(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体が流れる媒体流路（２３）と、
前記媒体流路に隣接して設けられ水蒸気が流入する水容器（２１）と、
前記水容器内に設けられ、前記水蒸気が流れる水蒸気流路（２４）と、
前記水容器内における前記媒体流路と前記水蒸気流路との間に設けられ、前記水蒸気流路を流れる前記水蒸気と化学反応して蓄熱する蓄熱材（２２）と、
前記水蒸気流路内に設けられ、前記水蒸気流路に臨む前記蓄熱材の一部に接触して前記水蒸気流路を支持する支持部（２５）と、を含み、
前記支持部は、
前記水蒸気流路に流入する前記水蒸気の一部を前記蓄熱材に化学反応させることなく、前記水蒸気流路の下流側まで案内して、前記水蒸気流路の下流側にて前記蓄熱材に化学反応させる独立流路（２９）と、
前記水蒸気流路の流れ方向にわたって前記蓄熱材に向かって開口して、前記水蒸気流路に流入する前記水蒸気の一部を前記蓄熱材と化学反応させる開放流路（３０）と、を有し、
前記支持部は、
前記水蒸気流路の流れ方向に凹凸が延びる少なくとも２つ以上のフィン（２８）を含み、
少なくとも２つ以上の前記フィンの凹凸を組み合わせて、前記独立流路および前記開放流路が形成されており、
少なくとも２つ以上の前記フィンは、前記独立流路を形成するために前記蓄熱材に向かって凸となっている面積が、前記開放流路を形成するために前記蓄熱材に向かって凹となっている面積よりも大きいことを特徴とする化学蓄熱反応器。
【請求項２】
熱媒体が流れる媒体流路（２３）と、
前記媒体流路に隣接して設けられ水蒸気が流入する水容器（２１）と、
前記水容器内に設けられ、前記水蒸気が流れる水蒸気流路（２４）と、
前記水容器内における前記媒体流路と前記水蒸気流路との間に設けられ、前記水蒸気流路を流れる前記水蒸気と化学反応して蓄熱する蓄熱材（２２）と、
前記水蒸気流路内に設けられ、前記水蒸気流路に臨む前記蓄熱材の一部に接触して前記水蒸気流路を支持する支持部（２５）と、を含み、
前記支持部は、
前記水蒸気流路に流入する前記水蒸気の一部を前記蓄熱材に化学反応させることなく、前記水蒸気流路の下流側まで案内して、前記水蒸気流路の下流側にて前記蓄熱材に化学反応させる独立流路（２９）と、
前記水蒸気流路の流れ方向にわたって前記蓄熱材に向かって開口して、前記水蒸気流路に流入する前記水蒸気の一部を前記蓄熱材と化学反応させる開放流路（３０）と、を有し、
前記支持部は、
板状の支持体（２７）と、
前記支持体を挟んで配置され、前記水蒸気流路の流れ方向に凹凸が延びる少なくとも２つ以上のフィン（２８）と、を含み、
少なくとも２つ以上の前記フィンの凹凸を組み合わせて、前記独立流路および前記開放流路が形成されており、
少なくとも２つ以上の前記フィンは、前記独立流路を形成するために前記蓄熱材に向かって凸となっている面積が、前記開放流路を形成するために前記蓄熱材に向かって凹となっている面積よりも大きいことを特徴とする化学蓄熱反応器。
【請求項３】
前記水蒸気流路は、扁平状であり、
前記支持部は、前記水蒸気流路の下流側の端部に位置し、前記水蒸気流路の下流側の端部まで流れてきた前記水蒸気の流れ方向を、前記水蒸気流路の厚み方向に変更する変更流路（４０）を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の化学蓄熱反応器。
【請求項４】
前記水蒸気流路は、扁平状であり、
前記支持部は、前記水蒸気流路の下流側の端部に位置し、前記水蒸気流路の下流側の端部まで流れてきた前記水蒸気の流れ方向を、前記水蒸気流路と交わる扁平方向に変更する変更流路（４０４）を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の化学蓄熱反応器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学反応によって蓄熱する化学蓄熱反応器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、アルカリ土類金属酸化物からなる蓄熱材を充填した反応器に水を供給し、蓄熱材の水和反応に伴い発生する熱を利用して、エンジン始動時に触媒部、冷却水部、空気吸入部などを加熱する化学発熱装置が記載されている。特許文献１の反応器では、複数の酸化カルシウム成型体の積層層間に耐熱性の多孔質部材を挟み込むことにより、水の流路を確保している。
【０００３】
