JP2015087082A - Chemical heat storage device - Google Patents

Chemical heat storage device Download PDF

Info

Publication number
JP2015087082A
JP2015087082A JP2013228030A JP2013228030A JP2015087082A JP 2015087082 A JP2015087082 A JP 2015087082A JP 2013228030 A JP2013228030 A JP 2013228030A JP 2013228030 A JP2013228030 A JP 2013228030A JP 2015087082 A JP2015087082 A JP 2015087082A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat storage
metal
heat
storage material
molded pellet
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.)
Pending
Application number
JP2013228030A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
鈴木 秀明
Hideaki Suzuki
秀明 鈴木
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.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
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 Toyota Industries Corp filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to JP2013228030A priority Critical patent/JP2015087082A/en
Publication of JP2015087082A publication Critical patent/JP2015087082A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a chemical heat storage device capable of enhancing heat conductivity of a reactor.SOLUTION: A chemical heat storage device 10 comprises: a ring-shaped reactor 11 which is arranged around an oxidation catalyst 4 with an exhaust pipe 9 placed in between; and a container which is connected to the reactor 11 through a medium supply passage 12 and stores NHby absorbing the same. The reactor 11 has a ring case 15 where a molded pellet 16 for chemical heat storage is arranged therein in a manner that contacts the exhaust pipe 9. The molded pellets 16 has a heat storage material 17 which generates heat through a chemical reaction with the NHand a metal section 18 which is made of a metal material having higher heat conductivity than the heat storage material 17. The metal section 18 is continuously extended from an outer peripheral surface of the molded pellet 16 to an inner peripheral surface thereof. The molded pellet 16 is manufactured in a manner that mixes the heat storage material 17 and the metal material making up the metal section 18 in a mold and simultaneously presses a mixture into a shape.

Description

本発明は、エンジンの排気系に設けられた触媒等の加熱対象物を加熱する化学蓄熱装置に関するものである。   The present invention relates to a chemical heat storage device for heating an object to be heated such as a catalyst provided in an exhaust system of an engine.

従来の化学蓄熱装置としては、例えば特許文献1に記載されているものが知られている。特許文献1に記載の化学蓄熱装置は、触媒セラミック部の周囲に配置され、蓄熱物質(蓄熱材)を有する反応器と、蓄熱物質を発熱させるための水を供給する導水管とを備えている。水と蓄熱物質とを発熱反応させると、反応器から熱が発生し、熱伝導により触媒セラミック部が加熱される。   As a conventional chemical heat storage device, for example, a device described in Patent Document 1 is known. The chemical heat storage device described in Patent Literature 1 includes a reactor having a heat storage material (heat storage material) that is disposed around the catalyst ceramic portion and a water conduit that supplies water for generating heat from the heat storage material. . When water and the heat storage material are reacted exothermically, heat is generated from the reactor, and the catalyst ceramic part is heated by heat conduction.

特開昭59−208118号公報JP 59-208118 A

しかしながら、上記従来技術においては、以下の問題点が存在する。即ち、水等の反応媒体との化学反応により発熱する蓄熱材は、材料自身の熱伝導率が低い。従って、蓄熱材で発生した熱が反応器内を伝わりにくいため、触媒セラミック部等の加熱対象物を十分に加熱することができない。   However, the following problems exist in the prior art. That is, a heat storage material that generates heat by a chemical reaction with a reaction medium such as water has a low thermal conductivity. Therefore, since the heat generated in the heat storage material is difficult to be transmitted through the reactor, the object to be heated such as the catalyst ceramic portion cannot be sufficiently heated.

本発明の目的は、反応器の伝熱性を向上させることができる化学蓄熱装置を提供することである。   The objective of this invention is providing the chemical heat storage apparatus which can improve the heat transfer property of a reactor.

本発明は、加熱対象物を加熱する化学蓄熱装置において、加熱対象物の周囲または内部に配置され、反応媒体と化学反応して熱を発生させる蓄熱材と蓄熱材よりも熱伝導率の高い金属材料からなる金属部とを含む成型ペレットを有する反応器と、反応器と接続され、反応媒体を貯蔵する貯蔵器とを備え、成型ペレットは、蓄熱材と金属材料とを混合させてプレス成型加工を施すことにより形成されており、金属部は、成型ペレットの内部において加熱対象物に向かって延びていることを特徴とするものである。   The present invention relates to a chemical heat storage device for heating an object to be heated, which is disposed around or inside the object to be heated and generates a heat by chemically reacting with a reaction medium and a metal having a higher thermal conductivity than the heat storage material. A reactor having a molded pellet including a metal part made of a material, and a reservoir connected to the reactor and storing a reaction medium, and the molded pellet is press-molded by mixing a heat storage material and a metal material The metal part extends toward the object to be heated inside the molded pellet.

