蓄热方法以及蓄热系统技术方案

本发明专利技术涉及一种蓄热方法，其包括以下工序：（ａ）在蓄热材料容器内准备含有水合物的第１组合物（Ａ）的工序，所述水合物为作为固相的无机盐的ｎ水合物，具有１００℃以下的相变温度（Ｔｍ），所述ｎ为水合数；（ｂ）通过将第１组合物加热到高于相变温度（Ｔｍ）的温度，并且从蓄热材料容器中取出第１组合物（Ａ）中所含有的水，得到第２组合物（Ｂ）的工序，所述第２组合物（Ｂ）为作为固相的无机盐的ｍ水合物与无机盐的水溶液共存的状态，所述ｍ为水合数，且ｍ＜ｎ；（ｃ）检测出得到了所述第２组合物（Ｂ）时，就制止从蓄热材料容器中取出水的工序；（ｄ）贮藏第２组合物（Ｂ）的工序；以及，（ｅ）通过使第２组合物（Ｂ）与水混合，来回收蓄积在第２组合物（Ｂ）中的热的至少一部分的工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及蓄热方法以及蓄热系统。
技术介绍
蓄积热能的蓄热技术， 一直以来作为节能技术是有效的。另外，近年利用C02热泵(heat pump)或燃料电池热电联产系统(Cogeneration system)(以下，称为燃料电池热电联产)的热水供给设备引人注目，为了使 这些设备小型化，谋求设置性的提高，人们期待着高密度蓄热技术的开发。大致区分现有的蓄热技术，可分成显热蓄热、潜热蓄热和化学蓄热。 在这些蓄热技术中，采用显热蓄热和潜热蓄热时，在实际使用上产生热交 换损失等损失，但在放热过程中不需要投入新的热能，因此在理论上在需 要时能够取出与蓄热时输入的热量同等的热量。对于显热蓄热和潜热蓄热而言，蓄热性能依赖于作为蓄热材料物性的 比热和相变热，作为潜热蓄热材料能够蓄热的热量，为显热与相变热之和。 然而，蓄热材料的相变热， 一般在低的温度区比在高的温度区要小，因此 在低的温度区蓄热密度相对地低。另外，对于潜热蓄热而言，根据所利用 的热源的温度来决定相变温度的范围，选择具有这种相变温度的潜热材料。 例如，作为用于热水供给设备中的热水贮槽的潜热蓄热材料，为了将 80'C ~ 110。C左右的热进行蓄热，可以使用例如非专利文献1所述的氷合物 或无机物。另外，专利文献l中还提示了在这样的温度区可作为潜热蓄热 材料使用的混合物系的相变化物质。另一方面，化学蓄热是利用可逆的化学反应的反应热的蓄热技术。化 学蓄热，根据所利用的化学反应，有吸附系、储氢合金系、有机反应系、 无机反应系等。以往的化学蓄热，即使是利用上述的任一种化学反应的场合，也利用了气液反应或气固反应，由于在气体形态下储存时，储存气体 的容积极大，因此蓄热密度相当低。为此，将蓄热时生成的气体冷凝或转 化成金属氩化物之类的固体化合物来谋求缩小容积，但由此产生的热(生成热):散失到外部气体中。为此，在利用热时，即在放热过程中，为了由 液体或固体化合物产生气体，引起与蓄热时相反的反应，必须从外部^x 新的热能。所以，当使用以往的化学蓄热系统时，能够蓄积的热能，在原 理上为由在蓄热过程中所蓄积的热能减去在放热过程中反应所需要的热能(热损失)而得到的值。专利文献2曾公开了利用了固体的无机无水物与水蒸气反应生成固体的7JC合物的反应的化学蓄热方法，此外，还公开了 将由于气体的水蒸气冷凝而产生的生成热(冷凝热)回收到作为蓄热热源 的热泵中。然而，即使是这种方法，在放热过程中也重新利用了来自外部 的热源。这样，在采用以往的显热蓄热和潜热蓄热时，根据热源的温度来使用 的蓄热材料受到限制，存在不能在宽的温度区确保高的蓄热密度的问题， 另外，采用以往的化学蓄热时，在放热过程中必须从外部投入热能，因此 存在实质上的蓄热量减少的缺点。与此相对，专利文献3和专利文献4中记载了利用7jC合物的脱7K反应， 在放热时不需要从外部投入热能的化学蓄热。专利文献3中记载了下述方法通过使水合物(例如氯化钩六7jc合物) 转化成无7jc合物(例如氯化钩)进行蓄热，在放热时将无水合物转化成水 合物，回收与之相伴的反应生成热。具体地讲，在蓄热过程中通过将蓄热 材料容器内的水合物加热使其脱水，转化成无7jc合物，在放热过程中通过向蓄热材料容器内供给水蒸气，将蓄热材料容器内的无7K合物转化成水合物。另外，专利文献4记载了下述方法在蓄热时，例如加热氯化钩六水 合盐使其干燥成为氯化钙四7jc合盐，在放热时，使该氯化4丐四水合盐吸收 水分而发热的方法。专利文献4中曾提出了在蓄热和放热时，为了缩短 蓄热材料的干燥和水分的吸收所需要的时间，将蓄热材料保持在陶瓷布等保持构件中的方案。再者，在本说明书中，在包括蓄热过程和放热过程的热循环中，将能 够蓄积的热能(热量)称为"蓄热量"，将蓄热材料的每单位体积(或单位 重量)的蓄热量称为"蓄热密度"。专利文献1:日本特表2003-507524号爿>报专利文献2:日本特公平7-6708号公报专利文献3:日本特开2004-3832号公才艮专利文献4:日本特开平3-244998号公才艮非专利文献l:日本电气学会杂志，1981年，第101巻，15页
