特許 5719663 反応器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5719663

(24)【登録日】2015年3月27日

(45)【発行日】2015年5月20日

(54)【発明の名称】反応器

(51)【国際特許分類】

   F28D 20/00 20060101AFI20150430BHJP

【ＦＩ】

   F28D20/00 H

【請求項の数】12

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2011-86263(P2011-86263)

(22)【出願日】2011年4月8日

(65)【公開番号】特開2012-220102(P2012-220102A)

(43)【公開日】2012年11月12日

【審査請求日】2013年8月13日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(72)【発明者】

【氏名】志満津 孝

(72)【発明者】

【氏名】若杉 知寿

(72)【発明者】

【氏名】三枝 弘

(72)【発明者】

【氏名】桑山 和利

【審査官】 仲村 靖

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５４−１４２４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０５２５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９６９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１０７０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１３３５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０１９８６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１８０５３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２８６１６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−００３８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００１／０００４０１３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０５９４４０８９（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｄ ２０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水と反応した際に生じる反応熱によって水蒸気を生成し、加熱されることによって水と分離されて蓄熱する化学蓄熱材と、
前記化学蓄熱材を内蔵する熱交換器と、
を備え、
前記熱交換器は、
鉛直方向に沿って延びて前記化学蓄熱材を収容すると共に、鉛直方向上側の端部に前記化学蓄熱材で生成された水蒸気を外部に放出する放出口を有する蓄熱材収容空間と、
前記蓄熱材収容空間と連通する複数の吐出口、外部水供給部と接続される主管、及び、前記主管と前記複数の吐出口とを連通する支管を有して構成された水流路と、
前記化学蓄熱材を加熱する熱媒を流通させるための熱媒流路と、
を有し、
前記支管に供給される水の流れの方向と、前記水蒸気が放出される方向が一致した反応器において、
前記支管を構成する水供給路は、前記主管と接続される少なくとも２つ以上の水供給口を有する反応器。

【請求項2】

前記支管は、独立して少なくとも２つ以上の水供給路を有する、
請求項１に記載の反応器。

【請求項3】

前記支管は、少なくとも２つ以上の水供給口を有する第一水供給路と、少なくとも１つ以上の水供給口を有する第二水供給路とを有する、
請求項１又は２に記載の反応器。

【請求項4】

前記化学蓄熱材の一部が水和反応することによる昇温工程と、前記化学蓄熱材の全部又は一部が水和反応すると共に供給水が気化することによる発生熱を利用して水蒸気を生成する水蒸気生成工程の少なくとも時間的に２段階の工程が行われるように、前記外部水供給部を制御する制御部を有する、
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の反応器。

【請求項5】

前記化学蓄熱材の鉛直方向下部よりも、前記化学蓄熱材の鉛直方向中央部から上部に至る部分の方が多くの水が供給されるように、前記複数の吐出口を空間的に２段階に分けて配置した、
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の反応器。

【請求項6】

前記化学蓄熱材の鉛直方向上部に水を供給したことによる昇温工程と、前記化学蓄熱材の全部に均一に水を供給したことによる水蒸気生成工程が行われるように、前記外部水供給部を制御して、時間的及び空間的に２段階で前記化学蓄熱材に水を供給させる制御部を有する、
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の反応器。

【請求項7】

前記制御部は、前記蓄熱材収容空間の内部圧力を検出する内部圧力検出部の検出値が予め定められた閾値以上となった場合に、前記昇温工程から前記水蒸気生成工程に切り換える、
請求項４又は請求項６に記載の反応器。

【請求項8】

前記制御部は、前記化学蓄熱材の温度を検出する温度検出部の検出値が予め定められた閾値以上となった場合に、前記昇温工程から前記水蒸気生成工程に切り換える、
請求項４又は請求項６に記載の反応器。

【請求項9】

前記制御部は、前記昇温工程において、前記化学蓄熱材の許容含水量の水が前記化学蓄熱材に供給されるように、前記外部水供給部を制御する、
請求項４又は請求項６に記載の反応器。

【請求項10】

前記熱交換器は、前記複数の吐出口と前記化学蓄熱材との間に、保水性を有する多孔膜を有している、
請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の反応器。

【請求項11】

前記支管の水供給口は、前記熱交換器の鉛直方向下部に形成されている、
請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の反応器。

