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JP5231077B2 - Chemical heat storage material composite and its manufacturing method - Google Patents

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JP5231077B2
JP5231077B2 JP2008109167A JP2008109167A JP5231077B2 JP 5231077 B2 JP5231077 B2 JP 5231077B2 JP 2008109167 A JP2008109167 A JP 2008109167A JP 2008109167 A JP2008109167 A JP 2008109167A JP 5231077 B2 JP5231077 B2 JP 5231077B2
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Description

本発明は、化学蓄熱材を成形した化学蓄熱材複合体、及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a chemical heat storage material composite formed from a chemical heat storage material, and a method for producing the same.

粒径0.3mm〜4mmの範囲の結晶性の石灰石を850℃〜1100℃の範囲で所定時間加熱した後に、該石灰石を500℃〜600℃の範囲で所定時間加熱することで、表面から内部に向かう多数の気孔が形成された生石灰を得る技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、内部空間の10〜60容量%の割合で粉体化学蓄熱材を収容したカプセルを、反応器又は反応塔に充填する技術が知られている(例えば、特許文献2、特許文献3参照)。
特開平1−225686号公報 特公平6−80395号公報 特公平6−80394号公報
After heating the crystalline limestone having a particle size of 0.3 mm to 4 mm within a range of 850 ° C. to 1100 ° C. for a predetermined time, the limestone is heated within a range of 500 ° C. to 600 ° C. for a predetermined time, so that There is known a technique for obtaining quicklime in which a large number of pores toward the surface are formed (for example, see Patent Document 1). Moreover, the technique which fills the reactor or reaction tower with the capsule which accommodated the powder chemical thermal storage material in the ratio of 10-60 volume% of internal space is known (for example, refer patent document 2, patent document 3). .
JP-A-1-225686 Japanese Patent Publication No. 6-80395 Japanese Patent Publication No. 6-80394

しかしながら、特許文献1に記載のように、それ自体に気孔が形成された生石灰を粉体のまま化学蓄熱材として用いた場合、作動中、水和反応と脱水反応とが繰り返される。このため、この化学蓄熱材の粉体は、体積膨張、収縮の繰り返しによって他の粉体と擦れ合い、微粉化してしまい、蓄熱システムとしての反応性が低下する問題があった。また。特許文献2、3の構成では、カプセルの採用による熱伝導抵抗の増加や伝熱経路の複雑化によって、化学蓄熱材の発熱反応による熱を効率良く取り出すことができず、さらに蓄熱反応における熱を効率良く供給することができない問題があった。   However, as described in Patent Document 1, when quick lime having pores formed therein is used as a chemical heat storage material in a powder form, the hydration reaction and the dehydration reaction are repeated during operation. For this reason, the powder of the chemical heat storage material rubs against other powders by repeated volume expansion and contraction, and is pulverized, resulting in a problem that the reactivity as the heat storage system is lowered. Also. In the configurations of Patent Documents 2 and 3, due to the increase in heat conduction resistance due to the use of capsules and the complexity of the heat transfer path, the heat due to the exothermic reaction of the chemical heat storage material cannot be taken out efficiently, and the heat in the heat storage reaction is further reduced. There was a problem that could not be supplied efficiently.

本発明は、上記事実を考慮して、粉体の化学蓄熱材間に隙間が形成された化学蓄熱材複合体、及び該化学蓄熱材複合体の製造方法を得ることが目的である。   In view of the above facts, an object of the present invention is to obtain a chemical heat storage material composite in which a gap is formed between powder chemical heat storage materials, and a method for producing the chemical heat storage material composite.

請求項1記載の発明に係る化学蓄熱材複合体は、粉体の化学蓄熱材に所定の割合で粘土鉱物を混合したものを焼成して成る。   The chemical heat storage material composite according to the first aspect of the present invention is obtained by firing a powder chemical heat storage material mixed with a clay mineral at a predetermined ratio.

請求項1記載の化学蓄熱材複合体は、粉体状の化学蓄熱材が成形、焼成されることで、全体として、粉体(化学蓄熱材)間に隙間(流路)が形成されると共に全体として所定形状を有する多孔質構造体として形成されている。すなわち、本化学蓄熱材複合体では、蓄熱、放熱に伴う反応物、反応生成物の導入排出経路を確保しつつ、粉体状の化学蓄熱材の構造化が果たされている。   In the chemical heat storage material composite according to claim 1, a powdery chemical heat storage material is formed and fired, and as a whole, a gap (flow path) is formed between the powders (chemical heat storage material). It is formed as a porous structure having a predetermined shape as a whole. That is, in the present chemical heat storage material composite, the powdery chemical heat storage material is structured while securing the introduction and discharge paths of the reactants and reaction products accompanying heat storage and heat dissipation.

ここで、本化学蓄熱材複合体では、化学蓄熱材に所定の割合で粘土鉱物が混合されているので、換言すれば、多孔質の粘土鉱物の骨格中に化学蓄熱材が分散保持されるので、上記した多孔質構造体としての強度が高く、該多孔質構造体としての構造が安定して維持され易い。   Here, in this chemical heat storage material composite, since the clay mineral is mixed with the chemical heat storage material at a predetermined ratio, in other words, the chemical heat storage material is dispersed and held in the skeleton of the porous clay mineral. The strength as the porous structure described above is high, and the structure as the porous structure is easily maintained stably.

このように、請求項1記載の化学蓄熱材複合体では、粉体の化学蓄熱材間に隙間が形成される。このため、蓄熱、放熱反応の繰り返しによる化学蓄熱材の微粉化が抑制又は防止される。また、化学蓄熱材が成形体を成す(隙間に露出する)ため、伝熱性能が良好である。   Thus, in the chemical heat storage material composite according to claim 1, a gap is formed between the powdered chemical heat storage materials. For this reason, the pulverization of the chemical heat storage material due to repeated heat storage and heat dissipation reaction is suppressed or prevented. Further, since the chemical heat storage material forms a molded body (exposed in the gap), the heat transfer performance is good.

請求項2記載の発明に係る化学蓄熱材複合体は、粉体の化学蓄熱材と粘土鉱物とを含んで成形体として構成され、細孔の内面に前記化学蓄熱材が露出している。   A chemical heat storage material composite according to a second aspect of the present invention is configured as a compact including a powder chemical heat storage material and a clay mineral, and the chemical heat storage material is exposed on the inner surfaces of the pores.

請求項2記載の化学蓄熱材複合体では、例えば多孔質状に形成され、その細孔の内面に粉体である化学蓄熱材が露出されて構成されている。これにより、本化学蓄熱材複合体は、粉体(化学蓄熱材)間に隙間(流路)が形成されると共に全体として所定形状を有する多孔質構造体として形成されている。すなわち、蓄熱、放熱に伴う反応物、反応生成物の導入排出経路を確保しつつ、粉体状の化学蓄熱材の構造化が果たされている。   The chemical heat storage material composite according to claim 2 is formed, for example, in a porous shape, and the chemical heat storage material that is powder is exposed on the inner surface of the pores. Thus, the chemical heat storage material composite is formed as a porous structure having a predetermined shape as a whole while a gap (flow path) is formed between the powders (chemical heat storage material). That is, the structure of the powdery chemical heat storage material is achieved while ensuring the introduction and discharge paths of the reactants and reaction products accompanying heat storage and heat dissipation.

ここで、本化学蓄熱材複合体では、化学蓄熱材に粘土鉱物が混合されているので、換言すれば、多孔質の粘土鉱物の骨格中に化学蓄熱材が分散保持されるので、上記した多孔体としての強度が高く、該多孔体としての構造が安定して維持され易い。   Here, in this chemical heat storage material composite, since the clay mineral is mixed with the chemical heat storage material, in other words, the chemical heat storage material is dispersed and held in the skeleton of the porous clay mineral. The strength as a body is high, and the structure as the porous body is easily maintained stably.

このように、請求項2記載の化学蓄熱材複合体では、粉体の化学蓄熱材間に隙間が形成され。このため、蓄熱、放熱反応の繰り返しによる化学蓄熱材の微粉化が抑制又は防止される。また、化学蓄熱材が成形体を成すため、伝熱性能が良好である。   Thus, in the chemical heat storage material composite according to claim 2, a gap is formed between the powdered chemical heat storage materials. For this reason, the pulverization of the chemical heat storage material due to repeated heat storage and heat dissipation reaction is suppressed or prevented. Moreover, since the chemical heat storage material forms a molded body, heat transfer performance is good.

請求項3記載の発明に係る化学蓄熱材複合体は、請求項1又は請求項2記載の化学蓄熱材複合体において、前記粘土鉱物として、層リボン構造を有する粘土鉱物が用いられている。   The chemical heat storage material composite according to claim 3 is the chemical heat storage material composite according to claim 1 or 2, wherein a clay mineral having a layer ribbon structure is used as the clay mineral.

請求項3記載の化学蓄熱材複合体では、粘土鉱物が多孔質で比表面積が大きい層リボン構造の繊維状形態を有するため、その繊維質、可塑性によって、粉体の化学蓄熱材を良好に組織化、構造化させることができる。   In the chemical heat storage material composite according to claim 3, since the clay mineral is porous and has a fibrous form of a layer ribbon structure having a large specific surface area, the structure of the chemical heat storage material in powder form is excellent due to its fiber and plasticity. And can be structured.

請求項4記載の発明に係る化学蓄熱材複合体は、請求項3記載の化学蓄熱材複合体において、前記層リボン構造を有する粘土鉱物として、セピオライト、パリゴルスカイト又はカオリナイトが用いられている。   The chemical heat storage material composite according to claim 4 is the chemical heat storage material composite according to claim 3, wherein sepiolite, palygorskite or kaolinite is used as the clay mineral having the layer ribbon structure.

請求項4記載の化学蓄熱材複合体では、粘土鉱物の少なくとも一部が層リボン構造を有するセピオライト、パリゴルスカイト(アタパルジャイト)又はカオリナイトであるため、その繊維質、可塑性によって、粉体の化学蓄熱材を良好に組織化、構造化させることができる。   In the chemical heat storage material composite according to claim 4, since at least a part of the clay mineral is sepiolite, palygorskite (attapulgite) or kaolinite having a layer ribbon structure, the chemical heat storage material in powder form due to its fiber and plasticity. Can be well organized and structured.

請求項5記載の発明に係る化学蓄熱材複合体は、請求項1又は請求項2記載の化学蓄熱材複合体において、前記粘土鉱物として、ベントナイトが用いられている。   The chemical heat storage material composite according to claim 5 is the chemical heat storage material composite according to claim 1 or 2, wherein bentonite is used as the clay mineral.

請求項5記載の化学蓄熱材複合体では、接着力の強い粘土鉱物であるベントナイトを用いるため、この接着力によって、粉体の化学蓄熱材を良好組織化、構造化させることができる。   In the chemical heat storage material composite according to claim 5, bentonite, which is a clay mineral having a strong adhesive force, is used, so that the powder chemical heat storage material can be well organized and structured by this adhesive force.

請求項6記載の発明に係る化学蓄熱材複合体は、請求項1〜請求項5の何れか1項記載の化学蓄熱材複合体において、前記粘土鉱物は、前記化学蓄熱材の粒子径よりも細い繊維状を成している。   The chemical heat storage material composite according to claim 6 is the chemical heat storage material composite according to any one of claims 1 to 5, wherein the clay mineral is larger than the particle diameter of the chemical heat storage material. Made of fine fibers.

請求項6記載の化学蓄熱材複合体では、粘土鉱物が微細な繊維径を有する繊維状を成すため、少量の粘土鉱物を用いて粉体の化学蓄熱材の組織化、構造化を果たすことが可能である。これにより、化学蓄熱材複合体における質量当たり、体積当たりの化学蓄熱材の占有量が大きくすることができる。   In the chemical heat storage material composite according to claim 6, since the clay mineral forms a fiber having a fine fiber diameter, the organization and structure of the powder chemical heat storage material can be achieved using a small amount of clay mineral. Is possible. Thereby, the occupation amount of the chemical heat storage material per mass per volume in the chemical heat storage material composite can be increased.

請求項7記載の発明に係る化学蓄熱材複合体は、請求項1〜請求項6の何れか1項記載の化学蓄熱材複合体において、前記粘土鉱物の少なくとも一部は、前記化学蓄熱材との混合前に焼成された粘土鉱物である。   The chemical heat storage material composite according to claim 7 is the chemical heat storage material composite according to any one of claims 1 to 6, wherein at least a part of the clay mineral is the chemical heat storage material. It is a clay mineral fired before mixing.

