JP2013113551A - Chemical heat storage system - Google Patents

Chemical heat storage system Download PDF

Info

Publication number
JP2013113551A
JP2013113551A JP2011262349A JP2011262349A JP2013113551A JP 2013113551 A JP2013113551 A JP 2013113551A JP 2011262349 A JP2011262349 A JP 2011262349A JP 2011262349 A JP2011262349 A JP 2011262349A JP 2013113551 A JP2013113551 A JP 2013113551A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat storage
heat
current
temperature
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2011262349A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5687178B2 (en
Inventor
Tomohisa Wakasugi
知寿 若杉
Takashi Shimazu
孝 志満津
Tadahiro Nakagawa
忠紘 中川
Kazutoshi Kuwayama
和利 桑山
Takuya Fuse
卓哉 布施
Hiroshi Saegusa
弘 三枝
Katsuya Komaki
克哉 小牧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Denso Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Denso Corp
Priority to JP2011262349A priority Critical patent/JP5687178B2/en
Publication of JP2013113551A publication Critical patent/JP2013113551A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5687178B2 publication Critical patent/JP5687178B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/003Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using thermochemical reactions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00492Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices comprising regenerative heating or cooling means, e.g. heat accumulators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/02Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/14Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit
    • B60H1/143Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit the heat being derived from cooling an electric component, e.g. electric motors, electric circuits, fuel cells or batteries
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To precisely calculate a heat storage amount when electric energy is converted into heat and stored.SOLUTION: A chemical heat storage system detects a current and a voltage supplied from an electric power supply part 90 to an electric heater by a current/voltage detection part 94, and detects a temperature of an electric heater layer 16B by an internal temperature sensor 88. An electric energy control part controls electric energy supplied from the electric power supply part 90 based upon the detected temperature. Further, a heat storage ECU calculates the heat storage amount of a reactor 16 based upon the current and voltage detected by the current/voltage detection part 94, and the temperature detected by the internal temperature sensor 88.

Description

本発明は、生じる電気を有効利用するための化学蓄熱システムに関する。   The present invention relates to a chemical heat storage system for effectively using generated electricity.

従来より、2次電池以外のエネルギー貯蔵手段として、電気2重層キャパシターや、フライホイール(例えば、特許文献1、2)、顕熱、潜熱蓄熱が知られている。   Conventionally, electric double layer capacitors, flywheels (for example, Patent Documents 1 and 2), sensible heat, and latent heat storage are known as energy storage means other than secondary batteries.

米国特許第4423794号明細書U.S. Pat. No. 4,423,794 英国特許第2449117号明細書British Patent No. 2449117

しかしながら、上記の如き従来の技術では、エネルギー貯蔵密度が低い、という問題や、長期保存ができない、という問題がある。また、電気エネルギーを熱へ変換して貯蔵するときにおいて、間欠的な電力供給条件となる場合には、蓄熱量を正確に把握することが必要となる。   However, the conventional techniques as described above have a problem that the energy storage density is low and a problem that long-term storage is not possible. In addition, when the electric energy is converted into heat and stored, it becomes necessary to accurately grasp the heat storage amount when intermittent power supply conditions are met.

本発明は、上記事実を考慮して、電気エネルギーを熱へ変換して貯蔵する場合において、蓄熱量を精度よく算出することができる化学蓄熱システムを得ることが目的である。   An object of the present invention is to obtain a chemical heat storage system that can accurately calculate the amount of heat storage in the case where electric energy is converted into heat and stored in consideration of the above facts.

第1の発明に係る化学蓄熱システムは、電気を熱に変換するエネルギー変換部と、前記エネルギー変換部からの熱供給により脱水反応を行って蓄熱し、かつ、水和反応により放熱する化学蓄熱材と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、冷媒との熱交換によって凝縮させると共に、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器に供給する蒸発凝縮部と、前記エネルギー変換部に電力を供給する電力供給部と、前記電力供給部から前記エネルギー変換部へ供給される電流及び印加される電圧を検出する電流電圧検出部と、前記エネルギー変換部の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部によって検出された温度に基づいて、前記電力供給部から供給される電力量を制御する電力量制御部と、前記電流電圧検出部によって検出された電流及び電圧、並びに前記温度検出部によって検出された温度に基づいて、前記反応器の蓄熱量を算出する蓄熱量算出部と、を含んで構成されている。   A chemical heat storage system according to a first aspect of the present invention includes an energy conversion unit that converts electricity into heat, and a chemical heat storage material that stores heat by performing a dehydration reaction by supplying heat from the energy conversion unit, and dissipates heat by a hydration reaction. And the water vapor released from the reactor during the dehydration reaction is condensed by heat exchange with the refrigerant, and the water is evaporated by heat exchange with the refrigerant. An evaporative condensing unit for supplying water vapor for the sum reaction to the reactor, a power supplying unit for supplying power to the energy converting unit, a current supplied from the power supplying unit to the energy converting unit, and an applied current A current voltage detector that detects voltage, a temperature detector that detects the temperature of the energy converter, and a temperature that is detected by the temperature detector, are supplied from the power supply unit. A heat storage unit that calculates a heat storage amount of the reactor based on a power amount control unit that controls the amount of power to be generated, a current and voltage detected by the current voltage detection unit, and a temperature detected by the temperature detection unit And a quantity calculation unit.

第1の発明に係る化学蓄熱システムでは、反応器の化学蓄熱材は、エネルギー変換部からの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、蒸発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、蒸発凝縮部において、冷媒との熱交換によって水を蒸発させることで、水和反応のための水蒸気を反応器に供給する。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 according to the first invention, the chemical heat storage material of the reactor stores heat while causing a dehydration reaction by receiving heat supply from the energy conversion unit. The water vapor generated by this dehydration reaction is condensed in the evaporating and condensing part. When the heat stored in the chemical heat storage material is released, water is evaporated in the evaporative condensing unit by heat exchange with the refrigerant, thereby supplying water vapor for the hydration reaction to the reactor. 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、化学蓄熱システムは、電流電圧検出部によって、前記電力供給部から前記エネルギー変換部へ供給される電流及び印加される電圧を検出し、温度検出部によって、前記エネルギー変換部の温度を検出する。電力量制御部によって、前記温度検出部によって検出された温度に基づいて、前記電力供給部から供給される電力量を制御する。また、蓄熱量算出部によって、前記電流電圧検出部によって検出された電流及び電圧、並びに前記温度検出部によって検出された温度に基づいて、前記反応器の蓄熱量を算出する。   Here, the chemical heat storage system detects a current supplied from the power supply unit to the energy conversion unit and an applied voltage by a current voltage detection unit, and detects a temperature of the energy conversion unit by a temperature detection unit. To do. The amount of power supplied from the power supply unit is controlled by the power amount control unit based on the temperature detected by the temperature detection unit. Further, the heat storage amount calculation unit calculates the heat storage amount of the reactor based on the current and voltage detected by the current voltage detection unit and the temperature detected by the temperature detection unit.

