(57)【要約】【課題】高効率であり、蓄熱密度の高い蓄熱システムを提供する。【解決手段】蓄熱システム１００は、上方に開放した開口部２１を有し、蓄熱材３を収容する反応容器１と、蓄熱運転時に、蓄熱材３を加熱する蓄熱材加熱部と、開口部２１の上方に配置され、蓄熱材３を加熱することによって蓄熱材３から脱離した水を凝縮させて凝縮水を得る凝縮部１２と、開口部２１と凝縮部１２との間に配置され、凝縮水が反応容１器に流入することを抑制する凝縮水分離部材１３と、反応容器１、蓄熱材加熱部、凝縮部１２および凝縮水分離部材１３を収容する蓄熱容器２とを備え、凝縮水分離部材１３の上面には複数の凸部２３が形成されており、複数の凸部２３のそれぞれは、水蒸気を通過させる開口２４を有し、凝縮水分離部材１３の上面のうち複数の凸部２３の間に位置する部分は、凝縮水分離部材１３の上面に付着した凝縮水を上面の上で移動させる傾斜を有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱材から水を脱離することによって蓄熱し、かつ、前記脱離した水を前記蓄熱材と反応させることによって放熱する蓄熱システムであって、
上方に開放した開口部を有し、前記蓄熱材を収容する反応容器と、
蓄熱運転時に、前記蓄熱材を加熱する蓄熱材加熱部と、
前記開口部の上方に配置され、前記蓄熱材を加熱することによって前記蓄熱材から脱離した水を凝縮させて凝縮水を得る凝縮部と、
前記開口部と前記凝縮部との間に配置され、前記凝縮水が前記反応容器に流入することを抑制する凝縮水分離部材と、
前記反応容器、前記蓄熱材加熱部、前記凝縮部および前記凝縮水分離部材を収容する蓄熱容器と
を備え、
前記凝縮水分離部材の前記上面には複数の凸部が形成されており、
前記複数の凸部のそれぞれは、水蒸気を通過させる少なくとも１つの開口を有し、
前記凝縮水分離部材の前記上面のうち前記複数の凸部の間に位置する部分は、前記凝縮水分離部材の前記上面に付着した凝縮水を前記上面の上で移動させる傾斜を有している蓄熱システム。
【請求項２】
前記凝縮水分離部材の前記上面のうち前記複数の凸部の間に位置する部分は、前記上面に付着した凝縮水が前記傾斜に沿って移動して前記上面から除去されるように、前記上面に付着した凝縮水を導く経路を構成している請求項１に記載の蓄熱システム。
【請求項３】
前記反応容器の外壁と前記蓄熱容器の内壁との間に設けられ、前記凝縮水分離部材の前記上面から除去された凝縮水を下方に輸送する第１の水輸送経路をさらに備え、
前記凝縮水分離部材は、少なくとも前記第１の水輸送経路を構成する前記反応容器の前記外壁を含む第１鉛直面から、前記凝縮器における前記第１鉛直面からの距離が最大となる点を含む第２鉛直面までの領域を覆い、かつ、前記傾斜は、前記第２鉛直面側から前記第１鉛直面側に向かって低くなる請求項２に記載の蓄熱システム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの開口は、高さの異なる位置に設けられた少なくとも２つの開口を含む請求項１から３のいずれかに記載の蓄熱システム。
【請求項５】
前記凝縮水分離部材の前記上面の法線方向から見て、前記凝縮水分離部材の前記上面のうち前記複数の凸部の合計面積は、前記複数の凸部が形成されていない部分の合計面積よりも大きい請求項１からの４いずれかに記載の蓄熱システム。
【請求項６】
前記複数の凸部のそれぞれは、前記複数の凸部の間に位置する部分の傾斜方向に沿って延びており、
前記複数の凸部は、前記傾斜方向に直交する方向に配列されている請求項１から５のいずれかに記載の蓄熱システム。
【請求項７】
前記凝縮水分離部材の前記上面の法線方向から見て、前記複数の凸部のそれぞれの頂上部の少なくとも一方向に沿った幅は５．４ｍｍ以下である請求項１から６のいずれかに記載の蓄熱システム。
【請求項８】
前記複数の凸部のそれぞれにおいて、前記頂上部の前記少なくとも一方向に沿った幅の中心から水平方向に２．７ｍｍ離れた点における側面の傾斜角は２４°以上である請求項７に記載の蓄熱システム。
【請求項９】
前記凝縮水分離部材の前記上面の凝縮水に対する接触角は９０°以上であり、かつ、前記開口の幅は０．９０ｍｍ未満である請求項１から８のいずれかに記載の蓄熱システム。
【請求項１０】
前記開口部と前記凝縮水分離部材との間に、前記開口部を覆うように、水蒸気を透過させるが、液体の水を透過させない水蒸気透過手段をさらに備える請求項１から９のいずれかに記載の蓄熱システム。
【請求項１１】
前記凝縮水を貯留する水貯留部と、
放熱運転時に、前記水貯留部に貯留された水を前記水貯留部から前記反応容器内に供給する水供給経路と、
をさらに備える請求項１から１０のいずれかに記載の蓄熱システム。
【請求項１２】
前記水貯留部は、前記蓄熱容器の外部に設けられており、
前記第１の水輸送経路から下方に輸送させた凝縮水を、前記蓄熱容器から前記水貯留部に輸送する第２の水輸送経路と、
前記第２の水輸送経路に設けられ、前記蓄熱容器と前記水貯留部との間の水の移動を制限する弁と、前記水貯留部に貯留されていた水を加熱する貯留水加熱部とをさらに備える請求項１１に記載の蓄熱システム。
【請求項１３】
前記蓄熱材加熱部は、
圧縮機、放熱器、膨張装置、蒸発器およびこれらの間で冷媒を循環させる冷媒経路を含む冷媒回路と、
前記放熱器によって加熱され、前記蓄熱材と熱交換することによって冷却さえるように熱媒を循環させる熱媒回路とを有し、
前記凝縮部は、前記冷媒回路の前記冷媒と熱交換することによって、前記脱離した水を冷却するように構成された請求項１２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】
熱エネルギーを蓄える蓄熱システムは、従来から省エネルギー技術として有効である。また、近年、ＣＯ2ヒートポンプや燃料電池コージェネレーションシステムを利用した給湯機器が注目されているが、これらの機器を小型化し、設置性の向上を図るために、高密度蓄熱技術の開発が待望されている。
【０００３】
蓄熱技術は、顕熱蓄熱、潜熱蓄熱および化学蓄熱に分類される。このうち化学蓄熱は、可逆的な化学反応による反応熱を利用する蓄熱技術である。化学蓄熱を利用したシステム（以下、「化学蓄熱システム」）は、物質の吸着、水和等の化学変化を伴うため、蓄熱材自体の顕熱や潜熱を利用したシステムと比較して単位質量当たりの蓄熱密度が高くなるという利点がある。
【０００４】
化学蓄熱システムとして、固体の無機無水物と水蒸気とが反応した固体の水和物が生成される反応を利用したシステムが知られている（例えば特許文献１）。このようなシステムは、蓄熱材の脱水および水和反応を行う反応容器、蓄熱時に蓄熱材を加熱することによって蓄熱材から脱離した水蒸気を凝縮する凝縮器、放熱時に液体の水を蒸発させる蒸発器、反応容器と凝縮器／蒸発器とを連結する経路などから構成されている。特許文献１には、水和物（蓄熱材）を加熱するためにヒートポンプを用いることも記載されている。
【０００５】
また、特許文献２は、蓄熱システムの小型化を目的として、１つの密閉容器内に、蓄熱材を収容する反応容器と凝縮器／蒸発器とを一体的に配置することを提案している。
【０００６】
図１８は、特許文献２に開示された蓄熱システム５００の構成を示す図である。
【０００７】
蓄熱システム５００では、蓄熱材を収容する反応容器５０、複数の凝縮部５２、および複数の蒸発部５３が１つの蓄熱容器５４に設置されている。蓄熱容器５４内の反応容器５０の上方にはドーム型の滴下防止カバー５５が設けられている。滴下防止カバー５５は、中央に開口５５ａを有している。凝縮部５２は、蓄熱容器５４内に側壁および上面に沿って配置されている。ただし、滴下防止カバー５５の開口５５ａの上方には配置されていない。蒸発部５３は、蓄熱容器５４の底面に配置されている。なお、本明細書では、「上方」および「下方」は、それぞれ、水平面に対する上方および下方を指すものとする。
【０００８】
蓄熱システム５００では、蓄熱材から脱離した水蒸気は、滴下防止カバー５５の開口５５ａを通過して凝縮部５２に移動し、凝縮される。凝縮された水（凝縮水）は、滴下防止カバー５５によって、蓄熱容器５４の下部に設けられた水貯留部５８に誘導される。従って、滴下防止カバー５５により、凝縮部５２で凝縮された水が蓄熱部５０に滴下して蓄熱材と反応（再水和）することを防止できる。
【０００９】
なお、本明細書では、蓄熱過程および放熱過程を含む熱サイクルにおいて実質的に蓄熱できる熱エネルギー（熱量）を「蓄熱量」、蓄熱材量の単位体積（または単位重量）当たりの蓄熱量を「蓄熱密度」という。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特公平７−６７０８号公報
【特許文献２】特開２００８−２３２４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明者が検討したところ、特許文献１の蓄熱システムでは、蓄熱時に蓄熱材から脱離した水蒸気を、反応容器から連通管を介して凝縮部に移動させる。このため、水蒸気を反応容器から凝縮部に移動させる際の抵抗（流動抵抗）が高くなり、蓄熱材の脱水反応が進みにくくなるおそれがある。脱水反応が進みにくくなると、蓄熱運転時の効率が大幅に低下する。
