JP7490341B2 - Chemical heat storage device and method for storing heat in chemical heat storage material - Google Patents
Chemical heat storage device and method for storing heat in chemical heat storage material Download PDFInfo
- Publication number
- JP7490341B2 JP7490341B2 JP2019116805A JP2019116805A JP7490341B2 JP 7490341 B2 JP7490341 B2 JP 7490341B2 JP 2019116805 A JP2019116805 A JP 2019116805A JP 2019116805 A JP2019116805 A JP 2019116805A JP 7490341 B2 JP7490341 B2 JP 7490341B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat storage
- chemical heat
- reactor
- storage material
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 title claims description 306
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims description 235
- 239000011232 storage material Substances 0.000 title claims description 134
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 89
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 claims description 67
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 39
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 6
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000004056 waste incineration Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- UNMYWSMUMWPJLR-UHFFFAOYSA-L Calcium iodide Chemical compound [Ca+2].[I-].[I-] UNMYWSMUMWPJLR-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 101100496858 Mus musculus Colec12 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 1
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- WGEFECGEFUFIQW-UHFFFAOYSA-L calcium dibromide Chemical compound [Ca+2].[Br-].[Br-] WGEFECGEFUFIQW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229940046413 calcium iodide Drugs 0.000 description 1
- 229910001640 calcium iodide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920006327 polystyrene foam Polymers 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- YJPVTCSBVRMESK-UHFFFAOYSA-L strontium bromide Chemical compound [Br-].[Br-].[Sr+2] YJPVTCSBVRMESK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001631 strontium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- AHBGXTDRMVNFER-UHFFFAOYSA-L strontium dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Sr+2] AHBGXTDRMVNFER-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
本発明は、化学蓄熱装置、及び化学蓄熱材の蓄熱方法に関する。 The present invention relates to a chemical heat storage device and a method for storing heat in a chemical heat storage material.
従来の化学蓄熱装置としては、例えば、特許文献1に記載されるように、酸化触媒を加熱するための化学蓄熱装置が知られている。この化学蓄熱装置は、エンジンの排気系に設けられ、供給される排ガスの温度に応じて供給部と反応器の間に設けられたバルブの開閉を制御する。これにより、蓄熱反応と発熱反応を排ガスの温度に応じて適切に行うことができるというものである。 A known example of a conventional chemical heat storage device is a chemical heat storage device for heating an oxidation catalyst, as described in Patent Document 1. This chemical heat storage device is installed in the exhaust system of an engine, and controls the opening and closing of a valve installed between a supply unit and a reactor according to the temperature of the exhaust gas supplied. This allows the heat storage reaction and the exothermic reaction to be carried out appropriately according to the temperature of the exhaust gas.
化学蓄熱装置は、自動車等のエンジン、工場やごみ焼却場等から発生する排ガス等の熱を化学蓄熱材に蓄え、熱エネルギーの再利用を図るものである。そのため、排ガス等の熱源から効率よく熱を回収することが求められる。
本発明の課題は、蓄熱時において、化学蓄熱の反応を促進することが可能な化学蓄熱装置及び化学蓄熱材の蓄熱方法を提供することである。
A chemical heat storage device stores heat from exhaust gases generated by engines of automobiles, factories, waste incineration plants, etc. in a chemical heat storage material to reuse thermal energy. Therefore, it is required to efficiently recover heat from heat sources such as exhaust gases.
An object of the present invention is to provide a chemical heat storage device and a heat storage method for a chemical heat storage material that are capable of promoting a chemical heat storage reaction during heat storage.
上記の課題について鋭意検討した結果、蓄熱時において、化学蓄熱材から脱離する反応媒体の移動を制限し、反応器内部の圧力を出口側の圧力より高い状態とすることにより、化学蓄熱の反応が促進されることを見出して、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の化学蓄熱装置、化学蓄熱材の蓄熱方法である。
As a result of thorough investigation into the above problems, it was discovered that the chemical heat storage reaction can be promoted by restricting the movement of the reaction medium desorbed from the chemical heat storage material during heat storage and making the pressure inside the reactor higher than the pressure on the outlet side, and thus the present invention was completed.
That is, the present invention provides the following chemical heat storage device and heat storage method for a chemical heat storage material.
上記課題を解決するための本発明の化学蓄熱装置は、内部に化学蓄熱材を保持する反応器と、を備え、前記反応器の内部の圧力を、前記反応器の外部の圧力よりも高い圧力に維持することを特徴とする。
化学蓄熱材の蓄熱反応では、化学蓄熱材に外部から熱を与えることにより、気体として反応媒体が発生する。そのため、反応器を閉鎖した状態とすると、反応器の内部の圧力が上昇する。蓄熱反応時における化学蓄熱材の温度は、所定の圧力に対応する反応温度によるものであり、高温雰囲気下であれば反応器内の分離反応が促進され、より短時間で蓄熱反応を行うことができる。
一方、化学蓄熱材と発生した反応媒体を分離するために、反応器の開口部を開口した状態で反応器を加熱すると、化学蓄熱材から脱離した反応媒体は反応器から流出し続けるため、反応器内の圧力は外部の圧力と同等に維持される。つまりは、反応器内の化学蓄熱材は、反応器の外部の圧力に対応する反応温度で蓄熱反応することになる。
この化学蓄熱装置によれば、反応器の内部の圧力が、反応器の外部の圧力よりも高い圧力に維持される(反応器の外部の圧力よりも圧力を下げないようにする)ため、内部に保持された化学蓄熱材の温度を反応器の外部の圧力における反応温度よりも高く維持することができる。そのため、蓄熱反応速度が高くなり、蓄熱反応を促進するという効果を奏する。
In order to solve the above problems, the chemical heat storage device of the present invention comprises a reactor that holds a chemical heat storage material therein, and is characterized in that the pressure inside the reactor is maintained at a pressure higher than the pressure outside the reactor.
In the heat storage reaction of the chemical heat storage material, a reaction medium is generated as a gas by applying heat from the outside to the chemical heat storage material. Therefore, when the reactor is closed, the pressure inside the reactor increases. The temperature of the chemical heat storage material during the heat storage reaction is determined by the reaction temperature corresponding to a predetermined pressure, and if the atmosphere is at a high temperature, the separation reaction in the reactor is promoted, and the heat storage reaction can be performed in a shorter time.
On the other hand, if the reactor is heated with the opening of the reactor open in order to separate the chemical heat storage material from the generated reaction medium, the reaction medium desorbed from the chemical heat storage material continues to flow out of the reactor, so that the pressure inside the reactor is maintained at the same level as the external pressure. In other words, the chemical heat storage material in the reactor undergoes a heat storage reaction at a reaction temperature corresponding to the pressure outside the reactor.
According to this chemical heat storage device, the pressure inside the reactor is maintained at a pressure higher than the pressure outside the reactor (the pressure is not lowered below the pressure outside the reactor), so the temperature of the chemical heat storage material held inside can be maintained higher than the reaction temperature at the pressure outside the reactor. Therefore, the heat storage reaction rate is increased, and the effect of promoting the heat storage reaction is achieved.
更に、本発明の化学蓄熱装置の一実施態様としては、反応器の外部の圧力は、反応器の接続先の圧力であることを特徴とする。
この特徴によれば、反応器が凝縮器などの接続先と接続されている場合に、反応器の内部の圧力を、反応器と接続された接続先の圧力よりも高く維持されるため、化学蓄熱材の温度が接続先の圧力における反応温度より高くなり、蓄熱反応を促進するという効果を奏する。
Furthermore, one embodiment of the chemical heat storage device of the present invention is characterized in that the pressure outside the reactor is the pressure of a destination to which the reactor is connected.
According to this feature, when the reactor is connected to a destination such as a condenser, the pressure inside the reactor is maintained higher than the pressure of the destination connected to the reactor, so that the temperature of the chemical heat storage material becomes higher than the reaction temperature at the pressure of the destination, thereby promoting the heat storage reaction.
更に、本発明の化学蓄熱装置の一実施態様としては、化学蓄熱材から脱離する反応媒体の流出量を調整する流出量調整手段と、を備え、流出量調整手段を制御することにより、反応器の内部の圧力を、反応器の外部の圧力よりも高い圧力に維持することを特徴とする。
この化学蓄熱装置によれば、化学蓄熱材から脱離する反応媒体の流出量を調整する流出量調整手段を制御することにより、簡便な操作で、反応器の内部の圧力を、反応器の外部の圧力よりも高い圧力に維持することができる。そして、反応器の内部の圧力を高めることにより、内部に保持された化学蓄熱材の温度を、反応器の外部の圧力における反応温度よりも高く維持することができる。そのため、蓄熱反応速度が高くなり、蓄熱反応を促進するという効果を奏する。
Furthermore, one embodiment of the chemical heat storage device of the present invention is characterized in that it is equipped with an outflow rate adjustment means for adjusting the outflow rate of the reaction medium desorbed from the chemical heat storage material, and by controlling the outflow rate adjustment means, the pressure inside the reactor is maintained at a pressure higher than the pressure outside the reactor.
According to this chemical heat storage device, by controlling the outflow amount adjustment means that adjusts the outflow amount of the reaction medium desorbed from the chemical heat storage material, the pressure inside the reactor can be maintained at a pressure higher than the pressure outside the reactor with a simple operation. And, by increasing the pressure inside the reactor, the temperature of the chemical heat storage material held inside can be maintained higher than the reaction temperature at the pressure outside the reactor. Therefore, the heat storage reaction rate is increased, and the effect of promoting the heat storage reaction is achieved.
更に、本発明の化学蓄熱装置の一実施態様としては、流出量調整手段を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
この特徴によれば、流出量調整手段を制御するための制御部を有するため、事前の設定に基づいて、自動的に反応の進行を制御することができる。
Furthermore, one embodiment of the chemical heat storage device of the present invention is characterized in that it comprises a control unit that controls the outflow amount adjustment means.
According to this feature, since the control unit for controlling the outflow amount adjusting means is provided, the progress of the reaction can be automatically controlled based on the preset settings.
