図面 (/)

技術 化学蓄熱反応器、および、化学蓄熱反応器の製造方法

出願人 株式会社豊田中央研究所
発明者 望月美代福井健二山内崇史山下真彦
出願日 2019年10月9日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2019-186243
公開日 2021年4月15日 (4ヶ月経過) 公開番号 2021-060176
状態 未査定
技術分野 再生式熱交換装置;蓄熱プラント、その他
主要キーワード 半円状部材 蓄熱部材 受熱体 円環形 蓄熱材粒子 網状部材 高温熱源 略扇形状
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2021年4月15日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (15)

課題

化学蓄熱反応器において、大きくしても部品点数の増加を抑制し、かつ、発熱効率の低下を抑制する技術を提供する。

解決手段

化学蓄熱反応器は、反応媒体と結合することで発熱し、反応媒体が脱離することで蓄熱する複数の蓄熱材と、複数の蓄熱材を収容する反応容器と、反応容器の内側において、複数の蓄熱材をそれぞれ区画する区画部材と、反応容器の内側において、反応媒体が流れる流路を形成する流路形成部材と、を備え、複数の蓄熱材には、それぞれ、軸心方向に沿って貫通孔が形成されており、複数の蓄熱材は、反応容器の内側において、それぞれの貫通孔が連通するように並んで配置されており、流路形成部材は、複数の貫通孔の内側に配置され、流路を流れる反応媒体を前記複数の蓄熱材に供給する。

概要

背景

従来、蓄熱材反応媒体との化学反応を利用して熱を出し入れする化学蓄熱反応器が知られている。化学蓄熱反応器では、一般的に、蓄熱材と反応媒体とが結合することで発熱し、蓄熱材から反応媒体が脱離することで蓄熱する。例えば、特許文献1には、蓄熱材と蓄熱材の外壁を覆う円筒形状の拘束カバーとを有する複数の蓄熱体を、それぞれの軸心が略平行となるように反応容器内に配置し、隣り合う蓄熱体の間を反応媒体が通る流路とする技術が開示されている。

概要

化学蓄熱反応器において、大きくしても部品点数の増加を抑制し、かつ、発熱効率の低下を抑制する技術を提供する。 化学蓄熱反応器は、反応媒体と結合することで発熱し、反応媒体が脱離することで蓄熱する複数の蓄熱材と、複数の蓄熱材を収容する反応容器と、反応容器の内側において、複数の蓄熱材をそれぞれ区画する区画部材と、反応容器の内側において、反応媒体が流れる流路を形成する流路形成部材と、を備え、複数の蓄熱材には、それぞれ、軸心方向に沿って貫通孔が形成されており、複数の蓄熱材は、反応容器の内側において、それぞれの貫通孔が連通するように並んで配置されており、流路形成部材は、複数の貫通孔の内側に配置され、流路を流れる反応媒体を前記複数の蓄熱材に供給する。

目的

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、化学蓄熱反応器において、大きくしても、部品点数の増加を抑制し、かつ、発熱効率の低下を抑制する技術を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

化学蓄熱反応器であって、反応媒体と結合することで発熱し、前記反応媒体が脱離することで蓄熱する複数の蓄熱材と、前記複数の蓄熱材を収容する反応容器と、前記反応容器の内側において、前記複数の蓄熱材をそれぞれ区画する区画部材と、前記反応容器の内側において、前記反応媒体が流れる流路を形成する流路形成部材と、を備え、前記複数の蓄熱材には、それぞれ、軸心方向に沿って貫通孔が形成されており、前記複数の蓄熱材は、前記反応容器の内側において、それぞれの前記貫通孔が連通するように並んで配置されており、前記流路形成部材は、前記複数の貫通孔の内側に配置され、前記流路を流れる前記反応媒体を前記複数の蓄熱材に供給する、化学蓄熱反応器。

請求項2

請求項1に記載の化学蓄熱反応器であって、前記蓄熱材は、複数の蓄熱材粒子集合体であり、前記化学蓄熱反応器は、さらに、前記流路形成部材と前記蓄熱材との間、および、前記流路形成部材の内側の少なくとも一方に配置される網状部材を備え、前記網状部材の網目内径は、前記蓄熱材粒子の粒径より小さい、化学蓄熱反応器。

請求項3

請求項1または請求項2に記載の化学蓄熱反応器であって、前記蓄熱材は、複数の蓄熱材粒子の集合体であり、前記区画部材は、網状部を有し、前記網状部の網目の内径は、前記蓄熱材粒子の粒径より小さい、化学蓄熱反応器。

請求項4

請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の化学蓄熱反応器であって、前記流路形成部材は、複数の筒状部材から形成されており、前記複数の筒状部材のそれぞれには、隣接する筒状部材に連結する連結部が形成されている、化学蓄熱反応器。

請求項5

請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の化学蓄熱反応器であって、前記蓄熱材、および、前記区画部材の少なくとも一方は、分割されており、前記流路形成部材は、分割された複数の前記蓄熱材、および、分割された複数の前記区画部材の少なくとも一方に挟まれた状態で前記反応容器の内側に配置される、化学蓄熱反応器。

請求項6

化学蓄熱反応器の製造方法であって、複数の蓄熱材と、反応容器と、複数の区画部材と、複数の筒状部材とを準備する準備工程と、前記区画部材と前記筒状部材とを接続する第1の工程と、前記第1の工程で前記区画部材に接続された前記筒状部材を、前記蓄熱材に形成されている貫通孔に挿入する第2の工程と、前記第2の工程で前記筒状部材が挿入された複数の前記蓄熱材を、前記反応容器の内側において、それぞれの前記貫通孔が連通するように並んで配置する第3の工程と、を備える、化学蓄熱反応器の製造方法。

請求項7

化学蓄熱反応器の製造方法であって、複数の蓄熱材と、複数の反応容器と、複数の区画部材と、複数の筒状部材とを準備する準備工程と、複数の蓄熱材と、反応容器と、複数の区画部材と、複数の筒状部材とを準備する準備工程と、前記区画部材と前記筒状部材とを接続する第1の工程と、前記第1の工程で前記区画部材に接続された前記筒状部材を、前記蓄熱材に形成されている貫通孔に挿入する第2の工程と、前記第2の工程で前記筒状部材が挿入された前記蓄熱材を、前記反応容器に収容する第3の工程と、前記第3の工程で前記蓄熱材が収容された複数の前記反応容器を、それぞれの前記貫通孔が連通するように並んで配置する第4の工程と、を備える、化学蓄熱反応器の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、化学蓄熱反応器、および、化学蓄熱反応器の製造方法に関する。

背景技術

0002

従来、蓄熱材反応媒体との化学反応を利用して熱を出し入れする化学蓄熱反応器が知られている。化学蓄熱反応器では、一般的に、蓄熱材と反応媒体とが結合することで発熱し、蓄熱材から反応媒体が脱離することで蓄熱する。例えば、特許文献1には、蓄熱材と蓄熱材の外壁を覆う円筒形状の拘束カバーとを有する複数の蓄熱体を、それぞれの軸心が略平行となるように反応容器内に配置し、隣り合う蓄熱体の間を反応媒体が通る流路とする技術が開示されている。