このように本発明の化学蓄熱装置においては、蓄熱材よりも熱伝導率の高い金属材料を蓄熱材に混合させてなる成型ペレットを設け、成型ペレットの内部において金属材料からなる金属部が加熱対象物に向かって延びるように成型ペレットを構成することにより、反応媒体と蓄熱材との化学反応により蓄熱材で発生した熱が金属部を介して加熱対象物に伝わるようになる。これにより、反応器の成型ペレットの伝熱性が向上する。また、プレス成型加工を施して成型ペレットを形成することにより、成型ペレットの内部には伝熱を阻害する空隙が存在しないため、成型ペレットの伝熱性が更に向上する。   Thus, in the chemical heat storage device of the present invention, a molded pellet formed by mixing a heat storage material with a metal material having a higher thermal conductivity than the heat storage material is provided, and the metal portion made of the metal material is heated within the molded pellet. By configuring the molded pellets so as to extend toward the object, the heat generated in the heat storage material due to the chemical reaction between the reaction medium and the heat storage material is transmitted to the object to be heated through the metal part. Thereby, the heat conductivity of the molded pellet of the reactor is improved. Moreover, since the void which inhibits heat transfer does not exist in the inside of a shaping | molding pellet by performing a press molding process and forming a shaping | molding pellet, the heat conductivity of a shaping | molding pellet further improves.

好ましくは、金属部は、成型ペレットの内部において加熱対象物に向かって連続的に延びている。この場合には、蓄熱材で発生した熱が金属部を介して加熱対象物に更に伝わりやすくなるため、成型ペレットの伝熱性を一層向上させることができる。   Preferably, the metal part continuously extends toward the heating object inside the molded pellet. In this case, the heat generated in the heat storage material can be more easily transferred to the object to be heated through the metal portion, so that the heat transfer property of the molded pellets can be further improved.

このとき、好ましくは、成型ペレットは、加熱対象物の周囲に配置されており、金属部は、成型ペレットの内部において加熱対象物の反対側の面から加熱対象物側の面まで連続的に延びている。この場合には、加熱対象物から離れた位置に存在する蓄熱材で発生した熱も金属部を介して加熱対象物に確実に伝わるようになる。これにより、成型ペレットの伝熱性をより一層向上させることができる。   At this time, preferably, the molded pellet is arranged around the object to be heated, and the metal portion continuously extends from the surface on the opposite side of the object to be heated to the surface on the object to be heated inside the molded pellet. ing. In this case, the heat generated by the heat storage material present at a position away from the heating object is also reliably transmitted to the heating object through the metal portion. Thereby, the heat conductivity of a shaping | molding pellet can be improved further.

また、好ましくは、金属部は、金属多孔体により形成されている。この場合には、金属多孔体の空孔率を変化させることで単位体積当たりの金属比率の調整が容易になり、ひいては熱伝導率を任意に変更することが容易になる。また、成型ペレット内において金属部のばらつきを均一とすることも容易になる。これにより、成型ペレットの熱伝導率の調整を容易に行うことができる。   Preferably, the metal part is formed of a metal porous body. In this case, the metal ratio per unit volume can be easily adjusted by changing the porosity of the metal porous body, and as a result, it is easy to arbitrarily change the thermal conductivity. Moreover, it becomes easy to make the dispersion | variation in a metal part uniform in a shaping | molding pellet. Thereby, adjustment of the heat conductivity of a molding pellet can be performed easily.

また、好ましくは、成型ペレットは、金属材料よりも熱伝導率の高い伝熱材を更に含む。この場合には、金属部同士が伝熱材を介して接続されるようになるため、蓄熱材で発生した熱が金属部及び伝熱材を介して加熱対象物に更に伝わりやすくなる。これにより、成型ペレットの伝熱性を一層向上させることができる。   Preferably, the molded pellet further includes a heat transfer material having a higher thermal conductivity than the metal material. In this case, since the metal parts are connected to each other through the heat transfer material, the heat generated in the heat storage material is more easily transmitted to the heating object through the metal part and the heat transfer material. Thereby, the heat conductivity of a shaping | molding pellet can be improved further.

本発明によれば、反応器の伝熱性を向上させることができる。これにより、反応器で発生した熱により加熱対象物を効果的に加熱することが可能となる。   According to the present invention, the heat transfer property of the reactor can be improved. Thereby, it becomes possible to effectively heat the object to be heated by the heat generated in the reactor.

本発明に係る化学蓄熱装置の一実施形態を備えた排気浄化システムを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the exhaust gas purification system provided with one Embodiment of the chemical heat storage apparatus which concerns on this invention. 図1に示した化学蓄熱装置の要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the chemical thermal storage apparatus shown in FIG. 比較例として、従来の化学蓄熱装置の一例の要部を示す断面図である。As a comparative example, it is sectional drawing which shows the principal part of an example of the conventional chemical heat storage apparatus. 本発明に係る化学蓄熱装置の他の実施形態の要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of other embodiment of the chemical heat storage apparatus which concerns on this invention. 図1に示した排気浄化システムの変形例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the modification of the exhaust gas purification system shown in FIG.

