CN115031559A - 化学蓄热装置、化学蓄热材料的容纳容器及配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于提供一种能够利用蓄热散热中的化学蓄热材料的膨胀状态并且能够消除装置内的死区而且蓄热散热效率高的化学蓄热装置、化学蓄热材料的容纳容器及化学蓄热材料的配置方法。为了解决上述课题，提供一种化学蓄热装置及化学蓄热材料的配置方法，所述化学蓄热装置具有：化学蓄热材料，通过蓄热或散热反应而膨胀或收缩；及填充部，填充化学蓄热材料，化学蓄热材料能够在填充部的空间内膨胀，填充部的容积小于化学蓄热材料的膨胀后的体积。并且，本发明还提供一种容器内部的容积基于化学蓄热材料的膨胀而发生变化的化学蓄热材料的容纳容器。据此，膨胀后的化学蓄热材料能够适度填满填充部的容积，能够消除装置内的死区，从而能够节省空间。

Description

化学蓄热装置、化学蓄热材料的容纳容器及配置方法

本申请主张基于2021年3月8日申请的日本专利申请第2021-036731号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种化学蓄热装置、化学蓄热材料的容纳容器及化学蓄热材料的配置方法。

背景技术

近年来，从有效利用来自运转时产生热量的热源(例如，发动机等驱动机构，以及工场或进行燃烧处理的设备(垃圾焚烧设施等)等)的排热(废热)的观点出发，对利用化学反应进行蓄热及散热从而能够实现常温下的热能保管的化学蓄热进行着研究和开发。

用于进行化学蓄热的化学蓄热装置通常使用固体的化学蓄热材料，并且构成为，积蓄通过对该化学蓄热材料施加热量来分离出生成气体时的吸热反应而产生的热量，另一方面，通过向化学蓄热材料供给反应气体而引起发热反应来向装置外部散热。

在此，已知在化学蓄热中广泛使用的化学蓄热材料存在蓄热散热中膨胀的材料。因此，期待研发出与具备用于应对化学蓄热材料的膨胀的结构的化学蓄热装置有关的技术。

例如，在专利文献1中记载了一种化学蓄热装置，其具备：蓄热成型体，由氧化钙粉体的成型体构成；蓄热材料限制罩，覆盖蓄热成型体的外表面；及容器，容纳被蓄热材料限制罩覆盖的蓄热成型体。

专利文献1：日本特开2019-120430号公报

在专利文献1中记载的化学蓄热装置中，利用限制罩来抑制伴随蓄热散热而产生的化学蓄热材料的膨胀。但是，氧化钙等化学蓄热材料的体积会基于蓄热散热引起的膨胀而增大，参与反应的表面积会增大，因而能够提高与蓄热散热有关的反应效率。因此，如专利文献1中所记载那样过度抑制化学蓄热材料的膨胀，从反应效率的方面来看是不优选的。

另一方面，作为其他化学蓄热装置，在设计化学蓄热装置时，考虑到化学蓄热材料随着蓄热散热而膨胀，会过大地确保填充化学蓄热材料的填充空间。

此时，能够实现化学蓄热材料的膨胀所致反应效率的提高，但会产生大的死区，存在化学蓄热装置整体的大小不得不变得大至必要以上的问题。

并且，若在化学蓄热装置内存在这种死区，则化学蓄热材料与换热部接触的部分会受到限制。因此，存在如下问题：与蓄热散热有关的反应效率会下降，应用化学蓄热装置的设备整体的热能利用效率也会下降。

发明内容

因此，本发明的课题在于提供一种能够利用蓄热散热中的化学蓄热材料的膨胀状态并且能够消除装置内的死区而且蓄热散热效率高的化学蓄热装置、化学蓄热材料的容纳容器及化学蓄热材料的配置方法。

对上述课题进行了深入研究的结果发现，通过将化学蓄热装置中的蓄热材料填充空间设为小于膨胀后的蓄热材料的体积的容积或者设为容积根据化学蓄热材料的膨胀收缩而发生变化的容器结构，能够提供无需抑制化学蓄热材料的膨胀即可消除死区来节省空间而且蓄热散热效率高的化学蓄热装置、化学蓄热材料的容纳容器及化学蓄热材料的配置方法，由此完成了本发明。

即，本发明为以下的化学蓄热装置、化学蓄热材料的容纳容器及化学蓄热材料的配置方法。

为了解决上述课题，本发明的化学蓄热装置的特征在于，具有：化学蓄热材料，通过蓄热或散热反应而膨胀或收缩；及填充部，填充化学蓄热材料，化学蓄热材料能够在填充部的空间内膨胀，填充部的容积小于化学蓄热材料的膨胀后的体积。

根据该化学蓄热装置，膨胀后的化学蓄热材料能够适度填满填充有化学蓄热材料的填充部的容积。由此，能够消除装置内的死区来节省化学蓄热装置整体的空间。

并且，由于化学蓄热材料适度膨胀，因而能够使化学蓄热材料的表面积增大来提高与蓄热散热有关的反应效率。

而且，通过在化学蓄热材料和与化学蓄热材料进行换热的换热部的接触中利用化学蓄热材料的膨胀状态，换热部还在除了膨胀前与化学蓄热材料接触的部位以外的部分与化学蓄热材料接触。由此，化学蓄热材料与换热部的接触面积增大，其结果，蓄热效率及散热效率提高，从而能够提高化学蓄热装置整体的性能。

