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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024146668
(43)【公開日】2024-10-15
(54)【発明の名称】化学蓄熱装置
(51)【国際特許分類】
   F28D 20/00 20060101AFI20241004BHJP
【FI】
F28D20/00 G
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023087683
(22)【出願日】2023-05-29
(31)【優先権主張番号】P 2023057252
(32)【優先日】2023-03-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000116655
【氏名又は名称】愛知製鋼株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100115646
【弁理士】
【氏名又は名称】東口 倫昭
(74)【代理人】
【識別番号】100115657
【弁理士】
【氏名又は名称】進藤 素子
(74)【代理人】
【識別番号】100196759
【弁理士】
【氏名又は名称】工藤 雪
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 幸夫
(72)【発明者】
【氏名】島井 基行
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 弘太
(57)【要約】
【課題】伝熱部材に熱応力が発生するのを抑制可能な化学蓄熱装置を提供することを課題とする。
【解決手段】化学蓄熱装置1は、収容部22を内部に区画する反応器2と、収容部22に配置される蓄熱体4と、収容部22に配置され、蓄熱体4と熱の授受を行う熱媒体が通過する熱媒体流路52を内部に区画する伝熱部材5と、以下の(A)および(B)のうち、少なくとも一方を備える。(A)伝熱部材5または反応器2を支持し、伝熱部材5に熱応力が発生するのを抑制するために、隣接部材2、5に対して移動可能である支持部材7、87。(B)蓄熱体4を構成し、伝熱部材5の熱変形に応じて、互いに独立して移動可能である複数の分割体40。
【選択図】図9
【特許請求の範囲】
【請求項1】
収容部を内部に区画する反応器と、
前記収容部に配置される蓄熱体と、
前記収容部に配置され、前記蓄熱体と熱の授受を行う熱媒体が通過する熱媒体流路を内部に区画する伝熱部材と、
を備え、
さらに、以下の(A)および(B)のうち、少なくとも一方を備える化学蓄熱装置。
(A)前記伝熱部材または前記反応器を支持し、前記伝熱部材に熱応力が発生するのを抑制するために、隣接部材に対して移動可能である支持部材。
(B)前記蓄熱体を構成し、前記伝熱部材の熱変形に応じて、互いに独立して移動可能である複数の分割体。
【請求項2】
前記支持部材は、前記伝熱部材に熱応力が発生するのを抑制するために、前記隣接部材に対して移動可能である請求項1に記載の化学蓄熱装置。
【請求項3】
前記隣接部材は、前記反応器および前記伝熱部材のうち少なくとも一方であり、前記支持部材に対向する対向面を有し、
前記支持部材は、前記収容部に配置され、前記伝熱部材を支持し、前記対向面に摺接する摺動部を有する請求項2に記載の化学蓄熱装置。
【請求項4】
さらに、前記反応器を外側から覆う外側容器を備え、
前記隣接部材は、前記反応器および前記外側容器のうち少なくとも一方であり、前記支持部材に対向する対向面を有し、
前記支持部材は、前記反応器と前記外側容器との間の空間に配置され、前記反応器を支持し、前記対向面に摺接する摺動部を有する請求項2に記載の化学蓄熱装置。
【請求項5】
前記支持部材は、基部と、前記基部と前記摺動部との間に介在する介在部と、を有し、
前記介在部は、前記摺動部に向かってV字状に先細る請求項3に記載の化学蓄熱装置。
【請求項6】
前記支持部材は、前記蓄熱体を複数の前記分割体に仕切り、
複数の前記分割体は、前記伝熱部材の熱変形に応じて、互いに独立して移動可能である請求項3に記載の化学蓄熱装置。
【請求項7】
前記支持部材は、前記伝熱部材の熱変形方向に対して、直交する方向に延在する請求項6に記載の化学蓄熱装置。
【請求項8】
前記支持部材は、前記伝熱部材の熱変形方向に沿って、複数並置され、
隣り合う二つの前記分割体の間には、隣り合う二つの前記支持部材により、隙間が区画される請求項6に記載の化学蓄熱装置。
【請求項9】
前記隣接部材は、前記反応器であり、
前記支持部材は、前記伝熱部材に固定される請求項6に記載の化学蓄熱装置。
【請求項10】
前記摺動部は、前記対向面に対して平行に延在する請求項4に記載の化学蓄熱装置。
【請求項11】
前記支持部材は、基部と、前記基部と前記摺動部との間に介在する介在部と、を有し、
前記介在部は、前記摺動部に向かってC字状に先細る請求項3または請求項4に記載の化学蓄熱装置。
【請求項12】
前記支持部材は、基部と、前記基部と前記摺動部との間に介在する介在部と、を有し、
前記介在部は、歯車状を呈する請求項3または請求項4に記載の化学蓄熱装置。
【請求項13】
前記隣接部材は、前記反応器および前記伝熱部材のうち少なくとも一方であり、前記支持部材に対向する対向面を有し、
前記支持部材は、前記収容部に配置され、前記伝熱部材を支持し、
前記支持部材と前記対向面との間には、前記支持部材および前記対向面のうち、少なくとも一方に対して転動する転動部材が介装される請求項2に記載の化学蓄熱装置。
【請求項14】
さらに、前記反応器を外側から覆う外側容器を備え、
前記隣接部材は、前記反応器および前記外側容器のうち少なくとも一方であり、前記支持部材に対向する対向面を有し、
前記支持部材は、前記反応器と前記外側容器との間の空間に配置され、前記反応器を支持し、
前記支持部材と前記対向面との間には、前記支持部材および前記対向面のうち、少なくとも一方に対して転動する転動部材が介装される請求項2に記載の化学蓄熱装置。
【請求項15】
前記転動部材は、コロである請求項13または請求項14に記載の化学蓄熱装置。
【請求項16】
前記転動部材は、ボールである請求項13または請求項14に記載の化学蓄熱装置。
【請求項17】
前記分割体は、成形体であり、
複数の前記分割体は、前記伝熱部材の熱変形方向に沿って並置される請求項1に記載の化学蓄熱装置。
【請求項18】
前記収容部の容積は、化学反応による膨張後の前記蓄熱体の体積よりも、小さい請求項1に記載の化学蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、化学反応熱を利用して可逆的に蓄熱、放熱を行うことができる化学蓄熱装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、器胴と、複数の邪魔板と、複数の伝熱管と、を備える熱交換器が開示されている。器胴は、水平方向に延在している。器胴の側周壁には、流入口と、流出口と、が開設されている。伝熱管は、器胴の内部に収容されている。伝熱管は、水平方向に延在している。複数の邪魔板は、器胴の内部に収容されている。複数の邪魔板は、所定間隔ずつ離間して、器胴の内面から垂直方向に立設されている。邪魔板は、伝熱管の側周壁部を支持している。
【0003】
第一の液体は、流入口から流出口に向かって、複数の邪魔板を迂回しながら、器胴の内部を流動する。第二の液体は、伝熱管の内部を流動する。伝熱管の側周壁部を介して、第一の液体と第二の液体との間で熱交換が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特公昭46-28750号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
仮に、同文献の熱交換器を化学蓄熱装置に転用する場合を想定する。この場合、蓄熱体は、器胴の内部に配置されることになる。すなわち、蓄熱体は、器胴の内部において、伝熱管や邪魔板の隙間に充填されることになる。このため、蓄熱体が、伝熱管や邪魔板に固着しやすい。したがって、伝熱管の熱変形が阻害されてしまう。よって、伝熱管に熱応力が発生しやすい。そこで、本開示は、伝熱部材に熱応力が発生するのを抑制可能な化学蓄熱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】
【0006】
(1)上記課題を解決するため、本開示の化学蓄熱装置は、収容部を内部に区画する反応器と、前記収容部に配置される蓄熱体と、前記収容部に配置され、前記蓄熱体と熱の授受を行う熱媒体が通過する熱媒体流路を内部に区画する伝熱部材と、を備え、さらに、以下の(A)および(B)のうち、少なくとも一方を備えることを特徴とする。(A)前記伝熱部材または前記反応器を支持し、前記伝熱部材に熱応力が発生するのを抑制するために、隣接部材に対して移動可能である支持部材。(B)前記蓄熱体を構成し、前記伝熱部材の熱変形に応じて、互いに独立して移動可能である複数の分割体。
【0007】
(A)によると、支持部材は、伝熱部材を支持している。または、支持部材は、反応器を介して、伝熱部材を支持している。支持部材は、隣接部材(支持部材が隣接している部材)に対して移動可能である。このため、伝熱部材の熱変形が拘束されにくい。したがって、伝熱部材に熱応力が発生するのを抑制することができる。また、伝熱部材に既に発生した熱応力を、簡単に逃がすことができる。
【0008】
(B)によると、伝熱部材に密着しやすい蓄熱体が、複数の分割体により構成されている。複数の分割体は、互いに独立して移動可能である。このため、伝熱部材の熱変形が拘束されにくい。したがって、伝熱部材に熱応力が発生するのを抑制することができる。また、伝熱部材に既に発生した熱応力を、簡単に逃がすことができる。
【0009】
(2)上記(1)の構成において、前記支持部材は、前記伝熱部材に熱応力が発生するのを抑制するために、前記隣接部材に対して移動可能である構成とする方がよい。支持部材は、伝熱部材を支持している。または、支持部材は、反応器を介して、伝熱部材を支持している。支持部材は、隣接部材(支持部材が隣接している部材)に対して移動可能である。このため、伝熱部材の熱変形が拘束されにくい。したがって、伝熱部材に熱応力が発生するのを抑制することができる。また、伝熱部材に既に発生した熱応力を、簡単に逃がすことができる。
【0010】
(3)上記(2)の構成において、前記隣接部材は、前記反応器および前記伝熱部材のうち少なくとも一方であり、前記支持部材に対向する対向面を有し、前記支持部材は、前記収容部に配置され、前記伝熱部材を支持し、前記対向面に摺接する摺動部を有する構成とする方がよい。
【0011】
隣接部材は、反応器および伝熱部材のうち少なくとも一方である。隣接部材は、支持部材に対向する対向面を有している。支持部材は、収容部に配置されている。支持部材は、伝熱部材を支持している。支持部材は、摺動部を備えている。
【0012】
摺動部は、対向面に対して摺動可能である。このため、支持部材は、反応器および伝熱部材のうち少なくとも一方に対して、移動可能である。支持部材が反応器に対して移動可能である場合、伝熱部材は、支持部材と共に、反応器から独立して移動可能である。支持部材が伝熱部材に対して移動可能である場合、伝熱部材は、支持部材から独立して移動可能である。支持部材が反応器および伝熱部材に対して移動可能である場合、伝熱部材は、支持部材と共に、または支持部材から独立して移動可能である。このため、伝熱部材の熱変形が拘束されにくい。したがって、伝熱部材に熱応力が発生するのを抑制することができる。また、伝熱部材に既に発生した熱応力を、簡単に逃がすことができる。
【0013】
(4)上記(2)の構成において、さらに、前記反応器を外側から覆う外側容器を備え、前記隣接部材は、前記反応器および前記外側容器のうち少なくとも一方であり、前記支持部材に対向する対向面を有し、前記支持部材は、前記反応器と前記外側容器との間の空間に配置され、前記反応器を支持し、前記対向面に摺接する摺動部を有する構成とする方がよい。
【0014】
隣接部材は、反応器および外側容器のうち少なくとも一方である。隣接部材は、支持部材に対向する対向面を有している。支持部材は、反応器の外部、具体的には反応器と外側容器との間の空間に配置されている。支持部材は、反応器を支持している。支持部材は、摺動部を備えている。
【0015】
摺動部は、対向面に対して摺動可能である。このため、支持部材は、反応器および外側容器のうち少なくとも一方に対して、移動可能である。支持部材が反応器に対して移動可能である場合、支持部材は、反応器から独立して移動可能である。逆に言えば、反応器は、支持部材から独立して移動可能である。このため、伝熱部材は、反応器と共に、支持部材および外側容器から独立して移動可能である。
【0016】
支持部材が外側容器に対して移動可能である場合、支持部材は、外側容器から独立して移動可能である。このため、伝熱部材は、反応器および支持部材と共に、外側容器から独立して移動可能である。
【0017】
支持部材が反応器および外側容器に対して移動可能である場合、伝熱部材は、反応器と共に、または反応器および支持部材と共に、外側容器から独立して移動可能である。
【0018】
本構成によると、伝熱部材の熱変形が拘束されにくい。したがって、伝熱部材に熱応力が発生するのを抑制することができる。また、伝熱部材に既に発生した熱応力を、簡単に逃がすことができる。
【0019】
(5)上記いずれかの構成において、前記支持部材は、基部と、前記基部と前記摺動部との間に介在する介在部と、を有し、前記介在部は、前記摺動部に向かってV字状に先細る構成とする方がよい。本構成によると、介在部が摺動部つまり対向面に向かって先細っていない場合と比較して、対向面に対する摺動部の摺動面積を小さくすることができる。また、対向面に対して、摺動部を線接触させることができる。
【0020】
(6)上記いずれかの構成において、前記支持部材は、前記蓄熱体を複数の前記分割体に仕切り、複数の前記分割体は、前記伝熱部材の熱変形に応じて、互いに独立して移動可能である構成とする方がよい。本構成によると、支持部材により、蓄熱体を確実に分割することができる。伝熱部材に密着しやすい蓄熱体は、支持部材により、複数の分割体に分割されている。複数の分割体は、互いに独立して移動可能である。このため、伝熱部材の熱変形が拘束されにくい。したがって、伝熱部材に熱応力が発生するのを抑制することができる。また、伝熱部材に既に発生した熱応力を、簡単に逃がすことができる。
【0021】
(7)上記いずれかの構成において、前記支持部材は、前記伝熱部材の熱変形方向に対して、直交する方向に延在する構成とする方がよい。ここで、「熱変形方向」とは、伝熱部材が熱変形する方向をいう。伝熱部材が複数の方向に熱変形する場合は、変形量が最大になる方向(例えば、伝熱部材が管状を呈する場合は管軸方向)をいう。本構成によると、蓄熱体を、伝熱部材の熱変形方向(分割体の移動方向)に対して、直交する方向に分割することができる。
【0022】
(8)上記いずれかの構成において、前記支持部材は、前記伝熱部材の熱変形方向に沿って、複数並置され、隣り合う二つの前記分割体の間には、隣り合う二つの前記支持部材により、隙間が区画される構成とする方がよい。本構成によると、隣り合う二つの分割体の間に、隙間(蓄熱体が配置されていない空間)を確保することができる。このため、伝熱部材の熱変形が拘束されにくい。また、隙間の分だけ、伝熱部材に対する蓄熱体の密着を、抑制することができる。また、隙間を挟んで両側の二つの支持部材が互いに拘束されるのを、抑制することができる。
【0023】
(9)上記いずれかの構成において、前記隣接部材は、前記反応器であり、前記支持部材は、前記伝熱部材に固定される構成とする方がよい。本構成によると、伝熱部材と一体的に支持部材を移動させることができる。すなわち、伝熱部材の熱変形に応じて、支持部材を移動させることができる。
【0024】
(9-1)上記(9)の構成において、前記隙間は、前記伝熱部材が前記熱媒体により加熱される前の時点で、隣り合う二つの前記支持部材により、確保されている構成とする方がよい。蓄熱体が熱媒体により加熱される前(つまり蓄熱前)の時点で、隣り合う二つの支持部材(支持部材は伝熱部材に固定されている)の間には、既に隙間が確保されている。すなわち、伝熱部材の熱変形量(伸張量)が最小の時点で、既に隙間が確保されている。このため、本構成によると、蓄熱、放熱サイクルの全区間に亘って、隣り合う任意の二つの支持部材の間に、継続的に隙間を確保することができる。