先行技術

0003

特開2019−120340号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、特許文献1のような先行技術によっても、化学蓄熱反応器を大きくしても、部品点数を増やすことなく発熱効率の低下を抑制する技術については、なお、改善の余地があった。例えば、特許文献1に記載の化学蓄熱反応器では、化学蓄熱反応器を大きくするには蓄熱体の数を増やす必要がある。しかしながら、蓄熱体が増えると部品点数が増加する。また、部品点数を増やすことなく大きくするには、蓄熱体の軸心方向を長くする必要がある。しかしながら、蓄熱体の軸心方向の長さを長くした場合には、反応媒体との反応で繰り返される膨張収縮によって蓄熱体が崩壊し、蓄熱材が拘束カバー内で一方に片寄る。蓄熱材が一方に片寄ると、反応媒体との反応が不均一となるため、化学蓄熱反応器の発熱効率が低下する。

0005

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、化学蓄熱反応器において、大きくしても、部品点数の増加を抑制し、かつ、発熱効率の低下を抑制する技術を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

0007

(1)本発明の一形態によれば、化学蓄熱反応器が提供される。この化学蓄熱反応器は、反応媒体と結合することで発熱し、前記反応媒体が脱離することで蓄熱する複数の蓄熱材と、前記複数の蓄熱材を収容する反応容器と、前記反応容器の内側において、前記複数の蓄熱材をそれぞれ区画する区画部材と、前記反応容器の内側において、前記反応媒体が流れる流路を形成する流路形成部材と、を備え、前記複数の蓄熱材には、それぞれ、軸心方向に沿って貫通孔が形成されており、前記複数の蓄熱材は、前記反応容器の内側において、それぞれの前記貫通孔が連通するように並んで配置されており、前記流路形成部材は、前記複数の貫通孔の内側に配置され、前記流路を流れる前記反応媒体を前記複数の蓄熱材に供給する。

0008

この構成によれば、反応容器の内側において、複数の蓄熱材は、区画部材によって、それぞれの蓄熱材に区画される。これにより、反応媒体との反応による蓄熱材の膨張は、反応容器および区画部材によって拘束されるとともに、蓄熱材が崩壊しても、蓄熱材は、区画部材によって区画されているため、蓄熱材の片寄りを抑制することができる。したがって、発熱効率の低下を抑制することができる。また、複数の蓄熱材に反応媒体を供給する流路形成部材は、それぞれの貫通孔が連通するように並んで配置されるため、大きくするために蓄熱材の数を増やしても流路形成部材を長くすることで、複数の蓄熱材に蒸気を供給することができる。したがって、大きくしても部品点数の増加を抑制することができる。

0009

(2)上記形態の化学蓄熱反応器において、前記蓄熱材は、複数の蓄熱材粒子集合体であり、前記化学蓄熱反応器は、さらに、前記流路形成部材と前記蓄熱材との間、および、前記流路形成部材の内側の少なくとも一方に配置される網状部材を備え、前記網状部材の網目内径は、前記蓄熱材粒子の粒径より小さくてもよい。この構成によれば、蓄熱材と流路との間には、網状部材が配置されている。網状部材の網目の内径は、蓄熱材を形成する蓄熱材粒子の粒径より小さいため、蓄熱材が崩壊しても、蓄熱材粒子の流路への流出は抑制される。これにより、蓄熱材粒子の流出による蓄熱材の減少を抑制することができるとともに、蓄熱材粒子による流路のつまりを抑制することができる。したがって、化学蓄熱反応器は、想定された熱量を出し入れすることができる。

0010

(3)上記形態の化学蓄熱反応器において、前記蓄熱材は、複数の蓄熱材粒子の集合体であり、前記区画部材は、網状部を有し、前記網状部の網目の内径は、前記蓄熱材粒子の粒径より小さくてもよい。この構成によれば、区画部材は、網状部を有するため、区画部材の重量を低減することができる。また、網状部の網目の内径は、蓄熱材粒子の粒径より小さいため、蓄熱材が崩壊しても、蓄熱材粒子が網状部を通って移動することを抑制できる。これにより、蓄熱材の片寄りを抑制することができるため、発熱効率の低下を抑制することができる。

0011

(4)上記形態の化学蓄熱反応器において、前記流路形成部材は、複数の筒状部材から形成されており、前記複数の筒状部材のそれぞれには、隣接する筒状部材に連結する連結部が形成されていてもよい。この構成によれば、流路形成部材は、複数の筒状部材から形成されており、隣り合う筒状部材を、連結部によって連結する。これにより、複数の筒状部材は、蓄熱材の貫通孔に沿って並べられた状態を維持しやすくなりずれにくくなるため、複数の筒状部材を流れる反応媒体の漏れが少なくなる。したがって、複数の蓄熱材のそれぞれには反応媒体が均一に供給されるため、化学蓄熱反応器は、想定された熱量を発生することができる。

0012

(5)上記形態の化学蓄熱反応器において、前記蓄熱材、および、前記区画部材の少なくとも一方は、分割されており、前記流路形成部材は、分割された複数の前記蓄熱材、および、分割された複数の前記区画部材の少なくとも一方に挟まれた状態で前記反応容器の内側に配置されてもよい。この構成によれば、流路形成部材は、複数の蓄熱材のそれぞれが有する複数の貫通孔の全てに配置される1つの部材とすることができるため、流路形成部材からの反応媒体の漏れを少なくすることができる。これにより、複数の蓄熱材のそれぞれに、予定された量の反応媒体が供給されるため、化学蓄熱反応器は、想定された熱量を発生することができる。

0013

(6)本発明の別の形態によれば、化学蓄熱反応器の製造方法が提供される。この化学蓄熱反応器の製造方法は、複数の蓄熱材と、反応容器と、複数の区画部材と、複数の筒状部材とを準備する準備工程と、前記区画部材と前記筒状部材とを接続する第1の工程と、前記第1の工程で前記区画部材に接続された前記筒状部材を、前記蓄熱材に形成されている貫通孔に挿入する第2の工程と、前記第2の工程で前記筒状部材が挿入された複数の前記蓄熱材を、前記反応容器の内側において、それぞれの前記貫通孔が連通するように並んで配置する第3の工程と、を備える。この構成によれば、第3の工程において、複数の蓄熱材を、反応容器の内側において、複数の貫通孔が連通するように、並んで配置する。これにより、反応媒体との反応による蓄熱材の膨張は、反応容器および区画部材によってそれぞれで拘束されるため、蓄熱材の崩壊による蓄熱材の片寄りを抑制することができる。また、複数の蓄熱材に反応媒体を供給する複数の筒状部材は、それぞれの貫通孔が連通するように並んで配置されている複数の蓄熱材の貫通孔に配置されるため、大きくするために蓄熱材の数を増やしても筒状部材を増やすことで蒸気を複数の蓄熱材に供給することができる。したがって、大きくしても発熱効率の低下を抑制することができる。

