JP5780185B2 - Waste heat recovery device - Google Patents

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Description

本発明は、排熱回収装置に関するものである。   The present invention relates to an exhaust heat recovery apparatus.

コジェネレーションシステム等の排熱手段(排熱源)からの排熱を回収し、回収した熱の有効利用を図った排熱回収装置として、物質の吸着や水和等の可逆的な化学反応を利用して熱の吸収・放出(蓄熱・放熱)を行う化学蓄熱材を用いたケミカルヒートポンプがある(例えば、特許文献1参照)。   Uses reversible chemical reactions such as adsorption and hydration of substances as an exhaust heat recovery device that recovers exhaust heat from exhaust heat means (exhaust heat source) such as cogeneration systems and effectively uses the recovered heat. There is a chemical heat pump using a chemical heat storage material that absorbs and releases heat (heat storage and heat dissipation) (see, for example, Patent Document 1).

この排熱回収装置は、反応媒体と反応して発熱するとともに、吸熱して反応媒体を再生する化学蓄熱材を有する反応部と、反応媒体を液体から気体に変換するとともに、反応部と連通して反応媒体を供給可能に構成された蒸発部とを備えている。   This exhaust heat recovery device reacts with a reaction medium to generate heat, absorbs heat and regenerates the reaction medium, converts the reaction medium from liquid to gas, and communicates with the reaction part. And an evaporation unit configured to be able to supply the reaction medium.

この排熱回収装置では、反応部において、排熱手段から回収した排熱を利用して、化学蓄熱材に反応した反応媒体を再生させたり(蓄熱工程)、蒸発部から供給された反応媒体と化学蓄熱材とを反応させて熱を放出させたりする(放熱工程)。   In this exhaust heat recovery device, the reaction unit uses the exhaust heat recovered from the exhaust heat means to regenerate the reaction medium that has reacted with the chemical heat storage material (heat storage process), and the reaction medium supplied from the evaporation unit It reacts with chemical heat storage materials to release heat (heat dissipation process).

特開2005−230738号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-230738

ところで、上述の排熱回収装置を用いて、排熱手段から排熱を回収し、排熱手段に対して熱を還流させることを考えた場合、還流される熱の温度が排熱手段の温度から大きく離れていると、熱を還流させることによるメリットが小さい。このため、排熱手段に対して熱を還流させる用途においては、排熱手段から回収した排熱を有効利用できないという問題があった。   By the way, when the exhaust heat recovery device is used to recover exhaust heat from the exhaust heat means and to return the heat to the exhaust heat means, the temperature of the returned heat is the temperature of the exhaust heat means. If it is far away from, the merit of refluxing heat is small. For this reason, in the use which recirculates heat to the exhaust heat means, there is a problem that the exhaust heat recovered from the exhaust heat means cannot be effectively used.

化学蓄熱材が放出する熱の温度(発熱温度)は、反応部内の圧力、すなわち、反応部に連通した蒸発部での反応媒体の蒸発温度に応じた圧力によって定まる。このため、蒸発部での反応媒体の蒸発を常温で行うと、化学蓄熱材が放出する熱の温度は、このときの蒸発部の内部圧力に応じた温度となる。通常、この温度は、排熱手段自体の温度から離れており、排熱手段に還流させる熱としては不適切な温度である。   The temperature of heat released from the chemical heat storage material (exothermic temperature) is determined by the pressure in the reaction unit, that is, the pressure corresponding to the evaporation temperature of the reaction medium in the evaporation unit communicating with the reaction unit. For this reason, when the reaction medium is evaporated in the evaporation section at room temperature, the temperature of the heat released from the chemical heat storage material becomes a temperature corresponding to the internal pressure of the evaporation section at this time. Usually, this temperature is far from the temperature of the exhaust heat means itself, and is inappropriate for the heat to be recirculated to the exhaust heat means.

本発明は上記点に鑑みて、排熱手段から回収した排熱を有効利用できる排熱回収装置を提供することを目的とする。   In view of the above points, an object of the present invention is to provide an exhaust heat recovery apparatus that can effectively use exhaust heat recovered from exhaust heat means.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、
反応媒体と反応して発熱するとともに、吸熱して反応媒体を再生する化学蓄熱材を有する反応部(2、3)と、
反応媒体を液体から気体に変換し、反応部と連通して反応媒体を供給可能に構成された蒸発部(4)とを備え、
反応部は、排熱手段から回収した排熱を利用して化学蓄熱材に反応した反応媒体を再生させるとともに、蒸発部から供給された反応媒体と化学蓄熱材とを反応させ、反応に伴う熱によって熱媒体を加熱して排熱手段に供給するように構成されており、
蒸発部は、排熱手段から回収した排熱を利用して反応媒体を加熱して、反応媒体を液体から気体に変換するように構成されており、蒸発部の内部圧力は、排熱を利用して加熱された反応媒体の蒸発温度に応じた圧力となっていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, in the invention described in claim 1,
A reaction section (2, 3) having a chemical heat storage material that generates heat by reacting with the reaction medium and absorbs heat to regenerate the reaction medium;
An evaporation section (4) configured to convert the reaction medium from a liquid to a gas and to be able to supply the reaction medium in communication with the reaction section;
The reaction unit regenerates the reaction medium that has reacted with the chemical heat storage material using the exhaust heat recovered from the heat exhaust means, and reacts the reaction medium supplied from the evaporation unit with the chemical heat storage material to generate heat associated with the reaction. Is configured to heat the heat medium and supply it to the exhaust heat means.
The evaporation unit is configured to heat the reaction medium using the exhaust heat recovered from the exhaust heat means to convert the reaction medium from liquid to gas, and the internal pressure of the evaporation unit uses the exhaust heat. Thus, the pressure is in accordance with the evaporation temperature of the heated reaction medium .

ここで、上述の通り、反応媒体との反応時に化学蓄熱材が放出する熱の温度(発熱温度)は、反応部内の圧力、すなわち、反応部に連通した蒸発部での反応媒体の蒸発温度に応じた圧力によって定まり、反応媒体の蒸発温度が高ければ、化学蓄熱材の発熱温度は高く、反応媒体の蒸発温度が低ければ、化学蓄熱材の発熱温度は低くなる。また、排熱の温度は、常温よりも排熱手段の温度に近い温度である。   Here, as described above, the temperature (exothermic temperature) of the heat released by the chemical heat storage material during the reaction with the reaction medium is equal to the pressure in the reaction part, that is, the evaporation temperature of the reaction medium in the evaporation part communicating with the reaction part. If the evaporation temperature of the reaction medium is high, the exothermic temperature of the chemical heat storage material is high, and if the evaporation temperature of the reaction medium is low, the exothermic temperature of the chemical heat storage material is low. The temperature of the exhaust heat is a temperature closer to the temperature of the exhaust heat means than the normal temperature.

このため、本発明によれば、排熱手段から回収した排熱を利用して、蒸発部での反応媒体の蒸発を常温よりも排熱手段の温度に近い温度で行うので、反応媒体の蒸発を常温で行う場合と比較して、排熱手段に還流させる熱の温度を排熱手段の温度側にシフトさせることができる。   For this reason, according to the present invention, the reaction medium is evaporated in the evaporation section at a temperature closer to the temperature of the exhaust heat means than the normal temperature by using the exhaust heat recovered from the exhaust heat means. Compared with the case where the heat is performed at room temperature, the temperature of the heat recirculated to the heat exhausting means can be shifted to the temperature side of the heat exhausting means.

