JP2015145757A - 放熱システム - Google Patents

Abstract

【課題】反応器と蒸発器との連通・非連通を切り替えるバルブを反応器と蒸発器との間に有さなくても、反応器内の発熱材に要求される発熱量に応じた水蒸気を反応器に供給できるようにする。
【解決手段】水蒸気による水和反応で発熱する発熱材を有する反応器と、前記反応器と気密状態で常時連通され、水を蒸発させて前記反応器に供給する蒸発器と、前記蒸発器に供給される水を貯留する貯留部と、前記貯留部から前記蒸発器に供給される単位時間当たりの供給水量及び前記蒸発器に蒸発熱として供給する熱量の少なくとも一方を制御する制御手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、放熱システムに関する。

特許文献１には、水和反応系の化学蓄熱材を備えた反応器と、上記化学蓄熱材の水和・脱水反応に用いる水和・脱水反応用水を蒸発又凝縮させる蒸発凝縮器と、上記反応器と上記蒸発凝縮器との間を連結し、上記水和・脱水反応用水を流通させる連結部と、上記連結部に設けられ上記連結部内の連通状態を開閉するためのバルブと、を備える化学蓄熱システムが開示されている。

特開２００９−２２８９５１号公報

ここで、特許文献１の化学蓄熱反応器では、反応器と蒸発凝縮器との連通・非連通を切り替えるバルブが連結部に設けられているため、反応器と蒸発凝縮器との間の圧力損失が大きい。従って、反応器と蒸発器との連通・非連通を切り替えるバルブを反応器と蒸発器との間に有さなくても、反応器内の発熱材（蓄熱材）に要求される発熱量に応じた水蒸気を反応器に供給できることが望ましい。

本発明は、反応器と蒸発器との連通・非連通を切り替えるバルブを反応器と蒸発器との間に有さなくても、反応器内の発熱材に要求される発熱量に応じた水蒸気を反応器に供給できることを目的とする。

請求項１の発明は、水蒸気による水和反応で発熱する発熱材を有する反応器と、前記反応器と気密状態で常時連通され、水を蒸発させて前記反応器に供給する蒸発器と、前記蒸発器に供給される水を貯留する貯留部と、前記貯留部から前記蒸発器に供給される単位時間当たりの供給水量及び前記蒸発器に蒸発熱として供給する熱量の少なくとも一方を制御する制御手段と、を備える。

請求項１の構成によれば、貯留部から蒸発器に供給される単位時間当たりの供給水量及び蒸発器に蒸発熱として供給する熱量の少なくとも一方が制御される。これにより、蒸発器で生成される水蒸気量が制御できるため、反応器と常時連通された蒸発器から反応器へ送られる水蒸気量も制御できる。従って、反応器と蒸発器との連通・非連通を切り替えるバルブを反応器と蒸発器との間に有さなくても、反応器内の発熱材に要求される発熱量に応じた水蒸気を反応器に供給できる。

請求項２の発明は、前記貯留部から前記蒸発器に向けて水を送る水路と、前記水路に設けられ、該水路を開閉するバルブと、を備え、前記制御手段は、前記バルブの開閉制御により、前記単位時間当たりの供給水量を制御する。

請求項２の構成によれば、バルブの開閉制御により、貯留部から蒸発器に供給される単位時間当たりの供給水量が制御される。バルブの開閉制御は、バルブを開放するか閉鎖するかのオンオフ制御によっても実現できるので、構成が簡素化できる。

請求項３の発明は、前記蒸発器と前記貯留部の気相部とを連通する通気路を備える。

請求項３の構成によれば、通気路が、蒸発器と貯留部の気相部とを連通するので、蒸発器の内圧と貯留部の内圧の均衡を図ることができる。

請求項４の発明は、前記貯留部としての第１貯留部に連通され、水位が前記第１貯留部の水位と連動する第２貯留部と、前記第２貯留部に設けられ、前記第２貯留部の水位を示す水位計と、を備える。

請求項４の構成によれば、第２貯留部の水位計に基づき第１貯留部の水位を管理できる。

請求項５の発明は、前記反応器は、前記発熱材が加熱による脱水反応で蓄熱し、前記発熱材の脱水反応によって生じた水蒸気が前記蒸発器へ送られ、前記蒸発器は、前記反応器から送られた水蒸気を凝縮し、前記貯留部は、前記蒸発器で凝縮された水が送られる。

