(57)【要約】【課題】容器の内部で重力により下方に移動した反応媒体を効果的に回収することができる蓄熱システムを得る。【解決手段】凝縮器１２が、容器２２において重力方向の中央に対して下方の部分から水蒸気Ｗｂを回収する。このため、蓄熱材４４に蓄熱する場合に、蓄熱ユニット３０、３２の蓄熱材４４から離脱して流路部３６から放出され、容器２２の内部で重力により重力方向の下方に移動した水蒸気Ｗｂを回収することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応媒体が内部に供給される容器と、
前記容器の内部に配置され、前記反応媒体と結合して発熱及び前記反応媒体が脱離して蓄熱する蓄熱材を有する蓄熱部と、
前記容器に気密状態で連通され、前記蓄熱材から脱離した気相の前記反応媒体を、前記容器において重力方向の中央に対して下方の部分から回収して凝縮する凝縮部と、
を備える蓄熱システム。
【請求項２】
前記容器の内部に配置され、前記蓄熱部と重力方向で重なり、前記蓄熱材から脱離した前記反応媒体が流れる流路部を備え、
前記凝縮部は、前記蓄熱材から脱離した気相の前記反応媒体を、前記容器において重力方向の中央に対して下方で、かつ、前記容器において前記流路部に対して重力方向の下方の部分から回収する請求項１に記載の蓄熱システム。
【請求項３】
前記流路部と、前記蓄熱部とを含んで単位ユニットとされ、
前記容器の内部で、一方の前記単位ユニットの重力方向の上側に他方の前記単位ユニットが重ねられ、
前記凝縮部は、前記蓄熱材から脱離した気相の前記反応媒体を、前記容器において重力方向の中央に対して下方で、かつ、前記容器において一方の前記単位ユニットに備えられた前記流路部に対して重力方向の下方の部分から回収する請求項２に記載の蓄熱システム。
【請求項４】
前記容器に気密状態で連通され、液相の媒体を蒸発させて気相の反応媒体を前記容器に供給する蒸発部を備え、
前記蒸発部は、前記容器において重力方向の中央に対して上方の部分から、前記容器の内部に気相の前記反応媒体を供給する請求項１〜３の何れか１項に記載の蓄熱システム。
【請求項５】
反応媒体が内部に供給される容器と、
前記容器の内部に配置され、前記反応媒体と結合して発熱及び前記反応媒体が脱離して蓄熱する蓄熱材を有する蓄熱部と、
前記容器に気密状態で連通され、前記蓄熱材から脱離した気相の前記反応媒体を、前記容器から回収すると共に、気相の前記反応媒体を、前記容器に供給する蒸発凝縮器と、
前記蒸発凝縮器が気相の反応媒体を前記容器から回収する際は、前記容器において重力方向の中央に対して下方の部分と前記蒸発凝縮器を連通させ、前記蒸発凝縮器が気相の反応媒体を前記容器に供給する際は、前記容器において重力方向の中央に対して上方の部分と前記蒸発凝縮器を連通させる切替部材と、
を備える蓄熱システム。
【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に記載の蓄熱反応器では、反応媒体が流れる主管部（流路部）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路（熱交換部）と、が積層されている。
【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】
従来の構成では、流路部、蓄熱部、及び熱交換部が、夫々別体とされていなかった。しかし、蓄熱反応器を大型化させる場合に、夫々の部材を別体とし、反応媒体が内部に供給される容器のなかにこれらの部材を積層させることで蓄熱反応器を構成させることがある。
【０００５】
本発明の課題は、容器の内部で重力により下方に移動した反応媒体を効果的に回収することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係るろう付け構造体の蓄熱システムは、反応媒体が内部に供給される容器と、前記容器の内部に配置され、前記反応媒体と結合して発熱及び前記反応媒体が脱離して蓄熱する蓄熱材を有する蓄熱部と、前記容器に気密状態で連通され、前記蓄熱材から脱離した気相の前記反応媒体を、前記容器において重力方向の中央に対して下方の部分から回収して凝縮する凝縮部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、凝縮部が、蓄熱材から脱離して重力方向の下方に移動する気相の反応媒体を、容器において重力方向の中央に対して下方の部分から回収する。このため、凝縮部が、容器において重力方向の中央に対して上方の部分から反応媒体を回収する場合と比して、容器の内部で重力により下方に移動した反応媒体を効果的に回収することができる。
