(57)【要約】【課題】簡易な構成にて、加熱対象の必要以上の温度上昇の防止や、化学蓄熱材の蓄熱・放熱の動作を効率化できる蓄熱システムを提供する。【解決手段】化学蓄熱材を備えた蓄熱容器と、前記蓄熱容器と接続された、前記反応媒体としての機能を有する熱輸送流体が収容された熱輸送流体容器と、前記蓄熱容器と接続された熱交換器と、前記蓄熱容器と前記熱輸送流体容器とを接続する、第１の熱輸送流体供給手段が設けられた第１の配管系と、前記熱輸送流体容器と前記熱交換器とを接続する、第２の熱輸送流体供給手段が設けられた第３の配管系と、を備えた循環系と、を有し、前記循環系が、気密状態であり、減圧されている蓄熱システムであって、前記蓄熱システムの稼働からの時間及び／または前記熱交換器の温度に応じて前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段の開閉を制御する蓄熱システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学蓄熱材を備えた蓄熱容器と、
前記蓄熱容器と接続された、前記反応媒体としての機能を有する熱輸送流体が収容された熱輸送流体容器と、
前記蓄熱容器と接続された熱交換器と、前記蓄熱容器と前記熱輸送流体容器とを接続する、第１の熱輸送流体供給手段が設けられた第１の配管系と、前記熱輸送流体容器と前記熱交換器とを接続する、第２の熱輸送流体供給手段が設けられた第３の配管系と、を備えた循環系と、を有し、
前記循環系が、気密状態であり、減圧されている蓄熱システムであって、
前記蓄熱システムの稼働からの時間及び／または前記熱交換器の温度に応じて前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段の開閉を制御する
蓄熱システム。
【請求項２】
前記蓄熱容器の温度Ｓ１を検知する第１の温度センサーを備える請求項１に記載の蓄熱システム。
【請求項３】
前記蓄熱システムの稼働時、前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段は閉鎖されており、
（ａ１）前記熱交換器の温度Ｓ１が、第１の所定温度Ｔ１未満の場合には、前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段が、開放され、
（ａ２）前記熱交換器の温度Ｓ１が、前記第１の所定温度Ｔ１以上の場合には、前記第２の熱輸送流体供給手段が開放される請求項２に記載の蓄熱システム。
【請求項４】
前記蓄熱容器の温度Ｓ２を検知する第２の温度センサーを更に備え、
前記蓄熱システムの稼働時、前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段は閉鎖されており、（ｂ１）前記熱交換器の温度Ｓ１が第１の所定温度Ｔ１未満であり、前記蓄熱容器の温度Ｓ２が第２の所定温度Ｔ２未満の場合には、前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段が開放され、
（ｂ２−１）前記熱交換器の温度Ｓ１が前記第１の所定温度Ｔ１未満であり、前記熱交換器の温度Ｓ２が前記第２の所定温度Ｔ２以上の場合、（ｂ２−２）前記熱交換器の温度Ｓ１が前記第１の所定温度Ｔ１以上であり、前記蓄熱容器の温度Ｓ２が前記第２の所定温度Ｔ２未満の場合、または（ｂ２−３）前記熱交換器の温度Ｓ１が前記所第１の定温度Ｔ１以上であり、前記蓄熱容器の温度Ｓ２が前記第２の所定温度Ｔ２以上の場合には、前記第２の熱輸送流体供給手段が開放される請求項２に記載の蓄熱システム。
【請求項５】
前記熱輸送流体容器に収容された熱輸送流体の貯留量Ｗ１を検知する貯留量センサーを更に備え、
前記蓄熱システムの稼働時、前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段は閉鎖されており、
（ｃ１）前記熱交換器の温度Ｓ１が第１の所定温度Ｔ１未満であり、前記貯留量Ｗ１が所定量Ｌ１超の場合には、前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段が開放され、
（ｃ２−１）前記熱交換器の温度Ｓ１が前記第１の所定温度Ｔ１未満であり、前記貯留量Ｗ１が前記所定量Ｌ１以下の場合、（ｃ２−２）前記熱交換器の温度Ｓ１が前記第１の所定温度Ｔ１以上であり、前記貯留量Ｗ１が前記所定量Ｌ１超かつ熱輸送流体全量Ｌ２未満、または（ｃ２−３）前記熱交換器の温度Ｓ１が前記第１の所定温度Ｔ１以上であり、前記貯留量Ｗ１が前記所定量Ｌ１以下の場合には、前記第２の熱輸送流体供給手段が開放される請求項２に記載の蓄熱システム。
【請求項６】
前記蓄熱容器が、筐体と、該筐体に収容された化学蓄熱材と、前記化学蓄熱材の内部又は表面を貫通する流路と、前記化学蓄熱材と前記流路との間に設けられた拡散層と、を有する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の蓄熱システム。
【請求項７】
前記第１の熱輸送流体供給手段が、バルブである請求項１乃至６のいずれか１項に記載の蓄熱システム。
【請求項８】
前記第２の熱輸送流体供給手段が、バルブである請求項１乃至７のいずれか１項に記載の蓄熱システム。
【請求項９】
化学蓄熱材を備えた蓄熱容器と、
前記蓄熱容器と接続された、前記反応媒体としての機能を有する熱輸送流体が収容された熱輸送流体容器と、
前記蓄熱容器と接続され熱交換器と、
前記熱交換器の温度Ｓ１を検知する第１の温度センサーと、
前記蓄熱容器と前記熱輸送流体容器とを接続する、第１の熱輸送流体供給手段が設けられた第１の配管系と、前記熱輸送流体容器と前記熱交換器とを接続する、第２の熱輸送流体供給手段が設けられた第３の配管系と、を備えた循環系と、を有し、
前記循環系が、気密状態であり、減圧されている蓄熱システムの制御方法であって、
前記熱交換器の温度Ｓ１によって前記第１の熱輸送流体供給手段及び／または前記第２の熱輸送流体供給手段の開閉を制御する蓄熱システムの制御方法。
【請求項１０】
前記蓄熱システムの稼働時、前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段は閉鎖されており、
（ａ１）前記熱交換器の温度Ｓ１が、第１の所定温度Ｔ１未満の場合には、前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段を開放し、
前記蓄熱システムの稼働から第１の所定時間ｔ１経過後、前記第１の熱輸送流体供給手段を閉鎖し、その後、前記第２の熱輸送流体供給手段を閉鎖し、
（ａ２）前記熱交換器の温度Ｓ１が、前記第１の所定温度Ｔ１以上の場合には、前記第２の熱輸送流体供給手段を開放し、
前記蓄熱システムの稼働から第２の所定時間ｔ２経過後、前記第２の熱輸送流体供給手段を閉鎖する
請求項９に記載の蓄熱システムの制御方法。
【請求項１１】
前記蓄熱容器の温度Ｓ２を検知する第２の温度センサーを更に備え、
前記蓄熱システムの稼働時、前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段は閉鎖されており、
