(57)【要約】      （修正有）【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】吸着反応で放熱し、加熱による脱水反応で蓄熱する蓄熱材５４と、蓄熱材を加熱し、また蓄熱材からに発熱を受取り反応槽４０の外に排出する熱媒体管４５’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５７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１１を備え、前記熱交換器の蓄熱材の吸着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蒸発凝縮槽１０と、反応槽と蒸発凝縮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２０と、前記前記反応槽と蒸発凝縮槽、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真空ブロア３１，３２と、蒸発凝縮槽、真空ポンプ、真空バルブ、真空ブロア、反応槽を制御する制御部２とで構成された化学蓄熱システム。【選択図】図２
2015197233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着反応により放熱し、加熱による脱水反応により蓄熱する粒状の蓄熱材５４と、
該蓄熱材５４を加熱し該蓄熱材５４から発熱した熱を受取る熱媒体を循環させるよう入口ヘッダ５５と出口ヘッダ５５’とで複数本に分岐し、または合流する熱媒体管５６と、
前記蓄熱材５４の吸着反応に必要な水蒸気を与え、前記蓄熱材５４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５７と、
前記熱媒体管５６と前記水蒸気管５７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５８と、
前記フィン５８と直交する方向の下面を塞ぐ熱交換器底板５２及び上面を塞ぐ熱交換器蓋板５３とを有し、側面に前記複数の水蒸気管５７を内部と外部とを連通するよう固定した、気体−液体熱交換コイル形状の熱交換器５０と、
前記熱交換器５０の側面と相対する一方の真空フランジ蓋４２（４３）に水蒸気流入流出管４４の端部を位置させ、前記真空フランジ蓋４２（４３）を通じて内部に前記熱交換器５０を入れ込む反応槽４０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５０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１１を備えた蒸発凝縮槽１０と、
前記蓄熱材５４を大気圧より低い圧力の環境下で吸着させるため、反応槽４０と蒸発凝縮槽１０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２０と、
前記反応槽４０側壁を貫通して前記熱交換器５０の前記熱媒体管５６に入口ヘッダ５５を介して接続され前記熱媒体を流入させる熱媒体流入管４５、及び前記熱媒体管５６に出口ヘッダ５５’を介して接続された熱媒体排出管４５’と、
前記反応槽４０と蒸発凝縮槽１０とを連接する上部配管２１ａ、中部配管２１ｂ及び下部配管２１ｃを有する外部水蒸気管２１と、
前記上部配管２１ａの途中に設けられた第一真空バルブ２４と、
前記中部配管２１ｂの途中に設けられた第二真空バルブ２５と、
前記下部配管２１ｃの途中に設けられた第三真空バルブ２６と、
前記真空引き配管２３の途中に設けられた第四真空バルブ２７と、
前記上部配管２１ａの途中に設けられ前記反応槽４０に向けて吐出口を位置させる第一真空ブロア３１と、
前記下部配管２１ｃの途中に設けられ前記蒸発凝縮槽１０に向けて吐出口を位置させる第二真空ブロア３２と、
前記外部水蒸気管２１の途中に設けられた蒸発凝縮槽側真空バルブ３４及び反応槽側真空バルブ３５と
を備え、
前記蒸発凝縮槽１０の前記蒸発・凝縮管１１には、大気と熱交換する冷却塔６０に冷却水ポンプ６２で冷却水を循環する冷却水循環系６６と、空調機の冷却コイルに冷水ポンプ７３で冷水を循環する冷水循環系７６を切り換えて接続し、
前記熱媒体流入管４５と前記熱媒体排出管４５’とには、施設側熱交換器９０を介して空調用温水加熱循環系９４と、排熱回収熱媒循環系８４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】
前記熱媒体管５６に入口ヘッダ５５を介して接続され前記熱媒体を流入させる熱媒体流入管４５を、流入側カップリングを介して分割し、
前記熱媒体管５６に出口ヘッダ５５’を介して接続された熱媒体排出管４５‘を、流出側カップリングを介して分割し、
前記蒸発凝縮槽１０の前記蒸発・凝縮管１１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４０、前記蒸発凝縮槽１０と、前記真空ポンプ２０と、
前記反応槽４０と蒸発凝縮槽１０とを連接する上部配管２１ａ、中部配管２１ｂ及び下部配管２１ｃを有する外部水蒸気管２１と、
前記上部配管２１ａの途中に設けられた第一真空バルブ２４と、
前記中部配管２１ｂの途中に設けられた第二真空バルブ２５と、
前記下部配管２１ｃの途中に設けられた第三真空バルブ２６と、
前記真空引き配管２３の途中に設けられた第四真空バルブ２７と、
前記上部配管２１ａの途中に設けられ前記反応槽４０に向けて吐出口を位置させる第一真空ブロア３１と、
前記下部配管２１ｃの途中に設けられ前記蒸発凝縮槽１０に向けて吐出口を位置させる第二真空ブロア３２と
前記外部水蒸気管２１の途中に設けられた蒸発凝縮槽側真空バルブ３４及び反応槽  側真空バルブ３５と、
前記熱媒体管５６の入口ヘッダ５５から流入側カップリングまでの熱媒体流入管４５と、
前記熱媒体管５６の出口ヘッダ５５’から流出側カップリングまでの熱媒体排出管４５’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１１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６６を接続し、かつ、前記熱媒体流入管４５と前記熱媒体排出管４５’とに、流入側カップリング及び流出側カップリングを介して施設側の熱媒体流入排熱回収配管８１及び施設側の熱媒体流出排熱回収配管８２に接続して施設側熱交換器８０に熱媒体を循環させ、該施設側熱交換器８０を介して前記排熱回収熱媒循環系８４に接続し、
熱利用施設に移動した場合は、
前記蒸発凝縮槽１０の前記蒸発・凝縮管１１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７６を接続し、かつ、前記熱媒体流入管４５と前記熱媒体排出管４５‘とに、流入側カップリング及び流出側カップリングを介して施設側の熱媒体流入温水利用配管９２及び施設側の熱媒体流出温水利用配管９１に接続して施設側熱交換器９０に熱媒体を循環させ、該施設側熱交換器９０を介して前記空調用温水加熱循環系９４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】
前記吸着反応により放熱し、加熱による脱水反応により蓄熱する粒状の蓄熱材５４がゼオライト、シリカゲル、又はゼオライトのイオン交換品から選ばれるいずれか１つの吸着材であり、
前記蒸発凝縮槽１０に所定量水を充填し、
真空ポンプ２０を運転した後に第四真空バルブ２７及び反応槽側真空バルブ３５を開け反応槽内圧を２〜５０Ｐａまで低圧とした後、反応槽側真空バルブ３５を閉じて第二真空バルブ２５及び蒸発凝縮槽真空バルブ３４を開けて真空ポンプ２０の吸引により前記蒸発凝縮槽１０の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、第四真空バルブ２７、第二真空バルブ２５及び蒸発凝縮槽真空バルブ３４を閉じると共に前記真空ポンプ２０を停止する脱気運転の後、
前記蒸発凝縮槽１０の前記蒸発・凝縮管１１に前記冷水循環系７６を切替え接続して前記蒸発凝縮槽10出口温度１０℃以下の冷熱を、前記熱媒体流入管４５と前記熱媒体排出管４５’ とに施設側熱交換器９０を介して空調用温水加熱循環系９４を切替え接続して前記反応槽４０出口温度６０℃以下の温熱を、吸着反応により熱源としてそれぞれ同時に取り出し、
その後、前記蒸発凝縮槽１０の前記蒸発・凝縮管１１に前記冷却水循環系６６を接続して蒸発凝縮槽１０中の水の凝縮熱放熱を、前記熱媒体流入管４５と前記熱媒体排出管４５’とに施設側熱交換器８０を介して排熱回収熱媒循環系８４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】
前記蓄熱材５４である吸着材が、再生温度２００℃以下、望ましくは１６０℃以下の合成ゼオライトであることを特徴とする請求項３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５】
前記反応槽４０に内部の圧力を計測する反応槽圧力計４８と、
前記蒸発・凝縮管１１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と、
前記蒸発凝縮槽１０に、内部に貯蔵される水の水位を計測する水位計１２と、内部の圧力を計測する蒸発凝縮槽圧力計１３と、内部の温度を計測する蒸発凝縮槽温度計９５と、前記熱媒体流入管４５に、流入される熱媒体の温度を計測する流入熱媒体温度計４６を、
前記熱媒体排出管４５’に、排出される熱媒体の温度を計測する排出熱媒体温度計４７を備えるとともに、
放熱運転の際に、蒸発凝縮槽の圧力計１３の圧力値が反応槽圧力計４８の圧力値より所定量大きくなった時点で第二真空バルブ２５、蒸発凝縮槽側真空バルブ３４及び反応槽側真空バルブ３５を閉から開へ動作させ、蒸発凝縮槽１０から反応槽４０へ水蒸気を移送させ、その後、蒸発凝縮槽１０の圧力計１３と反応槽４０の圧力計４８との圧力差が同一又は一定値になった時点で第二真空バルブ２５を閉止し、第三真空バルブ２６を開放し、第二真空ブロア３２を運転し、ブロア動力を付加して水蒸気を蒸発凝縮槽１０から反応槽４０へ移送し、吸着反応を行い、