このように、エネルギー変換部へ供給される電流及び印加される電圧を検出すると共に、エネルギー変換部の温度を検出し、検出された電流及び電圧、並びに検出された温度に基づいて、反応器の蓄熱量を算出することにより、電気エネルギーを熱へ変換して貯蔵する場合において、蓄熱量を精度よく算出することができる。   Thus, the current supplied to the energy conversion unit and the applied voltage are detected, and the temperature of the energy conversion unit is detected. Based on the detected current and voltage, and the detected temperature, the reactor By calculating the amount of stored heat, the amount of stored heat can be accurately calculated when electrical energy is converted into heat and stored.

第2の発明に係る化学蓄熱システムは、電気を熱に変換するエネルギー変換部、及び前記エネルギー変換部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、冷媒との熱交換によって凝縮させると共に、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器に供給する蒸発凝縮部と、前記エネルギー変換部に対して一定電圧となるように電力を供給する電力供給部と、前記電力供給部から前記エネルギー変換部へ供給される電流及び印加される電圧を検出する電流電圧検出部と、前記エネルギー変換部の温度を検出する温度検出部と、前記電流電圧検出部によって検出された電流及び電圧、並びに前記温度検出部によって検出された温度に基づいて、前記反応器の蓄熱量を算出する蓄熱量算出部と、を含んで構成されている。   The chemical heat storage system according to the second invention includes an energy conversion unit that converts electricity into heat, and a chemical heat storage material that stores heat by performing a dehydration reaction by supplying heat from the energy conversion unit and dissipates heat by a hydration reaction. And the water vapor released from the reactor during the dehydration reaction is condensed by heat exchange with the refrigerant and water is evaporated by heat exchange with the refrigerant, thereby An evaporative condensing unit that supplies steam to the reactor, a power supply unit that supplies power to the energy conversion unit so as to have a constant voltage, and a power supply unit that supplies power to the energy conversion unit A current / voltage detector for detecting current and applied voltage; a temperature detector for detecting the temperature of the energy converter; and a current and voltage detected by the current / voltage detector. And based on the temperature detected by the temperature detecting unit is configured to include a heat storage amount calculation unit for calculating the quantity of thermal storage of the reactor.

第2の発明に係る化学蓄熱システムは、電力供給部によって、エネルギー変換部に対して一定電圧となるように電力を供給する。ここで、脱水が完了すると、化学蓄熱材の吸熱項Qs減少によりエネルギー変換部の温度が上昇し、エネルギー変換部の電気抵抗が増大して、供給電力量が制限され、脱水後のエネルギー変換部の過昇温が抑制される。   In the chemical heat storage system according to the second aspect of the invention, the electric power supply unit supplies electric power to the energy conversion unit so as to be a constant voltage. Here, when the dehydration is completed, the temperature of the energy conversion unit rises due to the decrease in the endothermic term Qs of the chemical heat storage material, the electrical resistance of the energy conversion unit increases, the amount of power supplied is limited, and the energy conversion unit after dehydration Is prevented from overheating.

第1の発明及び第2の発明に係る蓄熱量算出部は、前記電流電圧検出部によって検出された電流及び電圧、前記温度検出部によって検出された温度、及び予め求められた前記反応器の熱容量に基づいて、前記エネルギー変換部へ供給された総電力量と、前記熱容量における顕熱変化量と、放熱量との関係に従って、前記反応器の蓄熱量を算出するようにすることができる。   The heat storage amount calculation unit according to the first invention and the second invention includes the current and voltage detected by the current / voltage detection unit, the temperature detected by the temperature detection unit, and the heat capacity of the reactor obtained in advance. Based on the above, the amount of heat stored in the reactor can be calculated in accordance with the relationship between the total amount of power supplied to the energy conversion unit, the amount of sensible heat change in the heat capacity, and the amount of heat released.

上記の温度検出部は、前記電流電圧検出部によって検出された電流及び電圧に基づいて、前記エネルギー変換部の温度を算出するようにすることができる。これによって、エネルギー変換部に温度センサを内設せずに、蓄熱量を算出することができる。   The temperature detection unit may calculate the temperature of the energy conversion unit based on the current and voltage detected by the current / voltage detection unit. Thereby, the heat storage amount can be calculated without providing a temperature sensor in the energy conversion unit.

また、上記の温度検出部は、前記電流電圧検出部によって検出された電流及び電圧と、予め求められた前記エネルギー変換部の抵抗温度係数、電気抵抗率、抵抗断面積、及び抵抗長さとに基づいて、前記エネルギー変換部の温度を算出するようにすることができる。   Further, the temperature detection unit is based on the current and voltage detected by the current / voltage detection unit and the resistance temperature coefficient, electrical resistivity, resistance cross-sectional area, and resistance length of the energy conversion unit obtained in advance. Thus, the temperature of the energy conversion unit can be calculated.

上記の電力供給部は、車両に搭載された駆動部から供給される電力を、前記エネルギー変換部に供給するようにすることができる。   Said electric power supply part can supply the electric power supplied from the drive part mounted in the vehicle to the said energy conversion part.

以上説明したように本発明に係る化学蓄熱システムは、エネルギー変換部へ供給される電流及び印加される電圧を検出すると共に、エネルギー変換部の温度を検出し、検出された電流及び電圧、並びに検出された温度に基づいて、反応器の蓄熱量を算出することにより、電気エネルギーを熱へ変換して貯蔵する場合において、蓄熱量を精度よく算出することができる、という優れた効果を有する。   As described above, the chemical heat storage system according to the present invention detects the current supplied to the energy conversion unit and the applied voltage, detects the temperature of the energy conversion unit, detects the detected current and voltage, and detects the detected current and voltage. By calculating the amount of heat stored in the reactor based on the temperature thus obtained, it has an excellent effect that the amount of stored heat can be accurately calculated when electrical energy is converted into heat and stored.

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. (A)電気ヒーターと発電部との接続関係を示す概略図、及び(B)反応器の構成を示す断面図である。(A) It is the schematic which shows the connection relation of an electric heater and an electric power generation part, (B) It is sectional drawing which shows the structure of a reactor. 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反応器に対する制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure with respect to the reactor of 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. 電気ヒーター層の温度、電気ヒーターの抵抗、電圧、電流、及び電力量の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the temperature of an electric heater layer, the resistance of an electric heater, a voltage, an electric current, and electric energy. 電気ヒーター層の温度及び反応器の蓄熱量の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the temperature of an electric heater layer, and the heat storage amount of a reactor. 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反応器に対する制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure with respect to the reactor of the chemical thermal storage system for vehicles which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 電流電圧検出部と電気ヒーターとの接続関係を示す図である。It is a figure which shows the connection relation of a current voltage detection part and an electric heater. 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を構成する蓄熱ECUを示すブロック図である。It is a block diagram which shows thermal storage ECU which comprises 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反応器に対する制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure with respect to the reactor of the chemical thermal storage system for vehicles which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 電気ヒーター層の温度、電気ヒーターの抵抗、電圧、電流、及び電力量の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the temperature of an electric heater layer, the resistance of an electric heater, a voltage, an electric current, and electric energy. 電気ヒーター層の温度及び反応器の蓄熱量の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the temperature of an electric heater layer, and the heat storage amount of a reactor.

