JP5719662B2 - Reactor - Google Patents

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Description

本発明は、反応器に関する。   The present invention relates to a reactor.

従来、多孔質管と、この多孔質管の内部に充填された複数の酸化カルシウム成型体と、この複数の酸化カルシウム成型体の間にそれぞれ積層された耐熱性多孔質部材とを備えた反応器が知られている（例えば、特許文献１参照）。   Conventionally, a reactor provided with a porous tube, a plurality of calcium oxide molded bodies filled in the porous tube, and a heat-resistant porous member respectively laminated between the plurality of calcium oxide molded bodies Is known (see, for example, Patent Document 1).

特開平７−１８０５３９号公報JP-A-7-180539

しかしながら、この反応器では、酸化カルシウム成型体の水和膨張圧が数ＭＰａ程度と大きいので、耐熱性多孔質部材が圧縮変形または崩壊しないようにするには気孔率を低く（８０％程度以下）する必要がある。ところが、この場合には、圧損が大きいため水蒸気分圧が低下し、蓄熱材の反応性が低下する。また、耐熱性多孔質部材の熱容量が大きいため、利用できる熱量が低下する。すなわち、耐熱性多孔質部材を用いる従来技術では、水蒸気を生成する性能が低い。   However, in this reactor, since the hydrated expansion pressure of the calcium oxide molded body is as high as several MPa, the porosity is low (about 80% or less) so that the heat-resistant porous member does not undergo compression deformation or collapse. There is a need to. However, in this case, since the pressure loss is large, the water vapor partial pressure is lowered, and the reactivity of the heat storage material is lowered. Moreover, since the heat capacity of the heat-resistant porous member is large, the amount of heat that can be used decreases. That is, in the prior art using a heat resistant porous member, the performance of generating water vapor is low.

本発明は、水蒸気を生成する性能を向上させることができる反応器を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the reactor which can improve the performance which produces | generates water vapor | steam.

前記課題を解決するために、請求項１に記載の反応器は、水と反応した際に生じる反応熱によって水蒸気を生成し、加熱されることによって水と分離されて蓄熱する化学蓄熱材と、前記化学蓄熱材を内蔵する熱交換器と、を備え、前記熱交換器は、鉛直方向に沿って延びて前記化学蓄熱材を収容すると共に、鉛直方向上側の端部に前記化学蓄熱材で生成された水蒸気を外部に放出する放出口を有する蓄熱材収容空間と、前記蓄熱材収容空間と連通する複数の吐出口、外部水供給部と接続される主管、及び、前記主管と前記複数の吐出口とを連通する支管を有して構成された水流路と、を有し、前記支管に供給される水の流れの方向と、前記水蒸気が放出される方向が一致しており、前記複数の吐出口は、前記支管に供給される水の流れ方向に沿って分布している。 In order to solve the above-mentioned problem, the reactor according to claim 1 generates a water vapor by reaction heat generated when reacting with water, and is heated to separate the water from the chemical heat storage material to store heat. A heat exchanger containing the chemical heat storage material, and the heat exchanger extends along the vertical direction to accommodate the chemical heat storage material and is generated by the chemical heat storage material at an upper end in the vertical direction. A heat storage material accommodation space having a discharge port for releasing the generated water vapor to the outside, a plurality of discharge ports communicating with the heat storage material accommodation space, a main pipe connected to an external water supply unit, and the main pipe and the plurality of discharges has a water passage which is configured with a branch pipe for communicating the outlet, and a flow direction of the water supplied to the branch pipe, and the direction is matched to the water vapor is discharged, the plurality of The discharge port is in the flow direction of the water supplied to the branch pipe. It is distributed me.

この反応器によれば、水流路を熱交換器の内部に設け、複数の吐出口から化学蓄熱材全体に水を供給するため、化学蓄熱材全体が水と均一に反応できる。また、このような構成とすることで、より多くの吐出口を容易に設けることができるため、水の浸透距離を減らすことができ、水和反応熱によって生じる水蒸気が化学蓄熱材内部への水の浸透を妨げる流路閉塞作用を大幅に抑制させることができる。これにより、化学蓄熱材全体を均一に反応させることができるため、反応速度が向上し、結果的に得られた反応熱によって水蒸気を生成する性能を向上させることができる。しかも、支管に供給される水の流れの方向と、蓄熱材収容空間から外部に放出される水蒸気の放出方向とが一致されている。これにより、水蒸気の生成温度分布による水の供給の阻害を抑制することができる。 According to this reactor, since the water flow path is provided inside the heat exchanger and water is supplied to the entire chemical heat storage material from the plurality of discharge ports, the entire chemical heat storage material can uniformly react with water. Further, with such a configuration, more discharge ports can be easily provided, so that the water penetration distance can be reduced, and the water vapor generated by the heat of hydration reaction is transferred to the water inside the chemical heat storage material. It is possible to greatly suppress the channel closing action that prevents the permeation of water. Thereby, since the whole chemical heat storage material can be made to react uniformly, reaction rate can improve and the performance which produces | generates water vapor | steam with the reaction heat obtained as a result can be improved. And the direction of the flow of the water supplied to a branch pipe and the discharge | release direction of the water vapor | steam discharge | released outside from the thermal storage material accommodation space correspond. Thereby, inhibition of water supply due to the generation temperature distribution of water vapor can be suppressed.

請求項２に記載の反応器は、請求項１に記載の反応器において、前記支管は、鉛直方向に沿って延びて鉛直方向上向きに水が供給され、前記複数の吐出口からは水平方向に水が吐出されるものである。The reactor according to claim 2 is the reactor according to claim 1, wherein the branch pipe extends in the vertical direction and is supplied with water upward in the vertical direction, and horizontally from the plurality of discharge ports. Water is discharged.

