JP7147612B2 - Chemical heat storage reactor and chemical heat storage device - Google Patents
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Description
本発明は、化学蓄熱反応器、および、化学蓄熱装置に関する。 The present invention relates to chemical heat storage reactors and chemical heat storage devices.
従来、反応媒体との化学反応によって放熱と蓄熱とを繰り返すことが可能な蓄熱体を備える化学蓄熱反応器が知られている。例えば、特許文献1には、柱状の第1の蓄熱体と、第1の蓄熱体の鉛直方向下方に配置され、第1の蓄熱体より蓄熱温度が低く、かつ、第1の蓄熱体より反応速度が速い柱状の第2の蓄熱体と、第1の蓄熱体と第2の蓄熱体に隣接して配置され、反応媒体が流れる媒体流路と、を備える構成において、反応媒体は、第2の蓄熱体の沿って流れた後、第1の蓄熱体に沿って流れる技術が開示されている。
BACKGROUND ART Conventionally, a chemical heat storage reactor is known which includes a heat storage medium capable of repeating heat release and heat storage through a chemical reaction with a reaction medium. For example, in
特許文献1に記載の化学蓄熱反応器では、放熱するとき、最初に、反応媒体の流れの上流側に位置する第2の蓄熱体を用いて比較的低温の反応媒体を加熱する。その後、第2の蓄熱体によって加熱された反応媒体と第1の蓄熱体の反応によって、外部に放出する熱を発生する。しかしながら、特許文献1に記載の化学蓄熱反応器では、第1の蓄熱体と、第2の蓄熱体との割合は、一定で固定されているため、例えば、反応媒体の流量が多くなると、第1の蓄熱体と十分に加熱されていない反応媒体とが反応することとなり、十分な発熱がおこなえないおそれがある。
In the chemical heat storage reactor described in
また、特許文献1に記載の化学蓄熱反応器の構成において、下流側の第1の蓄熱体と上流側の第2の蓄熱体とを、水との反応によって放熱と蓄熱を繰り返すカルシウム化合物から形成した場合、第2の蓄熱体によって液体状の水(以下、「反応水」という)を加熱し、第1の蓄熱体と反応する蒸気とする方法が考えられる。しかしながら、反応水の流量によって反応水が全て蒸気にならない場合、第1の蓄熱体に反応水がかかるため、第1の蓄熱体の温度が低下し、高温の熱を発生することができない。また、反応水がかかった部分とそうでない部分との、蓄熱体の膨張の度合いが異なり、蓄熱体全体が均一に膨張しないため、蓄熱体が破損するおそれがある。
In addition, in the configuration of the chemical heat storage reactor described in
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、化学蓄熱反応器において、出力温度を高温にする技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a technique for increasing the output temperature of a chemical heat storage reactor.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve at least part of the above problems, and can be implemented as the following modes.
(1)本発明の一形態によれば、化学蓄熱反応器が提供される。この化学蓄熱反応器は、水を加熱して蒸気を生成するための第1の蓄熱体と、生成された蒸気が供給され熱を発生させるための第2の蓄熱体と、前記第1の蓄熱体に隣接して配置され、前記第1の蓄熱体に沿って水を流通可能な第1の流路であって、前記第1の流路を流れる水を前記第1の蓄熱体に供給するとともに、前記第1の蓄熱体が発生する熱によって前記第1の流路を流れる水を加熱する前記第1の流路と、前記第1の蓄熱体に隣接して配置され、前記第1の流路で加熱された水を前記第1の蓄熱体に沿って流通可能な第2の流路であって、前記第1の蓄熱体が発生する熱によって前記第2の流路を流れる水をさらに加熱し蒸気を生成させる前記第2の流路と、前記第2の流路で生成された蒸気が流通可能に形成され、蒸気を前記第2の蓄熱体に供給する第3の流路と、前記第1の流路と前記第2の流路との間に設けられ、前記第1の流路から流入してきた水の流通方向を折り返して、前記第2の流路に供給する折り返し流路と、を備える。 (1) According to one aspect of the present invention, a chemical heat storage reactor is provided. This chemical heat storage reactor includes a first heat storage medium for heating water to generate steam, a second heat storage medium for supplying the generated steam to generate heat, and the first heat storage medium. a first flow path disposed adjacent to the body and allowing water to flow along the first heat storage body, wherein the water flowing through the first flow path is supplied to the first heat storage body together with the first flow path for heating water flowing through the first flow path by heat generated by the first heat storage element; a second flow path through which water heated in the flow path can flow along the first heat storage material, wherein the heat generated by the first heat storage material causes the water flowing through the second flow path to flow through the second flow path; The second flow path for further heating to generate steam, and the third flow path through which the steam generated in the second flow path can flow and which supplies the steam to the second heat storage element. a return flow provided between the first flow channel and the second flow channel to turn back the flow direction of the water flowing in from the first flow channel and supply the water to the second flow channel; Provide roads and
この構成によれば、第1の蓄熱体に隣接して配置されている第1の流路と第2の流路との間には、第1の流路から流入してきた水の流通方向を折り返して第2の流路に供給する折り返し流路が設けられている。これにより、第1の蓄熱体が発生する熱によって水が十分に加熱され蒸気になりやすくなるため、生成された蒸気が供給され熱を発生させるための第2の蓄熱体に、加熱が不十分で蒸気とならなかった水がかかることを抑制できる。したがって、水の付着による第2の蓄熱体の温度低下を抑制し、化学蓄熱反応器の出力温度を比較的高温にすることができる。 According to this configuration, between the first flow path and the second flow path arranged adjacent to the first heat storage element, the flow direction of the water flowing from the first flow path is A turn-back flow path is provided for turning back and supplying to the second flow path. As a result, the water is sufficiently heated by the heat generated by the first heat storage medium and easily becomes steam, so that the generated steam is supplied to the second heat storage medium for generating heat. It is possible to suppress the splashing of water that did not turn into steam. Therefore, it is possible to suppress the temperature drop of the second heat storage element due to the adhesion of water, and make the output temperature of the chemical heat storage reactor relatively high.
(2)上記形態の化学蓄熱反応器において、前記第2の流路は、前記折り返し流路に接続する入口と、前記第3の流路に接続する出口とを備え、前記折り返し流路が前記第2の流路の鉛直方向下方に位置しているとき、前記出口は、前記入口より高い位置にあってもよい。
この構成によれば、第2の流路で生成される蒸気は、密度が比較的小さいため、入口より高い位置にある出口に向かって移動する。これにより、第2の流路の出口からは蒸気のみが排出されるため、第2の流路に接続する第3の流路には、蒸気のみが流れることとなる。したがって、第2の蓄熱体に水がかかることを抑制することができるため、化学蓄熱反応器の出力温度を比較的高温にすることができる。
(2) In the chemical heat storage reactor of the above aspect, the second flow path has an inlet connected to the folded flow path and an outlet connected to the third flow path, and the turned flow path is the When positioned vertically below the second channel, the outlet may be higher than the inlet.
With this arrangement, the vapor produced in the second flow path has a relatively low density and therefore moves toward the outlet, which is higher than the inlet. As a result, only steam is discharged from the outlet of the second flow path, so that only steam flows through the third flow path connected to the second flow path. Therefore, it is possible to prevent the second heat storage element from being exposed to water, so that the output temperature of the chemical heat storage reactor can be set to a relatively high temperature.
