(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応器を備え、反応媒体を前記反応器の内部に供給し、かつ、前記反応媒体を前記反応器の外部に流出させて、前記反応器の外部で熱交換することにより、蓄熱および放熱を行う蓄熱システムであって、
前記反応器は、前記反応媒体が供給される入口と、当該入口とは異なる位置に前記反応媒体を流出させる出口とを有し、かつ、その内部には前記反応媒体と反応する反応剤が充填されており、
前記反応器の出口から前記反応器の入口へ、前記反応媒体を戻すための戻り通路と、
前記戻り通路の途中に、前記反応器の出口から流出した前記反応媒体を加圧する圧力調整器と、前記加圧された反応媒体を加熱する熱交換器と、を備え、
前記戻り通路の途中に備えられた前記圧力調整器と前記熱交換器とにより、前記反応器の入口から前記反応器の内部に供給される前記反応媒体の圧力と温度が調整される
ことを特徴とする蓄熱システム。
【請求項２】
前記戻り通路の途中に備えられた前記圧力調整器と前記熱交換器とにより調整される、前記反応器の入口から前記反応器の内部に供給される前記反応媒体の圧力と温度は、
前記反応媒体と前記反応剤との反応平衡吸収量が、蓄熱時には、放熱完了時の圧力と温度における反応平衡吸収量よりも低い反応平衡吸収量となる圧力と温度に設定され、放熱時には、蓄熱完了時の圧力と温度における反応平衡吸収量よりも高い反応平衡吸収量となる圧力と温度に設定される
ことを特徴とする請求項１記載の蓄熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、蓄熱および放熱の機能を備えた蓄熱システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、機器やシステム等の排熱手段からの排熱を回収して、回収した熱の有効利用をはかるものであって、物質の吸着や水和等の可逆的な化学反応を利用して熱の吸収・放出（蓄熱・放熱）を行う反応剤を用いた蓄熱システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この蓄熱システムは、反応媒体と反応して発熱するとともに、吸熱して反応媒体を再生する反応剤を有する反応部と、反応媒体を液体から気体に変換するとともに、反応部と連結されて反応媒体を供給可能に構成された蒸発部とを備えている。
【０００４】
この蓄熱システムでは、反応部において、排熱手段から回収した排熱を利用して、反応剤に反応した反応媒体を再生（蓄熱）させたり、蒸発部から供給された反応媒体と反応剤とを反応させて熱を放出（放熱）させたりする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２３０７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、例えば特許文献１に示すような従来の蓄熱システムでは、排熱手段からの排熱を回収し、排熱手段に対して熱を還流させることを考えた場合、還流される熱の温度が排熱手段の温度から大きく離れていると、熱を還流させることによるメリットが小さい。このため、排熱手段から回収した排熱を有効利用できない、または、装置（システム）が大きくなるという問題があった。
【０００７】
すなわち、従来の蓄熱システムでは、多量の排熱が発生する場合であっても、排熱手段からの排熱を回収して再利用する場合には、再度利用するための温度、利用したい場所、時間、量、供給速度などが、適用される装置（システム）の規模に必ずしも合致しないため、ほとんどの排熱が捨てられているという課題があった。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、排熱手段から回収した排熱を有効利用することができるとともに、システム全体を小型化できる蓄熱システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、この発明は、反応器を備え、反応媒体を前記反応器の内部に供給し、かつ、前記反応媒体を前記反応器の外部に流出させて、前記反応器の外部で熱交換することにより、蓄熱および放熱を行う蓄熱システムであって、前記反応器は、前記反応媒体が供給される入口と、当該入口とは異なる位置に前記反応媒体を流出させる出口とを有し、かつ、その内部には前記反応媒体と反応する反応剤が充填されており、前記反応器の出口から前記反応器の入口へ、前記反応媒体を戻すための戻り通路と、前記戻り通路の途中に、前記反応器の出口から流出した前記反応媒体を加圧する圧力調整器と、前記加圧された反応媒体を加熱する熱交換器と、を備え、前記戻り通路の途中に備えられた前記圧力調整器と前記熱交換器とにより、前記反応器の入口から前記反応器の内部に供給される前記反応媒体の圧力と温度が調整されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の蓄熱システムによれば、反応中の反応媒体の圧力を高くし、かつ、流動状態を保つために反応媒体の反応速度を大きくし、反応器内の熱移動速度を大きくすることができるので、蓄熱時間または放熱時間を大幅に短縮させ、排熱手段から回収した排熱を有効利用することができるとともに、システム全体を大幅に小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１における、反応媒体を用いる蓄熱システムの構成の一例と蓄熱操作の例を示す図である。
【図２】実施の形態１における、反応媒体を用いる蓄熱システムの構成の一例と放熱操作の例を示す図である。
【図３】圧力と温度、および、反応平衡吸収量の関係を示すグラフである。
【図４】図１および図２に示す蓄熱システムにおいて、反応媒体としてＨＦＣ１３４ａを、反応剤（吸着剤）１０７として活性炭を用いた場合の放熱挙動の実験データを示す図である。
【図５】内部に反応媒体と反応剤（吸着剤）１０７との接触時間を長くさせる構造を備えた反応器１０６の一例を示す概略模式構成図である。
【図６】実施の形態２における、化学反応を用いる蓄熱システムの構成の一例と蓄熱操作の例を示す図である。
【図７】実施の形態２における、化学反応を用いる蓄熱システムの構成の一例と放熱操作の例を示す図である。
【図８】可逆的な化学反応の場合の、圧力と温度、および、反応平衡吸収量の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
従来の蓄熱システムでは、反応器が熱交換器を有しているものが一般的であるが、蓄熱または放熱中の反応媒体または吸着媒体（以下、「反応媒体」という）の圧力が低いために、反応剤または吸着剤（以下、「反応剤」という）が充填された反応器中での反応媒体の移動速度が小さくなり、反応速度または吸脱着速度が低下し、蓄熱または放熱時間が長時間になることや反応器の容積が大きくなってしまうという課題を有していた。また、反応剤が粒子状などの状態で反応器に充填されるために、反応器内の伝熱抵抗が大きくなり、反応剤を蓄熱中または放熱中に加熱または除熱する速度が小さくなるため、蓄熱時間または放熱時間が長時間になってしまうという課題や、反応器の容積が大きくなるためシステム全体も大きくなってしまうという課題を有していた。
