JP6838450B2 - 化学蓄熱反応器 - Google Patents

Description

本発明は、化学反応によって蓄熱する化学蓄熱反応器に関する。

特許文献１、２に記載の化学蓄熱反応器では、枠部の内部に蓄熱材を収容した蓄熱材層、フィルター、反応媒体拡散層、及び熱交換部が積層されることで化学蓄熱反応器の積層体が形成されており、その積層体が複数個積層されて一体化された積層ユニットが容器内に収容されている。

特開２０１４−１８５７８２号公報 特開２０１４−１８５７８３号公報

蓄熱層は、粒子状の蓄熱材を固めたものであるが、蓄熱層は、放熱、及び蓄熱の際に膨張、及び収縮を繰り返すため、長期の使用により崩れて粉体化する場合がある。また、蓄熱層を収容した枠部は、熱交換部の上に載置されており、積層された各部材は、バンド状の拘束部材で拘束されているが、拘束部材の拘束力が弱い場合、長期の使用により拘束部材に伸びが生じた場合等に、枠部と熱交換部との間に隙間が生じ、この隙間から粉体状となった蓄熱材が外に漏れる懸念がある。

本願発明の課題は、化学蓄熱反応器において、粉体化した蓄熱材の漏れを抑制することにある。

請求項１に記載の化学蓄熱反応器は、反応媒体と結合することで発熱又は反応媒体が脱離して蓄熱する蓄熱材を内側に収容する枠部と、前記枠部の下側に配置され内部に流れる熱媒体によって前記蓄熱材への熱供給及び前記蓄熱材からの熱回収を行う熱交換部と、前記蓄熱材の上側に配置され反応媒体が流れる反応媒体拡散層と、前記蓄熱材と前記反応媒体拡散層との間に配置され複数の孔が形成されたフィルターとを積層して構成される積層体が複数積層され、前記積層体が拘束部材で拘束された積層ユニットと、少なくとも前記蓄熱材の外周側の底面部を覆う底壁部、及び少なくとも前記蓄熱材の側部の下側を覆う側壁部を備えて前記フィルターと対向する側が解放され、前記枠部と前記熱交換部との間から前記枠部の外部への前記蓄熱材の漏れを抑制するカバーと、を備えている。

請求項１に記載の化学蓄熱反応器では、蓄熱材と反応媒体拡散層とがフィルターを介して隣接しているので、蓄熱材を放熱させる場合には、反応媒体拡散層に反応媒体を流す。反応媒体が、フィルターを通過して蓄熱材と結合することで、蓄熱材が放熱する。一方、蓄熱材に蓄熱を行う場合には、熱交換器に熱媒体を流す。これにより、熱交換器の熱が蓄熱材に伝達され、蓄熱材が加熱されると、反応媒体が脱離して蓄熱が行われる。

ここで、蓄熱材を収容した枠部は、熱交換器の上に配置されて積層されており、少なくとも蓄熱材の外周側の底面部を覆う底壁部、及び少なくとも蓄熱材の側部の下側を覆う側壁部を備えてフィルターと対向する側が解放されたカバーで蓄熱材の外面を覆っている。このため、仮に、枠部と熱交換器との間に隙間が生じ、蓄熱材が粉体化しても、粉体化した蓄熱材はカバーに阻まれ、該隙間を介して外部に漏れ出ることが抑制される。

化学蓄熱反応器では、蓄熱材の蓄熱、及び放熱を繰り返し行い、蓄熱材が放熱する際には、蓄熱材が膨張するため、積層体を拘束部材で拘束する必要があるが、拘束部材の製造には公差が存在し、また、熱交換器と枠部とは接触させて積層する構造のため、枠部と熱交換器との間に隙間が生じる場合があり、カバーが無い場合には、該隙間から粉体化した蓄熱材が漏れることが考えられるが、カバーがあれば粉体化した蓄熱材の漏れを抑制することができる。なお、粉体化した蓄熱材が落下して下側の反応媒体拡散層を覆い、反応媒体が反応媒体拡散層を流れなくなると、反応媒体拡散層に隣接する蓄熱材の放熱反応が阻害され、化学蓄熱反応器の性能低下を招く虞があるが、粉体化した蓄熱材の漏れを抑制することができるため、高性能な化学蓄熱反応器を維持できる。さらに、粉体化した蓄熱材が漏れると、反応媒体を付与した際に、枠部に収容した蓄熱材よりも、漏れた蓄熱材から放熱反応が始まってしまうため、化学蓄熱反応器として初期放熱の遅れを生じてしまうが、蓄熱材の漏れを抑制することができるため、初期放熱の遅れを抑制することができる。