特許文献１の化学発熱装置において、蓄熱材の水和膨張圧は数ＭＰａ程度と大きいので、隙間に挟んだ多孔質部材の圧縮変形又は崩壊を防ぐためには、多孔質部材の気孔率を低下させる必要がある。しかし、多孔質部材の気孔率を低下させた場合、圧力損失が大きいため水蒸気分圧が低下し、蓄熱材の反応性が低下することになる。また、多孔質部材の熱容量が大きいため、利用可能な熱量が低下してしまうという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決する従来技術が特許文献２に記載されている。特許文献２に記載の化学蓄熱反応器は、蓄熱材に供給される水蒸気の流路を確保するとともに蓄熱材の反応性の低下を抑制するために、水蒸気の流路にフィン状の主管部と主管部を挟んで配置されるメッシュ状の枝管部とが設けられている。これによって蓄熱材が水和反応により膨張したとき、主管部が蓄熱材の膨張を抑制または吸収するので、主管部および支管部が潰れることを抑制している。また支管部は蓄熱材の平均粒径よりも狭い流路としているので、膨張した蓄熱材の一部が崩壊して粉末状となっても、粉末状の蓄熱材が支管部を通って、主管部側へ脱落することを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１８０５３９号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の特許文献２に記載の構成では、水蒸気入口に近い上流側に位置する蓄熱材に流入した水蒸気の多くが反応し、残りの水蒸気が下流側に流れる。したがって上流側に位置する蓄熱材と下流側に位置する蓄熱材とでは、水蒸気の供給される流量が異なる。そのため蓄熱材の反応量やそのタイミングが異なるだけでなく、水蒸気が供給されると、上流側の蓄熱材が下流側の蓄熱材よりも早く反応するので、反応時の膨張応力も上流側が大きくなる。その結果、上流側の反応器の外壁や水蒸気通路に膨張力が強く働く状態になるので、水蒸気通路の閉塞および反応器自体の破損につながるおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、水蒸気流路にわたって蓄熱材に供給される水蒸気のばらつきが少なくなるように水蒸気流路が構成された化学蓄熱反応器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】
【０００８】
本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。
【０００９】
本発明は、熱媒体が流れる媒体流路（２３）と、媒体流路に隣接して設けられ水蒸気が流入する水容器（２１）と、水容器内に設けられ、水蒸気が流れる水蒸気流路（２４）と、水容器内における媒体流路と水蒸気流路との間に設けられ、水蒸気流路を流れる水蒸気と化学反応して蓄熱する蓄熱材（２２）と、水蒸気流路内に設けられ、水蒸気流路に臨む蓄熱材の一部に接触して水蒸気流路を支持する支持部（２５）と、を含み、支持部は、水蒸気流路に流入する水蒸気の一部を蓄熱材に化学反応させることなく、水蒸気流路の下流側まで案内して、水蒸気流路の下流側にて蓄熱材に化学反応させる独立流路（２９）と、水蒸気流路の流れ方向にわたって蓄熱材に向かって開口して、水蒸気流路に流入する水蒸気の一部を蓄熱材と化学反応させる開放流路（３０）と、を有し、支持部は、水蒸気流路の流れ方向に凹凸が延びる少なくとも２つ以上のフィン（２８）を含み、少なくとも２つ以上のフィンの凹凸を組み合わせて、独立流路および開放流路が形成されており、少なくとも２つ以上のフィンは、独立流路を形成するために蓄熱材に向かって凸となっている面積が、開放流路を形成するために蓄熱材に向かって凹となっている面積よりも大きいことを特徴とする化学蓄熱反応器である。
本発明は、熱媒体が流れる媒体流路（２３）と、媒体流路に隣接して設けられ水蒸気が流入する水容器（２１）と、水容器内に設けられ、水蒸気が流れる水蒸気流路（２４）と、水容器内における媒体流路と水蒸気流路との間に設けられ、水蒸気流路を流れる水蒸気と化学反応して蓄熱する蓄熱材（２２）と、水蒸気流路内に設けられ、水蒸気流路に臨む蓄熱材の一部に接触して水蒸気流路を支持する支持部（２５）と、を含み、支持部は、水蒸気流路に流入する水蒸気の一部を蓄熱材に化学反応させることなく、水蒸気流路の下流側まで案内して、水蒸気流路の下流側にて蓄熱材に化学反応させる独立流路（２９）と、水蒸気流路の流れ方向にわたって蓄熱材に向かって開口して、水蒸気流路に流入する水蒸気の一部を蓄熱材と化学反応させる開放流路（３０）と、を有し、支持部は、板状の支持体（２７）と、支持体を挟んで配置され、水蒸気流路の流れ方向に凹凸が延びる少なくとも２つ以上のフィン（２８）と、を含み、少なくとも２つ以上のフィンの凹凸を組み合わせて、独立流路および開放流路が形成されており、少なくとも２つ以上のフィンは、独立流路を形成するために蓄熱材に向かって凸となっている面積が、開放流路を形成するために蓄熱材に向かって凹となっている面積よりも大きいことを特徴とする化学蓄熱反応器である。
