(57)【要約】【課題】蓄熱装置において、水和反応と分解反応とを繰り返し行う場合、水和反応の発熱効率を改善する。【解決手段】  本発明の蓄熱装置は、水室１０と、アルカリ土類金属酸化物を収容した反応器２０と、水が流通する第１通路４０と、第１通路４０の開閉を行う第１制御弁４２と、熱源１２０と、水室１０内の温度を測定する水室内温度測定手段１２と、反応器２０内の温度を測定する反応器内温度測定手段２２と、水和反応の反応速度を取得する反応速度取得手段２２と、第１制御弁４２の開閉を制御する制御手段６０と、を備え、制御手段６０は、反応速度取得手段２２により取得した反応速度が所定の値より小さい場合に、反応器２０内の温度及び／又は水室１０内の温度を上昇させた後、第１制御弁４２を開弁して水和反応を起こすことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を蓄えた水室と、
前記水と水和反応を起こすアルカリ土類金属酸化物を収容した反応器と、
前記水室と前記反応器とを接続し、前記水が流通する第１通路と、
前記第１通路の開閉を行う第１制御弁と、
前記水室内の温度を上昇させる第１熱源と、
前記反応器内の温度を上昇させる第２熱源と、
前記水室内の温度を測定する水室内温度測定手段と、
前記反応器内の温度を測定する反応器内温度測定手段と、
前記水和反応の反応速度を取得する反応速度取得手段と、
前記第１制御弁の開閉を制御する制御手段と、
を備え、前記制御手段は、前記反応速度取得手段により取得した前記反応速度が所定の値より小さい場合に、前記反応器内の温度及び／又は前記水室内の温度を上昇させた後、前記第１制御弁を開弁して前記水和反応を起こすことを特徴とする蓄熱装置。
【請求項２】
水を蓄えた水室と、
前記水と水和反応を起こすアルカリ土類金属酸化物を収容した反応器と、
前記水室と前記反応器とを接続し、前記水が流通する第１通路と、
前記第１通路の開閉を行う第１制御弁と、
前記反応器内の温度を上昇させる熱源と、
前記水室内の温度を測定する水室内温度測定手段と、
前記反応器内の温度を測定する反応器内温度測定手段と、
前記水和反応の反応率を取得する反応率取得手段と、
前記第１制御弁の開閉を制御する制御手段と、
を備え、前記制御手段は、前記反応率取得手段により取得した前記反応率が所定の値より小さい場合に、前記反応器内の温度を上昇させて、前記アルカリ土類金属酸化物と二酸化炭素との反応により生成された炭酸化物を分解させることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項３】
前記炭酸化物の分解により前記反応器内で生成された二酸化炭素を吸着する吸着装置と、
前記反応器と前記吸着装置とを接続し、前記二酸化炭素が流通する第２通路と、
前記第２通路の開閉を行う第２制御弁と、
を備え、前記制御手段は、前記反応率取得手段により取得した前記反応率が所定の値より小さい場合に、前記反応器内の温度を上昇させるとき、前記二酸化炭素を前記吸着装置が吸着するように前記第２制御弁を開弁することを特徴とする請求項２記載の蓄熱装置。
【請求項４】
前記反応器内の温度の単位時間当たりの変化率に基づいて、前記反応速度を推定することを特徴とする請求項１記載の蓄熱装置。
【請求項５】
前記水和反応後の前記水及び前記アルカリ土類金属酸化物の顕熱量と、前記水の潜熱量と、に基づいて、前記反応率を推定することを特徴とする請求項２又は３記載の蓄熱装置。
【請求項６】
前記アルカリ土類金属酸化物は、酸化カルシウムであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカリ土類金属酸化物は水と反応（水和反応）して熱を発生し、水酸化物を生成する。逆に、生成された水酸化物に熱を加えると、元の酸化物と水とに分解される（分解反応）。すなわち、これらの化学反応は可逆的に行うことができる。よって、アルカリ土類金属の水酸化物を加熱することにより、酸化物が生成され、熱を蓄えることができる（吸熱反応）。また、分解された酸化物に水を加えることにより、蓄えられた熱を取り出すことができる（発熱反応）。