請求項５の構成によれば、反応器と蒸発器とは常時連通されており、反応器と蒸発器との間にバルブを有さないので、発熱材の脱水反応によって生じた水蒸気を反応器から蒸発器へ送る際に、反応器と蒸発器との間でバルブを開放する開放動作が不要となる。

請求項６の発明は、水蒸気を凝縮する凝縮器をさらに備え、前記反応器は、前記発熱材が加熱による脱水反応で蓄熱し、前記発熱材の脱水反応によって生じた水蒸気が前記凝縮器へ送られ、前記貯留部は、前記凝縮器で凝縮された水が送られる。

請求項６の構成によれば、凝縮器は、蒸発器と別に設けられるので、凝縮器及び蒸発器の各々に対して、各々の特性に応じた制御が可能となる。

本発明は、上記構成としたので、反応器と蒸発器との連通・非連通を切り替えるバルブを反応器と蒸発器との間に有さなくても、反応器内の発熱材に要求される発熱量に応じた水蒸気を反応器に供給できる。

本実施形態に係る化学蓄熱システムを示す概略図である。 （Ａ）図１の化学蓄熱システムにおける放熱モードを示し、（Ｂ）図１の化学蓄熱システムにおける蓄熱モードを示す。 第１変形例の化学蓄熱システムを示す概略図である。 第２変形例の化学蓄熱システムを示す概略図である。 第３変形例の化学蓄熱システムを示す概略図である。

以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。

（化学蓄熱システム１０）
まず、本実施形態に係る化学蓄熱システム１０（放熱システムの一例）について説明する。図１は、化学蓄熱システム１０を示す概略図である。

化学蓄熱システム１０は、加熱対象を加熱するために放熱する放熱モードと、熱源からの熱を蓄熱する蓄熱モードと、を有するシステムである。具体的には、化学蓄熱システム１０は、図１に示されるように、蓄熱材３０（発熱材の一例）の水和反応又は脱水反応が行われる反応器２０と、反応器２０の熱を加熱対象に輸送すると共に、熱源から反応器２０へ熱を輸送するための熱輸送路２４と、を備えている。

また、化学蓄熱システム１０は、水（Ｈ_２Ｏ）の蒸発、凝縮が行われる蒸発凝縮器１２（蒸発器の一例）と、蒸発凝縮器１２と反応器２０とを気密状態で常時連通させる流路としての水蒸気流路１４と、を備えている。

さらに、化学蓄熱システム１０は、蒸発凝縮器１２に供給される水を貯留するタンク４０（貯留部の一例）と、タンク４０と蒸発凝縮器１２との間で水を送るための水路５０と、を備えている。

反応器２０は、熱輸送路２４と隣接する反応容器２２（容器の一例）と、反応容器２２に収容された蓄熱材３０と、を有している。反応容器２２は、水蒸気流路１４と連通しており、水蒸気流路１４からの水蒸気が反応容器２２内へ流入する。

蓄熱材３０は、反応容器２２内における熱輸送路２４側（図１における上側）に配置されている。この蓄熱材３０は、一例として、アルカリ土類金属の酸化物の１つである酸化カルシウム（ＣａＯ）の成形体が用いられている。この成形体は、例えば、酸化カルシウム粉体をバインダ（例えば粘土鉱物等）と混練し、焼成することで、略矩形ブロック状に形成されている。

ここで、蓄熱材３０は、水和に伴って放熱（発熱）し、脱水に伴って蓄熱（吸熱）するものであり、反応器２０内では、以下に示す反応で放熱、蓄熱を可逆的に繰り返し得る構成とされている。
ＣａＯ ＋ Ｈ_２Ｏ ⇔ Ｃａ（ＯＨ）_２

この式に蓄熱量、発熱量Ｑを併せて示すと、
ＣａＯ ＋ Ｈ_２Ｏ → Ｃａ（ＯＨ）_２ ＋ Ｑ
Ｃａ（ＯＨ）_２ ＋ Ｑ → ＣａＯ ＋ Ｈ_２Ｏ
となる。なお、一例として、蓄熱材３０の１ｋｇ当たりの蓄熱容量は、１．８６［ＭＪ／ｋｇ］とされている。