(第1の実施形態)
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6に基づいて説明する。
(First embodiment)
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、ステンレスなどの金属材料で構成された容器12内における化学蓄熱材用空間としての蓄熱層に化学蓄熱材(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, in the chemical heat storage system 10 for a vehicle, a chemical heat storage material (not shown) is filled in a heat storage layer as a space for a chemical heat storage material in a container 12 made of a metal material such as stainless steel. A reactor 16 is provided. 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。 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) ⇔ CaO + HCa (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、   When the heat storage amount and the heat generation amount Q are shown together in this equation,

Ca(OH) + Q → CaO + H
CaO + HO → Ca(OH) + Q
Ca (OH) 2 + Q → CaO + H 2 O
CaO + H 2 O → Ca (OH) 2 + 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。 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、図2(B)の断面図に示すように、反応器16の容器12内には、2つの蓄熱層16Aの間であって、隔壁17を介して蓄熱層16Aに隣接するように配置された電気ヒーター層16Bが設けられている。このように、電気ヒーター層16Bは、蓄熱層16A内の化学蓄熱材との熱交換可能に、蓄熱層16Aに隣接して設けられている。電気ヒーター層16Bには、エネルギー変換部としての電気ヒーターが内蔵されている。電気ヒーターは、例えば、ヒーター線(発熱部)と絶縁部などを用いて構成されている。また、蓄熱層16Aの各々に隣接し、かつ、電気ヒーター層16Bと反対側に、化学蓄熱材に反応媒体蒸気を供給するための蒸気拡散層16Cが設けられている。   Further, in this embodiment, as shown in the cross-sectional view of FIG. 2B, the container 12 of the reactor 16 has a space between the two heat storage layers 16A and the heat storage layer 16A via the partition wall 17. An electric heater layer 16B arranged so as to be adjacent to each other is provided. Thus, the electric heater layer 16B is provided adjacent to the heat storage layer 16A so that heat exchange with the chemical heat storage material in the heat storage layer 16A is possible. The electric heater layer 16B includes an electric heater as an energy conversion unit. The electric heater is configured by using, for example, a heater wire (heat generating portion) and an insulating portion. Further, a vapor diffusion layer 16C for supplying reaction medium vapor to the chemical heat storage material is provided adjacent to each of the heat storage layers 16A and on the side opposite to the electric heater layer 16B.

図2(A)に示すように、電気ヒーター層16Bの電気ヒーターは、後述する電力供給部90(図3参照)を介して、電気エネルギー源としての発電部22に接続されている。この実施形態では、発電部22は、電気モータであり、例えば車両用化学蓄熱システム10が適用された自動車の駆動源としての電気モータであり、バッテリへの充電ができない余剰電力が、発電部22から電力供給部90に供給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。   As shown in FIG. 2A, the electric heater of the electric heater layer 16B is connected to a power generation unit 22 as an electric energy source via a power supply unit 90 (see FIG. 3) described later. In this embodiment, the power generation unit 22 is an electric motor. For example, the power generation unit 22 is an electric motor as a driving source of an automobile to which the vehicle chemical heat storage system 10 is applied, and surplus power that cannot charge a battery is generated by the power generation unit 22. To the power supply unit 90. 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.

また、図3に示すように、車両用化学蓄熱システム10は、反応器16の電気ヒーター層16Bの内部の温度Tdに対応した信号を出力する内部温度センサ88と、発電部22から供給された電力を用いて、電気ヒーター層16Bの電気ヒーターに電力を供給する電力供給部90と、内部温度センサ88によって検出された温度に基づいて、電力供給部90から供給される電力量を制御する電力量制御部92と、電力供給部90から電気ヒーターへ供給される電流及び印加される電圧を検出する電流電圧検出部94とを備えている。   As shown in FIG. 3, the vehicle chemical heat storage system 10 is supplied from the power generation unit 22 and the internal temperature sensor 88 that outputs a signal corresponding to the temperature Td inside the electric heater layer 16 </ b> B of the reactor 16. A power supply unit 90 that supplies power to the electric heaters of the electric heater layer 16 </ b> B using the power, and a power that controls the amount of power supplied from the power supply unit 90 based on the temperature detected by the internal temperature sensor 88. An amount control unit 92 and a current / voltage detection unit 94 that detects a current supplied from the power supply unit 90 to the electric heater and an applied voltage are provided.

電力量制御部92は、内部温度センサ88により検出された温度Tdと、予め設定された温度Tsとの偏差ε(=Ts−Td)に基づいた制御信号を、電力供給部90に出力することにより、電力供給部90から供給される電力量を制御する。これにより、電気ヒーター層16Bの温度を所定温度に設定することが可能となる。   The electric energy control unit 92 outputs a control signal based on the deviation ε (= Ts−Td) between the temperature Td detected by the internal temperature sensor 88 and a preset temperature Ts to the power supply unit 90. Thus, the amount of power supplied from the power supply unit 90 is controlled. Thereby, the temperature of the electric heater layer 16B can be set to a predetermined temperature.

また、反応器16には、熱輸送ライン(図示省略)が接続されている。熱輸送ラインにおける下流側には、車両用化学蓄熱システム10による加熱対象(図示省略)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。熱輸送ラインの下流端は大気開放端とされている。加熱対象としては、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。   The reactor 16 is connected with a heat transport line (not shown). On the downstream side of the heat transport line, a heat exchanging portion with a heating target (not shown) by the vehicle chemical heat storage system 10 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 the heat which the chemical heat storage material radiated in the reactor 16. The downstream end of the heat transport line is an open end to the atmosphere. Examples of the heating target 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 the heating target of a part.

また、車両用化学蓄熱システム10は、反応器16の蒸気拡散層16C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の蒸気拡散層16C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の蒸気拡散層16Cに水蒸気循環ライン32を介して連通された蒸気流路34と、蒸気流路34内の水蒸気を凝縮すると共に、蒸気流路34内の水を蒸発させるための媒体流路38とが容器40内に形成されて構成されている。媒体流路38は、内部を流れる冷媒、熱媒と蒸気流路34内の水又は水蒸気との熱交換可能に、該蒸気流路34に隣接(図示は省略)して設けられている。   The vehicle chemical heat storage system 10 also generates a condensing unit that condenses the water vapor introduced from the vapor diffusion layer 16C of the reactor 16 and water vapor that evaporates the water and supplies the water to the vapor diffusion layer 16C of the reactor 16. An evaporator / condenser 30 having a function as an evaporator is provided. The evaporator / condenser 30 condenses the steam channel 34 communicated with the vapor diffusion layer 16C of the reactor 16 through the steam circulation line 32, the steam in the steam channel 34, and the vapor channel 34 in the steam channel 34. A medium flow path 38 for evaporating water is formed in the container 40. The medium flow path 38 is provided adjacent to the vapor flow path 34 (not shown) so that heat can be exchanged between the refrigerant flowing inside and the heat medium and water or water vapor in the vapor flow path 34.

蒸気流路34は、水蒸気循環ライン32、反応器16の蒸気拡散層16Cと共に真空脱気されている。水蒸気循環ライン32には、蒸気流路34と蒸気拡散層16C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、蒸気流路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、蒸気流路34で凝縮された水を、該蒸気流路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の水を蒸気流路34に供給するようになっている。   The vapor flow path 34 is vacuum degassed together with the water vapor circulation line 32 and the vapor diffusion layer 16 </ b> C of the reactor 16. The steam circulation line 32 is provided with an on-off valve 42 for switching between communication and non-communication between the steam flow path 34 and the vapor diffusion layer 16C. Further, the lower portion of the steam flow path 34 in the gravity direction 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 the water condensed in the steam channel 34 as water for evaporating in the steam channel 34. The water pump 48 operates to supply water in the water tank 46 to the steam flow path 34.

