(57)【要約】【課題】蓄熱材と伝熱部材との間の伝熱性能を向上させつつ、蓄熱材を容易に交換することができる蓄熱装置を提案する。【解決手段】金属酸化物を有して構成されており、金属酸化物および水を反応させて水和物を生成する際に生じる反応熱によって排気を加熱し、水和物を金属酸化物および水に分離させることによって排気の有する熱を蓄熱する蓄熱材２と、蓄熱材２と排気との間で熱の授受を行う伝熱部材１０と、蓄熱材２を伝熱部材１０に向けて押圧し、蓄熱材２と伝熱部材１０との界面における熱抵抗を低減させる押圧部材６とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１反応物を有して構成されており、前記第１反応物および第２反応物を反応させて化合物を生成する際に生じる反応熱によって熱交換対象物を加熱し、前記化合物を前記第１反応物および前記第２反応物に分離させることによって前記反応の系外にて発生する熱である外部熱を蓄熱する蓄熱材（２）と、
前記蓄熱材（２）と前記熱交換対象物との間で熱の授受を行う伝熱部材（１０）と、
前記蓄熱材（２）を前記伝熱部材（１０）に向けて押圧し、前記蓄熱材（２）と前記伝熱部材（１０）との界面における熱抵抗を低減させる押圧部材（６）とを備えることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項２】
前記押圧部材（６）は、前記伝熱部材（１０）と熱的に接触していることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱装置。
【請求項３】
前記伝熱部材（１０）には、前記伝熱部材（１０）の表面の温度が予め定めた基準伝熱部材温度（Ｔａ）以上になった場合に、前記押圧部材（６）から前記蓄熱材（２）に作用する押圧力を低減させる押圧力低減部材（７）が設けられており、
前記押圧力低減部材（７）は、前記伝熱部材（１０）の前記表面の温度が前記基準伝熱部材温度（Ｔａ）より低い場合には、前記押圧力低減部材（７）の前記伝熱部材（１０）の前記表面からの高さが、前記蓄熱材（２）および前記押圧部材（６）の前記伝熱部材（１０）の表面における前記押圧力低減部材（７）が配置されている部分（１０ａ）からの高さより低くなるとともに、前記伝熱部材（１０）の前記表面の温度が前記基準伝熱部材温度（Ｔａ）以上になった場合には、前記押圧力低減部材（７）の前記伝熱部材（１０）の前記表面からの高さが、前記蓄熱材（２）および前記押圧部材（６）の前記伝熱部材（１０）の前記表面における前記押圧力低減部材（７）が配置されている部分（１０ａ）からの高さより高くなるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の蓄熱装置。
【請求項４】
前記押圧力低減部材（７）は、前記蓄熱材（２）と熱的に接触していることを特徴とする請求項３に記載の蓄熱装置。
【請求項５】
前記押圧力低減部材（７）は、前記伝熱部材（１０）の前記表面の温度が前記基準伝熱部材温度（Ｔａ）より低い場合には、前記押圧力低減部材（７）と前記蓄熱材（２）とが非接触となり、前記伝熱部材（１０）の前記表面の温度が前記基準伝熱部材温度（Ｔａ）以上になった場合には、前記押圧力低減部材（７）と前記蓄熱材（２）とが接触するような部位に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の蓄熱装置。
【請求項６】
前記押圧部材（６）における前記蓄熱材（２）と接触している面と反対側の面には、前記押圧部材（６）と線膨張係数の異なる材質からなる異線膨張係数部材（８）が設けられており、
前記異線膨張係数部材（８）は、前記押圧部材（６）および前記異線膨張係数部材（８）の温度が予め定めた基準部材温度（Ｔｂ）より低い場合には、前記異線膨張係数部材（８）の線膨張係数が前記押圧部材（６）の線膨張係数より大きくなるとともに、前記押圧部材（６）および前記異線膨張係数部材（８）の温度が前記基準部材温度（Ｔｂ）以上になった場合には、前記異線膨張係数部材（８）の線膨張係数が前記押圧部材（６）の線膨張係数より小さくなることで、前記押圧部材（６）から前記蓄熱材（２）に作用する押圧力を低減させるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の蓄熱装置。
【請求項７】
前記押圧部材（６）と前記蓄熱材（２）との間には、前記押圧部材（６）と線膨張係数の異なる材質からなる異線膨張係数部材（８）が設けられており、
前記異線膨張係数部材（８）は、前記押圧部材（６）および前記異線膨張係数部材（８）の温度が予め定めた基準部材温度（Ｔｂ）より低い場合には、前記異線膨張係数部材（８）の線膨張係数が前記押圧部材（６）の線膨張係数より小さくなるとともに、前記押圧部材（６）および前記異線膨張係数部材（８）の温度が前記基準部材温度（Ｔｂ）以上になった場合には、前記異線膨張係数部材（８）の線膨張係数が前記押圧部材（６）の線膨張係数より大きくなることで、前記押圧部材（６）から前記蓄熱材（２）に作用する押圧力を低減させるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の蓄熱装置。