【００１２】
一方、特許文献２の蓄熱システム５００（図１８）では、反応容器５０と凝縮部５２とが同一容器内に配置されているので、特許文献１の蓄熱システムよりも、水蒸気が移動する際の流動抵抗を低減することが可能である。しかしながら、滴下防止カバー５５の表面に付着した水滴が滑り落ちるためには、滴下防止カバー５５の表面は、水平面に対して十分な角度で傾斜している必要がある。このため、滴下防止カバー５５が高くなり、凝縮部５２と反応容器５０との間隔が大きくなる。その結果、滴下防止カバー５５の高さ分だけ蓄熱システム全体が大型化するので、蓄熱密度が低下する。
【００１３】
このように、従来の蓄熱システムによると、高い蓄熱密度を確保しつつ、蓄熱運転時の効率を高めることが困難である。
【００１４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、脱水反応によって蓄熱し、吸水反応によって放熱する蓄熱材を用いて、高効率であり、かつ、蓄熱密度の高い蓄熱システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の蓄熱システムは、蓄熱材から水を脱離することによって蓄熱し、かつ、前記脱離した水を前記蓄熱材と反応させることによって放熱する蓄熱システムであって、上方に開放した開口部を有し、前記蓄熱材を収容する反応容器と、蓄熱運転時に、前記蓄熱材を加熱する蓄熱材加熱部と、前記開口部の上方に配置され、前記蓄熱材を加熱することによって前記蓄熱材から脱離した水を凝縮させて凝縮水を得る凝縮部と、前記開口部と前記凝縮部との間に配置され、前記凝縮水が前記反応容器に流入することを抑制する凝縮水分離部材と、前記反応容器、前記蓄熱材加熱部、前記凝縮部および前記凝縮水分離部材を収容する蓄熱容器とを備え、前記凝縮水分離部材の前記上面には複数の凸部が形成されており、前記複数の凸部のそれぞれは、水蒸気を通過させる少なくとも１つの開口を有し、前記凝縮水分離部材の前記上面のうち前記複数の凸部の間に位置する部分は、前記凝縮水分離部材の前記上面に付着した凝縮水を前記上面の上で移動させる傾斜を有している。
【００１６】
上記構成によると、凝縮水分離部材の上面に複数の凸部が形成されている。このため、凝縮部から凝縮水分離部材の上面に滴下した凝縮水は、凸部上よりも、複数の凸部の間に位置する部分（凹部）に集まり易い。凝縮水が凸部上に付着しても、凸部上から凹部上に移動しやすいからである。従って、蓄熱運転時に、凝縮水分離部材の上面に付着した凝縮水は、複数の凸部の間に位置する凹部上に集まり、より大きな液滴となる。この結果、凝縮水の液滴は、上記凹部上を傾斜に沿って流れやすくなるので、液滴を移動させるために必要な傾斜角度を小さくすることができる。よって、蓄熱システムを小型化でき、蓄熱密度を高めることが可能になる。
【００１７】
また、水蒸気を流通させる開口は、凸部上に形成されている。上述したように、凸部上に付着した凝縮水は、凹部に移動しやすい。よって、凝縮水が凸部上に滞留して、開口を通過する水蒸気の流動を妨げたり、凝縮水が開口を通って反応容器内に戻されることを抑制できる。従って、水蒸気の流動抵抗の増大を抑制できるので、蓄熱材の脱水反応を促進することができる。
【００１８】
なお、従来の蓄熱システム（図１８）では、ドーム型の滴下防止カバーの頂上部にしか開口部を設けることができなかったが、上記構成によると、凝縮水分離部材の任意の位置に、任意の個数の凸部を配置し、各凸部に開口を形成できる。従って、従来よりも、水蒸気の流動抵抗を低く抑えることが可能になり、蓄熱運転時の効率を高めることができる。
【００１９】
ある好ましい実施形態において、前記凝縮水分離部材の前記上面のうち前記複数の凸部の間に位置する部分は、前記上面に付着した凝縮水が前記傾斜に沿って移動して前記上面から除去されるように、前記上面に付着した凝縮水を導く経路を構成している。
【００２０】
これにより、凝縮水分離部材上面に付着した凝縮水は、凹部によって構成される経路によって、速やかに凹部上を移動し、凝縮水分離部材上面から除去される。従って、凝縮水が凝縮水分離部材上面に滞留して、水蒸気の流通を妨げることをより確実に抑制できる。
【００２１】
前記反応容器の外壁と前記蓄熱容器の内壁との間に設けられ、前記凝縮水分離部材の前記上面から除去された凝縮水を下方に輸送する第１の水輸送経路をさらに備え、前記凝縮水分離部材は、少なくとも前記第１の水輸送経路を構成する前記反応容器の前記外壁を含む第１鉛直面から、前記凝縮器における前記第１鉛直面からの距離が最大となる点を含む第２鉛直面までの領域を覆い、かつ、前記傾斜は、前記第２鉛直面側から前記第１鉛直面側に向かって低くなってもよい。
【００２２】
これにより、凝縮部より落下した凝縮水が反応容器内に流入して蓄熱材と反応（再水和）することをより確実に抑制できる。
【００２３】
前記少なくとも１つの開口は、高さの異なる位置に設けられた少なくとも２つの開口を含んでもよい。
【００２４】
これにより、滴下防止カバー５５の最も高い部分（中央部）のみに開口５５ａが形成された特許文献１の構成（図１８）と比べて、蓄熱材から脱離する水蒸気が開口部まで移動する距離を短くでき、水蒸気の流動抵抗をより低減することが可能になる。
【００２５】
前記凝縮水分離部材の前記上面の法線方向から見て、前記凝縮水分離部材の前記上面のうち前記複数の凸部の合計面積は、前記複数の凸部が形成されていない部分（凹部）の合計面積よりも大きくてもよい。
【００２６】
凹部の合計面積を凸部の合計面積よりも小さくすることにより、より多くの液滴を凹部上に集めることができるので、凹部上に、より大きな液滴を生じさせることができる。このため、凹部上に集められた凝縮水をより確実に傾斜に沿って移動させることができる。
【００２７】
ある好ましい実施形態において、前記複数の凸部のそれぞれは、前記複数の凸部の間に位置する部分の傾斜方向に沿って延びており、前記複数の凸部は、前記傾斜方向に直交する方向に配列されている。
【００２８】
上記構成によると、傾斜方向に沿って、凝縮水を輸送する複数の経路（溝）を形成できるので、凝縮水を効率よく所定の方向に移動させることができる。
【００２９】
前記凝縮水分離部材の表面の法線方向から見て、前記複数の凸部のそれぞれの頂上部の少なくとも一方向に沿った幅は５．４ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３０】
これにより、凝縮部から滴下した凝縮水の液滴が、より確実に凝縮水分離部材の凸部の側面と接するので、頂上部で滞留せずに凹部上に滑り落ちやすくなる。従って、凹部上に凝縮水が集まりやすくなり、より大きな液滴が形成される。その結果、凝縮水分離部材の傾斜角度を小さくしても、凝縮水分離部材上面から凝縮水の液滴を容易に移動させることができる。
【００３１】
前記複数の凸部のそれぞれにおいて、前記頂上部の前記少なくとも一方向に沿った幅の中心から水平方向に２．７ｍｍ離れた点における側面の傾斜角は２４°以上であってもよい。
【００３２】
これにより、凸部の側面上において、凝縮部から滴下した凝縮水の液滴をより確実に凹部へ移動させることができる。従って、凹部上に凝縮水が集まりやすくなり、凝縮水分離部材の傾斜角度を小さくしても、凝縮水分離部材上面から凝縮水の液滴を容易に移動させることができる。
【００３３】
前記凝縮水分離部材の表面の凝縮水に対する接触角は９０°以上であり、かつ、前記開口の幅は０．９０ｍｍ未満であってもよい。
【００３４】
これにより、凝縮水分離部材上面に滴下した凝縮水の液滴が、開口から反応容器に流入することをより確実に防止できる。従って、凝縮水と蓄熱材とが反応することをより効果的に防止できる。
【００３５】
前記開口部と前記凝縮水分離部材との間に、前記開口部を覆うように、水蒸気を透過させるが、液体の水を透過させない水蒸気透過手段をさらに備えてもよい。これにより、減圧運転時の蓄熱材３の飛散を防ぐことができる。
【００３６】
上記蓄熱システムは、前記凝縮水を貯留する水貯留部と、放熱運転時に、前記水貯留部に貯留された水を前記水貯留部から前記反応容器内に供給する水供給経路とをさらに備えていてもよい。
【００３７】
前記水貯留部は、前記蓄熱容器の外部に設けられており、前記第１の水輸送経路から下方に輸送させた凝縮水を、前記蓄熱容器から前記水貯留部に輸送する第２の水輸送経路と、前記第２の水輸送経路に設けられ、前記蓄熱容器と前記水貯留部との間の水の移動を制限する弁と、前記水貯留部に貯留されていた水を加熱する貯留水加熱部とをさらに備えていてもよい。
【００３８】
