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(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】
(24)【登録日】2022-09-27
(45)【発行日】2022-10-05
(54)【発明の名称】化学蓄熱反応器、および、化学蓄熱装置
(51)【国際特許分類】
F28D 20/00 20060101AFI20220928BHJP
C09K 5/16 20060101ALI20220928BHJP
【ＦＩ】
F28D20/00 G
C09K5/16
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2019024418
(22)【出願日】2019-02-14
(65)【公開番号】P2020133938
(43)【公開日】2020-08-31
【審査請求日】2021-09-28
(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】100160691
【弁理士】
【氏名又は名称】田邊 淳也
(72)【発明者】
【氏名】望月 美代
(72)【発明者】
【氏名】植田 忠伸
(72)【発明者】
【氏名】山内 崇史
(72)【発明者】
【氏名】山下 真彦
【審査官】岩▲崎▼ 則昌
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１２－２１５３２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６２－９４７９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５７－１５７９９５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２８Ｄ ２０／００
Ｃ０９Ｋ ５／１６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
化学蓄熱反応器であって、水を加熱して蒸気を生成するための第１の蓄熱体と、
生成された蒸気が供給され熱を発生させるための第２の蓄熱体と、
前記第１の蓄熱体に隣接して配置され、前記第１の蓄熱体に沿って水を流通可能な第１の流路であって、前記第１の流路を流れる水を前記第１の蓄熱体に供給するとともに、前記第１の蓄熱体が発生する熱によって前記第１の流路を流れる水を加熱する前記第１の流路と、
前記第１の蓄熱体に隣接して配置され、前記第１の流路で加熱された水を前記第１の蓄熱体に沿って流通可能な第２の流路であって、前記第１の蓄熱体が発生する熱によって前記第２の流路を流れる水をさらに加熱し蒸気を生成させる前記第２の流路と、
前記第２の流路で生成された蒸気が流通可能に形成され、蒸気を前記第２の蓄熱体に供給する第３の流路と、
前記第１の流路と前記第２の流路との間に設けられ、前記第１の流路から流入してきた水の流通方向を折り返して、前記第２の流路に供給する折り返し流路と、を備える、
化学蓄熱反応器。
【請求項2】
請求項１に記載の化学蓄熱反応器であって、前記第２の流路は、
前記折り返し流路に接続する入口と、前記第３の流路に接続する出口とを備え、
前記折り返し流路が前記第２の流路の鉛直方向下方に位置しているとき、前記出口は、
前記入口より高い位置にある、
化学蓄熱反応器。
【請求項3】
請求項１または請求項２に記載の化学蓄熱反応器であって、前記第１の蓄熱体は、水と結合させると発熱する第１の蓄熱材と、前記第１の蓄熱材の外面を覆う円筒形状の第１の蓄熱材拘束カバーと、を備え、
前記第２の蓄熱体は、水と結合させると発熱する第２の蓄熱材と、前記第２の蓄熱材の外面を覆う円筒形状の第２の蓄熱材拘束カバーと、を備え、
前記第１の蓄熱材拘束カバーと前記第２の蓄熱材拘束カバーとは、それぞれ水が流通可能な孔を有し、互いに隣接して接合されており、
前記第１の流路は、前記第１の蓄熱材拘束カバーと前記第２の蓄熱材拘束カバーとの間に形成され、前記第１の蓄熱材拘束カバーのうち前記孔を有している部分と、前記第２の蓄熱材拘束カバーのうち前記孔を有していない部分に面しており、
前記第２の流路は、前記第１の蓄熱材拘束カバーと前記第２の蓄熱材拘束カバーとの間に形成され、前記第１の蓄熱材拘束カバーのうち前記孔を有していない部分と、前記第２の蓄熱材拘束カバーのうち前記孔を有していない部分に面しており、
前記第３の流路は、前記第２の蓄熱材拘束カバーのうち前記孔を有している部分に面している、
化学蓄熱反応器。
【請求項4】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の化学蓄熱反応器は、さらに、前記第１の蓄熱体と前記第２の蓄熱体とが内部に配置されているケースを備え、
前記第３の流路は、前記ケースの内壁に隣接している前記第２の蓄熱体と前記内壁との間に形成されている、
化学蓄熱反応器。
【請求項5】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の化学蓄熱反応器は、さらに、複数の前記第１の流路に接続する入口マニホールドと、
前記入口マニホールド内に配置され、前記複数の第１の流路のそれぞれに供給される水を整流する整流板と、を備える、
化学蓄熱反応器。
【請求項6】
化学蓄熱装置であって、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の化学蓄熱反応器と、
前記化学蓄熱反応器の鉛直方向上方に配置され、水を前記第１の流路に供給する水タンクと、を備える、
化学蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、化学蓄熱反応器、および、化学蓄熱装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、反応媒体との化学反応によって放熱と蓄熱とを繰り返すことが可能な蓄熱体を備える化学蓄熱反応器が知られている。例えば、特許文献１には、柱状の第１の蓄熱体と、第１の蓄熱体の鉛直方向下方に配置され、第１の蓄熱体より蓄熱温度が低く、かつ、第１の蓄熱体より反応速度が速い柱状の第２の蓄熱体と、第１の蓄熱体と第２の蓄熱体に隣接して配置され、反応媒体が流れる媒体流路と、を備える構成において、反応媒体は、第２の蓄熱体の沿って流れた後、第１の蓄熱体に沿って流れる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１７－２１８４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載の化学蓄熱反応器では、放熱するとき、最初に、反応媒体の流れの上流側に位置する第２の蓄熱体を用いて比較的低温の反応媒体を加熱する。その後、第２の蓄熱体によって加熱された反応媒体と第１の蓄熱体の反応によって、外部に放出する熱を発生する。しかしながら、特許文献１に記載の化学蓄熱反応器では、第１の蓄熱体と、第２の蓄熱体との割合は、一定で固定されているため、例えば、反応媒体の流量が多くなると、第１の蓄熱体と十分に加熱されていない反応媒体とが反応することとなり、十分な発熱がおこなえないおそれがある。
【0005】
また、特許文献１に記載の化学蓄熱反応器の構成において、下流側の第１の蓄熱体と上流側の第２の蓄熱体とを、水との反応によって放熱と蓄熱を繰り返すカルシウム化合物から形成した場合、第２の蓄熱体によって液体状の水（以下、「反応水」という）を加熱し、第１の蓄熱体と反応する蒸気とする方法が考えられる。しかしながら、反応水の流量によって反応水が全て蒸気にならない場合、第１の蓄熱体に反応水がかかるため、第１の蓄熱体の温度が低下し、高温の熱を発生することができない。また、反応水がかかった部分とそうでない部分との、蓄熱体の膨張の度合いが異なり、蓄熱体全体が均一に膨張しないため、蓄熱体が破損するおそれがある。
