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公開番号2024145093
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-15
出願番号2023057337
出願日2023-03-31
発明の名称化学蓄熱装置
出願人愛知製鋼株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F28D 20/00 20060101AFI20241004BHJP(熱交換一般)
要約【課題】蓄熱体の膨張圧を低減可能で、伝熱性の高い化学蓄熱装置を提供することを課題とする。
【解決手段】化学蓄熱装置1は、収容部22を内部に区画する反応器2と、収容部22に配置され、化学反応に伴い、収縮状態と、収縮状態よりも体積が大きい膨張状態と、の間で体積変化可能な蓄熱体4と、収縮状態における蓄熱体4の内部に予め弾性的に圧縮された状態で配置され、蓄熱体4の体積変化量の少なくとも一部を吸収可能な体積変化吸収部材6と、を備える。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
収容部を内部に区画する反応器と、
前記収容部に配置され、化学反応に伴い、収縮状態と、前記収縮状態よりも体積が大きい膨張状態と、の間で体積変化可能な蓄熱体と、
前記収縮状態における前記蓄熱体の内部に予め弾性的に圧縮された状態で配置され、前記蓄熱体の体積変化量の少なくとも一部を吸収可能な体積変化吸収部材と、
を備える化学蓄熱装置。
続きを表示（約 610 文字）【請求項２】
前記体積変化吸収部材は、ばね収容部を内部に区画するばね容器と、前記ばね収容部に配置されるばね要素と、を有し、
前記ばね要素の伸張に伴い、前記ばね収容部の容積は拡大可能であり、
前記ばね要素は、コイルばね、板ばね、三次元立体編物、三次元立体繊維交絡体のうち、少なくとも一つである請求項１に記載の化学蓄熱装置。
【請求項３】
前記体積変化吸収部材は、金属線製であって、球状を呈する請求項１に記載の化学蓄熱装置。
【請求項４】
さらに、前記蓄熱体の内部に配置され、前記蓄熱体と熱の授受を行う熱媒体が通過する熱媒体流路を内部に区画する伝熱部材を備え、前記収縮状態において、前記体積変化吸収部材は、前記蓄熱体を弾性的に付勢し、前記伝熱部材に密接させる請求項１に記載の化学蓄熱装置。
【請求項５】
前記反応器は、前記蓄熱体と反応する反応媒体が透過する透過壁と、前記蓄熱体と外部との間の伝熱を確保する伝熱壁と、を有し、前記収縮状態において、前記体積変化吸収部材は、前記蓄熱体を弾性的に付勢し、前記伝熱壁に密接させる請求項１に記載の化学蓄熱装置。
【請求項６】
前記体積変化吸収部材は、前記蓄熱体と反応する反応媒体が通過する反応媒体流路を区画し、
前記反応媒体流路は、前記ばね収容部を経由する請求項２に記載の化学蓄熱装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、化学反応熱を利用して可逆的に蓄熱、放熱を行うことができる化学蓄熱装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、化学蓄熱反応器を備える化学蓄熱装置が開示されている。化学蓄熱反応器は、化学蓄熱材を充填する充填部と、化学蓄熱材との間で熱の授受を行う熱交換部と、を備えている。未使用状態の化学蓄熱材が充填部に配置される際、充填部（詳しくは、化学蓄熱材と熱交換部との間）には、空間が確保されている。化学蓄熱材は、反応媒体との化学反応により放熱する際、当該空間を消費して膨張する。このため、化学蓄熱材が化学蓄熱反応器に加える膨張圧を、低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１３６９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
同文献の化学蓄熱装置によると、化学蓄熱材は、反応媒体との化学反応により放熱する際、上述の空間を消費して膨張した後、熱交換部に接触する。化学蓄熱材が膨張し熱交換部に接触するまでは、伝熱を行うことができない。このため、伝熱性が低い。そこで、本開示は、蓄熱体の膨張圧を低減可能で、伝熱性の高い化学蓄熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）上記課題を解決するため、本開示の化学蓄熱装置は、収容部を内部に区画する反応器と、前記収容部に配置され、化学反応に伴い、収縮状態と、前記収縮状態よりも体積が大きい膨張状態と、の間で体積変化可能な蓄熱体と、前記収縮状態における前記蓄熱体の内部に予め弾性的に圧縮された状態で配置され、前記蓄熱体の体積変化量の少なくとも一部を吸収可能な体積変化吸収部材と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
体積変化吸収部材は、蓄熱体の内部に配置されている。収縮状態において、体積変化吸収部材は、蓄熱体に弾接している。このため、収容部に隙間（空間）が発生するのを、抑制することができる。したがって、蓄熱体は、反応媒体との化学反応により放熱する際、迅速に伝熱を行うことができる。このように、本開示の化学蓄熱装置によると、伝熱性を向上させることができる。また、収縮状態において、収容部に隙間が発生しにくいため、収容部における蓄熱体の充填量を増やすことができる。よって、蓄熱密度を高くすることができる。
【０００７】
また、収縮状態から膨張状態に変化する際、蓄熱体は反応器（詳しくは、反応器のうち、収容部を区画する壁部）に圧接する。すなわち、蓄熱体は、反応器に膨張圧を加える。ここで、蓄熱体の膨張に伴って、体積変化吸収部材は弾性的に収縮する。このため、体積変化吸収部材は、蓄熱体の膨張量の少なくとも一部を吸収することができる。したがって、蓄熱体の膨張圧を低減することができる。反対に、膨張状態から収縮状態に変化する際、蓄熱体の収縮に伴って、体積変化吸収部材は弾性的に膨張する。このため、収容部に隙間が発生するのを、抑制することができる。
【０００８】
なお、蓄熱体が伸縮を繰り返すと、複数の収縮状態において、蓄熱体の体積がばらつく場合がある。この場合は、少なくとも一つの収縮状態（例えば後述の初期状態）において、体積変化吸収部材は蓄熱体を付勢できればよい。
【０００９】
（１－１）上記（１）の構成において、前記収容部に収容された前記蓄熱体が未だ一度も反応媒体と化学反応していない状態を初期状態として、前記収縮状態は前記初期状態であり、前記体積変化吸収部材は、前記初期状態における前記蓄熱体の内部に予め圧縮された状態で配置される構成とする方がよい。本構成によると、初回の膨張時から、伝熱性を向上させることができる。また、蓄熱体の膨張圧を低減することができる。
【００１０】
（２）上記（１）の構成において、前記体積変化吸収部材は、ばね収容部を内部に区画するばね容器と、前記ばね収容部に配置されるばね要素と、を有し、前記ばね要素の伸張に伴い、前記ばね収容部の容積は拡大可能であり、前記ばね要素は、コイルばね、板ばね、三次元立体編物、三次元立体繊維交絡体のうち、少なくとも一つである構成とする方がよい。本構成によると、ばね要素が伸張し、ばね収容部の容積が拡大し、ばね容器が変形することにより、蓄熱体を付勢することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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