【請求項12】

前記複数の吐出口は、前記支管に供給される水の流れ方向に沿って分布している、
請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の反応器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、反応器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、多孔質管と、この多孔質管の内部に充填された複数の酸化カルシウム成型体と、この複数の酸化カルシウム成型体の間にそれぞれ積層された耐熱性多孔質部材とを備えた反応器が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７−１８０５３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、この反応器では、酸化カルシウム成型体の水和膨張圧が数ＭＰａ程度と大きいので、耐熱性多孔質部材が圧縮変形または崩壊しないようにするには気孔率を低く（８０％程度以下）する必要がある。ところが、この場合には、圧損が大きいため水蒸気分圧が低下し、蓄熱材の反応性が低下する。また、耐熱性多孔質部材の熱容量が大きいため、利用できる熱量が低下する。すなわち、耐熱性多孔質部材を用いる従来技術では、水蒸気を生成する性能が低い。

【0005】

本発明は、水蒸気を生成する性能を向上させることができる反応器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】

前記課題を解決するために、請求項１に記載の反応器は、水と反応した際に生じる反応熱によって水蒸気を生成し、加熱されることによって水と分離されて蓄熱する化学蓄熱材と、前記化学蓄熱材を内蔵する熱交換器と、を備え、前記熱交換器は、鉛直方向に沿って延びて前記化学蓄熱材を収容すると共に、鉛直方向上側の端部に前記化学蓄熱材で生成された水蒸気を外部に放出する放出口を有する蓄熱材収容空間と、前記蓄熱材収容空間と連通する複数の吐出口、及び、外部水供給部と前記複数の吐出口との間を連通する支管を有して構成された水流路と、前記化学蓄熱材を加熱する熱媒を流通させるための熱媒流路と、を有し、前記支管に供給される水の流れの方向と、前記水蒸気が放出される方向が一致した反応器において、前記支管を構成する水供給路は、前記主管と接続される少なくとも２つ以上の水供給口を有するものである。

【0007】

蓄熱材収容空間と、水流路と、熱媒流路とを有する反応器においては、化学蓄熱材と水の水和反応により生成した熱を、水との直接熱交換により作動温度域に対して高い水蒸気圧を有する水蒸気で生成可能としている。しかし、供給水速度が速く、水和反応速度を超えた場合、もしくは空間的に供給水と化学蓄熱材の熱交換能力が不足した場合には、供給水の貯留による局所的な温度低下や水蒸気の生成量の遅れが発生する。

【0008】

ところが、この反応器によれば、支管を構成する水供給路が少なくとも２つ以上の水供給口を持つことで、各水供給口への水供給流量をその組み合わせにおいて合算（混合）することができる。また、各水供給口への水供給タイミングを変化させることで時間的、空間的に複数の吐出口への水供給流量を可変とすることが可能となる。したがって、水和反応による化学蓄熱材の昇温を促進し、その後の水蒸気生成をスムーズにすることが可能となる。これにより、水蒸気を生成する性能を向上させることができる。

【0011】

請求項２に記載の反応器は、請求項１に記載の反応器において、前記支管は、独立して少なくとも２つ以上の水供給路を有するものである。

【0012】

この反応器によれば、支管が独立して少なくとも２つ以上の水供給路を有するので、空間的な流量分布を制御することが可能となる。

【0013】

請求項３に記載の反応器は、請求項１又は２に記載の反応器において、前記支管は、少なくとも２つ以上の水供給口を有する第一水供給路と、少なくとも１つ以上の水供給口を有する第二水供給路とを有するものである。

【0014】

この反応器によれば、第一水供給路が少なくとも２つ以上の水供給口を持つことで、各供給口への流量をその組み合わせにおいて合算（混合）することができる。また、各供給口への液供給タイミングを変化させることで時間的、空間的に複数の吐出口への水供給流量を可変とすることが可能となる。これに加え、第二水供給路が独立して少なくとも２つ以上の水供給路を有するので、さらに空間的な流量分布を制御することが可能となる。

【0015】

請求項４に記載の反応器は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の反応器において、前記化学蓄熱材の一部が水和反応することによる昇温工程と、前記化学蓄熱材の全部又は一部が水和反応すると共に供給水が気化することによる発生熱を利用して水蒸気を生成する水蒸気生成工程の少なくとも時間的に２段階の工程が行われるように、前記外部水供給部を制御する制御部を有するものである。

