 and the foam expandable material 120 in the heat storage material storage section 32 partitioned by the wall, And a fixing step of forming the chemical heat storage material composite 1 formed by expanding and expanding the expandable material 120 by performing a predetermined foaming start process and fixing the chemical heat storage material 11 with the foam expansion material 12.
This will be described in detail below.
まず、化学蓄熱材11として、平均粒子径D=10μm(レーザー回折式測定法、島津製作所製SALD−2000Aによる)の水酸化カルシウム(Ca(OH)2)を準備した。
また、発泡膨張性材料120として、バーミキュライト(ひる石)を準備した。具体的には、厚みが0.2〜0.5mmの板状粒子である南アフリカ産のバーミキュライトを準備した。
First, as the chemical heat storage material 11, calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) having an average particle diameter D = 10 μm (laser diffraction measurement method, using SALD-2000A manufactured by Shimadzu Corporation) was prepared.
Further, vermiculite (palmite) was prepared as the foam expandable material 120. Specifically, South African vermiculite, which is a plate-like particle having a thickness of 0.2 to 0.5 mm, was prepared.
次いで、収容工程では、図2(a)に示すごとく、壁体20における外管22の内壁面に化学蓄熱材11としての水酸化カルシウムを塗布した。
具体的には、平均粒子径約1μmの水酸化カルシウム粉末8gとガラス繊維(繊維径約10μm、平均繊維長5mm)1gとをアルミナ製乳鉢において乳棒を用いて乾式で混合した。その後、水10ccにトルコ産セピオライト1gを分散した懸濁液を加え、乳棒で充分練り込むことにより、水酸化カルシウムを主成分とするペーストを準備した。このペーストをポリエチレン製さじと直径約10mmの丸棒を用いて外管22の内壁面に均一に塗布した。
Next, in the housing process, as shown in FIG. 2A, calcium hydroxide as the chemical heat storage material 11 was applied to the inner wall surface of the outer tube 22 in the wall body 20.
Specifically, 8 g of calcium hydroxide powder having an average particle diameter of about 1 μm and 1 g of glass fibers (fiber diameter of about 10 μm, average fiber length of 5 mm) were mixed in a dry manner using a pestle in an alumina mortar. Thereafter, a suspension in which 1 g of Turkish sepiolite was dispersed in 10 cc of water was added and sufficiently kneaded with a pestle to prepare a paste mainly composed of calcium hydroxide. This paste was uniformly applied to the inner wall surface of the outer tube 22 using a polyethylene spoon and a round bar having a diameter of about 10 mm.
そして、図2(b)に示すごとく、蓄熱材収容部32の下端にゴム栓(図示略)をした後、蓄熱材収容部32内に発泡膨張性材料120としてのバーミキュライトを充填した。本例では、蓄熱材収容部32の約1/5の体積に当たるバーミキュライトを充填した。 Then, as shown in FIG. 2 (b), a rubber plug (not shown) was provided at the lower end of the heat storage material accommodation portion 32, and then the heat storage material accommodation portion 32 was filled with vermiculite as the foam expandable material 120. In this example, vermiculite corresponding to about 1/5 of the volume of the heat storage material accommodation portion 32 was filled.
次いで、固定工程では、図2(c)に示すごとく、蓄熱材収容部32内に35質量%過酸化水素水Wをバーミキュライトが浸漬される程度に添加した。その後、蓄熱材収容部32の上端を覆うように厚さ10mmの真鍮板(図示略)を置き、約5時間室温で放置した。これにより、厚さ約0.2〜0.5mmの板状粒子のバーミキュライトは、厚さ約10cm程度にバネ形状に発泡膨張した。 Next, in the fixing step, as shown in FIG. 2 (c), 35 mass% hydrogen peroxide water W was added to the extent that the vermiculite was immersed in the heat storage material accommodation portion 32. Thereafter, a brass plate (not shown) having a thickness of 10 mm was placed so as to cover the upper end of the heat storage material accommodation unit 32 and left at room temperature for about 5 hours. As a result, the plate-like vermiculite having a thickness of about 0.2 to 0.5 mm expanded and expanded into a spring shape to a thickness of about 10 cm.
