JP2011208865A - 化学蓄熱装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】化学蓄熱装置において、気体の反応媒体140と可逆的に発熱および吸熱反応する固体の化学蓄熱材で構成される蓄熱部材120A、120Bを内部に収容し、反応媒体140が出入りする開口部113を有する反応容器110と、反応媒体140を液体の状態にて貯蔵する貯蔵容器130と、開口部113および貯蔵容器130とを連通させて、反応容器110および貯蔵容器130間の気体の反応媒体140の流通を可能とする連通路150とを備え、反応容器110、貯蔵容器130および連通路150は、それぞれの外圧が内圧より大きくなるよう構成されており、反応容器110の内面は、蓄熱部材120A、120Bに密着するように蓄熱部材120A、120Bを包んでいる。
【選択図】図1
Description
蓄熱部材(120A、120B)を内部に収容すると共に、反応媒体(140)が出入りする開口部(113)を有する反応容器(110)と、
反応媒体(140)を液体の状態にて貯蔵する貯蔵容器(130)と、
開口部(113)および貯蔵容器(130)とを連通させて、反応容器(110)および貯蔵容器(130)間の気体の反応媒体(140)の流通を可能とする連通路(150)とを備え、
反応容器(110)、貯蔵容器(130)、および連通路(150)は、それぞれの外圧が内圧より大きくなるよう構成されており、
反応容器(110)の内面は、蓄熱部材(120A、120B)に密着するように蓄熱部材(120A、120B)を包んでいることを特徴としている。
反応容器(110)は、フィルム状の部材にて形成されており、
板状の蓄熱部材(120A、120B)の側面と、反応容器(110)を形成するフィルム状部材の内面とがそれぞれ密着していることを特徴としている。
通路(122、124)は、蓄熱部材(120A)内に配設された筒状部材(122)の内部空間によって形成され、
筒状部材(122)には、この筒状部材(122)の内部と外部とを連通して気体の反応媒体(140)の出入りを許容する連通口(123)が形成されたことを特徴としている。
通路(122、124)は、固定された蓄熱部材(120B)に彫られた空間(124)として形成されたことを特徴としている。
反応媒体(140)は、水、二酸化炭素、及びアンモニアのうち何れかが用いられたことを特徴としている。
反応媒体(140)としては、水を用いて好適である。
貯蔵容器(130)は、エネルギ変換システム(10)における排熱源に配設され、
加熱部(172)は、排熱源の排熱によって直接的に反応媒体(140)を加熱することを特徴としている。
貯蔵容器(130)は、エネルギ変換システム(10)における排熱源以外の場所に配設され、
排熱源から貯蔵容器(130)に熱を輸送する熱輸送手段(173a)を備え、
加熱部(173)は、排熱源の排熱を、熱輸送手段(173a)を介して間接的に用いることで反応媒体(140)を加熱することを特徴としている。
以下、本発明の第1実施形態について図1〜図4を用いて説明する。第1実施形態における化学蓄熱装置100Aは、車両用のエンジン10の排熱(ここでは排気の熱)を効果的に蓄熱すると共に、その熱を毎回のエンジン10始動時に加熱対象としての触媒12に回収するようにしたものである。図1は第1実施形態における化学蓄熱装置100Aの全体を示す概略図、図2は図1における反応器101を示す斜視図、図3は反応容器110の内部を示す分解斜視図、図4は分岐パイプ122を示す斜視図である。尚、図3の分解斜視図においては、蓄熱部材120Aは便宜的にそれぞれの容器111、112に分割されたように表示している。
制御部180は、エンジン10が始動されると、バルブ160を開状態とすると共に、ヒータ171を作動させる。エンジン10の始動時においては、まだ、排気の温度は充分に上昇していない状態にある。
上記放熱モードを実行した後に、経過時間と共に排気の温度が充分に上昇し、温度センサの温度信号より、蓄熱部材120Aの温度が所定の温度まで上昇すると、制御部180は、バルブ160を開状態にすると共に、ヒータ171を停止状態にする。
第2実施形態を図5、図6に示す。第2実施形態は、上記第1実施形態に対して、粉末状の蓄熱部材120Aに対して、粉末状の化学蓄熱材を結着して固定させた蓄熱部材120Bとしている。
第3実施形態は、上記第2実施形態に対して、ヘッダパイプ121、および分岐パイプ122を廃止したものである。
第4実施形態は、上記第2実施形態に対して、蓄熱部材120Bの形成における結着物質を変更したものである。結着物質は、金属塩とすることができる。つまり、蓄熱部材120Bには、金属塩が添加されたものとなる。具体的な金属塩としては、例えば塩化リチウムを用いて好適である。
第5実施形態における化学蓄熱装置100Bを図7に示す。本実施形態は、上記第1実施形態に対して、加熱部(ヒータ171)を変更したものである。本実施形態の加熱部172は、エネルギ変換システムであるエンジン10の排熱源の排熱を直接的に活用したものとしている。排熱源の排熱は、ここでは排気の熱に対応する。
第6実施形態における化学蓄熱装置100Cを図8に示す。本実施形態は、上記第1実施形態に対して、加熱部(ヒータ171)を変更したものである。本実施形態の加熱部173は、エネルギ変換システムであるエンジン10の排熱源の排熱を間接的に活用したものとしている。排熱源の排熱は、ここでは排気の熱に対応する。
上記各実施形態では、反応容器110および蓄熱部材120A、120Bを長方形の扁平板状に形成されるものとしたが、これに限らず、円筒状、角筒状等に形成されるものとしても良い。この場合、反応容器110の長手方向に沿う面の内側と対向する蓄熱部材120A、120Bの面とを密着させると良い。