請求項３に記載の反応器は、請求項１又は２に記載の反応器において、前記熱交換器が、前記水流路が形成された水流路形成壁部を有し、前記複数の吐出口が、前記水流路形成壁部における前記放出口側の非形成領域よりも鉛直方向下側に形成されているものである。 The reactor according to claim 3 is the reactor according to claim 1 or 2 , wherein the heat exchanger has a water flow path forming wall portion in which the water flow path is formed, and the plurality of discharge ports are provided. The water flow path forming wall portion is formed on the lower side in the vertical direction than the non-formation region on the discharge port side.

反応器では、鉛直方向下側において熱生成、水蒸気生成を、鉛直方向上側において熱生成、水蒸気をスーパヒートすることが理想となる。   In the reactor, it is ideal that heat generation and water vapor generation be performed on the lower side in the vertical direction, and heat generation and water vapor be performed on the upper side in the vertical direction.

従って、この反応器のように、複数の吐出口が、水流路形成壁部における放出口側の非形成領域よりも鉛直方向下側に形成されていると、放出口の周辺部への水の供給による温度低下を抑制し、鉛直方向下側において生成した水蒸気による水和反応による熱を水蒸気へ効果的に回収するスーパヒートが可能となる。   Therefore, as in this reactor, when the plurality of discharge ports are formed vertically below the non-formation region on the discharge port side in the water flow path forming wall portion, water to the peripheral portion of the discharge port is formed. The superheat which suppresses the temperature fall by supply and collect | recovers effectively the heat | fever by the hydration reaction by the water vapor | steam produced | generated in the perpendicular direction lower side to water vapor | steam becomes possible.

請求項４に記載の反応器は、請求項３に記載の反応器において、前記非形成領域における前記水流路形成壁部と前記化学蓄熱材との間に伝熱部が設けられているものである。 The reactor according to claim 4 is the reactor according to claim 3 , wherein a heat transfer portion is provided between the water flow path forming wall portion and the chemical heat storage material in the non-forming region. is there.

この反応器によれば、非形成領域には、水流路が形成された水流路形成壁部と化学蓄熱材との間に伝熱部が設けられているので、発熱状態にある化学蓄熱材と水流路との対流熱交換を促進し、より効果的に高温の水蒸気を生成することができる。   According to this reactor, since the heat transfer part is provided between the water flow path forming wall part in which the water flow path is formed and the chemical heat storage material in the non-formation region, the chemical heat storage material in an exothermic state and It is possible to promote convective heat exchange with the water flow path and to generate high-temperature water vapor more effectively.

請求項５に記載の反応器は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の反応器において、前記蓄熱材収容空間が、前記放出口に向かうに従って断面積が拡大されているものである。 The reactor according to claim 5 is the reactor according to any one of claims 1 to 4 , wherein the heat storage material accommodation space is enlarged in cross-section toward the discharge port. It is.

この反応器では、水蒸気の流れ方向に対し生成水蒸気量の増加、温度上昇による流速の増加が発生する。従って、この反応器のように、蓄熱材収容空間が、放出口に向かうに従って断面積が拡大されていると、内部水蒸気の流動に伴う圧力損失を低減することで水蒸気の排出をスムーズに行うことができる。   In this reactor, the amount of water vapor generated increases with respect to the direction of flow of water vapor, and the flow velocity increases due to temperature rise. Therefore, as in this reactor, when the cross-sectional area of the heat storage material housing space is enlarged toward the discharge port, the steam is smoothly discharged by reducing the pressure loss due to the flow of the internal steam. Can do.

請求項６に記載の反応器は、請求項５に記載の反応器において、前記蓄熱材収容空間が、前記水流路形成壁部における前記水流路が形成された以外の部分に肉盗み部が形成されることで、前記放出口に向かうに従って断面積が拡大されているものである。 The reactor according to claim 6 is the reactor according to claim 5 , wherein the heat storage material accommodation space is formed with a meat stealing portion in a portion of the water flow channel forming wall portion other than where the water flow channel is formed. As a result, the cross-sectional area is enlarged toward the discharge port.

この反応器によれば、蓄熱材収容空間は、水流路が形成された水流路形成壁部における水流路が形成された以外の部分に肉盗み部が形成されることで、放出口に向かうに従って断面積が拡大されている。従って、水流路の断面積を確保しつつ、蓄熱材収容空間の断面積を拡大し、内部水蒸気の流動に伴う圧力損失を低減することで水蒸気の排出をスムーズに行うことができる。   According to this reactor, the heat storage material accommodation space is formed toward the discharge port by forming the meat stealing portion in the portion other than the water channel formed in the water channel forming wall portion in which the water channel is formed. The cross-sectional area is enlarged. Therefore, it is possible to smoothly discharge water vapor by increasing the cross-sectional area of the heat storage material accommodation space while reducing the cross-sectional area of the water flow path and reducing the pressure loss associated with the flow of internal water vapor.

請求項７に記載の反応器は、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の反応器において、前記複数の吐出口が、千鳥状に配列されているものである。 A reactor according to a seventh aspect is the reactor according to any one of the first to sixth aspects, wherein the plurality of discharge ports are arranged in a staggered manner.

この反応器によれば、複数の吐出口は、千鳥状に配列されているので、最少口数で化学蓄熱材全体により均一に水を供給することができる。   According to this reactor, since the plurality of discharge ports are arranged in a zigzag pattern, water can be supplied uniformly to the entire chemical heat storage material with the minimum number of ports.

請求項８に記載の反応器は、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の反応器において、前記放出口に、鉛直方向上側に向かうに従って縮径する絞り部が形成されているものである。 The reactor according to claim 8 is the reactor according to any one of claims 1 to 7 , wherein the discharge port is formed with a constricted portion whose diameter decreases toward the upper side in the vertical direction. Is.

この反応器によれば、放出口には、鉛直方向上側に向かうに従って縮径する絞り部が形成されているので、内部断面積を拡大し内部水蒸気の流動に伴う圧力損失を低減することで水蒸気の排出をスムーズに行うことができる。また、上流部での水蒸気空間を縮小することで液水貯留による温度低下を抑制することができる。   According to this reactor, since the diameter of the throttle portion is reduced at the discharge port as it goes upward in the vertical direction, the internal cross-sectional area is increased and the pressure loss associated with the flow of the internal water vapor is reduced. Can be discharged smoothly. Moreover, the temperature fall by liquid water storage can be suppressed by shrinking | reducing the water vapor | steam space in an upstream part.