これにより、図1に示すごとく、発泡膨張した発泡膨張材12としてのバーミキュライトによって化学蓄熱材11としての水酸化カルシウムを外管22側に固定してなる化学蓄熱材複合体1を形成した。すなわち、蓄熱材収容部32において、外管22に近接して配置された化学蓄熱材11を含有する化学蓄熱材層111と、その他の領域に配置された発泡膨張材12を含有する発泡膨張材層121とを積層させた二層構造よりなる化学蓄熱複合体1を形成した。
以上により、蓄熱装置10を得た。
Thereby, as shown in FIG. 1, the chemical heat storage material composite 1 formed by fixing calcium hydroxide as the chemical heat storage material 11 to the outer tube 22 side by vermiculite as the foam expansion material 12 expanded and expanded was formed. That is, in the heat storage material accommodating part 32, the foam expansion material containing the chemical heat storage material layer 111 containing the chemical heat storage material 11 arranged close to the outer tube 22 and the foam expansion material 12 arranged in other regions. The chemical heat storage composite 1 having a two-layer structure in which the layer 121 was laminated was formed.
Thus, the heat storage device 10 was obtained.
次に、本例における作用効果について説明する。
本例の蓄熱装置10は、壁体20に区画された蓄熱材収容部32に、化学蓄熱材複合体1が収容されている。そして、化学蓄熱材複合体1は、化学蓄熱材11と発泡膨張性材料120を発泡膨張させてなる発泡膨張材12とにより構成されている。したがって、本例のように、壁体20(内管21及び外管22)に区画された蓄熱材収容部32で発泡膨張性材料120を発泡膨張させて化学蓄熱材複合体1を形成した場合には、発泡膨張性材料120の発泡膨張作用により、蓄熱材収容部32の隙間が埋められると共に発泡膨張性材料120に隣接して配置された化学蓄熱材11が蓄熱材収容部32内に強固に保持される。
Next, the effect in this example is demonstrated.
In the heat storage device 10 of this example, the chemical heat storage material composite 1 is stored in the heat storage material storage portion 32 partitioned by the wall body 20. The chemical heat storage material composite 1 is composed of a chemical heat storage material 11 and a foam expansion material 12 formed by expanding and expanding the foam expansion material 120. Therefore, as in this example, the chemical heat storage material composite 1 is formed by foaming and expanding the foam expansion material 120 in the heat storage material accommodation portion 32 partitioned by the wall body 20 (the inner tube 21 and the outer tube 22). The expansion of the foam expandable material 120 fills the gap between the heat storage material accommodation portion 32 and the chemical heat storage material 11 disposed adjacent to the foam expansion material 120 is firmly contained in the heat storage material accommodation portion 32. Retained.
そのため、化学蓄熱材複合体1は、発泡膨張した発泡膨張材12によって壁体20(外管22)に対する密着性が高くなる。これにより、伝熱性能が高いものとなり、壁体20(外管22)を介して熱交換流路33を流通する流体(ガス)との熱交換を良好に行うことができる。その結果、蓄熱装置10は、蓄熱システムとしての性能が高いものとなる。
また、化学蓄熱材複合体1は、発泡膨張した発泡膨張材12によって化学蓄熱材11が強固に保持された状態のものとなり、強度が高く、安定した構造を有するものとなる。これにより、蓄熱・放熱に伴う体積の膨張及び収縮によって生じていた化学蓄熱材11の微粉化を抑制することができる。その結果、蓄熱装置10は、長期間に渡って安定した蓄熱効果を得ることができる耐久性の高いものとなる。
Therefore, the chemical heat storage material composite 1 has high adhesion to the wall body 20 (outer tube 22) due to the expanded foam material 12 expanded and expanded. Thereby, it becomes a thing with high heat transfer performance, and heat exchange with the fluid (gas) which distribute | circulates the heat exchange flow path 33 via the wall 20 (outer tube 22) can be performed favorably. As a result, the heat storage device 10 has high performance as a heat storage system.
