JPH056118B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は物質の反応熱を利用して熱を取り出
し、また熱分解して蓄熱する化学蓄熱装置に関す
るものである。

〔発明の背景〕

従来、化学蓄熱装置には特開昭57−16797号公
報に記載されるようなものが知られている。これ
を第１図によつて説明すれば、第２の物質２Ｍ
（ゼオライト活性アルミナ、シリカゲル、生石灰、
アンモニア水溶液、カセイソーダ水溶液など）を
収納する第２の容器２Ｖと第１の物質１Ｍ（水、
メタノール、フロン、アンモニアなど）を収納す
る第１の容器１Ｖとがバルブ５を有する気相移送
管６により連結され、第２の容器２Ｖに備えた熱
交換器７に高温熱媒体（工場排熱を利用し高温に
なつた油、水、フロンなど）を流し、第２の物質
２Ｍに付着もしくは吸着している第１の物質１Ｍ
を熱分解する。分解して気相となつた第１の物質
１Ｍは管６を通り、第１の容器１Ｖに到達して液
化する。分解が終了しバルブ５を閉じて蓄熱が完
了する（第１図の状態）。なお、第１の物質１Ｍ
が液化する際に凝縮熱が発生するので低温の熱媒
体（海水、冷水、空気など）を流した熱交換器８
によつて熱除去し、この熱は暖房などに利用され
る。

蓄熱した熱を所望の時間に取り出す場合はバル
ブ５を開き、第１の物質１Ｍを熱交換器８により
加熱して蒸発させ、第１の物質１Ｍを第２の容器
２Ｖに移相して第２の物質２Ｍと反応させる。反
応によつて発生した熱は熱交換器７に流れる熱媒
体によつて取り出し給湯や暖房などに利用され
る。

しかし、このような化学蓄熱装置では第１の物
質１Ｍの第１の容器１Ｖから第２の容器２Ｖへの
移送、またこの逆方向の移送は第１の物質１Ｍを
熱分解もしくは蒸発させ、気相の状態で移送する
ので熱の取り出しに時間がかかり、さらに蓄熱す
る場合も同様に時間がかかるという欠点があつ
た。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上述した化学蓄熱装置の欠点を
除去し、第１の物質の大部分を液相の状態で移送
することによつて熱の取り出しが速やかになり、
また、蓄熱も同様に速やかに行なうことが可能な
化学蓄熱装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の化学蓄熱装置は第１の物質と第２の物
質とを反応させて熱を取り出し、該反応により生
起した物質に熱を加えることによつて上記第１の
物質と第２の物質とに分解させて蓄熱させ、上記
放熱と蓄熱とを交互に行わせるものにおいて、上
記第１の物質を収納する第１の容器と、上記第２
の物質を収納する第２の容器とがあつて、第１の
物質を気相の状態で第１と第２の容器との間に移
送するバルブを有する気相移送管を設け、また第
１の容器と第２の容器２Ｖの下端部とを第１の物
質を液相の状態で移送するバルブを有する液相移
送管によつて連結したことを特徴とするものであ
る。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を第２図から第４図によつ
て説明する。

第２図から第４図において、第１図と同等部分
には同一符号をつけて示す。第２図において第２
の容器２Ｖと第１の容器１Ｖとは第１の物質１Ｍ
を液相で移送するための液相移送管９で連結さ
れ、前記管９には液相の移送を遮断するためのバ
ルブ１０が設けられている。この場合重要な点
は、液相移送管９は第２の容器２Ｖの下端部にて
接続することにある。また必要に応じて第２の物
質２Ｍと第１の物質１Ｍとを加熱して分解するた
めのヒータ１１を第２の容器２Ｖに設けてよい。
また、第１の容器１Ｖを第２の容器２Ｖより高位
置に設けると、第１の容器１Ｖから第２の容器２
Ｖへの第１の物質１Ｍの液相での移送（詳しくは
後述）に重力を利用することができる。

