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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023135062
(43)【公開日】2023-09-28
(54)【発明の名称】化学蓄熱システム、及び蓄熱方法
(51)【国際特許分類】
F28D 20/00 20060101AFI20230921BHJP
F25B 17/08 20060101ALI20230921BHJP
【ＦＩ】
F28D20/00 G
F25B17/08 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022040075
(22)【出願日】2022-03-15
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和２年度、知の拠点あいち重点研究プロジェクトＩＩＩ期、「熱／電気バッテリーで構築するエネルギーマネジメント技術」に係る委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】000003942
【氏名又は名称】日新電機株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】504139662
【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】新家 大地
(72)【発明者】
【氏名】可貴 裕和
(72)【発明者】
【氏名】小林 敬幸
【テーマコード（参考）】
3L093
【Ｆターム（参考）】
3L093KK01
(57)【要約】
【課題】化学蓄熱システムの導入先における冷却源の系統と排熱源の系統とを独立した状態に維持することを可能にした化学蓄熱システム、及び蓄熱方法を提供する。
【解決手段】化学蓄熱システム１１は、蓄熱器２１、回収器３１、復水器４１、及び蒸発器５１を備える。回収器３１は、吸収材ＬＭと熱交換する第２熱交換器３２を有している。復水器４１は、冷却源ＣＳから冷却媒体が供給される第３熱交換器４２を有している。蒸発器５１は、排熱源ＨＳから加熱媒体が供給される第４熱交換器５２を有している。化学蓄熱システム１１は、復水器４１で冷却された水Ｗ２を回収器３１の第２熱交換器３２に送る回収器冷却用流路Ｌ４と、蒸発器５１で加熱した水Ｗ１を回収器３１の第２熱交換器３２に送る回収器加熱用流路Ｌ７とを備えている。回収器冷却用流路Ｌ４と回収器加熱用流路Ｌ７とは、切り替え可能に構成される。
【選択図】図１
【解決手段】化学蓄熱システム１１は、蓄熱器２１、回収器３１、復水器４１、及び蒸発器５１を備える。回収器３１は、吸収材ＬＭと熱交換する第２熱交換器３２を有している。復水器４１は、冷却源ＣＳから冷却媒体が供給される第３熱交換器４２を有している。蒸発器５１は、排熱源ＨＳから加熱媒体が供給される第４熱交換器５２を有している。化学蓄熱システム１１は、復水器４１で冷却された水Ｗ２を回収器３１の第２熱交換器３２に送る回収器冷却用流路Ｌ４と、蒸発器５１で加熱した水Ｗ１を回収器３１の第２熱交換器３２に送る回収器加熱用流路Ｌ７とを備えている。回収器冷却用流路Ｌ４と回収器加熱用流路Ｌ７とは、切り替え可能に構成される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
蓄熱動作時に脱水反応し、放熱動作時に水和反応する化学蓄熱材と前記化学蓄熱材と熱交換する熱交換器とを有する蓄熱器と、
水蒸気を吸収する吸収材を有し、前記化学蓄熱材から発生した水蒸気を回収する回収器と、
前記吸収材から発生した水蒸気を凝縮させる復水器と、
前記化学蓄熱材と反応させる水蒸気を前記蓄熱器に供給する蒸発器と、を備える化学蓄熱システムであって、
前記回収器は、前記吸収材と熱交換する熱交換器を有し、
前記復水器は、冷却源から冷却媒体が供給される熱交換器を有し、
前記蒸発器は、排熱源から加熱媒体が供給される熱交換器を有し、
前記復水器で冷却された水を前記回収器の前記熱交換器に送る回収器冷却用流路と、
前記蒸発器で加熱した水又は前記蒸発器で発生させた水蒸気を前記回収器の前記熱交換器に送る回収器加熱用流路と、を備え、
前記回収器冷却用流路と前記回収器加熱用流路とは、切り替え可能に構成されている、化学蓄熱システム。
水蒸気を吸収する吸収材を有し、前記化学蓄熱材から発生した水蒸気を回収する回収器と、
前記吸収材から発生した水蒸気を凝縮させる復水器と、
前記化学蓄熱材と反応させる水蒸気を前記蓄熱器に供給する蒸発器と、を備える化学蓄熱システムであって、
前記回収器は、前記吸収材と熱交換する熱交換器を有し、
前記復水器は、冷却源から冷却媒体が供給される熱交換器を有し、
前記蒸発器は、排熱源から加熱媒体が供給される熱交換器を有し、
前記復水器で冷却された水を前記回収器の前記熱交換器に送る回収器冷却用流路と、
前記蒸発器で加熱した水又は前記蒸発器で発生させた水蒸気を前記回収器の前記熱交換器に送る回収器加熱用流路と、を備え、
