特許 6757613 蓄熱システム、蓄熱容器、蓄熱容器を用いた蓄熱装置、及び蓄熱装置を用いた暖気装置

(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】6757613

(24)【登録日】2020年9月2日

(45)【発行日】2020年9月23日

(54)【発明の名称】蓄熱システム、蓄熱容器、蓄熱容器を用いた蓄熱装置、及び蓄熱装置を用いた暖気装置

(51)【国際特許分類】

   F28D 20/00 20060101AFI20200910BHJP

   F28D 15/04 20060101ALI20200910BHJP

   F28D 15/06 20060101ALI20200910BHJP

   F28D 15/02 20060101ALI20200910BHJP

【ＦＩ】

   F28D20/00 Z

   F28D15/04 G

   F28D15/04 B

   F28D15/06 D

   F28D15/02 101L

   F28D15/02 Q

【請求項の数】19

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2016-147699(P2016-147699)

(22)【出願日】2016年7月27日

(65)【公開番号】特開2018-17447(P2018-17447A)

(43)【公開日】2018年2月1日

【審査請求日】2019年3月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(74)【代理人】

【識別番号】100114292

【弁理士】

【氏名又は名称】来間 清志

(72)【発明者】

【氏名】近澤 啓子

(72)【発明者】

【氏名】木村 裕一

(72)【発明者】

【氏名】田中 賢吾

(72)【発明者】

【氏名】島田 守

【審査官】 ▲高▼藤 啓

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−０７０５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２１２７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３０６４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−０４７９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１６９２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０７２２９０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０１−１６７５９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｄ ２０／００

Ｆ２８Ｄ １５／０２−１５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

管状体と、該管状体に収容された、被吸着物の吸着によって発熱し被吸着物の脱離によって熱を吸収する吸着材と、該吸着材の前記管状体の一方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第１の蓋体と、該吸着材の前記管状体の他方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第２の蓋体と、前記第１の蓋体と前記第２の蓋体との間に、前記吸着材の内側に隣接して設けられた、毛細管構造を有する第１のウィック構造体と、前記第１のウィック構造体の内側に設けられた、前記管状体を長軸方向に貫通する流路と、を有する蓄熱容器。

【請求項2】

管状体と、該管状体に収容された、被吸着物の吸着によって発熱し被吸着物の脱離によって熱を吸収する吸着材と、該吸着材の前記管状体の一方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第１の蓋体と、該吸着材の前記管状体の他方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第２の蓋体と、前記第１の蓋体と前記第２の蓋体との間に、前記吸着材の内側に隣接して設けられた、毛細管構造を有する第１のウィック構造体と、前記第１のウィック構造体の内側に設けられた、前記管状体の長軸方向に形成された流路と、を有し、
前記流路が、前記第１の蓋体によって閉塞された蓄熱容器。

【請求項3】

前記管状体に、前記流路を形成する内管が収容されている請求項１または２に記載の蓄熱容器。

【請求項4】

管状体と、該管状体に収容された、被吸着物の吸着によって発熱し被吸着物の脱離によって熱を吸収する吸着材と、該吸着材の前記管状体の一方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第１の蓋体と、該吸着材の前記管状体の他方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第２の蓋体と、前記第１の蓋体と前記第２の蓋体との間であって、前記吸着材と前記管状体との間に設けられた、毛細管構造を有する第１のウィック構造体と、前記吸着材に外面が接し、前記管状体を長軸方向に貫通する流路を形成する内管と、を有する蓄熱容器。

【請求項5】

管状体と、該管状体に収容された、被吸着物の吸着によって発熱し被吸着物の脱離によって熱を吸収する吸着材と、該吸着材の前記管状体の一方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第１の蓋体と、該吸着材の前記管状体の他方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第２の蓋体と、前記第１の蓋体と前記第２の蓋体との間であって、前記吸着材と前記管状体との間に設けられた、毛細管構造を有する第１のウィック構造体と、前記吸着材に外面が接し、前記管状体の長軸方向の流路を形成する内管と、を有し、
前記流路が、前記第１の蓋体によって閉塞された蓄熱容器。

【請求項6】

前記内管の内面に、毛細管構造を有する第２のウィック構造体が設けられている請求項３乃至５のいずれか１項に記載の蓄熱容器。

【請求項7】

前記第１のウィック構造体が、金属メッシュ、または粉末状の金属材料を焼成することで構築される金属焼結体である請求項１乃至６のいずれか１項に記載の蓄熱容器。

【請求項8】

前記第１のウィック構造体が、前記内管の外面に形成された毛細管力を有する溝である請求項３に記載の蓄熱容器。

【請求項9】

前記第１のウィック構造体が、前記管状体の内面に形成された毛細管力を有する溝である請求項４または５に記載の蓄熱容器。

【請求項10】

前記第２のウィック構造体が、金属メッシュ、粉末状の金属材料を焼成することで構築される金属焼結体、または内管の内面に形成された毛細管力を有する溝である請求項６に記載の蓄熱容器。

【請求項11】

管状体と、該管状体に収容された、被吸着物の吸着によって発熱し被吸着物の脱離によって熱を吸収する吸着材と、該吸着材の前記管状体の一方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第１の蓋体と、該吸着材の前記管状体の他方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第２の蓋体と、前記第１の蓋体と前記第２の蓋体との間に、前記吸着材の内側に隣接して設けられた、毛細管構造を有する第１のウィック構造体と、前記第１のウィック構造体の内側に設けられた、前記管状体を長軸方向に貫通する流路と、を有する蓄熱容器と、
前記管状体の一方の端部と接続された、液相の前記被吸着物が収容された熱輸送流体容器と、
前記管状体の他方の端部と接続された、気化した前記被吸着物を液化させる凝縮器と、
前記熱輸送流体容器と前記凝縮器を接続し、前記凝縮器によって得られた液相の前記被吸着物を前記熱輸送流体容器へ供給する配管系と、
を備えた、循環系を有し、
前記循環系が、気密状態であり、脱気されている蓄熱装置であって、
前記蓄熱容器と前記熱輸送流体容器との間に、逆流抑制部材が配置された蓄熱装置。

【請求項12】

管状体と、該管状体に収容された、被吸着物の吸着によって発熱し被吸着物の脱離によって熱を吸収する吸着材と、該吸着材の前記管状体の一方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第１の蓋体と、該吸着材の前記管状体の他方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第２の蓋体と、前記第１の蓋体と前記第２の蓋体との間に、前記吸着材の内側に隣接して設けられた、毛細管構造を有する第１のウィック構造体と、前記第１のウィック構造体の内側に設けられた、前記管状体の長軸方向に形成された流路と、を有し、前記流路が、前記第１の蓋体によって閉塞された蓄熱容器と、
前記管状体の一方の端部と接続された、液相の前記被吸着物が収容された熱輸送流体容器と、
前記管状体の他方の端部と接続された、気化した前記被吸着物を液化させる凝縮器と、
前記熱輸送流体容器と前記凝縮器を接続し、前記凝縮器によって得られた液相の前記被吸着物を前記熱輸送流体容器へ供給する配管系と、
を備えた、循環系を有し、
前記循環系が、気密状態であり、脱気されている蓄熱装置であって、
前記蓄熱容器と前記熱輸送流体容器との間に、逆流抑制部材が配置された蓄熱装置。

【請求項13】

前記管状体に、前記流路を形成する内管が収容されている請求項１１または１２に記載の蓄熱装置。

【請求項14】

管状体と、該管状体に収容された、被吸着物の吸着によって発熱し被吸着物の脱離によって熱を吸収する吸着材と、該吸着材の前記管状体の一方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第１の蓋体と、該吸着材の前記管状体の他方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第２の蓋体と、前記第１の蓋体と前記第２の蓋体との間であって、前記吸着材と前記管状体との間に設けられた、毛細管構造を有する第１のウィック構造体と、前記吸着材に外面が接し、前記管状体を長軸方向に貫通する流路を形成する内管と、を有する蓄熱容器と、
前記管状体の一方の端部と接続された、液相の前記被吸着物が収容された熱輸送流体容器と、
前記管状体の他方の端部と接続された、気化した前記被吸着物を液化させる凝縮器と、
前記熱輸送流体容器と前記凝縮器を接続し、前記凝縮器によって得られた液相の前記被吸着物を前記熱輸送流体容器へ供給する配管系と、
を備えた、循環系を有し、
前記循環系が、気密状態であり、脱気されている蓄熱装置であって、
前記蓄熱容器と前記熱輸送流体容器との間に、逆流抑制部材が配置された蓄熱装置。

