JP2020118390A - Heat accumulation system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、蓄熱システムに関する。 The present disclosure relates to a heat storage system.
従来、熱を発生する熱源と、熱を蓄熱する蓄熱器と、熱源と蓄熱器との間を作動流体が流通するための配管部材と、を備える蓄熱システムが知られている(例えば特許文献1参照)。具体的には、この特許文献1には、蓄熱システムの熱源としてエンジンを用い、蓄熱システムの作動流体としてエンジン冷媒を用いたものが開示されている。
BACKGROUND ART Conventionally, there is known a heat storage system including a heat source that generates heat, a heat storage device that stores heat, and a pipe member through which a working fluid flows between the heat source and the heat storage device (for example, Patent Document 1). reference). Specifically,
上述したような蓄熱システムにおいて、蓄熱器に蓄熱された熱の一部は、蓄熱器と熱源とを接続する配管に伝導して、この配管から外気へ放熱される。そこで、この配管から外気への放熱量を減少させることができれば、蓄熱器に熱を長時間蓄熱させておくことができると考えられる。 In the heat storage system as described above, a part of the heat stored in the heat storage device is conducted to the pipe connecting the heat storage device and the heat source, and is radiated to the outside air from this pipe. Therefore, if the amount of heat released from this pipe to the outside air can be reduced, it is considered that the heat can be stored in the heat storage device for a long time.
本開示は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、蓄熱器に熱を長時間蓄熱させておくことができる蓄熱システムを提供することである。 The present disclosure has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a heat storage system capable of storing heat in a heat storage device for a long time.
上記目的を達成するため、本開示に係る蓄熱システムは、熱を発生する熱源と、熱を蓄熱する蓄熱器と、前記熱源と前記蓄熱器との間を作動流体が流通するための配管部材と、を備える蓄熱システムにおいて、前記配管部材は、一端が前記熱源に接続された熱源側配管と、一端が前記蓄熱器に接続された蓄熱器側配管と、前記熱源側配管の他端に設けられた熱源側継手と、前記蓄熱器側配管の他端に設けられた蓄熱器側継手と、を備え、前記熱源側継手及び前記蓄熱器側継手は、前記熱源側継手と前記蓄熱器側継手とが接続した接続状態と、前記熱源側継手と前記蓄熱器側継手とが切り離された切離状態と、を切り替え可能な継手によって構成されている。 To achieve the above object, the heat storage system according to the present disclosure has a heat source that generates heat, a heat storage device that stores heat, and a piping member for a working fluid to flow between the heat source and the heat storage device. In the heat storage system including, the pipe member is provided at one end of the heat source side pipe connected to the heat source, at one end of the heat storage side pipe connected to the heat storage device, and at the other end of the heat source side pipe. A heat source side joint and a regenerator side joint provided at the other end of the regenerator side pipe, the heat source side joint and the regenerator side joint, the heat source side joint and the regenerator side joint And a connection state in which the heat source side joint and the heat storage side joint are separated from each other.
本開示によれば、蓄熱器に熱を長時間蓄熱させておくことができる。 According to the present disclosure, heat can be stored in the heat storage device for a long time.