この結果、本発明によれば、反応媒体の蒸発を常温で行う場合と比較して、排熱手段に対して適切な温度の熱を還流させることができ、排熱手段から回収した排熱を有効利用できる。   As a result, according to the present invention, compared with the case where the reaction medium is evaporated at room temperature, heat at an appropriate temperature can be recirculated to the exhaust heat means, and the exhaust heat recovered from the exhaust heat means can be recovered. Effective use.

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.

本発明の第1実施形態における排熱回収装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the waste heat recovery apparatus in 1st Embodiment of this invention. 図1の排熱回収装置の作動を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the action | operation of the waste heat recovery apparatus of FIG. 図1の排熱回収装置の作動を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the action | operation of the waste heat recovery apparatus of FIG. 本発明者らが測定したCaBr・HOと水の蒸気圧線の測定結果である。The measurement result of the CaBr 2 · H 2 O and water vapor pressure curve of the present invention we have determined.

(第1実施形態)
図1に示すように、本実施形態の排熱回収装置1は、工場炉100からの排熱を回収するとともに、加熱した空気を工場炉100に供給するものである。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the exhaust heat recovery apparatus 1 of the present embodiment recovers exhaust heat from the factory furnace 100 and supplies heated air to the factory furnace 100.

工場炉100は、エネルギ源としての燃料と酸化剤とが供給され、燃料と酸化剤との酸化発熱を利用してエネルギ変換するエネルギ変換手段であるとともに、このエネルギ変換に伴い熱を排出する排熱手段である。燃料としては、天然ガス、都市ガス、重油、灯油等が用いられる。具体的には、工場炉100は、燃料と空気の燃焼により、燃料を約500℃の熱エネルギに変換し、約155℃付近の燃焼ガスを排出する。   The factory furnace 100 is an energy conversion means that is supplied with fuel and oxidant as energy sources and converts energy by utilizing the oxidative heat generated by the fuel and oxidant, and also discharges heat that is discharged along with this energy conversion. It is a heat means. As the fuel, natural gas, city gas, heavy oil, kerosene and the like are used. Specifically, the factory furnace 100 converts the fuel into thermal energy of about 500 ° C. by combustion of fuel and air, and discharges combustion gas around about 155 ° C.

排熱回収装置1は、反応部としての2つの反応器(第1、第2反応器2、3)と、蒸発部としての蒸発器4と、凝縮部としての凝縮器5とを備えている。   The exhaust heat recovery apparatus 1 includes two reactors (first and second reactors 2 and 3) as reaction units, an evaporator 4 as an evaporation unit, and a condenser 5 as a condensing unit. .

第1、第2反応器2、3は、図示しないが、どちらも、化学蓄熱材と、化学蓄熱材が充填された熱交換器と、この熱交換器を収容するケースとを備えている。   Although not shown, each of the first and second reactors 2 and 3 includes a chemical heat storage material, a heat exchanger filled with the chemical heat storage material, and a case for housing the heat exchanger.

化学蓄熱材は、反応媒体と反応して発熱するとともに、吸熱して反応媒体を再生するものである。本実施形態では、化学蓄熱材としてイオン結晶物であるCaBrを用い、反応媒体としてHOを用いている。下記の反応式(1)に示すように、CaBr(固体)は、HO(気体)と反応(水和)して発熱(放熱)するとともに、下記の反応式(2)に示すように、水和物の状態であるCaBr・HO(固体)のときに吸熱してHO(気体)を再生(放出)する。CaBrは、工場炉100から排出される燃焼ガスの温度で、HOの再生が可能なものである。 The chemical heat storage material reacts with the reaction medium to generate heat and absorbs heat to regenerate the reaction medium. In this embodiment, CaBr 2 that is an ionic crystal is used as the chemical heat storage material, and H 2 O is used as the reaction medium. As shown in the following reaction formula (1), CaBr 2 (solid) reacts (hydrates) with H 2 O (gas) to generate heat (heat dissipation) and as shown in the following reaction formula (2). In addition, when CaBr 2 · H 2 O (solid) is in a hydrated state, it absorbs heat and regenerates (releases) H 2 O (gas). CaBr 2 is the temperature of the combustion gas discharged from the factory furnace 100 and can regenerate H 2 O.

Figure 0005780185
Figure 0005780185

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第1、第2反応器2、3は、どちらも、燃焼ガス入口側が、燃焼ガス流路を構成する燃焼ガス用配管11を介して、工場炉100の燃焼ガス出口側と接続されている。燃焼ガス用配管11は、分岐点を有し、分岐点から第1反応器2に向かう流路と、分岐点から第2反応器3に向かう流路とを有している。燃焼ガス用配管11の分岐点には3方弁12が設けられている。この3方弁12は、第1反応器2へ燃焼ガスを供給する状態(第1反応器2への燃焼ガス供給状態)と、第2反応器3へ燃焼ガスを供給する状態(第2反応器3への燃焼ガス供給状態)とを切り替える切替手段であり、特許請求の範囲に記載の第1切替手段に対応する。
Figure 0005780185

In both the first and second reactors 2 and 3, the combustion gas inlet side is connected to the combustion gas outlet side of the factory furnace 100 via the combustion gas pipe 11 constituting the combustion gas flow path. The combustion gas pipe 11 has a branch point, and has a flow path from the branch point to the first reactor 2 and a flow path from the branch point to the second reactor 3. A three-way valve 12 is provided at a branch point of the combustion gas pipe 11. The three-way valve 12 is in a state in which combustion gas is supplied to the first reactor 2 (a combustion gas supply state in the first reactor 2) and in a state in which combustion gas is supplied to the second reactor 3 (second reaction). Switching means for switching the combustion gas supply state to the vessel 3 and corresponds to the first switching means described in the claims.

第1、第2反応器2、3は、どちらも、燃焼ガス出口側に、燃焼ガスの排出口13に連通する燃焼ガス用配管14が接続されている。   In each of the first and second reactors 2 and 3, a combustion gas pipe 14 communicating with the combustion gas discharge port 13 is connected to the combustion gas outlet side.

また、第1、第2反応器2、3は、どちらも、空気入口側に空気流路を構成する空気用配管21が接続されており、空気流入口22と連通している。空気用配管21は、分岐点を有し、分岐点から第1反応器2に向かう流路と、分岐点から第2反応器3に向かう流路とを有している。空気用配管21の分岐点には3方弁23が設けられている。この3方弁23は、第1反応器2へ空気を供給する状態(第1反応器2への空気供給状態)と、第2反応器3へ空気を供給する状態(第2反応器3への空気供給状態)とを切り替える切替手段である。この3方弁23によって、空気が第1反応器2を通過して工場炉100に供給される場合と、空気が第2反応器3を通過して工場炉100に供給される場合とが切り替えられる。この3方弁23が特許請求の範囲に記載の第3切替手段に対応する。   Further, the first and second reactors 2 and 3 are both connected to an air inlet 22 with an air pipe 21 constituting an air flow path connected to the air inlet. The air pipe 21 has a branch point, and has a flow path from the branch point to the first reactor 2 and a flow path from the branch point to the second reactor 3. A three-way valve 23 is provided at the branch point of the air pipe 21. The three-way valve 23 supplies air to the first reactor 2 (air supply state to the first reactor 2) and supplies air to the second reactor 3 (to the second reactor 3). Switching means for switching the air supply state). The three-way valve 23 switches between the case where air passes through the first reactor 2 and is supplied to the factory furnace 100 and the case where air passes through the second reactor 3 and is supplied to the factory furnace 100. It is done. The three-way valve 23 corresponds to the third switching means described in the claims.