以下、本発明に係る化学蓄熱装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of a chemical heat storage device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明に係る化学蓄熱装置の一実施形態を備えた排気浄化システムを示す概略構成図である。同図において、排気浄化システム1は、車両のディーゼルエンジン2(以下、単にエンジン2という)の排気系に設けられ、エンジン2から排出される排ガス中に含まれる有害物質(環境汚染物質)を浄化するシステムである。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an exhaust purification system including an embodiment of a chemical heat storage device according to the present invention. In the figure, an exhaust purification system 1 is provided in an exhaust system of a diesel engine 2 (hereinafter simply referred to as an engine 2) of a vehicle, and purifies harmful substances (environmental pollutants) contained in exhaust gas discharged from the engine 2. System.

排気浄化システム1は、エンジン2と接続された排気通路3の途中に上流側から下流側に向けて順に設けられた酸化触媒(DOC)4、ディーゼル排気微粒子除去フィルタ(DPF)5、選択還元触媒(SCR)6及び酸化触媒(ASC)7を備えている。   The exhaust purification system 1 includes an oxidation catalyst (DOC) 4, a diesel exhaust particulate removal filter (DPF) 5, and a selective reduction catalyst that are sequentially provided from the upstream side to the downstream side in the exhaust passage 3 connected to the engine 2. (SCR) 6 and oxidation catalyst (ASC) 7 are provided.

酸化触媒4は、排ガス中に含まれるHCやCO等を酸化して浄化する触媒である。DPF5は、排ガス中に含まれるPMを捕集して取り除くフィルタである。SCR6は、添加弁8より添加された尿素水から加水分解して生成されたNH(アンモニア)によって、排ガス中に含まれるNOxを還元して浄化する触媒である。酸化触媒7は、SCR6をすり抜けて下流側に流れたNHを酸化する触媒である。 The oxidation catalyst 4 is a catalyst that oxidizes and purifies HC, CO, etc. contained in the exhaust gas. The DPF 5 is a filter that collects and removes PM contained in the exhaust gas. The SCR 6 is a catalyst that reduces and purifies NOx contained in the exhaust gas by NH 3 (ammonia) generated by hydrolysis from the urea water added from the addition valve 8. The oxidation catalyst 7 is a catalyst that oxidizes NH 3 that has flowed downstream through the SCR 6.

酸化触媒4は、図2に示すように、排気通路3の一部を形成する円筒状の排気管9の内側に配置されている。酸化触媒4には、環境汚染物質の浄化能力を発揮させる温度領域(活性温度)が存在する。従って、酸化触媒4の温度を活性温度にするために、酸化触媒4を加熱する必要がある。   As shown in FIG. 2, the oxidation catalyst 4 is disposed inside a cylindrical exhaust pipe 9 that forms a part of the exhaust passage 3. The oxidation catalyst 4 has a temperature range (activation temperature) that exhibits the ability to purify environmental pollutants. Therefore, it is necessary to heat the oxidation catalyst 4 in order to bring the temperature of the oxidation catalyst 4 to the activation temperature.

そこで、排気浄化システム1は、エネルギーレスで酸化触媒4を加熱する化学蓄熱装置10を備えている。化学蓄熱装置10は、通常は排ガスの熱を蓄えておき、必要なときに蓄えた熱を使用するというものである。   Therefore, the exhaust purification system 1 includes a chemical heat storage device 10 that heats the oxidation catalyst 4 without energy. The chemical heat storage device 10 normally stores the heat of exhaust gas and uses the stored heat when necessary.

化学蓄熱装置10は、図1及び図2に示すように、酸化触媒4の周囲に排気管9を挟んで配置されたリング状の反応器11と、この反応器11と媒体供給通路12を介して接続され、反応媒体としてのNHを吸着して貯蔵する貯蔵器13とを有している。貯蔵器13には、NHを物理吸着する活性炭が内蔵されている。媒体供給通路12には、開閉弁14が設けられている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the chemical heat storage device 10 includes a ring-shaped reactor 11 disposed around the oxidation catalyst 4 with an exhaust pipe 9 interposed therebetween, and the reactor 11 and the medium supply passage 12. And a reservoir 13 for adsorbing and storing NH 3 as a reaction medium. The reservoir 13 contains activated carbon that physically adsorbs NH 3 . An opening / closing valve 14 is provided in the medium supply passage 12.

反応器11は、金属(例えばSUS)で形成されたリングケース15を有している。リングケース15内には、化学蓄熱用の成型ペレット16が排気管9に接触するように配置されている。成型ペレット16は、複数の瓦型の成型ペレット16aを繋ぎ合わせることでリング状に形成されている。   The reactor 11 has a ring case 15 made of metal (for example, SUS). Inside the ring case 15, a molded pellet 16 for chemical heat storage is disposed so as to contact the exhaust pipe 9. The molded pellet 16 is formed in a ring shape by connecting a plurality of tile-shaped molded pellets 16a.

