JP2017133697A - Chemical heat storage device - Google Patents

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研二 森
鈴木 秀明
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a chemical heat storage device capable of transferring heat efficiently to a heating object from a reactor by improving thermal conductivity of the reactor.SOLUTION: A chemical heat storage device includes a reactor and an adsorber connected to the reactor via an NHsupply pipe. The reactor has a plurality of press molded bodies 16A having a curved cross section. The press molded body 16A includes: a heat storage material part 17 made of a pellet-like heat storage material which generates heat by chemically reacting with NH; and a heat transfer member 18 having an L-shaped cross section in which heat conductivity is higher than that of the heat storage material. The heat transfer member 18 is constituted by: a body part 19 for transferring the heat generated from the heat storage material part 17; and an auxiliary part 20 provided so as to bend with respect to the body part 19, at an end part inside the body part 19. A principal surface of the body part 19 is a surface vertical with respect to a press direction of the press molded body 16A.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、例えばエンジンの排気系等に設けられた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 that heats a heating object provided in an exhaust system of an engine, for example.

従来の化学蓄熱装置としては、例えば特許文献1に記載されている装置が知られている。特許文献1に記載の化学蓄熱装置は、アンモニア(NH)と化学反応して熱を発生させる蓄熱材を有し、酸化触媒を加熱する反応器と、この反応器とNH供給管を介して接続され、NHを貯蔵する貯蔵器とを備えている。貯蔵器から反応器にNHが供給されると、NHと蓄熱材とが化学反応して蓄熱材から熱が発生し、その熱により酸化触媒が加熱される。 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 Document 1 includes a heat storage material that generates heat by chemically reacting with ammonia (NH 3 ), a reactor that heats the oxidation catalyst, and the reactor and the NH 3 supply pipe. And a reservoir for storing NH 3 . When NH 3 is supplied from the reservoir to the reactor, NH 3 and the heat storage material chemically react to generate heat from the heat storage material, and the oxidation catalyst is heated by the heat.

特開2013−234625号公報JP 2013-234625 A

しかしながら、上記従来技術においては、蓄熱材自体の熱伝導率が低いため、蓄熱材から発生した熱が酸化触媒(加熱対象物)に伝わりにくい。このため、蓄熱材の発熱時において酸化触媒が十分に加熱されないという問題があった。   However, in the above prior art, since the heat conductivity of the heat storage material itself is low, the heat generated from the heat storage material is difficult to be transmitted to the oxidation catalyst (heating object). For this reason, there existed a problem that an oxidation catalyst was not fully heated at the time of heat_generation | fever of a thermal storage material.

本発明の目的は、反応器の熱伝導性を向上させることにより、反応器から加熱対象物に効率良く熱を伝えることができる化学蓄熱装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a chemical heat storage device capable of efficiently transferring heat from a reactor to an object to be heated by improving the thermal conductivity of the 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、加熱対象物の周囲に配置され、反応媒体と化学反応して熱を発生すると共に蓄熱して反応媒体を脱離する蓄熱材からなる蓄熱材部と蓄熱材よりも熱伝導率が高い伝熱部材とを含むプレス成型体を有する反応器と、反応器と反応媒体を流通可能に接続され、反応媒体を貯蔵する貯蔵器とを備え、伝熱部材は、蓄熱材部から発生した熱を加熱対象物に向けて伝えるためのシート状の本体部を有し、本体部の主面は、プレス成型体のプレス方向に対して垂直な面となっていることを特徴とする。   The present invention is a chemical heat storage device for heating an object to be heated, which is arranged around the object to be heated, and is made up of a heat storage material that chemically reacts with the reaction medium to generate heat and stores the heat to desorb the reaction medium. A reactor having a press-molded body including a material part and a heat transfer member having a higher heat conductivity than the heat storage material, a reactor connected to the reactor and the reaction medium so as to circulate, and a reservoir for storing the reaction medium; The heat transfer member has a sheet-like main body portion for transmitting heat generated from the heat storage material portion toward the object to be heated, and the main surface of the main body portion is a surface perpendicular to the pressing direction of the press-molded body. It is characterized by becoming.

