(57)【要約】【課題】反応容器の外側と内側との間の圧力差によって変形可能な反応容器を有する蓄放熱ユニットにおける熱交換効率の向上を図ること。【解決手段】反応媒体との間で熱交換を行う反応材成形体と、反応材成形体を収納し、反応材成形体と熱の授受を行う反応容器と、反応容器に接続され、反応容器に反応媒体を供給する又は反応容器から反応媒体を排出する反応媒体流通部とを有し、反応材成形体は、反応容器と接触する板状の伝熱プレートと、伝熱プレートの一方の面から略垂直に延在する伝熱部材と、伝熱部材の一部が露出するように伝熱部材を内包する反応材成形部とを有し、反応容器は、反応容器の外側と内側との間の圧力差によって変形可能である。【選択図】図１０
2016191541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応媒体との間で熱交換を行う反応材成形体と、
前記反応材成形体を収納し、前記反応材成形体と熱の授受を行う反応容器と、
前記反応容器に接続され、前記反応容器に前記反応媒体を供給する又は前記反応容器から前記反応媒体を排出する反応媒体流通部と
を有し、
前記反応材成形体は、前記反応容器と接触する板状の伝熱プレートと、前記伝熱プレートの一方の面から略垂直に延在する伝熱部材と、前記伝熱部材の一部が露出するように前記伝熱部材を内包する反応材成形部とを有し、
前記反応容器は、前記反応容器の外側と内側との間の圧力差によって変形可能である、
蓄放熱ユニット。
【請求項２】
前記反応容器は、シート状部材によって形成される、
請求項１に記載の蓄放熱ユニット。
【請求項３】
前記シート状部材は、金属箔又はプラスチックシートである、
請求項２に記載の蓄放熱ユニット。
【請求項４】
前記伝熱部材は、ピン状又はプレート状の形状を有する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の蓄放熱ユニット。
【請求項５】
前記反応材成形部は、前記伝熱部材に反応材を成形固化することによって形成される、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の蓄放熱ユニット。
【請求項６】
前記伝熱部材は、前記反応材成形部における前記伝熱プレートが設けられた側と反対側の面から露出する露出部を有する、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の蓄放熱ユニット。
【請求項７】
前記伝熱部材は、前記反応材成形部における前記伝熱プレートが設けられた側の面から露出する露出部を有する、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の蓄放熱ユニット。
【請求項８】
前記伝熱部材は、前記伝熱プレートと一体的に構成され、前記伝熱プレートの一部が前記伝熱プレートの一方の面に対して略垂直に折り曲げられた形状を有する、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の蓄放熱ユニット。
【請求項９】
前記伝熱プレート及び前記伝熱部材は、アルミニウム又は銅を含む、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の蓄放熱ユニット。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の蓄放熱ユニットと、
前記反応容器に熱的に接続される熱媒流路と、
前記反応媒体流通部に接続される反応媒体流路配管と、
前記反応媒体流路配管に開閉機構を介して接続される凝縮器と、
前記反応媒体流路配管に開閉機構を介して接続される蒸発器と
を有する、
ケミカルヒートポンプ。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の蓄放熱ユニットと、
前記蓄放熱ユニットの前記反応媒体流通部に接続された反応媒体流路配管と、
前記反応媒体流路配管に開閉機構を介して接続される冷却パネルと
を有する、
非電化冷却ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄放熱ユニット、ケミカルヒートポンプ及び非電化冷却ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギー等の観点から、ケミカルヒートポンプや吸着式冷凍装置を始めとする、廃熱等の熱源を回収して利用するための熱回収システムが注目されている。熱回収システムでは、反応媒体との間で反応材を有する蓄放熱ユニットと、反応媒体を蒸発させる蒸発器と、反応媒体を凝縮させる凝縮器とが、開閉機構を介して接続される。
【０００３】
このような熱回収システムでは、蓄放熱ユニットでの反応媒体と反応材との間の接触面積が小さいと、反応媒体と反応材との間で熱交換が十分に行われないことがある。そこで、従来では、１組の反応材の間に多孔質材を挟み込むように設け、この多孔質材を反応媒体の流路として用いて、反応媒体の移動を促進させると共に、反応媒体と反応材との間の接触面積を大きくする技術が知られている。
【０００４】
また、熱回収システムでは、反応容器の容量が大きいと、反応容器での顕熱損失が大きくなる。そこで、従来では、シート状部材で構成された反応容器を用いて、反応容器の容量を小さくし、顕熱損失を低減する技術が知られている。
【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、多孔質材を反応媒体の流路として用いる蓄放熱ユニットでは、反応容器としてシート状部材を用いると、反応容器の内部と外部との間の圧力差によって、多孔質材が圧縮され、反応媒体の流路としての機能が低下することがある。このため、シート状部材を用いた反応容器を有する蓄放熱ユニットでは、十分な熱交換効率を得ることができなくなることがあった。
【０００６】
開示の技術では、反応容器の外側と内側との間の圧力差によって変形可能な反応容器を有する蓄放熱ユニットにおける熱交換効率の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示の技術では、反応媒体との間で熱交換を行う反応材成形体と、前記反応材成形体を収納し、前記反応材成形体と熱の授受を行う反応容器と、前記反応容器に接続され、前記反応容器に前記反応媒体を供給する又は前記反応容器から前記反応媒体を排出する反応媒体流通部とを有し、前記反応材成形体は、前記反応容器と接触する板状の伝熱プレートと、前記伝熱プレートの一方の面から略垂直に延在する伝熱部材と、前記伝熱部材の一部が露出するように前記伝熱部材を内包する反応材成形部とを有し、前記反応容器は、前記反応容器の外側と内側との間の圧力差によって変形可能である、蓄放熱ユニットが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
反応容器の外側と内側との間の圧力差によって変形可能な反応容器を有する蓄放熱ユニットにおける熱交換効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る反応材成形体の概略図である。
【図２】本実施形態に係る反応材成形体の概略断面図である。