【請求項８】
前記蓄熱材（２）における前記伝熱部材（１０）と反対側の端部には、前記伝熱部材（１０）から離れる方向に向かって凸となるように円弧状に湾曲した蓄熱側湾曲部（２０）が形成されており、
前記押圧部材（６）には、前記蓄熱側湾曲部（２０）に沿って円弧状に湾曲した押圧側湾曲部（６３）が形成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の蓄熱装置。
【請求項９】
前記押圧部材（６）は、前記押圧部材（６）と前記伝熱部材（１０）との成す角度が０°より大きく、９０°より小さくなるように、前記伝熱部材（１０）の表面に平行な方向に対して傾斜配置されており、
前記蓄熱材（２）は、前記押圧部材（６）の傾斜に沿って傾斜した傾斜面を有して構成されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可逆の化学反応を利用し、吸熱反応によりその反応系外にて発生する熱（以下、外部熱ともいう）を蓄熱するとともに、発熱反応により熱交換対象物を加熱する蓄熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属酸化物と水との化学反応に伴う水和熱を発生させる蓄熱装置が知られている。このような蓄熱装置としては、例えば車両エンジンの排気が流通する排気管の外周に蓄熱材を設けたものがあるが、排気の温度上昇に伴い、蓄熱材も高温になることが予想される。蓄熱材は高温となることにより劣化し、性能が低下するおそれがあるため、劣化した蓄熱材のみを交換するという要求がある。劣化した蓄熱材のみを交換することができれば、蓄熱装置の性能低下を防止できることはもちろん、長期に使用できるようになるので、経済的な面でも有利である。
【０００３】
これに対し、複数の蓄熱材ブロック片の集合から蓄熱体を構成することにより、蓄熱材を部分的に交換可能とする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２１１３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、蓄熱材ブロック片を伝熱面に固定する接着剤として水ガラスを用いているため、蓄熱材と伝熱面との間の熱抵抗が大きくなり、伝熱性能が低下するという問題がある。さらに、水ガラスの扱いが煩雑になり、蓄熱材を容易に交換することができないという問題もある。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、蓄熱材と伝熱部材との間の伝熱性能を向上させつつ、蓄熱材を容易に交換することができる蓄熱装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、第１反応物を有して構成されており、第１反応物および第２反応物を反応させて化合物を生成する際に生じる反応熱によって熱交換対象物を加熱し、化合物を第１反応物および第２反応物に分離させることによって反応の系外にて発生する熱である外部熱を蓄熱する蓄熱材（２）と、蓄熱材（２）と熱交換対象物との間で熱の授受を行う伝熱部材（１０）と、蓄熱材（２）を伝熱部材（１０）に向けて押圧し、蓄熱材（２）と伝熱部材（１０）との界面における熱抵抗を低減させる押圧部材（６）とを備えることを特徴としている。
【０００８】
これによれば、蓄熱材（２）は押圧部材（６）の押圧力により伝熱部材（１０）に固定されているので、蓄熱材（２）をネジや接着剤等により伝熱部材（１０）に固定する従来の蓄熱装置と比較して、蓄熱材（２）を容易に交換することが可能となる。また、押圧部材（６）によって蓄熱材（２）が伝熱部材（１０）に向けて押圧されることにより、蓄熱材（２）と伝熱部材（１０）との界面における熱抵抗を低減させることができるので、蓄熱材（２）と伝熱部材（１０）との間の伝熱性能を向上させることが可能となる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明では、押圧部材（６）は、伝熱部材（１０）と熱的に接触していることを特徴としている。
【００１０】
これによれば、蓄熱材（２）の反応熱によって熱交換対象物を加熱する際に、蓄熱材（２）と伝熱部材（１０）とが押圧部材（６）を介しても熱交換を行うことができるようになるので、熱交換対象物への反応熱の伝達を促進することが可能となる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明では、伝熱部材（１０）には、伝熱部材（１０）の表面の温度が予め定めた基準伝熱部材温度（Ｔａ）以上になった場合に、押圧部材（６）から蓄熱材（２）に作用する押圧力を低減させる押圧力低減部材（７）が設けられており、押圧力低減部材（７）は、伝熱部材（１０）の表面の温度が基準伝熱部材温度（Ｔａ）より低い場合には、押圧力低減部材（７）の伝熱部材（１０）の表面からの高さが、蓄熱材（２）および押圧部材（６）の伝熱部材（１０）の表面における押圧力低減部材（７）が配置されている部分（１０ａ）からの高さより低くなるとともに、伝熱部材（１０）の表面の温度が基準伝熱部材温度（Ｔａ）以上になった場合には、押圧力低減部材（７）の伝熱部材（１０）の表面からの高さが、蓄熱材（２）および押圧部材（６）の伝熱部材（１０）の表面における押圧力低減部材（７）が配置されている部分（１０ａ）からの高さより高くなるように構成されていることを特徴としている。
