JPH02122169A - ケミカルヒートポンプ - Google Patents
ケミカルヒートポンプInfo
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- JPH02122169A JPH02122169A JP63274563A JP27456388A JPH02122169A JP H02122169 A JPH02122169 A JP H02122169A JP 63274563 A JP63274563 A JP 63274563A JP 27456388 A JP27456388 A JP 27456388A JP H02122169 A JPH02122169 A JP H02122169A
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- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D20/003—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using thermochemical reactions
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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- 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
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- Y02B30/62—Absorption based systems
-
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、ケミカルヒートポンプに係り、特に、例えば
コージエネレイションをはじめ、深夜電力利用、排熱利
用などが可能で、プロセス加熱、スチームおよび熱水の
発生、暖房給湯などを行うのに好適な、作動温度を任意
に選べる昇温用のケミカルヒートポンプに関するもので
ある。
コージエネレイションをはじめ、深夜電力利用、排熱利
用などが可能で、プロセス加熱、スチームおよび熱水の
発生、暖房給湯などを行うのに好適な、作動温度を任意
に選べる昇温用のケミカルヒートポンプに関するもので
ある。
［従来の技術］
酸化カルシウム（Ｃａｂ）と水とが反応して水＝３
酸化カルシウム（Ｃａ （ＯＨ） ２）になる反応と、
水酸化カルシウムを脱水して酸化カルシウムと水とに戻
す反応との可逆反応を利用した密閉系のＣａｏ／Ｃａ（
ＯＨ）Ｚ系ケミカルヒートポンプについては１例えば、
化学工学協会群馬大会研究発表講演要旨集（１９８６年
７月）、松田仁樹、宮崎光俊、李寿ｆｌ、架谷昌信、梁
取美智雄＝ 「水和・脱水反応を用いたケミカルヒート
ポンプの蓄熱・放熱特性」に記載されている。
水酸化カルシウムを脱水して酸化カルシウムと水とに戻
す反応との可逆反応を利用した密閉系のＣａｏ／Ｃａ（
ＯＨ）Ｚ系ケミカルヒートポンプについては１例えば、
化学工学協会群馬大会研究発表講演要旨集（１９８６年
７月）、松田仁樹、宮崎光俊、李寿ｆｌ、架谷昌信、梁
取美智雄＝ 「水和・脱水反応を用いたケミカルヒート
ポンプの蓄熱・放熱特性」に記載されている。
すなわち、蒸発凝縮器と反応器すなわち再生放熱器とが
連結された密併系において、反応器にＣａＯを充填し、
２つの容器内にはそれぞれ伝熱管が設けである。いま、
蒸発凝縮器の伝熱管に冷却媒体を通し１反応器の伝熱管
に再生用媒体を通すと、蒸発凝縮器圧力は冷却媒体温度
の水蒸気圧、すなわち真空になり、反応器のＣａ（ＯＨ
）２は真空下で再生温度まで加熱されＣａ、 Ｏに再生
される。
連結された密併系において、反応器にＣａＯを充填し、
２つの容器内にはそれぞれ伝熱管が設けである。いま、
蒸発凝縮器の伝熱管に冷却媒体を通し１反応器の伝熱管
に再生用媒体を通すと、蒸発凝縮器圧力は冷却媒体温度
の水蒸気圧、すなわち真空になり、反応器のＣａ（ＯＨ
）２は真空下で再生温度まで加熱されＣａ、 Ｏに再生
される。
反応器で発生した水蒸気は蒸発凝縮器で液化し水となる
。
。
再生が終ったのち、蒸発凝縮器の伝熱管に再生用媒体を
通すと水は蒸発し、蒸発凝縮器の圧力は再生用媒体温度
の水蒸気圧に昇圧し、その水蒸気はＣａＯと反応し、反
応器の伝熱管からは高温媒体が得られる。
通すと水は蒸発し、蒸発凝縮器の圧力は再生用媒体温度
の水蒸気圧に昇圧し、その水蒸気はＣａＯと反応し、反
応器の伝熱管からは高温媒体が得られる。
上述の文献によれば、冷却温度５０’Ｃのとき４２０℃
で再生でき、また、再生温度１５４℃のとき６００℃の
高温が得られる。再生時圧力は０゜１３ａｔｍ、反応時
圧力は５．３ａｔｍである。
で再生でき、また、再生温度１５４℃のとき６００℃の
高温が得られる。再生時圧力は０゜１３ａｔｍ、反応時
圧力は５．３ａｔｍである。
上述の従来技術の一実施例を第６図および第７図を参照
して説明する。
