(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体の化学蓄熱材を粘土鉱物に分散保持させて成形して成り、内部に反応物を供給し又は反応生成物を排出するための流路が形成されている化学蓄熱材成形体。
【請求項２】
前記流路の代表寸法は、前記化学蓄熱材の粒径よりも大である請求項１記載の化学蓄熱材成形体。
【請求項３】
前記流路が複数形成されている請求項１又は請求項２記載の化学蓄熱材成形体。
【請求項４】
前記流路と成形体表面との間の厚みが４ｍｍ以下とされている請求項１〜請求項３の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体。
【請求項５】
前記流路と成形体表面との間の厚みが２ｍｍ以下とされている請求項１〜請求項４の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体。
【請求項６】
前記流路が並列して複数形成されており、
前記流路間の成形体厚みが８ｍｍ以下とされている請求項１〜請求項５の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体。
【請求項７】
前記流路が並列して複数形成されており、
前記流路間の成形体厚みが４ｍｍ以下とされている請求項１〜請求項６の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体。
【請求項８】
前記化学蓄熱材は、微細なクラックを有する請求項１〜請求項７の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体。
【請求項９】
前記粘土鉱物として、層リボン構造を有する粘土鉱物が用いられている請求項１〜請求項８の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体。
【請求項１０】
前記粘土鉱物として、層リボン構造を有する粘土鉱物及び板状組織を持つベントナイトが用いられている請求項１〜請求項８の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体。
【請求項１１】
前記層リボン構造を有する粘土鉱物として、セピオライト、パリゴルスカイト又はカオリナイトが用いられている請求項９又は請求項１０記載の化学蓄熱材成形体。
【請求項１２】
前記粘土鉱物として、ベントナイトが用いられている請求項１〜請求項８の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体。
【請求項１３】
前記粘土鉱物は、前記化学蓄熱材の粒子径よりも細い繊維状を成している請求項１〜請求項１２の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体。
【請求項１４】
前記化学蓄熱材として、脱水反応に伴い吸熱し、水和反応に伴い放熱する水和反応系化学蓄熱材が用いられている請求項１〜請求項１３の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体。
【請求項１５】
前記化学蓄熱材として、脱水反応に伴い酸化され、水和反応に伴い水酸化される水和反応系化学蓄熱材が用いられている請求項１〜請求項１４の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体。
【請求項１６】
前記水和反応系化学蓄熱材は、無機化合物である請求項１５記載の化学蓄熱材成形体。
【請求項１７】
前記無機化合物は、アルカリ土類金属化合物である請求項１６記載の化学蓄熱材成形体。
【請求項１８】
前記粉体の水和反応系化学蓄熱材と、前記粘土鉱物としてのセピオライトとを混練して所定の形状に成形したものを、３５０℃〜５００℃の温度で焼成して成る請求項１５〜請求項１７の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体。
【請求項１９】
粉体の化学蓄熱材に所定の割合で粘土鉱物を混練して高粘度の混練物を得る混練工程と、
前記混練物を内部に流路が形成されるように成形する成形工程と、
前記成形工程で成形された前記混練物の成形体を焼成する焼成工程と、
を含む化学蓄熱材成形体の製造方法。
【請求項２０】
前記成形工程は、前記混練物の押し出し成形により行う請求項１９記載の化学蓄熱材成形体の製造方法。
【請求項２１】
前記粘土鉱物として、層リボン構造を有する粘土鉱物を用いる請求項１９又は請求項２０記載の化学蓄熱材成形体の製造方法。
【請求項２２】
前記粘土鉱物として、層リボン構造を有する粘土鉱物及び板状組織を持つベントナイトを用いる請求項１９又は請求項２０記載の化学蓄熱材成形体の製造方法。
【請求項２３】
前記層リボン構造を有する粘土鉱物として、セピオライト、パリゴルスカイト又はカオリナイトを用いる請求項２１又は請求項２２記載の化学蓄熱材成形体の製造方法。
【請求項２４】
前記粘土鉱物として、ベントナイトを用いる請求項１９又は請求項２０記載の化学蓄熱材成形体の製造方法。
【請求項２５】
前記混練工程では、前記化学蓄熱材の粒子径よりも細い繊維状を成す前記粘土鉱物を用いる請求項１９〜請求項２４の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体の製造方法。
【請求項２６】
前記化学蓄熱材として、脱水反応に伴い吸熱し、水和反応に伴い放熱する水和反応系化学蓄熱材が用いられており、
前記混練工程では、水和状態の前記化学蓄熱材を前記粘土鉱物と混練する請求項１９〜請求項２５の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体の製造方法。
【請求項２７】
前記化学蓄熱材として、脱水反応に伴い酸化され、水和反応に伴い水酸化される水和反応系化学蓄熱材が用いられており、
前記混練工程では、水酸化物の状態である前記化学蓄熱材を前記粘土鉱物と混練する請求項１９〜請求項２６の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体の製造方法。
【請求項２８】
前記水和反応系化学蓄熱材は、無機化合物である請求項２７記載の化学蓄熱材成形体の製造方法。
【請求項２９】
前記無機化合物は、アルカリ土類金属化合物である請求項２８記載の化学蓄熱材成形体の製造方法。
【請求項３０】
前記焼成工程では、前記水和系化学蓄熱材が脱水状態とされる温度で前記混練物を焼成する請求項２７〜請求項２９の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体の製造方法。
【請求項３１】
前記焼成工程では、前記化学蓄熱材に微細なクラックが形成される温度で焼成する請求項３０記載の化学蓄熱材成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学蓄熱材を成形した化学蓄熱材成形体、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒径０．３ｍｍ〜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に、該石灰石を５００℃〜６００℃の範囲で所定時間加熱することで、表面から内部に向かう多数の気孔が形成された生石灰を得る技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、内部空間の１０〜６０容量％の割合で粉体化学蓄熱材を収容したカプセルを、反応器又は反応塔に充填する技術が知られている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。さらに、溢汪管を具備した複数の蒸発皿を有する蒸発器と、冷媒液管流器と、凝縮器と、吸着剤容器と、これらを連通する連通管とを有する化学蓄熱型冷凍装置が知られている（例えば、特許文献４参照）。