熱輸送路２４は、熱媒体が流通する流路である。熱輸送路２４は、具体的には、熱媒体と蓄熱材３０との間で熱交換される本体部２４Ｃと、本体部２４Ｃへ熱媒体が流入する流入路２４Ａと、本体部２４Ｃから熱媒体が流出する流出路２４Ｂと、を有している。なお、流入路２４Ａにおける熱媒体の流れを矢印Ａで示しており、流出路２４Ｂにおける熱媒体の流れを矢印Ｂで示している。

熱媒体は、蓄熱材３０から得た熱を流出路２４Ｂを通じて加熱対象に輸送するためのものであると共に、熱源から熱を流入路２４Ａを通じて蓄熱材３０に輸送するためのものである。熱媒体としては、気体や、オイル・水等の液体などの流体が用いられる。

蒸発凝縮器１２は、タンク４０から供給された水を蒸発させて反応器２０に供給する（水蒸気を生成する）蒸発機能及び、反応器２０から導入された水蒸気を凝縮する凝縮機能を兼ね備えている。

具体的には、蒸発凝縮器１２は、放熱モードにおいて内部に水を貯留する容器１６を備えている。容器１６の内部には、放熱モードにおいて、気相部をなす上部空間１６Ａと、液相部をなす下部空間１６Ｂと、が形成されている。さらに、容器１６内には、下部空間１６Ｂを通過する熱媒体流路１８が設けられている。熱媒体流路１８は、熱交換器１７に接続されている。熱交換器１７は、水を加熱するための加熱用熱媒体（以下、熱媒）と、水蒸気を冷却（凝縮）するための冷却用熱媒体（以下、冷媒）とを選択的に熱媒体流路１８で流通させる。なお、図１における二点鎖線１９は、容器１６に水が貯留された際の水面の一例を示す。すなわち、二点鎖線１９は、上部空間１６Ａ及び下部空間１６Ｂの境界を示す。

水蒸気流路１４は、一端部が蒸発凝縮器１２の上部空間１６Ａと接続され、他端部が反応器２０の反応容器２２と接続され、蒸発凝縮器１２の内部と反応器２０の内部とを連通させる。

水蒸気流路１４には、流路を開閉することで反応器２０と蒸発凝縮器１２との連通・非連通を切り替えるバルブが設けられていない。これにより、蒸発凝縮器１２と反応器２０とが、常時連通する状態となっている。また、水蒸気流路１４は、蒸発凝縮器１２の容器１６との接続部分、反応器２０の反応容器２２との接続部分が気密に構成されており、水蒸気流路１４、容器１６及び反応容器２２の内部空間が予め真空脱気されている。このように、水蒸気流路１４は、蒸発凝縮器１２の容器１６と、反応器２０の反応容器２２とを気密状態で常時連通している。

タンク４０は、水を貯留する貯留容器４２を有している。貯留容器４２内には、気相部４２Ａと液相部（貯留部）４２Ｂとが形成されている。貯留容器４２の気相部４２Ａと、蒸発凝縮器１２の容器１６の上部空間１６Ａとは、通気路４８で連通されている。

水路５０は、一端部がタンク４０の液相部（貯留部）４２Ｂに接続され、他端部が蒸発凝縮器１２の下部空間１６Ｂに接続され、タンク４０と蒸発凝縮器１２とを連通させる。水路５０には、水を下流へ送るポンプ５８と、水路５０を開閉するバルブ５２と、が設けられている。この水路５０では、ポンプ５８の駆動力によって、タンク４０から蒸発凝縮器１２に向けて単位時間当たりに予め定められた所定水量を送る構成となっている。

従って、バルブ５２が開放されると、タンク４０と蒸発凝縮器１２とが連通し、単位時間当たりに所定水量が蒸発凝縮器１２に供給される。また、バルブ５２が閉鎖されると、タンク４０と蒸発凝縮器１２とが非連通の状態となり、蒸発凝縮器１２への水の供給が停止する。

ここで、化学蓄熱システム１０は、バルブ５２を開閉制御する制御部６０（制御手段の一例）を備えている。制御部６０は、放熱モードにおいて、バルブ５２を開閉制御することで、蒸発凝縮器１２への単位時間当たりの供給水量（ｇ／ｓ）を制御する。単位時間当たりの供給水量（ｇ／ｓ）は、例えば、蓄熱材３０の容量に基づく必要水量（ｇ）と蓄熱材３０が放熱する放熱時間（ｓ）により、制御部６０が算出する。蓄熱材３０の容量に基づく必要水量（ｇ）は、反応器２０に収容される蓄熱材３０の容量によって予め設定される値である。放熱時間（ｓ）は、加熱対象が必要とする熱量によって決定される。