このように本発明の化学蓄熱装置においては、反応器は、加熱対象物の周囲に配置され、反応媒体と化学反応して熱を発生すると共に蓄熱して反応媒体を脱離する蓄熱材からなる蓄熱材部と蓄熱材よりも熱伝導率が高い伝熱部材とを含むプレス成型体を有している。そして、伝熱部材は、蓄熱材部から発生した熱を加熱対象物に向けて伝えるためのシート状の本体部を有している。このような構成とすることで、反応媒体と蓄熱材との化学反応により蓄熱材部から発生した熱が伝熱部材の本体部を介して加熱対象物に伝わるようになる。従って、プレス成型体の熱伝導率が高くなる。また、蓄熱材部と伝熱部材とを含むプレス成型体は、プレス成型加工によって作製される。このとき、シート状の本体部の主面は、プレス成型体のプレス方向に対して垂直な面となっている。このため、プレス成型体の作製時に、蓄熱材部が伝熱部材と共にプレスされる際には、伝熱部材の本体部が潰れにくい。従って、プレス成型体の高い熱伝導率を確保することができる。以上により、反応器の熱伝導性が向上するため、反応器から加熱対象物に効率良く熱を伝えることができる。   Thus, in the chemical heat storage device of the present invention, the reactor is arranged around the object to be heated, and is made of a heat storage material that chemically reacts with the reaction medium to generate heat and stores the heat to desorb the reaction medium. It has a press-molded body including a heat storage material portion and a heat transfer member having a higher thermal conductivity than the heat storage material. And the heat-transfer member has a sheet-like main-body part for conveying the heat which generate | occur | produced from the thermal storage material part toward a heating target object. By setting it as such a structure, the heat which generate | occur | produced from the thermal storage material part by the chemical reaction with a reaction medium and a thermal storage material comes to be transmitted to a heating target object through the main-body part of a heat-transfer member. Accordingly, the heat conductivity of the press-molded body is increased. Moreover, the press molding body containing a heat storage material part and a heat-transfer member is produced by press molding. At this time, the main surface of the sheet-like main body portion is a surface perpendicular to the pressing direction of the press-molded body. For this reason, when the heat storage material part is pressed together with the heat transfer member during the production of the press-molded body, the main body part of the heat transfer member is not easily crushed. Therefore, the high heat conductivity of the press-molded body can be ensured. As described above, since the thermal conductivity of the reactor is improved, heat can be efficiently transferred from the reactor to the object to be heated.

伝熱部材は、本体部における加熱対象物側の端部において本体部に対して屈曲するように設けられた補助部を更に有していてもよい。このような構成では、伝熱部材において加熱対象物に熱を伝える領域の面積が大きくなるため、反応器から加熱対象物に更に効率良く熱を伝えることができる。   The heat transfer member may further include an auxiliary portion provided so as to be bent with respect to the main body portion at an end portion on the heating object side in the main body portion. In such a configuration, since the area of the region for transferring heat to the object to be heated in the heat transfer member becomes large, heat can be transferred from the reactor to the object to be heated more efficiently.

プレス成型体は、蓄熱材部と伝熱部材とが複数ずつ交互に積層されてなっていてもよい。このように伝熱部材を複数設けることにより、蓄熱材部から発生した熱が伝熱部材に到達しやすくなるため、反応器から加熱対象物に更に効率良く熱を伝えることができる。   The press-molded body may be formed by alternately stacking a plurality of heat storage material portions and heat transfer members. By providing a plurality of heat transfer members in this manner, the heat generated from the heat storage material part can easily reach the heat transfer member, so that heat can be more efficiently transferred from the reactor to the object to be heated.

本体部には、反応媒体が通るための複数の貫通孔が形成されていてもよい。このような構成では、反応器の蓄熱材部内に導入された反応媒体が本体部の各貫通孔を通って蓄熱材部内を移動するため、蓄熱材部の大部分に反応媒体を迅速に供給することができる。   A plurality of through holes through which the reaction medium passes may be formed in the main body. In such a configuration, since the reaction medium introduced into the heat storage material portion of the reactor moves through the through holes of the main body portion and moves through the heat storage material portion, the reaction medium is rapidly supplied to most of the heat storage material portion. be able to.

本発明によれば、反応器の熱伝導性を向上させることにより、反応器から加熱対象物に効率良く熱を伝えることができる。   According to the present invention, heat can be efficiently transferred from the reactor to the object to be heated by improving the thermal conductivity of 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に示した熱交換器及び反応器を含む構成の正面図である。It is a front view of the structure containing the heat exchanger and reactor shown in FIG. 図2に示したプレス成型体の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the press-molded body shown in FIG. 2. 図3に示した伝熱部材の斜視図である。It is a perspective view of the heat-transfer member shown in FIG. 図2に示したプレス成型体をプレス成型加工により作製する方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the method of producing the press molding shown in FIG. 2 by press molding. 伝熱部材がプレス方向に沿って立った構造を有するプレス成型体の理想例及び実際例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the ideal example and actual example of a press molding which has the structure where the heat-transfer member stood along the press direction.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

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。   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 removes harmful substances (environmental pollutants) contained in exhaust gas discharged from the engine 2. It is a purification system.

