JP2539486B2 - 蓄熱装置及びその運転方法 - Google Patents
蓄熱装置及びその運転方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は化学蓄熱材を利用した蓄熱装置及びその運転
方法に関する。
方法に関する。
化学蓄熱材を利用した蓄熱装置としては、特開昭60−
226678号，特開昭60−263060号，特開昭61−11574号，
特開昭63−34463号及び特開昭63−34464号などがある。
226678号，特開昭60−263060号，特開昭61−11574号，
特開昭63−34463号及び特開昭63−34464号などがある。
上記従来技術は、化学蓄熱装置を二つ並列に組み合わ
せて、交互に円滑に運転するような思想については考慮
されておらず、このため排熱の効果的な活用が十分でな
く、エネルギの有効利用率が低かつた。
せて、交互に円滑に運転するような思想については考慮
されておらず、このため排熱の効果的な活用が十分でな
く、エネルギの有効利用率が低かつた。
本発明の目的は、化学蓄熱材の再生時の余剰熱を有効
に利用することのできる蓄熱装置及びその運転方法を得
ることにある。
に利用することのできる蓄熱装置及びその運転方法を得
ることにある。
本発明の他の目的は、化学蓄熱材の再生時に発生する
気体のもつ熱を有効に利用することのできる蓄熱装置及
びその運転方法を得ることにある。
気体のもつ熱を有効に利用することのできる蓄熱装置及
びその運転方法を得ることにある。
本発明の更に他の目的は、複数組の化学蓄熱装置を交
互に円滑に運転することにある。
互に円滑に運転することにある。
本発明の特徴は、化学反応材を収容した第１容器と、
被反応材を収容した第２容器と、前記第１及び第２容器
を連通するパイプと、該パイプの途中に設けられたバル
ブとをそれぞれ備えた複数組の化学蓄熱装置、前記一方
の化学蓄熱装置の第１容器に熱源部からの熱を導入して
化学反応材に熱を加え、さらに第１容器に導入された前
記熱の残りを前記他方の化学蓄熱装置の第２容器に導入
して第２容器内の被反応材に熱を加える熱供給手段、前
記他方の化学蓄熱装置の第１容器に熱源部からの熱を導
入して化学反応材に熱を加え、さらにその第１容器に導
入された熱の残りを前記一方の化学蓄熱装置の第２容器
に導入して第２容器内の被反応材に熱を加える熱供給手
段、前記各化学蓄熱装置の第１容器において反応材の発
熱反応によつて生じる熱を回収する熱回収手段を備えた
蓄熱装置にある。
被反応材を収容した第２容器と、前記第１及び第２容器
を連通するパイプと、該パイプの途中に設けられたバル
ブとをそれぞれ備えた複数組の化学蓄熱装置、前記一方
の化学蓄熱装置の第１容器に熱源部からの熱を導入して
化学反応材に熱を加え、さらに第１容器に導入された前
記熱の残りを前記他方の化学蓄熱装置の第２容器に導入
して第２容器内の被反応材に熱を加える熱供給手段、前
記他方の化学蓄熱装置の第１容器に熱源部からの熱を導
入して化学反応材に熱を加え、さらにその第１容器に導
入された熱の残りを前記一方の化学蓄熱装置の第２容器
に導入して第２容器内の被反応材に熱を加える熱供給手
段、前記各化学蓄熱装置の第１容器において反応材の発
熱反応によつて生じる熱を回収する熱回収手段を備えた
蓄熱装置にある。
本発明の他の特徴は、反応材を収容した第１容器と、
被反応材を収容した第２容器と、前記一方の容器で反生
する蒸気を他方の容器に導く蒸気供給経路をもつ化学蓄
熱装置を複数系列準備し、第１系列の前記化学蓄熱装置
の第１容器に熱源部からの熱を供給して第１容器内に反
応材を加熱し、前記第１容器に供給した熱の余りを他の
系列の化学蓄熱装置における第２容器に供給して該第２
容器内の被反応材を加熱して蒸気を発生させ、この発生
蒸気を前記他の系列の化学蓄熱装置における第１容器に
導いて該第１容器内の反応材と反応させて熱を発生さ
せ、この発生熱を回収する蓄熱装置の運転方法にある。
被反応材を収容した第２容器と、前記一方の容器で反生
する蒸気を他方の容器に導く蒸気供給経路をもつ化学蓄
熱装置を複数系列準備し、第１系列の前記化学蓄熱装置
の第１容器に熱源部からの熱を供給して第１容器内に反
応材を加熱し、前記第１容器に供給した熱の余りを他の
系列の化学蓄熱装置における第２容器に供給して該第２
容器内の被反応材を加熱して蒸気を発生させ、この発生
蒸気を前記他の系列の化学蓄熱装置における第１容器に
導いて該第１容器内の反応材と反応させて熱を発生さ
せ、この発生熱を回収する蓄熱装置の運転方法にある。
本発明の更に他の特徴は、反応材を収納した第１容器
と、被反応材を収納した第２容器、それらを結ぶバルブ
付のパイプから成る化学蓄熱装置を複数系列設け、一方
の系列の化学蓄熱装置の第１容器に設けた熱交換器内に
熱源部より再生用の熱を導入した後、これを他の系列の
化学蓄熱装置の第２容器に設けた熱交換器内に導入して
該第２容器内の被反応材を加熱し、反力上昇した該被反
応材の気体を当該他の系列の化学蓄熱装置の第１容器内
の反応材に注入して発熱反応を行なわせ、同時に前記一
方の系列の化学蓄熱装置における第１容器内の反応材の
再生中に発生する気体を同系列の化学蓄熱装置における
第２容器内に導入し、該気体の保有する熱を熱回収用の