前記回収器冷却用流路と前記回収器加熱用流路とは、切り替え可能に構成されている、化学蓄熱システム。
【請求項2】
前記蒸発器で加熱した水又は前記蒸発器で発生させた水蒸気を放熱動作の前に前記蓄熱器の前記熱交換器に送る蓄熱器加熱用流路をさらに備える、請求項１に記載の化学蓄熱システム。
【請求項3】
前記蓄熱器加熱用流路は、前記回収器の前記吸収材を再生する再生動作中に前記蒸発器で加熱した水又は前記蒸発器で発生させた水蒸気を前記蓄熱器の前記熱交換器に送る、請求項２に記載の化学蓄熱システム。
【請求項4】
前記回収器加熱用流路及び前記蓄熱器加熱用流路は、前記蒸発器で加熱した水又は前記蒸発器で発生させた水蒸気をそれぞれ前記回収器の前記熱交換器及び前記蓄熱器の前記熱交換器に並列で供給するように構成される、請求項２又は請求項３に記載の化学蓄熱システム。
【請求項5】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の化学蓄熱システムを用いた蓄熱方法であって、前記回収器加熱用流路を用いて前記吸収材を再生する再生ステップと、前記回収器冷却用流路を用いて前記化学蓄熱材に蓄熱する蓄熱ステップとを切り替える、蓄熱方法。
【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、及び蓄熱方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１，２に開示されるように、化学蓄熱材を備える蓄熱器と、水蒸気を吸収する吸収材を有する回収器とを備える化学蓄熱システムが知られている。回収器は、化学蓄熱システムの蓄熱動作の際に、蓄熱器の化学蓄熱材の脱水反応で発生する水蒸気を回収することで、蓄熱動作を促進する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１２－２２０１６５号公報
【特許文献2】特開２０１４－１５３０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記のような化学蓄熱システムの回収器の吸収材は、水和反応により水蒸気を吸収する。吸収材の水和反応は、冷却源から回収器の熱交換器に供給される冷却媒体により冷却されることにより促進される。化学蓄熱システムの蓄熱動作後には、吸収材を脱水反応させる回収器の再生動作が行われる。吸収材の脱水反応は、排熱源から回収器の熱交換器に供給される加熱媒体により加熱されることにより促進される。このように回収器の熱交換器には、冷却源の冷却媒体と、排熱源の加熱媒体とが交互に導入される。このため、冷却源の系統に排熱源の加熱媒体が混入するとともに、排熱源の系統に排熱源の加熱媒体が混入する。すなわち、排熱源の加熱媒体の性質が冷却源の系統に影響を与えたり、冷却源の冷却媒体の性質が排熱源の系統に影響を与えたりするおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決する化学蓄熱システムは、蓄熱動作時に脱水反応し、放熱動作時に水和反応する化学蓄熱材と前記化学蓄熱材と熱交換する熱交換器とを有する蓄熱器と、水蒸気を吸収する吸収材を有し、前記化学蓄熱材から発生した水蒸気を回収する回収器と、前記吸収材から発生した水蒸気を凝縮させる復水器と、前記化学蓄熱材と反応させる水蒸気を前記蓄熱器に供給する蒸発器と、を備える化学蓄熱システムであって、前記回収器は、前記吸収材と熱交換する熱交換器を有し、前記復水器は、冷却源から冷却媒体が供給される熱交換器を有し、前記蒸発器は、排熱源から加熱媒体が供給される熱交換器を有し、前記復水器で冷却された水を前記回収器の前記熱交換器に送る回収器冷却用流路と、前記蒸発器で加熱した水又は前記蒸発器で発生させた水蒸気を前記回収器の前記熱交換器に送る回収器加熱用流路と、を備え、前記回収器冷却用流路と前記回収器加熱用流路とは、切り替え可能に構成されている。
【0006】
この構成によれば、冷却源の冷却媒体の流路とは独立した回収器冷却用流路を通じる水と、排熱源の加熱媒体の流路とは独立した回収器加熱用流路を通じる水により回収器を冷却及び加熱することができる。このため、回収器の熱交換器において、冷却源の冷却媒体に排熱源の加熱媒体が混入することを回避することができる。これにより、冷却源の系統は、排熱源の加熱媒体の性質の影響を受けることはない。また、回収器の熱交換器において、排熱源の加熱媒体に冷却源の冷却媒体が混入することを回避することができる。これにより、排熱源の系統は、冷却源の冷却媒体の性質の影響を受けることはない。
【0007】
上記化学蓄熱システムにおいて、前記蒸発器で加熱した水又は前記蒸発器で発生させた水蒸気を放熱動作の前に前記蓄熱器の前記熱交換器に送る蓄熱器加熱用流路をさらに備えてもよい。この構成によれば、蓄熱器の熱交換器を放熱動作の前に予め加熱することができるため、放熱動作時には、化学蓄熱材から発生した熱を効率的に輸送することができる。
【0008】
