本发明涉及一种用于在产生余热等的供热区域中储存热，并在热需求区域将该热释放的蓄热装置。并且，涉及一种用于利用该蓄热装置在热需求区域进行放热的放热系统及其使用方法。
背景技术：
在工厂或垃圾焚烧厂等中，产生庞大的余热，因此已知有将这些余热储存在蓄热介质，并利用至需要热的场所的方法。例如，专利文献1中，公开有作为蓄热介质使用ca(oh)2的传热方法。ca(oh)2若通过工厂等的余热加热，则产生水蒸气而成为cao，另一方面，若对cao供给水，则发生相反的放热反应。即，专利文献1中公开的传热方法是用工厂等的余热加热ca(oh)2来生成cao，并将该cao传输至热需求区域，在需要热时供给水来进行放热的方法。
作为该传热方法中使用的热储存装置，公开有如下装置，其具备：蓄热介质槽，填充有蓄热介质；及受液槽，冷却通过加热蓄热介质而产生的水蒸气并进行液化储存，通过连通配管连结蓄热介质槽与受液槽。
并且，还公开有不具有受液槽的简单的热储存装置。该装置从蓄热介质槽向外部释放通过加热而产生的水蒸气，在热需求区域供应水。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭60-4794号公报
技术实现要素：
发明要解决的技术课题
以往的蓄热装置中，将水蒸气液化成水的状态来供给至蓄热介质槽，从而引起放热反应。然而，若向容纳蓄热介质的容纳部供给液体，则液体向容纳部内的扩散需要大量时间。若用于放热的物质没有快速扩散，则会在容纳部的内部局部地产生放热反应，因此根据容纳部内的位置，会产生不同温度的区域。并且，该放热反应的不均匀存在可能会导致热需求区域中的热传导的效率的下降。
因此，本发明的课题在于提供一种在放热时能够快速扩散用于放热反应的物质的蓄热装置。
用于解决技术课题的手段
对上述课题进行深入研究的结果，发现通过将用于放热反应的物质设为气体来供给，能够使该物质快速扩散，从而完成了本发明。
即，本发明是以下的蓄热装置、放热系统及其使用方法。
用于解决上述课题的本发明的蓄热装置是如下蓄热装置，即，在蓄热时，加热蓄热介质来分离为蓄热生成物和生成气体，在放热时，使所述蓄热生成物与反应气体发生反应来生成所述蓄热介质，所述蓄热装置的特征在于，具备：容纳部，容纳所述蓄热介质；大气开放口，在蓄热时，从所述容纳部向大气开放从所述蓄热介质产生的所述生成气体；供气口，在放热时，向所述容纳部供给与所述蓄热生成物发生反应的所述反应气体；及排气口，从所述容纳部排出气体。
根据该蓄热装置，具有从容纳部排出气体的排气口，因此能够在放热时降低容纳部的内压。若降低容纳部的内压，则用于放热反应的物质被气化，能够作为反应气体向容纳部供给。反应气体的扩散性比液体状态优异，因此能够抑制放热反应的不均匀存在。
并且，该蓄热装置具有大气开放口，因此在蓄热时，向容纳部的外部释放从蓄热介质产生的生成气体。并且，在放热时，在热需求区域供应与生成气体相同的物质，从而能够作为反应气体来供给。因此，无需对生成气体进行液化来传输，发挥装置的紧凑化和传输成本的抑制等效果。
而且，作为本发明的蓄热装置的一实施方式，具有在上述蓄热介质容纳装置中，大气开放口与供气口使用同一通气口的特征。
根据该特征，通气口的个数减少，因此能够将蓄热装置设为简单的结构物。
而且，作为本发明的蓄热装置的一实施方式，具有在上述蓄热介质容纳装置中，在供气口与排气口之间插入有蓄热介质的特征。
根据该特征，在放热时从供气口供给的反应气体在从排气口排出之前通过蓄热生成物，因此反应气体被放热反应消耗。因此，能够降低反应气体流入真空泵等内压调整部而引起劣化、故障等的风险。
本发明的放热系统的特征在于，具备：上述本发明的蓄热装置；供给部，与供气口连接，供给放热反应用的反应气体；及内压调整部，与排气口连接，调整容纳部及供给部的内压。
根据该放热系统，利用上述蓄热装置，因此能够使反应气体在容纳部的内部快速扩散。通过快速扩散，抑制局部的放热反应，因此能够提供容易调整热产生量的放热系统。
本发明的放热系统的使用方法是上述本发明的放热系统的使用方法，其特征在于，具备：降低容纳部的内压的工序；从供给部向容纳部供给放热反应用的反应气体的工序；及使蓄热生成物与反应气体发生反应的工序。
