特許 6783503 反応器、蓄熱システム及び拘束枠

(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】6783503

(24)【登録日】2020年10月26日

(45)【発行日】2020年11月11日

(54)【発明の名称】反応器、蓄熱システム及び拘束枠

(51)【国際特許分類】

   F28D 20/00 20060101AFI20201102BHJP

【ＦＩ】

   F28D20/00 H

【請求項の数】5

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2015-109886(P2015-109886)

(22)【出願日】2015年5月29日

(65)【公開番号】特開2016-223685(P2016-223685A)

(43)【公開日】2016年12月28日

【審査請求日】2017年12月28日

【審判番号】不服2019-12231(P2019-12231/J1)

【審判請求日】2019年9月13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

(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

【合議体】

【審判長】 平城 俊雅

【審判官】 山田 裕介

【審判官】 山崎 勝司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１２６２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１１２１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平１−１２０８２６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１０−３１３７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１８５７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１−２５６７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５１８４６６９（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

F28D20/00

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

反応媒体と結合して発熱する、又は反応媒体が脱離して蓄熱する蓄熱材と、
前記蓄熱材の片側に積層され、前記蓄熱材との間で熱交換する熱交換部と、
前記蓄熱材に対する前記熱交換部とは反対側に積層され、前記蓄熱材へ供給される反応媒体又は前記蓄熱材から排出される反応媒体が流通する流路が形成された流路形成部と、
前記熱交換部、前記蓄熱材及び前記流路形成部の積層方向に見て前記蓄熱材を囲む枠状とされ、前記積層方向に直交する直交方向に複数の分離体が結合されて構成された拘束枠と、
一の前記分離体に設けられた被嵌合部と、
他の前記分離体に設けられ、前記他の分離体が前記一の分離体に対して分離する前記直交方向へ前記被嵌合部に嵌合する嵌合部と、
前記嵌合部を前記被嵌合部に対して抜け止めする抜止部材と、
を備える反応器。

【請求項2】

前記抜止部材は、前記直交方向に延びて、前記拘束枠の対向する対向部分を連結固定する連結部材を兼ねる
請求項１に記載の反応器。

【請求項3】

前記積層方向に離れて配置された複数の前記蓄熱材と、
前記複数の蓄熱材のそれぞれを囲む枠状とされた複数の前記拘束枠と、
前記抜止部材によって前記拘束枠に取り付けられて、前記複数の拘束枠を前記積層方向に拘束する拘束部材と、
を備える請求項１又は２に記載の反応器。

【請求項4】

一の前記分離体に設けられ、前記蓄熱材を支持する底板
を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の反応器。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載の反応器と、
前記反応器と連通し、前記反応器への反応媒体の供給及び前記反応器からの反応媒体の受け取りのうち少なくとも一方を行う媒体器と、
を有する蓄熱システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、反応器、蓄熱システム及び拘束枠に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、反応媒体と結合して発熱又は反応媒体が脱離して蓄熱する蓄熱材を有する反応器が開示されている。この反応器では、蓄熱材との間で熱交換する熱交換部が、蓄熱材の片側に積層されている。また、蓄熱材へ供給される反応媒体又は蓄熱材から排出される反応媒体が流通する流路が形成された流路形成部が、蓄熱材に対する熱交換部とは反対側に積層されている。さらに、反応器は、熱交換部、蓄熱材及び流路形成部の積層方向に見て蓄熱材を囲む枠状とされた拘束枠を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−１２６２９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、反応器において、熱交換部と流路形成部とが隙間をあけて積層された後に、その隙間に対して蓄熱材及び拘束枠を積層方向と直交する直交方向に挿入する場合には、拘束枠の内側に蓄熱材を収容した後に、蓄熱材が収容された状態の拘束枠を、直交方向の一方側から挿入する必要がある。

【0005】

したがって、この場合では、熱交換部と流路形成部との隙間に、蓄熱材と拘束枠とを別々に挿入することができない。また、蓄熱材を拘束枠に対して拘束枠の軸方向に相対移動させて、蓄熱材を拘束枠の内側に収容することしかできない。

【0006】

本発明は、蓄熱材を拘束枠に対して拘束枠の軸方向に相対移動させなくても、蓄熱材を拘束枠の内側に収容できるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１の発明は、反応媒体と結合して発熱する、又は反応媒体が脱離して蓄熱する蓄熱材と、前記蓄熱材の片側に積層され、前記蓄熱材との間で熱交換する熱交換部と、前記蓄熱材に対する前記熱交換部とは反対側に積層され、前記蓄熱材へ供給される反応媒体又は前記蓄熱材から排出される反応媒体が流通する流路が形成された流路形成部と、前記熱交換部、前記蓄熱材及び前記流路形成部の積層方向に見て前記蓄熱材を囲む枠状とされ、前記積層方向に直交する直交方向に複数の分離体が結合されて構成された拘束枠と、を備える。

【0008】

請求項１の構成によれば、蓄熱材は反応媒体と結合して発熱する、又は、蓄熱材は反応媒体が脱離して蓄熱する。また、蓄熱材の片側に積層された熱交換部が、蓄熱材との間で熱交換する。さらに、蓄熱材に対する熱交換部とは反対側に積層された流路形成部の流路において、蓄熱材へ供給される反応媒体又は蓄熱材から排出される反応媒体が流通する。