(3)上記形態の化学蓄熱反応器において、前記第1の蓄熱体は、水と結合させると発熱する第1の蓄熱材と、前記第1の蓄熱材の外面を覆う円筒形状の第1の蓄熱材拘束カバーと、を備え、前記第2の蓄熱体は、水と結合させると発熱する第2の蓄熱材と、前記第2の蓄熱材の外面を覆う円筒形状の第2の蓄熱材拘束カバーと、を備え、前記第1の蓄熱材拘束カバーと前記第2の蓄熱材拘束カバーとは、それぞれ水が流通可能な孔を有し、互いに隣接して接合されており、前記第1の流路は、前記第1の蓄熱材拘束カバーと前記第2の蓄熱材拘束カバーとの間に形成され、前記第1の蓄熱材拘束カバーのうち前記孔を有している部分と、前記第2の蓄熱材拘束カバーのうち前記孔を有していない部分に面しており、前記第2の流路は、前記第1の蓄熱材拘束カバーと前記第2の蓄熱材拘束カバーとの間に形成され、前記第1の蓄熱材拘束カバーのうち前記孔を有していない部分と、前記第2の蓄熱材拘束カバーのうち前記孔を有していない部分に面しており、前記第3の流路は、前記第2の蓄熱材拘束カバーのうち前記孔を有している部分に面していてもよい。
(3) In the chemical heat storage reactor of the above aspect, the first heat storage material includes a first heat storage material that generates heat when combined with water, and a cylindrical first heat storage material that covers the outer surface of the first heat storage material. a heat storage material restraining cover, wherein the second heat storage material includes a second heat storage material that generates heat when combined with water; and a cylindrical second heat storage material restraining cover that covers an outer surface of the second heat storage material. a cover, wherein the first heat storage material restricting cover and the second heat storage material restricting cover each have a hole through which water can flow, and are joined adjacent to each other; The flow path is formed between the first heat storage material restricting cover and the second heat storage material restricting cover, and includes a portion of the first heat storage material restricting cover having the hole, and a portion of the first heat storage material restricting cover having the hole. 2 of the heat storage material restricting cover, the second flow path faces the portion not having the hole, and the second flow path is formed between the first heat storage material restricting cover and the second heat storage material restricting cover. facing the portion of the first heat storage material restraint cover that does not have the hole and the portion of the second heat storage material restraint cover that does not have the hole, The
この構成によれば、第1の蓄熱材拘束カバー内の第1の蓄熱材は、第1の流路を流れる液体状の水によって発熱する。一方、第2の蓄熱材拘束カバー内の第2の蓄熱材は、第3の流路を流れる蒸気によって発熱する。また、蒸気が生成される第2の流路は、第1の蓄熱材拘束カバーの孔を有していない部分と第2の蓄熱材拘束カバーの孔を有していない部分に面しているため、第2の流路を流れる、液体状の水と蒸気とが混在する混合流体によって、第1の蓄熱材および第2の蓄熱材が発熱することはない。このように、第1の蓄熱体を発熱させる水と、第2の蓄熱体を発熱させる蒸気とは、第2の流路を挟んで、第1の流路と第3の流路とのそれぞれにおいて流れるため、第2の蓄熱体に水がかかることを抑制することができる。これにより、化学蓄熱反応器の出力温度を比較的高温にすることができる。 According to this configuration, the first heat storage material in the first heat storage material restricting cover generates heat by the liquid water flowing through the first flow path. On the other hand, the second heat storage material in the second heat storage material restricting cover generates heat by the steam flowing through the third flow path. In addition, the second flow path in which steam is generated faces the portion of the first heat storage material restricting cover having no holes and the portion of the second heat storage material restricting cover having no holes. Therefore, the first heat storage material and the second heat storage material do not generate heat due to the mixed fluid of liquid water and steam flowing through the second flow path. Thus, the water that causes the first heat storage element to generate heat and the steam that causes the second heat storage element to generate heat are separated from each other in the first flow path and the third flow path with the second flow path interposed therebetween. Therefore, it is possible to suppress water from splashing on the second heat storage element. This allows the output temperature of the chemical heat storage reactor to be relatively high.
(4)上記形態の化学蓄熱反応器は、さらに、前記第1の蓄熱体と前記第2の蓄熱体とが内部に配置されているケースを備え、前記第3の流路は、前記ケースの内壁に隣接している前記第2の蓄熱体と前記内壁との間に形成されてもよい。
この構成によれば、第3の流路は、第2の蓄熱体とケースの内壁との間に形成されるため、第3の流路を流れる蒸気は、第2の蓄熱体のケースの内壁側から第2の蓄熱体と結合する。これにより、蒸気との結合によって発生する熱は、第2の蓄熱体のケースの内壁側から先に発生するため、発生した熱は、速やかに隣接している反応容器に伝わり、外部に放出される。したがって、化学蓄熱反応器の出力温度を比較的高温にすることができるとともに、放熱速度を向上することができる。
(4) The chemical heat storage reactor of the above aspect further includes a case in which the first heat storage element and the second heat storage element are arranged, and the third flow path is provided in the case. It may be formed between the second heat reservoir adjacent to the inner wall and the inner wall.
According to this configuration, since the third flow path is formed between the second heat storage body and the inner wall of the case, the steam flowing through the third flow path flows through the inner wall of the case of the second heat storage body. It joins with the second heat store from the side. As a result, the heat generated by the combination with the steam is first generated from the inner wall side of the case of the second heat storage body, so the generated heat is quickly transmitted to the adjacent reaction vessel and released to the outside. be. Therefore, the output temperature of the chemical heat storage reactor can be made relatively high, and the heat dissipation rate can be improved.
(5)上記形態の化学蓄熱反応器は、さらに、複数の前記第1の流路に接続する入口マニホールドと、前記入口マニホールド内に配置され、前記複数の第1の流路のそれぞれに供給される水を整流する整流板と、を備えてもよい。
この構成によれば、整流板は、複数の第1の流路に水を流すとき、複数の第1の流路のそれぞれで水が流れるように水を適度に分散させる。これにより、複数の第1の流路のそれぞれにおいて水を効率的に加熱することができる。
(5) The chemical heat storage reactor of the above aspect further includes an inlet manifold connected to the plurality of first flow paths, and an inlet manifold disposed in the inlet manifold and supplied to each of the plurality of first flow paths. and a straightening plate for straightening the water.
According to this configuration, when water is allowed to flow through the plurality of first flow paths, the rectifying plate appropriately distributes the water so that the water flows through each of the plurality of first flow paths. Thereby, water can be efficiently heated in each of the plurality of first flow paths.
(6)本発明の一形態によれば、化学蓄熱装置が提供される。この化学蓄熱装置は、上記形態の化学蓄熱反応器と、前記化学蓄熱反応器の鉛直方向上方に配置され、水を前記第1の流路に供給する水タンクと、を備える。
この構成によれば、水タンクは、重力の作用を使って水を第1の流路に流すことができる。これにより、第1の流路にスムーズに水を供給することができる。
(6) According to one aspect of the present invention, a chemical heat storage device is provided. This chemical heat storage device includes the chemical heat storage reactor having the above configuration, and a water tank arranged vertically above the chemical heat storage reactor and supplying water to the first flow path.
According to this configuration, the water tank can use the action of gravity to cause water to flow into the first flow path. Thereby, water can be smoothly supplied to the first channel.