0014

(7)本発明のさらに別の形態によれば、化学蓄熱反応器の製造方法が提供される。この化学蓄熱反応器の製造方法は、複数の蓄熱材と、複数の反応容器と、複数の区画部材と、複数の筒状部材とを準備する準備工程と、複数の蓄熱材と、反応容器と、複数の区画部材と、複数の筒状部材とを準備する準備工程と、前記区画部材と前記筒状部材とを接続する第1の工程と、前記第1の工程で前記区画部材に接続された前記筒状部材を、前記蓄熱材に形成されている貫通孔に挿入する第2の工程と、前記第2の工程で前記筒状部材が挿入された前記蓄熱材を、前記反応容器に収容する第3の工程と、前記第3の工程で前記蓄熱材が収容された複数の前記反応容器を、それぞれの前記貫通孔が連通するように並んで配置する第4の工程と、を備える。この構成によれば、第3の工程において、区画部材が配置されている複数の蓄熱材のそれぞれを複数の反応容器のそれぞれに収容し、第4の工程において、複数の貫通孔が連通するように、積層する。これにより、化学蓄熱反応器を大きくするには、積層する反応容器の数を増やせばよいため、容易に大型化することができる。また、蓄熱材は、反応容器と区画部材とによって拘束されるため、蓄熱材の崩壊による蓄熱材の片寄りを抑制することができる。したがって、大きくしても発熱効率の低下を抑制することができる。

0015

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、化学蓄熱反応器に反応媒体を供給する供給部を備える化学蓄熱反応システム、これら装置およびシステム制御方法、これら装置およびシステムにおいて発熱および吸熱の少なくとも一方を実行させるコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを配布するためのサーバ装置、そのコンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等の形態で実現することができる。

図面の簡単な説明

0016

第1実施形態の化学蓄熱反応器の斜視図である。
第1実施形態の化学蓄熱反応器の断面図である。
第1実施形態の化学蓄熱反応器の製造方法を説明する第1の図である。
第1実施形態の化学蓄熱反応器の製造方法を説明する第2の図である。
第1実施形態の化学蓄熱反応器の製造方法を説明する第3の図である。
第2実施形態の化学蓄熱反応器が備える蓄熱セルの断面図である。
第3実施形態の化学蓄熱反応器が備える区画部材の模式図である。
第4実施形態の化学蓄熱反応器の拡大断面図である。
第4実施形態の化学蓄熱反応器の拡大断面図である。
第5実施形態の化学蓄熱反応器の製造方法を説明する図である。
第6実施形態の化学蓄熱反応器の製造方法を説明する図である。
第7実施形態の化学蓄熱反応器の製造方法を説明する図である。
第8実施形態の化学蓄熱反応器の断面図である。
第8実施形態の化学蓄熱反応器の製造方法を説明する図である。

実施例

0017

<第1実施形態>
図1は、第1実施形態の化学蓄熱反応器1の斜視図である。図2は、化学蓄熱反応器1の断面図である。化学蓄熱反応器1は、蒸気(反応媒体)との結合によって発熱し外部に生成した熱を放熱したり、蒸気(反応媒体)の脱離によって外部の高熱を蓄熱したりする。なお、図1、2に示すx軸方向は、化学蓄熱反応器1の軸心C1に垂直な一方向を示し、y軸方向は、化学蓄熱反応器1の軸心C1に垂直な一方向であって、かつ、x軸方向に垂直な方向を示す。また、z軸方向は、x軸方向とy軸方向とに直交する方向を示す。本実施形態では、z軸方向は、化学蓄熱反応器1において、蓄熱材11、12、13、14が一列に並ぶ方向となる。

0018

化学蓄熱反応器1は、複数の蓄熱材11、12、13、14と、流路形成部材20と、区画部材31、32、33、34と、反応容器40を備える。

0019

蓄熱材11、12、13、14は、例えば、アルカリ土類金属酸化物の一つである酸化カルシウム成形体である。蓄熱材11、12、13、14は、酸化カルシウムの粒状物を、例えば、粘土鉱物などのバインダ混練焼成することで所定の形状となるように成形されている。本実施形態では、蓄熱材11、12、13、14は、円柱状に形成されている。蓄熱材11、12、13、14は、式(1)に示す脱水反応によって蓄熱し、式(2)に示す水和反応によって発熱するものであり、蓄熱と発熱とを可逆的に繰り返すことが可能である。なお、式(1)のQ1は、脱水反応における蓄熱量を示し、式(2)のQ2は、水和反応における発熱量を示す。
Ca(OH)2 +Q1 →CaO + H2O ・・・(1)
CaO + H2O →Ca(OH)2 +Q2 ・・・(2)

0020

本実施形態の蓄熱材11、12、13、14は、それぞれの軸心方向に沿って形成される貫通孔11a、12a、13a、14aを有する(図2参照)。本実施形態では、貫通孔11a、12a、13a、14aは、蓄熱材11、12、13、14の中心軸上に形成されている。蓄熱材11、12、13、14が反応容器40に収容されているとき、貫通孔11a、12a、13a、14aは、連通している。

0021

流路形成部材20は、化学蓄熱反応器1の軸心に沿って配置されている。本実施形態では、流路形成部材20は、4つの筒状部材21、22、23、24から構成されている。筒状部材21、22、23、24は、蓄熱材11、12、13、14のそれぞれが有する貫通孔11a、12a、13a、14aに配置されている。本実施形態では、筒状部材21と筒状部材22とは、区画部材32を介して接続し、筒状部材22と筒状部材23とは、区画部材33を介して接続し、筒状部材23と筒状部材24とは、区画部材34を介して接続している。

0022

筒状部材21、22、23、24の内側は、蒸気が流通可能な流路21a、22a、23a、24aが形成されている。筒状部材21、22、23、24の壁部21b、22b、23b、24bには、流路21a、22a、23a、24aと筒状部材21、22、23、24の外側とを連通する開口21c、22c、23c、24cが形成されている。流路21a、22a、23a、24aを流れる蒸気は、開口21c、22c、23c、24cを通って、蓄熱材11、12、13、14に供給される。

0023

区画部材31、32、33、34は、蓄熱材11、12、13、14において、z軸方向のマイナス側の端面11b、12b、13b、14bに配置される。区画部材31、32、33、34は、略円板形状の部材であって、反応容器40に固定されている。区画部材31、32、33、34は、軸心上に、貫通孔31a、32a、33a、34aが形成されている。貫通孔31a、32a、33a、34aは、筒状部材21、22、23、24の流路21a、22a、23a、24aに連通している。区画部材31、32、33、34のうちの区画部材32、33、34は、反応容器40の内側を区画する(図2参照)。

0024

反応容器40は、複数の蓄熱材11、12、13、14を収容する。反応容器40は、収容部41と、蓋部42と、配管部43を有する。収容部41は、有底孔を形成する筒状の部材であって、複数の蓄熱材11、12、13、14が収容される。蓋部42は、収容部41の開口部分を閉塞する。蓋部42には、流路形成部材20の流路24aに連通する連通路42aが形成されている。配管部43は、蓋部42の外壁面に固定され、z軸に沿うように配置されている。配管部43は、連通路42aに接続する供給口43aを形成する。配管部43は、連通路42aを介して、流路21a、22a、23a、24aに蒸気を供給する。

