(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱材収容部を区画する壁体と、
上記蓄熱材収容部に収容された化学蓄熱材複合体とを有し、
該化学蓄熱材複合体は、粉体の化学蓄熱材と発泡膨張材とを含有し、
上記壁体は、管状体である内管と外管とよりなる二重管構造を有すると共に上記内管と上記外管との間に上記蓄熱材収容部を形成しており、
上記内管及び上記外管の少なくとも一方は、流体が流通可能な細孔が多数設けられていることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項２】
請求項１において、上記発泡膨張材は、上記化学蓄熱材に隣接して配置した発泡膨張性材料を所定の発泡開始処理を施すことにより発泡膨張させてなることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項３】
請求項２において、上記化学蓄熱材複合体は、上記化学蓄熱材を含有する層と上記発泡膨張材を含有する層とを積層させた二層構造よりなることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項４】
請求項２において、上記化学蓄熱材複合体は、上記化学蓄熱材と上記発泡膨張性材料との混合物における該発泡膨張性材料を発泡膨張させてなることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項において、上記発泡開始処理は、上記発泡膨張性材料を加熱すること及び／又は上記発泡膨張性材料に過酸化水素水を添加することであることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項６】
請求項５において、上記発泡膨張性材料は、ひる石（バーミキュライト）及び／又は風化黒雲母であることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において、上記化学蓄熱材は、脱水反応に伴って吸熱し、水和反応に伴って放熱する水和反応系化学蓄熱材であることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項において、上記化学蓄熱材は、脱水反応に伴って酸化され、水和反応に伴って水酸化される水和反応系化学蓄熱材であることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項において、上記化学蓄熱材は、無機化合物であることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項において、上記化学蓄熱材は、ニッケル化合物、アルミニウム化合物、コバルト化合物、銅化合物及びアルカリ土類金属化合物から選ばれる１種以上の化合物からなることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項において、上記化学蓄熱材は、水酸化ニッケル、水酸化アルミニウム、水酸化コバルト、水酸化銅、水酸化バリウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム水和物及び水酸化マグネシウムから選ばれる１種以上の化合物からなることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項において、上記壁体は、金属材により構成されていることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の蓄熱装置を製造する方法であって、
上記化学蓄熱材及び発泡膨張性材料を上記壁体により区画された上記蓄熱材収容部に収容する収容工程と、
上記発泡膨張性材料を所定の発泡開始処理を施すことにより発泡膨張させ、上記化学蓄熱材を上記発泡膨張材によって固定してなる上記化学蓄熱材複合体を形成する固定工程とを有することを特徴とする蓄熱装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３において、上記収容工程では、上記化学蓄熱材の層と上記発泡膨張性材料の層とを積層させた二層構造となるように、両者を上記蓄熱材収容部に収容することを特徴とする蓄熱装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１３において、上記収容工程では、上記化学蓄熱材及び上記発泡膨張性材料を混合した状態で、上記蓄熱材収容部に収容することを特徴とする蓄熱装