【０００３】
このようなアルカリ土類金属酸化物を用いた発熱装置が特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の発熱装置では、アルカリ土類金属酸化物を充填した反応器内を通る水の循環経路を密閉構造にし、アルカリ土類金属と炭酸ガスとの結合を抑制している。これにより、特許文献１に記載の発熱装置は、アルカリ土類金属が炭酸化合物に変化することにより消失する上記の可逆反応による蓄熱能力を保護し、長期間の蓄熱能力を維持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−１８０５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の発熱装置において、水和反応と分解反応とを繰り返し行う場合、水和反応の発熱効率が低下するという問題がある。例えば、アルカリ土類金属酸化物として酸化カルシウム（ＣａＯ）を用いる場合、ＣａＯの粒径の増大や表面積の減少が起きるため、反応器内の温度の単位時間当たりの変化量が低下してしまう。また、ＣａＯの一部が炭酸化してＣａＯの量が減少するため、理論上発生する熱量に対する、実際に発生する熱量の比率が低下してしまう。以上のような理由により、水和反応と分解反応とを繰り返すと、水和反応の発熱効率が低下してしまう。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、蓄熱装置において、水和反応と分解反応とを繰り返し行う場合、水和反応の発熱効率を改善することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る蓄熱装置は、水を蓄えた水室と、前記水と水和反応を起こすアルカリ土類金属酸化物を収容した反応器と、前記水室と前記反応器とを接続し、前記水が流通する第１通路と、前記第１通路の開閉を行う第１制御弁と、前記水室内の温度を上昇させる第１熱源と、前記反応器内の温度を上昇させる第２熱源と、前記水室内の温度を測定する水室内温度測定手段と、前記反応器内の温度を測定する反応器内温度測定手段と、前記水和反応の反応速度を取得する反応速度取得手段と、前記第１制御弁の開閉を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記反応速度取得手段により取得した前記反応速度が所定の値より小さい場合に、前記反応器内の温度及び／又は前記水室内の温度を上昇させた後、前記第１制御弁を開弁して前記水和反応を起こすことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る蓄熱装置によれば、水和反応の反応速度が低下している場合に、反応器内の温度及び／又は水室内の温度を上昇させることにより、反応器内の温度をあらかじめ上昇させて、効率よく水和反応を起こすことができる。よって、蓄熱装置の発熱効率を改善することができる。
【０００９】