【００１０】
このような本発明に従えば、支持部は、水蒸気流路内に設けられ、水蒸気流路に臨む蓄熱材の一部に接触して水蒸気流路を支持する。したがって支持部によって、水蒸気流路を支持して、水蒸気流路を確保している。そして支持部の形状は、水蒸気流路を流れる水蒸気の一部が水蒸気流路の下流側に位置する蓄熱材まで流れ、水蒸気流路の流れ方向の全域にわたって蓄熱材と化学反応するように設定されている。これによって水蒸気の一部は、支持部によって水蒸気流路の下流側まで流れ、下流側にて蓄熱材と化学反応することができる。したがって上流側に位置する蓄熱材と下流側に位置する蓄熱材とで、水蒸気の供給される量を近づけることができる。これによって水蒸気流路にわたって蓄熱材に供給される水蒸気のばらつきが少なくすることができる。したがって蓄熱材により多く蓄熱することができ、水蒸気を有効に用いることができる。
【００１１】
なお、前述の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一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態の化学蓄熱システム１０を示す図である。
【図２】反応器１２を示す断面図である。
【図３】反応器１２の水蒸気流路２４の部分を拡大して示す斜視図である。
【図４】第２実施形態の水蒸気流路２４の一部を拡大して示す断面図である。
【図５】第３実施形態の反応器１２の内部を拡大して示す斜視図である。
【図６】第４実施形態の反応器１２の内部を拡大して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付すか、または先行の参照符号に一文字追加し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００１４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図３を用いて説明する。本実施形態では、化学蓄熱システム１０を車両用空調装置に適用している。車両用空調装置は、空調ユニットと、空調ユニットの構成機器を作動制御する空調制御装置とを備えている。以下、制御手段である空調制御装置を空調ＥＣＵと呼ぶ場合がある。
【００１５】
空調ユニットは、例えば、大型車両のキャビンの壁面に配置される。空調ユニットは、空調ダクトを有している。空調ダクトには、内部の空気通路に空気流れを発生させる遠心式のブロワが設けられている。ブロワは空調ＥＣＵにより作動制御され、駆動用モータに印加されるブロワ電圧に基づいて所定の回転数で回転するようになっている。ブロワの作動により、空調ダクト内には、吸込口から吹出口や排出口へ向かう空気流れが形成される。
【００１６】
空調ダクト内の一つの空気通路には、化学蓄熱システム１０の熱交換器１１が配設されている。熱交換器１１は、凝縮器もしくは蒸発器として機能する多機能熱交換器である。一方、他の空気通路には、化学蓄熱システム１０の化学蓄熱反応器（以下、「反応器」ということがある）１２が配設されている。化学蓄熱システム１０は、熱交換器１１、反応器１２、弁装置１３および水タンク（図示せず）を含んで構成されている。
【００１７】
反応器１２は、水容器２１と蓄熱材２２とを有している。水容器２１は、例えば金属製の容器体であり、内部に蓄熱材２２を収容している。蓄熱材２２は、化学蓄熱材であって、物理吸着材とともに水容器２１内に収容される。蓄熱材２２は、吸熱した際に反応媒体が脱離する脱離反応して蓄熱するとともに、気相の反応媒体が固定化される固定化反応に伴って放熱する。脱離反応は、反応媒体が蓄熱材２２から脱離する化学的脱離反応と呼ぶことができる。また、固定化反応は、反応媒体が蓄熱材２２に付加する化学的付加反応と呼ぶことができる。また、固定化反応は、気相の反応媒体が蓄熱材２２に化学的に吸着される化学的吸着反応と呼ぶこともできる。
【００１８】
本実施形態では、例えば、蓄熱材２２としてアルカリ土類金属の水酸化物の１つである水酸化カルシウムを用い、反応媒体として水（水蒸気）を用いることができる。したがって、吸熱したときには、下記式（１）の水酸化カルシウムの脱水反応により蓄熱する。
【００１９】
Ｃａ（ＯＨ）２＋１０９ｋＪ→ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ（Ｇａｓ）  …（１）