【００１３】
実施の形態１．
この実施の形態１は、温度が比較的低い場合であって、反応として吸着を用いる場合の蓄熱システムに関するものである。
図１は、この発明の実施の形態１における、反応媒体を用いる蓄熱システムの構成の一例と蓄熱操作の例を示す図である。また、図２は、実施の形態１における、反応媒体を用いる蓄熱システムの構成の一例と放熱操作の例を示す図である。
【００１４】
図１および図２に示す蓄熱システム１は、例えば自動車等の車両や工場等において、車両のエンジンなどの内燃機関や工場の加熱装置から発生する排熱を蓄熱して、車内のエアコンの冷暖房等や工場内の他の装置や他工場における熱供給等に再利用することにより、エネルギーの有効利用をはかるものである。
【００１５】
まず初めに、この実施の形態１における蓄熱システム１の構成について、図１および図２を用いて説明する。
この実施の形態１における蓄熱システム１は、反応器１０６を備え、反応媒体を反応器１０６の内部に供給し、かつ、反応媒体を反応器１０６の外部に流出させて、エンジン等の被加熱体１１０に熱を搬送する熱媒体（例えば、水、オイル、エチレングリコールなど）と反応媒体とを反応器１０６の外部で熱交換することにより、蓄熱および放熱を行うものである。
【００１６】
ここで、反応器１０６は、反応媒体が供給される入口１６１と、反応媒体を流出させる出口１６２とを有しており、かつ、その反応器１０６の内部には反応媒体と反応する反応剤（吸着剤）１０７が充填されている。ここで、反応器１０６の入口１６１と出口１６２は、異なる位置に設けられている。図１および図２に示す例では、図中、反応器１０６の左側が入口１６１であり、右側が出口１６２である。また、従来とは異なり、反応器１０６は熱交換器を有していない。
【００１７】
そして、反応器１０６の出口１６２から反応器１０６の入口１６１へ、反応媒体を戻すための戻り通路（図中、出口１６２から入口１６１への太線で示される通路）を備え、さらに、その戻り通路の途中に、反応器１０６の出口１６２から流出した反応媒体を加圧する圧力調整器（図１および図２の例では、圧縮機１１１および減圧弁１０３がこれに相当する）と、加圧された反応媒体を加熱する熱交換器１０４とを備えている。
【００１８】
この戻り通路の途中に備えられた圧力調整器（ここでは、圧縮機１１１および減圧弁１０３）と熱交換器１０４とにより、反応器１０６の入口１６１から反応器１０６の内部に供給される反応媒体の圧力と温度が調整されるのであるが、この圧力と温度がどのように調整されるかについては、後述する。
【００１９】
ここで、図１および図２に記載されている各構成要素について、説明する。
まず、圧縮機１１１は、熱交換器１０９から流出した気体状態の反応媒体を圧縮し、加圧するものであり、反応器１０６に供給される反応媒体の圧力を調整する圧力調整器の１つである。凝縮器１０１は、圧縮機１１１で圧縮（加圧）された気体状態の反応媒体を液状にする。また、バルブ１０２は、凝縮器１０１で液状にされた反応媒体を反応器１０６に供給する量を調節するものである。
【００２０】
減圧弁１０３は、圧縮され液状状態となった反応媒体を断熱膨張させ、気体状態にするものであり、これもまた反応器１０６に供給される反応媒体の圧力を調整する圧力調整器の１つである。熱交換器１０４は、減圧弁１０３で断熱膨張し、温度が低下した気体状態の反応媒体を排熱で加熱し、蓄熱するための熱を反応媒体に与えるものであり、反応器１０６に供給される反応媒体の温度を調整することが可能なものである。また、熱源１０５は、排熱の供給源である。
【００２１】
反応器１０６は、蓄熱および放熱するための反応剤（吸着剤）１０７が収納された容器とその反応剤（吸着剤）１０７の総体である。反応剤（吸着剤）１０７は、反応媒体と反応（反応媒体に吸着）して放熱し、反応（吸着）した反応媒体を吸熱して脱離することにより、蓄熱させることが可能な物質である。
【００２２】
バルブ１０８は、蓄熱時および放熱時に反応媒体が所定の温度に到達したのちに反応媒体を熱交換器１０９に供給するために、反応器１０６から流出する反応媒体の流通を制御（停止または開始）する。熱交換器１０９は、反応器１０６を流通し放熱された熱を有した反応媒体から、被加熱体１１０に熱を与えて加熱するものである。被加熱体１１０は、例えば冷えたエンジン等の加熱させたい対象、すなわち、熱媒体を介して加熱される対象である。
【００２３】
なお、被加熱体１１０は、設置場所の問題等によって熱交換器１０９を被加熱体とできない場合に熱交換器１０９から離れた場所に設置され、熱媒体を介して加熱される対象であるが、被加熱体がすぐ近くにあって、反応媒体からの熱を直接与えることができる場合には、図中の被加熱体１１０は不要であり、熱交換器１０９を被加熱体に代えてもよい。この場合には、被加熱体１０９は、反応器１０６を流通し放熱された熱を有した反応媒体から熱を与えられ、加熱される対象ということになる。
【００２４】
次に、この実施の形態１の蓄熱システム１における蓄熱操作の例について、図１を参照しながら説明する。
この蓄熱システム１では、圧縮機１１１で加圧され、凝縮器１０１で液状となったハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）またはハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）等の反応媒体を、減圧弁１０３で断熱膨張させる。
【００２５】
そして、断熱膨張して温度が低下した反応媒体は、熱交換器１０４でエンジンなどの熱源１０５から発生する排熱と熱交換され加熱され、同時に外部から供給される熱交換媒体（例えば空気など）を冷却させた後、反応媒体を吸着している状態にある活性炭やゼオライト等の反応剤（吸着剤）１０７が充填された反応器１０６内に、反応器１０６の入口１６１から連続的に供給される。
【００２６】
この蓄熱時の、反応器１０６の入口１６１から反応器１０６の内部に供給される反応媒体の圧力と温度は、反応媒体（ここでは、ＨＦＣとする）と反応剤（吸着剤）１０７（ここでは、活性炭とする）との反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）が、放熱完了時の圧力と温度における反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）よりも低い反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）となる圧力と温度になるよう、前述の圧力調整器（圧縮機１１１および減圧弁１０３）と熱交換器１０４とにより設定されている。
【００２７】
ここで、反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）とは、ある圧力と温度において無限時間経過したときに反応媒体が反応剤（吸着剤）１０７と反応する量（反応媒体が反応剤（吸着剤）１０７に吸着される量）のことである。