【0016】

この反応器によれば、化学蓄熱材の昇温工程と水蒸気生成工程とを明確に分離制御することで、過剰水供給による化学蓄熱材の低温部生成を抑制できる。また、供給水の顕熱による冷却熱量を十分に補える初期昇温度を全面に対し確保することで、水蒸気のスムーズな生成が可能となる。

【0017】

請求項５に記載の反応器は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の反応器において、前記化学蓄熱材の鉛直方向下部よりも、前記化学蓄熱材の鉛直方向中央部から上部に至る部分の方が多くの水が供給されるように、前記複数の吐出口を空間的に２段階に分けて配置したものである。

【0018】

この反応器によれば、化学蓄熱材の鉛直方向下部よりも、化学蓄熱材の鉛直方向中央部から上部に至る部分の方が多くの水が供給されるので、重力により液水の降下による全面への拡散を促し、供給水の化学蓄熱材との接触時間を確保可能とし、熱交換能力不足による反応器下部への水の貯留を抑制できる。

【0019】

請求項６に記載の反応器は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の反応器において、前記化学蓄熱材の鉛直方向上部に水を供給したことによる昇温工程と、前記化学蓄熱材の全部に均一に水を供給したことによる水蒸気生成工程が行われるように、前記外部水供給部を制御して、時間的及び空間的に２段階で前記化学蓄熱材に水を供給させる制御部を有するものである。

【0020】

この反応器によれば、時間的及び空間的に２段階で化学蓄熱材に水が供給されるので、初期工程において化学蓄熱材の鉛直方向上部に供給された水は、化学蓄熱材に含水しながら重力により化学蓄熱材の鉛直方向下部に分散する。その結果、適正量の水供給による化学蓄熱材の昇温を実現し、次工程における空間的に分散した均一な水の供給による水蒸気の生成を安定に行うことができる。

【0021】

請求項７に記載の反応器は、請求項４又は請求項６に記載の反応器において、前記制御部が、前記蓄熱材収容空間の内部圧力を検出する内部圧力検出部の検出値が予め定められた閾値以上となった場合に、前記昇温工程から前記水蒸気生成工程に切り換える構成とされたものである。

【0022】

この反応器によれば、化学蓄熱材の昇温工程において蓄熱材収容空間の内部圧力が検出される。そして、この検出値が予め定められた閾値以上となった場合には、昇温工程から水蒸気生成工程に切り換えられる。従って、次工程である水蒸気生成工程においては、水蒸気生成を安定に行うことができる。

【0023】

請求項８に記載の反応器は、請求項４又は請求項６に記載の反応器において、前記制御部が、前記化学蓄熱材の温度を検出する温度検出部の検出値が予め定められた閾値以上となった場合に、前記昇温工程から前記水蒸気生成工程に切り換える構成とされたものである。

【0024】

この反応器によれば、化学蓄熱材の昇温工程において化学蓄熱材の温度が検出される。そして、この検出値が予め定められた閾値以上となった場合には、昇温工程から水蒸気生成工程に切り換えられる。従って、次工程である水蒸気生成工程においては、水蒸気生成を安定に行うことができる。

【0025】

請求項９に記載の反応器は、請求項４又は請求項６に記載の反応器において、前記制御部が、前記昇温工程において、前記化学蓄熱材の許容含水量の水が前記化学蓄熱材に供給されるように、前記外部水供給部を制御する構成とされたものである。

【0026】

一般に、水蒸気を生成する反応器に備えられた化学蓄熱材は，水和反応に必要な水、水蒸気の内部拡散を確保する目的から多孔体より形成される。また、水への親和性の強い化学蓄熱材は、吸着性が高い。従って、この反応器のように、昇温工程において、化学蓄熱材の許容含水量（この許容含水量は、化学蓄熱材の空隙体積と等価な水分量を上限とする）の水が化学蓄熱材に供給されると、安定して化学蓄熱材の内部に保水され、水和反応に寄与すると共に、反応器の内部への水貯留を抑制できる。

【0027】

請求項１０に記載の反応器は、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の反応器において、前記熱交換器が、前記複数の吐出口と前記化学蓄熱材との間に、保水性を有する多孔膜を有している構成とされたものである。