本発明に係る蓄熱装置は、水を蓄えた水室と、前記水と水和反応を起こすアルカリ土類金属酸化物を収容した反応器と、前記水室と前記反応器とを接続し、前記水が流通する第１通路と、前記第１通路の開閉を行う第１制御弁と、前記反応器内の温度を上昇させる熱源と、前記水室内の温度を測定する水室内温度測定手段と、前記反応器内の温度を測定する反応器内温度測定手段と、前記水和反応の反応率を取得する反応率取得手段と、前記第１制御弁の開閉を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記反応率取得手段により取得した前記反応率が所定の値より小さい場合に、前記反応器内の温度を上昇させて、前記アルカリ土類金属酸化物と二酸化炭素との反応により生成された炭酸化物を分解させることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る蓄熱装置によれば、水和反応の反応率が低下している場合に、反応器内の温度を上昇させることにより、炭酸化したアルカリ土類金属酸化物を元のアルカリ土類金属酸化物に戻して反応率を回復させ、効率よく水和反応を起こすことができる。よって、蓄熱装置の発熱効率を改善することができる。
【００１１】
上記構成において、前記炭酸化物の分解により前記反応器内で生成された二酸化炭素を吸着する吸着装置と、前記反応器と前記吸着装置とを接続し、前記二酸化炭素が流通する第２通路と、前記第２通路の開閉を行う第２制御弁と、を備え、前記制御手段は、前記反応率取得手段により取得した前記反応率が所定の値より小さい場合に、前記反応器内の温度を上昇させるとき、前記二酸化炭素を前記吸着装置が吸着するように前記第２制御弁を開弁すること構成とすることができる。
【００１２】
上記構成によれば、反応器内の炭酸化物から分解した二酸化炭素を吸着させて、反応器内のアルカリ土類金属酸化物の炭酸化を防止することができる。よって、蓄熱装置の発熱効率を改善することができる。
【００１３】
上記構成において、前記反応器内の温度の単位時間当たりの変化率に基づいて、前記反応速度を推定する構成とすることができる。
【００１４】
上記構成において、前記水和反応後の前記水及び前記アルカリ土類金属酸化物の顕熱量と、前記水の潜熱量と、に基づいて、前記反応率を推定する構成とすることができる。
【００１５】
上記構成において、前記アルカリ土類金属酸化物は、酸化カルシウムである構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本構成によれば、蓄熱装置において、水和反応と分解反応とを繰り返し行う場合、水和反応の発熱効率を改善させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、実施例１に係る蓄熱装置１００の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、実施例１に係る蓄熱装置１００における発熱時の制御処理のフローチャートである。
【図３】図３は、実施例２に係る蓄熱装置１００における発熱時の制御処理のフローチャートである。
【図４】図４は、実施例３に係る蓄熱装置２００の構成を示す模式図である。
【図５】図５は、実施例３に係る蓄熱装置２００における発熱時の制御処理のフローチャートである。
【図６】図６は、実施例３に係る蓄熱装置２００における発熱時の制御処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施例１について、図１を参照して説明する。図１は実施例１に係る蓄熱装置１００の構成を示す模式図である。
【００２０】
蓄熱装置１００は、蓄熱器１１０と、エンジンの排気管１２０と、を備えている。蓄熱器１１０は、エンジンの排気管１２０上に配設された触媒装置１３０の上流側に組み付けられている。
【００２１】
蓄熱器１１０は、水を蓄えた水室１０と、アルカリ土類金属酸化物を収容した反応器２０と、を備えている。本実施例では、アルカリ土類金属酸化物は酸化カルシウム（ＣａＯ）である。
【００２２】
蓄熱装置１００は、配管３０を備えている。配管３０は、内部をオイルが通過する通路である。配管３０は、複数本に分岐した熱交換部３２を備えており、熱交換部３２が水室１０及び反応器２０内に引き込まれている。熱交換部３２では、反応器２０内におけるＣａＯの水和反応により発生する熱が、配管３０を流れるオイルへ伝わり、回収される。このようにオイルに回収された熱は、エンジンの各部の暖機に用いることができる。ＣａＯの水和反応は、次式（１）で示される。ここで、ＱＣａ（ＯＨ）２は発生する熱を示す。