請求項９に記載の反応器は、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の反応器において、前記複数の吐出口の各々の鉛直方向下側に、前記蓄熱材収容空間内を鉛直方向上側に向かって流れる水蒸気を遮蔽する遮蔽部が設けられているものである。 The reactor according to claim 9 is the reactor according to any one of claims 1 to 8 , wherein the inside of the heat storage material accommodation space is disposed on the lower side in the vertical direction of each of the plurality of discharge ports. A shielding part that shields water vapor flowing upward in the vertical direction is provided.

吐出口付近では、吐出口より供給された水と上流側で生成された水蒸気が干渉することで供給水の分散を阻害する傾向を示す。本来、供給水は分散配置され、吐出された供給水を吐出口間を補完するように均一に分散供給する（濡れ広がる）ことが必要となる。一方で、上流側で生成された水蒸気は流量、速度を増加して系内を流動する。   In the vicinity of the discharge port, the water supplied from the discharge port and the water vapor generated on the upstream side tend to interfere with the dispersion of the supplied water. Originally, the supply water is dispersedly arranged, and it is necessary to uniformly distribute (spread and spread) the discharged supply water so as to complement between the discharge ports. On the other hand, the water vapor generated on the upstream side increases the flow rate and speed and flows in the system.

従って、この反応器のように、複数の吐出口の各々の鉛直方向下側に、蓄熱材収容空間内を鉛直方向上側に向かって流れる水蒸気を遮蔽する遮蔽部が設けられていると、上流からの水蒸気流れの干渉を抑制し、吐出口からの効果的な水の分散供給が可能となる。   Therefore, as in this reactor, when a shielding part that shields water vapor flowing in the heat storage material accommodation space toward the upper side in the vertical direction is provided on the lower side in the vertical direction of each of the plurality of discharge ports, from the upstream side. It is possible to suppress the interference of water vapor flow and to effectively distribute and supply water from the discharge port.

請求項１０に記載の反応器は、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の反応器において、前記化学蓄熱材が、加熱されることによって水と分離されて蓄熱し、前記熱交換器が、前記化学蓄熱材を加熱する熱媒を流通させるための熱媒流路を有するものである。 The reactor according to claim 10 is the reactor according to any one of claims 1 to 9 , wherein the chemical heat storage material is separated from water by heating to store heat, and the heat is stored. The exchanger has a heat medium flow path for circulating a heat medium for heating the chemical heat storage material.

この反応器によれば、熱媒流路に熱媒を流通させることで、化学蓄熱材を加熱することができ、これにより、化学蓄熱材を水と分離させて蓄熱させることができる。この結果、化学蓄熱材を再生することができる。   According to this reactor, the chemical heat storage material can be heated by circulating the heat medium through the heat medium flow path, whereby the chemical heat storage material can be separated from water and stored. As a result, the chemical heat storage material can be regenerated.

なお、請求項１１に記載のように、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の反応器は、第一反応器と、前記第一反応器から供給された水蒸気により水和反応を生じることで発熱し加熱により脱水反応を生じることで蓄熱する化学蓄熱材を内蔵する第二反応器と、を備えた化学蓄熱装置における、前記第一反応器として用いられると好適である。 Incidentally, as described in claim 1 1, the reactor according to any one of claims 1 to 10, a first reactor, the steam supplied from the first reactor hydrated It is suitable to be used as the first reactor in a chemical heat storage device comprising a second reactor containing a chemical heat storage material that generates heat by generating a reaction and stores heat by generating a dehydration reaction by heating.

このようにすると、第一反応器に内蔵された化学蓄熱材が水と反応することで発熱し、さらに水が化学蓄熱材に供給されることで水蒸気が生成され、この高温の水蒸気が第二反応器において化学蓄熱材と水和反応することで発熱される。従って、第一反応器及び第二反応器の二段階で発熱されるので、一つの反応器にて水和反応させた場合に比して、高温を発生させることができる。   In this case, the chemical heat storage material built in the first reactor reacts with water to generate heat, and further, water is supplied to the chemical heat storage material to generate water vapor. Heat is generated by the hydration reaction with the chemical heat storage material in the reactor. Therefore, since heat is generated in two stages of the first reactor and the second reactor, a higher temperature can be generated as compared with the case where the hydration reaction is performed in one reactor.

以上詳述したように、本発明によれば、水蒸気を生成する性能を向上させることができる。   As described above in detail, according to the present invention, the performance of generating water vapor can be improved.

本発明の一実施形態に係る水蒸気生成システムの全体構成を示す図である。It is a figure showing the whole steam generation system composition concerning one embodiment of the present invention. 図１に示される第一反応器の斜視図である。It is a perspective view of the 1st reactor shown by FIG. 図１に示される第一反応器の平面図である。It is a top view of the 1st reactor shown by FIG. 図３のＡ−Ａ線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line AA in FIG. 3. 図３のＢ−Ｂ線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line BB in FIG. 3. 図４に示される水流路形成壁部をＣ−Ｃ方向から見た矢視図である。It is the arrow line view which looked at the water flow path formation wall part shown by FIG. 4 from CC direction. 図１に示される第一反応器の変形例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the modification of the 1st reactor shown by FIG. 図１に示される第一反応器の他の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other modification of the 1st reactor shown by FIG. 図６に示される水流路形成壁部の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the water flow path formation wall part shown by FIG. 図９に示される水流路形成壁部に沿う水蒸気の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the water vapor | steam along the water flow path formation wall part shown by FIG. 図１０に示される吐出口周辺部の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the discharge outlet peripheral part shown by FIG. 図６に示される水流路形成壁部の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the water flow path formation wall part shown by FIG. 図１２のＤ−Ｄ線断面図である。It is the DD sectional view taken on the line of FIG.