また、下記式（２）の酸化カルシウムの水和反応によって水酸化カルシウムに復原することにより、発熱が起こり蓄熱材２２から放熱される。
【００２０】
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ（Ｇａｓ）→Ｃａ（ＯＨ）２＋１０９ｋＪ  …（２）
水容器２１には、水容器２１の内部とは隔絶された水容器２１の外部となる部分に媒体流路２３が形成されている。媒体流路２３は、水容器２１の外側に形成されている。これによって媒体流路２３と水容器２１を介して、媒体流路２３内を通過する媒体と蓄熱材２２とが熱交換可能となる。媒体流路２３を通過する熱媒体、本実施形態では空気を想定しており、上記の式（２）の水和反応の際には、蓄熱材２２から生じる熱を奪い去る役目を担う。また、水容器２１の外部となる部分には、蓄熱材２２を加熱する加熱手段である電気ヒータ（図示せず）が配設されている。電気ヒータは媒体流路２３に隣接して配置され、水容器２１の外面に密着している。
【００２１】
加熱手段は、電気ヒータに限定されず、他のヒータであってもよい。また、車両に搭載された内燃機関が排出する排ガスの熱を利用する加熱手段であってもよい。排ガスを直接あるいは排ガスの熱を供給した空気を、媒体流路２３を通過するようにすれば、上記の式（１）の脱水反応の際の熱源として利用することができる。
【００２２】
図１に示すように、熱交換器１１は、容器３１と熱交換部３２とを有している。容器３１および熱交換部３２は、いずれも、例えば金属製である。熱交換部３２は、複数の扁平チューブ３３と扁平チューブ３３内に配設されたフィン３４とを有している。複数の扁平チューブ３３は、互いに間隔を空けて積層され、それぞれの扁平チューブ３３が容器３１を図１紙面表裏方向に延びて貫通するように配置されている。
【００２３】
したがって扁平チューブ３３の内部空間は、容器３１の外部と連通しており、図１紙面表裏方向に延びる空気通路を形成している。扁平チューブ３３内の空気通路は、容器３１の内部とは隔絶されており、車両用空調装置のブロワにより送風される空気が流れる。フィン３４は、例えばコルゲートフィンであり、ろう付け等により扁平チューブ３３に接合されている。扁平チューブ３３とフィン３４とは熱的に接続されている。
【００２４】
熱交換器１１は、容器３１内の水と扁平チューブ３３内を流れる空気との熱交換により水の凝縮もしくは蒸発を行なう。容器３１内の水蒸気が扁平チューブ３３内を流れる空気に放熱して液相の水となる場合には、熱交換器１１は凝縮器として機能する。容器３１内の水蒸気は、下記式（３）のように凝縮潜熱を空気に放熱する。
【００２５】
Ｈ２Ｏ（Ｇａｓ）→Ｈ２Ｏ（Ｌｉｑ）＋４４ｋＪ  …（３）
容器３１内の液相の水が扁平チューブ３３内を流れる空気から吸熱して水蒸気となる場合には、熱交換器１１は蒸発器として機能する。容器３１内の水は、下記式（４）のように蒸発潜熱を空気から吸熱する。
【００２６】
Ｈ２Ｏ（Ｌｉｑ）→Ｈ２Ｏ（Ｇａｓ）−４４ｋＪ  …（４）
図１に示すように、水容器２１と容器３１とは水蒸気配管１４で接続されている。水蒸気配管１４により、水容器２１の内部と容器３１の内部とは連通可能となっている。弁装置１３は、水蒸気配管１４の内部に形成される水蒸気通路の通路断面積を調節する。弁装置１３は、水蒸気配管１４を介して水容器２１内部と容器３１内部との間を移動する水蒸気量を調節する。弁装置１３は、空調ＥＣＵから出力される制御信号によって、その開度が制御される。
【００２７】
水蒸気配管１４の容器３１側の開口端部は、容器３１の上部に開口している。図示例では、水蒸気配管１４の容器３１側の開口端部は、容器３１の天井部に開口している。
【００２８】
図１に示すように、熱交換器１１の容器３１の下部には、水配管３５を介して水タンク（図示せず）が接続している。図示例では、水配管３５の容器３１側の開口端部は、容器３１の底部に開口している。
【００２９】
水タンクは、内部に容器３１内へ供給するための水を貯留する。また水タンクは、容器３１内で凝縮して復水した水を貯留する。水配管３５には、水タンク内から容器３１内へ供給される水の量を調節する流量調節器が設けられている。流量調節器は、空調ＥＣＵから出力される制御信号によって、その水供給作動が制御される。また、流量調節器は、水配管３５を介して水タンク内から容器３１内へ供給した水量に関する情報を出力する。流量調節器には、例えば、マスフローコントローラを用いることができる。
【００３０】
