JP2016008744A - 可逆的反応により蓄熱と放熱を繰り返す化学蓄熱体を用いる熱輸送システム - Google Patents

Abstract

【課題】可逆的反応により蓄熱と放熱を繰り返す化学蓄熱体を用いた熱輸送システムＡにおいて、単位熱量当たりの輸送コストを大きく低減することのできるようにした熱輸送システムを提供する。また、そのシステムで用いるための反応速度を向上させる手段を備えた反応器を提供することを課題とする。
【解決手段】可逆的反応により蓄熱と放熱を繰り返す化学蓄熱体２０を用いる熱輸送システムＡは、蓄熱側装置Ｂと熱利用側装置Ｃと化学蓄熱体運搬手段Ｄとを備える。化学蓄熱体運搬手段Ｄは蓄熱側装置Ｂと熱利用側装置Ｃとの間で化学蓄熱体２０のみの運搬を行い、化学蓄熱体２０を蓄熱側装置Ｂと熱利用側装置Ｃとの間で循環させる。装置で使用する反応器１０（５０）は反応器の内部で化学蓄熱体２０を撹拌し流動させるための手段を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、可逆的反応により蓄熱と放熱を繰り返す化学蓄熱体を用いた熱輸送システムと、そこで用いる反応器に関する。

可逆的反応により蓄熱と放熱を繰り返す化学蓄熱体を用いて熱を輸送するシステムが知られている。その一例が特許文献１に記載されており、そこでは、化学的蓄熱反応部と凝縮部とを備え、可逆的反応により蓄熱と放熱を繰り返すことを可能としたケミカルヒートポンプを１つのコンテナとして組み上げ、そのコンテナの全体を車両に載せることで、生成する熱の輸送を図るようにしている。

特開２００８−０２５８５３号公報

特許文献１に記載されるシステムは、コンテナ内に反応の司る装置を収容した状態で搬送するものであり、車両での運搬が可能となる利点があるが、化学的蓄熱反応部や凝縮部といった反応系部材の容器体積が大きくならざるを得ず、容積当たりの蓄熱密度が低下して単位熱量当たりの輸送コストが大きくなるのを避けられないという不都合がある。

本発明は、その課題を解決することを目的としており、可逆的反応により蓄熱と放熱を繰り返す化学蓄熱体を用いた熱輸送システムにおいて、単位熱量当たりの輸送コストを大きく低減することができるようにした熱輸送システムを提供することを課題とする。また、そのシステムで用いる反応器であって反応速度を向上させる手段を備えた反応器を提供することを課題とする。

本発明による熱輸送システムは、可逆的反応により蓄熱と放熱を繰り返す化学蓄熱体を用いる熱輸送システムであって、前記熱輸送システムは蓄熱側装置と熱利用側装置と化学蓄熱体運搬手段を備え、前記蓄熱側装置は化学蓄熱体に蓄熱反応を生じさせる反応器と前記反応器に放熱済み化学蓄熱体を投入しかつ蓄熱後の化学蓄熱体を取り出す蓄熱側蓄熱体搬送手段を少なくとも有し、前記熱利用側装置は化学蓄熱体に放熱反応を生じさせる反応器と前記反応器に蓄熱後の化学蓄熱体を投入しかつ放熱済みの化学蓄熱体を取り出す放熱側蓄熱体搬送手段を少なくとも有し、前記化学蓄熱体運搬手段は前記蓄熱側蓄熱体搬送手段と放熱側蓄熱体搬送手段との間で化学蓄熱体の運搬を行うことで化学蓄熱体を前記蓄熱側装置と熱利用側装置との間で循環させることを特徴とする。

本発明による熱輸送システムでは、可逆的反応により蓄熱と放熱を繰り返す化学蓄熱体を用いる熱輸送システムを、蓄熱側装置と熱利用側装置と化学蓄熱体運搬手段の３つの主要要素で構成している。そして、蓄熱側装置で化学蓄熱体を蓄熱した状態とされ、蓄熱された状態の化学蓄熱体は化学蓄熱体運搬手段により熱利用側装置に運搬される。熱利用側装置では蓄熱された化学蓄熱体を化学蓄熱体運搬手段から受け取り、その熱を取り出して熱利用部に供給する。放熱済みの化学蓄熱体は、再度、化学蓄熱体運搬手段に乗せられて蓄熱側装置まで運搬され再度蓄熱処理が施される。

