(57)【要約】【課題】氷点下の環境下で安定に動作可能であり、経時による蓄熱性能の低下が抑制される蓄熱システムの提供。【解決手段】蓄熱システムは、蓄熱材を有する蓄熱部である熱交換型反応器１０と、水蒸気を発生させる蒸発部と水蒸気を凝縮して水を発生させる凝縮部とを備える蒸発凝縮器１４と、熱交換型反応器１０における蓄熱材の存在する領域と蒸発凝縮器１４との間で水蒸気を流通させる流通路を構成する配管１６と、を有し、熱交換型反応器１０及び流通路における熱交換型反応器１０と蒸発凝縮器１４との間の少なくとも一方に吸着材が配置され、蓄熱材の水蒸気吸着等温線における水蒸気吸着量の上限値に対して１／２の水蒸気吸着量のときの相対圧が、吸着材の水蒸気吸着等温線における水蒸気吸着量の上限値に対して１／２の水蒸気吸着量のときの相対圧よりも低い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水蒸気が脱離するときに蓄熱し水蒸気が物理吸着により固定化されるときに放熱するか、又は水蒸気が脱離するときに蓄熱し水蒸気が化学反応により固定化されるときに放熱する蓄熱材を有する蓄熱部と、
水と水の凝固点を降下させる凝固点降下剤とを含む水溶液から水蒸気を発生させる蒸発部と、
前記蓄熱部から生じた水蒸気を凝縮して水を発生させる凝縮部と、
前記蓄熱部における前記蓄熱材の存在する領域と前記蒸発部と前記凝縮部との間で水蒸気を流通させる流通路と、を有し、
前記蓄熱部、及び前記流通路における前記蓄熱部と前記蒸発部との間の少なくとも一方に吸着材が配置され、
前記蓄熱材の水蒸気吸着等温線における水蒸気吸着量の上限値に対して１／２の水蒸気吸着量のときの相対圧が、前記吸着材の水蒸気吸着等温線における水蒸気吸着量の上限値に対して１／２の水蒸気吸着量のときの相対圧よりも低い蓄熱システム。
【請求項２】
前記吸着材が、前記蓄熱材の存在する領域において、前記蓄熱材と混合されている請求項１に記載の蓄熱システム。
【請求項３】
前記蓄熱部が、前記蓄熱材を含む蓄熱材充填層と、前記蓄熱材充填層上であって前記蓄熱材充填層に対して前記流通路側に設けられる前記吸着材を含む吸着材層と、を有する請求項１に記載の蓄熱システム。
【請求項４】
前記凝固点降下剤がエチレングリコールであり、前記蓄熱部から水蒸気を脱離する温度条件において、前記吸着材に吸着したエチレングリコールの脱離量が、前記蓄熱材に吸着したエチレングリコールの脱離量よりも多い請求項２又は請求項３に記載の蓄熱システム。
【請求項５】
前記吸着材が、活性炭、金属酸化物多孔体及び金属有機構造体からなる群より選択される少なくとも１種である請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の蓄熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、反応媒体が流れる主管部（流通路）と反応媒体と結合して発熱及び反応媒体が脱離して蓄熱する蓄熱材（蓄熱部）と蓄熱材に対する熱供給及び熱回収を行う熱媒流通路（熱交換部）とが積層された蓄熱反応器と、水を蒸発させて水蒸気を蓄熱反応器に供給する蒸発器とを備える蓄熱システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２１１７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
反応媒体として水蒸気（水）を用いる蓄熱システムを氷点下の環境で使用する場合、反応媒体として用いられる水が凍結することがあるため、安定的な動作が望めないことがある。そのため、水に凝固点降下剤を添加することで、氷点下の環境下における水の凍結を防止することが望ましい。
【０００５】
しかし、蒸発器による水の蒸発過程での液飛び、及び凝固点降下剤として有機溶剤等を用いた場合の凝固点降下剤の蒸発によって、水蒸気以外の成分である凝固点降下剤が蓄熱反応器に供給されてしまう場合がある。凝固点降下剤が蓄熱反応器に供給されると蓄熱材の表面に凝固点降下剤が付着し、蓄熱材の水蒸気吸着量が低下することがある。
蓄熱材の水蒸気吸着量が低下すると蓄熱材の蓄熱性能が低下し、経時による蓄熱システムの性能の低下が生ずることがある。
【０００６】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであり、氷点下の環境下で安定に動作可能であり、経時による蓄熱性能の低下が抑制される蓄熱システム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】
【０００７】
前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
即ち、請求項１に係る蓄熱システムは、水蒸気が脱離するときに蓄熱し水蒸気が物理吸着により固定化されるときに放熱するか、又は水蒸気が脱離するときに蓄熱し水蒸気が化学反応により固定化されるときに放熱する蓄熱材を有する蓄熱部と、水と水の凝固点を降下させる凝固点降下剤とを含む水溶液から水蒸気を発生させる蒸発部と、前記蓄熱部から生じた水蒸気を凝縮して水を発生させる凝縮部と、前記蓄熱部における前記蓄熱材の存在する領域と前記蒸発部と前記凝縮部との間で水蒸気を流通させる流通路と、を有し、前記蓄熱部、及び前記流通路における前記蓄熱部と前記蒸発部との間の少なくとも一方に吸着材が配置され、前記蓄熱材の水蒸気吸着等温線における水蒸気吸着量の上限値に対して１／２の水蒸気吸着量のときの相対圧が、前記吸着材の水蒸気吸着等温線における水蒸気吸着量の上限値に対して１／２の水蒸気吸着量のときの相対圧よりも低いものである。
【０００８】
上記構成によれば、蒸発部において水と水の凝固点を降下させる凝固点降下剤とを含む水溶液が加熱されることで発生した水蒸気が、流通路を通じて蓄熱部における蓄熱材に物理吸着又は化学反応により固定化され、蓄熱材が放熱する。上記構成では、水と水の凝固点を降下させる凝固点降下剤とを含む水溶液から水蒸気を発生させるため、水の凝固点以下であっても蓄熱システムを作動させることができる。そのため、蓄熱システムは、氷点下の環境下で安定に動作可能となる。
また、蓄熱材の水蒸気吸着等温線における水蒸気吸着量の上限値に対して１／２の水蒸気吸着量のときの相対圧が、吸着材の水蒸気吸着等温線における水蒸気吸着量の上限値に対して１／２の水蒸気吸着量のときの相対圧よりも低いため、蓄熱材が吸着材よりも効率よく水蒸気を物理吸着又は化学反応により固定化することで、吸着材による蓄熱材の放熱・蓄熱性能の低下を最小限に抑えることができる。
【０００９】
なお、蒸発部において水蒸気を発生させる際に、水溶液が加熱されることで水蒸気と共に発生しうる凝固点降下剤の蒸気又は水溶液から液飛びした凝固点降下剤を含む液滴が、流通路を通じて蓄熱部における蓄熱材の存在する領域に至ることがある。