（ｂ１）前記熱交換器の温度Ｓ１が第１の所定温度Ｔ１未満であり、前記蓄熱容器の温度Ｓ２が第２の所定温度Ｔ２未満の場合には、前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段を開放し、
前記蓄熱システムの稼働から第１の所定時間ｔ１経過後、前記第１の熱輸送流体供給手段を閉鎖し、その後、前記第２の熱輸送流体供給手段を閉鎖し、
（ｂ２−１）前記熱交換器の温度Ｓ１が前記第１の所定温度Ｔ１未満であり、前記熱交換器の温度Ｓ２が前記第２の所定温度Ｔ２以上の場合、
（ｂ２−２）前記熱交換器の温度Ｓ１が前記第１の所定温度Ｔ１以上であり、前記蓄熱容器の温度Ｓ２が前記第２の所定温度Ｔ２未満の場合、または
（ｂ２−３）前記熱交換器の温度Ｓ１が前記所第１の定温度Ｔ１以上であり、前記蓄熱容器の温度Ｓ２が前記第２の所定温度Ｔ２以上の場合には、前記第２の熱輸送流体供給手段を開放し、
前記蓄熱システムの稼働から第２の所定時間ｔ２経過後、前記第２の熱輸送流体供給手段を閉鎖する
請求項９に記載の蓄熱システムの制御方法。
【請求項１２】
前記熱輸送流体容器に収容された熱輸送流体の貯留量Ｗ１を検知する貯留量センサーを更に備え、
前記蓄熱システムの稼働時、前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段は閉鎖されており、
（ｃ１）前記熱交換器の温度Ｓ１が第１の所定温度Ｔ１未満であり、前記貯留量Ｗ１が所定量Ｌ１超の場合には、前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段を開放し、
前記蓄熱システムの稼働から第１の所定時間ｔ１経過後、前記第１の熱輸送流体供給手段を閉鎖し、その後、前記第２の熱輸送流体供給手段を閉鎖し、
（ｃ２−１）前記熱交換器の温度Ｓ１が前記第１の所定温度Ｔ１未満であり、前記貯留量Ｗ１が前記所定量Ｌ１以下の場合、
（ｃ２−２）前記熱交換器の温度Ｓ１が前記第１の所定温度Ｔ１以上であり、前記貯留量Ｗ１が前記所定量Ｌ１超かつ熱輸送流体全量Ｌ２未満、または
（ｃ２−３）前記熱交換器の温度Ｓ１が前記第１の所定温度Ｔ１以上であり、前記貯留量Ｗ１が前記所定量Ｌ１以下の場合には、前記第２の熱輸送流体供給手段を開放し、
前記蓄熱システムの稼働から第２の所定時間ｔ２経過後、前記第２の熱輸送流体供給手段を閉鎖する
請求項９に記載の蓄熱システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応媒体と化学蓄熱材との反応により反応熱を放出し、上記反応の逆反応により吸熱する可逆反応を利用して、発熱と蓄熱を繰り返すことができる化学蓄熱材を使用した蓄熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
化学蓄熱材は、体積あたりの蓄熱量が大きく、蓄熱された化学蓄熱材を長期貯蔵しても熱損失が極めて少ないことなどから、エンジンや工業プラント等からの排熱の貯蔵及び利用に、活用することが期待されている。
【０００３】
そこで、粉体の化学蓄熱材と、化学蓄熱材に隣接して配置した発泡膨張材とを含有する化学蓄熱材複合体が内管と外管との間に収容され、化学蓄熱材の蓄熱・放熱に伴って放出される水蒸気が流通する反応流路が、内管内に構成され、化学蓄熱材との間で熱交換を行う熱交換媒体であるガス状の流体が流通する熱交換流路が、外管と該外管の外側に設けられた外壁との間に設けられた蓄熱容器が、提案されている（特許文献１）。
【０００４】
しかし、特許文献１の蓄熱容器では、熱交換媒体としてガス状の流体を使用すると、ガス状の流体に顕熱が供給できるのみとなるので、熱交換媒体の熱輸送量が制限されるという問題、ガス状の熱交換媒体を蓄熱容器に供給するためには、気化熱による熱交換媒体貯蔵容器の温度低下を防止するために、熱交換媒体貯蔵容器にエネルギーを投入する必要があるという問題の他、反応流体として水蒸気等の気体を使用すると、化学蓄熱材からの放熱量を向上させることができないという問題があった。
【０００５】
また、特許文献１の蓄熱容器では、加熱対象の温度が必要以上に上昇することがあり、また化学蓄熱材の効率的な蓄熱・放熱動作の調整が難しいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２２８９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記した従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成にて、加熱対象の必要以上の温度上昇の防止や、化学蓄熱材の蓄熱・放熱の動作を効率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】
【０００８】
本発明の態様は、化学蓄熱材を備えた蓄熱容器と、前記蓄熱容器と接続された、前記反応媒体としての機能を有する熱輸送流体が収容された熱輸送流体容器と、前記蓄熱容器と接続された熱交換器と、前記蓄熱容器と前記熱輸送流体容器とを接続する、第１の熱輸送流体供給手段が設けられた第１の配管系と、前記熱輸送流体容器と前記熱交換器とを接続する、第２の熱輸送流体供給手段が設けられた第３の配管系と、を備えた循環系と、を有し、前記循環系が、気密状態であり、減圧されている蓄熱システムであって、前記蓄熱システムの稼働からの時間及び／または前記熱交換器の温度に応じて前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段の開閉を制御する蓄熱システムである。
【０００９】
本発明の態様は、前記蓄熱容器の温度Ｓ１を検知する第１の温度センサーを備える蓄熱システムである。
【００１０】
本発明の態様は、前記蓄熱システムの稼働時、前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段は閉鎖されており、（ａ１）前記熱交換器の温度Ｓ１が、第１の所定温度Ｔ１未満の場合には、前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段が、開放され、（ａ２）前記熱交換器の温度Ｓ１が、前記第１の所定温度Ｔ１以上の場合には、前記第２の熱輸送流体供給手段が開放される蓄熱システムである。
【００１１】
本発明の態様は、前記蓄熱容器の温度Ｓ２を検知する第２の温度センサーを更に備え、前記蓄熱システムの稼働時、前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段は閉鎖されており、（ｂ１）前記熱交換器の温度Ｓ１が第１の所定温度Ｔ１未満であり、前記蓄熱容器の温度Ｓ２が第２の所定温度Ｔ２未満の場合には、前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段が開放され、（ｂ２−１）前記熱交換器の温度Ｓ１が前記第１の所定温度Ｔ１未満であり、前記熱交換器の温度Ｓ２が前記第２の所定温度Ｔ２以上の場合、（ｂ２−２）前記熱交換器の温度Ｓ１が前記第１の所定温度Ｔ１以上であり、前記蓄熱容器の温度Ｓ２が前記第２の所定温度Ｔ２未満の場合、または（ｂ２−３）前記熱交換器の温度Ｓ１が前記所第１の定温度Ｔ１以上であり、前記蓄熱容器の温度Ｓ２が前記第２の所定温度Ｔ２以上の場合には、前記第２の熱輸送流体供給手段が開放される蓄熱システムである。