上記のように、本発明による熱輸送システムでは、化学蓄熱体運搬手段は、化学蓄熱体本体のみを運搬して蓄熱側装置と熱利用側装置との間を循環させるようにしており、運搬時の蓄熱密度は大きく向上する。それにより、単位熱量当たりの輸送コストを大きく低減することができる。また、蓄熱側装置と熱利用側装置とをそれぞれ独立した装置とすることにより、熱エネルギーの時間的・空間的な需要のギャップを効果的に解消することができる。

本発明において、化学蓄熱体は可逆的反応により蓄熱と放熱を繰り返す物質であれば制限はない。可逆的反応も、可逆的化学反応に限らず、発熱、吸熱を伴う吸着反応であってもよい。化学蓄熱体は、成形体であってもよく、粉体での使用であってもよい。

本発明による熱輸送システムにおいて、前記化学蓄熱体として水和反応を伴う物質を用いる場合には、前記蓄熱側装置は反応器への熱供給手段と反応により生じた水（水蒸気）の回収手段を備え、前記熱利用側装置は反応器への水（水蒸気）の供給手段と反応により生じた熱の回収手段を備える。より好ましくは、その態様において、前記蓄熱側装置は蓄熱反応で生じる水蒸気を凝縮するための凝縮器を備える、また、前記熱利用側装置は反応器へ供給する水を水蒸気化するための蒸発器を備える。

本発明は、さらに、上記したいずれかの熱輸送システムで用いる反応器であって、反応器の内部で化学蓄熱体を撹拌し流動させるための手段を備えることを特徴とする反応器をも開示する。化学蓄熱体を撹拌し流動させるための手段は任意であってよい。例として、反応器の内部に備えたフィン、反応器に付設する揺動台、あるいは反応器に回転を与える回転用ローラー等を挙げることができる。

反応器が上記のような化学蓄熱体を撹拌し流動させるための手段を備えることにより、蓄熱反応時および放熱反応時に、化学蓄熱体と雰囲気ガスおよび反応器の壁面との接触面積を大きくすることができ、伝熱速度やガス拡散速度を向上させることが可能となる。

本発明によれば、可逆的反応により蓄熱と放熱を繰り返す化学蓄熱体を用いる熱輸送システムであって、単位熱量当たりの輸送コストを大きく低減することのできる熱輸送システムが提供される。また、そのシステムで用いる反応器として、伝熱速度やガス拡散速度を向上させることのできる反応器が提供される。

本発明による熱輸送システムの一実施の形態を説明する模式的図。 本発明による熱輸送システムで用いる反応器の一実施の形態を示す模式的図。 本発明による熱輸送システムで用いる反応器の他の実施の形態を示す２つの模式的図。

以下、図面を参照しながら、本発明による熱輸送システムおよびそこで用いる反応器の実施の形態を説明する。図１は、本発明による熱輸送システムの一実施の形態の全体を示す模式的図であり、熱輸送システムＡは、基本的構成として、蓄熱側装置Ｂと熱利用側装置Ｃと化学蓄熱体運搬手段Ｄとを備える。なお、以下では、可逆的反応により蓄熱と放熱を繰り返す化学蓄熱体として、ＭｇＯ＋Ｈ_２Ｏ⇔Ｍｇ（ＯＨ）_２の可逆的化学反応を使用する成形体を例として説明するが、これは例示であって、後に記載するように、化学蓄熱体はこれに限らない。

［蓄熱側装置Ｂ］
蓄熱側装置Ｂは、化学蓄熱体２０に蓄熱反応を生じさせる反応器１０と、前記反応器１０に放熱済み化学蓄熱体２０（２０ａ）を投入しかつ蓄熱後の化学蓄熱体２０（２０ｂ）を取り出すための蓄熱側蓄熱体搬送手段３０ａとを有する。