熱媒体に吸収させ、この熱回収用の熱媒体をさらに他の
系列の発熱反応中の第１容器に導いてさらに昇温すると
いう操作を各系列ごとに順次行うことを特徴とする蓄熱
装置の運転方法にある。
と、被反応材を収納した第２容器、それらを結ぶバルブ
付のパイプから成る化学蓄熱装置を複数系列設け、一方
の系列の化学蓄熱装置の第１容器に設けた熱交換器内に
熱源部より再生用の熱を導入した後、これを他の系列の
化学蓄熱装置の第２容器に設けた熱交換器内に導入して
該第２容器内の被反応材を加熱し、反力上昇した該被反
応材の気体を当該他の系列の化学蓄熱装置の第１容器内
の反応材に注入して発熱反応を行なわせ、同時に前記一
方の系列の化学蓄熱装置における第１容器内の反応材の
再生中に発生する気体を同系列の化学蓄熱装置における
第２容器内に導入し、該気体の保有する熱を熱回収用の
熱媒体に吸収させ、この熱回収用の熱媒体をさらに他の
系列の発熱反応中の第１容器に導いてさらに昇温すると
いう操作を各系列ごとに順次行うことを特徴とする蓄熱
装置の運転方法にある。
上記のように本発明では、反応材（化学蓄熱材）を収
納した第１容器、被反応材を収納した第２容器をもつ化
学蓄熱装置を二つ以上並列に組み合わせているので、第
１の化学蓄熱装置における第１容器内の反応材の再生時
の余剰熱を第２の（他の）化学蓄熱装置における第２容
器内の被反応材の蒸発に利用することができる。一方、
第１の化学蓄熱装置の第１容器内の反応材の再生に伴な
つて発生する気体（蒸気）の第２容器内での凝縮時にお
ける凝縮熱を別の熱媒体に吸収させてこれを予熱するこ
とができ、さらにこの熱媒体を前記第２の化学蓄熱装置
の第１容器内の反応材と熱交換させて反応熱を吸収させ
ることにより高温度に昇温でき、熱出力として有効に利
用できる。このように、反応材の再生時の余剰熱及び反
応材再生時に発生する気体の凝縮熱を有効に利用でき
る。そしてこのような操作を、第１の化学蓄熱装置と第
２の化学蓄熱装置間で交互に円滑に行うことができ、エ
ネルギーの効率的な活用が行える。
納した第１容器、被反応材を収納した第２容器をもつ化
学蓄熱装置を二つ以上並列に組み合わせているので、第
１の化学蓄熱装置における第１容器内の反応材の再生時
の余剰熱を第２の（他の）化学蓄熱装置における第２容
器内の被反応材の蒸発に利用することができる。一方、
第１の化学蓄熱装置の第１容器内の反応材の再生に伴な
つて発生する気体（蒸気）の第２容器内での凝縮時にお
ける凝縮熱を別の熱媒体に吸収させてこれを予熱するこ
とができ、さらにこの熱媒体を前記第２の化学蓄熱装置
の第１容器内の反応材と熱交換させて反応熱を吸収させ
ることにより高温度に昇温でき、熱出力として有効に利
用できる。このように、反応材の再生時の余剰熱及び反
応材再生時に発生する気体の凝縮熱を有効に利用でき
る。そしてこのような操作を、第１の化学蓄熱装置と第
２の化学蓄熱装置間で交互に円滑に行うことができ、エ
ネルギーの効率的な活用が行える。
第１図は本発明の蓄熱装置の構成図である。システム
の主要構成は、第１の化学蓄熱装置と第２の化学蓄熱装
置から成る。第１の化学蓄熱装置は、反応材（石灰、ゼ
オライトなど）３を収納した第１容器１、被反応材
（水、メタノールなど）４を収納した第２容器２、それ
らを連通するパイプ５、このパイプ５の途中に設けたバ
ルブ６などから構成されている。同様に、第２の化学蓄
熱装置は、反応材３′を収納した第１容器１′、被反応
材４′を収納した第２容器２′、それらを結ぶパイプ
５′、このパイプ５′の途中に設けてあるバルブ６′か
ら構成されている。
の主要構成は、第１の化学蓄熱装置と第２の化学蓄熱装
置から成る。第１の化学蓄熱装置は、反応材（石灰、ゼ
オライトなど）３を収納した第１容器１、被反応材
（水、メタノールなど）４を収納した第２容器２、それ
らを連通するパイプ５、このパイプ５の途中に設けたバ
ルブ６などから構成されている。同様に、第２の化学蓄
熱装置は、反応材３′を収納した第１容器１′、被反応
材４′を収納した第２容器２′、それらを結ぶパイプ
５′、このパイプ５′の途中に設けてあるバルブ６′か
ら構成されている。
熱源部Ｈ（ガスタービン、エンジン、燃料電池、ある
いは溶鉱炉等の排熱、太陽熱、深夜電力による熱など）
から、比較的高温度の熱が発生していて、この熱を回収
し、第１の化学蓄熱装置と第２の化学蓄熱装置を交互に
円滑に運転して、連続的にそれよりも高温度に昇温して
排熱の有効利用をする具体的実施例について説明する。
今、第１の化学蓄熱装置が蓄熱（再生）過程、第２の化
学蓄熱装置が放熱過程であるとする。蓄源部Ｈで発生し
た熱はダクトまたはパイプ15を通つた後、バルブ13部を
通り（この時バルブ13′は閉じておく）、第１容器１内
の反応材３中に設けてある熱交換器７内に送られる。こ
の際、反応材３は加熱されるので、内部に吸着または吸
収されている被反応材４は気体または蒸気となり、パイ
プ５を通つて第２容器２内に供給され、そこで冷却され
て凝縮し、凝縮熱をパイプ12から導かれた熱媒体に与え
る。例えば、反応材３が生石灰（CaO）で、これが第１
容器１内で被反応材４をすでに吸収して消石灰（Ca(OH)
2）になつている時は、加熱によつてH2O蒸気が分離して
