(57)【要約】【課題】優れた発熱量と低温の蓄熱温度でも蓄熱可能である特性を有しつつ、常温（２５℃）付近における反応速度が速い化学蓄熱材料を提供する。【解決手段】酸化マグネシウムと、蓄熱温度が酸化マグネシウムよりも低く、且つ２５℃における反応速度が前記酸化マグネシウムよりも速い第２の化学蓄熱材とを含み、前記第２の化学蓄熱材が、前記酸化マグネシウムよりも、反応媒体である流体の供給側の位置及び／または前記水の流路側の位置に配置されている化学蓄熱材料。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化マグネシウムと、蓄熱温度が前記酸化マグネシウムよりも低く、且つ２５℃における反応速度が前記酸化マグネシウムよりも速い第２の化学蓄熱材とを含み、
前記第２の化学蓄熱材が、前記酸化マグネシウムよりも、水の供給側の位置及び／または前記水の流路側の位置に配置されている化学蓄熱材料。
【請求項２】
前記第２の化学蓄熱材が、ゼオライト、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、酸化ストロンチウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、シリカゲル及び塩化リチウムからなる群から選択された少なくとも１種の化合物である請求項１に記載の化学蓄熱材料。
【請求項３】
前記酸化マグネシウムと前記第２の化学蓄熱材が第１の拡散層で被覆されている請求項１または２に記載の化学蓄熱材料。
【請求項４】
水を導入する水導入部と水蒸気を排出する水蒸気排出部とを有する筐体と、前記筐体内に収容された化学蓄熱材料と、前記筐体内に設けられた前記水の流路と、前記化学蓄熱材料と前記流路との間に設けられた第１の拡散層と、を備え、
前記化学蓄熱材料が、酸化マグネシウムと、蓄熱温度が前記酸化マグネシウムよりも低く、且つ２５℃における反応速度が前記酸化マグネシウムよりも速い第２の化学蓄熱材とを含み、
前記第２の化学蓄熱材が、前記酸化マグネシウムよりも、前記水の供給側の位置及び／または前記流路側の位置に配置されている蓄熱容器。
【請求項５】
前記第２の化学蓄熱材が、ゼオライト、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、酸化ストロンチウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、シリカゲル及び塩化リチウムからなる群から選択された少なくとも１種の化合物である請求項４に記載の蓄熱容器。
【請求項６】
前記第１の拡散層が、毛細管構造を有する構造体である請求項４または５に記載の蓄熱容器。
【請求項７】
前記流路が、複数設けられている請求項４乃至６のいずれか１項に記載の蓄熱容器。
【請求項８】
前記化学蓄熱材料が、第１の拡散層で被覆されている請求項４乃至７のいずれか１項に記載の蓄熱容器。
【請求項９】
水を導入する水導入部と水蒸気を排出する水蒸気排出部とを有する筐体と、前記筐体内に収容された化学蓄熱材料と、前記筐体内に設けられた前記水の流路と、前記化学蓄熱材料と前記流路との間に設けられた第１の拡散層と、を備え、前記化学蓄熱材料が、酸化マグネシウムと、蓄熱温度が前記酸化マグネシウムよりも低く、且つ２５℃における反応速度が前記酸化マグネシウムよりも速い第２の化学蓄熱材とを含み、前記第２の化学蓄熱材が、前記酸化マグネシウムよりも、前記水の供給側の位置及び／または前記流路側の位置に配置されている蓄熱容器と、
前記水導入部と接続された、前記水が収容された熱輸送流体容器と、
前記水蒸気排出部と接続された、熱交換器と、
前記熱輸送流体容器と前記熱交換器を接続し、前記熱交換器によって得られた水を前記熱輸送流体容器へ供給する配管系と、
を備えた、熱輸送流体の循環系を有し、
前記循環系が、気密状態であり、減圧されている蓄熱装置。
【請求項１０】
前記蓄熱容器と前記熱輸送流体容器との間に、第１の熱輸送流体供給手段が設けられている請求項９に記載の蓄熱装置。
【請求項１１】
前記熱交換器と前記熱輸送流体容器との間に、第２の熱輸送流体供給手段が設けられている請求項９または１０に記載の蓄熱装置。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の蓄熱装置を用いた暖気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応媒体と化学蓄熱材との反応により反応熱を放出し、上記反応の逆反応により吸熱する可逆反応を利用して、発熱と蓄熱を繰り返すことができる化学蓄熱材、化学蓄熱材を使用した蓄熱容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学蓄熱材は、体積あたりの蓄熱量が大きく、蓄熱された化学蓄熱材を長期貯蔵しても熱損失が極めて少ないことなどから、エンジンや工業プラント等からの排熱の貯蔵及び利用に、活用することが期待されている。
【０００３】
