JPH05264187A - 蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 余剰の熱を有効利用できるようにする。 【構成】 加熱によりアンモニアガスを放出すると共に
冷却によりアンモニアガスを吸収する塩化第一鉄のアン
モニア錯体を内部に充填された高温反応器７と、冷却に
よりアンモニアガスを吸収すると共に加熱によりアンモ
ニアガスを放出する塩化カルシウムのアンモニア錯体を
内部に充填された低温反応器８と、高温反応器７と低温
反応器８との間にアンモニアガスが自在に移動し得るよ
うに接続されたガス流路１８と、高温反応器７へ高温の
蒸気又は低温の蒸気を切換えて供給可能な蒸気流路２１
及び熱水流路２２と、低温反応器８へ冷却水又は温水を
切換えて供給可能な水供給路１９及び熱水供給路５を備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蓄熱装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、従来の発電装置に比べてエネルギ
ー効率の高いコージェネレーションなる発電装置が開発
されている。

【０００３】該コージェネレーションは、エンジンやガ
スタービン等を用いて発電機を駆動することにより発電
を行い、同時に、エンジンやガスタービン等で発生した
排ガスやケーシング等の持つ熱を熱交換により回収して
温水や蒸気等の熱を得るようにしたものであり、このよ
うなコージェネレーションは、一般に小型であるため自
家発電設備等の用途に適している。

【０００４】しかしながら、上記コージェネレーション
では、発電を主としているため、発電量に応じた熱しか
得ることができず、即ち、需要に応じた熱を得ることが
できないため、発電量が多くて熱需要が少い時には熱が
余り、発電量が少くて熱需要が多い時には熱が不足する
という事態を招いていた。

【０００５】そこで、従来は、コージェネレーションに
補助ボイラを付設して、発電量に対して熱需要が多くな
った場合に、補助ボイラを運転して不足分の熱を補わせ
るようにしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来したようにコージェネレーションに補助ボイラを付設
した場合には、以下のような問題があった。

【０００７】即ち、発電量に対して熱需要が少い場合に
は、余剰の熱を捨ててしまうことになり、又、発電量に
対して熱需要が多くなった場合、不足分の熱を補わせる
ために補助ボイラを運転すると、余分な燃料が必要とな
ることになる。

【０００８】本発明は、上述の実情に鑑み、コージェネ
レーションに限らず、余剰の熱が発生される発熱施設に
対して設けることにより、余剰の熱を有効利用できるよ
うにした蓄熱装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、加熱
によりアンモニアガスを放出すると共に冷却によりアン
モニアガスを吸収する塩化第一鉄のアンモニア錯体を内
部に充填された高温反応器７と、冷却によりアンモニア
ガスを吸収すると共に加熱によりアンモニアガスを放出
する塩化カルシウムのアンモニア錯体を内部に充填され
た低温反応器８と、高温反応器７と低温反応器８との間
にアンモニアガスが自在に移動し得るように接続された
ガス流路１８と、高温反応器７へ高温の蒸気又は熱水を
切換えて供給可能な蒸気流路２１及び熱水流路２２と、
低温反応器８へ冷却水又は熱水を切換えて供給可能な水
供給路１９及び熱水供給路５を備えたことを特徴とする
蓄熱装置にかかるものである。

【００１０】請求項２の発明は、加熱によりメタノール
ガスを放出すると共に冷却によりメタノールガスを吸収
する塩化カルシウムのメタノール化物を内部に充填され
た高温反応器７と、冷却によりメタノールガスを凝縮す
ると共に加熱によりメタノールガスを蒸発させる低温反
応器２９と、高温反応器７と低温反応器２９との間にメ
タノールガスが自在に移動し得るように接続されたガス
流路１８と、高温反応器７へ高温の蒸気又は熱水を切換
えて供給可能な蒸気流路２１及び熱水流路２２と、低温
反応器２９へ冷却水又は熱水を切換えて供給可能な水供
給路１９及び熱水供給路５を備えたことを特徴とする蓄
熱装置にかかるものである。