【００１２】
このように、伝熱部材（１０）の表面の温度が基準伝熱部材温度（Ｔａ）以上になった場合に、押圧部材（６）から蓄熱材（２）に作用する押圧力を低減させることで、蓄熱材（２）と伝熱部材（１０）との間の熱抵抗を増大させることができる。これにより、蓄熱材（２）が過度に高温になることを防止し、蓄熱材（２）の劣化を抑制することが可能となる。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明では、押圧力低減部材（７）は、伝熱部材（１０）と熱的に接触していることを特徴としている。
【００１４】
これによれば、蓄熱材（２）の反応熱によって熱交換対象物を加熱する際に、蓄熱材（２）と伝熱部材（１０）とが押圧力低減部材（７）を介しても熱交換を行うことができるようになるので、熱交換対象物への反応熱の伝達を促進することが可能となる。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明では、押圧力低減部材（７）は、伝熱部材（１０）の表面の温度が基準伝熱部材温度（Ｔａ）より低い場合には、押圧力低減部材（７）と蓄熱材（２）とが非接触となり、伝熱部材（１０）の表面の温度が基準伝熱部材温度（Ｔａ）以上になった場合には、押圧力低減部材（７）と前記蓄熱材（２）とが接触するような部位に配置されていることを特徴としている。
【００１６】
これによれば、伝熱部材（１０）の表面の温度が基準伝熱部材温度（Ｔａ）より低い場合には、押圧力低減部材（７）と蓄熱材（２）とが非接触となるので、化学反応や温度変化に伴い蓄熱材（２）の体積が変化をしたときでも、蓄熱材（２）が動くスペースを確保することができる。このため、蓄熱材（２）が破損することを防止できる。また、伝熱部材（１０）の表面の温度が基準伝熱部材温度（Ｔａ）以上になった場合、すなわち押圧力低減部材（７）により押圧部材（６）が伝熱部材（１０）から離れる方向に押し上げられる場合には、押圧力低減部材（７）と蓄熱材（２）とが接触するので、蓄熱材（２）が伝熱部材（１０）の表面に平行な方向にずれることを抑制できる。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明では、押圧部材（６）における蓄熱材（２）と接触している面と反対側の面には、押圧部材（６）と線膨張係数の異なる材質からなる異線膨張係数部材（８）が設けられており、異線膨張係数部材（８）は、押圧部材（６）および異線膨張係数部材（８）の温度が予め定めた基準部材温度（Ｔｂ）より低い場合には、異線膨張係数部材（８）の線膨張係数が押圧部材（６）の線膨張係数より大きくなるとともに、押圧部材（６）および異線膨張係数部材（８）の温度が基準部材温度（Ｔｂ）以上になった場合には、異線膨張係数部材（８）の線膨張係数が押圧部材（６）の線膨張係数より小さくなることで、押圧部材（６）から蓄熱材（２）に作用する押圧力を低減させるように構成されていることを特徴としている。
【００１８】
このように、押圧部材（６）および異線膨張係数部材（８）の温度が基準部材温度（Ｔｂ）以上になった場合に、押圧部材（６）から蓄熱材（２）に作用する押圧力を低減させることで、蓄熱材（２）と伝熱部材（１０）との間の熱抵抗を増大させることができる。これにより、蓄熱材（２）が過度に高温になることを防止し、蓄熱材（２）の劣化を抑制することが可能となる。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明では、押圧部材（６）と蓄熱材（２）との間には、押圧部材（６）と線膨張係数の異なる材質からなる異線膨張係数部材（８）が設けられており、異線膨張係数部材（８）は、押圧部材（６）および異線膨張係数部材（８）の温度が予め定めた基準部材温度（Ｔｂ）より低い場合には、異線膨張係数部材（８）の線膨張係数が押圧部材（６）の線膨張係数より小さくなるとともに、押圧部材（６）および異線膨張係数部材（８）の温度が基準部材温度（Ｔｂ）以上になった場合には、異線膨張係数部材（８）の線膨張係数が押圧部材（６）の線膨張係数より大きくなることで、押圧部材（６）から蓄熱材（２）に作用する押圧力を低減させるように構成されていることを特徴としている。
【００２０】
このように、押圧部材（６）および異線膨張係数部材（８）の温度が基準部材温度（Ｔｂ）以上になった場合に、押圧部材（６）から蓄熱材（２）に作用する押圧力を低減させることで、蓄熱材（２）と伝熱部材（１０）との間の熱抵抗を増大させることができる。これにより、蓄熱材（２）が過度に高温になることを防止し、蓄熱材（２）の劣化を抑制することが可能となる。
