JP6777984B2 - 化学蓄熱反応器及び化学蓄熱システム - Google Patents
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Description
化学蓄熱システム10は、図1(A)及び(B)に示されるように、蒸発凝縮器12と、化学蓄熱反応器20と、連通路14と、を備えている。
蒸発凝縮器12は、蒸発部、凝縮部及び貯留部としての機能を備えている。蒸発部は、貯留した水を蒸発させて(水蒸気を生成して)化学蓄熱反応器20に供給する。凝縮部は、化学蓄熱反応器20から受け取った水蒸気を凝縮する。貯留部は、水蒸気が凝縮されて生成された液体の水を貯留する。
連通路14の一端部は蒸発凝縮器12に接続され、連通路14の他端部は化学蓄熱反応器20に接続されている。連通路14はこのように、蒸発凝縮器12と化学蓄熱反応器20とに接続されることで、蒸発凝縮器12の内部と化学蓄熱反応器20の内部とを連通する通路として機能する
化学蓄熱反応器20は、図2に示されるように、反応容器22と蓄熱材反応部30と熱流動部50とを備えている。蓄熱材反応部30は、反応容器22の内部に配置されており、反応媒体との結合により発熱し、反応媒体の脱離により蓄熱する。熱流動部50は、蓄熱材反応部30に積層されており、熱交換部の一例である。そして、蓄熱材反応部30と熱流動部50とを含んで積層体60が構成されている。本実施形態では、積層体60は、後述するように反応容器22内に複数積層されており、積層ユニット90を構成している。
反応容器22は、ステンレス鋼板等により、図3に示されるように、上方側が開放される箱状の本体部材22Aと、この開放部分を閉塞する蓋部材22Bとを備えている。そして、本体部材22Aと蓋部材22Bとが溶接等により固着されることで、本体部材22Aと蓋部材22Bとの間がシールされている。これにより、反応容器22の内部は反応容器22の外部と隔離され、前述したように、反応容器22の内部が真空脱気されている。そして、反応容器22の内部には、積層体60との間に水蒸気が流通可能な反応媒体流動部26が確保されている。
積層体60は、図4に示されるように、蓄熱材層32と蓄熱材拘束層34と反応媒体拡散層36とを備えている。蓄熱材拘束層34は、蓄熱材層32に上方側から積層されている。反応媒体拡散層36は、蓄熱材拘束層34に上方側から積層されている。
蓄熱材層32は、図8(A)〜(C)に示されるように、蓄熱材ユニット42と、フレーム部材44とを備えている。蓄熱材ユニット42は、本実施形態では、1つの蓄熱材成形体40から構成されているが、後述するように、複数の蓄熱材成形体40で構成されていてもよい。フレーム部材44は、蓄熱材ユニット42が内部に配置される枠状の部材であり、拘束枠の一例である。
CaO + H2O ⇔ Ca(OH)2
CaO + H2O → Ca(OH)2 + Q
Ca(OH)2 + Q → CaO + H2O
となる。そして、蓄熱材成形体40発熱時には膨張する。
図4に示される蓄熱材拘束層34は、貫通孔が多数形成されたシート状のエッチングフィルターである。貫通孔の孔径の一例は、φ200〔μm〕である。蓄熱材拘束層34は、反応媒体拡散層36と蓄熱材層32との間に挟まれた状態で配置される。
反応媒体拡散層36は、図9(A)に示されるように、天板37と流路部材38とを備えている。天板37は、本実施形態では、装置上下方向で見て矩形(フレーム部材44と同じ形)の板状部材である。この天板37に、複数の流路部材38が固定されている。流路部材38は、水蒸気が流れる装置幅方向に延び、装置奥行方向に間隔をあけて並んでいる(図9(B)参照)。
熱流動部50は、図4に示されるように、下方側から蓄熱材反応部30に積層されている。
熱媒が流れる熱媒体流路70は、図5及び図6に示されるように、一対の配管70A、70Bと、複数の連通部材70Cと、を備えている。配管70A、70Bは、反応容器22を構成する蓋部材22Bを貫通するように装置上下方向に延びている。複数の連通部材70Cは、配管70A、70Bと熱流動部50の流路54とを連通させる。
図5及び図6に示されるように、積層ユニット90(複数の積層体60)において、積層方向の一端(上端)に位置する積層体60Aの上端面は、積層ユニット90の一端面90A(上端面)でもある。この一端面90Aには、第一拘束部材62Aが配置される。
次に、化学蓄熱システム10の作用について説明する。
次に、第二実施形態の化学蓄熱反応器について図13及び図14を用いて説明する。なお、第一実施形態と同様の要素、部材等については、同一符号を付してその説明を省略する。
次に、第三実施形態の化学蓄熱反応器について図15及び図16を用いて説明する。なお、第一実施形態又は第二実施形態と同様の要素、部材等については、同一符号を付してその説明を省略する。
次に、第四実施形態の化学蓄熱反応器について図17Aを用いて説明する。なお、第一実施形態〜第三実施形態と同様の要素、部材等については、同一符号を付してその説明を省略する。
次に、第五実施形態の化学蓄熱反応器について図18を用いて説明する。なお、第一実施形態同様の要素、部材等については、同一符号を付してその説明を省略する。
次に、第六実施形態の化学蓄熱反応器について図23を用いて説明する。なお、第一実施形態と同様の要素、部材等については、同一符号を付してその説明を省略する。また、第六実施形態では、化学蓄熱反応器及び化学蓄熱システムの全体的構造は、たとえば、第一実施形態の化学蓄熱反応器20や化学蓄熱システムと同様の構造を採り得るので、図示による詳細な説明を省略する。
次に、第七実施形態の化学蓄熱反応器について図25を用いて説明する。なお、第一実施形態と同様の要素、部材等については、同一符号を付してその説明を省略する。また、第七実施形態では、化学蓄熱反応器及び化学蓄熱システムの全体的構造は、たとえば、第一実施形態の化学蓄熱反応器20と同様の構造を採り得るので、図示による詳細な説明を省略する。
