特許 6263384 蓄熱管理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6263384

(24)【登録日】2017年12月22日

(45)【発行日】2018年1月17日

(54)【発明の名称】蓄熱管理システム

(51)【国際特許分類】

   F28D 20/00 20060101AFI20180104BHJP

【ＦＩ】

   F28D20/00 H

【請求項の数】8

【全頁数】38

(21)【出願番号】特願2013-269137(P2013-269137)

(22)【出願日】2013年12月26日

(65)【公開番号】特開2015-124931(P2015-124931A)

(43)【公開日】2015年7月6日

【審査請求日】2016年11月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000241485

【氏名又は名称】豊田通商株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】591117516

【氏名又は名称】近江鉱業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121784

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 稔

(72)【発明者】

【氏名】中村 崇志

(72)【発明者】

【氏名】山下 真彦

(72)【発明者】

【氏名】志満津 孝

(72)【発明者】

【氏名】板原 弘幸

(72)【発明者】

【氏名】吉田 茂弘

【審査官】 伊藤 紀史

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６０−００４７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０４１８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０８３５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１１３５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２５９３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１５７５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０６４６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２７７７４７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−１２４９４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｄ ２０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱供給部或いは熱需要部と熱交換するための熱媒体を循環する第１熱媒流路を備えた第１熱交換器を具備する１又は２以上の蓄放熱設備と、
脱水反応により蓄熱し水和反応により放熱する化学蓄熱材を内封し、当該化学蓄熱材と熱交換するための熱媒体を循環する第２熱媒流路を備えた第２熱交換器を具備する着脱式蓄熱容器とを有し、
前記蓄放熱設備から前記着脱式蓄熱容器を離脱して保管又は移送し、当該着脱式蓄熱容器を同一又は異なる蓄放熱設備に装着して蓄熱した熱量を利用するにあたり、
前記着脱式蓄熱容器への蓄熱段階において、前記第１熱媒流路と前記第２熱媒流路とを流路接続部において連通して、これらの熱媒流路の間で熱媒体を循環させることにより前記蓄放熱設備で発生した熱量を前記化学蓄熱材に供給して脱水反応を生じさせて当該着脱式蓄熱容器に蓄熱し、
前記着脱式蓄熱容器を保管又は移送する管理段階において、前記第２熱媒流路を前記第１熱媒流路から前記流路接続部において連通解除した状態で当該着脱式蓄熱容器を保管又は移送し、
前記着脱式蓄熱容器からの放熱段階において、前記第２熱媒流路と前記第１熱媒流路とを前記流路接続部において連通して、これらの熱媒流路の間で熱媒体を循環させることにより前記化学蓄熱材に蓄熱した熱量を前記化学蓄熱材の水和反応で放熱して前記蓄放熱設備で利用するようにした蓄熱管理システムであって、
前記流路接続部は、前記第１熱媒流路と前記第２熱媒流路とを互いに接続・接続解除する管継手を有し、前記第１熱媒流路及び前記第２熱媒流路には、それぞれ、前記管継手を介した両側に各流路を連通・連通解除する各バルブを備え、
前記管継手を介した前記各バルブの間の熱媒流路を配管接続部として、
前記第２熱媒流路を前記第１熱媒流路と連通する際に、これらの熱媒流路間を前記管継手によって配管接続する接続操作を行い、この接続操作の後に前記配管接続部に残留する残留ガスを排除する排気操作を行い、この排気操作の後に当該第２熱媒流路を前記第１熱媒流路と連通して前記配管接続部に熱媒体を充填する連通操作を行う一方、
前記第２熱媒流路を前記第１熱媒流路から連通解除する際に、当該第２熱媒流路を前記第１熱媒流路から連通解除する連通解除操作を行い、この連通解除操作を行った後に前記配管接続部に残留する熱媒体を排除する排液操作を行い、この排液操作を行った後にこれらの熱媒流路間を前記管継手によって接続解除する接続解除操作を行うことを特徴とする蓄熱管理システム。

【請求項2】

前記蓄放熱設備は、熱供給を行う第１蓄放熱設備と、熱需要を行う第２蓄放熱設備とからなり、
前記着脱式蓄熱容器を保管又は移送することにより前記第１蓄放熱設備で発生する熱量を前記第２蓄放熱設備で利用するにあたり、
前記管理段階において、前記第２熱媒流路を前記第１蓄放熱設備の第１熱媒流路及び前記第２蓄放熱設備の第１熱媒流路から連通解除した状態で当該着脱式蓄熱容器を保管又は移送することを特徴とする請求項１に記載の蓄熱管理システム。

【請求項3】

前記管理段階において前記第２熱媒流路内に熱媒体を充填した状態で前記着脱式蓄熱容器を保管又は移送することを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄熱管理システム。

【請求項4】

前記管理段階において前記第２熱媒流路内の熱媒体を排除した状態で前記着脱式蓄熱容器を保管又は移送するために、
前記排液操作において前記配管接続部と前記第２熱媒流路内の両方に残留する熱媒体を排除する一方、
前記排気操作において前記配管接続部及び前記第２熱媒流路内に残留する残留ガスを排除した後に、前記連通操作において前記配管接続部と前記第２熱媒流路内の両方に熱媒体を充填することを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄熱管理システム。

【請求項5】

前記排液操作において前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第２熱媒流路内の両方を減圧することにより熱媒体の一部が気化し液体の熱媒体を排除する一方、
前記排気操作において前記化学蓄熱材から前記第２熱交換器を介して供給される熱量により前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第２熱媒流路内の両方に残留する熱媒体を気化することにより前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第２熱媒流路内の両方に残留する前記残留ガスを排除することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の蓄熱管理システム。

【請求項6】

前記化学蓄熱材から前記第２熱交換器を介して供給される熱量は、当該化学蓄熱材の脱水反応における顕熱、又は、当該化学蓄熱材の水和反応における反応熱を利用することを特徴とする請求項５に記載の蓄熱管理システム。

【請求項7】

前記排液操作において熱媒体が含有する或いは熱媒体が一部分解した低沸点成分を供給することにより前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第２熱媒流路内の両方から熱媒体を排除する一方、
前記排気操作において熱媒体が含有する或いは熱媒体が一部分解した低沸点成分を供給することにより前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第２熱媒流路内の両方に残留する前記残留ガスを排除することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の蓄熱管理システム。

【請求項8】

前記排液操作において不活性ガスを供給することにより前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第２熱媒流路内の両方から熱媒体を排除する一方、
前記排気操作において前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第２熱媒流路内の両方を減圧することにより前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第２熱媒流路内の両方に残留する不活性ガス及び前記残留ガスを排除することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の蓄熱管理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、環境に放出される排熱などの熱エネルギーを着脱式蓄熱容器に蓄熱し、この着脱式蓄熱容器を保管又は熱エネルギーが必要な場所に移送して利用する蓄熱管理システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、化石燃料の枯渇、原子力依存からの脱却、或いは、自然環境の破壊と地球温暖化などの問題が取り上げられ、環境に放出されている熱エネルギーを有効に利用する技術への関心が高まっている。特に、ゴミ焼却施設、発電所、製鉄所、各種工場等から放出される高温の熱エネルギーが利用されないまま多量の廃熱として環境に放出されているのが現状である。これらの環境に放出されている熱エネルギーを回収し、有効に利用することを目的として種々の蓄熱技術が検討されている。

【0003】

一般に蓄熱技術は、物質の顕熱や潜熱といった熱エネルギーを利用する直接蓄熱と、化学エネルギーを利用する間接蓄熱の２種類に分類される。直接蓄熱における顕熱蓄熱は、物質の温度上昇の形で熱エネルギーを蓄熱する方法であり、蓄熱材の取扱い容易性、装置の簡易性など経済性の点で好ましい方法である。しかし、物質の蓄熱密度が小さく、長距離の移送や長期間の蓄熱では熱損失が大きいという問題がある。また、直接蓄熱における潜熱蓄熱は、物質の溶解、凝固、蒸発、凝縮、昇華などの相変化の形で熱エネルギーを蓄熱する方法であり、顕熱蓄熱に比べれば蓄熱密度が大きく、蓄熱・放熱の温度が一定である。しかし、潜熱蓄熱においても長距離の移送や長期間の蓄熱では熱損失が大きいという問題がある。

【0004】

一方、間接蓄熱における化学蓄熱は、物質の吸脱着熱、融解熱、希釈熱などの化学反応の形で熱エネルギーを蓄熱する方法であり、顕熱蓄熱や潜熱蓄熱に比べ蓄熱密度が非常に大きくなる。また、化学反応前後の物質が安定であれば、放熱ロスが殆どなく長距離の移送や長期間の蓄熱においても熱損失が生じない。更に、化学蓄熱においては、蓄熱温度と異なる温度、場合によっては蓄熱温度よりも高温で熱エネルギーを放出することのできるケミカルヒートポンプ機能も有している。そこで、化学蓄熱は、熱エネルギーを化学物質に変換して長期間保管し或いは遠隔地に安定して移送することができるので、蓄熱管理システムとして好適である。

【0005】

ところが、蓄熱管理システムの開発や実用化においては、その多くの事例が潜熱蓄熱によるものである。例えば、下記特許文献１に係る熱エネルギー供給方法においては、蓄熱材を収容する主蓄熱ユニットに熱エネルギーを蓄熱した状態で搬送するというものであるが、これに使用する蓄熱材は潜熱蓄熱材を充填した蓄熱カプセルを利用するものである。また、下記特許文献２に係る熱貯蔵ユニットにおいては、蓄熱材とこの蓄熱材と直接接触することにより熱交換する熱交換媒体とが収容された蓄熱容器を蓄熱した状態でトラックなどの移送手段で移送するというものであるが、この蓄熱材も潜熱蓄熱材が利用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００４−３１６９５８号公報

【特許文献2】特開２００５−１８８９１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

これらの潜熱蓄熱材を利用した蓄熱管理システムは、１００℃前後或いはそれ以下の比較的低温の熱エネルギーを簡単な設備で近距離の移送をするものである。しかし、潜熱蓄熱材の利用は、上述のように、長距離の移送や長期間の蓄熱では熱損失が大きいという問題があり、ゴミ焼却施設、発電所、製鉄所、各種工場等から放出され利用されないまま環境に放出されている多量の廃熱を有効に利用するには限界がある。また、従来利用が難しかった数百度の高温の廃熱を効率よく利用する上でも化学蓄熱による蓄熱管理システムの開発が望まれている。

【0008】

そこで、化学蓄熱による蓄熱管理システムを効率よく稼働させるには、蓄熱容器に化学蓄熱材と熱交換器を収容し、この熱交換器の熱媒体が蓄熱容器と熱供給設備（熱源部）或いは熱需要設備（熱利用部）との間を循環することで、化学蓄熱材と外部環境との間で熱エネルギーを移動させる方法が望ましいとされている。

【0009】

特に、高温で排出されるゴミ焼却施設、発電所、製鉄所などの廃熱との間で熱交換する熱媒体や、蓄熱温度と放熱温度を変化させたヒートポンプとして使用する際の熱媒体には、高温域を含む広範囲の温度域で液体状態を維持し、且つ、効率的な熱媒機能を発揮することのできる熱媒体を採用しなければならない。このような熱媒体として、例えば、シリコーンオイル系の熱媒体が使用されるが、これらの熱媒体を高温で使用する際に空気中の酸素や水分が混入すると熱媒体が劣化して熱媒機能が低下するという問題があった。

【0010】

特に、蓄熱管理システムにおいて、蓄熱或いは放熱する際には、蓄熱容器の熱媒流路を熱供給設備或いは熱需要設備の熱媒流路と接続して熱媒体を循環する。一方、蓄熱容器を保管又は移送する際には、熱媒体の循環を停止して蓄熱容器の熱媒流路を熱供給設備或いは熱需要設備の熱媒流路から切り離さなければならない。すなわち、熱媒流路の切り離しの際に熱媒体の劣化要因（空気或いは水分）が熱媒流路に侵入し、或いは、熱媒流路の接続の際に熱媒流路に侵入したこれらの劣化要因が熱媒体に混入するということが生じる。このようにして熱媒流路に熱媒体の劣化要因が浸入し熱媒体に混入すると、化学蓄熱材の蓄熱段階或いは放熱段階において熱媒体が劣化して熱媒機能が低下するという問題があった。

【0011】

そこで、本発明は、以上のようなことに対処して、蓄熱容器への蓄熱、蓄熱容器の保管や移送及び蓄熱容器からの放熱の各段階において、熱媒流路内に熱媒体の劣化要因となる空気或いは水分などが混入することがなく、蓄熱温度及び放熱温度の温度域を広く確保すると共に効率的な熱保管や熱移送を実現できる蓄熱管理システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題の解決にあたり、本発明者らは、鋭意研究の結果、蓄熱容器と熱供給設備或いは熱需要設備（以下、これらを「蓄放熱設備」ともいう）との間で熱媒流路の配管接続部分の排液操作と排気操作を適切に行うことのできる配管構造を検討し本発明の完成に至った。

【0013】

即ち、本発明に係る蓄熱管理システムは、請求項１の記載によれば、
熱供給部或いは熱需要部と熱交換するための熱媒体を循環する第１熱媒流路（１７、２７）を備えた第１熱交換器（１２、２２）を具備する１又は２以上の蓄放熱設備（１０、２０）と、
脱水反応により蓄熱し水和反応により放熱する化学蓄熱材（３１）を内封し、当該化学蓄熱材と熱交換するための熱媒体を循環する第２熱媒流路（３３）を備えた第２熱交換器（３２）を具備する着脱式蓄熱容器（３０）とを有し、
前記蓄放熱設備から前記着脱式蓄熱容器を離脱して保管又は移送し、当該着脱式蓄熱容器を同一又は異なる蓄放熱設備に装着して蓄熱した熱量を利用するにあたり、
前記着脱式蓄熱容器への蓄熱段階において、前記第１熱媒流路と前記第２熱媒流路とを流路接続部において連通して、これらの熱媒流路の間で熱媒体を循環させることにより前記蓄放熱設備で発生した熱量を前記化学蓄熱材に供給して脱水反応を生じさせて当該着脱式蓄熱容器に蓄熱し、
前記着脱式蓄熱容器を保管又は移送する管理段階において、前記第２熱媒流路を前記第１熱媒流路から前記流路接続部において連通解除した状態で当該着脱式蓄熱容器を保管又は移送し、
前記着脱式蓄熱容器からの放熱段階において、前記第２熱媒流路と前記第１熱媒流路とを前記流路接続部において連通して、これらの熱媒流路の間で熱媒体を循環させることにより前記化学蓄熱材に蓄熱した熱量を前記化学蓄熱材の水和反応で放熱して前記蓄放熱設備で利用するようにした蓄熱管理システムであって、
前記流路接続部は、前記第１熱媒流路と前記第２熱媒流路とを互いに接続・接続解除する管継手を有し、前記第１熱媒流路及び前記第２熱媒流路には、それぞれ、前記管継手を介した両側に各流路を連通・連通解除する各バルブを備え、
前記管継手を介した前記各バルブの間の熱媒流路を配管接続部として、
前記第２熱媒流路を前記第１熱媒流路と連通する際に、これらの熱媒流路間を前記管継手によって配管接続する接続操作を行い、この接続操作の後に前記配管接続部に残留する残留ガスを排除する排気操作を行い、この排気操作の後に当該第２熱媒流路を前記第１熱媒流路と連通して前記配管接続部に熱媒体を充填する連通操作を行う一方、
前記第２熱媒流路を前記第１熱媒流路から連通解除する際に、当該第２熱媒流路を前記第１熱媒流路から連通解除する連通解除操作を行い、この連通解除操作を行った後に前記配管接続部に残留する熱媒体を排除する排液操作を行い、この排液操作を行った後にこれらの熱媒流路間を前記管継手によって接続解除する接続解除操作を行うことを特徴とする。

