特開 2023-158499 推定装置、学習装置、推定方法、および学習方法

(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】P2023158499

(43)【公開日】2023-10-30

(54)【発明の名称】推定装置、学習装置、推定方法、および学習方法

(51)【国際特許分類】

   F22B 1/02 20060101AFI20231023BHJP

   F22B 35/00 20060101ALI20231023BHJP

   F22B 35/18 20060101ALI20231023BHJP

   F28D 20/00 20060101ALI20231023BHJP

   F25B 17/08 20060101ALI20231023BHJP

【ＦＩ】

F22B1/02 Z

F22B35/00 Z

F22B35/18

F28D20/00 G

F25B17/08 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022068380

(22)【出願日】2022-04-18

(71)【出願人】

【識別番号】000003942

【氏名又は名称】日新電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】森本 充

(72)【発明者】

【氏名】新家 大地

(72)【発明者】

【氏名】藤本 蛍子

(72)【発明者】

【氏名】堀内 学

【テーマコード（参考）】

3L021

3L093

【Ｆターム（参考）】

3L021AA04

3L021BA08

3L021DA03

3L021DA04

3L021EA02

3L093NN03

3L093PP15

3L093PP18

3L093QQ01

3L093QQ05

(57)【要約】

【課題】ケミカルヒートポンプにおいて熱の利用効率を高めるために、各種センサの計測結果から、プロセス状態を推定し、プロセスの完了後に次の動作に移行できるようにして、熱の利用効率を高める。
【解決手段】ケミカルヒートポンプ（２１）を用いて蒸気を発生させる蒸気発生装置（１２）における制御装置（Ｃ１）であって、第１箇所に設置されたセンサと、第２箇所に設置されたセンサと、から入力パラメータ（Ｃ１１１）を取得し、学習済みの推定モデル（Ｃ１１２）に入力することで、プロセス状態に関する出力パラメータ（Ｃ１１３）を推定し、第１箇所と第２箇所とは異なる箇所に制限されない。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケミカルヒートポンプを用いて蒸気を発生させる蒸気発生装置に関する推定装置であって、
前記蒸気発生装置の第１箇所に設置されたセンサから圧力、温度または流量と、前記蒸気発生装置の第２箇所に設置されたセンサから圧力、温度または流量と、を入力パラメータとして取得するセンサ情報取得部と、
前記入力パラメータを学習済みの推定モデルに入力し、前記蒸気発生装置のプロセス状態に関する出力パラメータを推定する推定部と、を備える推定装置。

【請求項2】

前記推定装置は、さらに前記出力パラメータに基づき、前記蒸気発生装置のプロセスを制御する制御部を備える請求項１に記載の推定装置。

【請求項3】

前記推定装置は、さらに前記出力パラメータに基づき、前記蒸気発生装置における異常の有無を判定する判定部を備える請求項１に記載の推定装置。

【請求項4】

前記出力パラメータは、前記蒸気の蒸気量、および、前記ケミカルヒートポンプにおいて脱水反応により蓄熱しかつ水和反応により放熱する化学蓄熱材の重量、の少なくとも１個である請求項１から３のいずれか１項に記載の推定装置。

【請求項5】

前記推定モデルは、前記入力パラメータと前記出力パラメータとの関係を学習したものである請求項１から３のいずれか１項に記載の推定装置。

【請求項6】

前記蒸気発生装置は、前記ケミカルヒートポンプを駆動させる流体による熱源を含み、
前記ケミカルヒートポンプが水和反応により放熱動作を行う場合において、前記入力パラメータは、前記蒸気の圧力、前記熱源の温度、または、前記熱源の流量のいずれかを少なくとも含む請求項１から３のいずれか１項に記載の推定装置。

【請求項7】

前記蒸気発生装置は、前記ケミカルヒートポンプを駆動させる流体による熱源を含み、
前記ケミカルヒートポンプが脱水反応により蓄熱動作を行う場合において、前記入力パラメータは、前記熱源の温度、または、前記熱源の流量のいずれかを少なくとも含む請求項１から３のいずれか１項に記載の推定装置。

【請求項8】

ケミカルヒートポンプを用いて蒸気を発生させる蒸気発生装置に関する学習装置であって、
前記蒸気発生装置の第１箇所に設置されたセンサから圧力、温度、または流量と、前記蒸気発生装置の第２箇所に設置されたセンサから圧力、温度、または流量と、を入力パラメータとして取得するセンサ情報取得部と、
前記蒸気の蒸気量、および、前記ケミカルヒートポンプにおいて脱水反応により蓄熱しかつ水和反応により放熱する化学蓄熱材の重量、の少なくとも１個を出力パラメータとして取得する教師データ取得部と、
前記入力パラメータと前記出力パラメータとの関係である推定モデルを学習する学習部と、を備える学習装置。

【請求項9】

前記蒸気発生装置は、前記ケミカルヒートポンプを駆動させる流体による熱源を含み、
前記ケミカルヒートポンプが水和反応により放熱動作を行う場合において、前記入力パラメータは、前記蒸気の圧力、前記熱源の温度、または、前記熱源の流量のいずれかを少なくとも含む請求項８に記載の学習装置。

【請求項10】

前記蒸気発生装置は、前記ケミカルヒートポンプを駆動させる流体による熱源を含み、
前記ケミカルヒートポンプが脱水反応により蓄熱動作を行う場合において、前記入力パラメータは、前記熱源の温度、または、前記熱源の流量のいずれかを少なくとも含む請求項８に記載の学習装置。

【請求項11】

前記蒸気発生装置は、前記ケミカルヒートポンプから前記蒸気を供給先に供給する蒸気供給部を備えており、
前記ケミカルヒートポンプは、前記化学蓄熱材を収容し前記脱水反応および前記水和反応を行う反応器を備えており、
前記蒸気量は、前記蒸気供給部が供給する前記蒸気の蒸気量であり、
前記重量は、前記反応器の重量変化である請求項８から１０のいずれか１項に記載の学習装置。

【請求項12】

ケミカルヒートポンプを用いて蒸気を発生させる蒸気発生装置に関する推定方法であって、
前記蒸気発生装置の第１箇所に設置されたセンサから圧力、温度、または流量と、前記蒸気発生装置の第２箇所に設置されたセンサから圧力、温度、または流量と、を入力パラメータとして取得するセンサ情報取得ステップと、
前記入力パラメータを学習済みの推定モデルに入力し、前記蒸気発生装置のプロセス状態に関する出力パラメータを推定する推定ステップと、を含む推定方法。

【請求項13】

ケミカルヒートポンプを用いて蒸気を発生させる蒸気発生装置に関する学習方法であって、
前記蒸気発生装置の第１箇所に設置されたセンサから圧力、温度、または流量と、前記蒸気発生装置の第２箇所に設置されたセンサから圧力、温度、または流量と、を入力パラメータとして取得するセンサ情報取得ステップと、
前記蒸気の蒸気量、および、前記ケミカルヒートポンプにおいて脱水反応により蓄熱しかつ水和反応により放熱する化学蓄熱材の重量、の少なくとも１個を出力パラメータとして取得する教師データ取得ステップと、
前記入力パラメータと前記出力パラメータとの関係である推定モデルを学習する学習ステップと、を含む学習方法。

【請求項14】

請求項１に記載の推定装置としてコンピュータを機能させるための推定プログラムであって、上記センサ情報取得部、および上記推定部としてコンピュータを機能させるための推定プログラム。

