JPS62218792A - 化学蓄熱装置およびその使用方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、化学蓄熱装置およびその使用方法に係り、特
に深夜電力時間帯の安価な電力を有効利用するのに好適
な化学蓄熱装置およびその使用方法に関するものである
。

〔従来の技術〕

まず、従来の化学蓄熱システムについて、第７図を参照
して説明する。

第７図は、従来の化学蓄熱装置の基本構成を示す構成図
である。

第７図に示すように、第１容器１内には反応材３が収納
され、第２容器２内には被反応材４が収納されていて、
これら第１容器１と第２容器２とは開閉弁８を具備した
連結管７によって連通されている。第１容器１の反応材
部には第１熱交換器５、第２容器２の被反応材部には第
２熱交換器６がそれぞれ挿設されている。

反応材３は、例えばゼオライト、石灰などとすれば、被
反応材４は、水、アルコールなどである。

第１容器１に設けた第１熱交換器５内に、例えば産業廃
熱等を導入し１反応材３（ゼオライＩ−。

石灰など）を加熱再生し、このとき発生した被反応材４
の蒸気を連結管７を通して第２容器２内に導入し、ここ
で凝縮させ、水、アルコールなど被反応材４となる。

高温度の熱を得て暖房、給湯を行いたいときには、開閉
弁８を開して被反応材４を蒸発させ、連結管８を通して
第１容器１内の反応材３部に導入して発熱を行わせる。

この反応熱を第１熱交換器５を介して取出して使用する
。

なお、第２熱交換器６内には、被反応材４の蒸発を行わ
せる程度の比較的低温度の熱を与えておく。

このような化学蓄熱装置の先行技術としては、例えば、
特開昭５３−８９０４４号公報、特開昭５７−１６７９
７号公報、特開昭５８−１４５８８７号公報、特開昭５
９−１２９３６１号公報などに記載された技術が知られ
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の化学蓄熱装置では、高温度の熱を得たいときに発
熱反応を起させるため、深夜電力など限られた時間帯に
熱エネルギを使用できるようになっていなかった。

また、反応材が反応速度の遅い物質である場合は、使用
直前の発熱反応操作では有効に高温度の熱を取り出すこ
とができないという問題があった。

一方、加熱再生時に発生する被反応材蒸気の凝縮熱を有
効に活用できるようになっていなかった。

本発明は、これら従来技術の問題点を解決するためにな
されたもので、深夜電力時間帯の安価な電力を有効に利
用でき、反応速度の遅い反応材の使用を可能にし、反応
材の加熱再生時に発生する被反応材蒸気の凝縮熱を有効
番コ利用しうる化学蓄熱装置およびその使用方法の提供
を、その目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

前述の問題点を解決するために、第１の発明に係る化学
蓄熱装置の構成は、反応材を収納した第１容器と、被反
応材を収納した第２容器とを、開閉弁を具備した連結管
で連通し、前記第１容器の反応材部に第１熱交換器と第
１加熱体とを設け。

前記第２容器の被反応材部に第２熱交換器と第２加熱体
とを設け、前記各容器と別置の第３容器を設けて流体を
収容し、前記第１容器における発熱反応時の反応熱の一
部を前記第１熱交換器を介して前記第３容器の流体に伝
える配管系と、反応材の加熱再生にともなって発生する
被反応材蒸気の前記第２容器内における凝縮熱を前記第
２熱交換器を介して前記第３容器の流体に伝える配管系
とを設けたものである。

また、第２の発明に係る化学蓄熱装置の使用方法は、反
応材を収納した第１容器と、被反応材を収納した第２容
器とを、開閉弁を具備した連結管で連通し、前記第１容
器の反応材部に第１熱交換器と第１加熱体とを設け、前
記第２容器の被反応材部に第２熱交換器と第２加熱体と
を設け、前記各容器と別置の第３容器を設けて流体を収
容してなる化学蓄熱装置を用い、深夜電力時間帯に、前
記第１加熱体により反応材の加熱再生を行い、このとき
発生する被反応材の蒸気が前記第２容器内で液化する凝
縮熱を、第２熱交換器に接続する配管を介して前記、第
３容器内の流体に吸収させたのち深夜電力時間帯に、前
記第２加熱体により被反応材を加熱して、被反応材の蒸
気を前記第１容器の反応材部に導入して両者を反応させ
、発生した高温度の反応熱を前記第１容器の反応材部に
保存するようにした方法である。