上記化学蓄熱システムにおいて、前記蓄熱器加熱用流路は、前記回収器の前記吸収材を再生する再生動作中に前記蒸発器で加熱した水又は前記蒸発器で発生させた水蒸気を前記蓄熱器の前記熱交換器に送ることが好ましい。この構成によれば、再生動作時に蓄熱器の熱交換器を予め加熱することができる。これにより、化学蓄熱システムの再生動作中や再生動作の直後に開始する化学蓄熱システムの放熱動作において、化学蓄熱材から発生した熱を効率的に輸送することができる。
【0009】
上記化学蓄熱システムにおいて、前記回収器加熱用流路及び前記蓄熱器加熱用流路は、前記蒸発器で加熱した水又は前記蒸発器で発生させた水蒸気をそれぞれ前記回収器の前記熱交換器及び前記蓄熱器の前記熱交換器に並列で供給するように構成されてもよい。この構成によれば、蓄熱器の熱交換器と回収器の熱交換器とを効率的に加熱することができる。例えば、蓄熱器加熱用流路及び回収器加熱用流路を順に直列に接続する場合よりも、回収器の熱交換器に供給される水の温度を高めることができるため、回収器の再生を効率的に行うことができる。
【0010】
上記課題を解決する蓄熱方法は、上記化学蓄熱システムを用いた蓄熱方法であって、前記回収器加熱用流路を用いて前記吸収材を再生する再生ステップと、前記回収器冷却用流路を用いて前記化学蓄熱材に蓄熱する蓄熱ステップとを切り替える。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、化学蓄熱システムの導入先における冷却源の系統と排熱源の系統とを独立した状態に維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】第１実施形態における化学蓄熱システムを示す概略図である。
【図2】化学蓄熱システムの蓄熱動作を説明する概略図である。
【図3】化学蓄熱システムの再生動作を説明する概略図である。
【図4】第２実施形態における化学蓄熱システムを示す概略図である。
【図5】化学蓄熱システムの再生動作を説明する概略図である。
【図6】化学蓄熱システムの変更例を示す概略図である。
【図7】化学蓄熱システムの再生動作を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
（第１実施形態）
以下、化学蓄熱システムの第１実施形態について図面を参照して説明する。
＜化学蓄熱システムの全体構成＞
図１に示すように、化学蓄熱システム１１は、蓄熱器２１と、回収器３１と、復水器４１と、蒸発器５１とを備えている。化学蓄熱システム１１は、排熱源ＨＳを用いて蓄熱した後、排熱源ＨＳよりも高い温度の放熱を行うケミカルヒートポンプとして用いることができる。化学蓄熱システム１１の放熱動作時には、加熱対象６１に水蒸気を送ることができる。
以下、化学蓄熱システムの第１実施形態について図面を参照して説明する。
＜化学蓄熱システムの全体構成＞
図１に示すように、化学蓄熱システム１１は、蓄熱器２１と、回収器３１と、復水器４１と、蒸発器５１とを備えている。化学蓄熱システム１１は、排熱源ＨＳを用いて蓄熱した後、排熱源ＨＳよりも高い温度の放熱を行うケミカルヒートポンプとして用いることができる。化学蓄熱システム１１の放熱動作時には、加熱対象６１に水蒸気を送ることができる。
【0014】
＜蓄熱器２１＞
蓄熱器２１は、化学蓄熱システム１１の蓄熱動作時に脱水反応し、化学蓄熱システム１１の放熱動作時に水和反応する化学蓄熱材ＨＭを有する。化学蓄熱材ＨＭとしては、周知の固体材料を用いることができる。化学蓄熱材ＨＭは、化学蓄熱物質のみから構成してもよいし、粒子状の化学蓄熱物質を水蒸気透過性樹脂等の水蒸気透過性のバインダーで結合した材料であってもよい。化学蓄熱物質としては、例えば、アルカリ土類金属のハロゲン化物、硫酸カルシウム等が挙げられる。化学蓄熱材ＨＭは、一種を用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。
蓄熱器２１は、化学蓄熱システム１１の蓄熱動作時に脱水反応し、化学蓄熱システム１１の放熱動作時に水和反応する化学蓄熱材ＨＭを有する。化学蓄熱材ＨＭとしては、周知の固体材料を用いることができる。化学蓄熱材ＨＭは、化学蓄熱物質のみから構成してもよいし、粒子状の化学蓄熱物質を水蒸気透過性樹脂等の水蒸気透過性のバインダーで結合した材料であってもよい。化学蓄熱物質としては、例えば、アルカリ土類金属のハロゲン化物、硫酸カルシウム等が挙げられる。化学蓄熱材ＨＭは、一種を用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。
【0015】
化学蓄熱物質の一種である塩化カルシウムの脱水反応及び水和反応は、例えば、下記式（Ａ）で表される。
ＣａＣｌ２・Ｈ２Ｏ＋Ｈ２Ｏ⇔ＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ・・・（Ａ）