容器３１の上部には、容器３１の内部の圧力を検出する圧力検出手段である圧力センサ３６が設けられている。本実施形態では、圧力センサ３６は、容器３１の天井部に設けられ、常時容器３１内の水蒸気の圧力を検出するようになっている。圧力センサ３６は検出した圧力情報を空調ＥＣＵへ出力する。
【００３１】
空調ＥＣＵは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。空調ＥＣＵは、マイクロコンピュータ、入力回路、出力回路等を有している。マイクロコンピュータは、種々の演算処理を行う。入力回路は、各種センサ等から入力された信号をＡ／Ｄ変換してマイクロコンピュータに出力する。出力回路は、マイクロコンピュータからの制御信号を出力信号仕様に変換して各制御機器に出力する。
【００３２】
空調ＥＣＵには、例えば車室内の計器盤近傍に設けられたコントロールパネルの各種スイッチからのスイッチ信号、及び各種センサからの検出信号等が入力される。また、例えば車両を制御する車両制御手段から、車両の速度に関する情報等も入力する。空調ＥＣＵは、入力された各種信号や情報等に基づいて、弁装置１３、電気ヒータ、ブロワ等を作動制御するようになっている。空調ＥＣＵは、入力情報等に基づいて、空調制御および化学蓄熱システム運転モード設定制御等を行なう。
【００３３】
空調ＥＣＵは、車両に余剰のエネルギーがある場合には、化学蓄熱システム１０の蓄熱材２２に蓄熱する蓄熱運転を行なうことができる。また、空調ＥＣＵは、入力された各種信号や情報等に基づいて、車室内の空調が必要であると判断した場合には、化学蓄熱システム１０に蓄えたエネルギーを利用して、冷房運転や暖房運転を行なうことができる。空調ＥＣＵは、車両用空調装置を、蓄熱運転モード、冷房運転モード、および暖房運転モードに設定切り替えすることができる。
【００３４】
空調ＥＣＵは、例えば、車両が所定速度以上の高速走行を行なっているときには、オルタネータにおける余剰発電電力を利用して、化学蓄熱システム１０に蓄熱する蓄熱運転を行なう。蓄熱運転する場合は、空調ＥＣＵは、反応器１２の電気ヒータに通電して蓄熱材２２を加熱する。電気ヒータの加熱により、水容器２１内では、上記した式（１）のように水酸化カルシウムが脱水反応して化学蓄熱する。
【００３５】
脱水反応に伴い水容器２１内で発生した水蒸気は、水蒸気配管１４内を流通して熱交換器１１の容器３１内へ導入される。容器３１内へ導入された水蒸気は、空気通路を流れる空気により冷却されて、上記の式（３）のように凝縮して液相の水となる。このとき、熱交換器１１は、凝縮器として機能している。熱交換器１１により凝縮した水は、水配管３５を介して水タンク内へ回収される。
【００３６】
空調ＥＣＵは、車室内を冷房する必要がある場合には、吹出口から車室内へ冷風を吹き出す冷房運転を行なう。水容器２１内では、上記した式（２）の酸化カルシウムの水和反応によって水酸化カルシウムに復原することにより、発熱が起こり蓄熱材２２から放熱される。蓄熱材２２から、空気通路を流れる空気に放熱され、排出口から車室外に放出される。
【００３７】
このとき、空調ＥＣＵは、弁装置１３を開状態としている。水和反応に伴い水容器２１内で必要となる水蒸気は、水蒸気配管１４内を介して熱交換器１１の容器３１内から供給される。容器３１内では液相の水が空気通路を流れる空気から吸熱して蒸発して水蒸気となる。容器３１内の水は、上記の式（４）のように蒸発潜熱を空気から吸熱する。これにより、空気通路を流れ熱交換器１１で冷却された空気は、吹出口から車室内へ吹き出す。このとき、熱交換器１１は、蒸発器として機能している。
【００３８】
空調ＥＣＵは、車室内を暖房する必要がある場合には、吹出口から車室内へ温風を吹き出す暖房運転を行なう。水容器２１内では、上記した式（２）の酸化カルシウムの水和反応によって水酸化カルシウムに復原することにより、発熱が起こり蓄熱材２２から放熱される。蓄熱材２２から、媒体流路２３を通過する空気に放熱される。
【００３９】
このとき、空調ＥＣＵは、弁装置１３を開状態としている。水和反応に伴い水容器２１内で必要となる水蒸気は、水蒸気配管１４内を介して熱交換器１１の容器３１内から供給される。容器３１内では液相の水が空気通路を流れる空気から吸熱して蒸発して水蒸気となる。容器３１内の水は、上記の式（４）のように蒸発潜熱を空気から吸熱する。これにより、空気通路を流れ熱交換器１１で熱交換される空気は、冷却され除湿される。このとき、熱交換器１１は、蒸発器として機能している。
【００４０】
次に、本実施形態の反応器１２の構成について図２および図３を用いて、さらに具体的に説明する。図２では、図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見て示している。