反応器１０は、投入される放熱済み化学蓄熱体２０ａ（Ｍｇ（ＯＨ）_２）を加熱して、Ｍｇ（ＯＨ）_２→ＭｇＯ＋Ｈ_２Ｏの反応を生じさせるためのものであり、この例では、熱源として工業炉・ボイラなどを廃熱源１とし、その廃熱を熱交換器２を介して熱媒油３に顕熱として回収し、その熱を反応器１０に供給している。熱媒油３は、熱媒油循環ポンプ４によって反応器１０内と熱交換器２との間を循環するようにされている。安全性の観点から、熱媒油３の循環系には熱媒油膨張タンク５が備えられている。

図２は、反応器１０の概略を断面で示している。反応器１０は二重殻構造の円筒形のものであり、内殻１０ａと外殻１０ｂとの間に熱媒油３を循環する熱媒流路１１を有し、内殻１０ａの内部に化学蓄熱体２０を保有できる構造となっている。熱媒流路１１内を加熱された熱媒油３が循環することで、反応器１０の内部は加熱される。図示しないが、外殻１０ｂの外側は適宜の保温材で覆われている。反応器１０の内部と外部で水蒸気を出し入れするための蒸気流路１２が設けられており、蒸気流路１２を介して蒸気が反応器１０の内殻１０ａの内部に供給される。蒸気流路１２の先端には化学蓄熱材２０が蒸気流路１２内に流入するのを防止するためのストレーナ１３が設けられている。図１に示すように、蒸気流路１２は、凝縮器６および真空ポンプ７に接続しており、凝縮器６には冷却塔８からの冷却水が供与される。なお、この種の凝縮器６自体は従来知られたものであり、詳細な説明は省略する。

反応器１０の回転部（反応器１０本体）と固定部（熱媒流路１１や蒸気流路１２）とは真空をシールできるロータリージョイント１４を介して接続されており、該ロータリージョイント１４内を前記熱媒流路１１および蒸気流路１２が通過している。また、反応器１０の内部には、撹拌と伝熱促進用の適数枚のフィン１５が軸方向にほぼ平行に取り付けられている。さらに、反応器１０のロータリージョイント１４側とは反対の側には、化学蓄熱体２０を内部に投入し、また取り出すための投入出口１６が設けられている。

反応器１０全体は台座１９によって支持されており、この例では、回転用ローラー１７を備えた揺動台１８を介して、台座１９上に回動および揺動自在に支持されている。図示しない駆動機構によって回転用ローラー１７には回転が与えられ、回転用ローラー１７の回転力によって反応器１０は、図１の矢印で示すように回動する。また、図示の例では、図示しない駆動機構によって、揺動台１８には支軸１８ａを回転中心とする揺動運動が与えられ、それにより、反応器１０は回転用ローラー１７と共に揺動する。

蓄熱側蓄熱体搬送手段３０ａは気密可能な運搬パレット３１を有している。該運搬パレット３１は、放熱済み化学蓄熱体２０ａを反応器１０に設けた投入出口１６を通して反応器１０の内部に投入し、さらに投入出口１６から排出される蓄熱後の化学蓄熱体２０ｂを受け取るために用いられる。

［熱利用側装置Ｃ］
熱利用側装置Ｃは、化学蓄熱体に放熱反応を生じさせる反応器５０と、前記反応器５０に蓄熱後の化学蓄熱体２０（２０ｂ）を投入しかつ放熱済みの化学蓄熱体２０（２０ａ）を取り出すための熱利用側蓄熱体搬送手段３０ｂとを有する。

反応器５０は、投入される蓄熱後の化学蓄熱体２０ｂ（ＭｇＯ）に水蒸気を付与して、ＭｇＯ＋Ｈ_２Ｏ→Ｍｇ（ＯＨ）_２の反応を生じさせるためのものであり、反応器５０自体の構造は、図２に示した蓄熱側装置Ｂで用いられる反応器１０と同じであってよく、説明は省略する。熱利用側装置Ｃは蒸発器６１を備えており、該蒸発器６１の内部に純水装置６２より純水が供給される。蒸発器６１には適宜の手段で蒸気潜熱が供給され、発生した蒸気が前記蒸気流路１２を通して反応器５０の内部に供給される。好ましくは、化学蓄熱体２０の反応速度の向上のため、反応器５０の内部および蒸発器６１の内部を真空にするための真空ポンプ６３が備えられる。この種の蒸発器６１自体は従来知られたものであり、詳細な説明は省略する。

