JP2016020775A - Chemical heat storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばエンジンから排出される排気ガス等を加熱する化学蓄熱装置に関する。 The present invention relates to a chemical heat storage device that heats, for example, exhaust gas discharged from an engine.
従来の化学蓄熱装置として、例えば特許文献1に記載されているように、反応媒体としてアンモニア(NH3)を用いた化学反応により、車両の内燃機関の排気系に設けられた加熱対象物を加熱し、当該加熱対象物の温度を排気ガスの浄化に適切な温度まで上昇させ、内燃機関の温度が十分上昇し排気ガスの温度が高くなると反応媒体を回収する排気浄化システムに適用される化学蓄熱装置が知られている。特許文献1に記載された化学蓄熱装置は、NH3を物理吸着する吸着材としての活性炭が収容された吸着器と、この吸着器と接続され、NH3と化学反応して熱を発生させる反応材が充填された反応器と、を備えている。 As a conventional chemical heat storage device, for example, as described in Patent Document 1, a heating object provided in an exhaust system of an internal combustion engine of a vehicle is heated by a chemical reaction using ammonia (NH 3 ) as a reaction medium. Then, the temperature of the object to be heated is raised to a temperature suitable for exhaust gas purification, and when the temperature of the internal combustion engine rises sufficiently and the temperature of the exhaust gas rises, the chemical heat storage applied to the exhaust purification system that recovers the reaction medium The device is known. The chemical heat storage device disclosed in Patent Document 1, the adsorber activated carbon as an adsorbent for physical adsorption of NH 3 is accommodated, is connected to the adsorber, NH 3 and by a chemical reaction to generate heat reaction And a reactor filled with the material.
上記特許文献1に記載の化学蓄熱装置における吸着器は、矩形状の平板により構成された角形の容器を有しており、その内部に活性炭が収容されている。吸着器の内部では、活性炭との物理吸着により、NH3が貯蔵される。 The adsorber in the chemical heat storage device described in Patent Document 1 has a rectangular container formed of a rectangular flat plate, and activated carbon is accommodated therein. Inside the adsorber, NH 3 is stored by physical adsorption with activated carbon.
ところで、一般に、化学蓄熱装置における吸着器の内部には、NH3が貯蔵されることにより、例えば最大で1MPaの大きな圧力が生じることがある。上記従来の化学蓄熱装置の吸着器は、矩形状の平板により構成されているため、その内部でこのような大きな圧力が生じると、当該圧力が吸着器を構成する平板の面にかかる結果、平板が撓んでしまう可能性がある。そこで、平板が撓まないようにするためには、NH3による圧力に耐え得る厚さの平板で吸着器を構成する必要がある。 By the way, generally, a large pressure of, for example, 1 MPa at the maximum may be generated by storing NH 3 inside the adsorber in the chemical heat storage device. Since the adsorber of the conventional chemical heat storage device is constituted by a rectangular flat plate, when such a large pressure is generated inside the adsorber, the pressure is applied to the surface of the flat plate constituting the adsorber. May be bent. Therefore, in order to prevent the flat plate from bending, it is necessary to configure the adsorber with a flat plate having a thickness that can withstand the pressure of NH 3 .
しかしながら、厚い平板で吸着器を構成すると、吸着器の内部における吸着材が吸着器の外側における外気から遠ざかり、吸着材と外気との熱交換の効率が悪くなるという問題がある。 However, if the adsorber is formed of a thick flat plate, there is a problem that the adsorbent inside the adsorber moves away from the outside air outside the adsorber, and the efficiency of heat exchange between the adsorbent and the outside air deteriorates.
本発明は、吸着材と外気との熱交換の効率を高めることができる化学蓄熱装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the chemical heat storage apparatus which can raise the efficiency of heat exchange with adsorption material and external air.