【００４１】
反応器１２は、媒体流路２３、水容器２１、水蒸気流路２４、蓄熱材２２および支持部２５を含んで構成される。水容器２１には、水蒸気入口２６が上部に形成されている。水蒸気入口２６には、水蒸気配管１４が接続されており、熱交換器１１からの水蒸気が水蒸気配管１４を介して流入する。
【００４２】
水容器２１の両側には、熱媒体である空気が流れる媒体流路２３が形成されている。図１では、媒体流路２３は、上下方向に延び、上方から下方に向かって空気が流れる。空気の流れる方向は、媒体流路２３の下方から上方に向かってもよい。また、媒体流路２３は、左右方向、すなわち紙面の表裏方向に延び、紙面の表裏方向に向かって空気が流れてもよい。
【００４３】
水容器２１の内部には、水蒸気入口２６から流入した水蒸気が流れる水蒸気流路２４が左右方向の中央に形成されている。水蒸気流路２４は、上下方向に延びる。また図２に示すように、水蒸気流路２４は、扁平状である。
【００４４】
水容器２１の内部には、蓄熱材２２が設けられている。蓄熱材２２は、水蒸気流路２４と媒体流路２３との間に設けられ、前述のように水蒸気流路２４を流れる水蒸気（水）と化学反応して蓄熱することができる。
【００４５】
支持部２５は、水蒸気流路２４内に設けられ、水蒸気流路２４に臨む蓄熱材２２の一部に接触して水蒸気流路２４を支持する。そして支持部２５の形状は、水蒸気流路２４を流れる水蒸気の一部が水蒸気流路２４の下流側に位置する蓄熱材２２まで流れ、水蒸気流路２４の流れ方向の全域にわたって蓄熱材２２と化学反応するように設定されている。
【００４６】
支持部２５は、板状の支持体２７と二つの蓄熱用フィン２８とを含んで構成される。支持体２７は、金属製の板材である。したがって支持体２７は、水蒸気の厚み方向の流れを遮断している。
【００４７】
蓄熱用フィン２８は、凹凸を有するコルゲートフィンである。蓄熱用フィン２８は、支持体２７を挟んで、水蒸気流路２４の流れ方向に凹凸が延びるように配置されている。そして図２に示すように、凹凸の配置が同じ向きとなるように、換言すると、凹同士が支持体２７を挟んで対向し、凸同士が支持体２７を挟んで対向するように配置される。
【００４８】
これによって１つの蓄熱用フィン２８を見ると、図３に示すように、蓄熱用フィン２８と支持体２７に囲まれた水蒸気流路２４と、蓄熱用フィン２８と蓄熱材２２とに囲まれた水蒸気流路２４とが形成される。蓄熱用フィン２８と支持体２７に囲まれた水蒸気流路２４は、水蒸気流路２４に流入する水蒸気の一部を蓄熱材２２に化学反応させることなく、水蒸気流路２４の下流側まで案内して、水蒸気流路２４の下流側にて蓄熱材２２に化学反応させる独立流路２９である。また蓄熱用フィン２８と蓄熱材２２とに囲まれた水蒸気流路２４は、水蒸気流路２４の流れ方向にわたって蓄熱材２２に向かって開口して、水蒸気流路２４に流入する水蒸気の一部を蓄熱材２２に化学反応させる開放流路３０である。換言すると、２つのフィン３４の凹凸を組み合わせて、独立流路２９および開放流路３０とが形成されている。
【００４９】
また支持部２５の上下方向の長さは、図１に示すように、水蒸気流路２４の長さ以下になっている。したがって支持部２５の下方側の端部と、水容器２１の底部との間には、隙間がある。これによって独立流路２９を通過した水蒸気は、支持部２５の下方側の端部で水容器２１内に放出される。
【００５０】
このような構成の反応器１２に水蒸気が流入すると、水蒸気は開放流路３０と独立流路２９とに分かれて各流路を流下する。開放流路３０に流入した水蒸気は、蓄熱材２２に開放されているので、蓄熱材２２に接触した水蒸気すると化学反応して蓄熱する。したがって開放流路３０を流れる水蒸気は、徐々に蓄熱材２２と化学反応する。
【００５１】
これに対して独立流路２９に流入した水蒸気は、支持体２７と２つの蓄熱用フィン２８とに囲まれているので、蓄熱材２２と化学反応することなく、支持体２７の下方側の端部まで流れる。そして支持体２７の下方側の端部から、水容器２１の底部に向かって流れる。するとそこには蓄熱材２２が露出している空間であるので、独立流路２９と流れた水蒸気が蓄熱材２２と反応する。したがって水蒸気流路２４の上下方向の全域にわたって、水蒸気と蓄熱材２２とを化学反応させることができる。
【００５２】
また支持部２５は、２つのフィン３４の凹凸の底面に、水蒸気が通過可能でかつ蓄熱材２２の粒子が通過できない程度の微細な穴を形成してもよい。これによって、水蒸気が微細な穴を通過して、蓄熱材２２に到達することができるので、水蒸気と蓄熱材２２の化学反応を効率的させることができる。