請求項7記載の化学蓄熱材複合体では、焼成することで寸法(例えば、粒状である場合は粒子径、繊維状である場合は線径及び長さ等)、空隙サイズが調整された粘土鉱物を化学蓄熱材と混合、焼成することで構成される。このため、本化学蓄熱材複合体は、化学蓄熱材を分散保持する粘土鉱物の骨格中のかさ密度を低下した空隙率の大きな粘土鉱物骨格を形成することができ、化学蓄熱材の充填密度の向上が図られる。   The chemical heat storage material composite according to claim 7, wherein the clay mineral is adjusted in size (for example, particle diameter if granular, wire diameter and length if fibrous) and pore size by firing. It is comprised by mixing and baking with a chemical heat storage material. For this reason, the present chemical heat storage material composite can form a clay mineral skeleton having a large porosity with a reduced bulk density in the skeleton of the clay mineral that disperses and holds the chemical heat storage material. Improvement is achieved.

請求項8記載の発明に係る化学蓄熱材複合体は、請求項7記載の化学蓄熱材複合体において、前記粘土鉱物は、前記化学蓄熱材との混合前に焼成された粘土鉱物及び前記化学蓄熱材との混合の際に未焼成の粘土鉱物を含む。   The chemical heat storage material composite according to claim 8 is the chemical heat storage material composite according to claim 7, wherein the clay mineral is a clay mineral baked before mixing with the chemical heat storage material and the chemical heat storage material. Contains unfired clay minerals when mixed with wood.

請求項8記載の化学蓄熱材複合体では、焼成された粘土鉱物と未焼成の粘土鉱物とを化学蓄熱材と混合するので、これらの配合比を制御することで、化学蓄熱材と混合する粘土鉱物の寸法、空隙サイズを任意の寸法、空隙サイズの調整と、粘土鉱物の骨格構造による化学蓄熱材の保持強度の両立が図られる。このため、本化学蓄熱材複合体は、構造としての強度を確保しつつ、かさ密度を低下した空隙率の大きな粘土鉱物骨格を形成し易く、化学蓄熱材の充填密度の向上が図られる。   In the chemical heat storage material composite according to claim 8, since the calcined clay mineral and the unfired clay mineral are mixed with the chemical heat storage material, the clay mixed with the chemical heat storage material is controlled by controlling the blending ratio thereof. It is possible to achieve both the adjustment of the mineral size and void size, the adjustment of the void size, and the retention strength of the chemical heat storage material by the skeleton structure of the clay mineral. For this reason, this chemical heat storage material composite is easy to form a clay mineral skeleton with a large porosity with reduced bulk density while ensuring the strength as a structure, and the packing density of the chemical heat storage material is improved.

請求項9記載の発明に係る化学蓄熱材複合体は、請求項1〜請求項8の何れか1項記載の化学蓄熱材複合体において、前記化学蓄熱材は、微細なクラックを有する。   The chemical heat storage material composite according to claim 9 is the chemical heat storage material composite according to any one of claims 1 to 8, wherein the chemical heat storage material has fine cracks.

請求項9記載の化学蓄熱材複合体では、微細なクラックを有する化学蓄熱材の比表面積が大きいので、蓄熱、放熱反応における反応速度向上を示す。これにより、蓄熱、放熱の効率を向上することができる。   In the chemical heat storage material composite according to claim 9, since the specific surface area of the chemical heat storage material having fine cracks is large, the reaction rate improvement in the heat storage and heat dissipation reaction is shown. Thereby, the efficiency of heat storage and heat dissipation can be improved.

請求項10記載の発明に係る化学蓄熱材複合体は、請求項1〜請求項9の何れか1項記載の化学蓄熱材複合体において、前記化学蓄熱材として、脱水反応に伴い吸熱し、水和反応に伴い放熱する水和反応系化学蓄熱材が用いられている。   The chemical heat storage material composite according to claim 10 is the chemical heat storage material composite according to any one of claims 1 to 9, wherein the chemical heat storage material composite absorbs heat in accordance with a dehydration reaction as water. Hydration reaction type chemical heat storage materials that dissipate heat during the sum reaction are used.

請求項10記載の化学蓄熱材複合体では、水和反応、脱水(逆水和)反応に伴い水和反応系化学蓄熱材が体積膨張、収縮を繰り返すが、粘土鉱物を用いた構造における化学蓄熱材の組織化や隙間の形成によって、該化学蓄熱材の微粉化が効果的に抑制又は防止される。   The chemical heat storage material composite according to claim 10, wherein the hydration reaction type chemical heat storage material repeats volume expansion and contraction with a hydration reaction and a dehydration (reverse hydration) reaction, but the chemical heat storage material has a structure using clay minerals. As a result of the organization and the formation of gaps, the pulverization of the chemical heat storage material is effectively suppressed or prevented.

請求項11記載の発明に係る化学蓄熱材複合体は、請求項1〜請求項10の何れか1項記載の化学蓄熱材複合体において、脱水反応に伴い酸化され、水和反応に伴い水酸化される水和反応系化学蓄熱材が用いられている。   A chemical heat storage material composite according to an eleventh aspect of the present invention is the chemical heat storage material composite according to any one of the first to tenth aspects, wherein the chemical heat storage material composite is oxidized along with a dehydration reaction and hydroxylated along with a hydration reaction. Hydration reaction type chemical heat storage material is used.

請求項11記載の化学蓄熱材複合体では、水和反応、脱水(逆水和)反応に伴い水和反応系化学蓄熱材が体積膨張、収縮を繰り返すが、粘土鉱物を用いた構造における化学蓄熱材の組織化や隙間の形成によって、該化学蓄熱材の微粉化が効果的に抑制又は防止される。   In the chemical heat storage material composite according to claim 11, the hydration reaction type chemical heat storage material repeats volume expansion and contraction with a hydration reaction and a dehydration (reverse hydration) reaction, but a chemical heat storage material in a structure using clay minerals. As a result of the organization and the formation of gaps, the pulverization of the chemical heat storage material is effectively suppressed or prevented.

請求項12記載の発明に係る化学蓄熱材複合体は、請求項11記載の化学蓄熱材複合体において、前記水和反応系化学蓄熱材は、無機化合物である。   The chemical heat storage material composite according to claim 12 is the chemical heat storage material composite according to claim 11, wherein the hydration reaction type chemical heat storage material is an inorganic compound.

請求項12記載の化学蓄熱材複合体では、化学蓄熱材として無機化合物を用いるので、蓄熱、放熱反応(水和、脱水)に対する材料安定性が高い。このため、長期に亘り安定した蓄熱効果を得ることができる。   In the chemical heat storage material composite according to claim 12, since an inorganic compound is used as the chemical heat storage material, the material stability against heat storage and heat radiation reaction (hydration, dehydration) is high. For this reason, a stable heat storage effect can be obtained over a long period of time.

請求項13記載の発明に係る化学蓄熱材複合体は、請求項12記載の化学蓄熱材複合体において、前記無機化合物は、アルカリ土類金属化合物である。   The chemical heat storage material composite according to claim 13 is the chemical heat storage material composite according to claim 12, in which the inorganic compound is an alkaline earth metal compound.

請求項13記載の化学蓄熱材複合体では、アルカリ土類金属化合物(水酸化物)を用いるため、換言すれば、環境負荷の小さい材料を用いるため、製造、使用、リサイクルを含めた安全性の確保が容易になる。また、粘土鉱物としてセピオライトを用いる構成では、水酸化物のアルカリ性が粘土鉱物(特に、上記した)との反応によるガラス化を助けるため、多孔質構造体の強度向上に寄与する。   In the chemical heat storage material composite according to claim 13, since an alkaline earth metal compound (hydroxide) is used, in other words, since a material with a small environmental load is used, safety including manufacturing, use, and recycling is ensured. Securement becomes easy. Further, in the configuration using sepiolite as the clay mineral, the alkalinity of the hydroxide helps vitrification by reaction with the clay mineral (especially described above), which contributes to improving the strength of the porous structure.

請求項14記載の発明に係る化学蓄熱材複合体は、請求項11〜請求項13の何れか1項記載の化学蓄熱材複合体において、前記粉体の水和反応系化学蓄熱材と、前記粘土鉱物としてのセピオライトとを混合して所定の形状に成形したものを、350℃〜500℃の温度で焼成して成る。   The chemical heat storage material composite according to claim 14 is the chemical heat storage material composite according to any one of claims 11 to 13, wherein the powder hydration reaction system chemical heat storage material, A mixture of sepiolite as a clay mineral and molded into a predetermined shape is fired at a temperature of 350 ° C to 500 ° C.

請求項14記載の化学蓄熱材複合体は、水和反応系化学蓄熱材とセピオライトとが混合されている成形体を焼成することで、セピオライトが焼結されて、多孔質構造体として構成されている。無機化合物である水和反応系化学蓄熱材は、350℃〜500℃の温度で焼成されることで、マイクロクラックが生じ、比表面積が大きくなる。この大きな比表面積は、蓄熱、放熱反応における反応速度向上に寄与するので、本化学蓄熱材複合体では、蓄熱、放熱の効率を向上することができる。   The chemical heat storage material composite according to claim 14 is configured as a porous structure in which sepiolite is sintered by firing a molded body in which a hydration reaction type chemical heat storage material and sepiolite are mixed. Yes. The hydration reaction type chemical heat storage material, which is an inorganic compound, is fired at a temperature of 350 ° C. to 500 ° C., thereby generating microcracks and increasing the specific surface area. Since this large specific surface area contributes to the improvement of the reaction speed in heat storage and heat dissipation reaction, in this chemical heat storage material composite, the efficiency of heat storage and heat dissipation can be improved.

また、セピオライトの焼結温度が350℃〜400℃であるため、セピオライトの焼結と化学蓄熱材へのマイクロクラック生成とが同時に進行する。換言すれば、セピオライトの焼結と化学蓄熱材へのマイクロクラック生成とが、互いに悪影響を与えることがない。そして、セピオライトに分散保持された化学蓄熱材は、マイクロクラックにより微粉化することが抑制される。   Moreover, since the sintering temperature of sepiolite is 350 ° C. to 400 ° C., the sintering of sepiolite and the generation of microcracks in the chemical heat storage material proceed simultaneously. In other words, the sintering of sepiolite and the generation of microcracks in the chemical heat storage material do not adversely affect each other. The chemical heat storage material dispersed and held in sepiolite is suppressed from being pulverized by microcracks.

請求項15記載の発明に係る化学蓄熱材複合体の製造方法は、粉体の化学蓄熱材に所定の割合で粘土鉱物を混練する混練工程と、前記混練工程で混練された前記化学蓄熱材と前記粘土鉱物との混練物を所定の形状に成形する成形工程と、前記成形工程で成形された前記化学蓄熱材と前記粘土鉱物との混練物を焼成する焼成工程と、を含む。   The method for producing a chemical heat storage material composite according to the invention of claim 15 includes a kneading step of kneading clay mineral in a predetermined ratio with a powder chemical heat storage material, and the chemical heat storage material kneaded in the kneading step; A molding step of molding the kneaded product with the clay mineral into a predetermined shape, and a firing step of firing the kneaded product of the chemical heat storage material and the clay mineral molded in the molding step.

請求項15記載の化学蓄熱材複合体の製造方法では、混練工程で粉体の化学蓄熱材に所定の割合で粘土鉱物を混練し、その後、成形工程に移行する。成形工程では、化学蓄熱材と粘土鉱物との混練物を所定の形状に成形し、その後、焼成工程に移行する。焼成工程では、成形工程で成形された化学蓄熱材と粘土鉱物との混練物を加熱により焼成する。これにより、粉体(化学蓄熱材)間に隙間(流路)が形成されると共に全体として所定形状を有する化学蓄熱材複合体が形成される。   In the method for producing a chemical heat storage material composite according to claim 15, the clay mineral is kneaded at a predetermined ratio in the powder chemical heat storage material in the kneading step, and then the process proceeds to the molding step. In the molding process, the kneaded product of the chemical heat storage material and the clay mineral is molded into a predetermined shape, and then the process proceeds to the firing process. In the firing step, the kneaded product of the chemical heat storage material and the clay mineral molded in the molding step is fired by heating. Thereby, a gap (flow path) is formed between the powders (chemical heat storage materials), and a chemical heat storage material composite having a predetermined shape as a whole is formed.