【００２１】
また、請求項８に記載の発明では、蓄熱材（２）における伝熱部材（１０）と反対側の端部には、伝熱部材（１０）から離れる方向に向かって凸となるように円弧状に湾曲した蓄熱側湾曲部（２０）が形成されており、押圧部材（６）には、蓄熱側湾曲部（２０）に沿って円弧状に湾曲した押圧側湾曲部（６３）が形成されていることを特徴としている。
【００２２】
これによれば、化学反応や温度変化に伴い蓄熱材（２）が膨張した際に押圧部材（６）に加えられる応力を緩和することができるので、押圧部材（６）の破損を防止することが可能となる。
【００２３】
また、請求項９に記載の発明では、押圧部材（６）は、押圧部材（６）と伝熱部材（１０）との成す角度が０°より大きく、９０°より小さくなるように、伝熱部材（１０）の表面に平行な方向に対して傾斜配置されており、蓄熱材（２）は、押圧部材（６）の傾斜に沿って傾斜した傾斜面を有して構成されていることを特徴としている。
【００２４】
これによれば、押圧部材（６）と伝熱部材（１０）との接触部に近くなる程、蓄熱材（２）の表面積、すなわち第２反応物と接触する面積を小さくすることができる。このため、第２反応物が到達しないために化合物を生成する反応が生じない部分に存在する蓄熱材（２）の量を低減することができる。その結果、蓄熱材（２）の軽量化を図り、さらに蓄熱材（２）の製造コストを低減することが可能となる。
【００２５】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態に係る蓄熱装置を示す概略断面図である。
【図２】第１実施形態の蓄熱装置の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図３】第１実施形態に係る蓄熱装置の蓄熱材２近傍を示す概略断面図である。
【図４】第１実施形態に係る蓄熱装置の蓄熱材２近傍を示す拡大斜視図である。
【図５】第１実施形態に係る蓄熱装置の、伝熱部材１０の表面温度が基準伝熱部材温度Ｔａ以上となった場合の蓄熱材２近傍を示す概略断面図である。
【図６】第２実施形態に係る蓄熱装置の蓄熱材２近傍を示す概略断面図である。
【図７】第２実施形態に係る蓄熱装置の、伝熱部材１０の表面温度が基準伝熱部材温度Ｔａ以上となった場合の蓄熱材２近傍を示す概略断面図である。
【図８】第３実施形態に係る蓄熱装置の蓄熱材２近傍を示す概略断面図である。
【図９】第４実施形態に係る蓄熱装置の蓄熱材２近傍を示す概略断面図である。
【図１０】第５実施形態に係る蓄熱装置の蓄熱材２近傍を示す概略断面図である。
【図１１】第５実施形態における押圧部材６および板状部材８の線膨張係数と温度との関係を示す特性図である。
【図１２】第５実施形態に係る蓄熱装置の、押圧部材６および板状部材８の温度が基準部材温度Ｔｂ以上となった場合の蓄熱材２近傍を示す概略断面図である。
【図１３】第６実施形態に係る蓄熱装置の蓄熱材２近傍を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２８】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１〜図５に基づいて説明する。本実施形態の蓄熱装置は、車両のエンジン（内燃機関）の排気系から排気の有する熱を蓄熱して、その熱を暖機促進に利用するものである。
【００２９】
図１は、本第１実施形態に係る蓄熱装置を示す概略断面図である。図１に示すように、本実施形態の蓄熱装置では、エンジン（図示せず）の排気が流通する排気管１の外周面に、金属酸化物を有して構成され、第１反応物としての金属酸化物および第２反応物としての水を反応させて水和物（化合物）を生成する際に生じる水和熱によって熱交換対象物を加熱し、水和物を金属酸化物および水に分離させることによって外部熱を蓄熱する蓄熱材２が固定されている。なお、本実施形態では、金属酸化物として酸化カルシウムを用いており、熱交換対象物は排気であり、外部熱はエンジンの排気が有する熱である。
【００３０】
ここで、排気管１は、金属製の板材（以下、伝熱部材１０という）により構成されており、蓄熱材２と熱交換対象物との間で熱の授受を行うようになっている。本実施形態では、伝熱部材１０は、銅合金から構成されている。
【００３１】
蓄熱材２が外周面に固定された排気管１の外側には、水（水蒸気）が流通する水配管３が配置されている。すなわち、排気管１および水配管３は、水配管３の内側に排気管１を配置する、いわゆる二重管構造となっている。
【００３２】
水配管３には、図示しない水タンクから水が供給されるようになっている。水配管３と水タンクとの間には、水配管３と水タンクとを繋ぐ接続経路４が設けられている。接続経路４には、接続経路４を開閉し、水配管３に供給される水量を調整するための水バルブ５が設けられている。
【００３３】
図２は、本第１実施形態の蓄熱装置の作動を説明するためのタイムチャートである。
【００３４】