本発明に係る化学蓄熱装置は、反応媒体と化学反応して熱を発生させる反応材を有する反応器と、反応器と接続され、反応媒体を吸着する吸着材を有する吸着器と、を備え、吸着器は、互いに対向するように並設される複数の冷却板と、冷却板の並設方向に沿って延びると共に複数の冷却板を貫通するように設けられ、吸着材を収容する複数の円筒状の吸着材収容パイプと、を有することを特徴とする。 A chemical heat storage device according to the present invention includes a reactor having a reaction material that chemically reacts with a reaction medium to generate heat, and an adsorber having an adsorbent that is connected to the reactor and adsorbs the reaction medium. The adsorber is provided with a plurality of cooling plates arranged in parallel so as to face each other, and a plurality of cylinders that extend along the direction in which the cooling plates are arranged and penetrate the plurality of cooling plates and accommodate the adsorbing material. And an adsorbent containing pipe in the form of a tube.
本発明に係る化学蓄熱装置では、円筒状の吸着材収容パイプの内部に収容される吸着材に反応媒体が吸着されることにより、吸着器の内部に反応媒体が貯蔵される。ところで、吸着器の内部では反応媒体が貯蔵されることにより圧力が生じている。吸着器が平板により構成されている場合には、この平板を反応媒体による圧力に耐え得る厚さにすると、吸着器の内部における吸着材が吸着器の外部における外気から遠ざかり、吸着材と外気との間の熱交換の効率が悪くなる。これに対し、本発明に係る化学蓄熱装置にあっては、吸着器における吸着材が円筒状の吸着材収容パイプの内部に収容されているので、反応媒体による圧力に耐え得る吸着材収容パイプの厚さを、同じ圧力に耐え得る平板の厚さよりも薄くすることができる。これにより、吸着器が平板により構成されている場合に比べて吸着材を外気に近づけることができ、吸着材と外気との熱交換を効率良く行うことができる。また、本発明に係る化学蓄熱装置では、円筒状の吸着材収容パイプが、冷却板の並設方向に沿って延びると共に複数の冷却板を貫通するように設けられている。このため、円筒状の吸着材収容パイプの内部における吸着材と吸着材収容パイプの外部における外気との間の熱交換を、冷却板を介してより効率的に行うことができる。以上より、吸着材と外気との熱交換の効率を高めることができる。 In the chemical heat storage device according to the present invention, the reaction medium is stored in the adsorber by adsorbing the reaction medium to the adsorbent accommodated in the cylindrical adsorbent accommodating pipe. By the way, pressure is generated by storing the reaction medium inside the adsorber. When the adsorber is composed of a flat plate, if the flat plate is made thick enough to withstand the pressure of the reaction medium, the adsorbent inside the adsorber moves away from the outside air outside the adsorber, and the adsorbent and outside air The efficiency of heat exchange between the two becomes worse. On the other hand, in the chemical heat storage device according to the present invention, since the adsorbent in the adsorber is accommodated inside the cylindrical adsorbent accommodating pipe, the adsorbent accommodating pipe that can withstand the pressure of the reaction medium. The thickness can be made thinner than the thickness of a flat plate that can withstand the same pressure. Thereby, compared with the case where an adsorber is comprised with the flat plate, an adsorbent can be brought close to external air and heat exchange with an adsorbent and external air can be performed efficiently. Further, in the chemical heat storage device according to the present invention, the cylindrical adsorbent accommodating pipe is provided so as to extend along the parallel arrangement direction of the cooling plates and to penetrate the plurality of cooling plates. For this reason, heat exchange between the adsorbent inside the cylindrical adsorbent accommodating pipe and the outside air outside the adsorbent accommodating pipe can be performed more efficiently via the cooling plate. As described above, the efficiency of heat exchange between the adsorbent and the outside air can be increased.