【0006】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、化学蓄熱反応器において、出力温度を高温にする技術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】
【0007】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【0008】
（１）本発明の一形態によれば、化学蓄熱反応器が提供される。この化学蓄熱反応器は、水を加熱して蒸気を生成するための第１の蓄熱体と、生成された蒸気が供給され熱を発生させるための第２の蓄熱体と、前記第１の蓄熱体に隣接して配置され、前記第１の蓄熱体に沿って水を流通可能な第１の流路であって、前記第１の流路を流れる水を前記第１の蓄熱体に供給するとともに、前記第１の蓄熱体が発生する熱によって前記第１の流路を流れる水を加熱する前記第１の流路と、前記第１の蓄熱体に隣接して配置され、前記第１の流路で加熱された水を前記第１の蓄熱体に沿って流通可能な第２の流路であって、前記第１の蓄熱体が発生する熱によって前記第２の流路を流れる水をさらに加熱し蒸気を生成させる前記第２の流路と、前記第２の流路で生成された蒸気が流通可能に形成され、蒸気を前記第２の蓄熱体に供給する第３の流路と、前記第１の流路と前記第２の流路との間に設けられ、前記第１の流路から流入してきた水の流通方向を折り返して、前記第２の流路に供給する折り返し流路と、を備える。
【0009】
この構成によれば、第１の蓄熱体に隣接して配置されている第１の流路と第２の流路との間には、第１の流路から流入してきた水の流通方向を折り返して第２の流路に供給する折り返し流路が設けられている。これにより、第１の蓄熱体が発生する熱によって水が十分に加熱され蒸気になりやすくなるため、生成された蒸気が供給され熱を発生させるための第２の蓄熱体に、加熱が不十分で蒸気とならなかった水がかかることを抑制できる。したがって、水の付着による第２の蓄熱体の温度低下を抑制し、化学蓄熱反応器の出力温度を比較的高温にすることができる。
【0010】
（２）上記形態の化学蓄熱反応器において、前記第２の流路は、前記折り返し流路に接続する入口と、前記第３の流路に接続する出口とを備え、前記折り返し流路が前記第２の流路の鉛直方向下方に位置しているとき、前記出口は、前記入口より高い位置にあってもよい。
この構成によれば、第２の流路で生成される蒸気は、密度が比較的小さいため、入口より高い位置にある出口に向かって移動する。これにより、第２の流路の出口からは蒸気のみが排出されるため、第２の流路に接続する第３の流路には、蒸気のみが流れることとなる。したがって、第２の蓄熱体に水がかかることを抑制することができるため、化学蓄熱反応器の出力温度を比較的高温にすることができる。
この構成によれば、第２の流路で生成される蒸気は、密度が比較的小さいため、入口より高い位置にある出口に向かって移動する。これにより、第２の流路の出口からは蒸気のみが排出されるため、第２の流路に接続する第３の流路には、蒸気のみが流れることとなる。したがって、第２の蓄熱体に水がかかることを抑制することができるため、化学蓄熱反応器の出力温度を比較的高温にすることができる。
【0011】
（３）上記形態の化学蓄熱反応器において、前記第１の蓄熱体は、水と結合させると発熱する第１の蓄熱材と、前記第１の蓄熱材の外面を覆う円筒形状の第１の蓄熱材拘束カバーと、を備え、前記第２の蓄熱体は、水と結合させると発熱する第２の蓄熱材と、前記第２の蓄熱材の外面を覆う円筒形状の第２の蓄熱材拘束カバーと、を備え、前記第１の蓄熱材拘束カバーと前記第２の蓄熱材拘束カバーとは、それぞれ水が流通可能な孔を有し、互いに隣接して接合されており、前記第１の流路は、前記第１の蓄熱材拘束カバーと前記第２の蓄熱材拘束カバーとの間に形成され、前記第１の蓄熱材拘束カバーのうち前記孔を有している部分と、前記第２の蓄熱材拘束カバーのうち前記孔を有していない部分に面しており、前記第２の流路は、前記第１の蓄熱材拘束カバーと前記第２の蓄熱材拘束カバーとの間に形成され、前記第１の蓄熱材拘束カバーのうち前記孔を有していない部分と、前記第２の蓄熱材拘束カバーのうち前記孔を有していない部分に面しており、前記第３の流路は、前記第２の蓄熱材拘束カバーのうち前記孔を有している部分に面していてもよい。
【0012】
この構成によれば、第１の蓄熱材拘束カバー内の第１の蓄熱材は、第１の流路を流れる液体状の水によって発熱する。一方、第２の蓄熱材拘束カバー内の第２の蓄熱材は、第３の流路を流れる蒸気によって発熱する。また、蒸気が生成される第２の流路は、第１の蓄熱材拘束カバーの孔を有していない部分と第２の蓄熱材拘束カバーの孔を有していない部分に面しているため、第２の流路を流れる、液体状の水と蒸気とが混在する混合流体によって、第１の蓄熱材および第２の蓄熱材が発熱することはない。このように、第１の蓄熱体を発熱させる水と、第２の蓄熱体を発熱させる蒸気とは、第２の流路を挟んで、第１の流路と第３の流路とのそれぞれにおいて流れるため、第２の蓄熱体に水がかかることを抑制することができる。これにより、化学蓄熱反応器の出力温度を比較的高温にすることができる。
【0013】
（４）上記形態の化学蓄熱反応器は、さらに、前記第１の蓄熱体と前記第２の蓄熱体とが内部に配置されているケースを備え、前記第３の流路は、前記ケースの内壁に隣接している前記第２の蓄熱体と前記内壁との間に形成されてもよい。
この構成によれば、第３の流路は、第２の蓄熱体とケースの内壁との間に形成されるため、第３の流路を流れる蒸気は、第２の蓄熱体のケースの内壁側から第２の蓄熱体と結合する。これにより、蒸気との結合によって発生する熱は、第２の蓄熱体のケースの内壁側から先に発生するため、発生した熱は、速やかに隣接している反応容器に伝わり、外部に放出される。したがって、化学蓄熱反応器の出力温度を比較的高温にすることができるとともに、放熱速度を向上することができる。
この構成によれば、第３の流路は、第２の蓄熱体とケースの内壁との間に形成されるため、第３の流路を流れる蒸気は、第２の蓄熱体のケースの内壁側から第２の蓄熱体と結合する。これにより、蒸気との結合によって発生する熱は、第２の蓄熱体のケースの内壁側から先に発生するため、発生した熱は、速やかに隣接している反応容器に伝わり、外部に放出される。したがって、化学蓄熱反応器の出力温度を比較的高温にすることができるとともに、放熱速度を向上することができる。
【0014】
（５）上記形態の化学蓄熱反応器は、さらに、複数の前記第１の流路に接続する入口マニホールドと、前記入口マニホールド内に配置され、前記複数の第１の流路のそれぞれに供給される水を整流する整流板と、を備えてもよい。
この構成によれば、整流板は、複数の第１の流路に水を流すとき、複数の第１の流路のそれぞれで水が流れるように水を適度に分散させる。これにより、複数の第１の流路のそれぞれにおいて水を効率的に加熱することができる。
この構成によれば、整流板は、複数の第１の流路に水を流すとき、複数の第１の流路のそれぞれで水が流れるように水を適度に分散させる。これにより、複数の第１の流路のそれぞれにおいて水を効率的に加熱することができる。
【0015】
（６）本発明の一形態によれば、化学蓄熱装置が提供される。この化学蓄熱装置は、上記形態の化学蓄熱反応器と、前記化学蓄熱反応器の鉛直方向上方に配置され、水を前記第１の流路に供給する水タンクと、を備える。
この構成によれば、水タンクは、重力の作用を使って水を第１の流路に流すことができる。これにより、第１の流路にスムーズに水を供給することができる。