蓄熱材は水蒸気を物理吸着又は化学反応により固定化することで放熱する際、凝固点降下剤の蒸気又は凝固点降下剤を含む液滴が蓄熱材に吸着又は付着すると、水蒸気が蓄熱材に物理吸着又は化学反応により固定化されるのを阻害するため、蓄熱材からの放熱量が低下することがある。特に、凝固点降下剤としてエチレングリコール等の有機溶剤が用いられる場合、エチレングリコール等の有機溶剤の沸点は水の沸点に比較して高いため、一旦エチレングリコール等の有機溶剤の蒸気が蓄熱材に吸着されると、蓄熱材に物理吸着又は化学反応により固定化した水蒸気を加熱により蓄熱材から脱離させる際に、エチレングリコール等の有機溶剤は水蒸気（水）に比較して蓄熱材から脱離しにくい。そのため、蓄熱材の表面に徐々にエチレングリコール等の有機溶剤が蓄積されることで蓄熱材からの放熱量が低下して蓄熱システムの性能が低下していく。また、凝固点降下剤として有機酸又は無機酸等の固形分を用いた場合に、液飛びした凝固点降下剤を含む液滴が蓄熱材に付着した場合も、水蒸気が蓄熱材に物理吸着又は化学反応により固定化するのを阻害する。
上記構成では、蓄熱部、及び流通路における蓄熱部と蒸発部との間の少なくとも一方に吸着材が配置されるため、凝固点降下剤の蒸気又は凝固点降下剤を含む液滴の少なくとも一部が吸着材に吸着するか又は付着する。そのため、凝固点降下剤が蓄熱材の表面に蓄積するのが抑制されることで、水と水の凝固点を降下させる凝固点降下剤とを含む水溶液を用いる場合であっても、蓄熱システムの性能の低下を抑制することができる。
【００１０】
請求項２に係る蓄熱システムは、請求項１に係る蓄熱システムにおいて、吸着材が、蓄熱材の存在する領域において、蓄熱材と混合されている。
吸着材が蓄熱材と混合されていることで、蓄熱材の近傍に吸着材を存在させることができる。そのため、凝固点降下剤の蒸気が蓄熱材に吸着する前に、効率よく吸着材が凝固点降下剤を吸着することができる。そのため、蓄熱システムの性能の低下をより抑制することができる。
【００１１】
請求項３に係る蓄熱システムは、請求項１に係る蓄熱システムにおいて、蓄熱部が、蓄熱材を含む蓄熱材充填層と、蓄熱材充填層上であって蓄熱材充填層に対して流通路側に設けられる吸着材を含む吸着材層と、を有する。
吸着材を含む吸着材層が、蓄熱材を含む蓄熱材充填層上であって蓄熱材充填層に対して流通路側に設けられることで、蒸発部において発生した水蒸気と共に流通路を経由して凝固点降下剤の蒸気又は水溶液から液飛びした凝固点降下剤を含む液滴が蓄熱材の存在する領域に向かった場合であっても、凝固点降下剤の蒸気又は凝固点降下剤を含む液滴が蓄熱材に吸着又は付着する前に、効率よく吸着材を含む吸着材層が凝固点降下剤の蒸気又は凝固点降下剤を含む液滴を吸着又は付着させることができる。そのため、蓄熱システムの性能の低下をより抑制することができる。
【００１２】
請求項４に係る蓄熱システムは、請求項２又は請求項３に係る蓄熱システムにおいて、凝固点降下剤がエチレングリコールであり、蓄熱部から水蒸気を脱離する温度条件において、吸着材に吸着したエチレングリコールの脱離量が、蓄熱材に吸着したエチレングリコールの脱離量よりも多いものである。
請求項２に係る蓄熱システムでは、吸着材が蓄熱材と混合されていることで、蓄熱材の近傍に吸着材を存在させることができる。また、請求項３に係る蓄熱システムでは、吸着材を含む吸着材層が、蓄熱材を含む蓄熱材充填層上であって蓄熱材充填層に対して流通路側に設けられる。そのため、蓄熱部から水蒸気を脱離する温度条件にまで蓄熱部が加熱された場合に、蓄熱材（蓄熱材充填層）と共に吸着材（吸着材層）が加熱される。ここで、吸着材に吸着したエチレングリコールの脱離量が、蓄熱材に吸着したエチレングリコールの脱離量よりも多いため、吸着材（吸着材層）からエチレングリコールが効率よく脱離する。すると、エチレングリコールの蒸気を吸着した吸着材が再生されて吸着材によるエチレングリコールの吸着能力が回復する。そのため、蓄熱システムの性能の低下をより抑制することができる。
【００１３】
請求項５に係る蓄熱システムは、請求項１〜請求項４のいずれか１項に係る蓄熱システムにおいて、吸着材として、活性炭、金属酸化物多孔体及び金属有機構造体からなる群より選択される少なくとも１種が用いられる。これら吸着材は効率よく凝固点降下剤の蒸気又は凝固点降下剤を含む液滴を吸着又は付着させることができる。そのため、蓄熱システムの性能の低下をより抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、氷点下の環境下で安定に動作可能であり、経時による蓄熱性能の低下が抑制される蓄熱システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る蓄熱システム１００の概略構成を示す図である。
【図２】熱交換型反応器１０を模式的に示した図である。
【図３】熱交換型反応器１０の反応室３２内に収納された積層体３８の層構成を示す図である。
【図４】熱交換型反応器１０の反応室３２内に収納された積層体３８の層構成の変形例を示す図である。
【図５】１３Ｘ型ゼオライトについての水蒸気吸着等温線の測定結果を示す図である。
【図６】活性炭１についての水蒸気吸着等温線の測定結果を示す図である。
【図７】第２実施形態に係る蓄熱システムを構成する熱交換型反応器１０を模式的に示した図である。
【図８】第３実施形態に係る蓄熱システム２００の概略構成を示す図である。
【図９】熱重量測定（ＴＧ）による蓄熱材及び吸着材についての水蒸気及びエチレングリコール脱離温度の測定結果を示す図である。
【図１０】実施例及び比較例についての各サイクルでの蓄熱容量比の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の各実施形態に係る蓄熱システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。また、以下において、同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明を省略することがある。
【００１７】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る蓄熱システム１００の概略構成を示す図である。
蓄熱システム１００は、蓄熱部である熱交換型反応器１０を収容する容器１２と、蒸発部と凝縮部とが一体とされた蒸発凝縮器１４と、を備えている。容器１２と蒸発凝縮器１４とは、容器１２と蒸発凝縮器１４との間で水蒸気を流通させる流通路を形成する配管１６で接続されている。配管１６の途中には、バルブＶが設けられており、容器１２から蒸発凝縮器１４へ向かう水蒸気の流れ又は蒸発凝縮器１４から容器１２へ向かう水蒸気の流れをバルブＶの開閉により調整できるようになっている。
【００１８】
