化学蓄熱装置
【課題】耐圧構造を不用として小型軽量化を図り、装置全体で見たときの高蓄熱密度を実現可能とする化学蓄熱装置を提供する。
【解決手段】化学蓄熱装置において、気体の反応媒体１４０と可逆的に発熱および吸熱反応する固体の化学蓄熱材で構成される蓄熱部材１２０Ａ、１２０Ｂを内部に収容し、反応媒体１４０が出入りする開口部１１３を有する反応容器１１０と、反応媒体１４０を液体の状態にて貯蔵する貯蔵容器１３０と、開口部１１３および貯蔵容器１３０とを連通させて、反応容器１１０および貯蔵容器１３０間の気体の反応媒体１４０の流通を可能とする連通路１５０とを備え、反応容器１１０、貯蔵容器１３０および連通路１５０は、それぞれの外圧が内圧より大きくなるよう構成されており、反応容器１１０の内面は、蓄熱部材１２０Ａ、１２０Ｂに密着するように蓄熱部材１２０Ａ、１２０Ｂを包んでいる。
【解決手段】化学蓄熱装置において、気体の反応媒体１４０と可逆的に発熱および吸熱反応する固体の化学蓄熱材で構成される蓄熱部材１２０Ａ、１２０Ｂを内部に収容し、反応媒体１４０が出入りする開口部１１３を有する反応容器１１０と、反応媒体１４０を液体の状態にて貯蔵する貯蔵容器１３０と、開口部１１３および貯蔵容器１３０とを連通させて、反応容器１１０および貯蔵容器１３０間の気体の反応媒体１４０の流通を可能とする連通路１５０とを備え、反応容器１１０、貯蔵容器１３０および連通路１５０は、それぞれの外圧が内圧より大きくなるよう構成されており、反応容器１１０の内面は、蓄熱部材１２０Ａ、１２０Ｂに密着するように蓄熱部材１２０Ａ、１２０Ｂを包んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車などの急速加熱用の熱源として用いて好適な化学蓄熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の化学蓄熱装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この化学蓄熱装置は、アルカリ土類金属酸化物を充填した反応器と、水を貯蔵する水タンクと、水タンクの水を反応器に供給する水供給管と、反応器から水を水タンクに戻す還流管とからなる密閉サイクルを備えている。アルカリ土類金属酸化物は、円筒状の多孔質管内に充填されており、この多孔質管が反応器内に収容されている。
【０００３】
更に、反応器への水の給排水を制御する水送給手段（第１、第２電磁弁、ポンプ、逆止弁）と、反応器内のアルカリ土類金属水酸化物を加熱分解しアルカリ土類金属酸化物に再生する加熱手段（排出ガスの熱、あるいは内燃機関の排熱等）と、水送給手段を制御しアルカリ土類金属酸化物と水との可逆反応を制御するコントローラとを備えている。
【０００４】
そして、特許文献１では、水送給手段によって水タンクから反応器に水を供給することで、アルカリ土類金属酸化物の水和反応に伴って発生する熱を、例えば車両の排出ガス浄化用の触媒の急速加熱に利用するようにしている。尚、水和反応によって生成されたアルカリ土類金属水酸化物は、排出ガスの熱によってアルカリ土類金属酸化物に分解されるようになっており、繰り返しの使用が可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１８０５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、密閉サイクル内へのＣＯ２ガスの浸入を防止して、アルカリ土類金属の反応速度を最適な状態にすると共に、金属材料の腐食速度を抑制するために、密閉サイクル内には、不活性ガス、希ガス、窒素ガスの少なくともいずれかが１種以上充填されるようになっている。そして、密閉サイクル内は、絶対圧力で０．５〜２気圧に維持されている。
【０００７】
よって、密閉サイクル内と外部とでは、大気圧による圧力差が生じ、反応器等においては、耐圧構造が不可欠となり、装置の体格、重量が増加し、更には装置全体で見たときの蓄熱密度が低下するという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、耐圧構造を不用として小型軽量化を図り、装置全体で見たときの高蓄熱密度を実現可能とする化学蓄熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【００１０】
請求項１に記載の発明では、化学蓄熱装置において、気体の反応媒体（１４０）と可逆的に発熱および吸熱反応する固体の化学蓄熱材で構成される蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）と、
蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）を内部に収容すると共に、反応媒体（１４０）が出入りする開口部（１１３）を有する反応容器（１１０）と、
反応媒体（１４０）を液体の状態にて貯蔵する貯蔵容器（１３０）と、
開口部（１１３）および貯蔵容器（１３０）とを連通させて、反応容器（１１０）および貯蔵容器（１３０）間の気体の反応媒体（１４０）の流通を可能とする連通路（１５０）とを備え、
反応容器（１１０）、貯蔵容器（１３０）、および連通路（１５０）は、それぞれの外圧が内圧より大きくなるよう構成されており、
反応容器（１１０）の内面は、蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）に密着するように蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）を包んでいることを特徴としている。
【００１１】
この発明によれば、反応容器（１１０）、貯蔵容器（１３０）、および連通路（１５０）のそれぞれの外圧が内圧よりも大きくなるように構成されているので、貯蔵容器（１３０）内の液体の反応媒体（１４０）を、外圧で蒸発する温度よりも低い温度で蒸発させることができる。そして、発生した蒸気を連通路（１５０）によって反応容器（１１０）内の蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）に供給することができる。そして、気体の反応媒体（１４０）によって蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）を発熱させることができ、発生した熱を必要部位の加熱に利用することができる。尚、発熱反応を終えた蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）に吸熱させることで、反応媒体（１４０）を蒸気として離脱させて、この蒸気を、連通路（１５０）を介して貯蔵容器（１３０）に戻すことができる。
【００１２】
ここで、反応容器（１１０）の外圧が内圧より大きくなっており、内外の圧力差によって、反応容器（１１０）の外側から内側に向けて反応容器（１１０）を変形させるような力が作用することになるが、反応容器（１１０）は蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）に密着するように蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）を包んでいるので、上記の作用力を蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）自身が受け返すことができ、反応容器（１１０）の変形応力を緩和することができる。よって、反応容器（１１０）自身に耐圧構造を設ける必要がなく、小型軽量化が可能となり、化学蓄熱装置における高蓄熱密度を実現することが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、反応容器（１１０）、貯蔵容器（１３０）、および連通路（１５０）は、それぞれの内圧が大気圧よりも小さくなるよう構成されていることを特徴としている。
【００１４】
この発明によれば、大気圧において、反応容器（１１０）、貯蔵容器（１３０）、および連通路（１５０）内を大気圧よりも小さくなるように減圧することで、本化学蓄熱装置を形成することができる。そして、反応媒体（１４０）を大気圧下で蒸発する温度よりも低い温度で蒸発させることができるので、気体の反応媒体（１４０）による蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）の発熱反応を促進させることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）は、板状に形成されており、
反応容器（１１０）は、フィルム状の部材にて形成されており、
板状の蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）の側面と、反応容器（１１０）を形成するフィルム状部材の内面とがそれぞれ密着していることを特徴としている。
【００１６】
この発明によれば、反応容器（１１０）をコンパクトにすることができ、熱出力の向上が可能となる。また、例えば、反応容器（１１０）を複数個用いる場合等では、積層構造を容易に形成することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明では、蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）には、最上流端が開口部（１１３）に通じると共に、気体の反応媒体（１４０）の流通を許容する通路（１２２、１２４）が形成されたことを特徴としている。
【００１８】
この発明によれば、気体の反応媒体（１４０）を蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）に供給する際に、開口部（１１３）から通路（１２２、１２４）に反応媒体（１４０）を流すことができ、反応媒体（１４０）を蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）の広い範囲に渡って均一に供給することができるので、反応速度の分布を緩和して発熱時の反応率を向上させることができ、更なる熱出力の向上が可能となる。
【００１９】
請求項５に記載の発明では、化学蓄熱材は、粉末粒子の集合体として形成されており、
通路（１２２、１２４）は、蓄熱部材（１２０Ａ）内に配設された筒状部材（１２２）の内部空間によって形成され、
筒状部材（１２２）には、この筒状部材（１２２）の内部と外部とを連通して気体の反応媒体（１４０）の出入りを許容する連通口（１２３）が形成されたことを特徴としている。
【００２０】
この発明によれば、蓄熱部材（１２０Ａ）が粉末状の場合に、筒状部材（１２２）によって容易に通路（１２２）を形成することができる。また、連通口（１２３）を介して気体の反応媒体（１４０）を蓄熱部材（１２０Ａ）の広い範囲に渡って均一に供給することができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明では、連通口（１２３）の開口面積は、１つの粉末粒子の投影面積よりも小さくなるように形成されたことを特徴としている。
【００２２】
この発明によれば、連通口（１２３）の開口面積を、蓄熱部材（１２０Ａ）の１つの粉末粒子の投影面積より小さくなるようにしているので、蓄熱部材（１２０Ａ）が筒状部材（１２２）内に吸い込まれてしまうのを抑制することができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明では、蓄熱部材（１２０Ｂ）は、粉末状の化学蓄熱材が結着性を有する物質によって固定されるように形成されており、
通路（１２２、１２４）は、固定された蓄熱部材（１２０Ｂ）に彫られた空間（１２４）として形成されたことを特徴としている。
【００２４】
上記請求項５に記載の発明では、粉末状の蓄熱部材（１２０Ａ）の場合では筒状部材（１２２）よって通路（１２２）を形成していた。しかしながら、請求項７に記載の発明では、結着性を有する物質によって蓄熱部材（１２０Ｂ）を固定して１つの成形体としているので、この成形体に彫りこみを入れることで、上記筒状部材（１２２）を不用として容易に通路（１２４）を形成することができる。また、筒状部材（１２２）を不用とすることで、蓄熱部材（１２０Ｂ）としての熱容量を低減して、発熱、吸熱時の反応率を向上させることができる。
【００２５】
請求項８に記載の発明のように、結着性を有する物質としては、粘土状鉱物を用いて好適である。
【００２６】
更に、請求項９に記載の発明のように、粘土状鉱物としては、セピオライトを用いて好適である。
【００２７】
請求項１０に記載の発明では、蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）は、金属酸化物が用いられ、
反応媒体（１４０）は、水、二酸化炭素、及びアンモニアのうち何れかが用いられたことを特徴としている。
【００２８】
この発明によれば、これら材料選定により蓄熱密度の高い化学蓄熱装置（１００）とすることができる。
【００２９】
請求項１０に記載の発明に対して、具体的には、請求項１１に記載の発明のように、金属酸化物としては、酸化カルシウムまたは酸化マグネシウムを用い、