【請求項15】

管状体と、該管状体に収容された、被吸着物の吸着によって発熱し被吸着物の脱離によって熱を吸収する吸着材と、該吸着材の前記管状体の一方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第１の蓋体と、該吸着材の前記管状体の他方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第２の蓋体と、前記第１の蓋体と前記第２の蓋体との間であって、前記吸着材と前記管状体との間に設けられた、毛細管構造を有する第１のウィック構造体と、前記吸着材に外面が接し、前記管状体の長軸方向の流路を形成する内管と、を有し、前記流路が、前記第１の蓋体によって閉塞された蓄熱容器と、
前記管状体の一方の端部と接続された、液相の前記被吸着物が収容された熱輸送流体容器と、
前記管状体の他方の端部と接続された、気化した前記被吸着物を液化させる凝縮器と、
前記熱輸送流体容器と前記凝縮器を接続し、前記凝縮器によって得られた液相の前記被吸着物を前記熱輸送流体容器へ供給する配管系と、
を備えた、循環系を有し、
前記循環系が、気密状態であり、脱気されている蓄熱装置であって、
前記蓄熱容器と前記熱輸送流体容器との間に、逆流抑制部材が配置された蓄熱装置。

【請求項16】

前記逆流抑制部材と前記第１の蓋体とが、一体である請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の蓄熱装置。

【請求項17】

前記逆流抑制部材と前記熱輸送流体容器との間に、熱輸送流体供給手段が設けられた請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載の蓄熱装置。

【請求項18】

前記凝縮器と前記熱輸送流体容器との間に、熱輸送流体供給手段が設けられた請求項１１乃至１７のいずれか１項に記載の蓄熱装置。

【請求項19】

請求項１１乃至１８のいずれか１項に記載の蓄熱装置を用いた暖気装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、吸着材（例えば、ゼオライト等）が被吸着物（例えば、水等）を吸着する際に熱を放出し、被吸着物（例えば、水等）が脱離する際に吸熱する作用を利用して、発熱と蓄熱を繰り返すことができる吸着材を使用した蓄熱容器、該蓄熱容器を備えた蓄熱装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、工業プラント等における排熱の貯蔵及び利用、特に自動車のエンジンから得られる排熱を貯蔵及び利用する蓄熱システム検討されている。

【0003】

そこで、図８に示すように、粉体の化学蓄熱材６２と、化学蓄熱材６２に隣接して配置した発泡膨張材６３とを含有する化学蓄熱材複合体が内管６１と外管６７との間に収容され、化学蓄熱材６２の蓄熱・放熱に伴う反応物・反応生成物としての水蒸気が流通する反応流路６４が、内管６１内に構成され、化学蓄熱材６２との間で熱交換を行う熱交換媒体であるガス状の流体が流通する熱交換流路６６が、外管６７と外壁６５との間に設けられた蓄熱容器６が、提案されている（特許文献１）。

【0004】

しかし、特許文献１の蓄熱容器６では、水蒸気を供給する反応流路６４と熱交換媒体を供給する熱交換流路６６を別個に設ける必要があるため、配管構成が複雑になるという問題があった。また、配管構成の複雑化により、蓄熱容器６に搭載できる化学蓄熱材６２の量が少なくなってしまうので、蓄熱容器６の単位体積当たりの利用熱量（蓄熱密度）が小さくなるという問題があった。

【0005】

さらに、化学蓄熱材は、蓄熱するために必要となる温度（蓄熱温度）が３５０℃以上と高く、蓄熱容器を配置する場所によっては蓄熱が困難であるという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００９−２２８９５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は上記した従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成にて発熱量と熱輸送量を向上できる蓄熱システム、蓄熱容器、上記蓄熱容器を用いた蓄熱装置、及び上記蓄熱装置を用いた暖気装置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】

【0008】

本発明の態様は、管状体と、該管状体に収容された、被吸着物の吸着によって発熱し被吸着物の脱離によって熱を吸収する吸着材と、前記管状体を長軸方向に貫通する流路とを有する蓄熱容器を用いた蓄熱システムであって、前記流路から前記吸着材へ、液相の前記被吸着物を輸送する拡散層を有し、前記流路に前記被吸着物が輸送され、前記被吸着物が前記拡散層に輸送され、前記拡散層に輸送された前記被吸着物の一部が前記吸着材に吸着され、前記吸着材が熱を放出し、前記被吸着物の残部が、前記熱により気化して熱輸送流体となる蓄熱システムである。

【0009】

上記態様では、被吸着物は、吸着材の吸熱及び発熱に寄与する媒体として機能し、かつ液相から気相へ相変化することで熱輸送流体（すなわち、熱輸送媒体）としても機能する。

【0010】

本発明の態様は、前記熱輸送流体が、熱交換器に輸送され、気相から液相へ相変化する蓄熱システムである。

【0011】

本発明の態様は、前記拡散層が、毛細管構造を有する構造体である蓄熱システムである。

【0012】

本発明の態様は、管状体と、該管状体に収容された、被吸着物の吸着によって発熱し被吸着物の脱離によって熱を吸収する吸着材と、前記管状体を長軸方向に貫通する流路と、前記吸着材と前記流路との間に設けられた拡散層と、を有する蓄熱容器である。

【0013】

本発明の態様は、前記流路が、前記吸着材を貫通している蓄熱容器である。

【0014】

本発明の態様は、さらに、前記吸着材の形状を保持する保持部材を有する蓄熱容器である。

【0015】

本発明の態様は、前記保持部材の一部または全部が、前記拡散層を構成する蓄熱容器である。

【0016】

本発明の態様は、前記拡散層が、毛細管構造を有する構造体である蓄熱容器である。

【0017】

本発明の態様は、管状体と、該管状体に収容された、被吸着物の吸着によって発熱し被吸着物の脱離によって熱を吸収する吸着材と、該吸着材の前記管状体の一方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第１の蓋体と、該吸着吸着材の前記管状体の他方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第２の蓋体と、前記第１の蓋体と前記第２の蓋体との間に、前記吸着材の内側に隣接して設けられた、毛細管構造を有する第１のウィック構造体と、前記第１のウィック構造体の内側に設けられた、前記管状体を長軸方向に貫通する流路と、を有する蓄熱容器である。

【0018】

上記態様では、吸着材の内側に隣接して設けられた第１のウィック構造体に、吸着材の吸熱及び発熱に寄与する媒体としての機能を有する液相の被吸着物が供給されることで、第１のウィック構造体の毛細管力により、液相の前記被吸着物が第１のウィック構造体全体に移動する。第１のウィック構造体全体に移動した液相の前記被吸着物が吸着材に吸着され、吸着材から熱が放出される。また、第１の蓋体を通過した液相の前記被吸着物が吸着材に吸着され、吸着材から熱が放出される。一方で、第１のウィック構造体の内側に設けられた前記流路の、一方の開口端部から前記流路内へ、同じく、液相の前記被吸着物が供給される。流路の内部へ供給された、液相の前記被吸着物は、流路内部を流路の一方の開口端部側から他方の開口端部側へと流れる間に、上記熱を受熱して気化、すなわち、気相の前記被吸着物へ相変化する。

【0019】

流路内部にて生成した、気相の前記被吸着物は、上記熱を輸送する熱輸送流体として、流路の他方の開口端部から熱利用先と熱的に接続された熱交換器（例えば、凝縮器等）へ輸送される。従って、上記流路は、前記熱輸送流体の通路となっている。

【0020】

一方で、蓄熱容器の管状体の壁面を介して、蓄熱容器の外部の熱が、管状体内部に収容された吸着材へ移動可能となっている。この管状体の内部へ移動した熱により、吸着材から、被吸着材が脱離することで、吸着材が管状体内部へ移動した熱を貯蔵（蓄熱）する。

【0021】

上記態様では、管状体の壁面と第１のウィック構造体との間に吸着材が配置されている。また、第１の蓋体と第２の蓋体の材質である多孔質体は、液相の前記被吸着物は通過するが吸着材は通過しない寸法の貫通孔を、複数有する構造である。なお、本明細書中における「内側」とは、管状体の内面（内周面）に対して管状体の長軸方向の中心軸側を意味する。また、後述するように、流路は複数設けられていてもよく、その場合、「内側」とは、管状体から第１のウィック構造体への方向側を意味する。

