JP6930402B2 - Chemical heat storage reactor - Google Patents
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Description
本発明は、化学反応によって発熱を行う化学蓄反応器に関する。 The present invention relates to a chemical storage reactor that generates heat by a chemical reaction.
従来の化学蓄熱反応器(例えば、特許文献1参照)は、化学蓄熱材を内蔵した熱交換器を備え、熱交換器は、化学蓄熱材を収容する蓄熱材収容空間、蓄熱材収容空間に水または蒸気を供給する流路、化学蓄熱材を加熱する熱媒流路等を備えている。 A conventional chemical heat storage reactor (see, for example, Patent Document 1) includes a heat exchanger having a built-in chemical heat storage material, and the heat exchanger has water in a heat storage material storage space and a heat storage material storage space for accommodating the chemical heat storage material. Alternatively, it is provided with a flow path for supplying steam, a heat medium flow path for heating the chemical heat storage material, and the like.
従来の化学蓄熱反応器は、水を供給して水蒸気を発生させる第一反応器、及び第一反応器で発生した水蒸気を供給して発熱させる第2反応器を備えており、第2反応器で発生した熱を利用するようになっている。
ところで、従来の化学蓄熱反応器は、第一反応器の熱交換器を収容する容器、第二反応器の熱交換器を収容する容器、第一反応器で発生した水蒸気を第2反応器に供給するための配管、第一反応器に水を供給する水タンク、液送ポンプ、弁等を備えており、また、容器には水を通す複雑な流路が形成されており、部品点数が多く、装置構成が複雑となって大型化している。
また、第一反応器で発生した水蒸気は、配管を通して第2反応器に供給するため、第一反応器に水を供給してから配管部の圧損の影響で第2反応器の昇温速度が低下するなどの課題があった。
The conventional chemical heat storage reactor includes a first reactor that supplies water to generate steam and a second reactor that supplies steam generated by the first reactor to generate heat. It is designed to utilize the heat generated in.
By the way, in the conventional chemical heat storage reactor, a container for accommodating the heat exchanger of the first reactor, a container for accommodating the heat exchanger of the second reactor, and water vapor generated in the first reactor are used as the second reactor. It is equipped with piping for supplying water, a water tank for supplying water to the first reactor, a liquid feed pump, a valve, etc., and the container has a complicated flow path for passing water, so the number of parts is large. In many cases, the equipment configuration is complicated and the size is increasing.
Further, since the water vapor generated in the first reactor is supplied to the second reactor through the pipe, the temperature rise rate of the second reactor is increased due to the influence of the pressure loss of the piping portion after the water is supplied to the first reactor. There was a problem such as a decrease.
本願発明の課題は、小型で急速な昇温が可能な化学蓄熱反応器を提供することである。 An object of the present invention is to provide a small chemical heat storage reactor capable of rapidly raising the temperature.
請求項1に記載の化学蓄熱反応器は、付与された水分と水和反応することで発熱し、水分が脱離して蓄熱する発熱用蓄熱材と、前記発熱用蓄熱材に隣接して配置され、前記発熱用蓄熱材の通過を制限し、流体は通過する微小孔が形成された第1フィルタと、前記第1フィルタを介して前記発熱用蓄熱材とは反対側に配置され流体を通過可能とする第1流路が形成された第1流路形成部材と、前記発熱用蓄熱材を拘束する上部拘束部材と、を含んで構成される上部と、前記上部の下側に設けられ、付与された水分と水和反応することで発熱し、水分が脱離して蓄熱する蒸気発生用蓄熱材と、前記蒸気発生用蓄熱材に隣接して配置され、前記蒸気発生用蓄熱材の通過を制限し、流体は通過する微小孔が形成された第2フィルタと、前記第2フィルタを介して前記蒸気発生用蓄熱材とは反対側に配置され流体を通過可能とする第2流路が形成された第2流路形成部材と、前記蒸気発生用蓄熱材を拘束する下部拘束部材と、を含んで構成される下部と、前記上部拘束部材の内部に設けられ、前記蒸気発生用蓄熱材に付与する水を貯留するタンクと、前記タンクから前記第2流路へ前記水を供給する供給路と、を有し、前記蒸気発生用蓄熱材から発生した水蒸気を前記第2フィルタ、第2流路形成部材の前記第2流路、前記第1流路形成部材の前記第1流路、及び前記第1フィルタを介して前記発熱用蓄熱材に付与する。 The chemical heat storage reactor according to claim 1 is arranged adjacent to a heat storage material for heat generation, which generates heat by hydration reaction with the applied water, and the water is desorbed to store heat, and the heat storage material for heat generation. , The passage of the heat storage material for heat generation is restricted, and the fluid can pass through the first filter in which micropores are formed and the heat storage material for heat generation is arranged on the opposite side of the first filter and can pass through the fluid. An upper portion including a first flow path forming member on which the first flow path is formed and an upper restraining member for restraining the heat storage material for heat generation, and an upper portion provided on the lower side of the upper portion. A heat storage material for steam generation that generates heat by hydration reaction with the generated water and desorbs and stores heat, and a heat storage material for steam generation that is arranged adjacent to the heat storage material for steam generation and restricts the passage of the heat storage material for steam generation. Then, a second filter having micropores through which the fluid passes is formed, and a second flow path is formed via the second filter so as to be arranged on the opposite side of the heat storage material for steam generation and allow the fluid to pass through. A lower portion including a second flow path forming member and a lower restraint member for restraining the steam generation heat storage material, and a lower portion provided inside the upper restraint member, which are applied to the steam generation heat storage material. It has a tank for storing water and a supply path for supplying the water from the tank to the second flow path, and the water vapor generated from the heat storage material for steam generation is collected by the second filter and the second flow path. It is applied to the heat storage material for heat generation via the second flow path of the forming member, the first flow path of the first flow path forming member, and the first filter.