そして、本化学蓄熱材複合体の製造方法では、粉体の化学蓄熱材に所定の割合で粘土鉱物を混練するため、多孔質の粘土鉱物の骨格中に化学蓄熱材を分散保持させることができる。このため、本化学蓄熱材複合体の製造方法で製造された化学蓄熱材複合体は、上記した多孔体としての強度が高く、該多孔体としての構造が安定して維持され易い。   In the method for producing a chemical heat storage material composite according to the present invention, since the clay mineral is kneaded in a predetermined ratio with the powder chemical heat storage material, the chemical heat storage material can be dispersed and held in the skeleton of the porous clay mineral. . For this reason, the chemical heat storage material composite manufactured by the method for manufacturing the chemical heat storage material composite has high strength as the porous body described above, and the structure as the porous body is easily maintained stably.

このように、請求項15記載の化学蓄熱材複合体の製造方法では、粉体の化学蓄熱材間に隙間が形成された化学蓄熱材複合体を得ることができる。このため、蓄熱、放熱反応の繰り返しによる化学蓄熱材の微粉化が抑制又は防止される。また、化学蓄熱材が成形体を成すため、伝熱性能が良好である。   Thus, in the manufacturing method of the chemical heat storage material composite of Claim 15, the chemical heat storage material composite in which the clearance gap was formed between the powder chemical heat storage materials can be obtained. For this reason, the pulverization of the chemical heat storage material due to repeated heat storage and heat dissipation reaction is suppressed or prevented. Moreover, since the chemical heat storage material forms a molded body, heat transfer performance is good.

請求項16記載の発明に係る化学蓄熱材複合体の製造方法は、請求項15記載の化学蓄熱材複合体の製造方法において、前記粘土鉱物として、層リボン構造を有する粘土鉱物を用いる。   A chemical heat storage material composite manufacturing method according to a sixteenth aspect of the present invention is the chemical heat storage material composite manufacturing method according to the fifteenth aspect, wherein a clay mineral having a layer ribbon structure is used as the clay mineral.

請求項16記載の化学蓄熱材複合体の製造方法では、粘土鉱物が多孔質で比表面積が大きい繊維状形態を成すため、その繊維質、可塑性を利用して、粉体の化学蓄熱材を良好に組織化、構造化することができる。   In the method for producing a chemical heat storage material composite according to claim 16, since the clay mineral forms a fibrous form having a large porous surface area and a large specific surface area, the fiber and plasticity are used to improve the chemical heat storage material in powder form. Can be organized and structured.

請求項17記載の発明に係る化学蓄熱材複合体の製造方法は、請求項16記載の化学蓄熱材複合体の製造方法において、前記層リボン構造を有する粘土鉱物として、セピオライト、パリゴルスカイト又はカオリナイトを用いる。   The method for producing a chemical heat storage material composite according to claim 17 is the chemical heat storage material composite production method according to claim 16, wherein sepiolite, palygorskite or kaolinite is used as the clay mineral having the layer ribbon structure. Use.

請求項17記載の化学蓄熱材複合体の製造方法では、粘土鉱物の少なくとも一部として層リボン構造を有するセピオライト、パリゴルスカイト(アタパルジャイト)又はカオリナイトを用いるため、その繊維質、可塑性を利用して、粉体の化学蓄熱材を良好に組織化、構造化することができる。   In the method for producing a chemical heat storage material composite according to claim 17, since sepiolite, palygorskite (attapulgite) or kaolinite having a layered ribbon structure is used as at least part of the clay mineral, the fiber and plasticity thereof are used. The powder chemical heat storage material can be well organized and structured.

請求項18記載の発明に係る化学蓄熱材複合体の製造方法は、請求項15記載の化学蓄熱材複合体の製造方法において、前記粘土鉱物として、ベントナイトを用いる。   The method for producing a chemical heat storage material composite according to the invention described in claim 18 uses bentonite as the clay mineral in the method for producing a chemical heat storage material composite according to claim 15.

請求項18記載の化学蓄熱材複合体の製造方法では、接着力の強い粘土鉱物であるベントナイトを用いるため、この接着力によって、粉体の化学蓄熱材を良好に組織化、構造化することができる。   In the method for producing a chemical heat storage material composite according to claim 18, since bentonite which is a clay mineral having a strong adhesive force is used, the chemical heat storage material in powder form can be well organized and structured by this adhesive force. it can.

請求項19記載の発明に係る化学蓄熱材複合体の製造方法は、請求項15〜請求項18の何れか1項記載の化学蓄熱材複合体の製造方法において、前記混練工程では、前記化学蓄熱材の粒子径よりも細い繊維状を成す前記粘土鉱物を用いる。   The method for producing a chemical heat storage material composite according to the invention described in claim 19 is the chemical heat storage material composite production method according to any one of claims 15 to 18, wherein the chemical heat storage material is used in the kneading step. The clay mineral having a fiber shape smaller than the particle diameter of the material is used.

請求項19記載の化学蓄熱材複合体の製造方法では、粘土鉱物が微細な繊維径を有する繊維状を成すため、少量の粘土鉱物を混練工程で混練することにより粉体の化学蓄熱材の組織化、構造化を果たすことができる。これにより、質量当たり、体積当たりの化学蓄熱材の占有量が大きい化学蓄熱材複合体を得ることが可能になる。   In the manufacturing method of the chemical heat storage material composite according to claim 19, since the clay mineral forms a fiber having a fine fiber diameter, a small amount of the clay mineral is kneaded in the kneading step, whereby the structure of the powder chemical heat storage material And can be structured. Thereby, it becomes possible to obtain a chemical heat storage material composite having a large occupation amount of the chemical heat storage material per mass and per volume.

請求項20記載の発明に係る化学蓄熱材複合体の製造方法は、請求項15〜請求項19の何れか1項記載の化学蓄熱材複合体の製造方法において、前記化学蓄熱材として、脱水反応に伴い吸熱し、水和反応に伴い放熱する水和反応系化学蓄熱材が用いられており、前記混練工程では、水和状態の前記化学蓄熱材を前記粘土鉱物と混練する。   The method for producing a chemical heat storage material composite according to claim 20 is the chemical heat storage material composite production method according to any one of claims 15 to 19, wherein the chemical heat storage material is a dehydration reaction. In this kneading step, the hydrated chemical heat storage material is kneaded with the clay mineral.

請求項20記載の化学蓄熱材複合体の製造方法では、混練工程において、水和状態の化学蓄熱材を粘土鉱物と混練するため、脱水状態の化学蓄熱材を用いる場合に懸念される水との反応が生じることがない。このため、混練工程において、混練の際のバインダとして水を用いることができる。   In the method for producing a chemical heat storage material composite according to claim 20, since the hydrated chemical heat storage material is kneaded with the clay mineral in the kneading step, the water is a concern when a dehydrated chemical heat storage material is used. There is no reaction. For this reason, water can be used as a binder during kneading in the kneading step.

請求項21記載の発明に係る化学蓄熱材複合体の製造方法は、請求項15〜請求項20の何れか1項記載の化学蓄熱材複合体の製造方法において、前記化学蓄熱材として、脱水反応に伴い酸化され、水和反応に伴い水酸化される水和反応系化学蓄熱材が用いられており、前記混練工程では、水酸化物の状態である前記化学蓄熱材を前記粘土鉱物と混練する。   The method for producing a chemical heat storage material composite according to claim 21 is the method for producing a chemical heat storage material composite according to any one of claims 15 to 20, wherein the chemical heat storage material is a dehydration reaction. A hydration reaction type chemical heat storage material that is oxidized along with hydration reaction is used, and in the kneading step, the chemical heat storage material in a hydroxide state is kneaded with the clay mineral. .

請求項21記載の化学蓄熱材複合体の製造方法では、混練工程において、水酸化物の状態の化学蓄熱材を粘土鉱物と混練するため、脱水状態の化学蓄熱材を用いる場合に懸念される水との反応が生じることがない。このため、混練工程において、混練の際のバインダとして水を用いることができる。   In the method for producing a chemical heat storage material composite according to claim 21, water that is a concern when a dehydrated chemical heat storage material is used to knead a chemical heat storage material in a hydroxide state with clay mineral in the kneading step. Reaction with does not occur. For this reason, water can be used as a binder during kneading in the kneading step.

請求項22記載の発明に係る化学蓄熱材複合体の製造方法は、請求項21記載の化学蓄熱材複合体の製造方法において、前記水和反応系化学蓄熱材は、無機化合物である。   The method for producing a chemical heat storage material composite according to the invention described in claim 22 is the method for producing a chemical heat storage material composite according to claim 21, wherein the hydration reaction type chemical heat storage material is an inorganic compound.

請求項22記載の化学蓄熱材複合体の製造方法では、化学蓄熱材として無機化合物を用いるので、製造された化学蓄熱材複合体は、蓄熱、放熱反応(水和、脱水)に対する材料安定性が高い。このため、長期に亘り安定した蓄熱効果を得ることができる。   In the method for producing a chemical heat storage material composite according to claim 22, since an inorganic compound is used as the chemical heat storage material, the manufactured chemical heat storage material composite has material stability against heat storage and heat release reaction (hydration, dehydration). high. For this reason, a stable heat storage effect can be obtained over a long period of time.

請求項23記載の発明に係る化学蓄熱材複合体の製造方法は、請求項22記載の化学蓄熱材複合体の製造方法において、前記無機化合物は、アルカリ土類金属化合物である。   The method for producing a chemical heat storage material composite according to the invention described in claim 23 is the method for producing a chemical heat storage material composite according to claim 22, wherein the inorganic compound is an alkaline earth metal compound.

請求項23記載の化学蓄熱材複合体の製造方法では、アルカリ土類金属化合物(水酸化物)を用いるため、製造時の安全性の確保が容易になる。また、製品(化学蓄熱材複合体)の使用時、リサイクル時を含め、安全性の確保が容易になる。また、粘土鉱物としてセピオライトを用いる構成では、水酸化物のアルカリ性が粘土鉱物(特に、上記した)との反応によるガラス化を助けるため、多孔質構造体の強度向上に寄与する。   In the method for producing a chemical heat storage material composite according to claim 23, since an alkaline earth metal compound (hydroxide) is used, it is easy to ensure safety during production. In addition, it is easy to ensure safety including when using the product (chemical heat storage material composite) and recycling. Further, in the configuration using sepiolite as the clay mineral, the alkalinity of the hydroxide helps vitrification by reaction with the clay mineral (especially described above), which contributes to improving the strength of the porous structure.

請求項24記載の発明に係る化学蓄熱材複合体の製造方法は、請求項21〜請求項23の何れか1項記載の化学蓄熱材複合体の製造方法において、前記焼成工程では、前記水和系化学蓄熱材が脱水状態とされる温度で前記混練物を焼成する。   The method for producing a chemical heat storage material composite according to the invention described in claim 24 is the chemical heat storage material composite production method according to any one of claims 21 to 23, wherein the hydration is performed in the firing step. The kneaded product is fired at a temperature at which the system chemical heat storage material is dehydrated.

請求項24記載の化学蓄熱材複合体の製造方法では、焼成工程での焼成中に水和系化学蓄熱材が脱水されているので、該化学蓄熱材の比表面積の調整が容易になる。   In the method for producing a chemical heat storage material composite according to claim 24, since the hydrated chemical heat storage material is dehydrated during firing in the firing step, the specific surface area of the chemical heat storage material can be easily adjusted.

請求項25記載の発明に係る化学蓄熱材複合体の製造方法は、請求項24記載の化学蓄熱材複合体の製造方法において、前記焼成工程では、前記化学蓄熱材に微細なクラックが形成される温度で焼成する。   The method for manufacturing a chemical heat storage material composite according to the invention described in claim 25 is the chemical heat storage material composite manufacturing method according to claim 24, wherein, in the firing step, fine cracks are formed in the chemical heat storage material. Bake at temperature.

