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公開番号2024170926
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-11
出願番号2023087697
出願日2023-05-29
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 20060101AFI20241204BHJP(熱交換一般)
要約【課題】蓄熱体と伝熱部材との間の伝熱性が低下するのを抑制可能であって、かつ伝熱部材に熱応力が発生するのを抑制可能な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に配置される蓄熱体4と、収容部22に配置され、蓄熱体4と熱の授受を行う伝熱面500を有する伝熱部材5と、蓄熱体4と伝熱面500との間に配置され、伝熱部材5に熱応力が発生するのを抑制する熱応力抑制部材94と、を備える。熱応力抑制部材94は、伝熱面500に配置され蓄熱体4よりも熱伝導率が高い潤滑剤940を有し、潤滑剤940の潤滑性を利用して伝熱部材5の熱変形を補助し、伝熱部材5に熱応力が発生するのを抑制する。
【選択図】図7
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る蓄熱体と、
前記収容部に配置され、前記蓄熱体と熱の授受を行う伝熱面を有する伝熱部材と、
前記蓄熱体と前記伝熱面との間に配置され、前記伝熱部材に熱応力が発生するのを抑制する熱応力抑制部材と、
を備え、
前記熱応力抑制部材は、前記伝熱面に配置され前記蓄熱体よりも熱伝導率が高い潤滑剤を有し、前記潤滑剤の潤滑性を利用して前記伝熱部材の熱変形を補助し、前記伝熱部材に熱応力が発生するのを抑制する化学蓄熱装置。
続きを表示（約 150 文字）【請求項２】
前記熱応力抑制部材は、前記潤滑剤と前記蓄熱体との間に配置され、前記蓄熱体よりも熱伝導率が高いフィルム部材を有する請求項１に記載の化学蓄熱装置。
【請求項３】
前記収容部の容積は、化学反応による膨張後の前記蓄熱体の体積よりも、小さい請求項１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 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、器胴と、複数の邪魔板と、複数の伝熱管と、を備える熱交換器が開示されている。器胴は、水平方向に延在している。器胴の側周壁には、流入口と、流出口と、が開設されている。伝熱管は、器胴の内部に収容されている。伝熱管は、水平方向に延在している。複数の邪魔板は、器胴の内部に収容されている。複数の邪魔板は、所定間隔ずつ離間して、器胴の内面から垂直方向に立設されている。邪魔板は、伝熱管の側周壁部を支持している。第一の液体は、流入口から流出口に向かって、複数の邪魔板を迂回しながら、器胴の内部を流動する。第二の液体は、伝熱管の内部を流動する。伝熱管の側周壁部を介して、第一の液体と第二の液体との間で熱交換が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特公昭４６－２８７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
仮に、同文献の熱交換器を化学蓄熱装置に転用する場合を想定する。この場合、蓄熱体は、器胴の内部に配置されることになる。すなわち、蓄熱体は、器胴の内部において、伝熱管や邪魔板の隙間に充填されることになる。このため、化学反応により蓄熱体が膨張すると、蓄熱体は伝熱管に圧接する。したがって、蓄熱体と伝熱管との間の伝熱性を向上させることができる。ところが、この場合、伝熱管の熱変形が阻害されてしまう。このため、伝熱管に熱応力が発生してしまう。ここで、熱応力の発生を抑制するためには、蓄熱体が伝熱管に圧接するのを抑制すればよい。ところが、この場合、蓄熱体と伝熱管との間の伝熱性が低下してしまう。このように、蓄熱体と伝熱管との間の伝熱性の低下の抑制と、伝熱管への熱応力の発生の抑制と、はトレードオフの関係にある。
【０００５】
そこで、本開示は、蓄熱体と伝熱部材との間の伝熱性が低下するのを抑制可能であって、かつ伝熱部材に熱応力が発生するのを抑制可能な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】
【０００６】
（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る蓄熱体と、前記収容部に配置され、前記蓄熱体と熱の授受を行う伝熱面を有する伝熱部材と、前記蓄熱体と前記伝熱面との間に配置され、前記伝熱部材に熱応力が発生するのを抑制する熱応力抑制部材と、を備え、前記熱応力抑制部材は、前記伝熱面に配置され前記蓄熱体よりも熱伝導率が高い潤滑剤を有し、前記潤滑剤の潤滑性を利用して前記伝熱部材の熱変形を補助し、前記伝熱部材に熱応力が発生するのを抑制することを特徴とする。ここで、伝熱部材の「熱変形」には、伝熱部材の変形、移動（変位）が含まれる。
【０００７】
本開示の化学蓄熱装置によると、蓄熱体と伝熱面との間に、熱応力抑制部材が配置されている。熱応力抑制部材の潤滑剤は、伝熱面に配置されている。このため、当該潤滑剤の潤滑性を利用して伝熱部材の熱変形を補助することができる。言い換えると、潤滑剤の潤滑性を利用して、伝熱部材の熱変形が蓄熱体により阻害されるのを、抑制することができる。したがって、伝熱部材に熱応力が発生するのを抑制することができる。また、潤滑剤は、蓄熱体よりも、熱伝導率が高い。このため、蓄熱体と伝熱部材との間の伝熱性が低下するのを抑制することができる。このように、本開示の化学蓄熱装置によると、蓄熱体と伝熱部材との間の伝熱性の低下を抑制すると共に、伝熱部材に熱応力が発生するのを抑制することができる。
【０００８】
（２）上記（１）の構成において、前記熱応力抑制部材は、前記潤滑剤と前記蓄熱体との間に配置され、前記蓄熱体よりも熱伝導率が高いフィルム部材を有する構成とする方がよい。本構成によると、フィルム部材が、潤滑剤と蓄熱体との間に配置されている。このため、潤滑剤と蓄熱体とが直接接触するのを抑制することができる。また、潤滑剤が蓄熱体に混入するのを抑制することができる。また、フィルム部材は、蓄熱体よりも、熱伝導率が高い。このため、蓄熱体と伝熱部材との間の伝熱性が低下するのを抑制することができる。
【０００９】
（２－１）上記（２）の構成において、前記潤滑剤は流動性を有する構成とする方がよい。ここで、「流動性を有する」潤滑剤には、例えば、粉体状、液体状、ペースト状の潤滑剤が含まれる。なお、粉体状の潤滑剤には、収容部に配置された時点から粉体状の潤滑剤、収容部に配置された時点では塊状であったものの、その後の摩耗等により粉化した潤滑剤が含まれる。本構成によると、潤滑剤自身が流動（変形）することにより、潤滑性を向上させることができる。
【００１０】
（３）上記いずれかの構成において、前記収容部の容積は、化学反応による膨張後の前記蓄熱体の体積よりも、小さい構成とする方がよい。本構成によると、収容部にデッドスペースが発生するのを、抑制することができる。また、本構成によると、蓄熱体膨張時において、蓄熱体を、熱応力抑制部材付きの伝熱部材に、押し付けることができる。このため、蓄熱体と伝熱部材との間の伝熱性を向上させることができる。本構成のように、伝熱部材に対する蓄熱体の圧接力が高い場合であっても、蓄熱体と伝熱面との間の熱応力抑制部材により、伝熱部材の熱変形を補助することができる。このため、伝熱部材に熱応力が発生するのを抑制することができる。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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