【0028】

この反応器によれば、保水性を有する多厚膜を介した水供給により化学蓄熱材への余剰水貯留を抑制できる。その結果、昇温工程における水供給を安定して実施できる。

【0029】

請求項１１に記載の反応器は、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の反応器において、前記支管の水供給口が、前記熱交換器の鉛直方向下部に形成されたものである。この反応器によれば、支管の水供給口は、熱交換器の鉛直方向下部に形成されている。従って、化学蓄熱材との熱交換能力を最大化することができる。

【0030】

請求項１２に記載の反応器は、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の反応器において、前記複数の吐出口は、前記支管に供給される水の流れ方向に沿って分布したものである。

【発明の効果】

【0031】

以上詳述したように、本発明によれば、水蒸気を生成する性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の一実施形態に係る水蒸気生成システムの全体構成を示す図である。

【図2】図１に示される第一反応器の斜視図である。

【図3】図１に示される第一反応器の平面図である。

【図4】図３のＡ−Ａ線断面図である。

【図5】図３のＢ−Ｂ線断面図である。

【図6】図４に示される水流路形成壁部をＣ−Ｃ方向から見た矢視図である。

【図7】図１に示される水流路の第一変形例を示す図である。

【図8】図１に示される水流路の第二変形例を示す図である。

【図9】図１に示される水流路の第三変形例を示す図である。

【図10】図１に示される水蒸気生成システムの第一変形例を示す図である。

【図11】昇温工程から水蒸気生成工程に切り換えられる様子を示す第一説明図である。

【図12】昇温工程から水蒸気生成工程に切り換えられる様子を示す第二説明図である。

【図13】昇温工程から水蒸気生成工程に切り換えられる様子を示す第三説明図である。

【図14】図１に示される水蒸気生成システムの第二変形例を示す図である。

【図15】図１に示される水蒸気生成システムの第三変形例を示す図である。

【図16】図１に示される第一反応器の変形例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、本発明の一実施形態について説明する。

【0034】

図１に示されるように、本発明の一実施形態に係る水蒸気生成システムＳは、本発明における反応器の一例である第一反応器１０と、第二反応器１００と、水タンク１２と、液送ポンプ１４及びバルブ１６が設けられた水供給管１８と、配管１９と、水蒸気排出管２０とを備えている。

【0035】

水タンク１２には、水２２が貯留されている。第一反応器１０は、水供給管１８によって水タンク１２と密閉状態で接続されている。この第一反応器１０は、水タンク１２から水が供給されると、水蒸気を生成し、配管１９を通じて第二反応器１００に水蒸気を供給するものである。第二反応器１００は、第一反応器１０と同一の構成とされており、第一反応器１０から蒸気が供給されると、水和による発熱反応を示す。第一反応器１０は、具体的には、次の構成とされている。

【0036】

すなわち、第一反応器１０は、図２〜図５に示されるように、化学蓄熱材３０と、この化学蓄熱材３０を内蔵する熱交換器４０とを備えている。化学蓄熱材３０は、水と反応した際に生じる反応熱によって水蒸気を生成し、加熱されることによって水と分離されて蓄熱する。この化学蓄熱材３０としては、例えば、プレート状に成型されたもの、又は、粒子状のものが用いられる。

【0037】

本実施形態では、化学蓄熱材３０として、アルカリ土類金属の水酸化物の１つである酸化カルシウム（ＣａＯ）が用いられている。従って、第一反応器１０では、以下の如く、水和反応及び脱水反応が可逆的に繰り返し得るようになっている。
ＣａＯ ＋ Ｈ_２Ｏ ⇔ Ｃａ（ＯＨ）_２

【0038】

なお、この式に蓄熱量及び発熱量Ｑを併せて示すと、以下のようになる。
Ｃａ（ＯＨ）_２ ＋ Ｑ → ＣａＯ ＋ Ｈ_２Ｏ
ＣａＯ ＋ Ｈ_２Ｏ → Ｃａ（ＯＨ）_２ ＋ Ｑ

【0039】

熱交換器４０は、化学蓄熱材３０が収容された蓄熱材収容空間４２と、上述の水供給管１８（図１参照）と蓄熱材収容空間４２とを連通する水流路４４と、化学蓄熱材３０を加熱する熱媒を流通させるための熱媒流路４６と、を有している、