請求項25記載の化学蓄熱材複合体の製造方法では、焼成工程での焼成によって粘土鉱物が化学蓄熱材と共に構造化される(焼結状態が確保される)のに伴って、脱水状態の化学蓄熱材に微細なクラックが形成される。これにより、多孔質構造体として形成される化学蓄熱材複合体における化学蓄熱材の比表面積を大きくすることができ、蓄熱、放熱反応率の向上に寄与する。なお、粘土鉱物の焼成温度と、水和反応系化学蓄熱材の脱水温度とが近いことが好ましく、このような組み合わせとして、例えばアルカリ土類金属化合物(脱水温度400℃〜450℃)とセピオライト(焼成温度350℃以上)との組み合わせを挙げることができる。   26. In the method for producing a chemical heat storage material composite according to claim 25, as the clay mineral is structured together with the chemical heat storage material by the baking in the baking step (a sintered state is ensured), the dehydrated chemistry Fine cracks are formed in the heat storage material. Thereby, the specific surface area of the chemical heat storage material in the chemical heat storage material composite formed as a porous structure can be increased, which contributes to improvement of heat storage and heat dissipation reaction rate. In addition, it is preferable that the firing temperature of the clay mineral is close to the dehydration temperature of the hydration reaction type chemical heat storage material. As such a combination, for example, an alkaline earth metal compound (dehydration temperature of 400 ° C. to 450 ° C.) and sepiolite ( And a combination with a firing temperature of 350 ° C. or higher.

請求項26記載の発明に係る化学蓄熱材複合体の製造方法は、請求項15〜請求項25の何れか1項記載の化学蓄熱材複合体の製造方法において、前記混練工程では、予め焼成された粘土鉱物を含む前記粘土鉱物を、粉体の化学蓄熱材に所定の割合で混練する。   The method for manufacturing a chemical heat storage material composite according to the invention described in claim 26 is the chemical heat storage material composite manufacturing method according to any one of claims 15 to 25, wherein the kneading step is pre-fired. The clay mineral containing the clay mineral is kneaded at a predetermined ratio with the powdered chemical heat storage material.

請求項26記載の化学蓄熱材複合体の製造方法では、混練工程において、一部又は全部が予め焼成された粘土鉱物とされた粘土鉱物を化学蓄熱材と混練するので、寸法(例えば、粒状である場合は粒子径、繊維状である場合は線径及び長さ等)、空隙サイズが調整された粘土鉱物を化学蓄熱材と混合、焼成することができる。これにより、本化学蓄熱材複合体の製造方法では、化学蓄熱材を分散保持する粘土鉱物の骨格中のかさ密度を低下した空隙率の大きな粘土鉱物骨格を形成することができ、化学蓄熱材の充填密度が向上された化学蓄熱材複合体を得ることができる。   In the method for producing a chemical heat storage material composite according to claim 26, since the clay mineral partially or wholly calcined in advance is kneaded with the chemical heat storage material in the kneading step, the size (for example, granular) In some cases, the particle diameter, in the case of a fiber, the wire diameter and length, etc.), and the clay mineral whose pore size is adjusted can be mixed and fired with a chemical heat storage material. Thereby, in the manufacturing method of the present chemical heat storage material composite, a clay mineral skeleton having a large porosity with reduced bulk density in the skeleton of the clay mineral that disperses and holds the chemical heat storage material can be formed. A chemical heat storage material composite with an improved packing density can be obtained.

請求項27記載の発明に係る化学蓄熱材複合体の製造方法は、請求項15〜請求項25の何れか1項記載の化学蓄熱材複合体の製造方法において、前記混練工程の前に、焼成された前記粘土鉱物と未焼成の粘土鉱物とを混合する予備混合工程を行い、前記混練工程では、前記混合工程で混合された粘土鉱物を、粉体の化学蓄熱材に所定の割合で混練する。   The method for producing a chemical heat storage material composite according to the invention described in claim 27 is the chemical heat storage material composite production method according to any one of claims 15 to 25, wherein the firing is performed before the kneading step. A premixing step of mixing the clay mineral and the unfired clay mineral is performed, and in the kneading step, the clay mineral mixed in the mixing step is kneaded to a powder chemical heat storage material at a predetermined ratio. .

請求項27記載の化学蓄熱材複合体の製造方法では、予備混合工程において焼成された粘土鉱物と未焼成の粘土鉱物とが混合されるので、これらの配合比を制御することで、化学蓄熱材と混合する粘土鉱物の寸法、空隙サイズを任意の寸法、空隙サイズの調整と、粘土鉱物の骨格構造による化学蓄熱材の保持強度の両立が図られる。このため、本化学蓄熱材複合体の製造方法では、構造としての強度を確保しつつ、かさ密度を低下した空隙率の大きな粘土鉱物骨格を形成を形成することができ、化学蓄熱材の充填密度が向上された化学蓄熱材複合体を得ることができる。   In the method for producing a chemical heat storage material composite according to claim 27, since the calcined clay mineral and the unfired clay mineral are mixed in the premixing step, the chemical heat storage material is controlled by controlling the blending ratio thereof. It is possible to adjust both the dimensions of the clay mineral to be mixed, the void size to an arbitrary size, the adjustment of the void size, and the retention strength of the chemical heat storage material by the skeleton structure of the clay mineral. For this reason, in the manufacturing method of the present chemical heat storage material composite, it is possible to form a clay mineral skeleton having a large porosity with reduced bulk density while ensuring strength as a structure, and the packing density of the chemical heat storage material It is possible to obtain a chemical heat storage material composite with improved resistance.

以上説明したように本発明に係る化学蓄熱材複合体は、粉体の化学蓄熱材間に隙間が形成されるという優れた効果を有する。   As described above, the chemical heat storage material composite according to the present invention has an excellent effect that a gap is formed between the powdered chemical heat storage materials.

本発明の第1の実施形態に係る化学蓄熱材複合体としての化学蓄熱材複合物成形体10、及びその製造方法について、図1〜図2に基づいて説明する。   A chemical heat storage material composite molded body 10 as a chemical heat storage material composite according to a first embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described with reference to FIGS.

図1には、化学蓄熱材複合物成形体10の模式的な断面図が示されている。この図に示される如く、化学蓄熱材複合物成形体10は、多数の粉体化学蓄熱材12が組織化、構造化されたものであって、該多数の粉体化学蓄熱材12間には細孔14が形成されている。したがって、この実施形態に係る化学蓄熱材複合物成形体10は、多孔質構造体(多孔体)として把握され、かつ細孔14の内面に粉体化学蓄熱材12が露出して構成されているものとして把握されるものである。   FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a chemical heat storage material composite molded body 10. As shown in this figure, the chemical heat storage material composite molded body 10 is a structure in which a large number of powder chemical heat storage materials 12 are organized and structured. A pore 14 is formed. Therefore, the chemical heat storage material composite molded body 10 according to this embodiment is configured as a porous structure (porous body) and the powder chemical heat storage material 12 is exposed on the inner surfaces of the pores 14. It is grasped as a thing.

この化学蓄熱材複合物成形体10は、多数の粉体化学蓄熱材12に絡まるように粘土鉱物であるセピオライト16が多数の粉体化学蓄熱材12間に介在している。換言すれば、化学蓄熱材複合物成形体10は、多孔質を成すセピオライト16の骨格中に多数の粉体化学蓄熱材12が分散保持された構造として把握される。これにより、化学蓄熱材複合物成形体10では、多数の粉体化学蓄熱材12間に細孔14が形成された多孔質構造体としての構造がセピオライト16によって保持(補強)されるようになっている。   In this chemical heat storage material composite formed body 10, sepiolite 16, which is a clay mineral, is interposed between a large number of powder chemical heat storage materials 12 so as to be entangled with a large number of powder chemical heat storage materials 12. In other words, the chemical heat storage material composite molded body 10 is grasped as a structure in which a large number of powder chemical heat storage materials 12 are dispersed and held in the skeleton of the sepiolite 16 that is porous. Thereby, in the chemical heat storage material composite molded body 10, the structure as a porous structure in which pores 14 are formed between a large number of powder chemical heat storage materials 12 is held (reinforced) by the sepiolite 16. ing.

この実施形態では、粉体化学蓄熱材12は、水酸化カルシウム(Ca(OH))とされており、脱水に伴って蓄熱(吸熱)し、水和(水酸化カルシウムへの復原)に伴って放熱(発熱)する構成とされている。すなわち、多数の粉体化学蓄熱材12は、以下に示す反応で蓄熱、放熱を可逆的に繰り返し得る構成とされている。 In this embodiment, the powder chemical heat storage material 12 is calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ), stores heat (endothermic) with dehydration, and accompanies hydration (restoration to calcium hydroxide). Heat dissipation (heat generation). That is, many powder chemical heat storage materials 12 are set as the structure which can reversibly repeat heat storage and heat dissipation by reaction shown below.

Ca(OH) ⇔ CaO + H
この式に蓄熱量、発熱量Qを併せて示すと、
Ca(OH) + Q → CaO + H
CaO + HO → Ca(OH) + Q
となる。
Ca (OH) 2 Ca CaO + H 2 O
When the heat storage amount and the heat generation amount Q are shown together in this equation,
Ca (OH) 2 + Q → CaO + H 2 O
CaO + H 2 O → Ca (OH) 2 + Q
It becomes.

セピオライト16は、層リボン構造の粘土鉱物、より具体的には輝石に似た単鎖が複数本結合して四面体リボンを形成している粘土鉱物の1つとして把握される。セピオライト16は、例えば、MgSi1230(OH)(OH・8HOの化学式で表すことができる含水マグネシウム珪酸塩であり、それ自体が多孔質でありかつ比表面積が大きい繊維状を成している。なお、この実施形態では、上記化学式で表されるものの変種についてもセピオライト16に含まれるものとしている。 Sepiolite 16 is grasped as a clay mineral having a layered ribbon structure, more specifically, one of clay minerals in which a plurality of single chains resembling pyroxene are combined to form a tetrahedral ribbon. Sepiolite 16 is a hydrous magnesium silicate that can be represented by the chemical formula Mg 8 Si 12 O 30 (OH) 4 (OH 2 ) 4 · 8H 2 O, for example, and is itself porous and has a specific surface area. Made of large fibers. In this embodiment, variants of those represented by the above chemical formula are also included in the sepiolite 16.

以下、化学蓄熱材複合物成形体10について、その製造方法と共に説明する。   Hereinafter, the chemical heat storage material composite molded body 10 will be described together with its manufacturing method.

図2には、化学蓄熱材複合物成形体10の製造方法が模式的に示されている。化学蓄熱材複合物成形体10を製造するにあたっては、先ず、図2(A)に示される如く原料である粉体化学蓄熱材12、セピオライト16を用意する。   FIG. 2 schematically shows a method for manufacturing the chemical heat storage material composite molded body 10. In producing the chemical heat storage material composite formed body 10, first, as shown in FIG. 2A, a powder chemical heat storage material 12 and a sepiolite 16 as raw materials are prepared.

粉体化学蓄熱材12としては、例えば平均粒子径D=10μm(レーザー回析式測定法、島津製作所製SALD−2000Aによる)のものが用いられ、セピオライト16としては、水に懸濁した場合の繊維径が粉体化学蓄熱材12の平均粒子径Dよりも小さい繊維状を成すものが用いられている。具体的には、セピオライト16は、その線径(繊維径)が1μm以下、その長さ(繊維長)が200μm以下のものを用いることが望ましい。この実施形態では、線径が略0.01μmで長さが略数十μmのトルコ産のセピオライトを用いている。なお、トルコ産のセピオライトに代えて、例えば線径が略0.1μmで長さが略100μmのスペイン産のセピオライトを用いることもできる。また、この実施形態では、粉体化学蓄熱材12に対するセピオライト16の混合比は、例えば5〜10質量%程度とされている。   As the powder chemical heat storage material 12, for example, a material having an average particle diameter D = 10 μm (laser diffraction measurement method, by SALD-2000A manufactured by Shimadzu Corporation) is used, and sepiolite 16 is used when suspended in water. A fiber having a fiber diameter smaller than the average particle diameter D of the powder chemical heat storage material 12 is used. Specifically, it is desirable to use the sepiolite 16 having a wire diameter (fiber diameter) of 1 μm or less and a length (fiber length) of 200 μm or less. In this embodiment, Turkish sepiolite having a wire diameter of about 0.01 μm and a length of about several tens of μm is used. Instead of Turkish sepiolite, for example, Spanish sepiolite having a wire diameter of approximately 0.1 μm and a length of approximately 100 μm can be used. Moreover, in this embodiment, the mixing ratio of the sepiolite 16 with respect to the powder chemical heat storage material 12 is about 5-10 mass%, for example.