請求項1に記載の反応器では、第1拘束枠の内部に設けたタンクの水を、第2流路形成部材の第2流路に供給すると、第2流路に供給された水は、一部が第2フィルタを介して蒸気発生用蓄熱材に付与され、蒸気発生用蓄熱材が発熱し、供給された残りの水が加熱されて気体である水蒸気となる。 In the reactor according to claim 1, when the water in the tank provided inside the first restraint frame is supplied to the second flow path of the second flow path forming member, the water supplied to the second flow path becomes A part of the heat storage material for steam generation is applied to the heat storage material for steam generation through the second filter, the heat storage material for steam generation generates heat, and the remaining water supplied is heated to become steam which is a gas.
水蒸気は、上部に設けられた第1流路形成部材の第1流路に流入し、第1流路に流入した水蒸気は、第1フィルタを介して発熱用蓄熱材に付与され、発熱用蓄熱材が発熱する。なお、発熱用蓄熱材は、水蒸気と反応するので、水と反応する場合に比較して高熱を発生することができる。 The steam flows into the first flow path of the first flow path forming member provided on the upper part, and the water vapor flowing into the first flow path is applied to the heat storage material for heat generation through the first filter to store heat for heat generation. The material heats up. Since the heat storage material for heat generation reacts with water vapor, it can generate higher heat than when it reacts with water.
請求項1の化学蓄熱反応器では、水蒸気を発生させる下部と、タンクを備え、且つ発熱する上部とが上下に隣接して設けられているため、タンクの水を蒸気発生用蓄熱材に迅速に供給することができ、また、下部で発生した水蒸気を発熱用蓄熱材に迅速に供給することができるので、発熱用蓄熱材を急速に発熱させることができる。 In the chemical heat storage reactor of claim 1, since the lower part for generating steam and the upper part for generating heat are provided vertically adjacent to each other, the water in the tank can be quickly used as the heat storage material for steam generation. Since it can be supplied and the steam generated in the lower part can be quickly supplied to the heat storage material for heat generation, the heat storage material for heat generation can be rapidly generated.
従来の化学蓄熱反応器では、蒸気発生部、発熱部、及び水を貯留するタンクの3ユニットが各々別体で形成され、これらが配管等で接続されていたため、装置全体が大型化していたが、請求項1の化学蓄熱反応器では、水蒸気を発生させる下部と発熱する上部とが一体化しており、かつ水を貯留するタンクが上部に設けられているので、発熱源として必要な最小限の部材でもって、従来の化学蓄熱反応器と発熱量を変えずに小型化を図ることができる。 In the conventional chemical heat storage reactor, three units, a steam generating part, a heat generating part, and a tank for storing water, are formed separately, and these are connected by pipes or the like, so that the entire device has become large. In the chemical heat storage reactor of claim 1, the lower part that generates water vapor and the upper part that generates heat are integrated, and a tank for storing water is provided in the upper part, so that the minimum required as a heat generation source is provided. With the member, it is possible to reduce the size without changing the calorific value of the conventional chemical heat storage reactor.