次第に元のCaOに変化する。第２容器２内に導かれたH2O
蒸気の熱は次の様にして有効利用される。水や空気等の
熱媒体がパイプ12及びバルブ11を通つた後、第２容器２
内の熱交換器９内に導入される。この時、前記熱媒体に
より、第２容器２内に導入されたH2O蒸気は凝縮され、
逆に熱媒体は昇温される。その後、昇温された熱媒体は
パイプ14を通つて第２の化学蓄熱装置の第１容器１′内
の熱交換器８′内に導入される。第２の化学蓄熱装置は
放熱過程にあるので、第２容器２′内の被反応材４′が
気化（蒸気化）して、パイプ５′を通り、第１容器１′
内に供給され、反応材３′と反応している。反応材３′
は反応熱によつて著しく高温度になつており、熱交換器
８′内に導入された前記熱媒体はこの反応熱によつて著
しく昇温されて、過熱気体（または蒸気）などになる。
この熱媒体の温度は、熱源部Ｈの温度よりも高温度とな
つて出口パイプ16を通つて、有効に活用される。このと
き、第２の化学蓄熱装置の第２容器２′内の被反応材
４′の気体化に必要な熱は、熱源部Ｈの最終段階の排熱
を利用している。すなわち、熱交換器７内に導入され
て、反応材３を加熱した残りの熱は、バルブ18及びダク
ト24を通つて、第２容器２′内の熱交換器10′内に導入
され、被反応材４′を加熱する。熱交換器10′に導入さ
れる熱量が多い時は、バルブ17とバルブ18の開度を調節
し、余剰熱を分岐して設けたバルブ17部から出口パイプ
20部を介して外部へ排出する。
いは溶鉱炉等の排熱、太陽熱、深夜電力による熱など）
から、比較的高温度の熱が発生していて、この熱を回収
し、第１の化学蓄熱装置と第２の化学蓄熱装置を交互に
円滑に運転して、連続的にそれよりも高温度に昇温して
排熱の有効利用をする具体的実施例について説明する。
今、第１の化学蓄熱装置が蓄熱（再生）過程、第２の化
学蓄熱装置が放熱過程であるとする。蓄源部Ｈで発生し
た熱はダクトまたはパイプ15を通つた後、バルブ13部を
通り（この時バルブ13′は閉じておく）、第１容器１内
の反応材３中に設けてある熱交換器７内に送られる。こ
の際、反応材３は加熱されるので、内部に吸着または吸
収されている被反応材４は気体または蒸気となり、パイ
プ５を通つて第２容器２内に供給され、そこで冷却され
て凝縮し、凝縮熱をパイプ12から導かれた熱媒体に与え
る。例えば、反応材３が生石灰（CaO）で、これが第１
容器１内で被反応材４をすでに吸収して消石灰（Ca(OH)
2）になつている時は、加熱によつてH2O蒸気が分離して
次第に元のCaOに変化する。第２容器２内に導かれたH2O
蒸気の熱は次の様にして有効利用される。水や空気等の
熱媒体がパイプ12及びバルブ11を通つた後、第２容器２
内の熱交換器９内に導入される。この時、前記熱媒体に
より、第２容器２内に導入されたH2O蒸気は凝縮され、
逆に熱媒体は昇温される。その後、昇温された熱媒体は
パイプ14を通つて第２の化学蓄熱装置の第１容器１′内
の熱交換器８′内に導入される。第２の化学蓄熱装置は
放熱過程にあるので、第２容器２′内の被反応材４′が
気化（蒸気化）して、パイプ５′を通り、第１容器１′
内に供給され、反応材３′と反応している。反応材３′
は反応熱によつて著しく高温度になつており、熱交換器
８′内に導入された前記熱媒体はこの反応熱によつて著
しく昇温されて、過熱気体（または蒸気）などになる。
この熱媒体の温度は、熱源部Ｈの温度よりも高温度とな
つて出口パイプ16を通つて、有効に活用される。このと
き、第２の化学蓄熱装置の第２容器２′内の被反応材
４′の気体化に必要な熱は、熱源部Ｈの最終段階の排熱
を利用している。すなわち、熱交換器７内に導入され
て、反応材３を加熱した残りの熱は、バルブ18及びダク
ト24を通つて、第２容器２′内の熱交換器10′内に導入
され、被反応材４′を加熱する。熱交換器10′に導入さ
れる熱量が多い時は、バルブ17とバルブ18の開度を調節
し、余剰熱を分岐して設けたバルブ17部から出口パイプ
20部を介して外部へ排出する。
第１の化学蓄熱装置の蓄熱（再生）過程、及び第２の
化学蓄熱装置の放熱過程が終了した時、第１の化学蓄熱
装置を放熱過程に、第２の化学蓄熱装置を蓄熱（再生）
過程に反転すると連続的にサイクルを運転することがで
きる。第１の化学蓄熱装置側と第２の化学蓄熱装置側と
で、配管構成は全く対称にできているので、バルブの操
作を全く逆にすることによつて反転ができる。また蓄熱
（再生）過程と放熱過程を一時的に中断したい時には、
パイプ５のバルブ６あるいはパイプ５′のバルブ６′を
閉じることによつて中断できる。
化学蓄熱装置の放熱過程が終了した時、第１の化学蓄熱
装置を放熱過程に、第２の化学蓄熱装置を蓄熱（再生）
過程に反転すると連続的にサイクルを運転することがで
きる。第１の化学蓄熱装置側と第２の化学蓄熱装置側と
で、配管構成は全く対称にできているので、バルブの操
作を全く逆にすることによつて反転ができる。また蓄熱
（再生）過程と放熱過程を一時的に中断したい時には、
パイプ５のバルブ６あるいはパイプ５′のバルブ６′を
閉じることによつて中断できる。
以上説明した実施例によれば複数の化学蓄熱装置を交
互に円滑に運転し、かつ反応材の再生に利用した後の余
剰熱と反応材の再生に伴つて発生する気体の放出する熱
