(57)【要約】【課題】  冷熱と温熱を同時利用できる化学蓄熱システムを得る。【解決手段】  水和反応で放熱し、加熱による脱水反応で蓄熱する蓄熱材と、化学蓄熱材を加熱し、また蓄熱材からに発熱を受取り反応槽の外に排出する熱媒油管と、蓄熱材に水蒸気を与え、また蓄熱材から出た水蒸気を受け取る水蒸気管を備えた熱交換器を備えてなる反応槽と、内部に貯蔵した水を加熱する蒸発・凝縮管を備え、前記熱交換器の蓄熱材の水和反応に必要な水蒸気を供給しまた前記蓄熱材の加熱によって脱水された水蒸気を凝縮して貯留する水槽と、反応槽と水槽内の空気を排除して真空環境下で作動させるための真空ポンプと、前記前記反応槽と水槽、真空ポンプを連接する配管と、前記配管に設けた真空バルブと、水槽、真空ポンプ、反応槽を制御する制御部とで構成された化学蓄熱システム。【選択図】図１
2014199166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水和反応により放熱し、加熱による脱水反応により蓄熱する粒状の蓄熱材と、
該蓄熱材を加熱し該蓄熱材から発熱した熱を受取る熱媒油を循環させるよう入口ヘッダと出口ヘッダとで複数本に分岐しまた合流する熱媒油管と、
前記蓄熱材の水和反応に必要な水蒸気を与え、前記蓄熱材の脱水反応により取り出された水蒸気を受け取る側面に開口を多数有する複数の水蒸気管と、
前記熱媒油管と前記水蒸気管とのそれぞれの外側面に管の軸芯に直交する方向に接するように固定されるフィンとを有し、側面に前記複数の水蒸気管内部を外部と連通するよう固定する、気体−液体熱交換コイル形状の熱交換器と、
前記熱交換器の前記フィンと直交する方向の上面及び下面とをそれぞれ塞ぐ熱交換器蓋と、
底の前記熱交換蓋を閉鎖した後に、前記蓄熱材を前記熱交換器のフィン間隙間に充填し、上部の熱交換蓋で閉鎖した前記熱交換器を内蔵する、前記熱交換器の側面と相対する側面蓋に水蒸気導入管の端部を位置させ、２つの側面蓋の内どちらかを通じて内部に前記熱交換器を入れ込む反応槽を備え、
さらに、内部に貯蔵した水を加熱し、また前記熱交換器で生じた水蒸気を冷却凝縮する熱媒水を流通させる蒸発・凝縮管を備えた水槽と、
前記蓄熱材を大気圧より低い圧力の環境下で反応させるため、反応槽と水槽内の空気を排除して大気圧より低い内圧にする真空ポンプと、
前記反応槽側壁を貫通して前記熱交換器の前記熱媒油管に入口ヘッダを介して接続され前記熱媒油を流入させる熱媒油流入管、及び前記熱媒油管に出口ヘッダを介して接続された熱媒油排出管と、
前記反応槽と水槽とを連接する外部水蒸気配管と、
該外部水蒸気配管の接続部と前記真空ポンプを接続する真空引き配管と、
前記外部水蒸気配管の接続部から見て水槽側の外部水蒸気配管に設けられた第一真空バルブと、前記外部水蒸気配管の接続部から見て反応槽側の外部水蒸気配管に設けられた第二真空バルブと、前記真空引き配管に設けられた第三真空バルブと、
を備え、
前記水槽の前記蒸発・凝縮管には、大気と熱交換する冷却塔に冷却水ポンプで冷却水を循環する冷却水循環系と、空調機の冷却コイルに冷水ポンプで冷水を循環する冷水循環系とを切り換えて接続し、
前記熱媒油流入管と前記熱媒油流出管とには、施設側熱交換器を介して空調用温水循環系と、排熱回収熱媒循環系とを切り換えて接続する
ことを特徴とする化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム。
【請求項２】
前記熱媒油管に入口ヘッダを介して接続され前記熱媒油を流入させる熱媒油流入管を流入側油カップリングを介して分割し、
前記熱媒油管に出口ヘッダを介して接続された熱媒油排出管を流出側油カップリングを介して分割し、
前記水槽の前記蒸発・凝縮管の入口出口タッピングにそれぞれ、流入側水カップリング、流出側水カップリングを付属させて、それぞれ相カップリング付きの外部可撓管と接続可能としたうえで、
前記反応槽と、前記水槽と、前記真空ポンプと、
前記反応槽と水槽とを連接する外部水蒸気配管と、
該外部水蒸気配管の接続部と前記真空ポンプを接続する真空引き配管と、
前記外部水蒸気配管の接続部から見て水槽側の外部水蒸気配管に設けられた第一真空バルブと、前記外部水蒸気配管の接続部から見て反応槽側の外部水蒸気配管に設けられた第二真空バルブと、前記真空引き配管に設けられた第三真空バルブと、
前記熱媒油管の入口ヘッダから流入側油カップリングまでの熱媒油流入管と、
前記熱媒油管の出口ヘッダから流出側油カップリングまでの熱媒油流出管と、
を移動可能な架台上に備え、
排熱施設に移動した場合は、
前記水槽の前記蒸発・凝縮管に、流入側水カップリング及び流出側水カップリングを介して前記冷却水循環系を接続し、かつ、前記熱媒油流入管と前記熱媒油流出管とに、流入側油カップリング及び流出側油カップリングを介して施設側の熱媒油流入管及び施設側の熱媒油流出管に接続して施設側熱交換器を油を循環させ、該施設側熱交換器を介して前記排熱回収熱媒循環系に接続し、
熱利用施設に移動した場合は、
前記水槽の前記蒸発・凝縮管に、流入側水カップリング及び流出側水カップリングを介して前記冷水循環系を接続し、かつ、前記熱媒油流入管と前記熱媒油流出管とに、流入側油カップリング及び流出側油カップリングを介して施設側の熱媒油流入管及び施設側の熱媒油流出管に接続して施設側熱交換器を油を循環させ、該施設側熱交換器を介して前記空調用温水循環系に接続する
ことを特徴とする請求項１に記載の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム。
【請求項３】
前記水和反応により放熱し、加熱による脱水反応により蓄熱する粒状の蓄熱材は、塩化カルシウムであり、
前記水槽に所定量水を充填し、
第三真空バルブ及び第二真空バルブを開けた後真空ポンプを運転して反応槽内圧を２〜５０Ｐａまで低圧とした後、第二真空バルブを閉じて第一真空バルブを開けて真空ポンプの吸引により前記水槽内圧をその水温の飽和水蒸気圧の１〜３ｋＰａまで低圧とした後に前記真空ポンプを停止する脱気運転の後、
前記水槽の前記蒸発・凝縮管に前記冷水循環系を接続して冷熱を、前記熱媒油流入管と前記熱媒油流出管とに施設側熱交換器を介して空調用温水循環系を接続して温熱を、水和反応により熱源としてそれぞれ同時に取り出し、
その後、前記水槽の前記蒸発・凝縮管に前記冷却水循環系を接続して水槽中の水の凝縮熱放熱を、前記熱媒油流入管と前記熱媒油流出管とに施設側熱交換器を介して排熱回収熱媒循環系を接続し２００℃以下の排熱を用いて、脱水反応により蓄熱し、
これを繰り返して行える
ことを特徴とする請求項１記載の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム。
【請求項４】
前記水和反応により放熱し、加熱による脱水反応により蓄熱する粒状の蓄熱材は、臭化カルシウムであり、
前記水槽に所定量水を充填し、
第三真空バルブ及び第二真空バルブを開けた後真空ポンプを運転して反応槽内圧を２〜５０Ｐａまで低圧とした後、第二真空バルブを閉じて第一真空バルブを開けて真空ポンプの吸引により前記水槽内圧をその水温の飽和水蒸気圧の１〜３ｋＰａまで低圧とした後に前記真空ポンプを停止する脱気運転の後、
前記水槽の前記蒸発・凝縮管に前記冷水循環系を接続して冷熱を、前記熱媒油流入管と前記熱媒油流出管とに施設側熱交換器を介して空調用温水循環系を接続して温熱を、水和反応により熱源としてそれぞれ同時に取り出し、
その後、前記水槽の前記蒸発・凝縮管に前記冷却水循環系を接続して水槽中の水の凝縮熱放熱を、前記熱媒油流入管と前記熱媒油流出管とに施設側熱交換器を介して排熱回収熱媒循環系を接続し２００℃以下の排熱を用いて、脱水反応により蓄熱し、
これを繰り返して行える
ことを特徴とする請求項１記載の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム。
【請求項５】
前記熱媒  前記熱媒油流入管に、流入される熱媒油の温度を計測する流入熱媒油温度計、前記熱媒油排出管に、排出される熱媒油の温度を計測する排出熱媒油温度計、を備えるとともに、
水和反応時の所定の流入熱媒油温度に、所定の差分を加算した設定排出熱媒油温度を、前記排出熱媒油温度計で計測した排出熱媒油温度が下回った時点で、
前記反応槽内の前記蓄熱材が所定の割合で水和反応を終えたと判断し、
第一真空バルブ及び第二真空バルブを開から閉に動作させて、冷熱及び温熱の取り出しを終了させるよう制御する制御部と
で構成されてなることを特徴とする請求項１記載の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム。
【請求項６】
前記反応槽に内部の圧力を計測する反応槽圧力計、
前記蒸発・凝縮管に、流入される熱媒水の温度を計測する流入熱媒水温度計と排出される熱媒水の温度を計測する排出熱媒水温度計、
前記水槽に、内部に貯蔵される水の水位を計測する水位計と、内部の圧力を計測する水槽圧力計を備えるとともに、
蓄熱運転の際に、
反応槽圧力計の圧力値が、水槽圧力計の圧力値より所定量大きくなった時点で第一真空バルブ及び第二真空バルブを閉から開へ動作させて、脱水反応を開始し、
前記水位計の水位計測値が所定量に達した時点で第一真空バルブ及び第二真空バルブを開から閉に動作させて、蓄熱運転を終了させるよう制御する制御部で構成されてなる