反応器５０の内部で、供給される蒸気と蓄熱後の化学蓄熱体２０ｂは混合され、発熱反応（加水反応）が継続的に進行して、発熱する。反応器５０の内部で発生した熱は熱媒油６４によって顕熱として回収される。熱媒油６４は、熱媒油循環ポンプ６５によって反応器５０内と熱交換器６６との間を循環する。安全性の観点から、熱媒油６４の循環系には熱媒油膨張タンク６７が備えられる。この例において、熱交換器６６は蒸気ボイラとされており、ボイラで発生した蒸気が適宜の蒸気使用設備６８に供給することで有効利用される。この例において、発生した蒸気の一部は蒸発器６１にも供給される。

熱利用側蓄熱体搬送手段３０ｂも気密可能な運搬パレット３１を有しており、蓄熱後の化学蓄熱体２０ｂを反応器５０に設けた投入出口１６から反応器５０の内部に投入し、さらに排出される放熱済み化学蓄熱体２０ａを受け取るために用いられる。

［化学蓄熱体運搬手段Ｄ］
化学蓄熱体運搬手段Ｄは、前記した運搬パレット３１を、蓄熱側装置Ｂの反応器１０から熱利用側装置Ｃの反応器５０へ、また、熱利用側装置Ｃの反応器５０から蓄熱側装置Ｂの反応器１０へ運搬するものであり、化学蓄熱体運搬手段Ｄの上記運搬によって、化学蓄熱体２０は、蓄熱側装置Ｂと熱利用側装置Ｃとを循環する。化学蓄熱体運搬手段Ｄは運搬パレット３１を運搬できるものであればよく、通常の輸送トラック等であってよい。

［上記した熱輸送システムＡの作動］
最初に、運搬パレット３１に収容されている放熱済みの化学蓄熱体２０ａ（Ｍｇ（ＯＨ）_２）を蓄熱側装置Ｂ側の反応器１０内に投入する。また、放熱済み化学蓄熱体２０ａの反応速度の向上のため反応器１０の内部および凝縮器６の内部を真空ポンプ７にて真空にする。反応器１０に回転と必要な場合には揺動を与えながら、廃熱源１と熱交換することで昇温した熱媒油３を反応器１０内に循環させる。反応器１０では熱媒油３によって供給された熱によって化学蓄熱体２０が加熱され、蓄熱反応（脱水反応）が継続的に進行する。

脱水反応によって生じる水蒸気は、凝縮器６にて冷却水によって冷却されて凝縮する。この凝縮により反応器１０の内部および凝縮器６の内部の真空が維持される。昇温した冷却水は冷却塔８によって再度冷却される。

所要時間の加熱によって蓄熱反応が完了あるいはほぼ完了したときに、反応器１０の内部を大気開放して真空を破壊する。その後、反応器１０の内部から蓄熱後の化学蓄熱体２０ｂを投入出口１６を通して取り出し、空となっている運搬パレット３１に再度収容する。好ましくは、運搬パレット３１は、蓄熱後の化学蓄熱体２０ｂが大気中水分を吸湿するのを防ぐために気密状態に維持される。

蓄熱後の化学蓄熱体２０ｂを内部に収容して気密にされた運搬パレット３１を、図示しないリフトなどによって蓄熱側蓄熱体搬送手段３０ａから化学蓄熱体運搬手段Ｄの一例である輸送トラック４０等に積載する。そして、輸送トラック４０により運搬パレット３１を熱利用側装置Ｃに運搬する。

なお、輸送トラック４０による運搬パレット３１の運搬に、距離的および時間的な制約はない。近接した場所に独立した状態で蓄熱側装置Ｂと熱利用側装置Ｃとを設置する場合には、熱需要の時間的ギャップに効果的に対処することが容易となる。また、遠い距離離れた場所に設置する場合には、熱需要の時間的および空間的なギャップの双方に効果的に対処することが可能となる。