吸着反応時の所定の流入熱媒体温度に、所定の差分を加算した設定排出熱媒体温度を、前記排出熱媒体温度計４７で計測した排出熱媒体温度が下回った時点で、
前記反応槽内４０の前記蓄熱材５４が所定の割合で吸着反応を終えたと判断し、
第二真空バルブ２５、第三真空バルブ２６、蒸発凝縮槽側真空バルブ３４及び反応槽側真空バルブ３５を開から閉に動作させると共に第二真空ブロア３２の運転を停止して、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２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４０に内部の圧力を計測する反応槽圧力計４８と、
前記蒸発・凝縮管１１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と、
前記蒸発凝縮槽１０に、内部に貯蔵される水の水位を計測する水位計１２と、内部の圧力を計測する蒸発凝縮槽圧力計１３を備えるとともに、
蓄熱運転の際に、
反応槽圧力計４８の圧力値が、蒸発凝縮槽圧力計１３の圧力値より所定量大きくなった時点で、第二真空バルブ２５、蒸発凝縮槽側真空バルブ３４及び反応槽側真空バルブ３５を閉から開へ動作させ反応槽４０から蒸発凝縮槽１０へ水蒸気を移送させ、その後反応槽４０の反応槽圧力計４８と蒸発凝縮槽１０の圧力計１３との圧力差が同一又は一定値になった時点で第二真空バルブ２５を閉止し、第一真空バルブ２４を解放し、第一真空ブロア３１を運転しブロア動力を付加して、水蒸気を反応槽４０からから蒸発凝縮槽１０に移送し、脱水反応を行い、
前記水位計１２の水位計測値が所定量に達した時点で第一真空バルブ２４、蒸発凝縮槽側真空バルブ３４及び反応槽側真空バルブ３５を開から閉へ動作させると共に第一真空ブロア３１の運転を停止し、蓄熱運転を終了させるよう制御する制御部２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、
吸着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３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、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。
このような化学蓄熱システムの典型システムの特徴としては、真空ポンプによって真空に近い場とされた水和材や吸着材の化学蓄熱材を入れた反応槽内で、水と化学蓄熱材との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、吸着反応の場合水の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）
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。
また、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。
例えば、前記化学蓄熱を、ヒートポンプや燃料電池コージェネレーションなどを利用した給湯機器の高密度蓄熱装置に利用する化学蓄熱システムとして、蓄熱材には主に水和反応が主体の、塩化カルシウム水和物、臭化カルシウム水和物、硫酸マグネシウム水和物などの水との反応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凝縮を行う真空水槽である回収タンクと、回収タンクから給水ポンプで別経路にて、吸着に用いるための水蒸気を反応器に供給のための供給路と、反応器と回収タンクとを一方通行で結ぶ還り流路と、を備えた、回収タンクでは水の蒸発をせずに強制的に給水ポンプで反応器に供給する化学蓄熱システムがある。（特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５７２３９号公報
【特許文献２】特許第４３７７９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献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。
したがって、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。
また、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水和材として使用し、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。
上記特許文献２に記載の発明は、他のヒートポンプや燃料電池コージェネレーションなどで発生した低温８０〜９０℃程度の熱を高密度に蓄熱し、欲しいときに給湯として放熱できるようにした化学蓄熱システムであり、この化学蓄熱システムは、凝縮槽しか持たず、水は蒸発して反応槽へ行くわけではなくよって冷熱は取り出されないので、化学蓄熱システムの運転で特徴的な、温熱を取り出す際に生じる冷熱はない。また、このシステムの蓄熱材も水和反応を主とする塩化カルシウム水和物、臭化カルシウム水和物、硫酸マグネシウム水和物などを必要とするものである。
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、吸着脱水を行う反応槽と、放熱時に冷熱を取り出したり蓄熱時に脱離した水を受け入れたりする蒸発凝縮槽との間の水蒸気搬送路に両方向それぞれにブロワを設け２つのブロワの発生する圧力を調整することで、水蒸気の輸送条件を緩和し、蓄熱・放熱時の温度条件や圧力条件に自由度をもたせること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。
さらに、また、吸着脱水を行う反応槽と、放熱時に冷熱を取り出したり蓄熱時に脱離した水を受け入れたりする蒸発凝縮槽との間の水蒸気搬送路に両方向それぞれにブロワを設け２つのブロワの発生する圧力を調整することで、蓄熱材の吸着量を最大化し蓄熱量を増加すること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）吸着反応により放熱し、加熱による脱水反応により蓄熱する粒状の蓄熱材５４と、
該蓄熱材５４を加熱し該蓄熱材５４から発熱した熱を受取る熱媒体を循環させるよう入口ヘッダ５５と出口ヘッダ５５’とで複数本に分岐し、または合流する熱媒体管５６と、
前記蓄熱材５４の吸着反応に必要な水蒸気を与え、前記蓄熱材５４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５７と、
前記熱媒体管５６と前記水蒸気管５７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５８と、
前記フィン５８と直交する方向の下面を塞ぐ熱交換器底板５２及び上面を塞ぐ熱交換器蓋板５３とを有し、側面に前記水蒸気管５７を内部と外部とを連通するよう固定した、気体−液体熱交換コイル形状の熱交換器５０と、
前記熱交換器５０の側面と相対する一方の真空フランジ蓋４２（４３）に水蒸気流入流出管４４の端部を位置させ、前記真空フランジ蓋４２（４３）を通じて内部に前記熱交換器５０を入れ込む反応槽４０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５０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１１を備えた蒸発凝縮槽１０と、
前記蓄熱材５４を大気圧より低い圧力の環境下で吸着させるため、反応槽４０と蒸発凝縮槽１０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２０と、
前記反応槽４０側壁を貫通して前記熱交換器５０の前記熱媒体管５６に入口ヘッダ５５を介して接続され前記熱媒体を流入させる熱媒体流入管４５、及び前記熱媒体管５６に出口ヘッダ５５’を介して接続された熱媒体排出管４５’と、
前記反応槽４０と蒸発凝縮槽１０とを連接する上部配管２１ａ、中部配管２１ｂ及び下部配管２１ｃを有する外部水蒸気管２１と、
前記上部配管２１ａの途中に設けられた第一真空バルブ２４と、
前記中部配管２１ｂの途中に設けられた第二真空バルブ２５と、
前記下部配管２１ｃの途中に設けられた第三真空バルブ２６と、
前記真空引き配管２３の途中に設けられた第四真空バルブ２７と、
前記上部配管２１ａの途中に設けられ前記反応槽４０に向けて吐出口を位置させる第一真空ブロア３１と、
前記下部配管２１ｃの途中に設けられ前記蒸発凝縮槽１０に向けて吐出口を位置させる第二真空ブロア３２と、
前記外部水蒸気管２１の途中に設けられた蒸発凝縮槽側真空バルブ３４及び反応槽  側真空バルブ３５と
を備え、
前記蒸発凝縮槽１０の前記蒸発・凝縮管１１には、大気と熱交換する冷却塔６０に冷却水ポンプ６２で冷却水を循環する冷却水循環系６６と、空調機の冷却コイルに冷水ポンプ７３で冷水を循環する冷水循環系７６を切り換えて接続し、
前記熱媒体流入管４５と前記熱媒体排出管４５’とには、施設側熱交換器９０を介して空調用温水加熱循環系９４と、排熱回収熱媒循環系８４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）前記熱媒体管５６に入口ヘッダ５５を介して接続され前記熱媒体を流入させる熱媒体流入管４５を、流入側カップリングを介して分割し、
前記熱媒体管５６に出口ヘッダ５５’を介して接続された熱媒体排出管４５‘を、流出側カップリングを介して分割し、