第1、第2反応器2、3は、どちらも、空気出口側が、空気流路を構成する空気用配管24を介して、工場炉100の空気入口側と接続されている。なお、第1、第2反応器2、3に接続された空気用配管24は、途中で合流して、工場炉100に接続されているが、2つの空気用配管24が工場炉100に直接接続されていても良い。   In both the first and second reactors 2 and 3, the air outlet side is connected to the air inlet side of the factory furnace 100 via an air pipe 24 that constitutes an air flow path. The air pipes 24 connected to the first and second reactors 2 and 3 are joined together and connected to the factory furnace 100, but the two air pipes 24 are directly connected to the factory furnace 100. It may be connected.

第1、第2反応器2、3が備える熱交換器は、工場炉100に供給される空気が熱交換器を通過する場合では、空気と化学蓄熱材とを熱交換させ、工場炉100から排出された燃焼ガスが熱交換器を通過する場合では、燃焼ガスと化学蓄熱材とを熱交換させる。なお、 本実施形態では、第1、第2反応器2、3の熱交換器内部において、燃焼ガスと化学蓄熱材とを熱交換させるときの燃焼ガスの温度が155℃となるように調整されている。   When the air supplied to the factory furnace 100 passes through the heat exchanger, the heat exchanger included in the first and second reactors 2 and 3 exchanges heat between the air and the chemical heat storage material. When the discharged combustion gas passes through the heat exchanger, heat exchange is performed between the combustion gas and the chemical heat storage material. In the present embodiment, the temperature of the combustion gas when the heat exchange between the combustion gas and the chemical heat storage material is adjusted to 155 ° C. inside the heat exchangers of the first and second reactors 2 and 3. ing.

蒸発器4は、反応媒体を液体から気体に変換するものである。この蒸発器4は、反応媒体と工場炉100から排出された燃焼ガスとを熱交換させる熱交換器であり、工場炉100からの排熱を回収し、回収した排熱によって反応媒体を加熱するようになっている。   The evaporator 4 converts the reaction medium from liquid to gas. The evaporator 4 is a heat exchanger that exchanges heat between the reaction medium and the combustion gas exhausted from the factory furnace 100, recovers exhaust heat from the factory furnace 100, and heats the reaction medium with the recovered exhaust heat. It is like that.

蒸発器4の燃焼ガス入口側は、燃焼ガス流路を構成する燃焼ガス用配管15を介して、工場炉100の燃焼ガス出口側と接続されている。なお、図1では、燃焼ガス用配管15は、燃焼ガス用配管11から分岐しているが、工場炉100の燃焼ガス出口側に直接接続されていても良い。蒸発器4の燃焼ガス出口側は、燃焼ガスの排出口13に連通する燃焼ガス用配管16が接続されている。   The combustion gas inlet side of the evaporator 4 is connected to the combustion gas outlet side of the factory furnace 100 via a combustion gas pipe 15 constituting the combustion gas flow path. In FIG. 1, the combustion gas pipe 15 is branched from the combustion gas pipe 11, but may be directly connected to the combustion gas outlet side of the factory furnace 100. A combustion gas pipe 16 communicating with the combustion gas discharge port 13 is connected to the combustion gas outlet side of the evaporator 4.

本実施形態では、蒸発器4の内部において反応媒体と熱交換するときの燃焼ガスの温度が100℃になるように調整されている。例えば、蒸発器4の熱交換面積を調整したり、蒸発器4と工場炉100との間の燃焼ガス用配管15の長さを調整したりしている。   In the present embodiment, the temperature of the combustion gas when heat exchange with the reaction medium is adjusted to 100 ° C. inside the evaporator 4. For example, the heat exchange area of the evaporator 4 is adjusted, or the length of the combustion gas pipe 15 between the evaporator 4 and the factory furnace 100 is adjusted.

蒸発器4は、第1、第2反応器2、3のぞれぞれと連通して、第1、第2反応器2、3に反応媒体を供給可能に構成されている。具体的には、蒸発器4は、第1反応媒体流路を構成する反応媒体用配管31を介して、第1反応器2と接続されている。この反応媒体用配管には第1開閉弁32が設けられており、第1開閉弁32が開くことにより、蒸発器4は第1反応器2と連通状態となり、第1反応器2への反応媒体の供給が可能となる。同様に、蒸発器4は、第2反応媒体流路を構成する反応媒体用配管33を介して、第2反応器3と接続されている。この反応媒体用配管33には第2開閉弁34が設けられており、第2開閉弁34が開くことにより、蒸発器4は第2反応器3と連通状態となり、第2反応器3への反応媒体の供給が可能となる。   The evaporator 4 communicates with each of the first and second reactors 2 and 3 and is configured to supply a reaction medium to the first and second reactors 2 and 3. Specifically, the evaporator 4 is connected to the first reactor 2 via a reaction medium pipe 31 constituting the first reaction medium flow path. The reaction medium pipe is provided with a first on-off valve 32. When the first on-off valve 32 is opened, the evaporator 4 is in communication with the first reactor 2, and the reaction to the first reactor 2 is performed. The medium can be supplied. Similarly, the evaporator 4 is connected to the second reactor 3 via a reaction medium pipe 33 constituting the second reaction medium flow path. The reaction medium pipe 33 is provided with a second opening / closing valve 34, and the opening of the second opening / closing valve 34 brings the evaporator 4 into communication with the second reactor 3, and the connection to the second reactor 3. The reaction medium can be supplied.

第1、第2開閉弁32、34の一方が開き、他方が閉じることにより、第1反応器2と蒸発器4との連通状態と、第2反応器3と蒸発器4との連通状態とが切り替えられる。したがって、第1、第2開閉弁32、34が、特許請求の範囲に記載の「2つの反応器のうちの一方と蒸発部との連通状態と、2つの反応器のうちの他方と蒸発部との連通状態とを切り替える第2切替手段」を構成している。   When one of the first and second on-off valves 32 and 34 is opened and the other is closed, the communication state between the first reactor 2 and the evaporator 4 and the communication state between the second reactor 3 and the evaporator 4 are Is switched. Therefore, the first and second on-off valves 32 and 34 are described in the claims as “the communication state between one of the two reactors and the evaporation portion, the other of the two reactors and the evaporation portion. The 2nd switching means "which switches a communication state with is comprised.

凝縮器5は、反応媒体を気体から液体に変換するものであり、反応媒体と外気とを熱交換させることにより、反応媒体を冷却して凝縮させる熱交換器である。   The condenser 5 converts the reaction medium from gas to liquid, and is a heat exchanger that cools and condenses the reaction medium by exchanging heat between the reaction medium and the outside air.

凝縮器5は、第1、第2反応器2、3のぞれぞれと連通して、第1、第2反応器2、3で再生された反応媒体を受け入れ可能に構成されている。具体的には、凝縮器5は、第3反応媒体流路を構成する反応媒体用配管35を介して、第1反応器2と接続されている。この反応媒体用配管には第3開閉弁36が設けられており、第3開閉弁36が開くことにより、凝縮器5は第1反応器2と連通状態となり、第1反応器2からの反応媒体の受け入れが可能となる。同様に、凝縮器5は、第4反応媒体流路を構成する反応媒体用配管37を介して、第2反応器3と接続されている。この反応媒体用配管には第4開閉弁38が設けられており、第4開閉弁38が開くことにより、凝縮器5は第2反応器3と連通状態となり、第2反応器3からの反応媒体の受け入れが可能となる。   The condenser 5 communicates with each of the first and second reactors 2 and 3 and is configured to receive the reaction medium regenerated in the first and second reactors 2 and 3. Specifically, the condenser 5 is connected to the first reactor 2 via a reaction medium pipe 35 constituting a third reaction medium flow path. The reaction medium pipe is provided with a third on-off valve 36. When the third on-off valve 36 is opened, the condenser 5 is in communication with the first reactor 2, and the reaction from the first reactor 2 is performed. Media can be accepted. Similarly, the condenser 5 is connected to the second reactor 3 via a reaction medium pipe 37 constituting the fourth reaction medium flow path. The reaction medium pipe is provided with a fourth on-off valve 38. When the fourth on-off valve 38 is opened, the condenser 5 communicates with the second reactor 3, and the reaction from the second reactor 3 is performed. Media can be accepted.

