JP6819279B2 - 反応器 - Google Patents

Description

本発明は、化学反応によって発熱を行う反応器に関する。

従来の反応器（例えば、特許文献１参照）は、化学蓄熱材を内蔵した熱交換器を備え、熱交換器は、化学蓄熱材を収容する蓄熱材収容空間、蓄熱材収容空間に水または蒸気を供給する流路、化学蓄熱材を加熱する熱媒流路等を備えている。

特開２０１２−２２０１０２号公報

従来の反応器は、水を供給して水蒸気を発生させる第一反応器、及び第一反応器で発生した水蒸気を供給して発熱させる第２反応器を備えており、第２反応器で発生した熱を利用するようになっている。
ところで、従来の反応器は、第一反応器の熱交換器を収容する容器、第二反応器の熱交換器を収容する容器、第一反応器で発生した水蒸気を第２反応器に供給するための配管、第一反応器に水を供給する水タンク、液送ポンプ、バルブ等を備えており、また、容器には水を通す複雑な流路が形成されており、部品点数が多く、装置構成が複雑となっている。
また、第一反応器で発生した水蒸気は、配管を通して第２反応器に供給するため、第一反応器に水を供給してから配管部の圧損の影響で第２反応器の昇温速度が低下するなどの課題があった。

本願発明の課題は、簡単な構成で迅速に発熱させることのできる反応器を提供することである。

請求項１に記載の反応器は、付与された水分と水和反応することで発熱し、水分が脱離して蓄熱する第１蓄熱材で構成される第１蓄熱材層と、前記第１蓄熱材層に隣接して配置され、複数の第１の孔が形成された第１フィルタと、前記第１フィルタを介して流体を通過可能とする第１流路が形成された第１流路形成部材と、を含んで構成される蒸気発生部と、前記第１蓄熱材の前記発熱により生成された水蒸気中の水分と結合することで発熱し、水分が脱離して蓄熱する第２蓄熱材からなる第２蓄熱材層と、前記第２蓄熱材層に隣接して配置され、複数の第２の孔が形成された第２フィルタと、前記第２フィルタを介して水蒸気を通過可能とする第２流路が形成された第２流路形成部材と、を含んで構成される発熱部と、前記蒸気発生部と前記蒸気発生部の上に積層した前記発熱部とを内部に収容し、前記第２蓄熱材層で生成された熱を外部へ放熱可能な容器と、を有する。

請求項１に記載の反応器では、容器の外部から蒸気発生部に設けられた第１流路形成部材の第１流路に流体である水を供給すると、第１流路に供給された水は、第１流路に隣接する第１フィルタを介して第１蓄熱材層の第１蓄熱材に付与され、第１蓄熱材層が発熱する。供給された水は、第１蓄熱材層によって加熱されて気体である水蒸気となる。

水蒸気は、発熱部に設けられた第２流路形成部材の第２流路に流入し、第２流路に流入した水蒸気は、第２流路に隣接する第２フィルタを介して第２蓄熱材層の第２蓄熱材に付与され、第２蓄熱材層が発熱する。

第２蓄熱材層の第２蓄熱材は、水蒸気と反応するので、水と反応する場合に比較して高熱を発生することができる。

請求項１の反応器では、蒸気発生部と発熱部が同じ容器内に収容されており、容器内に水を供給して発生した水蒸気が容器内に収容されている第２蓄熱材層に迅速に供給されるので、第２蓄熱材層を迅速に発熱させることができる。

また、蒸気発生部を収容する容器と、発熱部を収容する容器とを別々に設けておらず、蒸気発生部を収容する容器と発熱部を収容する容器とを繋ぐ配管も無いため、部品点数が少ないシンプルな構成とすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の反応器において、前記容器の内部に、水を自然落下させて前記蒸気発生部に注入する給水装置が設けられている。

請求項２に記載の発明は、給水装置で容器の内部に水を自然落下させて蒸気発生部に注入することができる。また、給水装置は、容器の内部に水を自然落下させるので、ポンプ等の動力を必要とせず、電源のない場所でも使用できる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の反応器において、前記第１流路は前記第１フィルタ側が開口している注水流路を備え、前記注水流路は、流路長手方向端部から前記水が流入し、前記注水流路に流入した前記水が前記第１フィルタを介して前記第１蓄熱材層に供給される。

請求項３に記載の反応器では、第１流路が第１フィルタ側が開口している注水流路を備えており、注水流路は、流路長手方向端部から水を流入させることができる。注水流路に流入された水は、第１フィルタを介して第１蓄熱材層に供給される。

請求項４に記載の発明は、請求項２、または請求項３に記載の反応器において、前記第１流路は、前記第１フィルタ側に前記第１フィルタに接触する壁面を有する蒸気生成流路を備え、前記蒸気生成流路は、流路長手方向端部から流入した前記水に前記壁面を介して前記第１蓄熱材層の熱を伝達して加熱して水蒸気を発生させる。

請求項４に記載の反応器では、蒸気生成流路は、流路長手方向端部から流入した水に対し、第１蓄熱材層の熱を壁面を介して伝達して加熱することで、効率的に水蒸気を発生させることができる。なお、発生した水蒸気は、蒸気生成流路の流路長手方向端部から排出することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の反応器において、前記容器は、前記第２蓄熱材層と対向する部分を熱利用部としている。