本発明に係る化学蓄熱装置において、吸着材収容パイプの内部における中央部には、反応媒体を流通させるための反応媒体流路が配置されており、吸着材は、吸着材収容パイプの内部における反応媒体流路と吸着材収容パイプとの間に収容されていてもよい。この場合、吸着材収容パイプの内部における中央部に配置された反応媒体流路を反応媒体が流通することにより、反応媒体が吸着材収容パイプの内部全体に行き渡るまでの時間を短縮することができ、吸着材に好適に反応媒体を吸着させることができる。 In the chemical heat storage device according to the present invention, a reaction medium flow path for circulating the reaction medium is arranged at the center in the adsorbent accommodating pipe, and the adsorbent is a reaction in the adsorbent accommodating pipe. It may be accommodated between the medium flow path and the adsorbent accommodating pipe. In this case, the reaction medium flows through the reaction medium flow path disposed in the central portion inside the adsorbent accommodating pipe, so that the time until the reaction medium reaches the entire inside of the adsorbent accommodating pipe can be shortened. The adsorbent can adsorb the reaction medium suitably.
本発明に係る化学蓄熱装置において、反応媒体流路は、多孔体で形成されていてもよい。この場合、多孔体によって、吸着材収容パイプの内部において中央側から外側へ向かって吸着材を押し付けることができ、吸着材と吸着材収容パイプとの密着性を高めることができる。これにより、吸着材と外気との熱交換の効率をより高めることが可能となる。 In the chemical heat storage device according to the present invention, the reaction medium flow path may be formed of a porous body. In this case, the adsorbent can be pressed from the center side toward the outside inside the adsorbent accommodating pipe by the porous body, and the adhesion between the adsorbent and the adsorbent accommodating pipe can be enhanced. Thereby, it is possible to further increase the efficiency of heat exchange between the adsorbent and the outside air.
本発明に係る化学蓄熱装置において、吸着器は、冷却板の並設方向に沿って延びると共に複数の冷却板を貫通するように設けられたヒータを更に有してもよい。反応器の反応材から熱を発生させるときは、吸着器の吸着材から反応媒体を脱離させて反応材に供給する。このとき、吸着器にヒータを設けることにより、吸着材から反応媒体が脱離する際に必要な熱をヒータによる熱で補うことができる。その結果、反応媒体が脱離する速度を上げることができると共に、反応媒体が脱離する量を増やすことができる。 In the chemical heat storage device according to the present invention, the adsorber may further include a heater that extends along the parallel arrangement direction of the cooling plates and that penetrates the plurality of cooling plates. When heat is generated from the reaction material in the reactor, the reaction medium is desorbed from the adsorbent in the adsorber and supplied to the reaction material. At this time, by providing a heater in the adsorber, the heat required when the reaction medium is desorbed from the adsorbent can be supplemented with the heat from the heater. As a result, the rate at which the reaction medium is desorbed can be increased, and the amount by which the reaction medium is desorbed can be increased.
本発明に係る化学蓄熱装置において、複数の円筒状の吸着材収容パイプは、複数の冷却板において冷却板の縁に沿って並ぶように配置されていてもよい。この場合、吸着材収容パイプが冷却板を介して外気との熱交換を効率良く行うことができる。 In the chemical heat storage device according to the present invention, the plurality of cylindrical adsorbent accommodating pipes may be arranged so as to be aligned along the edge of the cooling plate in the plurality of cooling plates. In this case, the adsorbent accommodating pipe can efficiently exchange heat with the outside air via the cooling plate.
本発明に係る化学蓄熱装置において、ヒータは、複数の吸着材収容パイプに取り囲まれるように配置されていてもよい。この場合、ヒータによる熱を、ヒータを取り囲む吸着材収容パイプに好適に伝えることができる。その結果、反応媒体が脱離する速度を更に上げることができると共に、反応媒体が脱離する量を更に増やすことができる。 In the chemical heat storage device according to the present invention, the heater may be arranged so as to be surrounded by a plurality of adsorbent accommodation pipes. In this case, heat from the heater can be suitably transmitted to the adsorbent housing pipe surrounding the heater. As a result, the rate at which the reaction medium is desorbed can be further increased, and the amount by which the reaction medium is desorbed can be further increased.