【請求項15】

請求項８に記載の学習装置としてコンピュータを機能させるための学習プログラムであって、上記センサ情報取得部、上記教師データ取得部、および上記学習部としてコンピュータを機能させるための推定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はケミカルヒートポンプを用いた蒸気発生装置に関するプロセス状態の推定装置および学習装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示されるように、工場等で発生する排熱の再利用のためにケミカルヒートポンプが用いられている。ケミカルヒートポンプでは、排熱を蓄熱し、その後に放熱させた熱を用いて蒸気を発生させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１５９５７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ケミカルヒートポンプの制御には、圧力計、温度計、または流量計などを用いることが一般的である。しかしながら、これらセンサでは、ケミカルヒートポンプの反応器における反応物質である化学蓄熱材を直接的に管理することができず、ケミカルヒートポンプの反応状態を管理することができない。そのために、これらセンサを用いて、流体である排熱源の比熱と流量と熱交換による温度差とから交換熱量を求め、当該交換熱量でもってケミカルヒートポンプの反応状態を管理している。

【0005】

交換熱量に基づき、間接的にケミカルヒートポンプの状態を管理するため、熱ロスを生じない範囲である化学蓄熱材の限界ちょうどまで蓄熱動作をさせることができない。また、蓄熱した化学蓄熱材を用いて放熱動作する際に、化学蓄熱材が溶けないようにするため過剰な放熱をさせないよう、早期に放熱を停止しなければならない。すなわち、ケミカルヒートポンプにおける反応器での各動作が完了していないまま次の動作に移行する可能性があり、熱の利用効率が低下している。

【0006】

そこで、本発明の一態様は、ケミカルヒートポンプにおけるプロセス状態を適切に推定することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る推定装置は、ケミカルヒートポンプを用いて蒸気を発生させる蒸気発生装置に関する推定装置であって、前記蒸気発生装置の第１箇所に設置されたセンサから圧力、温度または流量と、前記蒸気発生装置の第２箇所に設置されたセンサから圧力、温度または流量と、を入力パラメータとして取得するセンサ情報取得部と、前記入力パラメータを学習済みの推定モデルに入力し、前記蒸気発生装置のプロセス状態に関する出力パラメータを推定する推定部と、を備える。

【0008】

上記の構成では、蒸気発生装置に設けられたセンサによって取得した入力パラメータと、推定モデルとを用いて、蒸気発生装置で計測できない蒸気発生装置のプロセス状態を出力パラメータとして推定することができる。なお、前記第１箇所と前記第２箇所は異なる箇所であってもよいし、同じ箇所であってもよい。

【0009】

前記推定装置は、さらに前記出力パラメータに基づき、前記蒸気発生装置のプロセスを制御する制御部を備えてもよい。

【0010】

上記の構成では、出力パラメータに基づき、蒸気発生装置のプロセスを制御し、蒸気発生装置の各動作を適切に切り替えることができるようになる。そのため、熱の利用効率を向上させることができる。

【0011】

前記推定装置は、さらに前記出力パラメータに基づき、前記蒸気発生装置における異常の有無を判定する判定部を備えてもよい。

【0012】

上記の構成では、出力パラメータに基づき、蒸気発生装置でのプロセス状態が異常な状態であるかいなかを判定することができる。そのため、センサで計測できないプロセス状態に対しても異常処理をすることができるようになり、蒸気発生装置の安全性が向上する。

【0013】

前記出力パラメータは、前記蒸気の蒸気量、および、前記ケミカルヒートポンプにおいて脱水反応により蓄熱しかつ水和反応により放熱する化学蓄熱材の重量、の少なくとも１個であってもよい。

【0014】

上記の構成では、蒸気発生装置に設けられているセンサで計測できない蒸気の蒸気量、ケミカルヒートポンプにおいて脱水反応により蓄熱しかつ水和反応により放熱する化学蓄熱材の重量の少なくとも１個を推定することができる。そのため、蒸気発生装置における各動作を適切なタイミングで停止し、次の動作に移行することができる。

【0015】

前記推定モデルは、前記入力パラメータと前記出力パラメータとの関係を学習したものであってもよい。

【0016】

上記の構成では、入力パラメータと推定モデルとを用いることで、本来計測できていない出力パラメータを推定することができるようになる。

【0017】

前記蒸気発生装置は、前記ケミカルヒートポンプを駆動させる流体による熱源を含み、前記ケミカルヒートポンプが水和反応により放熱動作を行う場合において、前記入力パラメータは、前記蒸気の圧力、前記熱源の温度、または、前記熱源の流量のいずれかを少なくとも含んでもよい。

【0018】

上記の構成では、入力パラメータとして、蒸気の圧力、熱源の温度、または熱源の流量のいずれかを少なくとも含むことで、放熱動作を推定することができる。

【0019】

前記蒸気発生装置は、前記ケミカルヒートポンプを駆動させる流体による熱源を含み、前記ケミカルヒートポンプが脱水反応により蓄熱動作を行う場合において、前記入力パラメータは、前記熱源の温度、または、前記熱源の流量のいずれかを少なくとも含んでもよい。

【0020】

上記の構成では、入力パラメータとして、熱源の温度、または熱源の流量のいずれかを少なくとも含むことで、蓄熱動作を推定することができる。

【0021】

上記の課題を解決するために、本発明の別の態様に係る学習装置は、ケミカルヒートポンプを用いて蒸気を発生させる蒸気発生装置に関する学習装置であって、前記蒸気発生装置の第１箇所に設置されたセンサから圧力、温度または流量と、前記蒸気発生装置の第２箇所に設置されたセンサから圧力、温度または流量と、を入力パラメータとして取得するセンサ情報取得部と、前記蒸気の蒸気量、および、前記ケミカルヒートポンプにおいて脱水反応により蓄熱しかつ水和反応により放熱する化学蓄熱材の重量、の少なくとも１個を出力パラメータとして取得する教師データ取得部と、前記入力パラメータと前記出力パラメータとの関係である推定モデルを学習する学習部と、を備える。

【0022】

上記の構成では、入力パラメータと出力パラメータとの関係を推定モデルとして学習することができる。そのため、入力パラメータと推定モデルとを用いることで、出力パラメータを推定することができるようになる。なお、前記第１箇所と前記第２箇所は異なる箇所であってもよいし、同じ箇所であってもよい。

【0023】

前記蒸気発生装置は、前記ケミカルヒートポンプを駆動させる流体による熱源を含み、前記ケミカルヒートポンプが水和反応により放熱動作を行う場合において、前記入力パラメータは、前記蒸気の圧力、前記熱源の温度、または、前記熱源の流量のいずれかを少なくとも含んでもよい。

【0024】

上記の構成では、入力パラメータとして、蒸気の圧力、熱源の温度、または熱源の流量のいずれかを少なくとも含むことで、放熱動作における推定モデルを学習することができる。

【0025】

前記蒸気発生装置は、前記ケミカルヒートポンプを駆動させる流体による熱源を含み、前記ケミカルヒートポンプが脱水反応により蓄熱動作を行う場合において、前記入力パラメータは、前記熱源の温度、または、前記熱源の流量のいずれかを少なくとも含んでもよい。

【0026】

上記の構成では、入力パラメータとして、熱源の温度、または熱源の流量のいずれかを少なくとも含むことで、蓄熱動作における推定モデルを学習することができる。

【0027】

前記蒸気発生装置は、前記ケミカルヒートポンプから前記蒸気を供給先に供給する蒸気供給部を備えており、前記ケミカルヒートポンプは、前記化学蓄熱材を収容し前記脱水反応および前記水和反応を行う反応器を備えており、前記蒸気量は、前記蒸気供給部が供給する前記蒸気の蒸気量であり、前記重量は、前記反応器の重量変化であってもよい。

【0028】

上記の課題を解決するために、本発明の別の態様に係る推定方法は、ケミカルヒートポンプを用いて蒸気を発生させる蒸気発生装置に関する推定方法であって、前記蒸気発生装置の第１箇所に設置されたセンサから圧力、温度または流量と、前記蒸気発生装置の第２箇所に設置されたセンサから圧力、温度または流量と、を入力パラメータとして取得するセンサ情報取得ステップと、前記入力パラメータを学習済みの推定モデルに入力し、前記蒸気発生装置のプロセス状態に関する出力パラメータを推定する推定ステップと、を含む。