反応媒体（１４０）としては、水を用いて好適である。
【００３０】
また、請求項１１に記載の発明に対して、請求項１２に記載の発明のように、蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）には、金属塩が添加されるよう構成されたものとするのが良い。
【００３１】
蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）に金属塩を添加すると、蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）の吸熱反応時における温度を下げることができるので、吸熱反応を促進させることができる。
【００３２】
請求項１３に記載の発明のように、金属塩としては、塩化リチウムを用いて好適である。
【００３３】
請求項１４に記載の発明では、貯蔵容器（１３０）には、反応媒体（１４０）を加熱する加熱部（１７１、１７２、１７３）が設けられたことを特徴としている。
【００３４】
この発明によれば、加熱部（１７１、１７２、１７３）によって気体の反応媒体（１４０）の圧力を上昇させることができるので、反応容器（１１０）への気体の反応媒体（１４０）の供給量を増大させることができ、蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）の発熱反応を促進させることができる。
【００３５】
請求項１５に記載の発明では、加熱部（１７１）は、外部からのエネルギが投入されることで加熱機能を果たすことを特徴としている。
【００３６】
この発明によれば、加熱応答の速い加熱部（１７１）の設定が容易となる。
【００３７】
請求項１６に記載の発明では、エネルギ変換システム（１０）に適用される化学蓄熱装置であって、
貯蔵容器（１３０）は、エネルギ変換システム（１０）における排熱源に配設され、
加熱部（１７２）は、排熱源の排熱によって直接的に反応媒体（１４０）を加熱することを特徴としている。
【００３８】
この発明によれば、排熱源の排熱を有効活用して気体の反応媒体（１４０）の圧力を上昇させることができ、蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）の発熱反応を促進させることができる。
【００３９】
請求項１７に記載の発明では、エネルギ変換システム（１０）に適用される化学蓄熱装置であって、
貯蔵容器（１３０）は、エネルギ変換システム（１０）における排熱源以外の場所に配設され、
排熱源から貯蔵容器（１３０）に熱を輸送する熱輸送手段（１７３ａ）を備え、
加熱部（１７３）は、排熱源の排熱を、熱輸送手段（１７３ａ）を介して間接的に用いることで反応媒体（１４０）を加熱することを特徴としている。
【００４０】
この発明によれば、排熱源に対して貯蔵容器（１３０）の設定位置が制約されることなく、貯蔵容器（１３０）に加熱部（１７３）を設けることができると共に、排熱源の排熱を有効活用して気体の反応媒体（１４０）の圧力を上昇させることができ、蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）の発熱反応を促進させることができる。
【００４１】
請求項１８に記載の発明では、連通路（１５０）には、この連通路（１５０）の流路断面積を調整する流路断面積調整機構（１６０）が設けられたことを特徴としている。
【００４２】
この発明によれば、連通路（１５０）に設けられた流路断面積調整手段（１６０）によって、貯蔵容器（１３０）から反応容器（１１０）に向かう気体の反応媒体（１４０）の流量、および反応容器（１１０）から貯蔵容器（１３０）に向かう気体の反応媒体（１４０）の流量を調整できるので、必要なタイミングで蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）に発熱反応、あるいは吸熱反応を起させることができる。
【００４３】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】第１実施形態における化学蓄熱装置の全体を示す概略図である。
【図２】図１における反応器を示す斜視図である。
【図３】第１実施形態における反応容器の内部を示す分解斜視図である。
【図４】図３における分岐パイプを示す斜視図である。
【図５】第２実施形態における反応容器の内部を示す分解斜視図である。
【図６】図５における蓄熱部材を示す斜視図である。
【図７】第５実施形態における化学蓄熱装置の全体を示す概略図である。
【図８】第６実施形態における化学蓄熱装置の全体を示す概略図である。
【図９】その他の実施形態におけるヘッダパイプ、および分岐パイプを示す外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００４６】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図４を用いて説明する。第１実施形態における化学蓄熱装置１００Ａは、車両用のエンジン１０の排熱（ここでは排気の熱）を効果的に蓄熱すると共に、その熱を毎回のエンジン１０始動時に加熱対象としての触媒１２に回収するようにしたものである。図１は第１実施形態における化学蓄熱装置１００Ａの全体を示す概略図、図２は図１における反応器１０１を示す斜視図、図３は反応容器１１０の内部を示す分解斜視図、図４は分岐パイプ１２２を示す斜視図である。尚、図３の分解斜視図においては、蓄熱部材１２０Ａは便宜的にそれぞれの容器１１１、１１２に分割されたように表示している。
【００４７】
図１に示すように、エンジン１０は水冷式の内燃機関であり、大きく捉えればエンジン１０は、燃料を燃焼させた時の熱エネルギを走行用の運動エネルギに変換するエネルギ変換システムである。エンジン１０は、燃料が燃焼した後の排気が排出される排気管１１を有している。そして、排気管１１の途中部位には、触媒１２が設けられている。触媒１２は、排気を浄化するものであり、例えばセラミック材から成る角柱状の部材（モノリス）に触媒物質が付加されて形成されている。
【００４８】
図１〜図４に示すように、化学蓄熱装置１００Ａは、反応器１０１、貯蔵容器１３０、反応媒体１４０、連通路１５０、バルブ１６０、ヒータ１７１、および制御部１８０を備えている。
【００４９】
反応器１０１は、ヘッダパイプ１２１、分岐パイプ１２２、および蓄熱部材１２０Ａが内部に配設された反応容器１１０とフィン１１４とを備えている。反応容器１１０は、フィルム状の薄肉板部材から形成された第１容器１１１と第２容器１１２とが互いに向かい合うように接合されて形成されている。第１、第２容器１１１、１１２は、例えばステンレス製の板厚０．１ｍｍ程度の板部材から形成されており、両者同一の形状を成している。
【００５０】
第１、第２容器１１１、１１２は、外観形状が縦長の長方形状を成しており、外周にフランジ部１１１ａ、１１２ａが形成され、また、このフランジ部１１１ａ、１１２ａの内側領域は、板厚方向に所定量だけ膨出された膨出部として形成されており、この膨出部における膨出側の平面部が、膨出平面部１１１ｂ、１１２ｂとなっている。第１、第２容器１１１、１１２は、膨出部における開口側が互いに向き合うようにして最中合わせされて、フランジ部１１１ａ、１１１ｂにおいて互いに溶接されている。反応容器１１０は、板状の扁平容器となっている。また、第１、第２容器１１１、１１２の長方形状の短辺の一方（ここでは上側）には、切欠き部１１１ｃ、１１２ｃが形成されており、この切欠き部１１１ｃ、１１２ｃによって反応容器１１０の内部と外部とを連通する開口部１１３が形成されている。
【００５１】
ヘッダパイプ１２１、および分岐パイプ１２２は、その内部空間によって後述する蓄熱部材１２０Ａにおける通路を形成する筒状部材である。ヘッダパイプ１２１は、長手方向の両端部が閉塞されたパイプであり、長手方向が反応容器１１０の一方の短辺に沿うようにして開口部１１３に近接した位置に配置されている。ヘッダパイプ１２１の中央位置には、後述する分岐通路１５２が接続される接続開口部１２１ａが形成されている。また、ヘッダパイプ１２１の周方向における接続開口部１２１ａとは反対側には、複数の分岐パイプ１２２が接続されている。
【００５２】
分岐パイプ１２２は、反応容器１１０の長辺に沿うように延設されており、ヘッダパイプ１２１の長手方向に沿って並ぶように複数設けられている。分岐パイプ１２２の延設された先端部は閉塞されている。
【００５３】
そして、ヘッダパイプ１２１、および分岐パイプ１２２には、各パイプ１２１、１２２の内部と外部とを連通させる複数の連通口１２３が穿設されている。連通口１２３は各パイプ１２１、１２２の全体に渡って偏りなく均等に分布するように設けられている。連通口１２３の開口面積は、後述する粉末状の蓄熱部材１２０Ａの１つの粉末粒子を外部から投影した時の投影面積よりも小さくなるように設定されている。例えば、蓄熱部材１２０Ａを形成する粉末粒子の平均粒径は、１０μｍ程度であり、連通口１２３の内径はそれよりも小さい孔となるように、レーザ加工等によって形成されている。
【００５４】
蓄熱部材１２０Ａは、気体の反応媒体１４０と可逆的に発熱反応および吸熱反応する固体の化学蓄熱材から形成されている。第１実施形態では、蓄熱部材１２０Ａとして金属酸化物を用いており、更に具体的には例えばアルカリ土類金属の酸化物として、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等を用いている。また、第１実施形態では蓄熱部材１２０Ａは、粉末粒子の集合体から成る固体の化学蓄熱材を用いている。粉末状の蓄熱部材１２０Ａは、上記のように反応容器１１０の内部に配設された各パイプ１２１、１２２の外側を覆うように反応容器１１０の内部に充填されている。よって、反応容器１１０の内面は、蓄熱部材１２０Ａの外面に密着するように蓄熱部材１２０を包んでいる。
【００５５】
上記のように内部に各パイプ１２１、１２２、および蓄熱部材１２０Ａを備える反応容器１１０は、１つのユニットを形成し、この反応容器１１０が第１、第２容器１１１、１１２の接合される方向に複数積層されて、更に積層された反応容器１１０の間に、薄肉板材がクランク状に折り曲げられて形成された波形のフィン１１４が介在されて、反応器１０１が形成されている。反応器１０１は、エンジン１０の排気管１１における触媒１２よりも排気流れの上流側で、排気管１１内に配設されている。反応器１０１の各反応容器１１０が積層される方向に対して、排気流れ方向が直交するように反応器１０１は排気管１１内に配置されている。よって、排気は各反応容器１１０の間（フィン１１４の部位）を流通するようになっている。
【００５６】
貯蔵容器１３０は、反応媒体１４０を液体の状態で貯蔵する容器体であり、例えばステンレス材あるいは鉄材から形成されている。反応媒体１４０は、水、二酸化炭素、およびアンモニア等が好適な媒体として設定が可能であり、ここでは水を使用している。反応媒体１４０は、後述する放熱モード実行時に必要とされる予め定められた所定量が貯蔵容器１３０内に貯蔵されている。
【００５７】
連通路１５０は、各反応容器１１０の内部（ヘッダパイプ１２１、および分岐パイプ１２２の内部）と、貯蔵容器１３０の内部とを連通させて、各反応容器１１０と貯蔵容器１３０との間で、反応媒体１４０の流通を可能とする通路である。連通路１５０は、例えば管部材から形成された主通路１５１と分岐通路１５２とを備えている。
【００５８】
主通路１５１は、各反応容器１１０と貯蔵容器１３０との間で主たる通路を形成するものであり、また、分岐通路１５２は、各反応容器１１０に向けて主通路１５１から複数分岐する通路を形成するものである。分岐通路１５２は、主通路１５１の一端側において、主通路１５１に対して直交する方向に延設されて、主通路１５１の長手方向に複数並ぶように接続されている。そして、複数の各分岐通路１５２の先端部は、上記の反応容器１１０における各開口部１１３を通りヘッダパイプ１２１の接続開口部１２１ａに接続されている。また、主通路１５１の他端側は、貯蔵容器１３０の上面に接続されている。
【００５９】
よって、反応容器１１０の内部と貯蔵容器１３０の内部とは、主通路１５１、分岐通路１５２、ヘッダパイプ１２１、分岐パイプ１２２、および連通口１２３を介して互いに連通している。
【００６０】
そして、上記の反応容器１１０、貯蔵容器１３０、および連通路１５０は、それぞれの外圧が内圧よりも大きくなるように設定されている。具体的には、反応容器１１０、貯蔵容器１３０、および連通路１５０は、それぞれの内圧が大気圧よりも小さくなるように、内部は外部の大気圧（略１００ｋＰａ）に対して減圧されている。更に詳述すると、両者１１０、１３０の内部は、略真空状態に維持され、主に貯蔵容器１３０内の反応媒体１４０が蒸気となった蒸気圧（例えば３ｋＰａ程度）のみが存在するようになっている。水（反応媒体１４０）の沸点は、通常、一気圧で１００℃であるが、上記のように真空状態とされていることから、沸点は３０〜４０℃となる。
【００６１】