蓄熱器２１は、化学蓄熱材ＨＭと熱交換する第１熱交換器２２を備えている。蓄熱器２１は、化学蓄熱材ＨＭから発生した熱を利用して第１熱交換器２２の流路内で飽和蒸気を発生させる。蓄熱器２１は、化学蓄熱材ＨＭ及び第１熱交換器２２を収容する第１容器２３を備えている。蓄熱器２１の第１容器２３は、化学蓄熱材ＨＭの水和反応に用いられる水蒸気が導入可能に構成されている。また、蓄熱器２１の第１容器２３は、化学蓄熱材ＨＭの脱水反応で生じる水蒸気が排出されるように構成されている。
ＣａＣｌ２・Ｈ２Ｏ＋Ｈ２Ｏ⇔ＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ・・・（Ａ）
蓄熱器２１は、化学蓄熱材ＨＭと熱交換する第１熱交換器２２を備えている。蓄熱器２１は、化学蓄熱材ＨＭから発生した熱を利用して第１熱交換器２２の流路内で飽和蒸気を発生させる。蓄熱器２１は、化学蓄熱材ＨＭ及び第１熱交換器２２を収容する第１容器２３を備えている。蓄熱器２１の第１容器２３は、化学蓄熱材ＨＭの水和反応に用いられる水蒸気が導入可能に構成されている。また、蓄熱器２１の第１容器２３は、化学蓄熱材ＨＭの脱水反応で生じる水蒸気が排出されるように構成されている。
【0016】
蓄熱器２１の第１熱交換器２２としては、例えば、フィンチューブ型の熱交換器、フィンレス熱交換器等が挙げられる。なお、以下で説明する熱交換器についても、同様の熱交換器を用いることができる。
【0017】
＜回収器３１＞
回収器３１は、水蒸気を吸収する吸収材ＬＭを有し、蓄熱器２１の化学蓄熱材ＨＭから発生した水蒸気を回収する。回収器３１は、吸収材ＬＭと熱交換する第２熱交換器３２と、吸収材ＬＭと第２熱交換器３２とを収容する第２容器３３とを備えている。
回収器３１は、水蒸気を吸収する吸収材ＬＭを有し、蓄熱器２１の化学蓄熱材ＨＭから発生した水蒸気を回収する。回収器３１は、吸収材ＬＭと熱交換する第２熱交換器３２と、吸収材ＬＭと第２熱交換器３２とを収容する第２容器３３とを備えている。
【0018】
吸収材ＬＭは、化学蓄熱材ＨＭを脱水反応させる温度を下げるために用いられる。吸収材ＬＭを用いることで、より低い温度の排熱であっても、化学蓄熱材ＨＭの脱水反応を進行させて蓄熱することが可能となる。また、吸収材ＬＭは、排熱源ＨＳの加熱媒体の温度において、脱水反応可能な物質が用いられる。これにより、排熱源ＨＳを利用して吸収材ＬＭを再生することができる。
【0019】
冷却源ＣＳの温度における吸収材ＬＭの平衡蒸気圧ＶＰ２Ｃは、排熱源ＨＳの温度における化学蓄熱材ＨＭの平衡蒸気圧ＶＰ１Ｈよりも低いことで、化学蓄熱材ＨＭの脱水反応を好適に促進することができる。一方、排熱源ＨＳの温度における吸収材ＬＭの平衡蒸気圧ＶＰ２Ｈは、同じく排熱源ＨＳの温度における化学蓄熱材ＨＭの平衡蒸気圧ＶＰ１Ｈよりも高いことが好ましい。このような吸収材ＬＭは、化学蓄熱材ＨＭよりも脱水し易いため、排熱源ＨＳを用いて吸収材ＬＭを再生することで、次の蓄熱動作に効率的に使用することができる。また、排熱源ＨＳの温度における吸収材ＬＭの平衡蒸気圧ＶＰ２Ｈは、冷却源ＣＳの温度における水の平衡蒸気圧ＶＰ３Ｃよりも高いことが好ましい。これにより、排熱源ＨＳにより吸収材ＬＭを加熱して発生した水蒸気を冷却源ＣＳによる冷却で凝縮させることで、吸収材ＬＭの再生を効率的に行うことができる。
【0020】
吸収材ＬＭとしては、例えば、ゼオライト、水酸化リチウム、硫酸マグネシウム、シュウ化ストロンチウム、活性炭、多孔性金属錯体（ＭＯＦ）等が挙げられる。吸収材ＬＭは、一種を用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。
【0021】
吸収材ＬＭの一種である臭化ストロンチウムの脱水反応及び水和反応は、例えば、下記式（Ｂ）で表される。
ＳｒＢｒ２・Ｈ２Ｏ＋５Ｈ２Ｏ⇔ＳｒＢｒ２・６Ｈ２Ｏ・・・（Ｂ）
＜復水器４１＞
復水器４１は、吸収材ＬＭから発生した水蒸気を凝縮させる。復水器４１は、冷却源ＣＳから冷却媒体が供給される第３熱交換器４２と、第３熱交換器４２を収容する第３容器４３とを備えている。復水器４１の第３熱交換器４２は、復水器４１に導入される水蒸気を凝縮する。また、復水器４１の第３熱交換器４２は、復水器４１の第３容器４３内の水Ｗ２を冷却する。すなわち、復水器４１の第３熱交換器４２は、水蒸気を凝縮する水蒸気凝縮部と、水を冷却する水冷却部とを備えている。第３熱交換器４２は、一つの熱交換器から構成されていてもよいし、複数の熱交換器から構成されていてもよい。
ＳｒＢｒ２・Ｈ２Ｏ＋５Ｈ２Ｏ⇔ＳｒＢｒ２・６Ｈ２Ｏ・・・（Ｂ）
＜復水器４１＞
復水器４１は、吸収材ＬＭから発生した水蒸気を凝縮させる。復水器４１は、冷却源ＣＳから冷却媒体が供給される第３熱交換器４２と、第３熱交換器４２を収容する第３容器４３とを備えている。復水器４１の第３熱交換器４２は、復水器４１に導入される水蒸気を凝縮する。また、復水器４１の第３熱交換器４２は、復水器４１の第３容器４３内の水Ｗ２を冷却する。すなわち、復水器４１の第３熱交換器４２は、水蒸気を凝縮する水蒸気凝縮部と、水を冷却する水冷却部とを備えている。第３熱交換器４２は、一つの熱交換器から構成されていてもよいし、複数の熱交換器から構成されていてもよい。