ＣａＯ  ＋  Ｈ２Ｏ  →  Ｃａ（ＯＨ）２  ＋  ＱＣａ（ＯＨ）２  （発熱反応）    （１）
【００２３】
水室１０及び反応器２０の底面は、排気管１２０と接触して配置されている。このため、水室１０内の水、及び、反応器２０内の水和反応により生成されたＣａ（ＯＨ）２は、排気管１２０を介して排気管１２０内を流れる排気ガスから熱を受ける。すなわち、排気管１２０は、水室１０内の温度を上昇させる第１熱源、及び、反応器２０内の温度を上昇させる第２熱源として機能する。本実施例では、排気ガスの温度は約１０００℃であるとする。反応器２０内では、次式（２）で示されるＣａ（ＯＨ）２の分解反応が起きる。
Ｃａ（ＯＨ）２  →  ＣａＯ  ＋  Ｈ２Ｏ  −  ＱＣａ（ＯＨ）２  （吸熱反応）    （２）
【００２４】
蓄熱器１１０は、水室１０と反応器２０とを接続し、水が流通する第１通路４０と、第１通路４０の開閉を行う第１制御弁４２とを備えている。通路４０は、水室１０内の水を反応器２０内へ流通させるように形成されている。第１制御弁４２は電磁弁であって、後述するＣ／Ｕ６０の制御により開閉される。
【００２５】
蓄熱器１１０は、水室１０と反応器２０とを接続した蒸気配管５０を備えている。蒸気配管５０は、反応器２０内のＣａ（ＯＨ）２の熱反応により発生する水蒸気が水室１０へ流通する通路である。蒸気配管５０には、蒸気配管５０内を閉塞して、水室１０内から反応器２０内への水蒸気の流通を遮断する逆止弁５２が配設されている。逆止弁５２は電磁弁であって、後述するＣ／Ｕ６０の制御により開閉される。
【００２６】
蓄熱器１１０は、制御手段であるコントロールユニット（Ｃ／Ｕ）６０を備えている。さらに、蓄熱器１１０は、温度センサ１２と、水位センサ１４と、温度センサ２２と、を備えている。
【００２７】
温度センサ１２は、水室１０内の温度を測定する。すなわち、温度センサ１２は、蓄熱装置１００の水室内の温度を測定する水室内温度測定手段としての機能を有する。水位センサ１４は、水室１０内の蒸気量を測定する。
【００２８】
温度センサ２２は、反応器２０内の温度を測定する。温度センサ２２は、測定した反応器２０内の温度に基づいて、反応器２０内の温度の単位時間当たりの変化率を取得する。反応器２０内の温度の単位時間当たりの変化率は、反応器２０内で起きる水和反応の反応速度と推定できる。以下、反応器２０内の温度の単位時間当たりの変化率を反応速度と称する。温度センサ２２は、蓄熱装置１００の反応器２０内の温度を測定する反応器内温度測定手段としての機能と、反応速度を測定する反応速度取得手段としての機能と、を有する。
【００２９】
Ｃ／Ｕ６０は、第１制御弁４２、逆止弁５２、温度センサ１２、水位センサ１４及び温度センサ２２とそれぞれ電気的に接続されている。Ｃ／Ｕ６０は、第１制御弁４２の開閉状態を決定し、第１制御弁４２へ開閉信号を送る。Ｃ／Ｕ６０は、第１制御弁４２を開弁してから閉弁するまでに反応器２０内で起きる水和反応を１回と数えるとして、温度センサ２２が取得した水和反応の反応速度を回数ごとに保持しておくことができる。
【００３０】
図２を参照して、実施例１に係る蓄熱装置１００における発熱時の制御処理を説明する。図２は、Ｃ／Ｕ６０による制御処理のフローチャートである。
【００３１】
以下の例では、フローチャートの処理を開始する前に、反応器２０内において１回水和反応が起こされ、Ｃ／Ｕ６０はそのときの反応速度を保持しているものとする。
【００３２】
