(57)【要約】【課題】複数の熱交換部を備える反応器において、各熱交換部を流れる加熱対象流体の流量のバラつきを低減できる化学蓄熱装置を提供する。【解決手段】反応器２は、複数の熱交換部１０へ加熱対象流体を供給する入口流路Ｌ２を備えている。このような入口流路Ｌ２に対して、フィン１１が配置された熱交換用流路１２は、入口流路Ｌ２の中心に近い位置（具体的には、図２に示す熱交換部１０Ｂ，１０Ｃ）に比して、遠い位置（熱交換部１０Ａ，１０Ｄ）の方が流通抵抗が低くされている。従って、入口流路Ｌ２の中心に近い位置に比して加熱対象流体が向かい難い位置である遠い位置（熱交換部１０Ａ，１０Ｄ）では、近い位置（熱交換部１０Ｂ，１０Ｃ）に比して流通抵抗が低くされている。これによって、入口流路から遠い位置における加熱対象流体の流れ易さを向上し、当該位置での加熱対象流体の流量を増加できる。【選択図】  図２
2017116153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応媒体との化学反応により発熱しかつ吸熱により前記反応媒体を脱離する蓄熱材と、
前記蓄熱材を内部に収容するとともに加熱対象流体が流通する流路に配置された反応器と、
前記反応媒体を貯蔵する貯蔵器と、
前記反応器と前記貯蔵器とを連通し、前記反応器と前記貯蔵器との間で前記反応媒体を流通させる接続管と、
を備え、
前記反応器は、
前記蓄熱材を収容する複数の蓄熱材収容部と、
前記蓄熱材収容部に隣接して設けられ、前記加熱対象流体と前記蓄熱材収容部の前記蓄熱材との間で熱交換を行う複数の熱交換部と、
を備え、
前記蓄熱材収容部と前記熱交換部とが、交互に積層されており、
前記複数の熱交換部の各々は、
隣接する前記蓄熱材収容部に熱的に接続されるとともに前記加熱対象流体を流通可能な断面波形状のフィンを備え、
前記加熱対象流体が流通する前記流路の中心に近い位置に比して遠い位置の方が流通抵抗が低くなるように前記フィンの形状が調整されている、化学蓄熱装置。
【請求項２】
前記熱交換部の流通抵抗は、前記フィンのピッチを変更することによって調整されている、請求項１に記載の化学蓄熱装置。
【請求項３】
前記熱交換部の流通抵抗は、前記フィンの高さを変更することによって調整されている、請求項１又は２に記載の化学蓄熱装置。
【請求項４】
前記熱交換部は、前記蓄熱材収容部と前記熱交換部とを積層する積層方向において、前記流路の中心に近い位置に比して、遠い位置の方が流通抵抗が低くされている、請求項１〜３の何れか一項に記載の化学蓄熱装置。
【請求項５】
前記熱交換部は、前記熱交換部が広がる幅方向において、前記流路の中心に近い位置に比して、遠い位置の方が流通抵抗が低くされている、請求項１〜３の何れか一項に記載の化学蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学蓄熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の化学蓄熱装置として、特許文献１に示されるものが知られている。特許文献１に示される化学蓄熱装置は、反応媒体との化学反応により発熱しかつ吸熱により反応媒体を脱離する蓄熱材を内部に収容する反応器と、反応媒体を貯蔵する貯蔵器と、を備えている。また、反応器は、蓄熱材が収容された複数の蓄熱材収容部と、加熱対象となる流体（以下、加熱対象流体）と蓄熱材との間で熱交換を行う複数の熱交換部と、を備えており、複数の蓄熱材収容部と複数の熱交換部とが、交互に積層されている。これにより、反応器の熱交換部を流れる加熱対象流体と当該熱交換部に隣接する蓄熱材収容部に収容された蓄熱材との間で熱交換が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２０８８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上述の化学蓄熱装置のように、加熱対象流体が流れる流路配管（流路）に熱交換部と蓄熱材収容部とが積層配置された反応器を設置する場合、反応器における各熱交換部を流れる加熱対象流体の流量は、流路配管の中心からの位置により異なる。すなわち、流路配管の中心に近い位置に配置される熱交換部は加熱対象流体が流れやすいが、流路配管の中心から遠い位置、例えば、流路配管の周縁部に近い位置に配置される熱交換部は加熱対象流体が流れにくくなっている。従って、１つの反応器であっても熱交換部を流れる加熱対象流体の流量が位置によって不均一になるという問題が生じる。このように、加熱対象流体の流量が不均一となる場合、蓄熱材の反応の進行度合いが位置によって不均一になり、所望の加熱が行われなくなってしまう。