請求項５に記載の反応器では、第２蓄熱材層が高熱となるので、容器は、第２蓄熱材層と対向する部分、即ち、熱利用部が容器の中で最も高温となる部分になるので、最も高温となる熱利用部の熱を利用することで、熱の利用効率が良くなる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の反応器において、前記蒸気発生部の上側に、複数の前記熱発生部を配置している。

請求項６に記載の反応器では、一つの蒸気発生部で発生させた水蒸気を、複数の熱発生部に供給して、複数の熱発生部で熱を発生させることができる。複数の熱発生部で熱を発生させるので、熱発生部が一つの場合に比較して多量の熱を発生させることができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の反応器において、前記第１蓄熱材の質量をＡ、前記第２蓄熱材の質量をＢとしたときに、Ａ≦Ｂに設定されている。

反応器においては、第１蓄熱材は、第２蓄熱材を発熱させるために必要な量の水蒸気を発生できれば、第２蓄熱材の蓄熱材よりも小量でもよい。これにより、容器の容積を小さくすることができ、また、第１蓄熱材を迅速に発熱させることができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の反応器において、前記容器は、前記第１蓄熱材層、及び前記第２蓄熱材層を、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の３方向から拘束している。

第１蓄熱材層の第１蓄熱材、及び第２蓄熱材層の第２蓄熱材は、水和反応時に発熱すると共に膨張しようとするが、請求項８に記載の反応器では、これら第１蓄熱材層、及び第２蓄熱材層を互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の３方向から容器で拘束することで、第１蓄熱材層、及び第２蓄熱材層の変形を抑えることができる。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の反応器において、前記第１蓄熱材層を、互いに直交するＸ方向、及びＹ方向の２方向から拘束し、前記容器に収容される第１拘束部材と、前記第２蓄熱材層を、前記Ｘ方向、及び前記Ｙ方向から拘束し、前記容器に収容される第２拘束部材と、を備え、前記容器は、前記第１蓄熱材層、及び前記第２蓄熱材層を、前記Ｘ方向、及び前記Ｙ方向に対して直交するＺ方向から拘束している。

請求項９に記載の反応器では、第１蓄熱材層が第１拘束部材でＸ方向、及びＹ方向から拘束され、第２蓄熱材層が第２拘束部材でＸ方向、及びＹ方向から拘束され、更に第１蓄熱材層、及び第２蓄熱材層は、容器でＺ方向から拘束されている。

容器は、第１蓄熱材層、及び第２蓄熱材層をＸ方向、及びＹ方向から拘束しておらず、Ｚ方向からのみ拘束しているので、容器は、第１蓄熱材層、及び第２蓄熱材層をＺ方向から拘束する強度を備えていればよい。このため、容器は、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の３方向から第１蓄熱材層、及び第２蓄熱材層を拘束する場合に比較して強度を必要とせず、板厚を薄くする等して軽量化を図ることがでる。

請求項１０に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の反応器において、前記給水装置は、水を貯留する給水タンクと、前記給水タンクおよび前記容器とを連結する配管とを備え、前記給水タンクは、前記容器の前記配管の接続部分よりも上方に配置され、前記給水タンクには、前記給水タンク内に貯留した前記水の全量を前記配管、及び前記容器に向けて排出させた際に、前記容器内に収納された前記第１蓄熱材層に接触し、かつ前記第２蓄熱材層には接触しない量の前記水が貯留される。

請求項１０に記載の反応器では、給水タンクに水を貯留することができる。給水タンクの水は、配管を通して自然落下させて容器内に注水させることができる。
給水タンクの水が全量落下して容器内に注水されると、水は第１蓄熱材層に接触するが、第２蓄熱材層には接触しない。第２蓄熱材には水が接触せず、第２蓄熱材の熱で発生させた水蒸気が供給されるので、第２蓄熱材を高温で発熱させることができる。
即ち、給水タンクには、必要以上の水が貯留されていないため、反応器の重量が不必要に重くなることはない。

本発明の反応器によれば、簡単な構成で迅速に発熱をさせることができる。

（Ａ）は第１実施形態に係る反応器の反応器本体を示す分解斜視図であり、（Ｂ）は第１実施形態に係る反応器を示す斜視図である。 反応器本体の一部を断面にした斜視図である。 （Ａ）は容器を示す斜視図であり、（Ｂ）は図３（Ａ）に示す容器の（Ｂ）−（Ｂ）線断面図であり、（Ｃ）は図３（Ａ）に示す容器の（Ｃ）−（Ｃ）線断面図であり、（Ｄ）は図３（Ａ）に示す容器の（Ｄ）−（Ｄ）線断面図である。 （Ａ）は注水前の反応器を示す断面図であり、（Ｂ）は注水後の反応器を示す断面図であり、（Ｃ）は注水後の変形例に係る反応器を示す断面図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、反応器の再生手順を説明する説明図である。 第２実施形態に係る反応器の反応器本体を示す断面図である。 （Ａ）は第３実施形態に係る反応器の反応器本体を示す装置幅方向に沿って断面にした断面図であり、（Ｂ）第２の実施形態に係る反応器の反応器本体を示す装置奥行方向に沿って断面にした断面図である。 第４実施形態に係る反応器の反応器本体を示す断面図である。 第５実施形態に係る反応器の反応器本体を示す分解斜視図である。 （Ａ）は第１比較例に係る反応器の反応器本体を示す断面図であり、（Ｂ）は第５の実施形態に係る反応器の反応器本体を示す一部を断面にした斜視図である。 （Ａ）は第２比較例に係る反応器の反応器本体を示す断面図であり、（Ｂ）は第６の実施形態に係る反応器の反応器本体を示す一部を断面にした斜視図である。 第６実施形態に係る反応器１０の蒸気発生用流路部材を示す斜視図である。