【００１２】
本発明の態様は、前記熱輸送流体容器に収容された熱輸送流体の貯留量Ｗ１を検知する貯留量センサーを更に備え、前記蓄熱システムの稼働時、前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段は閉鎖されており、（ｃ１）前記熱交換器の温度Ｓ１が第１の所定温度Ｔ１未満であり、前記貯留量Ｗ１が所定量Ｌ１超の場合には、前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段が開放され、（ｃ２−１）前記熱交換器の温度Ｓ１が前記第１の所定温度Ｔ１未満であり、前記貯留量Ｗ１が前記所定量Ｌ１以下の場合、（ｃ２−２）前記熱交換器の温度Ｓ１が前記第１の所定温度Ｔ１以上であり、前記貯留量Ｗ１が前記所定量Ｌ１超かつ熱輸送流体全量Ｌ２未満、または（ｃ２−３）前記熱交換器の温度Ｓ１が前記第１の所定温度Ｔ１以上であり、前記貯留量Ｗ１が前記所定量Ｌ１以下の場合には、前記第２の熱輸送流体供給手段が開放される蓄熱システムである。
【００１３】
本発明の態様は、前記蓄熱容器が、筐体と、該筐体に収容された化学蓄熱材と、前記化学蓄熱材の内部又は表面を貫通する流路と、前記化学蓄熱材と前記流路との間に設けられた拡散層と、を有する蓄熱システムである。
【００１４】
本発明の態様は、前記第１の熱輸送流体供給手段が、バルブである蓄熱システムである。
【００１５】
本発明の態様は、前記第２の熱輸送流体供給手段が、バルブである蓄熱システムである。
【００１６】
本発明の態様は、化学蓄熱材を備えた蓄熱容器と、前記蓄熱容器と接続された、前記反応媒体としての機能を有する熱輸送流体が収容された熱輸送流体容器と、前記蓄熱容器と接続され熱交換器と、前記熱交換器の温度Ｓ１を検知する第１の温度センサーと、前記蓄熱容器と前記熱輸送流体容器とを接続する、第１の熱輸送流体供給手段が設けられた第１の配管系と、前記熱輸送流体容器と前記熱交換器とを接続する、第２の熱輸送流体供給手段が設けられた第３の配管系と、を備えた循環系と、を有し、前記循環系が、気密状態であり、減圧されている蓄熱システムの制御方法であって、前記熱交換器の温度Ｓ１によって前記第１の熱輸送流体供給手段及び／または前記第２の熱輸送流体供給手段の開閉を制御する蓄熱システムの制御方法である。
【００１７】
本発明の態様は、前記蓄熱システムの稼働時、前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段は閉鎖されており、（ａ１）前記熱交換器の温度Ｓ１が、第１の所定温度Ｔ１未満の場合には、前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段を開放し、前記蓄熱システムの稼働から第１の所定時間ｔ１経過後、前記第１の熱輸送流体供給手段を閉鎖し、その後、前記第２の熱輸送流体供給手段を閉鎖し、（ａ２）前記熱交換器の温度Ｓ１が、前記第１の所定温度Ｔ１以上の場合には、前記第２の熱輸送流体供給手段を開放し、前記蓄熱システムの稼働から第２の所定時間ｔ２経過後、前記第２の熱輸送流体供給手段を閉鎖する蓄熱システムの制御方法である。
【００１８】
本発明の態様は、前記蓄熱容器の温度Ｓ２を検知する第２の温度センサーを更に備え、前記蓄熱システムの稼働時、前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段は閉鎖されており、（ｂ１）前記熱交換器の温度Ｓ１が第１の所定温度Ｔ１未満であり、前記蓄熱容器の温度Ｓ２が第２の所定温度Ｔ２未満の場合には、前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段を開放し、前記蓄熱システムの稼働から第１の所定時間ｔ１経過後、前記第１の熱輸送流体供給手段を閉鎖し、その後、前記第２の熱輸送流体供給手段を閉鎖し、（ｂ２−１）前記熱交換器の温度Ｓ１が前記第１の所定温度Ｔ１未満であり、前記熱交換器の温度Ｓ２が前記第２の所定温度Ｔ２以上の場合、（ｂ２−２）前記熱交換器の温度Ｓ１が前記第１の所定温度Ｔ１以上であり、前記蓄熱容器の温度Ｓ２が前記第２の所定温度Ｔ２未満の場合、または（ｂ２−３）前記熱交換器の温度Ｓ１が前記所第１の定温度Ｔ１以上であり、前記蓄熱容器の温度Ｓ２が前記第２の所定温度Ｔ２以上の場合には、前記第２の熱輸送流体供給手段を開放し、前記蓄熱システムの稼働から第２の所定時間ｔ２経過後、前記第２の熱輸送流体供給手段を閉鎖する蓄熱システムの制御方法である。
【００１９】
本発明の態様は、前記熱輸送流体容器に収容された熱輸送流体の貯留量Ｗ１を検知する貯留量センサーを更に備え、前記蓄熱システムの稼働時、前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段は閉鎖されており、（ｃ１）前記熱交換器の温度Ｓ１が第１の所定温度Ｔ１未満であり、前記貯留量Ｗ１が所定量Ｌ１超の場合には、前記第１の熱輸送流体供給手段及び前記第２の熱輸送流体供給手段を開放し、前記蓄熱システムの稼働から第１の所定時間ｔ１経過後、前記第１の熱輸送流体供給手段を閉鎖し、その後、前記第２の熱輸送流体供給手段を閉鎖し、（ｃ２−１）前記熱交換器の温度Ｓ１が前記第１の所定温度Ｔ１未満であり、前記貯留量Ｗ１が前記所定量Ｌ１以下の場合、（ｃ２−２）前記熱交換器の温度Ｓ１が前記第１の所定温度Ｔ１以上であり、前記貯留量Ｗ１が前記所定量Ｌ１超かつ熱輸送流体全量Ｌ２未満、または（ｃ２−３）前記熱交換器の温度Ｓ１が前記第１の所定温度Ｔ１以上であり、前記貯留量Ｗ１が前記所定量Ｌ１以下の場合には、前記第２の熱輸送流体供給手段を開放し、前記蓄熱システムの稼働から第２の所定時間ｔ２経過後、前記第２の熱輸送流体供給手段を閉鎖する蓄熱システムの制御方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の態様によれば、第１の熱輸送流体供給手段及び第２の熱輸送流体供給手段が、熱交換器の温度Ｓ１によって開閉を制御されるため、熱交換器の温度が必要以上に上がることを防止できる。また、第１の熱輸送流体供給手段及び第２の熱輸送流体供給手段の開閉を適切に制御することで、化学蓄熱材の蓄熱及び放熱の動作の効率を向上することができる。
【００２１】