【０００５】
本発明は、複数の熱交換部を備える反応器において、各熱交換部を流れる加熱対象流体の流量のバラつきを低減できる化学蓄熱装置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】
【０００６】
本発明の一側面に係る化学蓄熱装置は、反応媒体との化学反応により発熱しかつ吸熱により反応媒体を脱離する蓄熱材と、蓄熱材を内部に収容するとともに加熱対象流体が流通する流路に配置された反応器と、反応媒体を貯蔵する貯蔵器と、反応器と貯蔵器とを連通し、反応器と貯蔵器との間で反応媒体を流通させる接続管と、を備え、反応器は、蓄熱材を収容する複数の蓄熱材収容部と、蓄熱材収容部に隣接して設けられ、加熱対象流体と蓄熱材収容部の蓄熱材との間で熱交換を行う複数の熱交換部と、を備え、蓄熱材収容部と熱交換部とが、交互に積層されており、複数の熱交換部の各々は、隣接する蓄熱材収容部に熱的に接続されるとともに加熱対象流体を流通可能な断面波形状のフィンを備え、加熱対象流体が流通する流路の中心に近い位置に比して遠い位置の方が流通抵抗が低くなるようにフィンの形状が調整されている。
【０００７】
本発明に係る化学蓄熱装置では、反応器において、蓄熱材収容部と熱交換部とが、交互に積層されている。また、熱交換部は、隣接する蓄熱材収容部に熱的に接続されるとともに加熱対象流体を流通可能な断面波形状のフィンを備える。従って、熱交換部を通過する加熱対象流体は、フィンを介して蓄熱材収容部の蓄熱材と熱交換を行うことができる。反応器は、加熱対象流体が流通する流路に配置されている。このような熱交換部は、加熱対象流体が流通する流路の中心に近い位置に比して遠い位置の方が流通抵抗が低くなるようにフィンの形状が調整されている。従って、流路の中心に近い位置に比して加熱対象流体が向かい難い位置である遠い位置では、近い位置に比して加熱対象流体が流れ易くなっている。これによって、流路の中心から遠い位置における加熱対象流体の流れ易さを向上し、当該位置での加熱対象流体の流量を増加できる。以上により、複数の熱交換部を備える反応器において、各熱交換部を流れる加熱対象流体の流量のバラつきを低減できる。
【０００８】
本発明の他の側面に係る化学蓄熱装置において、熱交換部の流通抵抗は、フィンのピッチを変更することによって調整されていてよい。フィンのピッチを粗くするほど流通抵抗を低くし、ピッチを密にするほど流通抵抗を高めることができる。
【０００９】
本発明の他の側面に係る化学蓄熱装置において、熱交換部の流通抵抗は、フィンの高さを変更することによって調整されていてよい。フィンの高さを高くするほど流通抵抗を低くし、高さを低くするほど流通抵抗を高くすることができる。
【００１０】
本発明の他の側面に係る化学蓄熱装置において、熱交換部は、蓄熱材収容部と熱交換部とを積層する積層方向において、流路の中心に近い位置に比して、遠い位置の方が流通抵抗が低くされてよい。これにより、積層方向における加熱対象流体の流量の均一性を向上できる。
【００１１】
本発明の他の側面に係る化学蓄熱装置において、熱交換部は、熱交換部が広がる幅方向において、流路の中心に近い位置に比して、遠い位置の方が流通抵抗が低くされていてよい。これにより、幅方向における加熱対象流体の流量の均一性を向上できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数の熱交換部を備える反応器において、各熱交換部を流れる加熱対象流体の流量のバラつきを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る化学蓄熱装置の全体構成を示した概略構成図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】変形例に係る反応器の断面図である。