まず、排気を加熱する加熱モードについて説明する。図２に示すように、エンジンの始動時に水バルブ５を開き、蓄熱材２に水（水蒸気）が供給されると、以下の化１に示すように、蓄熱材２である酸化カルシウム（ＣａＯ）と水とが水和反応して水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）が生成される。
【００３５】
（化１）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）２
この水和反応は放熱反応であり、反応の際に発生する水和熱によって排気が加熱され、排気温度が上昇する。これにより、蓄熱材２を設けない場合と比較して、エンジン始動時において排気浄化用触媒（図示せず）を早期に活性化することができる。
【００３６】
続いて、排気が有する熱を蓄熱する蓄熱モードについて説明する。排気温度が蓄熱材２の再生温度に達すると、以下の化２に示すように、蓄熱材２の水酸化カルシウムが酸化カルシウムと水とに分離（脱水）する。
【００３７】
（化２）
Ｃａ（ＯＨ）２→ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ
この脱水反応は吸熱反応であり、排気が有する熱が蓄熱材２に蓄熱される。そして、脱水反応が完了した後、水バルブ５を閉じる。
【００３８】
図３は本第１実施形態に係る蓄熱装置の蓄熱材２近傍を示す概略断面図で、図４は本第１実施形態に係る蓄熱装置の蓄熱材２近傍を示す拡大斜視図である。図３および図４に示すように、蓄熱材２は、直角三角形の断面を有する三角柱状に形成されている。蓄熱材２は、その直角三角形の断面における斜辺を除く辺のうちの１つに該当する平面が、伝熱部材１０と接触するように、伝熱部材１０の表面上に配置されている。
【００３９】
伝熱部材１０には、蓄熱材２を伝熱部材１０の表面に押し当て、すなわち伝熱部材１０に向けて押圧し、蓄熱材２と伝熱部材１０との界面における熱抵抗を低減させる押圧部材６が設けられている。すなわち、蓄熱材２は、押圧部材６の押圧力により伝熱部材１０に固定されている。この押圧部材６は、伝熱部材１０と熱的に接触している。
【００４０】
本実施形態では、押圧部材６はステンレス製であり、平板状に形成されている。また、押圧部材６は、蓄熱材２の直角三角形の断面における斜辺に該当する平面（以下、斜面という）と接触するように配置されており、蓄熱材２を斜面側から伝熱部材１０に向けて押圧している。換言すると、押圧部材６は、押圧部材６と伝熱部材１０との成す角度が０°より大きく、９０°より小さくなるように、伝熱部材１０の表面に平行な方向に対して傾斜配置されており、蓄熱材２は、押圧部材６の傾斜に沿って傾斜した傾斜面を有して構成されている。
【００４１】
伝熱部材１０には、伝熱部材１０の表面温度が予め定めた基準伝熱部材温度Ｔａ以上になった場合に、押圧部材６から蓄熱材２に作用する押圧力を低減させる押圧力低減部材としてのストッパ７が設けられている。ここで、基準伝熱部材温度Ｔａは、蓄熱材２が劣化し始める温度（以下、劣化温度という）と略同一の温度に設定されている。本実施形態では、蓄熱材２として酸化カルシウムを用いていており、その劣化温度が１３００℃であるので、基準伝熱部材温度Ｔａは１３００℃に設定されている。
【００４２】
本実施形態では、ストッパ７は、蓄熱材２の直角三角形の断面における斜辺および伝熱部材１０と接触している辺を除く辺に該当する面と接触するように配置されている。これにより、蓄熱材２が伝熱部材１０の表面に平行な方向にずれることを抑制できる。
【００４３】
ここで、伝熱部材１０の表面うちストッパ７が配置されている部分を、ストッパ配置面１０ａという。ストッパ７は、伝熱部材１０の表面温度が基準伝熱部材温度Ｔａより低い場合には、ストッパ７のストッパ配置面１０ａからの高さが、蓄熱材２および押圧部材６のストッパ配置面１０ａからの高さより低くなり、かつ、伝熱部材１０の表面温度が基準伝熱部材温度Ｔａ以上となった場合に、ストッパ７のストッパ配置面１０ａからの高さが、蓄熱材２上に配置された押圧部材６のストッパ配置面１０ａからの高さより高くなるように構成されている。
【００４４】
すなわち、押圧部材６の線膨張係数をα１、ストッパ７の線膨張係数をα２、吸水時の蓄熱材２の膨張率をαｈ、常温（本実施形態では２５℃）時における蓄熱材２上に配置された押圧部材６のストッパ配置面１０ａからの高さをＬ１、常温時におけるストッパ７のストッパ配置面１０ａからの高さをＬ２、常温と劣化温度との温度差、すなわち常温と基準伝熱部材温度Ｔａとの温度差をΔＴとしたとき、次の数式１、２に示される関係を満たすように、ストッパ７の高さＬ２が設定されている。
【００４５】
（数１）
Ｌ２（１＋α２）ΔＴ≧Ｌ１（１＋α１）ΔＴ
（数２）
Ｌ２（１＋α２）ΔＴ≧Ｌ１（１＋αｈ）
本実施形態では、ストッパ７は、銅合金製であり、四角柱状に形成されている。また、ストッパ７は、蓄熱材２と熱的に接触している。
【００４６】
続いて、本第１実施形態に係る蓄熱装置の作動について説明する。図５は、本第１実施形態に係る蓄熱装置の蓄熱材２近傍を示す概略断面図であり、伝熱部材１０の表面温度が基準伝熱部材温度Ｔａ以上となった場合を示している。
【００４７】
