WO2015114716A1 - 熱輸送システム - Google Patents

熱輸送システム Download PDF

Info

Publication number
WO2015114716A1
WO2015114716A1 PCT/JP2014/006298 JP2014006298W WO2015114716A1 WO 2015114716 A1 WO2015114716 A1 WO 2015114716A1 JP 2014006298 W JP2014006298 W JP 2014006298W WO 2015114716 A1 WO2015114716 A1 WO 2015114716A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat
reactor
fluid
transport system
heat transport
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/006298
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
小林　晋
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Publication of WO2015114716A1 publication Critical patent/WO2015114716A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/16—Materials undergoing chemical reactions when used
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/0011—Heating features
    • B01D1/0058—Use of waste energy from other processes or sources, e.g. combustion gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/16—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation using waste heat from other processes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K5/00—Plants characterised by use of means for storing steam in an alkali to increase steam pressure, e.g. of Honigmann or Koenemann type
    • F01K5/02—Plants characterised by use of means for storing steam in an alkali to increase steam pressure, e.g. of Honigmann or Koenemann type used in regenerative installation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • F25B15/02—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas
    • F25B15/06—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas the refrigerant being water vapour evaporated from a salt solution, e.g. lithium bromide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • F25B27/02—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using waste heat, e.g. from internal-combustion engines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y02A30/274—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine

Definitions

  • the present invention relates to a heat transport system.
  • the power generation technology using sunlight is roughly classified into photovoltaic power generation (PV) using semiconductor elements, solar thermal power generation (solar heat: Concentrating Solar Power) that generates power by driving a turbine or the like using solar heat, and so on. There is.
  • PV photovoltaic power generation
  • solar thermal power generation solar heat: Concentrating Solar Power
  • Patent Documents 1 and 2 disclose an overview of a solar thermal power generation system.
  • the problem to be solved by the present invention is to efficiently remove the exhaust heat generated by solar thermal power generation.
  • the exhaust heat generated by solar thermal power generation can be used effectively.
  • a heat transport system includes a circulation path of a forward fluid path and a return fluid path, and a forward fluid and a return fluid flowing through the path, and an end point of the forward fluid path is detected from the forward fluid by an endothermic reaction.
  • An end point of the return fluid path has a first reactor equipped with a catalyst that generates a forward fluid from the return fluid by an exothermic reaction, and the first reactor is the start point of the forward flow path,
  • the reactor has a heat exchange element for heat input from the outside, and the first reactor has a heat exchange element for heat output to the outside.
  • the heat input is power generation waste heat and the like, and by using the heat transport system, the heat input is pipelined to fresh water production, refrigeration air conditioning, and other places where heat is needed for industrial use, and is output and consumed. Make it possible.
  • the forward fluid is an organic hydride
  • the return fluid is an organic substance and hydrogen generated by decomposition of the organic hydride
  • the forward fluid is an organic hydride generated by hydrogenation of the organic substance.
  • a reaction system in which the aromatic compound is benzene and the organic hydride is cyclohexane, or a reaction system in which the aromatic compound is toluene and the organic hydride is methylcyclohexane can be exemplified.
  • the heat transport medium in the heat transport system can also serve as the working medium of the power generation system. That is, after expansion due to a chemical change caused by heat input is used for Rankine cycle, Brayton cycle, or other expansion machine drive, it can be transported to generate heat output to any place.
  • the present invention makes it possible to consume the exhaust heat from power generation by pipeline transportation to other places where heat is needed for industrial use, reduce power generation water in precious countries, and contribute to the spread of this power generation technology It is.
  • the power generation principle of solar thermal power generation is the same as that of thermal power generation.
  • a solar thermal power generation system is usually located in an inland area having a stable and high solar radiation amount, not in an unstable beach area of sunshine.
  • the cooling system is different between the solar thermal power generation system located in the inland area and the thermal power generation located in the beach area.
  • FIG. 1 shows a typical system configuration diagram of the thermal power generation system 1001.
  • a thermal power generation system 1001 shown in FIG. 1 is disposed on a beach in Middle Eastern countries.
  • An example of the thermal power generation system 1001 shown in FIG. 1 is a steam turbine (Rankine cycle) type thermal power plant using oil or the like.
  • the thermal power generation system 1001 includes a steam generator 100, a condenser 120, a water (steam) circulation path in which a water tank 130 is disposed, a turbine, and a generator 250. Furthermore, the thermal power generation system 1001 includes fuel such as oil, coal, natural gas, or nuclear fuel (uranium). High-temperature and high-pressure steam is generated in the steam generator 100 by the combustion energy of the fuel 110. The water vapor energy drives the turbine and is converted to electric power in a generator 250 connected to the turbine. The water vapor discharged from the turbine is condensed by the condenser 120, collected in the water tank 130, and reused for steam generation.
  • fuel such as oil, coal, natural gas, or nuclear fuel (uranium).
  • uranium nuclear fuel
  • the condenser 120 is a heat exchanger that condenses the steam generated by the steam generator and returns it to water (condensate).
  • the steam supplied to the turbine by this condensate is the steam pressure at the condensate temperature. It has the effect
  • This type of turbine is called a condensate turbine, and is the most common form of thermal power generation.
  • the thermal power generation system 1001 of FIG. 1 includes a flash device having a recovery device 301, an evaporator, and a demister 303 (a metal net or the like for removing mist).
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of the flash device 300.
  • a practical multi-stage flash apparatus is a multi-effect of this flash evaporator.
  • the flash device 300 is mainly composed of a recovery device 301 and an evaporator.
  • a demister 303 partitions the collector 301 and the evaporator for removing mist.
  • the seawater supplied to the recovery unit 301 is heated by condensing the seawater evaporated by the evaporator, further heated by the condenser 120, and supplied to the evaporator.
  • the flash evaporator is decompressed to a vacuum, and seawater flashes and evaporates in the evaporator at a temperature of 100 ° C. or less, and only the water vapor from which droplets have been removed by the demister flows into the collector 301 and condenses. .
  • This condensed water is fresh water containing no salt, and this fresh water is taken out from the collector and used.
  • concentrated seawater is discharged from the evaporation chamber. That is, the flash device produces fresh water (370) from seawater (360) by heat and discharges concentrated seawater (380).
  • This concentrated seawater (brine) may be used in the food industry or salt industry, but is usually discarded in the ocean.
  • the multi-stage flash evaporator is a multi-stage heat recovery type evaporator, and is an extremely efficient fresh water production apparatus with a water production efficiency of about 15.
  • the fresh water generation efficiency is a numerical value obtained by dividing the latent heat of vaporization of fresh water produced from the apparatus (626 KW / ton) by the amount of heat input to the apparatus, and the fresh water generation efficiency 15 is the latent heat of evaporation due to heat input of 1 KW. This means that fresh water equivalent to 15 KW can be produced.
  • the power generation output of this thermal power plant is 100 MW (100,000 kW), and the power generation efficiency is 33.33% (that is, the power generation output is 100 MW and the heat output is 200 MW for a fuel consumption of 300 MW).
  • Equation 1 is obtained.
  • Fig. 2 shows a typical system configuration diagram of a solar thermal power plant located inland.
  • the first point has no fuel 110, and instead has a collector 140 that is a solar heat collector, and the second point is that a cooling tower 350 is used in place of the flash unit 300 for cooling the condenser 120. It is.
  • this power generation system uses solar energy collected by the collector 140 instead of fuel combustion as a heat source for the steam generator 100.
  • a known collector such as a trough type, a linear Fresnel type, a tower type, or a dish type is used as the collector.
  • the cooling tower 350 is used for cooling the condenser 120, that is, for removing power generation waste heat. That is, in a power plant that is not located on the beach, the cooling is usually performed using fresh water and cooled by the latent heat of vaporization of water.
  • the power output of this solar thermal power plant is 100 MW (100,000 kW), and the power generation efficiency is 33.33% (that is, the power output is 100 MW, and the heat output is 200 MW).
  • the fresh water consumption is calculated, the following formula 2 is obtained.
  • Patent Document 2 discloses an idea that eliminates the need for cooling water by adopting a gas turbine system (Brayton cycle) instead of a steam turbine.
  • a gas turbine system Brayton cycle
  • it is necessary to stably generate high-temperature air of about 1000 ° C or higher from sunlight, which is a very difficult technology, and the location where this method can be applied in consideration of the amount of solar radiation and other factors.
  • the present disclosure has been made in view of the above problems, and the heat transport system according to one embodiment of the present disclosure is generated by the exothermic reaction, the first catalyst that generates the return fluid from the outgoing fluid, and the exothermic reaction.
  • a first reactor having a first heat exchanger that outputs the heat to the outside, a second catalyst that generates a forward fluid from the condensate by an endothermic reaction, and heat used for the endothermic reaction.
  • the second reactor having a second heat exchanger that is input from the outside, the first reactor and the second reactor are connected to each other, and the second reactor
  • the forward fluid path through which the forward fluid generated in the reactor flows is formed between the first reactor and the second reactor, and is generated in the first reactor.
  • the heat transport system having such a configuration inputs this heat generation in the second reactor at a heat generation site (for example, input of power generation waste heat in the desert), and generates a return fluid from the outgoing fluid by an endothermic catalytic reaction,
  • a heat generation site for example, input of power generation waste heat in the desert
  • an exothermic catalytic reaction which is a reverse reaction in a heat consuming area (for example, fresh water production at the beach).
  • heat is stored and transported in the form of substances, and this heat is released and consumed by reverse reaction, and is reused for heat transport. It can be used effectively for manufacturing and other purposes.
  • the difference from a cooling system using ordinary latent heat or sensible heat is that heat is received by a chemical reaction in the presence of the catalyst. There is no loss of heat to the first reactor and the second reactor, which is suitable for long-distance transportation.
  • the forward fluid includes an organic hydride
  • the return fluid includes an organic substance and hydrogen generated by decomposition of the organic hydride
  • the forward fluid is generated by hydrogenation of the organic substance.
  • the heat transport system according to one embodiment of the present disclosure is a heat transport system in which the organic substance is an aromatic compound, the aromatic compound is benzene, and the organic hydride is cyclohexane.
  • the aromatic compound is toluene
  • the organic hydride is methylcyclohexane
  • the hydrogen elimination reaction of cyclohexane and the hydrogenation reaction of benzene which is the reverse reaction thereof, have the heat of reaction shown in equations 3 and 4.
  • an expander is not limited to what is called a turbine, For example, a screw expander, a scroll expander, etc. may be sufficient.
  • the heat transport system includes a tank that stores the forward fluid in the middle of the forward fluid path.
  • the heat transport system includes a tank that stores the condensate in the middle of the condensate path.
  • the heat transport system includes a condenser and a gas-liquid separator that separate the condensate into a liquid phase condensate and a gas phase condensate in the middle of the condensate fluid path.
  • the heat transport system includes a condenser and a gas-liquid separator that separate the forward fluid into the liquid-phase forward fluid and the gas-phase forward fluid in the course of the forward fluid path.
  • both the return fluid supplied to the first reactor and the forward fluid supplied to the second reactor have an accurate amount of substance. Therefore, it is possible to control the amount of heat transfer according to the heat energy input to and output from the system.
  • the heat transport system includes a heat exchanger that exchanges heat between the return fluid discharged from the second reactor and the forward fluid supplied to the second reactor.
  • the heat transport system includes a heat exchanger that exchanges heat between the forward fluid discharged from the first reactor and the return fluid supplied to the first reactor.
  • the heat transport system has independent tanks for storing a liquid phase recovery fluid and a gas phase recovery fluid, and the liquid phase recovery fluid and the gas phase recovery fluid supplied from the independent tanks. It has a mixing part to mix.
  • the heat transport system recovers the gas-phase forward fluid after undergoing gas-liquid separation by returning it to any part of the return fluid path from the tank storing the gas-phase return fluid to the mixing unit. Has a line.
  • Equation 6 C 7 H 9 + 3H 2 ⁇ C 7 H 15 ⁇ H -204kJ / mol heating (180 ° C.) Therefore, according to such a configuration, hydrogen can be supplied in a large excess in the first reactor to enhance the reaction, and the excessively supplied hydrogen can be recovered from the recovery line and reused. Then, by increasing the reaction pressure, the pressure equilibrium reaction is shifted to the right to increase the conversion rate to the forward fluid that is the coolant, and the efficiency of the cooling system can be maintained over a long period of time.
  • the heat transport system according to an aspect of the present disclosure has an expander in the return fluid path.
  • the forward fluid when the forward fluid is methylcyclohexane and the return fluid is toluene and hydrogen, the return fluid discharged from the second reactor and the forward fluid supplied to the second reactor are heated.
  • a Rankine cycle power system having the following four strokes can be configured.
  • the first stroke is a steam generation stroke in which the outgoing fluid is vaporized by the return fluid.
  • the second stroke is a constant pressure heating stroke in which the forward fluid is heated and reacted, and a reverse fluid production stroke.
  • the third stroke is the adiabatic expansion stroke of the return fluid in the expander.
  • the fourth stroke is a condensation stroke in which the condensate is condensed by the forward fluid.
  • the heat transport system includes a compressor that is driven by the power recovered from the expander in the course of the forward fluid path.
  • the forward fluid when the forward fluid is methylcyclohexane and the return fluid is toluene and hydrogen, the return fluid discharged from the second reactor and the forward fluid supplied to the second reactor are heated.
  • a Brayton cycle power system having the following five strokes can be configured by such a configuration.
  • the first stroke is a vaporization stroke in which the forward fluid is vaporized by the return fluid.
  • the second stroke is a compression stroke in which the vaporized forward fluid is compressed by a compressor.
  • the third stroke is a heating stroke and a return fluid production stroke for heating the compressed outgoing fluid.
  • the fourth stroke is the adiabatic expansion stroke of the return fluid in the expander.
  • the fifth process is a heat recovery process in which the return fluid is cooled by the forward fluid.
  • the expander is at least a part of the second reactor, and includes a reaction unit that carries a reaction catalyst in the expander.
  • this chemical reaction is an expansion reaction system in which 4 moles of return fluid is generated from 1 mole of forward fluid. Therefore, with this configuration, this reaction can be carried out in an expander and discharged after being expanded by the chemical reaction, and the conversion rate and power recovery efficiency can be further improved.
  • the forward fluid when the forward fluid is methylcyclohexane and the return fluid is toluene and hydrogen, the return fluid discharged from the second reactor and the forward fluid supplied to the second reactor are heated.
  • a Rankine cycle power system having the following four strokes can be configured.
  • the first stroke is a steam generation stroke in which the outgoing fluid is vaporized by the return fluid.
  • the second stroke is a constant pressure heating stroke for heating the forward fluid.
  • the third stroke is the return fluid generation in the expander and the adiabatic expansion stroke of the return fluid.
  • the fourth stroke is a condensation stroke in which the condensate is condensed by the forward fluid.
  • the expander is at least a part of the second reactor and has a reaction part carrying a reaction catalyst in the expander, it is driven by the power recovered from the expander in the middle of the forward fluid path.
  • You may have a compressor.
  • the forward fluid when the forward fluid is methylcyclohexane and the return fluid is toluene and hydrogen, the return fluid discharged from the second reactor and the forward fluid supplied to the second reactor are heated.
  • a Brayton cycle power system having the following five strokes can be configured by such a configuration.
  • the first stroke is a vaporization stroke in which the forward fluid is vaporized by the return fluid.
  • the second stroke is a compression stroke in which the vaporized forward fluid is compressed by a compressor.
  • the third stroke is a heating stroke for heating the compressed outgoing fluid.
  • the fourth stroke is the return fluid generation in the expander and the adiabatic expansion stroke of the return fluid.
  • the fifth process is a heat recovery process in which the return fluid is cooled by the forward fluid.
  • the heat transport system may include an expander other than the above-described expander in the return fluid path and a heat exchanger for inputting heat from the outside to the return fluid path.
  • an expander other than the above-described expander in the return fluid path and a heat exchanger for inputting heat from the outside to the return fluid path.
  • a plurality of or more expanders and a heat exchanger for performing heat input from the outside may be provided in the return fluid path.
  • an expander may be provided in the forward fluid path, and a heat exchanger for inputting heat from the outside may be provided.
  • the forward fluid is methylcyclohexane and the return fluid is toluene and hydrogen
  • the boiling point of methylcyclohexane or toluene is around 100 degrees, and it is transported as a gas while heating so that it does not fall below this. I can do it.
  • This is most easily achieved by solar heating using a trough heat collecting system or the like using a pipeline as an example.
  • decompression and power recovery (power generation) using an expander in the path keeps the pipeline at an appropriate pressure, and at the same time, transports this power to auxiliary equipment (compressors, valves, control equipment, etc.) By using it for driving, it enables long-distance pipeline transportation while reducing external energy supply.
  • the expander may be directly driven by the forward fluid or the return fluid, or is different from the forward fluid or the return fluid by using heat supplied from the forward fluid or the return fluid. It may be an indirect form driven by a driving fluid.
  • At least part of the heat input to the second reactor is any one of power generation exhaust heat, industrial exhaust heat, and solar heat.
  • At least a part of the heat output from the first reactor is used for either fresh water production or refrigeration cycle driving.
  • the present disclosure has been made in consideration of cooling of solar thermal power generation and fresh water production by this, but essentially both heat input and heat output can be used for various purposes without being limited thereto.
  • the expander for constituting the heat transport system has a non-movable part and a movable part, and has a reaction part carrying a reaction catalyst on the non-movable part.
  • the expander most used in the power generation business is an axial flow turbine. With this configuration, it is possible to configure a turbine that performs an endothermic expansion reaction in the stationary blade and drives the moving blade with this expansion energy.
  • the heat transport system includes a compressor that is driven by power recovered from the expander.
  • the axial turbine and others described above can be made a gas turbine for the Brayton cycle by adding a compressor.
  • aromatic compound (Organic hydride and aromatic compounds) Hydrogenation of the aromatic compounds benzene, toluene, biphenyl, naphthalene, 1-methylnaphthalene and 2-ethylnaphthalene yields cyclohexane, methylcyclohexane, bicyclohexyl, decalin, 1-methyldecalin and 2-ethyldecalin, respectively. It is done.
  • an organic compound having a C ⁇ C double bond (including C ⁇ N) that is converted to a C—C single bond by adding hydrogen is referred to as an “aromatic compound”.
  • aromatic compound also includes organic compounds having C ⁇ C triple bonds that are converted to C ⁇ C double bonds or C—C single bonds by the addition of hydrogen.
  • aromatic compound for example, benzene
  • hydrogen can be stored in the form of a hydride (for example, cyclohexane).
  • a hydride for example, cyclohexane
  • 2-propanol is obtained. It is therefore possible to store hydrogen in the form of 2-propanol using acetone.
  • hydrides (cyclohexane, 2-propanol, etc.) obtained by hydrogenation of benzene, acetone and the like as exemplified above are referred to as organic hydrides.
  • examples of the aromatic compound are benzene or acetone.
  • FIG. 3 shows a basic configuration of the heat transport system 400 according to the first embodiment.
  • the heat transport system 400 shown in FIG. 3 includes a first reactor 421, a second reactor 461, an outward fluid path, and a return fluid path.
  • the first reactor 421 and the second reactor 461 are connected by two paths, the forward fluid path and the backward fluid path.
  • the forward fluid path and the return fluid path constitute a circulation path.
  • the cooling medium flows through a circulation path composed of a forward fluid path and a return fluid path.
  • the direction of the flow of supplying the cooling medium from the first reactor 421 to the second reactor 461 is also referred to as the forward (positive) direction, and the second reaction
  • the flow direction in which the cooling medium is removed from the first reactor 421 from the vessel 461 is also referred to as a backward (reverse) direction.
  • the forward fluid path is a path from the first reactor 421 to the second reactor 461.
  • the forward fluid path is a path from the first reactor 421 to the second reactor 461 through the forward fluid tank 430.
  • the forward fluid path includes a first forward fluid path 410 from the first reactor 421 to the forward fluid tank 430 and a third forward fluid path 440 from the forward fluid tank 430 to the second reactor 461. Is done.
  • route means the path
  • the forward fluid as a cooling medium flows in the forward direction from the first reactor 421 to the second reactor 461. That is, the medium output from the first reactor 421 flows to the second reactor 461 through the forward fluid path.
  • An example of the forward fluid is methylcyclohexane, cyclohexane or the like.
  • the return fluid path is a path from the first reactor 421 to the second reactor 461.
  • the return fluid path is a path from the second reactor 461 to the first reactor 421.
  • the return fluid path is also referred to as a first return fluid path 450.
  • route means the path
  • the return fluid which is a cooling medium, flows in the return direction from the second reactor 461 to the first reactor 421. That is, the medium output from the second reactor 461 flows to the first reactor 421 through the return fluid path.
  • An example of the return fluid is a mixed fluid of toluene and hydrogen.
  • Another example of the return fluid is a cooling medium used to remove the generated heat.
  • the return fluid path has a predetermined length or more.
  • the return fluid path may be made of a material having a high thermal conductivity so that heat is released to the outside in the forward fluid path.
  • the forward fluid path and the return fluid path are composed of a sealed tube for the medium to flow.
  • An example of the material constituting the forward fluid path and the backward fluid path is a general-purpose metal such as SUS316L.
  • the second reactor 461 has a reaction catalyst (second catalyst).
  • reaction catalysts are known catalysts containing Pt, Ni, other noble metals or base metals.
  • the second reactor 461 includes a casing, and a reaction catalyst is disposed inside the casing.
  • the second reactor 461 has a heat exchange part (second heat exchanger).
  • An example of the heat exchange unit is a heat exchange pipe connected to the outside.
  • the second reactor 461 receives an external heat input 500 and performs an endothermic chemical reaction.
  • the heat exchange unit receives the heat input 500 and performs an endothermic chemical reaction in the reaction catalyst.
  • An example of the heat input 500 input from the outside is heat input such as power generation waste heat.
  • An example of the temperature of the heat input 500 is about 300 ° C.
  • the second reactor 461 may output the return fluid generated when the forward fluid reacts with the reaction catalyst to the return fluid path.
  • the temperature of the heat input 500 to the second reactor 461 is about 300 ° C.
  • the forward fluid is methylcyclohexane.
  • liquid methylcyclohexane is positioned as the outgoing fluid.
  • Methylcyclohexane rises in sensible heat at room temperature and vaporizes around 100 ° C.
  • methylcyclohexane causes a thermal decomposition reaction shown in (Formula 5) at around 300 ° C. on the reaction catalyst.
  • the second reactor 461 can receive the heat input 500 input from the outside, and thermally decompose the methylcyclohexane of the outgoing fluid to generate toluene and hydrogen.
  • the second reactor 461 is made of a general-purpose metal such as SUS316L.
  • reaction catalyst included in the second reactor 461 is also referred to as a second reaction catalyst
  • heat exchange unit included in the second reactor 461 is also referred to as a second heat exchange unit.
  • the first reactor 421 has a reaction catalyst (first catalyst).
  • the reaction catalyst is a known reaction catalyst containing Pt, Ni, other noble metals or base metals.
  • the first reactor 421 includes a casing, and a reaction catalyst is disposed inside the casing.
  • the first reactor 421 has a heat exchange part (first heat exchanger).
  • An example of the heat exchange unit is a heat exchange pipe connected to the outside.
  • the first reactor 421 may have a heat supply unit (a heater, a burner, etc.) for supplying heat for starting the reaction not shown in FIG.
