特許 6400926 蓄熱システム

(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】6400926

(24)【登録日】2018年9月14日

(45)【発行日】2018年10月3日

(54)【発明の名称】蓄熱システム

(51)【国際特許分類】

   F28D 20/00 20060101AFI20180920BHJP

   F28F 3/06 20060101ALI20180920BHJP

   C09K 5/16 20060101ALI20180920BHJP

【ＦＩ】

   F28D20/00 G

   F28F3/06 A

   C09K5/16

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-56508(P2014-56508)

(22)【出願日】2014年3月19日

(65)【公開番号】特開2015-178927(P2015-178927A)

(43)【公開日】2015年10月8日

【審査請求日】2017年1月12日

(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】000241485

【氏名又は名称】豊田通商株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】591117516

【氏名又は名称】近江鉱業株式会社

(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】望月 美代

(72)【発明者】

【氏名】志満津 孝

(72)【発明者】

【氏名】中村 崇志

(72)【発明者】

【氏名】板原 弘幸

(72)【発明者】

【氏名】藤村 崇恒

【審査官】 小原 一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−１１７７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０２６２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０７４８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４１６１２１１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１２１７１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１１７１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｄ ２０／００ − ２０／０２

Ｆ２５Ｂ １７／０８

Ｆ２８Ｆ ２３／００

Ｃ０９Ｋ ５／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

気相の反応媒体が内部に供給される容器と、
前記容器の内部に配置され、気相の前記反応媒体と結合して発熱及び前記反応媒体が脱離して蓄熱する蓄熱材を有する蓄熱部と、
液相の反応媒体を蒸発させて気相の反応媒体を前記容器に供給する蒸発部と、
前記蒸発部から前記容器に供給される前記反応媒体が流れ、少なくとも一部が、前記容器の内部に配置された供給管と、
前記供給管において前記容器の内部に配置された部分の内周壁及び外周壁の少なくとも一方に、気相の前記反応媒体が流れる流路の全部を塞ぐことなく取り付けられ、前記容器の内部で凝縮した液相の反応媒体を保持する保持部材と、
を備える蓄熱システム。

【請求項2】

前記供給管において前記容器の内部に配置された部分の少なくとも一部は、重力方向に延び、
前記保持部材は、前記供給管において重力方向に延びた部分の少なくとも前記内周壁に取り付けられる請求項１に記載の蓄熱システム。

【請求項3】

前記保持部材は、多孔質体である請求項１又は２に記載の蓄熱システム。

【請求項4】

前記保持部材は、液相の反応媒体を重力方向の下方から支持する支持体である請求項１又は２に記載の蓄熱システム。

【請求項5】

前記保持部材が保持した液相の反応媒体を蒸発させる伝熱構造を有する請求項１〜４の何れか１項に記載の蓄熱システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蓄熱システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の蓄熱反応器では、反応媒体が流れる主管部（流路部）と、反応媒体と結合して発熱及び反応媒体が脱離して蓄熱する蓄熱材（蓄熱部）と、蓄熱材に対する熱供給及び熱回収を行う熱媒流路（熱交換部）と、が積層されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−２１１７１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の構成では、気相の反応媒体を容器に供給し始める場合に、容器が未だ暖められていないため、気相の反応媒体が凝縮して液化してしまうことがある。これにより、気相の反応媒体が蓄熱材と結合する結合効率が低下してしまうことがあった。

【0005】

本発明の課題は、気相の反応媒体を容器に供給し始める場合に、反応媒体が凝縮して液化することで、気相の反応媒体が蓄熱材と結合する結合効率が低下してしまうことを抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１に係る蓄熱システムは、気相の反応媒体が内部に供給される容器と、前記容器の内部に配置され、気相の前記反応媒体と結合して発熱及び前記反応媒体が脱離して蓄熱する蓄熱材を有する蓄熱部と、液相の反応媒体を蒸発させて気相の反応媒体を前記容器に供給する蒸発部と、前記蒸発部から前記容器に供給される前記反応媒体が流れ、少なくとも一部が、前記容器の内部に配置された供給管と、前記供給管において前記容器の内部に配置された部分の内周壁及び外周壁の少なくとも一方に、気相の前記反応媒体が流れる流路の全部を塞ぐことなく取り付けられ、前記容器の内部で凝縮した液相の反応媒体を保持する保持部材とを備えることを特徴とする。

【0007】

上記構成によれば、蒸発部が液相の反応媒体を蒸発させて気相の反応媒体を容器に供給し始める場合に、気相の反応媒体は、少なくとも一部が容器の内部に配置された供給管を流れて容器の内部に供給される。