上記構成において、第１の物質１Ｍを第１の容
器１Ｖに移送して蓄熱する場合、バルブ５を閉じ
てバルブ１０を開き、熱交換器７によつて第２の
容器２Ｖ内の第１の物質１Ｍおよび第２の物質２
Ｍを加熱する。第１の物質１Ｍが熱分解し内圧が
高まると液相の第１の物質１Ｍは第２の容器２Ｖ
から液相移送管９を通つて第１の容器１Ｖに移送
される。移送が終了すると、バルブ１０を閉じ、
バルブ５を開く。その後、第２の物質２Ｍに付着
もしくは吸着している第１の物質１Ｍが分解して
蒸発し、気相は気相移送管６を通つて第１の容器
１Ｖに移送される。移送が終了したらバルブ５を
閉じて蓄熱は完了する。なお、第１の容器１Ｖに
おいて、低温の熱媒体を流した熱交換器８により
凝縮熱を除去すること、および凝縮熱を暖房等に
利用してもよいことは第１図の従来例と同様であ
る。

上記したように、第１の物質１Ｖの大部分を液
相のまま第１の容器１Ｖに移送し、第２の物質２
Ｍに付着もしくは吸着しているもののみを蒸発さ
せて移送するので移送に要する時間は第１の物質
１Ｍを全て熱分解し蒸発させて移送する従来の化
学蓄熱装置に比較して少なくてすみ、さらに移送
に要する熱量も少なくてすむ。実験によれば第１
と第２の各々の容器の容積；80、気相移送管の
管径；100mmφ、その管長；２ｍ、液相移送管の
管径；10mmφ、その管長；２ｍの規模のもので、
時間；80％、熱量；30％の短縮もしくは節約が可
能であつた。

また、蓄熱した熱を所望の時間に取り出す場
合、バルブ５および１０を開くと第１の物質１Ｍ
の大部分は液相のまま液相移送管９を通つて第２
の容器２に移送され、一部は蒸発して気相移送管
６を通つて移送される。このため第１の物質１Ｍ
と第２の物質２Ｍとは第２の容器２Ｖ内で反応を
起して反応熱を発生し、これを熱交換器７によて
除去すれば反応熱が取り出せる。

すなわち蓄熱した熱を取り出す場合も、一部は
蒸発させて移送するにしても、第１の物質１Ｍの
大部分は液相で移送するので、前記蓄熱の場合と
同様に移送は短かい時間ですみ、このため蓄熱し
た熱を速やかに取り出すことができる。なお、第
２の容器２Ｖを加熱して第１の物質１Ｍを分解す
る場合、ヒータ１１を補助加熱手段として用いて
もよくまた単独で用いてもよいが、深夜電力を利
用すれば蓄熱を安価に行なうことができる。

また、第２の物質２Ｍに粒状物質を用いた場
合、従来の化学蓄熱装置では第２の物質２Ｍから
第２の容器２Ｖの外面までの熱抵抗が蓄しく大き
く、このため放熱速度は遅いものであつたが、本
実施例によれば第２の容器２Ｖの内部に液相の第
１の物質１Ｍが直接侵入し、発熱時に液相と気相
の混相流状態となり、このため内部抵抗が著しく
減少して放熱速度が大きくなる。

上記したように本実施例によれば、熱の取り出
しと蓄熱が、第１の物質を液相のまま大部分を移
送させるので、従来の化学蓄熱装置に比較して速
やかになるという効果が得られ、また第２の物質
に粒状物質を用いても内部熱抵抗の影響を受け
ず、このため第２の物質に液相の物質を用いたと
同等の放熱速度が得られる。

第３図は本発明の他の実施例で、液相移送管９
にポンプ１２を設け、さらに第２の容器２Ｖと第
１の容器１Ｖとを液相移送管１３で直接連結した
もので、前記液相移送管１３にはバルブ１４が設
けてある。

上記構成において、蓄熱の場合、バルブ１４を
閉じてバルブ５および１０を開き、第２の容器２
Ｖ内の液相の第１の物質１Ｍをポンプ１２によつ
て第１の容器１Ｖに移送後、バルブ１０を閉じる
ものである。その後部２の物質２Ｍに付着もしく
は吸着している第１の物質１Ｍを分解蒸発し、気
相移送管６を通して第１の容器１Ｖに移送する。
移送の終了後にバルブ５を閉じて蓄熱が完了する
ものである。