  • the first reactor 421 may be connected to an external heat supply unit.
  • An exothermic chemical reaction can be performed by a reaction catalyst using heat supplied from a heat supply unit. Heat generated by exothermic chemical reaction can be output to the outside.
  • Heat is output to the outside by a heat exchanger.
  • An external example of outputting heat is a fresh water production system.
  • the outside means a space outside the heat transport system 400.
  • the condensate is a mixed fluid of toluene and hydrogen.
  • the mixed fluid of toluene and hydrogen is generated from methylcyclohexane. It is a mixed fluid of toluene and hydrogen decomposed from methylcyclohexane in the second reactor 461.
  • Toluene and hydrogen produced in the second reactor 461 are discharged as gas from the second reactor 461 to the return fluid path.
  • the condensate flowing through the condensate path and supplied to the first reactor 421 is liquid toluene and gaseous hydrogen.
  • the return fluid supplied to the first reactor 421 from the return fluid path causes the hydrogen addition reaction shown in (Equation 6) on the catalyst of the first reactor 421.
  • the hydrogenation reaction is an exothermic reaction similar to the combustion reaction. Therefore, in the hydrogenation reaction, the subsequent reaction proceeds independently by receiving reaction initiation heat.
  • An example of the reaction temperature at which the hydrogenation reaction is efficiently performed is 180 degrees.
  • reaction waste heat is removed from the first reactor 421. It is desirable to do. Since the first reactor 421 has a heat exchanger, reaction waste heat can be removed. It is output to the outside as a heat output 550 from the heat exchanger.
  • An example of the outside is a thermally insulated space that affects the reaction of the first reactor 421.
  • the temperature of 10 atm steam that is commonly used for industry is around 180 ° C. It is desirable to adjust the amount of water supplied to the first reactor 421 so as to keep the reaction temperature constant.
  • the first reactor 421 includes an adjustment unit that adjusts the amount of water supplied to the space in which the hydrogen addition reaction in the first reactor 421 occurs.
  • water is vaporized in the heat exchange section in the first reactor 421 to become steam and remove reaction waste heat.
  • the water vapor discharged from the first reactor 421 is liquefied into water, and the liquefied water is supplied to the reaction space of the first reactor 421 again. It is desirable to output heat for steam to be liquefied into water.
  • the fact that water liquefies is also referred to as condensate.
  • the heat of water vapor is output.
  • An example of an industrial device that uses heat is a cooking heat source in the food industry.
  • the heat transport system 400 is configured such that, for example, in a second reactor installed in a heat generation place, the heat input waste heat and other heat inputs are changed to chemical substances, and the chemical substances are piped to the heat consumption places.
  • Line transport For example, in a first reactor installed in a heat consuming area, a raw material of the above chemical substance is generated by a reverse reaction, and at the same time, the reaction waste heat is used, and the raw material is transported to the heat generating area again by pipeline. And a heat circulation path can be established.
  • FIG. 4 shows a heat transport solar power generation system 1003 according to the second embodiment.
  • the heat transport solar power generation system is also referred to as a heat transport solar power generation system.
  • An example of the heat transport type solar thermal power generation system shown in FIG. 4 includes the heat transport system 400, the steam generator 100, the collector 140, the water tank 130, the expander 200, and the flash device 300 according to the first embodiment. Prepare.
  • the second reactor 461 included in the heat transport system 400 is connected to the power generation system.
  • the power generation system includes a collector 140, an evaporator 322, an expander 200, a generator 250, and a water tank 130.
  • the first reactor 421 of the heat transport system 400 is connected to a flash device 300 having a recovery device 301, an evaporator, and a demister 303.
  • the components and functions of the flash device are as already described in (knowledge of the present inventors).
  • the steam generated in the steam generator by the solar energy collected in the collector is superheated steam at 530 degrees and 130 atmospheres.
  • the high-temperature and high-pressure steam is introduced into an expander 200 such as a turbine and adiabatically expands.
  • the expansion energy at this time is output to the generator as power to generate electricity.
  • the steam immediately after discharge from the expander is 300 ° C. and 85 atm. This waste steam is supplied to the second reactor 461.
  • the liquid methylcyclohexane which is a forward fluid by heat input, first rises sensible heat from room temperature, and then vaporizes at around 100 ° C., and then At about 300 ° C., the endothermic pyrolysis reaction shown in (Formula 5) occurs on the catalyst. That is, this reaction can proceed with the waste steam. At this time, the waste steam supplies this reaction energy (300 ° C.), then supplies the heat of vaporization of methylcyclohexane (100 ° C.), and further supplies the rising sensible heat of liquid methylcyclohexane (100 ° C. ⁇ normal temperature), In the process, it loses thermal energy and itself cools to below 100 ° C. and condenses (condensates). That is, the second reactor 461 is the condenser described with reference to FIG. 1 in (knowledge of the present inventors).
  • the distance between the second reactor and the first reactor is not particularly limited, but in the case of such a usage mode, it is several tens km as an example. As a matter of course, it can be easily implemented as compared with a pipeline of crude oil or natural gas, which has a maximum length of several thousand kilometers.
  • an absorption refrigeration machine 320 is connected to the first reactor 421 instead of the flash apparatus 300 shown in FIG.
  • the absorption refrigerator 320 is a known LiBr absorption refrigerator having a regenerator 321, a condenser, an evaporator, and an absorber 323 inside.
  • the regenerator 321 regenerates the absorbent by the heat output of about 180 ° C. from the first reactor 421, and the separated water vapor is condensed by the condenser and led to the evaporator 322. Evaporates at 322 and is absorbed by the concentrated LiBr solution in the absorber.
  • the coefficient of performance (COP) of this refrigerator is about 1.3, that is, a refrigeration output about 1.3 times the amount of heat received by the regenerator can be extracted from the evaporator 322. Further, the generated exhaust heat is released from the cooling tower 350 to the outside.
  • the water production efficiency in the reverse osmosis membrane method (RO method) is improved to about 4 kW / ton.
  • the COP of the electric refrigerator is about 3, and the COP of the absorption refrigerator is about 1.3.
  • the heat output transported from the power plant using this heat transport system can be used for such cold demand and other industrial heat demand in addition to freshwater production, and its use is limited. No.
  • FIG. 6 shows an example of the configuration of the heat transport system 400 according to the fourth embodiment.
  • the heat transport system shown in FIG. 6 includes a configuration added from the heat transport system according to the first embodiment shown in FIG. This will be described below.
  • an example of the forward fluid is methylcyclohexane
  • an example of the return fluid A is toluene
  • an example of the return fluid B is hydrogen
  • a first regenerative heat exchanger 422 is provided for heating the return fluid supplied to the first reactor by the forward fluid discharged from the first reactor 421. Similarly, it has the 2nd regeneration heat exchanger 462 for heating the outgoing fluid supplied to the 2nd reactor by the return fluid discharged from the 2nd reactor 461.
  • the first condenser 423 that condenses the forward fluid discharged from the first regenerative heat exchanger 422 is provided, and the first gas-liquid separator 425 that separates the liquid phase and the gas phase of the forward fluid is provided.
  • a second forward fluid path 426 connecting the first gas-liquid separator 425 and the forward fluid tank 430 and a recovery line 427 connecting the first gas-liquid separator 425 and the return fluid B tank 480 are provided.
  • a second condenser 463 that condenses the condensate discharged from the second regenerative heat exchanger 462 is provided, and a second gas-liquid separator 465 that separates the liquid phase and the gas phase of the condensate is provided.
  • a fluid B path 467 is provided.
  • a backward fluid A tank 470 and a backward fluid B tank 480 are provided.
  • a second return fluid A path 471 which is a path of a liquid phase return fluid supplied independently from the return fluid A tank 470 and a second path of a gas phase return fluid supplied independently from the return fluid B tank 480. 2 and a mixing part 490 where these paths merge. That is, a mixed return fluid of the return fluid A and the return fluid B flows in the mixing portion, and this mixed return fluid flows into the first regenerative heat exchanger 422.
  • the condensate A (toluene), which is a liquid phase, can be vaporized and supplied to the first reactor by condensation of the forward fluid (cyclohexane) discharged from the first reactor by the first regeneration heat exchanger. .
  • the role of the second regenerative heat exchanger in the second reactor is the same, and it is not necessary to cover the heat of vaporization of the outgoing fluid (cyclohexane) from the heat input 500, resulting in a reduction in the heat input 500 input to the system. Can be prevented. Therefore, the loss of heat input to and output from the system by these regenerative heat exchangers can be reduced, and the efficiency of the heat transport system can be increased.
  • FIG. 7 illustrates an example of a basic configuration of a heat transport solar power generation system 1003 including the heat transport system 400 of the fifth embodiment.
  • the expander 200 mechanically connected to the generator 250 is provided between the second reactor 461 and the second regenerative heat exchanger 462 in FIG.
  • the return fluid that is the heat transport medium of the heat transport system also serves as the drive fluid for the expander.
  • a power cycle (Rankine cycle) is driven using water (steam) as a driving fluid, and heat is removed by dehydrogenation of cyclohexane using methylcyclohexane for cooling the condenser.
  • water steam
  • heat is removed by dehydrogenation of cyclohexane using methylcyclohexane for cooling the condenser.
  • FIG. 8 shows a general form of a one-fluid system in which toluene and hydrogen, which are condensates, are driving fluids of a power cycle and are a heat medium of a heat transport system.
  • a Rankine cycle power system having the following four strokes can be configured.
  • the first stroke is a steam generation stroke in which the outgoing fluid is vaporized by the return fluid in the second regenerative heat exchanger 462.
  • the second stroke is a constant pressure heating stroke and a return fluid production stroke in which the forward fluid is heated and reacted in the second reactor 461.
  • the third stroke is the adiabatic expansion stroke of the return fluid in the expander 200.
  • the fourth stroke is a condensation stroke in which the condensate is condensed by the forward fluid in the second regenerative heat exchanger 462.
  • FIG. 9 shows the configuration of the second reactor 461 of the heat transport system 400.
  • the second reactor 461 has a reaction path in which a reaction catalyst 460 is laid, and the reaction path has a heat exchange function with the heat input 500.
  • the forward fluid supplied to the second reactor 461 is heated by the heat input 500, and when it reaches a certain temperature, the reaction catalyst 460 sequentially converts it into an endothermic reaction with an endothermic reaction, and finally Only the converted condensate is discharged from the second reactor 461.
  • FIG. 9 shows the configuration of the second reactor 461 of the heat transport system 400.
  • the second reactor 461 has a reaction path in which a reaction catalyst 460 is laid, and the reaction path has a heat exchange function with the heat input 500.
  • the forward fluid supplied to the second reactor 461 is heated by the heat input 500, and when it reaches a certain temperature, the reaction catalyst 460 sequentially converts it into an endothermic reaction with an endothermic reaction, and finally Only the converted condensate is discharged
  • FIG. 11 shows a general structure of a trough type (rain gutter type) collector 140
  • FIG. 12 shows a main part of the heat collecting pipe 142.
  • the collector 140 has a reflecting mirror 141 that reflects and focuses received sunlight, and a heat collecting tube 142 through which a heat medium flows at the focal portion.
  • the concentration factor is, for example, about 80 times, and the fluid flowing inside can be heated to 400 ° C. or higher. Accordingly, as shown in FIG.
  • the heat collection tube 142 functions as the second reactor 461 by, for example, applying a platinum-based reaction catalyst inside the heat collection tube 142. That is, the forward fluid supplied to the heat collecting tube is heated by the sunlight collected by the reflecting mirror 141, and when it reaches a certain temperature, the reaction catalyst 460 causes an endothermic reaction to be sequentially converted into a return fluid. Specifically, the converted condensate is discharged from the heat collecting tube.
  • the return fluid outlet temperature at this time is 400 ° C. as an example, and the molar amount is four times that of the forward fluid. This expansion energy can be extracted as power through the expander 200 at the rear stage of the collector 140, and can be converted into electric power by the generator 250.
  • FIG. 13 An example of the configuration of a heat transport system 400 different from FIG. 8 will be described.
  • a heat transport system 400 shown in FIG. 13 is obtained by adding a compressor driven by the expander 200 to the heat transport system 400 shown in FIG. 8.
  • the forward fluid is methylcyclohexane and the return fluid is
  • the second regenerative heat exchanger 462 exchanges heat between the return fluid discharged from the second reactor and the forward fluid supplied to the second reactor as shown in the figure.
  • a Brayton cycle power system having the following five strokes can be configured.
  • the first stroke is a vaporization stroke in which the forward fluid is vaporized by the return fluid in the second regenerative heat exchanger 462.
  • the second stroke is a compression stroke in which the vaporized forward fluid is compressed by a compressor.
  • the third stroke is a heating stroke and a return fluid production stroke in the second reactor 461. In this return fluid generation process, the fluid volume increases fourfold.
  • the fourth stroke is the adiabatic expansion stroke of the return fluid in the expander 200.
  • the fifth step is a heat recovery step in which the return fluid is cooled by the forward fluid in the second regeneration heat exchanger 462.
  • FIG. 14 illustrates an example of the configuration of the gas turbine used in the present embodiment.
  • the gas turbine of FIG. 14 has a compressor 210 (compression turbine) composed of three stages of compressed turbine stationary blades 211 and compressed turbine blades 212, and an expansion composed of three stages of expanded turbine stationary blades 201 and expanded turbine blades 202. These blades are so-called coaxial turbines that are mechanically connected to the same output shaft 203.
  • the compressor 210 is connected to one of the heat collecting pipes 142 of the trough type (rain gutter type) collector 140, which is the second reactor 461 described in detail in the seventh embodiment, and the expander 200 is connected to this collector. It is connected to one side of the heat pipe 142.
  • the gas forward fluid supplied from the second regenerative heat exchanger (not shown) supplied to the compressor intake side is adiabatically compressed in the compressor, and then the second reactor 461. It is sent to one of the heat collecting tubes 142 of the trough type (rain gutter type) collector 140.
  • the forward fluid supplied to the heat collecting tube is heated by the sunlight collected by the reflecting mirror 141, and when it reaches a certain temperature, it is converted into a condensate sequentially with an endothermic reaction by the action of the reaction catalyst 460, and finally The converted condensate is discharged from the other heat collecting tube.
  • the return fluid outlet temperature at this time is 400 ° C. as an example, and the molar amount is four times that of the forward fluid.
  • the return fluid discharged from the other side of the heat collecting pipe 142 is guided to the expander 200, and the expansion energy is used to move the expansion turbine rotor blade 202, so that the output shaft 203 is rotated. Power is converted into electric power.
  • the condensate fluid discharged from the expander 200 then flows into a second regenerative heat exchanger (not shown here), and after recovering the evaporation energy of the forward fluid, it goes to a second condenser (not shown here).
  • the gas turbine of FIG. 15 is a coaxial turbine similar to (Embodiment 9), but is provided with a second reactor 461 in which a reaction catalyst 460 is laid between a compressor and an expander, and The collector 140 is arranged so that the sunlight collected by the collector 140 is focused on the second reactor 461. That is, an embodiment in which a tower type collector is used instead of the trough type collector described in (Embodiment 9) is shown. For example, a gas turbine is installed in the tower as shown in the figure, and a collector is disposed around this.
  • the Brayton cycle system according to the present embodiment can be configured by a method such as concentrically installing (mirror) and tracking the collector (mirror) so as to be focused on the second reactor 461 in the gas turbine. is there.
  • FIGS. 16 and 17 an example of the configuration of heat transport system 400 in a form different from (Embodiment 6) to (Embodiment 10), and of heat transport solar thermal power generation system 1003 using the same An example of the configuration will be described.
  • This embodiment is a further improvement of (Embodiment 6) to (Embodiment 10), and a part of the second reactor 461 is an expander 200 mechanically connected to the generator 250. .
  • a reaction part 201 having a reaction catalyst is provided inside the expander. That is, in (Embodiment 6) to (Embodiment 10), the expander is in the return fluid path, and the power is recovered by expanding the return fluid after the endothermic reaction has already been completed. In this form, the endothermic reaction and the accompanying volume change take place in the expander, so that the expander is substantially part of the reactor.
  • this chemistry is an expansion reaction system in which 4 moles of return fluid is generated from 1 mole of forward fluid. It has been described in (Embodiment 6) that it is effective to depressurize the right side in order to shift this reaction to the right and increase the conversion rate.
  • the energy difference between the supplied fluid (high temperature forward fluid) and the discharged fluid (low temperature return fluid) is the same substance (for example, from the forward fluid) It is possible to make it larger than the sensible heat cooling energy of the recovered fluid that has lost the endothermic reaction energy, and high efficiency can be achieved.
  • being able to recover a large amount of power from the expander is synonymous with lowering the temperature and pressure of the discharged return fluid, and promotes the progress of the expansion reaction.
  • the reaction conversion rate and the power system efficiency are in a synergistic relationship, and it is very advantageous to perform this chemical reaction by providing a reaction section in the expander.
  • the forward fluid is methylcyclohexane and the condensate is toluene and hydrogen
  • the condensate discharged from the second reactor and the second reactor are supplied to the second reactor as shown in FIG.
  • a Rankine cycle power system having the following four strokes can be configured.
  • the first stroke is a steam generation stroke in which the outgoing fluid is vaporized by the return fluid.
  • the second stroke is a constant pressure heating stroke in which the forward fluid is heated and reacted.
  • the third stroke is the return fluid generation in the expander and the adiabatic expansion stroke of the return fluid.
  • the fourth stroke is a condensation stroke in which the condensate is condensed by the forward fluid.
  • FIG. 17 is a form in which the Rankine cycle shown in FIG. 16 is replaced with the Brayton cycle having the following five strokes.
  • the first stroke is a vaporization stroke in which the forward fluid is vaporized by the return fluid.
  • the second stroke is a compression stroke in which the vaporized outgoing fluid is compressed by the compressor.
  • the third stroke is a heating stroke for heating the compressed outgoing fluid.
  • the fourth stroke is the return fluid generation in the expander and the adiabatic expansion stroke of the return fluid.
  • the fifth process is a heat recovery process in which the return fluid is cooled by the forward fluid.
  • FIG. 18 shows an example of the configuration of a heat transport type solar thermal power generation system 1003 having the heat transport system 400 by Rankine cycle described in this embodiment, and FIG. 19 shows the one by Brayton cycle.
  • the gas turbine of FIG. 20 includes a compressor 210 (compression turbine) composed of three-stage compression turbine stationary blades 211 and compression turbine blades 212, and an expansion composed of three-stage expansion turbine stationary blades 201 and expansion turbine blades 202. These rotor blades are coaxial turbines that are mechanically connected to the same output shaft 203. A heat exchanger 230 is provided between the compressor and the expander.
  • the expansion turbine stationary blade 201 carries a reaction catalyst that catalyzes an endothermic reaction on its blades. Therefore, the expansion turbine stationary blade 201 is the reaction unit 201.
  • the gas forward fluid supplied from the second regenerative heat exchanger (not shown here) supplied to the compressor intake side is adiabatically compressed in the compressor, and further in the heat exchanger 230. It is heated and supplied to the expander, undergoes an endothermic reaction on the reaction catalyst carried on the expander stationary blade in the expander, and is converted into a return fluid. This reaction lowers the return fluid temperature and pressure and expands the volume, but the expansion rotor blades receive this expansion energy to rotate the turbine. This rotational energy is output via an output shaft to a power load (not shown), but this load causes the condensate to lose more energy, lowering its temperature and pressure, and increasing its volume.
  • the return fluid that has moved the first stage blade is then supplied to the second stage stationary blade and rectified.
  • the unreacted forward fluid undergoes an endothermic reaction on the reaction catalyst and becomes the return fluid. Convert.
  • the condensate is discharged from the expander, and then flows into a second regenerative heat exchanger (not shown here), and after evaporating energy of the outgoing fluid is recovered, it is not shown here. Head to the second condenser.
  • the reaction section can be provided in the expander.
  • the turbine structure of a steam turbine does not have the compressor 210 in the gas turbine of FIG.
  • the turbine and collector layout shown in FIG. 20 is an example in the case of using the tower type collector already described in (Embodiment 10), and the description thereof is omitted.
  • a second collector 160 that is a heat exchanger for inputting heat from the outside to the return fluid path is provided. Yes. Further, a second expander 260 connected to a second generator 270 is provided at the subsequent stage of the second collector. Similarly, the second forward fluid path 426 of the forward fluid path has a second collector 160 which is a heat exchanger for inputting heat to the forward fluid path from the outside. Further, a second expander 260 connected to a second generator 270 is provided at the subsequent stage of the second collector.
  • the pressure inside the pipeline is maintained at an appropriate pressure, and the electric power obtained from the generator is used to drive transportation auxiliary equipment (compressors, valves, control equipment, etc.), while reducing energy supply from the outside. It is possible to transport by distance pipeline, and in some cases, it is possible to supply electric power to the outside.
  • the expander may be directly driven by the forward fluid or the return fluid, or is different from the forward fluid or the return fluid by using heat supplied from the forward fluid or the return fluid. It may be an indirect form driven by a driving fluid.
  • a plurality of these heat exchangers, expanders, and generators may be installed depending on the transport distance.
  • the heat transport system includes a circulation path of a forward fluid path and a return fluid path, and a forward fluid and a return fluid flowing through the path
  • the starting fluid path has a first reactor equipped with a catalyst that generates a return fluid from the outbound fluid by an exothermic reaction, and the reactor is the end point of the return fluid path
  • the return fluid path has a second reactor equipped with a catalyst that generates a return fluid from the forward fluid by an endothermic reaction, and the second reactor is the end point of the forward flow path
  • the first reactor has a heat exchanger for heat output to the outside
  • the second reactor has a heat exchanger for heat input from the outside.
  • the heat transport system of the present disclosure it is possible to efficiently remove the power generation waste heat of solar thermal power generation in countries where water resources are scarce and to effectively use the waste heat for fresh water production or the like.
  • the heat transport system of the present disclosure is conjugated as a driving fluid for the existing power generation system of Rankine cycle or Brayton cycle, and the power generation efficiency is improved. Further, the simplification of the configuration further improves the reliability and reduces the cost. It becomes possible to plan.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