バルブ１６０は、連通路１５０（主通路１５１）の流路断面積を調整する流路断面積調整機構であり、連通路１５０の途中部位に設けられている。バルブ１６０は、例えば電力供給することで変化する磁力によって弁体が開閉される電磁弁が用いられており、この弁体によって連通路１５０が開閉されるようになっている。バルブ１６０は、後述する制御部１８０によって開閉状態が制御されるようになっている。
【００６２】
ヒータ１７１は、貯蔵容器１３０内の反応媒体１４０を加熱する加熱手段であり、ここでは、電力供給によって発熱する電気式のヒータとしている。ヒータ１７１は、後述する制御部１８０によって、加熱の作動、停止が制御されるようになっている。
【００６３】
制御部１８０は、例えば蓄熱部材１２０Ａの温度を検出する温度センサ（図示せず）からの温度信号、エンジン１０の始動信号等が入力されて、これら信号に基づいてバルブ１６０の開閉状態、およびヒータ１７１の作動状態を制御する制御手段である。
【００６４】
次に、上記構成に基づく化学蓄熱装置１００Ａの作動について説明する。制御部１８０は、エンジン１０の始動から停止の間（走行時）に放熱モード、および蓄熱モードを実行するようになっている。以下、各モードについて詳細に説明する。
【００６５】
１．放熱モード
制御部１８０は、エンジン１０が始動されると、バルブ１６０を開状態とすると共に、ヒータ１７１を作動させる。エンジン１０の始動時においては、まだ、排気の温度は充分に上昇していない状態にある。
【００６６】
貯蔵容器１３０内の反応媒体１４０は、その条件下における温度に応じた圧力の蒸気を発生する（蒸発する）。蒸発が進むと蒸発時の蒸発潜熱によって反応媒体１４０の温度が低下していき蒸発が抑えられることになるが、ヒータ１７１の作動によって反応媒体１４０が加熱され、蒸発が継続される。蒸気となった反応媒体１４０は、その蒸気圧力によって連通路１５０の主通路１５１、および分岐通路１５２を通り、更にヘッダパイプ１２１、分岐パイプ１２２、連通口１２３を通り反応容器１１０内の蓄熱部材１２０Ａに流入する。すると、蓄熱部材１２０Ａの収着作用によって蓄熱部材１２０Ａから熱が発生する。この反応は、以下の化学反応式１、あるいは化学反応式２における左辺から右辺への反応として示すことができる。化学反応式１は蓄熱部材１２０Ａが酸化カルシウム（ＣａＯ）の場合、化学反応式２は蓄熱部材１２０Ａが酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の場合を示すものである。
【００６７】
【化１】
【００６８】
【化２】
蓄熱部材１２０Ａの化学反応によって発生した熱によって、複数の反応容器１１０の間を通過する排気が加熱され、更にこの加熱された排気によって触媒１２が積極的に加熱されることになる（始動時の触媒暖機）。
【００６９】
尚、制御部１８０は、本放熱モード開始からの経過時間、蓄熱部材１２０Ａの温度信号等を基にして、蓄熱部材１２０Ａに反応媒体１４０が収着する反応が充分に進んだ（例えば１００％レベル）と判断するとバルブ１６０を閉状態とすると共に、ヒータ１７１を停止させる。バルブ１６０を閉状態とし、ヒータ１７１を停止することで、蓄熱部材１２０Ａに対する反応媒体１４０の供給が停止される。
【００７０】
２．蓄熱モード
上記放熱モードを実行した後に、経過時間と共に排気の温度が充分に上昇し、温度センサの温度信号より、蓄熱部材１２０Ａの温度が所定の温度まで上昇すると、制御部１８０は、バルブ１６０を開状態にすると共に、ヒータ１７１を停止状態にする。
【００７１】
蓄熱部材１２０Ａにおいては排気の熱によって蓄熱部材１２０Ａに収着された反応媒体１４０が離脱されることになる。この反応は、上記で説明した化学反応式１、あるいは化学反応式２における右辺から左辺への反応として示すことができる。バルブ１６０を開状態とすることで、離脱された反応媒体１４０は、連通口１２３、分岐パイプ１２２、ヘッダパイプ１２１、更に連通路１５０の分岐通路１５２、および主通路１５１を通り、貯蔵容器１３０に流入する。この時、ヒータ１７１は停止されているので、反応媒体１４０の熱は貯蔵容器１３０の外部に放出されることになり、反応媒体１４０は凝縮して水となって貯蔵容器１３０に溜められていく。この時、蓄熱部材１２０Ａによる触媒１２の加熱は停止されることになる。
【００７２】
制御部１８０は、本蓄熱モード開始からの経過時間、温度センサの温度信号等を基にして、蓄熱部材１２０Ａに反応媒体１４０が離脱する反応が充分に進んだ（例えば０％レベル）と判断すると、バルブ１６０を閉状態とする。バルブ１６０を閉状態とすることで、貯蔵容器１３０から蓄熱部材１２０Ａへの反応媒体１４０の流入が阻止されて、蓄熱部材１２０Ａの蓄熱状態（反応媒体１１１が離脱された状態）が維持される。
【００７３】
以上のように、本実施形態では、まず放熱モードを実行することによって、エンジン１０の始動時で、排気の温度が充分に上昇していない時に、蓄熱部材１２０Ａに反応媒体１４０を供給して発熱させ、その熱で排気、更には触媒１２を積極的に加熱することができる（始動時暖機）。
【００７４】
また、触媒１２が充分に加熱された後に、蓄熱モードを実行することによって、触媒１２の加熱を停止させることができる。そして、排気の熱によって、反応媒体１４０を蓄熱部材１２０Ａから離脱させると共に、バルブ１６０を閉じることで、蓄熱部材１２０Ａへの反応媒体１４０の供給を阻止して、蓄熱部材１２０Ａに対して反応媒体１４０の離脱した状態（蓄熱状態）を維持することができる。
【００７５】
そして、本実施形態では、反応容器１１０、貯蔵容器１３０、および連通路１５０の内圧が大気圧よりも小さくなるように設定されるものにおいて、反応容器１１０の内面は、固体の蓄熱部材１２０Ａの外面に密着するように形成されている。
【００７６】
よって、反応容器１１０の内部は、外部の大気圧との圧力差によって、反応容器１１０の外側から内側に向けて反応容器１１０を変形させるような力が作用することになるが、反応容器１１０の内面は蓄熱部材１２０Ａの外面と密着するように形成されているので、この作用力を蓄熱部材１２０Ａ自身が受け返すことができ、反応容器１１０の変形応力を緩和することができる。したがって、反応容器１１０自身に耐圧構造を設ける必要がなく、小型軽量化が可能となり、化学蓄熱装置１００Ａにおける高蓄熱密度を実現することが可能となる。
【００７７】
また、連通路１５０にバルブ１６０を設けるようにしているので、このバルブ１６０によって貯蔵容器１３０から反応容器１１０に向かう気体の反応媒体１４０の流量、および反応容器１１０から貯蔵容器１３０に向かう気体の反応媒体１４０の流量を調整でき、必要なタイミングで蓄熱部材１２０Ａに発熱反応、あるいは吸熱反応を起させることができる。
【００７８】
また、反応容器１１０を板状の扁平容器として形成して、その内部に粉末状の蓄熱部材１２０Ａを充填しているので、反応容器１１０をコンパクトにすることができ、熱出力の向上が可能となる。また、本実施形態のように反応容器１１０を複数個用いる場合では、積層構造を容易に形成することができる。
【００７９】
また、蓄熱部材１２０Ａには、ヘッダパイプ１２１、および分岐パイプ１２２の内部空間によって形成される通路を設け、各パイプ１２１、１２２には連通口１２３を設けるようにしている。そして、各パイプ１２１、１２２のうち、分岐パイプ１２２は、最上流端が開口部１１３に通じると共に、板状の最長軸方向（長辺方向）に向けて延設されているので、気体の反応媒体１４０を蓄熱部材１２０Ａに供給する際に、開口部１１３からヘッダパイプ１２１、および分岐パイプ１２２に反応媒体を流すことができ、反応媒体１４０を蓄熱部材１２０Ａの広い範囲に渡って均一に供給することができ、反応速度の分布を緩和して発熱時の反応率を向上させることができ、熱出力の向上が可能となる。
【００８０】
また、本実施形態では粉末状の蓄熱部材１２０Ａを用いており、蓄熱部材１２０Ａの内部空間の形成にあたってヘッダパイプ１２１、および分岐パイプ１２２を用いることで、蓄熱部材１２０Ａに容易に通路を形成することができる。
【００８１】
また、ヘッダパイプ１２１、および分岐パイプ１２２に設けた連通口１２３の開口面積を、粉末状の蓄熱部材１２０Ａの１つの粉末粒子の投影面積より小さくなるようにしているので、蓄熱部材１２０Ａが各パイプ１２１、１２２内に吸い込まれてしまうのを抑制することができる。
【００８２】
また、貯蔵容器１３０には、反応媒体１４０を加熱する加熱部としてのヒータ１７１を設けるようにしているので、ヒータ１７１によって気体の反応媒体１４０の圧力を上昇させることができ、反応容器１１０への気体の反応媒体１４０の供給量を増大させることができ、蓄熱部材１２０Ａの発熱反応を促進させることができる。
【００８３】
また、加熱手段としてヒータ１７１を用いているので、加熱応答の速い加熱部の設定が容易となる。
【００８４】
（第２実施形態）
第２実施形態を図５、図６に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、粉末状の蓄熱部材１２０Ａに対して、粉末状の化学蓄熱材を結着して固定させた蓄熱部材１２０Ｂとしている。
【００８５】
蓄熱部材１２０Ｂは、粉末状の化学蓄熱材が、結着性を有する物質（以下、結着物質と呼ぶ）によって固定されて成形体として形成されている。蓄熱部材１２０Ｂの形成にあたっては、結着物質として粘土状鉱物、更に詳しくは例えばセピオライトを用いている。即ち、粉末状のセピオライトに水、バインダを混合し、更にこの水、バインダの混合されたセピオライトと、粉末状の化学蓄熱材とを混合し、練り合わせて（以下、混練物）、所定の形状となるように成形した後に、高温下で焼付けすることで成形体としての蓄熱部材１２０Ｂが形成されている。
【００８６】
本実施形態では、蓄熱部材１２０Ｂは、反応容器１１０の内部空間形状に対応するように縦長の長方形の板状に形成された２つの蓄熱部材１２０Ｂが板厚方向に重ね合わされて形成されている。各蓄熱部材１２０Ｂの板状に拡がる外側の面、つまり側面が外側板面１２０ａ、１２０ｂとなっている。そして、板状の蓄熱部材１２０Ｂのそれぞれには、一方（ここでは上側）の短辺に沿う方向に一つの、更に長辺に沿う方向に複数の溝１２４が形成されている。短辺に沿う溝と長辺に沿う溝は互いに繋がっている。溝１２４は、上記混練物を所定の型内に入れて、所定の加圧力でプレスすることで成形可能である。また、溝１２４は、上記混連物を板状に形成して、その後に、彫りこみすることでも成形可能である。そして、この溝１２４が互いに対向するように２つの蓄熱部材１２０Ｂを板厚方向に重ね合わせることで、蓄熱部材１２０Ｂの内部には溝１２４によって通路（彫られた空間）が形成されている。
【００８７】
本実施形態では、上記第１実施形態と同様に、この通路にヘッダパイプ１２１、および分岐パイプ１２２を挿入している。ただし、分岐パイプ１２２の先端までの長さを長辺方向の溝１２４の長さよりも所定長さだけ短くして、通路（溝１２４）と分岐パイプ１２２との間に隙間１２４ａが形成されるようにしている。
【００８８】
そして、内部にヘッダパイプ１２１、および分岐パイプ１２２の挿入された蓄熱部材１２０Ｂは、反応容器１１０内に収容されている。このとき、蓄熱部材１２０Ｂの外側板面１２０ａ、１２０ｂが、反応容器１１０の膨出平面部１１１ｂ、１１２ｂの内面と密着するようにしている。
【００８９】
第２実施形態の作動および作用効果は、基本的に上記第１実施形態と同一である。加えて、蓄熱部材１２０Ｂを、結着物質による成形体としいるので、取り扱いが容易となり装置の組立て等の工数を低減できる。本実施形態で使用した結着物質としての粘土状鉱物は、金属酸化物との親和性が良く、蓄熱部材１２０Ｂの良好な固定状態を形成することができる。また、蓄熱部材１２０Ｂの通路において、隙間１２４ａを形成するようにしているので、通路における反応媒体１４０の拡散効果を高めて、発熱時の反応率を向上させることができ、熱出力の向上が可能となる。
【００９０】
（第３実施形態）
第３実施形態は、上記第２実施形態に対して、ヘッダパイプ１２１、および分岐パイプ１２２を廃止したものである。
【００９１】
結着物質によって化学蓄熱材を良好且つ強固に結着させることで、結着後の蓄熱部材１２０Ｂの崩壊の心配がない場合であれば、ヘッダパイプ１２１、および分岐パイプ１２２を廃止して、蓄熱部材１２０Ｂの溝１２４によって形成される通路をそのまま気体の反応媒体１４０が流通する通路とすることができる。よって、筒状部材としてのヘッダパイプ１２１、および分岐パイプ１２２を不用とすることで、蓄熱部材１２０Ｂとしての熱容量を低減して、発熱、吸熱時の反応率を向上させることができる。
【００９２】
（第４実施形態）
第４実施形態は、上記第２実施形態に対して、蓄熱部材１２０Ｂの形成における結着物質を変更したものである。結着物質は、金属塩とすることができる。つまり、蓄熱部材１２０Ｂには、金属塩が添加されたものとなる。具体的な金属塩としては、例えば塩化リチウムを用いて好適である。
【００９３】
結着物質として金属塩を用いると、蓄熱部材１２０Ｂの良好な固定化を可能とすると共に、蓄熱部材１２０Ｂの吸熱反応時における温度を下げることができるので、吸熱反応を促進させることができる。
【００９４】
（第５実施形態）
第５実施形態における化学蓄熱装置１００Ｂを図７に示す。本実施形態は、上記第１実施形態に対して、加熱部（ヒータ１７１）を変更したものである。本実施形態の加熱部１７２は、エネルギ変換システムであるエンジン１０の排熱源の排熱を直接的に活用したものとしている。排熱源の排熱は、ここでは排気の熱に対応する。
