JP5747479B2

JP5747479B2 - 暖房装置

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Publication number: JP5747479B2
Application number: JP2010247906A
Authority: JP
Inventors: 修坪内
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2030-11-04
Also published as: JP2012097997A

Description

本発明は暖房装置に関し、特に電気自動車等の車両、建築構造物、屋外等において使用できる暖房装置に関する。

近年、車両、建築構造物、屋外等における暖房として、様々な暖房装置が考えられている。例えば、エンジンを搭載せずモータで走行する電気自動車では、エンジン駆動式の車両と異なり、エンジン冷却水の放熱を暖房熱として利用すること事が出来ないため、様々な暖房装置が考えられている。特許文献１では、バッテリ充電中に電気ヒータをオンして蓄熱タンク内の温水を生成して冷媒圧縮機を暖めておき、暖房時に、蓄熱タンク内の温水の熱を室内放熱器で放熱させると共に、蓄熱タンクの温水により暖められた冷媒圧縮機を作動させてヒートポンプを暖房運転させる装置が開示されている。特許文献２では、ビスカスヒータをモータ軸からの駆動力によって回転させて水を加熱し、更に水と空気とを熱交換させて暖房熱として用いる装置が開示されている。

特開平5-338432号公報特開2010-179717号公報

特許文献１，２共に、走行中にバッテリを消費するため、暖房すれば、走行に必要な電力が減り、結果としてフル充電での車両走行距離が短縮される。このような事情により、電気自動車ばかりか、建築構造物、屋外等における暖房として、産業界では、電力の使用を低減または廃止できる暖房装置の開発が要請されている。

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、水等の反応媒体と化学蓄熱材との化学反応を暖房熱として利用し、電力の使用を低減または廃止でき、更に、化学蓄熱材の反応生成物を加熱させて再生させるときにおける再生効率を高め得る暖房装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る暖房装置は、（ｉ）反応媒体と可逆的に反応して熱を発生させると共に反応生成物を形成させる化学蓄熱材を収容する化学蓄熱材収容部と、化学蓄熱材収容部に収容されている反応後の反応生成物を加熱させて反応生成物から反応媒体を分離させることにより反応生成物を化学蓄熱材として再生させる加熱部とを有する化学蓄熱部と、（ｉｉ）化学蓄熱部に対して取り付けおよび取り外し可能に設けられ、化学蓄熱材収容部の化学蓄熱材が発生した熱を受熱すると共に受熱した熱を外部に暖房熱として放出させる熱取出部とを具備し、（ｉｉｉ）前記化学蓄熱材収容部は、複数の凹状部で形成された取付部を有し、（ｉＶ）前記熱取出部は、前記化学蓄熱材収容部の前記取付部に取り付けおよび取り外し可能かつ熱的に接続可能に嵌合する受熱部を有し、前記化学蓄熱材収容部の前記取付部の前記複数の凹状部間の複数の収容室には、前記化学蓄熱材および前記加熱部が収容されていることを特徴とする。

請求項２に係る暖房装置によれば、請求項１において、化学蓄熱部は、化学蓄熱材収容部と、再生時に化学蓄熱材収容部の反応生成物から分離された反応媒体を収容する反応媒体収容部と、化学蓄熱材収容部と反応媒体収容部とを連通させ化学蓄熱材収容部と反応媒体収容部との間において反応媒体を移動させる連通路と、連通路を流れる反応媒体の単位時間あたりの流量を規制させる流量規制部とを有することを特徴とする。

請求項３に係る暖房装置によれば、請求項１または２において、車両の室内を暖房させるものであり、熱取出部は車両に据え付けられており、化学蓄熱部は車両に対して取り外し可能とされていることを特徴とする。

請求項４に係る暖房装置によれば、請求項１〜３のうちの一項において、車輪を回転駆動させる走行モータと走行モータを駆動させる電力を蓄電すると共に外部電源により充電可能なバッテリとを有する車両に搭載されるものであり、バッテリを外部電源に接続させて外部電源からバッテリを充電させるとき、加熱部は、外部電源から給電加熱されて化学蓄熱材収容部の反応生成物を化学蓄熱材として再生させることを特徴とする。

請求項１に係る暖房装置によれば、暖房時には化学蓄熱部に熱取出部が取り付けられる。この状態で、化学蓄熱材収容部に収容されている化学蓄熱材が反応媒体と可逆的に反応し、熱を発生させる。化学蓄熱材が発生させた熱は、熱取出部から取り出され、暖房熱として使用される。このとき、化学蓄熱材は反応媒体と反応して反応生成物となる。

上記したように暖房における主エネルギとして化学蓄熱材の反応熱を利用する。このため暖房自体において、電力の使用を低減または廃止できる。従って、電気自動車等の電気車両に適用した場合には、車両走行時の暖房自体における電力の使用を低減または廃止でき、車両走行距離を延ばすのに有利となる。勿論、建築構造物の室内または屋外等において暖房装置として使用することができる。

また、請求項１に係る暖房装置によれば、反応生成物を化学蓄熱材として再生させるときには、化学蓄熱材収容部に収容されている反応生成物を、加熱部は加熱させる。これにより化学蓄熱材の反応生成物から反応媒体を分離させ、反応生成物を化学蓄熱材として再生させ、暖房に再度使用することができる。