【0014】

また、本発明は、請求項２の記載によると、請求項１に記載の蓄熱管理システムにおいて、
前記蓄放熱設備は、熱供給を行う第１蓄放熱設備（１０）と、熱需要を行う第２蓄放熱設備（２０）とからなり、
前記着脱式蓄熱容器を保管又は移送することにより前記第１蓄放熱設備で発生する熱量を前記第２蓄放熱設備で利用するにあたり、
前記管理段階において、前記第２熱媒流路を前記第１蓄放熱設備の第１熱媒流路及び前記第２蓄放熱設備の第１熱媒流路から連通解除した状態で当該着脱式蓄熱容器を保管又は移送することを特徴とする。

【0015】

また、本発明は、請求項３の記載によると、請求項１又は２に記載の蓄熱管理システムにおいて、
前記管理段階において前記第２熱媒流路内に熱媒体を充填した状態で前記着脱式蓄熱容器を保管又は移送することを特徴とする。

【0016】

また、本発明は、請求項４の記載によると、請求項１又は２に記載の蓄熱管理システムにおいて、
前記管理段階において前記第２熱媒流路内の熱媒体を排除した状態で前記着脱式蓄熱容器を保管又は移送するために、
前記排液操作において前記配管接続部と前記第２熱媒流路内の両方に残留する熱媒体を排除する一方、
前記排気操作において前記配管接続部及び前記第２熱媒流路内に残留する残留ガスを排除した後に、前記連通操作において前記配管接続部と前記第２熱媒流路内の両方に熱媒体を充填することを特徴とする。

【0017】

また、本発明は、請求項５の記載によると、請求項１〜４のいずれか１つに記載の蓄熱管理システムにおいて、
前記排液操作において前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第２熱媒流路内の両方を減圧することにより熱媒体の一部が気化し液体の熱媒体を排除する一方、
前記排気操作において前記化学蓄熱材から前記第２熱交換器を介して供給される熱量により前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第２熱媒流路内の両方に残留する熱媒体を気化することにより前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第２熱媒流路内の両方に残留する前記残留ガスを排除することを特徴とする。

【0018】

また、本発明は、請求項６の記載によると、請求項５に記載の蓄熱管理システムにおいて、
前記化学蓄熱材から前記第２熱交換器を介して供給される熱量は、当該化学蓄熱材の脱水反応における顕熱、又は、当該化学蓄熱材の水和反応における反応熱を利用することを特徴とする。

【0019】

また、本発明は、請求項７の記載によると、請求項１〜４のいずれか１つに記載の蓄熱管理システムにおいて、
前記排液操作において熱媒体が含有する或いは熱媒体が一部分解した低沸点成分を供給することにより前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第２熱媒流路内の両方から熱媒体を排除する一方、
前記排気操作において熱媒体が含有する或いは熱媒体が一部分解した低沸点成分を供給することにより前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第２熱媒流路内の両方に残留する前記残留ガスを排除することを特徴とする。

【0020】

また、本発明は、請求項８の記載によると、請求項１〜４のいずれか１つに記載の蓄熱管理システムにおいて、
前記排液操作において不活性ガスを供給することにより前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第２熱媒流路内の両方から熱媒体を排除する一方、
前記排気操作において前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第２熱媒流路内の両方を減圧することにより前記配管接続部又は前記配管接続部と前記第２熱媒流路内の両方に残留する不活性ガス及び前記残留ガスを排除することを特徴とする。

【発明の効果】

【0021】

上記請求項１に記載の構成によれば、蓄熱管理システムは、１又は２以上の蓄放熱設備と着脱式蓄熱容器とを有しており、着脱式蓄熱容器を保管又は移送することにより蓄放熱設備で発生する熱量を同一又は異なる蓄放熱設備で有効に利用することができる。

【0022】

着脱式蓄熱容器は、その内部に化学蓄熱材を内封しており、この化学蓄熱材の脱水反応により蓄放熱設備で発生する熱量を蓄熱する一方、化学蓄熱材の水和反応により蓄熱した熱量を放熱して同一又は異なる蓄放熱設備で利用する。このように、蓄熱管理システムが化学蓄熱材を採用するので、蓄熱温度及び放熱温度の温度域を広く確保することができると共に、蓄熱温度と放熱温度を変化させたヒートポンプとして使用することができる。

【0023】

蓄放熱設備と着脱式蓄熱容器とは、それぞれ熱媒流路を備えた熱交換器を具備し、互いの熱媒流路間で熱媒体を循環させることにより蓄熱及び放熱を効率よく行うことができる。

【0024】

また、請求項１に記載の蓄熱管理システムは、着脱式蓄熱容器への蓄熱段階において、蓄放熱設備が具備する第１熱交換器の第１熱媒流路と着脱式蓄熱容器が具備する第２熱交換器の第２熱媒流路とを連通して、これらの熱媒流路の間で熱媒体を循環させる。この熱媒体の循環により、蓄放熱設備で発生した熱量を化学蓄熱材に供給して脱水反応を生じさせ、着脱式蓄熱容器に効率よく蓄熱することができる。

【0025】

一方、請求項１に記載の蓄熱管理システムは、着脱式蓄熱容器から同一又は異なる蓄放熱設備への放熱段階において、着脱式蓄熱容器が具備する第２熱交換器の第２熱媒流路と蓄放熱設備が具備する第１熱交換器の第１熱媒流路とを連通して、これらの熱媒流路の間で熱媒体を循環させる。この熱媒体の循環により、着脱式蓄熱容器に蓄熱した熱量を化学蓄熱材の水和反応で放熱し効率よく蓄放熱設備で利用することができる。

【0026】

また、請求項１に記載の蓄熱管理システムは、着脱式蓄熱容器を蓄放熱設備から離脱して保管又は移送する管理段階において、着脱式蓄熱容器が具備する第２熱交換器の第２熱媒流路を蓄放熱設備が具備する第１熱交換器の第１熱媒流路から連通解除した状態で保管又は移送する。

【0027】

この管理段階において、着脱式蓄熱容器の第２熱媒流路を蓄放熱設備の第１熱媒流路と連通又は連通解除する際に、これらの熱媒流路中或いはこれらの接続配管中に空気或いは水分などが浸入し、これらが残留ガスとして熱媒体に混入することにより熱媒体の劣化を招くこととなり熱媒機能を低下させることとなる。

【0028】

そこで、請求項１に記載の蓄熱管理システムにおいては、各熱媒流路間の連通に際して、まず、熱媒流路間を配管接続する接続操作を行い、この接続操作の後に配管接続部に残留する残留ガスを排除する排気操作を行う。次に、この排気操作の後に第２熱媒流路を第１熱媒流路と連通して配管接続部に熱媒体を充填する連通操作を行うようにする。このことにより、管理段階において配管接続部に侵入した残留ガスを効率よく排除することができ、蓄熱段階及び放熱段階における熱媒体の劣化を防止して効率的な熱保管又は熱移送を行うことができる。

【0029】

一方、各熱媒流路間の連通解除に際して、まず、第２熱媒流路を第１熱媒流路から連通解除する連通解除操作を行い、この連通解除操作を行った後に配管接続部に残留する熱媒体を排除する排液操作を行う。次に、この排液操作を行った後にこれらの熱媒流路間を接続解除する接続解除操作を行うようにする。このことにより、蓄熱段階及び放熱段階における熱媒体の劣化を防止して効率的な熱保管又は熱移送を行うことができる。

【0030】

よって、上記請求項１に記載の構成によれば、蓄熱容器への蓄熱、蓄熱容器の保管や移送及び蓄熱容器からの放熱の各段階において、熱媒流路内に熱媒体の劣化要因となる空気或いは水分などが混入することがなく、蓄熱温度及び放熱温度の温度域を広く確保すると共に効率的な熱保管や熱移送を実現できる蓄熱管理システムを提供することができる。

【0031】

また、上記請求項２に記載の構成によれば、蓄熱管理システムは、２以上の蓄放熱設備を有しており、熱供給を行う第１蓄放熱設備で発生する熱量を熱需要を行う第２蓄放熱設備で利用する。そこで、請求項２に記載の蓄熱管理システムは、管理段階において着脱式蓄熱容器が具備する第２熱交換器の第２熱媒流路を第１蓄放熱設備が具備する第１熱交換器の第１熱媒流路或いは第２蓄放熱設備が具備する第１熱交換器の第１熱媒流路から連通解除した状態で当該着脱式蓄熱容器を保管又は移送する。よって、上記請求項２に記載の構成においても、請求項１と同様の作用効果を達成することができる。

【0032】

また、上記請求項３に記載の構成によれば、蓄熱管理システムは、着脱式蓄熱容器を保管又は移送する管理段階において、着脱式蓄熱容器が具備する第２熱交換器の第２熱媒流路内に熱媒体を充填した状態で保管又は移送する。そのことにより、第２熱媒流路内に熱媒体が有する顕熱も利用することができる。よって、上記請求項３に記載の構成においても、請求項１又は２と同様の作用効果をより一層達成することができる。

【0033】

また、上記請求項４に記載の構成によれば、蓄熱管理システムは、着脱式蓄熱容器を保管又は移送する管理段階において、着脱式蓄熱容器が具備する第２熱交換器の第２熱媒流路内から熱媒体を排除した状態で保管又は移送する。そこで、請求項４に記載の蓄熱管理システムは、排液操作において配管接続部と第２熱媒流路内の両方に残留する熱媒体を排除する。このことにより、管理段階における着脱式蓄熱容器の重量が軽量化され、着脱式蓄熱容器の蓄熱密度が向上し遠隔地に移送する際にも移送コストが削減されるなど効率的な熱保管又は熱移送を行うことができる。

【0034】

一方、蓄熱管理システムでは、特に配管接続部、場合によっては第２熱媒流路内に空気或いは水分などが浸入することが考えられる。そこで、排気操作において配管接続部及び第２熱媒流路内に残留する空気或いは水分などの残留ガスを排除した後に、連通操作において配管接続部と第２熱媒流路内の両方に熱媒体を充填する。このことにより、蓄熱段階及び放熱段階に熱媒流路内を循環する熱媒体の劣化を防止して効率的な熱保管又は熱移送を行うことができる。よって、上記請求項４に記載の構成においても、請求項１又は２と同様の作用効果をより一層達成することができる。

【0035】

また、上記請求項５に記載の構成によれば、蓄熱管理システムは、排液操作において配管接続部又は配管接続部と第２熱媒流路内の両方から熱媒体を排除する際に、配管接続部又は配管接続部と第２熱媒流路内の両方を減圧するようにしてもよい。このことにより、配管接続部又は配管接続部と第２熱媒流路内の両方に残留する熱媒体を効率的に排除することができ、配管接続部又は配管接続部と第２熱媒流路内の両方への空気或いは水分などの浸入を抑えることができる。

【0036】

一方、上記請求項５に記載の蓄熱管理システムは、排気操作において化学蓄熱材から第２熱交換器を介して供給される熱量により配管接続部又は配管接続部と第２熱媒流路内の両方に残留する熱媒体を気化するようにしてもよい。このことにより、配管接続部又は配管接続部と第２熱媒流路内の両方に残留する残留ガスを効率的に排除することができ、蓄熱段階及び放熱段階における熱媒体の劣化を防止して効率的な熱保管又は熱移送を行うことができる。よって、上記請求項５に記載の構成においても、請求項１〜４のいずれか１つと同様の作用効果をより一層達成することができる。

【0037】

また、上記請求項６に記載の構成によれば、蓄熱管理システムにおいて、化学蓄熱材から第２熱交換器を介して供給される熱量は、化学蓄熱材の脱水反応における顕熱、又は、化学蓄熱材の水和反応における反応熱を利用するようにしてもよい。このことにより、外部から他の熱量を供給することなく、配管接続部又は配管接続部と第２熱媒流路内の両方に残留する熱媒体を気化させて、配管接続部又は配管接続部と第２熱媒流路内の両方に残留する残留ガスを効率的に排除することができる。よって、上記請求項６に記載の構成においても、請求項５と同様の作用効果をより一層達成することができる。

【0038】

また、上記請求項７に記載の構成によれば、蓄熱管理システムは、排液操作において配管接続部又は配管接続部と第２熱媒流路内の両方から熱媒体を排除する際に、配管接続部又は配管接続部と第２熱媒流路内の両方に、熱媒体が含有する或いは熱媒体が一部分解した低沸点成分を供給するようにしてもよい。このことにより、配管接続部又は配管接続部と第２熱媒流路内の両方に残留する熱媒体を低沸点成分が効率的に排除することができ、配管接続部又は配管接続部と第２熱媒流路内の両方への空気或いは水分などの浸入をより一層抑えることができる。

【0039】

一方、請求項７に記載の蓄熱管理システムは、排気操作においても配管接続部又は配管接続部と第２熱媒流路内の両方に、熱媒体が含有する或いは熱媒体が一部分解した低沸点成分を供給するようにしてもよい。このことにより、配管接続部又は配管接続部と第２熱媒流路内の両方に残留する残留ガスを効率的に排除することができ、蓄熱段階及び放熱段階における熱媒体の劣化を防止して効率的な熱保管又は熱移送を行うことができる。よって、上記請求項７に記載の構成においても、請求項１〜４のいずれか１つと同様の作用効果をより一層達成することができる。