【0029】

上記の課題を解決するために、本発明の別の態様に係る学習方法は、ケミカルヒートポンプを用いて蒸気を発生させる蒸気発生装置に関する学習方法であって、前記蒸気発生装置の第１箇所に設置されたセンサから圧力、温度または流量と、前記蒸気発生装置の第２箇所に設置されたセンサから圧力、温度または流量と、を入力パラメータとして取得するセンサ情報取得ステップと、前記蒸気の蒸気量、および、前記ケミカルヒートポンプにおいて脱水反応により蓄熱しかつ水和反応により放熱する化学蓄熱材の重量、の少なくとも１個を出力パラメータとして取得する教師データ取得ステップと、前記入力パラメータと前記出力パラメータとの関係である推定モデルを学習する学習ステップと、を含む。

【0030】

本発明の各態様に係る推定装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記推定装置が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより前記推定装置をコンピュータにて実現させる推定装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

【0031】

本発明の各態様に係る学習装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記学習装置が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより前記学習装置をコンピュータにて実現させる学習装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

【発明の効果】

【0032】

本発明の一態様によれば、蒸気発生装置のプロセス状態を出力パラメータとして適切に推定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】実施形態１に係る蒸気発生システムの要部の構成を示す図である。

【図2】実施形態１に係る制御装置のブロック図である。

【図3】ケミカルヒートポンプが蓄熱動作している状態を示す図である。

【図4】ケミカルヒートポンプが放熱動作している状態を示す図である。

【図5】ケミカルヒートポンプが蓄熱動作している場合におけるフローチャートである。

【図6】ケミカルヒートポンプが放熱動作している場合におけるフローチャートである。

【図7】蓄熱動作の動作例における入力パラメータのグラフである。

【図8】蓄熱動作の動作例における入力パラメータと出力パラメータとの関係を示す表である。

【図9】放熱動作の動作例における入力パラメータのグラフである。

【図10】放熱動作の動作例における入力パラメータと出力パラメータとの関係を示す表である。

【図11】実施形態２に係る蒸気発生システムの要部の構成を示す図である。

【図12】実施形態２に係る制御装置のブロック図である。

【図13】実施形態３に係る蒸気発生システムの要部の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。

【0035】

（蒸気発生システムの概要）
図１は、実施形態１に係る蒸気発生システム１１の要部の構成を示す図である。図１に示すように、蒸気発生システム１１は、蒸気を発生させる蒸気発生装置１２と、回収経路Ｌ１を経由して蒸気を回収する蒸気回収部ＳＲと、蒸気を出力する蒸気ヘッダＳＨと、を備える。蒸気発生装置１２は、蒸気を発生させるケミカルヒートポンプ２１と、蒸気を供給先へ供給する蒸気供給部３１と、ケミカルヒートポンプ２１から蒸気供給部３１へ蒸気を送る蒸気移送パイプ部４１と、各部を制御する制御装置（推定装置）Ｃ１と、を備えている。

【0036】

（ケミカルヒートポンプの構成）
ケミカルヒートポンプ２１は、排熱を回収する排熱回収部２２と、化学蓄熱材ＨＭが収容されている反応器２３と、排熱回収部２２から反応器２３へ熱を輸送する熱輸送経路２４と、貯留槽２５と、送水部２６と、を備えている。

【0037】

排熱回収部２２は、外部から排熱が導入され、後述する第１ヒートパイプ部２４ａに対して熱交換する熱交換器と、排熱源の状態を計測するセンサと、を備えている。排熱回収部２２に導入される熱源である排熱源の形態は、流体であれば、液体（高温の排水等）であってもよいし、気体（蒸気等）であってもよい。排熱源の状態を計測するセンサとしては、熱交換前における排熱源の温度を計測する第１温度計Ｔ１と、熱交換後における排熱源の温度を計測する第２温度計Ｔ２と、排熱源の流量を計測する流量計Ｆ１と、が挙げられる。

【0038】

反応器２３は、化学蓄熱材ＨＭと、後述する第２ヒートパイプ部２４ｂとが収容されており、互いに熱交換できるように構成されている。また、反応器２３には、反応器２３内の圧力を計測する第２圧力計Ｐ２が備えられている。反応器２３には、ケミカルヒートポンプ２１の蓄熱動作時に、化学蓄熱材ＨＭの脱水反応に伴って生じる蒸気が排出されるように構成されている。また、反応器２３には、ケミカルヒートポンプ２１の放熱動作時に、化学蓄熱材ＨＭの水和反応に用いられる水蒸気が導入されるように構成されている。

【0039】

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、塩化カルシウム、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。化学蓄熱材ＨＭは、２００℃以上の耐熱性を有していることが好ましい。

【0040】

熱輸送経路２４は、排熱回収部２２内に配置される第１ヒートパイプ部２４ａと、反応器２３内に配置される第２ヒートパイプ部２４ｂと、第１ヒートパイプ部２４ａおよび第２ヒートパイプ部２４ｂの間で熱輸送する中間ヒートパイプ部２４ｃと、を備えている。

【0041】

第１ヒートパイプ部２４ａは、内部に毛細管現象を利用して作動流体（水）を中間ヒートパイプ部２４ｃ側に送るウィックと、第１ヒートパイプ部２４ａ内部の圧力を計測する第３圧力計Ｐ３と、を備える。周知のようにウィックは、毛細管構造を有する多孔質体であり、熱輸送経路２４において作動流体を一方向に送る役割を果たす。排熱回収部２２では、排熱源と第１ヒートパイプ部２４ａとの間で熱交換される。排熱回収部２２は、排熱の流体が流通するパイプを備えることが好ましく、パイプと第１ヒートパイプ部２４ａとは電熱板に接続されることがより好ましい。これにより、排熱源と第１ヒートパイプ部２４ａとの間の熱交換を効率的に行うことができる。

【0042】

第２ヒートパイプ部２４ｂは、内部に流れる蒸気温度を計測する第３温度計Ｔ３を備える。第２ヒートパイプ部２４ｂは、反応器２３内において、複数の電熱板に接続されることが好ましい。これにより、第２ヒートパイプ部２４ｂと化学蓄熱材ＨＭとの間の熱交換を効率的に行うことができる。なお、反応器２３内では、化学蓄熱材ＨＭの形状を維持するために、化学蓄熱材ＨＭと第２ヒートパイプ部２４ｂと電熱板とを網目構造を有する支持体で覆うことが好ましい。

【0043】

貯留槽２５は、作動流体（水）が凝縮水として貯められており、外部から水を補充可能に構成されている。送水部２６は、貯留槽２５内の水を第２ヒートパイプ部２４ｂに送る送液ポンプ２６ａと、第２ヒートパイプ部２４ｂと貯留槽２５との間で水を循環させることを可能にした循環路２６ｂと、を備えている。

【0044】

ケミカルヒートポンプ２１の蓄熱動作時に、貯留槽２５は、第１ヒートパイプ部２４ａに化学蓄熱材ＨＭの脱水反応のための熱媒になる水を供給する。また、ケミカルヒートポンプ２１の放熱動作時に、貯留槽２５は、第２ヒートパイプ部２４ｂにて蒸気供給部３１へ出力する蒸気になる水を、第２ヒートパイプ部２４ｂに送液ポンプ２６ａにて供給する。

【0045】

ケミカルヒートポンプ２１は、流体の流路を切り換える多数のバルブを備えている。当該多数のバルブは、第１バルブＶ１と、第１三方バルブＴＶ１と、第２三方バルブＴＶ２と、第３三方バルブＴＶ３と、第４三方バルブＴＶ４と、第５三方バルブＴＶ５と、である。