【0025】
(10)上記いずれかの構成において、前記摺動部は、前記対向面に対して平行に延在する構成とする方がよい。本構成によると、摺動部を対向面に面接触させることができる。このため、摺動部が対向面に線接触、点接触する場合と比較して、対向面に対する摺動部の摺動面積が大きくなる。したがって、対向面に対して、摺動部つまり支持部材ががたつきにくい。よって、支持部材が、伝熱部材または反応器を、しっかりと支持することができる。
【0026】
(11)上記いずれかの構成において、前記支持部材は、基部と、前記基部と前記摺動部との間に介在する介在部と、を有し、前記介在部は、前記摺動部に向かってC字状に先細る構成とする方がよい。本構成によると、介在部が摺動部つまり対向面に向かって先細っていない場合と比較して、対向面に対する摺動部の摺動面積を小さくすることができる。また、対向面に対して、摺動部を線接触させることができる。また、本構成によると、介在部が摺動部に向かって角張っている場合と比較して、摺動部が対向面に突き当たりにくい。
【0027】
(12)上記いずれかの構成において、前記支持部材は、基部と、前記基部と前記摺動部との間に介在する介在部と、を有し、前記介在部は、歯車状を呈する構成とする方がよい。本構成によると、介在部が歯車状を呈していない場合と比較して、対向面に対する摺動部の摺動面積を小さくすることができる。
【0028】
(13)上記(2)の構成において、前記隣接部材は、前記反応器および前記伝熱部材のうち少なくとも一方であり、前記支持部材に対向する対向面を有し、前記支持部材は、前記収容部に配置され、前記伝熱部材を支持し、前記支持部材と前記対向面との間には、前記支持部材および前記対向面のうち、少なくとも一方に対して転動する転動部材が介装される構成とする方がよい。本構成によると、転動部材により、支持部材を対向面に対して移動させることができる。
【0029】
(14)上記(2)の構成において、さらに、前記反応器を外側から覆う外側容器を備え、前記隣接部材は、前記反応器および前記外側容器のうち少なくとも一方であり、前記支持部材に対向する対向面を有し、前記支持部材は、前記反応器と前記外側容器との間の空間に配置され、前記反応器を支持し、前記支持部材と前記対向面との間には、前記支持部材および前記対向面のうち、少なくとも一方に対して転動する転動部材が介装される構成とする方がよい。本構成によると、転動部材により、支持部材を対向面に対して移動させることができる。
【0030】
(15)上記(13)または(14)の構成において、前記転動部材は、コロである構成とする方がよい。本構成によると、コロが転動することにより、支持部材を対向面に対して移動させることができる。また、対向面に対して、コロを線接触させることができる。
【0031】
(16)上記(13)または(14)の構成において、前記転動部材は、ボールである構成とする方がよい。本構成によると、ボールが転動することにより、支持部材を対向面に対して移動させることができる。また、対向面に対して、ボールを点接触させることができる。
【0032】
(17)上記(1)の構成において、前記分割体は、成形体であり、複数の前記分割体は、前記伝熱部材の熱変形方向に沿って並置される構成とする方がよい。本構成によると、分割体の形状保持性を確保することができる。このため、分割体が崩れにくい。
【0033】
(18)上記いずれかの構成において、前記収容部の容積は、化学反応による膨張後の前記蓄熱体の体積よりも、小さい構成とする方がよい。本構成によると、収容部にデッドスペースが発生するのを、抑制することができる。また、本構成によると、蓄熱体膨張時において、蓄熱体を伝熱部材に押し付けることができる。このため、熱媒体と蓄熱体との間の伝熱性を向上させることができる。
【0034】
(19)上記いずれかの構成において、複数の前記分割体は、前記伝熱部材の熱変形方向に対して交差する方向に並置され、隣り合う任意の二つの前記分割体の間には、仕切り部材が配置される構成とする方がよい。本構成によると、仕切り部材により蓄熱体を分割することができる。このため、蓄熱体の熱応力(内部応力)を小さくすることができる。
【発明の効果】
【0035】
本開示によると、伝熱部材に熱応力が発生するのを抑制可能な化学蓄熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0036】
図1図1は、第一実施形態の化学蓄熱装置の斜視図である。
図2図2は、同化学蓄熱装置の分解斜視図である。
図3図3は、同化学蓄熱装置の部分透過斜視図である。
図4図4は、同化学蓄熱装置の複数の伝熱部材および複数の直接支持部材の合体斜視図である。
図5図5は、同化学蓄熱装置の複数の伝熱部材および複数の直接支持部材の分解斜視図である。
図6図6は、同化学蓄熱装置の前後方向断面図である。
図7図7は、図6の枠VII内の拡大図である。
図8図8は、図6のVIII-VIII方向断面図である。
図9図9は、図7の枠IX内の拡大図(その1)である。
図10図10は、図7の枠IX内の拡大図(その2)である。
図11図11は、第二実施形態の化学蓄熱装置の部分前後方向断面図である。
図12図12は、第三実施形態の化学蓄熱装置の部分前後方向断面図である。
図13図13は、第四実施形態の化学蓄熱装置の部分透過斜視図である。
図14図14は、第五実施形態の化学蓄熱装置の部分透過斜視図である。
図15図15は、第六実施形態の化学蓄熱装置の部分前後方向断面図である。
図16図16は、第七実施形態の化学蓄熱装置の部分前後方向断面図である。
図17図17は、第八実施形態の化学蓄熱装置の斜視図である。
図18図18は、同化学蓄熱装置の分解斜視図である。
図19図19は、同化学蓄熱装置の部分透過斜視図である。
図20図20は、同化学蓄熱装置の複数の内側容器、伝熱部材、複数の間接支持部材の分解斜視図である。
図21図21は、同化学蓄熱装置の前後方向断面図である。
図22図22は、図21の枠XXII内の拡大図である。
図23図23は、図21のXXIII-XXIII方向断面図である。
図24図24は、図23の枠XXIV内の拡大図である。
図25図25は、図22の枠XXV内の拡大図である。
図26図26は、第九実施形態の化学蓄熱装置の部分前後方向断面図である。
図27図27は、第十実施形態の化学蓄熱装置の部分前後方向断面図である。
図28図28は、第十一実施形態の化学蓄熱装置の部分透過分解斜視図である。
図29図29は、第十二実施形態の化学蓄熱装置の部分軸直方向断面図である。
図30図30は、第十三実施形態の化学蓄熱装置の部分前後方向断面図である。
図31図31は、第十四実施形態の化学蓄熱装置の部分前後方向断面図である。
図32図32(A)は、第十五実施形態の化学蓄熱装置の蓄熱前の状態における部分前後方向断面図である。図32(B)は、同化学蓄熱装置の蓄熱後の状態における部分前後方向断面図である。
図33図33(A)は、第十六実施形態の化学蓄熱装置の蓄熱前の状態における部分前後方向断面図である。図33(B)は、同化学蓄熱装置の蓄熱後の状態における部分前後方向断面図である。
図34図34は、第十七実施形態の化学蓄熱装置の軸直方向断面図である。
図35図35(A)は、第十八実施形態の化学蓄熱装置の蓄熱前の状態における部分前後方向断面図である。図35(B)は、同化学蓄熱装置の蓄熱後の状態における部分前後方向断面図である。
図36図36(A)~図36(G)は、その他の実施形態(その1~その7)の化学蓄熱装置の軸直方向部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0037】
以下、本開示の化学蓄熱装置の実施の形態について説明する。以降の図において、前後方向は、内側容器、外側容器の軸方向に対応している。上下方向および左右方向のうち少なくとも一方は、内側容器、外側容器の軸直方向(軸方向に対して直交する方向。横断面方向。径方向)に対応している。
【0038】
<第一実施形態>
図1に、本実施形態の化学蓄熱装置の斜視図を示す。図2に、同化学蓄熱装置の分解斜視図を示す。図3に、同化学蓄熱装置の部分透過斜視図を示す。図4に、同化学蓄熱装置の複数の伝熱部材および複数の直接支持部材の合体斜視図を示す。図5に、同化学蓄熱装置の複数の伝熱部材および複数の直接支持部材の分解斜視図を示す。図6に、同化学蓄熱装置の前後方向(軸方向)断面図を示す。図7に、図6の枠VII内の拡大図を示す。図8に、図6のVIII-VIII方向(軸直方向)断面図を示す。図9に、図7の枠IX内の拡大図(その1)を示す。図10に、図7の枠IX内の拡大図(その2)を示す。なお、図6は、図8のVI-VI方向断面に対応する。
【0039】
図1においては、外側容器3の内部の内側容器2、伝熱部材取付板81、間接支持部材87を点線で示す。図3においては、内側容器2、伝熱部材取付板81、間接支持部材87を透過して、内側容器2の内部(収容部22)の部材(伝熱部材5、管状流路部材6、直接支持部材7)を示す。また、蓄熱体4を省略する。図6図7においては、蓄熱体4を透過して、奥側(左側)の管状流路部材6を示す。図8においては、蓄熱体4を透過して、奥側(後側)の直接支持部材7を示す。
【0040】
[化学蓄熱装置の構成]
まず、本実施形態の化学蓄熱装置1の構成について説明する。図1図10に示すように、本実施形態の化学蓄熱装置1は、内側容器2と、外側容器3と、蓄熱体4と、複数の伝熱部材5と、複数の管状流路部材6と、複数の直接支持部材7と、反応媒体給排管80と、伝熱部材取付板81と、熱媒体給排筒82と、隔壁83と、熱媒体供給管84と、熱媒体排出管85と、端板86と、複数の間接支持部材87と、二つの脚部88と、を備えている。内側容器2は、本開示の「反応器」の概念に含まれる。直接支持部材7は、本開示の「支持部材」の概念に含まれる。
【0041】
(内側容器2)
図2図6図8に示すように、内側容器2は、金属製であって、前後方向(水平方向)に延在し、前側に開口する有底円筒状を呈している。すなわち、内側容器2の軸直方向断面の中心軸A1(図6図8参照)は、前後方向に延在している。
【0042】
内側容器2は、側周壁部20と、端壁部21と、収容部22と、を備えている。側周壁部20は、前後方向に延在する円筒状を呈している。端壁部21は、側周壁部20の後端開口を封止している。
【0043】
図1図6図8に示すように、側周壁部20は、複数の取付孔200を備えている。取付孔200は、側周壁部20を上下方向に貫通している。複数の取付孔200は、側周壁部20の前後方向全長に亘って、配置されている。複数の取付孔200は、側周壁部20の上側部分と下側部分とに配置されている。上側部分、下側部分の各々において、複数の取付孔200は、二列(延在方向は前後方向、並置方向は左右方向)に並んでいる。収容部22は、内側容器2の内部に区画されている。
【0044】
図8に示すように、側周壁部20の内周面203は、後述する直接支持部材7に、径方向(中心軸A1を中心とする円の径方向)に対向している。内周面203は、本開示の「対向面」の概念に含まれる。
【0045】
(外側容器3、脚部88)
図1図2図6図8に示すように、外側容器3は、金属製であって、前後方向に延在し、前側に開口する有底円筒状を呈している。すなわち、外側容器3の軸直方向断面の中心軸A2(図6図8参照)は、前後方向に延在している。外側容器3は、内側容器2を、外側(中心軸A1、A2を中心とする径方向外側および後側(軸方向一方))から覆っている。中心軸A1と中心軸A2とは一致している。すなわち、外側容器3は、内側容器2と同軸上に配置されている。
【0046】
外側容器3は、側周壁部30と、端壁部31と、を備えている。側周壁部30は、前後方向に延在する円筒状を呈している。端壁部31は、側周壁部30の後端開口を封止している。端壁部31は、取付孔310を備えている。取付孔310は、端壁部31の径方向中心を、中心軸A2に沿って、前後方向に貫通している。
【0047】
外側容器3は、外側流路32を区画している。具体的には、外側流路32は、外側容器3の内面と、内側容器2の外面と、の間に区画されている。図8に示すように、軸直方向断面において、外側流路32は、中心軸A2を中心とする円環状を呈している。
【0048】
図1に示すように、二つの脚部88は、外側容器3の前後両端部に配置されている。二つの脚部88は、工場の床面(図略)に立設されている。二つの脚部88は、外側容器3つまり化学蓄熱装置1を下側から支持している。
【0049】
(蓄熱体4)
図6図8図10に示すように、蓄熱体4は、収容部22に充填されている。蓄熱体4は、化学蓄熱材(脱水後は酸化カルシウム、水和後は水酸化カルシウム)製の蓄熱材粒子と、粘土鉱物と、を含んでいる。蓄熱体4は、反応媒体である水蒸気(HO)との化学反応(水和反応、脱水反応)により膨張、収縮可能である。
【0050】
収容部22(詳しくは、収容部22のうち、部材(複数の伝熱部材5、複数の管状流路部材6、複数の直接支持部材7)が配置されていない部分)の容積は、水和反応による膨張後の蓄熱体4の体積よりも、小さい。このため、膨張後(水和反応後)において、蓄熱体4は、内側容器2の内面(収容部22を区画する面)、後述する複数の伝熱部材5の外面、複数の管状流路部材6の外面、複数の直接支持部材7の外面に圧接している。言い換えると、蓄熱体4は、これらの部材により拘束されている。
【0051】
(伝熱部材5)
図3図8に示すように、伝熱部材5は、金属製であって、U字の円管状を呈している。すなわち、伝熱部材5は、二つの直管部50と、曲管部51と、を備えている。直管部50は、前後方向に延在している。すなわち、直管部50の軸直方向断面の中心軸A3(図8参照)は、前後方向に延在している。二つの直管部50は、上下方向に対向して配置されている。曲管部51は、後側に膨らむC字状に延在している。曲管部51は、二つの直管部50の後端部同士を連結している。
【0052】
図8に示すように、直管部50の外周面503は、後述する直接支持部材7に、径方向(直管部50の中心軸A3を中心とする円の径方向)に対向している。外周面503は、本開示の「対向面」の概念に含まれる。
【0053】
伝熱部材5は、前端部(後述する伝熱部材取付板81の取付孔810に固定されている部分)を除いて、収容部22に収容されている。伝熱部材5は、蓄熱体4の内部に配置されている。伝熱部材5の外面は、蓄熱体4に当接している。伝熱部材5は、内部に熱媒体流路52を区画している。熱媒体は、熱媒体流路52を流動可能である。熱媒体は、伝熱部材5の壁部を介して、蓄熱体4と熱の授受を行う。図8に示すように、収容部22において、複数の伝熱部材5の直管部50は、上下左右方向に並んでいる。図6に示すように、複数の伝熱部材5は、収容部22(つまり蓄熱体4)の全体に配置されている。
【0054】
(管状流路部材6)
図3図6図8に示すように、管状流路部材6は、金属製であって、上下方向に延在する直管状を呈している。任意の単一の管状流路部材6は、内側容器2の一対の取付孔200(図8に示すように、上下方向に対向する一対の取付孔200)に取り付けられている。
【0055】
管状流路部材6は、上下両端部(取付孔200に固定されている部分)を除いて、収容部22に収容されている。管状流路部材6は、蓄熱体4の内部に配置されている。管状流路部材6の外面は、蓄熱体4に当接している。
【0056】
図8に示すように、管状流路部材6は、内部に内側流路(反応媒体流路)60を区画している。内側流路60は、二つの外側開口部600と、複数の内側開口部601と、を備えている。二つの外側開口部600は、管状流路部材6の上下両端部に開設されている。すなわち、二つの外側開口部600は、内側容器2の取付孔200を介して、内側容器2の外部(外側流路32)に開口している。複数の内側開口部601は、管状流路部材6の壁部(収容部22に配置されている部分)に開設されている。内側開口部601は、蓄熱体4に向かって開口している。内側開口部601の大きさ(口径)は、水蒸気が通過可能であって、蓄熱体4の蓄熱材粒子が通過しにくい大きさに設定されている。
【0057】
図7図8に示すように、複数の内側開口部601は、管状流路部材6の壁部の全体に亘って分布している。また、複数の内側開口部601は、蓄熱体4の上下方向全長に亘って分布している。水蒸気は、内側流路60を通過可能である。水蒸気は、内側開口部601を介して、蓄熱体4に供給される。並びに、水蒸気は、内側開口部601を介して、蓄熱体4から排出される。図3図6図8に示すように、収容部22において、複数の管状流路部材6は、前後左右方向に並んでいる。複数の管状流路部材6は、収容部22(つまり蓄熱体4)の全体に配置されている。