従来、化学蓄熱材として、発熱量が大きく反応速度が速いことから、酸化カルシウムが用いられていた。つまり、酸化カルシウムは、水和反応に伴って発熱するにあたり、発熱量が大きく、かつ常温（２５℃）における反応速度も速い。また、酸化カルシウムの水和反応により生成した水酸化カルシウムは、脱水反応に伴って蓄熱する。
【０００４】
しかし、水酸化カルシウムの脱水反応に伴って蓄熱をさせるには、蓄熱温度を５００℃以上と高温環境にする必要があるという問題があった。そこで、水酸化カルシウムに塩化リチウムを複合化させることで蓄熱温度を低下させることも試みられている。一方で、水酸化カルシウムに塩化リチウムを複合化させた化学蓄熱材は、脱水反応から水和反応へ移行させると、化学蓄熱材の凝集によって、水和反応が十分に進行しない場合があることが知られている。そこで、化学蓄熱材の凝集を抑制する手段として、水酸化カルシウムに塩化リチウムを複合化させた化学蓄熱材に、さらに、セピオライト等の骨格構造体を含ませることが提案されている（特許文献１）。
【０００５】
しかし、特許文献１では、化学蓄熱材として、酸化カルシウムに、塩化リチウムだけでなく骨格構造体も配合されるので、化学蓄熱材の単位量（単位体積）あたりの蓄熱量と発熱量が低下してしまうという問題があった。また、特許文献１の化学蓄熱材では、水酸化カルシウムの脱水反応を用いるので、依然として、蓄熱温度の低下が不十分であるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−２４８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記した従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、優れた発熱量と低温の蓄熱温度でも蓄熱可能である特性を有しつつ、常温（２５℃）付近における発熱速度が速い化学蓄熱材料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】
本発明の態様は、酸化マグネシウムと、蓄熱温度が前記酸化マグネシウムより低く、且つ２５℃における反応速度が前記酸化マグネシウムよりも速い第２の化学蓄熱材とを含み、前記第２の化学蓄熱材が、前記酸化マグネシウムよりも、反応媒体である流体（水）の供給側の位置及び／または前記反応流体（水）の流路側の位置に配置されている化学蓄熱材料である。なお、本発明で水は、反応媒体として化学蓄熱材に供給されるが、反応に寄与しない余剰の水は発熱反応による熱を受熱して気化することで、熱輸送媒体としても機能することができる。
【０００９】
上記態様では、酸化マグネシウムは、第１の化学蓄熱材として機能する。また、第２の化学蓄熱材が、酸化マグネシウムよりも、化学蓄熱材料の吸熱反応及び発熱反応に寄与する水の供給側の位置及び／または該水の流路側の位置に配置されている。すなわち、化学蓄熱材料における酸化マグネシウムと第２の化学蓄熱材の位置関係は、第２の化学蓄熱材が水の流れの上流側に配置され、酸化マグネシウムが水の流れの下流側に配置されている関係となっている。このように、化学蓄熱材料は、第２の領域と第１の領域とを有している。
【００１０】
従って、先ず、常温（２５℃）における反応速度が酸化マグネシウムよりも速い第２の化学蓄熱材が、水と反応することに伴って、速やかに発熱する。第２の化学蓄熱材の発熱に伴って、化学蓄熱材料に更に供給される水が、酸化マグネシウムの上流側（すなわち、第２の領域）で加熱され、第２の化学蓄熱材の下流側に配置されている酸化マグネシウムへ供給される。加熱された水が酸化マグネシウムに供給されることで、酸化マグネシウムが反応し、反応熱を放出する。
【００１１】
本発明の態様は、前記第２の化学蓄熱材が、ゼオライト、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、酸化ストロンチウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、シリカゲル及び塩化リチウムからなる群から選択された少なくとも１種の化合物である化学蓄熱材料である。
【００１２】
本発明の態様は、前記酸化マグネシウムと前記第２の化学蓄熱材が第１の拡散層で被覆されている化学蓄熱材料である。上記態様では、第１の拡散層に沿って水が拡散され、第１の拡散層から水が化学蓄熱材料へ供給される。
【００１３】
本発明の態様は、水を導入する水導入部と水蒸気を排出する水蒸気排出部とを有する筐体と、前記筐体内に収容された化学蓄熱材料と、前記筐体内に設けられた前記水の流路と、前記化学蓄熱材料と前記流路との間に設けられた第１の拡散層と、を備え、前記化学蓄熱材料が、酸化マグネシウムと、蓄熱温度が前記酸化マグネシウムよりも低く、且つ２５℃における反応速度が前記酸化マグネシウムよりも速い第２の化学蓄熱材とを含み、前記第２の化学蓄熱材が、前記酸化マグネシウムよりも、前記水の供給側の位置及び／または前記流路側の位置に配置されている蓄熱容器である。
【００１４】