并且，作为本发明的化学蓄热装置的一种实施方式，其特征在于，填充部的容积根据化学蓄热材料的膨胀率来设定。

根据该化学蓄热装置，膨胀后的化学蓄热材料能够最佳地填满填充部的容积。由此，能够使装置内的死区变得极小，能够进一步节省化学蓄热装置整体的空间。

并且，化学蓄热材料的膨胀在填充部内不会被过度抑制，因此能够最大限度地发挥基于化学蓄热材料的膨胀而表面积增大的效果，能够进一步提高与蓄热散热有关的反应效率。

并且，作为本发明的化学蓄热装置的一种实施方式，其特征在于，在填充部配置有容纳化学蓄热材料的容纳容器，该容纳容器具备容纳化学蓄热材料的容纳部和形成容纳部的主体部，在主体部设置有供反应介质流通的机构，容纳部的容积根据化学蓄热材料膨胀收缩的体积而发生变化。

根据该化学蓄热装置，无需将化学蓄热材料直接填充于化学蓄热装置内的填充部而是将容纳有化学蓄热材料的容器配置于填充部，由此，除了具有能够节省化学蓄热装置整体的空间及能够提高化学蓄热装置的蓄热散热效率的效果以外，还能够容易进行将蓄热材料填充于化学蓄热装置以及从化学蓄热装置取出使用完的化学蓄热材料。

并且，化学蓄热材料通过反复进行蓄热散热有时会微粉化。在本发明的化学蓄热装置中，在化学蓄热材料被微粉化导致体积缩小的情况下，容纳有化学蓄热材料的容器内部(容纳部)的容积会变小，由此容器整体的容积会缩小。因此，还能够将容器的容积缩小的程度作为判断化学蓄热材料的劣化状况的指标而进行利用。

而且，作为本发明的化学蓄热装置的一种实施方式，其特征在于，在化学蓄热材料膨胀后，在化学蓄热材料和与化学蓄热材料进行换热的换热部之间形成有供反应介质流通的流路。

根据该化学蓄热装置，即使在化学蓄热材料膨胀之后，在填充部也存在供反应介质流通的流路，因而反应介质相对于化学蓄热材料能够容易移动(供给或排出)。并且，由于该流路的存在，能够使反应介质迅速扩散到填充部的内部，从而能够抑制局部的发热反应。

由此，化学蓄热材料中的蓄热效率或散热效率得到提高，从而能够提高化学蓄热装置整体的性能。

为了解决上述课题，本发明的化学蓄热材料的容纳容器容纳通过蓄热或散热反应而膨胀或收缩的化学蓄热材料，所述化学蓄热材料的容纳容器的特征在于，具备容纳化学蓄热材料的容纳部及形成容纳部的主体部，在主体部设置有供反应介质流通的机构，容纳部的容积根据化学蓄热材料膨胀收缩的体积而发生变化。

根据该化学蓄热材料的容纳容器，能够容易进行将蓄热材料填充于化学蓄热装置或者从化学蓄热装置取出使用完的化学蓄热材料。

并且，随着化学蓄热材料的膨胀，容器内部(容纳部)的容积发生变化，因此，即使化学蓄热材料在容器内膨胀的情况下，容器也不会变形及破损。因此，能够容易且可靠地利用化学蓄热材料的膨胀状态，且能够进一步提高与蓄热散热有关的反应效率。

此外，还能够防止通过膨胀而体积增大的化学蓄热材料在容器中被压迫而被粉状化导致使用寿命缩短。

为了解决上述课题，本发明的化学蓄热材料的配置方法为化学蓄热装置中的化学蓄热材料的配置方法，所述化学蓄热装置具有：化学蓄热材料，通过蓄热或散热反应而膨胀或收缩；及填充部，填充化学蓄热材料，所述化学蓄热材料的配置方法的特征在于，化学蓄热材料能够在填充部的空间内膨胀，填充部的容积小于化学蓄热材料的膨胀后的体积。

根据该化学蓄热材料的配置方法，膨胀后的化学蓄热材料能够适度填满填充有化学蓄热材料的填充部的容积，由此，能够消除装置内的死区来节省化学蓄热装置整体的空间。

并且，由于化学蓄热材料适度膨胀，因而能够使化学蓄热材料的表面积增大来提高与蓄热散热有关的反应效率。

而且，通过在化学蓄热材料和与化学蓄热材料进行换热的换热部的接触中利用化学蓄热材料的膨胀状态，换热部还在除了膨胀前与化学蓄热材料接触的部位以外的部分与化学蓄热材料接触。由此，化学蓄热材料与换热部的接触面积增大，其结果，蓄热效率及散热效率提高，从而能够提高化学蓄热装置整体的性能。

根据本发明，提供一种能够利用蓄热散热中的化学蓄热材料的膨胀状态并且能够消除装置内的死区而且蓄热散热效率高的化学蓄热装置、化学蓄热材料的容纳容器及化学蓄热材料的配置方法。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的化学蓄热装置整体的概略说明图。

