JP2010116911A - Heat accumulator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気熱を用いて蓄熱する蓄熱装置に関する。 The present invention relates to a heat storage device that stores heat using exhaust heat of an internal combustion engine.
特許文献1には、エンジンの排気熱を用いて蓄熱する従来の蓄熱装置が開示されている。この蓄熱装置は、化学蓄熱剤が充填された反応器と、エンジンの排気熱によって内部を流通するブラインを加熱する高温熱供給熱交換器と、反応器内に設けられ、高温熱供給熱交換器で加熱されたブラインとの熱交換により化学蓄熱剤を加熱する高温側熱交換器とを有している。高温熱供給熱交換器と高温側熱交換器との間は、ブラインを流通させる熱交換器用パイプを介して接続されている。化学蓄熱剤は、高温熱供給熱交換器、ブライン及び高温側熱交換器を介して供給されるエンジンの排気熱によって吸熱反応を起こし、これにより蓄熱が行われるようになっている。
上記の蓄熱装置では、反応器が排気管から離れた位置に配置されているため、反応器内の化学蓄熱剤には、熱交換器用パイプ内を流通するブラインを媒体として排気熱が供給されるようになっている。したがって、熱交換器用パイプからの放熱によって、排気熱が化学蓄熱剤に供給されるまでの間に系外への放熱が生じるため、蓄熱過程での熱ロスが大きくなってしまうという問題がある。 In the above heat storage device, since the reactor is arranged at a position away from the exhaust pipe, exhaust heat is supplied to the chemical heat storage agent in the reactor by using the brine flowing through the heat exchanger pipe as a medium. It is like that. Therefore, the heat dissipation from the heat exchanger pipe causes the heat dissipation outside the system until the exhaust heat is supplied to the chemical heat storage agent, and there is a problem that the heat loss in the heat storage process increases.
この熱ロスを低減するために本願出願人は、特願2008−278747号(未公開技術)において、反応器を排気管内に設置した蓄熱装置を提案している。この蓄熱装置では、蓄熱過程において、反応器に対し熱媒体を介さずに排気熱を供給できるため、蓄熱過程での熱ロスを低減できる。しかしながら、この蓄熱装置においても、蓄熱した熱を放熱して加熱対象に移動させる放熱過程を考えると、反応器で発生した熱が全て熱回収部に伝わることはなく、系外に放熱されてしまうため熱ロスが生じてしまう。 In order to reduce this heat loss, the present applicant has proposed a heat storage device in which a reactor is installed in an exhaust pipe in Japanese Patent Application No. 2008-278747 (unpublished technology). In this heat storage device, exhaust heat can be supplied to the reactor without passing through a heat medium in the heat storage process, so heat loss in the heat storage process can be reduced. However, even in this heat storage device, when considering the heat dissipation process in which the stored heat is dissipated and moved to the object to be heated, all the heat generated in the reactor is not transmitted to the heat recovery unit and is dissipated outside the system. Therefore, heat loss will occur.
本発明の目的は、蓄熱過程の熱ロスに加えて、放熱過程の熱ロスを低減できる蓄熱装置を提供することにある。 The objective of this invention is providing the thermal storage apparatus which can reduce the thermal loss of a thermal radiation process in addition to the thermal loss of a thermal storage process.
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.
請求項1に記載の発明は、内燃機関(100)の排気を外部に排出する排気通路(110)に設けられ、排気の熱を用いて蓄熱する蓄熱部(10)と、排気通路(110)に設けられるとともに蓄熱部(10)に熱的に接続され、排気又は蓄熱部(10)からの伝熱により内部に封入された熱輸送媒体を蒸発させる熱輸送部(30)と、熱輸送部(30)で蒸発した熱輸送媒体との熱交換により加熱対象を加熱するとともに、熱輸送媒体を凝縮させて熱輸送部(30)に戻す熱回収部(40)とを有し、熱回収部(40)は、蓄熱部(10)及び熱輸送部(30)の周囲を囲むように配置されていることを特徴とする蓄熱装置である。 The invention according to claim 1 is provided in the exhaust passage (110) for discharging the exhaust of the internal combustion engine (100) to the outside, and a heat storage section (10) for storing heat using the heat of the exhaust, and the exhaust passage (110). A heat transport unit (30) that is thermally connected to the heat storage unit (10) and that evaporates the heat transport medium enclosed therein by heat transfer from the exhaust or the heat storage unit (10), and a heat transport unit A heat recovery part (40) for heating the object to be heated by heat exchange with the heat transport medium evaporated in (30) and condensing the heat transport medium and returning it to the heat transport part (30). (40) is a heat storage device characterized by being arranged so as to surround the heat storage unit (10) and the heat transport unit (30).