図３は、圧力と温度、および、反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）の関係を示すグラフである。ここでは、前述のとおり、反応媒体はＨＦＣ、反応剤（吸着剤）１０７は活性炭とする。
【００２８】
ここで、反応剤（吸着剤）１０７は、反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）が下がるときには吸熱するので、蓄熱状態になる。
一方、反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）が上がるときには発熱するので、放熱状態になる。
【００２９】
この図３において、圧力が４００ｋＰａ、温度が２０度（図３のａ点の状態）だったとすると、その圧力と温度における反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）はＡであるとする。また、圧力が４００ｋＰａ、温度が５０度（図３のｂ点の状態）だったとすると、その圧力と温度における反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）はＢであるとする。
【００３０】
例えば、放熱完了時の圧力が４００ｋＰａ、温度が２０度（図３のａ点の状態）だったとすると、その圧力と温度における反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）はＡであるから、蓄熱時には、反応器１０６の入口１６１から反応器１０６の内部に供給される反応媒体の圧力と温度は、反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）がＡよりも低くなる圧力と温度に設定すればよい。
【００３１】
すなわち、例えば圧力が同じであれば、温度が上がれば反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）は低くなっていくので、圧力調整器（圧縮機１１１および減圧弁１０３）により圧力は４００ｋＰａのままとなるように設定し、熱交換器１０４により温度が５０度になるように（図３のｂの状態になるように）設定すればよい。
【００３２】
なお、この場合の圧力と温度の組み合わせは上記に限ったものではなく、反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）がＡよりも低くなる圧力と温度であればよいが、圧力はできるだけ高い方が反応媒体の密度が高いため、より多くの熱を持つことができ（熱容量が大きくなり）、また、反応媒体の移動速度が大きくなるため、効率的に熱を取り出すことができるので、圧力についてはあまり下げない方がよい。
【００３３】
この結果、放熱完了時の圧力と温度における反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）よりも低い反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）となる圧力と温度の反応媒体が反応器１０６内に連続的に供給され、その反応媒体で反応剤（吸着剤）１０７が加熱され、反応剤（吸着剤）１０７に吸着していた反応媒体が、反応器１０６に供給される反応媒体とともに反応器１０６の出口１６２から反応器１０６の外へ放出される。
【００３４】
放出される反応媒体は、反応器１０６に供給される反応媒体とともに反応器１０６の外に流出し、圧縮機１１１に戻され、再び圧縮されて反応器１０６に戻される。この一連の操作をしばらく続けることによって、反応媒体を吸着した反応剤（吸着剤）１０７は、反応媒体を脱着させ、蓄熱状態にさせることが可能となる。
【００３５】
すなわち、放熱完了時の圧力と温度における反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）よりも低い反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）となる圧力と温度で反応媒体を反応器１０６内で流動させながら反応剤（吸着剤）１０７から反応媒体を脱着させるとともに、反応媒体のうち反応剤（吸着剤）１０７に吸着しない反応媒体が内部で移動する間に、反応剤（吸着剤）１０７に吸着しない反応媒体を、脱着に必要な脱着熱を供給してから反応器１０６の出口１６２から流出させて、反応器１０６の内部を蓄熱状態にさせる。
【００３６】
次に、この実施の形態１の蓄熱システム１における放熱操作の例について、図２を参照しながら説明する。
この蓄熱システム１では、反応剤（吸着剤）１０７から反応媒体を脱着させた後、凝縮器１０１で液体状態となった反応媒体を減圧弁１０３で断熱膨張させる。この結果、反応媒体の温度が低下するので、熱交換器１０４で、その低温になった反応媒体と大気などの流体（以下、「大気」と称する）とを熱交換させることにより、大気を冷却する。温度が低下した大気は空調用の冷熱等として利用することができる。
【００３７】
このように、反応媒体を大気と熱交換させて加熱した後、反応剤（吸着剤）１０７が充填された反応器１０６に当該反応器１０６の入口１６１からこの加熱された反応媒体が連続的に供給される。
【００３８】
この放熱時の、反応器１０６の入口１６１から反応器１０６の内部に供給される反応媒体の圧力と温度は、反応媒体と反応剤（吸着剤）１０７との反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）が、蓄熱完了時の圧力と温度における反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）よりも高い反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）となる圧力と温度になるよう、前述の圧力調整器（圧縮機１１１および減圧弁１０３）と熱交換器１０４とにより設定されている。
【００３９】
例えば、前述のとおり、蓄熱完了時の圧力が４００ｋＰａ、温度が５０度（図３のｂの状態）だったとすると、その圧力と温度における反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）はＢであるから、放熱時には、反応器１０６の入口１６１から反応器１０６の内部に供給される反応媒体の圧力と温度は、反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）がＢよりも高くなる圧力と温度に設定すればよい。
【００４０】
すなわち、例えば圧力が同じであれば、温度が下がれば反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）は高くなっていくので、圧力調整器（圧縮機１１１および減圧弁１０３）により圧力は４００ｋＰａのままとなるように設定し、熱交換器１０４により温度が２０度になるように（図３のａの状態になるように）設定すればよい。