この構成によれば、水タンクは、重力の作用を使って水を第１の流路に流すことができる。これにより、第１の流路にスムーズに水を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】第１実施形態の化学蓄熱反応器を備える化学蓄熱装置の模式図である。
【図7】第１実施形態の化学蓄熱反応器の作用を説明する説明図である。
【図8】第２実施形態の化学蓄熱反応器の断面図である。
【図9】第２実施形態の化学蓄熱反応器の作用を説明する説明図である。
【図10】第２実施形態の化学蓄熱反応器の作用を説明する説明図である。
【図11】第２実施形態の化学蓄熱反応器の作用を説明する説明図である。
【図12】第３実施形態の化学蓄熱反応器の断面図である。
【図13】第４実施形態の化学蓄熱反応器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の化学蓄熱反応器１を備える化学蓄熱装置８の模式図である。図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。図３は、図２のＢ－Ｂ線断面図である。図４は、図２のＣ－Ｃ線断面図である。図５は、図２のＤ－Ｄ線断面図である。図６は、図２のＥ－Ｅ線断面図である。図７は、本実施形態の化学蓄熱装置８の作用を説明する説明図である。なお、図１～図６中に示す矢印ｘは、水平方向を示し、矢印ｙは、水平方向であって矢印ｘが示す方向に対して垂直な方向を示し、矢印ｚは、鉛直方向を示す。また、図１～図６中には、矢印ｘの方向に平行な方向のｘ軸と、矢印ｙの方向に平行な方向のｙ軸と、矢印ｚの方向に平行な方向のｚ軸とを示す。
図１は、第１実施形態の化学蓄熱反応器１を備える化学蓄熱装置８の模式図である。図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。図３は、図２のＢ－Ｂ線断面図である。図４は、図２のＣ－Ｃ線断面図である。図５は、図２のＤ－Ｄ線断面図である。図６は、図２のＥ－Ｅ線断面図である。図７は、本実施形態の化学蓄熱装置８の作用を説明する説明図である。なお、図１～図６中に示す矢印ｘは、水平方向を示し、矢印ｙは、水平方向であって矢印ｘが示す方向に対して垂直な方向を示し、矢印ｚは、鉛直方向を示す。また、図１～図６中には、矢印ｘの方向に平行な方向のｘ軸と、矢印ｙの方向に平行な方向のｙ軸と、矢印ｚの方向に平行な方向のｚ軸とを示す。
【0018】
化学蓄熱装置８は、図１に示すように、化学蓄熱反応器１と、水タンク３６とを備える。化学蓄熱装置８は、水との反応によって、発熱と蓄熱とを繰り返すことが可能である。なお、図１は、後述するバルブ３６ａを削除した図を示している。
【0019】
化学蓄熱反応器１は、図２に示すように、複数の蓄熱体５と、反応容器３１とを備える。蓄熱体５は、水と結合することで発熱するものであって、本実施形態では、１４本の蓄熱体５を備える。蓄熱体５のそれぞれは、蓄熱材１０と、蓄熱材拘束カバー２０とを備える。
【0020】
蓄熱材１０は、例えば、アルカリ土類金属の酸化物の一つである酸化カルシウムの成形体である。蓄熱材１０は、酸化カルシウムの粒状物を、例えば、粘土鉱物などのバインダと混練し焼成することで所定の形状となるように成形されている。本実施形態では、蓄熱材１０は、円柱状に形成されている。蓄熱材１０は、式（１）に示す水和反応によって発熱し、式（２）に示す脱水反応によって蓄熱するものであり、発熱と蓄熱とを可逆的に繰り返すことが可能である。
ＣａＯ ＋ Ｈ2Ｏ →Ｃａ（ＯＨ）2 ＋Ｑ1 ・・・（１）
Ｃａ（ＯＨ）2 ＋Ｑ2 →ＣａＯ ＋ Ｈ2Ｏ ・・・（２）
なお、式（１）のＱ1は、水和反応における発熱量を示し、式（２）のＱ2は、脱水反応における蓄熱量を示す。
ＣａＯ ＋ Ｈ2Ｏ →Ｃａ（ＯＨ）2 ＋Ｑ1 ・・・（１）
Ｃａ（ＯＨ）2 ＋Ｑ2 →ＣａＯ ＋ Ｈ2Ｏ ・・・（２）
なお、式（１）のＱ1は、水和反応における発熱量を示し、式（２）のＱ2は、脱水反応における蓄熱量を示す。
【0021】
本実施形態では、化学蓄熱反応器１は、１４個の蓄熱材１０を備える。１４個の蓄熱材１０のうち、ｘ軸方向に４個並べられている蓄熱材１０を、ここでは、蒸気用蓄熱材１１という。蒸気用蓄熱材１１は、液体状の水（以下、「反応水」という）との結合によって反応水から蒸気を生成させるための熱を発生する。
また、１４個の蓄熱材１０のうち、蒸気用蓄熱材１１を除く１０個の蓄熱材１０を、放熱用蓄熱材１２という。放熱用蓄熱材１２は、蒸気との結合によって、化学蓄熱反応器１の外部に放出する熱を発生する。本実施形態では、１０個の放熱用蓄熱材１２は、図２に示すように、ｘ軸方向に５個ずつ並べられ、ｘ軸方向に４個並べられている蒸気用蓄熱材１１に対して、ｙ軸のプラス側と、マイナス側とのそれぞれに配置されている。
また、１４個の蓄熱材１０のうち、蒸気用蓄熱材１１を除く１０個の蓄熱材１０を、放熱用蓄熱材１２という。放熱用蓄熱材１２は、蒸気との結合によって、化学蓄熱反応器１の外部に放出する熱を発生する。本実施形態では、１０個の放熱用蓄熱材１２は、図２に示すように、ｘ軸方向に５個ずつ並べられ、ｘ軸方向に４個並べられている蒸気用蓄熱材１１に対して、ｙ軸のプラス側と、マイナス側とのそれぞれに配置されている。
【0022】
蓄熱材拘束カバー２０は、円筒形状の部材であって、蓄熱材１０の外面を覆うように形成されている。蓄熱材拘束カバー２０は、４個の蒸気用蓄熱材１１と１０個の放熱用蓄熱材１２とのそれぞれを覆う。ここで、蒸気用蓄熱材１１の外面を覆うように形成されている蓄熱材拘束カバー２０を、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６という。また、放熱用蓄熱材１２の外面を覆うように形成されている蓄熱材拘束カバー２０を、放熱用蓄熱材拘束カバー２７という。
【0023】
蒸気用蓄熱材拘束カバー２６は、例えば、エッチングフィルターなどの、一部がメッシュ状となっているシート状の部材を円筒状に加工し、蒸気用蓄熱材１１の径外方向の外面を覆うように形成されている。蒸気用蓄熱材拘束カバー２６は、径方向の外壁の一部に、蒸気用蓄熱材１１を構成する粒状物の平均粒径より小さい貫通孔２６ａを有している（図２参照）。貫通孔２６ａは、蒸気用蓄熱材１１を構成する粒状物の通過を制限する一方、反応水の通過を許容する。本実施形態では、貫通孔２６ａは、図３に示すように、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６の軸心Ａ２６の方向に連続して、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６の一端から他端まで形成されている。蒸気用蓄熱材拘束カバー２６は、貫通孔２６ａを除いて、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６内の気密が保たれている。なお、本実施形態では、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６は、円筒形状に形成されているが、断面が矩形の筒状や他の形状であってもよい。
【0024】
放熱用蓄熱材拘束カバー２７は、例えば、エッチングフィルターなどの、一部がメッシュ状となっているシート状の部材を円筒形状に加工し、放熱用蓄熱材１２の径外方向の外面を覆うように形成されている。放熱用蓄熱材拘束カバー２７は、径方向の外壁の一部に、放熱用蓄熱材１２を構成する粒状物の平均粒径より小さい貫通孔２７ａを有している（図２参照）。貫通孔２７ａは、放熱用蓄熱材１２を構成する粒状物の通過を制限する一方、蒸気の通過を許容する。本実施形態では、貫通孔２７ａは、図４に示すように、放熱用蓄熱材拘束カバー２７の軸心Ａ２７の方向に連続して、放熱用蓄熱材拘束カバー２７の一端から他端まで形成されている。放熱用蓄熱材拘束カバー２７は、貫通孔２７ａを除いて、放熱用蓄熱材拘束カバー２７内の気密が保たれている。なお、本実施形態では、放熱用蓄熱材拘束カバー２７は、円筒形状に形成されているが、断面が矩形の筒状や他の形状であってもよい。