運搬パレット３１を積載した輸送トラック４０は熱利用側装置Ｃまで走行し、熱利用側蓄熱体搬送装置３０ｂを用いて、運搬パレット３１から反応容器５０の内部に、蓄熱後の化学蓄熱体２０ｂを投入する。一方、蒸発器６１には純水装置６２から純水を送り込むとともに、蓄熱後の化学蓄熱体２０ｂの反応速度の向上のために、反応器５０および蒸発器６１の内部を真空ポンプ６３にて真空（低圧）にする。そして、適宜の手段により、図示の例では熱交換器６６で発生した蒸気の一部を、蒸発器６１に蒸発潜熱として供給し、発生した蒸気を反応器５０の内部に供給する。

回転用ローラー１７を駆動し、必要な場合には揺動台１８も駆動して、反応器５０に回転と必要な場合には揺動運動を与えながら、反応器５０内部で供給された水蒸気と蓄熱後の化学蓄熱体２０ｂを積極的に混合する。それによって、両者の発熱反応（加水反応）を継続的に進行させ、発熱させる。反応器５０の内部で発生した熱は熱媒油６４によって顕熱として回収される。加熱された熱媒油６４を熱媒油循環ポンプ６５にて熱利用側の熱交換器６６との間に循環させる。図示のもののように、熱利用側の熱交換器６６が蒸気ボイラの場合には、発生した蒸気を蒸気利用設備に供給することで有効利用することかできる。

所定時間の給水により放熱反応が完了あるいはほぼ完了したときに、反応器５０の内部を大気開放し、真空を破壊する。そして、反応器５０の内部から放熱済み化学蓄熱体２０ａを投入出口１６を通して取り出し、空となっている運搬パレット３１に再度収容する。ここでも、運搬パレット３１は、放熱済み化学蓄熱体２０ａが大気中水分を吸湿するのを防ぐために気密状態に維持されるのが好ましい。

放熱済み化学蓄熱体２０ｂを収容し気密にされた運搬パレット３１は、図示しないリフトなどによって熱利用側蓄熱体搬送手段３０ｂから輸送トラック４０に積載され、輸送トラック４０により蓄熱側装置Ｂに戻される。蓄熱側装置Ｂ側では、輸送トラック４０から運搬パレット３１をリフトなどで蓄熱側蓄熱体搬送装置３０ａに下ろし、適当なときに再度放熱済み化学蓄熱体２０ａを蓄熱側装置Ｂの反応器１０内に投入する。

上記のように本発明による熱輸送システムを用い、かつ上記の手順を繰り返すことで、可逆的反応により蓄熱と放熱を繰り返す化学蓄熱体を用いて、蓄熱側から熱利用側へ、熱を時間的・空間的ギャップを解消した状態で効果的に輸送することが可能となる。また、蓄熱側から熱利用側への運搬物は化学蓄熱体２０のみであり、運搬パレット３１での運搬時の蓄熱密度は大きく向上し、単位熱量当たりの輸送コストは大きく低減する。

［他の実施の形態］
［装置としての他の実施の形態］
図２では、反応器１０（５０）として、二重殻構造であって、内殻１０ａと外殻１０ｂとの間に熱媒油３を循環する熱媒流路１１を有し、内殻１０ａの内部に化学蓄熱体２０を保有できる構造のものを示したが、本発明による反応器１０（５０）の構成は、反応器の内部で化学蓄熱体２０を撹拌し流動させるための手段を備えることを条件に、他の構成であってもよい。

例えば、二重殻構造ではなく、図示しないが、化学蓄熱体２０を収容する、好ましくは回転可能なシェルの中に適数本のチューブ状の熱媒体（熱媒油３）の流路１１が配置されている構成のものであってもよい。シェル内に収容された化学蓄熱体２０（２０ａ）は撹拌されかつ流動しながら、反応器１０の場合には、熱媒油３によって供給された熱によって化学蓄熱体２０が加熱されて蓄熱反応（脱水反応）が効果的かつ継続的に進行し、また、反応器５０の場合には、シェル内に収容された化学蓄熱体２０（２０ｂ）と供給される水蒸気は積極的に混合されて両者の発熱反応（加水反応）は効果的かつ継続的に進行する。発生した熱はチューブ内を流れる熱媒体（熱媒油６４）により回収される。