图2是表示本发明的第一实施方式的化学蓄热装置中的填充部和填充于填充部的化学蓄热材料的状态的概略说明图。

图3是表示本发明的第一实施方式的化学蓄热装置中的填充部和填充于填充部的化学蓄热材料的状态的另一例的概略说明图。

图4是本发明的第二实施方式的化学蓄热装置的概略说明图。

图5是表示本发明的化学蓄热材料的容纳容器的伴随化学蓄热材料的膨胀的容积变化的概略说明图。

图6是表示本发明的化学蓄热材料的容纳容器的结构的一例的概略立体图。

图中：100A、100B-化学蓄热装置，1-化学蓄热反应器，2-冷凝器，3-连通管，4-反应介质，5-容纳容器，11、16-填充部，12-换热部，13、13A、13B-化学蓄热材料，14-换热配管，15、17-介质流路，50-主体部，51-器皿部，52-盖部，53-嵌合部，54-介质出入口，55-容纳部。

具体实施方式

本发明的化学蓄热装置、化学蓄热材料的容纳容器及化学蓄热材料的配置方法与如下有关：将来自运转时产生热量的热源(例如，发动机等驱动机构、以及工场或进行燃烧处理的设备(垃圾焚烧设施等)等)的排热(废热)储存在化学蓄热材料中，并在需要热量时从蓄热产物散热从而利用热量。另外，本发明的化学蓄热装置可以在固定于规定位置的状态下作为热量供给源而进行利用，也可以设为能够搬运的装置并且搬运到需要热量的热量需求地而进行利用。

并且，本发明中的化学蓄热是指：蓄热时对化学蓄热材料进行加热以使其分离成蓄热产物和生成气体，而在散热时则使蓄热产物与反应气体进行反应而生成化学蓄热材料。在此，蓄热时产生的生成气体和散热时供给的反应气体优选为相同种类的物质。而且，通过使生成气体冷凝并将其回收作为反应液的液化工序和使在液化工序中得到的反应液蒸发并将其用作反应气体的气化工序，与化学蓄热有关的反应得以进行，化学蓄热材料的蓄热及散热变得可能。另外，以下有时将生成气体和反应气体称为“反应介质”。

作为本发明中的与化学蓄热有关的一般的反应，例如可以例示出如下式(1)那样的反应。

[数式1]

若对固体的化学蓄热材料AB施加热量Q，则生成固体的蓄热产物A和气体的反应介质B，通过此时的吸热反应能够进行蓄热。该反应为可逆性的平衡反应，因而在散热时蓄热产物A与反应介质B进行反应。另外，式中的“(s)”表示固体状态，式中的“(g)”表示气体状态。

在此，作为在散热时蓄热产物A与反应介质B进行反应的结果，有时化学蓄热材料AB会膨胀。由此，化学蓄热材料AB的表面积会增大导致与反应介质B的接触面积会增大，因而能够更加有效地进行与蓄热有关的吸热反应。

但是，在以往的化学蓄热装置中，考虑到化学蓄热材料AB的膨胀会引起装置的受损，强制性地抑制化学蓄热材料AB膨胀或者将容纳化学蓄热材料AB的空间设为过大，因而无法充分应用化学蓄热材料AB的膨胀状态。

相对于此，在本发明中的化学蓄热装置、化学蓄热材料的容纳容器及化学蓄热材料的配置方法中，考虑化学蓄热材料AB的膨胀状态而设定填充化学蓄热材料AB的填充部或容纳化学蓄热材料AB的容纳容器的容积。由此，能够充分应用化学蓄热材料AB的膨胀状态，并且能够消除装置内的死区，从而能够节省化学蓄热装置整体的空间。

以下，参考附图对本发明所涉及的优选实施方式进行详细说明。另外，实施方式中记载的化学蓄热装置及化学蓄热材料的容纳容器只不过是用于说明本发明所涉及的化学蓄热装置及化学蓄热材料的容纳容器的例示，只要能够发挥相同的效果，则并不只限于这些。并且，关于本发明所涉及的化学蓄热材料的配置方法的说明，用本发明所涉及的化学蓄热装置及化学蓄热材料的容纳容器的结构及操作的说明来代替。另外，以下，有时将本发明的化学蓄热材料的容纳容器简称为“容纳容器”。

〔第一实施方式〕

[化学蓄热装置]

图1是表示本发明的第一实施方式的化学蓄热装置的结构的概略说明图。

如图1所示，本发明的第一实施方式的化学蓄热装置100A具备：在内部保持化学蓄热材料13并使化学蓄热材料13进行蓄热散热反应的化学蓄热反应器1、积存从化学蓄热材料13产生的反应介质4的冷凝器2及使反应介质4在化学蓄热反应器1与冷凝器2之间流通的连通管3。

以下，对各结构进行详细说明。

(化学蓄热材料)

化学蓄热材料13是加热时分离成蓄热产物和生成介质并且通过与其相反的反应释放出热量的化学物质。并且，本实施方式中的化学蓄热材料13将通过蓄热散热反应而膨胀收缩的化学蓄热材料作为对象。