0025

図3は、化学蓄熱反応器1の製造方法を説明する第1の図である。図4は、化学蓄熱反応器1の製造方法を説明する第2の図である。図5は、化学蓄熱反応器1の製造方法を説明する第3の図である。ここでは、化学蓄熱反応器1の製造方法について説明する。なお、図5に示すx軸方向、y軸方向、および、z軸方向は、第1実施形態と同じ方向である。

0026

最初に、準備工程として、蓄熱材11、12、13、14と、筒状部材21、22、23、24と、区画部材31、32、33、34と、反応容器40と、を準備する。次に、第1の工程として、筒状部材21、22、23、24と、区画部材31、32、33、34とを接続する。ここで、図3を用いて、第1の工程について、筒状部材21と区画部材31との接続を例にして説明する。具体的には、図3(a)に示すように、筒状部材21の端部には爪部21dが形成されている。一方、区画部材31の貫通孔31aの周りには、スリット31bが形成されている。第1の工程では、図3(a)に示すように、筒状部材21の爪部21dを区画部材31のスリット31bに挿入する(図3(a)の白抜き矢印D11)。これにより、筒状部材21と区画部材31とが接続される。筒状部材22、23、24のそれぞれと、区画部材32、33、34のそれぞれとの接続も同様に行う。

0027

次に、第2の工程として、区画部材31、32、33、34に接続された筒状部材21、22、23、24のそれぞれを、蓄熱材11、12、13、14の貫通孔11a、12a、13a、14aのそれぞれに挿入する。ここで、図4を用いて、第2の工程について、蓄熱材11への筒状部材21への挿入を例にして説明する。具体的には、図4(a)に示すように、区画部材31に接続された筒状部材21を、蓄熱材11のz軸方向のマイナス側の端面11b側から、貫通孔11aに挿入する(図4(a)の白抜き矢印D12)。これにより、図4(b)に示す、蓄熱材11と、筒状部材21と、区画部材31とを備える蓄熱セルS1を作製する。区画部材32、33、34に接続された筒状部材22、23、24のそれぞれも、蓄熱材11に挿入された筒状部材21と同様に、蓄熱材12、13、14の貫通孔12a、13a、14aのそれぞれに挿入する。これにより、蓄熱材12と、筒状部材22と、区画部材32とを備える蓄熱セルS2、蓄熱材13と、筒状部材23と、区画部材33とを備える蓄熱セルS3、および、蓄熱材14と、筒状部材24と、区画部材34とを備える蓄熱セルS4を作製する。

0028

次に、第3の工程として、蓄熱セルS1、S2、S3、S4を反応容器40に収容する。具体的には、図5(a)に示すように、収容部41内に、蓄熱セルS1、S2、S3、S4をこの順番で挿入する(図5(a)の白抜き矢印D13)。蓄熱セルS1、S2、S3、S4を収容部41に挿入するとき、反応容器40の内側において、隣り合う蓄熱材の間には区画部材32、33、34が配置されるように、蓄熱セルS1、S2、S3、S4を挿入する。具体的には、図5(a)に示すように、区画部材32、33がz軸の方向のマイナス側に位置するように、蓄熱セルS1、S2、S3、S4を挿入する。収容部41内に収容された蓄熱セルS1、S2、S3、S4は、蓄熱セルS1、S2、S3、S4のそれぞれに形成されている貫通孔11a、12a、13a、14aが連通するように並んで配置されている(図5(b)参照)。蓄熱セルS1、S2、S3、S4を収容部41に収容したのち、収容部41の蓄熱セルS4側の端部を、蓋部42によって塞ぐ(図5(b)の白抜き矢印D14)。

0029

次に、第4の工程として、反応容器40に収容されている区画部材32、33、34と、反応容器40とを接合する。具体的には、図5(b)の点線矢印J1に示すように、例えば、収容部41の外側からの溶接によって、区画部材32、33、34と、反応容器40とを接合する。

0030

次に、化学蓄熱反応器1の作用について説明する。化学蓄熱反応器1では、外部の高温熱源の高熱を蓄熱するとき、収容部41を介して蓄熱材11、12、13、14に熱が伝わる。蓄熱材11、12、13、14は、熱が伝わると、式(1)で示した脱水反応によって蓄熱されるとともに、蒸気を発生する。蓄熱材11、12、13、14で発生した蒸気は、流路形成部材20の開口21c、22c、23c、24cを通って、流路21a、22a、23a、24aに流入する。流路21a、22a、23a、24aに流入した蒸気は、連通路42aと配管部43の内側を通って、化学蓄熱反応器1の外部に排出される。

0031

また、化学蓄熱反応器1では、放熱するとき、図示しない蒸気発生装置が供給する蒸気を、配管部43の内側と、連通路42aとを通って、収容部41内に流入させる。収容部41内での蒸気は、流路形成部材20の流路21a、22a、23a、24aを通って、蓄熱セルS1、S2、S3、S4の内側に到達する。蓄熱セルS1、S2、S3、S4の内側まで到達した蒸気は、流路形成部材20の開口21c、22c、23c、24cを通って、蓄熱材11、12、13、14と接触する。蒸気と接触した蓄熱材11、12、13、14は、式(2)による水和反応によって発熱する。蓄熱材11、12、13、14で発生した熱は、収容部41を介して、図示しない外部の受熱体に供給される。

0032

以上説明した、本実施形態の化学蓄熱反応器1によれば、反応容器40の内側において、複数の蓄熱材11、12、13、14は、区画部材32、33、34によって、それぞれの蓄熱材11、12、13、14に区画される。これにより、蒸気との反応による蓄熱材11、12、13、14の膨張は、反応容器40および区画部材32、33、34によって拘束されるとともに、蓄熱材11、12、13、14が崩壊しても、蓄熱材11、12、13、14は、区画部材32、33、34によって区画されているため、蓄熱材11、12、13、14の片寄りを抑制することができる。したがって、発熱効率の低下を抑制することができる。

0033

また、本実施形態の化学蓄熱反応器1によれば、複数の蓄熱材11、12、13、14に蒸気を供給する流路形成部材20は、それぞれの貫通孔11a、12a、13a、14aが連通するように並んでいる複数の蓄熱材11、12、13、14の貫通孔11a、12a、13a、14aに配置されるため、大型化のために蓄熱材の数を増やしても流路形成部材20を長くすることで、複数の蓄熱材11、12、13、14に蒸気を供給することができる。したがって、大きくしても部品点数の増加を抑制することができる。

0034

また、本実施形態の化学蓄熱反応器1によれば、蓄熱材11、12、13、14の崩壊による蓄熱材11、12、13、14の片寄りを抑制することができるため、反応による膨張を考慮した蓄熱材11、12、13、14の充填密度を向上することができる。これにより、化学蓄熱反応器1は、高密度熱エネルギーを発生することができる。