〔作用〕

反応材の加熱再生時に発生する被反応材蒸気の凝縮熱は
、第２容器内の百２熱交換器を介して別置の第３容器内
の流体に伝へ、また、反応材の発熱反応時に発生する反
応熱の一部は、第１容器内の第１熱交換器を介して第３
容器内の流体に伝えて、有効利用しながら発熱反応を円
滑に行なわせ、反応によって発生した高温度の熱を第１
容器を断熱することによって高温度のまま日中まで保存
する。

これらの操作をすべて深夜電力時間帯に行なっておくこ
とにより、反応速度の遅い反応材の使用をも可能にして
いる。

〔実施例〕

以下、本発明の各実施例を第１図ないし第６図を参照し
て説明する。

まず、第１図は、本発明の一実施例に係る化学蓄熱装置
の構成図、第２図は、第１図の装置を用いる反応の時刻
と温度との関係を示す線図、第３図は、第２図に対応し
て時刻と入力との関係を示す線図である。第１図中、第
７図と同一符号のものは、従来の装置と同等部分を示し
ている。

第１図に示すように１反応材３を収納した第１容器１と
、被反応材４を収納した第２容器２とは、開閉弁８を具
備した連結管７で連通している。

第１容器１の外面は断熱材１１で覆うように囲まれてお
り、その内部の反応材部には第１加熱体に係るヒータ９
が設けられている、第２容器２の外面も断熱材１２で覆
うように囲まれており、その内部の被反応材部には第２
加熱体に係るヒータ１０が設けられている。

第１容器１．第２容器２の各容器と別置されて第３容器
に係る流体槽２１が配設されており、この流体槽２１に
は流体２０（例えば水）が収容されている。

第２容器２内の被反応材部に挿設された第２熱交換器６
は、配管１８．１９に接続しており、これら配’１１８
．１９は流体槽２１内に開口している。すなわち、第２
熱交換器６は、配管１８゜１９を介して流体槽２１内の
流体２ｏと熱的に接続されている。また、第・、容器１
内の反応材部に挿設された第１熱交換器５は、配管２２
．２３に接続しており、これら配管２２．２３は、前記
配管１９．１８からそれぞれ分岐した配管である。

すなわち、第１熱交換器５は、配管１８．１９から分岐
した配管２３．２２を介して流体２０と熱的に接続され
ている。

配管１８には開゛閉弁１５、配管２２には開閉弁１６が
それぞれ具備され、配管１９にはポンプ１３が装備され
ている。

このような化学蓄熱装置の作用説明を兼ねて、深夜電力
を利用する本装置の使用方法を次に述べる。

第２図に示すように、深夜電力時間帯の２例えば２４時
から２時までの間を利用して、第１容器１内の反応材３
（例えばゼオライト、石灰など）を第１加熱体に係るヒ
ータ９によって加熱して再生を行う。このとき発生した
被反応材４（例えば水、アルコールなど）の蒸気を、連
結管７を通して第２容器２内へ導入し、ここで液化する
ときの凝縮熱を、第２熱交換器６を介して流体槽２１内
の流体２０（例えば水）に伝えて吸収させる。この場合
には、配管２２の開閉弁１６を閉じ、配管１８の開閉弁
１５を開き、ポンプ１３を駆動することによって、流体
２０を、配管１９．第２熱交換器６、配管１８の順に流
通させればよい。

この操作によって反応材３はその物質の再生温度Ｔｌに
加熱される（第２図参照）。再生が終了したならヒータ
９への入力を切る。第３図は第２図に対応して、時刻に
対する加熱体への入力を斜線を以て示したものである。

日中、高温度の熱を必要とした直後に反応材３と被反応
材４とを反応させてもよいが、安価な深夜電力時間帯の
電力を利用するのが得策である。

そこで、深夜電力時間帯の、例えば第２図に示す３時か
ら５時の間に、第２加熱体に係るヒータ１０に入力を与
え、第２容器２内の被反応材３を加熱してその蒸気を発
生させる。連結管７の開閉弁８を開くと、蒸気は連結、
’ｌ？７を通って第１容器１内の反応材部に到達し、こ
こで両者は反応してＴ１より高温度の温度Ｔ２となる（
第２図参照）。

第１容器１外面の断熱材１１の断熱性を良くしておけば
、反応材３は、日中までほぼ温度゛ｒ２のまま保存され
ている。

また、このような反応操作を円滑に行うためには、発熱
反応時において、反応材３部の熱の一部を除去すること
も必要である。この場合には、開閉弁１５を閉じて開閉
弁１６を開き、ポンプ１３を駆動して、流体２０を、配
管１９．配管２２゜第１熱交換器５、配管２３．配管１
８の順に流せば良い。流体２ｏに蓄熱された熱は、給湯
や風呂に利用する。