【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
【特許文献４】特開平７−３３２７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載のように、それ自体に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、水和反応と脱水反応とが繰り返される。このため、この化学蓄熱材の粉体は、体積膨張、収縮の繰り返しによって他の粉体と擦れ合い、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問題があった。また、特許文献２、３の構成では、カプセルの採用による熱伝導抵抗の増加や伝熱経路の複雑化によって、化学蓄熱材の発熱反応による熱を効率良く取り出すことができず、さらに蓄熱反応における熱を効率良く供給することができない問題があった。一方、特許文献４の構成は、複数の蒸発皿を用いることで蒸発器での冷媒の蒸発面積を確保することができるものの、熱交換面積が少なく、伝熱律束を起こす原因となる。
【０００４】
本発明は、上記事実を考慮して、蓄熱、放熱のための反応性と伝熱性とを両立することができる化学蓄熱材成形体、及び該化学蓄熱材成形体の製造方法を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明に係る化学蓄熱材成形体は、粉体の化学蓄熱材を粘土鉱物に分散保持させて成形して成り、内部に反応物を供給し又は反応生成物を排出するための流路が形成されている。
【０００６】
請求項１記載の化学蓄熱材成形体は、粉体状の化学蓄熱材が成形されることで、全体として、粉体（化学蓄熱材）間に隙間（拡散路）が形成されると共に全体として所定形状を有する多孔質構造体として形成されている。そして、本化学蓄熱材成形体では、蓄熱又は放熱に供される反応物を導入するための、又は蓄熱若しくは放熱により生じた反応生成物を排出するための流路が形成されているので、これら反応物又は反応生成物の流動経路が構造的に確保される。
【０００７】
これにより、本化学蓄熱材成形体では、流路を通じた反応物の導入、多孔質構造体の細孔を通じた反応物又は反応生成物の拡散（透過）、流路を通じた反応生成物の排出が果たされ、蓄熱、放熱のための反応性が良好である。しかも、この流路は、化学蓄熱材成形体の内部に形成されているので、化学蓄熱材成形体による伝熱性を阻害することはない。
【０００８】
このように、請求項１記載の化学蓄熱材成形体では、蓄熱、放熱のための反応性と伝熱性とを両立することができる。
また、本化学蓄熱材成形体では、多孔質の粘土鉱物の骨格中に化学蓄熱材が分散保持されるので、上記した多孔質構造体としての強度が高く、該多孔質構造体としての構造が安定して維持され易い。
【０００９】
請求項２記載の発明に係る化学蓄熱材成形体は、請求項１記載の化学蓄熱材成形体において、前記流路の代表寸法は、前記化学蓄熱材の粒径よりも大である。
【００１０】
請求項２記載の化学蓄熱材成形体では、反応物等を拡散により運搬する化学蓄熱材間の細孔に対し、十分に流路断面の大きい流路により反応物、反応生成物が運搬されるので、良好な反応性を確保することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明に係る化学蓄熱材成形体は、請求項１又は請求項２記載の化学蓄熱材成形体において、前記流路が複数形成されている。
【００１２】
請求項３記載の化学蓄熱材成形体では、流路が複数形成されることで、成形体各部への拡散経路が増し、該化学蓄熱材成形体の寸法形状の選択自由度が増す。
【００１３】
請求項４記載の発明に係る化学蓄熱材成形体は、請求項１〜請求項３の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体において、前記流路と成形体表面との間の厚みが４ｍｍ以下とされている。
【００１４】
請求項４記載の化学蓄熱材成形体では、流路と成形体表面との間の厚みが４ｍｍ以下であるため、例えば、流路に対する成形体の表面側に反応物を良好に拡散させることができる。
【００１５】
請求項５記載の発明に係る化学蓄熱材成形体は、請求項１〜請求項４の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体において、前記流路と成形体表面との間の厚みが２ｍｍ以下とされている。
【００１６】
請求項５記載の化学蓄熱材成形体では、流路と成形体表面との間の厚みが２ｍｍ以下であるため、例えば、流路に対する成形体の表面側に反応物を一層良好に（十分に）拡散させることができる。
【００１７】
請求項６記載の発明に係る化学蓄熱材成形体は、請求項１〜請求項５の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体において、前記流路が並列して複数形成されており、前記流路間の成形体厚みが８ｍｍ以下とされている。
【００１８】
請求項６記載の化学蓄熱材成形体では、並列流路間の間隔が８ｍｍ以下であるため、換言すれば、流路から成形体の厚み方向中央部までの拡散距離が４ｍｍ以下であるため、例えば、成形体における流路間の部分に反応物を良好に拡散させることができる。
【００１９】
請求項７記載の発明に係る化学蓄熱材成形体は、請求項１〜請求項６の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体において、前記流路が並列して複数形成されており、前記流路間の成形体厚みが４ｍｍ以下とされている。
【００２０】
請求項７記載の化学蓄熱材成形体では、並列流路間の間隔が４ｍｍ以下であるため、換言すれば、流路から成形体の厚み方向中央部までの拡散距離が２ｍｍ以下であるため、例えば、成形体における流路間の部分に反応物を一層良好に（十分に）拡散させることができる。
【００２１】
請求項８記載の発明に係る化学蓄熱材成形体は、請求項１〜請求項７の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体において、前記化学蓄熱材は、微細なクラックを有する。
【００２２】
請求項８記載の化学蓄熱材成形体では、微細なクラックを有する化学蓄熱材の比表面積が大きいので、蓄熱、放熱反応における反応速度向上を示す。これにより、蓄熱、放熱の効率を向上することができる。
【００２３】
請求項９記載の発明に係る化学蓄熱材成形体は、請求項１〜請求項８の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体において、前記粘土鉱物として、層リボン構造を有する粘土鉱物が用いられている。
【００２４】
請求項９記載の化学蓄熱材成形体では、粘土鉱物が多孔質で比表面積が大きい層リボン構造の繊維状形態を有するため、その繊維質、可塑性によって、粉体の化学蓄熱材を良好に組織化、構造化させることができる。
【００２５】
請求項１０記載の発明に係る化学蓄熱材成形体は、請求項１〜請求項８の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体において、前記粘土鉱物として、層リボン構造を有する粘土鉱物及び板状組織を持つベントナイトが用いられている。