前記蒸発凝縮槽１０の前記蒸発・凝縮管１１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４０、前記蒸発凝縮槽１０と、前記真空ポンプ２０と、
前記反応槽４０と蒸発凝縮槽１０とを連接する上部配管２１ａ、中部配管２１ｂ及び下部配管２１ｃを有する外部水蒸気管２１と、
前記上部配管２１ａの途中に設けられた第一真空バルブ２４と、
前記中部配管２１ｂの途中に設けられた第二真空バルブ２５と、
前記下部配管２１ｃの途中に設けられた第三真空バルブ２６と、
前記真空引き配管２３の途中に設けられた第四真空バルブ２７と、
前記上部配管２１ａの途中に設けられ前記反応槽４０に向けて吐出口を位置させる第一真空ブロア３１と、
前記下部配管２１ｃの途中に設けられ前記蒸発凝縮槽１０に向けて吐出口を位置させる第二真空ブロア３２と
前記外部水蒸気管２１の途中に設けられた蒸発凝縮槽側真空バルブ３４及び反応槽  側真空バルブ３５と、
前記熱媒体管５６の入口ヘッダ５５から流入カップリングまでの熱媒体流入管４５と、
前記熱媒体管５６の出口ヘッダ５５’から流出カップリングまでの熱媒体排出管４５’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１１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６６を接続し、
かつ、前記熱媒体流入管４５と前記熱媒体排出管４５’とに、流入側カップリング及び流出側カップリングを介して施設側の熱媒体流入排熱回収配管８１及び施設側の熱媒体流出排熱回収配管８２に接続して施設側熱交換器８０に熱媒体を循環させ、該施設側熱交換器８０を介して前記排熱回収熱媒循環系８４に接続し、
熱利用施設に移動した場合は、
前記蒸発凝縮槽１０の前記蒸発・凝縮管１１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７６を接続し、かつ、前記熱媒体流入管４５と前記熱媒体排出管４５‘とに、流入側カップリング及び流出側カップリングを介して施設側の熱媒体流入温水利用配管９２及び施設側の熱媒体流出温水利用配管９１に接続して施設側熱交換器９０に熱媒体を循環させ、該施設側熱交換器９０を介して前記空調用温水加熱循環系９４に接続することを特徴とする前記（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。
【０００７】
（３）前記吸着反応により放熱し、加熱による脱水反応により蓄熱する粒状の蓄熱材５４がゼオライト、シリカゲル、又はゼオライトのイオン交換品から選ばれるいずれか１つの吸着材であり、
前記蒸発凝縮槽１０に所定量水を充填し、
真空ポンプ２０を運転した後に第四真空バルブ２７及び反応槽側真空バルブ３５を開け反応槽内圧を２〜５０Ｐａまで低圧とした後、反応槽側真空バルブ３５を閉じて第二真空バルブ２５及び蒸発凝縮槽真空バルブ３４を開けて真空ポンプ２０の吸引により前記蒸発凝縮槽１０の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、第四真空バルブ２７、第二真空バルブ２５及び蒸発凝縮槽真空バルブ３４を閉じると共に前記真空ポンプ２０を停止する脱気運転の後、
前記蒸発凝縮槽１０の前記蒸発・凝縮管１１に前記冷水循環系７６を切替え接続して前記蒸発凝縮槽１０出口温度１０℃以下の冷熱を、前記熱媒体流入管４５と前記熱媒体排出管４５’ とに施設側熱交換器９０を介して空調用温水加熱循環系９４を切替え接続して前記反応槽４０出口温度６０℃以下の温熱を、吸着反応により熱源としてそれぞれ同時に取り出し、
その後、前記蒸発凝縮槽１０の前記蒸発・凝縮管１１に前記冷却水循環系６６を接続して蒸発凝縮槽１０中の水の凝縮熱放熱を、前記熱媒体流入管４５と前記熱媒体排出管４５’とに施設側熱交換器８０を介して排熱回収熱媒循環系８４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。
（４）前記蓄熱材５４である吸着材が、再生温度２００℃以下、望ましくは１６０℃以下の合成ゼオライトであることを特徴とする前記（３）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】
（５）前記反応槽４０に内部の圧力を計測する反応槽圧力計４８と、
前記蒸発・凝縮管１１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と、
前記蒸発凝縮槽１０に、内部に貯蔵される水の水位を計測する水位計１２と、内部の圧力を計測する蒸発凝縮槽圧力計１３と、内部の温度を計測する蒸発凝縮槽温度計９５と、前記熱媒体流入管４５に、流入される熱媒体の温度を計測する流入熱媒体温度計４６を、前記熱媒体排出管４５’に、排出される熱媒体の温度を計測する排出熱媒体温度計４７を備えるとともに、
放熱運転の際に、蒸発凝縮槽の圧力計１３の圧力値が反応槽圧力計４８の圧力値より所定量大きくなった時点で第二真空バルブ２５、蒸発凝縮槽側真空バルブ３４及び反応槽側真空バルブ３５を閉から開へ動作させ、蒸発凝縮槽１０から反応槽４０へ水蒸気を移送させ、その後、蒸発凝縮槽１０の圧力計１３と反応槽４０の圧力計４８との圧力差が同一又は一定値になった時点で第二真空バルブ２５を閉止し、第三真空バルブ２６を開放し、第二真空ブロア３２を運転し、ブロア動力を付加して水蒸気を蒸発凝縮槽１０から反応槽４０へ移送し、吸着反応を行い、
吸着反応時の所定の流入熱媒体温度に、所定の差分を加算した設定排出熱媒体温度を、前記排出熱媒体温度計４７で計測した排出熱媒体温度が下回った時点で、
前記反応槽内４０の前記蓄熱材５４が所定の割合で吸着反応を終えたと判断し、
第二真空バルブ２５、第三真空バルブ２６、蒸発凝縮槽側真空バルブ３４及び反応槽側真空バルブ３５を開から閉に動作させると共に第二真空ブロア３２の運転を停止して、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２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。
【０００９】
（６）前記反応槽４０に内部の圧力を計測する反応槽圧力計４８と、
前記蒸発・凝縮管１１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と、
前記蒸発凝縮槽１０に、内部に貯蔵される水の水位を計測する水位計１２と、内部の圧力を計測する蒸発凝縮槽圧力計１３を備えるとともに、
蓄熱運転の際に、
反応槽圧力計４８の圧力値が、蒸発凝縮槽圧力計１３の圧力値より所定量大きくなった時点で第二真空バルブ２５、蒸発凝縮槽側真空バルブ３４及び反応槽側真空バルブ３５を閉から開へ動作させ反応槽４０から蒸発凝縮槽１０へ水蒸気を移送させ、その後反応槽４０の反応槽圧力計４８と蒸発凝縮槽１０の圧力計１３との圧力差が同一又は一定値になった時点で第二真空バルブ２５を閉止し、第一真空バルブ２４を解放し、第一真空ブロア３１を運転しブロア動力を付加して、水蒸気を反応槽４０からから蒸発凝縮槽１０に移送し、脱水反応を行い、
前記水位計１２の水位計測値が所定量に達した時点で第一真空バルブ２４、蒸発凝縮槽側真空バルブ３４及び反応槽側真空バルブ３５を開から閉へ動作させると共に第一真空ブロア３１の運転を停止し、蓄熱運転を終了させるよう制御する制御部２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】
（７）前記脱気運転の後、
吸着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（３）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】
【００１１】
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は、
吸着反応により放熱し、加熱による脱水反応により蓄熱する粒状の蓄熱材５４と、
該蓄熱材５４を加熱し該蓄熱材５４から発熱した熱を受取る熱媒体を循環させるよう入口ヘッダ５５と出口ヘッダ５５’とで複数本に分岐し、または合流する熱媒体管５６と、
前記蓄熱材５４の吸着反応に必要な水蒸気を与え、前記蓄熱材５４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５７と、
前記熱媒体管５６と前記水蒸気管５７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５８と、
前記フィン５８と直交する方向の下面を塞ぐ熱交換器底板５２及び上面を塞ぐ熱交換器蓋板５３とを有し、側面に前記複数の水蒸気管５７を内部と外部とを連通するよう固定した、気体−液体熱交換コイル形状の熱交換器５０と、
前記熱交換器５０の側面と相対する一方の真空フランジ蓋４２（４３）に水蒸気流入流出管４４の端部を位置させ、前記真空フランジ蓋４２（４３）を通じて内部に前記熱交換器５０を入れ込む反応槽４０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５０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１１を備えた蒸発凝縮槽１０と、
前記蓄熱材５４を大気圧より低い圧力の環境下で吸着させるため、反応槽４０と蒸発凝縮槽１０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２０と、
前記反応槽４０側壁を貫通して前記熱交換器５０の前記熱媒体管５６に入口ヘッダ５５を介して接続され前記熱媒体を流入させる熱媒体流入管４５、及び前記熱媒体管５６に出口ヘッダ５５’を介して接続された熱媒体排出管４５’と、
前記反応槽４０と蒸発凝縮槽１０とを連接する上部配管２１ａ、中部配管２１ｂ及び下部配管２１ｃを有する外部水蒸気管２１と、
前記上部配管２１ａの途中に設けられた第一真空バルブ２４と、
