JPH1089799A - 温・冷熱生成ケミカルヒートポンプ - Google Patents
温・冷熱生成ケミカルヒートポンプInfo
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- JPH1089799A JPH1089799A JP24236196A JP24236196A JPH1089799A JP H1089799 A JPH1089799 A JP H1089799A JP 24236196 A JP24236196 A JP 24236196A JP 24236196 A JP24236196 A JP 24236196A JP H1089799 A JPH1089799 A JP H1089799A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 温・冷熱を反応器及び蒸発・凝縮器外部に出
力することができるＣａＯ／Ｃａ（ＯＨ）2系の温・冷
熱生成ケミカルヒートポンプを提供するものである。 【解決手段】 ＣａＯを充填した反応器１と水を蒸発又
は凝縮させる蒸発・凝縮器２がジョイントバルブ３を有
するパイプ４で連結されたＣａＯ／Ｃａ（ＯＨ）2系ケ
ミカルヒートポンプにおいて、反応器１内に充填された
ＣａＯと蒸発・凝縮器２で蒸発したＨ2Ｏが水和反応す
る際に発生する温熱と蒸発・凝縮器２内のＨ2Ｏが蒸発
する際に発生する冷熱とを外部へ連続的に取り出す熱交
換器９，１３を反応器１及び蒸発・凝縮器２内にそれぞ
れ設ける。
力することができるＣａＯ／Ｃａ（ＯＨ）2系の温・冷
熱生成ケミカルヒートポンプを提供するものである。 【解決手段】 ＣａＯを充填した反応器１と水を蒸発又
は凝縮させる蒸発・凝縮器２がジョイントバルブ３を有
するパイプ４で連結されたＣａＯ／Ｃａ（ＯＨ）2系ケ
ミカルヒートポンプにおいて、反応器１内に充填された
ＣａＯと蒸発・凝縮器２で蒸発したＨ2Ｏが水和反応す
る際に発生する温熱と蒸発・凝縮器２内のＨ2Ｏが蒸発
する際に発生する冷熱とを外部へ連続的に取り出す熱交
換器９，１３を反応器１及び蒸発・凝縮器２内にそれぞ
れ設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣａＯとＨ2Ｏが
反応する際に発生する温熱を給湯又は暖房用に利用する
とともに、冷熱を冷凍又は冷房に利用することができる
ＣａＯ／Ｃａ（ＯＨ）2系の温・冷熱生成ケミカルヒー
トポンプに関する。
反応する際に発生する温熱を給湯又は暖房用に利用する
とともに、冷熱を冷凍又は冷房に利用することができる
ＣａＯ／Ｃａ（ＯＨ）2系の温・冷熱生成ケミカルヒー
トポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】図６はＣａＯ／Ｃａ（ＯＨ）2系のケミ
カルヒートポンプの概念図で、ケミカルヒートポンプ
は、反応器、蒸発・凝縮器と両者を結ぶパイプにより構
成され、反応器には蓄熱材としてＣａＯが充填され、蒸
発・凝縮器には反応器内のＣａＯと反応するに見合う量
のＨ2Ｏが充填され、真空に保たれている。
カルヒートポンプの概念図で、ケミカルヒートポンプ
は、反応器、蒸発・凝縮器と両者を結ぶパイプにより構
成され、反応器には蓄熱材としてＣａＯが充填され、蒸
発・凝縮器には反応器内のＣａＯと反応するに見合う量
のＨ2Ｏが充填され、真空に保たれている。
【０００３】放熱過程では、バルブを開けると、圧力差
により蒸発・凝縮器中の水からＨ2Ｏガスが蒸発し、蒸
発したＨ2Ｏガスがパイプを通って反応器へ移動し、反
応器中のＣａＯと水和反応し、Ｃａ（ＯＨ）2が形成さ
れ、高温熱が生成し、蒸発・凝縮器には蒸発潜熱により
冷熱が生成する。
により蒸発・凝縮器中の水からＨ2Ｏガスが蒸発し、蒸
発したＨ2Ｏガスがパイプを通って反応器へ移動し、反