【図３】本実施形態に係る伝熱プレートの概略斜視図である。
【図４】本実施形態に係る伝熱プレートの概略平面図（その１）である。
【図５】本実施形態に係る伝熱プレートの概略平面図（その２）である。
【図６】本実施形態に係る伝熱プレートの概略平面図（その３）である。
【図７】本実施形態に係る伝熱プレートの概略平面図（その４）である。
【図８】本実施形態に係る反応材成形体の概略斜視図である。
【図９】本実施形態に係る蓄放熱ユニットの構成例−１を説明する図である。
【図１０】第１実施形態に係る蓄放熱ユニットの概略断面図である。
【図１１】第２実施形態に係る蓄放熱ユニットの概略断面図である。
【図１２】第３実施形態に係る蓄放熱ユニットの概略断面図である。
【図１３】比較例１における蓄放熱ユニットの概略断面図である。
【図１４】ケミカルヒートポンプの一例の概略構成図である。
【図１５】非電化冷却ユニットの一例の概略構成図である。
【図１６】本実施形態に係る蓄放熱ユニットの構成例−２を説明する図である。
【図１７】本実施形態に係る蓄放熱ユニットの構成例−３を説明する図である。
【図１８】本実施形態に係る蓄放熱ユニットの構成例−３の反応材成形体の構造を説明する図である。
【図１９】本実施形態に係る蓄放熱ユニットの構成例−３の変形例を説明する図である。
【図２０】本実施形態に係る蓄放熱ユニットの構成例−３の変形例における反応材成形体の構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１１】
（反応材成形体）
本実施形態の蓄放熱ユニットに用いられる反応材成形体の一例について説明する。図１は、本実施形態に係る反応材成形体の概略図である。図２は、本実施形態に係る反応材成形体の概略断面図であり、図１におけるＡ−Ａ線における断面を示す。
【００１２】
反応材成形体１０は、反応媒体と反応して発熱、あるいは、加熱により反応媒体を放出するものである。反応材成形体１０は、図１に示すように、伝熱プレート１１と、伝熱部材１２と、反応材成形部１３とを有する。
【００１３】
伝熱プレート１１は、板状の部材である。
【００１４】
伝熱部材１２は、伝熱プレート１１の一方の面から略垂直に延在する部材である。伝熱部材１２の形状としては、例えばピン状又はプレート状の形状とすることができる。伝熱部材１２は、反応材成形部１３の伝熱プレート１１が設けられた側と反対側の面から露出する露出部１２ａ及び／又は反応材成形部１３の伝熱プレート１１が設けられた側の面から露出する露出部１２ｂを有する。
【００１５】
図１では、伝熱部材１２が反応材成形部１３の伝熱プレート１１が設けられた側と反対側の面から露出する露出部１２ａを有する反応材成形体１０Ａを示している。図２（ａ）では、伝熱部材１２が反応材成形部１３の伝熱プレート１１が設けられた側の面から露出する露出部１２ｂを有する反応材成形体１０Ｂを示している。図２（ｂ）では、伝熱部材１２が反応材成形部１３の伝熱プレート１１が設けられた側と反対側の面から露出する露出部１２ａ及び反応材成形部１３の伝熱プレート１１が設けられた側の面から露出する露出部１２ｂを有する反応材成形体１０Ｃを示している。
【００１６】
なお、伝熱プレート１１及び伝熱部材１２の詳細については後述する。
【００１７】
反応材成形部１３は、伝熱部材１２の一部が露出するように伝熱部材１２を内包する。反応材成形部１３は、例えば反応材を成形固化することにより形成される。
【００１８】
反応材の材料としては、反応媒体との吸脱着を可逆的に行うことができ、吸脱着の過程で固体又はゲルの形態であれば、特に限定されるものではない。
【００１９】
反応媒体としては、例えば水、アンモニア、メタノールを使用することができる。反応媒体として水を用いる場合、反応材としては、例えば硫酸カルシウム、硫酸ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化マンガン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酢酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、臭化カルシウムを用いることができる。また、シリカゲル、ゼオライトに代表される吸着剤を用いることもできる。
【００２０】
反応媒体としてアンモニアを用いる場合、反応材としては、例えば塩化マンガン、塩化マグネシウム、塩化ニッケル、塩化バリウム、塩化カルシウムを用いることができる。反応媒体としてメタノールを用いる場合、反応材としては、例えば塩化マグネシウムを用いることができる。また、これらの反応材の１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００２１】
また、上述した反応材の中には、潮解性を有する物質が含まれるが、このような反応材であっても、膨張黒鉛等と混合して含浸処理することで、蓄熱及び放熱の過程で固定の形態となるものであれば、用いることができる。
【００２２】
なお、反応材成形体１０の成形方法としては、特に限定されないが、例えば伝熱部材１２と一体構造の伝熱プレート１１を所望の型にセットして、反応材をスラリー状（半水和物を水に溶解）にして流し込み固化させる方法が好ましい。また、例えば公知のバインダを用いて所望の形状に成形する方法であってもよい。これにより、反応材成形体１０を容易に成形することができるため、量産性が向上する。
【００２３】
このような反応材成形体１０では、反応材成形体１０が後述する反応容器２０に収納された際、反応材成形部１３から露出した伝熱部材１２が架橋構造となり、反応媒体の流路（以下「反応媒体流路１４」という。）を構成する。
【００２４】
（伝熱プレート）
次に、本実施形態に係る伝熱プレートについて説明する。図３は、本実施形態に係る伝熱プレートの概略斜視図である。図４は、本実施形態に係る伝熱プレートの概略平面図である。具体的には、図３は伝熱部材が折り曲げられた後の伝熱プレートを示しており、図４は伝熱部材が折り曲げられる前の伝熱プレートを示している。なお、以下では、図３及び図４におけるＸ方向を横方向、Ｙ方向を縦方向とする。
【００２５】
伝熱プレート１１は、図３に示すように、伝熱プレート１１と一体的に形成され、伝熱プレート１１の一方の面に対して略垂直に折り曲げられた形状の複数の伝熱部材１２を有する。また、伝熱プレート１１は、伝熱プレート１１の少なくとも一部が伝熱プレート１１の上面に対して略垂直に折り曲げられることにより、伝熱プレート１１の上面と下面とを貫通するように設けられた貫通孔１１１を有する。
【００２６】
伝熱プレート１１の材料としては、板状の部材で加工性がよく、優れた熱伝導率を有する材料であれば、特に限定されるものではない。例えば、反応材成形体と間で良好な熱伝達を行える構造を実現できるという観点から、アルミニウム、銅を含む金属材料が好ましい。
【００２７】
伝熱部材１２は、ピン状の形状を有することが好ましい。これにより、伝熱プレート１１、伝熱部材１２及び反応容器２０の間で効率的に熱を伝達することができる。
【００２８】