第3、第4開閉弁36、38の一方が開き、他方が閉じることにより、第1反応器2と凝縮器5との連通状態と、第2反応器3と凝縮器5との連通状態とが切り替えられる。したがって、第3、第4開閉弁36、38が、特許請求の範囲に記載の「2つの反応器のうちの一方と凝縮部との連通状態と、2つの反応器のうちの他方と凝縮部との連通状態とを切り替える第4切替手段」を構成している。   When one of the third and fourth on-off valves 36 and 38 is opened and the other is closed, the communication state between the first reactor 2 and the condenser 5 and the communication state between the second reactor 3 and the condenser 5 are Is switched. Therefore, the third and fourth on-off valves 36 and 38 are described in the claims as "the communication state between one of the two reactors and the condensing unit, the other of the two reactors and the condensing unit" 4th switching means for switching between the communication state and the communication state ”.

蒸発器4と凝縮器5とは、第5反応媒体流路を構成する反応媒体用配管39によって接続されている。この反応媒体用配管39に設けられた第5開閉弁40が開くことにより、凝縮器5で凝縮された反応媒体が蒸発器4へ供給される。   The evaporator 4 and the condenser 5 are connected by a reaction medium pipe 39 that constitutes a fifth reaction medium flow path. When the fifth on-off valve 40 provided in the reaction medium pipe 39 is opened, the reaction medium condensed in the condenser 5 is supplied to the evaporator 4.

また、排熱回収装置1は、制御手段としての電子制御装置50を備えている。この電子制御装置50は、燃焼ガス用配管11に設けられた3方弁12や、空気用配管21に設けられた3方弁23の切り替えを制御するとともに、第1開閉弁32、第2開閉弁34、第3開閉弁36、第4開閉弁38、第5開閉弁40の開閉を制御する。   Further, the exhaust heat recovery apparatus 1 includes an electronic control device 50 as a control means. The electronic control unit 50 controls switching of the three-way valve 12 provided in the combustion gas pipe 11 and the three-way valve 23 provided in the air pipe 21, and the first on-off valve 32 and the second on-off valve. Control of opening / closing of the valve 34, the third on-off valve 36, the fourth on-off valve 38, and the fifth on-off valve 40 is controlled.

次に、上記した構成の排熱回収装置1の作動について、図2、3を用いて説明する。   Next, the operation of the exhaust heat recovery apparatus 1 configured as described above will be described with reference to FIGS.

図2に示すように、電子制御装置50は、第1、第2開閉弁32、34を制御して、第1開閉弁32を開くとともに、第2開閉弁34を閉じることで、第1反応器2と蒸発器4とを連通させる。さらに、電子制御装置50は、空気用配管21に設けられた3方弁23を制御して、空気が第1反応器2を通過して工場炉100に供給される状態とする。   As shown in FIG. 2, the electronic control unit 50 controls the first and second on-off valves 32 and 34 to open the first on-off valve 32 and close the second on-off valve 34, thereby The vessel 2 and the evaporator 4 are connected. Further, the electronic control device 50 controls the three-way valve 23 provided in the air pipe 21 so that air passes through the first reactor 2 and is supplied to the factory furnace 100.

また、電子制御装置50は、第3、第4開閉弁36、38を制御して、第3開閉弁36を閉じるとともに、第4開閉弁38が開くことで、第2反応器3と凝縮器5とを連通させる。さらに、電子制御装置50は、燃焼ガス用配管に設けられた3方弁12を制御して、第2反応器3へ燃焼ガスが供給される状態とする。   Further, the electronic control unit 50 controls the third and fourth on-off valves 36 and 38 to close the third on-off valve 36 and open the fourth on-off valve 38, so that the second reactor 3 and the condenser are opened. Communicate with 5. Further, the electronic control unit 50 controls the three-way valve 12 provided in the combustion gas pipe so that the combustion gas is supplied to the second reactor 3.

蒸発器4に対しては、特に、弁を制御しなくても、燃焼ガスが供給される状態となっている。蒸発器4では100℃の温度でHO(液体)が加熱される。 In particular, the combustion gas is supplied to the evaporator 4 without controlling the valve. In the evaporator 4, H 2 O (liquid) is heated at a temperature of 100 ° C.

これにより、第1反応器2においては、上記反応式(1)に示すように、蒸発器4から供給されたHOとCaBrとが反応し、この反応に伴う熱によって工場炉100に供給される空気を加熱する第1機能が実行される。 Thus, in the first reactor 2, as shown in the reaction formula (1), reacted with between H 2 O and CaBr 2 supplied from the evaporator 4, the plant furnace 100 by the heat due to the reaction A first function for heating the supplied air is performed.

このとき、第1反応器2と蒸発器4とは連通状態であるので、上記反応式(1)は、蒸発器4の内部圧力に相当する圧力下で進む。本実施形態では、工業的に設計が容易である大気圧を内部圧力の上限とした蒸発器4を用いているため、蒸発器4でのHOの蒸発温度を100℃としている。そして、図4に示すように、100℃のときの水蒸気圧は101.3kPaであり、この水蒸気圧に相当する蒸気圧でのCaBr・HOの温度である246℃が、上記反応式(1)における放熱温度である。したがって、工場炉に供給される空気を246℃で予熱することができる。 At this time, since the first reactor 2 and the evaporator 4 are in communication with each other, the reaction formula (1) proceeds under a pressure corresponding to the internal pressure of the evaporator 4. In the present embodiment, the evaporator 4 is used in which the atmospheric pressure, which is industrially easy to design, is set as the upper limit of the internal pressure. Therefore, the evaporation temperature of H 2 O in the evaporator 4 is set to 100 ° C. As shown in FIG. 4, the water vapor pressure at 100 ° C. is 101.3 kPa, and the temperature of CaBr 2 · H 2 O at the vapor pressure corresponding to this water vapor pressure is 246 ° C. It is the heat radiation temperature in (1). Therefore, the air supplied to the factory furnace can be preheated at 246 ° C.

一方、第2反応器3においては、燃焼ガスが供給されることにより、燃焼ガスの熱の入力を受けて、上記反応式(2)に示すように、CaBrに反応したHOを再生させる第2機能が実行される。さらに、第2反応器3が凝縮器5に連通することにより、再生されたHOが凝縮器5に流入し、凝縮器5でHOが気体から液体に変換される。 On the other hand, in the second reactor 3, when combustion gas is supplied, heat input from the combustion gas is received, and H 2 O reacted with CaBr 2 is regenerated as shown in the reaction formula (2). The second function is executed. Furthermore, when the second reactor 3 communicates with the condenser 5, the regenerated H 2 O flows into the condenser 5, and H 2 O is converted from gas to liquid by the condenser 5.

