JP2009264613A - Chemical heat storage system for vehicle - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a chemical heat storage system for a vehicle, capable of sufficiently supplying steam to a reactor from an evaporating section, under a low-temperature environment. <P>SOLUTION: This chemical heat storage system 10 for the vehicle comprises the reactor 16, incorporating a chemical heat storage material storing heat by dehydration reaction by the heat supplied from the vehicle and radiating heat through hydration reaction, and an evaporator-condenser 30 for supplying the steam for the hydration reaction to the reacting section 16, by making the water evaporate through heat exchange with an air-conditioner refrigerant. A heat medium flow channel 38 of the evaporator-condenser 30 between a compressor 64 and a condenser 66 is communicated in an air-conditioner refrigerant circulation passage 74 of an air-conditioning device 62 for the vehicle, so that the heat of low level is lifted up by an evaporator 72, and the water is evaporated by the air-conditioner refrigerant, of which the temperature is risen due to the compressor 64. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両の走行に伴い生じる熱を有効利用するための車両用化学蓄熱システムに関する。   The present invention relates to a vehicular chemical heat storage system for effectively using heat generated with traveling of a vehicle.

化学蓄熱材を充填した化学蓄熱反応器と、水を貯留した蒸発凝縮部とをパイプ及びバルブを介して連通させたケミカルヒートポンプコンテナが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2008−25853号公報
There is known a chemical heat pump container in which a chemical heat storage reactor filled with a chemical heat storage material and an evaporating and condensing part storing water are communicated with each other through a pipe and a valve (for example, see Patent Document 1).
JP 2008-25853 A

しかしながら、上記の如き従来の技術では、放熱の際に化学蓄熱反応器と蒸発凝縮部との圧力差によって該蒸発凝縮部内の水を蒸発させ、これにより生じた水蒸気を化学蓄熱反応器での水和反応に供する構成であるため、特に低温環境下での放熱の際に化学蓄熱反応器に供給する水蒸気圧力(量)が不足することが懸念される。   However, in the conventional technology as described above, the water in the evaporative condensation unit is evaporated by the pressure difference between the chemical heat storage reactor and the evaporative condensing unit during heat radiation, and the water vapor generated thereby is converted into the water in the chemical heat storage reactor. Since it is a structure used for the sum reaction, there is a concern that the water vapor pressure (amount) supplied to the chemical heat storage reactor is insufficient particularly during heat dissipation in a low temperature environment.

本発明は、上記事実を考慮して、低温環境下で蒸発部から反応器へ十分に水蒸気を供給することができる車両用化学蓄熱システムを得ることが目的である。   In view of the above fact, an object of the present invention is to obtain a vehicle chemical heat storage system that can sufficiently supply water vapor from an evaporation section to a reactor in a low temperature environment.

請求項1記載の発明に係る車両用化学蓄熱システムは、車両からの熱供給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を凝縮させる凝縮部と、エバポレータ、コンプレッサ、コンデンサ、膨張弁に冷媒を循環させる車両用空調装置の冷媒循環路における前記コンプレッサと前記コンデンサとの間を流れる冷媒との熱交換可能に設けられ、該冷媒との熱交換によって水を蒸発させることで、前記水和反応のための水蒸気を前記反応部に供給する蒸発部と、を備えている。   A chemical heat storage system for a vehicle according to the first aspect of the invention includes a reactor in which a chemical heat storage material that stores a heat by performing a dehydration reaction by supplying heat from a vehicle and dissipates heat by a hydration reaction, and the reactor Refrigerant flowing between the compressor and the condenser in the refrigerant circulation path of the air conditioner for the vehicle that circulates the refrigerant through the condenser, the evaporator, the compressor, the condenser, and the expansion valve. And an evaporation section that evaporates water by heat exchange with the refrigerant, and supplies water vapor for the hydration reaction to the reaction section.

請求項1記載の車両用化学蓄熱システムでは、反応器の化学蓄熱材は、車両の熱源から熱供給を受けることで、脱水反応を生じつつ蓄熱する。この脱水反応に伴って生じる水蒸気は、凝縮部にて凝縮される。化学蓄熱材に蓄熱した熱を放出する際には、車両用空調装置のコンプレッサを作動させ、エアコンサイクルを実行させる。すると、エバポレータにおいて空気(例えば大気)から熱が汲み上げられ、エアコンサイクル(圧縮・膨張式ヒートポンプ)の原理により冷媒が昇温される。そして、蒸発部において、上記の如く昇温された冷媒と水との熱交換によって該水が蒸発され、発生した水蒸気が反応器内(化学蓄熱材)に供給される。これにより、化学蓄熱材の水和反応が生じ、該化学蓄熱材に蓄えられていた熱が放出される。   In the chemical heat storage system for a vehicle according to claim 1, the chemical heat storage material of the reactor stores heat while generating a dehydration reaction by receiving heat supply from a heat source of the vehicle. The water vapor generated by this dehydration reaction is condensed in the condensing part. When releasing the heat stored in the chemical heat storage material, the compressor of the vehicle air conditioner is operated to execute the air conditioner cycle. Then, heat is pumped up from the air (for example, the atmosphere) in the evaporator, and the temperature of the refrigerant is raised by the principle of an air conditioner cycle (compression / expansion heat pump). Then, in the evaporation section, the water is evaporated by heat exchange between the refrigerant and the water whose temperature has been increased as described above, and the generated water vapor is supplied into the reactor (chemical heat storage material). As a result, a hydration reaction of the chemical heat storage material occurs, and the heat stored in the chemical heat storage material is released.

ここで、本車両用化学蓄熱システムは、車両用空調装置をヒートポンプとして利用して蒸発部での蒸発潜熱を確保する構成であるため、例えば環境温度で水を蒸発させる構成と比較して、蒸発部から反応部に供給される水蒸気圧(量)を増大させることができる。   Here, since the vehicle chemical heat storage system is configured to secure the latent heat of vaporization in the evaporation unit by using the vehicle air conditioner as a heat pump, for example, compared with a configuration in which water is evaporated at an environmental temperature, evaporation is performed. The water vapor pressure (amount) supplied from the part to the reaction part can be increased.

このように、請求項1記載の車両用化学蓄熱システムでは、低温環境下で蒸発部から反応器へ十分に水蒸気を供給することができる。しかも、車両用化学蓄熱システムに専用のヒートポンプを備えることなく、低温環境下で蒸発部から反応器へ十分に水蒸気を供給することができる。   Thus, in the vehicle chemical heat storage system according to the first aspect, water vapor can be sufficiently supplied from the evaporation section to the reactor in a low temperature environment. Moreover, water vapor can be sufficiently supplied from the evaporation section to the reactor in a low temperature environment without providing a dedicated heat pump in the vehicle chemical heat storage system.

請求項2記載の発明に係る車両用化学蓄熱システムは、請求項1記載の車両用化学蓄熱システムにおいて、前記反応器における化学蓄熱材が内蔵された化学蓄熱材用空間と、前記蒸発部における前記化学蓄熱材用空間に連通された部分とは、大気圧に対し減圧状態で密閉されている。   The chemical heat storage system for vehicles according to the invention of claim 2 is the chemical heat storage system for vehicles according to claim 1, wherein the chemical heat storage material space in which the chemical heat storage material in the reactor is incorporated, and the evaporation section The portion communicating with the chemical heat storage material space is sealed in a reduced pressure state relative to the atmospheric pressure.

請求項2記載の車両用化学蓄熱システムでは、反応器と蒸発部との連通部分すなわち水蒸気の移動範囲が減圧されているので、蒸発部における水の蒸発が促進される。   In the vehicular chemical heat storage system according to the second aspect, since the communication portion between the reactor and the evaporation section, that is, the water vapor movement range is reduced, evaporation of water in the evaporation section is promoted.

請求項3記載の発明に係る車両用化学蓄熱システムは、請求項1又は請求項2記載の車両用化学蓄熱システムにおいて、内部を流れる空気と前記反応器の化学蓄熱材との熱交換可能な第1熱交換部と、内部を流れる空気と加熱対象との熱交換可能な第2熱交換部とを有し、かつ前記第2熱交換部を通過した空気を前記エバポレータの空気流路に導くように構成された加熱空気流通構造をさらに備えた。   A chemical heat storage system for a vehicle according to a third aspect of the present invention is the chemical heat storage system for a vehicle according to the first or second aspect, wherein the heat flowing between the air flowing inside and the chemical heat storage material of the reactor can be exchanged. 1 heat exchanging part and a second heat exchanging part capable of exchanging heat between the air flowing inside and the object to be heated, and guiding the air that has passed through the second heat exchanging part to the air flow path of the evaporator And a heated air circulation structure.

請求項3記載の車両用化学蓄熱システムでは、反応器の化学蓄熱材が発熱すると、この熱は第1熱交換部において加熱空気流通構造内を流れる空気に伝達され、第2熱交換部において加熱対象の加熱に供される。さらに、加熱対象の加熱後の空気は、エバポレータの空気流路に供給される。この空気は、加熱対象の昇温に伴い高温になるので、エバポレータの加熱に寄与する。これにより、低温環境下でエバポレータにより熱を汲み上げることに伴う該エバポレータの着霜が抑制又は防止される。   In the vehicle chemical heat storage system according to claim 3, when the chemical heat storage material of the reactor generates heat, the heat is transmitted to the air flowing in the heated air circulation structure in the first heat exchange section, and is heated in the second heat exchange section. Subject to subject heating. Further, the heated air to be heated is supplied to the air flow path of the evaporator. Since this air becomes high temperature as the temperature of the object to be heated rises, it contributes to the heating of the evaporator. Thereby, the frost formation of this evaporator accompanying pumping up heat with an evaporator in a low-temperature environment is suppressed or prevented.

請求項4記載の発明に係る車両用化学蓄熱システムは、請求項3記載の車両用化学蓄熱システムにおいて、前記加熱空気流通構造は、前記エバポレータの空気流路を通過した空気を前記第1熱交換部に導くように構成されている。   A chemical heat storage system for a vehicle according to a fourth aspect of the present invention is the chemical heat storage system for a vehicle according to the third aspect, wherein the heated air flow structure is configured to exchange the air that has passed through the air flow path of the evaporator with the first heat exchange. It is comprised so that it may lead to a part.

請求項4記載の車両用化学蓄熱システムでは、加熱対象を加熱するための空気が第1熱交換部(反応器)、第2熱交換部(加熱対象)、エバポレータの順に循環されるので、エバポレータの着霜抑制と、化学蓄熱材から放熱した熱の有効利用とが図られる。   In the chemical heat storage system for a vehicle according to claim 4, air for heating the heating object is circulated in the order of the first heat exchange part (reactor), the second heat exchange part (heating object), and the evaporator. Frosting suppression and effective use of heat dissipated from the chemical heat storage material.

請求項5記載の発明に係る車両用化学蓄熱システムは、請求項1〜請求項4の何れか1項記載の車両用化学蓄熱システムにおいて、前記車両用空調装置に設けられ、前記エバポレータ、コンプレッサ、及び膨張弁をバイパスして冷媒を循環させ得る冷媒バイパス構造をさらに備え、前記凝縮部は、前記冷媒バイパス構造によって前記エバポレータ、コンプレッサ、及び膨張弁をバイパスして循環される冷媒との熱交換可能に設けられ、該冷媒との熱交換によって、前記反応器から流入した水蒸気を凝縮させるように構成されている。   A vehicle chemical heat storage system according to a fifth aspect of the present invention is the vehicle chemical heat storage system according to any one of the first to fourth aspects, wherein the vehicle air conditioner is provided with the evaporator, the compressor, And a refrigerant bypass structure that can circulate the refrigerant by bypassing the expansion valve, and the condenser can exchange heat with the refrigerant circulated by bypassing the evaporator, the compressor, and the expansion valve by the refrigerant bypass structure. The water vapor flowing from the reactor is condensed by heat exchange with the refrigerant.