蒸発凝縮器１４は、貯留した水と水の凝固点を降下させる凝固点降下剤とを含む水溶液を蒸発させて容器１２内に水蒸気を供給する（水蒸気を発生させる）蒸発部、容器１２内から蒸発凝縮器１４に導入された水蒸気を凝縮する凝縮部、及び水溶液を貯留する貯留部としての各機能を兼ね備えている。
【００１９】
凝固点降下剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール等の有機溶剤、塩化ナトリウム、塩化リチウム、臭化リチウム等の無機塩、１−ｅｔｈｙｌ−３−ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ｍｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ  （ＥＭＩＭ  ＭｅＳＯ３）等の有機塩を用いることができる。なお、本実施形態では、凝固点降下剤として有機溶剤の一種であるエチレングリコールが用いられている。
【００２０】
また、蒸発凝縮器１４は、内部に水溶液を貯留した貯留容器１８を有している。貯留容器１８内には、水蒸気の凝縮用の冷媒が流れる冷媒流通路２０及び水溶液の蒸発用のヒータ２２が設けられている。冷媒流通路２０は、貯留容器１８内における少なくとも気相部２４を含む部分で熱交換を行うように設けられている。ヒータ２２は、貯留容器１８内における少なくとも液相部（貯留部）２６を含む部分で通電により加熱を行うように設けられている。
【００２１】
さらに、貯留容器１８、容器１２、配管１６、及びバルブＶ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。
【００２２】
図２は、熱交換型反応器１０を模式的に示した図である。
図２に示すように、熱交換型反応器１０は、筐体２８と、筐体２８に設けられた複数の熱媒体流通路３０と、筐体２８に設けられた複数の反応室３２と、各反応室３２内に収納され、後述する蓄熱材と吸着材とを含む蓄熱材充填層である２枚の蓄熱材成形体３４Ａ及び蓄熱材成形体３４Ｂ（以下、これらをまとめて「蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂ」ともいう））によって支持体３６を挟んだ構造の積層体３８と、を有して構成されている。
本実施形態においては、蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂが蓄熱材の存在する領域に該当する。また、本実施形態では、蓄熱材の存在する領域において、吸着材が蓄熱材と混合されている
【００２３】
筐体２８内では、反応室３２と熱媒体流通路３０とが交互に配置され、かつ、２つの熱媒体流通路３０が最も外側となるように配置されている。反応室３２と熱媒体流通路３０とは隔壁を隔てて互いに分離されている。これらの構成により、外部から熱媒体流通路３０へ供給される熱媒体Ｍと反応室３２内の蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂとの間で熱交換を行えるようになっている。第１実施形態では、反応室３２及び熱媒体流通路３０は、それぞれ扁平矩形状の開口端を有する角柱状空間とされている。第１実施形態では、熱交換型反応器１０は、反応室３２の開口方向（水蒸気の流れ方向）と熱媒体流通路３０の開口方向（熱媒体の流れ方向）とが側面視で直交する、直行流型の熱交換型反応器として構成されている。
【００２４】
熱交換型反応器１０は、蓄熱材が収納された反応室を２つ以上有し、熱媒体流通路が少なくとも反応室間に配置された構成であることが好ましく、２つ以上の反応室と２つ以上の熱媒体流通路とを有し、反応室と熱媒体流通路とが交互に配置された構成であることがより好ましい。
【００２５】
熱交換型反応器１０における反応室３２及び熱媒体流通路３０の個数には特に限定はなく、熱交換型反応器１０に対し入出力する熱量、蓄熱材成形体の伝熱面の面積（反応室内壁との接触面積）等を考慮して適宜設定できる。
また、筐体２８の材質としては、金属（例えば、ステンレス鋼、鉄（鋼）、アルミニウム、アルミニウム合金）等の熱伝導性の高い材質が好適である。
【００２６】
図３は、熱交換型反応器１０の反応室３２内に収納された積層体３８の層構成を示す図である。
図３に示す積層体３８は、蓄熱材と吸着材とを含む蓄熱材充填層である２枚の蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂと、蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂに挟持された支持体３６と、から構成されている。
但し、積層体の構成としては、このような蓄熱材成形体／支持体／蓄熱材成形体の３層構成を少なくとも有する構成であればよく、３層構成以外にも、例えば、蓄熱材成形体と支持体とが交互に配置され、かつ、最外層が蓄熱材成形体であるその他の構成（例えば、蓄熱材成形体／支持体／蓄熱材成形体／支持体／蓄熱材成形体の５層構成等）であってもよい。
【００２７】
また、第１実施形態の蓄熱システムでは、反応室に蓄熱材成形体と支持体との積層体が収納されることには限定されず、反応室に蓄熱材成形体が単体として収納されていてもよい。
反応室に蓄熱材成形体が単体として収納される場合、水蒸気の流通路が設けられた蓄熱材成形体を用いることなどにより、反応室内に、水蒸気を流通させる流通路が確保されていることが好ましい。
【００２８】
支持体３６としては、支持体３６の面に沿った方向に水蒸気を流通させることができる部材を用いることが好ましい。これにより、２枚の蓄熱材成形体間に水蒸気の流通路を確保できるので、配管１６から供給された水蒸気を、蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂの広い範囲に供給できる。更に、蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂの広い範囲に吸着した水蒸気を支持体３６を介して配管１６に向けて放出することができる。
このような支持体３６として、具体的には、波型プレート又は多孔体プレートを用いることが好ましい。
支持体３６として多孔体プレートを用いた場合には、多孔体プレート内を水蒸気が通過する。
支持体３６として波型プレートを用いた場合には、波型プレートとの蓄熱材成形体との間に生じる隙間を水蒸気が通過する。
【００２９】
図４は、支持体３６として波型プレートを用いた場合における熱交換型反応器１０の反応室３２内に収納された積層体３８の層構成の変形例を示す図である。支持体３６である波型プレート以外の構成は図３と同様である。
支持体３６として波型プレートを用いた場合は、積層体３８における支持体３６である波型プレートと蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂとの間に生じる隙間を水蒸気が通過する。