次いで、混合工程に移行する。混合工程では、図2(B)に示される如く、それぞれ乾粉状態の粉体化学蓄熱材12とセピオライト16とを、混合容器18に容れて均一に混合する。次いで、混練工程に移行する。混練工程では、図2(C)に示される如く、粉体化学蓄熱材12とセピオライト16との混合物を混練機19に入れ、バインダとしての水を徐々に加えながら練り込み(混練し)増粘化させる。これにより、粉体化学蓄熱材12とセピオライト16との混練物Mが生成される。この混練物Mは、全体として粘土状態を示す。また、この実施形態では、滑剤、バインダとして有機系バインダ(例えば、CMC(カルボキシルメチルセルロール)等)を混合、混練する。この有機系バインダは、後述する400℃以上での焼成工程において消失し、成形品中には残留しない。この有機系バインダは、のりの働きを示し、構造体成形時における精度、密度の向上に効果を示す。   Next, the process proceeds to the mixing step. In the mixing step, as shown in FIG. 2B, the powder chemical heat storage material 12 and sepiolite 16 in a dry powder state are respectively mixed in the mixing container 18 and uniformly mixed. Next, the process proceeds to the kneading step. In the kneading step, as shown in FIG. 2 (C), the mixture of the powder chemical heat storage material 12 and sepiolite 16 is put into a kneading machine 19, and kneading (kneading) thickening while gradually adding water as a binder. Make it. Thereby, the kneaded material M of the powder chemical heat storage material 12 and the sepiolite 16 is produced | generated. This kneaded material M shows a clay state as a whole. In this embodiment, an organic binder (for example, CMC (carboxyl methylcellulose)) is mixed and kneaded as a lubricant and a binder. This organic binder disappears in a baking step at 400 ° C. or higher, which will be described later, and does not remain in the molded product. This organic binder exhibits a glue function and is effective in improving accuracy and density at the time of forming a structure.

次いで、図2(D)に示される成形工程に移行する。成形工程では、上記の通り混練工程で増粘化された粉体化学蓄熱材12とセピオライト16との混練物Mを押し出し型20に移し、押し出し成形する。これにより、上記混練物Mは、押し出し型20の形状に応じた所定形状に形成される。図2(D)の例では、数mmサイズのペレットPとして形成されている。このペレットPは、例えば、直径略3mm、長さ3〜5mm程度の略円柱状や、同等の大きさの角柱状等に形成することができる。また、必要に応じて、押し出し型20から押し出された上記混練物Mを切断してペレットPを形成するようにしても良い。   Next, the process proceeds to the molding step shown in FIG. In the molding step, the kneaded product M of the powder chemical heat storage material 12 and sepiolite 16 thickened in the kneading step as described above is transferred to the extrusion die 20 and extrusion molded. Thereby, the kneaded material M is formed in a predetermined shape corresponding to the shape of the extrusion die 20. In the example of FIG. 2D, it is formed as a pellet P having a size of several mm. The pellet P can be formed into, for example, a substantially cylindrical shape with a diameter of about 3 mm and a length of about 3 to 5 mm, a prismatic shape with an equivalent size, or the like. Moreover, you may make it form the pellet P by cut | disconnecting the said kneaded material M extruded from the extrusion type | mold 20 as needed.

次いで、図2(E)に示される如く、焼成工程に移行する。焼成工程では、ペレットPを焼成炉22に容れ、所定の温度で所定の時間だけペレットPを焼成する。これにより、上記した所定形状の化学蓄熱材複合物成形体10が形成される。すなわち、化学蓄熱材複合物成形体10の製造が完了する。この焼成工程での焼成温度は、350℃〜500℃の範囲内とされている。   Next, as shown in FIG. 2E, the process proceeds to the firing step. In the firing step, the pellet P is placed in the firing furnace 22, and the pellet P is fired at a predetermined temperature for a predetermined time. Thereby, the chemical heat storage material composite molded body 10 having the predetermined shape described above is formed. That is, the production of the chemical heat storage material composite formed body 10 is completed. The firing temperature in this firing step is in the range of 350 ° C to 500 ° C.

この焼成温度は、粉体化学蓄熱材12すなわち水酸化カルシウムの脱水温度(脱水温度は、雰囲気水蒸気圧力により異なるが、略400℃〜450℃)以上であるため、粉体化学蓄熱材12は、製造直後には、酸化カルシウムの状態で化学蓄熱材複合物成形体10を構成している。すなわち、化学蓄熱材複合物成形体10は、製造時点で、水分(水蒸気)の供給により放熱可能な蓄熱状態とされている。   Since this firing temperature is equal to or higher than the dehydration temperature of the powder chemical heat storage material 12, that is, calcium hydroxide (the dehydration temperature varies depending on the atmospheric water vapor pressure, approximately 400 ° C. to 450 ° C.), Immediately after production, the chemical heat storage material composite molded body 10 is formed in the state of calcium oxide. That is, the chemical heat storage material composite molded body 10 is in a heat storage state in which heat can be radiated by supplying moisture (water vapor) at the time of manufacture.

また、焼成工程における400℃〜500℃の範囲の焼成温度は、粉体化学蓄熱材12にマイクロクラックが形成される温度であり、これにより、化学蓄熱材複合物成形体10を構成する多数の粉体化学蓄熱材12は、それぞれ図1に示される如く、マイクロクラックを有する。これにより、粉体化学蓄熱材12は、焼成工程を経ることで比表面積が増大されている。   Moreover, the firing temperature in the range of 400 ° C. to 500 ° C. in the firing step is a temperature at which microcracks are formed in the powder chemical heat storage material 12, and thereby, a large number of the chemical heat storage material composite molded body 10 is formed. The powder chemical heat storage material 12 has microcracks as shown in FIG. Thereby, the specific surface area of the powder chemical heat storage material 12 is increased by passing through a baking process.

以上の通り製造された化学蓄熱材複合物成形体10は、そのまま化学蓄熱材複合物成形体として蓄熱システムに適用されても良く、さらに大型の蓄熱材を製造するための原料(中間体)として用いても良く、適用される用途に応じた形状に成形工程において形成されていても良い。なお、大型の蓄熱材を製造するための原料(中間体)として成形する際には、焼成温度を水酸化カルシウムの脱水温度未満(例えば350℃以下)とし、二次成形時に水酸化カルシウムの脱水温度以上の温度で焼成することが望ましい。   The chemical heat storage material composite formed body 10 manufactured as described above may be directly applied to a heat storage system as a chemical heat storage material composite formed body, and as a raw material (intermediate body) for manufacturing a larger heat storage material. It may be used, and may be formed in the molding process into a shape corresponding to the application to be applied. When forming as a raw material (intermediate) for producing a large heat storage material, the firing temperature is set to be lower than the dehydration temperature of calcium hydroxide (for example, 350 ° C. or less), and the calcium hydroxide is dehydrated during secondary molding. It is desirable to bake at a temperature higher than the temperature.

ここで、化学蓄熱材複合物成形体10の製造方法では、多孔質でかつ比表面積が大きいセピオライト16を混練工程で所定の割合で粉体化学蓄熱材12に混練するため、該セピオライト16の揺変性(チキソトロピ)によって、該セピオライト16を粉体化学蓄熱材12及び水と共に撹拌することで増粘効果を呈する。これにより、粉体化学蓄熱材12をベースとしたペレットPの成形をより高精度、高密度で行うことができる。   Here, in the method for producing the chemical heat storage material composite molded body 10, the sepiolite 16 having a large porous surface area and a specific surface area is kneaded into the powder chemical heat storage material 12 at a predetermined ratio in the kneading step. A thickening effect is exhibited by stirring the sepiolite 16 together with the powder chemical heat storage material 12 and water by modification (thixotropic). Thereby, the pellet P based on the powder chemical heat storage material 12 can be molded with higher accuracy and higher density.

そして、セピオライト16の繊維質(結晶化後の多孔質)を利用した粉体化学蓄熱材12の組織化、セピオライト16の可塑性を利用した多数の粉体化学蓄熱材12の構造化が果たされる。すなわち、粉体化学蓄熱材12に所定割合でセピオライト16を混練することで、多数の粉体化学蓄熱材12間に、蓄熱、放熱に伴う水蒸気を放出又は導入するための細孔14を形成しつつ、多数の粉体化学蓄熱材12を1つの構造体である化学蓄熱材複合物成形体10とし、かつ化学蓄熱材複合物成形体10であることを維持することが実現された。   Then, organization of the powder chemical heat storage material 12 using the fiber of the sepiolite 16 (porous after crystallization) and structuring of the many powder chemical heat storage materials 12 using the plasticity of the sepiolite 16 are achieved. That is, by mixing the sepiolite 16 with the powder chemical heat storage material 12 at a predetermined ratio, pores 14 for releasing or introducing water vapor accompanying heat storage and heat dissipation are formed between the many powder chemical heat storage materials 12. On the other hand, it was realized that a large number of powder chemical heat storage materials 12 were made into the chemical heat storage material composite formed body 10 as one structure and maintained as the chemical heat storage material composite formed body 10.

また、以上のように製造された化学蓄熱材複合物成形体10は、多数の粉体化学蓄熱材12が互いの間に細孔14が形成されるように組織化、構造化されているので、粉体化学蓄熱材12の水和、脱水反応に伴う体積膨張、収縮が他の粉体化学蓄熱材12に干渉することが防止又は著しく抑制される。このため、粉体化学蓄熱材12の体積膨張、収縮に起因する微粉化が防止され、換言すれば、粉体化学蓄熱材12に対する水蒸気の放出、導入が滞ることがなくなり、蓄熱、放熱の反応性の低下が防止又は著しく抑制される。   Moreover, since the chemical heat storage material composite molded body 10 manufactured as described above is organized and structured such that a large number of powder chemical heat storage materials 12 are formed with pores 14 therebetween. Further, the hydration of the powder chemical heat storage material 12 and the volume expansion and contraction accompanying the dehydration reaction are prevented or significantly suppressed from interfering with the other powder chemical heat storage material 12. For this reason, pulverization resulting from the volume expansion and contraction of the powder chemical heat storage material 12 is prevented. In other words, the release and introduction of water vapor into the powder chemical heat storage material 12 is not delayed, and the reaction of heat storage and heat dissipation. Deterioration is prevented or markedly suppressed.

さらに、化学蓄熱材複合物成形体10では、比表面積が大きく多孔質であるセピオライト16の吸着性によって、余剰の水蒸気がセピオライト16(の微孔)に吸着される。これにより、例えば、化学蓄熱材複合物成形体10が適用された蓄熱システムが停止されている低温状態の場合(粉体化学蓄熱材12が酸化カルシウムである場合)に該粉体化学蓄熱材12が吸水して化学蓄熱材複合物成形体10内で液水化し潮解によりシンタリングされることが防止又は抑制される。   Furthermore, in the chemical heat storage material composite molded body 10, surplus water vapor is adsorbed to the sepiolite 16 (micropores) by the adsorptivity of the sepiolite 16 having a large specific surface area and being porous. Thereby, for example, when the heat storage system to which the chemical heat storage material composite molded body 10 is applied is in a low temperature state (when the powder chemical heat storage material 12 is calcium oxide), the powder chemical heat storage material 12 Is absorbed or liquefied in the chemical heat storage material composite molded body 10 and prevented from being sintered by deliquescence.

またここで、化学蓄熱材複合物成形体10の製造方法では、水に懸濁した状態で粉体化学蓄熱材12の平均粒子径Dよりも繊維径が微細な繊維状を成すセピオライト16を用いるため、少量のセピオライト16で粉体化学蓄熱材12間に細孔14が形成された多孔質構造体を補強した化学蓄熱材複合物成形体10を得ることができる。したがって、化学蓄熱材複合物成形体10は、単位質量、単位体積当たりに占める粉体化学蓄熱材12の量を多くすることができる。すなわち、蓄熱容量の大きい化学蓄熱材複合物成形体10を得ることができる。しかも、化学蓄熱材複合物成形体10では、粉体化学蓄熱材12自体が化学蓄熱材複合物成形体10の主要構造を成しているので、伝熱経路が単純で蓄熱効率、蓄熱した熱の利用効率が高い。   Here, in the method for producing the chemical heat storage material composite formed body 10, sepiolite 16 having a fiber shape with a fiber diameter finer than the average particle diameter D of the powder chemical heat storage material 12 in a state suspended in water is used. Therefore, it is possible to obtain the chemical heat storage material composite molded body 10 in which the porous structure in which the pores 14 are formed between the powder chemical heat storage material 12 with a small amount of sepiolite 16 is reinforced. Therefore, the chemical heat storage material composite molded body 10 can increase the amount of the powder chemical heat storage material 12 occupying per unit mass and unit volume. That is, the chemical heat storage material composite molded body 10 having a large heat storage capacity can be obtained. Moreover, in the chemical heat storage material composite molded body 10, since the powder chemical heat storage material 12 itself forms the main structure of the chemical heat storage material composite molded body 10, the heat transfer path is simple, the heat storage efficiency, and the heat stored. Use efficiency is high.