【0046】

第１バルブＶ１は、貯留槽２５と第１ヒートパイプ部２４ａとの間を開閉するバルブである。第１バルブＶ１は、基本的に開の状態である。

【0047】

第１三方バルブＴＶ１は、作動流体の経路を切り換えるバルブである。第１三方バルブＴＶ１は、第１ヒートパイプ部２４ａと、中間ヒートパイプ部２４ｃと、第５三方バルブＴＶ５と、のうち２個を連通させる。

【0048】

第２三方バルブＴＶ２は、作動流体の経路を切り換えるバルブである。第２三方バルブＴＶ２は、中間ヒートパイプ部２４ｃと、第３三方バルブＴＶ３と、蒸気移送パイプ部４１と、のうち２個を連通させる。

【0049】

第３三方バルブＴＶ３は、作動流体の経路を切り換えるバルブである。第３三方バルブＴＶ３は、第２ヒートパイプ部２４ｂと、第２三方バルブＴＶ２と、循環路２６ｂと、のうち２個を連通させる。

【0050】

第４三方バルブＴＶ４は、作動流体の経路を切り換えるバルブである。第４三方バルブＴＶ４は、第２ヒートパイプ部２４ｂと、貯留槽２５と、送液ポンプ２６ａと、のうち２個を連通させる。

【0051】

第５三方バルブＴＶ５は、作動流体の経路を切り換えるバルブである。第５三方バルブＴＶ５は、反応器２３と、蒸気回収部ＳＲと、第１三方バルブＴＶ１と、のうち２個を連通させる。

【0052】

（蒸気供給部および蒸気移送パイプ部の構成）
蒸気供給部３１は、供給先としての蒸気ヘッダＳＨに連結される部分である。蒸気供給部３１は、蒸気移送パイプ部４１から送られる蒸気の圧力を検出する第１圧力計Ｐ１と、供給先への蒸気の供給を制御する制御弁３２とを備えている。

【0053】

蒸気移送パイプ部４１は、ケミカルヒートポンプ２１の放熱動作時に第２ヒートパイプ部２４ｂの内部で発生させた蒸気を蒸気供給部３１へ送る。すなわち、蒸気移送パイプ部４１は、ケミカルヒートポンプ２１の中間ヒートパイプ部２４ｃに接続されている。

【0054】

（制御装置Ｃ１の構成）
図２は、実施形態１に係る制御装置Ｃ１のブロック図である。制御装置Ｃ１は、蒸気発生装置１２の状態を計測し、計測できない状態量を推定する機能を有する。制御装置Ｃ１は、蒸気発生装置１２を制御する制御装置に限定されず、状態量を推定する機能のみを有する推定装置であってもよい。制御装置Ｃ１は、記憶部Ｃ１１と、センサ情報取得部Ｃ１２と、推定部Ｃ１３と、判定部Ｃ１４と、制御部Ｃ１５と、を備える。

【0055】

記憶部Ｃ１１は、制御装置Ｃ１の各部のデータを記憶する。記憶部Ｃ１１が記憶するデータは、入力パラメータＣ１１１と、推定モデルＣ１１２と、出力パラメータＣ１１３と、を含む。記憶部Ｃ１１に記憶されたこれらデータはその時々のデータだけではなく、過去のデータを含んでもよい。すなわち、例えば、入力パラメータＣ１１１は、その時々のみのデータであってもよいし、その時々のデータに加えて過去のデータを含んだデータであってもよい。

【0056】

センサ情報取得部Ｃ１２は、蒸気発生装置１２の各部にあるセンサの計測値を取得する。センサ情報取得部Ｃ１２は、取得した計測値を入力パラメータＣ１１１として記憶する。

【0057】

具体的には、センサ情報取得部Ｃ１２は、第１～３圧力計Ｐ１～３、第１～３温度計Ｔ１～３、および流量計Ｆ１の計測値をそれぞれのセンサから取得する。センサ情報取得部Ｃ１２が取得するセンサのデータは、これらセンサに限定されない。また、センサ情報取得部Ｃ１２は、これらセンサ全てのデータを取得する必要はなく、少なくとも２個のセンサのデータを取得すればよい。

【0058】

すなわち、センサ情報取得部Ｃ１２は、蒸気発生装置１２の第１箇所に設置されたセンサから圧力・温度または流量と、蒸気発生装置１２の第２箇所に設置されたセンサから圧力・温度または流量と、を少なくとも入力パラメータＣ１１１として取得すればよい。なお、第１箇所と第２箇所とは、異なる箇所であってもよいし、同じ箇所であってもよい。

【0059】

例えば、入力パラメータＣ１１１として同じ箇所の計測値である第１温度計Ｔ１と流量計Ｆ１とを用いてもよい。また、入力パラメータＣ１１１として異なる箇所の計測値である第１温度計Ｔ１と第２圧力計Ｐ２とを用いてもよい。さらに、入力パラメータＣ１１１として動作状態によっては異なる箇所であるが連通した箇所の計測値である第３圧力計Ｐ３と第３温度計Ｔ３とを用いてもよい。入力パラメータＣ１１１はこれら組み合わせに限定されず、任意の組み合わせをとってもよい。また、入力パラメータＣ１１１としては、少なくとも２個以上の計測値を用いればよい。

【0060】

推定部Ｃ１３は、入力パラメータＣ１１１を予め用意された学習済みの推定モデルＣ１１２に入力し、蒸気発生装置１２の各部のプロセス状態（状態量）に関する出力パラメータＣ１１３を推定する。推定部Ｃ１３は、推定した出力パラメータＣ１１３を記憶部Ｃ１１に記憶する。

【0061】

判定部Ｃ１４は、出力パラメータＣ１１３と予め定めた閾値とを比較し、蒸気発生装置１２の動作を決定する。決定した動作内容を制御部Ｃ１５に出力する。

【0062】

制御部Ｃ１５は、入力された動作内容を受けて、蒸気発生装置１２の各部を動作させる。具体的には、制御部Ｃ１５は、第１バルブＶ１、三方バルブＴＶ１～５、および送液ポンプ２６ａを制御する。

【0063】

また、制御装置Ｃ１は、判定部Ｃ１４および制御部Ｃ１５を備えなくてもよい。制御装置Ｃ１がこれらを備えない場合は、蒸気発生装置１２に専用の制御装置が設けられており、当該制御装置は、推定部Ｃ１３が推定した出力パラメータＣ１１３を受信して適切な処理を行ってもよい。

【0064】

（ケミカルヒートポンプ２１の蓄熱動作の流れ）
次に蒸気発生システム１１の動作について説明する。

【0065】

図３は、ケミカルヒートポンプ２１が蓄熱動作している状態を示す図である。ケミカルヒートポンプ２１の蓄熱動作には、排熱が利用される。排熱回収部２２で回収された排熱は、熱輸送経路２４である第１ヒートパイプ部２４ａ、中間ヒートパイプ部２４ｃ、および第２ヒートパイプ部２４ｂによって反応器２３へ熱輸送される。

【0066】

具体的には、貯留槽２５から排熱回収部２２内の第１ヒートパイプ部２４ａに作動流体が供給されている状態において、排熱回収部２２における熱交換によって、作動流体は第１ヒートパイプ部２４ａの内部にて蒸発する。蒸発した作動流体は、中間ヒートパイプ部２４ｃを通じて反応器２３内の第２ヒートパイプ部２４ｂに流入する。蒸発した作動流体は、第２ヒートパイプ部２４ｂにおいて、反応器２３内の化学蓄熱材ＨＭと熱交換することで凝縮する。凝縮した作動流体は、貯留槽２５に貯留される。このように、熱輸送経路２４は、作動流体が一方向に還流するループ型ヒートパイプとして動作する。

【0067】

反応器２３内では、反応器２３（第２ヒートパイプ部２４ｂ）に輸送された熱によって、化学蓄熱材ＨＭが加熱される。これにより、化学蓄熱材ＨＭの脱水反応が行われる。化学蓄熱材ＨＭの脱水反応で発生した蒸気は、蒸気回収部ＳＲによって回収される。