【0008】

気相の反応媒体を容器に供給し始める場合に、容器が未だ暖められていないため、供給管を流れる気相の反応媒体の一部、及び供給管を流れて容器の内部に供給された気相の反応媒体の一部は、凝縮して液相の反応媒体となる場合がある。そして、液相の反応媒体は、供給管において容器の内部に配置された部分の内周壁及び外周壁の少なくとも一方に取り付けられた保持部によって保持される。

【0009】

一方、凝縮しなかった反応媒体は蓄熱材と結合し、蓄熱材が発熱する。これにより、容器の内部の温度が上昇し、保持部によって保持された液相の反応媒体が蒸発して気相の反応媒体となる。この気相の反応媒体は蓄熱材と結合し、蓄熱材が発熱する。

【0010】

このように、液相となった反応媒体が再度気相の反応媒体となる。このため、気相の反応媒体を容器に供給し始める場合に、反応媒体が凝縮して液化することで、気相の反応媒体が蓄熱材と結合する結合効率が低下してしまうことを抑制することができる。

【0011】

請求項２に係る蓄熱システムは、請求項１に記載の蓄熱システムにおいて、前記供給管において前記容器の内部に配置された部分の少なくとも一部は、重力方向に延び、前記保持部材は、前記供給管において重力方向に延びた部分の少なくとも前記内周壁に取り付けられることを特徴とする。

【0012】

上記構成によれば、保持部材は、供給管において重力方向に延びた部分の少なくとも内周壁に取り付けられている。

【0013】

供給管の内部を重力方向の上方へ移動して容器の内部に供給される気相の反応媒体が、供給管の内部で凝縮して液化した場合に、供給管の内周壁に配置された保持部材が、凝縮して液相となった反応媒体を保持する。

【0014】

液相となった反応媒体を重力方向の下方へ落下させることなく保持部が保持する。保持部によって保持された液相の反応媒体は、再度気相の反応媒体となる。これにより、気相の反応媒体を容器に供給し始める場合に、反応媒体が凝縮して液化することで、気相の反応媒体が蓄熱材と結合する結合効率が低下してしまうことを抑制することができる。

【0015】

請求項３に係る蓄熱システムは、請求項１又は２に記載の蓄熱システムにおいて、前記保持部材は、多孔質体であることを特徴とする。

【0016】

上記構成によれば、保持部材は、液相の反応媒体を保持する多孔質体である。このため、多孔質体は、毛細管現象（毛管力）により、液相の反応媒体を保持することができる。

【0017】

請求項４に係る蓄熱システムは、請求項１又は２に記載の蓄熱システムにおいて、前記保持部材は、液相の反応媒体を重力方向の下方から支持する支持体である。

【0018】

上記構成によれば、保持部材は、液相の反応媒体を重力方向の下方から支持することで、液相の反応媒体を保持することができる。

【0019】

請求項５に係る蓄熱システムは、請求項１〜４の何れか１項に記載の蓄熱システムにおいて、前記保持部材が保持した液相の反応媒体を蒸発させる伝熱構造を有することを特徴とする。

【0020】

上記構成によれば、伝熱構造が、保持部材が保持した液相の反応媒体を蒸発させるため、容器の内部で凝縮した液相が効果的に蒸発する。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、気相の反応媒体を容器に供給し始める場合に、反応媒体が凝縮して液化することで、気相の反応媒体が蓄熱材と結合する結合効率が低下してしまうことを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】第１実施形態に係る蓄熱システムに備えられた供給管等を示した断面図である。

【図2】第１実施形態に係る蓄熱システムを示した概略構成図である。

【図3】（Ａ）（Ｂ）第１実施形態に係る蓄熱システムにおいて水和反応によるエンジンオイルの加熱状態を示す説明図、及びエンジンオイルによる加熱で脱水反応を行うときの凝縮状態を示す説明図である。

【図4】第１実施形態に係る蓄熱システムの蓄熱反応器に備えられる流路部を示した平面図及び断面図である。

【図5】第１実施形態に係る蓄熱システムの蓄熱反応器に備えられる蓄熱部を示した斜視図である。

【図6】（Ａ）（Ｂ）第１実施形態に係る蓄熱システムの蓄熱反応器に備えられる熱交換部及び規制部材を示した分解斜視図、及び断面図である。

【図7】第１実施形態に係る蓄熱システムの蓄熱反応器に備えられる拘束部を示した斜視図である。

【図8】第１実施形態に係る蓄熱システムにおける蓄熱材の反応平衡線及び水の気液平衡線を温度と平衡圧との関係で示す線図である。

【図9】第２実施形態に係る蓄熱システムに備えられた供給管等を示した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