排気浄化システム1は、エンジン2と接続された排気管3内に設けられた熱交換器4、ディーゼル酸化触媒(DOC:DieselOxidation 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:Selective Catalytic Reduction)7及びアンモニアスリップ触媒(ASC:Ammonia Slip Catalyst)8を備えている。これらの熱交換器4、DOC5、DPF6、SCR7及びASC8は、排気上流側から排気下流側に向けて順に配置されている。   The exhaust purification system 1 includes a heat exchanger 4 provided in an exhaust pipe 3 connected to the engine 2, a diesel oxidation catalyst (DOC) 5, a diesel exhaust particulate filter (DPF) 6, A selective reduction catalyst (SCR: Selective Catalytic Reduction) 7 and an ammonia slip catalyst (ASC: Ammonia Slip Catalyst) 8 are provided. These heat exchangers 4, DOC5, DPF6, SCR7, and ASC8 are sequentially arranged from the exhaust upstream side to the exhaust downstream side.

熱交換器4は、排気管3内を流れる排気ガスと後述する反応器11との間で熱交換を行う。熱交換器4は、図2に示すように、外筒4aと、この外筒4aの内部に配置された熱交換部材4bとからなっている。熱交換部材4bは、ハニカム構造を有している。なお、熱交換部材4bとしては、特にハニカム構造には限られず、周知の熱交換構造が利用可能である。   The heat exchanger 4 exchanges heat between exhaust gas flowing in the exhaust pipe 3 and a reactor 11 described later. As shown in FIG. 2, the heat exchanger 4 includes an outer cylinder 4a and a heat exchange member 4b disposed inside the outer cylinder 4a. The heat exchange member 4b has a honeycomb structure. The heat exchange member 4b is not particularly limited to a honeycomb structure, and a known heat exchange structure can be used.

DOC5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(NH)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。ASC8は、SCR7をすり抜けたNHを酸化する触媒である。 The DOC 5 is a catalyst that oxidizes and purifies HC and CO contained in the exhaust gas. The DPF 6 is a filter that collects and removes particulate matter (PM) contained in the exhaust gas. The SCR 7 is a catalyst that reduces and purifies NOx contained in the exhaust gas with urea or ammonia (NH 3 ). ASC8 is a catalyst for oxidizing the NH 3 having passed through the SCR7.

また、排気浄化システム1は、本実施形態の化学蓄熱装置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、エネルギーレスで加熱対象物である熱交換器4を加熱する装置である。   Further, the exhaust purification system 1 includes the chemical heat storage device 10 of the present embodiment. The chemical heat storage device 10 is a device that heats the heat exchanger 4 that is an object to be heated without energy by storing heat (exhaust heat) of the exhaust gas and using the exhaust heat when necessary. is there.

化学蓄熱装置10は、図1及び図2に示すように、排気管3の外側における熱交換器4の周囲に配置された反応器11と、この反応器11とNH供給管12を介して反応媒体であるNHを流通可能に接続された吸着器13とを備えている。NH供給管12には、反応器11と吸着器13との間の流路を開閉させるバルブ14が設けられている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the chemical heat storage device 10 includes a reactor 11 disposed around the heat exchanger 4 outside the exhaust pipe 3, and the reactor 11 and the NH 3 supply pipe 12. And an adsorber 13 connected to be able to circulate NH 3 as a reaction medium. The NH 3 supply pipe 12 is provided with a valve 14 for opening and closing a flow path between the reactor 11 and the adsorber 13.

吸着器13は、NHの物理吸着による保持及び脱離が可能な吸着材13aを含んでいる。吸着材13a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の何れかが用いられる。吸着器13は、NHを吸着材13aに物理吸着させることで、NHを貯蔵する貯蔵器である。 The adsorber 13 includes an adsorbent 13a that can be held and desorbed by physical adsorption of NH 3 . As the adsorbent 13a, any one of activated carbon, carbon black, mesoporous carbon, nanocarbon, zeolite and the like is used. The adsorber 13 is a reservoir that stores NH 3 by physically adsorbing NH 3 on the adsorbent 13a.

反応器11は、図2に示すように、排気管3を取り囲むように設けられたリング状のケース15と、排気管3の外周面に接触するようにケース15内に収容されたプレス成型体16とを有している。ケース15には、NH供給管12が連結されている。ケース15とプレス成型体16との間には、特に図示はしないが、NH供給管12より供給されたNHをプレス成型体16に全周にわたって導くための多孔体シートが配置されている。 As shown in FIG. 2, the reactor 11 includes a ring-shaped case 15 provided so as to surround the exhaust pipe 3, and a press-molded body accommodated in the case 15 so as to contact the outer peripheral surface of the exhaust pipe 3. 16. An NH 3 supply pipe 12 is connected to the case 15. Between the casing 15 and the press-molded body 16, although not shown, a porous sheet for conducting the entire periphery of NH 3 supplied from the NH 3 supply pipe 12 to the press-molded body 16 is arranged .