【００２６】
請求項１０記載の化学蓄熱材成形体では、粘土鉱物が多孔質で比表面積が大きい層リボン構造の繊維状形態を含むため、その繊維質、可塑性によって、粉体の化学蓄熱材を良好に組織化、構造化させることができる。しかも、粘土鉱物として板状構造を持つベントナイトを含むため、焼成に伴う成形体の面内方向の収縮が抑制される。すなわち、ベントナイトは、焼成前の成形に伴って成形体の壁面に沿って配向する性質（板状結晶の自己組織化による性質）を有し、この性質によって板状構造のベントナイトが成形体壁面に沿って配向されることで、成形体の収縮が抑制される。これにより、化学蓄熱材成形体の寸法精度を確保し易い。
【００２７】
請求項１１記載の発明に係る化学蓄熱材成形体は、請求項９又は請求項１０記載の化学蓄熱材成形体において、前記層リボン構造を有する粘土鉱物として、セピオライト、パリゴルスカイト又はカオリナイトが用いられている。
【００２８】
請求項１１記載の化学蓄熱材成形体では、粘土鉱物の少なくとも一部が層リボン構造を有するセピオライト、パリゴルスカイト（アタパルジャイト）又はカオリナイトであるため、その繊維質、可塑性によって、粉体の化学蓄熱材を良好に組織化、構造化させることができる。
【００２９】
請求項１２記載の発明に係る化学蓄熱材成形体は、請求項１〜請求項８の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体において、前記粘土鉱物として、ベントナイトが用いられている。
【００３０】
請求項１２記載の化学蓄熱材成形体では、接着力の強い粘土鉱物であるベントナイトを用いるため、この接着力によって、粉体の化学蓄熱材を良好に組織化、構造化させることができる。
【００３１】
請求項１３記載の発明に係る化学蓄熱材成形体は、請求項１〜請求項１２の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体において、前記粘土鉱物は、前記化学蓄熱材の粒子径よりも細い繊維状を成している。
【００３２】
請求項１３記載の化学蓄熱材成形体では、粘土鉱物が微細な繊維径を有する繊維状を成すため、少量の粘土鉱物を用いて粉体の化学蓄熱材の組織化、構造化を果たすことが可能である。これにより、化学蓄熱材成形体における質量当たり、体積当たりの化学蓄熱材の占有量が大きくすることができる。
【００３５】
請求項１４記載の発明に係る化学蓄熱材成形体は、請求項１〜請求項１３の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体において、前記化学蓄熱材として、脱水反応に伴い吸熱し、水和反応に伴い放熱する水和反応系化学蓄熱材が用いられている。
【００３６】
請求項１４記載の化学蓄熱材成形体では、水和反応、脱水（逆水和）反応に伴い化学蓄熱材が体積膨張、収縮を繰り返すが、粘土鉱物を用いた構造における化学蓄熱材の組織化や隙間の形成によって、該化学蓄熱材の微粉化が効果的に抑制又は防止される。
【００３７】
請求項１５記載の発明に係る化学蓄熱材成形体は、請求項１〜請求項１４の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体において、脱水反応に伴い酸化され、水和反応に伴い水酸化される水和反応系化学蓄熱材が用いられている。
【００３８】
請求項１５記載の化学蓄熱材成形体では、水和反応、脱水（逆水和）反応に伴い水和反応系化学蓄熱材が体積膨張、収縮を繰り返すが、粘土鉱物を用いた構造における化学蓄熱材の組織化や隙間の形成によって、該化学蓄熱材の微粉化が効果的に抑制又は防止される。
【００３９】
請求項１６記載の発明に係る化学蓄熱材成形体は、請求項１５記載の化学蓄熱材成形体において、前記水和反応系化学蓄熱材は、無機化合物である。
【００４０】
請求項１６記載の化学蓄熱材成形体では、化学蓄熱材として無機化合物を用いるので、蓄熱、放熱反応（水和、脱水）に対する材料安定性が高い。このため、長期に亘り安定した蓄熱効果を得ることができる。
【００４１】
請求項１７記載の発明に係る化学蓄熱材成形体は、請求項１６記載の化学蓄熱材成形体において、前記無機化合物は、アルカリ土類金属化合物である。
【００４２】
請求項１７記載の化学蓄熱材成形体では、アルカリ土類金属化合物（水酸化物）を用いるため、換言すれば、環境負荷の小さい材料を用いるため、製造、使用、リサイクルを含めた安全性の確保が容易になる。また、粘土鉱物としてセピオライトを用いる構成では、水酸化物のアルカリ性が粘土鉱物（特に、上記した）との反応によるガラス化を助けるため、多孔質構造体の強度向上に寄与する。
【００４３】
請求項１８記載の発明に係る化学蓄熱材成形体は、請求項１５〜請求項１７の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体において、前記粉体の水和反応系化学蓄熱材と、前記粘土鉱物としてのセピオライトとを混練して所定の形状に成形したものを、４００℃〜５００℃の温度で焼成して成る。
【００４４】
請求項１８記載の化学蓄熱材成形体は、水和反応系化学蓄熱材とセピオライトとが混練されている成形体を焼成することで、セピオライトが焼結されて、多孔質構造体として構成されている。無機化合物である水和反応系化学蓄熱材は、３５０℃〜５００℃の温度で焼成されることで、マイクロクラックが生じ、比表面積が大きくなる。この大きな比表面積は、蓄熱、放熱反応における反応速度向上に寄与するので、本化学蓄熱材成形体では、蓄熱、放熱の効率を向上することができる。
【００４５】
また、セピオライトの焼結温度が３５０℃〜４００℃であるため、セピオライトの焼結と化学蓄熱材へのマイクロクラック生成とが同時に進行する。換言すれば、セピオライトの焼結と化学蓄熱材へのマイクロクラック生成とが、互いに悪影響を与えることがない。そして、セピオライトに分散保持された化学蓄熱材は、マイクロクラックにより微粉化することが抑制される。
【００４６】
請求項１９記載の発明に係る化学蓄熱材成形体の製造方法は、粉体の化学蓄熱材に所定の割合で粘土鉱物を混練して高粘度の混練物を得る混練工程と、前記混練物を内部に流路が形成されるように成形する成形工程と、前記成形工程で成形された前記混練物の成形体を焼成する焼成工程と、を含む。
【００４７】
請求項１９記載の化学蓄熱材成形体の製造方法では、混練工程で少なくとも化学蓄熱材を含む混練物を生成し、その後、成形工程に移行する。成形工程では、化学蓄熱材を含む混練物を流路を有する所定の形状に成形し、その後、焼成工程に移行する。焼成工程では、成形工程で成形された混練物を加熱により焼成する。これにより、粉体（化学蓄熱材）間に細孔が形成されると共に全体として流路を有する所定形状（中空形状）を有する化学蓄熱材成形体が形成される。
【００４８】
このように製造された化学蓄熱材成形体は、粉体（化学蓄熱材）間に反応物等を拡散させ得る隙間（流路）が形成されると共に、内部に蓄熱又は放熱に供される反応物を導入するための、又は蓄熱若しくは放熱により生じた反応生成物を排出するための流路が形成されている。このため、反応物等の拡散経路とは別に、上記の反応物又は反応生成物の流動経路が構造的に確保される。これにより、本化学蓄熱材成形体では、流路を通じた反応物の導入、多孔質構造体の細孔を通じた拡散（透過）、放出、流路を通じた反応生成物の排出が果たされ、蓄熱、放熱のための反応性が良好である。しかも、この流路は、化学蓄熱材成形体の内部に形成されているので、化学蓄熱材成形体による伝熱性を阻害することはない。