≪第１実施形態≫
本発明の第１実施形態に係る蓄熱システムの一例について図１〜図８を用いて説明する。

【0024】

（全体構成）
図２には、第１実施形態の一例としての蓄熱システム１０の概略構成が示されている。蓄熱システム１０は、蒸発部の一例としての蒸発凝縮器１２を備えている。蒸発凝縮器１２では、反応媒体の一例としての水Ｗａ（Ｈ_２Ｏ）の凝縮が行われ、さらに、水Ｗａ（Ｈ_２Ｏ）の蒸発が行われるようになっている。

【0025】

反応器２０では、後述する蓄熱材４４（図５参照）の水和反応（結合）又は脱水反応（離脱）が行われる。さらに、蓄熱システム１０は、蒸発凝縮器１２及び反応器２０に接続され、これらの内部を連通させる水蒸気流路１４を有している。

【0026】

〔水蒸気流路〕
水蒸気流路１４は、蒸発凝縮器１２から反応器２０を構成する容器２２に向かって延び、途中の分岐部２４で分岐している。そして、分岐部２４から分岐した一方の端部１５Ａが容器２２を構成する底壁２２Ａ（詳細は後述する）に接続され、分岐した他方の端部１５Ｂが容器２２の底板２２Ａから容器２２の内部に進入して容器２２の内部に配置されている。

【0027】

また、分岐部２４には、蒸発凝縮器１２と水蒸気流路１４の一方の端部１５Ａを連通させるか、蒸発凝縮器１２と水蒸気流路１４の他方の端部１５Ｂを連通させるか、又は非連通の状態とするか、を選択可能する選択部材２６が備えられている。選択部材２６は、所謂三方弁である。なお、水蒸気流路１４については、詳細を後述する。

【0028】

〔蒸発凝縮器〕
蒸発凝縮器１２は、貯留した水Ｗａを蒸発させて反応器２０に水蒸気Ｗｂを供給する（水蒸気を生成する）蒸発部、反応器２０から導入された水蒸気を凝縮する凝縮部、及び水蒸気が凝縮された水Ｗａを貯留する貯留部としての各機能を兼ね備えている。

【0029】

また、蒸発凝縮器１２は、内部に水Ｗａを貯留した貯留容器１６を有している。貯留容器１６内には、水蒸気Ｗｂの凝縮用の冷媒が流れる冷媒流路１７及び水Ｗａの蒸発用のヒータ１８が設けられている。冷媒流路１７は、貯留容器１６内における少なくとも気相部１６Ａを含む部分で熱交換を行うように設けられている。ヒータ１８は、貯留容器１６内における少なくとも液相部（貯留部）１６Ｂを含む部分で通電により加熱を行うように設けられている。

【0030】

さらに、貯留容器１６、容器２２、水蒸気流路１４、及び選択部材２６は、互いの接続部位が気密に構成されており、これらの内部空間が予め真空脱気されている。

【0031】

〔反応器〕
反応器２０は、図２に示されるように、水蒸気Ｗｂが内部に供給される容器２２と、容器２２の内部に封入された単位ユニットの一例としての蓄熱ユニット３０、３２と、を有している。即ち、本実施形態では、一例として、反応器２０が２つの単位ユニットを有している。さらに、反応器２０は、蓄熱ユニット３０、３２を拘束する拘束部６２を有している。

【0032】

なお、以後の説明では、反応器２０を正面視して、水平方向であって反応器２０の幅方向を容器幅方向（矢印Ｘ方向）とし、鉛直方向（重力方向）であって反応器２０の上下方を容器上下方向（矢印Ｙ方向）とする。さらに、反応器２０を正面視して、水平方向であって容器幅方向及び容器上下方向に直交する反応器２０の奥行方向を容器奥行方向（矢印Ｚ方向）とする。

【0033】

＜容器＞
容器２２は、全体が円筒状に形成されており、容器上下方向から見て矩形の底壁２２Ａと、底壁２２Ａから容器上下方向の上側に延びる側壁２２Ｂと、容器上下方向に見て円形であり側壁２２Ｂの上端を覆う天井壁２２Ｃと、を有している（図２参照）。

【0034】

また、容器２２は、２つの部材に分割されており、蓄熱ユニット３０、３２を内部に配置した後、２つの部材の接合部（図示省略）で接合（溶接）されることで、蓄熱ユニット３０、３２が容器２２の内部に封入されるようになっている。また、後述する配管５７Ａ、及び配管５７Ｂは、天井壁２２Ｃを容器上下方向に貫通するようになっている。