また、二重殻構造の場合であっても、熱媒体を内側、化学蓄熱体を外側に配置する構造であってもよい。さらに、蓄熱側装置Ｂにおいては、反応器１０の加熱源として電力によるヒーティングを用いることもできる。その場合には、熱効率を上げるために、電力ヒータと化学蓄熱体とが直接接触する構成とすることが望ましい。

反応器１０（５０）内での化学蓄熱体２０の撹拌方法は、図２に示したような回転式あるいは揺動式に限ることはなく、図３（ａ）に示すように、反応器１０（５０）に振動モーター７０を取り付けて反応器に振動を与え、それにより、内部の化学蓄熱体２０を流動させ撹拌するような形態も可能である。また、図３（ｂ）に示すように、撹拌棒や羽根やスクリュー体のような撹拌部材７１を内部に配置し、それをモーター７２で回転させることで、内部に収容した化学蓄熱体２０を流動させ撹拌するような形態であってもよい。

さらに、反応器１０（５０）の内部を真空にするのは、反応速度を向上させるためであるが、化学蓄熱体２０の種類等の関係から真空（低圧）にしなくても所期の反応速度が得られる場合には、真空にすることなく、大気圧下、加圧下であっても、所期の目的は達成可能である。反応器１０（５０）の材質はＳＵＳであることが好ましいが、必要な強度および耐腐食性を有する材料であれば、任意の材料を用いることもできる。

さらに、図１に示した例では、蓄熱側装置Ｂにおいて、廃熱源１からの廃熱の回収を熱交換器２を用いて行う例を説明したが、直接反応器１０内に廃熱を導入する方式であってもよい。また、熱源は廃熱に限ることなく、太陽熱、地熱等の自然エネルギーを用いてもよい。前記したように、電力によるヒーティングも可能である。凝縮器６の使用も必須ではなく、反応温度が高温の場合であって大気圧以上の蒸気圧が発生する場合には、大気開放も可能である。冷却方式も冷却塔８の使用は例示であり、空冷、チラーによる冷却、地下水による冷却なども用いることができる。

化学蓄熱体２０の運搬方法も運搬パレット３１を用いるのは例示であり、化学蓄熱体２０の種類等によっては、ローリーや密閉トラックなどへのばら積みも可能である。また、運搬パレット３１を用いる場合でも、化学蓄熱体の反応性によっては気密機能を備えないものを用いることも可能である。

図１に示した例では、熱利用側装置Ｃにおいて、純水装置６２を用いる例を示したが、工業用水や飲料水も使用可能である。化学蓄熱体２０の種類等の関係から所期の反応速度が得られる場合には、反応器５０内を真空にすることは必須でなく、大気圧下、加圧下であってもよい。蒸発器６１も必須ではなく、例えば他のボイラからの蒸気の直接噴霧、あるいは水の直接噴霧であっても、所期の目的は達成可能である。熱の回収方法も、図１に基づき説明したような反応器５０内に熱媒油６４を循環させる方法ではなく、直接反応器５０内に被加熱物を導入する方式であってもよい。また熱交換器６６は蒸気ボイラに限らず、プレート式熱交換器、先に説明したようなシェルアンドチューブ式の熱交換器など、従来知られた各種の熱交換器を使用することができる。また、熱利用側装置Ｃ側においても、運搬パレット３１を用いるのは例示であり、化学蓄熱体２０の種類等によっては、ローリーや密閉トラックなどへのばら積みも可能である。運搬パレット３１を用いる場合でも、化学蓄熱体の反応性によっては気密機能を備えないものを用いることも可能である。

［化学蓄熱体の他の実施の形態］
上記の例では、化学蓄熱体２０として、ＭｇＯ＋Ｈ_２Ｏ⇔Ｍｇ（ＯＨ）_２の可逆的化学反応を使用する成形体を例として説明したが、化学蓄熱体２０としては、これに限らず、可逆的反応により蓄熱と放熱を繰り返す物質であれば、他に多くのものを用いることができる。本明細書では、可逆的反応により蓄熱と放熱を繰り返す物質の総称として「化学蓄熱体」の語を用いている。以下に、それらの物質の幾つかを反応式と共に例示する。