本発明の態様によれば、第１の熱輸送流体供給手段及び第２の熱輸送流体供給手段が、蓄熱システムの稼働時に開放されることにより、循環系が稼働し、蓄熱容器に蓄熱されていた熱が放出される、つまり、蓄熱容器から熱交換器へ、蓄熱容器に蓄熱されていた熱が輸送されるので、低温状態である熱交換器に対し、熱を輸送して熱交換器を速やかに昇温させることができる。また、蓄熱システムの稼働から所定時間（ｔ１）経過後、すなわち、熱交換器が昇温状態となった後に、第１の熱輸送流体供給手段が閉鎖されることで、蓄熱容器からの放熱が抑制され、熱交換器の温度、すなわち熱交換器に接続される加熱対象の温度が必要以上に上昇するのを防止できる。また、蓄熱システムの稼働から所定時間（ｔ１）経過後に第１の熱輸送流体供給手段が閉鎖されることで、蓄熱容器は外部環境の熱を円滑に蓄熱できる。従って、熱交換器の温度状態に応じて、化学蓄熱材の蓄熱・放熱の動作を調整でき、結果、化学蓄熱材の蓄熱・放熱を効率化できる。
【００２２】
本発明の態様によれば、蓄熱システムの稼働時における熱交換器の温度Ｓ１が所定温度Ｔ１未満であることを第１の温度センサーが検知した場合に、循環系が稼働し、蓄熱容器に蓄熱されていた熱が放出されて蓄熱容器から熱交換器へ熱が輸送されるので、蓄熱容器から熱交換器へ、すなわち、蓄熱容器から加熱対象へ迅速に熱を供給することができる。
【００２３】
本発明の態様によれば、蓄熱システムの稼働時における熱交換器の温度Ｓ１が所定温度Ｔ１未満であることを第１の温度センサーが検知し、且つ蓄熱システムの稼働時における蓄熱容器の温度Ｓ２が所定温度Ｔ２未満であることを第２の温度センサーか検知した場合に、循環系が稼働し、蓄熱容器に蓄熱されていた熱が放出されて蓄熱容器から熱交換器へ熱が輸送されるので、蓄熱容器から熱利用先へ迅速に熱を供給することができる。
【００２４】
本発明の態様によれば、蓄熱システムの稼働時における熱交換器の温度Ｓ１が所定温度Ｔ１未満であることを第１の温度センサーが検知し、且つ蓄熱システムの稼働時における熱輸送流体の貯留量Ｗ１が所定量Ｌ１超であることを貯留量センサーが検知した場合に、循環系が稼働し、蓄熱容器に蓄熱されていた熱が放出されて蓄熱容器から熱交換器へ熱が輸送されるので、蓄熱容器から熱利用先へ迅速に熱を供給することができる。さらに、貯留量センサーにより蓄熱容器が十分な蓄熱状態であることが確認された上で、循環系が稼働するので、蓄熱容器の蓄熱をより効率化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態例に係る蓄熱システムの説明図である。
【図２】（a）図は、本発明の第１実施形態例に係る蓄熱システムで使用する蓄熱容器の側面断面図、（b）図は図１（a）における蓄熱容器のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態例に係る蓄熱システムの説明図である。
【図４】本発明の第３実施形態例に係る蓄熱システムの説明図である。
【図５】本発明の第４実施形態例に係る蓄熱システムの説明図である。
【図６】本発明の第５実施形態例に係る蓄熱システムの説明図である。
【図７】本発明の第６実施形態例に係る蓄熱システムの説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態例に係る蓄熱システムの操作に関するフローチャート図である。
【図９】本発明の第３実施形態例に係る蓄熱システムの操作に関するフローチャート図である。
【図１０】本発明の第４実施形態例に係る蓄熱システムの操作に関するフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明の第１実施形態例に係る蓄熱システムについて図面を用いながら説明する。図１に示すように、第１実施形態例に係る蓄熱システム１は、発熱体１０１から放出される熱を蓄熱する蓄熱容器１１が、第１の熱輸送流体供給手段として第１のバルブ１７を備えた第１の配管系１４を介して、化学蓄熱材（図示せず）の吸熱反応及び発熱反応に寄与する反応媒体としての機能を有する液相の熱輸送流体Ｌが収容された熱輸送流体容器１２と接続されている。熱輸送流体容器１２を、蓄熱容器１１よりも高い位置に設置することで、第１のバルブ１７を開放することにより、液相の熱輸送流体Ｌが、熱輸送流体容器１２から蓄熱容器１１内へ流入する。
【００２７】
蓄熱容器１１内へ流入した液相の熱輸送流体Ｌは、蓄熱容器１１内に収容された化学蓄熱材と反応し、化学蓄熱材から反応熱Ｈが放出される。一方で、蓄熱容器１１内へ流入した液相の熱輸送流体Ｌは、蓄熱容器１１内を移動する間に、化学蓄熱材から放出された反応熱Ｈを受熱して気化し、気相の熱輸送流体Ｇとなる。気相の熱輸送流体Ｇは、蓄熱容器１１から第２の配管系１５へ、熱輸送流体として放出される。
【００２８】
図１に示すとおり、蓄熱容器１１は、第２の配管系１５を介して、熱交換器１３（例えば、凝縮器等）と接続されている。蓄熱容器１１から第２の配管系１５へ放出された気相の熱輸送流体Ｇは、第２の配管系１５中を熱交換器１３の方向へ移動し、熱交換器１３へ導入される。熱交換器１３では、第２の配管系１５から導入された気相の熱輸送流体Ｇが冷却され、液相の熱輸送流体Ｌへ相変化する。
【００２９】
熱交換器１３に導入された気相の熱輸送流体Ｇは、熱交換器１３により凝縮されて液相の熱輸送流体Ｌに相変化するとともに、潜熱を放出する。熱交換器１３にて放出された潜熱は、熱交換器１３と熱的に接続された熱利用先１００へ輸送される。このように、蓄熱システム１では、化学蓄熱材の反応媒体は、化学蓄熱材から放出された反応熱を熱利用先１００へ輸送する熱輸送流体としても機能している。
【００３０】
さらに、蓄熱システム１は、熱交換器１３と熱輸送流体容器１２とを接続する第３の配管系１６を備えている。熱交換器１３で凝縮した液相の熱輸送流体Ｌは、第３の配管系を介して、熱交換器１３から熱輸送流体容器１２へ輸送される。また、第３の配管系１６には、第２の熱輸送流体供給手段として第２のバルブ１８が設けられている。
【００３１】
蓄熱システム１は、第１の配管系１４、第２の配管系１５及び第３の配管系１６によって、それぞれ、熱輸送流体容器１２から蓄熱容器１１へ、蓄熱容器１１から熱交換器１３へ、熱交換器１３から熱輸送流体容器１２へと、熱輸送流体が循環する循環系が形成されている。前記循環系は、気密状態であり、かつ減圧されている。つまり、前記循環系は、ループ状のヒートパイプ構造となっている。また、蓄熱システム１では、熱輸送流体容器１２は、蓄熱容器１１よりも重力方向の上方位置に設置されている。すなわち、熱輸送流体容器１２は、第１のバルブ１７を開放した際に、液相の熱輸送流体Ｌが蓄熱容器１１内へ供給されるように配置されている。
【００３２】
従って、循環系に収容された熱輸送流体を循環させるための機器（例えば、ポンプ等）を使用しなくても、第１の配管系１４を経由して熱輸送流体Ｌを蓄熱容器１１に供給することができる。また、相対的に高温である蓄熱容器１１内部と相対的に低温である熱交換器１３内部との温度差や、蓄熱容器１１内部と熱交換器１３内部との間における熱輸送流体の蒸気圧差によって、気相の熱輸送流体Ｇは、第２の配管系１５を経由して熱交換器１３へ輸送される。このように、蓄熱システム１では、熱輸送流体を強制的に循環させるための機器を利用しなくても、熱輸送流体が順次輸送されて循環系を円滑に循環することができる。
【００３３】