【図４】変形例に係る反応器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。
【００１５】
化学蓄熱装置１は、可逆的な化学反応を利用して、外部エネルギレスで加熱対象を加熱（暖機）する装置である。具体的には、化学蓄熱装置１は、加熱対象から供給される熱により蓄熱材から脱離する反応媒体を蓄えておき、その蓄えられた反応媒体を必要なときに蓄熱材に供給することで、蓄熱材と反応媒体とを化学反応させて化学反応時の反応熱（放熱）を利用して加熱対象を暖める装置である。即ち、化学蓄熱装置１は、可逆的な化学反応を利用して、加熱対象からの熱を蓄えるとともに、加熱対象に熱を供給する装置である。加熱対象（以下の説明では「加熱対象流体」と称する）として、排気ガス、エンジンオイル、冷却水等が適用される。また、本実施形態では、反応媒体としてアンモニアが例示されているが、水蒸気であってもよい。
【００１６】
化学蓄熱装置１は、熱交換部付き反応器２と、貯蔵器３と、接続管Ｌ１と、バルブ４とを備えている。熱交換部付き反応器２は、ヒータとして機能し、熱交換部を介して加熱対象流体を加熱する。熱交換部付き反応器２は、加熱対象流体が流通する流路に配置されている。本実施形態では、熱交換部付き反応器２には、上流側に入口流路（流路）Ｌ２が接続され、下流側に出口流路（流路）Ｌ３が接続されている。入口流路Ｌ２から流入して昇温された加熱対象流体は、出口流路Ｌ３を介して下流側へ流れる。
【００１７】
熱交換部付き反応器２は、複数の熱交換部１０及び複数の蓄熱材２１を収容する蓄熱材収容部が積層された積層部２６（詳細な構成は後述）と、積層部２６の各熱交換部１０へ加熱対象流体を分配する分配空間２３と、積層部２６の各熱交換部からの加熱対象流体を集約する集約空間２４と、を備える。本実施形態では、入口流路Ｌ２は、分配空間２３に対して積層方向及び幅方向における略中央位置に接続される。なお、「積層方向」とは、積層部２６において熱交換部１０及び蓄熱材２１を収容する蓄熱材収容部が積層される方向である。「幅方向」とは、積層部２６において熱交換部１０が延びる方向である。入口流路Ｌ２から供給された加熱対象流体は分配空間２３において積層方向及び幅方向へ拡散した状態で、積層部２６の各熱交換部１０へ入り込む。出口流路Ｌ３は、集約空間２４に対して積層方向及び幅方向の略中央位置に設けられる。積層部２６の各熱交換部１０から排出された加熱対象流体は、集約空間２４内へ供給され、当該空間内で合流して、出口流路Ｌ３から排出される。
【００１８】
貯蔵器３は、吸着材３ａを有している。吸着材３ａは、アンモニアを物理吸着により保持し、かつ、圧力に応じてアンモニアを脱離（分離）する。吸着材３ａとしては、例えば、活性炭が用いられる。貯蔵器３では、暖機時にアンモニアを吸着材３ａから脱離させて熱交換部付き反応器２（蓄熱材２１）に供給するとともに、暖機終了後には蓄熱材２１から脱離したアンモニアを吸着材３ａに物理吸着させることで回収する。なお、吸着材３ａとしては、活性炭に限られず、例えば、メソポーラスシリカ、メソポーラスカーボン、メソポーラスアルミナなどのメソ孔を有するメソポーラス材、または、ゼオライト、シリカゲルを用いてもよい。
【００１９】
接続管Ｌ１は、熱交換部付き反応器２と貯蔵器３とを接続する管である。接続管Ｌ１は、熱交換部付き反応器２と貯蔵器３との間でアンモニアを流通させる流路となる。接続管Ｌ１の熱交換部付き反応器２側の一端部は、積層部２６に対して接続されている。バルブ４は、熱交換部付き反応器２と貯蔵器３との間のアンモニアの流路を開閉するバルブである。バルブ４は、接続管Ｌ１の途中に配設されている。バルブ４が開かれると、接続管Ｌ１を介して熱交換部付き反応器２と貯蔵器３とが連通し、アンモニアの移動が可能となる。バルブ４の開閉制御は、化学蓄熱装置１の専用のコントローラ、あるいは化学蓄熱装置１の適用先の装置を制御するＥＣＵ[Electronic Control Unit]などで行われる。バルブ４は、例えば、電磁式のノーマリクローズのバルブであり、電圧印加時に開く。