更に、本発明の化学蓄熱装置の一実施態様としては、流出量調整手段は、化学蓄熱材の温度値、反応器の温度値、反応器の圧力値、化学蓄熱材に熱を供給する熱媒体の温度の変化量に基づいて制御するという特徴を有する。
この特徴によれば、化学蓄熱材の温度値、反応器の温度値や圧力値、又は熱媒体の温度の変化量に基づいて流出量調整手段を制御するため、蓄熱時における化学蓄熱材の反応温度や反応器の内部の圧力を適切に制御し、化学蓄熱反応が促進された状態を維持することが可能となる。
Furthermore, in one embodiment of the chemical heat storage device of the present invention, the outflow rate adjustment means is characterized in that it is controlled based on the temperature value of the chemical heat storage material, the temperature value of the reactor, the pressure value of the reactor, and the amount of change in the temperature of the heat medium that supplies heat to the chemical heat storage material.
According to this feature, the outflow amount adjustment means is controlled based on the temperature value of the chemical heat storage material, the temperature value or pressure value of the reactor, or the amount of change in the temperature of the heat medium, so that it is possible to appropriately control the reaction temperature of the chemical heat storage material and the pressure inside the reactor during heat storage, and maintain a state in which the chemical heat storage reaction is promoted.
更に、本発明の化学蓄熱装置の一実施態様としては、流出量調整手段は、予め設定された時間に基づいて制御することを特徴とする。
この化学蓄熱装置によれば、熱媒体の種類や温度、化学蓄熱材の種類や反応態様、及び反応規模などに基づいて、効率的な化学蓄熱反応となるように、反応媒体の流出時間を予め設定するため、細かな制御をすることなく、容易に化学蓄熱反応を促進することができる。
Furthermore, one embodiment of the chemical heat storage device of the present invention is characterized in that the outflow amount adjusting means controls based on a preset time.
According to this chemical heat storage device, the outflow time of the reaction medium is set in advance based on the type and temperature of the heat medium, the type and reaction mode of the chemical heat storage material, and the reaction scale, etc., so that an efficient chemical heat storage reaction occurs. Therefore, the chemical heat storage reaction can be easily promoted without detailed control.
上記課題を解決するための本発明の化学蓄熱装置は、内部に化学蓄熱材を保持する反応器と、を備え、化学蓄熱材の温度を、反応器の外部の圧力における反応温度よりも高い温度に維持することを特徴とする。
化学蓄熱材の温度が高くなれば、反応速度が増加し、蓄熱反応が促進される。本発明の化学蓄熱装置によれば、化学蓄熱材の温度を、反応器の外部の圧力における反応温度よりも高い温度に維持するため、蓄熱反応速度を向上し、蓄熱反応を促進するという効果を奏する。
The chemical heat storage device of the present invention for solving the above problems is characterized in that it comprises a reactor that holds a chemical heat storage material therein, and maintains the temperature of the chemical heat storage material at a temperature higher than the reaction temperature at the pressure outside the reactor.
If the temperature of the chemical heat storage material increases, the reaction rate increases and the heat storage reaction is promoted. According to the chemical heat storage device of the present invention, the temperature of the chemical heat storage material is maintained at a temperature higher than the reaction temperature at the pressure outside the reactor, so that the heat storage reaction rate is improved and the heat storage reaction is promoted.
上記課題を解決するための本発明の化学蓄熱材の蓄熱方法は、反応器の内部に保持された化学蓄熱材に熱を蓄積する化学蓄熱材の蓄熱方法において、以下の<1>又は<2>の条件で蓄熱反応を行うことを特徴とする。
<1>反応器の内部の圧力を、反応器の外部の圧力よりも高い圧力に維持する。
<2>化学蓄熱材の温度を、反応器の外部の圧力における反応温度よりも高い温度に維持する。
この蓄熱方法によれば、反応器の内部の圧力を、前記反応器の外部の圧力よりも高い圧力に維持するため、化学蓄熱材の反応温度を高く維持し、蓄熱反応をより促進できるという効果を奏する。
また、化学蓄熱材の温度を、反応器の外部の圧力における反応温度よりも高い温度に維持することで蓄熱反応をより促進できるという効果を奏する。
The heat storage method of the chemical heat storage material of the present invention for solving the above problems is a heat storage method of the chemical heat storage material in which heat is stored in a chemical heat storage material held inside a reactor, characterized in that the heat storage reaction is carried out under the following conditions <1> or <2>.
<1> The pressure inside the reactor is maintained at a pressure higher than the pressure outside the reactor.
<2> The temperature of the chemical heat storage material is maintained at a temperature higher than the reaction temperature at the pressure outside the reactor.
According to this heat storage method, the pressure inside the reactor is maintained at a pressure higher than the pressure outside the reactor, thereby maintaining the reaction temperature of the chemical heat storage material high and further promoting the heat storage reaction.
In addition, by maintaining the temperature of the chemical heat storage material at a temperature higher than the reaction temperature at the pressure outside the reactor, it is possible to achieve the effect of further promoting the heat storage reaction.
本発明によれば、蓄熱時において、化学蓄熱の反応を促進することが可能な化学蓄熱装置及び化学蓄熱材の蓄熱方法を提供することができる。 The present invention provides a chemical heat storage device and a method for storing heat in a chemical heat storage material that can promote the chemical heat storage reaction during heat storage.
以下、図面を参照しながら本発明に係る好適な実施態様について詳細に説明する。尚、実施態様に記載する化学蓄熱装置、及び化学蓄熱材の蓄熱方法については、本発明に係る化学蓄熱装置、及び化学蓄熱材の蓄熱方法を説明するために例示したに過ぎず、同様の効果を奏する限り、これらに限定されるものではない。 Below, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the chemical heat storage device and the heat storage method of the chemical heat storage material described in the embodiments are merely examples for explaining the chemical heat storage device and the heat storage method of the chemical heat storage material according to the present invention, and are not limited to these as long as they provide similar effects.
[化学蓄熱装置]
本発明の化学蓄熱装置は、蓄熱時には、化学蓄熱材を加熱して蓄熱生成物と生成気体に分離し、放熱時には、前記蓄熱生成物と反応気体を反応させて前記化学蓄熱材を生成する化学蓄熱装置である。ここで、蓄熱時に発生する生成気体と、放熱時に供給する反応気体は同一種類の物質であり、生成気体を凝縮器で回収して、反応気体として再利用してもよいし、生成気体を蓄熱時に大気に放出し、放熱時には別の同一種類の反応気体を用いてもよい。なお、生成気体と反応気体を「反応媒体」と称することがある。
[Chemical heat storage device]
The chemical heat storage device of the present invention is a chemical heat storage device that heats the chemical heat storage material to separate it into a heat storage product and a generated gas during heat storage, and reacts the heat storage product with a reactant gas to generate the chemical heat storage material during heat dissipation. Here, the generated gas generated during heat storage and the reactant gas supplied during heat dissipation are the same type of substance, and the generated gas may be recovered by a condenser and reused as a reactant gas, or the generated gas may be released into the atmosphere during heat storage, and another reactant gas of the same type may be used during heat dissipation. The generated gas and the reactant gas may be referred to as "reaction media".
一般的な化学蓄熱(放熱)反応としては、例えば、下記式(1)のような反応が例示される。
この化学蓄熱を利用した化学蓄熱装置ついて、簡略化した装置模式図を図1に示す。ここで、図の左側が反応器であり、図の右側は蓄熱反応により発生した反応媒体を凝縮して回収するための凝縮器である。化学蓄熱では、反応器側において熱QHを付与することにより、反応媒体B(g)が生成し、生成した反応媒体B(g)は、圧力差により右側の凝縮器に移動する。凝縮器側においては、反応媒体B(g)の有する熱QLを放熱することにより反応媒体B(g)の温度が低下し、凝縮反応により液化して反応媒体B(l)となる。そして、反応媒体B(g)が液化して反応媒体B(l)となることにより、凝縮器内の圧力が低下するため、反応器で生成した反応媒体B(g)は、自然に凝縮器側に移動することができる。 A simplified schematic diagram of a chemical heat storage device using this chemical heat storage is shown in FIG. 1. Here, the left side of the figure is a reactor, and the right side of the figure is a condenser for condensing and recovering the reaction medium generated by the heat storage reaction. In chemical heat storage, the reaction medium B(g) is generated by adding heat QH on the reactor side, and the generated reaction medium B(g) moves to the condenser on the right side due to the pressure difference. On the condenser side, the temperature of the reaction medium B(g) is reduced by dissipating the heat QL possessed by the reaction medium B(g), and the reaction medium B(g) is liquefied by a condensation reaction to become the reaction medium B(l). Then, the reaction medium B(g) is liquefied to become the reaction medium B(l), and the pressure in the condenser is reduced, so the reaction medium B(g) generated in the reactor can naturally move to the condenser side.
放熱時には、この逆方向に反応を進行させるものであり、凝縮器側において反応媒体B(l)に熱QLを付与することにより反応媒体B(g)に気化させ、反応器側において反応媒体B(g)と蓄熱生成物A(s)と、を反応させることにより、化学蓄熱材AB(s)となる発熱反応により熱QHが放熱される。なお、反応器側の内圧が凝縮器側の内圧より低い場合には、バルブの開放により凝縮器側の内圧が低下するため、熱QLを付与することなく反応媒体B(l)が気化して反応媒体B(g)となり、反応器側に自然と移動することができる。 During heat release, the reaction proceeds in the opposite direction, and the reaction medium B(l) is vaporized into the reaction medium B(g) by applying heat QL to the reaction medium B(l) on the condenser side, and the reaction medium B(g) and the heat storage product A(s) are reacted on the reactor side to form the chemical heat storage material AB(s), and the heat QH is released by the exothermic reaction. Note that when the internal pressure on the reactor side is lower than the internal pressure on the condenser side, the internal pressure on the condenser side decreases due to the opening of the valve, so that the reaction medium B(l) vaporizes to become the reaction medium B(g) without applying heat QL , and can naturally move to the reactor side.