蓄熱した熱を取り出す場合、バルブ５および１
４を開くことにより第１の物質１Ｍの大部分は液
相移送管１４から直接に第２の容器２Ｖに移送さ
れる。第１の物質１Ｍの一部は第２図の実施例と
同様に蒸発し、気相移相管６を通つて第２の容器
２Ｖに移送される。なお、第１の物質１Ｍが第２
の物質２Ｍに広く分散し、反応を効果的に起すた
めに気相移送管１３の開口部を分岐し第２の容器
２Ｖの天井に多数個設けるのがよい。

上記したように本実施例においても、一部を分
解した移送するにしても、第１の物質の大部分を
液相のまま移送するので熱の取り出しと蓄熱が速
やかになり、さらに本実施例では、第２図の実施
例に比例して短かい液相移送管１３から直接移送
するので熱の取り出しが一層速やかになるいう効
果が得られる。

第４図は本発明のさらに他の実施例で、第１の
容器１Ｖに近い部分の液相移送管９にヒータ１５
を設けたもので、前記液相移送管９の開口部は第
１の容器１Ｖの天井部に設けられるので、バルブ
１０は必らずしも必要でない。

上記構成において、蓄熱の場合、バルブ１４を
閉じてバルブ１０を開き、ヒータ１５により液相
移送管９内の第１の物質１Ｍを加熱し、沸騰した
ときに発生する気泡のポンプ作用により第１の物
質１Ｍを第１の容器１Ｖに移送するものである。
その後バルブ１０を閉じ、熱交換器７に高温の熱
媒体を流し、第２の物質２Ｍに付着もしくは吸着
している第１の物質１Ｍを加熱分解し、気相を気
相移送管６を通して第１の容器１に移送するもの
である。

蓄熱した熱を取り出す場合は前記第３図の実施
例と同様である。

上記したように本実施例によれば、第３図の実
施例で得られる効果に加え、機械的可動部の少な
い化学蓄熱装置が得られるという効果がある。

第５図から第７図は前記本発明の化学蓄熱装置
を応用した給湯装置もしくは温風装置の例であ
る。

第５図は給湯装置の例で、タンク１６は仕切板
１７によつて２つに分割され、上部空間には水１
８とともに第１の容器１Ｖが、また下部空間には
第２の容器２Ｖが設けられ、容器は前記第２図の
蓄熱装置のように連結されている。熱交換器１９
の管の一端は水１８に開放され、他端はタンク１
６外にあつてバルブ２０が設けられている。また
仕切板１７の上部空間にはバルブ２１を有する水
補給用管２２が設けられている。

上記構成において、蓄熱は第２図の化学蓄熱装
置と同様にして行なわれるが、第１の容器１Ｖに
おいて第１の物質１Ｍが液化する際に発生する凝
縮熱が水１８を予備加熱する。温水は、バルブ５
および１０を開いて第２の容器２Ｖで反応熱を発
生させ、その後水１８を熱交換器１９に通過させ
ることによつて得られる。

第６図は給湯装置の他の例で、温度の異なる二
種類の温水が得られるもので、熱交換器１９の管
の一端を水源に連結し、また、水１８の水面近く
に別個の温水取り出し用管２３およびバルブ２４
を設けたものである。

上記構成において、熱交換器１９を通過した水
は第２の容器２Ｖ内の反応熱を受けて高温の温水
となり、また水１８も蓄熱時において第１の容器
１Ｖからの凝縮熱を受けて低温の温水となつてい
るので、結局、二種類の温度の異なる温水を得る
ことができる。

第７図は温風装置の例である。

図において外囲器２５内には前記第２図の化学
蓄熱装置が収納され、、第１の容器１Ｖの周囲に
は蓄熱材２６（水、塩化マグネシウム６水塩等の
無機含水塩、、マグネシヤなど）を充填した蓄熱
容器２７が設けられている。第２の容器２Ｖの近
傍にフアン２８および蓄熱容器２７の近傍にはフ
アン２８′が設けられている。

上記構成において、液相移送管９と気相移送管
６とから第１の物質１Ｍを容器１Ｖに移送し、気
相移送管６を通つた気相の第１の物質１Ｍの凝縮
熱を蓄熱材２６に蓄熱する。温風暖房時には第１
の物質１Ｍを第２の容器２Ｖに移送し、前記第２
の容器２Ｖ内に発生する反応熱と蓄熱材２６の熱
とをフアン２８およびフアン２８′により外囲器
２５の外に送つて温風を得るもので、、フアン２
８とフアン２８′の運転時間帯は別にし、各々単
独に運転すれば温度の異なる温風を発生すること
ができる。