【００３０】
また、図１に示すように、熱交換型反応器１０は、ヘッダ部材４０Ａ（例えば、マニホールド等）を介して熱媒体配管４２Ａに接続されるとともに、ヘッダ部材４０Ｂ（例えば、マニホールド等）を介して熱媒体配管４２Ｂに接続されている。熱交換型反応器１０内の複数の熱媒体流通路３０は、該ヘッダ部材４０Ａにより気密状態で熱媒体配管４２Ａに連通されるとともに、該ヘッダ部材４０Ｂにより気密状態で熱媒体配管４２Ｂに連通されている。これにより、熱媒体配管４２Ａ及び熱媒体配管４２Ｂを通じ、熱交換型反応器１０内の熱媒体流通路３０と蓄熱システム１００の外部との間で熱媒体Ｍを流通できるようになっている。図１では、例えば、熱媒体配管４２Ａから熱媒体配管４２Ｂに向かう方向に熱媒体Ｍが流通するように構成されている。
【００３１】
ここで、熱媒体Ｍは、蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂとの間で熱交換する媒体である。
熱媒体Ｍとしては、エタノール等のアルコール、水、油類、これらの混合物、不凍熱媒（ロングライフクーラント、ＬＬＣ）等、熱媒体として通常用いられる液体を用いることができる。
【００３２】
本実施形態で用いられる蓄熱材の材質に特に限定はなく、水蒸気が脱離するときに蓄熱し水蒸気が物理吸着により固定化されるときに放熱する吸着型蓄熱材であってもよいし、水蒸気が脱離するときに蓄熱し水蒸気が化学反応により固定化されるときに放熱する化学蓄熱材であってもよい。
【００３３】
吸着型蓄熱材としては、多孔体を用いることができる。
多孔体としては、物理吸着による水蒸気の固定化及び脱離の反応性をより向上させる観点からは、２０ｎｍ以下の細孔を持つ多孔体が好ましく、１０ｎｍ以下の細孔を持つ多孔体が好ましい。
細孔のサイズの下限としては、製造適性等の観点から、１．５ｎｍ以上が好ましく、４．０ｎｍ以上がより好ましい。
多孔体としては、物理吸着による水蒸気の固定化及び脱離の反応性をより向上させる観点から、平均１次粒子径が５０μｍ以下の１次粒子が凝集して得られた１次粒子凝集体である多孔体が好ましい。
平均１次粒子径の下限としては、製造適性等の観点から、１．０μｍ以上が好ましい。
【００３４】
多孔体の具体例としては、活性炭、メソポーラスシリカ、ゼオライト、シリカゲル、粘土鉱物等が挙げられる。
活性炭としては、ＢＥＴ法による比表面積が４００ｍ２／ｇ以上４０００ｍ２／ｇ以下（より好ましくは、６００ｍ２／ｇ以上２０００ｍ２／ｇ以下）である活性炭が好ましい。
メソポーラスシリカとしては、ＢＥＴ法による比表面積が２００ｍ２／ｇ以上１５００ｍ２／ｇ以下（より好ましくは、４００ｍ２／ｇ以上１３００ｍ２／ｇ以下）であるメソポーラスシリカが好ましい。
ゼオライトとしては、ＢＥＴ法による比表面積が５０ｍ２／ｇ以上１０００ｍ２／ｇ以下（より好ましくは、１００ｍ２／ｇ以上８００ｍ２／ｇ以下）であるゼオライトが好ましい。
シリカゲルとしては、ＢＥＴ法による比表面積が１００ｍ２／ｇ以上１５００ｍ２／ｇ以下（より好ましくは、３００ｍ２／ｇ以上１０００ｍ２／ｇ以下）であるシリカゲルが好ましい。
粘土鉱物としては、非架橋の粘土鉱物であっても、架橋された粘土鉱物（架橋粘土鉱物）であってもよい。粘土鉱物としては、セピオライト、スメクタイト系粘土（サポナイト、モンモリロナイト、ヘクトライト等）、雲母、バーミキュライト等が挙げられる。中でも、セピオライトが好ましい。
【００３５】
蓄熱材が吸着型蓄熱材（好ましくは多孔体）を含む場合、該蓄熱材は、吸着型蓄熱材（好ましくは多孔体）を一種単独で含んでいてもよいし二種以上を含んでいてもよい。
本実施形態の蓄熱システムにおいては、作動温度等の作動条件に合わせて、吸着型蓄熱材（好ましくは多孔体）の種類を適宜選定することができる。
【００３６】
本実施形態で用いられる化学蓄熱材としては、水蒸気の固定化反応及び水蒸気の脱離反応における材料安定性をより向上させる観点からは、無機水酸化物が好ましく、アルカリ土類金属の水酸化物であることがより好ましい。
アルカリ土類金属の水酸化物としては、例えば、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２等が挙げられる。この中でもＣａ（ＯＨ）２が好ましい。
例えば、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）では、下記式（１）に示すように、水蒸気の脱離反応（脱水反応）及び水蒸気の固定化反応（水和反応）が可逆的に行われる。
Ｃａ（ＯＨ）２  ⇔  ＣａＯ  ＋  Ｈ２Ｏ      …  式（１）
この式（１）に吸熱量Ｑ１及び発熱量Ｑ２を併せて示すと、水蒸気の脱離反応（吸熱反応）を示す下記式（２）、及び、水蒸気の固定化反応（発熱反応）を示す下記式（３）となる。
Ｃａ（ＯＨ）２  ＋  Ｑ１  →  ＣａＯ  ＋  Ｈ２Ｏ      …  式（２）
ＣａＯ  ＋  Ｈ２Ｏ  →  Ｃａ（ＯＨ）２  ＋  Ｑ２      …  式（３）
【００３７】
蓄熱材が化学蓄熱材を含む場合、該蓄熱材は、化学蓄熱材を一種単独で含んでいてもよいし二種以上を含んでいてもよい。
本発明においては、作動温度等の作動条件に合わせて、化学蓄熱材の種類を適宜選定することができる。
【００３８】
本実施形態で用いられる吸着材の材質に特に限定はない。吸着材としては、活性炭、金属酸化物多孔体及び金属有機構造体からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。
吸着材として用いられる金属酸化物多孔体の具体例としては、ゼオライト、シリカゲル、メソポーラスシリカ、活性アルミナ等が挙げられる。
【００３９】
金属有機構造体（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ）は、金属イオンと有機配位子の自己集合によって得られる多孔性材料であり、結節点となる金属イオンを有機配位子が架橋することによって構築されるフレームワーク構造を有する化合物である。金属有機構造体を構成する金属イオンとしては、Ｃｕ２＋、Ｎｉ２＋、Ｐｄ２＋、Ｆｅ３＋、Ｃｒ３＋、Ａｇ＋等が挙げられる。有機配位子となる化合物としては、窒素や酸素を含む分子（アミン、エーテル、ケトン等）、カルボキシ基を含む分子などが挙げられる。空孔の大きさ等を鑑みて、これらの材料は適宜組み合わせて用いられる。
【００４０】
吸着材としては、２０ｎｍ以下の細孔を持つ多孔体が好ましく、１０ｎｍ以下の細孔を持つ多孔体が好ましい。また、細孔のサイズの下限としては、１．５ｎｍ以上が好ましく、４．０ｎｍ以上がより好ましい。
吸着材のＢＥＴ法による比表面積は、８００ｍ２／ｇ以上４０００ｍ２／ｇ以下であることが好ましく、１０００ｍ２／ｇ以上３０００ｍ２／ｇ以下であることがより好ましい。