請求項5記載の車両用化学蓄熱システムでは、反応器の化学蓄熱材への蓄熱すなわち脱水反応に伴って生じる水蒸気は凝縮部に導かれ、該凝縮部で水蒸気と冷媒との熱交換によって該水蒸気が凝縮される。この際、冷媒バイパス構造によって冷媒がエバポレータ、コンプレッサ、及び膨張弁をバイパスすることで、該冷媒は凝縮器とコンデンサとの間で循環される。これにより、凝縮器で冷媒に付与された凝縮熱がコンデンサにおいて放熱され、脱水反応が維持される。   In the chemical heat storage system for a vehicle according to claim 5, heat generated in the chemical heat storage material of the reactor, that is, water vapor generated by a dehydration reaction is guided to the condensing unit, and the water vapor is exchanged by heat exchange between the water vapor and the refrigerant in the condensing unit. Is condensed. At this time, the refrigerant bypasses the evaporator, the compressor, and the expansion valve by the refrigerant bypass structure, so that the refrigerant is circulated between the condenser and the condenser. Thereby, the condensation heat imparted to the refrigerant by the condenser is dissipated in the condenser, and the dehydration reaction is maintained.

このように、本車両用化学蓄熱システムは、車両用空調装置のコンデンサを放熱器として利用して凝縮部での凝縮熱を放熱する構成であるため、該車両用化学蓄熱システムに専用の放熱系(冷媒循環系)を設けることなく、脱水反応すなわち蓄熱状態を維持することができる。   Thus, since this vehicle chemical heat storage system is configured to dissipate the heat of condensation in the condensing unit using the condenser of the vehicle air conditioner as a radiator, a dedicated heat dissipation system for the vehicle chemical heat storage system is provided. A dehydration reaction, that is, a heat storage state can be maintained without providing a (refrigerant circulation system).

請求項6記載の発明に係る車両用化学蓄熱システムは、請求項5記載の車両用化学蓄熱システムにおいて、前記冷媒バイパス構造は、前記コンデンサの上流側と下流側とを連通するバイパス流路と、該バイパス流路に設けられたポンプと、前記冷媒が前記バイパス流路を流れないノーマル状態と前記冷媒が前記バイパス流路を選択的に流れるバイパス状態とを切り替え得る流路切替装置とを含んで構成されている。   A chemical heat storage system for a vehicle according to a sixth aspect of the present invention is the chemical thermal storage system for a vehicle according to the fifth aspect, wherein the refrigerant bypass structure includes a bypass passage that communicates the upstream side and the downstream side of the condenser; A pump provided in the bypass flow path, and a flow path switching device capable of switching between a normal state where the refrigerant does not flow through the bypass flow path and a bypass state where the refrigerant selectively flows through the bypass flow path. It is configured.

請求項6記載の車両用化学蓄熱システムでは、車両用空調装置にバイパス流路、ポンプ、流路切替装置を設ける簡単な構成で、通常のエアコンサイクルと、蓄熱時にコンデンサと凝縮部とに冷媒が循環する状態とに切り替え得る構成を実現することができる。   The vehicle chemical heat storage system according to claim 6 is a simple configuration in which a bypass flow path, a pump, and a flow path switching device are provided in the vehicle air conditioner, and the refrigerant is supplied to the condenser and the condensing unit during heat storage. A configuration capable of switching to a circulating state can be realized.

請求項7記載の発明に係る車両用化学蓄熱システムは、請求項5又は請求項6記載の車両用化学蓄熱システムにおいて、前記蒸発部と前記凝縮部とは、前記水又は水蒸気が存在する蒸発凝縮空間と前記冷媒が流れる冷媒流路とが前記水又は水蒸気と冷媒との熱交換可能に設けられた蒸発・凝縮器として一体に構成されている。   The vehicular chemical heat storage system according to claim 7 is the vehicular chemical heat storage system according to claim 5 or 6, wherein the evaporating part and the condensing part are evaporative condensation in which the water or water vapor exists. The space and the refrigerant flow path through which the refrigerant flows are integrally configured as an evaporator / condenser provided so that heat exchange between the water or water vapor and the refrigerant is possible.

請求項7記載の車両用化学蓄熱システムでは、車両用空調装置の冷媒と熱交換することで機能を発揮する蒸発部と凝縮部とが、蒸発凝縮空間と冷媒流路との少なくとも一部が共用されて一体化されているため、蒸発・凝縮器としての構造、及びシステムの構造が簡単である。   In the chemical heat storage system for a vehicle according to claim 7, the evaporating unit and the condensing unit that function by exchanging heat with the refrigerant of the vehicle air conditioner share at least a part of the evaporative condensing space and the refrigerant flow path. Therefore, the structure as an evaporator / condenser and the structure of the system are simple.

請求項8記載の発明に係る車両用化学蓄熱システムは、請求項5〜請求項7の何れか1項記載の車両用化学蓄熱システムにおいて、前記反応器の化学蓄熱材への蓄熱状態を検知し、蓄熱状態のときに前記冷媒が前記エバポレータ、コンプレッサ、及び膨張弁をバイパスして循環するように、前記冷媒バイパス構造を制御する制御装置をさらに備えた。   A chemical heat storage system for a vehicle according to an eighth aspect of the invention is the chemical thermal storage system for a vehicle according to any one of the fifth to seventh aspects, wherein the thermal storage state of the reactor in the chemical thermal storage material is detected. And a control device that controls the refrigerant bypass structure so that the refrigerant circulates bypassing the evaporator, the compressor, and the expansion valve in the heat storage state.

請求項8記載の車両用化学蓄熱システムでは、制御装置は、反応器の化学蓄熱材への蓄熱状態を検知した場合に、冷媒バイパス構造を制御して、冷媒をコンデンサと凝縮器との間で循環させる。これにより、間欠的に蓄熱動作が生じる場合でも、各蓄熱動作を維持し、蓄熱していない場合には車両用空調装置を空調のために用いることができる。   In the chemical heat storage system for a vehicle according to claim 8, the control device controls the refrigerant bypass structure and detects the refrigerant between the condenser and the condenser when detecting the heat storage state of the reactor in the chemical heat storage material. Circulate. Thereby, even when the heat storage operation occurs intermittently, each heat storage operation is maintained, and when the heat is not stored, the vehicle air conditioner can be used for air conditioning.

請求項9記載の発明に係る車両用化学蓄熱システムは、請求項1〜請求項8の何れか1項記載の車両用化学蓄熱システムにおいて、前記化学蓄熱材に放熱させる際に、要求される放熱量を検知し、検知した放熱量だけ放熱させるための水蒸気が前記蒸発器から前記反応器に供給されるように前記冷媒の流量を求め、前記コンプレッサを制御する制御装置をさらに備えた。   A chemical heat storage system for a vehicle according to a ninth aspect of the invention is the chemical heat storage system for a vehicle according to any one of the first to eighth aspects, wherein the required heat release is performed when the chemical heat storage material dissipates heat. The apparatus further includes a control device that detects the amount of heat, obtains the flow rate of the refrigerant so that water vapor for releasing the detected amount of heat is supplied from the evaporator to the reactor, and controls the compressor.

請求項9記載の車両用化学蓄熱システムでは、制御手段が検知した要求放熱量に応じた量(圧力)だけの水蒸気が蒸発部から反応器に供給されるように、制御手段がコンプレッさを制御する。これにより、要求放熱量分だけ化学蓄熱材から放熱させることができ、化学蓄熱材への蓄熱の有効利用が図られる。   The chemical heat storage system for a vehicle according to claim 9, wherein the control means controls the compression so that only an amount (pressure) of water vapor corresponding to the required heat release detected by the control means is supplied from the evaporation section to the reactor. To do. Thereby, it is possible to dissipate heat from the chemical heat storage material by the required heat release amount, and effective use of the heat storage to the chemical heat storage material is achieved.

以上説明したように本発明に係る車両用化学蓄熱システムは、低温環境下で蒸発部から反応器へ十分に水蒸気を供給することができるという優れた効果を有する。   As described above, the vehicle chemical heat storage system according to the present invention has an excellent effect that water vapor can be sufficiently supplied from the evaporation section to the reactor in a low temperature environment.

本発明の第1の実施形態に係る車両用化学蓄熱システム10について、図1〜図7に基づいて説明する。   A vehicular chemical heat storage system 10 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1には、車両用化学蓄熱システム10の概略全体構成が模式的なシステム構成図にて示されている。この図に示される如く、車両用化学蓄熱システム10は、容器12内における化学蓄熱材用空間としての反応流路14に化学蓄熱材(図示所略)が充填された反応器16を備えている。反応器16を構成する化学蓄熱材は、脱水に伴って蓄熱(吸熱)し、水和(水酸化カルシウムへの復原)に伴って放熱(発熱)する構成とされている。   FIG. 1 is a schematic system configuration diagram showing a schematic overall configuration of a vehicular chemical heat storage system 10. As shown in this figure, the vehicular chemical heat storage system 10 includes a reactor 16 in which a chemical heat storage material (not shown) is filled in a reaction channel 14 as a space for a chemical heat storage material in a container 12. . The chemical heat storage material constituting the reactor 16 stores heat (absorbs heat) with dehydration and dissipates heat (heat generation) with hydration (restoration to calcium hydroxide).

この実施形態では、化学蓄熱材として、アルカリ土類金属の水酸化物の1つである水酸化カルシウム(Ca(OH))が採用されている。したがって、反応器16内では、以下に示す反応で蓄熱、放熱を可逆的に繰り返し得る構成とされている。
Ca(OH) ⇔ CaO + H
In this embodiment, calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ), which is one of alkaline earth metal hydroxides, is employed as the chemical heat storage material. Therefore, in the reactor 16, it is set as the structure which can reversibly repeat heat storage and heat dissipation by the reaction shown below.
Ca (OH) 2 Ca CaO + H 2 O

この式に蓄熱量、発熱量Qを併せて示すと、
Ca(OH) + Q → CaO + H
CaO + HO → Ca(OH) + Q
となる。この化学蓄熱材(Ca(OH))の1kg当たりの蓄熱容量は、略1.86[MJ/kg−Ca(OH)]とされている。
When the heat storage amount and the heat generation amount Q are shown together in this equation,
Ca (OH) 2 + Q → CaO + H 2 O
CaO + H 2 O → Ca (OH) 2 + Q
It becomes. The heat storage capacity per kg of this chemical heat storage material (Ca (OH) 2 ) is about 1.86 [MJ / kg-Ca (OH) 2 ].

さらに、この実施形態では、反応器16の容器12内には、化学蓄熱材に熱を供給するための熱媒流路18と、化学蓄熱材からの熱を加熱対象に輸送するための冷媒流路20とが設けられている。熱媒流路18、冷媒流路20は、それぞれ内部を流れる熱媒、冷媒と反応流路14内の化学蓄熱材との熱交換可能に、該反応流路14に隣接(図示は省略)して設けられている。   Furthermore, in this embodiment, in the container 12 of the reactor 16, a heat medium flow path 18 for supplying heat to the chemical heat storage material, and a refrigerant flow for transporting the heat from the chemical heat storage material to the heating target. A path 20 is provided. The heat medium flow path 18 and the refrigerant flow path 20 are adjacent to the reaction flow path 14 (not shown) so that heat exchange between the heat medium and the refrigerant flowing through the inside and the chemical heat storage material in the reaction flow path 14 is possible. Is provided.

熱媒流路18には、熱媒ライン22が接続されている。熱媒ライン22における熱媒流路18の上流側には、車両用化学蓄熱システム10が適用された自動車の熱源に接続されている。熱媒ライン22の下流端22Aは、大気開放端とされている。   A heat medium line 22 is connected to the heat medium flow path 18. An upstream side of the heat medium flow path 18 in the heat medium line 22 is connected to a heat source of an automobile to which the vehicle chemical heat storage system 10 is applied. The downstream end 22 </ b> A of the heat medium line 22 is an atmosphere open end.

この実施形態では、熱媒として、内燃機関EGの排気ガス、電気ヒータEHで加熱された空気の少なくとも一方が採用される。電気ヒータEHは、例えば車両用化学蓄熱システム10が適用された自動車が電気モータを駆動源として備える電気自動車やハイブリッド自動車の場合に採用され、バッテリへの充電ができない余剰電力によって作動される構成とすることができる。余剰電力としては、例えば、車両減速に伴う回生エネルギ相当分や、燃料電池等の発電装置を搭載する構成においては、負荷変動に伴う余剰発電量相当分が挙げられる。   In this embodiment, at least one of exhaust gas from the internal combustion engine EG and air heated by the electric heater EH is employed as the heat medium. The electric heater EH is employed when, for example, an automobile to which the vehicle chemical heat storage system 10 is applied is an electric vehicle or a hybrid vehicle having an electric motor as a drive source, and is operated by surplus power that cannot charge the battery. can do. Examples of the surplus power include an amount corresponding to regenerative energy associated with vehicle deceleration, and an amount corresponding to an excess power generation amount associated with load fluctuation in a configuration in which a power generation device such as a fuel cell is mounted.