【００１１】

【作用】請求項１の発明の作動は以下の通りである。

【００１２】高温反応器７に蒸気流路２１を介して高温
の蒸気を供給すると、高温反応器７内部の塩化第一鉄の
アンモニア錯体が吸熱してアンモニアガスを放出し、こ
の状態で、水供給路１９を介して低温反応器８に冷却水
を供給すると、低温反応器８内部の塩化カルシウムのア
ンモニア錯体が、ガス流路１８を介して低温反応器８へ
移動してきたアンモニアガスを吸収する。

【００１３】これにより、高温反応器７内の塩化第一鉄
のアンモニア錯体に熱が蓄えられる。

【００１４】反対に、熱水供給路５を介して低温反応器
８に熱水を供給すると、低温反応器８内部の塩化カルシ
ウムのアンモニア錯体が、吸熱してアンモニアガスを放
出し、この状態で、高温反応器７に熱水流路２２を介し
て熱水を供給すると、高温反応器７内部の塩化第一鉄の
アンモニア錯体が、ガス流路１８を介して高温反応器７
へ移動してきたアンモニアガスを吸収し放熱する。

【００１５】これにより、高温反応器７内の塩化第一鉄
のアンモニア錯体から熱が放出され、熱水が加熱され
て、蒸気が発生する。

【００１６】請求項２の発明の作動は以下の通りであ
る。

【００１７】高温反応器７に蒸気流路２１を介して高温
の蒸気を供給すると、高温反応器７内部の塩化カルシウ
ムのメタノール化物が吸熱してメタノールガスを放出
し、この状態で、水供給路１９を介して低温反応器２９
に冷却水を供給すると、低温反応器２９内部で、ガス流
路１８を介して低温反応器２９へ移動してきたメタノー
ルガスが凝縮される。

【００１８】これにより、高温反応器７内の塩化カルシ
ウムのメタノール化物に熱が蓄えられる。

【００１９】反対に、熱水供給路５を介して低温反応器
２９に熱水を供給すると、低温反応器２９内部の液体メ
タノールが、蒸発してメタノールガスを放出し、この状
態で、高温反応器７に熱水流路２２を介して熱水を供給
すると、高温反応器７内部の塩化カルシウムのメタノー
ル化物が、ガス流路１８を介して高温反応器７へ移動し
てきたメタノールガスを吸収し放熱する。

【００２０】これにより、高温反応器７内の塩化カルシ
ウムのメタノール化物から熱が放出され、熱水が加熱さ
れて、蒸気が発生する。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。

【００２２】図１、図２は、本発明の第一の実施例であ
る。

【００２３】図中１は例えばコージェネレーションなど
の発熱施設、２は熱利用設備、３は発熱施設１で発生し
た蒸気を熱利用設備２へ供給する蒸気供給路、４は熱利
用設備２から発熱施設１へ蒸気が凝縮して成る熱水を戻
す戻り路、５は発熱施設１で発生した熱水を図示しない
設備へ供給する熱水供給路、６は前記図示しない設備か
ら発熱施設１へ熱水を循環させる戻り路である。

【００２４】そして、蒸気供給路３と戻り路４との間に
高温反応器７を並列に設け、又、熱水供給路５と戻り路
６との間に低温反応器８を並列に設ける。

【００２５】前記高温反応器７及び低温反応器８は、例
えば、両端を一対の管板９で仕切って中央部にガス室１
０を形成すると共に両端にヘッダ空間１１，１２を形成
した反応器本体１３と、該反応器本体１３のガス室１０
を通過して両ヘッダ空間１１，１２に連通するフィン付
きの熱媒管１４と、該熱媒管１４の外周を包囲すると共
に熱媒管１４との間に多数のセル１５を形成する多孔質
管１６又は多孔質膜とによって構成された固相反応器で
できており、高温反応器７のセル１５には塩化第一鉄の
アンモニア錯体（ＦｅＣｌ₂・ｎＮＨ₃；ｎ＝２又は６）
が充填され、又、低温反応器８のセル１５には塩化カル
シウムのアンモニア錯体（ＣａＣｌ₂・ｎＮＨ₃；ｎ＝４
又は８）が充填されている。