【0058】
(直接支持部材7)
図3図8に示すように、直接支持部材7は、金属製であって、上下左右方向(垂直方向)に延在する円板状を呈している。直接支持部材7は、収容部22に配置されている。直接支持部材7は、基部71と、第一介在部72と、第一摺動部720と、第二摺動部750と、を備えている。第一介在部72は、本開示の「介在部」の概念に含まれる。第一摺動部720、第二摺動部750は、本開示の「摺動部」の概念に含まれる。
【0059】
図8に示すように、基部71は、円板状を呈している。第一介在部72は、円環状を呈している。第一介在部72は、基部71の径方向外側に連なっている。図9図10に示すように、前後方向断面において、第一介在部72は、径方向(図8に示す中心軸A1を中心とする円の径方向)外側に向かって先細るV字状(エッジ状、テーパ状)を呈している。第一介在部72の外面(前後両面)は平面状を呈している。第一摺動部720は、第一介在部72の径方向外端(V字の頂部)に配置されている。第一摺動部720は、内側容器2の側周壁部20の内周面203に、当接(線接触)している。第一摺動部720は、内周面203に固定されていない。第一摺動部720は、内周面203に対して摺動可能である。
【0060】
図6に示すように、複数の直接支持部材7は、所定間隔ずつ離間して、前後方向に並置されている。複数の直接支持部材7は、収容部22を、前後方向に並ぶ複数の部屋220に仕切っている。図7図8に示すように、直接支持部材7は、複数の支持孔70を備えている。支持孔70は、直接支持部材7を前後方向に貫通している。支持孔70には、伝熱部材5の直管部50が挿通されている。支持孔70つまり直接支持部材7は、伝熱部材5を、直接支持している。また、直接支持部材7は、伝熱部材5を、軸直方向に、直接位置決めしている。
【0061】
図7図10に示すように、第二摺動部750は、支持孔70の内周面に配置されている。第二摺動部750は、直管部50の外周面503に、当接(面接触)している。第二摺動部750は、外周面503に固定されていない。第二摺動部750は、外周面503に対して摺動可能である。
【0062】
(反応媒体給排管80)
図1図2図6に示すように、反応媒体給排管80は、金属製であって、短軸円管状を呈している。反応媒体給排管80は、外側容器3の端壁部31の取付孔310に取り付けられている。反応媒体給排管80を介して、外側容器3の外部から外側流路32に、水蒸気が供給される。また、反応媒体給排管80を介して、外側流路32から外側容器3の外部に、水蒸気が排出される。
【0063】
(伝熱部材取付板81)
図1図3図6に示すように、伝熱部材取付板81は、金属製であって、上下左右方向に延在する円板状を呈している。伝熱部材取付板81は、内側容器2および外側容器3の前側に配置されている。伝熱部材取付板81は、内側容器2および外側容器3の前側開口を封止している。伝熱部材取付板81は、複数の取付孔810を備えている。取付孔810は、伝熱部材取付板81を前後方向に貫通している。取付孔810には、伝熱部材5の直管部50の前端部が取り付けられている。取付孔810つまり伝熱部材取付板81は、伝熱部材5を支持している。また、伝熱部材取付板81は、伝熱部材5を固定している。
【0064】
(熱媒体給排筒82)
図1図2図6に示すように、熱媒体給排筒82は、金属製であって、前後方向に延在する短軸円筒状を呈している。熱媒体給排筒82は、伝熱部材取付板81の前側に配置されている。伝熱部材取付板81は、熱媒体給排筒82の後端開口を封止している。熱媒体給排筒82は、中心軸A1、A2上に配置されている。熱媒体給排筒82は、二つの取付孔820を備えている。取付孔820は、熱媒体給排筒82の壁部を上下方向に貫通している。二つの取付孔820は、上下方向に対向して配置されている。
【0065】
(隔壁83)
図2図6に示すように、隔壁83は、金属製であって、前後左右方向(水平方向)に延在する平板状を呈している。隔壁83は、熱媒体給排筒82の内部空間を、下側の供給室830と、上側の排出室831と、に仕切っている。供給室830は下側の取付孔820に、排出室831は上側の取付孔820に、各々連通している。伝熱部材5の熱媒体流路52の一端(上流端)は、供給室830に連通している。伝熱部材5の熱媒体流路52の他端(下流端)は、排出室831に連通している。
【0066】
(熱媒体供給管84、熱媒体排出管85、端板86)
図1図2図6に示すように、熱媒体供給管84は、金属製であって、短軸円管状を呈している。熱媒体供給管84は、熱媒体給排筒82の下側の取付孔820に取り付けられている。熱媒体供給管84を介して、熱媒体給排筒82の外部から供給室830に、熱媒体が供給される。熱媒体排出管85は、金属製であって、短軸円管状を呈している。熱媒体排出管85は、熱媒体給排筒82の上側の取付孔820に取り付けられている。熱媒体排出管85を介して、排出室831から熱媒体給排筒82の外部に、熱媒体が排出される。端板86は、金属製であって、上下左右方向に延在する円板状を呈している。端板86は、熱媒体給排筒82の前端開口を封止している。
【0067】
(間接支持部材87)
図1図3図6図8に示すように、間接支持部材87は、金属製であって上下左右方向に延在する歯車円環状を呈している。間接支持部材87は、内側容器2の側周壁部20の外面と、外側容器3の側周壁部30の内面と、の間に配置されている。間接支持部材87により、内側容器2の側周壁部20の外面と、外側容器3の側周壁部30の内面と、の間に外側流路32が確保されている。複数の間接支持部材87は、前後方向に、所定間隔ずつ離間して配置されている。間接支持部材87の外周面には、径方向内側に凹む複数の開口部870が配置されている。複数の開口部870は、周方向に所定間隔ずつ離間して配置されている。開口部870を介して、外側流路32の各部は、前後方向に互いに連通している。間接支持部材87は、内側容器2を支持している。また、間接支持部材87は、内側容器2を位置決めしている。また、間接支持部材87は、内側容器2、直接支持部材7を介して、伝熱部材5を間接的に支持している。また、間接支持部材87は、内側容器2、直接支持部材7を介して、伝熱部材5を間接的に位置決めしている。
【0068】
(反応媒体ルートR1、熱媒体ルートR2)
図6図8に示すように、化学蓄熱装置1の外部と、収容部22の蓄熱体4と、の間には、外部から蓄熱体4に向かって、反応媒体給排管80、外側流路32、内側流路60を経由する、水蒸気用の反応媒体ルートR1が設定されている。
【0069】
図6に示すように、熱媒体供給管84と熱媒体排出管85との間には、熱媒体供給管84から熱媒体排出管85に向かって、供給室830、熱媒体流路52、排出室831を経由する、熱媒体用の熱媒体ルートR2が設定されている。
【0070】
[化学蓄熱装置の動き]
次に、本実施形態の化学蓄熱装置1の動きについて説明する。前述したように、蓄熱体4は、化学蓄熱材(脱水後は酸化カルシウム、水和後は水酸化カルシウム)製の蓄熱材粒子と、粘土鉱物と、を含んでいる。ここで、複数の蓄熱材粒子を含む造粒体を「蓄熱材顆粒」とする。また、収容部22に収容された蓄熱体4が未だ一度も水和反応していない状態を「初期状態」とする。
【0071】
(放熱時、水和反応時)
初期状態における蓄熱体4の蓄熱材顆粒中の蓄熱材粒子は、酸化カルシウム製である。放熱時においては、図6図8に示す反応媒体ルートR1を介して、蓄熱体4の全体に水蒸気を供給する。水蒸気の供給により、蓄熱体4の化学蓄熱材(酸化カルシウム)は、以下の水和反応により、放熱し、水酸化カルシウムとなる。なお、Q1は放熱量である。
CaO+HO→Ca(OH)+Q1
水和反応により、蓄熱体4は膨張し、内側容器2の内面(収容部22を区画する面)、伝熱部材5の外面、管状流路部材6の外面、直接支持部材7の外面に圧接する。すなわち、蓄熱体4は、これらの部材により拘束される。
【0072】
水和反応により発生した熱Q1は、蓄熱体4、直接支持部材7、伝熱部材5の壁部を介して、熱媒体流路52の熱媒体に移動する。熱Q1により加熱された熱媒体は、熱媒体ルートR2を介して、外部に流出する。
【0073】
(蓄熱時、脱水反応時)
蓄熱時においては、図6図8に示す熱媒体ルートR2に高温の熱媒体を流動させる。熱媒体の熱は、伝熱部材5の壁部、直接支持部材7を介して、蓄熱体4に移動する。当該熱により加熱された蓄熱体4の化学蓄熱材(水酸化カルシウム)は、以下の脱水反応により、蓄熱し、酸化カルシウムとなる。なお、Q2は蓄熱量である。
Ca(OH)+Q2→CaO+H
脱水反応により発生した水蒸気(HO)は、反応媒体ルートR1(図6図7に示す矢印方向と反対方向)を介して、化学蓄熱装置1の外部に排出される。
【0074】
[直接支持部材の動き]
次に、本実施形態の化学蓄熱装置1の直接支持部材7の動きを説明する。なお、代表例として、軸方向の動き、傾動方向の動きを例示するが、勿論、他の方向(例えば、図9の矢印Y1の逆方向、図10の矢印Y2の逆方向、軸方向と傾動方向とを組み合わせた方向、回動方向など)に動くことも可能である。
【0075】
(軸方向の動き)
まず、直接支持部材7の軸方向の動きについて説明する。上述の放熱時、蓄熱時の熱により、伝熱部材5は、図3に示す伝熱部材取付板81を基点に、後方に伸張(熱変形)しやすい。ここで、図7図10に示すように、収容部22には、蓄熱体4が充填されている。蓄熱体4は、伝熱部材5に密着している。このため、伝熱部材5の伸張は蓄熱体4により規制されてしまう。この場合、蓄熱体4が移動可能であれば、蓄熱体4ごと、伝熱部材5は伸張することができる。しかしながら、仮に、直接支持部材7が内周面203に固定されていると、蓄熱体4の移動は直接支持部材7により拘束されてしまう。このため、蓄熱体4つまり伝熱部材5は伸張することができない。したがって、伝熱部材5に熱応力が発生するのを抑制することは困難である。
【0076】
この点、図9に示すように、直接支持部材7の第一摺動部720は、内周面203に固定されていない。直接支持部材7は、内周面203に対して摺動可能である。具体的には、直接支持部材7は、図9に一点鎖線で示すように、矢印Y1の方向に摺動することができる。このため、蓄熱体4が伝熱部材5に密着しても、蓄熱体4ごと、伝熱部材5は、直接支持部材7を後方(軸方向)に移動させながら、後方に伸張することができる。したがって、伝熱部材5に熱応力が発生するのを抑制することができる。また、伝熱部材5に既に発生した熱応力を、簡単に逃がすことができる。また、第一摺動部720は、内周面203に線接触している。このため、第一摺動部720が内周面203に面接触している場合と比較して、摺動抵抗を小さくすることができる。
【0077】
また、直接支持部材7の第二摺動部750は、外周面503に固定されていない。直接支持部材7は、外周面503に対して摺動可能である。この点においても、伝熱部材5に熱応力が発生するのを抑制することができる。また、伝熱部材5に既に発生した熱応力を、簡単に逃がすことができる。
【0078】
(傾動方向の動き)
次に、直接支持部材7の傾動方向の動きについて説明する。なお、図10においては、図7に示す複数の伝熱部材5のうち、上側の伝熱部材5の方が、下側の伝熱部材5よりも、伸張量が大きい場合を示す。
【0079】
伝熱部材5が後方に伸張(熱変形)する際、複数の伝熱部材5間において、伸張量(熱変形量)がばらつく場合がある。この場合、当該伸張量の差に起因して、直接支持部材7には、傾動方向の荷重が加わる。ここで、仮に、直接支持部材7が内周面203に固定されていると、直接支持部材7は傾動することができない。したがって、伝熱部材5は伸張することができない。よって、伝熱部材5に熱応力が発生するのを抑制することは困難である。
【0080】
この点、図10に示すように、直接支持部材7は、内周面203に固定されていない。直接支持部材7は、内周面203に対して、第一摺動部720を基点に傾動可能である。具体的には、直接支持部材7は、図10に一点鎖線で示すように、矢印Y2の方向に傾動することができる。このため、伝熱部材5に熱応力が発生するのを抑制することができる。また、伝熱部材5に既に発生した熱応力を、簡単に逃がすことができる。また、矢印Y2の方向に傾動した後の状態であっても、第一摺動部720は、内周面203に線接触している。このため、摺動抵抗を小さくすることができる。
【0081】
[作用効果]
次に、本実施形態の化学蓄熱装置1の作用効果について説明する。図5図7図10に示すように、直接支持部材7は、第一摺動部720と、第二摺動部750と、を備えている。第一摺動部720は、内側容器2の側周壁部20の内周面203に摺接している。第二摺動部750は、伝熱部材5の直管部50の外周面503に摺接している。このため、直接支持部材7は、内側容器2および伝熱部材5に対して、移動可能である。
【0082】
具体的には、第一摺動部720により、直接支持部材7は、内側容器2に対して、前後方向にスライド可能である。また、直接支持部材7は、内側容器2に対して、傾動可能である。また、直接支持部材7は、内側容器2に対して、中心軸A1を中心に、回動可能である。同様に、第二摺動部750により、直接支持部材7は、伝熱部材5に対して、前後方向にスライド可能である。逆に言えば、伝熱部材5は、直接支持部材7に対して、前後方向にスライド可能である。また、伝熱部材5は、直接支持部材7に対して、直管部50の中心軸A3(図8参照)を中心に、回動可能である。
【0083】
このように、直接支持部材7は、内側容器2および伝熱部材5に対して、移動可能である。このため、伝熱部材5の熱変形が拘束されにくい。したがって、伝熱部材5に熱応力が発生するのを抑制することができる。また、伝熱部材5に既に発生した熱応力を、簡単に逃がすことができる。
【0084】
図9図10に示すように、第一介在部72は、第一摺動部720に向かってV字状に先細っている。第一摺動部720は、内周面203に線接触している。このため、第一介在部72が第一摺動部720に向かって先細っていない場合と比較して、つまり第一摺動部720が内周面203に面接触する場合と比較して、内周面203に対する第一摺動部720の摺動面積つまり摺動抵抗を小さくすることができる。したがって、内周面203に対して、直接支持部材7を、簡単に移動させることができる。また、図10に示すように、傾動後の状態であっても、第一摺動部720を内周面203に線接触させることができる。このため、直接支持部材7の姿勢(傾動状態)によらず、摺動抵抗を小さくすることができる。
【0085】
図6図8に示すように、管状流路部材6は、蓄熱体4の内部に配置されている。管状流路部材6の内部には、内側流路60が区画されている。内側流路60の内側開口部601は、蓄熱体4に向かって開口している。このため、内側流路60を介して、蓄熱体4の内部に水蒸気を供給することができる。したがって、蓄熱体4の全体に水蒸気が拡散しやすい。また、内側流路60を介して、蓄熱体4の内部から水蒸気を回収することができる。したがって、蓄熱体4の全体から水蒸気を回収しやすい。このように、本実施形態の化学蓄熱装置1によると、蓄放熱時における反応効率を高くすることができる。
【0086】
図3図7に示すように、本実施形態の化学蓄熱装置1は、蓄熱体4の内部に、直接支持部材7を備えている。直接支持部材7は、伝熱部材5を直接支持している。このため、伝熱部材5が変形しにくい。具体的には、伝熱部材5が、前端部(伝熱部材取付板81に固定されている部分)を支点に、片持ち梁状に下側に湾曲しにくい。したがって、蓄熱体4に対する伝熱部材5の位置が変化しにくく、蓄熱体4と伝熱部材5との間に隙間が発生しにくい。よって、放熱時において、蓄熱体4の全体から伝熱部材5に、熱を回収しやすい。また、蓄熱時において、伝熱部材5から蓄熱体4の全体に、熱を供給しやすい。このように、本実施形態の化学蓄熱装置1によると、蓄放熱時における伝熱効率を高くすることができる。
【0087】
図1図3図6図8に示すように、本実施形態の化学蓄熱装置1は、内側容器2と外側容器3との間に、間接支持部材87を備えている。間接支持部材87は、内側容器2を支持している。このため、内側容器2が変形しにくい。具体的には、内側容器2が、前端部(伝熱部材取付板81に固定されている部分)を支点に、片持ち梁状に下側に湾曲しにくい。したがって、図8に示す環状の外側流路32の流路面積がばらつく(上側部分が広くなり、下側部分が狭くなる)のを、抑制することができる。
【0088】