一方、冷媒流路20には、熱輸送ライン24が接続されている。熱輸送ライン24における冷媒流路20の上流側にはブロア26が設けられており、熱輸送ライン24における冷媒流路20の下流側には、車両用化学蓄熱システム10による加熱対象28との熱交換部が設けられている。これにより、車両用化学蓄熱システム10では、反応器16で化学蓄熱材が放熱した熱を加熱対象28の加熱(暖機)に供することができる構成とされている。熱輸送ライン24の下流端は大気開放端24Aとされている。加熱対象28としては、内燃機関EG、該内燃機関EGの排気ガスを浄化するための排気触媒、モータ駆動用のバッテリを統制する構成では該バッテリなどが挙げられ、複数の加熱対象(候補)から一部の加熱対象を選択する構成としても良い。   On the other hand, a heat transport line 24 is connected to the refrigerant flow path 20. A blower 26 is provided on the upstream side of the refrigerant flow path 20 in the heat transport line 24, and heat from the heating target 28 by the vehicle chemical heat storage system 10 is disposed on the downstream side of the refrigerant flow path 20 in the heat transport line 24. An exchange unit is provided. Thereby, in the chemical heat storage system 10 for vehicles, it is set as the structure which can use for the heating (warming-up) of the heating object 28 the heat which the chemical heat storage material thermally radiated in the reactor 16. The downstream end of the heat transport line 24 is an atmospheric open end 24A. Examples of the heating object 28 include an internal combustion engine EG, an exhaust catalyst for purifying exhaust gas of the internal combustion engine EG, and a battery for controlling a battery for driving a motor. It is good also as a structure which selects some heating objects.

また、車両用化学蓄熱システム10は、反応器16の反応流路14から導入された水蒸気を凝縮する凝縮部、及び水を蒸発させて反応器16に供給する水蒸気を生成する蒸発部としての機能を兼ね備える蒸発・凝縮器30を備えている。蒸発・凝縮器30は、反応器16の反応流路14に水蒸気循環ライン32を介して連通された蒸発凝縮室34と、蒸発凝縮室34内の水蒸気を凝縮するための冷媒流路36と、蒸発凝縮室34内の水を蒸発させるための熱媒流路38とが容器40内に形成されて構成されている。熱媒流路38、冷媒流路36は、それぞれ内部を流れる熱媒、冷媒と蒸発凝縮室34内の水又は水蒸気との熱交換可能に、該蒸発凝縮室34に隣接(図示は省略)して設けられている。   The vehicular chemical heat storage system 10 functions as a condensing unit that condenses the water vapor introduced from the reaction flow path 14 of the reactor 16 and an evaporating unit that generates water vapor by evaporating the water and supplying the water to the reactor 16. The evaporator / condenser 30 is also provided. The evaporator / condenser 30 includes an evaporation condensing chamber 34 communicated with the reaction channel 14 of the reactor 16 via a water vapor circulation line 32, a refrigerant channel 36 for condensing water vapor in the evaporation condensing chamber 34, A heat medium flow path 38 for evaporating water in the evaporative condensation chamber 34 is formed in the container 40. The heat medium flow path 38 and the refrigerant flow path 36 are adjacent to the evaporative condensation chamber 34 (not shown) so that heat can be exchanged between the heat medium, the refrigerant, and the water or water vapor in the evaporative condensation chamber 34. Is provided.

蒸発凝縮室34は、水蒸気循環ライン32、反応器16の反応流路14と共に真空脱気されている。水蒸気循環ライン32には、蒸発凝縮室34と反応流路14との連通、非連通を切り替えるための開閉弁42が設けられている。また、蒸発凝縮室34における重力方向の低所は、水循環ライン44を介して水タンク46に連通されている。水循環ライン44には、ウォータポンプ48、開閉弁50が設けられている。水タンク46は、蒸発凝縮室34で凝縮された水を、該蒸発凝縮室34で蒸発させるための水として貯留するようになっている。ウォータポンプ48は、作動することで、水タンク46の水を蒸発凝縮室34に供給するようになっている。   The evaporation condensing chamber 34 is evacuated together with the water vapor circulation line 32 and the reaction flow path 14 of the reactor 16. The water vapor circulation line 32 is provided with an on-off valve 42 for switching communication between the evaporative condensation chamber 34 and the reaction flow path 14. Further, the lower portion in the gravity direction in the evaporative condensation chamber 34 is communicated with the water tank 46 through the water circulation line 44. The water circulation line 44 is provided with a water pump 48 and an on-off valve 50. The water tank 46 stores water condensed in the evaporative condensation chamber 34 as water for evaporating in the evaporative condensation chamber 34. The water pump 48 operates to supply water in the water tank 46 to the evaporative condensation chamber 34.

冷媒流路36には、冷媒循環ライン52が接続されている。冷媒循環ライン52には、サブラジエータ54及び冷媒ポンプ56が冷媒流路36と直列を成すように設けられている。これにより、冷媒ポンプ56が作動されることで冷媒が冷媒流路36、サブラジエータ54を循環し、冷媒流路36における水蒸気の凝縮熱をサブラジエータ54で放熱するようになっている。すなわち、車両用化学蓄熱システム10では、蒸発・凝縮器30を構成する冷媒流路36での水蒸気から水への凝縮を維持するための凝縮器冷却系58が構成されているものと捉えることができる。なお、凝縮器冷却系58は、サブラジエータ54に放熱用の空気(外気)を導くためのファン55を有する。   A refrigerant circulation line 52 is connected to the refrigerant flow path 36. A sub-radiator 54 and a refrigerant pump 56 are provided in the refrigerant circulation line 52 in series with the refrigerant flow path 36. Thus, when the refrigerant pump 56 is operated, the refrigerant circulates through the refrigerant flow path 36 and the sub radiator 54, and the heat of condensation of water vapor in the refrigerant flow path 36 is radiated by the sub radiator 54. That is, in the chemical heat storage system 10 for a vehicle, it can be understood that a condenser cooling system 58 for maintaining condensation from water vapor to water in the refrigerant flow path 36 constituting the evaporator / condenser 30 is configured. it can. The condenser cooling system 58 includes a fan 55 for guiding heat radiation air (outside air) to the sub radiator 54.

そして、車両用化学蓄熱システム10は、蒸発・凝縮器30の冷媒流路36での水の蒸発のための蒸発熱を付与するための蒸発器加熱系60を備えており、蒸発器加熱系60は、車両用化学蓄熱システム10が適用された自動車の車両用空調装置62を利用して構成されている。以下、具体的に説明する。   The vehicular chemical heat storage system 10 includes an evaporator heating system 60 for applying evaporation heat for evaporating water in the refrigerant flow path 36 of the evaporator / condenser 30, and the evaporator heating system 60. Is configured using an automotive vehicle air conditioner 62 to which the vehicle chemical heat storage system 10 is applied. This will be specifically described below.

車両用空調装置62は、コンプレッサ64と、コンデンサ66と、気液分離器68と、膨張弁70と、エバポレータ72と、これらを直列に連通するエアコン冷媒循環路74とを備えている。車両用空調装置62は、コンプレッサ64、コンデンサ66、膨張弁70、エバポレータ72の順でエアコン冷媒が循環されることで、圧縮・膨張式のヒートポンプサイクルであるエアコンサイクルが実行される構成とされている。この実施形態では、エアコン冷媒として、R−134aが用いられている。   The vehicle air conditioner 62 includes a compressor 64, a condenser 66, a gas-liquid separator 68, an expansion valve 70, an evaporator 72, and an air conditioner refrigerant circulation path 74 that communicates them in series. The vehicle air conditioner 62 is configured such that an air conditioner cycle that is a compression / expansion heat pump cycle is executed by circulating air conditioner refrigerant in the order of the compressor 64, the condenser 66, the expansion valve 70, and the evaporator 72. Yes. In this embodiment, R-134a is used as the air conditioner refrigerant.

具体的には、エアコン冷媒は、コンプレッサ64で圧縮されて高圧気相とされ、コンデンサ66で凝縮されて高圧液相とされ、膨張弁70で膨張されて低圧液相とされ、エバポレータ72で空調用空気との熱交換により蒸発されることで低圧気相とされるエアコンサイクルを繰り返すことで、エバポレータ72で空調用空気を冷却する構成とされている。   Specifically, the air-conditioner refrigerant is compressed by the compressor 64 to be a high-pressure gas phase, condensed by the condenser 66 to be a high-pressure liquid phase, expanded by the expansion valve 70 to be a low-pressure liquid phase, and air-conditioned by the evaporator 72. The evaporator 72 is configured to cool the air-conditioning air by repeating an air-conditioning cycle that is made into a low-pressure gas phase by being evaporated by heat exchange with the working air.

すなわち、エバポレータ72は、エアコン冷媒流路72Aと空気流路72Bとを有する熱交換器とされており、ブロア76からエアダクト78を介して空気流路72Bに供給される空調用空気(室外気又は室内気)からエアコン冷媒流路72Aを流れるエアコン冷媒の蒸発潜熱を奪うことで、該空調用空気を冷却する構成とされている。エアダクト78は、エバポレータ72の下流側で車室内へ空調用空気を導く室内側ダクト78Aと車室外に空気を導く排気ダクト78Bとに分岐されており、該分岐部には切替ダンパ75が設けられている。   That is, the evaporator 72 is a heat exchanger having an air conditioner refrigerant flow path 72A and an air flow path 72B, and air conditioning air (outdoor air or air supplied from the blower 76 through the air duct 78 to the air flow path 72B. The air-conditioning air is cooled by removing the latent heat of vaporization of the air-conditioner refrigerant flowing through the air-conditioner refrigerant flow path 72A from the room air). The air duct 78 is branched into an indoor duct 78A that guides air for air conditioning into the passenger compartment on the downstream side of the evaporator 72 and an exhaust duct 78B that guides air to the outside of the passenger compartment. A switching damper 75 is provided at the branched portion. ing.

また、コンデンサ66は、外気とエアコン冷媒との熱交換器とされており、車両走行風やファン80の作動により生じる空気流にエアコン冷媒の凝縮熱を放出する構成とされている。この実施形態では、コンプレッサ64としては、適用された自動車の内燃機関とは独立して作動し得る電動コンプレッサが採用されている。   The condenser 66 is a heat exchanger between the outside air and the air conditioner refrigerant, and is configured to release the heat of condensation of the air conditioner refrigerant into the airflow generated by the operation of the vehicle running wind and the fan 80. In this embodiment, the compressor 64 employs an electric compressor that can operate independently of the applied automobile internal combustion engine.

そして、車両用化学蓄熱システム10では、車両用空調装置62を構成するエアコン冷媒循環路74におけるコンプレッサ64とコンデンサ66との間の部分が、蒸発・凝縮器30の熱媒流路38に接続されている。これにより、車両用化学蓄熱システム10では、エアコン冷媒を熱媒として、蒸発凝縮室34において水を蒸発させて水蒸気を得る構成とされている。この実施形態では、蒸発・凝縮器30の蒸発凝縮室34で水を蒸発させる際には、後述する如くコンデンサ66での熱交換が省略される(自動車が走行されず、ファン80が不作動とされる)構成とされている。これにより、蒸発・凝縮器30では、比較的高温のエアコン冷媒から水への放熱(熱交換)が行われる構成である。   In the vehicle chemical heat storage system 10, a portion between the compressor 64 and the condenser 66 in the air conditioner refrigerant circulation path 74 constituting the vehicle air conditioner 62 is connected to the heat medium passage 38 of the evaporator / condenser 30. ing. Thereby, in the chemical heat storage system 10 for vehicles, it is set as the structure which evaporates water in the evaporative condensation chamber 34, and uses air-conditioner refrigerant as a heat medium, and obtains water vapor | steam. In this embodiment, when water is evaporated in the evaporating / condensing chamber 34 of the evaporating / condensing unit 30, heat exchange in the condenser 66 is omitted as will be described later (the automobile is not running and the fan 80 is inoperative). Is configured). As a result, the evaporator / condenser 30 is configured to dissipate heat (heat exchange) from a relatively high-temperature air-conditioner refrigerant to water.