【0009】

ここで、請求項１の構成では、熱交換部、蓄熱材及び流路形成部の積層方向に見て蓄熱材を囲む枠状とされた拘束枠は、積層方向（拘束枠の軸方向）に直交する直交方向に複数の分離体が結合されて構成されている。

【0010】

このため、蓄熱材を囲むように複数の分離体を直交方向に結合して、蓄熱材が内側に収容された状態の拘束枠を構成することができる。したがって、蓄熱材を拘束枠に対して拘束枠の軸方向に相対移動させなくても、蓄熱材を拘束枠の内側に収容できる。

【0011】

請求項１の発明は、一の前記分離体に設けられた被嵌合部と、他の前記分離体に設けられ、前記他の分離体が前記一の分離体に対して分離する前記直交方向へ前記被嵌合部に嵌合する嵌合部と、備える。

【0012】

請求項１の構成によれば、一の分離体に対して直交方向へ他の分離体を相対移動させて、嵌合部を被嵌合部に嵌合させることで、分離体同士を結合できる。このため、拘束枠の軸方向にスペースがなくても、分離体同士を結合することができる。

【0013】

請求項１の発明は、前記嵌合部を前記被嵌合部に対して抜け止めする抜止部材を備える。

【0014】

請求項１の構成によれば、抜止部材によって、嵌合部を被嵌合部に対して抜け止めできるので、結合された複数の分離体が分離することが抑制される。

【0015】

請求項２の発明では、前記抜止部材は、前記直交方向に延びて、前記拘束枠の対向する対向部分を連結固定する連結部材を兼ねる。

【0016】

請求項２の構成によれば、抜止部材は直交方向に延びて、拘束枠の対向する対向部分を連結固定するので、蓄熱材が反応媒体と結合して膨張したとしても、拘束枠の対向する対向部分の間隔が広がるのを抑制できる。

【0017】

請求項３の発明は、前記積層方向に離れて配置された複数の前記蓄熱材と、前記複数の蓄熱材のそれぞれを囲む枠状とされた複数の前記拘束枠と、前記抜止部材によって前記拘束枠に取り付けられて、前記複数の拘束枠を前記積層方向に拘束する拘束部材と、を備える。

【0018】

請求項３の構成によれば、拘束部材が、複数の拘束枠を積層方向（拘束枠の軸方向）に拘束する。ここで、請求項３の構成では、拘束部材が抜止部材によって拘束枠に取り付けられている。このため、拘束部材が、抜止部材とは異なる専用の取付部材で取り付けられている場合に比べ、部品点数を低減できる。

【0019】

請求項４の発明は、一の前記分離体に設けられ、前記蓄熱材を支持する底板を備える。

【0020】

請求項４の構成によれば、蓄熱材を囲むように複数の分離体を結合して枠状の拘束枠を構成する際に、底板によって蓄熱材を支持できる。このため、複数の分離体を結合する際に、蓄熱材を支持する治具などが、不要となる。

【0021】

反応器としては、互いが離れて配置された一対の熱交換部と、前記一対の熱交換部の隙間に対して前記熱交換部の配置方向と直交する直交方向に挿入され、反応媒体と結合して発熱する、又は反応媒体が脱離して蓄熱する蓄熱材と、前記蓄熱材とは別々に前記隙間に対して前記直交方向に挿入可能な複数の分離体が、前記配置方向に見て前記蓄熱材を囲む枠状に結合されて構成された拘束枠と、を備える構成を用いてもよい。

【0022】

本構成によれば、拘束枠は、複数の分離体が、一対の熱交換部の配置方向に見て蓄熱材を囲む枠状に結合されて構成されている。

【0023】

このため、蓄熱材を囲むように複数の分離体を直交方向に結合して、蓄熱材が内側に収容された状態の拘束枠を構成することができる。したがって、蓄熱材を拘束枠に対して拘束枠の軸方向に相対移動させなくても、蓄熱材を拘束枠の内側に収容できる。

【0024】

また、本構成では、複数の分離体は、一対の熱交換部の隙間に対して、一対の熱交換部の配置方向と直交する直交方向に、蓄熱材とは別々に挿入可能とされている。このため、複数の分離体を当該隙間の中で結合して、蓄熱材が内側に収容された状態の拘束枠を構成できる。

【0025】

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の反応器と、前記反応器と連通し、前記反応器への反応媒体の供給及び前記反応器からの反応媒体の受け取りのうち少なくとも一方を行う媒体器と、を有する。

【0026】

反応媒体と結合して発熱又は反応媒体が脱離して蓄熱する蓄熱材の周囲を囲む枠状とされ、自らの軸方向に直交する直交方向に複数の分離体が結合されて構成された拘束枠を用いてもよい。

【0027】

本構成によれば、蓄熱材の周囲を囲む枠状とされた拘束枠は、自らの軸方向に直交する直交方向に複数の分離体が結合されて構成されている。

【0028】

このため、蓄熱材を囲むように複数の分離体を直交方向に結合して、蓄熱材が内側に収容された状態の拘束枠を構成することができる。したがって、蓄熱材を拘束枠に対して拘束枠の軸方向に相対移動させなくても、蓄熱材を拘束枠の内側に収容できる。