して説明する。
第６図は、従来のケミカルヒートポンプの再生過程を示
す構成図、第７図は、第６図の装置の反応過程を示す構
成図である。
す構成図、第７図は、第６図の装置の反応過程を示す構
成図である。
第６図に示すように、ヒートポンプは、再生放熱器２１
．吸収発生器２２と両者を結ぶダクト２３とで構成され
ている。再生放熱器２１には化学蓄熱材２４のＣａＯが
充填されており、内部には伝熱管２６が設けである。一
方、吸収発生器２２には伝熱管２７が設けである。いま
、伝熱管２７に冷却水を通すと、吸収発生器２２の圧力
は伝熱管２７の表面温度に相当する水蒸気圧まで低下し
て真空になる。この状態で伝熱管２６に再生用熱媒を流
すと、水と反応しているＣａ （ＯＨ）２から水蒸気を
発生する。その蒸気はダクト２３を矢印の方向に移動し
て凝縮する。その凝縮熱は伝熱管２７の冷却水に取去ら
れる。このようにして、Ｃａ（ＯＨ）２はＣａＯに再生
され、水３ｏが吸収発生器２２にたまる。
．吸収発生器２２と両者を結ぶダクト２３とで構成され
ている。再生放熱器２１には化学蓄熱材２４のＣａＯが
充填されており、内部には伝熱管２６が設けである。一
方、吸収発生器２２には伝熱管２７が設けである。いま
、伝熱管２７に冷却水を通すと、吸収発生器２２の圧力
は伝熱管２７の表面温度に相当する水蒸気圧まで低下し
て真空になる。この状態で伝熱管２６に再生用熱媒を流
すと、水と反応しているＣａ （ＯＨ）２から水蒸気を
発生する。その蒸気はダクト２３を矢印の方向に移動し
て凝縮する。その凝縮熱は伝熱管２７の冷却水に取去ら
れる。このようにして、Ｃａ（ＯＨ）２はＣａＯに再生
され、水３ｏが吸収発生器２２にたまる。
次に、第６図の装置における反応昇温過程は第７図のよ
うになる。ここで、吸収発生器２２の伝熱管２７に再生
用熱媒を流す。水３０は沸騰し水蒸気を発生する。この
水蒸気はダクト２３を矢印の方向に移動し、再生放熱器
２１のＣａ０２４に吸着され反応する。このときの反応
熱で蓄熱材２４は高温になり伝熱管２６から高温媒体が
得られる。このようにして、Ｃａ ＯはＣａ （ＯＨ）
ｚに変化し、水３０は蒸発してヒートポンプが実現す
る。
うになる。ここで、吸収発生器２２の伝熱管２７に再生
用熱媒を流す。水３０は沸騰し水蒸気を発生する。この
水蒸気はダクト２３を矢印の方向に移動し、再生放熱器
２１のＣａ０２４に吸着され反応する。このときの反応
熱で蓄熱材２４は高温になり伝熱管２６から高温媒体が
得られる。このようにして、Ｃａ ＯはＣａ （ＯＨ）
ｚに変化し、水３０は蒸発してヒートポンプが実現す
る。
［発明が解決しようとする課題］
上記従来技術では、ヒートポンプの作動温度は、作動圧
力すなわち再生温度と冷却温度における水の蒸気圧によ
って決まり、ビー１−ポンプの作動温度を任意に変える
ことができないという点について配慮されていなかった
。
力すなわち再生温度と冷却温度における水の蒸気圧によ
って決まり、ビー１−ポンプの作動温度を任意に変える
ことができないという点について配慮されていなかった
。
本発明は、上記従来技術における課題を解決するために
なれさたもので、再生温度と冷却温度とは同しでも、作
動圧力を変えてヒートポンプブの作動温度を任意に変え
、特に、再生温度を従来技術による温度より下げ、ヒー
トポンプの適用範囲を大＠しこ拡大しつるケミカル上−
１〜ポンプを提供することを、その目的とするものであ
る。
なれさたもので、再生温度と冷却温度とは同しでも、作
動圧力を変えてヒートポンプブの作動温度を任意に変え
、特に、再生温度を従来技術による温度より下げ、ヒー
トポンプの適用範囲を大＠しこ拡大しつるケミカル上−
１〜ポンプを提供することを、その目的とするものであ
る。
［課題を解決するための手段］
上記目的を達成するために、本発明に係るケミカルヒー
トポンプの構成は、酸化カルシウムと水とが反応して水
酸化カルシウムになる反応と、水酸化カルシウムを脱水
して酸化カルシウムと水とに戻す反応との可逆反応を利
用した密閉系ケミカルヒートポンプにおいて、酸化カル
シウムまたは水酸化カルシウムを充填した反応容器とは
別置の蒸発凝縮容器に、塩の水溶液を封入したものであ
る。
トポンプの構成は、酸化カルシウムと水とが反応して水
酸化カルシウムになる反応と、水酸化カルシウムを脱水
して酸化カルシウムと水とに戻す反応との可逆反応を利
用した密閉系ケミカルヒートポンプにおいて、酸化カル
シウムまたは水酸化カルシウムを充填した反応容器とは
別置の蒸発凝縮容器に、塩の水溶液を封入したものであ
る。
より詳しくは１本発明に係るケミカルヒートポンプのも
っとも代表的な構成は、化学蓄熱材を充填し、その内部
に熱媒を流通せしめる伝熱管を備えた再生放熱器と、塩
、酸、アルカリ、または有機物のいずれかの水溶液を封
入し、冷却および加熱用の伝熱管を備えた吸収発生器と
、前記再生放熱器と前記吸収発生器とを連通する蒸気流
通路とを備え、前記吸収発生器に、その容器内の水溶液
を前記伝熱管上に撒布する撒布器と水溶液ポンプとを具
備した水溶液循環系を設けたものである。
っとも代表的な構成は、化学蓄熱材を充填し、その内部