根据该放热系统的使用方法，抑制局部的放热反应，因此具有容易调整放热系统中的热产生量的效果。
发明效果
根据本发明的蓄热装置、放热系统及其使用方法，能够快速扩散用于放热反应的物质。由此，能够抑制放热时的局部的放热反应。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的蓄热装置的结构的概略说明图。
图2是表示具备本发明的第1实施方式的蓄热装置的放热系统的结构的概略说明图。
图3是表示本发明的第2实施方式的蓄热装置的结构的概略说明图。
图4是表示本发明的第3实施方式的蓄热装置的结构的概略说明图。
图5是表示本发明的第4实施方式的蓄热装置的结构的概略说明图。
图6是表示本发明的第5实施方式的蓄热装置的结构的概略说明图。
图7是表示本发明的第6实施方式的蓄热装置的结构的概略说明图。
具体实施方式
参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，关于蓄热装置及放热系统的使用方法的详细说明，在各装置的结构及操作的说明中予以记载。
[蓄热装置]
本发明的蓄热装置是如下蓄热装置，即，在蓄热时，加热蓄热介质以分离为蓄热生成物和生成气体，在放热时，使所述蓄热生成物与反应气体发生反应来生成所述蓄热介质，是将从工厂或垃圾焚烧厂等产生的余热储存于蓄热介质，并传输至需要热的热需求区域的装置。另外，生成气体和反应气体是相同种类的物质，但生成气体在蓄热时从蓄热介质分离之后向大气释放，因此无法作为反应气体进行再利用。
作为本发明的蓄热装置的结构，具备：容纳部，容纳蓄热介质；大气开放口，向大气开放在蓄热时从蓄热介质分离的生成气体；供气口，向容纳部供给在放热时与蓄热生成物发生反应的反应气体；及排气口，用于从容纳部排出气体。
〔第1实施方式〕
图1是表示本发明的第1实施方式的蓄热装置1a的结构的概略说明图。该蓄热装置1a具有容纳蓄热介质4的容纳部2，在容纳部2的内部设置有热风等热源所通过的热交换部3。并且，在容纳部2具有：大气开口部5，用于向大气中开放在蓄热时从蓄热介质4产生的生成气体；供气口6，用于供给在放热时与蓄热介质4发生反应的反应气体；及排气口7，用于在放热操作时排出容纳部2的气体，从而降低容纳部2的内压。
以下，对各结构进行详细说明。
(蓄热介质)
蓄热介质4是在加热时分离为蓄热生成物和生成气体，并且，通过其相反的反应释放热的化学物质。例如，作为蓄热生成物和生成气体，可举出氧化钙(cao)和水蒸气(h2o)、氯化钙(cacl2)和水蒸气(h2o)、溴化钙(cabr2)和水蒸气(h2o)、碘化钙(cai2)和水蒸气(h2o)、氧化镁(mgo)和水蒸气(h2o)、氯化镁(mgcl2)和水蒸气(h2o)、氯化锌(zncl2)和水蒸气(h2o)、氯化锶(srcl2)和氨(nh3)、溴化锶(srbr2)和氨(nh3)等。从在放热时容易供应的观点考虑，蓄热介质4优选作为生成气体及反应气体利用水蒸气。
(容纳部)
容纳部2是用于容纳蓄热介质4的结构，由能够密封的结构物构成。在容纳部2具有：热交换部3，用于进行容纳于内部的蓄热介质4与外部之间的热传递；热源供给口8，用于向该热交换部3供给热源；及热源排出口9，用于从热交换部3排出热源。
热交换部3只要能够进行容纳于内部的蓄热介质4与外部之间的热传递，则可以是任何形状的热交换部，例如，由在容纳部2的内部蜿蜒设置的热交换管或双重圆筒型容纳部的内筒部等构成。并且，也可以经由容纳部2的外壁进行热交换。
作为热源，只要是能够向蓄热介质4供给热的温度的热源即可，可以是气体或液体等流体或固体。从热传递效率优异的观点考虑，优选使用流体。进一步从操作性优异的观点考虑，尤其优选使用气体。
容纳部2具备：大气开放口5，作为用于流通气体的通气口，用于向大气释放在蓄热时从蓄热介质产生的生成气体；供气口6，用于供给在放热时与蓄热生成物发生反应的反应气体；及排气口7，在放热时为了降低容纳部2的内压而排出气体。另外，第1实施方式的蓄热装置1a中，大气开放口5和供气口6使用同一通气口。