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態の化学蓄熱反応器1を備える化学蓄熱装置8の模式図である。図2は、図1のA-A線断面図である。図3は、図2のB-B線断面図である。図4は、図2のC-C線断面図である。図5は、図2のD-D線断面図である。図6は、図2のE-E線断面図である。図7は、本実施形態の化学蓄熱装置8の作用を説明する説明図である。なお、図1~図6中に示す矢印xは、水平方向を示し、矢印yは、水平方向であって矢印xが示す方向に対して垂直な方向を示し、矢印zは、鉛直方向を示す。また、図1~図6中には、矢印xの方向に平行な方向のx軸と、矢印yの方向に平行な方向のy軸と、矢印zの方向に平行な方向のz軸とを示す。
<First embodiment>
FIG. 1 is a schematic diagram of a chemical
化学蓄熱装置8は、図1に示すように、化学蓄熱反応器1と、水タンク36とを備える。化学蓄熱装置8は、水との反応によって、発熱と蓄熱とを繰り返すことが可能である。なお、図1は、後述するバルブ36aを削除した図を示している。
The chemical
化学蓄熱反応器1は、図2に示すように、複数の蓄熱体5と、反応容器31とを備える。蓄熱体5は、水と結合することで発熱するものであって、本実施形態では、14本の蓄熱体5を備える。蓄熱体5のそれぞれは、蓄熱材10と、蓄熱材拘束カバー20とを備える。
The chemical
蓄熱材10は、例えば、アルカリ土類金属の酸化物の一つである酸化カルシウムの成形体である。蓄熱材10は、酸化カルシウムの粒状物を、例えば、粘土鉱物などのバインダと混練し焼成することで所定の形状となるように成形されている。本実施形態では、蓄熱材10は、円柱状に形成されている。蓄熱材10は、式(1)に示す水和反応によって発熱し、式(2)に示す脱水反応によって蓄熱するものであり、発熱と蓄熱とを可逆的に繰り返すことが可能である。
CaO + H2O →Ca(OH)2 +Q1 ・・・(1)
Ca(OH)2 +Q2 →CaO + H2O ・・・(2)
なお、式(1)のQ1は、水和反応における発熱量を示し、式(2)のQ2は、脱水反応における蓄熱量を示す。
The
CaO+ H2O->Ca(OH)2 + Q1 ( 1 )
Ca(OH) 2 +Q2->CaO+ H2O ( 2 )
Q 1 in formula (1) indicates the amount of heat generated in the hydration reaction, and Q 2 in formula (2) indicates the amount of heat stored in the dehydration reaction.
本実施形態では、化学蓄熱反応器1は、14個の蓄熱材10を備える。14個の蓄熱材10のうち、x軸方向に4個並べられている蓄熱材10を、ここでは、蒸気用蓄熱材11という。蒸気用蓄熱材11は、液体状の水(以下、「反応水」という)との結合によって反応水から蒸気を生成させるための熱を発生する。
また、14個の蓄熱材10のうち、蒸気用蓄熱材11を除く10個の蓄熱材10を、放熱用蓄熱材12という。放熱用蓄熱材12は、蒸気との結合によって、化学蓄熱反応器1の外部に放出する熱を発生する。本実施形態では、10個の放熱用蓄熱材12は、図2に示すように、x軸方向に5個ずつ並べられ、x軸方向に4個並べられている蒸気用蓄熱材11に対して、y軸のプラス側と、マイナス側とのそれぞれに配置されている。
In this embodiment, the chemical
Among the 14
蓄熱材拘束カバー20は、円筒形状の部材であって、蓄熱材10の外面を覆うように形成されている。蓄熱材拘束カバー20は、4個の蒸気用蓄熱材11と10個の放熱用蓄熱材12とのそれぞれを覆う。ここで、蒸気用蓄熱材11の外面を覆うように形成されている蓄熱材拘束カバー20を、蒸気用蓄熱材拘束カバー26という。また、放熱用蓄熱材12の外面を覆うように形成されている蓄熱材拘束カバー20を、放熱用蓄熱材拘束カバー27という。
The heat storage
蒸気用蓄熱材拘束カバー26は、例えば、エッチングフィルターなどの、一部がメッシュ状となっているシート状の部材を円筒状に加工し、蒸気用蓄熱材11の径外方向の外面を覆うように形成されている。蒸気用蓄熱材拘束カバー26は、径方向の外壁の一部に、蒸気用蓄熱材11を構成する粒状物の平均粒径より小さい貫通孔26aを有している(図2参照)。貫通孔26aは、蒸気用蓄熱材11を構成する粒状物の通過を制限する一方、反応水の通過を許容する。本実施形態では、貫通孔26aは、図3に示すように、蒸気用蓄熱材拘束カバー26の軸心A26の方向に連続して、蒸気用蓄熱材拘束カバー26の一端から他端まで形成されている。蒸気用蓄熱材拘束カバー26は、貫通孔26aを除いて、蒸気用蓄熱材拘束カバー26内の気密が保たれている。なお、本実施形態では、蒸気用蓄熱材拘束カバー26は、円筒形状に形成されているが、断面が矩形の筒状や他の形状であってもよい。
The steam heat storage
放熱用蓄熱材拘束カバー27は、例えば、エッチングフィルターなどの、一部がメッシュ状となっているシート状の部材を円筒形状に加工し、放熱用蓄熱材12の径外方向の外面を覆うように形成されている。放熱用蓄熱材拘束カバー27は、径方向の外壁の一部に、放熱用蓄熱材12を構成する粒状物の平均粒径より小さい貫通孔27aを有している(図2参照)。貫通孔27aは、放熱用蓄熱材12を構成する粒状物の通過を制限する一方、蒸気の通過を許容する。本実施形態では、貫通孔27aは、図4に示すように、放熱用蓄熱材拘束カバー27の軸心A27の方向に連続して、放熱用蓄熱材拘束カバー27の一端から他端まで形成されている。放熱用蓄熱材拘束カバー27は、貫通孔27aを除いて、放熱用蓄熱材拘束カバー27内の気密が保たれている。なお、本実施形態では、放熱用蓄熱材拘束カバー27は、円筒形状に形成されているが、断面が矩形の筒状や他の形状であってもよい。
The radiating heat storage
蒸気用蓄熱材拘束カバー26と放熱用蓄熱材拘束カバー27とは、図2に示すように、それぞれの軸心A26、A27が略平行となるように配置されている。蒸気用蓄熱材拘束カバー26および放熱用蓄熱材拘束カバー27は、径方向の外壁が、自身と隣り合う蒸気用蓄熱材拘束カバー26および放熱用蓄熱材拘束カバー27の径方向の外壁と、ろう付や溶接などによって接合されている。これにより、蒸気用蓄熱材拘束カバー26と放熱用蓄熱材拘束カバー27との間の複数の隙間は、それぞれ気密が保たれている。
As shown in FIG. 2, the steam heat storage
反応容器31は、図2に示すように、互いに接合されて束となっている蒸気用蓄熱材拘束カバー26と放熱用蓄熱材拘束カバー27を内部に収容するとともに、後述する水タンク36に接続されている。反応容器31は、収容部31aと、上側マニホールド31bと、下側マニホールド31cと、接続流路31dとを備える。
As shown in FIG. 2, the
収容部31aは、内部に空間が形成されている直方体状のケースであって、該空間に、蒸気用蓄熱材拘束カバー26と放熱用蓄熱材拘束カバー27を収容している。本実施形態では、蒸気用蓄熱材拘束カバー26と放熱用蓄熱材拘束カバー27は、それぞれの軸心A26、A27が鉛直方向に沿った状態で収容されている。本実施形態では、収容部31aの内壁には、放熱用蓄熱材拘束カバー27が隣接している。
The
上側マニホールド31bは、収容部31aのz軸のプラス側、すなわち、収容部31aの鉛直方向上側に位置している部位である。上側マニホールド31bには、収容部31a内と連通している空間が形成されている。上側マニホールド31bは、水タンク36に接続している接続流路31dと、鉛直方向上側で接続しており、接続流路31dを流れる反応水を、収容部31aに供給する。上側マニホールド31b内には、反応水を適度に分散させる整流板31eが配置されている(図3、4参照)。
The
下側マニホールド31cは、収容部31aのz軸のマイナス側、すなわち、収容部31aの鉛直方向下側に位置している部位である。下側マニホールド31cには、収容部31a内と連通している空間が形成されている。
The
水タンク36は、反応容器31の鉛直方向上方に位置している。水タンク36は、上側マニホールド31bを介して、収容部31a内に供給される反応水を貯留している。水タンク36内の反応水は、接続流路31dに設けられているバルブ36aの開閉によって、上側マニホールド31b内への供給が制御される。
The
本実施形態の化学蓄熱反応器1には、反応容器31内の蒸気用蓄熱材拘束カバー26と放熱用蓄熱材拘束カバー27とによって、反応水または蒸気が流通可能な複数の流路が形成されている。
第1の流路21は、図2に示すように、互いに接合されている2個の蒸気用蓄熱材拘束カバー26と、該接合されている2個の蒸気用蓄熱材拘束カバー26に接合されている1個の放熱用蓄熱材拘束カバー27とによって形成されている。具体的には、第1の流路21は、蒸気用蓄熱材拘束カバー26の貫通孔26aを有している部分と、放熱用蓄熱材拘束カバー27の貫通孔27aを有していない部分に面している。第1の流路21は、図3および図4に示すように、上側マニホールド31bの内部と、下側マニホールド31cの内部とに連通している。
In the chemical
As shown in FIG. 2, the
第2の流路22は、図2に示すように、1個の蒸気用蓄熱材拘束カバー26と、該1個の蒸気用蓄熱材拘束カバー26に接合されている2個の放熱用蓄熱材拘束カバー27とによって形成されている。具体的には、第2の流路22は、蒸気用蓄熱材拘束カバー26の貫通孔26aを有していない部分と、放熱用蓄熱材拘束カバー27の貫通孔27aを有していない部分に面している。第2の流路22は、図5および図6に示すように、下側マニホールド31cの内部に連通している。これにより、下側マニホールド31c内は、第1の流路21から流入してきた水の流通方向を折り返して、第2の流路22に供給する「折り返し流路」として機能する。
As shown in FIG. 2 , the
第3の流路23は、図2に示すように、放熱用蓄熱材拘束カバー27と収容部31aの内壁との間に形成されている。具体的には、第3の流路23は、放熱用蓄熱材拘束カバー27の貫通孔27aを有している部分に面している。第3の流路23は、第2の流路22に連通している。
As shown in FIG. 2, the
次に、本実施形態の化学蓄熱装置8の作用について説明する。
本実施形態の化学蓄熱装置8が放熱するとき、バルブ36aを開くと、水タンク36内の反応水が、重力によって上側マニホールド31b内に流入する(図3および図4の白抜き矢印F11)。上側マニホールド31b内に流入する反応水は、整流板31eによって適度に分散され、複数の第1の流路21のそれぞれに流入する(図3および図4の白抜き矢印F12)。第1の流路21を流れる反応水の一部は、蒸気用蓄熱材拘束カバー26の貫通孔26aを通って蒸気用蓄熱材拘束カバー26内に流入し、蒸気用蓄熱材11と結合する。これにより、蒸気用蓄熱材11は、発熱する。第1の流路21を流れる反応水は、蒸気用蓄熱材11で発生する熱によって加熱されつつ、第1の流路21をz軸のマイナス方向に向かって流れ(図3および図4の白抜き矢印F13)、下側マニホールド31c内に流入する。
Next, the action of the chemical
When the chemical
下側マニホールド31c内に流入する反応水は、図4に示すように、下側マニホールド31c内で折り返し、下側マニホールド31c内と連通している第2の流路22の入口22aから第2の流路22に流入する(図4の白抜き矢印F14)。
第2の流路22に流入する反応水は、図4および図5に示すように、z軸のプラス方向に向かって流れ(図4および図5の白抜き矢印F15)、蒸気用蓄熱材11で発生する熱によってさらに加熱されることで、第2の流路22において蒸気となる。第2の流路22において生成された蒸気は、第2の流路22の出口22bから、第3の流路23に流入する(図5の白抜き矢印F16)。
As shown in FIG. 4, the reaction water flowing into the
As shown in FIGS. 4 and 5, the reaction water flowing into the
第3の流路23に流入する蒸気は、放熱用蓄熱材拘束カバー27の鉛直上方において折り返し(図6の白抜き矢印F17)、放熱用蓄熱材拘束カバー27の径方向の外壁のうち貫通孔27aが形成されている外壁と、該外壁に対向する収容部31aの内壁との間に流入する(図6の白抜き矢印F18)。第3の流路23の蒸気は、放熱用蓄熱材拘束カバー27の貫通孔27aを通って放熱用蓄熱材拘束カバー27内に流入し、放熱用蓄熱材12と結合する。これにより、放熱用蓄熱材12は、発熱する。
The steam flowing into the
図7は、本実施形態の化学蓄熱反応器1の作用を説明する説明図である。図7は、図1と同じ断面図であって、蒸気用蓄熱材11および放熱用蓄熱材12に対する反応水および蒸気の移動と、熱の移動とを模式的に示した図である。なお、図7では、反応水を直線ハッチ(W1)で示し、反応水と蒸気とが混在した混合流体を直線とドットが混在したハッチ(M1)で示し、蒸気をドットハッチ(V1)で示す。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating the action of the chemical
第1の流路21に反応水が流れると、第1の流路21から貫通孔26aを介して蒸気用蓄熱材拘束カバー26内に流入する反応水(図7の直線ハッチの矢印F71)と蒸気用蓄熱材11とが結合し、蒸気用蓄熱材11が発熱する。蒸気用蓄熱材11で発生する熱は、第1の流路21を流れる反応水と、第2の流路22を流れる反応水を加熱する(図7の二点鎖線矢印F72)。これにより、第2の流路22において、反応水から蒸気が生成される。
第2の流路22で生成された蒸気が第3の流路23に流入すると、第3の流路23から貫通孔27aを介して放熱用蓄熱材拘束カバー27内に流入する蒸気(図7のドットハッチの矢印F73)と放熱用蓄熱材12とが結合し、放熱用蓄熱材12が発熱する。放熱用蓄熱材12で発生する熱は、収容部31aの外壁を介して、化学蓄熱反応器1の外部に放出される(図7の点線矢印F74)。
When the reaction water flows through the
When the steam generated in the
以上説明した、本実施形態の化学蓄熱反応器1によれば、蒸気用蓄熱材拘束カバー26に隣接して配置されている第1の流路21と第2の流路22との間には、下側マニホールド31cが設けられている。z軸のマイナス方向に向かって流れる第1の流路21の反応水は、下側マニホールド31c内で折り返され、第2の流路22においてz軸のプラス方向に向かって流れる。これにより、蒸気用蓄熱材11が発生する熱によって反応水が十分に加熱され蒸気になりやすくなるため、蒸気と結合することで発熱する放熱用蓄熱材12に、加熱が不十分で蒸気とならなかった反応水がかかることを抑制することができる。したがって、反応水の付着による放熱用蓄熱材12の温度低下を抑制し、化学蓄熱反応器1の出力温度を比較的高温にすることができる。
According to the chemical
また、本実施形態の化学蓄熱反応器1によれば、第2の流路22は、第3の流路23に接続する出口22bが下側マニホールド31cに接続する入口22aより高い位置にある。第2の流路22で生成される蒸気は、反応水より密度が小さいため、出口22bに向かって移動する。これにより、第2の流路22の出口22bからは蒸気のみが排出されるため、第2の流路22の下流に位置する第3の流路23には、蒸気のみが流れることとなる。したがって、放熱用蓄熱材12に反応水がかかることを抑制することができるため、化学蓄熱反応器の出力温度を比較的高温にすることができる。
Further, according to the chemical
また、本実施形態の化学蓄熱反応器1によれば、蒸気用蓄熱材拘束カバー26内の蒸気用蓄熱材11は、第1の流路21を流れる液体状の水によって発熱する。一方、放熱用蓄熱材拘束カバー27内の放熱用蓄熱材12は、第3の流路23を流れる蒸気によって発熱する。また、蒸気が生成される第2の流路22は、蒸気用蓄熱材拘束カバー26の貫通孔26aを有していない部分と、放熱用蓄熱材拘束カバー27の貫通孔27aを有していない部分に面しているため、第2の流路22を流れる、液体状の水と蒸気とが混在する混合流体によって、蒸気用蓄熱材11および放熱用蓄熱材12が発熱することはない。このように、蒸気用蓄熱材11を発熱させる水と、放熱用蓄熱材12を発熱させる蒸気とは、第2の流路22を挟んで、第1の流路21と第3の流路23とのそれぞれにおいて流れるため、放熱用蓄熱材12に水がかかることを抑制することができる。これにより、化学蓄熱反応器1の出力温度を比較的高温にすることができる。
Further, according to the chemical
また、本実施形態の化学蓄熱反応器1によれば、第3の流路23は、放熱用蓄熱材12と収容部31aの内壁との間に形成されるため、第3の流路23を流れる蒸気は、放熱用蓄熱材12の収容部31aの内壁側から放熱用蓄熱材12と結合する。これにより、蒸気との結合によって発生する熱は、放熱用蓄熱材12の収容部31aの内壁側から先に発生するため、発生した熱は、速やかに隣接している収容部31aに伝わり、外部に放出される。したがって、化学蓄熱反応器1の出力温度を比較的高温にすることができるとともに、放熱速度を向上することができる。
Further, according to the chemical
また、本実施形態の化学蓄熱反応器1によれば、水タンク36が供給する反応水を複数の第1の流路21のそれぞれに流すとき、上側マニホールド31b内の整流板31eは、複数の第1の流路21のそれぞれで反応水が流れるように反応水を適度に分散させることができる。これにより、複数の第1の流路21のそれぞれにおいて反応水を効率的に加熱することができる。
Further, according to the chemical
また、本実施形態の化学蓄熱反応器1によれば、水タンク36は、第1の流路21の鉛直方向上方に位置するため、重力の作用を使って反応水を第1の流路21に流すことができる。これにより、第1の流路21にスムーズに反応水を供給することができる。
In addition, according to the chemical
<第2実施形態>
図8は、第2実施形態の化学蓄熱反応器の断面図である。図9と図10と図11は、第2実施形態の化学蓄熱反応器の作用を説明する説明図である。第2実施形態の化学蓄熱反応器は、第1実施形態の化学蓄熱反応器(図2)と比較すると、第1の流路を形成する構成が異なる。なお、図8~図11中には、水平方向を示す矢印xの方向に平行な方向のx軸と、水平方向であって矢印xが示す方向に対して垂直な方向を示す矢印yの方向に平行な方向のy軸と、鉛直方向を示す矢印zの方向に平行な方向のz軸とを示す。
<Second embodiment>
FIG. 8 is a cross-sectional view of the chemical heat storage reactor of the second embodiment. 9, 10 and 11 are explanatory diagrams for explaining the action of the chemical heat storage reactor of the second embodiment. The chemical heat storage reactor of the second embodiment differs from the chemical heat storage reactor of the first embodiment (FIG. 2) in the configuration of forming the first flow path. 8 to 11, the x-axis parallel to the direction of the arrow x indicating the horizontal direction and the direction of the arrow y indicating the horizontal direction and perpendicular to the direction indicated by the arrow x and the z-axis parallel to the direction of the arrow z indicating the vertical direction.
本実施形態の化学蓄熱反応器2は、5個の蓄熱体5と、反応容器51とを備える。第2実施形態では、5個の蓄熱体5は、反応水との結合によって反応水から蒸気を生成させるための熱を発生する2個の蓄熱体5aと、蒸気との結合によって外部に放出する熱を発生する3個の蓄熱体5bとから構成されている。2個の蓄熱体5aは、蒸気用蓄熱材11と、蒸気用蓄熱材拘束カバー26とを備える。3個の蓄熱体5bは、放熱用蓄熱材12と、放熱用蓄熱材拘束カバー27とを備える。
The chemical
反応容器51は、図8に示すように、互いに接合されて束となっている蒸気用蓄熱材拘束カバー26と放熱用蓄熱材拘束カバー27を内部に収容するとともに、図示しない水タンクに接続されている。反応容器51は、収容部51aと、接続流路51bとを備える。
As shown in FIG. 8, the
収容部51aは、内部に、蒸気用蓄熱材拘束カバー26と放熱用蓄熱材拘束カバー27を収容している空間が形成されている、横断面が六角形状のケースである。本実施形態では、2個の蒸気用蓄熱材拘束カバー26と3個の放熱用蓄熱材拘束カバー27は、それぞれの軸心A26、A27が鉛直方向に沿うように収容されている。本実施形態では、図8(b)に示すように、収容部51aは、内部のz軸方向の長さが、蒸気用蓄熱材拘束カバー26と放熱用蓄熱材拘束カバー27とのz軸方向の長さより長くなるように形成されている。
The
本実施形態では、図8(a)に示すように、収容部51aの内壁には、2個の蒸気用蓄熱材拘束カバー26と、3個の放熱用蓄熱材拘束カバー27とがそれぞれ隣接し、接合されている。また、図8(a)での、蒸気用蓄熱材拘束カバー26の軸心A26と、第2の流路42の軸心A42と、放熱用蓄熱材拘束カバー27の軸心A27とを結ぶF-F線断面図である図8(b)に示すように、2個の蒸気用蓄熱材拘束カバー26は、z軸のプラス側の端面26bが収容部51aの内壁に接合されている。これにより、蒸気用蓄熱材拘束カバー26のz軸のマイナス側の端面の鉛直方向下側には、空間51cが形成される。また、3個の放熱用蓄熱材拘束カバー27は、z軸のマイナス側の端面27bが収容部51aの内壁に接合されている。これにより、放熱用蓄熱材拘束カバー27のz軸のプラス側の端面の鉛直方向上側には、空間51dが形成される。
In this embodiment, as shown in FIG. 8(a), two vapor heat storage
接続流路51bは、収容部51aの外壁であって、蒸気用蓄熱材拘束カバー26が接合されている部位の外壁に接続されている。接続流路51bは、図示しない水タンクが貯留する反応水を、収容部51a内に導入する。
The
化学蓄熱反応器2には、反応容器51内の蒸気用蓄熱材拘束カバー26と放熱用蓄熱材拘束カバー27とによって、反応水または蒸気が流通可能な複数の流路が形成されている。
第1の流路41は、図8に示すように、2個の蒸気用蓄熱材拘束カバー26と、蒸気用蓄熱材拘束カバー26のx軸のプラス側に位置する収容部51aの内壁との間に1か所形成されている。また、第1の流路41は、2個の蒸気用蓄熱材拘束カバー26と、該2個の蒸気用蓄熱材拘束カバー26に接合する放熱用蓄熱材拘束カバー27との間に1か所形成されている。第1の流路41は、図8(b)に示すように、接続流路51bと空間51cとを連通している。また、第1の流路41は、蒸気用蓄熱材拘束カバー26の貫通孔26aを介して、蒸気用蓄熱材拘束カバー26内と連通している。
In the chemical
As shown in FIG. 8, the
第2の流路42は、図8に示すように、2個の放熱用蓄熱材拘束カバー27と、該2個の放熱用蓄熱材拘束カバー27に接合する蒸気用蓄熱材拘束カバー26との間に2か所形成されている。第2の流路42は、図8(b)に示すように、空間51cと空間51dとに連通している。これにより、空間51cは、第1の流路41から流入してきた水の流通方向を折り返して、第2の流路42に供給する「折り返し流路」として機能する。
As shown in FIG. 8, the
第3の流路43は、図8に示すように、放熱用蓄熱材拘束カバー27と、収容部51aの内壁との間に6か所形成されている。第3の流路43は、空間51dに連通している。第3の流路43は、放熱用蓄熱材拘束カバー27の貫通孔27aを介して、放熱用蓄熱材拘束カバー27内と連通している。
As shown in FIG. 8, six
次に、本実施形態の化学蓄熱装置8の作用について説明する。
本実施形態の化学蓄熱装置8が放熱するとき、接続流路51bを介して、第1の流路41に反応水W1が供給される(図9の白抜き矢印F21)。第1の流路41を流れる反応水W1は、蒸気用蓄熱材拘束カバー26の貫通孔26aを通って蒸気用蓄熱材拘束カバー26内に流入し(図9の直線ハッチの矢印F22)、蒸気用蓄熱材11と結合する。これにより、蒸気用蓄熱材11は、発熱する(図9の点線矢印F23)。第1の流路21を流れる反応水W1は、蒸気用蓄熱材11で発生する熱によって加熱されつつ、第1の流路21をz軸のマイナス方向に向かって流れ、空間51c内に流入する。
Next, the action of the chemical
When the chemical
空間51c内に流入する反応水は、図10に示すように、空間51c内で折り返し、空間51cと連通している第2の流路42の入口42aから第2の流路42に流入する(図10の白抜き矢印F24)。
第2の流路42に流入する反応水は、z軸のプラス方向に向かって流れ(図10の白抜き矢印F25)、蒸気用蓄熱材11で発生する熱によってさらに加熱される(図10の白抜き矢印F23)ことで、第2の流路42において蒸気となる。第2の流路42において生成された蒸気V1は、第2の流路42の出口42bから、空間51dを介して第3の流路43に流入する(図10の白抜き矢印F26)。
As shown in FIG. 10, the reaction water flowing into the
The reaction water flowing into the
第3の流路43に流入する蒸気V1は、放熱用蓄熱材拘束カバー27の貫通孔27aを通って放熱用蓄熱材拘束カバー27内に流入し(図11のドットハッチの矢印F27)、放熱用蓄熱材12と結合する。これにより、放熱用蓄熱材12は、発熱する(図11の白抜き矢印F28)。放熱用蓄熱材12で発生する熱は、化学蓄熱装置8の外部に放出される。
The vapor V1 flowing into the
以上説明した、本実施形態の化学蓄熱反応器2によれば、第1の流路41と第2の流路42とは、空間51cによって接続されている。z軸のマイナス方向に向かって流れる第1の流路41の反応水は、空間51cで折り返され、第2の流路42においてz軸のプラス方向に向かって流れる。これにより、蒸気用蓄熱材11が発生する熱によって反応水を十分に加熱し蒸気とすることができるため、放熱用蓄熱材12に反応水がかかることを抑制できる。したがって、放熱用蓄熱材12の温度低下を抑制し、化学蓄熱反応器2の出力温度を高温にすることができる。
According to the chemical
<第3実施形態>
図12は、第3実施形態の化学蓄熱反応器の断面図である。第3実施形態の化学蓄熱反応器は、第2実施形態の化学蓄熱反応器(図8)と比較すると、蒸気用蓄熱材拘束カバーと放熱用蓄熱材拘束カバーのそれぞれの軸心が沿う方向が異なる。なお、図12中には、水平方向を示す矢印xの方向に平行な方向のx軸と、水平方向であって矢印xが示す方向に対して垂直な方向を示す矢印yの方向に平行な方向のy軸と、鉛直方向を示す矢印zの方向に平行な方向のz軸とを示す。
<Third Embodiment>
FIG. 12 is a cross-sectional view of the chemical heat storage reactor of the third embodiment. In the chemical heat storage reactor of the third embodiment, when compared with the chemical heat storage reactor of the second embodiment (FIG. 8), the axial directions of the heat storage material restricting cover for steam and the heat storage material restricting cover for heat radiation are aligned. different. In addition, in FIG. 12, the x-axis in the direction parallel to the direction of the arrow x indicating the horizontal direction and the direction of the arrow y indicating the horizontal direction and perpendicular to the direction indicated by the arrow x are shown. A directional y-axis and a z-axis oriented parallel to the direction of the arrow z indicating the vertical direction are shown.
本実施形態の化学蓄熱反応器3は、5個の蓄熱体5と、反応容器51とを備える。化学蓄熱反応器3では、2個の蒸気用蓄熱材拘束カバー26と3個の放熱用蓄熱材拘束カバー27は、それぞれの軸心A26、A27がy軸の方向に沿うように、収容部51aに収容されている。また、化学蓄熱反応器3では、図12(a)のG-G線断面図である図12(b)に示すように、第1の流路41が、第3の流路43より低い位置となるように、2個の蒸気用蓄熱材拘束カバー26と3個の放熱用蓄熱材拘束カバー27とが配置されている。これにより、反応水の加熱によって生成される蒸気が、反応水との密度の違いによってz軸のプラス方向に向かって移動し、第3の流路43に蒸気のみが流入しやすくなる。
The chemical
以上説明した、本実施形態の化学蓄熱反応器3によれば、y軸のマイナス方向に向かって流れる第1の流路41の反応水は、空間51cで折り返され、第2の流路42においてy軸のプラス方向に向かって流れる。これにより、蒸気用蓄熱材11が発生する熱によって反応水を十分に加熱し蒸気とすることができるため、放熱用蓄熱材12に反応水がかかることを抑制できる。したがって、放熱用蓄熱材12の温度低下を抑制し、化学蓄熱反応器3の出力温度を高温にすることができる。
As described above, according to the chemical
<第4実施形態>
図13は、第4実施形態の化学蓄熱反応器の模式図である。第4実施形態の化学蓄熱反応器は、第2実施形態の化学蓄熱反応器(図8)と比較すると、蓄熱材の数および反応容器の形状が異なる。なお、図13中には、水平方向を示す矢印xの方向に平行な方向のx軸と、水平方向であって矢印xが示す方向に対して垂直な方向を示す矢印yの方向に平行な方向のy軸と、鉛直方向を示す矢印zの方向に平行な方向のz軸とを示す。
<Fourth Embodiment>
FIG. 13 is a schematic diagram of a chemical heat storage reactor of the fourth embodiment. The chemical heat storage reactor of the fourth embodiment differs from the chemical heat storage reactor of the second embodiment (FIG. 8) in the number of heat storage materials and the shape of the reaction vessel. In FIG. 13, the x-axis parallel to the direction of the arrow x indicating the horizontal direction and the direction of the arrow y indicating the horizontal direction and perpendicular to the direction indicated by the arrow x are shown. A directional y-axis and a z-axis oriented parallel to the direction of the arrow z indicating the vertical direction are shown.
本実施形態の化学蓄熱反応器4は、8個の蓄熱体5と、反応容器71とを備える。第4実施形態では、8個の蓄熱体5は、反応水との結合によって反応水から蒸気を生成させるための熱を発生する2個の蓄熱体5aと、蒸気との結合によって外部に放出する熱を発生する6個の蓄熱体5bとから構成されている。6個の蓄熱体5bは、図13に示すように、y軸方向に2個並べられている蓄熱体5aのx軸のプラス側とマイナス側とのそれぞれに、3個ずつy軸方向に並ぶように配置されている。
The chemical
反応容器71は、図13に示すように、互いに接合されて束となっている蒸気用蓄熱材拘束カバー26と放熱用蓄熱材拘束カバー27を内部に収容するとともに、図示しない水タンクに接続されている。反応容器71は、収容部71aと、図示しない接続流路とを備える。
As shown in FIG. 13, the
収容部71aは、内部に、蒸気用蓄熱材拘束カバー26と放熱用蓄熱材拘束カバー27を収容している空間が形成されているケースである。収容部71aの内壁は、2個並べられている蓄熱体5aの蒸気用蓄熱材拘束カバー26の外壁のそれぞれに隣接しつつ、3個ずつ並べられている蓄熱体5bの放熱用蓄熱材拘束カバー27の外壁のそれぞれに隣接するように形成されている。隣接する収容部71aの内壁と蒸気用蓄熱材拘束カバー26の外壁、隣接する収容部71aの内壁と放熱用蓄熱材拘束カバー27の外壁、および、隣接する蒸気用蓄熱材拘束カバー26の外壁と放熱用蓄熱材拘束カバー27の外壁は、接合されている。
The
本実施形態の化学蓄熱反応器4には、反応容器71内の蒸気用蓄熱材拘束カバー26と放熱用蓄熱材拘束カバー27とによって、反応水または蒸気が流通可能な複数の流路が形成されている。
第1の流路61は、互いに接合されている2個の蒸気用蓄熱材拘束カバー26と、該接合されている2個の蒸気用蓄熱材拘束カバー26に接合されている1個の放熱用蓄熱材拘束カバー27とによって、2か所形成されている。第1の流路61は、図示しない水タンクと蓄熱体5aのz軸のマイナス側の端面の鉛直方向下側の空間とに連通している。第1の流路61は、蒸気用蓄熱材拘束カバー26の貫通孔26aを介して、蒸気用蓄熱材拘束カバー26内と連通している。
In the chemical
The
第2の流路62は、2個の放熱用蓄熱材拘束カバー27と、該2個の放熱用蓄熱材拘束カバー27に接合する蒸気用蓄熱材拘束カバー26との間に、合計4か所形成されている。第2の流路62は、蓄熱体5aのz軸のマイナス側の端面の鉛直方向下側の空間と、蓄熱体5bのz軸のプラス側の端面の鉛直方向上側の空間と、に連通していることから、第2の流路62の蒸気の出口は、反応水の入口より高い位置にある。また、蓄熱体5aのz軸のマイナス側の端面の鉛直方向下側の空間は、第1の流路61から流入してきた水の流通方向を折り返して、第2の流路62に供給する「折り返し流路」として機能する。
A total of four
第3の流路63は、蓄熱体5bと、収容部71aの内壁との間に形成されている。第3の流路63は、蓄熱体5bのz軸のプラス側の端面の鉛直方向上側の空間に連通している。第3の流路63は、放熱用蓄熱材拘束カバー27の貫通孔27aを介して、放熱用蓄熱材拘束カバー27内と連通している。
The
以上説明した、本実施形態の化学蓄熱反応器4によれば、z軸のマイナス方向に向かって流れる第1の流路61の反応水は、蓄熱体5aのz軸のマイナス側の端面の鉛直方向下側の空間で折り返され、第2の流路62においてz軸のプラス方向に向かって流れる。これにより、蒸気用蓄熱材11が発生する熱によって反応水を十分に加熱し蒸気とすることができるため、放熱用蓄熱材12に反応水がかかることを抑制できる。したがって、放熱用蓄熱材12の温度低下を抑制し、化学蓄熱反応器4の出力温度を高温にすることができる。
According to the chemical
<本実施形態の変形例>
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
<Modification of this embodiment>
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various aspects without departing from the scope of the invention. For example, the following modifications are possible.
[変形例1]
上述の実施形態では、「折り返し流路」は、第2の流路で反応水が流れる方向を第1の流路で反応水が流れる方向とは反対の方向に折り返させるとした。しかしながら、折り返し流路が折り返す方向はこれに限定されない。第1の流路から流入してきた水の流通方向を折り返して、第2の流路に供給すればよい。これにより、第1の流路と第2の流路とで、蒸気用蓄熱材拘束カバー26に沿って流れる距離が長くなるため、反応水の温度が上がりやすくなり蒸気が生成されやすくなる。したがって、放熱用蓄熱材12に反応水がかかることを抑制でき、放熱用蓄熱材12の温度低下を抑制し、化学蓄熱反応器の出力温度を高温にすることができる。
[Modification 1]
In the above-described embodiment, the "turned-back channel" is such that the direction in which the reaction water flows in the second channel is turned back in the direction opposite to the direction in which the reaction water flows in the first channel. However, the direction in which the turn-back flow path turns back is not limited to this. The flow direction of the water flowing in from the first channel may be reversed and supplied to the second channel. As a result, the distance of flow along the steam heat storage
[変形例2]
第1、2、4実施形態では、第2の流路の出口は、入口より高い位置にあるとした。しかしながら、第2の流路における出口と入口との関係は、これに限定されない。第3実施形態のように、同じ高さであってもよいが、第3の流路は、第1の流路より高い位置にあることが望ましい。
[Modification 2]
In the first, second, and fourth embodiments, the outlet of the second channel is positioned higher than the inlet. However, the relationship between the outlet and the inlet in the second channel is not limited to this. Although they may be at the same height as in the third embodiment, it is desirable that the third channel be higher than the first channel.
[変形例3]
上述の実施形態では、蓄熱体は、蓄熱材と、蓄熱材拘束カバーとを備えるとした。しかいしながら、蓄熱体の構成は、これに限定されない。
[Modification 3]
In the above-described embodiments, the heat storage element includes the heat storage material and the heat storage material restraining cover. However, the configuration of the heat storage body is not limited to this.