次に、第八実施形態の化学蓄熱反応器について図28を用いて説明する。なお、第一実施形態と同様の要素、部材等については、同一符号を付してその説明を省略する。
12 蒸発凝縮器
20 化学蓄熱反応器
26 反応媒体流動部
30 蓄熱材反応部
32 蓄熱材層
34 蓄熱材拘束層
36 反応媒体拡散層
40 蓄熱材成形体
42 蓄熱材ユニット
50 熱流動部
60 積層体
62 拘束部材
62A 第一拘束部材
62B 第二拘束部材
64 連結部材
66、66L、66S 貫通孔
90 積層ユニット
93 周縁
362A 第一拘束部材
362B 第二拘束部材
462A 第一拘束部材
462B 第二拘束部材
560 積層体
562 積層体
564 積層体
566 積層体
568 積層体
590 積層ユニット
590A 一端面
590B 他端面
820 化学蓄熱反応器
862 拘束部材
862A 第一拘束部材
862B 第二拘束部材
868 凹部
Claims (9)
- 反応媒体との結合により発熱し反応媒体の脱離により蓄熱する蓄熱材成形体が拘束枠の内部に配置された蓄熱材層と、前記蓄熱材層に積層され前記蓄熱材層へ供給される又は前記蓄熱材層から排出される前記反応媒体が流れる反応媒体拡散層と、前記反応媒体拡散層とは反対側で前記蓄熱材層に積層され前記蓄熱材層への熱供給及び前記蓄熱材層からの熱回収のうち少なくとも一方を行う熱交換部と、を備えた積層体と、
前記積層体における積層方向の一端面において前記一端面の周縁の少なくとも一部を避けた位置に配置される第一拘束部材と、
前記積層体における積層方向の他端面において前記他端面の周縁の少なくとも一部を避けた位置に配置される第二拘束部材と、
前記積層体の積層方向に見た前記積層体の中心で前記積層体を貫通し前記第一拘束部材と前記第二拘束部材とを連結する連結部材と、
を有する化学蓄熱反応器。 - 反応媒体との結合により発熱し反応媒体の脱離により蓄熱する蓄熱材成形体が拘束枠の内部に配置された蓄熱材層と、前記蓄熱材層に積層され前記蓄熱材層へ供給される又は前記蓄熱材層から排出される前記反応媒体が流れる反応媒体拡散層と、前記反応媒体拡散層とは反対側で前記蓄熱材層に積層され前記蓄熱材層への熱供給及び前記蓄熱材層からの熱回収のうち少なくとも一方を行う熱交換部と、を備えた積層体と、
前記積層体における積層方向の一端面において前記一端面の周縁の少なくとも一部を避けた位置に配置される第一拘束部材と、
前記積層体における積層方向の他端面において前記他端面の周縁の少なくとも一部を避けた位置に配置される第二拘束部材と、
前記蓄熱材成形体の積層方向に見た前記蓄熱材成形体の中心で前記蓄熱材成形体を貫通し前記第一拘束部材と前記第二拘束部材とを連結する連結部材と、
を有する化学蓄熱反応器。 - 複数の前記積層体が積層され、
前記第一拘束部材が複数の前記積層体のうち積層方向の一端側の前記積層体の前記一端面に配置され、
前記第二拘束部材が複数の前記積層体のうち積層方向の他端側の前記積層体の前記他端面に配置される請求項1又は請求項2に記載の化学蓄熱反応器。 - 前記第一拘束部材と前記第二拘束部材のいずれか一方が前記連結部材と一体成形され、
前記第一拘束部材と前記第二拘束部材の他方が固定手段により前記連結部材に固定されている請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の化学蓄熱反応器。 - 前記第一拘束部材と前記第二拘束部材の両方が固定手段により前記連結部材に固定されている請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の化学蓄熱反応器。
- 前記第一拘束部材が、前記積層体の幅方向又は奥行方向の全域で前記一端面に接触している請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の化学蓄熱反応器。
- 前記第二拘束部材が、前記積層体の幅方向又は奥行方向の全域で前記他端面に接触している請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の化学蓄熱反応器。
- 複数の前記連結部材により前記第一拘束部材と前記第二拘束部材とを連結している請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の化学蓄熱反応器。
- 請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載に化学蓄熱反応器と、
前記化学蓄熱反応器の前記反応媒体拡散層への前記反応媒体の供給及び前記反応媒体拡散層からの前記反応媒体の受け取りのうち少なくとも一方を行う蒸発凝縮器と、
を有する化学蓄熱システム。
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JP2015224261A JP6777984B2 (ja) | 2015-11-16 | 2015-11-16 | 化学蓄熱反応器及び化学蓄熱システム |
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JP2015224261A Active JP6777984B2 (ja) | 2015-11-16 | 2015-11-16 | 化学蓄熱反応器及び化学蓄熱システム |
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JP6930405B2 (ja) * | 2017-12-06 | 2021-09-01 | 株式会社豊田中央研究所 | 化学蓄熱反応器 |
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