JP6868393B2 - 蓄放熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、蓄放熱装置に関する。

従来の蓄放熱装置としては、酸化カルシウム等の蓄熱体（化学蓄熱材）を収容した反応部をケース内の端部側に配置してなるユニットがある（例えば、特許文献１参照。）。当該ユニットは、その端部を工業用炉のポートに装入することにより、前記蓄熱体が前記ケースを介して工業用炉内を加熱し、また工業用炉内の熱を蓄熱する。また従来の蓄放熱装置としては、ＣａＯ（酸化カルシウム）等の可逆的な熱反応を生じさせる蓄熱体（反応物）と共に熱交換部を備える反応器（例えば、特許文献２参照。）がある。当該反応器は、前記熱交換部を介して蓄熱体の反応熱を反応器の外に放出し、また当該反応器の外から供給された熱を蓄熱する。

特開２０１３−１１３４７８号公報 特開２０１４−２０６３６３号公報

しかしながら、こうした従来の蓄放熱装置はいずれも、蓄熱体がケースや反応器に収容されており、熱媒体と蓄熱体との熱交換を直接行うことができない。このため、従来の蓄放熱装置には、熱交換効率の向上に改善の余地があった。

また従来の蓄放熱装置では別途、熱媒体流路等の熱交換部を設けることにより、当該熱交換部を介して熱交換を行う必要がある。また熱交換部には、熱交換効率を向上させるためにフィンを設けるのが一般的である。しかしながら、こうした熱媒体流路等の熱交換部やフィンを設けることは、例えば、蓄放熱装置の小型化を阻害し、また生産性やコスト等の点で改善の余地があった。

本発明の目的は、熱媒体と蓄熱体との熱交換を直接行うことが可能な、蓄放熱装置を提供することである。

本発明に係る蓄放熱装置は、一次ガスに含まれる成分と反応する蓄熱体と、前記蓄熱体を収容した蓄熱体収容部と、を備え、前記蓄熱体収容部は、前記蓄熱体を収容する収容空間と、前記収容空間に通じており、前記一次ガスが流通可能な第１流通口と、前記収容空間に通じており、前記一次ガスが流通可能な第２流通口と、を有する。
本発明に係る蓄放熱装置によれば、熱媒体と蓄熱体との熱交換を直接行うことができる。

本発明に係る蓄放熱装置は、前記収容空間を予熱する予熱部を更に備え、前記予熱部は、前記収容空間に仕切壁を介して隣接して配置された予熱ガス充填空間と、前記予熱ガス充填空間に通じており、予熱ガスを導入可能な予熱ガス導入口と、を有するものとすることができる。
この場合、加熱コイル等の機器を用いて予熱することなく、予熱ガスを用いることにより、蓄熱体の発熱性能の低下を効率的に抑制することができる。

本発明に係る蓄放熱装置では、前記一次ガスと、前記予熱ガスとは、同一のガスとすることができる。
この場合、前記蓄熱体に対する予熱を、効率的に行うことができる。

本発明に係る蓄放熱装置は、前記同一のガスを、前記蓄熱体収容部の第１流通口及び前記予熱部の予熱ガス導入口に供給可能な同一ガス供給部を更に備えることが好ましい。
この場合、前記蓄熱体に対する予熱を効率的に行うことができる。

本発明に係る蓄放熱装置において、前記同一ガス供給部は、前記同一のガスを前記蓄熱体収容部の第１流通口に供給可能な一次ガス流通路と、前記一次ガス流通路から分岐して、前記同一のガスを前記予熱部の予熱ガス導入口に供給可能な予熱ガス流通路と、前記一次ガス流通路及び前記予熱ガス流通路の少なくともいずれか一方を、対応する前記蓄熱体収容部の第１流通口及び前記予熱部の予熱ガス導入口の少なくともいずれか一方に通じさせる、少なくとも１つの切換弁と、を備えるものとすることができる。
この場合、前記切換弁を制御するだけの簡単な操作により、前記同一のガスの供給を容易に制御することができる。

本発明に係る蓄放熱装置は、前記一次ガスと、前記一次ガスと異なる二次ガスとの少なくともいずれか一方を、前記蓄熱体収容部の第１流通口に供給可能な一次ガス供給変更部を更に備えることが好ましい。
この場合、異なる熱媒体を放出することができる。

本発明に係る蓄放熱装置において、前記一次ガス供給変更部は、前記一次ガスを前記蓄熱体収容部の第１流通口に供給可能な一次ガス流通路と、前記一次ガス流通路に合流して、前記二次ガスを前記蓄熱体収容部の第１流通口に供給可能な二次ガス流通路と、前記一次ガス流通路及び前記二次ガス流通路の少なくともいずれか一方を、前記蓄熱体収容部の第１流通口に通じさせる、少なくとも１つの切換弁と、を備えることが好ましい。
この場合、前記切換弁を制御するだけの簡単な操作により、前記一次ガス及び前記二次ガスの供給を容易に制御することができる。

本発明に係る蓄放熱装置は、前記二次ガスを脱炭酸処理する二次ガス脱炭酸処理部を更に備えることが好ましい。
この場合、前記二次ガスに起因する蓄熱体の炭酸化が抑制されることから、当該蓄熱体の発熱性能及び蓄熱性能を長期にわたって維持することができる。

本発明に係る蓄放熱装置は、前記一次ガスを脱炭酸処理する一次ガス脱炭酸処理部を更に備えることが好ましい。
この場合、前記一次ガスに起因する蓄熱体の炭酸化が抑制されることから、当該蓄熱体の発熱性能及び蓄熱性能を長期にわたって維持することができる。

本発明に係る蓄放熱装置は、前記蓄熱体収容部から放出されたガスから粉体を分離する、少なくとも１つの粉体分離部を更に備えることが好ましい。
この場合、微粉化した蓄熱体を含まないガスを放出することができる。

本発明に係る蓄放熱装置において、前記少なくとも１つの粉体分離部は、１つの粉体分離部であり、前記蓄放熱装置は、前記蓄熱体収容部の第１流通口から放出されたガスを前記１つの粉体分離部に導入可能な第１導入路と、前記蓄熱体収容部の第１流通口を前記第１導入路に通じさせる第１切換弁と、前記蓄熱体収容部の第２流通口から放出されたガスを前記１つの粉体分離部に導入可能な第２導入路と、前記蓄熱体収容部の第２流通口を前記第２導入路に通じさせる第２切換弁と、前記第１導入路又は前記第２導入路のいずれか一方を前記粉体分離部に通じさせる第３切換弁と、を更に備えることが好ましい。
この場合、３つの切換弁を制御するだけの簡単な操作により、微粉化した蓄熱体を含まないガスの放出を容易に制御することができる。

本発明に係る蓄放熱装置において、前記粉体分離部は、遠心分離方式の粉体分離器を備えることが好ましい。
この場合、ガスに含まれる粉体の分離を簡易に行うことができる。

本発明によれば、熱媒体と蓄熱体との熱交換を直接行うことが可能な、蓄放熱装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る蓄放熱装置を示す模式断面図である。 本発明の第２実施形態に係る蓄放熱装置を示す模式断面図である。 図２の蓄放熱装置を用いた場合の、放熱モードの一例における予熱工程を示す模式断面図である。 図２の蓄放熱装置の、放熱モードにおける反応工程（一次放熱工程）を示す模式断面図である。 図２の蓄放熱装置の、放熱モードにおける反応工程から（二次）放熱工程への移行状態を示す模式断面図である。 図２の蓄放熱装置の、放熱モードにおける（二次）放熱工程を示す模式断面図である。 図２の蓄放熱装置の、蓄熱モードの一例を示す模式断面図である。 図２の蓄放熱装置の、蓄熱モードの他の例であって、当該蓄熱モードにおける二次ガス脱炭酸処理部の再生工程を示す模式断面図である。 本発明に係る蓄放熱装置に適用可能な粉体分離部を有する粉体分離回路であって、当該粉体分離回路での、放熱モードにおける粉体分離工程を示す模式図である。 図９の粉体分離回路での、蓄熱モードにおける粉体分離工程を示す模式図である。 図９の粉体分離回路に適用可能な粉体分離部の一例である、遠心分離方式の粉体分離器を模式的に示す断面図である。 （ａ）は、本発明に係る蓄放熱装置に使用可能な蓄熱体の一例を示す上面図であり、また、（ｂ）は、（ａ）の斜視透視図である。

以下、図面を参照して、本発明の様々な実施形態について説明する。

図１中、符号１００は、本発明の第１実施形態に係る蓄放熱装置である。

符号１０は、一次ガスＧ１に含まれる成分と反応する蓄熱体である。蓄熱体１０は、可逆的な操作が可能な化学蓄熱材からなっている。本実施形態では、前記化学蓄熱材は、一次ガスＧ１に含まれる水分子Ｈ_２Ｏと反応して発熱し、反応終了後は、加熱あるいは減圧により水分子Ｈ_２Ｏを分離することで発熱性能が復元される。こうした化学蓄熱材には、例えば、酸化カルシウム又は酸化マグネシウムを主成分として含むものが挙げられる。

本実施形態では、蓄熱体１０は、第２族元素化合物と、シリコーンポリマーと、を成分として含有する化学蓄熱材で構成されている。具体的には、蓄熱体１０は、第２族元素化合物と、ホウ素化合物と、シリコーンポリマーと、を、成分として含有する化学蓄熱材で構成されている。ここで、第２族元素化合物は、酸化カルシウムであり、前記化学蓄熱材における、カルシウム原子の含有量は１３〜５９質量％であり、ホウ素原子の含有量は０．４〜１１．３質量％であり、ケイ素原子の含有量は４．８〜３３．２質量％であることが好ましい。あるいは、第２族元素化合物は、酸化マグネシウムであり、前記化学蓄熱材における、マグネシウム原子の含有量は８．３〜４６．５質量％であり、ホウ素原子の含有量は０．５〜１１．９質量％であり、ケイ素原子の含有量は６．２〜３５．１質量％であることが好ましい。ホウ素化合物は、例えば、ホウ酸、トリアルキルボレート及びトリアリールボレートからなる群より選択される少なくとも一種を含有する。シリコーンポリマーは、例えば、アルコキシシラン、その加水分解物及びその縮合物からなる群より選択される少なくとも一種（以下、アルコキシシラン等と言う場合がある）が縮合したシリコーンポリマーである。

また本実施形態では、一次ガスＧ１は、水分子Ｈ_２Ｏを含むガスが好ましい。一次ガスＧ１としては、例えば、水蒸気（スチーム）等が挙げられる。一次ガスＧ１は、高温状態で供給することも、低温状態で供給することもできる。

符号２０は、蓄熱体１０を収容した蓄熱体収容部である。

蓄熱体収容部２０は、蓄熱体１０を収容する収容空間Ｓ１を有している。本実施形態では、蓄熱体収容部２０は、内部通路を有する筒状部材２１と、２つの隔壁２２とで構成されている。本実施形態では、複数の蓄熱体１０が収容空間Ｓ１に充填されている。収容空間Ｓ１は、筒状部材２１と、２つの隔壁２２とで区画された空間として構成されている。また本実施形態では、２つの隔壁２２はそれぞれ、金属メッシュ等の通気性を有する部材で構成されている。即ち、収容空間Ｓ１の通気性は、２つの隔壁２２によって確保されている。

