JPS61110886A - 化学蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は物質の化学的反応熱を利用した化学蓄熱装置に
関する。

〔発明の背景〕

第１図は従来の化学蓄熱装置の構成図を示したもので、
例えば特開昭５７−１６７９７号に、その詳細な自答が
記載されている。反応物質７（例えば酸化カルシウムＣ
ａＯ＋酸化マグネシウムＭｇＯ。

塩化カルシウム２水塩ｃａｃｔ２・２　Ｈ２０＋ゼオラ
イト４Ａ、ゼオライ）５Ａ等）が収納されている第１谷
６１と、被反応物質８（例えば水Ｈ２０ｖメタノールＣ
Ｈ３０Ｈ等）が収納されている第２容器２は、パルプ４
ｆｔ有する蒸気移動管３によって図示のごとく連結され
ている。反応物質７中には熱交換器５、被反応物質８中
には熱交換器６が設けである。

パルプ４を開くと、第２容器２内の被反応物質８の一部
は気化し、蒸気圧差によって蒸気移動管３を通つそ、第
１容器ｌ内の反応物質７部に到達し、ここで両者は反応
して熱を発生する０たとえばＣａＯとＨ２Ｏが反応して
Ｃａ（ＯＨ）ｚになる場合には１６　ｋｃａ）ｔ／、、
０１の熱を発生し、ゼオライト４ＡにＩ（２０が吸着さ
れる場合には１５　ｋＣａ’／ｍｏｔの熱が生ずるっこ
の熱は熱交換器５内を流れる熱媒体に伝わシ、暖房や給
湯に用いられる。このようにして反応熱ｔ−取シ出した
後、再び反応物質７を元に戻して再使用する（例えばＣ
ａ　（ＯＨ）　２→ＣａＯに戻す）には、第１容器１の
外部より反応物質７ｔ−加熱するか、あるいは熱交換器
５内に熱媒体を流して加熱する。このような熱としては
工場排熱、焼却場の熱、深夜成力による熱が用いられる
。これによシ分解した被吸着物質８は、蒸気移動管３を
通って第２容器２部に到達し液化する。再生が終了した
ら、パルプ４ｔ−閉じ、熱を必要とするまで反応が起ら
ないようにしておく。

このように従来の化学蓄装置においては、以下に述べる
ような欠点がある。これは第２図に示すように、反応物
質７が粒状であるため、熱交換器５と反応物質７との熱
的な接触が良くなく、特に反応熱を取り出して熱交換器
５に伝える際、熱抵抗が大きいので、短時間に多量の熱
を取り出せないことである。このため給湯や暖房には不
都合をきたしていた。

〔発明の目的」 本発明の目的は、上述した従来の化学蓄熱装置の欠点を
改良し、反応物質と熱交換器との間の熱抵抗を著しく小
さくし、給湯・暖房時の速熱性を高めることにある。

〔発明の概要〕

本発明の要点は、新たに熱媒体を収納した第３容器を設
け、反応物質と熱交換器間に、熱交換する必要のある時
のみ熱媒体を第３容器より導入し、もって熱抵抗を大幅
に減少させ、速熱性を著しく高めることを特徴としてい
る。

〔発明の実施例〕　　、 第３図は本発明の構成図である。第１容器１の近辺に第
３容器１２を設け、パルプ１１を有する連絡管１０によ
って、第３容器１２と第１容器１を図示のごとく連結し
である。パルプ４を開いて、第２容器２内の被反応物ｊ
ｔ８を気化させ、蒸気移動管３を通して第１容器１内に
導入し、反応物質７と反応させると発熱が始まる。所定
量の被反応物質８ｔ−第１容ａｌ内に導入したならば、
パルプ４を閉じ、その後バルブ１１を開く。この時には
、すでに第３容器１２に設けであるヒータ１３により、
熱媒体１４が加熱されていて、第３容器１２内の内圧が
高まっている。このため熱媒体１４は、連絡管１０を通
って第１容器１内に侵入する。この時の様子を第４図に
示す。所定量の熱媒体１４を第１容器１内に導入した後
パルプ１１を閉じる。