【0025】
蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と放熱用蓄熱材拘束カバー２７とは、図２に示すように、それぞれの軸心Ａ２６、Ａ２７が略平行となるように配置されている。蒸気用蓄熱材拘束カバー２６および放熱用蓄熱材拘束カバー２７は、径方向の外壁が、自身と隣り合う蒸気用蓄熱材拘束カバー２６および放熱用蓄熱材拘束カバー２７の径方向の外壁と、ろう付や溶接などによって接合されている。これにより、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と放熱用蓄熱材拘束カバー２７との間の複数の隙間は、それぞれ気密が保たれている。
【0026】
反応容器３１は、図２に示すように、互いに接合されて束となっている蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と放熱用蓄熱材拘束カバー２７を内部に収容するとともに、後述する水タンク３６に接続されている。反応容器３１は、収容部３１ａと、上側マニホールド３１ｂと、下側マニホールド３１ｃと、接続流路３１ｄとを備える。
【0027】
収容部３１ａは、内部に空間が形成されている直方体状のケースであって、該空間に、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と放熱用蓄熱材拘束カバー２７を収容している。本実施形態では、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と放熱用蓄熱材拘束カバー２７は、それぞれの軸心Ａ２６、Ａ２７が鉛直方向に沿った状態で収容されている。本実施形態では、収容部３１ａの内壁には、放熱用蓄熱材拘束カバー２７が隣接している。
【0028】
上側マニホールド３１ｂは、収容部３１ａのｚ軸のプラス側、すなわち、収容部３１ａの鉛直方向上側に位置している部位である。上側マニホールド３１ｂには、収容部３１ａ内と連通している空間が形成されている。上側マニホールド３１ｂは、水タンク３６に接続している接続流路３１ｄと、鉛直方向上側で接続しており、接続流路３１ｄを流れる反応水を、収容部３１ａに供給する。上側マニホールド３１ｂ内には、反応水を適度に分散させる整流板３１ｅが配置されている（図３、４参照）。
【0029】
下側マニホールド３１ｃは、収容部３１ａのｚ軸のマイナス側、すなわち、収容部３１ａの鉛直方向下側に位置している部位である。下側マニホールド３１ｃには、収容部３１ａ内と連通している空間が形成されている。
【0030】
水タンク３６は、反応容器３１の鉛直方向上方に位置している。水タンク３６は、上側マニホールド３１ｂを介して、収容部３１ａ内に供給される反応水を貯留している。水タンク３６内の反応水は、接続流路３１ｄに設けられているバルブ３６ａの開閉によって、上側マニホールド３１ｂ内への供給が制御される。
【0031】
本実施形態の化学蓄熱反応器１には、反応容器３１内の蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と放熱用蓄熱材拘束カバー２７とによって、反応水または蒸気が流通可能な複数の流路が形成されている。
第１の流路２１は、図２に示すように、互いに接合されている２個の蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と、該接合されている２個の蒸気用蓄熱材拘束カバー２６に接合されている１個の放熱用蓄熱材拘束カバー２７とによって形成されている。具体的には、第１の流路２１は、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６の貫通孔２６ａを有している部分と、放熱用蓄熱材拘束カバー２７の貫通孔２７ａを有していない部分に面している。第１の流路２１は、図３および図４に示すように、上側マニホールド３１ｂの内部と、下側マニホールド３１ｃの内部とに連通している。
第１の流路２１は、図２に示すように、互いに接合されている２個の蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と、該接合されている２個の蒸気用蓄熱材拘束カバー２６に接合されている１個の放熱用蓄熱材拘束カバー２７とによって形成されている。具体的には、第１の流路２１は、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６の貫通孔２６ａを有している部分と、放熱用蓄熱材拘束カバー２７の貫通孔２７ａを有していない部分に面している。第１の流路２１は、図３および図４に示すように、上側マニホールド３１ｂの内部と、下側マニホールド３１ｃの内部とに連通している。
【0032】
第２の流路２２は、図２に示すように、１個の蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と、該１個の蒸気用蓄熱材拘束カバー２６に接合されている２個の放熱用蓄熱材拘束カバー２７とによって形成されている。具体的には、第２の流路２２は、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６の貫通孔２６ａを有していない部分と、放熱用蓄熱材拘束カバー２７の貫通孔２７ａを有していない部分に面している。第２の流路２２は、図５および図６に示すように、下側マニホールド３１ｃの内部に連通している。これにより、下側マニホールド３１ｃ内は、第１の流路２１から流入してきた水の流通方向を折り返して、第２の流路２２に供給する「折り返し流路」として機能する。
【0033】
第３の流路２３は、図２に示すように、放熱用蓄熱材拘束カバー２７と収容部３１ａの内壁との間に形成されている。具体的には、第３の流路２３は、放熱用蓄熱材拘束カバー２７の貫通孔２７ａを有している部分に面している。第３の流路２３は、第２の流路２２に連通している。
【0034】
次に、本実施形態の化学蓄熱装置８の作用について説明する。
本実施形態の化学蓄熱装置８が放熱するとき、バルブ３６ａを開くと、水タンク３６内の反応水が、重力によって上側マニホールド３１ｂ内に流入する（図３および図４の白抜き矢印Ｆ１１）。上側マニホールド３１ｂ内に流入する反応水は、整流板３１ｅによって適度に分散され、複数の第１の流路２１のそれぞれに流入する（図３および図４の白抜き矢印Ｆ１２）。第１の流路２１を流れる反応水の一部は、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６の貫通孔２６ａを通って蒸気用蓄熱材拘束カバー２６内に流入し、蒸気用蓄熱材１１と結合する。これにより、蒸気用蓄熱材１１は、発熱する。第１の流路２１を流れる反応水は、蒸気用蓄熱材１１で発生する熱によって加熱されつつ、第１の流路２１をｚ軸のマイナス方向に向かって流れ（図３および図４の白抜き矢印Ｆ１３）、下側マニホールド３１ｃ内に流入する。
本実施形態の化学蓄熱装置８が放熱するとき、バルブ３６ａを開くと、水タンク３６内の反応水が、重力によって上側マニホールド３１ｂ内に流入する（図３および図４の白抜き矢印Ｆ１１）。上側マニホールド３１ｂ内に流入する反応水は、整流板３１ｅによって適度に分散され、複数の第１の流路２１のそれぞれに流入する（図３および図４の白抜き矢印Ｆ１２）。第１の流路２１を流れる反応水の一部は、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６の貫通孔２６ａを通って蒸気用蓄熱材拘束カバー２６内に流入し、蒸気用蓄熱材１１と結合する。これにより、蒸気用蓄熱材１１は、発熱する。第１の流路２１を流れる反応水は、蒸気用蓄熱材１１で発生する熱によって加熱されつつ、第１の流路２１をｚ軸のマイナス方向に向かって流れ（図３および図４の白抜き矢印Ｆ１３）、下側マニホールド３１ｃ内に流入する。