【０００８】
請求項２に係る蓄熱システムは、請求項１に記載の蓄熱システムにおいて、前記容器の内部に配置され、前記蓄熱部と重力方向で重なり、前記蓄熱材から脱離した前記反応媒体が流れる流路部を備え、前記凝縮部は、前記蓄熱材から脱離した気相の前記反応媒体を、前記容器において重力方向の中央に対して下方で、かつ、前記容器において前記流路部に対して重力方向の下方の部分から回収することを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、凝縮部は、気相の反応媒体を、容器において重力方向の中央に対して下方で、かつ、容器において流路部に対して重力方向の下方の部分から回収する。これにより、凝縮部は、蓄熱材から離脱して流路部から放出され、容器の内部で重力方向の下方に移動する気相の反応媒体を回収することができる。
【００１０】
請求項３に係る蓄熱システムは、請求項２に記載の蓄熱システムにおいて、前記流路部と、前記蓄熱部とを含んで単位ユニットとされ、前記容器の内部で、一方の前記単位ユニットの重力方向の上側に他方の前記単位ユニットが重ねられ、前記凝縮部は、前記蓄熱材から脱離した気相の前記反応媒体を、前記容器において重力方向の中央に対して下方で、かつ、前記容器において一方の前記単位ユニットに備えられた前記流路部に対して重力方向の下方の部分から回収することを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、凝縮部は、気相の反応媒体を、容器において重力方向の中央に対して下方で、かつ、容器において一方の単位ユニットに備えられた流路部に対して重力方向の下方の部分から回収する。これにより、凝縮部は、他方の単位ユニットの流路部と一方の単位ユニットの流路部とから放出され、容器の内部で重力方向の下方に移動する気相の反応媒体を回収することができる。
【００１２】
請求項４に係る蓄熱システムは、請求項１〜３の何れか１項に記載の蓄熱システムにおいて、前記容器に気密状態で連通され、液相の媒体を蒸発させて気相の反応媒体を前記容器に供給する蒸発部を備え、前記蒸発部は、前記容器において重力方向の中央に対して上方の部分から、前記容器の内部に気相の前記反応媒体を供給することを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、蒸発部は、容器において重力方向の中央に対して上方の部分から、容器の内部に気相の反応媒体を供給する。このため、容器の内部に供給された気相の反応媒体は、重力により下方に移動する。これにより、容器の内部に気相の反応媒体を効率良く供給することができる。
【００１４】
請求項５に係る蓄熱システムは、反応媒体が内部に供給される容器と、前記容器の内部に配置され、前記反応媒体と結合して発熱及び前記反応媒体が脱離して蓄熱する蓄熱材を有する蓄熱部と、前記容器に気密状態で連通され、前記蓄熱材から脱離した気相の前記反応媒体を、前記容器から回収すると共に、気相の前記反応媒体を、前記容器に供給する蒸発凝縮器と、前記蒸発凝縮器が気相の反応媒体を前記容器から回収する際は、前記容器において重力方向の中央に対して下方の部分と前記蒸発凝縮器を連通させ、前記蒸発凝縮器が気相の反応媒体を前記容器に供給する際は、前記容器において重力方向の中央に対して上方の部分と前記蒸発凝縮器を連通させる切替部材と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、蒸発凝縮器が気相の反応媒体を容器から回収する際は、切替部材が、容器において重力方向の中央に対して下方の部分と蒸発凝縮器を連通させる。一方、蒸発凝縮器が気相の反応媒体を容器に供給する際は、切替部材が、容器において重力方向の中央に対して上方の部分と蒸発凝縮器を連通させる。
【００１６】