蓄熱部(10)の熱を熱輸送部(30)、熱輸送媒体及び熱回収部(40)を介して加熱対象に移動させる放熱過程においては、蓄熱部(10)及び熱輸送部(30)は外部よりも高温になり、特に蓄熱部(10)は最も高温になる。このため、蓄熱部(10)の熱は、熱輸送部(30)、熱輸送媒体及び熱回収部(40)を介して加熱対象に有効に伝えられる以外に、伝導や輻射によって蓄熱部(10)及び熱輸送部(30)から系外に放熱されてしまうことも考えられる。しかしながら、熱回収部(40)が蓄熱部(10)及び熱輸送部(30)の周囲を囲むように配置されていることによって、蓄熱部(10)及び熱輸送部(30)から放出される熱は、系外に放熱されずに熱回収部(40)に伝熱し、結果的には加熱対象の加熱に寄与することになる。したがって、蓄熱装置の放熱過程での熱ロスを低減することができる。 In the heat dissipation process of moving the heat of the heat storage unit (10) to the object to be heated through the heat transport unit (30), the heat transport medium and the heat recovery unit (40), the heat storage unit (10) and the heat transport unit (30). Becomes higher than the outside, and in particular, the heat storage section (10) has the highest temperature. For this reason, the heat of the heat storage unit (10) is effectively transmitted to the object to be heated through the heat transport unit (30), the heat transport medium, and the heat recovery unit (40), or by heat conduction (10). ) And the heat transport part (30) may be radiated to the outside of the system. However, when the heat recovery unit (40) is disposed so as to surround the heat storage unit (10) and the heat transport unit (30), the heat recovery unit (40) is released from the heat storage unit (10) and the heat transport unit (30). The heat is transferred to the heat recovery section (40) without being dissipated outside the system, and consequently contributes to the heating of the heating target. Therefore, heat loss in the heat dissipation process of the heat storage device can be reduced.
また、蓄熱部(10)が排気通路(110)に設けられているため、蓄熱過程において、蓄熱部(10)に対し熱媒体を介さずに排気熱を供給できる。したがって、蓄熱装置の蓄熱過程での熱ロスを低減することができる。 Moreover, since the heat storage part (10) is provided in the exhaust passage (110), exhaust heat can be supplied to the heat storage part (10) without a heat medium in the heat storage process. Therefore, heat loss in the heat storage process of the heat storage device can be reduced.
請求項2に記載の発明は、熱回収部(40)は、蓄熱部(10)及び熱輸送部(30)の全周を囲む筒状の形状を有していることを特徴としている。
The invention according to
これにより、蓄熱部(10)の全周から放出される熱を熱回収部(40)に伝熱させることができるため、蓄熱装置の放熱過程での熱ロスをさらに低減することができる。 Thereby, since the heat released from the entire circumference of the heat storage unit (10) can be transferred to the heat recovery unit (40), the heat loss in the heat dissipation process of the heat storage device can be further reduced.
請求項3に記載の発明は、蓄熱部(10)は、発熱/吸熱反応が可逆的に行われる化学蓄熱剤(11)が充填された構造を有しており、発熱/吸熱反応に用いられる反応媒体を収容し、蒸発した反応媒体を蓄熱部(10)に送るとともに、蓄熱部(10)から流入した反応媒体を凝縮させる蒸発凝縮部(50)をさらに有し、蒸発凝縮部(50)は、蓄熱部(10)及び熱輸送部(30)の周囲を熱回収部(40)と共同して囲むように配置されていることを特徴としている。
The invention according to
これにより、蓄熱装置を小型化できるため、蓄熱装置の車両への搭載性を向上できる。 Thereby, since a thermal storage apparatus can be reduced in size, the mounting property to the vehicle of a thermal storage apparatus can be improved.
請求項4に記載の発明は、蒸発凝縮部(50)及び蓄熱部(10)は、互いに熱的に接続されていることを特徴としている。 The invention according to claim 4 is characterized in that the evaporating and condensing part (50) and the heat storage part (10) are thermally connected to each other.