　水資源に乏しい国々において、太陽熱発電の発電排熱を効率的に除去し、またその排熱を淡水製造等に有効活用する。本開示の熱輸送システム（４００）は、発熱反応により、往流体から復流体を生成する触媒と、前記発熱反応により生じた熱を、外部に出力する熱交換器とを有する第１の反応器（４２１）と、吸熱反応により、前記復流体から往流体を生成する触媒と、前記吸熱反応に用いる熱を、外部から入力する熱交換器とを有する第２の反応器（４６１）と、前記第１の反応器と前記第２の反応器との間に形成され、かつ、前記第２の反応器で生成された往流体が流れる往流体経路（４１０）と、前記第１の反応器と前記第２の反応器との間を繋ぐように形成され、かつ、前記第１の反応器で生成された復流体が流れる復流体経路（４５０）とを備える。

Description

熱輸送システム
　本発明は、熱輸送システムに関する。
　太陽光を用いた発電技術には、大別して、半導体素子を用いた太陽光発電（ＰＶ：Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓ）と、太陽熱を用いてタービン等を駆動して発電する太陽熱発電（太陽熱：Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇ　Ｓｏｌａｒ　Ｐｏｗｅｒ）とがある。
　例えば、広大な砂漠を擁し、かつ、高い年間日射量を有する中近東諸国において、大規模な太陽熱発電システムは、高いスケールメリットを有する。また、太陽熱発電システムは、安定的に発電できる効果も有する。今後、数十年にわたり、中近東諸国の再生可能エネルギー政策の主軸として、太陽熱発電の利用が予想されている。そのため、太陽熱発電システムの開発が進んでいる。特許文献１及び特許文献２には、太陽熱発電システムの概要が開示されている。
国際公開第２０１２／１２０５５６号 国際公開第２０１２／００１５４６号
　本発明が解決しようとする課題は、太陽熱発電の発電排熱を効率的に除去する。また、太陽熱発電の発電排熱を有効に活用できる。
　本開示の一態様に係る熱輸送システムは、往流体経路と復流体経路の循環経路と、この経路を流れる往流体と復流体を有し、往流体経路の終点には吸熱反応により往流体から復流体を生成する触媒を具備した第２の反応器を有していて当該第２の反応器が復流体経路の始点であり、
復流体経路の終点には発熱反応により復流体から往流体を生成する触媒を具備した第１の反応器を有していて当該第１の反応器が往流路の始点であり、第２の反応器は外部より熱入力を行うための熱交換要素を有し、第１の反応器は外部へ熱出力を行うための熱交換要素を有している。
　前記熱入力は発電廃熱その他であり、前記熱輸送システムを用いることによって、前記熱入力を淡水製造、冷凍空調、その他産業用の熱の必要な所にパイプライン輸送して熱出力し消費することを可能とする。
　この熱輸送媒体として最も好ましいものの一例は、往流体が有機ハイドライドであり、復流体が当該有機ハイドライドの分解により生成した有機物と水素であり、また往流体が当該有機物の水素付加により生成した有機ハイドライドである反応系である。たとえば芳香族化合物がベンゼンであり、有機ハイドライドがシクロヘキサンである反応系、あるいは芳香族化合物がトルエンであり、有機ハイドライドがメチルシクロヘキサンである反応系を例示することができる。
　さらに、前記熱輸送システムにおける熱輸送媒体は発電システムの作動媒体を兼ねることもできる。すなわち、熱入力による化学変化にともなう膨張をランキンサイクルやブレイトンサイクル、その他の膨張機駆動に用いた後に、輸送して任意の場所に熱出力を行うことが出来る。
　太陽熱発電では、たとえその国土に海岸線がある場合であっても、天候の不安定な海岸部ではなく安定して日射量の大きい内陸部に立地するのが通常であり、特許文献１に例示された海水による発電排熱の除去は現実問題難しく、逆に海岸部より淡水を移送してクーリングタワー方式で冷却を行うのが通常である。本発明は発電排熱を産業用その他の熱の必要な所にパイプライン輸送して消費することを可能とし、水の貴重な国々における発電用水を低減し、本発電技術の普及に貢献するものである。
従来の火力発電システムにおける系統構成図である。 従来の太陽熱発電システムにおける系統構成図である。 本開示の一実施形態における熱輸送システムの基本系統構成図である。 本開示の一実施形態における熱輸送型太陽熱発電システムの基本系統構成図である。 本開示の異なる実施形態における熱輸送型太陽熱発電システムの系統構成図である。 本開示のより改良された実施形態における熱輸送システムの系統構成図である。 本開示のより改良された実施形態における熱輸送型太陽熱発電システムの系統構成図である。 本開示の異なる実施形態における熱輸送システムの系統構成図である。 本開示のさらに改良された実施形態における熱輸送型太陽熱発電システムの系統構成図である。 本開示のさらに改良されたる実施形態における熱輸送型太陽熱発電システムの系統構成図である。 本開示のさらに改良された、異なる実施形態における熱輸送システムの系統構成図である。 本開示のさらに改良された、異なる実施形態における熱輸送型太陽熱発電システムの系統構成図である。 本開示のより改良された実施形態におけるガスタービンの構成図である。 本開示のより改良された実施形態におけるガスタービンを用いた熱輸送型太陽熱発電システムの発電要部の構成図である。 本開示の一態様に係る熱輸送型太陽熱発電システムの図である。 本開示の一態様に係る熱輸送型太陽熱発電システムの図である。 本開示の一態様に係る熱輸送型太陽熱発電システムの図である。 本開示の一態様に係る熱輸送型太陽熱発電システムの図である。 本開示の一態様に係る熱輸送型太陽熱発電システムの図である。 本開示の一態様に係る熱輸送型太陽熱発電システムの図である。 本開示の一態様に係る熱輸送型太陽熱発電システムの図である。
　（本発明者らの知見）
　本開示の熱輸送システムを説明する前に、本開示の基礎となる知見を説明する。太陽熱発電の発電原理は、火力発電の発電原理と共通である。日照の不安定な海浜部ではなく、通常は、安定して高い日射量を有する内陸部に、太陽熱発電システムが立地される。内陸部に立地される太陽熱発電システムと、海浜部に立地される火力発電とは、冷却様式が異なる。
　図１に、火力発電システム１００１の典型的な系統構成図を示す。例えば、図１に示す火力発電システム１００１は、中近東諸国の海浜部に配置される。図１に示す火力発電システム１００１の一例は、石油等を用いた蒸気タービン（ランキンサイクル）型火力発電所である。
　火力発電システム１００１は、蒸気発生器１００と、復水器１２０と、水タンク１３０が配置される水（蒸気）の循環経路と、タービンと発電機２５０とを備える。さらに、火力発電システム１００１は、石油、石炭、天然ガス、又は核燃料（ウラン）等の燃料を有する。燃料１１０の燃焼エネルギーにより蒸気発生器１００において高温高圧の水蒸気が生成される。この水蒸気のエネルギーはタービンを駆動し、タービンに接続した発電機２５０において電力に変換される。タービンから排出された水蒸気は復水器１２０によって凝縮され、水タンク１３０に回収され、蒸気生成用に再利用される。ここに、復水器１２０とは蒸気発生器で生成した水蒸気を凝縮して水に戻す（復水）する熱交換機であり、この復水によってタービンに供給された水蒸気が復水温度における蒸気圧まで膨張し、タービン効率を高める作用がある。この形式のタービンを特に復水タービンと呼び、火力発電で最も一般的な形態である。
　また、図１の火力発電システム１００１は、回収器３０１と、蒸発器と、デミスタ３０３（ミスト除去用の金網等）とを有するフラッシュ装置を備える。
　復水器１２０における冷却源は通常は海水であり、水資源に恵まれた日本などではこの発電排熱は海洋に廃棄されるが、水の貴重な中近東においてはこの熱で多段フラッシュ蒸発器等を用いて淡水製造を行うことが一般的である。図１にはフラッシュ装置３００の模式図を示す。現実的な多段フラッシュ装置はこのフラッシュ蒸発器を多重効用化したものである。フラッシュ装置３００は、大きく回収器３０１、蒸発器からなる。デミスタ３０３により、ミスト除去のために、回収器３０１及び蒸発器の間で仕切っている。
　回収器３０１に供給された海水は、蒸発器で蒸発した海水を凝縮して昇温し、さらに復水器１２０において昇温して、蒸発器に供給される。フラッシュ蒸発器内は真空に減圧されており、蒸発器内では１００℃以下の温度で海水がフラッシュ蒸発して、デミスタで液滴を除去された水蒸気のみが回収器３０１内に流入して凝縮する。この凝縮した水がすなわち塩分を含まない淡水であり、この淡水は回収器より外部へ取り出され、利用される。また、蒸発室からは濃縮された海水が排出される。
すなわち、フラッシュ装置は熱によって海水（３６０）から淡水（３７０）を製造し、濃縮海水（３８０）を排出する。この濃縮海水（かん水）は、食品工業や製塩業に利用される場合もあるが、通常は海洋に廃棄される。
　多段フラッシュ蒸発器はすなわち多段の熱回収型蒸発装置であり、造水効率は１５程度の極めて効率の良い淡水製造装置である。ここに造水効率とは、その装置から製造された淡水の蒸発潜熱（６２６ＫＷ／ｔｏｎ）をその装置に入力した熱量で除した数値であり、造水効率１５とは１ＫＷの入熱により蒸発潜熱換算１５ＫＷ相当の淡水を製造可能であるという意味である。
　簡便のため、この火力発電所の発電出力を１００ＭＷ（１０万ＫＷ）とし、発電効率を３３．３３％（すなわち燃料消費量３００ＭＷに対し、発電出力が１００ＭＷであり、熱出力が２００ＭＷである）、造水効率を１５としたときの毎時の淡水製造量を計算すると、式１の通りとなる。
　（式１）１０００００×（１００－３３．３３）／（３３．３３）×１５　×１／６２６＝４７９２　ｔｏｎ／ｈｒ。
　図２には内陸部に立地する太陽熱発電所の典型的な系統構成図を示す。
　図１との相違点は大きく二点である。一点目は燃料１１０を持たず、代わりに太陽熱の集熱器であるコレクタ１４０を持っている点、二点目は復水器１２０の冷却にフラッシュ装置３００に代えて、クーリングタワー３５０が用いられる点である。
　すなわち、この発電システムは燃料の燃焼に替えてコレクタ１４０によって集められた太陽光エネルギーを蒸気発生器１００の熱源としている。コレクタには特許文献１に詳述されている通り、トラフ型、リニアフレネル型、タワー型、ディッシュ型等の公知のコレクタが用いられる。集光倍率が高く高温蒸気が作れるほど発電効率が高まるため、大型太陽熱発電所では今後タワー型が主流になるとみられており、その蒸気温度は例えば５３０℃程度と石炭火力その他の火力発電と同程度になると見られ、その発電効率はいずれ３５％程度に到達するとの予測がある。ちなみに日本の火力平均発電効率は３８％程度である。また、二点目は復水器１２０の冷却、すなわち発電廃熱の除去にクーリングタワー３５０が用いられている。すなわち、海浜部に立地しない発電所では、その冷却は淡水を使用して水の蒸発潜熱によって冷却されるのが通常である。
　簡便のため、この太陽熱発電所の発電出力を１００ＭＷ（１０万ＫＷ）とし、発電効率を３３．３３％（すなわち発電出力が１００ＭＷに対して、熱出力が２００ＭＷである）としたときの毎時の淡水消費量を計算すると、式２の通りとなる。
　（式２）１０００００×（１００－３３．３３）／（３３．３３）×１／６２６＝　３１９　ｔｏｎ／ｈｒ。
　すなわち、仮に海浜部に立地できるならば排熱により４７９２ｔｏｎ／ｈｒの淡水を製造できるところが、内陸に立地するがために逆に３１９ｔｏｎ／ｈｒの淡水を消費して発電を行わなければならないということになる。
　太陽熱発電に好適な地域は概して水資源に恵まれておらず、この発電用水の消費を抑える技術の開発が望まれている。最も単純には冷却方式を水冷に替えて空冷化することであるが、これは大型でしかも効率の悪いものであり、建設コストの増加や発電効率の低下が課題である。また、特許文献２には水蒸気タービンに替えてガスタービン方式（ブレイトンサイクル）を採用することにより冷却水を不要化するアイディアが示されている。しかし、このためには安定して約１０００℃以上の高温空気を太陽光から生成する必要があり、きわめて難易度の高い技術でもあり、また日射量その他を勘案して本方式が適用可能な立地も水蒸気タービン方式に比較して限られるという課題があった。
　本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、本開示の一態様における熱輸送システムは、発熱反応により、往流体から復流体を生成する第１の触媒と、前記発熱反応により生じた熱を、外部に出力する第１の熱交換器とを有する第１の反応器と、吸熱反応により、前記復流体から往流体を生成する第２の触媒と、前記吸熱反応に用いる熱を、外部から入力する第２の熱交換器とを有する第２の反応器と、前記第１の反応器と前記第２の反応器との間を繋ぐように形成され、かつ、前記第２の反応器で生成された往流体が流れる往流体経路と、前記第１の反応器と前記第２の反応器との間を繋ぐように形成され、かつ、前記第１の反応器で生成された復流体が流れる復流体経路と、前記復流体経路に配置される膨張機とを備える。
　かかる構成による熱輸送システムは、熱の発生地（例示として砂漠での発電廃熱の入力）で第二の反応器においてこの発熱を入力し、吸熱触媒反応によって往流体から復流体を生成し、これをパイプライン輸送して、熱の消費地（例示として海浜部での淡水製造）で逆反応である発熱触媒反応により第一の反応器において出力することが出来る。いわば熱を物質に換えて貯蔵および輸送して、この熱を逆反応により放出して消費し、再び熱輸送のために利用するという循環経路により、発電廃熱等を効率的に除去し、淡水製造その他に有効に利用することが可能である。通常の潜熱または顕熱を用いた冷却システムとの相違は、触媒の存在下での化学反応によって熱を収受する点にあり、途中経路では基本的に熱の収受がないために、触媒のある第一の反応器および第二の反応器まで熱のロスが無く長距離輸送に適する点である。
　また、本開示の一態様における熱輸送システムは、往流体が有機ハイドライドを含み、復流体が当該有機ハイドライドの分解により生成した有機物と水素を含み、また往流体が当該有機物の水素付加により生成した有機ハイドライドを含む。
　本開示の一態様における熱輸送システムは、有機物が芳香族化合物であることを特徴とする熱輸送システムであって、芳香族化合物がベンゼンであり、有機ハイドライドがシクロヘキサンである。
　本開示の一態様における熱輸送システムは、芳香族化合物がトルエンであり、有機ハイドライドがメチルシクロヘキサンである。
　本開示の一態様における熱輸送システムは、シクロヘキサンの水素脱離反応とその逆反応であるベンゼンの水素付加反応は、式３および式４に示される反応熱を有している。
　（式３）　Ｃ６Ｈ１２　→　Ｃ６Ｈ６　＋　３Ｈ２　　ΔＨ　２０７ｋＪ／ｍｏｌ　吸熱（３００℃）
　（式４）　Ｃ６Ｈ６　＋　３Ｈ２　→　Ｃ６Ｈ１２　　ΔＨ　‐２０７ｋＪ／ｍｏｌ　発熱（１８０℃）
　また、メチルシクロヘキサンの水素脱離反応とその逆反応であるトルエンの水素付加反応は、式５および式６に示される反応熱を有している。
　（式５）　Ｃ７Ｈ１５　→　Ｃ７Ｈ９　＋　３Ｈ２　　ΔＨ　２０４ｋＪ／ｍｏｌ　吸熱（３００℃）
　（式６）　Ｃ７Ｈ９　＋　３Ｈ２　→　Ｃ７Ｈ１５　　ΔＨ　‐２０４ｋＪ／ｍｏｌ　発熱（１８０℃）
　これらの二つの系は、輸送可能な熱の大きさとしても、反応温度的にも、気液相変化点的にも（沸点８０～１００℃程度）、送液を考慮した液粘度的にもこの輸送システムを構築するための諸条件をほぼ満たす熱媒体であり反応系である。ここに、復流体経路に膨張機を設けた場合、一例として往流体がメチルシクロヘキサンで、復流体がトルエンと水素である場合には、式５から自明なように、第二の反応器での反応は反応式右辺の圧力の降下により平衡が右にずれて転化率が向上する。故に、かかる構成によれば、第二の反応器において生成した復流体を膨張機で膨張させて圧力を降下することにより、復流体への転化率を上げ、冷却システムの効率を長期にわたって維持することが可能となると同時に、この膨張エネルギーにより動力回収を行い発電その他に利用することが可能となる。また、発電流体と冷却流体を兼用することにより冷却系等のさらなる合理化が可能である。なお、膨張機はいわゆるタービンに限定されず、例えばスクリュー膨張機、スクロール膨張機などでもよい。
　本開示の一態様における熱輸送システムは、往流体経路の途上に往流体を貯蔵するタンクを有する。
　本開示の一態様における熱輸送システムは、復流体経路の途上に復流体を貯蔵するタンクを有する。