例如，关于本实施方式中使用的化学蓄热材料13，作为蓄热产物与反应介质的组合，可以举出氧化钙(CaO)与水蒸气(H₂O)、氯化钙(CaCl₂)与水蒸气(H₂O)、溴化钙(CaBr₂)与水蒸气(H₂O)、碘化钙(CaI₂)与水蒸气(H₂O)、氧化镁(MgO)与水蒸气(H₂O)、氯化镁(MgCl₂)与水蒸气(H₂O)、氯化锌(ZnCl₂)与水蒸气(H₂O)、氯化锶(SrCl₂)与氨(NH₃)、溴化锶(SrBr₂)与氨(NH₃)、氧化钙(CaO)与二氧化碳(CO₂)、氧化镁(MgO)与二氧化碳等(CO₂)等。

关于化学蓄热材料13的结构及形状，其并不受特别限定，例如可以举出粉体状、粒状、颗粒状、小球(pellet)状、薄片(flake)状等。并且，也可以使用将粉体成型而得到的成型体或将化学蓄热材料13担载于多孔体而成的材料。从增大使用前的表面积来提高反应性并且基于蓄热散热反应的膨胀收缩引起的体积变动明显的观点出发，化学蓄热材料13优选使用粉体状。

(反应介质)

如上所述，反应介质4是蓄热时从被加热的化学蓄热材料13分离出的流体(生成气体)及散热时向化学蓄热材料13供给的流体(反应气体)的统称，其性状优选相同。

另外，从进行散热时容易入手的观点出发，本实施方式中的反应介质4优选使用水蒸气。也可以将从化学蓄热材料13中分离出的流体储存在冷凝器2中并将其用作反应介质4。此时，由于能够将分离出的流体用作反应介质4，因此无需另外从装置外部供给反应介质4，能够使装置整体节能化。

并且，也可以将从化学蓄热材料13中分离出的流体释放到化学蓄热反应器1外部的大气中，从而不作为散热时向化学蓄热材料13供给的流体而重新利用。此时，无需使反应介质4在装置内循环，因此能够使装置整体变得紧凑。

(化学蓄热反应器)

本实施方式的化学蓄热反应器1用于对化学蓄热材料13进行加热而从化学蓄热材料13中分离出反应介质4(生成气体)来进行蓄热反应并且向化学蓄热材料13供给反应介质4(反应气体)来进行散热反应。

如图1所示，本实施方式的化学蓄热反应器1具备：由能够密闭的结构物构成并且填充化学蓄热材料13的填充部11、设置于填充部11的内部并且传递对化学蓄热材料13进行加热或从化学蓄热材料13散热的热量的换热部12、向换热部12传递热量而对化学蓄热材料13进行加热的热源(即，换热配管14)及对于化学蓄热材料13而言成为反应介质4的移动流路的介质流路15。

本实施方式的化学蓄热反应器1只要能够进行基于化学蓄热材料13的蓄热及散热，则可以为任意大小。例如，可以为作为工场设备的一部分而配置的比较大规模的大小，也可以为设置于汽车的比较小规模的大小。并且，化学蓄热反应器1也可以从化学蓄热装置100A中拆卸下来并搬运到需要热源的场所而进行使用。此时，在难以确保热源的场所，通过向已蓄热的化学蓄热材料13添加反应介质4以使其进行散热反应，从而能够将其作为有效的热源而进行利用。

(填充部)

图2是表示本发明的第一实施方式的化学蓄热装置中的填充部11的结构的概略说明图。另外，图2中(A)是表示配置有使用前的化学蓄热材料的初期状态下的填充部的图，图2中(B)是表示化学蓄热材料膨胀后的填充部的图。

填充部11用于将化学蓄热材料13填充于化学蓄热反应器1内。

本实施方式的填充部11具有外壁，其形成区划在化学蓄热反应器1内的空间，如图2所示，填充部11具备用于进行填充于内部的化学蓄热材料13与外部之间的热传递的换热部12及用于将蓄热时从化学蓄热材料13中产生的反应介质4释放到化学蓄热反应器1外并且将散热时与化学蓄热材料13反应的反应介质4供给到化学蓄热材料13的介质流路15。

在本实施方式的填充部11中，考虑填充于内部的化学蓄热材料13的膨胀特性来设定填充部11的容积。更具体而言，填充部11的容积设定为小于化学蓄热材料13的膨胀后的体积。由此，在填充部11内化学蓄热材料13膨胀的情况下，化学蓄热材料13适度填满填充部11内。即，能够消除填充部11内的死区从而能够节省化学蓄热装置100整体的空间。

设定填充部11的容积的具体方法并不受特别限定。例如，可以举出：预先直接测定或推算出蓄热散热反应时的化学蓄热材料13的膨胀率并根据该膨胀率来设定填充部11的容积等。

并且，使填充部11满足所设定的容积的具体方法并不受特别限定。例如，可以在设计化学蓄热装置100时以反映所设定的容积的方式进行填充部11的设计，也可以设置使填充部11的容积可变的机构来满足所设定的容积。

另外，作为使填充部11的容积可变的机构，可以举出：使构成填充部11的外壁能够移动，或者在填充部11内配置容积可变的容器等。关于配置于填充部11内的容器，留待后述。

(换热部)