吸着材の細孔容量は、０．１ｍＬ／ｇ以上３ｍＬ／ｇ以下であることが好ましく、０．３ｍＬ／ｇ以上１．６ｍＬ／ｇ以下であることがより好ましい。
【００４１】
蓄熱材と吸着材との組み合わせは特に限定されるものではないが、蓄熱材の水蒸気吸着等温線における水蒸気吸着量の上限値に対して１／２の水蒸気吸着量のときの相対圧が、吸着材の水蒸気吸着等温線における水蒸気吸着量の上限値に対して１／２の水蒸気吸着量のときの相対圧よりも低いことを要する。
【００４２】
蓄熱材及び吸着材の水蒸気吸着等温線における水蒸気吸着量の上限値に対して１／２の水蒸気吸着量のときの相対圧は、蓄熱材及び吸着材の水蒸気吸着等温線から求めることができる。
【００４３】
図５に、後述の実施例で用いられる吸着型蓄熱材の一種である１３Ｘ型ゼオライト（比表面積：７７９ｍ２／ｇ、細孔容量：０．３０ｍＬ／ｇ）についての水蒸気吸着等温線の測定結果を示す。図５から、１３Ｘ型ゼオライトの水蒸気吸着等温線における水蒸気吸着量の上限値に対して１／２の水蒸気吸着量のときの相対圧は、０．１未満であることがわかる。
図６に、後述の実施例で用いられる吸着材の一種である活性炭１（比表面積：２９１８ｍ２／ｇ、細孔容量：１．５８ｍＬ／ｇ）についての水蒸気吸着等温線の測定結果を示す。図６から、活性炭の水蒸気吸着等温線における水蒸気吸着量の上限値に対して１／２の水蒸気吸着量のときの相対圧は、０．８以上であることがわかる。
【００４４】
第１実施形態において、蓄熱材充填層である２枚の蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂに含有される蓄熱材及び吸着材の含有量は特に限定されるものではないが、蓄熱材充填層の全質量（蓄熱材＋吸着材）に対して吸着材の質量基準の割合（吸着材／（蓄熱材＋吸着材））が２５質量％以下であることが好ましく、２０質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以下であることがさらに好ましい。また、蓄熱材充填層の全質量に対する吸着材の質量基準の割合は、１質量％以上であればよい。
【００４５】
また、蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂは、蓄熱材及び吸着材に加えてバインダーを含むことが好ましい。蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂがバインダーを含むことにより、蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂの形状がより効果的に維持されるので、蓄熱材による水蒸気の固定化及び脱離の反応性がより向上する。
【００４６】
バインダーとしては、水溶性バインダーの少なくとも１種であることが好ましい。
水溶性バインダーとしては、ポリビニルアルコール、メチルセルロース等が挙げられる。中でも、ポリビニルアルコールが好ましい。
【００４７】
蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂにおけるバインダーの含有量は、５質量％以下であることが好ましく、２質量％以下であることがより好ましい。
【００４８】
また、蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂは、必要に応じ、蓄熱材、吸着材及びバインダー以外のその他の成分を含んでいてもよい。
その他の成分としては、熱伝導補助材としてのカーボン及びカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）が挙げられる。
【００４９】
次に、熱交換型反応器１０における反応室３２の好ましい形態について説明する。
熱交換型反応器１０における反応室３２は、内壁が蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂとの接触部分を有していることが好ましい。より好ましくは、反応室３２の内壁と、蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂにおける一方の主面と、が接触している形態（即ち、蓄熱材成形体が、反応室内壁と支持体表面とによって挟持されている形態）である。
即ち、蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂが、それぞれ、反応室３２の内壁及び支持体３６の表面との接触を保った状態となっていることが好ましい。
反応室３２の内壁が蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂとの接触部分を有する構成によれば、反応室３２の内壁を通じ、熱交換型反応器１０と蓄熱材成形体との間での熱交換をより効果的に行うことができる。また、一般に、蓄熱材成形体を繰り返し使用すると、水蒸気の固定化及び脱離により蓄熱材成形体の体積が膨張収縮を繰り返し、蓄熱材成形体に割れ（クラックを含む）や微粉化が生じる場合があるが、上記構成によれば、この繰り返し使用時における蓄熱材成形体の割れ（クラックを含む）や微粉化をより効果的に抑制できる。
【００５０】
次に、本実施形態における反応室内に、２枚の蓄熱材成形体を含む積層体を収納する方法の一例について説明する。
収納方法として、例えば、下記工程１〜工程３を含む方法が好適である。
（工程１）まず、水蒸気が固定化されていない蓄熱材成形体を２枚準備する。
具体的には、粉末状の蓄熱材及び吸着材を、加圧成形等により成形して蓄熱材成形体とする。
蓄熱材成形体の体積は、反応室の内壁及び支持体の表面によって確定される空間（蓄熱材成形体が充填されるべき空間）の容積よりも小さく、かつ、後述する工程３において水蒸気を固定化させて体積膨張させたときに、蓄熱材成形体と反応室の内壁とが接する程度の体積に調整する。
（工程２）次に、工程１で準備した２枚の蓄熱材成形体によって支持体を挟んだ構成の積層体を準備し、該積層体を反応室に収納する。
（工程３）次に、反応室に収納された２枚の蓄熱材成形体に対して水蒸気を固定化させる。
以上の方法によれば、２枚の蓄熱材成形体が水蒸気の固定化により体積膨張する現象を利用して、２枚の蓄熱材成形体の表面を、反応室の内壁及び支持体の表面に効果的に接触させることができる。
ここで、一旦、蓄熱材成形体の表面と反応室の内壁とが接触すれば、その後、蓄熱材成形体から水蒸気が脱離する場合においても体積収縮は抑制される。この場合、蓄熱材成形体の表面と反応室の内壁との接触が保たれたまま、蓄熱材成形体の内部から水蒸気が脱離する。
【００５１】
本実施形態における反応室内に、単体の蓄熱材成形体を収納する場合も、上記と同様にして行うことができる。
即ち、下記工程ａ〜工程ｃを含む方法が好適である。