【００４９】
このように、請求項１９記載の化学蓄熱材成形体の製造方法では、蓄熱、放熱のための反応性と伝熱性とを両立することができる化学蓄熱材成形体を得ることができる。
また、本化学蓄熱材成形体の製造方法では、混練工程において、粉体の化学蓄熱材に所定の割合で粘土鉱物を混練するため、多孔質の粘土鉱物の骨格中に化学蓄熱材を分散保持させることができる。このため、本化学蓄熱材成形体の製造方法で製造された化学蓄熱材成形体は、上記した多孔体としての強度が高く、該多孔体としての構造が安定して維持され易い。
【００５０】
請求項２０記載の発明に係る化学蓄熱材成形体の製造方法は、請求項１９記載の化学蓄熱材成形体の製造方法において、前記成形工程は、前記混練物の押し出し成形により行う。
【００５１】
請求項２０記載の化学蓄熱材成形体の製造方法では、混練工程を経ることで、成形工程で高粘度の混練物を押し出し成形により成形することができる。すなわち、簡単な製法で、上記化学蓄熱材成形体を得ることができる。
【００５４】
請求項２１記載の発明に係る化学蓄熱材成形体の製造方法は、請求項１９又は請求項２０記載の化学蓄熱材成形体の製造方法において、前記粘土鉱物として、層リボン構造を有する粘土鉱物を用いる。
【００５５】
請求項２１記載の化学蓄熱材成形体の製造方法では、粘土鉱物が多孔質で比表面積が大きい繊維状形態を成すため、その繊維質、可塑性を利用して、粉体の化学蓄熱材を良好に組織化、構造化することができる。
【００５６】
請求項２２記載の発明に係る化学蓄熱材成形体の製造方法は、請求項１９又は請求項２０記載の化学蓄熱材成形体において、前記粘土鉱物として、層リボン構造を有する粘土鉱物及び板状組織を持つベントナイトが用いられている。
【００５７】
請求項２２記載の化学蓄熱材成形体の製造方法では、粘土鉱物の一部が多孔質で比表面積が大きい繊維状形態を成すため、その繊維質、可塑性を利用して、粉体の化学蓄熱材を良好に組織化、構造化することができる。また、粘土鉱物が板状構造を持つベントナイトを含むため、化学蓄熱材成形体の焼成に伴う該成形体の面内方向の収縮が抑制される。すなわち、ベントナイトは、焼成前の成形に伴って成形体の壁面に沿って配向する性質を有するので、この性質によって板状構造のベントナイトが成形体壁面に沿って配向されることで、化学蓄熱材成形体の収縮が抑制される。これにより、化学蓄熱材成形体の寸法精度を確保し易い。
【００５８】
請求項２３記載の発明に係る化学蓄熱材成形体の製造方法は、請求項２１又は請求項２２記載の化学蓄熱材成形体の製造方法において、前記層リボン構造を有する粘土鉱物として、セピオライト、パリゴルスカイト又はカオリナイトを用いる。
【００５９】
請求項２３記載の化学蓄熱材成形体の製造方法では、粘土鉱物の少なくとも一部として層リボン構造を有するセピオライト、パリゴルスカイト（アタパルジャイト）又はカオリナイトを用いるため、その繊維質、可塑性を利用して、粉体の化学蓄熱材を良好に組織化、構造化することができる。
【００６０】
請求項２４記載の発明に係る化学蓄熱材成形体の製造方法は、請求項１９又は請求項２０記載の化学蓄熱材成形体の製造方法において、前記粘土鉱物として、ベントナイトを用いる。
【００６１】
請求項２４記載の化学蓄熱材成形体の製造方法では、接着力の強い粘土鉱物であるベントナイトを用いるため、この接着力によって、粉体の化学蓄熱材を良好に組織化、構造化することができる。
【００６２】
請求項２５記載の発明に係る化学蓄熱材成形体の製造方法は、請求項１９〜請求項２４の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体の製造方法において、前記混練工程では、前記化学蓄熱材の粒子径よりも細い繊維状を成す前記粘土鉱物を用いる。
【００６３】
請求項２５記載の化学蓄熱材成形体の製造方法では、粘土鉱物が微細な繊維径を有する繊維状を成すため、少量の粘土鉱物を混練工程で混練することにより粉体の化学蓄熱材の組織化、構造化を果たすことができる。これにより、質量当たり、体積当たりの化学蓄熱材の占有量が大きい化学蓄熱材成形体を得ることが可能になる。
【００６４】
請求項２６記載の発明に係る化学蓄熱材成形体の製造方法は、請求項１９〜請求項２５の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体の製造方法において、前記化学蓄熱材として、脱水反応に伴い吸熱し、水和反応に伴い放熱する水和反応系化学蓄熱材が用いられており、前記混練工程では、水和状態の前記化学蓄熱材を前記粘土鉱物と混練する。
【００６５】
請求項２６記載の化学蓄熱材成形体の製造方法では、混練工程において、水和状態の化学蓄熱材を粘土鉱物と混練するため、脱水状態の化学蓄熱材を用いる場合に懸念される水との反応が生じることがない。このため、混練工程において、該混練の際のバインダとして水を用いることができる。
【００６６】
請求項２７記載の発明に係る化学蓄熱材成形体の製造方法は、請求項１９〜請求項２６の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体の製造方法において、前記化学蓄熱材として、脱水反応に伴い酸化され、水和反応に伴い水酸化される水和反応系化学蓄熱材が用いられており、前記混練工程では、水酸化物の状態である前記化学蓄熱材を前記粘土鉱物と混練する。
【００６７】
請求項２７記載の化学蓄熱材成形体の製造方法では、混練工程において、水酸化物の状態の化学蓄熱材を粘土鉱物と混練するため、脱水状態の化学蓄熱材を用いる場合に懸念される水との反応が生じることがない。このため、混練工程において、該混練の際のバインダとして水を用いることができる。
【００６８】
請求項２８記載の発明に係る化学蓄熱材成形体の製造方法は、請求項２７記載の化学蓄熱材成形体の製造方法において、前記水和反応系化学蓄熱材は、無機化合物である。
【００６９】
請求項２８記載の化学蓄熱材成形体の製造方法では、化学蓄熱材として無機化合物を用いるので、製造された化学蓄熱材成形体は、蓄熱、放熱反応（水和、脱水）に対する材料安定性が高い。このため、長期に亘り安定した蓄熱効果を得ることができる。
【００７０】
請求項２９記載の発明に係る化学蓄熱材成形体の製造方法は、請求項２８記載の化学蓄熱材成形体の製造方法において、前記無機化合物は、アルカリ土類金属化合物である。
【００７１】
請求項２９記載の化学蓄熱材成形体の製造方法では、アルカリ土類金属化合物（水酸化物）を用いるため、製造時の安全性の確保が容易になる。また、製品（化学蓄熱材成形体）の使用時、リサイクル時を含め、安全性の確保が容易になる。また、粘土鉱物としてセピオライトを用いる構成では、水酸化物のアルカリ性が粘土鉱物（特に、上記した）との反応によるガラス化を助けるため、多孔質構造体の強度向上に寄与する。
【００７２】
請求項３０記載の発明に係る化学蓄熱材成形体の製造方法は、請求項２７〜請求項２９の何れか１項記載の化学蓄熱材成形体の製造方法において、前記焼成工程では、前記水和系化学蓄熱材が脱水状態とされる温度で前記混練物を焼成する。
【００７３】
請求項３０記載の化学蓄熱材成形体の製造方法では、焼成工程での焼成後に水和系化学蓄熱材が脱水されているので、該化学蓄熱材の比表面積の調整が容易になる。
【００７４】
請求項３１記載の発明に係る化学蓄熱材成形体の製造方法は、請求項３０記載の化学蓄熱材成形体の製造方法において、前記焼成工程では、前記化学蓄熱材に微細なクラックが形成される温度で焼成する。
【００７５】
