特許 6292034 化学蓄熱システム

(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】6292034

(24)【登録日】2018年2月23日

(45)【発行日】2018年3月14日

(54)【発明の名称】化学蓄熱システム

(51)【国際特許分類】

   F28D 20/00 20060101AFI20180305BHJP

   F28F 27/00 20060101ALI20180305BHJP

【ＦＩ】

   F28D20/00 G

   F28F27/00 511Z

【請求項の数】14

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2014-111380(P2014-111380)

(22)【出願日】2014年5月29日

(65)【公開番号】特開2015-224851(P2015-224851A)

(43)【公開日】2015年12月14日

【審査請求日】2016年9月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(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

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】特許業務法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】早瀬 友宏

(72)【発明者】

【氏名】今村 朋範

(72)【発明者】

【氏名】小牧 克哉

(72)【発明者】

【氏名】若杉 知寿

(72)【発明者】

【氏名】志満津 孝

【審査官】 西山 真二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２６４６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２０２０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２６１５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５４４０８９９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 実開昭５７−０４７５０８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００１−３４９６３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１１８６９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５５−１３１４８３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１１−０６３７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１５６００２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｄ ２０／００ − ２０／０２

Ｆ２８Ｆ ２３／００

Ｆ２８Ｆ ２７／００

Ｆ２５Ｂ １７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加熱により脱水反応を生じることで蓄熱し、水和反応を生じることで放熱する化学蓄熱材（１４）を収納する反応器（１２）と、
前記反応器に連通されて、前記脱水反応で生じた前記反応器からの蒸気を凝縮して反応液を生じるとともに、前記化学蓄熱材と水和反応を生じる反応液と熱媒体との間の熱交換により前記反応液を蒸発させて前記反応器へ蒸気を供給するための熱交換器（１７）を備える蒸発・凝縮器（１６）と、
前記蒸発・凝縮器に連通されて、前記反応液を貯めるタンク（１８）と、
前記タンクから前記蒸発・凝縮器に前記反応液が移動することを妨げる弁体（２８、６０）と、を備え、
前記蒸発・凝縮器で生じた前記反応液は、前記蒸発・凝縮器から前記弁体を通して前記タンクに供給されるようになっており、
前記蒸発・凝縮器は、前記タンクから前記蒸発・凝縮器に移動した前記反応液を前記熱交換器によって蒸発させて前記反応器へ蒸気を供給するようになっており、
前記タンクの底部は、前記蒸発・凝縮器の底部と同一高さ、或いは前記蒸発・凝縮器の底部よりも低い位置に配置されており、
前記蒸発・凝縮器内の蒸気圧を検出する第１の圧力センサ（２２）と、
前記蒸発・凝縮器内の反応液の圧力を検出する第２の圧力センサ（２４）と、
前記第１、第２の圧力センサの検出値に基づいて、前記蒸発・凝縮器内の前記反応液の液面高さ（Ｈｅ）を求める算出手段（３２）と、
を備えることを特徴とする化学蓄熱システム。

【請求項2】

前記算出手段により算出される液面高さを目標値に近づけるために、前記弁体を通して前記蒸発・凝縮器および前記タンクの間で前記反応液を移動させる移動手段（１３、４１、４４、）を備えることを特徴とする請求項１に記載の化学蓄熱システム。

【請求項3】

前記移動手段は、前記タンクから前記弁体を通して前記蒸発・凝縮器に前記反応液を移動させるために、前記タンク内の圧力を前記蒸発・凝縮器内の圧力よりも高くする圧力上昇手段（１３、４０、４１、４４）であることを特徴とする請求項２に記載の化学蓄熱システム。

【請求項4】

前記圧力上昇手段は、前記反応器において前記化学蓄熱材の水和反応に伴い生じる熱を前記タンクに与えることにより、前記タンク内の圧力を上昇させるものであることを特徴とする請求項３に記載の化学蓄熱システム。

【請求項5】

前記タンクのうち底部側と前記蒸発・凝縮器のうち底部側との間を連通している配管（１９）と、
前記移動手段は、前記配管内の前記反応液を加熱して気泡を発生させる加熱手段（５０）と、を備え、
前記気泡の上昇により前記タンクの底部側から前記配管を通して前記蒸発・凝縮器の底部側に前記反応液の流れを発生させることにより、前記タンクから前記反応液が前記蒸発・凝縮器に移動するようになっていることを特徴とする請求項２に記載の化学蓄熱システム。

【請求項6】

前記移動手段は、前記タンクから前記蒸発・凝縮器に前記反応液を移動させるために、前記蒸発・凝縮器内の圧力を前記タンク内の圧力よりも低下させる圧力低下手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の化学蓄熱システム。

【請求項7】

前記圧力低下手段は、前記反応液を蒸発させるために前記熱交換器によって前記反応液を加熱した後に、前記熱交換器による前記反応液の加熱を停止することにより、前記蒸発・凝縮器内の圧力を低下させることを特徴とする請求項６に記載の化学蓄熱システム。

【請求項8】

加熱により脱水反応を生じることで蓄熱し、水和反応を生じることで放熱する化学蓄熱材（１４）を収納する反応器（１２）と、
前記反応器に連通されて、前記脱水反応で生じた前記反応器からの蒸気を凝縮して反応液を生じるとともに、前記化学蓄熱材と水和反応を生じる反応液と熱媒体との間の熱交換により前記反応液を蒸発させて前記反応器へ蒸気を供給するための熱交換器（１７）を備える蒸発・凝縮器（１６）と、
前記蒸発・凝縮器に連通されて、前記反応液を貯めるタンク（１８）と、
前記タンクから前記蒸発・凝縮器に前記反応液が移動することを妨げる弁体（２８、６０）と、を備え、
前記蒸発・凝縮器で生じた前記反応液は、前記蒸発・凝縮器から前記弁体を通して前記タンクに供給されるようになっており、
前記蒸発・凝縮器は、前記タンクから前記蒸発・凝縮器に移動した前記反応液を前記熱交換器によって蒸発させて前記反応器へ蒸気を供給するようになっており、
前記タンクの底部は、前記蒸発・凝縮器の底部よりも高い位置に配置されており、
前記蒸発・凝縮器内の前記蒸気圧を検出する第１の圧力センサ（２２）と、
前記蒸発・凝縮器内の前記反応液の圧力を検出する第２の圧力センサ（２４）と、
前記第１、第２の圧力センサの検出値に基づいて、前記蒸発・凝縮器内の前記反応液の液面高さ（Ｈｅ）を求める算出手段（３２）と、
を備えることを特徴とする化学蓄熱システム。

【請求項9】

前記算出手段により算出される液面高さを目標値に近づけるために、前記弁体を通して前記蒸発・凝縮器および前記タンクの間で前記反応液を移動させる移動手段を備えることを特徴とする請求項８に記載の化学蓄熱システム。

【請求項10】

前記移動手段は、前記蒸発・凝縮器から前記タンクに前記反応液を移動させるために、前記タンク内の圧力よりも前記蒸発・凝縮器内の圧力を高くする圧力上昇手段であることを特徴とする請求項９に記載の化学蓄熱システム。

【請求項11】

前記熱交換器（１７）は、前記反応器から前記蒸発・凝縮器に供給された前記蒸気の凝縮に伴って発生する熱を前記蒸発・凝縮器の外側に放熱するものであり、
前記圧力上昇手段は、前記反応器から前記蒸発・凝縮器に蒸気が供給される際に、前記熱交換器による前記放熱を抑制することにより、前記蒸発・凝縮器の圧力を前記タンク内の圧力よりも高くすることを特徴とする請求項１０に記載の化学蓄熱システム。