請求項2に記載の化学蓄熱反応器は、付与された水分と水和反応することで発熱し、水分が脱離して蓄熱する発熱用蓄熱材と、前記発熱用蓄熱材に隣接して配置され、前記発熱用蓄熱材の通過を制限し、流体は通過する微小孔が形成された第1フィルタと、前記第1フィルタを介して前記発熱用蓄熱材とは反対側に配置され流体を通過可能とする第1流路が形成された第1流路形成部材と、前記発熱用蓄熱材を拘束する上部拘束部材と、を含んで構成される上部と、前記上部の下側に設けられ、付与された水分と水和反応することで発熱し、水分が脱離して蓄熱する蒸気発生用蓄熱材と、前記蒸気発生用蓄熱材に隣接して配置され、前記蒸気発生用蓄熱材の通過を制限し、流体は通過する微小孔が形成された第2フィルタと、前記第2フィルタを介して前記蒸気発生用蓄熱材とは反対側に配置され流体を通過可能とする第2流路が形成された第2流路形成部材と、前記蒸気発生用蓄熱材を拘束する下部拘束部材と、を含んで構成される下部と、前記下部拘束部材の内部に設けられ、前記蒸気発生用蓄熱材に付与する水を貯留するタンクと、前記タンクから前記第2流路へ前記水を供給する供給路と、を有し、前記蒸気発生用蓄熱材から発生した水蒸気を前記第2フィルタ、第2流路形成部材の前記第2流路、前記第1流路形成部材の前記第1流路、及び前記第1フィルタを介して前記発熱用蓄熱材に付与する。 The chemical heat storage reactor according to claim 2 is arranged adjacent to a heat storage material for heat generation, which generates heat by hydration reaction with the applied water, and the water is desorbed to store heat, and the heat storage material for heat generation. , The passage of the heat storage material for heat generation is restricted, and the fluid can pass through the first filter in which micropores are formed and the heat storage material for heat generation is arranged on the opposite side of the first filter and can pass through the fluid. An upper portion including a first flow path forming member on which the first flow path is formed and an upper restraining member for restraining the heat storage material for heat generation, and an upper portion provided on the lower side of the upper portion. A heat storage material for steam generation that generates heat by hydration reaction with the generated water and desorbs and stores heat, and a heat storage material for steam generation that is arranged adjacent to the heat storage material for steam generation and restricts the passage of the heat storage material for steam generation. Then, a second filter having micropores through which the fluid passes is formed, and a second flow path is formed via the second filter so as to be arranged on the opposite side of the heat storage material for steam generation and allow the fluid to pass through. A lower portion including a second flow path forming member and a lower restraint member for restraining the steam generation heat storage material, and a lower portion provided inside the lower restraint member, which is applied to the steam generation heat storage material. It has a tank for storing water and a supply path for supplying the water from the tank to the second flow path, and the water vapor generated from the heat storage material for steam generation is collected by the second filter and the second flow path. It is applied to the heat storage material for heat generation via the second flow path of the forming member, the first flow path of the first flow path forming member, and the first filter.
請求項2に記載の反応器では、第2拘束枠の内部に設けたタンクの水を、第2流路形成部材の第2流路に供給すると、第2流路に供給された水は、第2フィルタを介して蒸気発生用蓄熱材に付与され、蒸気発生用蓄熱材が発熱し、供給された水が加熱されて気体である水蒸気となる。 In the reactor according to claim 2, when the water in the tank provided inside the second restraint frame is supplied to the second flow path of the second flow path forming member, the water supplied to the second flow path becomes The heat storage material for steam generation is applied to the heat storage material for steam generation through the second filter, the heat storage material for steam generation generates heat, and the supplied water is heated to become steam which is a gas.
水蒸気は、上部に設けられた第1流路形成部材の第1流路に流入し、第1流路に流入した水蒸気は、第1フィルタを介して発熱用蓄熱材に付与され、発熱用蓄熱材が発熱する。なお、発熱用蓄熱材は、水蒸気と反応するので、水と反応する場合に比較して高熱を発生することができる。 The steam flows into the first flow path of the first flow path forming member provided on the upper part, and the water vapor flowing into the first flow path is applied to the heat storage material for heat generation through the first filter to store heat for heat generation. The material heats up. Since the heat storage material for heat generation reacts with water vapor, it can generate higher heat than when it reacts with water.
請求項2の化学蓄熱反応器では、タンクが下部の第2拘束枠の内部に設けられており、タンクの水を蒸気発生用蓄熱材に迅速に供給することができる。また、水蒸気を発生させる下部と発熱する上部とが隣接して設けられており、下部で発生した水蒸気を発熱用蓄熱材に迅速に供給することができるので、発熱用蓄熱材を急速に発熱させることができる。 In the chemical heat storage reactor of claim 2, the tank is provided inside the second restraint frame at the lower part, and the water in the tank can be quickly supplied to the heat storage material for steam generation. In addition, the lower part that generates steam and the upper part that generates heat are provided adjacent to each other, and the steam generated in the lower part can be quickly supplied to the heat storage material for heat generation, so that the heat storage material for heat generation is rapidly generated. be able to.
従来の化学蓄熱反応器では、蒸気発生部、発熱部、及び水を貯留するタンクの3ユニットが各々別体で形成され、これらが配管等で接続されていたため、装置全体が大型化していたが、請求項2の化学蓄熱反応器では、水蒸気を発生させる下部と発熱する上部とが一体化しており、かつ水を貯留するタンクが下部に設けられているので、発熱源として必要な最小限の部材でもって、従来の化学蓄熱反応器と発熱量を変えずに小型化を図ることができる。 In the conventional chemical heat storage reactor, three units, a steam generating part, a heat generating part, and a tank for storing water, are formed separately, and these are connected by pipes or the like, so that the entire device has become large. In the chemical heat storage reactor of claim 2, the lower part that generates water vapor and the upper part that generates heat are integrated, and a tank for storing water is provided in the lower part, so that the minimum required as a heat generation source is provided. With the member, it is possible to reduce the size without changing the calorific value of the conventional chemical heat storage reactor.
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の化学蓄熱反応器において、前記供給路には、開閉弁が設けられている。 According to the third aspect of the present invention, in the chemical heat storage reactor according to the first or second aspect, an on-off valve is provided in the supply path.