【0040】

蓄熱材収容空間４２は、鉛直方向に沿って延びると共に、鉛直方向上側の端部に化学蓄熱材３０で生成された水蒸気を外部に放出する放出口４８を有している。この放出口４８は、上述の水蒸気排出管２０（図１参照）と接続されている。

【0041】

水流路４４は、蓄熱材収容空間４２と連通する複数の吐出口５０、水供給管１８と接続される主管５２、及び、主管５２と複数の吐出口５０を連通する支管５４を有して構成されている。液送ポンプ１４及びバルブ１６は、本発明における外部水供給部の一例である。バルブ１６は、例えば、電磁バルブ等により構成されている。

【0042】

支管５４は、図６に示されるように、複数の分岐部を有する樹形形状とされている。また、複数の吐出口５０は、鉛直方向（Ｚ方向）に配列されており、本実施形態では、一例として、千鳥状に配列されている。

【0043】

また、この熱交換器４０では、化学蓄熱材３０に時間的及び／又は空間的に多段階に水を供給する多段水供給手段の一例として、支管５４が少なくとも２つ以上の水供給口５５を持つ構成とされている。また、この水供給口５５は、熱交換器４０の鉛直方向下部に形成されていている。

【0044】

さらに、この熱交換器４０では、水供給口５５から支管５４に供給される水の流れの方向と、蓄熱材収容空間４２から外部に放出される水蒸気の放出方向とが一致されている（いずれも放出口４８側とされている）。

【0045】

また、熱交換器４０は、水流路４４が形成された水流路形成壁部５６を有しており、上述の複数の吐出口５０は、この水流路形成壁部５６における鉛直方向上側（上述の放出口４８側）の非形成領域５８よりも鉛直方向下側に形成されている。

【0046】

また、図４に示されるように、熱媒流路４６には、フィン６０が設けられている。この熱媒流路４６と蓄熱材収容空間４２との間には、隔壁部６２が形成されている。

【0047】

次に、本発明の一実施形態の作用及び効果について説明する。

【0048】

本発明の一実施形態に係る第一反応器１０によれば、水流路４４を熱交換器４０の内部に設け、複数の吐出口５０から化学蓄熱材３０全体に水を供給するため、化学蓄熱材３０全体が水と均一に反応できる。また、このような構成とすることで、より多くの吐出口５０を容易に設けることができるため、水の浸透距離を減らすことができ、水和反応熱によって生じる水蒸気が化学蓄熱材３０内部への水の浸透を妨げる流路閉塞作用を大幅に抑制させることができる。これにより、化学蓄熱材３０全体を均一に反応させることができるため、反応速度が向上し、結果的に得られた反応熱によって水蒸気を生成する性能を向上させることができる。

【0049】

また、支管５４は、複数の分岐部を有する樹形形状とされているので、動圧を利用して水を分配することができる。これにより、複数の吐出口５０から同時に水を吐出させることができる。

【0050】

さらに、複数の吐出口５０は、千鳥状に配列されているので、最少口数で化学蓄熱材３０全体により均一に水を供給することができる。

【0051】

また、支管５４に供給される水の流れの方向と、蓄熱材収容空間４２から外部に放出される水蒸気の放出方向とが一致されている（いずれも放出口４８側とされている）。これにより、水蒸気の生成温度分布による水の供給の阻害を抑制することができる。

【0052】

ところで、蓄熱材収容空間４２と、水流路４４と、熱媒流路４６とを有する第一反応器１０においては、化学蓄熱材３０と水の水和反応により生成した熱を、水との直接熱交換により作動温度域に対して高い水蒸気圧を有する水蒸気で生成可能としている。しかし、供給水速度が速く、水和反応速度を超えた場合、もしくは空間的に供給水と化学蓄熱材３０の熱交換能力が不足した場合には、供給水の貯留による局所的な温度低下や水蒸気の生成量の遅れが発生する。

【0053】

ところが、支管５４に形成された少なくとも２つ以上の水供給口５５を利用して、化学蓄熱材３０に時間的及び／又は空間的に多段階に水を供給すれば、水和反応による化学蓄熱材３０の昇温を促進し、その後の水蒸気生成をスムーズにすることが可能となる。これにより、水蒸気を生成する性能を向上させることができる。