【0068】

（ケミカルヒートポンプ２１の放熱動作の流れ）
図４は、ケミカルヒートポンプ２１が放熱動作している状態を示す図である。ケミカルヒートポンプ２１の放熱動作には、排熱が利用される。ケミカルヒートポンプ２１の放熱動作時に発生する熱によって、反応器２３内の第２ヒートパイプ部２４ｂの内部で蒸気を発生し、この蒸気は、蒸気移送パイプ部４１を通じて蒸気供給部３１へ送ることができる。

【0069】

具体的には、貯留槽２５から排熱回収部２２内の第１ヒートパイプ部２４ａに作動流体が供給されている状態において、排熱回収部２２における熱交換によって、作動流体は第１ヒートパイプ部２４ａの内部にて蒸発する。蒸発した作動流体は、第１三方バルブＴＶ１および第５三方バルブＴＶ５を通じて、反応器２３へ導入される。

【0070】

反応器２３内では、化学蓄熱材ＨＭの水和反応の発熱によって、貯留槽２５から第２ヒートパイプ部２４ｂに供給された水が加熱され、第２ヒートパイプ部２４ｂ内部で蒸気になる。第２ヒートパイプ部２４ｂ内で発生した蒸気は、蒸気移送パイプ部４１を通じて蒸気供給部３１に送られる。蒸気供給部３１に送られた蒸気が所定の圧力になったとき、制御弁３２を開動作させることで、供給先（蒸気ヘッダＳＨ）に蒸気を供給する。

【0071】

第２ヒートパイプ部２４ｂ内への水の供給は、貯留槽２５及び送水部２６を利用することができる。すなわち、第２ヒートパイプ部２４ｂ内に水を供給する場合は、第２ヒートパイプ部２４ｂから蒸気移送パイプ部４１への流路を閉鎖するとともに、送水部２６の循環路２６ｂを開放する。これにより、貯留槽２５内の水を送液ポンプ２６ａで送液することができる。

【0072】

一方、第２ヒートパイプ部２４ｂ内の蒸気を蒸気供給部３１へ移送する際には、送水部２６の循環路２６ｂを閉鎖し、第２ヒートパイプ部２４ｂから蒸気移送パイプ部４１への流路を開放する。このような流路の切り換えは、本実施形態では、三方バルブを用いているが、三方バルブに制限されない。

【0073】

（ケミカルヒートポンプ２１の蓄熱動作の制御）
図５は、ケミカルヒートポンプ２１が蓄熱動作している場合におけるフローチャートである。

【0074】

制御部Ｃ１５は、ケミカルヒートポンプ２１を蓄熱動作させるために、各部のバルブを制御する（Ｓ１１）。具体的には、次のように各バルブを制御する。第１バルブを開の状態にする。第５三方バルブＴＶ５は、反応器２３と蒸気回収部ＳＲとを連通させる。この操作により、反応器２３内の化学蓄熱材ＨＭの脱水反応で発生した蒸気は、一部蒸気回収部ＳＲによって回収される。

【0075】

上述した蓄熱動作の流れに従い、ケミカルヒートポンプ２１は蓄熱動作を行う。具体的には、排熱源から第２ヒートパイプ部２４ｂに輸送された熱によって、反応器２３内の化学蓄熱材ＨＭが加熱され、化学蓄熱材ＨＭにおいて１段階目の脱水反応が行われる（Ｓ１２）。

【0076】

第２圧力計Ｐ２は、反応器２３内の圧力を計測する。制御部Ｃ１５は、第２ヒートパイプ部２４ｂ内の温度（第３温度計Ｔ３にて計測）と排熱源の温度（第１温度計Ｔ１にて計測）とを比較し、第２ヒートパイプ部２４ｂ内の温度が、排熱源の温度以下かを判定する（Ｓ１３）。

【0077】

第２ヒートパイプ部２４ｂ内の温度が排熱源の温度より大きい場合（Ｓ１３においてＮｏ）、Ｓ１４に処理を進める。判定部Ｃ１４は、蓄熱動作処理時間が所定の第１設定時間以上か否かを判定する（Ｓ１４）。第１設定時間以上の場合（Ｓ１４においてＹｅｓ）、過剰な時間蓄熱動作が終了していないため、安全のために蓄熱動作を異常終了させる。第１設定時間未満の場合（Ｓ１４においてＮｏ）、Ｓ１２に処理を戻し、反応を続ける。

【0078】

第２ヒートパイプ部２４ｂ内の温度が排熱源の温度以下の場合（Ｓ１３においてＹｅｓ）、Ｓ１５に処理を進める。制御部Ｃ１５は、次のように各バルブを制御する。第１三方バルブＴＶ１は、第１ヒートパイプ部２４ａと中間ヒートパイプ部２４ｃとを連通させる。第２三方バルブＴＶ２は、第３三方バルブＴＶ３と中間ヒートパイプ部２４ｃとを連通させる。第３三方バルブＴＶ３は、第２ヒートパイプ部２４ｂと第２三方バルブＴＶ２とを連通させる。第４三方バルブＴＶ４は、第２ヒートパイプ部２４ｂと貯留槽２５とを連通させる（Ｓ１５）。この操作により、排熱源から第２ヒートパイプ部２４ｂに輸送された熱によって、反応器２３内の化学蓄熱材ＨＭは完全に脱水（２段階目の脱水反応）し、発生した蒸気は蒸気回収部ＳＲによって回収される（Ｓ１６）。

【0079】

センサ情報取得部Ｃ１２は、蒸気発生装置１２の各部のセンサの計測値（データ）を取得する。その後、推定部Ｃ１３は、予めケミカルヒートポンプをモデル化してある推定モデルＣ１１２に対し、入力パラメータＣ１１１を入力し、出力パラメータＣ１１３を推定する（Ｓ１７）。蓄熱動作における出力パラメータＣ１１３としては、化学蓄熱材パラメータが挙げられ、例えば、化学蓄熱材ＨＭの重量変化である蓄熱材反応蒸気量である。

【0080】

判定部Ｃ１４は、化学蓄熱材パラメータが所定の第１設定閾値以上か否かを判定する（Ｓ１８）。化学蓄熱材パラメータが所定の第１設定閾値以上の場合（Ｓ１８においてＹｅｓ）、制御部Ｃ１５は、蓄熱動作を正常終了させ、放熱動作に移行する。

【0081】

化学蓄熱材パラメータが所定の第１設定閾値未満の場合（Ｓ１８においてＮｏ）、Ｓ１９に処理を進める。判定部Ｃ１４は、蓄熱動作処理時間が所定の第２設定時間以上か否かを判定する（Ｓ１９）。第２設定時間以上の場合（Ｓ１９においてＹｅｓ）、過剰な時間蓄熱動作が終了していないため、安全のために蓄熱動作を異常終了させる。第２設定時間未満の場合（Ｓ１９においてＮｏ）、Ｓ１６に処理を戻し、反応を続ける。なお、第２設定時間は、第１設定時間よりも長い時間を設定することが一般的である。

【0082】

（ケミカルヒートポンプ２１の放熱動作の制御）
図６は、ケミカルヒートポンプ２１が放熱動作している場合におけるフローチャートである。

【0083】

制御部Ｃ１５は、次のように各機器を制御する（Ｓ２１）。送液ポンプ２６ａをオンにする。第３三方バルブＴＶ３は、第２ヒートパイプ部２４ｂと循環路２６ｂとを連通させる。第４三方バルブＴＶ４は、送液ポンプ２６ａと第２ヒートパイプ部２４ｂとを連通させる。この処理により、第２ヒートパイプ部２４ｂを放熱動作に用いる作動流体で満たすことができる。