ことを特徴とする請求項１記載の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム。
【請求項７】
前記脱気運転の後、
水和反応により冷熱と温熱とをそれぞれ同時に取り出し、２００℃以下の排熱を用いて、脱水反応により蓄熱するそれぞれの運転に切り替える際に、反応槽圧力計がリーク設定圧力よりも高い計測値を測定した場合には、再度脱気運転を行った後、それぞれの運転になるように制御する制御部で構成されてなる
ことを特徴とする請求項４記載の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム。
【請求項８】
前記熱交換器に充填された蓄熱材が、水和材と吸着材との混合材からなるものであることを特徴とする
請求項１乃至請求項５の何れか１に記載の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム。
【請求項９】
前記蓄熱材の水和材と吸着材とを次式（ａ）に基づく混合比率で混合してなることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１に記載の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム。
【数１】
2014199166.tif 000006
式中、hadは吸着材の単位蓄熱量、ｈｈｙは水和材の単位蓄熱量、αは水和材の混合比、ｔreは反応時間、ｔavは潮解を回避する時間、hgは吸着材より追加的に得られる単位発熱量を示す。
【請求項１０】
前記熱交換器に設けられた水蒸気管と熱媒油管の径が１６ｍｍ〜２２ｍｍ、水蒸気管の中心と熱媒油管の中心との間隔が４０ｍｍ〜６０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１に記載の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム。
【請求項１１】
前記蓄熱材を構成する水和材と吸着材の粒体の径が０．７ｍｍ〜２．５ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１に記載の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２００℃以下の排熱を蓄熱し空調熱源として時間差をもって利用可能にした、化学反応によって蓄熱、放熱する化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、世界規模で地球温暖化対策が重要な課題となっている。また、有限なエネルギー資源の枯渇に備えた化石エネルギーの無駄のない利用により、持続可能な社会の実現も急務となっている。
このような中、未利用エネルギーを活用する「エネルギーの有効利用」として、例えば、発電プラントや化学プラントなどの工場、下水汚泥焼却プラント、ごみ焼却プラントなどの熱源から発生する低温排熱（２００℃以下）を、潜熱蓄熱材（ＰＣＭ）に蓄え、時間的、場所的にミスマッチな利用施設、例えば熱源施設の付属棟での時間差のある利用、例えば、病院やオフィス、公共施設などへのオフライン輸送での利用を可能とする潜熱蓄熱装置が提案されている。
この潜熱蓄熱装置によれば、その殆どが環境中に捨てられていた低温排熱を、効果的に利用することにより、化石燃料の使用量を抑制することができ、温室効果ガスの代表格である二酸化炭素ガスの削減にも、大きく貢献できることが知られている。
しかし、蓄熱した熱エネルギーを利用するに当たり、より高蓄熱密度で利用したい、夏が高温多湿の日本において、熱の利用として温熱の蓄熱利用だけでなく、蓄熱から直接冷熱が取り出せるようにしたい、との要請がある。この要請には、潜熱蓄熱材では全て応えきれるものではない。
ところで、反応器内に、化学蓄熱材を設け、大気圧よりも低い圧力場での水蒸気との反応により放熱を行い、加熱により化学蓄熱材が再生（つまり蓄熱）される化学蓄熱を使用した化学蓄熱システムが知られている。
化学蓄熱システムの特徴としては、水和反応及び脱水反応を行うので、大気圧よりも低い場に封じられた水を扱い、その沸点が大気圧下（絶対圧約１００ｋＰａ）の１００℃ではない、遙か低温（例えば１ｋＰａ程度なら１０℃以下）になることが上げられる。この大気圧よりも低い圧力場の水温で、水和反応の場合外部加熱を要求する、つまり冷熱が取り出せるのである。
例えば、前記化学蓄熱を車両に使用した車両用化学蓄熱システムとして、車両に搭載された内燃機関の排気熱により脱水反応を行って蓄熱し、水和反応により放熱する化学蓄熱材が内蔵された反応器と、前記反応器から前記脱水反応に伴って放出された水蒸気の吸着及び吸着した水蒸気の脱着が可能な吸着材が内蔵された吸着器と、前記吸着器の吸着材から水蒸気を脱着させるための脱着促進手段と、前記反応器内の前記化学蓄熱材が水和反応により放熱した熱を加熱対象に伝える伝熱構造と、を備えた車両用化学蓄熱システムがある。（特許文献１参照）。
ところで、２００℃以下の排熱を利用して、別なエネルギーとして利用しやすく、社会として利用量が多いエネルギーとして、空調エネルギーが上げられる。空調熱源としては、冷房用途として空調機の冷却コイルに送られる熱媒である冷水（７℃〜１０℃程度の送り温度で、１２℃〜１８℃程度の還り温度の範囲）、暖房用途として空調機の温水コイルに送られる熱媒である温水（５０℃〜６０℃程度の送り温度で、４５℃〜５０℃程度の還り温度）として取り出せれば、汎用の空調に利用ができて都合がよい。
水和反応の圧力場（１ｋＰａ程度）、脱水反応の加熱温度（望ましくは１５０℃以下）からみて、適当な化学蓄熱材は、石膏や塩化カルシウム、臭化カルシウムなどが該当する。
この中で、潜熱蓄熱材として高性能なエリスリトール（融解潜熱３２０ｋＪ／ｋｇ）と比較して、劣る石膏（水和熱１１６ｋＪ／ｋｇ）を除き、高蓄熱密度を有する臭化カルシウム（水和熱４８０ｋＪ／ｋｇ）や更に高い蓄熱密度を有する塩化カルシウム（水和熱８９０ｋＪ／ｋｇ）を利用すれば、より高効率に冷熱及び温熱が空調熱源として利用できる。
ところが、塩化カルシウムは、今回の冷熱取りだしの水温域近傍及び水和反応の圧力域で潮解性があるので、反応を継続するためには、潮解しないように留意する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５７２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
引用文献１に記載の発明は、車両用化学蓄熱システムであり、自動車の運転に合わせて化学蓄熱材の温度が略４５０℃になるよう構成し、また水和材も酸化カルシウムを使用しているため３００℃以上の排熱を必要とするものである。
前述のように、２００℃以下の排熱を利用して、別なエネルギーとして利用しやすく、社会として利用量が多いエネルギーとして、空調エネルギーを取り出す今回の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システムには適用できない。
水和材として、排熱として利用が経済的な温度である１００数十度で再生が可能な塩化カルシウムを使用し、熱源として温熱と冷熱を同時に使用する化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システムには、その基本構成や水和反応の圧力場（１ｋＰａ程度）、脱水反応の加熱温度（望ましくは１５０℃以下）等が異なっていて採用することができない。
本発明は、上記事実を考慮して、熱源として温熱と冷熱を同時に使用する化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システムを得ることを目的とする。
また、本発明は、今回の冷熱取りだしの水温域近傍及び水和反応の圧力域で潮解性がある水和材の潮解を防止して継続した排熱利用ができる、化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは上記課題を下記の手段により解決した。
（１）水和反応により放熱し、加熱による脱水反応により蓄熱する粒状の蓄熱材と、
該蓄熱材を加熱し該蓄熱材から発熱した熱を受取る熱媒油を循環させるよう入口ヘッダと出口ヘッダとで複数本に分岐しまた合流する熱媒油管と、
前記蓄熱材の水和反応に必要な水蒸気を与え、前記蓄熱材の脱水反応により取り出された水蒸気を受け取る側面に開口を多数有する複数の水蒸気管と、
前記熱媒油管と前記水蒸気管とのそれぞれの外側面に管の軸芯に直交する方向に接するように固定されるフィンとを有し、側面に前記複数の水蒸気管内部を外部と連通するよう固定する、気体−液体熱交換コイル形状の熱交換器と、
前記熱交換器の前記フィンと直交する方向の上面及び下面とをそれぞれ塞ぐ熱交換器蓋と、
底の前記熱交換蓋を閉鎖した後に、前記蓄熱材を前記熱交換器のフィン間隙間に充填し、上部の熱交換蓋で閉鎖した前記熱交換器を内蔵する、前記熱交換器の側面と相対する側面蓋に水蒸気導入管の端部を位置させ、２つの側面蓋の内どちらかを通じて内部に前記熱交換器を入れ込む反応槽を備え、
さらに、内部に貯蔵した水を加熱し、また前記熱交換器で生じた水蒸気を冷却凝縮する熱媒水を流通させる蒸発・凝縮管を備えた水槽と、
