JP5903977B2 - 化学蓄熱システム - Google Patents
化学蓄熱システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP5903977B2 JP5903977B2 JP2012072468A JP2012072468A JP5903977B2 JP 5903977 B2 JP5903977 B2 JP 5903977B2 JP 2012072468 A JP2012072468 A JP 2012072468A JP 2012072468 A JP2012072468 A JP 2012072468A JP 5903977 B2 JP5903977 B2 JP 5903977B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- amount
- liquid level
- liquid
- reaction
- target
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Description
また、貯留槽に貯留された反応液が、搬送装置により貯留槽から蒸発流路へ供給され、蒸発流路から貯留槽へ反応液が排出される。このとき、媒体供給手段により、媒体流路には、反応液を蒸発させる熱媒又は反応蒸気を凝縮させる冷媒が供給されている。
また、制御手段は、設定された目標生成蒸気量を確保するために求められた蒸発流路における反応液の液位を目標液位とし、液位検出手段からの出力に基づいて搬送装置を制御して、反応液を目標液位に制御する。
そして、搬送装置に設けられた計測手段により、貯留槽から蒸発流路への反応液の供給量が計測され、蒸発流路内の目標液位を挟んで上下方向に所定の間隔を開けて設けられた2個の液位検出手段により、反応液の状態が気相であるか液相であるかが検出される。
また、制御手段により、2個の液位検出手段及び計測手段からの出力に基づいて求めた生成蒸気量を推定生成蒸気量とし、目標生成蒸気量と推定生成蒸気量との差から制御量を求め、搬送装置を制御して、制御量を用いて反応液の液位を目標液位に制御する。
これにより、2個の液位検出手段で挟まれた目標液位に、反応液を制御することができる。
また、貯留槽に貯留された反応液が、搬送装置により貯留槽から蒸発流路へ供給され、蒸発流路から貯留槽へ反応液が排出される。このとき、媒体供給手段により、媒体流路には、反応液を蒸発させる熱媒又は反応蒸気を凝縮させる冷媒が供給されている。
また、制御手段は、設定された目標生成蒸気量を確保するために求められた蒸発流路における反応液の液位を目標液位とし、液位検出手段からの出力に基づいて搬送装置を制御して、反応液を目標液位に制御する。
そして、搬送装置に設けられた計測手段により、貯留槽から蒸発流路への反応液の供給量が計測される。
また、蒸発流路内の上下方向に少なくとも4個が設けられ、中央部の2個が目標液位を挟む位置に配置され、最上部と最下部の2つが所定の間隔を開けた位置に配置された液位検出手段により、反応液の状態が気相であるか液相であるかが検出される。
本発明の参考例に係る化学蓄熱システム10について、図1〜図5に基づいて説明する。
図1には、本発明の参考例に係る化学蓄熱システム10の基本構成が示され、図2には、蒸発・凝縮器16の基本構成が示され、図3には蒸発流路32における水位制御システムが示され、図4には水位センサと水位の関係が示され、図5には水位制御シーケンスを示すフローチャートが示されている。
CaO + H2O ⇔ Ca(OH)2+ΔH(kJ/mol)
反応器12は、水和反応用の蒸気を発生させる蒸発・凝縮器16と蒸気配管28で接続され、蒸気配管28を介して蒸発・凝縮器16から反応器12へ蒸気が供給される。更に、蒸発・凝縮器16は、反応器12で発生した脱水反応時の水蒸気を凝縮させ、液体(水)にして回収する。
蒸発・凝縮器16は、図2(a)の斜視図に示すように、中空柱状に形成され、上面の中央部には開口部78が設けられ、開口部78が蒸気配管28と連結されている。
供給ポンプ24と排出ポンプ26は、いずれも回転数制御機能を備えており、回転数を増大させて水の搬送量を増大させ、回転数を減少させて水の搬送量を減少させることができる。
コントローラ36には、図示しないCPU、ROM、RAMが組み込まれ、ROMに記憶されたプログラムに基づいて、水位センサ88の出力から、供給ポンプ24及び排出ポンプ26の回転数を制御して、水位を目標水位に制御する。