【0040】

また、上記請求項８に記載の構成によれば、蓄熱管理システムは、排液操作において配管接続部又は配管接続部と第２熱媒流路内の両方から熱媒体を排除する際に、配管接続部又は配管接続部と第２熱媒流路内の両方に不活性ガスを供給するようにしてもよい。この不活性ガスは、熱媒体を劣化させることがない。このことにより、配管接続部又は配管接続部と第２熱媒流路内の両方に残留する熱媒体を不活性ガスが効率的に排除することができ、配管接続部又は配管接続部と第２熱媒流路内の両方への空気或いは水分などの浸入をより一層抑えることができる。

【0041】

一方、請求項８に記載の蓄熱管理システムは、排気操作において配管接続部又は配管接続部と第２熱媒流路内の両方を減圧することにより配管接続部又は配管接続部と第２熱媒流路内の両方に充填された不活性ガス及び混入した残留ガスを排除するようにしてもよい。このことにより、配管接続部又は配管接続部と第２熱媒流路内の両方に充填された不活性ガス及び混入した残留ガスを効率的に排除することができ、蓄熱段階及び放熱段階における熱媒体の劣化を防止して効率的な熱保管又は熱移送を行うことができる。よって、上記請求項８に記載の構成においても、請求項１〜４のいずれか１つと同様の作用効果をより一層達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0042】

【図1】本発明に係る蓄熱管理システムの熱移送に関する実施形態を示す概念図である。

【図2】本発明に係る蓄熱管理システムの熱保管に関する他の実施形態を示す概念図である。

【図3】第１実施形態における着脱式蓄熱容器と熱供給設備（又は熱需要設備）との関係を示す構成概略図である。

【図4】第１実施形態における熱媒流路間の接続を示す構成概略図である。

【図5】水酸化カルシウム系蓄熱材の脱水反応・水和反応の相平衡に関する圧力‐温度線図である。

【図6】第２実施形態における着脱式蓄熱容器と熱供給設備（又は熱需要設備）との関係を示す構成概略図である。

【図7】第２実施形態における熱媒流路間の接続を示す構成概略図である。

【図8】第３実施形態における熱媒流路間の接続を示す構成概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0043】

本発明において、蓄放熱設備とは、蓄熱容器に熱量を放出して熱供給を行う設備、装置或いは施設、蓄熱容器から熱量の供給を受けて熱需要を行う設備、装置或いは施設、又は、熱供給と熱需要の両方を行う設備、装置或いは施設のいずれかをいうものとする。従って、本発明においては、熱供給のみを行う設備、装置或いは施設を熱供給設備ということもある。また、熱需要のみを行う設備、装置或いは施設を熱需要設備ということもある。

【0044】

本発明において、化学蓄熱材とは、特に限定するものではなく、吸脱着熱、融解熱、希釈熱などの化学反応の形で熱エネルギーを蓄熱する物質を全て包含するものである。本発明においては、これらの物質の中でも、特に、脱水反応・水和反応により吸熱・発熱を生ずる物質を使用することが好ましい。

【0045】

例えば、水酸化カルシウム系蓄熱材（ＣａＯとＣａ(ＯＨ)₂の反応）、水酸化バリウム系蓄熱材（ＢａＯとＢａ(ＯＨ)₂の反応）、水酸化マグネシウム系蓄熱材（ＭｇＯとＭｇ(ＯＨ)₂の反応）などのアルカリ土類金属の酸化物と水酸化物の反応、及び、水酸化ニッケル系蓄熱材（ＮｉＯとＮｉ(ＯＨ)₂の反応）、水酸化コバルト(II)系蓄熱材（ＣｏＯとＣｏ(ＯＨ)₂の反応）、水酸化コバルト(III)系蓄熱材（Ｃｏ₂Ｏ₃とＣｏ(ＯＨ)₃の反応）、水酸化銅(II)系蓄熱材（ＣｕＯとＣｕ(ＯＨ)₂の反応）などの遷移金属の酸化物と水酸化物の反応、並びに、水酸化アルミニウム系蓄熱材（Ａｌ₂Ｏ₃とＡｌ(ＯＨ)₃の反応）などの典型金属の酸化物と水酸化物の反応などが挙げられる。これらの反応は、いずれか１種を採用してもよく、或いは、２種以上を組み合わせて採用するようにしてもよい。

【0046】

これらの反応の中でも、水酸化カルシウム系蓄熱材（ＣａＯとＣａ(ＯＨ)₂の反応）は、４００℃を超える高温域での蓄熱・放熱の繰り返し操作を安定して行うことができるので、本発明における化学蓄熱材として好適である。一方、マグネシウム系蓄熱材（ＭｇＯとＭｇ(ＯＨ)₂の反応）は、カルシウム系蓄熱材よりも低温域での蓄熱・放熱が可能であるので、この蓄熱材も本発明における化学蓄熱材として好適である。

【0047】

また、本発明において、化学蓄熱材の組成について特に限定するものではなく、上記各化学蓄熱材のみからなるものでもよく、或いは、化学蓄熱材と他の成分との複合体であってもよい。ここで、他の成分としては、例えば、セピオライト、パリゴルスカイト、ベントナイトなどの粘土鉱物、ハイドロタルサイト、ハイドロカルマイトなどの層状複水酸化物、表面に水酸基又は酸化物膜を有する伝熱体、粘土、炭素、銅（Ｃｕ）等からなり、その内部に化学蓄熱材を保持することが可能な空隙を持つ籠状物質、及び、上記物質の組み合わせなどであってもよい。

【0048】

また、本発明において、化学蓄熱材の構造と形状について特に限定するものではなく、上記各化学蓄熱材を含む粉末、化学蓄熱材を含む粉末をプレス成形することにより得られる成形体、或いは、当該成形体を加熱し、粒子を部分的に焼結させた多孔質の焼結体などであってもよい。

【0049】

また、本発明において、熱媒体とは、化学蓄熱材との間で熱交換をして、熱を移動させる媒体となる物質であり、特に、熱交換器を介して化学蓄熱材と間接的に接触し熱移動する物質をいう。これらの熱媒体としては、既知の物質を任意の組成にて使用することができる。例えば、各種シリコーンオイル、流動パラフィン等の飽和炭化水素系オイル、ハロゲン化ビフェニル等の芳香族炭化水素系オイル、空気、窒素、アルゴン、水、水蒸気、グリコール水溶液等が挙げられる。これらの中で、本発明においては、高温で反応する化学蓄熱材と安定して熱交換する熱媒体として、耐熱性のシリコーンオイル系熱媒体を採用することが好ましい。

【0050】

なお、本発明においては、数百度の高温の熱量を熱交換することもあり、この場合には、熱媒体の高温による劣化が問題となる。例えば、シリコーンオイル系熱媒体を採用した場合には、空気中の酸素や水分の混入による変性（酸素による脱水重合での高分子化）や分解（解重合や環状シロキサンの生成による低分子化）が生じる場合がある。

【0051】

そこで、熱媒体の使用時における膨張タンク内に不活性ガスを採用するなどの管理が必要となる。更に、本発明においては、後述するように、着脱式蓄熱容器を熱供給設備（又は熱需要設備）から切り離して移送する。この切り離しの際又は移送段階において、熱媒体或いは熱媒流路内に空気中の酸素或いは水分が混入すると熱媒体が劣化して、安定な蓄熱管理システムが維持できなくなる。本発明は、特にこの熱媒体の劣化に着目して成されたものである。

【0052】

以下、本発明に係る蓄熱管理システムの各実施形態を図面に従って説明する。なお、本発明は、下記に示す各実施形態に限定されるものではない。

【0053】

図１は、本発明に係る蓄熱管理システムの熱移送に関する実施形態を示す概念図である。図１の熱移送においては、まず、熱供給設備１０が放出する廃熱を着脱式蓄熱容器３０に蓄熱する。次に、この着脱式蓄熱容器３０を熱供給設備１０と離隔した位置にある熱需要設備２０まで移送する。更に、この着脱式蓄熱容器３０に蓄熱した熱量を放熱して熱需要設備２０に供給する。

【0054】

一方、図２は、本発明に係る蓄熱管理システムの熱保管に関する他の実施形態を示す概念図である。図２の熱保管において、熱量を放出して熱供給を行うと共に必要に応じて熱量の供給を受けて熱需要も行う蓄放熱設備（熱供給設備であると共に熱需要設備でもある）１０と、複数の着脱式蓄熱容器３０を保管する保管庫Ａが設置されている。図２の熱保管においては、まず、蓄放熱設備１０が放出する熱量を着脱式蓄熱容器３０に蓄熱する。次に、この着脱式蓄熱容器３０を蓄放熱設備１０から離脱して保管庫Ａに保管する。この保管庫Ａには、蓄熱後の複数の着脱式蓄熱容器３０が保管されている。

【0055】

更に、蓄放熱設備１０が熱量の供給を必要とするときには、保管庫Ａから取り出した着脱式蓄熱容器３０を蓄放熱設備１０に装着して放熱を行い、蓄放熱設備１０に熱量を供給する。このような熱保管は、蓄放熱設備１０を熱供給ステーションとする蓄熱管理システムとして活用することができる。

【0056】

第１実施形態：
本第１実施形態は、熱移送を行う実施形態である（図１参照）。本第１実施形態に係る蓄熱管理システムは、熱供給設備１０が放出する４００℃を超える高温（本第１実施形態においては、４２６℃とする）の廃熱を着脱式蓄熱容器３０に蓄熱し、この着脱式蓄熱容器３０を熱需要設備２０まで移送して蓄熱した熱量Ｑを放熱して熱需要設備２０に供給するものである。

【0057】

本第１実施形態は、着脱式蓄熱容器３０と熱供給設備１０或いは熱需要設備２０との間で、熱媒流路を接続解除する際或いは熱媒流路を接続する際に、配管接続部から熱媒流路内に侵入する空気或いは水分を排除する方法として、熱交換器内の熱媒体の気化時の圧力を利用するものである（詳細は後述する）。

【0058】

図３は、本第１実施形態における着脱式蓄熱容器３０と熱供給設備１０（又は熱需要設備２０）との関係を示す構成概略図である。図３において、熱供給設備１０から着脱式蓄熱容器３０への蓄熱段階（以下、単に「蓄熱段階」という）においては、図３は着脱式蓄熱容器３０と熱供給設備１０との関係を表している。一方、着脱式蓄熱容器３０から熱需要設備２０への放熱段階（以下、単に「放熱段階」という）においては、図３は着脱式蓄熱容器３０と熱需要設備２０との関係（カッコ内の符号は放熱段階）を表している。

【0059】

図３において、着脱式蓄熱容器３０は、その内部に化学蓄熱材３１を内封し、この化学蓄熱材３１と熱交換するための熱交換器３２を備えている。この熱交換器３２には、蓄熱段階の化学蓄熱材３１に熱量Ｑを供給し、また、放熱段階の化学蓄熱材３１から熱量Ｑを受給するための液体の熱媒体（本第１実施形態においては、シリコーンオイル系熱媒体を採用）が循環する熱媒流路３３が設けられている。

【0060】

なお、本第１実施形態においては、化学蓄熱材３１として熱供給設備１０が放出する４００℃を超える高温の廃熱を有効に利用するために水酸化カルシウム系蓄熱材を採用する。水酸化カルシウム系蓄熱材において、水酸化カルシウム（Ｃａ(ＯＨ)₂）は、熱量Ｑの供給を受けると脱水反応により酸化カルシウム（ＣａＯ）に変化する。この反応は、吸熱反応であり下記の式（１）、
Ｃａ(ＯＨ)₂ → ＣａＯ＋Ｈ₂Ｏ：ΔＨ＝−６３．６kJ/mol・・・（１）
に示すように蓄熱作用として発現する。

【0061】

一方、酸化カルシウム（ＣａＯ）は、水を供給すると水和反応により水酸化カルシウム（Ｃａ(ＯＨ)₂）となる。この反応は、発熱反応であり下記の式（２）、
ＣａＯ＋Ｈ₂Ｏ → Ｃａ(ＯＨ)₂：ΔＨ＝＋６３．６kJ/mol・・・（２）
に示すように放熱作用として発現する。

【0062】

このように本第１実施形態においては、水酸化カルシウム系蓄熱材を採用することにより可逆的に高温の廃熱を効率よく蓄熱して利用することができる。

【0063】

ここで、水酸化カルシウム系蓄熱材を採用する際には、脱水反応及び水和反応として水が関与する（上記式（１）及び式（２）参照）。本第１実施形態においては、装置の構造が比較的簡単で化学蓄熱材３１との水の供給或いは排除が均一に行える水蒸気収脱着法を採用する。この方法においては、脱水反応で発生した水蒸気を化学蓄熱材３１から排除する必要がある。一方、水和反応に必要な水蒸気を化学蓄熱材３１に供給する必要がある。そこで、本第１実施形態の着脱式蓄熱容器３０においては、化学蓄熱材３１との間で水蒸気のやり取りを行う蒸発凝縮器（後述する）を採用する。

【0064】

また、図３において、蓄熱段階における熱供給設備１０（放熱段階においては熱需要設備２０）は、熱供給部１１（熱需要設備では熱需要部２１）、熱交換器１２（熱需要設備では２２）、蒸発凝縮器１３（熱需要設備では２３）、反応水タンク１４（熱需要設備では２４）、膨張タンク１５（熱需要設備では２５）及び回収タンク１６（熱需要設備では２６）を備えている。

【0065】

熱供給設備１０における蓄熱段階においては、熱供給部１１は化学蓄熱材３１に供給する熱量Ｑを放出する。一方、熱需要設備２０における放熱段階においては、熱需要部２１は化学蓄熱材３１が放出した熱量Ｑを需要する。

【0066】

熱交換器１２（２２）は、熱供給部１１（又は熱需要部２１）と熱交換するためのものであり、この熱交換器１２（２２）には、蓄熱段階の熱供給部１１から熱量Ｑを受給し、且つ、放熱段階の熱需要部２１に熱量Ｑを供給するための液体の熱媒体（シリコーンオイル系熱媒体）が循環する熱媒流路１７（熱需要設備では２７）が設けられている。この熱媒流路１７（２７）は、２つの流路接続部４０、５０によって着脱式蓄熱容器３０の熱媒流路３３と接続・連通されて、両熱媒流路間を液体の熱媒体が循環する（詳細は後述する）。なお、熱媒を循環させる手段は特に限定するものではないが、例えば、過流タービンポンプやキャンドモータポンプなどの熱媒循環ポンプ（図示しない）を使用することが好ましい。