（工程ａ）まず、水蒸気が固定化されていない蓄熱材成形体を準備する。
具体的には、粉末状の蓄熱材及び吸着材を、加圧成形等により成形して蓄熱材成形体とする。
蓄熱材成形体の体積は、反応室の内壁によって確定される空間（蓄熱材成形体が充填されるべき空間）の容積よりも小さく、かつ、水蒸気を固定化させて体積膨張させたときに、蓄熱材成形体と反応室の内壁とが接する程度の体積に調整する。
（工程ｂ）次に、工程ａで準備した蓄熱材成形体を反応室に収納する。
（工程ｃ）次に、反応室に収納された蓄熱材成形体に対して水蒸気を固定化させる。
【００５２】
次に、第１実施形態の蓄熱システム１００の作用について説明する。
蓄熱システム１００において熱交換型反応器１０に蓄熱する際には、バルブＶを開放して蒸発凝縮器１４と熱交換型反応器１０を収容する容器１２とを配管１６を介して連通させる。さらに、熱媒体配管４２Ａ及び熱媒体配管４２Ｂ内に熱源（図示省略）によって加熱された熱媒体Ｍを流通する。熱媒体Ｍによって加熱されることで、蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂから水蒸気が脱離し、この熱が蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂに蓄熱される。このとき、蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂから脱離された水蒸気は、容器１２から蒸発凝縮器１４に向かって配管１６を移動して蒸発凝縮器１４内に導入される。そして、蒸発凝縮器１４の気相部２４において、冷媒流通路２０を流通する冷媒によって水蒸気が冷却され、凝縮された水が貯留容器１８の液相部２６に貯留される。熱交換型反応器１０での蓄熱が完了した後にバルブＶを閉じることで、熱交換型反応器１０内の蓄熱が維持される。
【００５３】
一方、蓄熱システム１００において熱交換型反応器１０に蓄熱された熱を放熱する際には、バルブＶを開放して蒸発凝縮器１４と熱交換型反応器１０を収容する容器１２とを配管１６を介して連通させる。さらに、蒸発凝縮器１４のヒータ２２が液相部２６の水溶液を蒸発させる。そして、生成された水蒸気が、蒸発凝縮器１４から容器１２に向かって配管１６を移動して熱交換型反応器１０内に供給される。
【００５４】
続いて、熱交換型反応器１０内では、供給された水蒸気が、支持体３６を介して蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂと接触することにより、蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂは、水蒸気を物理吸着により固定化するか又は水蒸気を化学反応により固定化しつつ放熱する。この熱は、熱媒体配管４２Ａ及び熱媒体配管４２Ｂを流通する熱媒体によって不図示の加熱対象に輸送される。
【００５５】
なお、蓄熱システム１００において熱交換型反応器１０に蓄熱された熱を放熱する際には、水溶液中にはエチレングリコールが含まれているため、エチレングリコールの蒸気が水蒸気と共に熱交換型反応器１０内に供給される。蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂには蓄熱材と吸着材とが含まれているため、吸着材がエチレングリコール蒸気の少なくとも一部を吸着する。そのため、凝固点降下剤であるエチレングリコールが蓄熱材の表面に蓄積されるのを抑制することができ、蓄熱システムの性能の低下を抑制することができる。
【００５６】
また、蓄熱システム１００において熱交換型反応器１０に蓄熱する際には、蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂが加熱されることで蓄熱材と共に吸着材が加熱される。蓄熱材と吸着材との組み合わせとして、蓄熱部から水蒸気を離脱する温度条件において、吸着材に吸着したエチレングリコールの脱離量が、蓄熱材に吸着したエチレングリコールの脱離量よりも多い組み合わせを選択した場合、蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂが加熱されることで吸着材に吸着されたエチレングリコールが脱離しやすくなる。そのため、エチレングリコールを吸着した吸着材が再生され、蓄熱システムの性能の低下をより抑制することができる。
【００５７】
また、凝固点降下剤としてエチレングリコールを用いた場合には、吸着材と蓄熱材との組み合わせとして、吸着材によるエチレングリコールの吸着量が、蓄熱材によるエチレングリコールの吸着量よりも多い組み合わせを用いてもよい。熱交換型反応器１０に蓄熱された熱を放熱する際にはエチレングリコールの蒸気が水蒸気と共に熱交換型反応器１０内に供給されるため、蓄熱材による水蒸気の固定化が進むにつれて蓄熱材近傍の空間におけるエチレングリコールの蒸気の濃度が上昇し、蓄熱材による水蒸気の固定化能力が低下する場合がある。このときに、吸着材及び蓄熱材として上記の組み合わせを採用することで、蓄熱材によるエチレングリコールの吸着よりも吸着材によるエチレングリコールの吸着が優位に進むため、蓄熱材近傍の空間におけるエチレングリコールの濃度が上昇しにくい。そのため、エチレングリコールの影響による蓄熱材の水蒸気の固定化能力が低下しにくくなり、蓄熱システムの性能の低下を抑制することができる。
【００５８】
［第２実施形態］
図７は、第２実施形態に係る蓄熱システムを構成する熱交換型反応器１０を模式的に示した図である。
第２実施形態に係る蓄熱システムでは、積層体３８が、蓄熱材を含む蓄熱材充填層である２枚の蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂと、吸着材を含む吸着材層である吸着材成形体３５Ａ及び吸着材成形体３５Ｂ（以下、これらをまとめて「吸着材成形体３５Ａ及び３５Ｂ」ともいう））とが、支持体３６上に、吸着材成形体３５Ａ（又は吸着材成形体３５Ｂ）及び蓄熱材成形体３４Ａ（蓄熱材成形体３４Ｂ）の順で積層されている以外は、第１実施形態に係る蓄熱システムと同様の構成とされる。
【００５９】
吸着材成形体３５Ａ及び３５Ｂと蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂとの比率は特に限定されるものではないが、吸着材成形体３５Ａ及び３５Ｂ並びに蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂの合計体積に占める吸着材成形体３５Ａ及び３５Ｂの体積の割合（吸着材成形体／（吸着材成形体＋蓄熱材成形体））が２５体積％以下であることが好ましく、２０体積％以下であることがより好ましく、１０体積％以下であることがさらに好ましい。また、吸着材成形体３５Ａ及び３５Ｂ並びに蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂの合計体積に占める吸着材成形体３５Ａ及び３５Ｂの体積の割合は、１体積％以上であればよい。