加えて、請求項１に係る暖房装置によれば、熱取出部は、化学蓄熱部に対して取り付けおよび取り外し可能に設けられている。このため、暖房時には、熱取出部を化学蓄熱部に取り付ければ、前述したように、化学蓄熱部が発生させた熱を熱取出部は暖房熱として取り出すことができる。更に、反応生成物を加熱部で加熱させて化学蓄熱材として再生させるときには、化学蓄熱部から熱取出部を取り外し、化学蓄熱部および熱取出部を互いに分離させた状態にできる。この状態で、化学蓄熱部内において化学蓄熱材が反応した反応生成物を加熱部で加熱させて再生させれば、加熱部の熱が熱取出部に奪われることが抑制され、再生時における熱損失が低減される。従って、再生時において、加熱部の熱が化学蓄熱部の化学蓄熱材収容部に効率よく伝達される。ひいては、化学蓄熱部の化学蓄熱材収容部に収容されている反応生成物を効率よく加熱させて化学蓄熱材として再生させることができ、再生効率を高めることができる。また、化学蓄熱材収容部の複数の収容室に化学蓄熱材および加熱部を収容することができる。

請求項２に係る暖房装置によれば、請求項１において、化学蓄熱部は、化学蓄熱材収容部と、再生時に化学蓄熱材収容部の化学蓄熱材から分離された反応媒体を収容する反応媒体収容部と、化学蓄熱材収容部と反応媒体収容部とを連通させ化学蓄熱材収容部と反応媒体収容部との間において反応媒体を移動させる連通路と、連通路を流れる反応媒体の単位時間あたりの流量を規制させる流量規制部とを有する。流量規制部としては、弁部、可変オリフィス、ポンプ等が挙げられる。弁部としては、オンオフ式の開閉バルブ、流量可変バルブが例示される。反応媒体収容部の圧力が化学蓄熱材収容部よりも高圧であるとき、流量規制部が開放されると、差圧に基づいて、反応媒体は連通路および流量規制部を介して反応媒体収容部から化学蓄熱材収容部に向かい、化学蓄熱材と反応して反応生成物を生成させつつ、反応熱を暖房熱として発生させる。

これに対して化学蓄熱材収容部に収容されている化学蓄熱材の反応生成物を再生させるときには、加熱部で反応生成物を加熱させる。加熱により反応生成物から反応媒体が分離され、反応生成物が化学蓄熱材として再生される。この場合、反応生成物から反応媒体が分離されるため、化学蓄熱材収容部の内部の圧力が次第に増加する。そして、化学蓄熱材収容部の内部の圧力が反応媒体収容部の内部の圧力よりも高圧になっている状態において、流量規制部が開放されると、差圧に基づいて、化学蓄熱材収容部の反応媒体は連通路および流量規制部を介して反応媒体収容部に向かい、反応媒体収容部に収容される。

請求項３に係る暖房装置によれば、請求項１または２において、車両の室内を暖房させるものであり、熱取出部は車両に据え付けられており、化学蓄熱部は車両に対して取り外し可能とされていることを特徴とする。この場合、熱取出部から取り出された熱は、車両（電気自動車等の電気車両）の車室暖房に使用できる。化学蓄熱部を車両から取り外せば、化学蓄熱部の加熱部を、外部加熱源で加熱させ、化学蓄熱材収容部の反応生成物を化学蓄熱材として再生させることができる。外部加熱源としては、車載電源以外の外部電源等が挙げられる。

請求項４に係る暖房装置によれば、請求項１〜３のうちの一項において、車輪を回転駆動させる走行モータと走行モータを駆動させる電力を蓄電すると共に外部電源により充電可能なバッテリとを有する車両に搭載されるものであり、バッテリを外部電源に接続させて外部電源からバッテリを充電させるとき、加熱部は、外部電源から給電加熱されて化学蓄熱材収容部の化学蓄熱材を再生させることを特徴とする。この場合、バッテリを外部電源に接続させて外部電源からバッテリを充電させるとき、加熱部は、外部電源から給電加熱されて化学蓄熱材収容部の反応生成物を化学蓄熱材として再生させることができる。

実施形態１に係り、暖房装置を構成する化学蓄熱部および熱取出部を分離させた状態を示す斜視図である。実施形態２に係り、暖房装置を構成する化学蓄熱部および熱取出部を分離させた状態を示す部分断面図である。実施形態３に係り、暖房装置を構成する化学蓄熱部および熱取出部を分離させた状態を示す部分断面図である。実施形態４に係り、車両に据え付けられている熱取出部から化学蓄熱部を分離させた状態を示す図である。実施形態５に係り、建築構造物の室内に設けられている熱取出部に化学蓄熱部を取り付ける直前の状態を示すとともに、屋外で暖房装置を使用している状態を示す図である。実施形態６に係り、車両の走行時および停車時における使用状態を示す図である。実施形態８に係り、暖房装置を構成する化学蓄熱部および熱取出部を分離させた状態を示す斜視図である。

化学蓄熱材および反応媒体は、互いに可逆的に反応して反応熱を発生させるものを意味する。化学蓄熱材が反応した後の反応生成物が加熱されると、化学蓄熱材と反応媒体とは可逆的に分離される。このような化学蓄熱材としてはアルカリ土類金属（二価の金属）の化合物が挙げられる。アルカリ土類金属としては、カルシウム（Ｃａ），マグネシウム（Ｍｇ），バリウム（Ｂａ）が挙げられる。化合物としては水酸化物、酸化物、硫酸塩、硝酸塩、塩化物等が挙げられる。