そして、制御部６０が、バルブ５２の開閉時間を制御することで、算出された供給水量を供給する。水路５０はタンク４０から蒸発凝縮器１２に向けて単位時間当たりに予め定められた所定水量を送る構成となっているので、例えば、供給水量が所定水量の半量であれば、バルブ５２の開放時間及び閉鎖時間の割合を半分にすることで、供給水量が制御される。

また、制御部６０は、熱交換器１７の駆動も制御する。本実施形態では、熱交換器１７が蒸発凝縮器１２に対して蒸発熱として供給する熱量が一定になるように、制御部６０によって熱交換器１７の駆動が制御される。

なお、放熱モードにおいて、蒸発凝縮器１２内に水が貯留された後は、水の貯留量が一定となるように、蒸発凝縮器１２に供給された供給水量分の水が、蒸発凝縮器１２から反応器２０へ水蒸気として供給されるように、蒸発凝縮器１２への単位時間当たりの供給水量及び熱交換器１７の駆動を制御してもよい。

また、本実施形態では、蓄熱モードにおいて、反応器２０の水蒸気は、蒸発凝縮器１２内が蓄熱材３０に対して相対的に低温となるため、平衡圧で蒸発凝縮器１２へ移動する。

さらに、蓄熱モードにおける蒸発凝縮器１２からタンク４０へ水の移動は、例えば、図１に示されるように、タンク４０を蒸発凝縮器１２よりも低い位置に設置して、重力（水頭差）によって行う。なお、ポンプなどを用いて、蒸発凝縮器１２からタンク４０へ水を移動させてもよい。

（本実施形態に係る作用）
次に、本実施形態に係る作用を説明する。ここでは、化学蓄熱システム１０において反応器２０の蓄熱材３０に蓄熱された熱を放散する放熱モードと、化学蓄熱システム１０において反応器２０の蓄熱材３０に蓄熱する蓄熱モードと、について説明する。

（放熱モード）
化学蓄熱システム１０において反応器２０の蓄熱材３０に蓄熱された熱を放熱する際には、バルブ５２が開放される。これにより、図２（Ａ）に示すように、水路５０を通じてタンク４０から蒸発凝縮器１２に水が供給されて、蒸発凝縮器１２内に貯留される。

タンク４０から蒸発凝縮器１２へ供給される単位時間当たりの供給水量（ｇ／ｓ）は、以下のように制御される。まず、単位時間当たりの供給水量（ｇ／ｓ）は、蓄熱材３０の容量に基づく既知の必要水量（ｇ）と蓄熱材３０が放熱する放熱時間（ｓ）により、制御部６０が算出する。制御部６０は、バルブ５２の開閉時間を制御することで、算出した供給水量を供給する。例えば、供給水量が所定水量の半量であれば、バルブ５２の開放時間及び閉鎖時間の割合を半分にすることで、供給水量が制御される。

熱交換器１７が蒸発凝縮器１２の熱媒体流路１８に熱媒を流通させることで、蒸発凝縮器１２に供給された水が蒸発する。水が蒸発することで生成された水蒸気は、水蒸気流路１４内に移動して、反応器２０内に供給される。なお、本実施形態では、熱交換器１７が蒸発凝縮器１２に対して蒸発熱として供給する熱量が一定になるように、熱交換器１７の駆動が、制御部６０によって制御される。

続いて、反応器２０内では、供給された水蒸気が蓄熱材３０と接触することにより、蓄熱材３０は、水和反応を生じつつ放熱する。この熱は、熱輸送路２４内を流れる熱媒体によって、加熱対象に輸送される。

本実施形態では、タンク４０から蒸発凝縮器１２に供給される単位時間当たりの供給水量を制御することで、蒸発凝縮器１２で生成される水蒸気量が制御される。これにより、反応器２０と常時連通された蒸発凝縮器１２から反応器２０へ送られる水蒸気量も制御できる。従って、反応器２０と蒸発凝縮器１２との連通・非連通を切り替えるバルブを反応器２０と蒸発凝縮器１２との間に有さなくても、反応器２０内の蓄熱材３０に要求される発熱量に応じた水蒸気を反応器２０に供給できる。