応器中のＣａＯと水和反応し、Ｃａ（ＯＨ）2が形成さ
れ、高温熱が生成し、蒸発・凝縮器には蒸発潜熱により
冷熱が生成する。
【０００４】次に、蓄熱過程は、反応器に熱を加える
と、放熱過程でＣａＯとＨ2Ｏとが反応して生成したＣ
ａ（ＯＨ）2が脱水されてＣａＯが再生するとともに、
発生したＨ2Ｏガスは、ダクトを通って蒸発・凝縮器へ
移動し凝縮され、凝縮熱により、水となって溜まり、再
び温・冷熱生成前の状態に戻る。
と、放熱過程でＣａＯとＨ2Ｏとが反応して生成したＣ
ａ（ＯＨ）2が脱水されてＣａＯが再生するとともに、
発生したＨ2Ｏガスは、ダクトを通って蒸発・凝縮器へ
移動し凝縮され、凝縮熱により、水となって溜まり、再
び温・冷熱生成前の状態に戻る。
【０００５】以上のように、ＣａＯ／Ｃａ（ＯＨ）2系
のケミカルヒートポンプは、Ｃａ（ＯＨ）2をＣａＯと
Ｈ2Ｏとに戻す反応と、ＣａＯとＨ2ＯとによりＣａ（Ｏ
Ｈ）2を生成する水和反応との可逆反応を利用するもの
である。
のケミカルヒートポンプは、Ｃａ（ＯＨ）2をＣａＯと
Ｈ2Ｏとに戻す反応と、ＣａＯとＨ2ＯとによりＣａ（Ｏ
Ｈ）2を生成する水和反応との可逆反応を利用するもの
である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のＣａＯ／Ｃａ
（ＯＨ）2系のケミカルヒートポンプにおいては、Ｃａ
ＯとＨ2Ｏが反応する際の温・冷熱の生成については、
これまで反応器及び蒸発・凝縮器内部で確認されてきた
が、反応器及び蒸発・凝縮器内部から外部へ温・冷熱を
取り出すことのできるシステムがなく、ＣａＯとＨ2Ｏ
が一定速度で反応を続け、さらに、一定温度の温・冷熱
を外部出力することは困難であった。
（ＯＨ）2系のケミカルヒートポンプにおいては、Ｃａ
ＯとＨ2Ｏが反応する際の温・冷熱の生成については、
これまで反応器及び蒸発・凝縮器内部で確認されてきた
が、反応器及び蒸発・凝縮器内部から外部へ温・冷熱を
取り出すことのできるシステムがなく、ＣａＯとＨ2Ｏ
が一定速度で反応を続け、さらに、一定温度の温・冷熱
を外部出力することは困難であった。
【０００７】本発明は、温・冷熱を反応器及び蒸発・凝
縮器の外部に出力することができるＣａＯ／Ｃａ（Ｏ
Ｈ）2系の温・冷熱生成ケミカルヒートポンプを提供す
るものである。
縮器の外部に出力することができるＣａＯ／Ｃａ（Ｏ
Ｈ）2系の温・冷熱生成ケミカルヒートポンプを提供す
るものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＣａＯを充填
した反応器と水を蒸発又は凝縮させる蒸発・凝縮器がジ
ョイントバルブを有するパイプで連結されたＣａＯ／Ｃ
ａ（ＯＨ）2系ケミカルヒートポンプにおいて、反応器
内に充填されたＣａＯと蒸発・凝縮器で蒸発したＨ2Ｏ
が水和反応する際に発生する温熱と蒸発・凝縮器内のＨ
2Ｏが蒸発する際に発生する冷熱とを外部へ連続的に取
り出す熱交換器を反応器及び蒸発・凝縮器内にそれぞれ
設けたことを特徴とする。
した反応器と水を蒸発又は凝縮させる蒸発・凝縮器がジ
ョイントバルブを有するパイプで連結されたＣａＯ／Ｃ
ａ（ＯＨ）2系ケミカルヒートポンプにおいて、反応器
内に充填されたＣａＯと蒸発・凝縮器で蒸発したＨ2Ｏ
が水和反応する際に発生する温熱と蒸発・凝縮器内のＨ
2Ｏが蒸発する際に発生する冷熱とを外部へ連続的に取
り出す熱交換器を反応器及び蒸発・凝縮器内にそれぞれ
設けたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】図ｌは、本発明の温・冷熱生成ケ
ミカルヒートポンプの１実施例の概略図で、図２は反応
器内のコイル状の熱交換パイプ及び蓄熱用ヒーターを有
する熱交換パイプの配置を示す横断面図である。
ミカルヒートポンプの１実施例の概略図で、図２は反応
器内のコイル状の熱交換パイプ及び蓄熱用ヒーターを有