［第１実施形態］
図１乃至図５にしたがって、本発明の第１実施形態に係る反応器１０を説明する。なお、図中に示す矢印Ｈは装置上下方向（鉛直方向。一例として本発明のＺ方向。）を示し、矢印Ｗは装置幅方向（水平方向。一例として本発明のＸ方向。）を示し、矢印Ｄは装置奥行方向（水平方向。一例として本発明のＹ方向。）を示している。

（全体構成）
図１（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る反応器１０は、反応器本体１２と、給水装置１４とを含んで構成されている。

（反応器本体の構成）
図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、反応器本体１２は、容器１６を備え、容器１６内には、発熱部１８、及び蒸気発生部２０が収容されている。

容器１６は、上部が開放された金属製の箱体２２と、箱体２２の開口部を塞ぐ金属製の天板２４とを含んで構成されている。天板２４は、ロー付け、溶接等（図示せず）で箱体２２に固定されており、容器１６の内部は密閉されて内部が真空にされている。

（蒸気発生部の構成）
蒸気発生部２０は、発熱又は蓄熱するためのブロック状の第１蓄熱材成形体２６、第１蓄熱材成形体２６を収容する第１フィルタ２８、及び蒸気発生用流路部材３０を含んで構成されており、蒸気発生用流路部材３０の上に第１蓄熱材成形体２６を収容した第１フィルタ２８が配置されている。

第１蓄熱材成形体２６には、一例として、アルカリ土類金属の酸化物の１つである酸化カルシウム（ＣａＯ：蓄熱材の一例）の成形体が用いられている。この成形体は、例えば、酸化カルシウム粉体をバインダ（例えば粘土鉱物等）と混練し、焼成することで、略矩形ブロック状に形成されている。

ここで、第１蓄熱材成形体２６は、水和に伴って膨張して放熱（発熱）し、脱水に伴って蓄熱（吸熱）するものであり、以下に示す反応で放熱、蓄熱を可逆的に繰り返し得る構成とされている。

ＣａＯ ＋ Ｈ_２Ｏ ⇔ Ｃａ（ＯＨ）_２
この式に蓄熱量、発熱量Ｑを併せて示すと、
ＣａＯ ＋ Ｈ_２Ｏ → Ｃａ（ＯＨ）_２ ＋ Ｑ
Ｃａ（ＯＨ）_２ ＋ Ｑ → ＣａＯ ＋ Ｈ_２Ｏ
となる。
なお、一例として、第１蓄熱材成形体２６の１ｋｇ当たりの蓄熱容量は、１．８６［ＭＪ／ｋｇ］とされている。

本実施形態において、第１蓄熱材成形体２６を構成する蓄熱材の粒径とは、蓄熱材が粉体の場合はその平均粒径、粒状の場合は造粒前の粉体の平均粒径とする。これは、粒が崩壊する場合、前工程の状態に戻ると推定されるためである。

第１フィルタ２８は、第１蓄熱材成形体２６の側面を覆う側壁部２８Ａ、及び第１蓄熱材成形体２６の底面を覆う底壁部２８Ｂを有した上部が開放された箱形状に形成されている。第１フィルタ２８は、一例としてφ２００〔μｍ〕の微小貫通孔が、フィルタ全面に多数形成された金属製のエッチングフィルタである。
なお、第１蓄熱材成形体２６の側面、及び底面は、第１フィルタ２８の側壁部２８Ａ、及び底壁部２８Ｂに密着している。

そして、第１フィルタ２８は、第１蓄熱材成形体２６を構成する蓄熱材の平均粒径より小さいろ過精度を有している。これにより、第１フィルタ２８は、第１蓄熱材成形体２６を構成する蓄熱材の平均粒径より小さい流路を水蒸気が通過するのを許容する一方、平均粒径よりも大きい蓄熱材の通過を制限するようになっている。

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

図２に示すように、蒸気発生用流路部材３０は、装置奥行方向Ｄに見て、矩形波状に形成された金属板から構成されており、装置奥行方向Ｄに沿って延びて上側が開放された第１凹部３２と、装置奥行方向Ｄに沿って延びて下側が開放された第２凹部３４とが装置幅方向Ｗに交互に形成されている。