また蓄熱体収容部２０は、収容空間Ｓ１に通じており、一次ガスＧ１が流通可能な第１流通口２０ａを有している。本実施形態では、第１流通口２０ａは、隔壁２２を介して収容空間Ｓ１に通じている。本実施形態では、第１流通口２０ａは、筒状部材２１の一部（筒状部材２１の一方の端部）によって構成されている。本実施形態では、第１流通口２０ａには、一次ガスＧ１を供給することができる。また本実施形態では、第１流通口２０ａには、一次ガスＧ１と異なる二次ガスＧ２を流通させることができる。二次ガスＧ２としては、例えば、室内又は室外の空気や、ドライエア等が挙げられる。また一次ガスＧ１と二次ガスＧ２との切り替えは、例えば、後述するように、切換弁によって行うことができる。

更に蓄熱体収容部２０は、収容空間Ｓ１に通じており、一次ガスＧ１が流通可能な第２流通口２０ｂを有している。本実施形態では、第２流通口２０ｂは、隔壁２２を介して収容空間Ｓ１に通じている。本実施形態では、第２流通口２０ｂは、筒状部材２１の一部（筒状部材２１の他方の端部）によって構成されている。本実施形態では、第２流通口２０ｂは、蓄熱体１０を収容した収容空間Ｓ１を通過した一次ガスＧ１又は二次ガスＧ２を放出することができる。即ち、本実施形態では、第２流通口２０ｂは、蓄熱体１０を通過して熱交換が行われた一次ガスＧ１又は二次ガスＧ２を、熱媒体Ｇ３として放出することができる。

次に、本実施形態に係る蓄放熱装置１００の使用方法について説明する。

［放熱モード］
本実施形態に係る蓄放熱装置１００は、酸化カルシウム又は酸化マグネシウム等の第２族元素化合物を含む、蓄熱体１０に対して、水分子Ｈ_２Ｏを含むガスを供給することにより、加熱された熱媒体Ｇ３を放出させることができる。

本実施形態に係る蓄放熱装置１００ではまず、蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａに一次ガスＧ１を供給する。本実施形態では、一次ガスＧ１は、水分子Ｈ_２Ｏを含むガスである。本実施形態では、一次ガスＧ１として、工場スチームが使用されている。

一次ガスＧ１は、第１流通口２０ａから、蓄熱体１０が収容された収容空間Ｓ１に導入される。更に一次ガスＧ１は、収容空間Ｓ１を通過して第２流通口２０ｂから放出される。このとき、収容空間Ｓ１に収容された蓄熱体１０は、一次ガスＧ１によって水和反応を開始する。これにより、蓄熱体１０が放熱（発熱）を開始する。このため、一次ガスＧ１の供給を継続すれば、一次ガスＧ１は直接、蓄熱体１０に接触し、当該蓄熱体１０によって加熱された熱媒体Ｇ３として、第２流通口２０ｂから外部に放出される。

従って、本実施形態に係る蓄放熱装置１００によれば、一次ガスＧ１は、蓄熱体１０との熱交換を直接行うことで、加熱された熱媒体Ｇ３として、外部に放出されることになる。なお、本実施形態に係る蓄放熱装置１００によれば、第２流通口２０ｂに一次ガスＧ１を供給した場合も、結果は同様である。この場合、一次ガスＧ１は、加熱された熱媒体Ｇ３として、第１流通口２０ａから外部に放出されることになる。

また本実施形態に係る蓄放熱装置１００によれば、一次ガスＧ１を第１流通口２０ａに供給し、その後、当該第１流通口２０ａに二次ガスＧ２を供給することができる。本実施形態では、二次ガスＧ２として室内空気を使用している。この場合、一次ガスＧ１は、蓄熱体１０を反応させるための反応媒体として機能し、その後、外部に放出される。これに対し、二次ガスＧ２は、一次ガスＧ１に代わって、蓄熱体１０によって加熱された熱媒体Ｇ３となり、その後、外部に放出される。更に本実施形態に係る蓄放熱装置１００によれば、一次ガスＧ１を供給したまま二次ガスＧ２を供給することにより、一次ガスＧ１及び二次ガスＧ２の混合ガスを、加熱された熱媒体Ｇ３として外部に放出することができる。なお、本実施形態に係る蓄放熱装置１００によれば、第２流通口２０ｂに一次ガスＧ１及び二次ガスＧ２を供給した場合も、結果は同様である。この場合も、二次ガスＧ２又は一次ガスＧ１及び二次ガスＧ２の混合ガスは、蓄熱体１０との熱交換を直接行うことで、加熱された熱媒体Ｇ３として、第１流通口２０ａから外部に放出されることになる。

このように、本実施形態に係る蓄放熱装置１００によれば、蓄熱体１０が熱源体として発熱することにより、一次ガスＧ１及び二次ガスＧ２の少なくともいずれか一方のガスを、直接、蓄熱体１０に接触させ、当該蓄熱体１０によって熱交換された熱媒体Ｇ３として使用することができる。

［蓄熱モード（加熱方式）］
また本実施形態に係る蓄放熱装置１００では、水和反応後の、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）又は水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）_２）等を主成分に含む蓄熱体１０が外部からの熱を吸収することにより、蓄熱体１０の発熱性能を復元させることができる。

蓄熱体１０が吸収する熱としては、例えば、第１流通口２０ａ又は第２流通口２０ｂに供給される熱が挙げられる。こうした熱としては、例えば、炉や内燃機関からの廃熱等の熱媒体（加熱ガス）の熱が挙げられる。こうした加熱ガスを使用する場合、蓄熱体１０の発熱性能は、蓄熱体収容部２０内を通過する当該加熱ガスの熱を吸収することによって復元される。従って、蓄熱体１０の発熱性能を復元させる場合も、蓄熱体１０との熱交換を直接行うことができる。

また蓄熱体１０が吸収する熱としては、例えば、電気エネルギから変換された熱（エネルギ）であってもよい。こうした熱は、例えば、蓄熱体収容部２０に隣接して配置された、加熱コイル等を備える機器によって供給される。こうした機器を使用する場合、蓄熱体１０の発熱性能は、前記機器からの放出熱を吸収することによって復元される。

［蓄熱モード（減圧方式）］
更に蓄熱モードでは、蓄熱体収容部２０の収容空間Ｓ１を減圧させることにより、蓄熱体１０の発熱性能を復元させることができる。収容空間Ｓ１の減圧方法としては、例えば、蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａ及び第２流通口２０ｂのいずれか一方を密封し、他方から収容空間Ｓ１内の空気を吸引する。

本実施形態に係る蓄放熱装置１００によれば、熱媒体（本実施形態では、一次ガスＧ１若しくは二次ガスＧ２又はこれらの混合ガス）と蓄熱体１０との熱交換を直接行うことができる。このため、本実施形態に係る蓄放熱装置１００によれば、従来の蓄放熱装置に比べて、熱交換効率を向上させることができる。また本実施形態に係る蓄放熱装置１００によれば、熱媒体流路等の熱交換部やフィンが不要となる。このため、本実施形態に係る蓄放熱装置１００によれば、蓄放熱装置の小型化を図ることができ、また生産性やコスト等が改善される。

図２には、本発明の第２実施形態に係る、蓄放熱装置２００を示す。蓄放熱装置２００は、図１の蓄放熱装置１００と同じく、蓄熱体１０を熱源体としている。以下の説明において、図１の蓄放熱装置１００と実質的に同一の部分は、同一の符号を持ってその説明を省略する。

蓄熱体１０を構成する化学蓄熱材には、上述のように、水蒸気等のガスが供給されることで発熱するものがある。ガスに含まれる水分子Ｈ_２Ｏは、蓄熱体が収容される空間内の温度が低い場合、当該収容空間内で液化することがある。しかしながら、化学蓄熱材には、液体が付着すると、液体を気化させるのに熱が消費されるため、全体として発熱性能が低下するものがある。このため、蓄熱体は、予め加熱しておくことが好ましい。

ところが、例えば、蓄放熱装置内のレイアウトが制限される場合、蓄熱体の予熱に加熱コイル等を備える機器を用いた場合、蓄熱体１０の搭載量が減少し、十分な発熱性能を発揮できない場合がある。

そこで、本実施形態に係る蓄放熱装置２００は、機器を用いて予熱することなく、蓄熱体１０の発熱性能の低下を効率的に抑制することができる蓄放熱装置の提供を１つの目的とする。

本実施形態に係る蓄放熱装置２００は、図１の蓄放熱装置１００の構成に加え、蓄熱体収容部２０の収容空間Ｓ１を予熱する予熱部３０を更に備えている。予熱部３０は、収容空間Ｓ１に仕切壁（本実施形態では、蓄熱体収容部２０の筒状部材２１）を介して隣接して配置された予熱ガス充填空間Ｓ２と、予熱ガス充填空間Ｓ２に通じており、予熱ガスＧ０を導入可能な予熱ガス導入口３０ａと、を有している。

本実施形態では、予熱ガス充填空間Ｓ２は、蓄熱体収容部２０の筒状部材２１と、筒状部材２１をその軸の周りに取り囲む外壁部材３１とで構成されている。また本実施形態では、予熱ガス導入口３０ａは、外壁部材３１に形成されている。本実施形態では、例えば、蓄熱体収容部２０の筒状部材２１は、熱伝導性の高い材料（例えば、ステンレス鋼）により構成されていることが好ましい。また本実施形態では、予熱部３０の外壁部材３１は、熱伝導性が低い材料（例えば、セラミックウールなどの断熱材）より構成されていること、又は、その外面を保温材（断熱材）で被覆したものであることが好ましい。

また本実施形態では、予熱部３０は、予熱ガス充填空間Ｓ２に通じており、予熱ガスＧ０を排出可能な予熱ガス排出口３０ｂを有している。更に本実施形態に係る蓄放熱装置２００は、予熱部３０の予熱ガス排出口３０ｂからの予熱ガスＧ０を排出可能な予熱ガス排出路Ｒ５と、予熱ガス排出路Ｒ５からの予熱ガスＧ０を収容可能なドレイン室７０と、ドレイン室７０で液化した液体を排出可能なドレインポートＰ４と、予熱ガス排出路Ｒ５を開閉する切換弁（開閉弁）Ｖ６とを備えている。

本実施形態に係る蓄放熱装置２００では、切換弁Ｖ６を制御して予熱ガス排出路Ｒ５を閉じた後又は開いたまま、予熱部３０の予熱ガス充填空間Ｓ２に予熱ガス導入口３０ａから予熱ガスＧ０を導入する。これにより、予熱ガスＧ０の放熱によって蓄熱体１０を予熱することができる。この場合、蓄熱体１０と共に蓄熱体収容部２０の収容空間Ｓ１が加熱されることにより、一次ガスＧ１に含まれる水分子Ｈ_２Ｏが収容空間Ｓ１内で液化することを抑制できる。従って、本実施形態に係る蓄放熱装置２００によれば、予熱ガスＧ０を用いることにより、加熱コイル等の機器を用いて予熱することなく、蓄熱体１０の発熱性能の低下を効率的に抑制することができる。