【0022】

本発明の態様は、管状体と、該管状体に収容された、被吸着物の吸着によって発熱し被吸着物の脱離によって熱を吸収する吸着材と、該吸着材の前記管状体の一方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第１の蓋体と、該吸着材の前記管状体の他方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第２の蓋体と、前記第１の蓋体と前記第２の蓋体との間に、前記吸着材の内側に隣接して設けられた、毛細管構造を有する第１のウィック構造体と、前記第１のウィック構造体の内側に設けられた、前記管状体の長軸方向に形成された流路と、を有し、前記流路が、前記第１の蓋体によって閉塞された蓄熱容器である。

【0023】

本発明の態様は、前記管状体に、前記流路を形成する内管が収容されている蓄熱容器である。この態様では、内管の内部が前記流路となっている。

【0024】

本発明の態様は、管状体と、該管状体に収容された、被吸着物の吸着によって発熱し被吸着物の脱離によって熱を吸収する吸着材と、該吸着材の前記管状体の一方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第１の蓋体と、該吸着材の前記管状体の他方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第２の蓋体と、前記第１の蓋体と前記第２の蓋体との間であって、前記吸着材と前記管状体との間に設けられた、毛細管構造を有する第１のウィック構造体と、前記吸着材に外面が接し、前記管状体を長軸方向に貫通する流路を形成する内管と、を有する蓄熱容器である。

【0025】

上記態様では、第１のウィック構造体と前記流路を形成する内管の外面（外周面）との間に吸着材が配置されている。

【0026】

本発明の態様は、管状体と、該管状体に収容された、被吸着物の吸着によって発熱し被吸着物の脱離によって熱を吸収する吸着材と、該吸着材の前記管状体の一方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第１の蓋体と、該吸着材の前記管状体の他方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第２の蓋体と、前記第１の蓋体と前記第２の蓋体との間であって、前記吸着材と前記管状体との間に設けられた、毛細管構造を有する第１のウィック構造体と、前記吸着材に外面が接し、前記管状体の長軸方向の流路を形成する内管と、を有し、前記流路が、前記第１の蓋体によって閉塞された蓄熱容器である。

【0027】

本発明の態様は、前記内管の内面に、毛細管構造を有する第２のウィック構造体が設けられている蓄熱容器である。

【0028】

この態様では、第１のウィック構造体だけではなく、第２のウィック構造体にも液相の被吸着物が供給される。第２のウィック構造体に供給された液相の被吸着物は、上記熱を受熱して気化し、熱輸送流体となる。

【0029】

本発明の態様は、前記第１のウィック構造体が、金属メッシュ、または粉末状の金属材料を焼成することで構築される金属焼結体である蓄熱容器である。

【0030】

本発明の態様は、前記第１のウィック構造体が、前記内管の外面に形成された毛細管力を有する溝である蓄熱容器である。

【0031】

本発明の態様は、前記第１のウィック構造体が、前記管状体の内面に形成された毛細管力を有する溝である蓄熱容器である。

【0032】

本発明の態様は、前記第２のウィック構造体が、金属メッシュ、粉末状の金属材料を焼成することで構築される金属焼結体、または内管の内面に形成された毛細管力を有する溝である蓄熱容器である。

【0033】

本発明の態様は、管状体と、該管状体に収容された、被吸着物の吸着によって発熱し被吸着物の脱離によって熱を吸収する吸着材と、前記管状体を長軸方向に貫通する流路と、前記吸着材と前記流路との間に設けられた拡散層と、を有する蓄熱容器と、前記管状体の一方の端部と接続された、液相の前記被吸着物が収容された熱輸送流体容器と、前記管状体の他方の端部と接続された熱交換器と、前記蓄熱容器と前記熱輸送流体容器とを接続する第１の配管系と、前記熱輸送流体容器と前記熱交換器とを接続する第３の配管系と、を備えた、循環系を有し、前記循環系が、気密状態であり、脱気されている蓄熱装置であって、前記第１の配管系には、第１のバルブが設けられ、前記第１のバルブが、前記蓄熱容器の放熱温度に応じて閉鎖される蓄熱装置である。

【0034】

本発明の態様は、前記第１のバルブの閉鎖が、前記吸着材の熱放出の開始から所定時間経過したとき、所定量の前記被吸着物が前記熱輸送流体容器へ返送された時、または熱交換器の放熱量が所定値に達したときのいずれかである蓄熱装置である。

【0035】

本発明の態様は、管状体と、該管状体に収容された、被吸着物の吸着によって発熱し被吸着物の脱離によって熱を吸収する吸着材と、前記管状体を長軸方向に貫通する流路と、前記吸着材と前記流路との間に設けられた拡散層と、を有する蓄熱容器と、前記管状体の一方の端部と接続された、液相の前記被吸着物が収容された熱輸送流体容器と、前記管状体の他方の端部と接続された熱交換器と、前記蓄熱容器と前記熱輸送流体容器とを接続する第１の配管系と、前記熱輸送流体容器と前記熱交換器とを接続する第３の配管系と、を備えた、循環系を有し、前記循環系が、気密状態であり、脱気されている蓄熱装置であって、前記第１の配管系には、第１のバルブが設けられ、前記第３の配管系には、第２のバルブが設けられ、前記第２のバルブが、前記熱輸送流体容器における液相の前記被吸着物の収容量に応じて、前記第１のバルブの閉鎖後に閉鎖される蓄熱装置である。

【0036】

本発明の態様は、前記第１の配管系に、さらに、逆流防止部材が設けられている蓄熱装置である。

【0037】

本発明の態様は、管状体と、該管状体に収容された、被吸着物の吸着によって発熱し被吸着物の脱離によって熱を吸収する吸着材と、該吸着材の前記管状体の一方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第１の蓋体と、該吸着材の前記管状体の他方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第２の蓋体と、前記第１の蓋体と前記第２の蓋体との間に、前記吸着材の内側に隣接して設けられた、毛細管構造を有する第１のウィック構造体と、前記第１のウィック構造体の内側に設けられた、前記管状体を長軸方向に貫通する流路と、を有する蓄熱容器と、前記管状体の一方の端部と接続された、液相の前記被吸着物が収容された熱輸送流体容器と、前記管状体の他方の端部と接続された、気化した前記被吸着物を液化させる凝縮器と、前記熱輸送流体容器と前記凝縮器を接続し、前記凝縮器によって得られた液相の前記被吸着物を前記熱輸送流体容器へ供給する配管系と、を備えた、循環系を有し、前記循環系が、気密状態であり、脱気されている蓄熱装置であって、前記蓄熱容器と前記熱輸送流体容器との間に、逆流抑制部材 が配置された蓄熱装置である。

【0038】

上記態様では、逆流抑制部材が、例えば、孔質体の場合には、液相の被吸着物が通過できる寸法の貫通孔を、多数有する多孔質体である。

【0039】

本発明の態様は、管状体と、該管状体に収容された、被吸着物の吸着によって発熱し被吸着物の脱離によって熱を吸収する吸着材と、該吸着材の前記管状体の一方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第１の蓋体と、該吸着材の前記管状体の他方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第２の蓋体と、前記第１の蓋体と前記第２の蓋体との間に、前記吸着材の内側に隣接して設けられた、毛細管構造を有する第１のウィック構造体と、前記第１のウィック構造体の内側に設けられた、前記管状体の長軸方向に形成された流路と、を有し、前記流路が、前記第１の蓋体によって閉塞された蓄熱容器と、前記管状体の一方の端部と接続された、液相の前記被吸着物が収容された熱輸送流体容器と、前記管状体の他方の端部と接続された、気化した前記被吸着物を液化させる凝縮器と、前記熱輸送流体容器と前記凝縮器を接続し、前記凝縮器によって得られた液相の前記被吸着物を前記熱輸送流体容器へ供給する配管系と、を備えた、循環系を有し、前記循環系が、気密状態であり、脱気されている蓄熱装置であって、前記蓄熱容器と前記熱輸送流体容器との間に、逆流抑制部材が配置された蓄熱装置である。