請求項3に記載の化学蓄熱反応器では、供給路に開閉弁が設けられているので、使用時においては開閉弁を開状態とすることで、タンク内の水を供給路を介して蒸気発生用蓄熱材へ付与することができる。 In the chemical heat storage reactor according to claim 3, since the on-off valve is provided in the supply path, the on-off valve is opened during use to generate steam of water in the tank through the supply path. It can be applied to the heat storage material.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の化学蓄熱反応器において、前記下部拘束部材の内部に、前記第1流路と前記第2流路とを連通する連通路が形成されている。
The invention according to
請求項4に記載の化学蓄熱反応器では、下部で発生した水蒸気を第1流路、連通路、及び第2流路を介して発熱用蓄熱材に付与することができる。連通路は、下部拘束部材の内部に形成されているので、連通路を配管等を用いて構成する場合に比較して部品点数を削減することができる。
In the chemical heat storage reactor according to
請求項5に記載の発明は、請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の化学蓄熱反応器において、前記発熱用蓄熱材、前記第1フィルタ、前記第1流路形成部材、前記蒸気発生用蓄熱材、前記第2フィルタ、前記第2流路形成部材を収容する容器を備え、前記上部拘束部材、前記下部拘束部材が、前記容器の一部を構成している。 The invention according to claim 5 is the chemical heat storage reactor according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat storage material for heat generation, the first filter, the first flow path forming member, and the above. A container for accommodating a heat storage material for steam generation, the second filter, and the second flow path forming member is provided, and the upper restraint member and the lower restraint member form a part of the container.
請求項5に記載の化学蓄熱反応器は、発熱用蓄熱材、第1フィルタ、第1流路形成部材、蒸気発生用蓄熱材、第2フィルタ、及び第2流路形成部材を収容する容器の一部が、上部拘束部材、及び下部拘束部材で構成されているので、該容器の一部を上部拘束部材、及び下部拘束部材で構成しない場合に比較して、容器を構成する部材の使用量を削減することができる。 The chemical heat storage reactor according to claim 5 is a container for accommodating a heat storage material for heat generation, a first filter, a first flow path forming member, a heat storage material for steam generation, a second filter, and a second flow path forming member. Since a part of the container is composed of an upper restraint member and a lower restraint member, the amount of the member constituting the container is used as compared with the case where a part of the container is not composed of the upper restraint member and the lower restraint member. Can be reduced.
本発明の反応器によれば、小型で急速な昇温が可能となる。 According to the reactor of the present invention, a small size and rapid temperature rise are possible.
[第1実施形態]
図1乃至図5にしたがって、本発明の第1実施形態に係る化学蓄熱反応器10を説明する。なお、図中に示す矢印Hは装置上下方向(鉛直方向)を示し、矢印Wは装置幅方向(水平方向)を示し、矢印Dは装置奥行方向(水平方向)を示している。
[First Embodiment]
The chemical
(全体構成)
図1に示すように、本実施形態に係る化学蓄熱反応器10は、上部12と下部14とを含んで構成されている。
(overall structure)
As shown in FIG. 1, the chemical
(上部の構成)
上部12は、金属材料で矩形枠状に形成された上部拘束部材16を備え、上部拘束部材16の内部には、発熱部18が設けられている。
(Upper configuration)
The
図2、及び図4に示すように、上部拘束部材16は、矩形の外枠20と、外枠20の内側に配置される矩形の内枠22と、外枠20の下端と内枠22の下端とにロー付け、溶接等で接合されて外枠20の下端と内枠22の下端との間の隙間を塞ぐ矩形枠状の底板24と、外枠20の上端にロー付け、溶接等で接合されて上部開口全体を塞ぐ天板26とを含んで構成されている。内枠22の上端は、天板26の下面にロー付け、溶接等で接合されている。また、内枠22と外枠20との間には、両者を連結する複数のスペーサー28が枠の周方向に間隔を開けて配置されている。スペーサー28は、内枠22と外枠20とにロー付け、溶接等で接合されている。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
図2、及び図4に示すように、上部拘束部材16において、外枠20、内枠22、底板24、及び天板26で囲まれる部分はタンク30とされており、内部に水Wを貯留可能とされている。
As shown in FIGS. 2 and 4, in the
図2、図5、及び図6に示すように、内枠22の内部には、発熱部18の一部を構成する、発熱又は蓄熱するためのブロック状の発熱用蓄熱材32、及び発熱用蓄熱材32を収容する上部が開放された箱状の第1フィルタ34が配置されている。第1フィルタ34は、発熱用蓄熱材32の底面、及び側面を囲んでいる。
As shown in FIGS. 2, 5 and 6, inside the
発熱用蓄熱材32には、一例として、アルカリ土類金属の酸化物の1つである酸化カルシウム(CaO:蓄熱材の一例)の成形体が用いられている。この成形体は、例えば、酸化カルシウム粉体をバインダ(例えば粘土鉱物等)と混練し、焼成することで、略矩形ブロック状に形成されている。
As an example, a molded body of calcium oxide (CaO: an example of a heat storage material), which is one of the oxides of an alkaline earth metal, is used as the
ここで、発熱用蓄熱材32は、水和に伴って膨張して放熱(発熱)し、脱水に伴って蓄熱(吸熱)するものであり、以下に示す反応で放熱、蓄熱を可逆的に繰り返し得る構成とされている。
Here, the
CaO + H2O ⇔ Ca(OH)2
この式に蓄熱量、発熱量Qを併せて示すと、
CaO + H2O → Ca(OH)2 + Q
Ca(OH)2 + Q → CaO + H2O
となる。
なお、一例として、発熱用蓄熱材32の1kg当たりの蓄熱容量は、1.86[MJ/kg]とされている。
CaO + H 2 O ⇔ Ca (OH) 2
If the amount of heat storage and the amount of heat generated Q are shown together in this equation,
CaO + H 2 O → Ca (OH) 2 + Q
Ca (OH) 2 + Q → CaO + H 2 O
Will be.