换热部12用于对化学蓄热材料13进行加热以使其与反应介质4分离以及回收由散热反应产生的热量。

本实施方式的换热部12只要能够进行填充于填充部11内的化学蓄热材料13与外部之间的热传递，则可以为任何形状，例如，可以由在填充部11的内部曲折设置的换热软管或双重圆筒型的化学蓄热反应器1的内筒部等构成。并且，如图2所示，也可以将填充部11的外壁和换热部12形成为一体。

并且，热媒经由换热配管14导入本实施方式的换热部12。在此，作为热媒，只要能够向化学蓄热材料13供给热量及从化学蓄热材料13回收热量即可，其可以为气体或液体等流体、或固体。从热传递的效率优异的观点出发，优选使用流体。

并且，作为热媒的温度，只要能够向化学蓄热材料13供给热量即可，其并不受特别限定。

(介质流路)

介质流路15是将对化学蓄热材料13进行加热而分离出的反应介质4释放到填充部11外的流路，并且又是为了使化学蓄热材料13进行散热反应而向填充部11内部送入反应介质4的流路。

通过设置介质流路15，即使在化学蓄热材料13膨胀之后，在填充部11也存在供反应介质4流通的流路，因而反应介质4相对于化学蓄热材料13能够容易移动(供给或排出)。由此，化学蓄热材料13中的蓄热效率或散热效率得到提高，从而能够提高化学蓄热装置100整体的性能。

并且，由于化学蓄热材料13膨胀之后在填充部11也存在供反应介质4流通的流路，因而能够使反应介质4迅速扩散到填充部11的内部。由此，能够抑制局部的发热反应，因此化学蓄热材料13中的热量的产生均匀化，并且容易将热量的产生量维持在稳定的状态。

介质流路15只要配置于化学蓄热材料13与换热部12之间且能够进行从填充部11内部排出反应介质4及从填充部11外部向化学蓄热材料13供给反应介质4即可，其可以采用任意形状。

作为介质流路15，例如，如图2所示，可以举出：由具有化学蓄热材料13不会漏出程度的间隙的材料来形成填充部11的外壁的一部分。作为这种材料，可以使用金属丝网等筛网材料，或者可以使用陶瓷等具有耐热性的多孔材料等。此时，优选使用比较廉价且容易加工的金属丝网等筛网材料。并且，由于金属丝网等筛网材料能够柔软地变形因而容易安装或拆卸，因此容易向填充部11填充化学蓄热材料13或者从填充部11取出化学蓄热材料13。

并且，介质流路15并不只限于如图2所示那样设置于填充部11的外壁。

图3是表示本发明的第一实施方式的化学蓄热装置中的填充部11的另一例的结构的概略说明图。另外，图3中(A)是表示配置有使用前的化学蓄热材料的初期状态下的填充部的图，图3中(B)是表示化学蓄热材料膨胀后的填充部的图。

如图3所示，作为介质流路15，可以将限制化学蓄热材料13的流入并且能够使反应介质4流通的筒体设置于填充部11内。更具体而言，作为介质流路15，可以配置开设有具有化学蓄热材料13的大小以下的直径的多个孔的金属筒体，从而使反应介质4在筒体内部流通，以便从填充部11内部排出反应介质4及从填充部11外部向蓄热材料13供给反应介质4。此时，作为介质流路15的筒体由金属制成，由此作为换热部12的一部分而发挥作用，因此能够实现换热效率高的化学蓄热装置100。并且，作为另一例，作为介质流路15，也可以配置由陶瓷等多孔材料构成的筒体。此时，容易更可靠地限制化学蓄热材料13流入到介质流路15内。

(化学蓄热材料的体积变化)

接着，根据图2对随着蓄热散热反应而在本实施方式的填充部11内部产生的化学蓄热材料13的体积变动进行说明。

图2中(A)是表示在填充部11的内部空间配置有使用前的化学蓄热材料13A的初期状态下化学蓄热材料13的体积所占比例的图。

使用前的化学蓄热材料13A配置于填充部11的底部，在使用前的化学蓄热材料13A的附图上部残留有未利用的空间(空隙)。

然后，使化学蓄热装置100工作而重复进行蓄热散热反应，由此化学蓄热材料13A的体积会膨胀。

图2中(B)是表示膨胀后的化学蓄热材料13B填满填充部11的内部空间的图。在此，填充部11的容积设定为小于膨胀后的化学蓄热材料13B的体积。因此，图2中(A)中的存在于化学蓄热材料13的附图上部的空隙会消失，膨胀后的化学蓄热材料13B与填充部11的顶棚部分接触。另一方面，填充部11的容积是考虑膨胀后的化学蓄热材料13的体积而设定的。因此，无需在填充部11内设置过大的空间即可容易避免填充部11的破损。

由此，在本实施方式的化学蓄热装置100中，能够消除装置内的死区从而能够节省化学蓄热装置100整体的空间。

并且，化学蓄热材料13能够在填充部11的空间内适度膨胀。由此，能够使化学蓄热材料13的表面积增大从而提高与蓄热散热有关的反应效率。

而且，如图2中(B)所示，关于化学蓄热材料13与换热部12的接触，换热部12还在除了膨胀前与化学蓄热材料13接触的部位以外的部分与化学蓄热材料13接触。由此，化学蓄热材料13与换热部12的接触面积增大导致蓄热散热效率提高，从而能够提高化学蓄热装置100整体的性能。