In addition, the chemical heat storage material composite 1 is in a state where the chemical heat storage material 11 is firmly held by the expanded foam material 12 expanded and expanded, and has a high strength and a stable structure. Thereby, the pulverization of the chemical heat storage material 11 caused by the expansion and contraction of the volume accompanying heat storage and heat dissipation can be suppressed. As a result, the heat storage device 10 is highly durable and can obtain a stable heat storage effect over a long period of time.
また、化学蓄熱材複合体1は、バネ形状に発泡膨張した発泡膨張材12を含有する。そのため、蓄熱・放熱に伴う化学蓄熱材11の体積の膨張及び収縮を発泡膨張材12によって緩和することができる。これにより、蓄熱装置10は、耐久性の高いものとなる。
また、化学蓄熱材複合体1は、発泡膨張材12内部に発泡膨張により形成された空隙を有する。そのため、蓄熱・放熱に伴う反応物・反応生成物の導入排出経路を充分に確保することができる。これにより、蓄熱・放熱に伴う反応物・反応生成物の移動(拡散)阻害を抑制することができ、優れた蓄熱・放熱性能を有するものとなる。その結果、蓄熱装置10は、蓄熱システムとしての性能が高いものとなる。
In addition, the chemical heat storage material composite 1 contains a foam expansion material 12 that is expanded in a spring shape. Therefore, the expansion and contraction of the volume of the chemical heat storage material 11 accompanying heat storage and heat dissipation can be mitigated by the foamed expansion material 12. Thereby, the heat storage device 10 becomes highly durable.
Further, the chemical heat storage material composite 1 has voids formed by foam expansion inside the foam expansion material 12. Therefore, it is possible to sufficiently secure the introduction / discharge path of the reactant / reaction product accompanying heat storage / heat radiation. Thereby, the movement (diffusion) inhibition of the reaction product and reaction product accompanying heat storage and heat dissipation can be suppressed, and excellent heat storage and heat dissipation performance can be obtained. As a result, the heat storage device 10 has high performance as a heat storage system.
また、本例では、化学蓄熱材複合体1は、化学蓄熱材11を含有する化学蓄熱材層111と発泡膨張材12を含有する発泡膨張材層121とを積層させた二層構造よりなる。そのため、発泡膨張した発泡膨張材12によって化学蓄熱材層111を所定の位置に強固に保持することができる。そして、本例のように、化学蓄熱材層111を熱伝達すべき面(壁体20の外管22)に近接して配置することにより、伝熱性能を高めることができる。 In this example, the chemical heat storage material composite 1 has a two-layer structure in which a chemical heat storage material layer 111 containing the chemical heat storage material 11 and a foam expansion material layer 121 containing the foam expansion material 12 are laminated. Therefore, the chemical heat storage material layer 111 can be firmly held at a predetermined position by the expanded foam material 12 expanded and expanded. And heat transfer performance can be improved by arrange | positioning the chemical heat storage material layer 111 close to the surface (outer tube 22 of the wall body 20) which should heat-transfer like this example.
また、発泡膨張性材料120の発泡開始処理は、発泡膨張性材料120に過酸化水素水Wを添加することである。そのため、発泡後に不要な物質をほとんど残存させることなく、発泡膨張性材料120に対する発泡開始処理を容易に行うことができる。
なお、発泡膨張性材料120の発泡開始処理は、400〜800℃の温度で加熱することによっても行うことができる。この場合には、発泡開始処理と水酸化物(本例では水酸化カルシウム)を脱水処理するための加熱とを同時に行うことが可能である。これにより、工程の短縮を実現することができる。
また、発泡膨張性材料120の発泡開始処理は、過酸化水素水の添加及び加熱の両方の処理によっても行うことができる。
Further, the foaming start processing of the foam expandable material 120 is to add the hydrogen peroxide solution W to the foam expandable material 120. Therefore, it is possible to easily perform the foaming start process on the foamable expansible material 120 with almost no unnecessary substance remaining after foaming.
In addition, the foam start process of the foam expansible material 120 can be performed also by heating at the temperature of 400-800 degreeC. In this case, it is possible to simultaneously perform the foaming start treatment and the heating for dehydrating the hydroxide (calcium hydroxide in this example). Thereby, shortening of a process is realizable.