プレス成型体16は、複数の断面湾曲型のプレス成型体16Aを繋ぎ合わせることにより、リング状となっている。プレス成型体16Aは、図3に示すように、NHと化学反応して熱交換器4を加熱するための熱を発生させると共に、排熱を受けて蓄熱してNHを脱離させるペレット状の蓄熱材からなる蓄熱材部17と、この蓄熱材よりも熱伝導率が高いシート状の断面L字型の伝熱部材18とを含んでいる。プレス成型体16A(プレス成型体16)は、そのような蓄熱材部17及び伝熱部材18が複数ずつ交互に積層されてなる構造を有している。 The press-molded body 16 has a ring shape by connecting a plurality of curved section-shaped press molded bodies 16A. As shown in FIG. 3, the press-molded body 16 </ b> A generates heat for chemically reacting with NH 3 to heat the heat exchanger 4, and receives exhaust heat to store heat and desorb NH 3. The heat storage material part 17 which consists of a heat storage material of a shape, and the sheet-shaped L-shaped heat-transfer member 18 with a heat conductivity higher than this heat storage material are included. The press-molded body 16A (press-molded body 16) has a structure in which a plurality of such heat storage material portions 17 and heat transfer members 18 are alternately stacked.

蓄熱材としては、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。伝熱部材18は、アルミニウム等の金属またはグラファイトシート等といった熱伝導率が高い材料で形成されている。   As the heat storage material, 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. The heat transfer member 18 is made of a material having high thermal conductivity such as a metal such as aluminum or a graphite sheet.

伝熱部材18は、図3及び図4に示すように、蓄熱材部17から発生した熱を熱交換器4に向けて伝えるための本体部19と、この本体部19における内側(熱交換器4側)の端部において本体部19に対して直角に屈曲するように設けられた補助部20とから構成されている。補助部20の内側の面は、排気管3の外周面に接触する。   As shown in FIGS. 3 and 4, the heat transfer member 18 includes a main body portion 19 for transferring heat generated from the heat storage material portion 17 toward the heat exchanger 4, and an inner side (heat exchanger) of the main body portion 19. The auxiliary portion 20 is provided so as to be bent at a right angle with respect to the main body portion 19 at the end portion on the (4 side). The inner surface of the auxiliary portion 20 is in contact with the outer peripheral surface of the exhaust pipe 3.

本体部19は、プレス成型体16Aの外周面(熱交換器4の反対側の面)からプレス成型体16Aの内周面(熱交換器4側の面)まで延びている。本体部19の主面(表面及び裏面)19aは、プレス成型体16Aのプレス方向に対して垂直な面となっている。プレス成型体16Aのプレス方向は、プレス成型加工によりプレス成型体16Aを作製する際(後述)に蓄熱材をプレスする方向である。   The main body 19 extends from the outer peripheral surface (the surface on the opposite side of the heat exchanger 4) of the press molded body 16A to the inner peripheral surface (the surface on the heat exchanger 4 side) of the press molded body 16A. The main surface (front surface and back surface) 19a of the main body 19 is a surface perpendicular to the pressing direction of the press-molded body 16A. The press direction of the press-molded body 16A is a direction in which the heat storage material is pressed when the press-molded body 16A is produced by press molding (described later).

本体部19には、NH供給管12より蓄熱材部17の中に導入されたNHを通すための複数の貫通孔21が形成されている。なお、貫通孔21の形状及び寸法等は、特に限定されない。 The main body 19 is formed with a plurality of through holes 21 through which NH 3 introduced from the NH 3 supply pipe 12 into the heat storage material portion 17 is passed. The shape and dimensions of the through hole 21 are not particularly limited.

このような伝熱部材18は、例えば1枚の湾曲状原板を用意し、その湾曲状原板における本体部19となる領域に複数の貫通孔21を形成した後に、補助部20となる領域を直角に折り曲げることにより、作製される。また、本体部19及び補助部20を別部材で構成し、複数の貫通孔21が形成された本体部19に補助部20を接合することで、伝熱部材18を作製しても良い。この場合、補助部20は必ずしもシート状でなくてもよい。   For such a heat transfer member 18, for example, a single curved original plate is prepared, and a plurality of through holes 21 are formed in a region to be the main body portion 19 of the curved original plate. It is produced by bending it. Alternatively, the heat transfer member 18 may be manufactured by configuring the main body 19 and the auxiliary portion 20 as separate members and joining the auxiliary portion 20 to the main body 19 in which the plurality of through holes 21 are formed. In this case, the auxiliary unit 20 does not necessarily have to be a sheet.