下記の（１）〜（４）に例示する反応式に基づけば、化学蓄熱材Ａとしては酸化カルシウム（ＣａＯ）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）が挙げられる。反応媒体としては、価格、処理しやすさ等を考慮すると、液相状、気相状または気液共存状態の水が挙げられる。以下、これらの水を含めて水と称する。反応生成物としては、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）、硫酸カルシウム１／２水和物（ＣａＳＯ_４・１／２Ｈ_２Ｏ）、硫酸カルシウム２水和物（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）_２）、水酸化バリウム（Ｂａ（ＯＨ）_２）が例示される。
（１）ＣａＯ＋Ｈ_２Ｏ→←Ｃａ（ＯＨ）_２
（２）ＣａＳＯ_４＋１／２Ｈ_２Ｏ→←ＣａＳＯ_４・１／２Ｈ_２Ｏ
（３）ＣａＳＯ_４＋２Ｈ_２Ｏ→←ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ
（４）ＭｇＯ＋Ｈ_２Ｏ→←Ｍｇ（ＯＨ）_２
（５）ＢａＯ＋Ｈ_２Ｏ→←Ｂａ（ＯＨ）_２

上記した反応式として示すように、酸化カルシウム（ＣａＯ）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）は、水（Ｈ_２Ｏ）と可逆的に反応して熱を発生させる。反応生成物である水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）、硫酸カルシウム１／２水和物（ＣａＳＯ_４・１／２Ｈ_２Ｏ）、硫酸カルシウム２水和物（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）_２）、水酸化バリウム（Ｂａ（ＯＨ）_２）が、再生処理として電気ヒータ等の加熱部で加熱されると、反応生成物から水（Ｈ_２Ｏ）を分離させつつ、元の出発材料である酸化カルシウム（ＣａＯ）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）が可逆的に再生される。

なお、化学蓄熱部および熱取出部の双方または一方は、持ち運び可能なポータブルタイプでも良いし、電気自動車等の車両、建築構造物、船舶、屋外等に固定的に据え付けられているタイプでも良い。

（実施形態１）
図１は実施形態１の概念図を示す。暖房装置１は、互いに分離可能な化学蓄熱部２と熱取出部６とを有する。この暖房装置１は、例えば、車載用、家庭用、業務用として使用できる。化学蓄熱部２は化学蓄熱材Ａから熱を発生させるものであり、化学蓄熱材収容部３と電気ヒータ４（加熱部）とを有する。電気ヒータ４は通電により発熱するものの、容器３１や連通路３６等の他部品に通電しないように他部品に対して絶縁されている。化学蓄熱材収容部３は、反応媒体と可逆的に反応して熱を発生させる粒状または粉末状の化学蓄熱材Ａ（酸化カルシウム，ＣａＯ）を収容する収容室３０をもつ容器３１で形成されている。化学蓄熱材Ａの粒子サイズは、反応性、反応媒体の通過性、コスト等を考慮して設定される。容器３１は熱伝導性が良好な材料（例えばアルミニウム合金、銅合金、炭素鋼、合金鋼等の金属、熱伝導性が良いセラミックス）で形成されていることが好ましい。上記した（１）式に基づけば、酸化カルシウム（ＣａＯ）は水（Ｈ_２Ｏ）と反応し、反応生成物として水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）を形成する。この場合、反応熱が発生し、化学蓄熱材収容部３が昇温される。

図１に示すように、化学蓄熱材収容部３は、複数の凹状部で形成された複数の取付部３２と、熱取出部６の支持性を高めるためのサポート部３３とを有する。場合によっては、サポート部３３を廃止させることもできる。電気ヒータ４は、化学蓄熱材収容部３の容器３１の内部または外部に設けられていることが好ましい。電気ヒータ４は、化学蓄熱材収容部３に収容されている化学蓄熱材Ａの反応生成物（Ｃａ（ＯＨ）_２）を加熱させることにより、反応生成物から水（Ｈ_２Ｏ）を分離させる。このように反応生成物を加熱させることにより、反応生成物の吸熱反応により、反応生成物から水（Ｈ_２Ｏ）を分離させ、反応生成物を元の化学蓄熱材Ａ（酸化カルシウム，ＣａＯ）として再生させる。

図１に示すように、化学蓄熱部２は、化学蓄熱材収容部３と水収容部３５（反応媒体収容部）と連通路３６と弁部３７（流量規制部）とを有する。水収容部３５は化学蓄熱材収容部３に接続された状態で配置されている。水収容部３５は、水（反応媒体）を予め収容しており、更に、再生時において化学蓄熱材収容部３に収容されている化学蓄熱材Ａの反応生成物から分離された水（反応媒体）を収容する。連通路３６は、化学蓄熱材収容部３と水収容部３５とを連通させることにより、化学蓄熱材収容部３と水収容部３５との間において水を移動させる。弁部３７は連通路３６を開閉させる。