伝熱部材１０の表面温度が基準伝熱部材温度Ｔａ以上となった場合、図５に示すように、ストッパ７のストッパ配置面１０ａからの高さが、蓄熱材２上に配置された押圧部材６のストッパ配置面１０ａからの高さより高くなる。このため、ストッパ７により押圧部材６が伝熱部材１０と反対側（図５の紙面上方側）に向かって押し上げられる。これにより、押圧部材６から蓄熱材２に作用する押圧力が低減するので、蓄熱材２と伝熱部材１０との間の熱抵抗を増大させることができる。したがって、蓄熱材２が過度に高温になることを防止し、蓄熱材２の劣化を抑制することができる。
【００４８】
以上説明したように、蓄熱材２は押圧部材６の押圧力により伝熱部材１０に固定されているので、交換したい蓄熱材２に対応する押圧部材６を押圧力の作用方向と逆の方向に引っ張ることにより、交換したい蓄熱材２だけを容易に交換することができる。このため、蓄熱材２をネジや接着剤等により伝熱部材１０に固定する従来の蓄熱装置と比較して、蓄熱材２を容易に交換することが可能となる。また、押圧部材６によって蓄熱材２が伝熱部材１０に向けて押圧されることにより、蓄熱材２と伝熱部材１０との界面における熱抵抗が低減するので、蓄熱材２と伝熱部材１０との間の伝熱性能を向上させることが可能となる。
【００４９】
また、押圧部材６を、伝熱部材１０の表面に平行な方向に対して傾斜配置するとともに、蓄熱材２を、押圧部材６の傾斜に沿って傾斜した傾斜面を有して構成することにより、押圧部材６と伝熱部材１０との接触部に近くなる程、蓄熱材２の表面積、すなわち水蒸気と接触する面積を小さくすることができる。このため、水蒸気が到達しない、すなわち水和反応が行われない部分に存在する蓄熱材２の量を低減することができる。その結果、蓄熱材２の軽量化を図り、さらに蓄熱材２の製造コストを低減することが可能となる。
【００５０】
また、ストッパ７を、蓄熱材２の直角三角形の断面における斜辺および伝熱部材１０と接触している辺を除く辺に該当する面と接触する部位に配置することで、蓄熱材２の水和反応、吸水反応および温度変化により生じる体積変化の際の動きを抑制することが可能となる。
【００５１】
また、ストッパ７を蓄熱材２と熱的に接触させることで、蓄熱材２の水和反応時、すなわち放熱時に、ストッパ７を介して熱交換を行うこともできるようになる。このため、排気への水和熱の伝達を促進することが可能となる。
【００５２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図６および図７に基づいて説明する。本第２実施形態は、上記第１実施形態と比較して、蓄熱材２および押圧部材６の形状が異なるものである。
【００５３】
図６は、本第２実施形態に係る蓄熱装置の蓄熱材２近傍を示す概略断面図である。図６に示すように、本実施形態の蓄熱材２は、長方形の断面を有する四角柱状に形成されている。また、押圧部材６は、断面略Ｌ字状に形成されている。
【００５４】
より詳細には、押圧部材６は、伝熱部材１０の表面から当該表面の法線方向と平行に延びる第１押圧部６１と、第１押圧部６１の伝熱部材１０とは反対側の端部から伝熱部材１０の表面と平行な方向に延びる第２押圧部６２とを有して構成されている。第１押圧部６１と第２押圧部６２とは、一体に形成されている。また、第２押圧部６２は、蓄熱材２における伝熱部材１０との接触面と反対側の面に接触している。そして、蓄熱材２は、押圧部材６の第２押圧部６２により、伝熱部材１０との接触面と反対側の面から押圧されている。
【００５５】
図７は、本第２実施形態に係る蓄熱装置の蓄熱材２近傍を示す概略断面図であり、伝熱部材１０の表面温度が基準伝熱部材温度Ｔａ以上となった場合を示している。
【００５６】
図７に示すように、ストッパ７は、伝熱部材１０の表面温度が基準伝熱部材温度Ｔａ以上となった場合に、伝熱部材１０のストッパ配置面１０ａからの高さが、蓄熱材２上に配置された押圧部材６の第２押圧部６２における伝熱部材１０のストッパ配置面１０ａからの高さより高くなるように構成されている。これにより、押圧部材６から蓄熱材２に作用する押圧力が低減するので、蓄熱材２と伝熱部材１０との間の熱抵抗を増大させることができる。したがって、蓄熱材２が過度に高温になることを防止し、蓄熱材２の劣化を抑制することが可能となる。
【００５７】
本実施形態では、蓄熱材２は押圧部材６の第２押圧部６２の押圧力により伝熱部材１０に固定されているので、交換したい蓄熱材２に対応する押圧部材６の第２押圧部６２を押圧力の作用方向と逆の方向に引っ張ることにより、交換したい蓄熱材２だけを容易に交換することができる。このため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００５８】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図８に基づいて説明する。本第３実施形態は、上記第２実施形態と比較して、ストッパ７の設置位置が異なるものである。
【００５９】