また、伝熱部材１２は、図４に示すように、伝熱プレート１１に形成された切り抜き構造１１２が、図３に示すように、伝熱プレート１１の上面に対して略垂直に折り曲げられることにより形成されることが好ましい。切り抜き構造１１２を形成する方法としては、簡便な方法であり、量産化に適するという観点から、例えばワイヤーカット、刃物による切り出しや曲げ起こしによる方法が好ましい。
【００２９】
伝熱部材１２の伝熱プレート１１の上面に対する角度は、略垂直であれば特に限定されるものではないが、伝熱プレート１１から離れた位置の反応材に対する伝熱促進の観点から、７０°以上１１０°以下であることが好ましい。また、伝熱プレート１１の面内で、伝熱促進効果を反応材に対して等配分させる観点から、８０°以上１００°以下であることが特に好ましい。
【００３０】
また、複数の伝熱部材１２の各々の向きは、伝熱プレート１１の上面に対して、同じ方向に整列させていることが好ましい。複数の伝熱部材１２の各々の向きが、伝熱プレート１１の上面に対して異なる方向になっているものがある場合、隣り合う伝熱部材１２同士が干渉することがある。
【００３１】
伝熱部材１２のサイズとしては、特に限定されないが、例えば伝熱部材１２の幅Ｗを１ｍｍ、高さＨを５ｍｍとすることができる。また、複数の伝熱部材１２の配置としては、特に限定されないが、例えば横方向のピッチＰ１を３．２ｍｍ、縦方向のピッチＰ２を７．５ｍｍとすることができる。
【００３２】
貫通孔１１１は、伝熱プレート１１の上面と下面とを貫通する穴部である。貫通孔１１１は、伝熱プレート１１に形成された切り抜き構造１１２が折り曲げられることにより形成される。
【００３３】
また、伝熱プレート１１に、例えばスラリー状にした硫酸カルシウムを流し込んで、伝熱部材１２を内包するように成形固化することで、例えば図８に示すような反応材成形体１０Ａが得られる。なお、この成形においては、樹脂製の成形型等をあらかじめ準備しておくことが好ましい。
【００３４】
なお、伝熱プレート１１に形成される複数の伝熱部材１２の配置については、図４に示した配置に限定されるものではなく、伝熱プレート１１の上面に対して略垂直な配置とすることができればよい。しかしながら、伝熱プレート１１の面内での伝熱促進効果の等配分の観点から、伝熱部材１２は伝熱プレート１１の面内において均等に配置されていることが好ましい。
【００３５】
伝熱プレート１１の他の例について、図５から図７を参照しながら説明する。図５から図７は、本実施形態に係る伝熱プレートの概略平面図である。
【００３６】
本実施形態に係る伝熱プレート１１の他の例としては、例えば図５に示すように、隣接する切り抜き構造１１２の向き（隣接する伝熱部材１２における折り曲げられる向き）が同一になっている構成とすることができる。また、例えば図６に示すように、切り抜き構造１１２が横方向に連続して形成されている構成とすることができる。
【００３７】
また、例えば図７に示すように、伝熱部材１２がプレート状の形状を有する構成とすることができる。プレート状の伝熱部材１２を有する伝熱プレート１１としては、例えば幅Ｗを２０ｍｍ、高さＨを５ｍｍとした伝熱部材１２を、横方向のピッチＰ１が２５ｍｍ、縦方向のピッチＰ２が７．５ｍｍとなるように配置した構成とすることができる。
【００３８】
以上、本実施形態に係る伝熱プレート１１について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、伝熱プレート１１の一方の面から略垂直に延在する伝熱部材１２は、伝熱プレート１１にピン状、プレート状又は剣山状の部材を溶接することで形成される形態であってもよい。
【００３９】
（蓄放熱ユニットの構成例−１）
次に、本実施形態に係る蓄放熱ユニットについて説明する。図９は、本実施形態に係る蓄放熱ユニットの構成例−１を説明する図である。具体的には、図９（ａ）は、反応容器内への反応材成形体を収納する前の蓄放熱ユニットの概略図側面である。また、図９（ｂ）は、反応容器内に反応材成形体を収納した後の蓄放熱ユニットの概略平面図である。また、図９（ｃ）は反応容器内に反応材成形体を収納した後の蓄放熱ユニットの概略側面図である。
【００４０】
本実施形態に係る蓄放熱ユニット１００は、図９（ａ）に示すように、反応材成形体１０と、反応容器２０とを有する。蓄放熱ユニット１００は、例えば図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示すように、反応材成形体１０を反応容器２０に収納した後、反応容器２０を接合することにより形成される。
【００４１】
反応容器２０は、反応材成形体１０を収納し、反応材成形体１０と熱の授受を行う容器である。また、反応容器２０は、反応容器２０の外側と内側との間の圧力差によって変形可能な柔構造の容器である。
【００４２】
反応容器２０は、シール部２１と、反応材収納部２２と、反応媒体流通部２３とを有する。
【００４３】
シール部２１は、反応容器２０の外縁部に沿って形成される部分（図９（ｂ）における破線の外側の部分）である。
【００４４】
反応材収納部２２は、反応材成形体１０を収納する部分である。
【００４５】
反応媒体流通部２３は、反応容器２０の外縁部の一部に形成され、反応容器２０の内部に収納される反応材成形体１０へ反応媒体を供給する、又は、反応材成形体１０から脱着した反応媒体を排出する。
【００４６】
反応容器２０の外縁部は全て、シール部２１又は反応媒体流通部２３により形成される。このため、反応材収納部２２内の反応媒体の供給又は排出は、反応媒体流通部２３を介してのみ実施される。
【００４７】
反応容器２０としては、例えば矩形や円形の形状を有するシート状部材を用いることができる。シート状部材としては、例えば伝熱性能に優れたアルミニウム、銅等の金属を用いた箔材（金属箔）を用いることができる。金属箔の膜厚としては、特に限定されるものではないが、例えばアルミニウムを使用した場合には３０〜２００μｍとすることができ、例えば銅を使用した場合には１０〜１００μｍとすることができる。また、シート状部材としては、プラスチックシートを用いてもよい。
【００４８】
反応容器２０のシール部２１における接合方法としては、特に限定されず、反応容器２０を金属とした場合には、拡散接合等の工法による接合方法であってもよく、ろう付け等による接合方法であってもよく、公知の接着剤を用いた接合方法であってもよい。
【００４９】
（蓄放熱ユニットの構成例−２）
次に、本実施形態に係る蓄放熱ユニットの別の構成例について説明する。図１６は、本実施形態に係る蓄放熱ユニットの構成例−２を説明する図である。具体的には、図１６（ａ）は蓄放熱ユニットの分解図であり、図１６（ｂ）は反応容器内に反応材成形体を収納した後の蓄放熱ユニットの概略図である。
【００５０】
本実施形態に係る蓄放熱ユニット１１０は、図１６（ａ）に示すように、反応材成形体１０と、反応容器２０と、反応媒体流通部２３と、蓋部２４とを有する。蓄放熱ユニット１１０は、図１６（ａ）の矢印で示すように、反応材成形体１０を反応容器２０に収納し、反応容器２０と蓋部２４とをシール部２１において接合することにより形成される。
【００５１】
反応容器２０は、底部２０ｂを有し、上面側が開口した箱状に形成されている。反応容器２０は、反応材成形体１０を収納し、反応材成形体１０と熱の授受を行う容器である。また、反応容器２０は、反応容器２０の外側と内側との間の圧力差によって変形可能な柔構造の容器である。