【0067】

蒸発凝縮器１３（２３）は、着脱式蓄熱容器３０に内封された化学蓄熱材３１の脱水反応の際に発生する水蒸気を凝縮させると共に、化学蓄熱材３１の水和反応の際には反応水を蒸発させて水和反応に必要な水蒸気を供給する。この蒸発凝縮器１３（２３）は、水蒸気流路１３ａ（熱需要設備では２３ａ）を介して着脱式蓄熱容器３０内の化学蓄熱材３１と水蒸気のやり取りを行う。本第１実施形態においては、この蒸発凝縮器１３（２３）の構造と容量に関しては特に限定するものではなく、対応する化学蓄熱材３１の種類と量、蓄熱温度、発熱温度及びその他の条件により適宜選定すればよい。

【0068】

反応水タンク１４（２４）は、化学蓄熱材３１の脱水反応の際に蒸発凝縮器１３（２３）で凝縮した凝縮水を分離回収すると共に、化学蓄熱材３１の水和反応の際には水蒸気を発生させるために蒸発凝縮器１３（２３）に反応水を供給する。この反応水タンク１４（２４）は、反応水流路１４ａ（熱需要設備では２４ａ）を介して蒸発凝縮器１３（２３）と反応水のやり取りを行う。本第１実施形態においては、この反応水タンク１４（２４）の構造と容量に関しては特に限定するものではなく、対応する蒸発凝縮器１３（２３）の容量及びその他の条件により適宜選定すればよい。なお、反応水タンク１４（２４）を採用することにより、蒸発凝縮器１３（２３）に供給する反応水として脱水反応の際に回収した凝縮水を再利用することができる。

【0069】

本第１実施形態においては、蒸発凝縮器１３（２３）及び反応水タンク１４（２４）は、熱供給設備１０（又は熱需要設備２０）が有している。従って、本第１実施形態における移送段階においては、蒸発凝縮器１３（２３）及び反応水タンク１４（２４）を着脱式蓄熱容器３０から分離して着脱式蓄熱容器３０のみを移送する。これに対して、蒸発凝縮器１３（２３）及び反応水タンク１４（２４）を着脱式蓄熱容器３０から分離せず、これらを一体のものとして移送するようにしてもよい。

【0070】

なお、本第１実施形態においては、蒸発凝縮器１３（２３）を着脱式蓄熱容器３０から分離して移送する場合の蒸発凝縮器１３（２３）と着脱式蓄熱容器３０との接続及び連通に関しては、特に限定するものではなく、どのような方法を採用するようにしてもよい。

【0071】

膨張タンク１５（２５）は、熱交換器１２（２２）が具備する熱媒流路１７（２７）の流路に設けられ、熱媒流路１７（２７）内を循環する液体の熱媒体が熱交換によって膨張と収縮を繰り返す際に熱媒流路１７（２７）内の圧力を一定にして熱媒体の流量を均一にするために設けられている。また、膨張タンク１５（２５）は、高温の熱媒操作で劣化した熱媒体の低沸点成分を熱媒流路１７（２７）内から分離する。

【0072】

回収タンク１６（２６）は、回収流路１６ａ（熱需要設備では２６ａ）を介して膨張タンク１５（２５）と接続・連通し、膨張タンク１５（２５）内の余剰の熱媒体を回収し、或いは、高温の熱媒操作で劣化した熱媒体の低沸点成分を回収する。また、回収タンク１６（２６）は、回収流路１６ｂ（熱需要設備では２６ｂ）を介して流路接続部５０に誘導されて熱媒流路１７（２７）と接続・連通する（詳細は後述する）。

【0073】

ここで、上記図３の構成において、熱供給設備１０の熱媒流路１７（２７）と着脱式蓄熱容器３０の熱媒流路３３とが、流路接続部４０、５０によって接続・連通される状態について説明する。

【0074】

図４は、本第１実施形態における熱媒流路間の接続を示す構成概略図である。流路接続部４０において、熱媒流路１７（２７）と熱媒流路３３とは、管継手４１によって接続・接続解除が行われる。ここで、接続とは、２つの熱媒流路間の配管を接続することをいい、２つの熱媒流路間を熱媒体が循環して流れることを意味するものではない。一方、接続解除とは、２つの熱媒流路間の配管の接続を切り離すことをいう。

【0075】

また、流路接続部４０内の熱媒流路１７（２７）の流路にはバルブ４２が設けられ、このバルブ４２の開閉によりバルブ４２の前後において熱媒流路１７（２７）の連通・連通解除が行われる。一方、着脱式蓄熱容器３０の熱媒流路３３の流路には、熱交換器３２と管継手４１との間にバルブ４３が設けられ、このバルブ４３の開閉によりバルブ４３の前後において熱媒流路３３の連通・連通解除が行われる。ここで、連通とは、２つの熱媒流路間を熱媒体が循環して流れる状態にすることをいう。一方、連通解除とは、２つの熱媒流路間の熱媒体の循環を遮断して流れない状態にすることをいう。

【0076】

また、流路接続部４０内の熱媒流路１７（２７）の流路は、バルブ４２と管継手４１との間から回収流路１６ｂ（２６ｂ）を介して回収タンク１６（２６）（図４において省略）に接続されている。更に、流路接続部４０内の回収流路１６ｂ（２６ｂ）の流路にはバルブ４４が設けられ、このバルブ４４の開閉により熱媒流路１７（２７）と回収タンク１６（２６）との連通・連通解除が行われる。

【0077】

次に、流路接続部５０において、熱媒流路１７（２７）と熱媒流路３３とは、管継手５１によって接続・接続解除が行われる。また、流路接続部５０内の熱媒流路１７（２７）の流路にはバルブ５２が設けられ、このバルブ５２の開閉によりバルブ５２の前後において熱媒流路１７（２７）の連通・連通解除が行われる。一方、着脱式蓄熱容器３０の熱媒流路３３の流路には、熱交換器３２と管継手５１との間にバルブ５３が設けられ、このバルブ５３の開閉によりバルブ５３の前後において熱媒流路３３の連通・連通解除が行われる。

【0078】

また、流路接続部５０内の熱媒流路１７（２７）の流路は、バルブ５２と管継手５１との間から回収流路１６ｂ（２６ｂ）を介して回収タンク１６（２６）（図４において省略）に接続されている。更に、流路接続部５０内の回収流路１６ｂ（２６ｂ）の流路にはバルブ５４が設けられ、このバルブ５４の開閉により熱媒流路１７（２７）と回収タンク１６（２６）との連通・連通解除が行われる。

【0079】

ここで、本第１実施形態に係る蓄熱管理システムにおいては、熱供給設備１０から発生する熱量Ｑを着脱式蓄熱容器３０に蓄熱する工程（ステップ１）、蓄熱後の着脱式蓄熱容器３０を熱供給設備１０から連通解除・接続解除する工程（ステップ２）、蓄熱後の着脱式蓄熱容器３０を熱需要設備２０に移送する工程（ステップ３）、移送後の着脱式蓄熱容器３０を熱需要設備２０に接続・連通する工程（ステップ４）、蓄熱後の着脱式蓄熱容器３０から熱量Ｑを放熱して熱需要設備２０に供給する工程（ステップ５）、放熱後の着脱式蓄熱容器３０を熱需要設備２０から連通解除・接続解除する工程（ステップ６）、放熱後の着脱式蓄熱容器３０を熱供給設備１０に移送する工程（ステップ７）、及び、移送後の着脱式蓄熱容器３０を熱供給設備１０に接続・連通する工程（ステップ８）の各工程からなるサイクルを繰り返す。以下、これらの工程について説明する。

【0080】

≪ステップ１≫
ステップ１は、熱供給設備１０から発生する熱量Ｑを着脱式蓄熱容器３０に蓄熱する工程である。この蓄熱段階においては、着脱式蓄熱容器３０が熱供給設備１０に組み込まれ（図３参照）、着脱式蓄熱容器３０の熱媒流路３３が熱供給設備１０の熱媒流路１７に接続されて熱媒流路３３と熱媒流路１７が連通し、熱媒循環ポンプ（図示しない）の作動により液体の熱媒体が循環している（図４参照）。

【0081】

この蓄熱段階においては、熱媒流路３３と熱媒流路１７とが管継手４１及び５１により接続されている。また、熱媒流路３３のバルブ４３及び５３、並びに、熱媒流路１７のバルブ４２及び５２がいずれも開放されており、回収流路１６ｂのバルブ４４及び５４がいずれも閉鎖されている（図４参照）。

【0082】

この蓄熱段階においては、熱供給部１１で発生した熱量Ｑが熱交換器１２を介して熱媒体に回収され、この熱媒体が熱媒流路１７及び熱媒流路３３を循環することにより熱交換器３２を介して化学蓄熱材３１に供給される。このことにより、化学蓄熱材３１の脱水反応が生じて熱量Ｑが着脱式蓄熱容器３０内の化学蓄熱材３１に蓄熱される。これに並行して、化学蓄熱材３１の脱水反応で発生した水蒸気は、水蒸気流路１３ａを介して蒸発凝縮器１３に導入されて凝縮し、その凝縮水は反応水流路１４ａを介して反応水タンク１４に蓄えられる（図３参照）。

【0083】

ここで、図５は、水酸化カルシウム系蓄熱材の脱水反応・水和反応の相平衡に関する圧力‐温度線図である。図５において、本第１実施形態における熱供給部１１の温度が４２６℃であることから、同圧力において４２６℃の化学蓄熱材３１（図５のＡ点）と平衡状態にある水蒸気（図５のＢ点）の温度は６０℃であり、蒸発凝縮器１３を６０℃より低温（図５のｂ点）に設定することにより、水和反応で発生した水蒸気を凝縮して回収することができる。

【0084】

このようにして、着脱式蓄熱容器３０の化学蓄熱材３１が脱水反応を完了した時点において、化学蓄熱材３１の水酸化カルシウム（Ｃａ(ＯＨ)₂）が酸化カルシウム（ＣａＯ）に変化してステップ１が終了する。

【0085】

≪ステップ２≫
ステップ２は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器３０を熱供給設備１０から連通解除・接続解除する工程である。表１は、蓄熱工程（ステップ１）が終了した後の着脱式蓄熱容器３０を熱供給設備１０から接続解除する各操作を示している。なお、表１においては、管継手の接続状態を○、管継手の接続解除状態を×で表し、バルブの開放状態を○、バルブの閉鎖状態を×で表す。

【0086】

【表1】

【0087】

表１において、操作１は着脱式蓄熱容器３０の熱媒流路３３が熱供給設備１０の熱媒流路１７に接続され、熱媒流路３３と熱媒流路１７が連通して液体の熱媒体が循環している初期状態を示している（図４参照）。

【0088】

操作１の初期状態においては、熱媒流路３３と熱媒流路１７とが管継手４１及び５１により接続されている。また、熱媒流路３３のバルブ４３及び５３、並びに、熱媒流路１７のバルブ４２及び５２がいずれも開放されており、回収流路１６ｂのバルブ４４及び５４がいずれも閉鎖されている。

【0089】

ステップ２における連通解除・接続解除の操作は、まず、操作２において、熱媒循環ポンプの作動を停止し、熱媒流路１７のバルブ４２及び５２を閉鎖する。このことにより、熱媒流路３３と熱媒流路１７とが連通解除され熱媒体の循環が停止する。

【0090】

次に、操作３において、回収流路１６ｂのバルブ４４及び５４を開放する。このことにより、バルブ４２とバルブ４３との間の熱媒流路（以下「配管接続部４５」という）及びバルブ５２とバルブ５３との間の熱媒流路（以下「配管接続部５５」という）、並びに、バルブ４３とバルブ５３との間の熱媒流路３３（熱交換器３２を含む）が回収流路１６ｂを介して回収タンク１６に連通する。

【0091】

次に、操作４は、バルブの開閉を操作３と同様に維持した状態で配管接続部４５及び５５、並びに、熱媒流路３３内に充填された熱媒体を回収する排液操作である。この操作４においては、蓄熱工程（ステップ１）が終了した段階で熱交換器３２の温度が廃熱の温度に近い４００℃を超える高温に維持されており、熱媒流路３３内の熱媒体はこの温度に対応した圧力で液体状態を維持している。

【0092】

そこで、操作４において、回収タンク１６内の圧力を熱交換器３２近傍の温度で熱媒体中の低沸点成分が気化する圧力に減圧する。ここで、熱媒体中の低沸点成分とは、熱媒体を構成する化合物（本第１実施形態においては、シリコーンオイル）のうち分子量分布により当初から含まれている低分子量の化合物、又は、高温での熱媒使用により当初の熱媒体の一部が劣化して解重合した低分子量の化合物などをいう。

【0093】

この操作４における回収タンク１６内の減圧操作により、熱交換器３２が持つ顕熱により近傍の熱媒体中の低沸点成分が気化し始める。この低沸点成分の気化により、配管接続部４５及び５５、並びに、熱媒流路３３に充填された熱媒体が回収流路１６ｂを介して回収タンク１６内に回収される。

【0094】

次に、操作５において、配管接続部４５及び５５、並びに、熱媒流路３３内の熱媒体が排除された段階で、回収流路１６ｂのバルブ４４及び５４を閉鎖する。配管接続部４５及び５５、並びに、熱媒流路３３内の熱媒体が排除されるタイミングを決定する方法は、特に限定するものではなく、例えば、蓄熱管理システムの構成条件により予め設定した時間で管理するようにしてもよい。或いは、バルブ４４及び５４の近傍の回収タンク１６側に液体センサーを配設して液体の熱媒体を検知しなくなった段階で管理するようにしてもよい。

【0095】

次に、操作６において、熱媒流路３３のバルブ４３及び５３を閉鎖する。この段階において、バルブ４３とバルブ５３の間の熱媒流路３３には、気化した熱媒体が充填されている。この状態でバルブ４３及び５３を閉鎖することにより、熱媒流路３３内に空気或いは水分が浸入することを排除し気化した熱媒体の劣化を防止することができる。

【0096】

次に、操作７において、熱媒流路３３と熱媒流路１７とを接続する管継手４１及び５１を接続解除する。このことにより、着脱式蓄熱容器３０が熱供給設備１０から切り離され、この着脱式蓄熱容器３０を熱需要設備２０の位置まで移送できる状態となる。

【0097】

≪ステップ３≫
ステップ３は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器３０を熱供給設備１０から熱需要設備２０に移送する工程である。着脱式蓄熱容器３０を移送する方法に関しては、特に限定するものではなく、着脱式蓄熱容器３０の容量と重量、熱供給設備１０から熱需要設備２０までの距離などにより適宜選定すればよい。例えば、遠距離の移送の場合には、車両、鉄道、或いは、船舶などを利用するようにしてもよい。また、近距離の移送、例えば、工場内での保管又は移送などの場合には、リフト、エレベーター、コンベアーなどを利用するようにしてもよい。

