JP6597222B2 - 化学蓄熱反応器、化学蓄熱システム及び化学蓄熱反応器の製造方法 - Google Patents
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Description
化学蓄熱システム10は、図1(A)及び(B)に示されるように、蒸発凝縮器12と、化学蓄熱反応器20と、連通路14と、を備えている。
蒸発凝縮器12は、蒸発部、凝縮部及び貯留部としての機能を備えている。蒸発部は、貯留した水を蒸発させて(水蒸気を生成して)化学蓄熱反応器20に供給する。凝縮部は、化学蓄熱反応器20から受け取った水蒸気を凝縮する。貯留部は、水蒸気が凝縮されて生成された液体の水を貯留する。
連通路14の一端部は蒸発凝縮器12に接続され、連通路14の他端部は化学蓄熱反応器20に接続されている。連通路14はこのように、蒸発凝縮器12と化学蓄熱反応器20とに接続されることで、蒸発凝縮器12の内部と化学蓄熱反応器20の内部とを連通する通路として機能する。
化学蓄熱反応器20は、図2に示されるように、反応容器22と蓄熱材反応部30と熱流動部50とを備えている。蓄熱材反応部30は、反応容器22の内部に配置されており、反応媒体との結合により発熱し、反応媒体の脱離により蓄熱する。熱流動部50は、蓄熱材反応部30に積層されており、熱交換部の一例である。そして、蓄熱材反応部30と熱流動部50とを含んで積層体60が構成されている。本実施形態では、積層体60は、後述するように反応容器22内に複数積層されており、積層ユニット90を構成している。
反応容器22は、ステンレス鋼板等により、図3に示されるように、上方側が開放される箱状の本体部材22Aと、この開放部分を閉塞する蓋部材22Bとを備えている。そして、本体部材22Aと蓋部材22Bとが溶接等により固着されることで、本体部材22Aと蓋部材22Bとの間がシールされている。これにより、反応容器22の内部は反応容器22の外部と隔離され、前述したように、反応容器22の内部が真空脱気されている。そして、反応容器22の内部には、積層体60との間に水蒸気が流通可能な反応媒体流動部26が確保されている。
積層体60は、図4に示されるように、蓄熱材層32と蓄熱材拘束層34と反応媒体拡散層36とを備えている。蓄熱材拘束層34は、蓄熱材層32に上方側から積層されている。反応媒体拡散層36は、蓄熱材拘束層34に上方側から積層されている。
蓄熱材層32は、図8(A)〜(C)に示されるように、蓄熱材ユニット42と、フレーム部材44とを備えている。蓄熱材ユニット42は、本実施形態では、1つの蓄熱材成形体40から構成されているが、たとえば、幅方向及び奥行方向に分割された複数の蓄熱材成形体40で構成されていてもよい。フレーム部材44は、蓄熱材ユニット42が内部に配置される枠状の部材であり、拘束枠の一例である。
CaO + H2O ⇔ Ca(OH)2
CaO + H2O → Ca(OH)2 + Q
Ca(OH)2 + Q → CaO + H2O
となる。そして、蓄熱材成形体40発熱時には膨張する。
図4に示される蓄熱材拘束層34は、貫通孔が多数形成されたシート状のエッチングフィルターである。貫通孔の孔径の一例は、φ200〔μm〕である。蓄熱材拘束層34は、反応媒体拡散層36と蓄熱材層32との間に挟まれた状態で配置される。
反応媒体拡散層36は、図9(A)に示されるように、天板37と流路部材38とを備えている。天板37は、本実施形態では、装置上下方向で見て矩形(フレーム部材44と同じ形)の板状部材である。この天板37に、複数の流路部材38が固定されている。流路部材38は、水蒸気が流れる装置幅方向に延び、装置奥行方向に間隔をあけて並んでいる(図9(B)参照)。
熱流動部50は、図4に示されるように、下方側から蓄熱材反応部30に積層されている。
熱媒が流れる熱媒体流路70は、図5及び図6に示されるように、一対の配管70A、70Bと、複数の連通部材70Cと、を備えている。配管70A、70Bは、反応容器22を構成する蓋部材22Bを貫通するように装置上下方向に延びている。複数の連通部材70Cは、配管70A、70Bと熱流動部50の流路54とを連通させる。
図5及び図6に示されるように、積層ユニット90(複数の積層体60)は、拘束籠体62に収容される。拘束籠体62は、図7に示されるように、積層ユニット90において、手前側の面(前面)を除く5面に接触して積層ユニット90を拘束するように直方体の籠状(箱状)に形成されている。拘束籠体62における手前側の面は開放面62Kである。
次に、化学蓄熱システム10の作用について説明する。
次に、第二実施形態について図13A及び図13Bを用いて説明する。なお、第一実施形態と同様の要素、部材等については、同一符号を付してその説明を省略する。また、以下の各実施形態では、積層ユニット90(積層体60)の構成は第一実施形態と同様であるので図示を省略する。また、化学蓄熱反応器及び化学蓄熱システムの全体的構成も第一実施形態と同様であるので、図示を省略する。
次に、第三実施形態について図14を用いて説明する。