上記態様では、水導入部から第１の拡散層に隣接して設けられた流路の内部へ、化学蓄熱材料の吸熱反応及び発熱反応に寄与する反応媒体としての機能を有する水が供給され、前記流路から第１の拡散層に、前記水が供給される。第１の拡散層の有する毛細管力により、前記水が第１の拡散層の表面及び内部の全体に移動する。第１の拡散層全体に移動した前記水と化学蓄熱材料とが反応し、化学蓄熱材料に貯蔵されていた熱が反応熱として放出される。流路の内部へ供給された、前記水は、流路内部を水導入部側から水蒸気排出部側へと流れる間に、上記反応熱を受熱して水蒸気となり、水蒸気排出部へ流通する。
【００１５】
水蒸気排出部へ流通した水蒸気は、上記反応熱を輸送する熱輸送流体として、筐体の水蒸気排出部から熱利用先と熱的に接続された熱交換器へ輸送される。
【００１６】
一方で、蓄熱容器の外部の熱は、蓄熱容器の筐体の壁面を介して、筐体内部に収容された化学蓄熱材料へ移動可能となっている。筐体内部へ移動した熱によって、反応により反応媒体と結合して反応熱を放出した化学蓄熱材料から、反応媒体が脱離する反応が起こることで、化学蓄熱材料が筐体内部へ移動した熱を貯蔵する。
【００１７】
本発明の態様は、前記第２の化学蓄熱材が、ゼオライト、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、酸化ストロンチウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、シリカゲル及び塩化リチウムからなる群から選択された少なくとも１種の化合物である蓄熱容器である。
【００１８】
本発明の態様は、前記第１の拡散層が、毛細管構造を有する構造体である蓄熱容器である。上記態様では、第１の拡散層の有する毛細管力により、前記液相の流体が第１の拡散層全体に拡散する。
【００１９】
本発明の態様は、前記流路が、複数設けられている蓄熱容器である。
【００２０】
本発明の態様は、前記化学蓄熱材が、第１の拡散層で被覆されている蓄熱容器である。
【００２１】
本発明の態様は、水を導入する水導入部と水蒸気を排出する水蒸気排出部とを有する筐体と、前記筐体内に収容された化学蓄熱材料と、前記筐体内に設けられた前記水の流路と、前記化学蓄熱材料と前記流路との間に設けられた第１の拡散層と、を備え、前記化学蓄熱材料が、酸化マグネシウムと、蓄熱温度が前記酸化マグネシウムよりも低く、且つ２５℃における反応速度が前記酸化マグネシウムよりも速い第２の化学蓄熱材とを含み、前記第２の化学蓄熱材が、前記酸化マグネシウムよりも、前記水の供給側の位置及び／または前記流路側の位置に配置されている蓄熱容器と、前記水導入部と接続された、前記水が収容された熱輸送流体容器と、前記水蒸気排出部と接続された、熱交換器と、前記熱輸送流体容器と前記熱交換器を接続し、前記熱交換器によって得られた水を前記熱輸送流体容器へ供給する配管系と、を備えた、熱輸送流体の循環系を有し、前記循環系が、気密状態であり、減圧されている蓄熱装置である。
【００２２】
本発明の態様は、前記蓄熱容器と前記熱輸送流体容器との間に、第１の熱輸送流体供給手段が設けられている蓄熱装置である。
【００２３】
本発明の態様は、前記熱交換器と前記熱輸送流体容器との間に、第２の熱輸送流体供給手段が設けられている蓄熱装置である。
【００２４】
本発明の態様は、上記蓄熱装置を用いた暖気装置である。
【発明の効果】
【００２５】
酸化マグネシウムは、酸化カルシウムよりも蓄熱温度が低く（４００℃以下）、酸化カルシウムと同等程度の発熱量を有するものの、常温（２５℃）付近における反応速度が酸化カルシウムよりも遅く、水を供給してから発熱に時間を要する。しかし、発明者は、化学蓄熱材料の発熱反応に寄与する水を、昇温させた状態で酸化マグネシウムへ供給することで、常温（２５℃）付近における反応速度を向上させることができるという知見を得た。
【００２６】
上記から、本発明の態様によれば、先ず、第２の化学蓄熱材が水と反応して速やかに発熱することで、水が酸化マグネシウムの上流側（すなわち、第２の領域）で加熱される。そして、加熱された水が、第２の領域から酸化マグネシウムへ供給されることで、常温（２５℃）付近における反応速度を向上させることができる。
【００２７】
本発明の態様によれば、第２の化学蓄熱材が、ゼオライト、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、酸化ストロンチウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、シリカゲル及び塩化リチウムからなる群から選択された少なくとも１種の化合物であることにより、反応媒体である流体が、酸化マグネシウムの上流側で、より迅速に発熱する。
【００２８】
本発明の態様によれば、化学蓄熱材料が第１の拡散層で被覆されていることにより、反応媒体として水を使用しても、成型された化学蓄熱材料の形状変化を抑制できる。
【００２９】