上記のような構成によると、反応容器から水を取り出しながら蓄熱を行った後（第１の蓄熱工程）、蓄熱容器と水貯留部との間の水の移動を制御する弁を閉状態にして、さらに蓄熱材の温度を上昇させることができる（第２の蓄熱工程）。従って、同一の熱源で、蓄熱材の温度をより高い温度まで上昇させることが可能になり、蓄熱量を高めることができる。また、放熱運転時において、貯留水加熱部で加熱された水と蓄熱材とを反応させることができる。このため、蓄熱状態の蓄熱材をより高温の水と反応させることが可能になるので、放熱運転時に、反応させる水の温度が低いことによって取り出し熱量が減少することを抑制することができる。さらに、蓄熱容器から取り出した凝縮水を加熱する際に、上記弁を閉状態とすることにより、加熱された水が蓄熱容器内に逆流してくることを防止できる。従って、蓄熱運転時に、蓄熱材と水とが反応して放熱することによる蓄熱量の低下を抑制できる。
【００３９】
前記蓄熱材加熱部は、圧縮機、放熱器、膨張装置、蒸発部およびこれらの間で冷媒を循環させる冷媒経路を含む冷媒回路と、前記放熱器によって加熱され、前記蓄熱材と熱交換することによって冷却さえるように熱媒を循環させる熱媒回路とを有し、前記凝縮部は、前記冷媒回路の前記冷媒と熱交換することによって、前記脱離した水を冷却するように構成されていてもよい。
【００４０】
前記蓄熱材加熱部は、圧縮機、放熱器、膨張装置、蒸発部およびこれらの間で冷媒を循環させる冷媒経路を含む冷媒回路と、前記放熱器によって加熱され、前記蓄熱材と熱交換することによって冷却されるように熱媒を循環させる熱媒経路とを有し、前記凝縮部は、前記冷媒回路の前記冷媒と熱交換することによって、前記脱離した水を冷却するように構成されてもよい。これにより、凝縮熱を蓄熱の熱源であるヒートポンプに回収することができるので、冷媒回路のＣＯＰ（ＣＯＰ：Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）を向上させることができる。
【００４１】
前記貯留水加熱部は、前記水貯留部に貯留されていた貯留水と、前記蓄熱材と熱交換した後であって前記放熱器によって加熱される前の前記熱媒とを熱交換させる貯留水／熱媒熱交換部、または前記水貯留部に貯留されていた貯留水と、前記放熱器を通過した後であって前記膨張装置によって減圧される前の前記冷媒と熱交換させる貯留水／冷媒熱交換部を含んでもよい。
【００４２】
このような構成によると、蓄熱運転時に、上記弁を閉状態とした後、冷媒回路の放熱器に流入する熱媒の温度また、膨張装置により減圧される前の冷媒の温度を、水貯留部に貯留されていた水を利用して下げることができる。従って、蓄熱材の温度が上昇しても、冷媒回路の放熱器で加熱される前の熱媒の温度または膨張装置で減圧される前の冷媒の温度を低く抑えることができるので、ヒートポンプサイクルのＣＯＰの低下を抑制できる。また、ＣＯＰの低下を抑制しつつ、蓄熱材を従来よりも高い温度まで加熱することが可能となる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によると、蓄熱材を収容する反応容器と凝縮部とが同一容器内に配置された蓄熱システムにおいて、蓄熱運転時に、凝縮水が反応容器に戻されて蓄熱材と反応することを抑制しつつ、蓄熱材から脱離した水蒸気を凝縮部まで移動させることができる。このとき、凝縮水分離部材の上面に付着した凝縮水は、凝縮水分離部材の上面のうち複数の凸部の間に位置する部分（凹部）に集まり、より大きな液滴となる。このため、凝縮水が傾斜に沿って流れ易くなるので、凝縮水を移動させるために必要な凝縮水分離部材の傾斜角を小さくできる。従って、蓄熱システムを小型化でき、蓄熱密度を高めることが可能になる。
【００４４】
また、凝縮水が凸部上で滞留して開口を塞ぐことを抑制できるので、水蒸気の流動抵抗が増大することを抑制できる。よって、蓄熱材の脱水反応を迅速に進めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による実施形態の蓄熱システム１００の構成図である。
【図２】（ａ）は、本発明による実施形態の蓄熱システム１００における蓄熱容器２の内部の構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、蓄熱容器２に配置された凝縮水分離部材１３の平面図である。
【図３】凝縮水分離部材１３の上面に付着した凝縮水２６の移動を説明するための模式的な拡大断面図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本実施形態における凝縮水分離部材の形状を例示する模式的な断面図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本実施形態における他の凝縮水分離部材を例示する平面図および断面図である。
【図６】凝縮水分離部材１３と、開口部２１および凝縮部１２との配置を例示する断面図である。
【図７】（ａ）は、液滴の直径ｒと、傾斜面Ｓの傾斜角θを説明するための模式的な断面図であり、（ｂ）は、傾斜面Ｓ上で液滴を移動させるために必要な傾斜角（最小傾斜角）θとの関係を計算した結果を示す図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、凝縮水分離部材１３の構造を例示し、凸部２３の頂上部および側面の傾斜角βを説明するための模式的な拡大断面図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、凸部２３の幅を説明するための断面図および平面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、凸部２３の頂上部６３が平面状である場合の凝縮水分離部材１３の形状を例示する斜視図である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、凸部２３の側面６２に開口２４が設けられた場合の凝縮水分離部材１３の形状を例示する斜視図である。
【図１２】開口２４の直径（相当直径）ｕと液滴の直径ｒとを示す模式的な拡大断面図である。
【図１３】本発明による実施形態の蓄熱システム１００における他の蓄熱容器７２を例示する斜視図である。
【図１４】図１３に示す蓄熱容器７２における、凝縮部１２と凝縮水分離部材１３との配置を説明する模式的な断面図である。
【図１５】水蒸気透過手段を設けた場合の蓄熱システムの構成を例示する断面図である。
【図１６】本発明による実施形態の蓄熱システムにおける、蓄熱運転時の蓄熱材温度と塩濃度との関係を例示するグラフである。
【図１７】本発明による実施形態の他の蓄熱システムの構成図である。
【図１８】従来の化学蓄熱システム（ケミカルヒートポンプ）の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
（実施形態）
＜蓄熱システムの構成＞
以下、図面を参照しながら、本発明による蓄熱システムの実施形態を説明する。
【００４７】
図１は、本実施形態の蓄熱システム１００の構成図である。本実施形態では、蓄熱材として、脱水反応によって蓄熱し、吸水（水和）反応によって放熱する蓄熱材を用いる。
【００４８】
蓄熱システム１００は、上方に開放した開口部２１を有し、蓄熱材３を収容する反応容器１と、蓄熱運転時に、蓄熱材３を加熱する蓄熱材加熱部（熱交換部）４と、反応容器１の上方に配置され、蓄熱材３を加熱することによって蓄熱材３から脱離した水蒸気を凝縮させて凝縮水を得る凝縮部１２とを備える。凝縮部１２と開口部２１との間には、凝縮部１２で凝縮された水（凝縮水）が反応容器１に流入することを防止する凝縮水分離部材１３が配置されている。反応容器１、凝縮水分離部材１３、蓄熱材加熱部４および凝縮部１２は、何れも蓄熱容器２内に配置されている。
【００４９】
反応容器１には、蓄熱材加熱部４の熱媒から蓄熱材３への伝熱性能を向上させるためのフィン５と、放熱運転時に蓄熱材３に水を供給するための散水部１５とが設けられている。
【００５０】
本実施形態では、蓄熱材３として、塩化カルシウム、臭化カルシウム、硫酸マグネシウムから選ばれた少なくとも１種の化合物を含む潜熱蓄熱材を用いることができる。例えば塩化カルシウムの水和物、臭化カルシウムの水和物などを用いてもよい。ここでは、塩化カルシウム・６水和物を用いる。
【００５１】
＜凝縮水分離部材１３の構造＞
次に、図２を参照しながら、凝縮水分離部材１３の構造を詳しく説明する。図２（ａ）は、蓄熱システム１００における蓄熱容器２の内部を説明するための斜視図であり、図２（ｂ）は凝縮水分離部材１３の平面図である。
【００５２】
凝縮水分離部材１３の凝縮部１２側の表面（上面）には複数の凸部２３が形成されている。複数の凸部２３のそれぞれには、水蒸気を通過させる開口２４が少なくとも１つ設けられている。また、凝縮水分離部材１３の上面のうち、複数の凸部２３の間に位置する部分は、傾斜を有している。これにより、凝縮水分離部材１３の上面に付着した凝縮水を、傾斜に沿って、凝縮水分離部材１３の上面で所定の方向に移動させることができる。