〔第二实施方式〕

图4是表示本发明的第二实施方式的化学蓄热装置100B的结构的概略说明图。另外，图4是化学蓄热装置100B中的填充部16的放大概略图，其他结构则与第一实施方式中的化学蓄热装置100A相同，因此省略其说明及图示。

在第一实施方式的化学蓄热装置100A的填充部11中，向填充部11的内部空间直接填充了化学蓄热材料13，但在第二实施方式的化学蓄热装置100B的填充部16中，改变为将容纳有化学蓄热材料13的容纳容器5设置于填充部16的内部空间。

根据本实施方式的填充部16及容纳容器5，能够容易进行向填充部16填充化学蓄热材料13或者从填充部16取出使用完的化学蓄热材料13。

(填充部)

本实施方式的填充部16具有配置容纳有化学蓄热材料13的容纳容器5的内部空间，通过配置容纳容器5来进行化学蓄热材料13的填充。

并且，如图4中(B)所示，填充部16的内部空间的容积设计成如下大小：随着由膨胀后的化学蓄热材料13B引起的容纳容器5的内部空间(相当于后述的容纳部55)的容积增大，在容纳容器5的外壁(相当于后述的主体部50)的多个部位与换热部14接触。

并且，在图4中，作为填充部16，图示了具备两个内部空间的情况，但是，由填充部16形成的内部空间的数量并不只限于此，可以根据化学蓄热装置100B整体的规模而具备一个或三个以上的内部空间。

(介质流路)

本实施方式的介质流路17构成为，设置于填充部16的内壁的换热部14呈凹凸形状而反应介质4通过凹部相对于填充部16移动(供给或排出)。

在图4中，介质流路17设置于填充部16的内部空间的顶棚部分，但并不只限于此，也可以设置于填充部16的底部部分或侧壁部分，还可以设置于填充部16内的多个部位。尤其，在填充部16内的多个部位设置有介质流路17的情况下，能够使反应介质4更加有效地相对于填充部16移动(供给或排出)。

[化学蓄热材料的容纳容器]

接着，对容纳化学蓄热材料的容纳容器进行说明。在此，本实施方式中的容纳容器5用于将化学蓄热材料13容纳于内部并配置于填充部11的内部。

并且，本实施方式中的容纳容器5的结构可以设为作为本发明中的化学蓄热材料的容纳容器而独立的结构。该化学蓄热材料的容纳容器能够适用于已有的化学蓄热装置上。由此，无需对已有的化学蓄热装置进行大规模的更新即可容易提供本发明的化学蓄热装置。

图5是表示本实施方式的化学蓄热材料的容纳容器的容纳有化学蓄热材料的状态的结构的概略说明图。另外，图5中(A)表示在容纳容器5的内部配置有使用前的化学蓄热材料13A的初期状态。并且，图5中(B)表示容纳容器5的内部容积因膨胀后的化学蓄热材料13B而发生了变化的状态。

如图5所示，容纳容器5具备容纳化学蓄热材料13的容纳部55和相当于容纳容器5的外壳且形成容纳部55的主体部50。

本实施方式中的容纳部55是指通过主体部50而与容纳容器5的外部隔开并且容纳化学蓄热材料13的空间，其容积根据所容纳的化学蓄热材料13膨胀收缩的体积而发生变化。另外，在图5中，容纳部55被示为由虚线包围的区域。

如图5所示，本实施方式中的主体部50具备保持化学蓄热材料13的器皿部51、以与器皿部51相向的方式与器皿部51嵌合的盖部52及盖部52与器皿部51嵌合的部分(即，嵌合部53)。另外，主体部50并不只限于图5所示的例子，只要能够将容纳容器5的内外隔开并形成容纳部55即可，其具体形状或结构并不受特别限定。

并且，主体部50设置有供反应介质4流通的机构。作为供反应介质4流通的机构，只要能够使反应介质4在容纳部55的化学蓄热材料13与容纳容器5外之间移动即可，其具体结构并不受特别限定。例如，如图5所示，可以具备介质出入口54，该介质出入口54用于在蓄热时从容纳部55向容纳容器5外部释放反应介质4而在散热时从容纳容器5外部向容纳部55供给反应介质4。

本实施方式中的主体部50构成为，器皿部51和/或盖部52根据化学蓄热材料13膨胀收缩的体积而进行滑动，从而改变容纳部55的容积。

主体部50随着化学蓄热材料13的体积变动而改变容纳部55的容积，因此，即使化学蓄热材料13在容纳部55内膨胀的情况下，容纳容器5也不会变形及破损。并且，还能够防止通过膨胀而体积增大的化学蓄热材料13在容器中被压迫而被粉状化导致使用寿命缩短。

而且，化学蓄热材料13通过重复进行蓄热散热有时会微粉化。另一方面，在本实施方式中的容纳容器5中，在化学蓄热材料13被微粉化导致体积缩小的情况下，容纳部55的容积会变小，由此容纳容器5整体的容积会缩小。因此，还能够将容纳容器5的容积缩小的程度作为判断化学蓄热材料13的劣化状况的指标而进行利用。