する熱交換パイプの配置を示す横断面図である。
【００１０】ケミカルヒートポンプは、ＣａＯが充填さ
れた上部の円柱型ステンレス製反応器１と、水を蒸発又
は凝縮するための下部の円柱型ステンレス製蒸発・凝縮
器２とがジョイントバルブ３を有するパイプ４で連結さ
れた縦型密閉系のケミカルヒートポンプである。また、
反応器１と蒸発・凝縮器２とは運転初期に系内を真空に
するため、真空ポンプ５に接続されている。
れた上部の円柱型ステンレス製反応器１と、水を蒸発又
は凝縮するための下部の円柱型ステンレス製蒸発・凝縮
器２とがジョイントバルブ３を有するパイプ４で連結さ
れた縦型密閉系のケミカルヒートポンプである。また、
反応器１と蒸発・凝縮器２とは運転初期に系内を真空に
するため、真空ポンプ５に接続されている。
【００１１】なお、反応器１と蒸発・凝縮器２とはグラ
スウール等の断熱材６により断熱されている。
スウール等の断熱材６により断熱されている。
【００１２】反応器１内にはコイル状に巻かれた熱交換
パイプ７、及び蓄熱用ヒーター８を有する熱交換パイプ
９が同心円状に設置され（図２参照）、制御弁１０と循
環ポンプ１１を介して暖房機などの熱利用機器１２に連
結され、循環ループを構成しており、制御弁１０と循環
ポンプ１１により流量を制御し、循環する媒体の温度を
調節する。
パイプ７、及び蓄熱用ヒーター８を有する熱交換パイプ
９が同心円状に設置され（図２参照）、制御弁１０と循
環ポンプ１１を介して暖房機などの熱利用機器１２に連
結され、循環ループを構成しており、制御弁１０と循環
ポンプ１１により流量を制御し、循環する媒体の温度を
調節する。
【００１３】図３は蒸発・凝縮器内のコイル状の熱交換
パイプの１実施例の概略図で、図３−（ａ）は熱交換パ
イプの正面図、図３−（ｂ）は平面図である。蒸発・凝
縮器２内には反応媒体である水が充填され、熱交換パイ
プ１３が設置され、制御弁１４と循環ポンプ１５を介し
て冷房機などの熱利用機器１６に連結され、循環ループ
を構成しており、制御弁１４と循環ポンプ１５を制御す
ることにより、循環する媒体の温度を制御する。
パイプの１実施例の概略図で、図３−（ａ）は熱交換パ
イプの正面図、図３−（ｂ）は平面図である。蒸発・凝
縮器２内には反応媒体である水が充填され、熱交換パイ
プ１３が設置され、制御弁１４と循環ポンプ１５を介し
て冷房機などの熱利用機器１６に連結され、循環ループ
を構成しており、制御弁１４と循環ポンプ１５を制御す
ることにより、循環する媒体の温度を制御する。
【００１４】反応器に充填するＣａＯとしては、例え
ば、粒径が０．７〜１．０ｍｍの広島産寒水石（ＣａＣ
Ｏ3）をマッフル炉で５時間焼成して得られたＣａＯ粒
子を用いたが、ＣａＯはこれに限られることなく、各種
のＣａＯを利用することができる。
ば、粒径が０．７〜１．０ｍｍの広島産寒水石（ＣａＣ
Ｏ3）をマッフル炉で５時間焼成して得られたＣａＯ粒
子を用いたが、ＣａＯはこれに限られることなく、各種
のＣａＯを利用することができる。
【００１５】温・冷熱生成ケミカルヒートポンプは、反
応器１と蒸発・凝縮器２とをつなぐバルブ３の開放によ
り、圧力差によって蒸発・凝縮器２内の水が蒸発し、蒸
発したＨ2Ｏがパイプ４を通って反応器１へと移動す
る。この際、反応器１内では、ＣａＯの水和反応が起こ
り発熱し、温熱が生成され、一方、蒸発・凝縮器２で
は、水の蒸発潜熱により冷熱が生成される。
応器１と蒸発・凝縮器２とをつなぐバルブ３の開放によ
り、圧力差によって蒸発・凝縮器２内の水が蒸発し、蒸
発したＨ2Ｏがパイプ４を通って反応器１へと移動す
る。この際、反応器１内では、ＣａＯの水和反応が起こ
り発熱し、温熱が生成され、一方、蒸発・凝縮器２で
は、水の蒸発潜熱により冷熱が生成される。
【００１６】生成された温熱は、熱交換パイプ７によっ
て回収され、外部に取り出され、制御弁１０と循環ポン