【００５３】
本実施形態では、凝縮水分離部材１３は、開口部２１を覆うように配置されている。また、凝縮水分離部材１３の上面は、開口部２１の一方の端部２１ａで高く、端部２１ａと対向する端部２１ｂで低くなるような傾斜を有している。凝縮水分離部材１３の上面には、複数の凸部２３が形成されている。図示する例では、各凸部２３は、凝縮水分離部材１３の最も高い端部１３ａから最も低い端部１３ｂまで、凝縮水分離部材１３の傾斜方向Ｄに沿って延びている。各凸部２３には、複数の開口２４が間隔を空けて設けられている。これらの凸部２３は、傾斜方向Ｄと直交する方向に配列されている。
【００５４】
凝縮水分離部材１３の上面のうち凸部２３が形成されていない部分２７を「凹部」とすると、凹部２７は、凝縮水分離部材１３の上面に付着した水を移動させる経路（溝）を構成していることが好ましい。図示する例では、各溝は、凝縮水分離部材１３の最も高い端部１３ａから最も低い端部１３ｂまで、傾斜方向Ｄに延びている。従って、傾斜方向Ｄに沿って端部１３ｂまで凝縮水を移動させた後、凝縮水分離部材１３の上面から除去することができる。
【００５５】
なお、図示する例では、凝縮水分離部材１３の上面全体が傾斜しているが、上面全体が傾斜していなくてもよい。凝縮水分離部材１３の凹部２７が、少なくとも一部に凝縮水を移動させ得る傾斜を有していればよい。
【００５６】
凹部２７の傾斜面と水平面とのなす角度（傾斜角）αは、凝縮部１２から滴下した液滴が流れ得る最小の角度よりも大きくなるように設定される。ここでは、凝縮水分離部材１３の傾斜方向Ｄに平行な鉛直断面において、凹部２７からなる経路（溝）の底面（または底線）と水平面とのなす角度を「傾斜角α」とする。傾斜角αの具体的な値については後述する。
【００５７】
次に、図２（ａ）および図３を参照しながら、蓄熱運転時に、蓄熱材３から脱離した水の移動を説明する。図３は、凝縮水分離部材１３の上面に付着した水の移動を説明するための模式的な拡大断面図である。
【００５８】
まず、蓄熱材加熱部４によって蓄熱材３を加熱する。これにより、蓄熱材３の脱水反応が生じ、蓄熱材３から水蒸気２５が脱離する。水蒸気２５は、開口部２１から、凝縮水分離部材１３の凸部２３に設けられた開口２４を通過して凝縮部１２に達する。水蒸気２５は、凝縮部１２で冷却されて、凝縮水（液体の水）２６となる。凝縮水２６は液膜となるが、ある一定の量になると重力の作用により水滴となって、下方に配置されている凝縮水分離部材１３の上面に滴下する。
【００５９】
このとき、凝縮水２６の一部は凝縮水分離部材１３の上面の凸部２３上に付着し、他は凹部２７上に付着する。図３に示すように、凸部２３上に付着した凝縮水２６は、凸部２３の側面を滑り落ちて凹部２７に移動する。この結果、凹部２７上に凝縮水２６が集められて、より大きな液滴２８となる。液滴２８は、凹部２７上を傾斜方向Ｄに沿って流れ、凝縮水分離部材１３の端部１３ｂから落下する。この後、液滴２８は、反応容器１の外壁と蓄熱容器２の内壁との間を下方に移動する。なお、本明細書では、反応容器１の外壁と蓄熱容器２の内壁との間における凝縮水が通過する経路１４を「水輸送経路」（第１の水輸送経路）と称する。
【００６０】
本実施形態の蓄熱システム１００は、さらに、凝縮部１２によって凝縮された凝縮水を貯留する水貯留部１７と、凝縮水を蓄熱容器２から水貯留部１７に輸送する第２の水輸送経路１６とを備えてもよい。水貯留部１７は、蓄熱容器２の外部に設けられていてもよい。また、放熱運転時に、水貯留部１７に貯留された水を水貯留部１７から反応容器１内に供給する水供給経路２０とを備えてもよい。水供給経路２０は、水貯留部１７と反応容器１に配置された散水部１５とを接続する経路である。このような構成により、蓄熱運転時に第１の水輸送経路１４を通過した凝縮水は、第２の水輸送経路１６により水貯留部１７に輸送されて貯留される。蓄熱運転時に水貯留部１７に貯留されていた貯留水は、放熱運転時に、ポンプ３０によって、水供給経路２０を通過して散水部１５まで輸送される。この後、貯留水は散水部１５から反応容器１内に供給されて、蓄熱材と反応（水和反応）する。この反応により、蓄熱材３に蓄えられていた熱が放出される。
【００６１】
第２の水輸送経路１６には、反応容器２と水貯留部１７との間で水が移動することを制限する弁３２が設けられていることが好ましい。弁３２を開けた状態で、蓄熱容器２から水を取りだしながら第１の蓄熱工程を行った後、弁３２を閉じた状態で、蓄熱材３をさらに加熱する第２の蓄熱工程を行うと、蓄熱材３の温度をさらに上昇させることが可能になるため、蓄熱量を増加させることができる。
【００６２】
また、水貯留部１７に貯留されていた水を加熱する貯留水加熱部１９を備えていることが好ましい。これにより、放熱運転時に、加熱した貯留水と蓄熱材とを反応させることができるので、取出し熱量を増加させることができる。蓄熱運転時に貯留水を加熱するときは、加熱された貯留水が反応容器１に逆流することを防止するために弁３２を閉じておくことが好ましい。
【００６３】
本実施形態では、反応容器１の開口部２１と凝縮部１２との間には、凝縮水分離部材１３が設けられている。このため、蓄熱運転時に、凝縮部１２によって凝縮された水（凝縮水）２６が、反応容器１内に流入して、蓄熱材３と反応（再水和）することを抑制できる。
【００６４】
また、凝縮水分離部材１３の上面には複数の凸部２３が形成されており、凸部２３上には、蓄熱材３から脱離した水蒸気２５を通過させるための開口２４が設けられている。このような構成によると、水蒸気２５は、反応容器１から開口２４を通過して凝縮部１２に移動できる。このとき、凝縮水分離部材１３の上面に付着した凝縮水２６は、凸部２３上よりも凸部２３が形成されていない部分（凹部）２７上に集まり易い。従って、凝縮水２６が開口２４上に付着して水蒸気２５の流動を妨げることを抑制できるので、水蒸気２５の流動抵抗の増大を抑制できる。
【００６５】
一方、凝縮水分離部材１３の上面に滴下した凝縮水２６は、凹部２７上で集められて、より大きな液滴２８となるので、凝縮水分離部材１３の上面を流れ易くなる。このため、凝縮水分離部材１３の上面に滴下した凝縮水２６を、凝縮水分離部材１３の傾斜に沿って、凝縮水分離部材１３上面から容易に移動させることができる。
【００６６】
このように、本実施形態によると、凝縮水分離部材１３に凸部２３を設けることにより、凝縮水分離部材１３の上面において、水蒸気２５を通過させる領域（凸部２３に設けられた開口２４）と、凝縮水２６を凝縮水分離部材１３の上面から移動させるための領域（凹部２７）とを分離できる。従って、蓄熱材３と凝縮水２６との反応を抑制しつつ、水蒸気２５の流動抵抗を低減できるので、蓄熱材３の脱水反応を促進でき、蓄熱運転時の効率を高めることが可能になる。
【００６７】
本実施形態によると、従来の蓄熱システムと比べて、次のようなメリットがある。
【００６８】
図１８に示す従来の蓄熱システムでは、水蒸気を通過させるための開口５５ａは、ドーム型の滴下防止カバー５５の頂上部のみに設けられている。このため、水蒸気の流動抵抗を十分に低減することができない可能性がある。蓄熱材から脱離した水蒸気は、蓄熱材の加熱時に発生する自然対流により、反応容器５０から鉛直方向に上昇していく。この際、特に反応容器５０の周縁付近から上昇する水蒸気は、開口５５ａまで水平方向にも移動する必要がある。すなわち、水蒸気の移動方向と直角方向に移動させる必要がある。よって、凝縮部５２に達するまでに大きな流動抵抗が発生する。流動抵抗を低減するために開口５５ａのサイズを大きくすると、凝縮水が開口５５ａを通過して蓄熱部５０に戻ってしまう可能性がある。このため、開口５５ａを所定のサイズよりも大きくすることは困難である。
【００６９】
これに対し、本実施形態によると、凝縮水分離部材１３の任意の位置に、任意の個数の凸部２３を配置し、各凸部２３に開口２４を形成できる。従って、従来よりも、水蒸気２５の流動抵抗を低く抑えることが可能になる。
【００７０】
例えば図２（ａ）に示すように、開口部２１の上方に、複数の開口２４を、所定の長さ以下の間隔を空けて配列させてもよい。これにより、蓄熱材３から脱離した水蒸気を、その鉛直上方に位置する開口２４から凝縮部１２に流動させることが可能になる。また、開口２４のサイズを所定のサイズ以下に抑えつつ、開口２４の個数を増加させることによって水蒸気の流動抵抗をさらに低減できる。
【００７１】
このように、本実施形態によると、従来の蓄熱システムよりも水蒸気の流動抵抗を低減でき、脱水反応を促進できる。この結果、蓄熱運転時の効率を高めることができる。
【００７２】
また、図１８に示す従来の蓄熱システムでは、ドーム型の滴下防止カバー５５の高さ分だけ、反応容器５０と凝縮部５２との間隔が大きくなる。従って、蓄熱システム全体が大型化し、蓄熱密度が低下してしまうおそれがある。
【００７３】