このとき、第2反応器3と凝縮器5とは連通状態であるので、上記反応式(2)とHOの凝縮とは同じ圧力下で進む。本実施形態では、155℃の温度で上記反応式(2)が進むようにしており、図4に示すように、155℃のとき、CaBr・HOの蒸気圧は2.4kPaであり、20℃相当の水蒸気圧となるので、凝縮器5では、20℃の温度でHOを凝縮させることができる。 At this time, since the second reactor 3 and the condenser 5 are in communication with each other, the reaction formula (2) and the condensation of H 2 O proceed under the same pressure. In the present embodiment, as the reaction formula (2) proceeds at a temperature of 155 ° C., as shown in FIG. 4, when the 155 ° C., the vapor pressure of CaBr 2 · H 2 O is 2.4 kPa, 20 Since the water vapor pressure is equivalent to ° C., the condenser 5 can condense H 2 O at a temperature of 20 ° C.

なお、電子制御装置50は、第5開閉弁40を開くことで、凝縮器5で凝縮されたHOを蒸発器4に流入させる。 The electronic control unit 50 opens the fifth on-off valve 40 to cause the H 2 O condensed by the condenser 5 to flow into the evaporator 4.

そして、第1反応器2での第1機能の実施と、第2反応器3での第2機能の実施とが完了すると、電子制御装置50は、第1機能と第2機能とが2つの反応器で切り替えて実施されるように、第1、第2、第3および第4開閉弁32、34、36、38を制御する。   When the execution of the first function in the first reactor 2 and the execution of the second function in the second reactor 3 are completed, the electronic control unit 50 has two functions, the first function and the second function. The first, second, third and fourth on-off valves 32, 34, 36 and 38 are controlled so as to be switched in the reactor.

具体的には、図3に示すように、電子制御装置50は、第1、第2開閉弁32、34を制御して、第1開閉弁32を閉じるとともに、第2開閉弁34を開くことで、第2反応器3と蒸発器4とを連通させる。さらに、電子制御装置50は、空気用配管21に設けられた3方弁23を制御して、空気が第2反応器3を通過して工場炉100に供給される状態とする。   Specifically, as shown in FIG. 3, the electronic control unit 50 controls the first and second on-off valves 32 and 34 to close the first on-off valve 32 and open the second on-off valve 34. Then, the second reactor 3 and the evaporator 4 are communicated. Further, the electronic control unit 50 controls the three-way valve 23 provided in the air pipe 21 so that air passes through the second reactor 3 and is supplied to the factory furnace 100.

また、電子制御装置50は、第3、第4開閉弁36、38を制御して、第3開閉弁36を開くとともに、第4開閉弁38を閉じることで、第1反応器2と凝縮器5とを連通させる。さらに、電子制御装置50は、燃焼ガス用配管に設けられた3方弁12を制御して、第1反応器2へ燃焼ガスが供給される状態とする。   In addition, the electronic control unit 50 controls the third and fourth on-off valves 36 and 38 to open the third on-off valve 36 and close the fourth on-off valve 38, so that the first reactor 2 and the condenser are closed. Communicate with 5. Further, the electronic control unit 50 controls the three-way valve 12 provided in the combustion gas pipe so that the combustion gas is supplied to the first reactor 2.

このときにおいても、蒸発器4に対しては燃焼ガスが供給される状態となっており、蒸発器4では100℃の温度でHO(液体)が加熱される。 Even at this time, the combustion gas is supplied to the evaporator 4, and H 2 O (liquid) is heated at a temperature of 100 ° C. in the evaporator 4.

これにより、第2反応器3においては、上記反応式(1)に示すように、蒸発器4から供給されたHOとCaBrとが反応し、この反応に伴う熱によって工場炉100に供給される空気を加熱する第1機能が実行される。 Thus, in the second reactor 3, as shown in the reaction formula (1), reacted with between H 2 O and CaBr 2 supplied from the evaporator 4, the plant furnace 100 by the heat due to the reaction A first function for heating the supplied air is performed.

一方、第1反応器2においては、燃焼ガスが供給されることにより、燃焼ガスの熱の入力を受けて、上記反応式(2)に示すように、CaBrに反応したHOを再生させる第2機能が実行される。さらに、第1反応器2が凝縮器5に連通することにより、再生されたHOが凝縮器5に流入し、凝縮器5でHOが気体から液体に変換される。 On the other hand, in the first reactor 2, when combustion gas is supplied, heat input from the combustion gas is received, and H 2 O that has reacted with CaBr 2 is regenerated as shown in the reaction formula (2). The second function is executed. Furthermore, when the first reactor 2 communicates with the condenser 5, the regenerated H 2 O flows into the condenser 5, and H 2 O is converted from gas to liquid by the condenser 5.

このように、本実施形態の蓄熱装置1は、155℃の排熱を246℃の高温熱に昇温させる上記反応式(1)、(2)による気固吸収式ケミカルヒートポンプを構成している。   As described above, the heat storage device 1 of the present embodiment constitutes a gas-solid absorption type chemical heat pump according to the above reaction formulas (1) and (2) that raise the exhaust heat at 155 ° C. to the high-temperature heat at 246 ° C. .

以上の説明の通り、本実施形態では、第1、第2反応器2、3の一方において、工場炉100の排熱を回収し、回収した熱を利用してCaBrに反応したHOを再生させるとともに、第1、第2反応器2、3の他方において、蒸発器4から供給されたHOとCaBrとを反応させ、この反応に伴う熱によって空気を加熱して工場炉100に供給するように、第1、第2反応器2、3が構成されている。 As described above, in the present embodiment, in one of the first and second reactors 2 and 3, the exhaust heat of the factory furnace 100 is recovered, and the recovered heat is used to react with CaBr 2 in H 2 O. In the other of the first and second reactors 2 and 3, H 2 O supplied from the evaporator 4 and CaBr 2 are reacted with each other, and air is heated by the heat associated with this reaction to produce a factory furnace. First and second reactors 2 and 3 are configured to supply to 100.

そして、蒸発器4は、工場炉100から排出された排熱を利用してHOを加熱して、HOを液体から気体に変換するように構成されている。 The evaporator 4 is heated of H 2 O by using exhaust heat discharged from the factory furnace 100 is configured of H 2 O to convert from a liquid to a gas.

ここで、CaBrとHOの反応時における放熱温度は、第1、第2反応器2、3の内部圧力に応じた温度となる。第1、第2反応器2、3は、蒸発器4と連通した状態であるので、第1、第2反応器2、3の内部圧力は蒸発器4の内部圧力と同じである。このため、本実施形態と異なり、蒸発器4での蒸発を常温で行うと、その温度での水蒸気圧に相当する蒸気圧に応じた放熱温度となる。例えば、蒸発器4での蒸発温度が20℃(常温)のとき、図4に示すように、そのときの水蒸気圧は2.4kPaであり、その圧力に応じた蒸気圧でのCaBr・HOの温度は155であるため、その圧力に応じた蒸気圧でのCaBrとHOの反応時における放熱温度は155℃である。 Here, the heat release temperature during the reaction of CaBr 2 and H 2 O is a temperature corresponding to the internal pressure of the first and second reactors 2 and 3. Since the first and second reactors 2 and 3 are in communication with the evaporator 4, the internal pressure of the first and second reactors 2 and 3 is the same as the internal pressure of the evaporator 4. For this reason, unlike the present embodiment, when the evaporation in the evaporator 4 is performed at room temperature, the heat dissipation temperature corresponds to the vapor pressure corresponding to the water vapor pressure at that temperature. For example, when the evaporation temperature in the evaporator 4 is 20 ° C. (room temperature), as shown in FIG. 4, the water vapor pressure at that time is 2.4 kPa, and CaBr 2 · H at a vapor pressure corresponding to the pressure is obtained. Since the temperature of 2 O is 155, the heat release temperature during the reaction of CaBr 2 and H 2 O at a vapor pressure corresponding to the pressure is 155 ° C.