【0035】
下側マニホールド３１ｃ内に流入する反応水は、図４に示すように、下側マニホールド３１ｃ内で折り返し、下側マニホールド３１ｃ内と連通している第２の流路２２の入口２２ａから第２の流路２２に流入する（図４の白抜き矢印Ｆ１４）。
第２の流路２２に流入する反応水は、図４および図５に示すように、ｚ軸のプラス方向に向かって流れ（図４および図５の白抜き矢印Ｆ１５）、蒸気用蓄熱材１１で発生する熱によってさらに加熱されることで、第２の流路２２において蒸気となる。第２の流路２２において生成された蒸気は、第２の流路２２の出口２２ｂから、第３の流路２３に流入する（図５の白抜き矢印Ｆ１６）。
第２の流路２２に流入する反応水は、図４および図５に示すように、ｚ軸のプラス方向に向かって流れ（図４および図５の白抜き矢印Ｆ１５）、蒸気用蓄熱材１１で発生する熱によってさらに加熱されることで、第２の流路２２において蒸気となる。第２の流路２２において生成された蒸気は、第２の流路２２の出口２２ｂから、第３の流路２３に流入する（図５の白抜き矢印Ｆ１６）。
【0036】
第３の流路２３に流入する蒸気は、放熱用蓄熱材拘束カバー２７の鉛直上方において折り返し（図６の白抜き矢印Ｆ１７）、放熱用蓄熱材拘束カバー２７の径方向の外壁のうち貫通孔２７ａが形成されている外壁と、該外壁に対向する収容部３１ａの内壁との間に流入する（図６の白抜き矢印Ｆ１８）。第３の流路２３の蒸気は、放熱用蓄熱材拘束カバー２７の貫通孔２７ａを通って放熱用蓄熱材拘束カバー２７内に流入し、放熱用蓄熱材１２と結合する。これにより、放熱用蓄熱材１２は、発熱する。
【0037】
図７は、本実施形態の化学蓄熱反応器１の作用を説明する説明図である。図７は、図１と同じ断面図であって、蒸気用蓄熱材１１および放熱用蓄熱材１２に対する反応水および蒸気の移動と、熱の移動とを模式的に示した図である。なお、図７では、反応水を直線ハッチ（Ｗ１）で示し、反応水と蒸気とが混在した混合流体を直線とドットが混在したハッチ（Ｍ１）で示し、蒸気をドットハッチ（Ｖ１）で示す。
【0038】
第１の流路２１に反応水が流れると、第１の流路２１から貫通孔２６ａを介して蒸気用蓄熱材拘束カバー２６内に流入する反応水（図７の直線ハッチの矢印Ｆ７１）と蒸気用蓄熱材１１とが結合し、蒸気用蓄熱材１１が発熱する。蒸気用蓄熱材１１で発生する熱は、第１の流路２１を流れる反応水と、第２の流路２２を流れる反応水を加熱する（図７の二点鎖線矢印Ｆ７２）。これにより、第２の流路２２において、反応水から蒸気が生成される。
第２の流路２２で生成された蒸気が第３の流路２３に流入すると、第３の流路２３から貫通孔２７ａを介して放熱用蓄熱材拘束カバー２７内に流入する蒸気（図７のドットハッチの矢印Ｆ７３）と放熱用蓄熱材１２とが結合し、放熱用蓄熱材１２が発熱する。放熱用蓄熱材１２で発生する熱は、収容部３１ａの外壁を介して、化学蓄熱反応器１の外部に放出される（図７の点線矢印Ｆ７４）。
第２の流路２２で生成された蒸気が第３の流路２３に流入すると、第３の流路２３から貫通孔２７ａを介して放熱用蓄熱材拘束カバー２７内に流入する蒸気（図７のドットハッチの矢印Ｆ７３）と放熱用蓄熱材１２とが結合し、放熱用蓄熱材１２が発熱する。放熱用蓄熱材１２で発生する熱は、収容部３１ａの外壁を介して、化学蓄熱反応器１の外部に放出される（図７の点線矢印Ｆ７４）。
【0039】
以上説明した、本実施形態の化学蓄熱反応器１によれば、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６に隣接して配置されている第１の流路２１と第２の流路２２との間には、下側マニホールド３１ｃが設けられている。ｚ軸のマイナス方向に向かって流れる第１の流路２１の反応水は、下側マニホールド３１ｃ内で折り返され、第２の流路２２においてｚ軸のプラス方向に向かって流れる。これにより、蒸気用蓄熱材１１が発生する熱によって反応水が十分に加熱され蒸気になりやすくなるため、蒸気と結合することで発熱する放熱用蓄熱材１２に、加熱が不十分で蒸気とならなかった反応水がかかることを抑制することができる。したがって、反応水の付着による放熱用蓄熱材１２の温度低下を抑制し、化学蓄熱反応器１の出力温度を比較的高温にすることができる。
【0040】
また、本実施形態の化学蓄熱反応器１によれば、第２の流路２２は、第３の流路２３に接続する出口２２ｂが下側マニホールド３１ｃに接続する入口２２ａより高い位置にある。第２の流路２２で生成される蒸気は、反応水より密度が小さいため、出口２２ｂに向かって移動する。これにより、第２の流路２２の出口２２ｂからは蒸気のみが排出されるため、第２の流路２２の下流に位置する第３の流路２３には、蒸気のみが流れることとなる。したがって、放熱用蓄熱材１２に反応水がかかることを抑制することができるため、化学蓄熱反応器の出力温度を比較的高温にすることができる。
【0041】
また、本実施形態の化学蓄熱反応器１によれば、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６内の蒸気用蓄熱材１１は、第１の流路２１を流れる液体状の水によって発熱する。一方、放熱用蓄熱材拘束カバー２７内の放熱用蓄熱材１２は、第３の流路２３を流れる蒸気によって発熱する。また、蒸気が生成される第２の流路２２は、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６の貫通孔２６ａを有していない部分と、放熱用蓄熱材拘束カバー２７の貫通孔２７ａを有していない部分に面しているため、第２の流路２２を流れる、液体状の水と蒸気とが混在する混合流体によって、蒸気用蓄熱材１１および放熱用蓄熱材１２が発熱することはない。このように、蒸気用蓄熱材１１を発熱させる水と、放熱用蓄熱材１２を発熱させる蒸気とは、第２の流路２２を挟んで、第１の流路２１と第３の流路２３とのそれぞれにおいて流れるため、放熱用蓄熱材１２に水がかかることを抑制することができる。これにより、化学蓄熱反応器１の出力温度を比較的高温にすることができる。
【0042】
また、本実施形態の化学蓄熱反応器１によれば、第３の流路２３は、放熱用蓄熱材１２と収容部３１ａの内壁との間に形成されるため、第３の流路２３を流れる蒸気は、放熱用蓄熱材１２の収容部３１ａの内壁側から放熱用蓄熱材１２と結合する。これにより、蒸気との結合によって発生する熱は、放熱用蓄熱材１２の収容部３１ａの内壁側から先に発生するため、発生した熱は、速やかに隣接している収容部３１ａに伝わり、外部に放出される。したがって、化学蓄熱反応器１の出力温度を比較的高温にすることができるとともに、放熱速度を向上することができる。
【0043】
また、本実施形態の化学蓄熱反応器１によれば、水タンク３６が供給する反応水を複数の第１の流路２１のそれぞれに流すとき、上側マニホールド３１ｂ内の整流板３１ｅは、複数の第１の流路２１のそれぞれで反応水が流れるように反応水を適度に分散させることができる。これにより、複数の第１の流路２１のそれぞれにおいて反応水を効率的に加熱することができる。
【0044】
また、本実施形態の化学蓄熱反応器１によれば、水タンク３６は、第１の流路２１の鉛直方向上方に位置するため、重力の作用を使って反応水を第１の流路２１に流すことができる。これにより、第１の流路２１にスムーズに反応水を供給することができる。
【0045】
＜第２実施形態＞