100A〜100C 化学蓄熱装置
110 反応容器
113 開口部
120A、120B 蓄熱部材
122 分岐パイプ(通路、筒状部材)
123 連通口
124 溝(通路、彫られた空間)
130 貯蔵容器
140 反応媒体
150 連通路
160 バルブ(流路断面積調整機構)
171 ヒータ(加熱部)
172 加熱部
173 加熱部
173a 加熱媒体通路(熱輸送手段)
Claims (18)
- 気体の反応媒体(140)と可逆的に発熱および吸熱反応する固体の化学蓄熱材で構成される蓄熱部材(120A、120B)と、
前記蓄熱部材(120A、120B)を内部に収容すると共に、前記反応媒体(140)が出入りする開口部(113)を有する反応容器(110)と、
前記反応媒体(140)を液体の状態にて貯蔵する貯蔵容器(130)と、
前記開口部(113)および前記貯蔵容器(130)とを連通させて、前記反応容器(110)および前記貯蔵容器(130)間の前記気体の反応媒体(140)の流通を可能とする連通路(150)とを備え、
前記反応容器(110)、前記貯蔵容器(130)、および前記連通路(150)は、それぞれの外圧が内圧より大きくなるよう構成されており、
前記反応容器(110)の内面は、前記蓄熱部材(120A、120B)に密着するように前記蓄熱部材(120A、120B)を包んでいることを特徴とする化学蓄熱装置。 - 前記反応容器(110)、前記貯蔵容器(130)、および前記連通路(150)は、それぞれの内圧が大気圧よりも小さくなるよう構成されていることを特徴とする請求項1に記載の化学蓄熱装置。
- 前記蓄熱部材(120A、120B)は、板状に形成されており、
前記反応容器(110)は、フィルム状の部材にて形成されており、
板状の前記蓄熱部材(120A、120B)の側面と、前記反応容器(110)を形成する前記フィルム状部材の内面とがそれぞれ密着していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の化学蓄熱装置。 - 前記蓄熱部材(120A、120B)には、最上流端が前記開口部(113)に通じると共に、前記気体の反応媒体(140)の流通を許容する通路(122、124)が形成されたことを特徴とする請求項3に記載の化学蓄熱装置。
- 前記化学蓄熱材は、粉末粒子の集合体として形成されており、
前記通路(122、124)は、前記蓄熱部材(120A)内に配設された筒状部材(122)の内部空間によって形成され、
前記筒状部材(122)には、前記筒状部材(122)の内部と外部とを連通して前記気体の反応媒体(140)の出入りを許容する連通口(123)が形成されたことを特徴とする請求項4に記載の化学蓄熱装置。 - 前記連通口(123)の開口面積は、1つの前記粉末粒子の投影面積よりも小さくなるように形成されたことを特徴とする請求項5に記載の化学蓄熱装置。
- 前記蓄熱部材(120B)は、粉末状の前記化学蓄熱材が結着性を有する物質によって固定されるように形成されており、
前記通路(122、124)は、前記固定された蓄熱部材(120B)に彫られた空間(124)として形成されたことを特徴とする請求項4〜請求項6のいずれか1項に記載の化学蓄熱装置。 - 前記結着性を有する物質は、粘土状鉱物が用いられたことを特徴とする請求項7に記載の化学蓄熱装置。
- 前記粘土状鉱物は、セピオライトが用いられたことを特徴とする請求項8に記載の化学蓄熱装置。
- 前記蓄熱部材(120A、120B)は、金属酸化物が用いられ、
前記反応媒体(140)は、水、二酸化炭素、及びアンモニアのうち何れかが用いられたことを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の化学蓄熱装置。 - 前記金属酸化物は、酸化カルシウムまたは酸化マグネシウムが用いられ、
前記反応媒体(140)は、水が用いられことを特徴とする請求項10に記載の化学蓄熱装置。 - 前記蓄熱部材(120A、120B)は、金属塩が添加されるよう構成されたことを特徴とする請求項11に記載の化学蓄熱装置。
- 前記金属塩は、塩化リチウムが用いられたことを特徴とする請求項12に記載の化学蓄熱装置。
- 前記貯蔵容器(130)には、前記反応媒体(140)を加熱する加熱部(171、172、173)が設けられたことを特徴とする請求項1〜請求項13のいずれか1項に記載の化学蓄熱装置。
- 前記加熱部(171)は、外部からのエネルギが投入されることで加熱機能を果たすことを特徴とする請求項14に記載の化学蓄熱装置。
- エネルギ変換システム(10)に適用される化学蓄熱装置であって、
前記貯蔵容器(130)は、前記エネルギ変換システム(10)における排熱源に配設され、
前記加熱部(172)は、前記排熱源の排熱によって直接的に前記反応媒体(140)を加熱することを特徴とする請求項14または請求項15に記載の化学蓄熱装置。 - エネルギ変換システム(10)に適用される化学蓄熱装置であって、
前記貯蔵容器(130)は、前記エネルギ変換システム(10)における排熱源以外の場所に配設され、
前記排熱源から前記貯蔵容器(130)に熱を輸送する熱輸送手段(173a)を備え、
前記加熱部(173)は、前記排熱源の排熱を、前記熱輸送手段(173a)を介して間接的に用いることで前記反応媒体(140)を加熱することを特徴とする請求項14または請求項15に記載の化学蓄熱装置。 - 前記連通路(150)には、前記連通路(150)の流路断面積を調整する流路断面積調整機構(160)が設けられたことを特徴とする請求項1〜請求項17のいずれか1項に記載の化学蓄熱装置。
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