As an example, the heat storage capacity per 1 kg of the
本実施形態において、発熱用蓄熱材32を構成する蓄熱材の粒径とは、蓄熱材が粉体の場合はその平均粒径、粒状の場合は造粒前の粉体の平均粒径とする。これは、粒が崩壊する場合、前工程の状態に戻ると推定されるためである。
In the present embodiment, the particle size of the heat storage material constituting the
第1フィルタ34は、一例としてφ200〔μm〕の微小貫通孔が、フィルタ全面に多数形成された金属製のエッチングフィルタである。なお、発熱用蓄熱材32の側面、及び底面は、第1フィルタ34の側壁部、及び底壁部に密着している。
The
そして、第1フィルタ34は、発熱用蓄熱材32を構成する蓄熱材の平均粒径より小さいろ過精度を有している。これにより、第1フィルタ34は、発熱用蓄熱材32を構成する蓄熱材の平均粒径より小さい流路を水蒸気が通過するのを許容する一方、平均粒径よりも大きい蓄熱材の通過を制限するようになっている。なお、ろ過精度とは、ろ過効率が50〜98%となる粒子径のことであり、ろ過効率とは、ある粒子径の粒子に対する除去効率である。
The
図5、及び図6に示すように、第1フィルタ34の底面の下面と、上部拘束部材16の底板24の下面とは面一になっている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the lower surface of the bottom surface of the
図2、図5、及び図6に示すように、第1フィルタ34の下側には、発熱部18の他の一部を構成する蒸気流路形成部材36が配置されている。図6に示すように、蒸気流路形成部材36は、装置奥行方向Dに見て、矩形波状に形成された金属板から構成されており、装置奥行方向Dに沿って延びて上側が開放された第1凹部36Aと、装置奥行方向Dに沿って延びて下側が開放された第2凹部36Bとが装置幅方向Wに交互に形成されている。これら第1凹部36A、及び第2凹部36Bには、水蒸気が通過可能となっている。
As shown in FIGS. 2, 5 and 6, a steam flow
蒸気流路形成部材36は、図5、及び図6に示すように、上部拘束部材16の底板24よりも下側に突出した位置に配置されており、上面が第1フィルタ34の底壁部に接触しており、下面が以下に説明する下部14の第2フィルタ48の上面に接触している。
As shown in FIGS. 5 and 6, the steam flow
(下部の構成)
図3に示すように、下部14は、金属材料で矩形枠状に形成された下部拘束部材38を備え、下部拘束部材38の内部には、蒸気発生部40が設けられている。
(Bottom configuration)
As shown in FIG. 3, the
図3、及び図4に示すように、下部拘束部材38は、矩形の枠部42と、枠部42の下端にロー付け、溶接等で接合されて枠部42の下側の開口の塞ぐ矩形の底板44を含んで構成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
図3、図5、及び図6に示すように、枠部42の内部には、蒸気発生部40の一部を構成する、発熱又は蓄熱するためのブロック状の蒸気発生用蓄熱材46、及び蒸気発生用蓄熱材46を収容して全体を囲む箱状の第2フィルタ48が配置されている。第2フィルタ48は、蒸気発生用蓄熱材46の上面、底面、及び側面を全て囲んでいる。
As shown in FIGS. 3, 5, and 6, inside the
なお、蒸気発生用蓄熱材46は、前述した発熱用蓄熱材32と同一構成のものが用いられているので、詳細な説明は省略する。また、第2フィルタ48は、前述した第1フィルタ34と同種のエッチングフィルタを用いて形成されているので、詳細な説明は省略する。
Since the
また、枠部42の内部には、発熱用蓄熱材32の下側に蒸気発生用流路部材50が配置されている。この蒸気発生用流路部材50は、前述した蒸気流路形成部材36と同一構成であり、装置奥行方向Dに沿って延びて上側が開放された第1凹部50Aと、装置奥行方向Dに沿って延びて下側が開放された第2凹部50Bとが装置幅方向Wに交互に形成されている。これら第1凹部50A、及び第2凹部50Bには、水、及び水蒸気が通過可能となっている。
Further, inside the
蒸気発生用流路部材50は、上面が第2フィルタ48の底壁部に接触している。また、蒸気発生用流路部材50の下面は、下部拘束部材38の底板44に接触している。
The upper surface of the steam generation
図5、及び図7に示すように、下部拘束部材38の枠部42の内面には、下端側に蒸気発生用流路部材50の長手方向端部と対向した位置に、装置幅方向に沿って延びる凹部52が形成されている。この凹部52と蒸気発生用流路部材50の第1凹部50A、及び第2凹部50Bとは、互いに連通している。