化学蓄熱装置は、自動車のエンジン、工場やごみ焼却場等から発生する排熱を化学蓄熱材に貯蔵して、熱を必要とする際に蓄熱生成物から放熱して熱を利用する。なお、化学蓄熱装置は、輸送が可能な装置とし、熱を必要とする熱需要地に輸送して利用してもよいし、所定の位置に固定し、熱媒体からの熱供給がないときに、放熱により熱を供給するように利用してもよい。 Chemical heat storage devices store exhaust heat generated by automobile engines, factories, waste incineration plants, etc. in chemical heat storage materials, and when heat is needed, release the heat from the heat storage product to utilize it. Note that chemical heat storage devices are transportable devices, and may be transported to heat demand areas where heat is needed, or may be fixed in a specified location and used to supply heat by release when there is no heat supply from the heat medium.
本発明の化学蓄熱装置は、内部に化学蓄熱材を保持する反応器と、を備え、前記反応器の内部の圧力を、前記反応器の外部の圧力よりも高い圧力に維持することを特徴とするものである。また、別の観点から見れば、本発明の化学蓄熱装置は、内部に化学蓄熱材を保持する反応器と、を備え、化学蓄熱材の温度を、反応器の外部の圧力における反応温度よりも高い温度に維持することを特徴とするものである。 The chemical heat storage device of the present invention is characterized by comprising a reactor that holds a chemical heat storage material inside, and maintaining the pressure inside the reactor at a pressure higher than the pressure outside the reactor. From another perspective, the chemical heat storage device of the present invention is characterized by comprising a reactor that holds a chemical heat storage material inside, and maintaining the temperature of the chemical heat storage material at a temperature higher than the reaction temperature at the pressure outside the reactor.
〔第一の実施態様〕
図2は、本発明の第一の実施態様の化学蓄熱装置1aの構造を示す概略説明図である。この化学蓄熱装置1aは、化学蓄熱材4を保持する反応器2と、化学蓄熱材4から発生する生成気体を凝縮して貯蔵する凝縮器3を有する。反応器2の内部と凝縮器3の内部は、連通部7を介して気密に接続されており、連通部7には、生成気体の移動を制御可能なバルブV1を有している。また、反応器2の内部には排ガスなどの熱媒体が通過する熱交換部5が設けられている。
以下に、各構成について詳細に説明する。
[First embodiment]
2 is a schematic diagram showing the structure of a chemical heat storage device 1a according to a first embodiment of the present invention. This chemical heat storage device 1a has a reactor 2 that holds a chemical heat storage material 4, and a condenser 3 that condenses and stores the product gas generated from the chemical heat storage material 4. The inside of the reactor 2 and the inside of the condenser 3 are airtightly connected via a communication part 7, and the communication part 7 has a valve V1 that can control the movement of the product gas. In addition, a heat exchange part 5 through which a heat medium such as exhaust gas passes is provided inside the reactor 2.
Each component will be described in detail below.
(化学蓄熱材)
化学蓄熱材4とは、加熱時に蓄熱生成物と生成気体に分離され、また、この逆の反応により熱を放出する化学物質である。例えば、蓄熱生成物と生成気体として、酸化カルシウム(CaO)と水蒸気(H2O)、塩化カルシウム(CaCl2)と水蒸気(H2O)、臭化カルシウム(CaBr2)と水蒸気(H2O)、ヨウ化カルシウム(CaI2)と水蒸気(H2O)、酸化マグネシウム(MgO)と水蒸気(H2O)、塩化マグネシウム(MgCl2)と水蒸気(H2O)、塩化亜鉛(ZnCl2)と水蒸気(H2O)、塩化ストロンチウム(SrCl2)とアンモニア(NH3)、臭化ストロンチウム(SrBr2)とアンモニア(NH3)等が挙げられる。放熱時に調達が容易であるという観点から、化学蓄熱材4は、生成気体及び反応気体として水蒸気を利用するものであることが好ましい。
(Chemical heat storage material)
The chemical heat storage material 4 is a chemical substance that is separated into a heat storage product and a generated gas when heated, and releases heat by the reverse reaction. For example, examples of the heat storage product and generated gas include calcium oxide (CaO) and water vapor (H 2 O), calcium chloride (CaCl 2 ) and water vapor (H 2 O), calcium bromide (CaBr 2 ) and water vapor (H 2 O), calcium iodide (CaI 2 ) and water vapor (H 2 O), magnesium oxide (MgO) and water vapor (H 2 O), magnesium chloride (MgCl 2 ) and water vapor (H 2 O), zinc chloride (ZnCl 2 ) and water vapor (H 2 O), strontium chloride (SrCl 2 ) and ammonia (NH 3 ), and strontium bromide (SrBr 2 ) and ammonia (NH 3 ). From the viewpoint of ease of procurement during heat dissipation, the chemical heat storage material 4 preferably uses water vapor as the product gas and the reactant gas.
化学蓄熱材4の構造及び形状については、特に限定するものではなく、例えば、粉体状、粒状、顆粒状、ペレット状、フレーク状などが挙げられる。また、粉体を成型して得られる成型体、又は化学蓄熱材4を多孔質体に担持させたものであってもよい。反応性を高めるために表面積が大きいという観点から、粉体状であることが好ましい。 The structure and shape of the chemical heat storage material 4 are not particularly limited, and may be, for example, a powder, a granule, a pellet, or a flake. It may also be a molded body obtained by molding a powder, or a chemical heat storage material 4 supported on a porous body. From the viewpoint of having a large surface area to enhance reactivity, a powder shape is preferable.
さらには、粉体状の化学蓄熱材4を金属製のメッシュからなる容器又は袋体に充填したカートリッジとしてもよい。カートリッジとすることにより、粉体状の化学蓄熱材4が反応器2から流出することを防止したり、反応器2の内部における化学蓄熱材4の配置の偏りを防止したりすることができる。また、カートリッジとすることにより、化学蓄熱材4の交換が容易になり、取扱性に優れるという効果もある。 Furthermore, the powdered chemical heat storage material 4 may be packed in a container or bag made of a metal mesh to form a cartridge. By forming a cartridge, it is possible to prevent the powdered chemical heat storage material 4 from flowing out of the reactor 2 and to prevent the chemical heat storage material 4 from being unevenly positioned inside the reactor 2. Furthermore, by forming a cartridge, it becomes easier to replace the chemical heat storage material 4, and it is also easy to handle.
(反応器)
反応器2は、化学蓄熱材4を保持するための構成であり、密閉可能な構造物からなる。反応器2の形状や材質は、特に制限されないが、耐圧性を有することが好ましい。耐圧性を有することにより、反応器2の内部の圧力の変化による内容積の変化が抑制されるため、内部の圧力を制御しやすいという効果を奏する。
(Reactor)
The reactor 2 is configured to hold the chemical heat storage material 4 and is made of a sealable structure. The shape and material of the reactor 2 are not particularly limited, but it is preferable that the reactor 2 has pressure resistance. By having pressure resistance, the change in the internal volume due to the change in the pressure inside the reactor 2 is suppressed, and the effect of easily controlling the internal pressure is achieved.
反応器2には、化学蓄熱材4から脱離する反応媒体が流出入するための開口部6を備えており、開口部6は、連通部7と接続されている。また、連通部7には、反応媒体の流出量(放熱時においては流入量)を調整するためのバルブV1を備えている。そして、加温することにより発生した反応媒体の流出をバルブV1で制限することにより反応器内の圧力が高めることができる。すなわち、バルブV1の開閉を制御することにより、反応器内部の圧力をバルブV1の出口側(凝縮器側)の圧力以上に維持するように調整することができる。また、反応器内部の圧力を出口側の圧力以上に維持することにより、化学蓄熱材の温度を、反応器の外部の圧力における反応温度よりも高い温度に維持することが可能となる。すなわち、反応媒体の流出を制限することで蓄熱反応を促進することができる。なお、バルブV1による反応器2の内部の圧力の調整については、後述する。 The reactor 2 is provided with an opening 6 through which the reaction medium desorbed from the chemical heat storage material 4 flows in and out, and the opening 6 is connected to the communication section 7. The communication section 7 is also provided with a valve V1 for adjusting the outflow amount of the reaction medium (the inflow amount during heat dissipation). The pressure inside the reactor can be increased by restricting the outflow of the reaction medium generated by heating with the valve V1. That is, by controlling the opening and closing of the valve V1, the pressure inside the reactor can be adjusted to be maintained at or above the pressure on the outlet side (condenser side) of the valve V1. Also, by maintaining the pressure inside the reactor at or above the pressure on the outlet side, it is possible to maintain the temperature of the chemical heat storage material at a temperature higher than the reaction temperature at the pressure outside the reactor. That is, the heat storage reaction can be promoted by restricting the outflow of the reaction medium. The adjustment of the pressure inside the reactor 2 by the valve V1 will be described later.
(流出量調整手段)
本発明の第一の実施態様の化学蓄熱装置1aは、流出量調整手段として、バルブV1を備える。流出量調整手段は、蓄熱反応時に化学蓄熱材から脱離する反応媒体の流出量を調整するためのものであり、例えば、反応器2の開口部を開閉するためのバルブや、連通部の径を縮小する絞り部などが挙げられる。流出量調整手段により反応媒体が接続先へ向かう際に、移動の制限を受けることで、反応器の内部圧力を接続先の圧力よりも高い状態に維持できる。
(Outflow amount adjustment means)
The chemical heat storage device 1a of the first embodiment of the present invention includes a valve V1 as an outflow amount adjustment means. The outflow amount adjustment means is for adjusting the outflow amount of the reaction medium desorbed from the chemical heat storage material during the heat storage reaction, and examples of the outflow amount adjustment means include a valve for opening and closing the opening of the reactor 2 and a throttle part for reducing the diameter of the communication part. When the reaction medium moves toward the connection destination, the movement is restricted by the outflow amount adjustment means, so that the internal pressure of the reactor can be maintained higher than the pressure of the connection destination.
バルブV1は、全開又は全閉の2段階で制御する制御弁でも、開口度を段階的に調整する制御弁でもよい。前者の制御弁では、簡素な構造で反応器2の内部の圧力を調整することができる。また、後者の制御弁では、反応器2の内部の圧力を厳密に調整できるという効果がある。 Valve V1 may be a control valve that is controlled in two stages, fully open or fully closed, or a control valve that adjusts the opening degree in stages. The former control valve can adjust the pressure inside reactor 2 with a simple structure. The latter control valve has the advantage of being able to precisely adjust the pressure inside reactor 2.