【００５３】
また、３つ以上のフィン３４を組み合わせて独立流路２９と開放流路３０を構成することもできる。３つ以上のフィン３４を組み合わせる場合は、少なくとも蓄熱材２２に接する両端の２つのフィン以外に穴が開いていれば、水蒸気と蓄熱材２２の化学反応を効率的にさせることができる。
【００５４】
以上説明したように本実施形態の反応器１２では、水蒸気流路２４に支持部２５が設けられる。支持部２５は、水蒸気流路２４に臨む蓄熱材２２の一部に接触して水蒸気流路２４を支持する。したがって支持部２５によって、水蒸気流路２４を支持して、水蒸気流路２４を確保している。そして支持部２５の形状は、水蒸気流路２４を流れる水蒸気の一部が水蒸気流路２４の下流側に位置する蓄熱材２２まで流れ、水蒸気流路２４の流れ方向の全域にわたって蓄熱材２２と化学反応するように設定されている。これによって水蒸気の一部は、支持部２５によって水蒸気流路２４の下流側まで流れ、下流側にて蓄熱材２２と化学反応することができる。したがって上流側に位置する蓄熱材２２と下流側に位置する蓄熱材２２とで、水蒸気の供給される量を近づけることができる。これによって水蒸気流路２４にわたって蓄熱材２２に供給される水蒸気のばらつきが少なくすることができる。したがって蓄熱材２２により多く水蒸気が供給され、水和反応することができ、水蒸気を有効に用いることができる。
【００５５】
また本実施形態では、上流側（手前）の蓄熱材２２と反応する開放流路３０と、下流側（奥）の蓄熱材２２と反応する独立流路２９を確保しているため、蓄熱材２２を均一に水和反応させることができる。その結果、反応のばらつきを抑制することができ、蓄熱材２２反応時の膨張応力も反応器１２と支持部２５に均一に働き、耐久力が向上する。また反応が均一化するので、熱出力が取り出しやすくなる。
【００５６】
また本実施形態では、水蒸気流路２４に２つの蓄熱用フィン２８を積層している。したがって水蒸気流路２４に１つの蓄熱用フィン２８を設置する構成に比べると、フィン高さが低くすることができる。したがって蓄熱用フィン２８の座屈強度を向上させることができる。
【００５７】
また本実施形態では、支持体２７は板材であるが、多孔体にしてもよい。支持体２７を多孔体にすると、蓄熱材２２が膨張および収縮した際の応力を吸収することができるので、反応器１２および支持部２５の破損を防止することができる。
【００５８】
また支持体２７を多孔体にすると、支持体２７の厚み方向に水蒸気が通過させることができる。したがって支持体２７の形状を変えることなく、下流側（奥）の蓄熱材２２と反応する水蒸気の通路を大きくすることができるので、蓄熱材２２の反応をより均一にすることができる。
【００５９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に関して、図４を用いて説明する。本実施形態では、蓄熱用フィン２８２の構成に特徴を有する。
【００６０】
蓄熱用フィン２８２は、蓄熱材２２に向かって凸となっている面積が、凹となっている面積よりも大きい。換言すると、蓄熱材２２側位置する表面の５０％以上が、図４に示すように、蓄熱材２２と接している。したがって開放流路３０の流路断面積よりも、独立流路２９の流路断面積のほうが大きくなる。
【００６１】
このような本実施形態では、下流側（奥）の蓄熱材２２と反応する水蒸気の通路（独立流路２９）を大きくすることができるので、蓄熱材２２の反応をより均一にすることができる。また蓄熱材２２の膨張応力を受圧する面積が増加しているので、膨張応力に対する耐久性が向上することができる。
【００６２】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に関して、図５を用いて説明する。本実施形態では、支持部２５の構成に特徴を有する。
【００６３】
支持部２５は、２つの蓄熱用フィン２８および支持体２７に加えて、さらに変更流路４０を有する。変更流路４０は、水蒸気流路２４の下流側の端部に位置し、水蒸気流路２４の下流側の端部まで流れてきた水蒸気の流れ方向を、水蒸気流路２４の厚み方向に変更する。変更流路４０は、蓄熱用フィン２８と同じフィン形状であるが、フィン形状に限るものではなく、流路を変更できる形状であればよい。
【００６４】
変更流路４０は、図１において蓄熱用フィン２８および支持体２７の下流側の端部と、水容器２１の底部との間に設けられる。そして前述のように独立流路２９を流れてきた水蒸気を、水蒸気流路２４の厚み方向（図１の矢印の方向）に導く。
【００６５】