の両方を回収してシステムに有効利用したため、従来の
エネルギ利用率が70％程度であつたものが約90％以上に
高めることができる。
互に円滑に運転し、かつ反応材の再生に利用した後の余
剰熱と反応材の再生に伴つて発生する気体の放出する熱
の両方を回収してシステムに有効利用したため、従来の
エネルギ利用率が70％程度であつたものが約90％以上に
高めることができる。
第２図は上記第１図の実施例を一部改良したものであ
る。すなわち、熱源部からの熱を第１容器1,1′に導入
し、その後前記熱の残りをそのままパイプ20,20′か
ら、あるいは第２容器２′,2に導入してその後パイプ1
9′,19から排気ダクト21に集めて、さらに熱回収して有
効利用するようにしたものである。排気ダクト21内には
熱交換器23を設け、入口パイプ22から水などの熱媒体を
導入して昇温し、これをパイプ12および14または12′お
よび14′を介して第２容器2,2′および第１容器1,1′を
通し高温の蒸気を出口パイプ16から供給し、熱回収効率
を高めている。
る。すなわち、熱源部からの熱を第１容器1,1′に導入
し、その後前記熱の残りをそのままパイプ20,20′か
ら、あるいは第２容器２′,2に導入してその後パイプ1
9′,19から排気ダクト21に集めて、さらに熱回収して有
効利用するようにしたものである。排気ダクト21内には
熱交換器23を設け、入口パイプ22から水などの熱媒体を
導入して昇温し、これをパイプ12および14または12′お
よび14′を介して第２容器2,2′および第１容器1,1′を
通し高温の蒸気を出口パイプ16から供給し、熱回収効率
を高めている。
第３図は上記第１図に示した実施例の応用例である。
圧縮機30、燃焼器31、ガスタービン32、発電機33から成
るガスタービン発電システムに本発明を利用した場合の
例である。パイプ12または12′部に導入する熱媒体とし
ては水を利用し、これを熱交換器８′または８を通す間
に蒸気化し、パイプ16bまたは16aから燃焼器31内に噴射
し、チツ素酸化物（NOX）を低減するのに用いる。この
システムにおいては、風路切換弁34,35,36を第１図にお
けるバルブ13,13′,17,17′,18,18′の代りに設けて装
置を簡略化している。
圧縮機30、燃焼器31、ガスタービン32、発電機33から成
るガスタービン発電システムに本発明を利用した場合の
例である。パイプ12または12′部に導入する熱媒体とし
ては水を利用し、これを熱交換器８′または８を通す間
に蒸気化し、パイプ16bまたは16aから燃焼器31内に噴射
し、チツ素酸化物（NOX）を低減するのに用いる。この
システムにおいては、風路切換弁34,35,36を第１図にお
けるバルブ13,13′,17,17′,18,18′の代りに設けて装
置を簡略化している。
第４図も第１図に示した実施例の他の応用例である。
これはガスタービン発電システムと蒸気タービン発電シ
ステムを有するプラントに本発明を利用したものであ
る。すなわち上記第３図の例と異なる点は、出口パイプ
16aまたは16bに導入される高温高圧の蒸気により蒸気タ
ービン37を回転して発電機38を回し発電するようにした
点である。
これはガスタービン発電システムと蒸気タービン発電シ
ステムを有するプラントに本発明を利用したものであ
る。すなわち上記第３図の例と異なる点は、出口パイプ
16aまたは16bに導入される高温高圧の蒸気により蒸気タ
ービン37を回転して発電機38を回し発電するようにした
点である。
なお、上記第３図の例と第４図の例を複合したシステ
ム、すなわち出口パイプ16a,16bから蒸気を燃焼器31及
び蒸気タービン37に供給する構成としてもよい。
ム、すなわち出口パイプ16a,16bから蒸気を燃焼器31及
び蒸気タービン37に供給する構成としてもよい。
また、上記第１図に示す蓄熱装置を２つ複合すれば、
更にシステムを円滑に作動できる。すなわち、第１図に
示した第１の化学蓄熱装置Ａを互に並列に２台、また第
２の化学蓄熱装置Ｂを互に並列に２台接続する。熱源部
Ｈで発生する熱量が変動する場合、それに応じて第1,第
２の各化学蓄熱装置を１台または２台運転する。また、
出力の平滑化のため２対の蓄熱装置を時間的にずらして
運転してもよい。同様に、上記第１図に示した蓄熱装置
を３つ以上複合してもよい。
更にシステムを円滑に作動できる。すなわち、第１図に
示した第１の化学蓄熱装置Ａを互に並列に２台、また第
２の化学蓄熱装置Ｂを互に並列に２台接続する。熱源部
Ｈで発生する熱量が変動する場合、それに応じて第1,第
２の各化学蓄熱装置を１台または２台運転する。また、
出力の平滑化のため２対の蓄熱装置を時間的にずらして
運転してもよい。同様に、上記第１図に示した蓄熱装置
を３つ以上複合してもよい。
さらに、大容量の第１の化学蓄熱装置Ａを１台に対し
て、小容量の第２の化学蓄熱装置Ｂを２台互に並列に接
続しても同様に実施できる。
て、小容量の第２の化学蓄熱装置Ｂを２台互に並列に接
続しても同様に実施できる。
第５図は第１図に示した蓄熱装置の更に別の応用例で
ある。この例では第１図に示した蓄熱装置を２基以上設
け、これを直列に接続して多段昇温する場合の例であ
る。１段目の蓄熱装置100の出口パイプ16から出て来る
高温度の熱媒体を２段目蓄熱装置200のダクト（または