また、図2に示される如く、車両用化学蓄熱システム10は、制御装置としての蓄熱ECU82を備えている。蓄熱ECU82は、開閉弁42、50、ブロア26、76、ウォータポンプ48、冷媒ポンプ56、コンプレッサ64、ファン55、80、切替ダンパ75のそれぞれに電気的に接続されており、これらの動作を制御するようになっている。   Further, as shown in FIG. 2, the vehicle chemical heat storage system 10 includes a heat storage ECU 82 as a control device. The heat storage ECU 82 is electrically connected to each of the on-off valves 42 and 50, the blowers 26 and 76, the water pump 48, the refrigerant pump 56, the compressor 64, the fans 55 and 80, and the switching damper 75, and controls these operations. It is supposed to be.

この蓄熱ECU82には、自動車の図示しないスタートスイッチ(運転制御ECUやメインコントローラ)から適用された自動車の運転状態に応じた信号が入力されるようになっている。また、蓄熱ECU82は、外気温(環境温度)に応じた信号を出力する外気温センサ84、加熱対象の温度に応じた信号を出力する対象温センサ86、反応器16の化学蓄熱材の温動に対応した信号を出力する化学蓄熱材温センサ88のそれぞれに電気的に接続されている。この蓄熱ECU82による制御は、本実施形態の作用と共に説明することとする。   The heat storage ECU 82 is supplied with a signal corresponding to the driving state of the vehicle applied from a start switch (operation control ECU or main controller) (not shown) of the vehicle. Further, the heat storage ECU 82 is an outside air temperature sensor 84 that outputs a signal according to the outside air temperature (environment temperature), a target temperature sensor 86 that outputs a signal according to the temperature of the heating target, and the temperature fluctuation of the chemical heat storage material of the reactor 16. Are electrically connected to each of the chemical heat storage material temperature sensors 88 that output signals corresponding to. The control by the heat storage ECU 82 will be described together with the operation of the present embodiment.

次に、第1の実施形態の作用を説明する。なお、車両用化学蓄熱システム10の動作を示す図3において、太い実線は水、水蒸気、各熱媒等の流体の流れを示しており、想像線は流れのないラインを示しており、白抜きの矢印は熱の移動を示しており、黒塗りのバルブポートは流れの閉止状態を示している。また、図3では、説明すべきモードに関与しない構成要素の図示を省略する場合がある。   Next, the operation of the first embodiment will be described. In FIG. 3 showing the operation of the vehicular chemical heat storage system 10, the thick solid line shows the flow of fluid such as water, water vapor, and each heat medium, and the imaginary line shows the line without flow, and the white line The arrow indicates heat transfer, and the black valve port indicates a closed flow. Further, in FIG. 3, illustration of components that are not involved in the mode to be described may be omitted.

上記構成の車両用化学蓄熱システム10が適用された自動車では、例えば夏場の空調使用の際には、車両用空調装置62を図3(A)に示される如く動作させる。すなわち、エアコン冷媒が、コンプレッサ64、コンデンサ66、気液分離器68、膨張弁70、エバポレータ72の順でエアコン冷媒循環路74を循環するエアコンサイクルを実行させつつ、切替ダンパ75を室内側ダクト78Aに切り換えた状態でブロア76を作動させる。これにより、エバポレータ72において空調用空気からエアコン冷媒の蒸発潜熱が奪われ、冷却された空調空気が車室内に導かれる。   In an automobile to which the vehicle chemical heat storage system 10 having the above configuration is applied, for example, when using air conditioning in summer, the vehicle air conditioner 62 is operated as shown in FIG. That is, the air conditioner refrigerant executes the air conditioner cycle in which the air conditioner refrigerant circulates in the air conditioner refrigerant circulation path 74 in the order of the compressor 64, the condenser 66, the gas-liquid separator 68, the expansion valve 70, and the evaporator 72. The blower 76 is operated in the state switched to. As a result, the evaporator 72 takes away the latent heat of vaporization of the air-conditioner refrigerant from the air-conditioning air, and the cooled air-conditioned air is guided into the passenger compartment.

この自動車に適用された車両用化学蓄熱システム10の蓄熱ECU82の制御について、図4に示すフローチャートを参照しつつ説明する。このフローチャートに示される如く、蓄熱ECU82は、ステップS10で、車両運転状態(停止、駐車状態を含む)放熱モードが要求されているか否かを判断する。放熱モードが要求されていないと判断した場合、蓄熱ECU82は、ステップS12に進み、蓄熱モードが要求されているか否かを判断する。蓄熱モードが要求されていないと判断した場合、蓄熱ECU82は、ステップS10に戻り、蓄熱モードが要求されていると判断した場合、蓄熱ECU82は、ステップS14に進む。   Control of the heat storage ECU 82 of the vehicle chemical heat storage system 10 applied to this automobile will be described with reference to the flowchart shown in FIG. As shown in this flowchart, in step S10, the heat storage ECU 82 determines whether or not a vehicle operation state (including stop and parking state) heat radiation mode is requested. When determining that the heat dissipation mode is not requested, the heat storage ECU 82 proceeds to step S12 and determines whether the heat storage mode is required. If it is determined that the heat storage mode is not required, the heat storage ECU 82 returns to step S10, and if it is determined that the heat storage mode is required, the heat storage ECU 82 proceeds to step S14.

ステップS14で蓄熱ECU82は、蓄熱作動を検出する。すなわち、内燃機関EGからの排気ガスの導入又はEHによる加熱空気の導入を検出(確認)する。なお、内燃機関EGからの排気ガスの導入又はEHによる加熱空気の導入動作は、蓄熱ECU82の指令によって行われても良く、他のコントローラからのしれによって行われても良い。次いで蓄熱ECU82は、ステップS16に進み、図3(C)に示される如く、開閉弁42、50をそれぞれ開放させると共に、凝縮器冷却系58の冷媒ポンプ56、ファン55を作動させる。これにより、サブラジエータ54、蒸発・凝縮器30の順で冷媒が冷媒循環ライン52を循環する。   In step S14, the heat storage ECU 82 detects the heat storage operation. That is, the introduction of exhaust gas from the internal combustion engine EG or the introduction of heated air by EH is detected (confirmed). The operation of introducing the exhaust gas from the internal combustion engine EG or the operation of introducing the heated air by the EH may be performed according to a command from the heat storage ECU 82 or may be performed by a margin from another controller. Next, the heat storage ECU 82 proceeds to step S16, and as shown in FIG. 3C, the on-off valves 42 and 50 are opened, and the refrigerant pump 56 and the fan 55 of the condenser cooling system 58 are operated. Accordingly, the refrigerant circulates in the refrigerant circulation line 52 in the order of the sub radiator 54 and the evaporator / condenser 30.

これにより、反応器16では、内燃機関EG又は電気ヒータEHから供給された熱によって反応流路14の化学蓄熱材が脱水反応を生じ、該化学蓄熱材への蓄熱が成される。そして、化学蓄熱材の脱水反応に伴って生じた水蒸気が水蒸気循環ライン32を介して蒸発・凝縮器30の蒸発凝縮室34に導入されると、該水蒸気が冷媒流路36を流れる冷媒との熱交換によって凝縮され、重力にて水タンク46に回収される。水蒸気との熱交換で加熱された冷媒は、サブラジエータ54で外気と熱交換することで冷却される。これにより、反応器16での蓄熱動作が維持される。   Thereby, in the reactor 16, the chemical heat storage material in the reaction flow path 14 undergoes a dehydration reaction by the heat supplied from the internal combustion engine EG or the electric heater EH, and heat storage to the chemical heat storage material is performed. When the water vapor generated by the dehydration reaction of the chemical heat storage material is introduced into the evaporation / condensation chamber 34 of the evaporation / condenser 30 via the water vapor circulation line 32, It is condensed by heat exchange and collected in the water tank 46 by gravity. The refrigerant heated by heat exchange with water vapor is cooled by exchanging heat with the outside air by the sub radiator 54. Thereby, the heat storage operation in the reactor 16 is maintained.

この蓄熱モードでは、略37℃で水蒸気を凝縮させる略1[kW]の凝縮熱を受ける場合、冷媒の流量を10[NL/min]とすると、サブラジエータ54で略1[kW]の放熱が果たされことが確かめられている。この例では、例えば、冷媒流路36の入口で冷媒温度が22℃、冷媒流路36の出口で冷媒温度が23.5℃となる。また、冷媒ポンプ56の動力は略80[W]とされ、ファン55の動力は無視し得る。   In this heat storage mode, when receiving the heat of condensation of approximately 1 [kW] for condensing water vapor at approximately 37 ° C., if the refrigerant flow rate is 10 [NL / min], the sub-radiator 54 dissipates approximately 1 [kW]. It is confirmed that it will be fulfilled. In this example, for example, the refrigerant temperature is 22 ° C. at the inlet of the refrigerant flow path 36 and the refrigerant temperature is 23.5 ° C. at the outlet of the refrigerant flow path 36. The power of the refrigerant pump 56 is approximately 80 [W], and the power of the fan 55 can be ignored.

蓄熱ECU82は、ステップS18に進み、反応器16への蓄熱が完了したか否かを判断する。例えば、化学蓄熱材温センサ88の信号に基づき、化学蓄熱材の所定値以上の温度上昇(顕熱)を検出したか否かにより、蓄熱完了が判断される。蓄熱が完了していないと判断した場合、蓄熱ECU82はステップS16に戻り、蓄熱が完了したと判断した場合、蓄熱ECU82はステップS20に進む。ステップS20で蓄熱ECU82は、開閉弁42、50をそれぞれ閉止させると共に、凝縮器冷却系58の冷媒ポンプ56、ファン55を停止させ、蓄熱モードを終了する。   The heat storage ECU 82 proceeds to step S18 and determines whether or not the heat storage in the reactor 16 is completed. For example, based on the signal from the chemical heat storage material temperature sensor 88, the completion of the heat storage is determined based on whether or not a temperature rise (sensible heat) of a predetermined value or more of the chemical heat storage material is detected. When it is determined that the heat storage is not completed, the heat storage ECU 82 returns to step S16, and when it is determined that the heat storage is completed, the heat storage ECU 82 proceeds to step S20. In step S20, the heat storage ECU 82 closes the on-off valves 42 and 50, stops the refrigerant pump 56 and the fan 55 of the condenser cooling system 58, and ends the heat storage mode.

一方、ステップS10で放熱モードが要求されてると判断した場合、蓄熱ECU82は、ステップS22に進む。すなわち放熱モードを選択する。ステップS22で蓄熱ECU82は、加熱対象28の要求熱量(W)を検知する。この要求熱量は、予め設定(記憶)された加熱対象28の熱容量、加熱対象28の昇温後の温度、昇温時間、及び加熱対象28の現在温度等により計算又はマップ等により求められる。   On the other hand, if it is determined in step S10 that the heat dissipation mode is required, the heat storage ECU 82 proceeds to step S22. That is, the heat dissipation mode is selected. In step S22, the heat storage ECU 82 detects the required heat amount (W) of the heating object 28. This required heat quantity is obtained by calculation or a map or the like based on the heat capacity of the heating object 28 set (stored), the temperature after the temperature of the heating object 28 is raised, the temperature raising time, the current temperature of the heating object 28, and the like.

次いで蓄熱ECU82は、ステップS24に進み、要求熱量だけ反応器16(化学蓄熱材)に放熱させるための水和反応量(W)を算出する。次いで蓄熱ECU82は、ステップS26に進み、ステップS24の水和反応を行うために必要な量の水蒸気を蒸発・凝縮器30が発生するのに要する蒸発潜熱(W)を算出する。この蒸発潜熱は、外気温等に基づいて算出される。   Next, the heat storage ECU 82 proceeds to step S24, and calculates a hydration reaction amount (W) for releasing heat to the reactor 16 (chemical heat storage material) by the required heat amount. Next, the heat storage ECU 82 proceeds to step S26, and calculates the latent heat of vaporization (W) required for the evaporator / condenser 30 to generate an amount of water vapor necessary for the hydration reaction of step S24. This latent heat of vaporization is calculated based on the outside air temperature and the like.