先ず、コントローラ36は、蒸発通路32で蒸発させる目標生成蒸気量FV(mol/sec)を設定する(ステップ100)。また、目標生成蒸気量FVを実現するための目標水位h0(m)と、目標水位h0まで到達させるための目標制御時間t(sec)を設定する(ステップ101)。ここに、目標水位h0は必要蒸発水量、蒸発流路32の伝熱面積、熱交換特性、水の物性値等により決定される。
ここに、FV:設定された目標生成蒸気量(mol/sec)
h0:目標水位(m)
AC:蒸発流路の流路断面積(m2)
ρ :反応液の密度(kg/m3)
M :反応液の分子量(kg/mol)
t :液位高さへの目標制御時間(sec)
蒸気の生成を継続する時はステップ105へ戻り、蒸気の生成を終了する時は水の供給を終了させる(ステップ108)。
以上説明した手順により、蒸発流路32における水位hが、目標水位h0に制御されるため、目標生成蒸発量を安定して維持することができる。
本発明の第1の実施形態に係る化学蓄熱システム40について、図6〜図8に基づいて説明する。
図6には、本発明の第1の実施形態に係る化学蓄熱システム40の基本構成が示され、図7には、蒸発流路32に設けられた水位センサ90、91の位置と水位の関係が示され、図8には制御フロー図が示されている。
これにより、水位hを、目標水位h0からの液位変動の許容限度Δhmの範囲内に制御することが可能となる。
FL=FV+h2・AC・ρ/(M・t) …(2)
ここに、FV:設定された目標生成蒸気量(mol/sec)
h2:上側の水位センサ高さ(m)
Ac:蒸発流路の流路断面積(m2)
ρ :反応液の密度(kg/m3)
M :反応液の分子量(kg/mol)
t :液位高さへの目標制御時間(sec)
検出信号I2(t)が「1」の時は水位センサ91の位置が気体であり、未だ上側の水位センサ91まで水位が上昇していない状態であり(図7(a)、(c)参照)、ステップ110へ戻り、水の初期供給を継続する。
FV‘=FL−ρ/M・(h2−h1)・Ac/Δt(mol/sec) …(3)
ここに、ρ :密度(kg/m3)
M :分子量(kg/mol)
Ac:蒸発流路断面積(m2)
Δt:遅れ時間(sec)
蒸気の生成を継続する時はステップ113へ戻り、蒸気の生成を終了する時は水の供給を終了させる(ステップ118)。
なお、他の構成は参考例と同様であり、説明は省略する。
本発明の第2の実施形態に係る化学蓄熱システム80について、図9〜図13に基づいて説明する。図9には、本発明の第2の実施形態に係る化学蓄熱システム80の基本構成が示され、図10には蒸発流路32における水位センサと水位の関係が示され、図11外乱による反応器の反応速度変化が示され、図12には外乱による水位変化が示され、図13には制御フロー図が示されている。
また、最下部の水位センサ92と最上部の水位センサ95との所定の間隔Δh14は、設定された生成蒸気量の許容範囲から求められた、目標液位からの液位変動の許容限度の範囲内に設定されている(図10(a)参照)。
これにより、蒸発通路32に貯留させた水を、目標液位h0からの液位変動の許容限度Δhの範囲内に制御することが可能となる。
本実施形態では、4個の水位センサ92、93、94、95を用いることで、以下に示すように、これらの問題点を解消することができる。
先ず、参考例と同様に、コントローラ86は、蒸発通路32で蒸発させる目標生成蒸気量FVを設定する(ステップ100)。また、目標生成蒸気量FV(mol/sec)を実現するための目標水位h0(m)と、目標水位h0まで到達させるための目標制御時間t(sec)を設定する(ステップ101)。
FL=FV+h2・AC・ρ/(M・t) …(4)
ここに、FV:設定された目標生成蒸気量(mol/sec)
h4:水位センサ95の高さ(m)
Ac:蒸発流路の流路断面積(m2)
ρ :反応液の密度(kg/m3)
M :反応液の分子量(kg/mol)
t :液位高さへの目標制御時間(sec)
一方、水位が上昇して、水位センサ95の位置h4に到達しとき(図10(b)参照)、供給水量FLを減少させ、新たな一定の供給水量FL(FL=FL−ΔFL34)とし、継続して供給する(ステップ126)。
遅れ時間Δt12及びΔt34(sec)、液供給量FL(mol/sec)、蒸発流路断面積Ac(m2)等から、下部推定生成蒸気量FV12‘と上部推定生成蒸気量FV34‘を下式(5)(6)で算出する。
FV12‘=FL-ρ/M・(h2−h1)・Ac・Δt12(mol/sec) …(5)
FV34‘=FL-ρ/M・(h4−h3)・Ac・Δt34(mol/sec) …(6)
ここに、ρ :密度(kg/m3)
M :分子量(kg/mol)
Ac:蒸発流路断面積(m2)
Δt12:下部2個の水位センサ間の遅れ時間(sec)
Δt34:上部2個の水位センサ間の遅れ時間(sec)