【００４１】
なお、この場合の圧力と温度の組み合わせは上記に限ったものではなく、反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）がＢよりも高くなる圧力と温度であればよいが、圧力はできるだけ高い方が反応媒体の密度が高いため、より多くの熱を持つことができ（熱容量が大きくなり）、また、反応媒体の移動速度が大きくなるため、効率的に熱を取り出すことができるので、圧力についてはあまり下げない方がよい。
【００４２】
この結果、蓄熱完了時の圧力と温度における反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）よりも高い反応平衡吸収量（反応平衡吸着量）となる圧力と温度の反応媒体が反応器１０６内に連続的に供給され、その反応媒体を反応器１０６内で流動させながら反応剤（吸着剤）１０７に吸着させて吸着熱（温熱）を生成させ、反応剤（吸着剤）１０７に吸着されずに流動する反応媒体を、吸着時に発生した吸着熱（温熱）によって加熱させてから、反応器１０６の出口１６２から流出させて、反応器１０６の外部に放熱させる。
【００４３】
その後、このように加熱されて反応器１０６から流出した反応媒体で、熱交換器１０９を介して被加熱体１１０を加熱した後、反応媒体を圧縮機１１１に戻し、再び圧縮する。
なお、前述したとおり、被加熱体がすぐ近くにあって、反応媒体からの熱を直接与えることができる場合には、図中の被加熱体１１０は不要であり、熱交換器１０９を被加熱体に代えてもよい。
【００４４】
上記のような蓄熱操作と放熱操作とを回分的に繰り返し、蓄熱・放熱を繰り返すことが可能となり、これにより、蓄熱したエネルギーを再利用することができる。
なお、この蓄熱システム１中に循環させる反応媒体に、例えば窒素等の反応（吸着）に関与しない別の気体を混合させるようにしてもよい。
【００４５】
図４は、図１および図２に示す蓄熱システム１において、反応媒体としてＨＦＣ１３４ａを、反応剤（吸着剤）１０７として活性炭を用いた場合の放熱挙動の実験データを示す図である。図４において、縦軸は温度を示し、横軸は反応媒体を反応器１０６に供給した直後からの経過時間を示す。
【００４６】
そして、図中の一点鎖線で示すグラフは、反応器１０６の外壁温度を示し、点線で示すグラフは、反応器１０６の入口１６１における反応媒体（ＨＦＣ１３４ａ）の温度を示す。また、実線で示すグラフは、反応器１０６の出口１６２における反応媒体（ＨＦＣ１３４ａ）の温度を示す。
【００４７】
この実験では、反応剤（吸着剤）１０７である活性炭が反応媒体であるＨＦＣ１３４ａを十分に脱着後、反応媒体であるＨＦＣ１３４ａを圧力４００ｋＰａに設定し、バルブ１０２を開いて反応器１０６内に供給した。供給開始後は、反応媒体であるＨＦＣ１３４ａは反応剤（吸着剤）１０７である活性炭に吸着されるため吸着熱が放熱され、反応器１０６外壁の温度が供給開始後約３０秒後から上昇することがわかる。
【００４８】
なお、バルブ１０２はあってもなくてもよいが、今回の実験では、供給開始からの経過時間に伴う温度変化をみることを目的とするものであるので、供給開始時点を特定するためにバルブ１０２を設け、バルブ１０２を開くことにより供給を開始した。
【００４９】
また、供給開始から約１２０秒後に反応器１０６の出口１６２側のバルブ１０８を開放したところ、反応（吸着）に関与しない反応媒体（ＨＦＣ１３４ａ）が吸着熱によって加熱されて反応器１０６の外に流出し、その温度は反応器１０６の入口における温度と比較して１０°Ｃ以上上昇していることがわかる。
【００５０】
また、出口バルブ１０８開放後５分以上に亘り、反応器１０６の出口１６２における反応媒体の温度が入口１６１における反応媒体の温度より１０°Ｃ以上上昇している状態が続いていることから、バルブ１０８開放後も反応媒体（ＨＦＣ１３４ａ）の吸着が継続しつつ吸着されない反応媒体（ＨＦＣ１３４ａ）が加熱され、反応器１０６の外に流出していると推測される。
【００５１】
なお、反応器１０６の出口側のバルブ１０８はあってもなくてもよいが、今回の実験で、供給開始から１２０秒後にバルブ１０８を開放しているのは、反応器１０６の出口１６２と入口１６１における反応媒体の温度差を大きくして結果をわかりやすくするためであり、供給開始と同時にバルブ１０８を開放するようにしてもよい。
【００５２】
図４によれば、バルブ１０８開放後すぐに反応器１０６の出口１６２における反応媒体の温度が上昇していることがわかる。すなわち、供給開始から短時間で、昇温された熱を取り出すことができることがわかる。
【００５３】
このように、反応媒体の圧力と温度を、蓄熱時には、放熱完了時の圧力と温度における反応平衡吸収量よりも低い反応平衡吸収量となる圧力と温度に設定し、放熱時には、蓄熱完了時の圧力と温度における反応平衡吸収量よりも高い反応平衡吸収量となる圧力と温度に設定した上で、その反応媒体を連続的に反応器１０６に供給することによって、熱交換器を反応器１０６内に設置しなくても、反応によって発生する反応熱（吸着熱）を反応媒体に伝熱し、その熱（昇温された熱）を短時間で反応器１０６の外部に取り出すことができる。
【００５４】
以上のように、この発明の実施の形態１における蓄熱システム１によれば、反応器１０６が熱交換器を有していなくても、反応器１０６が、反応媒体が供給される入口１６１と、当該入口とは異なる位置に反応媒体を流出させる出口１６２とを有し、かつ、その内部には反応媒体と反応する反応剤（吸着剤）１０７が充填されており、反応器１０６の出口１６２から入口１６１へ反応媒体を戻すための戻り通路と、その戻り通路の途中に、反応器１０６の出口１６２から流出した反応媒体を加圧する圧力調整器（圧縮機１１１および減圧弁１０３）と、加圧された反応媒体を加熱する熱交換器１０４とを備え、その圧力調整器（圧縮機１１１および減圧弁１０３）と熱交換器１０４とにより、反応器１０６の入口１６１から反応器１０６の内部に供給される反応媒体の圧力と温度が調整されるようにしたことにより、反応中の反応媒体の圧力を高くし、かつ、流動状態を保つために反応媒体の反応速度を大きくし、反応器１０６内の熱移動速度を大きくすることができるので、蓄熱時間または放熱時間を大幅に短縮させ、排熱手段から回収した排熱を有効利用することができるとともに、反応器１０６を大幅に小型化することができるのでシステム全体も大幅に小型化することができる。
【００５５】
また、上記の蓄熱システム１において、反応器１０６の入口１６１から内部に供給される反応媒体の圧力を調整する圧力調整器のうち、圧縮機１１１については、操作条件に応じて圧縮機１１１ではなくブロアにしてもよく、その場合は凝縮器１０１は不要である。
【００５６】
なお、熱効率を上げるために、例えば図１における圧縮機１１１と凝縮器１０１との間に熱交換器を備えるようにするなど、反応器１０６の出口１６２から入口１６１へ反応媒体を戻すための戻り通路上の構成要素については、必要に応じて適宜変更してもよいことは言うまでもない。