ところで、本実施形態に係る蓄放熱装置２００では、一次ガスＧ１と、予熱ガスＧ０とは、同一のガスとすることができる。

本実施形態では、一次ガスＧ１として、工場スチームを使用している。工場スチームの温度は通常、８０（°Ｃ）〜２００（°Ｃ）である。このように予め加熱されたガスを、一次ガスＧ１として使用すると共に予熱ガスＧ０として使用すれば、蓄熱体１０に対する予熱を、同一のガスを使用することによって効率的に行うことができる。

また本実施形態に係る蓄放熱装置２００は、一次ガスＧ１と、予熱ガスＧ０とに同一のガスを使用する。このため、当該同一のガスを、蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａ及び予熱部３０の予熱ガス導入口３０ａに供給可能な同一ガス供給部４０を更に備えている。

本実施形態では、同一ガス供給部４０は、同じ供給源からの同じ一次ガスＧ１を前記同一のガスとして、蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａ及び予熱部３０の予熱ガス導入口３０ａに供給することができる。詳細な構成については後述する。この場合、同じ１つのガスを前記同一のガスとして使用できるため、蓄熱体１０に対する予熱を効率的に行うことができる。

上述のとおり、本実施形態では、同一ガス供給部４０は、供給源が同じ一次ガスＧ１を前記同一のガスとしている。

詳細には、図２の同一ガス供給部４０は、一次ガスＧ１を蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａに供給可能な一次ガス流通路Ｒ１と、一次ガス流通路Ｒ１から分岐して、一次ガスＧ１を予熱部３０の予熱ガス導入口３０ａに供給可能な予熱ガス流通路Ｒ２と、一次ガス流通路Ｒ１及び予熱ガス流通路Ｒ２の少なくともいずれか一方を、対応する蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａ及び予熱部３０の予熱ガス導入口３０ａの少なくともいずれか一方に通じさせる、少なくとも１つの切換弁Ｖ４０と、を備えている。この場合、一次ガスＧ１の供給源を同一とすることができ、また切換弁Ｖ４０を制御するだけの簡単な操作により、供給源が同じ一次ガスＧ１の供給を容易に制御することができる。

特に本実施形態では、切換弁Ｖ４０は、一次ガス流通路Ｒ１及び予熱ガス流通路Ｒ２それぞれに設けられている。本実施形態では、切換弁Ｖ４０は、２つの開閉弁Ｖ１及びＶ２で構成されている。開閉弁Ｖ１は、一次ガス流通路Ｒ１中に設けられている。開閉弁Ｖ１は、手動により、又は、電気制御若しくはエアー制御等により、一次ガス流通路Ｒ１を開閉することができる。また開閉弁Ｖ２は、予熱ガス流通路Ｒ２中に設けられている。開閉弁Ｖ２は、手動により、又は、電気制御若しくはエアー制御等により、予熱ガス流通路Ｒ２を開閉することができる。本実施形態では、切換弁Ｖ４０は、一次ガス流通路Ｒ１と、予熱ガス流通路Ｒ２とのそれぞれに設けられているため、蓄熱体収容部２０への一次ガスＧ１の供給と、予熱部３０への一次ガスＧ１の供給とを、それぞれ、独立して行うことができる。

ところで、切換弁Ｖ４０は、複数の、手動により、又は、電気制御若しくはエアー制御等される、ボール弁やゲート弁等の他、１つの電気制御弁とすることも可能である。こうした電気制御弁としては、例えば、１つの入力ポートと、２つの出力ポートと、電磁ソレノイド等により電気制御可能な１つのプランジャとを備えるものが挙げられる。前記電気制御弁は、プランジャを動作させることにより、前記入力ポートから２つの前記出力ポートへの経路を切換可能にすると共に前記入力ポートから２つの前記出力ポートへの経路を閉じることができる。この場合、例えば、一次ガス流通路Ｒ１と予熱ガス流通路Ｒ２との分岐部分に切換弁Ｖ４０として、１つの電気制御弁を設ければ、蓄熱体収容部２０への一次ガスＧ１の供給と、予熱部３０への一次ガスＧ１の供給とを、１つの切換弁Ｖ４０で行うことができる。

なお、符号Ｖ３は、同一ガス供給部４０に補助的に設けられた任意の切換弁（開閉弁）である。本実施形態では、開閉弁Ｖ３は、一次ガス流通路Ｒ１中に設けられている。具体的には、開閉弁Ｖ３は、開閉弁Ｖ１よりも、一次ガス流通路Ｒ１と予熱ガス流通路Ｒ２との分岐部分よりも上流側に設けられている。開閉弁Ｖ３は、手動により、又は、電気制御若しくはエアー制御等により、一次ガス流通路Ｒ１を開閉することができる。本実施形態では、開閉弁Ｖ３は、同一ガス供給部４０に対して任意に設けることができる。本実施形態では、開閉弁Ｖ３は、例えば、切換弁Ｖ４０が故障等をしたときのフェールセーフ用の開閉弁として機能する。

また同一ガス供給部４０は、図２の変形例として、供給源が異なる２つの一次ガスＧ１を前記同一のガスとすることができる。即ち、供給源が異なる２つの一次ガスＧ１を前記同一のガスとして、それぞれ、蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａ及び予熱部３０の予熱ガス導入口３０ａの少なくともいずれか一方に供給することができる。具体的な構成については後述する。この場合も、同じ１つのガスを前記同一のガスとして使用できるため、蓄熱体１０に対する予熱を効率的に行うことができる。

上記の変形例では、同一ガス供給部４０は、供給源が異なる２つの一次ガスＧ１を前記同一のガスとしている。この場合、一次ガスＧ１は、２つの供給源からそれぞれ独立して供給される。ここで、「同一のガス」には、温度、純度が異なるものも含まれる。例えば、純度の異なる同一のガスの場合、純度の高いガスは、蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａに供給し、純度の低いガスを予熱部３０の予熱ガス導入口３０ａに供給することができる。また温度の異なる同一のガスの場合、温度の高いガスは、予熱部３０の予熱ガス導入口３０ａに供給し、温度の低いガスは、蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａに供給することができる。

詳細には、上記の変形例に係る同一ガス供給部４０では、例えば、一次ガス流通路Ｒ１と、予熱ガス流通路Ｒ２とを互いに独立した流通路として構成する。例えば、一次ガス流通路Ｒ１は、一方の供給源（図示省略）に繋がり、当該一方の供給源から一次ガスＧ１が供給される。そして、予熱ガス流通路Ｒ２は、他方の供給源（図示省略）に繋がり、当該他方の供給源から予熱ガスＧ０（一次ガスＧ１）が供給される。一次ガスＧ１を蓄熱体収容部２０に供給するときは、一次ガス流通路Ｒ１の開閉弁Ｖ１を開く。反対に、予熱ガスＧ０（一次ガスＧ１）を予熱部３０に供給するときは、予熱ガス流通路Ｒ２の開閉弁Ｖ２を開く。これにより、図２の実施形態と同様、蓄熱体収容部２０への一次ガスＧ１の供給と、予熱部３０への予熱ガスＧ０（一次ガスＧ１）の供給とを、それぞれ、独立して行うことができる。このように供給源が異なる２つの一次ガスＧ１を前記同一のガスとする場合も、切換弁Ｖ４０を制御するだけの簡単な操作により、一次ガスＧ１の供給を容易に制御することができる。

ところで、上述のとおり、一次ガスＧ１には、水蒸気を使用することができる。

しかしながら、水蒸気は、比熱が高く温まり難い。このため、例えば、一次ガスＧ１として水蒸気を使用する場合、加熱された熱媒体Ｇ３として、一次ガスＧ１を高温出力することは容易ではない。

そこで、本実施形態に係る蓄放熱装置２００は、異なる熱媒体を放出することができる蓄放熱装置の提供を１つの目的とする。

本実施形態に係る蓄放熱装置２００は、一次ガスＧ１と、一次ガスＧ１と異なる二次ガスＧ２との少なくともいずれか一方を、蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａに供給可能な一次ガス供給変更部５０を更に備えている。この場合、一次ガスＧ１及び二次ガスＧ２の少なくともいずれか一方が蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａに供給されることにより、一次ガスＧ１、二次ガスＧ２又はこれらの混合ガスを、異なる熱媒体Ｇ３として放出することができる。

本実施形態に係る蓄放熱装置２００において、一次ガス供給変更部５０は、一次ガスＧ１を蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａに供給可能な一次ガス流通路Ｒ１と、一次ガス流通路Ｒ１に合流して、二次ガスＧ２を蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａに供給可能な二次ガス流通路Ｒ３と、一次ガス流通路Ｒ１及び二次ガス流通路Ｒ３の少なくともいずれか一方を、蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａに通じさせる、少なくとも１つの切換弁Ｖ５０と、を備えている。この場合、切換弁Ｖ５０を制御するだけの簡単な操作により、一次ガスＧ１及び二次ガスＧ２の供給を容易に制御することができる。

特に本実施形態では、切換弁Ｖ５０は、一次ガス流通路Ｒ１及び二次ガス流通路Ｒ３それぞれに設けられている。本実施形態では、一次ガス流通路Ｒ１は、同一ガス供給部４０と共通である。本実施形態では、切換弁Ｖ５０は、２つの開閉弁Ｖ１及びＶ５で構成されている。本実施形態では、開閉弁Ｖ１は、同一ガス供給部４０と共通である。開閉弁Ｖ５は、二次ガス流通路Ｒ３中に設けられている。開閉弁Ｖ５は、手動により、又は、電気制御若しくはエアー制御等により、二次ガス流通路Ｒ３を開閉する。この場合、切換弁Ｖ５０は、一次ガス流通路Ｒ１と、二次ガス流通路Ｒ３とのそれぞれに設けられているため、蓄熱体収容部２０への一次ガスＧ１の供給と、蓄熱体収容部２０への二次ガスＧ２の供給とを、それぞれ、独立して行うことができる。なお、本実施形態では、二次ガス流通路Ｒ３が一次ガス流通路Ｒ１に合流する部分と、蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａとの間は、共通の１つの通路Ｒ６として構成されている。

また切換弁Ｖ５０は、切換弁Ｖ４０と同様、複数の、手動又は電気制御若しくはエアー制御される、ボール弁やゲート弁等の他、１つの電気制御弁とすることも可能である。こうした電気制御弁としては、例えば、切換弁Ｖ４０と同様、１つの入力ポートと、２つの出力ポートと、電磁ソレノイド等により電気制御可能な１つのプランジャとを備えるものが挙げられる。前記電気制御弁は、プランジャを動作させることにより、前記入力ポートから２つの前記出力ポートへの経路を切換可能にすると共に前記入力ポートから２つの前記出力ポートへの経路を閉じることができる。切換弁Ｖ５０を１つの電気制御弁とした場合、例えば、切換弁Ｖ５０は、一次ガス流通路Ｒ１と二次ガス流通路Ｒ３との合流部分に設けることができる。この場合、蓄熱体収容部２０への一次ガスＧ１の供給と、蓄熱体収容部２０への二次ガスＧ２の供給とを、１つの切換弁Ｖ５０で行うことができる。