これに対し、本実施形態によると、凝縮水２６を凹部２３上に集めることにより、凝縮水２６の液滴をより大きくできる。液滴が大きくなると、その液滴を流動させ得る最小の傾斜角が小さくなる。このため、凝縮水分離部材１３の傾斜角αを従来よりも小さく設定できる。従って、蓄熱システムを従来よりも小型にできるので、蓄熱密度を高めることが可能である。
【００７４】
本実施形態では、複数の開口２４が、高さの異なる位置に設けられていることが好ましい。これにより、滴下防止カバーの頂上部近傍のみに開口部を有する従来の構成（図１８）と比べて、蓄熱材３から脱離する水蒸気２５が開口２４まで移動する距離を短くでき、水蒸気２５の流動抵抗をより低減することが可能になる。より好ましくは、図示する例のように、反応容器１の開口部２１の上方全体に、開口２４が配列されている。これにより、水蒸気２５の流動抵抗をさらに効果的に低減できる。
【００７５】
本実施形態における凸部２３の形状は特に限定しない。例えば、凸部２３は、図４（ａ）に示すように、曲線状の断面形状を有していてもよい。あるいは、図４（ｂ）のように、台形や三角形の断面形状を有していてもよい。
【００７６】
さらに、凝縮水分離部材１３の上面の法線方向から見て、凝縮水分離部材１３の端部１３ａから対向する端部１３ｂまで凸部２３が延びていなくてもよい。この場合、２つの端部１３ａ、１３ｂの間に複数個の凸部２３が配置される。また、凝縮水分離部材１３の上面のうち凸部２３が形成されていない部分（凹部）２７は、連続した１つの領域となる。このような凝縮水分離部材１３を例示する平面図および断面図を、それぞれ、図５（ａ）および（ｂ）に示す。この場合でも、凸部２３上に滴下した水滴は、凹部２７上に滑り落ちて、凹部２７上を傾斜に沿って移動する。その後、凹部２７の低い方の端部から第１の水輸送経路１４に送られる。従って、上述した効果と同様の効果が得られる。
【００７７】
なお、各凸部２３に設けられる開口２４の個数は特に限定しない。開口２４は各凸部２３に少なくとも1個設けられていればよい。
【００７８】
凹部２７の形状も限定されない。ただし、凹部２７は、凹部２７上の液滴を、第１の水輸送経路１４まで導くことのできる１つまたは複数の経路を構成していることが好ましい。
【００７９】
凝縮水分離部材１３の上面の法線方向から見て（例えば図２（ｂ）に示す平面図において）、凝縮水分離部材１３の表面のうち複数の凸部２３の合計面積は、凹部２７の合計面積よりも大きいことが好ましい。これにより、凹部２７上により大きな液滴を形成できるので、凹部２７の傾斜に沿って、凝縮水をより確実に移動させることができる。また、開口２４をより多く配置できるので、水蒸気の流動抵抗を大幅に低減することが可能になる。
【００８０】
なお、本明細書では、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、凝縮水分離部材１３の上面において、最も高い部分（頂上部）と、最も低い部分（底部）との高さ（レベル）の差をＨとすると、底部からの高さがＨ／２未満の部分を「凹部」、Ｈ／２以上の部分を「凸部」とする。また、凸部２３の上面に開口２４を有する場合、凸部２３の面積は、開口２４の面積も含むものとする。
【００８１】
図２に示す例では、凝縮水分離部材１３の上方から見て、反応容器１の開口部２１は略完全に凝縮水分離部材１３で覆われているが、開口部２１の一部は凝縮水分離部材１３で覆われていなくてもよい。
【００８２】
図６は、凝縮水分離部材１３と開口部２１との配置を例示する断面図である。この例では、凝縮水分離部材１３は、少なくとも第１の水輸送経路１４を構成する反応容器１の外壁を含む第１鉛直面６４から、凝縮部１２において第１鉛直面６４からの距離が最大となる点１２ａを含む第２鉛直面６５までの領域を覆っている。これにより、凝縮水が、凝縮部１２から開口部２１を通過して反応容器１に流入することをより確実に抑制できる。また、図６に示すように、凝縮水分離部材１３が、第２鉛直面６５側から第１鉛直面６４側に向かって低くなるように配置されていることが好ましい。これにより、凝縮水分離部材１３に滴下した凝縮水を、第１の水輸送経路１４に向かってより容易に移動させることができる。
【００８３】
凝縮水分離部材１３の材質は撥水性であっても、親水性であってもよい。好ましくは、凝縮水分離部材１３の上面は撥水性を有する。これにより、凝縮水分離部材１３の上面に滴下した凝縮水をより容易に所望の方向へ移動させることができる。本明細書では、表面に置かれた水滴の接触角θが９０°を超える場合、その表面を撥水性とし、９０°未満であれば親水性とする。
【００８４】
凝縮水分離部材１３は、蓄熱運転による容器内の圧力変化に耐え得る強度を有することが好ましい。凝縮水分離部材１３の材質としては、テフロンやＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂を用いることができる。これらのフッ素樹脂を成形することにより、凸部２３および開口２４を設けてもよい。または、予め所定の厚さのフッ素樹脂シートを作製し、パンチング加工により開口２４を設けた後、圧縮等の圧力をかけてフッ素樹脂シートに凸部２３を設けてもよい。あるいは、プラスチックや金属を用いて凝縮水分離部材１３を作製し、凝縮水分離部材１３の上面に撥水効果を付与する表面処理を施してもよい。
【００８５】
１．凝縮水分離部材１３の構造の検討
本発明者は、凝縮水分離部材１３の傾斜角α、凸部２３の形状および開口２４の大きさ等について、種々の検討を行ったので、以下に説明する。なお、以下に説明する構造は一例であり、本発明は以下に説明する構造に限定されない。
【００８６】
＜凝縮水の液滴の大きさ＞
凝縮水分離部材１３の構造の検討を行う際には、凝縮部１２から滴下する液滴の大きさを考慮する必要がある。凝縮部１２から滴下する液滴の大きさは、凝縮部１２の形状や冷却面の材質によって変わる。例えば、冷却面が撥水性であれば液滴は小さくなり、親水性であれば液滴は大きくなる。以下、具体例を説明する。
【００８７】
滴状に凝縮を進行させることにより、冷却面と水蒸気の熱伝達率を向上させる目的で、凝縮部１２の冷却面に対して撥水処理が行われることがある。この撥水処理の効果により、凝縮水分離部材１３に滴下する液滴は小さくなる。例えば、撥水処理により冷却面の接触角が１４０°に達することもある。冷却面の接触角が１４０°のときの液滴の直径を計算によって求めたところ、５．４ｍｍであった。
【００８８】
一方、凝縮部１２の冷却面が親水性の場合、例えば銅を用いて冷却面を形成した場合の液滴の直径を計算によって求めたところ、７．４ｍｍであった。
【００８９】
従って、以下の検討では、凝縮部１２から滴下する液滴の直径の範囲を５．４ｍｍ以上７．４ｍｍ以下として行った。なお、この液滴の大きさは一例である。液滴の大きさは凝縮部１２の形状などによっても変わるため、上記範囲に限定されない。
【００９０】
＜凝縮水分離部材１３の傾斜角αの検討＞
本発明者は、液滴の大きさとそれを流動させるために必要な傾斜角（以下、「最小傾斜角」とする。）との関係に着目し、凝縮水分離部材１３の傾斜角αの検討を行った。
【００９１】
まず、凝縮水分離部材１３の上面に付着した凝縮水の液滴を、より容易に移動させるための傾斜面の傾斜角αを調べた。
【００９２】
ここでは、図７（ａ）に示すように、ＰＴＦＥ（前進接触角：１１０°、後退接触角：８０°）からなる傾斜面Ｓに、直径ｒの液滴が付着したときに、液滴が傾斜面Ｓを流れることのできる最小の角度（最小傾斜角）θを計算によって求めた。
【００９３】
計算結果を図７（ｂ）に示す。この結果から、液滴の直径ｒを大きくすると、最小傾斜角θを小さくできることが分かる。凝縮水分離部材１３の傾斜角αは、最小傾斜角θ以上であればよい。従って、凝縮部１２から落下する凝縮水２６を凹部上に集めて、より大きな液滴２８を形成できれば、凝縮水分離部材１３の傾斜角αを小さく抑えつつ、液滴を移動させることが可能である。
【００９４】
図７（ｂ）に示す結果を用いて、本実施形態の効果を具体的に説明する。
【００９５】
凝縮部１２から滴下する際の液滴の直径ｒが例えば６ｍｍであると仮定する。上面に凸部が設けられていない凝縮水分離部材（比較例）では、凝縮水分離部材の材料としてＰＴＦＥ（前進接触角：１１０°、後退接触角：８０°）を用いると、図７（ｂ）に示すグラフから、傾斜角を１９°以上に設定する必要がある。これに対し、本実施形態によると、滴下した複数個の液滴が集められるため、液滴の直径ｒは６ｍｍよりも大きくなる。４滴集まると、液滴の体積は４倍となる。液滴が球状であると仮定すると、その直径ｒは６ｍｍの約１．６倍となる。この場合、最小傾斜角θは約８°となる。また、液滴が８滴集まると、液滴の直径ｒは２倍となるので、最小傾斜角θは約３°となる。集められる液滴の数は、凝縮水分離部材１３の上面の構造や材質によって変わるが、凝縮水分離部材１３の傾斜角αを例えば８°以下、好ましくは３°以下まで小さくすることができる。
【００９６】