（ａ）可逆的化学反応を伴うもの
（ａ−１）Ｈ_２Ｏ型
Ｃａ（ＯＨ）_２（ｓ）⇔ＣａＯ（ｓ）＋Ｈ_２Ｏ（ｇ）
ＭｇＣｌ_２・４Ｈ_２Ｏ（ｓ）⇔ＭｇＣｌ_２・２Ｈ_２Ｏ（ｓ）＋２Ｈ_２Ｏ（ｇ）
ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ（ｓ）⇔ＣａＳＯ_４（ｓ）＋２Ｈ_２Ｏ（ｇ）
ＣａＣｌ_２・２Ｈ_２Ｏ（ｓ）⇔ＣａＣｌ_２（ｓ）＋２Ｈ_２Ｏ（ｇ）
（ａ−２）Ｈｙｄｒｏｇａｎ型
ＴｉＨ_２（ｓ）⇔Ｔｉ（ｓ）＋Ｈ_２（ｇ）
ＮａＨ（ｓ）⇔Ｎａ（ｓ）＋（１／２）Ｈ_２（ｇ）
ＭｇＨ_２（ｓ）⇔Ｍｇ（ｓ）＋Ｈ_２（ｇ）
ＬａＮｉ_５Ｈ_６（ｓ）⇔ＬａＮｉ_５（ｓ）＋３Ｈ_２（ｇ）
（ａ−３）Ａｍｍｏｎｉａ型
ＦｅＣｌ_２・ＮＨ_３（ｇ）⇔ＦｅＣｌ_２（ｓ）＋ＮＨ_３（ｇ）
ＦｅＣｌ_２・２ＮＨ_３（ｇ）⇔ＦｅＣｌ_２・ＮＨ_３（ｓ）＋ＮＨ_３（ｇ）
ＮｉＣｌ_２・６ＮＨ_３（ｇ）⇔ＮｉＣｌ_２・２ＮＨ_３（ｓ）＋４ＮＨ_３（ｇ）
ＦｅＣｌ_２・６ＮＨ_３（ｇ）⇔ＦｅＣｌ_２・２ＮＨ_３（ｓ）＋４ＮＨ_３（ｇ）
ＣａＣｌ_２・８ＮＨ_３（ｇ）⇔ＣａＣｌ_２・４ＮＨ_３（ｓ）＋４ＮＨ_３（ｇ）
（ａ−４）ＣＯ_２型
Ｌｉ_２ＣＯ_３（ｓ）⇔Ｌｉ_２Ｏ（ｓ）＋ＣＯ_２（ｇ）
ＳｒＣＯ_３（ｓ）⇔ＳｒＯ（ｓ）＋ＣＯ_２（ｇ）
ＣａＣＯ_３（ｓ）⇔ＣａＯ（ｓ）＋ＣＯ_２（ｇ）
ＭｇＣＯ_３（ｓ）⇔ＭｇＯ（ｓ）＋ＣＯ_２（ｇ）

なお、上記（ａ−１)から（ａ−４）において、（ｓ）はｓｏｌｉｄ（固体相）、また（ｇ）はｇａｓ（気体相）を示している。そして、上記の、
（ａ−２）Ｈｙｄｒｏｇａｎ型においては、蓄熱側装置ＢではＨ_２（水素）が反応器から発生し、熱利用側装置Ｃでは反応器にＨ_２（水素）が供給されるので、それに応じて、従来知られた手法によりＨ_２の供給・回収ができるように装置が改造される。
（ａ−３）Ａｍｍｏｎｉａ型においては、蓄熱側装置ＢではＮＨ_３（アンモニア）が反応器から発生し、熱利用側装置Ｃでは反応器にＮＨ_３（アンモニア）が供給されるので、それに応じて、従来知られた手法によりＮＨ_３の供給・回収ができるように装置が改造される。
（ａ−４）ＣＯ_２型においては、蓄熱側装置ＢではＣＯ_２（二酸化炭素）が反応器から発生し、熱利用側装置Ｃでは反応器にＣＯ_２（二酸化炭素）が供給されるので、それに応じて、従来知られた手法によりＣＯ_２の供給・回収ができるように装置が改造される。