以下、本発明の一実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.

図１に示されるように、本発明の一実施形態に係る水蒸気生成システムＳは、本発明における反応器の一例である第一反応器１０と、第二反応器１００と、水タンク１２と、液送ポンプ１４及びバルブ１６が設けられた水供給管１８と、配管１９と、水蒸気排出管２０とを備えている。 As shown in FIG. 1, the steam generating system S according to an embodiment of the present invention includes a first reactor 10 Ru example Der reactor in the present invention, the second anti応器100, water tank 12 A water supply pipe 18 provided with a liquid feed pump 14 and a valve 16, a pipe 19, and a water vapor discharge pipe 20.

水タンク１２には、水２２が貯留されている。第一反応器１０は、水供給管１８によって水タンク１２と密閉状態で接続されている。この第一反応器１０は、水タンク１２から水が供給されると、水蒸気を生成し、配管１９を通じて第二反応器１００に水蒸気を供給するものである。第二反応器１００は、第一反応器１０と同一の構成とされており、第一反応器１０から水が供給されると、水蒸気を生成し、水蒸気排出管２０を通じて外部に水蒸気を供給するものである。第一反応器１０は、具体的には、次の構成とされている。   Water 22 is stored in the water tank 12. The first reactor 10 is connected to the water tank 12 in a sealed state by a water supply pipe 18. When water is supplied from the water tank 12, the first reactor 10 generates water vapor and supplies the water vapor to the second reactor 100 through the pipe 19. The second reactor 100 has the same configuration as the first reactor 10. When water is supplied from the first reactor 10, the second reactor 100 generates water vapor and supplies the water vapor to the outside through the water vapor discharge pipe 20. Is. Specifically, the first reactor 10 has the following configuration.

すなわち、第一反応器１０は、図２〜図５に示されるように、化学蓄熱材３０と、この化学蓄熱材３０を内蔵する熱交換器４０とを備えている。化学蓄熱材３０は、水と反応した際に生じる反応熱によって水蒸気を生成し、加熱されることによって水と分離されて蓄熱する。この化学蓄熱材３０としては、例えば、プレート状に成型されたもの、又は、粒子状のものが用いられる。   That is, the 1st reactor 10 is provided with the chemical heat storage material 30 and the heat exchanger 40 which incorporates this chemical heat storage material 30, as FIG. The chemical heat storage material 30 generates water vapor by reaction heat generated when it reacts with water, and is separated from water by being heated to store heat. As the chemical heat storage material 30, for example, a material molded into a plate shape or a particulate material is used.

本実施形態では、化学蓄熱材３０として、アルカリ土類金属の水酸化物の１つである酸化カルシウム（ＣａＯ）が用いられている。従って、第一反応器１０では、以下の如く、水和反応及び脱水反応が可逆的に繰り返し得るようになっている。
ＣａＯ ＋ Ｈ２Ｏ ⇔ Ｃａ（ＯＨ）２ In this embodiment, calcium oxide (CaO), which is one of alkaline earth metal hydroxides, is used as the chemical heat storage material 30. Therefore, in the first reactor 10, the hydration reaction and dehydration reaction can be reversibly repeated as follows.
CaO + H 2 O Ｃａ Ca (OH) 2

なお、この式に蓄熱量及び発熱量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 addition, when the heat storage amount and the calorific value Q are shown together in this equation, it is as follows.
Ca (OH) 2 + Q → CaO + H 2 O
CaO + H 2 O → Ca (OH) 2 + Q

熱交換器４０は、化学蓄熱材３０が収容された蓄熱材収容空間４２と、上述の水供給管１８（図１参照）と蓄熱材収容空間４２とを連通する水流路４４と、化学蓄熱材３０を加熱する熱媒を流通させるための熱媒流路４６と、を有している、   The heat exchanger 40 includes a heat storage material storage space 42 in which the chemical heat storage material 30 is stored, a water flow path 44 that communicates the water supply pipe 18 (see FIG. 1) and the heat storage material storage space 42, and a chemical heat storage material A heat medium passage 46 for circulating a heat medium that heats 30.

蓄熱材収容空間４２は、鉛直方向に沿って延びると共に、鉛直方向上側の端部に化学蓄熱材３０で生成された水蒸気を外部に放出する放出口４８を有している。この放出口４８は、上述の配管１９（図１参照）と接続されている。   The heat storage material accommodation space 42 has a discharge port 48 that extends along the vertical direction and discharges water vapor generated by the chemical heat storage material 30 to the outside at the end on the upper side in the vertical direction. The discharge port 48 is connected to the above-described pipe 19 (see FIG. 1).

水流路４４は、蓄熱材収容空間４２と連通する複数の吐出口５０、外部水供給部の一例である水供給管１８と接続される主管５２、及び、主管５２と複数の吐出口５０を連通する支管５４を有して構成されている。   The water channel 44 communicates the plurality of discharge ports 50 communicating with the heat storage material accommodation space 42, the main tube 52 connected to the water supply pipe 18, which is an example of an external water supply unit, and the main tube 52 and the plurality of discharge ports 50. It has the branch pipe 54 to be configured.

支管５４は、図６に示されるように、複数の分岐部を有する樹形形状とされている。また、複数の吐出口５０は、鉛直方向（Ｚ方向）に配列されており、本実施形態では、一例として、千鳥状に配列されている。   As shown in FIG. 6, the branch pipe 54 has a tree shape having a plurality of branch portions. Further, the plurality of discharge ports 50 are arranged in the vertical direction (Z direction), and in the present embodiment, they are arranged in a staggered manner as an example.

さらに、支管５４に供給される水の流れの方向と、蓄熱材収容空間４２から外部に放出される水蒸気の放出方向とが一致されている（いずれも放出口４８側とされている）。   Furthermore, the flow direction of the water supplied to the branch pipe 54 and the discharge direction of water vapor discharged from the heat storage material accommodation space 42 to the outside coincide with each other (both are on the discharge port 48 side).