このように、凝縮水分離部材１３の上面を撥水性にするだけでは、最小傾斜角θを十分に小さくすることは難しいが（上記の例ではθ＝１９°）、本実施形態のように凝縮水分離部材１３の上面に凸部２３を形成することにより、最小傾斜角θを大幅に小さくすることが可能になる。この結果、凝縮水分離部材１３の傾斜角αを小さくできるので、蓄熱システムを従来よりも小型化できる。
【００９７】
＜凸部２３の形状の検討＞
次に、凝縮水分離部材１３の凸部２３上に付着した凝縮水の液滴を、より容易に凹部２７に移動させるための凸部２３の形状を調べた。
【００９８】
凸部２３の上方から見て、凸部２３の頂上部（上面）が凝縮水２６の液滴よりも大きいと、液滴が凸部２３の頂上部に滞留するおそれがある。従って、凸部２３の頂上部の少なくとも一方向に沿った幅が液滴の直径よりも小さいことが好ましい。これにより、頂上部の中央に液滴が付着したときでも、液滴の一部が頂上部からはみ出すので、液滴を頂上部から凹部２７により容易に移動させることができる。なお、ここでいう「凸部２３の頂上部」とは、凸部２３の鉛直断面において、凸部２３の表面のうち勾配が略ゼロとなる部分をいう。
【００９９】
上述したように、凝縮水分離部材１３に滴下する液滴の直径ｒは、例えば５．４ｍｍ以上７．４ｍｍ以下となる。従って、凝縮水分離部材１３の表面の法線方向から見て、凸部２３の頂上部の少なくとも一方向に沿った幅は例えば５．４ｍｍ以下であることが好ましい。
【０１００】
図８（ａ）は、凸部２３の表面が曲面から構成されている場合の凸部２３の断面を例示する図である。図示する断面図において、凸部２３の最も高い部分（頂上部）は点Ｐで表わされる。なお、凸部２３の上方から見ると、その頂上部は線状である。このような場合、頂上部の幅はゼロであり、液滴の直径ｒよりも小さい。このため、頂上部に付着した液滴は、凸部２３の側面にも接するので、側面上を凹部に向かって移動しやすい。
【０１０１】
また、図示しないが、凸部が三角形状の鉛直断面を有する場合にも、凸部２３の頂上部の幅はゼロとなる。
【０１０２】
一方、図８（ｂ）は、凸部が台形状の断面を有する場合の凸部２３の断面を例示する図である。図示する例では、凸部２３の頂上部は、台形の上辺Ｑで表わされる。このような場合、頂上部の幅は上辺Ｑの長さｗとなる。長さｗは５．４ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、頂上部に付着した液滴が頂上部からはみ出して、凸部２３の側面と接するので、より確実に凹部に移動させることが可能になる。
【０１０３】
図９（ａ）および（ｂ）に示すように、凸部２３の頂上部は、細長い長方形であってもよい。この場合、少なくとも短い方の辺の長さｗ１が５．４ｍｍ以下であれば、上記の効果が得られる。長い方の辺の長さｗ２は５．４ｍｍより大きくてもよい。
【０１０４】
続いて、凝縮部１２から滴下する液滴を凸部２３上から移動させるための凸部２３の側面の傾斜角を検討する。
【０１０５】
図７を参照しながら前述したように、凝縮水分離部材１３に滴下する液滴の直径ｒが小さいほど、液滴は傾斜面上を流れ難い。また、液滴の直径ｒは例えば５．４ｍｍ以上７．４ｍｍ以下である。従って、直径ｒが５．４ｍの液滴を移動させることができるように、凸部２３の側面の傾斜角を設定すれば、液滴の大きさにかかわらず、より確実に液滴を凸部２３から移動させることができる。
【０１０６】
図７を参照しながら前述した結果から、ＰＴＦＥ（前進接触角：１１０°、後退接触角：８０°）を用いて凝縮水分離部材１３を形成する場合、凝縮水分離部材１３の上面に付着した直径ｒ：５．４ｍｍの液滴を移動させるために必要な最小傾斜角θは２４°である。従って、凸部２３の側面の傾斜角は２４°以上であることが好ましい。これにより、凸部２３上に付着した液滴を、より確実に、凹部２７まで導くことができる。
【０１０７】
本明細書では、「側面の傾斜角」は、凸部２３の側面の水平面からの角度をいう。凸部２３の「側面」は、凸部２３の表面のうち頂上部以外の部分を指し、平面であっても曲面であってもよい。なお、例えば図８（ａ）に示す凸部２３では、側面の角度は位置によって変化する。このような場合には、頂上部の幅（液滴の直径以下の幅）の中心ａから、液滴の半径の長さ（ｒ／２）だけ水平方向に離れた点ｂ、ｃにおける傾斜角βｂ、βｃを「側面の傾斜角」とする。
【０１０８】
従って、図８（ａ）に示す例では、凸部２３の頂上部である点Ｐから、水平方向に例えば２．７ｍｍ離れた点を、それぞれ、点ｂ、ｃとすると、点ｂ、ｃにおける接線Ｌｂ、Ｌｃと水平面とのなす角度βｂ、βｃが２４°以上であることが好ましい。これにより、凸部２３の頂上部に付着した液滴（直径ｒ≧５．４ｍｍ）は、より確実に、凸部２３の側面を滑って凹部２７に達することができる。同様に、図８（ｂ）に示す例でも、凸部２３の頂上部の中心ａから、水平方向に例えば２．７ｍｍ離れた点ｂ、ｃにおいて、凸部２３の側面と水平面とのなす角度βｂ、βｃが２４°以上であることが好ましい。
【０１０９】
なお、凸部２３の頂点部の幅が５．４ｍｍ以下となる断面において、何れか一方の側面の傾斜角が２４°以上であれば、その側面上で液滴を移動させることができるので、上記効果が得られる。
【０１１０】
より好ましくは、凸部２３の頂上部の少なくとも一方の方向に沿った幅ｗが５．４ｍｍ以下であり、かつ、その方向に沿った凸部２３の鉛直断面において、幅ｗの中心ａから水平方向に２．７ｍｍ離れた点における側面の傾斜角が２４°以上である。これにより、より効果的に、凝縮水を凹部２７上に集めることができる。幅ｗが５．４ｍｍ以下であれば、液滴の一部はより確実に凸部２３の側面に接する。このとき、凸部２３の側面の傾斜角が２４°以上であれば、液滴は凸部２３の側面を滑り落ちて凹部２７に移動するからである。
【０１１１】
図１０（ａ）〜（ｃ）は、凸部２３が平面状の頂上部（上面）６３を有する場合の凝縮水分離部材１３の構造を例示する図である。何れの例でも、凸部２３の頂上部６３の幅ｗは液滴の直径以下（例えば５．４ｍｍ以下）であることが好ましい。また、凸部２３の側面６２が平面であるため、凸部２３の側面６２の傾斜角βｂ、βｃは、凸部２３の側面６２と底面とのなす角度と等しくなる。これらの傾斜角βｂ、βｃは何れも液滴を移動させ得る最小傾斜角θ以上（例えば２４°以上）であることが好ましい。傾斜角βｂ、βｃは、図１０（ａ）のように９０°であっても、図１０（ｃ）のように９０°より大きくてもよい。これにより、上記と同様の効果が得られる。
【０１１２】
図１０に示す例では、凸部２３の頂上部（上面）６３に開口２４が設けられているが、開口２４は凸部２３の側面６２に設けられていてもよい。あるいは、上面６３および側面６２の両方に設けられていてもよい。
【０１１３】
図１１（ａ）〜（ｄ）は、凸部２３の側面６２に開口２４を設けた場合の凝縮水分離部材１３の構造を例示する図である。何れの例でも、凝縮水分離部材２３の側面６２の傾斜角βｂ、βｃは、液滴を移動させ得る最小傾斜角θ以上（例えば２４°以上）である。傾斜角βｂ、βｃが最小傾斜角θ以上であれば、凸部２３の側面６２に開口２４を設けても、凸部２３上の液滴を凹部２７まで移動させることが可能である。従って、液滴が開口２４を塞いだまま滞留したり、開口２４から反応容器内に戻ることを防止できる。
【０１１４】
凸部２３の高さについては、特に限定しない。なお、凹部２７上に集められた液滴が再び凸部２３上に移動することを抑制するためには、凝縮水分離部材１３における凹部２７の最も低い部分と、凸部２３の頂点部とのレベル差Ｈ（図４（ａ）、（ｂ）参照）は、凹部２７上の液滴の直径よりも大きいことが好ましい。一例を挙げると、凝縮部１２から滴下する液滴の直径が７．４ｍｍ（上述した液滴の直径の範囲の最大値）の場合、液滴が凹部２７上に集まると、直径が例えば約９．３ｍｍの液滴となる。従って、レベル差Ｈは例えば１０ｍｍ以上であることが好ましい。
【０１１５】
＜開口２４の相当直径の検討＞
凝縮水分離部材１３に滴下した凝縮水が、凸部２３に設けられた開口２４から反応容器に流入すると、蓄熱材と反応（再水和）したり、蓄熱材から脱離した水蒸気の流動抵抗を高めたりするおそれがある。この結果、蓄熱材の脱水速度が低下する可能性がある。特に凝縮部１２の冷却面が親水性の場合には、凝縮水分離部材１３に滴下する液滴が大きくなるので、開口２４から流入しやすくなる。
【０１１６】
このため、開口２４は、撥水性を有する表面に形成されていることが好ましい。これにより、毛細管現象を利用して、凝縮水の液滴が開口２４に流入することを抑制できる。
【０１１７】
図１２は、開口２４の相当直径ｕと液滴の直径ｒとを模式的に示す拡大断面図である。開口２４の相当直径（開口２４と等価な円管の直径）ｕが小さいほど、毛細管現象により、液滴の流入をより効果的に防ぐことができる。前述したように、液滴が大きいほど開口２４から流入しやすい。そこで、液滴の直径ｒが７．４ｍの場合に、その液滴の流入を防ぐために必要な開口２４の相当直径ｕを計算により求めた。この結果、必要な相当直径は０．９０ｍｍであった。従って、開口２４の相当直径が０．９０ｍｍ以下であれば、より確実に液滴の流入を防止できる。