【0040】

本発明の態様は、前記管状体に、前記流路を形成する内管が収容されている蓄熱装置である。

【0041】

本発明の態様は、管状体と、該管状体に収容された、被吸着物の吸着によって発熱し被吸着物の脱離によって熱を吸収する吸着材と、該吸着材の前記管状体の一方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第１の蓋体と、該吸着材の前記管状体の他方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第２の蓋体と、前記第１の蓋体と前記第２の蓋体との間であって、前記吸着材と前記管状体との間に設けられた、毛細管構造を有する第１のウィック構造体と、前記吸着材に外面が接し、前記管状体を長軸方向に貫通する流路を形成する内管と、を有する蓄熱容器と、前記管状体の一方の端部と接続された、液相の前記被吸着物が収容された熱輸送流体容器と、前記管状体の他方の端部と接続された、気化した前記被吸着物を液化させる凝縮器と、前記熱輸送流体容器と前記凝縮器を接続し、前記凝縮器によって得られた液相の前記被吸着物を前記熱輸送流体容器へ供給する配管系と、を備えた、循環系を有し、前記循環系が、気密状態であり、脱気されている蓄熱装置であって、前記蓄熱容器と前記熱輸送流体容器との間に、逆流抑制部材が配置された蓄熱装置である。

【0042】

本発明の態様は、管状体と、該管状体に収容された、被吸着物の吸着によって発熱し被吸着物の脱離によって熱を吸収する吸着材と、該吸着材の前記管状体の一方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第１の蓋体と、該吸着材の前記管状体の他方の端部側に隣接して設けられた多孔質体である第２の蓋体と、前記第１の蓋体と前記第２の蓋体との間であって、前記吸着材と前記管状体との間に設けられた、毛細管構造を有する第１のウィック構造体と、前記吸着材に外面が接し、前記管状体の長軸方向の流路を形成する内管と、を有し、前記流路が、前記第１の蓋体によって閉塞された蓄熱容器と、前記管状体の一方の端部と接続された、液相の前記被吸着物が収容された熱輸送流体容器と、前記管状体の他方の端部と接続された、気化した前記被吸着物を液化させる凝縮器と、前記熱輸送流体容器と前記凝縮器を接続し、前記凝縮器によって得られた液相の前記被吸着物を前記熱輸送流体容器へ供給する配管系と、を備えた、循環系を有し、前記循環系が、気密状態であり、脱気されている蓄熱装置であって、前記蓄熱容器と前記熱輸送流体容器との間に、逆流抑制部材が配置された蓄熱装置である。

【0043】

本発明の態様は、前記逆流抑制部材と前記第１の蓋体とが、一体である蓄熱装置である。

【0044】

本発明の態様は、前記逆流抑制部材と前記熱輸送流体容器との間に、熱輸送流体供給手段が設けられた蓄熱装置である。

【0045】

本発明の態様は、前記凝縮器と前記熱輸送流体容器との間に、熱輸送流体供給手段が設けられた蓄熱装置である。

【0046】

本発明の態様は、上記蓄熱装置を用いた暖気装置である。

【0047】

本発明の態様は、被吸着物の吸着によって発熱し被吸着物の脱離によって熱を吸収する吸着材を所定の形状に成形する工程と、前記吸着材へ芯棒を挿入する工程と、前記芯棒の外面と前記吸着材の孔部の内面との間に粉末状の金属材料を挿入する工程と、前記粉末状の金属材料を加熱または焼結する工程と、を有する吸着材の加工方法である。

【発明の効果】

【0048】

本発明の態様によれば、被吸着物は、吸着材の吸熱及び発熱に寄与する媒体として機能し、かつ液相から気相へ相変化することで吸着材から放出された熱を熱利用先へ輸送する熱輸送流体（熱輸送媒体）としても機能するので、被吸着物の経路と熱輸送流体の経路を、それぞれ、別経路とする必要がなく、一系統とすることができ、配管経路の構造を簡易化できる。また、蒸気ではなく液状体の被吸着物が吸着材に供給されるので、優れた蓄熱密度を得ることができる。

【0049】

本発明の態様によれば、吸着材と流路との間に拡散層が設けられているので、拡散層を介して、液相の被吸着物が、吸着材全体に渡って、円滑かつ確実に拡散される。従って、吸着材の発熱速度及び発熱効率がより向上する。

【0050】

本発明の態様によれば、吸着材の一方の端部は第１の蓋体により覆われ、吸着材の他方の端部は第２の蓋体により覆われ、第１の蓋体と第２の蓋体との間の吸着材の内側の側面部は第１のウィック構造体により覆われているので、被吸着物として水等の液体を使用しても、成型された吸着材の形状破壊を防止できる。また、第１の蓋体、第２の蓋体及び第１のウィック構造体によって、吸着材の形状が維持される。

【0051】

本発明の態様によれば、管状体に、内管が配置されているので、内管により第１ウィック構造体を外部環境から保護できる。さらに、内管により前記流路の形状を確実に維持できる。

【0052】

本発明の態様によれば、内管の内面（内周面）に第２のウィック構造体が配置されているので、第２のウィック構造体の毛細管力により、液相の被吸着物が、内管の内面を広範に拡散していく。よって、内管内部、すなわち、流路へ供給される前記被吸着物をより効率的に気化させることができる。また、前記被吸着物が第２のウィック構造体に吸収されることにより、前記被吸着物の前記熱に対する接触面積が増大するので、液相の前記被吸着物をより効率的に気化させることができる。

【0053】

本発明の態様によれば、蓄熱容器と熱輸送流体容器とを接続する第１の配管系に第１のバルブが設けられ、第１のバルブが蓄熱容器の放熱温度に応じて閉鎖されるので、吸着材の吸熱及び発熱を精度よく制御できる。

【0054】

本発明の態様によれば、蓄熱容器と熱輸送流体容器との間の配管内に、逆流抑制部材が配置されているので、蓄熱容器内で気化した前記被吸着物の熱輸送流体容器側への逆流を防止でき、蓄熱装置の熱輸送効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0055】

【図1】（a）図は、本発明の第１実施形態例に係る蓄熱容器の側面断面図、（b）図は図１（a）における蓄熱容器のA−A’断面図である。

【図2】（a）図は、本発明の第２実施形態例に係る蓄熱容器の側面断面図、（b）図は図２（a）における蓄熱容器のB−B’断面図である。

【図3】本発明の第３実施形態例に係る蓄熱容器の側面断面図である。

【図4】本発明の第４実施形態例に係る蓄熱容器の側面断面図である。

【図5】本発明の第５実施形態例に係る蓄熱容器の側面断面図である。

【図6】本発明の第１実施形態例に係る蓄熱装置の説明図である。

【図7】本発明の第２実施形態例に係る蓄熱装置の説明図である。

【図8】従来の蓄熱装置の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0056】

以下に、本発明の第１実施形態例に係る蓄熱容器について図面を用いながら説明する。図１（a）に示すように、第１実施形態例に係る蓄熱容器１は、両端部が開口した管状体である筒状体１１と、筒状体１１の内部に配置された吸着材１２を備えている。また蓄熱容器１は、吸着材１２の筒状体１１の一方の端部１３側に隣接して配置された多孔質体からなる第１の蓋体１５と、吸着材１２の筒状体１１の他方の端部１４側に隣接して配置された多孔質体からなる第２の蓋体１６と、第１の蓋体１５と第２の蓋体１６との間に、吸着材１２の内側側面に隣接して配置された、液体を輸送する拡散層である、毛細管構造を有する第１のウィック構造体１７を備えている。

【0057】

図１（b）に示すように、筒状体１１の径方向の断面は円形状である。また、吸着材１２は、粉体が筒状に圧縮成型された態様であり、径方向の断面は円形状である。筒状体１１の中心軸と筒状である吸着材１２の中心軸は、同軸状に配置されている。

【0058】

第１の蓋体１５と第２の蓋体１６は、いずれも、中央部に孔部が形成された円形状であり、第１の蓋体１５の孔部１５’の壁面と第２の蓋体１６の孔部１６’の壁面は、後述する流路１８の壁面の一部であり、流路１８の端部を形成してもいる。従って、孔部１５’、１６’は、流路１８の径方向の断面の形状及び寸法に対応した形状及び寸法となっている。