反応器2に複数の開口部6を形成し、各開口部6に、それぞれ連通部7及びバルブV1を設けて、複数のバルブV1により反応器2の内部の圧力を調整してもよい。これにより、反応器2の内部の圧力の制御をより厳密に調整することができる。なお、複数の開口部6の配置は、反応器2の近接する位置に配置してもよいし、反応器2の異なる位置に配置してもよい。反応器2の近接する位置に配置する場合には、複雑な配管構造を形成する必要がなく、反応器2の構造を簡素な構造とすることが可能である。反応器2の異なる位置に配置する場合には、反応器2の内部に配置された化学蓄熱材4の近接する位置に、それぞれ開口部6を配置することができるため、化学蓄熱材4から発生する反応媒体の流出入を速やかに行うことができるという効果がある。 A plurality of openings 6 may be formed in the reactor 2, and each opening 6 may be provided with a communication section 7 and a valve V1, and the pressure inside the reactor 2 may be adjusted by the plurality of valves V1. This allows the pressure inside the reactor 2 to be more precisely controlled. The arrangement of the plurality of openings 6 may be adjacent to the reactor 2, or may be different from the reactor 2. When the openings 6 are arranged in close proximity to the reactor 2, it is not necessary to form a complex piping structure, and the structure of the reactor 2 can be simplified. When the openings 6 are arranged in different positions in the reactor 2, the openings 6 can be arranged in close proximity to the chemical heat storage material 4 arranged inside the reactor 2, so that the reaction medium generated from the chemical heat storage material 4 can be quickly flown in and out.
反応器2は、化学蓄熱装置1aから取り外し可能な構造物としてもよい。取り外し可能な構造物とすることにより、化学蓄熱材4を保持する反応器2のみを、放熱が必要な熱需要地に移送することができる。また、反応器2の内部の化学蓄熱材4のみを、密閉可能な容器や袋体に封入して熱需要地に移送してもよい。 The reactor 2 may be a structure that is removable from the chemical heat storage device 1a. By making it a removable structure, only the reactor 2 that holds the chemical heat storage material 4 can be transported to a heat demand area that requires heat dissipation. Also, only the chemical heat storage material 4 inside the reactor 2 may be enclosed in a sealable container or bag and transported to the heat demand area.
また、反応器2は、反応器2を保温するための保温部(不図示)を有してもよい。保温部は、断熱材や熱反射材などの放熱を抑制する部材からなり、反応器2の周囲を覆うように設けられているものである。断熱材は、反応器2の放熱を抑制する材質からなるものであり、例えば、発泡ポリエチレンや発泡スチロールなどの発泡樹脂、合成樹脂、無機材などが挙げられる。また、熱反射部材は、反応器2から放出される輻射熱を反射可能な材質からなるものである。輻射熱を反射可能な材質としては、例えば、金属としては、アルミニウム、鉄、銅、黄銅、銀、金、白金、ニッケル、ステンレス、クロム、タングステンなどが挙げられる。また、非金属としては、石英ガラス、アルミナセラミクス、マグネシアセラミクス、耐火レンガなどが挙げられる。 The reactor 2 may also have a heat-retaining section (not shown) for keeping the reactor 2 warm. The heat-retaining section is made of a material that suppresses heat dissipation, such as a heat insulating material or a heat-reflecting material, and is provided to cover the periphery of the reactor 2. The heat-retaining material is made of a material that suppresses heat dissipation from the reactor 2, and examples of the material include foamed resins such as foamed polyethylene and polystyrene foam, synthetic resins, and inorganic materials. The heat-reflecting material is made of a material that can reflect radiant heat emitted from the reactor 2. Examples of materials that can reflect radiant heat include metals such as aluminum, iron, copper, brass, silver, gold, platinum, nickel, stainless steel, chromium, and tungsten. Examples of non-metals include quartz glass, alumina ceramics, magnesia ceramics, and fireproof bricks.
(熱交換部)
反応器2には、内部に保持された化学蓄熱材4と外部との熱の伝達を行うための熱交換部5、該熱交換部5に熱媒体を供給するための熱媒体供給口8、熱交換部5から熱媒体を排出するための熱媒体排出口9を有する。また、熱媒体供給口8、熱媒体排出口9を介して熱媒体を流通する配管には、それぞれバルブV2、V3が設けられ、熱交換部5への熱媒体の供給及び排出を制御する。
(Heat exchange section)
The reactor 2 has a heat exchange unit 5 for transferring heat between the chemical heat storage material 4 held inside and the outside, a heat medium supply port 8 for supplying a heat medium to the heat exchange unit 5, and a heat medium discharge port 9 for discharging the heat medium from the heat exchange unit 5. In addition, valves V2 and V3 are provided in the piping through which the heat medium circulates via the heat medium supply port 8 and the heat medium discharge port 9, respectively, to control the supply and discharge of the heat medium to the heat exchange unit 5.
熱交換部5は、反応器2の内部に収納された化学蓄熱材4と外部との熱の伝達を行うことができれば、どのような形状のものでもよく、例えば、反応器2の内部に蛇行して設置された熱交換チューブや、2重円筒型の反応器の内筒部などにより構成される。また、反応器2の外壁を介して熱交換を行ってもよい。
その他、反応器2の内部に熱媒体を供給して、熱媒体と化学蓄熱材4とを直接接触することにより、化学蓄熱材4に熱媒体の熱を供給してもよい。
The heat exchange unit 5 may have any shape as long as it can transfer heat between the chemical heat storage material 4 stored inside the reactor 2 and the outside, and is, for example, composed of a heat exchange tube installed in a serpentine manner inside the reactor 2, the inner cylinder of a double-cylindrical reactor, etc. Also, heat exchange may be performed through the outer wall of the reactor 2.
Alternatively, a heat medium may be supplied to the inside of the reactor 2 and the heat medium and the chemical heat storage material 4 may be brought into direct contact with each other, thereby supplying heat from the heat medium to the chemical heat storage material 4 .
熱媒体としては、化学蓄熱材4に熱を供給することができる温度のものであればよく、気体や液体等の流体や、固体であってもよい。熱の伝達の効率に優れるという観点から、流体を使用することが好ましい。更に取り扱い性に優れるという観点でみれば、気体を使用することが特に好ましい。 The heat medium may be any temperature that can supply heat to the chemical heat storage material 4, and may be a fluid such as a gas or liquid, or a solid. From the viewpoint of excellent heat transfer efficiency, it is preferable to use a fluid. Furthermore, from the viewpoint of excellent handling properties, it is particularly preferable to use a gas.
(凝縮器)
本発明の第一の実施態様の化学蓄熱装置1aは、反応器2の接続先として凝縮器3を備える。凝縮器3は、蓄熱時に化学蓄熱材4から気体として発生する反応媒体を、液体状態の反応媒体10として貯留するための構造物であり、凝縮器3の上部の気相部と開口部6が連通部7により連結されている。凝縮器3は、気体として発生する反応媒体を凝縮する温度に調整されており、気体状態の反応媒体が凝縮器3に流入すると液体状態に凝縮する。凝縮器3の温度の調整は、特に制限されず、冷却装置等により冷却してもよいし、自然放熱により冷却してもよい。
(Condenser)
The chemical heat storage device 1a of the first embodiment of the present invention includes a condenser 3 as a connection destination of the reactor 2. The condenser 3 is a structure for storing the reaction medium generated as a gas from the chemical heat storage material 4 during heat storage as a liquid state reaction medium 10, and the gas phase part at the top of the condenser 3 and the opening 6 are connected by a communication part 7. The condenser 3 is adjusted to a temperature at which the reaction medium generated as a gas is condensed, and when the gas state reaction medium flows into the condenser 3, it is condensed into a liquid state. The adjustment of the temperature of the condenser 3 is not particularly limited, and may be cooled by a cooling device or the like, or may be cooled by natural heat dissipation.
反応器2の内部と凝縮器3の内部は、連通部7を介して気密に連通し、凝縮器3の内部を陰圧としている。これにより、化学蓄熱材4から気体として発生した反応媒体は、自然と凝縮器3側に移動することができる。そして、凝縮器3で気体状態の反応媒体が液体状態に凝縮すると、凝縮器3の内圧が低下するため、化学蓄熱材4から気体として発生した反応媒体は、自然と凝縮器3側に移動し続けることができる。
なお、反応器2の内部と凝縮器3の内部は、気密に連通しなくてもよい。この場合、凝縮器3は、化学蓄熱材4から気体として発生した反応媒体が大気に開放する前に、単に回収するために利用される。
また、凝縮器3を設けずに、反応媒体を大気に放出してもよい。
The inside of the reactor 2 and the inside of the condenser 3 are airtightly connected via the communication part 7, and the inside of the condenser 3 is negative pressure. This allows the reaction medium generated as a gas from the chemical heat storage material 4 to naturally move to the condenser 3 side. When the gaseous reaction medium is condensed to a liquid state in the condenser 3, the internal pressure of the condenser 3 decreases, so that the reaction medium generated as a gas from the chemical heat storage material 4 can continue to naturally move to the condenser 3 side.
The inside of the reactor 2 and the inside of the condenser 3 do not need to be airtightly connected. In this case, the condenser 3 is used simply to collect the reaction medium generated as a gas from the chemical heat storage material 4 before it is released into the atmosphere.
Also, the reaction medium may be discharged to the atmosphere without providing the condenser 3 .
(連通部)
連通部7は、反応器2の内部と凝縮器3の内部を連通するものであれば、特に制限されず、例えば、配管などが挙げられる。また、配管を介さずに、反応器2の内部と凝縮器3の内部を直接連通してもよい。
(Communicating Part)
The communication part 7 is not particularly limited as long as it communicates between the inside of the reactor 2 and the inside of the condenser 3, and examples thereof include piping. In addition, the inside of the reactor 2 and the inside of the condenser 3 may be directly communicated with each other without using piping.