これにより、放熱過程において、蒸発凝縮部(50)内の反応媒体が蓄熱部(10)からの伝熱により加熱されて蒸発し易くなるため、蓄熱部(10)に反応媒体を速やかに供給でき、化学蓄熱剤(11)の発熱反応を促進することができる。 Thereby, in the heat dissipation process, the reaction medium in the evaporation condensing part (50) is easily heated and evaporated by heat transfer from the heat storage part (10), so that the reaction medium can be quickly supplied to the heat storage part (10). The exothermic reaction of the chemical heat storage agent (11) can be promoted.
請求項5に記載の発明は、蒸発凝縮部(50)と蓄熱部(10)との間の伝熱を促進する伝熱フィン(53)をさらに有することを特徴としている。 The invention according to claim 5 further includes heat transfer fins (53) that promote heat transfer between the evaporating and condensing part (50) and the heat storage part (10).
これにより、蓄熱部(10)から蒸発凝縮部(50)に積極的に伝熱させることができるため、蒸発凝縮部(50)内の反応媒体の温度上昇が促進されてさらに蒸発し易くなる。 Thereby, since heat can be actively transferred from the heat storage unit (10) to the evaporation condensing unit (50), the temperature increase of the reaction medium in the evaporation condensing unit (50) is promoted, and the evaporation becomes easier.
請求項6に記載の発明は、伝熱フィン(53)は、蒸発凝縮部(50)の下部側に設けられていることを特徴としている。 The invention according to claim 6 is characterized in that the heat transfer fin (53) is provided on the lower side of the evaporating and condensing part (50).
これにより、蓄熱部(10)から蒸発凝縮部(50)内の液状態の反応媒体に効果的に伝熱させることができる。 Thereby, heat can be effectively transferred from the heat storage section (10) to the liquid reaction medium in the evaporation condensation section (50).
請求項7に記載の発明は、蓄熱部(12)と熱輸送部(35)とが交互に積層配置されていることを特徴としている。 The invention according to claim 7 is characterized in that the heat storage section (12) and the heat transport section (35) are alternately stacked.
これにより、蓄熱部(12)と熱輸送部(35)との間の伝熱面積を増加させることができるため、蓄熱部(12)と熱輸送部(35)との間の熱移動を促進できる。 Thereby, since the heat transfer area between a heat storage part (12) and a heat transport part (35) can be increased, the heat transfer between a heat storage part (12) and a heat transport part (35) is accelerated | stimulated. it can.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係の一例を示している。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means has shown an example of the corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について図1及び図2を用いて説明する。図1は、本実施形態における蓄熱装置の構成を模式的に示している。図2は、本実施形態における蓄熱装置の熱輸送部近傍を排気流通方向に垂直に切断した断面構成を模式的に示している。図1及び図2に示すように、本実施形態の蓄熱装置1は、水冷式のエンジン(内燃機関)100と、エンジン100の排気を外部に排出する排気通路110とを備えた車両に搭載されている。