【0059】

図１（a）、（b）に示すように、蓄熱容器１では、第１の蓋体１５、第２の蓋体１６、第１のウィック構造体１７及び筒状体１１内面は、それぞれ、対向する吸着材１２の部位と、直接、接している。第１の蓋体１５が吸着材１２の一方の端部の端面を覆い、第２の蓋体１６が吸着材の他方の端部の端面を覆い、第１のウィック構造体１７が吸着材１２の内側側面を覆い、筒状体１１内面が吸着材１２の外側側面を覆っている。第１の蓋体１５、第２の蓋体１６は、それぞれ、筒状体１１の一方の端部１３、他方の端部１４よりも内部に収容されている。また、第１のウィック構造体１７は、第１の蓋体１５表面の孔部１５’の周縁部と第２の蓋体１６表面の孔部１６’の周縁部に、それぞれ、接続されている。具体的には、第１のウィック構造体１７の一方の端部が、流路１８の開口した一方の端部を形成している孔部１５’を有する第１の蓋体１５と接し、第１のウィック構造体１７の他方の端部が、流路１８の開口した他方の端部を形成している孔部１６’を有する第２の蓋体１６と接している。従って、蓄熱容器１では、吸着材１２は、第１の蓋体１５、第２の蓋体１６、第１のウィック構造体１７及び筒状体１１内面に接した状態で被覆されている。

【0060】

蓄熱容器１では、第１のウィック構造体１７の形状は、筒状であり、径方向の断面は円形状である。つまり、第１のウィック構造体１７の内側には、筒状体１１を長軸方向に貫通する空間部、すなわち、流路１８が設けられている。従って、第１のウィック構造体１７の内周面が、流路１８の壁面となっている。

【0061】

吸着材１２は、第１の蓋体１５、第２の蓋体１６、第１のウィック構造体１７及び筒状体１１内面に接した状態で被覆されているので、被吸着物として水等の液体を使用しても、圧縮成型された吸着材１２の形状を維持することができる。従って、第１のウィック構造体１７は、吸着材１２の形状の保持部材としても機能する。また、被吸着物としての機能を有する液相の熱輸送流体Ｌは、その一部が、第１の蓋体１５を介して、吸着材１２の一方の端部へ供給される。さらに、第１のウィック構造体１７の有する毛細管力によって、被吸着物としての機能を有する液相の熱輸送流体Ｌが、吸着材１２の一方の端部から吸着材１２の内側側面全体へ、円滑に供給される。つまり、第１のウィック構造体１７の毛細管力によって、被吸着物としての機能を有する液相の熱輸送流体Ｌを、第１のウィック構造体１７の長手方向に沿って、すなわち、筒状体１１の長軸方向に沿って、吸着材１２の一方の端部から他方の端部まで、円滑かつ確実に流すことができる。

【0062】

第１のウィック構造体１７は、吸着材１２の内周面と接触しているので、第１のウィック構造体１７に吸収された被吸着物としての機能を有する液相の熱輸送流体Ｌが吸着材１２に、速やかに吸着して、吸着材１２が熱Ｈを放出する。また、第１の蓋体１５を通過した被吸着物としての機能を有する液相の熱輸送流体Ｌが吸着材１２に吸着して、吸着材１２が熱Ｈを放出する。

【0063】

吸着材１２から放出された熱Ｈを、吸着材１２の内周面と接触していることにより吸着材１２と熱的に接続された第１のウィック構造体１７が、受熱する。第１のウィック構造体１７が受熱した熱Ｈは、流路１８の一方の端部から供給された、流路１８内の、同じく、被吸着物としての機能を有する液相の熱輸送流体Ｌへ移動する。これにより、液相の熱輸送流体Ｌは、流路１８内を一方の端部から他方の端部へ移動する間に液相から気相へ相変化する。流路１８内で気化した被吸着物としての機能を有する熱輸送流体（すなわち、気相の熱輸送流体Ｇ）は、流路１８の他方の端部から蓄熱容器１外へ放出され、さらには熱利用先側へ熱Ｈを輸送する。このように、流路１８は、気相の熱輸送流体Ｇの通路として機能する。蓄熱容器１では、流路１８の径方向の断面は円形状であり、流路１８の中心軸は、筒状体１１の中心軸と同軸状に配置されている。

【0064】

このように、液相の熱輸送流体Ｌは、吸着材１２の吸熱及び発熱に寄与する媒体（被吸着物）として機能し、かつ吸着材に蓄熱された熱を熱利用先へ輸送する熱輸送流体としても機能するので、被吸着物の経路と熱輸送流体（熱輸送媒体）の経路を、それぞれ、別経路とする必要がなく、配管経路の構造を簡易化できる。また、蒸気ではなく液体が吸着材に吸着するので、優れた蓄熱密度を得ることができる。

【0065】

第１の蓋体１５及び第２の蓋体１６は、液相の熱輸送流体Ｌの通過は可能であるが、吸着材１２の粉体は通過しない寸法の貫通孔を有する多孔質体である。多孔質体の貫通孔の寸法（平均口径）は、上記機能を有する寸法であれば特に限定されず、例えば、５０マイクロメートル以下である。また、第１の蓋体１５及び第２の蓋体１６の材質は、特に限定されず、例えば、銅粉等の金属粉の焼結体、金属メッシュ、発泡金属、貫通孔を設けた金属箔、貫通孔を設けた金属板等を挙げることができる。

【0066】

第１のウィック構造体１７は、毛細管構造を有する構成であれば特に限定されず、例えば、粉末状の金属材料を焼成することで構築される金属焼結体、金属メッシュ等の部材を挙げることができる。また、第１のウィック構造体１７は、蓄熱容器１のように、第１の蓋体１５及び第２の蓋体１６と別体でもよく、第１のウィック構造体１７として、銅粉等の金属粉の焼結体や金属メッシュを使用する場合には、第１の蓋体１５及び第２の蓋体１６と一体としてもよい。

【0067】

筒状体１１の材質は、特に限定されず、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス等を挙げることができる。吸着材１２としては、例えば、ゼオライト、セピオライト、活性炭、シリカゲル、メソポーラスシリカ等を挙げることができる。吸着剤１２は、後述するバインダ及び吸着材の総量に対し、６０質量％以上含まれていればよい。吸着材１２の形状や大きさは、特に限定されず、例えば、粉体状で用いてもよく、ビーズ形状でもよい。吸着材１２をビーズ形状とする場合、その大きさは一様であってもよく、複数の大きさのビーズを組み合わせて用いてもよい。被吸着物としての機能を有する液相の熱輸送流体Ｌとしては、例えば、水、エタノール等のアルコール、水とアルコールとの混合物等を挙げることができる。

【0068】

次に、本発明の第２実施形態例に係る蓄熱容器について図面を用いながら説明する。なお、蓄熱容器１と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。図２（a）、（b）に示すように、第２実施形態例に係る蓄熱容器２では、長軸方向の形状が筒状であり、径方向の断面は円形状である第１のウィック構造体１７の内周面に、両端部が開口した管材である内管１９が嵌挿されている。従って、第２実施形態例に係る蓄熱容器２では、内管１９の内面が、流路２８の壁面となっている。また、第１のウィック構造体１７の内周面と内管１９の外面が接触することで、内管１９が第１のウィック構造体１７と熱的に接続されている。

【0069】

内管１９の径方向の断面は円形状であり、内管１９の中心軸（すなわち、流路２８の中心軸）は、筒状体１１の中心軸と同軸状に配置されている。また、内管１９の端部は、筒状体１１の一方の端部１３及び他方の端部１４よりも内部に位置している。

【0070】

第２実施形態例に係る蓄熱容器２では、第１のウィック構造体１７が受熱した熱Ｈは、内管１９を介して、流路２８の一方の端部から供給された、流路２８内の液相の熱輸送流体Ｌへ移動する。また、第１のウィック構造体１７の内周面に内管１９が嵌挿されることにより、第１ウィック構造体１７の内側側面が外部環境から保護される。さらに、内管１９により、第１ウィック構造体１７の形状変化を防止できるので、流路２８の形状を確実に維持できる。

【0071】

内管１９の材質は、特に限定されず、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス等を挙げることができる。

【0072】

次に、本発明の第３実施形態例に係る蓄熱容器について図面を用いながら説明する。なお、蓄熱容器１、２と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。図３に示すように、第３実施形態例に係る蓄熱容器３では、内管１９の内面に、毛細管構造を有する第２のウィック構造体２０が設けられている。

【0073】

第３実施形態例に係る蓄熱容器３では、第２のウィック構造体２０の内側には、筒状体１１を長軸方向に貫通する流路３８が設けられている。第２のウィック構造体２０の内周面が、流路３８の壁面となっている。また、第２のウィック構造体２０の両端部が、流路３８の開口した両端部となっている。第２のウィック構造体２０の形状は、筒状であり、径方向の断面は円形状である。第２のウィック構造体２０の中心軸（すなわち、流路３８の中心軸）は、筒状体１１の中心軸と同軸状に配置されている。