次に、第四実施形態について図15を用いて説明する。第四実施形態において、第一〜第三実施形態と同様の要素、部材等については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
次に、第五実施形態について図16を用いて説明する。第五実施形態において、第一〜第四実施形態と同様の要素、部材等については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
次に、第六実施形態について図17A及び図17Bを用いて説明する。
次に、第七実施形態について図18を用いて説明する。
次に、第八実施形態について図19を用いて説明する。
次に、第九実施形態について図20を用いて説明する。
次に、第十実施形態について図21及び図22を用いて説明する。
12 蒸発凝縮器
20 化学蓄熱反応器
26 反応媒体流動部
30 蓄熱材反応部
32 蓄熱材層
34 蓄熱材拘束層
36 反応媒体拡散層
40 蓄熱材成形体
42 蓄熱材ユニット
44 フレーム部材
50 熱流動部
60 積層体
62 拘束籠体
62U 上拘束面
62L 下拘束面
62B 後拘束面
62D 蒸気流通面(対向面)
62K 開放面
64 固定部材
66 拘束部材
68 流通部
90 積層ユニット
90A 一端面
90B 他端面
90D 蒸気出入面
262 拘束籠体
362 拘束籠体
364 空隙部(中空部の一例
368 貫通孔(中空部の一例)
462 拘束籠体
562 拘束籠体
662 拘束籠体
762 拘束籠体
862 拘束籠体
864 固定部材
962 拘束籠体
1060 積層体
1062 拘束籠体
1062D 蒸気流通面
1062L 下拘束面
1062U 上拘束面
1064 固定部材
1066 拘束部材
1090 積層ユニット
1090A 一端面
Claims (13)
- 反応媒体との結合により発熱し反応媒体の脱離により蓄熱する蓄熱材成形体が拘束枠の内部に配置された蓄熱材層と、前記蓄熱材層に積層され前記蓄熱材層へ供給される又は前記蓄熱材層から排出される前記反応媒体が流れる反応媒体拡散層と、前記反応媒体拡散層とは反対側で前記蓄熱材層に積層され前記蓄熱材層への熱供給及び前記蓄熱材層からの熱回収のうち少なくとも一方を行う熱交換部と、を備えた積層体と、
前記積層体が収容され前記積層体の各外面を覆って前記積層体を拘束する拘束部材と、
を有し、
前記拘束部材が、
対向する2面を含む少なくとも4面の拘束面で前記積層体を拘束する拘束籠体と、
前記拘束籠体において前記拘束面がない面を覆って前記拘束籠体に取り付けられ前記拘束籠体に収容された前記積層体を固定する固定部材と、
を有する化学蓄熱反応器。 - 前記積層体が直方体状である請求項1に記載の化学蓄熱反応器。
- 前記拘束面が、前記積層体における積層方向の両端面で前記積層体を拘束している請求項1又は請求項2に記載の化学蓄熱反応器。
- 前記拘束籠体に設けられ前記拘束籠体の内部と外部とで気体を流通可能とする流通部を有する請求項3に記載の化学蓄熱反応器。
- 前記流通部が、前記積層体の反応媒体出入面との対向面にのみ設けられる請求項4に記載の化学蓄熱反応器。
- 前記拘束籠体を部分的に中空とする中空部が形成される請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載に化学蓄熱反応器。
- 複数の前記積層体が積層され、
複数の前記積層体ごとに、前記拘束籠体に収容されている請求項6に記載の化学蓄熱反応器。 - 請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の化学蓄熱反応器と、
前記化学蓄熱反応器の前記反応媒体拡散層への前記反応媒体の供給及び前記反応媒体拡散層からの前記反応媒体の受け取りのうち少なくとも一方を行う蒸発凝縮器と、
を有する化学蓄熱システム。 - 反応媒体との結合により発熱し反応媒体の脱離により蓄熱する蓄熱材成形体が拘束枠の内部に配置された蓄熱材層と、前記蓄熱材層に積層され前記蓄熱材層へ供給される又は前記蓄熱材層から排出される前記反応媒体が流れる反応媒体拡散層と、前記反応媒体拡散層とは反対側で前記蓄熱材層に積層され前記蓄熱材層への熱供給及び前記蓄熱材層からの熱回収のうち少なくとも一方を行う熱交換部と、を備えた積層体を、対向する2面を含む少なくとも4面の拘束面を有する拘束籠体に収容して前記拘束面で前記積層体を拘束し、
前記拘束籠体において前記拘束面がない面を固定部材で覆って前記固定部材を前記拘束籠体に取り付け、前記拘束籠体に収容された前記積層体を固定する、
化学蓄熱反応器の製造方法。 - 前記拘束籠体に対し前記積層体を積層方向と直交する方向に挿入して収容する請求項9に記載の化学蓄熱反応器の製造方法。
- 一体成形された板材を折り曲げて前記拘束籠体を形成する請求項9又は請求項10に記載の化学蓄熱反応器の製造方法。
- 別体で成形された板材を接合して前記拘束籠体を形成する請求項9又は請求項10に記載の化学蓄熱反応器の製造方法。
- 前記拘束籠体に前記積層体を収容した後に前記蓄熱材成形体を水和させる請求項9〜請求項12のいずれか1項に記載の化学蓄熱反応器の製造方法。
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