【0098】

いずれの場合においても、本第１実施形態においては、化学蓄熱材３１として水酸化カルシウム系蓄熱材を採用するので、移送時の安全性が高く、且つ、放熱ロスが殆どなく長距離の移送や長期間の蓄熱においても熱損失が生じない。また、本第１実施形態においては、着脱式蓄熱容器３０内に熱媒体を残留させることなく移送することができるので、着脱式蓄熱容器３０の総重量が軽減され効率的な熱保管や熱移送を実現することができる。

【0099】

≪ステップ４≫
ステップ４は、移送後の着脱式蓄熱容器３０を熱需要設備２０に接続・連通する工程である。表２は、熱供給設備１０から移送してきた着脱式蓄熱容器３０を熱需要設備２０に接続する各操作を示している。なお、表２においては、管継手の接続状態を○、管継手の接続解除状態を×で表し、バルブの開放状態を○、バルブの閉鎖状態を×で表す。

【0100】

【表2】

【0101】

表２において、操作１１は、着脱式蓄熱容器３０を熱供給設備１０から熱需要設備２０まで移送し、熱需要設備２０に接続する前の初期状態を示している（図４参照）。

【0102】

操作１１の初期状態においては、熱媒流路３３と熱媒流路２７とが管継手４１及び５１の部分で接続解除された状態にある。また、熱媒流路３３のバルブ４３及び５３、熱媒流路２７のバルブ４２及び５２、並びに、回収流路２６ｂのバルブ４４及び５４がいずれも閉鎖されている。

【0103】

この操作１１の初期状態においては、着脱式蓄熱容器３０の化学蓄熱材３１は、蓄熱後の状態にあり、本第１実施形態においては、酸化カルシウム（ＣａＯ）となっている。この状態において、着脱式蓄熱容器３０と熱需要設備２０との接続・連通操作を行う。

【0104】

ステップ４における接続・連通の操作は、まず、操作１２において、熱媒流路３３と熱媒流路２７とを管継手４１及び５１の部分で接続する。このことにより、着脱式蓄熱容器３０が熱需要設備２０に組み込まれ、熱需要設備２０に熱量Ｑを供給する前段階となる。

【0105】

次に、操作１３においては、バルブの開閉を操作１２と同様に維持した状態で着脱式蓄熱容器３０の化学蓄熱材３１の水和反応を開始する。この化学蓄熱材３１の水和反応は、反応水経路２４ａを介して反応水タンク２４内の反応水を蒸発凝縮器２３に供給して水蒸気を発生し、水蒸気流路２３ａを介して発生した水蒸気を着脱式蓄熱容器３０内の化学蓄熱材３１に供給することにより開始する。

【0106】

このようにして、操作１３において、化学蓄熱材３１の水和反応が開始することにより、熱交換器３２の温度が化学蓄熱材３１の発熱温度まで上昇していく。ここで、化学蓄熱材３１の水和反応による発熱温度は、任意の温度に設定することができる。図５の水酸化カルシウム系蓄熱材の脱水反応・水和反応の相平衡に関する圧力‐温度線図において、化学蓄熱材３１に供給する水蒸気の温度と圧力を調整することにより、これと平衡状態にある化学蓄熱材３１の発熱温度を設定することができる。

【0107】

例えば、図５において、３６８℃の発熱を求める場合には、同圧力において３６８℃の化学蓄熱材３１（図５のＣ点）と平衡状態にある水蒸気（図５のＤ点）の温度は２０℃であり、蒸発凝縮器２３を２０℃より高温（図５のｄ点）に設定することにより、蒸発した水蒸気による水和反応で化学蓄熱材３１の発熱温度を３６８℃にすることができる。なお、本第１実施形態においては、図５の圧力‐温度線図を使用して化学蓄熱材３１に供給する水蒸気の温度と圧力を調整（図５のＦ点より高温）することにより、蓄熱時の温度４２６℃よりも高温の発熱（図５のＥ点、６００℃）を発現することもできる。

【0108】

このように化学蓄熱材３１の水和反応により熱交換器３２の温度が上昇して、熱媒流路３３の内壁に残留した熱媒体の温度が沸点以上となったところで、操作１４において、熱媒流路３３のバルブ４３及び５３、並びに、回収流路２６ｂのバルブ４４及び５４を開放する。この操作１４は、配管接続部４５及び５５、並びに、熱媒流路３３内に残留する空気或いは水分を排除する排気操作である。この操作１４により、熱媒流路３３に残留していた熱媒体、及び、熱媒体の低沸点成分が気化、膨張することにより、配管接続部４５及び５５、並びに、熱媒流路３３内に残留する空気或いは水分が回収流路２６ｂを介して回収タンク２６に排出される。

【0109】

一方、ステップ１の蓄熱段階における脱水反応により化学蓄熱材３１に多量の顕熱が蓄積している場合には、上記操作１３において化学蓄熱材３１の水和反応を開始することなく、この顕熱により熱媒流路３３に残留していた熱媒体、及び、熱媒体の低沸点成分を気化、膨張させることにより、配管接続部４５及び５５、並びに、熱媒流路３３内に残留する空気或いは水分が回収流路２６ｂを介して回収タンク２６に排出されるようにしてもよい。

【0110】

このように、操作１４における配管接続部４５及び５５、並びに、熱媒流路３３内の排気操作により、熱媒流路３３と熱媒流路２７とが連通して熱媒体が高温で循環する場合でも、熱媒体に空気或いは水分が混入することがなく、熱媒体の劣化を防止することができる。

【0111】

次に、操作１５において、配管接続部４５及び５５、並びに、熱媒流路３３内の空気或いは水分が排除された段階で、回収流路２６ｂのバルブ４４及び５４を閉鎖する。配管接続部４５及び５５、並びに、熱媒流路３３内の空気或いは水分が排除されるタイミングを決定する方法は、特に限定するものではなく、例えば、蓄熱管理システムの構成条件により予め設定した時間で管理するようにしてもよい。或いは、バルブ４４及び５４の近傍の回収タンク２６側に酸素センサー及び必要により水分センサーを配設して空気或いは水分を検知しなくなった段階で管理するようにしてもよい。

【0112】

次に、操作１６において、熱媒流路２７のバルブ４２及び５２を開放する。このことにより、配管接続部４５及び５５、並びに、熱媒流路３３内に熱媒流路２７から熱媒が流入し、着脱式蓄熱容器３０の熱媒流路３３と熱需要設備２０の熱媒流路２７とが連通し、液体の熱媒体が各流路内を循環できる状態になる。

【0113】

≪ステップ５≫
ステップ５は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器３０から熱量Ｑを放熱して熱需要設備２０に供給する工程である。この放熱段階においては、着脱式蓄熱容器３０が熱需要設備２０に組み込まれ（図３参照）、着脱式蓄熱容器３０の熱媒流路３３が熱需要設備２０の熱媒流路２７に接続されて熱媒流路３３と熱媒流路２７が連通し、熱媒循環ポンプの作動により液体の熱媒体が循環している（図４参照）。

【0114】

この放熱段階においては、熱媒流路３３と熱媒流路２７とが管継手４１及び５１により接続されている。また、熱媒流路３３のバルブ４３及び５３、並びに、熱媒流路２７のバルブ４２及び５２がいずれも開放されており、回収流路２６ｂのバルブ４４及び５４がいずれも閉鎖されている（図４参照）。

【0115】

この放熱段階においては、操作１３で開始された化学蓄熱材３１の水和反応が進行しており、化学蓄熱材３１で発生した熱量Ｑが熱交換器３２を介して熱媒体に回収され、この熱媒体が熱媒流路３３及び熱媒流路２７を循環することにより熱交換器２２を介して熱需要部２１に供給される。このことにより、着脱式蓄熱容器３０内の化学蓄熱材３１に蓄熱されている熱量Ｑが熱需要設備２０の熱需要部２１に供給される（図３参照）。

【0116】

このようにして、着脱式蓄熱容器３０の化学蓄熱材３１が水和反応を完了した時点において、化学蓄熱材３１の酸化カルシウムに（ＣａＯ）が水酸化カルシウム（Ｃａ(ＯＨ)₂）に変化してステップ５が終了する。

【0117】

≪ステップ６≫
ステップ６は、放熱後の着脱式蓄熱容器３０を熱需要設備２０から連通解除・接続解除する工程である。このステップ６は、上述のステップ２と同様の操作をするものであり、工程２の熱供給設備１０を熱需要設備２０に置き換えたものである。

【0118】

但し、熱需要設備２０に対するステップ６では、熱需要設備２０への放熱工程（ステップ５）が終了した段階において、熱交換器３２の温度が放熱温度に近い高温に維持されており、熱媒流路３３内の熱媒体はこの温度に対応した圧力で液体状態を維持している。

【0119】

そこで、熱需要設備２０に対する操作（ステップ２の操作４に対応）においても、回収タンク２６内の圧力を熱交換器３２近傍の温度で熱媒体中の低沸点成分が気化する圧力に減圧する。この回収タンク２６内の減圧操作により、熱交換器３２近傍の熱媒体中の低沸点成分が気化し、配管接続部４５及び５５、並びに、熱媒流路３３に充填された熱媒体が回収流路２６ｂを介して回収タンク２６内に回収される。

【0120】

≪ステップ７≫
ステップ７は、放熱後の着脱式蓄熱容器３０を熱供給設備１０に移送する工程である。このステップ７は、上述のステップ３と同様の操作をするものである。

【0121】

≪ステップ８≫
ステップ８は、移送後の着脱式蓄熱容器３０を熱供給設備１０に接続・連通する工程である。このステップ８は、上述のステップ４と同様の操作をするものであり、ステップ４の熱需要設備２０を熱供給設備１０に置き換えたものである。

【0122】

但し、熱供給設備１０に対するステップ８では、放熱段階における水和反応により化学蓄熱材３１には、多量の顕熱が蓄積している。この顕熱により熱媒流路３３の内壁に残留した熱媒体を気化し、また、熱媒流路３３に残留していた熱媒体の低沸点成分を膨張することができる。このことにより、配管接続部４５及び５５、並びに、熱媒流路３３内に残留する空気或いは水分が回収流路１６ｂを介して回収タンク１６に排出される。

【0123】

第２実施形態：
次に、本発明に係る蓄熱管理システムの第２実施形態を説明する。本第２実施形態は、上記第１実施形態と同様に、熱供給設備１１０が放出する４００℃を超える高温の廃熱を着脱式蓄熱容器１３０に蓄熱し、この着脱式蓄熱容器１３０を熱需要設備１２０まで移送して蓄熱した熱量Ｑを放熱して熱需要設備１２０に供給する蓄熱管理システムに関するものである（図１参照）。

【0124】

本第２実施形態は、着脱式蓄熱容器１３０と熱供給設備１１０或いは熱需要設備１２０との間で、熱媒流路を接続解除する際或いは熱媒流路を接続する際に、配管接続部から熱媒流路内に侵入する空気或いは水分を排除する方法として、回収タンク内で液化した熱媒体の低沸点成分を利用するものである（詳細は後述する）。

【0125】

図６は、本第２実施形態における着脱式蓄熱容器１３０と熱供給設備１１０（又は熱需要設備１２０）との関係を示す構成概略図である。図６において、熱供給設備１１０から着脱式蓄熱容器１３０への蓄熱段階（以下、単に「蓄熱段階」という）においては、図６は着脱式蓄熱容器１３０と熱供給設備１１０との関係を表している。一方、着脱式蓄熱容器１３０から熱需要設備１２０への放熱段階（以下、単に「放熱段階」という）においては、図６は着脱式蓄熱容器１３０と熱需要設備１２０との関係（カッコ内の記号は放熱段階）を表している。

【0126】

図６において、着脱式蓄熱容器１３０は、その内部に化学蓄熱材１３１を内封し、この化学蓄熱材１３１と熱交換するための熱交換器１３２を備えている。この熱交換器１３２には、蓄熱段階の化学蓄熱材１３１に熱量Ｑを供給し、また、放熱段階の化学蓄熱材１３１から熱量Ｑを受給するための液体の熱媒体（本第２実施形態においても、シリコーンオイル系熱媒体を採用）が循環する熱媒流路１３３が設けられている。

【0127】

なお、本第２実施形態においても、化学蓄熱材１３１として熱供給設備１１０が放出する４００℃を超える高温の廃熱を有効に利用するために水酸化カルシウム系蓄熱材を採用する。このように本第２実施形態においても、水酸化カルシウム系蓄熱材を採用することにより可逆的に高温の廃熱を効率よく蓄熱して利用することができる。

【0128】

また、本第２実施形態においても、装置の構造が比較的簡単で化学蓄熱材１３１との水の供給或いは排除が均一に行える水蒸気収脱着法を採用する。そこで、本第２実施形態の着脱式蓄熱容器１３０においては、化学蓄熱材１３１との間で水蒸気のやり取りを行う蒸発凝縮器を採用する。

【0129】

また、図６において、蓄熱段階における熱供給設備１１０（放熱段階においては熱需要設備１２０）は、熱供給部１１１（熱需要設備では熱需要部１２１）、熱交換器１１２（熱需要設備では１２２）、蒸発凝縮器１１３（熱需要設備では１２３）、反応水タンク１１４（熱需要設備では１２４）、膨張タンク１１５（熱需要設備では１２５）及び回収タンク１１６（熱需要設備では１２６）を備えている。

【0130】

熱供給設備１１０における蓄熱段階においては、熱供給部１１１は化学蓄熱材１３１に供給する熱量Ｑを放出する。一方、熱需要設備１２０における放熱段階においては、熱需要部１２１は化学蓄熱材１３１が放出した熱量Ｑを需要する。

【0131】

熱交換器１１２（１２２）は、熱供給部１１１（又は熱需要部１２１）と熱交換するためのものであり、この熱交換器１１２（１２２）には、蓄熱段階の熱供給部１１１から熱量Ｑを受給し、且つ、放熱段階の熱需要部１２１に熱量Ｑを供給するための液体の熱媒体（シリコーンオイル系熱媒体）が循環する熱媒流路１１７（熱需要設備では１２７）が設けられている。この熱媒流路１１７（１２７）は、２つの流路接続部１４０、１５０によって着脱式蓄熱容器１３０の熱媒流路１３３と接続・連通されて、両熱媒流路間を液体の熱媒体が循環する（詳細は後述する）。なお、熱媒を循環させる手段は特に限定するものではないが、例えば、過流タービンポンプやキャンドモータポンプなどの熱媒循環ポンプ（図示しない）を使用することが好ましい。