さらに、化学蓄熱材複合物成形体10では、粉体化学蓄熱材12として無機化合物である水酸化カルシウムを用いているため、蓄熱、放熱反応(水和、脱水)に対する材料安定性が高い。特に、水酸化カルシウムは、水酸化マグネシウム等に対しても可逆性が高い(ほぼ100%の水和、脱水反応率を有する)ため、長期間に亘り安定した蓄熱効果を得ることができる。また、水酸化カルシウムは、水酸化マグネシウム等に対して不純物に対する感度が低いので、この点でも長期安定運転に寄与する。また特に、粉体化学蓄熱材12としてアルカリ土類金属化合物である水酸化カルシウムを用いているため、換言すれば、環境負荷の小さい材料を用いることで、化学蓄熱材複合物成形体10の製造、使用、リサイクルを含めた安全性の確保が容易になる。   Furthermore, since the chemical heat storage material composite molded body 10 uses calcium hydroxide, which is an inorganic compound, as the powder chemical heat storage material 12, the material stability against heat storage and heat dissipation reactions (hydration and dehydration) is high. In particular, since calcium hydroxide is highly reversible with respect to magnesium hydroxide and the like (having almost 100% hydration and dehydration rate), a stable heat storage effect can be obtained over a long period of time. Further, since calcium hydroxide has low sensitivity to impurities with respect to magnesium hydroxide and the like, this point also contributes to long-term stable operation. In particular, since calcium hydroxide, which is an alkaline earth metal compound, is used as the powder chemical heat storage material 12, in other words, by using a material with a small environmental load, the chemical heat storage material composite molded body 10 can be manufactured. It is easy to ensure safety including use and recycling.

さらにここで、化学蓄熱材複合物成形体10の製造方法では、水酸化物である水酸化カルシウムの粉体を用いるため、混練工程で粉体化学蓄熱材12とセピオライト16とを混練、増粘させるためのバインダとして水を用いることができる。これにより、簡単かつ安価な方法で化学蓄熱材複合物成形体10を得ることができる。例えば、酸化カルシウムを出発物質とした場合には、該酸化カルシウムは水に反応するために水(水を含む液体)をバインダとして用いることができない。また例えば、炭酸カルシウムを出発原料として粉体化学蓄熱材12(水酸化カルシウム)を得る場合には、脱炭酸工程で950℃〜1000℃程度の高温焼成が要求される。   Furthermore, in the manufacturing method of the chemical heat storage material composite molded body 10, since powder of calcium hydroxide that is a hydroxide is used, the powder chemical heat storage material 12 and sepiolite 16 are kneaded and thickened in the kneading step. Water can be used as a binder for the purpose. Thereby, the chemical heat storage material composite molded body 10 can be obtained by a simple and inexpensive method. For example, when calcium oxide is used as a starting material, water (a liquid containing water) cannot be used as a binder because the calcium oxide reacts with water. For example, when obtaining the powder chemical heat storage material 12 (calcium hydroxide) using calcium carbonate as a starting material, high-temperature firing at about 950 ° C. to 1000 ° C. is required in the decarbonation step.

これに対して化学蓄熱材複合物成形体10の製造方法では、上記の通り水酸化カルシウムを出発原料としているため、水をバインダとしてセピオライト16と混練することで増粘効果が得られ、成形性が向上する。また、焼成温度を低くすることができるため、使用材料、工程(製造装置の材料等を含む)の自由度が増す。さらに、化学蓄熱材複合物成形体10では、アルカリ性の水酸化カルシウムをセピオライトに混練するため、セピオライトはアルカリと僅かに反応にしてガラス質へと変化する。このため、ガラス化したセピオライト16と粉体化学蓄熱材12との混練物Mを焼結して成る焼結構造体である化学蓄熱材複合物成形体10は、その強度が向上される。   On the other hand, in the manufacturing method of the chemical heat storage material composite molded body 10, since calcium hydroxide is used as a starting material as described above, a thickening effect can be obtained by kneading with sepiolite 16 using water as a binder. Will improve. In addition, since the firing temperature can be lowered, the degree of freedom of materials used and processes (including materials for manufacturing equipment) is increased. Furthermore, in the chemical heat storage material composite molded article 10, since alkaline calcium hydroxide is kneaded into sepiolite, sepiolite reacts slightly with alkali and changes to glassy. For this reason, the strength of the chemical heat storage material composite formed body 10 which is a sintered structure formed by sintering the kneaded material M of the vitrified sepiolite 16 and the powder chemical heat storage material 12 is improved.

一方、化学蓄熱材複合物成形体10の製造方法では、焼成温度として400℃〜500℃を採用しているので、粉体化学蓄熱材12、セピオライト16の構造化(固定化)を図りつつ、粉体化学蓄熱材12の脱水反応を進行させることができる。そして、400℃〜500℃の焼成温度によって、粉体化学蓄熱材12にマイクロクラックが形成されるので、化学蓄熱材複合物成形体10の製造方法では、粉体化学蓄熱材12の組織化、構造化と比表面積の増大とを同時に果たすことができる。   On the other hand, in the manufacturing method of the chemical heat storage material composite molded body 10, since 400 ° C. to 500 ° C. is adopted as the firing temperature, while structuring (immobilizing) the powder chemical heat storage material 12 and sepiolite 16, The dehydration reaction of the powder chemical heat storage material 12 can proceed. And since the micro crack is formed in the powder chemical heat storage material 12 by the calcination temperature of 400 degreeC-500 degreeC, in the manufacturing method of the chemical heat storage material composite molded object 10, the organization of the powder chemical heat storage material 12, It is possible to simultaneously achieve structuring and increase in specific surface area.

なお、酸化カルシウムとなった粉体化学蓄熱材12にマイクロクラックを生じさせる焼成温度としては、450℃程度が最も好ましい。焼成温度が400℃以下では、マイクロクラックの生成が少なく、500℃以上では、粉体化学蓄熱材12の割れの確率が高くなること及びシンタリングにより粉体化学蓄熱材12の比表面積が減少することが確かめられている。なお、この温度範囲は、酸化カルシウムに比べやや低温化するものの、例えば酸化マグネシウム(水酸化マグネシウムが脱水されたもの)についても、マイクロクラックを生じさせる焼成温度として用いることができる。なお、水酸化マグネシウムの脱水温度は、雰囲気水蒸気圧力により異なるが、水酸化カルシウムの脱水温度よりも若干低い略350℃〜400℃)である。   In addition, as a baking temperature which produces the micro crack in the powder chemical thermal storage material 12 used as calcium oxide, about 450 degreeC is the most preferable. When the firing temperature is 400 ° C. or less, the generation of microcracks is small, and when the firing temperature is 500 ° C. or more, the probability of cracking of the powder chemical heat storage material 12 increases and the specific surface area of the powder chemical heat storage material 12 decreases due to sintering. It has been confirmed. Although this temperature range is slightly lower than that of calcium oxide, for example, magnesium oxide (dehydrated magnesium hydroxide) can also be used as a firing temperature for generating microcracks. In addition, although the dehydration temperature of magnesium hydroxide changes with atmospheric water vapor pressures, it is a little lower than the dehydration temperature of calcium hydroxide (about 350 to 400 degreeC).

次に、本発明の第2の実施形態に係る化学蓄熱材複合物成形体30、及びその製造方法について、図3に基づいて説明する。   Next, the chemical heat storage material composite molded body 30 and the manufacturing method thereof according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図3には、化学蓄熱材複合物成形体30の製造方法における主に化学蓄熱材複合物成形体10の製造方法と異なる部分が模式的に示されている。この図に示される如く、化学蓄熱材複合物成形体30を製造するにあたっては、先ず、図3(A)に示される如く、予備焼成工程でセピオライト16の一部を焼成炉22にて焼成する。この実施形態では、粉体化学蓄熱材12と混合するセピオライト16の略50%を予備焼成工程で焼成する。このように焼成された既焼成セピオライト16Aは、未焼成セピオライト16Bと比較して、密度が低く、空隙率の大きなものとなる。また、既焼成セピオライト16Aは、未焼成セピオライト16Bに対し線径が大きく、長さが短くされる。   FIG. 3 schematically shows a part of the method for manufacturing the chemical heat storage material composite molded body 30 which is mainly different from the method for manufacturing the chemical heat storage material composite molded body 10. As shown in this figure, when manufacturing the chemical heat storage material composite molded body 30, first, as shown in FIG. 3A, a part of the sepiolite 16 is fired in the firing furnace 22 in the preliminary firing step. . In this embodiment, approximately 50% of the sepiolite 16 mixed with the powder chemical heat storage material 12 is fired in the preliminary firing step. The fired sepiolite 16A fired in this way has a lower density and a higher porosity than the unfired sepiolite 16B. The fired sepiolite 16A has a larger wire diameter and a shorter length than the unfired sepiolite 16B.

次いで、予備混合工程に移行する。予備混合工程では、図3(B)に示される如く、予備焼成工程で予備焼成された既焼成セピオライト16Aと、未焼成セピオライト16Bとを、混合する(予備混合工程自体の図示は省略)。この既焼成セピオライト16Aと未焼成セピオライト16Bと混合により、セピオライト16の平均線径、平均長さ、平均空隙率(平均空隙サイズ)等が調整される。   Next, the process proceeds to a preliminary mixing step. In the preliminary mixing step, as shown in FIG. 3B, the pre-fired sepiolite 16A preliminarily fired in the pre-baking step and the unfired sepiolite 16B are mixed (illustration of the pre-mixing step itself is omitted). By mixing the fired sepiolite 16A and the unfired sepiolite 16B, the average wire diameter, average length, average porosity (average void size), and the like of the sepiolite 16 are adjusted.

次いで、混合工程に移行する。混合工程では、図3(C)に示される如く、それぞれ乾粉状態の粉体化学蓄熱材12とセピオライト16と未焼成セピオライト16Bとの予備混合物)とを、混合容器18に容れて均一に混合する。この後、化学蓄熱材複合物成形体10の製造工程と同様に、混練工程、成形工程、焼成工程(何れも図2参照)を経て、化学蓄熱材複合物成形体30が製造される。   Next, the process proceeds to the mixing step. In the mixing step, as shown in FIG. 3 (C), the powder chemical heat storage material 12 in a dry powder state, a premix of sepiolite 16 and unfired sepiolite 16B) are placed in a mixing vessel 18 and mixed uniformly. . Thereafter, the chemical heat storage material composite formed body 30 is manufactured through the kneading step, the forming step, and the firing step (all refer to FIG. 2) as in the manufacturing process of the chemical heat storage material composite formed body 10.

以上の通り製造された化学蓄熱材複合物成形体30は、そのまま化学蓄熱材複合物成形体として蓄熱システムに適用されても良く、さらに大型の蓄熱材を製造するための原料(中間体)として用いても良く、適用される用途に応じた形状に成形工程において形成されていても良い。なお、大型の蓄熱材を製造するための原料(中間体)として成形する際には、焼成温度を水酸化カルシウムの脱水温度未満(例えば350℃以下)とし、二次成形時に水酸化カルシウムの脱水温度以上の温度で焼成することが望ましい。   The chemical heat storage material composite molded body 30 manufactured as described above may be directly applied to a heat storage system as a chemical heat storage material composite molded body, and as a raw material (intermediate) for manufacturing a larger heat storage material. It may be used, and may be formed in the molding process into a shape corresponding to the application to be applied. When forming as a raw material (intermediate) for producing a large heat storage material, the firing temperature is set to be lower than the dehydration temperature of calcium hydroxide (for example, 350 ° C. or less), and the calcium hydroxide is dehydrated during secondary molding. It is desirable to bake at a temperature higher than the temperature.