ところで、金属酸化物等を用いた化学蓄熱材は、当該化学蓄熱材に供給されるガスに含まれる二酸化炭素（ＣＯ_２）により炭酸化する場合がある。この場合、例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）は、二酸化炭素（ＣＯ_２）と反応すると炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）に変化する。また酸化カルシウム（ＣａＯ）は、二酸化炭素（ＣＯ_２）と反応すると炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）に変化する。また、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）_２）は、二酸化炭素（ＣＯ_２）と反応すると炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）に変化する。また水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）は、二酸化炭素（ＣＯ_２）と反応すると炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）に変化する。

しかしながら、化学蓄熱材の炭酸化は、放熱及び蓄熱の可逆的な反応を阻害し、ひいては、蓄熱体１０の発熱性能及び蓄熱性能を低下させる場合がある。

そこで、本実施形態に係る蓄放熱装置２００は、蓄熱体１０の発熱性能及び蓄熱性能を長期にわたって維持することができる蓄放熱装置の提供を１つの目的とする。

本実施形態に係る蓄放熱装置２００は、二次ガスＧ２を脱炭酸処理する二次ガス脱炭酸処理部６０を更に備えている。

本実施形態では、二次ガス脱炭酸処理部６０は、二次ガス流通路Ｒ３中に設けられている。具体的には、二次ガス脱炭酸処理部６０は、二次ガス流通路Ｒ３の切換弁Ｖ５０（開閉弁Ｖ５）よりも上流側（ここでは、二次ガスＧ２が供給される側）に設けられている。本実施形態では、二次ガス脱炭酸処理部６０は、二次ガスＧ２を通過させることができる。二次ガスＧ２が二次ガス脱炭酸処理部６０を通過すると、例えば、化学吸着法やリチウムシリケート等を用いた脱炭酸処理が行われ、二次ガスＧ２内の二酸化炭素（ＣＯ_２）が除去される。二次ガスＧ２に含まれる二酸化炭素（ＣＯ_２）が除去されると、二酸化炭素（ＣＯ_２）が蓄熱体１０に含まれる金属酸化物等と結び付くことがない。このため、例えば、蓄熱体１０に含まれる酸化カルシウム（ＣａＯ）が炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）に変化し、反応済みの蓄熱体１０を加熱しても、発熱性能を完全に復元できなくなるような現象が抑制される。このように、本実施形態に係る蓄放熱装置２００によれば、二次ガスＧ２に起因する蓄熱体１０の炭酸化が抑制されることから、蓄熱体１０の発熱性能及び蓄熱性能を長期にわたって維持することができる。

本実施形態では、後述するように、一次ガスＧ１は、蓄熱体１０を発熱させるだけのためのガスとして使用している。このため、継続的に供給される二次ガスＧ２に起因する炭酸化の影響に比べて、一次ガスＧ１に起因する炭酸化の影響は小さいと考えられる。しかしながら、一次ガスＧ１に起因する炭酸化の影響を考慮すれば、本実施形態に係る蓄放熱装置２００は、その変形例として、一次ガスＧ１を脱炭酸処理する一次ガス脱炭酸処理部（図示省略）を更に備えることが好ましい。

上記の変形例では、前記一次ガス脱炭酸処理部は、二次ガス脱炭酸処理部６０と同様の構成とすることができる。例えば、前記一次ガス脱炭酸処理部は、一次ガス流通路Ｒ１中に設けることができる。具体的には、前記一次ガス脱炭酸処理部は、一次ガス流通路Ｒ１と予熱ガス流通路Ｒ２との分岐部分と、二次ガス流通路Ｒ３が一次ガス流通路Ｒ１に合流する部分との間に設けることが好ましい。前記一次ガス脱炭酸処理部においても、一次ガスＧ１が前記一次ガス脱炭酸処理部を通過すると、例えば、化学吸着法等を用いた脱炭酸処理が行われ、一次ガスＧ１の二酸化炭素（ＣＯ_２）が除去される。一次ガスＧ１に含まれる二酸化炭素（ＣＯ_２）が除去されると、二次ガス脱炭酸処理部６０と同様、二酸化炭素（ＣＯ_２）が蓄熱体１０に含まれる金属酸化物等と結び付くことがない。このため、例えば、蓄熱体１０に含まれる酸化カルシウム（ＣａＯ）が炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）に変化し、反応済みの蓄熱体１０を加熱しても、発熱性能を完全に復元できなくなるような現象が更に抑制される。このように、本実施形態に係る蓄放熱装置２００に更に、前記一次ガス脱炭酸処理部を設ければ、一次ガスＧ１に起因する蓄熱体１０の炭酸化が抑制されることから、蓄熱体１０の発熱性能及び蓄熱性能をより長期にわたって維持することができる。

更に本実施形態に係る蓄放熱装置２００は、図２に示すように、一次ガスＧ１を導入可能な第１ポートＰ１と、蓄熱体収容部２０の第２流通口２０ｂからの熱媒体Ｇ３を流通可能な熱媒体流通路Ｒ４と、熱媒体Ｇ３を放出可能な第２ポートＰ２と、二次ガスＧ２を導入可能な第３ポートＰ３と、を備えている。

本実施形態では、第１ポートＰ１は、一次ガス流通路Ｒ１に接続されており、例えば、工場スチーム配管（図示省略）に接続することができる。また本実施形態では、第２ポートＰ２は、熱媒体流通路Ｒ４に接続されており、例えば、工場内の高温ガス供給用配管（図示省略）に接続することができる。第３ポートＰ３は、二次ガス流通路Ｒ３に接続されており、例えば、工場内のエアコンプレッサー（図示省略）に接続することができる。

更に本実施形態に係る蓄放熱装置２００は、図２に示すように、熱媒体流通路Ｒ４中に、切換弁（開閉弁）Ｖ４を備えている。開閉弁Ｖ４は、手動により、又は、電気制御若しくはエアー制御等により、一次ガス流通路Ｒ１を開閉することができる。

次に、図２〜図８を参照して、本実施形態に係る蓄放熱装置２００の動作について説明する。以下、本実施形態では、蓄放熱装置２００は、図２に示す初期状態において、全ての開閉弁（Ｖ１〜Ｖ６）が閉じられた状態にある。

［放熱モード］
蓄放熱装置２００は、図１の蓄放熱装置１００と同様、加熱された熱媒体Ｇ３を放出させることができる。

＜予熱工程＞
本実施形態に係る放熱モードではまず、予熱工程が実行される。図３には、放熱モードにおける予熱工程を示す。本実施形態に係る予熱工程では、一次ガスＧ１を予熱ガスＧ０として、予熱部３０の予熱ガス充填空間Ｓ２に供給する。これにより、加熱コイル等の機器を用いることなく、蓄熱体１０と共に蓄熱体収容部２０の収容空間Ｓ１を予熱することができる。

具体的には、予熱ガス流通路Ｒ２を開いて、第１ポートＰ１と予熱部３０の予熱ガス導入口３０ａとを連通させる。これにより、第１ポートＰ１から導入された一次ガスＧ１を予熱ガス充填空間Ｓ２に供給することができる。詳細には、同一ガス供給部４０の開閉弁Ｖ２を開くと共に開閉弁Ｖ３を開く。この場合、開閉弁Ｖ２は、開閉弁Ｖ３を開いた後に開くことが好ましい。

更に本実施形態に係る予熱工程では、予熱部３０の予熱ガス充填空間Ｓ２内に充填された予熱ガスＧ０（一次ガスＧ１）をドレイン室７０に放出させることができる。これにより、予熱ガス充填空間Ｓ２内に過度に充填された一次ガスＧ１を放出・液化させて廃棄又は回収することができる。また予熱ガス充填空間Ｓ２内の一次ガスＧ１をドレイン室７０に放出すれば、予熱ガス充填空間Ｓ２内の温度が過度に上昇しないように調整することができる。

具体的には、予熱ガス排出路Ｒ５を開いて、予熱部３０の予熱ガス排出口３０ｂとドレイン室７０とを連通させる。これにより、予熱ガス充填空間Ｓ２内の予熱ガスＧ０（一次ガスＧ１）をドレイン室７０に放出することができる。詳細には、図３に示すように、予熱ガス排出路Ｒ５中の切換弁Ｖ６を開いておく。

なお、予熱工程の終了は、例えば、一次ガスＧ１の供給開始から所定時間ＴＭ１を経過したかどうかにより判断することができる。所定時間ＴＭ１は、蓄熱体１０及び一次ガスＧ１の種類や量等によって、予め求めることができる。所定時間ＴＭ１は、蓄熱体収容部２０の収容空間Ｓ１の大きさ、蓄放熱装置そのものの大きさ等、蓄放熱装置の具体的な構成に応じて、適宜調整することができる。具体例としては、例えば、所定時間ＴＭ１は、０（秒）〜３６００（秒）の範囲とすることができる。また予熱工程の終了は、例えば、蓄熱体収容部２０の収容空間Ｓ１内の温度、予熱部３０の予熱ガス充填空間Ｓ２内の温度又は蓄熱体収容部２０の周辺温度（以下、「蓄熱体１０等の温度ＴＰ」ともいう。）が所定温度ＴＰ１を超えたかどうかにより判断することができる。所定温度ＴＰ１も、蓄熱体１０及び一次ガスＧ１（予熱ガスＧ０）の種類や量等によって、決めることができる。例えば、所定温度ＴＰ１は、１２０（°Ｃ）〜３００（°Ｃ）の範囲とすることができる。

＜反応工程（一次放熱工程）＞
予熱工程が終了すると、反応工程が実行される。図４には、放熱モードにおける反応工程を示す。本実施形態に係る反応工程では、蓄熱体１０が収容された蓄熱体収容部２０の収容空間Ｓ１に一次ガスＧ１を供給する。これにより、蓄熱体１０は、一次ガスＧ１と反応し、放熱（発熱）を開始する。

具体的には、一次ガス流通路Ｒ１を開いて、第１ポートＰ１と蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａとを連通させる。これにより、第１ポートＰ１から導入された一次ガスＧ１を蓄熱体収容部２０の収容空間Ｓ１に供給することができる。詳細には、予熱工程の終了後、同一ガス供給部４０の開閉弁Ｖ２及びＶ３に加えて開閉弁Ｖ１を開く。

更に本実施形態に係る反応工程では、蓄熱体収容部２０の収容空間Ｓ１に供給された一次ガスＧ１を第２流通口２０ｂから放出させる。これにより、第１ポートＰ１からの一次ガスＧ１の量を調整することなく、蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａに供給するだけで、蓄熱体１０を発熱させることができる。