に熱媒を流通せしめる伝熱管を備えた再生放熱器と、塩
、酸、アルカリ、または有機物のいずれかの水溶液を封
入し、冷却および加熱用の伝熱管を備えた吸収発生器と
、前記再生放熱器と前記吸収発生器とを連通する蒸気流
通路とを備え、前記吸収発生器に、その容器内の水溶液
を前記伝熱管上に撒布する撒布器と水溶液ポンプとを具
備した水溶液循環系を設けたものである。
なお付記すると、上記目的は、蒸発凝縮容器（吸収発生
器）に例えば塩の水溶液を封入し、その水溶液を加熱冷
却して水蒸気を発生吸収させることにより、達成される
。
器）に例えば塩の水溶液を封入し、その水溶液を加熱冷
却して水蒸気を発生吸収させることにより、達成される
。
［作用コ
塩の水溶液の水蒸気圧は、同じ温度での純粋の水の水蒸
気圧より低い。それによって、同じ冷却温度における水
蒸気圧は低下するので、再生温度を下げることができる
。
気圧より低い。それによって、同じ冷却温度における水
蒸気圧は低下するので、再生温度を下げることができる
。
本発明を開発した考え方を、第１図を参照して説明する
。
。
第１図は、本発明の原理を表わす温度−圧力特性の状態
図である。
図である。
第１図で、横軸は絶対温度の逆数１／Ｔ、縦軸は水蒸気
圧の対数１ｏｇＰを示す。
圧の対数１ｏｇＰを示す。
化学平衡の基本式であるクラペイロン−クラウジウス（
Ｃ１ａｐｅｙｒｏｎ−Ｃ１ａｕｓｉｕｓ）の式から、ど
の物質もこの線図上で直線となる。
Ｃ１ａｐｅｙｒｏｎ−Ｃ１ａｕｓｉｕｓ）の式から、ど
の物質もこの線図上で直線となる。
直線１は、
Ｃａ ＯｗＣａ （ＯＨ） ｚ （２）を表
わし、直線２は、 Ｈ２Ｏ（ｇ）、＝ｔＨ２ｏ （１） （３）を
表わす。ここで、（ｇ）は気体、（１）は液体を示す。
わし、直線２は、 Ｈ２Ｏ（ｇ）、＝ｔＨ２ｏ （１） （３）を
表わす。ここで、（ｇ）は気体、（１）は液体を示す。
ここで、式（２）、（３）よりなる従来のヒートポンプ
サイクルは１点４→５→６→７で表わされる。すなわち
、最も高温度４では ＣａＯ＋Ｈ，Ｏ（ｇ）−＋Ｃａ （ＯＨ）２ （４）
の反応が起り、ビー１−ポンプの出力温度になる。
サイクルは１点４→５→６→７で表わされる。すなわち
、最も高温度４では ＣａＯ＋Ｈ，Ｏ（ｇ）−＋Ｃａ （ＯＨ）２ （４）
の反応が起り、ビー１−ポンプの出力温度になる。
点５は再生温度および圧力を表わし、
Ｃａ（ＯＨ） ２−＋ＣａＯ＋Ｈ２０（ｇ） （５
）の反応が起るが、このときの圧力は、点６の冷却によ
りつくられる。すなわち、点６では、ｒ−ｉ、ｏ（ｇ）
→Ｈ２０（１） （６）が起る。
）の反応が起るが、このときの圧力は、点６の冷却によ
りつくられる。すなわち、点６では、ｒ−ｉ、ｏ（ｇ）
→Ｈ２０（１） （６）が起る。
一方１点７は蒸気発生を表わし、再生温度５と同じ温度
で Ｈ，０（１）→Ｉ（ｚｏ（ｇ） （７）
が起り、次いで式（４）の反応が起って点４で放熱しヒ
ートポンプサイクルを形成する。このように、点５およ
び７の温度の熱があり、点６の温度で冷却できれば、点
４の温度で放熱、すなわち出力温度４のヒートポンプが
可能になる。以上が従来のヒートポンプである。
で Ｈ，０（１）→Ｉ（ｚｏ（ｇ） （７）
が起り、次いで式（４）の反応が起って点４で放熱しヒ
ートポンプサイクルを形成する。このように、点５およ
び７の温度の熱があり、点６の温度で冷却できれば、点
４の温度で放熱、すなわち出力温度４のヒートポンプが
可能になる。以上が従来のヒートポンプである。
本発明では、従来の系の作動圧力を変えるために第３の
物質を使う。
物質を使う。
第１図に示す直線３は、ある塩の水溶液、例えば、臭化
リチウムの水溶液の平衡を表わす。この場合のピー１〜
ポンプサイクルは、点８→９→１０→１１で表わされる
。従来のサイクルとは、冷却温度点１０を点６と同じに
しである。こうすると、再生および蒸気発生温度が点９
および１］−に、放熱すなわち出力温度が点８になる。
リチウムの水溶液の平衡を表わす。この場合のピー１〜
ポンプサイクルは、点８→９→１０→１１で表わされる
。従来のサイクルとは、冷却温度点１０を点６と同じに
しである。こうすると、再生および蒸気発生温度が点９
および１］−に、放熱すなわち出力温度が点８になる。
したがって、従来のヒートポンプより、出力温度も低い
けれども低い温度の熱でヒートポンプが実現できる。
けれども低い温度の熱でヒートポンプが実現できる。
これが実現するのは、同じ冷却温度１０および６での水
蒸気圧が、水から臭化リチウム水溶液に変ると点６から
１０まで下がるために、再生温度が点５から９と低くで
きるからである。また、点１１は、温度９での臭化リチ
ウム水溶液の水蒸気圧である。このように、第３の物質
を使えば、再生温度、したがって出力温度も変えること
ができる。
蒸気圧が、水から臭化リチウム水溶液に変ると点６から
１０まで下がるために、再生温度が点５から９と低くで
きるからである。また、点１１は、温度９での臭化リチ
ウム水溶液の水蒸気圧である。このように、第３の物質
を使えば、再生温度、したがって出力温度も変えること
ができる。
普通、ヒートポンプを実用する場合、冷却には冷却水な