本発明の態様によれば、水は、化学蓄熱材料に対する反応媒体として機能し、かつ化学蓄熱材料に蓄熱された熱を熱利用先へ輸送する熱輸送流体（熱輸送媒体）としても機能するので、反応媒体の経路と熱輸送流体の経路を、それぞれ、別経路とする必要がなく、一系統とすることができる。このように、反応媒体の経路と熱輸送流体の経路を一系統とすることができるので、蓄熱容器及び配管経路の構造を簡易化できる。また、気体ではなく液体が化学蓄熱材と反応するので、優れた蓄熱密度、すなわち優れた発熱量及び発熱速度を得ることができる。
【００３０】
また、本発明の態様によれば、化学蓄熱材料と流路との間に第１の拡散層が設けられているので、第１の拡散層を介して水が、化学蓄熱材料全体に円滑かつ確実に拡散される。従って、化学蓄熱材料の発熱速度及び発熱効率がより向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態例に係る蓄熱容器の側面断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態例に係る蓄熱容器の側面断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態例に係る蓄熱容器の側面断面図である。
【図４】本発明の実施形態例に係る蓄熱装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に、本発明の第１実施形態例に係る化学蓄熱材料について説明する。前記説明は、第１実施形態例に係る化学蓄熱材料を使用した本発明の第１実施形態例に係る蓄熱容器の図面を用いながら行う。
【００３３】
図１に示すように、第１実施形態例に係る化学蓄熱材料１２は、酸化マグネシウムが配置される第１の領域４１と、蓄熱温度が酸化マグネシウムよりも低く、且つ２５℃における反応速度が酸化マグネシウムよりも速い第２の化学蓄熱材が配置される第２の領域４２とを有している。第１の領域４１は、酸化マグネシウムを主成分とするか、または酸化マグネシウムからなる領域である。第２の領域４２は、第２の化学蓄熱材を主成分とするか、または第２の化学蓄熱材からなる領域である。
【００３４】
化学蓄熱材料１２では、第２の領域４２は第１の領域４１と直接接する態様にて配置されている。また、化学蓄熱材料１２は、粉体が所定形状に圧縮成型された態様である。従って、第１の領域４１では、酸化マグネシウム粉が所定形状に圧縮成型され、第２の領域４２では、第２の化学蓄熱材の粉末が所定形状に圧縮成型されている。化学蓄熱材料１２、第１の領域４１及び第２の領域４２の圧縮形状は、いずれも、特に限定されないが、化学蓄熱材料１２では、いずれも、側面の断面形状が矩形状となっている。
【００３５】
化学蓄熱材料１２の表面には、第１の拡散層である第１のウィック構造体１７が配置されている。第１のウィック構造体１７は、化学蓄熱材料１２の外面全体に接した状態で化学蓄熱材料１２を被覆している。すなわち、化学蓄熱材料１２は、第１のウィック構造体１７の内面と接した状態で被覆されている。化学蓄熱材料１２は第１のウィック構造体１７で被覆されているので、反応媒体として水を使用しても、圧縮成型された化学蓄熱材料１２の形状を維持することができ、第１のウィック構造体１７は、化学蓄熱材料１２の形状の保持部材としても機能する。
【００３６】
図１に示すように、第１のウィック構造体１７で被覆された化学蓄熱材料１２は、鉛直方向に立設されている。すなわち、第１のウィック構造体１７で被覆された化学蓄熱材料１２は、重力方向に対して平行方向に立設されている。また、第２の領域４２は、第１の領域４１よりも重力方向下方の位置に設けられている。
【００３７】
一方で、反応媒体としての機能を有する液相の熱輸送流体（水）Ｌは、筐体１１の底部から、第１のウィック構造体１７を介して、化学蓄熱材料１２の筐体１１の下部側へ供給される。つまり、第１のウィック構造体１７の毛細管力によって、液相の熱輸送流体Ｌは、重力方向下方から上方の方向へ重力方向に沿って、筐体１１の下部側から化学蓄熱材料１２へ輸送される。
【００３８】
第２の領域４２は、第１の領域４１よりも重力方向下方の位置に設けられているので、化学蓄熱材料１２の筐体１１の下部側へ輸送された液相の熱輸送流体Ｌは、まず、第２の領域４２に達する。つまり、化学蓄熱材料１２では、第２の領域４２は、第１の領域４１よりも、液相の熱輸送流体Ｌの供給側の位置に配置されている。第２の領域４２に達した液相の熱輸送流体Ｌは、第２の化学蓄熱材と速やかに反応して、第２の化学蓄熱材が反応熱Ｈを放出する。
【００３９】
次に、第２の化学蓄熱材が反応熱Ｈを放出することで、第１のウィック構造体１７を介して第２の化学蓄熱材へ更に供給される、液相の熱輸送流体Ｌは、第１の領域４１の上流側の位置で加熱され、昇温する。昇温した液相の熱輸送流体Ｌは第１の領域４１へ供給される。昇温した液相の熱輸送流体Ｌが第１の領域の酸化マグネシウムに供給されることで、酸化マグネシウムは、筐体外が常温（２５℃）付近以下の温度でも、液相の熱輸送流体Ｌと速い反応速度にて反応することができる。従って、酸化マグネシウムは、常温付近の温度でも速やかに反応熱Ｈを放出する。なお、第２の化学蓄熱材の発熱によって昇温した液相の熱輸送流体Ｌは、その一部が気相となって第１の領域４１へ供給されても良い。