【００２０】
この化学蓄熱装置１では、入口流路Ｌ２の加熱対象流体の温度が所定温度（触媒の活性温度に基づいて設定された温度）より低いときに、ＥＣＵなどによる制御によりバルブ４が開かれる。これにより、アンモニアが充填された圧力の高い貯蔵器３と貯蔵器３よりも圧力の低い熱交換部付き反応器２とが連通されることになり、貯蔵器３の吸着材３ａからアンモニアが脱離する。吸着材３ａから脱離したアンモニアは、接続管Ｌ１内を流れて熱交換部付き反応器２側に移動し、熱交換部付き反応器２内に供給される。熱交換部付き反応器２では、供給されたアンモニアと各蓄熱材２１とがそれぞれ化学反応し、熱を発生させる（発熱反応）。このとき、下記の反応式（Ａ）の左辺から右辺への反応が起きる。なお、下記の反応式のＭａＸＺは、蓄熱材２１の材質である。「Ｍ」は、アルカリ金属、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒなどのアルカリ土類金属、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎなどの遷移金属、アルミニウム、及び前記金属の組み合わせから選択された１つ以上のカチオンである。「Ｘ」は、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、硝酸イオン、チオシアン酸イオン、硫酸イオン、モリブデン酸イオン、及びリン酸イオンから選択された１つ以上のアニオンである。「Ｘ」は、例えば、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉなどであってよい。「ａ」は、塩分子１つあたりのカチオンの数である。「ｚ」は、塩分子１つあたりのアニオンの数である。
ＭａＸＺ＋ｎＮＨ３  ⇔  Ｍａ（ＮＨ３）ｎＸＺ＋熱      …（Ａ）
【００２１】
この各蓄熱材２１で発生した熱は、各熱交換部１０に伝導される。各熱交換部１０では、蓄熱材２１からの熱を加熱対象流体に与える。即ち、熱交換部１０は、蓄熱材２１と加熱対象流体との間で熱交換する。これにより、加熱対象流体が、昇温する。この化学蓄熱装置１により昇温された加熱対象流体が出口流路Ｌ３を介して下流側の装置等へ流れる。
【００２２】
暖機終了後、ある程度継続すると、循環系の加熱対象流体の温度が高くなる。この温度が高くなった加熱対象流体の熱（排熱）は、各熱交換部１０に伝導される。加熱対象流体の熱により加熱された各熱交換部１０によって、蓄熱材２１が加熱される。即ち、熱交換部１０は、加熱対象流体と蓄熱材２１との間で熱交換する。このとき、アンモニアを化学吸着している蓄熱材２１は、加熱対象流体の熱を吸熱してアンモニアを脱離する。これにより、熱交換部付き反応器２内では、アンモニアが発生する（再生反応）。このとき、上記の反応式（Ａ）の右辺から左辺への反応が起きる。この再生反応に伴い、ＥＣＵなどによる制御により、バルブ４が開かれる。これにより、熱交換部付き反応器２内で発生したアンモニアは、接続管Ｌ１内を流れて貯蔵器３側に移動し、貯蔵器３に回収される。貯蔵器３では、吸着材３ａでアンモニアを吸着して貯蔵する。
【００２３】
次に、図２を参照して、熱交換部付き反応器２の構成について詳細に説明する。
【００２４】
図２に示すように、積層部２６は、複数の熱交換部１０と複数個の蓄熱材２１を収容するチューブ（蓄熱材収容部）２２とを交互に積層することによって構成されている。また、各層において、熱交換部１０及び蓄熱材２１を収容するチューブ２２は、積層方向Ｄ１及び加熱対象流体の流通方向に垂直な幅方向Ｄ２に沿って広がっている。本実施形態では、積層部２６の積層方向Ｄ１における両端部（積層方向の最外部）には、熱交換部１０が配置されている。また、両端部の熱交換部１０の積層方向Ｄ１外側の端部は、カバー部材６，７によってそれぞれ塞がれている。なお、図２に示す例においては、積層方向Ｄ１における最も紙面上側に配置される熱交換部１０を「熱交換部１０Ａ」と称する場合があり、当該熱交換部１０Ａに対して積層方向Ｄ１における一段下側に配置される熱交換部１０を「熱交換部１０Ｂ」と称する場合がある。