請求項３１記載の化学蓄熱材成形体の製造方法では、焼成工程での焼成によって粘土鉱物が化学蓄熱材と共に構造化される（焼結状態が確保される）のに伴って、脱水状態の化学蓄熱材に微細なクラックが形成される。これにより、多孔質構造体として形成される化学蓄熱材成形体における化学蓄熱材の比表面積を大きくすることができ、蓄熱、放熱反応率の向上に寄与する。なお、粘土鉱物の焼成温度と、水和反応系化学蓄熱材の脱水温度とが近いことが好ましく、このような組み合わせとして、例えばアルカリ土類金属化合物（脱水温度４００℃〜４５０℃）とセピオライト（焼成温度３５０℃以上）との組み合わせを挙げることができる。
【発明の効果】
【００７６】
以上説明したように本発明に係る化学蓄熱材成形体は、粉体の化学蓄熱材間に隙間が形成されるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７７】
本発明の第１の実施形態に係る化学蓄熱材成形体としての化学蓄熱反応部１０、及びその製造方法について、図１〜図３に基づいて説明する。
【００７８】
図２には、化学蓄熱反応部１０の模式的な断面図が示されている。この図に示される如く、化学蓄熱反応部１０は、多数の粉体化学蓄熱材１２が組織化、構造化されたものであって、該多数の粉体化学蓄熱材１２間には細孔１４が形成されている。したがって、この実施形態に係る化学蓄熱反応部１０は、多孔質構造体（多孔体）として把握され、かつ細孔１４の内面に粉体化学蓄熱材１２が露出して構成されているものとして把握されるものである。
【００７９】
この化学蓄熱反応部１０は、多数の粉体化学蓄熱材１２に絡まるように粘土鉱物であるセピオライト１６が多数の粉体化学蓄熱材１２間に介在している。換言すれば、化学蓄熱反応部１０は、多孔質を成すセピオライト１６の骨格中に多数の粉体化学蓄熱材１２が分散保持された構造として把握される。これにより、化学蓄熱反応部１０では、多数の粉体化学蓄熱材１２間に細孔１４が形成された多孔質構造体としての構造がセピオライト１６によって保持（補強）されるようになっている。
【００８０】
この実施形態では、粉体化学蓄熱材１２は、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）とされており、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）する構成とされている。すなわち、多数の粉体化学蓄熱材１２は、以下に示す反応で蓄熱、放熱を可逆的に繰り返し得る構成とされている。
【００８１】
Ｃａ（ＯＨ）２  ⇔  ＣａＯ  ＋  Ｈ２Ｏ
この式に蓄熱量、発熱量Ｑを併せて示すと、
Ｃａ（ＯＨ）２  ＋  Ｑ  →  ＣａＯ  ＋  Ｈ２Ｏ
ＣａＯ  ＋  Ｈ２Ｏ  →  Ｃａ（ＯＨ）２  ＋  Ｑ
となる。
【００８２】
セピオライト１６は、層リボン構造の粘土鉱物、より具体的には輝石に似た単鎖が複数本結合して四面体リボンを形成している粘土鉱物の１つとして把握される。セピオライト１６は、例えば、Ｍｇ８Ｓｉ１２Ｏ３０（ＯＨ）４（ＯＨ２）４・８Ｈ２Ｏの化学式で表すことができる含水マグネシウム珪酸塩であり、それ自体が多孔質でありかつ比表面積が大きい繊維状を成している。なお、この実施形態では、上記化学式で表されるものの変種についてもセピオライト１６に含まれるものとしている。
【００８３】
そして、化学蓄熱反応部１０は、図１に示される如く、蓄熱の際に反応生成物としての水蒸気を排出し、放熱の際に反応物としての水蒸気を供給するための流路（パス）１５を有する。流路１５は、化学蓄熱反応部１０の内部を所定方向に貫通して形成されており、細孔１４に対し十分に大きな代表寸法を有する。この実施形態では、流路１５の開口縁は略矩形状を成しており、その一辺（最も短い辺）の長さＬｐが細孔１４の平均径に対し十分に大とされている。したがって、流路１５の代表寸法である長さＬｐは、粉体化学蓄熱材１２の平均粒径に対しても十分に大とされている。なお、この実施形態では、長さＬｐは数ｍｍ、粉体化学蓄熱材１２の平均粒子径、細孔１４の平均径は、それぞれは数十μｍとされている。
【００８４】
また、化学蓄熱反応部１０は、複数の流路１５を有している。この実施形態では、化学蓄熱反応部１０は、図１に示される如く、多数の流路１５を有するハニカム状（格子状）に形成されている。そして、化学蓄熱反応部１０では、その隣り合う流路１５間を仕切る区画壁部１０Ａの厚みｔｂが８ｍｍ以下とされている。この実施形態では、化学蓄熱反応部１０における区画壁部１０Ａの厚みｔｂは、４ｍｍ以下である略１．５ｍｍとされている。さらに、化学蓄熱反応部１０では、その外縁１０Ｂと流路１５の間の部分を構成する周壁部１０Ｃの厚みｔｃが４ｍｍ以下とされている。この実施形態では、化学蓄熱反応部１０における周壁部１０Ｃの厚みｔｃは、２ｍｍ以下である略１．５ｍｍとされている。
【００８５】
以上説明した化学蓄熱反応部１０は、粉体化学蓄熱材１２が水酸化カルシウムの状態で熱が供給されると、該熱を反応熱として粉体化学蓄熱材１２が酸化されるようになっている。すなわち、化学蓄熱反応部１０では、粉体化学蓄熱材１２は、細孔１４を通じて又は直接的に流路１５から水蒸気を排出しつつ脱水反応により酸化カルシウムとされ、上記反応熱相当の熱を蓄熱する構成とされている。一方、化学蓄熱反応部１０は、酸化カルシウムの状態の粉体化学蓄熱材１２に対し、流路１５から直接的又は細孔１４を通じて（拡散により）水蒸気が供給されると、粉体化学蓄熱材１２は、水和反応により水酸化されつつ放熱するようになっている。
【００８６】
この化学蓄熱反応部１０は、例えば、内燃機関の排気管に設けられた触媒コンバータに内蔵され、内燃機関の運転時に排気ガスの排気熱を蓄熱し、内燃機関の低温始動時に水蒸気が供給されることで触媒コンバータを早期に（短時間で）暖機するためのホットプローブ等の用途に用いられる。
【００８７】
次に、化学蓄熱反応部１０の製造方法を説明する。
【００８８】
図３には、化学蓄熱反応部１０の製造方法が模式的に示されている。化学蓄熱反応部１０を製造するにあたっては、先ず、図３（Ａ）に示される如く原料である粉体化学蓄熱材１２、セピオライト１６を用意する。
【００８９】
粉体化学蓄熱材１２としては、例えば平均粒子径Ｄ＝１０μｍ（レーザー回析式測定法、島津製作所製ＳＡＬＤ−２０００Ａによる）のものが用いられ、セピオライト１６としては、水に懸濁した場合の繊維径が粉体化学蓄熱材１２の平均粒子径Ｄよりも小さい繊維状を成すものが用いられている。具体的には、セピオライト１６は、その線径（繊維径）が１μｍ以下、その長さ（繊維長）が２００μｍ以下のものを用いることが望ましい。この実施形態では、線径が略０．０１μｍで長さが略数十μｍのトルコ産のセピオライトを用いている。なお、トルコ産のセピオライトに代えて、例えば線径が略０．１μｍで長さが略１００μｍのスペイン産のセピオライトを用いることもできる。また、この実施形態では、粉体化学蓄熱材１２に対するセピオライト１６の混合比は、例えば５〜１０質量％程度とされている。
【００９０】
次いで、混合工程に移行する。混合工程では、図３（Ｂ）に示される如く、それぞれ乾粉状態の粉体化学蓄熱材１２とセピオライト１６とを、混合容器１８に容れて均一に混合する。次いで、混練工程に移行する。混練工程では、図３（Ｃ）に示される如く、粉体化学蓄熱材１２とセピオライト１６との混合物を混練機１９に入れ、バインダとしての水を徐々に加えながら練り込み（混練し）増粘化させる。これにより、粉体化学蓄熱材１２とセピオライト１６との混練物Ｍが生成される。この混練物Ｍは、全体として粘土状態を示す。また、この実施形態では、滑剤、バインダとして有機系バインダ（例えば、ＣＭＣ（カルボキシルメチルセルロール）等）を混合、混練する。この有機系バインダは、後述する４００℃以上での焼成工程において消失し、成形品中には残留しない。この有機系バインダは、のりの働きを示し、構造体成形時における精度、密度の向上に効果を示す。