【請求項12】

前記タンクおよび前記蒸発・凝縮器の間を開閉する前記弁体としての開閉弁（２８）を備え、
前記開閉弁は、前記タンクおよび前記蒸発・凝縮器の間を開けた状態で前記タンクおよび前記蒸発・凝縮器の間の前記反応液の移動を許容し、前記タンクおよび前記蒸発・凝縮器の間を閉じた状態で前記タンクおよび前記蒸発・凝縮器の間で前記反応液が移動することを妨げることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の化学蓄熱システム。

【請求項13】

前記開閉弁が前記蒸発・凝縮器および前記タンクの間を開けた状態で、前記タンクから前記開閉弁を通して前記蒸発・凝縮器に前記反応液を移動させるためのポンプ（２０）を備えることを特徴とする請求項１２に記載の化学蓄熱システム。

【請求項14】

前記蒸発・凝縮器および前記タンクの間にて前記開閉弁に対して並列に配置されて、前記蒸発・凝縮器から前記タンクへの前記反応液の移動を許容し、前記タンクから前記蒸発・凝縮器に前記反応液が移動することを妨げる前記弁体としての逆止弁（６０）を備えることを特徴とする請求項１２または１３に記載の化学蓄熱システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、化学蓄熱システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、化学蓄熱システムとして、反応器および蒸発・凝縮器がバルブを有するパイプで連結されたケミカルヒートポンプがある（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

このものにおいては、蒸発・凝縮器で蒸発した蒸気は、バルブおよびパイプを通して反応器に供給される。そして、反応器では、蒸気と化学蓄熱材（ＣａＯ）とが水和反応して熱（温熱）を発生する。この熱は反応器内の熱交換器により外部へ連続的に出力される。

【0004】

反応器では、化学蓄熱材（Ｃａ（ＯＨ））が加熱されて脱水反応を生じると、化学蓄熱材が蓄熱して蒸気が発生する。この蒸気は、バルブおよびパイプを通して蒸発・凝縮器に供給される。この蒸気は蒸発・凝縮器で凝縮されて液体としての水になる。

【0005】

一方、蒸発・凝縮器では、熱交換器は、熱媒体（例えば、車室内空気）から吸熱した熱により水（液体）を加熱すると、水は蒸発して蒸気を発生する。このとき、蒸発・凝縮器内の熱交換器は、熱媒体から吸熱して、この吸熱した熱媒体を出力する。すなわち、蒸発・凝縮器内の熱交換器は、冷熱を出力することになる。
そして、蒸発・凝縮器で発生した蒸気は、反応器に移動して化学蓄熱材（ＣａＯ）と水和反応して熱を発生する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１３−１５６００２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記化学蓄熱システムでは、反応器において化学蓄熱材の脱水反応に伴って発生した蒸気は、バルブおよびパイプを通して蒸発・凝縮器に供給される。これに伴い、蒸気は、蒸発・凝縮器で凝縮されて液体としての水として蒸発・凝縮器に蓄えられる。つまり、蒸発・凝縮器は、液体としての水を蓄える水タンクとしても機能することになる。このため、蒸発・凝縮器内の水量（すなわち、液体としての水の量）が多い場合には、蒸発・凝縮器で水を蒸発させる際に、水の顕熱が多くなる。したがって、起動時にて、蒸発・凝縮器内の熱交換器が熱媒体から吸熱する熱量が定常値に到達するまでに要する時間が長くなる。すなわち、起動時にて、蒸発・凝縮器内の熱交換器から出力される冷熱の出力が定常値に到達するまでに要する時間が長くなる。

【0008】

また、図１７に示すように、蒸発器１６ａ、凝縮器１６ｂ、および水タンク１８ａを独立して設けて、蒸発器１６ａおよび水タンク１８ａの間で水配管１９ｂおよびバルブ２８ｂを通して水を移動させて、蒸発器内１６ａの水量を調整することも可能であるが、化学蓄熱システムを構成する構成要素が多くなる。

【0009】

なお、蒸発器１６ａは、通路３４ａおよびバルブ２６ａを通して反応器１２に連通している。バルブ２６ａは通路３４ａを開閉する弁である。バルブ２８ｂは、水配管１９ｂを開閉する弁である。凝縮器１６ｂおよび水タンク１８ａは、水配管１９ａおよびバルブ２８ａを通して連通している。バルブ２８ａは、水配管１９ａを開閉する弁である。

【0010】

本発明は上記点に鑑みて、蒸発・凝縮器が吸熱する熱量が定常値に到達するまでに要する時間を短くするようにした化学蓄熱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】

【0011】

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、加熱により脱水反応を生じることで蓄熱し、水和反応を生じることで放熱する化学蓄熱材（１４）を収納する反応器（１２）と、反応器に連通されて、脱水反応で生じた反応器からの蒸気を凝縮して反応液を生じるとともに、化学蓄熱材と水和反応を生じる反応液と熱媒体との間の熱交換により反応液を蒸発させて反応器へ蒸気を供給するための熱交換器（１７）を備える蒸発・凝縮器（１６）と、蒸発・凝縮器に連通されて、反応液を貯めるタンク（１８）と、タンクから蒸発・凝縮器に反応液が移動することを妨げる弁体（２８、６０）と、を備え、蒸発・凝縮器で生じた反応液は、蒸発・凝縮器から弁体を通してタンクに供給されるようになっており、蒸発・凝縮器は、タンクから蒸発・凝縮器に移動した反応液を熱交換器によって蒸発させて反応器へ蒸気を供給するようになっており、
タンクの底部は、蒸発・凝縮器の底部と同一高さ、或いは蒸発・凝縮器の底部よりも低い位置に配置されており、蒸発・凝縮器内の蒸気圧を検出する第１の圧力センサ（２２）と、蒸発・凝縮器内の反応液の圧力を検出する第２の圧力センサ（２４）と、
第１、第２の圧力センサの検出値に基づいて、蒸発・凝縮器内の反応液の液面高さ（Ｈｅ）を求める算出手段（３２）と、を備えることを特徴とする。

【0012】

請求項１に記載の発明によれば、蒸発・凝縮器およびタンクを別々に設けることにより、蒸発・凝縮器内の反応液の量を減らすことができるので、蒸発・凝縮器で反応液を蒸発させる際の反応液の顕熱量を低減することができる。したがって、熱交換器が反応液を加熱する際に熱交換器が熱媒体から吸熱する熱量が定常値に到達するまでに要する時間を短くすることができる。換言すれば、熱交換器から出力される冷熱出力の立ち上がりを向上させることができる。

【0013】

これに加えて、低温（例えば、２５℃以下）では、反応液の沸騰が起こり難く、気液界面での反応液の蒸発が支配的である。つまり、低温では、気液界面以外で反応液の蒸気が発生し難い。このため、蒸発・凝縮器の無駄な伝熱面積を削減し、蒸発・凝縮器を小型化することができる。

【0014】

さらに、蒸発器および凝縮器を１つの容器としての蒸発・凝縮器によって構成しているので、蒸発器および凝縮器を独立して設ける場合に比べて、化学蓄熱システムの構成を簡素化することができる。

【0015】

さらに、蒸発・凝縮器とタンクとが一体化している場合には、蒸発・凝縮器内の反応液の量によって蒸発時の伝熱面積や、凝縮時の伝熱面積が変動する。このため、蒸発・凝縮器で安定した蒸発、或いは凝縮を実施することができない。

【0016】

これに対して、請求項１に記載の発明によれば、蒸発・凝縮器およびタンクを別々に設けることにより、蒸発時に、蒸発・凝縮器内の反応液の量の変動を抑えることができる。これにより、蒸発・凝縮器において蒸発時の伝熱面積の変動を抑えることができる。したがって、蒸発時に蒸発・凝縮器で熱交換される熱量の変動を抑えることができる。よって、蒸発・凝縮器で安定して蒸発を実施することができる。

【0017】

さらに、請求項１に記載の発明によれば、蒸発・凝縮器およびタンクを別々に設けることにより、凝縮時に、蒸発・凝縮器で生じた反応液をタンクに移動させることができる。これにより、蒸発・凝縮器において凝縮時の伝熱面積の変動を抑えることができる。したがって、凝縮時に蒸発・凝縮器で熱交換される熱量の変動を抑えることができる。よって、蒸発・凝縮器で安定して凝縮を実施することができる。

