JP2013072558A - 熱回収式加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】化学反応媒体としてのアンモニアの固定化及び脱離が可能に構成されたアンモニアバッファ12と、アンモニアバッファ12から供給されるアンモニアとの化学反応により発熱すると共に熱源からの余剰熱によりアンモニアを脱離させアンモニアバッファ12に戻す化学蓄熱材24が設けられた化学蓄熱反応器14と、を有している。
【選択図】図1
Description
図1,図2において、本実施形態に係る熱回収式加熱装置10は、アンモニアバッファ12と、化学蓄熱反応器14と、を有している。この化学蓄熱反応器14は、車両のエンジン16におけるクランクシャフト18の軸受部22に設けられている。この軸受部22は、車両における加熱対象部品としてのエンジン要素部品の一例でる。
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。例えば0℃程度の低温の条件では、エンジンオイルの高粘度化により、ピストン(図示せず)、クランクシャフト18、動弁系(図示せず)における摩擦の増加が燃費悪化の大きな要因となる。
本実施形態の効果を確認するため、本実施形態に係る実施例と、比較例1及び比較例2について、熱伝道と摩擦の解析を行った。比較例1は、軸受部22に対する加熱源を有しないものである。また比較例2は、軸受部22に120Wの電気ヒーター(図示せず)を挿入して、軸受メタル36,38を局所的に120秒間加熱し、該軸受部22に14.4kJの熱量を与えたものである。
図4,図5において、本実施形態に係る熱回収式加熱装置20では、化学蓄熱反応器14が、車両に搭載される電池42を蒸気加熱するための蒸気発生器44に設けられている。この電池42は、加熱対象部品の一例である。化学蓄熱反応器14と蒸気発生器44とは、例えば一体構造とされ、小型化されている。蒸気発生器44内には、熱媒体の一例たる水54が入れられており、該蒸気発生器44とアンモニアバッファ12とは、配管26により接続されている。第1実施形態と同様に、配管26にはバルブ28が設けられている。
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。電池42の充電率が低い場合、例えば−20〜−30℃程度の極低温の状態では、電池42の性能が十分に発揮され難くなる。
本実施形態の効果を確認するため、まず化学蓄熱材24としてCaCl2 を用いた場合の化学蓄熱反応器についての時間と熱出力の関係を求めた。結果は図6に示されるとおりであり、30秒程度で約2kWの熱出力が得られている。
図9において、本実施形態に係る熱回収式加熱装置30では、化学蓄熱反応器14が、加熱によりアンモニアを発生しディーゼルエンジン用の触媒60へアンモニアを供給する第2アンモニアバッファ62に設けられている。この第2アンモニアバッファ62は、加熱対象部品の一例である。アンモニアバッファ12と化学蓄熱反応器14とは、配管26により接続されて閉じているので、低温作動可能な化学蓄熱材24として潮解性を有するものを利用することができる。第1実施形態において例示した金属塩化物の中では、CaCl2 の潮解性が特に高いが、このような金属塩化物でも化学蓄熱材24として利用することができる。
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。ディーゼルエンジン用の触媒60は、100〜150℃での始動が望ましく、−20〜−30℃程度の極低温の状態では性能を発揮し難い。
熱回収式加熱装置10,20,30は、上記各実施形態に記載した加熱(暖機)対象、即ち、加熱対象部品の一例たるクランクシャフト18の軸受部22(図1)、蒸気発生器44(図5)及び第2アンモニアバッファ62(図9)だけでなく、他の加熱対象部品に対しても用いることができる。また熱回収式加熱装置10,20,30を、クランクシャフト18の軸受部22以外のエンジン要素部品を暖機するために用いることが可能である。
12 アンモニアバッファ
14 化学蓄熱反応器
16 エンジン
18 クランクシャフト(加熱対象部品、エンジン要素部品)
20 熱回収式加熱装置
22 軸受部
24 化学蓄熱材
26 配管
28 バルブ
30 熱回収式加熱装置
42 電池
44 蒸気発生器(加熱対象部品)
56 水蒸気
60 触媒
62 第2アンモニアバッファ(加熱対象部品)
64 第2化学蓄熱反応器
Claims (15)
- 化学反応媒体としてのアンモニアの固定化及び脱離が可能に構成されたアンモニアバッファと、
前記アンモニアバッファから供給されるアンモニアとの化学反応により発熱すると共に熱源からの余剰熱によりアンモニアを脱離させ前記アンモニアバッファに戻す化学蓄熱材が設けられた化学蓄熱反応器と、
を有する熱回収式加熱装置。 - 前記化学蓄熱材として、金属塩化物が用いられる請求項1に記載の熱回収式加熱装置。
- 前記金属塩化物は、アルカリ金属の塩化物、アルカリ土類金属の塩化物、及び遷移金属の塩化物の少なくとも1種である請求項2に記載の熱回収式加熱装置。
- 前記アルカリ金属の塩化物は、LiClであり、
前記アルカリ土類金属の塩化物は、MgCl2 、CaCl2 、SrCl2 、BaCl2の少なくとも1種であり、
前記遷移金属の塩化物は、MnCl2 、CoCl2 、NiClの少なくとも1種である請求項3に記載の熱回収式加熱装置。 - 前記アンモニアバッファとして、アンモニア吸着器が用いられる請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の熱回収式加熱装置。
- 前記アンモニア吸着器は、平板積層型の熱交換型反応器である請求項5に記載の熱回収式加熱装置。
- 前記アンモニア吸着器の内部には、アンモニア吸着材が充填されている請求項5又は請求項6に記載の熱回収式加熱装置。
- 前記アンモニア吸着材は、10nm以下の細孔を有する多孔体である請求項7に記載の熱回収式加熱装置。
- 前記アンモニア吸着材は、1次粒径が50μm以下である物理吸着材である請求項7に記載の熱回収式加熱装置。
- 前記化学蓄熱反応器は、加熱対象部品を暖機するために設けられている請求項1〜請求項9の何れか1項に記載の熱回収式加熱装置。
- 前記加熱対象部品は、エンジン要素部品である請求項10に記載の熱回収式加熱装置。
- 前記エンジン要素部品は、エンジンにおけるクランクシャフトの軸受部である請求項11に記載の熱回収式加熱装置。
- 前記加熱対象部品は、車両に搭載される電池を蒸気加熱するための蒸気発生器である請求項10に記載の熱回収式加熱装置。
- 前記加熱対象部品は、加熱によりアンモニアを発生しディーゼルエンジン用の触媒へアンモニアを供給する第2アンモニアバッファである請求項10に記載の熱回収式加熱装置。
- 前記第2アンモニアバッファには、該第2アンモニアバッファよりも大容量のアンモニア供給源である第2化学蓄熱反応器が接続されている請求項14に記載の熱回収式加熱装置。
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