JPS61205758A - 化学蓄熱装置 - Google Patents

化学蓄熱装置

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JPS61205758A
JPS61205758A JP4576785A JP4576785A JPS61205758A JP S61205758 A JPS61205758 A JP S61205758A JP 4576785 A JP4576785 A JP 4576785A JP 4576785 A JP4576785 A JP 4576785A JP S61205758 A JPS61205758 A JP S61205758A
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JP
Japan
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heat
heat storage
substance
reactor
evaporator
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Pending
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JP4576785A
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English (en)
Inventor
大竹 英治
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Japan Steel Works Ltd
Original Assignee
Japan Steel Works Ltd
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Publication date
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、工場排熱、焼却炉排熱、太陽熱等の回収利用
を図って、該熱量を化学反応に用いた蓄熱、いわゆる化
学蓄熱に供せられる化学蓄熱装置に関する。
化学蓄熱には、物質の可逆的熱吸収反応が利用される。
すなわち、物質Aと物質Bとをある低温レベルで反応さ
せると物質Cを生成すると共に熱量qを発生しく発熱反
応)、ある温度しくルで物質Cが熱量qを吸熱すると共
に物質人と物質Bとに分解(吸熱反応)する。
本発明は、このような化学反応における吸熱反応に工場
排熱、焼却炉排熱、太陽熱等から得られる熱量を供給し
て化学蓄熱しておき、発熱反応で発生する熱量を利用す
るものであり、また化学反応系としては固体−気体系に
適用される。この場合、物質A(以下蓄熱物質と称す)
および物質C(以下化合物質と称す)は固体とし、物質
B(以下作動物質と称す)は温度によって気体(蒸気)
から液体に相変化し得る物質とする。
化学蓄熱は、物質単位重量当夛の蓄熱量が大きく、常温
での長時間の貯蔵が可能であり、また物質の選定によっ
て低温度レベルでの熱回収が可能であって冷暖房用など
ヘヒートポンプとして適用できる等の特長を有している
しかし、化学蓄熱は、化学反応に伴う熱の利用であり、
熱の授受を効率的に行い、反応速度と反応率を高めるこ
とが必要であり、そのためには吸熱反応において化合物
質Cに効率良く熱を供給し、かつ作動物質Bを速やかに
取9除き、発熱反応においては、蓄熱物質入と作動物質
Bとの接触を良好にし、かつ発生熱を効率よく奪うこと
である。
(従来の技術) 固体−気体系の反応に適用された化学蓄熱装置の従来例
を第4図に基づbて説明する。化学蓄熱装置は、反応器
11、凝縮器2および蒸発器3とからなる。凝縮器2お
よび蒸発器3は、それぞれノ々ルゾv2、バルブV3を
介して蒸気配管4にて反応器11に接続されている。
反応器11内には熱媒体の出入口12’a 、 12’
bおよび多数のフィン12’cを有する熱交換パイプ1
2’を設け、かつ上部空間を残して化合物質Ct−内蔵
させである。凝縮器2には熱交換パイプ2aを、また蒸
発器3には熱交換パイプ3a金それぞれ設け、かつ凝縮
器2と蒸発器3とは連結管5で連結されている。6は真
空ポンプである。
先ず、真空ポンプ6にて装置内を真空引きする。
そして、蓄熱時には、外部よ勺熱交換パイプ12′に高
温の熱媒体を供給すれば、化合物質Cは固体の蓄熱物質
Aと気体の作動物質Bとに分解する。
この際に、バルブV、を開、ノ々ルブv3を閉とすれば
、気体の作動物質Bは蒸気配管4tl−経て凝縮器2に
至る。熱交換パイプ2aに低温の熱媒体を外部より供給
して作動物質Bf、液化させて連結管5を経て蒸発器3
内に収容して貯溜する。
次いで、熱利用時には、・々ルブV、を閉、ノ々ルブv
3′f:開とすれば、蒸発器3内で気化した作動物質B
が蒸気配管4を経て反応器11に至り、蓄熱物質Aと発
熱反応を生じて化合物質Cとなる。この際に熱交換パイ
プ12’に熱媒体を流して発生熱を外部に取り出して温
水や暖房用に利用する。また、蒸発器3の熱交換パイプ
3aに熱媒体を流して作動物質Bの気化に伴う吸熱反応
を利用して、熱媒体を低温とし、冷却水や冷房用として