【0018】

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の第１実施形態における化学蓄熱システムの全体構成を示す図である。

【図2】図１の化学蓄熱システムの電気的構成を示すブロック図である。

【図3】上記第１実施形態の第１変形例における化学蓄熱システムの全体構成を示す図である。

【図4】上記第１実施形態の第２変形例における化学蓄熱システムの全体構成を示す図である。

【図5】本発明の第２実施形態における化学蓄熱システムの全体構成を示す図である。

【図6】本発明の第３実施形態における化学蓄熱システムの全体構成を示す図である。

【図7】本発明の第４実施形態における化学蓄熱システムの全体構成を示す図である。

【図8】上記第４実施形態の第１変形例における化学蓄熱システムの全体構成を示す図である。

【図9】上記第４実施形態の第２変形例における化学蓄熱システムの全体構成を示す図である。

【図10】上記第４実施形態の第３変形例における化学蓄熱システムの全体構成を示す図である。

【図11】本発明の第５実施形態における化学蓄熱システムの全体構成を示す図である。

【図12】本発明の第６実施形態における化学蓄熱システムの全体構成を示す図である。

【図13】上記第６実施形態の第１変形例における化学蓄熱システムの全体構成を示す図である。

【図14】他の実施形態における圧力センサの配置を示す図である。

【図15】他の実施形態における圧力センサの配置を示す図である。

【図16】他の実施形態における圧力センサの配置を示す図である。

【図17】比較例における化学蓄熱システムの全体構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

【0021】

（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、後述する他の実施形態を含め以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

【0022】

図１は、本発明の化学蓄熱システム１０を自動車に適用した第１実施形態の基本構成を示した模式図である。図１の化学蓄熱システム１０は、車両用の空調装置の一部を構成している。反応液である水の蒸発によって車室内空気（以下、内気という）を冷却する。そして、その冷却された内気が車室内へ導入されることよって、車室内が冷房される。一方、後述する化学蓄熱材の水和反応で放熱される熱により内気（或いは、外気）を加熱する。そして、その加熱された内気（或いは、外気）が車室内（或いは、車室外）へ排出される。

【0023】

図１に示すように、化学蓄熱システム１０は、反応器１２、蒸発・凝縮器１６、水タンク１８、供給ポンプ２０、圧力センサ２２、２４、およびバルブ２６、２８を備えている。この化学蓄熱システム１０において蒸発と凝縮とを繰り返す反応液は水である。

【0024】

反応器１２は、化学蓄熱材１４を内蔵している。化学蓄熱材１４は、特開２０１３−２０４８６７号公報に記載された化学蓄熱材と同じものであり、脱水反応を生じることで蓄熱する一方、水和反応を生じることで放熱する特性を備えている。本実施形態の化学蓄熱材１４としては、酸化カルシウム／水酸化カルシウム（ＣａＯ／Ｃａ（ＯＨ）₂）が採用されている。したがって、反応器１２内では、化学蓄熱材１４は、以下に示す反応で蓄熱と放熱とを可逆的に繰り返し得る構成とされている。

【0025】

ＣａＯ＋Ｈ₂Ｏ⇔Ｃａ（ＯＨ）₂＋ΔＨ（ｋＪ/ｍｏｌ）
ここで、ΔＨは反応熱量である。化学蓄熱材１４が水和反応を生じる際には発熱を伴う。

【0026】

そこで、本実施形態では、反応器１２内には、熱交換器１３が配置されている。熱交換器１３には、送風機よって内気および外気（車室外空気）のうちいずれか一方が流通される。当該送風機は、内気および外気のうちいずれか一方を熱交換器１３に流通させるものである。

【0027】

上記送風機は、電動送風機であって、電子制御装置３２（図２参照）によって制御される。

【0028】

化学蓄熱材１４が水和反応を生じる際には、熱交換器１３内には、外気（或いは、内気）を流通させて、化学蓄熱材１４が水和反応を生じる際に発生する熱を車室内外（或いは、車室内）に排熱する。

【0029】

また、化学蓄熱材１４に脱水反応を生じさせるためには化学蓄熱材１４を加熱する必要があるので、その際には、例えば内気等の温風が送風機によって熱交換器１３に流通させられる。

【0030】

また、反応器１２は、水和反応用の反応液の蒸気すなわち水蒸気を発生させる蒸発・凝縮器１６と蒸気配管３４で接続されている。その反応液の蒸気は、蒸気配管３４を介して、蒸発・凝縮器１６から反応器１２へ供給される。

【0031】

更に、蒸発・凝縮器１６は、反応器１２で発生した脱水反応時の蒸気を凝縮させ、反応液である水にする。蒸気が凝縮する際には熱を発生する。そこで、この熱を車室外（或いは、車室内）に放熱するために熱交換器１７が配置されている。
熱交換器１７には、送風機によって外気（或いは、内気）が流通される。そして、この流通された外気が蒸気の凝縮により生じる熱により加熱される。この加熱された外気が車室外に放出される。本実施形態の送風機は、内気および外気のうちいずれか一方を熱交換器１７に流通させるものである。当該送風機は、電動送風機であって、電子制御装置３２（図２参照）によって制御される。
蒸気配管３４は、気密状態で蒸発・凝縮器１６と反応器１２とを連通している。蒸気配管３４には、蒸気の流れを制御するバルブ２６が取り付けられている。このバルブ２６は、蒸気配管３４を開閉する開閉弁である。蒸気配管３４は、バルブ２６の閉弁状態で遮断され、バルブ２６の開弁状態で開放される。なお、蒸発・凝縮器１６から反応器１２にわたって気密状態となっているが、詳細には、反応液である水およびその蒸気以外の物質が混入していない気密状態たとえば酸素や窒素等が混入していない気密状態となっている。

【0032】

蒸発・凝縮器１６は、熱交換器１７により内気から吸熱して反応液である水を加熱して蒸発させる。この場合、送風機によって熱交換器１７に内気を流通させて、この流通された内気は、吸熱により冷却される。このことにより、熱交換器１７により冷却された内気は、冷風として車室内に導かれる。すなわち、熱交換器１７が内気から吸熱することにより、熱交換器１７が冷熱として冷風を車室内に出力することになる。

【0033】

水タンク１８は、反応液を貯えるタンクである。本実施形態の水タンク１８は、蒸発・凝縮器１６に対して天地方向下側に配置されている。水タンク１８は反応液配管１９を介して蒸発・凝縮器１６に接続されている。反応液配管１９の一方側は水タンク１８の底部側に配置され、反応液配管１９の他方側は、蒸発・凝縮器１６の底部側に配置されている。

【0034】

反応液配管１９には、供給ポンプ２０およびバルブ２８が設けられている。バルブ２８は、反応液配管１９を開閉する開閉弁である。反応液配管１９は、バルブ２８の閉弁状態で遮断され、バルブ２８の開弁状態で開放される。供給ポンプ２０は、水タンク１８内および蒸発・凝縮器１６の間で反応液を移動させるための電動ポンプである。

【0035】

次に、本実施形態の化学蓄熱システム１０の電気的構成について図２を参照して説明する。

【0036】

電子制御装置３２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータとその周辺回路とから構成されたものである。電子制御装置３２は、圧力センサ２２、２４の検出値に基づいて、供給ポンプ２０、バルブ２６、２８、蒸発・凝縮器１６の送風機、および反応器１２の送風機を制御する。圧力センサ２２は、蒸発・凝縮器１６内の上側の圧力として、蒸発・凝縮器１６内の蒸気圧Ｐｅを検出する。圧力センサ２４は、水タンク１８内の下側の圧力として、反応液の圧力Ｐｔを検出する。