ここで、上記の通り製造された化学蓄熱材複合物成形体30は、組成的には化学蓄熱材複合物成形体10と同様に構成されている。また、化学蓄熱材複合物成形体30の基本的な構造は、化学蓄熱材複合物成形体10の構造(図1参照)と同様とされている。   Here, the chemical heat storage material composite molded body 30 manufactured as described above is configured in the same manner as the chemical heat storage material composite molded body 10 in terms of composition. Further, the basic structure of the chemical heat storage material composite molded body 30 is the same as the structure of the chemical heat storage material composite molded body 10 (see FIG. 1).

したがって、第2の実施形態に係る化学蓄熱材複合物成形体30及びその製造方法によっても、基本的に第1の実施形態に係る化学蓄熱材複合物成形体10及びその製造方法と同様の効果を得ることができる。   Therefore, the chemical heat storage material composite molded body 30 according to the second embodiment and the manufacturing method thereof basically have the same effects as the chemical heat storage material composite molded body 10 according to the first embodiment and the manufacturing method thereof. Can be obtained.

また、化学蓄熱材複合物成形体30の製造方法では、予備混合工程において既焼成セピオライト16Aと未焼成セピオライト16Bとを混合するため、同じ産地のセピオライト16を用いて、該セピオライト16の平均的な寸法や空隙率を調整することができる。このため、多孔質を成すセピオライト16の骨格中に多数の粉体化学蓄熱材12が分散保持された構造を有する化学蓄熱材複合物成形体30において、該セピオライト16の骨格の空隙率が大きくかさ密度が低い構成を得ることができる。すなわち、化学蓄熱材複合物成形体30では、化学蓄熱材複合物成形体30の構造化、水蒸気の移動経路の確保の両立が図られている。より具体的には、化学蓄熱材複合物成形体30では、セピオライト16が形成する骨格構造の比表面積が増すことで水蒸気の移動経路が確保され、かつセピオライト16が形成する骨格構造によって粉体化学蓄熱材12を分散保持させることができる。   Moreover, in the manufacturing method of the chemical heat storage material composite molded body 30, since the burned sepiolite 16A and the unburned sepiolite 16B are mixed in the pre-mixing step, the sepiolite 16 of the same production area is used to average the sepiolite 16 Dimensions and porosity can be adjusted. For this reason, in the chemical heat storage material composite formed body 30 having a structure in which a large number of powder chemical heat storage materials 12 are dispersed and held in the porous skeleton of sepiolite 16, the skeleton of the sepiolite 16 has a large porosity. A configuration with a low density can be obtained. That is, in the chemical heat storage material composite molded body 30, both the structuring of the chemical heat storage material composite molded body 30 and the securing of the water vapor movement path are achieved. More specifically, in the chemical heat storage material composite molded body 30, the specific surface area of the skeleton structure formed by the sepiolite 16 is increased to secure a movement path of water vapor, and the chemistry of the powder structure is achieved by the skeleton structure formed by the sepiolite 16. The heat storage material 12 can be dispersedly held.

そして、この実施形態に係る化学蓄熱材複合物成形体30は、化学蓄熱材複合物成形体10と比較して、セピオライト16の多孔構造による水蒸気の低抵抗での移動経路の確保、粉体化学蓄熱材12の充填密度の構造、及びセピオライト16の骨格構造による粉体化学蓄熱材12の分散保持強度の確保が果たされている。粉体化学蓄熱材12の充填密度の向上及び水蒸気移動経路の確保(水蒸気移動律束の回避)によって、化学蓄熱材複合物成形体30は、蓄熱密度(体積当たりの蓄熱容量)が向上される。例えば、化学蓄熱材複合物成形体10が略10質量%のセピオライト16を含んで構成されているのに対し、化学蓄熱材複合物成形体30は、7〜8質量%のセピオライト16を含んで、化学蓄熱材複合物成形体10と同等の強度、粉体化学蓄熱材12の反応速度を有する構成されている。   And compared with the chemical heat storage material composite molded body 10, the chemical heat storage material composite molded body 30 according to this embodiment secures a movement path with low resistance to water vapor due to the porous structure of the sepiolite 16, and has a powder chemistry. The dispersion retention strength of the powder chemical heat storage material 12 is ensured by the structure of the packing density of the heat storage material 12 and the skeleton structure of the sepiolite 16. By improving the packing density of the powder chemical heat storage material 12 and securing the water vapor movement path (avoidance of water vapor movement regulation), the chemical heat storage material composite molded body 30 is improved in heat storage density (heat storage capacity per volume). . For example, the chemical heat storage material composite molded body 10 includes approximately 10% by mass of sepiolite 16, whereas the chemical heat storage material composite molded body 30 includes 7 to 8% by mass of sepiolite 16. The chemical heat storage material composite molded body 10 has the same strength and the reaction rate of the powder chemical heat storage material 12.

このように、第2の実施形態に係る化学蓄熱材複合物成形体30、及びその製造方法では、セピオライト16の少なくとも一部を粉体化学蓄熱材12との混合前に焼成することで、粉体化学蓄熱材12と混合されるセピオライト16の寸法や空隙率を制御することができ、蓄熱密度の向上が図られる。なお、既焼成セピオライト16Aと未焼成セピオライト16Bとの配合比は、任意に設定することができ、既焼成セピオライト16Aを100%としても良い。   As described above, in the chemical heat storage material composite molded body 30 and the manufacturing method thereof according to the second embodiment, at least a part of the sepiolite 16 is baked before mixing with the powder chemical heat storage material 12, thereby generating powder. The dimension and porosity of the sepiolite 16 mixed with the body chemical heat storage material 12 can be controlled, and the heat storage density can be improved. In addition, the blending ratio of the fired sepiolite 16A and the unfired sepiolite 16B can be arbitrarily set, and the fired sepiolite 16A may be 100%.

また、第2の実施形態において、セピオライト16の予備焼成時に少量の水酸化カルシウム(Ca(OH))すなわち粉体化学蓄熱材12を混合しても良い。この構成、方法では、セピオライト16のアルカリへの溶解性を利用し、セピオライト16の自己構造化を促進することができる。このため、本構成の化学蓄熱材複合物成形体30、及びその製造方法では、粉体化学蓄熱材12と混合されるセピオライト16の寸法や空隙率を、一層容易(良好)に制御することができる。 In the second embodiment, a small amount of calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ), that is, the powder chemical heat storage material 12 may be mixed when the sepiolite 16 is pre-fired. In this configuration and method, the self-structuring of sepiolite 16 can be promoted by utilizing the solubility of sepiolite 16 in alkali. For this reason, in the chemical heat storage material composite molded body 30 of this configuration and the manufacturing method thereof, the size and porosity of the sepiolite 16 mixed with the powder chemical heat storage material 12 can be controlled more easily (good). it can.

なお、上記した各実施形態では、粘土鉱物として層リボン構造を有する粘土鉱物としてのセピオライトを用いた例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、層リボン構造を有する粘土鉱物であるパリゴルスカイト(アタパルジャイト)又はカオリナイト(線径5μm以下、又は1μm以下)を用いても良く、層リボン構造を有する粘土鉱物には属しないベントナイトを用いても良い。なお、ベントナイトについて補足すると、ベントナイトは、層リボン構造を有する粘土鉱物と比較して接着力が強い粘土鉱物であり、強固な多孔質構造体を得ることができ、また、例えば金属壁への接合強度を向上することに寄与する。このベントナイトを用いた化学蓄熱材複合物成形体10においても、多数の粉体化学蓄熱材12間に細孔14が形成された多孔質構造体を成す。一方、層リボン構造を有する粘土鉱物は、ベントナイトと比較してシンタリング(緻密化)が少ないメリットがある。特に、セピオライトは、上記の通り粉体化学蓄熱材12の脱水温度(マイクロクラックが生成される温度)と近い温度で焼結され、該温度ではシンタリングによる比表面積の減少が少ない(マイクロクラックによる比表面積の増加が上回る)メリットがある。化学蓄熱材複合物成形体10の製造に用いる粘土鉱物は、これらのメリットを考慮して用途等に応じて決めれば良い。また、セピオライト16以外の粘土鉱物を用いる構成においても、第2の実施形態と同様に、既焼成のものと未焼成のものとを任意の配合比(何れか一方が100%である場合を含む)で混合した粘土鉱物を粉体化学蓄熱材12と混合する構成とすることができる。   In each of the above-described embodiments, an example is shown in which sepiolite is used as a clay mineral having a layer ribbon structure as the clay mineral. However, the present invention is not limited to this, and for example, a clay mineral having a layer ribbon structure is used. A certain palygorskite (attapulgite) or kaolinite (a wire diameter of 5 μm or less, or 1 μm or less) may be used, or a bentonite that does not belong to a clay mineral having a layered ribbon structure may be used. Note that when bentonite is supplemented, bentonite is a clay mineral that has a stronger adhesive strength than a clay mineral having a layered ribbon structure, and can obtain a strong porous structure, for example, bonding to a metal wall. Contributes to improving strength. The chemical heat storage material composite molded body 10 using bentonite also forms a porous structure in which pores 14 are formed between a large number of powder chemical heat storage materials 12. On the other hand, clay minerals having a layered ribbon structure have the advantage of less sintering (densification) compared to bentonite. In particular, sepiolite is sintered at a temperature close to the dehydration temperature (the temperature at which microcracks are generated) of the powder chemical heat storage material 12 as described above, and the specific surface area is less reduced by sintering at that temperature (due to microcracks). The increase in specific surface area is advantageous). What is necessary is just to determine the clay mineral used for manufacture of the chemical heat storage material composite molded object 10 according to a use etc. in consideration of these merit. Moreover, also in the structure using clay minerals other than sepiolite 16, as in the second embodiment, an arbitrary blending ratio of the fired one and the unfired one (including one of which is 100%) is included. The clay mineral mixed in step) can be mixed with the powder chemical heat storage material 12.

また、上記した各実施形態では、化学蓄熱材複合物成形体10の成形にトルコ産又はスペイン産のセピオライトを用いる例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、中国産のセピオライトを用いることも可能である。但し、化学蓄熱材複合物成形体10の成形に用いるセピオライトとしては、トルコ産が最も好ましく、2番目にスペイン産が好ましく、次いで中国産が好ましい。トルコ産のセピオライトは、不純物が少なく、細かく(線径が細く、長さが短く)、粉体化学蓄熱材12との混練、焼成によって殻構造を形成し易く分散性で有利なためである。なお、不純物は、上記の殻構造を脆くし易く、焼成を阻害する原因になるので、少ないことが好ましい。   Further, in each of the above-described embodiments, an example is shown in which Turkish or Spanish sepiolite is used for molding the chemical heat storage material composite molded body 10, but the present invention is not limited to this, and for example, Chinese sepiolite. It is also possible to use. However, the sepiolite used for molding the chemical heat storage material composite molded body 10 is most preferably from Turkey, secondly from Spain, and then from China. This is because Turkish sepiolite has few impurities, is fine (the wire diameter is thin, and the length is short), is easy to form a shell structure by kneading and baking with the powder chemical heat storage material 12, and is advantageous in terms of dispersibility. In addition, it is preferable that the amount of impurities is small because the shell structure is easily made brittle and causes firing to be hindered.

また、上記した各実施形態では、粉体化学蓄熱材12として水和系化学蓄熱材である水酸化カルシウム(Ca(OH))を用いた例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、アルカリ土類金属の無機化合物である水酸化マグネシウム(Mg(OH))を粉体化学蓄熱材12として用いても良い。同様に、アルカリ土類金属の無機化合物であるBa(OH)やBa(OH)・HOを粉体化学蓄熱材12として用いても良く、アルカリ土類金属以外の無機化合物であるLiOH・HO、Al・3HO等を粉体化学蓄熱材12として用いても良い。さらに、水和、脱水反応により発熱、蓄熱する水和形の粉体化学蓄熱材12に代えて、他の反応を利用した粉体化学蓄熱材12を用いても良い。 Moreover, in each above-mentioned embodiment, although the example using the calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) which is a hydration type chemical heat storage material was shown as the powder chemical heat storage material 12, this invention is limited to this. For example, magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), which is an inorganic compound of an alkaline earth metal, may be used as the powder chemical heat storage material 12. Similarly, Ba (OH) 2 and Ba (OH) 2 .H 2 O, which are inorganic compounds of alkaline earth metals, may be used as the powder chemical heat storage material 12 and are inorganic compounds other than alkaline earth metals. LiOH.H 2 O, Al 2 O 3 .3H 2 O, or the like may be used as the powder chemical heat storage material 12. Furthermore, instead of the hydrated powder chemical heat storage material 12 that generates and stores heat by hydration and dehydration reactions, a powder chemical heat storage material 12 using other reactions may be used.