【００９５】
本実施形態の貯蔵容器１３０は、排気管１１の近傍に配置されている。排気管１１には、排気の一部を流通可能とするバイパス通路１７２ａが形成されて、このバイパス通路１７２ａの途中部位が貯蔵容器１３０内に配設されている。また、バイパス通路１７２ａの排気管１１と貯蔵容器１３０との間となる途中部位には、このバイパス通路１７２ａを開閉するバルブ１７２ｂが設けられている。バルブ１７２ｂは、制御部１８０によってその開閉が制御されるようになっている。本実施形態では、バイパス通路１７２ａ、およびバルブ１７２ｂによって加熱部１７２が形成されている。
【００９６】
本実施形態では、放熱モード時において、制御部１８０は、バルブ１７２ｂを開状態とする。すると、排気管１１を流れる排気の一部は、バイパス通路１７２ａを通り、排気の熱を貯蔵容器１３０内の反応媒体１４０に放出して、反応媒体１４０を加熱する。よって、排気の熱を直接的に活用して貯蔵容器１３０内の反応媒体１４０の蒸発を促進させて、圧力を上昇させて、蓄熱部材１２０Ａの発熱反応を促進させることができる。
【００９７】
（第６実施形態）
第６実施形態における化学蓄熱装置１００Ｃを図８に示す。本実施形態は、上記第１実施形態に対して、加熱部（ヒータ１７１）を変更したものである。本実施形態の加熱部１７３は、エネルギ変換システムであるエンジン１０の排熱源の排熱を間接的に活用したものとしている。排熱源の排熱は、ここでは排気の熱に対応する。
【００９８】
本実施形態の貯蔵容器１３０は、排気管１１から離れた位置に配置されている。また、加熱部１７３は、熱輸送手段としての熱媒体通路１７３ａとバルブ１７３ｂとを備えている。
【００９９】
熱媒体通路１７３ａは、環状に形成された通路であり、その一部が排気管１１の内部に配設され、また他の一部が貯蔵容器１３０の内部に配設されている。熱媒体通路１７３ａの内部には所定量の熱媒体が封入されている。熱媒体の封入された熱媒体通路１７３ａは環状のヒートパイプを形成している。また、バルブ１７３ｂは、熱媒体通路１７３ａを開閉する開閉手段であり、熱媒体通路１７３ａの途中部位に設けられている。バルブ１７３ｂは、制御部１８０によってその開閉が制御されるようになっている。
【０１００】
本実施形態では、放熱モード時において、制御部１８０は、バルブ１７３ｂを開状態とする。すると、排気管１１を流れる排気の熱によって、熱媒体通路１７３ａ内の熱媒体が沸騰して蒸気となり、その蒸気は、貯蔵容器１３０側に流れ、蒸気の熱を反応媒体１４０に放出して、反応媒体１４０を加熱する。蒸気の熱を放出した熱媒体は、凝縮して排気管１１側に還流し、この作動が繰り返されることで、反応媒体１４０が加熱されることになる。よって、排気の熱を間接的に活用して貯蔵容器１３０内の反応媒体１４０の蒸発を促進させて、圧力を上昇させて、蓄熱部材１２０Ａの発熱反応を促進させることができる。本実施形態では、排気管１１に対して貯蔵容器１３０の設定位置が制約されることなく、貯蔵容器１３０に加熱部１７３を設けることができる。
【０１０１】
（その他の実施形態）
上記各実施形態では、反応容器１１０および蓄熱部材１２０Ａ、１２０Ｂを長方形の扁平板状に形成されるものとしたが、これに限らず、円筒状、角筒状等に形成されるものとしても良い。この場合、反応容器１１０の長手方向に沿う面の内側と対向する蓄熱部材１２０Ａ、１２０Ｂの面とを密着させると良い。
【０１０２】
また、蓄熱部材１２０Ａ、１２０Ｂの通路を形成するためのヘッダパイプ１２１、分岐パイプ１２２の組み合わせ配置は、上記各実施形態のものに対して、図９に示すように、ヘッダパイプ１２１を蓄熱部材１２０Ａ、１２０Ｂの長辺に沿う方向に延設させて、蓄熱部材１２０Ａ、１２０Ｂの中心に配置し、また、分岐パイプ１２２をヘッダパイプ１２１の径方向の両側で、互いに反対側へ延設させて、ヘッダパイプ１２１の長手方向に複数並ぶようにしたものとしても良い。
【０１０３】
また、ヘッダパイプ１２１、分岐パイプ１２２には、複数の連通口１２３を設けるようにしたが、連通口１２３を廃止して、各パイプ１２１、１２２の長手方向に延びるスリットを備えるものとしても良い。粉末状の蓄熱部材１２０Ａを使用する場合は、スリットの幅寸法を蓄熱部材１２０Ａの１つの粉末粒子の径よりも小さく設定する。更に、各パイプ１２１、１２２は、微細な網目を有するメッシュパイプによって形成するようにしても良い。この場合は、後加工による連通口１２３の形成が不要となる。
【０１０４】
また、蓄熱部材１２０Ａ、１２０Ｂにおける反応媒体１４０との反応が良好に得られるならば、通路（各パイプ１２１、１２２、溝１２４）を廃止して、蓄熱部材が単に反応容器１１０内に収容されたものとしても良い。
【０１０５】
また、蓄熱部材１２０として金属酸化物、更に詳しくはアルカリ土類金属の酸化物として酸化カルシウム、酸化マグネシウムを使用したが、これに限らず、他のアルカリ土類金属（バリウムＢａ、ストロンチウムＳｒ）、あるいは遷移金属（銅Ｃｕ、鉄Ｆｅ、マンガンＭｎ）、あるいは両性金属（アルミニウムＡｌ、亜鉛Ｚｎ、錫Ｓｎ、鉛Ｐｂ）の酸化物を用いても良い。
【０１０６】
また、反応媒体１４０として水を使用したが、これに限らず、アンモニアＮＨ３、二酸化炭素ＣＯ２、メタノールＣＨ３ＯＨ、エタノールＣ２Ｈ５ＯＨ等としても良い。
【０１０７】
また、結着物質としての粘土状鉱物としてセピオライトを使用したが、これに限らず、モンモリロナイト、ベントナイト、カオリン等としても良い。
【０１０８】
また、結着物質としての金属塩として塩化リチウムを使用したが、これに限らず、アルカリ金属（Ｌｉ、Ｋ、Ｎａ）イオンの群から選択される１つのカチオンと、ハロゲン（Ｆ、Ｃｌ）イオンの群から選択される１つのアニオンとの組み合わせからなる金属塩等としても良い。
【０１０９】
また、連通路１５０の流路断面積を調整する流路断面積調整機構としてのバルブ１６０に、電磁弁を用いたが、この他にも、モータの駆動力によって弁体が駆動される電気式の駆動弁等を用いても良い。
【０１１０】
また、各実施形態の化学蓄熱装置１００Ａ〜１００Ｃは、車両の排気を浄化する触媒１２の暖機用に使用されるものとしたが、これに限らず、エンジン１０の冷却水、エンジンオイル、自動変速機のＡＴＦ等の暖機に使用されるものとしても良い。
【０１１１】
また、反応器１０１は、複数の反応容器１１０を組み合わせて形成するようにしたが、少なくとも１つの反応容器１１０としたものでも良い。１つの反応容器１１０とする場合は、フィン１１４を膨出平面部１１１ｂ、１１２ｂの両側に設けたものとすると良い。
【符号の説明】
【０１１２】
１０ エンジン（エネルギ変換システム）
１００Ａ〜１００Ｃ 化学蓄熱装置
１１０ 反応容器
１１３ 開口部
１２０Ａ、１２０Ｂ 蓄熱部材
１２２ 分岐パイプ（通路、筒状部材）
１２３ 連通口
１２４ 溝（通路、彫られた空間）
１３０ 貯蔵容器
１４０ 反応媒体
１５０ 連通路
１６０ バルブ（流路断面積調整機構）
１７１ ヒータ（加熱部）
１７２ 加熱部
１７３ 加熱部
１７３ａ 加熱媒体通路（熱輸送手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車などの急速加熱用の熱源として用いて好適な化学蓄熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の化学蓄熱装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この化学蓄熱装置は、アルカリ土類金属酸化物を充填した反応器と、水を貯蔵する水タンクと、水タンクの水を反応器に供給する水供給管と、反応器から水を水タンクに戻す還流管とからなる密閉サイクルを備えている。アルカリ土類金属酸化物は、円筒状の多孔質管内に充填されており、この多孔質管が反応器内に収容されている。
【０００３】
更に、反応器への水の給排水を制御する水送給手段（第１、第２電磁弁、ポンプ、逆止弁）と、反応器内のアルカリ土類金属水酸化物を加熱分解しアルカリ土類金属酸化物に再生する加熱手段（排出ガスの熱、あるいは内燃機関の排熱等）と、水送給手段を制御しアルカリ土類金属酸化物と水との可逆反応を制御するコントローラとを備えている。
【０００４】
そして、特許文献１では、水送給手段によって水タンクから反応器に水を供給することで、アルカリ土類金属酸化物の水和反応に伴って発生する熱を、例えば車両の排出ガス浄化用の触媒の急速加熱に利用するようにしている。尚、水和反応によって生成されたアルカリ土類金属水酸化物は、排出ガスの熱によってアルカリ土類金属酸化物に分解されるようになっており、繰り返しの使用が可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１８０５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、密閉サイクル内へのＣＯ２ガスの浸入を防止して、アルカリ土類金属の反応速度を最適な状態にすると共に、金属材料の腐食速度を抑制するために、密閉サイクル内には、不活性ガス、希ガス、窒素ガスの少なくともいずれかが１種以上充填されるようになっている。そして、密閉サイクル内は、絶対圧力で０．５〜２気圧に維持されている。
【０００７】
よって、密閉サイクル内と外部とでは、大気圧による圧力差が生じ、反応器等においては、耐圧構造が不可欠となり、装置の体格、重量が増加し、更には装置全体で見たときの蓄熱密度が低下するという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、耐圧構造を不用として小型軽量化を図り、装置全体で見たときの高蓄熱密度を実現可能とする化学蓄熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【００１０】
請求項１に記載の発明では、化学蓄熱装置において、気体の反応媒体（１４０）と可逆的に発熱および吸熱反応する固体の化学蓄熱材で構成される蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）と、
蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）を内部に収容すると共に、反応媒体（１４０）が出入りする開口部（１１３）を有する反応容器（１１０）と、
反応媒体（１４０）を液体の状態にて貯蔵する貯蔵容器（１３０）と、
開口部（１１３）および貯蔵容器（１３０）とを連通させて、反応容器（１１０）および貯蔵容器（１３０）間の気体の反応媒体（１４０）の流通を可能とする連通路（１５０）とを備え、
反応容器（１１０）、貯蔵容器（１３０）、および連通路（１５０）は、それぞれの外圧が内圧より大きくなるよう構成されており、
反応容器（１１０）の内面は、蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）に密着するように蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）を包んでいることを特徴としている。
【００１１】
この発明によれば、反応容器（１１０）、貯蔵容器（１３０）、および連通路（１５０）のそれぞれの外圧が内圧よりも大きくなるように構成されているので、貯蔵容器（１３０）内の液体の反応媒体（１４０）を、外圧で蒸発する温度よりも低い温度で蒸発させることができる。そして、発生した蒸気を連通路（１５０）によって反応容器（１１０）内の蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）に供給することができる。そして、気体の反応媒体（１４０）によって蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）を発熱させることができ、発生した熱を必要部位の加熱に利用することができる。尚、発熱反応を終えた蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）に吸熱させることで、反応媒体（１４０）を蒸気として離脱させて、この蒸気を、連通路（１５０）を介して貯蔵容器（１３０）に戻すことができる。
【００１２】
ここで、反応容器（１１０）の外圧が内圧より大きくなっており、内外の圧力差によって、反応容器（１１０）の外側から内側に向けて反応容器（１１０）を変形させるような力が作用することになるが、反応容器（１１０）は蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）に密着するように蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）を包んでいるので、上記の作用力を蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）自身が受け返すことができ、反応容器（１１０）の変形応力を緩和することができる。よって、反応容器（１１０）自身に耐圧構造を設ける必要がなく、小型軽量化が可能となり、化学蓄熱装置における高蓄熱密度を実現することが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、反応容器（１１０）、貯蔵容器（１３０）、および連通路（１５０）は、それぞれの内圧が大気圧よりも小さくなるよう構成されていることを特徴としている。