パイプ）15′内に導入して、順次昇温するものである。
本実施例の場合、１段目蓄熱装置100では比較的発熱温
度の低い化学蓄熱材、例えばゼオライト等を使用し、２
段目蓄熱装置200では一段目より発熱温度の高い化学蓄
熱材、例えば石灰や酸化ストロンチウムを使用する。第
５図の例において、１段目蓄熱装置の第１容器1,1′に
反応材3,3′としてゼオライト、第２容器2,2′に被反応
材4,4′として水を使用すれば、出口パイプから得られ
る蒸気温度は約350℃となり、この蒸気を熱源としてパ
イプ15′から２段目蓄熱装置200の第１容器1,1′に供給
する。２段目蓄熱装置200の第１容器1,1′に反応材3,
3′として石灰（または酸化ストロンチウム）、第２容
器2,2′に被反応材4,4′として水を使用すれば、２段目
蓄熱装置200の出口パイプ16′から蒸気の温度は650℃と
いう高温が得られる。
ある。この例では第１図に示した蓄熱装置を２基以上設
け、これを直列に接続して多段昇温する場合の例であ
る。１段目の蓄熱装置100の出口パイプ16から出て来る
高温度の熱媒体を２段目蓄熱装置200のダクト（または
パイプ）15′内に導入して、順次昇温するものである。
本実施例の場合、１段目蓄熱装置100では比較的発熱温
度の低い化学蓄熱材、例えばゼオライト等を使用し、２
段目蓄熱装置200では一段目より発熱温度の高い化学蓄
熱材、例えば石灰や酸化ストロンチウムを使用する。第
５図の例において、１段目蓄熱装置の第１容器1,1′に
反応材3,3′としてゼオライト、第２容器2,2′に被反応
材4,4′として水を使用すれば、出口パイプから得られ
る蒸気温度は約350℃となり、この蒸気を熱源としてパ
イプ15′から２段目蓄熱装置200の第１容器1,1′に供給
する。２段目蓄熱装置200の第１容器1,1′に反応材3,
3′として石灰（または酸化ストロンチウム）、第２容
器2,2′に被反応材4,4′として水を使用すれば、２段目
蓄熱装置200の出口パイプ16′から蒸気の温度は650℃と
いう高温が得られる。
第６図は、さらに性能を向上するため第１図の実施例
を改良したものである。本実施例においては、ダクト
（またはパイプ）15に分岐してダクト（またはパイプ）
50を設ける。このダクト（またはパイプ）50を通過する
熱によつて、パイプ14または14′内を通る熱媒体を熱交
換器57〜60で昇温し、またダクト（またはパイプ）24ま
たは24′内を通過する排熱を熱交換器61〜64で昇温し、
全熱交率を高める。図示のごとく、このダクト（または
パイプ）50内の熱はバルブ53〜56、熱交換器58,60,62,6
4を通つて排気ダクト52へ排出される。一方、パイプ14,
14′にはそれぞれ熱交換器57,59が設けてあり、その内
部を通る熱媒体は、それぞれ前記熱交換器58,60と熱変
換して昇温された後、熱交換器８′あるいは熱交換器８
にて反応熱を吸収して高温に加熱される。また、ダクト
24,24′にはそれぞれ熱交換器61,63が設けてあり、その
内部を通る排熱はそれぞれ前記熱交換器62,64と熱交換
して昇温された後、熱交換器10′,10に導入され、被反
応材４′,4を加熱する。バルブ53,54,55,56及びバルブ5
1の開度を調節することによつて、熱交換器57,59内を通
る熱媒体、及び熱交換器61,63内を通過する排熱の昇温
度合を変えることができる。
を改良したものである。本実施例においては、ダクト
（またはパイプ）15に分岐してダクト（またはパイプ）
50を設ける。このダクト（またはパイプ）50を通過する
熱によつて、パイプ14または14′内を通る熱媒体を熱交
換器57〜60で昇温し、またダクト（またはパイプ）24ま
たは24′内を通過する排熱を熱交換器61〜64で昇温し、
全熱交率を高める。図示のごとく、このダクト（または
パイプ）50内の熱はバルブ53〜56、熱交換器58,60,62,6
4を通つて排気ダクト52へ排出される。一方、パイプ14,
14′にはそれぞれ熱交換器57,59が設けてあり、その内
部を通る熱媒体は、それぞれ前記熱交換器58,60と熱変
換して昇温された後、熱交換器８′あるいは熱交換器８
にて反応熱を吸収して高温に加熱される。また、ダクト
24,24′にはそれぞれ熱交換器61,63が設けてあり、その
内部を通る排熱はそれぞれ前記熱交換器62,64と熱交換
して昇温された後、熱交換器10′,10に導入され、被反
応材４′,4を加熱する。バルブ53,54,55,56及びバルブ5
1の開度を調節することによつて、熱交換器57,59内を通
る熱媒体、及び熱交換器61,63内を通過する排熱の昇温
度合を変えることができる。
第７図は本発明を冷凍システム、あるいは冷房システ
ムに応用した場合の例を示したものである。図におい
て、熱交換器10及び10′はそれぞれパイプ41,41′を介
して図示のごとくフアンコイルユニツト（または冷却
器）40,40′に連結されている。本実施例では第１図の
実施例で出口パイプ20,20′に分岐して設けてあつた出
口パイプ19,19′を除去している。今、第１容器１、第
２容器２、パイプ５、バルブ６から成る第１の化学蓄熱
装置Ａが熱源Ｈから導入される熱によつて再生過程とな
つていて、第１容器１′，第２容器２′、パイプ５′、