【0054】

特に、支管５４を少なくとも２つ以上の水供給口５５を持つ構成とすることで、各供給口５５への流量をその組み合わせにおいて合算（混合）することができる。また、各供給口５５への液供給タイミングを変化させることで時間的、空間的に複数の吐出口５０への水供給流量を可変とすることが可能となる。

【0055】

また、水供給口５５が、熱交換器４０の鉛直方向下部に形成されているので、化学蓄熱材３０との熱交換能力を最大化することができる。

【0056】

また、この第一反応器１０のように、複数の吐出口５０が、水流路形成壁部５６における鉛直方向上側（上述の放出口４８側）の非形成領域５８よりも鉛直方向下側に形成されていると、放出口４８の周辺部への水の供給による温度低下を抑制し、鉛直方向下側において生成した水蒸気による水和反応による熱を水蒸気へ効果的に回収するスーパヒートが可能となる。

【0057】

また、本発明の一実施形態に係る化学蓄熱装置Ｓによれば、上述のように、第一反応器１０に内蔵された化学蓄熱材３０が水と反応することで発熱し、さらに水が化学蓄熱材３０に供給されることで水蒸気が生成され、この水蒸気が第二反応器１００において化学蓄熱材と水和反応することで発熱される。従って、第一反応器１０において生成した高水蒸気圧に対する水和反応により第二反応器１００を発熱させるので、一つの反応器にて水和反応させた場合に比して、蒸気圧に起因した高温を発生させることができる。

【0058】

次に、本発明の一実施形態の変形例について説明する。

【0059】

上記実施形態においては、本発明における多段水供給手段が次のように構成されていても良い。

【0060】

すなわち、図７に示される変形例において、支管５４は、独立して少なくとも２つ以上の水供給路５７を有する構成とされている。

【0061】

このように構成されていると、空間的な流量分布を制御することが可能となる。

【0062】

また、図８に示される変形例において、支管５４は、少なくとも２つ以上の水供給口５５を有する第一水供給路５９と、一つの水供給口５５を有する第二水供給路６１とを有する構成とされている。

【0063】

このように構成されていると、第一水供給路５９が少なくとも２つ以上の水供給口５５を持つことで、各供給口５５への流量をその組み合わせにおいて合算（混合）することができる。また、各供給口５５への液供給タイミングを変化させることで時間的、空間的に複数の吐出口５０への水供給流量を可変とすることが可能となる。これに加え、第二水供給路６１が独立して少なくとも２つ以上の水供給路５５を有するので、さらに空間的な流量分布を制御することが可能となる。なお、第二水供給路６１は、少なくとも１つ以上の水供給口５５を有していても良い。

【0064】

また、例えば、図９に示されるように、支管５４が、一つの水供給口５５を有する水供給路６３を一つ有する場合には、本発明における多段水供給手段が次のように構成されていても良い。

【0065】

つまり、化学蓄熱材３０の一部が水和反応することによる昇温工程と、化学蓄熱材３０の全部又は一部が水和反応すると共に供給水が気化することによる発生熱を利用して水蒸気を生成する水蒸気生成工程の少なくとも時間的に２段階の工程が行われるように、図１０に示される如く、液送ポンプ１４及びバルブ１６を制御する制御部９０を本発明における多段水供給手段の一例として備えていても良い。制御部９０は、例えば、ＣＰＵ等の電子回路により構成される。

【0066】

このように構成されていると、図１１に示されるように、化学蓄熱材３０の昇温工程と水蒸気生成工程とを明確に分離制御することで、過剰水供給による化学蓄熱材３０の低温部生成を抑制できる。また、供給水の顕熱による冷却熱量を十分に補える初期昇温度を全面に対し確保することで、水蒸気のスムーズな生成が可能となる。

【0067】

また、図１２に示されるように、本発明における多段水供給手段の一例として、化学蓄熱材３０の鉛直方向下部よりも、化学蓄熱材３０の鉛直方向中央部から上部に至る部分の方が多くの水が供給されるように、上述の複数の吐出口５０（図６参照）が空間的に２段階に分けて配置されていても良い。