これにより、蒸発凝縮器が、容器の内部で重力により下方に移動した反応媒体を効果的に回収することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、蓄熱反応器が内部に配置される容器の内部の反応媒体の量に起因して熱交換効率が低下するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係る蓄熱システムを示した概略構成図である。
【図２】第１実施形態に係る蓄熱システムに備えられる蓄熱反応器を示した概略構成図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）第１実施形態に係る蓄熱システムにおいて水和反応によるエンジンオイルの加熱状態を示す説明図、及びエンジンオイルによる加熱で脱水反応を行うときの凝縮状態を示す説明図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）第１実施形態に係る蓄熱システムの蓄熱反応器に備えられる熱交換部及び規制部材を示した分解斜視図、及び断面図である。
【図５】第１実施形態に係る蓄熱システムの蓄熱反応器に備えられる蓄熱部を示した斜視図である。
【図６】第１実施形態に係る蓄熱システムの蓄熱反応器に備えられる流路部を示した平面図及び断面図である。
【図７】第１実施形態に係る蓄熱システムの蓄熱反応器に備えられる拘束部を示した斜視図である。
【図８】第１実施形態に係る蓄熱システムにおける蓄熱材の反応平衡線及び水の気液平衡線を温度と平衡圧との関係で示す線図である。
【図９】第２実施形態に係る蓄熱システムを示した概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
≪第１実施形態≫
本発明の第１実施形態に係る蓄熱システムの一例について図１〜図８を用いて説明する。
【００２０】
（全体構成）
図１には、第１実施形態の一例としての蓄熱システム１０の概略構成が示されている。蓄熱システム１０は、凝縮部の一例としての凝縮器１２、蒸発部の一例としての蒸発器２４と、蓄熱反応器の一例としての反応器２０と、を備えている。凝縮器１２では、反応媒体の一例としての水Ｗａ（Ｈ２Ｏ）の凝縮が行われ、蒸発器２４では、反応媒体の一例としての水Ｗａ（Ｈ２Ｏ）の蒸発が行われるようになっている。
【００２１】
反応器２０では、後述する蓄熱材４４（図５参照）の水和反応（結合）又は脱水反応（離脱）が行われる。さらに、蓄熱システム１０は、凝縮器１２及び反応器２０に接続され、これらの内部を連通させる水蒸気流路１４と、蒸発器２４及び反応器２０に接続され、これらの内部を連通させる水蒸気流路２６と、を有している。なお、本実施形態では一例として、蓄熱システム１０を自動車（図示省略）に適用している。
【００２２】
〔凝縮器・蒸発器〕
凝縮器１２は、内部に水Ｗａを貯留した貯留容器１６を有している。貯留容器１６内には、水蒸気Ｗｂの凝縮用の冷媒が流れる冷媒流路１７が備えられている。
【００２３】
冷媒流路１７は、貯留容器１６内における少なくとも気相部１６Ａを含む部分で熱交換を行うように配置されている。
【００２４】
水蒸気流路１４には、凝縮器１２（貯留容器１６）と反応器２０（後述する容器２２）との連通、非連通を切り替えるための開閉弁１９が備えられている。貯留容器１６、容器２２、水蒸気流路１４、及び開閉弁１９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。
【００２５】
蒸発器２４は、内部に水Ｗａを貯留した貯留容器２８を有している。貯留容器２８内には、水Ｗａの蒸発用のヒータ１８が備えられている。ヒータ１８は、貯留容器２８内における少なくとも液相部（貯留部）２８Ｂを含む部分で通電により加熱を行うように配置されている。
【００２６】
水蒸気流路２６には、蒸発器２４（貯留容器２８）と反応器２０（後述する容器２２）との連通、非連通を切り替えるための開閉弁２９が備えられている。貯留容器２８、容器２２、水蒸気流路２６、及び開閉弁２９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。
【００２７】