本発明によれば、吸着材と外気との熱交換の効率を高めることができる化学蓄熱装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the chemical heat storage apparatus which can improve the efficiency of heat exchange with adsorption material and external air can be provided.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る化学蓄熱装置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から排出される熱媒体である排気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。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an exhaust purification system including a chemical heat storage device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 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 contains harmful substances (environment) contained in exhaust gas that is a heat medium exhausted from the
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である排気管3の途中に上流側から下流側に向けて順に配置された熱交換器4、酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst)5、ディーゼル排気微粒子除去フィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter)6、選択還元触媒(SCR:SelectiveCatalytic Reduction)7、及び酸化触媒(ASC:Ammonia Slip Catalyst)8を備えている。
The exhaust purification system 1 includes a
熱交換器4は、エンジン2からの排気ガスと後述する反応器11との間で熱の伝達を行う機器であり、ハニカム構造をなしている。なお、熱交換器4はハニカム構造に限らず、周知の熱交換構造を利用可能である。酸化触媒5は、排気ガス中に含まれるHC及びCO等を酸化して浄化する触媒である。DPF6は、排気ガス中に含まれる粒子状物質(PM:Particulate Matter)を捕集して取り除くフィルタである。SCR7は、尿素またはアンモニア(NH3)によって、排気ガス中に含まれるNOxを還元して浄化する触媒である。酸化触媒8は、SCR7をすり抜けてSCR7の下流側に流れたNH3を酸化する触媒である。
The
また、排気浄化システム1は、化学蓄熱装置10を備えている。化学蓄熱装置10は、通常は排気ガスの熱(排熱)を蓄えておき、必要なときに排熱を使用することにより、エネルギーレスで熱交換器4を加熱する装置である。化学蓄熱装置10は、熱交換器4の周囲に配置された反応器11と、この反応器11と接続された吸着器12と、を備えている。
Further, the exhaust purification system 1 includes a chemical
反応器11は、気体の反応媒体であるNH3と化学反応して熱を発生すると共に排熱を受けてNH3を脱離させる反応材13を含んでいる。反応材13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。なお、反応器11は、ステンレス鋼、金属ビーズ、SiCビーズ、Siビーズ、カーボンビーズ、アルミナビーズ等の高熱伝導体を含んでいてもよい。
The
吸着器12は、NH3の物理吸着による保持及び脱離が可能な吸着材14を内蔵している。吸着材14としては、活性炭、カーボンブラック、メソポーラスカーボン、ナノカーボン及びゼオライト等が用いられる。吸着器12は、NH3を吸着材14に物理吸着させることで、NH3を貯蔵する。なお、吸着材14は、粉末状でも成形体でもよい。
The
反応器11及び吸着器12は、導入管15を介して接続されている。導入管15には、反応器11と吸着器12との間の流路を開閉させる開閉弁である電磁弁16が設けられている。電磁弁16は、コントローラ(不図示)により制御される。