また、内側容器2を片持ち梁状に支持する場合、内側容器2の湾曲を抑制するために、内側容器2自体の構造を重厚化する必要がある。このため、熱ロスが増加する。これに対して、間接支持部材87を配置すると、内側容器2自体の構造を重厚化する必要がない。このため、熱ロスを削減することができる。
【0089】
図6図7に示すように、間接支持部材87は、内側容器2、直接支持部材7を介して、伝熱部材5を間接的に支持している。このため、蓄熱体4に対する伝熱部材5の位置が変化しにくい。よって、放熱時において、蓄熱体4の全体から伝熱部材5に、熱を回収しやすい。また、蓄熱時において、伝熱部材5から蓄熱体4の全体に、熱を供給しやすい。よって、蓄放熱時における伝熱効率を高くすることができる。また、間接支持部材87と直接支持部材7とは、側周壁部20を介して、径方向に並んでいる。このため、伝熱部材5の位置決め精度が高い。
【0090】
図3図6図8に示すように、本実施形態の化学蓄熱装置1は管状流路部材6を備えている。管状流路部材6は、直管状を呈している。このため、内側流路60の流路抵抗が小さい。当該内側流路60を介して、水蒸気を蓄熱体4の内部に供給することができる。また、蓄熱体4の内部から水蒸気を回収することができる。管状流路部材6は上下方向に延在している。このため、管状流路部材6と伝熱部材5の直管部50とを、互いに直交するように配置することができる。
【0091】
図6図8に示すように、内側流路60は、複数の内側開口部601を備えている。すなわち、内側流路60は、蓄熱体4に対して複数の箇所で開口している。このため、水蒸気を蓄熱体4の全体に拡散させやすい。また、蓄熱体4の全体から水蒸気を回収しやすい。
【0092】
また、複数の内側開口部601は、管状流路部材6の壁部(収容部22に配置されている部分)の全体に亘って、所定間隔ずつ離間して、分布している。また、複数の内側開口部601は、蓄熱体4の上下方向全長に亘って、所定間隔ずつ離間して、分布している。このため、水蒸気を蓄熱体4の全体に拡散させやすい。また、蓄熱体4の全体から水蒸気を回収しやすい。
【0093】
図1図2図6図8に示すように、本実施形態の化学蓄熱装置1は外側容器3を備えている。このため、内側容器2の外面を利用して、外側流路32を区画することができる。すなわち、内側容器2の壁部(側周壁部20、端壁部21)を隔てて、内側に収容部22を、外側に外側流路32を区画することができる。このため、省スペース性に優れている。
【0094】
図6図8に示すように、収容部22には、複数の伝熱部材5が配置されている。このため、伝熱部材5の表面積を広くすることができる。したがって、熱媒体と蓄熱体4との間の伝熱性を高くすることができる。
【0095】
図6図8に示す収容部22の容積は、水和反応による膨張後の蓄熱体4の体積よりも、小さい。このため、収容部22にデッドスペースが発生するのを、抑制することができる。また、蓄熱体4の膨張時において、蓄熱体4を伝熱部材5に押し付けることができる。このため、熱媒体と蓄熱体4との間の伝熱性を高くすることができる。また、蓄熱体4の膨張時において、蓄熱体4を内側流路60の内側開口部601に押し付けることができる。このため、反応効率を高くすることができる。
【0096】
図3に示すように、内側容器2の内部(収容部22)には、複数の伝熱部材5、複数の管状流路部材6、複数の直接支持部材7が、入り組んで配置されている。このため、収容部22の形状は複雑である。この点、初期状態における蓄熱体4は、蓄熱材顆粒の集合体(粉状体)である。このため、初期状態から初回の放熱時(水和反応時)において蓄熱体4が膨張する際、蓄熱材顆粒は、適度に解砕しながら(例えば、蓄熱材顆粒は、塊状体(複数の蓄熱材粒子の結合体)や蓄熱材粒子などに、崩壊しながら)、収容部22の形状に沿って、収容部22の隅々にまで行き渡ることができる。したがって、収容部22の形状が複雑であるにもかかわらず、収容部22にデッドスペースが発生するのを、抑制することができる。
【0097】
また、蓄熱体4が適度に解砕しながら膨張するため、蓄熱体4が成形体(蓄熱材粒子や蓄熱材顆粒のプレス成形体を焼成したもの。本開示の「蓄熱体」の概念には、当該成形体も含まれる。)である場合と比較して、膨張圧を小さくすることができる。したがって、内側容器2や収容部22に配置されている各部材(伝熱部材5、管状流路部材6、直接支持部材7)に過度な耐圧構造(例えば、壁部の壁厚増加、補強、材料変更など)を付与する必要がない。
【0098】
また、直接支持部材7は、内側容器2に対して移動可能である。このため、直接支持部材7を挟んで前後方向に隣り合う部屋220間において、蓄熱体4の膨張圧に差がある場合であっても、直接支持部材7が移動することにより、膨張圧の差に起因する直接支持部材7の熱応力を逃がすことができる。また、隣り合う部屋220間の膨張圧の差を緩和することができる。
【0099】
<第二実施形態>
本実施形態の化学蓄熱装置と第一実施形態の化学蓄熱装置との相違点は、主に、第一介在部が、V字状ではなく、C字状を呈している点である。ここでは、主に相違点について説明する。
【0100】
図11に、本実施形態の化学蓄熱装置の部分前後方向断面図を示す。なお、図11に示すのは、図7図9図10に示す枠IX内に対応する部分である。また、図11において、図9図10と対応する部位については同じ符号で示す。
【0101】
図11に示すように、前後方向断面において、第一介在部72は、径方向(前出の図8に示す中心軸A1を中心とする円の径方向)外側に向かって先細るC字状(半円状)を呈している。第一介在部72の外面(前後両面)は曲面状を呈している。第一摺動部720は、内側容器2の側周壁部20の内周面203に当接(線接触)している。第一摺動部720は、内周面203に固定されていない。第一摺動部720は、内周面203に対して摺動可能である。
【0102】
本実施形態の化学蓄熱装置と第一実施形態の化学蓄熱装置とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。図11に示すように、第一介在部72は、第一摺動部720に向かってC字状に先細っている。第一摺動部720は、内周面203に線接触している。このため、第一介在部72が第一摺動部720に向かって先細っていない場合と比較して、つまり第一摺動部720が内周面203に面接触する場合と比較して、内周面203に対する第一摺動部720の摺動面積つまり摺動抵抗を小さくすることができる。したがって、内周面203に対して、直接支持部材7を、簡単に移動させることができる。また、前出の図10に示す傾動後の状態であっても、第一摺動部720を内周面203に線接触させることができる。このため、直接支持部材7の姿勢(傾動状態)によらず、摺動抵抗を小さくすることができる。
【0103】
また、第一介在部72の外面は、曲面状を呈している。このため、第一介在部72の外面が角張っている場合と比較して、前出の図10に示すように内側容器2に対して直接支持部材7が傾動する場合であっても、第一摺動部720が内周面203に突き当たりにくい。
【0104】
<第三実施形態>
本実施形態の化学蓄熱装置と第一実施形態の化学蓄熱装置との相違点は、主に、支持部材に第一介在部および第一摺動部が配置されておらず、支持部材と内側容器の内周面との間にボールが介装されている点である。ここでは、主に相違点について説明する。
【0105】
図12に、本実施形態の化学蓄熱装置の部分前後方向断面図を示す。なお、図12に示すのは、図7図9図10に示す枠IX内に対応する部分である。また、図12において、図9図10と対応する部位については同じ符号で示す。
【0106】
図12に示すように、直接支持部材7の外周面700には、複数の凹部76が凹設されている。複数の凹部76は、直接支持部材7の外周面700の周方向全長に亘って、所定間隔ずつ離間して、配置されている。凹部76には、金属製のボール73が部分的に収容されている。ボール73は、真球状を呈している。ボール73の頂部(前出の図8に示す中心軸A1を中心とする円の径方向外端)730は、内周面203に当接(点接触)している。ボール73は、凹部76および内周面203に対して、転動可能である。
【0107】
本実施形態の化学蓄熱装置と第一実施形態の化学蓄熱装置とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態の化学蓄熱装置によると、複数のボール73が転動することにより、直接支持部材7を内側容器2に対して移動させることができる。
【0108】
本実施形態の直接支持部材7は、転動部材(ボール73)と、摺動部(第二摺動部750)と、を併有している。このため、転動と摺動とを併用して、直接支持部材7を、内側容器2および伝熱部材5に対して、移動させることができる。
【0109】
<第四実施形態>
本実施形態の化学蓄熱装置と第一実施形態の化学蓄熱装置との相違点は、主に、支持部材に第一介在部および第一摺動部が配置されておらず、支持部材と内側容器の内周面との間にコロが介装されている点である。ここでは、主に相違点について説明する。
【0110】
図13に、本実施形態の化学蓄熱装置の部分透過斜視図を示す。なお、図13に示すのは、内側容器2の一部(直接支持部材7が配置されている部分)である。図13においては、内側容器2、間接支持部材87を透過して、直接支持部材7を示す。また、蓄熱体4、伝熱部材5を省略する。また、図13において、図3と対応する部位については、同じ符号で示す。
【0111】
図13に示すように、直接支持部材7の外周面700と、内側容器2の内周面203と、の間には、軸受部材74が介装されている。軸受部材74は、複数のコロ740と、前後一対のリテーナ741と、を備えている。コロ740は、金属製であって、前後方向に延在する円柱状を呈している。複数のコロ740は、直接支持部材7の外周面700の周方向全長に亘って、所定間隔ずつ離間して、配置されている。前後一対のリテーナ741は、各々、金属製であって円環状を呈している。前後一対のリテーナ741は、複数のコロ740の列(円環状に並ぶ列)の前後方向両側に配置されている。コロ740は、前後一対のリテーナ741により、自身の軸周りに回転可能に支持されている。コロ740は、直接支持部材7の外周面700および内側容器2の内周面203に対して、転動可能である。
【0112】
本実施形態の化学蓄熱装置と第一実施形態の化学蓄熱装置とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態の化学蓄熱装置によると、複数のコロ740が転動することにより、直接支持部材7を、内側容器2に対して、回動方向に移動させることができる。また、直接支持部材7および内側容器2のうち少なくとも一方が、複数のコロ740に対して摺動することにより、直接支持部材7を、内側容器2に対して、前後方向に移動させることができる。
【0113】
本実施形態の直接支持部材7は、転動部材(コロ740)と、摺動部(第二摺動部750)と、を併有している。このため、転動と摺動とを併用して、直接支持部材7を、内側容器2および伝熱部材5に対して、移動させることができる。
【0114】
<第五実施形態>
本実施形態の化学蓄熱装置と第一実施形態の化学蓄熱装置との相違点は、主に、第一介在部が、V字状ではなく、歯車状を呈している点である。ここでは、主に相違点について説明する。
【0115】
図14に、本実施形態の化学蓄熱装置の部分透過斜視図を示す。なお、図14に示すのは、内側容器2の一部(直接支持部材7が配置されている部分)である。図14においては、内側容器2、間接支持部材87を透過して、直接支持部材7を示す。また、蓄熱体4、伝熱部材5を省略する。また、図14において、図3と対応する部位については、同じ符号で示す。
【0116】
図14に示すように、第一介在部72は、歯車状(詳しくは、周方向に凹凸が連続する歯車円環状)を呈している。第一摺動部720は、歯車状の第一介在部72の歯先部に配置されている。複数の第一摺動部720は、各々、内側容器2の側周壁部20の内周面203に当接している。第一摺動部720は、内周面203に固定されていない。第一摺動部720は、内周面203に対して摺動可能である。
【0117】
本実施形態の化学蓄熱装置と第一実施形態の化学蓄熱装置とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。複数の第一摺動部720は、内周面203に、円環状かつ点線状に接触している。このため、第一介在部72が歯車状を呈していない場合と比較して、内周面203に対する第一摺動部720の摺動面積を小さくすることができる。したがって、内周面203に対して、直接支持部材7を、簡単に移動させることができる。
【0118】
<第六実施形態>
本実施形態の化学蓄熱装置と第一実施形態の化学蓄熱装置との相違点は、主に、基部と第二摺動部との間に、V字状の第二介在部が介在している点である。また、第一摺動部が、内側容器の内周面に面接触している点である。ここでは、主に相違点について説明する。
【0119】
図15に、本実施形態の化学蓄熱装置の部分前後方向断面図を示す。なお、図15に示すのは、図7図9図10に示す枠IX内に対応する部分である。また、図15において、図9図10と対応する部位については同じ符号で示す。
【0120】
図15に示すように、直接支持部材7は、基部71と、第一摺動部720と、第二介在部75と、第二摺動部750と、を備えている。第二介在部75は、本開示の「介在部」の概念に含まれる。第二介在部75は、円環状を呈している。第二介在部75は、支持孔70の周囲に配置されている。第二介在部75は、径方向(前出の図8に示す中心軸A3を中心とする円の径方向)内側に向かって先細るV字状(テーパ状)を呈している。第二介在部75の外面(前後両面)は平面状を呈している。第二摺動部750は、伝熱部材5の直管部50の外周面503に当接(線接触)している。第二摺動部750は、当該外周面に固定されていない。第二摺動部750は、外周面503に対して摺動可能である。
【0121】
本実施形態の化学蓄熱装置と第一実施形態の化学蓄熱装置とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。直接支持部材7は、第二摺動部750を基点に、外周面503に対して傾動可能である。逆に言えば、伝熱部材5は、第二摺動部750を基点に、直接支持部材7に対して傾動可能である。このため、伝熱部材5に熱応力が発生するのを抑制することができる。また、伝熱部材5に既に発生した熱応力を、簡単に逃がすことができる。本実施形態の化学蓄熱装置のように、第二摺動部750が外周面503に線接触してもよい。また、第一摺動部720が内周面203に面接触してもよい。
【0122】
<第七実施形態>
本実施形態の化学蓄熱装置は、第一実施形態の化学蓄熱装置と、第六実施形態の化学蓄熱装置と、を組み合わせたものである。図16に、本実施形態の化学蓄熱装置の部分前後方向断面図を示す。なお、図16に示すのは、図7図9図10に示す枠IX内に対応する部分である。また、図16において、図9図10図15と対応する部位については同じ符号で示す。
【0123】
図16に示すように、直接支持部材7は、基部71と、第一介在部72と、第一摺動部720と、第二介在部75と、第二摺動部750と、を備えている。本実施形態の化学蓄熱装置と第一実施形態、第六実施形態の化学蓄熱装置とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態の化学蓄熱装置のように、第一摺動部720が内周面203に、第二摺動部750が外周面503に、各々線接触してもよい。
【0124】
<第八実施形態>
本実施形態の化学蓄熱装置と第一実施形態の化学蓄熱装置との相違点は、主に、外側容器の内部に、複数の内側容器が配置されている点である。また、管状流路部材が配置されていない点である。また、直接支持部材が配置されていない点である。また、間接支持部材が、伝熱部材に熱応力が発生するのを抑制している点である。ここでは、主に相違点について説明する。
【0125】
図17に、本実施形態の化学蓄熱装置の斜視図を示す。図18に、同化学蓄熱装置の分解斜視図を示す。図19に、同化学蓄熱装置の部分透過斜視図を示す。図20に、同化学蓄熱装置の複数の内側容器、伝熱部材、複数の間接支持部材の分解斜視図を示す。図21に、同化学蓄熱装置の前後方向断面図を示す。図22に、図21の枠XXII内の拡大図を示す。図23に、図21のXXIII-XXIII方向断面図を示す。図24に、図23の枠XXIV内の拡大図を示す。図25に、図22の枠XXV内の拡大図を示す。なお、図21は、図23のXXI-XXI方向断面に対応する。
【0126】