并且，大气开放口5和供气口6能够通过阀v2开闭，排气口7能够通过阀v1开闭。蓄热之后，关闭所有阀来进行传输，以免由于大气中包含的反应气体而产生不必要的放热。
大气开放口5是用于在蓄热时开放，向容纳部2的外部排出从蓄热介质产生的生成气体的结构。通过具有该大气开放口5，生成气体向外部释放，因此无需设置凝集生成气体来回收的受液槽。并且，还无需从供热区域向热需求区域传输生成气体。因此，具有装置的紧凑化、传输成本的降低等优点。
供气口6是用于在放热时开放，向容纳部2供给反应气体的结构，在放热时，与用于供给反应气体的供给部连结。
排气口7是用于在放热时(放热反应之前或放热反应时)排出气体的结构，降低容纳部2的内压。通过降低容纳部2的内压，用于放热反应的物质的沸点下降，因此能够在低温下将该物质设为气体状态。另外，容纳部2的内压设定为开始所述物质的放热时的温度下的蒸气压以下即可。通过以气体状态供给用于放热反应的物质，能够使反应气体快速扩散至容纳部2的内部。
第1实施方式的蓄热装置中，排气口7与容纳部2的外壁直接连结。由此，成为在供气口6与排气口7之间插入有蓄热介质4的结构。该结构中，在放热时从供气口供给的反应气体在从排气口排出之前通过蓄热生成物。由此，反应气体被放热反应消耗，因此能够降低反应气体流入真空泵等内压调整部而引起劣化、故障等的风险。
另外，也可以从大气开放口5或供气口6分支而连结，关于分支的结构，在其他实施方式中进行详细说明。
[蓄热时的蓄热装置的操作]
在蓄热时，打开热源供给口8及热源排出口9，使热源在热交换部3流通。并且，打开阀v2，向大气开放大气开放口5。由此，蓄热介质4通过供给至热交换部3的热源加热，分离为蓄热生成物和生成气体。所分离的蓄热生成物残留在容纳部2的内部，生成气体从大气开放口5向大气中释放。此时，排气口7的阀v1开闭并无特别限制，但通过打开阀v1，能够将排气口7用作大气开放口5。
若蓄热介质4的反应进行，通过规定量的蓄热生成物进行蓄热，则关闭热源供给口8及热源排出口9，停止热源的流通。接着，在关闭阀v1、v2的状态下，将容纳部2降低至常温。作为降低至常温的方法，可以直接放置蓄热装置来散热，也可以向热交换部3供给冷却水。通过在容纳部2为高温的期间关闭阀v1、v2，在密封状态下降低至常温，能够防止由于温度下降时的内压的下降引起的外部气体的流入。并且，通过将容纳部2设为密封状态，成为容纳部2的内压下降的状态，因此能够缩短放热时的降低内压的操作。
[放热系统]
本发明的放热系统是用于在热需求区域从上述本发明的蓄热装置产生热的系统。
作为本发明的放热系统的结构，具备：上述本发明的蓄热装置；供给部，与供气口连接，供给放热反应用的反应气体；及内压调整部，与排气口连接，调整容纳部及供给部的内压。
图2是表示具备本发明的第1实施方式的蓄热装置1a的放热系统10的结构的概略说明图。该放热系统10是具备第1实施方式的蓄热装置1a、与排气口7连结的内压调整部12及与供气口6连结的供给部11的结构。
(内压调整部)
内压调整部12是与排气口7连结的真空泵p。内压调整部12只要是能够降低容纳部2的内压的减压器即可，例如，可举出油旋转式真空泵、回转泵、隔膜式真空泵、吸气式减压泵等。
若通过内压调整部12，将容纳部2及供给部11的内压降低至用于放热反应的物质的蒸气压以下，则能够将该物质设为气体状态。
(供给部)
供给部11是将用于放热反应的物质作为液态反应物13来积存的结构，供给部11的上部的气相部与供气口6通过配管连结。并且，在连结供给部11和供气口6的配管设置有阀v3。
另外，供给部11是能够密封的结构。
[放热时的放热系统的操作]
在放热时，关闭控制大气开放口5的开闭的阀v2，并分别打开控制排气口7的开闭的阀v1、配置于连结供给部11和供气口6的配管的阀v3。接着，若操作内压调整部12，降低容纳部2和供给部11的内压，由此该内压低于液态反应部13的蒸气压，则液态反应部13进行气化而作为反应气体供给至容纳部2。反应气体与容纳部2内的蓄热生成物接触而发生放热反应。该放热系统10中，与蓄热生成物发生反应的物质作为反应气体而供给，因此其能够在容纳部2的内部快速扩散，从而抑制放热反应的不均匀存在。