媒体流路38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、冷却器54及び冷媒ポンプ56が媒体流路38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媒体流路38、冷却器54を循環し、媒体流路38における水蒸気の凝縮熱を冷却器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を構成する媒体流路38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。   A refrigerant circulation line 52 is connected to the medium flow path 38. In the refrigerant circulation line 52, a cooler 54 and a refrigerant pump 56 are provided in series with the medium flow path 38. Thus, when the refrigerant pump 56 is operated, the refrigerant circulates through the medium flow path 38 and the cooler 54, and the heat of condensation of water vapor in the medium flow path 38 is radiated by the cooler 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 medium flow path 38 constituting the evaporator / condenser 30 is configured. it can.

冷媒循環ライン52は、媒体流路38の上流側及び下流側の各々で分岐しており、各分岐点で、冷却水循環ライン62に接続されている。冷却水循環ライン62には、冷却器64、冷却水ポンプ66、及び内燃機関EGが媒体流路38と直列を成すように設けられている。これにより、冷却水ポンプ66が作動されることでエンジン冷却水が内燃機関EG、媒体流路38、冷却器64を循環し、熱媒を媒体流路38に流すことにより、蒸気流路34内の水を蒸発させ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の媒体流路38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が構成されているものと捉えることができる。蒸発・凝縮器30では、熱媒から水への放熱(熱交換)が行われる構成である。   The refrigerant circulation line 52 is branched on each of the upstream side and the downstream side of the medium flow path 38 and is connected to the cooling water circulation line 62 at each branch point. In the cooling water circulation line 62, a cooler 64, a cooling water pump 66, and an internal combustion engine EG are provided in series with the medium flow path 38. As a result, the coolant pump 66 is actuated so that the engine coolant circulates through the internal combustion engine EG, the medium flow path 38, and the cooler 64, and the heat medium flows through the medium flow path 38. The water is supposed to evaporate. That is, in the chemical heat storage system 10 for vehicles, it can be understood that the evaporator heating system 60 for providing the evaporation heat for the evaporation of water in the medium flow path 38 of the evaporator / condenser 30 is configured. it can. The evaporator / condenser 30 is configured to release heat (heat exchange) from the heat medium to water.

冷媒循環ライン52と冷却水循環ライン62との2つの接続位置(分岐位置)には、媒体流路38に流れる媒体を、冷媒循環ライン52の冷媒及び冷却水循環ライン62のエンジン冷却水の何れかにするかを切り換える切換バルブ68A、68Bが設けられている。   At two connection positions (branch positions) of the refrigerant circulation line 52 and the cooling water circulation line 62, the medium flowing through the medium flow path 38 is used as either the refrigerant in the refrigerant circulation line 52 or the engine cooling water in the cooling water circulation line 62. Switching valves 68A and 68B for switching whether to perform or not are provided.

また、図4に示されるように、車両用化学蓄熱システム10は、蓄熱ECU82を備えている。蓄熱ECU82は、開閉弁42、50、切換バルブ68A、68B、ウォータポンプ48、冷媒ポンプ56、冷却水ポンプ66、冷却器54、64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。   In addition, as shown in FIG. 4, the vehicle chemical heat storage system 10 includes a heat storage ECU 82. The heat storage ECU 82 is electrically connected to each of the on-off valves 42 and 50, the switching valves 68A and 68B, the water pump 48, the refrigerant pump 56, the cooling water pump 66, and the coolers 54 and 64, 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、内部温度センサ88及び電流電圧検出部94に電気的に接続されている。   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. The heat storage ECU 82 is electrically connected to the internal temperature sensor 88 and the current / voltage detector 94.

蓄熱ECU82は、電流電圧検出部94によって検出された電流及び電圧、並びに内部温度センサ88によって検出された温度に基づいて、反応器16の蓄熱量を算出する。   The heat storage ECU 82 calculates the amount of heat stored in the reactor 16 based on the current and voltage detected by the current / voltage detection unit 94 and the temperature detected by the internal temperature sensor 88.

ここで、本実施の形態における蓄熱量を算出する原理について説明する。   Here, the principle of calculating the heat storage amount in the present embodiment will be described.

検出された電流(I[A])、電圧(V[V])、電気ヒーター層16Bの内部温度により、供給電力量V×I×t[kJ](t:ヒーター加熱時間[s])と、全熱容量Ct[kJ/K](ヒーター層熱容量Ch、蓄熱層Cr、蒸気拡散層Cs、反応容器Cv[kJ/K]の和)における顕熱変化量ΔHt[kJ]と、外周への放熱量Qlとの関係から、以下の(1)式、(2)式に従って、蓄熱量Qs [kJ]を算出することができる。   Depending on the detected current (I [A]), voltage (V [V]), and the internal temperature of the electric heater layer 16B, the amount of supplied power V × I × t [kJ] (t: heater heating time [s]) , Sensible heat change ΔHt [kJ] in total heat capacity Ct [kJ / K] (sum of heater layer heat capacity Ch, heat storage layer Cr, vapor diffusion layer Cs, reaction vessel Cv [kJ / K]) From the relationship with the heat quantity Ql, the heat storage quantity Qs [kJ] can be calculated according to the following formulas (1) and (2).

Qs[kJ]=V×l×t-ΔHt-Ql (Td≧Ts) ・・・(1)
Qs[kJ]=0 (Td≦Ts) ・・・(2)
顕熱変化量ΔHt[kJ]=Ct・(Td-Tl)
反応器熱容量 Ct[kJ]=Ch+Cr+Cs+Cv
放熱量 Ql[kJ]=f(Td,Ti)
Qs [kJ] = V × l × t-ΔHt-Ql (Td ≧ Ts) (1)
Qs [kJ] = 0 (Td ≦ Ts) (2)
Change in sensible heat ΔHt [kJ] = Ct · (Td-Tl)
Reactor heat capacity Ct [kJ] = Ch + Cr + Cs + Cv
Heat dissipation Ql [kJ] = f (Td, Ti)

ただし、V[V]は検出電圧、I[A]は検出電流、Ch[kJ/K]は予め求められた電気ヒーター層16Bの熱容量、Cr[kJ/K]は予め求められた蓄熱層16Aの熱容量、Cs[kJ/K]は予め求められた蒸気拡散層16Cの熱容量、Cv[kJ/K]は予め求められた容器12の熱容量である。また、Ts[℃]は予め求められた脱水開始温度、Td[℃]は検出温度、Ti[℃]は予め求められた初期温度である。また、図5に示すように、Td≧Tsは、脱水開始の状態を表し、Td≦Tsは、脱水開始前の状態を表している。   However, V [V] is the detected voltage, I [A] is the detected current, Ch [kJ / K] is the heat capacity of the electric heater layer 16B determined in advance, and Cr [kJ / K] is the heat storage layer 16A determined in advance. Cs [kJ / K] is the heat capacity of the vapor diffusion layer 16C determined in advance, and Cv [kJ / K] is the heat capacity of the container 12 determined in advance. Further, Ts [° C.] is a dehydration start temperature obtained in advance, Td [° C.] is a detection temperature, and Ti [° C.] is an initial temperature obtained in advance. Further, as shown in FIG. 5, Td ≧ Ts represents a dehydration start state, and Td ≦ Ts represents a state before dehydration start.