これらの図において、図1図17に対応)、図2図18に対応)、図3図19に対応)、図5図20に対応)、図6図21に対応)、図7図22に対応)、図8図23に対応)、図9図25に対応)と対応する部位については、同じ符号で示す。また、図17においては、外側容器3の内部の内側容器2、伝熱部材5、伝熱部材取付板81、間接支持部材87を点線で示す。図19においては、伝熱部材取付板81、間接支持部材87を透過して、内側容器2を示す。
【0127】
[化学蓄熱装置の構成]
まず、本実施形態の化学蓄熱装置1の構成について説明する。図17図25に示すように、本実施形態の化学蓄熱装置1は、複数の内側容器2と、外側容器3と、蓄熱体4と、伝熱部材5と、反応媒体給排管80と、伝熱部材取付板81と、熱媒体給排筒82と、隔壁83と、熱媒体供給管84と、熱媒体排出管85と、端板86と、複数の間接支持部材87と、二つの脚部88と、を備えている。間接支持部材87は、本開示の「支持部材」の概念に含まれる。
【0128】
(内側容器2)
図19図21に示すように、内側容器2は、金属製であって、前後方向(水平方向)に延在する有底円筒状を呈している。すなわち、内側容器2の軸直方向断面の中心軸A1(図23図24参照)は、前後方向に延在している。複数の内側容器2は、前後方向に所定間隔ずつ離間して、後述する伝熱部材5の直管部50に環装されている。内側容器2は、側周壁部20と、前後二つの端壁部21と、収容部22と、を備えている。側周壁部20は、前後方向に延在する円筒状を呈している。図23図24に示すように、側周壁部20の外周面204は、後述する間接支持部材87に、径方向(中心軸A1、A3を中心とする円の径方向)に対向している。外周面204は、本開示の「対向面」の概念に含まれる。図21に示すように、端壁部21は、上下左右方向(垂直方向)に拡がる円板状を呈している。前側の端壁部21は側周壁部20の前端開口を、後側の端壁部21は側周壁部20の後端開口を、各々封止している。端壁部21の径方向中央には、後述する伝熱部材5が挿通されている。内側容器2の壁部(側周壁部20、前後二つの端壁部21)の内部には、収容部22が区画されている。
【0129】
図19に示すように、内側容器2の壁部には、全体に亘って、複数の開口部(反応媒体流路)201が配置されている。すなわち、壁部は、全体的にメッシュ状を呈している。開口部201は、内側容器2の外部の空間(後述する外側流路32)と収容部22とを連通している。開口部201の大きさ(口径)は、水蒸気(反応媒体)が通過可能であって、蓄熱体4の蓄熱材粒子が通過しにくい大きさに設定されている。
【0130】
(外側容器3)
図17図18図21図23に示すように、外側容器3は、全ての内側容器2を、外側(中心軸A2を中心とする径方向外側および後側(軸方向一方))から覆っている。外側容器3は、側周壁部30と、端壁部31と、を備えている。側周壁部30は、前後方向に延在する円筒状を呈している。図23に示すように、側周壁部30の内周面303は、後述する間接支持部材87に、径方向(中心軸A2を中心とする円の径方向)に対向している。内周面303は、本開示の「対向面」の概念に含まれる。外側容器3は、外側流路32を区画している。具体的には、外側流路32は、外側容器3の内面と、複数の内側容器2の外面と、の間に区画されている。外側流路32は、本開示の「空間」の概念に含まれる。
【0131】
(伝熱部材5)
図17図21に示すように、伝熱部材5は、前端部(後述する伝熱部材取付板81の取付孔810に固定されている部分)を除いて、外側容器3に収容されている。伝熱部材5は、金属製であって、U字の円管状を呈している。すなわち、伝熱部材5は、二つの直管部50と、曲管部51と、を備えている。前述したように、直管部50には、複数の内側容器2が環装されている。すなわち、直管部50は、複数の収容区間50Aと、複数の非収容区間50Bと、を備えている。複数の収容区間50Aと、複数の非収容区間50Bと、は前後方向に交互に配置されている。収容区間50Aは、内側容器2の収容部22に収容されている。このため、収容区間50Aの外周面は、全面的に蓄熱体4に当接している。熱媒体流路52を流動する熱媒体は、収容区間50Aの側周壁部を介して、蓄熱体4と熱の授受を行う。非収容区間50Bは、収容部22に収容されていない。非収容区間50B(詳しくは、非収容区間50Bのうち、端壁部21に挿通されていない部分)は、外側流路32に露出している。
【0132】
(間接支持部材87)
図20図23に示すように、複数の間接支持部材87は、内側容器2の側周壁部20の外周面204と、外側容器3の側周壁部30の内周面303と、の間に配置されている。間接支持部材87により、外周面204と内周面303との間に外側流路32が確保されている。複数の間接支持部材87は、前後方向に、所定間隔ずつ離間して配置されている。間接支持部材87は、金属製であって、上下左右方向(垂直方向)に延在する円板状を呈している。図23に示すように、間接支持部材87は、基部872と、第一摺動部873と、第二摺動部874と、を備えている。第一摺動部873、第二摺動部874は、本開示の「摺動部」の概念に含まれる。
【0133】
図23に示すように、基部872は、円板状を呈している。基部872は、左右二つの開口部870と、上下二つの支持孔871と、を備えている。二つの開口部870、二つの支持孔871は、各々、間接支持部材87を前後方向に貫通している。開口部870を介して、外側流路32の各部は、前後方向に互いに連通している。支持孔871には、内側容器2の側周壁部20が挿通されている。支持孔871つまり間接支持部材87は、側周壁部20を支持している。また、間接支持部材87は、側周壁部20を位置決めしている。また、間接支持部材87は、内側容器2を介して、伝熱部材5を間接的に支持している。また、間接支持部材87は、内側容器2を介して、伝熱部材5を間接的に位置決めしている。
【0134】
図23に示すように、第一摺動部873は、基部872の径方向外端に配置されている。第一摺動部873は、中心軸A2を中心とする曲率一定の曲面状を呈している。同様に、外側容器3の側周壁部30の内周面303は、中心軸A2を中心とする曲率一定の曲面状を呈している。第一摺動部873は、内周面303に対して、平行に延在している。また、第一摺動部873は、内周面303と型対称の形状を呈している。第一摺動部873は、内周面303に、当接(面接触)している。第一摺動部873は、内周面303に固定されていない。第一摺動部873は、内周面303に対して摺動可能である。
【0135】
図23図24に示すように、第二摺動部874は、支持孔871の内周面に配置されている。第二摺動部874は、中心軸A1、A3を中心とする曲率一定の曲面状を呈している。同様に、内側容器2の側周壁部20の外周面204は、中心軸A1、A3を中心とする曲率一定の曲面状を呈している。第二摺動部874は、外周面204に対して、平行に延在している。また、第二摺動部874は、外周面204と型対称の形状を呈している。第二摺動部874は、外周面204に、当接(面接触)している。第二摺動部874は、外周面204に固定されていない。第二摺動部874は、外周面204に対して摺動可能である。
【0136】
(反応媒体ルートR1、熱媒体ルートR2)
図21図24に示すように、化学蓄熱装置1の外部と、収容部22の蓄熱体4と、の間には、外部から蓄熱体4に向かって、反応媒体給排管80、外側流路32、開口部201を経由する、水蒸気用の反応媒体ルートR1が設定されている。
【0137】
図21に示すように、熱媒体供給管84と熱媒体排出管85との間には、熱媒体供給管84から熱媒体排出管85に向かって、供給室830、熱媒体流路52、排出室831を経由する、熱媒体用の熱媒体ルートR2が設定されている。
【0138】
[間接支持部材の動き]
次に、本実施形態の化学蓄熱装置1の間接支持部材87の動きを説明する。なお、代表例として、軸方向の動きを例示するが、勿論、他の方向(例えば、図25の矢印Y1の逆方向、傾動方向(第一摺動部873または第二摺動部874を起点に間接支持部材87が傾く方向)、軸方向と傾動方向とを組み合わせた方向、回動方向など)に動くことも可能である。
【0139】
上述の放熱時、蓄熱時の熱により、伝熱部材5は、図18に示す伝熱部材取付板81を基点に、後方に伸張(熱変形)しやすい。ここで、図21図25に示すように、収容部22には、蓄熱体4が充填されている。蓄熱体4は、伝熱部材5の収容区間50Aに密着している。このため、伝熱部材5の伸張は蓄熱体4により規制されてしまう。この場合、蓄熱体4つまり内側容器2が移動可能であれば、内側容器2ごと、伝熱部材5は伸張することができる。しかしながら、仮に、間接支持部材87を介して内側容器2が外側容器3に固定されていると、内側容器2の移動は拘束されてしまう。このため、内側容器2は移動することができない。つまり、伝熱部材5は伸張することができない。したがって、伝熱部材5に熱応力が発生するのを抑制することは困難である。
【0140】
この点、図25に示すように、間接支持部材87の第一摺動部873は、外側容器3の内周面303に固定されていない。このため、間接支持部材87は、内周面303に対して摺動可能である。また、間接支持部材87の第二摺動部874は、内側容器2の外周面204に固定されていない。このため、間接支持部材87は、外周面204に対して摺動可能である。よって、内側容器2は、図25に一点鎖線、矢印Y1で示すように、外側容器3から独立して、間接支持部材87ごと、あるいは内側容器2単独で、後方に移動することができる。すなわち、伝熱部材5は後方に伸張することができる。したがって、伝熱部材5に熱応力が発生するのを抑制することができる。また、伝熱部材5に既に発生した熱応力を、簡単に逃がすことができる。
【0141】
[作用効果]
次に、本実施形態の化学蓄熱装置1の作用効果について説明する。本実施形態の化学蓄熱装置1と第一実施形態の化学蓄熱装置とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。
【0142】
図21図26に示すように、間接支持部材87は、第一摺動部873と、第二摺動部874と、を備えている。第一摺動部873は、外側容器3の側周壁部30の内周面303に摺接している。第二摺動部874は、内側容器2の側周壁部20の外周面204に摺接している。このため、間接支持部材87は、内側容器2および外側容器3に対して、移動可能である。
【0143】
具体的には、第一摺動部873により、間接支持部材87は、外側容器3に対して、前後方向にスライド可能である。また、間接支持部材87は、外側容器3に対して、傾動可能である。また、間接支持部材87は、外側容器3に対して、中心軸A2を中心に、回動可能である。同様に、第二摺動部874により、間接支持部材87は、内側容器2に対して、前後方向にスライド可能である。逆に言えば、内側容器2は、間接支持部材87に対して、前後方向にスライド可能である。また、内側容器2は、間接支持部材87に対して、傾動可能である。また、内側容器2は、間接支持部材87に対して、中心軸A1、A3(図23参照)を中心に、回動可能である。
【0144】
このように、間接支持部材87は、内側容器2および外側容器3に対して、移動可能である。このため、内側容器2の移動を伴う伝熱部材5の熱変形が拘束されにくい。したがって、伝熱部材5に熱応力が発生するのを抑制することができる。また、伝熱部材5に既に発生した熱応力を、簡単に逃がすことができる。
【0145】
図21図23に示すように、間接支持部材87は、内側容器2、蓄熱体4を介して、伝熱部材5を間接的に支持している。言い換えると、間接支持部材87は、内側容器2を介して、蓄熱体4および伝熱部材5を間接的に支持している。このため、蓄熱体4に対する伝熱部材5の位置が変化しにくい。よって、蓄熱体4の全体から伝熱部材5に、熱を回収しやすい。また、伝熱部材5から蓄熱体4の全体に、熱を供給しやすい。このように、本実施形態の化学蓄熱装置1によると、蓄放熱時における反応効率を高くすることができる。
【0146】
図19図24図25に示すように、内側容器2の壁部(側周壁部20、前後二つの端壁部21)には、多数の開口部201が開設されている。開口部201は、収容部22の蓄熱体4に向かって開口している。このため、開口部201を介して、蓄熱体4の外面に水蒸気を供給することができる。また、開口部201を介して、蓄熱体4の外面から水蒸気を回収することができる。
【0147】
内側容器2は、蓄放熱に伴う蓄熱体4の体積変化(膨張、収縮)、蓄熱体4の自重、内側容器2の自重などにより、経時的に変形しやすい。内側容器2が変形すると、蓄熱体4に対する伝熱部材5の位置が変化してしまう。この点、内側容器2は、間接支持部材87により補強、支持されている。このため、内側容器2が変形しにくい。したがって、蓄熱体4に対する伝熱部材5の位置が変化しにくい。よって、蓄放熱時における反応効率を高くすることができる。
【0148】
図25に示すように、第一摺動部873は、内周面303に対して、平行に延在している。第一摺動部873は、内周面303に面接触している。このため、第一摺動部873が内周面303に線接触、点接触する場合と比較して、内周面303に対する第一摺動部873の摺動面積(接触面積)を大きくすることができる。したがって、内周面303に対して、第一摺動部873つまり間接支持部材87ががたつきにくい。よって、間接支持部材87は、内側容器2を、しっかりと支持することができる。
【0149】
同様に、第二摺動部874は、外周面204に対して、平行に延在している。第二摺動部874は、外周面204に面接触している。このため、第二摺動部874が外周面204に線接触、点接触する場合と比較して、外周面204に対する第二摺動部874の摺動面積(接触面積)を大きくすることができる。したがって、外周面204に対して、第二摺動部874つまり間接支持部材87ががたつきにくい。よって、間接支持部材87は、内側容器2を、しっかりと支持することができる。
【0150】
図21に示すように、前後方向に隣り合う二つの収容区間50Aの間には、非収容区間50Bが介在している。このため、伝熱部材5が熱変形する際、前後方向に隣り合う二つの内側容器2同士が干渉するのを、抑制することができる。
【0151】
図21に示すように、収容部22には、前出の図6に示す管状流路部材6、直接支持部材7が配置されていない。このため、収容部22の容積を小さくするができる。また、化学蓄熱装置1の部品点数を削減し、構造を簡単にすることができる。
【0152】
また、収容部22に図6に示す管状流路部材6、直接支持部材7が配置されている場合と比較して、収容部22の形状を単純にすることができる。このため、蓄熱体4を、収容部22の隅々にまで充填することができる。したがって、収容部22にデッドスペースが発生するのを、抑制することができる。
【0153】
図19図24図25に示すように、多数の開口部201は、内側容器2の壁部の全体に亘って、分布している。このため、水蒸気を蓄熱体4の全体に拡散させやすい。また、蓄熱体4の全体から水蒸気を回収しやすい。
【0154】
<第九実施形態>
本実施形態の化学蓄熱装置と第八実施形態の化学蓄熱装置との相違点は、主に、間接支持部材が、C字状の第二介在部を備えている点である。また、第二摺動部が伝熱部材の外周面に線接触している点である。ここでは、主に相違点について説明する。
【0155】
図26に、本実施形態の化学蓄熱装置の部分前後方向断面図を示す。なお、図26に示すのは、図22図25に示す枠XXV内に対応する部分である。また、図26において、図25と対応する部位については同じ符号で示す。
【0156】
図26に示すように、間接支持部材87は、基部872と、第一摺動部873と、第二介在部876と、第二摺動部874と、を備えている。第二介在部876は、本開示の「介在部」の概念に含まれる。第二介在部876は、円環状を呈している。第二介在部876は、基部872の支持孔871の周囲に配置されている。図26に示すように、前後方向断面において、第二介在部876は、径方向(図24に示す中心軸A1、A3を中心とする円の径方向)内側に向かって先細るC字状(半円状)を呈している。第二介在部876の外面(前後両面)は曲面状を呈している。第二摺動部874は、外周面204に当接(線接触)している。第二摺動部874は、第二介在部876の径方向内端(C字の頂部)に配置されている。第二摺動部874は、外周面204に固定されていない。第二摺動部874は、外周面204に対して摺動可能である。
【0157】