蒸気発生用流路部材３０は、箱体２２の底壁部２２Ｂの上に搭載されている。蒸気発生用流路部材３０は、第１フィルタ２８の底壁部２８Ｂの下側に位置しており、上面３０Ａ（第２凹部３４の反対側の面）が第１フィルタ２８底壁部２８Ｂに接触している。また、蒸気発生用流路部材３０の下面３０Ｂは、箱体２２の底壁部２２Ｂの上面に密着している。

（発熱部の構成）
図１、及び図２に示すように、発熱部１８は、発熱又は蓄熱するためのブロック状の第２蓄熱材成形体３６、第２蓄熱材成形体３６を収容する第２フィルタ３８、及び蒸気流路形成部材４０を含んで構成されており、蒸気発生部２０の上側に配置されている。

本実施形態の発熱部１８の第２蓄熱材成形体３６には、蒸気発生部２０の第１蓄熱材成形体２６と同一仕様のものが用いられている。

また、本実施形態の発熱部１８の第２フィルタ３８には、蒸気発生部２０の第１フィルタ２８と同一仕様のものが用いられている。

本実施形態の蒸気流路形成部材４０は、金属の平板４０Ａの上面に、装置奥行方向Ｄに沿って一定高さで延びる金属のリブ４０Ｂが、装置幅方向Ｗに一定の間隔で立設されている。蒸気流路形成部材４０は第２フィルタ３８の底壁部３８Ｂの下側に配置されており、蒸気流路形成部材４０のリブ４０Ｂの上端が第２フィルタ３８の底壁部３８Ｂに接触している。なお、リブ４０Ｂとリブ４０Ｂとの間の溝は、上方の開口部が第２フィルタ３８の底壁部３８Ｂで塞がれており、装置奥行方向Ｄに沿って延びて長手方向両端部（装置奥行方向Ｄ側の両端部）が開口した蒸気流路４１となっている。なお、この蒸気流路４１が本発明の第２流路に相当している。

（容器の構成）
図３（Ｂ），（Ｄ）に示すように、箱体２２の装置幅方向Ｗ側の側壁部２２Ｗは、全体が厚さが一定の平面状とされ、内面には第１フィルタ２８の装置幅方向Ｗ側の側壁部２８Ａ、及び第２フィルタ３８の装置幅方向Ｗ側の側壁部３８Ａが密着している。
したがって、第１蓄熱材成形体２６、及び第２蓄熱材成形体３６は、箱体２２の互いに対向する一対の側壁部２２Ｗで拘束（Ｘ方向に）されることになる。

図３（Ｂ），（Ｃ）に示すように、箱体２２の装置奥行方向Ｄ側の側壁部２２Ｄは、発熱部１８の第２フィルタ３８の側壁部３８Ａと対向している上側部分２２Ｄａが厚さ一定の平面状とされ、上側部分２２Ｄａの内面に第２フィルタ３８の側壁部３８Ａが密着している。一方、箱体２２の側壁部２２Ｄの下側部分２２Ｄｂは、内面側に、上下方向に延びる断面矩形のリブ４２が装置幅方向Ｗに一定の間隔を開けて形成されており、リブ４２の頂部が第１フィルタ２８の装置奥行方向Ｄ側の側壁部２８Ａに密着している。したがって、第１蓄熱材成形体２６、及び第２蓄熱材成形体３６は、箱体２２の互いに対向する一対の側壁部２２Ｄで拘束（Ｙ方向に）されることになる。
なお、リブ４２とリブ４２との間に形成される上下方向に延びる溝４４は、後述する水、及び水蒸気が通過する通路４６となる。

図２、及び図３に示すように、蒸気発生用流路部材３０の第１凹部３２は、上方の開口部がフィルタ２８の底壁部２８Ｂで塞がれることで、装置奥行方向Ｄに沿って延びて長手方向両端部（装置奥行方向Ｄ側の両端部）が開口した注水流路４８を形成している。注水流路４８の両端部から水が注入されて注水流路４８の内部で水位が上昇すると、注水流路４８に注入された水が第１フィルタ２８を透過して第１蓄熱材成形体２６と接触し、第１蓄熱材成形体２６を発熱させることができる。

一方、蒸気発生用流路部材３０の第２凹部３４は、下方の開口部が箱体２２の底壁部２２Ｂで塞がれることで、装置奥行方向Ｄに沿って延びて長手方向両端部（装置奥行方向Ｄ側の両端部）が開口した蒸気生成流路５０を形成している。蒸気生成流路５０では、発熱部１８の第１蓄熱材成形体２６が発熱して蒸気発生用流路部材３０が加熱されると、蒸気生成流路５０の内部に注入された水が加熱されて水蒸気が効率的に生成される。そして、生成された水蒸気は、蒸気生成流路５０の長手方向両端部から排出される。
なお、注水流路４８、及び蒸気生成流路５０が、本発明の第１流路に相当している。

図３（Ｄ）に示すように、箱体２２の底壁部２２Ｂの内部には管路５２が形成されている。管路５２は、長手方向一方の端部が箱体２２の装置幅方向Ｗ側の一方側部に開口し、長手方向他方の端部が底壁部２２Ｂの中央付近の上面に開口している。