【００６０】
なお、吸着材成形体３５Ａ及び３５Ｂは、蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂと同様にして形成することができる。また、本実施形態においては、蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂが蓄熱材の存在する領域に該当する。また、本実施形態においては、吸着材層である吸着材成形体３５Ａ及び３５Ｂが、蓄熱材充填層である蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂ上であって蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂに対して流通路側（つまり、支持体３６側）に設けられている。
【００６１】
第２実施形態に係る蓄熱システムでは、蓄熱材を含む蓄熱材充填層である２枚の蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂと、吸着材を含む吸着材層である吸着材成形体３５Ａ及び３５Ｂとが、支持体３６上に、吸着材成形体３５Ａ（又は吸着材成形体３５Ｂ）及び蓄熱材成形体３４Ａ（蓄熱材成形体３４Ｂ）の順で積層されているため、熱交換型反応器１０内では、供給された水蒸気が吸着材成形体３５Ａ及び３５Ｂを通過して蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂに到達する。そのため、より効率的にエチレングリコールの蒸気を吸着材成形体３５Ａ及び３５Ｂで吸着することが可能となり、蓄熱システムの性能の低下をさらに抑制することができる。
また、水溶液から液飛びした凝固点降下剤を含む液滴が配管１６を通じて熱交換型反応器１０にまで到達した場合であっても、蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂへ凝固点降下剤を含む液滴が到達する前に吸着材成形体３５Ａ及び３５Ｂに凝固点降下剤を含む液滴が付着するため、蓄熱システムの性能の低下をさらに抑制することができる。
【００６２】
また、蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂが加熱されることで、吸着材成形体３５Ａ及び３５Ｂも加熱されるため、吸着材成形体３５Ａ及び３５Ｂに吸着されたエチレングリコールが脱離しやすくなり、エチレングリコールを吸着した吸着材成形体３５Ａ及び３５Ｂが再生される。そのため、蓄熱システムの性能の低下をより抑制することができる。
【００６３】
なお、凝固点降下剤として無機塩、有機塩等の固形分を用いた場合、これらの材料の蒸気圧は無視できる程度に小さいため、凝固点降下剤である無機塩又は有機塩の蒸気が熱交換型反応器１０に到達する可能性は低い。一方、水溶液から液飛びした凝固点降下剤を含む液滴が配管１６を通じて熱交換型反応器１０にまで到達した場合であっても、凝固点降下剤を含む液滴が吸着材成形体３５Ａ及び３５Ｂに付着するため、凝固点降下剤を含む液滴が蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂへ到達することがない。そのため、第２実施形態に係る蓄熱システムでは、凝固点降下剤として無機塩、有機塩等を用いた場合の性能の低下を抑制するのにも有効である。
【００６４】
第２実施形態に係る蓄熱システムでは、蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂ並びに吸着材成形体３５Ａ及び３５Ｂを各々個別に形成した後に積層して積層体３８を構成したが、これに限定されるものではない。例えば、蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂの一方の面上に吸着材を含むスラリーを塗布することで吸着材を含む吸着材層を形成した後、これを乾燥して吸着材層付き蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂを得る。得られた吸着材層付き蓄熱材成形体３４Ａ及び３４Ｂを、吸着材層の形成された側が支持体３６と接触するように配置することで、積層体３８とすることもできる。
【００６５】
［第３実施形態］
図８は、第３実施形態に係る蓄熱システム２００の概略構成を示す図である。
第３実施形態に係る蓄熱システム２００では、容器１２と蒸発凝縮器１４との間で水蒸気を流通させる流通路を形成する配管１６内におけるバルブＶが設けられた箇所よりも容器１２側に、吸着材を含む領域４４が設けられている。本実施形態では、水蒸気の流通路である配管１６における蓄熱部である熱交換型反応器１０と蒸発部をなす蒸発凝縮器１４との間に吸着材が配置されている。
【００６６】
吸着材を含む領域４４を構成する部材は特に限定されるものではなく、例えば、吸着材を上述のバインダーと共に配管１６の内径と等しいか僅かに小さい直径の円柱状に成形したものを用いてもよいし、配管１６の内径と等しいか僅かに小さい直径の円柱状のセラミックスハニカムの内壁に上述のバインダーを用いて吸着材を付着させたものを用いてもよい。
【００６７】
配管１６内に吸着材を含む領域４４を設けることで、水溶液から液飛びした凝固点降下剤を含む液滴が熱交換型反応器１０にまで到達するのを抑制することができる。そのため、蓄熱システムの性能の低下をさらに抑制することができる。
なお、第３実施形態に係る蓄熱システム２００の構成では、配管１６内に設けられた吸着材を含む領域４４を加熱する手段がないため、凝固点降下剤として有機溶剤の一種であるエチレングリコールが用いられた場合に、吸着材を含む領域４４を加熱により再生することはできない。また、凝固点降下剤として無機塩、有機塩等を用いた場合にも、吸着材を含む領域４４にこれらの凝固点降下剤が蓄積していくため、吸着材を含む領域４４による上記効果が消失するか、又は吸着材を含む領域４４が目詰まりを起こす可能性がある。そのため、吸着材を含む領域４４（例えば、円柱状の吸着材又は円柱状のセラミックスハニカム）を着脱可能なように、カートリッジ構造とし、定期的に取り替えることができる構成としてもよい。
【００６８】
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、本発明はかか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。例えば、上記実施形態は蓄熱システムに蓄熱部である熱交換型反応器を１つ備えるものであるが、複数の熱交換型反応器を備えていてもよい。例えば蓄熱システムが２つの熱交換型反応器を備える場合、三方弁を介して２つの熱交換型反応器と１つの蒸発凝縮器とを接続した構成としてもよい。