【0037】

次に、本実施形態の化学蓄熱システム１０の作動について説明する。

【0038】

まず、電子制御装置３２は、バルブ２８を開弁して反応液配管１９を開けるとともに、供給ポンプ２０の作動を開始させる。このため、供給ポンプ２０は、水タンク１８内の反応液を反応液配管１９およびバルブ２８を通して蒸発・凝縮器１６内に送り出すことができる。

【0039】

その後、電子制御装置３２は、供給ポンプ２０の作動を所定期間継続させると、
供給ポンプ２０を停止させるとともに、バルブ２８を閉弁して反応液配管１９を閉じる。

【0040】

このとき、電子制御装置３２は、圧力センサ２２、２４の検出値に基づいて蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅ（水位）を算出する。液面高さＨｅは、蒸発・凝縮器１６内の底部を基準位置とした高さである。

【0041】

まず、重力加速度をｇ、水の比重をρとし、水タンク１８内の底部を基準位置とした蒸発・凝縮器１６の底部の高さをＨをとする。この高さＨは、予め決められた既知の値である。水タンク１８内の底部を基準位置とした水タンク１８内の反応液の液面高さをＨｔとする。蒸発・凝縮器１６の蒸気圧をＰｅとし、水タンク１８内の蒸気圧をＰｔとする。

【0042】

すると、水位の測定原理によって、次の数式（１）がする
ρ・ｇ・Ｈｔ＋Ｐｔ＝ρ・ｇ・（Ｈ＋Ｈｅ）＋Ｐｅ・・・・（数式１）
ここで、圧力センサ２４の検出値Ｐ１は、（ρ・ｇ・Ｈｔ＋Ｐｔ）と等しく、圧力センサ２２の検出値Ｐ２は、Ｐｅに等しい。このため、高さＨおよび圧力センサ２４、２２の検出値Ｐ１、Ｐ２を数式１に代入する。このことにより、蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅを求めることができる。

【0043】

ここで、液面高さＨｅが目標値よりも大きい時には、バルブ２６を閉じ、バルブ２８を開弁して反応液配管１９を開ける。このとき、蒸発・凝縮器１６から水タンク１８内に反応液が重力により流れる。このことにより、蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅを調整することができる。

【0044】

一方、液面高さＨｅが目標値よりも小さいときには、バルブ２８を開弁して反応液配管１９を開けるとともに、供給ポンプ２０の作動を開始させる。このため、供給ポンプ２０は、水タンク１８内の反応液を反応液配管１９を通して蒸発・凝縮器１６内に送り出すことができる。このことにより、蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅを調整することができる。

【0045】

以上により、蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅが目標値に近づけることができる。

【0046】

次に、電子制御装置３２は、バルブ２６を開弁して蒸気配管３４を開ける。その後、電子制御装置３２は送風機によって熱交換器１７に内気を流通させる。このため、蒸発・凝縮器１６内の反応液は、熱交換器１７を流通する内気から吸熱する。このことにより、内気は、熱交換器１７で冷却されて、冷風として車室内に吹き出される。これにより、冷風により車室内が冷房される。

【0047】

このとき、蒸発・凝縮器１６内の反応液は熱交換器１７内の内気によって加熱される。これに伴い、反応液は蒸発して蒸気が発生する。この蒸気は、蒸気配管３４およびバルブ２６を通して反応器１２に移動する。反応器１２では、化学蓄熱材１４が蒸気によって水和反応を生じて熱を発生する。このとき、熱交換器１３に送風機が外気（内気）を流通させる。このため、化学蓄熱材１４が発生する熱により熱交換器１３内の外気（内気）は加熱されて、この加熱された外気は、温風として車室外に放出される。

【0048】

次に、電子制御装置３２は、送風機によって熱交換器１３に内気を流通させる。このため、熱交換器１３内の内気は化学蓄熱材１４を加熱する。そして、この化学蓄熱材１４を加熱した内気は熱交換器１３から車室外に放出される。このとき、この内気によって加熱された化学蓄熱材１４は、脱水反応を生じることで蓄熱する。このため、化学蓄熱材１４は蒸気を発生させる。この蒸気は、蒸気配管３４およびバルブ２６を通して蒸発・凝縮器１６内に移動する。

【0049】

このとき、電子制御装置３２は、送風機によって蒸発・凝縮器１６内の熱交換器１７には内気（或いは、外気）を流通させる。蒸発・凝縮器１６内の蒸気は、熱交換器１７内の内気（或いは、外気）に放熱して凝縮する。このため、熱交換器１７内の内気（或いは、外気）は蒸気によって加熱されて温風として車室外に放出される。このとき、蒸発・凝縮器１６内には、反応液としての水が発生する。

【0050】

その後、電子制御装置３２は、かつバルブ２８を開弁して反応液配管１９を開ける。すると、この反応液は、重力によって、蒸発・凝縮器１６から反応液配管１９およびバルブ２８を通して水タンク１８内に流れる。

【0051】

以上説明した本実施形態によれば、化学蓄熱システム１０は、反応器１２、蒸発・凝縮器１６、バルブ２８、および供給ポンプ２０を備える。反応器１２は、加熱により脱水反応を生じることで蓄熱し、水和反応を生じることで放熱する化学蓄熱材１４を収納する。蒸発・凝縮器１６は、反応器１２と連通して、脱水反応で生じた蒸気を凝縮して反応液を生じるとともに、化学蓄熱材１４と水和反応を生じる反応液および内気（熱媒体）の間の熱交換により反応液を加熱して蒸発させて反応器１２へ蒸気を供給するための熱交換器１７を備える。水タンク１８は、蒸発・凝縮器１６に連通されて、反応液を貯める。バルブ２８は、水タンク１８および蒸発・凝縮器１６の間を開閉する。蒸発・凝縮器１６で生じた反応液は、蒸発・凝縮器１６からバルブ２８を通して水タンク１８に供給されるようになっている。蒸発・凝縮器１６は、水タンク１８から蒸発・凝縮器１６に移動した反応液を熱交換器１７によって加熱して蒸発させて反応器１２へ蒸気を供給するようになっていることを特徴とする。

【0052】

したがって、蒸発・凝縮器１６および水タンク１８を別々に設けることにより、蒸発・凝縮器１６内の反応液の量を減らすことができるので、蒸発・凝縮器１６で反応液を蒸発させる際の反応液の顕熱量を低減することができる。よって、起動時において、熱交換器１７が反応液を加熱する際に熱交換器１７が内気（熱媒体）から吸熱する熱量が定常値に到達するまでに要する時間を短くすることができる。すなわち、熱交換器１７が蒸発・凝縮器１６内の反応液を加熱する際に熱交換器１７から出力される冷熱出力の立ち上がりを向上させることができる。

【0053】

これに加えて、蒸発・凝縮器１６において、低温（例えば、２５℃以下）では、反応液の気液界面での反応液の蒸発が支配的である。つまり、低温では、気液界面以外で反応液の蒸気が発生し難い。したがって、蒸発・凝縮器１６の無駄な伝熱面積を削減できる。このため、蒸発・凝縮器１６を小型化することができる。

【0054】

ここで、蒸発・凝縮器１６と水タンク１８とが一体化している場合には、蒸発・凝縮器１６内の反応液の量によって蒸発時の伝熱面積や、凝縮時の伝熱面積が変動する。このため、蒸発時や凝縮時に、蒸発・凝縮器１６で熱交換される熱量が変動する。したがって、蒸発・凝縮器１６で安定した蒸発、或いは凝縮を実施することができない。

【0055】

これに対して、本実施形態によれば、蒸発・凝縮器１６およびタンク１８が別々に設けられている。したがって、蒸発・凝縮器１６の蒸発を実施する前に、蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅを目標値に設定すれば、蒸発時の蒸発・凝縮器１６内の反応液の量の変動を抑えることができる。これにより、蒸発・凝縮器１６において蒸発時の伝熱面積の変動を抑えることができる。したがって、蒸発時に蒸発・凝縮器１６で熱交換される熱量の変動を抑えることができる。よって、蒸発・凝縮器１６で安定して蒸発を実施することができる。