熱媒体１４は反応物質７で発生する熱を受けて那騰し始
める。この時の第１容器内の拡大図ヲ第５図に示す。１
４′は沸騰により発生した気泡である。発生した蒸気は
蒸気圧差によって上部に設けである熱交換器５部に向っ
て移動し、そこで凝縮熱を放出して液化する。この凝縮
熱は、熱交換器５を介して、内部に流入する熱媒体（た
とえば水）に伝わシ、給湯や暖房に利用される。−万態
交換器５の表面にて凝縮した凝縮液は動によシ下部へ落
下し、再び同じサイクルをくり返す。このように熱媒体
１４の沸騰−ａｍ現象を利用するので、反応物質７から
熱交換器５までの熱伝達率は著しく高まシ、従来に対し
て熱抵抗は１／１０〜１／１００と小さくなる。このた
め給湯、暖房時の速熱性が著しく高まる。このようにし
て熱の取り出しが終ったなら、第１答器１内の熱媒体１
４を第３容器１２内へ戻す。この方法としては、ヒータ
１３の入力を停止し、第３容器１２ｔ−冷却する。冷却
すると第３容器１２内の蒸気圧は低下し、パルプ１１を
開けば、５ｇ１容器１内の熱媒体１４は自づと第３容器
１２Ｖ：Ｊへ流入する。熱媒体１４が第１容器１から第
３容器１２へ流入し終ったらパルプ１１を閉じる。セし
てさらに第１容器１内に残舗する熱媒体１４の蒸気を第
３容器１２へ戻すには、第３容器１２と蒸気移動管３ま
たは第１容器１との間に、真空ポンプ２０．パルプ２１
を有する真空パイプ１９ｆ！：設けるのが良い。パルプ
２１ｔ−開いて、真空ポンプ２０を駆動すれば、第１容
器１内の熱媒体１４の蒸気は第３容器１２内へ戻される
。

真空ポンプ２０は圧縮器であっても良い。また真空ポン
プ２０と圧縮器（図示せず）の両方を併用すると、なお
いっそうの効果がある。この時には、真空ポンプ２０と
第３容器１２間に、新たに圧縮器を入れるのが良い。こ
のようにして、第１容器１内の真空度を向上しておくと
、被反応物質８の蒸気を、蒸気移動管３ｔ−通して、第
１容器１から第２容器２へ、あるいは第２容器２から第
１容器１へ移動させるのが極めて容易となる。反応物質
７中に設けである熱交換器９は、反応物質７中に入り込
んでいる被反応物質８を加熱分解して再生する時に使う
ものであり、熱交換器９内には高温度に加熱された熱媒
体が流される。