これに対して、本実施形態では、工場炉100から排出された排熱を利用して、蒸発器4での蒸発温度を100℃としているため、上述の通り、CaBrとHOの反応時における放熱温度は246℃である。 On the other hand, in this embodiment, since the evaporation temperature in the evaporator 4 is set to 100 ° C. using the exhaust heat discharged from the factory furnace 100, the reaction of CaBr 2 and H 2 O as described above. The heat release temperature at that time is 246 ° C.

このように、本実施形態によれば、工場炉100から回収した排熱を利用して、蒸発器4でのHOの蒸発を常温よりも工場炉100の温度(500℃)に近い温度(100℃)で行うので、HOの蒸発を常温で行う場合と比較して、工場炉100に還流させる熱の温度を工場炉100の温度側にシフトさせることができる。 As described above, according to this embodiment, the exhaust heat recovered from the factory furnace 100 is used to evaporate H 2 O in the evaporator 4 at a temperature closer to the temperature of the factory furnace 100 (500 ° C.) than the normal temperature. Since it is performed at (100 ° C.), the temperature of the heat to be refluxed to the factory furnace 100 can be shifted to the temperature side of the factory furnace 100 as compared with the case where H 2 O is evaporated at room temperature.

この結果、本実施形態によれば、HOの蒸発を常温で行う場合と比較して、工場炉100に対して適切な温度の熱を還流させることができ、工場炉100から回収した排熱を有効利用できる。 As a result, according to the present embodiment, heat at an appropriate temperature can be recirculated to the factory furnace 100 as compared with the case where evaporation of H 2 O is performed at room temperature, and the exhaust gas recovered from the factory furnace 100 can be recovered. Heat can be used effectively.

なお、本実施形態では、蒸発器4での蒸発温度を100℃としたが、排熱を利用できる温度範囲内であって、常温よりも高い温度であれば、蒸発温度を他の温度としても良い。例えば、100℃での水蒸気圧よりも高い圧力に耐えられる蒸発器を使用した場合であれば、蒸発温度を100℃よりも高くすることができ、CaBrの発熱温度を246℃よりも高くできる。また、蒸発温度を100℃と20℃の間の温度に設定することで、CaBrの発熱温度を246℃と155℃の間の温度とすることができる。 In this embodiment, the evaporation temperature in the evaporator 4 is set to 100 ° C. However, if the temperature is within a temperature range in which exhaust heat can be used and is higher than room temperature, the evaporation temperature may be set to another temperature. good. For example, if an evaporator that can withstand a pressure higher than the water vapor pressure at 100 ° C. is used, the evaporation temperature can be higher than 100 ° C., and the heat generation temperature of CaBr 2 can be higher than 246 ° C. . Further, by setting the evaporation temperature to a temperature between 100 ° C. and 20 ° C., it can be a temperature between the heat generation temperature of the CaBr 2 246 ° C. and 155 ° C..

また、本実施形態では、155℃の温度でCaBrに反応したHOを再生させていたが、155℃以外の温度でCaBrに反応したHOを再生させることもできる。 In this embodiment, H 2 O reacted with CaBr 2 is regenerated at a temperature of 155 ° C. However, H 2 O reacted with CaBr 2 can be regenerated at a temperature other than 155 ° C.

また、本実施形態では、第1、第2反応器2、3のうちの一方において、蒸発器4と連通し、空気が供給されることにより、蒸発器4から供給されたHOとCaBrとを反応させ、この反応に伴う熱によって空気を加熱する第1機能が実施され、第1、第2反応器2、3のうちの他方において、工場炉100からの排熱が供給されることにより、CaBrに反応したHOを再生させる第2機能が、第1機能と同時に実施されるように、電子制御装置50が第1、第2、第3および第4開閉弁32、34、36、38を制御するようになっている。さらに、第1機能と第2機能とが、第1、第2反応器2、3の一方と他方で切り替えて実施されるように、電子制御装置50が第1、第2、第3および第4開閉弁32、34、36、38を制御するようになっている。 In the present embodiment, in one of the first and second reactors 2 and 3, H 2 O and CaBr supplied from the evaporator 4 are communicated with the evaporator 4 and supplied with air. 1 and the first function of heating the air by the heat accompanying the reaction is performed, and the exhaust heat from the factory furnace 100 is supplied to the other of the first and second reactors 2 and 3. Thus, the electronic control device 50 is connected to the first, second, third and fourth on-off valves 32 so that the second function of regenerating H 2 O that has reacted with CaBr 2 is performed simultaneously with the first function. 34, 36, and 38 are controlled. Furthermore, the electronic control unit 50 performs the first, second, third, and second so that the first function and the second function are switched between one and the other of the first and second reactors 2 and 3. 4 The on-off valves 32, 34, 36, and 38 are controlled.

これにより、排熱回収装置1の連続運転が可能となり、工場炉100への供給空気の予熱を連続して行うことができる。   As a result, the exhaust heat recovery apparatus 1 can be continuously operated, and the supply air to the factory furnace 100 can be preheated continuously.

(他の実施形態)
(1)第1実施形態では、工場炉100に熱を還流させる際の熱媒体を、工場炉100に供給される空気としたが、空気の代わりに、工場炉100に供給される燃料としても良く、燃料と空気の両方としても良い。
(Other embodiments)
(1) In 1st Embodiment, although the heat medium at the time of recirculating | refluxing heat to the factory furnace 100 was made into the air supplied to the factory furnace 100, it can also be used as the fuel supplied to the factory furnace 100 instead of air. Good, both fuel and air.

(2)第1実施形態では、排熱回収装置1が、反応部として第1、第2反応器2、3の2つを有していたが、反応器は3つ以上であっても良く、反応器は1つであっても良い。反応部として少なくとも2つの反応器を有する場合では、第1実施形態と同様に、2つの反応器の一方で第1機能が実施され、2つの反応器の他方で第2機能が同時に実施されるとともに、第1機能と第2機能とが、2つの反応器の一方と他方で切り替えて実施されるようにする。また、反応器が1つの場合では、第1機能と第2機能とが切り替えて実施されるようにする。   (2) In the first embodiment, the exhaust heat recovery apparatus 1 has the first and second reactors 2 and 3 as the reaction unit, but the number of reactors may be three or more. The number of reactors may be one. In the case of having at least two reactors as the reaction unit, the first function is implemented in one of the two reactors and the second function is implemented simultaneously in the other of the two reactors as in the first embodiment. At the same time, the first function and the second function are switched between one and the other of the two reactors. In the case where there is one reactor, the first function and the second function are switched and executed.

(3)第1実施形態では、排熱回収装置1は凝縮器5を備えており、再生された反応媒体(HO)を凝縮器5で凝縮して、蒸発器4に戻していたが、凝縮器4を省略して、再生された反応媒体を排熱回収装置1の外部に放出するようにしても良い。この場合、蒸発器4に反応媒体が補充される構成を採用する。 (3) In the first embodiment, the exhaust heat recovery apparatus 1 includes the condenser 5, and the regenerated reaction medium (H 2 O) is condensed by the condenser 5 and returned to the evaporator 4. The condenser 4 may be omitted and the regenerated reaction medium may be discharged to the outside of the exhaust heat recovery apparatus 1. In this case, a configuration in which the evaporator 4 is supplemented with the reaction medium is employed.