【発明の効果】

【0029】

本発明は、上記構成としたので、蓄熱材を拘束枠に対して拘束枠の軸方向に相対移動させなくても、蓄熱材を拘束枠の内側に収容できる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本実施形態に係る化学蓄熱システムを示した概略図である。

【図2】本実施形態に係る化学蓄熱システムを示した概略図である。

【図3】本実施形態に係る反応器の概略構成を示した斜視図である。

【図4】本実施形態に係る反応器の概略構成を示した分解斜視図である。

【図5】本実施形態に係る積層体の概略構成を示した斜視図である。

【図6】本実施形態に係る積層体の概略構成を示した分解斜視図である。

【図7】本実施形態に係る蒸気流路形成部材の概略構成を示した分解斜視図である。

【図8】本実施形態に係る蓄熱材及び拘束枠の概略構成を示した平面図及び側面図である。

【図9】本実施形態に係る拘束枠の概略構成を示した平面図である。

【図10】本実施形態に係る積層体の概略構成を示した断面図である。

【図11】第一変形例に係る拘束枠の概略構成を示した平面図である。

【図12】第二変形例に係る拘束枠の概略構成を示した平面図である。

【図13】第三変形例に係る拘束枠の概略構成を示した平面図である。

【図14】第三変形例に係る拘束枠の概略構成を示した斜視図である。

【図15】第四変形例に係る拘束枠の概略構成を示した平面図及び側面図である。

【図16】第五変形例に係る拘束枠の概略構成を示した平面図である。

【図17】第五変形例に係る拘束枠の概略構成を示した平面図である。

【図18】第五変形例に係る拘束枠の概略構成を示した平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。

【0032】

（化学蓄熱システム１０）
化学蓄熱システム１０（蓄熱システムの一例）は、図１及び図２に示されるように、蒸発凝縮器１２（媒体器の一例）と、化学蓄熱反応器２０（反応器の一例）と、連通路１４と、を備えている。以下、蒸発凝縮器１２、化学蓄熱反応器２０及び連通路１４の具体的な構成について説明する。

【0033】

（蒸発凝縮器１２）
蒸発凝縮器１２は、貯留した水を蒸発させて化学蓄熱反応器２０に水蒸気（反応媒体の一例）を供給する蒸発部、化学蓄熱反応器２０から受け取った水蒸気を凝縮する凝縮部、及び水蒸気が凝縮されることで生成された水を貯留する貯留部、としての各機能を備えている。

【0034】

また、蒸発凝縮器１２は、図１及び図２に示されるように、内部に水が貯留される容器１６を備えている。この容器１６内には、水蒸気を凝縮するのに用いる冷媒流路１７及び水を蒸発するのに用いるヒータ１８が備えられている。

【0035】

冷媒流路１７は、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配置されている。ヒータ１８は、容器１６内における少なくとも液相部１６Ｂ（貯留部）を含む部分で通電により加熱を行うように配置されている。

【0036】

（連通路）
連通路１４は、蒸発凝縮器１２の内部と化学蓄熱反応器２０との内部を連通する通路であり、一端部が蒸発凝縮器１２に接続され、他端部が化学蓄熱反応器２０に接続されている。

【0037】

連通路１４は、蒸発凝縮器１２（容器１６）と化学蓄熱反応器２０（後述する反応容器２２）との連通、非連通を切り替えるための開閉弁１９を備えている。そして、容器１６、反応容器２２、連通路１４、及び開閉弁１９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。

【0038】

（化学蓄熱反応器２０）
化学蓄熱反応器２０は、図３及び図４に示されるように、反応容器２２と、反応容器２２内に配置され複数の部材が積層されて構成された積層体３０と、を備えている。以下、反応容器２２及び積層体３０の具体的な構成について説明する。

【0039】

（反応容器２２）
反応容器２２は、ステンレス鋼板等で形成され、上下方向を軸方向とする角筒状の本体部２２Ａと、本体部２２Ａの上端を閉止する板状の上蓋部材２２Ｂと、本体部２２Ａの下端を閉止する板状の下蓋部材２２Ｃと、備えている。そして、本体部２２Ａと上蓋部材２２Ｂ、及び本体部２２Ａと下蓋部材２２Ｃとが溶接されることで、本体部２２Ａと上蓋部材２２Ｂとの間、及び本体部２２Ａと下蓋部材２２Ｃとの間がシールされている。

【0040】

（積層体３０）
積層体３０は、図５及び図６に示されるように、一対の熱交換器５０、５１（熱交換部の一例）と、一対の熱交換器５０、５１の間に配置された一対の蓄熱材３２、３３と、一対の蓄熱材３２、３３の間に配置された一対のフィルタ３４、３５と、を備えている。また、積層体３０は、一対のフィルタ３４、３５の間に配置された蒸気流路形成部材４０（流路形成部の一例）と、蓄熱材３２、３３を囲む枠状の拘束枠６０、６１と、を備えている。

