JPS58130996A - 化学蓄熱方法および装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、太陽熱、産業廃熱、その他の廃熱）を化学蓄
熱反応により蓄熱させ、その放熱時に廃熱源よりより高
い温度の熱として回収する化学蓄熱方法および装置に関
する。

口→ 現在、社会的に省エネルギーの必要性が呼ばれ、各種の
省エネルギー技術が見い出されているが、それ等の中で
も間欠的な廃エネルギーの有効利用法としての蓄エネル
ギーおよび蓄熱技術が重要な占 位置を清めるに到っている。

ところで、化学蓄熱体としては、現在じ、Ｃａ０−Ｈ＝
ｏ　、　Ｍｇｏ　−ＨＩＯ、金属水素化物、アンミン錯
体等その他多数空ありこれらはその利用温度範囲によっ
て分類され、（３ａＯ−ＨｓＯ系は３００℃〜１，００
０℃の高温域で、Ｈ寝８０４−　Ｈ雪０系は１００℃〜
３００℃の中温域で、そしてアンミン錯体系は１００℃
以下の低温域で利用されている。しかし漸近では省エネ
ルギー技術により高温域の比較的良質と考えられる廃熱
の利用技術よりもむしろ中温域および低温域の廃熱源の
蓄熱技術の必要性が増加しつつある。

本発明に関連する従来の化学蓄熱方法の原理と構成を載
設すると次のようＫなる。

従来法（そのｌ） Ａ　−ｎｘ（固）＋へＨ，：Ａ（固）＋ｎ　−ｘ　（気
）　（イ）Ａ　−ｎｘ＝水和物又は錯体、　　　△Ｈ＝
反応熱Ａ　＝無水塩　　　　　　　　ｎ　＝モル数Ｘ　
＝蒸気またはガス の化学反応を利用した化学蓄熱体の蓄熱および放熱工程
を第１図および第２図で説明すると次のようである。第
２図中のｆｔ）Ｆｉ凝縮器で、冷媒流入管（７）、冷却
部（４）および冷媒出口管（６）により流入出する冷媒
により、連通管（３）から流入する蒸気を凝縮して液体
とする。一方反応器（２）には水和物または錯体が充填
され、熱源媒体入口（９）、加熱部（６）および熱源媒
体出口（８）を通過する熱源媒体でもって反応器（２）
内の充填物は加熱される。なお（ｌＯ）はパルプである
。

Ａ）蓄熱工程について ４ｇ まず反応器（２）内に水＃智または錯体を充填し、ノ（
ルプ１１（ｍを開とすると同時に冷媒流出入管＋６１　
＋７１および冷却部（４）に冷媒を逸する。その后熱源
媒体流出入管＋８）　（９１および加熱部（６）Ｋ熱源
媒体を流入させることにｌり反応器（２）内の充填物は
加熱され、分解されて蒸気を発生する。この蒸気は連通
管（３）を通り、凝縮器（１）内圧流入して、その内部
の冷却部（４）によって冷却凝縮されて液体となる。こ
の反応は反応式（イ）のごとく左辺から右辺へと反応が
進行した仁とになる。このことは第１図の蒸気圧線図に
おいて矢印を有する実線に従って反応が進行したことと
なる。

この反応が終了后、パルプ叫を閉じると両系は隔絶され
て蓄熱状態が成立する。

Ｂ）放熱工程について 放熱の場合には、熱源媒体流出入管＋８１　、　＋９１
および加熱部（６）に熱回収用媒体を流通させた后、パ
ルプ叫を開とすると、反応器（２）内の内圧が凝縮器１
１＋内の内圧よりも低いため、凝縮器（１１内の項一で
ある無水塩と反応して水和物に変化し、この時化ずる反
応熱は熱回収媒体にょシ回収される。本工程においては
、凝縮液を蒸発させるために、低温熱源たとえば水が通
常使用される。

従来法（その２） Ｂ　−ｎ’ｃ　（固）＋△Ｈ°二Ｂ（固）＋ｎ’Ｃ！（
気片…・・（ロ）Ｄ　−ｎ”Ｅ　（固）十△Ｈ″：Ｄ（
固）＋ｎ”Ｆｔ（気＞　・−−−−−ｅｑＢ−ｎ’ｃ＝
水和物または錯体　　　Ｃ＝蒸気またはガスＤ　−ｎ”
Ｅ　＝水和物または錯体　　　Ｅ＝蒸気またはガスΔＨ
’＝反応熱　　　　△「“２反応熱の化学反応を利用し
友化学蓄熱体の蓄−および放熱工程を第３図および第４
図で説明する。

−４図中、反応器（！１）には熱源媒体および熱回収用
媒体の流通路である熱源媒体流出入管０８）　ＤＩおよ
び加熱部■があり、反応器（Ｉ坤は２重構造で、外側に
は反応器（川から蒸気の凝縮液、内側には充填物が留保
されている。

