JP6930405B2 - 化学蓄熱反応器 - Google Patents
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Description
エンドプレートは、蓄熱材の膨張圧を受けて曲げ変形しないように、厚い金属板で形成する必要があり、重量がある。
また、拘束枠は、枠状とされているので、積層方向には開口している。拘束枠の内部に収容された蓄熱材は、積層方向にも膨張しようとする。この蓄熱材が膨張しようとする際、容器の積層方向の壁面が蓄熱材の膨張力を受けて容器外側方向へ膨出変形しようとするが、容器の積層方向の一方側の壁面の外周縁よりも内側の部分と他方側の壁面の外周縁よりも内側の部分とが互いに連結部材で連結されているので、連結部材の張力負担によって、該壁面の容器外側方向へ膨出変形を抑制することができる。
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。一例として本発明のZ方向。)を示し、矢印Wは装置幅方向(水平方向。一例として本発明のX方向。)を示し、矢印Dは装置奥行方向(水平方向。一例として本発明のY方向。)を示している。
図1、及び図2に示すように、本実施形態に係る化学蓄熱反応器10は、金属製の容器12を備えている。
図3に示すように、発熱部28は、発熱又は蓄熱するためのブロック状の蓄熱材成形体30、蓄熱材成形体30を収容するフィルタ32、及び蒸気流路形成部材34を含んで構成されている。
発熱部28は、2個の蓄熱材成形体30を備え、上側の蓄熱材成形体30は、上方が開口した箱形状に形成されたフィルタ32に収容され、下側の蓄熱材成形体30は、下方が開口した箱形状に形成されたフィルタ32に収容されている。
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、蓄熱材成形体30の1kg当たりの蓄熱容量は、1.86[MJ/kg]とされている。
発熱部28の上下方向中間部、即ち、上側のフィルタ32と下側のフィルタ32との間には、蒸気流路形成部材34が配置されている。図3、及び図4に示すように、蒸気流路形成部材34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34A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34B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34A、及び第2凹部34Bには、水蒸気が通過可能な流路となっている。
なお、蓄熱材成形体30(フィルタ32)の水平方向外周側に配置される外枠16の側壁14、及び連結部材22(収容室24を構成する水平方向に配置されている部材)は、本発明の拘束枠に相当しており、外周側の外枠16は容器12の外壁の一部を構成している。
図1に示すように、開閉弁42には、蒸発凝縮器44に接続される連通路46の端部が、着脱可能に接続される。蒸発凝縮器44は、貯留した水を蒸発させて化学蓄熱反応器10に供給する(水蒸気Wを生成する)蒸発部、化学蓄熱反応器10から受け取った水蒸気Wを凝縮する凝縮部、及び水蒸気Wが凝縮された水を貯留する貯留部、としての各機能を備えている。
次に、本実施形態の化学蓄熱反応器10の作用を説明する。
化学蓄熱反応器10において蓄熱された熱を蓄熱材成形体30から発熱(放熱)させる際には、一例として、図1に示すように、開閉弁42、開閉弁52を開放し、この状態で、蒸発凝縮器44の熱媒流路50に中温媒体を流し、液相部48Bの水を蒸発させる。そして、生成された水蒸気Wが連通路46内を矢印D方向に移動して、容器12内に供給される。
図7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。
図7に示すように、本実施形態では、第1実施形態の化学蓄熱反応器10をロー付け、溶接等(図示せず)で複数連結して一体化したものである。
また、化学蓄熱反応器10は、自身の蒸気通過路26と、隣接する他の化学蓄熱反応器10の蒸気通過路26とを連通させるための連通孔54が側壁14に形成されており、これにより、各化学蓄熱反応器10の蒸気通過路26が互いに連通している。
したがって、中央の化学蓄熱反応器10の配管40を介して水蒸気を出入させることで、全ての化学蓄熱反応器10に対して水蒸気を出入させることができる。なお、その他の作用、効果は第1の実施形態と同様である。
図8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、第1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。
第1実施形態の化学蓄熱反応器10では、容器12の内部に4つの収容室24を装置幅方向、及び装置奥行方向にマトリクス状に配置したが、図8に示す化学蓄熱反応器10では、装置幅方向中央部分に一対の連結部材22を配置し、装置幅方向中央に蒸気通過路26を、装置幅方向両側に収容室24を区画したものである。
図9にしたがって、本発明の第4実施形態に係る化学蓄熱反応器10を説明する。なお、第1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。
図9に示す化学蓄熱反応器10では、装置幅方向に3つの収容室24を区画したものである。容器12の側壁14には、各々の蒸気通過路26に対応して配管40が取り付けられている。
図10にしたがって、本発明の第5実施形態に係る化学蓄熱反応器10を説明する。なお、第1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。
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。
12 容器
16 外枠(拘束枠)
18 天板(一方側の壁面)
20 底板(他方側の壁面)
22 連結部材(壁部)
26 蒸気通過路(反応媒体通過路)
28 発熱部
30 蓄熱材成形体(蓄熱材)
32 フィルタ
34 蒸気流路形成部材(流路形成部材)
36 貫通孔
W 水蒸気(反応媒体)
Claims (5)
- 付与された反応媒体と反応することで発熱し前記反応媒体が脱離して蓄熱する蓄熱材と、前記蓄熱材を内部に収容して前記蓄熱材を拘束する枠状の拘束枠と、前記拘束枠の片面側に前記蓄熱材に隣接して配置され前記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フィルタと、前記フィルタを介して前記蓄熱材とは反対側に配置され流体を通過可能とする流路が形成された流路形成部材と、を積層して構成される発熱部と、
複数の壁面から構成され、前記発熱部を収容する容器と、
前記容器における前記発熱部の積層方向の一方側の壁面の外周縁よりも内側の部分と他方側の壁面の外周縁よりも内側の部分とを互いに連結する連結部材と、
を有する化学蓄熱反応器。 - 前記連結部材は、前記発熱部における前記発熱部の積層方向の一方側の壁面の外周縁よりも内側の部分と前記一方側の壁面に対向する他方の壁面との外周縁よりも内側の部分とを互いに連結する互いに間隔を開けて配置された一対の壁部を備え、
前記一対の壁部の一方側の前記壁部と他方側の前記壁部との間が、前記反応媒体を通過させる反応媒体通過路とされている、請求項1に記載の化学蓄熱反応器。 - 前記壁部には、前記流路形成部材の前記流路と前記反応媒体通過路とを連通する貫通孔が形成されている、請求項2に記載の化学蓄熱反応器。
- 前記容器の内部には、複数の発熱部が収納され、
一方の前記発熱部と他方の前記発熱部との間に、前記一対の壁部を備えた前記連結部材が設けられている、請求項2または請求項3に記載の化学蓄熱反応器。 - 前記拘束枠は、前記容器の壁部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。
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