さらに、上記した各実施形態では、化学蓄熱材複合物成形体10をペレットPに形成した例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、薄板状や細長状等の各種形状に形成することができることはいうまでもない。   Furthermore, in each of the above-described embodiments, an example in which the chemical heat storage material composite formed body 10 is formed in the pellet P has been shown, but the present invention is not limited to this, and for example, in various shapes such as a thin plate shape and an elongated shape. It goes without saying that it can be formed.

本発明の第1の実施形態に係る化学蓄熱材複合物成形体の内部構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the internal structure of the chemical heat storage material composite molded object which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る化学蓄熱材複合物成形体の製造方法を模式的に示す図であって、(A)は原料を示す図、(B)は各原料及びバインダの混合状態を示す図、(C)は混練工程を示す図、(D)は成形工程を示す図、(E)は焼成工程を示す図である。It is a figure which shows typically the manufacturing method of the chemical heat storage material composite molded object which concerns on the 1st Embodiment of this invention, Comprising: (A) is a figure which shows a raw material, (B) is the mixed state of each raw material and a binder. (C) is a figure which shows a kneading | mixing process, (D) is a figure which shows a shaping | molding process, (E) is a figure which shows a baking process. 本発明の第2の実施形態に係る化学蓄熱材複合物成形体の製造方法の一部を模式的に示す図であって、(A)は予備焼成工程を示す図、(B)は予備混合状態を示す図、(C)は混合工程を示す図である。It is a figure which shows typically a part of manufacturing method of the chemical heat storage material composite molded object which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, Comprising: (A) is a figure which shows a pre-baking process, (B) is preliminary mixing The figure which shows a state, (C) is a figure which shows a mixing process.

符号の説明Explanation of symbols

10 化学蓄熱材複合物成形体(化学蓄熱材複合体)
12 粉体化学蓄熱材(化学蓄熱材)
14 細孔
16 セピオライト(粘土鉱物)
30 化学蓄熱材複合物成形体(化学蓄熱材複合体)
M 混練物
10 Chemical heat storage material composite molded body (chemical heat storage material composite)
12 Powder chemical heat storage material (chemical heat storage material)
14 pores 16 sepiolite (clay mineral)
30 Chemical heat storage material composite molded body (chemical heat storage material composite)
M Kneaded product

Claims (27)

粉体の化学蓄熱材に所定の割合で粘土鉱物を混合したものを焼成して成る化学蓄熱材複合体。   A chemical heat storage material composite made by firing a powder chemical heat storage material mixed with a clay mineral at a predetermined ratio. 粉体の化学蓄熱材と粘土鉱物とを含んで成形体として構成され、細孔の内面に前記化学蓄熱材が露出している化学蓄熱材複合体。   A chemical heat storage material composite comprising a powder chemical heat storage material and a clay mineral, wherein the chemical heat storage material is exposed on the inner surfaces of the pores. 前記粘土鉱物として、層リボン構造を有する粘土鉱物が用いられている請求項1又は請求項2記載の化学蓄熱材複合体。   The chemical heat storage material composite according to claim 1 or 2, wherein a clay mineral having a layer ribbon structure is used as the clay mineral. 前記層リボン構造を有する粘土鉱物として、セピオライト、パリゴルスカイト又はカオリナイトが用いられている請求項3記載の化学蓄熱材複合体。   The chemical heat storage material composite according to claim 3, wherein sepiolite, palygorskite, or kaolinite is used as the clay mineral having the layer ribbon structure. 前記粘土鉱物として、ベントナイトが用いられている請求項1又は請求項2記載の化学蓄熱材複合体。   The chemical heat storage material composite according to claim 1 or 2, wherein bentonite is used as the clay mineral. 前記粘土鉱物は、前記化学蓄熱材の粒子径よりも細い繊維状を成している請求項1〜請求項5の何れか1項記載の化学蓄熱材複合体。   The chemical heat storage material composite according to any one of claims 1 to 5, wherein the clay mineral has a fiber shape smaller than a particle diameter of the chemical heat storage material. 前記粘土鉱物の少なくとも一部は、前記化学蓄熱材との混合前に焼成された粘土鉱物である請求項1〜請求項6の何れか1項記載の化学蓄熱材複合体。   The chemical heat storage material composite according to any one of claims 1 to 6, wherein at least a part of the clay mineral is a clay mineral fired before mixing with the chemical heat storage material. 前記粘土鉱物は、前記化学蓄熱材との混合前に焼成された粘土鉱物及び前記化学蓄熱材との混合の際に未焼成の粘土鉱物を含む請求項7記載の化学蓄熱材複合体。   The chemical heat storage material composite according to claim 7, wherein the clay mineral includes a clay mineral fired before mixing with the chemical heat storage material and an unfired clay mineral upon mixing with the chemical heat storage material. 前記化学蓄熱材は、微細なクラックを有する請求項1〜請求項8の何れか1項記載の化学蓄熱材複合体。   The chemical heat storage material composite according to any one of claims 1 to 8, wherein the chemical heat storage material has fine cracks. 前記化学蓄熱材として、脱水反応に伴い吸熱し、水和反応に伴い放熱する水和反応系化学蓄熱材が用いられている請求項1〜請求項9の何れか1項記載の化学蓄熱材複合体。   The chemical heat storage material composite according to any one of claims 1 to 9, wherein the chemical heat storage material is a hydration reaction type chemical heat storage material that absorbs heat with a dehydration reaction and dissipates heat with a hydration reaction. body. 前記化学蓄熱材として、脱水反応に伴い酸化され、水和反応に伴い水酸化される水和反応系化学蓄熱材が用いられている請求項1〜請求項10の何れか1項記載の化学蓄熱材複合体。   The chemical heat storage material according to any one of claims 1 to 10, wherein a hydration reaction type chemical heat storage material that is oxidized with a dehydration reaction and hydroxylated with a hydration reaction is used as the chemical heat storage material. Material composite. 前記水和反応系化学蓄熱材は、無機化合物である請求項11記載の化学蓄熱材複合体。   The chemical heat storage material composite according to claim 11, wherein the hydration reaction type chemical heat storage material is an inorganic compound. 前記無機化合物は、アルカリ土類金属化合物である請求項12記載の化学蓄熱材複合体。   The chemical heat storage material composite according to claim 12, wherein the inorganic compound is an alkaline earth metal compound. 前記粉体の水和反応系化学蓄熱材と、前記粘土鉱物としてのセピオライトとを混合して所定の形状に成形したものを、350℃〜500℃の温度で焼成して成る請求項11〜請求項13の何れか1項記載の化学蓄熱材複合体。   The powder hydration reaction type chemical heat storage material and the sepiolite as the clay mineral mixed into a predetermined shape and fired at a temperature of 350 ° C to 500 ° C. 14. The chemical heat storage material composite according to any one of items 13. 粉体の化学蓄熱材に所定の割合で粘土鉱物を混練する混練工程と、
前記混練工程で混練された前記化学蓄熱材と前記粘土鉱物との混練物を所定の形状に成形する成形工程と、
前記成形工程で成形された前記化学蓄熱材と前記粘土鉱物との混練物を焼成する焼成工程と、
を含む化学蓄熱材複合体の製造方法。
A kneading step of kneading the clay mineral in a predetermined ratio to the powder chemical heat storage material;
A molding step of molding the kneaded product of the chemical heat storage material and the clay mineral kneaded in the kneading step into a predetermined shape;
A firing step of firing the kneaded product of the chemical heat storage material and the clay mineral molded in the molding step;
A method for producing a chemical heat storage material composite comprising:
前記粘土鉱物として、層リボン構造を有する粘土鉱物を用いる請求項15記載の化学蓄熱材複合体の製造方法。   The method for producing a chemical heat storage material composite according to claim 15, wherein a clay mineral having a layer ribbon structure is used as the clay mineral. 前記層リボン構造を有する粘土鉱物として、セピオライト、パリゴルスカイト又はカオリナイトを用いる請求項16記載の化学蓄熱材複合体の製造方法。   The method for producing a chemical heat storage material composite according to claim 16, wherein sepiolite, palygorskite, or kaolinite is used as the clay mineral having the layer ribbon structure. 前記粘土鉱物として、ベントナイトを用いる請求項15記載の化学蓄熱材複合体の製造方法。   The method for producing a chemical heat storage material composite according to claim 15, wherein bentonite is used as the clay mineral. 前記混練工程では、前記化学蓄熱材の粒子径よりも細い繊維状を成す前記粘土鉱物を用いる請求項15〜請求項18の何れか1項記載の化学蓄熱材複合体の製造方法。   The method for producing a chemical heat storage material composite according to any one of claims 15 to 18, wherein in the kneading step, the clay mineral having a fiber shape smaller than a particle diameter of the chemical heat storage material is used. 前記化学蓄熱材として、脱水反応に伴い吸熱し、水和反応に伴い放熱する水和反応系化学蓄熱材が用いられており、
前記混練工程では、水和状態の前記化学蓄熱材を前記粘土鉱物と混練する請求項15〜請求項19の何れか1項記載の化学蓄熱材複合体の製造方法。
As the chemical heat storage material, a hydration reaction type chemical heat storage material that absorbs heat with a dehydration reaction and dissipates heat with a hydration reaction is used,
The method for producing a chemical heat storage material composite according to any one of claims 15 to 19, wherein in the kneading step, the chemical heat storage material in a hydrated state is kneaded with the clay mineral.
前記化学蓄熱材として、脱水反応に伴い酸化され、水和反応に伴い水酸化される水和反応系化学蓄熱材が用いられており、
前記混練工程では、水酸化物の状態である前記化学蓄熱材を前記粘土鉱物と混練する請求項15〜請求項20の何れか1項記載の化学蓄熱材複合体の製造方法。
As the chemical heat storage material, a hydration reaction type chemical heat storage material that is oxidized with a dehydration reaction and hydroxylated with a hydration reaction is used,
21. The method for producing a chemical heat storage material composite according to any one of claims 15 to 20, wherein, in the kneading step, the chemical heat storage material in a hydroxide state is kneaded with the clay mineral.
前記水和反応系化学蓄熱材は、無機化合物である請求項21記載の化学蓄熱材複合体の製造方法。   The method for producing a chemical heat storage material composite according to claim 21, wherein the hydration reaction type chemical heat storage material is an inorganic compound. 前記無機化合物は、アルカリ土類金属化合物である請求項22記載の化学蓄熱材複合体の製造方法。   The method for producing a chemical heat storage material composite according to claim 22, wherein the inorganic compound is an alkaline earth metal compound. 前記焼成工程では、前記水和系化学蓄熱材が脱水状態とされる温度で前記混練物を焼成する請求項21〜請求項23の何れか1項記載の化学蓄熱材複合体の製造方法。   The method for producing a chemical heat storage material composite according to any one of claims 21 to 23, wherein, in the baking step, the kneaded product is fired at a temperature at which the hydrated chemical heat storage material is dehydrated. 前記焼成工程では、前記化学蓄熱材に微細なクラックが形成される温度で焼成する請求項24記載の化学蓄熱材複合体の製造方法。   25. The method for producing a chemical heat storage material composite according to claim 24, wherein the chemical heat storage material is fired at a temperature at which fine cracks are formed in the chemical heat storage material. 前記混練工程では、予め焼成された粘土鉱物を含む前記粘土鉱物を、粉体の化学蓄熱材に所定の割合で混練する請求項15〜請求項25の何れか1項記載の化学蓄熱材複合体の製造方法。   26. The chemical heat storage material composite according to any one of claims 15 to 25, wherein in the kneading step, the clay mineral containing a pre-fired clay mineral is kneaded with a powder chemical heat storage material at a predetermined ratio. Manufacturing method. 前記混練工程の前に、焼成された前記粘土鉱物と未焼成の粘土鉱物とを混合する予備混合工程を行い、
前記混練工程では、前記混合工程で混合された粘土鉱物を、粉体の化学蓄熱材に所定の割合で混練する請求項15〜請求項25の何れか1項記載の化学蓄熱材複合体の製造方法。
Prior to the kneading step, a premixing step of mixing the calcined clay mineral and the unfired clay mineral is performed,
The production of the chemical heat storage material composite according to any one of claims 15 to 25, wherein in the kneading step, the clay mineral mixed in the mixing step is kneaded with a powder chemical heat storage material at a predetermined ratio. Method.
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