また凝縮器−には冷却用冷媒通路となる冷媒流出入管−
圓および冷却部−がある。連通管（１１１は反応器（Ｉ
ｌ）と反応器０乃の外側部分（１２ｂ）を連通ずるもの
であり、連通管αηは反応器α乃の内側部分（１２ａ）
と凝縮器０′４を連通するものである。なお（１４）（
ｌ荀はパルプである。

Ａ）蓄熱工程について まず反応器（川および反応器（ｌ＠の内側部＠１２ａ）
に水和物または錯体を充填し、冷媒流出入管−（財）お
よび冷却部圀に冷媒を流入する。その后ノ（ルプ０４）
　（１＠を開とし、熱源媒体流出入管Ｈ（ＩＩに熱源媒
体を流入させると加熱部翰で反応器（１１）内の充填物
は加熱される。この時反応式ｅ→において左辺から右辺
に反応が進行する。反応器θ１）で発生した蒸気は反応
器（１′４の外側部分（１２ｂ）に流入し同反応器の内
側部分（１２ａ）の充填物を加熱することにより、蒸気
は凝縮して液体となる。加熱された反応器Ｈ内の充填物
から発生した蒸気は連通管（ｌηを通り凝縮器０１に到
って冷却部−と接触して熱交換を行い、凝縮する。

この時の反応は反応式（財）において左辺から右辺て反
応が進行したことになる０反応終了后にパルプ（１４）
　ＤＩを閉とすれば蓄熱工程は終了する。

Ｂ）放熱工程について 放熱の場合には、熱回収用媒体を反応器（１）内に熱源
媒体流出入管を通して流入させ九后Ｋ。

パルプ（１６）　（１１を開とすると、凝縮器α場内の
蒸気が連通管Ｃ１７１１を通って反応器（Ｉ乃の内側部
分（１２ａ）　Ｉｃ流入し充填物と反応して反応熱を発
生し、この熱により同反応器の外側部分（１２ｂ）の凝
縮液を加熱し蒸気を発生させる。この蒸気は連通管＋１
６）を通って反応器（１１）に入り充填物と反応し反応
熱を発生させる。発生した反応熱は熱源媒体流出入管Ｑ
８）　Ｈ内を流れる熱回収用媒体と熱交換し、外部に持
ち去られる。

反応器（１匂で起る反応は反応式（１′４での右辺から
左辺へ進行する反応であり、反応器（１１）で起る反応
る反応式ある。これは第３図の蒸気圧線図において点線
で示される放熱工程である０本工程においては従来法（
その１）と同様に凝縮液を蒸発させるための低温熱源が
必要となる。

以上の２つの従来法では熱の回収は可能であるが熱源の
温度以上の温度を有する熱を回収することは不可能であ
る。現在では、低温熱源からそれ等の熱源の温度よりも
高い回収熱源を得る必要があり、本発明はこの要求を満
すために提供されたものである。

次に本発明を第５図、および第６図を用いて詳細に説明
する。

反応器？蜀の内部には充填物と熱源媒体流出入管側、０
ηおよび加熱部翰があり、凝縮器ｔ２ＢＫは冷媒流出入
管側（イ）および肢管に連結する冷却部四が内設されて
いる。反応器−は内側部分（２６ａ）と外側部分（２６
ｂ）とに隔絶された２重構造であり、内側部分（２６ａ
）には熱源媒体流出入管ｆ４１１および肢管に連結する
加熱部−が内設されている。また凝縮器（財）Ｋは冷媒
流出入管■（転）および肢管に連結する冷却部口υが内
設されている。連通管−は反応器（財）と凝縮器−とを
連絡する管で、連通管−は、連通管＠四を通して反応器
（財）と反応器（イ）の外側部分（２６ｂ）とを連絡す
る管である。

連通管（財）は凝縮器（至）と反応器−の外側部分（２
６ｂ）とを連絡するもので、連通管−は反応器−の内側
部分（２６ａ）と凝縮器（ロ）とを連絡する管である。

←４）（憎囮〔ηに〜−−〇ｐはパルプである。

Ａ）蓄熱工程について まず反応器（２４および（イ）の内側部分（２６ａ）　
Ｉｃ水和物あるいは錯体を充填した后に、パルプ瞥−を
開にして冷却媒体を凝縮器（財）および（財）にそれぞ
れ冷媒流出入管（３Ｉ１９（至）■禰およびそれぞれの
冷却部（２！１ｔａｏを通して循項させる。その后パル
ブー−ηを開にすると共にパルプＫＩ　ＩＩを開にして
反応器例および反応器（イ）の内側部分（２６ａ）にそ
れぞれ熱源媒体流出入管！６１＠ηｆ４１ｆ４１）およ
び加熱部（至）−に熱源媒体を流入させる。すると各反
応器中の水和物または錯体は熱源の有する温度（ＴＩ）
まで上昇すると同時に蒸気圧（式）、蒸気が発生する。