前出の図25に示すように、第一摺動部873は、外側容器3の側周壁部30の内周面303に摺接している。また、第二摺動部874は、内側容器2の側周壁部20の外周面204に摺接している。このため、間接支持部材87は、内側容器2および外側容器3に対して、移動可能である。
【0158】
また、伝熱部材5が後方に伸張(熱変形)する際、上側の直管部50と下側の直管部50とで、伸張量(熱変形量)がばらつく場合がある。この場合、蓄熱体4つまり内側容器2が移動可能であれば、内側容器2ごと、伝熱部材5は傾動することができる。しかしながら、仮に、間接支持部材87を介して内側容器2が外側容器3に固定されていると、内側容器2の移動は拘束されてしまう。このため、内側容器2は傾動することができない。つまり、伝熱部材5は傾動することができない。したがって、伝熱部材5に熱応力が発生するのを抑制することは困難である。
【0159】
この点、図26(一例として、前出の図21に示す上下二つの直管部50のうち、上側の直管部50の方が、下側の直管部50よりも、伸張量が大きい場合を示す。)に示すように、間接支持部材87の第二摺動部874は、内側容器2の外周面204に固定されていない。このため、図26に一点鎖線で示すように、外周面204つまり内側容器2は、間接支持部材87に対して、第二摺動部874を基点に、矢印Y2の方向に傾動可能である。同様に、間接支持部材87の第一摺動部873は、外側容器3の内周面303に固定されていない。このため、間接支持部材87は、外側容器3に対して、第一摺動部873を基点に、傾動可能である。よって、伝熱部材5に熱応力が発生するのを抑制することができる。また、伝熱部材5に既に発生した熱応力を、簡単に逃がすことができる。
【0160】
本実施形態の化学蓄熱装置と第八実施形態、第二実施形態の化学蓄熱装置とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。例えば、図26に示す第二介在部876は、図11に示す第一介在部72と、同様の作用効果を有する。
【0161】
<第十実施形態>
本実施形態の化学蓄熱装置と第八実施形態の化学蓄熱装置との相違点は、主に、間接支持部材に第二摺動部が配置されておらず、間接支持部材と内側容器の外周面との間にボールが介装されている点である。ここでは、主に相違点について説明する。
【0162】
図27に、本実施形態の化学蓄熱装置の部分前後方向断面図を示す。なお、図27に示すのは、図22図25に示す枠XXV内に対応する部分である。また、図27において、図25と対応する部位については同じ符号で示す。
【0163】
図27に示すように、間接支持部材87の支持孔871の内周面には、複数の凹部877が凹設されている。複数の凹部877は、支持孔871の内周面の周方向全長に亘って、所定間隔ずつ離間して、配置されている。凹部877には、金属製のボール878が部分的に収容されている。ボール878は、真球状を呈している。ボール878の頂部(前出の図24に示す中心軸A1、A3を中心とする円の径方向内端)878aは、外周面204に当接(点接触)している。ボール878は、凹部877および外周面204に対して、転動可能である。
【0164】
本実施形態の化学蓄熱装置と第八実施形態、第三実施形態の化学蓄熱装置とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。例えば、図27に示すボール878は、図12に示すボール73と、同様の作用効果を有する。
【0165】
<第十一実施形態>
本実施形態の化学蓄熱装置と第八実施形態の化学蓄熱装置との相違点は、主に、間接支持部材に第二摺動部が配置されておらず、間接支持部材と内側容器の外周面との間にコロが介装されている点である。ここでは、主に相違点について説明する。
【0166】
図28に、本実施形態の化学蓄熱装置の部分透過分解斜視図を示す。なお、図28に示すのは、外側容器3の一部(間接支持部材87が配置されている部分)である。図28においては、内側容器2、間接支持部材87を透過して、軸受部材879を示す。また、開口部870、蓄熱体4を省略する。また、図28において、図20と対応する部位については、同じ符号で示す。
【0167】
図28に示すように、間接支持部材87の支持孔871の内周面と、内側容器2の外周面204と、の間には、軸受部材879が介装されている。軸受部材879は、複数のコロ879aと、前後二つのリテーナ879bと、を備えている。コロ879aは、金属製であって、前後方向に延在する円柱状を呈している。複数のコロ879aは、支持孔871の内周面の周方向全長に亘って、所定間隔ずつ離間して、配置されている。前後二つのリテーナ879bは、各々、金属製であって円環状を呈している。前後二つのリテーナ879bは、複数のコロ879aの列(円環状に並ぶ列)の前後方向両側に配置されている。コロ879aは、前後二つのリテーナ879bにより、自身の軸周りに回転可能に支持されている。コロ879aは、支持孔871の内周面および内側容器2の外周面204に対して、転動可能である。
【0168】
本実施形態の化学蓄熱装置と第八実施形態、第四実施形態の化学蓄熱装置とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。例えば、図28に示す軸受部材879は、図13に示す軸受部材74と、同様の作用効果を有する。
【0169】
<第十二実施形態>
本実施形態の化学蓄熱装置と第九実施形態の化学蓄熱装置との相違点は、主に、間接支持部材が、C字状ではなく、歯車状の第二介在部を備えている点である。ここでは、主に相違点について説明する。
【0170】
図29に、本実施形態の化学蓄熱装置の部分軸直方向断面図を示す。なお、図29に示すのは、図23図24に示す枠XXIV内に対応する部分である。また、図29において、図24と対応する部位については同じ符号で示す。
【0171】
図29に示すように、第二介在部876は、歯車状(詳しくは、周方向に凹凸が連続する歯車円環状)を呈している。第二摺動部874は、歯車状の第二介在部876の歯先部に配置されている。複数の第二摺動部874は、各々、内側容器2の側周壁部20の外周面204に当接している。第二摺動部874は、外周面204に固定されていない。第二摺動部874は、外周面204に対して摺動可能である。
【0172】
本実施形態の化学蓄熱装置と第九実施形態、第五実施形態の化学蓄熱装置とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。例えば、図29に示す第二介在部876は、図14に示す第一介在部72と、同様の作用効果を有する。また、前出の図23の開口部870に加えて、第二介在部876の開口部(凹部)876aを介して、外側流路32を連通させることができる。
【0173】
<第十三実施形態>
本実施形態の化学蓄熱装置と第八実施形態の化学蓄熱装置との相違点は、主に、基部と第一摺動部との間に、C字状の第一介在部が介在している点である。ここでは、主に相違点について説明する。
【0174】
図30に、本実施形態の化学蓄熱装置の部分前後方向断面図を示す。なお、図30に示すのは、図22図25に示す枠XXV内に対応する部分である。また、図30において、図25と対応する部位については同じ符号で示す。
【0175】
図30に示すように、間接支持部材87は、基部872と、第一介在部875と、第一摺動部873と、第二摺動部874と、を備えている。第一介在部875は、本開示の「介在部」の概念に含まれる。第一介在部875は、円環状を呈している。第一介在部875は、基部872の径方向外側に連なっている。図30に示すように、前後方向断面において、第一介在部875は、径方向(図23に示す中心軸A2を中心とする円の径方向)外側に向かって先細るC字状(半円状)を呈している。第一介在部875の外面(前後両面)は曲面状を呈している。第一摺動部873は、内周面303に当接(線接触)している。第一摺動部873は、第一介在部875の径方向外端(C字の頂部)に配置されている。第一摺動部873は、内周面303に固定されていない。第一摺動部873は、内周面303に対して摺動可能である。
【0176】
本実施形態の化学蓄熱装置と第八実施形態、第二実施形態の化学蓄熱装置とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。例えば、図30に示す第一介在部875は、図11に示す第一介在部72と、同様の作用効果を有する。
【0177】
<第十四実施形態>
本実施形態の化学蓄熱装置は、第九実施形態の化学蓄熱装置と、第十三実施形態の化学蓄熱装置と、を組み合わせたものである。図31に、本実施形態の化学蓄熱装置の部分前後方向断面図を示す。なお、図31に示すのは、図22図25に示す枠XXV内に対応する部分である。また、図31において、図26図30と対応する部位については同じ符号で示す。
【0178】
図31に示すように、間接支持部材87は、基部872と、第一介在部875と、第一摺動部873と、第二介在部876と、第二摺動部874と、を備えている。本実施形態の化学蓄熱装置と第九実施形態、第十三実施形態の化学蓄熱装置とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態の化学蓄熱装置のように、第一摺動部873が内周面303に、第二摺動部874が外周面204に、各々線接触してもよい。
【0179】
<第十五実施形態>
本実施形態の化学蓄熱装置と第八実施形態の化学蓄熱装置との相違点は、収容部に複数の直接支持部材が配置されている点である。また、蓄熱体が、複数の分割体を備えている点である。ここでは、主に相違点について説明する。
【0180】
図32(A)に、本実施形態の化学蓄熱装置の蓄熱前の状態における部分前後方向断面図を示す。なお、図32(A)は、図21の枠XXXIIAに対応している。また、図32(A)においては、図25に示す開口部201を省略して示す。図17図25と対応する部位については、同じ符号で示す。
【0181】
本実施形態の化学蓄熱装置の全ての内側容器2(図21参照)は、図32(A)に示す構成を備えている。図32(A)に示すように、間接支持部材87の第二摺動部874は、内側容器2の側周壁部20の外周面204に対して、前後方向に摺動可能である。間接支持部材87は、本開示の「支持部材」の概念に含まれる。第二摺動部874は、本開示の「摺動部」の概念に含まれる。間接支持部材87は、図25に示す外側容器3の側周壁部30の内周面303に固定されている。このため、内側容器2は、間接支持部材87つまり外側容器3に対して、前後方向に移動可能である。
【0182】
直接支持部材7は、金属製であって、上下左右方向(垂直方向)に延在する円板状を呈している。直接支持部材7は、本開示の「支持部材」の概念に含まれる。直接支持部材7は、収容部22に配置されている。直接支持部材7は、基部71と、第一摺動部720と、を備えている。第一摺動部720は本開示の「摺動部」の概念に含まれる。
【0183】
図5に示すように、基部71は、円板状を呈している。第一摺動部720は、基部71の径方向外端に配置されている。第一摺動部720は、内側容器2の側周壁部20の内周面203に、当接(面接触)している。第一摺動部720は、内周面203に固定されていない。第一摺動部720は、内周面203に対して摺動可能である。
【0184】
複数の直接支持部材7は、二枚ずつ、所定間隔ずつ離間して、前後方向に並置されている。近接して配置される二枚の直接支持部材7の間には、隙間Cが区画されている。隙間Cには、蓄熱体4が配置されていない。複数の直接支持部材7は、収容部22を、前後方向に並ぶ複数の部屋220に仕切っている。言い換えると、複数の直接支持部材7は、蓄熱体4を、前後方向に並ぶ複数の分割体40に仕切っている。直接支持部材7は、支持孔70を備えている。支持孔70は、直接支持部材7を前後方向に貫通している。支持孔70には、伝熱部材5の直管部50が挿通されている。支持孔70つまり直接支持部材7は、直管部50の外周面503に固定されている。なお、内側容器2も、直接支持部材7と同様に、外周面503に固定されている。
【0185】
図32(B)に、本実施形態の化学蓄熱装置の蓄熱後の状態における部分前後方向断面図を示す。図32(A)、図32(B)に示すように、蓄熱時(脱水反応時)においては、熱媒体ルートR2に高温の熱媒体を流動させる。熱媒体の熱は、伝熱部材5の壁部、直接支持部材7を介して、蓄熱体4に移動する。当該熱により加熱された蓄熱体4の化学蓄熱材(水酸化カルシウム)は、脱水反応により、蓄熱し、酸化カルシウムとなる。脱水反応により発生した水蒸気は、図25に示す開口部201を介して、内側容器2の外部に排出される。
【0186】
本実施形態の化学蓄熱装置と第八実施形態の化学蓄熱装置とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。蓄熱時において、伝熱部材5は、図21に示す伝熱部材取付板81を基点に、後方に伸張(熱変形)しやすい。仮に、収容部22に直接支持部材7が配置されていない場合、収容部22において、蓄熱体4が、分割されずに、一体的に連なることになる。すなわち、図32(A)、図32(B)に太線で示す密着区間(蓄熱体4と、伝熱部材5の直管部50の外周面503と、の密着区間)Bが、収容部22の前後方向全長に亘って、断線せずに、延在することになる。このため、蓄熱体4の内周面が、全面的に外周面503に密着してしまう。したがって、伝熱部材5の熱変形が拘束されやすい。よって、伝熱部材5に熱応力が発生しやすい。
【0187】
この点、本実施形態の化学蓄熱装置によると、伝熱部材5に密着しやすい蓄熱体4が、複数の分割体40に分割されている。複数の分割体40は、伝熱部材5の熱変形に応じて、互いに独立して移動可能である。このため、伝熱部材5の熱変形が拘束されにくい。したがって、伝熱部材5に熱応力が発生するのを抑制することができる。また、伝熱部材5に既に発生した熱応力を、簡単に逃がすことができる。
【0188】
また、本実施形態の化学蓄熱装置は、直接支持部材7を備えている。このため、蓄熱体4を確実に分割することができる。また、直接支持部材7は、上下左右方向(垂直方向。伝熱部材5の熱変形方向(前後方向)に対して、直交する方向)に延在している。このため、蓄熱体4を、伝熱部材5の熱変形方向(分割体40の移動方向)に対して、直交する方向に分割することができる。
【0189】
また、前後方向に隣り合う二つの分割体40の間には、近接して隣り合う二つの直接支持部材7により、隙間Cが区画されている。このため、前後方向に隣り合う二つの分割体40の間に、蓄熱体4が配置されていない空間を確保することができる。したがって、伝熱部材5の熱変形が拘束されにくい。また、隙間Cの分だけ、伝熱部材5に対する蓄熱体4の密着を、抑制することができる。すなわち、図32(A)、図32(B)に太線で示すように、分割体40と外周面503との密着区間Bを、少なくすることができる。また、複数の密着区間Bを、断続的に配置することができる。また、隙間Cを挟んで前後両側の二つの直接支持部材7が互いに拘束されるのを、抑制することができる。図32(A)に示す蓄熱前の状態に対して、図32(B)に示す蓄熱後の状態の方が、伝熱部材5の熱変形に応じて、隙間Cの前後方向幅が大きくなる。
【0190】
また、図32(A)に示すように、隙間Cは、伝熱部材5が熱媒体により加熱される前の時点で、近接して隣り合う二つの直接支持部材7により、確保されている。すなわち、蓄熱前の時点で、隣り合う二つの直接支持部材7の間には、既に隙間Cが確保されている。つまり、伝熱部材5の熱変形量(伸張量)が最小の時点で、既に隙間Cが確保されている。このため、蓄熱、放熱サイクルの全区間に亘って、隣り合う任意の二つの直接支持部材7の間に、継続的に隙間Cを確保することができる。
【0191】
なお、隣り合う二つの部屋220(隣り合う二つの分割体40)の間に介在する直接支持部材7の配置数は、単一でも複数でもよい。図7に示すように、隣り合う二つの部屋220の間に介在する直接支持部材7の配置数が単一であっても、蓄熱体4と外周面503との密着区間Bを、少なくすることができる。また、複数の密着区間Bを、断続的に配置することができる。
【0192】
<第十六実施形態>
本実施形態の化学蓄熱装置と第十五実施形態の化学蓄熱装置との相違点は、収容部に複数の直接支持部材が配置されていない点である。ここでは、主に相違点について説明する。図33(A)に、本実施形態の化学蓄熱装置の蓄熱前の状態における部分前後方向断面図を示す。なお、図33(A)は、図21図32(A)の枠XXXIIAに対応している。また、図33(A)においては、図25に示す開口部201を省略して示す。図17図25図32(A)と対応する部位については、同じ符号で示す。