このとき、下部水位センサ94、95は広く配置しているので、外乱により水位低下の速度が早くても、制御量の正確な算出が困難となる問題点が解消される。
以上説明した手順により、4つの水位センサ92、93、94、95を用いることで、水位hが目標水位h0に制御されるため、目標生成蒸発量を安定して維持することができる。
なお、他の構成は参考例と同様であり、説明は省略する。
12 反応器
14 化学蓄熱材
16、74、86 蒸発・凝縮器
18 媒体供給装置(媒体供給手段)
22 貯留槽
24 供給ポンプ(搬送装置)
26 排出ポンプ(搬送装置)
32 蒸発流路
34 媒体流路
36、54、86 コントローラ(制御手段)
48 供給ポンプ(搬送装置、反応液流量計測手段)
50 排出ポンプ(搬送装置、反応液流量計測手段)
88、90、91、92、93、94,95 水位センサ(液位検出手段)
h 水位
h0 目標水位
Claims (4)
- 加熱により脱水反応を生じることで蓄熱し、水和反応を生じることで放熱する化学蓄熱材が内蔵された反応器と、
前記反応器と気密状態で連通された反応液の蒸発流路を備え、前記蒸発流路で前記反応液を蒸発させて前記反応器へ蒸気を供給し、前記脱水反応で生じた前記反応器からの蒸気を凝縮して回収する蒸発・凝縮器と、
前記蒸発流路と連通され前記反応液を貯留する貯留槽と、
前記貯留槽から前記蒸発流路へ前記反応液を供給し、前記蒸発流路に貯留された前記反応液を前記貯留槽へ排出させる搬送量可変機能と、前記貯留槽から前記蒸発流路へ供給する反応液量の計測手段と、を備えた搬送装置と、
前記蒸発流路と接して前記蒸発・凝縮器に設けられた媒体流路に、前記反応液を蒸発させる熱媒、又は前記反応器からの蒸気を凝縮させる冷媒を供給する媒体供給手段と、
前記蒸発流路の前記反応液の液位を検出する液位検出手段であって、設定された目標生成蒸気量を確保するための反応液量から求められた目標液位を挟んで上下方向に所定の間隔を開けて少なくとも2個が設けられ、前記反応液の状態が気相であるか液相であるかを検出する前記液位検出手段と、
前記液位検出手段からの出力に基づいて前記搬送装置を制御して、前記反応液を前記目標液位に制御する制御手段であって、2個の前記液位検出手段及び前記計測手段からの出力に基づいて求めた生成蒸気量を推定生成蒸気量とし、前記目標生成蒸気量と前記推定生成蒸気量との差から制御量を求め、前記搬送装置を制御して、前記制御量を用いて前記反応液の液位を前記目標液位に制御する前記制御手段と、
を有する化学蓄熱システム。 - 2個の前記液位検出手段の前記所定の間隔は、前記目標生成蒸気量の許容範囲から求められた、前記目標液位からの液位変動の許容限度とされている請求項1に記載の化学蓄熱システム。
- 加熱により脱水反応を生じることで蓄熱し、水和反応を生じることで放熱する化学蓄熱材が内蔵された反応器と、
前記反応器と気密状態で連通された反応液の蒸発流路を備え、前記蒸発流路で前記反応液を蒸発させて前記反応器へ蒸気を供給し、前記脱水反応で生じた前記反応器からの蒸気を凝縮して回収する蒸発・凝縮器と、
前記蒸発流路と連通され前記反応液を貯留する貯留槽と、
前記貯留槽から前記蒸発流路へ前記反応液を供給し、前記蒸発流路に貯留された前記反応液を前記貯留槽へ排出させる搬送量可変機能と、前記貯留槽から前記蒸発流路へ供給する反応液量の計測手段と、を備えた搬送装置と、
前記蒸発流路と接して前記蒸発・凝縮器に設けられた媒体流路に、前記反応液を蒸発させる熱媒、又は前記反応器からの蒸気を凝縮させる冷媒を供給する媒体供給手段と、
前記蒸発流路の前記反応液の液位を検出する液位検出手段であって、上下方向に少なくとも4個が設けられ、中央部の2個が設定された目標生成蒸気量を確保するための前記反応液量から求められた目標液位を挟む位置に配置され、最上部と最下部の2個が所定の間隔を開けた位置に配置され、前記反応液の状態が気相であるか液相であるかを検出する前記液位検出手段と、
前記液位検出手段からの出力に基づいて前記搬送装置を制御して、前記反応液を前記目標液位に制御する制御手段であって、下部2個の前記液位検出手段及び前記計測手段からの出力に基づいて求めた生成蒸気量を下部推定生成蒸気量とし、上部2個の前記液位検出手段及び前記計測手段からの出力に基づいて求めた前記生成蒸気量を上部推定生成蒸気量とし、
前記目標生成蒸気量と前記下部推定生成蒸気量との差から下部制御量を求め、及び前記目標生成蒸気量と前記上部推定生成蒸気量との差から上部制御量を求め、前記搬送装置を制御して、前記下部制御量又は前記上部制御量を用いて前記反応液の液位を前記目標液位に制御する前記制御手段と、