　かかる構成により、系へ入出力される熱エネルギーの負荷平準を物質貯蔵により行うことが可能となる。
　本開示の一態様における熱輸送システムは、復流体経路の途上に復流体を液相復流体と気相復流体に分離する凝縮器および気液分離器を有する。
　本開示の一態様における熱輸送システムは、往流体経路の途上に往流体を液相往流体と気相往流体を分離する凝縮器および気液分離器を有する。
　かかる構成により、複数の組成からなる流体を分離して純化する構成を備えることにより、第１の反応器に供給する復流体、および第２の反応器に供給する往流体ともに、正確な物質量制御が可能となり、したがって系へ入出力される熱エネルギーに応じた熱移動量制御が可能となる。
　ただし、復流体経路は外部より入熱されて生成した高温の復流体が通る経路であり、極力温度の高いまま（＝運動エネルギーの大きいまま、凝縮せずに気体のまま）遠くまで輸送することは全体の補機効率を高めることから、凝縮器や気液分離器を第２の反応器の近傍ではなく第１の反応器の近傍に設置するなどの設計的な配慮がなされることは特に好ましい。
　本開示の一態様における熱輸送システムは、第２の反応器から排出される復流体と第２の反応器に供給される往流体とを熱交換する熱交換器を有する。
　本開示の一態様における熱輸送システムは、第１の反応器から排出される往流体と第１の反応器に供給される復流体とを熱交換する熱交換器を有する。
　かかる構成とすることにより、第１の反応器の熱出力から復流体の気化潜熱が奪われて外部に取り出せる熱仕事量が減ることを防止することが可能である。また、発電冷却の場合には気化潜熱を利用した復水器冷却を行うことがタービン効率を高めることからその適否に検討を要するが、本開示の熱輸送システムを発電冷却以外に一般化した場合には、第２の反応器への熱入力から往流体の気化潜熱が奪われて系に入力される熱仕事量が減るのを防止することが出来る。
　本開示の一態様における熱輸送システムは、液相復流体および気相復流体を貯蔵するそれぞれに独立したタンクを有し、これら独立したタンクから供給される液相復流体および気相復流体を混合する混合部を有している。
　本開示の一態様における熱輸送システムは、気液分離を受けた後の気相往流体を、気相復流体の貯蔵するタンクから混合部までの復流体経路のいずれかの部位に戻し入れる回収ラインを有している。
　すなわち、一例として一例として往流体がメチルシクロヘキサンで、復流体がトルエンと水素である場合、式６から自明なように、第１の反応器での反応は反応式左辺の圧力の上昇により平衡が右にずれて転化率が向上する。
　（式６）　Ｃ７Ｈ９　＋　３Ｈ２　→　Ｃ７Ｈ１５　　ΔＨ　‐２０４ｋＪ／ｍｏｌ　発熱（１８０℃）
　故に、かかる構成によれば、第１の反応器において水素を大過剰に供給して反応を亢進させ、この過剰に供給された水素を回収ラインより回収して再利用することが可能である。そして、反応圧力を高めることにより圧力平衡反応を右にずらして冷却剤である往流体への転化率を上げ、冷却システムの効率を長期にわたって維持することが可能となる。
　本開示の一態様における熱輸送システムは、復流体経路に膨張機を有する。
　すなわち、一例として往流体がメチルシクロヘキサンで、復流体がトルエンと水素である場合、式５から自明なように、第２の反応器での反応は反応式右辺の圧力の降下により平衡が右にずれて転化率が向上する。
　（式５）　Ｃ７Ｈ１５　→　Ｃ７Ｈ９　＋　３Ｈ２　　ΔＨ　２０４ｋＪ／ｍｏｌ　吸熱（３００℃）
　故に、かかる構成によれば、第２の反応器において生成した復流体を膨張機で膨張させて圧力を降下することにより、復流体への転化率を上げ、冷却システムの効率を長期にわたって維持することが可能となると同時に、この膨張エネルギーにより動力回収を行い発電その他に利用することが可能となる。また、発電流体と冷却流体を兼用することにより冷却系等のさらなる合理化が可能である。なお、膨張機はいわゆるタービンに限定されず、例えばスクリュー膨張機、スクロール膨張機などでもよい。
　とりわけ、一例として往流体がメチルシクロヘキサンで、復流体がトルエンと水素であるような場合で、第２の反応器から排出される復流体と第２の反応器に供給される往流体とを熱交換する熱交換器を有する場合、下記の４行程をもつランキンサイクル動力システムを構成することができる。
　１つ目の行程は、復流体により往流体を気化する蒸気発生行程である。２つ目の行程は、往流体を加熱して反応させる定圧加熱行程および復流体生成行程である。３つ目の行程は、膨張機での復流体の断熱膨張行程である。４つ目の行程は、復流体を往流体により凝縮する凝縮行程である。
　本開示の一態様における熱輸送システムは、往流体経路の途上に、膨張機より回収された動力により駆動される圧縮器を有する。
　とりわけ、一例として往流体がメチルシクロヘキサンで、復流体がトルエンと水素であるような場合で、第２の反応器から排出される復流体と第２の反応器に供給される往流体とを熱交換する熱交換器を有する場合、かかる構成により下記の５行程をもつブレイトンサイクル動力システムを構成することができる。
　１つ目の行程は、復流体により往流体を気化する気化行程である。２つ目の行程は、気化した往流体を圧縮器で圧縮する圧縮行程である。３つ目の行程は、圧縮された往流体を加熱する加熱行程および復流体生成行程である。４つ目の行程は、膨張機での復流体の断熱膨張行程である。５つ目の行程は、往流体により復流体を冷却する熱回収行程である。
　本開示の一態様における熱輸送システムは、膨張機が第２の反応器の少なくとも一部であり、膨張機内に反応触媒を担持した反応部を有する。
　すなわち、（式３）ないし（式５）から自明であるが、この化学反応によって１モルの往流体から４モルの復流体が生じる膨張反応系である。故にかかる構成により、この反応を膨張機内で行い、上記化学反応によって膨張させた後に排出することが可能となり、上記の転化率と動力回収効率をより一層向上させることが出来る。
　とりわけ、一例として往流体がメチルシクロヘキサンで、復流体がトルエンと水素であるような場合で、第２の反応器から排出される復流体と第２の反応器に供給される往流体とを熱交換する熱交換器を有する場合、下記の４行程をもつランキンサイクル動力システムを構成することができる。
　１つ目の行程は、復流体により往流体を気化する蒸気発生行程である。２つ目の行程は、往流体を加熱する定圧加熱行程である。３つ目の行程は、膨張機での復流体生成、およびこの復流体の断熱膨張行程である。４つ目の行程は、復流体を往流体により凝縮する凝縮行程である。
　また、膨張機が第２の反応器の少なくとも一部であり、膨張機内に反応触媒を担持した反応部を有する場合においても、往流体経路の途上に、膨張機より回収された動力により駆動される圧縮器を有していても良い。
　とりわけ、一例として往流体がメチルシクロヘキサンで、復流体がトルエンと水素であるような場合で、第２の反応器から排出される復流体と第２の反応器に供給される往流体とを熱交換する熱交換器を有する場合、かかる構成により下記の５行程をもつブレイトンサイクル動力システムを構成することができる。
　１つ目の行程は、復流体により往流体を気化する気化行程である。２つ目の行程は、気化した往流体を圧縮器で圧縮する圧縮行程である。３つ目の行程は、圧縮された往流体を加熱する加熱行程である。４つ目の行程は、膨張機での復流体生成、およびこの復流体の断熱膨張行程である。５つ目の行程は、往流体により復流体を冷却する熱回収行程である。
　本開示の一態様における熱輸送システムは、上述の膨張機以外の膨張機を復流体経路に有し、かつ復流体経路に外部からの熱入力を行うための熱交換器を有していてもよい。すなわち復流体経路に複数以上の膨張機と、外部からの熱入力を行うための熱交換器を有していても良い。また、さらに往流体経路に膨張機を有し、外部からの熱入力を行うための熱交換器を有していてもよい。
　とりわけ、一例として往流体がメチルシクロヘキサンで、復流体がトルエンと水素であるような場合、メチルシクロヘキサンやトルエンの沸点が１００度近辺に存在し、これを下回らないよう加熱しながら気体のまま輸送することが出来る。これは最も簡便にはパイプラインを一例としてトラフ集熱方式等で太陽光加熱することで可能となる。このとき、経路内に膨張機を用いて減圧および動力回収（発電）を行うことにより、パイプライン内を適切な圧力に保つと同時に、この電力を輸送補機（コンプレッサー、バルブ、制御機器等）駆動に利用することで、外部からのエネルギー供給を低減しながら長距離パイプライン輸送することを可能とする。
　なお、ここに膨張機は、これら往流体や復流体により直接駆動されるものであってもよく、またはこれら往流体や復流体から供給される熱を用いて、往流体あるいは復流体とは異なる駆動流体によって駆動される間接的な形態であってもよい。
　本開示の一態様における熱輸送システムは、第２の反応器への熱入力のうちの少なくとも一部が、発電排熱、産業排熱、太陽熱のいずれかである。
　本開示の一態様における熱輸送システムは、第１の反応器からの熱出力のうちの少なくとも一部が、淡水製造もしくは冷凍サイクル駆動のいずれかに使用される。
　すなわち、本開示は太陽熱発電の冷却とこれによる淡水製造を念頭になされたが、本質的には熱入力、熱出力ともにこれに限定されることなく多目的に利用可能である。
　本開示の一態様における熱輸送システムを構成するための膨張機は、非可動部と可動部を有し、非可動部に反応触媒を担持した反応部を有する。
　一般的に発電事業で最も利用される膨張機は軸流タービンである。かかる構成によって、静翼において吸熱膨張反応を行い、この膨張エネルギーで動翼を駆動するタービンが構成可能である。
　本開示の一態様における熱輸送システムは、膨張機より回収された動力により駆動される圧縮器を有する。
　すなわち、上記の軸流タービンその他は圧縮器を付加することによりブレイトンサイクル用のガスタービンとすることも可能である。
　（実施の形態１）（図３）
　以下、本開示の好ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は対応する構成部材には同一の参照符号を付して、その説明については省略する。
　（有機ハイドライド及び芳香族化合物について）
　芳香族化合物であるベンゼン、トルエン、ビフェニル、ナフタレン、１－メチルナフタレン、２－エチルナフタレンを水素化すると、それぞれ、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ビシクロヘキシル、デカリン、１－メチルデカリン及び２－エチルデカリンが得られる。本明細書においては、水素を添加することによってＣ－Ｃ単結合に変換されることになるＣ＝Ｃ二重結合（Ｃ＝Ｎを含む）を有する有機化合物は、「芳香族化合物」という。用語「芳香族化合物」は、水素が添加されることによってＣ＝Ｃ二重結合またはＣ－Ｃ単結合に変換されることになるＣ≡Ｃ三重結合を有する有機化合物をも含む。上記のような芳香族化合物（例えばベンゼン）を用いることにより、水素を水素化物（例えばシクロヘキサン）の形で貯蔵することができる。また、アセトンを水素化すると、２－プロパノールが得られる。したがって、アセトンを用いて水素を２－プロパノールの形で貯蔵することが可能である。本明細書では、上記に例示したようなベンゼン、アセトン等の水素化により得られる水素化物（シクロヘキサン、２－プロパノール等）を有機ハイドライドと称する。一方、芳香族化合物の例は、ベンゼンまたはアセトンである。
　図３に、本実施の形態１に係る熱輸送システム４００の基本的な構成を示す。図３に示す熱輸送システム４００は、第１の反応器４２１と、第２の反応器４６１と、往流体経路と、復流体経路とを備える。
　第１の反応器４２１と第２の反応器４６１との間は、往流体経路及び復流体経路の二本の経路でつながれている。往流体経路及び復流体経路により、循環経路を構成している。冷却媒体は、往流体経路及び復流体経路で構成される循環経路を流れる。
　発電所の廃熱除却を想定し、便宜的に、第１の反応器４２１から第２の反応器４６１へ冷却媒体を供給する流れの方向を往（正）方向とも表記とし、第２の反応器４６１から第１の反応器４２１から冷却媒体を除却する流れの方向を復（逆）方向とも表記する。
　＜往流体経路＞
　往流体経路は、第１の反応器４２１から第２の反応器４６１までの経路である。往流体経路は、第１の反応器４２１を起点として、往流体タンク４３０を経由し、第２の反応器４６１までの経路である。往流体経路は、第１の反応器４２１から往流体タンク４３０までの第１の往流体経路４１０と、往流体タンク４３０から第２の反応器４６１までの第３の往流体経路４４０とから構成される。
　なお、本明細書において、単に「往流体経路」と表記した場合には、複数の往流体経路を総称した経路を意味する。
　往流体経路において、冷却媒体である往流体が、第１の反応器４２１から第２の反応器４６１まで、往方向に流れる。つまり、第１の反応器４２１から出力された媒体が、往流体経路を介して、第２の反応器４６１まで流れる。
　往流体の一例は、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサンなどである。
　＜復流体経路＞
　復流体経路は、第１の反応器４２１から第２の反応器４６１までの経路である。復流体経路は、第２の反応器４６１を起点として、第１の反応器４２１までの経路である。復流体経路は、第１の復流体経路４５０とも表記する。
　なお、本明細書において、単に「復流体経路」と表記した場合には、１つ又は複数の復流体経路を総称した経路を意味する。
　復流体経路において、冷却媒体である復流体が、第２の反応器４６１から第１の反応器４２１まで、復方向に流れる。つまり、第２の反応器４６１から出力された媒体が、復流体経路を介して、第１の反応器４２１まで流れる。
　復流体の一例は、トルエン及び水素の混合流体である。復流体のその他の例は、発電された発熱の除去に用いられた冷却媒体である。
　復流体経路は、所定以上の長さを有することが望ましい。または、復流体経路は、往流体経路の経路中において、外部に熱が放出されるように、高い熱伝導率を有する材料により構成されても良い。
　往流体経路および復流体経路は、媒体が流れるための密閉された管などで構成される。往流体経路及び復流体経路を構成する材料の例は、ＳＵＳ３１６Ｌ等の汎用的な金属である。
　＜第２の反応器４６１＞
　第２の反応器４６１は、反応触媒（第２の触媒）を有する。反応触媒の例は、Ｐｔ，Ｎｉ，その他の貴金属又は卑金属を含む公知の触媒である。例えば、第２の反応器４６１は、筐体で構成され、筐体の内部に反応触媒が配置される。
　また、第２の反応器４６１は、熱交換部（第２の熱交換器）を有する。熱交換部の一例は、外部と接続されている熱交換配管等である。
　第２の反応器４６１は、外部から入力される熱入力５００を受け付け、吸熱化学反応を行う。例えば、熱交換部が、熱入力５００を受け付け、反応触媒において吸熱化学反応を行う。外部から入力される熱入力５００の一例は、発電廃熱等の熱入力である。熱入力５００の温度の一例は、約３００℃である。
　第２の反応器４６１は、反応触媒で往流体が反応することにより、生成される復流体を復流体経路に出力しても良い。
　以下、第２の反応器４６１における反応の一例を説明する。第２の反応器４６１への熱入力５００の温度を約３００℃とし、往流体はメチルシクロヘキサンとする。
　第２の反応器４６１において、往流体として、液体のメチルシクロヘキサンが位置される。メチルシクロヘキサンは、常温で顕熱上昇し、１００℃前後で気化する。さらに、メチルシクロヘキサンは、反応触媒上で、３００℃前後で（式５）に示す熱分解反応を起こす。
　（式５）　Ｃ７Ｈ１５→　Ｃ７Ｈ９　＋　３Ｈ２　　ΔＨ　２０４ｋＪ／ｍｏｌ　吸熱
　式５に示すように、メチルシクロヘキサンは、トルエン及び水素に熱分解される。また、式５に示すように、メチルシクロヘキサンの反応は、吸熱反応となる。例えば、吸熱反応によって、発電所における発電廃熱を除却することが出来る。
　すなわち、第２の反応器４６１は、外部から入力された熱入力５００を受け付け、往流体のメチルシクロヘキサンを熱分解し、トルエン及び水素を生成できる。
　第２の反応器４６１は、一例として、ＳＵＳ３１６Ｌ等の汎用的な金属により構成される。
　なお、第２の反応器４６１が有する反応触媒を第２の反応触媒とも表記し、第２の反応器４６１が有する熱交換部を第２の熱交換部とも表記する。
　＜第１の反応器４２１＞