[蓄熱時の化学蓄熱装置の操作]
蓄熱時には、熱媒体供給口8及び熱媒体排出口9を開口し、熱媒体を熱交換部5に流通する。また、バルブV1を開口し、反応器2と凝縮器3を連通する。これにより、熱交換部5に供給された熱媒体により化学蓄熱材4が加熱され、蓄熱生成物と生成気体に分離する。生成気体は、バルブV1を通過し、凝縮器3に移動する。凝縮器3に流入した生成気体は冷却され、液体状態の反応媒体10として、凝縮器3に貯留される。冷却する方法は、放置して外気により冷却してもよく、冷却装置(不図示)により冷却することもできる。
[Operation of the chemical heat storage device during heat storage]
During heat storage, the heat medium supply port 8 and the heat medium discharge port 9 are opened to allow the heat medium to flow through the heat exchange unit 5. In addition, the valve V1 is opened to connect the reactor 2 and the condenser 3. As a result, the chemical heat storage material 4 is heated by the heat medium supplied to the heat exchange unit 5, and separated into a heat storage product and a generated gas. The generated gas passes through the valve V1 and moves to the condenser 3. The generated gas that flows into the condenser 3 is cooled and stored in the condenser 3 as a liquid reaction medium 10. The cooling method may be cooling by leaving it alone with outside air, or cooling by a cooling device (not shown).
ここで、本発明の化学蓄熱装置1aは、化学蓄熱の進行時において、バルブV1を少なくとも1以上の回数、好ましくは2以上の回数、開閉動作を行うことにより、反応器2の内部の圧力を、バルブV1の出口側、即ち、凝縮器3側の圧力以上の圧力値を維持したまま、化学蓄熱を制御することができる。反応器2の内部の圧力を高く維持することにより、化学蓄熱材4の反応温度を、反応器の外部の圧力における反応温度よりも高い温度に維持することができるため、化学蓄熱材4の蓄熱反応がより高い温度で行われる。よって、蓄熱反応速度が向上し、蓄熱時間を短縮するなどの効果を奏する。また、反応器2の内部の圧力が高まることにより、バルブV1を開口した際に、反応媒体の流出を促進することができる。よって、バルブV1の開閉動作を繰り返すことにより、反応媒体の流出が促進され、蓄熱時間を短縮するという効果を奏する。より詳細には、図3の動作模式図、図4の圧力に対応する反応温度を示す図、及び図5のフローチャートを参照しながら以下操作の説明をする。 Here, the chemical heat storage device 1a of the present invention can control chemical heat storage while maintaining the pressure inside the reactor 2 at a pressure value equal to or higher than the pressure on the outlet side of the valve V1, i.e., the condenser 3 side, by opening and closing the valve V1 at least once or more times, preferably twice or more times, during the progress of chemical heat storage. By maintaining the pressure inside the reactor 2 high, the reaction temperature of the chemical heat storage material 4 can be maintained at a temperature higher than the reaction temperature at the pressure outside the reactor, so that the heat storage reaction of the chemical heat storage material 4 is carried out at a higher temperature. Therefore, the heat storage reaction rate is improved, and the heat storage time is shortened. In addition, the pressure inside the reactor 2 is increased, and when the valve V1 is opened, the outflow of the reaction medium can be promoted. Therefore, by repeatedly opening and closing the valve V1, the outflow of the reaction medium is promoted, and the heat storage time is shortened. In more detail, the operation will be described below with reference to the operation schematic diagram of FIG. 3, the diagram showing the reaction temperature corresponding to the pressure in FIG. 4, and the flowchart in FIG. 5.
(従来技術におけるバルブ操作)
まず、図3の上段に示す動作模式図(a)は、従来の蓄熱時におけるバルブ操作を示したものである。ここで、T_openは、化学蓄熱材の温度変化を示しており、P_openは、反応容器の内部の圧力変化を示している。又、Valveは、バルブV1の開閉動作を示しており、縦軸CLOSEにおいては、バルブV1が閉口されていることを示し、縦軸OPENにおいては、バルブV1が開口されていることを示している。尚、横軸は時間の経過を表しており、数字はその一例を示している。
(Prior Art Valve Operation)
First, the operation schematic diagram (a) shown in the upper part of Fig. 3 shows the valve operation during conventional heat storage. Here, T_open indicates the temperature change of the chemical heat storage material, and P_open indicates the pressure change inside the reaction vessel. Also, Valve indicates the opening and closing operation of the valve V1, and the vertical axis CLOSE indicates that the valve V1 is closed, and the vertical axis OPEN indicates that the valve V1 is open. The horizontal axis indicates the passage of time, and the numbers show an example.
バルブV1を閉口した状態で、熱媒体供給口8より供給された熱媒体により熱交換部5を介して化学蓄熱材4を加熱すると、熱媒体の温度(Th)を上限として化学蓄熱材4が加熱される。このとき、反応容器の内部の圧力はPhとなり、反応温度はThとなる。
次に、時間0において、バルブV1を開口すると、反応器2の内部の圧力がPまで低下し、それに伴い、反応温度もTHまで低下して平衡状態となる。反応温度がTHまで低下すると、化学蓄熱材の温度もTHまで低下する。そして、バルブV1を開口した状態で維持することにより、化学蓄熱材4から発生した反応媒体が反応器2から流出するため、反応器2の内部の圧力は外部の圧力と同等に維持され、反応温度も外部の圧力における反応温度THと同等となる。よって、化学蓄熱材の温度もTHに維持された状態で蓄熱反応が進行する。
When the chemical heat storage material 4 is heated through the heat exchange unit 5 by the heat medium supplied from the heat medium supply port 8 with the valve V1 closed, the chemical heat storage material 4 is heated with the temperature (Th) of the heat medium as the upper limit. At this time, the pressure inside the reaction vessel becomes Ph, and the reaction temperature becomes Th.
Next, when the valve V1 is opened at time 0, the pressure inside the reactor 2 drops to P, and the reaction temperature also drops to TH and reaches an equilibrium state. When the reaction temperature drops to TH, the temperature of the chemical heat storage material also drops to TH. Then, by maintaining the valve V1 in an open state, the reaction medium generated from the chemical heat storage material 4 flows out of the reactor 2, so that the pressure inside the reactor 2 is maintained equal to the external pressure, and the reaction temperature is also equal to the reaction temperature TH at the external pressure. Therefore, the heat storage reaction proceeds with the temperature of the chemical heat storage material also maintained at TH.
ここで、圧力に対応する反応温度を示すグラフによりバルブ操作を説明する。図4は、圧力に対応する反応温度を示すグラフの一例を表す図である。左側のグラフPHは、反応器2の内部の圧力に対応する化学蓄熱材4の反応温度を示し、右側のグラフPLは、凝縮器3の内部の圧力に対応する反応媒体Bの凝縮温度を示している。横軸は温度の逆数であり、縦軸は圧力の対数を示している。この図に示すように、バルブV1を開口すると、反応器2の内部の圧力は凝縮器3側の圧力Pと等しくなる。よって、バルブV1を開口した状態で維持すると、反応器2の内部の圧力が凝縮器3側の圧力Pと等しい圧力で維持され、化学蓄熱材4の反応温度は、この圧力Pにおける反応温度で維持される。 Here, the valve operation is explained using a graph showing the reaction temperature corresponding to the pressure. FIG. 4 is a diagram showing an example of a graph showing the reaction temperature corresponding to the pressure. The graph PH on the left side shows the reaction temperature of the chemical heat storage material 4 corresponding to the pressure inside the reactor 2, and the graph PL on the right side shows the condensation temperature of the reaction medium B corresponding to the pressure inside the condenser 3. The horizontal axis shows the reciprocal of the temperature, and the vertical axis shows the logarithm of the pressure. As shown in this figure, when the valve V1 is opened, the pressure inside the reactor 2 becomes equal to the pressure P on the condenser 3 side. Therefore, when the valve V1 is maintained in an open state, the pressure inside the reactor 2 is maintained at a pressure equal to the pressure P on the condenser 3 side, and the reaction temperature of the chemical heat storage material 4 is maintained at the reaction temperature at this pressure P.
凝縮器3側の温度は、自然放熱又は冷却によりTLより低く制御されているため、凝縮器3に流入した気体状態の反応媒体は、液体に凝縮し、凝縮器3の内圧が低下する。この凝縮反応により、バルブV1を開口した状態で維持すると、反応器2の気体状態の反応媒体は、自然と凝縮器3に移動し、蓄熱反応が進行する。
即ち、バルブV1を開口すると、反応器2の圧力がPhからPに減少し、同時に反応器2に保持された化学蓄熱材4の反応温度もThからTHに向かって下降する。そして、これに伴い、反応器2に保持された化学蓄熱材4の温度もTHに向かって下降する。その後は、凝縮器3側の蒸気圧Pの状態で維持されることになり、化学蓄熱材4の温度もTHで維持される。
そして、蓄熱反応が終了すると、反応媒体の発生が止まり、気体の移動がなくなることから、反応器2の温度が上限値Thまで上昇することになる。
Since the temperature on the condenser 3 side is controlled to be lower than TL by natural heat radiation or cooling, the gaseous reaction medium that has flowed into the condenser 3 is condensed into liquid, and the internal pressure of the condenser 3 decreases. Due to this condensation reaction, if the valve V1 is maintained in an open state, the gaseous reaction medium in the reactor 2 naturally moves to the condenser 3, and the heat storage reaction proceeds.
That is, when the valve V1 is opened, the pressure of the reactor 2 decreases from Ph to P, and at the same time, the reaction temperature of the chemical heat storage material 4 held in the reactor 2 also decreases from Th to TH. In addition, the temperature of the chemical heat storage material 4 held in the reactor 2 also decreases toward TH. After that, the state of the vapor pressure P on the condenser 3 side is maintained, and the temperature of the chemical heat storage material 4 is also maintained at TH.
Then, when the heat storage reaction is completed, the generation of the reaction medium stops and the movement of gas ceases, so that the temperature of the reactor 2 rises to the upper limit value Th.