蓄熱ECU82は、上記(1)式、(2)式に従って、反応器16の蓄熱量を算出する。これにより間欠的な電力供給条件であっても、図6に示すように、蓄熱量を正確に把握することが可能となり、蓄熱材に熱を供給する電気ヒーターへの過剰な電力供給を防止することにより、電気エネルギーを有効利用することができる。   The heat storage ECU 82 calculates the heat storage amount of the reactor 16 according to the above equations (1) and (2). As a result, even under intermittent power supply conditions, as shown in FIG. 6, it is possible to accurately grasp the amount of heat storage and prevent excessive power supply to the electric heater that supplies heat to the heat storage material. Thus, electric energy can be used effectively.

次に、第1の実施形態の作用を説明する。   Next, the operation of the first embodiment will be described.

まず、発電部22から反応器16へ電力が供給されて、蓄熱モードが開始されると、蓄熱ECU82によって、電力供給部90からの電力供給を開始させると共に、凝縮器冷却系58の冷媒ポンプ56、冷却器54を作動させる。これにより、冷却器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。また、蓄熱ECU82は、開閉弁42、50をそれぞれ開放させる。   First, when power is supplied from the power generation unit 22 to the reactor 16 and the heat storage mode is started, the heat storage ECU 82 starts the power supply from the power supply unit 90 and the refrigerant pump 56 of the condenser cooling system 58. Then, the cooler 54 is operated. Thereby, the refrigerant circulates in the refrigerant circulation line 52 in the order of the cooler 54 and the evaporator / condenser 30. The heat storage ECU 82 opens the on-off valves 42 and 50, respectively.

反応器16では、電気ヒーター層16Bから供給された熱によって蓄熱層16A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の蒸気流路34に導入されると、該水蒸気が媒体流路38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、冷却器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。   In the reactor 16, the chemical heat storage material of the heat storage layer 16A undergoes a dehydration reaction by the heat supplied from the electric heater layer 16B, and heat storage to the chemical heat storage material is performed. Then, when the water vapor generated by the dehydration reaction of the chemical heat storage material is introduced into the vapor flow path 34 of the evaporator / condenser 30 via the water vapor circulation line 32, the water vapor and the refrigerant flowing through the medium flow path 38 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 in the cooler 54. Thereby, the heat storage operation in the reactor 16 is maintained.

このとき、内部温度センサ88の信号に基づき、電力量制御部92は、電力供給部90からの電力量を制御し、電気ヒーター層16Bの温度が設定温度となるように制御する。また、蓄熱ECU82は、内部温度センサ88によって検出された温度、及び電流電圧検出部94によって検出された電流・電圧に基づいて、化学蓄熱材の蓄熱量を算出する。また、蓄熱ECU82は、化学蓄熱材の蓄熱量が、予め求められた最大蓄熱量に達したこと(蓄熱率100%)を検出すると、蓄熱が完了したと判断し、蓄熱ECU82は、電力供給部90からの電力供給を停止させる。また、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、冷却器54を停止させ、蓄熱モードを終了する。   At this time, based on the signal from the internal temperature sensor 88, the electric energy control unit 92 controls the electric energy from the electric power supply unit 90 so that the temperature of the electric heater layer 16B becomes the set temperature. Further, the heat storage ECU 82 calculates the heat storage amount of the chemical heat storage material based on the temperature detected by the internal temperature sensor 88 and the current / voltage detected by the current voltage detection unit 94. Further, when the heat storage ECU 82 detects that the heat storage amount of the chemical heat storage material has reached the previously determined maximum heat storage amount (heat storage rate 100%), the heat storage ECU 82 determines that the heat storage has been completed. The power supply from 90 is stopped. Further, the heat storage ECU 82 closes the on-off valves 42 and 50 respectively, stops the refrigerant pump 56 and the cooler 54 of the condenser cooling system 58, and ends the heat storage mode.

また、加熱対象の加熱が必要となり、放熱モードに遷移した場合には、加熱対象の要求熱量(W)を求め、蓄熱ECU82は、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。また、蓄熱ECU82は、開閉弁42、50をそれぞれ開放させ、ウォータポンプ48を作動させる。   In addition, when heating of the heating target is required and transition to the heat dissipation mode is performed, the required heat amount (W) of the heating target is obtained, and the heat storage ECU 82 radiates heat to the reactor 16 (chemical heat storage material) by the required heat amount. The amount of hydration reaction (W) is calculated. Further, the heat storage ECU 82 opens the on-off valves 42 and 50 and operates the water pump 48.

次いで蓄熱ECU82は、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が発生するように、蒸発器加熱系を制御し、蒸発器加熱系の熱媒は、蒸発・凝縮器30の媒体流路38において、水タンク46から蒸気流路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、蒸気流路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、熱輸送ラインを流れる空気によって加熱対象に輸送され、該加熱対象の加熱(暖機)に寄与する。   Next, the heat storage ECU 82 controls the evaporator heating system so that the vaporizer / condenser 30 generates an amount of water vapor necessary for performing the hydration reaction, and the heating medium of the evaporator heating system is the evaporator / condenser. The 30 medium flow paths 38 are used for heat exchange (applying condensation heat) with water supplied from the water tank 46 to the steam flow path 34. Thereby, water vapor is supplied from the steam channel 34 to the reaction channel 14 of the reactor 16, and the chemical heat storage material in the reaction channel 14 undergoes a hydration reaction and dissipates heat along with the hydration reaction. This heat is transported to the object to be heated by the air flowing through the heat transport line, and contributes to heating (warming up) of the object to be heated.

さらに、蓄熱ECU82は、加熱対象の昇温が完了したか否かを判断し、加熱対象の昇温が完了したと判断した場合、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を停止させ、放熱モードを終了する。   Further, the heat storage ECU 82 determines whether or not the temperature increase of the heating target has been completed, and if it is determined that the temperature increase of the heating target has been completed, the heat storage ECU 82 closes the on-off valves 42 and 50 respectively, The pump 48 is stopped and the heat dissipation mode is terminated.

以上説明したように、第1の実施の形態に係る車両用化学蓄熱システムによれば、電気ヒーター層へ供給される電流及び印加される電圧を検出すると共に、電気ヒーター層の温度を検出し、検出された電流及び電圧、並びに検出された温度に基づいて、反応器の蓄熱量を算出することにより、電気エネルギーを熱へ変換して貯蔵する場合において、蓄熱量を精度よく算出することができる。また、算出した蓄熱量に基づいて、化学蓄熱材に熱を供給する電気ヒーターへの過剰な電力供給を防止することにより、エネルギーを有効利用することができる。   As described above, according to the chemical heat storage system for a vehicle according to the first embodiment, the current supplied to the electric heater layer and the applied voltage are detected, and the temperature of the electric heater layer is detected. By calculating the amount of heat stored in the reactor based on the detected current and voltage, and the detected temperature, the amount of stored heat can be accurately calculated when electrical energy is converted into heat and stored. . Moreover, energy can be used effectively by preventing excessive power supply to the electric heater that supplies heat to the chemical heat storage material based on the calculated heat storage amount.