第６図は変形例である。これは第３容器１２を第１容器
１より上部に設け、重力を利用して第３容器１２内の熱
媒体１４を、連絡ｆｌ　ｏ６通して第１容器１内へ導入
するようにしたものであるっこの動作を円滑に行うため
に、第３容器１２と蒸気移動管３または第１容器１との
間に、パルプ１６を有する均圧管１５を設けである。パ
ルプ１６を開放すると上述の動作が円滑に進行する０第
３容器１２内に設けである熱交換器１３′は、第１容器
１内の熱媒体１４を第３容器１２内に集めるのに用いる
ものである。この時には、パルプ１６ｆ：閉じ、熱交換
器１３′内に冷水を流す。第４図にて述べたように、第
１容器１内の真空度を高めるには、真空パイプ１９．Ｘ
空ポ／プ２０゜パルプ２１を均圧管１５と並列に設ける
のが艮へ第７図は他の実施例である。これは第２答器２
内の被反応物質８を重力によって第１容器ｌ内へ液状の
まま導入する必要のある時に用いるものである。このた
め＄２容器２を第１容器１よりも高位置に配置し、それ
らをパルプ１８を有する液戻し管１７によって連結しで
ある。パルプ１８　、−’ルプ４ｔ−ｄけば、第２容器
２内の被反応物質８は重力によって、連絡管１７′に通
って＠１容器１内へ侵入する。このような方法は今まで
の方法に対して反応物質７と被反応物質８との反応を速
める時に用いる。この際熱効率を高めるために、次のよ
うな操作を行うのが得策である０このためには、まず被
反応物′１！ｔ８よシ熱媒体１４の比重量が大きく、ま
た比熱の小さいものを選ぶ必要がある。たとえば被反応
物質８が水（比重量１．０　ｔ／ａｆｔ　、比熱１・０
°ａ１７ｙ”Ｃ）の時、熱媒体１４としてはフロン（比
重量１．５９／ｃｒｄ　　、比熱０．３　Ｃａ’７９Ｇ
）を用いると良い。被反応物質８を液戻し管１７ｔ−通
して第１容器１内へ多量に送シ込み、反応物質７が完全
に被反応物質８の液面下になるまで入れると、被反応物
質８の顕熱に多くのエネルギが消費され余シ高温度のエ
ネルギを得ることができない。特に反応物質７が粒状の
時には、反応物質７間に余剰の被反応物質８が存在し、
高温度のエネルギは取得され難い。被反応物質８の量は
、反応に最小限の量であれば良いので、第７図に示すよ
うに、まずパルプ１８．パルプ４ｔ−開いて、必要量の
被反応物質８を第１答器１の下部に送り、その後ノ（ル
プ１８．バルブ４は閉める。その後パルプ１１゜パルプ
１６ｔ−開くと、第３容器１２から第１容器１へ熱媒体
１４が流れ込む。このようにすると第１容器１内におい
ては、熱媒体１４の上に被反応物質８が浮かぶ。この被
反応物質８は下部からの熱媒体１２の侵入によって、徐
々に上部に押し上げられ、第１容器１内の反応物質７の
下部から順次上部に向って反応が速やかに進み発熱する
。熱媒体１４の比熱は被反応物質８のそれより小さいの
で第１容器１内では高温度が得られるｄこのような働き
に用いられる熱媒体１４の性質としては、上述した熱的
性質の他、被反応物質８と混合し雌く、また反応物質７
と反応し罐いことが必要である。なおこの実施例におい
て、第４図に示した真空ポンプ、パルプ、真空パイプを
設ければ、いっそう効果が高まる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば反応物質と熱交換
器間の熱抵抗が著しく小さくなり、給湯・暖房時の速熱
性が著しく向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の化学蓄熱装置の構成図、第２図は第１図
の第１容器内の熱交換器周りの拡大図、第３図、第４図
は本発明の化学着熱装置の構成と動作を説明する図、第
５図は第４図の第１容器内の拡大図、第６図は変形例、
第７図、第８図は他の実施例である。 １は第１容器、２は第２容器、３は蒸気移動管、４はバ
ルブ、５．６は熱交換器、７は反応物質、８は被反応物
質、９は熱交換器、１０は連絡管、１１はパルプ、１２
は第３容器、１３はヒータ、１３′は熱交換器、１４は
熱媒体、１５は均圧管、１６はパルプ、１７は液戻し管
、１８はバルブ、１９は真空パイプ、２０は真空ポンプ
、２１はバオ）図 才３図 第５圀

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、反応物質を収納する第１容器と、被反応物質を収納
   する第２容器とを、バルブを有する蒸気移動管によつて
   連結してなる化学蓄熱装置において熱媒体を収納する第
   ３容器を、バルブを有する連絡管によつて第１容器に連
   結し、第３容器あるいは前記連絡管部に熱媒体輸送手段
   を設けた化学蓄熱装置。 ２、前記熱媒体輸送手段として、熱媒体中にヒータまた
   は熱交換器を設けるか、あるいは連絡管部にポンプを設
   けるか、あるいは第１容器より第３容器を高位置に配置
   、かつバルブ付き均圧管を第３容器と第１容器または蒸
   気移動管との間に配設した特許請求範囲第一項の化学蓄
   熱装置。 ３、第１容器より第２容器を高位置に配置し、バルブを
   設けた液戻し管により、第１容器と第２容器とを連結し
   た特許請求範囲第一項又は第二項の化学蓄熱装置。 ４、第３容器と蒸気移動管あるいは第１容器とを真空ポ
   ンプとバルブを有する真空パイプによつて連結した特許
   請求範囲第二項又は第三項の化学蓄熱装置。 ５、熱媒体として、被反応物質より比重量が大きく、か
   つ比熱が小さく、また被反応物質と混合し難く、また反
   応物質を反応し難い物質を用いることを特徴とした特許
   請求範囲第一項から第四項いずれか一項記載の化学蓄熱
   装置。