次に、図5のフローチャート(a)において、従来技術のバルブ操作の制御について説明する。バルブ操作の制御では、化学蓄熱材4の加熱を開始した後、化学蓄熱材4の温度が上限値に達した否かについて確認する。上限値に達した場合は、バルブV1を開放し、他方、上限値に達しない場合には、温度が上限値に達するまで、前記ループを繰り返すこととなる。ここで、上限値とは、使用した熱媒体に由来する温度であり、本態様においてはThである。 Next, the control of valve operation in the prior art will be described in the flowchart (a) of FIG. 5. In the control of valve operation, after starting heating of the chemical heat storage material 4, it is confirmed whether the temperature of the chemical heat storage material 4 has reached the upper limit value. If the upper limit value has been reached, the valve V1 is opened, and on the other hand, if the upper limit value has not been reached, the above loop is repeated until the temperature reaches the upper limit value. Here, the upper limit value is the temperature derived from the heat medium used, and is Th in this embodiment.
上述したとおり、バルブV1を開口した後は、反応器2の温度がTHまで低下し、その状態で蓄熱反応が進行する。そして、蓄熱反応が終了すると、反応媒体の発生が止まり、反応器2の温度が上限値Thまで上昇することになる。 As described above, after valve V1 is opened, the temperature of reactor 2 drops to TH, and the heat storage reaction proceeds in that state. Then, when the heat storage reaction ends, the generation of the reaction medium stops, and the temperature of reactor 2 rises to the upper limit value Th.
バルブV1の開口後の制御では、継続的に反応器2の温度を検知し、反応器2の温度が上限値Thに達したか否かについて確認する。上限値Thに達した場合には、蓄熱反応が終了したと判断し、バルブV1を閉口する。他方、上限値Thに達しない場合には、温度が上限値に達するまで、前記ループを繰り返すこととなる。即ち、バルブV1開口後、一度THに下降した反応器の温度が化学蓄熱の進行により、再び上限値Thに達した場合に、化学蓄熱を終了させることとなる。
従って、Thよりも低いTHにて化学蓄熱が進行していくこととなる。
In the control after the valve V1 is opened, the temperature of the reactor 2 is continuously detected and it is confirmed whether the temperature of the reactor 2 has reached the upper limit value Th. If the upper limit value Th is reached, it is determined that the heat storage reaction has ended, and the valve V1 is closed. On the other hand, if the upper limit value Th is not reached, the above loop is repeated until the temperature reaches the upper limit value. That is, after the valve V1 is opened, if the temperature of the reactor that has once dropped to TH reaches the upper limit value Th again due to the progress of chemical heat storage, the chemical heat storage is terminated.
Therefore, chemical heat storage proceeds at a temperature TH lower than Th.
(本発明におけるバルブ操作)
他方、図3下段に示した動作模式図(b)は、本発明に係る化学蓄熱におけるバルブ操作の一例を示したものである。ここで、T_o/cは、化学蓄熱材4の温度変化を示しており、次に、P_o/cは、反応器2の内部の圧力変化を示している。又、Valveは、バルブV1の動作を示している。
(Valve operation in the present invention)
On the other hand, the operation schematic diagram (b) shown in the lower part of Figure 3 shows an example of valve operation in chemical heat storage according to the present invention. Here, T_o/c indicates the temperature change of the chemical heat storage material 4, and P_o/c indicates the pressure change inside the reactor 2. Also, Valve indicates the operation of the valve V1.
バルブV1を閉口した状態で、熱媒体供給口8より供給された熱媒体により熱交換部5を介して化学蓄熱材4を加熱すると、熱媒体の温度を上限として化学蓄熱材4が加熱され、平衡状態となる。このとき、化学蓄熱材4の温度はThとなり、生成気体の蒸気圧はPhとなる。
次に、時間0において、バルブV1を開口すると、反応器2の内部の圧力がPまで低下し、それに伴い、化学蓄熱材4の温度もTHまで低下して平衡状態となる。ここで、バルブV1を再び閉口する。すると、反応器2の内部の圧力がPからPhに向かって再び上昇し、同時に、化学蓄熱材4の温度も、熱交換器5から供給された熱媒体に由来する温度であるThに向かって再び上昇する。反応器2の内部の圧力がPhに到達後、あるいは、化学蓄熱材4の温度がThに到達後、再びバルブV1を開口すると、圧力はPまで減少し、温度はTHまで下降することとなる。これらのバルブV1の開閉操作を少なくとも1回以上繰り返すこととなる。これにより、反応器2の内部の圧力が外部の圧力よりも高い状態で反応器2を開口するため、反応媒体の流出が促進される。また、化学蓄熱材4の温度を高温状態で維持できるため、蓄熱反応を促進することが可能となる。
When the chemical heat storage material 4 is heated through the heat exchange unit 5 by the heat medium supplied from the heat medium supply port 8 with the valve V1 closed, the chemical heat storage material 4 is heated with the temperature of the heat medium as the upper limit, and an equilibrium state is reached. At this time, the temperature of the chemical heat storage material 4 becomes Th, and the vapor pressure of the generated gas becomes Ph.
Next, when the valve V1 is opened at time 0, the pressure inside the reactor 2 drops to P, and the temperature of the chemical heat storage material 4 also drops to TH and reaches an equilibrium state. Here, the valve V1 is closed again. Then, the pressure inside the reactor 2 rises again from P toward Ph, and at the same time, the temperature of the chemical heat storage material 4 also rises again toward Th, which is the temperature derived from the heat medium supplied from the heat exchanger 5. After the pressure inside the reactor 2 reaches Ph, or after the temperature of the chemical heat storage material 4 reaches Th, when the valve V1 is opened again, the pressure decreases to P and the temperature drops to TH. These opening and closing operations of the valve V1 are repeated at least once. As a result, the reactor 2 is opened in a state in which the pressure inside the reactor 2 is higher than the external pressure, and the outflow of the reaction medium is promoted. In addition, since the temperature of the chemical heat storage material 4 can be maintained in a high temperature state, it is possible to promote the heat storage reaction.
化学蓄熱が十分に進行すると、生成気体が生成されなくなり、反応器2の内部の圧力は次第に上昇しなくなっていく。そのため、時間当たりの圧力の上昇が小さくなる。十分な化学蓄熱の進行があった時点で、バルブV1の開閉操作を中止し、バルブV1を開口し、最後まで蓄熱反応を行う。蓄熱反応の終了は、反応器2の温度が上限値Thまで上昇することにより判断される。 When chemical heat storage has progressed sufficiently, product gas is no longer produced and the pressure inside reactor 2 gradually stops rising. As a result, the pressure increase per unit time becomes smaller. When chemical heat storage has progressed sufficiently, the opening and closing operation of valve V1 is stopped, valve V1 is opened, and the heat storage reaction is carried out to the end. The end of the heat storage reaction is determined when the temperature of reactor 2 rises to the upper limit value Th.
次に、図5のフローチャート(b)を用いて、同様に本発明のバルブ操作の制御について説明する。まず、化学蓄熱材4の加熱を開始した後、化学蓄熱材4の温度が上限値に達した否かについて確認する。上限値に達した場合は、バルブV1を開放し、他方、上限値に達しない場合には、温度が上限値に達するまで、前記ループを繰り返すこととなる。ここで、上限値とは、使用した熱媒体に由来する温度であり、本態様においてはThである。
バルブV1を開口した後、反応器2の圧力下限値に達したか否かについて確認する。反応器2の圧力が下限値に達していない場合には、下限値に達するまで、前記のループを繰り返すこととなる。
Next, the control of the valve operation of the present invention will be described similarly using the flowchart (b) of Fig. 5. First, after starting heating the chemical heat storage material 4, it is confirmed whether the temperature of the chemical heat storage material 4 has reached the upper limit value. If the upper limit value is reached, the valve V1 is opened, and on the other hand, if the upper limit value is not reached, the loop is repeated until the temperature reaches the upper limit value. Here, the upper limit value is the temperature derived from the heat medium used, and is Th in this embodiment.
After opening the valve V1, it is confirmed whether or not the pressure in the reactor 2 has reached the lower limit. If the pressure in the reactor 2 has not reached the lower limit, the above loop is repeated until the pressure in the reactor 2 reaches the lower limit.
一方、反応器2の圧力が下限値に達した場合は、化学蓄熱材4の温度は、上限値のまま維持されているか否かを確認する。即ち、バルブV1が開口状態においても化学蓄熱材4の温度が上限値、即ち、Thである場合には、化学蓄熱材4から反応媒体が発生していない状態であるとして、蓄熱反応が終了していると判断する。そして、バルブV1を閉口し、加熱を終了させ、化学蓄熱を終了させる。 On the other hand, when the pressure in the reactor 2 reaches the lower limit, it is checked whether the temperature of the chemical heat storage material 4 is maintained at the upper limit. That is, when the temperature of the chemical heat storage material 4 is at the upper limit, i.e., Th, even when the valve V1 is open, it is determined that no reaction medium is being generated from the chemical heat storage material 4, and the heat storage reaction has ended. Then, the valve V1 is closed, heating is stopped, and chemical heat storage is terminated.
化学蓄熱材4の温度が低下し、上限値のまま維持されていない場合には、バルブV1を閉口し、化学蓄熱材4の温度を上限値まで上昇させ、バルブV1が開口した際に、圧力が下限値であり、かつ、化学蓄熱材4の温度が上限値のまま維持されるまで、当該ループを繰り返すこととなる。
従って、化学蓄熱材4の温度がThとTHの間の温度を往復しながら化学蓄熱が進行していくこととなる。
If the temperature of the chemical heat storage material 4 drops and is not maintained at the upper limit value, valve V1 is closed and the temperature of the chemical heat storage material 4 is raised to the upper limit value, and when valve V1 is opened, the loop is repeated until the pressure is at the lower limit value and the temperature of the chemical heat storage material 4 is maintained at the upper limit value.
Therefore, chemical heat storage progresses while the temperature of the chemical heat storage material 4 fluctuates between the temperatures Th and TH.