また、熱交換器４０は、水流路４４が形成された水流路形成壁部５６を有しており、上述の複数の吐出口５０は、この水流路形成壁部５６における鉛直方向上側（上述の放出口４８側）の非形成領域５８よりも鉛直方向下側に形成されている。   Further, the heat exchanger 40 has a water flow path forming wall portion 56 in which a water flow path 44 is formed, and the plurality of discharge ports 50 are arranged on the upper side in the vertical direction of the water flow path forming wall portion 56 (described above). It is formed vertically below the non-formation region 58 on the discharge port 48 side.

また、図４に示されるように、熱媒流路４６には、フィン６０が設けられている。この熱媒流路４６と蓄熱材収容空間４２との間には、隔壁部６２が形成されている。   Further, as shown in FIG. 4, fins 60 are provided in the heat medium flow path 46. A partition wall 62 is formed between the heat medium flow path 46 and the heat storage material accommodation space 42.

次に、本発明の一実施形態の作用及び効果について説明する。   Next, the operation and effect of one embodiment of the present invention will be described.

本発明の第一実施形態に係る第一反応器１０によれば、水流路４４を熱交換器４０の内部に設け、複数の吐出口５０から化学蓄熱材３０全体に水を供給するため、化学蓄熱材３０全体が水と均一に反応できる。また、このような構成とすることで、より多くの吐出口５０を容易に設けることができるため、水の浸透距離を減らすことができ、水和反応熱によって生じる水蒸気が化学蓄熱材３０内部への水の浸透を妨げる流路閉塞作用を大幅に抑制させることができる。これにより、化学蓄熱材３０全体を均一に反応させることができるため、反応速度が向上し、結果的に得られた反応熱によって水蒸気を生成する性能を向上させることができる。   According to the first reactor 10 according to the first embodiment of the present invention, the water flow path 44 is provided inside the heat exchanger 40, and water is supplied to the entire chemical heat storage material 30 from the plurality of discharge ports 50. The whole heat storage material 30 can react uniformly with water. Further, with such a configuration, more discharge ports 50 can be easily provided, so that the water penetration distance can be reduced, and water vapor generated by the heat of hydration reaction enters the chemical heat storage material 30. It is possible to greatly suppress the channel blocking action that hinders the penetration of water. Thereby, since the whole chemical heat storage material 30 can be made to react uniformly, reaction rate can improve and the performance which produces | generates water vapor | steam with the reaction heat obtained as a result can be improved.

また、支管５４は、複数の分岐部を有する樹形形状とされているので、動圧を利用して水を分配することができる。これにより、複数の吐出口５０から同時に水を吐出させることができる。   Moreover, since the branch pipe 54 has a tree shape having a plurality of branch portions, water can be distributed using dynamic pressure. Thereby, water can be simultaneously discharged from the plurality of discharge ports 50.

さらに、複数の吐出口５０は、千鳥状に配列されているので、最少口数で化学蓄熱材３０全体により均一に水を供給することができる。   Furthermore, since the plurality of discharge ports 50 are arranged in a zigzag pattern, water can be supplied uniformly to the entire chemical heat storage material 30 with the minimum number of ports.

また、支管５４に供給される水の流れの方向と、蓄熱材収容空間４２から外部に放出される水蒸気の放出方向とが一致されている（いずれも放出口４８側とされている）。これにより、水蒸気の生成温度分布による水の供給の阻害を抑制することができる。   Moreover, the direction of the flow of water supplied to the branch pipe 54 and the discharge direction of water vapor discharged from the heat storage material accommodation space 42 to the outside coincide with each other (both are on the discharge port 48 side). Thereby, inhibition of water supply due to the generation temperature distribution of water vapor can be suppressed.

ところで、反応器では、鉛直方向下側において熱生成、水蒸気生成を、鉛直方向上側において熱生成、水蒸気をスーパヒートすることが理想となる。   By the way, in the reactor, it is ideal that heat generation and water vapor generation are performed on the lower side in the vertical direction, and heat generation and water vapor are performed on the upper side in the vertical direction.

従って、この第一反応器１０のように、複数の吐出口５０が、水流路形成壁部５６における鉛直方向上側（上述の放出口４８側）の非形成領域５８よりも鉛直方向下側に形成されていると、放出口４８の周辺部への水の供給による温度低下を抑制し、鉛直方向下側において生成した水蒸気による水和反応による熱を水蒸気へ効果的に回収するスーパヒートが可能となる。   Accordingly, like the first reactor 10, the plurality of discharge ports 50 are formed on the lower side in the vertical direction than the non-formation region 58 on the vertical direction upper side (the above-described discharge port 48 side) in the water flow path forming wall portion 56. If this is done, it is possible to suppress the temperature drop due to the supply of water to the periphery of the discharge port 48, and to enable superheat to effectively recover the heat due to the hydration reaction by the water vapor generated on the lower side in the vertical direction into water vapor. .

また、熱媒流路４６に熱媒である水蒸気を流通させることで、化学蓄熱材３０を加熱することができ、これにより、化学蓄熱材３０を水と分離させて蓄熱させることができる。この結果、化学蓄熱材３０を再生することができる。   Moreover, the chemical heat storage material 30 can be heated by circulating the water vapor, which is the heat medium, in the heat medium flow path 46, whereby the chemical heat storage material 30 can be separated from water and stored. As a result, the chemical heat storage material 30 can be regenerated.

また、本発明の第一実施形態に係る化学蓄熱装置Ｓによれば、上述のように、第一反応器１０に内蔵された化学蓄熱材３０が水と反応することで発熱し、さらに水が化学蓄熱材３０に供給されることで水蒸気が生成され、この高温の水蒸気が第二反応器１００において化学蓄熱材と水和反応することで発熱される。従って、第一反応器１０及び第二反応器１００の二段階で発熱されるので、一つの反応器にて水和反応させた場合に比して、高温を発生させることができる。   In addition, according to the chemical heat storage device S according to the first embodiment of the present invention, as described above, the chemical heat storage material 30 built in the first reactor 10 generates heat by reacting with water, and further water is added. Water vapor is generated by being supplied to the chemical heat storage material 30, and this high-temperature water vapor is heated by a hydration reaction with the chemical heat storage material in the second reactor 100. Therefore, since heat is generated in two stages of the first reactor 10 and the second reactor 100, it is possible to generate a higher temperature than when the hydration reaction is performed in one reactor.