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 schematically shows the configuration of the heat storage device in the present embodiment. FIG. 2 schematically shows a cross-sectional configuration in which the vicinity of the heat transport portion of the heat storage device in the present embodiment is cut perpendicular to the exhaust circulation direction. As shown in FIGS. 1 and 2, the heat storage device 1 of this embodiment is mounted on a vehicle including a water-cooled engine (internal combustion engine) 100 and an
排気通路110の途中には、蓄熱装置1の蓄熱部10が設けられている。蓄熱部10は、排気通路110を流通する排気の熱を用いて蓄放熱を行うようになっている。蓄熱部10は、所定形状を有する例えばステンレス鋼製の容器体である。蓄熱部10の内部空間には粒子状の化学蓄熱剤11が充填されており、容器体外部を流れる排気との間で熱交換が行われるようになっている。化学蓄熱剤11としては、例えばCaOやMgO等の金属酸化物が用いられる。化学蓄熱剤11は、例えば水(水蒸気)を反応媒体として発熱/吸熱反応を可逆的に行うようになっている。化学蓄熱剤11にCaOを用い、反応媒体に水(水蒸気)を用いた場合の発熱/吸熱反応の化学反応式(1)、(2)を以下に示す。
CaO+H2O→Ca(OH)2+Q(発熱) ・・・(1)
Ca(OH)2→CaO+H2O−Q(吸熱) ・・・(2)
排気通路110の外側には、反応媒体を内部に収容する蒸発凝縮部20が設けられている。蒸発凝縮部20は、内部の反応媒体と外気との間で熱交換を行うようになっている。蒸発凝縮部20は、反応媒体配管21を介して蓄熱部10に接続されている。反応媒体配管21の一端部は、蓄熱部10内に挿入され、蓄熱部10の内部で開口している。反応媒体配管21の他端部は、蒸発凝縮部20内に挿入され、反応媒体の液面よりも上方で開口している。反応媒体配管21には、電動式のバルブ22が設けられている。バルブ22は、不図示の制御部により開閉制御されるようになっている。
In the middle of the
CaO + H 2 O → Ca ( OH) 2 + Q ( heat) (1)
Ca (OH) 2 → CaO + H 2 O-Q (endothermic) (2)
Outside the
また、排気通路110の途中には、熱輸送部30が設けられている。熱輸送部30は、所定形状を有する例えばステンレス鋼製の容器体である。熱輸送部30の内部空間には所定の熱輸送媒体(例えば水)が封入されており、容器体外部を流れる排気との間で熱交換が行われるようになっている。熱輸送媒体としては、水以外にも、アルコール、フルオロカーボン又はクロロフルオロカーボン(フロン)等を用いることができる。熱輸送部30は、所定形状の伝熱面34を介して蓄熱部10に熱的に接続されている。熱輸送部30内部の熱輸送媒体は、排気からの伝熱又は蓄熱部10からの伝熱により加熱されて蒸発するようになっている。熱輸送部30は蓄熱部10と共に熱生成部を構成しており、本実施形態では、熱生成部は円柱状の形状を有している。
A
蓄熱部10及び熱輸送部30の周囲には、熱回収部40が配置されている。熱回収部40は、中空円筒状の内部空間を有する例えばステンレス鋼製の容器体であり、蓄熱部10及び熱輸送部30の外周面(側面)の全周を囲むように配置されている。熱回収部40は、例えば蓄熱部10及び熱輸送部30に対し熱的に接続されている。
A
熱回収部40は、蒸気流路31を介して熱輸送部30の上端部と連通しているとともに、還流路32を介して熱輸送部30の下端部と連通している。これにより熱輸送部30及び熱回収部40は、ループ式のヒートパイプ装置を構成している。熱輸送部30及び熱回収部40の内部は、水以外の気体を排した略真空状態となるように維持されているため、圧力は水の温度に対応した飽和圧力となっている。
The
還流路32には、電動式のバルブ33が設けられている。バルブ33は、制御部により開閉制御されるようになっている。
An
熱回収部40内部には、エンジン100の冷却水(加熱対象)を内部に流通させる熱回収熱交換器41が設けられている。熱回収熱交換器41は、熱回収部40内に比較的長い経路長で配設されており、熱回収部40内の熱輸送媒体との熱交換により冷却水を加熱するようになっている。
Inside the
図示していないが、蓄熱装置1の内部には、蓄熱部10及び熱輸送部30を貫いて形成され、排気通路110の一部を構成する配管が設けられている。配管内の排気の流路は、蓄熱部10及び熱輸送部30の各内部空間に対し空間的には隔離されているが、配管内を流れる排気と蓄熱部10及び熱輸送部30との間の伝熱は可能になっている。
Although not shown in the figure, inside the heat storage device 1, a pipe that is formed through the
次に、本実施形態における蓄熱装置の作動について説明する。 Next, the operation of the heat storage device in the present embodiment will be described.