(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10について、図7〜図9に基づいて説明する。なお、第1の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
A vehicular chemical heat storage system 10 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, about the part which becomes the structure similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

図7には、車両用化学蓄熱システム10の反応器16に対する制御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、第2の実施形態に係る車両用化学蓄熱システム10は、内部温度センサが、反応器16に内設されていない点で、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。   FIG. 7 is a schematic system configuration diagram showing a control configuration for the reactor 16 of the chemical heat storage system 10 for a vehicle. As shown in this figure, the chemical heat storage system for a vehicle 10 according to the second embodiment has a chemical heat storage system for a vehicle according to the first embodiment in that an internal temperature sensor is not provided in the reactor 16. Different from the system 10.

また、図8に示すように、電流電圧検出部294は、電気ヒーター層16Bの電気ヒーター(ヒーター電気抵抗)との間が4本の導線で接続される4線式となっている。これにより、ヒーター電気抵抗(Rh)が小さい場合には、導線抵抗(RL)が無視できないレベルとなるため、4線式により導線抵抗RLを相殺・排除させて、検出精度を向上させることができる。 Further, as shown in FIG. 8, the current / voltage detector 294 is a four-wire system in which the electric heater (heater electric resistance) of the electric heater layer 16B is connected by four conductive wires. As a result, when the heater electrical resistance (Rh) is small, the conductor resistance (R L ) is at a level that cannot be ignored. Therefore, the detection accuracy can be improved by canceling and eliminating the conductor resistance R L using a 4-wire system. Can do.

図9に示すように、蓄熱ECU82は、電流電圧検出部94によって検出された電流及び電圧と、予め求められた電気ヒーター層16Bのヒーター材質の抵抗温度係数α[1/K]、電気抵抗率ρ[Ωm]、及びヒーター線の形状(断面積A[m2]、長さL[m])とに基づいて、以下の(3)式に従って、電気ヒーター層16Bの内部温度Tdを算出して、電力量制御部92に出力する。 As shown in FIG. 9, the heat storage ECU 82 includes the current and voltage detected by the current / voltage detector 94, the resistance temperature coefficient α [1 / K] of the heater material of the electric heater layer 16 </ b> B determined in advance, and the electric resistivity. Based on ρ 0 [Ωm] and the shape of the heater wire (cross-sectional area A [m 2], length L [m]), the internal temperature T d of the electric heater layer 16B is calculated according to the following equation (3). Then, it is output to the electric energy control unit 92.

Figure 2013113551
Figure 2013113551

ただし、ρo[Ωm]は、予め求められた電気ヒーター層16Bのヒーター材質の電気抵抗率であり、α[1/K]は予め求められた電気ヒーター層16Bのヒーター材質の抵抗温度係数である。A[m2]は予め求められた電気ヒーター層16Bのヒーター線の抵抗断面積であり、L[m]は予め求められた電気ヒーター層16Bのヒーター線の抵抗長さである。T0[℃]は、予め定められた基準温度である。 However, ρ o [Ωm] is a predetermined electrical resistivity of the heater material of the electric heater layer 16B, and α [1 / K] is a predetermined temperature coefficient of resistance of the heater material of the electric heater layer 16B. is there. A [m 2 ] is a resistance cross-sectional area of the heater wire of the electric heater layer 16B obtained in advance, and L [m] is a resistance length of the heater wire of the electric heater layer 16B obtained in advance. T 0 [° C.] is a predetermined reference temperature.

電力量制御部92は、蓄熱ECU82により算出された温度Tdと、予め設定された温度Tsとの偏差ε(=Ts−Td)に基づいた制御信号を、電力供給部90に出力することにより、電力供給部90から供給される電力量を制御する。   The power amount control unit 92 outputs a control signal based on a deviation ε (= Ts−Td) between the temperature Td calculated by the heat storage ECU 82 and a preset temperature Ts to the power supply unit 90. The amount of power supplied from the power supply unit 90 is controlled.

また、蓄熱ECU82は、電流電圧検出部94によって検出された電流及び電圧、並びに算出された温度Tdに基づいて、上記(1)式、(2)式に従って、反応器16の蓄熱量を算出する。   Further, the heat storage ECU 82 calculates the amount of heat stored in the reactor 16 according to the above formulas (1) and (2) based on the current and voltage detected by the current / voltage detection unit 94 and the calculated temperature Td. .

なお、第2の実施の形態に係る車両用化学蓄熱システム10の他の構成及び作用については、第1の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。   In addition, about the other structure and effect | action of the chemical heat storage system 10 for vehicles which concern on 2nd Embodiment, since it is the same as that of 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.

以上説明したように、第2の実施の形態に係る車両用化学蓄熱システムによれば、検出された電流及び電圧に基づいて、電気ヒーター層の温度を算出するため、反応器に温度センサを内設せずに、蓄熱量を算出することができる。   As described above, according to the chemical heat storage system for a vehicle according to the second embodiment, the temperature sensor is installed in the reactor in order to calculate the temperature of the electric heater layer based on the detected current and voltage. The amount of heat storage can be calculated without installing.

なお、上記の実施の形態では、電流電圧検出部を、4線式で電気ヒーターと接続した場合を例に説明したが、電気ヒーターの抵抗が大きい場合には、導線抵抗を無視できるため、電流電圧検出部を、2線式で電気ヒーターと接続するようにしてもよい。   In the above embodiment, the case where the current / voltage detection unit is connected to the electric heater by a four-wire type is described as an example. However, when the resistance of the electric heater is large, the resistance of the conductive wire can be ignored. You may make it connect a voltage detection part with an electric heater by a two-wire system.

(第3の実施形態) (Third embodiment)

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10について、図10〜図12に基づいて説明する。なお、第1の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。   A vehicular chemical heat storage system 10 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, about the part which becomes the structure similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

図10には、車両用化学蓄熱システム10の反応器16に対する制御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、内部温度センサが反応器16に内設されていない点と、電力量制御部を設けていない点とで、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。   FIG. 10 is a schematic system configuration diagram showing a control configuration for the reactor 16 of the vehicular chemical heat storage system 10. As shown in this figure, the vehicular chemical heat storage system 10 relates to the first embodiment in that the internal temperature sensor is not installed in the reactor 16 and the power amount control unit is not provided. It differs from the chemical heat storage system 10 for vehicles.

蓄熱ECU82は、電流電圧検出部94によって検出された電流及び電圧と、予め求められた電気ヒーター層16Bのヒーター材質の抵抗温度係数α[1/K]、電気抵抗率ρ[Ωm]、及びヒーター線の形状(断面積A[m2]、長さL[m])とに基づいて、上記(3)式に従って、電気ヒーター層16Bの内部温度Tdを算出して、電力量制御部92に出力する。 The heat storage ECU 82 includes the current and voltage detected by the current / voltage detection unit 94, the resistance temperature coefficient α [1 / K] of the heater material of the electric heater layer 16B obtained in advance, the electrical resistivity ρ 0 [Ωm], and Based on the shape of the heater wire (cross-sectional area A [m2], length L [m]), the internal temperature Td of the electric heater layer 16B is calculated according to the above equation (3), and the electric energy control unit 92 Output to.