熱取出部６は、化学蓄熱部２の取付部３２に対して取り付けおよび取り外し可能に設けられている。熱取出部６は、取付部３２に対して伝熱可能な取り付けられるブロック状の受熱部６０と、受熱部６０に伝熱可能に繋げられた放熱フィンで形成された放熱部６２とを有する。熱取出部６の受熱部６０が化学蓄熱部２の凹状の取付部３２に脱着可能に嵌合されて取り付けられると、熱取出部６が化学蓄熱部２の取付部３２に取り付けられ、熱取出部６および化学蓄熱部２が一体となる。このように熱取出部６が化学蓄熱部２に取り付けられているとき、受熱部６０は、化学蓄熱材収容部３の化学蓄熱材Ａが発生した反応熱を受熱する。放熱部６２は、受熱部６０が受熱した熱を外部に暖房熱として放出させる。このため熱取出部６は暖房機器として機能できる。なお、受熱部６０および放熱部６２は、熱伝導性が良好な材料（例えばアルミニウム合金、銅合金、炭素鋼、合金鋼等の金属）で形成されていることが好ましい。受熱部６０および放熱部６２の熱接触面積は大きい方が好ましい。

化学蓄熱材収容部３に収容されている化学蓄熱材Ａ（酸化カルシウム，ＣａＯ）が反応を終えて反応生成物となると、暖房機能は低下する。暖房機能が低下したら、図略の電源から電気ヒータ４に給電させて電気ヒータ４を加熱させる。これにより化学蓄熱材収容部３に収容されている化学蓄熱材Ａの反応生成物（水酸化カルシウム，Ｃａ（ＯＨ）_２）を加熱させる。これにより反応生成物から水（Ｈ_２Ｏ）を分離させることにより、反応生成物を化学蓄熱材Ａ（酸化カルシウム，ＣａＯ）として再生させることができる。再生された化学蓄熱材Ａ（ＣａＯ）を再び水（Ｈ_２Ｏ）と反応させれば、暖房熱となる反応熱を生成させつつ反応生成物（Ｃａ（ＯＨ）_２）となる。

本実施形態によれば、水収容部３５、化学蓄熱材収容部３および連通路３６の内部は、基本的には減圧雰囲気とされている。よって、水収容部３５に収容されている水（反応媒体）の一部または大部分は、蒸発して水蒸気とされている。低温環境においても水収容部３５には多量の水蒸気が収容されている。

暖房前では、水収容部３５に収容されている水の蒸発が進行しているため、水収容部３５の内部圧力Ｐｗが化学蓄熱材収容部３の内部圧力Ｐｃよりも高くされている。この状態で、制御装置または手動により弁部３７が開放されると、差圧に基づいて、水収容部３５の水蒸気（水）は、連通路３６および弁部３７を介して化学蓄熱材収容部３に移動し、化学蓄熱材収容部３の化学蓄熱材Ａと反応して反応熱を暖房熱として生成させる。暖房時間が継続し水収容部３５に収容されていたかなりの流量の水蒸気（水）が連通路３６を介して化学蓄熱材収容部３に移動すると、水収容部３５の内部圧力Ｐｗが次第に低下し、差圧が低下すると共に、化学蓄熱材収容部３の化学蓄熱材Ａの大部分が反応生成物とされる。化学蓄熱材Ａの大部分が反応生成物とされると、反応熱が低下して暖房能力が低下するため、反応生成物を再生させることが好ましい。

反応生成物を再生させるときには、電気ヒータ４で化学蓄熱材収容部３内の反応生成物を加熱させる。すると、化学蓄熱材収容部３に収容されている反応生成物が水を水蒸気として放出するため、化学蓄熱材収容部３の内部圧力Ｐｃが次第に高くなり、水収容部３５の内部圧力Ｐｗよりも高くなる。この状態で弁部３７が開放されると、化学蓄熱材収容部３に溜まっている水蒸気（水）は、差圧に基づいて、連通路３６および弁部３７を介して水収容部３５に移動し、水収容部３５で冷却されて凝縮されて液相状の凝縮水となる。このように水収容部３５は凝縮器として機能できる。

弁部３７の構造は特に限定されるものではない。弁部３７はオンオフする開閉弁でも良い。この場合、制御装置は弁部３７を連続的に開放させてもよいし、断続的に開放させても良い。断続的に開放される場合、弁部３７の開放時間（オン時間）を調整すれば、水収容部３５から化学蓄熱材収容部３に向かう単位時間あたりの水蒸気の流量を調整できるため、暖房装置１の暖房能力を調整できる。あるいは、弁部３７は、連通路３６を流れる単位時間当たりの水蒸気の流量を可変にできる可変弁でも良い。この場合、流量を調整すれば、水収容部３５から化学蓄熱材収容部３に向かう単位時間あたりの水蒸気の流量を調整できるため、暖房装置１の暖房能力を調整できる。

本実施形態によれば、図１に示すように、化学蓄熱材収容部３に形成されている取付部３２は、凹状部とされており、鉛直方向に沿って延設された互いに対向する伝熱面３２ｃを有するスライド溝状とされている。相手側である受熱部６０は、鉛直方向に沿って延設された互いに対向する伝熱面６０ｃを有する凸部で形成されている。このため、化学蓄熱部２の取付部３２に対して熱取出部６の受熱部６０を鉛直方向に沿って嵌合させつつ相対的にスライドさせる簡単な操作で、化学蓄熱部２に対して熱取出部６を取り付けることができる。伝熱面３２ｃ，６０ｃ同士は接触することが好ましいが、場合よっては、伝熱できる限り、微小隙間が形成されていても良い。また、分離させるときにおいても、化学蓄熱部２の取付部３２に対して熱取出部６の受熱部６０を鉛直方向に沿って逆方向に向けて相対的にスライドさせる簡単な操作で嵌合を解除させ、化学蓄熱部２および熱取出部６を互いに分離させることができる。なお、化学蓄熱材収容部３において横方向に沿ってスライド溝を取付部として形成し、化学蓄熱部２の取付部３２に対して熱取出部６の受熱部６０を横方向に沿って嵌合させつつ相対的にスライドさせる簡単な操作で、化学蓄熱部２に対して熱取出部６を取り付けることにしても良い。