また、積層方向Ｄ１における最も紙面下側に配置される熱交換部１０を「熱交換部１０Ｄ」と称する場合があり、当該熱交換部１０Ｄに対して積層方向における一段上側に配置される熱交換部１０を「熱交換部１０Ｃ」と称する場合がある。なお、図２においては、熱交換部１０Ｂと熱交換部１０Ｃとの間に存在する熱交換部１０は省略されている。熱交換部１０の積層数は特に限定されない。熱交換部１０は４層以上でもよく、４層でもよく、３層であってもよい。なお、説明の便宜上、図面の紙面の向きに応じて「上」「下」の語を用いているが、実際の使用時においては、上下方向が限定されるものではない。
【００２５】
熱交換部１０は、加熱対象流体を流通させる熱交換用流路１２内に、所定のピッチ及び高さで断面波形状のフィン１１を配置することによって構成される。これにより、熱交換部１０は、隣接するチューブ２２に熱的に接続されるとともに加熱対象流体を流通可能な断面波形状のフィンを備える。熱交換用流路１２は、互いに積層方向Ｄ１に平行に対向する上壁面及び下壁面との間に形成される。熱交換用流路１２は、上流側の端部が分配空間２３内に開口しており、下流側の端部が集約空間２４内に開口している。
【００２６】
フィン１１は、排気ガスと蓄熱材２１との熱交換を促進するための部材である。フィン１１は、ステンレス鋼、アルミ等の金属によって構成される金属製の部材である。フィン１１の断面形状は、一定のパターンで幅方向Ｄ２へ向かって広がる波形をなしている。また、本実施形態では、フィン１１は、角形状の波形状をなしている。具体的には、フィン１１は、熱交換用流路１２の下側の内壁面に沿って幅方向Ｄ２に真っ直ぐ延びる第１の部分１１ａと、部分１１ａの幅方向Ｄ２における端部から積層方向Ｄ１における上側へ真っ直ぐに延びる第２の部分１１ｂと、第２の部分１１ｂの上端部から熱交換用流路１２の上側の内壁面に沿って幅方向Ｄ２に真っ直ぐに延びる第３の部分１１ｃと、第３の部分１１ｃの幅方向Ｄ２における端部から積層方向Ｄ１における下側へ真っ直ぐに延びる第４の部分１１ｄと、を備えている。フィン１１は、このような部分１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのパターンが幅方向Ｄ２に沿って連続している。このとき、第２の部分１１ｂの中立軸と第４の部分１１ｄの中立軸との間の幅方向Ｄ２における距離が波形状の「ピッチ」に該当する。また、第１の部分１１ａの中立軸と第３の部分１１ｃの中立軸との間の積層方向Ｄ１における距離が波形状の「高さ」に該当する。なお、フィン１１は、加熱対象流体が流れる方向に対しては、一定な断面形状で延びている。フィン１１の上流側の端部は、熱交換用流路１２の上流側の端部まで延びており、フィン１１の下流側の端部は熱交換用流路１２の下流側の端部まで延びている。ただし、フィン１１の端部の位置は特に限定されず、熱交換用流路１２の上流及び下流側の端部よりも熱交換用流路１２の内側に配置されていてもよい。フィン１１は、熱交換用流路１２を構成する壁面に対して、溶接又はろう付けなどにより接合されている。
【００２７】
蓄熱材２１を収容するチューブ２２は、積層部２６の積層方向Ｄ１に隣り合う熱交換部１０と熱交換部１０との間に配置されている。なお、蓄熱材２１を収容するチューブ２２は、積層方向の端部に配置されていてもよい。蓄熱材２１を収容するチューブ２２の幅方向Ｄ２の各長さは、熱交換部１０と同じであってよい。蓄熱材２１は、例えば、ペレット状にプレス成型されたプレス成型体である。チューブ２２に収容された蓄熱材２１は、扁平な略直方体形状であってよい。蓄熱材２１は、反応媒体としてのアンモニアを供給するとアンモニアと化学反応（化学吸着）して発熱する。また、アンモニアが化学吸着された蓄熱材２１は、高温となった加熱対象流体により熱交換部１０を介して加熱されると、その熱を吸熱してアンモニアを脱離する。蓄熱材２１としては、反応式（Ａ）で説明したように、組成式ＭａＸＺで表されるハロゲン化合物が用いられる。なお、蓄熱材２１には、熱伝導性を向上させる添加物が混合されていてもよい。添加物としては、例えば、カーボンファイバ、カーボンビーズ、ＳｉＣビーズ、金属ビーズ、高分子ビーズ、高分子ファイバである。金属ビーズの金属材料としては、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｉ−Ｃｒ、Ａｌ、Ｆｅ、ステンレス鋼である。