【００４０】
第２の化学蓄熱材は、蓄熱温度が酸化マグネシウムよりも低く、且つ２５℃における反応速度が酸化マグネシウムよりも速い化合物であれば、特に限定されず、例えば、ゼオライト、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、酸化ストロンチウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、シリカゲル、塩化リチウム等を挙げることができる。このうち、発熱量（蓄熱容量）の点から、ゼオライトが好ましい。
【００４１】
化学蓄熱材料１２における、酸化マグネシウムの容積と第２の化学蓄熱材の容積との割合は、特に限定されないが、反応速度と発熱量（蓄熱量）とのバランスから１：１〜７：１の範囲が好ましい。酸化マグネシウムの容積と第２の化学蓄熱材の容積をこのような割合にすることで、供給された液相の熱輸送流体Ｌを十分に昇温し、酸化マグネシウムの発熱反応の速度を向上することができる。
【００４２】
次に、第１実施形態例に係る化学蓄熱材料１２を使用した本発明の第１実施形態例に係る蓄熱容器について、図面を用いながら説明する。
【００４３】
図１に示すように、第１実施形態例に係る蓄熱容器１は、内部空間を有する容器である筐体１１と、筐体１１の内部に配置された化学蓄熱材料１２とを備えている。筐体１１内部のうち、化学蓄熱材料１２と第１のウィック構造体１７が設けられていない部位に、流路１８が形成されている。
【００４４】
筐体１１は、反応媒体としての機能を有する液相の熱輸送流体（水）Ｌを筐体１１内へ導入する水導入部１３と、気相の熱輸送流体（水蒸気）Ｇを筐体１１外へ排出する水蒸気排出部１４と、を有している。水導入部１３は管状体であり、水導入部１３の一方の端部は、筐体１１の内部空間のうち、下部またはその近傍と連通している。また、水導入部１３の他方の端部は、液相の熱輸送流体Ｌを貯蔵する熱輸送流体容器（図示せず）と接続している。蓄熱容器１では、水導入部１３は筐体１１の上部（天板部）外側から筐体１１内部へ挿入された態様となっている。
【００４５】
水蒸気排出部１４は管状体であり、水蒸気排出部１４の一方の端部は、筐体１１の内部空間のうち、上部またはその近傍と連通しており、水蒸気排出部１４の他方の端部は、反応媒体としての機能を有する気相の熱輸送流体Ｇから受熱可能な熱交換器（図示せず）と連通している。蓄熱容器１では、水蒸気排出部１４は、筐体１１の上部（天板部）から鉛直方向に延在した態様、すなわち、水導入部１３に対して平行方向に設置されている。
【００４６】
筐体１１の側面の断面形状は、特に限定されないが、図１に示すように、蓄熱容器１では、矩形状となっている。
【００４７】
第１実施形態例に係る化学蓄熱材料１２の設置数は、１つでも複数でも、特に限定されず、蓄熱容器１では、複数の化学蓄熱材料１２が、相互に、並列に配置されている。また、それぞれの化学蓄熱材料１２を被覆している第１のウィック構造体１７は、相互に、別体となっている。
【００４８】
また、蓄熱容器１では、相互に隣接している、別体の第１のウィック構造体１７間を接続する、第２の拡散層である第２のウィック構造体１９が設けられている。第２のウィック構造体１９は、第１のウィック構造体１７の重力方向に対して平行方向に延在する部位のうち、重力方向下方側の端部（すなわち、筐体１１の下部側端部）を接続するように配置されている。また、蓄熱容器１では、第１のウィック構造体１７及び第２のウィック構造体１９と筐体１１の底部との間には空隙が形成されている。該空隙は、水導入部１３から供給された液相の熱輸送流体Ｌを溜める液相流体貯留部２０となっている。一方で、第１のウィック構造体１７の重力方向に対して平行方向に延在する部位のうち、重力方向上方側の端部（すなわち、筐体１１の上部側端部）には、第２のウィック構造体１９は設けられていない。
【００４９】
図１に示すように、蓄熱容器１は、相互に隣接している第１のウィック構造体１７のうち、重力方向に対して平行方向に延在する部位間は空間部となっており、該空間部が流路１８となっている。第１のウィック構造体１７で被覆された化学蓄熱材料１２は、いずれも、筐体１１の底面に対して鉛直方向に立設されていることに応じて、流路１８は、筐体１１の底面に対して鉛直方向に延在している。すなわち、流路１８は、重力方向に対して平行方向に延在している。また、第１のウィック構造体１７の重力方向に対して平行方向に延在する部位のうち、重力方向下方側の端部（すなわち、筐体１１の下部側端部）を接続するように第２のウィック構造体１９が配置されていることに応じて、流路１８の重力方向下方側の端部（すなわち、筐体１１の下部側端部）には、第２のウィック構造体１９が配置されている。
【００５０】