さらに、貯留容器１６の液相部１６Ｂ及び貯留容器２８の液相部２８Ｂに接続され、これらの内部を連通させる流路４８が備えられ、流路４８の途中には、液相部１６Ｂの水Ｗａを液相部２８Ｂへ送るポンプ５０が備えられている。
【００２８】
〔反応器〕
反応器２０は、図２に示されるように、水蒸気Ｗｂが内部に供給される容器２２と、容器２２内に封入された単位ユニットの一例としての蓄熱ユニット３０、３２と、を有している。即ち、本実施形態では、一例として、反応器２０が２つの単位ユニットを有している。さらに、反応器２０は、蓄熱ユニット３０、３２を拘束する拘束部６２を有している。
【００２９】
なお、以後の説明では、反応器２０を正面視して、水平方向であって反応器２０の幅方向を容器幅方向（矢印Ｘ方向）とし、鉛直方向（重力方向）であって反応器２０の上下方向を容器上下方向（矢印Ｙ方向）とする。さらに、反応器２０を正面視して、水平方向であって容器幅方向及び容器上下方向に直交する反応器２０の奥行方向を容器奥行方向（矢印Ｚ方向）とする。
【００３０】
＜容器＞
容器２２は、全体が円筒状に形成されており、容器上下方向に見て矩形の底壁２２Ａと、底壁２２Ａから容器上下方向の上側に延びる側壁２２Ｂと、容器上下方向から見て円形であり側壁２２Ｂの上端を覆う天井壁２２Ｃと、を有している（図２参照）。
【００３１】
また、容器２２は、２つの部材に分割されており、蓄熱ユニット３０、３２を内部に配置した後、２つの部材の接合部（図示省略）で接合（溶接）されることで、蓄熱ユニット３０、３２が容器２２の内部に封入されるようになっている。また、後述する配管５７Ａ、及び配管５７Ｂは、天井壁２２Ｃを容器上下方向に貫通するようになっている。
【００３２】
なお、側壁２２Ｂにおいて水蒸気流路１４の一端が接続される位置、及び側壁２２Ｂにおいて水蒸気流路２６の一端が接続される位置については、後述する。
【００３３】
＜蓄熱ユニット＞
蓄熱ユニット３０、３２は、図２に示されるように、容器２２内で容器上下方向に重ねられている。なお、蓄熱ユニット３０、３２は、同じ構成となっている。このため、蓄熱ユニット３０の構成について説明し、蓄熱ユニット３２の構成については、蓄熱ユニット３０と同じ符号を付与して説明を省略する。また、本実施形態では、一例として、蓄熱ユニット３０、３２が、容器２２の内部において後述する配管５７Ａ、５７Ｂによって吊り下げられた状態となっており、容器２２の内面とは非接触状態とされている。
【００３４】
蓄熱ユニット３０は、水蒸気Ｗｂが流れる流路部３６と、フィルタ３９と、蓄熱部４２と、蓄熱部４２に対する熱供給及び熱回収の少なくとも一方を行う熱交換部５２と、備えている。
【００３５】
［流路部］
流路部３６は、図６（Ａ）に示されるように、容器上下方向から見て矩形状の天板３７と、天板３７に固定される流路部材３８と、を有している。流路部材３８は、水蒸気Ｗｂが流れる容器奥行方向に延び、容器幅方向に複数並んでいる。
【００３６】
流路部材３８は、図６（Ｂ）に示されるように、天板３７に対して下方に配置され、一例として、容器奥行方向から見て蓄熱部４２（図２参照）側が開放された逆Ｕ字状とされている。具体的には、流路部材３８は、板面が容器幅方向を向いた一対の側壁３８Ａと、一対の側壁３８Ａの上端部を繋ぐ上壁３８Ｂとを有している。この流路部材３８は、一例としてステンレス鋼板をプレス加工することで形成される。
【００３７】
そして、上壁３８Ｂが天板３７の下面に溶接されている。これにより、流路部材３８の内側、及び隣り合う流路部材３８の間が、全て水蒸気Ｗｂ（図２参照）が蓄熱部４２に面して流れる拡散流路Ｃ１となっている。そして、複数の側壁３８Ａは、フィルタ３９（図２参照）の上面に載せられるようになっている。
【００３８】
［フィルタ］
フィルタ３９（図２参照）は、板面が容器上下方向を向いた一枚の板状に形成された単体の金属箔で構成され、一例として、ステンレス箔が用いられている。このフィルタ３９は、容器上下方向から見て矩形状され、容器上下方向から見て、流路部３６の天板３７と同様の形状とされている。
【００３９】
また、フィルタ３９には、容器上下方向を軸方向として貫通した断面円形の複数の貫通孔（図示省略）が形成されている。この複数の貫通孔の直径は、一例として、後述する蓄熱材４４（図５参照）を構成する蓄熱粒子（図示省略）の平均粒子径の５倍以下で設定されている。