次に、本発明の一実施形態の変形例について説明する。   Next, a modification of one embodiment of the present invention will be described.

図７に示されるように、水流路形成壁部５６には、複数の吐出口５０以外の部分に、蓄熱材収容空間４２と連通し、化学蓄熱材３０で生成された水蒸気を流通させるための水蒸気流路７０が複数形成されていても良い。なお、この変形例では、一例として、複数の水蒸気流路７０は、鉛直方向（Ｚ方向）に延びると共に、水平方向に並んで形成されている。   As shown in FIG. 7, the water flow path forming wall portion 56 communicates with the heat storage material accommodation space 42 in a portion other than the plurality of discharge ports 50 to distribute the water vapor generated by the chemical heat storage material 30. A plurality of water vapor channels 70 may be formed. In this modification, as an example, the plurality of water vapor channels 70 extend in the vertical direction (Z direction) and are aligned in the horizontal direction.

このように構成されていると、水蒸気の流路の断面積を拡大し、内部水蒸気の流動に伴う圧力損失を低減することで水蒸気の排出をスムーズに行うことができる。また、水が供給されて発熱した化学蓄熱材３０に、さらに水蒸気を供給することができ、より高温の水蒸気を生成することができる。   If comprised in this way, the cross-sectional area of the flow path of water vapor | steam will be expanded, and the discharge | emission of water vapor | steam can be performed smoothly by reducing the pressure loss accompanying the flow of internal water vapor | steam. Further, water vapor can be further supplied to the chemical heat storage material 30 that has generated heat by being supplied with water, and higher temperature water vapor can be generated.

また、この水蒸気流路７０は、複数の吐出口５０以外の部分に形成されているので、生成された水蒸気が吐出口５０に流入して、吐出口５０から化学蓄熱材３０への水の供給が妨げられることを抑制することができる。   In addition, since the water vapor flow path 70 is formed in a portion other than the plurality of discharge ports 50, the generated water vapor flows into the discharge ports 50 and supplies water from the discharge ports 50 to the chemical heat storage material 30. Can be prevented from being hindered.

なお、複数の吐出口５０、及び、水蒸気流路７０における蓄熱材収容空間４２側の開口を塞ぐように、水流路形成壁部５６と化学蓄熱材３０との間に多孔体７２が設けられていても良い。ここでは、多孔体７２の一例として、ステンレス製のメッシュが用いられている。このようにすると、化学蓄熱材３０の反応により飛散した飛散物が複数の吐出口５０又は水蒸気流路７０に詰まることを抑制することができる。   In addition, the porous body 72 is provided between the water flow path forming wall portion 56 and the chemical heat storage material 30 so as to close the openings on the heat storage material accommodation space 42 side in the plurality of discharge ports 50 and the water vapor flow path 70. May be. Here, a stainless steel mesh is used as an example of the porous body 72. If it does in this way, it can suppress that the scattered matter scattered by reaction of the chemical thermal storage material 30 is clogged in the some discharge port 50 or the water vapor flow path 70. FIG.

また、図８に示されるように、水流路形成壁部５６と化学蓄熱材３０との間には、断熱部７６が設けられていても良い。   Further, as shown in FIG. 8, a heat insulating portion 76 may be provided between the water flow path forming wall portion 56 and the chemical heat storage material 30.

このように構成されていると、化学蓄熱材３０の熱が水流路４４（支管５４）に伝達されて、水流路４４内に水蒸気が生じることを抑制することができる。   If comprised in this way, it can suppress that the heat | fever of the chemical thermal storage material 30 is transmitted to the water flow path 44 (branch pipe 54), and water vapor | steam arises in the water flow path 44. FIG.

また、図８に示されるように、水流路形成壁部５６には、突起状の拘束部７７が形成され、化学蓄熱材３０は、熱媒流路４６と蓄熱材収容空間４２との間の隔壁部６２と、拘束部７７（水流路形成壁部５６）とによって拘束されていても良い。   Further, as shown in FIG. 8, the water flow passage forming wall portion 56 is formed with a protruding restraint portion 77, and the chemical heat storage material 30 is located between the heat medium flow passage 46 and the heat storage material accommodation space 42. You may be restrained by the partition part 62 and the restraint part 77 (water flow path formation wall part 56).

このように構成されていると、水和反応又は脱水反応に伴う体積変化で化学蓄熱材３０が崩壊することを抑制することができる。   If comprised in this way, it can suppress that the chemical thermal storage material 30 collapses by the volume change accompanying a hydration reaction or a dehydration reaction.

また、図８に示されるように、非形成領域５８には、水流路形成壁部５６と化学蓄熱材３０との間に伝熱部７８が設けられていても良い。なお、この伝熱部７８としては、例えば、フィンや多孔体を用いることができる。   In addition, as shown in FIG. 8, in the non-formation region 58, a heat transfer part 78 may be provided between the water flow path forming wall part 56 and the chemical heat storage material 30. In addition, as this heat-transfer part 78, a fin and a porous body can be used, for example.

このように構成されていると、発熱状態にある化学蓄熱材３０と水流路４４との対流熱交換を促進し、より効果的に高温の水蒸気を生成することができる。   If comprised in this way, the convective heat exchange with the chemical heat storage material 30 in the heat_generation | fever state and the water flow path 44 will be accelerated | stimulated, and high temperature water vapor | steam can be produced | generated more effectively.

また、図９に示されるように、放出口４８には、鉛直方向上側に向かうに従って縮径する絞り部８０が形成されていても良い。   Further, as shown in FIG. 9, the discharge port 48 may be formed with a throttle portion 80 whose diameter is reduced toward the upper side in the vertical direction.