【００５２】
シール部２１は、反応容器２０の上端側の内壁面に沿って形成される部分（図１６（ａ）における破線の上方側の部分）である。
【００５３】
反応材収納部２２は、反応材成形体１０を収納する部分である。
【００５４】
反応媒体流通部２３は、蓋部２４を貫通するように形成されており、反応容器２０の内部に収納される反応材成形体１０へ反応媒体を供給する、又は、反応材成形体１０から脱着した反応媒体を排出する部分である。反応媒体流通部２３は、例えば両端が開口した円筒状に形成されている。
【００５５】
蓋部２４は、反応容器２０の上面側の開口を塞ぐ部材であり、例えば板状に形成されている。蓋部２４は、その側面２４ｓが反応容器２０のシール部２１と接合されることにより、反応容器２０と接合される。このように、反応容器２０の上面側の開口は、蓋部２４により塞がれる。このため、反応材収納部２２内の反応媒体の供給又は排出は、反応媒体流通部２３を介してのみ実施される。
【００５６】
なお、反応媒体流通部２３と蓋部２４とは、一体的に形成されていてもよく、別体で形成された後に接合されて形成されていてもよい。
【００５７】
反応容器２０は、例えば、飲料用の缶製造に利用される絞りしごき成形などにより形成することができる。また、シート状の部材を用いて、レーザ溶接、シーム溶接、接着剤による接合など、様々な工法により形成することも可能である。反応容器２０の材料としては、例えばアルミニウムを使用した場合には３０〜２００μｍとすることができ、例えば銅を使用した場合には１０〜１００μｍとすることができる。また、シート状部材としては、プラスチックシートを用いてもよい。
【００５８】
反応容器２０と蓋部２４とのシール部２１における接合方法としては、例えば、反応容器２０を金属とした場合には、拡散接合等の工法による接合方法であってもよく、ろう付け等による接合方法であってもよく、公知の接着剤を用いた接合方法であってもよい。
【００５９】
また、本構成例では、角型の反応容器を例にあげたが、角部を湾曲形状にしてもよい。反応容器２０としては、反応容器２０の外側と内側との間の圧力差によって変形可能な柔構造の容器であることが重要であり、この機能を妨げない限り、特に限定されるものではない。
【００６０】
（蓄放熱ユニットの構成例−３）
次に、本実施形態に係る蓄放熱ユニットの更に別の構成例について説明する。図１７は、本実施形態に係る蓄放熱ユニットの構成例−３を説明する図である。具体的には、図１７（ａ）は蓄放熱ユニットの分解図であり、図１７（ｂ）は反応容器内に反応材成形体を収納した後の蓄放熱ユニットの概略図である。図１８は、本実施形態に係る蓄放熱ユニットの構成例−３の反応材成形体の構造を説明する図である。
【００６１】
本実施形態に係る蓄放熱ユニット１２０は、図１７（ａ）に示すように、反応材成形体１０と、反応容器２０と、反応媒体流通部２３と、蓋部２４とを有する。蓄放熱ユニット１２０は、図１７（ａ）の矢印で示すように、反応材成形体１０を反応容器２０に収納し、反応容器２０と蓋部２４とをシール部２１において接合することにより形成される。
【００６２】
反応材成形体１０（１０Ｅ）は、図１８（ｃ）に示すように、伝熱プレート１１と、伝熱部材１２と、反応材成形部１３とを有する。
【００６３】
伝熱プレート１１は、湾曲した板状の部材である。
【００６４】
伝熱部材１２は、伝熱プレート１１の一方の面から略垂直に延在する部材である。伝熱部材１２の形状としては、例えばピン状又はプレート状の形状とすることができる。伝熱部材１２は、反応材成形部１３の伝熱プレート１１が設けられた側と反対側の面から露出する露出部１２ａを有する。なお、伝熱部材１２は、反応材成形部１３にすべてが覆われて露出部１２ａを有していない形態であってもよい。
【００６５】
反応材成形部１３は、伝熱プレート１１の内壁面の全体及び伝熱部材１２の少なくとも一部を覆うように中空円筒状に形成されている。
【００６６】
反応容器２０は、図１７（ａ）に示すように、底部２０ｂを有し、上面側が開口した円筒状に形成されており、反応材成形体１０を収納し、反応材成形体１０と熱の授受を行う容器である。また、反応容器２０は、反応容器２０の外側と内側との間の圧力差によって変形可能な柔構造の容器である。
【００６７】
シール部２１は、反応容器２０の上端側の内壁面に沿って形成される部分（図１７（ａ）における破線の上方側の部分）である。
【００６８】
反応材収納部２２は、反応材成形体１０を収納する部分である。
【００６９】
反応媒体流通部２３は、蓋部２４を貫通するように形成されており、反応容器２０の内部に収納される反応材成形体１０へ反応媒体を供給する、又は、反応材成形体１０から脱着した反応媒体を排出する部分である。反応媒体流通部２３は、例えば両端が開口した円筒状に形成されている。
【００７０】
蓋部２４は、反応容器２０の上面側の開口を塞ぐ部材であり、例えば板状に形成されている。蓋部２４は、その側面２４ｓが反応容器２０のシール部２１と接合されることにより、反応容器２０と接合される。このように、反応容器２０の上面側の開口は、蓋部２４により塞がれる。このため、反応材収納部２２内の反応媒体の供給又は排出は、反応媒体流通部２３を介してのみ実施される。
【００７１】
なお、反応媒体流通部２３と蓋部２４とは、一体的に形成されていてもよく、別体で形成された後に接合されて形成されていてもよい。
【００７２】
反応容器２０は、例えば、飲料用の缶製造に利用される絞りしごき成形などにより形成することができる。また、シート状の部材を用いて、レーザ溶接、シーム溶接、接着剤による接合など、様々な工法で形成することも可能である。例えば、矩形のシート状の部材を円筒状に曲げた後に溶接するか、あるいは薄肉のアルミ管などを用いて、アルミ管の一方の開口に、開口を塞ぐように底板をつけるなどすることにより、容易に形成できる。
【００７３】
反応容器２０の材料としては、例えばアルミニウムを使用した場合には３０〜２００μｍとすることができ、例えば銅を使用した場合には１０〜１００μｍとすることができる。また、部材にプラスチックシートを用いてもよい。反応容器２０の構成については、特に限定するものではなく、反応容器２０の外側と内側との間の圧力差によって変形可能な柔構造の容器であればよい。
【００７４】
反応容器２０と蓋部２４とのシール部２１における接合方法としては、例えば、反応容器２０を金属とした場合には、拡散接合等の工法による接合方法であってもよく、ろう付け等による接合方法であってもよく、公知の接着剤を用いた接合方法であってもよい。
【００７５】
（蓄放熱ユニットの構成例−３の変形例）
次に、本実施形態に係る蓄放熱ユニットの更に別の構成例として、前述した蓄放熱ユニットの構成例−３の変形例について説明する。
【００７６】
図１９は、本実施形態に係る蓄放熱ユニットの構成例−３の変形例を説明する図である。具体的には、図１９（ａ）は蓄放熱ユニットの分解図であり、図１９（ｂ）は反応容器内に反応材成形体を収納した後の蓄放熱ユニットの概略図である。図２０は、本実施形態に係る蓄放熱ユニットの構成例−３の変形例における反応材成形体の構造を説明する図であり、反応材成形体の横断面を示している。
【００７７】