成型ペレット16は、NHと化学反応して熱を発生させる蓄熱材17と、この蓄熱材17よりも熱伝導率の高い金属材料からなる金属部18とを含んでいる。蓄熱材17の熱伝導率は、例えば0.1〜1.0W/m・Kである。金属材料の熱伝導率は、例えば100〜400W/m・Kである。 The molded pellet 16 includes a heat storage material 17 that chemically reacts with NH 3 to generate heat, and a metal portion 18 made of a metal material having a higher thermal conductivity than the heat storage material 17. The thermal conductivity of the heat storage material 17 is, for example, 0.1 to 1.0 W / m · K. The thermal conductivity of the metal material is, for example, 100 to 400 W / m · K.

蓄熱材17としては、ハロゲン化物のMXaという組成を持つ材料が用いられる。ここで、Mは、Mg、Ca、Sr等のアルカリ土類金属、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn等の遷移金属である。Xは、Cl、Br、I等である。aは、2〜3である。金属材料としては、Cu、Ag、Ni、Ci−Cr、Al、Fe、ステンレス等の高熱伝導性を持つものが用いられる。   As the heat storage material 17, a material having a composition MXa of a halide is used. Here, M is an alkaline earth metal such as Mg, Ca, or Sr, or a transition metal such as Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, or Zn. X is Cl, Br, I or the like. a is 2-3. As the metal material, a material having high thermal conductivity such as Cu, Ag, Ni, Ci—Cr, Al, Fe, and stainless steel is used.

金属部18は、成型ペレット16の外周面(酸化触媒4の反対側の面)から成型ペレット16の内周面(酸化触媒4側の面)まで連続的に延びている。つまり、金属部18は、成型ペレット16の内部において酸化触媒4に向かってネットワーク状に延びるように形成されている。   The metal portion 18 continuously extends from the outer peripheral surface of the molded pellet 16 (the surface on the opposite side of the oxidation catalyst 4) to the inner peripheral surface of the molded pellet 16 (the surface on the oxidation catalyst 4 side). That is, the metal part 18 is formed so as to extend in a network shape toward the oxidation catalyst 4 inside the molded pellet 16.

金属部18は、例えば内部に空孔を有する発泡金属等の金属ブロック(金属多孔体)で形成されている。このとき、金属ブロックの空孔率は、50%以上であるのが望ましい。この場合には、金属ブロックの空孔内に蓄熱材17が充填されることになる。   The metal portion 18 is formed of a metal block (metal porous body) such as a foam metal having pores therein, for example. At this time, the porosity of the metal block is desirably 50% or more. In this case, the heat storage material 17 is filled in the holes of the metal block.

また、金属部18は、金属繊維または金属導線がウール状に絡み合ったもの(金属ウール)であっても良い。この場合には、金属繊維または金属導線の隙間に蓄熱材17が充填されることになる。   Moreover, the metal part 18 may be a metal fiber or a metal wire entangled in a wool shape (metal wool). In this case, the heat storage material 17 is filled in the gaps between the metal fibers or the metal conductors.

ただし、金属ブロックでは、金属繊維または金属ウールに比べて成型ペレット16において均一に配置しやすい。また、金属ブロックでは、空孔率を変更することで単位体積当たりの金属比率の調整が容易に行えるため、金属繊維または金属ウールに比べて成型ペレット16の熱伝導率が調整しやすい。従って、金属部18を金属ブロックとするのが望ましい。   However, in the metal block, it is easy to arrange uniformly in the molded pellet 16 as compared with the metal fiber or the metal wool. Further, in the metal block, the metal ratio per unit volume can be easily adjusted by changing the porosity, so that the thermal conductivity of the molded pellet 16 can be easily adjusted as compared with the metal fiber or the metal wool. Therefore, it is desirable that the metal portion 18 be a metal block.

成型ペレット16aは、蓄熱材17と金属部18を形成する金属材料とを型に入れて混合させた状態で、それらに対して同時にプレス成型加工を施して押し固めることによって作製される。これにより、成型ペレット16aの内部には、空間(空隙)が無い状態となる。   The molded pellet 16a is produced by simultaneously pressing and solidifying the heat storage material 17 and the metal material forming the metal portion 18 in a mold and mixing them. As a result, there is no space (void) inside the molded pellet 16a.

成型ペレット16とリングケース15との間には、断熱材19が配置されている。上記の媒体供給通路12は、リングケース15及び断熱材19を突き抜けて成型ペレット16と繋がっている。   A heat insulating material 19 is disposed between the molded pellet 16 and the ring case 15. The medium supply passage 12 is connected to the molded pellet 16 through the ring case 15 and the heat insulating material 19.