【0035】

＜蓄熱ユニット＞
蓄熱ユニット３０、３２は、図２に示されるように、容器２２の内部で容器上下方向に重ねられている。なお、蓄熱ユニット３０、３２は、同じ構成となっている。このため、蓄熱ユニット３０の構成について説明し、蓄熱ユニット３２の構成については、蓄熱ユニット３０と同じ符号を付与して説明を省略する。また、本実施形態では、一例として、蓄熱ユニット３０、３２が、容器２２の内部において後述する配管５７Ａ、５７Ｂによって吊り下げられた状態となっており、容器２２の内面とは非接触状態とされている。

【0036】

蓄熱ユニット３０は、水蒸気Ｗｂが流れる流路部３６と、フィルタ３９と、蓄熱部４２と、蓄熱部４２に対する熱供給及び熱回収の少なくとも一方を行う熱交換部５２と、備えている。

【0037】

［流路部］
流路部３６は、図４（Ａ）に示されるように、容器上下方向から見て矩形状の天板３７と、天板３７に固定される流路部材３８と、を有している。流路部材３８は、水蒸気Ｗｂが流れる容器奥行方向に延び、容器幅方向に複数並んでいる。

【0038】

流路部材３８は、図４（Ｂ）に示されるように、天板３７に対して下方に配置され、一例として、容器奥行方向から見て蓄熱部４２（図２参照）側が開放された逆Ｕ字状とされている。具体的には、流路部材３８は、板面が容器幅方向を向いた一対の側壁３８Ａと、一対の側壁３８Ａの上端部を繋ぐ上壁３８Ｂとを有している。この流路部材３８は、一例としてステンレス鋼板をプレス加工することで形成される。

【0039】

そして、上壁３８Ｂが天板３７の下面に溶接されている。これにより、流路部材３８の内側、及び隣り合う流路部材３８の間が、全て水蒸気Ｗｂ（図２参照）が蓄熱部４２に面して流れる拡散流路Ｃ１となっている。そして、複数の側壁３８Ａは、フィルタ３９（図２参照）の上面に載せられるようになっている。

【0040】

［フィルタ］
フィルタ３９（図２参照）は、板面が容器上下方向を向いた一枚の板状に形成された単体の金属箔で構成され、一例として、ステンレス箔が用いられている。このフィルタ３９は、容器上下方向から見て矩形状され、容器上下方向から見て、流路部３６の天板３７と同様の形状とされている。

【0041】

また、フィルタ３９には、容器上下方向を軸方向として貫通した断面円形の複数の貫通孔（図示省略）が形成されている。この複数の貫通孔の直径は、一例として、後述する蓄熱材４４（図５参照）を構成する蓄熱粒子（図示省略）の平均粒子径の５倍以下で設定されている。

【0042】

［蓄熱部］
蓄熱部４２は、容器上下方向から見て矩形状とされ、図５に示されるように、蓄熱材４４と、蓄熱材４４を拘束する枠部材４６とを有している。

【0043】

蓄熱材４４は、一例として、容器幅方向及び容器奥行方向に広がる扁平な直方体（ブロック）状に形成されている。

【0044】

また、蓄熱材４４は、一例として、アルカリ土類金属の酸化物の１つである酸化カルシウム（ＣａＯ）の成形体が用いられている。この成形体は、例えば、酸化カルシウム粉体をバインダ（例えば粘土鉱物等）と混練し、焼成することで形成されている。さらに、蓄熱材４４は、フィルタ３９（図２参照）に密着した状態で配置されている。

【0045】

さらに、蓄熱材４４は、図２に示す反応器２０において、水蒸気Ｗｂと結合する水和に伴って発熱（放熱）し、水蒸気Ｗｂが脱離する脱水に伴って蓄熱（吸熱）するものである。そして、反応器２０の内部では、以下に示す反応で放熱、蓄熱を可逆的に繰り返し得る構成とされている。

【0046】

ＣａＯ ＋ Ｈ_２Ｏ ⇔ Ｃａ（ＯＨ）_２
この式に蓄熱量Ｑ、発熱量Ｑを併せて示すと、
ＣａＯ ＋ Ｈ_２Ｏ → Ｃａ（ＯＨ）_２ ＋ Ｑ
Ｃａ（ＯＨ）_２ ＋ Ｑ → ＣａＯ ＋ Ｈ_２Ｏ
となる。なお、蓄熱材４４の１ｋｇ当たりの蓄熱容量は、一例として、１．８６［ＭＪ／ｋｇ］とされている。