図８は、本第３実施形態に係る蓄熱装置の蓄熱材２近傍を示す概略断面図である。図８に示すように、本実施形態のストッパ７は、伝熱部材１０の表面温度が基準伝熱部材温度Ｔａ、すなわち蓄熱材２の劣化温度より低い場合には蓄熱材２と接触せず、伝熱部材１０の表面温度が基準伝熱部材温度Ｔａ以上となった場合に蓄熱材２と接触するような位置に配置されている。
【００６０】
以下、伝熱部材１０の表面に平行な方向で、かつ蓄熱材２とストッパ７が並んでいる方向を、ストッパ配置方向（図８の紙面左右方向）という。そして、ストッパ７の線膨張係数をα２、吸水時の蓄熱材２の膨張率をαｈ、常温における蓄熱材２の配置方向の長さをＷ１、常温におけるストッパ７の配置方向の長さをＷ２、常温における蓄熱材２とストッパ７との間の距離をｘ、常温と劣化温度との温度差、すなわち常温と基準伝熱部材温度Ｔａとの温度差をΔＴとしたとき、次の数式３に示される関係を満たすように、常温時の蓄熱材２とストッパ７との間の距離ｘが設定されている。
【００６１】
（数３）
ｘ＞Ｗ１（１＋αｈ）＋Ｗ２（１＋α２）ΔＴ
これにより、伝熱部材１０の表面の温度が基準伝熱部材温度Ｔａより低い場合には、ストッパ７と蓄熱材２とが非接触となるので、水和反応や脱水反応および温度変化に伴い蓄熱材２の体積が変化をしたときでも、蓄熱材２が動くスペースを確保することができる。このため、蓄熱材２が破損することを防止できる。また、伝熱部材１０の表面の温度が基準伝熱部材温度Ｔａ以上になった場合、すなわちストッパ７により押圧部材６が伝熱部材１０から離れる方向に押し上げられた場合には、ストッパ７と蓄熱材２とが接触するので、蓄熱材２がストッパ配置方向にずれることを抑制できる。
【００６２】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図９に基づいて説明する。本第４実施形態は、上記第２実施形態と比較して、蓄熱材２および押圧部材６の形状が異なるものである。
【００６３】
図９は、本第４実施形態に係る蓄熱装置の蓄熱材２近傍を示す概略断面図である。図９に示すように、本実施形態の蓄熱材２は、ストッパ配置方向および伝熱部材１０の表面の法線方向に直交する断面において、伝熱部材１０と反対側の端部が、伝熱部材１０から離れる方向に向かって凸となるように円弧状に湾曲して形成されている。換言すると、蓄熱材２における伝熱部材１０と反対側の端部には、ストッパ配置方向および伝熱部材１０の表面の法線方向に直交する断面において、伝熱部材１０から離れる方向に向かって凸となるように円弧状に湾曲した蓄熱側湾曲部２０が形成されている。
【００６４】
押圧部材６の断面Ｌ字形状の角部、すなわち押圧部材６における第１押圧部６１と第２押圧部６２との接続部は、蓄熱材２の蓄熱側湾曲部２０に沿って湾曲している。換言すると、押圧部材６の断面Ｌ字形状の角部には、蓄熱材２の蓄熱側湾曲部２０に沿って円弧状に湾曲した押圧側湾曲部６３が形成されている。
【００６５】
これによれば、水和反応や温度変化に伴い蓄熱材２が膨張した際に、押圧部材６における第１押圧部６１と第２押圧部６２との接続部に加えられる応力を緩和することができるので、押圧部材６の破損を防止することが可能となる。
【００６６】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図１０〜図１２に基づいて説明する。本第５実施形態は、上記第２実施形態と比較して、ストッパ７を廃止するとともに、板状部材８を設けた点が異なるものである。
【００６７】
図１０は、本第５実施形態に係る蓄熱装置の蓄熱材２近傍を示す概略断面図である。図１０に示すように、本実施形態の押圧部材６の第２押圧部６２における蓄熱材２と接触する面と反対側の面には、押圧部材６と線膨張係数の異なる材質からなる異線膨張係数部材としての板状部材８が設けられている。板状部材８は、第２押圧部６２における蓄熱材２と接触する面と反対側の面と全面に亘って接触するように配設されており、第２押圧部６２における蓄熱材２と接触する面と反対側の面に固定されている。
【００６８】
図１１は、本第５実施形態における押圧部材６および板状部材８の線膨張係数と温度との関係を示す特性図である。押圧部材６および板状部材８としては、図１１に示すように、押圧部材６および板状部材８それぞれの温度が、予め定めた基準部材温度Ｔｂより低い場合には、押圧部材６より板状部材８の線膨張係数が大きく、押圧部材６および板状部材８それぞれの温度が基準部材温度Ｔｂ以上の高温の場合においては、押圧部材６より板状部材８の線膨張係数が小さくなるようなものを用いている。本実施形態では、押圧部材６として炭素鋼（Ｓ３５Ｃ）を用いており、板状部材８として軟鋼（０．２３Ｃ−０．６Ｍｎ）を用いている。
【００６９】
ここで、基準部材温度Ｔｂは、蓄熱材２の再生温度（転換温度）より高く、かつ劣化温度より低い温度に設定されている。本実施形態では、蓄熱材２として酸化カルシウムを用いているので、上述したように、劣化温度は１３００℃となる。一方、蓄熱材２の再生温度は圧力によって変化することがわかっている。このため、本実施形態では、蓄熱材２の再生温度として、圧力を１気圧としたときの再生温度である４７９℃を採用している。このため、基準部材温度Ｔｂは、４７９℃より高く、１３００℃より低い温度に設定されている。