【００９１】
次いで、図３（Ｄ）に示される成形工程に移行する。成形工程では、上記の通り混練工程で増粘化された混練物Ｍを押し出し型２０に移し、押し出し成形する。これにより、混練物Ｍは、押し出し型２０の形状に応じた所定形状に形成される。この実施形態では、多数の流路１５を有するハニカム状のハニカム成形体Ｆｈとして形成されている。
【００９２】
次いで、図３（Ｅ）に示される如く、焼成工程に移行する。焼成工程では、ハニカム成形体Ｆｈを焼成炉２２に容れ、所定の温度で所定の時間だけハニカム成形体Ｆｈを焼成する。これにより、上記したハニカム状の化学蓄熱反応部１０が形成される。すなわち、化学蓄熱反応部１０の製造が完了する。この焼成工程での焼成温度は、３５０℃〜５００℃の範囲内とされている。
【００９３】
この焼成温度は、粉体化学蓄熱材１２すなわち水酸化カルシウムの脱水温度（脱水温度は、雰囲気水蒸気圧力により異なるが、略４００℃〜４５０℃）以上であるため、粉体化学蓄熱材１２は、製造直後には、酸化カルシウムの状態で化学蓄熱反応部１０を構成している。すなわち、化学蓄熱反応部１０は、製造時点で、水分（水蒸気）の供給により放熱可能な蓄熱状態とされている。
【００９４】
また、焼成工程における４００℃〜５００℃の範囲の焼成温度は、粉体化学蓄熱材１２にマイクロクラックが形成される温度であり、これにより、化学蓄熱反応部１０を構成する多数の粉体化学蓄熱材１２は、それぞれ図２に示される如く、マイクロクラックを有する。これにより、粉体化学蓄熱材１２は、焼成工程を経ることで比表面積が増大されている。
【００９５】
ここで、化学蓄熱反応部１０では、内部に流路１５が形成されているので、蓄熱時に生成される水蒸気の排出経路、放熱時に要求される水蒸気の供給経路が確保される。すなわち、化学蓄熱反応部１０では、多数の粉体化学蓄熱材１２間に細孔１４が形成されている多孔質構造体の内部に細孔１４よりも大きな流路１５が形成されているので、全体として粉体化学蓄熱材１２の充填度の高い多孔質構造体を形成しながら、流路１５を通じて水蒸気の速やかな排出、供給が可能とされている。
【００９６】
このため、化学蓄熱反応部１０では、粉体化学蓄熱材１２の高充填度（高密度）による単位体積、質量当たりの蓄熱容量の確保（向上）と、放熱、蓄熱反応に要求される排出水蒸気、供給水蒸気の移動速度の確保との両立が図られる。例えば、単に粉体化学蓄熱材を充填した化学蓄熱反応部では、該粉体化学蓄熱材の充填度を高くすることができるものの十分な水蒸気の排出及び供給がなされず、粉体化学蓄熱材の充填度に基づく蓄熱容量に対する実効の蓄熱量が小さくなってしまう。一方、反応に十分な水蒸気の移動を確保することができるサイズの細孔を多数の粉体化学蓄熱材間に略均等に設ける構成では、充填度すなわち蓄熱容量が低下してしまい全体としての蓄熱量が小さくなる。これに対して化学蓄熱反応部１０では、上記の如く多孔質構造体の内部に流路１５が形成されているので、粉体化学蓄熱材１２の充填度と水蒸気移動速度とのトレードオフが解消され、高充填度の粉体化学蓄熱材１２の利用率を高めることが実現される。
【００９７】
さらに、化学蓄熱反応部１０では、化学蓄熱反応部１０における区画壁部１０Ａの厚みｔｂが８ｍｍ以下であるため、細孔１４を通じた拡散による水蒸気の排出、供給が反応の律束（以下、拡散律束という）になることがない。すなわち、化学蓄熱反応部１０では、流路１５の流路壁面から区画壁部１０Ａの厚み方向中間部までの距離が４ｍｍ以下であり、水蒸気の拡散距離が短いので、拡散律束に起因する蓄熱、放熱反応速度の低下が抑制される。特に、化学蓄熱反応部１０では、区画壁部１０Ａの厚みｔｂが４ｍｍ以下、すなわち流路１５の流路壁面から区画壁部１０Ａの厚み方向中間部までの距離が２ｍｍ以下であるため、水蒸気の拡散距離が一層短かく、拡散律束に起因する蓄熱、放熱反応速度の低下はほぼ無視することができる。
【００９８】
同様に、化学蓄熱反応部１０では、その周壁部１０Ｃの厚みｔｃが４ｍｍ以下であるため、水蒸気の拡散距離が短く、拡散律束に起因する蓄熱、放熱反応速度の低下が抑制される。特に、化学蓄熱反応部１０では、周壁部１０Ｃの厚みｔｃが２ｍｍ以下であるため、水蒸気の拡散距離が一層短かく、拡散律束に起因する蓄熱、放熱反応速度の低下はほぼ無視することができる。
【００９９】
以上により、化学蓄熱反応部１０では、ほぼ全ての粉体化学蓄熱材１２を蓄熱、放熱に利用することができ（利用率が略１００％となり）、上記の如く単位体積、単位質量当たりの蓄熱容量が大きい構成において、粉体化学蓄熱材１２による蓄熱、放熱を効率良く行うことができる。すなわち、化学蓄熱反応部１０では、実効的な蓄熱容量が増大される。
【０１００】
さらに、化学蓄熱反応部１０では、流路１５が複数設けられているため、区画壁部１０Ａの厚みｔｂ、周壁部１０Ｃの厚みｔｃを確保しながら、化学蓄熱反応部１０の寸法形状を任意の寸法形状とすることが可能である。すなわち、化学蓄熱反応部１０は、その寸法形状の設定（選択）自由度が高い。
【０１０１】
また、化学蓄熱反応部１０の製造方法では、多孔質でかつ比表面積が大きいセピオライト１６を混練工程で所定の割合で粉体化学蓄熱材１２に混練するため、該セピオライト１６の揺変性（チキソトロピ）によって、該セピオライト１６を粉体化学蓄熱材１２及び水と共に撹拌することで増粘効果を呈する。これにより、粉体化学蓄熱材１２をベースとした混練物Ｍを用いてハニカム成形体Ｆｈをより高精度、高密度（粉体化学蓄熱材１２の高充填度）で成形することができる。
【０１０２】
そして、セピオライト１６の繊維質（結晶化後の多孔質）を利用した粉体化学蓄熱材１２の組織化、セピオライト１６の可塑性を利用した多数の粉体化学蓄熱材１２の構造化が果たされる。すなわち、粉体化学蓄熱材１２に所定割合でセピオライト１６を混練することで、多数の粉体化学蓄熱材１２間に、蓄熱、放熱に伴う水蒸気を放出又は導入するための細孔１４を形成しつつ、多数の粉体化学蓄熱材１２を１つの構造体である化学蓄熱反応部１０とし、かつ化学蓄熱反応部１０であることを維持することが実現された。
【０１０３】
また、以上のように製造された化学蓄熱反応部１０は、多数の粉体化学蓄熱材１２が互いの間に細孔１４が形成されるように組織化、構造化されているので、粉体化学蓄熱材１２の水和、脱水反応に伴う体積膨張、収縮が他の粉体化学蓄熱材１２に干渉することが防止又は著しく抑制される。このため、粉体化学蓄熱材１２の体積膨張、収縮に起因する微粉化が防止され、換言すれば、粉体化学蓄熱材１２に対する水蒸気の放出、導入が滞ることがなくなり、蓄熱、放熱の反応性の低下が防止又は著しく抑制される。
【０１０４】
さらに、化学蓄熱反応部１０では、比表面積が大きく多孔質であるセピオライト１６の吸着性によって、余剰の水蒸気がセピオライト１６（の微孔）に吸着される。これにより、例えば、化学蓄熱反応部１０が適用された蓄熱システムが停止されている低温状態の場合（粉体化学蓄熱材１２が酸化カルシウムである場合）に該粉体化学蓄熱材１２が吸水して化学蓄熱反応部１０内が液水化し潮解によりシンタリングされることが防止又は抑制される。
【０１０５】