【0022】
＜蒸発器５１＞
蒸発器５１は、化学蓄熱材ＨＭと反応させる水蒸気を蓄熱器２１に供給する。蒸発器５１は、排熱源ＨＳから加熱媒体が供給される第４熱交換器５２と、第４熱交換器５２を収容する第４容器５３とを備えている。蒸発器５１では、第４容器５３内の水Ｗ１を第４熱交換器５２により加熱することで水蒸気を発生させることができる。蒸発器５１には、図示を省略した流路によって復水器４１の水Ｗ２が送液可能に構成されている。これにより、復水器４１の水Ｗ２は、蒸発器５１の水Ｗ１として再利用される。
蒸発器５１は、化学蓄熱材ＨＭと反応させる水蒸気を蓄熱器２１に供給する。蒸発器５１は、排熱源ＨＳから加熱媒体が供給される第４熱交換器５２と、第４熱交換器５２を収容する第４容器５３とを備えている。蒸発器５１では、第４容器５３内の水Ｗ１を第４熱交換器５２により加熱することで水蒸気を発生させることができる。蒸発器５１には、図示を省略した流路によって復水器４１の水Ｗ２が送液可能に構成されている。これにより、復水器４１の水Ｗ２は、蒸発器５１の水Ｗ１として再利用される。
【0023】
＜流路構成＞
次に、化学蓄熱システム１１の主な流路構成について説明する。
まず、化学蓄熱システム１１の蓄熱動作に用いられる流路について説明する。
次に、化学蓄熱システム１１の主な流路構成について説明する。
まず、化学蓄熱システム１１の蓄熱動作に用いられる流路について説明する。
【0024】
図２に示すように、化学蓄熱システム１１は、蓄熱器２１から回収器３１に水蒸気ＷＶ１を送る回収用水蒸気流路Ｌ１を有している。化学蓄熱システム１１は、蒸発器５１で加熱した水Ｗ１をポンプ７１によって蓄熱器２１の第１熱交換器２２に送る蓄熱器加熱用流路Ｌ２と、第１熱交換器２２を通じた水を蒸発器５１に戻す蒸発器用第１流路Ｌ３とを有している。化学蓄熱システム１１は、復水器４１で冷却した水Ｗ２をポンプ７２によって回収器３１の第２熱交換器３２に送る回収器冷却用流路Ｌ４と、第２熱交換器３２を通じた水を復水器４１に戻す復水器用第１流路Ｌ５とを有している。
【0025】
次に、化学蓄熱システム１１の再生動作に用いられる流路について説明する。
図３に示すように、化学蓄熱システム１１は、回収器３１から復水器４１に水蒸気ＷＶ２を送る復水器用第２流路Ｌ６を有している。化学蓄熱システム１１は、蒸発器５１で加熱した水Ｗ１をポンプ７１によって回収器３１の第２熱交換器３２に送る回収器加熱用流路Ｌ７と、第２熱交換器３２を通じた水を蒸発器５１に戻す蒸発器用第２流路Ｌ８とを有している。化学蓄熱システム１１は、上述した回収器冷却用流路Ｌ４と回収器加熱用流路Ｌ７とが切り替え可能に構成されている。これにより、上述した回収器冷却用流路Ｌ４を用いる化学蓄熱材ＨＭの蓄熱と、回収器加熱用流路Ｌ７を用いる吸収材ＬＭの再生とを交互に行うことができる。なお、回収器冷却用流路Ｌ４と回収器加熱用流路Ｌ７との切り替えは、バルブの開閉により行うことができる。
図３に示すように、化学蓄熱システム１１は、回収器３１から復水器４１に水蒸気ＷＶ２を送る復水器用第２流路Ｌ６を有している。化学蓄熱システム１１は、蒸発器５１で加熱した水Ｗ１をポンプ７１によって回収器３１の第２熱交換器３２に送る回収器加熱用流路Ｌ７と、第２熱交換器３２を通じた水を蒸発器５１に戻す蒸発器用第２流路Ｌ８とを有している。化学蓄熱システム１１は、上述した回収器冷却用流路Ｌ４と回収器加熱用流路Ｌ７とが切り替え可能に構成されている。これにより、上述した回収器冷却用流路Ｌ４を用いる化学蓄熱材ＨＭの蓄熱と、回収器加熱用流路Ｌ７を用いる吸収材ＬＭの再生とを交互に行うことができる。なお、回収器冷却用流路Ｌ４と回収器加熱用流路Ｌ７との切り替えは、バルブの開閉により行うことができる。
【0026】
次に、化学蓄熱システム１１の放熱動作に用いられる流路について説明する。
図１に示すように、化学蓄熱システム１１は、蒸発器５１から蓄熱器２１に水蒸気を送る蓄熱器用水蒸気流路Ｌ９を有している。化学蓄熱システム１１は、蓄熱器２１の第１熱交換器２２内の水蒸気を加熱対象６１に送る蒸気供給流路Ｌ１０を備えている。加熱対象６１は、特に限定されない。加熱対象６１としては、例えば、蒸気発生装置等が挙げられる。
図１に示すように、化学蓄熱システム１１は、蒸発器５１から蓄熱器２１に水蒸気を送る蓄熱器用水蒸気流路Ｌ９を有している。化学蓄熱システム１１は、蓄熱器２１の第１熱交換器２２内の水蒸気を加熱対象６１に送る蒸気供給流路Ｌ１０を備えている。加熱対象６１は、特に限定されない。加熱対象６１としては、例えば、蒸気発生装置等が挙げられる。
【0027】
＜化学蓄熱システム１１の動作＞
次に、化学蓄熱システム１１の動作の一例について説明する。
（化学蓄熱システム１１の蓄熱動作）