どが使われるので、冷却温度を大幅に変えることはむづ
かしい。したがって、利用できる再生温度に応じたヒー
トポンプを実現するためには、その水蒸気圧に合った第
３の物質を使うのが有効であり、その組成と濃度により
水蒸気圧特性を選べばよいわけである。例えば、臭化リ
チウム水溶液の濃度と水蒸気圧の関係は、およそ温度６
０℃の場合 温度４０℃の場合 である。
どが使われるので、冷却温度を大幅に変えることはむづ
かしい。したがって、利用できる再生温度に応じたヒー
トポンプを実現するためには、その水蒸気圧に合った第
３の物質を使うのが有効であり、その組成と濃度により
水蒸気圧特性を選べばよいわけである。例えば、臭化リ
チウム水溶液の濃度と水蒸気圧の関係は、およそ温度６
０℃の場合 温度４０℃の場合 である。
このほか、塩ばかりでなく、酸、アルカリ、または有機
物でもよい。さらに、多成分の水溶液でもよい。
物でもよい。さらに、多成分の水溶液でもよい。
例示すれば次のとおりである
Ａ］、Ｃ１３，Ａｌ□（Ｓｏ、、）３．ＢａＢｒ。
ＢａＣ１□、Ｂａ （Ｃ１○３） ２． Ｂａ （ＯＨ
） ２゜Ｂａ （Ｎｏ３）２．ＢａＳＯ４，ＣａＢｒｚ
ｔＣａＣ１□、Ｃａ （Ｎｏ、） ２．Ｃａ５２０３゜
ＣｄＢｒ２．ＣｄＣＬ、Ｃｄ （ＣＩＯ３）２゜ＣｄＬ
、Ｃｄ （ＮＯ３） ｚｔ Ｃｄ Ｓ Ｏ，、Ｃｏ Ｃ
］２゜Ｃｏ （ＮＯ３）２．ＣｏＳＯ４，ＣｏＣｌ２゜
Ｃｏ （Ｎｏ、） ２．Ｃｏ５０．１．ＦｅＳＯ４゜Ｈ
３ＢＯ，、Ｈ３Ｐ０．、ＫＢ ｒｏ３．ＫＣｌ ＋ＫＣ
ｌＯ３，ＫＣｌＯ４，ＫＨＣＯ３，ＫＨＳＯ３゜ＫＨ２
ＰＯ，、ＫＩ、ＫＮＯ２，ＫＮＯ３，ＫＯＨ。
） ２゜Ｂａ （Ｎｏ３）２．ＢａＳＯ４，ＣａＢｒｚ
ｔＣａＣ１□、Ｃａ （Ｎｏ、） ２．Ｃａ５２０３゜
ＣｄＢｒ２．ＣｄＣＬ、Ｃｄ （ＣＩＯ３）２゜ＣｄＬ
、Ｃｄ （ＮＯ３） ｚｔ Ｃｄ Ｓ Ｏ，、Ｃｏ Ｃ
］２゜Ｃｏ （ＮＯ３）２．ＣｏＳＯ４，ＣｏＣｌ２゜
Ｃｏ （Ｎｏ、） ２．Ｃｏ５０．１．ＦｅＳＯ４゜Ｈ
３ＢＯ，、Ｈ３Ｐ０．、ＫＢ ｒｏ３．ＫＣｌ ＋ＫＣ
ｌＯ３，ＫＣｌＯ４，ＫＨＣＯ３，ＫＨＳＯ３゜ＫＨ２
ＰＯ，、ＫＩ、ＫＮＯ２，ＫＮＯ３，ＫＯＨ。
Ｋ２ＣＯ２，に２Ｃ２０４１Ｋ２ＷＯ４，Ｌ ｉ Ｃｌ
。
。
ＬｉＨ３Ｏ４，Ｌｉ Ｉ、Ｌｉ ＮＯｌ、ＬｉＯＨ。
Ｌｉ２Ｃｒｙ４．Ｌｉ２５ｏ４．Ｌｉ２５ｉＦＧ。
ＭｇＢ ｒ、Ｉ、ＭｇＣ１□、ＭｇＨ２（ＳＯ４）、。
Ｍｇ （ＮＯ３） ２．、ＭｇＳＯ４，ＭｎＣ１□。
Ｍｎ Ｓ Ｏ４，ＮＨ４Ｂ ｒ 、ＮＨ４ＣＩＮＨ，Ｉ
、ＮＨ，ＮＯ，、ＮＨ４Ｈ８Ｏ４゜（ＮＨ４）ｚｓ ｏ
４． （ＮＨ４）２Ｓ ｉＦ。
、ＮＨ，ＮＯ，、ＮＨ４Ｈ８Ｏ４゜（ＮＨ４）ｚｓ ｏ
４． （ＮＨ４）２Ｓ ｉＦ。
ＮａＢ ｒｏ３．ＮａＣ１，ＮａＣｌＯ３゜Ｎ ａ Ｈ
Ｃ○３１ ＮａＨ３Ｏ，、ＮａＨ２ＰＯ，。
Ｃ○３１ ＮａＨ３Ｏ，、ＮａＨ２ＰＯ，。
Ｎａ Ｉ、ＮａＮＯ２，ＮａＮ０．、ＮａＯＨ。
Ｎ ａ、Ｃｏ３．Ｎａ２Ｃ２０，、Ｎａ２ＨＰ０４Ｎａ
２Ｓｏ４．Ｎａ２ＷＯ４，Ｎａ３ＰＯ４゜（ＮａＰＯ，
）３．Ｎａ３ＰＯ４，（ＮａＰＯ３）Ｇ。
２Ｓｏ４．Ｎａ２ＷＯ４，Ｎａ３ＰＯ４゜（ＮａＰＯ，
）３．Ｎａ３ＰＯ４，（ＮａＰＯ３）Ｇ。
ＮｉＣｌ２．Ｎｉ （Ｎｏ３）、、Ｎｉ ＳＯ，。
Ｐ ｂ （ＮＯ３）２１ Ｓ ｒＢ ｒ２１ Ｓ
ｒＣ： １２１Ｓｒ（ＮＯ３）、、ＺｎＣｌ２．Ｚｎ
（ＮＯ３）２゜ＮａＢｒ。
ｒＣ： １２１Ｓｒ（ＮＯ３）、、ＺｎＣｌ２．Ｚｎ
（ＮＯ３）２゜ＮａＢｒ。
ＺｎＳＯ４，Ｌｉ５ＣＮ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ。
ＲｂＦ、ＬｉＢｒ−Ｌｉ５Ｃ。
ＬｉＢｒ−ＬｉＣ１，ＬｉＢｒ−ＺｎＣ１□。
Ｌｊ Ｂ ｒ−ＺｎＢ ｒ２．Ｌｊ、Ｃ１−ＣａＣ１□
Ｚｎ （Ｎｏ、）２．ＬｉＣ１−ＣａＣｌ２ＺｎＣｌ
２．ＬｉＣ１−ＬｉＢｒ ＺｎＣｌ２゜ＬｉＣ１−
ＭｇＣｌ２−Ｚｎ （Ｎｏ３）２ＬｉＣ１−Ｌｉ ｌ
−Ｚｎ （Ｎｏ３） ２．Ｈ２ＳＯ４など。
Ｚｎ （Ｎｏ、）２．ＬｉＣ１−ＣａＣｌ２ＺｎＣｌ
２．ＬｉＣ１−ＬｉＢｒ ＺｎＣｌ２゜ＬｉＣ１−
ＭｇＣｌ２−Ｚｎ （Ｎｏ３）２ＬｉＣ１−Ｌｉ ｌ
−Ｚｎ （Ｎｏ３） ２．Ｈ２ＳＯ４など。
［実施例］
以下、本発明の各実施例を第２図ないし第５図を参照し
て説明する。
て説明する。
第２図は、本発明の一実施例に係るケミカルヒートポン
プの再生過程を示す構成図、第３図は、第２図の装置の
反応過程を示す構成図である。
プの再生過程を示す構成図、第３図は、第２図の装置の
反応過程を示す構成図である。
第２図に示すケミカルヒートポンプは、反応容器ともい
うべき再生放熱器２１と、蒸発凝縮容器ともいうべき吸
収発生器２２と、両者を結ぶ蒸気流通路に係るダクト２
３とで構成されている。
うべき再生放熱器２１と、蒸発凝縮容器ともいうべき吸
収発生器２２と、両者を結ぶ蒸気流通路に係るダクト２
３とで構成されている。
再生放熱器２１には化学蓄熱材２４に係る酸化カルシウ
ム（Ｃａｂ）が充填されており、その内部に伝熱管２６
が装備されている。
ム（Ｃａｂ）が充填されており、その内部に伝熱管２６