【００１４】
この発明によれば、大気圧において、反応容器（１１０）、貯蔵容器（１３０）、および連通路（１５０）内を大気圧よりも小さくなるように減圧することで、本化学蓄熱装置を形成することができる。そして、反応媒体（１４０）を大気圧下で蒸発する温度よりも低い温度で蒸発させることができるので、気体の反応媒体（１４０）による蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）の発熱反応を促進させることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）は、板状に形成されており、
反応容器（１１０）は、フィルム状の部材にて形成されており、
板状の蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）の側面と、反応容器（１１０）を形成するフィルム状部材の内面とがそれぞれ密着していることを特徴としている。
【００１６】
この発明によれば、反応容器（１１０）をコンパクトにすることができ、熱出力の向上が可能となる。また、例えば、反応容器（１１０）を複数個用いる場合等では、積層構造を容易に形成することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明では、蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）には、最上流端が開口部（１１３）に通じると共に、気体の反応媒体（１４０）の流通を許容する通路（１２２、１２４）が形成されたことを特徴としている。
【００１８】
この発明によれば、気体の反応媒体（１４０）を蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）に供給する際に、開口部（１１３）から通路（１２２、１２４）に反応媒体（１４０）を流すことができ、反応媒体（１４０）を蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）の広い範囲に渡って均一に供給することができるので、反応速度の分布を緩和して発熱時の反応率を向上させることができ、更なる熱出力の向上が可能となる。
【００１９】
請求項５に記載の発明では、化学蓄熱材は、粉末粒子の集合体として形成されており、
通路（１２２、１２４）は、蓄熱部材（１２０Ａ）内に配設された筒状部材（１２２）の内部空間によって形成され、
筒状部材（１２２）には、この筒状部材（１２２）の内部と外部とを連通して気体の反応媒体（１４０）の出入りを許容する連通口（１２３）が形成されたことを特徴としている。
【００２０】
この発明によれば、蓄熱部材（１２０Ａ）が粉末状の場合に、筒状部材（１２２）によって容易に通路（１２２）を形成することができる。また、連通口（１２３）を介して気体の反応媒体（１４０）を蓄熱部材（１２０Ａ）の広い範囲に渡って均一に供給することができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明では、連通口（１２３）の開口面積は、１つの粉末粒子の投影面積よりも小さくなるように形成されたことを特徴としている。
【００２２】
この発明によれば、連通口（１２３）の開口面積を、蓄熱部材（１２０Ａ）の１つの粉末粒子の投影面積より小さくなるようにしているので、蓄熱部材（１２０Ａ）が筒状部材（１２２）内に吸い込まれてしまうのを抑制することができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明では、蓄熱部材（１２０Ｂ）は、粉末状の化学蓄熱材が結着性を有する物質によって固定されるように形成されており、
通路（１２２、１２４）は、固定された蓄熱部材（１２０Ｂ）に彫られた空間（１２４）として形成されたことを特徴としている。
【００２４】
上記請求項５に記載の発明では、粉末状の蓄熱部材（１２０Ａ）の場合では筒状部材（１２２）よって通路（１２２）を形成していた。しかしながら、請求項７に記載の発明では、結着性を有する物質によって蓄熱部材（１２０Ｂ）を固定して１つの成形体としているので、この成形体に彫りこみを入れることで、上記筒状部材（１２２）を不用として容易に通路（１２４）を形成することができる。また、筒状部材（１２２）を不用とすることで、蓄熱部材（１２０Ｂ）としての熱容量を低減して、発熱、吸熱時の反応率を向上させることができる。
【００２５】
請求項８に記載の発明のように、結着性を有する物質としては、粘土状鉱物を用いて好適である。
【００２６】
更に、請求項９に記載の発明のように、粘土状鉱物としては、セピオライトを用いて好適である。
【００２７】
請求項１０に記載の発明では、蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）は、金属酸化物が用いられ、
反応媒体（１４０）は、水、二酸化炭素、及びアンモニアのうち何れかが用いられたことを特徴としている。
【００２８】
この発明によれば、これら材料選定により蓄熱密度の高い化学蓄熱装置（１００）とすることができる。
【００２９】
請求項１０に記載の発明に対して、具体的には、請求項１１に記載の発明のように、金属酸化物としては、酸化カルシウムまたは酸化マグネシウムを用い、
反応媒体（１４０）としては、水を用いて好適である。
【００３０】
また、請求項１１に記載の発明に対して、請求項１２に記載の発明のように、蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）には、金属塩が添加されるよう構成されたものとするのが良い。
【００３１】
蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）に金属塩を添加すると、蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）の吸熱反応時における温度を下げることができるので、吸熱反応を促進させることができる。
【００３２】
請求項１３に記載の発明のように、金属塩としては、塩化リチウムを用いて好適である。
【００３３】
請求項１４に記載の発明では、貯蔵容器（１３０）には、反応媒体（１４０）を加熱する加熱部（１７１、１７２、１７３）が設けられたことを特徴としている。
【００３４】
この発明によれば、加熱部（１７１、１７２、１７３）によって気体の反応媒体（１４０）の圧力を上昇させることができるので、反応容器（１１０）への気体の反応媒体（１４０）の供給量を増大させることができ、蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）の発熱反応を促進させることができる。
【００３５】
請求項１５に記載の発明では、加熱部（１７１）は、外部からのエネルギが投入されることで加熱機能を果たすことを特徴としている。
【００３６】
この発明によれば、加熱応答の速い加熱部（１７１）の設定が容易となる。
【００３７】
請求項１６に記載の発明では、エネルギ変換システム（１０）に適用される化学蓄熱装置であって、
貯蔵容器（１３０）は、エネルギ変換システム（１０）における排熱源に配設され、
加熱部（１７２）は、排熱源の排熱によって直接的に反応媒体（１４０）を加熱することを特徴としている。
【００３８】
この発明によれば、排熱源の排熱を有効活用して気体の反応媒体（１４０）の圧力を上昇させることができ、蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）の発熱反応を促進させることができる。
【００３９】
請求項１７に記載の発明では、エネルギ変換システム（１０）に適用される化学蓄熱装置であって、
貯蔵容器（１３０）は、エネルギ変換システム（１０）における排熱源以外の場所に配設され、
排熱源から貯蔵容器（１３０）に熱を輸送する熱輸送手段（１７３ａ）を備え、
加熱部（１７３）は、排熱源の排熱を、熱輸送手段（１７３ａ）を介して間接的に用いることで反応媒体（１４０）を加熱することを特徴としている。
【００４０】
この発明によれば、排熱源に対して貯蔵容器（１３０）の設定位置が制約されることなく、貯蔵容器（１３０）に加熱部（１７３）を設けることができると共に、排熱源の排熱を有効活用して気体の反応媒体（１４０）の圧力を上昇させることができ、蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）の発熱反応を促進させることができる。
【００４１】
請求項１８に記載の発明では、連通路（１５０）には、この連通路（１５０）の流路断面積を調整する流路断面積調整機構（１６０）が設けられたことを特徴としている。
【００４２】
この発明によれば、連通路（１５０）に設けられた流路断面積調整手段（１６０）によって、貯蔵容器（１３０）から反応容器（１１０）に向かう気体の反応媒体（１４０）の流量、および反応容器（１１０）から貯蔵容器（１３０）に向かう気体の反応媒体（１４０）の流量を調整できるので、必要なタイミングで蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）に発熱反応、あるいは吸熱反応を起させることができる。
【００４３】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】第１実施形態における化学蓄熱装置の全体を示す概略図である。
【図２】図１における反応器を示す斜視図である。
【図３】第１実施形態における反応容器の内部を示す分解斜視図である。
【図４】図３における分岐パイプを示す斜視図である。
【図５】第２実施形態における反応容器の内部を示す分解斜視図である。
【図６】図５における蓄熱部材を示す斜視図である。
【図７】第５実施形態における化学蓄熱装置の全体を示す概略図である。
【図８】第６実施形態における化学蓄熱装置の全体を示す概略図である。
【図９】その他の実施形態におけるヘッダパイプ、および分岐パイプを示す外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００４６】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図４を用いて説明する。第１実施形態における化学蓄熱装置１００Ａは、車両用のエンジン１０の排熱（ここでは排気の熱）を効果的に蓄熱すると共に、その熱を毎回のエンジン１０始動時に加熱対象としての触媒１２に回収するようにしたものである。図１は第１実施形態における化学蓄熱装置１００Ａの全体を示す概略図、図２は図１における反応器１０１を示す斜視図、図３は反応容器１１０の内部を示す分解斜視図、図４は分岐パイプ１２２を示す斜視図である。尚、図３の分解斜視図においては、蓄熱部材１２０Ａは便宜的にそれぞれの容器１１１、１１２に分割されたように表示している。
【００４７】
図１に示すように、エンジン１０は水冷式の内燃機関であり、大きく捉えればエンジン１０は、燃料を燃焼させた時の熱エネルギを走行用の運動エネルギに変換するエネルギ変換システムである。エンジン１０は、燃料が燃焼した後の排気が排出される排気管１１を有している。そして、排気管１１の途中部位には、触媒１２が設けられている。触媒１２は、排気を浄化するものであり、例えばセラミック材から成る角柱状の部材（モノリス）に触媒物質が付加されて形成されている。
【００４８】
図１〜図４に示すように、化学蓄熱装置１００Ａは、反応器１０１、貯蔵容器１３０、反応媒体１４０、連通路１５０、バルブ１６０、ヒータ１７１、および制御部１８０を備えている。
【００４９】
反応器１０１は、ヘッダパイプ１２１、分岐パイプ１２２、および蓄熱部材１２０Ａが内部に配設された反応容器１１０とフィン１１４とを備えている。反応容器１１０は、フィルム状の薄肉板部材から形成された第１容器１１１と第２容器１１２とが互いに向かい合うように接合されて形成されている。第１、第２容器１１１、１１２は、例えばステンレス製の板厚０．１ｍｍ程度の板部材から形成されており、両者同一の形状を成している。
【００５０】
第１、第２容器１１１、１１２は、外観形状が縦長の長方形状を成しており、外周にフランジ部１１１ａ、１１２ａが形成され、また、このフランジ部１１１ａ、１１２ａの内側領域は、板厚方向に所定量だけ膨出された膨出部として形成されており、この膨出部における膨出側の平面部が、膨出平面部１１１ｂ、１１２ｂとなっている。第１、第２容器１１１、１１２は、膨出部における開口側が互いに向き合うようにして最中合わせされて、フランジ部１１１ａ、１１１ｂにおいて互いに溶接されている。反応容器１１０は、板状の扁平容器となっている。また、第１、第２容器１１１、１１２の長方形状の短辺の一方（ここでは上側）には、切欠き部１１１ｃ、１１２ｃが形成されており、この切欠き部１１１ｃ、１１２ｃによって反応容器１１０の内部と外部とを連通する開口部１１３が形成されている。
【００５１】