流路１８の設置数は、１つでも、複数でも、特に限定されず、図１では、第１のウィック構造体１７で被覆された化学蓄熱材料１２が複数配置されていることに対応して、流路１８も複数、形成されている。
【００５１】
図１に示すように、液相の熱輸送流体Ｌは、水導入部１３から、筐体１１の下部へ供給される。筐体１１の下部へ供給された液相の熱輸送流体Ｌは、液相流体貯留部２０で所定量溜められた後、筐体１１の下部から、第２のウィック構造体１９を介して、流路１８の重力方向下方側の端部（すなわち、筐体１１の下部側端部）へ供給される。また、液相流体貯留部２０で所定量溜められた液相の熱輸送流体Ｌは、筐体１１の下部から、第１のウィック構造体１７を介して、まずは、化学蓄熱材料１２の第２の領域４２へ供給される。さらに、液相の熱輸送流体Ｌは、第１のウィック構造体１７の有する毛細管力によって、第２の領域４２から第１の領域４１全体へ拡散されていく。このとき、液相の熱輸送流体Ｌは、第２の領域４２にて加熱されるので、液相の熱輸送流体Ｌは、加熱された状態で第２の領域４２から第１の領域４１全体へ拡散されていく。
【００５２】
液相の熱輸送流体Ｌが化学蓄熱材料１２に供給され、反応することにより反応熱Ｈが放出される。化学蓄熱材料１２から放出された反応熱Ｈにより、液相の熱輸送流体Ｌの内、化学蓄熱材料１２と反応しなかった一部は、流路１８内を移動する間に気化して気相の熱輸送流体（水蒸気）Ｇとなる。液相から気相へ相変化した気相の熱輸送流体Ｇは、筐体１１の上部に設けられた水蒸気排出部１４から蓄熱容器１外へ放出され、熱利用先側へ反応熱Ｈを輸送する。
【００５３】
蓄熱容器１では、液相の熱輸送流体Ｌは、化学蓄熱材料１２に対する反応媒体として機能し、かつ化学蓄熱材料１２に蓄熱された熱を熱利用先へ輸送する熱輸送流体（熱輸送媒体）としても機能するので、反応媒体の経路と熱輸送流体の経路を、それぞれ、別経路とする必要がなく、一系統とすることができる。
【００５４】
第１のウィック構造体１７及び第２のウィック構造体１９は、いずれも、毛細管構造を有する構成であれば、特に限定されず、例えば、粉末状の金属材料を焼成することで構築される金属焼結体、金属メッシュ等の部材を挙げることができる。
【００５５】
筐体１１の材質は、特に限定されず、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス等を挙げることができる。
【００５６】
次に、本発明の第２実施形態例に係る化学蓄熱材料について説明する。前記説明は、第２実施形態例に係る化学蓄熱材料を使用した本発明の第２実施形態例に係る蓄熱容器の図面を用いながら行う。
【００５７】
上記の通り、第１実施形態例に係る化学蓄熱材料１２では、第２の領域４２は、第１の領域４１よりも重力方向下方の位置に設けられていることにより、第２の領域４２は、第１の領域４１よりも、液相の熱輸送流体Ｌの供給側の位置に配置されていた。これに代えて、図２に示すように、第２実施形態例に係る化学蓄熱材料２２は、第１の領域４１のうち、重力方向に対して平行方向である表面に、第２の領域４２が積層されている。つまり、化学蓄熱材料２２では、第１の領域４１と第１のウィック構造体１７の間に、第２の領域４２が配置されている。
【００５８】
化学蓄熱材料２２は、第１のウィック構造体１７の内面と接した状態で被覆されているので、第２の領域４２は、第１の領域４１と第１のウィック構造体１７との間に配置されている。
【００５９】
また、図２の第２実施形態例に係る化学蓄熱材料２２を使用した本発明の第２実施形態例に係る蓄熱容器２に示すように、第２の領域４２は、第１の領域４１よりも流路１８側に配置されている。
【００６０】
液相の熱輸送流体Ｌは、筐体１１の下部から、第２のウィック構造体１９を介して、第１のウィック構造体１７の重力方向下方側の端部（すなわち、筐体１１の下部側端部）へ供給される。第１のウィック構造体１７に供給された液相の熱輸送流体Ｌは、第１のウィック構造体１７の毛細管力によって、重力方向下方から上方側へ第１のウィック構造体１７の表面及び内部を拡散していく。
【００６１】
従って、液相の熱輸送流体Ｌは、第１のウィック構造体１７を介して、まず、化学蓄熱材料２２の流路１８側に配置されている第２の領域４２へ供給される。液相の熱輸送流体Ｌの供給された第２の化学蓄熱材は、反応に伴って反応熱Ｈを放出する。その後、さらに化学蓄熱材料２２へ供給される液相の熱輸送流体Ｌは、反応熱Ｈを受熱して昇温しつつ、化学蓄熱材料２２の第２の領域４２から第１の領域４１へ輸送される。第２実施形態例に係る化学蓄熱材料２２でも、第１実施形態例に係る化学蓄熱材料１２と同様に、昇温した液相の熱輸送流体Ｌが第１の領域の酸化マグネシウムに供給されるので、酸化マグネシウムは、筐体１１の外部が常温（２５℃）付近の温度でも、速い反応速度にて反応し、速やかに反応熱Ｈを放出できる。
【００６２】
次に、本発明の第３実施形態例に係る化学蓄熱材料について説明する。前記説明は、第３実施形態例に係る化学蓄熱材料を使用した本発明の第３実施形態例に係る蓄熱容器の図面を用いながら行う。
【００６３】