外部に供給する。
第5図に、反応器の従来の他の構造例を示す。
反応器21内に設けられた熱交換器は多段プレート式熱
交換器22であり、熱媒体出入口22aまたは22bよ
り供給される熱媒体は、連結管22eで連結された多段
の各プレート体22dを順次に経て熱媒体出入口22b
iたは22mより排出される。各プレート体22d間に
は化合物質Cを充填しである。4は図外の凝縮器および
蒸発器と連絡する蒸気配管である。
かかる構造の反応器21においても第4図に基づいて説
明した従来例と同様に用いられる。
(発明が解決しようとする問題点) 反応器11においては、蓄熱物質A1または化合物質(
1)るいは混合体の充填層の厚さが厚いために、発熱反
応時における気体の作動物質Bの該層内への拡散および
吸熱反応時に気化した作動物質Bの該層外への拡散に時
間を狭し、化学反応が効果的に行なわれなく、また蓄熱
物質入の嵩高に伴う自重によって圧密化を生じ、気体の
作動物質Bの拡散性が低下し、更には蓄熱物質入の熱膨
張、伸縮による微粉化に伴う損耗を生じ易くなる。また
蓄熱物質Aは一般に熱伝導性が悪いので、熱交換パイプ
の伝熱面積を増大させて伝達熱量の増大を図ってフィン
を増加すれば、気体の作動物質Bの拡散を妨げる結果と
なる。
また、反応器21にあっては、蓄熱物質入または化合物
質Cの充填層の厚さを薄くすることによって、伝熱面積
が増大されるが、気体の作動物質    Bが、プレー
ト体22dの中央部付近の蓄熱物質入へと拡散し、また
は中央部付近の化合物質Cから両側空間へ拡散するのに
抵抗が大きく、拡散速度ひいては化学反応速度が遅くな
る。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、化学蓄熱装置において、蓄熱物質またけ化合
物質への熱伝達の改善と作動物質の拡散速度の迅速化を
図るべくなされたものであり、その構成は次の通りであ
る。
連結管にて連結された凝縮器と蒸発器とを、それぞれ/
Jルブを介して蒸気配管にて反応器に接続した化学蓄熱
装置において、熱交換、eイブに直交して間隔を置いて
交互にかつ多段に固定された伝熱プレートと金属製のス
クリーンとを有し、スクリーンと隣接する一方の伝熱プ
レートとの間に蓄熱物質を充填し、他方の伝熱プレート
との間の空間を気化した作動物質が通過する蒸気通路と
した反応器を用いた化学蓄熱装置である。
(作 用) 本発明になる化学蓄熱装置は、上記のように構成されて
いるので、蓄熱物質の層は比較的薄く形成されている。
蒸発器と反応器とを接続する蒸気配管のノ々ルブを開放
して蒸発器内に貯溜されている作動物質を気化させると
、気化した作動物質は蒸気配管を経て反応器に至り、蒸
気通路を抵抗なく通過してスクリーンの通孔より比較的
薄い蓄熱物質の層内へ容易に拡散する。蓄熱物質の層内
へ拡散した作動物質は、発熱反応を生じて蓄熱物質と作
用して化合物質を生成する。この際の発生熱は、伝熱プ
レートおよび金属製のスクリーンを経て熱交換パイプ内
の熱媒体を加熱する。
また、熱交換ノにイブに高温の熱媒体を供給すれば、化
合物質の層は、伝熱プレートおよび金属製のスクリーン
にて上下から効果的に加熱され、化合物質の吸熱反応に
て作動物質が気化して分離し、スクリーンの通孔および
蒸気通路を経て、開放状態のノ々ルブから凝縮器に至り
、ここで液化され、連絡管を経て蒸発器に至って貯溜さ
れる。
上記のようにして、蓄熱物質と作動物質との発熱反応に
よって生じる熱を熱媒体に伝えて外部に利用し、また作
動物質が蒸発器内で気化する際の気化潜熱によって熱媒
体を冷却させて冷水または冷房に利用できる。
(実施例) 本発明に係る化学蓄熱装置の一実施例を第1図、2図に
基づいて説明する。
1は反応器でおる。従来例と同様の凝縮器2と蒸発器3
とがそれぞれノ々ルゾv3、バルブV、を設けて蒸気配
管4にて反応器lに接続されている。
2a、3aはそれぞれ熱交換パイプ、5は凝縮器2と蒸
発器3とを接続する連結管であり、6は真空ポンプであ
る。
反応器1内には、熱媒体出入口12a、12bを有し、
ペンドコイル状に形成された熱交換・ぞイブ12を配置
しである。熱交換・ぞイブ12に直交させて伝熱グレー
ト7と金属製のパンチングプレートまたはメツシュ材よ
りなるスクリーン8とを交互に間隔を置いて多段に固定
しである。そして、スクリーン8と隣接する一方(下方
)の伝熱プレート7との間には蓄熱物質入または化合物
質Cが充填され、充填後にスクリーン8と該伝熱プレー
ト7との四周は着脱可能な蓋lOにて閉止される。
他方(上方)の伝熱プレート7との空間は気体の作動物
質Bの蒸気通路9となる。金属製のスクリーン8は、蓄
熱物質入が移動して層の厚さが変化するのを防止すると
共に蓄熱物質Aと熱交換パイプ12との間の熱伝達性を
向上させ、かつ気体の作動物質Bを通過させる役目を有
する。
なお、熱交換パイプ12oは、第3図に示すようにグリ
ッドコイル状に配置してもよい。
次に作用について説明する。
先ず、真空ポンプ6にて装置内を真空引きする。
そして、蓄熱時には、工場排熱、焼却炉排熱、太陽熱等
で加熱された高温の熱媒体を熱交換コイルの熱媒体出入
口12aまたは12bより供給して熱媒体出入口12b
または12aより排出すれば、化合物質Cは伝熱プレー