ヘッダパイプ１２１、および分岐パイプ１２２は、その内部空間によって後述する蓄熱部材１２０Ａにおける通路を形成する筒状部材である。ヘッダパイプ１２１は、長手方向の両端部が閉塞されたパイプであり、長手方向が反応容器１１０の一方の短辺に沿うようにして開口部１１３に近接した位置に配置されている。ヘッダパイプ１２１の中央位置には、後述する分岐通路１５２が接続される接続開口部１２１ａが形成されている。また、ヘッダパイプ１２１の周方向における接続開口部１２１ａとは反対側には、複数の分岐パイプ１２２が接続されている。
【００５２】
分岐パイプ１２２は、反応容器１１０の長辺に沿うように延設されており、ヘッダパイプ１２１の長手方向に沿って並ぶように複数設けられている。分岐パイプ１２２の延設された先端部は閉塞されている。
【００５３】
そして、ヘッダパイプ１２１、および分岐パイプ１２２には、各パイプ１２１、１２２の内部と外部とを連通させる複数の連通口１２３が穿設されている。連通口１２３は各パイプ１２１、１２２の全体に渡って偏りなく均等に分布するように設けられている。連通口１２３の開口面積は、後述する粉末状の蓄熱部材１２０Ａの１つの粉末粒子を外部から投影した時の投影面積よりも小さくなるように設定されている。例えば、蓄熱部材１２０Ａを形成する粉末粒子の平均粒径は、１０μｍ程度であり、連通口１２３の内径はそれよりも小さい孔となるように、レーザ加工等によって形成されている。
【００５４】
蓄熱部材１２０Ａは、気体の反応媒体１４０と可逆的に発熱反応および吸熱反応する固体の化学蓄熱材から形成されている。第１実施形態では、蓄熱部材１２０Ａとして金属酸化物を用いており、更に具体的には例えばアルカリ土類金属の酸化物として、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等を用いている。また、第１実施形態では蓄熱部材１２０Ａは、粉末粒子の集合体から成る固体の化学蓄熱材を用いている。粉末状の蓄熱部材１２０Ａは、上記のように反応容器１１０の内部に配設された各パイプ１２１、１２２の外側を覆うように反応容器１１０の内部に充填されている。よって、反応容器１１０の内面は、蓄熱部材１２０Ａの外面に密着するように蓄熱部材１２０を包んでいる。
【００５５】
上記のように内部に各パイプ１２１、１２２、および蓄熱部材１２０Ａを備える反応容器１１０は、１つのユニットを形成し、この反応容器１１０が第１、第２容器１１１、１１２の接合される方向に複数積層されて、更に積層された反応容器１１０の間に、薄肉板材がクランク状に折り曲げられて形成された波形のフィン１１４が介在されて、反応器１０１が形成されている。反応器１０１は、エンジン１０の排気管１１における触媒１２よりも排気流れの上流側で、排気管１１内に配設されている。反応器１０１の各反応容器１１０が積層される方向に対して、排気流れ方向が直交するように反応器１０１は排気管１１内に配置されている。よって、排気は各反応容器１１０の間（フィン１１４の部位）を流通するようになっている。
【００５６】
貯蔵容器１３０は、反応媒体１４０を液体の状態で貯蔵する容器体であり、例えばステンレス材あるいは鉄材から形成されている。反応媒体１４０は、水、二酸化炭素、およびアンモニア等が好適な媒体として設定が可能であり、ここでは水を使用している。反応媒体１４０は、後述する放熱モード実行時に必要とされる予め定められた所定量が貯蔵容器１３０内に貯蔵されている。
【００５７】
連通路１５０は、各反応容器１１０の内部（ヘッダパイプ１２１、および分岐パイプ１２２の内部）と、貯蔵容器１３０の内部とを連通させて、各反応容器１１０と貯蔵容器１３０との間で、反応媒体１４０の流通を可能とする通路である。連通路１５０は、例えば管部材から形成された主通路１５１と分岐通路１５２とを備えている。
【００５８】
主通路１５１は、各反応容器１１０と貯蔵容器１３０との間で主たる通路を形成するものであり、また、分岐通路１５２は、各反応容器１１０に向けて主通路１５１から複数分岐する通路を形成するものである。分岐通路１５２は、主通路１５１の一端側において、主通路１５１に対して直交する方向に延設されて、主通路１５１の長手方向に複数並ぶように接続されている。そして、複数の各分岐通路１５２の先端部は、上記の反応容器１１０における各開口部１１３を通りヘッダパイプ１２１の接続開口部１２１ａに接続されている。また、主通路１５１の他端側は、貯蔵容器１３０の上面に接続されている。
【００５９】
よって、反応容器１１０の内部と貯蔵容器１３０の内部とは、主通路１５１、分岐通路１５２、ヘッダパイプ１２１、分岐パイプ１２２、および連通口１２３を介して互いに連通している。
【００６０】
そして、上記の反応容器１１０、貯蔵容器１３０、および連通路１５０は、それぞれの外圧が内圧よりも大きくなるように設定されている。具体的には、反応容器１１０、貯蔵容器１３０、および連通路１５０は、それぞれの内圧が大気圧よりも小さくなるように、内部は外部の大気圧（略１００ｋＰａ）に対して減圧されている。更に詳述すると、両者１１０、１３０の内部は、略真空状態に維持され、主に貯蔵容器１３０内の反応媒体１４０が蒸気となった蒸気圧（例えば３ｋＰａ程度）のみが存在するようになっている。水（反応媒体１４０）の沸点は、通常、一気圧で１００℃であるが、上記のように真空状態とされていることから、沸点は３０〜４０℃となる。
【００６１】
バルブ１６０は、連通路１５０（主通路１５１）の流路断面積を調整する流路断面積調整機構であり、連通路１５０の途中部位に設けられている。バルブ１６０は、例えば電力供給することで変化する磁力によって弁体が開閉される電磁弁が用いられており、この弁体によって連通路１５０が開閉されるようになっている。バルブ１６０は、後述する制御部１８０によって開閉状態が制御されるようになっている。
【００６２】
ヒータ１７１は、貯蔵容器１３０内の反応媒体１４０を加熱する加熱手段であり、ここでは、電力供給によって発熱する電気式のヒータとしている。ヒータ１７１は、後述する制御部１８０によって、加熱の作動、停止が制御されるようになっている。
【００６３】
制御部１８０は、例えば蓄熱部材１２０Ａの温度を検出する温度センサ（図示せず）からの温度信号、エンジン１０の始動信号等が入力されて、これら信号に基づいてバルブ１６０の開閉状態、およびヒータ１７１の作動状態を制御する制御手段である。
【００６４】
次に、上記構成に基づく化学蓄熱装置１００Ａの作動について説明する。制御部１８０は、エンジン１０の始動から停止の間（走行時）に放熱モード、および蓄熱モードを実行するようになっている。以下、各モードについて詳細に説明する。
【００６５】
１．放熱モード
制御部１８０は、エンジン１０が始動されると、バルブ１６０を開状態とすると共に、ヒータ１７１を作動させる。エンジン１０の始動時においては、まだ、排気の温度は充分に上昇していない状態にある。
【００６６】
貯蔵容器１３０内の反応媒体１４０は、その条件下における温度に応じた圧力の蒸気を発生する（蒸発する）。蒸発が進むと蒸発時の蒸発潜熱によって反応媒体１４０の温度が低下していき蒸発が抑えられることになるが、ヒータ１７１の作動によって反応媒体１４０が加熱され、蒸発が継続される。蒸気となった反応媒体１４０は、その蒸気圧力によって連通路１５０の主通路１５１、および分岐通路１５２を通り、更にヘッダパイプ１２１、分岐パイプ１２２、連通口１２３を通り反応容器１１０内の蓄熱部材１２０Ａに流入する。すると、蓄熱部材１２０Ａの収着作用によって蓄熱部材１２０Ａから熱が発生する。この反応は、以下の化学反応式１、あるいは化学反応式２における左辺から右辺への反応として示すことができる。化学反応式１は蓄熱部材１２０Ａが酸化カルシウム（ＣａＯ）の場合、化学反応式２は蓄熱部材１２０Ａが酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の場合を示すものである。
【００６７】
【化１】
【００６８】
【化２】
蓄熱部材１２０Ａの化学反応によって発生した熱によって、複数の反応容器１１０の間を通過する排気が加熱され、更にこの加熱された排気によって触媒１２が積極的に加熱されることになる（始動時の触媒暖機）。
【００６９】
尚、制御部１８０は、本放熱モード開始からの経過時間、蓄熱部材１２０Ａの温度信号等を基にして、蓄熱部材１２０Ａに反応媒体１４０が収着する反応が充分に進んだ（例えば１００％レベル）と判断するとバルブ１６０を閉状態とすると共に、ヒータ１７１を停止させる。バルブ１６０を閉状態とし、ヒータ１７１を停止することで、蓄熱部材１２０Ａに対する反応媒体１４０の供給が停止される。
【００７０】
２．蓄熱モード
上記放熱モードを実行した後に、経過時間と共に排気の温度が充分に上昇し、温度センサの温度信号より、蓄熱部材１２０Ａの温度が所定の温度まで上昇すると、制御部１８０は、バルブ１６０を開状態にすると共に、ヒータ１７１を停止状態にする。
【００７１】
蓄熱部材１２０Ａにおいては排気の熱によって蓄熱部材１２０Ａに収着された反応媒体１４０が離脱されることになる。この反応は、上記で説明した化学反応式１、あるいは化学反応式２における右辺から左辺への反応として示すことができる。バルブ１６０を開状態とすることで、離脱された反応媒体１４０は、連通口１２３、分岐パイプ１２２、ヘッダパイプ１２１、更に連通路１５０の分岐通路１５２、および主通路１５１を通り、貯蔵容器１３０に流入する。この時、ヒータ１７１は停止されているので、反応媒体１４０の熱は貯蔵容器１３０の外部に放出されることになり、反応媒体１４０は凝縮して水となって貯蔵容器１３０に溜められていく。この時、蓄熱部材１２０Ａによる触媒１２の加熱は停止されることになる。
【００７２】
制御部１８０は、本蓄熱モード開始からの経過時間、温度センサの温度信号等を基にして、蓄熱部材１２０Ａに反応媒体１４０が離脱する反応が充分に進んだ（例えば０％レベル）と判断すると、バルブ１６０を閉状態とする。バルブ１６０を閉状態とすることで、貯蔵容器１３０から蓄熱部材１２０Ａへの反応媒体１４０の流入が阻止されて、蓄熱部材１２０Ａの蓄熱状態（反応媒体１１１が離脱された状態）が維持される。
【００７３】
以上のように、本実施形態では、まず放熱モードを実行することによって、エンジン１０の始動時で、排気の温度が充分に上昇していない時に、蓄熱部材１２０Ａに反応媒体１４０を供給して発熱させ、その熱で排気、更には触媒１２を積極的に加熱することができる（始動時暖機）。
【００７４】
また、触媒１２が充分に加熱された後に、蓄熱モードを実行することによって、触媒１２の加熱を停止させることができる。そして、排気の熱によって、反応媒体１４０を蓄熱部材１２０Ａから離脱させると共に、バルブ１６０を閉じることで、蓄熱部材１２０Ａへの反応媒体１４０の供給を阻止して、蓄熱部材１２０Ａに対して反応媒体１４０の離脱した状態（蓄熱状態）を維持することができる。
【００７５】
そして、本実施形態では、反応容器１１０、貯蔵容器１３０、および連通路１５０の内圧が大気圧よりも小さくなるように設定されるものにおいて、反応容器１１０の内面は、固体の蓄熱部材１２０Ａの外面に密着するように形成されている。
【００７６】
よって、反応容器１１０の内部は、外部の大気圧との圧力差によって、反応容器１１０の外側から内側に向けて反応容器１１０を変形させるような力が作用することになるが、反応容器１１０の内面は蓄熱部材１２０Ａの外面と密着するように形成されているので、この作用力を蓄熱部材１２０Ａ自身が受け返すことができ、反応容器１１０の変形応力を緩和することができる。したがって、反応容器１１０自身に耐圧構造を設ける必要がなく、小型軽量化が可能となり、化学蓄熱装置１００Ａにおける高蓄熱密度を実現することが可能となる。
【００７７】
また、連通路１５０にバルブ１６０を設けるようにしているので、このバルブ１６０によって貯蔵容器１３０から反応容器１１０に向かう気体の反応媒体１４０の流量、および反応容器１１０から貯蔵容器１３０に向かう気体の反応媒体１４０の流量を調整でき、必要なタイミングで蓄熱部材１２０Ａに発熱反応、あるいは吸熱反応を起させることができる。
【００７８】
また、反応容器１１０を板状の扁平容器として形成して、その内部に粉末状の蓄熱部材１２０Ａを充填しているので、反応容器１１０をコンパクトにすることができ、熱出力の向上が可能となる。また、本実施形態のように反応容器１１０を複数個用いる場合では、積層構造を容易に形成することができる。
【００７９】
また、蓄熱部材１２０Ａには、ヘッダパイプ１２１、および分岐パイプ１２２の内部空間によって形成される通路を設け、各パイプ１２１、１２２には連通口１２３を設けるようにしている。そして、各パイプ１２１、１２２のうち、分岐パイプ１２２は、最上流端が開口部１１３に通じると共に、板状の最長軸方向（長辺方向）に向けて延設されているので、気体の反応媒体１４０を蓄熱部材１２０Ａに供給する際に、開口部１１３からヘッダパイプ１２１、および分岐パイプ１２２に反応媒体を流すことができ、反応媒体１４０を蓄熱部材１２０Ａの広い範囲に渡って均一に供給することができ、反応速度の分布を緩和して発熱時の反応率を向上させることができ、熱出力の向上が可能となる。
【００８０】