具体的には、熱媒体流通路Ｒ４を開いて、蓄熱体収容部２０の第２流通口２０ｂと第２ポートＰ２とを連通させる。これにより、蓄熱体収容部２０の収容空間Ｓ１に供給された一次ガスＧ１を第２ポートＰ２に放出させることができる。詳細には、熱媒体流通路Ｒ４の開閉弁Ｖ４を開く。この場合、開閉弁Ｖ４は、同一ガス供給部４０の開閉弁Ｖ１よりも前に開くことが好ましい。

なお、図４に示すように、本実施形態に係る反応工程を継続し、一次ガスＧ１を蓄熱体収容部２０の収容空間Ｓ１内に供給し続けることができる。この場合、本実施形態に係る反応工程はそのまま一次放熱工程となる。一次放熱工程では、一次ガスＧ１は直接、蓄熱体１０に接触し、当該蓄熱体１０によって加熱された熱媒体Ｇ３として、第２ポートＰ２に放出させることができる。この場合、同一ガス供給部４０の開閉弁Ｖ２は開いたままでもよいが、閉じておくことも可能である。

＜二次放熱工程（放熱工程）＞
反応工程が終了すると、放熱工程が実行される。図５には、反応工程から放熱工程への移行状態を示す。本実施形態に係る放熱工程では先ず、図５に示すように、蓄熱体収容部２０の収容空間Ｓ１に供給される一次ガスＧ１を減らしつつ、当該収容空間Ｓ１に二次ガスＧ２を供給する。これにより、二次ガスＧ２が蓄熱体収容部２０の収容空間Ｓ１から一次ガスＧ１を押し出しながら、熱媒体Ｇ３として蓄熱体収容部２０の第２流通口２０ｂに放出される。

具体的には、一次ガス流通路Ｒ１（共通の１つの通路Ｒ６以外の一次ガス流通路Ｒ１）を閉じつつ、第３ポートＰ３と蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａとを連通させる。これにより、第１ポートＰ１から導入された一次ガスＧ１を減らしつつ、第３ポートＰ３から導入された二次ガスＧ２を蓄熱体収容部２０の収容空間Ｓ１に供給することができる。詳細には、一次ガス供給変更部５０（同一ガス供給部４０）の開閉弁Ｖ１を閉じつつ、一次ガス供給変更部５０の開閉弁Ｖ５を開く。この場合、開閉弁Ｖ５は、開閉弁Ｖ１が閉じるよりも前に開くことが好ましい。

二次放熱工程の開始（反応工程の終了）は、例えば、一次ガスＧ１の供給開始から所定時間ＴＭ２を経過したかどうかにより判断することができる。

本実施形態では、一次ガスＧ１の供給は、例えば、蓄熱体１０での水和反応が臨界に達するまでに必要な水分子Ｈ_２０の量を基準にすると、当該基準量の水分子Ｈ_２０が蓄熱体１０に供給されるまで行うことができる。ここで、「臨界」とは「蓄熱体１０での放熱が最大となるとき」をいう。具体例としては、一次ガスＧ１の供給は、一次ガスＧ１の供給開始から所定時間ＴＭ２まで行われる。本実施形態では、所定時間ＴＭ２は、例えば、蓄熱体１０での水和反応が臨界に達するまでに必要な一次ガスＧ１の供給に要する時間ｔａである。時間ｔａは、蓄熱体１０及び一次ガスＧ１の種類や量等によって、予め求めることができる。また所定時間ＴＭ２は、時間ｔａより長い時間とすることができ、或いは、時間ｔａよりも短い時間とすることもできる。所定時間ＴＭ２も、蓄熱体収容部２０の収容空間Ｓ１の大きさ、蓄放熱装置そのものの大きさ等、蓄放熱装置の具体的な構成に応じて、適宜調整することができる。具体例としては、例えば、所定時間ＴＭ２は、０（秒）〜３６００（秒）の範囲とすることができる。

所定時間ＴＭ２が経過した後は、一次ガス供給変更部５０の開閉弁Ｖ１を閉じつつ、一次ガス供給変更部５０の開閉弁Ｖ５を開く。これにより、二次ガスＧ２が一次ガスＧ１を押し出しつつ蓄熱体１０が収容された蓄熱体収容部２０の収容空間Ｓ１を通過する。このため、二次ガスＧ２の供給を継続すれば、二次ガスＧ２は直接、蓄熱体１０に接触し、当該蓄熱体１０によって加熱された熱媒体Ｇ３として、第２ポートＰ２に放出される。

また二次放熱工程の開始（反応工程の終了）は、例えば、蓄熱体１０等の温度ＴＰが所定温度ＴＰ２を超えたかどうかにより判断することができる。

具体例としては、一次ガスＧ１の供給は、例えば、蓄熱体１０等の温度ＴＰが、所定温度ＴＰ２に達するまで行うことができる。本実施形態では、蓄熱体１０等の温度ＴＰは、温度センサ等の温度計測器を用いて検出することができる。本実施形態では、所定温度ＴＰ２は、例えば、蓄熱体１０が発熱したときの臨界温度Ｔ１０maxである。臨界温度Ｔ１０maxは、蓄熱体１０及び一次ガスＧ１の種類や量等によって、予め求めることができる。また所定温度ＴＰ２は、臨界温度Ｔ１０maxより長い時間とすることができ、或いは、臨界温度Ｔ１０maxよりも短い時間とすることもできる。例えば、所定温度ＴＰ２は、５００（°Ｃ）とすることができる。

所定温度ＴＰ２に達した後は、一次ガス供給変更部５０の開閉弁Ｖ１を閉じつつ、一次ガス供給変更部５０の開閉弁Ｖ５を開く。これにより、二次ガスＧ２が一次ガスＧ１を押し出しつつ蓄熱体１０が収容された蓄熱体収容部２０の収容空間Ｓ１を通過し始める。このため、二次ガスＧ２の供給を継続すれば、二次ガスＧ２は直接、蓄熱体１０に接触し、当該蓄熱体１０によって加熱された熱媒体Ｇ３として、第２ポートＰ２に放出される。

図６には、蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａに供給されるガスが一次ガスＧ１から二次ガスＧ２に完全に変更された状態を示す。本実施形態では、一次ガス供給変更部５０の開閉弁Ｖ１が完全に閉じられており、蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａに供給されるガスは、二次ガスＧ２のみとなっている。これにより、蓄熱体１０によって加熱された二次ガスＧ２が加熱された熱媒体Ｇ３として第２ポートＰ２に放出される。なお、本実施形態では、同一ガス供給部４０の開閉弁Ｖ２及びＶ３を閉じている。ただし、同一ガス供給部４０の開閉弁Ｖ２及びＶ３は、開けたままとすることができる。

このように、本実施形態に係る蓄放熱装置２００では、図１の蓄放熱装置１００と同様、蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａから供給される一次ガスＧ１により、蓄熱体１０での反応が開始されることで、当該蓄熱体１０が、熱源体として発熱する。また図６に示すように、本実施形態に係る蓄放熱装置２００では、蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａに供給される一次ガスＧ１を二次ガスＧ２に切り換えることができる。これにより、蓄熱体収容部２０の第２流通口２０ｂから放出される二次ガスＧ２を、蓄熱体１０によって熱交換された熱媒体Ｇ３として使用することができる。更に、本実施形態に係る蓄放熱装置２００では、上述のとおり、蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａから供給される一次ガスＧ１を二次ガスＧ２に換えることなく、一次ガスＧ１を第１流通口２０ａに供給し続けることも可能である。この場合、蓄熱体収容部２０の第２流通口２０ｂから放出される一次ガスＧ１を、蓄熱体１０によって熱交換された熱媒体Ｇ３として使用することができる。

［蓄熱モード（加熱方式）］
また本実施形態に係る蓄放熱装置２００は、外部からの熱を吸収することにより、蓄熱体１０の発熱性能を復元させることができる。本実施形態では、蓄熱体１０が吸収する熱として、蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａ又は第２流通口２０ｂに熱を供給する。こうした熱としては、例えば、炉や内燃機関からの廃熱等の加熱ガス（熱媒体）Ｇ４の熱が挙げられる。

図７には、本実施形態に係る蓄放熱装置２００の蓄熱モードの一例を示す。本実施形態に係る蓄放熱装置２００では、反応終了後の蓄熱体１０を加熱することで、蓄熱体１０の発熱性能を復元させる。

本実施形態に係る蓄熱モードでは、加熱ガスＧ４を第２ポートＰ２から蓄熱体収容部２０の第２流通口２０ｂに供給する。これにより、蓄熱体１０の発熱性能は、蓄熱体収容部２０内を通過する加熱ガスＧ４の熱を、当該蓄熱体１０が吸収することによって復元される。

具体的には、熱媒体流通路Ｒ４を開いて、蓄熱体収容部２０の第２流通口２０ｂと第２ポートＰ２とを連通させる。これにより、第２ポートＰ２から導入された加熱ガスＧ４を蓄熱体収容部２０の収容空間Ｓ１に供給することができる。詳細には、放熱モードの終了後、例えば、第２ポートＰ２を工場スチーム配管（図示省略）に接続し直す。この場合、熱媒体流通路Ｒ４の開閉弁Ｖ４は閉じておくことが好ましい。次いで、熱媒体流通路Ｒ４の開閉弁Ｖ４を開く。

更に本実施形態に係る蓄熱モードでは、蓄熱体収容部２０の収容空間Ｓ１に供給された加熱ガスＧ４を一次ガス流通路Ｒ１に放出させる。

具体的には、二次ガス流通路Ｒ３を閉じると共に、一次ガス流通路Ｒ１を開いて、蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａと第１ポートＰ１とを連通させる。これにより、第２ポートＰ２からの加熱ガスＧ４の量を調整することなく、蓄熱体収容部２０の第２流通口２０ｂに供給するだけで、蓄熱体１０を復元させることができる。詳細には、熱媒体流通路Ｒ４の開閉弁Ｖ４を開く前に、一次ガス供給変更部５０の開閉弁Ｖ５を閉じると共に一次ガス供給変更部５０の開閉弁Ｖ１を開く。この場合、第１ポートＰ１は、工場スチーム配管（図示省略）から取り外しておくことが好ましい。また開閉弁Ｖ５は、開閉弁Ｖ１が開くよりも前に閉じることが好ましい。

蓄熱体１０の復元に加熱ガスＧ４を使用する場合、蓄熱体１０の発熱性能は、蓄熱体収容部２０内を通過する当該加熱ガスの熱を吸収することによって復元される。従って、蓄熱体１０の発熱性能を復元させる場合も、蓄熱体１０との熱交換を直接行うことができる。

［蓄熱モード（加熱方式の二次ガス脱炭酸処理）］
ところで、例えば、二次ガス脱炭酸処理部６０の再生を加熱によって行える場合、本実施形態に係る蓄放熱装置２００では、蓄放熱装置２００の蓄熱モードの他の例として、蓄熱体１０の発熱性能の復元と同時に、二次ガス脱炭酸処理部６０の再生を行うことができる。図８には、本実施形態に係る蓄放熱装置２００の、蓄熱モードの他の例であって、当該蓄熱モードにおける二次ガス脱炭酸処理部６０の再生工程を示す。