前記中部配管２１ｂの途中に設けられた第二真空バルブ２５と、
前記下部配管２１ｃの途中に設けられた第三真空バルブ２６と、
前記真空引き配管２３の途中に設けられた第四真空バルブ２７と、
前記上部配管２１ａの途中に設けられ前記反応槽４０に向けて吐出口を位置させる第一真空ブロア３１と、
前記下部配管２１ｃの途中に設けられ前記蒸発凝縮槽１０に向けて吐出口を位置させる第二真空ブロア３２と、
前記外部水蒸気管２１の途中に設けられた蒸発凝縮槽側真空バルブ３４及び反応槽  側真空バルブ３５と
を備え、
前記蒸発凝縮槽１０の前記蒸発・凝縮管１１には、大気と熱交換する冷却塔６０に冷却水ポンプ６２で冷却水を循環する冷却水循環系６６と、空調機の冷却コイルに冷水ポンプ７３で冷水を循環する冷水循環系７６を切り換えて接続し、
前記熱媒体流入管４５と前記熱媒体排出管４５’とには、施設側熱交換器９０を介して空調用温水加熱循環系９４と、排熱回収熱媒循環系８４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。
【００１２】
〈２〉前記熱媒体管５６に入口ヘッダ５５を介して接続され前記熱媒体を流入させる熱媒体流入管４５を、流入側カップリングを介して分割し、
前記熱媒体管５６に出口ヘッダ５５’を介して接続された熱媒体排出管４５‘を、流出側カップリングを介して分割し、
前記蒸発凝縮槽１０の前記蒸発・凝縮管１１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４０、前記蒸発凝縮槽１０と、前記真空ポンプ２０と、
前記反応槽４０と蒸発凝縮槽１０とを連接する上部配管２１ａ、中部配管２１ｂ及び下部配管２１ｃを有する外部水蒸気管２１と、
前記上部配管２１ａの途中に設けられた第一真空バルブ２４と、
前記中部配管２１ｂの途中に設けられた第二真空バルブ２５と、
前記下部配管２１ｃの途中に設けられた第三真空バルブ２６と、
前記真空引き配管２３の途中に設けられた第四真空バルブ２７と、
前記上部配管２１ａの途中に設けられ前記反応槽４０に向けて吐出口を位置させる第一真空ブロア３１と、
前記下部配管２１ｃの途中に設けられ前記蒸発凝縮槽１０に向けて吐出口を位置させる第二真空ブロア３２と
前記外部水蒸気管２１の途中に設けられた蒸発凝縮槽側真空バルブ３４及び反応槽  側真空バルブ３５と、
前記熱媒体管５６の入口ヘッダ５５から流入側カップリングまでの熱媒体流入管４５と、
前記熱媒体管５６の出口ヘッダ５５’から流出側カップリングまでの熱媒体排出管４５’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１１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６６を接続し、かつ、前記熱媒体流入管４５と前記熱媒体排出管４５’とに、流入側カップリング及び流出側カップリングを介して施設側の熱媒体流入排熱回収配管８１及び施設側の熱媒体流出排熱回収配管８２に接続して施設側熱交換器８０に熱媒体を循環させ、該施設側熱交換器８０を介して前記排熱回収熱媒循環系８４に接続し、
熱利用施設に移動した場合は、
前記蒸発凝縮槽１０の前記蒸発・凝縮管１１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７６を接続し、かつ、前記熱媒体流入管４５と前記熱媒体排出管４５‘とに、流入側カップリング及び流出側カップリングを介して施設側の熱媒体流入温水利用配管９２及び施設側の熱媒体流出温水利用配管９１に接続して施設側熱交換器９０に熱媒体を循環させ、該施設側熱交換器９０を介して前記空調用温水加熱循環系９４に接続するように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た排熱を貯蔵するという循環利用ができる。
【００１３】
〈３〉前記吸着反応により放熱し、加熱による脱水反応により蓄熱する粒状の蓄熱材５４がゼオライト、シリカゲル、又はゼオライトのイオン交換品から選ばれるいずれか１つの吸着材であり、
前記蒸発凝縮槽１０に所定量水を充填し、
真空ポンプ２０を運転した後に第四真空バルブ２７及び反応槽側真空バルブ３５を開け反応槽内圧を２〜５０Ｐａまで低圧とした後、反応槽側真空バルブ３５を閉じて第二真空バルブ２５及び蒸発凝縮槽真空バルブ３４を開けて真空ポンプ２０の吸引により前記蒸発凝縮槽１０の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、第四真空バルブ２７、第二真空バルブ２５及び蒸発凝縮槽真空バルブ３４を閉じると共に前記真空ポンプ２０を停止する脱気運転の後、
前記蒸発凝縮槽１０の前記蒸発・凝縮管１１に前記冷水循環系７６を切替え接続して前記蒸発凝縮槽１０出口温度１０℃以下の冷熱を、前記熱媒体流入管４５と前記熱媒体排出管４５’ とに施設側熱交換器９０を介して空調用温水加熱循環系９４を切替え接続して前記反応槽４０出口温度６０℃以下の温熱を、吸着反応により熱源としてそれぞれ同時に取り出し、
その後、前記蒸発凝縮槽１０の前記蒸発・凝縮管１１に前記冷却水循環系６６を接続して蒸発凝縮槽１０中の水の凝縮熱放熱を、前記熱媒体流入管４５と前記熱媒体排出管４５’とに施設側熱交換器８０を介して排熱回収熱媒循環系８４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。
〈４〉前記蓄熱材５４である吸着材が、再生温度２００℃以下、望ましくは１６０℃以下の合成ゼオライトであるように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できる。
【００１４】
〈５〉前記反応槽４０に内部の圧力を計測する反応槽圧力計４８と、前記蒸発・凝縮管１１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と、前記蒸発凝縮槽１０に、内部に貯蔵される水の水位を計測する水位計１２と、内部の圧力を計測する蒸発凝縮槽圧力計１３と、内部の温度を計測する蒸発凝縮槽温度計９５と、前記熱媒体流入管４５に、流入される熱媒体の温度を計測する流入熱媒体温度計４６を、前記熱媒体排出管４５’に、排出される熱媒体の温度を計測する排出熱媒体温度計４７を備えるとともに、
放熱運転の際に、蒸発凝縮槽の圧力計１３の圧力値が反応槽圧力計４８の圧力値より所定量大きくなった時点で第二真空バルブ２５、蒸発凝縮槽側真空バルブ３４及び反応槽側真空バルブ３５を閉から開へ動作させ、蒸発凝縮槽１０から反応槽４０へ水蒸気を移送させ、その後、蒸発凝縮槽１０の圧力計１３と反応槽４０の圧力計４８との圧力差が同一又は一定値になった時点で第二真空バルブ２５を閉止し、第三真空バルブ２６を開放し、第二真空ブロア３２を運転し、ブロア動力を付加して水蒸気を蒸発凝縮槽１０から反応槽４０へ移送し、吸着反応を行い、
吸着反応時の所定の流入熱媒体温度に、所定の差分を加算した設定排出熱媒体温度を、前記排出熱媒体温度計４７で計測した排出熱媒体温度が下回った時点で、
前記反応槽内４０の前記蓄熱材５４が所定の割合で吸着反応を終えたと判断し、
第二真空バルブ２５、第三真空バルブ２６、蒸発凝縮槽側真空バルブ３４及び反応槽側真空バルブ３５を開から閉に動作させると共に第二真空ブロア３２の運転を停止して、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２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吸着反応を確実に、しかも安価な測定器で把握可能となり、効率よく冷熱温熱の取り出しを制御することができる。
【００１５】
〈６〉前記反応槽４０に内部の圧力を計測する反応槽圧力計４８と、
前記蒸発・凝縮管１１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と、
前記蒸発凝縮槽１０に、内部に貯蔵される水の水位を計測する水位計１２と、内部の圧力を計測する蒸発凝縮槽圧力計１３を備えるとともに、
蓄熱運転の際に、
反応槽圧力計４８の圧力値が、蒸発凝縮槽圧力計１３の圧力値より所定量大きくなった時点で第二真空バルブ２５、蒸発凝縮槽側真空バルブ３４及び反応槽側真空バルブ３５を閉から開へ動作させ反応槽４０から蒸発凝縮槽１０へ水蒸気を移送させ、その後反応槽４０の反応槽圧力計４８と蒸発凝縮槽１０の圧力計１３との圧力差が同一又は一定値になった時点で第二真空バルブ２５を閉止し、第一真空バルブ２４を解放し、第一真空ブロア３１を運転しブロア動力を付加して、水蒸気を反応槽４０からから蒸発凝縮槽１０に移送し、脱水反応を行い、
前記水位計１２の水位計測値が所定量に達した時点で第一真空バルブ２４、蒸発凝縮槽側真空バルブ３４及び反応槽側真空バルブ３５を開から閉へ動作させると共に第一真空ブロア３１の運転を停止し、蓄熱運転を終了させるよう制御する制御部２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。
【００１６】
〈７〉脱気運転の後に、吸着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、
反応槽や蒸発凝縮槽の吸着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。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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】蓄熱材の吸着平衡を説明する図
【図７】従来の排熱蓄熱空調熱源システムの運転時の温度圧力操作を示す
【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】本件実施例の真空ブロアを用いて蓄熱材の吸着量を増大する運転方法を示す図