なお、図３（Ｃ），（Ｄ）にも示すように、発熱部１８、及び蒸気発生部２０は装置上下方向Ｈに積層され、発熱部１８の最上面である第２蓄熱材成形体３６の上面が容器１６の天板２４に密着し、蒸気発生部２０の最下面である蒸気発生用流路部材３０の下面３０Ｂが容器１６の底壁部２２Ｂに密着しているので、第１蓄熱材成形体２６、及び第２蓄熱材成形体３６は、互いに対向する容器１６の天板２４と底壁部２２Ｂで拘束（Ｚ方向に）されることになる。

（給水装置）
図３（Ｄ）、及び図４（Ａ）に示すように、箱体２２の側壁に開口した管路５２の端部には、配管５４の端部が接続されている。配管５４の他端は、開閉バルブ５６の出口側の継手５８に接続されている。開閉バルブ５６の入口側の継手６０には、配管６２の一端が接続されており、配管６２の他端は、水６４を貯留する給水タンク６６の底部に接続されている。これら配管５４、継手５８、開閉バルブ５６、継手６０、配管６２、及び給水タンク６６で本実施形態の給水装置１４が構成されている。

なお、給水タンク６６の上部には、開閉バルブ６７が取り付けられている。開閉バルブ６７は、タンク内に水を注入する際に用いるもので、通常時は閉じられている。

給水タンク６６には、内部に貯留した水６４の全量を排出させた際に、容器１６内に配置された蒸気発生部２０の第１蓄熱材成形体２６に接触し、かつ発熱部１８の第２蓄熱材成形体３６には接触しない量の水６４が貯留される。図４（Ａ）に示すように、本実施形態では、発熱部１８の第２フィルタ３８の下面を上限Ｈmaxとし、この上限Ｈmaxに水面が至らないように給水タンク６６に貯留する水６４の量が調整されている。

（作用、効果）
次に、本実施形態の反応器１０の作用を説明する。
図４（Ａ）は、使用前（発熱前の初期状態）の反応器１０が示されており、給水タンク６６には所定量の水６４が貯留されており、開閉バルブ５６は閉じられ、容器１６の内部は真空にされている。

本実施形態の反応器１０を発熱させる場合には、図４（Ｂ）に示すように、給水装置１４の開閉バルブ５６を開とし、給水タンク６６の水６４を容器１６の内部へ注水する。容器１６の内部に水６４が注水されると、水位が上昇して蒸気発生部２０に設けられた蒸気発生用流路部材３０の注水流路４８、及び蒸気生成流路５０に水が浸入する。さらに水位が上昇すると、水６４が第１フィルタ２８を透過して第１蓄熱材成形体２６と接触し、第１蓄熱材成形体２６が発熱する。

第１蓄熱材成形体２６が発熱すると蒸気発生用流路部材３０が加熱され、蒸気生成流路５０の内部に注水された水６４が蒸気発生用流路部材３０で加熱されて水蒸気が効率的に生成される。本実施形態の容器１６では、内部が真空にされているので、水が水蒸気になり易く、さらに水が加熱されて温度上昇するので、多量の高温の水蒸気を迅速かつ効率的に発生させることができる。なお、生成された水蒸気は蒸気生成流路５０の両端から排出され、蒸気発生部２０の両側の通路４６（図４では図示せず。図３（Ｃ）参照。）を介して上昇する。

水蒸気は、発熱部１８の蒸気流路形成部材４０で形成された蒸気流路４１に進入し、第２蓄熱材成形体３６は、第２フィルタ３８を通過した水蒸気と水和反応して発熱する。なお、第２蓄熱材成形体３６の蓄熱材は、水蒸気中の水分と水和反応するので、発熱温度は、一例として３００°Ｃ程度まで上昇する。

容器１６の天板２４は、発熱部１８の第２蓄熱材成形体３６に接触しているので、第２蓄熱材成形体３６で高温に加熱され、種々の熱源として利用することができる。本実施形態の反応器１０は、構成が簡単で小型化が可能であるため、例えば、被災時やアウトドア（キャンプ、登山、ツーリング等）での暖房用途やお湯を沸かしたり、食品を加熱するためのデバイスとして活用できる。例えば、図４（Ｂ）に示すように、天板２４の上に金属製のコップ６８を載せ、コップ６８に入れた飲み物７０を加熱する事ができる。

なお、図４（Ｂ）に示す天板２４は、上面が平面状であったが、図４（Ｃ）に示すように、天板２４の上部の外周部分に枠状の突起７２を設けてもよい。枠状の突起７２を設けることにより、例えば、食品７４等を焼くときの油、汁等が天板２４から流れ出ないようにすることができる。

また、本実施形態の反応器本体１２は、平面視、正面視、側面視の形状が矩形状とされた立方体形状であったが、発熱部１８、蒸気発生部２０、及び容器１６を薄く形成して、例えば、ステーキの調理用プレートとして利用することもできる。

なお、第１蓄熱材成形体２６、及び第２蓄熱材成形体３６は、水和反応時に膨張しようとするが、容器１６で拘束されているので、第１蓄熱材成形体２６、及び第２蓄熱材成形体３６の変形が抑えられる。なお、第１蓄熱材成形体２６、及び第２蓄熱材成形体３６の膨張力によって容器１６が変形しないように、容器１６の板厚を厚くする等して容器１６の各壁面の曲げ剛性を確保しておくことが好ましい。