このように、反応器２０と蒸発凝縮器１２との間にバルブを有さなくてもよいので、反応器２０と蒸発凝縮器１２との連結部分（水蒸気流路１４）の熱容量が小さくできる。また、反応器２０と蒸発凝縮器１２との間にバルブを有さなくてもよいので、バルブ部分での圧力損失が生じず、反応器２０と蒸発凝縮器１２との間での駆動圧に対する圧力損失が、水蒸気流路１４にバルブを設けた構成に比べて小さい。このため、反応器２０と蒸発凝縮器１２との間の差圧が小さくても、蒸発凝縮器１２から反応器２０へ蒸気の供給が可能となる。このように、反応器２０と蒸発凝縮器１２との間の差圧を大きくする必要がないので、反応器２０と蒸発凝縮器１２との間の差圧が大きい場合に、高圧側の蒸発凝縮器１２内で生じる蒸気の液化が抑制される。

このように、本実施形態では、水蒸気流路１４にバルブを設けた構成に比べて、駆動圧に対する圧力損失が小さくなるため、反応速度が速く、熱出力が大きくなる。すなわち、本実施形態の構成によれば、システムとしての効率（入熱（入力される熱量）に対する出熱（出力される熱量）の割合）が向上する。

本実施形態では、バルブ５２の開閉制御により、タンク４０から蒸発凝縮器１２に供給される単位時間当たりの供給水量が制御される。バルブ５２の開閉制御は、バルブ５２を開放するか閉鎖するかのオンオフ制御にて実現できるので、構成が簡素化できる。

また、本実施形態では、通気路４８が、蒸発凝縮器１２の上部空間１６Ａとタンク４０の気相部４２Ａとを連通するので、蒸発凝縮器１２の内圧とタンク４０の内圧の均衡を図ることができる。

（蓄熱モード）
化学蓄熱システム１０において反応器２０の蓄熱材３０に蓄熱する際には、熱輸送路２４内に熱源（図示省略）によって加熱された熱媒体を流通させる。この熱媒体によって加熱されることで、蓄熱材３０が脱水反応を生じ、この熱が蓄熱材３０に蓄熱される。このとき、蓄熱材３０から脱水された水蒸気は、図２（Ｂ）に示すように、水蒸気流路１４を流れて蒸発凝縮器１２内に導入される。そして、蒸発凝縮器１２内において、熱媒体流路１８を流通する冷媒によって水蒸気が冷却されて、凝縮される。

蒸発凝縮器１２内で、水蒸気が凝縮されることで生成された水は、バルブ５２が開放された水路５０を通じて重力によりタンク４０へ送られる。

前述のように、本実施形態では、反応器２０と蒸発凝縮器１２とは常時連通されており、反応器２０と蒸発凝縮器１２との間にバルブを有さないので、蓄熱材３０の脱水反応によって生じた水蒸気を反応器２０から蒸発凝縮器１２へ送る際に、反応器２０と蒸発凝縮器１２との間でバルブを開放する開放動作が不要となる。

前述のように、反応器２０と蒸発凝縮器１２との間の差圧を大きくする必要がないので、反応器２０と蒸発凝縮器１２との間の差圧が大きい場合に、高圧側の反応器２０内で生じる蒸気の液化が抑制される。

（第１変形例）
図３に示されるように、タンク４０（第１貯留部の一例）と蒸発凝縮器１２との間にサブタンク２１０（第２貯留部の一例）を有する構成であってもよい。

サブタンク２１０は、水を貯留する貯留容器２１２を有している。貯留容器２１２内には、気相部２１２Ａと液相部（貯留部）２１２Ｂとが形成されている。第１変形例では、水路５０は、一端部がサブタンク２１０の液相部２１２Ｂに接続され、他端部が蒸発凝縮器１２の下部空間１６Ｂに接続され、蒸発凝縮器１２とサブタンク２１０とを連通させる。この水路５０には、前述のように、水路５０を開閉するバルブ５２が設けられている。このバルブ５２は、前述のように、制御部６０によって制御される。

また、サブタンク２１０の液相部２１２Ｂとタンク４０の液相部４２Ｂは、流路２２０によって連通している。流路２２０には、ポンプ２３０が設けられている。

サブタンク２１０とタンク４０とは同じ高さに設置されており、サブタンク２１０の液相部２１２Ｂと、タンク４０の液相部４２Ｂとは、水位が同レベルに維持されている。

さらに、サブタンク２１０の気相部２１２Ａと蒸発凝縮器１２の上部空間１６Ａとは、通気路２４０で連通されている。また、サブタンク２１０の気相部２１２Ａとタンク４０の気相部４２Ａとは、通気路２４２で連通されている。