【0056】

さらに、本実施形態によれば、凝縮時に、蒸発・凝縮器１６で生じた反応液をタンク１８に移動させることができる。このため、蒸発・凝縮器１６において、凝縮時の伝熱面積は、熱交換器１３の表面積によって決まる。これにより、蒸発・凝縮器１６において、凝縮時の伝熱面積の変動を抑えることができる。したがって、凝縮時に蒸発・凝縮器１６で熱交換される熱量の変動を抑えることができる。よって、蒸発・凝縮器１６で安定して凝縮を実施することができる。

【0057】

本実施形態では、蒸発器および凝縮器を１つの容器としての蒸発・凝縮器１６で実現している。このため、例えば、図１７に示すように、蒸発器１６ｂおよび凝縮器１６ａを独立して設ける場合に比べて、化学蓄熱システム１０の構成を簡素化することができる。

【0058】

本実施形態において、起動時にて、蒸発・凝縮器１６が吸熱する熱量が定常値に到達するのに必要な時間をＴａする。上記特許文献１の化学蓄熱システムにおいて、起動時にて、蒸発・凝縮器１６が吸熱する熱量が定常値に到達するのに必要な時間をＴｂとする。本発明者によれば、上述の如く、蒸発・凝縮器１６で反応液を蒸発させる際の反応液の顕熱量を低減することができるので、本実施形態の時間Ｔａは、（時間Ｔｂ×０．３）になる。

【0059】

さらに、本実施形態において蒸発・凝縮器１６および水タンク１８を併せた体格をＨａとし、上記特許文献１の化学蓄熱システムにおける蒸発・凝縮器１６の体格をＨｂとする。本発明者によれば、本実施形態において体格Ｈａは、（体格Ｈｂ×０．６）になる。

【0060】

（第１実施形態の第１変形例）
上記第１実施形態では、蒸発・凝縮器１６の下側に水タンク１８を配置した例について説明したが、これに代えて、図３に示すように、蒸発・凝縮器１６の底部と水タンク１８の底部とを同一高さを配置して、反応液配管１９を、蒸発・凝縮器１６の底部側と水タンク１８の底部側との間に接続してもよい。

【0061】

この場合、圧力センサ２２は、蒸発・凝縮器１６内の上側圧力として蒸気圧を検出する。圧力センサ２４は、水タンク１８内の下側圧力として反応液の圧力を検出する。電子制御装置３２は、上記第１実施形態と同様に、圧力センサ２２、２４の検出値に基づいて蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅ（水位）を算出する。なお、図３においては、蒸発・凝縮器１６の底部と水タンク１８の底部とが同一高さに配置されているので、数式１中のＨをゼロとする。

【0062】

例えば、液面高さＨｅが目標値よりも大きいときには、電子制御装置３２は、バルブ２８を開弁して反応液配管１９を開けるとともに、供給ポンプ２０を作動させて、蒸発・凝縮器１６内から水タンク１８内に反応液を移動させる。このことにより、蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅを低くすることができる。

【0063】

一方、液面高さＨｅが目標値よりも小さいときには、バルブ２８を開弁して反応液配管１９を開ける。これに伴い、水タンク１８内の反応液が重力により反応液配管１９を通して蒸発・凝縮器１６内に移動する。このことにより、蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅを高くすることができる。

【0064】

以上により、蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅが目標値に近づけることができる。

【0065】

（第１実施形態の第２変形例）
上記第１実施形態では、蒸発・凝縮器１６の下側に水タンク１８を配置した例について説明したが、これに代えて、図４に示すように、水タンク１８の底部を、蒸発・凝縮器１６の底部よりも高い位置に配置して、反応液配管１９を、蒸発・凝縮器１６の底部側と水タンク１８の底部側との間に接続してもよい。

【0066】

この場合、圧力センサ２２は、蒸発・凝縮器１６内の上側圧力として蒸気圧を検出する。圧力センサ２４は、蒸発・凝縮器１６の下側圧力として反応液の圧力を検出する。電子制御装置３２は、圧力センサ２４の検出圧力を（ρ・ｇ・Ｈｅ＋Ｐｅ）とし、圧力センサ２２の検出圧力をＰｅとして、蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅ（水位）を算出する。

【0067】

例えば、液面高さＨｅが目標値よりも大きいときには、電子制御装置３２は、バルブ２８を開弁して反応液配管１９を開けるとともに、供給ポンプ２０を作動させて、蒸発・凝縮器１６内から水タンク１８内に反応液を移動させる。このことにより、蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅを低くすることができる。

【0068】

一方、液面高さＨｅが目標値よりも小さいときには、バルブ２８を開弁して反応液配管１９を開ける。水タンク１８内の反応液は、重力により、反応液配管１９を通して蒸発・凝縮器１６内に移動する。このことにより、蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅを高くすることができる。

【0069】

以上により、蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅが目標値に近づけることができる。

【0070】

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、供給ポンプ２０によって水タンク１８から反応液を蒸発・凝縮器１６に供給する例について説明したが、これに代えて、本第２実施形態では、水タンク１８内の圧力および蒸発・凝縮器１６の圧力の圧力差によって、水タンク１８から反応液を蒸発・凝縮器１６に供給する例について図５を参照して説明する。

【0071】

図５は、本実施形態の化学蓄熱システム１０の構成を示す。

【0072】

本実施形態の化学蓄熱システム１０では、化学蓄熱材１４が水和反応を生じた際に発生する熱を水タンク１８に与えることにより、水タンク１８内の圧力を上昇させる。このことにより、水タンク１８内の圧力が蒸発・凝縮器１６の圧力に比べて高くなる。これに伴い、水タンク１８内および蒸発・凝縮器１６の間の圧力差によって、水タンク１８から反応液を蒸発・凝縮器１６に供給することになる。

【0073】

具体的には、化学蓄熱システム１０では、化学蓄熱材１４が水和反応を生じる際に送風機４０によって反応器１２の熱交換器１３に内気を流通させる。本実施形態の送風機４０としては、熱交換器１３の出口から吹き出される温風を吸い込んで車室内や水タンク１８側に吹き出すものである。このため、熱交換器１３内を流通する内気は、化学蓄熱材１４の水和反応により生じる熱により加熱されて、温風として熱交換器１３から吹き出される。これにより、熱交換器１３からの温風を車室内や水タンク１８側に送風させることができる。化学蓄熱システム１０は、水和反応に伴って熱交換器１７から吹き出される温風を水タンク１８側および車室側に流通させる空調ダクト４１が設けられている。

【0074】

空調ダクト４１には、熱交換器１３から吹き出される温風を水タンク１８側と車室側とに分流させる分流通路４２、４３が設けられている。分流通路４２、４３の分岐点付近には、分流通路４２の空気入口および分流通路４３の空気入口のうち少なくとも一方を開閉するドア４４が設けられている。

【0075】

例えば、化学蓄熱材１４が水和反応を生じる際に、ドア４４によって、分流通路４２の空気入口を開けて、かつ分流通路４３の空気入口を閉じる。これにより、
熱交換器１７から送風機４０を通過した温風を矢印ａ、ｂ、ｃの如く、水タンク１８側に吹き出すことができる。したがって、化学蓄熱材１４が水和反応を生じた際に発生する熱を水タンク１８に与えることができる。このことにより、水タンク１８内の圧力が蒸発・凝縮器１６の圧力に比べて高くなる。その後、電子制御装置３２がバルブ２８を開弁する。これにより、水タンク１８および蒸発・凝縮器１６の間が反応液配管１９を通して連通される。これに伴い、水タンク１８内および蒸発・凝縮器１６の間の圧力差によって、水タンク１８から反応液が蒸発・凝縮器１６に移動することになる。

【0076】

そこで、電子制御装置３２は、液面高さＨｅが目標値よりも小さいときには、上述の如く、水タンク１８内の圧力を高くして、バルブ２８を開弁する。すると、水タンク１８内および蒸発・凝縮器１６の間の圧力差によって、水タンク１８内の反応液を反応液配管１９を通して蒸発・凝縮器１６内に送り出すことができる。このことにより、蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅを調整することができる。

【0077】

一方、液面高さＨｅが目標値よりも大きい場合において、化学蓄熱材１４が水和反応を生じる際に、ドア４４によって、分流通路４２の空気入口を閉じて、かつ分流通路４３の空気入口を開ける。これにより、熱交換器１７から送風機４０を通過した温風を矢印ａ、ｂ、ｄの如く、車室内側に吹き出すことができる。したがって、化学蓄熱材１４が水和反応を生じた際に発生する熱を車室内に与えることができる。このことにより、水タンク１８内の圧力を蒸発・凝縮器１６の圧力以下に維持することができる。もしくは、バルブ２６を閉め、蒸発器内の圧力を高めることで、重力で蒸発・凝縮器１６内の反応液を反応液配管１９を通して水タンク１８内に送り出すことができる。

【0078】

このとき、電子制御装置３２は、上記第１実施形態と同様、バルブ２８を開弁して反応液配管１９を開ける。このとき、蒸発・凝縮器１６内から水タンク１８内に反応液が重力により流れる。このことにより、蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅを調整することができる。

【0079】

以上により、蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅが目標値に近づけることができる。

【0080】

なお、上記第２実施形態では、化学蓄熱材１４が水和反応を生じた熱により水タンク１８内の圧力を上昇させる例について説明したが、これに代えて、化学蓄熱材１４以外の他の熱源により水タンク１８内の圧力を上昇させるようにしてもよい。例えば、水タンク１８が配置される環境の温度を利用して、水タンク１８内の圧力を上昇させるようにしてもよい。

【0081】

さらに、上記第２実施形態では、送風機４０を熱交換器１３に対して空気流れ下流側に配置した例について説明したが、これに代えて、送風機４０を熱交換器１３に対して空気流れ上流側に配置してもよい。

【0082】

なお、上記第２実施形態では、熱交換器１３、送風機４０、空調ダクト４１、およびドア４４が移動手段および圧力上昇手段を構成している。

【0083】

（第３実施形態）
上記第２実施形態では、水タンク１８内の圧力を上げて、水タンク１８内および蒸発・凝縮器１６間の圧力差を発生させる例について説明したが、これに代えて、本第３実施形態では、蒸発・凝縮器１６内の圧力を下げて、水タンク１８内および蒸発・凝縮器１６間の圧力差を発生させる例について説明する。

【0084】

図６に本実施形態の化学蓄熱システム１０の全体構成を示す。本実施形態の化学蓄熱システム１０では、供給ポンプ２０、空調ダクト４１、およびドア４４が設けられていない。

【0085】

以下、本実施形態の化学蓄熱システム１０の作動について説明する。

【0086】

まず、電子制御装置３２は、バルブ２８を閉弁して反応液配管１９を閉じるとともに、バルブ２６を開弁して、蒸気配管３４を開ける。

【0087】

その後、蒸発・凝縮器１６内に反応液が有る状態で、送風機４０により熱交換器１７に内気を流通させる。これにより、蒸発・凝縮器１６内の反応液は、熱交換器１７内の内気によって加熱されて蒸気が発生する。このため、蒸発・凝縮器１６からバルブ２６および蒸気配管３４を通して反応器１２に向けて蒸気が移動する。

【0088】

一方、反応器１２では、化学蓄熱材１４が蒸気によって水和反応を生じて熱を発生する。このとき、電子制御装置３２は、送風機によって熱交換器１３に外気を流通させる。このため、熱交換器１３内の外気は、加熱されて、この加熱された外気は、車室外に放出される。

【0089】

その後、電子制御装置３２は送風機４０による送風を停止する。このため、熱交換器１７内の内気による反応液の加熱が停止される。このことにより、反応液の温度上昇が抑制される。これに伴い、蒸発・凝縮器１６内の圧力が減圧して、蒸発・凝縮器１６内の圧力が水タンク１８内の圧力に比べて低くなる。その後、電子制御装置３２がバルブ２８を開弁する。これに伴い、水タンク１８および蒸発・凝縮器１６の間の圧力差によって、水タンク１８から反応液が反応液配管１９およびバルブ２８を通して蒸発・凝縮器１６に移動することになる。

【0090】

そこで、電子制御装置３２は、液面高さＨｅが目標値よりも小さいときには、上述の如く、蒸発・凝縮器１６内の圧力を水タンク１８内の圧力に比べて低くして、バルブ２８を開弁する。すると、水タンク１８内および蒸発・凝縮器１６の間の圧力差によって、水タンク１８内の反応液を反応液配管１９を通して蒸発・凝縮器１６内に送り出すことができる。このことにより、蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅを調整することができる。

【0091】

一方、液面高さＨｅが目標値よりも大きい場合において、次のように、蒸発・凝縮器１６内の圧力を上昇させる。すなわち、電子制御装置３２は、バルブ２６ａを閉弁して蒸気配管３４を閉じるとともに、送風機４０により熱交換器１７に内気を流通させて蒸発・凝縮器１６の内部を加熱する。このことにより、蒸発・凝縮器１６内の圧力が水タンク１８内の圧力よりも高くなる。

【0092】

その後、電子制御装置３２は、バルブ２８を開弁して反応液配管１９を開ける。このため、蒸発・凝縮器１６および水タンク１８内の間の圧力差、および重力により、蒸発・凝縮器１６内からバルブ２８および反応液配管１９を通して水タンク１８内に反応液が流れる。このため、蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅを調整することができる。

【0093】

以上により、蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅが目標値に近づけることができる。

【0094】

上記第３実施形態では、蒸発・凝縮器１６および水タンク１８内の間の圧力差、および重力によって、蒸発・凝縮器１６内から水タンク１８内に反応液を移動させる例について説明したが、これに代えて、重力により、蒸発・凝縮器１６内から水タンク１８内に反応液を移動させるようにしてもよい。この場合、熱交換器１７によって蒸発・凝縮器１６内を加熱することを止める。

【0095】

上記第３実施形態では、熱交換器１７を介する反応液および内気の間の熱交換を停止することにより、蒸発・凝縮器１６内の圧力を減圧した例について説明したが、これに代えて、以下の（１）、（２）のようにしてもよい。

【0096】

（１）蒸発・凝縮器１６内を冷却して蒸発・凝縮器１６内の圧力を下げるようにしてもよい。例えば、蒸発・凝縮器１６の熱交換器１７に冷風（例えば、外気）を流通させるようにしてもよい。

【0097】

（２）反応器１２内の余分な化学蓄熱材１４を充填して、水和反応を生じる化学蓄熱材１４を増やす。このことにより、反応器１２内の圧力、ひいては蒸発・凝縮器１６内の圧力を下げることができる。

【0098】

ここで、反応器１２内の圧力損失、蒸気配管３４内の圧力損失、および蒸発・凝縮器１６内の圧力損失を下げるようにすることが好ましい。

【0099】

（第４実施形態）
本第４実施形態では、上記第１実施形態の化学蓄熱システム１０において、反応液配管１９内に気泡を発生させて水タンク１８から蒸発・凝縮器１６に反応液を供給するようにした例について説明する。

【0100】

図７に本実施形態の化学蓄熱システム１０において、水タンク１８、反応液配管１９、および蒸発・凝縮器１６の配置関係を示す。本実施形態の水タンク１８は、円筒状に形成されている。反応液配管１９の一端側は、水タンク１８の底部のうち最も低い部位側に接続されている。反応液配管１９の他端側は、蒸発・凝縮器１６の底部側に接続されている。反応液配管１９は、Ｌ字状に形成されている。反応液配管１９には、反応液配管１９内の反応液を加熱するためのヒータ５０が加熱手段として配置されている。具体的には、ヒータ５０は、反応液配管１９のうち水平方向に延びる水平部に配置されている。本実施形態では、ヒータ５０として、電子制御装置３２により制御される電気ヒータが用いられる。

【0101】

このように構成される本実施形態では、電子制御装置３２がバルブ２８を開弁し、かつヒータ５０により反応液の加熱を開始する。これにより、反応液配管１９内には、反応液が蒸発して気泡が発生するとともに、気泡が成長する。この気泡は、反応液配管１９内の上側に移動する。このような気泡の移動、および気泡の成長により、反応液配管１９内には、水タンク１８から蒸発・凝縮器１６に反応液が流れる。このため、水タンク１８から蒸発・凝縮器１６に反応液を供給することができる。

【0102】

上記第４実施形態では、反応液配管１９としてＬ字状に形成されたものを用いた例について説明したが、これに代えて、次の（３）、（４）のようにしてもよい。
（３）図８に示すように、反応液配管１９として上下方向に延びる配管を反応液配管１９として採用する。
（４）図９、図１０に示すように、直方体に形成される直方体部１８ａと直方体部１８ａに下側に配置されて四角錐状に形成される四角錐１８ｂとからなるものを水タンク１８として採用する。これにより、水タンク１８が傾いても水タンク１８から蒸発・凝縮器１６に反応液を供給できる。図９では、反応液配管１９として上下方向に延びる配管を反応液配管１９として採用する。図１０では、反応液配管１９としてＬ字状に形成されたものを用いる。図１０中のヒータ５０は、反応液配管１９のうち水平方向に延びる水平部に配置されている。

【0103】

（第５実施形態）
上記第２、第３の実施形態では、蒸発・凝縮器１６の下側に水タンク１８を配置した例について説明したが、これに代えて、本第４実施形態では、蒸発・凝縮器１６の底部を水タンク１８の底部を同一高さの位置に配置する例について説明する。

【0104】

図１１に本実施形態の化学蓄熱システム１０の全体構成を示す。本実施形態では、蒸発・凝縮器１６で反応水を蒸発させる前に、水タンク１８から蒸発・凝縮器１６内に反応水を供給する際には、電子制御装置３２がバルブ２８を開弁すると、重力により反応液が水タンク１８から反応液配管１９を通して蒸発・凝縮器１６に流れる。

【0105】

一方、反応器１２内で化学蓄熱材１４が脱水反応を生じる際に、電子制御装置３２は、蒸発・凝縮器１６内の熱交換器１７による蒸気および内気の間の熱交換を停止する（移動手段、圧力上昇手段）。具体的には、熱交換器１７に外気を流通させる送風機４０の作動を停止する。このため、反応器１２内の化学蓄熱材１４の脱水反応で生じた蒸気は、蒸気配管３４およびバルブ２６を通して蒸発・凝縮器１６内に移動する。これに伴い、蒸発・凝縮器１６内の圧力が上昇して、蒸発・凝縮器１６内の圧力が水タンク１８内の圧力よりも高くなる。その後、電子制御装置３２は、バルブ２８を開弁して反応液配管１９を開ける。このため、蒸気は、蒸発・凝縮器１６内からバルブ２８および反応液配管１９を通して水タンク１８に移動する。このとき、蒸気は、水タンク１８内で凝縮して反応液としての水になる。

【0106】

以上のように蒸発・凝縮器１６および水タンク１８の間で反応液、或いは蒸気を移動させることができる。このため、蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅを調整することができる。

【0107】

なお、上記第５実施形態では、蒸発・凝縮器１６内の熱交換器１７による蒸気および内気の間の熱交換を停止して、蒸発・凝縮器１６内の圧力を上げるようにした例について説明したが、これに代えて、蒸発・凝縮器１６内の圧力を上げるために、（５）、（６）、（７）、（８）のようにしてもよい。
（５）蒸発・凝縮器１６内の熱交換器１７による蒸気および外気の間の熱交換を抑制して、蒸発・凝縮器１６内の圧力を上げるようにしてもよい。この場合、熱交換器１７に外気を流通させる送風機４０の送風量を少なくする。
（６）反応器１２内の圧力を高くすることにより、蒸発・凝縮器１６内の圧力を上げるようにする。例えば、反応器１２内で脱水反応を生じさせる化学蓄熱材１４を増量する。
（７）外部から蒸発・凝縮器１６内に熱を加えて蒸発・凝縮器１６内の圧力を上げるようにする。

【0108】

例えば、バルブ２６を閉弁して蒸気配管３４を閉じるとともに、送風機４０により熱交換器１７に内気を流通させて蒸発・凝縮器１６の内部を加熱する。このことにより、蒸発・凝縮器１６内の圧力を水タンク１８内の圧力よりも高くする。その後、バルブ２８を開弁して反応液配管１９を開ける。このため、蒸発・凝縮器１６および水タンク１８内の間の圧力差により、蒸発・凝縮器１６内からバルブ２８および反応液配管１９を通して水タンク１８内に反応液を移動させることができる。

【0109】

なお、上記第５実施形態では、重力により反応液を水タンク１８から蒸発・凝縮器１６に移動させる例について説明したが、これに代えて、水タンク１８および蒸発・凝縮器１６の間の圧力差および重力によって、反応液を水タンク１８から蒸発・凝縮器１６に移動させるようにしてもよい。この場合、上記第２、第３実施形態と同様に、水タンク１８および蒸発・凝縮器１６の間で圧力差を生じさせて、反応液を水タンク１８から蒸発・凝縮器１６に移動させることができる。

【0110】

（第６実施形態）
上記第５の実施形態では、蒸発・凝縮器１６の底部水タンク１８の底部を同一高さの位置に配置する例について説明したが、これに代えて、図１２に示すように、蒸発・凝縮器１６の底部よりも水タンク１８の底部を高い位置に配置してもよい。

【0111】

本実施形態では、上記第５の実施形態と同様、液面高さＨｅが目標値よりも小さい場合には、バルブ２８を開弁する。すると、重力によって、水タンク１８内の反応液を反応液配管１９を通して蒸発・凝縮器１６内に移動させることができる。一方、液面高さＨｅが目標値よりも大きい場合において、蒸発・凝縮器１６内の圧力を水タンク１８内の圧力よりも高くして、バルブ２８を開弁して反応液配管１９を開ける。このため、蒸発・凝縮器１６および水タンク１８内の間の圧力差により、蒸発・凝縮器１６内からバルブ２８および反応液配管１９を通して水タンク１８内に反応液が流れる。

【0112】

以上により、蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅを目標値に近づけることができる。

【0113】

（第６実施形態の第１変形例）
本第１変形例では、図１３に示すように、蒸発・凝縮器１６および水タンク１８の間において、反応液配管１９に対して並列に反応液配管１９ａが配置されている。反応液配管１９ａには、逆止弁６０が配置されている。反応液配管１９、１９ａは、蒸発・凝縮器１６の底部側と水タンク１８の底部側との間に接続されている。反応液配管１９ａには、逆止弁６０が配置されている。逆止弁６０は、蒸発・凝縮器１６側から水タンク１８側への反応液の移動を許容し、水タンク１８側から蒸発・凝縮器１６側への反応液の移動を防止する。この場合、バルブ２８を閉じた状態で、蒸発・凝縮器１６側から逆止弁６０を通して水タンク１８側への反応液を移動させることになる。

【0114】

なお、上記第６実施形態の第１変形例では、バルブ２８を閉じた状態で、蒸発・凝縮器１６側から逆止弁６０を通して水タンク１８側への反応液を移動させる例について説明したが、これに代えて、バルブ２８を開けた状態で、蒸発・凝縮器１６側からバルブ２８および逆止弁６０を通して水タンク１８側への反応液を移動させてもよい。

【0115】

（他の実施形態）
上記第３実施形態では、蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅを算出するために、蒸発・凝縮器１６内の上側圧力（すなわち、蒸気圧）を圧力センサ２２で検出し、水タンク１８内の下側圧力（すなわち、反応液の圧力）を圧力センサ２４で検出した例について説明したが、これに代えて、（８）〜（１０）のようにしてもよい。
（８）図１４に示すように、蒸発・凝縮器１６内の下側圧力として反応液の圧力を圧力センサ２２で検出し、水タンク１８内の上側圧力として蒸気圧を圧力センサ２４で検出する。

【0116】

この場合、Ｈを既知の値とし、圧力センサ２２の検出圧力を（ρ・ｇ・（Ｈｅ）＋Ｐｅ）とし、圧力センサ２４の検出圧力をＰｔとして、数式１に代入して、水タンク１８内の反応液の液面高さＨeを求める。
（９）図１５に示すように、蒸発・凝縮器１６内の下側圧力として反応液の圧力を圧力センサ２２で検出し、水タンク１８内の下側圧力として反応液の圧力を圧力センサ２４で検出する。この場合、Ｈを既知の値とし、圧力センサ２２の検出圧力をＰｅとし、圧力センサ２４の検出圧力を（ρ・ｇ・（Ｈｔ）＋Ｐｔ）として、数式１に代入して、水タンク１８内の反応液の液面高さＨeを求める。

【0117】

このように、蒸発・凝縮器１６内の蒸気圧、および蒸発・凝縮器１６内の反応液の圧力のうちいずれか一方を圧力センサ２２で検出する。水タンク１８内の蒸気圧、および水タンク１８内の反応液の圧力のうちいずれか一方を圧力センサ２４で検出する。そして、圧力センサ２２、２４の検出圧力に基づいて蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅを算出することができる。
（１０）図１６に示すように、蒸発・凝縮器１６内の上側圧力として蒸気圧を圧力センサ２２で検出し、蒸発・凝縮器１６内の下側圧力として反応液の圧力を圧力センサ２４で検出する。この場合、Ｈを既知の値とし、圧力センサ２４の検出圧力を（ρ・ｇ・（Ｈｅ）＋Ｐｅ）とし、圧力センサ２２の検出圧力をＰｅとすることにより、蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅを算出する。

【0118】

以上、（８）〜（１０）のように、圧力センサ２２、２４の検出対象を設定しても、圧力センサ２２、２４の検出圧力に基づいて蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅを算出することができる。

【0119】

さらに、上記第１実施形態では、蒸発・凝縮器１６内の反応液の液面高さＨｅを算出するために、蒸発・凝縮器１６内の上側圧力として蒸気圧を圧力センサ２２によって検出し、水タンク１８内の下側圧力として反応液の圧力を圧力センサ２４によって検出したが、これに限らず、上記（８）〜（１０）と同様に、圧力センサ２２、２４の検出対象を適宜設定してもよい。

【0120】

すなわち、蒸発・凝縮器１６内の蒸気圧、および蒸発・凝縮器１６内の反応液の圧力のうちいずれか一方を圧力センサ２２で検出する。水タンク１８内の蒸気圧、および水タンク１８内の反応液の圧力のうちいずれか一方を圧力センサ２４で検出する。或いは、蒸発・凝縮器１６内の上側圧力として蒸気圧を圧力センサ２２で検出し、蒸発・凝縮器１６内の下側圧力として反応液の圧力を圧力センサ２４で検出する。

【0121】

上記第１実施形態の第１変形例では、図３に示すように、蒸発・凝縮器１６内の上側圧力として蒸気圧を圧力センサ２２によって検出し、水タンク１８内の下側圧力として反応液の圧力を圧力センサ２４によって検出したが、これに限らず、上記（８）〜（１０）と同様に、圧力センサ２２、２４の検出対象を適宜設定してもよい。

【0122】

上記第６実施形態の第１変形例では、蒸発・凝縮器１６および水タンク１８の間において、反応液配管１９ａおよび逆止弁６０を配置した例について説明したが、これに代えて、上記第１実施形態の蒸発・凝縮器１６および水タンク１８の間において、反応液配管１９ａおよび逆止弁６０を配置してもよい。

【0123】

さらに、上記第２、３、４、５、６の実施形態のうちいずれか１つの実施形態において、蒸発・凝縮器１６および水タンク１８の間に反応液配管１９ａおよび逆止弁６０を配置してもよい。

【0124】

また、上記第１実施形態の第１、第２変形例において、蒸発・凝縮器１６および水タンク１８の間に反応液配管１９ａおよび逆止弁６０を配置してもよい。

【0125】

上記第１〜第６の実施形態では、化学蓄熱材として、（ＣａＯ／Ｃａ（ＯＨ）₂）を用いた例について説明したが、これに限らず、化学蓄熱材として、（ＣａＯ／Ｃａ（ＯＨ）₂）以外の金属酸化物、金属塩化物、或いは吸着材を、化学蓄熱材として用いてもよい。

【0126】

上記第１〜第６の実施形態では、反応器１２内の化学蓄熱材１４を脱水反応させる際に、熱交換器１３に内気を流通させて熱交換器１３内の内気によって反応器１２内の化学蓄熱材１４を加熱した例について説明したが、これに代えて、次の（１１）、（１２）、（１３）のようにしてもよい。

【0127】

（１１）電気ヒータ等のヒータを用いて反応器１２内の化学蓄熱材１４を加熱する。

【0128】

（１２）熱交換器１３の熱交換によって化学蓄熱材１４を加熱し、かつ電気ヒータ等のヒータを用いて反応器１２内の化学蓄熱材１４を加熱する。

【0129】

（１３）内気以外の流体（例えば、走行用エンジンの排気ガス、外気）を熱交換器１３に流通させてこの流通した流体によって化学蓄熱材１４を加熱する。

【0130】

上記第１〜第６の実施形態、および各変形例では、本発明の化学蓄熱システム１０を車両用空調装置に適用した例について説明したが、これに代えて、車両用空調装置以外の他の機器に本発明の化学蓄熱システム１０を適用してもよい。

【0131】

上記第１〜第６の実施形態、および各変形例において、夏期と冬季とで、化学蓄熱システム１０の作動を切り替えてもよい。

【0132】

まず、夏期では、熱交換器１７に内気を流通させることにより、蒸発・凝縮器１６内の反応液を加熱して蒸気を発生させる。このとき、熱交換器１７を通過した内気が冷風として車室内に吹き出されため、車室内が冷房される。一方、蒸発・凝縮器１６で生じた蒸気は、反応器１２に流通される。そして、反応器１２内の化学蓄熱材１４が蒸気によって水和反応を生じる。

【0133】

冬季では、送風機によって反応器１２の熱交換器１３に内気もしくは外気を流通させる。したがって、化学蓄熱材１４は、熱交換器１３内の内気もしくは外気を加熱する。このため、化学蓄熱材１４は、脱水反応を生じて蒸気を発生させる。そして、この蒸気は、蒸発・凝縮器１６に流通させる。

【0134】

このとき、送風機によって蒸発・凝縮器１６内の熱交換器１７には内気（或いは、外気）を流通させると、蒸発・凝縮器１６内の蒸気は、熱交換器１７内の内気（或いは、外気）に放熱して凝縮する。このため、内気（或いは、外気）は、加熱されて温風として車室内に吹き出されるため、車室内が暖房される。もしくは外気（すなわち、車室外）に排気しても良い。

【0135】

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

【符号の説明】

【0136】

１０ 化学蓄熱システム
１２ 反応器
１６ 蒸発・凝縮器
１８ 水タンク（タンク）
２０ 供給ポンプ（ポンプ）
２２、２４ 圧力センサ（第１、第２の圧力センサ）
２６ バルブ
２８ バルブ（開閉弁、弁体）
３２ 電子制御装置（算出手段）
６０ 逆止弁（弁体）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】