このように、本実施形態の反応器１０は、開閉バルブ５６を開いて給水タンク６６の水６４を容器１６の内部へ注水するという簡単な操作で発熱させることができる。また、本実施形態の反応器１０は、火を使用しないので、火災の発生原因となる虞もなく、安全に調理をしたり、暖をとったりすることができる。

なお、図示は省略するが、反応器本体１２と給水装置１４とを一つのケース内に収納してもよい。

（反応器の再生）
なお、第１蓄熱材成形体２６、及び第２蓄熱材成形体３６の発熱が終了した場合には、以下のようにして第１蓄熱材成形体２６、及び第２蓄熱材成形体３６の脱水を行って蓄熱（吸熱）を行う。

（１） 図５（Ａ）に示すように、真空ポンプ７６にながれた配管７８を配管５４に直接接続し、反応器本体１２を加熱炉８２の中に入れて加熱しつつ、真空ポンプ７６で容器１６の内部の水分を吸引し、第１蓄熱材成形体２６、及び第２蓄熱材成形体３６の脱水を行う。

（２） 第１蓄熱材成形体２６、及び第２蓄熱材成形体３６の脱水が終了し、加熱炉８２の温度が下がってから反応器本体１２を加熱炉８２の外に取り出す（図５（Ｂ）参照）。

（３） 図５（Ｃ）に示すように、配管５４に継手５８、開閉バルブ５６、継手６０、配管６２、及び給水タンク６６を取り付ける。

（４） 図５（Ｄ）に示すように、給水タンク６６の開閉バルブ６７に真空ポンプ７６にながれた配管７８を接続し、開閉バルブ６７、及び開閉バルブ５６を開け、反応器本体１２の空気を吸引する。反応器本体１２の内部を真空にした後、開閉バルブ５６を閉じる。これにより、反応器本体１２の内部が真空に保たれる。

（６） 図５（Ｅ）に示すように、真空ポンプ７６にながれた配管７８を外し、給水タンク６６の中に予め決められた量の水を注入する。

（７） 図５（Ｆ）に示すように、給水タンク６６の開閉バルブ６７を閉じる。
これにより、反応器１０を再使用することができる。

なお、本実施形態では、反応器本体１２を加熱炉８２の中に入れ加熱したが、例えば、反応器本体１２を電気ヒーターで熱したヒーターブロック等に接触させて加熱しても良い。

［第２実施形態］
図６（Ａ）にしたがって、本発明の第２実施形態に係る反応器１０を説明する。なお、第１実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
本実施形態の反応器１０では、容器１６の天板２４が金属製であるが、箱体２２が、金属よりも熱が伝達し難いセラミック等の耐熱性の材料で形成されているものである。これにより、第１の実施形態よりも容器１６の側部が高熱にならないようにできる。これにより、加熱中でも、容器１６を手で持つことも可能となる。

なお、図６（Ｂ）に示すように、容器１６の側壁面、及び底壁面に断熱材８３Ａ、及び断熱材８３Ａを覆うカバー８３Ｂを取り付けてもよく、図示は省略するが、容器１６の側面に、耐熱性の合成樹脂等からなる取手を取り付けてもよい。

［第３実施形態］
図７にしたがって、本発明の第３実施形態に係る反応器１０を説明する。なお、第１実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
本実施形態の反応器１０では、蒸気発生部２０の上に、２つの発熱部１８が積層されている。
本実施形態の反応器１０では、２つの発熱部１８を備えているので、１つの発熱部１８を備えた第１実施形態の反応器１０に比較して発熱量を２倍にすることが可能となる。なお、容器１６に収容する発熱部１８の数は２つに限らず、３つ以上としてもよい。

［第４実施形態］
図８にしたがって、本発明の第４実施形態に係る反応器１０を説明する。なお、第１実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
本実施形態の反応器１０では、蒸気発生部２０の第１蓄熱材成形体２６が、発熱部１８の第２蓄熱材成形体３６よりも薄く形成されており、第１蓄熱材成形体２６の重量が、第２蓄熱材成形体３６の重量よりも小さい。言い換えれば、第１蓄熱材成形体２６の蓄熱材が、第２蓄熱材成形体３６の蓄熱材よりも小量である。

発熱部１８の第２蓄熱材成形体３６の発熱に必要な水蒸気を発生できれば、第１蓄熱材成形体２６の重量は、第２蓄熱材成形体３６の重量よりも小さくてもよく、これにより、反応器１０を小型化することも可能となる。

［第５実施形態］
図９にしたがって、本発明の第５実施形態に係る反応器１０を説明する。なお、第１実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
本実施形態の反応器１０の蒸気発生部２０は、第１蓄熱材成形体２６の側部を囲んで第１蓄熱材成形体２６を拘束する矩形枠状の第１拘束枠８４を備え、本実施形態の第１フィルタ２８は、第１蓄熱材成形体２６の下側に配置され、第１蓄熱材成形体２６の下面、及び第１拘束枠８４の下面を覆うように矩形に形成されている。