図８は、第２実施形態の化学蓄熱反応器の断面図である。図９と図１０と図１１は、第２実施形態の化学蓄熱反応器の作用を説明する説明図である。第２実施形態の化学蓄熱反応器は、第１実施形態の化学蓄熱反応器（図２）と比較すると、第１の流路を形成する構成が異なる。なお、図８～図１１中には、水平方向を示す矢印ｘの方向に平行な方向のｘ軸と、水平方向であって矢印ｘが示す方向に対して垂直な方向を示す矢印ｙの方向に平行な方向のｙ軸と、鉛直方向を示す矢印ｚの方向に平行な方向のｚ軸とを示す。
図８は、第２実施形態の化学蓄熱反応器の断面図である。図９と図１０と図１１は、第２実施形態の化学蓄熱反応器の作用を説明する説明図である。第２実施形態の化学蓄熱反応器は、第１実施形態の化学蓄熱反応器（図２）と比較すると、第１の流路を形成する構成が異なる。なお、図８～図１１中には、水平方向を示す矢印ｘの方向に平行な方向のｘ軸と、水平方向であって矢印ｘが示す方向に対して垂直な方向を示す矢印ｙの方向に平行な方向のｙ軸と、鉛直方向を示す矢印ｚの方向に平行な方向のｚ軸とを示す。
【0046】
本実施形態の化学蓄熱反応器２は、５個の蓄熱体５と、反応容器５１とを備える。第２実施形態では、５個の蓄熱体５は、反応水との結合によって反応水から蒸気を生成させるための熱を発生する２個の蓄熱体５ａと、蒸気との結合によって外部に放出する熱を発生する３個の蓄熱体５ｂとから構成されている。２個の蓄熱体５ａは、蒸気用蓄熱材１１と、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６とを備える。３個の蓄熱体５ｂは、放熱用蓄熱材１２と、放熱用蓄熱材拘束カバー２７とを備える。
【0047】
反応容器５１は、図８に示すように、互いに接合されて束となっている蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と放熱用蓄熱材拘束カバー２７を内部に収容するとともに、図示しない水タンクに接続されている。反応容器５１は、収容部５１ａと、接続流路５１ｂとを備える。
【0048】
収容部５１ａは、内部に、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と放熱用蓄熱材拘束カバー２７を収容している空間が形成されている、横断面が六角形状のケースである。本実施形態では、２個の蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と３個の放熱用蓄熱材拘束カバー２７は、それぞれの軸心Ａ２６、Ａ２７が鉛直方向に沿うように収容されている。本実施形態では、図８（ｂ）に示すように、収容部５１ａは、内部のｚ軸方向の長さが、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と放熱用蓄熱材拘束カバー２７とのｚ軸方向の長さより長くなるように形成されている。
【0049】
本実施形態では、図８（ａ）に示すように、収容部５１ａの内壁には、２個の蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と、３個の放熱用蓄熱材拘束カバー２７とがそれぞれ隣接し、接合されている。また、図８（ａ）での、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６の軸心Ａ２６と、第２の流路４２の軸心Ａ４２と、放熱用蓄熱材拘束カバー２７の軸心Ａ２７とを結ぶＦ－Ｆ線断面図である図８（ｂ）に示すように、２個の蒸気用蓄熱材拘束カバー２６は、ｚ軸のプラス側の端面２６ｂが収容部５１ａの内壁に接合されている。これにより、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６のｚ軸のマイナス側の端面の鉛直方向下側には、空間５１ｃが形成される。また、３個の放熱用蓄熱材拘束カバー２７は、ｚ軸のマイナス側の端面２７ｂが収容部５１ａの内壁に接合されている。これにより、放熱用蓄熱材拘束カバー２７のｚ軸のプラス側の端面の鉛直方向上側には、空間５１ｄが形成される。
【0050】
接続流路５１ｂは、収容部５１ａの外壁であって、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６が接合されている部位の外壁に接続されている。接続流路５１ｂは、図示しない水タンクが貯留する反応水を、収容部５１ａ内に導入する。
【0051】
化学蓄熱反応器２には、反応容器５１内の蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と放熱用蓄熱材拘束カバー２７とによって、反応水または蒸気が流通可能な複数の流路が形成されている。
第１の流路４１は、図８に示すように、２個の蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６のｘ軸のプラス側に位置する収容部５１ａの内壁との間に１か所形成されている。また、第１の流路４１は、２個の蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と、該２個の蒸気用蓄熱材拘束カバー２６に接合する放熱用蓄熱材拘束カバー２７との間に１か所形成されている。第１の流路４１は、図８（ｂ）に示すように、接続流路５１ｂと空間５１ｃとを連通している。また、第１の流路４１は、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６の貫通孔２６ａを介して、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６内と連通している。
第１の流路４１は、図８に示すように、２個の蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６のｘ軸のプラス側に位置する収容部５１ａの内壁との間に１か所形成されている。また、第１の流路４１は、２個の蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と、該２個の蒸気用蓄熱材拘束カバー２６に接合する放熱用蓄熱材拘束カバー２７との間に１か所形成されている。第１の流路４１は、図８（ｂ）に示すように、接続流路５１ｂと空間５１ｃとを連通している。また、第１の流路４１は、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６の貫通孔２６ａを介して、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６内と連通している。
【0052】
第２の流路４２は、図８に示すように、２個の放熱用蓄熱材拘束カバー２７と、該２個の放熱用蓄熱材拘束カバー２７に接合する蒸気用蓄熱材拘束カバー２６との間に２か所形成されている。第２の流路４２は、図８（ｂ）に示すように、空間５１ｃと空間５１ｄとに連通している。これにより、空間５１ｃは、第１の流路４１から流入してきた水の流通方向を折り返して、第２の流路４２に供給する「折り返し流路」として機能する。
【0053】
第３の流路４３は、図８に示すように、放熱用蓄熱材拘束カバー２７と、収容部５１ａの内壁との間に６か所形成されている。第３の流路４３は、空間５１ｄに連通している。第３の流路４３は、放熱用蓄熱材拘束カバー２７の貫通孔２７ａを介して、放熱用蓄熱材拘束カバー２７内と連通している。
【0054】
次に、本実施形態の化学蓄熱装置８の作用について説明する。
本実施形態の化学蓄熱装置８が放熱するとき、接続流路５１ｂを介して、第１の流路４１に反応水Ｗ１が供給される（図９の白抜き矢印Ｆ２１）。第１の流路４１を流れる反応水Ｗ１は、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６の貫通孔２６ａを通って蒸気用蓄熱材拘束カバー２６内に流入し（図９の直線ハッチの矢印Ｆ２２）、蒸気用蓄熱材１１と結合する。これにより、蒸気用蓄熱材１１は、発熱する（図９の点線矢印Ｆ２３）。第１の流路２１を流れる反応水Ｗ１は、蒸気用蓄熱材１１で発生する熱によって加熱されつつ、第１の流路２１をｚ軸のマイナス方向に向かって流れ、空間５１ｃ内に流入する。