（ｂ）化学反応ではなく発熱・吸熱熱を伴う吸着反応を伴うもの
この例としては、ゼオライトに水を加える反応を例示できる。具体的には、Ｍｅ_２／ｘＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・ｍＳｉＯ_２・ｎＨ_２Ｏ⇔Ｍｅ_２／ｘ・Ａｌ_２Ｏ_３・ｍＳｉＯ_２＋ｎＨ_２Ｏのような可逆反応が進行する。ここで、Ｍｅはゼオライト細孔に存在するＸ価のカチオンを表す。他に、シリカゲルなどを挙げることができる。

Ａ…熱輸送システム、
Ｂ…蓄熱側装置、
Ｃ…熱利用側装置、
Ｄ…化学蓄熱体運搬手段、
１…廃熱源、
２、６６…熱交換器、
３、６４…熱媒油、
４、６５…熱媒油循環ポンプ、
５、６７…熱媒油膨張タンク、
６…凝縮器、
７、６３…真空ポンプ、
８…冷却塔、
１０…化学蓄熱体に蓄熱反応を生じさせる反応器、
１０ａ…反応器の内殻、
１０ｂ…反応器の外殻、
１１…熱媒流路、
１２…蒸気流路、
１３…ストレーナ、
１４…ロータリージョイント、
１５…フィン、
１６…化学蓄熱体の投入出口、
１７…回転用ローラー、
１８…揺動台、
１９…反応器の台座、
２０…化学蓄熱体、
２０ａ…放熱済み化学蓄熱体、
２０ｂ…蓄熱後の化学蓄熱体、
３０…蓄熱体搬送手段、
３０ａ…蓄熱側蓄熱体搬送手段、
３０ｂ…熱利用側蓄熱体搬送手段、
３１…運搬パレット、
５０…化学蓄熱体に放熱反応を生じさせる反応器、
６１…蒸発器、
６２…純水装置。

Claims (8)

1. 可逆的反応により蓄熱と放熱を繰り返す化学蓄熱体を用いる熱輸送システムであって、
   前記熱輸送システムは蓄熱側装置と熱利用側装置と化学蓄熱体運搬手段とを備え、
   前記蓄熱側装置は化学蓄熱体に蓄熱反応を生じさせる反応器と前記反応器に放熱済み化学蓄熱体を投入しかつ蓄熱後の化学蓄熱体を取り出す蓄熱側蓄熱体搬送手段を少なくとも有し、
   前記熱利用側装置は化学蓄熱体に放熱反応を生じさせる反応器と前記反応器に蓄熱後の化学蓄熱体を投入しかつ放熱済みの化学蓄熱体を取り出す放熱側蓄熱体搬送手段を少なくとも有し、
   前記化学蓄熱体運搬手段は前記蓄熱側蓄熱体搬送手段と放熱側蓄熱体搬送手段との間で化学蓄熱体の運搬を行うことで化学蓄熱体を前記蓄熱側装置と熱利用側装置との間で循環させる、
   ことを特徴とする熱輸送システム。
2. 前記化学蓄熱体は水和反応を伴う物質であり、前記蓄熱側装置は反応器への熱供給手段と反応により生じた水の回収手段を備え、前記熱利用側装置は反応器への水の供給手段と反応により生じた熱の回収手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱輸送システム。
3. 前記蓄熱側装置は蓄熱反応で生じる水蒸気を凝縮するための凝縮器を備えることを特徴とする請求項２に記載の熱輸送システム。
4. 前記熱利用側装置は反応器へ供給する水を水蒸気化するための蒸発器を備えることを特徴とする請求項２に記載の熱輸送システム。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱輸送システムで用いる反応器であって、前記反応器は反応器の内部で化学蓄熱体を撹拌し流動させるための手段を備えることを特徴とする反応器。
6. 前記手段は反応器の内部に備えたフィンであることを特徴とする請求項５に記載の反応器。
7. 前記手段は反応器に付設する揺動台であることを特徴とする請求項５に記載の反応器。
8. 前記手段は反応器に回転を与える回転用ローラーであることを特徴とする請求項５に記載の反応器。

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