なお、２６は、流体（水）２０の量が不足してきたとき
の補給を行うためのものである。

本実施例によれば、次の効果がある。

１）深夜電力時間帯の安価な電力を有効に利用して反応
材の加熱再生、発熱反応を行うことができる。

２）反応速度の遅い反応材の使用が可能となる。

３）反応材の加熱再生時に発生する被反応材蒸気の凝縮
熱を流体槽内の流体に吸収させ給湯や風呂に有効利用で
きる。

次に、第４図は、本発明の他の実施例に係る化学蓄熱装
置の構成図である６図中、第１図と同一符号のものは、
先の実施例と同等部分であるから、その説明を省略する
。

第４図の実施例は、配管１８．１９を図示のように流体
槽２１内で閉じて熱交換器３０を形成し、熱交換器３０
内を流れる流体と流体槽２１内の流体２２とを別個に分
は間接熱交換を行うようにしたものである。

反応材３の発熱反応時の温度ＴＺが著しく高くなる場合
には、第１熱交換器５内へ流れる流体が水では沸騰を起
して不都合であるにのような場合に第４図の装置によれ
ば、流体槽２１内の流体２２とは独立に、第１熱交換器
５内へ流れる流体を選ぶことができる。

第４図の実施例によれば、先の第１図の実施例と同様の
効果が期待されるほか、反応材の発熱反応時の温度が著
しく高くなるものについても、効果的に所期の化学反応
を達成させることができ、蓄熱効果をあげることができ
る。

次に、第５図は、本発明のさらに他の実施例に係る化学
蓄熱装置の構成図である。図中、第１図と同一符号のも
のは、先の実施例と同等部分であるから、その説明を省
略する。

第５図の実施例は、配管１８．１９に対して、配管２２
．２３を独立にして流体槽２１内へ開口させたもので、
配管２３には新たにポンプ２７を設けている。２３ａは
、配管２３の吸込管部、２２ａは、配管２２の吐出管部
を示す。

このように構成すれば１反応材３の発熱反応時に、その
熱を第１熱交換器５を介して使用しているときに、被反
応材４の保有している熱を第２熱交換器６を介して使用
することができる。

次に１本発明のさらに他の実施例を第６図を参照して説
明する。

ここに第６図は１本発明のさらに他の実施例に係る化学
蓄熱装置の構成図であり、図中、第１図と同一符号のも
のは、第１図の実施例と同等部分であるから、その説明
を省略する。

第６図の実施例では、第２容器２の一部に蓄熱体２５を
設けるとともに、第２容器内の第２熱交換器部としては
、配管２２Ａの一部である熱交換部６Ａをもって、第１
図の第２熱交換器６に替わるものとしている。

配管２２Ａは、第１容器１内の第１熱交換器５に接続し
、第２容器２内の熱交換部６Ａ、蓄熱体２５内の配管２
４をその一部とし、流体槽２１内に吸入部を開口する配
管１９Ａに接続している。

また、配管２３Ａは、一端は第１熱交換器５に接続し、
他端は流体槽２１内に吐出部を開口する配管１８Ａに接
続している。配管１８Ａと配管１９Ａとの間には、開閉
弁１６Ａを具備した配管１４を新たに設けている。配管
１８Ａの吐出部には開閉弁１７を具備している。

第２容器２の一部に設ける蓄熱体２５は、顕熱形の蓄熱
材でもよいが１例えば塩化マグネシウム６水塩（ＭｇＣ
ｆｌｘ・６ＨｚＯ，融点１１７℃）のように潜熱蓄熱材
を用いる方が小形化できる。

第６図の実施例の化学蓄熱装置の作用効果および使用方
法のうち特記すべき事項を次に述べる６反応材３の加熱
再生時に発生する被反応材４の蒸気の凝縮熱は、第２容
器２に設けた蓄熱体に吸収させることができる。

また、反応材３の発熱反応時において１反応を円滑に行
わせるためには、開閉弁１５．１７を閉じ、開閉弁１６
Ａを開き、ポンプ１３を駆動して、内部の流体を配管２
３Ａ、第１熱交換器５、配管２２Ａ、熱交換部６Ａ、配
管２４の順に循環すれば、反応熱の一部は蓄熱体２５に
吸収され、反応が円滑に行われる。この場合、熱交換部
６Ａを介して反応熱の一部が被反応材４に伝わり、ヒー
タ１０への入力の一部を補償することもできる。