本構成例の蓄放熱ユニットは、反応材成形体１０の形態において、構成例−３の蓄放熱ユニットと異なる。なお、その他の構成については、構成例−３の蓄放熱ユニットと同様であるため、以下では、構成例−３の蓄放熱ユニットと異なる点を中心に説明する。
【００７８】
本実施形態に係る蓄放熱ユニット１３０は、図１９（ａ）に示すように、反応材成形体１０と、反応容器２０と、反応媒体流通部２３と、蓋部２４とを有する。蓄放熱ユニット１３０は、図１９（ａ）の矢印で示すように、反応材成形体１０を反応容器２０に収納し、反応容器２０と蓋部２４とをシール部２１において接合することにより形成される。
【００７９】
反応材成形体１０（１０Ｆ）は、図２０に示すように、伝熱プレート１１と、伝熱部材１２と、反応材成形部１３とを有する。
【００８０】
伝熱プレート１１は、湾曲した板状の部材である。
【００８１】
伝熱部材１２は、伝熱プレート１１の内壁面に接合され、その一部が伝熱プレート１１の一方の面から略垂直に延在するように略同一方向に整列された部材である。
【００８２】
反応材成形部１３は、伝熱プレート１１の内壁面の全体及び伝熱部材１２の全体を覆うように形成された半円筒状の部材である。
【００８３】
反応材成形体１０（１０Ｇ）は、伝熱プレート１１と、伝熱部材１２と、反応材成形部１３とを有する。
【００８４】
伝熱プレート１１は、湾曲した板状の部材である。
【００８５】
伝熱部材１２は、伝熱プレート１１の内壁面に接合され、その一部が伝熱プレート１１の一方の面から略垂直に延在するように略同一方向に整列された部材である。伝熱部材１２は、反応材成形部１３の伝熱プレート１１が設けられた側と反対側の面から露出する露出部１２ａを有する。
【００８６】
反応材成形部１３は、伝熱プレート１１の内壁面の一部及び伝熱部材１２の一部を覆うように形成された半円筒状の部材である。
【００８７】
反応材成形体１０Ｆと反応材成形体１０Ｇとは、互いに対向するように組み合わされて円筒状とされた形態で反応材収納部２２に収納される。
【００８８】
なお、本構成例では、反応材成形体１０Ｇが反応材成形部１３の伝熱プレート１１が設けられた側と反対側の面から露出する露出部１２ａを有する伝熱部材１２を備える形態について説明したが、これに限定されない。２つの反応材成形体１０（反応材成形体１０Ｆ、反応材成形体１０Ｇ）のうちの少なくとも一方が反応材成形部１３の伝熱プレート１１が設けられた側と反対側の面から露出する露出部１２ａを有する伝熱部材１２を備えていればよい。
【００８９】
以下、前述した蓄放熱ユニットの構成例−１を例として、蓄放熱ユニットの実施形態について説明する。
【００９０】
（第１実施形態）
図１０は、第１実施形態に係る蓄放熱ユニットの概略断面図であり、図９（ｂ）のＢ−Ｂ線における断面に相当する断面を示している。
【００９１】
第１実施形態に係る蓄放熱ユニット１００Ａでは、図１０に示すように、図１の構造を有する反応材成形体１０Ａ及び反応材成形体１０Ａから伝熱部材１２の露出部１２ａをなくした構造を有する反応材成形体１０Ｄが反応容器２０に収納されている。具体的には、反応材成形体１０Ａ及び反応材成形体１０Ｄは、各々、伝熱プレート１１が外側となるように対向させた状態で反応容器２０に収納されている。
【００９２】
第１実施形態では、反応材成形体１０Ａの伝熱部材１２の露出部１２ａによって、反応材成形体１０Ａと反応材成形体１０Ｄとの間に空間Ｓ１が形成されている。そして、この空間Ｓ１を反応媒体流路１４として機能させている点に特徴がある。
【００９３】
ところで、蓄放熱ユニット１００Ａを形成する際、反応材成形体１０Ａ及び反応材成形体１０Ｄを反応容器２０に収納した後、反応容器２０の内部を真空排気する。このとき、反応容器２０の内容積が減少し、反応容器２０が反応材成形体１０Ａの伝熱プレート１１及び反応材成形体１０Ｄの伝熱プレート１１と密着する。また、反応容器２０の外縁部の空間も圧縮されて、いわゆる真空パックされた状態となる。
【００９４】
この状態においても、第１実施形態に係る蓄放熱ユニット１００Ａでは、伝熱部材１２の架橋構造によって、反応媒体流通部２３から反応材成形部１３の表面に通じる反応媒体流路１４が保持される。このため、反応媒体の反応容器２０内での移動促進を図ると共に、反応媒体と反応材との間の接触面積を十分に確保することができる。結果として、蓄放熱ユニット１００Ａの熱交換効率の向上を図ることができる。
【００９５】
なお、図１０では、露出部１２ａを含む伝熱部材１２を有する反応材成形体１０Ａと、露出部１２ａを含まない伝熱部材１２を有する反応材成形体１０Ｄとを有する蓄放熱ユニット１００Ａについて説明したが、本発明はこの点において限定されるものではない。例えば、双方の反応材成形体１０が反応材成形部１３から露出する露出部１２ａを含む伝熱部材１２を有し、各々の伝熱部材１２が互いに干渉しないように対向された状態であってもよい。
【００９６】
本実施形態において、伝熱プレート１１を湾曲させて、蓄放熱ユニットの構成例−３に示すように、円筒状の反応容器２０に収納させることも可能である。更には、伝熱部材１２の方向を円筒状の反応容器２０にあわせて、蓄放熱ユニットの構成例−３の変形例に示す構成としてもよい。
【００９７】
（第２実施形態）
図１１は、第２実施形態に係る蓄放熱ユニットの概略断面図であり、図９（ｂ）のＡ−Ａ線における断面に相当する断面を示している。
【００９８】
第２実施形態に係る蓄放熱ユニット１００Ｂでは、図１１に示すように、図２（ａ）の構造を有する反応材成形体１０Ｂが反応容器２０に収納されている。
【００９９】
第２実施形態では、反応材成形体１０Ｂの伝熱部材１２の露出部１２ｂによって、伝熱プレート１１と反応材成形部１３との間に空間Ｓ２が形成されている。そして、この空間Ｓ２を反応媒体流路１４として機能させている点に特徴がある。
【０１００】
ところで、蓄放熱ユニット１００Ｂを形成する際、反応材成形体１０Ｂを反応容器２０に収納した後、反応容器２０の内部を真空排気する。このとき、反応容器２０の内容積が減少し、反応容器２０が反応材成形体１０Ｂの伝熱プレート１１及び反応材成形部１３の表面と密着する。また、反応容器２０の外縁部の空間も圧縮されて、いわゆる真空パックされた状態となる。
【０１０１】
この状態においても、第２実施形態に係る蓄放熱ユニット１００Ｂでは、伝熱部材１２の架橋構造によって、反応媒体流通部２３から反応材成形部１３の表面に通じる反応媒体流路１４が保持される。このため、反応媒体の反応容器２０内での移動促進を図ると共に、反応媒体と反応材との間の接触面積を十分に確保することができる。結果として、蓄放熱ユニット１００Ｂの熱交換効率の向上を図ることができる。
【０１０２】
（第３実施形態）
図１２は、第３実施形態に係る蓄放熱ユニットの概略断面図であり、図９（ｂ）のＡ−Ａ線における断面に相当する断面を示している。
【０１０３】
第３実施形態に係る蓄放熱ユニット１００Ｃでは、図１２に示すように、図２（ａ）の構造を有する反応材成形体１０Ｂと、図２（ｂ）の構造を有する反応材成形体１０Ｃとが反応容器２０に収納されている。具体的には、反応材成形体１０Ｂ及び反応材成形体１０Ｃは、各々、伝熱プレート１１が外側となるように対向させた状態で反応容器２０に収納されている。
【０１０４】