次に、蓄熱システム１の構成要素を用いて、蓄熱システム１の操作例を説明する。蓄熱システム１の稼働前では、第１のバルブ１７及び第２のバルブ１８は、いずれも閉じられた状態となっている。また、蓄熱容器１１内の化学蓄熱材は、完全に蓄熱された状態（反応による放熱をしていない状態）となっている。停止していた蓄熱システム１が稼働すると、第１のバルブ１７及び第２のバルブ１８は、いずれも開放されて、液相の熱輸送流体Ｌが、熱輸送流体容器１２から蓄熱容器１１へ供給される。液相の熱輸送流体Ｌは、蓄熱容器１１内の化学蓄熱材と速やかに反応して反応熱Ｈを放出するため、蓄熱容器１１内にて液相の熱輸送流体Ｌが化学蓄熱材の反応熱Ｈにより気相の熱輸送流体Ｇに相変化する。相変化した気相の熱輸送流体Ｇは、蓄熱容器１１から第２の配管系１５を介して熱交換器１３へ輸送される。熱交換器１３へ導入された気相の熱輸送流体Ｇは、熱利用先１００と熱的に接続されている熱交換器１３へ潜熱を放出する。熱交換器１３で放出された潜熱は、熱利用先１００へ輸送される。
【００３４】
気相の熱輸送流体Ｇは、熱交換器１３にて潜熱を放出することで、液相の熱輸送流体Ｌに相変化し、相変化した液相の熱輸送流体Ｌは、熱交換器１３から、第３の配管系１６を介して、熱輸送流体容器１２へ返送される。
【００３５】
蓄熱システム１の起動から第１の所定時間ｔ１が経過すると、液相の熱輸送流体Ｌの全てが、蓄熱容器１１に供給される。従って、第１の所定時間ｔ１経過後に、第１のバルブ１７が閉鎖されて、蓄熱容器１１への液相の熱輸送流体Ｌの供給が停止される。放熱が完了すると、化学蓄熱材は蓄熱容器１１の外部環境の熱を受熱することで吸熱反応（蓄熱）が進行し、蓄熱容器１１の化学蓄熱材が熱輸送流体を反応ガス（気相の熱輸送流体Ｇ）として放出する。化学蓄熱材から放出された反応ガスは、第２の配管系１５、熱交換器１３、第３の配管系１６を介して熱輸送流体容器１２へ輸送される。
【００３６】
蓄熱システムの稼働から第２の所定時間ｔ２経過後に、第２のバルブ１８も閉鎖されることで、液相の熱輸送流体Ｌを熱輸送流体容器１２内に閉じ込めて、蓄熱容器１１の放熱及び蓄熱を停止する。
【００３７】
蓄熱システム１では、第１のバルブ１７及び第２のバルブ１８を閉鎖し、熱輸送流体Ｌの供給を停止することで、循環系のヒートパイプ動作を停止することができ、蓄熱容器１１の外部環境の熱が熱交換器１３へ輸送されないようにすることができる。すなわち、熱交換器１３が十分昇温されている場合には、蓄熱容器１１から熱交換器１３へ、必要以上の熱が輸送されることを確実に防止できる。
【００３８】
蓄熱システム１の稼働、第１の所定時間ｔ１、第２の所定時間ｔ２は、例えば、センサーを用いて、検知、計測することができる。また、熱利用先１００としては、例えば、車両に搭載される内燃機関（エンジン等）やバッテリ等を挙げることができる。また、蓄熱容器１１に、熱を蓄熱させる手段として、例えば、エンジン等の内燃機関から排出される排ガスの流路に、蓄熱容器１１を設置することが挙げられる。
【００３９】
化学蓄熱材と液相の熱輸送流体Ｌは、いずれも特に限定されず、公知のものを使用でき、例えば、化学蓄熱材であるＣａＯ及び／またはＭｇＯと熱輸送流体であるＨ２Ｏとの組み合わせ、ＣａＯ及び／またはＭｇＯと熱輸送流体であるＣＯ２との組み合わせ等を挙げることができる。
【００４０】
次に、本発明の第１実施形態例に係る蓄熱システム１に使用する蓄熱容器１１の実施形態例について図面を用いながら説明する。図２（a）に示すように、実施形態例に係る蓄熱容器１１は、両端部が開口した管状体である筒状体７１と、筒状体７１の内部に配置された化学蓄熱材７２を備えている。また蓄熱容器１１は、化学蓄熱材７２の筒状体７１の一方の端部７３側に隣接して配置された多孔質体からなる第１の蓋体７５と、化学蓄熱材７２の筒状体７１の他方の端部７４側に隣接して配置された多孔質体からなる第２の蓋体７６と、第１の蓋体７５と第２の蓋体７６との間に、化学蓄熱材７２の内側側面に隣接して配置された、液体を輸送する拡散層である、毛細管構造を有するウィック構造体７７を備えている。
【００４１】
管状体７１の径方向の断面は、特に限定されないが、図２（b）に示すように、蓄熱容器１１では、円形状である。また、化学蓄熱材７２は、粉体が筒状に圧縮成型された態様であり、径方向の断面は中空円状である。筒状体７１の中心軸と筒状である化学蓄熱材７２の中心軸は、同軸状に配置されている。
【００４２】
第１の蓋体７５と第２の蓋体７６は、いずれも、中央部に孔部が形成された円筒状であり、第１の蓋体７５の孔部７５’の壁面と第２の蓋体７６の孔部７６’の壁面は、後述する流路７８の壁面の一部であり、流路７８の端部を形成してもいる。従って、孔部７５’、７６’は、流路７８の径方向の断面の形状及び寸法に対応した形状及び寸法となっている。
【００４３】
図２（a）、（b）に示すように、蓄熱容器１１では化学蓄熱材７２、第１の蓋体７５、第２の蓋体７６、ウィック構造体７７及び筒状体７１によって周囲を被覆されている。また、ウィック構造体７７は、第１の蓋体７５と第２の蓋体７６に、それぞれ、接続されている。
【００４４】
蓄熱容器１１では、ウィック構造体７７の形状は、筒状であり、径方向の断面は円形状である。つまり、ウィック構造体７７の内側には、筒状体７１を長軸方向に貫通する空間部、すなわち、流路７８が設けられている。
【００４５】
化学蓄熱材７２は、第１の蓋体７５、第２の蓋体７６、ウィック構造体７７及び筒状体７１で被覆されているので、反応媒体として水等の液体を使用しても、圧縮成型された化学蓄熱材７２の形状を維持することができる。従って、ウィック構造体７７は、化学蓄熱材７２の形状の保持部材として機能する。また、液相の熱輸送流体Ｌは、第１の蓋体７５を介して、化学蓄熱材７２の一方の端部へ供給されるとウィック構造体７７の有する毛細管力によって拡散し、化学蓄熱材７２の内側側面全体へ、円滑に供給される。
【００４６】
ウィック構造体７７、第１の蓋体７５及び第２の蓋体７６は、化学蓄熱材７２と接触しているので、ウィック構造体７７、第１の蓋体７５及び第２の蓋体７６で拡散された液相の熱輸送流体Ｌと化学蓄熱材７２とが、速やかに反応して、化学蓄熱材７２が反応熱Ｈを放出する。
【００４７】
化学蓄熱材７２から放出された反応熱Ｈは、化学蓄熱材７２と反応しない液相の熱輸送流体Ｌの一部へ移動する。反応熱Ｈにより、液相の熱輸送流体Ｌの一部は、気化して、気相の熱輸送流体Ｇとなる。気相の熱輸送流体Ｇは、流路７８の他方の端部から蓄熱容器１１外へ放出され、さらには熱交換器（図示せず）へ、潜熱として反応熱Ｈを輸送する。このように、流路７８は、気相の熱輸送流体Ｇの通路として機能する。蓄熱容器１１では、流路７８の径方向の断面は円形状であり、流路７８の中心軸は、筒状体７１の中心軸と同軸状に配置されている。
【００４８】
第１の蓋体７５及び第２の蓋体７６は、液相の熱輸送流体Ｌの通過は可能であるが、化学蓄熱材７２の粉体は通過しない寸法の貫通孔を有する多孔質体である。また、第１の蓋体７５及び第２の蓋体７６の材質は、特に限定されず、例えば、銅粉等の金属粉の焼結体、金属メッシュ、発泡金属、貫通孔を設けた金属箔、貫通孔を設けた金属板等を挙げることができる。
【００４９】
ウィック構造体７７は、毛細管構造を有する構成であれば特に限定されず、例えば、粉末状の金属材料を焼成することで構築される金属焼結体、金属メッシュ等の部材を挙げることができる。また、ウィック構造体７７は、蓄熱容器１１のように、第１の蓋体７５及び第２の蓋体７６と別体でもよく、ウィック構造体７７として、銅粉等の金属粉の焼結体や金属メッシュを使用する場合には、第１の蓋体７５及び第２の蓋体７６と一体としてもよい。筒状体７１の材質は、特に限定されず、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス等を挙げることができる。
【００５０】
このように、液相の熱輸送流体Ｌは、化学蓄熱材に対する反応媒体として機能し、かつ化学蓄熱材に蓄熱された熱を熱利用先へ輸送する熱輸送流体としても機能するので、反応媒体の経路と熱輸送流体（熱輸送媒体）の経路を、それぞれ、別経路とする必要がなく、配管経路の構造を簡易化できる。また、蒸気ではなく液体が化学蓄熱材と反応するので、優れた蓄熱密度、すなわち優れた発熱速度と発熱量を得ることができる。
【００５１】
次に、本発明の第２実施形態例に係る蓄熱システムについて図面を用いながら説明する。なお、蓄熱システム１と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。図３に示すように、第２実施形態例に係る蓄熱システム２は、さらに、熱交換器１３の温度を検知する第１の温度センサー２３が設けられている。
【００５２】
蓄熱システム２の操作例は、図３、８に示すように、蓄熱システム２の稼働前では、第１のバルブ１７及び第２のバルブ１８は、いずれも閉じられた状態となっている。蓄熱システム２が起動した時における、第１の温度センサー２３の検知する熱交換器の温度Ｓ１が、第１の所定温度Ｔ１未満の場合には、熱交換器１３は、低温状態となっている。従って、（ａ１）熱交換器の温度Ｓ１が、第１の所定温度Ｔ１未満の場合、第１のバルブ１７及び第２のバルブ１８は、いずれも開放されて、液相の熱輸送流体Ｌが、熱輸送流体容器１２から蓄熱容器１１へ供給される。液相の熱輸送流体Ｌは、蓄熱容器１１内の化学蓄熱材と速やかに反応して反応熱Ｈを放出するため、蓄熱容器１１内にて液相の熱輸送流体Ｌが化学蓄熱材の反応熱Ｈにより気相の熱輸送流体Ｇに相変化する。相変化した気相の熱輸送流体Ｇは、蓄熱容器１１から熱交換器１３へ輸送される。熱交換器１３へ導入された気相の熱輸送流体Ｇは、熱利用先１００と熱的に接続されている熱交換器１３へ潜熱を放出する。
【００５３】
気相の熱輸送流体Ｇは、熱交換器１３にて潜熱を放出することで、液相の熱輸送流体Ｌに相変化し、相変化した液相の熱輸送流体Ｌは、熱交換器１３から、開状態である第２のバルブ１８を介して、熱輸送流体容器１２へ返送される。
【００５４】
蓄熱システム２の稼働から第１の所定時間ｔ１が経過すると、熱交換器１３が十分に昇温できるだけの、液相の熱輸送流体Ｌが、蓄熱容器１１に供給されるため、第１の所定時間ｔ１経過後に、第１のバルブ１７が閉鎖されて、化学蓄熱材への液相の熱輸送流体Ｌの供給が停止される。放熱が完了すると、化学蓄熱材は蓄熱容器１１の外部環境の熱を受熱することで吸熱反応（蓄熱）が進行し、蓄熱容器１１の化学蓄熱材が熱輸送流体を反応ガスとして放出する。化学蓄熱材から放出された反応ガスは、第２の配管系１５、熱交換器１３、第３の配管系１６を介して熱輸送流体容器１２へ輸送される。
【００５５】
また、蓄熱システム２の起動から第２の所定時間ｔ２経過後に、第２のバルブ１８も閉鎖されることで液相の熱輸送流体Ｌを熱輸送流体容器１２内に閉じ込めて、蓄熱容器１１の蓄熱を停止する。第２の所定時間ｔ２は、蓄熱システム２の稼働から化学蓄熱材の蓄熱が完了して、熱輸送流体が全て熱輸送流体容器１２へ返送されるまでの時間である。なお、化学蓄熱材の蓄熱が完了する前に蓄熱システム２が停止した場合、第２のバルブは、第３の所定時間ｔ３経過後、すなわち熱輸送流体が熱輸送流体容器１２へ返送された後に閉鎖される。
【００５６】
一方で、蓄熱システム２が起動した時における、（ａ２）第１の温度センサー２３の検知する蓄熱容器の温度Ｓ１が、第１の所定温度Ｔ１以上の場合には、熱交換器１３は、既に昇温状態となっている。従って、熱交換器１３を更に熱を供給する必要はないため、蓄熱システム２の起動時に第２のバルブ１８が開放される。第１のバルブ１７は開放されずに第２のバルブ１８が開放されることで、外部環境の熱を蓄熱容器１１が受熱して蓄熱することができる。
【００５７】
更に、蓄熱システム２の稼働から第２の所定時間ｔ２経過後に、第２のバルブ１８も閉鎖されることで液相の熱輸送流体Ｌを熱輸送流体容器１２内に閉じ込めて、蓄熱容器１１の放熱及び蓄熱を停止する。
【００５８】
蓄熱システム２では、起動時における熱交換器１３の温度Ｓ１が第１の所定温度Ｔ１未満であることを第１の温度センサーが検知した場合に、蓄熱システム２が稼働し、蓄熱容器１１に蓄熱されていた熱が放出されて蓄熱容器１１から熱交換器１３へ熱が輸送されるので、熱交換器１３を速やかに昇温することができる。また、蓄熱システム２の稼働から第２の所定時間ｔ２経過後に、第２のバルブ１８も閉鎖するため、蓄熱容器１１から熱交換器１３へ、必要以上の熱が輸送されることを確実に防止できる。
【００５９】
次に、本発明の第３実施形態例に係る蓄熱システムについて図面を用いながら説明する。なお、蓄熱システム１、２と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。図４に示すように、第３実施形態例に係る蓄熱システム３は、蓄熱システム１に、さらに、熱交換器１３の温度を検知する第１の温度センサー２３と、蓄熱容器１１の温度を検知する第２の温度センサー３１が設けられた態様となっている。
【００６０】
蓄熱システム３の操作例は、図４、９に示すように、蓄熱システム３の稼働前では、第１のバルブ１７及び第２のバルブ１８は、いずれも閉じられた状態となっている。蓄熱システム３が起動した時における、第１の温度センサー２３の検知する熱交換器の温度Ｓ１が、第１の所定温度Ｔ１未満の場合には、熱交換器１３は、低温状態となっている。また、蓄熱システム３が起動した時における、第２の温度センサー３１の検知する蓄熱容器の温度Ｓ２が、第２の所定温度Ｔ２未満の場合には、蓄熱容器１１内の化学蓄熱材は少なくとも十分には放熱されていない状態となっている。従って、（ｂ１）熱交換器の温度Ｓ１が第１の所定温度Ｔ１未満、且つ蓄熱容器の温度Ｓ２が第２の所定温度Ｔ２未満の場合には、第１のバルブ１７及び第２のバルブ１８は、いずれも開放されて、液相の熱輸送流体Ｌが、熱輸送流体容器１２から蓄熱容器１１へ供給される。液相の熱輸送流体Ｌは、蓄熱容器１１内の化学蓄熱材と速やかに反応して反応熱Ｈを放出するため、蓄熱容器１１内にて液相の熱輸送流体Ｌが化学蓄熱材の反応熱Ｈにより気相の熱輸送流体Ｇに相変化する。相変化した気相の熱輸送流体Ｇは蓄熱容器１１から熱交換器１３へ輸送される。熱交換器１３へ導入された気相の熱輸送流体Ｇは、熱利用先１００と熱的に接続されている熱交換器１３へ潜熱を放出する。