(4)第1実施形態では、エネルギ変換手段が工場炉100である場合を説明したが、他のエネルギ変換手段に対しても本発明の排熱回収装置の適用が可能である。エネルギ変換手段としては、車両等に搭載されるエンジン等のように、燃料と酸化剤との酸化発熱を利用して、機械的エネルギを出力するものや、燃料電池等のように、燃料と酸化剤との電気化学反応により、電気エネルギを出力するものが挙げられる。   (4) Although the case where the energy conversion means is the factory furnace 100 has been described in the first embodiment, the exhaust heat recovery apparatus of the present invention can be applied to other energy conversion means. As an energy conversion means, an engine that is mounted on a vehicle or the like, which outputs mechanical energy by using oxidation heat generated by a fuel and an oxidizer, or a fuel cell or the like that outputs mechanical energy. Examples include those that output electrical energy by an electrochemical reaction with the agent.

(5)第1実施形態では、155℃の燃焼ガスを排出する工場炉100に対して、すなわち、温熱を排出する排熱手段(エネルギ変換手段)に対して、本発明の排熱回収装置を適用したが、冷熱を排出する排熱手段(エネルギ変換手段)に対して、本発明の排熱回収装置を適用することも可能である。   (5) In the first embodiment, the exhaust heat recovery apparatus of the present invention is applied to the factory furnace 100 that exhausts 155 ° C. combustion gas, that is, to the exhaust heat means (energy conversion means) that exhausts warm heat. Although applied, it is also possible to apply the exhaust heat recovery apparatus of the present invention to exhaust heat means (energy conversion means) for discharging cold heat.

冷熱を排出する排熱手段としては、例えば、−100℃の冷熱を生成し、その冷熱を使用した後に−10℃の排熱を排出する冷凍装置が挙げられる。この場合、第1実施形態において、工場炉100をこの冷凍装置に変更し、工場炉100からの燃焼ガスを−10℃の排熱を伝達する熱媒体に変更し、第1、第2反応器2、3に供給される空気を熱媒体に変更する。このとき、化学蓄熱材としては、冷凍装置の排熱温度(−10℃)で吸熱して反応媒体を再生するものを採用する。   Examples of the exhaust heat means for discharging the cold heat include a refrigeration apparatus that generates cold heat of −100 ° C. and discharges the exhaust heat of −10 ° C. after using the cold heat. In this case, in the first embodiment, the factory furnace 100 is changed to this refrigeration apparatus, the combustion gas from the factory furnace 100 is changed to a heat medium that transmits exhaust heat of −10 ° C., and the first and second reactors The air supplied to 2 and 3 is changed to a heat medium. At this time, as the chemical heat storage material, a material that absorbs heat at the exhaust heat temperature (−10 ° C.) of the refrigeration apparatus to regenerate the reaction medium is employed.

ここで、反応媒体との反応時に化学蓄熱材が放出する熱の温度(発熱温度)は、第1、第2反応器2、3に連通した蒸発器4での反応媒体の蒸発温度に応じた圧力によって定まり、図4に示すように、反応媒体の蒸発温度が高ければ、化学蓄熱材の発熱温度は高く、反応媒体の蒸発温度が低ければ、化学蓄熱材の発熱温度は低くなる。   Here, the temperature (exothermic temperature) of the heat released by the chemical heat storage material during the reaction with the reaction medium depends on the evaporation temperature of the reaction medium in the evaporator 4 communicating with the first and second reactors 2 and 3. As shown in FIG. 4, if the evaporation temperature of the reaction medium is high, the exothermic temperature of the chemical heat storage material is high, and if the evaporation temperature of the reaction medium is low, the exothermic temperature of the chemical heat storage material is low.

この場合においても、−10℃の排熱を利用して、蒸発器4での反応媒体の蒸発を常温よりも冷凍装置の温度(−100℃)に近い温度で行うので、反応媒体の蒸発を常温で行う場合と比較して、冷凍装置に還流させる冷熱の温度を冷凍装置の温度側にシフトさせることができる。   Also in this case, the reaction medium is evaporated in the evaporator 4 at a temperature closer to the temperature of the refrigeration apparatus (−100 ° C.) than the normal temperature by utilizing the exhaust heat of −10 ° C., and thus the reaction medium is evaporated. Compared with the case where it is performed at normal temperature, the temperature of the cold heat returned to the refrigeration apparatus can be shifted to the temperature side of the refrigeration apparatus.

この結果、この場合においても、反応媒体の蒸発を常温で行う場合と比較して、冷凍装置に対して適切な温度の熱を還流させることができ、冷凍装置から回収した排熱(冷熱)を有効利用できる。   As a result, even in this case, compared with the case where the reaction medium is evaporated at room temperature, heat at an appropriate temperature can be recirculated to the refrigeration apparatus, and the exhaust heat (cold heat) recovered from the refrigeration apparatus can be reduced. Effective use.

(6)第1実施形態では、反応媒体としてHOを採用したが、HOの代わりに、NHを採用しても良い。NHはHOと同様に、水素結合が発現するものであり、上記反応式と同様の反応が起きるからである。 (6) Although H 2 O is employed as the reaction medium in the first embodiment, NH 3 may be employed instead of H 2 O. This is because NH 3 exhibits a hydrogen bond similarly to H 2 O, and a reaction similar to the above reaction formula occurs.

また、第1実施形態では、化学蓄熱材としてCaイオンとBrイオンとを組み合わせたイオン結晶物を採用したが、他のイオン結晶物を採用しても良い。ただし、アルカリ土類に属するCa、Mg、Sr、Baの陽イオンのうちの少なくとも1つと、O、F、Cl、Br、Iの陰イオンのうちの少なくとも1つと、を組み合わせたイオン結晶物を採用することが好ましい。CaBr2と同様の可逆反応が起きるからである。   Moreover, in 1st Embodiment, although the ion crystal substance which combined Ca ion and Br ion was employ | adopted as a chemical heat storage material, you may employ | adopt another ion crystal substance. However, an ionic crystal obtained by combining at least one of Ca, Mg, Sr, and Ba cations belonging to alkaline earth and at least one of O, F, Cl, Br, and I anions. It is preferable to adopt. This is because a reversible reaction similar to CaBr2 occurs.

また、上記したイオン結晶物に限らず、ゼオライト等の他の化学蓄熱材を採用しても良い。ゼオライトの水の吸着反応も、特許請求の範囲に記載の反応に該当する。本発明の排熱回収装置に用いられる化学蓄熱材は、図4に示すような蒸気圧特性を有する化学蓄熱材であれば良い。すなわち、反応媒体の蒸発時の温度を常温からシフトさせることで反応媒体の再生時の発熱温度を、反応媒体を常温で蒸発させる場合での発熱温度からシフトさせることができるものであれば良い。   Moreover, you may employ | adopt other chemical heat storage materials, such as a zeolite, not only the above-mentioned ionic crystal substance. The water adsorption reaction of zeolite also corresponds to the reaction described in the claims. The chemical heat storage material used in the exhaust heat recovery apparatus of the present invention may be a chemical heat storage material having vapor pressure characteristics as shown in FIG. In other words, any temperature can be used as long as the temperature at which the reaction medium is evaporated can be shifted from room temperature to shift the temperature at which the reaction medium is regenerated from the temperature at which the reaction medium is evaporated at room temperature.