以上のように構成された化学蓄熱装置10において、エンジン2からの排ガスの温度が低いときは、貯蔵器13に貯蔵されたNHガスが媒体供給通路12を介して反応器11の成型ペレット16に供給され、成型ペレット16内の蓄熱材17とNHとが化学反応して化学吸着(配位結合)し、蓄熱材17から熱が発生する。つまり、下記の反応式の反応(発熱反応)が起こる。
MX+NH → MX(NH+熱
In the chemical heat storage device 10 configured as described above, when the temperature of the exhaust gas from the engine 2 is low, the NH 3 gas stored in the storage device 13 is molded pellets 16 of the reactor 11 through the medium supply passage 12. The heat storage material 17 in the molded pellet 16 and NH 3 chemically react and chemisorb (coordinate bond), and heat is generated from the heat storage material 17. That is, the reaction of the following reaction formula (exothermic reaction) occurs.
MX + n NH 3 → MX (NH 3 ) n + heat

そして、蓄熱材17で発生した熱が排気管9を介して酸化触媒4に伝熱され、その熱によって酸化触媒4が汚染物質の浄化に適した活性温度まで加熱される。このとき、蓄熱材17で発生した熱が金属部18に伝わり、その熱が金属部18を通って酸化触媒4に伝熱されるようになる。つまり、金属部18が熱伝導のパスとなる。   The heat generated in the heat storage material 17 is transferred to the oxidation catalyst 4 through the exhaust pipe 9, and the oxidation catalyst 4 is heated to the activation temperature suitable for the purification of the pollutant by the heat. At this time, the heat generated in the heat storage material 17 is transferred to the metal part 18, and the heat is transferred to the oxidation catalyst 4 through the metal part 18. That is, the metal part 18 becomes a heat conduction path.

一方、エンジン2からの排ガスの温度が高くなると、排ガスの熱が排気管9を介して蓄熱材17に与えられることで、蓄熱材17とNHとが分離する。つまり、下記の反応式の反応(再生反応)が起こる。
MX(NH+熱 → MX+NH
On the other hand, when the temperature of the exhaust gas from the engine 2 increases, the heat of the exhaust gas is applied to the heat storage material 17 through the exhaust pipe 9, whereby the heat storage material 17 and NH 3 are separated. That is, the reaction of the following reaction formula (regeneration reaction) occurs.
MX (NH 3 ) n + heat → MX + n NH 3

このとき、排ガスの熱が金属部18に伝わり、その熱が金属部18を通って蓄熱材17に伝熱されるようになる。そして、蓄熱材17から分離したNHガスは、媒体供給通路12を介して貯蔵器13に戻って回収される。 At this time, the heat of the exhaust gas is transmitted to the metal part 18, and the heat is transferred to the heat storage material 17 through the metal part 18. Then, the NH 3 gas separated from the heat storage material 17 returns to the reservoir 13 through the medium supply passage 12 and is recovered.

図3は、比較例として、従来の化学蓄熱装置の一例の要部を示す断面図である。図3に示す化学蓄熱装置100では、成型ペレット101は、蓄熱材17だけをプレス成型加工して形成されている。しかし、蓄熱材17の熱伝導率(前述)は低いため、そのような成型ペレット101では、以下の不具合が発生する。即ち、発熱反応時には、蓄熱材17とNHとの化学反応により発生した熱を蓄熱材17の外部に取り出すことが困難である。また、再生反応時には、排ガスの熱が蓄熱材17に効率的に取り込まれず、NHガスの再生に時間がかかる。特に、成型ペレット101の外周面側に配置された蓄熱材17から発生した熱は、成型ペレット101の内周面と排気管9を挟んで配置された酸化触媒4に伝わりにくい。このため、酸化触媒4の加熱効率が悪くなる。また、再生反応時においても、排気管9内を流れる排気ガスの熱が成型ペレット101の外周面側に配置された蓄熱材17に伝わりにくく、蓄熱材17からNHを分離させる時間が長くなる。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing a main part of an example of a conventional chemical heat storage device as a comparative example. In the chemical heat storage device 100 shown in FIG. 3, the molded pellet 101 is formed by press-molding only the heat storage material 17. However, since the thermal conductivity (described above) of the heat storage material 17 is low, such a molded pellet 101 has the following problems. That is, during the exothermic reaction, it is difficult to extract the heat generated by the chemical reaction between the heat storage material 17 and NH 3 to the outside of the heat storage material 17. Further, during the regeneration reaction, the heat of the exhaust gas is not efficiently taken into the heat storage material 17, and it takes time to regenerate the NH 3 gas. In particular, the heat generated from the heat storage material 17 disposed on the outer peripheral surface side of the molded pellet 101 is not easily transmitted to the oxidation catalyst 4 disposed across the inner peripheral surface of the molded pellet 101 and the exhaust pipe 9. For this reason, the heating efficiency of the oxidation catalyst 4 is deteriorated. In addition, even during the regeneration reaction, the heat of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 9 is not easily transmitted to the heat storage material 17 disposed on the outer peripheral surface side of the molded pellet 101, and the time for separating NH 3 from the heat storage material 17 becomes longer. .

これに対し本実施形態では、蓄熱材17よりも熱伝導率の高い金属材料を蓄熱材17に混合させてなる成型ペレット16を形成し、金属材料からなる金属部18が成型ペレット16の外周面から内周面まで連続的に延びるように成型ペレット16を構成したので、以下の作用効果が得られる。   In contrast, in the present embodiment, a molded pellet 16 is formed by mixing a metal material having a higher thermal conductivity than the heat storage material 17 into the heat storage material 17, and the metal portion 18 made of the metal material is an outer peripheral surface of the molded pellet 16. Since the molded pellet 16 is configured so as to continuously extend from the inner peripheral surface to the inner peripheral surface, the following effects are obtained.