また、下部拘束部材38の枠部42の内面には、上端側に蒸気流路形成部材36の長手方向端部と対向した位置に、装置幅方向に沿って延びる凹部54が形成されている。この凹部54と蒸気流路形成部材36の第1凹部36A、及び第2凹部36Bとは、互いに連通している。
As shown in FIGS. 5 and 7, the inner surface of the
Further, on the inner surface of the
また、図7、及び図8に示すように、枠部42には、装置奥行方向の一方側(装置正面側)の側壁42Aの内部に上下方向に貫通して凹部52と凹部54とを連通する連通路56が形成されており、装置奥行方向の他方側(装置裏面側)の側壁42Bの内部に上下方向に貫通して凹部52と凹部54とを連通する連通路58が形成されている。
Further, as shown in FIGS. 7 and 8, the
図2、及び図4(B)に示すように、上部12の上部拘束部材16の正面側にはタンク30の内部と連通する孔60が形成されており、下部14の下部拘束部材38の正面側には連通路56と連通する孔62が形成されており、孔60と孔62とに配管64が接続されている。また、配管64の中間部には、開閉弁66が取り付けられている。
As shown in FIGS. 2 and 4B, a
また、図4(B)、及び図5に示すように、上部拘束部材16の裏面側には、タンク30と連通する孔68が形成されており、この孔68に開閉弁70が取り付けられている。開閉弁70には、タンク30に水を供給するための配管(またはホース)72が着脱可能になっている。
Further, as shown in FIGS. 4B and 5, a
なお、上部12と下部14とは、ロー付け、溶接等で接合されて一体化している。また、本実施形態の化学蓄熱反応器10において、天板26、上部拘束部材16、底板24、下部拘束部材38、及び底板44が本発明の容器に相当しており、上部拘束部材16、及び下部拘束部材38は、該容器の一部を構成している。
The
(作用、効果)
次に、本実施形態の化学蓄熱反応器10の作用を説明する。
図5、及び図6は、使用前(発熱前の初期状態)の化学蓄熱反応器10が示されており、タンク30には所定量の水Wが貯留されており、開閉弁6、及び開閉弁70は閉じられている。また、発熱用蓄熱材32、及び蒸気発生用蓄熱材46は、予め蓄熱(脱水処理済み)されており、内部空間は真空状態にされている。
(Action, effect)
Next, the operation of the chemical
5 and 6 show the chemical
本実施形態の化学蓄熱反応器10を発熱させる場合には、開閉弁66を開とする。これによりタンク30の水Wが自然落下して配管64、連通路56、凹部52を介して蒸気発生用流路部材50に流入し、下部14の内部で水位が上昇すると、水Wは第2フィルタ48を通過して蒸気発生用蓄熱材46と接触し、蒸気発生用蓄熱材46が発熱する。
When the chemical
蒸気発生用流路部材50が発熱すると蒸気発生用流路部材50が加熱され、蒸気発生用流路部材50の内部に注水された水Wが蒸気発生用流路部材50で加熱されて水蒸気が効率的に生成される。生成された水蒸気は蒸気発生用流路部材50の両端から排出され、凹部52、連通路56、連通路58、凹部54を介して上部12の蒸気流路形成部材36に流入する。
When the steam generation
蒸気流路形成部材36に流入した水蒸気は、発熱用蓄熱材32と水和反応して発熱する。なお、発熱用蓄熱材32の蓄熱材は、水蒸気中の水分と水和反応するので、発熱温度は、一例として300°C程度まで上昇する。
The steam flowing into the steam flow
このように、本実施形態の化学蓄熱反応器10は、開閉弁66を開いてタンク30の水Wを内部へ注水するという簡単な操作で発熱させることができる。また、蒸気発生部40と発熱部18が上下に隣接して設けられており、タンク30の水Wを蒸気発生用蓄熱材46に迅速に供給することができると共に、蒸気発生部40で発生した蒸気を発熱用蓄熱材32に迅速に供給することができるので、発熱用蓄熱材32を急速に発熱させることができる。
As described above, the chemical
本実施形態の化学蓄熱反応器10では、タンク30の水を自然落下させて下部14へ供給しており、ポンプ等を用いて水を供給する場合に比較して、エネルギーを必要とせず、また、部品点数を削減することができる。
In the chemical
さらに、本実施形態の化学蓄熱反応器10では、水Wを収容するタンク30を、上部拘束部材16の内部に設けているため、上部拘束部材16の外部に別部材で構成される水タンクを設ける場合に比較して、部品点数が少ないシンプルな構成とすることができる。
Further, in the chemical
なお、上部12の天板26は、発熱用蓄熱材32に接触しているので、発熱用蓄熱材32で高温に加熱され、種々の熱源として利用することができる。また、本実施形態の化学蓄熱反応器10は、構成が簡単で小型化が可能であるため、搬送が容易であり、例えば、被災時やアウトドア(キャンプ、登山、ツーリング等)での暖房用途やお湯を沸かしたり、食品を加熱するためのデバイスとして活用できる。