またここで、化学蓄熱反応部１０の製造方法では、水に懸濁した状態で粉体化学蓄熱材１２の平均粒子径Ｄよりも繊維径が微細な繊維状を成すセピオライト１６を用いるため、少量のセピオライト１６で粉体化学蓄熱材１２間に細孔１４が形成された多孔質構造体を補強した化学蓄熱反応部１０を得ることができる。したがって、化学蓄熱反応部１０は、単位質量、単位体積当たりに占める粉体化学蓄熱材１２の量を多くすることができる。すなわち、蓄熱容量の大きい化学蓄熱反応部１０を得ることができる。しかも、化学蓄熱反応部１０では、粉体化学蓄熱材１２自体が化学蓄熱反応部１０の主要構造を成しているので、伝熱経路が単純で蓄熱効率、蓄熱した熱の利用効率が高い。
【０１０６】
さらに、化学蓄熱反応部１０では、粉体化学蓄熱材１２として無機化合物である水酸化カルシウムを用いているため、蓄熱、放熱反応（水和、脱水）に対する材料安定性が高い。特に、水酸化カルシウムは、水酸化マグネシウム等に対しても可逆性が高い（ほぼ１００％の水和、脱水反応率を有する）ため、長期間に亘り安定した蓄熱効果を得ることができる。また、水酸化カルシウムは、水酸化マグネシウム等に対して不純物に対する感度が低いので、この点でも長期安定運低に寄与する。また特に、粉体化学蓄熱材１２として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ため、換言すれば、環境負荷の小さい材料を用いるため、化学蓄熱反応部１０の製造、使用、リサイクルを含めた安全性の確保が容易になる。
【０１０７】
さらにここで、化学蓄熱反応部１０の製造方法では、水酸化物である水酸化カルシウムの粉体を用いるため、混練工程で粉体化学蓄熱材１２とセピオライト１６とを混練、増粘させるためのバインダとして水を用いることができる。これにより、簡単かつ安価な方法で化学蓄熱反応部１０を得ることができる。例えば、酸化カルシウムを出発物質とした場合には、該酸化カルシウムは水に反応するために水（水を含む液体）をバインダとして用いることができない。また例えば、炭酸カルシウムを出発原料として粉体化学蓄熱材１２（水酸化カルシウム）を得る場合には、脱炭酸工程で９５０℃〜１０００℃程度の高温焼成が要求される。
【０１０８】
これに対して化学蓄熱反応部１０の製造方法では、上記の通り水酸化カルシウムを出発原料としているため、水をバインダとしてセピオライト１６と混練することで増粘効果が得られ、成形性が向上する。また、焼成温度を低くすることができるため、使用材料、工程（製造装置の材料等を含む）の自由度が増す。さらに、化学蓄熱材複合物成形体１０では、アルカリ性の水酸化カルシウムをセピオライトに混練するため、セピオライトはアルカリと僅かに反応にしてガラス質へと変化する。このため、ガラス化したセピオライト１６と粉体化学蓄熱材１２との混練物Ｍを焼結して成る焼結構造体である化学蓄熱材複合物成形体１０は、その強度が向上される。
【０１０９】
一方、化学蓄熱反応部１０の製造方法では、焼成温度として４００℃〜５００℃を採用しているので、粉体化学蓄熱材１２、セピオライト１６の構造化（固定化）を図りつつ、粉体化学蓄熱材１２の脱水反応を進行させることができる。そして、４００℃〜５００℃の焼成温度によって、粉体化学蓄熱材１２にマイクロクラックが形成されるので、化学蓄熱反応部１０の製造方法では、粉体化学蓄熱材１２の組織化、構造化と比表面積の増大とを同時に果たすことができる。
【０１１０】
なお、酸化カルシウムとなった粉体化学蓄熱材１２にマイクロクラックを生じさせる焼成温度としては、４５０℃程度が最も好ましい。焼成温度が４００℃以下では、マイクロクラックの生成が少なく、５００℃以上では、粉体化学蓄熱材１２の割れの確率が高くなること及びシンタリングにより粉体化学蓄熱材１２の比表面積が減少することが確かめられている。なお、この温度範囲は、酸化カルシウムに比べやや低温化するものの、例えば酸化マグネシウム（水酸化マグネシウムが脱水されたもの）についても、マイクロクラックを生じさせる焼成温度として用いることができる。なお、水酸化マグネシウムの脱水温度は、雰囲気水蒸気圧力により異なるが、水酸化カルシウムの脱水温度よりも若干低い略３５０℃〜４００℃）である。
【０１１１】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。
【０１１２】
図４には、本発明の第２の実施形態に係る化学蓄熱材成形体としての化学蓄熱反応部３０が模式的な正面図にて示されている。この図に示される如く、化学蓄熱反応部３０は、正面視で扁平状に形成されており、該扁平方向の中央部に単一の流路３２を有して構成されている点で、多数の流路１５を有するハニカム状に形成された化学蓄熱反応部１０とは異なる。
【０１１３】
すなわち、化学蓄熱反応部３０は、流路３２を囲む多孔質構造体である周壁部にて全体が構成されているものと把握することができる。流路３２は、化学蓄熱反応部３０と同じ方向に扁平とされ、周方向の各部において厚みｔｃが略一定となる構成とされている。化学蓄熱反応部３０は、流路１５の流路壁面から化学蓄熱反応部３０の外縁３０Ａまでの厚みは、４ｍｍ以下とされている。
【０１１４】
この実施形態では、化学蓄熱反応部３０の扁平方向の厚みをｔａ、流路１５の扁平方向の流路幅である短辺の長さをＬ、化学蓄熱反応部３０の扁平方向との直交方向に沿った幅をＷとすると、ｔｃ≒２〜３ｍｍ、Ｌ≒１〜２ｍｍ、ｔａ≒５〜８ｍｍ、Ｗ≒２０ｍｍとされている。
【０１１５】
この化学蓄熱反応部３０は、例えば上記したホットプローブを単体又は複数で構成し、触媒コンバータ内に分散して配置されるようになっている。化学蓄熱反応部３０の他の構成、及び製造方法は、押し出し型２０の形状を除き、化学蓄熱反応部１０の対応する構成、製造方法と共通している。
【０１１６】
したがって、第２の実施形態に係る化学蓄熱反応部３０、及び該化学蓄熱反応部３０の製造方法によっても、第１の実施形態に係る化学蓄熱反応部１０、化学蓄熱反応部１０の製造方法と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。
【０１１７】
次に、本発明の第３の実施形態に係る化学蓄熱反応部４０、及びその製造方法について、図７に基づいて説明する。化学蓄熱反応部４０は、その組成及び製造方法が化学蓄熱反応部１０とは異なるものの、化学蓄熱材成形体としての形状は化学蓄熱反応部１０、３０と同様であるため、該化学蓄熱材成形体としての構造の図示（図１、図４〜図６に相当する図）は省略する。
【０１１８】
図７に示される如く、化学蓄熱反応部４０は、層リボン構造を有する粘土鉱物であるセピオライト１６と共に板状組織を有する粘土鉱物であるベントナイト４２が混合されている点で、第１の実施形態に係る化学蓄熱反応部１０、３０とは異なる。以下、具体的に説明する。
【０１１９】
図７（Ａ）に示される如く、化学蓄熱反応部４０を製造するに当たっては、先ず、原料の一部であるベントナイト４２、セピオライト１６を用意する。ベントナイト４２は、異方性を有する板状構造体とされている。そして、図示しない予備混合工程において、ベントナイト４２とセピオライト１６とを混合する。この実施形態では、ベントナイト４２、セピオライト１６をそれぞれ５０質量％の割合で混合する。次いで、図７（Ｂ）に示される如く、原料である粉体化学蓄熱材１２、セピオライト１６とベントナイト４２との混合物を用意すし、混合工程に移行する。
【０１２０】
混合工程では、図Ｃ（Ｂ）に示される如く、それぞれ乾粉状態の粉体化学蓄熱材１２と、セピオライト１６とベントナイト４２との混合物とを、混合容器１８に容れて均一に混合する。この後、化学蓄熱反応部１０の製造工程と同様に、混練工程、成形工程、焼成工程（何れも図３参照）を経て、化学蓄熱反応部４０が製造される。
【０１２１】