【００４０】
［蓄熱部］
蓄熱部４２は、容器上下方向から見て矩形状とされ、図５に示されるように、蓄熱材４４と、蓄熱材４４を拘束する枠部材４６とを有している。
【００４１】
蓄熱材４４は、一例として、容器幅方向及び容器奥行方向に広がる扁平な直方体（ブロック）状に形成されている。
【００４２】
また、蓄熱材４４は、一例として、アルカリ土類金属の酸化物の１つである酸化カルシウム（ＣａＯ）の成形体が用いられている。この成形体は、例えば、酸化カルシウム粉体をバインダ（例えば粘土鉱物等）と混練し、焼成することで形成されている。さらに、蓄熱材４４は、フィルタ３９（図２参照）に密着した状態で配置されている。
【００４３】
さらに、蓄熱材４４は、図２に示す反応器２０において、水蒸気Ｗｂと結合する水和に伴って発熱（放熱）し、水蒸気Ｗｂが脱離する脱水に伴って蓄熱（吸熱）するものである。そして、反応器２０内では、以下に示す反応で放熱、蓄熱を可逆的に繰り返し得る構成とされている。
【００４４】
ＣａＯ  ＋  Ｈ２Ｏ  ⇔  Ｃａ（ＯＨ）２
この式に蓄熱量Ｑ、発熱量Ｑを併せて示すと、
ＣａＯ  ＋  Ｈ２Ｏ  →  Ｃａ（ＯＨ）２  ＋  Ｑ
Ｃａ（ＯＨ）２  ＋  Ｑ  →  ＣａＯ  ＋  Ｈ２Ｏ
となる。なお、蓄熱材４４の１ｋｇ当たりの蓄熱容量は、一例として、１．８６［ＭＪ／ｋｇ］とされている。
【００４５】
この蓄熱材４４は、発熱の際の水和により膨張し、蓄熱の際の脱水により収縮することで、膨張、収縮を繰り返すようになっている。
【００４６】
また、枠部材４６は、容器上下方向が開放された枠状に形成され、蓄熱材４４の容器幅方向、及び容器奥行方向の側面を囲んでいる。これにより、蓄熱材４４における容器幅方向、及び容器奥行方向の膨張が拘束されるようになっている。
【００４７】
［熱交換部］
熱交換部５２は、容器上下方向から見て矩形状とされ、図４（Ａ）に示されるように、容器幅方向及び容器奥行方向に広がる扁平な直方体状の熱媒容器５４と、熱媒容器５４の内部に収容（固定）された伝熱壁である熱媒流路部材５８と、を有している。熱媒容器５４は、容器上下方向の上方が開放されており、熱交換部５２は、熱媒容器５４の開放口を覆う蓋部材８０を有している。
【００４８】
この熱交換部５２には、内部に熱媒体が流れる配管５７Ａ、５７Ｂを介して、熱媒体が流れるようになっている。熱媒体は、蓄熱材４４（図２参照）から得た熱を加熱対象に輸送するためのものであり、本実施形態では、一例として、自動車（図示省略）のエンジンオイルを用いている。なお、熱媒体の他の例として、水等の流体を用いてもよい。
【００４９】
熱媒容器５４は、底板５４Ａと、底板５４Ａの縁部で容器上下方向の上方に立ち上がる側板５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ、５４Ｅとを有している。側板５４Ｂと側板５４Ｄとは、容器奥行方向で対向配置され、側板５４Ｃと側板５４Ｅとは、容器幅方向で対向配置されている。
【００５０】
また、側板５４Ｂの容器幅方向の端部側（図中左側）には、容器奥行方向に貫通された貫通孔５９Ａが形成されている。さらに、側板５４Ｄの容器幅方向の端部側（図中右側）には、容器奥行方向に貫通された貫通孔５９Ｂが形成されている。貫通孔５９Ａには、配管５７Ａの一端が接続され、貫通孔５９Ｂには、配管５７Ｂの一端が接続されている。これにより、配管５７Ａから貫通孔５９Ａを通って熱媒容器５４内に流入したエンジンオイル（図示省略）が、熱媒流路部材５８の後述する熱媒流路Ｃ２及び貫通孔５９Ｂを通って配管５７Ｂへ流出するようになっている。
【００５１】
熱媒流路部材５８は、図４（Ｂ）に示されるように、容器奥行方向から見て凹凸を繰り返す矩形波状とされ、一例として、ステンレス鋼板をプレス加工することで形成された波板で構成されている。
【００５２】
具体的には、熱媒流路部材５８は、容器幅方向に間隔をあけて直立配置された複数の側壁５８Ａを有している。さに、熱媒流路部材５８は、容器幅方向で１つおきに２つの側壁５８Ａの上端を繋ぐ上壁５８Ｂと、上壁５８Ｂとずらして容器幅方向で１つおきに２つの側壁５８Ａの下端を繋ぐ下壁５８Ｃとを有している。
【００５３】