　第１の反応器４２１は、反応触媒（第１の触媒）を有する。反応触媒の一例は、Ｐｔ，Ｎｉ，その他の貴金属又は卑金属を含む公知の反応触媒である。例えば、第１の反応器４２１は、筐体で構成され、筐体の内部に反応触媒が配置される。
　また、第１の反応器４２１は、熱交換部（第１の熱交換器）を有する。熱交換部の一例は、外部と接続されている熱交換配管等である。
　また、第１の反応器４２１は、図３に図示されない反応開始するための熱を供給する熱供給部（ヒーター、バーナー等）を有しても良い。または、第１の反応器４２１は、外部の熱供給部と接続されていても良い。
　熱供給部から供給される熱などを用いて、反応触媒により、発熱化学反応を行うことができる。発熱化学反応により発生した熱を外部に出力できる。例えば、熱交換器により外部に熱を出力する。熱を出力する外部の例は、淡水の製造システムである。ここで、外部とは、熱輸送システム４００の外の空間を意味する。
　以下、第１の反応器４２１の反応の一例を説明する。復流体はトルエン及び水素の混合流体とする。
　トルエン及び水素の混合流体は、メチルシクロヘキサンから生成される。第２の反応器４６１でメチルシクロヘキサンから分解されたトルエン及び水素の混合流体である。
　第２の反応器４６１で生成されたトルエン及び水素は、気体として第２の反応器４６１から復流体経路に排出される。
　トルエンの沸点は。常圧下で１１０℃程度であり、復流体経路の距離が所定以上長い場合には、復流体経路を構成する配管に放熱することにより、復流体経路内で放冷凝縮される。
　復流体経路を流れて、第１の反応器４２１に供給される復流体は、一例として液体のトルエンと気体の水素である。
　復流体経路から第１の反応器４２１に供給された復流体は、（式６）に示す水素付加反応を、第１の反応器４２１の触媒上で起こす。水素付加反応は、燃焼反応と同様の発熱反応である。よって、水素付加反応は、反応開始熱を受けることによって、その後の反応は自立的に進行する。また、効率的に水素付加反応を行う反応温度の一例は、１８０度である。
　（式６）　Ｃ７Ｈ９　＋　３Ｈ２　→　Ｃ７Ｈ１５　　ΔＨ　‐２０４ｋＪ／ｍｏｌ　発熱
　適切な反応温度（例えば、１８０℃）を維持するために、第１の反応器４２１から反応廃熱を除去することが望ましい。第１の反応器４２１が熱交換器を有することにより、反応廃熱を除去できる。熱交換器から熱出力５５０として外部に出力される。
　外部の一例は、第１の反応器４２１の反応に影響を与える熱的に断熱された空間である。
　例えば、産業向けに常用されている１０気圧蒸気の温度は、１８０℃前後である。反応温度を一定に保つように、第１の反応器４２１に供給される水の量を調整することが望ましい。例えば、第１の反応器４２１は、第１の反応器４２１における水素付加反応が起きる空間への供給される水の量を調整する調整部を有する。
　具体的には、第１の反応器４２１内の熱交換部で水が気化して蒸気となって反応廃熱を除去する。第１の反応器４２１から排出された水蒸気が水に液化させ、液化した水を再び第１の反応器４２１の反応空間に供給される。水蒸気が水に液化されるための熱を外部に出力することが望ましい。水が液化することを復水とも表記する。
　例えば、第１の反応器４２１が熱を利用する産業用の装置に接続されることにより、水蒸気の熱が出力される。熱を利用する産業用の装置の例は、食品工業における調理熱源などである。
　復水された水が再び第１の反応器に供給されて反応熱を除却するような熱利用形態等を例示することが出来る。
　実施の形態１の熱輸送システム４００は、例えば、熱の発生地に設置された第２の反応器において、発電廃熱その他の熱入力を化学物質に換え、化学物質を熱の消費地までパイプライン輸送する。例えば、熱の消費地に設置された第１の反応器においてに逆反応により上記化学物質の原材料を生成すると同時に反応廃熱を利用し、再び原材料を熱の発生地までパイプライン輸送するという物質および熱の循環経路を構築することができる。
　（実施の形態２）
　図４に、実施形態２の熱輸送型太陽熱発電システム１００３を示す。以下、熱輸送型太陽熱発電システムを熱輸送型太陽熱発電システムとも表記する。
　図４に示す熱輸送型太陽熱発電システムの一例は、実施の形態１の熱輸送システム４００と、蒸気発生器１００と、コレクタ１４０と、水タンク１３０と、膨張機２００と、フッシュ装置３００とを備える。
　実施の形態２の熱輸送型太陽熱発電システム１００３の基本的構成の一例を説明する。
　熱輸送システム４００に含まれる第２の反応器４６１は、発電システムと接続されている。発電システムは、コレクタ１４０と、蒸発器３２２と、膨張機２００と、発電機２５０と、水タンク１３０とを備える。
　発電システム構成部品の機能は、上述（本発明者らの知見）に記載したとおりである。
　また、熱輸送システム４００の第１の反応器４２１には、回収器３０１、蒸発器、デミスタ３０３を有するフラッシュ装置３００が接続されている。フラッシュ装置の構成部品および機能は既に（本発明者らの知見）に記載したとおりである。
　（動作）
　コレクタにおいて集熱された太陽光エネルギーにより、蒸気発生器において生成する水蒸気は一例として５３０度、１３０気圧の過熱蒸気である。この高温高圧の蒸気はタービン等の膨張機２００に導かれ断熱膨張するが、このときの膨張エネルギーは動力として発電機に出力され発電が行われる。膨張機からの排出直後の水蒸気は一例として３００℃８５気圧である。この廃蒸気は第２の反応器４６１に供給される。
　実施の形態１に述べたとおり、第２の反応器４６１においては、熱入力によって往流体である液体のメチルシクロヘキサンが、まず常温から顕熱上昇し、そののち１００℃前後で気化し、そののち３００℃前後で（式５）に示す吸熱熱分解反応を触媒上で起こす。すなわち、上記の廃蒸気によりこの反応を進行することが可能である。また、このとき廃蒸気はこの反応エネルギー（３００℃）を供給し、次いでメチルシクロヘキサンの気化熱（１００℃）を供給し、さらに液体メチルシクロヘキサンの上昇顕熱（１００℃→常温）を供給し、その過程で熱エネルギーを失い、それ自身は１００℃以下まで温度低下して凝縮（復水）する。つまり、第２の反応器４６１は、（本発明者らの知見）で図１を参照して説明した復水器である。
　すなわち、本開示の熱輸送システム４００の反応系と共役した復水タービン系を構築することは可能であり、この熱輸送システムで既存の蒸気タービン発電システムの復水冷却系統を置換することが出来る。
　また、フラッシュ装置の動作については既に（本発明者らの知見）に記載したとおりであり、第１の反応器４２１から供された熱出力によって式１に示した如くの効率で海水から淡水を製造することが出来る。
　従い、全体としては内陸部で行われる太陽熱発電の廃熱を海浜部まで輸送して、海水淡水化を行うようなシステムが構築可能である。なお、第２の反応器および第１の反応器の距離には特に定めはないが、このような利用形態の場合には、一例として数十ｋｍである。当然のことながら、最長で数千ｋｍに及ぶ原油や天然ガスのパイプラインに比して容易に実施可能である。
　（実施の形態３）
　図５を参照して、（実施の形態２）に示したのとは異なる熱輸送型太陽熱発電システム１００３の基本的構成の一例について説明する。
　図５では（実施の形態２）図４に示したフラッシュ装置３００に代えて、第１の反応器４２１に吸収式冷凍機３２０が接続されている。吸収式冷凍機３２０は、内部に再生器３２１、凝縮器、蒸発器、吸収器３２３を有する、公知のＬｉＢｒ吸収式冷凍機である。動作としては第１の反応器４２１からの１８０℃程度の熱出力により再生器３２１で吸収剤の再生が行われ、分離された水蒸気は凝縮器で凝縮されて蒸発器３２２に導かれ、蒸発器３２２で蒸発して吸収器中の濃ＬｉＢｒ溶液に吸収される。また、一例としてこの冷凍機の成績係数（ＣＯＰ）は１．３程度であり、すなわち再生器で受熱した熱量の１．３倍程度の冷凍出力を蒸発器３２２から取り出すことが出来る。また、生成した排熱はクーリングタワー３５０より外部に放出される。
　多段フラッシュ法の造水効率は前述の通り１５程度であり、これは１トンの水を製造するのに４１．７ｋＷ（＝６２６ｋｗ／１５）の熱エネルギーを消費することに等しい。他方、逆浸透膜法（ＲＯ法）における造水効率は４ｋＷ／ｔｏｎ程度まで向上している。また、電動式冷凍機のＣＯＰは３程度であり、吸収式冷凍機のＣＯＰは１．３程度である。
　従い、安定した淡水化需要と冷熱需要がある場合には、本発電システムから得られた電力でＲＯ法による淡水化を行い、本発電システムから得られた熱を吸収式冷凍機に用いる方が総合的なエネルギー効率は高くなる。
　いずれにせよ、本熱輸送システムを用いて発電所から輸送される熱出力は、淡水製造以外にもこのような冷熱需要、その他産業上の熱需要に利用可能であって、その使途に限定は無い。
　（実施の形態４）
　図６に、実施の形態４の熱輸送システム４００の構成の一例を示す。図６に示す熱輸送システムは、図３に示す実施の形態１の熱輸送システムから追加された構成を備える。以下、説明する。
　なお、以下の説明において、往流体の一例はメチルシクロヘキサンであり、復流体Ａの一例はトルエンであり、復流体Ｂの一例は水素である。
　（構成）
　第１の反応器４２１から排出される往流体によって第１の反応器に供給される復流体を加熱するための第１の再生熱交換器４２２を有する。同様に第２の反応器４６１から排出される復流体によって第２の反応器に供給される往流体を加熱するための第２の再生熱交換器４６２を有する。
　第１の再生熱交換器４２２から排出される往流体を凝縮する第１の凝縮器４２３を有し、この往流体の液相と気相を分離する第１の気液分離器４２５を備える。第１の気液分離器４２５と往流体タンク４３０とを接続する第２の往流体経路４２６および第１の気液分離器４２５と復流体Ｂタンク４８０とを接続する回収ライン４２７を有する。
　同様に第２の再生熱交換器４６２から排出される復流体を凝縮する第２の凝縮器４６３を有し、この復流体の液相と気相を分離する第２の気液分離器４６５を備える。第２の気液分離器４６５と復流体Ａタンク４７０とを接続する第１の復流体Ａ経路４６６、および第２の気液分離器４６５と復流体Ｂタンク４８０とを接続する第１の復流体Ｂ経路４６７を有する。
また、往流体タンク４３０に加えて、復流体Ａタンク４７０、復流体Ｂタンク４８０が設けられている。
　復流体Ａタンク４７０から独立して供給される液相復流体の経路である第２の復流体Ａ経路４７１と復流体Ｂタンク４８０から独立して供給される気相復流体の経路である第２の復流体Ｂ経路４８１とを有し、これら経路が合流する混合部４９０を有する。すなわち、混合部には復流体Ａと復流体Ｂの混合復流体が流れており、この混合復流体は第１の再生熱交換器４２２に流入する。
　（動作）
　上記の構成によって可能になる動作は大きく下記の二点である。
　第１の再生熱交換器によって第１の反応器から排出される往流体（シクロヘキサン）の凝縮によって液相である復流体Ａ（トルエン）を気化して第１の反応器に供給することが出来る。これによって第１の反応器の発熱反応から復流体Ａの気化熱をまかなう必要がなくなり、結果として得られる熱出力５５０の減少を防ぐことが出来る。第２の反応器における第２の再生熱交換器の役割も同様であり、熱入力５００から往流体（シクロヘキサン）の気化熱をまかなう必要がなくなり、結果として系に入力される熱入力５００の目減りを防ぐことが出来る。よって、これらの再生熱交換器によって系に入出力される熱のロスを減らし、熱輸送システムの効率を上げることができる。
　ただし、例えば発電廃熱の冷却において、既に（実施の形態２）で説明したとおり往流体の顕熱および潜熱による復水動作が必要な場合もあり、全体最適の観点からこれら再生熱交換器の設置を省略することも当然に可能である。
　（実施の形態２）図３の様態においては、第１の反応器に復流体Ａ（トルエン）および復流体Ｂ（水素）が供給される割合は、往流体の分解によって量論的に発生する１：３であるが、本構成によれば、まず復流体Ａ（トルエン）および復流体Ｂ（水素）を分離し、その後に独立的に所望の量を第１の反応器に供給しすることが出来る。とりわけ復流体Ｂ（水素）を大過剰に加えて系を加圧することにより式６に示す化学反応の平衡を右にずらして、往流体であり発電冷却剤であるシクロヘキサンへの転化率を高め、長期にわたって冷却剤切れ等を起こすことなくこのシステムを運転することが可能となる。一例として、大過剰に加える水素の割合は量論比の５倍であり、反応温度１８０℃、反応圧力２０気圧である。この大過剰に加えられた水素のうち反応に預からなかった部分は、第１の気液分離器４２５から回収ライン４２７を通じて復流体Ｂタンク４８０に回収され、再利用することが出来る。
　（実施の形態５）
　図７に、実施の形態５の熱輸送システム４００を具備する熱輸送型太陽熱発電システム１００３の基本的構成の一例を示す。
　（実施の形態２）で説明したシステム構成要素については説明を省略する。この発電システムでは既に（実施の形態３）に説明した理由（復水動作の必要性）により第２の再生熱交換器を設けずに第２の反応器４６１と第２の凝縮器４６３が接続されている。
一例として往流体タンク４３０は内陸部の発電設備に隣接し、第２の往流体経路４２６および第１の復流体経路４５０が例えば数十ｋｍの長さであり、図面の第２の凝縮器４６３より右に記載されているものはすべて海浜部のフラッシュ装置３００に隣接し、第１の凝縮器４２３、第２の凝縮器４６３の冷却流体が海水であるような実施形態を例示することができる。
　（実施の形態６）
　図８を参照して、（実施の形態３）図６および（実施の形態４）示したのとは異なる熱輸送システム４００の構成の一例について説明する。
　熱輸送システム４００の構成としては、図８では図６の第２の反応器４６１と第２の再生熱交換器４６２の間に、発電機２５０と機械的に接続した膨張機２００が設けられている点のみが異なる。つまり熱輸送システムの熱輸送媒体である復流体が膨張機の駆動流体を兼用している。
　すなわち、（実施の形態）４では、水（水蒸気）を駆動流体として動力サイクル（ランキンサイクル）を駆動し、この復水器の冷却にメチルシクロヘキサンを用いてシクロヘキサンの脱水素反応により熱を除去しており、使用される流体は二種類である。ところが、図８に示す形態は復流体であるトルエンおよび水素が動力サイクルの駆動流体であり、かつ熱輸送システムの熱媒体である一流体系の一般形を示している。
　一例として往流体がメチルシクロヘキサンで、復流体がトルエンと水素である場合、式５から自明なように、第２の反応器での反応は反応式右辺の圧力の降下により平衡が右にずれて転化率が向上する。
　（式５）　Ｃ７Ｈ１５　→　Ｃ７Ｈ９　＋　３Ｈ２　　ΔＨ　２０４ｋＪ／ｍｏｌ　吸熱（３００℃）
　故に、かかる構成によれば、第２の反応器において生成した復流体を膨張機で膨張させて圧力を降下することにより、復流体への転化率を上げ、冷却システムの効率を長期にわたって維持することが可能となると同時に、この膨張エネルギーにより動力回収を行い発電その他に利用することが可能となる。また、発電流体と冷却流体を兼用することにより冷却系等のさらなる合理化が可能である。なお、膨張機はいわゆるタービンに限定されず、例えばスクリュー膨張機、スクロール膨張機などでもよい。
　また、一例として往流体がメチルシクロヘキサンで、復流体がトルエンと水素であるような場合で、図示するように第２の反応器から排出される復流体と第２の反応器に供給される往流体とを熱交換する第２の再生熱交換器を有する場合、下記の４行程をもつランキンサイクル動力システムを構成することができる。
　１つ目の行程は、第２の再生熱交換器４６２において復流体により往流体を気化する蒸気発生行程である。２つ目の行程は、第２の反応器４６１において往流体を加熱して反応させる定圧加熱行程および復流体生成行程である。３つ目の行程は、膨張機２００での復流体の断熱膨張行程である。４つ目の行程は、第２の再生熱交換器４６２において復流体を往流体により凝縮する凝縮行程である。
　（実施の形態７）
　図９から図１２を参照して、（実施の形態６）のより具体的な形態を詳述する。図９には熱輸送システム４００の第２の反応器４６１の構成を示す。第２の反応器４６１内には反応触媒４６０が敷設された反応経路を有し、当該反応経路は熱入力５００との熱交換機能を有している。この構成によれば、第２の反応器４６１に供給された往流体は熱入力５００により加熱され、一定の温度に達すると反応触媒４６０によって吸熱反応を伴い逐次復流体に転化され、最終的には転化した復流体のみが第２の反応器４６１から排出される。要すれば、図１０に示すように、この吸熱反応を利用して、往流体（もしくは復流体）にコレクタの集熱媒体としての機能を兼ねさせることが可能であり、言い換えればコレクタ１４０を第２の反応器４６１として利用することが可能である。例示として図１１に、トラフ型（雨樋型）コレクタ１４０の一般構造を示し、また図１２には、集熱管１４２の要部を示す。コレクタ１４０は、受光した太陽光を反射して焦点する反射鏡１４１を有し、またその焦点部に熱媒体の流れる集熱管１４２を有している。