まず、Ｃ／Ｕ６０はエンジンの各部の暖機要求があるか否かを確認する（ステップＳ１０）。暖機要求がない場合（ステップＳ１０のＮｏ）、処理を終了する。Ｃ／Ｕ６０は暖機要求があることを確認した場合（ステップＳ１０のＹｅｓ）、第１制御弁４２を開弁して水室１０内から反応器２０内へ水を供給する（ステップＳ１２）。これにより、反応器２０内において、水和反応が起きる。
【００３３】
Ｃ／Ｕ６０は、保持している前回の水和反応の反応速度が目標値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。本実施例では、目標値は５秒間当たり＋１０℃である。例えば、反応速度が５秒間当たり＋１５℃であれば、反応速度が目標値以上であると判定する。
【００３４】
ステップＳ１４がＹｅｓの場合、後述するステップＳ２０に進む。ステップＳ１４がＮｏの場合、Ｃ／Ｕ６０は反応速度が低下していると判断して、排気管１２０を介して排気管１２０内を流れる排気ガスからの熱により、水室１０及び反応器２０を加熱して（ステップＳ１６）、水室１０内及び反応器２０内の温度を上昇させる。Ｃ／Ｕ６０は温度センサ２２により測定された反応器２０内の温度が目標温度以上であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。本実施例では、目標温度は８０℃である。ステップＳ１８がＮｏの場合、ステップＳ１６に戻り、反応器２０内の温度が目標温度以上となるまで反応器２０を加熱する。ステップＳ１８がＹｅｓの場合、ステップＳ２０に進む。
【００３５】
Ｃ／Ｕ６０は、水和反応が終了しているか否かを判定する（ステップＳ２０）。例えば、反応器２０内の温度が所定の温度以上になった場合に、水和反応が終了していると判定する。ステップＳ２０がＮｏの場合、水和反応を継続するようにステップＳ２０を繰り返す。ステップＳ２０がＹｅｓの場合、Ｃ／Ｕ６０は第１制御弁４２を閉弁する（ステップＳ２２）。以上で処理を終了する。
【００３６】
実施例１によれば、Ｃ／Ｕ６０は、ステップＳ１４のＮｏのように、反応速度が所定の値より小さい場合に、ステップＳ１６のように、反応器２０内の温度及び水室１０内の温度を上昇させた後、第１制御弁４２を開弁して水室１０内から反応器２０内へ水を流通させて水和反応を起こさせる。これにより、水和反応の反応速度が低下している場合に、反応器２０内の温度及び／又は水室１０内の温度を上昇させることにより、反応器２０内の初期温度をあらかじめ上昇させて、効率よく水和反応を起こすことができる。よって、蓄熱装置の発熱効率を改善することができる。
【００３７】
実施例１において、反応器２０内の温度の単位時間当たりの変化率に基づいて、反応速度を推定する例を説明した。他の方法により、反応速度を推定してもよい。
【００３８】
実施例１において、水室１０内の温度を上昇させる第１熱源、及び、反応器２０内の温度を上昇させる第２熱源は、排気管１２０である例を説明した。この説明のように、第１熱源と第２熱源とは、同じ熱源でもよいし、異なる熱源でもよい。
【００３９】
実施例１において、水室１０及び反応器２０の底面が排気管１２０に接触するように配置される例を説明した。他に、例えば、水室１０及び反応器２０と排気管１２０とが一体となるように構成してもよい。
【実施例２】
【００４０】
本発明の実施例２について説明する。実施例２の蓄熱装置のＣ／Ｕ６０は、実施例１に示した機能に加え、反応器２０内で起きた水和反応により実際に発生した熱量を取得する機能を有する。また、理論上発生する熱量に対する、実際に発生した熱量の比率を取得する機能を有する。理論上発生する熱量に対する、実際に発生した熱量の比率は、反応率と推定できる。以下、理論上発生する熱量に対する、実際に発生した熱量の比率を、反応率と称する。Ｃ／Ｕ６０は水和反応の反応率を取得する反応率取得手段としての機能を有する。熱量の算出の詳細については後述する。その他の構成については、実施例１に示す蓄熱装置１００と同じ構成であるため、説明を省略する。