このように、熱媒流路部材５８は、エンジンオイルが流れる容器奥行方向に沿うと共に、複数の側壁５８Ａが容器幅方向で並んでいる。そして、熱媒流路部材５８では、複数の側壁５８Ａの間が、エンジンオイルが流れる熱媒流路Ｃ２となっている。
【００５４】
そして、蓄熱ユニット３０では、熱交換部５２、蓄熱部４２、フィルタ３９、及び流路部３６が、容器上下方向においてこの順番で下方から上方へ積層されている（重ねられている）。即ち、本実施形態では、容器上下方向が、これらの積層方向となっている。
【００５５】
＜拘束部＞
拘束部６２は、図７に示されるように、容器上下方向において蓄熱ユニット３０、３２の上側、下側に配置された拘束部材６３、６４と、拘束部材６３、６４を連結するボルト６８及びナット６９とを有する。なお、拘束部材６３と拘束部材６４は、一例として、同じ構成であるため、拘束部材６３について説明し、拘束部材６４の説明を省略する。また、図７では、ボルト６８及びナット６９を１組のみ示しており、残りの３組のボルト６８及びナット６９の図示を省略している。
【００５６】
拘束部材６３は、容器幅方向を長手方向とし容器奥行方向に間隔をあけて並んだ複数の角筒材６５と、容器奥行方向に沿って複数の角筒材６５に溶接され複数の角筒材６５を連結する複数の角筒材６６とを有している。さらに、拘束部材６３は、角筒材６６と同軸で夫々の角筒材６５から容器奥行方向の外側へ突出した複数の角筒材６７を有している。
【００５７】
複数の角筒材６５、６６、６７は、容器上下方向の高さがそろえられている。即ち、複数の角筒材６５、６６、６７は、容器上下方向の面がほぼ同一面上に配置されている。
【００５８】
また、角筒材６７には、容器上下方向に貫通された貫通孔６７Ａが形成されている。貫通孔６７Ａは、ボルト６８を挿通可能な大きさとなっている。ここで、拘束部材６３、６４が蓄熱ユニット３０、３２を挟んだ状態で、拘束部材６３の貫通孔６７Ａと拘束部材６４の貫通孔６７Ａとにボルト６８を挿通させ、ナット６９を締結することで、蓄熱ユニット３０、３２が拘束部６２に拘束される。即ち、拘束部６２は、蓄熱ユニット３０、３２を容器上下方向（積層方向）で拘束するようになっている。なお、ボルト６８は、蓄熱ユニット３０、３２に対して容器奥行方向の手前側と奥側に配置されている。
【００５９】
（全体構成の作用）
次に、第１実施形態の作用について説明する。
【００６０】
蓄熱システム１０において反応器２０に蓄熱された熱を放熱する際には、図３（Ａ）に示されるように、開閉弁２９を開放し、開閉弁１９を閉止した状態で、蒸発器２４のヒータ１８により液相部２８Ｂの水Ｗａを蒸発させる。そして、生成された水蒸気Ｗｂが、水蒸気流路２６内を矢印Ｂ方向に移動して反応器２０内に供給される。
【００６１】
続いて、図２に示されるように、反応器２０内では、供給された水蒸気Ｗｂが、蓄熱ユニット３０の流路部３６内、及び蓄熱ユニット３２の流路部３６内を流れる。そして、各流路部３６内の水蒸気Ｗｂが、フィルタ３９を通って各蓄熱材４４（図５参照）と接触することにより、蓄熱材４４は、水和反応を生じつつ放熱する。この熱は、熱交換部５２内を流れるエンジンオイルによって、加熱対象に輸送される。
【００６２】
一方、図３（Ｂ）に示されるように、蓄熱システム１０において反応器２０の蓄熱材４４（図５参照）に蓄熱する際には、開閉弁１９を開放し、開閉弁２９を閉止した状態で、配管５７Ａ、熱交換部５２、及び配管５７Ｂ内に熱源（図示省略）によって加熱されたエンジンオイルを流通させる。このエンジンオイルによって加熱されることで、蓄熱材４４が脱水反応を生じ、この熱が蓄熱材４４に蓄熱される。このとき、蓄熱材４４から脱水された水蒸気Ｗｂは、流路部３６から水蒸気流路１４内を矢印Ａ方向に流れて凝縮器１２内に導入される（回収される）。そして、凝縮器１２の気相部１６Ａにおいて、冷媒流路１７を流通する冷媒によって水蒸気Ｗｂが冷却され、凝縮された水Ｗａが貯留容器１６の液相部１６Ｂに貯留される。
【００６３】
また、貯留容器１６に貯留された水Ｗａは、ポンプ５０によって適宜、流路４８を流れて貯留容器２８に送られる。
【００６４】