主体部50的大小或形状只要能够形成容纳化学蓄热材料13的容纳部55并配置于填充部16的内部即可，其可以为任意大小或形状。

并且，主体部50的材质只要能够承受散热时化学蓄热材料13所发出的热量或蓄热时来自换热部12的热量即可，其可以使用任意材质。

例如，作为主体部50的材质，可以使用铁或钢等金属。此时，由于耐热性高且导热系数良好而且还容易加工，因此能够以低廉的价格制造出耐热耐久性及导热系数高的容纳容器5。并且，作为主体部50的材质，还可以使用陶瓷。此时，能够制造出具备高耐热耐久性及高导热系数且与金属相比重量更轻的容纳容器5。

以下，对主体部50的各结构进行说明。

(器皿部)

器皿部51构成主体部50的一部分，其用于保持化学蓄热材料13。并且，器皿部51与换热部12接触从而能够进行化学蓄热材料13与换热部12之间的热传递。

器皿部51通过嵌合部53以与后述的盖部52相向的方式与后述的盖部52嵌合，由此形成容纳部55。在此，在图5中示出了以器皿部51的开口部外周容纳于盖部52的开口部内周的方式嵌合的状态，但并不只限于此，也可以将盖部52的开口部外周嵌合于器皿部51开口部内周。

并且，器皿部51的材质可以与后述的盖部52的材质相同，或者也可以不同。

(盖部)

盖部52构成主体部50的一部分，其用于通过以与器皿部51相向的方式与器皿部51嵌合而在主体部50的内部形成容纳部55。并且，盖部52与换热部12接触从而能够进行化学蓄热材料13与换热部12之间的热传递。

盖部52通过嵌合部53以与器皿部51相向的方式与器皿部51嵌合。由此，抑制器皿部51内的化学蓄热材料13漏出到容纳容器5外。

(嵌合部)

嵌合部53用于使器皿部51和盖部52可滑动地嵌合。

嵌合部53只要能够使器皿部51或/和盖部52根据化学蓄热材料13的体积自如地滑动而不会使化学蓄热材料13漏出到主体部50外即可，其可以为任意形状或机构。

图6是表示本实施方式中的容纳容器5的结构的一例的概略说明图。

例如，如图6中(A)所示，主体部50可以具备设置于盖部52的开口部内周的轨道状突起及设置于器皿部51开口部外周的对应的部位上的棒状突起作为嵌合部53，通过使器皿部51的棒状突起插入到盖部52的轨道状突起的槽从而使器皿部51与盖部52嵌合。此时，关于轨道状及棒状突起，通过在制造器皿部51及盖部52时进行一体成型，能够确保强度并且容易批量生产。

并且，嵌合部53并不只限于设置图6中(A)所示的结构体。例如，也可以将作为嵌合部53而接触的器皿部51和盖部52的壁面之间的距离设为大致零，并对各自的壁面表面实施提高滑动性的表面处理等。由此，无需设置结构体也能够使器皿部51与盖部52嵌合且滑动。

(介质出入口)

介质出入口54为使反应介质4在容纳容器5中流通的机构。更具体而言，介质出入口54是用于将蓄热时从容纳部55的化学蓄热材料13中释放出的反应介质4排出到容纳容器5外的流路。并且，在散热时还作为用于向容纳于容纳容器5内的容纳部55中的化学蓄热材料13供给反应介质4的流路而发挥作用。

介质出入口54只要能够相对于容纳部55的化学蓄热材料13进行反应介质4的排出或供给即可，其可以采用任意结构。

例如，在图6中(B)中示出了将盖部52的上表面设为化学蓄热材料13不会漏出的程度的粗细的金属筛网的情况。此时，由于由容易加工的筛网构成了介质出入口54，因此容易制造。并且，通过由金属构成盖部52上表面的介质出入口54，在基于化学蓄热材料13的膨胀而盖部52与换热部12接触的情况下，化学蓄热材料13与换热部12之间的热传递会变得良好。

并且，在图6中(B)中，在盖部52的上表面设置了介质出入口54，但也可以在盖部52的侧面、器皿部51的底面或侧面、或主体部50整体上设置介质出入口54。此时，与仅在主体部50的一部分上设置介质出入口54的情况相比，供给到容纳于容纳部55中的化学蓄热材料13或者能够将更多的反应介质4从化学蓄热材料13排出到容纳容器5外部。

并且，如图6中(C)所示，作为介质出入口54的另一例，也可以在盖部52的上表面开设多个化学蓄热材料13不会漏出程度的大小的孔而作为介质出入口54。此时，比较容易加工且能够确保强度，因此能够使反应介质4自如地向容纳容器5内外移动，并且能够维持容纳容器5的耐久性。

(容纳容器的容积变化)

在此，利用图4对配置于本实施方式的化学蓄热装置100B中的填充部16内的容纳容器5中的容纳部55的容积变动进行说明。

图4中(A)表示对在化学蓄热反应器1内形成两个内部空间的填充部16配置了容纳有使用前的化学蓄热材料13A的容纳容器5的状态。

在此，在蓄热时，容纳容器5被与填充部16的内壁设置成一体的换热部14加热而进行蓄热反应。由此，反应介质4从容纳于容纳部55中的化学蓄热材料13中分离，反应介质4从介质出入口54排出到填充部16侧。