また、サブタンク２１０には、サブタンク２１０の水位を示す水位計２６０（レベル計）が設けられている。水位計２６０は、例えば、サブタンク２１０の液相部２１２Ｂに浮かべられたフロート（浮き）を有して構成される。サブタンク２１０の水量に連動して、フロート（浮き）が上下動し、フロート（浮き）に設けられた目盛を視認することで、サブタンク２１０の水位を計測する。なお、水位計２６０の構成は、これに限られず、他の構成であってもよい。

第１変形例の構成では、サブタンク２１０とタンク４０との水位は、同レベルとされているので、サブタンク２１０の水位計に基づきタンク４０の水位を管理できる。従って、サブタンク２１０の水位計に基づき、タンク４０から蒸発凝縮器１２への水の供給量を調整することが可能となる。

また、第１変形例の構成では、通気路２４０が、蒸発凝縮器１２の上部空間１６Ａとサブタンク２１０の気相部２１２Ａとを連通し、通気路２４２が、サブタンク２１０の気相部２１２Ａとタンク４０の気相部４２Ａとを連通するので、蒸発凝縮器１２の内圧、サブタンク２１０の内圧及びタンク４０の内圧の均衡を図ることができる。

なお、第１変形例では、サブタンク２１０の液相部２１２Ｂと、タンク４０の液相部４２Ｂとは、水位が同レベルとされていたが、水位は異なっていてもよく、サブタンク２１０の液相部２１２Ｂの水位が、タンク４０の液相部４２Ｂの水位に連動する構成であればよい。すなわち、タンク４０の液相部４２Ｂの水位の変動に伴って、サブタンク２１０の液相部２１２Ｂの水位が変動する構成であればよい。

また、サブタンク２１０の液相部２１２Ｂとタンク４０の液相部４２Ｂとの水位が異なる場合には、その差分が補正されるように、水位計２６０を設置してもよい。これにより、サブタンク２１０の水位計２６０が、タンク４０の水位を示すようにできる。

（第２変形例）
前述の実施形態では、蒸発機能と凝縮機能とを有する蒸発凝縮器１２が反応器２０と連通されていたが、これに限られない。例えば、図４に示されるように、蒸発機能を有する蒸発器３１０と、凝縮機能を有する凝縮器３２０と、の各々が、反応器２０と連通する構成であってもよい。

具体的には、蒸発器３１０と反応器２０とは、水蒸気流路３４０によって、気密状態で常時連通している。また、凝縮器３２０と反応器２０とは、水蒸気流路３４２によって、気密状態で常時連通している。

水蒸気流路３４０、３４２には、流路を開閉することで蒸発器３１０及び凝縮器３２０の各々と反応器２０との連通・非連通を切り替えるバルブが設けられていない。これにより、蒸発器３１０及び凝縮器３２０の各々と反応器２０とが、常時連通する状態となっている。

蒸発器３１０は、放熱モードにおいて内部に水を貯留する容器３１２を備えている。容器３１２の内部には、放熱モードにおいて、気相部をなす上部空間３１２Ａと、液相部をなす下部空間３１２Ｂと、が形成されている。さらに、容器３１２内には、下部空間３１２Ｂを通過する熱媒体流路３１４が設けられている。熱媒体流路３１４は、熱交換器３１６に接続されている。熱交換器３１６は、水を加熱するための加熱用熱媒体（以下、熱媒）と、水蒸気を冷却（凝縮）するための冷却用熱媒体（以下、冷媒）とを選択的に熱媒体流路３１４で流通させる。なお、図４における二点鎖線３１９は、容器３１２に水が貯留された際の水面の一例を示す。すなわち、二点鎖線３１９は、上部空間３１２Ａ及び下部空間３１２Ｂの境界を示す。

凝縮器３２０は、蓄熱モードにおいて反応器２０からの水蒸気が流入する容器３２２を備えている。容器３２２内には、熱交換器３２６に接続された熱媒体流路３２４が配置されている。熱交換器３２６は、水蒸気を冷却（凝縮）するための冷却用熱媒体（以下、冷媒）を熱媒体流路３２４で流通させる。