【００６１】
気相の熱輸送流体Ｇは、熱交換器１３にて潜熱を放出することで、液相の熱輸送流体Ｌに相変化し、相変化した液相の熱輸送流体Ｌは、熱交換器１３から、開状態である第２のバルブ１８を介して、熱輸送流体容器１２へ返送される。
【００６２】
蓄熱システム３の起動から第１の所定時間ｔ１が経過すると、熱交換器１３が十分に昇温できるだけの液相の熱輸送流体Ｌが、化学蓄熱材に供給される。従って、第１の所定時間ｔ１経過後に、第１のバルブ１７が閉鎖されて、化学蓄熱材への液相の熱輸送流体Ｌの供給が停止される。放熱が完了すると、化学蓄熱材は蓄熱容器１１の外部環境の熱を受熱することで吸熱反応（蓄熱）が進行し、蓄熱容器１１の化学蓄熱材が熱輸送流体を反応ガスとして放出する。化学蓄熱材から放出された反応ガスは、第２の配管系１５、熱交換器１３、第３の配管系１６を介して熱輸送流体容器１２へ輸送される。
【００６３】
蓄熱システム３の停止から第２の所定時間ｔ２経過後に、第２のバルブ１８も閉鎖されることで液相の熱輸送流体Ｌを熱輸送流体容器１２内に閉じ込めて、蓄熱容器１１の放熱及び蓄熱を停止する。
【００６４】
一方で、蓄熱システム３が起動した時における、第１の温度センサー２３の検知する熱交換器の温度Ｓ１が第１の所定温度Ｔ１以上の場合は、熱交換器１３及び熱交換器１３に接続される熱利用先１００は、既に昇温状態となっている。また、蓄熱システム３が起動した時における、第２の温度センサー３１の検知する蓄熱容器の温度Ｓ２が第２の所定温度Ｔ２以上の場合には、蓄熱容器１１は、既に放熱している状態となっている。従って、（ｂ２−１）熱交換器の温度Ｓ１が第１の所定の温度Ｔ１未満且つ蓄熱容器の温度Ｓ２が第２の所定の温度Ｔ２以上の場合、（ｂ２−２）熱交換器の温度Ｓ１が第１の所定の温度Ｔ１以上且つ蓄熱容器の温度Ｓ２が第２の所定の温度Ｔ２未満の場合、または（ｂ２−３）熱交換器の温度Ｓ１が第１の所定の温度Ｔ１以上且つ蓄熱容器の温度Ｓ２が第２の所定の温度Ｔ２以上の場合には、蓄熱システム３の起動時に第２のバルブ１８が開放される。第１のバルブ１７は開放されずに第２のバルブ１８が開放されることで、発熱体１０１から放出される熱を蓄熱容器１１が受熱して蓄熱する。
【００６５】
更に、蓄熱システム３の稼働から第２の所定時間ｔ２経過後に、第２のバルブ１８も閉鎖されることで液相の熱輸送流体Ｌを熱輸送流体容器１２内に閉じ込めて、蓄熱容器１１の放熱及び蓄熱を停止する。
【００６６】
蓄熱システム３では、起動時における熱交換器の温度Ｓ１が第１の所定温度Ｔ１未満であることを第１の温度センサーが検知し、且つ蓄熱容器１１の温度Ｓ２が第２の所定温度Ｔ２未満であることを第２の温度センサーが検知した場合に、蓄熱システム３が稼働し、蓄熱容器１１に蓄熱されていた熱が放出されて蓄熱容器１１から熱交換器１３へ熱が輸送されるので、熱交換器１３を速やかに昇温することができる。また、蓄熱システム３の稼働から第２の所定時間ｔ２経過後に、第２のバルブ１８も閉鎖するため、蓄熱容器１１から熱交換器１３へ、必要以上の熱が輸送されることを確実に防止できる。
【００６７】
次に、本発明の第４実施形態例に係る蓄熱システムについて図面を用いながら説明する。なお、蓄熱システム１、２、３と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。図５に示すように、第４実施形態例に係る蓄熱システム４は、蓄熱システム１に、さらに、熱交換器１３の温度を検知する第１の温度センサー２３と、熱輸送流体容器１２に収容された液相の熱輸送流体Ｌの貯留量Ｗ１を検知する貯留量センサー４２が設けられた態様となっている。
【００６８】
蓄熱システム４の操作例は、図５、１０に示すように、蓄熱システム４の稼働前では、第１のバルブ１７及び第２のバルブ１８は、いずれも閉じられた状態となっている。蓄熱システム４が起動した時における、第１の温度センサー２３の検知する熱交換器の温度Ｓ１が、第１の所定温度Ｔ１未満の場合には、熱交換器１３、すなわち熱利用先１００は低温状態となっている。また、蓄熱システム４が起動した時における、貯留量センサー４２の検知する液相の熱輸送流体Ｌの貯留量Ｗ１が所定量Ｌ１超の場合には、蓄熱容器１１の化学蓄熱材は蓄熱された状態となっている。従って、（ｃ１）熱交換器の温度Ｓ１が第１の所定温度Ｔ１未満、且つ貯留量Ｗ１が所定量Ｌ１超の場合には、第１のバルブ１７及び第２のバルブ１８は、いずれも開放されて、液相の熱輸送流体Ｌが、熱輸送流体容器１２から蓄熱容器１１へ供給される。液相の熱輸送流体Ｌは、蓄熱容器１１内の化学蓄熱材と速やかに反応して反応熱Ｈを放出するため、蓄熱容器１１内にて液相の熱輸送流体Ｌが化学蓄熱材の反応熱Ｈにより気相の熱輸送流体Ｇに相変化する。相変化した気相の熱輸送流体Ｇは、蓄熱容器１１から熱交換器１３へ輸送される。熱交換器１３へ導入された気相の熱輸送流体Ｇは、熱利用先１００と熱的に接続されている熱交換器１３へ潜熱を放出する。
【００６９】
気相の熱輸送流体Ｇは、熱交換器１３にて潜熱を放出することで、液相の熱輸送流体Ｌに相変化し、相変化した液相の熱輸送流体Ｌは、熱交換器１３から、開状態である第２のバルブ１８を介して、熱輸送流体容器１２へ返送される。
【００７０】
蓄熱システム４の起動から第１の所定時間ｔ１が経過すると、熱交換器１３が十分に昇温できるだけの、液相の熱輸送流体Ｌが、化学蓄熱材に供給されるため、第１の所定時間ｔ１経過後に、第１のバルブ１７が閉鎖されて、化学蓄熱材への液相の熱輸送流体Ｌの供給が停止される。放熱が完了すると、化学蓄熱材は蓄熱容器１１の外部環境から放出される熱を受熱することで吸熱反応（蓄熱）が進行し、蓄熱容器１１の化学蓄熱材が熱輸送流体を反応ガスとして放出する。化学蓄熱材から放出された反応ガスは、第２の配管系１５、熱交換器１３、第３の配管系１６を介して熱輸送流体容器１２へ輸送される。
【００７１】
従って、蓄熱システム４の起動から第２の所定時間ｔ２経過後に、第２のバルブ１８も閉鎖されることで液相の熱輸送流体Ｌを熱輸送流体容器１２内に閉じ込めて、蓄熱容器１１の蓄熱を停止する。
【００７２】
一方で、蓄熱システム４が起動した時における、第１の温度センサー２３の検知する熱交換器の温度Ｓ１が第１の所定温度Ｔ１以上の場合は、熱交換器１３、すなわち熱利用先１００は、既に昇温状態となっている。また、蓄熱システム４が起動した時における、貯留量センサー４２の検知する液相の熱輸送流体Ｌの貯留量Ｗ１が所定量Ｌ１以下の場合には、蓄熱容器１１は、蓄熱されていない状態となっている。従って、（ｃ２−１）熱交換器の温度Ｓ１が第１の所定温度Ｔ１未満且つ貯留量Ｗ１が所定量Ｌ１以下の場合、（ｃ２−２）熱交換器の温度Ｓ１が第１の所定温度Ｔ１以上且つ貯留量Ｗ１が所定量Ｌ１超熱輸送流体全量Ｌ２未満の場合、または（ｃ２−３）熱交換器の温度Ｓ１が第１の所定量Ｔ１以上且つ貯留量Ｗ１が所定量Ｌ１以下の場合には、第２のバルブ１８が開放される。第１のバルブ１７は開放されずに第２のバルブ１８が開放されることで、発熱体１０１から放出される熱を蓄熱容器１１が受熱して蓄熱する。