【0041】

熱交換器５０、５１、蓄熱材３２、３３を含む拘束枠６０、６１、フィルタ３４、３５及び蒸気流路形成部材４０は、上下方向に厚みを有する板状であって、平面視にて略矩形状に形成されている。積層体３０では、下側から、熱交換器５０、蓄熱材３２を含む拘束枠６０、フィルタ３４、蒸気流路形成部材４０、フィルタ３５、蓄熱材３３を含む拘束枠６１、熱交換器５１の順で積層されている。したがって、熱交換器５０、５１、蓄熱材３２、３３、拘束枠６０、６１、及びフィルタ３４、３５は、互いが積層方向（上下方向）に離れて配置されている。

【0042】

なお、積層体３０は、図４に示されるように、反応容器２２の内部において、円柱状の４個（図４では３個のみ図示）の支持部材７９で支持されている。

【0043】

以下、蓄熱材３２、３３、熱交換器５０、５１、蒸気流路形成部材４０、フィルタ３４、３５、及び拘束枠６０、６１の具体的な構成について説明する。

【0044】

（蓄熱材３２、３３）
蓄熱材３２、３３には、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（粒状体）をバインダ（例えば粘土鉱物等）と混練し、焼成することで、図６に示されるように、略矩形ブロック状に形成されている。

【0045】

ここで、蓄熱材３２、３３は、反応媒体と結合して発熱する、又は反応媒体が脱離して蓄熱する。具体的には、蓄熱材３２、３３は、水和に伴って放熱（発熱）し、脱水に伴って蓄熱（吸熱）する化学蓄熱材であり、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、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。

【0047】

なお、一例として、蓄熱材３２、３３の１ｋｇ当たりの蓄熱容量は、１．８６［ＭＪ／ｋｇ］とされている。

【0048】

（熱交換器５０、５１）
熱交換器５０は、図５及び図６に示されるように、蓄熱材３２の下側（片側）に積層されており、蓄熱材３２との間で熱交換する構成とされている。熱交換器５１は、蓄熱材３３の上側（片側）に積層されており、蓄熱材３３との間で熱交換する構成とされている。

【0049】

熱交換器５０、５１には、熱媒体（冷媒又は熱媒）を熱交換器５０、５１へ供給する供給管７０と、熱交換器５０、５１から排出された熱媒体が流通する流通管７２と、が接続固定されている。これにより、熱交換器５０、５１は、熱交換器５０、５１の間に隙間が形成された状態で、上下方向に位置決めされている。

【0050】

熱交換器５０、５１の内部には、熱媒体が蛇行して流れる流路５２Ａ（図１０参照）が形成されている。この流路５２Ａの一端部が供給管７０と連通し、流路５２Ａの他端部が流通管７２と連通している。

【0051】

そして、熱交換器５０、５１に接続された流通管７２を流通する熱媒によって、反応容器２２の外部に配置された熱源２００（図１参照）又は熱利用対象物２０２（図１参照）に、温熱又は冷熱が輸送される。なお、供給管７０及び流通管７２の連通先は、切替部材７６（図１参照）によって、熱源２００及び熱利用対象物２０２の一方に切り替えられる。

【0052】

（蒸気流路形成部材４０）
蒸気流路形成部材４０は、図５及び図６に示されるように、蓄熱材３２に対する熱交換器５０とは反対側であって、蓄熱材３３に対する熱交換器５１とは反対側に、積層されている。この蒸気流路形成部材４０は、蓄熱材３２、３３へ供給される水蒸気、又は蓄熱材３２、３３から排出される水蒸気が流通する流路が形成された部材である。具体的には、蒸気流路形成部材４０は、図７（Ａ）に示されるように、フレーム部材４６と、フレーム部材４６に取り付けられると共に平面視にて矩形状の４個の流路部材４８と、を備えている。

【0053】

フレーム部材４６は、平面視にて矩形枠状とされる共に上下方向に離間した一対の外形フレーム４６Ａと、隣り合う流路部材４８を仕切る十字状の仕切フレーム４６Ｂと、を備えている。そして、仕切フレーム４６Ｂは断面矩形状とされ、平面視にて十字状の仕切フレーム４６Ｂの端部の上面及び下面に、一対の外形フレーム４６Ａが固定されている。これにより、４個の流路部材４８が取り付けられる矩形状の取付スペース４６Ｃが形成されている。

【0054】

この流路部材４８は、凹凸を繰り返す断面が矩形波状とされた波板（図７（Ｂ）参照）から形成されており、凹凸部が延びる流路方向が、鉛直方向から見てフレーム部材４６の対角線に沿うようになっている。そして、流路部材４８の流路がフレーム部材４６の角部に向かって開放されている。これにより、流路方向に沿って流れる水蒸気が上方に開放される上方流路４８Ａと、水蒸気が下方に開放される下方流路４８Ｂとが形成されている。蒸気流路形成部材４０は、蒸気流路形成部材４０の四方向の端面から水蒸気が流出又は流入可能とされている。

【0055】

（フィルタ３４、３５）
フィルタ３４、３５は、図５及び図６に示されるように、蒸気流路形成部材４０と蓄熱材３２との間及び蒸気流路形成部材４０と蓄熱材３３との間のそれぞれで挟まれている。フィルタ３４、３５は、貫通孔が多数形成されたエッチングフィルタで構成されている。

【0056】

そして、フィルタ３４、３５は、蓄熱材３２の平均粒径より小さいろ過精度を有している。これにより、フィルタ３４、３５では、蓄熱材３２の平均粒径より小さい流路を水蒸気が通過するのを許容する一方、平均粒径よりも大きい蓄熱材の通過を制限するようになっている。