【００５７】
また、反応器１０６の内部には、反応媒体と反応剤（吸着剤）１０７との熱交換速度や反応速度を良好にするために、反応媒体を蛇行させながら流動させたり、旋回させながら流動させるなどの仕組み、すなわち、反応媒体と反応剤（吸着剤）１０７との接触時間を長くさせる構造を備えるようにしてもよい。図５は、内部に反応媒体と反応剤（吸着剤）１０７との接触時間を長くさせる構造を備えた反応器１０６の一例を示す概略模式構成図であり、これは、反応媒体を蛇行させながら流動させるものである。
【００５８】
さらに、この蓄熱システム１を、装置（システム）が大型であっても問題ないような工場等に適用する場合には、反応器１０６が熱交換器を有しているタイプのものであってもよい。この場合であっても、反応器１０６は、反応媒体が供給される入口１６１と、当該入口とは異なる位置に反応媒体を流出させる出口１６２とを備え、かつ、その内部には反応剤（吸着剤）１０７が充填されており、反応器１０６の出口１６２から入口１６１へ反応媒体を戻すための戻り通路と、その戻り通路の途中に、反応器１０６の出口１６２から流出した反応媒体を加圧する圧力調整器（圧縮機１１１および減圧弁１０３）と、加圧された反応媒体を加熱する熱交換器１０４とを備え、その圧力調整器（圧縮機１１１および減圧弁１０３）と熱交換器１０４とにより、反応器１０６の入口１６１から反応器１０６の内部に供給される反応媒体の圧力と温度が調整されるようにしたことにより、反応中の反応媒体の圧力を高くし、かつ、流動状態を保つために反応媒体の反応速度を大きくし、反応器１０６内の熱移動速度を大きくすることができるので、蓄熱時間または放熱時間を大幅に短縮させ、排熱手段から回収した排熱を有効利用することができる。
【００５９】
実施の形態２．
この実施の形態２は、温度が比較的高い場合であって、反応として化学反応を用いる場合の蓄熱システムに関するものであり、ここでは、水和系の反応（例えば、化学反応式：ＣａＣｌ２＋ｘＨ２Ｏ→ＣａＣｌ２・ｘＨ２Ｏ）を例に説明する（ｘは正の数である）。
図６は、この発明の実施の形態２における、化学反応を用いる蓄熱システムの構成の一例と蓄熱操作の例を示す図である。また、図７は、実施の形態２における、化学反応を用いる蓄熱システムの構成の一例と放熱操作の例を示す図である。
【００６０】
図６および図７に示す蓄熱システム２は、例えば化学プラント等において、プラント内の加熱装置から発生する排熱を蓄熱して、プラント内の他の装置における熱供給等に再利用することにより、エネルギーの有効利用をはかるものである。
【００６１】
まず初めに、この実施の形態２における蓄熱システム２の構成について、図６および図７を用いて説明する。
この実施の形態２における蓄熱システム２は、反応器２０６を備え、反応媒体を反応器２０６の内部に供給し、かつ、反応媒体を反応器２０６の外部に流出させて、プレヒーター等の被加熱体２０９に熱を搬送する熱媒体（例えば、水、オイル、エチレングリコールなど）と反応媒体とを反応器２０６の外部で熱交換することにより、蓄熱および放熱を行うものである。
【００６２】
ここで、反応器２０６は、反応媒体が供給される入口２６１と、反応媒体を流出させる出口２６２とを有しており、かつ、その反応器２０６の内部には反応媒体と反応する反応剤（蓄熱剤）２０７が充填されている。ここで、反応器２０６の入口２６１と出口２６２は、異なる位置に設けられている。図６および図７に示す例では、図中、反応器２０６の左側が入口２６１であり、右側が出口２６２である。また、従来とは異なり、反応器２０６は熱交換器を有していない。
【００６３】
そして、反応器２０６の出口２６２から反応器２０６の入口２６１へ、反応媒体を戻すための戻り通路（図中、出口２６２から入口２６１への太線で示される通路）を備え、さらに、その戻り通路の途中に、反応器２０６の出口２６２から流出した反応媒体を加圧する圧力調整器（図６および図７の例では、圧縮機２０２がこれに相当する）と、加圧された反応媒体を加熱する熱交換器２０３とを備えている。
【００６４】
この戻り通路の途中に備えられた圧力調整器（ここでは、圧縮機２０２）と熱交換器２０３とにより、反応器２０６の入口２６１から反応器２０６の内部に供給される反応媒体の圧力と温度が調整されるのであるが、この圧力と温度がどのように調整されるかについては、後述する。
【００６５】
ここで、図６および図７に記載されている各構成要素について、説明する。
まず、凝縮器２０１は、熱交換器２０８から流出した反応媒体を冷却し、液状にする。また、圧縮機２０２は、液状状態の反応媒体を加圧する。
【００６６】
熱交換器２０３は、熱媒体を介して熱源２０４から供給され、反応媒体を加熱するものであり、反応器２０６に供給される反応媒体の温度を調整することが可能なものである。この加熱温度によって、熱交換器２０３の出口における反応媒体（すなわち、反応器２０６の入口２６１における反応媒体）は過熱状態となる。熱源２０４は、排熱の供給源である。
【００６７】
反応器２０６は、蓄熱および放熱するための反応剤（蓄熱剤）２０７が収納された容器とその反応剤（蓄熱剤）２０７の総体である。反応剤（蓄熱剤）２０７は、反応媒体と反応して放熱し、反応した反応媒体を吸熱して脱離することにより、蓄熱させることが可能な物質である。
【００６８】
熱交換器２０８は、反応器２０６を流通し放熱された熱を有した反応媒体から熱を与え、被加熱体２０９を加熱するものである。被加熱体２０９は、例えば冷えたプレヒーター等の加熱させたい対象、すなわち、熱媒体を介して加熱される対象である。
【００６９】
なお、被加熱体２０９は、設置場所の問題等によって熱交換器２０８を被加熱体とできない場合に熱交換器２０８から離れた場所に設置され、熱媒体を介して加熱される対象であるが、被加熱体がすぐ近くにあって、反応媒体からの熱を直接与えることができる場合には、図中の被加熱体２０９は不要であり、熱交換器２０８を被加熱体に代えてもよい。この場合には、被加熱体２０８は、反応器２０６を流通し放熱された熱を有した反応媒体から熱を与えられ、加熱される対象ということになる。
【００７０】
次に、この実施の形態２の蓄熱システム２における蓄熱操作の例について、図６を参照しながら説明する。
この蓄熱システム２では、凝縮器２０１で液状に凝縮された反応媒体を、圧縮機２０２で圧縮し、熱交換器２０３で反応媒体の飽和温度以上に加熱して過熱状態にする。
【００７１】
その過熱された反応媒体を、反応媒体を吸収している状態にある反応剤（蓄熱剤）２０７が充填された反応器２０６内に、反応器２０６の入口２６１から連続的に供給させ、反応器２０６内を流動させる。
【００７２】
この蓄熱時の、反応器２０６の入口２６１から反応器２０６の内部に供給される反応媒体の圧力と温度は、反応媒体と反応剤（蓄熱剤）２０７との反応平衡吸収量が、放熱完了時の圧力と温度における反応平衡吸収量よりも低い反応平衡吸収量となる圧力と温度になるよう、前述の圧力調整器（圧縮機２０２）と熱交換器２０３とにより設定されている。
【００７３】