プ１１により媒体の流量を制御して温度調節しながら、
熱利用機器１２に利用され、一方生成された冷熱は、熱
交換パイプ１３によって回収され、外部に取り出され、
制御弁１４と循環ポンプ１５により媒体の流量を制御し
て温度調節しながら、熱利用機器１６に利用される。
て回収され、外部に取り出され、制御弁１０と循環ポン
プ１１により媒体の流量を制御して温度調節しながら、
熱利用機器１２に利用され、一方生成された冷熱は、熱
交換パイプ１３によって回収され、外部に取り出され、
制御弁１４と循環ポンプ１５により媒体の流量を制御し
て温度調節しながら、熱利用機器１６に利用される。
【００１７】蓄熱過程においては反応器１に設置された
熱交換パイプ９の蓄熱用ヒーター８によりＣａ（ＯＨ）
2に熱を与え、脱水反応を行う。このとき発生した水は
蒸発・凝縮器２へ移動し、蒸発・凝縮器内の熱交換パイ
プ１３により凝縮熱が奪われることにより凝縮する。
熱交換パイプ９の蓄熱用ヒーター８によりＣａ（ＯＨ）
2に熱を与え、脱水反応を行う。このとき発生した水は
蒸発・凝縮器２へ移動し、蒸発・凝縮器内の熱交換パイ
プ１３により凝縮熱が奪われることにより凝縮する。
【００１８】本装置における放熱実験結果の一例を図４
及び図５に示す。
及び図５に示す。
【００１９】この場合、反応器に粒子サイズ７１０〜１
０００μｍのＣａＯ粒子３．ｌｋｇ、蒸発・凝縮器に水
２．０リットルがそれぞれ充填され、実験開始前、反応
器は３００Ｋ、蒸発・凝縮器は２９０Ｋの定常状態に保
たれている。
０００μｍのＣａＯ粒子３．ｌｋｇ、蒸発・凝縮器に水
２．０リットルがそれぞれ充填され、実験開始前、反応
器は３００Ｋ、蒸発・凝縮器は２９０Ｋの定常状態に保
たれている。
【００２０】図４は総括反応率及び生成熱量の経時変化
を示すグラフで、図４において、実線は水和反応率Ｘt
及び総合生成熱量Ｑt、一点鎖線は生成中温熱量ＱM、二
点鎖線は生成冷熱量ＱLをそれぞれ示している。急激な
初期反応の後、約１００分後からは反応速度が小さくな
っていることがわかる。
を示すグラフで、図４において、実線は水和反応率Ｘt
及び総合生成熱量Ｑt、一点鎖線は生成中温熱量ＱM、二
点鎖線は生成冷熱量ＱLをそれぞれ示している。急激な
初期反応の後、約１００分後からは反応速度が小さくな
っていることがわかる。
【００２１】６００分後での到達反応率は約６０％であ
り、生成熱量は約５０００ｋＪとなっている。
り、生成熱量は約５０００ｋＪとなっている。
【００２２】図５は本発明の温・冷熱生成ケミカルヒー
トポンプの蒸発・凝縮器内水温ＴEV、熱交換パイプの入
口温度Ｔinlet及び出口温度Ｔoutletを示すグラフで、
熱交換媒体として水を使用し、流量は制御弁及び循環ポ
ンプにて平均流量３１ｍｌ／ｍｉｎとした。図５よりＴ
EVは初期に急激に低下し、開始後２５分で２７５Ｋに達
していることが確認される。熱回収は２５分後から開始
した。この場合熱交換媒体は約Ｔinlet＝２９０ＫがＴ
outlet＝２８．０Ｋとなり回収されている。
トポンプの蒸発・凝縮器内水温ＴEV、熱交換パイプの入
口温度Ｔinlet及び出口温度Ｔoutletを示すグラフで、
熱交換媒体として水を使用し、流量は制御弁及び循環ポ
ンプにて平均流量３１ｍｌ／ｍｉｎとした。図５よりＴ
EVは初期に急激に低下し、開始後２５分で２７５Ｋに達
していることが確認される。熱回収は２５分後から開始
した。この場合熱交換媒体は約Ｔinlet＝２９０ＫがＴ
outlet＝２８．０Ｋとなり回収されている。
【００２３】このように本装置は、温熱源だけでなく、
冷熱源としても十分使用可能な低温熱が回収できること
がわかる。
冷熱源としても十分使用可能な低温熱が回収できること
がわかる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、ＣａＯ／Ｃａ（ＯＨ）