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれか１項において、上記固定工程における発泡開始処理は、上記発泡膨張性材料を加熱すること及び／又は上記発泡膨張性材料に過酸化水素水を添加することであることを特徴とする蓄熱装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１６において、上記加熱は、４００〜８００℃の温度で行うことを特徴とする蓄熱装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学蓄熱材を含む化学蓄熱材複合体を用いた蓄熱装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、化学蓄熱を利用する化学蓄熱材及びそれを利用した化学蓄熱システムが知られている。
例えば、特許文献１では、０．３〜４ｍｍの範囲の結晶性の石灰石を８５０〜１１００℃の範囲で所定時間加熱した後、５００〜６００℃の範囲で所定時間加熱することにより、多数の気孔を生成した生石灰を得る化学蓄熱材及びその製造方法が開示されている。
また、特許文献２では、多孔性カプセル内に粉体化学蓄熱材を収容した蓄熱装置が開示されている。また、特許文献３では、耐熱性多孔質体の筒状体内に粉体化学蓄熱材を充填してなる化学蓄熱カプセルが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１−２２５６８６号公報
【特許文献２】特公平６−８０３９５号公報
【特許文献３】特公平６−８０３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示される気孔が形成された生石灰を粉体のまま化学蓄熱材として用いた場合、作動中における水和反応及び脱水反応の繰り返しにより、粉体の化学蓄熱材は、体積の膨張及び収縮を繰り返す。そのため、他の粉体と接触して擦れ合うことにより微粉化してしまい、蓄熱システムとしての反応性が低下するという問題があった。
【０００５】
また、特許文献２及び特許文献３に示す蓄熱システムでは、粉体の微粉化を抑制することができるものの、カプセル封入又は筒状体封入による熱伝導抵抗の増加や伝熱経路の複雑化により、化学蓄熱材の発熱反応による熱を効率よく取り出すことができず、さらに蓄熱反応による熱を効率よく供給することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、蓄熱・放熱性能及び伝熱性能に優れ、耐久性の高い化学蓄熱材複合体を用いた蓄熱装置及びその製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
参考発明は、粉体の化学蓄熱材と、該化学蓄熱材に隣接して配置した発泡膨張性材料を所定の発泡開始処理を施すことにより発泡膨張させてなる発泡膨張材とを含有することを特徴とする化学蓄熱材複合体にある。
【０００８】
参考発明の化学蓄熱材複合体は、化学蓄熱材と発泡膨張性材料を発泡膨張させてなる発泡膨張材とにより構成されている。したがって、例えば、ある所定の空間で上記発泡膨張性材料を発泡膨張させて上記化学蓄熱材複合体を形成した場合には、上記発泡膨張性材料の発泡膨張作用により、上記空間の隙間が埋められると共に上記発泡膨張性材料に隣接して配置された上記化学蓄熱材が上記空間内に強固に保持される。
【０００９】
そのため、上記化学蓄熱材複合体は、発泡膨張した上記発泡膨張材によって外部に対する密着性が高くなる。これにより、伝熱性能が高いものとなり、外部との熱交換を良好に行うことができる。
また、上記化学蓄熱材複合体は、発泡膨張した上記発泡膨張材によって上記化学蓄熱材が強固に保持された状態のものとなり、強度が高く、安定した構造を有するものとなる。これにより、蓄熱・放熱に伴う体積の膨張及び収縮によって生じていた上記化学蓄熱材の微粉化を抑制することができ、耐久性の高いものとなる。
【００１０】
また、上記化学蓄熱材複合体は、例えばバネ状に発泡膨張した上記発泡膨張材を含有する。そのため、蓄熱・放熱に伴う上記化学蓄熱材の体積の膨張及び収縮を上記発泡膨張材によって緩和することができ、耐久性の高いものとなる。
また、上記化学蓄熱材複合体は、上記発泡膨張材内部に発泡膨張により形成された空隙を有する。そのため、蓄熱・放熱に伴う反応物・反応生成物の導入排出経路を充分に確保することができる。これにより、蓄熱・放熱に伴う反応物・反応生成物の移動（拡散）阻害を抑制することができ、優れた蓄熱。放熱性能を有するものとなる。
【００１１】