ここで、化学蓄熱反応部４０の製造方法では、粘土鉱物としてセピオライト１６に加えてベントナイト４２を粉体化学蓄熱材１２に混合するので、成形工程ではベントナイト４２が化学蓄熱反応部４０の壁面（区画壁部１０Ａ、周壁部１０Ｃ、区画壁部３０Ｂ等に相当する壁の壁面）に沿って配向される。すなわち、異方性の板状構造を有するベントナイト４２の性質によって、該ベントナイト４２の長手方向が上記壁面の延在方向に略一致される。すなわち、板状結晶の自己組織化が発生する。
【０１２２】
これにより、化学蓄熱反応部４０は、焼成に伴う収縮が抑制され、その寸法精度の確保が容易である。特に、化学蓄熱反応部４０を容器内で拘束したまま焼成する場合等には、該化学蓄熱反応部４０は収縮に起因して割れ等を生じることが懸念されるが、ベントナイト４２を配合することで、収縮自体が抑制されるので、化学蓄熱反応部４０の割れが抑制又は防止される。
【０１２３】
なお、第２の実施形態では、化学蓄熱反応部３０が単一の流路３２を有する例を示したが、例えば、図５に示される如く、単一の流路３２に代えて、扁平方向との直交方向に並列された複数（２つ）の流路３４を有する構成としても良く、図６に示される如く、さらに扁平方向及びその直交方向に並列された複数（４つ）の流路３６を有する構成としても良い。これらの場合、流路３４間又は流路３６間に形成された区画壁部３０Ｂの厚みｔｂは、８ｍｍ以下とすることが望ましく、４ｍｍ以下とすることがより望ましい。
【０１２４】
また、上記した各実施形態では、化学蓄熱材複合物成形体１０の成形にトルコ産又はスペイン産のセピオライトを用いる例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、中国産のセピオライトを用いることも可能である。但し、化学蓄熱材複合物成形体１０の成形に用いるセピオライトとしては、トルコ産が最も好ましく、２番目にスペイン産が好ましく、次いで中国産が好ましい。トルコ産のセピオライトは、不純物が少なく、細かく（線径が細く、長さが短く）、粉体化学蓄熱材１２との混練、焼成によって殻構造を形成し易く分散性で有利なためである。なお、不純物は、上記の殻構造を脆くし易く、焼成を阻害する原因になるので、少ないことが好ましい。
【０１２５】
また、上記した各実施形態では、粘土鉱物として層リボン構造を有する粘土鉱物としてのセピオライトを用いた例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、層リボン構造を有する粘土鉱物であるパリゴルスカイト（アタパルジャイト）又はカオリナイト（線径５μｍ以下、又は１μｍ以下）を用いても良く、層リボン構造を有する粘土鉱物には属しないベントナイトを用いても良い。なお、ベントナイトについて補足すると、ベントナイトは、層リボン構造を有する粘土鉱物と比較して接着力が強い粘土鉱物であり、単体で（セピオライト１６と混合されない構成においても）強固な多孔質構造体を得ることができ、また、例えば金属壁への接合強度を向上することに寄与する。このベントナイトを用いた化学蓄熱反応部１０においても、多数の粉体化学蓄熱材１２間に細孔１４が形成された多孔質構造体を成す。一方、層リボン構造を有する粘土鉱物は、ベントナイトと比較してシンタリング（緻密化）が少ないメリットがある。特に、セピオライトは、上記の通り粉体化学蓄熱材１２の脱水温度（マイクロクラックが生成される温度）と近い温度で焼結され、該温度ではシンタリングによる比表面積の減少が少ない（マイクロクラックによる比表面積の増加が上回る）メリットがある。化学蓄熱材複合物成形体１０の製造に用いる粘土鉱物は、これらのメリットを考慮して用途等に応じて決めれば良い。さらに、セピオライト１６以外の層リボン構造の粘土鉱物とベントナイト４２とを混合した粘土鉱物を粉体化学蓄熱材１２と混合する構成とすることも可能である。
【０１２６】
さらに、参考例としては、セピオライト１６等の粘土鉱物を粉体化学蓄熱材１２と混練して焼成する構成、製法には限定されず、例えば、粉体化学蓄熱材１２がセピオライト１６（に相当する粘土鉱物）を有しない構成としても良い。
【０１２７】
さらに、上記した各実施形態では、粉体化学蓄熱材１２として水和系化学蓄熱材である水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）を用いた例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、アルカリ土類金属の無機化合物である水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）を粉体化学蓄熱材１２として用いても良い。同様に、アルカリ土類金属の無機化合物であるＢａ（ＯＨ）２やＢａ（ＯＨ）２・Ｈ２Ｏを粉体化学蓄熱材１２として用いても良く、アルカリ土類金属以外の無機化合物であるＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３・３Ｈ２Ｏ等を粉体化学蓄熱材１２として用いても良い。さらに、水和、脱水反応により発熱、蓄熱する水和形の粉体化学蓄熱材１２に代えて、他の反応を利用した粉体化学蓄熱材１２を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る化学蓄熱反応部の外形を模式的に示す正面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る化学蓄熱反応部の内部構造を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る化学蓄熱反応部の製造方法を模式的に示す図であって、（Ａ）は原料を示す図、（Ｂ）は各原料及びバインダの混合状態を示す図、（Ｃ）は混練工程を示す図、（Ｄ）は成形工程を示す図、（Ｅ）は焼成工程を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る化学蓄熱反応部の外形を模式的に示す正面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の第１変形例に係る化学蓄熱反応部の外形を模式的に示す正面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の第２変形例に係る化学蓄熱反応部の外形を模式的に示す正面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る化学蓄熱反応部の製造方法を模式的に示す図であって、（Ａ）は粘土鉱物原料を示す図、（Ｂ）は化学蓄熱材と粘土鉱物原料の混合物を示す図、（Ｃ）は混合工程を示す図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１０ 化学蓄熱反応部（化学蓄熱材成形体）
１０Ａ 区画壁部（流路間の成形体）
１０Ｃ 周壁部（流路と成形体表面との間）
１２ 粉体化学蓄熱材（化学蓄熱材）
１４ 細孔
１５ 流路
１６ セピオライト（粘土鉱物）
３０・４０ 化学蓄熱反応部（化学蓄熱材成形体）
３０Ｂ 区画壁部（流路間の成形体）
３２・３４・３６ 流路
４２      ベントナイト（粘土鉱物）
Ｓ 混練物
【図１】
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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２】
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