ここで、反応平衡吸収量とは、反応媒体が反応剤（蓄熱剤）２０７と反応する量（反応媒体が反応剤（蓄熱剤）２０７に吸収される量）のことである。
この場合にも、反応媒体と反応剤（蓄熱剤）２０７との組み合わせによって数値に違いはあるものの、図３と同じような、圧力と温度、および、反応平衡吸収量の関係を示すグラフにより、最適な圧力と温度がわかるので、それに合わせて圧力と温度を設定するようにすればよい。
【００７４】
なお、この場合であっても、圧力はできるだけ高い方が反応媒体の密度が高いため、より多くの熱を持つことができ（熱容量が大きくなり）、また、反応媒体の移動速度が大きくなるため、効率的に熱を取り出すことができるので、圧力についてはあまり下げない方がよい。
【００７５】
この結果、放熱完了時の圧力と温度における反応平衡吸収量よりも低い反応平衡吸収量となる圧力と温度の反応媒体、すなわち、過熱された反応媒体が反応器２０６内に連続的に供給され、その過熱された反応媒体で反応剤（蓄熱剤）２０７は加熱され、以前に吸収された反応媒体が熱分解されて反応剤（蓄熱剤）２０７から放出され、反応器２０６の出口２６２から反応器２０６の外へ流出される。
【００７６】
放出された反応媒体は、反応器２０６に供給される反応媒体とともに反応器２０６の外に流出し、凝縮器２０１に戻され、再び液状になった後、圧縮機２０２により再び圧縮されて反応器２０６に戻される。この一連の操作をしばらく続けることによって、反応媒体を吸収した反応剤（蓄熱剤）２０７が熱分解され、蓄熱状態にさせることが可能となる。
【００７７】
すなわち、放熱完了時の圧力と温度における反応平衡吸収量よりも低い反応平衡吸収量となる圧力と温度で反応媒体を反応器２０６内で流動させながら、反応剤（蓄熱剤）２０７と反応したあとの物質を分解して反応媒体を放出させるとともに、反応媒体のうち反応剤（蓄熱剤）２０７と反応しない反応媒体が内部で移動する間に、反応剤（蓄熱剤）２０７と反応しない反応媒体を、分解反応に必要な反応熱を供給してから反応器２０６の出口２６２から流出させて、反応器２０６の内部を蓄熱状態にさせる。
【００７８】
次に、この実施の形態２の蓄熱システム２における放熱操作の例について、図７を参照しながら説明する。
反応剤（蓄熱剤）２０７から反応媒体を熱分解させた後、凝縮器２０１で液体状態となった反応媒体を熱交換器２０３で、反応媒体の飽和温度以下まで加熱した後、反応剤（蓄熱剤）２０７が充填された反応器２０６に当該反応器２０６の入口２６１からこの加熱された反応媒体が連続的に供給される。
【００７９】
この放熱時の、反応器２０６の入口２６１から反応器２０６の内部に供給される反応媒体の圧力と温度は、反応媒体と反応剤（蓄熱剤）２０７との反応平衡吸収量が、蓄熱完了時の圧力と温度における反応平衡吸収量よりも高い反応平衡吸収量となる圧力と温度になるよう、前述の圧力調整器（圧縮機２０２）と熱交換器２０３とにより設定されている。
【００８０】
なお、この場合であっても、圧力はできるだけ高い方が反応媒体の密度が高いため、より多くの熱を持つことができ（熱容量が大きくなり）、また、反応媒体の移動速度が大きくなるため、効率的に熱を取り出すことができるので、圧力についてはあまり下げない方がよい。
【００８１】
この結果、蓄熱完了時の圧力と温度における反応平衡吸収量よりも高い反応平衡吸収量となる圧力と温度の反応媒体が反応器２０６内に連続的に供給され、その反応媒体を反応器２０６内で流動させながら、反応剤（蓄熱剤）２０７に反応媒体を吸収させまたは反応剤（蓄熱剤）２０７と反応媒体を反応させ、反応熱を発生させる。
【００８２】
そして、反応剤（蓄熱剤）２０７に吸収されなかった反応媒体または反応剤（蓄熱剤）２０７と反応しなかった反応媒体は、反応時に発生した反応熱を吸収してそれ自身の温度が高くなる。すなわち、反応剤（蓄熱剤）２０７に吸収されなかった反応媒体または反応剤（蓄熱剤）２０７と反応しなかった反応媒体を、反応時に発生した反応熱によって加熱させてから、反応器２０６の出口２６２から流出させて、反応器２０６の外部に放熱させる。
【００８３】
その後、このように加熱されて反応器２０６から流出した反応媒体で、熱交換器２０８を介して被加熱体２０９を加熱した後、放熱した反応媒体を凝縮器２０１に戻し、再び液化する。
なお、前述したとおり、被加熱体がすぐ近くにあって、反応媒体からの熱を直接与えることができる場合には、図中の被加熱体２０９は不要であり、熱交換器２０８を被加熱体に代えてもよい。
【００８４】
上記のような蓄熱操作と放熱操作とを回分的に繰り返し、蓄熱・放熱を繰り返すことが可能となり、これにより、蓄熱したエネルギーを再利用することができる。
なお、この蓄熱システム２中に循環させる反応媒体に、例えば窒素等の反応に関与しない別の気体を混合させるようにしてもよい。
【００８５】
以上のように、実施の形態２における蓄熱システム２による場合であっても、実施の形態１と同様に、反応器２０６が熱交換器を有していなくても、反応器２０６が、反応媒体が供給される入口２６１と、当該入口とは異なる位置に反応媒体を流出させる出口２６２とを有し、かつ、その内部には反応媒体と反応する反応剤（蓄熱剤）２０７が充填されており、反応器２０６の出口２６２から入口２６１へ反応媒体を戻すための戻り通路と、その戻り通路の途中に、反応器２０６の出口２６２から流出した反応媒体を加圧する圧力調整器（圧縮機２０２）と、加圧された反応媒体を加熱する熱交換器２０３とを備え、その圧力調整器（圧縮機２０２）と熱交換器２０３とにより、反応器２０６の入口２６１から反応器２０６の内部に供給される反応媒体の圧力と温度が調整されるようにしたことにより、反応中の反応媒体の圧力を高くし、かつ、流動状態を保つために反応媒体の反応速度を大きくし、反応器２０６内の熱移動速度を大きくすることができるので、蓄熱時間または放熱時間を大幅に短縮させ、排熱手段から回収した排熱を有効利用することができるとともに、反応器２０６を大幅に小型化することができるのでシステム全体も大幅に小型化することができる。
【００８６】
また、上記の蓄熱システム２において、反応器２０６の入口２６１から内部に供給される反応媒体の圧力を調整する圧力調節器としては、操作条件に応じて圧縮機２０２ではなくブロアにしてもよく、その場合は凝縮器２０１は不要である。
【００８７】
なお、実施の形態１における蓄熱システム１と同様、反応器２０６の出口２６２から入口２６１へ反応媒体を戻すための戻り通路上の構成については、必要に応じて適宜変更してもよいことは言うまでもない。
【００８８】
また、反応器２０６の内部には、反応媒体と反応剤（蓄熱剤）２０７との熱交換速度や反応速度を良好にするために、反応媒体を蛇行させながら流動させたり、旋回させながら流動させるなどの仕組み、すなわち、反応媒体と反応剤（蓄熱剤）２０７との接触時間を長くさせる構造を備えるようにしてもよい。さらに、反応器２０６が熱交換器を有しているタイプのものであってもよい。
【００８９】
実施の形態３．