このように、参考発明によれば、蓄熱・放熱性能及び伝熱性能に優れ、耐久性の高い化学蓄熱材複合体を提供することができる。
【００１２】
第１の発明は、蓄熱材収容部を区画する壁体と、
上記蓄熱材収容部に収容された化学蓄熱材複合体とを有し、
該化学蓄熱材複合体は、粉体の化学蓄熱材と発泡膨張材とを含有し、
上記壁体は、管状体である内管と外管とよりなる二重管構造を有すると共に上記内管と上記外管との間に上記蓄熱材収容部を形成しており、
上記内管及び上記外管の少なくとも一方は、流体が流通可能な細孔が多数設けられていることを特徴とする蓄熱装置にある（請求項１）。
【００１３】
本発明の蓄熱装置は、上記壁体に区画された上記蓄熱材収容部に、上記参考発明の伝熱性能に優れ、耐久性の高い化学蓄熱材複合体が収容されている。したがって、例えば、上記壁体に区画された上記蓄熱材収容部で上記発泡膨張性材料を発泡膨張させて上記化学蓄熱材複合体を形成した場合には、上記発泡膨張性材料の発泡膨張作用により、上記蓄熱材収容部の隙間が埋められると共に上記発泡膨張性材料に隣接して配置された上記化学蓄熱材が上記蓄熱材収容部内に強固に保持される。
【００１４】
そのため、上記化学蓄熱材複合体は、発泡膨張した上記発泡膨張材によって上記壁体に対する密着性が高くなる。これにより、伝熱性能が高いものとなり、上記壁体を介して熱交換を良好に行うことができる。その結果、上記蓄熱装置は、蓄熱システムとしての性能が高いものとなる。
また、上記化学蓄熱材複合体は、発泡膨張した上記発泡膨張材によって上記化学蓄熱材が強固に保持された状態のものとなり、強度が高く、安定した構造を有するものとなる。これにより、蓄熱・放熱に伴う体積の膨張及び収縮によって生じていた上記化学蓄熱材の微粉化を抑制することができる。その結果、上記蓄熱装置は、長期間に渡って安定した蓄熱効果を得ることができる耐久性の高いものとなる。
【００１５】
また、上記化学蓄熱材複合体は、例えばバネ形状等に発泡膨張した上記発泡膨張材を含有する。そのため、蓄熱・放熱に伴う上記化学蓄熱材の体積の膨張及び収縮を上記発泡膨張材によって緩和することができる。これにより、上記蓄熱装置は、耐久性の高いものとなる。
また、上記化学蓄熱材複合体は、上記発泡膨張材内部に発泡膨張により形成された空隙を有する。そのため、蓄熱・放熱に伴う反応物・反応生成物の導入排出経路を充分に確保することができる。これにより、蓄熱・放熱に伴う反応物・反応生成物の移動（拡散）阻害を抑制することができ、優れた蓄熱・放熱性能を有するものとなる。その結果、上記蓄熱装置は、蓄熱システムとしての性能が高いものとなる。
【００１６】
このように、本発明によれば、蓄熱・放熱性能及び伝熱性能に優れ、耐久性の高い蓄熱装置を提供することができる。
【００１７】
第２の発明は、上記第１の発明の蓄熱装置を製造する方法であって、
上記化学蓄熱材及び発泡膨張性材料を上記壁体により区画された上記蓄熱材収容部に収容する収容工程と、
上記発泡膨張性材料を所定の発泡開始処理を施すことにより発泡膨張させ、上記化学蓄熱材を上記発泡膨張材によって固定してなる上記化学蓄熱材複合体を形成する固定工程とを有することを特徴とする蓄熱装置の製造方法にある（請求項１３）。
【００１８】
本発明の蓄熱装置の製造方法は、上記収容工程において、上記化学蓄熱材及び上記発泡膨張性材料を上記蓄熱材収容部に収容し、上記固定工程において、上記発泡膨張性材料を所定の発泡開始処理を施すことにより発泡膨張させ、上記化学蓄熱材を上記発泡膨張材によって固定し、上記化学蓄熱材複合体を形成する。これにより、本発明の製造方法によれば、上述したごとく、蓄熱・放熱性能及び伝熱性能に優れ、耐久性の高い蓄熱装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
第１の発明において、上記発泡膨張材は、上記化学蓄熱材に隣接して配置した発泡膨張性材料を所定の発泡開始処理を施すことにより発泡膨張させてなることが好ましい（請求項２）。
また、上記化学蓄熱材複合体は、上記化学蓄熱材を含有する層と上記発泡膨張材を含有する層とを積層させた二層構造よりなることが好ましい（請求項３）。
この場合には、発泡膨張した上記発泡膨張材によって上記化学蓄熱材の層を所定の位置に強固に保持することができる。そして、特に、上記化学蓄熱材の層を熱伝達すべき面に近接して配置することにより、伝熱性能を高めることができる。
【００２０】
また、上記化学蓄熱材複合体は、上記化学蓄熱材と上記発泡膨張性材料との混合物における該発泡膨張性材料を発泡膨張させてなる構造とすることもできる（請求項４）。