【0047】

この蓄熱材４４は、発熱の際の水和により膨張し、蓄熱の際の脱水により収縮することで、膨張、収縮を繰り返すようになっている。

【0048】

また、枠部材４６は、容器上下方向が開放された枠状に形成され、蓄熱材４４の容器幅方向、及び容器奥行方向の側面を囲んでいる。これにより、蓄熱材４４における容器幅方向、及び容器奥行方向の膨張が拘束されるようになっている。

【0049】

［熱交換部］
熱交換部５２は、容器上下方向から見て矩形状とされ、図６（Ａ）に示されるように、容器幅方向及び容器奥行方向に広がる扁平な直方体状の熱媒容器５４と、熱媒容器５４の内部に収容（固定）された伝熱壁である熱媒流路部材５８と、を有している。さらに、熱媒容器５４は、容器上下方向の上方が開放されており、熱交換部５２は、熱媒容器５４の開放口を覆う蓋部材８０を有している。

【0050】

この熱交換部５２には、内部に熱媒体が流れる配管５７Ａ、５７Ｂを介して、熱媒体が流れるようになっている。熱媒体は、蓄熱材４４（図２参照）から得た熱を加熱対象に輸送するためのものであり、本実施形態では、一例として、自動車（図示省略）のエンジンオイルを用いている。なお、熱媒体の他の例として、水等の流体を用いてもよい。

【0051】

熱媒容器５４は、底板５４Ａと、底板５４Ａの縁部で容器上下方向の上方に立ち上がる側板５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ、５４Ｅとを有している。側板５４Ｂと側板５４Ｄとは、容器奥行方向で対向配置され、側板５４Ｃと側板５４Ｅとは、容器幅方向で対向配置されている。

【0052】

また、側板５４Ｂの容器幅方向の端部側（図中左側）には、容器奥行方向に貫通された貫通孔５９Ａが形成されている。さらに、側板５４Ｄの容器幅方向の端部側（図中右側）には、容器奥行方向に貫通された貫通孔５９Ｂが形成されている。貫通孔５９Ａには、配管５７Ａの一端が接続され、貫通孔５９Ｂには、配管５７Ｂの一端が接続されている。これにより、配管５７Ａから貫通孔５９Ａを通って熱媒容器５４の内部に流入したエンジンオイル（図示省略）が、熱媒流路部材５８の後述する熱媒流路Ｃ２及び貫通孔５９Ｂを通って配管５７Ｂへ流出するようになっている。

【0053】

熱媒流路部材５８は、図６（Ｂ）に示されるように、容器奥行方向から見て凹凸を繰り返す矩形波状とされ、一例として、ステンレス鋼板をプレス加工することで形成されている。

【0054】

具体的には、熱媒流路部材５８は、容器幅方向に間隔をあけて直立配置された複数の側壁５８Ａを有している。さに、熱媒流路部材５８は、容器幅方向で１つおきに２つの側壁５８Ａの上端を繋ぐ上壁５８Ｂと、上壁５８Ｂとずらして容器幅方向で１つおきに２つの側壁５８Ａの下端を繋ぐ下壁５８Ｃとを有している。

【0055】

このように、熱媒流路部材５８は、エンジンオイルが流れる容器奥行方向に沿うと共に、複数の側壁５８Ａが容器幅方向で並んでいる。そして、熱媒流路部材５８では、複数の側壁５８Ａの間が、エンジンオイルが流れる熱媒流路Ｃ２となっている。

【0056】

そして、蓄熱ユニット３０では、熱交換部５２、蓄熱部４２、フィルタ３９、及び流路部３６が、容器上下方向においてこの順番で下方から上方へ積層されている（重ねられている）。即ち、本実施形態では、容器上下方向が、これらの積層方向となっている。

【0057】

＜拘束部＞
拘束部６２は、図７に示されるように、容器上下方向において蓄熱ユニット３０、３２の上側、下側に配置された拘束部材６３、６４と、拘束部材６３、６４を連結するボルト６８及びナット６９とを有する。なお、拘束部材６３と拘束部材６４は、一例として、同じ構成であるため、拘束部材６３について説明し、拘束部材６４の説明を省略する。また、図７では、ボルト６８及びナット６９を１組のみ示しており、残りの３組のボルト６８及びナット６９の図示を省略している。

【0058】

拘束部材６３は、容器幅方向を長手方向とし容器奥行方向に間隔をあけて並んだ複数の角筒材６５と、容器奥行方向に沿って複数の角筒材６５に溶接され複数の角筒材６５を連結する複数の角筒材６６とを有している。さらに、拘束部材６３は、角筒材６６と同軸で夫々の角筒材６５から容器奥行方向の外側へ突出した複数の角筒材６７を有している。