プレス成型体16Aは、金型を用いたプレス成型加工によって作製される。具体的には、図5に示すように、凹状のキャビティ22aを有する下金型22と、キャビティ22aに挿入される上金型23とを用意する。そして、キャビティ22aに伝熱部材18及び粉末状の蓄熱材を順に入れる。このとき、補助部20が下金型22の内側面に接触すると共に補助部20の先端が下金型22の上側を向くように、伝熱部材18をキャビティ22aに配置する。その状態で、キャビティ22aに上金型23をセットし、上金型23により蓄熱材を伝熱部材18と同時にプレスすることで、蓄熱材を押し固める。これにより、伝熱部材18とペレット状の蓄熱材部17とが交互に積層されてなるプレス成型体16Aが得られる。   The press molded body 16A is manufactured by press molding using a mold. Specifically, as shown in FIG. 5, a lower mold 22 having a concave cavity 22a and an upper mold 23 to be inserted into the cavity 22a are prepared. Then, the heat transfer member 18 and the powdered heat storage material are put into the cavity 22a in order. At this time, the heat transfer member 18 is disposed in the cavity 22 a so that the auxiliary portion 20 contacts the inner surface of the lower mold 22 and the tip of the auxiliary portion 20 faces the upper side of the lower mold 22. In this state, the upper mold 23 is set in the cavity 22a, and the heat storage material is pressed simultaneously with the heat transfer member 18 by the upper mold 23, whereby the heat storage material is pressed and hardened. Thereby, the press molding 16A in which the heat-transfer member 18 and the pellet-shaped heat storage material part 17 are laminated | stacked alternately is obtained.

このような化学蓄熱装置10において、エンジン2から排出される排気ガスの温度が低いときは、バルブ14を開くことで、吸着器13から反応器11にNHがNH供給管12を介して供給され、反応器11の蓄熱材部17を形成する蓄熱材(例えばMgCl)とNHとが化学反応して化学吸着(配位結合)し、蓄熱材部17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、蓄熱材部17から発生した熱が排気管3を介して熱交換器4に伝わる。このとき、蓄熱材部17から発生した熱が伝熱部材18に到達し、その熱が伝熱部材18を通って排気管3及び熱交換器4に伝わる。これにより、熱交換器4が加熱され、これに伴って熱交換器4を流れる排気ガスが加熱される。
MgClNH ⇔ Mg(NHCl+熱 …(A)
In such a chemical heat storage device 10, when the temperature of the exhaust gas discharged from the engine 2 is low, NH 3 is passed from the adsorber 13 to the reactor 11 through the NH 3 supply pipe 12 by opening the valve 14. The heat storage material (for example, MgCl 2 ) and NH 3 that are supplied and form the heat storage material portion 17 of the reactor 11 chemically react and chemically adsorb (coordinate bond), and heat is generated from the heat storage material portion 17. That is, a reaction from the left side to the right side (exothermic reaction) in the following reaction formula (A) occurs. Then, the heat generated from the heat storage material portion 17 is transmitted to the heat exchanger 4 through the exhaust pipe 3. At this time, the heat generated from the heat storage material portion 17 reaches the heat transfer member 18, and the heat is transferred to the exhaust pipe 3 and the heat exchanger 4 through the heat transfer member 18. Thereby, the heat exchanger 4 is heated, and the exhaust gas flowing through the heat exchanger 4 is heated accordingly.
MgCl 2 + x NH 3 ⇔ Mg (NH 3) x Cl 2 + heat ... (A)

一方、エンジン2から排出される排気ガスの温度が高くなると、排気ガスの熱(排熱)が排気管3を介して反応器11の蓄熱材部17に与えられることで、蓄熱材部17を形成する蓄熱材とNH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。このとき、排熱が伝熱部材18を通って蓄熱材部17に伝わる。そして、蓄熱材から脱離したNHは、NH供給管12を介して吸着器13に戻り、吸着器13の吸着材13aに物理吸着(回収)される。 On the other hand, when the temperature of the exhaust gas discharged from the engine 2 increases, the heat (exhaust heat) of the exhaust gas is given to the heat storage material part 17 of the reactor 11 through the exhaust pipe 3, thereby The heat storage material to be formed and NH 3 are separated. That is, a reaction (regeneration reaction) from the right side to the left side in the above reaction formula (A) occurs. At this time, the exhaust heat is transmitted to the heat storage material portion 17 through the heat transfer member 18. Then, NH 3 desorbed from the heat storage material returns to the adsorber 13 through the NH 3 supply pipe 12 and is physically adsorbed (recovered) by the adsorbent 13 a of the adsorber 13.

以上のように本実施形態にあっては、反応器11は、蓄熱材からなる蓄熱材部17と蓄熱材よりも熱伝導率が高い伝熱部材18とを含むプレス成型体16を有し、伝熱部材18は、蓄熱材とNHとの化学反応により発生した熱をプレス成型体16の内側(熱交換器4側)に向けて伝えるための本体部19を有している。これにより、反応器11のプレス成型体16の熱伝導性を高くすることができる。 As described above, in the present embodiment, the reactor 11 includes the press-molded body 16 including the heat storage material portion 17 made of the heat storage material and the heat transfer member 18 having a higher thermal conductivity than the heat storage material, The heat transfer member 18 has a main body 19 for transmitting heat generated by a chemical reaction between the heat storage material and NH 3 toward the inside of the press-molded body 16 (on the heat exchanger 4 side). Thereby, the thermal conductivity of the press-molded body 16 of the reactor 11 can be increased.