その集光倍率は一例として８０倍程度であり、内部を流れる流体を４００℃以上に加熱することが可能である。従い、図１２に示すとおり、一例として集熱管１４２の内部に白金系の反応触媒を塗布する等の手法により、集熱管１４２は第２の反応器４６１として機能する。すなわち、集熱管に供給された往流体は、反射鏡１４１で集光された太陽光により加熱され、一定の温度に達すると反応触媒４６０の作用で吸熱反応を伴い逐次復流体に転化され、最終的には転化した復流体が集熱管から排出される。このときの復流体出口温度は一例として４００℃であり、またモル量は往流体の４倍である。この膨張エネルギーはコレクタ１４０の後段にある膨張機２００を通じて動力として取り出すことができ、それは発電機２５０により電力に変換することが可能である。
　（実施の形態８）
　図１３を参照して、（実施の形態６）図８とは異なる熱輸送システム４００の構成の一例について説明する。図１３に示す熱輸送システム４００は、図８に示した熱輸送システム４００に、さらに膨張機２００によって駆動される圧縮器を加えたものであり、一例として往流体がメチルシクロヘキサンで、復流体がトルエンと水素であるような場合で、図示するように第２の反応器から排出される復流体と第２の反応器に供給される往流体とを熱交換する第２の再生熱交換器４６２を有する場合、下記の５行程をもつブレイトンサイクル動力システムを構成することができる。
　１つ目の行程は、第２の再生熱交換器４６２において復流体により往流体を気化する気化行程である。２つ目の行程は、気化した往流体を圧縮器で圧縮する圧縮行程である。３つ目の行程は、第２の反応器４６１における加熱行程および復流体生成行程である。この復流体生成行程において流体体積は４倍に増加する。４つ目の行程は、膨張機２００での復流体の断熱膨張行程である。５つ目の行程は、第２の再生熱交換器４６２において往流体により復流体を冷却する熱回収行程である。
　（実施の形態９）
　図１４を参照して（実施の形態８）のより具体的な形態を詳述する。図１４は本実施の形態で使用されるガスタービンの構成の一例を説明する。
　（構成）
　図１４のガスタービンは、三段の圧縮タービン静翼２１１、圧縮タービン動翼２１２からなる圧縮器２１０（圧縮タービン）と、同じく三段の膨張タービン静翼２０１、膨張タービン動翼２０２からなる膨張機２０１（膨張タービン）からなり、これら動翼は同一の出力軸２０３に機械的に接続されている、いわゆる同軸タービンである。圧縮器と膨張機の間は仕切られている。圧縮器２１０は（実施の形態７）に詳述した、第２の反応器４６１であるところのトラフ型（雨樋型）コレクタ１４０の集熱管１４２の一方に接続し、膨張機２００はこの集熱管１４２の一方に接続している。
　（動作）
　この構成により、圧縮器吸気側に供給される、ここでは図示されない第２の再生熱交換器から供給された気体の往流体は、圧縮器内で断熱圧縮されたのち、第２の反応器４６１であるところのトラフ型（雨樋型）コレクタ１４０の集熱管１４２の一方に送られる。集熱管に供給された往流体は、反射鏡１４１で集光された太陽光により加熱され、一定の温度に達すると反応触媒４６０の作用で吸熱反応を伴い逐次復流体に転化され、最終的には転化した復流体が集熱管の他方から排出される。このときの復流体出口温度は一例として４００℃であり、またモル量は往流体の４倍である。集熱管１４２の他方から排出された復流体は膨張機２００に導かれ、この膨張エネルギーにより膨張タービン動翼２０２を動かし、以って出力軸２０３を回転し、ここでは図示されない発電機２５０によりこの動力が電力に変換される。膨張機２００から排出された復流体は、その後ここでは図示されない第２の再生熱交換器に流入し、往流体の蒸発エネルギーを回収された後に、ここでは図示されない第２の凝縮器に向かう。
　すなわち、このようなガスタービンを用いて、（実施の形態８）に説明した５行程を有するブレイトンサイクル動力システムを構築することが可能である。
　（実施の形態１０）
　図１５を参照して、（実施の形態９）とは構成の異なるブレイトンサイクルの一例について説明する。図１５のガスタービンは、（実施の形態９）と同様の同軸タービンであるが、圧縮器と膨張機の間に反応触媒４６０が敷設された第２の反応器４６１が設けられており、またコレクタ１４０によって集光された太陽光がこの第２の反応器４６１に焦点されるようにコレクタ１４０が配置されている。すなわち、（実施の形態９）に述べたトラフ型コレクタではなく、タワー型コレクタを用いた場合の実施形態を示しており、例えば図示するようにタワー内にガスタービンを設置し、この周囲にコレクタ（ミラー）を同心円状に設置し、ガスタービン内の第２の反応器４６１に焦点されるようにコレクタ（ミラー）をトラッキングする等の方法によって、本実施の形態によるブレイトンサイクルシステムが構成可能である。
　ブレイトンサイクルを効率よく動かすためには高温の温度が必要であり、従って太陽熱発電における集光倍率を上げることが必要であり、タワー型コレクタの適用は最も好ましい。また、このようなレイアウトによれば、トラフ型コレクタの集熱管の長さに起因する大きな圧力損失によって圧縮器所要動力が増加し、出力軸から取り出される動力が減少するのを防ぐことが出来る。本実施形態は（実施の形態９）に述べた実施形態のより改良された形である。
　（実施の形態１１）
　図１６および図１７を参照して、（実施の形態６）から（実施の形態１０）とは異なる形態の熱輸送システム４００の構成の一例、およびこれを用いた熱輸送型太陽熱発電システム１００３の構成の一例について説明する。本実施形態は（実施の形態６）から（実施の形態１０）をさらに改良したものであり、第２の反応器４６１の一部は、発電機２５０と機械的に接続した膨張機２００である。膨張機内部には反応触媒を有する反応部２０１が設けられている。すなわち、（実施の形態６）から（実施の形態１０）では膨張機は復流体経路中にあり、既に吸熱反応を終えた後の復流体を膨張させて動力を回収しているが、本実施の形態では吸熱反応とこれに伴う体積変化は膨張機内で行われ、したがって膨張機は実質的に反応器の一部である。
　（式３）ないし（式５）から自明であるが、この化学は１モルの往流体から４モルの復流体が生じる膨張反応系である。この反応を右にずらして転化率を高めるためには、右辺を減圧することが効果的であることを（実施の形態６）において説明した。ところで、膨張機から回収される動力は、端的には膨張機に供給された流体のエネルギーと排出されるエネルギーの差分であり、投入されるエネルギーが大きく、かつ排出されるエネルギーが小さい（＝低温で排出される）ほど、効率の高い動力システムが構築可能である。故に膨張機内でこの吸熱反応を行うことによって、当然であるが供給される流体（高温の往流体）と排出される流体（低温の復流体）のエネルギー差は、同一物質の（例えば往流体から生成されて吸熱反応エネルギーを失った復流体）の顕熱冷却エネルギーに比して大きくとることが可能であり、高効率化が可能となる。また、逆に膨張機から大きな動力が回収できるということは排出される復流体の温度および圧力がより低下することと同義であり、上記膨張反応の進行を促進するものである。要するに、反応転化率と動力システム効率は相乗関係にあり、膨張機内に反応部を設けてこの化学反応を行うことはきわめて好ましい効果を奏する。
　とりわけ、一例として往流体がメチルシクロヘキサンで、復流体がトルエンと水素であるような場合で、図１６に示す如く第２の反応器から排出される復流体と第２の反応器に供給される往流体とを熱交換する再生熱交換器を有する場合、下記の４行程をもつランキンサイクル動力システムを構成することができる。
　第１の行程は、復流体により往流体を気化する蒸気発生行程である。第２の行程は、往流体を加熱して反応させる定圧加熱行程である。第３の行程は、膨張機での復流体生成、およびこの復流体の断熱膨張行程である。第４の行程は、復流体を往流体により凝縮する凝縮行程である。
　また同様に図１７に示した形態は、図１６に示したランキンサイクルを下記の５行程を有するブレイトンサイクルに置換した形態である。
　第１の行程は、復流体により往流体を気化する気化行程である。第２の行程は、気化した往流体を圧縮器で圧縮する圧縮行程である。第３の行程は、圧縮された往流体を加熱する加熱行程である。第４の行程は、膨張機での復流体生成、およびこの復流体の断熱膨張行程である。第５の行程は、往流体により復流体を冷却する熱回収行程である。
　要すれば、かかる構成および動作によって、反応転化率を高め、また動力システムの高効率化を図る事ができるのはもとより、既存の発電システムで利用される一般的な発電システムの概念およびその構成要素を転用して、熱輸送型太陽熱発電システムを構築可能である。図１８は、本実施形態に述べたランキンサイクルによる熱輸送システム４００を有する熱輸送型太陽熱発電システム１００３の構成の一例を示し、図１９はブレイトンサイクルによるものを示している。
　なお、（実施の形態６）から（実施の形態１１）に示したランキンサイクル、あるいはブレイトンサイクルのどちらを選択するかは、コレクタにおける集熱温度に大きく依存し、従い集熱方式、立地などに大きく依存するが、本開示による熱輸送システムではそのどちらにも適用可能である。
　（実施の形態１２）
　図２０を参照して（実施の形態１１）に述べたガスタービン（ブレイトンサイクル）の構成の一例を説明する。
　（構成）
　図２０のガスタービンは、三段の圧縮タービン静翼２１１、圧縮タービン動翼２１２からなる圧縮器２１０（圧縮タービン）と、同じく三段の膨張タービン静翼２０１、膨張タービン動翼２０２からなる膨張機２０１（膨張タービン）からなり、これら動翼は同一の出力軸２０３に機械的に接続されている同軸タービンである。圧縮器と膨張機の間には熱交換器２３０が設けられる。また膨張タービン静翼２０１には、その羽に吸熱反応を触媒する反応触媒が担持されており、したがって膨張タービン静翼２０１は反応部２０１である。
　（動作）
　この構成により、圧縮器吸気側に供給される、ここでは図示されない第２の再生熱交換器から供給された気体の往流体は、圧縮器内で断熱圧縮されたのち、さらに熱交換器２３０で加熱され膨張機に供給され、膨張機内の膨張機静翼に担持された反応触媒上で吸熱反応をおこし復流体に転化する。この反応によって復流体温度および圧力は低下し、また体積は膨張するが、この膨張エネルギーを膨張機動翼が受けることによりタービンが回転する。この回転エネルギーは出力軸を介してここでは図示されない動力負荷へ出力されるが、この負荷によって復流体はさらにエネルギーを失って温度および圧力が低下し、体積はさらに増加する。第１段の動翼を動かした復流体は、続いて二段目の静翼に供給され、整流されると同時に一段目で未反応の往流体が反応触媒上で吸熱反応をおこし復流体に転化する。これを三段繰り返したのちに、復流体は膨張機から排出されて、その後ここでは図示されない第２の再生熱交換器に流入し、往流体の蒸発エネルギーを回収された後に、ここでは図示されない第２の凝縮器に向かう。
この構成、あるいはこれと類似の構成により、膨張機内に反応部を設けることが可能である。なお、蒸気タービン（ランキンサイクル）のタービン構成は、当然のことながら図２０のガスタービンにおける圧縮器２１０を持たないものである。
　また、図２０に示したタービンとコレクタのレイアウトは、（実施の形態１０）に既に述べたタワー型コレクタを用いた場合の一例であり説明を省略する。
　（実施の形態１２）
　図２１を参照して、（実施の形態７）図１０のより改良された熱輸送システム４００を有する熱輸送型太陽熱発電システム１００３について説明する。
　（構成）
　復流体経路の第２の再生熱交換器４６２から第２の凝縮器４６３の間に、復流体経路に外部からの熱入力を行うための熱交換器である第２のコレクタ１６０を有している。またこの第２のコレクタの後段には第２の発電機２７０と接続された第２の膨張機２６０を有している。同様に往流体経路の第２の往流体経路４２６に、往流体経路に外部からの熱入力を行うための熱交換器である第２のコレクタ１６０を有している。またこの第２のコレクタの後段には第２の発電機２７０と接続された第２の膨張機２６０を有している。
　（動作）
　とりわけ、一例として往流体がメチルシクロヘキサンで、復流体がトルエンと水素であるような場合、メチルシクロヘキサンやトルエンの沸点が１００度近辺に存在するが、上記の構成により経路途中で太陽光の熱を入力することにより、上記沸点を下回らないよう加熱しながら気体のまま輸送することが出来る。これは最も簡便にはパイプラインの全部あるいは少なくとも一部を既に説明したトラフ集熱方式の集熱管１４２で構成することにより可能となる。トラフ集熱方式においては、これも既に説明したとおり内部流体を４００℃以上に加熱することが可能であるが、このとき経路内に膨張機を設置して圧力を開放すると同時に動力回収（発電）を行うことが出来る。これにより、パイプライン内を適切な圧力に保ち、また発電機から得られる電力を輸送補機（コンプレッサー、バルブ、制御機器等）駆動に利用することで、外部からのエネルギー供給を低減しながら長距離パイプライン輸送することが可能であり、場合によっては外部へ電力を供給することも可能となる。
　なお、ここに膨張機は、これら往流体や復流体により直接駆動されるものであってもよく、またはこれら往流体や復流体から供給される熱を用いて、往流体あるいは復流体とは異なる駆動流体によって駆動される間接的な形態であってもよい。また当然にこれらの熱交換器、膨張機、発電機はその輸送距離に応じて複数以上設置してもよい。
　なお、本開示の他の態様である熱輸送システムは、往流体経路と復流体経路の循環経路と、この経路を流れる往流体と復流体を有し、
往流体経路の起点には発熱反応により往流体から復流体を生成する触媒を具備した第１の反応器を有していて当該反応器が復流体経路の終点であり、
復流体経路の起点には吸熱反応により往流体から復流体を生成する触媒を具備した第２の反応器を有していて当該第２の反応器が往流路の終点であり、
第１の反応器は外部へ熱出力を行うための熱交換器を有し、第２の反応器は外部からの熱入力を行うための熱交換器を有していることを特徴とする。
　本開示の熱輸送システムによれば、水資源に乏しい国々において、太陽熱発電の発電排熱を効率的に除去し、またその排熱を淡水製造等に有効活用することが可能である。
　さらに、本開示の熱輸送システムをランキンサイクル、ないしブレイトンサイクルの既往の発電システムの駆動流体として共役させることにより発電効率の向上をはかり、また更なる構成簡素化による信頼性向上と低コスト化を図ることが可能となる。
１００　蒸気発生器
１１０　燃料
１２０　復水器
１３０　水タンク
１４０　コレクタ
１４１　反射鏡
１４２　集熱管
１６０　第２のコレクタ
１７０　第３のコレクタ
２００　膨張機
２０１　反応部（膨張タービン静翼）
２０２　膨張タービン動翼
２０３　出力軸
２１０　圧縮器
２１１　圧縮タービン静翼
２１２　圧縮タービン動翼
２３０　熱交換器
２５０　発電機
２６０　第２の膨張機
２７０　第２の発電機
２８０　第３の膨張機
２９０　第３の発電機
３００　フラッシュ装置
３０１　回収器
３０２　フラッシュ器
３０３　デミスタ
３２０　吸収式冷凍機
３２１　再生器
３２２　蒸発器
３２３　吸収器
３５０　クーリングタワー
３６０　海水
３７０　淡水
３８０　濃縮海水
４００　熱輸送システム
４１０　第１の往流体経路
４２１　第１の反応器
４２２　第１の再生熱交換器
４２３　第１の凝縮器
４２５　第１の気液分離器
４２６　第２の往流体経路
４２７　回収ライン
４３０　往流体タンク
４４０　第３の往流体経路
４５０　第１の復流体経路
４６０　反応触媒
４６１　第２の反応器
４６２　第２の再生熱交換器
４６３　第２の凝縮器
４６５　第２の気液分離器
４６６　第１の復流体Ａ経路
４６７　第１の復流体Ｂ経路
４７０　復流体Ａタンク
４７１　第２の復流体Ａ経路
４８０　復流体Ｂタンク
４８１　第２の復流体Ｂ経路
４９０　混合部
５００　熱入力
５５０　熱出力
１００１　火力発電システム
１００２　太陽熱発電システム
１００３　熱輸送型太陽熱発電システム