一端部がタンク４０の液相部（貯留部）４２Ｂに接続された水路５０は、他端側が分岐されて分岐路３５０、３５２を有している。分岐路３５０は、蒸発器３１０の下部空間３１２Ｂに接続されている。この分岐路３５０には、前述のように、制御部６０によって制御されるバルブ５２が設けられている。

分岐路３５２は、凝縮器３２０の下部に接続されている。この分岐路３５２は、分岐路３５２を開閉するバルブ３６０が設けられている。バルブ３６０は、放熱モードにおいて閉鎖され、蓄熱モードにおいて開放されるように、制御部６０によって制御される。なお、バルブ５２は、蓄熱モードにおいて閉鎖されるように、制御部６０によって制御される。

したがって、放熱モードにおいて、バルブ５２が開放されると共にバルブ３６０が閉鎖されることで、タンク４０、分岐路３５０を含む水路５０、蒸発器３１０、水蒸気流路３４０及び反応器２０による経路が形成される。これにより、分岐路３５０を通じて蒸発器３１０へ水が供給されて、蒸発器３１０内に貯留される。なお、蒸発器３１０へ供給される単位時間当たりの供給水量（ｇ／ｓ）は、前述のように制御される。

熱交換器３１６が蒸発器３１０の熱媒体流路３１４に熱媒を流通させることで、蒸発器３１０に供給された水が蒸発する。水が蒸発することで生成された水蒸気は、水蒸気流路３４０内に移動して、反応器２０内に供給される。反応器２０内に供給された水蒸気が蓄熱材３０と接触することにより、蓄熱材３０は、水和反応を生じつつ放熱する。この熱は、熱輸送路２４内を流れる熱媒体によって、加熱対象に輸送される。

また、第２変形例では、蓄熱モードにおいてバルブ５２が閉鎖されると共にバルブ３６０が開放されることで、タンク４０、分岐路３５２を含む水路５０、凝縮器３２０、水蒸気流路３４２及び反応器２０による経路が形成される。

これにより、蓄熱材３０が蓄熱する際に蓄熱材３０から脱水された水蒸気が、水蒸気流路３４２を流れて、凝縮器３２０内に導入される。そして、凝縮器３２０内において、熱媒体流路３２４を流通する冷媒によって水蒸気が冷却されて、凝縮される。凝縮器３２０内で、水蒸気が凝縮されることで生成された水は、バルブ３６０が開放された分岐路３５２を通じて、重力によりタンク４０へ送られる。

第２変形例の構成では、凝縮器３２０と蒸発器３１０とは、別に設けられるので、蒸発器３１０及び凝縮器３２０の各々に対して、各々の特性に応じた制御が可能となる。

なお、第２変形例の構成では、タンク４０との連通先（蒸発器３１０又は凝縮器３２０）の切り替えが、バルブ５２、３６０によって行われていたが、これに限られない。例えば、水路５０の分岐部分３５６に三方弁を設けて、タンク４０との連通先を切り替える構成であってもよい。

（第３変形例）
前述の実施形態では、水路５０に設けられたバルブ５２を制御部６０が制御する構成となっていたが、これに限らない。図５に示されるように、水路５０を通じてタンク４０から蒸発凝縮器１２へ供給するポンプ５８を制御部６０が制御する構成であってもよい。この構成では、水路５０における単位時間当たりの流量を計測する計測部１５４が水路５０に設けられている。

制御部６０は、計測部１５４の計測結果に基づき、ポンプ５８の駆動を制御することで、蒸発凝縮器１２への単位時間当たりの供給水量（ｇ／ｓ）を制御する。単位時間当たりの供給水量（ｇ／ｓ）は、前述のように、蓄熱材３０の容量に基づく必要水量（ｇ）と蓄熱材３０が放熱する放熱時間（ｓ）により、制御部６０が算出する。

そして、算出された供給水量を目標供給水量とし、目標供給水量と計測部１５４が計測した水路５０での実際の流量と比較して、目標供給水量よりも実際の流量が多ければ、ポンプ５８による供給量を減少させ、目標供給水量よりも実際の流量が少なければ、ポンプ５８による供給量を増加させる。この構成によっても、蒸発凝縮器１２で生成される水蒸気量が制御され、反応器２０と常時連通された蒸発凝縮器１２から反応器２０へ送られる水蒸気量も制御できる。

（他の変形例）
前述の実施形態では、水路５０に設けられたバルブ５２を制御部６０が制御する構成となっていたが、これに限らず、熱交換器１７が蒸発凝縮器１２に対して蒸発熱として供給する熱量を制御部６０が制御する構成であってもよい。この構成によっても、蒸発凝縮器１２で生成される水蒸気量が制御され、反応器２０と常時連通された蒸発凝縮器１２から反応器２０へ送られる水蒸気量も制御できる。なお、当該熱量の制御は、例えば、熱媒体流路１８を流通する熱媒の温度、流量、流通時間などにより行われる。

また、前述の実施形態では、水路５０に設けられたバルブ５２の開閉時間の開閉制御を行っていたが、バルブ５２の開度（開放面積）を変化させる開閉制御を行う構成であってもよい。

また、ポンプ５８の駆動制御、熱交換器１７における熱量制御、バルブ５２の開閉時間の開閉制御及び、バルブ５２の開度（開放面積）を変化させる開閉制御は、何れか複数が行われてもよい。

さらに、熱輸送路２４における熱媒体の温度計測に基づく、フィードバック制御を行ってもよい。例えば、バルブ５２の開閉時間の開閉制御においては、目標とする目標温度よりも熱輸送路２４での計測温度が低い場合には、バルブ５２を開放して供給水量を増加させて水蒸気量を増やし、目標温度より熱輸送路２４での計測温度が高い場合は、バルブ５２を閉鎖して供給水量を減少させて水蒸気量を減らす。

なお、当該フィードバック制御は、ポンプ５８の駆動制御、熱交換器１７における熱量制御、バルブ５２の開閉時間の開閉制御及び、バルブ５２の開度（開放面積）を変化させる開閉制御の何れか１つ又は複数を採用した場合において行うことが可能である。

本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、種々の変形、変更、改良が可能である。例えば、上記に示した変形例は、適宜、複数を組み合わせて構成しても良い。

１０ 化学蓄熱システム（放熱システムの一例）
１２ 蒸発凝縮器（蒸発器の一例）
２０ 反応器
３０ 蓄熱材（発熱材の一例）
４０ タンク（貯留部の一例、第１貯留部の一例）
４８ 通気路
５０ 水路
５２ バルブ
６０ 制御部（制御手段の一例）
２１０ サブタンク（第２貯留部の一例）
２４０ 通気路
２４２ 通気路
２６０ 水位計
３１０ 蒸発器
３２０ 凝縮器

Claims (6)

1. 水蒸気による水和反応で発熱する発熱材を有する反応器と、
   前記反応器と気密状態で常時連通され、水を蒸発させて前記反応器に供給する蒸発器と、
   前記蒸発器に供給される水を貯留する貯留部と、
   前記貯留部から前記蒸発器に供給される単位時間当たりの供給水量及び前記蒸発器に蒸発熱として供給する熱量の少なくとも一方を制御する制御手段と、
   を備える放熱システム。
2. 前記貯留部から前記蒸発器に向けて水を送る水路と、
   前記水路に設けられ、該水路を開閉するバルブと、
   を備え、
   前記制御手段は、前記バルブの開閉制御により、前記単位時間当たりの供給水量を制御する請求項１に記載の放熱システム。
3. 前記蒸発器と前記貯留部の気相部とを連通する通気路
   を備える請求項１又は２に記載の放熱システム。
4. 前記貯留部としての第１貯留部に連通され、水位が前記第１貯留部の水位と連動する第２貯留部と、
   前記第２貯留部に設けられ、前記第２貯留部の水位を示す水位計と、
   を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の放熱システム。
5. 前記反応器は、前記発熱材が加熱による脱水反応で蓄熱し、前記発熱材の脱水反応によって生じた水蒸気が前記蒸発器へ送られ、
   前記蒸発器は、前記反応器から送られた水蒸気を凝縮し、
   前記貯留部は、前記蒸発器で凝縮された水が送られる
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の放熱システム。
6. 水蒸気を凝縮する凝縮器をさらに備え、
   前記反応器は、前記発熱材が加熱による脱水反応で蓄熱し、前記発熱材の脱水反応によって生じた水蒸気が前記凝縮器へ送られ、
   前記貯留部は、前記凝縮器で凝縮された水が送られる
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の放熱システム。