が装備されている。
一方、吸収発生器２２には、臭化リチウム水溶液２８が
封入されており、冷却および加熱用の伝熱管２７が装備
されている。伝熱管２７の」二部には、容器内の臭化リ
チウム水溶液２８を前記伝熱管２７上に撒布するための
撒布器２５が設けられ、この撒布器に臭化リチウム水溶
液２８を送る水溶液循環系の配管に水溶液ポンプ２９が
具備されている。
封入されており、冷却および加熱用の伝熱管２７が装備
されている。伝熱管２７の」二部には、容器内の臭化リ
チウム水溶液２８を前記伝熱管２７上に撒布するための
撒布器２５が設けられ、この撒布器に臭化リチウム水溶
液２８を送る水溶液循環系の配管に水溶液ポンプ２９が
具備されている。
まず、第２図の再生過程を説明する。
いま、吸収発生器２２の伝熱管２７に冷却水を流し、水
溶液ポンプ２９を運転して臭化リチウム水溶液２８を撒
布器２５から伝熱管２７の上に撒布する。臭化リチウム
水溶液２８は冷却され、その水蒸気圧は低下し真空にな
る。このとき、再生放熱器２１内の化学蓄熱材２４に係
る酸化カルシウム（以下Ｃａ○としるす）は水と反応し
て水酸化カルシウム（以下Ｃａ （ＯＨ）−としるす）
になっている。この状態で、伝熱管２６に再生用熱媒を
流すと、系全体が真空となっているため、Ｃａ（ＯＨ）
２から水蒸気が発生する。その水蒸気は矢印の方向にダ
クト２３内を移動して吸収発生器２２内の臭化リチウム
水溶液２８に吸収される。その吸収熱は伝熱管２７の冷
却水に取去られる。このようにして、Ｃａ（ＯＨ）２は
ＣａＯに再生され、水は臭化リチウム水溶液２８に含ま
れる。
溶液ポンプ２９を運転して臭化リチウム水溶液２８を撒
布器２５から伝熱管２７の上に撒布する。臭化リチウム
水溶液２８は冷却され、その水蒸気圧は低下し真空にな
る。このとき、再生放熱器２１内の化学蓄熱材２４に係
る酸化カルシウム（以下Ｃａ○としるす）は水と反応し
て水酸化カルシウム（以下Ｃａ （ＯＨ）−としるす）
になっている。この状態で、伝熱管２６に再生用熱媒を
流すと、系全体が真空となっているため、Ｃａ（ＯＨ）
２から水蒸気が発生する。その水蒸気は矢印の方向にダ
クト２３内を移動して吸収発生器２２内の臭化リチウム
水溶液２８に吸収される。その吸収熱は伝熱管２７の冷
却水に取去られる。このようにして、Ｃａ（ＯＨ）２は
ＣａＯに再生され、水は臭化リチウム水溶液２８に含ま
れる。
なお、伝熱管２６に流す再生用熱媒は、温水。
スチームなどで、例えば深夜電力利用、排熱利用などに
よっても得ることができる。
よっても得ることができる。
次に、第３図によって反応昇温過程を説明する。
第３図では、説明の便宜に、吸収発生器２２側の水溶液
循環系は図示を省略している。
循環系は図示を省略している。
第３図に示す吸収発生器２２の伝熱管２７に再生用熱媒
を流す。臭化リチウム水溶液２８は沸騰し水蒸気を発生
する。この水蒸気はダクト２３内を矢印の方向に移動し
、再生放熱器２１内の化学蓄熱材２４のＣａＯに吸着さ
れ反応する。ここで発生する反応熱で化学蓄熱材２４は
高温になり、伝熱管２６から高温媒体が得られ、負荷側
に提供される。
を流す。臭化リチウム水溶液２８は沸騰し水蒸気を発生
する。この水蒸気はダクト２３内を矢印の方向に移動し
、再生放熱器２１内の化学蓄熱材２４のＣａＯに吸着さ
れ反応する。ここで発生する反応熱で化学蓄熱材２４は
高温になり、伝熱管２６から高温媒体が得られ、負荷側
に提供される。
このようにして、ＣａＯはＣａ（ＯＨ）２に変化し、臭
化リチウム水溶液は濃縮されヒートポンプが実現する。
化リチウム水溶液は濃縮されヒートポンプが実現する。
ここで、臭化リチウム水溶液濃度は、再生用熱媒温度と
冷却水温度に応じて、第１図の温度−圧力特性から決め
ればよい。
冷却水温度に応じて、第１図の温度−圧力特性から決め
ればよい。
本実施例によれば、同じ冷却温度でも再生温度を下げる
ことができる。特に、臭化リチウム水溶液の濃度の選び
方で、冷却温度に対する任意の再生温度が得られるよう
になる。
ことができる。特に、臭化リチウム水溶液の濃度の選び
方で、冷却温度に対する任意の再生温度が得られるよう
になる。
したがって、冷却媒体（冷却水）と再生媒体（再生用熱
媒）の温度条件に合ったＣ ａ Ｏ／ Ｃａ（ＯＨ）２
系ヒートポンプが実現でき、ヒートポンプの適用範囲が
大幅に拡大する効果がある。
媒）の温度条件に合ったＣ ａ Ｏ／ Ｃａ（ＯＨ）２
系ヒートポンプが実現でき、ヒートポンプの適用範囲が
大幅に拡大する効果がある。
次に、第４図は、本発明の他の実施例に係るケミカルヒ
ートポンプの再生過程を示す構成図、第５図は、第４図
の装置の反応過程を示す構成図である。図中、第２，３
図と同一符号のものは同等部分であるから、その説明を
省略する。
ートポンプの再生過程を示す構成図、第５図は、第４図
の装置の反応過程を示す構成図である。図中、第２，３
図と同一符号のものは同等部分であるから、その説明を
省略する。
第４，５図の実施例が、先の第２，３図の実施例と相違
するところは、吸収発生器２２Ａ側に、撒布器、水溶液
ポンプなどを有する水溶液循環系を備えていないことで