【0132】

蒸発凝縮器１１３（１２３）は、着脱式蓄熱容器１３０に内封された化学蓄熱材１３１の脱水反応の際に発生する水蒸気を凝縮させると共に、化学蓄熱材１３１の水和反応の際には反応水を蒸発させて水和反応に必要な水蒸気を供給する。この蒸発凝縮器１１３（１２３）は、水蒸気流路１１３ａ（熱需要設備では１２３ａ）を介して着脱式蓄熱容器１３０内の化学蓄熱材１３１と水蒸気のやり取りを行う。本第２実施形態においては、この蒸発凝縮器１１３（１２３）の構造と容量に関しては特に限定するものではなく、対応する化学蓄熱材１３１の種類と量、蓄熱温度、発熱温度及びその他の条件により適宜選定すればよい。

【0133】

反応水タンク１１４（１２４）は、化学蓄熱材１３１の脱水反応の際に蒸発凝縮器１１３（１２３）で凝縮した凝縮水を分離回収すると共に、化学蓄熱材１３１の水和反応の際には水蒸気を発生させるために蒸発凝縮器１１３（１２３）に反応水を供給する。この反応水タンク１１４（１２４）は、反応水流路１１４ａ（熱需要設備では１２４ａ）を介して蒸発凝縮器１１３（１２３）と反応水のやり取りを行う。本第２実施形態においては、この反応水タンク１１４（１２４）の構造と容量に関しては特に限定するものではなく、対応する蒸発凝縮器１１３（１２３）の容量及びその他の条件により適宜選定すればよい。なお、反応水タンク１１４（１２４）を採用することにより、蒸発凝縮器１１３（１２３）に供給する反応水として脱水反応の際に回収した凝縮水を再利用することができる。

【0134】

本第２実施形態においては、蒸発凝縮器１１３（１２３）及び反応水タンク１１４（１２４）は、熱供給設備１１０（又は熱需要設備１２０）が有している。従って、本第２実施形態における移送段階においては、蒸発凝縮器１１３（１２３）及び反応水タンク１１４（１２４）を着脱式蓄熱容器１３０から分離して着脱式蓄熱容器１３０のみを移送する。これに対して、蒸発凝縮器１１３（１２３）及び反応水タンク１１４（１２４）を着脱式蓄熱容器１３０から分離せず、これらを一体のものとして移送するようにしてもよい。

【0135】

なお、本第２実施形態においては、蒸発凝縮器１１３（１２３）を着脱式蓄熱容器１３０から分離して移送する場合の蒸発凝縮器１１３（１２３）と着脱式蓄熱容器１３０との接続及び連通に関しては、特に限定するものではなく、どのような方法を採用するようにしてもよい。

【0136】

膨張タンク１１５（１２５）は、熱交換器１１２（１２２）が具備する熱媒流路１１７（１２７）の流路に設けられ、熱媒流路１１７（１２７）内を循環する液体の熱媒体が熱交換によって膨張と収縮を繰り返す際に熱媒流路１１７（１２７）内の圧力を一定にして熱媒体の流量を均一にするために設けられている。また、膨張タンク１１５（１２５）は、高温の熱媒操作で劣化した熱媒体の低沸点成分を熱媒流路１１７（１２７）内から分離する。

【0137】

回収タンク１１６（１２６）は、回収流路１１６ａ（熱需要設備では１２６ａ）を介して膨張タンク１１５（１２５）と接続・連通し、膨張タンク１１５（１２５）内の余剰の熱媒体を回収し、或いは、高温の熱媒操作で劣化した熱媒体の低沸点成分を回収する。また、回収タンク１１６（１２６）は、回収流路１１６ｂ（熱需要設備では１２６ｂ）を介して流路接続部１５０に誘導されて熱媒流路１１７（１２７）と接続・連通する（詳細は後述する）。

【0138】

この回収タンク１１６（１２６）内には、回収した熱媒体のうち高温での熱媒使用などにより当初の熱媒体の一部が劣化して解重合した低分子量の低沸点成分（以下「低沸点熱媒」という）が含まれる。これらの低沸点熱媒は、一部或いは全部が気化した状態で回収流路１１６ｂ（１２６ｂ）を介して回収され、回収タンク内の温度と圧力（熱媒流路内より低温、低圧）により液化した状態で分離され維持されている。

【0139】

ここで、回収タンク１１６（１２６）は、低沸点熱媒流路１１６ｃ（熱需要設備では１２６ｃ）を介して流路接続部１５０に誘導されて熱媒流路１１７（１２７）と接続・連通する。この低沸点熱媒流路１１６ｃ（１２６ｃ）は、回収タンク１１６（１２６）内の液体の低沸点熱媒を熱媒流路１１７（１２７）に導入する（詳細は後述する）。

【0140】

ここで、上記図６の構成において、熱供給設備１１０の熱媒流路１１７（１２７）と着脱式蓄熱容器１３０の熱媒流路１３３とが、流路接続部１４０、１５０によって接続・連通される状態について説明する。

【0141】

図７は、本第２実施形態における熱媒流路間の接続を示す構成概略図である。流路接続部１４０において、熱媒流路１１７（１２７）と熱媒流路１３３とは、管継手１４１によって接続・接続解除が行われる。

【0142】

また、流路接続部１４０内の熱媒流路１１７（１２７）の流路にはバルブ１４２が設けられ、このバルブ１４２の開閉によりバルブ１４２の前後において熱媒流路１１７（１２７）の連通・連通解除が行われる。一方、着脱式蓄熱容器１３０の熱媒流路１３３の流路には、熱交換器１３２と管継手１４１との間にバルブ１４３が設けられ、このバルブ１４３の開閉によりバルブ１４３の前後において熱媒流路１３３の連通・連通解除が行われる。

【0143】

また、流路接続部１４０内の熱媒流路１１７（１２７）の流路は、バルブ１４２と管継手１４１との間から回収流路１１６ｂ（１２６ｂ）を介して回収タンク１１６（１２６）（図７において省略）に接続されている。更に、流路接続部１４０内の回収流路１１６ｂ（１２６ｂ）の流路にはバルブ１４４が設けられ、このバルブ１４４の開閉により熱媒流路１１７（１２７）と回収タンク１１６（１２６）との連通・連通解除が行われる。

【0144】

次に、流路接続部１５０において、熱媒流路１１７（１２７）と熱媒流路１３３とは、管継手１５１によって接続・接続解除が行われる。また、流路接続部１５０内の熱媒流路１１７（１２７）の流路にはバルブ１５２が設けられ、このバルブ１５２の開閉によりバルブ１５２の前後において熱媒流路１１７（１２７）の連通・連通解除が行われる。一方、着脱式蓄熱容器１３０の熱媒流路１３３の流路には、熱交換器１３２と管継手１５１との間にバルブ１５３が設けられ、このバルブ１５３の開閉によりバルブ１５３の前後において熱媒流路１３３の連通・連通解除が行われる。

【0145】

また、流路接続部１５０内の熱媒流路１１７（１２７）の流路は、バルブ１５２と管継手１５１との間から回収流路１１６ｂ（１２６ｂ）を介して回収タンク１１６（１２６）（図７において省略）に接続されている。更に、流路接続部１５０内の回収流路１１６ｂ（１２６ｂ）の流路にはバルブ１５４が設けられ、このバルブ１５４の開閉により熱媒流路１１７（１２７）と回収タンク１１６（１２６）との連通・連通解除が行われる。

【0146】

また、流路接続部１５０内の熱媒流路１１７（１２７）の流路は、バルブ１５２と管継手１５１との間から低沸点熱媒流路１１６ｃ（１２６ｃ）を介して回収タンク１１６（１２６）（図７において省略）に接続されている。更に、流路接続部１５０内の低沸点熱媒流路１１６ｃ（１２６ｃ）の流路にはバルブ１５６が設けられ、このバルブ１５６の開閉により熱媒流路１１７（１２７）と回収タンク１１６（１２６）との連通・連通解除が行われる。

【0147】

ここで、本第２実施形態に係る蓄熱管理システムにおいては、熱供給設備１１０から発生する熱量Ｑを着脱式蓄熱容器１３０に蓄熱する工程（ステップ１１）、蓄熱後の着脱式蓄熱容器１３０を熱供給設備１１０から連通解除・接続解除する工程（ステップ１２）、蓄熱後の着脱式蓄熱容器１３０を熱需要設備１２０に移送する工程（ステップ１３）、移送後の着脱式蓄熱容器１３０を熱需要設備１２０に接続・連通する工程（ステップ１４）、蓄熱後の着脱式蓄熱容器１３０から熱量Ｑを放熱して熱需要設備１２０に供給する工程（ステップ１５）、放熱後の着脱式蓄熱容器１３０を熱需要設備１２０から連通解除・接続解除する工程（ステップ１６）、放熱後の着脱式蓄熱容器１３０を熱供給設備１１０に移送する工程（ステップ１７）、及び、移送後の着脱式蓄熱容器１３０を熱供給設備１１０に接続・連通する工程（ステップ１８）の各工程からなるサイクルを繰り返す。以下、これらの工程について説明する。

【0148】

≪ステップ１１≫
ステップ１１は、熱供給設備１１０から発生する熱量Ｑを着脱式蓄熱容器１３０に蓄熱する工程である。このステップ１１は、上記第１実施形態におけるステップ１と同様であり、ここでは説明を省略する。

【0149】

≪ステップ１２≫
ステップ１２は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器１３０を熱供給設備１１０から連通解除・接続解除する工程である。表３は、蓄熱工程（ステップ１１）が終了した後の着脱式蓄熱容器１３０を熱供給設備１１０から接続解除する各操作を示している。なお、表３においては、管継手の接続状態を○、管継手の接続解除状態を×で表し、バルブの開放状態を○、バルブの閉鎖状態を×で表す。

【0150】

【表3】

【0151】

表３において、操作２１は着脱式蓄熱容器１３０の熱媒流路１３３が熱供給設備１１０の熱媒流路１１７に接続され、熱媒流路１３３と熱媒流路１１７が連通して液体の熱媒体が循環している初期状態を示している（図６参照）。

【0152】

操作２１の初期状態においては、熱媒流路１３３と熱媒流路１１７とが管継手１４１及び１５１により接続されている。また、熱媒流路１３３のバルブ１４３及び１５３、並びに、熱媒流路１１７のバルブ１４２及び１５２がいずれも開放されている。更に、回収流路１１６ｂのバルブ１４４及び１５４、並びに、低沸点熱媒流路１１６ｃのバルブ１５６がいずれも閉鎖されている。

【0153】

ステップ１２における連通解除・接続解除の操作は、まず、操作２２において、熱媒循環ポンプの作動を停止し、低沸点熱媒流路１１６ｃのバルブ１５６を開放する。このことにより、回収タンク１１６内の液体の低沸点熱媒が低沸点熱媒流路１１６ｃを介して、バルブ１４２とバルブ１４３との間の熱媒流路（以下「配管接続部１４５」という）及びバルブ１５２とバルブ１５３との間の熱媒流路（以下「配管接続部１５５」という）、並びに、バルブ１４３とバルブ１５３との間の熱媒流路１３３（熱交換器１３２を含む）に導入される。なお、液体の低沸点熱媒の導入には、液体ポンプなどを使用して強制的に圧入することが好ましい。

【0154】

この操作２２は、配管接続部１４５及び１５５、並びに、熱媒流路１３３内に充填された液体の熱媒体（以下、本第２実施形態において「通常熱媒」という）を排除する排液操作である。この操作２２の液体の低沸点熱媒の導入により、配管接続部１４５及び１５５、並びに、熱媒流路１３３内の通常熱媒が低沸点熱媒によって押し戻され、これらの熱媒流路内の通常熱媒が低沸点熱媒に置換されていく。なお、低沸点熱媒によって押し戻された通常熱媒は、一時的に膨張タンク１１５に貯留される。また、操作２２においては、熱媒流路１３３内の置換された低沸点熱媒が化学蓄熱材３１の顕熱により膨張或いは一部気化することにより、通常熱媒の排除をより有効にすることもできる。

【0155】

これらの熱媒流路内の通常熱媒が排除された段階で、続く操作２３において、熱媒流路１３３のバルブ１４３及び１５３、並びに、熱媒流路１１７のバルブ１４２及び１５２を閉鎖する。これらの熱媒流路内の通常熱媒が排除されるタイミングを決定する方法は、特に限定するものではなく、例えば、低沸点熱媒の導入を開始してから通常熱媒が排除されるまでの時間を予め測定して決定するようにしてもよい。

【0156】

この段階において、バルブ１４３とバルブ１５３の間の熱媒流路１３３（熱交換器１３２を含む）には、低沸点熱媒が充填されている。このことにより、熱媒流路１３３内に空気或いは水分が浸入することを排除し気化した低沸点熱媒の劣化を防止することができる。一方、熱媒流路１３３と接続解除された配管接続部１４５及び１５５にも低沸点熱媒が充填されている。

【0157】

次に、操作２４において、低沸点熱媒流路１１６ｃのバルブ１５６を閉鎖する。更に、続く操作２５において、回収流路１１６ｂのバルブ１４４及び１５４を開放する。このとき、回収タンク１６内の圧力を低沸点熱媒が気化する圧力に減圧するようにしてもよい。このことにより、配管接続部１４５及び１５５が回収流路１１６ｂを介して回収タンク１１６に連通し、配管接続部１４５及び１５５の低沸点熱媒が回収タンク１１６に流入し回収される。

【0158】

次に、操作２６において、配管接続部１４５及び１５５の低沸点熱媒が排除された段階で、回収流路１１６ｂのバルブ１４４及び１５４を閉鎖する。配管接続部１４５及び１５５の低沸点熱媒が排除されるタイミングを決定する方法は、特に限定するものではなく、例えば、蓄熱管理システムの構成条件により予め設定した時間で管理するようにしてもよい。或いは、バルブ１４４及び１５４の近傍の回収タンク１１６側に液体センサーを配設して液体の低沸点熱媒を検知しなくなった段階で管理するようにしてもよい。

【0159】

次に、操作２７において、熱媒流路１３３と熱媒流路１１７とを接続する管継手１４１及び１５１を接続解除する。このことにより、着脱式蓄熱容器１３０が熱供給設備１１０から切り離され、この着脱式蓄熱容器１３０を熱需要設備１２０の位置まで移送できる状態となる。

【0160】

≪ステップ１３≫
ステップ１３は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器１３０を熱供給設備１１０から熱需要設備１２０に移送する工程である。このステップ１３は、上記第１実施形態におけるステップ３と同様であり、ここでは説明を省略する。

【0161】

≪ステップ１４≫
ステップ１４は、移送後の着脱式蓄熱容器１３０を熱需要設備１２０に接続・連通する工程である。表４は、熱供給設備１１０から移送してきた着脱式蓄熱容器１３０を熱需要設備１２０に接続する各操作を示している。なお、表４においては、管継手の接続状態を○、管継手の接続解除状態を×で表し、バルブの開放状態を○、バルブの閉鎖状態を×で表す。