バルブ６′から成る第２の化学蓄熱装置Ｂが放熱過程と
なつている場合、パイプ12から導入される熱媒体が熱交
換器９及び熱交換器８′を通るときに、被反応材（例え
ばアルコール、フロン）４及び反応材（例えばシリカゲ
ル、ゼオライト）３′を冷却する。これによつて第１の
化学蓄熱装置Ａ内においては再生が促進される。また第
２の化学蓄熱装置Ｂ内においてはシリカゲルなどが第２
容器２′からのアルコールガスなどを吸着して放熱が促
進され、第２容器２′内ではアルコールなどの被反応材
がどんどん気化することにより被反応材４′の温度が低
下する。パイプ41′内の冷媒（例えば水、フロン）をポ
ンプ（図示せず）等によつて循環し、熱交換器10′を介
して、被反応材４′の冷熱をフアンコイルユニツト（ま
たは冷却器）40′に移送することにより、冷房または冷
凍を行なうことができる。第１の化学蓄熱装置Ａが放熱
過程、第２の化学蓄熱装置Ｂが再生過程に切換えた場合
には、熱交換器10側に冷熱が発生するので、フアンコイ
ルユニツト（または冷却器）40によつて冷房または冷凍
を行うことができる。パイプ41と41′間に切換弁を設け
て両パイプを結合すれば、フアンコイルユニツト（また
は冷却器）40及び40′を１個のもので済ませることもで
きる。また出口パイプ16から出てくる熱媒体は高温とな
り、この熱は給湯等に利用できる。この第７図の装置を
第５図の実施例と同様に多段に複合すれば、さらに低温
度の冷熱を得ることも可能である。
ムに応用した場合の例を示したものである。図におい
て、熱交換器10及び10′はそれぞれパイプ41,41′を介
して図示のごとくフアンコイルユニツト（または冷却
器）40,40′に連結されている。本実施例では第１図の
実施例で出口パイプ20,20′に分岐して設けてあつた出
口パイプ19,19′を除去している。今、第１容器１、第
２容器２、パイプ５、バルブ６から成る第１の化学蓄熱
装置Ａが熱源Ｈから導入される熱によつて再生過程とな
つていて、第１容器１′，第２容器２′、パイプ５′、
バルブ６′から成る第２の化学蓄熱装置Ｂが放熱過程と
なつている場合、パイプ12から導入される熱媒体が熱交
換器９及び熱交換器８′を通るときに、被反応材（例え
ばアルコール、フロン）４及び反応材（例えばシリカゲ
ル、ゼオライト）３′を冷却する。これによつて第１の
化学蓄熱装置Ａ内においては再生が促進される。また第
２の化学蓄熱装置Ｂ内においてはシリカゲルなどが第２
容器２′からのアルコールガスなどを吸着して放熱が促
進され、第２容器２′内ではアルコールなどの被反応材
がどんどん気化することにより被反応材４′の温度が低
下する。パイプ41′内の冷媒（例えば水、フロン）をポ
ンプ（図示せず）等によつて循環し、熱交換器10′を介
して、被反応材４′の冷熱をフアンコイルユニツト（ま
たは冷却器）40′に移送することにより、冷房または冷
凍を行なうことができる。第１の化学蓄熱装置Ａが放熱
過程、第２の化学蓄熱装置Ｂが再生過程に切換えた場合
には、熱交換器10側に冷熱が発生するので、フアンコイ
ルユニツト（または冷却器）40によつて冷房または冷凍
を行うことができる。パイプ41と41′間に切換弁を設け
て両パイプを結合すれば、フアンコイルユニツト（また
は冷却器）40及び40′を１個のもので済ませることもで
きる。また出口パイプ16から出てくる熱媒体は高温とな
り、この熱は給湯等に利用できる。この第７図の装置を
第５図の実施例と同様に多段に複合すれば、さらに低温
度の冷熱を得ることも可能である。
このように本発明は冷房あるいは冷凍システムに応用
しても高いエネルギ効率の蓄熱装置が得られ、被反応材
として例えばアルコール系（メチルアルコールやエチル
アルコール）を用い、反応材としてシリカゲルを用いる
ことにより、第２容器内で−30℃程度の冷熱を得ること
ができる。
しても高いエネルギ効率の蓄熱装置が得られ、被反応材
として例えばアルコール系（メチルアルコールやエチル
アルコール）を用い、反応材としてシリカゲルを用いる
ことにより、第２容器内で−30℃程度の冷熱を得ること
ができる。
本発明によれば、複数系列の化学蓄熱装置を並列に設
け、一方の化学蓄熱装置の反応材の再生に利用した後の
余剰熱を、他方の化学蓄熱装置における被反応材の蒸発
（気化）に利用するようにしたので、熱原部からの熱を
効率よく使用することができる。
け、一方の化学蓄熱装置の反応材の再生に利用した後の
余剰熱を、他方の化学蓄熱装置における被反応材の蒸発
（気化）に利用するようにしたので、熱原部からの熱を
効率よく使用することができる。
また、熱回収手段は熱回収のための熱媒体を一方の化
学蓄熱装置の第２容器を通して反応材の再生時に発生す
る気体が第２容器で凝縮する時の凝縮熱を回収し、その
後この熱媒体を他の系列の化学蓄熱装置の放熱過程にあ
る第１容器に導入するようにしているので、更に高温に
熱媒体を加熱できると共に効率の良い熱回収が行えると
いう効果がある。
学蓄熱装置の第２容器を通して反応材の再生時に発生す
る気体が第２容器で凝縮する時の凝縮熱を回収し、その
後この熱媒体を他の系列の化学蓄熱装置の放熱過程にあ
る第１容器に導入するようにしているので、更に高温に
熱媒体を加熱できると共に効率の良い熱回収が行えると