【0057】

なお、ろ過精度とは、ろ過効率が５０〜９８％となる粒子径のことであり、ろ過効率とは、ある粒子径の粒子に対する除去効率である。

【0058】

（拘束枠６０、６１）
拘束枠６０、６１は、図８（Ａ）に示されるように、積層体３０の積層方向（上下方向、配置方向）に見て蓄熱材３２、３３を囲む枠状とされている。この拘束枠６０、６１は、図８（Ａ）（Ｂ）に示されるように、自らの軸方向（積層方向、上下方向）に直交する直交方向（側方）に分離されている分離体６２、６３（結合部品）が結合されて構成されている。具体的には、分離体６２、６３は、図９に示されるように、軸方向（上下方向）ではなく、図８（Ａ）（Ｂ）及び図９における左右方向に分離されている。このように、分離体６２、６３は分離されており、分離体６２（６３）は分離体６３（６２）に対する境界面を有している。

【0059】

分離体６２、６３は、平面視にて、略コの字状（略Ｕの字状）に形成されている。また、分離体６２、６３は、図６に示されるように、熱交換器５０、５１の間の隙間（以下、挿入空間という）に対して、蓄熱材３２、３３とは別々に、積層体３０の積層方向と直交する直交方向に挿入可能とされている。すなわち、蓄熱材３２、３３が挿入空間に挿入された状態において、分離体６２、６３は、挿入空間に挿入可能とされている。

【0060】

分離体６２の２つの端面６２Ａのそれぞれには、凹部６２Ｂ（被嵌合部の一例）が形成されている。分離体６３の２つの端面６３Ａのそれぞれには、凹部６２Ｂ（被嵌合部の一例）に嵌合する凸部６３Ｂ（嵌合部の一例）が形成されている。

【0061】

凸部６３Ｂは、拘束枠６０、６１の軸方向（上下方向）と直交する直交方向（図９における右方向）に凹部６２Ｂに嵌合するようになっている。凸部６３Ｂが凹部６２Ｂに嵌合（圧入）されることで、分離体６２、６３が結合される。これにより、枠状の拘束枠６０、６１が形成される。

【0062】

なお、分離体６２における２つの端面６２Ａの一方に形成された凹部６２Ｂに替えて、凸部６３Ｂを形成し、当該凸部６３Ｂと嵌合する凹部６２Ｂを、分離体６３における２つの端面６３Ａの一方の凸部６３Ｂに替えて形成してもよい。

【0063】

（化学蓄熱システムの作用）
次に、化学蓄熱システム１０の作用について説明する。

【0064】

化学蓄熱システム１０において、化学蓄熱反応器２０に蓄熱された熱を蓄熱材３２、３３から発熱（放熱）する際には、図２に示されるように、切替部材７６により供給管７０及び流通管７２の連通先が熱利用対象物２０２に切り替えられる。さらに、開閉弁１９を開放し、この状態で、蒸発凝縮器１２のヒータ１８により液相部１６Ｂの水を蒸発させる。そして、生成された水蒸気が連通路１４内を矢印Ｄ方向に移動して、反応容器２２内に供給される。

【0065】

続いて、反応容器２２内では、供給された水蒸気が、蒸気流路形成部材４０の複数の上方流路４８Ａ及び下方流路４８Ｂを流れる（図１０参照）。そして、下方流路４８Ｂ内の水蒸気Ｗがフィルタ３４を通過して蓄熱材３２と接触することにより、蓄熱材３２は、水和反応を生じつつ発熱（放熱）する。また、上方流路４８Ａ内の水蒸気Ｗがフィルタ３５を通過して蓄熱材３３と接触することにより、蓄熱材３３は、水和反応を生じつつ発熱（放熱）する。蓄熱材３２、３３から放出された熱は、熱交換器５０、５１内を流れる熱媒体によって、熱利用対象物２０２に輸送される。

【0066】

一方、化学蓄熱システム１０において、蓄熱材３２、３３に熱を蓄熱する際には、図１に示されるように、切替部材７６により供給管７０及び流通管７２の連通先が熱源２００に切り替えられる。さらに、開閉弁１９を開放し、この状態で、熱交換器５０、５１内に熱源２００によって加熱された熱媒体が流れる（図１０参照）。

【0067】

熱交換器５０、５１の流路５２Ａを流れる熱媒体の熱によって蓄熱材３２、３３が脱水反応を生じ、この熱が蓄熱材３２、３３に蓄熱される。

【0068】

さらに、蓄熱材３２、３３から離脱された水蒸気Ｗは、フィルタ３４、３５から蒸気流路形成部材４０の複数の上方流路４８Ａ及び下方流路４８Ｂに流れ込む。上方流路４８Ａ及び下方流路４８Ｂに流れ込んだ水蒸気Ｗは、図１に示されるように、反応容器２２から連通路１４を矢印Ｅ方向に流れて蒸発凝縮器１２内に流れ込む。

【0069】

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が冷却され、凝縮された水が容器１６の液相部１６Ｂに貯留される。