【0084】

次に、制御部Ｃ１５は、次のようにバルブを制御する（Ｓ２２）。第１バルブＶ１を開の状態にする。第１三方バルブＴＶ１は、第１ヒートパイプ部２４ａと第５三方バルブＴＶ５とを連通させる。第２三方バルブＴＶ２は、中間ヒートパイプ部２４ｃと蒸気移送パイプ部４１とを連通させる。第５三方バルブＴＶ５は、第１三方バルブＴＶ１と反応器２３とを連通させる。この処理により、第２ヒートパイプ部２４ｂに満たされた作動流体が、化学蓄熱材ＨＭによって加熱され蒸気になる。

【0085】

次に、制御部Ｃ１５は、次のように各機器を制御する（Ｓ２３）。送液ポンプ２６ａをオフにする。第３三方バルブＴＶ３は、第２ヒートパイプ部２４ｂと第２三方バルブＴＶ２とを連通させる。第４三方バルブＴＶ４は、送液ポンプ２６ａと貯留槽２５とを連通させる。

【0086】

上述した放熱動作の流れに従い、ケミカルヒートポンプ２１は放熱動作を行う。具体的には、排熱によって発生した蒸気を反応器２３に導入することで、反応器２３内の化学蓄熱材ＨＭを水和反応させ、化学蓄熱材ＨＭと第２ヒートパイプ部２４ｂとで熱交換させる（Ｓ２４）。

【0087】

第１圧力計Ｐ１は、蒸気供給部３１内の圧力を計測する。制御部Ｃ１５は、当該第１圧力計Ｐ１の計測値が、所定の第２設定圧力以上か否かを判定する（Ｓ２５）。

【0088】

第１圧力計の計測値が第２設定圧力未満の場合（Ｓ２５においてＮｏ）、Ｓ２６に処理を進める。判定部Ｃ１４は、放熱動作処理時間が所定の第３設定時間以上か否かを判定する（Ｓ２６）。第３設定時間以上の場合（Ｓ２６においてＹｅｓ）、過剰な時間放熱動作が終了していないため、安全のために放熱動作を異常終了させる。第３設定時間未満の場合（Ｓ２６においてＮｏ）、Ｓ２４に処理を戻し、反応を続ける。

【0089】

第１圧力計の計測値が第２設定圧力以上の場合（Ｓ２５においてＹｅｓ）、Ｓ２７に処理を進める。制御部Ｃ１５は、制御弁３２を開の状態に操作する（Ｓ２７）。この処理によって、蒸気ヘッダＳＨから供給された蒸気が出力されるようになる。

【0090】

センサ情報取得部Ｃ１２は、蒸気発生装置１２の各部のセンサの計測値（データ）を取得する。その後、推定部Ｃ１３は、予めケミカルヒートポンプ２１をモデル化してある推定モデルＣ１１２に対し、入力パラメータＣ１１１を入力し、出力パラメータＣ１１３を推定する（Ｓ２８）。放熱動作における出力パラメータＣ１１３としては、化学蓄熱材パラメータおよび出力蒸気パラメータが挙げられ、例えば、化学蓄熱材ＨＭの重量変化である蓄熱材反応蒸気量および出力蒸気の蒸気量である。

【0091】

判定部Ｃ１４は、化学蓄熱材パラメータまたは出力蒸気パラメータが所定の第２設定閾値以上か否かを判定する（Ｓ２９）。化学蓄熱材パラメータまたは出力蒸気パラメータが所定の第２設定閾値以上の場合（Ｓ２９においてＹｅｓ）、制御部Ｃ１５は、制御弁３２を閉の状態にし、放熱動作を正常終了させ、蓄熱動作に移行する（Ｓ３０）。

【0092】

化学蓄熱材パラメータまたは出力蒸気パラメータが所定の第４設定閾値未満の場合（Ｓ２９においてＮｏ）、Ｓ３１に処理を進める。判定部Ｃ１４は、蓄熱動作処理時間が所定の第２設定時間以上か否かを判定する（Ｓ３１）。第４設定時間以上の場合（Ｓ３１においてＹｅｓ）、過剰な時間蓄熱動作が終了していないため、安全のために蓄熱動作を異常終了させる。第４設定時間未満の場合（Ｓ３１においてＮｏ）、Ｓ２８に処理を戻し、反応を続ける。なお、第４設定時間は、第３設定時間よりも長い時間を設定することが一般的である。

【0093】

（ケミカルヒートポンプ２１の蓄熱動作の動作例）
排熱として８０℃の流体を用いた場合における、処理時間１５分での蓄熱動作の動作例を示す。作動流体としては水を用いた。図７は、蓄熱動作の動作例における入力パラメータＣ１１１のグラフである。

【0094】

流量計Ｆ１の計測値変化から、排熱は振動しながらもほぼ一定の流量で蒸気発生装置１２に熱を入力しているものとする。この排熱によって、第１ヒートパイプ部２４ａは熱交換をする。第１温度計Ｔ１で計測した計測値は、排熱の熱交換前の温度であり、入力された排熱の温度８０℃で一定となる。排熱と第１ヒートパイプ部２４ａ内部の作動流体とは熱交換をするため、第２温度計Ｔ２で計測する排熱源の熱交換後の温度は、第１ヒートパイプ部２４ａ内の圧力（第３圧力計Ｐ３にて計測）が排熱源の温度の飽和蒸気圧になるまで低下する。

【0095】

蓄熱動作における水和反応の１段階目では、第１ヒートパイプ部２４ａは、閉区間となっているため、第３圧力計Ｐ３の計測値は８０℃における飽和水蒸気圧である約４８ｋＰａで一定である。その後、第２ヒートパイプ部２４ｂの温度が低くなり（第３温度計Ｔ３が約７８℃を計測）、排熱源の温度が第２ヒートパイプ部２４ｂの温度以上になることで、蓄熱動作における水和反応の２段階目に移行する。

【0096】

蓄熱動作における水和反応の２段階目では、第１ヒートパイプ部２４ａが第２ヒートパイプ部２４ｂと連通することによって、互いの圧力が平衡し、その結果として第３圧力計Ｐ３は約４６ｋＰａとなる。その後、水和反応が進むにつれて発生した水蒸気により、第３圧力計の計測値は上昇し、８０℃における飽和水蒸気圧である約４８ｋＰａとなる。

【0097】

放熱動作から蓄熱動作に切り替わることで、放熱動作中の第３温度計Ｔ３の高温状態、第１圧力計Ｐ１の高圧状態、および第２圧力計Ｐ２の８０℃における飽和水蒸気圧から、それぞれ変化していく。

【0098】

蒸気供給部３１の圧力である第１圧力計Ｐ１の計測値は、放熱動作における圧力から低下する。

【0099】

反応器２３内の第２圧力計Ｐ２の計測値は、放熱動作における水和反応のための水蒸気と、脱水反応によって発生した水蒸気とが、蒸気回収部ＳＲに回収される。そのため、反応器２３内の圧力は低下し、約０．１ｋＰａほどの真空状態になる。

【0100】

また、第２ヒートパイプ部２４ｂ内の第３温度計Ｔ３の計測値は、排熱源と熱交換することによって、排熱源の温度と平衡状態の８０℃になる。

【0101】

次に特定のタイミングにおける、各センサの計測値である入力パラメータＣ１１１と、推定された出力パラメータＣ１１３との関係を示す。図８は、蓄熱動作の動作例における入力パラメータＣ１１１と出力パラメータＣ１１３との関係を示す表である。図８に示すように、蓄熱材反応蒸気量は徐々に増加していることがわかる。

【0102】

ここで、蓄熱材反応蒸気量は、蓄熱動作によって変化した化学蓄熱材ＨＭの基準となる重量に対する重量変化の絶対値である。この蓄熱材反応蒸気量によって、どの程度の化学蓄熱材ＨＭが脱水反応を終えているかがわかる。そのため、化学蓄熱材ＨＭが反応しきった状態である蓄熱動作の完了タイミングを推定することができるようになり、熱を無駄にすることなく放熱動作に移行することができる。