【００２６】尚、高温反応器７は、蒸気供給路３と戻り
路４との間に並列に設けられている関係上、片側のヘッ
ダ空間１１を仕切板１７で二つに仕切って、それぞれを
蒸気流路２１，熱水流路２２を介して蒸気供給路３と戻
り路４へ接続し、内部で蒸気が折返されるようになって
いるが、機能上、低温反応器８と差異はない。

【００２７】又、低温反応器８と熱水供給路５及び戻り
路６との間をそれぞれ熱水供給路３０及び戻り路３１で
接続する。

【００２８】更に、高温反応器７と低温反応器８のガス
室１０どうしをガス流路１８で接続する。

【００２９】加えて、熱水供給路３０に冷却水供給路１
９を接続し、又、戻り路３１に冷却水排出路２０を接続
する。

【００３０】尚、図中２３，２４は蒸気流路２１，熱水
流路２２に設けられた切換弁、２５，２６，２７，２８
は弁である。

【００３１】次に、作動について説明する。

【００３２】発熱施設１で発電を行うと、発電量に応じ
た熱が発生される。この時生じた熱から熱交換などによ
り１５０度の蒸気と８０度の熱水を得るようにし、この
うち蒸気を蒸気供給路３を介して熱利用設備２へ供給す
る。

【００３３】これによって、熱利用設備２では、必要に
応じて蒸気を利用することができるようになる。

【００３４】熱利用設備２へ供給された蒸気は、凝縮し
て熱水となり戻り路４を介して発熱施設１へ循環され
る。

【００３５】又、発熱施設１で発生した８０度の熱水
は、熱水供給路５を介して図示しない設備へ供給する。

【００３６】これによって、図示しない設備では、必要
に応じて熱水を利用することができるようになる。

【００３７】前記図示しない設備へ供給された熱水は、
戻り路６を介して発熱施設１へ循環される。

【００３８】そして、夜間などの、発熱施設１における
発電量に応じた発熱量（発熱量のうちの蒸気発生量）に
比べて、熱利用設備２における熱（蒸気）の利用量が少
い場合には、余剰となる蒸気を利用して、本実施例の蓄
熱装置で熱を蓄えるようにする。

【００３９】即ち、蒸気流路２１途中の切換弁２３を高
温反応器７側に切換え、熱水流路２２途中の切換弁２４
を反高温反応器７側に切換えて、弁２６，２８を開、弁
２５，２７を閉にし、蒸気供給路３を流れる１５０度の
蒸気を高温反応器７へ供給し、冷却水供給路１９から３
０度の冷却水を低温反応器８へ供給するようにする。

【００４０】すると、先ず、高温反応器７では、熱媒管
１４を流れる蒸気により、セル１５内の塩化第一鉄のア
ンモニア錯体（ＦｅＣｌ₂・６ＮＨ₃）が加熱され、以下
のような吸熱反応が生じて、アンモニアガス（ＮＨ₃）
を放出する。

【００４１】 ＦｅＣｌ₂・６ＮＨ₃→ＦｅＣｌ₂・２ＮＨ₃＋４ＮＨ₃

【００４２】この時放出されたアンモニアガスは、多孔
質管１６を通って、反応器本体１３のガス室１０に貯ま
り、高温反応器７内部の圧力を２〜４ａｔｍ程度に増加
させる。

【００４３】こうして、高温反応器７内部の圧力が高ま
ると、高温反応器７内部の圧力を下げようとして、ガス
流路１８を介して高温反応器７から低温反応器８へのア
ンモニアガスの流れが生じる。

【００４４】一方、低温反応器８では、熱媒管１４を流
れる３０度の冷却水により、セル１５内の塩化カルシウ
ムのアンモニア錯体（ＣａＣｌ₂・４ＮＨ₃）が冷却さ
れ、高温反応器７から移動してきたアンモニアガスを吸
収して以下のような発熱反応を生じる。

【００４５】 ＣａＣｌ₂・４ＮＨ₃＋４ＮＨ₃→ＣａＣｌ₂・８ＮＨ₃

【００４６】このアンモニアガスの吸収反応により低温
反応器８内部の圧力は、１〜３ａｔｍ程度となるので、
高温反応器７から低温反応器８へのアンモニアガスの移
動が促進され、両反応器７，８における反応も促進さ
れ、結果として、高温反応器７に熱が蓄えられる。

【００４７】尚、高温反応器７で熱を奪われた蒸気は、
凝縮し、熱水流路２２から戻り路４へと排出され、又、
低温反応器８で熱を得た冷却水は、冷却水排出路２０か
ら外部へ排出される。

【００４８】そして、昼間などの、発熱施設１における
発電量に応じた発熱量（発熱量のうちの蒸気発生量）に
比べて、熱利用設備２における熱（蒸気）の利用量が多
い場合には、蒸気が不足するので、高温反応器７で蓄え
た熱を放出させ、熱利用設備２で利用できるようにす
る。

【００４９】即ち、蒸気流路２１途中の切換弁２３を反
高温反応器７側に切換え、熱水流路２２途中の切換弁２
４を高温反応器７側に切換えて、弁２６，２８を閉、弁
２５，２７を開にし、熱水供給路５から８０度の熱水を
低温反応器８へ供給し、戻り路４を流れる熱水を高温反
応器７へ供給するようにする。

【００５０】すると、先ず、低温反応器８では、熱媒管
１４を流れる熱水により、セル１５内の塩化カルシウム
のアンモニア錯体（ＣａＣｌ₂・８ＮＨ₃）が加熱され、
以下のような吸熱反応が生じて、アンモニアガス（ＮＨ
₃）を放出する。

【００５１】 ＣａＣｌ₂・８ＮＨ₃→ＣａＣｌ₂・４ＮＨ₃＋４ＮＨ₃

【００５２】この時放出されたアンモニアガスは、多孔
質管１６を通って、反応器本体１３のガス室１０に貯ま
り、低温反応器８内部の圧力を６〜９ａｔｍ程度に増加
させる。

【００５３】こうして、低温反応器８内部の圧力が高ま
ると、低温反応器８内部の圧力を下げようとして、ガス
流路１８を介して低温反応器８から高温反応器７へのア
ンモニアガスの流れが生じる。

【００５４】一方、高温反応器７では、熱媒管１４を流
れる熱水により、セル１５内の塩化第一鉄のアンモニア
錯体（ＦｅＣｌ₂・２ＮＨ₃）が冷却され、低温反応器８
から移動してきたアンモニアガスを吸収して以下のよう
な発熱反応を生じる。

【００５５】 ＦｅＣｌ₂・２ＮＨ₃＋４ＮＨ₃→ＦｅＣｌ₂・６ＮＨ₃

【００５６】このアンモニアガスの吸収反応により高温
反応器７内部の圧力は、５〜７ａｔｍ程度となるので、
低温反応器８から高温反応器７へのアンモニアガスの移
動が確保促進され、両反応器７，８における反応も促進
され、結果として、高温反応器７から熱が発生される。

【００５７】この際、高温反応器７で熱を与えられて１
５０度となった蒸気は、蒸気流路２１から蒸気供給路３
を介して熱利用設備２へと供給され、熱利用設備２で利
用される。

【００５８】尚、低温反応器８で熱を奪われた熱水は、
戻り路６から発熱施設１へと戻される。

【００５９】このように、本実施例では、アンモニアガ
スの授受によって蓄熱及び放熱を行うことにより、発熱
施設１で発生した熱を有効に利用し、熱運用の平準化を
行うことができる。

【００６０】そして、塩化第一鉄のアンモニア錯体と塩
化カルシウムのアンモニア錯体とを利用しているため、
固相反応器を使用することができ、しかも、発生するア
ンモニアもガス状と成るので、低い圧力で運転すること
ができ、且つ、アンモニアの扱いが容易で安全性も高
い。

【００６１】図３は、本発明の第二の実施例であり、高
温反応器７のセル１５に塩化カルシウムのメタノール化
物（ＣａＣｌ₂・２ＣＨ₃ＯＨ）を充填し、低温反応器２
９をメタノールの凝縮蒸発が可能な通常の熱交換型の凝
縮蒸発器として、塩化カルシウムのメタノール化物によ
るメタノールの放出吸収作用を利用するようにした以外
は図１と同様の構成を備えており、低温反応器２９を低
価格化し得る以外はほぼ同様の作用・効果を得ることが
できる。

【００６２】尚、蓄熱時と放熱時の高温反応器７と低温
反応器２９における反応は以下の通りである。

【００６３】蓄熱時における高温反応器７内の反応 ＣａＣｌ₂・２ＣＨ₃ＯＨ→ＣａＣｌ₂＋２ＣＨ₃ＯＨ（吸
熱反応）

【００６４】蓄熱時における低温反応器２９内の反応 ＣＨ₃ＯＨ（気体）→ＣＨ₃ＯＨ（液体）

【００６５】放熱時における高温反応器７内の反応 ＣａＣｌ₂＋２ＣＨ₃ＯＨ→ＣａＣｌ₂・２ＣＨ₃ＯＨ（発
熱反応）

【００６６】放熱時における低温反応器２９内の反応 ＣＨ₃ＯＨ（液体）→ＣＨ₃ＯＨ（気体）

【００６７】尚、本発明は、上述の実施例にのみ限定さ
れるものではなく、発熱施設はコージェネレーションに
限らないこと、高温反応器と低温反応器を複数セット設
けて交代で使用するようにしても良いこと、その他、本
発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え
得ることは勿論である。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１・請求項
２の蓄熱装置によれば、余剰の熱を有効利用できるとい
う優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例の図である。

【図２】図１の熱媒管の拡大図である。

【図３】本発明の第二の実施例の図である。

【符号の説明】

５ 熱水供給路 ７ 高温反応器 ８ 低温反応器 １８ ガス流路 １９ 冷却水供給路（水供給路） ２１ 蒸気流路 ２２ 熱水流路 ２９ 低温反応器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊山 正道 東京都江東区豊洲三丁目２番16号 石川島 播磨重工業株式会社豊洲総合事務所内 (72)発明者 明石 重治 東京都江東区豊洲三丁目２番16号 石川島 播磨重工業株式会社豊洲総合事務所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱によりアンモニアガスを放出すると
   共に冷却によりアンモニアガスを吸収する塩化第一鉄の
   アンモニア錯体を内部に充填された高温反応器７と、冷
   却によりアンモニアガスを吸収すると共に加熱によりア
   ンモニアガスを放出する塩化カルシウムのアンモニア錯
   体を内部に充填された低温反応器８と、高温反応器７と
   低温反応器８との間にアンモニアガスが自在に移動し得
   るように接続されたガス流路１８と、高温反応器７へ高
   温の蒸気又は熱水を切換えて供給可能な蒸気流路２１及
   び熱水流路２２と、低温反応器８へ冷却水又は熱水を切
   換えて供給可能な水供給路１９及び熱水供給路５を備え
   たことを特徴とする蓄熱装置。
2. 【請求項２】 加熱によりメタノールガスを放出すると
   共に冷却によりメタノールガスを吸収する塩化カルシウ
   ムのメタノール化物を内部に充填された高温反応器７
   と、冷却によりメタノールガスを凝縮すると共に加熱に
   よりメタノールガスを蒸発させる低温反応器２９と、高
   温反応器７と低温反応器２９との間にメタノールガスが
   自在に移動し得るように接続されたガス流路１８と、高
   温反応器７へ高温の蒸気又は熱水を切換えて供給可能な
   蒸気流路２１及び熱水流路２２と、低温反応器２９へ冷
   却水又は熱水を切換えて供給可能な水供給路１９及び熱
   水供給路５を備えたことを特徴とする蓄熱装置。