以上説明した蓄熱材４４の蓄熱、放熱について、蓄熱システム１０のサイクル（一例）を参照しつつ補足する。図８には、ＰＴ線図に示された圧力平衡点における蓄熱システム１０（図１参照）のサイクルが示されている。図８において、上側の等圧線が脱水（吸熱）反応を示し、下側の等圧線が水和（発熱）反応を示している。なお、蓄熱システム１０の構成については、図１を参照する。
【００６５】
このサイクルでは、例えば、蓄熱材４４の温度が４１０[℃]で蓄熱された場合、水蒸気Ｗｂは５０[℃]が平衡温度となる。そして、蓄熱システム１０では、水蒸気Ｗｂは凝縮器１２において冷媒流路１７の冷媒との熱交換によって５０[℃]以下に冷却され、凝縮されて水Ｗａになる。
【００６６】
一方、ヒータ１８により加熱を行うことで、該ヒータ１８の温度に応じた蒸気圧の水蒸気が発生する。例えば、図８のサイクルにおいて、５[℃]で水蒸気を発生させる場合、蓄熱材４４は、３１５[℃]で放熱することが解る。このように、内部が真空脱気されている蓄熱システム１０では、５[℃]付近の低温熱源から熱を汲み上げて、３１５[[℃]もの高温を得ることができる。
【００６７】
（要部構成）
次に、側壁２２Ｂにおいて水蒸気流路１４の一端が接続される位置、及び側壁２２Ｂにおいて水蒸気流路２６の一端が接続される位置について説明する。
【００６８】
側壁２２Ｂにおいて水蒸気流路２６の一端は、図１に示されるように、容器２２において重力方向（容器上下方向と同一方向）の中央（図中線Ｄ）に対して上方の部分に接続されている。換言すれば、蒸発器２４は、容器２２において重力方向の中央に対して上方の部分から、容器２２内に水蒸気Ｗｂを供給するようになっている。
【００６９】
一方、側壁２２Ｂにおいて水蒸気流路１４の一端は、容器２２において重力方向の中央に対して下方で、かつ、容器２２において蓄熱ユニット３０（一方の単位ユニットの一例）に備えられた流路部３６に対して重力方向の下方の部分に接続されている。換言すれば、凝縮器１２は、蓄熱材４４から脱離した水蒸気Ｗｂを、容器２２において重力方向の中央に対して下方で、かつ、容器２２において蓄熱ユニット３０に備えられた流路部３６に対して重力方向の下方の部分から回収するようになっている。
【００７０】
（要部構成の作用・まとめ）
以上説明したように、蒸発器２４は、容器２２において重力方向の中央に対して上方の部分から、容器２２内に水蒸気Ｗｂを供給する。このため、容器２２の内部に供給された水蒸気Ｗｂは、重力により重力方向の下方に移動する（容器２２の内部は、水蒸気Ｗｂが重力により下方に移動する程度に、真空脱気されている）。これにより、容器２２の内部に水蒸気Ｗｂを効率良く供給することができる。
【００７１】
また、凝縮器１２が、容器２２において重力方向の中央に対して下方の部分から水蒸気Ｗｂを回収する。さらに、凝縮器１２が、容器２２において蓄熱ユニット３０に備えられた流路部３６に対して重力方向の下方の部分から水蒸気Ｗｂを回収する。このため、蓄熱材４４に蓄熱する場合に、蓄熱ユニット３０、３２の蓄熱材４４から離脱して流路部３６から放出され、容器２２の内部で重力により重力方向の下方に移動した水蒸気Ｗｂを回収することができる。
【００７２】
また、前述したように、容器２２の内部の水蒸気Ｗｂが凝縮器１２に回収されることで、水蒸気Ｗｂが容器２２の内部に満遍なく移動する。このため、水蒸気Ｗｂが容器２２の内部を満遍なく移動しない場合と比して、水蒸気Ｗｂと蓄熱材４４とが反応する反応効率が低下するのを抑制することができる。
【００７３】
≪第２実施形態≫
次に、本発明の第２実施形態に係る蓄熱反応器及び蓄熱システムの一例について図９に従って説明する。なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を主に説明する。
【００７４】
第２実施形態の蓄熱システム１００は、図９に示されるように、蒸発部及び凝縮部の一例としての蒸発凝縮器１０２を備えている。
【００７５】
蒸発凝縮器１０２は、貯留した水Ｗａを蒸発させて反応器２０に供給する（水蒸気を生成する）蒸発部、反応器２０から導入された水蒸気Ｗｂを凝縮する凝縮部、及び水蒸気が凝縮された水を貯留する貯留部としての各機能を兼ね備えている。
【００７６】