また、本実施形態では粉末状の蓄熱部材１２０Ａを用いており、蓄熱部材１２０Ａの内部空間の形成にあたってヘッダパイプ１２１、および分岐パイプ１２２を用いることで、蓄熱部材１２０Ａに容易に通路を形成することができる。
【００８１】
また、ヘッダパイプ１２１、および分岐パイプ１２２に設けた連通口１２３の開口面積を、粉末状の蓄熱部材１２０Ａの１つの粉末粒子の投影面積より小さくなるようにしているので、蓄熱部材１２０Ａが各パイプ１２１、１２２内に吸い込まれてしまうのを抑制することができる。
【００８２】
また、貯蔵容器１３０には、反応媒体１４０を加熱する加熱部としてのヒータ１７１を設けるようにしているので、ヒータ１７１によって気体の反応媒体１４０の圧力を上昇させることができ、反応容器１１０への気体の反応媒体１４０の供給量を増大させることができ、蓄熱部材１２０Ａの発熱反応を促進させることができる。
【００８３】
また、加熱手段としてヒータ１７１を用いているので、加熱応答の速い加熱部の設定が容易となる。
【００８４】
（第２実施形態）
第２実施形態を図５、図６に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、粉末状の蓄熱部材１２０Ａに対して、粉末状の化学蓄熱材を結着して固定させた蓄熱部材１２０Ｂとしている。
【００８５】
蓄熱部材１２０Ｂは、粉末状の化学蓄熱材が、結着性を有する物質（以下、結着物質と呼ぶ）によって固定されて成形体として形成されている。蓄熱部材１２０Ｂの形成にあたっては、結着物質として粘土状鉱物、更に詳しくは例えばセピオライトを用いている。即ち、粉末状のセピオライトに水、バインダを混合し、更にこの水、バインダの混合されたセピオライトと、粉末状の化学蓄熱材とを混合し、練り合わせて（以下、混練物）、所定の形状となるように成形した後に、高温下で焼付けすることで成形体としての蓄熱部材１２０Ｂが形成されている。
【００８６】
本実施形態では、蓄熱部材１２０Ｂは、反応容器１１０の内部空間形状に対応するように縦長の長方形の板状に形成された２つの蓄熱部材１２０Ｂが板厚方向に重ね合わされて形成されている。各蓄熱部材１２０Ｂの板状に拡がる外側の面、つまり側面が外側板面１２０ａ、１２０ｂとなっている。そして、板状の蓄熱部材１２０Ｂのそれぞれには、一方（ここでは上側）の短辺に沿う方向に一つの、更に長辺に沿う方向に複数の溝１２４が形成されている。短辺に沿う溝と長辺に沿う溝は互いに繋がっている。溝１２４は、上記混練物を所定の型内に入れて、所定の加圧力でプレスすることで成形可能である。また、溝１２４は、上記混連物を板状に形成して、その後に、彫りこみすることでも成形可能である。そして、この溝１２４が互いに対向するように２つの蓄熱部材１２０Ｂを板厚方向に重ね合わせることで、蓄熱部材１２０Ｂの内部には溝１２４によって通路（彫られた空間）が形成されている。
【００８７】
本実施形態では、上記第１実施形態と同様に、この通路にヘッダパイプ１２１、および分岐パイプ１２２を挿入している。ただし、分岐パイプ１２２の先端までの長さを長辺方向の溝１２４の長さよりも所定長さだけ短くして、通路（溝１２４）と分岐パイプ１２２との間に隙間１２４ａが形成されるようにしている。
【００８８】
そして、内部にヘッダパイプ１２１、および分岐パイプ１２２の挿入された蓄熱部材１２０Ｂは、反応容器１１０内に収容されている。このとき、蓄熱部材１２０Ｂの外側板面１２０ａ、１２０ｂが、反応容器１１０の膨出平面部１１１ｂ、１１２ｂの内面と密着するようにしている。
【００８９】
第２実施形態の作動および作用効果は、基本的に上記第１実施形態と同一である。加えて、蓄熱部材１２０Ｂを、結着物質による成形体としいるので、取り扱いが容易となり装置の組立て等の工数を低減できる。本実施形態で使用した結着物質としての粘土状鉱物は、金属酸化物との親和性が良く、蓄熱部材１２０Ｂの良好な固定状態を形成することができる。また、蓄熱部材１２０Ｂの通路において、隙間１２４ａを形成するようにしているので、通路における反応媒体１４０の拡散効果を高めて、発熱時の反応率を向上させることができ、熱出力の向上が可能となる。
【００９０】
（第３実施形態）
第３実施形態は、上記第２実施形態に対して、ヘッダパイプ１２１、および分岐パイプ１２２を廃止したものである。
【００９１】
結着物質によって化学蓄熱材を良好且つ強固に結着させることで、結着後の蓄熱部材１２０Ｂの崩壊の心配がない場合であれば、ヘッダパイプ１２１、および分岐パイプ１２２を廃止して、蓄熱部材１２０Ｂの溝１２４によって形成される通路をそのまま気体の反応媒体１４０が流通する通路とすることができる。よって、筒状部材としてのヘッダパイプ１２１、および分岐パイプ１２２を不用とすることで、蓄熱部材１２０Ｂとしての熱容量を低減して、発熱、吸熱時の反応率を向上させることができる。
【００９２】
（第４実施形態）
第４実施形態は、上記第２実施形態に対して、蓄熱部材１２０Ｂの形成における結着物質を変更したものである。結着物質は、金属塩とすることができる。つまり、蓄熱部材１２０Ｂには、金属塩が添加されたものとなる。具体的な金属塩としては、例えば塩化リチウムを用いて好適である。
【００９３】
結着物質として金属塩を用いると、蓄熱部材１２０Ｂの良好な固定化を可能とすると共に、蓄熱部材１２０Ｂの吸熱反応時における温度を下げることができるので、吸熱反応を促進させることができる。
【００９４】
（第５実施形態）
第５実施形態における化学蓄熱装置１００Ｂを図７に示す。本実施形態は、上記第１実施形態に対して、加熱部（ヒータ１７１）を変更したものである。本実施形態の加熱部１７２は、エネルギ変換システムであるエンジン１０の排熱源の排熱を直接的に活用したものとしている。排熱源の排熱は、ここでは排気の熱に対応する。
【００９５】
本実施形態の貯蔵容器１３０は、排気管１１の近傍に配置されている。排気管１１には、排気の一部を流通可能とするバイパス通路１７２ａが形成されて、このバイパス通路１７２ａの途中部位が貯蔵容器１３０内に配設されている。また、バイパス通路１７２ａの排気管１１と貯蔵容器１３０との間となる途中部位には、このバイパス通路１７２ａを開閉するバルブ１７２ｂが設けられている。バルブ１７２ｂは、制御部１８０によってその開閉が制御されるようになっている。本実施形態では、バイパス通路１７２ａ、およびバルブ１７２ｂによって加熱部１７２が形成されている。
【００９６】
本実施形態では、放熱モード時において、制御部１８０は、バルブ１７２ｂを開状態とする。すると、排気管１１を流れる排気の一部は、バイパス通路１７２ａを通り、排気の熱を貯蔵容器１３０内の反応媒体１４０に放出して、反応媒体１４０を加熱する。よって、排気の熱を直接的に活用して貯蔵容器１３０内の反応媒体１４０の蒸発を促進させて、圧力を上昇させて、蓄熱部材１２０Ａの発熱反応を促進させることができる。
【００９７】
（第６実施形態）
第６実施形態における化学蓄熱装置１００Ｃを図８に示す。本実施形態は、上記第１実施形態に対して、加熱部（ヒータ１７１）を変更したものである。本実施形態の加熱部１７３は、エネルギ変換システムであるエンジン１０の排熱源の排熱を間接的に活用したものとしている。排熱源の排熱は、ここでは排気の熱に対応する。
【００９８】
本実施形態の貯蔵容器１３０は、排気管１１から離れた位置に配置されている。また、加熱部１７３は、熱輸送手段としての熱媒体通路１７３ａとバルブ１７３ｂとを備えている。
【００９９】
熱媒体通路１７３ａは、環状に形成された通路であり、その一部が排気管１１の内部に配設され、また他の一部が貯蔵容器１３０の内部に配設されている。熱媒体通路１７３ａの内部には所定量の熱媒体が封入されている。熱媒体の封入された熱媒体通路１７３ａは環状のヒートパイプを形成している。また、バルブ１７３ｂは、熱媒体通路１７３ａを開閉する開閉手段であり、熱媒体通路１７３ａの途中部位に設けられている。バルブ１７３ｂは、制御部１８０によってその開閉が制御されるようになっている。
【０１００】
本実施形態では、放熱モード時において、制御部１８０は、バルブ１７３ｂを開状態とする。すると、排気管１１を流れる排気の熱によって、熱媒体通路１７３ａ内の熱媒体が沸騰して蒸気となり、その蒸気は、貯蔵容器１３０側に流れ、蒸気の熱を反応媒体１４０に放出して、反応媒体１４０を加熱する。蒸気の熱を放出した熱媒体は、凝縮して排気管１１側に還流し、この作動が繰り返されることで、反応媒体１４０が加熱されることになる。よって、排気の熱を間接的に活用して貯蔵容器１３０内の反応媒体１４０の蒸発を促進させて、圧力を上昇させて、蓄熱部材１２０Ａの発熱反応を促進させることができる。本実施形態では、排気管１１に対して貯蔵容器１３０の設定位置が制約されることなく、貯蔵容器１３０に加熱部１７３を設けることができる。
【０１０１】
（その他の実施形態）
上記各実施形態では、反応容器１１０および蓄熱部材１２０Ａ、１２０Ｂを長方形の扁平板状に形成されるものとしたが、これに限らず、円筒状、角筒状等に形成されるものとしても良い。この場合、反応容器１１０の長手方向に沿う面の内側と対向する蓄熱部材１２０Ａ、１２０Ｂの面とを密着させると良い。
【０１０２】
また、蓄熱部材１２０Ａ、１２０Ｂの通路を形成するためのヘッダパイプ１２１、分岐パイプ１２２の組み合わせ配置は、上記各実施形態のものに対して、図９に示すように、ヘッダパイプ１２１を蓄熱部材１２０Ａ、１２０Ｂの長辺に沿う方向に延設させて、蓄熱部材１２０Ａ、１２０Ｂの中心に配置し、また、分岐パイプ１２２をヘッダパイプ１２１の径方向の両側で、互いに反対側へ延設させて、ヘッダパイプ１２１の長手方向に複数並ぶようにしたものとしても良い。
【０１０３】
また、ヘッダパイプ１２１、分岐パイプ１２２には、複数の連通口１２３を設けるようにしたが、連通口１２３を廃止して、各パイプ１２１、１２２の長手方向に延びるスリットを備えるものとしても良い。粉末状の蓄熱部材１２０Ａを使用する場合は、スリットの幅寸法を蓄熱部材１２０Ａの１つの粉末粒子の径よりも小さく設定する。更に、各パイプ１２１、１２２は、微細な網目を有するメッシュパイプによって形成するようにしても良い。この場合は、後加工による連通口１２３の形成が不要となる。
【０１０４】
また、蓄熱部材１２０Ａ、１２０Ｂにおける反応媒体１４０との反応が良好に得られるならば、通路（各パイプ１２１、１２２、溝１２４）を廃止して、蓄熱部材が単に反応容器１１０内に収容されたものとしても良い。
【０１０５】
また、蓄熱部材１２０として金属酸化物、更に詳しくはアルカリ土類金属の酸化物として酸化カルシウム、酸化マグネシウムを使用したが、これに限らず、他のアルカリ土類金属（バリウムＢａ、ストロンチウムＳｒ）、あるいは遷移金属（銅Ｃｕ、鉄Ｆｅ、マンガンＭｎ）、あるいは両性金属（アルミニウムＡｌ、亜鉛Ｚｎ、錫Ｓｎ、鉛Ｐｂ）の酸化物を用いても良い。
【０１０６】
また、反応媒体１４０として水を使用したが、これに限らず、アンモニアＮＨ３、二酸化炭素ＣＯ２、メタノールＣＨ３ＯＨ、エタノールＣ２Ｈ５ＯＨ等としても良い。
【０１０７】
また、結着物質としての粘土状鉱物としてセピオライトを使用したが、これに限らず、モンモリロナイト、ベントナイト、カオリン等としても良い。
【０１０８】
また、結着物質としての金属塩として塩化リチウムを使用したが、これに限らず、アルカリ金属（Ｌｉ、Ｋ、Ｎａ）イオンの群から選択される１つのカチオンと、ハロゲン（Ｆ、Ｃｌ）イオンの群から選択される１つのアニオンとの組み合わせからなる金属塩等としても良い。
【０１０９】
また、連通路１５０の流路断面積を調整する流路断面積調整機構としてのバルブ１６０に、電磁弁を用いたが、この他にも、モータの駆動力によって弁体が駆動される電気式の駆動弁等を用いても良い。
【０１１０】
また、各実施形態の化学蓄熱装置１００Ａ〜１００Ｃは、車両の排気を浄化する触媒１２の暖機用に使用されるものとしたが、これに限らず、エンジン１０の冷却水、エンジンオイル、自動変速機のＡＴＦ等の暖機に使用されるものとしても良い。
【０１１１】
また、反応器１０１は、複数の反応容器１１０を組み合わせて形成するようにしたが、少なくとも１つの反応容器１１０としたものでも良い。１つの反応容器１１０とする場合は、フィン１１４を膨出平面部１１１ｂ、１１２ｂの両側に設けたものとすると良い。
【符号の説明】
【０１１２】
１０ エンジン（エネルギ変換システム）
１００Ａ〜１００Ｃ 化学蓄熱装置
１１０ 反応容器
１１３ 開口部
１２０Ａ、１２０Ｂ 蓄熱部材
１２２ 分岐パイプ（通路、筒状部材）
１２３ 連通口
１２４ 溝（通路、彫られた空間）
１３０ 貯蔵容器
１４０ 反応媒体
１５０ 連通路
１６０ バルブ（流路断面積調整機構）
１７１ ヒータ（加熱部）
１７２ 加熱部
１７３ 加熱部
１７３ａ 加熱媒体通路（熱輸送手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体の反応媒体（１４０）と可逆的に発熱および吸熱反応する固体の化学蓄熱材で構成される蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）と、
前記蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）を内部に収容すると共に、前記反応媒体（１４０）が出入りする開口部（１１３）を有する反応容器（１１０）と、