即ち、発熱反応時には、蓄熱材17とNHとの化学反応により発生した熱が金属部18を通って酸化触媒4に伝熱されるため、酸化触媒4から離れた位置に存在する蓄熱材17で発生した熱も確実に酸化触媒4に伝わるようになる。また、再生反応時には、排ガスの熱が金属部18を通って蓄熱材17に伝熱されるため、排ガスの熱が酸化触媒4から離れた位置に存在する蓄熱材17にも確実に伝わるようになる。これにより、成型ペレット16の伝熱性が高くなる。 That is, during the exothermic reaction, the heat generated by the chemical reaction between the heat storage material 17 and NH 3 is transferred to the oxidation catalyst 4 through the metal portion 18, so that the heat storage material 17 existing at a position away from the oxidation catalyst 4 The generated heat is reliably transmitted to the oxidation catalyst 4. Further, during the regeneration reaction, the heat of the exhaust gas is transferred to the heat storage material 17 through the metal portion 18, so that the heat of the exhaust gas is reliably transmitted to the heat storage material 17 existing at a position away from the oxidation catalyst 4. . Thereby, the heat conductivity of the molding pellet 16 becomes high.

また、本実施形態では、成型ペレット16をプレス成型加工により形成するようにしたので、上述したように、成型ペレット16の内部には伝熱を阻害する空隙が無い状態となる。これにより、成型ペレット16の伝熱性が更に高くなる。   In the present embodiment, since the molded pellet 16 is formed by press molding, as described above, the molded pellet 16 has no gap that hinders heat transfer. Thereby, the heat conductivity of the molding pellet 16 becomes still higher.

以上のように本実施形態によれば、蓄熱材17を含む成型ペレット16の伝熱性が十分に高くなる。その結果、酸化触媒4を効果的に加熱することができると共に、NHガスの再生時間を短縮することができる。 As described above, according to the present embodiment, the heat transfer property of the molded pellet 16 including the heat storage material 17 is sufficiently high. As a result, the oxidation catalyst 4 can be effectively heated and the regeneration time of the NH 3 gas can be shortened.

図4は、本発明に係る化学蓄熱装置の他の実施形態の要部を示す断面図である。図中、上述した実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing a main part of another embodiment of the chemical heat storage device according to the present invention. In the drawing, the same reference numerals are given to the same or equivalent members as those of the above-described embodiment, and the description thereof is omitted.

同図において、本実施形態の化学蓄熱装置10では、反応器11の成型ペレット16は、上記の蓄熱材17と金属材料からなる金属部18とに加え、金属材料よりも熱伝導率の高い伝熱材20を更に含んでいる。伝熱材20としては、例えばカーボンファイバが用いられる。カーボンファイバの熱伝導率は、1000W/m・K程度である。伝熱材20は、成型ペレット16の内部においてランダムに配置されている。   In the figure, in the chemical heat storage device 10 of this embodiment, the molded pellet 16 of the reactor 11 has a heat conductivity higher than that of the metal material in addition to the heat storage material 17 and the metal portion 18 made of the metal material. A thermal material 20 is further included. As the heat transfer material 20, for example, a carbon fiber is used. The thermal conductivity of the carbon fiber is about 1000 W / m · K. The heat transfer material 20 is randomly arranged inside the molded pellet 16.

成型ペレット16は、蓄熱材17と金属部18を形成する金属材料と伝熱材20とを型に入れて混合させた状態で、それらに対して同時にプレス成型加工を施して押し固めることによって作製される。   The molded pellet 16 is produced by simultaneously pressing and solidifying the heat storage material 17, the metal material forming the metal portion 18 and the heat transfer material 20 in a mold and mixing them. Is done.

このように蓄熱材17及び金属材料に伝熱材20を混合させることにより、金属部18同士が伝熱材20を介して接続されるようになるため、熱伝導パスが更に増加する。これにより、蓄熱材17を含む成型ペレット16の伝熱性が一層高くなる。   In this way, by mixing the heat transfer material 20 with the heat storage material 17 and the metal material, the metal portions 18 are connected to each other via the heat transfer material 20, so that the heat conduction path further increases. Thereby, the heat conductivity of the molding pellet 16 containing the heat storage material 17 becomes still higher.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものでは無い。例えば、上記実施形態では、成型ペレット16の内部において、金属材料からなる金属部18が成型ペレット16の外周面から成型ペレット16の内周面まで連続的に延びているが、特にその構成には限られず、金属部18が酸化触媒4に向かって延びていれば良い。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment. For example, in the above embodiment, the metal portion 18 made of a metal material continuously extends from the outer peripheral surface of the molded pellet 16 to the inner peripheral surface of the molded pellet 16 inside the molded pellet 16. It is not restricted and the metal part 18 should just extend toward the oxidation catalyst 4.