【0070】

（積層体３０の形成方法及びその作用効果）
積層体３０は、図６に示されるように、上下方向に位置決めされた熱交換器５０、５１の間に形成された挿入空間に、蓄熱材３２、３３、拘束枠６０、６１、フィルタ３４、３５及び蒸気流路形成部材４０が挿入されることで形成される。蓄熱材３２、３３、拘束枠６０、６１、フィルタ３４、３５及び蒸気流路形成部材４０は、例えば、蓄熱材３２、拘束枠６０、フィルタ３４、蒸気流路形成部材４０、フィルタ３５、蓄熱材３３、拘束枠６１、の順で挿入空間に挿入される。具体的には、例えば、以下のように、蓄熱材３２、３３、拘束枠６０、６１、フィルタ３４、３５及び蒸気流路形成部材４０が、挿入空間に挿入される。

【0071】

まず、蓄熱材３２は、厚み方向が上下方向に向けられた状態で挿入空間に挿入されると共に、熱交換器５０上に載せられる。次に、拘束枠６０の分離体６２、６３が蓄熱材３２を囲むように、分離体６２が−Ｘ方向へ移動されると共に分離体６３がＸ方向へ移動されることで、凸部６３Ｂが凹部６２Ｂに嵌合される。これにより、分離体６２、６３が結合され、蓄熱材３２が内側に収容された状態の拘束枠６０が形成される。

【0072】

次に、蓄熱材３２と熱交換器５１との間に、フィルタ３４、蒸気流路形成部材４０及びフィルタ３５が、この順で、厚み方向が上下方向に向けられた状態にて下側から挿入される。

【0073】

次に、蓄熱材３３が、厚み方向が上下方向に向けられた状態で、フィルタ３５と熱交換器５１との間に挿入されると共に、フィルタ３５上に載せられる。次に、拘束枠６１の分離体６２、６３が蓄熱材３３を囲むように、分離体６２が−Ｘ方向へ移動されると共に分離体６３がＸ方向へ移動されることで、凸部６３Ｂが凹部６２Ｂに嵌合される。これにより、分離体６２、６３が結合され、蓄熱材３３が内側に収容された状態の拘束枠６１が形成される。

【0074】

このように、本実施形態では、拘束枠６０、６１の分離体６２、６３は、挿入空間に対して積層方向に対する直交方向に、蓄熱材３２、３３とは別々に挿入可能とされている。このため、前述のように、分離体６２、６３を挿入空間の中で結合して、蓄熱材３２、３３が内側に収容された状態の拘束枠６０、６１を構成できる。また、複数の部材（蓄熱材及び拘束枠）を一度に挿入する必要がなく、各部材を一つずつ挿入できるので、各部材の取り扱いが容易になる。

【0075】

また、拘束枠６０、６１が分離されていない構成（比較例）では、拘束枠６０、６１を挿入空間に対して一方向にしか挿入することができなかったが、本実施形態では、分離体６２、６３を両方向（−Ｘ方向及びＸ方向）に挿入できる。このため、挿入空間に挿入する挿入距離が短くなる。

【0076】

また、拘束枠６０、６１が分離されていない構成（比較例）では、挿入空間の外側で蓄熱材３２、３３を拘束枠６０、６１に対して拘束枠６０、６１の軸方向に相対移動させて、蓄熱材３２、３３を拘束枠６０、６１の内側に収容することしかできなかった。これに対して、本実施形態では、蓄熱材３２、３３を囲むように、分離体６２、６３を蓄熱材３２、３３に対して図６における−Ｘ、Ｘ方向に相対移動させて、結合する（組み付ける）ことで、蓄熱材３２、３３が内側に収容された状態の拘束枠６０、６１を形成することができる。したがって、本実施形態では、蓄熱材３２、３３を拘束枠６０、６１に対して拘束枠６０、６１の軸方向に相対移動させなくても、蓄熱材３２、３３を拘束枠６０、６１の内側に収容できる。

【0077】

また、本実施形態では、分離体６２、６３は、挿入空間に対して積層方向に対する直交方向に、蓄熱材３２、３３とは別々に挿入可能とされている。このため、前述のように、分離体６２、６３を挿入空間の中で結合して、蓄熱材３２、３３が内側に収容された状態の拘束枠６０、６１を構成できる。

【0078】

なお、積層体３０の形成方法においては、分離体６２、６３の一方を、挿入空間に挿入した後に、蓄熱材３２、３３を挿入空間に挿入し、それから分離体６２、６３の他方を挿入空間に挿入してもよい。このとき、分離体６２、６３及び蓄熱材３２、３３は、挿入空間に対して、一方向（例えば、Ｘ方向）に挿入してもよい。

【0079】

また、蓄熱材３２、３３を囲むように、分離体６２、６３を結合して拘束枠６０、６１を形成した後に、蓄熱材３２、３３及び拘束枠６０、６１を挿入空間に挿入してもよい。

【0080】

このように、本実施形態では、拘束枠６０、６１が分離されているので、蓄熱材３２、３３を拘束枠６０、６１の内側に収容する収容作業、及び、挿入空間に蓄熱材３２、３３及び拘束枠６０、６１を挿入する挿入作業において、その作業の自由度が増す。