【００４１】
図３を参照して、実施例２に係る発熱時の制御方法を説明する。図３は、Ｃ／Ｕ６０による制御処理のフローチャートである。
【００４２】
まず、Ｃ／Ｕ６０はエンジンの各部の暖機要求があるか否かを確認する（ステップＳ１０）。暖機要求がない場合（ステップＳ１０のＮｏ）、処理を終了する。Ｃ／Ｕ６０は暖機要求があることを確認した場合（ステップＳ１０のＹｅｓ）、第１制御弁４２を開弁して水室１０内から反応器２０内へ水を供給する（ステップＳ１２）。これにより、反応器２０内において、水和反応が起きる。
【００４３】
Ｃ／Ｕ６０は、制御変数ｉの初期値に１を設定し（ステップＳ３４）、反応器２０内で起きた水和反応により実際に発生した熱量Ｑｉを計算する（ステップＳ３６）。熱量Ｑｉは、ステップＳ３６において第ｉ回目に算出した熱量を意味し、以下の式（３）により計算することができる。
Ｑｉ  ＝  ∫Ｃ１×ｎ１  ｄＴ  ＋  ∫Ｃ２×ｎ２  ｄＴ  ＋  λ×Ｍ    （３）
ここで、Ｃはモル比熱［ｋＪ／ｍｏｌ・℃］、ｎは物質量［ｍｏｌ］、λは水の蒸発潜熱［ｋＪ／ｋｇ］、Ｍは水の蒸気量［ｋｇ］、積分変数Ｔは温度［Ｋ］を示す。添字の１はＣａＯ、添字の２は水に関する値であることを示す。水の蒸気量λは、水位センサ１４により測定する。式（３）の第１項はＣａＯの顕熱量、第２項は水の顕熱量、第３項は水の潜熱量を示す。
【００４４】
Ｃ／Ｕ６０は、制御変数ｉに１を加算して設定し（ステップＳ３８）、反応器２０内の水和反応が終了しているか否かを判定する（ステップＳ４０）。例えば、反応器２０内の温度が所定の温度以上になった場合に、水和反応が終了していると判定する。ステップＳ４０がＮｏの場合、水和反応を継続させて、再度熱量Ｑｉを計算するためにステップＳ３６に戻る。ステップＳ４０がＹｅｓの場合、Ｃ／Ｕ６０は第１制御弁４２を閉弁する（ステップＳ４２）。以下の説明では、Ｃ／Ｕ６０はステップＳ３６をｎ回繰り返し、熱量Ｑ１〜Ｑｎを計算したとする。
【００４５】
Ｃ／Ｕ６０は、それまでに計算した熱量Ｑ１〜Ｑｎの総和である累積熱量Ｑを計算する（ステップＳ４４）。Ｃ／Ｕ６０は、反応率が目標値以下であるか否かを判定する。理論上発生する熱量Ｑ’は、以下の式（４）により計算することができる。
Ｑ’  ＝  Ｑ０  ×  ｎ０                                          （４）
ここで、Ｑ０は水和反応の理論反応熱［ｋＪ／ｍｏｌ］、ｎ０はＣａＯの初期量［ｋｇ］である。以上より、反応率はＱ／Ｑ’と表すことができる。例えば、目標値を７０％とすると、Ｃ／Ｕ６０は、反応率Ｑ／Ｑ’が７０％以下である場合に、反応率が目標値以下であると判定する。
【００４６】
反応率が目標値以下である場合、以下の式（５）で示される化学反応により、ＣａＯが炭酸化してＣａＣＯ３が生成されている可能性が高い。ここで、ＱＣａＣＯ３は発生する熱を示す。
ＣａＯ  ＋  ＣＯ２  →  ＣａＣＯ３＋ＱＣａＣＯ３（発熱反応）            （５）
そこで、ステップＳ４６がＹｅｓの場合、反応器２０を排気管１２０の排気ガスの熱により加熱して、反応器２０の温度を所定の温度Ｔ１まで上昇させる（ステップＳ４８）。ここで、温度Ｔ１は、ＣａＣＯ３の分解反応が活性化する温度である８００℃である。反応器２０の温度の確認には、温度センサ２２を使用する。ステップＳ４８により、以下の式（６）で示される化学反応により、炭酸化したＣａＯを元のＣａＯに戻すことができる。
ＣａＣＯ３＋ＱＣａＣＯ３  →  ＣａＯ  ＋  ＣＯ２  （吸熱反応）          （６）
ステップＳ４８において、式（２）で示すＣａ（ＯＨ）２の分解反応も同時に起きる。ステップＳ４６がＮｏの場合、処理を終了する。
【００４７】