図２に示すように、化学蓄熱システム１１の蓄熱動作では、蓄熱器２１の化学蓄熱材ＨＭから排出される水蒸気ＷＶ１を回収器３１により回収する。詳述すると、蓄熱器２１の化学蓄熱材ＨＭから排出される水蒸気ＷＶ１は、回収用水蒸気流路Ｌ１を通じて回収器３１に送られる。回収器３１の第２熱交換器３２には、復水器４１で冷却された水Ｗ２が回収器冷却用流路Ｌ４を通じて送られる。回収器３１の第２熱交換器３２に送られた水は、復水器用第１流路Ｌ５を通じて復水器４１に戻される。このように復水器４１で冷却された水Ｗ２は、回収器冷却用流路Ｌ４及び復水器用第１流路Ｌ５を通じて、復水器４１と回収器３１の第２熱交換器３２との間を循環される。
次に、化学蓄熱システム１１の動作の一例について説明する。
（化学蓄熱システム１１の蓄熱動作）
図２に示すように、化学蓄熱システム１１の蓄熱動作では、蓄熱器２１の化学蓄熱材ＨＭから排出される水蒸気ＷＶ１を回収器３１により回収する。詳述すると、蓄熱器２１の化学蓄熱材ＨＭから排出される水蒸気ＷＶ１は、回収用水蒸気流路Ｌ１を通じて回収器３１に送られる。回収器３１の第２熱交換器３２には、復水器４１で冷却された水Ｗ２が回収器冷却用流路Ｌ４を通じて送られる。回収器３１の第２熱交換器３２に送られた水は、復水器用第１流路Ｌ５を通じて復水器４１に戻される。このように復水器４１で冷却された水Ｗ２は、回収器冷却用流路Ｌ４及び復水器用第１流路Ｌ５を通じて、復水器４１と回収器３１の第２熱交換器３２との間を循環される。
【0028】
蓄熱器２１の化学蓄熱材ＨＭから排出される水蒸気ＷＶ１が回収器３１に送られることで、化学蓄熱材ＨＭの脱水反応が行われる。ここで、化学蓄熱材ＨＭの脱水反応の進行に伴って、化学蓄熱材ＨＭの温度が低下する。化学蓄熱材ＨＭの温度が排熱源ＨＳの加熱媒体の温度よりも低くなったとき、蒸発器５１で加熱した水Ｗ１を蓄熱器加熱用流路Ｌ２及び蒸発器用第１流路Ｌ３を通じて、蓄熱器２１の第１熱交換器２２と蒸発器５１との間を循環させる。蒸発器５１では、排熱源ＨＳから蒸発器５１の第４熱交換器５２に加熱媒体を供給することで、水Ｗ１を加熱することができる。
【0029】
上記のように排熱源ＨＳを利用して蓄熱器２１の化学蓄熱材ＨＭを加熱することで、化学蓄熱材ＨＭの脱水反応を進行させる。化学蓄熱システム１１の蓄熱動作は、蓄熱器２１と回収器３１との間のバルブを閉じることにより停止させることができる。
【0030】
（化学蓄熱システム１１の再生動作）
図３に示すように、化学蓄熱システム１１の再生動作では、回収器３１の吸収材ＬＭから排出される水蒸気ＷＶ２を復水器４１によって凝縮させる。詳述すると、回収器３１の吸収材ＬＭから排出される水蒸気ＷＶ２は、復水器用第２流路Ｌ６を通じて復水器４１に送られる。復水器４１の第３熱交換器４２には、冷却源ＣＳから冷却媒体が供給されている。化学蓄熱システム１１の再生動作は、回収器３１と復水器４１との間のバルブを閉じることにより、停止させることができる。
図３に示すように、化学蓄熱システム１１の再生動作では、回収器３１の吸収材ＬＭから排出される水蒸気ＷＶ２を復水器４１によって凝縮させる。詳述すると、回収器３１の吸収材ＬＭから排出される水蒸気ＷＶ２は、復水器用第２流路Ｌ６を通じて復水器４１に送られる。復水器４１の第３熱交換器４２には、冷却源ＣＳから冷却媒体が供給されている。化学蓄熱システム１１の再生動作は、回収器３１と復水器４１との間のバルブを閉じることにより、停止させることができる。
【0031】
（化学蓄熱システム１１の放熱動作）
化学蓄熱システム１１の放熱動作では、排熱源ＨＳから蒸発器５１の第４熱交換器５２に加熱媒体を供給することで、蒸発器５１で水蒸気を発生させる。蒸発器５１で発生させた水蒸気は、図１に示される蓄熱器用水蒸気流路Ｌ９を通じて蓄熱器２１に送られる。これにより、蓄熱器２１の化学蓄熱材ＨＭの水和反応が行われる。
化学蓄熱システム１１の放熱動作では、排熱源ＨＳから蒸発器５１の第４熱交換器５２に加熱媒体を供給することで、蒸発器５１で水蒸気を発生させる。蒸発器５１で発生させた水蒸気は、図１に示される蓄熱器用水蒸気流路Ｌ９を通じて蓄熱器２１に送られる。これにより、蓄熱器２１の化学蓄熱材ＨＭの水和反応が行われる。
【0032】
蓄熱器２１の第１熱交換器２２の流路内の水は、化学蓄熱材ＨＭの水和反応による発熱により加熱される。これにより、第１熱交換器２２の流路内において水蒸気を発生させることができる。第１熱交換器２２の流路内の水蒸気は、図１に示される蒸気供給流路Ｌ１０を通じて加熱対象６１に送られる。化学蓄熱システム１１の放熱動作は、蒸発器５１と蓄熱器２１との間のバルブを閉じることにより停止することができる。
【0033】
化学蓄熱システム１１では、放熱動作の前に、蒸発器５１で加熱した水Ｗ１を、上記蓄熱器加熱用流路Ｌ２を通じて蓄熱器２１の第１熱交換器２２に送ることが好ましい。
＜蓄熱方法＞
以上の化学蓄熱システム１１を用いた蓄熱方法では、化学蓄熱材ＨＭの脱水反応を行う蓄熱ステップと、化学蓄熱材ＨＭの水和反応を行う放熱ステップとを繰り返すことができる。蓄熱方法では、蓄熱ステップの後、次の蓄熱ステップを開始するまでに、吸収材ＬＭを再生する再生ステップが行われる。蓄熱方法では、上述した回収器加熱用流路Ｌ７を用いて吸収材ＬＭを再生する再生ステップと、上述した回収器冷却用流路Ｌ４を用いて化学蓄熱材ＨＭに蓄熱する蓄熱ステップとを切り替える。蓄熱方法は、放熱ステップの前に、上記蓄熱器加熱用流路Ｌ２を用いて蓄熱器２１の第１熱交換器２２を加熱する蓄熱器加熱ステップを含むことが好ましい。