【0059】

複数の角筒材６５、６６、６７は、容器上下方向の高さがそろえられている。即ち、複数の角筒材６５、６６、６７は、容器上下方向の面がほぼ同一面上に配置されている。

【0060】

また、角筒材６７には、容器上下方向に貫通された貫通孔６７Ａが形成されている。貫通孔６７Ａは、ボルト６８を挿通可能な大きさとなっている。ここで、拘束部材６３、６４が蓄熱ユニット３０、３２を挟んだ状態で、拘束部材６３の貫通孔６７Ａと拘束部材６４の貫通孔６７Ａとにボルト６８を挿通させ、ナット６９を締結することで、蓄熱ユニット３０、３２が拘束部６２に拘束される。即ち、拘束部６２は、蓄熱ユニット３０、３２を容器上下方向（積層方向）で拘束するようになっている。なお、ボルト６８は、蓄熱ユニット３０、３２に対して容器奥行方向の手前側と奥側に配置されている。

【0061】

（全体構成の作用）
次に、第１実施形態の作用について説明する。

【0062】

蓄熱システム１０において反応器２０に蓄熱された熱を放熱する際には、図３（Ａ）に示されるように、選択部材２６が蒸発凝縮器１２と水蒸気流路１４の他方の端部１５Ｂを連通させる。さらに、蒸発凝縮器１２のヒータ１８が液相部１６Ｂの水Ｗａを蒸発させる。そして、生成された水蒸気Ｗｂが、水蒸気流路１４を矢印Ｂ方向に移動して反応器２０内に供給される。

【0063】

続いて、図２に示されるように、反応器２０内では、供給された水蒸気Ｗｂが、蓄熱ユニット３０の流路部３６内、及び蓄熱ユニット３２の流路部３６内を流れる。そして、各流路部３６内の水蒸気Ｗｂが、フィルタ３９を通って各蓄熱材４４（図５参照）と接触することにより、蓄熱材４４は、水和反応を生じつつ放熱する。この熱は、熱交換部５２内を流れるエンジンオイルによって、加熱対象に輸送される。

【0064】

一方、図３（Ｂ）に示されるように、蓄熱システム１０において反応器２０の蓄熱材４４（図５参照）に蓄熱する際には、選択部材２６が蒸発凝縮器１２と水蒸気流路１４の一方の端部１５Ａを連通させる。さらに、配管５７Ａ、熱交換部５２、及び配管５７Ｂ内に熱源（図示省略）によって加熱されたエンジンオイルが流通する。このエンジンオイルによって加熱されることで、蓄熱材４４が脱水反応を生じ、この熱が蓄熱材４４に蓄熱される。このとき、蓄熱材４４から脱水された水蒸気Ｗｂは、流路部３６から水蒸気流路１４を矢印Ａ方向に流れて蒸発凝縮器１２内に導入される。そして、蒸発凝縮器１２の気相部１６Ａにおいて、冷媒流路１７を流通する冷媒によって水蒸気Ｗｂが冷却され、凝縮された水Ｗａが貯留容器１６の液相部１６Ｂに貯留される。

【0065】

以上説明した蓄熱材４４の蓄熱、放熱について、蓄熱システム１０のサイクル（一例）を参照しつつ補足する。図８には、ＰＴ線図に示された圧力平衡点における蓄熱システム１０（図２参照）のサイクルが示されている。図８において、上側の等圧線が脱水（吸熱）反応を示し、下側の等圧線が水和（発熱）反応を示している。なお、蓄熱システム１０の構成については、図２を参照する。

【0066】

このサイクルでは、例えば、蓄熱材４４の温度が４１０[℃]で蓄熱された場合、水蒸気Ｗｂは５０[℃]が平衡温度となる。そして、蓄熱システム１０では、水蒸気Ｗｂは蒸発凝縮器１２において冷媒流路１７の冷媒との熱交換によって５０[℃]以下に冷却され、凝縮されて水Ｗａになる。

【0067】

一方、ヒータ１８により加熱を行うことで、該ヒータ１８の温度に応じた蒸気圧の水蒸気が発生する。例えば、図８のサイクルにおいて、５[℃]で水蒸気を発生させる場合、蓄熱材４４は、３１５[℃]で放熱することが解る。このように、内部が真空脱気されている蓄熱システム１０では、５[℃]付近の低温熱源から熱を汲み上げて、３１５[[℃]もの高温を得ることができる。