【0162】

【表4】

【0163】

表４において、操作３１は、着脱式蓄熱容器１３０を熱供給設備１１０から熱需要設備１２０まで移送し、熱需要設備１２０に接続する前の初期状態を示している（図７参照）。

【0164】

操作３１の初期状態においては、熱媒流路１３３と熱媒流路１２７とが管継手１４１及び１５１の部分で接続解除された状態にある。また、熱媒流路１３３のバルブ１４３及び１５３、並びに、熱媒流路１２７のバルブ１４２及び１５２がいずれも閉鎖されている。更に、回収流路１２６ｂのバルブ１４４及び１５４、並びに、低沸点熱媒流路１２６ｃのバルブ１５６がいずれも閉鎖されている。

【0165】

この操作３１の初期状態においては、着脱式蓄熱容器１３０の化学蓄熱材１３１は、蓄熱後の状態にあり、本第２実施形態においては、酸化カルシウム（ＣａＯ）となっている。この状態において、着脱式蓄熱容器１３０と熱需要設備１２０との接続・連通操作を行う。

【0166】

ステップ１４における接続・連通の操作は、まず、操作３２において、熱媒流路１３３と熱媒流路１２７とを管継手１４１及び１５１の部分で接続する。このことにより、着脱式蓄熱容器１３０が熱需要設備１２０に組み込まれ、熱需要設備１２０に熱量Ｑを供給する前段階となる。

【0167】

次に、操作３３においては、熱媒流路１３３のバルブ１４３及び１５３、回収流路１２６ｂのバルブ１４４及び１５４、並びに、低沸点熱媒流路１２６ｃのバルブ１５６を開放する。この操作３３は、配管接続部１４５及び１５５に残留する空気或いは水分を排除する排気操作である。

【0168】

この操作３３により、回収タンク１２６内の液体の低沸点熱媒が低沸点熱媒流路１２６ｃを介して配管接続部１４５及び１５５に流入する。なお、バルブ１４３とバルブ１５３の間の熱媒流路１３３には、低沸点熱媒が充填された状態にある（ステップ１２の操作２３参照）。そこで、配管接続部１４５及び１５５に流入した低沸点熱媒により、配管接続部１４５及び１５５に残留する空気或いは水分が回収流路１２６ｂを介して回収タンク１２６に排出される。なお、この段階において、配管接続部１４５及び１５５、並びに、熱媒流路１３３には、低沸点熱媒が充填された状態にある。

【0169】

このように、操作３３における配管接続部１４５及び１５５、並びに、熱媒流路１３３の排気操作により、熱媒流路１３３と熱媒流路１２７とが連通して熱媒体が高温で循環する場合でも、熱媒体に空気或いは水分が混入することがなく、熱媒体の劣化を防止することができる。

【0170】

次に、操作３４において、配管接続部１４５及び１５５、並びに、熱媒流路１３３内の空気或いは水分が排除された段階で、回収流路１２６ｂのバルブ１４４及び１５４、並びに、低沸点熱媒流路１２６ｃのバルブ１５６を閉鎖する。配管接続部１４５及び１５５、並びに、熱媒流路１３３内の空気或いは水分が排除されるタイミングを決定する方法は、特に限定するものではなく、例えば、蓄熱管理システムの構成条件により予め設定した時間で管理するようにしてもよい。或いは、バルブ１４４及び１５４の近傍の回収タンク１２６側に酸素センサー及び必要により水分センサーを配設して空気或いは水分を検知しなくなった段階で管理するようにしてもよい。

【0171】

次に、操作３５において、熱媒流路１２７のバルブ１４２及び１５２を開放する。この段階においては、上述のように、配管接続部１４５及び１５５、並びに、熱媒流路１３３には、低沸点熱媒が充填された状態にある。この操作３５により、配管接続部１４５及び１５５、並びに、熱媒流路１３３内の低沸点熱媒は、熱媒流路１２７から流入した通常熱媒と混合され、着脱式蓄熱容器１３０の熱媒流路１３３と熱需要設備１２０の熱媒流路１２７とが連通し、液体の熱媒体が各流路内を循環できる状態になる。なお、通常熱媒に混合された低沸点熱媒は、通常熱媒の循環により膨張タンク１２５を介して、再び回収タンク１２６内に回収され液化される。

【0172】

≪ステップ１５≫
ステップ１５は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器１３０から熱量Ｑを放熱して熱需要設備１２０に供給する工程である。このステップ１５は、上記第１実施形態におけるステップ５と同様であり、ここでは説明を省略する。

【0173】

≪ステップ１６≫
ステップ１６は、放熱後の着脱式蓄熱容器１３０を熱需要設備１２０から連通解除・接続解除する工程である。このステップ１６は、上述のステップ１２と同様の操作をするものであり、ステップ１２の熱供給設備１１０を熱需要設備１２０に置き換えたものである。

【0174】

≪ステップ１７≫
ステップ１７は、放熱後の着脱式蓄熱容器１３０を熱供給設備１１０に移送する工程である。このステップ１７は、上述のステップ１３と同様の操作をするものである。

【0175】

≪ステップ１８≫
ステップ１８は、移送後の着脱式蓄熱容器１３０を熱供給設備１１０に接続・連通する工程である。このステップ１８は、上述のステップ１４と同様の操作をするものであり、ステップ１４の熱需要設備１２０を熱供給設備１１０に置き換えたものである。

【0176】

第３実施形態：
次に、本発明に係る蓄熱管理システムの第３実施形態を説明する。本第３実施形態は、上記第１実施形態と同様に、熱供給設備２１０が放出する４００℃を超える高温の廃熱を着脱式蓄熱容器２３０に蓄熱し、この着脱式蓄熱容器２３０を熱需要設備２２０まで移送して蓄熱した熱量Ｑを放熱して熱需要設備２２０に供給する蓄熱管理システムに関するものである（図１参照）。

【0177】

本第３実施形態は、着脱式蓄熱容器２３０と熱供給設備２１０或いは熱需要設備２２０との間で、熱媒流路を接続解除する際或いは熱媒流路を接続する際に、配管接続部から熱媒流路内に侵入する空気或いは水分を排除する方法として、管内への窒素ガスの導入及び管内の減圧操作（真空引き）を利用するものである（詳細は後述する）。

【0178】

本第３実施形態における着脱式蓄熱容器２３０と熱供給設備２１０（又は熱需要設備２２０）との関係は、上記第２実施形態に示す構成概略図（図６参照）と略同様である。但し、本第３実施形態においては、図６における回収タンク１１６（１２６）を採用せず、真空ポンプ及び窒素ガスタンク（いずれも図示せず）を採用する（詳細は後述する）。

【0179】

本第３実施形態において、着脱式蓄熱容器２３０は、その内部に化学蓄熱材２３１を内封し、この化学蓄熱材２３１と熱交換するための熱交換器２３２を備えている。この熱交換器２３２には、蓄熱段階の化学蓄熱材２３１に熱量Ｑを供給し、また、放熱段階の化学蓄熱材２３１から熱量Ｑを受給するための液体の熱媒体（本第３実施形態においても、シリコーンオイル系熱媒体を採用）が循環する熱媒流路２３３が設けられている。

【0180】

なお、本第３実施形態においても、化学蓄熱材２３１として熱供給設備２１０が放出する４００℃を超える高温の廃熱を有効に利用するために水酸化カルシウム系蓄熱材を採用する。このように本第３実施形態においても、水酸化カルシウム系蓄熱材を採用することにより可逆的に高温の廃熱を効率よく蓄熱して利用することができる。

【0181】

本第３実施形態においても、装置の構造が比較的簡単で化学蓄熱材２３１との水の供給或いは排除が均一に行える水蒸気収脱着法を採用する。そこで、本第３実施形態の着脱式蓄熱容器２３０においては、化学蓄熱材２３１との間で水蒸気のやり取りを行う蒸発凝縮器を採用する。

【0182】

本第３実施形態において、蓄熱段階における熱供給設備２１０（放熱段階においては熱需要設備２２０）は、熱供給部２１１（熱需要設備では熱需要部２２１）、熱交換器２１２（熱需要設備では２２２）、蒸発凝縮器２１３（熱需要設備では２２３）、反応水タンク２１４（熱需要設備では２２４）及び膨張タンク２１５（熱需要設備では２２５）備えている（図６参照）。なお、上記第２実施形態と異なり回収タンクを必要とせず、代わりに窒素ガスタンク２１６（熱需要設備では２２６）及び真空ポンプ２５７（熱需要設備においても同じ）を備えている。

【0183】

熱供給設備２１０における蓄熱段階においては、熱供給部２１１は化学蓄熱材２３１に供給する熱量Ｑを放出する。一方、熱需要設備２２０における放熱段階においては、熱需要部２２１は化学蓄熱材２３１が放出した熱量Ｑを需要する。

【0184】

熱交換器２１２（２２２）は、熱供給部２１１（又は熱需要部２２１）と熱交換するためのものであり、この熱交換器２１２（２２２）には、蓄熱段階の熱供給部２１１から熱量Ｑを受給し、且つ、放熱段階の熱需要部２２１に熱量Ｑを供給するための液体の熱媒体（シリコーンオイル系熱媒体）が循環する熱媒流路２１７（熱需要設備では２２７）が設けられている。この熱媒流路２１７（２２７）は、２つの流路接続部２４０、２５０によって着脱式蓄熱容器２３０の熱媒流路２３３と接続・連通されて、両熱媒流路間を液体の熱媒体が循環する（詳細は後述する）。なお、熱媒体を循環させる手段は特に限定するものではないが、例えば、過流タービンポンプやキャンドモータポンプなどの熱媒循環ポンプを使用することが好ましい。

【0185】

蒸発凝縮器２１３（２２３）及び反応水タンク２１４（２２４）の構造については、上記第２実施形態と同様であり、ここでは説明を省略する。なお、本第３実施形態においても、蒸発凝縮器２１３（２２３）及び反応水タンク２１４（２２４）は、熱供給設備２１０（又は熱需要設備２２０）が有している。従って、本第３実施形態における移送段階においては、蒸発凝縮器２１３（２２３）及び反応水タンク２１４（２２４）を着脱式蓄熱容器２３０から分離して着脱式蓄熱容器２３０のみを移送する。これに対して、蒸発凝縮器２１３（２２３）及び反応水タンク２１４（２２４）を着脱式蓄熱容器２３０から分離せず、これらを一体のものとして移送するようにしてもよい。

【0186】

なお、本第３実施形態においては、蒸発凝縮器２１３（２２３）を着脱式蓄熱容器２３０から分離して移送する場合の蒸発凝縮器２１３（２２３）と着脱式蓄熱容器２３０との接続及び連通に関しては、特に限定するものではなく、どのような方法を採用するようにしてもよい。

【0187】

膨張タンク２１５（２２５）は、熱交換器２１２（２２２）が具備する熱媒流路２１７（２２７）の流路に設けられ、熱媒流路２１７（２２７）内を循環する液体の熱媒体が熱交換によって膨張と収縮を繰り返す際に熱媒流路２１７（２２７）内の圧力を一定にして熱媒体の流量を均一にするために設けられている。また、膨張タンク２１５（２２５）は、高温の熱媒操作で劣化した熱媒体の低沸点成分を熱媒流路２１７（２２７）内から分離する。

【0188】

窒素ガスタンク２１６（２２６）は、熱媒流路２１７（２２７）と熱媒流路２３３との接続部分及び熱媒流路２３３内に窒素ガスを供給するためのものである（詳細は後述する）。なお、本第３実施形態においては窒素ガスを採用するが、これに限定されるものではなく、他の不活性ガスを採用するようにしてもよい。

【0189】

真空ポンプ２５７は、熱媒流路２１７（２２７）と熱媒流路２３３との接続部分及び熱媒流路２３３内に充填された窒素ガスを系外に排気するためのものである（詳細は後述する）。

【0190】

ここで、上記構成（図６参照）において、熱供給設備２１０の熱媒流路２１７（２２７）と着脱式蓄熱容器２３０の熱媒流路２３３とが、流路接続部２４０、２５０によって接続・連通される状態について説明する。

【0191】

図８は、本第３実施形態における熱媒流路間の接続を示す構成概略図である。流路接続部２４０において、熱媒流路２１７（２２７）と熱媒流路２３３とは、管継手２４１によって接続・接続解除が行われる。

【0192】

また、流路接続部２４０内の熱媒流路２１７（２２７）の流路にはバルブ２４２が設けられ、このバルブ２４２の開閉によりバルブ２４２の前後において熱媒流路２１７（２２７）の連通・連通解除が行われる。一方、着脱式蓄熱容器２３０の熱媒流路２３３の流路には、熱交換器２３２と管継手２４１との間にバルブ２１４３が設けられ、このバルブ２４３の開閉によりバルブ２４３の前後において熱媒流路２３３の連通・連通解除が行われる。

【0193】

また、流路接続部２４０内の熱媒流路２１７（２２７）の流路は、バルブ２４２と管継手２４１との間から排気流路２１６ｂ（熱需要設備では２２６ｂ）を介して真空ポンプ２５７に接続されている。更に、流路接続部２４０内の排気流路２１６ｂ（２２６ｂ）の流路にはバルブ２４４が設けられ、このバルブ２４４の開閉により熱媒流路２１７（２２７）と真空ポンプ２５７との連通・連通解除が行われる。

【0194】

次に、流路接続部２５０において、熱媒流路２１７（２２７）と熱媒流路２３３とは、管継手２５１によって接続・接続解除が行われる。また、流路接続部２５０内の熱媒流路２１７（２２７）の流路にはバルブ２５２が設けられ、このバルブ２５２の開閉によりバルブ２５２の前後において熱媒流路２１７（２２７）の連通・連通解除が行われる。一方、着脱式蓄熱容器２３０の熱媒流路２３３の流路には、熱交換器２３２と管継手２５１との間にバルブ２５３が設けられ、このバルブ２５３の開閉によりバルブ２５３の前後において熱媒流路２３３の連通・連通解除が行われる。

【0195】

また、流路接続部２５０内の熱媒流路２１７（２２７）の流路は、バルブ２５２と管継手２５１との間から排気流路２１６ｂ（２２６ｂ）を介して真空ポンプ２５７に接続されている。また、流路接続部２５０内の排気流路２１６ｂ（２２６ｂ）の流路にはバルブ２５４が設けられ、このバルブ２５４の開閉により熱媒流路２１７（２２７）と真空ポンプ２５７との連通・連通解除が行われる。