【０１１８】
一方、開口２４の相当直径が小さすぎると、水蒸気の流動抵抗の増大を招いてしまう。水蒸気の流動抵抗の増大を抑制するためには、開口２４の相当直径は、例えば５μｍ以上であることが好ましい。
【０１１９】
本実施形態では、水蒸気の流動抵抗を小さく抑えつつ、凝縮水２６の流入をより確実に防止するために、開口２４の相当直径を０．７５ｍｍとした。
【０１２０】
本実施形態の蓄熱システムの構成は、図１〜図１２を参照しながら前述した構成に限定されない。
【０１２１】
図１３は、本実施形態における他の蓄熱容器７２を例示する斜視図である。この例では、蓄熱容器７２の上側から見て、凝縮部１２の冷却面と凝縮水分離部材１３の凹部２７とが重なるように配置されている。その他の構成は、図２（ａ）に示す蓄熱容器２と同様である。
【０１２２】
図１４は、図１３に示す構成による効果を説明するための拡大断面図である。図１４から分かるように、凝縮部１２の冷却面の鉛直下方に凹部２７を配置すると、凝縮部１２で凝縮されて滴下する凝縮水２６を、凹部２７上に効率よく集めることができる。従って、凝縮水２６が凝縮水分離部材１３の上面に滞留することをより効果的に抑制できる。また、凝縮水２６が開口２４上に付着して、蓄熱材から脱離した水蒸気の流動抵抗となることをより効果的に防止できる。さらに、凹部２７上に、より大きな液滴２８を形成できるので、凝縮水分離部材１３の傾斜角αをさらに小さく設定することが可能になる。
【０１２３】
また、図１５に示すように、開口部２１と凝縮水分離部材１３との間に、水蒸気透過手段７０を設置してもよい。これにより、減圧運転時に、蓄熱材３が反応容器１から飛散することを抑制できる。水蒸気透過手段７０は、開口部２１を覆うように形成されていることが好ましい。
【０１２４】
水蒸気透過手段７０は、水蒸気を透過させるが、液体の水を透過させない構造体であればよく、例えば気液分離膜を用いて構成されていてもよい。気液分離膜は、気体を通過させるが液体を通過させない膜であり、例えば中空糸や活性炭やポリテトラフルオロエチレン、または撥水処理を施したポリビニリデンフオライド、ポリエチレン、ポリプロピレンなどを含む膜である。水滴を通さずに水蒸気のみを微細孔を介して通す透湿膜を用いてもよい。
【０１２５】
図１に示す例では、蓄熱容器２の内壁と反応容器１の外壁との間に第１の水輸送経路１４を設けているが、第１の水輸送経路１４は図示する経路に限定されない。第１の水輸送経路１４の配置にかかわらず、凝縮水分離部材１３の凹部２７が、第１の水輸送経路１４に近づくにつれて位置が低くなる傾斜面を有していれば、第１の水輸送経路１４に凝縮水を誘導することができる。
【０１２６】
凝縮水分離部材１３は、傾斜方向の異なる複数の傾斜面を有していてもよい。例えば開口部２１の端部２１ａと端部２１ｂとの中央付近で高く、端部２１ａに向かって徐々に低くなる傾斜面と、端部２１ａと端部２１ｂとの中央付近で高く、端部２１ｂに向かって徐々に低くなる傾斜面とを組み合わせた屋根型の構造であってもよい。
【０１２７】
２．蓄熱システムの動作
再び図１および図２を参照して、本実施形態の蓄熱システム１００の動作を説明する。
【０１２８】
＜蓄熱動作＞
まず、蓄熱材として塩化カルシウム・６水和物を用いる場合を例に、図１に示す蓄熱システムの蓄熱運転時の動作を説明する。
【０１２９】
本実施形態では、弁３２を開けた状態で、蓄熱材３を加熱するとともに、凝縮部１２で凝縮した水を蓄熱容器２から取り出して水貯留部１７に貯留する（以下、「第１の蓄熱工程」という）。続いて、弁３２を閉じることによって、蓄熱容器２と水貯留部１７との間で水が移動することを遮断する。この状態で、蓄熱材３をさらに加熱して、蓄熱材３の温度をさらに上げるとともに、水貯留部１７に貯留されていた貯留水を加熱する（以下、「第２の蓄熱工程」という。）。このようにして、２段階で蓄熱工程を行う。
【０１３０】
次に、各蓄熱工程の動作をより詳しく説明する。
【０１３１】
図１６は、蓄熱運転時における蓄熱材の温度と塩濃度との関係を例示するグラフである。図１６に示す曲線（Ａ）が第１の蓄熱工程に相当し、直線（Ｂ）が第２の蓄熱工程に相当する。
【０１３２】
下記式（１）から分かるように、塩化カルシウム・６水和物は加熱されると脱水反応を生じて塩化カルシウム水溶液と塩化カルシウム・２水和物との混合物になるとともに、熱（ΔＨ）を蓄える（右向きの反応）。一方、塩化カルシウム水溶液と塩化カルシウム・２水和物との混合物は、水と反応して塩化カルシウム・６水和物になるとともに、熱（ΔＨ）を放出する（左向きの反応）。なお、本明細書では、蓄熱している状態（ここでは塩化カルシウム水溶液と塩化カルシウム・２水和物との混合物）を単に「蓄熱状態」、放熱後の状態（ここでは塩化カルシウム・６水和物）を単に「放熱状態」という。
ＣａＣｌ2・６Ｈ2Ｏ（固体）＋ΔＨ  ⇔  ａＣａＣｌ2／（４．０３〜４．４３）Ｈ2Ｏ（水溶液）＋ｂＣａＣｌ2・２Ｈ2Ｏ（固体）＋２Ｈ2Ｏ                        （１）
【０１３３】
まず、第１の蓄熱工程を開始する前に、弁３２〜３７を全て閉じておく。弁３２を開放し、真空ポンプ等の減圧装置により蓄熱容器２及び水貯留部１７の圧力を下げる。蓄熱容器２及び水貯留部１７の圧力が所定の値まで下がれば、弁３２を閉じる。
【０１３４】
続いて、第１の蓄熱工程を開始する。ここでは、冷媒回路１０により反応容器１内の蓄熱材を例えば６０℃まで加熱する。また、膨張装置８を流通した後の冷媒を凝縮部１２に流通させることによって、蓄熱材の加熱と同時に、蓄熱材から脱離した水蒸気の冷却を行う。このとき、図１６の曲線（Ａ）に示すように、水和物である蓄熱材３は固体から液体に相変化し、続いて濃縮により水和数が減少しはじめる。この反応は上式（１）の右方向の反応に相当する。
【０１３５】
潜熱蓄熱材３から脱離した水分は水蒸気となり、開口部２１から、凝縮水分離部材１３の開口２４を通過して、凝縮部１２に到達する。凝縮部１２に到達した水蒸気は冷却されて液滴（凝縮水２６）となり、重力により下方向に滴下する。滴下した水滴は、凝縮水分離部材１３の凹部２７に集められてより大きな水滴２８となる。水滴２８は、傾斜に沿って凹部２７上を流れて、第１の水輸送経路１４に誘導される。第１の水輸送経路１４を通過した後、第２の水輸送経路１６を経て、水貯留部１７で貯留される。
【０１３６】
第１の蓄熱工程では、図１６の曲線（Ａ）で示すように、蓄熱材３の温度は６０℃まで上昇し、かつ、蓄熱材３における塩濃度は６０％まで高くなる。この工程において、蓄熱材３を相変化温度まで昇温させるための顕熱、相変化温度での蓄熱材の融解潜熱、固液共存状態の蓄熱材３を相変化温度から６０℃まで昇温させるための顕熱、および、蓄熱材３の脱水反応による反応熱を蓄えることが可能である。また、第１の蓄熱工程では、蓄熱材３で冷却された後、第２熱交換部（熱媒加熱部）９で加熱される前の熱媒の温度Ｔｍは、蓄熱材３の温度上昇に伴って６０°まで上昇する。
【０１３７】
この後、弁３２を閉じて、蓄熱容器２と水貯留部１７との間の水の移動を遮断する。これによって、第１の蓄熱工程を終了する。
【０１３８】
なお、弁３２は、蓄熱材３で冷却された後、第２熱交換部（熱媒加熱部）９で加熱される前の熱媒の温度Ｔｍが所定温度（例えば６０℃）以上になると、開状態から閉状態に切り換えられることが好ましい。例えば、熱媒回路１１の第１熱交換部（蓄熱材加熱部）４と第２熱交換部（熱媒加熱部）９との間に、熱媒の温度を計測する温度検知手段３９を設けておき、温度検知手段３９による測定温度が所定温度に達したことを検知すると、弁３２を閉じるように制御することができる。
【０１３９】
代わりに、水貯留部１７に水位計を設けるか、あるいは第２の水輸送経路１６に流量計を設けておき、蓄熱容器２から取り出された水の量が一定に達すると弁３２を閉じるようにしてもよい。また、第１の蓄熱工程を開始して所定の時間が経過すると、弁３２を閉じてもよい。
【０１４０】
続いて、第２の蓄熱工程を行う。弁３２を閉じた状態で、蓄熱材３をさらに加熱すると同時に、熱媒と水貯留部１７に貯留された貯留水とを熱交換する動作を行う。
【０１４１】
第２の蓄熱工程では、まず、弁３３及び弁３４を開き、ポンプ３１により水貯留部１７内の貯留水を第３熱交換部（貯留水／熱媒熱交換部）１８に送る。第３熱交換部（貯留水／熱媒熱交換部）１８において、反応容器１内を流通した後の熱媒と水貯留部１７で貯留されていた貯留水とが熱交換され、熱媒の温度Ｔｍを下げるとともに、貯留されていた貯留水を加熱することができる。加熱された貯留水は、再び水貯留部１７に戻される。
【０１４２】
本実施形態における第２の蓄熱工程では、弁３２を閉じた状態で、すなわち蓄熱容器２から水が取り出されることなく、蓄熱材３の加熱が行われる。蓄熱材３の加熱は、例えば、熱媒の温度Ｔｍが再び６０℃に上昇するまで行うことができる。このため、図１６の直線（Ｂ）で示すように、蓄熱材３の塩濃度は下げずに、第１の蓄熱工程よりも高い温度（例えば８０℃）まで蓄熱材３の温度を上昇させることができる。なお、図１２から分かるように、本実施形態における蓄熱状態の蓄熱材３は固液共存状態である。