また、本実施形態の反応器１０の発熱部１８では、第２蓄熱材成形体３６の側部を囲んで第２蓄熱材成形体３６を拘束する矩形枠状の第２拘束枠８６を備え、本実施形態の第２フィルタ３８は、第２蓄熱材成形体３６の下側に配置され、第２蓄熱材成形体３６の下面、及び第２拘束枠８６の下面を覆うように矩形に形成されている。

本実施形態では、第１蓄熱材成形体２６を第１拘束枠８４で拘束し、第２蓄熱材成形体３６を第２拘束枠８６で拘束しているので、第１蓄熱材成形体２６、及び第２蓄熱材成形体３６の膨張力が容器１６の側壁部２２Ｄ、及び側壁部２２Ｗに直接的に作用しない。このため、本実施形態の容器１６は、前述した実施形態の容器１６よりも側壁部２２Ｄ、及び側壁部２２Ｗの板厚を薄くすることが可能となる。

［第１比較例］
図１０にしたがって、第１比較例に係る反応器１０を説明する。なお、前述した実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。

図１０に示すように、本比較例の反応器１０の容器１６は、上下方向Ｈの寸法が、装置幅方向Ｗ、及び装置奥行方向Ｄ（紙面前後方向）の寸法よりも大きく形成され、上部が開放された箱体２２を備えている。

容器１６の内部には、下側に蒸気発生部２０が配置され、上側に発熱部１８が配置されている。箱体２２の上下方向中間部には、蒸気発生部２０と発熱部１８とを隔てる隔壁８８が設けられており、隔壁８８の中央には上下方向に貫通するスリット９０が形成されている。

蒸気発生部２０は、２つの第１蓄熱材成形体２６と第１フィルタ２８とが、第１蓄熱材成形体２６の厚み方向が水平方向となるように向かい合わせに配置され、一方の第１フィルタ２８と他方の第１フィルタ２８との間に上下方向に水蒸気が通過するように蒸気発生用流路部材３０が配置されている。

蒸気発生部２０の第１蓄熱材成形体２６の一方の側部は、容器１６の側壁部２２Ｗに接触している。また、第１フィルタ２８の上側の側壁部２８Ａは隔壁８８に接触し、第１フィルタ２８の下側の側壁部２８Ａは箱体２２の底壁部２２Ｂに接触している。

発熱部１８は、２つの第２蓄熱材成形体３６と第２フィルタ３８とが、第２蓄熱材成形体３６の厚み方向が水平方向となるように向かい合わせに配置され、一方の第２フィルタ３８と他方の第２フィルタ３８との間に上下方向に水蒸気が通過するように蒸気発生用流路部材３０が配置されている。

発熱部１８の第２蓄熱材成形体３６の一方の側部は、容器１６の側壁部２２Ｗに接触している。また、第２フィルタ３８の上側の側壁部３８Ａは天板２４に接触し、第２フィルタ３８の下側の側壁部３８Ａは容器１６の隔壁８８に接触している。

給水装置１４の給水タンク（図１０では図示省略）６６には、容器１６内に注水した水６４の水面が隔壁８８の上面よりも上側へ行かないように、貯留する水６４の量が調整されている。

（作用）
本比較例の反応器１０を発熱させる場合には、前述した実施形態と同様に、給水タンク６６の水６４を容器１６の内部へ注水する。

水６４が第１蓄熱材成形体２６の蓄熱材と反応して第１蓄熱材成形体２６が発熱して発生した水蒸気は、２つの蒸気発生用流路部材３０を通過し、その後、第２フィルタ３８を通過して第２蓄熱材成形体３６の蓄熱材と接触し、第２蓄熱材成形体３６の蓄熱材が発熱する。
第２蓄熱材成形体３６は、容器１６の天板２４、及び容器１６の側壁部２２Ｗ、及び側壁部２２Ｄを加熱する。

［第２比較例］
図１１にしたがって、本比較例に係る反応器１０を説明する。なお、本比較例は、第１比較例の変形例であり、第１比較例と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。

本比較例の蒸気発生部２０は、３つの蒸気発生用流路部材３０と、全周が第１フィルタ２８で囲まれた２つの第１蓄熱材成形体２６とが水平方向に交互に積層されている。蒸気発生用流路部材３０は、上下方向に水蒸気が通過する向きに配置されている。

また、本比較例の発熱部１８は、３つの蒸気発生用流路部材３０と、全周が第２フィルタ３８で囲まれた２つの第２蓄熱材成形体３６とが水平方向に交互に積層されている。蒸気発生用流路部材３０は、上下方向に水蒸気が通過する向きに配置されている。