ところで、例えば図6(a)に示すように、伝熱部材51をプレス成型体50のプレス方向に沿って立った構造とすることが考えられる。しかし、そのような構造では、以下の不具合が発生する。即ち、金型を用いて粉末状の蓄熱材を伝熱部材51と同時にプレスすると、実際には図6(b)に示すように、伝熱部材51が潰れてしまう。このため、伝熱部材51がプレス成型体50の外周面まで延びない状態となるため、蓄熱材部17におけるプレス成型体50の外周面側の領域から発生した熱が伝熱部材51に到達しにくくなり、プレス成型体50の高い熱伝導性を確保することができない。   By the way, for example, as shown in FIG. 6A, it is conceivable that the heat transfer member 51 has a structure standing along the pressing direction of the press-molded body 50. However, the following problems occur in such a structure. That is, when a powdery heat storage material is pressed simultaneously with the heat transfer member 51 using a mold, the heat transfer member 51 is actually crushed as shown in FIG. For this reason, since the heat transfer member 51 does not extend to the outer peripheral surface of the press-molded body 50, the heat generated from the region on the outer peripheral surface side of the press-molded body 50 in the heat storage material portion 17 reaches the heat transfer member 51. It becomes difficult, and the high thermal conductivity of the press-molded body 50 cannot be ensured.

これに対し本実施形態では、伝熱部材18の本体部19の主面19aは、プレス成型体16のプレス方向に対して垂直な面となっている。つまり、プレス成型加工によりプレス成型体16Aを作製する際には、本体部19の主面19aが蓄熱材部17と共にプレスされることとなる。これにより、プレス成型加工時に本体部19が潰れることが防止される。なお、伝熱部材18の補助部20は、プレス成型体16のプレス方向に沿って立っている。しかし、プレス成型加工は、上述したようにキャビティ22aを形成する下金型22の内側面に補助部20が接触した状態で行われる。このため、プレス成型加工時には、補助部20が潰れにくい。   On the other hand, in the present embodiment, the main surface 19 a of the main body 19 of the heat transfer member 18 is a surface perpendicular to the press direction of the press-molded body 16. That is, when the press-molded body 16 </ b> A is manufactured by press molding, the main surface 19 a of the main body 19 is pressed together with the heat storage material 17. Thereby, it is prevented that the main-body part 19 is crushed at the time of press molding. The auxiliary portion 20 of the heat transfer member 18 stands along the pressing direction of the press-molded body 16. However, the press molding process is performed in a state where the auxiliary portion 20 is in contact with the inner surface of the lower mold 22 forming the cavity 22a as described above. For this reason, the auxiliary | assistant part 20 is hard to be crushed at the time of a press molding process.

このようにプレス成型体16Aを作製する際に伝熱部材18が潰れることが抑制されるため、プレス成型体16の高い熱伝導性を確保することができる。例えば、プレス成型体16の有効熱伝導率を例えば40W/m・K程度とすることができる。なお、プレス成型体16に伝熱部材18を設けない場合には、プレス成型体16の有効熱伝導率は例えば1W/m・K以下である。従って、熱出力が高い化学蓄熱装置10を得ることができる。   As described above, since the heat transfer member 18 is prevented from being crushed when the press-molded body 16A is manufactured, high thermal conductivity of the press-molded body 16 can be ensured. For example, the effective thermal conductivity of the press-molded body 16 can be set to about 40 W / m · K, for example. When the heat transfer member 18 is not provided in the press-molded body 16, the effective thermal conductivity of the press-molded body 16 is, for example, 1 W / m · K or less. Therefore, the chemical heat storage device 10 having a high heat output can be obtained.

これにより、発熱反応時には、反応器11の蓄熱材部17から発生した熱を効率良く熱交換器4に伝えることができる。その結果、熱交換器4を効率良く加熱し、ひいては排気ガスを効率良く加熱することが可能となる。一方、再生反応時には、排気ガスの熱を効率良く蓄熱材部17に伝えることができる。その結果、NHの再生速度を速くすることが可能となる。 Thereby, at the time of exothermic reaction, the heat generated from the heat storage material portion 17 of the reactor 11 can be efficiently transmitted to the heat exchanger 4. As a result, the heat exchanger 4 can be efficiently heated, and the exhaust gas can be efficiently heated. On the other hand, during the regeneration reaction, the heat of the exhaust gas can be efficiently transmitted to the heat storage material portion 17. As a result, the NH 3 regeneration speed can be increased.

また、伝熱部材18は本体部19に対して屈曲するように設けられた補助部20を有しているので、排気管3に対する伝熱部材18の接触面積が大きくなる。従って、蓄熱材部17から発生した熱を一層効率良く熱交換器4に伝えることができる。   Further, since the heat transfer member 18 includes the auxiliary portion 20 provided to bend with respect to the main body portion 19, the contact area of the heat transfer member 18 with respect to the exhaust pipe 3 is increased. Therefore, the heat generated from the heat storage material portion 17 can be transmitted to the heat exchanger 4 more efficiently.