【0074】

第３実施形態例に係る蓄熱容器３では、内管１９の内面と第２のウィック構造体２０の外周面とが接触することで、第２のウィック構造体２０が内管１９と熱的に接続されている。蓄熱容器３では、第１のウィック構造体１７が受熱した熱Ｈは、内管１９と第２のウィック構造体２０とを介して、流路３８の一方の端部から供給された、流路３８内の液相の熱輸送流体Ｌへ移動する。

【0075】

蓄熱容器３では、第２のウィック構造体２０の毛細管力により、液相の熱輸送流体Ｌが、内管１９の内面上を広範に拡散していく。よって、流路３８に供給される液相の熱輸送流体Ｌをより効率的に気化できる。また、液相の熱輸送流体Ｌが第２のウィック構造体２０に吸収されることにより、液相の熱輸送流体Ｌの熱Ｈに対する接触面積が増大するので、流路３８内の液相の熱輸送流体Ｌをより効率的に気化できる。

【0076】

第２のウィック構造体２０は、毛細管構造を有する構成であれば特に限定されず、例えば、粉末状の金属材料を焼成することで構築される金属焼結体、金属メッシュ等の部材を挙げることができる。

【0077】

次に、本発明の第４実施形態例に係る蓄熱容器について図面を用いながら説明する。なお、蓄熱容器１、２、３と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。図４に示すように、第４実施形態例に係る蓄熱容器４では、吸着材４２と筒状体１１との間に第１のウィック構造体４７が配置されている。第１のウィック構造体４７の外周面は筒状体１１の内面と接した状態で配置されている。また、長軸方向の形状が筒状であり、径方向の断面は円形状である吸着材４２の内周面に、両端部が開口した管材である内管４９が嵌挿されている。従って、第４実施形態例に係る蓄熱容器４では、内管４９の内面が、流路４８の壁面となっている。また、吸着材４２の内周面と内管４９の外面が接触することで、吸着材４２と内管４９とが熱的に接続されている。

【0078】

第４実施形態例に係る蓄熱容器４の第１のウィック構造体４７の配置でも、第１実施形態例に係る蓄熱容器１の第１のウィック構造体１７の配置と同様に、吸着材４２に液相の熱輸送流体Ｌを供給できる。

【0079】

次に、本発明の第５実施形態例に係る蓄熱容器について図面を用いながら説明する。なお、蓄熱容器１、２、３、４と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。図５に示すように、第５実施形態例に係る蓄熱容器５は、第１実施形態例に係る蓄熱容器１の、流路１８の壁面の一部であり且つ流路１８の端部も形成している孔部１５’を有する第１の蓋体１５に代えて、孔部１５’を有さない第１の蓋体５５が使用されている。

【0080】

従って、蓄熱容器５では、流路１８の一方の端部は、開口した態様ではなく、第１の蓋体５５によって覆われている。すなわち、流路１８の一方の端部は、多孔質体である第１の蓋体５５の表面部によって閉塞された状態となっている。上記態様であっても、液相の熱輸送流体Ｌは、多孔質体である第１の蓋体５５を通過できるので、流路１８に液相の熱輸送流体Ｌを供給できる。また、筒状体１１の一方の端部１３側から、液相の熱輸送流体Ｌが、蓄熱容器５に供給される際に、第１の蓋体５５を形成する多孔質体は、液相の熱輸送流体Ｌに含浸された状態となりつつ、液相の熱輸送流体Ｌは、第１の蓋体５５を通過して蓄熱容器５の流路１８へ供給される。結果、多孔質体である第１の蓋体５５は、流路１８内の気相の熱輸送流体Ｇの逆流を防止する部材としても機能し得る。

【0081】

次に、本発明の上記各実施形態例に係る蓄熱容器の使用方法例について説明する。ここでは、第１実施形態例に係る蓄熱容器１を例にとって説明する。蓄熱容器１を、例えば、熱回収対象である流体中に設置すると、筒状体１１の外面が、前記流体から熱を受け、受けた熱を蓄熱容器１内へ回収する。筒状体１１の外面を介して前記流体から回収された熱は、筒状体１１の内面と接触することで熱的に接続されている吸着材１２へ伝えられ、吸着材１２が、伝えられた前記熱を貯蔵する。吸着材１２が熱を貯蔵する際に、被吸着物としての機能を有する熱輸送流体が吸着材１２から脱離し、ガスとして吸着材１２から放出される。

【0082】

一方、蓄熱容器１へ供給された被吸着物としての機能を有する液相の熱輸送流体Ｌのうち、第１の蓋体１５を通過した液相の熱輸送流体Ｌ、及び第１のウィック構造体１７に供給された液相の熱輸送流体Ｌが、被吸着物として、熱を貯蔵した吸着材１２に吸着することで、吸着材１２に貯蔵されていた熱が、吸着材１２から放出される。

【0083】

吸着材１２から放出された熱Ｈは、第１のウィック構造体１７を介して、蓄熱容器１へ供給された被吸着物としての機能を有する液相の熱輸送流体Ｌのうち、流路１８の一方の端部から供給された流路１８内の液相の熱輸送流体Ｌへ伝えられ、液相の熱輸送流体Ｌが熱Ｈを受熱して流路１８内にて液相から気相へ相変化する。流路１８内にて気化した気相の熱輸送流体Ｇが、該熱Ｈを輸送する熱媒体、すなわち、熱輸送流体として蓄熱容器１から熱利用先側へ輸送される。

【0084】

なお、蓄熱容器１の、熱回収対象である流体からの熱回収効率を向上させるために、筒状体１１の外面に、熱交換手段、例えばフィン等を取り付けてもよい。

【0085】

次に、本発明の蓄熱容器の製造方法例を説明する。ここでは、第２実施形態例に係る蓄熱容器２を例にして説明する。蓄熱容器２の製造方法は特に限定されないが、例えば、まず、筒状体１１の長軸方向に、筒状体１１の内面に沿って、筒状に吸着材１２を嵌挿する。この時、吸着材１２は単体でも、異なる機能を発揮する２種以上の吸着材１２の組み合わせであってもよい。また、吸着材１２の入ったスラリーとして、吸着材１２の粒子に加えて、バインダや添加剤等を含んだものを用いてもよい。バインダとしては、例えば粘土系の鉱物（セピオライト、タルクなど）、ビニルアルコール系、（メタ）アクリル系などの有機バインダ、また、アルミナゾルなどの無機バインダが使用され得る。バインダを使用すると、吸着材１２の粒子と一緒に残存して固まり得、これら粒子間を相互に接続すると共に蓄熱容器２の筒状体１１に密着し得るので、吸着材１２と筒状体１１との間において、より高い熱伝達性を得ることができる。添加剤としては、分散剤、粘度調製剤等が挙げられ、既知のものが使用され得る。次に、筒状体１１の長軸方向に沿って、内管１９を挿入し、内管１９の外面と吸着材１２の内周面との間に形成された空隙部に第１のウィック構造体１７となる材料（例えば、粉末状の金属材料 ）を充填する。次に、吸着材１２の一方の端部側に第１の蓋体１５となる材料（例えば、粉末状の金属材料）、吸着材１２の他方の端部側に第２の蓋体１６となる材料（例えば、粉末状の金属材料）を、それぞれ、充填する。上記各材料を充填後、加熱処理して、内側側面部を第１のウィック構造体１７に、一方の端部を第１の蓋体に、他方の端部を第２の蓋体に、それぞれ、覆われた吸着材１２を有する蓄熱容器２を製造することができる。

【0086】

なお、必要に応じて、上記のように製造した蓄熱容器２を、さらに、扁平加工して、扁平型の蓄熱容器としてもよい。

【0087】

また、第１のウィック構造体１７を金属メッシュ等で形成する場合には、例えば、筒状体１１に芯棒を挿入し、芯棒の外周面に金属メッシュ等を配置、固定して第１のウィック構造体１７を形成する。その後、筒状体１１の内面と第１のウィック構造体１７の外面との間に形成された空隙部に吸着材１２を充填配置することで、蓄熱容器２を製造してもよい。

【0088】

また、内管１９の内面に第２のウィック構造体２０を有する第３実施形態例に係る蓄熱容器３を製造する場合には、さらに、内管１９の長軸方向に沿って、内管１９に芯棒を挿入し、芯棒の外周面と内管の内面との間に形成された空隙部に第２のウィック構造体２０となる材料（例えば、粉末状の金属材料）を充填してから、上記加熱処理をする。加熱処理後、芯棒を内管１９から引き抜くことで、内管１９の内面に第２のウィック構造体２０を形成することができる。