Moreover, the foaming start process of the foam expandable material 120 can be performed by both the process of adding hydrogen peroxide and heating.
また、発泡膨張性材料120としては、バーミキュライトを用いている。そのため、発泡膨張性材料120を良好に発泡膨張させることができる。特に、バーミキュライトは、厚さが10〜100倍程度に膨張するため、その発泡膨張作用によって化学蓄熱材11を蓄熱材収容部32内により一層強固に保持することができる。また、膨張後はバネ形状となるため、化学蓄熱材11の蓄熱・放熱に伴う体積の膨張及び収縮を吸収して緩和することができる。 Moreover, vermiculite is used as the foam expandable material 120. Therefore, the foam expandable material 120 can be foamed and expanded satisfactorily. In particular, vermiculite expands about 10 to 100 times in thickness, so that the chemical heat storage material 11 can be held more firmly in the heat storage material accommodation portion 32 by its foam expansion action. Moreover, since it becomes a spring shape after expansion | swelling, it can absorb and relieve | swell the expansion | swelling and shrinkage | contraction of the volume accompanying the thermal storage / radiation of the chemical heat storage material 11.
また、化学蓄熱材11としては、脱水反応に伴って吸熱し、水和反応に伴って放熱する水和反応系化学蓄熱材であり、脱水反応に伴って酸化され、水和反応に伴って水酸化される水和反応系化学蓄熱材である水酸化カルシウムを用いている。そのため、化学蓄熱材複合体1は、水和反応及び脱水(逆水和反応)によって蓄熱・放熱を良好に行うことができ、蓄熱システムとしての性能を高めることができる。そして、この場合に必要な水蒸気の流通路を発泡膨張材12内部に確保することができるので、本例のような構成に最適である。 The chemical heat storage material 11 is a hydration reaction type chemical heat storage material that absorbs heat with a dehydration reaction and dissipates heat with a hydration reaction. The chemical heat storage material 11 is oxidized with a dehydration reaction and water with a hydration reaction. Calcium hydroxide, which is a hydration reaction type chemical heat storage material that is oxidized, is used. Therefore, the chemical heat storage material composite 1 can favorably store and release heat by hydration reaction and dehydration (reverse hydration reaction), and can improve the performance as a heat storage system. And since the flow path of the water vapor | steam required in this case can be ensured inside the foam expansion material 12, it is optimal for the structure like this example.
また、化学蓄熱材11としては、無機化合物である水酸化カルシウムを用いている。そのため、化学蓄熱材11の蓄熱・放熱反応(水和・脱水反応)に対する材料安定性が高くなる。つまり、使用中の熱履歴によって劣化することがない。そのため、化学蓄熱材複合体1は、長期間に渡って安定した蓄熱効果を得ることができる。 Moreover, as the chemical heat storage material 11, calcium hydroxide which is an inorganic compound is used. Therefore, the material stability with respect to the heat storage / heat radiation reaction (hydration / dehydration reaction) of the chemical heat storage material 11 is increased. That is, it does not deteriorate due to the heat history during use. Therefore, the chemical heat storage material composite 1 can obtain a stable heat storage effect over a long period of time.
また、化学蓄熱材11としては、アルカリ土類金属化合物である水酸化カルシウムを用いている。すなわち、化学蓄熱材11として環境負荷の小さい安全な材料を用いている。そのため、化学蓄熱材複合体1の製造、使用、リサイクル等を含めた安全性の確保が容易になる。 Moreover, as the chemical heat storage material 11, calcium hydroxide which is an alkaline earth metal compound is used. That is, a safe material with a small environmental load is used as the chemical heat storage material 11. Therefore, it becomes easy to ensure safety including the manufacture, use, recycling, and the like of the chemical heat storage material composite 1.
また、本例の蓄熱装置10において、壁体20は、金属材により構成されている。そのため、化学蓄熱材複合体1は、壁体20(外管22)を介して熱交換をより一層良好に行うことができる。これにより、蓄熱装置10の蓄熱システムとしての性能をさらに高めることができる。 Moreover, in the heat storage apparatus 10 of this example, the wall body 20 is comprised with the metal material. Therefore, the chemical heat storage material composite 1 can perform heat exchange more favorably through the wall body 20 (outer tube 22). Thereby, the performance as a heat storage system of the heat storage apparatus 10 can further be improved.