この場合には、発泡膨張した上記発泡膨張材によって上記化学蓄熱材をより強固に保持することができる。
【００２１】
また、上記化学蓄熱材複合体には、耐久性をさらに向上させるために、ガラス繊維やアルミナ繊維等のセラミックス繊維を混合してもよい。
また、上記のガラス繊維やアルミナ繊維等のセラミックス繊維は、例えば、上述した二層構造における上記発泡膨張材（発泡膨張性材料）を含有する層に混合してもよいし、上記化学蓄熱材と上記発泡膨張性材料（発泡膨張材）との混合物よりなる混合層に混合してもよい。
【００２２】
また、上記発泡開始処理は、上記発泡膨張性材料を加熱すること及び／又は上記発泡膨張性材料に過酸化水素水を添加することであることが好ましい（請求項５）。
この場合には、発泡後に不要な物質をほとんど残存させることなく、上記発泡膨張性材料に対する上記発泡開始処理を容易に行うことができる。
【００２３】
また、上記発泡膨張性材料は、ひる石（バーミキュライト）及び／又は風化黒雲母であることが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記発泡膨張性材料を良好に発泡膨張させることができる。特に、ひる石は、厚さが１０〜１００倍程度に膨張するため、その発泡膨張作用によって上記化学蓄熱材を所定の空間内により一層強固に保持することができる。また、膨張後はバネ形状となるため、上記化学蓄熱材の蓄熱・放熱に伴う体積の膨張及び収縮を吸収して緩和することができる。
【００２４】
また、上記化学蓄熱材は、脱水反応に伴って吸熱し、水和反応に伴って放熱する水和反応系化学蓄熱材であることが好ましい（請求項７）。
また、上記化学蓄熱材は、脱水反応に伴って酸化され、水和反応に伴って水酸化される水和反応系化学蓄熱材であることが好ましい（請求項８）。
いずれの場合にも、上記化学蓄熱材複合体は、水和反応及び脱水（逆水和反応）によって蓄熱・放熱を良好に行うことができ、蓄熱システムとしての性能を高めることができる。そして、この場合に必要な水蒸気の流通路を上記発泡膨張材内部に確保することができるので、本発明の構成に最適である。
【００２５】
また、上記化学蓄熱材は、無機化合物であることが好ましい（請求項９）。
この場合には、上記化学蓄熱材の蓄熱・放熱反応（水和・脱水反応）に対する材料安定性が高くなる。つまり、使用中の熱履歴によって劣化することがない。そのため、上記化学蓄熱材複合体は、長期間に渡って安定した蓄熱効果を得ることができる。
【００２６】
また、上記化学蓄熱材は、ニッケル化合物、アルミニウム化合物、コバルト化合物、銅化合物及びアルカリ土類金属化合物から選ばれる１種以上の化合物からなることが好ましく（請求項１０）、その中でもアルカリ土類金属化合物がより好ましい。
この場合には、上記化学蓄熱材の蓄熱・放熱反応（水和・脱水反応）に対する材料安定性が高くなる。そのため、上記化学蓄熱材複合体は、長期間に渡って安定した蓄熱効果を得ることができる。また、上記化学蓄熱材として環境負荷の小さい安全な材料を用いることのより、製造、使用、リサイクル等を含めた安全性の確保が容易になる。
【００２７】
また、上記化学蓄熱材は、水酸化ニッケル、水酸化アルミニウム、水酸化コバルト、水酸化銅、水酸化バリウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム水和物及び水酸化マグネシウムから選ばれる１種以上の化合物からなることが好ましく（請求項１１）、その中でも水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウムがより好ましく、水酸化カルシウムがさらに好ましい。この場合には、上記化学蓄熱材の蓄熱・放熱反応（水和・脱水反応）に対する材料安定性をより一層高めることができ、上記化学蓄熱材複合体の蓄熱効果を長期間に渡って安定して維持することができる。
【００２８】
なお、上記化学蓄熱材としては、上記以外にも、水酸化アルミニウム・マグネシウム（ドロマイト）、水酸化ストロンチウム、アルカリ金属水酸化物（リチウム水酸化物、ナトリウム水酸化物、カリウム水酸化物、ルビジウム水酸化物、セシウム水酸化物等）、遷移金属水酸化物、水酸化鉄、ダイアスポア（ＡｌＯ（ＯＨ））、針鉄鉱（ＦｅＯ（ＯＨ））、アルカリ土類硫酸塩水和物、硫酸カルシウム水和物及びこれらの混合物又は化合物等を用いることもできる。
【００２９】
また、上記壁体は、金属材により構成されていることが好ましい（請求項１２）。
この場合には、上記化学蓄熱材複合体は、上記壁体を介して熱交換をより一層良好に行うことができる。これにより、上記蓄熱装置の蓄熱システムとしての性能をさらに高めることができる。