更に図１に示すように、水収容部３５、連通路３６および弁部３７は、化学蓄熱部２のうち取付部３２と反対側の側部３ｓに設けられているので、化学蓄熱部２および熱取出部６を互いに取り付ける際にこれらと干渉することが抑えられている。但し、水収容部３５、連通路３６および弁部３７のうちの少なくとも一つは、熱取出部６と干渉しないように、化学蓄熱部２の下面側に設けられていても良い。

（実施形態２）
図２は実施形態２の概念図を示す。本実施形態は前記した実施形態１と基本的にと同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図２は化学蓄熱材収容部３の付近の断面を示す。図２に示すように、化学蓄熱材収容部３は、粒状の化学蓄熱材Ａ（ＣａＯ）を収容する複数の収容室３０をもつ容器３１と、収容室３０にそれぞれ水を供給させる複数の給排管３８と、給排管３８に連通すると共に水収容部３５に弁部３７を介して繋がる集合部３９とを備えている。給排管３８は、集合部３９の集合室３９ａに連通する通路３８ａと、通路３８ａと収容室３０とを連通させるように給排管３８の周壁に形成された複数の開口３８ｃとを有する。開口３８ｃは分散して形成されている。給排管３８は抵抗発熱材料で形成されており、電源７ｍ（直流電源でも交流電源でも良い）からの給電により発熱する。従って給排管３８は電気ヒータを兼務する。給排管３８は集合部３９，容器３１等の他部品に通電しないように電気絶縁されている。

暖房時には、化学蓄熱部２の凹状の取付部３２に、熱取出部６の凸状の受熱部６０が嵌合して熱的に接触させた状態で取り付けられる。取付部３２の壁面と受熱部６０の壁面との熱的接触度は、高い方が好ましい。このように化学蓄熱部２と熱取出部６とが熱的に接触している状態において、水収容部３５内の水蒸気等の水が連通路３６，弁部３７，集合部３９の集合室３９ａ、給排管３８の通路３８ａ、給排管３８の開口３８ｃ、収容室３０の順に供給され、収容室３０内の化学蓄熱材Ａと接触して反応熱を発生させる。反応熱は前述したように暖房熱として使用される。

本実施形態によれば、図２に示すように、複数の収容室３０のそれぞれには給排管３８が挿入されている。各給排管３８の周壁には、水蒸気を出入りさせる複数の開口３８ｃがほぼ均等に形成されている。このため水蒸気等の水を収容室３０の化学蓄熱材Ａ（ＣａＯ）にまんべんなく接触させて反応させることができる。

再生時には、給排管３８は給電されて電気ヒータとして機能する。このため収容室３０の反応生成物（Ｃａ（ＯＨ）_２）を加熱させて水を分離させ、反応生成物（Ｃａ（ＯＨ）_２）を化学蓄熱材Ａ（ＣａＯ）として再生させることができる。反応生成物から分離された水蒸気等の水は、給排管３８の開口３８ｃ、通路３８ａ、集合部３９の集合室３９ａ、連通路３６、弁部３７を介して水収容部３５に戻る。給排管３８は電気ヒータを兼務するため通電により発熱するものの、他部品に通電しないように集合部３９や容器３１等の他部品に対して絶縁された状態とされている。

本実施形態によれば、熱取出部６は、前述したように、化学蓄熱部２に対して取り付けおよび取り外し可能に設けられている（図２参照）。このため、暖房時には、熱取出部６を化学蓄熱部２に取り付ければ、化学蓄熱部６が発生させた熱を熱取出部６の放熱部６２は、暖房熱として取り出すことができる。

また、反応後の化学蓄熱材Ａを再生させるときには、化学蓄熱部２から熱取出部６を取り外し、化学蓄熱部２および熱取出部６を互いに分離させた状態とする。この状態で、電気ヒータ４を加熱させれば、電気ヒータ４の熱が熱取出部６０に奪われることが抑制される。従って、電気ヒータ４の熱が化学蓄熱部２の化学蓄熱材収容部３に効率よく伝達される。ひいては、化学蓄熱部２の化学蓄熱材収容部３に収容されている反応後の反応生成物を効率よく加熱させ、化学蓄熱材Ａとして再生させることができる。この結果、本実施形態によれば、反応生成物から化学蓄熱材Ａを再生させる再生効率を高めることができる。なお電気ヒータ４は給電線４ｘおよびコンセント４ｙを介して脱着可能に電源７ｍに接続される。

（実施形態３）
図３は実施形態３の概念図を示す。本実施形態は前記した実施形態１と基本的にと同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図３に示すように、粒状または粉末状の化学蓄熱材Ａを収容する学蓄熱材複数の収容室３０のそれぞれには、給排管３８が挿入されている。各給排管３８の周壁には、コイル状の電気ヒータ４が巻回されている。再生時には、電気ヒータ４は給電されて発熱され、収容室３０の反応生成物（Ｃａ（ＯＨ）_２）を加熱させて水を分離させ、反応生成物を（Ｃａ（ＯＨ）_２）を化学蓄熱材Ａ（ＣａＯ）として再生させることができる。反応生成物から分離された水蒸気等の水は、給排管３８の開口３８ｃ、通路３８ａ、集合部３９の集合室３９ａ、連通路３６および弁部３７を介して水収容部３５に戻る。電気ヒータ４は給電線４ｘおよびコンセント４ｙを介して脱着可能に電源７ｍに接続される。なお、電気ヒータ４は電源７ｍ（直流電源でも交流電源でも良い）からの通電により発熱するものの、他部品に通電しないように給排管３８、集合部３９、容器３１等の他部品に対して絶縁された状態とされている。