ある。吸収発生器２２Ａには臭化リチウム水溶液２８が
封入されており、その水溶液中に、伝熱管２７が装備さ
れている。
するところは、吸収発生器２２Ａ側に、撒布器、水溶液
ポンプなどを有する水溶液循環系を備えていないことで
ある。吸収発生器２２Ａには臭化リチウム水溶液２８が
封入されており、その水溶液中に、伝熱管２７が装備さ
れている。
第４図に示す再生過程では、伝熱管２７に冷却水を流す
と、臭化リチウム水溶液２８は冷却され。
と、臭化リチウム水溶液２８は冷却され。
その水蒸気圧は低下して真空になる。この状態で伝熱管
２６に再生用熱媒を流すと、水と反応しているＣ ａ
（ＯＨ） ２から水蒸気を発生する。その蒸気はダクト
２３を矢印の方向に移動して臭化リチウム水溶液２８に
吸収される。その吸収熱は伝熱管２７の冷却水に取去ら
れる。このようにして、Ｃａ（ＯＨ）２はＣａＯに再生
され、水は臭化リチウム水溶液２８に含まれる。
２６に再生用熱媒を流すと、水と反応しているＣ ａ
（ＯＨ） ２から水蒸気を発生する。その蒸気はダクト
２３を矢印の方向に移動して臭化リチウム水溶液２８に
吸収される。その吸収熱は伝熱管２７の冷却水に取去ら
れる。このようにして、Ｃａ（ＯＨ）２はＣａＯに再生
され、水は臭化リチウム水溶液２８に含まれる。
次に、第５図に示す反応昇温過程のケミカルヒートポン
プの作用は、先の第３図の実施例と全く同じである。
プの作用は、先の第３図の実施例と全く同じである。
第４，５図の実施例によれば、先の第２，３図の実施例
と同様の効果が期待される。
と同様の効果が期待される。
なお、上記各実施例では、吸収発生器に封入する塩水溶
液として臭化リチウム水溶液を用いたものを説明したが
、本発明はこれに限定されるものではない。水溶液は、
その水溶液の水蒸気圧が純粋の水の水蒸気圧より低いよ
うな塩、酸、アルカリ、または有機物を選べばよい。そ
して、その水溶液濃度は、再生用熱媒温度と冷却水温度
に応じて、第１図の温度−圧力特性から決めればよい。
液として臭化リチウム水溶液を用いたものを説明したが
、本発明はこれに限定されるものではない。水溶液は、
その水溶液の水蒸気圧が純粋の水の水蒸気圧より低いよ
うな塩、酸、アルカリ、または有機物を選べばよい。そ
して、その水溶液濃度は、再生用熱媒温度と冷却水温度
に応じて、第１図の温度−圧力特性から決めればよい。
次に、特に図示しないが、本発明のさらに他の実施例に
ついて説明する。
ついて説明する。
第２図の実施例は、伝熱管２７の上に撒布器２５を設け
ているが、この水溶液の撒布器の下部に複数段の棚板を
設けてもよい。これによって、撒布された水溶液、例え
ば臭化リチウム水溶液が雰囲気蒸気との接触時間が増す
ことになり吸収作用が効果的に行われる。
ているが、この水溶液の撒布器の下部に複数段の棚板を
設けてもよい。これによって、撒布された水溶液、例え
ば臭化リチウム水溶液が雰囲気蒸気との接触時間が増す
ことになり吸収作用が効果的に行われる。
前記複数段の棚板は水溶液の流下に適した傾斜を設けれ
ば効果的であることは言うまでもない。
ば効果的であることは言うまでもない。
また、前記棚板に替えて、特に図示しないが、水溶液の
撒布器の下部に複数板の垂直板を設けても同様に吸収作
用が効果的に行われる。
撒布器の下部に複数板の垂直板を設けても同様に吸収作
用が効果的に行われる。
さらに、水溶液の撒布器の下部に、ラシヒリング、レッ
シングリング、ボールリング、ベルルサドル、インタロ
ツクスサドル、テラレッテパッキングなど磁製、金属製
、合成樹脂製の充填物を詰めた部材を分村させても同様
に吸収作用を助ける効果がある。
シングリング、ボールリング、ベルルサドル、インタロ
ツクスサドル、テラレッテパッキングなど磁製、金属製
、合成樹脂製の充填物を詰めた部材を分村させても同様
に吸収作用を助ける効果がある。
［発明の効果］
以上述べたように、本発明によれば、再生温度と冷却温
度とは同じでも、作動圧力を変えてヒートポンプの作動
温度を任意に変え、特に、再生温度を従来技術による温
度より下げ、ヒートポンプの適用範囲を大幅に拡大しう
るケミカルヒートポンプを提供することができる。
度とは同じでも、作動圧力を変えてヒートポンプの作動
温度を任意に変え、特に、再生温度を従来技術による温
度より下げ、ヒートポンプの適用範囲を大幅に拡大しう
るケミカルヒートポンプを提供することができる。
第１図は、本発明の原理を表わす温度−圧力特性の状態
図、第２図は、本発明の一実施例に係るケミカルヒート
ポンプの再生過程を示す構成図、第３図は、第２図の装
置の反応過程を示す構成図、第４図は、本発明の他の実
施例に係るケミカルヒートポンプの再生過程を示す構成
図、第５図は、第４図の装置の反応過程を示す構成図、
第６図は、従来のケミカルヒートポンプの再生過程を示
す構成図、第７図は、第６図の装置の反応過程を示す構
成図である。 ２１・・・再生放熱器、２２．２２Ａ・・吸収発生器、
２３・・・ダクト、２４・・・化学蓄熱材、２５・・撒
布器、２６．２７・・・伝熱器、２８・・・臭化リチウ
ム水溶液、２９・・・水溶液ポンプ。