また、壁体20は、管状体である。そのため、管状体の壁体20(内管21及び外管22)に区画された蓄熱材収容部32内において、発泡膨張した発泡膨張材12によって蓄熱材収容部32の隙間を埋めると共に発泡膨張性材料120に隣接して配置された化学蓄熱材11を蓄熱材収容部32内に強固に保持することができる。 The wall body 20 is a tubular body. Therefore, in the heat storage material accommodating portion 32 partitioned into the tubular wall body 20 (the inner tube 21 and the outer tube 22), the gap between the heat storage material accommodating portions 32 is filled with the foam expansion material 12 expanded and expanded, and the foam expansion property is achieved. The chemical heat storage material 11 disposed adjacent to the material 120 can be firmly held in the heat storage material accommodation portion 32.
また、壁体20は、内管21と外管22とよりなる二重管構造を有しており、内管21は、流体(水蒸気)が流通可能なメッシュ状である。そのため、内管21を介して蓄熱・放熱に伴う反応物・反応生成物の導入及び排出を行い、外管22を介して熱交換を行うことができる。これにより、蓄熱装置10の蓄熱システムとしての性能を高めることができる。 Further, the wall body 20 has a double tube structure including an inner tube 21 and an outer tube 22, and the inner tube 21 has a mesh shape through which a fluid (water vapor) can flow. Therefore, it is possible to introduce and discharge reactants and reaction products that accompany heat storage and heat dissipation via the inner tube 21, and to perform heat exchange via the outer tube 22. Thereby, the performance as a thermal storage system of the thermal storage apparatus 10 can be improved.
このように、本例によれば、蓄熱・放熱性能及び伝熱性能に優れ、耐久性の高い化学蓄熱材複合体1及びそれを用いた蓄熱装置10を得ることができる。 Thus, according to this example, it is possible to obtain the chemical heat storage material composite 1 having excellent heat storage / heat dissipation performance and heat transfer performance and high durability, and the heat storage device 10 using the same.
なお、本例では、化学蓄熱材11として水酸化カルシウムを用いたが、これを水酸化マグネシウムに代える、あるいは水酸化カルシウムと水酸化マグネシウムとの混合物に代えることもできる。
また、発泡膨張性材料120としてバーミキュライトを用いたが、これを風化黒雲母に変える、あるいはバーミキュライトと風化黒雲母との混合物に変えることもできる。なお、風化黒雲母は、一般的には、ひる石(バーミキュライト)として市販されていることもある。
また、発泡膨張性材料120の発泡開始処理として過酸化水素水の添加を行ったが、これを400〜800℃の加熱に変える、あるいは両方の処理を行うこともできる。
In this example, calcium hydroxide is used as the chemical heat storage material 11, but it can be replaced with magnesium hydroxide or a mixture of calcium hydroxide and magnesium hydroxide.
Further, although vermiculite is used as the foam expandable material 120, it can be changed to weathered biotite or a mixture of vermiculite and weathered biotite. In addition, generally weathered biotite may be marketed as vermiculite.
Moreover, although the hydrogen peroxide solution was added as the foaming start processing of the foam expandable material 120, this can be changed to heating at 400 to 800 ° C., or both processing can be performed.
また、本例では、壁体20として、内管21と外管22とよりなる二重管構造を有するものを用い、内管21内を反応流路31とする構成としたが、発泡膨張材12を含有する発泡膨張材層121は充分な通気性を有しているため、例えば、図3に示すごとく、壁体20の内管21を無くして外管22のみとし、外管22の中心部(元の内管31の内部)まで発泡膨張材12で充填し、発泡膨張材層121と反応流路31とを一体化した構成とすることもできる。なお、図3は、化学蓄熱材1及び壁体20を示したものである。 In this example, the wall body 20 has a double pipe structure composed of the inner tube 21 and the outer tube 22, and the inner tube 21 is used as the reaction flow path 31. For example, as shown in FIG. 3, the inner tube 21 of the wall body 20 is eliminated and only the outer tube 22 is formed, and the center of the outer tube 22 is formed. A portion (inside the original inner pipe 31) is filled with the foam expansion material 12, and the foam expansion material layer 121 and the reaction channel 31 can be integrated. FIG. 3 shows the chemical heat storage material 1 and the wall body 20.