第３実施形態では、反応材成形体１０Ｃの伝熱部材１２の露出部１２ａによって、反応材成形体１０Ｂと反応材成形体１０Ｃとの間に空間Ｓ１が形成されている。また、反応材成形体１０Ｂ及び反応材成形体１０Ｃの伝熱部材１２の露出部１２ｂによって、伝熱プレート１１と反応材成形部１３との間に空間Ｓ２が形成されている。そして、これらの空間Ｓ１、Ｓ２を反応媒体流路１４として機能させている点に特徴がある。
【０１０５】
ところで、蓄放熱ユニット１００Ｃを形成する際、反応材成形体１０Ｂ及び反応材成形体１０Ｃを反応容器２０に収納した後、反応容器２０の内部を真空排気する。このとき、反応容器２０の内容積が減少し、反応容器２０が反応材成形体１０Ｂの伝熱プレート１１及び反応材成形体１０Ｃの伝熱プレート１１と密着する。また、反応容器２０の外縁部の空間も圧縮されて、いわゆる真空パックされた状態となる。
【０１０６】
この状態においても、第３実施形態に係る蓄放熱ユニット１００Ｃでは、伝熱部材１２の架橋構造によって、反応媒体流通部２３から反応材成形部１３の表面に通じる３つの反応媒体流路１４が保持される。このため、反応媒体の反応容器２０内での移動促進を図ると共に、反応媒体と反応材との間の接触面積を十分に確保することができる。結果として、蓄放熱ユニット１００Ｃの熱交換効率の向上を図ることができる。
【０１０７】
なお、図１２では、露出部１２ａを含む伝熱部材１２を有する反応材成形体１０Ｃと、露出部１２ａを含まない伝熱部材１２を有する反応材成形部１３とを有する蓄放熱ユニット１００Ｃについて説明したが、本発明はこの点において限定されるものではない。例えば、双方の反応材成形体１０がそれぞれ反応材成形部１３から露出する露出部１２ａを含む伝熱部材１２を有し、各々の伝熱部材１２が互いに干渉しないように対向された状態であってもよい。
【実施例】
【０１０８】
以下、実施例及び比較例において本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定して解釈されるものではない。
【０１０９】
（実施例１）
実施例１では、図１で説明した反応材成形体１０Ａを２つ有する蓄放熱ユニットを作製した。
【０１１０】
具体的には、図４で説明した伝熱プレート１１を用いて、切り抜き構造１１２を伝熱プレート１１の上面に対して略垂直に折り曲げた後、伝熱部材１２を内包するように反応材成形部１３を形成することにより２つの反応材成形体１０Ａを作製した。
【０１１１】
伝熱プレート１１としては、５００×８００×０．５ｍｍのアルミニウム板を用い、伝熱部材１２の高さが１０ｍｍ、幅が２ｍｍ、面内の伝熱部材１２の密度が１００ｃｍ２当たり７８本（１３×６本）となるように、切り抜き構造１１２の寸法を調整した。
【０１１２】
反応材としては、硫酸カルシウムを用い、スラリー状にした状態で伝熱プレート１１に流し込んで、伝熱部材１２を内包するように成形した。この際、反応材の量を調整することにより、伝熱部材１２が成形固化した反応材成形部１３より１ｍｍ露出する形態とした。このときの反応材成形部１３の体積は、１成形体あたり、およそ３６００ｃｍ３であった。
【０１１３】
反応材成形体１０Ａを伝熱部材１２が露出した面を対向するように、かつ、伝熱部材１２同士が干渉しないように面方向に位置を調整して組み合わせ、１００μｍのアルミニウムのシート状部材により反応容器２０を構成して、反応媒体流通部２３を取り付けた。これにより、蓄放熱ユニット１００Ａを作製した。
【０１１４】
この構成により、反応材成形部１３の反応媒体と反応する表面積は、１台の蓄放熱ユニットで８５００ｃｍ２となった。この値が大きいほど、反応速度が早くなり、蓄放熱過程における熱の入出力速度を向上させることができる。
【０１１５】
また、実施例１の構成においては、伝熱部材１２の長手方向の熱伝導率を〜２Ｗ／（ｍ・Ｋ）とすることができる。これは、反応材として硫酸カルシウムのみを固化した場合の０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）と比較して約１０倍である。なお、熱伝導率は伝熱部材１２の数により調整可能であり、より高い熱伝導率が必要な場合には、伝熱部材１２の数を増やすことにより対応できることは言うまでもない。
【０１１６】
（実施例２）
実施例２では、図２（ａ）で説明した反応材成形体１０Ｂを１つ有する蓄放熱ユニットを作製した。
【０１１７】
具体的には、図４で説明した伝熱プレート１１を用いて、切り抜き構造１１２を伝熱プレート１１の上面に対して略垂直に折り曲げた後、伝熱部材１２を内包するように反応材成形部１３を形成することにより反応材成形体１０Ｂを作製した。
【０１１８】
伝熱プレート１１としては、５００×８００×０．５ｍｍのアルミニウム板を用い、伝熱部材１２の高さが２０ｍｍ、幅が２ｍｍ、面内の伝熱部材１２の密度が１００ｃｍ２当たり５２本（１３×４本）となるように、切り抜き構造１１２の寸法を調整した。
【０１１９】
反応材としては、硫酸カルシウムを用い、スラリー状にした状態で伝熱プレート１１に流し込んで、伝熱部材１２を内包するように成形した。この際、反応材の量を調整することにより、伝熱プレート１１と反応材成形部１３との間の伝熱部材１２の露出部１２ｂが２ｍｍとなる形態とした。このときの反応材成形部１３の体積は、１成形体あたり、およそ７２００ｃｍ３であった。
【０１２０】
作製した反応材成形体を１００μｍのアルミニウムの金属シート状部材により反応容器２０を構成して、反応媒体流通部２３を取り付け、蓄放熱ユニットを構成した。
【０１２１】
この構成により、反応材成形部１３の反応媒体と反応する表面積は、１台の蓄放熱ユニットでおよそ４５００ｃｍ２となった。この値が大きいほど、反応速度が早くなり、蓄放熱過程における熱の入出力速度を向上させることができる。
【０１２２】
また、実施例２の構成においては、伝熱部材１２方向の熱伝導率を〜１．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）とすることができる。これは、反応材として硫酸カルシウムのみを固化した場合の０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）と比較して、約７倍である。なお、熱伝導率は伝熱部材１２の数により調整可能であり、より高い熱伝導率が必要な場合には、伝熱部材１２の数を増やすことにより対応できることは言うまでもない。
【０１２３】
（実施例３）
実施例３では、図２（ｂ）で説明した反応材成形体１０Ｃを２つ有する蓄放熱ユニットを作製した。
【０１２４】
具体的には、図４で説明した伝熱プレート１１を用いて、切り抜き構造１１２を伝熱プレート１１の上面に対して略垂直に折り曲げた後、伝熱部材１２を内包するように反応材成形部１３を形成することにより反応材成形体１０Ｃを作製した。
【０１２５】
伝熱プレート１１としては、５００×８００×０．５ｍｍのアルミニウム板を用い、伝熱部材１２の高さが１０ｍｍ、幅が２ｍｍ、面内の伝熱部材の密度が１００ｃｍ２当たり７８本(１３×６本)となるように、切り抜き構造１１２の切り出しの寸法を調整した。
【０１２６】