前記蓄熱材を大気圧より低い圧力の環境下で反応させるため、反応槽と水槽内の空気を排除して大気圧より低い内圧にする真空ポンプと、
前記反応槽側壁を貫通して前記熱交換器の前記熱媒油管に入口ヘッダを介して接続され前記熱媒油を流入させる熱媒油流入管、及び前記熱媒油管に出口ヘッダを介して接続された熱媒油排出管と、
前記反応槽と水槽とを連接する外部水蒸気配管と、
該外部水蒸気配管の接続部と前記真空ポンプを接続する真空引き配管と、
前記外部水蒸気配管の接続部から見て水槽側の外部水蒸気配管に設けられた第一真空バルブと、前記外部水蒸気配管の接続部から見て反応槽側の外部水蒸気配管に設けられた第二真空バルブと、前記真空引き配管に設けられた第三真空バルブと、
を備え、
前記水槽の前記蒸発・凝縮管には、大気と熱交換する冷却塔に冷却水ポンプで冷却水を循環する冷却水循環系と、空調機の冷却コイルに冷水ポンプで冷水を循環する冷水循環系とを切り換えて接続し、
前記熱媒油流入管と前記熱媒油流出管とには、施設側熱交換器を介して空調用温水循環系と、排熱回収熱媒循環系とを切り換えて接続する
ことを特徴とする化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム。
【０００６】
（２）前記熱媒油管に入口ヘッダを介して接続され前記熱媒油を流入させる熱媒油流入管を流入側油カップリングを介して分割し、
前記熱媒油管に出口ヘッダを介して接続された熱媒油排出管を流出側油カップリングを介して分割し、
前記水槽の前記蒸発・凝縮管の入口出口タッピングにそれぞれ、流入側水カップリング、流出側水カップリングを付属させて、それぞれ相カップリング付きの外部可撓管と接続可能としたうえで、
前記反応槽と、前記水槽と、前記真空ポンプと、
前記反応槽と水槽とを連接する外部水蒸気配管と、
該外部水蒸気配管の接続部と前記真空ポンプを接続する真空引き配管と、
前記外部水蒸気配管の接続部から見て水槽側の外部水蒸気配管に設けられた第一真空バルブと、前記外部水蒸気配管の接続部から見て反応槽側の外部水蒸気配管に設けられた第二真空バルブと、前記真空引き配管に設けられた第三真空バルブと、
前記熱媒油管の入口ヘッダから流入側油カップリングまでの熱媒油流入管と、
前記熱媒油管の出口ヘッダから流出側油カップリングまでの熱媒油流出管と、
を移動可能な架台上に備え、
排熱施設に移動した場合は、
前記水槽の前記蒸発・凝縮管に、流入側水カップリング及び流出側水カップリングを介して前記冷却水循環系を接続し、かつ、前記熱媒油流入管と前記熱媒油流出管とに、流入側油カップリング及び流出側油カップリングを介して施設側の熱媒油流入管及び施設側の熱媒油流出管に接続して施設側熱交換器を油を循環させ、該施設側熱交換器を介して前記排熱回収熱媒循環系に接続し、
熱利用施設に移動した場合は、
前記水槽の前記蒸発・凝縮管に、流入側水カップリング及び流出側水カップリングを介して前記冷水循環系を接続し、かつ、前記熱媒油流入管と前記熱媒油流出管とに、流入側油カップリング及び流出側油カップリングを介して施設側の熱媒油流入管及び施設側の熱媒油流出管に接続して施設側熱交換器を油を循環させ、該施設側熱交換器を介して前記空調用温水循環系に接続する
ことを特徴とする前記（１）記載の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム。
【０００７】
（３）前記水和反応により放熱し、加熱による脱水反応により蓄熱する粒状の蓄熱材は、塩化カルシウムであり、
前記水槽に所定量水を充填し、
第三真空バルブ及び第二真空バルブを開けた後真空ポンプを運転して反応槽内圧を２〜５０Ｐａまで低圧とした後、第二真空バルブを閉じて第一真空バルブを開けて真空ポンプの吸引により前記水槽内圧をその水温の飽和水蒸気圧の１〜３ｋＰａまで低圧とした後に前記真空ポンプを停止する脱気運転の後、
前記水槽の前記蒸発・凝縮管に前記冷水循環系を接続して冷熱を、前記熱媒油流入管と前記熱媒油流出管とに施設側熱交換器を介して空調用温水循環系を接続して温熱を、水和反応により熱源としてそれぞれ同時に取り出し、
その後、前記水槽の前記蒸発・凝縮管に前記冷却水循環系を接続して水槽中の水の凝縮熱放熱を、前記熱媒油流入管と前記熱媒油流出管とに施設側熱交換器を介して排熱回収熱媒循環系を接続し２００℃以下の排熱を用いて、脱水反応により蓄熱し、
これを繰り返して行える
ことを特徴とする前記（１）記載の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム。
【０００８】
（４）前記水和反応により放熱し、加熱による脱水反応により蓄熱する粒状の蓄熱材は、臭化カルシウムであり、
前記水槽に所定量水を充填し、
第三真空バルブ及び第二真空バルブを開けた後真空ポンプを運転して反応槽内圧を２〜５０Ｐａまで低圧とした後、第二真空バルブを閉じて第一真空バルブを開けて真空ポンプの吸引により前記水槽内圧をその水温の飽和水蒸気圧の１〜３ｋＰａまで低圧とした後に前記真空ポンプを停止する脱気運転の後、
前記水槽の前記蒸発・凝縮管に前記冷水循環系を接続して冷熱を、前記熱媒油流入管と前記熱媒油流出管とに施設側熱交換器を介して空調用温水循環系を接続して温熱を、水和反応により熱源としてそれぞれ同時に取り出し、
その後、前記水槽の前記蒸発・凝縮管に前記冷却水循環系を接続して水槽中の水の凝縮熱放熱を、前記熱媒油流入管と前記熱媒油流出管とに施設側熱交換器を介して排熱回収熱媒循環系を接続し２００℃以下の排熱を用いて、脱水反応により蓄熱し、
これを繰り返して行えることを特徴とする前記（１）記載の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム。
【０００９】
（５）前記熱媒油流入管に、流入される熱媒油の温度を計測する流入熱媒油温度計、前記熱媒油排出管に、排出される熱媒油の温度を計測する排出熱媒油温度計、を備えるとともに、
水和反応時の所定の流入熱媒油温度に、所定の差分を加算した設定排出熱媒油温度を、前記排出熱媒油温度計で計測した排出熱媒油温度が下回った時点で、
前記反応槽内の前記蓄熱材が所定の割合で水和反応を終えたと判断し、
第一真空バルブ及び第二真空バルブを開から閉に動作させて、冷熱及び温熱の取り出しを終了させるよう制御する制御部と
で構成されてなることを特徴とする前記（１）記載の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム。
【００１０】
（６）前記反応槽に内部の圧力を計測する反応槽圧力計、
前記蒸発・凝縮管に、流入される熱媒水の温度を計測する流入熱媒水温度計と排出される熱媒水の温度を計測する排出熱媒水温度計、
前記水槽に、内部に貯蔵される水の水位を計測する水位計と、内部の圧力を計測する水槽圧力計を備えるとともに、
蓄熱運転の際に、
反応槽圧力計の圧力値が、水槽圧力計の圧力値より所定量大きくなった時点で第一真空バルブ及び第二真空バルブを閉から開へ動作させて、脱水反応を開始し、
前記水位計の水位計測値が所定量に達した時点で第一真空バルブ及び第二真空バルブを開から閉に動作させて、蓄熱運転を終了させるよう制御する制御部で構成されてなる
ことを特徴とする前記（１）記載の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム。
【００１１】
（７）前記脱気運転の後、
水和反応により冷熱と温熱とをそれぞれ同時に取り出し、２００℃以下の排熱を用いて、脱水反応により蓄熱するそれぞれの運転に切り替える際に、反応槽圧力計がリーク設定圧力よりも高い計測値を測定した場合には、再度脱気運転を行った後、それぞれの運転になるように制御する制御部で構成されてなる
ことを特徴とする前記（４）記載の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム。
【００１２】
（８）前記熱交換器に充填された蓄熱材が、水和材と吸着材との混合材からなるものであることを特徴とする前記（１）乃至（５）の何れかに記載の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム。
【００１３】
（９）前記蓄熱材の水和材と吸着材とを次式（ａ）に基づく混合比率で混合してなることを特徴とする前記（１）乃至（６）の何れか１に記載の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム。
【数１】
2014199166.tif 000003
式中、hadは吸着材の単位蓄熱量、ｈｈｙは水和材の単位蓄熱量、αは水和材の混合比、ｔreは反応時間、ｔavは潮解を回避する時間、hgは吸着材より追加的に得られる単位発熱量を示す。
【００１４】
（１０）、前記熱交換器に設けられた水蒸気管と熱媒油管の径が１６ｍｍ〜２２ｍｍ、水蒸気管の中心と熱媒油管の中心との間隔が４０ｍｍ〜６０ｍｍであることを特徴とする前記（１）〜（７）のいずれか１に記載の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム。
【００１５】
（１１）前記蓄熱材を構成する水和材と吸着材の粒体の径が０．７ｍｍ〜２．５ｍｍであることを特徴とする前記（１）〜（８）のいずれか１に記載の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システムにより下記の効果が発揮される。