0035

また、本実施形態の化学蓄熱反応器1の製造方法によれば、第3の工程において、区画部材32、33、34が配置されている複数の蓄熱材11、12、13、14を、反応容器40の内側において、複数の貫通孔11a、12a、13a、14aが連通するように並んで配置される。これにより、蒸気との反応による蓄熱材11、12、13、14の膨張は、反応容器40および区画部材32、33、34によってそれぞれで拘束されるため、蓄熱材11、12、13、14の崩壊による蓄熱材11、12、13、14の片寄りを抑制することができる。また、複数の蓄熱材11、12、13、14に蒸気を供給する複数の筒状部材21、22、23、24は、反応容器40の内側において、それぞれの貫通孔11a、12a、13a、14aが連通するように並んでいる複数の蓄熱材11、12、13、14の貫通孔11a、12a、13a、14aに配置されるため、大きくするために蓄熱材の数を増やしても筒状部材を増やすことで蒸気を複数の蓄熱材に供給することができる。したがって、大きくしても発熱効率の低下を抑制することができる。

0036

また、本実施形態の化学蓄熱反応器1によれば、化学蓄熱反応器1を大きくするとき、収容部41の長さを長くするとともに、収容部41に収容する蓄熱セルの数を増やす。これにより、増やされた蓄熱材も、区画部材によって区画されるため、蓄熱材が崩壊しても、蓄熱材の片寄りを抑制することができる。したがって、簡易な構成で、発熱効率の低下が抑制されている大型の化学蓄熱反応器を製造することができる。

0037

<第2実施形態>
図6は、第2実施形態の化学蓄熱反応器2が備える蓄熱セルの断面図である。第2実施形態の化学蓄熱反応器2は、第1実施形態の化学蓄熱反応器1(図1)と比較すると、網状部材を備える点が異なる。なお、図6に示すx軸方向、y軸方向、および、z軸方向は、第1実施形態と同じ方向である。

0038

本実施形態の化学蓄熱反応器2は、複数の蓄熱材11、12、13、14と、流路形成部材20と、複数のフィルタ部材と、区画部材31、32、33、34と、反応容器40を備える。第2実施形態の化学蓄熱反応器2では、流路形成部材20が有する4つの筒状部材21、22、23、24のそれぞれにフィルタ部材が設けられる。すなわち、本実施形態の化学蓄熱反応器では、4つのフィルタ部材が設けられる。ここでは、筒状部材21に設けられるフィルタ部材25a、25bを代表例として、本実施形態の化学蓄熱反応器2が備えるフィルタ部材の詳細を説明する。

0039

図6(a)は、フィルタ部材25aを備える化学蓄熱反応器2の部分断面図である。フィルタ部材25aは、筒状部材21と蓄熱材11との間に配置されている。フィルタ部材25aは、網状に形成されており、筒状部材21の外周を覆う。フィルタ部材25aの網目の内径は、蓄熱材11を形成する蓄熱材粒子の粒径より小さい。フィルタ部材25aは、蓄熱材11の蓄熱材粒子が、開口21cに流入することを抑制する。

0040

図6(b)は、フィルタ部材25bを備える化学蓄熱反応器2の部分断面図である。フィルタ部材25bは、筒状部材21の内側に配置されており、網状に形成されている。フィルタ部材25bの網目の内径は、蓄熱材11を形成する蓄熱材粒子の粒径より小さい。フィルタ部材25bは、蓄熱材11を形成する蓄熱材粒子が、開口21cを通って流路21aに流入することを抑制する。

0041

以上説明した、本実施形態の化学蓄熱反応器2によれば、蓄熱材11、12、13、14と流路21a、22a、23a、24aとの間には、フィルタ部材25a、25bが配置されている。フィルタ部材25a、25bの網目の内径は、蓄熱材11、12、13、14を形成する蓄熱材粒子の粒径より小さいため、蓄熱材11、12、13、14が崩壊しても、蓄熱材粒子の流路21a、22a、23a、24aへの流出は抑制される。これにより、蓄熱材粒子の流出による蓄熱材11、12、13、14の減少を抑制することができるとともに、蓄熱材粒子による流路21a、22a、23a、24aのつまりを抑制することができる。したがって、化学蓄熱反応器2は、想定された熱量を出し入れすることができる。

0042

<第3実施形態>
図7は、第3実施形態の化学蓄熱反応器3が備える区画部材の模式図である。第3実施形態の化学蓄熱反応器3は、第1実施形態の化学蓄熱反応器1(図1)と比較すると、区画部材が網状部を有する点が異なる。

0043

第3実施形態の化学蓄熱反応器は、複数の蓄熱材11、12、13、14と、流路形成部材20と、4つの区画部材と、反応容器40を備える。第3実施形態の化学蓄熱反応器では、4つの区画部材のそれぞれには、網目状の網状部が形成されている。ここでは、蓄熱材11と蓄熱材12との間に配置される区画部材37を代表例として、第3実施形態の化学蓄熱反応器が備える区画部材の構成を説明する。

0044

区画部材37は、流路21a、22aと連通する貫通孔37aを形成する貫通孔形成部37bと、収容部41と接合する円環形状の固定部37cと、貫通孔形成部37bと固定部37cとを接続する接続部37dと、網状部37eを有する。網状部37eは、図7(a)に示すように、貫通孔形成部37bと、固定部37cと、2つの接続部37dの間に形成される。本実施形態では、接続部37dは、貫通孔形成部37bを中心として直交するように形成されており、網状部37eは、略扇形状に4つ形成されている。網状部37eは、網状に形成されている部位であって、網目の内径は、蓄熱材12を形成する蓄熱材粒子の粒径より小さい。区画部材37は、図7(b)に示すように、区画部材37と接続している筒状部材22を蓄熱材12の貫通孔12aに挿入すると、蓄熱材12の端面12bに接触する。

0045

以上、説明した第3実施形態の化学蓄熱反応器では、区画部材37が網状部37eを有するため、区画部材37の重量を低減することができる。また、網状部37eの網目の内径は、蓄熱材11、12を形成する蓄熱材粒子の粒径より小さいため、蓄熱材11、12が崩壊しても、蓄熱材粒子が網状部37eを通って移動することを抑制できる。これにより、蓄熱材11、12の片寄りを抑制することができるため、発熱効率の低下を抑制することができる。

0046

<第4実施形態>
図8および図9は、第4実施形態の化学蓄熱反応器4の拡大断面図である。第4実施形態の化学蓄熱反応器4は、第1実施形態の化学蓄熱反応器1(図1)と比較すると、流路形成部材が連結部を有する点が異なる。なお、図8、9に示すx軸方向、y軸方向、および、z軸方向は、第1実施形態と同じ方向である。

0047

本実施形態の化学蓄熱反応器4は、複数の蓄熱材11、12、13、14と、流路形成部材と、区画部材31、32、33、34と、反応容器40を備える。第4実施形態の化学蓄熱反応器4は、流路形成部材が有する4つの筒状部材のそれぞれが、隣り合う筒状部材と連結するための凸部または凹部を有している。ここでは、化学蓄熱反応器4が備える流路形成部材が有する4つの筒状部材のうちの筒状部材26と筒状部材27を代表例として、化学蓄熱反応器4が備える4つの筒状部材の構成を説明する。