【図１０】本件実施例の蓄熱温度条件を温化する場合の温度・圧力条件を示す図
【図１１】蒸発凝縮槽の蓄熱時と放熱時の温度を変更する場合の温度・圧力条件を示す図。
【図１２】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
【図１３】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
【図１４】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】
【００１８】
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、本願発明の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り、図２は、本願発明の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である。
図中、１は化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム、２は制御部、１０は蒸発凝縮槽、１１は蒸発・凝縮管、１２は水位計、１３は圧力計、１４は流入熱媒水温度計、１５は排出熱媒水温度計、２０は真空ポンプ、２１は外部水蒸気管、２１ａは上部配管、２１ｂは中部配管、２１ｃは下部配管、２２は外部水蒸気管、２３は真空引き配管、２４は第一真空バルブ、２５は第二真空バルブ、２６は第三真空バルブ、２７は第四真空バルブ、３１は第一真空ブロア、３２は第二真空ブロア、３４は蒸発凝縮槽側真空バルブ、３５は反応槽側真空バルブである。
また、４０は反応槽、４１は反応槽本体、４２、４３は真空フランジ蓋、４４は水蒸気流入流出管、４５は熱媒体流入管、４５’は熱媒体排出管、４６は流入熱媒体温度計、４７は排出熱媒体温度計、４８は反応槽圧力計、５０は熱交換器、５１は熱交換器本体、５２は熱交換器底板、５３は熱交換器蓋板、５４は蓄熱材、５５は入口ヘッダ、５５’は出口ヘッダ、５６は熱媒体管、５７は水蒸気管、５８はファン、５９は真空継手、６０は冷却塔、６１は冷却水還り管、６２は冷却水ポンプ、６３、６５は切り換えバルブ、６４は冷却水往き管、６６は冷却水循環系、７０は水―水熱交換器、７１は水循環管路、７２は切り換えバルブ、７３は冷水ポンプ、７４は水循環管路、７５は切り換えバルブ、７６は冷水循環系である。
そして、８０は施設側熱交換器、８１は熱媒体流出排熱回収配管、８２は熱媒体流入排熱回収配管、８３は熱媒体ポンプ、８４は排熱回収熱媒循環系、８５、８６、８７は切り換えバルブ、９０は施設側熱交換器、９１は熱媒体流出温水利用配管、９２は熱媒体流入温水利用配管、９３は熱媒体ポンプ、９４は空調用温水加熱循環系である。
【００１９】
図１及び図２に示される如く、本願発明の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、蒸発凝縮槽１０、真空ポンプ２０、反応槽４０、上部水平配管２１ａ、中部水平配管２１ｂ及び下部水平配管２１ｃを有する外部水蒸気管２１、真空引き配管２３、第一真空バルブ２４、第二真空バルブ２５、第三真空バルブ２６、第四真空バルブ２７、第一真空ブロア３１及び第二真空ブロア３２、熱媒体流入管４５，熱媒体排出管４５’、並びに前記水槽１０、反応槽４０、第一真空バルブ２４、第二真空バルブ２５、第三真空バルブ２６、第四真空バルブ２７、第一真空ブロア３１、第二真空ブロア３２、及び真空ポンプ２０を制御する制御部２を有するシステム中心部と、
冷却塔６０、冷却塔６０の冷却水を循環する冷却水還り管６１、冷却水ポンプ６２、冷却水還り管に設けられたバルブ６３、冷却水往き管６４、冷却水還り管に設けられたバルブ６５、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６６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７０、蒸発・凝縮管に流す水循環管路７１、水循環管路７１に設けられたバルブ７２、冷水ポンプ７３、蒸発・凝縮管から水−水熱交換器に流す水循環管路７４、水循環管路７４に設けられたバルブ７５、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７６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４０へ導入する熱媒体とを熱交換する施設側熱交換器８０、施設側熱交換器８０の１次側に設ける熱媒体流出排熱回収利用配管８１、熱媒体流入排熱回収利用配管８２、及び排熱回収用熱媒体ポンプ８３を有する排熱回収熱媒循環系８４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４０へ導入する熱媒体とを熱交換する施設側熱交換器９０、施設側熱交換器９０の１次側に設ける熱媒体流出温水利配管９１、熱媒体流入温水利用配管９２、及び温水利用系の熱媒体ポンプ９３を有する空調用温水加熱循環系９４とを含んだ全体構成で構成されている。
【００２０】
蒸発凝縮槽１０は真空容器であり、蒸発凝縮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蒸発凝縮槽圧力計１３が設けられている。また、前記蒸発・凝縮管１１には、蒸発凝縮槽１０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。
前記蒸発凝縮槽１０と反応槽４０は、上部配管２１ａ、中部配管２１ｂ及び下部配管２１ｃを有する外部水蒸気管２１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２１の中部配管２１ｂ及び下部配管２１ｃを通じて蒸発凝縮１０から反応槽４０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２１の上部配管２１ａ及び中部配管２１ｂを通じて反応槽４０から蒸発凝縮槽１０に水蒸気が送られる。
本実施例においては、反応槽４０内の蓄熱材がまんべんなく発熱・蓄熱反応が行えるよう反応槽４０の前側と後側から水蒸気の供給・取出しが行えるように前記外部水蒸気管２１の途中から外部水蒸気管２２を連接し該外部水蒸気管２２を反応槽４０に連接している。なお、外部水蒸気管２１と該外部水蒸気管２１の途中に連接された外部水蒸気管２２との２本の外部水蒸気管が反応槽４０に連接されているが、外部水蒸気管２１で前記外部水蒸気管２２を兼ねても良い。
【００２１】
真空ポンプ２０は、反応槽４０と蒸発凝縮槽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２１と外部水蒸気配管２２の接続点から延長される真空引き配管２３を接続し、真空引き配管２３と外部水蒸気配管２１により蒸発凝縮槽１０に、真空引き配管２３と外部水蒸気配管２１及び外部水蒸気配管２２により反応槽４０に連接されている。
前記外部水蒸気配管２１の上部配管２１ａ、中部配管２１ｂ、下部配管２１ｃ及び真空引き配管２３には、配管の途中にそれぞれ第一真空バルブ２４、第二真空バルブ２５、第三真空バルブ２６及び第四真空バルブ２７が設けられていて反応槽４０と蒸発凝縮槽１０から不用な空気を吸引したり、蒸発凝縮槽１０と反応槽４０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。
また、前記外部水蒸気配管２１の上部配管２１ａ及び下部配管２１ｃには、配管の途中にそれぞれ反応槽４０に向けて吐出口を位置させる第一真空ブロア３１、及び蒸発凝縮槽１０に向けて吐出口を位置させる第二真空ブロア３２が設けられていて反応槽４０と蒸発凝縮槽１０間で水蒸気の授受を行う際に、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運転・停止が行われる。
なお、第一真空ブロア３１は、高揚程の真空ブロアを用いれば蓄熱運転の際反応槽に供給する熱媒体の温度を下げることができる。本実施の態様においては、第一真空ブロア３１は揚程が１kPa位、第二真空ブロア３２は揚程が２．５kPa位の真空ブロアを用いている。
３４は、前記蒸発凝縮槽１０側の外部水蒸気配管２１に設けられた蒸発凝縮槽側真空バルブであり、３５は、前記反応槽４０側の外部水蒸気配管２４に設けられた反応槽側真空バルブであり、後述するように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移動式に使用する場合に使用する。
【００２２】
冷却塔６０と蒸発凝縮槽１０とは、蒸発・凝縮管１１と冷却水還り管６１、冷却水往き管６４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６２と切り換えバルブ６３、前記冷却水往き管６４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６６を構成している。
吸着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７０と蒸発凝縮槽１０とを、蒸発・凝縮管１１に流す水循環管路７４と該水循環管路７４の途中に設けられる冷水ポンプ７３により連接されていて、これらにより冷水循環系７６を構成している。
前記蒸発凝縮槽１０には前記冷却水循環系６６と冷水循環系７６が、切り換えバルブ６３及び切り換えバルブ６５の組と、切り換えバルブ７２及び切り換えバルブ７５の組で切り換えられるように接続されている。
前記熱媒体流入管４５と前記熱媒体排出管４５’とには、施設側熱交換器８０に連接された施設側熱交換器８０の１次側に設ける熱媒体流出排熱回収配管８１、施設側熱交換器８０の２次側に設ける熱媒体流入排熱回収配管８２を介して及び排熱回収用熱媒体ポンプ８３で熱媒体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媒循環系８４を構成している。