このように構成されていると、内部断面積を拡大し内部水蒸気の流動に伴う圧力損失を低減することで水蒸気の排出をスムーズに行うことができる（図１０参照）。また、上流部での水蒸気空間を縮小することで液水貯留による温度低下を抑制することができる。   If comprised in this way, discharge | evaporation of water vapor | steam can be performed smoothly by expanding an internal cross-sectional area and reducing the pressure loss accompanying the flow of internal water vapor | steam (refer FIG. 10). Moreover, the temperature fall by liquid water storage can be suppressed by shrinking | reducing the water vapor | steam space in an upstream part.

また、図１１に示されるように、複数の吐出口５０の各々の鉛直方向下側には、蓄熱材収容空間４２内を鉛直方向上側に向かって流れる水蒸気を遮蔽する遮蔽部８２が設けられていても良い。なお、この変形例では、一例として、遮蔽部８２は、鉛直方向下側に凸を成す円弧状に形成されている。   As shown in FIG. 11, a shielding portion 82 that shields water vapor flowing upward in the vertical direction in the heat storage material accommodation space 42 is provided on the lower side in the vertical direction of each of the plurality of discharge ports 50. May be. In this modification, as an example, the shielding part 82 is formed in an arc shape that protrudes downward in the vertical direction.

吐出口５０付近では、吐出口５０より供給された水と上流側で生成された水蒸気が干渉することで供給水の分散を阻害する傾向を示す。本来、供給水は分散配置され、吐出された供給水を吐出口５０間を補完するように均一に分散供給する（濡れ広がる）ことが必要となる。一方で、上流側で生成された水蒸気は流量、速度を増加して系内を流動する。   In the vicinity of the discharge port 50, the water supplied from the discharge port 50 and the water vapor generated on the upstream side tend to interfere with the dispersion of the supplied water. Originally, the supply water is dispersedly arranged, and it is necessary to uniformly supply (spread and spread) the discharged supply water so as to complement between the discharge ports 50. On the other hand, the water vapor generated on the upstream side increases the flow rate and speed and flows in the system.

従って、この変形例のように、複数の吐出口５０の各々の鉛直方向下側に、蓄熱材収容空間４２内を鉛直方向上側に向かって流れる水蒸気を遮蔽する遮蔽部８２が設けられていると、上流からの水蒸気流れの干渉を抑制し、吐出口５０からの効果的な水の分散供給が可能となる。   Accordingly, as in this modification, a shielding portion 82 that shields water vapor flowing in the heat storage material accommodation space 42 toward the upper side in the vertical direction is provided on the lower side in the vertical direction of each of the plurality of discharge ports 50. The interference of the water vapor flow from the upstream is suppressed, and the effective water dispersion supply from the discharge port 50 becomes possible.

また、図１２，図１３に示されるように、蓄熱材収容空間４２は、水流路形成壁部５６における水流路４４が形成された以外の部分に肉盗み部８４が形成されることで、鉛直方向上側（放出口４８側）に向かうに従って断面積が拡大されていても良い。なお、図１２では、理解のようにために、ドットが付された領域によって肉盗み部８４が示されている。   Moreover, as shown in FIGS. 12 and 13, the heat storage material accommodation space 42 is vertically formed by forming a meat stealing portion 84 in a portion other than the water flow channel 44 formed in the water flow channel forming wall portion 56. The cross-sectional area may be enlarged toward the upper side in the direction (the discharge port 48 side). In FIG. 12, for the sake of understanding, the meat stealing portion 84 is indicated by a region with dots.

この第一反応器１０では、水蒸気の流れ方向に対し生成水蒸気量の増加、温度上昇による流速の増加が発生する。従って、この変形例のように、蓄熱材収容空間４２が、放出口４８に向かうに従って断面積が拡大されていると、内部水蒸気の流動に伴う圧力損失を低減することで水蒸気の排出をスムーズに行うことができる。   In the first reactor 10, an increase in the amount of generated water vapor and an increase in flow rate due to a temperature increase occur with respect to the flow direction of water vapor. Accordingly, when the cross-sectional area of the heat storage material accommodation space 42 is enlarged toward the discharge port 48 as in this modification, the discharge of water vapor is smoothly performed by reducing the pressure loss associated with the flow of internal water vapor. It can be carried out.

また、水流路形成壁部５６における水流路４４が形成された以外の部分に肉盗み部８４が形成されることで、蓄熱材収容空間４２が放出口４８に向かうに従って断面積が拡大されていると、水流路４４の断面積を確保しつつ、蓄熱材収容空間４２の断面積を拡大し、内部水蒸気の流動に伴う圧力損失を低減することで水蒸気の排出をスムーズに行うことができる。   Further, the meat stealing portion 84 is formed in a portion of the water flow passage forming wall portion 56 other than the water flow passage 44 formed, so that the cross-sectional area is enlarged as the heat storage material accommodation space 42 moves toward the discharge port 48. And while ensuring the cross-sectional area of the water flow path 44, the cross-sectional area of the thermal storage material accommodation space 42 is expanded and the pressure loss accompanying the flow of internal water vapor | steam can be reduced, and water vapor | steam can be discharged | emitted smoothly.

なお、上記複数の変形例のうち、組み合わせ可能な変形例は、適宜、組み合わされて実施可能である。   Of the plurality of modifications, combinations that can be combined can be implemented by appropriately combining them.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能である。   As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited above, In addition to the above, in the range which does not deviate from the main point, it can implement in various deformation | transformation.