電力供給部390は、発電部22から供給された電力を用いて、電気ヒーター層16Bの電気ヒーターに対して、一定電圧となるように電力を供給する。発電部22から電力が供給されていない場合には、電力供給部390から電気ヒーター層16Bの電気ヒーターへは、電力が供給されない。   The power supply unit 390 uses the power supplied from the power generation unit 22 to supply power to the electric heater of the electric heater layer 16B so as to have a constant voltage. When power is not supplied from the power generation unit 22, power is not supplied from the power supply unit 390 to the electric heaters of the electric heater layer 16B.

ここで、本実施の形態における電気ヒーター層16Bへの電力量を制御する原理について説明する。   Here, the principle of controlling the amount of electric power to the electric heater layer 16B in the present embodiment will be described.

電力供給部390の電力供給を一定電圧による供給とし、電力量制御部を持たないとした場合、図11、図12に示すように、蓄熱完了後は吸熱項Qsの減少により発熱と吸熱のバランスが崩れてヒーター温度は上昇する。ヒーター温度の上昇に伴い電気抵抗は増大するため、一定電圧の供給において供給電力量は抑制され、脱水後の発熱と吸熱のバランスが回復し、ヒーター温度の過昇温を抑制することが可能となる。これにより、一定電圧による電力供給部390が、脱水完了のヒーター過昇温を防止する保護機能を有するため、電力量制御部を持つことなく、化学蓄熱材を脱水することが可能となる。   Assuming that the power supply of the power supply unit 390 is supplied at a constant voltage and does not have a power amount control unit, as shown in FIGS. 11 and 12, after heat storage is completed, the balance between heat generation and heat absorption is reduced by decreasing the heat absorption term Qs. The heater temperature rises as it collapses. As the heater temperature rises, the electrical resistance increases, so the amount of power supplied is suppressed when supplying a constant voltage, the balance between heat generation and heat absorption after dehydration is restored, and overheating of the heater temperature can be suppressed. Become. As a result, the power supply unit 390 with a constant voltage has a protection function for preventing the excessive temperature rise of the heater after completion of dehydration, so that the chemical heat storage material can be dehydrated without having an electric energy control unit.

なお、第3の実施の形態に係る車両用化学蓄熱システム10の他の構成及び作用については、第1の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。   In addition, about the other structure and effect | action of the chemical thermal storage system 10 for vehicles which concern on 3rd Embodiment, since it is the same as that of 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.

以上説明したように、第3の実施の形態に係る車両用化学蓄熱システムによれば、電力制御手段を持つことなく、電気ヒーターの電流抑制機能により電気ヒーターの過昇温を防止することができる。   As described above, according to the chemical heat storage system for a vehicle according to the third embodiment, it is possible to prevent overheating of the electric heater by the current suppressing function of the electric heater without having a power control means. .

また、上記の第1の実施の形態〜第3の実施の形態では、車両用化学蓄熱システムに本発明を適用する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、車両以外に搭載された化学蓄熱システムに、本発明を適用するようにしてもよい。   Moreover, in said 1st Embodiment-3rd Embodiment, although the case where this invention was applied to the chemical thermal storage system for vehicles was demonstrated to the example, it is not limited to this, Other than a vehicle You may make it apply this invention to the chemical heat storage system mounted.

また、エネルギー変換部として、電気ヒーターを用いた場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、電気エネルギーを熱に変換できるものであれば、電気ヒーター以外のエネルギー変換部であってもよい。   Further, the case where an electric heater is used as the energy conversion unit has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and any energy conversion unit other than the electric heater can be used as long as the electric energy can be converted into heat. May be.

また、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を備えて車両用化学蓄熱システムが構成された例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、車両用化学蓄熱システムが、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よい。   In the above-described embodiment, an example in which the vehicle chemical heat storage system is configured by including the evaporator / condenser 30 having both the function as an evaporator and the function as a condenser has been described. However, the present invention is not limited thereto. For example, the vehicular chemical heat storage system may include an evaporator and a condenser that are independently configured.

10 車両用化学蓄熱システム
12 容器
16 反応器
16A 蓄熱層
16B 電気ヒーター層
16C 蒸気拡散層
22 発電部
30 蒸発・凝縮器
82 蓄熱ECU
88 内部温度センサ
90 電力供給部
90、390 電力供給部
92 電力量制御部
94、294 電流電圧検出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vehicle chemical heat storage system 12 Container 16 Reactor 16A Heat storage layer 16B Electric heater layer 16C Vapor diffusion layer 22 Power generation part 30 Evaporator / condenser 82 Heat storage ECU
88 Internal temperature sensor 90 Power supply unit 90, 390 Power supply unit 92 Power amount control unit 94, 294 Current voltage detection unit

Claims (6)