また、吸着反応時に取り出せる温熱は、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４０へ導入する熱媒体とを熱交換する施設側熱交換器９０及び施設側熱交換器９０の１次側に設ける熱媒体流出温水利用配管９１を介して、施設側熱交換器９０と反応槽４０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９４を構成している。
熱媒体排出管４５’の先は分岐し切り換えバルブ８５、切り換えバルブ８６が設けられ、熱媒体流入管４５の先は分岐し切り換えバルブ８７、切り換えバルブ８８が設けられ、前記熱媒体流入温水利用配管９２には熱媒体ポンプ９３がそれぞれ設けられ、これらを切り換えることで、排熱回収熱媒循環系８４、または、空調用温水加熱循環系９４を切り換える。
【００２３】
また、本願発明の化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム１の概略中心部構成は、図２に示すように、蒸発凝縮槽１０内に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、蒸発凝縮槽１０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、前記熱媒体流入管４５には、反応槽４０内の熱交換器５０に送り込まれる熱媒体の温度を計測する流入熱媒体温度計４６を、熱媒体排出管４５’には反応槽４０から排出される熱媒体の温度を計測する排出熱媒体温度計４７を、反応槽４０には、反応槽４０内の圧力を測定する圧力計４８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、第一真空バルブ２４、第二真空バルブ２５、第三真空バルブ２６、第四真空バルブ２７、第一真空ブロア３１、第二真空ブロア３２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。
蒸発凝縮槽１０は真空容器であり、蒸発凝縮槽内に貯蔵した水を加熱し、前記反応槽４０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、前記蒸発凝縮槽１０内に貯蔵される水の水位を計測する水位計１２、蒸発凝縮槽１０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、蒸発凝縮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。
【００２４】
真空ポンプ２０は、反応槽４０と蒸発凝縮槽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２１と外部水蒸気配管２２の接続点から延長される真空引き配管２３を接続し、真空引き配管２３と外部水蒸気配管２１により蒸発凝縮槽１０に、真空引き配管２３と外部水蒸気配管２１及び２２により反応槽４０に連接されている。
前記外部水蒸気配管２１には、上部配管２１ａ、中部配管２１ｂ及び下部配管２１ｃが設けられていて、前記上部配管２１ａ、中部配管２１ｂ、下部配管２１ｃ及び前記真空引き配管２３には、配管の途中にそれぞれ第一真空バルブ２４、第二真空バルブ２５、第三真空バルブ２６と第四真空バルブ２７が設けられていて反応槽４０と蒸発凝縮槽１０から不用な空気を吸引したり、蒸発凝縮槽１０と反応槽４０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。
また、前記上部配管２１ａ及び前記下部配管２１ｃの途中にそれぞれ反応槽４０に向けて吐出口を位置させる第一真空ブロア３１と、蒸発凝縮槽１０に向けて吐出口を位置させる第二真空ブロア３２が設けられていて反応槽４０と蒸発凝縮槽１０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運転・停止が行われる。
【００２５】
図３に反応槽４０の外観を示す。
前記反応槽４０は、真空容器であり長方形の本体４１と真空フランジ蓋４２、４３で構成されている。
前記真空フランジ蓋４２、４３には水蒸気を流入流出するための水蒸気流入流出管４４、熱媒体を流入するための熱媒体流入管４５及び熱媒体を流出するための熱媒体排出管４５’が設けられている。
なお、本実施の態様においては、熱媒体として油を使用しているが、これに限定されるものではなく水等の液体を使用することもできる。
前記水蒸気流入流出管４４は、蒸発凝縮槽１０から水蒸気の供給を受ける場合は、流入管となり、蒸発凝縮槽１０へ水蒸気を送る場合は、流出管となる。
なお、前記外部水蒸気配管２１で水蒸気流入流出管４４を兼ねても良い。
【００２６】
前記反応槽４０には、熱交換器５０が配設されている。図４はその熱交換器５０の構成を示す斜視図である。また図５は、熱交換器５０及び反応槽４０の平面断面図である。
両図に見られるように、熱交換器５０は、外観上長方形の本体５１と熱交換器蓋である熱交換器底板５２及び熱交換器蓋である熱交換器蓋板５３から構成されている。前記熱交換器５０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、その内部に水分を吸着することで発熱し、水分を脱離することで蓄熱する吸着材からなる粒状の蓄熱材５４を充填している。吸着材としてはゼオライト、シリカゲル、ゼオライトのイオン交換品等が使用できる。本実施の形態においては、ゼオライト系の材料、例えば２００℃以下で再生可能な合成ゼオライト系の吸着材が採用されている。
【００２７】
前記熱交換器５０の構造は、該蓄熱材５４を加熱し該蓄熱材５４から発熱した熱を受取る熱媒体を循環させるよう入口ヘッダ５５と出口ヘッダ５５’とで複数本に分岐しまた合流する熱媒体管５６と、前記蓄熱材５４の吸着反応に必要な水蒸気を与え、前記蓄熱材５４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５７と、並行して固定される前記熱媒体管５６と前記水蒸気管５７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５８と、該フィン５８と直交する方向の上面及び下面には開放された面を有し、前記フィン５８と直交する方向の前記上面及び前記下面について、底に前記熱交換蓋である前記熱交換器底板５２を配設して閉鎖した後に、粒状の前記蓄熱材５４を前記フィン５８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５３で閉鎖して全体をなしている。
前記熱媒体は熱媒体流入管４５から入口ヘッダ５５へ入り複数本の熱媒体管５６へ分流され他方の出口ヘッダ５５’で合流された後、熱媒体排出管４５’を介して反応槽４０外に搬出される。
また、前記熱媒体流入管４５には、反応槽４０内の熱交換器５０に送り込まれる熱媒体の温度を計測する流入熱媒体温度計４６が、熱媒体排出管４５’には反応槽４０から排出される熱媒体の温度を計測する排出熱媒体温度計４７が設けられている（図２参照）。
前記流入熱媒体温度計４６及び排出熱媒体温度計４７はそれぞれの計測信号を制御部２へ出力し、蓄熱材の水分吸着と水分の脱離反応時の所定の流入熱媒体温度に所定の差分を加算した設定排出熱媒体温度を、前記排出熱媒体温度計４７で計測した排出熱媒体温度が下回った時点で、前記反応槽４０内の前記蓄熱材５４が所定の割合で発熱反応を終えたと判断し、第二真空バルブ２５及び第三真空バルブ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。
５９は、真空継手であり、熱媒体流入管４５と入口ヘッダ５５、熱媒体体出管４５’と出口ヘッダ５５’とを反応槽４０内の気密・真空を保ち、また反応槽４０から水蒸気が漏出、空気が流入しないように接続する。
【００２８】
前記制御部２は、前記反応槽４０に設けられた反応槽圧力計４８、前記熱媒体流入管４５に設けられた流入熱媒体温度計４６、前記熱媒体排出管４５’に設けられた排出熱媒体温度計４７、前記蒸発凝縮槽１０に設けられた水位計１２と圧力計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、第一真空バルブ２６、第二真空バルブ２７、第三真空バルブ２８、第四真空バルブ２９、第一真空ブロア３１及び第二真空ブロア３２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。
【００２９】
図６は、吸着材の吸着平衡を説明する図で、吸着平衡について、アレニウスプロット上で示すもので、反応槽内の水蒸気圧力と蓄熱材に加えられる加熱温度とによる吸着材の吸着量の変化を示す。
同図において縦軸は圧力（水蒸気圧）を示し、絶対圧で表示している。
横軸は水蒸気の温度で、絶対温度分の１０００が下に、その上が通常のセルシウス温度を示している。
同図において、右上の線は水の飽和水蒸気圧を示し、その下の複数の線は、蓄熱材（吸着材）の吸着量（ｍ）０．０５、０．１０、０．１５、０．２０ごとの吸着平衡を表す線である。ここで、吸着量（ｍ）は、吸着材の乾燥質量当たりの吸着量（ここでは水の質量）とする。
同図で明らかなように吸着材は吸着量と水蒸気圧で平衡状態（吸着平衡）が変化する。
例えば、６０℃で乾燥状態（ｍ＝０）吸着材に水分を吸着するためには、吸着量０．１
kg／kｇ程度までは水蒸気圧が２００Ｐａ程度で吸着が可能である。
さらに、吸着量０．１５kg／kｇまで吸着するためには、水蒸気圧が７００Ｐａ程度必要となる。
このように温度を一定とした場合に吸着量を増加するためには、反応槽内の水蒸気圧力を上げることが必要であり、逆に反応槽内の圧力を一定とした場合に吸着量を増加するためには、温度を下げることが必要である。
【００３０】
図７は、第一真空ブロワ３１及び第二真空ブロワ３２を備えていない排熱蓄熱空調熱源システムにおける運転時の温度圧力操作を示す。
この従来システムを発展させた一例は、本実施の形態におけるシステムにおける反応槽と蒸発凝縮槽と真空ポンプとの構成を、蒸発凝縮槽と反応槽を外部水蒸気管で接続し、該外部水蒸管と接続された真空引管に接続された真空ポンプと、それぞれの配管の途中に設けられた第一真空バルブ、第二真空バルブ及び第三真空バルブからなるもので、各バルブを開閉し両槽管内の圧力を利用して水蒸気の授受を行っている。
このような従来システムを発展させたシステムにおける蓄熱運転（脱離操作）から示す。
蓄熱運転の開始時における吸着材の吸着量（ｍ）は約０．１７kg／kｇ、再生温度は１６０℃とし〈１〉の点である。また、蒸発凝縮槽の冷却温度は２５℃とし、ａ点である。
反応槽内で吸着材を１６０℃で加熱し、反応槽と蒸発凝縮槽との圧力差により、脱離した水分を蒸発凝縮槽へ移動し、蒸発凝縮槽で冷却し水分を凝縮する。蓄熱運転開始時は吸着量（ｍ）が大きく、ａ点との圧力差が大きい（２７ｋPa）ため、水分の脱離速度を大きくとることができる。水分の離脱が進むと、吸着量（ｍ）が低下し、〈２〉の点に移動する。圧力差が数百Ｐａ（４００Ｐａ）程度となり、これ以上の水分の脱離はこの条件では不可能であり、この時の吸着量は、０．０７kg／kｇで、この条件で脱離可能な水分量（Δｍ）は０．１kg／kｇ程度である。
このように脱離可能な水分量は再生温度（〈１〉、〈２〉）と蒸発凝縮槽の冷却温度（ａ点）により限定されてしまう。例えば、冷却塔からの冷却水温度に相当するａ点の温度が２５℃より高い夏の条件では、ａ点の温度が３２℃程度であるため、〈２〉の圧力が上記の例より高い必要があり、脱離可能な水分量（Δｍ）は０．１より減少することになる。
【００３１】
次に放熱運転（吸着操作）について示す。放熱運転開始時の吸着量（ｍ）は、その前の蓄熱運転終了時の０．０７kg／kｇである。放熱温度は６０℃とし〈３〉の点である。また、蒸発凝縮槽の加熱温度（冷熱利用温度）は１０℃としｂ点である。
放熱運転では、蒸発凝縮槽で水を加熱し水蒸気を発生させ反応槽と蒸発凝縮槽の圧力差により水蒸気を反応槽へ移動し、吸着材に水を吸着する。
放熱運転開始時は吸着量（ｍ）が少ない（０．０７kg／kｇ）ため、反応槽は１００Ｐａ程度の低圧であり、ｂ点との圧力差が大きい（９５０Ｐａ）ため、運転開始時の水蒸気の移動量は大きい。水分の吸着が進むと、吸着量（ｍ）が増加し〈４〉の点に移動する。〈４〉ではｂ点との圧力差が小さく（２００Ｐａ）水蒸気の移動量が小さくなる。また、蓄熱運転時と同様に吸着量の限界は吸着材の温度と蒸発凝縮槽の温度により限定される。このように前記従来システムの操作条件は、反応槽と蒸発凝縮槽の温度条件が決定すると、圧力範囲が決定するため、吸着脱離量の限界が決定し、同時に移送速度も限定的となってしまう。
【００３２】
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、蓄熱材（吸着材）５４にゼオライトを用いる場合を（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。
この状態では、全ての真空バルブは閉じた状態にある。
前記熱交換器５０の前記熱交換蓋である前記熱交換器底板５２を閉鎖した後に、前記蓄熱材５４を前記熱交換器５０のフィン５８間隙間に充填し、上部の熱交換蓋である熱交換器蓋板５３で閉鎖した前記熱交換器５０を前記反応槽４０内に、前記熱交換器５０の側面と相対する真空フランジ蓋４２を通じて入れ込み、この状態の反応槽４０をセッティングし、一方蒸発凝縮槽１０に水を充填する。真空ポンプ２０を運転した状態で第四真空バルブ２７及び反応槽側真空バルブ３５を開放して反応槽４０内の空気を排出する。
これは、粒状の蓄熱材５４の微細孔や熱交換器５０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。反応槽の圧力計４８の計測値により、内圧が１００Ｐａ程度まで低圧となったと制御部２が判断した後、次の動作に移る。
前記内圧１００Ｐａ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、発熱反応を起こす水蒸気をまんべんなく蓄熱材５４に接触させることができ、発熱反応での水蒸気の蒸発凝縮槽１０から反応槽４０への移動力を付与できる。
【００３３】
次に、反応槽側真空バルブ３５を閉止し、第二真空バルブ２５及び蒸発凝縮槽側真空バルブ３４を開放して蒸発凝縮槽内１０の空気を排出する。
これは、蒸発凝縮槽１０内部水面上に気体として存在したり、貯留水にとけ込んだ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。蒸発凝縮槽に設けられた圧力計１３の計測値により、内圧がその水温の飽和水蒸気圧である１〜５kPaまで低圧となったと制御部２が判断した後、次の動作に移る。この飽和水蒸気圧１〜５kＰａは、水温７℃〜３２℃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。
蒸発凝縮槽１０内圧がその水温の飽和水蒸気圧の１〜５kPaまで低圧となったと制御部２が判断したした後、第四真空バルブ２７、第二真空バルブ２５及び蒸発凝縮槽側真空バルブ３４を閉止し、真空ポンプ２０を停止する。
【００３４】
次に放熱運転（ｂ）について説明する。
上記のように反応槽４０内及び蒸発凝縮槽内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４０の熱媒体流入管４５から５０℃の熱媒体を反応槽４０内の熱交換器５０に送り込み熱媒体管５６内を循環させる。また、蒸発凝縮槽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４０は数Ｐａ程度の低圧である。
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。
蒸発凝縮槽１０では、蒸発・凝縮管内を流れてくる１２℃の熱媒水から熱を取り出し、蒸発凝縮槽１０内の水を蒸発させて、代わりに蒸発・凝縮管の１２℃の熱媒水を５℃まで冷却して水循環管路７１を流していくのである。
放熱運転開始初期は蒸発凝縮槽１０と反応槽４０の圧力差が大きいため、第二真空バルブ２５、蒸発凝縮槽側真空バルブ３４及び反応槽側真空バルブ３５を開放し水蒸気を両槽内の圧力差により反応槽４０に移送する。そして、蒸発凝縮槽１０の圧力計１３と反応槽４０の反応槽圧力計４８の圧力差が同一又は一定値になった時点で第二真空バルブ２５を閉止し、第三真空バルブ２６を開放し、第二真空ブロア３２を運転し、ブロア動力を付加し水蒸気を反応槽４０に移送する。
これにより、蓄熱材の吸着量が増加するため発熱が加速される。
そして、反応槽４０の熱媒体排出管４５’に設けられている排出熱媒体温度計４７によって熱媒体排出管４５’から排出される熱媒体の温度が一定の温度になったことを確認した時点で第三真空バルブ２６を閉止すると共に第二真空ブロア３２の運転を停止し、蒸発凝縮槽１０から反応槽４０への水蒸気の供給を停止し、放熱運転を終了する。
このように、真空ブロアを運転し蒸発凝縮槽１０から反応槽４０へ強制的に水蒸気を送ることで蓄熱材の吸着量を増加させ発熱を促進させることができ、温水還りの水温５０℃の水を加熱して、６０℃の温水往き温度で供給可能となる。
また反面、蒸発凝縮槽１０では、蒸発・凝縮管内を流れてくる１２℃の熱媒水から熱を取り出し、蒸発凝縮槽１０内の水を蒸発させ、蒸発・凝縮管の１２℃の熱媒水を５℃まで冷却することができ、空調にて最も一般的に用いられる７℃の冷熱も取り出すことができる。
【００３５】
次に放熱運転後の蓄熱運転（ｃ）について説明する。
蓄熱運転は、蓄熱材から水分を離脱する側である。
まず、真空ポンプ２０を運転した状態で第四真空バルブ２７及び反応槽側真空バルブ３５を開放して放熱運転時にリークにより反応槽４０内に進入した空気を排出する。次に、反応槽側真空バルブ３５を閉止し、第二真空バルブ２５及び蒸発凝縮槽側真空バルブ３４を開放して放熱運転時にリークにより蒸発凝縮槽１０内に進入した空気を排出する。
この状態で、反応槽４０の熱媒体流入管４５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９０℃〜１６０℃程度、例えば、１６０℃の熱媒体を反応槽４０内の熱交換器５０に送り込み熱媒体管５６内を循環させる。また、蒸発凝縮槽１０内の蒸発・凝縮管１１に７℃〜３２℃程度、例えば、３２℃の熱媒水を送り込み蒸発・凝縮管１１内を循環させる。
上記反応槽４０内の熱交換器５０に送り込まれた熱媒体は、熱媒体管５６内を循環し出口ヘッド５５’を通って熱媒体排出管４５’から反応槽４０の外に排出される。
このように熱媒体が熱交換器５０内の熱媒体管５６内を循環する間に蓄熱材５４が加熱され脱水反応が生じ水蒸気が発生する。
蓄熱運転開始初期は反応槽４０と蒸発凝縮槽１０との圧力差が大きいため、第二真空バルブ２５、蒸発凝縮槽側真空バルブ３４及び反応槽側真空バルブ３５を開放し水蒸気を蒸発凝縮槽１０に移動する。
そして、反応槽４０の反応槽圧力計４８と蒸発凝縮槽１０の圧力計１３との圧力差が同一又は一定値になった時点で第二真空バルブ２５を閉止し、第一真空バルブ２４を開放し、第一真空ブロア３１を運転し、ブロア動力を付加し、水蒸気を反応槽４０から蒸発凝縮槽１０に移送する。
そして、蒸発凝縮槽１０内に設けられた水位計１２により蒸発凝縮槽１０内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一バルブ２４を閉止すると共に第一真空ブロア３１の運転を停止し、反応槽４０から蒸発凝縮槽１０への水蒸気の供給を停止し、蓄熱運転を終了する。
このように、真空ブロアを運転し反応槽４０から蒸発凝縮槽１０へ強制的に水蒸気を送ることで蓄熱材の吸着量を増加させ蓄熱を１６０℃の排熱で十分促進させることができる。
なお、上記蒸発・凝縮管の３２℃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、夏期においても冷却器で冷やしたりしないでそのまま利用することができる温度である。
従来システムを発展させたシステムでは、２５℃以下の還り温度の熱媒水が必要であり、夏期は、冷却塔にて外気で冷却した冷却水温度ではまだ高温なので、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２５℃にして供給していたが、本実施例においては、第一真空ブロア３１を運転し、ブロア動力を付加し水蒸気を蒸発凝縮槽１０に移送することで蒸発凝縮槽１０内の圧力を上げることができ３２℃の熱媒水を利用することができる。（図１１は、上記の本実施例の第一真空ブロワ３１及び第二真空ブロワ３２を備えている排熱蓄熱空調熱源システムにおける運転時の温度圧力操作を、吸着平衡についても、アレニウスプロット上で示したものである。）
【００３６】
図９に、本件実施例の真空ブロウを用いて蓄熱材の吸着量を増大する運転方法を示す。
まず、蓄熱運転（脱離操作）から示す。蓄熱運転の開始時における蓄熱材の吸着量（ｍ）は約０．２kg／kｇ、再生温度を１６０℃とし〈１〉の点である。蒸発凝縮槽の冷却温度を２５℃とし、ａ点である。反応槽内で吸着材を１６０℃で過熱し、初期は反応槽と蒸発凝縮槽との圧力差により、脱離した水分を蒸発凝縮槽へ移動し、蒸発凝縮槽で水蒸気を冷却し水分を凝縮する。水分の脱離が進行し、吸着量が小さくなり（〈１〉から〈２〉の方向に移動）反応槽と蒸発凝縮槽との圧力差が小さくなった時点で、第一真空ブロア３１を運転する。
真空ブロアを用いることで反応槽を蒸発凝縮槽より低圧化することが可能となり、〈２〉の点まで移動する。このときの吸着量は、０．０５kg／kｇであり、この条件で脱離可能な水分量（Δｍ）は０．１５kg／kｇ程度である。
従来システムの運転と比較して、５０％程度吸着脱離量を増大することができる。
【００３７】
次に、放熱運転（吸着操作）について示す。放熱運転の開始時における蓄熱材の吸着量は、蓄熱運転終了時の吸着量で０．０５kg／kｇである。放熱温度を６０℃とし〈３〉の点である。蒸発凝縮槽の加熱温度（冷熱利用温度）を１０℃とし、ｂ点である。放熱運転では、蒸発凝縮槽で水を加熱し水蒸気を発生させ、第二真空バルブ２５を開くと、初期は両槽間の圧力差により第二真空バルブ２５を通じて反応槽に水蒸気を移動し、蓄熱材に吸着する。
放熱運転開始時は吸着量（ｍ）が少ないため、反応槽は１００Ｐａ程度の低圧であり、ｂ点との圧力差が大きく運転開始時の水蒸気の移動量は大きい。水分の吸着が進み、反応槽と蒸発凝縮槽の間の圧力差が小さくなった時点で、第二真空バルブ２５を閉じ、第三真空バルブ２６を開き第二真空ブロア３２を運転する。第二真空ブロア３２を運転することで低圧な蒸発凝縮槽から相対的に高圧な反応槽に水蒸気を移動することが可能となり、〈４〉の点まで吸着量を持ち上げることができる。
このように従来のシステムでは、温度条件により決定する圧力により、吸着量に限界があったが、本実施例のように、真空ブロアを用いることにより圧力条件を操作することで、吸着・脱利離量を５０％程度増加させ、蓄熱量を拡大することができる。
【００３８】
図１０に、本件実施例の蓄熱温度条件を低温化する場合の温度・圧力条件を示
す。具体的には、蓄熱温度条件を１６０℃から９０℃程度に低温化する場合の温度・圧力条件を示す。
上記と同様に真空ブロアを用いることにより、蓄熱温度条件を低温化することができる。このように蓄熱運転の熱源の温度条件を緩和することができ、排熱源の温度条件を、従来システムでは１６０℃程度必要であったものが、９０℃程度の排熱源の温度に対応が可能となり、システムの適応先の幅が拡大される。
【００３９】
図１１には、蒸発凝縮槽の蓄熱時と放熱時の温度を、従来システムを発展したシステムから変更する、本実施例の場合の温度・圧力条件を、前記にも説明したが示す。
具体的には、蒸発凝縮槽の温度条件を蓄熱時に３２℃、放熱時に５℃に変更する場合の温度・圧力条件を示す。前記３２℃の温度は、夏期の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、夏期においても冷却器で冷やすことなくそのまま利用することができる、温度である。上記と同様に真空ブロアを用いることにより、蒸発凝縮槽の温度条件の自由度を増すことができ、ａ点とｂ点をそれぞれ高温側、低温側へ移動することができる。このように、蓄熱時の蒸発凝縮槽の源熱（例えば、冷却塔）の温度条件を緩和し、夏期の冷却塔からの冷却水の温度であっても蓄熱量が低下しなくなる。
また、従来システムでは１０℃程度が現実的であった冷水温度をさらに低温化することができ、冷熱の適応条件を拡大することができる。
【００４０】
図１２〜図１４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。
図１２は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第１実施例で、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反応を行わせている様子を示している。
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、蒸発凝縮槽１０、真空ポンプ２０、反応槽４０、外部水蒸気管２１、真空引き配管２３、第一真空バルブ２４、第二真空バルブ２５、第三真空バルブ２５、第四真空バルブ２７、蒸発凝縮側真空バルブ３４、反応槽側真空バルブ３５、第一真空ブロア３１、熱媒体流入管４５、熱媒体排出管４５’、第二真空ブロア３２及びに前記蒸発凝縮槽１０、真空ポンプ２０、反応槽４０、第一真空バルブ２４、第二真空バルブ２５、第三真空バルブ２６、第四真空バルブ２７、蒸発凝縮側真空バルブ３４、反応槽側真空バルブ３５、第一真空ブロア３１、第二真空ブロア３２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において、自動車、鉄道または船舶で移動できる架台上に、蒸発凝縮槽１０、反応槽４０、外部水蒸気管２１、蒸発凝縮側真空バルブ３４、反応槽側真空バルブ３５、熱媒体流入管４５、熱媒体排出管４５’までを設置し、排熱施設の排熱回収熱媒循環系８４及び冷却水循環系６６と着脱可能であり、熱利用施設の空調用温水加熱循環系９４及び冷水循環系７６と着脱可能なように、熱媒体流入管に流入側カップリングを、熱媒体排出管に流出側カップリングを、蒸発凝縮槽の前記蒸発・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。
図１３は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第２実施例で、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、同図同図（ｂ）で、熱利用施設へ接続して放熱するために反応を行わせている様子を示している。
前記図１２の実施例の構成に加えて、第二真空バルブ２５までを、自動車、鉄道または船舶で移動できる架台上に設置したものである。
図１４は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第３実施例で、同図（ａ）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、熱利用施設へ接続して放熱するために和反応を行わせている様子を示している。
前記図１２の実施例の構成に加えて、真空引き配管２３、第二真空バルブ２５、第四真空バルブ２７、真空ポンプ２０までを、自動車、鉄道または船舶で移動できる架台上に設置したものである。
【符号の説明】
【００４１】
１：化学蓄熱を利用した排熱蓄熱空調熱源システム
２：制御部
１０：蒸発凝縮槽
１１：蒸発・凝縮管
１２：水位計
１３：圧力計
１４：流入熱媒水温度計
１５：排出熱媒水温度計
２０：真空ポンプ
２１：外部水蒸気管
２１ａ：上部配管
２１ｂ：中部配管
２１ｃ：下部配管
２２：外部水蒸気管
２３：真空引き配管
２４：第一真空バルブ
２５：第二真空バルブ
２６：第三真空バルブ
２７：第四真空バルブ
３１：第一真空ブロア
３２：第二真空ブロア
３４：蒸発凝縮槽側真空バルブ
３５：反応槽側真空バルブ
４０：反応槽
４１：反応槽本体
４２、４３：真空フランジ蓋
４４：水蒸気流入流出管
４５：熱媒体流入管
４５’：熱媒体排出管
４６：流入熱媒体温度計
４７：排出熱媒体温度計
４８：反応槽圧力計
５０：熱交換器
５１：熱交換器本体
５２：熱交換器底板
５３：熱交換器蓋板
５４：蓄熱材
５５：入口ヘッダ
５５’：出口ヘッダ
５６：熱媒体管
５７：水蒸気管
５８：フィン
５９：真空継手
６０：冷却塔
６１：冷却水還り管
６２：冷却水ポンプ
６３、６５：切り換えバルブ
６４：冷却水往き管
６６：冷却水循環系
７０：水―水熱交換器
７１：水循環管路
７２：切り換えバルブ
７３：冷水ポンプ
７４：水循環管路
７５：切り換えバルブ
７６：冷水循環系
８０：施設側熱交換器
８１：熱媒体流出排熱回収配管
８２：熱媒体流入排熱回収配管
８３：熱媒体ポンプ
８４：排熱回収熱媒循環系
８５、８６、８７、８８：切り換えバルブ
９０：施設側熱交換器
９１：熱媒体流出温水利用配管
９２：熱媒体流入温水利用配管
９３：熱媒体ポンプ
９４：空調用温水加熱循環系
９５：蒸発凝縮槽温度計
【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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【図１４】
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