Ｃ／Ｕ６０は、式（２）の分解反応により生成された反応器２０内の水蒸気状態の水を水室１０内へ流通させるために、蒸気配管５０に配置された逆止弁５２を開弁する（ステップＳ５０）。
【００４８】
Ｃ／Ｕ６０は、反応器２０内の炭酸化物ＣａＣＯ３の分解反応が終了しているか否かを判定する（ステップＳ５２）。例えば、蓄熱器１１０への伝熱量を推定して、蓄熱器１１０への伝熱量が所定の条件を満たす場合に、Ｃ／Ｕ６０は炭酸化物ＣａＣＯ３の分解反応が終了していると判定して、ステップＳ５２はＹｅｓとなる。蓄熱器１１０への伝熱量をＱｃとすると、炭酸化物ＣａＣＯ３の分解反応の終了条件は、例えば、以下の式（７）で示される。
Ｑｃ  ＞  ＱＣａＣＯ３  ×（１  −  Ｑ／Ｑ’）×ｎ０                （７）
式（７）において、（１−Ｑ／Ｑ’）×ｎ０は推定される炭酸化物ＣａＣＯ３の物質量を表す。ステップＳ５２がＮｏの場合、ステップＳ５２に戻る。ステップＳ５２がＹｅｓの場合、蒸気配管５０に配置された逆止弁５２を閉弁して（ステップＳ５４）、水蒸気状態の水の流通を遮断する。以上で、処理を終了する。
【００４９】
実施例２によれば、Ｃ／Ｕ６０は、ステップＳ４６のＮｏのように、水和反応の反応率が所定の値より小さい場合に、反応器２０内の温度を上昇させて、ＣａＯと二酸化炭素との反応により生成したＣａＣＯ３を分解させる。これにより、水和反応の反応率が低下している場合に、反応器２０内の温度を上昇させることにより、炭酸化したアルカリ土類金属酸化物を元のアルカリ土類金属酸化物に戻して反応率を回復させ、効率よく水和反応を起こすことができる。よって、蓄熱装置の発熱効率を改善することができる。
【００５０】
実施例２において、水和反応後の水及びＣａＯの顕熱量と、水の潜熱量と、により水和反応により実際に発生した熱量を取得して、理論上発生する熱量に対する、実際に発生した熱量の比率を取得する例を説明した。また、理論上発生する熱量に対する、実際に発生した熱量の比率を反応率と推定する例を説明した。すなわち、水和反応後の水及びＣａＯの顕熱量と、水の潜熱量と、に基づいて、反応率を推定する例を説明した。反応率は、他の方法により推定してもよい。
【実施例３】
【００５１】
本発明の実施例３について、図４を参照して説明する。図４は実施例３に係る蓄熱装置２００の構成を示した模式図である。図４において、図１に示す構成と同一の構成については同一の番号を付し、説明を省略する。実施例３の蓄熱装置２００は、実施例１に示す蓄熱装置１００の構成に加え、吸着装置７０と、反応器２０と吸着装置７０とを接続し、二酸化炭素が流通する第２通路８０と、第２通路８０の開閉を行う第２制御弁と、を有する。吸着装置７０は、反応器２０内のアルカリ土類金属酸化物と二酸化炭素との反応により生成された炭酸化物の分解により反応器２０内で生成された二酸化炭素を吸着する。吸着装置７０には、例えばゼオライト等の二酸化炭素を吸着させるための吸着剤が収容されている。
【００５２】
図５及び図６を参照して、実施例３に係る蓄熱装置２００における発熱時の制御方法を説明する。図５及び図６は、Ｃ／Ｕ６０による制御処理のフローチャートである。図５のステップＳ３０からステップＳ４６までの処理は、実施例２に係る図３のフローチャートに記載の処理と同一であるため、説明を省略する。
【００５３】
図６を参照して、ステップＳ４６がＹｅｓの場合、Ｃ／Ｕ６０は、反応器２０を排気管１２０の排気ガスの熱により加熱して、反応器２０の温度を所定の温度Ｔ２まで上昇させる（ステップＳ６０）。ここで、温度Ｔ２は、Ｃａ（ＯＨ）２の分解反応が活性化する温度である６００℃である。反応器２０の温度の確認には、温度センサ２２を使用する。ステップＳ６０により、式（２）で示される化学反応により、Ｃａ（ＯＨ）２を分解してＣａＯを生成することができる。ステップＳ６０がＮｏの場合、処理を終了する。
【００５４】
Ｃ／Ｕ６０は、式（２）の分解反応により生成された反応器２０内の水蒸気状態の水を水室１０内へ流通させるために、蒸気配管５０に配置された逆止弁５２を開弁する（ステップＳ６２）。
【００５５】
Ｃ／Ｕ６０は、反応器２０内のＣａ（ＯＨ）２の分解反応が終了しているか否かを判定する（ステップＳ６４）。例えば、蓄熱器１１０への伝熱量を推定して、蓄熱器１１０への伝熱量が所定の条件を満たす場合に、Ｃ／Ｕ６０はＣａ（ＯＨ）２の分解反応が終了していると判定して、ステップＳ６４はＹｅｓとなる。蓄熱器１１０への伝熱量をＱｃとすると、Ｃａ（ＯＨ）２の分解反応の終了条件は、例えば、以下の式（８）で示される。
Ｑｃ  ＞  Ｑ’×  Ｑ／Ｑ’×  ｎ０  ＝  Ｑ×ｎ０                （８）
ステップＳ６４がＮｏの場合、ステップＳ６４に戻る。ステップＳ６４がＹｅｓの場合、Ｃ／Ｕ６０は、蒸気配管５０に配置された逆止弁５２を閉弁して（ステップＳ６６）、水蒸気状態の水の流通を遮断する。
【００５６】
Ｃ／Ｕ６０は、反応器２０を排気管１２０の排気ガスの熱により加熱して、反応器２０の温度を所定の温度Ｔ１まで上昇させる（ステップＳ６０）。ここで、温度Ｔ１は、実施例１と同様の８００℃である。反応器２０の温度の確認には、温度センサ２２を使用する。ステップＳ６８により、式（６）で示される化学反応により、炭酸化したＣａＯを元のＣａＯに戻すことができる。
【００５７】
Ｃ／Ｕ６０は、式（６）の分解反応により生成された反応器２０内の二酸化炭素を吸着装置７０内へ流通させるために、第２通路８０に配置された第２制御弁８２を開弁する（ステップＳ７０）。これにより、反応器２０内のＣａＣＯ３から分解した二酸化炭素を吸着させて、反応器２０内のＣａＯの炭酸化を防止することができる。
【００５８】
Ｃ／Ｕ６０は、反応器２０内のＣａＣＯ３の分解反応が終了しているか否かを判定する（ステップＳ７２）。例えば、式（７）に示す条件を満たす場合に、Ｃ／Ｕ６０は反応器２０内のＣａＣＯ３の分解反応が終了していると判定して、ステップＳ７２はＹｅｓとなる。ステップＳ７２がＮｏの場合、ステップＳ７２に戻る。ステップＳ７２がＹｅｓの場合、Ｃ／Ｕ６０は、第２通路８０に配置された第２制御弁８２を閉弁する（ステップＳ７４）。以上で、処理を終了する。
【００５９】
実施例３によれば、Ｃ／Ｕ６０は、ステップＳ４６のＮｏのように、水和反応の反応率が所定の値より小さい場合に、反応器２０内の温度を上昇させるとき、二酸化炭素を吸着装置７０が吸着するように第２制御弁を開弁する。これにより、ＣａＣＯ３をＣａＯに戻して反応率を回復させ、効率よく水和反応を起こすことができる。さらに、反応器２０内のＣａＣＯ３から分解した二酸化炭素を吸着させて、反応器２０内のＣａＯの炭酸化を防止することができる。よって、蓄熱装置の発熱効率を改善することができる。
【００６０】
実施例１、２及び３において、アルカリ土類金属酸化物は、酸化カルシウムである例を説明したが、他のアルカリ土類金属酸化物でもよい。
【００６１】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１０    水室
１２、２２    温度センサ
１４    水位センサ
２０    反応器
３０    配管
３２    熱交換部
４０    第１通路
４２    第１制御弁
５０    蒸気配管
５２    逆止弁
６０    Ｃ／Ｕ
７０    吸着装置
８０    第２通路
８２    第２制御弁
１００  蓄熱装置
１１０  蓄熱器
１２０  排気管
１３０  触媒装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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