いう効果がある。
更に本発明では、化学蓄熱装置を複数組設けているこ
とにより、一方側が放熱中に他方側では蓄熱（再生）が
行えるから、各系列を交互に放熱運転に移すことがで
き、蓄熱装置の円滑な運転が行える。
とにより、一方側が放熱中に他方側では蓄熱（再生）が
行えるから、各系列を交互に放熱運転に移すことがで
き、蓄熱装置の円滑な運転が行える。
第１図は本発明の蓄熱装置の一実施例を示す構成図、第
２図〜第７図はそれぞれ本発明の他の応用例を示す構成
図である。 1,1′…第１容器、2,2′…第２容器、3,3′…反応材
（化学蓄熱材）、4,4′…被反応材、5,6…蒸気（気体）
供給手段（５…パイプ、６…バルブ）、15,20,20′…熱
供給手段（15…ダクトまたはパイプ、20,20′…出口パ
イプ）、12,12′,14,14′,16…熱回収手段（12,12′,1
4,14′…パイプ、16…出口パイプ）、21…排気ダクト、
31…燃焼器、32…ガスタービン、37…蒸気タービン、Ｈ
…熱源部、Ａ…第１系列の化学蓄熱装置（部品1,2,5,6
などから構成されているもの）、Ｂ…第２系列と化学蓄
熱装置（部品１′,2′,5′,6′などから構成されている
もの）。
２図〜第７図はそれぞれ本発明の他の応用例を示す構成
図である。 1,1′…第１容器、2,2′…第２容器、3,3′…反応材
（化学蓄熱材）、4,4′…被反応材、5,6…蒸気（気体）
供給手段（５…パイプ、６…バルブ）、15,20,20′…熱
供給手段（15…ダクトまたはパイプ、20,20′…出口パ
イプ）、12,12′,14,14′,16…熱回収手段（12,12′,1
4,14′…パイプ、16…出口パイプ）、21…排気ダクト、
31…燃焼器、32…ガスタービン、37…蒸気タービン、Ｈ
…熱源部、Ａ…第１系列の化学蓄熱装置（部品1,2,5,6
などから構成されているもの）、Ｂ…第２系列と化学蓄
熱装置（部品１′,2′,5′,6′などから構成されている
もの）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−34464（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−41775（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−150028（ＪＰ，Ｕ)
Claims (9)
- 【請求項１】化学反応材を収容した第１容器と、被反応
材を収容した第２容器と、前記第１及び第２容器を連通
するパイプと、該パイプの途中に設けられたバルブとを
それぞれ備えた複数組の化学蓄熱装置、前記一方の化学
蓄熱装置の第１容器に熱源部からの熱を導入して化学反
応材に熱を加え、さらに第１容器に導入された前記熱の
残りを前記他方の化学蓄熱装置の第２容器に導入して第
２容器内の被反応材に熱を加える熱供給手段、前記他方
の化学蓄熱装置の第１容器に熱源部からの熱を導入して
化学反応材に熱を加え、さらにその第１容器に導入され
た熱の残りを前記一方の化学蓄熱装置の第２容器に導入
して第２容器内の被反応材に熱を加える熱供給手段、前
記各化学蓄熱装置の第１容器において反応材の発熱反応
によつて生じる熱を回収する熱回収手段を備えた蓄熱装
置。 - 【請求項２】化学反応材を収容した第１容器と、被反応
材を収容した第２容器と、前記一方の容器で発生する気
体を他方の容器に導く気体供給手段とを備えた化学蓄熱
装置を複数系列設け、前記一方の化学蓄熱装置の第１容
器に熱源部からの熱を導入して化学蓄熱材に再生のため
の熱を加え、さらに前記第１容器に導かれた線の残りを
前記他方の系列の化学蓄熱装置の第２容器に導入して被
反応材に熱を加えるようにした熱供給手段を前記化学蓄
熱装置の各系列ごとに設け、かつ前記各化学蓄熱装置の
第１容器において反応材の発熱反応によつて生じる熱を
回収する手段を備えた蓄熱装置。 - 【請求項３】化学反応材を収容した第１容器と、被反応
材を収容した第２容器と、前記一方の容器で発生する気
体を他方の容器に導く気体供給手段とを備えた被数系列
の化学蓄熱装置と、前記各系列の化学蓄熱装置における
第１容器に熱源部からの熱を導く熱供給手段と、熱回収
のための熱媒体を前記一方の系列の第２容器に導き、そ
の後他の系列の第１容器に導いて熱回収を行う熱回収手
段とを備えた蓄熱装置。 - 【請求項４】請求項第１項〜第３項のいずれかにおい
て、第１容器に熱源部からの熱を導く熱供給手段からの
排熱を回収する排気ダクトを設け、前記熱回収手段は、
熱媒体を前記排気ダクトを通して加熱した後発熱反応中
の第１容器に導く構成としてなる蓄熱装置。 - 【請求項５】請求項第１項〜第４項のいずれかにおい
て、熱源部からの熱はガスタービンからの排熱であり、
また熱回収手段における熱媒体は水であり、この水は最
終的に蒸気にされ、前記ガスタービンの燃焼器内に導入
される構成とした蓄熱装置。 - 【請求項６】請求項第１項〜第４項のいずれかにおい
て、前記熱回収手段における熱媒体は水であり、この水
は最終的に蒸気化され、この蒸気を蒸気タービンの駆動
源としたことを特徴とする蓄熱装置。 - 【請求項７】反応材を収容した第１容器と、被反応材を
収容した第２容器と、前記一方の容器で反生する蒸気を