【００３０】
また、上記壁体は、管状体である。
この場合には、管状体の上記壁体に区画された上記蓄熱材収容部内において、発泡膨張した上記発泡膨張材によって上記蓄熱材収容部の隙間を埋めると共に上記発泡膨張性材料に隣接して配置された上記化学蓄熱材を上記蓄熱材収容部内に強固に保持することができる。
【００３１】
また、上記壁体は、内管と外管とよりなる二重管構造を有しており、上記内管及び上記外管の少なくとも一方は、流体が流通可能な細孔が多数設けられている。
この場合には、上記内管及び上記外管のうちの一方の上記壁体を介して蓄熱・放熱に伴う反応物・反応生成物の導入及び排出を行い、もう一方の上記壁体を介して熱交換を行うことができる。これにより、上記蓄熱装置の蓄熱システムとしての性能を高めることができる。
【００３２】
第２の発明において、上記収容工程では、上記化学蓄熱材の層と上記発泡膨張性材料の層とを積層させた二層構造となるように、両者を上記蓄熱材収容部に収容することが好ましい（請求項１４）。
この場合には、その後の上記固定工程において、発泡膨張した上記発泡膨張材によって上記化学蓄熱材の層を所定の位置に強固に保持することができる。そして、特に、上記化学蓄熱材の層を熱伝達すべき面（熱交換を行う壁体）に近接して配置することにより、伝熱性能を高めることができる。
【００３３】
また、上記収容工程では、上記化学蓄熱材及び上記発泡膨張性材料を混合した状態で、上記蓄熱材収容部に収容することが好ましい（請求項１５）。
この場合には、その後の上記固定工程において、発泡膨張した上記発泡膨張材によって上記化学蓄熱材をより強固に保持することができる。
【００３４】
また、上記固定工程における発泡開始処理は、上記発泡膨張性材料を加熱すること及び／又は上記発泡膨張性材料に過酸化水素水を添加することであることが好ましい（請求項１６）。
この場合には、発泡後に不要な物質をほとんど残存させることなく、上記発泡膨張性材料に対する上記発泡開始処理を容易に行うことができる。
【００３５】
また、上記加熱は、４００〜８００℃の温度で行うことが好ましい（請求項１７）。
この場合には、上記発泡膨張性材料の発泡を確実に開始することができる。また、上記発泡膨張性材料を良好に発泡膨張させることができる。
【実施例】
【００３６】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる化学蓄熱材複合体並びにそれを用いた蓄熱装置及びその製造方法について、図を用いて説明する。
本例の蓄熱装置１０は、図１に示すごとく、化学蓄熱材複合体１と、化学蓄熱材複合体１との熱交換を行うための熱交換器本体２とを備えている。熱交換器本体２は、内管２１と外管２２とよりなる二重管構造を有する壁体２０と、外管２２を取り囲む外壁２３とを有する。なお、内管２１、外管２２及び外壁２３は、例えばステンレス鋼、アルミニウム等の金属材により構成されている。
【００３７】
同図に示すごとく、内管２１と外管２２との間は、化学蓄熱材複合体１を収容する蓄熱材収容部３２として構成されている。蓄熱材収容部３２には、化学蓄熱材複合体１が収容されている。
また、内管２１内は、化学蓄熱材複合体１の蓄熱・放熱に伴う反応物・反応生成物としての水蒸気が流通する反応流路３１として構成されている。内管２１は、流体（水蒸気）が流通可能なメッシュ状となっている。すなわち、蓄熱材収容部３２と反応流路３１との間は、内管２１を介して水蒸気が流通可能になっている。
また、外管２２と外壁２３との間は、化学蓄熱材複合体１との間で熱交換を行う熱交換媒体としての流体（本例ではガス）が流通する熱交換流路３３として構成されている。
【００３８】
また、同図に示すごとく、蓄熱材収容部３２に収容されている化学蓄熱材複合体１は、粉体の化学蓄熱材１１と発泡膨張材１２とを含有するものである。化学蓄熱材複合体１は、外管２２に近接して配置された化学蓄熱材１１を含有する化学蓄熱材層１１１と、その他の領域に配置された発泡膨張材１２を含有する発泡膨張材層１２１とを積層させた二層構造よりなる。
【００３９】
本例では、化学蓄熱材１１は、水酸化カルシウム（Ｃａ(ＯＨ)2）であり、脱水に伴って蓄熱（吸熱）し、水和（水酸化カルシウムへの復原）に伴って放熱（発熱）する。すなわち、化学蓄熱材１１は、以下に示す反応で蓄熱・放熱を可逆的に繰り返す。
Ｃａ(ＯＨ)2⇔ＣａＯ＋Ｈ2Ｏ
さらに、上記の式に蓄熱量、発熱量Ｑを併せて示すと、以下のようになる。
Ｃａ(ＯＨ)2＋Ｑ→ＣａＯ＋Ｈ2Ｏ
ＣａＯ＋Ｈ2Ｏ→Ｃａ(ＯＨ)2＋Ｑ
【００４０】