The
このような化学蓄熱装置10において、エンジン2からの排気ガスの温度が低いときは、電磁弁16が開くことで、吸着器12から反応器11にNH3が導入管15を介して供給され、反応器11の反応材13(例えばMgBr2)とNH3とが化学反応して化学吸着(配位結合)し、反応材13から熱が発生する。つまり、下記の反応式(A)における左辺から右辺への反応(発熱反応)が起こる。そして、反応器11で発生した熱によって熱交換器4が加熱されると共に、熱交換器4を介して排気ガスが加熱される。
MgBr2+xNH3 ⇔ Mg(NH3)xBr2+熱 …(A)
In such a chemical
MgBr 2 + xNH 3 MgMg (NH 3 ) xBr 2 + heat (A)
一方、エンジン2からの排気ガスの温度が高くなると、排熱が反応器11の反応材13に与えられることで、反応材13とNH3とが分離する。つまり、上記の反応式(A)における右辺から左辺への反応(再生反応)が起こる。そして、反応材13から脱離したNH3は、導入管15を介して吸着器12に戻り、吸着器12の吸着材14に物理吸着(回収)される。
On the other hand, when the temperature of the exhaust gas from the
続いて、図2〜図5を参照して、本実施形態に係る化学蓄熱装置10が備える吸着器12の構成について詳細に説明する。図2は、図1に示す吸着器12を示す斜視図である。図3は、図2に示す吸着器12の要部を示す斜視図である。図4は、図2に示す吸着器12の水平方向断面図である。
Then, with reference to FIGS. 2-5, the structure of the
図2〜図4に示すように、吸着器12は、互いに対向するように並設される複数の冷却板21と、冷却板21の並設方向に沿って延びると共に各冷却板21を貫通するように設けられた複数の円筒状の吸着材収容パイプ23と、各吸着材収容パイプ23の一端側及び他端側に設けられるヘッダ部25と、を有している。なお、図3では、ヘッダ部25を取り除いた状態の吸着器12が示されている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
冷却板21は、例えばアルミニウム材によって形成された略矩形状の板である。冷却板21は、吸着材収容パイプ23が挿通される貫通孔21aを複数有している。貫通孔21aは、冷却板21の長手方向と直交する方向に上下二段並び、また、冷却板21の長手方向に複数列(ここでは七列)並ぶように形成されている。複数の冷却板21は、貫通孔21aの位置が略一致するように並設されている。このように並設された複数の冷却板21の各貫通孔21aに、各吸着材収容パイプ23が挿通されている。複数の冷却板21は、各対向面が接触しないように離間して配置されている。
The cooling
複数の円筒状の吸着材収容パイプ23は、各冷却板21において冷却板21の縁に沿って並ぶように配置されている。例えば、各冷却板21において冷却板21の長手方向と直交する方向に上下二段に並ぶように配置されている。吸着材収容パイプ23は、例えばステンレス鋼により形成されている。吸着材収容パイプ23は、全ての冷却板21を貫通するように、各貫通孔21aに一本ずつ挿通され、冷却板21の並設方向に沿って延びている。吸着材収容パイプ23が貫通孔21aに挿通された状態では、吸着材収容パイプ23の外周面23aが冷却板21と接触している。
The plurality of cylindrical
吸着材収容パイプ23は、外周面23aが冷却板21と接触することにより、冷却板21との間で熱交換を行う。冷却板21は、吸着材収容パイプ23の外部における外気と接触することにより、外気との間で熱交換を行う。これにより、吸着材収容パイプ23は、冷却板21を介して外気との熱交換を行う。
The adsorbent
ここで、図5を参照して、吸着材収容パイプ23についてより詳細に説明する。図5は、図3に示す吸着材収容パイプ23の垂直方向拡大断面図である。図5に示すように、吸着材収容パイプ23は、外周面23a及び内周面23bを有している。吸着材収容パイプ23の内部には吸着材14が収容されている。本実施形態において、吸着材収容パイプ23の内部における中央部には、多孔体27が配置されている。多孔体27は、例えば気孔が多く開けられた金属ウール等の金属多孔体である。多孔体27は、NH3が流通するNH3流路(反応媒体流路)として機能する。また、多孔体27は、吸着材収容パイプ23の内部において中央側から外側へ向かって吸着材収容パイプ23の内周面23bに吸着材14を押し付け、吸着材14と吸着材収容パイプ23との密着性を高める機能を有する。
Here, the
再び図2を参照し、ヘッダ部25は、例えばステンレス鋼により形成されており、円筒状を有している。ヘッダ部25は、吸着材収容パイプ23の一端側及び他端側にそれぞれ接続され、吸着材収容パイプ23と連通されている。各ヘッダ部25のうち、吸着材収容パイプ23の一端側に接続されるヘッダ部25は、導入管15と接続されている。吸着材収容パイプ23内の吸着材14に保持されたNH3は、ヘッダ部25から導入管15へと流れ、反応器11へと供給される。また、反応材13から脱離したNH3は、導入管15からヘッダ部25へと流れ、吸着器12に戻り、吸着器12の吸着材14に物理吸着(回収)される(図4参照)。なお、図4では、多孔体27を省略している。
Referring to FIG. 2 again, the
以上、本実施形態に係る化学蓄熱装置10では、円筒状の吸着材収容パイプ23の内部に収容される吸着材14にNH3が物理吸着されることにより、吸着材収容パイプ23の内部にNH3が貯蔵される。ところで、通常、吸着器の内部ではNH3が貯蔵されることにより例えば最大1MPaの圧力が生じている。従来は、吸着器が平板により構成されているので、この平板をNH3による圧力に耐え得る厚さにすると、吸着器の内部における吸着材が吸着器の外部における外気から遠ざかり、吸着材と外気との間の熱交換の効率が悪くなるという問題があった。これに対し、本実施形態に係る化学蓄熱装置10にあっては、吸着器12における吸着材14が円筒状の吸着材収容パイプ23の内部に収容されているので、NH3による圧力に耐え得る吸着材収容パイプ23の厚さを、従来の吸着器において同じ圧力に耐え得る平板の厚さよりも薄くすることができる。これにより、従来の吸着器よりも吸着材14を外気に近づけることができ、吸着材14と外気との熱交換を効率良く行うことができる。また、本実施形態に係る化学蓄熱装置10では、円筒状の吸着材収容パイプ23が、冷却板21の並設方向に沿って延びると共に、複数の冷却板21を貫通するように設けられている。つまり、吸着材収容パイプ23の外周面23aが各冷却板21と接触している。このため、円筒状の吸着材収容パイプ23の内部における吸着材14と吸着材収容パイプ23の外部における外気との間の熱交換を、冷却板21を介してより効率的に行うことができる。以上より、吸着材14と外気との熱交換の効率を高めることができる。
As described above, in the chemical
また、吸着材収容パイプ23の内部における中央部には、NH3流路である多孔体27が配置されている。このため、吸着材14が粉末状や複数の成形体によって構成されている場合、多孔体27によって、吸着材収容パイプ23の内部において中央側から外側へ向かって吸着材14を押し付けることができ、吸着材14と吸着材収容パイプ23との密着性を高めることができる。これにより、吸着材14と外気との熱交換の効率をより高めることが可能となる。さらに、この多孔体27をNH3が流通することにより、NH3が吸着材収容パイプ23の内部全体に行き渡るまでの時間を短縮することができ、吸着材14に好適にNH3を物理吸着させることができる。
In addition, a
また、吸着材収容パイプ23は、各冷却板21において冷却板21の縁に沿って並ぶように配置されている。このため、吸着材収容パイプ23が冷却板21を介して外気との熱交換を効率良く行うことができる。
Further, the adsorbent
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る化学蓄熱装置の構成について説明する。第2実施形態に係る化学蓄熱装置は、第1実施形態に係る化学蓄熱装置10と同様、反応器と、吸着器と、導入管と、を備える。第2実施形態に係る化学蓄熱装置は、吸着器が電気ヒータを有する点で、第1実施形態に係る化学蓄熱装置10とは異なる。
(Second Embodiment)
Next, the structure of the chemical heat storage apparatus which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated. Similar to the chemical
図6は、第2実施形態に係る化学蓄熱装置が備える吸着器の要部を示す斜視図であり、図3に対応する図である。図6に示すように、第2実施形態に係る化学蓄熱装置が備える吸着器12Bは、冷却板21に取り付けられた電気ヒータ30を有している。