また、蒸発凝縮器１０２は、内部に水Ｗａを貯留した貯留容器１１６を有している。貯留容器１１６内には、水蒸気Ｗｂの凝縮用の冷媒が流れる冷媒流路１１７及び水Ｗａの蒸発用のヒータ１１８が備えられている。冷媒流路１１７は、貯留容器１１６内における少なくとも気相部１１６Ａを含む部分で熱交換を行うように配置されている。また、ヒータ１１８は、貯留容器１１６内における少なくとも液相部（貯留部）１１６Ｂを含む部分で通電により加熱を行うように配置されている。
【００７７】
さらに、蓄熱システム１００は、蒸発凝縮器１０２及び反応器２０に接続され、これらの内部を連通させる水蒸気流路１２０を備えている。
【００７８】
水蒸気流路１２０は、蒸発凝縮器１０２から容器２２に向かって延び、途中の分岐部１２２で分岐している。そして、分岐部１２２から分岐した一方の端部１２０Ａが容器２２において重力方向の中央（図中線Ｅ）に対して下方の部分に接続され、分岐した他方の端部１２０Ｂが容器２２において重力方向の中央に対して上方の部分に接続されている。さらに、一方の端部１２０Ａが接続された位置については、蓄熱ユニット３０に備えられる流動部３６に対して重力方向の下方である。
【００７９】
また、分岐部１２２には、蒸発凝縮器１０２と一方の端部１２０Ａを連通させるか、蒸発凝縮器１０２と他方の端部１２０Ｂを連通させるか、又は非連通を状態とするか、を選択することができる選択部材１２４（切替部材の一例）が備えられている。そして、この選択部材１２４は、重力方向において、一方の端部１２０Ａと同等の高さ、又は一方の端部１２０Ａより低く配置されている。なお、選択部材１２４は、所謂三方弁である。
【００８０】
この構成において、選択部材１２４は、蓄熱材４４に蓄熱する際には、蒸発凝縮器１０２と一方の端部１２０Ａを連通させ、蓄熱材４４の熱を放熱する際には、蒸発凝縮器１０２と他方の端部１２０Ｂを連通させるようになっている。
【００８１】
ここで、水蒸気流路１２０において、分岐部１２２から蒸発凝縮器１０２までの部分は、蓄熱する際にも放熱する際にも水蒸気Ｗｂが流れる。このように、蓄熱する際及び放熱する際に、水蒸気Ｗｂが流れる流路の一部の共用することで、流路の合計長さを短くすることができる。
【００８２】
第２実施形態の他の作用については、第１実施形態と同様である。
【００８３】
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、上記実施形態では、蓄熱ユニット３０、３２が２個備えられる場合を例にとって説明したが、蓄熱ユニットが３個以上の場合には、容器上下方向において、最も下方に配置された蓄熱ユニットの流動部に対して重力方向の下方の部分から水蒸気Ｗｂを回収すれば好ましい。これにより、凝縮器（蒸発凝縮器）が、夫々の蓄熱ユニットの流動部から放出された水蒸気Ｗｂを回収することができる。
【００８４】
また、上記実施形態では、凝縮器１２（蒸発凝縮器１０２）が、容器２２において蓄熱ユニット３０に備えられた流路部３６に対して重力方向の下方の部分から水蒸気Ｗｂを回収した。しかし、流路部３６に対して重力方向の下方の部分からでなくても、凝縮器（蒸発凝縮器）が、容器２２において重力方向の中央に対して下方の部分から水蒸気Ｗｂを回収すればよい。これにより、凝縮器（蒸発凝縮器）が、容器２２の内部で重力により下方に移動した水蒸気Ｗｂを回収することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１０        蓄熱システム
１２        凝縮器（凝縮部の一例）
２２        容器
２４        蒸発器（蒸発部の一例）
３０        蓄熱ユニット（単位ユニットの一例）
３２        蓄熱ユニット（単位ユニットの一例）
４２        蓄熱部
４４        蓄熱材
１００      蓄熱システム
１０２      蒸発凝縮器（蒸発部、及び凝縮部の一例）
１２４      選択部材（切替部材の一例）
【図１】
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【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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