【0089】

また、吸着材１２に拡散層（第１のウィック構造体１７）を設ける方法として、例えば以下に示す方法をとることができる。まず、吸着材１２を、相互に連通する複数の開口部を有する孔部を備えた形状に成形し、前記開口部から成形された吸着材１２へ、前記孔部の経路に対応した形状を有する芯棒を挿入する。次に、前記芯棒の外面と前記孔部の内面との間に拡散層（第１のウィック構造体１７）となる材料（例えば、粉末状の金属材料）を挿入し、前記材料を加熱または焼結する。その後、前記芯棒を引き抜くことで、吸着材１２表面に拡散層を設けることができる。

【0090】

次に、本発明の蓄熱容器を用いた蓄熱装置について、図面を用いながら説明する。ここでは、第２実施形態例に係る蓄熱容器２を用いた蓄熱装置を例にとって説明する。

【0091】

図６に示すように、本発明の第１実施形態例に係る蓄熱装置１００は、蓄熱容器２の筒状体１１の開口した一方の端部１３が、熱輸送流体供給手段である第１のバルブ１０３を備えた第１の配管系１０２を介して、液相の熱輸送流体Ｌが収容された熱輸送流体容器１０１と接続されている。上記の通り、液相の熱輸送流体Ｌは、吸着材１２の吸熱及び発熱に寄与する媒体として機能し、かつ液相から気相へ相変化することにより熱輸送媒体としても機能する。熱輸送流体容器１０１は、蓄熱容器２よりも高い位置に設置されているので、第１のバルブ１０３を開くことにより、液相の熱輸送流体Ｌが、熱輸送流体容器１０１から、筒状体１１の開口した一方の端部１３を介して、蓄熱容器２内、すなわち、第１のウィック構造体１７と内管１９内部（すなわち、流路２８）へ流入する。なお、蓄熱装置１００における蓄熱容器２の設置数は、１つに限定されず、複数の蓄熱容器２がヘッダー部（図示せず）に組み込まれて並列に連結された蓄熱装置１００の構成としてもよい。

【0092】

第１のウィック構造体１７内へ流入した液相の熱輸送流体Ｌは、吸着材１２に吸着することで、吸着材１２から熱Ｈが放出される。一方で、蓄熱容器２の流路２８へ流入した、液相の熱輸送流体Ｌは、流路２８を一方の端部から他方の端部へ移動する間に、吸着材１２から放出された熱Ｈを受熱して気化し、気相の熱輸送流体Ｇとなる。流路２８内にて気化した気相の熱輸送流体Ｇは、流路２８の他方の端部を介して、筒状体１１の開口した他方の端部１４から、つまり、蓄熱容器２から第２の配管系１０４へ、熱輸送流体として放出される。

【0093】

図６に示すとおり、第１の配管系１０２には、第１のバルブ１０３と蓄熱容器２との間に、逆流抑制部材として多孔質体である隔壁１０５が配置されている。隔壁１０５によって、第１の配管系１０２は、蓄熱容器２側と熱輸送流体容器１０１側とに分離されている。隔壁１０５の材料である多孔質体は、液相の熱輸送流体Ｌが通過できる寸法の貫通孔を有している。よって、第１のバルブ１０３を開けると、隔壁１０５を形成する多孔質体は、液相の熱輸送流体Ｌに含浸された状態となりつつ、液相の熱輸送流体Ｌは、熱輸送流体容器１０１から隔壁１０５を通過して蓄熱容器２へ供給される。結果、多孔質体である隔壁１０５は、流路２８内の気相の熱輸送流体Ｇの逆流を防止する部材として機能する。また、第１のバルブ１０３と蓄熱容器２との間に、逆流抑制部材が設けられることにより、第１のバルブ１０３の凍結を防止できる。

【0094】

隔壁１０５を形成する多孔質体の貫通孔の寸法（平均口径）は、上記機能を有する寸法であれば特に限定されず、例えば、５０マイクロメートル以下である。また、多孔質体の材質は特に限定されず、例えば、第１の蓋体１５、第２の蓋体１６と同じ材質を挙げることができ、具体的には、例えば、銅粉等の金属粉の焼結体、金属メッシュ、発泡金属、貫通孔を設けた金属箔、貫通孔を設けた金属板等を挙げることができる。

【0095】

また、上記逆流抑制部材は、流路２８内における気相の熱輸送流体Ｇの逆流を防止できる部材であれば、多孔質体である隔壁１０５に限定されず、例えば、１つの孔部を有する部材や整流板等でもよく、また、弁でもよい。

【0096】

図６に示すとおり、蓄熱容器２の筒状体１１の開口した他方の端部１４は、第２の配管系１０４を介して、熱交換器である凝縮器１０６と接続されている。筒状体１１の他方の端部１４から第２の配管系１０４へ放出された気相の熱輸送流体Ｇは、第２の配管系１０４中を凝縮器１０６の方向へ移動していき、凝縮器１０６へ導入される。凝縮器１０６は、第２の配管系１０４から導入された気相の熱輸送流体Ｇを冷却することによって液化させる。

【0097】

凝縮器１０６に導入された気相の熱輸送流体Ｇは、凝縮器１０６により凝縮されて液相の熱輸送流体Ｌに相変化するとともに、潜熱を放出する。凝縮器１０６にて放出された潜熱は、凝縮器１０６と熱的に接続された熱利用先（図示せず）へ輸送される。このように、蓄熱装置１００では、吸着材１２に吸着する媒体（すなわち、被吸着物）を、吸着材１２から放出された熱を熱利用先へ輸送する熱輸送流体としても使用している。

【0098】

さらに、蓄熱装置１００は、凝縮器１０６と熱輸送流体容器１０１とを接続する第３の配管系１０７を備えている。第３の配管系１０７を介して、凝縮器１０６にて相変化した液相の熱輸送流体Ｌが、凝縮器１０６から熱輸送流体容器１０１へ返送される。また、第３の配管系１０７には、熱輸送流体供給手段である第２のバルブ１０８が設けられている。

【0099】

蓄熱装置１００は、第１の配管系１０２、第２の配管系１０４及び第３の配管系１０７によって、それぞれ、熱輸送流体容器１０１から蓄熱容器２へ、蓄熱容器２から凝縮器１０６へ、凝縮器１０６から熱輸送流体容器１０１へと、被吸着物としての機能を有する熱輸送流体が循環する循環系が形成されている。前記循環系は、気密状態であり、かつ脱気されている。つまり、前記循環系は、ループ状のヒートパイプ構造となっている。また、熱輸送流体容器１０１は、蓄熱容器２よりも高い位置に設置されている。さらに、第１のバルブ１０３と蓄熱容器２の間の第１の配管系１０２には、気相の熱輸送流体Ｇの逆流を防止する隔壁１０５が配置されている。

【0100】

従って、循環系に収容された被吸着物としての機能を有する熱輸送流体を循環させるための機器（例えば、ポンプ等）を使用しなくても、第１のウィック構造体１７の毛細管力や、相対的に高温である蓄熱容器２内部と相対的に低温である凝縮器１０６内部との温度差や、蓄熱容器２内部と凝縮器１０６内部との間における被吸着物としての機能を有する熱輸送流体の蒸気圧差によって、被吸着物としての機能を有する熱輸送流体は、蓄熱装置１００の循環系を円滑に循環することができる。

【0101】

次に、図６の蓄熱装置１００の構成要素を用いて、蓄熱容器２に熱を蓄熱させる場合の操作例について説明する。蓄熱容器２の蓄熱時には、蓄熱装置１００の第１のバルブ１０３を閉じ、第２のバルブ１０８を開けて、蓄熱容器２に蓄熱容器２の外部環境から熱を受熱させる。蓄熱容器２が外部環境から熱を受熱すると、吸着材１２が被吸着物としての機能を有する熱輸送流体のガスを放出する。吸着材１２から放出された気相の被吸着物は、第１のウィック構造体１７または多孔質体である第２の蓋体１６を通過して蓄熱容器２の内部空間へ放出される。蓄熱容器２の内部空間へ放出された気相の被吸着物は、第２の配管系１０４、凝縮器１０６（凝縮器１０６にて、被吸着物は、気相から液相へ相変化）、第３の配管系１０７を介して、液相の被吸着物（すなわち、液相の熱輸送流体Ｌ）として熱輸送流体容器１０１へ輸送される。