FIG. 6 is a perspective view illustrating a main part of an adsorber provided in the chemical heat storage device according to the second embodiment, and corresponds to FIG. 3. As shown in FIG. 6, the
電気ヒータ30は、電気を用いて加熱を行う円柱状の加熱器である。電気ヒータ30は、冷却板21の並設方向に沿って延びると共に複数の冷却板21を貫通するように設けられている。本実施形態において、複数の円筒状の吸着材収容パイプ23は、第1実施形態と同様に各冷却板21において上下二段に並ぶように配置されている。
The
そして、電気ヒータ30は、複数の吸着材収容パイプ23に取り囲まれるように配置されている。つまり、各冷却板21において上段の吸着材収容パイプ23と下段の吸着材収容パイプ23との間に配置されている。より具体的には、電気ヒータ30は、各冷却板21の並設方向から見て、隣り合う二列の上段及び下段の吸着材収容パイプ23に取り囲まれるように配置されている。
The
電気ヒータ30は、化学蓄熱装置の発熱反応時に、吸着器12Bにおいて吸着材14からNH3が脱離する際に必要とされる熱量を補う機能を有する。また、電気ヒータ30は、その熱により吸着器12Bの温度を上昇させるとともに吸着器12B内部の圧力を上昇させる。これにより、化学蓄熱装置の発熱反応時における反応材13の発熱温度が上昇する。すなわち、電気ヒータ30は、化学蓄熱装置の発熱反応時に反応器11で発生する熱による熱交換器4の加熱を、補助する機能を有する。
The
以上、本実施形態に係る化学蓄熱装置にあっても、吸着器12Bにおける吸着材14が円筒状の吸着材収容パイプ23の内部に収容されているので、NH3による圧力に耐え得る吸着材収容パイプ23の厚さを、従来の吸着器において同じ圧力に耐え得る平板の厚さよりも薄くすることができる。これにより、従来の吸着器よりも吸着材14を外気に近づけることができ、吸着材14と外気との熱交換を効率良く行うことができる。また、円筒状の吸着材収容パイプ23の内部における吸着材14と吸着材収容パイプ23の外部における外気との間の熱交換を、冷却板21を介してより効率的に行うことができる。以上より、吸着材14と外気との熱交換の効率を高めることができる。
As described above, even in the chemical heat storage device according to the present embodiment, since the adsorbent 14 in the
更に、本実施形態に係る化学蓄熱装置によれば、吸着器12Bが電気ヒータ30を有するので、吸着材14からNH3が脱離する際に必要な熱を電気ヒータ30による熱で補うことができる結果、NH3が脱離する速度を上げ、また、NH3の脱離する量を増やすことができる。また、電気ヒータ30の熱により吸着器12Bの温度を上昇させることができるとともに吸着器12B内部の圧力を上昇させることができる結果、化学蓄熱装置の発熱反応時における反応材13の発熱温度を上昇させることができる。すなわち、化学蓄熱装置の発熱反応時に反応器11で発生する熱による熱交換器4の加熱を、電気ヒータ30で補助することができる。
Furthermore, according to the chemical heat storage device according to the present embodiment, since the
また、本実施形態に係る化学蓄熱装置において、電気ヒータ30は、複数の吸着材収容パイプ23に取り囲まれるように配置されている。これにより、電気ヒータ30による熱を、電気ヒータ30を取り囲む吸着材収容パイプに好適に伝えることができる。その結果、NH3が脱離する速度を上げ、NH3が脱離する量を増やすことができると共に、反応材13の発熱温度を上昇させることができる。
Further, in the chemical heat storage device according to the present embodiment, the
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。 As mentioned above, although various embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, It deform | transformed in the range which does not change the summary described in each claim, or applied to others It may be a thing.
上記実施形態において、吸着材収容パイプ23の内部における中央部には、NH3流路として多孔体27を有しているとしたが、これに限られない。例えば、吸着材14を吸着材収容パイプ23の内部における中央部に空洞を有する成形体で構成し、空洞をNH3流路としてもよい。また、吸着材収容パイプ23の内部における中央部には、NH3流路を設けなくてもよい。
In the embodiment described above, the
上記実施形態において、複数の円筒状の吸着材収容パイプ23は、各冷却板21において冷却板21の長手方向と直交する方向に上下二段に並ぶように配置されているとしたが、これに限られず、例えば各冷却板21において冷却板21の長手方向と直交する方向に少なくとも一段並ぶように配置されていてもよいし、円状に配置してもよい。円状に配置した場合、電気ヒータを円内に配置すると電気ヒータによる熱を吸着材収容パイプ23に好適に伝えることができる。
In the above-described embodiment, the plurality of cylindrical
上記実施形態において、吸着材収容パイプ23の一端側及び他端側に各ヘッダ部25を備えているとしたが、これに限られず、各ヘッダ部25を備えていなくてもよい。例えば、吸着材収容パイプ23の一端側におけるヘッダ部25を備えずに、導入管15を分岐させて各吸着材収容パイプ23へと直接接続してもよい。また、吸着材収容パイプ23の他端側におけるヘッダ部25を備えずに、各吸着材収容パイプ23の他端側における開口をそれぞれ封止してもよい。なお、各吸着材収容パイプ23の他端側における開口は、各吸着材収容パイプ23の他端側同士を溶接等により接続することにより封止してもよい。
In the said embodiment, although each
反応器11に導入される反応媒体は、NH3に限られず、例えばCO2としても良い。この場合には、CO2と化学反応させる反応材としては、MgO、CaO、BaО、Ca(OH)2、Mg(OH)2、Fe(OH)2、Fe(OH)3、FeO、Fe2O3、Fe3O4等を使用することができる。
The reaction medium introduced into the
NH3等の反応媒体を吸着材14に吸着する方法としては、物理吸着に限られず、化学吸着等であっても良い。 The method of adsorbing a reaction medium such as NH3 on the adsorbent 14 is not limited to physical adsorption, and may be chemical adsorption or the like.
反応器11は、熱交換器4が配置された位置における排気管3の周囲に配置されているとしたが、これに限られない。例えば、酸化触媒5が配置された位置における排気管3の周囲に配置されてもよい。この場合、酸化触媒5が、反応器11が配置された部分に対応する排気管3の内部に設けられた加熱対象物となる。即ち、反応器11は、熱交換器4を加熱するものに限られず、例えば排気管3の酸化触媒5等、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。また、反応器11は、加熱対象物の内部に配置されてもよい。また、反応器11は、排気管3における加熱対象物が存在しない部分を加熱するものにも適用可能である。
Although the
10…化学蓄熱装置、11…反応器、12…吸着器、13…反応材、14…吸着材、21…冷却板、23…吸着材収容パイプ、27…多孔体(反応媒体流路)、30…電気ヒータ(ヒータ)。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記反応器と接続され、前記反応媒体を吸着する吸着材を有する吸着器と、
を備え、
前記吸着器は、互いに対向するように並設される複数の冷却板と、前記冷却板の並設方向に沿って延びると共に前記複数の冷却板を貫通するように設けられ、前記吸着材を収容する複数の円筒状の吸着材収容パイプと、を有する、化学蓄熱装置。 A reactor having a reactant that chemically reacts with the reaction medium to generate heat;
An adsorber connected to the reactor and having an adsorbent for adsorbing the reaction medium;
With
The adsorber is provided with a plurality of cooling plates arranged in parallel so as to face each other, and extending along the direction in which the cooling plates are arranged, and penetrating the plurality of cooling plates, and accommodates the adsorbent And a plurality of cylindrical adsorbent accommodating pipes.
前記吸着材は、前記吸着材収容パイプの内部における前記反応媒体流路と前記吸着材収容パイプとの間に収容されている、
請求項1に記載の化学蓄熱装置。 A reaction medium flow path for circulating the reaction medium is disposed in a central portion inside the adsorbent containing pipe,
The adsorbent is accommodated between the reaction medium flow path and the adsorbent accommodating pipe inside the adsorbent accommodating pipe.
The chemical heat storage device according to claim 1.
請求項2に記載の化学蓄熱装置。 The reaction medium flow path is formed of a porous body.
The chemical heat storage device according to claim 2.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の化学蓄熱装置。 The adsorber further includes a heater that extends along the direction in which the cooling plates are arranged and penetrates the plurality of cooling plates.
The chemical heat storage device according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の化学蓄熱装置。 The plurality of cylindrical adsorbent accommodating pipes are arranged so as to be aligned along the edge of the cooling plate in the plurality of cooling plates.
The chemical heat storage device according to any one of claims 1 to 4.
請求項4に記載の化学蓄熱装置。 The heater is disposed so as to be surrounded by the plurality of adsorbent accommodating pipes.
The chemical heat storage device according to claim 4.
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