なお、化学蓄熱材4の温度が上限値に達したか否か、及び反応器2の圧力値が下限値に達したか否かの判断は、それぞれ温度と圧力の変化量ΔTとΔPを算出し、当該微小変化量がほぼ0に達した時点で上限値、又は下限値に達したこととしてもよい。又は、最大変化量から事前に規定した割合以下(例えば5%以下)に変化量が減少した時点を上限値、又は、下限値にそれぞれ達したこととしてもよい。化学蓄熱の態様に基づいて、事前に反応器2の温度の上限値、圧力の下限値を設定しておくこともできる。 The determination of whether the temperature of the chemical heat storage material 4 has reached the upper limit and whether the pressure value of the reactor 2 has reached the lower limit may be made by calculating the changes in temperature and pressure ΔT and ΔP, respectively, and determining that the upper limit or lower limit has been reached when the small changes reach almost 0. Alternatively, the upper limit or lower limit may be determined to be reached when the change decreases from the maximum change to a predefined percentage or less (for example, 5% or less). The upper limit of the temperature and the lower limit of the pressure of the reactor 2 may be set in advance based on the mode of chemical heat storage.
また、第一の実施態様では、バルブV1の開閉の制御の判断を、化学蓄熱材4の温度及び反応器2の圧力の上限値と下限値に基づいて行っているが、上限値と下限値の間のどの値に基づいて判断を行ってもよい。
さらには、化学蓄熱材4の温度に代えて、反応器2の温度値や熱媒体の温度の変化量など、反応器2の内部の温度状況を表すもので制御することもできる。
In addition, in the first embodiment, the decision to control the opening and closing of valve V1 is made based on the upper and lower limit values of the temperature of the chemical heat storage material 4 and the pressure of the reactor 2, but the decision may be made based on any value between the upper and lower limit values.
Furthermore, instead of the temperature of the chemical heat storage material 4, control can also be performed using something that represents the temperature condition inside the reactor 2, such as the temperature value of the reactor 2 or the amount of change in the temperature of the heat medium.
バルブV1を開口、又は、閉口する時間、回数、及びタイミングは、本発明の効果を奏する限り限定はされない。例えば、化学蓄熱材4の種類や化学蓄熱の態様、熱媒体から提供される反応温度、反応時の圧力、又は実施する規模等によって適宜変更が可能である。例えば、バルブV1を閉口するタイミングは、温度がThからTHとなると同時よいとしてもよく、THとなる前のタイミングでもよいし、THとなってから一定時間経過後としてもよい。 The time, number of times, and timing for opening or closing valve V1 are not limited as long as the effects of the present invention are achieved. For example, they can be changed as appropriate depending on the type of chemical heat storage material 4, the mode of chemical heat storage, the reaction temperature provided by the heat medium, the pressure during the reaction, or the scale of the reaction. For example, the timing for closing valve V1 may be simultaneous with the temperature changing from Th to TH, or it may be before the temperature changes to TH, or it may be after a certain time has passed since the temperature changes to TH.
化学蓄熱の進行時のより具体的なバルブV1を開閉するタイミングは、化学蓄熱材4の温度値、反応器2の温度値、反応器2の圧力値、化学蓄熱材4に熱を提供する熱媒体の温度の変化量を測定し、これらに基づいて決定してもよい。ここで、反応器の温度値とは、反応器内部の温度を直接測定してもよいし、バルブV1近傍の反応器側の流路内の生成気体の温度を測定することとしてもよい。この測定値に基づき、化学蓄熱材4の温度を算出することとしてもよい。また、反応器の圧力値においても、反応器2の内部の圧力を直接測定してもよいし、バルブV1近傍の反応器側の圧力値を測定することとしてもよい。これらの測定値に基づき、化学蓄熱材の反応温度が決まるため、化学蓄熱の進行について判断することができる。 The more specific timing for opening and closing the valve V1 during the progress of chemical heat storage may be determined based on the temperature value of the chemical heat storage material 4, the temperature value of the reactor 2, the pressure value of the reactor 2, and the amount of change in the temperature of the heat medium that provides heat to the chemical heat storage material 4. Here, the temperature value of the reactor may be a direct measurement of the temperature inside the reactor, or the temperature of the generated gas in the flow path on the reactor side near the valve V1. The temperature of the chemical heat storage material 4 may be calculated based on this measured value. In addition, the pressure value of the reactor may also be a direct measurement of the pressure inside the reactor 2, or the pressure value on the reactor side near the valve V1. The reaction temperature of the chemical heat storage material is determined based on these measured values, so the progress of chemical heat storage can be determined.
化学蓄熱終了後には、熱媒体供給口8及び熱媒体排出口9を閉口して、熱媒体の流通を停止する。次に、バルブV1を閉じた状態で、反応器2を常温まで低下させる。常温まで低下させる手段としては、そのまま化学蓄熱装置1aを放置して放熱してもよいし、熱交換部5に冷却水を供給してもよい。反応器2が高温の間にバルブV1を閉口し、密閉状態で常温まで低下することにより、温度低下時の内圧の降下による外部気体の流入を防止できる。また、反応器2を密閉状態とすることにより、反応器2の内圧が低下した状態となるため、放熱時における内圧を低下する操作を短縮化することができる。 After chemical heat storage is completed, the heat medium supply port 8 and the heat medium discharge port 9 are closed to stop the flow of the heat medium. Next, the reactor 2 is cooled to room temperature with the valve V1 closed. The temperature can be reduced to room temperature by leaving the chemical heat storage device 1a as it is and dissipating heat, or by supplying cooling water to the heat exchanger 5. By closing the valve V1 while the reactor 2 is at a high temperature and cooling to room temperature in a sealed state, it is possible to prevent the inflow of external gas due to a drop in internal pressure when the temperature is reduced. In addition, by sealing the reactor 2, the internal pressure of the reactor 2 is reduced, so the operation of reducing the internal pressure during heat dissipation can be shortened.
(タイマーによるバルブ開閉の制御)
また、予め設定したタイムテーブルに従い、バルブV1及びV2の開閉を自動的に実施するよう構成してもよい。即ち、上記のように蓄熱時に化学蓄熱の進行に合わせてバルブ開閉の制御を逐一行う態様ではなく、化学蓄熱に係る、熱媒体の態様や温度、化学蓄熱材4の種類、及び平衡反応の態様、化学蓄熱装置1aの規模、並びに化学蓄熱装置1aの耐圧及び耐熱性能等に基づき、バルブ開閉のタイムテーブルを予め設定し、実施するものである。
(Valve opening and closing control by timer)
In addition, the valves V1 and V2 may be automatically opened and closed according to a preset time table. That is, instead of controlling the opening and closing of the valves in accordance with the progress of chemical heat storage during heat storage as described above, a time table for opening and closing the valves is preset and executed based on the type and temperature of the heat medium, the type of the chemical heat storage material 4, the type of the equilibrium reaction, the scale of the chemical heat storage device 1a, and the pressure resistance and heat resistance of the chemical heat storage device 1a, etc., related to the chemical heat storage.
[蓄熱装置のその他の態様]
以下に、化学蓄熱装置1の別の態様について例示する。
〔第二の実施態様〕
図6は、本発明の第二の実施態様の化学蓄熱装置1bの構造を示す概略説明図である。
この化学蓄熱装置1bは、第一の実施態様の化学蓄熱装置1aにおいて、バルブV1の開閉を制御する制御部20を設けたものである。制御部20は、化学蓄熱材の温度値、反応器の温度値、反応器の圧力値、化学蓄熱材4に熱を供給する熱媒体の温度の変化量等に基づいて、自動的にバルブV1の開閉を制御するものである。この化学蓄熱装置1bによれば、作業員などによる化学蓄熱、又は放熱時における監視及び、バルブ操作の必要がなく、確実かつ容易に化学蓄熱の進行の管理が可能な化学蓄熱装置を提供することができる。
[Other aspects of the heat storage device]
Another embodiment of the chemical heat storage device 1 will be exemplified below.
Second embodiment
FIG. 6 is a schematic explanatory diagram showing the structure of a chemical heat storage device 1b according to a second embodiment of the present invention.
This chemical heat storage device 1b is the chemical heat storage device 1a of the first embodiment, provided with a control unit 20 that controls the opening and closing of the valve V1. The control unit 20 automatically controls the opening and closing of the valve V1 based on the temperature value of the chemical heat storage material, the temperature value of the reactor, the pressure value of the reactor, the amount of change in the temperature of the heat medium that supplies heat to the chemical heat storage material 4, and the like. According to this chemical heat storage device 1b, it is possible to provide a chemical heat storage device that can reliably and easily manage the progress of chemical heat storage without the need for monitoring or valve operation by workers during chemical heat storage or heat release.
〔第三の実施態様〕
図7は、本発明の第三の実施態様の化学蓄熱装置1cの構造を示す概略説明図である。
この化学蓄熱装置1cは、第一の実施態様の化学蓄熱装置1aにおいて、凝縮器3と連通部7を除し、開口部6を外部と連通したものである。そのため、化学蓄熱装置1cでは、蓄熱時に発生した反応媒体を凝縮器3に回収せずに、大気中に放出する。また、開口部6には、開閉可能なバルブV4が設けられており、第一の実施態様及び第二の実施態様のバルブV1と同様に、バルブV4の開閉を制御することにより、本発明の効果を奏する。
[Third embodiment]
FIG. 7 is a schematic explanatory diagram showing the structure of a chemical heat storage device 1c according to a third embodiment of the present invention.
This chemical heat storage device 1c is the chemical heat storage device 1a of the first embodiment, except that the condenser 3 and the communicating part 7 are removed, and the opening 6 is connected to the outside. Therefore, in the chemical heat storage device 1c, the reaction medium generated during heat storage is not recovered in the condenser 3, but is released into the atmosphere. In addition, an openable and closable valve V4 is provided in the opening 6, and the effects of the present invention are achieved by controlling the opening and closing of the valve V4, similar to the valve V1 of the first and second embodiments.
第三の実施態様の化学蓄熱装置1cによれば、凝縮器3を有しないので、簡素な装置構成により本発明の化学蓄熱装置を構成することができる。そのため、装置のコンパクト化、輸送コストの低下等の利点がある。 The chemical heat storage device 1c of the third embodiment does not have a condenser 3, so the chemical heat storage device of the present invention can be constructed with a simple device configuration. This has the advantages of making the device more compact and reducing transportation costs.