さらに、プレス成型体16を蓄熱材部17と伝熱部材18とが複数ずつ交互に積層されてなる構造としたので、蓄熱材部17における伝熱部材18から最も離れた位置と伝熱部材18との間の距離が短くなる。従って、蓄熱材部17から発生した熱が伝熱部材18に到達しやすくなるため、蓄熱材部17から発生した熱をより一層効率良く熱交換器4に伝えることができる。   Furthermore, since the press-molded body 16 has a structure in which a plurality of the heat storage material portions 17 and the heat transfer members 18 are alternately stacked, the position of the heat storage material portion 17 farthest from the heat transfer member 18 and the heat transfer member 18. The distance between is shortened. Therefore, since the heat generated from the heat storage material part 17 can easily reach the heat transfer member 18, the heat generated from the heat storage material part 17 can be transmitted to the heat exchanger 4 more efficiently.

また、伝熱部材18の本体部19に、NHを通すための複数の貫通孔21を形成したので、NH供給管12より蓄熱材部17内に導入されたNHが各貫通孔21を通って蓄熱材部17内を移動するようになる。従って、蓄熱材部17の大部分にNHを迅速に供給することができる。これにより、蓄熱材部17から効果的に熱を発生させることができる。 Further, the main body portion 19 of the heat transfer member 18, since a plurality of through holes 21 for the passage of NH 3, NH 3 introduced into the heat storage material 17 from the NH 3 supply pipe 12 through holes 21 It moves through the heat storage material part 17 through. Therefore, NH 3 can be rapidly supplied to most of the heat storage material portion 17. Thereby, heat can be effectively generated from the heat storage material portion 17.

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、伝熱部材18の本体部19がプレス成型体16の内周面から外周面まで延びているが、特にその構成には限られず、本体部19はプレス成型体16の外周面まで延びていなくてもよい。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment. For example, in the above embodiment, the main body portion 19 of the heat transfer member 18 extends from the inner peripheral surface of the press-molded body 16 to the outer peripheral surface. It does not need to extend to an outer peripheral surface.

また、上記実施形態では、伝熱部材18が本体部19に対して屈曲するように設けられた補助部20を有しているが、反応器11の蓄熱材部17から発生した熱を熱交換器4に伝えることができるのであれば、そのような補助部20は特に無くてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the heat-transfer member 18 has the auxiliary | assistant part 20 provided so that it might bend with respect to the main-body part 19, the heat generated from the heat storage material part 17 of the reactor 11 is heat-exchanged. As long as it can be transmitted to the container 4, such an auxiliary unit 20 may be omitted.

また、上記実施形態では、プレス成型体16Aが複数の伝熱部材18を有している構造としたが、反応器11の蓄熱材部17から発生した熱を熱交換器4に伝えることができるのであれば、プレス成型体16Aに含まれる伝熱部材18の数は1つであってもよい。   In the above embodiment, the press-molded body 16 </ b> A has a plurality of heat transfer members 18, but heat generated from the heat storage material portion 17 of the reactor 11 can be transmitted to the heat exchanger 4. In this case, the number of heat transfer members 18 included in the press-molded body 16A may be one.

さらに、上記実施形態では、伝熱部材18の本体部19に、NHを通すための複数の貫通孔21が形成されているが、蓄熱材部17の大部分にNHを供給することができるのであれば、そのような貫通孔21は特に無くてもよい。 Furthermore, in the above embodiment, the main body portion 19 of the heat transfer member 18, a plurality of through holes 21 for passing the NH 3 is formed, to supply the NH 3 to the majority of the heat storage material 17 If possible, such a through hole 21 may not be particularly provided.

また、上記実施形態では、排気管3の外側における熱交換器4の周囲に反応器11が配置されているが、反応器11の配置箇所としては、特にそれには限られず、熱交換器4の周囲であれば排気管3の内部であってもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the reactor 11 is arrange | positioned around the heat exchanger 4 in the outer side of the exhaust pipe 3, as an arrangement | positioning location of the reactor 11, it is not restricted to it in particular, The heat exchanger 4 It may be inside the exhaust pipe 3 as long as it is around.

また、上記実施形態では、排気管3の内部に熱交換器4が1つだけ配置されているが、熱交換器の数としては特に1つには限られず、排気ガスが流れる方向から見て複数の熱交換器が排気管3の内部に並んで配置されていても良い。この場合には、排気管3の内部における各熱交換器の周囲に反応器が一体で設けられることとなる。   In the above embodiment, only one heat exchanger 4 is arranged inside the exhaust pipe 3, but the number of heat exchangers is not particularly limited to one, and is viewed from the direction in which the exhaust gas flows. A plurality of heat exchangers may be arranged inside the exhaust pipe 3. In this case, the reactor is integrally provided around each heat exchanger in the exhaust pipe 3.