（実施形態４）
図４は実施形態４の概念図を示す。本実施形態は前記した実施形態１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。図４から理解できるように、本実施形態に係る暖房装置１は、車両の室内を暖房させるものである。熱取出部６は自動車等の車両に固定的に据え付けられている。熱取出部６の放熱部６２は、冷風を通過させて温風として吹き出す。化学蓄熱部２は、熱取出部６に対して取り外し可能とされており、ひいては、車両７４に対して取り外し可能とされている。

再生された化学蓄熱材Ａ（ＣａＯ）を収容した化学蓄熱材収容部３と水を収容した水収容部３５とを備える新しい化学蓄熱部２を、車両に複数個準備しておけば、連続して車室内を暖房することができる。この場合、１台の化学蓄熱部２の発熱機能が低下したら、その発熱機能が低下した化学蓄熱部２を、車両に据え付けられている熱取出部６から取り外し、その後、新しい１台の化学蓄熱部２を熱取出部６に脱着可能に取り付けるように交換すれば良い。

あるいは、化学蓄熱材Ａ（ＣａＯ）を収容した化学蓄熱材収容部３と水を収容した水収容部３５とを備える新しい化学蓄熱部２をガソリンスタンド、コンビニ等の販売店で市販するシステムを構築させても良い。この場合、車両７４が長時間走行する際、販売店で取得（購入）した新しい化学蓄熱部２と、暖房として使用したため発熱機能が低下した化学蓄熱部２とを適宜交換させれば良い。

なお、反応生成物を再生させるときには、車両７４に据え付けられている熱取出部６から化学蓄熱部２を取り外し、更に、車両７４の外に持ち出し、車室外の家庭用または業務用の外部電源（商用電源）に電気ヒータ４を繋いでオンさせることが好ましい。車載バッテリの充電量が充分に多い場合には、車載バッテリに電気ヒータ４を繋いでオンさせても良い。

（実施形態５）
図５は実施形態５の概念図を示す。本実施形態は前記した実施形態１と基本的にと同様の構成および同様の作用効果を有する。図５から理解できるように、本実施形態に係る暖房装置１は、建築構造物７０の室内を暖房させるものである。熱取出部６は建築構造物７０の室内に据え付けられていることが好ましい。化学蓄熱部２は、熱取出部６に対して取り外し可能とされている。

再生された化学蓄熱材Ａ（ＣａＯ）を収容した化学蓄熱材収容部３と水を収容した水収容部３５とを備える新しい化学蓄熱部２を、建築構造物７０の内部に複数個準備しておけば、連続して室内を暖房することができる。この場合、暖房として使用している１台の化学蓄熱部２の発熱機能が低下したら、その発熱機能が低下した化学蓄熱部２を熱取出部６から取り外し、その後、新しい１台の化学蓄熱部２を熱取出部６に脱着可能に取り付けるように交換すれば良い。商用電源が停電しているとき、または、商用電源が給電されていない僻地や山地等における建築構造物の室内暖房として使用できる。

なお、反応生成物を再生させるときには、建築構造物７０の室内に固定的に据え付けられている熱取出部６から化学蓄熱部２を取り外し、更に、建築構造物７０の家庭用または業務用の外部電源（商用電源）に電気ヒータ４を繋いでオンさせることが好ましい。

また、矢視Ｗ１として示すように、熱取出部６および化学蓄熱部２の双方共に持ち運び可能なポータブルタイプであるときには、屋外暖房用として使用できる。

（実施形態６）
図６は実施形態６の概念図を示す。本実施形態は前記した実施形態１と基本的にと同様の構成および同様の作用効果を有する。図６の『走行時』の図から理解できるように、本実施形態に係る暖房装置１は、車両７４の室内を暖房させる。車両７４は電気自動車（電気車両）であり、車輪７５を回転駆動させる走行モータ７６と、走行モータ７６を駆動させる電力を蓄電するバッテリ７７（車載電源）を有するものの、エンジンを搭載していない。車両の走行時には、車両７４に固定状態に据え付けられている熱取出部６に化学蓄熱部２を脱着可能に取り付ける。そして、化学蓄熱部２が発生させた熱を熱取出部６から温風として放熱させて車室を暖房させる。この場合、車両７４に搭載されているバッテリ７７の電力を車室暖房として使用せずに良いため、車両走行距離を長くできる。

ここで、バッテリ７７は化学電池または物理電池で形成されており、車外の家庭用電源または業務用電源等の外部電源７８により充電可能とされている。車両７４に搭載されている車載給電経路７３は、バッテリ７７に繋がる経路７３ｖと、電気ヒータ４に繋がる経路７８ｈと、経路７８ｈをオンオフさせるスイッチ７２とを有する。