図、第２図は、本発明の一実施例に係るケミカルヒート
ポンプの再生過程を示す構成図、第３図は、第２図の装
置の反応過程を示す構成図、第４図は、本発明の他の実
施例に係るケミカルヒートポンプの再生過程を示す構成
図、第５図は、第４図の装置の反応過程を示す構成図、
第６図は、従来のケミカルヒートポンプの再生過程を示
す構成図、第７図は、第６図の装置の反応過程を示す構
成図である。 ２１・・・再生放熱器、２２．２２Ａ・・吸収発生器、
２３・・・ダクト、２４・・・化学蓄熱材、２５・・撒
布器、２６．２７・・・伝熱器、２８・・・臭化リチウ
ム水溶液、２９・・・水溶液ポンプ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、酸化カルシウムと水とが反応して水酸化カルシウム
になる反応と、水酸化カルシウムを脱水して酸化カルシ
ウムと水とに戻す反応との可逆反応を利用した密閉系ケ
ミカルヒートポンプにおいて、酸化カルシウムまたは水
酸化カルシウムを充填した反応容器とは別置の蒸発凝縮
容器に、塩の水溶液を封入したことを特徴とするケミカ
ルヒートポンプ。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、塩の水
溶液は、その水溶液の水蒸気圧が純粋の水の水蒸気圧よ
り低いような塩の水溶液を使用したことを特徴とするケ
ミカルヒートポンプ。 ３、化学蓄熱材を充填し、その内部に熱媒を流通せしめ
る伝熱管を備えた再生放熱器と、 塩、酸、アルカリ、または有機物のいずれかの水溶液を
封入し、冷却および加熱用の伝熱管を備えた吸収発生器
と、 前記再生放熱器と前記吸収発生器とを連通する蒸気流通
路とを備え、 前記吸収発生器に、その容器内の水溶液を前記伝熱管上
に撒布する撒布器と水溶液ポンプとを具備した水溶液循
環系を設けたことを特徴とするケミカルヒートポンプ。 ４、化学蓄熱材を充填し、その内部に熱媒を流通せしめ
る伝熱管を備えた再生放熱器と、 塩、酸、アルカリ、または有機物のいずれかの水溶液を
封入し、その水溶液中に、冷却および加熱用の伝熱管を
備えた吸収発生器と、 前記再生放熱器と前記吸収発生器とを連通する蒸気流通
路とを備えたことを特徴とするケミカルヒートポンプ。 ５、特許請求の範囲第３項または第４項記載のもののい
ずれかにおいて、水溶液は、その水溶液の水蒸気圧が純
粋の水の水蒸気圧より低いような塩、酸、アルカリ、ま
たは有機物を使用したことを特徴とするケミカルヒート
ポンプ。 ６、特許請求の範囲第３項記載のものにおいて、水溶液
の撒布器の下部に複数段の棚板を設けたことを特徴とす
るケミカルヒートポンプ。 ７、特許請求の範囲第３項記載のものにおいて、水溶液
の撒布器の下部に複数枚の垂直板を設けたことを特徴と
するケミカルヒートポンプ。 ８、特許請求の範囲第３項記載のものにおいて、水溶液
の撒布器の下部に充填物を詰めた部材を介在させたこと
を特徴とするケミカルヒートポンプ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63274563A JPH02122169A (ja) | 1988-11-01 | 1988-11-01 | ケミカルヒートポンプ |
| US07/428,936 US5186241A (en) | 1988-11-01 | 1989-10-30 | Chemical heat pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63274563A JPH02122169A (ja) | 1988-11-01 | 1988-11-01 | ケミカルヒートポンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02122169A true JPH02122169A (ja) | 1990-05-09 |
Family
ID=17543475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63274563A Pending JPH02122169A (ja) | 1988-11-01 | 1988-11-01 | ケミカルヒートポンプ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5186241A (ja) |
| JP (1) | JPH02122169A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012007822A (ja) * | 2010-06-25 | 2012-01-12 | Denso Corp | 化学蓄熱装置 |
| CN103090582A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-05-08 | 清华大学 | 一种增压型三相吸收式蓄能装置 |