【0193】
本実施形態の化学蓄熱装置の全ての内側容器2(図21参照)は、図33(A)に示す構成を備えている。図33(A)に示すように、蓄熱体4は、複数の分割体40を備えている。分割体40は、成形体(蓄熱材粒子や蓄熱材顆粒のプレス成形体)である。
【0194】
図33(B)に、本実施形態の化学蓄熱装置の蓄熱後の状態における部分前後方向断面図を示す。図33(A)、図33(B)に示すように、蓄熱時(脱水反応時)においては、熱媒体ルートR2に高温の熱媒体を流動させる。熱媒体の熱は、伝熱部材5の壁部を介して、蓄熱体4に移動する。当該熱により加熱された蓄熱体4の化学蓄熱材(水酸化カルシウム)は、脱水反応により、蓄熱し、酸化カルシウムとなる。脱水反応により発生した水蒸気は、図25に示す開口部201を介して、内側容器2の外部に排出される。
【0195】
本実施形態の化学蓄熱装置と第十五実施形態の化学蓄熱装置とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。分割体40は、成形体であり、形状保持性を有している。このため、分割体40が崩れにくい。したがって、収容部22に直接支持部材7を配置しなくても、蓄熱体4を分割することができる。言い換えると、直接支持部材7を配置しなくても、蓄熱体4が分割された状態を、保持することができる。本実施形態の化学蓄熱装置のように、図33(A)に示す蓄熱前の状態において、複数の分割体40同士が、互いに当接していてもよい。複数の分割体40は、伝熱部材5の熱変形に応じて、互いに独立して移動可能であればよい。勿論、図33(A)に示す蓄熱前の状態において、隣り合う任意の二つの分割体40の間に、図32(A)に示す隙間Cが介在していてもよい。
【0196】
<第十七実施形態>
本実施形態の化学蓄熱装置と第一実施形態の化学蓄熱装置との相違点は、管状流路部材の代わりに中空板状流路部材が配置されている点である。ここでは、主に相違点について説明する。図34に、本実施形態の化学蓄熱装置の軸直方向断面図を示す。なお、図8と対応する部位については、同じ符号で示す。
【0197】
内側容器2の側周壁部20は、複数のスリット(取付孔)202aを備えている。スリット202aは、側周壁部20を左右方向に貫通している。複数のスリット202aは、側周壁部20の左側部分と右側部分とに配置されている。左側部分、右側部分の各々において、複数のスリット202aは、二列(延在方向は前後方向、並置方向は上下方向)に並んでいる。複数のスリット202aは、部屋220(図6図7に示すように、収容部22が複数の直接支持部材7で仕切られて区画される空間)に対応して、配置されている。任意の単一の部屋220には、上下二段に、左右一対のスリット202aが配置されている。
【0198】
中空板状流路部材6aは、金属製であって、前後左右方向(水平方向)に延在する平板状を呈している。中空板状流路部材6aは、収容部22に配置されている。中空板状流路部材6aは、左右一対のスリット202aに取り付けられている。任意の単一の部屋220には、上下二段に、二つの中空板状流路部材6aが配置されている。上下二段の中空板状流路部材6aは、部屋220を上下三つの小部屋220aに区画している。
【0199】
中空板状流路部材6aは、内部に内側流路(反応媒体流路)60を区画している。内側流路60は、二つの外側開口部600と、複数の内側開口部601と、を備えている。二つの外側開口部600は、中空板状流路部材6aの左右両端部に開設されている。すなわち、二つの外側開口部600は、内側容器2の左右一対のスリット202aを介して、内側容器2の外部(外側流路32)に開口している。複数の内側開口部601は、中空板状流路部材6aの壁部(収容部22に配置されている部分)に開設されている。内側開口部601は、蓄熱体4に向かって開口している。内側開口部601の大きさ(口径)は、水蒸気が通過可能であって、蓄熱体4の蓄熱材粒子が通過しにくい大きさに設定されている。
【0200】
複数の内側開口部601は、中空板状流路部材6aの壁部の全体に亘って分布している。また、複数の内側開口部601は、部屋220の前後方向全長に亘って分布している。水蒸気は、内側流路60を通過可能である。水蒸気は、内側開口部601を介して、蓄熱体4に供給される。並びに、水蒸気は、内側開口部601を介して、蓄熱体4から排出される。
【0201】
本実施形態の化学蓄熱装置と、第一実施形態の化学蓄熱装置とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態の化学蓄熱装置1は中空板状流路部材6aを備えている。このため、内側流路(反応媒体流路)60を介して、水蒸気を蓄熱体4の内部に供給することができる。また、蓄熱体4の内部から水蒸気を回収することができる。
【0202】
蓄熱体4は、蓄放熱に伴う体積変化(膨張、収縮)により、微粉化しやすい。蓄熱体4の微粉は、収容部22を自重により流下しやすい。このため、収容部22における蓄熱体4の密度は、上側部分が疎に、下側部分が密に、なりやすい。この点、中空板状流路部材6aは、任意の単一の部屋220を、複数の小部屋220aに区画している。このため、上側の小部屋220aから下側の小部屋220aに、蓄熱体4が流下しにくい。したがって、収容部22における蓄熱体4の密度の偏在を、抑制することができる。
【0203】
また、中空板状流路部材6aは、部屋220を複数の小部屋220aに区画している。すなわち、中空板状流路部材6aは、仕切り板としての機能を有している。中空板状流路部材6aは、蓄熱体4を、複数の分割体40に分割している。このため、蓄熱体4の熱応力(内部応力)を小さくすることができる。
【0204】
同様に、図6図7に示すように、直接支持部材7は、収容部22を複数の部屋220に区画している。すなわち、蓄熱体4を、複数の分割体40に分割している。このため、蓄熱体4の熱応力(内部応力)を小さくすることができる。
【0205】
なお、中空板状流路部材6aが内側流路60を備えていなくてもよい。すなわち、中空板状流路部材6aの代わりに、中実の仕切り板を配置してもよい。この場合であっても、蓄熱体4を、複数の分割体40に分割することができる。このため、蓄熱体4の熱応力(内部応力)を小さくすることができる。中空板状流路部材6aの配置方向(延在方向)は限定しない。図34に示す軸直方向断面において、水平方向、垂直方向、水平方向および垂直方向に対して傾斜する方向であってもよい。
【0206】
<第十八実施形態>
本実施形態の化学蓄熱装置と第十五実施形態の化学蓄熱装置との相違点は、直接支持部材の代わりに熱応力抑制部材が配置されている点である。ここでは、主に相違点について説明する。
【0207】
図35(A)に、本実施形態の化学蓄熱装置の蓄熱前の状態における部分前後方向断面図を示す。なお、図35(A)は、図21図32(A)の枠XXXIIAに対応している。また、図35(A)においては、図25に示す開口部201を省略して示す。図17図25図32(A)と対応する部位については、同じ符号で示す。
【0208】
本実施形態の化学蓄熱装置の全ての内側容器2(図21参照)は、図35(A)に示す構成を備えている。図35(A)に示すように、収容部22には、図32(A)に示す直接支持部材7が配置されていない。このため、蓄熱体4は、収容部22の前後方向全長に亘って、一体的に連なっている。
【0209】
熱応力抑制部材94は、直管部50の外周面503(収容部22に対応する区間)に配置されている。熱応力抑制部材94は、直管部50の熱変形(前後方向の伸縮)を補助している。熱応力抑制部材94は、直管部50つまり伝熱部材5に熱応力が発生するのを抑制している。
【0210】
熱応力抑制部材94は、直管部50に沿って前後方向に延在する、筒状を呈している。熱応力抑制部材94は、潤滑剤940と、フィルム部材941と、を備えている。潤滑剤940は、黒鉛(カーボン)製であって、粉体状を呈している。潤滑剤940は、外周面503(収容部22に対応する区間)の全面(周方向全長および前後方向全長)に配置されている。潤滑剤940は、流動性を有している。潤滑剤940は、自己潤滑性を有している。潤滑剤940は、蓄熱体4よりも熱伝導率が高い。
【0211】
フィルム部材941は、ステンレス(金属)箔製であって、前後方向に延在する円筒状を呈している。フィルム部材941は、蓄熱体4よりも熱伝導率が高い。フィルム部材941は、潤滑剤940と、蓄熱体4と、の間に配置されている。フィルム部材941は、潤滑剤940を、径方向(直管部50の管軸を中心とする円の径方向)外側から、覆っている。フィルム部材941の前後両端部(潤滑剤940を封止する封止部)は、各々、端壁部21の挿通孔210に収容されている。フィルム部材941の前後両端部は、各々、直管部50の外周面に固定されていない。このため、フィルム部材941つまり熱応力抑制部材94に対して、直管部50つまり伝熱部材5は、前後方向に熱変形可能である。すなわち、蓄熱体4および内側容器2に対して、伝熱部材5は前後方向に熱変形可能である。
【0212】
図35(B)に、本実施形態の化学蓄熱装置の蓄熱後の状態における部分前後方向断面図を示す。図35(A)、図35(B)に示すように、蓄熱時(脱水反応時)においては、熱媒体ルートR2に高温の熱媒体を流動させる。熱媒体の熱は、伝熱部材5の壁部を介して、蓄熱体4に移動する。当該熱により加熱された蓄熱体4の化学蓄熱材(水酸化カルシウム)は、脱水反応により、蓄熱し、酸化カルシウムとなる。脱水反応により発生した水蒸気は、図25に示す開口部201を介して、内側容器2の外部に排出される。
【0213】
本実施形態の化学蓄熱装置と第八実施形態の化学蓄熱装置とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態の化学蓄熱装置によると、伝熱部材5と蓄熱体4との間に、熱応力抑制部材94が介装されている。熱応力抑制部材94の潤滑剤940は、外周面503に配置されている。このため、潤滑剤940の潤滑性(黒鉛の自己潤滑性、粉体を構成する粒子の流動性)を利用して、外周面503と蓄熱体4との間の摺動抵抗を小さくすることができる。したがって、直管部50の熱変形を補助することができる。言い換えると、直管部50の熱変形が蓄熱体4により阻害されるのを、抑制することができる。よって、直管部50に熱応力が発生するのを抑制することができる。
【0214】
また、潤滑剤940は、蓄熱体4よりも、熱伝導率(例えば、温度300Kにおける熱伝導率)が高い。このため、蓄熱体4と直管部50との間の伝熱性が低下するのを抑制することができる。また、潤滑剤940の配置スペースに蓄熱体4が配置されている場合と比較して(図7参照)、蓄熱体4と直管部50との間の伝熱性を向上させることができる。このように、本実施形態の化学蓄熱装置1によると、蓄熱体4と伝熱部材5との間の伝熱性の低下を抑制すると共に、伝熱部材5に熱応力が発生するのを抑制することができる。
【0215】
フィルム部材941は、潤滑剤940と蓄熱体4との間に配置されている。このため、潤滑剤940と蓄熱体4とが直接接触するのを抑制することができる。また、潤滑剤940が蓄熱体4に混入するのを抑制することができる。また、フィルム部材941は、蓄熱体4よりも、熱伝導率が高い。このため、蓄熱体4と伝熱部材5との間の伝熱性が低下するのを抑制することができる。また、フィルム部材941の配置スペースに蓄熱体4が配置されている場合と比較して(図7参照)、蓄熱体4と直管部50との間の伝熱性を向上させることができる。
【0216】
また、潤滑剤940は、粉体状を呈しており、流動性を有している。このため、潤滑剤940を構成する多数の粒子が流動することにより、潤滑剤940は、自在に変形することができる。したがって、潤滑性を向上させることができる。
【0217】
なお、フィルム部材941は、配置しなくてもよい。この場合、蓄熱体4と直管部50との間には、潤滑剤(例えば、黒鉛の成形体)940だけが配置されることになる。このため、熱応力抑制部材94の構造を簡単化することができる。
【0218】
<その他>
以上、本開示の化学蓄熱装置の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【0219】
[構造]
上述の実施形態の化学蓄熱装置1のうち、任意の実施形態の化学蓄熱装置1の部材は、他の実施形態の化学蓄熱装置1に、組み込むことができる。摺動部(第一摺動部720、873、第二摺動部750、874)と、転動部(ボール73、878、コロ740、879a)と、を置き換えてもよい。例えば、図9に示す第二摺動部750の代わりに、図27に示す凹部877およびボール878、または図28に示す軸受部材879を配置してもよい。また、図25に示す第一摺動部873の代わりに、図12に示す凹部76およびボール73、または図13に示す軸受部材74を配置してもよい。
【0220】
また、図32(A)、図32(B)に示す隙間Cを区画する二つの直接支持部材7を、図7に示す収容部22に配置してもよい。また、図33(A)、図33(B)に示す複数の分割体(成形体)40を、図7に示す収容部22に配置してもよい。この場合、直接支持部材7を配置しなくてもよい。また、図35(A)、図35(B)に示す熱応力抑制部材94を、図7に示す収容部22に配置してもよい。この場合、直接支持部材7を配置しなくてもよい。また、図34に示す中空板状流路部材6aを、摺動部(第一摺動部720、873、第二摺動部750、874)や転動部(ボール73、878、コロ740、879a)と併用してもよい。
【0221】
図35(A)、図35(B)に示す熱応力抑制部材94を、摺動部や転動部と併用してもよい。また、熱応力抑制部材94を、摺動部や転動部から独立して用いてもよい。以下に示す(構成A)~(構成C)は、熱応力抑制部材94を備える化学蓄熱装置1に関するものである。なお、(構成A)~(構成C)中の括弧付きの符号は、当該構成の技術的範囲を限定するものではない。
【0222】
(構成A)収容部(22)を内部に区画する反応器(2)と、前記収容部(22)に配置される蓄熱体(4)と、前記収容部(22)に配置され、前記蓄熱体(4)と熱の授受を行う伝熱面(外周面503(収容部22に対応する区間))を有する伝熱部材(5)と、前記蓄熱体(4)と前記伝熱面との間に配置され、前記伝熱部材(5)に熱応力が発生するのを抑制する熱応力抑制部材(94)と、を備え、前記熱応力抑制部材(94)は、前記伝熱面に配置され前記蓄熱体(4)よりも熱伝導率が高い潤滑剤(940)を有し、前記潤滑剤(940)の潤滑性を利用して前記伝熱部材(5)の熱変形を補助し、前記伝熱部材(5)に熱応力が発生するのを抑制する化学蓄熱装置(1)。
【0223】
(構成B)前記熱応力抑制部材(94)は、前記潤滑剤(940)と前記蓄熱体(4)との間に配置され、前記蓄熱体(4)よりも熱伝導率が高いフィルム部材(941)を有する(構成A)の化学蓄熱装置(1)。
【0224】
(構成C)前記収容部(22)の容積は、化学反応による膨張後の前記蓄熱体(4)の体積よりも、小さい(構成A)または(構成B)の化学蓄熱装置(1)。
【0225】
また、径方向外側の第一摺動部720、873と、径方向内側の第二摺動部750、874と、を置き換えてもよい。例えば、図9に示す第二摺動部750の代わりに、図11に示すC字状の第一介在部72および第一摺動部720、または図14に示す歯車状の第一介在部72および第一摺動部720を配置してもよい。図16に示すV字状の第一介在部72および第一摺動部720、または図15図16に示すV字状の第二介在部75および第二摺動部750の代わりに、図11に示すC字状の第一介在部72および第一摺動部720、または図14に示す歯車状の第一介在部72および第一摺動部720を配置してもよい。また、図25に示す第一摺動部873の代わりに、図29に示す歯車状の第二介在部876および第二摺動部874を配置してもよい。図30図31に示すC字状の第一介在部875および第一摺動部873、または第二介在部876および第二摺動部874の代わりに、図29に示す歯車状の第二介在部876および第二摺動部874を配置してもよい。
【0226】