0048

筒状部材26には、蒸気が流れる流路26aと、流路26aと蓄熱材11側とを連通する開口26cが形成されており、筒状部材27側の端部には、凸部26eを有する。凸部26eは、図8(a)に示すように、蓄熱材11のx軸方向のプラス側の端面11cに比べ、z軸方向のプラス側に突出している。本実施形態では、凸部26eは、xy平面における断面形状が半円形状となるように形成されている。

0049

筒状部材27には、蒸気が流れる流路27aと、流路27aと蓄熱材12側とを連通する開口27cが形成されており、筒状部材26側の端部には、凹部27fを有する。凹部27fは、図8(a)に示すように、区画部材32のx軸方向のマイナス側の端面32bに比べ、z軸方向のマイナス側に突出している。本実施形態では、凹部27fは、xy平面における断面形状が半円形状となるように形成されている。

0050

本実施形態の化学蓄熱反応器4の製造方法において、第3の工程として、蓄熱セルS1、S2、S3、S4を反応容器40に収容するとき、筒状部材26を備える蓄熱セルS1の上に、筒状部材27を備える蓄熱セルS2を挿入する。このとき、筒状部材26の凸部26eを、筒状部材27の凹部27fに挿入する(図8(a)の白抜き矢印D41)。これにより、図8(b)に示すように、筒状部材26と筒状部材27とが係合するため、筒状部材26と筒状部材27とは、軸心上の点を回転中心とする回転が起こりにくくなり、ずれにくくなる。凸部26eおよび凹部27fは、特許請求の範囲の「連結部」に該当する。

0051

また、筒状部材26と筒状部材27とを係合させるための端部の形状は、図9に示す形状であってもよい。具体的には、筒状部材26は、筒状部材27側の端部に、凸部26gを有する。凸部26gは、xy平面における断面形状が円環形状となるように形成されている。凸部26gのこの断面形状の外径Rgoは、筒状部材26の外径と同じであり、内径Rgiは、筒状部材26の内径より大きい。筒状部材27は、筒状部材26側の端部に、凹部27hを有する。凹部27hは、xy平面における断面形状が円環形状となるように形成されている。凹部27hのこの断面形状の内径Rhoは、凸部26gの内径Rgiと同じである。

0052

図9(a)に示す筒状部材26と筒状部材27とを連結するとき、凸部26gを凹部27hに挿入する(図9(a)の白抜き矢印D42)。これにより、図9(b)に示すように、筒状部材26と筒状部材27とが係合するため、筒状部材26と筒状部材27とは離れにくくなり、ずれにくくなる。凸部26gおよび凹部27hは、特許請求の範囲の「連結部」に該当する。

0053

以上、説明した第4実施形態の化学蓄熱反応器では、流路形成部材は、複数の筒状部材26、27から形成されており、隣り合う筒状部材を、凸部と凹部とによって連結する。これにより、複数の筒状部材26、27は、蓄熱材11、12、13、14の貫通孔11a、12a、13a、14aに沿って並べられた状態を維持しやすくなりずれにくくなるため、複数の筒状部材26、27を流れる蒸気の漏れが少なくなる。したがって、複数の蓄熱材11、12、13、14のそれぞれには蒸気が均一に供給されるため、第4実施形態の化学蓄熱反応器は、想定された熱量を発生することができる。

0054

<第5実施形態>
図10は、第5実施形態の化学蓄熱反応器の製造方法を説明する図である。第5実施形態の化学蓄熱反応器5は、第1実施形態の化学蓄熱反応器1(図1)と比較すると、区画部材を接合する方法が異なる。なお、図10に示すx軸方向、y軸方向、および、z軸方向は、第1実施形態と同じ方向である。

0055

第5実施形態の化学蓄熱反応器の製造方法では、第3の工程として、蓄熱セルS1、S2、S3、S4を順番に反応容器40に収容するとき、最初に、蓄熱セルS1の蓄熱材11側から収容部41内に挿入する(図10(a)の白抜き矢印D51)。その後、収容部41内に挿入された蓄熱セルS1を、所定の位置、蓄熱セルS1では、収容部41の底41aに接触する位置まで移動する(図10(b)参照)。

0056

蓄熱セルS1を収容部41の底41aに接触する位置まで移動したのち、第4の工程において、区画部材31と収容部41とを接合する。第5実施形態のでは、ろう付によって、区画部材31と収容部41とを接合する(図10(b)の点線矢印J2)。区画部材31と収容部41とのろう付が終了すると、蓄熱セルS2を挿入する。蓄熱セルS2を、所定の位置、蓄熱セルS2では、蓄熱セルS1のz軸方向のプラス側であって、蓄熱セルS2の貫通孔12aと蓄熱セルS1の貫通孔11aとが連通する位置まで移動したのち、区画部材32と収容部41とをろう付によって接合する。以降、蓄熱セルS3、S4についても同様の工程を行う。

0057

以上説明した、第5実施形態の化学蓄熱反応器によれば、蒸気との反応による蓄熱材11、12、13、14の膨張は、反応容器40および反応容器40にろう付けされた区画部材31、32、33、34によって拘束される。これにより、反応容器40を大きくしても、蓄熱材11、12、13、14の崩壊による蓄熱材11、12、13、14の片寄りを抑制することができる。

0058

また、第5実施形態の化学蓄熱反応器によれば、ろう付による収容部41と区画部材31、32、33、34との接合の状態を目視で確認することができる。これにより、区画部材31、32、33、34によって区画された蓄熱材11、12、13、14の間での蒸気の漏れを抑制することができる。

0059

また、第5実施形態の化学蓄熱反応器の製造方法と、溶接によって接合する第1実施形態の化学蓄熱反応器1の製造方法とを比較して、生産性などに基づいて、製造方法を選択することができる。これにより、効率的に化学蓄熱反応器を製造することができる。

0060

<第6実施形態>
図11は、第6実施形態の化学蓄熱反応器の製造方法を説明する図である。第6実施形態の化学蓄熱反応器は、第1実施形態の化学蓄熱反応器1(図1)と比較すると、流路形成部材および蓄熱材の形状が異なる。

0061

第6実施形態の化学蓄熱反応器は、複数の蓄熱材51、52、53、54と、流路形成部材50と、区画部材31、32、33、34と、反応容器40を備える。

0062

流路形成部材50は、図11(a)に示すように、1つの筒状の部材であって、内側には、蒸気が流れる流路50aが形成されている。流路形成部材50の壁部50bには、流路50aと流路形成部材50の外側とを連通し、蒸気が流通可能な開口50cが形成されている。流路形成部材50の流路50aに沿った方向の長さは、4つの蓄熱材51、52、53、54、および、4つの区画部材31、32、33、34を積層した長さより長い(図11(d)参照)。

0063

蓄熱材51、52、53、54は、第1実施形態の蓄熱材11、12、13、14と同様に、例えば、アルカリ土類金属の酸化物の一つである酸化カルシウムの成形体である。蓄熱材51、52、53、54は、円柱形状を、軸心を含む面で分割した形状を有する2つの部材からなる。すなわち、本実施形態では、蓄熱材51は、2つの蓄熱部材51aと、蓄熱部材51bとからなる。蓄熱部材51aおよび蓄熱部材51bの分割面に垂直な断面形状は、半円形状となる。蓄熱材52、53、54についても同様である。