なお、蓄熱材の膨張により、カバーは枠部と熱交換器とに押し付けられるため、カバーと枠部との間、及びカバーと熱交換器との間から、粉体化した蓄熱材が漏れ出ることが抑制される。

また、カバーで蓄熱材の外周側の底面部を覆うようにすれば、蓄熱材の底面部全体を覆う場合に比較して、熱交換器と蓄熱材との間の接触抵抗は大きくならない。そのため、カバーがあっても、熱交換器と蓄熱材との間の熱交換量の低下を抑制することができる。

また、蓄熱材が膨張して拘束部材が弾性変形し、枠部と熱交換器との間に隙間が形成されたとしても、該隙間はカバーで塞ぐことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の化学蓄熱反応器において、前記カバーの高さ寸法は、前記枠部の高さ寸法よりも小さく設定されている。

請求項２に記載の化学蓄熱反応器では、カバーの高さ寸法が枠部の高さ寸法よりも小さく設定されているので、枠部、熱交換部、反応媒体拡散層、及びフィルターを積層する際にカバーが枠部の上面よりも上側に突出することがなく、枠部の上に配置されるフィルターによってカバーの上部が押されてカバーが変形することが抑制される。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の化学蓄熱反応器において、前記枠部の高さ寸法をＡ、前記蓄熱材の高さ寸法をＢ、前記カバーの前記蓄熱材の底面部側の厚みをＣとしたときに、Ａ≧Ｂ＋Ｃを満足する。

請求項３に記載の化学蓄熱反応器では、Ａ≧Ｂ＋Ｃを満足することで、枠部、熱交換部、反応媒体拡散層、及びフィルターを積層する際に、蓄熱材が枠部の上面から突出することがなく、枠部の上面とフィルターとの間に隙間が生じないように、枠部の上面にフィルターを配置することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の化学蓄熱反応器において、前記カバーは、孔の形成されていない板材、または前記蓄熱材が通過しない微小孔が形成されている板材で形成されている。

請求項４に記載の化学蓄熱反応器では、カバーが、孔の形成されていない板材、または蓄熱材が通過しない微小孔が形成されている板材で形成されているため、蓄熱材がカバー自体を通過することを抑制することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の化学蓄熱反応器において、前記カバーは、前記枠部、及び前記熱交換部の少なくとも一方に接合されている。

請求項５に記載の化学蓄熱反応器では、カバーを、予め枠部、及び熱交換部の少なくとも一方に接合しておくことで、部材を積層する積層工程での作業が容易になる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の化学蓄熱反応器において、前記カバーは、前記蓄熱材の底面部を全て覆っている。

請求項６に記載の化学蓄熱反応器では、カバーで蓄熱材の底面部を全て覆っているので、拘束部材の変形が大きく、枠部と熱交換部との間の隙間が大きくなった場合であっても、底面部の全面を覆っていない場合に比較して、蓄熱材の外部への漏れをより確実に抑制することができる。

本発明の化学蓄熱反応器によれば、粉体化した蓄熱材の漏れを抑制することができる、という優れた効果を有する。

（Ａ）、（Ｂ）は、第１実施形態に係る化学蓄熱システムを示した構成図である。 第１実施形態に係る反応器に備えられた積層ユニットを示した斜視図である。 積層体を示す分解斜視図である。 （Ａ）は熱流動部を示した斜視図であり、（Ｂ）は熱流動部を示した分解斜視図であり、（Ｃ）は枠部の下面側を示した斜視図である。 カバー及び蓄熱成形体を挿入した枠部を示す下面側から見た斜視図である。 （Ａ）は平板部の本体部を示した平面図であり、（Ｂ）は図６（Ａ）に示した平面部の６（Ｂ）−６（Ｂ）線断面図である。 （Ａ）は反応媒体拡散層を示した斜視図であり、（Ｂ）は７（Ａ）に示した反応媒体拡散層の７（Ｂ）−７（Ｂ）線断面図である。 第１実施形態に係る反応器に備えられた積層ユニットを示す縦断面図である。 枠部の周辺を示す拡大断面図である。 カバーを枠部材に接合した例を示す断面図である。 カバーを熱交換部に接合した例を示す断面図である。 （Ａ）は、カバーの形成前の部材を示す斜視図であり、（Ｂ）はカバーの完成品を示す斜視図である。 （Ａ）は、カバーの形成前の部材を示す斜視図であり、（Ｂ）はカバーの完成品を示す斜視図である。 他の実施形態に係るカバーを示す斜視図である。 更に他の実施形態に係るカバーを示す斜視図である。