作为放热系统的操作中的其他方式，也可以在阀v3关闭的状态下降低容纳部2的内压。此时，在充分降低容纳部2的内压之后打开阀v3即可。
并且，若内压降低至液态反应物13气化，则可以关闭阀v1，停止气体的排出。
[蓄热装置的其他方式]
以下，例示蓄热装置的其他方式。
〔第2实施方式〕
图3是表示本发明的第2实施方式的蓄热装置1b的结构的概略说明图。
该蓄热装置1b是变更为在第1实施方式的蓄热装置1a中从大气开放口5及供气口6分支排气口7的结构的蓄热装置。根据该蓄热装置1b，容纳部2中通气口少，因此能够提供气密性高的蓄热装置。
将第2实施方式的蓄热装置1b适用于放热系统时，通过调整控制大气开放口5的开闭的阀v2、设置于连结供给部11和供气口6的配管的阀v3的开闭操作，能够同时降低或分别降低容纳部2和供给部11的内压。第2实施方式的蓄热装置1b中，在供给口6与排气口7之间未插入蓄热介质4，能够通过内压调整部12直接降低供给部11的内压。根据该结构，能够去除供给部11中包含的液态反应物以外的气体(例如，空气)，因此能够有效地实施蓄热介质4和反应气体的放热反应。
作为放热操作，例如，同时或分别降低容纳部2和供给部11的内压，将供给部11的内压设为液态反应物13的蒸气压以下，由此液态反应物13气化。之后，若关闭与内压调整部12相通的配管的阀v1，接着，连通容纳部2和供给部11，则已气化的液态反应物(反应气体)流入容纳部2，与蓄热介质4发生反应来进行放热。并且，若反应开始，则反应气体被消耗，因此反应气体自然而然地从供给部11流入容纳部2，持续发生放热反应。
并且，作为其他放热操作，也可以在关闭与供给部11相通的配管的阀v3的状态下，充分降低容纳部2的内压，之后，关闭与内压调整部12相通的配管的阀v1，接着连通容纳部2和供给部11。通过该放热操作，反应气体不会流入真空泵等内压调整部12，因此能够抑制产生真空泵的劣化等故障。
〔第3实施方式〕
图4是表示本发明的第3实施方式的蓄热装置1c的结构的概略说明图。
该蓄热装置1c是在第1实施方式的蓄热装置1a中分别由不同的通气口构成大气开放口5和供气口6的蓄热装置。
〔第4实施方式〕
图5是表示本发明的第4实施方式的蓄热装置1d的结构的概略说明图。
该蓄热装置1d是变更为在第3实施方式的蓄热装置1c中从大气开放口5分支排气口7的结构的蓄热装置。
适用该蓄热装置1d的放热系统中，在供气口6与排气口7之间插入有蓄热介质4，因此能够降低反应气体流入真空泵等内压调整部12而引起劣化、故障等的风险。
〔第5实施方式〕
图6是表示本发明的第5实施方式的蓄热装置1e的结构的概略说明图。
该蓄热装置1e是变更为在第3实施方式的蓄热装置1c中从供气口6分支排气口7的结构的蓄热装置。
适用该蓄热装置1e的放热系统中，如上述第2实施方式的蓄热装置1b，能够去除供给部11中包含的液态反应物以外的气体(例如，空气)。并且，也可以在关闭阀v3的状态下降低容纳部2的内部的压力，之后打开阀v3来导入反应气体。此时，能够抑制反应气体向真空泵等内压调整部12的流入。
〔第6实施方式〕
图7是表示本发明的第6实施方式的蓄热装置1f的结构的概略说明图。
该蓄热装置1f是变更为在第1实施方式的蓄热装置1a中不具有设置于容纳部2的内部的热交换部3的结构的蓄热装置。该装置中，经由容纳部2的外壁进行热交换。根据该蓄热装置1f，能够由极其简单的结构物形成。
产业上的可利用性
本发明的蓄热装置的用途为用于有效利用从工厂或垃圾焚烧厂等产生的余热的方法。例如，用于在产生余热的供热区域对本发明的蓄热装置进行蓄热，并在需要热的热需求区域传输蓄热装置来放热的方法。并且，还能够用于如在白天蓄热并在夜间放热那样，在相同的设置场所，在产生余热的时间段进行蓄热，并在需要热的时间段进行放热的方法。
符号说明
1a、1b、1c、1d、1e、1f-蓄热装置，2-容纳部，3-热交换部，4-蓄热介质，41-蓄热生成物，5-大气开放口，6-供气口，7-排气口，8-热源供给口，9-热源排出口，10-放热系统，11-供给部，12-内压调整部，13-液态反应物，v1、v2、v3-阀，h-热源。