本実施形態の他の例に係る蓄熱モードでは、蓄熱体収容部２０の収容空間Ｓ１に供給された加熱ガスＧ４を一次ガス流通路Ｒ１に代えて、二次ガス流通路Ｒ３に放出させる。

具体的には、一次ガス流通路Ｒ１（共通の１つの通路Ｒ６以外の一次ガス流通路Ｒ１）を閉じると共に、二次ガス流通路Ｒ３を開いて、蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａと第３ポートＰ３とを連通させる。これにより、図７の蓄熱モード同様、第２ポートＰ２からの加熱ガスＧ４の量を調整することなく、蓄熱体収容部２０の第２流通口２０ｂに供給するだけで、蓄熱体１０を復元させることができる。加えて、この蓄熱モードでは、加熱ガスＧ４の熱を使用して二次ガス脱炭酸処理部６０の再生を併せて行うことができる。詳細には、放熱モードの終了後、第３ポートＰ３からエアコンプレッサー等を取り外すと共に第２ポートＰ２を工場スチーム配管（図示省略）に接続し直す。この場合も、熱媒体流通路Ｒ４の開閉弁Ｖ４は閉じておくことが好ましい。また一次ガス供給変更部５０は、図６の放熱工程の状態を維持し、開閉弁Ｖ１を閉じたまま開閉弁Ｖ５を開いておく。

この例では、蓄熱体１０の発熱性能の復元も、蓄熱体１０との熱交換で直接行うことができ、併せて、二次ガス脱炭酸処理部６０の再生も行うことができる。なお、一次ガス脱炭酸処理部を設けた場合は、図７にて説明の工程を実行することにより、蓄熱体１０の復元と、一次ガス脱炭酸処理部の再生とを併せて行うことができる。

［蓄熱モード（減圧方式）］
更に蓄熱モードでは、蓄熱体収容部２０の収容空間Ｓ１を減圧させることにより、蓄熱体１０の発熱性能を復元させることができる。収容空間Ｓ１の減圧方法としては、例えば、第１〜第３ポートＰ１〜Ｐ３を使用し、蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａ及び第２流通口２０ｂのいずれか一方を密封し、他方から収容空間Ｓ１内の空気を吸引する。詳細には、一次ガス供給変更部５０の開閉弁Ｖ１及び開閉弁Ｖ５を閉じる一方、第２ポートＰ２に真空ポンプを接続する。或いは、熱媒体流通路Ｒ４の開閉弁Ｖ４及び一次ガス供給変更部５０の開閉弁Ｖ１又は開閉弁Ｖ５を閉じる一方、一次ガス供給変更部５０の開放された開閉弁に繋がる第１ポートＰ１又は第３ポートＰ３に真空ポンプを接続する。

本実施形態に係る蓄放熱装置２００によれば、温度を制御すべき熱媒体（本実施形態では、一次ガスＧ１若しくは二次ガスＧ２又はこれらの混合ガス）と蓄熱体１０との熱交換を直接行うことができる。このため、本実施形態に係る蓄放熱装置２００によれば、従来の蓄放熱装置に比べて、熱交換効率を向上させることができる。また本実施形態に係る蓄放熱装置２００によれば、熱媒体流路等の熱交換部やフィンが不要となる。このため、本実施形態に係る蓄放熱装置２００によれば、蓄放熱装置の小型化を図ることができ、また生産性やコスト等が改善される。

ところで、蓄熱体には、例えば、化学蓄熱材を焼結することにより形成されるものを使用することができる。こうした粉末を固めてなる蓄熱体は、経年劣化等により微粉化することがある。そのため、蓄熱体１０が微粉化しないように、様々な対策を施すことが好ましい。

しかしながら、万全を期しても蓄熱体１０が部分的に微粉化することの懸念を払拭することはできない。

そこで、本実施形態に係る蓄放熱装置２００は、微粉化した蓄熱体１０を含まないガスＧｃを放出することができる蓄放熱装置の提供を１つの目的とする。

本実施形態に係る蓄放熱装置２００には、蓄熱体収容部２０から放出されたガスＧｄから粉体を分離する、少なくとも１つの粉体分離部８０を更に備えることが好ましい。この場合、本実施形態に係る放熱モードでは、微粉化した蓄熱体１０を含まないガスＧｃとして、第２ポートＰ２に熱媒体Ｇ３を放出することができる。また本実施形態に係る蓄熱モードでは、微粉化した蓄熱体１０を含まないガスＧｃとして、第１ポートＰ１又は第３ポートＰ３に加熱ガスＧ４を放出することができる。

図９には、本実施形態に係る蓄放熱装置２００に適用可能な粉体分離部８０を有する粉体分離回路３００であって、当該粉体分離回路３００での、放熱モードにおける粉体分離工程を模式的に示す。また図１０には、図９の粉体分離回路３００での、放熱モードにおける粉体分離工程を模式的に示す。更に図１１には、粉体分離部８０の一例である、遠心分離方式の粉体分離器を模式的に示す。

図９及び図１０に示すように、本実施形態に係る蓄放熱装置２００には、粉体分離回路３００を設けることができる。本実施形態では、粉体分離回路３００は、１つの粉体分離部８０と、図１０に示すように、蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａから放出されたガスＧｄを粉体分離部８０に導入可能な第１導入路Ｒ７と、蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａを第１導入路Ｒ７に通じさせる第１切換弁Ｖ７と、図９に示すように、蓄熱体収容部２０の第２流通口２０ｂから放出されたガスＧｄを粉体分離部８０に導入可能な第２導入路Ｒ８と、蓄熱体収容部２０の第２流通口２０ｂを第２導入路Ｒ８に通じさせる第２切換弁Ｖ８と、第１導入路Ｒ７又は第２導入路Ｒ８のいずれか一方を粉体分離部８０に通じさせる第３切換弁Ｖ９と、を更に備えている。この場合、３つの切換弁Ｖ７〜Ｖ９を制御するだけの簡単な操作により、微粉化した蓄熱体１０を含まないガスＧｃの放出を容易に制御することができる。

本実施形態では、第１導入路Ｒ７は、一次ガス流通路Ｒ１から分岐した通路である。本実施形態では、第１導入路Ｒ７は、粉体分離部８０に接続されている。また本実施形態では、第１切換弁Ｖ７は、第１導入路Ｒ７が一次ガス流通路Ｒ１から分岐する部分に設けられている。

また本実施形態では、第２導入路Ｒ８は、熱媒体流通路Ｒ４から分岐した通路である。本実施形態では、第２導入路Ｒ８は、粉体分離部８０に接続されている。また本実施形態では、第２切換弁Ｖ８は、第２導入路Ｒ８が熱媒体流通路Ｒ４から分岐する部分に設けられている。

本実施形態では、第１導入路Ｒ７と第２導入路Ｒ８とは、粉体分離部８０の手前で合流している。即ち、本実施形態では、第１導入路Ｒ７と第２導入路Ｒ８とが合流する部分と、粉体分離部８０との間は、共通の１つの通路Ｒ９として構成されている。また本実施形態では、第３切換弁Ｖ９は、第１導入路Ｒ７と第２導入路Ｒ８とが合流する部分に設けられている。

本実施形態では、切換弁Ｖ７〜Ｖ９はそれぞれ、互いに合流する３つの流路のうちから選択した１つの流路を遮断し、残り２つの流路の間の流通を可能にする。切換弁Ｖ７〜Ｖ９はそれぞれ、例えば、三方弁で構成することができる。切換弁Ｖ７〜Ｖ９は、手動により、又は、電気制御若しくはエアー制御等により、１つの流路を遮断することができる。切換弁Ｖ７〜Ｖ９は、手動又は電気制御若しくはエアー制御される、ボール弁等の他、電気制御弁とすることが可能である。こうした電気制御弁としては、例えば、１つの入力ポートと、２つの出力ポートと、電磁ソレノイド等により電気制御可能な１つのプランジャとを備えるものが挙げられる。前記電気制御弁は、プランジャを動作させることにより、前記入力ポートから２つの前記出力ポートへの経路を切換可能にすると共に前記入力ポートから２つの前記出力ポートへの経路を閉じることができる。

また図１１に示すように、本実施形態では、粉体分離部８０は、遠心分離方式の粉体分離器（サイクロンセパレータ）である。この場合、粉体分離部８０に、蓄熱体収容部２０の収容空間Ｓ１から放出されたガスＧｄを通すだけで、当該ガスＧｄに含まれる粉体Ｐの分離を簡易に行うことができる。

図１１では、粉体分離部８０は本体８１を有している。本実施形態では、本体８１は、上端が蓋体部８１ｃで閉じられた円筒部８１ａと、円筒部８１ａの下端に繋がる円錐部８１ｂとで構成されている。本体８１の内側には、内部空間Ｓ３が形成されている。内部空間Ｓ３は、円筒部８１ａ、円錐部８１ｂ及び蓋体部８１ｃの内面によって形作られている。

また本実施形態では、粉体分離部８０は、吸入口８２を有している。本実施形態では、吸入口８２は、本体８１の円筒部８１ａに設けられている。本実施形態では、吸入口８２は、円筒部８１ａの軸周りを周方向に延在している。吸入口８２は、本体８１の内部空間Ｓ３に通じている。

また本実施形態では、粉体分離部８０は、吹出し口８３を有している。本実施形態では、吹出し口８３は、本体８１の蓋体部８１ｃに設けられている。本実施形態では、吹出し口８３は、本体８１の軸方向に延在している。吹出し口８３は、本体８１の内部空間Ｓ３に通じている。

また本実施形態では、粉体分離部８０は、ダスト口８４を有している。ダスト口８４は、本体８１の円錐部８１ｂに設けられている。本実施形態では、ダスト口８４は、円錐部８１ｂの先細り端（本体８１の下端）に形成された開口である。ダスト口８４は、本体８１の内部空間Ｓ３に通じている。

更に本実施形態では、粉体分離部８０は、粉体回収部８５を有している。粉体回収部８５の内側には、内部空間Ｓ４が形成されている。本実施形態では、粉体回収部８５は、本体８１の円錐部８１ｂに接続されている。粉体回収部８５の内部空間Ｓ４は、ダスト口８４を通して、本体８１の内部空間Ｓ３に通じている。本実施形態では、粉体回収部８５は、粉体分離部８０の一部として構成されている。粉体回収部８５は、粉体分離部８０と分離することができる。

本実施形態に係る粉体分離部８０では、粉体Ｐを含むガスＧｄが吸入口８２に導入されると、当該ガスＧｄが内部空間Ｓ３内で渦流れを生じさせる。このとき、粉体Ｐは、ガスＧｄから分離される。その結果、粉体Ｐは、ダスト口８４を通して粉体回収部８５に回収される。一方、粉体Ｐが分離されたガスは、微粉化した蓄熱体１０を含まないガスＧｃとして吹出し口８３に放出される。