まず、エンジン100の低温始動時等に行われる放熱過程について説明する。エンジン100が始動すると、制御部の制御によりバルブ22、33が開弁される。バルブ22が開弁されることにより、蒸発凝縮部20内の反応媒体(蒸気又は液)は、反応媒体配管21を通って蓄熱部10内に流入する。反応媒体が流入すると、蓄熱部10内では、化学反応式(1)に示した発熱反応(加水反応)が進行する。化学蓄熱剤11の発熱反応により蓄熱部10内で発生した熱は、主に伝熱面34を介して熱輸送部30に移動する。
First, a heat dissipation process performed when the
熱輸送部30内では、蓄熱部10からの伝熱により熱輸送媒体が加熱されて沸騰蒸発する。蒸発した熱輸送媒体は、蒸気流路31を介して熱回収部40に流入する。熱回収部40では、流入した熱輸送媒体と熱回収熱交換器41内を流通する冷却水との熱交換が行われ、冷却水が加熱されるとともに熱輸送媒体は凝縮する。凝縮した熱輸送媒体は、還流路32を通って熱輸送部30に戻る。このように、蓄熱部10で発生して熱輸送部30に伝熱した熱は、ヒートパイプ作用によって熱回収熱交換器41内の冷却水に移動する。これにより、冷却水の温度上昇が促進されるため、エンジン100の暖機や冷却水を用いた暖房の立ち上がりを早期に行うことができる。
In the
本実施形態では、蓄熱部10からだけでなく排気からも熱輸送部30に対して伝熱するため、上記の放熱過程終了後においても通常の排気熱回収が行われる。熱輸送部30内では、排気からの伝熱により熱輸送媒体が加熱されて沸騰蒸発する。蒸発した熱輸送媒体は、蒸気流路31を介して熱回収部40に流入する。熱回収部40では、流入した熱輸送媒体と熱回収熱交換器41内を流通する冷却水との熱交換が行われる。これにより、冷却水が加熱されるとともに熱輸送媒体は凝縮する。凝縮した熱輸送媒体は、還流路32を通って熱輸送部30に戻る。このように、排気の熱は、ヒートパイプ作用によって熱回収熱交換器41内の冷却水に移動する。
In the present embodiment, heat is transferred not only from the
冷却水が十分に加熱されて所定の温度を超えると、制御部の制御によりバルブ33が閉弁される。これにより、熱回収部40内で凝縮した熱輸送媒体の熱輸送部30への還流が阻止され、排気熱の回収が停止する。
When the cooling water is sufficiently heated and exceeds a predetermined temperature, the
次に、蓄熱過程について説明する。蓄熱過程は、上記の放熱過程終了後であって、排気温度が十分に高くなった定常走行時等に行われる。蓄熱過程では、バルブ22は開弁状態にある。蓄熱部10内では、化学蓄熱剤11が排気によって加熱され、化学反応式(2)に示した吸熱反応(脱水反応)が進行する。これにより、化学蓄熱剤11の再生(蓄熱)が行われる。脱水反応によって化学蓄熱剤11から放出された反応媒体(蒸気)は、反応媒体配管21を通って蒸発凝縮部20に流入する。蒸発凝縮部20に流入した反応媒体は、外気との熱交換により冷却されて凝縮し、液状態となって蒸発凝縮部20内に収容される。化学蓄熱剤11の再生が完了すると、制御部の制御によりバルブ22が閉弁される。これにより、蓄熱部10への反応媒体の流入が阻止されるため、蓄熱状態が維持される。
Next, the heat storage process will be described. The heat storage process is performed after the above-described heat release process, for example, during steady running when the exhaust gas temperature is sufficiently high. During the heat storage process, the
上記の放熱過程においては、蓄熱部10及び熱輸送部30は外部よりも高温になり、特に蓄熱部10は最も高温になる。このため、蓄熱部10で発生した熱は、熱輸送部30及び熱回収部40を介して冷却水に有効に伝えられる以外に、伝導や輻射によって系外へ放出されてしまうことも考えられる。ところが本実施形態では、蓄熱部10及び熱輸送部30は熱回収部40によって外周を囲まれているため、蓄熱部10及び熱輸送部30の外周部から放出される熱は、系外に放熱されずに熱回収部40に伝熱し、結果的には熱回収熱交換器41内の冷却水の加熱に寄与することになる。
In the above heat dissipation process, the
例えば、蓄熱部10の外周部から放出された熱が熱輸送部30を介さずに熱回収部40に伝熱し、熱回収部40内に滞留している液状態の熱輸送媒体を蒸発させたとする。この場合であっても、熱回収部40内では、蒸発した熱輸送媒体と熱回収熱交換器41内の冷却水との熱交換が行われ、熱輸送媒体が凝縮するとともに冷却水が加熱される。すなわち、蓄熱部10の外周部から放出された熱は、結果的には熱回収熱交換器41内の冷却水に移動することになる。
For example, when the heat released from the outer periphery of the
したがって本実施形態によれば、蓄熱部10及び熱輸送部30の外周部から系外に放出され得る熱を回収できるため、蓄熱装置1の熱回収効率を向上できるとともに、放熱過程での熱ロスを低減することができる。
Therefore, according to the present embodiment, since heat that can be released from the outer periphery of the
また本実施形態では、熱回収部40が、蓄熱部10及び熱輸送部30の全周を囲む筒状の形状を有しているため、蓄熱部10及び熱輸送部30の外周部から放出され得る熱のほとんどを回収できる。したがって、蓄熱装置1の熱回収効率をさらに向上でき、放熱過程での熱ロスをさらに低減することができる。
Moreover, in this embodiment, since the
さらに本実施形態では、熱回収部40が熱輸送部30の外周部に隣接して配置されているため、蒸気流路31の流路長を短くできる。したがって、蒸気流路31での放熱ロスを低減できる効果も得られる。
Furthermore, in this embodiment, since the
また本実施形態では、蓄熱部10が排気通路110内に設けられているため、蓄熱過程において、蓄熱部10の化学蓄熱剤11に対し熱媒体を介さずに排気熱を供給できる。したがって、蓄熱過程での熱ロスを低減することができる。
Moreover, in this embodiment, since the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図3及び図4を用いて説明する。図3は、本実施形態における蓄熱装置2の構成を模式的に示している。図4は、本実施形態における蓄熱装置2の蒸発凝縮部50近傍を排気流通方向に垂直に切断した断面構成を模式的に示している。図3及び図4に示すように、本実施形態の蓄熱装置2は、第1実施形態の蓄熱装置1と比較して、蒸発凝縮部50が蓄熱部10及び熱輸送部30の周囲を熱回収部40と共同して囲むように配置されている点に特徴を有している。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 schematically shows the configuration of the
蒸発凝縮部50は、円環状の内部空間を有する例えばステンレス鋼製の容器体であり、熱回収部40と共に筒状体を構成している。この筒状体は、蓄熱部10及び熱輸送部30の全周を囲むように配置されている。蒸発凝縮部50の内周側は、例えば蓄熱部10に対し熱的に接続されている。蒸発凝縮部50の主に外周側では、内部の反応媒体と外気との間で熱交換が行われる。蒸発凝縮部50の上部と蓄熱部10の上部との間は、反応媒体流路51を介して接続されている。反応媒体流路51には、制御部により開閉制御される電動式のバルブ52が設けられている。
The evaporating and condensing
放熱過程において、蒸発凝縮部50内の液状態の反応媒体は、蓄熱部10からの伝熱により加熱され、蒸発が促進される。蒸発した反応媒体は、反応媒体流路51を通って蓄熱部10内に流入する。
During the heat dissipation process, the liquid reaction medium in the evaporating and condensing
また蓄熱過程において、化学蓄熱剤11から放出された反応媒体(蒸気)は、反応媒体流路51を通って蒸発凝縮部50の上部に流入する。流入した反応媒体は、蒸発凝縮部50の主に上部外周側で外気との熱交換により冷却されて凝縮し、液状態となって蒸発凝縮部20内に収容される。その他の蓄熱装置2の作動については、第1実施形態の蓄熱装置1と同様であるため説明を省略する。
Further, in the heat storage process, the reaction medium (steam) released from the chemical
本実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果が得られるとともに、蒸発凝縮部50が蓄熱部10及び熱輸送部30の周囲を囲むように配置されているため、蓄熱装置2を小型化及び単純形状化でき、蓄熱装置2の車両への搭載性を向上できる。
According to the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the
また本実施形態では、蒸発凝縮部50が蓄熱部10に対し熱的に接続されている。このため、放熱過程において、蒸発凝縮部50内の液状態の反応媒体が蓄熱部10からの伝熱により加熱されて蒸発し易くなり、蓄熱部10に反応媒体を速やかに供給できる。
In the present embodiment, the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について図5を用いて説明する。図5は、本実施形態における蓄熱装置3の構成を模式的に示している。図5に示すように、本実施形態の蓄熱装置3は、第2実施形態の蓄熱装置2と比較して、蓄熱部10から蒸発凝縮部50に積極的に伝熱するための伝熱フィン53が設けられている点に特徴を有している。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 schematically shows the configuration of the
伝熱フィン53は、蓄熱部10と蒸発凝縮部50との間の隔壁において、例えば蓄熱部10側及び蒸発凝縮部50側の双方に突出して形成されている。また伝熱フィン53は、蒸発凝縮部50の下部側(液側)に集中して設けられており、例えば、常温時における反応媒体の液面よりも下方のみに設けられている。
The
本実施形態によれば、放熱過程において、蒸発凝縮部50内の液状態の反応媒体に対し、蓄熱部10で生じる反応熱の一部を積極的に伝熱させることができる。このため、反応媒体の温度が低く反応性が低いときにも、反応熱の一部を補助熱源として反応媒体を加熱することができる。したがって、反応媒体が蒸発し易くなり、蓄熱部10に反応媒体を速やかに供給できるため、化学蓄熱剤11の発熱反応を促進することができる。
According to the present embodiment, part of the reaction heat generated in the
また本実施形態では、伝熱フィン53が蒸発凝縮部50の下部側に集中して設けられているため、蓄熱部10から蒸発凝縮部50内の液状態の反応媒体に対し効果的に伝熱させることができる。
In the present embodiment, since the
本実施形態は、反応媒体の気化熱として蓄熱部10から奪われる熱量よりも、気化した反応媒体と化学蓄熱剤11との反応によって蓄熱部10で生成される熱量の方が大きいときに有効である。このため、化学蓄熱剤11と反応媒体との反応熱が反応媒体の気化熱よりも大きいという条件を満たすことが望ましい。この条件は、化学蓄熱剤11としてCaOやMgO等の金属酸化物を用い、反応媒体として水を用いた場合には少なくとも満たされる。
This embodiment is effective when the amount of heat generated in the
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について図6を用いて説明する。図6は、本実施形態における蓄熱装置4の構成を模式的に示している。図6に示すように、本実施形態の蓄熱装置4は、排気の流れ方向において蓄熱部12と熱輸送部35とが交互に積層配置されている点に特徴を有している。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 schematically shows the configuration of the heat storage device 4 in the present embodiment. As shown in FIG. 6, the heat storage device 4 of the present embodiment is characterized in that the
各蓄熱部12は、それぞれ排気の流れ方向に略垂直な面内に広がる平板状の内部空間を備えた容器体である。各蓄熱部12の内部空間同士は、上方に設けられた連通部13を介して互いに連通している。蓄熱部12の内部空間には、粒子状の化学蓄熱剤11(図6では図示せず)が充填されている。また、各熱輸送部35は、互いに隣り合う蓄熱部12の間に、両蓄熱部12と伝熱可能に形成されている。熱輸送部35の内部空間同士は、上方に設けられた連通部36と下方に設けられた連通部37とを介して互いに連通している。蓄熱部12及び熱輸送部35は、積層型熱交換器のような構造を有している。
Each
図示していないが、蓄熱装置4の内部には、全ての蓄熱部12及び熱輸送部35を貫いて形成され、排気通路110の一部を構成する配管が設けられている。配管内の排気の流路は、蓄熱部12及び熱輸送部35の各内部空間に対し空間的には隔離されているが、配管内を流れる排気と蓄熱部12及び熱輸送部35との間の伝熱は可能になっている。
Although not shown in the figure, inside the heat storage device 4, a pipe that is formed through all the
本実施形態によれば、蓄熱部12と熱輸送部35との間の伝熱面積を増加させることができるため、蓄熱部12と熱輸送部35との間の熱移動を促進できる。
According to this embodiment, since the heat transfer area between the
(その他の実施形態)
上記実施形態では、筒状の内部空間形状を有し、蓄熱部10及び熱輸送部30の外周面の全周を囲むように配置された熱回収部40を例に挙げたが、熱回収部40は断面C字状の内部空間形状を有し、蓄熱部10及び熱輸送部30の外周面の一部を囲むように配置してもよい。
(Other embodiments)
In the said embodiment, although the
また上記実施形態では、蓄熱部10及び熱輸送部30が円柱状の形状を有する例を挙げたが、蓄熱部10及び熱輸送部30は角柱状等の他の形状を有していてもよい。
Moreover, although the
さらに上記実施形態では、金属酸化物が充填された蓄熱部10、12を備えた蓄熱装置を例に挙げたが、蓄熱装置は、排気熱を用いた蓄熱が可能であれば他の化学蓄熱剤が充填された蓄熱部を備えていてもよいし、顕熱蓄熱や潜熱蓄熱を利用する蓄熱部を備えていてもよい。
Furthermore, in the said embodiment, although the heat storage apparatus provided with the
また上記実施形態では、還流路32に電動式のバルブ33が設けられた例を挙げたが、バルブ33は、ヒートパイプ装置の内圧によって作動し、内圧上昇時に閉弁状態となって熱輸送媒体の還流を阻止するダイヤフラム式の内圧作動弁であってもよい。
In the above embodiment, an example in which an
さらに上記実施形態では、加熱対象としてエンジン100の冷却水を例に挙げたが、エンジンオイル、触媒又はエンジン100の吸気等を加熱対象としてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the cooling water of the
また上記第4実施形態では、排気の流れ方向において蓄熱部12及び熱輸送部35が交互に積層された例を挙げたが、蓄熱部12及び熱輸送部35を排気流れ方向に略垂直な水平方向に積層してもよい。この場合、例えば蓄熱部12、熱輸送部35及び排気流路を交互に積層するようにすれば、蓄熱部12及び熱輸送部35を貫いて排気を流通させる配管を省略できるため、蓄熱装置の構成が簡略化する。
In the fourth embodiment, the
さらに上記実施形態では、水冷式のエンジン100を備えた車両に搭載された車両用蓄熱装置を例に挙げたが、本発明の蓄熱装置は、空冷式のエンジンを備えた車両や、あるいは車両以外にも適用可能である。
Furthermore, in the said embodiment, although the vehicle thermal storage apparatus mounted in the vehicle provided with the water
1、2、3、4 蓄熱装置
10、12 蓄熱部
11 化学蓄熱剤
20、50 蒸発凝縮部
30、35 熱輸送部
31 蒸気流路
32 還流路
40 熱回収部
41 熱回収熱交換器
53 伝熱フィン
100 エンジン(内燃機関)
110 排気通路
1, 2, 3, 4
110 Exhaust passage
Claims (7)
前記排気通路(110)に設けられるとともに前記蓄熱部(10)に熱的に接続され、前記排気又は前記蓄熱部(10)からの伝熱により内部に封入された熱輸送媒体を蒸発させる熱輸送部(30)と、
前記熱輸送部(30)で蒸発した前記熱輸送媒体との熱交換により加熱対象を加熱するとともに、前記熱輸送媒体を凝縮させて前記熱輸送部(30)に戻す熱回収部(40)とを有し、
前記熱回収部(40)は、前記蓄熱部(10)及び前記熱輸送部(30)の周囲を囲むように配置されていることを特徴とする蓄熱装置。 A heat storage section (10) that is provided in an exhaust passage (110) that discharges the exhaust of the internal combustion engine (100) to the outside and stores heat using the heat of the exhaust;
Heat transport that is provided in the exhaust passage (110) and is thermally connected to the heat storage section (10) and evaporates a heat transport medium enclosed therein by heat transfer from the exhaust or the heat storage section (10). Part (30);
A heat recovery unit (40) for heating the object to be heated by heat exchange with the heat transport medium evaporated in the heat transport unit (30), and condensing the heat transport medium and returning it to the heat transport unit (30); Have
The said heat recovery part (40) is arrange | positioned so that the circumference | surroundings of the said heat storage part (10) and the said heat transport part (30) may be enclosed, The heat storage apparatus characterized by the above-mentioned.
前記発熱/吸熱反応に用いられる反応媒体を収容し、蒸発した前記反応媒体を前記蓄熱部(10)に送るとともに、前記蓄熱部(10)から流入した前記反応媒体を凝縮させる蒸発凝縮部(50)をさらに有し、
前記蒸発凝縮部(50)は、前記蓄熱部(10)及び前記熱輸送部(30)の周囲を前記熱回収部(40)と共同して囲むように配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の蓄熱装置。 The heat storage part (10) has a structure filled with a chemical heat storage agent (11) in which an exothermic / endothermic reaction is performed reversibly,
An evaporation condensing unit (50) that contains a reaction medium used for the exothermic / endothermic reaction, sends the evaporated reaction medium to the heat storage unit (10), and condenses the reaction medium flowing in from the heat storage unit (10). )
The said evaporative condensation part (50) is arrange | positioned so that the circumference | surroundings of the said thermal storage part (10) and the said heat transport part (30) may be enclosed together with the said heat recovery part (40). Item 3. A heat storage device according to item 1 or 2.
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