【0103】

特に、蓄熱動作では、入力パラメータＣ１１１のうち、排熱源の温度である第１温度計Ｔ１と、排熱源の流量計Ｆ１と、がケミカルヒートポンプ２１に対する入力であるため、出力パラメータＣ１１３である蓄熱材反応蒸気量に対する寄与分が大きい。そのため、これら入力パラメータＣ１１１が重要なパラメータであると考えられる。

【0104】

（ケミカルヒートポンプ２１の放熱動作の動作例）
排熱として８０℃の流体を用いた場合における、処理時間１５分での放熱動作の動作例を示す。作動流体としては水を用いた。図９は、放熱動作の動作例における入力パラメータＣ１１１のグラフである。

【0105】

流量計Ｆ１の計測値変化から、排熱は振動しながらもほぼ一定の流量で入力しているものとする。この排熱によって、第１ヒートパイプ部２４ａは熱交換をする。第１温度計Ｔ１で計測した計測値は、排熱源の熱交換前の温度であり、入力された排熱源の温度８０℃で一定となる。排熱源と第１ヒートパイプ部２４ａ内部の作動流体とは熱交換をするため、第２温度計Ｔ２で計測する排熱源の熱交換後の温度は、第１ヒートパイプ部２４ａ内の圧力が排熱源の温度の飽和蒸気圧になるまで低下する。そのため、８０℃における飽和水蒸気圧である約４８ｋＰａを第３圧力計Ｐ３は計測するようになる。

【0106】

この間、第１ヒートパイプ部２４ａで発生した水蒸気は、反応器２３に供給され、水和反応で消費される。第１ヒートパイプ部２４ａと反応器２３とは連通しているため、第３圧力計Ｐ３と第２圧力計Ｐ２とは平衡状態になる。水和反応が進むにつれて、これら圧力は排熱源の温度の飽和蒸気圧である４８ｋＰａへと近づいていく。これは、化学蓄熱材ＨＭが水和反応できる量は、化学蓄熱材の材料および充填量によって決まっており、水和反応が終了するにつれて、反応器２３内と第１ヒートパイプ部２４ａ内とに、排熱源の温度の飽和水蒸気で充満されるためである。

【0107】

化学蓄熱材ＨＭは、第１ヒートパイプ部２４ａから供給された水蒸気と水和反応し、発熱する。この発熱によって、化学蓄熱材ＨＭと、第２ヒートパイプ部２４ｂ内の水と、は熱交換する。化学蓄熱材は、水和反応によって、約１４０℃まで温度上昇する。そのため、第２ヒートパイプ部２４ｂ内の第３温度計Ｔ３は、徐々に温度上昇し、１４０℃になる。また、第２ヒートパイプ部２４ｂに連通した蒸気供給部３１内の第１圧力計Ｐ１は、第３温度計Ｔ３の温度に合わせて高圧になり、１４０℃における飽和水蒸気圧である約３６０ｋＰａになる。

【0108】

次に特定のタイミングにおける、各センサの計測値である入力パラメータＣ１１１と、推定された出力パラメータＣ１１３との関係を示す。図１０は、放熱動作の動作例における入力パラメータＣ１１１と出力パラメータＣ１１３との関係を示す表である。図１０に示すように、蓄熱材反応蒸気量は徐々に増加し、蒸気量も０．３ｇ／ｓｅｃまで上昇し一定の出力を出していることがわかる。

【0109】

ここで、蓄熱材反応蒸気量は、放熱動作によって変化した化学蓄熱材ＨＭの基準となる重量に対する重量変化の絶対値である。この蓄熱材反応蒸気量によって、どの程度の化学蓄熱材ＨＭが水和反応を終えているかがわかる。そのため、化学蓄熱材ＨＭが反応しきった状態である蓄熱動作の完了タイミングを推定することができるようになり、熱を無駄にすることなく放熱動作に移行することができる。また、蒸気量によって、水和反応による熱交換によって、どの程度の水蒸気が発生したかが推定できる。そのため、化学蓄熱材ＨＭは反応しているのにも関わらず、水蒸気がでていない場合などの異常状態を検出することができる。

【0110】

特に、放熱動作では、入力パラメータＣ１１１のうち、排熱源の温度である第１温度計Ｔ１と、排熱源の流量計Ｆ１と、蒸気供給部３１の圧力である第１圧力計Ｐ１と、がケミカルヒートポンプ２１に対する入力であるため、出力パラメータＣ１１３である蓄熱材反応蒸気量に対する寄与分が大きい。そのため、これら入力パラメータＣ１１１が重要なパラメータであると考えられる。

【0111】

（ケミカルヒートポンプ２１のまとめ）
ケミカルヒートポンプ２１を用いて蒸気を発生させる蒸気発生装置１２における制御装置（推定装置）Ｃ１において、蒸気発生装置１２の第１箇所に設置されたセンサから圧力、温度、または流量と、蒸気発生装置の第２箇所に設置されたセンサから圧力、温度、または流量と、を入力パラメータＣ１１１として取得する。取得した入力パラメータＣ１１１を学習済みの推定モデルＣ１１２に入力し、蒸気発生装置のプロセス状態に関する出力パラメータＣ１１３を推定する。推定した出力パラメータＣ１１３に基づき、ケミカルヒートポンプ２１における蓄熱動作および放熱動作の状態を推定し、それぞれの動作の終了タイミングを把握し、次の動作に切り替えることができる。具体的には、化学蓄熱材ＨＭが水和反応によって得られた質量の増加分と、化学蓄熱材ＨＭが脱水反応によって失った質量の減少分と、を等しくするように制御する。

【0112】

そのため、化学蓄熱材ＨＭの水和反応・脱水反応を隅々まで行わせることができるようになり、熱の利用効率が向上する。また、プロセス状態が通常時と異なるか否かを判定することによって、蒸気発生装置１２に備えられたセンサで計測できない異常を推定することができるようになり、安全性が向上する。

【0113】

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0114】

（蒸気発生装置１２ａの相違点）
図１１は、実施形態２に係る蒸気発生システム１１ａの要部の構成を示す図である。実施形態２に係る蒸気発生システム１１ａは、実施形態１に係る蒸気発生システム１１に対し、蒸気発生装置１２に変えて蒸気発生装置１２ａと、制御装置Ｃ１に変えて学習装置Ｃ２と、を備える点が異なる。

【0115】

実施形態２に係る蒸気発生装置１２ａは、実施形態１に係る蒸気発生装置１２に対し、反応器２３にロードセルＷ１および蒸気供給部３１に蒸気流量計Ｆ２を備える点が異なる。

【0116】

ロードセルＷ１は、反応器２３における化学蓄熱材ＨＭの質量（単位ｋｇ）を計測するセンサである。つまり、ロードセルＷ１を用いることで、実施形態１で推定していた蓄熱材反応蒸気量を計測することができる。

【0117】

蒸気流量計Ｆ２は、蒸気供給部３１を通過する蒸気の蒸気流量（単位ｇ／ｓｅｃ）を計測するセンサである。そのため、蒸気流量計Ｆ２の計測値を、時間積分することで放熱動作の開始時からの通過した蒸気の総通過量である蒸気量（単位ｇ）を算出することができる。つまり、蒸気流量計Ｆ２を用いることで、実施形態１で推定していた出力蒸気の蒸気量を計測することができる。

【0118】

（学習装置Ｃ２の相違点）
図１２は、実施形態２に係る学習装置Ｃ２のブロック図である。実施形態２に係る学習装置Ｃ２は、実施形態１に係る制御装置Ｃ１に対し、教師データ取得部Ｃ１６と、学習部Ｃ１７とを備える点が異なる。