１０ 第一反応器（反応器）
３０ 化学蓄熱材
４０ 熱交換器
４２ 蓄熱材収容空間
４４ 水流路
４６ 熱媒流路
４８ 放出口
５０ 吐出口
５２ 主管
５４ 支管
５６ 水流路形成壁部
５８ 非形成領域
６２ 隔壁部
７０ 水蒸気流路
７６ 断熱部
７８ 伝熱部
８０ 絞り部
８２ 遮蔽部
８４ 肉盗み部
１００ 第二反応器
Ｓ 水蒸気生成システム 10 First reactor (reactor)
30 Chemical heat storage material 40 Heat exchanger 42 Heat storage material accommodation space 44 Water flow path 46 Heat medium flow path 48 Discharge port 50 Discharge port 52 Main pipe 54 Branch pipe 56 Water flow path forming wall part 58 Non-formation area 62 Partition part 70 Water vapor flow path 76 Thermal insulation Unit 78 heat transfer unit 80 throttling unit 82 shielding unit 84 meat stealing unit 100 second reactor S water vapor generation system

Claims (11)

水と反応した際に生じる反応熱によって水蒸気を生成し、加熱されることによって水と分離されて蓄熱する化学蓄熱材と、
前記化学蓄熱材を内蔵する熱交換器と、
を備え、
前記熱交換器は、
鉛直方向に沿って延びて前記化学蓄熱材を収容すると共に、鉛直方向上側の端部に前記化学蓄熱材で生成された水蒸気を外部に放出する放出口を有する蓄熱材収容空間と、
前記蓄熱材収容空間と連通する複数の吐出口、外部水供給部と接続される主管、及び、前記主管と前記複数の吐出口とを連通する支管を有して構成された水流路と、
を有し、
前記支管に供給される水の流れの方向と、前記水蒸気が放出される方向が一致しており、
前記複数の吐出口は、前記支管に供給される水の流れ方向に沿って分布している反応器。 A chemical heat storage material that generates water vapor by reaction heat generated when it reacts with water, and is separated from water by being heated to store heat,
A heat exchanger containing the chemical heat storage material;
With
The heat exchanger is
A thermal storage material accommodation space that extends along the vertical direction and accommodates the chemical thermal storage material, and has an outlet that discharges water vapor generated by the chemical thermal storage material to the outside at the end on the upper side in the vertical direction;
A plurality of outlets communicating with the heat storage material accommodation space, a main pipe connected to an external water supply unit, and a water flow path configured to have a branch pipe communicating the main pipe and the plurality of outlets;
Have
The direction of flow of the water supplied to the branch pipe, the direction in which the steam is discharged are the same,
The plurality of discharge ports are reactors distributed along the flow direction of water supplied to the branch pipe. 前記支管は、鉛直方向に沿って延びて鉛直方向上向きに水が供給され、前記複数の吐出口からは水平方向に水が吐出される、
請求項１に記載の反応器。 The branch pipe extends along the vertical direction and is supplied with water upward in the vertical direction, and water is discharged in the horizontal direction from the plurality of discharge ports.
The reactor according to claim 1. 前記熱交換器は、前記水流路が形成された水流路形成壁部を有し、
前記複数の吐出口は、前記水流路形成壁部における前記放出口側の非形成領域よりも鉛直方向下側に形成されている、
請求項１又は２に記載の反応器。 The heat exchanger has a water flow path forming wall portion in which the water flow path is formed,
The plurality of discharge ports are formed on the lower side in the vertical direction than the non-formation region on the discharge port side in the water flow path forming wall.
The reactor according to claim 1 or 2. 前記非形成領域には、前記水流路形成壁部と前記化学蓄熱材との間に伝熱部が設けられている、
請求項３に記載の反応器。 In the non-formation region, a heat transfer part is provided between the water flow path forming wall part and the chemical heat storage material,
The reactor according to claim 3. 前記蓄熱材収容空間は、前記放出口に向かうに従って断面積が拡大されている、
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の反応器。 The heat storage material accommodation space has a cross-sectional area that is enlarged toward the discharge port,
The reactor according to any one of claims 1 to 4. 前記熱交換器は、前記水流路が形成された水流路形成壁部を有し、
前記蓄熱材収容空間は、前記水流路形成壁部における前記水流路が形成された以外の部分に肉盗み部が形成されることで、前記放出口に向かうに従って断面積が拡大されている、
請求項５に記載の反応器。 The heat exchanger has a water flow path forming wall portion in which the water flow path is formed,
The heat storage material accommodation space has a cross-sectional area that is enlarged toward the discharge port by forming a meat stealing portion in a portion other than the water flow channel formed in the water flow channel forming wall.
The reactor according to claim 5. 前記複数の吐出口は、千鳥状に配列されている、
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の反応器。 The plurality of discharge ports are arranged in a staggered manner,
The reactor according to any one of claims 1 to 6. 前記放出口には、鉛直方向上側に向かうに従って縮径する絞り部が形成されている、
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の反応器。 The discharge port is formed with a throttle portion that decreases in diameter as it goes upward in the vertical direction.
The reactor according to any one of claims 1 to 7. 前記複数の吐出口の各々の鉛直方向下側には、前記蓄熱材収容空間内を鉛直方向上側に向かって流れる水蒸気を遮蔽する遮蔽部が設けられている、
請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の反応器。 On the lower side in the vertical direction of each of the plurality of discharge ports, a shielding portion that shields water vapor flowing in the heat storage material accommodation space toward the upper side in the vertical direction is provided.
The reactor according to any one of claims 1 to 8. 前記化学蓄熱材は、加熱されることによって水と分離されて蓄熱し、
前記熱交換器は、前記化学蓄熱材を加熱する熱媒を流通させるための熱媒流路を有する、
請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の反応器。 The chemical heat storage material is separated from water by being heated and stores heat,
The heat exchanger has a heat medium flow path for circulating a heat medium that heats the chemical heat storage material.
The reactor according to any one of claims 1 to 9. 請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の反応器としての第一反応器と、
前記第一反応器から供給された水蒸気により水和反応を生じることで発熱し加熱により脱水反応を生じることで蓄熱する化学蓄熱材を内蔵する第二反応器と、
を備えた化学蓄熱装置。 A first reactor as the reactor according to any one of claims 1 to 10,
A second reactor containing a chemical heat storage material that generates heat by generating a hydration reaction with water vapor supplied from the first reactor and stores heat by generating a dehydration reaction by heating;
A chemical heat storage device.
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