0064

次に、第6実施形態の化学蓄熱反応器の製造方法について、図11を用いて説明する。最初に、準備された流路形成部材50(図11(a)参照)に区画部材31、32、33、34を組み付ける。具体的には、図11(b)に示すように、区画部材31、32、33、34のそれぞれの貫通孔31a、32a、33a、34aに、流路形成部材50を挿通する(図11(b)の白抜き矢印D61)。流路形成部材50を挿通された区画部材31、32、33、34のそれぞれは、流路形成部材50の所定の位置に、例えば、溶接によって固定される。

0065

次に、分割されている蓄熱材51、52、53、54を、流路形成部材50を挟むように配置する。具体的には、図11(c)に示すように、流路形成部材50の軸心を挟んだ両側から、蓄熱材52を分割した蓄熱部材52aと蓄熱部材52bとを流路形成部材50に近づけ、蓄熱部材52aと蓄熱部材52bによって流路形成部材50を挟み込む(図11(c)の白抜き矢印D62、D63)。蓄熱材51、53、54についても、蓄熱材52と同様に、蓄熱部材51aと蓄熱部材51b、蓄熱部材53aと蓄熱部材53b、および、蓄熱部材54aと蓄熱部材54bによって、流路形成部材50を挟み込ませる。これにより、4つの蓄熱材51、52、53、54と、4つの区画部材31、32、33、34とが積層された状態の蓄熱積層体6aが形成される(図11(d)参照)。第6実施形態の化学蓄熱反応器の製造方法では、蓄熱積層体6aを反応容器40の収容部41に挿入し、蓋部42を組み付けることで、化学蓄熱反応器を製造する。

0066

以上説明した、第6実施形態の化学蓄熱反応器によれば、流路形成部材50を、複数の蓄熱材51、52、53、54のそれぞれが有する複数の貫通孔の全てに配置される1つの部材とすることができる。これにより、複数の筒状部材を連結させる場合に比べ、流路形成部材50からの蒸気の漏れを少なくすることができる。したがって、複数の蓄熱材51、52、53、54のそれぞれには予定された量の蒸気が供給されるため、第6実施形態の化学蓄熱反応器は、想定された熱量を発生することができる。

0067

<第7実施形態>
図12は、第7実施形態の化学蓄熱反応器の製造方法を説明する図である。第7実施形態の化学蓄熱反応器は、第1実施形態の化学蓄熱反応器1(図1)と比較すると、流路形成部材および区画部材の形状が異なる。

0068

第7実施形態の化学蓄熱反応器は、複数の蓄熱材11、12、13、14と、流路形成部材50と、区画部材61、62、63、64と、反応容器40を備える。

0069

区画部材61、62、63、64のそれそれは、2つの部材からなる略円板形状の部材である。区画部材61、62、63、64を形成する2つの部材は、区画部材61、62、63、64を、それぞれの軸心を含む面で分割することで得られる半円形状を有している。例えば、区画部材61は、半円形状の半円状部材61aと、半円形状の半円状部材61bとからなる。区画部材62、63、64についても同様に、半円状部材62aと半円状部材62b、半円状部材63aと半円状部材63b、または、半円状部材64aと半円状部材64bからなる区画部材61、62、63、64は、軸心上に、貫通孔61c、62c、63c、64cが形成されている。

0070

次に、第7実施形態の化学蓄熱反応器の製造方法について、図12を用いて説明する。最初に、準備された流路形成部材50(図12(a)参照)に蓄熱材11、12、13、14を組み付ける。具体的には、図12(b)に示すように、蓄熱材11、12、13、14のそれぞれの貫通孔11a、12a、13a、14aに、流路形成部材50を挿通する(図12(b)の白抜き矢印D71)。流路形成部材50を挿通された蓄熱材11、12、13、14のそれぞれは、流路形成部材50の所定の位置に固定される。

0071

次に、分割されている区画部材61、62、63、64を、流路形成部材50を挟むように配置する。具体的には、図12(c)に示すように、流路形成部材50の軸心を挟んだ両側から、区画部材63を分割した半円状部材63aと半円状部材63bとを流路形成部材50に近づけ、半円状部材63aと半円状部材63bによって流路形成部材50を挟み込む(図12(c)の白抜き矢印D72、D73)。区画部材61、62、64についても、同様に流路形成部材50を挟み込ませる。これにより、4つの蓄熱材11、12、13、14と、4つの区画部材61、62、63、64とが積層された状態の蓄熱積層体7aが形成される(図12(d)参照)。第7実施形態の化学蓄熱反応器の製造方法では、蓄熱積層体7aを反応容器40の収容部41に挿入し、蓋部42を組み付けることで、化学蓄熱反応器を製造する。

0072

以上説明した、本実施形態の化学蓄熱反応器によれば、流路形成部材50を、複数の蓄熱材11、12、13、14のそれぞれが有する複数の貫通孔11a、12a、13a、14aの全てに配置される1つの部材とすることができる。これにより、複数の筒状部材を連結させる場合に比べ、流路形成部材50からの蒸気の漏れを少なくすることができる。したがって、複数の蓄熱材11、12、13、14にそれぞれには予定された量の蒸気が供給されるため、本実施形態の化学蓄熱反応器は、想定された熱量を発生することができる。

0073

<第8実施形態>
図13は、第8実施形態の化学蓄熱反応器8の断面図である。第8実施形態の化学蓄熱反応器8は、第1実施形態の化学蓄熱反応器1(図1)と比較すると、蓄熱材成形体を収容するセルの構成が異なる。

0074

第8実施形態の化学蓄熱反応器8は、複数の蓄熱材11、12、13、14と、流路形成部材20と、区画部材31、32、33、34と、反応容器70を備える。反応容器70は、複数の収容部71、72、73、74と、蓋部42と、配管部43を有する。

0075

収容部71、72、73、74は、筒状の部材であって、本実施形態では、蓄熱材11、12、13、14のそれぞれに対応するように、4つ備えている。収容部71、72、73、74のそれぞれは、1つの蓄熱材と、1つの筒状部材と、1つの区画部材とを収容する。収容部71、72、73、74の軸心方向の長さは、蓄熱材と筒状部材と区画部材のそれぞれの軸心方向の長さの合計と略同じである。なお、化学蓄熱反応器8において最もz軸方向のマイナス側に位置する収容部71は、有底筒状に形成されており、流路20aを流れる蒸気が外部に流出することを抑制する。本実施形態における流路20aを流れる蒸気が外部に流出することを抑制する方法は、これに限定されず、区画部材31に流路20aに連通する貫通孔を形成しない方法や、区画部材31の貫通孔31aを別部材で封止する方法などであってもよい。

0076

図14は、化学蓄熱反応器8の製造方法を説明する図である。なお、図14に示すx軸方向、y軸方向、および、z軸方向は、第1実施形態と同じ方向である。ここでは、第8実施形態の化学蓄熱反応器8の製造方法を、第1実施形態の化学蓄熱反応器1の製造方法に沿って説明する。準備工程として、蓄熱材11、12、13、14と、筒状部材21、22、23、24と、区画部材31、32、33、34と、反応容器70と、を準備したのち、第1の工程および第2の工程によって、蓄熱セルS1、S2、S3、S4を作製する。