次に、他の図面を参照しつつ、図９及び図１０に示す粉体分離回路３００の具体的な動作について説明する。

［粉体分離工程（放熱モード）］
図９に示すように、本実施形態に係る放熱モードでは、一次ガスＧ１及び二次ガスＧ２は、共通の１つ通路Ｒ６を通して蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａに供給される。蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａに供給された一次ガスＧ１及び二次ガスＧ２は、蓄熱体収容部２０の第２流通口２０ｂから、加熱された熱媒体Ｇ３として放出される。このとき、熱媒体Ｇ３は、粉体Ｐを含むガスＧｄとして、粉体分離部８０の吸入口８２に導入される。熱媒体Ｇ３は、粉体分離部８０の内部空間Ｓ３において、微粉化した蓄熱体１０を含まないガスＧｃと、粉体Ｐとに分離される。粉体Ｐは、粉体分離部８０のダスト口８４を通して粉体回収部８５に回収される。一方、熱媒体Ｇ３は、微粉化した蓄熱体１０を含まないガスＧｃとして、粉体分離部８０の吹出し口８３に放出される。このため、粉体分離部８０の吹出し口８３に、例えば、前記高温ガス供給用配管（図示省略）を接続すれば、微粉化した蓄熱体１０を含まないきれいなガスＧｃを熱媒体Ｇ３として所望の箇所に供給することができる。

具体的には、第１導入路Ｒ７（共通の１つ通路Ｒ９以外の第１導入路Ｒ７）を閉じることにより、共通の１つ通路Ｒ６を蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａに連通させる。これにより、一次ガスＧ１及び二次ガスＧ２は、蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａに供給される。詳細には、第１切換弁Ｖ７を制御することにより、共通の１つ通路Ｒ６（第１ポートＰ１、第３ポートＰ３）を開く一方、第１導入路Ｒ７（共通の１つ通路Ｒ９以外の第１導入路Ｒ７）を閉じる。

また第２ポートＰ２を閉じることにより、蓄熱体収容部２０の第２流通口２０ｂを粉体分離部８０に連通させる。これにより、熱媒体Ｇ３は、微粉化した蓄熱体１０を含まないきれいなガスＧｃとして粉体分離部８０から放出される。詳細には、第２切換弁Ｖ８を制御することにより、熱媒体流通路Ｒ４（第２ポートＰ２と第２切換弁Ｖ８との間）を閉じる一方、第２導入路Ｒ８（第２切換弁Ｖ８と第３切換弁Ｖ９との間）を開く。加えて第３切換弁Ｖ９を制御することにより、共通の１つの通路Ｒ９（第２導入路Ｒ８）を開く。

［粉体分離工程（蓄熱モード）］
図１０に示すように、本実施形態に係る蓄熱モードでは、加熱ガスＧ４は、熱媒体流通路Ｒ４を通して蓄熱体収容部２０の第２流通口２０ｂに供給される。蓄熱体収容部２０の第２流通口２０ｂに供給された加熱ガスＧ４は、蓄熱体１０に熱を吸収されたガスＧ５として蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａから放出される。このとき、熱吸収されたガスＧ５は、粉体Ｐを含むガスＧｄとして、粉体分離部８０の吸入口８２に導入される。熱吸収されたガスＧ５は、粉体分離部８０の内部空間Ｓ３において、微粉化した蓄熱体１０を含まないガスＧｃと、粉体Ｐとに分離される。粉体Ｐは、粉体分離部８０のダスト口８４を通して粉体回収部８５に回収される。一方、ガスＧ５は、微粉化した蓄熱体１０を含まないガスＧｃとして、粉体分離部８０の吹出し口８３に放出される。このため、粉体分離部８０の吹出し口８３に、例えば、排気管（図示省略）を接続すれば、微粉化した蓄熱体１０を含まないきれいなガスＧｃを排ガスとして廃棄することができる。

具体的には、第２導入路Ｒ８（共通の１つ通路Ｒ９以外の第２導入路Ｒ８）を閉じることにより、熱媒体流通路Ｒ４を蓄熱体収容部２０の第２流通口２０ｂに連通させる。これにより、加熱ガスＧ４は、蓄熱体収容部２０の第２流通口２０ｂに供給される。詳細には、第２切換弁Ｖ８を制御することにより、熱媒体流通路Ｒ４（第２ポートＰ２）を開く一方、第２導入路Ｒ８（共通の１つ通路Ｒ９以外の第２導入路Ｒ８）を閉じる。

また共通の１つの通路Ｒ６（蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａと第１切換弁Ｖ７との間を除く）を閉じることにより、蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａを粉体分離部８０に連通させる。これにより、熱吸収されたガスＧ５は、微粉化した蓄熱体１０を含まないきれいなガスＧｃとして放出される。詳細には、第１切換弁Ｖ７を制御することにより、共通の１つの通路Ｒ６（蓄熱体収容部２０の第１流通口２０ａと第１切換弁Ｖ７との間を除く）を閉じる一方、第１導入路Ｒ７第１切換弁Ｖ７と第３切換弁Ｖ９との間を開く。加えて第３切換弁Ｖ９を制御することにより、共通の１つの通路Ｒ９（第１導入路Ｒ７）を開く。

＜蓄熱体＞
ところで、本実施形態において、蓄熱体１０としては、例えば、粉状物、粉砕物、成形物が挙げられる。特に、こうした蓄熱体１０としては、粒状体が好ましい。前記粒状体の粒径は、例えば、０ｍｍよりも大きく０．０５ｍｍ以下の粒径を有する粉状物よりも大きいことが好ましい。特に好ましくは、前記粒状体の粒径は、１つの蓄熱体１０（粒状体）の最も離れた頂点間の距離である最大対角線長さＬが０．０５ｍｍを超えるサイズが好ましい。１つの蓄熱体１０（粒状体）の最大対角線長さＬが０．０５ｍｍより小さい場合、通気における圧損が大きくなりすぎるため、通気機能を大きく損なう傾向にある。加えて、粉立ちが生じ始めるため、ハンドリングを損なう傾向にある。ここでいう「粉立ち」は、粉体が舞い上がり、空気中への懸濁が目視により確認できる状態を指す。

また蓄熱体１０が成形物である場合、当該蓄熱体１０は、その製造時における成形工程（ここで、「成形工程」とは、広く、「ある形に作る工程」を言う。）の違いにより分類することができる。例えば、前記成形物である蓄熱体１０としては、例えば、造粒によって形成された「顆粒」、あるいは、成型（ここで、「成型」とは、「型を用いた成形」を言う。）によって形成された「ペレット」が挙げられる。「ペレット」には、粉末や顆粒をさらに成型したものも含まれる。また、蓄熱体１０の製造方法は、造粒及び成型の２種類に限定されるものではない。ところで、上述のように、蓄熱体１０が、第２族元素化合物と、ホウ素化合物と、シリコーンポリマーと、を含有する化学蓄熱材からなる場合、加工された状態における強度が高い。このため、こうした化学蓄熱材で蓄熱体１０を形成し、当該蓄熱体１０を顆粒又はペレットとした場合、化学蓄熱材の体積の増大や減少による微粉化が防止され、発熱と蓄熱の繰り返しにも耐えることができる。

次に、本実施形態に係る蓄熱体の形成方法の一例について説明する。本実施形態に係る蓄熱体の形成方法には、例えば、成形工程と、焼成工程と、を含む、加工方法がある。前記成形工程は、上記の各成分を任意の方法で混合した化学蓄熱材形成用組成物を成形する工程であり、例えば、蓄熱体が、「顆粒」であれば造粒による製造方法であり、「ペレット」であれば、型を用いた成型による製造方法である。

まず、顆粒タイプの蓄熱体１０の製造方法について説明する。

顆粒タイプの製造方法には、以下に示す造粒法、例えば、転動造粒、流動層造粒、撹拌造粒、圧縮造粒、押出造粒、破砕造粒、等が挙げられる。但し、顆粒タイプの製造方法は、これら以外の造粒法であっても良い。また、二つ以上の造粒法を組み合わせて処理しても良い。顆粒タイプの蓄熱体１０の粒径が５mm以上となる場合は、造粒法として、転動造粒や破砕造粒が好適に用いられる。

焼成工程では、成形工程後に、成形された化学蓄熱材形成用組成物を焼成する。焼成工程は、電気炉等により行うことができるが、焼成する装置については特に限定されない。
化学蓄熱材形成用組成物が焼成工程において焼成されるとき、樹脂や、炭素からなる物質、炭化水素は気化する。その結果、これらのものは蓄熱体１０から除去される。化学蓄熱材は、樹脂や、炭素からなる物質、炭化水素等が除去されることにより形成される細孔を有する。

焼成工程において、成形された化学蓄熱材形成用組成物は、２００〜１２００℃で焼成されることが好ましく、３００〜１０００℃で焼成されることがより好ましい。焼成工程において、成形された化学蓄熱材形成用組成物が、２００℃未満の温度で焼成された場合には、焼成不足により化学蓄熱材が崩壊しやすくなる傾向にある。これに対し、１２００℃よりも高い温度で焼成された場合には、第二族元素化合物が酸化物の状態を維持できず、化学蓄熱材の蓄熱性能が低下する傾向にある。

焼成工程において、成形された化学蓄熱材形成用組成物は、３０〜１２０分間焼成されることが好ましい。化学蓄熱材の機能を阻害しない範囲で、樹脂、炭素からなる物質及び炭化水素が、焼成工程後の化学蓄熱材中に残存していてもよい。焼成工程における、焼成時間が、３０分未満の場合には、焼成不足により化学蓄熱材が崩壊しやすくなる傾向にあり、１２０分よりも長い場合には、化学蓄熱材の内部に気泡が発生して、やはり化学蓄熱材が崩壊しやすくなる傾向にある。

このように、本発明の各実施形態に用いられる蓄熱体１０は、造粒工程と焼成工程とを経て製造することができる。蓄熱体１０の「粒径」は、当該「粒径」が３mmを下回るものは、レーザー光回折式の粒度分布測定装置（例えば、株式会社島津製作所製SALD-3100）等を用いることにより、測定することができる。顆粒タイプの蓄熱体１０の粒径が３mmを超えるものは、１００個の蓄熱体１０を任意に抽出し、マイクロゲージにより最大対角線長さを測定することで、測定することができる。この明細書中では特に断りがない限り、顆粒タイプの蓄熱体１０の粒径は、メディアン径とする。なお、蓄熱体収容部２０の収容空間Ｓ１に収容される蓄熱体１０は、同一の造粒によって得られた顆粒のみとする他、異なる造粒によって得られた顆粒を二種以上混ぜたものを用いても良い。