2系のケミカルヒートポンプにおいて、ＣａＯとＨ2Ｏと
が反応する際に発生する温熱及び冷熱を反応器及び蒸発
・凝縮器内部から外部へ取り出すことができ、さらに取
り出す場合、ＣａＯとＨ2Ｏが一定速度で反応が続けら
れ、一定温度の温冷熱を同時に外部へ連続的に出力する
ことができ、また、温熱は給湯または暖房用に利用で
き、冷熱は冷凍または冷房に利用できる。
2系のケミカルヒートポンプにおいて、ＣａＯとＨ2Ｏと
が反応する際に発生する温熱及び冷熱を反応器及び蒸発
・凝縮器内部から外部へ取り出すことができ、さらに取
り出す場合、ＣａＯとＨ2Ｏが一定速度で反応が続けら
れ、一定温度の温冷熱を同時に外部へ連続的に出力する
ことができ、また、温熱は給湯または暖房用に利用で
き、冷熱は冷凍または冷房に利用できる。
【図１】 本発明の温・冷熱生成ケミカルヒートポンプ
の１実施例の概略図である。
の１実施例の概略図である。
【図２】 反応器内のコイル状の熱交換パイプ、及び蓄
熱用ヒーターを有する熱交換パイプの配置を示す横断面
図ある。
熱用ヒーターを有する熱交換パイプの配置を示す横断面
図ある。
【図３】 蒸発・凝縮器内のコイル状の熱交換パイプの
１実施例の概略図で、図３−（ａ）は熱交換パイプの正
面図、図３−（ｂ）は平面図である。
１実施例の概略図で、図３−（ａ）は熱交換パイプの正
面図、図３−（ｂ）は平面図である。
【図４】 本発明の温・冷熱生成ケミカルヒートポンプ
の放熱時の総括反応率及び生成熱量の経時変化を示すグ
ラフである。
の放熱時の総括反応率及び生成熱量の経時変化を示すグ
ラフである。
【図５】 本発明の温・冷熱生成ケミカルヒートポンプ
の蒸発・凝縮器内水温及び熱交換パイプの出入口温度の
経時変化を示すグラフである。
の蒸発・凝縮器内水温及び熱交換パイプの出入口温度の
経時変化を示すグラフである。
【図６】温・冷熱生成ケミカルヒートポンプの概念図で
ある。
ある。
１ 反応器 ２ 蒸発・凝縮器 ３ ジョイントバルブ ４ パイプ ５ 真空ポンプ ６ 断熱材 ７ 熱交換パイプ ８ 蓄熱用ヒーター ９ 熱交換パイプ １０ 制御弁 １１ 循環ポンプ １２ 熱利用機器 １３ 熱交換パイプ １４ 制御弁 １５ 循環ポンプ １６ 熱利用機器
Claims (1)
- 【請求項１】 ＣａＯを充填した反応器と水を蒸発又は
凝縮させる蒸発・凝縮器がジョイントバルブを有するパ
イプで連結されたＣａＯ／Ｃａ（ＯＨ）2系ケミカルヒ
ートポンプにおいて、反応器内に充填されたＣａＯと蒸
発・凝縮器で蒸発したＨ2Ｏが水和反応する際に発生す
る温熱と蒸発・凝縮器内のＨ2Ｏが蒸発する際に発生す
る冷熱とを外部へ連続的に取り出す熱交換器を反応器及
び蒸発・凝縮器内にそれぞれ設けたことを特徴とする温
・冷熱生成ケミカルヒートポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24236196A JP3870249B2 (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | 温・冷熱生成ケミカルヒートポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24236196A JP3870249B2 (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | 温・冷熱生成ケミカルヒートポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1089799A true JPH1089799A (ja) | 1998-04-10 |
| JP3870249B2 JP3870249B2 (ja) | 2007-01-17 |
Family