【０１４３】
第２の蓄熱工程が終了すると、全ての弁を閉じた状態にして蓄熱材３の加熱を停止する。
【０１４４】
一方、従来技術では、脱水速度が低いので、例えば、図１２の破線で示すように蓄熱材３の温度が６０℃に達するまでに、塩濃度を６０％まで高めることができない。また、水の取り出しを終了した時点で蓄熱運転を終了し、第２の蓄熱工程を行わない。従って、本実施形態によると、従来技術よりも脱水量を多くできるので、より多くの反応熱を蓄熱材に蓄えることができる。また、蓄熱材３を６０℃から８０℃まで昇温させるための顕熱分だけ、蓄熱量を増加させることが可能である。
【０１４５】
さらに、本実施形態では、弁３２を閉じた状態で貯留水の加熱を行うので、開いた状態で加熱を行う場合と比べて、次のような利点もある。
【０１４６】
蓄熱時に、弁３２を開いた状態で貯留水を加熱すると、水貯留部１７内の水の温度が高くなることによって水貯留部１７内の蒸気圧が上昇し、蓄熱容器２内の蒸気圧より高くなってしまう。このため、水貯留部１７内の水（水蒸気）の逆流が起こるおそれがある。蓄熱時に水が蓄熱容器２に逆流すると、逆流した水が蓄熱材３と反応して放熱するため、脱水速度および蓄熱量の低下を引き起こす可能性がある。これに対して、本実施形態では、弁３２を閉じて状態で貯留水を加熱するので、貯留水の逆流による脱水速度および蓄熱量の低下を抑制することができる。
【０１４７】
＜放熱動作＞
次に、本実施形態の蓄熱システムの放熱運転時の動作を説明する。
【０１４８】
本実施形態では、上記蓄熱動作の後、水貯留部１７内の貯留水を反応容器１に供給し、蓄熱状態の蓄熱材３と反応させることによって放熱を行う。また、放熱時に蓄熱材から放出された熱の回収を、第１熱交換部（蓄熱材加熱部）４において、給水口４０より供給された市水と蓄熱材３とを熱交換させることにより行う。
【０１４９】
まず、放熱動作の第１パターンを説明する。冷媒回路１０を用いて蓄熱を行う場合には、深夜電力を用いることが多い。深夜電力とは、深夜から夜にかけての電力消費が少ない時間帯のみに利用ができ、契約により、通常の３分の１から４分の１の価格で使用できる電力をいう。
【０１５０】
第１の運転パターンでは、この深夜電力の時間帯が終了すると同時に蓄熱を終了し、水貯留部１７から反応容器１内に貯留水を供給する。具体的には、深夜電力の時間帯が終了すると、弁３３、３５を開き、水貯留部１７に貯留されていた貯留水をポンプ３０により、水供給経路２０を介して散水部１５に送る。散水部１５から反応容器１に水が供給されると、放熱状態（塩化カルシウム・６水和物）になり、反応熱が発生する。従って、蓄熱材３の温度がより高くなるので、より多くの熱量を取り出すことができる。
【０１５１】
放熱時に蓄熱材３と反応させる水は、例えば第３熱交換部（貯留水／熱媒熱交換部）１８で加熱されていることが好ましい。加熱を行っていない水や市水を供給しても放熱させることはできるが、その場合には、水の温度が低いため、蓄熱材３の温度を低下させてしまうので、たとえ蓄熱量が多くても、放熱時に回収できる熱量が減少するからである。
【０１５２】
次に、放熱時の第２の運転パターンを説明する。蓄熱終了後から給湯等の大きな負荷が発生するまでに長時間が経過してしまうと、反応容器１から外気への放熱損失が顕著となり湯切れ等の原因となる。従って、第１の運転パターンのように蓄熱終了直後に反応容器１に水貯留部１７内の全ての貯留水を供給してしまうと、熱利用時までの放熱損失が大きくなり、効率のよい運転を行うことができない場合がある。
【０１５３】
そこで、第２の運転パターンでは、給湯等の大きな負荷が発生する時間帯に多くの熱量が取り出せるように、反応容器１への貯留水の供給量を調整する。例えば、弁３３、３５を開き、水貯留部１７に貯留された水の一部のみを蓄熱終了直後に反応容器１内に供給する（第１の動作）。第１の動作が終われば、弁３３、３５を閉じる。この後、給湯等の大きな負荷が発生する時間帯に合わせて、弁３３、３５を再び開き、水貯留部１７に残っている貯留水を反応容器１内に供給する。このように、貯留水の供給を段階的に行えば、放熱損失を抑制した効率のよい運転を行うことができる。
【０１５４】
本実施形態の蓄熱システムの構成は、図１に示した構成に限定されない。例えば、図１７に示すように、複数の反応容器１を備えていてもよい。その場合、複数の反応容器１を鉛直方向に積層し、各反応容器１内における蓄熱材３の厚さを低減してもよい。これにより、蓄熱材３の深さ方向に働く圧力（ヘッド）の値を小さくできるので、脱水反応をさらに促進することができる。
【０１５５】
また、本実施形態の蓄熱および放熱動作も上述した動作に限定されない。例えば、第２の蓄熱工程を行わなくてもよい。また、貯留水を加熱しなくてもよい。そのような場合でも、脱水反応の促進によって蓄熱材３を従来よりも高濃度まで濃縮できるので（図１２）、本発明の効果が得られる。さらに、本実施形態では、凝縮水を貯留して放熱時に再利用しているが、凝縮水を貯留しない構成であってもよい。放熱時に回収された熱の利用手段も給湯に限定されず、例えば暖房機器などに利用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５６】
本発明の蓄熱システムは、給湯器、空調設備、工業廃熱の貯蔵等に利用することができ、特に、給湯器に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１５７】
１                反応容器
２、７２          蓄熱容器
３                蓄熱材
４                第１熱交換部（蓄熱材加熱部）
５                フィン
６                圧縮機
７                蒸発器
８                膨張装置
９                第２熱交換部（熱媒加熱部）
１０              冷媒回路
１１              熱媒回路
１２              凝縮部
１３              凝縮水分離部材
１３ａ、１３ｂ    凝縮水分離部材の端部
１４              第１の水輸送経路
１５              散水部
１６              第２の水輸送経路
１７              水貯留部
１８              第３熱交換部（貯留水／熱媒熱交換部）
１９              貯留水加熱部
２０              水供給経路
２１              開口部
２１ａ、２１ｂ    開口部の端部
２２              給湯口
２３              凸部
２４              開口
２５              水蒸気
２６              凝縮水
２７              凹部
２８              凝縮水
３０、３１        ポンプ
３２〜３８        弁
３９              温度検知手段
４０              給水口
４１〜４３        弁
４４〜４６        三方弁
４９              蓄熱容器
５０              蓄熱部（反応器）
５１              ヘッダー
５２              凝縮部
５３              蒸発部
５４              密閉容器
５５              滴下防止カバー
５５ａ            滴下防止カバーの開口
５６              熱媒体の入口
５７              熱媒体の出口
５８              水貯留部
６２              凸部の凝縮水分離部材
６３              凸部の頂上部
６４              反応容器の外壁を含む鉛直面
６５              鉛直面６４からの距離が最大となる凝縮器１２を含む鉛直面
７０              水蒸気透過手段
α                凝縮水分離部材の傾斜角（凹部の傾斜面と水平面とのなす角度）
βｂ、βｃ        凸部の側面の傾斜角
【図１】
2011149573.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】
2011149573.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2011149573.tif 000019
【図１８】
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