| CN109777373A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-05-21 | 北京理工大学 | 中温跨季储热材料 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE243311T1 (de) * | 1998-04-15 | 2003-07-15 | Progetto Fa Ro S R L | Verfahren zur thermochemischen wärmespeicherung |
| FR2842892B1 (fr) * | 2002-07-24 | 2005-03-18 | Centre Nat Rech Scient | Installation et procede pour la production de froid par un systeme a sorption renversable |
| SE530959C2 (sv) * | 2006-05-29 | 2008-11-04 | Climatewell Ab Publ | Kemisk värmepump med hybridsubstans |
| CN100451488C (zh) * | 2007-05-30 | 2009-01-14 | 李兴荣 | 水的电加热固体吸附式空气源热泵系统 |
| JP5900391B2 (ja) * | 2013-03-19 | 2016-04-06 | 株式会社豊田中央研究所 | 熱交換型反応器及び吸着式ヒートポンプ |
Citations (3)
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| JPS61180891A (ja) * | 1985-02-04 | 1986-08-13 | Hitachi Ltd | 熱エネルギーの蓄熱方法と蓄熱装置 |
| JPS62218773A (ja) * | 1986-03-20 | 1987-09-26 | 株式会社日立製作所 | 蓄冷熱装置 |
| JPS6315049A (ja) * | 1986-07-07 | 1988-01-22 | 日立造船株式会社 | 吸収ヒ−トポンプ式蓄熱装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1085624A (en) * | 1912-09-18 | 1914-02-03 | George H Kittredge | Absorber for refrigerating apparatus. |
| CA1168421A (en) * | 1980-02-22 | 1984-06-05 | Nicolas Gath | Method and apparatus for storing thermal energy |
| DE3408192C2 (de) * | 1984-03-06 | 1987-03-26 | Markus 8058 Erding Rothmeyer | Verfahren zum Hochtransformieren der Temperatur von Wärme sowie Wärmetransformator |
| EP0287319B1 (en) * | 1987-04-14 | 1992-11-11 | Uwe Rockenfeller | Chemical energy storage system |
-
1988
- 1988-11-01 JP JP63274563A patent/JPH02122169A/ja active Pending
-
1989
- 1989-10-30 US US07/428,936 patent/US5186241A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61180891A (ja) * | 1985-02-04 | 1986-08-13 | Hitachi Ltd | 熱エネルギーの蓄熱方法と蓄熱装置 |
| JPS62218773A (ja) * | 1986-03-20 | 1987-09-26 | 株式会社日立製作所 | 蓄冷熱装置 |
| JPS6315049A (ja) * | 1986-07-07 | 1988-01-22 | 日立造船株式会社 | 吸収ヒ−トポンプ式蓄熱装置 |
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| CN103090582A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-05-08 | 清华大学 | 一种增压型三相吸收式蓄能装置 |
| CN109777373A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-05-21 | 北京理工大学 | 中温跨季储热材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5186241A (en) | 1993-02-16 |
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