具体的には、図６の『停車時Ｉ（再生時）』として示すように、車両が停車している場合、バッテリ７７を充電させるときには、給電線７８ｃにより外部電源７８と車両搭載端子７９とを電気的に接続させる。これにより外部電源７８から給電線７８ｃおよび車載給電経路７３の経路７３ｖを介してバッテリ７７を充電させる。このとき、電気ヒータ４は、車載給電経路７３の経路７８ｈおよびスイッチ７２を介して外部電源７８から給電され、化学蓄熱材収容部３内の反応生成物を加熱させて化学蓄熱材Ａとして再生させることができる。

再生時には、図６の『停車時ＩＩ（再生時）』として示すように、放熱性をもつ熱取出部６が持ち運びイプである場合には、車両に据え付けられている化学蓄熱部２から熱取出部６を取り外して互いに分離させることが好ましい。この場合、放熱性をもつ熱取出部６に電気ヒータ４の発熱が奪われることが未然に防止され、化学蓄熱部２を加熱させる加熱効率ひいては反応生成物を再生させる再生効率を高めることができる。但し、熱取出部６が車両７４に固定的に据え付けられている場合には、熱取出部６を化学蓄熱部２に取り付けた状態で再生を行うことができる。

また、図示しないものの、熱取出部６が車両７４に固定的に据え付けられていると共に化学蓄熱部２が持ち運び可能である場合には、熱取出部６から化学蓄熱部２を取り外して互いに分離させて車外に取り出すことができる。この状態で、車外に取り出した化学蓄熱部２の電気ヒータ４に車外の外部電源７８から給電して、化学蓄熱材収容部３内の反応生成物を加熱させて化学蓄熱材Ａとして再生させることもできる。この場合、電気ヒータ４の熱が熱取出部６に奪われないため、化学蓄熱材収容部３内の反応生成物を効率よく加熱させて再生させることができる。

上記したように本実施形態によれば、停車時において、バッテリ７７の充電工程と、化学蓄熱材収容部３の化学蓄熱材Ａの再生工程とを時間的に重複させつつ行うことができる。よって再生処理に特段の時間を必要としない。なお、夏季や熱帯地域等のように車室暖房の必要がないときには、電気ヒータ４に給電する経路７３ｈのスイッチ７２をオフさせても良い。この場合、バッテリ７７の充電工程は実施されるものの、化学蓄熱材Ａの再生工程は実施されない。

（実施形態７）
本実施形態は前記した実施形態１と基本的にと同様の構成および同様の作用効果を有するため、図１を準用する。弁部３７は流量可変バルブとされている。暖房時には、水収容部３５の水蒸気（水）は、連通路３６および弁部３７を介して化学蓄熱材収容部３に移動し、化学蓄熱材収容部３の化学蓄熱材Ａと反応して反応熱を暖房熱として生成させる。このとき弁部３７の流路断面積を調整して暖房出力を調整させるのに有利である。更に、再生時には、弁部３７の流路断面積を最大値とすることが好ましい。この場合、電気ヒータ４の発熱で化学蓄熱材収容部３に収容されている反応生成部から離脱した水蒸気を迅速に水収容部３５に戻すことができ、反応生成物からの水蒸気離散が促進され、再生時間の短縮に貢献できる。

（実施形態８）
図７は実施形態８の概念図を示す。本実施形態は前記した実施形態１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。前述したように水収容部３５、化学蓄熱材収容部３および連通路３６の内部は、基本的には減圧雰囲気とされている。よって、水収容部３５に収容されている水の一部または大部分は、蒸発して水蒸気とされている。暖房前では、水収容部３５および化学蓄熱材収容部３は基本的に同じ温度である考えられる。この場合、通常の状態では、減圧雰囲気の水収容部３５に収容されている水の蒸発が進行しているため、弁部３７が閉鎖している状態では、水収容部３５の内部圧力Ｐｗは、化学蓄熱材収容部３の内部圧力Ｐｃよりも高くされている。この状態で弁部３７が開放されると、差圧に基づいて、水収容部３５の水蒸気（水）は連通路３６および弁部３７を介して化学蓄熱材収容部３に移動し、化学蓄熱材収容部３の化学蓄熱材Ａと反応して反応熱を暖房熱として生成させる。反応が進行するにつれて、化学蓄熱材収容部３の温度は次第に上昇する。そして、暖房時間が継続して水収容部３５のかなりの流量の水蒸気（水）が連通路３６を介して化学蓄熱材収容部３に移動すると、水収容部３５の内部圧力Ｐｗが次第に低下し、差圧が低下すると共に、化学蓄熱材Ａの大部分が反応生成物とされる。この場合、暖房能力が低下するため、再生処理を実施することが好ましい。

反応生成物を再生させるときには、外部電源または車載電源から電気ヒータ４に給電して化学蓄熱材収容部３を加熱させる。すると、化学蓄熱材収容部３に収容されている反応生成物が加熱され、水を水蒸気として放出する。このため化学蓄熱材収容部３の内部圧力Ｐｃが内部圧力Ｐｗよりも高くなる。この状態で弁部３７が開放されていると、化学蓄熱材収容部３に溜まっている水蒸気（水）は、差圧に基づいて、連通路３６および弁部３７を介して水収容部３５に移動し、水収容部３５で冷却され、凝縮されて液相状の凝縮水となる。再生が終了すると、電気ヒータ４をオフとさせる。

本実施形態によれば、図７に示すように、水収容部３５の内部温度または内部圧力を検知する第１センサ９１が設けられている。化学蓄熱材収容部３の内部温度または内部圧力を検知する第２センサ９２が設けられている。第１センサ９１および第２センサ９２の検知信号は制御装置９３に入力される。