この実施の形態３は、温度が比較的高い場合であって、反応として可逆的な化学反応を用いて作動させる蓄熱システムに関するものであり、ここでは、可逆的な化学反応として、塩化カルシウムの水和反応の１つである、下記の（１）式に示す反応を例に説明する。
【００９０】
【数１】
0006629699.tif 000002
【００９１】
この発明の実施の形態３における、可逆的な化学反応を用いる蓄熱システムの構成の一例と蓄熱操作の例を示す図は、実施の形態２における図６と同様であり、この発明の実施の形態３における、可逆的な化学反応を用いる蓄熱システムの構成の一例と放熱操作の例を示す図は、実施の形態２における図７と同様である。
【００９２】
図６および図７に示す蓄熱システム２は、例えば化学プラント等において、プラント内の加熱装置から発生する排熱を蓄熱して、プラント内の他の装置における熱供給等に再利用することにより、エネルギーの有効利用をはかるものである。
なお、この実施の形態３における蓄熱システム２の構成および各構成要素については、実施の形態２において、図６および図７を用いて説明した内容と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００９３】
次に、この実施の形態３の蓄熱システム２における蓄熱操作の例について、図６および図８を参照しながら説明する。
図８は、可逆的な化学反応の場合の、圧力と温度、および、反応平衡吸収量の関係を示すグラフであり、ここでは、（１）式に示す塩化カルシウムの水和反応において、圧力（水蒸気圧）と温度に対する、飽和水蒸気圧線とＣａＣｌ２の一水和物・二水和物の平衡線を示している。また、圧力と温度が、図中の太い実線で示すＣａＣｌ２の一水和物・二水和物の平衡線より右側の部分にある場合には、ＣａＣｌ２の一水和物となり、平衡線の左側の部分にある場合には、ＣａＣｌ２の二水和物となることを示している。
【００９４】
図６に示す蓄熱システム２では、凝縮器２０１で液状に凝縮された反応媒体を、圧縮機２０２で圧縮し、熱交換器２０３で反応媒体の飽和温度以上に加熱して過熱状態にする。
その過熱された反応媒体を、反応媒体を吸収している状態にある反応剤（蓄熱剤）２０７が充填された反応器２０６内に、反応器２０６の入口２６１から連続的に供給させ、反応器２０６内を流動させる。
【００９５】
この蓄熱時の、反応器２０６の入口２６１から反応器２０６の内部に供給される反応媒体の圧力と温度は、反応媒体と反応剤（蓄熱剤）２０７との反応平衡吸収量が、放熱完了時の圧力と温度における反応平衡吸収量よりも低い反応平衡吸収量となる圧力と温度になるよう、前述の圧力調整器（圧縮機２０２）と熱交換器２０３とにより設定されている。
【００９６】
ここで、反応平衡吸収量とは、反応媒体が反応剤（蓄熱剤）２０７と反応する量（反応媒体が反応剤（蓄熱剤）２０７に吸収される量）のことであり、（１）式に示す塩化カルシウムの水和反応においては、反応媒体はＨ２Ｏ（水蒸気）、反応剤（蓄熱剤）２０７はＣａＣｌ２（塩化カルシウム）である。すなわち、この実施の形態３において、反応平衡吸収量とは、反応媒体であるＨ２Ｏが反応剤（蓄熱剤）２０７であるＣａＣｌ２と化学反応する量（ＣａＣｌ２と化学反応するＨ２Ｏの数）のことである。
【００９７】
ここで、反応剤（蓄熱剤）２０７は、反応平衡吸収量が下がるとき（二水和物から一水和物に変化するとき）には吸熱するので、蓄熱状態になる。
一方、反応平衡吸収量が上がるとき（一水和物から二水和物に変化するとき）には発熱するので、放熱状態になる。
【００９８】
図８において、例えば、圧力（水蒸気圧）がＰ１、温度がＴ１の状態（図８のｃ点）、または、圧力（水蒸気圧）がＰ１、かつ、温度がＴ１より低い状態（図８のｃ点より温度が低いｄの状態）にある塩化カルシウム水和物（反応媒体Ｈ２Ｏを吸収している数が１つと２つの平衡状態または反応媒体Ｈ２Ｏを２つ吸収している状態にある反応剤２０７）が充填された反応器２０６内に、Ｔ１よりも高い温度の水蒸気（反応媒体）を、圧力（水蒸気圧）をＰ１に保った状態で流動させ、反応剤２０７の温度をＴ１よりも高い状態（図８のｃ点より温度が高いｅの状態）にすると、反応剤２０７は塩化カルシウム・一水和物になり蓄熱状態になる。
【００９９】
また、例えば、温度がＴ２、圧力（水蒸気圧）がＰ２の状態（図８のｆ点）、または、温度がＴ２、かつ、圧力（水蒸気圧）がＰ２より高い状態（図８のｆ点より圧力が高いｇの状態）にある塩化カルシウム水和物（反応媒体Ｈ２Ｏを吸収している数が１つと２つの平衡状態または反応媒体Ｈ２Ｏを２つ吸収している状態にある反応剤２０７）が充填された反応器２０６内に、Ｐ２よりも低い圧力の水蒸気（反応媒体）を、温度をＴ２に保った状態で流動させ、反応剤２０７まわりの圧力をＰ２より低い状態（図８のｆ点より圧力が低いｈの状態）にしても、反応剤２０７は塩化カルシウム・一水和物になり蓄熱状態になる。
【０１００】
すなわち、例えば圧力が同じであれば、温度が上がれば反応平衡吸収量（ＣａＣｌ２と化学反応するＨ２Ｏの数）は少なくなっていくので、圧力調整器（圧縮機２０２）により圧力はＰ１のままとなるように設定し、熱交換器２０３により温度がＴ１より高くなるように（図８のｅの状態になるように）設定すればよい。また、例えば温度が同じであれば、圧力が下がれば反応平衡吸収量（ＣａＣｌ２と化学反応するＨ２Ｏの数）は少なくなっていくので、熱交換器２０３により温度はＴ２のままとなるように設定し、圧力調整器（圧縮機２０２）により圧力がＰ２より低くなるように（図８のｈの状態になるように）設定すればよい。
【０１０１】
なお、この場合の圧力と温度の組み合わせは上記に限ったものではなく、反応平衡吸収量（ＣａＣｌ２と化学反応するＨ２Ｏの数）が少なくなる圧力と温度であればよいが、この場合であっても、圧力はできるだけ高い方が反応媒体の密度が高いため、より多くの熱を持つことができ（熱容量が大きくなり）、また、反応媒体の移動速度が大きくなるため、効率的に熱を取り出すことができるので、圧力についてはあまり下げない方がよい。
【０１０２】
この結果、放熱完了時の圧力と温度における反応平衡吸収量よりも低い反応平衡吸収量となる圧力と温度の反応媒体、すなわち、過熱された反応媒体が反応器２０６内に連続的に供給され、その過熱された反応媒体で反応剤（蓄熱剤）２０７は加熱され、以前に吸収された反応媒体が熱分解されて反応剤（蓄熱剤）２０７から放出され、反応器２０６の出口２６２から反応器２０６の外へ流出される。
【０１０３】
放出された反応媒体は、反応器２０６に供給される反応媒体とともに反応器２０６の外に流出し、凝縮器２０１に戻され、再び液状になった後、圧縮機２０２により再び圧縮されて反応器２０６に戻される。この一連の操作をしばらく続けることによって、反応媒体を吸収した反応剤（蓄熱剤）２０７が熱分解され、蓄熱状態にさせることが可能となる。
【０１０４】
すなわち、放熱完了時の圧力と温度における反応平衡吸収量よりも低い反応平衡吸収量となる圧力と温度で反応媒体を反応器２０６内で流動させながら、反応剤（蓄熱剤）２０７と反応したあとの物質を分解して反応媒体を放出させるとともに、反応媒体のうち反応剤（蓄熱剤）２０７と反応しない反応媒体が内部で移動する間に、反応剤（蓄熱剤）２０７と反応しない反応媒体を、分解反応に必要な反応熱を供給してから反応器２０６の出口２６２から流出させて、反応器２０６の内部を蓄熱状態にさせる。