次に、顆粒タイプの蓄熱体１０の形状について説明する。

上述した、各実施形態に用いることが可能な、顆粒タイプの蓄熱体１０では、前記粒径測定法において測定された、当該蓄熱体１０の最小の直径（粒径）は、好ましくは、０．０５mm以上、望ましくは０．１mm以上、さらに望ましくは０．５mm以上である。また、顆粒タイプの蓄熱体１０の最大の直径（粒径）は、好ましくは、１００mm以下、望ましくは１０mm以下、さらに望ましくは８mm以下である。但し、顆粒タイプの蓄熱体１０の最大の直径（粒径）は、１００mmより大きな径でもよい。しかしながら、生産性を考慮すれば、後述するペレットタイプの蓄熱体１０が好ましい。

ここで、ペレットタイプの蓄熱体１０の製造方法について説明する。

ペレットタイプの成型工程は、上記化学蓄熱材の可塑性を利用して、押出成型、型や打錠による圧縮成型、射出成型、シート成型とそれに続く型抜き工程、等（以下、「押出成型等」ともいう。）により製造することができるが、なかでも押出成型を用いることが好ましい。押出成型の場合、他の成型と比較して、設備としての普及率が高く、経済性・生産性の両面でも優れている。

成型工程が行われた後は、顆粒タイプを製造する場合と同様の焼成工程を行い、この焼成工程を経て、ペレットタイプの蓄熱体１０が得られる。

次に、ペレットタイプの蓄熱体１０の形状について説明する。

ペレットタイプの蓄熱体１０の形状は、上述の押出成型等によって得られる立体形状であればよい。この場合、蓄熱体１０の形状について制限はない。但し、蓄熱体１０の形状は、通気性の観点から、中空状の形状、例えば、図１２（ａ），（ｂ）に示すような円筒状の形状であることが望ましい。なお、ここでいう「中空」とは、内部に「肉抜き」がされていることを指す。「肉抜き」には、図１２（ａ），（ｂ）に示す円筒状の形状のように貫通したものの他、いずれか一方が開放された窪みや、周囲が閉ざされた空間等が含まれる。ペレットタイプの蓄熱体１０の寸法を、図１２に付した記号を用いて示す。

図１２に示すペレットタイプの蓄熱体１０では、円筒の高さをＨ、内周の半径をr１、外周の半径をr２とし、内周半径r１の外周半径r２に対する比率をｋ（＝ｒ１／ｒ２）で示す（０≦ｋ＜１）。図１２に示すペレットタイプの蓄熱体１０の比表面積は、蓄熱体１０の体積Ｖ及び表面積Ｓとして、円筒の高さＨ、内周半径r１及び外周半径r２から円筒の体積及び表面積を求めた後、更に、体積Ｖ及び表面積Ｓの比をとって求めることができる。この計算結果から、図１２に示すペレットタイプの蓄熱体１０は、ｋが１に近づくほど、Ｈが小さくなるほど、大きくなるため、通気に有利となることがわかる。

一方、ペレットタイプの蓄熱体１０の強度は、ｋについては、ｋ=０、つまり、蓄熱体１０が中空の形状ではないときに最大となる。またペレットタイプの蓄熱体１０の強度は、Ｈについては、例えば、Ｈ=２・ｒ２を基準に調整することができる。

ここで、円筒高さＨ、外周半径ｒ２、比率ｋを用いて望ましい寸法の範囲を示す。但し、本発明では、後述する望ましい寸法は、図１２に示すペレットタイプの蓄熱体１０の形状に何ら制限を設けるものではない。

まず、円筒高さＨが０．１mm以上であれば、図１２に示すペレットタイプの蓄熱体１０は、支障なく成形することができる。但し、蓄熱体１０の強度の面からは、円筒高さＨとして、Ｈ＝２・ｒ２に近い寸法を用いることが好ましい。

次に、外周半径ｒ２は、３mm〜３００mmである。この範囲において、図１２に示すペレットタイプの蓄熱体１０は、押出成型による生産に適する。外周半径ｒ２が３mm以下であれば、生産性の面で、顆粒タイプの蓄熱体１０が好ましい。比率ｋは０．１以下であれば通気性に乏しい傾向にあり、０．９５以上であれば強度を有する蓄熱体１０を成型することが困難な傾向にある。

なお、上述した各実施形態に係る蓄熱体１０としては、顆粒タイプ又はペレットタイプ等の蓄熱体の他、例えば、蓄放熱装置１００及び２００の蓄熱体収容部２０の筒状部材２１に化学蓄熱材形成用組成物を塗布した後、焼成を行ったもの等が挙げられる。

上述したところは、本発明の一実施形態を開示したにすぎず、特許請求の範囲に従えば、様々な変更が可能となる。例えば、粉体分離回路３００は、本実施形態に係る蓄放熱装置１００にも適用することができる。更に粉体分離部８０は、本実施形態に係る蓄放熱装置１００及び２００に対して単独して適用することができる。このように、上述した各実施形態に係る蓄放熱装置の各構成は、互いに適宜に置き換えて、又は、組み合わせて使用することができる。

１０：蓄熱体， ２０：蓄熱体収容部， ２０ａ：第１流通口， ２０ｂ：第２流通口， ２１：筒状部材（仕切壁）， ２２：隔壁， ３０：予熱部， ３０ａ：予熱ガス導入口， ３０ｂ：予熱ガス排出口， ３１：外壁部材， ４０：同一ガス供給部， ５０：一次ガス供給変更部， ６０：二次ガス脱炭酸処理部， ７０：ドレイン室， ８０：粉体分離部， ８１：本体， ８１ａ：円筒部， ８１ｂ：円錐部， ８１ｃ：蓋体部， ８２：吸入口, ８３：吹出し口， ８４：ダスト口， ８５：粉体回収部， １００：蓄放熱装置， ２００：蓄放熱装置， Ｇ０：予熱ガス， Ｇ１：一次ガス， Ｇ２：二次ガス， Ｇ３：熱媒体， Ｇ４：加熱ガス（熱媒体）， Ｇｃ：微粉化した蓄熱体１０を含まないガス， Ｇｄ：蓄熱体収容部から放出されたガス（粉体を含むガス）， Ｐ：粉体， Ｐ１：第１ポート， Ｐ２：第２ポート， Ｐ３：第３ポート， Ｒ１：一次ガス流通路， Ｒ２：予熱ガス流通路， Ｒ３：二次ガス流通路， Ｒ４：熱媒体流通路， Ｒ５：予熱ガス排出路 Ｒ６：共通の１つの通路， Ｒ７；第１導入路， Ｒ８：第２導入路， Ｒ９：共通の１つの通路， Ｓ１：収容空間， Ｓ２：予熱ガス充填空間， Ｓ３：本体の内部空間， Ｓ４：粉体回収部の内部空間， Ｖ４０：切換弁， Ｖ１：開閉弁， Ｖ２：開閉弁， Ｖ３：開閉弁， Ｖ４：開閉弁（切換弁）， Ｖ５０：切換弁， Ｖ５：開閉弁， Ｖ６：開閉弁（切換弁）， Ｖ７：第１切換弁， Ｖ８：第２切換弁， Ｖ９：第３切換弁

Claims (11)

1. 一次ガスに含まれる成分と反応する蓄熱体と、
   前記蓄熱体を収容した蓄熱体収容部と、
   を備え、
   前記蓄熱体収容部は、
   前記蓄熱体を収容する収容空間と、
   前記収容空間に通じており、前記一次ガスが流通可能な第１流通口と、
   前記収容空間に通じており、前記一次ガスが流通可能な第２流通口と、
   を有しており、
   前記収容空間は、筒状部材と、２つの隔壁とで区画された空間として構成されており、
   前記収容空間を予熱する予熱部を更に備え、
   前記予熱部は、
   前記収容空間に前記筒状部材を介して隣接して配置された予熱ガス充填空間と、
   前記予熱ガス充填空間に通じており、予熱ガスを導入可能な予熱ガス導入口と、
   を有しており、
   前記予熱ガス充填空間は、前記筒状部材と、前記筒状部材をその軸の周りに取り囲む外壁部材とで構成されている、蓄放熱装置。
2. 請求項１に記載の蓄放熱装置であって、
   前記一次ガスと、前記予熱ガスとは、同一のガスである、蓄放熱装置。
3. 請求項２に記載の蓄放熱装置であって、
   前記同一のガスを、前記蓄熱体収容部の第１流通口及び前記予熱部の予熱ガス導入口に供給可能な同一ガス供給部を更に備える、蓄放熱装置。
4. 請求項３に記載の蓄放熱装置であって、
   前記同一ガス供給部は、
   前記同一のガスを前記蓄熱体収容部の第１流通口に供給可能な一次ガス流通路と、
   前記一次ガス流通路から分岐して、前記同一のガスを前記予熱部の予熱ガス導入口に供給可能な予熱ガス流通路と、
   前記一次ガス流通路及び前記予熱ガス流通路の少なくともいずれか一方を、対応する前記蓄熱体収容部の第１流通口及び前記予熱部の予熱ガス導入口の少なくともいずれか一方に通じさせる、少なくとも１つの切換弁と、を備える、蓄放熱装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の蓄放熱装置であって、
   前記一次ガスと、前記一次ガスと異なる二次ガスとの少なくともいずれか一方を、前記蓄熱体収容部の第１流通口に供給可能な一次ガス供給変更部を更に備える、蓄放熱装置。
6. 請求項５に記載の蓄放熱装置であって、
   前記一次ガス供給変更部は、
   前記一次ガスを前記蓄熱体収容部の第１流通口に供給可能な一次ガス流通路と、
   前記一次ガス流通路に合流して、前記二次ガスを前記蓄熱体収容部の第１流通口に供給可能な二次ガス流通路と、
   前記一次ガス流通路及び前記二次ガス流通路の少なくともいずれか一方を、前記蓄熱体収容部の第１流通口に通じさせる、少なくとも１つの切換弁と、
   を備える、蓄放熱装置。
7. 請求項５又は６に記載の蓄放熱装置であって、
   前記二次ガスを脱炭酸処理する二次ガス脱炭酸処理部を更に備える、蓄放熱装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の蓄放熱装置であって、
   前記一次ガスを脱炭酸処理する一次ガス脱炭酸処理部を更に備える、蓄放熱装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の蓄放熱装置であって、
   前記蓄熱体収容部から放出されたガスから粉体を分離する、少なくとも１つの粉体分離部を更に備える、蓄放熱装置。
10. 請求項９に記載の蓄放熱装置であって、
    前記少なくとも１つの粉体分離部は、１つの粉体分離部であり、
    前記蓄放熱装置は、
    前記蓄熱体収容部の第１流通口から放出されたガスを前記１つの粉体分離部に導入可能な第１導入路と、
    前記蓄熱体収容部の第１流通口を前記第１導入路に通じさせる第１切換弁と、
    前記蓄熱体収容部の第２流通口から放出されたガスを前記１つの粉体分離部に導入可能な第２導入路と、
    前記蓄熱体収容部の第２流通口を前記第２導入路に通じさせる第２切換弁と、
    前記第１導入路又は前記第２導入路のいずれか一方を前記粉体分離部に通じさせる第３切換弁と、
    を更に備える、蓄放熱装置。
11. 請求項９又は１０に記載の蓄放熱装置であって、前記粉体分離部は、遠心分離方式の粉体分離器を備える、蓄放熱装置。

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