【0068】

（要部構成）
次に、水蒸気流路１４等について説明する。

【0069】

図２に示されるように、水蒸気流路１４において、分岐部２４から分岐した一方の端部１５Ａが容器２２の底壁２２Ａに接続され、分岐部２４から分岐した他方の端部１５Ｂが容器２２の内部に配置されている。

【0070】

具体的には、分岐部２４で、水蒸気流路１４が第一水蒸気流路１４Ａと第二水蒸気流路１４Ｂとに分岐し、第一水蒸気流路１４Ａの端部１５Ａが容器２２の底壁２２Ａに接続されている。また、第二水蒸気流路１４Ｂが容器２２の底板２２Ａから容器２２の内部に進入し、第二水蒸気流路１４Ｂの端部１５Ｂは容器２２の内部に配置されている。

【0071】

第二水蒸気流路１４Ｂを構成する供給管８２は、容器上下方向（重力方向）の下方から上方に延びて途中で容器２２の底板２２Ａから容器２２の内部に進入している。そして、供給管８２において容器２２の内部に進入した部分は、上方に延びて天井壁２２Ｃの手前で屈曲している。このように供給管８２が屈曲することで、端部１５Ｂは、容器幅方向に向けられている。

【0072】

さらに、図１に示されるように、容器２２の内部で、供給管８２において容器上下方向に延びている部分の内周壁８２Ａには、水Ｗａを保持する保持部材の一例としての多孔質体８６が取り付けられている。多孔質体８６は、金属の焼結体を筒状に形成した部材であって、内周壁８２Ａの壁面に図示せぬ接着剤等を用いて取り付けられている。

【0073】

また、供給管８２において容器上下方向に延びている部分の外周壁８２Ｂには、水Ｗａを保持する保持部材の一例としての多孔質体８８が取り付けられている。多孔質体８８は、金属の焼結体を筒状に形成した部材であって、外周壁８２Ｂの壁面に図示せぬ接着剤等を用いて取り付けられている。

【0074】

多孔質体８６、８８として、本実施形態では、一例として、鉄‐ニッケル（Ｆｅ−Ｎｉ）の焼結体が用いられ、焼結密度は３０％以上９５％以下とされている。

【0075】

なお、容器２２に進入した供給管８２、及び多孔質体８８は、容器２２の側壁２２Ｂ及び天井壁２２Ｃとは離間して配置されている。

【0076】

（要部構成の作用）
次に、要部構成の作用について説明する。

【0077】

蓄熱システム１０において反応器２０に蓄熱された熱を放熱する際には、図３（Ａ）に示されるように、選択部材２６を用いることで、蒸発凝縮器１２と水蒸気流路１４の他方の端部１５Ｂが連通する。これにより、蒸発凝縮器１２によって生成された水蒸気Ｗｂが、第二水蒸気流路１４Ｂを流れる（矢印Ｂ参照）。

【0078】

ここで、水蒸気Ｗｂを容器２２に供給し始める場合に、容器２２が未だ暖められておらず、容器２２の内部は、例えば、２０[℃]となっている。また、水蒸気Ｗｂの平衡温度は、一例として５０[℃] とされている。このため、第二水蒸気流路１４Ｂを流れる水蒸気Ｗｂの一部、及び第二水蒸気流路１４Ｂを流れて容器２２の内部に供給された水蒸気Ｗｂの一部は、凝縮して液化し、水Ｗａとなる。

【0079】

供給管８２の内部で液化した水Ｗａは、内周壁８２Ａに取り付けられた多孔質体８６に毛管力により吸収されて保持される。一方、供給管８２から容器２２の内部へ供給されて供給管８２の周囲で凝縮して液化した水Ｗａは、外周壁８２Ｂに取り付けられた多孔質体８８に毛管力により吸収されて保持される（図１参照）。そして、供給管８２は、水蒸気Ｗｂが液化することで生じた凝縮潜熱によって加熱される。

【0080】

また、液化しなかった水蒸気Ｗｂは、流路部３６を流れてフィルタ３９を通って蓄熱材４４と接触する。そして、蓄熱材４４は、水和反応を生じつつ放熱する（図２参照）。この放熱により、容器２２の内部は、例えば、６０[℃]となる。

【0081】

容器２２の内部が、６０[℃]となることで、容器２２の内部に配置された供給管８２、及び多孔質体８６、８８も６０[℃]となる。これにより、多孔質体８６、８８に保持される水Ｗａは、蒸発し水蒸気Ｗｂとなって、容器２２の内部に供給される。この水蒸気Ｗｂは、流路部３６を流れてフィルタ３９を通って蓄熱材４４と接触する。そして、蓄熱材４４は、水和反応を生じつつ放熱する（図３（Ａ）参照）。