反応材としては、硫酸カルシウムを用い、スラリー状にした状態で伝熱プレート１１に流し込んで、伝熱部材１２を内包するように成形した。この際、反応材の量を調整することにより、伝熱部材１２が成形固化した反応材成形部１３より１ｍｍ露出し、伝熱プレート１１と反応材成形部１３との間の伝熱部材１２の露出部１２ｂが１ｍｍとなる形態とした。
【０１２７】
この構造は、例えば予め用意された５０×８０×１ｃｍの容積のシリコン型に、伝熱部材１２が１ｍｍ埋まるようにセットし、反応材の投入量を調整することで、伝熱プレート１１と反応材成形部１３との間に隙間が形成されるよう制御することで実現できる。
【０１２８】
このときの反応材成形部１３の体積は、１成形体あたり、およそ３２００ｃｍ３であった。
【０１２９】
反応材成形体１０Ｃを伝熱部材１２が露出した面を対向するように、かつ、伝熱部材１２同士が干渉しないように面方向に位置を調整して組み合わせ、１００μｍのアルミニウムのシート状部材により反応容器２０を構成して、反応媒体流通部２３を取り付けた。これにより、蓄放熱ユニット１００Ｃを作製した。
【０１３０】
この構成により、反応材成形部１３の反応媒体と反応する表面積は、１台の蓄放熱ユニットでおよそ１６５００ｃｍ２となった。この値が大きいほど、反応速度が早くなり、蓄放熱過程における熱の入出力速度を向上させることができる。
【０１３１】
また、実施例３の構成においては、実施例１と同様に、伝熱部材１２方向の熱伝導率を〜２Ｗ／（ｍ・Ｋ）とできる。これは、反応材として硫酸カルシウムのみを固化した場合の０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）と比較して、約１０倍である。なお、熱伝導率は伝熱部材１２の数により調整可能であり、より高い熱伝導率が必要な場合には、伝熱部材１２の数を増やすことにより対応できることは言うまでもない。
【０１３２】
（比較例１）
比較例１について説明する。図１３は、比較例１における蓄放熱ユニットの概略断面図である。
【０１３３】
比較例１では、図１３に示すように、伝熱部材１２を有していない反応材成形体１０Ｚを１つ有する蓄放熱ユニット１００Ｚを作製した。
【０１３４】
具体的には、５０×８０×１ｃｍの容積のシリコン型を用意し、反応材として硫酸カルシウムを用いて、スラリー状にした状態で、シリコン型に流し込み、反応材成形体１０Ｚを作製した。作製した反応材成形体１０Ｚを１００μｍのアルミニウムの金属シート状部材により反応容器２０を構成して、反応媒体流通部２３を取り付け、蓄放熱ユニット１００Ｚを構成した。
【０１３５】
この構成により、反応材成形部１３の反応媒体と反応する表面積は、１台の蓄放熱ユニットでおよそ５００ｃｍ２となった。
【０１３６】
以上のように、実施例１〜３では、比較例１に対して、反応材成形部１３の反応媒体と反応する表面積を大幅に拡大することができ、反応速度の促進効果の高い蓄放熱ユニット１００を実現することができた。より具体的には、実施例１〜３では比較例１に対して９〜３２倍の表面積を得ることができた。
【０１３７】
また、反応材成形体１０に伝熱部材１２を内包させることにより、反応材成形部１３の内部の熱伝導率についても、大幅に向上させることができた。より具体的には、実施例１〜３では、比較例１に対して７〜１０倍の熱伝導率を得ることができた。
【０１３８】
本実施例（実施例１〜３）では、特に、反応容器２０内の反応媒体の移動促進、及び反応表面積の増大効果を、反応容器２０を柔構造とした形態で発現できる点に大きな価値があり、反応容器２０の顕熱ロスを特に低減した蓄放熱ユニット１００の設計が可能となる。
【０１３９】
なお、実施例１〜３では、反応材として硫酸カルシウムを用いる例について説明したが、本発明はこの点において限定されるものではない。反応材としては、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、臭化カルシウム、塩化カルシウム、他の化学反応を利用した反応材、また、シリカゲル、ゼオライトに代表される吸着剤等の蓄放熱可能な様々な材料を用いることができる。
【０１４０】
（実施例４）
実施例４では、本実施形態に係る蓄放熱ユニット１００をケミカルヒートポンプに応用した例について、図１４を参照しながら説明する。
【０１４１】
図１４は、ケミカルヒートポンプの一例の概略構成図である。なお、ケミカルヒートポンプとして使用する場合には、蓄放熱ユニットを更に１セット準備する。一方の蓄放熱ユニットでは凝縮器と接続することにより蓄熱過程を進行させる。また、他方の蓄放熱ユニットでは蒸発器と接続することにより放熱過程を進行させる。なお、ケミカルヒートポンプは、蓄熱過程と放熱過程とがバルブ等の開閉機構により、切り替え可能な構成を有するが、図１４では簡略化して示している。
【０１４２】
ケミカルヒートポンプ２００は、前述した蓄放熱ユニット１００と、反応媒体流路配管２１０と、熱媒流路２２０と、凝縮器２３０と、蒸発器２４０とを有する。
【０１４３】
反応媒体流路配管２１０は、その一端が蓄放熱ユニット１００の反応媒体流通部２３に接続された配管である。また、反応媒体流路配管２１０の他端は、バルブ２５０を介して凝縮器２３０に接続され、バルブ２６０を介して蒸発器２４０に接続されている。
【０１４４】
熱媒流路２２０は、その内部に熱媒が通る流路である。熱媒流路２２０には、複数の蓄放熱ユニット１００が配置され、この場合、各々の蓄放熱ユニット１００の反応媒体流通部２３は、反応媒体流路配管２１０を介して熱的に接続されている。
【０１４５】
凝縮器２３０は、熱媒流路２２０に接続されており、蓄熱過程により反応材成形部１３から脱着した気体状の反応媒体を凝縮する機能を有する。
【０１４６】
蒸発器２４０は、熱媒流路２２０に接続されており、凝縮した反応媒体を、放熱過程において反応材成形部１３ に供給するために、蒸発させる機能を有する。
【０１４７】
次に、ケミカルヒートポンプ２００を使用した熱回収例について説明する。なお、本実施例では、説明の便宜上、反応材成形部１３に硫酸カルシウムを使用し、反応媒体として水蒸気を使用した場合について説明するが、本発明はこれに限定されない。
【０１４８】
蓄熱過程においては、バルブ２６０を閉鎖して、バルブ２５０を開放する。この状態で、例えば工場で発生する排気を熱媒Ｈとして、熱媒流路２２０に導入することで、水和した硫酸カルシウムから、水蒸気を脱着させ、放熱過程を進行させる。硫酸カルシウムから脱着した水蒸気は、反応媒体流路配管２１０を通って凝縮器２３０内で凝縮される。
【０１４９】
一方、放熱過程においては、バルブ２５０を閉鎖して、バルブ２６０を開放する。蒸発器２４０で蒸発した水蒸気は、反応媒体流路配管２１０を通って蓄放熱ユニット１００内に導入される。導入された水蒸気が硫酸カルシウムと反応することにより、放熱過程が進行する。
【０１５０】
蓄熱過程及び放熱過程においては、熱媒流路２２０の内部で、かつ、蓄放熱ユニット１００の外側の領域（すなわち、熱媒Ｈが存在している領域）の圧力は、例えば大気圧とされる。一方、蓄放熱ユニット１００の内部は、真空に排気された空間に水蒸気及び硫酸カルシウムが存在する状態であるため、その圧力は、蓄放熱ユニット１００内の水蒸気圧となる。
【０１５１】