他方の容器に導く蒸気供給経路ともつ化学蓄熱装置を複
数系列準備し、第１系列の前記化学蓄熱装置の第１容器
に熱源部からの熱を供給して第１容器内の反応材を加熱
し、前記第１容器に供給した熱の余りを他の系列の化学
蓄熱装置における第２容器に供給して該第２容器内の被
反応材を加熱して蒸気を発生させ、この発生蒸気を前記
他の系列の化学蓄熱装置における第１容器に導いて該第
１容器内の反応材と反応させて熱を発生させ、この発生
熱を回収する蓄熱装置の運転方法。 - 【請求項８】反応材を収納した第１容器と、被反応材を
収納した第２容器、それらを結ぶバルブ付のパイプから
成る化学蓄熱装置を複数系列設け、一方の系列の化学蓄
熱装置の第１容器に設けた熱交換器内に熱源部より再生
用の熱を導入した後、これを他の系列の化学蓄熱装置の
第２容器に設けた熱交換器内に導入して該第２容器内の
被反応材を加熱し、反力上昇した該被反応材の気体を当
該他の系列の化学蓄熱装置の第１容器内の反応材に注入
して発熱反応を行なわせ、同時に前記一方の系列の化学
蓄熱装置における第１容器内の反応材の再生中に発生す
る気体を同系列の化学蓄熱装置における第２容器内に導
入し、該気体の保有する熱を熱回収用の熱媒体に吸収さ
せ、この熱回収用の熱媒体をさらに他の系列の発熱反応
中の第１容器に導いてさらに昇温するという操作を各系
列ごとに順次行うことを特徴とする蓄熱装置の運転方
法。 - 【請求項９】反応材を収納した第１容器と、被反応材を
収納した第２容器、それらを結ぶバルブ付きパイプを備
えた化学蓄熱装置を二組準備し、第１系列の化学蓄熱装
置の第１容器に設けた熱交換器内に熱源部より再生用の
熱を導入し、これによつて該第１容器内に発生する気体
をバルブ付きパイプを介して同系列の第２容器内に戻
し、該気体の保有する熱を該第２容器内に導入される熱
媒体に吸収させた後、この熱媒体を第２系列の化学蓄熱
装置における第１容器内に導入することによりこの第１
容器内の反応材から発生する熱を前記熱媒体に吸収さ
せ、これによつて同じ第２系列の第２容器内で発生して
いる気体を同系列の第１容器内に連続的に移動させると
いう操作を、第１系列及び第２系列の化学蓄熱装置間で
交互に行うことを特徴とする蓄熱装置の運転方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63125751A JP2539486B2 (ja) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | 蓄熱装置及びその運転方法 |
| EP89109417A EP0343650B1 (en) | 1988-05-25 | 1989-05-24 | Heat accumulation system |
| DE8989109417T DE68902275T2 (de) | 1988-05-25 | 1989-05-24 | Waermespeichersystem. |
| US07/356,235 US5085271A (en) | 1988-05-25 | 1989-05-24 | Heat accumulation system and method of operating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63125751A JP2539486B2 (ja) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | 蓄熱装置及びその運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01296091A JPH01296091A (ja) | 1989-11-29 |
| JP2539486B2 true JP2539486B2 (ja) | 1996-10-02 |
Family
ID=14917907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63125751A Expired - Fee Related JP2539486B2 (ja) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | 蓄熱装置及びその運転方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5085271A (ja) |
| EP (1) | EP0343650B1 (ja) |
| JP (1) | JP2539486B2 (ja) |
| DE (1) | DE68902275T2 (ja) |
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| JP6728559B2 (ja) * | 2016-09-13 | 2020-07-22 | 住友重機械工業株式会社 | 蓄熱装置、放熱システム及びその使用方法 |
| JP2021088977A (ja) * | 2019-12-05 | 2021-06-10 | 株式会社Ihi | 排熱蓄熱システム |
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