【００７０】
続いて、本実施形態の蓄熱装置の作動について説明する。図１２は、本第５実施形態に係る蓄熱装置の蓄熱材２近傍を示す概略断面図であり、押圧部材６および板状部材８の温度が基準部材温度Ｔｂ以上となった場合を示している。
【００７１】
押圧部材６および板状部材８の温度が基準部材温度Ｔｂ以上になると、板状部材８の線膨張係数が押圧部材６の線膨張係数より小さくなるので、図１２に示すように、押圧部材６の第２押圧部６２および板状部材８が蓄熱材２と反対側に反り返るように湾曲する。これにより、押圧部材６から蓄熱材２に作用する押圧力が低減するので、蓄熱材２と伝熱部材１０との間の熱抵抗を増大させることができる。したがって、蓄熱材２が過度に高温になることを防止し、蓄熱材２の劣化を抑制することが可能となる。
【００７２】
本実施形態では、蓄熱材２は押圧部材６および板状部材８の押圧力により伝熱部材１０に固定されているので、交換したい蓄熱材２に対応する押圧部材６および板状部材８を押圧力の作用方向と逆の方向に引っ張ることにより、交換したい蓄熱材２だけを容易に交換することができる。このため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００７３】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について図１３に基づいて説明する。本第６実施形態は、上記第５実施形態と比較して、板状部材８を設ける位置、および押圧部材６および板状部材８の材質が異なるものである。
【００７４】
図１３は、本第６実施形態に係る蓄熱装置の蓄熱材２近傍を示す概略断面図である。図１３に示すように、本実施形態の押圧部材６の第２押圧部６２と蓄熱材２との間には、押圧部材６と線膨張係数の異なる材質からなる異線膨張係数部材としての板状部材８が設けられている。板状部材８は、第２押圧部６２における蓄熱材２側の面と全面に亘って接触するように配設されており、第２押圧部６２における蓄熱材２側の面に固定されている。
【００７５】
押圧部材６および板状部材８としては、押圧部材６および板状部材８それぞれの温度が基準部材温度Ｔｂより低い場合には、押圧部材６より板状部材８の線膨張係数が小さく、押圧部材６および板状部材８それぞれの温度が基準部材温度Ｔｂ以上の高温の場合においては、押圧部材６より板状部材８の線膨張係数が大きくなるようなものを用いている。本実施形態では、押圧部材６として軟鋼（０．２３Ｃ−０．６Ｍｎ）を用いており、板状部材８として炭素鋼（Ｓ３５Ｃ）を用いている。
【００７６】
続いて、本実施形態の蓄熱装置の作動について説明する。押圧部材６および板状部材８の温度が基準部材温度Ｔｂ以上になると、板状部材８の線膨張係数が押圧部材６の線膨張係数より大きくなるので、板状部材８および押圧部材６の第２押圧部６２が蓄熱材２と反対側に反り返るように湾曲する。このため、押圧部材６から蓄熱材２に作用する押圧力が低減するので、蓄熱材２と伝熱部材１０との間の熱抵抗を増大させることができる。これにより、上記第５実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００７７】
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、第１反応物として金属酸化物を用い、第２反応物として水を用い、金属酸化物の水和反応による水和熱を利用して熱交換対象物である排気を加熱した例について説明したが、これに限らず、第１反応物および第２反応物として他の物質を用いてもよい。また、熱交換対象物として、エンジン冷却水、触媒、エンジンオイル、走行用駆動源としてのバッテリ、ＡＴＦ等を採用してもよい。なお、上記各実施形態では、第１反応物として酸化カルシウムを用いた例について説明したが、これに代えて、例えば酸化マグネシウム等の他の金属酸化物を用いてもよい。
【００７８】
また、上記第１、第２、第４実施形態では、蓄熱材２とストッパ７とが接触するように配置されている例について説明したが、これに限らず、蓄熱材２とストッパ７とが接触しない、すなわち非接触となるように配置されていてもよい。
【００７９】
また、上記第５、第６実施形態では、ストッパ７を廃止した例について説明したが、ストッパ７を設けてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
２    蓄熱材
６    押圧部材
７    ストッパ（押圧力低減部材）
８    板状部剤（異線膨張係数部材）
１０  伝熱部材
【図１】
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【図２】
2011149639.tif 000004
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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