(実施例2)
本例は、化学蓄熱材複合体1の構成を変更した例である。
本例では、図4に示すごとく、蓄熱装置10において、化学蓄熱材複合体1は、化学蓄熱材と発泡膨張材とが混合された状態の混合物13により構成されている。すなわち、本例の化学蓄熱材複合体1は、化学蓄熱材及び発泡膨張性材料を混合した状態で蓄熱材収容部32に収容し、過酸化水素水を添加して発泡膨張性材料を発泡膨張させて形成したものである。
その他は、実施例1と同様の構成である。
(Example 2)
In this example, the configuration of the chemical heat storage material composite 1 is changed.
In this example, as shown in FIG. 4, in the heat storage device 10, the chemical heat storage material composite 1 is composed of a mixture 13 in a state where the chemical heat storage material and the foam expansion material are mixed. That is, the chemical heat storage material composite 1 of this example is stored in the heat storage material storage portion 32 in a state where the chemical heat storage material and the foam expandable material are mixed, and hydrogen peroxide is added to expand the foam expandable material. And formed.
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
この場合には、化学蓄熱材複合体1は、発泡膨張した発泡膨張材によって化学蓄熱材がより強固に保持された状態のものとなり、強度が高く、安定した構造を有するものとなる。これにより、蓄熱装置10は、長期間に渡って安定した蓄熱効果を得ることができる耐久性の高いものとなる。
その他は、実施例1と同様の作用効果が得られる。
In this case, the chemical heat storage material composite 1 is in a state where the chemical heat storage material is more firmly held by the foamed and expanded foam expansion material, and has a high strength and a stable structure. Thereby, the thermal storage apparatus 10 becomes a highly durable thing which can acquire the stable thermal storage effect over a long period of time.
In other respects, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
1 化学蓄熱材複合体
10 蓄熱装置
11 化学蓄熱材
12 発泡膨張材
20 壁体
32 蓄熱材収容部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chemical thermal storage material composite body 10 Thermal storage apparatus 11 Chemical thermal storage material 12 Foam expansion material 20 Wall body 32 Thermal storage material accommodating part
Claims (17)
上記蓄熱材収容部に収容された化学蓄熱材複合体とを有し、A chemical heat storage material composite housed in the heat storage material housing portion,
該化学蓄熱材複合体は、粉体の化学蓄熱材と発泡膨張材とを含有し、The chemical heat storage material composite contains a powder chemical heat storage material and a foam expansion material,
上記壁体は、管状体である内管と外管とよりなる二重管構造を有すると共に上記内管と上記外管との間に上記蓄熱材収容部を形成しており、The wall body has a double tube structure composed of an inner tube and an outer tube which are tubular bodies, and the heat storage material accommodation portion is formed between the inner tube and the outer tube,
上記内管及び上記外管の少なくとも一方は、流体が流通可能な細孔が多数設けられていることを特徴とする蓄熱装置。At least one of the inner pipe and the outer pipe is provided with a large number of pores through which fluid can flow.
上記化学蓄熱材及び発泡膨張性材料を上記壁体により区画された上記蓄熱材収容部に収容する収容工程と、A housing step of housing the chemical heat storage material and the foam expandable material in the heat storage material housing section partitioned by the wall; and
上記発泡膨張性材料を所定の発泡開始処理を施すことにより発泡膨張させ、上記化学蓄熱材を上記発泡膨張材によって固定してなる上記化学蓄熱材複合体を形成する固定工程とを有することを特徴とする蓄熱装置の製造方法。And a fixing step of forming the chemical heat storage material composite by foaming and expanding the foam expandable material by performing a predetermined foaming start treatment, and fixing the chemical heat storage material with the foam expansion material. A method for manufacturing a heat storage device.
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