また、発泡膨張材１２は、発泡膨張性材料を所定の発泡開始処理を施すことにより発泡膨張させたものである。本例の発泡膨張材１２は、発泡膨張性材料としてのバーミキュライト（ひる石）に発泡開始処理として過酸化水素水を添加し、厚さを１０〜１００倍程度にバネ形状に発泡膨張させたものである。また、発泡膨張材１２は、内部に発泡膨張により形成された空隙を有する。
【００４１】
また、同図に示すごとく、化学蓄熱材複合体１において、化学蓄熱材層１１１は、発泡膨張材層１２１における発泡膨張した発泡膨張材１２によって外管２２に押し付けられた状態の化学蓄熱材１１により構成されている。
一方、発泡膨張材層１２１は、発泡膨張性材料を発泡膨張してなる発泡膨張材１２により構成されている。
【００４２】
また、同図に示すごとく、蓄熱装置１０は、化学蓄熱材１１が水酸化カルシウムの状態で熱が供給されると、その熱を反応熱として化学蓄熱材１１が酸化されるようになっている。すなわち、蓄熱装置１０は、化学蓄熱材１１が内管２１を通じて反応流路３１に水蒸気を排出すると共に脱水反応により酸化カルシウムとなり、反応熱相当の熱を蓄熱する構成となっている。
一方、蓄熱装置１０は、酸化カルシウムの状態の化学蓄熱材１１に対して反応流路３１から内管２１を通じて水蒸気が供給されると共に水和反応により水酸化カルシウムとなり、放熱する構成となっている。
【００４３】
また、同図に示すごとく、蓄熱装置１０は、化学蓄熱材複合体１における蓄熱時の熱供給は、熱交換流路３３を流通する流体（ガス）から外管２２を介した熱交換によって化学蓄熱材複合体に熱が供給されるように構成されている。
一方、化学蓄熱材複合体１における放熱時の熱放熱は、化学蓄熱材複合体１から外管２２を介した熱交換によって熱交換流路３３を流通する流体（ガス）に熱が放熱されるように構成されている。
【００４４】
次に、蓄熱装置１０の製造方法について説明する。
本例の蓄熱装置１０の製造方法は、図２、図３に示すごとく、化学蓄熱材１１及び発泡膨張性材料１２０を壁体により区画された蓄熱材収容部３２に収容する収容工程と、発泡膨張性材料１２０を所定の発泡開始処理を施すことにより発泡膨張させ、化学蓄熱材１１を発泡膨張材１２によって固定してなる化学蓄熱材複合体１を形成する固定工程とを有する。
以下、これを詳説する。
【００４５】
まず、化学蓄熱材１１として、平均粒子径Ｄ＝１０μｍ（レーザー回折式測定法、島津製作所製ＳＡＬＤ−２０００Ａによる）の水酸化カルシウム（Ｃａ(ＯＨ)2）を準備した。
また、発泡膨張性材料１２０として、バーミキュライト（ひる石）を準備した。具体的には、厚みが０．２〜０．５ｍｍの板状粒子である南アフリカ産のバーミキュライトを準備した。
【００４６】
次いで、収容工程では、図２（ａ）に示すごとく、壁体２０における外管２２の内壁面に化学蓄熱材１１としての水酸化カルシウムを塗布した。
具体的には、平均粒子径約１μｍの水酸化カルシウム粉末８ｇとガラス繊維（繊維径約１０μｍ、平均繊維長５ｍｍ）１ｇとをアルミナ製乳鉢において乳棒を用いて乾式で混合した。その後、水１０ｃｃにトルコ産セピオライト１ｇを分散した懸濁液を加え、乳棒で充分練り込むことにより、水酸化カルシウムを主成分とするペーストを準備した。このペーストをポリエチレン製さじと直径約１０ｍｍの丸棒を用いて外管２２の内壁面に均一に塗布した。
【００４７】
そして、図２（ｂ）に示すごとく、蓄熱材収容部３２の下端にゴム栓（図示略）をした後、蓄熱材収容部３２内に発泡膨張性材料１２０としてのバーミキュライトを充填した。本例では、蓄熱材収容部３２の約１／５の体積に当たるバーミキュライトを充填した。
【００４８】
次いで、固定工程では、図２（ｃ）に示すごとく、蓄熱材収容部３２内に３５質量％過酸化水素水Ｗをバーミキュライトが浸漬される程度に添加した。その後、蓄熱材収容部３２の上端を覆うように厚さ１０ｍｍの真鍮板（図示略）を置き、約５時間室温で放置した。これにより、厚さ約０．２〜０．５ｍｍの板状粒子のバーミキュライトは、厚さ約１０ｃｍ程度にバネ形状に発泡膨張した。
【００４９】
これにより、図１に示すごとく、発泡膨張した発泡膨張材１２としてのバーミキュライトによって化学蓄熱材１１としての水酸化カルシウムを外管２２側に固定してなる化学蓄熱材複合体１を形成した。すなわち、蓄熱材収容部３２において、外管２２に近接して配置された化学蓄熱材１１を含有する化学蓄熱材層１１１と、その他の領域に配置された発泡膨張材１２を含有する発泡膨張材層１２１とを積層させた二層構造よりなる化学蓄熱複合体１を形成した。
以上により、蓄熱装置１０を得た。
【００５０】
次に、本例における作用効果について説明する。