を有する化学蓄熱システム。 - 4個の前記液位検出手段における最下部とその直上の下部2個の下部液位検出手段間隔は、最上部とその直下の上部2個の上部液位検出手段間隔より広くされ、最下部と最上部の前記所定の間隔は、前記目標生成蒸気量の許容範囲から求められた、前記目標液位からの液位変動の許容限度とされている請求項3に記載の化学蓄熱システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012072468A JP5903977B2 (ja) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | 化学蓄熱システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012072468A JP5903977B2 (ja) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | 化学蓄熱システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013204867A JP2013204867A (ja) | 2013-10-07 |
JP5903977B2 true JP5903977B2 (ja) | 2016-04-13 |
Family
ID=49524154
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012072468A Active JP5903977B2 (ja) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | 化学蓄熱システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5903977B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6221784B2 (ja) * | 2014-01-30 | 2017-11-01 | 株式会社デンソー | 化学蓄熱システム |
JP6400925B2 (ja) * | 2014-03-19 | 2018-10-03 | 株式会社豊田中央研究所 | 蓄熱システム |
JP6323257B2 (ja) * | 2014-08-28 | 2018-05-16 | 株式会社デンソー | 冷却装置 |
JP6409536B2 (ja) * | 2014-12-03 | 2018-10-24 | 株式会社デンソー | 化学蓄熱システム |
JP6424727B2 (ja) * | 2015-04-28 | 2018-11-21 | 株式会社豊田中央研究所 | 液体輸送装置、吸着式ヒートポンプ、蓄熱システム |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0914788A (ja) * | 1995-06-28 | 1997-01-17 | Aisin Seiki Co Ltd | 化学蓄熱装置 |
JPH0933090A (ja) * | 1995-07-21 | 1997-02-07 | Sanden Corp | 蓄熱装置 |
JP3353671B2 (ja) * | 1997-10-31 | 2002-12-03 | ダイキン工業株式会社 | 氷蓄熱式冷凍装置 |
JP2002195656A (ja) * | 2000-10-19 | 2002-07-10 | Energy Support Corp | 蓄熱装置及びその運転方法 |
JP2004003851A (ja) * | 2000-10-19 | 2004-01-08 | Energy Support Corp | 蓄熱装置 |
KR20070019272A (ko) * | 2005-08-12 | 2007-02-15 | 엘지전자 주식회사 | 축열식 공기조화 장치 |
JP2009019866A (ja) * | 2007-06-13 | 2009-01-29 | Panasonic Corp | 化学蓄熱装置 |
JP5817617B2 (ja) * | 2012-03-27 | 2015-11-18 | 株式会社豊田中央研究所 | 化学蓄熱システム |
-
2012
- 2012-03-27 JP JP2012072468A patent/JP5903977B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013204867A (ja) | 2013-10-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5903977B2 (ja) | 化学蓄熱システム | |