＜蓄熱方法＞
以上の化学蓄熱システム１１を用いた蓄熱方法では、化学蓄熱材ＨＭの脱水反応を行う蓄熱ステップと、化学蓄熱材ＨＭの水和反応を行う放熱ステップとを繰り返すことができる。蓄熱方法では、蓄熱ステップの後、次の蓄熱ステップを開始するまでに、吸収材ＬＭを再生する再生ステップが行われる。蓄熱方法では、上述した回収器加熱用流路Ｌ７を用いて吸収材ＬＭを再生する再生ステップと、上述した回収器冷却用流路Ｌ４を用いて化学蓄熱材ＨＭに蓄熱する蓄熱ステップとを切り替える。蓄熱方法は、放熱ステップの前に、上記蓄熱器加熱用流路Ｌ２を用いて蓄熱器２１の第１熱交換器２２を加熱する蓄熱器加熱ステップを含むことが好ましい。
【0034】
本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１－１）化学蓄熱システム１１は、蓄熱器２１、回収器３１、復水器４１、及び蒸発器５１を備えている。回収器３１は、吸収材ＬＭと熱交換する第２熱交換器３２を有している。復水器４１は、冷却源ＣＳから冷却媒体が供給される第３熱交換器４２を有している。蒸発器５１は、排熱源ＨＳから加熱媒体が供給される第４熱交換器５２を有している。化学蓄熱システム１１は、復水器４１で冷却された水Ｗ２を回収器３１の第２熱交換器３２に送る回収器冷却用流路Ｌ４と、蒸発器５１で加熱した水Ｗ１を回収器３１の第２熱交換器３２に送る回収器加熱用流路Ｌ７とを備えている。回収器冷却用流路Ｌ４と回収器加熱用流路Ｌ７とは、切り替え可能に構成されている。
（１－１）化学蓄熱システム１１は、蓄熱器２１、回収器３１、復水器４１、及び蒸発器５１を備えている。回収器３１は、吸収材ＬＭと熱交換する第２熱交換器３２を有している。復水器４１は、冷却源ＣＳから冷却媒体が供給される第３熱交換器４２を有している。蒸発器５１は、排熱源ＨＳから加熱媒体が供給される第４熱交換器５２を有している。化学蓄熱システム１１は、復水器４１で冷却された水Ｗ２を回収器３１の第２熱交換器３２に送る回収器冷却用流路Ｌ４と、蒸発器５１で加熱した水Ｗ１を回収器３１の第２熱交換器３２に送る回収器加熱用流路Ｌ７とを備えている。回収器冷却用流路Ｌ４と回収器加熱用流路Ｌ７とは、切り替え可能に構成されている。
【0035】
この構成によれば、冷却源ＣＳの冷却媒体の流路とは独立した回収器冷却用流路Ｌ４を通じる水Ｗ２と、排熱源ＨＳの加熱媒体の流路とは独立した回収器加熱用流路Ｌ７を通じる水Ｗ１により回収器３１を冷却及び加熱することができる。このため、回収器３１の第２熱交換器３２において、冷却源ＣＳの冷却媒体に排熱源ＨＳの加熱媒体が混入することを回避することができる。これにより、冷却源ＣＳの系統は、排熱源ＨＳの加熱媒体の性質の影響を受けることはない。また、回収器３１の第２熱交換器３２において、排熱源ＨＳの加熱媒体に冷却源ＣＳの冷却媒体が混入することを回避することができる。これにより、排熱源ＨＳの系統は、冷却源ＣＳの冷却媒体の性質の影響を受けることはない。従って、化学蓄熱システム１１の導入先における冷却源ＣＳの系統と排熱源ＨＳの系統とを独立した状態に維持することが可能となる。
【0036】
（１－２）化学蓄熱システム１１は、蒸発器５１で加熱した水Ｗ１を放熱動作の前に蓄熱器２１の第１熱交換器２２に送る蓄熱器加熱用流路Ｌ２をさらに備えている。この場合、蓄熱器２１の第１熱交換器２２を放熱動作の前に予め加熱することができるため、放熱動作時には、化学蓄熱材ＨＭから発生した熱を効率的に輸送することができる。
【0037】
（１－３）蓄熱器２１の第１熱交換器２２に排熱源ＨＳの加熱媒体を供給する場合では、第１熱交換器２２が排熱源ＨＳの加熱媒体の性質や清浄度の影響を受けることになる。これにより、例えば、第１熱交換器２２のメンテナンス等に手間を要するおそれがある。これに対して、本実施形態の化学蓄熱システム１１は、蒸発器５１で加熱した水Ｗ１を蓄熱器２１の第１熱交換器２２に送る蓄熱器加熱用流路Ｌ２をさらに備えている。この場合、蓄熱器２１の第１熱交換器２２に供給される水Ｗ１の性質の安定化や清浄性の確保が容易である。これにより、例えば、蓄熱器２１の第１熱交換器２２のメンテナンス等の手間を軽減することが可能となる。
【0038】
（第２実施形態）
化学蓄熱システム１１の第２実施形態について第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
化学蓄熱システム１１の第２実施形態について第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【0039】
図４及び図５に示すように、第２実施形態の回収器加熱用流路Ｌ７及び蓄熱器加熱用流路Ｌ２は、蒸発器５１で加熱した水Ｗ１をそれぞれ回収器３１の第２熱交換器３２及び蓄熱器２１の第１熱交換器２２に並列で供給するように構成されている。
【0040】
この化学蓄熱システム１１の蓄熱器加熱用流路Ｌ２は、回収器３１の吸収材ＬＭを再生する再生動作中に蒸発器５１で加熱した水Ｗ１を蓄熱器２１の第１熱交換器２２に送るように構成されている。すなわち、この化学蓄熱システム１１を用いた蓄熱方法では、吸収材ＬＭを再生する再生ステップ中に蓄熱器２１の第１熱交換器２２を加熱する蓄熱器加熱ステップを行うことができる。
【0041】
第２実施形態の化学蓄熱システム１１では、上記第１実施形態の（１－１）～（１－３）欄に記載の作用及び効果に加えて以下の作用及び効果が得られる。
（２－１）本実施形態の化学蓄熱システム１１は、上記のように化学蓄熱システム１１の再生動作時に蓄熱器２１の第１熱交換器２２を予め加熱することができる。これにより、化学蓄熱システム１１の再生動作中や再生動作の直後に開始する化学蓄熱システム１１の放熱動作において、化学蓄熱材ＨＭから発生した熱を効率的に輸送することができる。
（２－１）本実施形態の化学蓄熱システム１１は、上記のように化学蓄熱システム１１の再生動作時に蓄熱器２１の第１熱交換器２２を予め加熱することができる。これにより、化学蓄熱システム１１の再生動作中や再生動作の直後に開始する化学蓄熱システム１１の放熱動作において、化学蓄熱材ＨＭから発生した熱を効率的に輸送することができる。
【0042】
（２－２）回収器加熱用流路Ｌ７及び蓄熱器加熱用流路Ｌ２は、蒸発器５１で加熱した水Ｗ１を上記のように並列で供給するように構成されている。この場合、蓄熱器２１の第１熱交換器２２と回収器３１の第２熱交換器３２とを効率的に加熱することができる。例えば、蓄熱器加熱用流路Ｌ２及び回収器加熱用流路Ｌ７を順に直列に接続する場合よりも、回収器３１の第２熱交換器３２に供給される水Ｗ１の温度を高めることができるため、回収器３１の再生を効率的に行うことができる。
【0043】
（変更例）
上記実施形態を次のように変更してもよい。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
上記実施形態を次のように変更してもよい。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【0044】
・上記実施形態の化学蓄熱システム１１では、蓄熱器２１の第１熱交換器２２に蒸発器５１で加熱した水Ｗ１を供給しているが、蓄熱器２１の第１熱交換器２２に蒸発器５１で発生させた水蒸気を供給してもよい。この場合であっても、例えば、第１実施形態の（１－２）、（１－３）欄、及び第２実施形態の（２－１）、（２－２）欄で述べた作用及び効果を得ることができる。
【0045】
・図６及び図７に示すように、第２実施形態の化学蓄熱システム１１の回収器加熱用流路Ｌ７及び蓄熱器加熱用流路Ｌ２の構成を変更することができる。すなわち、回収器加熱用流路Ｌ７及び蓄熱器加熱用流路Ｌ２は、蒸発器５１で加熱した水Ｗ１を蓄熱器２１の第１熱交換器２２及び回収器３１の第２熱交換器３２の順に直列で供給するように構成することもできる。また、図示を省略するが、回収器加熱用流路Ｌ７及び蓄熱器加熱用流路Ｌ２は、蒸発器５１で加熱した水Ｗ１を回収器３１の第２熱交換器３２及び蓄熱器２１の第１熱交換器２２の順に直列で供給するように構成することもできる。
【0046】
・上記実施形態の化学蓄熱システム１１では、蒸発器５１で加熱した水Ｗ１を蓄熱器２１の第１熱交換器２２に供給しているが、排熱源ＨＳの加熱媒体を蓄熱器２１の第１熱交換器２２に供給するように変更することもできる。
【0047】
・上記実施形態の化学蓄熱システム１１の蓄熱動作は、復水器４１と回収器３１とを用いて行うこともできる。すなわち、蓄熱方法において、化学蓄熱材ＨＭの脱水反応を行う蓄熱ステップは、復水器作動ステップと、復水器作動ステップの後に行う回収器作動ステップとを含んでもよい。復水器作動ステップでは、化学蓄熱材ＨＭから発生する水蒸気ＷＶ１を復水器４１に導入する。回収器作動ステップでは、化学蓄熱材ＨＭから発生する水蒸気ＷＶ１を回収器３１に導入する。
【符号の説明】
【0048】
１１…化学蓄熱システム
２１…蓄熱器
２２…第１熱交換器
３１…回収器
３２…第２熱交換器
４１…復水器
４２…第３熱交換器
５１…蒸発器
５２…第４熱交換器
ＣＳ…冷却源
ＨＭ…化学蓄熱材
ＨＳ…排熱源
ＬＭ…吸収材
Ｌ２…蓄熱器加熱用流路
Ｌ４…回収器冷却用流路
Ｌ７…回収器加熱用流路
Ｗ１，Ｗ２…水
ＷＶ１，ＷＶ２…水蒸気
２１…蓄熱器
２２…第１熱交換器
３１…回収器
３２…第２熱交換器
４１…復水器
４２…第３熱交換器
５１…蒸発器
５２…第４熱交換器
ＣＳ…冷却源
ＨＭ…化学蓄熱材
ＨＳ…排熱源
ＬＭ…吸収材
Ｌ２…蓄熱器加熱用流路
Ｌ４…回収器冷却用流路
Ｌ７…回収器加熱用流路
Ｗ１，Ｗ２…水
ＷＶ１，ＷＶ２…水蒸気
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】