ID=17088046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24236196A Expired - Lifetime JP3870249B2 (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | 温・冷熱生成ケミカルヒートポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3870249B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006153433A (ja) * | 2004-10-26 | 2006-06-15 | Furukawa Co Ltd | 蓄熱装置 |
| JP2008025853A (ja) * | 2006-07-18 | 2008-02-07 | Chiba Univ | ケミカルヒ−トポンプコンテナ |
| JP2008111592A (ja) * | 2006-10-30 | 2008-05-15 | Chiba Univ | ケミカルヒートポンプ並びにこれを用いたハイブリッド冷凍システム及びハイブリッド冷凍車 |
| WO2010044427A1 (ja) * | 2008-10-16 | 2010-04-22 | Ohkawa Tokio | 過熱水蒸気生成装置、発電船及び接続ロボット |
| JP2010169297A (ja) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | Toyota Central R&D Labs Inc | 化学蓄熱装置 |
| JP2013113552A (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-10 | Toyota Central R&D Labs Inc | 化学蓄熱装置 |
| WO2015079770A1 (ja) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 株式会社村田製作所 | 蓄熱デバイス |
| JP2015197233A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-09 | 三機工業株式会社 | 化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム |
-
1996
- 1996-09-12 JP JP24236196A patent/JP3870249B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (13)
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| KR101056856B1 (ko) | 2008-10-16 | 2011-08-12 | 도키오 오카와 | 과열 수증기 생성장치, 발전선 및 접속 로봇 |
| JPWO2010044427A1 (ja) * | 2008-10-16 | 2012-03-15 | 時夫 大川 | 過熱水蒸気生成装置、発電船及び接続ロボット |
| US8647416B2 (en) | 2008-10-16 | 2014-02-11 | Tokio Ohkawa | Superheated steam generator, electric power generating ship, and connection robot |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3870249B2 (ja) | 2007-01-17 |
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