この水蒸気圧は、蓄熱過程においては、凝縮器２３０の温度における水蒸気圧に近似され、放熱過程においては、硫酸カルシウムの温度に依存する水蒸気圧に近似され、いずれの水蒸気圧も、通常大気圧未満となる。すなわち、蓄放熱ユニット１００の内部と外部とでは、外部側が高圧となる圧力差が生じる。
【０１５２】
本実施例では、反応容器２０の外壁の一部である伝熱面が、シート状部材で形成されているため、前述の圧力差により、伝熱面が硫酸カルシウムに押し付けられる。つまり、伝熱面と反応材成形部１３との間を、低い熱抵抗で接続することができる。これにより、放熱過程においては、反応材成形部１３の反応媒体との反応による反応熱を、効率よく伝熱面に伝達して、熱媒Ｈと熱交換することができる。一方、蓄熱過程においては、熱媒Ｈから伝熱面に伝達された熱を、効率よく反応材成形部１３へと蓄熱することができる。すなわち、蓄放熱ユニット１００の熱入力出力特性に優れたケミカルヒートポンプ２００を得ることができる。
【０１５３】
この動作において反応容器２０内には、大気圧による圧縮力が作用するが、実施例１〜３で説明したとおり、伝熱部材１２の架橋構造により、内部の反応媒体流路１４がつぶされることなく保持される。このため、蓄放熱過程における反応媒体の移動促進を図ると共に、反応材成形部１３の大きな反応表面積を維持することができる。
【０１５４】
より具体的な例として、熱媒流路２２０の内部で、かつ、蓄放熱ユニットの外側の領域の圧力が大気圧程度（例えば、１０１ｋＰａ）であり、反応材成形部１３に硫酸カルシウム、反応媒体として水蒸気を使用する実施形態について説明する。
【０１５５】
この実施形態の放熱過程において、硫酸カルシウムの温度を１９０℃未満、水蒸気圧を９０ｋＰａ未満の条件において、優れた熱出力特性を有するケミカルヒートポンプ２００を得ることができる。しかしながら、本発明はこれに限定されず、例えば、蓄放熱ユニットを熱媒浴内に配置し、外圧をかける方法等により、反応材成形部１３の温度及び反応媒体の圧力をより高く設計することができる。すなわち、蓄放熱ユニット内の圧力を、熱媒流路２２０の内部で、かつ、蓄放熱ユニットの外側の領域の圧力より低い全ての実施条件において、熱入力出力特性に優れたケミカルヒートポンプ２００を得ることができる。
【０１５６】
（実施例５）
実施例５では、本実施形態に係る蓄放熱ユニット１００を非電化冷却ユニットに応用した形態について、図１５を参照しながら説明する。
【０１５７】
図１５は、非電化冷却ユニットの一例の概略構成図である。なお、図１５では、冷却機能を奏するための基本構成のみを簡略化して示している。冷却操作においては、蓄放熱ユニット内の反応材の蓄熱が完了していることを前提にしており、この蓄熱についての詳しい説明は、本実施例では割愛する。例えば、反応材として硫酸カルシウムを用いる場合においては、１５０℃で５時間の焼成を行えば、結晶水が奪われて無水和物となり、蓄熱状態となる。このような操作を事前に行っておくということである。
【０１５８】
非電化冷却ユニット３００は、前述した蓄放熱ユニット１００と、蓄放熱ユニット１００の反応媒体流通部２３に接続された反応媒体流路配管３１０と、冷却パネル３２０(ケミカルヒートポンプ２００の蒸発器２４０に相当)とを有する。反応媒体流路配管３１０は、バルブ３３０を介して冷却パネル３２０に接続されている。冷却パネル３２０は、例えば冷却室３４０内に配置され、冷却室３４０内を冷却するものである。
【０１５９】
次に、本実施例の非電化冷却ユニット３００を使用した、冷却操作について説明する。本実施例では、説明の便宜上、反応材成形部１３に硫酸カルシウムを使用し、反応媒体として水蒸気を使用した場合について説明するが、本発明はこれに限定されない。
【０１６０】
蓄放熱ユニット１００を蓄熱完了した状態とし、冷却パネル３２０に水を充填しておく。蓄放熱ユニット１００、反応媒体流路配管３１０及び冷却パネル３２０内を真空とし、バルブ３３０は閉じた状態とする。
【０１６１】
この状態から、バルブ３３０を開放すると、冷却パネル３２０内の水が気化し、反応媒体流路配管３１０を通って蓄放熱ユニット１００内に導入される。導入された水蒸気が硫酸カルシウムと反応することにより、冷却パネル３２０内の水の気化が促進され、結果として、この気化熱により冷却パネル３２０が冷却される。
【０１６２】
硫酸カルシウムは水蒸気との反応により発熱するが、本実施例の蓄放熱ユニット１００の伝熱・反応促進の効果により、発生した熱は反応容器２０の表面から効率的に大気中に放出され、硫酸カルシウムの水蒸気との反応が持続して行われる。この冷却効果は、蓄放熱ユニット１００内の硫酸カルシウムが半水和物となって反応が停止するか、冷却パネル３２０内の水が蒸発して枯渇するかの、いずれかまで継続する。
【０１６３】
すなわち、冷却能力に優れた非電化冷却ユニット３００を提供することができる。上述したとおり、冷却操作において、電力供給を必要としないことから、本実施例においては、この機能を称して非電化冷却ユニット３００と呼んでいる。
【０１６４】
以上、蓄放熱ユニット、ケミカルヒートポンプ及び非電化冷却ユニットを実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
【符号の説明】
【０１６５】
１０    反応材成形体
１１    伝熱プレート
１２    伝熱部材
１２ａ  露出部
１２ｂ  露出部
１３    反応材成形部
１４    反応媒体流路
２０    反応容器
２１    シール部
２２    反応材収納部
２３    反応媒体流通部
２４    蓋部
１００  蓄放熱ユニット
２００  ケミカルヒートポンプ
２１０  反応媒体流路配管
２２０  熱媒流路
２３０  凝縮器
２４０  蒸発器
２５０  バルブ
２６０  バルブ
３００  非電化冷却ユニット
３１０  反応媒体流路配管
３２０  冷却パネル
３３０  バルブ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１６６】
【特許文献１】特開２０１４−０４４０００号公報
【特許文献２】特開平９−１４２８０１号公報
【図１】
2016191541.tif 000003
【図２】
2016191541.tif 000004
【図３】
2016191541.tif 000005
【図４】
2016191541.tif 000006
【図５】
2016191541.tif 000007
【図６】
2016191541.tif 000008
【図７】
2016191541.tif 000009
【図９】
2016191541.tif 000010
【図１０】
2016191541.tif 000011
【図１１】
2016191541.tif 000012
【図１２】
2016191541.tif 000013
【図１３】
2016191541.tif 000014
【図１４】
2016191541.tif 000015
【図１５】
2016191541.tif 000016
【図１６】
2016191541.tif 000017
【図１７】
2016191541.tif 000018
【図１８】
2016191541.tif 000019
【図１９】
2016191541.tif 000020
【図２０】
2016191541.tif 000021
【図８】
2016191541.tif 000022