0077

次に、第3の工程として、蓄熱セルS1、S2、S3、S4のそれぞれを、収容部71、72、73、74のそれぞれに収容する。具体的には、図14(a)に示すように、蓄熱セルS1を有底筒状の収容部71に収容し(図14(a)の白抜き矢印D81)、蓄熱ユニットU1を作製する。また、蓄熱セルS2、S3、S4のそれぞれを、収容部72、73、74のそれぞれに収容し(図14(a)の白抜き矢印D82)、蓄熱ユニットU2、U3、U4を作製する(蓄熱ユニットU1、U2、U3、U4は、図14(b)参照)。

0078

次に、第4の工程として、蓄熱ユニットU1、U2、U3、U4と、反応容器40の蓋部42とを積層する。具体的には、図14(c)に示すように、蓄熱ユニットU1、U2、U3、U4の蓄熱材11、12、13、14に形成されている貫通孔11a、12a、13a、14aと、蓋部42の連通路42aと、が連通するように、積層する(図14(c)の白抜き矢印D83)。蓄熱ユニットU1、U2、U3、U4と反応容器40の蓋部42とを積層したのち、蓄熱ユニットU1と蓄熱ユニットU2、蓄熱ユニットU2と蓄熱ユニットU3、蓄熱ユニットU3と蓄熱ユニットU4、および、蓄熱ユニットU4と蓋部42を、例えば、溶接によって接合する。

0079

以上説明した、本実施形態の化学蓄熱反応器8によれば、第3の工程において、区画部材31、32、33、34が配置されている複数の蓄熱材11、12、13、14のそれぞれを、複数の収容部71、72、73、74のそれぞれに収容する。次に、第4の工程において、蓄熱材11、12、13、14に形成されている貫通孔11a、12a、13a、14aが連通するように、積層する。これにより、化学蓄熱反応器を大きくするには、積層する蓄熱ユニットの数を増やせばよいため、化学蓄熱反応器8を容易に大きくすることができる。また、蓄熱材11、12、13、14は、反応容器70と区画部材31、32、33、34とによって拘束されるため、蓄熱材11、12、13、14の崩壊による蓄熱材11、12、13、14の片寄りを抑制することができる。したがって、大きくしても発熱効率の低下を抑制することができる。

0080

<本実施形態の変形例>
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

0081

[変形例1]
上述の実施形態では、蓄熱材は円柱状に形成されるとした。しかしながら、蓄熱材の形状は、これに限定されない。断面形状は矩形状であってもよいし、球形であってもよい。

0082

[変形例2]
上述の実施形態では、反応容器は、4つの蓄熱材を収容するとした。しかしながら、蓄熱時合の数はこれに限定されない。4つ以上であってもよく、化学蓄熱反応器を大きくするために増やした蓄熱材を、貫通孔が連通するように反応容器内に配置することで、部品点数を大幅に増やすことなく大きくすることができるとともに、発熱効率の低下を抑制できる。

0083

[変形例3]
第2実施形態では、筒状部材21、22、23、24には、外側にフィルタ部材25aまたは内側にフィルタ部材25bが配置されるとした。筒状部材21、22、23、24に対して、外側と内側の両方に、フィルタ部材を配置してもよい。これにより、蓄熱材粒子の流路21a、22a、23a、24aへの流出をさらに抑制することができる。

0084

[変形例4]
第3実施形態では、区画部材37は、網目の内径が蓄熱材12を形成する蓄熱材粒子の粒径より小さい網状部37eを有するとした。網状部でなくてもよく、内径が蓄熱材12を形成する蓄熱材粒子の粒径より小さい多孔質材料から形成された部分を有していてもよい。また、区画部材37において、網状部37eは、貫通孔形成部37bと、固定部37cと、2つの接続部37dの間に形成されるとした。しかしながら、網状部37eが形成される場所はこれに限定されない。また、1つの化学反応蓄熱器において、第2実施形態のフィルタ部材25a、25bと、区画部材の網状部を併用してもよい。

0085

[変形例5]
第4実施形態では、筒状部材26、27が有する凸部26eおよび凹部27fは、xy平面における断面形状が半円形状となるように形成されているとした。しかしながら、凸部および凹部の形状はこれに限定されない。隣り合う筒状部材が連結する形状であればよい。これにより、筒状部材26と筒状部材27とがずれにくくなるため、蒸気の漏れが少なくなり、想定された熱量を発生することができる。

0086

[変形例6]
第5実施形態では、最初に、蓄熱セルS1の蓄熱材11側から収容部41内に挿入するとした。しかしながら、第5実施形態の化学蓄熱反応器の製造方法は、これに限定されない。蓄熱セルを作製せずに、先に区画部材、または、筒状部材と接続された区画部材を、収容部内に挿入し、ろう付をしてから、蓄熱材を挿入してもよい。

0087

[変形例7]
第6実施形態では、蓄熱材51、52、53、54は、軸心を含む面で分割した形状(半円形状)を有する2つの部材からなるとした。第7実施形態では、区画部材61、62、63、64は、軸心を含む面で分割した形状(半円形状)を有する2つの部材からなるとした。しかしながら、分割した形状はこれに限定されない。流路形成部材50を挟み込むことが可能な形状であればよく、3つ以上の部材であってもよい。また、蓄熱材51、52、53、54と、区画部材61、62、63、64とを併用してもよい。

0088

[変形例8]
第8実施形態では、1つの収容部に、1つの蓄熱材と、1つの筒状部材と、1つの区画部材とを収容するとした。しかしながら、1つの収容部に、複数の蓄熱材や区画部材を収容してもよい。複数の蓄熱材や区画部材が収容された収容部を複数接合することで、化学蓄熱反応器を容易に大きくすることができる。

0089

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。

0090

1,2,3,4,5,8…化学蓄熱反応器
6a,7a…蓄熱積層体
11,12,13,14,51,52,53,54…蓄熱材
11a,12a,13a,14a…蓄熱材の貫通孔
11b,11c,12b,13b,14b…蓄熱材の端面
20,50…流路形成部材
20a,21a,22a、23a,24a,26a,27a,50a…流路
21,22,23,24,26,27…筒状部材
21b,50b…壁部
21c,22c,23c,24c,26c,27c,50c…開口
21d…爪部
25a,25b…フィルタ部材
26e,26g…凸部
27f,27h…凹部
31,32,33,34,37,61,62,63,64…区画部材
31a,32a,33a,34a,37a…区画部材の貫通孔
31b…スリット
32b…区画部材の端面
37b…貫通孔形成部
37c…固定部
37d…接続部
37e…網状部
40,70…反応容器
41,71,72,73,74…収容部
41a…底
42…蓋部
42a…連通路
43…配管部
43a…供給口
51a,51b,52a,52b,53a,53b,54a,54b…蓄熱部材
61a,61b,62a,62b,63a,63b,64a,64b…半円状部材
61c…区画部材の貫通孔
S1,S2,S3,S4…蓄熱セル
U1,U2,U3,U4…蓄熱ユニット

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