US9121637B2 (en) | Using surface heat flux measurement to monitor and control a freeze drying process | |
EP2805757B1 (en) | Carbon dioxide separating and capturing apparatus and method of operating the same | |
JP5627589B2 (ja) | 回転式蒸発装置 | |
KR20080096684A (ko) | 증기를 방출하기 위한 시스템 및 방법 | |
KR101638836B1 (ko) | 증발 가스 발생 장치, 증발 가스 제조 방법, 브롬화수소 제조 장치, 및 브롬화수소 제조 방법 | |
US10453577B2 (en) | Measuring device for micro flow rate and nuclear power plant having the same | |
EP3660419A1 (en) | Cooling system for efficient operation | |
Xie et al. | Experimental investigation on transient characteristics of a dual compensation chamber loop heat pipe subjected to acceleration forces | |
FI108879B (fi) | Ohjausjärjestelmä kiehuvan veden jakelulaitetta varten | |
JP5903976B2 (ja) | 化学蓄熱システム | |
JP5823415B2 (ja) | 充填レベルを制御するための装置及び方法 | |
Zhukov et al. | Effect of the layer height on heat transfer and the critical heat flux in evaporation of a fluid under low pressures | |
JP2014163522A (ja) | 吸収ヒートポンプ及び吸収ヒートポンプの運転方法 | |
CN207056003U (zh) | 一种热敏性物料蒸馏系统 | |
JP5331232B2 (ja) | 再生器及び吸収冷凍機 | |
JP6416848B2 (ja) | 吸収ヒートポンプ | |
Pang et al. | Theoretical and experimental study on the falling-film evaporator applied to mechanical vapor compression | |
Zhukov et al. | Effect of the height of the horizontal layer of liquid on the development of critical phenomena in evaporation at reduced pressures | |
JP2014200754A (ja) | 蒸発缶及び蒸発缶の運転方法 | |
JPH08271083A (ja) | 吸収冷温水機とその制御方法 | |
NL2003849C2 (nl) | Niveausensor in een verdamper. | |
JP4143210B2 (ja) | リボイラ | |
CN214502602U (zh) | 一种液位计 | |
CN110236377B (zh) | 高效率的蒸发器及应用其的蒸汽烹饪设备 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150209 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151124 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151201 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160128 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160216 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160229 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5903977 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |