JP7331607B2 - 化学蓄熱反応器、および、化学蓄熱反応器の製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、第1実施形態の化学蓄熱反応器1の斜視図である。図2は、化学蓄熱反応器1の断面図である。化学蓄熱反応器1は、蒸気(反応媒体)との結合によって発熱し外部に生成した熱を放熱したり、蒸気(反応媒体)の脱離によって外部の高熱を蓄熱したりする。なお、図1、2に示すx軸方向は、化学蓄熱反応器1の軸心C1に垂直な一方向を示し、y軸方向は、化学蓄熱反応器1の軸心C1に垂直な一方向であって、かつ、x軸方向に垂直な方向を示す。また、z軸方向は、x軸方向とy軸方向とに直交する方向を示す。本実施形態では、z軸方向は、化学蓄熱反応器1において、蓄熱材11、12、13、14が一列に並ぶ方向となる。
Ca(OH)2 +Q1 →CaO + H2O ・・・(1)
CaO + H2O →Ca(OH)2 +Q2 ・・・(2)
図6は、第2実施形態の化学蓄熱反応器2が備える蓄熱セルの断面図である。第2実施形態の化学蓄熱反応器2は、第1実施形態の化学蓄熱反応器1(図1)と比較すると、網状部材を備える点が異なる。なお、図6に示すx軸方向、y軸方向、および、z軸方向は、第1実施形態と同じ方向である。
図7は、第3実施形態の化学蓄熱反応器3が備える区画部材の模式図である。第3実施形態の化学蓄熱反応器3は、第1実施形態の化学蓄熱反応器1(図1)と比較すると、区画部材が網状部を有する点が異なる。
図8および図9は、第4実施形態の化学蓄熱反応器4の拡大断面図である。第4実施形態の化学蓄熱反応器4は、第1実施形態の化学蓄熱反応器1(図1)と比較すると、流路形成部材が連結部を有する点が異なる。なお、図8、9に示すx軸方向、y軸方向、および、z軸方向は、第1実施形態と同じ方向である。
図10は、第5実施形態の化学蓄熱反応器の製造方法を説明する図である。第5実施形態の化学蓄熱反応器5は、第1実施形態の化学蓄熱反応器1(図1)と比較すると、区画部材を接合する方法が異なる。なお、図10に示すx軸方向、y軸方向、および、z軸方向は、第1実施形態と同じ方向である。
図11は、第6実施形態の化学蓄熱反応器の製造方法を説明する図である。第6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1(図1)と比較すると、流路形成部材および蓄熱材の形状が異なる。
図12は、第7実施形態の化学蓄熱反応器の製造方法を説明する図である。第7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1(図1)と比較すると、流路形成部材および区画部材の形状が異なる。
図13は、第8実施形態の化学蓄熱反応器8の断面図である。第8実施形態の化学蓄熱反応器8は、第1実施形態の化学蓄熱反応器1(図1)と比較すると、蓄熱材成形体を収容するセルの構成が異なる。
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。
上述の実施形態では、蓄熱材は円柱状に形成されるとした。しかしながら、蓄熱材の形状は、これに限定されない。断面形状は矩形状であってもよいし、球形であってもよい。
上述の実施形態では、反応容器は、4つの蓄熱材を収容するとした。しかしながら、蓄熱時合の数はこれに限定されない。4つ以上であってもよく、化学蓄熱反応器を大きくするために増やした蓄熱材を、貫通孔が連通するように反応容器内に配置することで、部品点数を大幅に増やすことなく大きくすることができるとともに、発熱効率の低下を抑制できる。
第2実施形態では、筒状部材21、22、23、24には、外側にフィルタ部材25aまたは内側にフィルタ部材25bが配置されるとした。筒状部材21、22、23、24に対して、外側と内側の両方に、フィルタ部材を配置してもよい。これにより、蓄熱材粒子の流路21a、22a、23a、24aへの流出をさらに抑制することができる。
第3実施形態では、区画部材37は、網目の内径が蓄熱材12を形成する蓄熱材粒子の粒径より小さい網状部37eを有するとした。網状部でなくてもよく、内径が蓄熱材12を形成する蓄熱材粒子の粒径より小さい多孔質材料から形成された部分を有していてもよい。また、区画部材37において、網状部37eは、貫通孔形成部37bと、固定部37cと、2つの接続部37dの間に形成されるとした。しかしながら、網状部37eが形成される場所はこれに限定されない。また、1つの化学反応蓄熱器において、第2実施形態のフィルタ部材25a、25bと、区画部材の網状部を併用してもよい。
第4実施形態では、筒状部材26、27が有する凸部26eおよび凹部27fは、xy平面における断面形状が半円形状となるように形成されているとした。しかしながら、凸部および凹部の形状はこれに限定されない。隣り合う筒状部材が連結する形状であればよい。これにより、筒状部材26と筒状部材27とがずれにくくなるため、蒸気の漏れが少なくなり、想定された熱量を発生することができる。
第5実施形態では、最初に、蓄熱セルS1の蓄熱材11側から収容部41内に挿入するとした。しかしながら、第5実施形態の化学蓄熱反応器の製造方法は、これに限定されない。蓄熱セルを作製せずに、先に区画部材、または、筒状部材と接続された区画部材を、収容部内に挿入し、ろう付をしてから、蓄熱材を挿入してもよい。
第6実施形態では、蓄熱材51、52、53、54は、軸心を含む面で分割した形状(半円形状)を有する2つの部材からなるとした。第7実施形態では、区画部材61、62、63、64は、軸心を含む面で分割した形状(半円形状)を有する2つの部材からなるとした。しかしながら、分割した形状はこれに限定されない。流路形成部材50を挟み込むことが可能な形状であればよく、3つ以上の部材であってもよい。また、蓄熱材51、52、53、54と、区画部材61、62、63、64とを併用してもよい。
第8実施形態では、1つの収容部に、1つの蓄熱材と、1つの筒状部材と、1つの区画部材とを収容するとした。しかしながら、1つの収容部に、複数の蓄熱材や区画部材を収容してもよい。複数の蓄熱材や区画部材が収容された収容部を複数接合することで、化学蓄熱反応器を容易に大きくすることができる。
6a,7a…蓄熱積層体
11,12,13,14,51,52,53,54…蓄熱材
11a,12a,13a,14a…蓄熱材の貫通孔
11b,11c,12b,13b,14b…蓄熱材の端面
20,50…流路形成部材
20a,21a,22a、23a,24a,26a,27a,50a…流路
21,22,23,24,26,27…筒状部材
21b,50b…壁部
21c,22c,23c,24c,26c,27c,50c…開口
21d…爪部
25a,25b…フィルタ部材
26e,26g…凸部
27f,27h…凹部
31,32,33,34,37,61,62,63,64…区画部材
31a,32a,33a,34a,37a…区画部材の貫通孔
31b…スリット
32b…区画部材の端面
37b…貫通孔形成部
37c…固定部
37d…接続部
37e…網状部
40,70…反応容器
41,71,72,73,74…収容部
41a…底
42…蓋部
42a…連通路
43…配管部
43a…供給口
51a,51b,52a,52b,53a,53b,54a,54b…蓄熱部材
61a,61b,62a,62b,63a,63b,64a,64b…半円状部材
61c…区画部材の貫通孔
S1,S2,S3,S4…蓄熱セル
U1,U2,U3,U4…蓄熱ユニット
Claims (6)
- 化学蓄熱反応器であって、
反応媒体と結合することで発熱し、前記反応媒体が脱離することで蓄熱する複数の蓄熱材であって、複数の蓄熱材粒子の集合体である蓄熱材と、
前記複数の蓄熱材を収容する反応容器と、
前記反応容器の内側において、前記複数の蓄熱材をそれぞれ区画する区画部材と、
前記反応容器の内側において、前記反応媒体が流れる流路を形成する流路形成部材と、を備え、
前記複数の蓄熱材には、それぞれ、軸心方向に沿って貫通孔が形成されており、
前記複数の蓄熱材は、前記反応容器の内側において、それぞれの前記貫通孔が連通するように並んで配置されており、
前記流路形成部材は、前記複数の貫通孔のそれぞれの内側に配置される複数の筒状部材を連結することで形成されており、
前記反応媒体は、前記流路としての前記複数の筒状部材の内側を通り、前記複数の蓄熱材に供給される、
化学蓄熱反応器。 - 請求項1に記載の化学蓄熱反応器は、さらに、
前記流路形成部材と前記蓄熱材との間、および、前記流路形成部材の内側の少なくとも一方に配置される網状部材を備え、
前記網状部材の網目の内径は、前記蓄熱材粒子の粒径より小さい、
化学蓄熱反応器。 - 請求項1に記載の化学蓄熱反応器であって、
前記区画部材は、網状部を有し、
前記網状部の網目の内径は、前記蓄熱材粒子の粒径より小さい、
化学蓄熱反応器。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の化学蓄熱反応器であって、
前記複数の筒状部材のそれぞれには、隣接する筒状部材に連結する連結部が形成されている、
化学蓄熱反応器。 - 化学蓄熱反応器の製造方法であって、
複数の蓄熱材粒子の集合体である複数の蓄熱材と、反応容器と、複数の区画部材と、複数の筒状部材とを準備する準備工程と、
前記区画部材と前記筒状部材とを接続する第1の工程と、
前記第1の工程で前記区画部材に接続された前記筒状部材を、前記蓄熱材に形成されている貫通孔に挿入する第2の工程と、
前記第2の工程で前記筒状部材が挿入された複数の前記蓄熱材を、前記反応容器の内側において、それぞれの前記筒状部材の内側が連通するように並んで配置する第3の工程と、を備える、
化学蓄熱反応器の製造方法。 - 化学蓄熱反応器の製造方法であって、
複数の蓄熱材粒子の集合体である複数の蓄熱材と、複数の反応容器と、複数の区画部材と、複数の筒状部材とを準備する準備工程と、
前記区画部材と前記筒状部材とを接続する第1の工程と、
前記第1の工程で前記区画部材に接続された前記筒状部材を、前記蓄熱材に形成されている貫通孔に挿入する第2の工程と、
前記第2の工程で前記筒状部材が挿入された前記蓄熱材を、前記反応容器に収容する第3の工程と、
前記第3の工程で前記蓄熱材が収容された複数の前記反応容器を、それぞれの前記筒状部材の内側が連通するように並んで配置する第4の工程と、を備える、
化学蓄熱反応器の製造方法。
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WO2012112050A1 (en) | 2011-02-18 | 2012-08-23 | Flamco B.V. | Thermal storage device |
JP2014185782A (ja) | 2013-03-21 | 2014-10-02 | Toyota Central R&D Labs Inc | フィルタ、化学蓄熱反応器、及び化学蓄熱システム |
GB2514553A (en) | 2013-05-28 | 2014-12-03 | Zero Carbon Future Ltd | Improvements in or relating to thermal energy storage |
JP2017161202A (ja) | 2016-03-11 | 2017-09-14 | 株式会社豊田中央研究所 | 化学蓄熱反応器、及び化学蓄熱システム |
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