さらに、上記実施形態では、気体の反応媒体であるNHと組成がMXaである蓄熱材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COまたはHO等を使用しても良い。反応媒体としてCOを使用する場合、COと化学反応する蓄熱材としては、MgO、CaO、BaO、Ca(OH)、Mg(OH)、Fe(OH)、Fe(OH)、FeO、Fe、Fe等を使用することができる。反応媒体としてHOを使用する場合、HOと化学反応する蓄熱材としては、CaO、MnO、CuO、Al等を使用することができる。 Furthermore, in the above embodiment, NH 3 which is a gaseous reaction medium and heat storage material having a composition of MXa are chemically reacted to generate heat. However, the reaction medium is not particularly limited to NH 3. For example, CO 2 or H 2 O may be used. When CO 2 is used as a reaction medium, the heat storage material that chemically reacts with CO 2 includes MgO, CaO, BaO, Ca (OH) 2 , Mg (OH) 2 , Fe (OH) 2 , and Fe (OH) 3. FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 and the like can be used. When H 2 O is used as the reaction medium, CaO, MnO, CuO, Al 2 O 3 or the like can be used as the heat storage material that chemically reacts with H 2 O.

また、上記実施形態では、化学蓄熱装置10により熱交換器4を加熱しているが、本発明は、ディーゼルエンジン2の排気系に設けられたDOC5等の触媒を加熱するもの、排気管3における熱交換器4またはDOC5等が設けられていない領域を加熱するもの、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触媒等を加熱するものにも適用可能である。さらに、本発明は、エンジンの排気系以外、例えばオイルの流通系に設けられた配管等を加熱するものにも適用可能である。   Moreover, in the said embodiment, although the heat exchanger 4 is heated with the chemical thermal storage apparatus 10, this invention is what heats catalysts, such as DOC5 provided in the exhaust system of the diesel engine 2, in the exhaust pipe 3. The present invention is also applicable to one that heats a region where the heat exchanger 4 or the DOC 5 or the like is not provided, or one that heats any catalyst or the like provided in an exhaust system of a gasoline engine. Furthermore, the present invention can be applied to other than an engine exhaust system, for example, one that heats piping or the like provided in an oil circulation system.

4…熱交換器(加熱対象物)、10…化学蓄熱装置、11…反応器、13…吸着器(貯蔵器)、16,16A…プレス成型体、17…蓄熱材部、18…伝熱部材、19…本体部、19a…主面、20…補助部、21…貫通孔。
4 ... Heat exchanger (object to be heated), 10 ... Chemical heat storage device, 11 ... Reactor, 13 ... Adsorber (storage), 16, 16A ... Press-molded body, 17 ... Heat storage material part, 18 ... Heat transfer member , 19 ... body part, 19a ... main surface, 20 ... auxiliary part, 21 ... through hole.

Claims (4)

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に配置され、反応媒体と化学反応して熱を発生すると共に蓄熱して前記反応媒体を脱離する蓄熱材からなる蓄熱材部と前記蓄熱材よりも熱伝導率が高い伝熱部材とを含むプレス成型体を有する反応器と、
前記反応器と前記反応媒体を流通可能に接続され、前記反応媒体を貯蔵する貯蔵器とを備え、
前記伝熱部材は、前記蓄熱材部から発生した熱を前記加熱対象物に向けて伝えるためのシート状の本体部を有し、
前記本体部の主面は、前記プレス成型体のプレス方向に対して垂直な面となっ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 heat storage material portion made of a heat storage material that is arranged around the heating object and generates a heat by chemically reacting with the reaction medium and desorbs the reaction medium and has a higher thermal conductivity than the heat storage material. A reactor having a press-molded body including a heat transfer member;
A reservoir for connecting the reaction medium and the reaction medium so as to be able to flow therethrough, and storing the reaction medium;
The heat transfer member has a sheet-like main body portion for transmitting heat generated from the heat storage material portion toward the heating object,
The main surface of the main body is a surface perpendicular to the pressing direction of the press-molded body.
前記伝熱部材は、前記本体部における前記加熱対象物側の端部において前記本体部に対して屈曲するように設けられた補助部を更に有することを特徴とする請求項1記載の化学蓄熱装置。   2. The chemical heat storage device according to claim 1, wherein the heat transfer member further includes an auxiliary portion provided to bend with respect to the main body at an end of the main body on the heating object side. . 前記プレス成型体は、前記蓄熱材部と前記伝熱部材とが複数ずつ交互に積層されてなることを特徴とする請求項1または2記載の化学蓄熱装置。   The chemical heat storage device according to claim 1 or 2, wherein the press-molded body is formed by alternately laminating a plurality of the heat storage material portions and the heat transfer members. 前記本体部には、前記反応媒体が通るための複数の貫通孔が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 chemical heat storage device according to claim 1, wherein a plurality of through holes through which the reaction medium passes are formed in the main body portion.
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