図１乃至図９にしたがって、本発明の一実施形態に係る化学蓄熱システム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、積層方向）を示し、矢印Ｗは装置幅方向（水平方向）を示し、矢印Ｄは装置奥行方向（水平方向）を示す。

（全体構成）
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る化学蓄熱システム１０は、水を蒸発させる蒸発器と水蒸気（反応媒体の一例）Ｗを凝縮させる凝縮器とが一体化された蒸発凝縮器１２と、化学蓄熱反応器の一例としての反応器２０と、蒸発凝縮器１２と反応器２０とを連通する連通路１４とを含んで構成されている。

（蒸発凝縮器）
蒸発凝縮器１２は、貯留した水を蒸発させて反応器２０に供給する（水蒸気Ｗを生成する）蒸発部、反応器２０から受け取った水蒸気Ｗを凝縮する凝縮部、及び水蒸気Ｗが凝縮された水を貯留する貯留部、としての各機能を備えている。

また、蒸発凝縮器１２は、内部に水が貯留される容器１６を備えており、この容器１６内には、水蒸気Ｗを凝縮する、又は水を蒸発するのに用いる熱媒流路１７の一部が配置されている。さらに、熱媒流路１７は、容器１６内における少なくとも気相部１６Ａを含む部分で熱交換を行うように配置されている。そして、凝縮時には低温媒体、蒸発時には中温媒体が、熱媒流路１７を流れるようになっている。

（連通路）
連通路１４は、蒸発凝縮器１２（容器１６）と反応器２０（後述する反応容器２２）との連通、非連通を切り替えるための開閉弁１９を備えている。そして、容器１６、反応容器２２、連通路１４、及び開閉弁１９は、互いの接続部位が気密に構成されており、これらの内部空間が予め真空脱気されている。

（反応器）
反応器２０は、反応容器２２を備え、反応容器２２の内部に図２に示す積層ユニット２４が収容されている。

（反応容器）
図１に示すように、反応容器２２は、直方体状とされ、上方側が開放される箱状の本体部２２Ａと、蓋部材２２Ｂとを備えている。そして、反応容器２２の内部は、水蒸気（反応媒体の一例）が流れる反応媒体流動部２６とされ、前述したように内部が真空脱気されている。

（積層ユニットの全体構成）
図２に示すように、積層ユニット２４は、積層体５１が装置上下方向に複数個（本実施形態では３個）積層されている。なお、積層ユニット２４の積層方向両側には、矩形の挟持プレート９８が配置されており、積層ユニット２４は、金属製のバンドである拘束部材５８で巻回されて各部材が分離したり、各部材間に隙間ができたり、各部材がずれないように拘束されている。

図３に示すように、積層体５１は、熱流動部５０と、熱流動部５０に上方側から積層されるフィルター３４と、フィルター３４に上方側から積層される反応媒体拡散層３６とを含んで構成されている。

そして、フィルター３４、反応媒体拡散層３６、及び熱流動部５０は、装置上下方向から見て同様の矩形状（本実施形態では正方形）とされ、本実施形態においては、装置上下方向に並んで非接合状態（溶接などで固定されていない状態）で積層されている（所謂積層構造）。

（熱流動部）
図４に示すように、熱流動部５０は、金属製の平板状に形成された熱交換部４２と、蓄熱成形体４０、及びカバー１１０を収容した金属製の枠部４４とを含んで構成されている。