なお、上述した実施態様は化学蓄熱装置の一例を示すものである。本発明に係る化学蓄熱装置は、上述した実施態様に限られるものではなく、請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、上述した実施態様に係る化学蓄熱装置を変形してもよい。 The above-described embodiment shows an example of a chemical heat storage device. The chemical heat storage device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the chemical heat storage device according to the above-described embodiment may be modified within the scope of the gist of the claims.
本発明の化学蓄熱装置の用途は、工場やごみ焼却場等から発生する排熱を有効利用する方法に利用される。例えば、排熱が発生する熱供給地において本発明の化学蓄熱装置を蓄熱し、熱が必要な熱需要地に化学蓄熱装置を輸送して放熱する方法に利用する。また、昼に蓄熱して、夜に放熱するというように、同一の設置場所において、排熱が発生する時間帯に蓄熱して、熱が要求される時間帯に放熱する方法に利用することもできる。 The chemical heat storage device of the present invention is used in a method for effectively utilizing exhaust heat generated from factories, waste incineration plants, etc. For example, it can be used in a method for storing heat in the chemical heat storage device of the present invention in a heat supply area where exhaust heat is generated, and transporting the chemical heat storage device to a heat demand area where heat is required and releasing the heat. It can also be used in a method for storing heat during the hours when exhaust heat is generated and releasing it during the hours when heat is required, in the same installation location, such as storing heat during the day and releasing it at night.
1a,1b,1c…化学蓄熱装置、2…反応器、3…凝縮器、4…化学蓄熱材、5…熱交換部、6…開口部、7…連通部、8…熱媒体供給口、9…熱媒体排出口、10…液体状態の反応媒体、20…制御部、V1,V2,V3,V4…バルブ、 1a, 1b, 1c...chemical heat storage device, 2...reactor, 3...condenser, 4...chemical heat storage material, 5...heat exchange section, 6...opening, 7...connection section, 8...heat medium supply port, 9...heat medium discharge port, 10...liquid reaction medium, 20...control section, V1, V2, V3, V4...valves,
Claims (6)
蓄熱時に、前記化学蓄熱材を加熱することで、前記化学蓄熱材から脱離する反応媒体を凝縮器側へ移動させる化学蓄熱装置であって、
前記化学蓄熱材から脱離する反応媒体の流出量を調整する流出量調整手段と、を備え、
蓄熱時は、前記流出量調整手段により、前記凝縮器への反応媒体の流出量を抑制することで、前記反応器の内部の圧力を、前記凝縮器の圧力よりも高い圧力に維持し、その後、前記流出量調整手段により、前記凝縮器への反応媒体の流出量を促進させることを特徴とする、化学蓄熱装置。 A reactor for holding a chemical heat storage material therein;
A chemical heat storage device in which the chemical heat storage material is heated during heat storage to move a reaction medium desorbed from the chemical heat storage material to a condenser side,
An outflow amount adjustment means for adjusting the outflow amount of the reaction medium desorbed from the chemical heat storage material,
During heat storage, the outflow rate control means controls the outflow rate of the reaction medium to the condenser, thereby maintaining the internal pressure of the reactor at a pressure higher than the pressure of the condenser, and then the outflow rate control means promotes the outflow rate of the reaction medium to the condenser. A chemical heat storage device.
蓄熱時に、前記化学蓄熱材を加熱することで、前記化学蓄熱材から脱離する反応媒体を凝縮器側へ移動させる化学蓄熱装置であって、
前記化学蓄熱材から脱離する反応媒体の流出量を調整する流出量調整手段と、を備え、
蓄熱時は、前記流出量調整手段を制御することにより、前記凝縮器への反応媒体の流出量を抑制することで、前記化学蓄熱材の温度を、前記凝縮器の圧力における反応温度よりも高い温度に維持し、その後、前記流出量調整手段により、前記凝縮器への反応媒体の流出量を促進させることを特徴とする、化学蓄熱装置。 A reactor for holding a chemical heat storage material therein;
A chemical heat storage device in which the chemical heat storage material is heated during heat storage to move a reaction medium desorbed from the chemical heat storage material to a condenser side,
An outflow amount adjustment means for adjusting the outflow amount of the reaction medium desorbed from the chemical heat storage material,
During heat storage, the outflow rate adjustment means is controlled to suppress the outflow rate of the reaction medium to the condenser, thereby maintaining the temperature of the chemical heat storage material at a temperature higher than the reaction temperature at the pressure of the condenser, and then the outflow rate adjustment means is used to promote the outflow rate of the reaction medium to the condenser. A chemical heat storage device.
前記化学蓄熱材から脱離する反応媒体の流出量を調整する流出量調整手段と、を備え、
蓄熱時は、前記流出量調整手段を制御することにより、前記凝縮器への反応媒体の流出量を抑制することで、以下の<1>又は<2>の条件で蓄熱反応を行い、その後、前記流出量調整手段により、前記凝縮器への反応媒体の流出量を促進させることを特徴とする、化学蓄熱材の蓄熱方法。
<1>反応器の内部の圧力を、凝縮器の圧力よりも高い圧力に維持する。
<2>化学蓄熱材の温度を、凝縮器の圧力における反応温度よりも高い温度に維持する。
A method for storing heat in a chemical heat storage material , in which a chemical heat storage material held inside a reactor is heated to move a reaction medium desorbed from the chemical heat storage material to a condenser side to store heat,
An outflow amount adjustment means for adjusting the outflow amount of the reaction medium desorbed from the chemical heat storage material,
During heat storage, the outflow rate adjustment means is controlled to suppress the outflow rate of the reaction medium to the condenser, thereby carrying out a heat storage reaction under the following conditions <1> or <2> , and then the outflow rate adjustment means is used to promote the outflow rate of the reaction medium to the condenser. This is a heat storage method for a chemical heat storage material.
<1> The pressure inside the reactor is maintained at a pressure higher than the pressure in the condenser.
<2> The temperature of the chemical heat storage material is maintained at a temperature higher than the reaction temperature at the pressure of the condenser.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019116805A JP7490341B2 (en) | 2019-06-24 | 2019-06-24 | Chemical heat storage device and method for storing heat in chemical heat storage material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019116805A JP7490341B2 (en) | 2019-06-24 | 2019-06-24 | Chemical heat storage device and method for storing heat in chemical heat storage material |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021001717A JP2021001717A (en) | 2021-01-07 |
JP7490341B2 true JP7490341B2 (en) | 2024-05-27 |
Family
ID=73994843
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019116805A Active JP7490341B2 (en) | 2019-06-24 | 2019-06-24 | Chemical heat storage device and method for storing heat in chemical heat storage material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7490341B2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012172900A (en) | 2011-02-21 | 2012-09-10 | Toyota Central R&D Labs Inc | Heat transport device |
JP2014206363A (en) | 2013-03-21 | 2014-10-30 | 株式会社デンソー | Chemical heat storage device |
JP2015014234A (en) | 2013-07-04 | 2015-01-22 | 株式会社豊田自動織機 | Chemical heat storage device |
JP2015183984A (en) | 2014-03-26 | 2015-10-22 | 株式会社豊田中央研究所 | Heat transportation device |
JP2018044699A (en) | 2016-09-13 | 2018-03-22 | 住友重機械工業株式会社 | Accumulator, heat radiation system, and method of application therefor |
-
2019
- 2019-06-24 JP JP2019116805A patent/JP7490341B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012172900A (en) | 2011-02-21 | 2012-09-10 | Toyota Central R&D Labs Inc | Heat transport device |
JP2014206363A (en) | 2013-03-21 | 2014-10-30 | 株式会社デンソー | Chemical heat storage device |
JP2015014234A (en) | 2013-07-04 | 2015-01-22 | 株式会社豊田自動織機 | Chemical heat storage device |
JP2015183984A (en) | 2014-03-26 | 2015-10-22 | 株式会社豊田中央研究所 | Heat transportation device |
JP2018044699A (en) | 2016-09-13 | 2018-03-22 | 住友重機械工業株式会社 | Accumulator, heat radiation system, and method of application therefor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021001717A (en) | 2021-01-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5698056B2 (en) | Chemical heat storage device | |
US4510759A (en) | Metalhydride container and metal hydride heat storage system | |
EP3252417B1 (en) | Heat storage container and heat storage device provided with heat storage container | |
JP6566860B2 (en) | Chemical heat pump | |
JP2017218492A (en) | Chemical thermal storage material and heat storage container using chemical thermal storage material | |
JP7490341B2 (en) | Chemical heat storage device and method for storing heat in chemical heat storage material | |
ES2962729T3 (en) | Method and device for producing direct reduction carburized metal | |
JP6200782B2 (en) | Chemical heat storage device | |
JP2022528463A (en) | Methods and equipment for producing direct reducing metals | |
JP2018165580A (en) | Thermal storage device | |
JP6757613B2 (en) | Heat storage system, heat storage container, heat storage device using heat storage container, and warming device using heat storage device | |
JP2022109819A (en) | Chemical heat storage device and heat storage method for chemical heat storage material | |
JP2022003304A (en) | Chemical heat storage device | |
Shiren et al. | Thermal input/output and operation characteristics of a chemical heat pump using the hydration reaction of calcium sulphate | |
JP2002162184A (en) | Heat storage material, heat storing method and heat dissipating method | |
JP6540267B2 (en) | Reactor and heat storage system | |
EP0532683B1 (en) | Heat accumulator, method for the production thereof and energy system provided with such a heat accumulator | |
JPS5925955B2 (en) | Metal hydride heat storage device | |
JP2010286168A (en) | Heat storage system | |
JP6815755B2 (en) | Heat storage system | |
CN111684216B (en) | Method for cooling an oven to a target temperature and related installation | |
WO2019220705A1 (en) | Heat storage device | |
KR101808539B1 (en) | Reactor for thermochemical heat storage | |
JP6674378B2 (en) | Container for storing heat storage material | |
JPS58164994A (en) | Vessel for metal hydride |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220316 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230130 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230307 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230508 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20230905 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231205 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20231225 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240227 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240422 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240514 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240515 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7490341 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |