JPS635676B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は化学反応を用いて蓄熱を行なうことの
できる蓄熱装置に関する。

省エネルギー技術の一環として、各種の蓄エネ
ルギー、蓄熱技術が研究開発され、各種の方法が
提案されている。蓄熱技術には (a) 顕熱蓄熱 (b) 潜熱蓄熱 (c) 化学反応蓄熱 などに分類され、常温においても蓄熱状態を維持
し得る特徴をもつ(c)についての蓄熱物質による熱
輸送が可能な蓄熱装置が考えられている。

すなわち、次のような可逆反応 Ａ・Ｂ＋ＱＡ＋Ｂ (1) なる反応系があつたとする。

蓄熱工程では、物質Ａ・ＢにエネルギーＱを加
え、ＡとＢの物質に分解して分離・貯蔵する。Ｑ
は通常熱エネルギーが考えられるが、光、電気な
ど他のエネルギーも利用される。

放熱工程では、熱が必要な時にＡとＢの物質を
反応させることによつて反応熱Ｑを発生させ、熱
を取り出す。

この時、物質ＡとＢをそれぞれ化学変化を生じ
ない状態で貯蔵すれば、蓄熱工程と放熱工程の間
に時間的あるいは場所的な隔りがあつても、蓄・
放熱サイクルは成立するので、熱輸送が可能であ
る。

なお、ＡとＢの物質は例えばＡが固体、Ｂが液
体または気体のようにＡ〜Ｂ間が分離し易い状
態、すなわち相の異なつた状態が利用される。例
えばＡとして硫化ナトリウム、Ｂとして水（水蒸
気）が考えられる。

本発明は、このような一般的な化学反応熱を利
用した蓄熱技術のうち、次のような限定された条
件下で実施される蓄熱装置に関する。

(1) 蓄熱工程は、廃熱など余剰熱源が存在する場
所Ｘで実施され、放熱工程はＡとＢを反応させ
て発生する熱を利用熱源とする場所Ｙで実施さ
れる。場所Ｘで蓄熱された物質をＹまで輸送、
放熱し、放熱後再蓄熱のために蓄熱物質をＸに
再輸送する。

(2) 輸送される蓄熱物質はＡとＢ、もしくはＡと
考える。すなわち、反応物Ｂが水蒸気のような
通常容易に入手あるいは廃棄できる物質で、Ｘ
において分離したＢをＹまで輸送しなくても入
手できれば放熱反応は可能となるので、この場
合Ａのみを輸送すれば良いことになる。本発明
では、Ｂの輸送の有無にかかわらず、蓄熱物質
Ａのみの輸送に関する。

(3) 反応条件下においては、物質Ａ・ＢおよびＡ
は固体粒子、Ｂは気体である。すなわち、蓄熱
物質Ａは、空気と長期接触すると空気中の酸
素、炭酸ガス、水分などと反応し、変質もしく
は放熱するものである。本発明では、特に人体
と接触すると有害な物質に対して有効である。

上記のような条件下で蓄熱システムを構成する
場合、通常、蓄熱槽を輸送することになるが、こ
れを第１図を例にとつて説明する。第１図は蓄熱
槽の断面図であり、１は蓄熱槽本体、２は多管式
熱交換器の場合は伝熱管、プレート式熱交換器の
場合は伝熱プレートを表わす。３は蓄熱槽への熱
交換流体流入部、４は熱交換流体流出部、５は伝
熱管または伝熱プレート２により熱交換流体と隔
絶された蓄熱物質充填部、６は蓄熱物質充填部５
への蒸気出入部である。

蓄熱工程は次の通りである。すなわち、上記条
件(1)から場所Ｘには余剰熱源が存在するので、こ
の熱を流体熱媒体を介して流入部３から蓄熱槽へ
導入する。熱媒体は伝熱管または伝熱プレート２
内を通過する間に伝熱壁面を通して充填部５の粒
子層に熱を与えた後、流出部４から排出される。
この与えられた熱によつて反応式(1)の左から右へ
の反応が生じ、Ａなる固体とＢなる気体が生成す
る。発生した気体Ｂは蒸気出入部６に取付けられ
たバルブ７を通つて蓄熱槽外に排出され、冷却に
よる凝縮、圧縮による液化、吸収剤による吸収な
どの操作によつて貯蔵部（図示せず）に貯蔵され
る。反応が終了したならば、バルブ７を閉鎖して
充填部５を外気と遮断するとともに、熱交換流体
流入部３、流出部４、バルブ７をこれに接続する
配管部（図示せず）から切り離す。

輸送工程では、第１図に示した蓄熱槽部分と、
必要ならばＢの貯蔵部とを何らかの輸送手段例え
ばトラツク、鉄道などによつてＸからＹまで輸送
する。

放熱工程は次の通りである。すなわち、場所Ｙ
において、熱を回収するための熱媒体の流入配管
部に流入部３を、排出配管部に流出部４を接続す
るとともに、バルブ７を気体Ｂの導入部（もしく
は同時に輸送してきたＢの貯蔵部）に接続する。
そして熱回収媒体を流入部３から流出部４へ流し
ながらバルブ７を開放すると、気体Ｂが蓄熱物質
充填部５に流入し、反応式(1)の右から左に進む反
応によつて反応熱を発生する。この熱は伝熱管ま
たは伝熱プレート２を通して熱回収媒体に移動し
て回収される。反応終了後は、蓄熱工程終了と同
様、バルブ７を閉鎖し、流入部３、流出部４、バ
ルブ７をこれに接続する配管部から切り離す。

次の輸送工程では、第１図に示した蓄熱槽部分
と、必要ならばＢ貯蔵部の空容器とをＹからＸに
輸送する。そして、流入部３、流出部４、バルブ
７をそれぞれ必要部分に接続し、再び蓄熱工程を
実施する。

以上が上記条件下における通常の熱輸送可能な
蓄熱装置であるが、この場合の長所および短所を
述べると次のようになる。

長 所 (イ) 熱交換部から蓄熱物質粒子を分離しなくて良
い。もし、蓄熱物質粒子のみを輸送するとする
と、蓄・放熱工程１サイクル当り、熱交換部へ
の粒子の充填、分離作業をそれぞれ２回ずつ行
なわなければならないが、この方法によれば、
その手間が省け、そのための設備も不要であ
る。

(ロ) また、蓄・放熱工程から輸送工程に移る際に
も、バルブ７を閉鎖するだけでよく、蓄熱物質
が人体に接触することもなく、外気と遮断され
た状態下で作業が行なえる。

短 所 (イ) 一般に、固体粒子の熱伝導度は小さく、単位
時間当りの熱移動量を大きくしようとすると、
伝熱面積が増加し、熱交換部重量が増加する。
また、蓄・放熱反応を加圧もしくは減圧で行な
わせる場合が多いがこの時は蓄熱槽を耐圧構造
にする必要から蓄熱槽の外殻部重量も増加す
る。それ故、蓄熱物質粒子のみの輸送に比べる
とはるかに輸送重量が増加する。

(ロ) 輸送工程から蓄・放熱工程に移る際には、少
なくとも熱源あるいは熱回収のための熱媒体の
流出入部の配管部への接続と、反応気体の流出
入部の配管部への接続が必要であり、この接続
に手間がかかる。現在ワンタツチ式接手と呼ば
れるものが入手可能であるが、大口径の配管用
のものは現実には入手困難である。

本発明は、以上のような事柄を考え、効率的な
熱輸送を行なうことのできる蓄熱装置を提供する
ことを目的とするものである。

本発明は上記目的を達成するために、底部に熱
媒体流入口と流出口に連通連結された伝熱部を有
し、上部に気体出入口を有し、底部に前記伝熱部
と熱交換される蓄熱物質が充填される蓄熱槽本体
と、該蓄熱槽本体の頂部に取り外し自在に連通連
結される輸送部とを具備し、前記蓄熱槽本体を水
平軸の周りに回転可能に構成したものであり、輸
送工程では蓄熱物質を収めた輸送部のみを輸送す
ればよいので、輸送重量が大巾に軽減できるとと
もに、着脱すべき箇所は本体と輸送部の接続部だ
けでよいので、簡単であり、また蓄熱物質粒子の
充填・取り出しは人体と直接接触することがな
く、また長期間空気と接触することもない状態で
行なえるので、都合がよい。

以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。第２図はその断面図、第３図は側面図であ
る。１１は蓄熱槽本体で、その頂部にフランジ部
１２を介して取り外し自在に輸送部１３が連通連
結され、かつ水平軸１４を介して回転可能に支持
されている。１５は蓄熱槽本体１１の下部に該本
体１１内空間と隔絶されて設けられた伝熱部で、
２重管構造に構成され、内筒部に接続された熱媒
体流入口１６から流入した熱媒体は先端部で外筒
部に連通し、外周路を通つて該外筒部に接続され
た熱媒体流出口１７から流出するように構成され
ている。１８は蓄熱槽本体１１の上部に設けられ
た気体出入口である。また、蓄熱槽本体１１の内
部には伝熱部１５を埋める程度に蓄熱物質１９が
充填されている。２０は流入口１６、流出口１
７、気体出入口１８に接続されたフレキシブルホ
ースで、該ホース２０が配管部に接続されたまま
での蓄熱槽本体１１の回転が可能である。

蓄熱工程では、熱媒体がフレキシブルホース２
０を通つて熱媒体流入口１６から流入し、流出口
１７から流出される間に伝熱部１５を介して蓄熱
物質１９を加熱する。反応式(1)によつて熱を与え
られた蓄熱物質１９は気体Ｂを発生するが、この
気体Ｂは気体出入口１８わ通つてこれにフレキシ
ブルホース２０を介して接続された気体処理部
（図示せず）に送られ、凝縮、加圧などによる液
化などの手段で貯蔵もしくは廃棄される。加熱工
程では逆に気体出入口１８から気体Ｂが供給さ
れ、蓄熱物質１９に吸収されて反応式(1)の右から
左への反応が生じ、熱を発生する。この熱は流入
口１６から流入する熱回収用熱媒体に伝熱され、
流出口１７から回収される。

蓄熱物質１９の取り出しでは、蓄熱もしくは放
熱工程終了後、蓄熱槽本体１１を水平軸１４を中
心に180゜回転し、第４図の状態に静止させると、
蓄熱物質１９は蓄熱槽本体１１から輸送部１３に
移動する。完全に移動し終つた段階で輸送用トラ
ツクなどを輸送部１３の下に導き入れて後フラン
ジ部１２を切り離し、別に用意された上蓋２１で
輸送部１３の開口部を密閉して、輸送部１３自体
を輸送容器となし、第５図のように、次の工程を
行なう場所に輸送する。蓄熱物質１９の伝熱部１
５への充填は取り出しと逆の工程で実施する。

以上本発明によれば、次のような効果を得るこ
とができる。

(イ) 蓄熱物質粒子の充填・取り出しの工程は増加
するが、人体と直接接触することはなく、また
長期間空気と接触することもない状態で、容易
に蓄熱槽熱交換部から粒子を充填または取り出
すことができる。

(ロ) 蓄熱物質と輸送に必要な容積の容器のみを輸
送できるので、大巾に輸送重量が軽減される。

(ハ) 着脱すべき箇所は本体と輸送部の接続部のみ
でよいので、手間が省ける。

【図面の簡単な説明】

第１図は通常の蓄熱槽の一例を示す断面図、第
２図は本発明の一実施例を示す断面図、第３図は
側面図、第４図は蓄熱物質の取り出し工程を説明
するための断面図、第５図は輸送工程を説明する
ための側面図である。 １１……蓄熱槽本体、１２……フランジ部、１
３……輸送部、１４……水平軸、１５……伝熱
部、１６……熱媒体流入口、１７……熱媒体流出
口、１８……気体出入口、１９……蓄熱物質、２
１……上蓋。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 底部に熱媒体流入口と流出口に連通連結され
   た伝熱部を有し、上部に気体出入口を有し、底部
   に前記伝熱部と熱交換される蓄熱物質が充填され
   る蓄熱槽本体と、該蓄熱槽本体の頂部に取り外し
   自在に連通連結される輸送部とを具備し、前記蓄
   熱槽本体を水平軸の周りに回転可能に構成したこ
   とを特徴とする蓄熱装置。