熱交換部４２は、上方が開口した略箱形状とされ、装置上下方向から見て矩形状の本体部５２と、本体部５２の開口部を覆い本体部５２の内部を密閉する蓋部材５４とを含んで構成されている。なお、蓋部材５４で閉塞された本体部５２の内部に熱媒体が流れるようになっている。

図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、本体部５２の底部には、矩形波状に形成された金属板からなる放熱フィン６２がろう付け、または溶接にて接合されている。

図４に示すように、蓋部材５４には、装置奥行方向（矢印Ｄ方向）の一方側にスリット状の第１の開口部７６が形成され、他方側にスリット状の第２の開口部７８が形成されている。なお、本体部５２と蓋部材５４とは、ろう付け、または溶接にて接合されている。

枠部４４には、装置奥行方向（矢印Ｄ方向）の一方側の下面に、装置幅方向に延びると共に下側に向けて開口する第１凹部４５が形成されており、装置奥行方向（矢印Ｄ方向）の他方側の下面に、装置幅方向に延びると共に下側に向けて開口する第２凹部４６が形成されている。

枠部４４には、装置奥行方向の一方側の側面に第１凹部４５と連通する第１連通口４７が形成され、装置奥行方向の他方側の側面に第２凹部４６と連通する第２連通口４８が形成されている。枠部４４は、第１凹部４５、及び第２凹部４６を下側に向けて蓋部材５４の上面にろう付け、または溶接にて接合されている。

図２、及び図８に示すように、積層ユニット２４の装置奥行方向の一方側の側部には、上下方向に延びる第１角パイプ６４が配置され、積層ユニット２４の装置奥行方向の他方側の側部には、上下方向に延びる第２角パイプ６６が配置されている。

第１角パイプ６４、及び第２角パイプ６６は、枠部４４の側部にろう付け、または溶接等で接合されている。第１角パイプ６４には、枠部４４の第１連通口４７に連通する第１孔６４Ａが形成され、第２角パイプ６６には、枠部４４の第２連通口４８に連通する第２孔６６Ａが形成されている。

第１角パイプ６４の下端、及び第２角パイプ６６の下端は夫々閉塞されており、第１角パイプ６４の上端は配管７０Ａに接続され、第２角パイプ６６の上端は配管７０Ｂに接続されている。

これにより、本実施形態の熱流動部５０は、例えば、熱源１０４（又は熱利用対象物１０６）から熱媒体を供給すると、熱媒体は、図８に矢印Ａで示すように、第１角パイプ６４、第１孔６４Ａ、第１連通口４７、第１凹部４５、第１の開口部７６、本体部５２の内部、第２の開口部７８、第２凹部４６、第２連通口４８、第２孔６６Ａ、及び第２角パイプ６６を流れて熱源１０４（熱利用対象物１０６）へ戻される。この熱流動部５０は、熱媒体が流れる熱交換部４２が熱交換器として機能していると共に、熱媒体が流れる枠部４４も熱交換器として機能している。

（蓄熱材反応部の蓄熱材層の構成）
図３、及び図４に示すように、枠部４４の内側には、蓄熱成形体４０が配置されている。蓄熱成形体４０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、蓄熱成形体４０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、蓄熱成形体４０の１ｋｇ当たりの蓄熱容量は、１．８６［ＭＪ／ｋｇ］とされている。

また、本実施形態において、蓄熱成形体４０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。

図４、５、８に示すように、熱交換部４２の上に載置される蓄熱成形体４０は、下側の一部分がカバー１１０で覆われている。本実施形態のカバー１１０は、ステンレススチール等の金属板で形成されている。なお、カバー１１０に用いる金属板は、孔の形成されていない金属板に限らず、孔の形成されている金属板を用いることもできる。但し、孔の形成されている金属板を用いる場合、金属板に形成されている孔は、蓄熱材を通過させない径の小さなものである必要がある。

カバー１１０は、矩形の枠状に形成された底壁部１１２を備えており、底壁部１１２の外周部分には、上方に向けて延びる側壁部１１４が底壁部１１２と一体的に設けられている。これにより、蓄熱成形体４０は、少なくとも外周側の底面部、及び少なくとも側部の下側の一部分がカバー１１０で覆われることになる。

図４に示すように、カバー１１０の高さ寸法ｈは、枠部４４の高さ寸法Ａ以下に設定されている。また、蓄熱成形体４０の高さ寸法をＢ、カバー１１０の金属板の厚み寸法をＣ（図示せず）としたときに、Ａ≧Ｂ＋Ｃを満足することが好ましい。これにより、熱交換部４２の上に蓄熱成形体４０を収容した枠部４４を搭載した際に、蓄熱成形体４０が、枠部４４の上面から突出しないようにできる。

カバー１１０の高さ寸法ｈは、枠部４４と熱交換部４２との間に形成されると予想される後述する隙間Ｓ（図９参照）よりも余裕を持って大きく設定しておくことが好ましい。

なお、蓄熱成形体４０を構成する蓄熱材の粒子がカバー１１０と枠部４４との間から通過しないように、カバー１１０の外周面（側壁部１１４）と枠部４４の内周面とはできる限り密着させることが好ましい。但し、枠部４４の内部にカバー１１０を挿入できるように、カバー１１０の外寸と、枠部４４の内寸とを決める必要がある。

また、カバー１１０は、蓄熱成形体４０を構成する蓄熱材の粒子の通過を阻止できればよく、カバー１１０を構成する金属板は薄い方が好ましい。

（蓄熱材反応部、フィルター）
フィルター３４は、熱流動部５０と反応媒体拡散層３６との間に挟まれ、一例としてφ２００〔μｍ〕の微小貫通孔（図示せず）が、フィルター全面に多数形成された金属材料からなるエッチングフィルターである。

そして、フィルター３４は、蓄熱成形体４０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、フィルター３４は、蓄熱成形体４０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。

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。

（蓄熱材反応部の反応媒体拡散層）
反応媒体拡散層３６は、図７（Ａ）に示すように、金属材料からなる矩形状の天板３７と、天板３７に固定される金属材料からなる複数の流路部材３８とを備えている。流路部材３８は、水蒸気が流れる装置幅方向に延び、装置奥行方向に間隔をあけて並んでいる（図７（Ｂ）参照）。

夫々の流路部材３８は、図７（Ｂ）に示すように、天板３７に対して下方側に配置され、装置幅方向（矢印Ｗ方向）から見てフィルター３４（図３参照）側が開放されたＵ字状とされている。そして、上壁３８Ｂが天板３７の下面に溶接されている。

これにより、流路部材３８の内側、及び隣り合う流路部材３８の間に、蓄熱成形体４０へ供給される水蒸気、又は蓄熱成形体４０から排出される水蒸気が装置幅方向に沿って流れるようになっている。

（他の部材）
図１に示すように、反応容器２２の外部には、熱流動部５０の連通先を熱源１０４とするか、熱利用対象物１０６とするかを切り替える切替部材１０８が備えられている。切替部材１０８と第１角パイプ６４，及び第２角パイプ６６とは、配管７０Ａ，及び７０Ｂを介して接続されている。

これにより、熱源１０４からの熱媒体を、切替部材１０８、配管７０Ａ、及び第１角パイプ６４を介して熱流動部５０の内部に流入させ、熱流動部５０を通過した後の熱媒体を、第２角パイプ６６、及び配管７０Ｂを介して熱源１０４へ戻すことができる。

また、切替部材１０８の切り替えにより、熱利用対象物１０６からの熱媒体を、切替部材１０８、配管７０Ａ、及び第１角パイプ６４を介して熱流動部５０の内部に流入させ、熱流動部５０を通過した後の熱媒体を、第２角パイプ６６、及び配管７０Ｂを介して熱利用対象物１０６へ戻すことができる。

（化学蓄熱システムの作用、効果）
次に、化学蓄熱システム１０の作用、効果について説明する。
化学蓄熱システム１０において反応器２０に蓄熱された熱を蓄熱成形体４０から発熱（放熱）させる際には、図１（Ｂ）に示すように、切替部材１０８により配管７０Ａ，７０Ｂの各通路の連通先が熱利用対象物１０６に切り替えられる。さらに、開閉弁１９を開放し、この状態で、蒸発凝縮器１２の熱媒流路１７に中温媒体を流し、液相部１６Ｂの水を蒸発させる。そして、生成された水蒸気Ｗが連通路１４内を矢印Ｄ方向に移動して、反応容器２２内に供給される。

続いて、反応容器２２内では、供給された水蒸気Ｗが反応媒体流動部２６を通り、反応媒体拡散層３６を流れる。そして、水蒸気Ｗがフィルター３４を通過して蓄熱成形体４０と接触することにより、蓄熱成形体４０は、水和反応を生じつつ発熱（放熱）する。この熱は、熱流動部５０の内部を流れる熱媒体によって、熱利用対象物１０６に輸送される。

図８の矢印Ａで示すように、熱媒体は、枠部４４、及び熱交換部４２の内部を流れるので、蓄熱成形体４０の下面、及び側面から熱を受けることができ、蓄熱成形体４０の熱を効率的に熱媒体に伝達することができる。

一方、化学蓄熱システム１０において蓄熱成形体４０に熱を蓄熱させる際には、図１（Ａ）に示すように、切替部材１０８により配管７０Ａ，７０Ｂの各通路の連通先が熱源１０４に切り替えられる。さらに、開閉弁１９を開放し、この状態で、熱流動部５０の内部に、熱源１０４によって加熱された熱媒体が流れる。

この場合においても、熱流動部５０の内部では、図８の矢印Ａで示すように、熱媒体が、枠部４４、及び熱交換部４２の内部を流れるので、蓄熱成形体４０の下面、及び側面へ熱を伝達することができ、熱媒体の熱を効率的に蓄熱成形体４０に伝達することができる。

そして、熱流動部５０を流れる熱媒体の熱によって蓄熱成形体４０が脱水反応を生じ、この熱が蓄熱成形体４０に蓄熱される。なお、蓄熱成形体４０から離脱された水蒸気Ｗは、フィルター３４から反応媒体拡散層３６に流れ込む。反応媒体拡散層３６に流れ込んだ水蒸気Ｗは、反応媒体流動部２６を通り、図１（Ａ）に示すように、連通路１４を矢印Ｅ方向に流れて蒸発凝縮器１２内に流れ込む。そして、蒸発凝縮器１２の気相部１６Ａにおいて、熱媒流路１７を流れる冷媒によって水蒸気Ｗが冷却され、凝縮された水が容器１６の液相部１６Ｂに貯留される。

ところで、蓄熱成形体４０は、当初は、略矩形ブロック状に形成されているが、膨張、収縮が長期に渡って繰り返されることで一部分が崩れて粉体化する場合がある。また、本実施形態の積層ユニット２４は、金属製のバンドである拘束部材５８で巻回されて各部材が分離したり、各部材間に隙間ができたり、各部材がずれないように拘束されている。しかしながら、蓄熱成形体４０は放熱時に膨張するため、膨張時の力によって拘束部材５８に力がかかるため、蓄熱成形体４０の膨張、収縮が長期に渡って繰り返されると、拘束部材５８に伸びが生じ、その結果、図９に示すように、枠部４４と熱交換部４２との間に隙間Ｓが生じる場合がある。

しかしながら、本実施形態の積層ユニット２４では、蓄熱成形体４０と隙間Ｓとの間にカバー１１０が介在しているので、仮に蓄熱成形体４０が粉体化しても、蓄熱材の粒子はカバー１１０に阻まれて隙間Ｓから外部へ漏れ出ることが抑制される。したがって、枠部４４の内部に収容した蓄熱成形体４０の量が減って蓄熱、及び放熱の性能が低下することが抑制され、反応器２０の性能を長期に渡って維持できる。

なお、カバー１１０が無い場合には、漏れ出た蓄熱材が反応容器２２の底部に溜まって下側の反応媒体拡散層３６の端部を覆い、反応媒体が反応媒体拡散層３６を流れなくなり、最下部の蓄熱成形体４０の放熱反応が阻害され、化学蓄熱反応器の性能低下を招く虞があるが、本実施形態では、粉体化した蓄熱材の漏れを抑制することができるため、高性能な反応器２０を維持できる。さらに、粉体化した蓄熱材が漏れると、反応媒体を付与した際に、枠部４４に収容した蓄熱成形体４０よりも、漏れた蓄熱材から放熱反応が始まってしまうため、反応器２０として初期放熱の遅れを生じてしまうが、蓄熱材の漏れを抑制することができるため、反応器２０の初期放熱の遅れを抑制することができる。