【0081】

（拘束枠６０、６１の第一変形例）
拘束枠６０、６１には、図１１に示されるように、分離体６３の凸部６３Ｂを分離体６２の凹部６２Ｂに対して抜け止めする抜止部材１１０が設けられていてもよい。抜止部材１１０は、例えば、円柱状のピンで構成される。凸部６３Ｂ及び分離体６２には、凸部６３Ｂが凹部６２Ｂに嵌合された状態において抜止部材１１０が差し込まれる（圧入される）差込孔１２０が形成されている。

【0082】

第一変形例の構成では、抜止部材１１０が差込孔１２０に差し込まれることで、凸部６３Ｂの凹部６２Ｂに対する嵌合状態が維持される。これにより、結合された分離体６２、６３が分離することが抑制される。

【0083】

なお、抜止部材１１０としては、ネジであってもよい。この場合では、差込孔１２０の少なくとも一部は、抜止部材１１０としてのネジがねじ込まれるネジ孔として構成される。

【0084】

（拘束枠６０、６１の第二変形例）
拘束枠６０、６１には、図１２に示されるように、分離体６３の凸部６３Ｂを分離体６２の凹部６２Ｂに対して抜け止めする抜止部材と、拘束枠６０、６１の対向する対向部分６５同士を連結固定する連結部材と、を兼ねる連結部材２１０が設けられていてもよい。

【0085】

連結部材２１０は、例えば、拘束枠６０、６１の一方の対向部分６５から他方の対向部分６５までの長さを有する軸部２１２を有するネジで構成されている。軸部２１２の一端部の外周には、ネジ溝２１４（オネジ）が形成されている。軸部２１２の他端部には、軸部２１２の径方向外側に張り出した頭部２１６が設けられている。

【0086】

一方の対向部分６５における凸部６３Ｂ及び分離体６２には、凸部６３Ｂが凹部６２Ｂに嵌合された状態において、連結部材２１０の軸部２１２が挿し通される挿通孔２２０が形成されている。

【0087】

他方の対向部分６５における凸部６３Ｂ及び分離体６２には、凸部６３Ｂが凹部６２Ｂに嵌合された状態において、連結部材２１０のネジ溝２１４が形成された一端部が、ねじ込まれるネジ孔２３０が形成されている。

【0088】

なお、第二変形例では、連結部材２１０が通過する切欠部（孔又は溝）が蓄熱材３２、３３に形成される、又は、蓄熱材３２、３３が連結部材２１０を境界に分割されている。

【0089】

第二変形例の構成では、連結部材２１０の軸部２１２が挿通孔２２０に挿し通されてから、連結部材２１０のネジ溝２１４が形成された一端部がネジ孔２３０にねじ込まれることで、対向部分６５同士が連結固定される。

【0090】

これにより、凸部６３Ｂの凹部６２Ｂに対する嵌合状態が維持され、結合された分離体６２、６３が分離することが抑制される。また、対向部分６５同士が連結固定されることで、蓄熱材３２、３３が水和反応により膨張しても、対向部分６５の間隔が広がるのを抑制できる。

【0091】

（拘束枠６０、６１の第三変形例）
図１３及び図１４に示されるように、第１変形例における抜止部材１１０及び差込孔１２０に加えて、拘束枠６０と拘束枠６１を上下方向に拘束する拘束部材３１０が、拘束枠６０及び拘束枠６１に取り付けられていてもよい。

【0092】

拘束部材３１０は一対で構成されており、それぞれが上下方向に長さを有する板状に形成されている。各拘束部材３１０の長手方向一端部が、拘束枠６０の分離体６２に取り付けられ、各拘束部材３１０の長手方向他端部が、拘束枠６１の分離体６２に取り付けられている。

【0093】

具体的には、各拘束部材３１０の長手方向一端部及び長手方向他端部に厚み方向に形成された挿入孔３２０に、拘束枠６０、６１の抜止部材１１０が挿入（圧入）されることで、拘束枠６０、６１の分離体６２に取り付けられる。

【0094】

第三変形例の構成では、抜止部材１１０が差込孔１２０に差し込まれることで、凸部６３Ｂの凹部６２Ｂに対する嵌合状態が維持される。これにより、結合された分離体６２、６３が分離することが抑制される。

【0095】

また、第三変形例の構成では、拘束部材３１０が抜止部材１１０によって拘束枠６０、６１に取り付けられている。このため、拘束部材３１０が、抜止部材１１０とは異なる専用の取付部材で取り付けられている場合に比べ、部品点数を低減できる。

【0096】

なお、抜止部材１１０としては、ネジであってもよい。この場合では、差込孔１２０の少なくとも一部は、抜止部材１１０としてのネジがねじ込まれるネジ孔として構成される。

【0097】

また、拘束部材３１０は、抜止部材１１０とは別の取付部材で、拘束枠６０及び拘束枠６１に取り付けられる構成であってもよい。この構成の場合では、拘束部材３１０は、例えば、拘束枠６０、６１の分離体６２における分離体６３とは反対側の側面（図１４の二点鎖線で示す位置）に取り付けられる。

【0098】

さらに、拘束枠６０、６１の分離体６３に対して、拘束枠６０と拘束枠６１を上下方向に拘束する拘束部材３４０を取り付けてもよい。この構成の場合では、拘束部材３４０は、例えば、拘束枠６０、６１の分離体６３における分離体６２とは反対側の側面（図１４の二点鎖線で示す位置）に取り付けられる。