また、図1図16のいずれかに示す直接支持部材7と、図17図31のいずれかに示す間接支持部材87と、を併用してもよい。こうすると、直接支持部材7を、内側容器2および伝熱部材5に対して、移動させることができる。並びに、間接支持部材87を、内側容器2および外側容器3に対して、移動させることができる。このため、より確実に、伝熱部材5に熱応力が発生するのを抑制することができる。また、伝熱部材5に既に発生した熱応力を、簡単かつ確実に逃がすことができる。例えば、図7に示す間接支持部材87の代わりに、図22または図26に示す間接支持部材87を配置してもよい。すなわち、図7に示す直接支持部材7と、図22または図26に示す間接支持部材87と、を併用してもよい。
【0227】
(内側容器2、外側容器3)
内側容器2の形状は特に限定しない。直筒状(I字筒状)、曲筒状(C字筒状、S字筒状など)、直筒部と曲筒部とを適宜組み合わせた形状(J字筒状、U字筒状など)であってもよい。円(真円形、楕円形など)筒状、多角形(三角形、四角形、五角形、六角形など)筒状であってもよい。内側容器2が直筒状の場合、内側容器2の軸方向は特に限定しない。水平方向、垂直方向、水平方向および垂直方向に対して傾斜する方向であってもよい。内側容器2に関する上述の事項は、外側容器3についても同様である。
【0228】
また、内側容器2の開口部201の少なくとも一部に、水蒸気が通過可能であって、蓄熱体4の蓄熱材粒子が通過しにくいフィルタを配置してもよい。図36(A)~図36(G)に、その他の実施形態(その1~その7)の化学蓄熱装置の軸直方向部分断面図を示す。なお、図36(A)~図36(G)に示す部分は、図24の枠XXXVIに対応している。図36(A)に示すように、開口部201にフィルタ(多孔質体)90aを埋設してもよい。図36(B)に示すように、図36(A)のフィルタ90aに加えて、開口部201の孔軸方向一方(側周壁部20の外側)の開口を、フィルタ(多孔質シート)90bで覆ってもよい。図36(C)に示すように、図36(A)のフィルタ90aに加えて、開口部201の孔軸方向他方(側周壁部20の内側)の開口を、フィルタ90bで覆ってもよい。図36(D)に示すように、図36(A)のフィルタ90aに加えて、開口部201の孔軸方向両外側の開口を、各々、フィルタ90bで覆ってもよい。図36(E)に示すように、開口部201の孔軸方向一方の開口を、フィルタ90bで覆ってもよい。図36(F)に示すように、開口部201の孔軸方向他方の開口を、フィルタ90bで覆ってもよい。図36(G)に示すように、開口部201の孔軸方向両外側の開口を、各々、フィルタ90bで覆ってもよい。図36(A)~図36(G)によると、開口部201にフィルタ90a、90bが配置されていない場合と比較して、より確実に、水蒸気の通過許容と、蓄熱体4の漏出抑制と、を両立させることができる。
【0229】
また、図36(A)~図36(D)によると、蓄熱体4が開口部201に入り込むのを、抑制することができる。また、内側容器2の壁部(側周壁部20、端壁部21)自体がフィルタ(多孔質体)90aである場合と比較して、開口部201ごとにフィルタ90aが配置されているため、任意のフィルタ90aに入ったクラックが、他のフィルタ90aに伝播しにくい。
【0230】
また、図36(B)、図36(D)、図36(E)、図36(G)によると、開口部201の孔軸方向一方(側周壁部20の外側)の開口を、フィルタ(多孔質シート)90bで覆っているため、蓄熱体4が外側流路32に入り込むのを、抑制することができる。
【0231】
また、図36(C)、図36(D)、図36(F)、図36(G)によると、開口部201の孔軸方向他方(側周壁部20の内側)の開口を、フィルタ(多孔質シート)90bで覆っているため、蓄熱体4が開口部201に入り込むのを、抑制することができる。
【0232】
なお、フィルタ90a、90bを、図8に示す管状流路部材6の内側開口部601、図29図31に示す内側容器2の開口部201、図34に示す中空板状流路部材6aの内側開口部601に配置してもよい。以上まとめると、フィルタ90a、90bは、開口部201、601の孔内、孔外(孔軸方向両外側のうち、少なくとも一方)のうち、少なくとも一方に配置すればよい。
【0233】
外側容器3の形状と内側容器2の形状とは、同一(相似)であっても異なっていてもよい。例えば、外側容器3が多角形筒状、内側容器2が円筒状であってもよい。あるいは、その逆であってもよい。また、外側容器3と内側容器2とは、同軸上に配置されていても、配置されていなくてもよい。すなわち、外側容器3の中心軸A2と内側容器の中心軸A1とは、一致していても異なっていてもよい。互いの中心軸A1、A2が異なる場合、二つの中心軸A1、A2は、平行に配置されていても、互いに交差する方向に配置されていてもよい。外側容器3に対する内側容器2の配置数は特に限定しない。単一の外側容器3に対して、単一または複数の内側容器2を配置してもよい。外側容器3の代わりに、内側容器2から独立して、管状流路部材6、中空板状流路部材6aに反応媒体(水蒸気)を供給する反応媒体供給部材(ヘッダー、マニホールドなど)を配置してもよい。また、反応媒体供給部材の内部に、外側流路32を配置してもよい。
【0234】
(伝熱部材5、流路部材)
伝熱部材5の形状は特に限定しない。伝熱部材5が管状である場合、直管状(I字管状)、曲管状(C字管状、S字管状など)、直管部と曲管部とを適宜組み合わせた形状(J字管状、U字管状など)であってもよい。円形管状、多角形管状であってもよい。伝熱部材5は、内部に熱媒体流路52を区画し、外面が蓄熱体4に当接する中空板状であってもよい。また、伝熱部材5は、内部に環状の熱媒体流路52を区画し、外面および内面が蓄熱体4に当接する二重管状(外周壁部の形状と内周壁部の形状とは、同一でも異なっていてもよい)であってもよい。伝熱部材5が直管状、平板状の場合、伝熱部材5の軸方向は特に限定しない。水平方向、垂直方向、水平方向および垂直方向に対して傾斜する方向であってもよい。また、蓄熱体4の内部における伝熱部材5の配置数は特に限定しない。単一でも複数でもよい。また、蓄熱体4の内部に対する伝熱部材5のパス数は特に限定しない。単一でも複数でもよい。また、蓄熱体4の内部における伝熱部材5の位置は特に限定しない。伝熱部材5に関する上述の事項は、流路部材(管状流路部材6、中空板状流路部材6a)についても同様である。また、伝熱部材5の外面(蓄熱体4に当接する面)および内面(熱媒体に当接する面)のうち少なくとも一方に、伝熱面積拡張部材(フィンなど)を配置してもよい。
【0235】
(直接支持部材7)
直接支持部材7の形状は特に限定しない。板状、棒状などであってもよい。収容部22における直接支持部材7の配置数は特に限定しない。単一でも複数でもよい。直接支持部材7は、内側容器2に固定されていてもよい。また、直接支持部材7は、伝熱部材5に固定されていてもよい。すなわち、直接支持部材7は、内側容器2および伝熱部材5のうち少なくとも一方に対して、相対的に、移動可能であればよい。また、直接支持部材7の隣接部材は、特に限定しない。内側容器2、伝熱部材5以外の部材であってもよい。
【0236】
内側容器2に対する直接支持部材7の移動方向は特に限定しない。軸方向(図9の矢印Y1、または矢印Y1の逆方向)、傾動方向(図10の矢印Y2、または矢印Y2の逆方向)、回動方向(図8の中心軸A1を中心とする円の周方向(時計回り方向、反時計回り方向))などであってもよい。また、図10においては、図8に示す円環状の第一摺動部720の下端を基点に、直接支持部材7が傾動しているが、円環状の第一摺動部720の上端、左端、右端などを基点に、直接支持部材7が傾動してもよい。伝熱部材5に対する直接支持部材7の移動方向(逆に言えば、直接支持部材7に対する伝熱部材5の移動方向)についても同様である。
【0237】
伝熱部材5の配置数と、直接支持部材7の配置数と、は同一でも異なっていてもよい。単一の伝熱部材5を複数の直接支持部材7で支持してもよい。複数の伝熱部材5を単一の直接支持部材7で支持してもよい。複数の伝熱部材5を複数の直接支持部材7で支持してもよい。収容部22における直接支持部材7の位置は特に限定しない。伝熱部材5の軸方向長さ、強度、複数の部屋220の容積などを考慮して、直接支持部材7の位置を決めればよい。
【0238】
(間接支持部材87)
間接支持部材87の形状は特に限定しない。板状、棒状などであってもよい。外側流路32における間接支持部材87の配置数は特に限定しない。単一でも複数でもよい。間接支持部材87は、内側容器2に固定されていてもよい。また、間接支持部材87は、外側容器3に固定されていてもよい。また、間接支持部材87の隣接部材は、特に限定しない。内側容器2、外側容器3以外の部材であってもよい。すなわち、間接支持部材87は、内側容器2および外側容器3のうち少なくとも一方に対して、相対的に、移動可能であればよい。
【0239】
内側容器2に対する間接支持部材87の移動方向(逆に言えば、間接支持部材87に対する内側容器2の移動方向)は特に限定しない。軸方向(図25の矢印Y1、または矢印Y1の逆方向)、傾動方向(図26の矢印Y2、または矢印Y2の逆方向)、回動方向(図23の中心軸A2を中心とする円の周方向(時計回り方向、反時計回り方向))などであってもよい。また、図26においては、図23に示す円環状の第二摺動部874の下端を基点に、内側容器2が傾動しているが、円環状の第二摺動部874の上端、左端、右端などを基点に、内側容器2が傾動してもよい。外側容器3に対する間接支持部材87の移動方向についても同様である。
【0240】
内側容器2の配置数と、間接支持部材87の配置数と、は同一でも異なっていてもよい。単一の内側容器2を、複数の間接支持部材87で支持してもよい。複数の内側容器2を単一の間接支持部材87で支持してもよい。複数の内側容器2を複数の間接支持部材87で支持してもよい。収容部22における間接支持部材87の位置は特に限定しない。内側容器2の軸方向長さ、強度などを考慮して、間接支持部材87の位置を決めればよい。開口部870の形状、配置数、位置などは特に限定しない。外側流路32の全体が、開口部870を介して、連通すればよい。
【0241】
(熱応力抑制部材94)
熱応力抑制部材94の形状(直管部50の管軸方向の形状、管軸方向に対して直交する方向の形状)、配置、配置数等は特に限定しない。形状について、熱応力抑制部材94は円筒状であっても、多角形筒状であってもよい。配置について、熱応力抑制部材94は、外周面503(収容部22に対応する区間)の少なくとも一部(好ましくは全面)を覆っていればよい。配置数について、単一の外周面503(収容部22に対応する区間)に、複数の熱応力抑制部材94を配置してもよい。潤滑剤940の外周面503への配置方法は特に限定しない。例えば、塗布、印刷、蒸着、接着、溶着、圧着、ボルト止め、ネジ止め、嵌合などが挙げられる。
【0242】
フィルム部材941の前後両端部(潤滑剤940を封止する封止部)は、挿通孔210に収容されていてもよい。また、当該前端部は、端壁部21に固定されていてもよい。また、当該前後両端部は、外周面503に固定されていてもよい。当該前後両端部の固定方法としては、例えば、接着、溶着、圧着、ボルト止め、ネジ止めなどが挙げられる。なお、当該前後両端部は、隣接部材(内側容器2、直管部50など)に固定されていなくてもよい。
【0243】
[材料]
化学蓄熱装置1を構成する各部材(内側容器2、外側容器3、伝熱部材5、管状流路部材6、中空板状流路部材6a、直接支持部材7、間接支持部材87、反応媒体給排管80、伝熱部材取付板81、熱媒体給排筒82、隔壁83、熱媒体供給管84、熱媒体排出管85、端板86)の材質は特に限定しない。強度、比熱、作動温度などを考慮して、金属(例えば、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、鉄など)、セラミック、樹脂などを用いればよい。
【0244】
熱応力抑制部材94の材質は特に限定しない。フィルム部材941は、ステンレス、アルミニウムなどの金属であってもよい。あるいは、樹脂であってもよい。フィルム部材941を金属箔製とすると、簡単にフィルム部材941を変形させることができる。また、金属箔は薄肉であるため、蓄熱体4と直管部50との間の伝熱性を向上させることができる。潤滑剤940の状態は特に限定しない。固体状(塊状、粉体状)、液体状、ペースト状などであってもよい。固体状の潤滑剤940としては、黒鉛、二硫化モリブデン、窒化ホウ素などが挙げられる。液体状の潤滑剤940としては、熱媒オイル、オイルに黒鉛を添加した液体などが挙げられる。ペースト状の潤滑剤940としては、シリコーンオイルを基油とする放熱グリス、金属破片やホウ素などが添加されたペースト材などが挙げられる。
【0245】
反応媒体の流動性を確保するために、内側容器2、流路部材(管状流路部材6、中空板状流路部材6a)、間接支持部材87は、多孔性を有するメッシュ部材(パンチングメタル、メッシュフィルタ、樹脂製の不織布など)製であってもよい。また、図36(A)~図36(G)に示すフィルタ(多孔質体)90a、フィルタ(多孔質シート)90bの材質は特に限定しない。例えば、セラミック、焼結金属、樹脂、金網(織金網、クリンプ金網、溶接金網、焼結金網など)、メッシュなどが挙げられる。
【0246】
蓄熱体4の蓄熱材粒子に用いられる化学蓄熱材の種類は特に限定しない。例えば、アルカリ土類金属(Mg、Ca、Sr、Baなど)の化合物(酸化物、水酸化物、炭酸化物、塩化物、硫酸化物など)であってもよい。化合物は、アルカリ土類金属を一種以上含んでいればよい。具体的には、水酸化カルシウム(Ca(OH))、水酸化マグネシウム(Mg(OH))、水酸化バリウム(Ba(OH))、マグネシウムとカルシウムの複合水酸化物、酸化カルシウム(CaO)、酸化マグネシウム(MgO)、マグネシウムとカルシウムの複合酸化物などであってもよい。
【0247】
蓄熱材粒子の平均一次粒子径は特に限定しない。例えば、0.1μm以上10μm以下であればよい。平均一次粒子径は、例えば、レーザー回折法により求められる蓄熱材粒子の粒度分布(粒径分布)のメディアン径である。
【0248】
蓄熱体4に含まれる粘土鉱物の種類は特に限定しない。例えば、セピオライト、アタパルジャイト、カオリナイト、ベントナイトなどであってもよい。これらの粘土鉱物は、単体で、あるいは二種以上混合して、用いることができる。粘土鉱物の繊維径は特に限定しない。
【0249】
蓄熱体4の形態は特に限定しない。粉体状であっても、塊状であってもよい。塊状の場合、成形体(蓄熱材粒子や蓄熱材顆粒のプレス成形体を焼成したもの)であってもよい。反応媒体の種類は特に限定しない。化学蓄熱材の種類に応じて、例えば、水蒸気(水)、アンモニアなどを用いることができる。熱媒体の種類は特に限定しない。例えば、水蒸気(水)、オイル(シリコーンオイルなど)、空気、溶融塩などを用いることができる。反応媒体、熱媒体は、気体でも液体でもよい。流動性を有していればよい。
【符号の説明】
【0250】
1:化学蓄熱装置、2:内側容器(反応器)、20:側周壁部、200:取付孔、201:開口部、203:内周面(対向面)、204:外周面(対向面)、21:端壁部、210:挿通孔、22:収容部、220:部屋、220a:小部屋、3:外側容器、30:側周壁部、303:内周面(対向面)、31:端壁部、310:取付孔、32:外側流路(空間)、4:蓄熱体、40:分割体、5:伝熱部材、50:直管部、50A:収容区間、50B:非収容区間、503:外周面(対向面)、51:曲管部、52:熱媒体流路、6:管状流路部材、6a:中空板状流路部材、60:内側流路、600:外側開口部、601:内側開口部、7:直接支持部材(支持部材)、70:支持孔、700:外周面、71:基部、72:第一介在部(介在部)、720:第一摺動部(摺動部)、73:ボール、74:軸受部材、740:コロ、741:リテーナ、75:第二介在部(介在部)、750:第二摺動部(摺動部)、76:凹部、80:反応媒体給排管、81:伝熱部材取付板、810:取付孔、82:熱媒体給排筒、820:取付孔、83:隔壁、830:供給室、831:排出室、84:熱媒体供給管、85:熱媒体排出管、86:端板、87:間接支持部材(支持部材)、870:開口部、871:支持孔、872:基部、873:第一摺動部(摺動部)、874:第二摺動部(摺動部)、875:第一介在部(介在部)、876:第二介在部(介在部)、877:凹部、878:ボール、879:軸受部材、879a:コロ、879b:リテーナ、88:脚部、90a:フィルタ、90b:フィルタ、94:熱応力抑制部材、940:潤滑剤、941:フィルム部材、A1~A3:中心軸、B:密着区間、C:隙間、R1:反応媒体ルート、R2:熱媒体ルート。
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