【0068】

このように構成されていると、化学蓄熱材３０の鉛直方向下部よりも、化学蓄熱材３０の鉛直方向中央部から上部に至る部分の方が多くの水が供給されるので、重力により液水の降下による全面への拡散を促し、供給水の化学蓄熱材３０との接触時間を確保可能とし、熱交換能力不足による第一反応器１０の下部への水の貯留を抑制できる。

【0069】

また、上述の制御部９０は、化学蓄熱材３０の鉛直方向上部に水を供給したことによる昇温工程と、化学蓄熱材の全部に均一に水を供給したことによる水蒸気生成工程が行われるように、液送ポンプ１４及びバルブ１６を制御して、時間的及び空間的に２段階で化学蓄熱材に水を供給させても良い。

【0070】

このように構成されていると、図１３に示されるように、時間的及び空間的に２段階で化学蓄熱材３０に水が供給されるので、初期工程において化学蓄熱材３０の鉛直方向上部に供給された水は、化学蓄熱材３０に含水しながら重力により化学蓄熱材３０の鉛直方向下部に分散する。その結果、適正量の水供給による化学蓄熱材３０の昇温を実現し、次工程における空間的に分散した均一な水の供給による水蒸気の生成を安定に行うことができる。

【0071】

また、図１４に示されるように、蓄熱材収容空間４２の内部圧力を検出する内部圧力検出部９２を備え、制御部９０は、内部圧力検出部９２の検出値が予め定められた閾値以上となった場合に、昇温工程から水蒸気生成工程に切り換えるように構成されていても良い。

【0072】

このように構成されていると、化学蓄熱材３０の昇温工程において蓄熱材収容空間４２の内部圧力が検出される。そして、この検出値が予め定められた閾値以上となった場合には、昇温工程から水蒸気生成工程に切り換えられる。従って、次工程である水蒸気生成工程においては、水蒸気生成を安定に行うことができる。

【0073】

また、図１５に示されるように、化学蓄熱材３０の温度を検出する温度検出部９４を備え、制御部９０は、温度検出部の検出値が予め定められた閾値以上となった場合に、昇温工程から水蒸気生成工程に切り換えるように構成されていても良い。

【0074】

このように構成されていると、化学蓄熱材３０の昇温工程において化学蓄熱材３０の温度が検出される。そして、この検出値が予め定められた閾値以上となった場合には、昇温工程から水蒸気生成工程に切り換えられる。従って、次工程である水蒸気生成工程においては、水蒸気生成を安定に行うことができる。

【0075】

また、上述の制御部９０は、昇温工程において、化学蓄熱材３０の許容含水量の水が化学蓄熱材３０に供給されるように、液送ポンプ１４及びバルブ１６を制御する構成とされていても良い。

【0076】

一般に、水蒸気を生成する反応器に備えられた化学蓄熱材は，水和反応に必要な水、水蒸気の内部拡散を確保する目的から多孔体より形成される。また、水への親和性の強い化学蓄熱材は、吸着性が高い。従って、この第一反応器１０のように、昇温工程において、化学蓄熱材３０の許容含水量（この許容含水量は、化学蓄熱材の空隙体積と等価な水分量を上限とする）の水が化学蓄熱材３０に供給されると、安定して化学蓄熱材３０の内部に保水され、水和反応に寄与すると共に、第一反応器１０の内部への水貯留を抑制できる。

【0077】

また、図１６に示されるように、熱交換器４０は、複数の吐出口５０と化学蓄熱材との間に、保水性を有する多孔膜９６を有していても良い。

【0078】

このように構成されていると、保水性を有する多厚膜９６を介した水供給により化学蓄熱材３０への余剰水貯留を抑制できる。その結果、昇温工程における水供給を安定して実施できる。

【0079】

なお、上記複数の変形例のうち、組み合わせ可能な変形例は、適宜、組み合わされて実施可能である。

【0080】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能である。

【符号の説明】

【0081】

１０ 第一反応器（反応器）
３０ 化学蓄熱材
４０ 熱交換器
４２ 蓄熱材収容空間
４４ 水流路
４６ 熱媒流路
４８ 放出口
５０ 吐出口
５２ 主管
５４ 支管
９０ 制御部
９２ 内部圧力検出部
９４ 温度検出部
９６ 多孔膜
１００ 第二反応器
Ｓ 水蒸気生成システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】