Claims (16)

  1. 　発熱反応により、往流体から復流体を生成する第１の触媒と、前記発熱反応により生じた熱を、外部に出力する第１の熱交換器とを有する第１の反応器と、
    　吸熱反応により、前記復流体から往流体を生成する第２の触媒と、前記吸熱反応に用いる熱を、外部から入力する第２の熱交換器とを有する第２の反応器と、
    　前記第１の反応器と前記第２の反応器との間を繋ぐように形成され、かつ、前記第２の反応器で生成された往流体が流れる往流体経路と、
    　前記第１の反応器と前記第２の反応器との間を繋ぐように形成され、かつ、前記第１の反応器で生成された復流体が流れる復流体経路と、
    前記復流体経路に配置される膨張機と
    を備える熱輸送システム。
  2. 　前記往流体が有機ハイドライドを含み、
    　前記復流体が芳香族化合物と水素とを含む、
    請求項１に記載の熱輸送システム。
  3. 　前記芳香族化合物がベンゼンであり、前記有機ハイドライドがシクロヘキサンである、
    請求項２に記載の熱輸送システム。
  4. 　前記芳香族化合物がトルエンであり、前記有機ハイドライドがメチルシクロヘキサンである、請求項２に記載の熱輸送システム。
  5. 　前記往流体経路に配置され、前記往流体を貯蔵する第１のタンクを備える、
    請求項１に記載の熱輸送システム。
  6. 　前記復流体経路に配置され、前記復流体を貯蔵する第２のタンクを備える、
    請求項１に記載の熱輸送システム。
  7. 　前記復流体経路に配置され、前記復流体を液相復流体と気相復流体とに分離する第１の凝縮器および第１の気液分離器を備える、
    請求項１に記載の熱輸送システム。
  8. 　前記往流体経路に配置され、前記往流体を液相往流体と気相往流体とに分離する第２の凝縮器および第２の気液分離器を備える、
    請求項７に記載の熱輸送システム。
  9. 　前記液相復流体を貯蔵する第３のタンクと、
    　前記気相復流体を貯蔵する第４のタンクと、
    　前記第３のタンクの液相復流体と、前記第４のタンクの気相復流体とを混合する混合部とを備える、
    請求項８に記載の熱輸送システム。
  10. 　前記第１の気液分離器から、前記復流体経路における前記第３のタンクと前記混合部との間まで繋がる回収ラインを備える、
    請求項９に記載の熱輸送システム。
  11. 　前記往流体経路に配置され、前記膨張機により回収された動力により駆動される第１の圧縮器を備える、
    請求項１に記載の熱輸送システム。
  12. 　前記膨張機が第２の反応器の少なくとも一部であり、
    　前記膨張機内に、前記第２の応触媒を担持した反応部を備える、
    請求項１に記載の熱輸送システム。
  13. 　前記往流体経路に配置され、前記膨張機により回収された動力により駆動される第２の圧縮器を備える、
    請求項１に記載の熱輸送システム。
  14. 　前記復流体経路に、複数の膨張機を配置される、
    請求項１に記載の熱輸送システム。
  15. 　前記第２の反応器への熱入力のうちの少なくとも一部が、発電排熱、産業排熱、太陽熱のいずれかである、
    請求項１に記載の熱輸送システム。
  16. 　前記第１の反応器からの熱出力のうちの少なくとも一部が、淡水製造もしくは冷凍サイクル駆動のいずれかに使用される、
    請求項１に記載の熱輸送システム。
PCT/JP2014/006298 2014-01-30 2014-12-17 熱輸送システム WO2015114716A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014015254 2014-01-30
JP2014-015254 2014-01-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015114716A1 true WO2015114716A1 (ja) 2015-08-06

Family

ID=53756339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/006298 WO2015114716A1 (ja) 2014-01-30 2014-12-17 熱輸送システム

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2015114716A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111351239A (zh) * 2020-02-24 2020-06-30 中国科学院工程热物理研究所 一种太阳能储热与闭式循环耦合发电系统

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5533588A (en) * 1978-07-12 1980-03-08 Standard Oil Co Device for circulating hydride
JPS61208474A (ja) * 1985-03-12 1986-09-16 東京農工大学長 有機化合物と水素吸蔵合金の水素化及び脱水素反応による高温ケミカルヒートポンプ装置
US4712610A (en) * 1986-11-28 1987-12-15 United Technologies Corporation Chemical heat pipe employing self-driven chemical pump based on a molar increase
JPH07279824A (ja) * 1994-04-06 1995-10-27 Agency Of Ind Science & Technol 熱の輸送方法
JPH09103670A (ja) * 1995-07-15 1997-04-22 Korea Advanced Inst Of Sci Technol 反応蒸留方法を用いた化学反応熱ポンプ装置
JP2002004812A (ja) * 2000-06-27 2002-01-09 Toshiba Corp 熱供給システム
JP2002316809A (ja) * 2001-01-31 2002-10-31 Mayekawa Mfg Co Ltd 液化ｃｏ２・ドライアイスの製造・貯蔵・利用システム及び液化ｃｏ２・水素の製造・貯蔵・利用システム及びドライアイス製造方法とその装置
JP2005105906A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Hitachi Ltd ハイドライドタービン
JP2011220664A (ja) * 2010-03-22 2011-11-04 Denso Corp 化学蓄熱装置
WO2012120556A1 (ja) * 2011-03-07 2012-09-13 株式会社 日立製作所 太陽熱蒸気サイクルシステム
JP2012206909A (ja) * 2011-03-30 2012-10-25 Chiyoda Kako Kensetsu Kk ハイブリッド型水素製造・発電システム
JP2013128333A (ja) * 2010-03-31 2013-06-27 Tokyo Institute Of Technology 蒸気発生装置及びこれを用いたエネルギ供給システム

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5533588A (en) * 1978-07-12 1980-03-08 Standard Oil Co Device for circulating hydride
JPS61208474A (ja) * 1985-03-12 1986-09-16 東京農工大学長 有機化合物と水素吸蔵合金の水素化及び脱水素反応による高温ケミカルヒートポンプ装置
US4712610A (en) * 1986-11-28 1987-12-15 United Technologies Corporation Chemical heat pipe employing self-driven chemical pump based on a molar increase
JPH07279824A (ja) * 1994-04-06 1995-10-27 Agency Of Ind Science & Technol 熱の輸送方法
JPH09103670A (ja) * 1995-07-15 1997-04-22 Korea Advanced Inst Of Sci Technol 反応蒸留方法を用いた化学反応熱ポンプ装置
JP2002004812A (ja) * 2000-06-27 2002-01-09 Toshiba Corp 熱供給システム
JP2002316809A (ja) * 2001-01-31 2002-10-31 Mayekawa Mfg Co Ltd 液化ｃｏ２・ドライアイスの製造・貯蔵・利用システム及び液化ｃｏ２・水素の製造・貯蔵・利用システム及びドライアイス製造方法とその装置
JP2005105906A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Hitachi Ltd ハイドライドタービン
JP2011220664A (ja) * 2010-03-22 2011-11-04 Denso Corp 化学蓄熱装置
JP2013128333A (ja) * 2010-03-31 2013-06-27 Tokyo Institute Of Technology 蒸気発生装置及びこれを用いたエネルギ供給システム
WO2012120556A1 (ja) * 2011-03-07 2012-09-13 株式会社 日立製作所 太陽熱蒸気サイクルシステム
JP2012206909A (ja) * 2011-03-30 2012-10-25 Chiyoda Kako Kensetsu Kk ハイブリッド型水素製造・発電システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111351239A (zh) * 2020-02-24 2020-06-30 中国科学院工程热物理研究所 一种太阳能储热与闭式循环耦合发电系统
CN111351239B (zh) * 2020-02-24 2021-10-26 中国科学院工程热物理研究所 一种太阳能储热与闭式循环耦合发电系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sezer et al. Development and performance assessment of a new integrated solar, wind, and osmotic power system for multigeneration, based on thermodynamic principles
Ghorbani et al. Hybrid molten carbonate fuel cell power plant and multiple-effect desalination system
Sun et al. Thermodynamic optimization and comparative study of different ORC configurations utilizing the exergies of LNG and low grade heat of different temperatures
US9500185B2 (en) System and method using solar thermal energy for power, cogeneration and/or poly-generation using supercritical brayton cycles
EP3054155B1 (en) Electrical energy storage and discharge system
Tchanche et al. Low-grade heat conversion into power using organic Rankine cycles–A review of various applications
Wang et al. Thermodynamic analysis and optimization of a solar-driven regenerative organic Rankine cycle (ORC) based on flat-plate solar collectors
CN114040904A (zh) 间歇性能源在化学品生产中的用途
EP3640449B1 (en) Staged cold energy storage type supercritical compressed air energy storage system and method
Alarcón-Padilla et al. Design recommendations for a multi-effect distillation plant connected to a double-effect absorption heat pump: A solar desalination case study
Babaei et al. Thermodynamic analysis and optimization of an innovative hybrid multi-generating liquid air energy storage system
Hassan et al. Energy, exergy, economic and environmental (4E) assessment of hybrid solar system powering adsorption-parallel/series ORC multigeneration system
Hassan et al. Integrated adsorption-based multigeneration systems: A critical review and future trends
CN112985143B (zh) 基于co2气液相变的热能转化机械能多级压缩储能装置
Talebbeydokhti et al. Analysis and optimization of LT-MED system powered by an innovative CSP plant
CN113530667B (zh) 基于太阳能甲醇分解合成循环的零碳排放冷热电联供系统和方法
KR20140015422A (ko) 집광형 태양열 발전 시스템을 위한 유기 랭킨 사이클
KR20140027945A (ko) 포화 액체 저장소를 갖는 집광형 태양열 발전 시스템을 위한 유기 랭킨 사이클 및 방법
WO2012131860A1 (ja) 定容加熱器利用装置
CA2736418A1 (en) A low temperature solar power system
CN105464914A (zh) 一种基于复叠朗肯循环的直膨式太阳能热发电系统
WO2008022407A1 (en) A system and method for producing work
Mohamed et al. Development and assessment of concentrated solar energy driven ammonia synthesis from liquefied natural gas
RU2273742C1 (ru) Энергоаккумулирующая установка
Faramarzi et al. Energy, exergy, economic, and sensitivity analyses of an enhanced liquid hydrogen production cycle within an innovative multi-generation system

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14880780

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14880780

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1