【0099】

（拘束枠６０、６１の第四変形例）
拘束枠６０、６１の分離体６２には、図１５に示されるように、蓄熱材３２、３３を支持する底板４１０が設けられていてもよい。

【0100】

底板４１０は、平面視にて、拘束枠６０、６１の外縁に沿った矩形状に形成されている。具体的には、底板４１０は、平面視にて、拘束枠６０、６１の外縁形状と同じ大きさの矩形状とされている。

【0101】

なお、底板４１０は、拘束枠６０、６１の外縁に沿った矩形よりも小さい形状であってもよく、例えば、底板４１０は、拘束枠６０、６１の内縁に沿った矩形状に形成されていてもよい。

【0102】

第四変形例の構成では、蓄熱材３２、３３が底板４１０に支持された状態で、分離体６２を挿入空間に挿入することができる。また、凸部６３Ｂを凹部６２Ｂに嵌合させて分離体６２、６３を結合する際に、底板４１０によって蓄熱材３２、３３を支持できる。

【0103】

このため、分離体６２及び蓄熱材３２、３３を挿入空間に挿入する際や、分離体６２、６３を結合する際に、蓄熱材３２、３３を支持する治具などが、不要となる。

【0104】

なお、底板４１０は、分離体６２ではなく、分離体６３に設けられていてもよい。この場合は、蓄熱材３２、３３が底板４１０に支持された状態で、分離体６２よりも先に分離体６３が挿入空間に挿入される。

【0105】

（拘束枠６０、６１の第五変形例）
拘束枠６０、６１は、図１６に示されるように、４分割に分離された分離体５２１、５２２、５２３、５２４で構成されていてもよい。この構成では、分離体５２１、５２２、５２３、５２４は、平面視にて、略Ｌ字状に形成されている。対角に配置された分離体５２１、５２３の２つの端面５２１Ａ、５２３Ａのそれぞれには、凹部５２１Ｂ、５２３Ｂ（被嵌合部の一例）が形成されている。

【0106】

対角に配置された分離体５２２、５２４の２つの端面５２２Ａ、５２４Ａのそれぞれには、凹部５２１Ｂ、５２３Ｂ（被嵌合部の一例）に嵌合する凸部５２２Ｂ、５２４Ｂ（嵌合部の一例）が形成されている。

【0107】

各凸部５２２Ｂ、５２４Ｂが、各凹部５２１Ｂ、５２３Ｂに嵌合（圧入）されることで、分離体５２１、５２２、５２３、５２４が結合される。これにより、枠状の拘束枠６０、６１が形成される。

【0108】

なお、被嵌合部としての凹部及び、嵌合部としての凸部は、図１６に示す位置とは異なる位置で、適宜、位置を入れ替えて構成してもよい（図１７参照）。

【0109】

また、本第五変形例においても、第一変形例と同様に、凸部５２２Ｂ、５２４Ｂを凹部５２１Ｂ、５２３Ｂに対して抜け止めする抜止部材を設けてもよい。さらに、図１８に示されるように、本第五変形例においても、第二変形例と同様に、凸部５２２Ｂ、５２４Ｂを凹部５２１Ｂ、５２３Ｂに対して抜け止めすると共に、拘束枠６０、６１の対向する対向部分５５０、５６０同士を連結固定する連結部材２１０を設けてもよい。

【0110】

また、拘束枠６０、６１は、３分割や、５分割以上に分離される構成であってもよい。また、拘束枠６０、６１は、２分割される場合を含め、複数に分割される構成としては、任意の位置で分割することが可能である。

【0111】

（他の変形例）
本実施形態では、積層体３０は、一対の熱交換器５０、５１と、一対の蓄熱材３２、３３と、一対のフィルタ３４、３５と、蒸気流路形成部材４０と、拘束枠６０、６１と、を備えていたが、これに限られない。積層体３０は、少なくとも、１つの熱交換器と、１つの蓄熱材と、１つの蒸気流路形成部材と、を有していればよく、蓄熱材を挟んで両側に熱交換器と蒸気流路形成部材とが配置される構成であればよい。

【0112】

また、蓄熱材として、アルカリ金属塩化物、アルカリ土類金属塩化物、アルカリ金属臭化物、アルカリ土類金属臭化物におけるアンモニア反応系を用い、反応媒体として、アンモニアを用いてもよい。

【0113】

本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、その主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形、変更、改良が可能である。例えば、上記に示した変形例は、適宜、複数を組み合わせて構成してもよい。

【符号の説明】

【0114】

１０ 化学蓄熱システム（蓄熱システムの一例）
１２ 蒸発凝縮器（媒体器の一例）
２０ 化学蓄熱反応器（反応器の一例）
３２、３３ 蓄熱材
４０ 蒸気流路形成部材（流路形成部の一例）
５０、５１ 熱交換器（熱交換部の一例）
６０、６１ 拘束枠
６２、６３、５２１、５２２、５２３、５２４分離体
６２Ｂ、５２１Ｂ、５２３Ｂ 凹部（被嵌合部の一例）
６３Ｂ、５２２Ｂ、５２４Ｂ 凸部（嵌合部の一例）
１１０ 抜止部材
２１０ 連結部材（抜止部材の一例）
３１０ 拘束部材
３４０ 拘束部材
４１０ 底板

【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】

【図17】

【図18】