Since the
(化学蓄熱反応器の再生)
化学蓄熱反応器10において、発熱用蓄熱材32、及び蒸気発生用流路部材50に熱を蓄熱させる際には、開閉弁70を開放し、この状態で、化学蓄熱反応器10をヒーター等の熱源を用いて加熱し、水分を外部へ排出する。これにより、内部の発熱用蓄熱材32、及び蒸気発生用流路部材50が脱水反応を生じ、この熱が発熱用蓄熱材32、及び蒸気発生用流路部材50に蓄熱される。その後、開閉弁70に真空ポンプ等を接続して内部空間を真空とし、開閉弁66を閉めた後、開閉弁70を介してタンク30に水Wを注入し、開閉弁70を閉める。
(Regeneration of chemical heat storage reactor)
In the chemical
[第2実施形態]
図8にしたがって、本発明の第2実施形態に係る化学蓄熱反応器10を説明する。なお、第1の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
[Second Embodiment]
The chemical
第1の実施形態の化学蓄熱反応器10では、開閉弁66が上部拘束部材16、及び下部拘束部材38の外部に配置されていたが、本実施形態の化学蓄熱反応器10では、図8に示すように、開閉弁66が下部拘束部材38に設けられていると共に、配管64が省略されている。
In the chemical
本実施形態では、開閉弁66を開にすると、タンク30の水Wが、上部12の底板24に形成された孔74、及び開閉弁66を介して下部14の内部へ供給される なお、本実施形態の化学蓄熱反応器10の作用、効果は第1の実施形態の作用、効果と同様である。
In the present embodiment, when the on-off
[第3実施形態]
図9にしたがって、本発明の第3実施形態に係る化学蓄熱反応器10を説明する。なお、前述した実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
[Third Embodiment]
The chemical
第1実施形態、及び第2実施形態の化学蓄熱反応器10では、タンク30が、上部12の上部拘束部材16に設けられていたが、本実施形態の化学蓄熱反応器10では、水タンク76が下部14の内部に設けられている。
In the chemical
図9に示すように、下部14の装置幅方向両側の側壁内には、各々水タンク76が設けられており、下部14の装置奥行方向両側の側壁内には、タンク76とは隔離され、上部が開口された連通路78が形成されている。
As shown in FIG. 9,
上部12においては、前述した実施形態のタンク30が形成された部分が、蒸気流路80とされている。また、内枠22の側壁には、内外を連通する孔82が複数形成されている。
In the
なお、上部12の底板24には、下部14の連通路78と、上部12の蒸気流路80とを連通する孔84が形成されている。
The
また、下部14には、タンク76の水Wを蒸気発生用流路部材50に流入させる開閉弁86、及びタンク76に水Wを供給する際に配管(またはホース)72を着脱可能とする開閉弁88が取り付けられている。
Further, the
(作用、効果)
次に、本実施形態の化学蓄熱反応器10の作用を説明する。
本実施形態の化学蓄熱反応器10を発熱させる場合には、開閉弁86を開とする。これによりタンク76の水Wが連通路78を介して蒸気発生用流路部材50に流入し、下部14の内部で水位が上昇すると、水Wは第2フィルタ48を通過して蒸気発生用蓄熱材46と接触し、蒸気発生用蓄熱材46が発熱する。
(Action, effect)
Next, the operation of the chemical
When the chemical
下部14で発生した水蒸気は、連通路78、蒸気流路形成部材36を介して発熱用蓄熱材32の下面側から発熱用蓄熱材32に付与されると共に、連通路78、孔84、蒸気流路80、孔82を介して発熱用蓄熱材32の側面側から発熱用蓄熱材32へ付与され、これにより、発熱用蓄熱材32が水和反応して発熱する。
The water vapor generated in the
[その他の実施形態]
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。
[Other Embodiments]
Although the present invention has been described in detail with respect to specific embodiments, the present invention is not limited to such embodiments, and various other embodiments can be taken within the scope of the present invention. That is clear to those skilled in the art.