隔壁８８には、３つのスリット９０が形成されており、３つのスリット９０において、蒸気発生部２０の蒸気発生用流路部材３０と発熱部１８の蒸気発生用流路部材３０との間で水蒸気を行き来可能としている。
なお、蒸気発生部２０は、容器１６の底壁部２２Ｂの上に配置されたスペーサー９２の上に搭載されている。
（作用）
本比較例の反応器１０を発熱させる場合には、前述した実施形態と同様に、給水タンク６６の水６４を容器１６の内部へ注水する。
水６４が第１蓄熱材成形体２６の蓄熱材と反応して第１蓄熱材成形体２６が発熱して発生した水蒸気は、３つの蒸気発生用流路部材３０を通過し、その後、第２フィルタ３８を通過して第２蓄熱材成形体３６の蓄熱材と接触し、第２蓄熱材成形体３６の蓄熱材が発熱する。
本比較例では、水蒸気が第２蓄熱材成形体３６の厚さ方向両側面から付与されるので、片面から付与される場合に比較して、迅速に第２蓄熱材成形体３６を昇温させることができ、容器１６を迅速に加熱することができる。

［第６実施形態］
図１２にしたがって、本発明の第６実施形態に係る反応器１０を説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、第１実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。

図１２に示すように、本実施形態の反応器１０に用いられる蒸気発生用流路部材３０には、管路５２の開口と対向する中央部に、管路５２から流入させた水を通過可能とする開口９４が形成されている。開口９４は、蒸気発生用流路部材３０の全ての第１凹部３２、及び第２凹部３４に対して連通している。これにより、管路５２から流入させた水を全ての第１凹部３２に迅速に流入させることができる。

［その他の実施形態］
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。

１０ 反応器
１４ 給水装置
１６ 容器
１８ 発熱部
２０ 蒸気発生部
２６ 第１蓄熱材層
２８ 第１フィルタ
３０ 蒸気発生用流路部材（第１流路形成部材）
３０Ａ 蒸気発生用流路部材の上面（壁面）
３６ 第２蓄熱材層
３８ 第２フィルタ
４０ 蒸気流路形成部材（第２流路形成部材）
４１ 蒸気流路（第２流路）
４８ 注水流路（第１流路）
５０ 蒸気生成流路（第１流路）
５２ 管路（給水装置）
６２ 配管（給水装置）
６６ 給水タンク（給水装置）

Claims (9)

1. 付与された水分と水和反応することで発熱し、水分が脱離して蓄熱する第１蓄熱材で構成される第１蓄熱材層と、前記第１蓄熱材層に隣接して配置され、複数の第１の孔が形成された第１フィルタと、前記第１フィルタを介して流体を通過可能とする第１流路が形成された第１流路形成部材と、を含んで構成される蒸気発生部と、
   前記第１蓄熱材の前記発熱により生成された水蒸気中の水分と結合することで発熱し、水分が脱離して蓄熱する第２蓄熱材からなる第２蓄熱材層と、前記第２蓄熱材層に隣接して配置され、複数の第２の孔が形成された第２フィルタと、前記第２フィルタを介して水蒸気を通過可能とする第２流路が形成された第２流路形成部材と、を含んで構成される発熱部と、
   前記蒸気発生部と前記蒸気発生部の上に積層した前記発熱部とを内部に収容し、前記第２蓄熱材層で生成された熱を外部へ放熱可能な容器と、
   を有する反応器。
2. 前記容器の内部に、水を自然落下させて前記蒸気発生部に注入する給水装置が設けられている、請求項１に記載の反応器。
3. 前記第１流路は前記第１フィルタ側が開口している注水流路を備え、
   前記注水流路は、流路長手方向端部から前記水が流入し、前記注水流路に流入した前記水が前記第１フィルタを介して前記第１蓄熱材層に供給される、請求項２に記載の反応器。
4. 前記第１流路は、前記第１フィルタ側に前記第１フィルタに接触する壁面を有する蒸気生成流路を備え、
   前記蒸気生成流路は、流路長手方向端部から流入した前記水に前記壁面を介して前記第１蓄熱材層の熱を利用して加熱して水蒸気を発生させる、請求項２、または請求項３に記載の反応器。
5. 前記容器は、前記第２蓄熱材層と対向する部分を熱利用部としている、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の反応器。
6. 前記第１蓄熱材の質量をＡ、前記第２蓄熱材の質量をＢとしたときに、Ａ≦Ｂに設定されている、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の反応器。
7. 前記容器は、前記第１蓄熱材層、及び前記第２蓄熱材層を、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の３方向から拘束している、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の反応器。
8. 前記第１蓄熱材層を、互いに直交するＸ方向、及びＹ方向の２方向から拘束し、前記容器に収容される第１拘束部材と、
   前記第２蓄熱材層を、前記Ｘ方向、及び前記Ｙ方向から拘束し、前記容器に収容される第２拘束部材と、
   を備え、
   前記容器は、前記第１蓄熱材層、及び前記第２蓄熱材層を、前記Ｘ方向、及び前記Ｙ方向に対して直交するＺ方向から拘束している、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の反応器。
9. 前記給水装置は、水を貯留する給水タンクと、前記給水タンクおよび前記容器とを連結する配管とを備え、
   前記給水タンクは、前記容器の前記配管の接続部分よりも上方に配置され、
   前記給水タンクには、前記給水タンク内に貯留した前記水の全量を前記配管、及び前記容器に向けて排出させた際に、前記容器内に収納された前記第１蓄熱材層に接触し、かつ前記第２蓄熱材層には接触しない量の前記水が貯留される、請求項２または請求項３に記載の反応器。