【0196】

また、流路接続部２５０内の熱媒流路２１７（２２７）の流路は、バルブ２５２と管継手２５１との間から窒素ガス流路２１６ｃ（熱需要設備では２２６ｃ）を介して窒素ガスタンク２１６（熱需要設備では２２６）（図８において省略）に接続されている。更に、流路接続部２５０内の窒素ガス流路２１６ｃ（２２６ｃ）の流路にはバルブ２５６が設けられ、このバルブ２５６の開閉により熱媒流路２１７（２２７）と窒素ガスタンク２１６（２２６）との連通・連通解除が行われる。

【0197】

ここで、本第３実施形態に係る蓄熱管理システムにおいては、熱供給設備２１０から発生する熱量Ｑを着脱式蓄熱容器２３０に蓄熱する工程（ステップ２１）、蓄熱後の着脱式蓄熱容器２３０を熱供給設備２１０から連通解除・接続解除する工程（ステップ２２）、蓄熱後の着脱式蓄熱容器２３０を熱需要設備２２０に移送する工程（ステップ２３）、移送後の着脱式蓄熱容器２３０を熱需要設備２２０に接続・連通する工程（ステップ２４）、蓄熱後の着脱式蓄熱容器２３０から熱量Ｑを放熱して熱需要設備２２０に供給する工程（ステップ２５）、放熱後の着脱式蓄熱容器２３０を熱需要設備２２０から連通解除・接続解除する工程（ステップ２６）、放熱後の着脱式蓄熱容器２３０を熱供給設備２１０に移送する工程（ステップ２７）、及び、移送後の着脱式蓄熱容器２３０を熱供給設備２１０に接続・連通する工程（ステップ２８）の各工程からなるサイクルを繰り返す。以下、これらの工程について説明する。

【0198】

≪ステップ２１≫
ステップ２１は、熱供給設備２１０から発生する熱量Ｑを着脱式蓄熱容器２３０に蓄熱する工程である。このステップ２１は、上記第１実施形態におけるステップ１と同様であり、ここでは説明を省略する。

【0199】

≪ステップ２２≫
ステップ２２は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器２３０を熱供給設備２１０から連通解除・接続解除する工程である。表５は、蓄熱工程（ステップ２１）が終了した後の着脱式蓄熱容器２３０を熱供給設備２１０から接続解除する各操作を示している。なお、表５においては、管継手の接続状態を○、管継手の接続解除状態を×で表し、バルブの開放状態を○、バルブの閉鎖状態を×で表し、真空ポンプの作動状態を○、真空ポンプの停止状態を×で表す。

【0200】

【表5】

【0201】

表５において、操作４１は着脱式蓄熱容器２３０の熱媒流路２３３が熱供給設備２１０の熱媒流路２１７に接続され、熱媒流路２３３と熱媒流路２１７が連通して液体の熱媒体が循環している初期状態を示している。

【0202】

操作４１の初期状態においては、熱媒流路２３３と熱媒流路２１７とが管継手２４１及び２５１により接続されている。また、熱媒流路２３３のバルブ２４３及び２５３、並びに、熱媒流路２１７のバルブ２４２及び２５２がいずれも開放されている。更に、排気流路２１６ｂのバルブ２４４及び２５４、並びに、窒素ガス流路２１６ｃのバルブ２５６がいずれも閉鎖され、真空ポンプ２５７が停止している。

【0203】

ステップ２２における連通解除・接続解除の操作は、まず、操作４２において、熱媒循環ポンプの作動を停止し、窒素ガス流路２１６ｃのバルブ２５６を開放する。このことにより、窒素ガスタンク２１６内の窒素ガスが窒素ガス流路２１６ｃを介して、バルブ２４２とバルブ２４３との間の熱媒流路（以下「配管接続部２４５」という）及びバルブ２５２とバルブ２５３との間の熱媒流路（以下「配管接続部２５５」という）、並びに、バルブ２４３とバルブ２５３との間の熱媒流路２３３（熱交換器２３２を含む）に導入される。

【0204】

この操作４２は、配管接続部２４５及び２５５、並びに、熱媒流路２３３内に充填された液体の熱媒体を排除する排液操作である。この操作４２の窒素ガスの導入により、配管接続部２４５及び２５５、並びに、熱媒流路２３３内の液体の熱媒体が窒素ガスによって押し戻され、これらの熱媒流路内の液体の熱媒体を完全に排除して窒素ガスに置換される。

【0205】

これらの熱媒流路内の液体の熱媒体が排除された段階で、続く操作４３において、熱媒流路２３３のバルブ２４３及び２５３、並びに、熱媒流路２１７のバルブ２４２及び２５２を閉鎖する。これらの熱媒流路内の液体の熱媒体が排除されるタイミングを決定する方法は、特に限定するものではなく、例えば、窒素ガスの導入を開始してから液体の熱媒体が排除されるまでの時間を予め測定して決定するようにしてもよい。或いは、配管接続部２４５のバルブ２４２の外側及び配管接続部２５５のバルブ２５２の外側に液体センサーを配設して液体の熱媒体を検知しなくなった段階で管理するようにしてもよい。

【0206】

この段階において、配管接続部２４５及び２５５、並びに、熱媒流路２３３内には、導入された窒素ガスが充填されている。このことにより、熱媒流路２３３内に空気或いは水分が浸入することを排除することができる。

【0207】

次に、操作４４において、窒素ガス流路２１６ｃのバルブ２５６を閉鎖する。更に、操作４５において、熱媒流路２３３と熱媒流路２１７とを接続する管継手２４１及び２５１を接続解除する。このことにより、着脱式蓄熱容器２３０が熱供給設備２１０から切り離され、この着脱式蓄熱容器２３０を熱需要設備２２０の位置まで移送できる状態となる。

【0208】

≪ステップ２３≫
ステップ２３は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器２３０を熱供給設備２１０から熱需要設備２２０に移送する工程である。このステップ２３は、上記第１実施形態におけるステップ３と同様であり、ここでは説明を省略する。

【0209】

≪ステップ２４≫
ステップ２４は、移送後の着脱式蓄熱容器２３０を熱需要設備２２０に接続・連通する工程である。表６は、熱供給設備２１０から移送してきた着脱式蓄熱容器２３０を熱需要設備２２０に接続する各操作を示している。なお、表６においては、管継手の接続状態を○、管継手の接続解除状態を×で表し、バルブの開放状態を○、バルブの閉鎖状態を×で表し、真空ポンプの作動状態を○、真空ポンプの停止状態を×で表す。

【0210】

【表6】

【0211】

表６において、操作５１は、着脱式蓄熱容器２３０を熱供給設備２１０から熱需要設備２２０まで移送し、熱需要設備２２０に接続する前の初期状態を示している（図８参照）。

【0212】

操作５１の初期状態においては、熱媒流路２３３と熱媒流路２２７とが管継手２４１及び２５１の部分で接続解除された状態にある。また、熱媒流路２３３のバルブ２４３及び２５３、並びに、熱媒流路２２７のバルブ２４２及び２５２がいずれも閉鎖されている。更に、排気流路２２６ｂのバルブ２４４及び２５４、並びに、窒素ガス流路２１６ｃのバルブ２５６がいずれも閉鎖されている。

【0213】

この操作５１の初期状態においては、着脱式蓄熱容器２３０の化学蓄熱材２３１は、蓄熱後の状態にあり、本第３実施形態においては、酸化カルシウム（ＣａＯ）となっている。この状態において、着脱式蓄熱容器２３０と熱需要設備２２０との接続・連通操作を行う。

【0214】

ステップ２４における接続・連通の操作は、まず、操作５２において、熱媒流路２３３と熱媒流路２２７とを管継手２４１及び２５１の部分で接続する。このことにより、着脱式蓄熱容器２３０が熱需要設備２２０に組み込まれ、熱需要設備２２０に熱量Ｑを供給する前段階となる。

【0215】

次に、操作５３において、熱媒流路２３３のバルブ２４３及び２５３を開放する。更に、操作５４において、排気流路２２６ｂのバルブ２４４及び２５４を開放すると共に、真空ポンプ２５７を作動して真空引きを行う。この操作５４は、配管接続部２４５及び２５５に侵入した空気或いは水分、及び、熱媒流路２３３内に充填された窒素ガスを排除する排気操作である。

【0216】

このように、操作５４における配管接続部２４５及び２５５、並びに、熱媒流路２３３内の排気操作により、熱媒流路２３３と熱媒流路２２７とが連通して熱媒体が高温で循環する場合でも、熱媒体に空気或いは水分が混入することがなく、熱媒体の劣化を防止することができる。

【0217】

次に、操作５５において、排気流路２２６ｂのバルブ２４４及び２５４を閉鎖すると共に、真空ポンプ２５７を停止する。この状態において、配管接続部２４５及び２５５、並びに、熱媒流路２３３内は、真空状態に有りこれらの熱媒流路内に空気或いは水分が侵入することはない。

【0218】

次に、操作５６において、熱媒流路２２７のバルブ２４２及び２５２を開放する。このことにより、配管接続部２４５及び２５５、並びに、熱媒流路２３３内に熱媒流路２２７から熱媒が流入し、着脱式蓄熱容器２３０の熱媒流路２３３と熱需要設備２２０の熱媒流路２２７とが連通し、液体の熱媒体が各流路内を循環できる状態になる。

【0219】

≪ステップ２５≫
ステップ２５は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器２３０から熱量Ｑを放熱して熱需要設備２２０に供給する工程である。このステップ２５は、上記第１実施形態におけるステップ５と同様であり、ここでは説明を省略する。

【0220】

≪ステップ２６≫
ステップ２６は、放熱後の着脱式蓄熱容器２３０を熱需要設備２２０から連通解除・接続解除する工程である。このステップ２６は、上述のステップ２２と同様の操作をするものであり、ステップ２２の熱供給設備２１０を熱需要設備２２０に置き換えたものである。

【0221】

≪ステップ２７≫
ステップ２７は、放熱後の着脱式蓄熱容器２３０を熱供給設備２１０に移送する工程である。このステップ２７は、上述のステップ２３と同様の操作をするものである。

【0222】

≪ステップ２８≫
ステップ２８は、移送後の着脱式蓄熱容器２３０を熱供給設備２１０に接続・連通する工程である。このステップ２８は、上述のステップ２４と同様の操作をするものであり、ステップ２４の熱需要設備２２０を熱供給設備２１０に置き換えたものである。

【0223】

以上説明したように、本発明においては、蓄熱容器への蓄熱、蓄熱容器の保管や移送及び蓄熱容器からの放熱の各段階において、熱媒流路内に熱媒体の劣化要因となる空気或いは水分などが混入することがなく、蓄熱温度及び放熱温度の温度域を広く確保すると共に効率的な熱保管や熱移送を実現できる蓄熱管理システムを提供することができる。

【0224】

なお、本発明の実施にあたり、上記各実施形態に限らず次のような種々の変形例が挙げられる。
（１）上記各実施形態においては、いずれも、２つの蓄放熱設備を熱供給設備と熱需要設備とに区別し、熱供給設備から熱需要設備まで移送する熱移送（図１参照）について説明する。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、１つの蓄放熱設備（熱供給設備であると共に熱需要設備でもある）において、１つ又は２つ以上の着脱式蓄熱容器を利用して熱保管（図２参照）を行うようにしてもよい。この場合には、熱需要設備の近傍に設けられた保管庫に複数の着脱式蓄熱容器を保管し、熱需要設備の必要に応じて熱供給するようにしてもよい。
（２）上記各実施形態においては、いずれも、熱供給設備が放出する廃熱の温度が４００℃を超える高温であり、この高温の廃熱を利用するために化学蓄熱材として水酸化カルシウム系蓄熱材を採用するものであるが、これに限定されるものではなく、熱供給設備が放出する熱量の温度に合わせて化学蓄熱材の種類を適宜選定することにより、様々な温度領域の熱量に対しても本発明を適用することができる。
（３）上記各実施形態においては、いずれも、熱媒流路内の熱媒体を排除した状態で着脱式蓄熱容器を移送するが、これに限定されるものではなく、熱媒流路内に熱媒体を充填した状態で着脱式蓄熱容器を保管又は移送するようにしてもよい。この場合には、熱供給設備或いは熱需要設備との熱交換の際に熱媒体が維持する顕熱も保管又は移送することができる。
（４）上記各実施形態においては、いずれも、化学蓄熱材の脱水反応の際の凝縮器と水和反応の際の蒸発器を一体のものとした蒸発凝縮器を採用するが、これに限定するものではなく、これらの機器を別個の機器として採用するようにしてもよい。このように蒸発凝縮器を分離した機器とする場合には、熱供給設備において脱水反応の際の凝縮器を配し、熱需要設備において水和反応の際の蒸発器を配するようにしてもよい。
（５）上記各実施形態においては、いずれも、化学蓄熱材の脱水反応の際の凝縮器と水和反応の際の蒸発器を一体のものとした蒸発凝縮器を採用するが、これに限定するものではなく、熱供給設備において脱水反応の際の凝縮器を採用せず、化学蓄熱材の脱水反応で発生した水蒸気を着脱式蓄熱容器の外部にそのまま放出するようにしてもよい。一方、熱需要設備において水和反応の際の蒸発器を採用せず、施設内の水蒸気配管からの水蒸気を着脱式蓄熱容器の内部に直接供給するようにしてもよい。更に、水蒸気ではなく着脱式蓄熱容器の内部に反応水を直接供給するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0225】

１０、２０、１１０、１２０、２１０、２２０…蓄放熱設備（熱供給設備又は熱需要設備）、
３０、１３０、２３０…着脱式蓄熱容器、３１、１３１、２３１…化学蓄熱材、
１１、１１１、２１１…熱供給部、２１、１２１、２２１…熱需要部、
１２、２２、３２、１１２、１２２、１３２、２１２、２２２、２３２…熱交換器、
１３、２３、１１３、１２３、２１３、２２３…蒸発凝縮器、
１４、２４、１１４、１２４、２１４、２２４…反応水タンク、
１５、２５、１１５、１２５、２１５、２２５…膨張タンク、
１６、２６、１１６、１２６…回収タンク、１６ａ、１６ｂ、２６ａ、２６ｂ、１１６ａ、１１６ｂ、１２６ａ、１２６ｂ…回収流路、
２１６、２２６…窒素ガスタンク、２１６ｃ、２２６ｃ…窒素ガス流路、
１７、２７、３３、１１７、１２７、１３３、２１７、２２７、２３３…熱媒流路、
４０、５０、１４０、１５０、２４０、２５０…流路接続部、
４１、５１、１４１、１５１、２４１、２５１…管継手、
４２、４３、４４、５２、５３、５４、１４２、１４３、１４４、１５２、１５３、
１５４、１５６、２４２、２４３、２４４、２５２、２５３、２５４、２５６…バルブ、
４５、５５、１４５、１５５、２４５、２５５…配管接続部、
２５７…真空ポンプ、Ａ…保管庫、熱量Ｑ…熱量。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】