水収容部３５の内部圧力Ｐｗが化学蓄熱材収容部３の内部圧力Ｐｃよりも所定値以上高ければ、弁部３７の開放により、水収容部３５の水蒸気を化学蓄熱材収容部３に良好に移動させて化学蓄熱材Ａと反応させ、反応熱を暖房熱として発生させることができる。なお、内部圧力Ｐｗと内部圧力Ｐｃとの差圧がなければ、弁部３７が開放していたとしても、水収容部３５の水蒸気を化学蓄熱材収容部３に移動させることができず、暖房熱は基本的には発生しない。上記したように水蒸気の移動方向を把握するためには、内部圧力Ｐｃ，Ｐｗの検知が効果的である。また、水収容部３５の内部温度は、基本的には、水収容部３５において生成される水蒸気量に影響を与え、水収容部３５の水蒸気圧として換算することができる。化学蓄熱材収容部３の内部温度は、化学蓄熱材収容部３において生成される水蒸気量に影響を与え、基本的には、化学蓄熱材収容部３の水蒸気圧として換算することができる。

第１センサ９１および第２センサ９２が検知する内部温度または内部圧力に基づいて、制御装置９３は、水収容部３５の内部圧力Ｐｗと化学蓄熱材収容部３の内部圧力Ｐｃとの高低および差圧を推定できる。このように水収容部３５の内部温度または内部圧力を検知する第１センサ９１の検知信号、化学蓄熱材収容部３の内部温度または内部圧力を検知する第２センサ９２の検知信号は、暖房装置１の化学蓄熱材収容部３で暖房可能であるか否かの指標として使用することができる。

(その他)
本発明は、エンジンを搭載せず走行モータ７６を搭載する電気自動車、走行モータ７６およびエンジンを併有するハイブリッドカー等の車両、建築構造物、屋外等における暖房に使用できる暖房装置として利用できる。実施形態１では、熱取出部６は、取付部３２に対して伝熱可能な取り付けられるブロック状の受熱部６０と、受熱部６０に伝熱可能に繋げられた放熱フィンで形成された放熱部６２とを有するが、放熱部としては、水や空気等の熱媒体を通過させる配管で形成されていても良く、要するに暖房熱を放出できるものであれば良い。実施形態１では、化学蓄熱材としては、酸化カルシウム（ＣａＯ）を採用しているが、これに限らず、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）とすることもできる。実施形態１では、反応生成物を加熱させて化学蓄熱材として再生させる加熱部として、電気ヒータ４が採用されている。しかしこれに限らず、反応生成物を加熱できるものであれば何でも良い。流量規制部として弁部３７が設けられているが、可変オリフィス、ポンプでも良い。本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。

１は暖房装置、２は化学蓄熱部、３は化学蓄熱材収容部、３５は水収容部（反応媒体収容部）、４は電気ヒータ（加熱部）、３５は水収容部、３６は連通路、３７は弁部（流量規制部）、６は熱取出部、６０は受熱部、６２は放熱部、７０は建築構造物、７４は車両、７６は走行モータ、７７はバッテリ、７８は外部電源を示す。

Claims

反応媒体と可逆的に反応して熱を発生させると共に反応生成物を形成させる化学蓄熱材を収容する化学蓄熱材収容部と、前記化学蓄熱材収容部に収容されている前記反応生成物を加熱させて前記反応生成物から前記反応媒体を分離させることにより前記反応生成物を前記化学蓄熱材として再生させる加熱部とを有する化学蓄熱部と、
前記化学蓄熱部に対して取り付けおよび取り外し可能に設けられ、前記化学蓄熱材収容部の前記化学蓄熱材が発生した熱を受熱すると共に受熱した熱を外部に暖房熱として放出させる熱取出部とを具備し、
前記化学蓄熱材収容部は、複数の凹状部で形成された取付部を有し、
前記熱取出部は、前記化学蓄熱材収容部の前記取付部に取り付けおよび取り外し可能かつ熱的に接続可能に嵌合する受熱部を有し、
前記化学蓄熱材収容部の前記取付部の前記複数の凹状部間の複数の収容室には、前記化学蓄熱材および前記加熱部が収容されていることを特徴とする暖房装置。
請求項１において、前記化学蓄熱部は、前記化学蓄熱材収容部と、再生時に前記化学蓄熱材収容部の前記反応生成物から分離された前記反応媒体を収容する反応媒体収容部と、前記化学蓄熱材収容部と前記反応媒体収容部とを連通させ前記化学蓄熱材収容部と前記反応媒体収容部との間において前記反応媒体を移動させる連通路と、前記連通路を流れる前記反応媒体の単位時間あたりの流量を規制させる流量規制部とを有することを特徴とする暖房装置。
請求項１または２において、車両の室内を暖房させるものであり、前記熱取出部は前記車両に据え付けられており、前記化学蓄熱部は前記車両に対して取り外し可能とされていることを特徴とする暖房装置。
請求項１〜３のうちの一項において、車輪を回転駆動させる走行モータと前記走行モータを駆動させる電力を蓄電すると共に外部電源により充電可能なバッテリとを有する車両に搭載されるものであり、
前記バッテリを前記外部電源に接続させて前記外部電源から前記バッテリを充電させるとき、前記加熱部は、前記外部電源から給電加熱されて前記化学蓄熱材収容部の前記反応生成物を加熱させて化学蓄熱材として再生させることを特徴とする暖房装置。