前記反応媒体（１４０）を液体の状態にて貯蔵する貯蔵容器（１３０）と、
前記開口部（１１３）および前記貯蔵容器（１３０）とを連通させて、前記反応容器（１１０）および前記貯蔵容器（１３０）間の前記気体の反応媒体（１４０）の流通を可能とする連通路（１５０）とを備え、
前記反応容器（１１０）、前記貯蔵容器（１３０）、および前記連通路（１５０）は、それぞれの外圧が内圧より大きくなるよう構成されており、
前記反応容器（１１０）の内面は、前記蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）に密着するように前記蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）を包んでいることを特徴とする化学蓄熱装置。
【請求項２】
前記反応容器（１１０）、前記貯蔵容器（１３０）、および前記連通路（１５０）は、それぞれの内圧が大気圧よりも小さくなるよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の化学蓄熱装置。
【請求項３】
前記蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）は、板状に形成されており、
前記反応容器（１１０）は、フィルム状の部材にて形成されており、
板状の前記蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）の側面と、前記反応容器（１１０）を形成する前記フィルム状部材の内面とがそれぞれ密着していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の化学蓄熱装置。
【請求項４】
前記蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）には、最上流端が前記開口部（１１３）に通じると共に、前記気体の反応媒体（１４０）の流通を許容する通路（１２２、１２４）が形成されたことを特徴とする請求項３に記載の化学蓄熱装置。
【請求項５】
前記化学蓄熱材は、粉末粒子の集合体として形成されており、
前記通路（１２２、１２４）は、前記蓄熱部材（１２０Ａ）内に配設された筒状部材（１２２）の内部空間によって形成され、
前記筒状部材（１２２）には、前記筒状部材（１２２）の内部と外部とを連通して前記気体の反応媒体（１４０）の出入りを許容する連通口（１２３）が形成されたことを特徴とする請求項４に記載の化学蓄熱装置。
【請求項６】
前記連通口（１２３）の開口面積は、１つの前記粉末粒子の投影面積よりも小さくなるように形成されたことを特徴とする請求項５に記載の化学蓄熱装置。
【請求項７】
前記蓄熱部材（１２０Ｂ）は、粉末状の前記化学蓄熱材が結着性を有する物質によって固定されるように形成されており、
前記通路（１２２、１２４）は、前記固定された蓄熱部材（１２０Ｂ）に彫られた空間（１２４）として形成されたことを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の化学蓄熱装置。
【請求項８】
前記結着性を有する物質は、粘土状鉱物が用いられたことを特徴とする請求項７に記載の化学蓄熱装置。
【請求項９】
前記粘土状鉱物は、セピオライトが用いられたことを特徴とする請求項８に記載の化学蓄熱装置。
【請求項１０】
前記蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）は、金属酸化物が用いられ、
前記反応媒体（１４０）は、水、二酸化炭素、及びアンモニアのうち何れかが用いられたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の化学蓄熱装置。
【請求項１１】
前記金属酸化物は、酸化カルシウムまたは酸化マグネシウムが用いられ、
前記反応媒体（１４０）は、水が用いられことを特徴とする請求項１０に記載の化学蓄熱装置。
【請求項１２】
前記蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）は、金属塩が添加されるよう構成されたことを特徴とする請求項１１に記載の化学蓄熱装置。
【請求項１３】
前記金属塩は、塩化リチウムが用いられたことを特徴とする請求項１２に記載の化学蓄熱装置。
【請求項１４】
前記貯蔵容器（１３０）には、前記反応媒体（１４０）を加熱する加熱部（１７１、１７２、１７３）が設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の化学蓄熱装置。
【請求項１５】
前記加熱部（１７１）は、外部からのエネルギが投入されることで加熱機能を果たすことを特徴とする請求項１４に記載の化学蓄熱装置。
【請求項１６】
エネルギ変換システム（１０）に適用される化学蓄熱装置であって、
前記貯蔵容器（１３０）は、前記エネルギ変換システム（１０）における排熱源に配設され、
前記加熱部（１７２）は、前記排熱源の排熱によって直接的に前記反応媒体（１４０）を加熱することを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の化学蓄熱装置。
【請求項１７】
エネルギ変換システム（１０）に適用される化学蓄熱装置であって、
前記貯蔵容器（１３０）は、前記エネルギ変換システム（１０）における排熱源以外の場所に配設され、
前記排熱源から前記貯蔵容器（１３０）に熱を輸送する熱輸送手段（１７３ａ）を備え、
前記加熱部（１７３）は、前記排熱源の排熱を、前記熱輸送手段（１７３ａ）を介して間接的に用いることで前記反応媒体（１４０）を加熱することを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の化学蓄熱装置。
【請求項１８】
前記連通路（１５０）には、前記連通路（１５０）の流路断面積を調整する流路断面積調整機構（１６０）が設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項１７のいずれか１項に記載の化学蓄熱装置。
【請求項１】
気体の反応媒体（１４０）と可逆的に発熱および吸熱反応する固体の化学蓄熱材で構成される蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）と、
前記蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）を内部に収容すると共に、前記反応媒体（１４０）が出入りする開口部（１１３）を有する反応容器（１１０）と、
前記反応媒体（１４０）を液体の状態にて貯蔵する貯蔵容器（１３０）と、
前記開口部（１１３）および前記貯蔵容器（１３０）とを連通させて、前記反応容器（１１０）および前記貯蔵容器（１３０）間の前記気体の反応媒体（１４０）の流通を可能とする連通路（１５０）とを備え、
前記反応容器（１１０）、前記貯蔵容器（１３０）、および前記連通路（１５０）は、それぞれの外圧が内圧より大きくなるよう構成されており、
前記反応容器（１１０）の内面は、前記蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）に密着するように前記蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）を包んでいることを特徴とする化学蓄熱装置。
【請求項２】
前記反応容器（１１０）、前記貯蔵容器（１３０）、および前記連通路（１５０）は、それぞれの内圧が大気圧よりも小さくなるよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の化学蓄熱装置。
【請求項３】
前記蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）は、板状に形成されており、
前記反応容器（１１０）は、フィルム状の部材にて形成されており、
板状の前記蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）の側面と、前記反応容器（１１０）を形成する前記フィルム状部材の内面とがそれぞれ密着していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の化学蓄熱装置。
【請求項４】
前記蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）には、最上流端が前記開口部（１１３）に通じると共に、前記気体の反応媒体（１４０）の流通を許容する通路（１２２、１２４）が形成されたことを特徴とする請求項３に記載の化学蓄熱装置。
【請求項５】
前記化学蓄熱材は、粉末粒子の集合体として形成されており、
前記通路（１２２、１２４）は、前記蓄熱部材（１２０Ａ）内に配設された筒状部材（１２２）の内部空間によって形成され、
前記筒状部材（１２２）には、前記筒状部材（１２２）の内部と外部とを連通して前記気体の反応媒体（１４０）の出入りを許容する連通口（１２３）が形成されたことを特徴とする請求項４に記載の化学蓄熱装置。
【請求項６】
前記連通口（１２３）の開口面積は、１つの前記粉末粒子の投影面積よりも小さくなるように形成されたことを特徴とする請求項５に記載の化学蓄熱装置。
【請求項７】
前記蓄熱部材（１２０Ｂ）は、粉末状の前記化学蓄熱材が結着性を有する物質によって固定されるように形成されており、
前記通路（１２２、１２４）は、前記固定された蓄熱部材（１２０Ｂ）に彫られた空間（１２４）として形成されたことを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の化学蓄熱装置。
【請求項８】
前記結着性を有する物質は、粘土状鉱物が用いられたことを特徴とする請求項７に記載の化学蓄熱装置。
【請求項９】
前記粘土状鉱物は、セピオライトが用いられたことを特徴とする請求項８に記載の化学蓄熱装置。
【請求項１０】
前記蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）は、金属酸化物が用いられ、
前記反応媒体（１４０）は、水、二酸化炭素、及びアンモニアのうち何れかが用いられたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の化学蓄熱装置。
【請求項１１】
前記金属酸化物は、酸化カルシウムまたは酸化マグネシウムが用いられ、
前記反応媒体（１４０）は、水が用いられことを特徴とする請求項１０に記載の化学蓄熱装置。
【請求項１２】
前記蓄熱部材（１２０Ａ、１２０Ｂ）は、金属塩が添加されるよう構成されたことを特徴とする請求項１１に記載の化学蓄熱装置。
【請求項１３】
前記金属塩は、塩化リチウムが用いられたことを特徴とする請求項１２に記載の化学蓄熱装置。
【請求項１４】
前記貯蔵容器（１３０）には、前記反応媒体（１４０）を加熱する加熱部（１７１、１７２、１７３）が設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の化学蓄熱装置。
【請求項１５】
前記加熱部（１７１）は、外部からのエネルギが投入されることで加熱機能を果たすことを特徴とする請求項１４に記載の化学蓄熱装置。
【請求項１６】
エネルギ変換システム（１０）に適用される化学蓄熱装置であって、
前記貯蔵容器（１３０）は、前記エネルギ変換システム（１０）における排熱源に配設され、
前記加熱部（１７２）は、前記排熱源の排熱によって直接的に前記反応媒体（１４０）を加熱することを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の化学蓄熱装置。
【請求項１７】
エネルギ変換システム（１０）に適用される化学蓄熱装置であって、
前記貯蔵容器（１３０）は、前記エネルギ変換システム（１０）における排熱源以外の場所に配設され、
前記排熱源から前記貯蔵容器（１３０）に熱を輸送する熱輸送手段（１７３ａ）を備え、
前記加熱部（１７３）は、前記排熱源の排熱を、前記熱輸送手段（１７３ａ）を介して間接的に用いることで前記反応媒体（１４０）を加熱することを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の化学蓄熱装置。
【請求項１８】
前記連通路（１５０）には、前記連通路（１５０）の流路断面積を調整する流路断面積調整機構（１６０）が設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項１７のいずれか１項に記載の化学蓄熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２０８８６５（Ｐ２０１１−２０８８６５Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７６０７６（Ｐ２０１０−７６０７６）
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
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