また、上記実施形態では、複数の瓦型の成型ペレット16aを繋ぎ合わせることで、リング状の成型ペレット16を形成するようにしたが、特にそれには限られず、プレス成型加工によって中抜き円筒型の成型ペレットを形成しても良い。また、成型ペレットの形状としては、瓦型、中抜き円筒型の他、直方体状や立方体状等としても良い。   Further, in the above embodiment, the ring-shaped molded pellets 16 are formed by joining a plurality of tile-shaped molded pellets 16a. Molded pellets may be formed. Further, the shape of the molded pellet may be a rectangular parallelepiped shape, a hollow cylindrical shape, a rectangular parallelepiped shape, a cubic shape, or the like.

また、上記実施形態では、酸化触媒4の周囲に反応器11を配置する構成としたが、反応器の配置箇所としては、特にそれに限られず、酸化触媒4の中であっても良い。   In the above embodiment, the reactor 11 is arranged around the oxidation catalyst 4. However, the arrangement location of the reactor is not limited to this, and may be in the oxidation catalyst 4.

さらに、上記実施形態では、反応媒体であるNHと組成がMXaである蓄熱材17とを化学反応させて熱を発生させるようにしたが、反応媒体としては、特にNHには限られず、例えばHOとしても良い。この場合には、HOと化学反応させる蓄熱材としては、CaO、MnO、CuO、Al等を使用する。 Furthermore, in the above embodiment, the reaction medium NH 3 and the heat storage material 17 having the composition MXa are chemically reacted to generate heat, but the reaction medium is not particularly limited to NH 3 , For example, H 2 O may be used. In this case, CaO, MnO, CuO, Al 2 O 3 or the like is used as a heat storage material to be chemically reacted with H 2 O.

さらに、上記実施形態は、ディーゼルエンジン2の排気系に設けられた酸化触媒4を加熱するものであるが、本発明は、ディーゼルエンジン2の排気系に設けられた他の部分を加熱するものにも適用可能である。その一例を図5に示す。   Furthermore, although the said embodiment heats the oxidation catalyst 4 provided in the exhaust system of the diesel engine 2, this invention is what heats the other part provided in the exhaust system of the diesel engine 2. Is also applicable. An example is shown in FIG.

図5に示す排気浄化システム1では、酸化触媒4の上流側に熱交換器30が配置されている。ここで、熱交換器30は、排気通路3の途中に配置され、ハニカム構造をなしている。熱交換器30の周囲には、上記の反応器11が配置されている。この他の構成は、図1に示す排気浄化システム1と同様である。   In the exhaust purification system 1 shown in FIG. 5, the heat exchanger 30 is arranged on the upstream side of the oxidation catalyst 4. Here, the heat exchanger 30 is disposed in the middle of the exhaust passage 3 and has a honeycomb structure. The reactor 11 is arranged around the heat exchanger 30. Other configurations are the same as those of the exhaust purification system 1 shown in FIG.

また、本発明は、ディーゼルエンジン2の排気系に設けられた他の排気触媒や排気管9自体等を加熱するもの、或いはガソリンエンジンの排気系に設けられた何れかの排気触媒や排気管自体等を加熱するものにも適用可能である。また、本発明は、エンジンの排気系以外の加熱対象物を加熱するものにも適用可能である。   In addition, the present invention is for heating another exhaust catalyst provided in the exhaust system of the diesel engine 2 or the exhaust pipe 9 itself, or any exhaust catalyst or exhaust pipe provided in the exhaust system of the gasoline engine. It is also applicable to those that heat etc. The present invention can also be applied to a device that heats an object to be heated other than the engine exhaust system.

4…酸化触媒(加熱対象物)、10…化学蓄熱装置、11…反応器、13…貯蔵器、16…成型ペレット、17…蓄熱材、18…金属部、20…伝熱材、30…熱交換器(加熱対象物)。   4 ... oxidation catalyst (object to be heated), 10 ... chemical heat storage device, 11 ... reactor, 13 ... reservoir, 16 ... molded pellet, 17 ... heat storage material, 18 ... metal part, 20 ... heat transfer material, 30 ... heat Exchanger (object to be heated).

Claims (5)

加熱対象物を加熱する化学蓄熱装置において、
前記加熱対象物の周囲または内部に配置され、反応媒体と化学反応して熱を発生させる蓄熱材と前記蓄熱材よりも熱伝導率の高い金属材料からなる金属部とを含む成型ペレットを有する反応器と、
前記反応器と接続され、前記反応媒体を貯蔵する貯蔵器とを備え、
前記成型ペレットは、前記蓄熱材と前記金属材料とを混合させてプレス成型加工を施すことにより形成されており、
前記金属部は、前記成型ペレットの内部において前記加熱対象物に向かって延びていることを特徴とする化学蓄熱装置。
In a chemical heat storage device that heats an object to be heated,
A reaction having a molded pellet that is arranged around or inside the heating object and includes a heat storage material that chemically reacts with a reaction medium to generate heat and a metal portion made of a metal material having a higher thermal conductivity than the heat storage material. And
A reservoir connected to the reactor and storing the reaction medium;
The molded pellet is formed by mixing the heat storage material and the metal material and performing a press molding process,
The chemical heat storage device, wherein the metal part extends toward the heating object inside the molded pellet.
前記金属部は、前記成型ペレットの内部において前記加熱対象物に向かって連続的に延びていることを特徴とする請求項1記載の化学蓄熱装置。   The chemical heat storage device according to claim 1, wherein the metal part continuously extends toward the heating object inside the molded pellet. 前記成型ペレットは、前記加熱対象物の周囲に配置されており、
前記金属部は、前記成型ペレットの内部において前記加熱対象物の反対側の面から前記加熱対象物側の面まで連続的に延びていることを特徴とする請求項2記載の化学蓄熱装置。
The molded pellet is arranged around the heating object,
3. The chemical heat storage device according to claim 2, wherein the metal part continuously extends from a surface on the opposite side of the heating object to a surface on the heating object side in the molded pellet.
前記金属部は、金属多孔体により形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の化学蓄熱装置。   The said metal part is formed with the metal porous body, The chemical heat storage apparatus as described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 前記成型ペレットは、前記金属材料よりも熱伝導率の高い伝熱材を更に含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載の化学蓄熱装置。   The chemical heat storage device according to any one of claims 1 to 4, wherein the molded pellet further includes a heat transfer material having a higher thermal conductivity than the metal material.
JP2013228030A 2013-11-01 2013-11-01 Chemical heat storage device Pending JP2015087082A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013228030A JP2015087082A (en) 2013-11-01 2013-11-01 Chemical heat storage device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013228030A JP2015087082A (en) 2013-11-01 2013-11-01 Chemical heat storage device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015087082A true JP2015087082A (en) 2015-05-07

Family

ID=53050047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013228030A Pending JP2015087082A (en) 2013-11-01 2013-11-01 Chemical heat storage device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015087082A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020131115A (en) * 2019-02-20 2020-08-31 国立大学法人千葉大学 Ammonia occlusion material

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61165366U (en) * 1985-03-29 1986-10-14
JPH06341781A (en) * 1993-05-31 1994-12-13 Nok Corp Heat accumulator
JP2006284051A (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Denso Corp Adsorbing core and adsorption heat pump
JP2009520173A (en) * 2005-12-19 2009-05-21 ベール ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー Sorption heat transfer body wall and sorption heat transfer body
JP2009121711A (en) * 2007-11-12 2009-06-04 Denso Corp Adsorption heat exchanger
JP2010249412A (en) * 2009-04-15 2010-11-04 Denso Corp Heat storage device
JP2011027311A (en) * 2009-07-24 2011-02-10 Toyota Central R&D Labs Inc Chemical heat storage device
WO2013001390A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 International Business Machines Corporation Adsorption heat exchanger devices

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61165366U (en) * 1985-03-29 1986-10-14
JPH06341781A (en) * 1993-05-31 1994-12-13 Nok Corp Heat accumulator
JP2006284051A (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Denso Corp Adsorbing core and adsorption heat pump
JP2009520173A (en) * 2005-12-19 2009-05-21 ベール ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー Sorption heat transfer body wall and sorption heat transfer body
JP2009121711A (en) * 2007-11-12 2009-06-04 Denso Corp Adsorption heat exchanger
JP2010249412A (en) * 2009-04-15 2010-11-04 Denso Corp Heat storage device
JP2011027311A (en) * 2009-07-24 2011-02-10 Toyota Central R&D Labs Inc Chemical heat storage device
WO2013001390A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 International Business Machines Corporation Adsorption heat exchanger devices

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020131115A (en) * 2019-02-20 2020-08-31 国立大学法人千葉大学 Ammonia occlusion material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2013238219A (en) Exhaust emission control device
JP2013234625A (en) Exhaust emission control device
WO2015025666A1 (en) Chemical heat storage device
WO2015060199A1 (en) Chemical heat storage device
JP2015087082A (en) Chemical heat storage device
WO2016017428A1 (en) Chemical heat storage apparatus
JP5780263B2 (en) Chemical heat storage device
JP6160257B2 (en) Exhaust purification device
JP6136673B2 (en) Method for producing chemical heat storage molded body and chemical heat storage device
US10228195B2 (en) Chemical heat storage device
JP2016053439A (en) Chemical heat storage device
JP6320551B2 (en) Chemical heat storage device
JP6187418B2 (en) Chemical heat storage device
JP6079557B2 (en) Chemical heat storage device
JP2016188719A (en) Chemical heat storage device
JP2016194399A (en) Chemical heat storage device
JP2016020775A (en) Chemical heat storage device
WO2016031669A1 (en) Chemical heat storage device
JP2014214650A (en) Chemical heat storage device
JP2016109048A (en) Exhaust emission control device
JP2015052442A (en) Chemical heat storage device
JP2015232406A (en) Heat medium circulation device
JP2013015027A (en) Exhaust gas purifying apparatus and method for diesel engine
JP2015081758A (en) Chemical heat storage device
JP2016044906A (en) Chemical heat storage device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160411

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170217

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170221

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20170829