【0102】

なお、第１のバルブ１０３を、蓄熱容器２が所定の放熱温度に達した時点で閉じてもよく、該放熱温度は、温度計で測定してもよく、また、例えば、吸着材１２の熱放出時、吸着材１２の熱放出の開始から所定時間経過したとき、液相の熱輸送流体Ｌが熱輸送流体容器１０１へ所定量返送された時、または熱交換器の放熱量が所定値に達したとき等から、判断してもよい。

【0103】

蓄熱容器２の蓄熱が完了した場合には、第１のバルブ１０３だけではなく、第２のバルブ１０８も閉じて、液相の熱輸送流体Ｌを熱輸送流体容器１０１内に閉じ込めておく。

【0104】

なお、第２のバルブ１０８を、熱輸送流体容器１０１における液相の熱輸送流体Ｌの収容量に応じて閉じてもよい。液相の熱輸送流体Ｌの収容量は、熱輸送流体容器１０１における液相の熱輸送流体Ｌの収容量を実測してもよく、吸着材１２の放熱時間や放熱量、熱輸送流体容器１０１の重さ、凝縮器１０６の放熱量、凝縮器１０６からの液相の熱輸送流体Ｌの排出量等から、判断してもよい。

【0105】

一方、蓄熱容器２から熱利用先側へ、蓄熱容器２に蓄熱されていた熱を輸送する場合には、蓄熱装置１００の第１のバルブ１０３を開けて液相の熱輸送流体Ｌを蓄熱容器２へ供給するとともに、第２のバルブ１０８も開けて蓄熱装置１００の循環系を開放することで、蓄熱装置１００を稼働させる。

【0106】

次に、本発明の第２実施形態例に係る蓄熱装置について図面を用いながら説明する。なお、第１実施形態例に係る蓄熱装置１００と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。

【0107】

図７に示すように、第２実施形態例に係る蓄熱装置２００では、逆流抑制部材である多孔質体からなる隔壁２０５が、蓄熱容器２の多孔質体からなる第１の蓋体１５と一体化されている。すなわち、隔壁２０５の径方向の中央部には、内管１９の形状と直径に対応した穴部２０６が形成され、穴部２０６に内管１９の端部とその近傍が嵌挿されている。従って、内管１９の一方の開口端部が隔壁２０５によって閉塞された状態となっている。また、隔壁２０５の外形は、第１の配管系１０２の形状と内径に対応しており、第１の配管系１０２に隔壁２０５が嵌められて、第１の配管系の内面と隔壁２０５の外周面が接した状態となっている。従って、隔壁２０５の蓄熱容器２側は第１の蓋体１５として機能しつつ、隔壁２０５の熱輸送流体容器１０１側は、蓄熱容器２の内部空間と第１の配管系１０２とを分離する。

【0108】

第２実施形態例に係る蓄熱装置２００では、蓄熱容器２と第１の配管系１０２との境界部に隔壁２０５が位置している。第１の蓋体１５と一体化された隔壁２０５でも、第１の配管系１０２に設けられた第１のバルブ１０３を開けると、隔壁２０５が、液相の熱輸送流体Ｌに含浸された状態となるので、気相の熱輸送流体Ｇの逆流を防止する部材として機能する。

【0109】

次に、本発明の蓄熱装置を用いた暖気装置の例について、説明する。例えば、車両に搭載された内燃機関（エンジン等）に接続された排気管に蓄熱装置の蓄熱容器を搭載することで、排気管内を流れる排ガス中の熱を蓄熱容器に蓄熱することができる。蓄熱容器の筒状体の外面が、排気管内を流れる排ガスと直接接触するように蓄熱容器を配置することで、蓄熱容器を熱源と熱的に接続することができる。

【0110】

蓄熱容器に蓄熱された排ガス由来の熱は、蓄熱装置の循環系にて、蓄熱容器から熱交換器（例えば、凝縮器）へ輸送され、さらに、熱交換器から熱利用先である内燃機関の暖気装置へ輸送される。

【0111】

次に、本発明の他の実施形態例について説明する。第２実施形態例に係る蓄熱容器２では、第１のウィック構造体１７は、粉末状の金属材料を焼成することで構築される金属焼結体や金属メッシュ等の部材であったが、これに代えて、内管１９の外面に形成された毛細管力を有する溝でもよい。また、第３実施形態例に係る蓄熱容器３では、第２のウィック構造体２０は、粉末状の金属材料を焼成することで構築される金属焼結体や金属メッシュ等の部材であったが、これに代えて、内管１９の内面に形成された毛細管力を有する溝でもよい。

【0112】

第４実施形態例に係る蓄熱容器４では、第１のウィック構造体４７は、粉末状の金属材料を焼成することで構築される金属焼結体や金属メッシュ等の部材であったが、これに代えて、筒状体１１の内面に形成された毛細管力を有する溝でもよい。また、第４実施形態例に係る蓄熱容器４では、さらに、内管の内面に、毛細管構造を有する第２のウィック構造体を設けてもよい。

【0113】

上記各実施形態例では、筒状体１１の径方向の断面は円形状であったが、該断面の形状は特に限定されず、例えば、上記した扁平型の他、楕円形状、三角形状や四角形状等の多角形状、長円形状、丸角長方形等でもよい。さらに、上記各実施形態例では、第１の蓋体１５と第２の蓋体１６は、多孔質体であったが、これに代えて、毛細管構造を有するウィック構造体としてもよい。

【0114】

第２、第３、第４実施形態例に係る蓄熱容器２、３、４では、いずれも、孔部１５’を有する第１の蓋体１５が使用されていたが、これに代えて、第５実施形態例に係る蓄熱容器５と同様に、孔部を有さない第１の蓋体が使用されてもよい。なお、この場合、内管の長さを、蓄熱容器２、３、４の内管１９、４９の長さよりも、適宜、短くすることで、孔部を有さない第１の蓋体を吸着材の筒状体の一方の端部側に隣接して配置することができる。

【0115】

第５実施形態例に係る蓄熱容器５では、第１の蓋体５５が孔部を有さない構造であったが、これに代えて、第１の蓋体５５だけではなく、第２の蓋体も孔部を有さない構造としてもよい。

【0116】

また、上記各実施形態例の蓄熱容器では、第１のウィック構造体の設置数は１つであったが、その設置数は特に限定されず、使用される状況に応じて複数設けてもよい。また、上記各実施形態例の蓄熱容器では、第１のウィック構造体の内側に設けられた流路の設置数は１つであったが、その設置数は特に限定されず、使用される状況に応じて複数設けてもよい。また、上記各実施形態例の蓄熱容器では、拡散層としてウィック構造体が用いられていたが、これに代えて、吸着材の有する細孔構造を用いてもよい。

【0117】

本発明の蓄熱装置の使用方法は、車両に搭載された内燃機関の暖気装置用以外にも、特に限定されず、例えば、車内の暖房装置用でもよく、また、本発明の蓄熱装置を工業プラントからの排熱の回収・貯蔵・利用に使用してもよい。さらに、本発明の蓄熱装置の他の熱利用先として、例えば、室内暖房、給湯器、乾燥機等を挙げることができる。

【0118】

上記蓄熱装置の各実施形態例では、第２実施形態例に係る蓄熱容器２を用いたが、これに代えて、他の実施形態例に係る蓄熱容器を使用してもよい。また、蓄熱装置に第５実施形態例に係る蓄熱容器５を使用する場合には、気相の熱輸送流体の逆流を防止する隔壁を設けなくてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0119】

簡易な構成にて、発熱量と熱輸送量を向上でき、被吸着物として水等の液体を使用しても吸着材の形状の破壊を防止できる蓄熱容器、被吸着物として水等の液体を使用する蓄熱容器を備えても、蓄熱容器内で気化した被吸着物としての機能を有する熱輸送流体の逆流を防止できる蓄熱装置を得ることができるので、エンジンや工業プラント等からの排熱の回収・貯蔵及び利用の分野、例えば、車両に搭載して排熱を回収・貯蔵及び利用する分野で、利用価値が高い。

【符号の説明】

【0120】

１、２、３、４、５ 蓄熱容器
１１ 筒状体
１２、４２ 吸着材
１５、５５ 第１の蓋体
１６ 第２の蓋体
１７、４７ 第１のウィック構造体
１８、２８、３８、４８ 流路
１９、４９ 内管
２０ 第２のウィック構造体
１００、２００ 蓄熱装置
１０１ 熱輸送流体容器
１０５、２０５ 隔壁
１０６ 凝縮器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】