〈１〉本発明の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システムが、
水和反応により放熱し、加熱による脱水反応により蓄熱する粒状の蓄熱材と、
該蓄熱材を加熱し該蓄熱材から発熱した熱を受取る熱媒油を循環させるよう入口ヘッダと出口ヘッダとで複数本に分岐しまた合流する熱媒油管と、
前記蓄熱材の水和反応に必要な水蒸気を与え、前記蓄熱材の脱水反応により取り出された水蒸気を受け取る側面に開口を多数有する複数の水蒸気管と、
前記熱媒油管と前記水蒸気管とのそれぞれの外側面に管の軸芯に直交する方向に接するように固定されるフィンとを有し、側面に前記複数の水蒸気管内部を外部と連通するよう固定する、気体−液体熱交換コイル形状の熱交換器と、
前記熱交換器の前記フィンと直交する方向の上面及び下面とをそれぞれ塞ぐ熱交換器蓋と、
底の前記熱交換蓋を閉鎖した後に、前記蓄熱材を前記熱交換器のフィン間隙間に充填し、上部の熱交換蓋で閉鎖した前記熱交換器を内蔵する、前記熱交換器の側面と相対する側面蓋に水蒸気導入管の端部を位置させ、２つの側面蓋の内どちらかを通じて内部に前記熱交換器を入れ込む反応槽を備え、
さらに、内部に貯蔵した水を加熱し、また前記熱交換器で生じた水蒸気を冷却凝縮する熱媒水を流通させる蒸発・凝縮管を備えた水槽と、
前記蓄熱材を大気圧より低い圧力の環境下で反応させるため、反応槽と水槽内の空気を排除して大気圧より低い内圧にする真空ポンプと、
前記反応槽側壁を貫通して前記熱交換器の前記熱媒油管に入口ヘッダを介して接続され前記熱媒油を流入させる熱媒油流入管、及び前記熱媒油管に出口ヘッダを介して接続された熱媒油排出管と、
前記反応槽と水槽とを連接する外部水蒸気配管と、
該外部水蒸気配管の接続部と前記真空ポンプを接続する真空引き配管と、
前記外部水蒸気配管の接続部から見て水槽側の外部水蒸気配管に設けられた第一真空バルブと、前記外部水蒸気配管の接続部から見て反応槽側の外部水蒸気配管に設けられた第二真空バルブと、前記真空引き配管に設けられた第三真空バルブと、
を備え、
前記水槽の前記蒸発・凝縮管には、大気と熱交換する冷却塔に冷却水ポンプで冷却水を循環する冷却水循環系と、空調機の冷却コイルに冷水ポンプで冷水を循環する冷水循環系とを切り換えて接続し、
前記熱媒油流入管と前記熱媒油流出管とには、施設側熱交換器を介して空調用温水循環系と、排熱回収熱媒循環系とを切り換えて接続する
よう構成されているので、社会として利用量が多い空調エネルギーに利用しやすい、冷房用途として空調機の冷却コイルに送られる熱媒である冷水（７℃〜１０℃程度の送り温度で、１２℃〜１８℃程度の還り温度の範囲）、暖房用途として空調機の温水コイルに送られる熱媒である温水（５０℃〜６０℃程度の送り温度で、４５℃〜５０℃程度の還り温度）として取り出すことができる。
【００１７】
〈２〉前記熱媒油管に入口ヘッダを介して接続され前記熱媒油を流入させる熱媒油流入管を流入側油カップリングを介して分割し、
前記熱媒油管に出口ヘッダを介して接続された熱媒油排出管を流出側油カップリングを介して分割し、
前記水槽の前記蒸発・凝縮管の入口出口タッピングにそれぞれ、流入側水カップリング、流出側水カップリングを付属させて、それぞれ相カップリング付きの外部可撓管と接続可能としたうえで、
前記反応槽と、前記水槽と、前記真空ポンプと、
前記反応槽と水槽とを連接する外部水蒸気配管と、
該外部水蒸気配管の接続部と前記真空ポンプを接続する真空引き配管と、
前記外部水蒸気配管の接続部から見て水槽側の外部水蒸気配管に設けられた第一真空バルブと、前記外部水蒸気配管の接続部から見て反応槽側の外部水蒸気配管に設けられた第二真空バルブと、前記真空引き配管に設けられた第三真空バルブと、
前記熱媒油管の入口ヘッダから流入側油カップリングまでの熱媒油流入管と、
前記熱媒油管の出口ヘッダから流出側油カップリングまでの熱媒油流出管と、
を移動可能な架台上に備え、
排熱施設に移動した場合は、
前記水槽の前記蒸発・凝縮管に、流入側水カップリング及び流出側水カップリングを介して前記冷却水循環系を接続し、かつ、前記熱媒油流入管と前記熱媒油流出管とに、流入側油カップリング及び流出側油カップリングを介して施設側の熱媒油流入管及び施設側の熱媒油流出管に接続して施設側熱交換器を油を循環させ、該施設側熱交換器を介して前記排熱回収熱媒循環系に接続し、
熱利用施設に移動した場合は、
前記水槽の前記蒸発・凝縮管に、流入側水カップリング及び流出側水カップリングを介して前記冷水循環系を接続し、かつ、前記熱媒油流入管と前記熱媒油流出管とに、流入側油カップリング及び流出側油カップリングを介して施設側の熱媒油流入管及び施設側の熱媒油流出管に接続して施設側熱交換器を油を循環させ、該施設側熱交換器を介して前記空調用温水循環系に接続するよう構成されているので、排熱施設と熱利用施設との場所的ミスマッチを解消し、従来は捨てられていた２００℃以下の排熱を利用して、社会として利用量が多い空調エネルギーを、貯蔵して輸送して利用しまた排熱を貯蔵するという循環利用ができる。
【００１８】
〈３〉〈４〉前記水和反応により放熱し、加熱による脱水反応により蓄熱する粒状の蓄熱材は、塩化カルシウム（または臭化カルシウム）であり、
前記水槽に所定量水を充填し、
第三真空バルブ及び第二真空バルブを開けた後真空ポンプを運転して反応槽内圧を２〜５０Ｐａまで低圧とした後、第二真空バルブを閉じて第一真空バルブを開けて真空ポンプの吸引により前記水槽内圧をその水温の飽和水蒸気圧の１〜３ｋＰａまで低圧とした後に前記真空ポンプを停止する脱気運転の後、
前記水槽の前記蒸発・凝縮管に前記冷水循環系を接続して冷熱を、前記熱媒油流入管と前記熱媒油流出管とに施設側熱交換器を介して空調用温水循環系を接続して温熱を、水和反応により熱源としてそれぞれ同時に取り出し、
その後、前記水槽の前記蒸発・凝縮管に前記冷却水循環系を接続して水槽中の水の凝縮熱放熱を、前記熱媒油流入管と前記熱媒油流出管とに施設側熱交換器を介して排熱回収熱媒循環系を接続し２００℃以下の排熱を用いて、脱水反応により蓄熱し、
これを繰り返して行えるよう構成されているので、
排熱として多量にあるにもかかわらず、温度ポテンシャルの低い２００℃以下の排熱を利用して、社会として利用量が多い空調エネルギーに利用しやすい、冷房用途として空調機の冷却コイルに送られる熱媒である冷水（７℃〜１０℃程度の送り温度で、１２℃〜１８℃程度の還り温度の範囲）、暖房用途として空調機の温水コイルに送られる熱媒である温水（５０℃〜６０℃程度の送り温度で、４５℃〜５０℃程度の還り温度）として取り出すことができる
【００１９】
〈５〉前記熱媒油流入管に、流入される熱媒油の温度を計測する流入熱媒油温度計、前記熱媒油排出管に、排出される熱媒油の温度を計測する排出熱媒油温度計、を備えるとともに、
水和反応時の所定の流入熱媒油温度に、所定の差分を加算した設定排出熱媒油温度を、前記排出熱媒油温度計で計測した排出熱媒油温度が下回った時点で、
前記反応槽内の前記蓄熱材が所定の割合で水和反応を終えたと判断し、
第一真空バルブ及び第二真空バルブを開から閉に動作させて、冷熱及び温熱の取り出しを終了させるよう制御する制御部と
で構成されているので、
真空引きをして反応が分かりづらい水和反応を確実に、しかも安価な測定器で把握可能に、効率よく冷熱温熱の取り出しを制御することができる。
【００２０】
〈６〉前記反応槽に内部の圧力を計測する反応槽圧力計、
前記蒸発・凝縮管に、流入される熱媒水の温度を計測する流入熱媒水温度計と排出される熱媒水の温度を計測する排出熱媒水温度計、
前記水槽に、内部に貯蔵される水の水位を計測する水位計と、内部の圧力を計測する水槽圧力計を備えるとともに、
蓄熱運転の際に、
反応槽圧力計の圧力値が、水槽圧力計の圧力値より所定量大きくなった時点で第一真空バルブ及び第二真空バルブを閉から開へ動作させて、脱水反応を開始し、
前記水位計の水位計測値が所定量に達した時点で第一真空バルブ及び第二真空バルブを開から閉に動作させて、蓄熱運転を終了させるよう制御する制御部で構成されているので、
真空引きをして反応が分かりづらい脱水反応を確実に、しかも安価な測定器で把握可能に、効率よく蓄熱を制御することができる。
【００２１】
〈７〉水和反応により冷熱と温熱とをそれぞれ同時に取り出し、２００℃以下の排熱を用いて、脱水反応により蓄熱するそれぞれの運転に切り替える際に、反応槽圧力計がリーク設定圧力よりも高い計測値を測定した場合には、再度脱気運転を行った後、それぞれの運転になるように制御する制御部で構成されているので、
反応槽や水槽の水和反応や脱水反応を所定の圧力温度で制御することができ、効率よく蓄熱や冷熱温熱の取り出しを制御することができる。
【００２２】
〈８〉前記熱交換器に充填された蓄熱材が、水和材と吸着材との混合材からなるので、水和材に塩化カルシウムを使用してもその潮解を抑制することができる。
【００２３】
〈９〉前記蓄熱材の水和材と吸着材とを次式（ａ）に基づく混合比率で混合しているので、水和材と吸着材の混合比が潮解を回避する時間ｔavから求めることができる。
【数２】
2014199166.tif 000004
【００２４】
式中、hadは吸着材の単位蓄熱量、ｈｈｙは水和材の単位蓄熱量、αは水和材の混合比、ｔreは反応時間、ｔavは潮解を回避する時間、hgは吸着材より追加的に得られる単位発熱量を示す。
【００２５】
〈１０〉前記熱交換器に設けられた水蒸気管と熱媒油管の径が１６ｍｍ〜２２ｍｍ、水蒸気管の中心と熱媒油管の中心との間隔が４０ｍｍ〜６０ｍｍであるので、蓄熱材の層を通過する水蒸気の圧力損失を必要な範囲内に抑えることができる。
【００２６】
〈１１〉前記蓄熱材を構成する水和材と吸着材の粒体の径が０．７ｍｍ〜２．５ｍｍであるので、蓄熱材の層を通過する水蒸気の圧力損失を必要な範囲内に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システムの概略全体構成を示すシステム構成図
【図２】化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システムの概略中心部構成を示すシステム構成図
【図３】反応槽の外観図
【図４】熱交換器の構成を示す斜視図
【図５】熱交換器及び反応槽の平面断面図
【図６】熱交換器内の熱媒油管及び水蒸気管の軸に直交する断面における水和材と吸着材に対する水蒸気と熱の授受の関係を示す図
【図７】蓄熱材の反応説明図（ＰＴ線図）
【図８】冷熱温熱同時利用化学蓄熱システムの運転状態の説明図
【図９】塩化カルシウムの安定域と潮解域を圧力と温度を軸に示す説明図
【図１０】温度に対する水和材と吸着材の水和反応と水分量比の説明図
【図１１】吸着材を含むことによる潮解の抑制効果を示す図
【図１２】水和材と吸着材の混合材の脱水反応の説明図
【図１３】水和材に対する吸着材の混合割合を蓄熱量と発熱量にて示す図
【図１４】水蒸気管の圧力損失と占有率を示す図
【図１５】水蒸気管と熱媒油管の寸法と位置関係を示す図
【図１６】粒直径に対する粒子層を通過する水蒸気の圧力損失を示す図
【図１７】化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システムを移動式に使用した概略全体構成を示すシステム構成図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システムを実施するための形態を実施例の図に基づいて説明する。
図１は、化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システムの概略全体構成を示すシステム構成図である。この図に示される如く、化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム１は、基本的には、水槽１０、真空ポンプ２０、反応槽３０、外部水蒸気管２２、真空引き配管２３、第一真空バルブ２５、第二真空バルブ２６、第三真空バルブ２７、真空ポンプ２０、熱媒油流入管３５，熱媒油流出管３５’、並びに前記水槽１０、反応槽３０、第一真空バルブ２５、第二真空バルブ２６、第三真空バルブ２７及び真空ポンプ２０を制御する制御部２、までを有するシステム中心部と、
冷却塔６０、冷却水ポンプ６３、冷却塔６０の冷却水を循環する冷却水還り管６１、冷却水往き管６２、及び蒸発・凝縮管との接続共用配管部を有する冷却水循環系６７と、
図示しない空調機に組み込まれる冷水コイルなどを冷熱負荷とし熱媒とする冷水コイルへ送る微小高温冷水と蒸発・凝縮管に流す冷水とを熱交換する水−水熱交換器６８、蒸発・凝縮管に流す水循環管路８９、冷水ポンプ８８、及び蒸発・凝縮管との接続共用配管部を有する冷水循環系６９と、
排熱を運ぶ排熱熱媒（排ガスまたは排熱を帯びた液体）と反応槽３０へ導入する熱媒油とを熱交換する施設側熱交換器７０、施設側熱交換器７０の１次側に設ける熱媒油流出排熱回収利用２次配管７２，熱媒油流入排熱回収利用２次配管７１、及び排熱回収用熱媒油ポンプ７３を有する排熱回収熱媒循環系８６と、
図示しない空調機に組み込まれる温水コイルなどを温熱負荷とし熱媒とする温水と反応槽３０へ導入する熱媒油とを熱交換する施設側熱交換器７７、施設側熱交換器７７の１次側に設ける熱媒油流出温水利用２次配管８１、熱媒油流入温水利用２次配管７８、及び温水利用系熱媒油ポンプ７９を有する空調用温水加熱循環系８７と、
までを含んだ全体構成で構成されている。
水槽１０は真空容器であり、水槽内に貯蔵した水を加熱し、前記反応槽から送られてきた水蒸気を冷却凝縮する熱媒水を流通させる蒸発・凝縮管１１、前記水槽内に貯蔵される水の水位を計測する水位計１２、水槽内の圧力を測定する水槽圧力計１３が設けられている。また、前記蒸発・凝縮管１１には、水槽に流入される熱媒水の温度を計測する流入熱媒水温度計１４と排出される熱媒水の温度を計測する排出熱媒水温度計１５が設けられている。なお、前記流入熱媒水温度計１４と排出熱媒水温度計１５は、化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システムの運転が正常に行われているかの監視計器であり、制御部２へ表示信号として出力する。
前記水槽１０と反応槽３０は、外部水蒸気管２２で連接されていて、放熱（発熱）運転が行われる時は外部水蒸気管２２を通じて水槽１０から反応槽３０に水蒸気が送られ、蓄熱（吸熱）運転が行われる時は外部水蒸気管２２を通じて反応槽３０から水槽１０に水蒸気が送られる。
なお、本実施例においては、反応槽３０内の蓄熱材がまんべんなく水和反応及び脱水反応が行えるよう反応槽３０の前側と後側から水蒸気の供給・取出しが行えるように２本の外部水蒸気管２２が反応槽３０に連接されている。
【００２９】
真空ポンプ２０は、反応槽３０と水槽１０から（不用な）空気を吸引し真空状態を確保するもので、外部水蒸気配管２２と外部水蒸気配管２３の接続点から延長される真空引き配管２４を接続し、真空引き配管２４と外部水蒸気配管２２により水槽１０に、真空引き配管２４と外部水蒸気配管２３により反応槽３０に連接されている。
前記外部水蒸気配管２２、外部水蒸気配管２３及び真空引き配管２４には、配管の途中にそれぞれ第一真空バルブ２５、第二真空バルブ２６及び第三真空バルブ２７が設けられていて反応槽３０と水槽１０から（不用な）空気を吸引したり、水槽１０と反応槽３０間で水蒸気の授受を行ったりする際に、それぞれの用途に応じて制御部２からの出力信号により開閉される。
【００３０】
冷却塔６０と水槽１０とは、蒸発・凝縮管１１と冷却水還り管６１、冷却水往き管６２により連接されている。前記冷却水還り管６１には冷却水ポンプ６３と切り換えバルブ６４、前記冷却水往き管６２には切り換えバルブ６５が設けられていて、これらにより冷却水循環系６７を構成している。
水和反応時に取り出せる冷熱は、図示しない空調機に組み込まれる冷水コイルなどを冷熱負荷に対し、冷水コイルへ送る微小高温冷水と蒸発・凝縮管に流す冷水とを熱交換する水−水熱交換器６８と水槽１０とを、蒸発・凝縮管に流す水循環管路８９と該水循環管路８９の途中に設けられる冷水ポンプ８８により連接されていて、これらにより冷水循環系６９を構成している。
前記水槽１０には前記蒸冷水循環系６７と冷水循環系６９が、切り換えバルブ６４及び切り換えバルブ６５の組と、切り換えバルブ８４及び切り換えバルブ８５の組で切り換えられるように接続されている。
前記熱媒油流入管３５と前記熱媒油流出管３５’とには、施設側熱交換器７０に連接された施設側熱交換器７０の１次側に設ける熱媒油流出排熱回収利用２次配管７２、施設側熱交換器７０の１次側に設ける熱媒油流入排熱回収利用２次配管７１を介して及び排熱回収用熱媒油ポンプ７３で熱媒油を循環するよう連接されていて、これらにより排熱回収熱循環系８６を構成している。
また、水和反応時に取り出せる冷熱は、図示しない空調機に組み込まれる温水コイルなどを温熱負荷とし、温水と反応槽３０へ導入する熱媒油とを熱交換する施設側熱交換器７７及び施設側熱交換器７７の１次側に設ける熱媒油流出温水利用２次配管８１を介して、施設側熱交換器７７と反応槽とが連接されていて、これらにより空調用温水加熱循環系８７を構成している。
熱媒油流出管３５’の先は分岐し切り換えバルブ８３，切り換えバルブ８２が設けられ、熱媒油流入管３５の先は分岐し切り換えバルブ７４，切り換えバルブ８０が設けられ、前記配管７８には熱媒油ポンプ７９がそれぞれ設けられ、これらを切り換えることで、排熱回収熱循環系８６、または、空調用温水加熱循環系８７を切り換える。
【００３１】
図２は、化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システムの概略中心部構成を示す。
前記図１と同様な構成については、説明を省略している。
同図に示すように、化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム１は、前記水槽内には、貯蔵される水の水位を計測する水槽水位計１２、水槽内の圧力を測定する圧力計１３を、前記蒸発・凝縮管１１には、水槽に流入される熱媒水の温度を計測する流入熱媒水温度計１４、排出される熱媒水の温度を計測する排出熱媒水温度計１５を、前記熱媒油流入管３５には、反応槽３０内の熱交換器４０に送り込まれる熱媒油の温度を計測する流入熱媒油温度計５１を、熱媒油排出管３５’には反応槽３から排出される熱媒油の温度を計測する排出熱媒油温度計５２を、反応槽３０には、反応槽３０内の圧力を測定する圧力計３８を、それぞれ計測器として備え、それらの計測器からの計測信号に基づいて、
第二真空バルブ２６、第三真空バルブ２７及び真空ポンプ２０並びに前記水槽１０、反応槽３０、第一真空バルブ２５、第二真空バルブ２６、第三真空バルブ２７及び真空ポンプ２０を制御する制御部２とで構成されている。
水槽１０は真空容器であり、水槽内に貯蔵した水を加熱し、前記反応槽から送られてきた水蒸気を冷却凝縮する熱媒水を流通させる蒸発・凝縮管１１、前記水槽内に貯蔵される水の水位を計測する水位計１２、水槽内の圧力を測定する圧力計１３が設けられている。また、前記蒸発・凝縮管１１には、水槽に流入される熱媒水の温度を計測する流入熱媒水温度計１４と排出される熱媒水の温度を計測する排出熱媒水温度計１５が設けられている。
なお、前記流入熱媒水温度計１４と排出熱媒水温度計１５は、化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システムの運転が正常に行われているかの監視計器であり、制御部２へ表示信号として出力する。
【００３２】
真空ポンプ２０は、反応槽３０と水槽１０から（不用な）空気を吸引し真空状態を確保するもので、外部水蒸気配管２２と外部水蒸気配管２３の接続点から延長される真空引き配管２４を接続し、真空引き配管２４と外部水蒸気配管２２により水槽１０に、真空引き配管２４と外部水蒸気配管２３により反応槽３０に連接されている。
前記外部水蒸気配管２２、外部水蒸気配管２３及び真空引き配管２４には、配管の途中にそれぞれ第一真空バルブ２５、第二真空バルブ２６及び第三真空バルブ２７が設けられていて反応槽３０と水槽１０から（不用な）空気を吸引したり、水槽１０と反応槽３０間で水蒸気の授受を行ったりする際に、それぞれの用途に応じて制御部２からの出力信号により開閉される。
【００３３】
図３に反応槽３０の外観を示す。
前記反応槽３０は、真空容器であり長方形の本体３１と真空フランジ蓋３２、３３で構成されている。
前記真空フランジ蓋３２、３３には水蒸気を流出入するための水蒸気管３４、熱媒油を流入するための熱媒油流入管３５及び熱媒油を流出するための熱媒油排出管３５’を通す真空継手３６が設けられている。なお本実施例では、前記外部水蒸気配管２３と前記水蒸気管３４を異なる符号をつけて説明しているが前記外部水蒸気配管２３で前記水蒸気管３４を兼ねてもよい。
真空継手３６は、図３（ｂ）の拡大断面図に示すように熱媒油流入管３５及び熱媒油排出管３５’を通すように鞘管になっていてその先端に設けたＯリング３７で熱媒油流入管３５及び熱媒油排出管３５’との間隙を塞いで反応槽３０内の気密を保ち、また反応槽から水蒸気が漏出しないようになっている。
そして、反応槽３０には反応槽３０内の圧力を測定する圧力計３８（図２参照）が設けられている。
【００３４】
前記反応槽３０には、熱交換器４０が設けられている。図４はその熱交換器４０の構成を示す斜視図である。また図５は、熱交換器４０及び反応槽３０の平面断面図である。
両図に見られるように、熱交換器４０は、外観上長方形の本体４１と熱交換器蓋である熱交換器底板４２及び熱交換器蓋である熱交換器蓋板４３から構成されている。前記熱交換器４０は、気体−液体熱交換器形状、いわゆるコイル形状をしており、その内部に充填される水和反応により放熱し、加熱による脱水反応により蓄熱する粒状の蓄熱材４７を充填している。
前記熱交換器４０の構造は、該蓄熱材４７を加熱し該蓄熱材４７から発熱した熱を受取る熱媒油を循環させるよう入口ヘッダ５０と出口ヘッダ５０’とで複数本に分岐しまた合流する熱媒油管４８と、前記蓄熱材４７の水和反応に必要な水蒸気を与え、前記蓄熱材４７の脱水反応により取り出された水蒸気を受け取る側面に開口を多数有する複数の水蒸気管４９と、並行して固定される前記熱媒油管４８と前記水蒸気管４９とのそれぞれの外側面に各管の軸芯に直交する方向に接するように固定される多数のフィン４４と、該フィン４４と直交する方向の上面及び下面には開放された面とを有し、前記フィンと直交する方向の前記上面及び前記下面について、底の前記熱交換蓋である前記熱交換器底板４２を閉鎖した後に、粒状の前記蓄熱材４７を前記フィン４４間隙間に充填し、さらに上部の熱交換蓋である熱交換器蓋板４３で閉鎖して全体をなしている。
前記フィン４４間に充填される蓄熱材４７は、水和材４５であったり、水和材４５が、例えば塩化カルシウムの場合は、水和材４５と吸着材４６の混合材からなっている。
また前記熱交換器４０には、熱媒油流入管３５と接続され前記複数本の熱媒油管４８に熱媒油を分配して供給する熱媒油ヘッダ５０が設けられていて、前記熱媒油は熱媒油流入管３５から熱媒油ヘッダ５０へ入り複数本の熱媒油管４８へ分流され他方の熱媒油ヘッダ５０’で合流された後、熱媒油排出管３５’を介して反応槽３０外に搬出される。
前記熱媒油流入管３５には、反応槽３０内の熱交換器４０に送り込まれる熱媒油の温度を計測する流入熱媒油温度計５１が、熱媒油排出管３５’には反応槽３から排出される熱媒油の温度を計測する排出熱媒油温度計５２が設けられている。
前記流入熱媒油温度計５１及び排出熱媒油温度計５２はそれぞれの計測信号を制御部２へ出力し、水和反応時の所定の流入熱媒油温度に所定の差分を加算した設定排出熱媒油温度を、前記排出熱媒油温度計５２で計測した排出熱媒油温度が下回った時点で、前記反応槽３０内の前記蓄熱材４７が所定の割合で水和反応を終えたと判断し、第一真空バルブ２５及び第二真空バルブ２６を開から閉に動作させて、冷熱及び温熱の取り出しを終了させるよう制御する。
前記流入熱媒油温度計５１は後述する塩化カルシウムが潮解する危険性の判断のためにも使用される。
【００３５】
前記制御部２は、前記反応槽３０に設けられた反応槽圧力計３８、前記熱媒油流入管３５に設けられた流入熱媒油温度計５１、前記熱媒油排出管３５’に設けられた排出熱媒油温度計５２、前記水槽１０に設けられた水位計１２と水槽圧力計１３、前記蒸発・凝縮管１１に設けられた流入熱媒水温度計１４と排出熱媒水温度計１５の各測定器からの計測値に基づいて、真空ポンプ２０、及び第一真空バルブ２５、第二真空バルブ２６及び第三真空バルブ２７の動作を制御し、化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システムの運転状況を制御する。
【００３６】
図６は、前記熱交換器４０内における水和材４５と吸着材４６に対する水蒸気と熱の授受の関係を示す図である。同図において、熱を取り出す水和反応における熱と水蒸気の授受を矢印で示す。水和反応では水蒸気管４９から水蒸気が水和材４５及び吸着材４６に供給され、発熱した熱を熱媒油管４８、熱媒油ヘッダ５０’、熱媒油排出管３５’を介して反応槽３０外に搬出される。
前記蓄熱材４７は、水和反応に伴って放熱（発熱）し脱水に伴って蓄熱（吸熱）する構成とされている。
本実施例では、蓄熱材４７として、１００数十度で脱水反応（再生）が可能な塩化カルシウム（CaCl2）からなる水和材４５と、１００℃以下で再生可能な合成ゼオライトからなる吸着材４６の混合材が採用されている。
したがって、反応槽３０内では、以下に示す反応で蓄熱、放熱を可逆的に繰り返し得る構成とされている。
CaCl2(s)+H2O(g)⇔CaCl2・H2O(s)+Ｑ1(653kJ/kg)        無水和物⇔一水和物
CaCl2・H2O(s)+H2O(g)⇔CaCl2・2H2O(s)+Ｑ2(409kJ/kg)  一水和物⇔二水和物
反応熱Ｑ１及びＱ２については、mol基準ではなく水和数の少ない側（式の左側）の質量を基準とした質量基準で示している。
【００３７】
図７に上記反応の概要をアレニウスプロット上に示す。ここで塩化カルシウムの反応平衡と飽和水蒸気圧（水蒸気と水の反応平衡）を示している。
同図において縦軸は、絶対圧、横軸は温度を示している。また、線Ｘ（左から数えて一番左側の実線）は、無水和物から一水和物に変化する温度と圧力の条件を表し、線Ｙ（左から数えて二番目の点線）は、一水和物から二水和物に変化する温度と圧力の条件を表し、線Ｚ（左から数えて三番目の実線）は、水の飽和線で水が沸騰する条件を圧力と温度で表す。
【００３８】
本実施例の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム１の運転動作（放熱・蓄熱）について、図８（ａ）〜（ｃ）に基づいて、水和材４５に塩化カルシウムを用いる場合を、図７も参照しつつ説明する。なお、図８においては、制御部２を省略している。
また、運転動作における温度と圧力については運転条件の一例でありこれに限定されるものではない。
最初に次の手順により脱気運転（ａ）を行う。
底の前記熱交換蓋である前記熱交換器底板４２を閉鎖した後に、前記水和材４５である塩化カルシウム（無水物）と吸着材４６である蓄熱材４７を前記熱交換器４０のフィン４４間隙間に充填し、上部の熱交換蓋である熱交換器蓋板４３で閉鎖した前記熱交換器４０を内蔵するよう、前記熱交換器４０の側面と相対する側面蓋である２つの真空フランジ蓋３２の内どちらかを通じて内部に前記熱交換器を入れ込む反応槽３０をセッティングした中心部１において、
水槽１０に水を充填する。真空ポンプ２０を運転した状態で第二真空バルブ２６及び第三真空バルブ２７を開放して反応槽３０内の空気を排出する。これは、粒状の蓄熱材４７の微細孔や熱交換器４０の隙間部分などに空気が溜まっているのである程度の時間真空引きする。反応槽圧力計３８の計測値により、内圧を２〜５０Ｐａまで低圧としたと制御部２が判断した後、次の動作に移る。前記内圧２Ｐａ〜５０Ｐａという値は、反応を阻害する要因である空気を極力系外へ排出できる経済的に真空引きできる値である、この内圧にすれば、水和反応を起こす水蒸気をまんべんなく蓄熱材４７に接触させることができ、水和反応での水蒸気の水槽１０から反応槽３０への移動力を付与できる。
次に、真空バルブ２６を閉止し、２５を開放して水槽内１０の空気を排出する。
これは、水槽１０内部水面上に気体として存在したり、貯留水にとけ込んでたりして含まれる空気を、系外に真空引きで引き抜くためある程度の時間真空引きする。水槽圧力計１３の計測値により、内圧をその水温の飽和水蒸気圧の１〜３ｋＰａまで低圧としたと制御部２が判断した後、次の動作に移る。この飽和水蒸気圧１〜３ｋＰａは、水温８℃〜２５℃という前述の冷水系の水温、及び大気での熱交換を行う冷却塔への冷却水循環系でのある程度冷却された水温が、前記蒸発・凝縮管により間接で熱だけ与えられる水槽内水温での、飽和水蒸気圧である。
水槽１０内圧をその水温の飽和水蒸気圧の１〜３ｋＰａまで低圧としたと制御部２が判断したした後、第一真空バルブ２５及び第３真空バルブ２７を閉止し、真空ポンプ２０を停止する。
【００３９】
次に放熱（水和反応）運転（ｂ）について説明する。
上記のように反応槽３０内及び水槽内１０が前述の内圧によりある程度の真空状態になった状態で、反応槽３０の熱媒油流入管３５から５０℃の熱媒油を反応槽３０内の熱交換器４０に送り込み熱媒油管４８内を循環させる。また、水槽１０内の蒸発・凝縮管１１に１２℃の熱媒水を送り込み蒸発・凝縮管１１内を循環させる。この当初時の状態は例えば、水槽１０内の圧力は水１２℃の飽和水蒸気圧約１．４ｋＰａであり、反応槽３０は数Ｐａ程度の低圧である。
５０℃の熱媒油は、施設側熱交換器を介して、５４℃供給温で、温熱負荷の温水コイルからの４４℃還り温を有する温水の加熱源として、反応槽で５５℃以上まで加熱されて利用される。蒸発・凝縮管の１２℃の熱媒水は、冷水の還り温度であり、汎用の冷凍機の蒸発器の設計値である１２℃の還り冷水温度となっている。
次に第一真空バルブ２５及び第２真空バルブ２６を開放すると、図７に示すように水槽１０と反応槽３０の圧力差△Ｐ１により前記水槽１０に接続されている水蒸気管３４から反応槽３０内の熱交換器４０内に水蒸気が供給され、図７の線Ｘから左側の無水和物に水が吸着されると水和反応が生じ同線Ｘの右側の一水和物に変化する。そしてこの時熱Ｑ１が放熱（発熱）される。この時の反応部は高温となるが、排出熱媒油温度計５２の計測値：熱媒油出口温度は７０℃程度の温度まで昇温し、水和反応が起きている反応槽内圧力は１ｋＰａである（ｃ点）。この線Ｘ上での発熱は、反応槽３０内の様々な蓄熱材４７と水蒸気との間で生じ、上記の熱媒油出口温度や反応槽内圧力が継続し、多量の熱が取り出せる。
さらに、反応槽３０内の無水物がある程度１水和物に変わっていく過程で、今度は、その状態の一水和物（線Ｘと線Ｙの間）に水が吸着すると水和反応が生じ線Ｙの右側の二水和物に変化する。そしてこの時熱Ｑ２が放熱（発熱）される。この時の排出熱媒油温度計５２の計測値：熱媒油出口温度は５５℃、水和反応が起きている反応槽内圧力は１ｋＰａである（ｂ点）。
【００４０】
一方、反応槽３０側では塩化カルシウムの水和反応による熱Ｑ１、Ｑ２を、熱交換器４０内の熱媒油管４８の管側面を介して熱媒油により取り出し、熱媒油排出管３５’を介して反応槽３０外部へ搬出する。この熱は温熱として利用される。このとき熱媒油排出管３５’から排出される熱媒油の温度は、前述の当初は７０℃〜２水和反応時には５５℃である。
また、水槽内１０では水蒸気が反応槽３０へ移動して圧力が低下する方向に変化するが、１２℃の熱媒水を熱源として水が７〜１０℃で沸騰するため、この飽和水蒸気圧では水槽１０内の圧力は平衡する。
このとき水槽１０内の温度は１０℃程度で、圧力は１．２ｋＰａになる（ａ点）。
そして、熱媒水は水槽１０内で沸騰する水に蒸発熱Ｑ３を奪われ、１０℃以下の低温となり水槽外へ搬出され、冷熱として利用される。
反応槽３０に充填した蓄熱材の８０％程度が二水和物となった時点で熱媒油排出管３５’から排出される熱媒油の温度は５４℃になる。熱媒油排出管３５’に設けられている排出熱媒油温度計５２によって熱媒油排出管３５’から排出される熱媒油の温度が５４℃になったことを確認した時点で真空バルブ２５、２６を閉止し、水槽１０から反応槽３０への水蒸気の供給を停止し、放熱運転を終了する。
【００４１】
図８（ｃ）によって放熱運転後の蓄熱運転について説明する。まず、放熱運転時にリークにより反応槽３０、水槽１０内に侵入した空気をそれぞれ真空ポンプ２０により排出する。
次に、反応槽３０の熱媒油流入管３５から、排熱施設の施設側熱交換器を介して排熱熱媒と熱交換した１３０℃程度の熱媒油を反応槽３０内の熱交換器４０に送り込み熱媒油管４８内を循環させる。また、水槽１０内の蒸発・凝縮管１１に２０℃の熱媒水を送り込み蒸発・凝縮管１１内を循環させる。
蒸発・凝縮管の２０℃の熱媒水は、外気と熱交換する冷却塔により外気熱で冷却される冷却水の還り温度であり、中間期よりも寒い時期には充分外気だけで２０℃まで冷却でき、夏期は、追加冷熱として冷凍機で冷やした熱媒により更に冷やして２０℃にして供給する。
このとき熱交換器４０内の塩化カルシウムの二水和物は熱媒油管４８から熱を受け、まず一水和物（ｅ点）へ変化し、その後無水物（ｆ点）となり、それぞれの反応において脱水し水蒸気を排出する。このとき吸収する熱はそれぞれＱ２とＱ１である。
前記のように蓄熱材４７が加熱されると塩化カルシウムの二水和物、及び一水和物からの脱水は水蒸気となり反応槽３０内の圧力が上昇する。反応槽３０に設けられた圧力計３８により反応槽３０内の圧力が水槽１０の圧力よりも高圧となった時点で真空バルブ２５・２６を開放すると、反応槽３０内に排出された水蒸気は圧力差△Ｐ２により水槽１０へ移動する。水槽１０内では反応槽３０より移動した水蒸気を蒸発・凝縮管１１の表面で冷却し凝縮させる（ｄ点）。水槽１０内に設けられた水位計１２により水槽内１０の貯留水の水位を確認し、脱水が完了した時点で第一真空バルブ２５及び第２真空バルブ２６を閉止し蓄熱運転を終了する。
【００４２】
上記のように、図７の線Ｙより右側の二水和物に熱媒油管からＱ２の熱を加えると脱水反応が起こり二水化物から水が外れ一水和物に変化する。この時の温度は１００℃、圧力は８ｋＰａである。
さらに、上記一水和物に熱媒油管４８からＱ１の熱を加えると脱水反応が起こり一水化物から水が外れ無水和物に変化する。この時の温度は１３０℃、圧力は１０ｋＰａである。
【００４３】
前述したように塩化カルシウムは周囲の温度・水蒸気圧により水和状態が変化する。加えて塩化カルシウムは一定の温度・水蒸気圧条件を境に潮解（水溶液化）する範囲が存在する。図９はこの塩化カルシウムの安定域と潮解域を示す説明図であり、縦軸を水蒸気圧（絶対圧Ｐａ）、横軸を温度（℃）として示している。
図９に示したａ−ａ線は、塩化カルシウムの無水和物と一水和物との状態を分ける線で、ａ−ａ線から左側が無水和物CaCl2として安定する領域、ａ−ａ線からb−b線の間が一水和物CaCl2・H2Oとして安定する領域、ｂ―ｂ線からｃ−ｃ線の間が二水和物CaCl2・2H2Oとして安定する領域である。そしてｃ−ｃ線よりさらに右側の領域が潮解域である。
【００４４】
本実施例では、熱交換器４０から熱を取り出す水和反応時には、まず図９に示すＡ点における反応（CaCl2→CaCl2・H2O）による熱Ｑ１を熱媒油管４８により取り出し、次いでＢ点における反応（CaCl2・H2O→CaCl2・2H2O ）による熱Ｑ２を取り出す。Ｂ点における熱媒油の温度は通常の状態では５０℃であり、水和反応が完了したCaCl2・2H2O もこの温度の状態であればCaCl2・2H2O として安定的である。しかし、その水蒸気圧力条件のまま水和反応が完了したCaCl2・2H2O が冷却されると、条件は矢印の方向へ移動するため、Ｃ点を超えて潮解域に入ってしまう。潮解すると、それまで粒体層として安定形状であったものが流動化し、熱交換器４０の下部に移動し熱交換器４０内部で材料が偏在してしまい、熱交換ができなくなってしまう。さらに、潮解した塩化カルシウムは腐食性が強いため、熱交換器４０の熱媒油管４８、及び水蒸気管４９に腐食を生じさせてしまうという問題を生じる。
【００４５】
図１０は水蒸気圧を一定とした場合の温度に対する水和材と吸着材の水分量比を示す図である。同図において縦軸は水分量比、横軸は温度を示している。
本実施例においては、塩化カルシウムの潮解を抑制するために、塩化カルシウムに吸着材４６を混合している。この吸着材４６を混合する効果について同図で説明する。
同図は、水蒸気圧を一定とした場合の温度に対する水分量比を、塩化カルシウムについては階段状の線で、吸着材４６については左上がりの曲線で示している。
ここで塩化カルシウム及び吸着材４６の水分量比は１３０℃で脱水した状態（ア）を基準（ゼロ）として示している。
【００４６】
反応槽３０内の蓄熱材４７を熱媒油管４８に流入する熱媒油で冷却すると塩化カルシウムの温度が低下する。このとき真空バルブ２５・２６を解放し水槽１０から蓄熱材４７に水蒸気を供給すると、水蒸気は吸着材４６に吸着され、塩化カルシウムの水分量比は増加せずゼロレベルを保つ。そして塩化カルシウムの温度が約７０℃に低下した時点で急激に水蒸気と水和反応を起こし水分量比が０．１６に上昇し無水和物CaCl2から一水和物CaCl2・H2Oに変化して発熱する（イの状態）。
さらに熱媒油による温度低下が続き温度が６０℃を下回る時点で再度塩化カルシウムの水和反応が起こり、水分量比を０．３２に上げて一水和物CaCl2・H2Oから二水和物CaCl2・2H2Oに変化して発熱する（ウの状態）。
この際の反応槽３０内の水蒸気圧は１．２ｋＰａである。  
【００４７】
反応槽３０へ流入する熱媒油の温度（図８ T1in）を５０℃とすると、この温度では塩化カルシウムCaCl2・2H2Oは粒状体として安定に存在する。しかし、熱利用側の条件の変化（熱負荷の変化）により、反応槽３０に流入する熱媒油の温度が３０℃程度(T1in’)まで低下（図１０中（エ））すると、CaCl2・2H2Oの温度も同様に３０℃まで低下する。この温度では図８について前述したようにCaCl2・2H2Oは潮解してしまう。
この塩化カルシウムの潮解は塩化カルシウムに吸着材４６を混合することにより抑制できる。吸着材４６は図１０中の水分量比の線のように、一定水蒸気圧の条件下で温度が低下すると、水分量比（吸着量）が上昇し、吸着により発熱するという特徴をもつ。この特徴により、前述の反応槽１０に流入する熱媒油の温度が低下した場合、吸着材４６は図中矢印のようにさらに吸着できる水分量を増加させるため、温度低下と同時に水分を吸着して発熱し、蓄熱材全体の温度低下を抑制する機能を持つ。つまり、図１１に示すように、Ｔ１in（反応槽への熱媒油流入温度）が潮解温度以下に低下した場合に、吸着材４６を塩化カルシウムに混合しておくと、潮解温度以下に蓄熱材４７の温度が低下するまでの時間を、塩化カルシウムのみの場合より遅らせることができ（図１１においては約１０分）、Ｔ１inの温度変動に対する安全性を向上させる効果がある。
上記のように本実施例においては、Ｔ１in（反応槽への熱媒油流入温度）が潮解温度以下に低下した場合に蓄熱材４７の温度が潮解温度以下に低下するまでの時間を延長することができるが、前記流入熱媒油温度計５１によりT1inがある一定時間以上（例えば図１３では10分）低温が継続したことが確認された場合は、潮解を回避するためにT1inの流入を閉止するように構成されている。
【００４８】
水和材４５と吸着材４６の蓄熱材４７の脱水について図１２に示す。水和材４５と吸着材４６とがそれぞれ反応がほぼ終了した状態で温度が放熱時の反応槽１０に流入する熱媒油の温度（T1in）５０℃と同程度の状態であり、真空バルブ（図７  ２５、２６）が閉止した状態から脱水をスタートする。
まず反応槽３０に流入する熱媒油の温度（T1in）を１３０℃として循環を開始する。また水槽１０への熱媒水の流入温度（T2in）を２５℃として循環を行う。反応槽３０の水和材４５、吸着材４６の温度が上昇し、１００℃程度（キ）までは吸着材４６のみから水蒸気が発生し反応槽３０内の圧力が上昇する。反応槽３０内の圧力が水槽１０内の圧力より高くなった時点で真空バルブ（図８ ２５、２６）を開放する。その後１００℃程度（キ）でCaCl2・２H2OがCaCl2・H2Oに変化し、さらに１３０℃でCaCl2に変化する。
【００４９】
図１１のように潮解の危険のある温度まで反応槽３０への流入熱媒油温度（T1in）が低下した場合、一定時間この水和材４５の潮解を抑制するためには、ある割合の吸着材４６の混合が必要となる。
図１３に水和材４５の割合を横軸に、蓄熱量を縦軸として水和材４５、吸着材４６の蓄熱量、熱媒油温度が低下した場合に吸着材４６から追加的に得られる蓄熱量を示す。
この関係を式（ｉ〜iv）により説明する。
【００５０】
【数３】
2014199166.tif 000005
【００５１】
式（ｉ）は蓄熱材４７の単位蓄熱量（qmix）を求める式で、（had）は吸着材の単位蓄熱量(600kJ/kg)、ｈｈｙは水和材の単位蓄熱量（1,130kJ/kg）、αは水和材４５の混合比を示す。次に式（ii）により、放熱速度（v）を求める式で、ｔreは反応時間を示す。そして式（iii）は潮解を一定時間（ｔav）回避するための熱量（vtav）を吸着材４６から追加的に得られる熱量によりキャンセルさせる関係式であり、hgは吸着材４６より追加的に得られる単位発熱量（230kJ/kg）である。これら式（ｉ）〜(iii)より式（iv）が得られ、同式より水和材４５の混合比αが求められる。
例えばこの蓄熱材４７を２．５時間で放熱させるとして、この放熱速度のまま熱媒油温度低下による潮解を１０分間回避するための割合は、式（iv）から水和材４５の７２％に対して吸着材４６は２８％となる。
【００５２】
水蒸気管４９の径はこの水蒸気管を通過する水蒸気の圧力損失により適する範囲が存在する。図７の水和反応における圧力差（△Ｐ１）は約２３０Ｐａであり、水槽１０から反応槽３０の間、反応槽３０内の水蒸気管４９、及び水蒸気管４９と熱媒油管４８と分熱フィン４４による空隙に充填する蓄熱材層である粒体層それぞれを通過する圧力損失を２３０Ｐａ以下に抑える必要がある。なかでも圧力損失が大きいのは水蒸気管４９においてであり、図１４の水蒸気管の外径寸法と水蒸気管における圧力損失及び熱媒油管・水蒸気管の占有率を示す図から水蒸気管４９の外径を約１６〜２２ｍｍとした。水蒸気管４９の径が拡大すると、図１４に見られるように容器全体に対する水蒸気管４９、熱媒油管４８の占有率が大きくなり、蓄熱材４７の充填量が減少することを配慮し、水蒸気管４９の径は１６〜２２ｍｍが適当とした。このとき、水蒸気管４８を通過する水蒸気の圧力損失は、１７０〜２２Ｐａである。
また反応槽３０と水槽１０の間の配管２２，２３を通過する水蒸気の圧力損失は配管の径を２５０ｍｍとして２４Ｐａであるから、粒体層を通過する水蒸気の圧力損失を３０Ｐａ程度以下とする必要がある。
【００５３】
図１５に水蒸気管４９と熱媒油管４８の寸法、図１６に粒体の径、粒体層厚さに対する粒体層を通過する水蒸気の圧力損失を示す。水蒸気管４９と熱媒油管４８の間隔は４０〜６０ｍｍ、水蒸気管４９の径１６〜２２ｍｍにより水蒸気管４９から最も遠い点までの距離は熱媒油管４８の間隔が４０ｍｍ、水蒸気管４９の径１６ｍｍの場合２７ｍｍであり、熱媒油管４８の間隔が６０ｍｍ、水蒸気管４９の径１６ｍｍの場合４５ｍｍでありこの幅がある。粒体層の厚さは２７〜４５ｍｍである。この粒体層の厚さで圧力損失が３０Ｐａ以下になる粒体の径は熱媒油管４８の間隔が２７ｍｍの場合０．７ｍｍ以上、熱媒油管４８の間隔が４５ｍｍの場合１．２ｍｍ程度以上となる。また本実施例では分熱フィン４４のピッチを４〜１０ｍｍとしているので、粒体の径の最大値を分熱フィン４４のピッチの１／４程度以下とし、粒状体の径としては圧力損失が低く適切である０．７ｍｍ〜２．５ｍｍとした。
【００５４】
図１７により、他の実施例として化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システムを移動式に使用した概略全体構成を説明する。
前記図１の説明で説明している箇所と同じものは省略する。
本実施例は、自動車、鉄道または船舶で移動できる架台上に、水槽１０、真空ポンプ２０、反応槽３０、外部水蒸気管２２、真空引き配管２３、第一真空バルブ２５、第二真空バルブ２６、第三真空バルブ２７、真空ポンプ２０並びに前記水槽１０、反応槽３０、第一真空バルブ２５、第二真空バルブ２６、第三真空バルブ２７及び真空ポンプ２０を制御する制御部２からなる化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システムを設置し、排熱施設の排熱回収熱媒循環系８６及び冷却水循環系６７と着脱可能であり、熱利用施設の空調用温水加熱循環系８７及び冷水循環系６９と着脱可能なように、熱媒油流入管に流入側油カップリングを、熱媒油流出管に流出側油カップリングを、水槽の前記蒸発・凝縮管の入口出口タッピングにそれぞれ、流入側水カップリング、流出側水カップリングを付属させて、排熱施設と熱利用施設との間を移動させ、カップリングで着脱することで、排熱、冷熱の有効利用を図るものである。
同図（Ａ）では、排熱施設へ接続して蓄熱するために脱水反応を行わせ、同図（ｂ）では、熱利用施設へ接続して放熱するために水和反応を行わせている様子を示している。
【符号の説明】
【００５５】
１：冷熱温熱同時利用化学蓄熱装置
２：制御部 
１０： 水槽   
２０：真空ポンプ    
２２、２３、２４：配管
２５、２６、２７：真空バルブ
３０：反応槽
３１：反応層本体
３２、３３：真空フランジ蓋
３４：水蒸気管
３５：熱媒油流入管
３５’：熱媒油排出管
３６：真空継手
３８：圧力計
４０：熱交換器
４１：熱交換器本体
４２：熱交換器底板
４３：熱交換器蓋板
４４：分熱フィン
４５：水和材  
４６：吸着材
４７：蓄熱材
４８：熱媒油管
４９：水蒸気管
５０、５０‘：熱媒油ヘッダ
【図１】
2014199166.tif 000007
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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