また、第１実施形態に係る蓄熱システム又は第２実施形態に係る蓄熱システムにおける配管１６内におけるバルブＶが設けられた箇所よりも容器１２側に、吸着材を含む領域４４を設けてもよい。
また、第１実施形態に係る蓄熱システム等では蒸発器と凝縮器とが一体とされた蒸発凝縮器が用いられるが、本発明の蓄熱システムでは、蒸発器と凝縮器とを別々に備えていてもよい。
【実施例】
【００６９】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより詳細に説明する。但し、本発明は下記実施例により限定されるものではない。
【００７０】
実施例及び比較例では、蓄熱材として１３Ｘ型ゼオライト（比表面積：７７９ｍ２／ｇ、細孔容量：０．３０ｍＬ／ｇ）を用い、吸着材として活性炭１（比表面積：２９１８ｍ２／ｇ、細孔容量：１．５８ｍＬ／ｇ）を用いた。
これら蓄熱材及び吸着材のエチレングリコール脱離温度を、熱重量測定（ＴＧ）により求めた。
まず、蓄熱材及び吸着材をエチレングリコール１００％溶液に６０分浸漬し、その後、余剰のエチレングリコールを除去して熱重量測定用試料を準備した。
得られた熱重量測定用試料について、熱重量測定を実施した。測定に際し、室温から４００℃まで昇温した。
得られた結果を図９に示す。活性炭１についての室温から１００℃以下の範囲における重量減少は、活性炭１に吸着した水蒸気の離脱によるものと考えられる。また、活性炭１についての１００℃から１７０℃の範囲における重量減少は、活性炭１に吸着したエチレングリコールの離脱によるものと考えられる。
一方、１３Ｘ型ゼオライトについての室温から１８０℃以下の範囲における重量減少は、１３Ｘ型ゼオライトに吸着した水蒸気の離脱によるものと考えられる。また、１３Ｘ型ゼオライトについての３００℃から３５０℃以下の範囲における重量減少は、１３Ｘ型ゼオライトに吸着したエチレングリコールの離脱によるものと考えられる。
図９に示す結果から、２５０℃の加熱により、活性炭１は、吸着したエチレングリコールが脱離しやすい一方、１３Ｘ型ゼオライトは、吸着したエチレングリコールが脱離しにくいことがわかる。この結果から、蓄熱材としての１３Ｘ型ゼオライトと吸着材としての活性炭１との組み合わせは、蓄熱部から水蒸気を脱離する温度条件を２５０℃に設定した場合に、蓄熱部から水蒸気を脱離する温度条件において、吸着材に吸着したエチレングリコールの脱離量が、蓄熱材に吸着したエチレングリコールの脱離量よりも多い関係であることがわかる。
【００７１】
また、１５℃における水蒸気の蒸気圧は１２８０Ｐａであり、エチレングリコールの蒸気圧は４Ｐａであるため、蒸気圧降下を無視した場合のエチレングリコールの蒸気圧濃度の概算値は０．３％となる。そのため、吸着材を配置しない蓄熱システムにおいては、蓄熱材への水蒸気の吸着（放熱）及び蓄熱材からの水蒸気の脱離（蓄熱）を一回の吸着サイクルとしたときに、１−（４Ｐａ／１２８４Ｐａ）＝０．９９６ずつ吸着容量（蓄熱容量）が低下すると考えられる。
そこで、吸着材を配置しない蓄熱システム（比較例）及び吸着材を配置した蓄熱システム（実施例）について、エチレングリコール蒸気によるサイクル運転時の性能劣化の程度を調べるための実験を行った。
なお、蓄熱システムに用いられる凝固点降下剤を含む水溶液（作動冷媒）として、エチレングリコール３０質量％水溶液を用いた。
【００７２】
［実施例１］
実施例１では、第１実施形態に係る蓄熱システムを用いた。蓄熱材として１３Ｘ型ゼオライトを用い、吸着材として活性炭１を用いた。なお、蓄熱材成形体（１３Ｘ型ゼオライト（蓄熱材）＋活性炭１（吸着材））における活性炭１の質量基準の割合（活性炭１／（１３Ｘ型ゼオライト＋活性炭１））は、２０質量％とした。
蓄熱システムの作動モードとして、蒸発器を１５℃とし蓄熱器を３５℃とする冷房モード（１５℃冷房条件）と、蓄熱器を２５０℃とし凝縮器を３５℃とする蓄熱再生モードとを１サイクルとし、１０００サイクル蓄熱システムを作動させた。また、各サイクルでの蓄熱システムの蓄熱容量を下記方法で求め、１サイクル目の蓄熱容量と各サイクルでの蓄熱容量との比（蓄熱容量比）を算出した。得られた結果を図１０に実線で示す。図１０から明らかなように、実施例１の蓄熱システムは、１０００サイクル目でも蓄熱容量比が低下しないことがわかる。
蓄熱システムの蓄熱容量は、蓄熱器が吸着できる水蒸気量を計測し、水１ｇ当たりの蒸発潜熱より求めた。
【００７３】
［比較例１］
蓄熱材として１３Ｘ型ゼオライトを用い、吸着材を用いない以外は実施例１と同様にして比較例１の蓄熱システムについての各サイクルでの蓄熱容量比を算出した。得られた結果を図１０に二点鎖線で示す。図１０から明らかなように、比較例１の蓄熱システムは、サイクル数の増加に伴い、蓄熱容量比が低下することがわかる。
【００７４】
［実施例２］
実施例２では、第２実施形態に係る蓄熱システムを用いた。蓄熱材として１３Ｘ型ゼオライトを用い、吸着材として活性炭１を用いた。なお、蓄熱材成形体及び吸着材成形体の合計体積に占める吸着材成形体の体積の割合は、２０体積％とした。その他は実施例１と同様にして実施例２の蓄熱システムについての各サイクルでの蓄熱容量比を算出した。得られた結果を図１０に実線で示す。図１０から明らかなように、実施例２の蓄熱システムは、１０００サイクル目でも蓄熱容量比が低下しないことがわかる。
【００７５】
［実施例３］
実施例３では、第３実施形態に係る蓄熱システムを用いた。蓄熱材として１３Ｘ型ゼオライトを用い、吸着材として活性炭１を用いた。その他は実施例１と同様にして実施例３の蓄熱システムについての各サイクルでの蓄熱容量比を算出した。得られた結果を図１０に点線で示す。図１０から明らかなように、実施例３の蓄熱システムは、約４００サイクル目までは蓄熱容量（蓄熱容量比）の低下は見られなかったが、約４００サイクル目以降ではサイクル数の増加に伴い、蓄熱容量比が低下することがわかる。
【符号の説明】
【００７６】
１０        熱交換型反応器
１２        容器
１４        蒸発凝縮器
１６        配管
２８        筐体
３２        反応室
３４Ａ、３４Ｂ        蓄熱材成形体
３５Ａ、３５Ｂ        吸着材成形体
３６        支持体
３８        積層体
４４        吸着材を含む領域
１００、２００        蓄熱システム
【図１】
2018146162.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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