然后，排出的反应介质4通过介质流路17排出到填充部16的外部。

并且，在散热时，反应介质4经由介质流路17供给到填充部16的内部，并从介质出入口54供给到容纳于容纳容器5的容纳部55中的化学蓄热材料13，从而进行散热反应。由此，化学蓄热材料13发出的热量通过容纳容器5的主体部50传递到换热部14，并作为热源(热能)而被利用。

图4中(B)表示配置有因膨胀后的化学蓄热材料13B而容纳部55的容积增大的容纳容器5的状态。

在此，通过反复进行蓄热散热，化学蓄热材料13B会膨胀，随之，盖部52朝向上方向滑动，由此，容纳部55的容积会增大，盖部52到达填充部16的顶棚面。

由此，盖部52和器皿部51这两者均与换热部14接触，因此化学蓄热材料13与换热部14的热传递效率飞跃提高。

并且，即使在盖部52与形成填充部16的顶棚面的换热部14的凸部接触的状态下，换热部14的凹部也会成为介质流路17而成为反应介质4的流路，因此能够提高热传递效率，并且能够有效地进行反应介质4相对于填充部16的移动(供给或排出)。

另外，上述实施方式只不过示出了化学蓄热装置、化学蓄热材料的容纳容器及化学蓄热材料的配置方法的一例。本发明所涉及的化学蓄热装置、化学蓄热材料的容纳容器及化学蓄热材料的配置方法并不只限于上述实施方式，在不改变技术方案中所记载的宗旨的范围内，可以对上述实施方式所涉及的化学蓄热装置、化学蓄热材料的容纳容器及化学蓄热材料的配置方法进行变形。

例如，本实施方式中的化学蓄热材料的容纳容器示出了构成主体部的器皿部和盖部朝向上下方向滑动的容纳容器，但并不只限于此。作为其他例子，例如可以举出器皿部和盖部朝向左右方向滑动的结构。此时，容纳于容纳部中的化学蓄热材料的高度不会因化学蓄热材料的膨胀而改变，容纳部的容积能够横向扩张。因此，能够设为容纳容器的上下方向始终与换热部接触的状态，因此能够提高蓄热散热反应中的热传递效率。

并且，作为其他例子，还可以举出：本实施方式中的化学蓄热材料的容纳容器的主体部具备折皱结构并且盖部与器皿部成为一体的结构。此时，主体部的折皱结构根据容纳于容纳部中的化学蓄热材料的体积变化而伸缩，由此能够改变容纳部的容积。由此，无需将主体部分为多个零件而进行制造，能够抑制用于组合多个零件的设计及制造方面的成本。并且，通过将主体部中的盖部和器皿部设为一体化，不会产生零件的丢失及破损引起的损失，因此还能够降低运行成本。

本发明所涉及的化学蓄热装置、化学蓄热材料的容纳容器及化学蓄热材料的配置方法适合用作有效利用来自运转时产生热量的热源(例如，发动机等驱动机构，以及工场或进行燃烧处理的设备(垃圾焚烧设施等)等)的排热(废热)的机构。

Claims (6)

1.一种化学蓄热装置，其特征在于，具有：

化学蓄热材料，通过蓄热或散热反应而膨胀或收缩；及

填充部，填充所述化学蓄热材料，

所述化学蓄热材料能够在填充部的空间内膨胀，

所述填充部的容积小于所述化学蓄热材料的膨胀后的体积。

2.根据权利要求1所述的化学蓄热装置，其特征在于，

所述填充部的容积根据所述化学蓄热材料的膨胀率来设定。

3.根据权利要求1或2所述的化学蓄热装置，其特征在于，

在所述填充部配置有容纳所述化学蓄热材料的容纳容器，

所述容纳容器具备容纳所述化学蓄热材料的容纳部及形成所述容纳部的主体部，

在所述主体部设置有供反应介质流通的机构，

所述容纳部的容积根据所述化学蓄热材料膨胀收缩的体积而发生变化。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的化学蓄热装置，其特征在于，

在所述化学蓄热材料膨胀后，在所述化学蓄热材料和与所述化学蓄热材料进行换热的换热部之间形成有供反应介质流通的流路。

5.一种化学蓄热材料的容纳容器，其容纳通过蓄热或散热反应而膨胀或收缩的化学蓄热材料，所述化学蓄热材料的容纳容器的特征在于，

具备容纳所述化学蓄热材料的容纳部及形成所述容纳部的主体部，

在所述主体部设置有供反应介质流通的机构，

所述容纳部的容积根据所述化学蓄热材料膨胀收缩的体积而发生变化。

6.一种化学蓄热材料的配置方法，其为化学蓄热装置中的化学蓄热材料的配置方法，所述化学蓄热装置具有：化学蓄热材料，通过蓄热或散热反应而膨胀或收缩；及填充部，填充所述化学蓄热材料，所述化学蓄热材料的配置方法的特征在于，

所述化学蓄热材料能够在所述填充部的空间内膨胀，

所述填充部的容积小于所述化学蓄热材料的膨胀后的体积。

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