ト7およびスクリーン8にて上下から加熱されて速やか
に吸熱反応を生じ、作動物質Bを気化・分離する。気化
した作動物質Bは、スクリーン80通孔よシさしたる抵
抗なく蒸気通路9に放出され、蒸気配管4を経て開放状
態のバルブV、を経て凝縮器2に至る。ここで熱交換パ
イプ2aに低温の熱媒体を供給して気体の作動物質Bを
液化させる。液化した作動物質Bは連結管5を経て蒸発
器3に貯溜される。かくして化合物質Cによる吸熱反応
が終了すれば、高温の熱媒体の熱交換コイル12への供
給を停止し、ノ々ルゾV、を閉とする。
熱利用時には、ノ々ルブv3を開とすれば、蒸発器3内
の作動物質Bは、気化して蒸気配管4を経て反応器1に
至り、各蒸気通路9よシスクリーン8の通孔を経て均等
に蓄熱物質Aの層内へと拡散し、   ゛蓄熱物質Aと
発熱反応を生じて化合物質Cに合成される。この際に、
熱交換パイプ12に熱媒体を供給すれば、伝熱プレート
7およびスクリーン8からの熱伝導によって加熱された
熱交換・ぞイブ12から熱媒体に伝熱されて、温水また
は暖房として利用できる。また、この際には蒸発器3内
の液状の作動物質Bは気化熱を奪われて温度が低下する
ので、熱交換、eイブ3&に熱媒体を供給すれば低温と
なり、冷水または冷房として利用できる。
実験の結果、上記の発熱反応と吸熱反応との各各につい
て反応率90%以上を30分間以内で達成させるために
は、蓄熱物質入の粒径をl sn程度とし、充填層の厚
さを3 mm程度以下とすることが好ましいことが知ら
れた。
(発明の効果) 以上の説明によって理解されるように、本発明によれば
下記の効果が得られる。
(イ)比較的薄い層の蓄熱物質を伝熱プレートおよびス
クリーンによって加熱することによって、加熱の速度を
向上させて熱効率を高めることができた。
(ロ)蓄熱物質をスクリーンで区画して蒸気通路を設け
たことによって、作動物質の拡散を抵抗なく迅速に行な
えるようになった。
e−1以上の結果、発熱反応および吸熱反応のそれぞれ
について反応率90%以上を短時間で達成できるように
なった。
に)蓄熱物質の自重による圧密化が防止され、微粉化に
よる損耗を減少できた。
以上によって、実用的な化学蓄熱装置を提供できた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る化学蓄熱装置の配置図、第2図
は、要部断面図、第3図は反応器の他の構造例を示す概
略図、第4図は、従来の化学蓄熱装置の配置図、第5図
は、従来の反応器の他の構造例を示す概略図である。 1:反応器、2:凝縮器、2al熱交換パイプ、3:蒸
発器、aai熱交換ノイゾ、4:蒸気配管、5;連結管
、6:真空ポンプ、7:伝熱プレート、8:(金属製の
)スクリーン、9:蒸棗通路、12:熱交換パイプ、A
:蓄熱物質、B:作動物質、C′:化合物質。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、連絡管にて連結された凝縮器と蒸発器とを、それぞ
    れバルブを介して蒸気配管にて反応器に接続した化学蓄
    熱装置において、熱交換パイプに直交して間隔を置いて
    交互にかつ多段に固定された伝熱プレートと金属製のス
    クリーンとを有し、スクリーンと隣接する一方の伝熱プ
    レートとの間に蓄熱物質を充填し、他方の伝熱プレート
    との間の空間を気化した作動物質が通過する蒸気通路と
    した反応器を用いたことを特徴とする化学蓄熱装置。
JP4576785A 1985-03-09 1985-03-09 化学蓄熱装置 Pending JPS61205758A (ja)

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JP4576785A JPS61205758A (ja) 1985-03-09 1985-03-09 化学蓄熱装置

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JP (1) JPS61205758A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04143558A (ja) * 1990-10-02 1992-05-18 Daikin Ind Ltd 吸着熱交換器
JP2014070831A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Toyota Central R&D Labs Inc 給湯装置
JP2014199166A (ja) * 2013-03-29 2014-10-23 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

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JP2014070831A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Toyota Central R&D Labs Inc 給湯装置
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