そして、蓄熱ECU82は、ステップS28に進み、ステップS26で求めた蒸発潜熱を蒸発・凝縮器30に付与するために必要なエアコン冷媒の流量(m/s又はkg/s)を算出する。次いで、蓄熱ECU82は、放熱モードを実行すべく、図3(B)に示される如く、ステップS30で、開閉弁42、50をそれぞれ開放させ、ウォータポンプ48、ブロア26、76をそれぞれ作動させ、切替ダンパ75を排気ダクト78B側に切り替える。また、蓄熱ECU82は、ファン80が作動されない状態に維持する。 Then, the heat storage ECU 82 proceeds to step S28, and calculates the flow rate (m 3 / s or kg / s) of the air-conditioner refrigerant necessary for applying the latent heat of vaporization obtained in step S26 to the evaporator / condenser 30. Next, the heat storage ECU 82 opens the on-off valves 42 and 50 and operates the water pump 48 and the blowers 26 and 76, respectively, in step S30, as shown in FIG. The switching damper 75 is switched to the exhaust duct 78B side. Further, the heat storage ECU 82 maintains the fan 80 in a state where it is not operated.

次いで、蓄熱ECU82は、ステップS32に進み、ステップS28で求めたエアコン冷媒の必要流量だけエアコン冷媒がエアコン冷媒循環路74を循環するように、コンプレッサ64を制御する。これにより、車両用化学蓄熱システム10では、図3(B)に示される如くエアコン冷媒がエアコン冷媒循環路74を循環する。このエアコン冷媒は、エバポレータ72において低温熱源である空気から熱を汲み上げ、コンプレッサ64での圧縮により昇温される。この放熱モードでは、ファン80が停止されているので、蒸発・凝縮器30がコンデンサとして機能する。   Next, the heat storage ECU 82 proceeds to step S32, and controls the compressor 64 so that the air conditioner refrigerant circulates in the air conditioner refrigerant circulation path 74 by the required flow rate of the air conditioner refrigerant obtained in step S28. Thereby, in the chemical heat storage system 10 for vehicles, an air-conditioner refrigerant circulates through the air-conditioner refrigerant circulation path 74 as shown in FIG. The air-conditioner refrigerant draws heat from air, which is a low-temperature heat source, in the evaporator 72 and is heated by compression by the compressor 64. In this heat dissipation mode, since the fan 80 is stopped, the evaporator / condenser 30 functions as a condenser.

すなわち、車両用化学蓄熱システム10では、上記の如く昇温されたエアコン冷媒は、蒸発・凝縮器30の熱媒流路38において、水タンク46から蒸発凝縮室34に供給された水との熱交換(凝縮熱の付与)に供される。これにより、蒸発凝縮室34から反応器16の反応流路14に水蒸気が供給され、反応流路14内の化学蓄熱材が水和反応を生じ、該水和反応に伴い放熱する。この熱は、ブロア26によって熱輸送ライン24を流れる空気によって加熱対象28に輸送され、該加熱対象28の加熱(暖機)に寄与する。   That is, in the vehicle chemical heat storage system 10, the air-conditioner refrigerant heated as described above is heated with the water supplied from the water tank 46 to the evaporation condensation chamber 34 in the heat medium passage 38 of the evaporator / condenser 30. It is used for exchange (giving condensation heat). Thereby, water vapor is supplied from the evaporative condensation chamber 34 to the reaction flow path 14 of the reactor 16, and the chemical heat storage material in the reaction flow path 14 undergoes a hydration reaction and dissipates heat along with the hydration reaction. This heat is transported to the heating object 28 by the air flowing through the heat transport line 24 by the blower 26 and contributes to heating (warming up) of the heating object 28.

この放熱モードについて、図5に示す運転例に基づき補足する。図5には、放熱モードにおける車両用空調装置62のサイクルがp−h線図に示されている。この図に示される如く、コンプレッサ64前後の圧力を略0.155[MPa]、略1.3[MPa]、エバポレータ72の入口温度263[K](−10℃)、エバポレータ72の出口温度268[K](−5℃)、とすると、蒸発・凝縮器30の熱媒流路38の入口温度が略328[K](55℃)、出口温度が略323[K](50℃)となる。この場合、エバポレータ72でQ1≒1010[W]の熱を汲み上げ、コンプレッサ64がQ2≒720[W]の仕事をするので、蒸発・凝縮器30でのエアコン冷媒からQ3=Q1+Q2≒1730[W]の熱が付与されることが解る。この実施形態では、加熱対象28の要求熱量が4100[W]である場合、エアコン冷媒の流量を略30[kg/h]とすることで、サイクルが成立することが確かめられている。   This heat dissipation mode will be supplemented based on the operation example shown in FIG. FIG. 5 shows a cycle of the vehicle air conditioner 62 in the heat dissipation mode in a ph diagram. As shown in this figure, the pressure before and after the compressor 64 is about 0.155 [MPa], about 1.3 [MPa], the inlet temperature 263 [K] (−10 ° C.) of the evaporator 72, and the outlet temperature 268 of the evaporator 72. [K] (−5 ° C.), the inlet temperature of the heating medium flow path 38 of the evaporator / condenser 30 is about 328 [K] (55 ° C.), and the outlet temperature is about 323 [K] (50 ° C.). Become. In this case, the evaporator 72 pumps up the heat of Q1≈1010 [W], and the compressor 64 performs the work of Q2≈720 [W], so that Q3 = Q1 + Q2≈1730 [W] from the air conditioner refrigerant in the evaporator / condenser 30. It can be seen that the heat is applied. In this embodiment, when the required heat amount of the heating object 28 is 4100 [W], it is confirmed that the cycle is established by setting the flow rate of the air-conditioner refrigerant to approximately 30 [kg / h].

さらに、蓄熱ECU82は、ステップS34に進み、例えば、対象温センサ86からの信号に基づいて、加熱対象28の昇温が完了したか否かを判断する。加熱対象28の昇温が完了していないと判断した場合、蓄熱ECU82は、ステップS32に戻り、加熱対象28の昇温が完了したと判断した場合、蓄熱ECU82は、ステップS36に進む。ステップS36で蓄熱ECU82は、開閉弁42、50をそれぞれ閉止させると共に、ウォータポンプ48、ブロア26、76をそれぞれ停止させ、切替ダンパ75を室内側ダクト78A側に切り替える。これにより、放熱モードが終了される。   Furthermore, the heat storage ECU 82 proceeds to step S34, and determines, for example, whether or not the heating of the heating target 28 has been completed based on a signal from the target temperature sensor 86. When it is determined that the heating of the heating object 28 has not been completed, the heat storage ECU 82 returns to step S32, and when it is determined that the heating of the heating object 28 has been completed, the heat storage ECU 82 proceeds to step S36. In step S36, the heat storage ECU 82 closes the on-off valves 42 and 50 and stops the water pump 48 and the blowers 26 and 76, respectively, and switches the switching damper 75 to the indoor duct 78A side. Thereby, the heat dissipation mode is terminated.

ここで、車両用化学蓄熱システム10では、外気の熱を汲み上げて昇温したエアコン冷媒にて蒸発・凝縮器30を蒸発器として用いる場合の蒸発潜熱を供給する構成であるため、蒸発凝縮室34内の水を効果的に蒸発させることができる(後に比較例との比較で補足する)。これにより、車両用化学蓄熱システム10では、低温環境下においても、蒸発・凝縮器30の蒸発凝縮室34から反応器16の反応流路14に供給する水蒸気圧力(流量)を確保することができ、所要の放熱量(W)を得ることができる。すなわち例えば、適用された自動車の低温始動時に、加熱対象28を所要の温度まで昇温することができる。   Here, the chemical heat storage system 10 for a vehicle is configured to supply latent heat of evaporation when the evaporator / condenser 30 is used as an evaporator with an air-conditioner refrigerant pumped up from the outside air, and thus the evaporation condensation chamber 34. It is possible to effectively evaporate the water inside (supplemented later in comparison with a comparative example). Thereby, in the chemical heat storage system 10 for vehicles, the water vapor pressure (flow rate) supplied to the reaction flow path 14 of the reactor 16 from the evaporation condensation chamber 34 of the evaporator / condenser 30 can be secured even in a low temperature environment. The required heat dissipation amount (W) can be obtained. That is, for example, the heating object 28 can be heated to a required temperature when the applied automobile is started at a low temperature.

このように、車両用化学蓄熱システム10では、低温環境下においても蒸発・凝縮器30から反応器16へ十分に水蒸気を供給することができる。しかも、車両用化学蓄熱システム10では、車両用空調装置をヒートポンプとして利用して蒸発部での蒸発潜熱を確保する構成であるため、新たなヒートポンプを設けることなく、コンプレッサ64の駆動動力のみで反応器16へ水蒸気供給を確保することができる。   As described above, the vehicular chemical heat storage system 10 can sufficiently supply water vapor from the evaporator / condenser 30 to the reactor 16 even in a low temperature environment. Moreover, in the chemical heat storage system 10 for a vehicle, the vehicle air conditioner is used as a heat pump to secure the latent heat of vaporization in the evaporation section, so that the reaction is performed only with the driving power of the compressor 64 without providing a new heat pump. The supply of water vapor to the vessel 16 can be ensured.

しかも、車両用化学蓄熱システム10では、反応器16の反応流路14、蒸発・凝縮器30の蒸発凝縮室34が真空脱気されているので、この低圧によっても水の蒸発が促進され、蒸発凝縮室34内の水を一層効果的に蒸発させることができる。すなわち、車両用化学蓄熱システム10では、低温環境下において、蒸発・凝縮器30から反応器16への水蒸気供給を一層良好に確保することができる。   Moreover, in the chemical heat storage system 10 for a vehicle, since the reaction flow path 14 of the reactor 16 and the evaporation condensation chamber 34 of the evaporator / condenser 30 are vacuum degassed, the evaporation of water is also promoted by this low pressure, and the evaporation The water in the condensation chamber 34 can be evaporated more effectively. That is, in the vehicle chemical heat storage system 10, the water vapor supply from the evaporator / condenser 30 to the reactor 16 can be further ensured in a low temperature environment.

また、上記の通りヒートポンプにより蒸発・凝縮器30における水の蒸発潜熱を得る車両用化学蓄熱システム10では、例えば蒸発・凝縮器30における水の蒸発潜熱を電気ヒータにより加熱によって得る比較例と比較して、入力する熱量(動力)に対する利用可能熱量の比である増熱比(=(利用可能熱量)/(水の蒸発潜熱))が大きい。   Further, as described above, in the vehicle chemical heat storage system 10 that obtains the latent heat of evaporation of water in the evaporator / condenser 30 by the heat pump, for example, compared with a comparative example in which the latent heat of evaporation of water in the evaporator / condenser 30 is obtained by heating with an electric heater. Thus, the heat increase ratio (= (available heat quantity) / (water latent heat of evaporation)), which is the ratio of the available heat quantity to the input heat quantity (power), is large.

図6(A)には、0℃の水を蒸発させて反応流路14での水和反応で150℃の熱を得る場合の例が示されている。この場合、図6(B)に示される如く、反応流路14の化学蓄熱材が放熱する熱は、一部が水蒸気を略5℃から150℃に昇温するための顕熱として、別の一部が化学蓄熱材自体及び容器12を150℃まで昇温するための顕熱とされ、残余の部分が利用可能熱量となる。一方、図6(C)に示される如く、蒸発・凝縮器30に入力される熱は全て水の蒸発潜熱として利用されるものとする。   FIG. 6A shows an example in which water at 0 ° C. is evaporated and heat at 150 ° C. is obtained by a hydration reaction in the reaction channel 14. In this case, as shown in FIG. 6 (B), the heat radiated from the chemical heat storage material in the reaction channel 14 is partly as sensible heat for raising the water vapor from about 5 ° C. to 150 ° C. A part of the heat is used as sensible heat for raising the temperature of the chemical heat storage material itself and the container 12 to 150 ° C., and the remaining part becomes the available heat amount. On the other hand, as shown in FIG. 6C, it is assumed that all the heat input to the evaporator / condenser 30 is used as latent heat of evaporation of water.

図7に示される如く、車両用化学蓄熱システム10と比較例とで利用可能熱量が一定であるとすると、比較例では、水の蒸発潜熱(電気ヒータによる加熱量)が大きいので、増熱比は略1.5となる。これに対して車両用化学蓄熱システム10では、低位熱源から熱を汲み上げるヒートポンプを用いているため、主にコンプレッサ64の動力の入力だけで水の蒸発潜熱を確保することができ、増熱比は略3.7と、比較例の2倍以上になることが確かめられた。   As shown in FIG. 7, assuming that the amount of heat available in the vehicle chemical heat storage system 10 and the comparative example is constant, in the comparative example, the latent heat of water evaporation (the amount of heating by the electric heater) is large. Is approximately 1.5. In contrast, the vehicle chemical heat storage system 10 uses a heat pump that draws heat from a lower heat source, so that the latent heat of vaporization of water can be ensured mainly by simply inputting the power of the compressor 64, and the heat increase ratio is It was confirmed that it was approximately 3.7, which was twice or more that of the comparative example.

さらに、車両用化学蓄熱システム10では、上記の如く圧縮・膨張式のヒートポンプを用いるため、コンプレッサ64の動力に応じて蒸発・凝縮器30での水蒸気発生量(圧)を調整することが可能になる。これにより、例えば外気温に依らず略一定の放熱量を得たり、加熱対象に応じて放熱温度を異ならせたりすることが可能になる。なお、放熱温度は、反応流路14に供給される水蒸気圧力に依存し、水蒸気圧力が高いほど放熱温度が高くなる。   Furthermore, since the vehicle chemical heat storage system 10 uses the compression / expansion heat pump as described above, it is possible to adjust the amount of steam generated (pressure) in the evaporator / condenser 30 according to the power of the compressor 64. Become. Thereby, for example, it is possible to obtain a substantially constant heat radiation amount regardless of the outside temperature, or to vary the heat radiation temperature depending on the heating target. The heat radiation temperature depends on the water vapor pressure supplied to the reaction channel 14, and the heat radiation temperature increases as the water vapor pressure increases.

またここで、車両用化学蓄熱システム10を構成する蓄熱ECU82では、加熱対象28の要求放熱量を求め、これに基づいて蒸発・凝縮器30での水蒸気発生量(水和反応量)を制御するので、反応器16の化学蓄熱材から要求放熱量分だけ放熱させることができる。これにより、例えば加熱対象28や初期温度(環境温度)等に応じて異なる(変化される)必要放熱量だけ加熱対象28に供給することができ、該化学蓄熱材への蓄熱の有効利用が図られる。また、車両用化学蓄熱システム10の蓄熱ECU82は、上記した水蒸気発生量に応じて車両用空調装置62(蒸発器加熱系60)でのエアコン冷媒の循環量を制御するため、最小限の動力で加熱対象28を加熱することができる。   Further, here, the heat storage ECU 82 constituting the vehicle chemical heat storage system 10 obtains the required heat release amount of the heating object 28 and controls the water vapor generation amount (hydration reaction amount) in the evaporator / condenser 30 based on this. Therefore, it is possible to dissipate heat from the chemical heat storage material of the reactor 16 by the required heat release amount. As a result, for example, only the necessary heat radiation amount that varies (changes) depending on the heating object 28, the initial temperature (environment temperature), etc. can be supplied to the heating object 28, and effective use of heat storage in the chemical heat storage material is achieved. It is done. In addition, the heat storage ECU 82 of the vehicle chemical heat storage system 10 controls the circulation amount of the air conditioner refrigerant in the vehicle air conditioner 62 (evaporator heating system 60) in accordance with the amount of water vapor generated as described above. The heating object 28 can be heated.

さらに、車両用化学蓄熱システム10を構成する蓄熱ECU82では、蓄熱動作を検知して凝縮器冷却系58を作動させるため、蒸発凝縮室34での水蒸気の凝縮熱を放出して、蒸発・凝縮器30(蒸発凝縮室34)の温度を制御することができる。これにより、蒸発凝縮室34の圧力上昇(凝縮不足)に伴う反応器16での脱水反応の低下や、蒸発凝縮室34での過剰冷却による反応水(凝縮水)の凍結を防止することができる。   Further, the heat storage ECU 82 constituting the vehicle chemical heat storage system 10 detects the heat storage operation and activates the condenser cooling system 58. Therefore, the heat of condensation of the water vapor in the evaporation condensation chamber 34 is released, and the evaporator / condenser is released. The temperature of 30 (evaporation condensation chamber 34) can be controlled. As a result, it is possible to prevent a decrease in the dehydration reaction in the reactor 16 due to an increase in pressure in the evaporation condensation chamber 34 (insufficient condensation) and freezing of the reaction water (condensation water) due to excessive cooling in the evaporation condensation chamber 34. .

特に、蓄熱モードが間欠的に実行される場合に、凝縮器冷却系58を停止し続けると反応器16での脱水反応の低下を生じやすく、凝縮器冷却系58を作動させ続けると反応水の凍結が生じやすいが、車両用化学蓄熱システム10では、上記の如く蓄熱ECU82が蓄熱動作を検知して凝縮器冷却系58を作動させるので、良好に蓄熱が行われる。また、このような蓄熱のための内燃機関EGからの排気ガスの導入又はEHによる加熱空気の導入が、他のコントローラによって間欠的に行われる構成においても、車両用化学蓄熱システム10では、上記の如く蓄熱ECU82が蓄熱動作を検知して凝縮器冷却系58を作動させるので、良好に蓄熱が行われる。   In particular, when the heat storage mode is intermittently executed, if the condenser cooling system 58 continues to be stopped, the dehydration reaction in the reactor 16 tends to decrease, and if the condenser cooling system 58 continues to operate, the reaction water Although freezing is likely to occur, in the vehicle chemical heat storage system 10, the heat storage ECU 82 detects the heat storage operation and operates the condenser cooling system 58 as described above, so that heat is stored well. Further, even in a configuration in which the introduction of exhaust gas from the internal combustion engine EG for heat storage or the introduction of heated air by EH is intermittently performed by another controller, the vehicle chemical heat storage system 10 has the above-described configuration. As described above, the heat storage ECU 82 detects the heat storage operation and operates the condenser cooling system 58, so that heat is stored well.

(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係る車両用化学蓄熱システム90について、図8及び図9に基づいて説明する。図8には、車両用化学蓄熱システム90の概略全体構成が模式的なシステム構成図にて示されている。この図に示される如く、車両用化学蓄熱システム90は、一端がブロア26に接続されると共に他端が大気開放端24Aとされた熱輸送ライン24に代えて、一端92Aが排気ダクト78Bに接続されると共に、反応器16の冷媒流路20、加熱対象28を経由して、他端92Bがブロア76の吸い込み側に接続された熱輸送ライン92を備える点で、第1の実施形態に係る車両用化学蓄熱システム10とは異なる。
(Second Embodiment)
A vehicular chemical heat storage system 90 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. 8 shows a schematic overall system configuration of the vehicular chemical heat storage system 90 in a schematic system configuration diagram. As shown in this figure, a chemical heat storage system 90 for a vehicle has one end 92A connected to an exhaust duct 78B instead of the heat transport line 24 having one end connected to the blower 26 and the other end being an atmosphere open end 24A. In addition, according to the first embodiment, the other end 92 </ b> B includes a heat transport line 92 connected to the suction side of the blower 76 via the refrigerant flow path 20 and the heating target 28 of the reactor 16. It differs from the chemical heat storage system 10 for vehicles.

この熱輸送ライン92は、本発明における加熱空気流通構造に相当し、冷媒流路20が第1熱交換部、加熱対象28(との接触部分)が第2熱交換部に相当する。この実施形態では、ブロア76の吸い込み部と熱輸送ライン92の他端92Bとの間に切替ダンパ94が配設されており、ブロア76に外気(又は内気)が導入される状態と、熱輸送ライン92を循環して空気が導入された状態とを切り替え得る構成とされている。   The heat transport line 92 corresponds to the heated air circulation structure in the present invention, the refrigerant flow path 20 corresponds to the first heat exchange part, and the heating target 28 (contact part) corresponds to the second heat exchange part. In this embodiment, a switching damper 94 is disposed between the suction portion of the blower 76 and the other end 92B of the heat transport line 92, and a state in which outside air (or inside air) is introduced into the blower 76 and heat transport. It is configured to be able to switch between a state where air is introduced by circulating through the line 92.

この車両用化学蓄熱システム90では、車両用空調装置62による通常の空調モード、蓄熱モードは、基本的に車両用化学蓄熱システム10と同様に運転(蓄熱ECU82により制御)されるようになっている。なお、空調モードでは、切替ダンパ94によって外気が選択されると共に、切替ダンパ75によって室内側ダクト78Aが選択されるようになっている。   In the vehicle chemical heat storage system 90, the normal air conditioning mode and heat storage mode by the vehicle air conditioner 62 are basically operated in the same manner as the vehicle chemical heat storage system 10 (controlled by the heat storage ECU 82). . In the air conditioning mode, outside air is selected by the switching damper 94 and the indoor duct 78A is selected by the switching damper 75.

一方、放熱モードでは、図9に示される如く、ブロア76の運転により反応器16で放熱した熱が熱輸送ライン92を通じて反応流路14に輸送され、かつこの空気が熱輸送ライン92、エアダクト78を通じて循環するようになっている。車両用化学蓄熱システム90の他の構成は、基本的に第1の実施形態に係る車両用化学蓄熱システム10の対応する構成と同じである。   On the other hand, in the heat dissipation mode, as shown in FIG. 9, the heat radiated from the reactor 16 by the operation of the blower 76 is transported to the reaction flow path 14 through the heat transport line 92, and this air is transported to the heat transport line 92 and the air duct 78. It comes to circulate through. Other configurations of the vehicle chemical heat storage system 90 are basically the same as the corresponding configurations of the vehicle chemical heat storage system 10 according to the first embodiment.

したがって、第2の実施形態に係る車両用化学蓄熱システム90によっても、基本的に第1の実施形態に係る車両用化学蓄熱システム10と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。また、車両用化学蓄熱システム90では、反応器16で放熱され加熱対象28の加熱に供された空気がエバポレータ72の空気流路72Bに供給されるので、エバポレータ72の空気流路72Bを流れる空気温度は、加熱対象28の昇温(時間経過)と共に徐々に上昇していく。この空気によってエバポレータ72の伝熱面に着霜が生じることが防止又は抑制される。   Therefore, the vehicle chemical heat storage system 90 according to the second embodiment can basically obtain the same effect by the same operation as the vehicle chemical heat storage system 10 according to the first embodiment. Further, in the vehicle chemical heat storage system 90, the air radiated from the reactor 16 and supplied to the heating target 28 is supplied to the air flow path 72B of the evaporator 72, so that the air flowing through the air flow path 72B of the evaporator 72 The temperature gradually increases as the temperature of the heating object 28 increases (time elapses). This air prevents or suppresses frost formation on the heat transfer surface of the evaporator 72.

すなわち、例えば自動車の冷間始動時等では、低位熱源である空気温度が低いので、放熱サイクルの実行によってエバポレータ72の伝熱面への着霜が生じ易く、この着霜は熱抵抗の増大、流路の詰まりによる空気流れの悪化を生じさせ、エバポレータ72の性能低下の原因となる。これに対して、車両用化学蓄熱システム10では、上記の如く加熱対象28を通過後の空気をエバポレータ72に導くことによって、エバポレータ72伝熱面の着霜すなわちエバポレータ72の性能低下を防止又は抑制することができる。   That is, at the time of cold start of an automobile, for example, since the air temperature that is a lower heat source is low, frost formation on the heat transfer surface of the evaporator 72 is likely to occur due to execution of the heat dissipation cycle, and this frost increases the thermal resistance, The air flow is deteriorated due to the clogging of the flow path, and the performance of the evaporator 72 is deteriorated. On the other hand, in the vehicle chemical heat storage system 10, the air after passing through the heating object 28 is guided to the evaporator 72 as described above, thereby preventing or suppressing the frost formation on the heat transfer surface of the evaporator 72, that is, the performance deterioration of the evaporator 72. can do.

特に、車両用化学蓄熱システム90では、熱輸送ライン92とエアダクト78とによって反応器16、加熱対象28、エバポレータ72の順で加熱用空気が循環されるので、エバポレータ72の伝熱面に着霜が生じることが一層効果的に防止又は抑制される。   In particular, in the vehicle chemical heat storage system 90, the heating air is circulated in the order of the reactor 16, the heating object 28, and the evaporator 72 by the heat transport line 92 and the air duct 78, so frost is formed on the heat transfer surface of the evaporator 72. Is more effectively prevented or suppressed.

(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態に係る車両用化学蓄熱システム100について、図10及び図11に基づいて説明する。図10には、車両用化学蓄熱システム100の概略全体構成が模式的なシステム構成図にて示されている。この図に示される如く、車両用化学蓄熱システム100は、車両用空調装置62のエアコン冷媒循環路74とは独立した冷媒循環ライン52を有する凝縮器冷却系58を備えず、車両用空調装置62を利用して水蒸気の凝縮熱を放出する点で、第1の実施形態に係る車両用化学蓄熱システム10とは異なる。
(Third embodiment)
A chemical heat storage system 100 for a vehicle according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. 10 shows a schematic overall system configuration of the chemical heat storage system 100 for a vehicle in a schematic system configuration diagram. As shown in this figure, the vehicle chemical heat storage system 100 does not include the condenser cooling system 58 having the refrigerant circulation line 52 independent of the air conditioner refrigerant circulation path 74 of the vehicle air conditioner 62, and the vehicle air conditioner 62. It differs from the chemical heat storage system 10 for vehicles which concerns on 1st Embodiment by the point which discharge | releases the condensation heat | fever of water vapor | steam using this.

具体的には、車両用化学蓄熱システム100は、エアコン冷媒循環路74におけるコンプレッサ64の冷媒出口側と気液分離器68(コンデンサ66)の冷媒出口側とを連通するバイパスライン102を備えている。エアコン冷媒循環路74とバイパスライン102との各接続部位には、それぞれ3ポート弁104、106が設けられている。また、バイパスライン102には、冷媒ポンプ108が設けられている。   Specifically, the vehicle chemical heat storage system 100 includes a bypass line 102 that communicates the refrigerant outlet side of the compressor 64 and the refrigerant outlet side of the gas-liquid separator 68 (condenser 66) in the air conditioner refrigerant circulation path 74. . Three-port valves 104 and 106 are provided at connection portions between the air conditioner refrigerant circulation path 74 and the bypass line 102, respectively. The bypass line 102 is provided with a refrigerant pump 108.

3ポート弁104、106は、蓄熱ECU82による制御に応じて、図11(A)に示される如く、バイパスライン102へのエアコン冷媒の流通を禁止するノーマル状態と、図11(B)に示される如く、膨張弁70、エバポレータ72、コンプレッサ64へのエアコン冷媒の流通を禁止するバイパス状態とを切り替え得る構成とされている。冷媒ポンプ108は、バイパス状態で作動されることで、後述する蒸発・凝縮器110、コンデンサ66、気液分離器68の順でエアコン冷媒を循環させるようになっている。この実施形態では、バイパスライン102、3ポート弁104、106、及び冷媒ポンプ108が、本発明における冷媒バイパス構造を構成しており、このうち3ポート弁104、106が本発明における流路切替装置に相当する。   The three-port valves 104 and 106 are shown in a normal state in which the flow of the air-conditioner refrigerant to the bypass line 102 is prohibited as shown in FIG. 11 (A) and in FIG. 11 (B) as controlled by the heat storage ECU 82. As described above, the configuration is such that the bypass state in which the flow of the air-conditioning refrigerant to the expansion valve 70, the evaporator 72, and the compressor 64 is prohibited can be switched. The refrigerant pump 108 is operated in a bypass state so that the air-conditioner refrigerant circulates in the order of an evaporator / condenser 110, a condenser 66, and a gas-liquid separator 68 which will be described later. In this embodiment, the bypass line 102, the three-port valves 104 and 106, and the refrigerant pump 108 constitute the refrigerant bypass structure in the present invention, and among these, the three-port valves 104 and 106 are the flow path switching device in the present invention. It corresponds to.

また、車両用化学蓄熱システム100を構成する蒸発・凝縮器110は、冷媒流路36、熱媒流路38に代えて、エアコン冷媒流路112を有して構成されている点で、車両用化学蓄熱システム10を構成する蒸発・凝縮器30とは異なる。エアコン冷媒流路112は、その内部を流通するエアコン冷媒と蒸発凝縮室34内の水又は水蒸気との熱交換可能に該蒸発凝縮室34に隣接して配置されている。すなわち、この実施形態における蒸発・凝縮器110は、容器40内に蒸発凝縮室34とエアコン冷媒流路112とが設けられて構成されている。車両用化学蓄熱システム100の他の構成は、基本的に第1の実施形態に係る車両用化学蓄熱システム10の対応する構成と同じである。   Further, the evaporator / condenser 110 constituting the chemical heat storage system 100 for a vehicle has an air conditioner refrigerant flow path 112 instead of the refrigerant flow path 36 and the heat medium flow path 38, and is therefore for a vehicle. It is different from the evaporator / condenser 30 constituting the chemical heat storage system 10. The air conditioner refrigerant flow path 112 is disposed adjacent to the evaporative condensation chamber 34 so that heat exchange between the air conditioner refrigerant flowing through the air conditioner refrigerant and water or water vapor in the evaporative condensation chamber 34 is possible. In other words, the evaporator / condenser 110 in this embodiment is configured by providing the evaporation condensing chamber 34 and the air conditioner refrigerant flow path 112 in the container 40. Other configurations of the vehicle chemical heat storage system 100 are basically the same as the corresponding configurations of the vehicle chemical heat storage system 10 according to the first embodiment.

次に、第3の実施形態の作用における主に第1の実施形態に作用と異なる部分について説明する。   Next, portions of the operation of the third embodiment that are different from the operations of the first embodiment will be described.

上記構成の車両用化学蓄熱システム100が適用された自動車では、例えば夏場の空調使用の際には、車両用空調装置62は、エアコン冷媒がコンプレッサ64、コンデンサ66、気液分離器68、膨張弁70、エバポレータ72の順で循環するノーマル状態で運転される。この際、車両用化学蓄熱システム10と同様に、開閉弁42、開閉弁50が閉止されることで蒸発・凝縮器110での放熱が行われないエアコンサイクルが実行される。   In an automobile to which the vehicle chemical heat storage system 100 having the above configuration is applied, for example, when using air conditioning in summer, the vehicle air conditioner 62 includes a compressor 64, a condenser 66, a gas-liquid separator 68, an expansion valve as the air conditioner refrigerant. 70 and the evaporator 72 are operated in a normal state that circulates in this order. At this time, as in the case of the vehicle chemical heat storage system 10, an air conditioner cycle in which heat is not released by the evaporator / condenser 110 is performed by closing the on-off valve 42 and the on-off valve 50.

一方、放熱モードの実行の際には、車両用空調装置62は、図11(A)に示される如くノーマル状態で運転される。この際、車両用化学蓄熱システム10と同様に、ファン80が停止されることで、コンデンサ66での放熱が行われない。これにより、車両用化学蓄熱システム100では、蒸発・凝縮器110でのエアコン冷媒の放熱により蒸発凝縮室34に供給された水が蒸発され、反応器16での水和反応に供される。すなわち、車両用空調装置62をノーマル状態に維持することで、車両用化学蓄熱システム10と同様に加熱対象28の要求放熱量に応じた放熱モードが行われる。   On the other hand, when executing the heat dissipation mode, the vehicle air conditioner 62 is operated in a normal state as shown in FIG. At this time, similarly to the vehicle chemical heat storage system 10, the fan 80 is stopped, so that heat is not radiated from the condenser 66. Thus, in the vehicle chemical heat storage system 100, the water supplied to the evaporation condensation chamber 34 is evaporated by the heat radiation of the air-conditioner refrigerant in the evaporation / condenser 110 and is supplied to the hydration reaction in the reactor 16. That is, by maintaining the vehicle air conditioner 62 in the normal state, the heat release mode corresponding to the required heat release amount of the heating target 28 is performed as in the vehicle chemical heat storage system 10.

そして、蓄熱モードの実行の際には、車両用空調装置62は、図11(B)に示される如くバイパス状態に切り替えられ、冷媒ポンプ108が作動される。これにより、エアコン冷媒は、蒸発・凝縮器110、コンデンサ66、気液分離器68の順で循環され、蒸発・凝縮器110でエアコン冷媒に伝達された凝縮熱がコンデンサ66で放熱され、蓄熱モード(化学蓄熱材の脱水反応)が維持される。   When the heat storage mode is executed, the vehicle air conditioner 62 is switched to the bypass state as shown in FIG. 11B, and the refrigerant pump 108 is operated. Thereby, the air-conditioner refrigerant is circulated in the order of the evaporator / condenser 110, the condenser 66, and the gas-liquid separator 68, and the condensation heat transmitted to the air-conditioner refrigerant by the evaporator / condenser 110 is radiated by the condenser 66, and the heat accumulation mode. (Chemical heat storage material dehydration reaction) is maintained.

この蓄熱モードでは、ステップS14にて蓄熱を検知する前後何れか(ステップS12、S14間、ステップS14、S16間)において、車両用空調装置62を蓄熱モードに対応したバイパス状態に切り替えるようになっている。したがって、車両用化学蓄熱システム100では、車両用化学蓄熱システム10と同様に、ステップS14にて蓄熱を検知して、ステップS16〜S20(実質的な蓄熱動作)が行われる。   In this heat storage mode, the vehicle air conditioner 62 is switched to the bypass state corresponding to the heat storage mode either before or after detecting the heat storage in step S14 (between steps S12 and S14 and between steps S14 and S16). Yes. Therefore, in the chemical heat storage system for vehicles 100, as in the chemical heat storage system for vehicles 10, heat storage is detected in step S14, and steps S16 to S20 (substantially heat storage operation) are performed.

以上説明したように、第3の実施形態に係る100によっても、基本的に第1の実施形態に係る10と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。また、車両用化学蓄熱システム100では、車両用空調装置62にバイパスライン102、3ポート弁104、106及び冷媒ポンプ108を設けることで、凝縮器冷却系58を設けることなく、また主に冷媒ポンプ108の消費動力のみで蓄熱モードでの凝縮器の冷却系を構成することができる。すなわち、車両用化学蓄熱システム100では、システム構成を簡素化することができる。   As described above, even according to 100 according to the third embodiment, basically the same effect can be obtained by the same operation as 10 according to the first embodiment. In the vehicle chemical heat storage system 100, the bypass line 102, the three-port valves 104 and 106, and the refrigerant pump 108 are provided in the vehicle air conditioner 62, so that the condenser cooling system 58 is not provided, and the refrigerant pump is mainly used. A condenser cooling system in the heat storage mode can be configured with only 108 power consumption. That is, in the vehicle chemical heat storage system 100, the system configuration can be simplified.

さらに、車両用化学蓄熱システム100では、蒸発凝縮室34内の水への蒸発潜熱の付与、蒸発凝縮室34内の水蒸気の凝縮熱の回収に共にエアコン冷媒を用いる構成であるため、蒸発・凝縮器110は、蒸発凝縮室34とエアコン冷媒流路112とを主要部として構成することができる。このため、蒸発・凝縮器110は、3つの流路34、36、38を有する蒸発・凝縮器30と比較して、構造が簡単である。   Furthermore, in the vehicle chemical heat storage system 100, the air-conditioner refrigerant is used for both the application of latent heat of evaporation to the water in the evaporative condensation chamber 34 and the recovery of the condensation heat of the water vapor in the evaporative condensation chamber 34. The vessel 110 can be configured with the evaporative condensation chamber 34 and the air conditioner refrigerant flow path 112 as main parts. For this reason, the evaporator / condenser 110 has a simple structure as compared with the evaporator / condenser 30 having the three flow paths 34, 36, and 38.

なお、第3の実施形態に、第12の実施形態における熱輸送ライン92、切替ダンパ94を適用しても良い。   Note that the heat transport line 92 and the switching damper 94 in the twelfth embodiment may be applied to the third embodiment.

また、上記した各実施形態では、加熱対象28の要求放熱量に基づいて蒸発・凝縮器30、110での水蒸気発生量(車両用空調装置62でのエアコン冷媒の循環量)が制御される例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、単に加熱対象28が所定温度まで昇温されるまで反応器16からの放熱を続ける構成としても良い。   Further, in each of the above-described embodiments, an example in which the amount of water vapor generated in the evaporator / condensers 30 and 110 (the amount of circulation of the air conditioner refrigerant in the vehicle air conditioner 62) is controlled based on the required heat release amount of the heating target 28. However, the present invention is not limited to this. For example, the heat radiation from the reactor 16 may be continued until the heating object 28 is heated to a predetermined temperature.

さらに、上記した実施形態では、蒸発器としての機能と凝縮器としての機能とを併せ持つ蒸発・凝縮器30、110を備えて車両用化学蓄熱システム10、90、100が構成された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、車両用化学蓄熱システム10、90、100が独立して構成された蒸発器、凝縮器を備えた構成としても良い。   Furthermore, in the above-described embodiment, the example in which the vehicle chemical heat storage system 10, 90, 100 is configured by including the evaporator / condenser 30, 110 having both the function as an evaporator and the function as a condenser has been described. However, this invention is not limited to this, For example, it is good also as a structure provided with the evaporator and condenser with which the chemical thermal storage system 10, 90, 100 for vehicles was comprised independently.

本発明の第1の実施形態に係る車両用化学蓄熱システムの概略全体構成を示すシステム構成図である。1 is a system configuration diagram showing a schematic overall configuration of a chemical heat storage system for a vehicle according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る車両用化学蓄熱システムを構成する蓄熱ECUを示すブロック図である。1 is a block diagram showing a heat storage ECU constituting a vehicle chemical heat storage system according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る車両用化学蓄熱システム又は車両用空調装置の動作モードを説明するための図であって、(A)はエアコンモードのシステム構成図、(B)は放熱モードのシステム構成図、(C)は、蓄熱モードのシステム構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure for demonstrating the operation mode of the chemical thermal storage system for vehicles which concerns on the 1st Embodiment of this invention, or a vehicle air conditioner, Comprising: (A) is a system block diagram of an air-conditioner mode, (B) is heat dissipation mode. (C) is a system configuration diagram of a heat storage mode. 本発明の第1の実施形態に係る車両用化学蓄熱システムを構成する蓄熱ECUによる制御フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control flow by thermal storage ECU which comprises the chemical thermal storage system for vehicles which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る車両用化学蓄熱システムの放熱モードにおける車両用空調装置から供給される蒸発潜熱を示すP−h線図である。It is a Ph diagram which shows the latent heat of vaporization supplied from the air conditioner for vehicles in the heat dissipation mode of the chemical heat storage system for vehicles concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る車両用化学蓄熱システムの放熱モードにおける入出熱の関係を説明するための図であって、(A)は放熱モードを示す模式図、(B)は放熱量に占める利用可能熱量を示す円グラフ、(C)は入熱量に占める蒸発潜熱量を示す円グラフである。It is a figure for demonstrating the relationship of the heat input / output in the thermal radiation mode of the chemical thermal storage system for vehicles which concerns on the 1st Embodiment of this invention, Comprising: (A) is a schematic diagram which shows thermal radiation mode, (B) is the amount of thermal radiation. (C) is a pie chart showing the amount of latent heat of evaporation occupying the amount of heat input. 本発明の第1の実施形態に係る車両用化学蓄熱システムの入出熱量の比である増熱比を、非華麗との比較で示す棒グラフである。It is a bar graph which shows the heat increase ratio which is a ratio of the heat input / output amount of the chemical heat storage system for vehicles which concerns on the 1st Embodiment of this invention by comparison with a non-brilliant. 本発明の第2の実施形態に係る車両用化学蓄熱システムの概略全体構成を示すシステム構成図である。It is a system block diagram which shows the schematic whole structure of the chemical thermal storage system for vehicles which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る車両用化学蓄熱システムの放熱モードを示すシステム構成図である。It is a system block diagram which shows the thermal radiation mode of the chemical thermal storage system for vehicles which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る車両用化学蓄熱システムの概略全体構成を示すシステム構成図である。It is a system block diagram which shows the schematic whole structure of the chemical heat storage system for vehicles which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る車両用化学蓄熱システムの動作モードを説明するための図であって、(A)は放熱モードのシステム構成図、(B)は蓄熱モードのシステム構成図である。It is a figure for demonstrating the operation mode of the chemical heat storage system for vehicles concerning the 3rd Embodiment of this invention, Comprising: (A) is a system block diagram of heat dissipation mode, (B) is a system block diagram of heat storage mode. is there.

符号の説明Explanation of symbols

10 車両用化学蓄熱システム
14 反応流路(化学蓄熱材用空間)
16 反応器
20 冷媒流路(第1熱交換部)
28 加熱対象(第2熱交換部)
30 蒸発・凝縮器(蒸発部)
34 蒸発凝縮室(化学蓄熱材用空間に連通された部分、蒸発凝縮空間)
36 冷媒流路
62 車両用空調装置
64 コンプレッサ
66 コンデンサ
70 膨張弁
72 エバポレータ
72B 空気流路
74 エアコン冷媒循環路(冷媒循環路)
82 蓄熱ECU(制御装置)
90・100 車両用化学蓄熱システム
92 熱輸送ライン(加熱空気流通構造)
102 バイパスライン(冷媒バイパス構造)
104・106 ポート弁(冷媒バイパス構造)
108 冷媒ポンプ(ポンプ、冷媒バイパス構造)
110 蒸発・凝縮器(蒸発部、凝縮部)
112 エアコン冷媒流路(冷媒流路)
10 Vehicle Chemical Heat Storage System 14 Reaction Channel (Chemical Heat Storage Material Space)
16 Reactor 20 Refrigerant flow path (first heat exchange part)
28 Heating target (second heat exchange part)
30 Evaporator / Condenser (Evaporator)
34 Evaporation condensation chamber (part connected to the space for chemical heat storage materials, evaporation condensation space)
36 Refrigerant flow path 62 Air conditioner for vehicle 64 Compressor 66 Condenser 70 Expansion valve 72 Evaporator 72B Air flow path 74 Air conditioner refrigerant circulation path (refrigerant circulation path)
82 Thermal storage ECU (control device)
90 ・ 100 Chemical heat storage system for vehicles 92 Heat transport line (heating air circulation structure)
102 Bypass line (refrigerant bypass structure)
104/106 port valve (refrigerant bypass structure)
108 Refrigerant pump (pump, refrigerant bypass structure)
110 Evaporator / Condenser (Evaporator, Condenser)
112 Air conditioner refrigerant flow path (refrigerant flow path)

Claims (9)

車両からの熱供給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を凝縮させる凝縮部と、
エバポレータ、コンプレッサ、コンデンサ、膨張弁に冷媒を循環させる車両用空調装置の冷媒循環路における前記コンプレッサと前記コンデンサとの間を流れる冷媒との熱交換可能に設けられ、該冷媒との熱交換によって水を蒸発させることで、前記水和反応のための水蒸気を前記反応部に供給する蒸発部と、
を備えた車両用化学蓄熱システム。
Reactor with a built-in chemical heat storage material that performs dehydration reaction by heat supply from the vehicle and stores heat, and dissipates heat by hydration reaction;
A condensing part for condensing water vapor released from the reactor during the dehydration reaction;
Heat exchange with the refrigerant flowing between the compressor and the condenser in the refrigerant circulation path of the vehicle air conditioner for circulating the refrigerant to the evaporator, the compressor, the condenser, and the expansion valve is provided, and water is exchanged by heat exchange with the refrigerant. By evaporating the water vapor for the hydration reaction to the reaction unit,
A chemical heat storage system for vehicles.
前記反応器における化学蓄熱材が内蔵された化学蓄熱材用空間と、前記蒸発部における前記化学蓄熱材用空間に連通された部分とは、大気圧に対し減圧状態で密閉されている請求項請求項1記載の車両用化学蓄熱システム。   The chemical heat storage material space in which the chemical heat storage material in the reactor is built-in, and a portion communicating with the chemical heat storage material space in the evaporation section are sealed in a reduced pressure state relative to atmospheric pressure. Item 2. A chemical heat storage system for a vehicle according to Item 1. 内部を流れる空気と前記反応器の化学蓄熱材との熱交換可能な第1熱交換部と、内部を流れる空気と加熱対象との熱交換可能な第2熱交換部とを有し、かつ前記第2熱交換部を通過した空気を前記エバポレータの空気流路に導くように構成された加熱空気流通構造をさらに備えた請求項1又は請求項2記載の車両用化学蓄熱システム。   A first heat exchanging part capable of exchanging heat between the air flowing inside and the chemical heat storage material of the reactor, and a second heat exchanging part capable of exchanging heat between the air flowing inside and the object to be heated, and The chemical heat storage system for vehicles according to claim 1 or 2 further provided with the heating air distribution structure constituted so that the air which passed the 2nd heat exchange part may be led to the air flow path of said evaporator. 前記加熱空気流通構造は、前記エバポレータの空気流路を通過した空気を前記第1熱交換部に導くように構成されている請求項3記載の車両用化学蓄熱システム。   4. The chemical heat storage system for a vehicle according to claim 3, wherein the heated air circulation structure is configured to guide air that has passed through an air flow path of the evaporator to the first heat exchange unit. 5. 前記車両用空調装置に設けられ、前記エバポレータ、コンプレッサ、及び膨張弁をバイパスして冷媒を循環させ得る冷媒バイパス構造をさらに備え、
前記凝縮部は、前記冷媒バイパス構造によって前記エバポレータ、コンプレッサ、及び膨張弁をバイパスして循環される冷媒との熱交換可能に設けられ、該冷媒との熱交換によって、前記反応器から流入した水蒸気を凝縮させるように構成されている請求項1〜請求項4の何れか1項記載の車両用化学蓄熱システム。
Provided in the vehicle air conditioner, further comprising a refrigerant bypass structure capable of circulating the refrigerant by bypassing the evaporator, the compressor, and the expansion valve;
The condensing part is provided so as to be able to exchange heat with the refrigerant circulated by bypassing the evaporator, the compressor, and the expansion valve by the refrigerant bypass structure, and the water vapor flowing from the reactor by heat exchange with the refrigerant The chemical heat storage system for vehicles according to any one of claims 1 to 4, wherein the chemical heat storage system is configured to condense the fuel.
前記冷媒バイパス構造は、前記コンデンサの上流側と下流側とを連通するバイパス流路と、該バイパス流路に設けられたポンプと、前記冷媒が前記バイパス流路を流れないノーマル状態と前記冷媒が前記バイパス流路を選択的に流れるバイパス状態とを切り替え得る流路切替装置とを含んで構成されている請求項5記載の車両用化学蓄熱システム。   The refrigerant bypass structure includes a bypass channel that communicates the upstream side and the downstream side of the capacitor, a pump provided in the bypass channel, a normal state in which the refrigerant does not flow through the bypass channel, and the refrigerant The vehicular chemical heat storage system according to claim 5, comprising a flow path switching device that can switch between a bypass state that selectively flows through the bypass flow path. 前記蒸発部と前記凝縮部とは、前記水又は水蒸気が存在する蒸発凝縮空間と前記冷媒が流れる冷媒流路とが前記水又は水蒸気と冷媒との熱交換可能に設けられた蒸発・凝縮器として一体に構成されている請求項5又は請求項6記載の車両用化学蓄熱システム。   The evaporating unit and the condensing unit are an evaporating / condensing unit in which the evaporating and condensing space in which the water or water vapor exists and the refrigerant flow path through which the refrigerant flows are provided so that heat can be exchanged between the water or water vapor and the refrigerant. The vehicular chemical heat storage system according to claim 5 or 6, which is integrally formed. 前記反応器の化学蓄熱材への蓄熱状態を検知し、蓄熱状態のときに前記冷媒が前記エバポレータ、コンプレッサ、及び膨張弁をバイパスして循環するように、前記冷媒バイパス構造を制御する制御装置をさらに備えた請求項5〜請求項7の何れか1項記載の車両用化学蓄熱システム。   A control device that detects the heat storage state of the reactor in the chemical heat storage material and controls the refrigerant bypass structure so that the refrigerant circulates bypassing the evaporator, the compressor, and the expansion valve in the heat storage state. The chemical heat storage system for vehicles according to any one of claims 5 to 7, further comprising: 前記化学蓄熱材に放熱させる際に、要求される放熱量を検知し、検知した放熱量だけ放熱させるための水蒸気が前記蒸発器から前記反応器に供給されるように前記冷媒の流量を求め、前記コンプレッサを制御する制御装置をさらに備えた請求項1〜請求項8の何れか1項記載の車両用化学蓄熱システム。   When dissipating heat to the chemical heat storage material, the required heat release amount is detected, and the flow rate of the refrigerant is determined so that water vapor for releasing the detected heat release amount is supplied from the evaporator to the reactor. The vehicular chemical heat storage system according to any one of claims 1 to 8, further comprising a control device that controls the compressor.
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