【００２８】
次に、各熱交換部１０におけるフィン１１の態様について説明する。フィン１１が配置された熱交換用流路１２は、入口流路（加熱対象流体が流通する流路）Ｌ２の中心に近い位置に比して、遠い位置の方が流通抵抗が低くされている。熱交換部１０の流通抵抗とは、加熱対象流体が熱交換部１０の熱交換用流路１２を流通する際の流れ易さの度合いを示しており、流通抵抗が高いほど加熱対象流体が流れにくく、流通抵抗が低いほど加熱対象流体が流れやすいことを示している。熱交換部１０の流通抵抗は、フィン１１のピッチを変更することによって調整されてよく、または、フィン１１の高さを変更することによって調整されてもよく、あるいは両方を変更することによって調整されてもよい。本実施形態においては、フィン１１の高さは各熱交換部１０において等しく、フィン１１のピッチを変更することで流体抵抗が調整されている。また、本実施形態では、フィン１１が配置された熱交換用流路１２は、積層方向Ｄ１において、入口流路Ｌ２から近い位置に比して、遠い位置の方が流通抵抗が低くされている。
【００２９】
具体的には、図２において仮想線で示すように、入口流路Ｌ２が積層部２６に対し、積層方向Ｄ１及び幅方向Ｄ２における略中央位置に接続されている場合（二点鎖線で入口流路Ｌ２の位置を表示している）、入口流路Ｌ２の中心に近い熱交換部１０Ｂに比して、遠い位置の熱交換部１０Ａの方が流通抵抗が低くされている。具体的には、熱交換部１０Ａのフィン１１Ａは、熱交換部１０Ｂのフィン１１Ｂよりもピッチが大きい。また、入口流路Ｌ２の中心に近い熱交換部１０Ｃに比して、遠い位置の熱交換部１０Ｄの方が流通抵抗が低くされている。具体的には、熱交換部１０Ｄのフィン１１Ｄは、熱交換部１０Ｃのフィン１１Ｃよりもピッチが大きい。なお、設計時においては、中央側のフィンのピッチを既存のフィンのピッチより密となるように設定してもよく、外側のフィンのピッチを既存のフィンのピッチより粗くなるように設定してもよい。
【００３０】
次に、本実施形態に係る化学蓄熱装置１の作用・効果について説明する。
【００３１】
本実施形態に係る化学蓄熱装置１では、反応器２において、複数のチューブ２２と複数の熱交換部１０とが、交互に積層されている。また、熱交換部１０は、隣接するチューブ２２に熱的に接続されるとともに加熱対象流体を流通可能な断面波形状のフィン１１を備える。従って、熱交換部１０を通過する加熱対象流体は、フィン１１を介してチューブ２２に収容された蓄熱材２１と熱交換を行うことができる。反応器２は、加熱対象流体が流通する流路に配置されている。ここでは、反応器２は、複数の熱交換部１０へ加熱対象流体を供給する入口流路Ｌ２に接続されている。このような熱交換部１０は、加熱対象流体が流通する流路である入口流路Ｌ２の中心に近い位置（具体的には、図２に示す熱交換部１０Ｂ，１０Ｃ）に比して遠い位置（熱交換部１０Ａ，１０Ｄ）の方が流通抵抗が低くなるようにフィン１１の形状が調整されている。従って、入口流路Ｌ２の中心に近い位置に比して加熱対象流体が向かい難い位置である遠い位置（熱交換部１０Ａ，１０Ｄ）では、近い位置（熱交換部１０Ｂ，１０Ｃ）に比して加熱対象流体が流れ易くなっている。これによって、入口流路Ｌ２の中心から遠い位置における加熱対象流体の流れ易さを向上し、当該位置での加熱対象流体の流量を増加できる。以上により、複数の熱交換部１０を備える反応器２において、各熱交換部１０を流れる加熱対象流体の流量のバラつきを低減できる。例えば、各熱交換部１０に対する加熱対象流体の流量が不均一であった場合、流量の多い熱交換部１０では蓄熱材２１での反応が早期に完了する一方で、流量の少ない熱交換部１０では蓄熱材２１での反応に時間がかかる。従って、反応器２全体としての熱の出力に対して反応時間が長くなるという問題が生じる。
【００３２】
本実施形態に係る化学蓄熱装置１において、熱交換部１０の流通抵抗は、フィン１１のピッチを変更することによって調整されていている。フィン１１のピッチを粗くするほど流通抵抗を低くし、ピッチを密にするほど流通抵抗を高めることができる。