【００７３】
更に、蓄熱システム４の稼働から所定時間ｔ２経過後に、第２のバルブ１８も閉鎖されることで液相の熱輸送流体Ｌを熱輸送流体容器１２内に閉じ込めて、蓄熱容器１１の蓄熱を停止する。
【００７４】
蓄熱システム４では、起動時における、第１の温度センサー２３の検知する温度Ｓ１が所定温度Ｔ１以上であり、貯留量センサー４２の検知する液相熱輸送流体Ｌの貯留量Ｗ１が熱輸送流体全量Ｌ２の場合には、蓄熱システム４の稼働前に閉鎖されていた第１のバルブ１７及び第２のバルブ１８は、いずれも、そのまま、閉鎖された状態となっている。
【００７５】
蓄熱システム４では、稼働時における熱交換器の温度Ｓ１が所定温度Ｔ１未満であることを第１の温度センサー２３が検知し、稼働時における液相の熱輸送流体Ｌの貯留量Ｗ１が所定量Ｌ１超であることを貯留量センサー４２が検知した場合に、蓄熱システム４が稼働し、蓄熱容器１１に蓄熱されていた熱が放出されて蓄熱容器１１から熱交換器１３へ熱が輸送されるので、熱交換器１３を速やかに昇温できる。また、蓄熱システム４の稼働から第２の所定時間ｔ２経過後に、第２のバルブ１８も閉鎖するため、蓄熱容器１１から熱交換器１３へ、必要以上の熱が輸送されることを確実に防止できる。さらに、貯留量センサー４２により蓄熱容器１１が十分な蓄熱状態であることが確認された上で、循環系が稼働するので、蓄熱容器１１の蓄熱をより効率化できる。
【００７６】
次に、本発明の第５実施形態例に係る蓄熱システムについて図面を用いながら説明する。なお、蓄熱システム１、２、３、４と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。図６に示すように、第５実施形態例に係る蓄熱システム５は、蓄熱システム１に、さらに、冷却装置５０が設けられている。
【００７７】
冷却装置５０は、第２の配管系１５に配置されている。すなわち、熱交換器１３の、気相の熱輸送流体Ｇの流れの上流側の位置に、冷却装置５０が設けられている。蓄熱システム５では、冷却装置５０は、熱交換器１３に隣接して配置されている。冷却装置５０としては既知の冷却構造、例えば、放熱フィン、水冷装置、空冷装置等を挙げることができる。
【００７８】
熱交換器１３の、気相の熱輸送流体Ｇの流れの上流側に、冷却装置５０が設けられることにより、熱利用先１００が既に昇温している状態において、蓄熱システム５が起動し、第１のバルブ１７及び第２のバルブ１８が開放されても、蓄熱容器１１から放出された熱は、熱交換器１３へ輸送される前に、冷却装置５０にて回収される。従って、蓄熱システム５では、既に昇温している状態の熱利用先１００へ、熱が輸送されることを確実に防止できる。
【００７９】
次に、本発明の第６実施形態例に係る蓄熱システムについて図面を用いながら説明する。なお、蓄熱システム１、２、３、４、５と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。図７に示すように、第６実施形態例に係る蓄熱システム６は、蓄熱システム１に、さらに、第２の配管系１５と第３の配管系１６とを連通させる第４の配管系６０が設けられている。
【００８０】
従って、第２の配管系１５を流通する、気相の熱輸送流体Ｇは、熱交換器１３を介さずに、第４の配管系６０を介して、熱輸送流体容器１２へ返送されることが可能となる。また、第４の配管系６０には、冷却装置５０が設けられている。従って、第４の配管系６０にて、気相の熱輸送流体Ｇは、液相の熱輸送流体Ｌに相変化する。
【００８１】
また、第４の配管系６０には、第４の配管系６０と第３の配管系１６との接続部と、冷却装置５０との間に、第３の熱輸送流体供給手段として、第３のバルブ６１が設けられている。従って、第２のバルブ１８を閉じ、第３のバルブ６１を開くことで、気相の熱輸送流体Ｇは、熱交換器１３へと供給されずに、第４の配管系６０にて液相の熱輸送流体Ｌに相変化して、熱輸送流体容器１２へ返送される。一方で、第２のバルブ１８を開けて、第３のバルブ６１を閉じることで、気相の熱輸送流体Ｇは、第４の配管系６０を流通せずに、熱交換器１３へ供給される。
【００８２】
蓄熱システム６でも、熱利用先１００が既に昇温している状態において、蓄熱システム６が起動し、第１のバルブ１７が開放されても、蓄熱容器１１から放出された熱は、熱交換器１３へ輸送されずに、第４の配管系６０の冷却装置５０にて回収される。従って、蓄熱システム６では、既に昇温している状態の熱利用先１００へ、熱が輸送されることを確実に防止できる。
【００８３】
次に、本発明の他の実施形態例について説明する。本発明の第４実施形態例に係る蓄熱システムでは、蓄熱容器の温度を検知する第２の温度センサーは設けられていなかったが、必要に応じて、さらに、第２の温度センサーを設けてもよい。また、本発明の第２〜第４実施形態例に係る蓄熱システムでも、必要に応じて、第１実施形態例に係る蓄熱システムと同様に、さらに、第２の配管系１５に冷却装置５０を配置されてもよい。また、本発明の第２〜第４実施形態例に係る蓄熱システムでも、必要に応じて、第１実施形態例に係る蓄熱システムと同様に、第２の配管系と第３の配管系とを連通させる第４の配管系を設け、第４の配管系に冷却装置と第３のバルブを設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明の蓄熱システムは、簡易な構成にて、加熱対象の必要以上の温度上昇の防止や、化学蓄熱材の蓄熱・放熱の動作を効率化できるので、広汎な分野で利用可能であり、例えば、エンジン等の内燃機関からの排熱の回収・貯蔵及び利用の分野、例えば、車両に搭載してエンジンからの排熱を回収・貯蔵及び利用する分野で、利用価値が高い。
【符号の説明】
【００８５】
１、２、３、４                    蓄熱システム
１１                              蓄熱容器
１２                              熱輸送流体容器
１３                              熱交換器
１４                              第１の配管系
１５                              第２の配管系
１６                              第３の配管系
１７                              第１のバルブ
１８                              第２のバルブ
２３                              第１の温度センサー
３１                              第２の温度センサー
４２                              貯留量センサー
【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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