1 排熱回収装置
2 第1反応器(反応部)
3 第2反応器(反応部)
4 蒸発器(蒸発部)
5 凝縮器(凝縮部)
12 燃焼ガス用配管に設けられた3方弁(第1切替手段)
23 空気用配管に設けられた3方弁(第3切替手段)
32 第1開閉弁(第2切替手段)
34 第2開閉弁(第2切替手段)
36 第3開閉弁(第4切替手段)
38 第4開閉弁(第4切替手段)
50 電子制御装置(制御手段)
100 工場炉(排熱手段)
1 Waste heat recovery device 2 1st reactor (reaction part)
3 Second reactor (reaction unit)
4 Evaporator (evaporator)
5 Condenser (condenser)
12 Three-way valve provided in combustion gas piping (first switching means)
23 Three-way valve provided in the air piping (third switching means)
32 1st on-off valve (2nd switching means)
34 Second on-off valve (second switching means)
36 3rd on-off valve (4th switching means)
38 4th on-off valve (4th switching means)
50 Electronic control device (control means)
100 Factory furnace (heat exhaust means)

Claims (5)

熱を排出する排熱手段(100)からの排熱を回収するとともに、熱媒体を加熱して前記排熱手段に供給する排熱回収装置(1)において、
反応媒体と反応して発熱するとともに、吸熱して前記反応媒体を再生する化学蓄熱材を有する反応部(2、3)と、
前記反応媒体を液体から気体に変換し、前記反応部と連通して前記反応媒体を供給可能に構成された蒸発部(4)とを備え、
前記反応部は、前記排熱手段から回収した排熱を利用して前記化学蓄熱材に反応した前記反応媒体を再生させるとともに、前記蒸発部から供給された前記反応媒体と前記化学蓄熱材とを反応させ、前記反応に伴う熱によって前記熱媒体を加熱して前記排熱手段に供給するように構成されており、
前記蒸発部は、前記排熱手段から回収した排熱を利用して前記反応媒体を加熱して、前記反応媒体を液体から気体に変換するように構成されており、前記蒸発部の内部圧力は、前記排熱を利用して加熱された前記反応媒体の蒸発温度に応じた圧力となっていることを特徴とする排熱回収装置。
In the exhaust heat recovery device (1) for recovering exhaust heat from the exhaust heat means (100) for exhausting heat and heating the heat medium to supply to the exhaust heat means,
A reaction part (2, 3) having a chemical heat storage material that reacts with the reaction medium to generate heat and absorbs heat to regenerate the reaction medium;
An evaporation section (4) configured to convert the reaction medium from a liquid to a gas and to be able to supply the reaction medium in communication with the reaction section;
The reaction unit regenerates the reaction medium that has reacted to the chemical heat storage material using the exhaust heat recovered from the heat exhaust means, and the reaction medium supplied from the evaporation unit and the chemical heat storage material It is configured to react and heat the heat medium by heat accompanying the reaction and supply it to the exhaust heat means,
The evaporation unit is configured to heat the reaction medium using the exhaust heat recovered from the exhaust heat means to convert the reaction medium from liquid to gas, and the internal pressure of the evaporation unit is The exhaust heat recovery apparatus is characterized in that the pressure is in accordance with the evaporation temperature of the reaction medium heated using the exhaust heat.
前記反応部としての少なくとも2つの反応器(2、3)と、
前記2つの反応器のうちの一方への排熱供給状態と、前記2つの反応器のうちの他方への排熱供給状態とを切り替える第1切替手段(12)と、
前記2つの反応器のうちの一方と前記蒸発部との連通状態と、前記2つの反応器のうちの他方と前記蒸発部との連通状態とを切り替える第2切替手段(32、34)と、
前記2つの反応器のうちの一方への熱媒体供給状態と、前記2つの反応器のうちの他方への熱媒体供給状態とを切り替える第3切替手段(23)と、
前記2つの反応器のうちの一方において、前記蒸発部と連通し、前記熱媒体が供給されることにより、前記蒸発部から供給された前記反応媒体と前記化学蓄熱材とを反応させ、前記反応に伴う熱によって前記熱媒体を加熱する第1機能が実施され、前記2つの反応器のうちの他方において、前記排熱手段からの排熱が供給されることにより、前記化学蓄熱材に反応した前記反応媒体を再生させる第2機能が前記第1機能と同時に実施されるように、前記第1、第2および第3切替手段を制御する制御手段(50)とを備え、
前記制御手段は、前記第1機能と前記第2機能とが、前記2つの反応器の一方と他方で切り替えて実施されるように、前記第1、第2および第3切替手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の排熱回収装置。
At least two reactors (2, 3) as the reaction section;
A first switching means (12) for switching between an exhaust heat supply state to one of the two reactors and an exhaust heat supply state to the other of the two reactors;
Second switching means (32, 34) for switching between a communication state between one of the two reactors and the evaporation unit and a communication state between the other of the two reactors and the evaporation unit;
A third switching means (23) for switching between a heat medium supply state to one of the two reactors and a heat medium supply state to the other of the two reactors;
In one of the two reactors, the reaction medium communicated with the evaporation section and the heat medium is supplied to react the reaction medium supplied from the evaporation section with the chemical heat storage material. The first function of heating the heat medium with the heat accompanying the heat is performed, and in the other of the two reactors, the exhaust heat from the exhaust heat means is supplied to react with the chemical heat storage material. Control means (50) for controlling the first, second and third switching means so that a second function for regenerating the reaction medium is performed simultaneously with the first function;
The control means controls the first, second, and third switching means so that the first function and the second function are switched between one and the other of the two reactors. The exhaust heat recovery apparatus according to claim 1.
前記反応部と連通して、再生された前記反応媒体を受け入れ可能に構成され、再生された前記反応媒体を気体から液体に変換するための凝縮部(5)と、
前記2つの反応器のうちの一方と前記凝縮部との連通状態と、前記2つの反応器のうちの他方と前記凝縮部との連通状態とを切り替える第4切替手段(36、38)とを備え、
前記制御手段は、前記2つの反応器のうちの他方において、前記第2機能が実施される際に、前記凝縮部に連通することにより、再生された前記反応媒体を前記凝縮部で気体から液体に変換させるように、前記第4切替手段を制御し、
前記制御手段は、前記第1機能と前記第2機能とが2つの反応器で切り替えて実施されるように、前記第1、第2、第3および第4切替手段を制御することを特徴とする請求項2に記載の排熱回収装置。
A condensing part (5) configured to communicate with the reaction part and to accept the regenerated reaction medium, and to convert the regenerated reaction medium from gas to liquid;
Fourth switching means (36, 38) for switching between a communication state between one of the two reactors and the condensing unit and a communication state between the other of the two reactors and the condensing unit. Prepared,
When the second function is performed in the other of the two reactors, the control means communicates with the condensing unit to thereby regenerate the regenerated reaction medium from a gas in the condensing unit. Controlling the fourth switching means to convert to
The control means controls the first, second, third, and fourth switching means so that the first function and the second function are switched between two reactors. The exhaust heat recovery apparatus according to claim 2.
前記反応媒体は、HOまたはNHであり、
前記化学蓄熱材は、Ca、Mg、Sr、Baの陽イオンのうちの少なくとも1つと、O、F、Cl、Br、Iの陰イオンのうちの少なくとも1つと、を組み合わせたイオン結晶物であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の排熱回収装置。
The reaction medium is H 2 O or NH 3 ;
The chemical heat storage material is an ionic crystal that combines at least one of cation of Ca, Mg, Sr and Ba and at least one of anions of O, F, Cl, Br and I. The exhaust heat recovery apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記排熱手段は、エネルギ源としての燃料と酸化剤とが供給され、前記燃料と前記酸化剤とによる酸化発熱を利用してエネルギ変換するものであり、
前記熱媒体は、前記燃料と前記酸化剤の少なくとも一方であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の排熱回収装置。
The exhaust heat means is supplied with a fuel and an oxidant as an energy source, and performs energy conversion using oxidation heat generated by the fuel and the oxidant.
The exhaust heat recovery apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat medium is at least one of the fuel and the oxidant.
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