図３に示すように、第３実施形態例に係る化学蓄熱材料３２では、第２の領域４２は、第１の領域４１よりも重力方向下方の位置に設けられ、さらに、重力方向に対して平行方向である第１の領域４１の表面、すなわち第１のウィック構造体１７と第１の領域４１の間にも配置されている。
【００６４】
すなわち、図３の第３実施形態例に係る化学蓄熱材料３２を使用した本発明の第３実施形態例に係る蓄熱容器３に示すように、第１の領域４１の重力方向に対して平行方向である表面に配置された第２の領域４２は、第１の領域４１よりも流路１８側に配置されている。
【００６５】
第３実施形態例に係る化学蓄熱材料３２では、液相の熱輸送流体Ｌは、まず、第１の領域４１よりも液相の熱輸送流体Ｌの供給側及び流路１８側に配置された第２の領域４２へ供給されて、第２の化学蓄熱材が反応熱Ｈを放出する。その後、さらに化学蓄熱材料３２へ供給される液相の熱輸送流体Ｌは、反応熱Ｈを受熱して昇温し、第２の領域４２から第１の領域４１へ輸送される。従って、第３実施形態例に係る化学蓄熱材料３２でも、昇温した液相の熱輸送流体Ｌが第１の領域の酸化マグネシウムに供給されるので、酸化マグネシウムは、筐体１１の外部が常温（２５℃）付近の温度であっても速い反応速度にて反応し、速やかに反応熱Ｈを放出する。
【００６６】
次に、本発明の化学蓄熱材料を搭載した蓄熱容器を用いた蓄熱装置の実施形態例について、図面を用いながら説明する。ここでは、図１の第１実施形態例に係る蓄熱容器１を用いた蓄熱装置を例にとって説明する。
【００６７】
図４に示すように、本発明の実施形態例に係る蓄熱装置１００は、蓄熱容器１の筐体１１の開口した水導入部１３の端部が、第１の熱輸送流体供給手段である第１のバルブ１０３を備えた第１の配管系１０２を介して、熱輸送流体容器１０１と接続されている。熱輸送流体容器１０１には、化学蓄熱材料１２の吸熱反応及び発熱反応に寄与する反応媒体としての機能を有する液相の熱輸送流体（水）Ｌが収容されている。蓄熱装置１００では、熱輸送流体容器１０１は、蓄熱容器１よりも高い位置に設置されているので、第１のバルブ１０３を開くことにより、液相の熱輸送流体Ｌが、熱輸送流体容器１０１から、水導入部１３を介して、蓄熱容器１の下方に設けられた液相流体貯留部２０へ流入する。液相流体貯留部２０へ流入した液相の熱輸送流体Ｌは、第１のウィック構造体１７及び第２のウィック構造体１９の毛細管力によって第１のウィック構造体１７及び第２のウィック構造体１９の表面及び内部に輸送される。
【００６８】
第１のウィック構造体１７内へ輸送された液相の熱輸送流体Ｌは、化学蓄熱材料１２と反応し、化学蓄熱材料１２から反応熱Ｈが放出される。一方で、化学蓄熱材料１２と反応しなかった液相の熱輸送流体Ｌの一部は、化学蓄熱材料１２から放出された反応熱Ｈを受熱して気化し、気相の熱輸送流体Ｇとなる。気相の熱輸送流体Ｇは、流路１８の筐体１１の上部側端部を介して、筐体１１の水蒸気排出部１４から第２の配管系１０４へ、熱輸送流体として放出される。
【００６９】
図４に示すように、蓄熱容器１の水蒸気排出部１４の端部は、第２の配管系１０４を介して、熱交換器である凝縮器１０６と接続されている。蓄熱容器１の水蒸気排出部１４から第２の配管系１０４へ放出された気相の熱輸送流体Ｇは、第２の配管系１０４中を凝縮器１０６の方向へ移動していき、凝縮器１０６へ導入される。凝縮器１０６は、第２の配管系１０４から導入された気相の熱輸送流体Ｇを冷却することによって、気相の熱輸送流体Ｇから液相の熱輸送流体Ｌへ相変化させる。
【００７０】
上記相変化に伴って、気相の熱輸送流体Ｇは、潜熱を放出する。放出された潜熱は、凝縮器１０６と熱的に接続された図示しない熱利用先（例えば、暖気装置）へ輸送される。このように、蓄熱装置１００では、化学蓄熱材１２の反応媒体を、化学蓄熱材１２から放出された反応熱Ｈを熱利用先へ輸送する熱輸送流体としても使用している。
【００７１】
さらに、蓄熱装置１００は、凝縮器１０６と熱輸送流体容器１０１とを接続する第３の配管系１０７を備えている。第３の配管系１０７を介して、凝縮器１０６によって凝縮された液相の熱輸送流体Ｌが、凝縮器１０６から熱輸送流体容器１０１へ返送される。また、第３の配管系１０７には、第２の熱輸送流体供給手段である第２のバルブ１０８が設けられている。
【００７２】
蓄熱装置１００には、第１の配管系１０２、第２の配管系１０４及び第３の配管系１０７によって、それぞれ、熱輸送流体容器１０１から蓄熱容器１へ、蓄熱容器１から凝縮器１０６へ、凝縮器１０６から熱輸送流体容器１０１へと、反応媒体としての機能を有する熱輸送流体が循環する循環系が形成されている。前記循環系は、気密状態であり、かつ減圧されている。つまり、前記循環系は、ループ状のヒートパイプ構造となっている。また、熱輸送流体容器１０１は、蓄熱容器１よりも高い位置に設置されている。
【００７３】