［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。

上記実施形態では、枠部４４の内部にカバー１１０が挿入された状態でカバー１１０が固定されていなかったが、本発明はこれに限らず、予め図１０に示すように、カバー１１０の側壁部１１４を枠部４４にろう付け、または溶接にて接合しておいてもよく、図１１に示すように、カバー１１０の底壁部１１２を熱交換部４２の蓋部材５４にろう付け、または溶接にて接合しておいてもよい。

カバー１１０は、例えば、図１２（Ａ）に示すように、金属板からなる矩形の枠状の底壁部１１２と、長方形の側壁部１１４とをプレス成形等で形成し、図１２（Ｂ）に示すように、底壁部１１２と側壁部１１４とをろう付け（または溶接）１１６にて接合することで形成することができる。

また、カバー１１０は、例えば、図１３（Ａ）に示すように、枠状の底壁部１１２と、長方形の側壁部１１４とが繋がった形状の部材１１８をプレス成形等で形成し、図１３（Ｂ）に示すように、側壁部１１４を折り曲げて側壁部１１４の端部同士をろう付け（または溶接）１２０にて接合することで形成することもできる。また、図示はしないが、カバー１１０は、金属板をプレスにて絞り加工することで形成することもできる。

上記実施形態のカバー１１０の底壁部１１２は枠状であったが、図１４に示すように、カバー１１０は、蓄熱成形体４０の下面全体を覆う矩形の底面部１２２を有するものであってもよい。これにより、蓄熱材の粒子の漏れを抑制する効果を更に高めることができる。

また、上記実施形態のカバー１００は、底壁部１１２、または底面部１２２の周囲に側壁部１１４が設けられていたが、図１５に示す矩形の平板形状のカバー１２４であってもよい。図１５に示すカバー１２４は、枠部４４と同じ外形寸法に形成されており、枠部４４の下面にろう付け、または溶接にて接合されている。なお、カバー１２４には、枠部４４の第１凹部４５、及び第２凹部４６と対向する位置に、熱媒体が通過するスリット状の開口部１２６、及び開口部１２８が形成されている。

なお、カバー１１０には、フィルター３４と同じ金属板を用いることも可能である。

２０ 反応器（化学蓄熱反応器の一例）
２４ 積層ユニット
３４ フィルター
３６ 反応媒体拡散層
４０ 蓄熱材成形体（蓄熱材）
４２ 熱交換部
４４ 枠部
５１ 積層体
１１０ カバー
１１２ 底壁部
１１４ 側壁部

Claims (6)

1. 反応媒体と結合することで発熱又は反応媒体が脱離して蓄熱する蓄熱材を内側に収容する枠部と、前記枠部の下側に配置され内部に流れる熱媒体によって前記蓄熱材への熱供給及び前記蓄熱材からの熱回収を行う熱交換部と、前記蓄熱材の上側に配置され反応媒体が流れる反応媒体拡散層と、前記蓄熱材と前記反応媒体拡散層との間に配置され複数の孔が形成されたフィルターとを積層して構成される積層体が複数積層され、前記積層体が拘束部材で拘束された積層ユニットと、
   少なくとも前記蓄熱材の外周側の底面部を覆う底壁部、及び少なくとも前記蓄熱材の側部の下側を覆う側壁部を備えて前記フィルターと対向する側が解放され、前記枠部と前記熱交換部との間から前記枠部の外部への前記蓄熱材の漏れを抑制するカバーと、
   を備えている、化学蓄熱反応器。
2. 前記カバーの高さ寸法は、前記枠部の高さ寸法よりも小さく設定されている、請求項１に記載の化学蓄熱反応器。
3. 前記枠部の高さ寸法をＡ、前記蓄熱材の高さ寸法をＢ、前記カバーの前記蓄熱材の底面部側の厚みをＣとしたときに、
   Ａ≧Ｂ＋Ｃを満足する、請求項２に記載の化学蓄熱反応器。
4. 前記カバーは、孔の形成されていない板材、または前記蓄熱材が通過しない微小孔が形成されている板材で形成されている、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の化学蓄熱反応器。
5. 前記カバーは、前記枠部、及び前記熱交換部の少なくとも一方に接合されている、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の化学蓄熱反応器。
6. 前記カバーは、前記蓄熱材の底面部を全て覆っている、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の化学蓄熱反応器。