なお、第７図の温風装置において蓄熱は第１の
容器１Ｖの周囲に設けた蓄熱容器２７で行なつて
いるが、第８図に示す如く気相移送管６を蛇行さ
せてパイプ状の第１の容器１Ｖを作り、この第１
の容器１Ｖの外に設けた多数の蓄熱容器２７に蓄
熱してもよい。このようにすれば伝熱面積の増加
によつて温風を一層効率よく得ることができる。

上記したように、本温風装置によれば、小さな
蓄熱装置に大量の熱を蓄熱し所望の時間帯に速や
かに温風を得ることができるという効果がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、第１の
物質を移送するために、第１と第２の容器の間に
気相移送管を設けるとともに第１の容器と第２の
容器の下端部に液相移送管を備えたことによつて
第１の物質の大部分を液相のままで移送させるこ
とが可能になり、このため熱の取り出しが速やか
であり、また蓄熱も同様に迅速に行なうことが可
能な蓄熱装置が得られる。

また、付随効果として、第２の物質に粒状物質
を用いた場合でも、第１の容器に液相の物質が直
接侵入し、混相流状態となるので内部熱抵抗の影
響を受けず、このため第２の物質に液相の物質を
用いたと同等の放熱速度の大きい化学蓄熱装置が
得られるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の化学蓄熱装置の説明図、第２図
から第４図は本発明の化学蓄熱装置の実施例の説
明図で、第２図は第２の容器にヒータを設けて第
１の物質を液相のまま移送することが可能な装置
の説明図、第３図は液相移送管にポンプを設けて
同様に移送することが可能な実施例の説明図、第
４図は液相移送管ヒータを設けて同様に移送する
ことが可能な実施例の説明図、第５図は本発明の
化学蓄熱装置を応用した温水装置の説明図、第６
図はさらに他の温水装置の説明図、第７図は同様
に本発明の化学蓄熱装置を応用した温風装置の説
明図、第８図は第７図の温風装置における蓄熱容
器部分の他の実施例の説明図である。 １Ｍ…第１の物質、１Ｖ…第１の容器、２Ｍ…
第２の物質、２Ｖ…第２の物質、５，１０，１
４，２０，２１，２４…バルブ、６…気相移送
管、７，８，１９…熱交換器、９，１３…液相移
送管、１１，１５…ヒータ、１２…ポンプ、１６
…タンク、１７…仕切板、２２…水補給用管、２
３…温水取り出し用管、２５…外囲器、２６…蓄
熱材、２７…蓄熱容器、２８，２８′…フアン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の物質と第２の物質とを反応させて熱を
   取り出し、該反応により生起した物質に熱を加え
   ることによつて上記第１の物質と第２の物質とに
   分解させて蓄熱させ、上記放熱と蓄熱とを交互に
   行わせるものにおいて、上記第１の物質を収納す
   る第１第１の容器と上記第２の物質の収納する第
   ２の容器とがあつて、第１の物質を気相の状態で
   第１と第２の容器に移送するバルブを有する気相
   移送管を設け、また第１の容器と第２の容器の下
   端部とを液相の状態で移送するバルブを有する液
   相移送管によつて結合したことを特徴とする化学
   蓄熱装置。 ２ 液相移送管に第２容器から第１容器へ液体を
   移送する液送移相手段を備えたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の化学蓄熱装置。 ３ 第１の容器を第２の容器より高位置に位置さ
   せたことを特徴とする第１項及び第２項の化学蓄
   熱装置。 ４ 液相移送手段として第２の容器にヒータを備
   えたことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
   の化学蓄熱装置。 ５ 液相移送手段として液相移送管にポンプを備
   えたことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
   の化学蓄熱装置。 ６ 液相移送手段として液相移送管にヒータを備
   えたことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
   の化学蓄熱装置。 ７ 第１の容器をタンク内の水中に設けた特許請
   求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載の化
   学蓄熱装置。 ８ 第１の容器を蓄熱容器内の蓄熱材中に設けた
   特許請求範囲第１項から第４項のずれかに記載の
   化学蓄熱装置。