【0119】

教師データ取得部Ｃ１６は、蒸気発生装置１２ａの各部にあるセンサのうち、センサ情報取得部Ｃ１２で取得されないセンサ（蒸気発生装置１２ａで追加されたセンサ）の計測値を取得する。つまり、教師データ取得部Ｃ１６は、ロードセルＷ１と蒸気流量計Ｆ２との計測値を取得するが、取得する計測値はこれらに限定されない。教師データ取得部Ｃ１６によって取得した計測値は、出力パラメータＣ１１３として記憶部Ｃ１１に記憶される。

【0120】

学習部Ｃ１７は、入力パラメータＣ１１１と出力パラメータＣ１１３との関係を学習し、推定モデルＣ１１２を生成する。推定モデルＣ１１２の生成にあたり、学習部Ｃ１７は、重回帰またはＲＮＮ（Recurrent Neural Network）などによる、機械学習の回帰を用いる。入力パラメータＣ１１１および出力パラメータＣ１１３は、離散時間の計測値でも、連続時間の計測値でもよい。

【0121】

連続時間の計測値を用いることで、過去の値を考慮して回帰することができるため、入力パラメータＣ１１１と学習済みの推定モデルＣ１１２とによって、出力パラメータＣ１１３を精度良く推定可能な推定モデルを生成することができる。

【0122】

学習装置Ｃ２は、蒸気発生装置１２ａを制御する機能（判定部Ｃ１４および制御部Ｃ１５）を備えなくてもよい。この場合、蒸気発生装置１２ａで計測した入力パラメータＣ１１１と出力パラメータＣ１１３とを記憶しておき、外部に設けられた学習装置Ｃ２によって学習してもよい。この場合、学習装置Ｃ２としては、蒸気発生装置１２ａの外部に設けたコンピュータの形態をとってもよい。

【0123】

（蒸気発生装置１２ａおよび学習装置Ｃ２のまとめ）
ケミカルヒートポンプ２１を用いて蒸気を発生させる蒸気発生装置１２ａにおける学習装置において、蒸気発生装置１２ａの第１箇所に設置されたセンサから圧力、温度、または流量と、蒸気発生装置１２ａの第２箇所に設置されたセンサから圧力、温度、または流量と、を入力パラメータＣ１１１として取得する。さらに、蒸気発生装置による蒸気の蒸気量、およびケミカルヒートポンプ２１において脱水反応により蓄熱しかつ水和反応により放熱する化学蓄熱材の重量の少なくとも１個を出力パラメータＣ１１３として取得する。入力パラメータＣ１１１と出力パラメータＣ１１３との関係から、推定モデルＣ１１２を学習する。

【0124】

そのため、脱水反応・水和反応における、入力パラメータＣ１１１と出力パラメータＣ１１３との関係から、推定モデルＣ１１２を学習することができ、入力パラメータＣ１１１と当該推定モデルＣ１１２を用いることによって、出力パラメータＣ１１３を推定することができるようになる。

【0125】

〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0126】

（ボイラＢを用いた構成）
図１３は、実施形態３に係る蒸気発生システム１１ｂの要部の構成を示す図である。実施形態３に係る蒸気発生システム１１ｂは、ボイラＢと、エゼクタＥＪと、第２バルブＶ２とを備える点が異なる。

【0127】

ボイラＢは、高圧の蒸気を発生させる機器である。ボイラＢが発生させた蒸気のうち一部をエゼクタＥＪに出力する。

【0128】

エゼクタＥＪは、蒸気を圧縮する機器である。具体的には、放熱動作において、ボイラＢによって生成された蒸気を導入経路Ｌ２を経由して駆動蒸気として取り込み、第１ヒートパイプ部２４ａによって生成された蒸気をエゼクタによって吸引することで高圧蒸気にし、当該高圧蒸気を反応器２３における化学蓄熱材ＨＭの水和反応に用いる。

【0129】

第２バルブＶ２は、ボイラＢとエゼクタＥＪとの間を開閉するバルブである。エゼクタＥＪによる出力蒸気の圧力に応じて、第２バルブＶ２は開閉する。

【0130】

ボイラＢおよびエゼクタＥＪを用いることで、外部電力を使用する圧縮機を用いずに、蒸気を圧縮することができる。そのため、熱効率だけではなく、総合的なエネルギー効率を高めることができる。

【0131】

（圧縮機を用いた構成）
また、蒸気発生システムは、エゼクタＥＪおよびボイラＢに代えて外部電力で動作する圧縮機（図示省略）を備えてもよい。この場合、反応器２３に用いる蒸気を圧縮機によって高圧へ圧縮することで、高温・高圧蒸気を反応器に供給することができ、エネルギー効率を高めることができる。

【0132】

〔変形例１〕
実施形態では、出力パラメータＣ１１３として、蓄熱材反応蒸気量である化学蓄熱材パラメータおよび出力蒸気の蒸気量である出力蒸気パラメータを用いた。出力パラメータＣ１１３はこれらに限定されない。

【0133】

例えば、化学蓄熱材パラメータとして、化学蓄熱材ＨＭの含水抵抗値を用いてもよい。これは、化学蓄熱材ＨＭが脱水反応・水和反応することによって、化学蓄熱材ＨＭが含水する蒸気量が変化し、化学蓄熱材ＨＭの電気抵抗が変化することによって計測する。また、化学蓄熱材ＨＭの体積膨張率を用いてもよい。これは、化学蓄熱材ＨＭが脱水反応・水和反応することによる、化学蓄熱材ＨＭの体積変化を計測する。

【0134】

〔変形例２〕
推定モデルは、出力パラメータＣ１１３をまとめて学習してもよいし、出力パラメータＣ１１３毎に学習してもよい。出力パラメータＣ１１３毎に学習することによって、推定モデルの精度が向上し、出力パラメータＣ１１３の推定精度が向上する。

【0135】

また、蓄熱動作および放熱動作で異なる推定モデルＣ１１２を用いてもよいし、同じ推定モデルＣ１１２を用いてもよい。異なる推定モデルＣ１１２を用いることによって、推定モデルＣ１１２の精度が向上し、出力パラメータの推定精度が向上する。

【0136】

〔ソフトウェアによる実現例〕
制御装置（推定装置）Ｃ１または学習装置Ｃ２（以下、いずれも「装置」と呼ぶ）の機能は、当該装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該装置の各制御ブロックとしてコンピュータを機能させるためのプログラムにより実現することができる。

【0137】

この場合、上記装置は、上記プログラムを実行するためのハードウェアとして、少なくとも１つの制御装置（例えばプロセッサ）と少なくとも１つの記憶装置（例えばメモリ）を有するコンピュータを備えている。この制御装置と記憶装置により上記プログラムを実行することにより、上記各実施形態で説明した各機能が実現される。

【0138】

上記プログラムは、一時的ではなく、コンピュータ読み取り可能な、１または複数の記録媒体に記録されていてもよい。この記録媒体は、上記装置が備えていてもよいし、備えていなくてもよい。後者の場合、上記プログラムは、有線または無線の任意の伝送媒体を介して上記装置に供給されてもよい。

【0139】

また、上記各制御ブロックの機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、上記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本発明の範疇に含まれる。この他にも、例えば量子コンピュータにより上記各制御ブロックの機能を実現することも可能である。

【0140】

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0141】

１２、１２ａ 蒸気発生装置
２１ ケミカルヒートポンプ
２３ 反応器
３１ 蒸気供給部
Ｃ１ 制御装置（推定装置）
Ｃ２ 学習装置
Ｃ１２ センサ情報取得部
Ｃ１３ 推定部
Ｃ１４ 判定部
Ｃ１５ 制御部
Ｃ１６ 教師データ取得部
Ｃ１７ 学習部
Ｃ１１１ 入力パラメータ
Ｃ１１２ 推定モデル
Ｃ１１３ 出力パラメータ

【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】