電気を熱に変換するエネルギー変換部と、前記エネルギー変換部からの熱供給により脱水反応を行って蓄熱し、かつ、水和反応により放熱する化学蓄熱材と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、冷媒との熱交換によって凝縮させると共に、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器に供給する蒸発凝縮部と、
前記エネルギー変換部に電力を供給する電力供給部と、
前記電力供給部から前記エネルギー変換部へ供給される電流及び印加される電圧を検出する電流電圧検出部と、
前記エネルギー変換部の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部によって検出された温度に基づいて、前記電力供給部から供給される電力量を制御する電力量制御部と、
前記電流電圧検出部によって検出された電流及び電圧、並びに前記温度検出部によって検出された温度に基づいて、前記反応器の蓄熱量を算出する蓄熱量算出部と、
を含む化学蓄熱システム。
A reactor in which an energy conversion unit that converts electricity into heat, a chemical heat storage material that stores heat by performing a dehydration reaction by supplying heat from the energy conversion unit, and dissipates heat by a hydration reaction;
Water vapor released from the reactor during the dehydration reaction is condensed by heat exchange with the refrigerant, and water is evaporated by heat exchange with the refrigerant, whereby the water vapor for the hydration reaction is reacted with the reaction. An evaporative condensing unit to be supplied to the vessel,
A power supply unit for supplying power to the energy conversion unit;
A current-voltage detection unit that detects a current supplied from the power supply unit to the energy conversion unit and an applied voltage;
A temperature detector for detecting the temperature of the energy converter;
Based on the temperature detected by the temperature detection unit, a power amount control unit that controls the amount of power supplied from the power supply unit;
Based on the current and voltage detected by the current / voltage detector, and the temperature detected by the temperature detector, a heat storage amount calculator that calculates the heat storage amount of the reactor;
Including chemical heat storage system.
電気を熱に変換するエネルギー変換部、及び前記エネルギー変換部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、冷媒との熱交換によって凝縮させると共に、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器に供給する蒸発凝縮部と、
前記エネルギー変換部に対して一定電圧となるように電力を供給する電力供給部と、
前記電力供給部から前記エネルギー変換部へ供給される電流及び印加される電圧を検出する電流電圧検出部と、
前記エネルギー変換部の温度を検出する温度検出部と、
前記電流電圧検出部によって検出された電流及び電圧、並びに前記温度検出部によって検出された温度に基づいて、前記反応器の蓄熱量を算出する蓄熱量算出部と、
を含む化学蓄熱システム。
An energy conversion unit that converts electricity into heat, and a reactor in which a chemical heat storage material that stores heat by performing a dehydration reaction by supplying heat from the energy conversion unit and dissipates heat by a hydration reaction;
Water vapor released from the reactor during the dehydration reaction is condensed by heat exchange with the refrigerant, and water is evaporated by heat exchange with the refrigerant, whereby the water vapor for the hydration reaction is reacted with the reaction. An evaporative condensing unit to be supplied to the vessel,
A power supply unit that supplies power to the energy conversion unit so as to have a constant voltage;
A current-voltage detection unit that detects a current supplied from the power supply unit to the energy conversion unit and an applied voltage;
A temperature detector for detecting the temperature of the energy converter;
Based on the current and voltage detected by the current / voltage detector, and the temperature detected by the temperature detector, a heat storage amount calculator that calculates the heat storage amount of the reactor;
Including chemical heat storage system.
前記蓄熱量算出部は、前記電流電圧検出部によって検出された電流及び電圧、前記温度検出部によって検出された温度、及び予め求められた前記反応器の熱容量に基づいて、前記エネルギー変換部へ供給された総電力量と、前記熱容量における顕熱変化量と、放熱量との関係に従って、前記反応器の蓄熱量を算出する請求項1又は2記載の化学蓄熱システム。   The heat storage amount calculation unit supplies the energy conversion unit based on the current and voltage detected by the current / voltage detection unit, the temperature detected by the temperature detection unit, and the heat capacity of the reactor obtained in advance. The chemical heat storage system according to claim 1 or 2, wherein the heat storage amount of the reactor is calculated according to a relationship among the total amount of electric power, a sensible heat change amount in the heat capacity, and a heat release amount. 前記温度検出部は、前記電流電圧検出部によって検出された電流及び電圧に基づいて、前記エネルギー変換部の温度を算出する請求項1〜請求項3の何れか1項記載の化学蓄熱システム。   The chemical heat storage system according to any one of claims 1 to 3, wherein the temperature detection unit calculates the temperature of the energy conversion unit based on the current and voltage detected by the current / voltage detection unit. 前記温度検出部は、前記電流電圧検出部によって検出された電流及び電圧と、予め求められた前記エネルギー変換部の抵抗温度係数、電気抵抗率、抵抗断面積、及び抵抗長さとに基づいて、前記エネルギー変換部の温度を算出する請求項4記載の化学蓄熱システム。   The temperature detection unit is based on the current and voltage detected by the current / voltage detection unit and the temperature coefficient of resistance, electrical resistivity, resistance cross-sectional area, and resistance length of the energy conversion unit obtained in advance. The chemical heat storage system of Claim 4 which calculates the temperature of an energy conversion part. 前記電力供給部は、車両に搭載された駆動部から供給される電力を、前記エネルギー変換部に供給する請求項1〜請求項5の何れか1項記載の化学蓄熱システム。   The chemical heat storage system according to any one of claims 1 to 5, wherein the power supply unit supplies power supplied from a drive unit mounted on a vehicle to the energy conversion unit.
JP2011262349A 2011-11-30 2011-11-30 Chemical heat storage system Expired - Fee Related JP5687178B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011262349A JP5687178B2 (en) 2011-11-30 2011-11-30 Chemical heat storage system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011262349A JP5687178B2 (en) 2011-11-30 2011-11-30 Chemical heat storage system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013113551A true JP2013113551A (en) 2013-06-10
JP5687178B2 JP5687178B2 (en) 2015-03-18

Family

ID=48709242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011262349A Expired - Fee Related JP5687178B2 (en) 2011-11-30 2011-11-30 Chemical heat storage system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5687178B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108128115A (en) * 2016-12-01 2018-06-08 李淑梅 A kind of automobile cold air stores emission control system
CN110319726A (en) * 2019-07-24 2019-10-11 青岛桑迪益科环保科技有限公司 A kind of chemical heat energy-storage system
JP2021510053A (en) * 2018-10-19 2021-04-08 ジュール・ラブズ・インコーポレイテッドJuul Labs, Inc. Vaporizer power supply system
US11253001B2 (en) 2019-02-28 2022-02-22 Juul Labs, Inc. Vaporizer device with vaporizer cartridge
US11911557B2 (en) 2018-10-15 2024-02-27 Juul Labs, Inc. Heating element

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108128115A (en) * 2016-12-01 2018-06-08 李淑梅 A kind of automobile cold air stores emission control system
US11911557B2 (en) 2018-10-15 2024-02-27 Juul Labs, Inc. Heating element
JP2021510053A (en) * 2018-10-19 2021-04-08 ジュール・ラブズ・インコーポレイテッドJuul Labs, Inc. Vaporizer power supply system
US11590296B2 (en) 2018-10-19 2023-02-28 Juul Labs, Inc. Vaporizer power system
US11253001B2 (en) 2019-02-28 2022-02-22 Juul Labs, Inc. Vaporizer device with vaporizer cartridge
CN110319726A (en) * 2019-07-24 2019-10-11 青岛桑迪益科环保科技有限公司 A kind of chemical heat energy-storage system

Also Published As

Publication number Publication date
JP5687178B2 (en) 2015-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5687178B2 (en) Chemical heat storage system
US10388971B2 (en) Fuel cell stack thermal management
JP5418529B2 (en) Fuel cell system
JP5169715B2 (en) Heating device for vehicle power storage means
JP4692643B2 (en) Secondary battery system and vehicle equipped with secondary battery system
KR101843380B1 (en) Cooling and heating device
JP5763484B2 (en) Fuel cell system
CN109888332B (en) Fuel cell thermal management system and thermal management method
US9660307B2 (en) Battery temperature adjustment device
JP2004311218A (en) Warming-up device of fuel cell system
CN108232238B (en) Fuel cell system, control method and fuel cell automobile
JP5511494B2 (en) Chemical heat storage system for vehicles
JP2009054404A (en) Fuel cell system
JP5817617B2 (en) Chemical heat storage system
KR101335277B1 (en) Heat storaging tank used in solar heat power system, solar heat dynamo used therein and solar heat power system including the same
WO2015008131A2 (en) System for generating power from fuel cell waste heat
CN113771699A (en) Two-phase immersion type liquid cooling electric automobile cold start system based on eddy current heating
KR20070022561A (en) System for protecting freezing of fuel cell
JPWO2010109790A1 (en) FUEL CELL SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING FUEL CELL SYSTEM
US20150050574A1 (en) Device and method for controlling cogeneration system
JP2007280970A (en) Fuel cell system
JP2002075392A (en) Heat accumulating device for fuel cell power generation system
JP4690023B2 (en) Fuel cell system
WO2015094097A1 (en) Arrangement and method for regulating the temperature of an electrical energy storage in a vehicle
JP2016023869A (en) Heat utilization system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140403

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20141217

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150106

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150121

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5687178

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees