(57)【要約】【課題】蒸発器から蓄熱器への液とびに起因する蓄熱器での蓄熱量低下を抑制する。【解決手段】蓄熱システム１１２は、蒸発器１１４と蓄熱器１１６を接続する反応媒体配管１１８を開閉する開閉弁１２２を有し、開閉弁１２２の開弁状態における蒸発器１１４と蓄熱器１１６の間の圧力差の時間変化を緩和する緩和部材１３４を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応媒体が蒸発される蒸発器と、
前記蒸発器で蒸発された前記反応媒体の吸着又は化学反応により蓄熱する蓄熱器と、
前記蒸発器と前記蓄熱器を接続する反応媒体配管と、
前記反応媒体配管を開閉する開閉弁と、
前記開閉弁の開弁状態における前記蒸発器と前記蓄熱器の間の圧力差の時間変化を緩和する緩和部材と、
を有する蓄熱システム。
【請求項２】
前記緩和部材が、
前記開閉弁をバイパスし前記反応媒体配管よりも圧力損失の大きいバイパス配管と、
前記バイパス配管を開閉するバイパス開閉弁と、
前記開閉弁及び前記バイパス開閉弁の開閉を制御する制御装置と、
を含む請求項１に記載の蓄熱システム。
【請求項３】
前記緩和部材が、
所定時間で前記開閉弁の開閉を繰り返すよう制御する制御装置を含む請求項１に記載の蓄熱システム。
【請求項４】
前記開閉弁が、
前記反応媒体配管に設けられる第一開閉弁と、
前記反応媒体配管において前記第一開閉弁よりも前記蓄熱器側に設けられ前記蒸発器及び前記蓄熱器よりも容積の小さいバッファ部を前記第一開閉弁との間に形成する第二開閉弁と、
を含み、
前記緩和部材が、
前記第一開閉弁と前記第二開閉弁の一方の開弁と他方の閉弁を交互に繰り返す制御装置を含む請求項１に記載の蓄熱システム。
【請求項５】
前記蒸発器の圧力を検知する第一圧力センサと、
前記蓄熱器の圧力を検知する第二圧力センサと、
を備え、
前記制御装置が、前記第一圧力センサで検知された蒸発器の圧力及び前記第二圧力センサで検知された蓄熱器の圧力に基づいて前記緩和部材を制御する請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の蓄熱システム。
【請求項６】
前記制御装置が、前記蒸発器の圧力と前記蓄熱器の圧力の比が所定の閾値以下の状態では前記緩和部材を作動停止させる請求項５に記載の蓄熱システム。
【請求項７】
前記反応媒体が不凍冷媒である請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の蓄熱システム。
【請求項８】
前記蓄熱器が、外部熱源と熱的に接続され、吸着剤による前記反応媒体の吸脱着又は化学蓄熱剤による前記反応媒体の化学反応で蓄熱と放熱が可能である請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の蓄熱システム。
【請求項９】
蒸発器で蒸発された反応媒体を反応媒体配管の開閉弁の開弁状態で蓄熱器に移動させて吸着又は化学反応により蓄熱し、
前記開閉弁の開弁状態で前記蒸発器と前記蓄熱器の間の圧力変化の時間変化を緩和して前記反応媒体を前記蓄熱器に移動させる蓄熱システム運転方法。
【請求項１０】
前記蒸発器の圧力と前記蓄熱器の圧力の差圧が所定の圧力閾値以下の状態では前記圧力変化の時間変化の緩和を行わない請求項９に記載の蓄熱システム運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、蓄熱システム及び蓄熱システム運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、排気ガスを浄化する触媒セラミック部の周囲に化学反応蓄熱装置を設け、冷間時に蓄熱物質を発熱させるための水を供給する触媒暖機装置が記載されている。この触媒暖機装置では、暖機後に可逆反応を起こさせ、反応後の水を水蒸気として外部へ排出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−２０８１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
蒸発器で蒸発させた反応媒体を蓄熱器で吸着させて蓄熱させる蓄熱システムにおいて、蒸発器と蓄熱器との圧力差が大きいと、蒸発器から蓄熱器へ液相の反応媒体が移動してしまう現象、いわゆる液とびが生じることがある。液相の反応媒体が蓄熱器に供給されると、蓄熱器での蓄熱量の低下を招くことがある。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、蒸発器から蓄熱器への液とびに起因する蓄熱器での蓄熱量低下を抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第一の態様では、反応媒体が蒸発される蒸発器と、前記蒸発器で蒸発された前記反応媒体の吸着又は化学反応により蓄熱する蓄熱器と、前記蒸発器と前記蓄熱器を接続する反応媒体配管と、前記反応媒体配管を開閉する開閉弁と、前記開閉弁の開弁状態における前記蒸発器と前記蓄熱器の間の圧力差の時間変化を緩和する緩和部材と、を有する。
【０００７】
この蓄熱システムでは、開閉弁が開弁された状態では、蒸発器で蒸発された反応媒体が反応媒体配管を通って蓄熱器に移動する。蓄熱器では、反応媒体の吸着又は化学反応により蓄熱される。
【０００８】
蒸発器は蓄熱器よりも高圧であるため、開閉弁の開弁状態では、蒸発器と蓄熱器の間に圧力差が生じる。緩和部材によって、この圧力差の時間変化が緩和されるので、液相の反応媒体が蒸発器から蓄熱器へ移動してしまう現象、いわゆる液とびを抑制できる。蓄熱器への液とびを抑制することで、蓄熱器の蓄熱量低下を抑制できる。
【０００９】
第二の態様では、第一の態様において、前記緩和部材が、前記開閉弁をバイパスし前記反応媒体配管よりも圧力損失の大きいバイパス配管と、前記バイパス配管を開閉するバイパス開閉弁と、前記開閉弁及び前記バイパス開閉弁の開閉を制御する制御装置と、を含む。
【００１０】
制御装置が、開閉弁を閉弁し、バイパス開閉弁を開弁すると、バイパス開閉弁の圧力損失は反応媒体配管の圧力損失よりも大きいので、蒸発器から蓄熱器へ反応媒体が急激に移動することが抑制される。これにより、蒸発器と蓄熱器との間の圧力差の時間変化が緩和され、蒸発器から蓄熱器へ徐々に反応媒体が移動する。
【００１１】
第三の態様では、第一の態様において、前記緩和部材が、所定時間で前記開閉弁の開閉を繰り返すよう制御する制御装置を含む。
【００１２】
制御装置により、開閉弁は所定時間で開閉を繰り返す。蒸発器と蓄熱器との圧力差が大きくても、蒸発器から蓄熱器へ所定時間内で複数回に分けて反応媒体が移動する。すなわち、所定時間内では、蒸発器から蓄熱器へ反応媒体が急激に移動することが抑制される。これにより、蒸発器と蓄熱器との間の圧力差の時間変化が緩和され、蒸発器から蓄熱器へ徐々に反応媒体が移動する。
【００１３】
第四の態様では、第一の態様において、前記開閉弁が、前記反応媒体配管に設けられる第一開閉弁と、前記反応媒体配管において前記第一開閉弁よりも前記蓄熱器側に設けられ前記蒸発器及び前記蓄熱器よりも容積の小さいバッファ部を前記第一開閉弁との間に形成する第二開閉弁と、を含み、前記緩和部材が、前記第一開閉弁と前記第二開閉弁の一方の開弁と他方の閉弁を交互に繰り返す制御装置を含む。
【００１４】
制御装置により、第一開閉弁と第二開閉弁の一方の開弁と他方の閉弁を交互に繰り返す。蒸発器の反応媒体はバッファ部に一時的に貯留され、その後、蓄熱器に移動する。蒸発器と蓄熱器との圧力差が大きくても、蒸発器から蓄熱器へ所定時間内で複数回に分けて反応媒体が移動する。すなわち、蒸発器から蓄熱器へ反応媒体が急激に移動することが抑制される。これにより、蒸発器と蓄熱器との間の圧力差の時間変化が緩和され、蒸発器から蓄熱器へ徐々に反応媒体が移動する。
【００１５】
第五の態様では、第二〜第四のいずれか１つの態様において、前記蒸発器の圧力を検知する第一圧力センサと、前記蓄熱器の圧力を検知する第二圧力センサと、を備え、前記制御装置が、前記第一圧力センサで検知された蒸発器の圧力及び前記第二圧力センサで検知された蓄熱器の圧力に基づいて前記緩和部材を制御する。
【００１６】
制御装置による緩和部材の制御が、第一圧力センサで検知した蒸発器の圧力と、第二圧力センサで検知した蓄熱器の圧力に基づくので、これらの圧力に基づかない制御を行う構成と比較して、より的確な制御が可能である。
【００１７】
第六の態様では、第五の態様において、前記制御装置が、前記蒸発器の圧力と前記蓄熱器の圧力の比が所定の閾値以下の状態では前記緩和部材を作動停止させる。
【００１８】
圧力の比が閾値以下の状態では、制御装置により、緩和部材は作動停止される。緩和部材が作動停止している状態では、作動している状態と比較して、蒸発器から蓄熱器への圧力損失が小さいので、短時間で反応媒体を蒸発器から蓄熱器へ移動させることができる。
【００１９】
第七の態様では、第一〜第六のいずれか１つの態様において、前記反応媒体が不凍冷媒である。
【００２０】
ここでいう「不凍冷媒」は、たとえば、水等の溶媒に、凝固点を降下させるための溶質が溶けた状態の溶液である。不凍溶液は、溶媒のみの反応媒体よりも凝固点が低いので、より低温であっても、蓄熱システムを運転できる。
【００２１】
不凍冷媒の溶質が蓄熱器に吸着されると、蓄熱器の蓄熱容量の低下を招くことがある。緩和部材により、蒸発器と蓄熱器の間の圧力差の時間変化を緩和し、液とびを抑制することで、不凍冷媒の溶質が蓄熱器に吸着されなくなり、蓄熱器の蓄熱容量の低下を抑制できる。
【００２２】
第八の態様では、第一〜第七のいずれか１つの態様において、前記蓄熱器が、外部熱源と熱的に接続され、吸着剤による前記反応媒体の吸脱着又は化学蓄熱剤による前記反応媒体の化学反応で蓄熱と放熱が可能である。
【００２３】
したがって、吸着剤による反応媒体の吸着や、化学蓄熱剤による反応媒体の化学反応で生じた熱を外部熱源に放熱することが可能である。また、外部熱源からの受熱により吸着剤から反応媒体を脱着したり、化学蓄熱剤において化学反応の逆反応を生じさせたりすることが可能である。
【００２４】
第九の態様では、蒸発器で蒸発された反応媒体を反応媒体配管の開閉弁の開弁状態で蓄熱器に移動させて吸着又は化学反応により蓄熱し、前記開閉弁の開弁状態で前記蒸発器と前記蓄熱器の間の圧力変化の時間変化を緩和して前記反応媒体を前記蓄熱器に移動させる。
【００２５】
蒸発器は蓄熱器よりも高圧であるため、開閉弁の開弁状態では、蒸発器と蓄熱器の間に圧力差が生じる。この圧力差の時間変化を緩和することで、液相の反応媒体が蒸発器から蓄熱器へ移動してしまう現象、いわゆる液とびを抑制できる。蓄熱器への液とびを抑制することで、蓄熱器での反応媒体を気化するためにエネルギーを少なくし、蓄熱器の蓄熱量低下を抑制できる。
【００２６】
第十の態様では、第九の態様において、前記蒸発器の圧力と前記蓄熱器の圧力の差圧が所定の圧力閾値以下の状態では前記圧力変化の時間変化の緩和を行わない。
【００２７】
差圧が圧力閾値以下の状態では、蒸発器と蓄熱器の間の圧力差の時間変化を緩和しないので、短時間で反応媒体を蒸発器から蓄熱器へ移動させることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は上記構成としたので、蒸発器から蓄熱器への液とびに起因する蓄熱器での蓄熱量低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は第一実施形態の蓄熱システムの構成を示す図である。
【図２】図２は第一実施形態の蓄熱システムにおける運転方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は第一実施形態の蓄熱システムにおける蒸発器及び蓄熱器の圧力の時間変化を示すグラフである。
【図４】図４は比較例の蓄熱システムの構成を示す図である。
【図５】図５は比較例の蓄熱システムにおける蒸発器及び蓄熱器の圧力の時間変化を示すグラフである。
【図６】図６は液とび割合と有効蓄熱量率の関係を示すグラフである。
【図７】図７は第二実施形態の蓄熱システムの構成を示す図である。
【図８】図８は第二実施形態の蓄熱システムにおける運転方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は第二実施形態の蓄熱システムにおける蒸発器及び蓄熱器の圧力の時間変化を示すグラフである。
【図１０】図１０は第三実施形態の蓄熱システムの構成を示す図である。
【図１１】図１１は第三実施形態の蓄熱システムにおける運転方法の一例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は第三実施形態の蓄熱システムにおける蒸発器及び蓄熱器の圧力の時間変化を示すグラフである。
【図１３】図１３は蓄熱システムのサイクル数と有効蓄熱量率の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１に示すように、第一実施形態の蓄熱システム１１２は、蒸発器１１４及び蓄熱器１１６を有する。蒸発器１１４と蓄熱器１１６とは、反応媒体配管１１８で接続されている。
【００３１】
蒸発器１１４は、その内部で反応媒体が蒸発されることで冷熱が生成される。この冷熱により、図示しない冷却対象を冷却することが可能である。
【００３２】
蓄熱器１１６は、本実施形態では、内部に吸着剤が収容されており、吸着剤により、気相の反応媒体を吸着する。そして、吸着時に生じた熱を蓄熱する。吸着剤としては、反応媒体との組み合わせにより適切な材料を選択できる。たとえば、反応媒体として、水や、後述するエチレングリコール水溶液を用いた場合、吸着剤の例としては１３Ｘゼオライトを挙げることができるが、これに限定されない。
【００３３】
蓄熱器１１６には外部熱源１２０が熱的に接続されており、実質的に熱交換器として作用している。蓄熱器１１６で蓄えた熱を外部熱源１２０に放熱できる。また、外部熱源１２０から受けた熱により、吸着剤から反応媒体を脱着させることで、蓄熱器１１６を再生することができる。外部熱源１２０として、蓄熱器１１６から受熱する部材又は部位と、蓄熱器１１６へ放熱する部材又は部位とが別体であってもよい。
【００３４】
本実施形態では、蒸発器１１４が凝縮器を兼ねる構成である。蓄熱器１１６から脱着された気相の反応媒体は、蒸発器１１４に戻され、蒸発器１１４が凝縮器として機能することで液化される。もちろん、蒸発器１１４とは別体の凝縮器を有する構成でもよい。
【００３５】
本実施形態の反応媒体の例としては、溶媒としての水に、溶質としてエチレングリコールが３０重量％程度で溶け込んだエチレングリコール水溶液を挙げることができる。エチレングリコールは、溶媒の凝固点を降下させる溶質の一例である。本実施形態の反応媒体は、これにより、純水と比較して凝固点が低い不凍冷媒として作用する。
【００３６】
反応媒体配管１１８には、開閉弁１２２が設けられている。開閉弁１２２の開閉は、制御装置１２８によって制御される。開閉弁１２２の開弁状態では、蒸発器１１４から蓄熱器１１６へ反応媒体が移動可能であるが、閉弁状態では反応媒体は移動不能である。
【００３７】
第一実施形態では、反応媒体配管１１８に、開閉弁１２２をバイパスするバイパス配管１２４が設けられている。以下、バイパス配管１２４を経由することなく蒸発器１１４から蓄熱器１１６へ反応媒体が移動する経路を直接経路ＲＤと言い、バイパス配管１２４を通る経路をバイパス経路ＲＢと言う。バイパス配管１２４の圧力損失は、反応媒体がバイパス配管１２４を通らない場合と比較して高くなるように設定されている。したがって、バイパス経路ＲＢの圧力損失ΔＰＢは、直接経路ＲＤの圧力損失ΔＰＤよりも大きい。
【００３８】
バイパス配管１２４には、バイパス開閉弁１２６が設けられている。バイパス開閉弁１２６の開閉は、制御装置１２８によって制御される。第一実施形態では、緩和部材１３４の一例として、バイパス配管１２４及びバイパス開閉弁１２６を含む構成である。
【００３９】
蓄熱システム１１２は、蒸発器１１４の圧力を検知する第一圧力センサ１３０と、蓄熱器１１６の圧力を検知する第二圧力センサ１３２とを有している。これらの圧力センサで検知した圧力の値は制御装置１２８に送られる。制御装置１２８では、圧力センサから送られた圧力の値を基に、開閉弁１２２及びバイパス開閉弁１２６の開閉を制御する。
【００４０】
次に、本実施形態の蓄熱システム１１２の作用及び運転方法を、図４に示す比較例の蓄熱システム１２と比較しつつ説明する。
【００４１】
比較例の蓄熱システム１２では、第一実施形態の蓄熱システム１１２と同様の蒸発器１１４、蓄熱器１１６及び反応媒体配管１１８を有している。ただし、緩和部材、すなわち、反応媒体配管１１８の開閉弁１２２をバイパスするバイパス配管は設けられておらず、バイパス開閉弁も設けられていない。そして、比較例の蓄熱システム１２では、制御装置１２８による開閉弁１２２の開閉制御として、たとえば、短時間で開閉弁１２２の開閉を繰り返すような制御は行わず、一定時間に渡って開弁状態あるいは閉弁状態を維持する制御を行う。
【００４２】
比較例の蓄熱システム１２において、制御装置１２８が開閉弁１２２を閉弁した状態で、蒸発器１１４により反応媒体が蒸発すると、蒸発器１１４の圧力Ｐ１が高くなる。
【００４３】
図５には、比較例の蓄熱システム１２における蒸発器１１４の圧力Ｐ１と蓄熱器１１６の圧力Ｐ２の時間変化が示されている。蒸発器１１４の圧力Ｐ１に対し、蓄熱器１１６の圧力Ｐ２は相対的に低い。すなわち、蓄熱システム１２において、蒸発器１１４から蓄熱器１１６へ反応媒体の潜熱が放熱される前の段階では、蒸発器１１４の圧力Ｐ１と蓄熱器１１６の圧力Ｐ２との差圧の値が大きくなる（Ｐ１−Ｐ２＝ＰＡ−ＰＢ）。
【００４４】
この状態で制御装置１２８が開閉弁１２２を開弁した場合を想定する。図５において、時刻Ｔ１が、開閉弁１２２が開弁された時刻である。開閉弁１２２の開弁により、蒸発器１１４と蓄熱器１１６とが連通される。そして、蒸発器１１４の圧力Ｐ１が短時間で急激に低下すると共に、蓄熱器１１６の圧力Ｐ２が短時間で急激に上昇する。これにより、蒸発器１１４内の反応媒体の一部が液相の状態で蓄熱器１１６へ移動する「液とび」が発生する場合がある。
【００４５】
一般に、液体が蓄熱器に供給されて吸着剤に付着してしまうと、吸着剤が気相の反応媒体を吸着できる容積が小さくなる。そして、付着した液体を気化して吸着剤で吸着するために大きなエネルギーを要する。すなわち、蓄熱器１１６における実質的な蓄熱量が小さくなる。
【００４６】
図６には、液とび割合と、蓄熱器１１６の有効蓄熱量率との関係の一例が示されている。このグラフの横軸の「液とび割合」とは、蒸発器１１４における反応媒体の反応全量に対して液とびした反応媒体の割合（百分率）である。また、このグラフの縦軸の「有効蓄熱量率」とは、蓄熱器１１６の全蓄熱量に対する、液とび後の実質的な蓄熱可能量の比率である。なお、全蓄熱量は、蓄熱器１１６の吸着剤が反応媒体を全く吸着していない状態から、限界まで吸着した場合の蓄熱量である。
【００４７】
この図６のグラフから分かるように、液とび割合が高い程、有効蓄熱量率が低下している。比較例の蓄熱システム１２では、実際に液とびが発生することがあり、これにより、有効蓄熱量率が低下することがある。
【００４８】
これに対し第一実施形態の蓄熱システム１１２では、図２に示すフローの制御により、緩和部材１３４を作動させ、液とびを抑制している。なお、第一実施形態の制御では、初期状態として、開閉弁１２２及びバイパス開閉弁１２６はいずれも閉弁されている。
【００４９】
この制御フローでは、まず、ステップＳ１０２において、制御装置１２８は、第一圧力センサ１３０から蒸発器１１４の圧力Ｐ１を取得し、さらに、第二圧力センサ１３２から蓄熱器１１６の圧力Ｐ２を取得する。
【００５０】
ステップＳ１０４では、これらの圧力Ｐ１、Ｐ２の比（圧力比Ｐ１／Ｐ２）が、所定の閾値Ｃ１よりも大きいか否かを判断する。閾値Ｃ１は、圧力比Ｐ１／Ｐ２がこの閾値Ｃ１を超えた状態で開閉弁１２２が開弁されると、液とびが発生するおそれがある値であり、たとえば、閾値Ｃ１＝５である。なお、圧力比Ｐ１／Ｐ２に代えて、圧力差Ｐ１−Ｐ２を用い、この圧力差が所定の圧力閾値より大きいか否かでステップＳ１０４の判断を行ってもよい。圧力比Ｐ１／Ｐ２を用いる場合は、圧力Ｐ１、Ｐ２は絶対圧を用いる。これに対し圧力差Ｐ１−Ｐ２を用いる場合は、圧力Ｐ１、Ｐ２は絶対圧であってもゲージ圧（相対圧）であってもよい。
【００５１】
ステップＳ１０４において、圧力比Ｐ１／Ｐ２が閾値Ｃ１以下であると判断した場合は、ステップＳ１０６に移行する。ステップＳ１０６では、制御装置１２８は、開閉弁１２２を開弁する（常時開弁状態とする）が、圧力比Ｐ１／Ｐ２が閾値Ｃ１以下なので、液とびは発生しない。
【００５２】
ステップＳ１０６において、圧力比Ｐ１／Ｐ２が閾値Ｃ１を超えていると判断した場合は、ステップＳ１０８に移行する。ステップＳ１０８では、バイパス開閉弁１２６が開弁される。そして、ステップＳ１０２に戻る。これ以降は、圧力比Ｐ１／Ｐ２が閾値Ｃ１以下になるまで、開閉弁１２２は閉弁され、バイパス開閉弁１２６は開弁された状態を維持する。
【００５３】
図３には、第一実施形態の蓄熱システム１１２における蒸発器１１４の圧力Ｐ１（初期状態の圧力はＰＡ）と蓄熱器１１６の圧力Ｐ２（初期状態の圧力はＰＢ）の時間変化が示されている。
【００５４】
バイパス経路ＲＢの圧力損失は直接経路ＲＤの圧力損失よりも大きい。このため、図３から分かるように、第一実施形態においてバイパス開閉弁１２６を開弁した時刻Ｔ１から開閉弁１２２を常時開弁状態にした時刻Ｔ２までの圧力Ｐ１の降下は、比較例よりも緩やかである。同様に、第一実施形態において時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの圧力Ｐ２の上昇も、比較例より緩やかである。そして、第一実施形態では、この時間における差圧Ｐ１−Ｐ２の時間変化も、比較例より緩やかである。
【００５５】
このように、第一実施形態では、蒸発器１１４から蓄熱器１１６へ反応媒体が移動する初期（放熱開始初期）において、蒸発器１１４と蓄熱器１１６との差圧の時間変化を緩やかにすることで、液とびを抑制できる。液とびを抑制しているので、液とび割合としては０％であり、図６のグラフから、第一実施形態の蓄熱システム１１２では、有効蓄熱量率が１００％であると分かる。
【００５６】
特に第一実施形態の蓄熱システム１１２では、開閉弁１２２及びバイパス開閉弁１２６の開閉動作として、短時間で開閉を繰り返すような動作を行わないので、制御が簡単であり、低コストで緩和部材１３４を作動させることができる。
【００５７】
次に、第二実施形態について説明する。第二実施形態において、第一実施形態と同様の要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００５８】
図７に示すように、第二実施形態の蓄熱システム２１２では、第一実施形態のバイパス配管１２４やバイパス開閉弁１２６（図１参照）は設けられていない。そして、開閉弁１２２は、所定時間内の短時間で開閉を繰り返すように、制御装置１２８によって制御される。すなわち、第二実施形態の緩和部材１３４は、制御装置１２８により開閉弁１２２を所定時間内で繰り返し開閉する制御を含む構成である。
【００５９】
第二実施形態の蓄熱システム２１２では、図８に示す制御により、液とびを抑制している。
【００６０】
この制御フローでは、ステップＳ２０２において、制御装置１２８は圧力Ｐ１と、圧力Ｐ２を取得し、ステップＳ２０４では、圧力比Ｐ１／Ｐ２が、所定の閾値Ｃ１よりも大きいか否かを判断する。そして、ステップＳ２０４において、圧力比Ｐ１／Ｐ２が閾値Ｃ１以下であると判断した場合は、ステップＳ２０６に移行する。ステップＳ２０６では、制御装置１２８は、開閉弁１２２の開閉を短時間で繰り返すことなく、常時開弁状態とする。ここまでは、第一実施形態の蓄熱システム１１２における制御のフローのステップＳ１０２〜Ｓ１０６と同様である。
【００６１】
第二実施形態では、ステップＳ２０４において、圧力比Ｐ１／Ｐ２が閾値Ｃ１を超えていると判断した場合は、ステップＳ２０８に移行する。ステップＳ２０８では、制御装置１２８は、開閉弁１２２の開弁と閉弁とを短時間で繰り返し行う。このような制御は、デューティー比制御と称されることがある。
【００６２】
具体的には、図９に示すように、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までにおいて、時間ΔＴＨ２の間で開閉弁１２２を開弁している状態と、時間ΔＴＴ２の間で開閉弁１２２を閉弁している状態と交互に行う。開閉弁１２２が開弁されている状態で、圧力Ｐ１は短時間で低下するが、開弁している時間ΔＴＨ２が短いので、圧力低下量は小さい。同様に、開閉弁１２２が開弁されている状態で、圧力Ｐ２は短時間で上昇するが、開弁している時間ΔＴＨ２が短いので、圧力上昇量は小さい。開閉弁１２２が閉弁されている状態では、圧力Ｐ１は殆ど変化せず、圧力Ｐ２も殆ど変化しない。
【００６３】
ステップＳ２０８において、開閉弁１２２の開弁と閉弁とを所定回数行った後、ステップＳ２０２に戻る。あるいは、開閉弁１２２の開弁と閉弁とを行いつつ、ステップＳ２０２に戻ってもよい。
【００６４】
このように、第二実施形態では、開閉弁１２２の開閉を繰り返すので、バイパス開閉弁１２２を開弁した時刻Ｔ１から開閉弁１２２を常時開弁状態にした時刻Ｔ２までで複数回に分けて蒸発器１１４から蓄熱器１１６へ反応媒体が移動する。図９から分かるように、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの圧力Ｐ１の降下の時間変化が、比較例よりも緩やかである。同様に、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの圧力Ｐ２の上昇の時間変化も、比較例よりも緩やかである。そして、差圧Ｐ１−Ｐ２の時間平均での変化も緩やかである。すなわち、第二実施形態においても、蒸発器１１４から蓄熱器１１６へ反応媒体が移動する初期（放熱開始初期）において、蒸発器１１４と蓄熱器１１６との差圧の時間変化を緩やかにすることで、液とびを抑制できる。
【００６５】
特に、第二実施形態の蓄熱システム２１２では、開閉弁１２２のバイパス経路や、このバイパス経路を開閉するバイパス開閉弁を設ける必要がないので、部品点数が少ない。
【００６６】
次に、第三実施形態について説明する。第三実施形態において、第一実施形態又は第二実施形態と同様の要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００６７】
図１０に示すように、第三実施形態の蓄熱システム３１２では、第一実施形態のバイパス配管１２４及びバイパス開閉弁１２６（図１参照）は設けられていない。そして、反応媒体配管１１８に、開閉弁１２２として、蒸発器１１４に近い位置の第一開閉弁１２２Ａと、蓄熱器１１６に近い位置の第二開閉弁１２２Ｂとが設けられている。
【００６８】
第一開閉弁１２２Ａの開閉、及び第二開閉弁１２２Ｂの開閉は、制御装置１２８によって制御される。
【００６９】
反応媒体配管１１８において、第一開閉弁１２２Ａと第二開閉弁１２２Ｂの間の部分は、所定の容積を有するバッファ部３１４である。バッファ部３１４の容積は、蒸発器１１４の容積及び蓄熱器１１６の容積よりも小さい。
【００７０】
第三実施形態の蓄熱システム３１２では、図１１に示す制御により、液とびを抑制している。すなわち、第三実施形態の緩和部材１３４は、制御装置１２８により第一開閉弁１２２Ａの開閉及び第二開閉弁１２２Ｂの開閉を所定時間内で繰り返し開閉する制御を含む構成である。
【００７１】
この制御フローでは、ステップＳ３０２において、制御装置１２８は圧力Ｐ１と、圧力Ｐ２を取得し、ステップＳ３０４では、圧力比Ｐ１／Ｐ２が、所定の閾値Ｃ１よりも大きいか否かを判断する。そして、ステップＳ３０４において、圧力比Ｐ１／Ｐ２が閾値Ｃ１以下であると判断した場合は、ステップＳ３０６に移行する。ここまでは、第一実施形態の蓄熱システム１１２における制御のフローのステップＳ１０２〜Ｓ１０６と同様である。ただし、ステップＳ３０６では、第一開閉弁１２２Ａと第二開閉弁１２２Ｂの両方を常時開弁状態とする。
【００７２】
第三実施形態では、ステップＳ３０４において、圧力比Ｐ１／Ｐ２が閾値Ｃ１を超えていると判断した場合は、ステップＳ３０８に移行する。ステップＳ３０８では、制御装置１２８は、第一開閉弁１２２Ａが閉弁され第二開閉弁１２２Ｂが開弁された状態（以下「第一開閉状態」という）と、第一開閉弁１２２Ａが開弁され第二開閉弁１２２Ｂが閉弁された状態（以下「第二開閉状態」という）とを短時間で繰り返し行う。
【００７３】
具体的には、図１２に示すように、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までにおいて、時間ΔＴＨ３の間での第一開閉状態と、時間ΔＴＴ３の間での第二開閉状態とを交互に行う。第一開閉状態では、蓄熱器１１６とバッファ部３１４とが連通されており、バッファ部３１４の容積は蓄熱器１１６の容積よりも小さいので、蓄熱器１１６の圧力Ｐ２が僅かに上昇すると共に、バッファ部３１４の圧力Ｐ３が大きく低下する。また、第一開閉状態では、蒸発器１１４の圧力Ｐ１は一定である。
【００７４】
これに対し、第二開閉状態では、蒸発器１１４とバッファ部３１４とが連通されており、バッファ部３１４の容積は蒸発器１１４の容積よりも小さいので、蒸発器１１４の圧力Ｐ１が僅かに低下すると共に、バッファ部３１４の圧力Ｐ３が大きく上昇する。ただし、このときのバッファ部３１４の圧力Ｐ３は、蒸発器１１４の初期状態の圧力ＰＡよりも低い値である。
【００７５】
ステップＳ３０８において、第一開閉状態と第二開閉状態とを所定回数実現した後、ステップＳ３０２に戻る。あるいは、第一開閉状態と第二開閉状態の繰り返し処理を行いつつ、ステップＳ３０２に戻ってもよい。
【００７６】
このようにして、第三実施形態では、第一開閉状態と第二開閉状態とを繰り返すことで、バッファ部３１４に一時的に反応媒体が貯留され、その後、この貯留された反応媒体が蓄熱器１１６に移動する動作が、複数回繰り返される。図１２から分かるように、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの圧力Ｐ１の降下の時間変化が、比較例よりも緩やかである。同様に、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの圧力Ｐ２の上昇の時間変化も、比較例よりも緩やかである。そして、差圧Ｐ１−Ｐ２の時間平均での変化も緩やかである。すなわち、第三実施形態においても、蒸発器１１４から蓄熱器１１６へ反応媒体が移動する初期（放熱開始初期）において、蒸発器１１４と蓄熱器１１６との差圧の時間変化を緩やかにすることで、液とびを抑制できる。
【００７７】
特に第三実施形態では、反応媒体配管１１８に直列的に複数（図１０の例では２つ）の開閉弁１２２を設けており、いずれか一方の開閉弁１２２の開弁状態で、他方の開閉弁１２２を閉弁状態にする。これにより、蒸発器１１４から蓄熱器１１６への直接的な反応媒体の移動経路が生じないので、液とびをより確実に抑制できる。
【００７８】
上記各実施形態の蓄熱システムでは、蒸発器１１４から蓄熱器１１６への液とびを緩和部材１３４により抑制しているので、反応媒体配管１１８の圧力損失を小さくしても、蒸発器１１４から蓄熱器１１６への液とびは発生しない。反応媒体配管１１８の圧力損失を小さくすることで、反応媒体が蒸発器１１４から蓄熱器１１６へ移動する際の単位時間あたりの移動量を多くすることができる。
【００７９】
上記各実施形態において、蓄熱器１１６には外部熱源１２０が接続されている。蓄熱器１１６の熱を外部熱源１２０に放熱することが可能である。また、外部熱源１２０の熱を受けて、蓄熱器１１６の吸着剤から反応媒体を脱着させ、蓄熱器１１６を再生することが可能である。
【００８０】
上記各実施形態において、蒸発器１１４から蓄熱器１１６へ反応媒体が移動する初期（放熱開始初期）で、圧力比Ｐ１／Ｐ２あるいは圧力差Ｐ１−Ｐ２に基づくことなく、液とびを抑制するための制御を行ってもよい。この場合は、圧力比Ｐ１／Ｐ２あるいは圧力差Ｐ１−Ｐ２に基づいて、この制御を終了する。
【００８１】
蓄熱器１１６としては、反応媒体を吸着する構成の他に、反応媒体の化学反応によって蓄熱する蓄熱器であってもよい。
【００８２】
反応媒体としては、蒸発器１１４で気化されて蓄熱器１１６に移動し、蓄熱器１１６において上記した吸着や化学反応により蓄熱される作用を奏すればよく、たとえば、水であってもよい。
【００８３】
また、水に対し、凝固点を降下させるための溶質が溶けた溶液は、氷点下であっても凝固しない不凍溶液である。このような不凍溶液を反応媒体として用いることで、氷点下であっても反応媒体が凝固しないので、氷点下で蓄熱システムを運転することが可能である。たとえば、水を溶媒とし、エチレングリコールを溶質とした水溶液を反応媒体として用いることが可能である。この場合、蓄熱器１１６の吸着剤としては、上記したゼオライトを用いることができる。また、凝固点降下剤としては、有機系溶剤（エチレングリコールはその一例である）、無機塩、有機塩等を挙げることができる。
【００８４】
溶質として凝固点降下剤を用いた溶液では、液相の状態で蓄熱器１１６に供給されてしまうと、凝固点降下剤が吸着剤に吸着されてしまうことがある。吸着剤において凝固点降下剤を吸着した部分では気相の反応媒体を吸着できないので、吸着剤の吸着特性が低下する。特に、たとえば上記したエチレングリコール等、一部の凝固点降下剤では、一般的な蓄熱システム１１２に用いられる外部熱源からの熱では吸着剤から脱離させることが難しい。したがって、蓄熱システム１１２の運転を繰り返すごとに、吸着剤に凝固点降下剤が蓄積されて吸着されてしまう。
【００８５】
図１３には、蓄熱システムにおいて、エチレングリコール水溶液の液とびが繰り返された場合の、蓄熱システム１１２の運転回数と有効蓄熱量率の関係が示されている。液とびが発生していると、その割合が低くても運転を重ねるごとに有効蓄熱量率が低下している。これに対し、上記各実施形態の蓄熱システム１１２、２１２、３１２では、そもそも液とびが発生していないので、運転を繰り返しても、有効蓄熱量率は低下しない。
【符号の説明】
【００８６】
１１２      蓄熱システム
１１４      蒸発器
１１６      蓄熱器
１１８      反応媒体配管
１２０      外部熱源
１２２      開閉弁
１２２Ａ    第一開閉弁
１２２Ｂ    第二開閉弁
１２４      バイパス配管
１２６      バイパス開閉弁
１２８      制御装置
１３０      第一圧力センサ
１３２      第二圧力センサ
１３４      緩和部材
２１２      蓄熱システム
３１２      蓄熱システム
【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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【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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