本例の蓄熱装置１０は、壁体２０に区画された蓄熱材収容部３２に、化学蓄熱材複合体１が収容されている。そして、化学蓄熱材複合体１は、化学蓄熱材１１と発泡膨張性材料１２０を発泡膨張させてなる発泡膨張材１２とにより構成されている。したがって、本例のように、壁体２０（内管２１及び外管２２）に区画された蓄熱材収容部３２で発泡膨張性材料１２０を発泡膨張させて化学蓄熱材複合体１を形成した場合には、発泡膨張性材料１２０の発泡膨張作用により、蓄熱材収容部３２の隙間が埋められると共に発泡膨張性材料１２０に隣接して配置された化学蓄熱材１１が蓄熱材収容部３２内に強固に保持される。
【００５１】
そのため、化学蓄熱材複合体１は、発泡膨張した発泡膨張材１２によって壁体２０（外管２２）に対する密着性が高くなる。これにより、伝熱性能が高いものとなり、壁体２０（外管２２）を介して熱交換流路３３を流通する流体（ガス）との熱交換を良好に行うことができる。その結果、蓄熱装置１０は、蓄熱システムとしての性能が高いものとなる。
また、化学蓄熱材複合体１は、発泡膨張した発泡膨張材１２によって化学蓄熱材１１が強固に保持された状態のものとなり、強度が高く、安定した構造を有するものとなる。これにより、蓄熱・放熱に伴う体積の膨張及び収縮によって生じていた化学蓄熱材１１の微粉化を抑制することができる。その結果、蓄熱装置１０は、長期間に渡って安定した蓄熱効果を得ることができる耐久性の高いものとなる。
【００５２】
また、化学蓄熱材複合体１は、バネ形状に発泡膨張した発泡膨張材１２を含有する。そのため、蓄熱・放熱に伴う化学蓄熱材１１の体積の膨張及び収縮を発泡膨張材１２によって緩和することができる。これにより、蓄熱装置１０は、耐久性の高いものとなる。
また、化学蓄熱材複合体１は、発泡膨張材１２内部に発泡膨張により形成された空隙を有する。そのため、蓄熱・放熱に伴う反応物・反応生成物の導入排出経路を充分に確保することができる。これにより、蓄熱・放熱に伴う反応物・反応生成物の移動（拡散）阻害を抑制することができ、優れた蓄熱・放熱性能を有するものとなる。その結果、蓄熱装置１０は、蓄熱システムとしての性能が高いものとなる。
【００５３】
また、本例では、化学蓄熱材複合体１は、化学蓄熱材１１を含有する化学蓄熱材層１１１と発泡膨張材１２を含有する発泡膨張材層１２１とを積層させた二層構造よりなる。そのため、発泡膨張した発泡膨張材１２によって化学蓄熱材層１１１を所定の位置に強固に保持することができる。そして、本例のように、化学蓄熱材層１１１を熱伝達すべき面（壁体２０の外管２２）に近接して配置することにより、伝熱性能を高めることができる。
【００５４】
また、発泡膨張性材料１２０の発泡開始処理は、発泡膨張性材料１２０に過酸化水素水Ｗを添加することである。そのため、発泡後に不要な物質をほとんど残存させることなく、発泡膨張性材料１２０に対する発泡開始処理を容易に行うことができる。
なお、発泡膨張性材料１２０の発泡開始処理は、４００〜８００℃の温度で加熱することによっても行うことができる。この場合には、発泡開始処理と水酸化物（本例では水酸化カルシウム）を脱水処理するための加熱とを同時に行うことが可能である。これにより、工程の短縮を実現することができる。
また、発泡膨張性材料１２０の発泡開始処理は、過酸化水素水の添加及び加熱の両方の処理によっても行うことができる。
【００５５】
また、発泡膨張性材料１２０としては、バーミキュライトを用いている。そのため、発泡膨張性材料１２０を良好に発泡膨張させることができる。特に、バーミキュライトは、厚さが１０〜１００倍程度に膨張するため、その発泡膨張作用によって化学蓄熱材１１を蓄熱材収容部３２内により一層強固に保持することができる。また、膨張後はバネ形状となるため、化学蓄熱材１１の蓄熱・放熱に伴う体積の膨張及び収縮を吸収して緩和することができる。
【００５６】
また、化学蓄熱材１１としては、脱水反応に伴って吸熱し、水和反応に伴って放熱する水和反応系化学蓄熱材であり、脱水反応に伴って酸化され、水和反応に伴って水酸化される水和反応系化学蓄熱材である水酸化カルシウムを用いている。そのため、化学蓄熱材複合体１は、水和反応及び脱水（逆水和反応）によって蓄熱・放熱を良好に行うことができ、蓄熱システムとしての性能を高めることができる。そして、この場合に必要な水蒸気の流通路を発泡膨張材１２内部に確保することができるので、本例のような構成に最適である。
【００５７】