従って、循環系に収容された熱輸送流体を循環させるための機器（例えば、ポンプ等）を使用しなくても、第１のウィック構造体１７や第２のウィック構造体１９の毛細管力、相対的に高温である蓄熱容器１内部と相対的に低温である熱交換器である凝縮器１０６内部との温度差、蓄熱容器１内部と凝縮器１０６内部との間における熱輸送流体の蒸気圧差によって、熱輸送流体は、蓄熱装置１００の循環系を円滑に循環することができる。
【００７４】
次に、図４の蓄熱装置１００の構成要素を用いて、蓄熱容器１に熱を蓄熱させる場合の操作例について説明する。蓄熱容器１の蓄熱時には、蓄熱装置１００の第１のバルブ１０３を閉じ、第２のバルブ１０８を開けて、蓄熱容器１に蓄熱容器１の外部環境から熱を受熱させる。蓄熱容器１が外部環境から熱を受熱すると、化学蓄熱材料１２が気相の熱輸送流体Ｇを放出する。化学蓄熱材料１２から放出された気相の熱輸送流体Ｇは、第１のウィック構造体１７を通過して蓄熱容器１の内部空間、すなわち流路１８へ放出される。流路１８へ放出された気相の熱輸送流体Ｇは、第２の配管系１０４、凝縮器１０６、第３の配管系１０７を介して凝縮し、液体として熱輸送流体容器１０１へ輸送される。
【００７５】
蓄熱容器１の蓄熱が完了した後、第２のバルブ１０８も閉じて、液相の熱輸送流体Ｌを熱輸送流体容器１０１内に閉じ込めておく。本発明の蓄熱装置１００では、蓄熱温度が酸化マグネシウムよりも低い第２の化学蓄熱材が第２の領域、すなわち水の供給側の位置及び／または前記流路側の位置に配置されている。このため、蓄熱容器１の外部環境の熱を受熱して蓄熱する場合にも、気相の熱輸送流体Ｇを円滑に流路１８へ放出することができ、蓄熱効率を向上することができる。
【００７６】
一方、蓄熱容器１から熱利用先側へ、蓄熱容器１に蓄熱されていた熱を輸送する場合には、蓄熱装置１００の第１のバルブ１０３を開けて液相の熱輸送流体Ｌを蓄熱容器１へ供給するとともに、第２のバルブ１０８も開けて蓄熱装置１００の循環系を開放することで、蓄熱装置１００を稼働させる。
【００７７】
次に、本発明の蓄熱装置を用いた暖気装置の例について、説明する。例えば、車両に搭載された内燃機関（エンジン等）に接続された排気管に蓄熱装置の蓄熱容器を搭載することで、排気管内を流れる排ガス中の熱を蓄熱容器に蓄熱することができる。蓄熱容器の筐体の外面が、排気管内を流れる排ガスと直接接触するように蓄熱容器を配置することで、蓄熱容器を熱源と熱的に接続することができる。
【００７８】
蓄熱容器に蓄熱された排ガス由来の熱は、蓄熱装置の循環系にて、蓄熱容器から熱交換器へ輸送され、さらに、熱交換器から熱利用先である内燃機関の暖気装置へ輸送される。
【００７９】
次に、本発明の他の実施形態例について説明する。上記第１〜第３実施形態例に係る蓄熱容器では、化学蓄熱材料が重力方向に対して平行方向に立設されていることに対応して、流路は重力方向に対して平行方向に設けられていたが、化学蓄熱材料及び流路の配置方向は、特に限定されず、例えば、重力方向に対して直交方向以外の傾き角度で延在していてもよく、重力方向に対して直交方向（すなわち、水平方向）に延在していてもよい。
【００８０】
また、上記第１〜第３実施形態例に係る蓄熱容器では、第２の拡散層である第２のウィック構造体が設けられていたが、液相の熱輸送流体の流体流路への供給量等、蓄熱容器の使用状況に応じて、第２の拡散層は設けなくてもよい。また、上記第１〜第３実施形態例に係る蓄熱容器では、化学蓄熱材料全体が第１の拡散層である第１のウィック構造体で被覆されていたが、蓄熱容器の使用状況に応じて、第１の拡散層は、化学蓄熱材料の一部を被覆する態様でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の化学蓄熱材料、蓄熱容器及び蓄熱装置は、簡易な構成にて発熱量と熱輸送量を向上できるので、広汎な分野で利用可能であり、例えば、エンジンや工業プラント等からの排熱の回収・貯蔵及び利用の分野、特に、車両に搭載して排熱を回収・貯蔵及び利用する分野で、利用価値が高い。
【符号の説明】
【００８２】
１、２、３                  蓄熱容器
１１                        筐体
１２、２２、３２            化学蓄熱材料
１３                        水導入部
１４                        水蒸気排出部
１７                        第１のウィック構造体
１８                        流路
１９                        第２のウィック構造体
４１                        第１の領域
４２                        第２の領域
１００                      蓄熱装置
１０１                      熱輸送流体容器
１０６                      凝縮器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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