以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。 The present aspect has been described above based on the embodiments and modifications, but the above-described embodiments are intended to facilitate understanding of the present aspect, and do not limit the present aspect. This aspect may be modified and modified without departing from its spirit and scope of the claims, and this aspect includes equivalents thereof. Also, if the technical features are not described as essential in this specification, they can be deleted as appropriate.
1、2、3、4…化学蓄熱反応器
5、5a、5b…蓄熱体
8…化学蓄熱装置
10…蓄熱材
11…蒸気用蓄熱材
12…放熱用蓄熱材
20…蓄熱材拘束カバー
21、41、61…第1の流路
22、42、62…第2の流路
22a、42a…入口
22b、42b…出口
23、43、63…第3の流路
26…蒸気用蓄熱材拘束カバー
26a…貫通孔
26b…端面
27…放熱用蓄熱材拘束カバー
27a…貫通孔
27b…端面
31、51、71…反応容器
31a、51a、71a…収容部
31b…上側マニホールド
31c…下側マニホールド
31d、51b…接続流路
31e…整流板
36…水タンク
36a…バルブ
51c、51d…空間
Claims (6)
水を加熱して蒸気を生成するための第1の蓄熱体と、
生成された蒸気が供給され熱を発生させるための第2の蓄熱体と、
前記第1の蓄熱体に隣接して配置され、前記第1の蓄熱体に沿って水を流通可能な第1の流路であって、前記第1の流路を流れる水を前記第1の蓄熱体に供給するとともに、前記第1の蓄熱体が発生する熱によって前記第1の流路を流れる水を加熱する前記第1の流路と、
前記第1の蓄熱体に隣接して配置され、前記第1の流路で加熱された水を前記第1の蓄熱体に沿って流通可能な第2の流路であって、前記第1の蓄熱体が発生する熱によって前記第2の流路を流れる水をさらに加熱し蒸気を生成させる前記第2の流路と、
前記第2の流路で生成された蒸気が流通可能に形成され、蒸気を前記第2の蓄熱体に供給する第3の流路と、
前記第1の流路と前記第2の流路との間に設けられ、前記第1の流路から流入してきた水の流通方向を折り返して、前記第2の流路に供給する折り返し流路と、を備える、
化学蓄熱反応器。 A chemical heat storage reactor,
a first heat store for heating water to produce steam;
a second heat store to which the generated steam is supplied to generate heat;
A first flow path arranged adjacent to the first heat storage element and capable of allowing water to flow along the first heat storage element, wherein the water flowing through the first flow path flows through the first heat storage element. a first flow path that supplies water to a heat storage body and heats water flowing through the first flow path with heat generated by the first heat storage body;
A second flow path that is arranged adjacent to the first heat storage element and allows the water heated in the first flow path to flow along the first heat storage element, the second flow path further heating the water flowing through the second flow path by the heat generated by the heat storage body to generate steam;
a third channel through which the steam generated in the second channel can flow and which supplies the steam to the second heat storage element;
A turning flow path provided between the first flow path and the second flow path to turn back the flow direction of the water flowing in from the first flow path and supply the water to the second flow path. and
Chemical heat storage reactor.
前記第2の流路は、
前記折り返し流路に接続する入口と、前記第3の流路に接続する出口とを備え、
前記折り返し流路が前記第2の流路の鉛直方向下方に位置しているとき、前記出口は、
前記入口より高い位置にある、
化学蓄熱反応器。 A chemical heat storage reactor according to claim 1,
The second flow path is
An inlet connected to the folded channel and an outlet connected to the third channel,
When the turn-around channel is positioned vertically below the second channel, the outlet is
located higher than the entrance,
Chemical heat storage reactor.
前記第1の蓄熱体は、水と結合させると発熱する第1の蓄熱材と、前記第1の蓄熱材の外面を覆う円筒形状の第1の蓄熱材拘束カバーと、を備え、
前記第2の蓄熱体は、水と結合させると発熱する第2の蓄熱材と、前記第2の蓄熱材の外面を覆う円筒形状の第2の蓄熱材拘束カバーと、を備え、
前記第1の蓄熱材拘束カバーと前記第2の蓄熱材拘束カバーとは、それぞれ水が流通可能な孔を有し、互いに隣接して接合されており、
前記第1の流路は、前記第1の蓄熱材拘束カバーと前記第2の蓄熱材拘束カバーとの間に形成され、前記第1の蓄熱材拘束カバーのうち前記孔を有している部分と、前記第2の蓄熱材拘束カバーのうち前記孔を有していない部分に面しており、
前記第2の流路は、前記第1の蓄熱材拘束カバーと前記第2の蓄熱材拘束カバーとの間に形成され、前記第1の蓄熱材拘束カバーのうち前記孔を有していない部分と、前記第2の蓄熱材拘束カバーのうち前記孔を有していない部分に面しており、
前記第3の流路は、前記第2の蓄熱材拘束カバーのうち前記孔を有している部分に面している、
化学蓄熱反応器。 The chemical heat storage reactor according to claim 1 or claim 2,
The first heat storage material includes a first heat storage material that generates heat when combined with water, and a cylindrical first heat storage material restraining cover that covers the outer surface of the first heat storage material,
The second heat storage material includes a second heat storage material that generates heat when combined with water, and a cylindrical second heat storage material restraining cover that covers the outer surface of the second heat storage material,
The first heat storage material restricting cover and the second heat storage material restricting cover each have a hole through which water can flow, and are joined adjacent to each other,
The first flow path is formed between the first heat storage material restricting cover and the second heat storage material restricting cover, and the portion of the first heat storage material restricting cover having the hole. and a portion of the second heat storage material restraint cover that does not have the hole,
The second flow path is formed between the first heat storage material restricting cover and the second heat storage material restricting cover, and is a portion of the first heat storage material restricting cover that does not have the hole. and a portion of the second heat storage material restraint cover that does not have the hole,
The third flow path faces a portion of the second heat storage material restraint cover having the hole,
Chemical heat storage reactor.
前記第1の蓄熱体と前記第2の蓄熱体とが内部に配置されているケースを備え、
前記第3の流路は、前記ケースの内壁に隣接している前記第2の蓄熱体と前記内壁との間に形成されている、
化学蓄熱反応器。 The chemical heat storage reactor according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
A case in which the first heat storage element and the second heat storage element are arranged inside,
The third flow path is formed between the second heat storage element adjacent to the inner wall of the case and the inner wall,
Chemical heat storage reactor.
複数の前記第1の流路に接続する入口マニホールドと、
前記入口マニホールド内に配置され、前記複数の第1の流路のそれぞれに供給される水を整流する整流板と、を備える、
化学蓄熱反応器。 The chemical heat storage reactor according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
an inlet manifold connected to the plurality of first flow paths;
a rectifying plate that is arranged in the inlet manifold and rectifies water supplied to each of the plurality of first flow paths;
Chemical heat storage reactor.
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の化学蓄熱反応器と、
前記化学蓄熱反応器の鉛直方向上方に配置され、水を前記第1の流路に供給する水タンクと、を備える、
化学蓄熱装置。 A chemical heat storage device,
a chemical heat storage reactor according to any one of claims 1 to 5;
a water tank arranged vertically above the chemical heat storage reactor and supplying water to the first flow path;
Chemical heat storage device.
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