また、化学蓄熱材１１としては、無機化合物である水酸化カルシウムを用いている。そのため、化学蓄熱材１１の蓄熱・放熱反応（水和・脱水反応）に対する材料安定性が高くなる。つまり、使用中の熱履歴によって劣化することがない。そのため、化学蓄熱材複合体１は、長期間に渡って安定した蓄熱効果を得ることができる。
【００５８】
また、化学蓄熱材１１としては、アルカリ土類金属化合物である水酸化カルシウムを用いている。すなわち、化学蓄熱材１１として環境負荷の小さい安全な材料を用いている。そのため、化学蓄熱材複合体１の製造、使用、リサイクル等を含めた安全性の確保が容易になる。
【００５９】
また、本例の蓄熱装置１０において、壁体２０は、金属材により構成されている。そのため、化学蓄熱材複合体１は、壁体２０（外管２２）を介して熱交換をより一層良好に行うことができる。これにより、蓄熱装置１０の蓄熱システムとしての性能をさらに高めることができる。
【００６０】
また、壁体２０は、管状体である。そのため、管状体の壁体２０（内管２１及び外管２２）に区画された蓄熱材収容部３２内において、発泡膨張した発泡膨張材１２によって蓄熱材収容部３２の隙間を埋めると共に発泡膨張性材料１２０に隣接して配置された化学蓄熱材１１を蓄熱材収容部３２内に強固に保持することができる。
【００６１】
また、壁体２０は、内管２１と外管２２とよりなる二重管構造を有しており、内管２１は、流体（水蒸気）が流通可能なメッシュ状である。そのため、内管２１を介して蓄熱・放熱に伴う反応物・反応生成物の導入及び排出を行い、外管２２を介して熱交換を行うことができる。これにより、蓄熱装置１０の蓄熱システムとしての性能を高めることができる。
【００６２】
このように、本例によれば、蓄熱・放熱性能及び伝熱性能に優れ、耐久性の高い化学蓄熱材複合体１及びそれを用いた蓄熱装置１０を得ることができる。
【００６３】
なお、本例では、化学蓄熱材１１として水酸化カルシウムを用いたが、これを水酸化マグネシウムに代える、あるいは水酸化カルシウムと水酸化マグネシウムとの混合物に代えることもできる。
また、発泡膨張性材料１２０としてバーミキュライトを用いたが、これを風化黒雲母に変える、あるいはバーミキュライトと風化黒雲母との混合物に変えることもできる。なお、風化黒雲母は、一般的には、ひる石（バーミキュライト）として市販されていることもある。
また、発泡膨張性材料１２０の発泡開始処理として過酸化水素水の添加を行ったが、これを４００〜８００℃の加熱に変える、あるいは両方の処理を行うこともできる。
【００６４】
また、本例では、壁体２０として、内管２１と外管２２とよりなる二重管構造を有するものを用い、内管２１内を反応流路３１とする構成としたが、発泡膨張材１２を含有する発泡膨張材層１２１は充分な通気性を有しているため、例えば、図３に示すごとく、壁体２０の内管２１を無くして外管２２のみとし、外管２２の中心部（元の内管３１の内部）まで発泡膨張材１２で充填し、発泡膨張材層１２１と反応流路３１とを一体化した構成とすることもできる。なお、図３は、化学蓄熱材１及び壁体２０を示したものである。
【００６５】
（実施例２）
本例は、化学蓄熱材複合体１の構成を変更した例である。
本例では、図４に示すごとく、蓄熱装置１０において、化学蓄熱材複合体１は、化学蓄熱材と発泡膨張材とが混合された状態の混合物１３により構成されている。すなわち、本例の化学蓄熱材複合体１は、化学蓄熱材及び発泡膨張性材料を混合した状態で蓄熱材収容部３２に収容し、過酸化水素水を添加して発泡膨張性材料を発泡膨張させて形成したものである。
その他は、実施例１と同様の構成である。
【００６６】
この場合には、化学蓄熱材複合体１は、発泡膨張した発泡膨張材によって化学蓄熱材がより強固に保持された状態のものとなり、強度が高く、安定した構造を有するものとなる。これにより、蓄熱装置１０は、長期間に渡って安定した蓄熱効果を得ることができる耐久性の高いものとなる。
その他は、実施例１と同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施例１における、蓄熱装置の構造を示す説明図。
【図２】実施例１における、蓄熱装置の製造方法を示す説明図。
【図３】実施例１における、蓄熱材収容部に形成された化学蓄熱材複合体を示す写真。
【図４】実施例２における、蓄熱装置の構造を示す説明図。
【符号の説明】
【００６８】
１  化学蓄熱材複合体
１０  蓄熱装置
１１  化学蓄熱材
１２  発泡膨張材
２０  壁体
３２  蓄熱材収容部
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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