【００３３】
本実施形態に係る化学蓄熱装置１において、フィン１１が配置された熱交換部１０は、蓄熱材２１を収容するチューブ２２と熱交換部１０とを積層する積層方向Ｄ１において、入口流路Ｌ２の中心に近い位置に比して、遠い位置の方が流通抵抗が低くされていている。これにより、積層方向Ｄ１における加熱対象流体の流量の均一性を向上できる。
【００３４】
なお、積層方向Ｄ１において最も外側の熱交換部１０Ａ，１０Ｄのフィン１１Ａ，１１Ｄは外部に露出するカバー部材６，７と接触している。流通抵抗を低くするためにフィン１１Ａ，１１Ｄのピッチを粗くすることで、フィン１１Ａ，１１Ｄ及びカバー部材６，７を介して外部に放熱される熱量を低減することもできる。
【００３５】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００３６】
例えば、図３に示す反応器２を採用してもよい。図３に示す化学蓄熱装置１において、熱交換部１０の流通抵抗は、フィン３１の高さを変更することによって調整されていている。フィン３１の高さを高くするほど流通抵抗を低くし、高さを低くするほど流通抵抗を高くすることができる。具体的には、積層方向Ｄ１において、入口流路Ｌ２の中心に近い位置に配置される熱交換部３０Ｂ，３０Ｃのフィン３１Ｂ，３１Ｃの高さに比して、遠い位置に配置される熱交換部３０Ａ，３０Ｄのフィン３１Ａ，３１Ｄの高さの方が高い。
【００３７】
また、図３に示す化学蓄熱装置１において、熱交換部１０は、当該熱交換部１０が広がる幅方向Ｄ２において、入口流路Ｌ２の中心に近い位置に比して、遠い位置の方が流通抵抗が低くされていている。これにより、幅方向Ｄ２における加熱対象流体の流量の均一性を向上できる。具体的には、熱交換部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄのフィン３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄは、幅方向Ｄ２において、入口流路Ｌ２の中心から遠ざかるに従って、ピッチが粗くなっている。これにより、入口流路Ｌ２の中心から幅方向Ｄ２において遠い位置の流通抵抗を低くすることができる。
【００３８】
また、図４に示す反応器２を採用してもよい。図４に示す化学蓄熱装置１の熱交換部４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄでは、上述のような角形波形の形状に代えて、湾曲した波形のフィン４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄが採用されている。
【００３９】
なお、上述の実施形態では、積層方向Ｄ１において、熱交換部１０の流通抵抗（すなわちフィンの態様）は、一段ずつ変更されていた。これに代えて、複数段ずつ流通抵抗を変更してもよい。例えば、積層方向Ｄ１に連続する二段分の熱交換部１０の組については流通抵抗を同じにし、当該組と隣り合う他の熱交換部１０の組の流通抵抗とは異なるようにしてよい。
【００４０】
なお、入口流路Ｌ２及び出口流路Ｌ３の反応器２に対する取付位置は中央位置でなくともよく、積層方向Ｄ１や幅方向Ｄ２における一端側に寄った位置であってもよい。すなわち、加熱対象流体が流通する流路に反応器が配置されていれば、流路と反応器の位置や大きさ等の態様は特に限定されない。例えば、流路配管が延びており、当該流路配管の径を変えることなく、内部に反応器２を配置してもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１…化学蓄熱装置、２…反応器、３…貯蔵器、１０，３０，４０…熱交換部、１１，３１，４１…フィン、１２…流路、２１…蓄熱材、２２…チューブ（蓄熱材収容部）、Ｌ１…接続管、Ｌ２…入口流路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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