技术实现思路
然而，本申请专利技术者们研讨的结果发现根据专利文献3所述的蓄热 方法，在放热时必须向装有固体的无水合物的蓄热材料容器供给水蒸气、 水滴，但存在此时只有蓄热材料容器内的无7K合物的一部分与水反应，在 蓄热材料容器的底部仍以未反应状态残留一部分无水合物的问题。因此， 不能够充分地回收蓄积在无7jc合物中的热，取出的热量(;改热量)变小。 另外，要使蓄热材料容器内的全部无7jc合物与水反应，就必须减薄无水合 物的层，因此蓄热材料容器将变为大型，蓄热装置中的实效蓄热密度降低。 在此，所谓"实效蓄热密度"，是指蓄热装置或蓄热系统的每单位体积的蓄 热量(理论值)。此外，该方法在放热时向蓄热材料容器内的无7jc合物(固 体)供给水蒸气或水滴，但这样制得的无7jc合物与水的混合物以高的比例 含有固体，混合物(蓄热材料)与蓄热材料容器的接触面积小。因此，不 能够使上述混合物放出的热高效率地传给蓄热材料容器，因此还存在热取 出速度降低的问题。专利文献4所述的蓄热方法中，蓄热状态的蓄热材料(例如氯化4丐四 水合盐)被保持在陶瓷布上，因此不能够使全体蓄热材料以短时间均匀地 与水反应。然而，为了确保充分的蓄热量而要增大蓄热材料的量时，必须 增大陶瓷布的面积。随之蓄热装置的尺寸也增大，因此有可能实效蓄热密度降低。另外，该方法由于在放热时通过热交换板从保持于陶瓷布上的状 态的蓄热材料中取出热，因此可以认为蓄热材料与热交换板的热传导效率 变低，热取出速度降低。本专利技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，在利用水合物的蓄热 方法中，不降低蓄热系统的实效蓄热密度，在使取出的热量增加的同时也 提高热取出速度。为了解决上述现有的课题，本专利技术的蓄热方法包括以下工序(A) 在蓄热材料容器内准备含有具有100。C以下的相变温度的7jc合物的第i组 合物的工序，所述水合物为作为固相的无机盐的n7jc合物(n: 7JC合数)； (B)通过将第1组合物加热到高于相变温度的温度，并且从蓄热材料容 器中取出第l组合物中所含的水，得到作为固相的上述无机盐的m水合物 (m:水合数，m<n)与上述无机盐的水溶液共存的状态的第2组合物的 工序；(C)检测到得到了上述第2组合物，就制止从蓄热材料容器中取 出水的工序；(D)贮藏第2组合物的工序；以及，(E)通过使第2组合 物与水混合，来回收蓄积在第2组合物中的热的至少一部分的工序。根据上述方法，在工序(B)中进行第1组合物的加热和从蓄热材料 容器中取出水，因此除了显热和潜热以外，还能够利用基于无机盐的浓度 差的化学蓄热来蓄热。另外，在工序(E)中，通过使第2组合物与水混 合来进行放热，在放热时不需要投入新的热能。因此，相比于以往的潜热 蓄热、化学蓄热能够大幅度地提高蓄热密度。此外，上述方法中，在蓄热材料容器内的组合物变成固相单体状态之 前，制止从蓄热材料容器中取出水，得到固液共存状态的第2组合物。因 此，在工序(E)的放热时，能够使第2组合物中所含的固体(m7jc合物) 均匀地与水反应，因此能够抑制固体的一部分以未反应的状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄热方法，包括以下工序：　（Ａ）在蓄热材料容器内准备含有水合物的第１组合物的工序，所述水合物为作为固相的无机盐的ｎ水合物，具有１００℃以下的相变温度，所述ｎ为水合数；　（Ｂ）通过将所述第１组合物加热到高于所述相变温度的温度，并且从蓄热材料容器中取出所述第１组合物中所含有的水，得到第２组合物的工序，所述第２组合物为作为固相的所述无机盐的ｍ水合物与所述无机盐的水溶液共存的状态，所述ｍ为水合数，且ｍ＜ｎ；　（Ｃ）检测到得到了所述第２组合物，就制止从所述蓄热材料容器中取出水的工序；　（Ｄ）贮藏所述第２组合物的工序；以及，　（Ｅ）通过使所述第２组合物与水混合，来回收蓄积在所述第２组合物中的热的至少一部分的工序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛田芳雄，铃木基启，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]