【０１０５】
次に、この実施の形態３の蓄熱システム２における放熱操作の例について、図７および図８を参照しながら説明する。
図７に示す蓄熱システム２では、反応剤（蓄熱剤）２０７から反応媒体を熱分解させた後、凝縮器２０１で液体状態となった反応媒体を熱交換器２０３で、反応媒体の飽和温度以下まで加熱した後、反応剤（蓄熱剤）２０７が充填された反応器２０６に当該反応器２０６の入口２６１からこの加熱された反応媒体が連続的に供給される。
【０１０６】
この放熱時の、反応器２０６の入口２６１から反応器２０６の内部に供給される反応媒体の圧力と温度は、反応媒体と反応剤（蓄熱剤）２０７との反応平衡吸収量が、蓄熱完了時の圧力と温度における反応平衡吸収量よりも高い反応平衡吸収量となる圧力と温度になるよう、前述の圧力調整器（圧縮機２０２）と熱交換器２０３とにより設定されている。
【０１０７】
図８において、例えば、圧力（水蒸気圧）がＰ１で、反応剤２０７である塩化カルシウムが一水和物の状態（図８のｃ点の温度Ｔ１より温度が高いｅの状態）にあるとき、Ｔ１よりも低い温度の水蒸気（反応媒体）を、圧力をＰ１に保った状態で、反応器２０６内を流動させながら、反応剤２０７の温度をＴ１よりも低い状態（図８のｃ点より温度が低いｄの状態）にすると、反応剤２０７は塩化カルシウム・二水和物に変化し、反応熱を発生させ、放熱させる。
【０１０８】
また、例えば、温度がＴ２で、反応剤２０７である塩化カルシウムが一水和物の状態（図８のｆ点の圧力Ｐ２より圧力が低いｈの状態）にあるとき、Ｐ２よりも高い圧力の水蒸気（反応媒体）を、温度をＴ２に保った状態で、反応器２０６内を流動させながら、反応剤２０７のまわりの圧力をＰ２より高い状態（図８のｆ点より圧力が高いｇの状態）にすると、反応剤２０７は塩化カルシウム・二水和物に変化し、反応熱を発生させ、放熱させる。
【０１０９】
すなわち、例えば圧力が同じであれば、温度が下がれば反応平衡吸収量（ＣａＣｌ２と化学反応するＨ２Ｏの数）は多くなっていくので、圧力調整器（圧縮機２０２）により圧力はＰ１のままとなるように設定し、熱交換器２０３により温度がＴ１より低くなるように（図８のｄの状態になるように）設定すればよい。また、例えば温度が同じであれば、圧力が上がれば反応平衡吸収量（ＣａＣｌ２と化学反応するＨ２Ｏの数）は多くなっていくので、熱交換器２０３により温度はＴ２のままとなるように設定し、圧力調整器（圧縮機２０２）により圧力がＰ２より高くなるように（図８のｇの状態になるように）設定すればよい。
【０１１０】
なお、この場合の圧力と温度の組み合わせは上記に限ったものではなく、反応平衡吸収量（ＣａＣｌ２と化学反応するＨ２Ｏの数）が多くなる圧力と温度であればよいが、この場合であっても、圧力はできるだけ高い方が反応媒体の密度が高いため、より多くの熱を持つことができ（熱容量が大きくなり）、また、反応媒体の移動速度が大きくなるため、効率的に熱を取り出すことができるので、圧力についてはあまり下げない方がよい。
【０１１１】
この結果、蓄熱完了時の圧力と温度における反応平衡吸収量よりも高い反応平衡吸収量となる圧力と温度の反応媒体が反応器２０６内に連続的に供給され、その反応媒体を反応器２０６内で流動させながら、反応剤（蓄熱剤）２０７に反応媒体を吸収させまたは反応剤（蓄熱剤）２０７と反応媒体を反応させ、反応熱を発生させる。
【０１１２】
そして、反応剤（蓄熱剤）２０７に吸収されなかった反応媒体または反応剤（蓄熱剤）２０７と反応しなかった反応媒体は、反応時に発生した反応熱を吸収してそれ自身の温度が高くなる。すなわち、反応剤（蓄熱剤）２０７に吸収されなかった反応媒体または反応剤（蓄熱剤）２０７と反応しなかった反応媒体を、反応時に発生した反応熱によって加熱させてから、反応器２０６の出口２６２から流出させて、反応器２０６の外部に放熱させる。
【０１１３】
その後、このように加熱されて反応器２０６から流出した反応媒体で、熱交換器２０８を介して被加熱体２０９を加熱した後、放熱した反応媒体を凝縮器２０１に戻し、再び液化する。
なお、前述したとおり、被加熱体がすぐ近くにあって、反応媒体からの熱を直接与えることができる場合には、図中の被加熱体２０９は不要であり、熱交換器２０８を被加熱体に代えてもよい。
【０１１４】
上記のような蓄熱操作と放熱操作とを回分的に繰り返し、蓄熱・放熱を繰り返すことが可能となり、これにより、蓄熱したエネルギーを再利用することができる。
なお、この蓄熱システム２中に循環させる反応媒体に、例えば窒素等の反応に関与しない別の気体を混合させるようにしてもよい。
【０１１５】
以上のように、実施の形態３における可逆的な化学反応を用いて作動させる蓄熱システム２による場合であっても、実施の形態１，２と同様に、反応器２０６が熱交換器を有していなくても、反応器２０６が、反応媒体が供給される入口２６１と、当該入口とは異なる位置に反応媒体を流出させる出口２６２とを有し、かつ、その内部には反応媒体と反応する反応剤（蓄熱剤）２０７が充填されており、反応器２０６の出口２６２から入口２６１へ反応媒体を戻すための戻り通路と、その戻り通路の途中に、反応器２０６の出口２６２から流出した反応媒体を加圧する圧力調整器（圧縮機２０２）と、加圧された反応媒体を加熱する熱交換器２０３とを備え、その圧力調整器（圧縮機２０２）と熱交換器２０３とにより、反応器２０６の入口２６１から反応器２０６の内部に供給される反応媒体の圧力と温度が調整されるようにしたことにより、反応中の反応媒体の圧力を高くし、かつ、流動状態を保つために反応媒体の反応速度を大きくし、反応器２０６内の熱移動速度を大きくすることができるので、蓄熱時間または放熱時間を大幅に短縮させ、排熱手段から回収した排熱を有効利用することができるとともに、反応器２０６を大幅に小型化することができるのでシステム全体も大幅に小型化することができる。
【０１１６】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【０１１７】
１、２：蓄熱システム
１０１，２０１：凝縮器
１０２，１０８：バルブ
１０３：減圧弁
１０４，２０３：熱交換器
１０５，２０４：熱源
１０６，２０６：反応器
１０７：反応剤（吸着剤）
１０９、２０８：熱交換器
１１０、２０９：被加熱体
１１１、２０２：圧縮機
１６１：反応器１０６の入口
１６２：反応器１０６の出口
２０７：反応剤（蓄熱剤）
２６１：反応器２０６の入口
２６２：反応器２０６の出口
【図１】
0006629699.tif 000003
【図２】
0006629699.tif 000004
【図３】
0006629699.tif 000005
【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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