【0082】

なお、多孔質体８６、８８に保持される水Ｗａを蒸発させる熱エネルギーは、蓄熱材４４の水和反応によって生じる熱エネルギーよりも小さい。

【0083】

（要部構成のまとめ）
このように、水蒸気Ｗｂを容器２２に供給し始める場合に、容器２２の内部で液化した水Ｗａを、多孔質体８６、８８が保持する。さらに、多孔質体８６、８８に保持された水Ｗａが、蓄熱材４４の水和反応による放熱によって、蒸発し水蒸気Ｗｂとなる。この水蒸気Ｗｂは、蓄熱材４４と水和反応する。これにより、水蒸気Ｗｂを容器２２に供給し始める場合に、水蒸気Ｗｂが凝縮して液化することで、水蒸気Ｗｂが蓄熱材４４と結合する結合効率が低下してしまうことを抑制することができる。

【0084】

また、水Ｗａを保持する保持部材として多孔質体８６、８８が用いられている。多孔質体８６、８８は、毛細管現象（毛管力）により、水Ｗａを保持することができる。

【0085】

≪第２実施形態≫
次に、本発明の第２実施形態に係る蓄熱システムの一例について図９に従って説明する。なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を主に説明する。

【0086】

図９に示されるように、容器２２の内部で、供給管８２において容器上下方向に延びている部分の内周壁８２Ａには、水Ｗａを保持する保持部材の一例としての支持体９６が取り付けられている。

【0087】

支持体９６は、容器上下方向に間隔を空けて複数取り付けられている。そして、支持体９６は、断面Ｌ字状とされ、内周壁８２Ａとの間で水Ｗａを重力方向の下方から保持するように、内周壁８２Ａの周方向に沿って内周壁８２Ａに取り付けられている。

【0088】

同様に、供給管８２において容器上下方向に延びている部分の外周壁８２Ｂには、水Ｗａを保持する保持部材の一例としての支持体９８が取り付けられている。支持体９８は、容器上下方向に間隔を空けて複数取り付けられている。そして、支持体９８は、断面Ｌ字状とされ、外周壁８２Ｂとの間で水Ｗａを重力方向の下方から保持するように、外周壁８２Ｂの周方向に沿って外周壁８２Ｂに取り付けられている。

【0089】

このように、支持体９６、９８が、水Ｗａを重力方向の下方から支持することで、支持体９６、９８が水Ｗａを保持することができる。

【0090】

他の第２実施形態の作用については、多孔質体８６、８８によって奏する作用以外の第１実施形態の作用と同様である。

【0091】

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、供給管８２の内周壁８２Ａ及び外周壁８２Ｂに、多孔質体８６、８８、又は支持体９６、９８を取り付けたが、内周壁８２Ａだけに多孔質体８６又は支持体９６を取り付けてもよい。容器上下方向に延びる供給管８２の内周壁８２Ａに多孔質体８６又は支持体９６を取り付けることで、水Ｗａを重力方向の下方へ落下させることなく多孔質体８６又は支持体９６が水Ｗａを保持する。これにより、水蒸気Ｗｂが凝縮して液化することで、水蒸気Ｗｂが蓄熱材と結合する結合効率が低下してしまうことを効果的に抑制することができる。

【0092】

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、蓄熱材として、ゼオライト、活性炭、メソポーラスシリカを含む多孔吸着材を用いてもよい。

【0093】

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、多孔質体８６、８８、又は支持体９６、９８が保持した水Ｗａを蒸発される伝熱構造を備えてもよい。この伝熱構造は、容器２２の内部に水蒸気Ｗｂを供給した後（暖気完了後）に、前述の水Ｗａを蒸発させる構造である。伝熱構造としては、例えば、高温の水蒸気Ｗｂ（気相の反応媒体）が通った供給管８２に蓄熱された熱によって水Ｗａを蒸発される構造（熱交換）であったり、高温の水蒸気Ｗｂ（気相の反応媒体）が通った供給管８２に蓄熱された熱によって多孔質体８６、８８を加熱して水Ｗａを蒸発される構造（熱交換）であったりする。

【符号の説明】

【0094】

１０ 蓄熱システム
１２ 蒸発凝縮器（蒸発部の一例）
４２ 蓄熱部
４４ 蓄熱材
８２ 供給管
８２Ａ 内周壁
８２Ｂ 外周壁
８６ 多孔質体（保持部材の一例）
８８ 多孔質体（保持部材の一例）
９６ 支持体（保持部材の一例）
９８ 支持体（保持部材の一例）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】