10 化学蓄熱反応器
12 上部
14 下部
16 上部拘束部材
30 タンク
32 発熱用蓄熱材
34 第1フィルタ
36A 第1凹部(第1流路)
36B 第2凹部(第1流路)
36 蒸気流路形成部材(第1流路形成部材)
46 蒸気発生用蓄熱材
48 第2フィルタ
50 蒸気発生用流路部材(第2流路形成部材)
56 連通路
58 連通路
64 配管(供給路)
66 開閉弁
76 タンク
88 開閉弁
10 Chemical
36B 2nd recess (1st flow path)
36 Steam flow path forming member (first flow path forming member)
46 Heat storage material for
56
66 On-off
Claims (5)
前記上部の下側に設けられ、付与された水分と水和反応することで発熱し、水分が脱離して蓄熱する蒸気発生用蓄熱材と、前記蒸気発生用蓄熱材に隣接して配置され、前記蒸気発生用蓄熱材の通過を制限し、流体は通過する微小孔が形成された第2フィルタと、前記第2フィルタを介して前記蒸気発生用蓄熱材とは反対側に配置され流体を通過可能とする第2流路が形成された第2流路形成部材と、前記蒸気発生用蓄熱材を拘束する下部拘束部材と、を含んで構成される下部と、
前記上部拘束部材の内部に設けられ、前記蒸気発生用蓄熱材に付与する水を貯留するタンクと、
前記タンクから前記第2流路へ前記水を供給する供給路と、
を有し、
前記蒸気発生用蓄熱材から発生した水蒸気を前記第2フィルタ、第2流路形成部材の前記第2流路、前記第1流路形成部材の前記第1流路、及び前記第1フィルタを介して前記発熱用蓄熱材に付与する、化学蓄熱反応器。 A heat storage material for heat generation, which generates heat by hydration reaction with the added water and desorbs and stores heat, and a heat storage material for heat generation, which is arranged adjacent to the heat storage material for heat generation, restricts the passage of the heat storage material for heat generation. A first filter having micropores through which the fluid passes, and a first flow path formed via the first filter on the opposite side of the heat storage material for heat generation and allowing the fluid to pass through. An upper portion including a flow path forming member and an upper restraining member for restraining the heat storage material for heat generation.
A heat storage material for steam generation, which is provided on the lower side of the upper part and generates heat by hydration reaction with the applied water, and the water is desorbed to store heat, and a heat storage material for steam generation are arranged adjacent to the heat storage material for steam generation. The passage of the heat storage material for steam generation is restricted, and the fluid is arranged on the opposite side of the heat storage material for steam generation through the second filter and the second filter in which micropores through which the fluid passes, and passes through the fluid. A lower portion including a second flow path forming member in which a second flow path is formed and a lower restraining member for restraining the heat storage material for steam generation, and a lower portion.
A tank provided inside the upper restraint member and storing water to be applied to the steam generation heat storage material, and a tank.
A supply path for supplying the water from the tank to the second flow path, and
Have,
The steam generated from the heat storage material for steam generation is passed through the second filter, the second flow path of the second flow path forming member, the first flow path of the first flow path forming member, and the first filter. A chemical heat storage reactor that is applied to the heat storage material for heat generation.
前記上部の下側に設けられ、付与された水分と水和反応することで発熱し、水分が脱離して蓄熱する蒸気発生用蓄熱材と、前記蒸気発生用蓄熱材に隣接して配置され、前記蒸気発生用蓄熱材の通過を制限し、流体は通過する微小孔が形成された第2フィルタと、前記第2フィルタを介して前記蒸気発生用蓄熱材とは反対側に配置され流体を通過可能とする第2流路が形成された第2流路形成部材と、前記蒸気発生用蓄熱材を拘束する下部拘束部材と、を含んで構成される下部と、
前記下部拘束部材の内部に設けられ、前記蒸気発生用蓄熱材に付与する水を貯留するタンクと、
前記タンクから前記第2流路へ前記水を供給する供給路と、
を有し、
前記蒸気発生用蓄熱材から発生した水蒸気を前記第2フィルタ、第2流路形成部材の前記第2流路、前記第1流路形成部材の前記第1流路、及び前記第1フィルタを介して前記発熱用蓄熱材に付与する、化学蓄熱反応器。 A heat storage material for heat generation, which generates heat by hydration reaction with the added water and desorbs and stores heat, and a heat storage material for heat generation, which is arranged adjacent to the heat storage material for heat generation, restricts the passage of the heat storage material for heat generation. A first filter having micropores through which the fluid passes, and a first flow path formed via the first filter on the opposite side of the heat storage material for heat generation and allowing the fluid to pass through. An upper portion including a flow path forming member and an upper restraining member for restraining the heat storage material for heat generation.
A heat storage material for steam generation, which is provided on the lower side of the upper part and generates heat by hydration reaction with the applied water, and the water is desorbed to store heat, and a heat storage material for steam generation are arranged adjacent to the heat storage material for steam generation. The passage of the heat storage material for steam generation is restricted, and the fluid is arranged on the opposite side of the heat storage material for steam generation through the second filter and the second filter in which micropores through which the fluid passes, and passes through the fluid. A lower portion including a second flow path forming member in which a second flow path is formed and a lower restraining member for restraining the heat storage material for steam generation, and a lower portion.
A tank provided inside the lower restraint member to store water to be applied to the steam generation heat storage material, and a tank.
A supply path for supplying the water from the tank to the second flow path, and
Have,
The steam generated from the heat storage material for steam generation is passed through the second filter, the second flow path of the second flow path forming member, the first flow path of the first flow path forming member, and the first filter. A chemical heat storage reactor that is applied to the heat storage material for heat generation.
前記上部拘束部材、前記下部拘束部材が、前記容器の一部を構成している、請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の化学蓄熱反応器。 A container for accommodating the heat storage material for heat generation, the first filter, the first flow path forming member, the heat storage material for steam generation, the second filter, and the second flow path forming member is provided.
The chemical heat storage reactor according to any one of claims 1 to 4, wherein the upper restraining member and the lower restraining member form a part of the container.
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