このようにして蓄熱された反応熱を、日中に流体槽２１
内の流体２０に伝えて使用するには、開閉弁１６Ａを閉
じ、開閉弁１５．１７を開き、ポンプ１３を逆回転させ
て、流体２０を配管１９Ａ、配管２４、熱交換部６Ａ、
配管２２Ａ、第１熱交換器５．配管２３Ａ、配管１８Ａ
の順に通せばよい。流体２０は、配管２４を通る間に蓄
熱体２５によって予熱され、さらに第１の熱交換器５を
通過する間に高温度になって流体槽２１内へ戻る。

第６図の実施例によれば、第１図の実施例と同様の効果
が期待されるほか、蓄熱体２５の存在により、深夜電力
時間帯に流体槽２１内の流体２０へ熱を与えて昇温しで
なくてもよい。すなわち、日中流体２０を使いたいとき
に昇温させればよく、流体槽２１からの熱損失を少なく
できるという効果がある。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発Ｓ、１によれば、深夜電力時間
帯の安価な電力を有効に利乙１でき、反応速度の遅い反
応材の使用を可能にし、反応材の加熱再生時に発生する
被反応材蒸気の凝縮熱を有効に利用しうる化学蓄熱装置
およびその使用方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る化学蓄熱装置の構成
図、第２図は、第１図の装置を用いる反応の時刻と温度
との関係を示す線図、第３図は、第２図に対応して時刻
と入力との関係を示す線図。 第４図は、本発明の他の実施例に係る化学蓄熱装置の構
成図、第５図および第６図は、いずれも本発明のさらに
他の実施例に係る化学蓄熱装置の構成図、第７図は、従
来の化学蓄熱装置の基本構成を示す構成図である。 １・・・第１容器、２・・・第２容器、３・・・反応材
、４・・・被反応材、５・・・第１熱交換器、６・・・
第２熱交換器、６Ａ・・・熱交換部、７・・・連結管、
９，１０・・・ヒータ。 １１．１２・・・断熱材、１８，１８Ａ、１９，１９Ａ
・・・配管、２０．２２・・・流体、２１・・・流体槽
、２２゜２２Ａ、２３，２３Ａ、２４・・・配管、２５
・・・蓄熱体。 肖〆

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、反応材を収納した第１容器と、被反応材を収納した
   第２容器とを、開閉弁を具備した連結管で連通し、前記
   第１容器の反応材部に第１熱交換器と第１加熱体とを設
   け、前記第２容器の被反応材部に第２熱交換器と第２加
   熱体とを設け、前記各容器と別置の第３容器を設けて流
   体を収容し、前記第１容器における発熱反応時の反応熱
   の一部を前記第１熱交換器を介して前記第３容器の流体
   に伝える配管系と、反応材の加熱再生にともなつて発生
   する被反応材蒸気の前記第２容器内における凝縮熱を前
   記第２熱交換器を介して前記第３容器の流体に伝える配
   管系とを設けたことを特徴とする化学蓄熱装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、第１容
   器および第２容器は、それぞれ容器外面を断熱材で囲つ
   たものである化学蓄熱装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、第２容
   器は、その容器の一部に蓄熱体を備え、反応材の加熱再
   生にともなつて発生する被反応材蒸気の凝縮熱を当該蓄
   熱体に吸収しうるように構成したものである化学蓄熱装
   置。 ４、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、第１容
   器の第１熱交換器と第２容器の第２熱交換器とを接続す
   る配管を設けたものである化学蓄熱装置。 ５、反応材を収納した第１容器と、被反応材を収納した
   第２容器とを、開閉弁を具備した連結管で連通し、前記
   第１容器の反応材部に第１熱交換器と第１加熱体とを設
   け、前記第２容器の被反応材部に第２熱交換器と第２加
   熱体とを設け、前記各容器と別置の第３容器を設けて流
   体を収容してなる化学蓄熱装置を用い、深夜電力時間帯
   に、前記第１加熱体により反応材の加熱再生を行い、こ
   のとき発生する被反応材の蒸気が前記第２容器内で液化
   する凝縮熱を、第２熱交換器に接続する配管を介して前
   記第３容器内の流体に吸収させたのち、深夜電力時間帯
   に、前記第２加熱体により被反応材を加熱して、被反応
   材の蒸気を前記第１容器の反応材部に導入して両者を反
   応させ、発生した高温度の反応熱を前記第１容器の反応
   材部に保存することを特徴とする化学蓄熱装置の使用方
   法。