このような本実施形態では、水蒸気流路２４の下流側に位置する蓄熱材２２に対して、独立流路２９を流下した水蒸気を効率よく化学反応させることができる。したがって蓄熱性能を向上することができる。また変更流路４０はフィン形状であるので、熱容量を小さくすることができる。
【００６６】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に関して、図６を用いて説明する。本実施形態は、前述の第３実施形態と類似しており、第３実施形態とは変更流路４０４の変更方向が異なる。
【００６７】
本実施形態の変更流路４０４は、水蒸気流路２４の下流側の端部まで流れてきた水蒸気の流れ方向を、水蒸気流路２４と交わる扁平方向に変更する。したがって扁平方向である水蒸気の流れ方向は、図１の紙面表裏方向になる。また変更流路４０４の長さは、水容器２１の長さ方向よりも短く、蓄熱材２２の一部が露出している。これによって蓄熱材２２と水蒸気とを化学反応させることができる。さらに、蓄熱材２２の膨張応力に対する耐久性を向上することができる。
【００６８】
このような本実施形態であっても、水蒸気流路２４の下流側に位置する蓄熱材２２に対して、独立流路２９を流下した水蒸気を効率よく化学反応させることができる。したがって蓄熱性能を向上することができる。
【００６９】
（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【００７０】
上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
【００７１】
前述の第１実施形態では、支持部２５の構成は、２つの蓄熱用フィン２８と支持体２７を含む構成であったが、支持体２７を含まず、単に蓄熱用フィン２８を２枚以上積層した構成であってもよい。また蓄熱用フィン２８の向きを変えて、いわゆるもなか合わせ、鏡合わせのように、２枚の蓄熱用フィン２８を積層してもよい。これによって支持体２７なしで独立流路２９および開放流路３０を構成することができる。
【００７２】
前述の第１実施形態では、支持体２７は独立流路２９および開放流路３０を含む構成であったがこのような構成に限るものではない。たとえば支持部２５は、水蒸気流路２４の設けられる筒状であり、蓄熱材２２に臨んで開口する開口部を水蒸気流路２４の長さ方向に間隔をあけて複数有し、水蒸気流路２４に臨む蓄熱材２２の一部に接触して水蒸気流路２４を支持する構成であってもよい。これによって支持部２５の内部を流れる水蒸気は、開口部から徐々に流出し、蓄熱材２２と化学反応させることができる。さらに下流側の方が開口部の開口面積が大きくすると、上流側での化学反応を抑制しつつ、下流側まで水蒸気を送って水和反応を生じることができる。
【００７３】
前述の第１実施形態では、反応媒体が水であり、蓄熱材２２が水酸化カルシウムであった。蓄熱材２２は、反応媒体が固定化（吸着）された際に水酸化カルシウムとなり、反応媒体が脱離された際に酸化カルシウムとなるものであった。しかしながら、これに限定されるものではない。水を反応媒体とする場合には、蓄熱材２２としては、例えば、下記するものを用いることができる。酸化物系の材料として、上記したＣａＯのほか、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）等のアルカリ土類金属の無機酸化物を用いることができる。また、酸化リチウム等のアルカリ金属の無機酸化物、酸化アルミニウム（Ａｌ）、等の無機酸化物などであってもよい。これらの金属酸化物は、一種、もしくは、二種以上を用いることができる。
【００７４】
また前述の第１実施形態では、化学蓄熱システム１０は、車両用空調装置の冷熱源として用いられているが、車両用空調装置に限るものではない。たとえば住宅用として用いてもよい。また加熱対象も空気に限るものではなく、空気以外の気体と熱交換してもよく、例えば、水等の液体であってもかまわない。
【符号の説明】
【００７５】
１０…化学蓄熱システム    １１…熱交換器      １２…反応器
１３…弁装置              １４…水蒸気配管    ２１…水容器
２２…蓄熱材              ２３…媒体流路      ２４…水蒸気流路
２５…支持部              ２７…支持体        ２８…蓄熱用フィン（フィン）
２９…独立流路            ３０…開放流路      ４０，４０４…変更流路
【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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