反応器例で発生した蒸気は連通管−およびパルプ（４４
Ｉを経て凝縮器（ハ）内の冷却部四と接触して凝縮液体
となってたまる。この時の凝縮液体の温度は（Ｔ１）で
ある。また反応器−の内側部分（２６ａ）に充填された
水和物あるいは錯体も加熱されて反応器ｅ２４１と同様
に蒸気圧（Ｐ＊　）ｙ　（ＴＩ　）の温度を有する蒸気
を発生し、その蒸気は連通管−およびパルプ（４ηを経
て凝縮器（財）で、冷媒流出入管ＩＱ　ｆ４３）および
冷却部（３０と接触して（Ｔりの温度を有する凝縮液体
となる。このように各々の反応器における反応が終了し
た后、各パルプを閉とすれば蓄熱工程は完了となる。こ
の反応は反応式（イ）の左辺から右辺への反応の進行と
なる。

（２）放熱工程について 放熱の場合には、まずパルプ顛を開にし、連通ｙ 管（財）を通して、凝縮器窯内の凝縮液を反応器外側部
分（２６ａ　）に流下させた后にパルプ（４６）を閉に
する。

そして熱回収用媒体を反応器例および（イ）の内側部分
（２６ａ）　Ｋ熱源媒体流出入管−に７１ｆ４１　ｆ４
１＋および加熱部間−を経て流入させる。次にパルプ←
η−を開とすると凝縮器（財）内の蒸気は連通管−を通
って反応器内側部分（２６ａ）に到り、そこで反応式（
イ）の右辺から左辺への反応が生じ反応熱が発生する。

この反応熱により反応器外側部分（２６ｂ）の凝縮液を
第５図に示されている温度（ＴＩ）まで加熱する。

そこでは温度（Ｔ１）に相当する蒸気圧力（Ｐ”ｌ）の
蒸気が発生する。この蒸気は連通管ＵＮを通ってより低
圧の状態にある反応器−まで到り、反応式（イ）の右辺
から左辺への反応により発熱して水和物または錯体の蒸
気圧（ＰＩＩ、）に相当する温度（Ｔｓ）にまで上昇し
て熱回収用媒体によって熱源よりも高い温度の熱が回収
されることＫなる０木工１１においと でも、蓄熱工程の場合を同じく凝縮液を蒸発させるため
の水がＷ＃媒Ｒ出入賃關−■−に通しることが必要であ
る。本発明はこのような方法を用いることにより、従来
熱源の有する温度以上の温度を持つ熱の回収は不可能で
６つ九ものを可能にすることができるという絶大なる効
果を有するものである。

第１図％＄３図は従来公知の蒸気圧線図にして第２図は
第１図の第４図は第３図にもとづく化学蓄熱方法を示す
概要図、さらに第５図は本発明を説明するための蒸気圧
線図にして第６図は本発明の実施例を示す概要図である
。

（２蜀・・・・・・・・・反応器　　　□□□・・・・
・・用凝縮器鍼・・・・・・・・・反応器　　　□□□
・・・・・・・・・凝縮器シ０〔・・・・・加熱部　　
　（２Ｉ＠υ・・・・・・冷却部オニ１劉 才ｚ１ｍｌ ｆ　３１狽 ″７′４−ｌΔ ロ 声気五゛　−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （＋）　　Ａ−Ｘ＋△Ｈ二Ａ＋Ｘ Ａ４＝水和物または錯体 Ａ　−無水塩　　Ｘ　＝蒸気もしくはガス（但し左辺に
   お△Ｈ＝反応熱　　　　　いては、無水塩と結合して固
   体となる）の反応系を利用した化学蓄熱法において、該
   反応系をすくなくとも２系列直列に組合せることにより
   熱源媒体の有する温度よりも高い温度の熱を回収するこ
   とを特徴とした化学蓄熱方法 （２］　　Ａ−Ｘ＋△Ｈ；：Ａ十ｘ Ａ−Ｘ−水和物または錯体 八　−無水塩　　Ｘ　−蒸気もしくはガス（但し左辺に
   お△Ｈ＝反応熱　　　　　いては、無水塩と結合して固
   体となる） の反応系を利用して蓄熱する装置において、少なくとも
   ２つの反応器と２つの凝縮器を有し、反応器のうちの１
   つは反応物と凝縮液を隔絶された状態で同時に収容可能
   な構造とし、凝縮器のうちの１つは蒸発器の機能をもっ
   た構造を有し、他方の