本実施形態の化学蓄熱装置８が放熱するとき、接続流路５１ｂを介して、第１の流路４１に反応水Ｗ１が供給される（図９の白抜き矢印Ｆ２１）。第１の流路４１を流れる反応水Ｗ１は、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６の貫通孔２６ａを通って蒸気用蓄熱材拘束カバー２６内に流入し（図９の直線ハッチの矢印Ｆ２２）、蒸気用蓄熱材１１と結合する。これにより、蒸気用蓄熱材１１は、発熱する（図９の点線矢印Ｆ２３）。第１の流路２１を流れる反応水Ｗ１は、蒸気用蓄熱材１１で発生する熱によって加熱されつつ、第１の流路２１をｚ軸のマイナス方向に向かって流れ、空間５１ｃ内に流入する。
【0055】
空間５１ｃ内に流入する反応水は、図１０に示すように、空間５１ｃ内で折り返し、空間５１ｃと連通している第２の流路４２の入口４２ａから第２の流路４２に流入する（図１０の白抜き矢印Ｆ２４）。
第２の流路４２に流入する反応水は、ｚ軸のプラス方向に向かって流れ（図１０の白抜き矢印Ｆ２５）、蒸気用蓄熱材１１で発生する熱によってさらに加熱される（図１０の白抜き矢印Ｆ２３）ことで、第２の流路４２において蒸気となる。第２の流路４２において生成された蒸気Ｖ１は、第２の流路４２の出口４２ｂから、空間５１ｄを介して第３の流路４３に流入する（図１０の白抜き矢印Ｆ２６）。
第２の流路４２に流入する反応水は、ｚ軸のプラス方向に向かって流れ（図１０の白抜き矢印Ｆ２５）、蒸気用蓄熱材１１で発生する熱によってさらに加熱される（図１０の白抜き矢印Ｆ２３）ことで、第２の流路４２において蒸気となる。第２の流路４２において生成された蒸気Ｖ１は、第２の流路４２の出口４２ｂから、空間５１ｄを介して第３の流路４３に流入する（図１０の白抜き矢印Ｆ２６）。
【0056】
第３の流路４３に流入する蒸気Ｖ１は、放熱用蓄熱材拘束カバー２７の貫通孔２７ａを通って放熱用蓄熱材拘束カバー２７内に流入し（図１１のドットハッチの矢印Ｆ２７）、放熱用蓄熱材１２と結合する。これにより、放熱用蓄熱材１２は、発熱する（図１１の白抜き矢印Ｆ２８）。放熱用蓄熱材１２で発生する熱は、化学蓄熱装置８の外部に放出される。
【0057】
以上説明した、本実施形態の化学蓄熱反応器２によれば、第１の流路４１と第２の流路４２とは、空間５１ｃによって接続されている。ｚ軸のマイナス方向に向かって流れる第１の流路４１の反応水は、空間５１ｃで折り返され、第２の流路４２においてｚ軸のプラス方向に向かって流れる。これにより、蒸気用蓄熱材１１が発生する熱によって反応水を十分に加熱し蒸気とすることができるため、放熱用蓄熱材１２に反応水がかかることを抑制できる。したがって、放熱用蓄熱材１２の温度低下を抑制し、化学蓄熱反応器２の出力温度を高温にすることができる。
【0058】
＜第３実施形態＞
図１２は、第３実施形態の化学蓄熱反応器の断面図である。第３実施形態の化学蓄熱反応器は、第２実施形態の化学蓄熱反応器（図８）と比較すると、蒸気用蓄熱材拘束カバーと放熱用蓄熱材拘束カバーのそれぞれの軸心が沿う方向が異なる。なお、図１２中には、水平方向を示す矢印ｘの方向に平行な方向のｘ軸と、水平方向であって矢印ｘが示す方向に対して垂直な方向を示す矢印ｙの方向に平行な方向のｙ軸と、鉛直方向を示す矢印ｚの方向に平行な方向のｚ軸とを示す。
図１２は、第３実施形態の化学蓄熱反応器の断面図である。第３実施形態の化学蓄熱反応器は、第２実施形態の化学蓄熱反応器（図８）と比較すると、蒸気用蓄熱材拘束カバーと放熱用蓄熱材拘束カバーのそれぞれの軸心が沿う方向が異なる。なお、図１２中には、水平方向を示す矢印ｘの方向に平行な方向のｘ軸と、水平方向であって矢印ｘが示す方向に対して垂直な方向を示す矢印ｙの方向に平行な方向のｙ軸と、鉛直方向を示す矢印ｚの方向に平行な方向のｚ軸とを示す。
【0059】
本実施形態の化学蓄熱反応器３は、５個の蓄熱体５と、反応容器５１とを備える。化学蓄熱反応器３では、２個の蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と３個の放熱用蓄熱材拘束カバー２７は、それぞれの軸心Ａ２６、Ａ２７がｙ軸の方向に沿うように、収容部５１ａに収容されている。また、化学蓄熱反応器３では、図１２（ａ）のＧ-Ｇ線断面図である図１２（ｂ）に示すように、第１の流路４１が、第３の流路４３より低い位置となるように、２個の蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と３個の放熱用蓄熱材拘束カバー２７とが配置されている。これにより、反応水の加熱によって生成される蒸気が、反応水との密度の違いによってｚ軸のプラス方向に向かって移動し、第３の流路４３に蒸気のみが流入しやすくなる。
【0060】
以上説明した、本実施形態の化学蓄熱反応器３によれば、ｙ軸のマイナス方向に向かって流れる第１の流路４１の反応水は、空間５１ｃで折り返され、第２の流路４２においてｙ軸のプラス方向に向かって流れる。これにより、蒸気用蓄熱材１１が発生する熱によって反応水を十分に加熱し蒸気とすることができるため、放熱用蓄熱材１２に反応水がかかることを抑制できる。したがって、放熱用蓄熱材１２の温度低下を抑制し、化学蓄熱反応器３の出力温度を高温にすることができる。
【0061】
＜第４実施形態＞
図１３は、第４実施形態の化学蓄熱反応器の模式図である。第４実施形態の化学蓄熱反応器は、第２実施形態の化学蓄熱反応器（図８）と比較すると、蓄熱材の数および反応容器の形状が異なる。なお、図１３中には、水平方向を示す矢印ｘの方向に平行な方向のｘ軸と、水平方向であって矢印ｘが示す方向に対して垂直な方向を示す矢印ｙの方向に平行な方向のｙ軸と、鉛直方向を示す矢印ｚの方向に平行な方向のｚ軸とを示す。
図１３は、第４実施形態の化学蓄熱反応器の模式図である。第４実施形態の化学蓄熱反応器は、第２実施形態の化学蓄熱反応器（図８）と比較すると、蓄熱材の数および反応容器の形状が異なる。なお、図１３中には、水平方向を示す矢印ｘの方向に平行な方向のｘ軸と、水平方向であって矢印ｘが示す方向に対して垂直な方向を示す矢印ｙの方向に平行な方向のｙ軸と、鉛直方向を示す矢印ｚの方向に平行な方向のｚ軸とを示す。
【0062】
本実施形態の化学蓄熱反応器４は、８個の蓄熱体５と、反応容器７１とを備える。第４実施形態では、８個の蓄熱体５は、反応水との結合によって反応水から蒸気を生成させるための熱を発生する２個の蓄熱体５ａと、蒸気との結合によって外部に放出する熱を発生する６個の蓄熱体５ｂとから構成されている。６個の蓄熱体５ｂは、図１３に示すように、ｙ軸方向に２個並べられている蓄熱体５ａのｘ軸のプラス側とマイナス側とのそれぞれに、３個ずつｙ軸方向に並ぶように配置されている。
【0063】
反応容器７１は、図１３に示すように、互いに接合されて束となっている蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と放熱用蓄熱材拘束カバー２７を内部に収容するとともに、図示しない水タンクに接続されている。反応容器７１は、収容部７１ａと、図示しない接続流路とを備える。
【0064】
収容部７１ａは、内部に、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と放熱用蓄熱材拘束カバー２７を収容している空間が形成されているケースである。収容部７１ａの内壁は、２個並べられている蓄熱体５ａの蒸気用蓄熱材拘束カバー２６の外壁のそれぞれに隣接しつつ、３個ずつ並べられている蓄熱体５ｂの放熱用蓄熱材拘束カバー２７の外壁のそれぞれに隣接するように形成されている。隣接する収容部７１ａの内壁と蒸気用蓄熱材拘束カバー２６の外壁、隣接する収容部７１ａの内壁と放熱用蓄熱材拘束カバー２７の外壁、および、隣接する蒸気用蓄熱材拘束カバー２６の外壁と放熱用蓄熱材拘束カバー２７の外壁は、接合されている。
【0065】
本実施形態の化学蓄熱反応器４には、反応容器７１内の蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と放熱用蓄熱材拘束カバー２７とによって、反応水または蒸気が流通可能な複数の流路が形成されている。
第１の流路６１は、互いに接合されている２個の蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と、該接合されている２個の蒸気用蓄熱材拘束カバー２６に接合されている１個の放熱用蓄熱材拘束カバー２７とによって、２か所形成されている。第１の流路６１は、図示しない水タンクと蓄熱体５ａのｚ軸のマイナス側の端面の鉛直方向下側の空間とに連通している。第１の流路６１は、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６の貫通孔２６ａを介して、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６内と連通している。
第１の流路６１は、互いに接合されている２個の蒸気用蓄熱材拘束カバー２６と、該接合されている２個の蒸気用蓄熱材拘束カバー２６に接合されている１個の放熱用蓄熱材拘束カバー２７とによって、２か所形成されている。第１の流路６１は、図示しない水タンクと蓄熱体５ａのｚ軸のマイナス側の端面の鉛直方向下側の空間とに連通している。第１の流路６１は、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６の貫通孔２６ａを介して、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６内と連通している。
【0066】
第２の流路６２は、２個の放熱用蓄熱材拘束カバー２７と、該２個の放熱用蓄熱材拘束カバー２７に接合する蒸気用蓄熱材拘束カバー２６との間に、合計４か所形成されている。第２の流路６２は、蓄熱体５ａのｚ軸のマイナス側の端面の鉛直方向下側の空間と、蓄熱体５ｂのｚ軸のプラス側の端面の鉛直方向上側の空間と、に連通していることから、第２の流路６２の蒸気の出口は、反応水の入口より高い位置にある。また、蓄熱体５ａのｚ軸のマイナス側の端面の鉛直方向下側の空間は、第１の流路６１から流入してきた水の流通方向を折り返して、第２の流路６２に供給する「折り返し流路」として機能する。
【0067】
第３の流路６３は、蓄熱体５ｂと、収容部７１ａの内壁との間に形成されている。第３の流路６３は、蓄熱体５ｂのｚ軸のプラス側の端面の鉛直方向上側の空間に連通している。第３の流路６３は、放熱用蓄熱材拘束カバー２７の貫通孔２７ａを介して、放熱用蓄熱材拘束カバー２７内と連通している。
【0068】
以上説明した、本実施形態の化学蓄熱反応器４によれば、ｚ軸のマイナス方向に向かって流れる第１の流路６１の反応水は、蓄熱体５ａのｚ軸のマイナス側の端面の鉛直方向下側の空間で折り返され、第２の流路６２においてｚ軸のプラス方向に向かって流れる。これにより、蒸気用蓄熱材１１が発生する熱によって反応水を十分に加熱し蒸気とすることができるため、放熱用蓄熱材１２に反応水がかかることを抑制できる。したがって、放熱用蓄熱材１２の温度低下を抑制し、化学蓄熱反応器４の出力温度を高温にすることができる。
【0069】
＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【0070】
［変形例１］
上述の実施形態では、「折り返し流路」は、第２の流路で反応水が流れる方向を第１の流路で反応水が流れる方向とは反対の方向に折り返させるとした。しかしながら、折り返し流路が折り返す方向はこれに限定されない。第１の流路から流入してきた水の流通方向を折り返して、第２の流路に供給すればよい。これにより、第１の流路と第２の流路とで、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６に沿って流れる距離が長くなるため、反応水の温度が上がりやすくなり蒸気が生成されやすくなる。したがって、放熱用蓄熱材１２に反応水がかかることを抑制でき、放熱用蓄熱材１２の温度低下を抑制し、化学蓄熱反応器の出力温度を高温にすることができる。
上述の実施形態では、「折り返し流路」は、第２の流路で反応水が流れる方向を第１の流路で反応水が流れる方向とは反対の方向に折り返させるとした。しかしながら、折り返し流路が折り返す方向はこれに限定されない。第１の流路から流入してきた水の流通方向を折り返して、第２の流路に供給すればよい。これにより、第１の流路と第２の流路とで、蒸気用蓄熱材拘束カバー２６に沿って流れる距離が長くなるため、反応水の温度が上がりやすくなり蒸気が生成されやすくなる。したがって、放熱用蓄熱材１２に反応水がかかることを抑制でき、放熱用蓄熱材１２の温度低下を抑制し、化学蓄熱反応器の出力温度を高温にすることができる。
【0071】
［変形例２］
第１、２、４実施形態では、第２の流路の出口は、入口より高い位置にあるとした。しかしながら、第２の流路における出口と入口との関係は、これに限定されない。第３実施形態のように、同じ高さであってもよいが、第３の流路は、第１の流路より高い位置にあることが望ましい。
第１、２、４実施形態では、第２の流路の出口は、入口より高い位置にあるとした。しかしながら、第２の流路における出口と入口との関係は、これに限定されない。第３実施形態のように、同じ高さであってもよいが、第３の流路は、第１の流路より高い位置にあることが望ましい。
【0072】
［変形例３］
上述の実施形態では、蓄熱体は、蓄熱材と、蓄熱材拘束カバーとを備えるとした。しかいしながら、蓄熱体の構成は、これに限定されない。
上述の実施形態では、蓄熱体は、蓄熱材と、蓄熱材拘束カバーとを備えるとした。しかいしながら、蓄熱体の構成は、これに限定されない。
【0073】
以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。
【符号の説明】
【0074】
１、２、３、４…化学蓄熱反応器
５、５ａ、５ｂ…蓄熱体
８…化学蓄熱装置
１０…蓄熱材
１１…蒸気用蓄熱材
１２…放熱用蓄熱材
２０…蓄熱材拘束カバー
２１、４１、６１…第１の流路
２２、４２、６２…第２の流路
２２ａ、４２ａ…入口
２２ｂ、４２ｂ…出口
２３、４３、６３…第３の流路
２６…蒸気用蓄熱材拘束カバー
２６ａ…貫通孔
２６ｂ…端面
２７…放熱用蓄熱材拘束カバー
２７ａ…貫通孔
２７ｂ…端面
３１、５１、７１…反応容器
３１ａ、５１ａ、７１ａ…収容部
３１ｂ…上側マニホールド
３１ｃ…下側マニホールド
３１ｄ、５１ｂ…接続流路
３１ｅ…整流板
３６…水タンク
３６ａ…バルブ
５１ｃ、５１ｄ…空間
５、５ａ、５ｂ…蓄熱体
８…化学蓄熱装置
１０…蓄熱材
１１…蒸気用蓄熱材
１２…放熱用蓄熱材
２０…蓄熱材拘束カバー
２１、４１、６１…第１の流路
２２、４２、６２…第２の流路
２２ａ、４２ａ…入口
２２ｂ、４２ｂ…出口
２３、４３、６３…第３の流路
２６…蒸気用蓄熱材拘束カバー
２６ａ…貫通孔
２６ｂ…端面
２７…放熱用蓄熱材拘束カバー
２７ａ…貫通孔
２７ｂ…端面
３１、５１、７１…反応容器
３１ａ、５１ａ、７１ａ…収容部
３１ｂ…上側マニホールド
３１ｃ…下側マニホールド
３１ｄ、５１ｂ…接続流路
３１ｅ…整流板
３６…水タンク
３６ａ…バルブ
５１ｃ、５１ｄ…空間
【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】