(実施形態1)
本開示の実施形態1に係る蓄熱システム1について、図面を参照しつつ説明する。図1(a)及び図1(b)は、本実施形態に係る蓄熱システム1の構成を説明するための模式的構成図である。具体的には、図1(a)は、蓄熱システム1の後述する継手が切離状態になった様子を模式的に示し、図1(b)は、蓄熱システム1の継手が接続状態になった様子を模式的に示している。本実施形態に係る蓄熱システム1は、一例として、乗用車、トラック、バス等の車両に搭載されている。但し、蓄熱システム1の用途は、本実施形態のような車両に限定されるものではなく、蓄熱システム1は例えば産業機械や、船舶、航空機等に搭載されて用いることもでき、例えば工場等において所定位置に定置されて用いることもできる。
(Embodiment 1)
The
本実施形態に係る蓄熱システム1は、熱源10と、蓄熱器20と、配管部材30と、アクチュエータ50と、ポンプ60と、制御装置70と、を備えている。熱源10は、熱を発生する装置である。このような機能を有するものであれば、熱源10の具体的な構成は特に限定されるものではないが、本実施形態では熱源10の一例として、エンジンを用いている。このエンジンとしては、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の種々のエンジンを用いることができる。この熱源10としてのエンジンの動作は、制御装置70によって制御されている。
The
熱源10の内部には、作動流体(図1(b)において、Fで図示されている)が流通するための内部流路11が設けられている。本実施形態では、作動流体の具体例として、冷媒(より具体的には、エンジンを冷却する冷媒)を用いている。熱源10としてのエンジンが稼働している間、内部流路11の作動流体は、このエンジンの熱によって暖められる。
Inside the
蓄熱器20は、熱を蓄熱する装置である。具体的には、本実施形態に係る蓄熱器20は、蓄熱材21と、内部流路22とを備えている。蓄熱材21及び内部流路22は、蓄熱器20の内部に配置されている。蓄熱材21は、蓄熱器20の内部において、内部流路22の外表面を覆うように配置されている。この内部流路22には、作動流体が流通する。
The
蓄熱材21は、熱を蓄熱することが可能な材料である。具体的には、本実施形態に係る蓄熱材21は、融点よりも低い場合には結晶状態となっている。一方、蓄熱材21は、融点以上の高温になって融解した場合には、液体状態になる。そして、蓄熱材21は、融解時に熱を吸収し(すなわち、熱を蓄熱し)、凝固時に熱を放出する(すなわち、蓄熱した熱を放熱する)。このような性質を利用して、蓄熱材21は、内部流路22の作動流体の熱と熱交換することで、融解時には内部流路22の作動流体の熱を蓄熱し、凝固時には、それまで蓄熱していた熱を放出して作動流体を暖める。
The
この蓄熱材21の具体的な種類は特に限定されるものではなく、例えば、糖アルコール、酢酸ナトリウム3水塩、硫酸ナトリウム10水塩等の公知の蓄熱材を用いることができる。蓄熱材21として、どのような物を用いるかは、蓄熱システム1の用途等に応じて適宜決定すればよい。本実施形態においては、蓄熱材21の具体例として、糖アルコールを主成分とする蓄熱材を用いることとし、より具体的には、スレイトール(threitol)を用いることとする。
The specific type of the
配管部材30は、熱源10と蓄熱器20との間を作動流体が流通するための配管部材である。本実施形態に係る配管部材30は、配管31a、配管31b、配管31c及び配管31d(これらを総称して「配管」と称する)と、継手32a、継手32b、継手32c及び継手32d(これらを総称して「継手」と称する)と、を備えている。
The
配管31aは、その一端が熱源10の内部流路11の流体出口に接続している。配管31bは、その一端が熱源10の内部流路11の流体入口に接続している。配管31cは、その一端が蓄熱器20の内部流路22の流体入口に接続している。配管31dは、その一端が蓄熱器20の内部流路22の流体出口に接続している。
One end of the
なお、配管31a及び配管31bは、「一端が熱源10に接続された熱源側配管」としての機能を有する部材の一例である。また、配管31c及び配管31dは、「一端が蓄熱器20に接続された蓄熱器側配管」としての機能を有する部材の一例である。
The
配管31c及び配管31dの全長はできるだけ短い方が、配管31c及び配管31dからの熱の放熱量を抑制できる点で、好ましい。本実施形態においては、一例として、配管31cの全長は配管31aの全長よりも短く設定されており、且つ、配管31dの全長は配管31bの全長よりも短く設定されている。
It is preferable that the total length of the
継手32aは配管31aの他端に設けられている。継手32bは配管31bの他端に設けられている。継手32cは配管31cの他端に設けられている。継手32dは配管31dの他端に設けられている。
The joint 32a is provided at the other end of the
なお、継手32a及び継手32bは、「熱源側配管の他端に設けられた熱源側継手」としての機能を有する部材の一例である。継手32c及び継手32dは、「蓄熱器側配管の他端に設けられた蓄熱器側継手」としての機能を有する部材の一例である。 The joint 32a and the joint 32b are examples of members having a function as "a heat source side joint provided at the other end of the heat source side pipe". The joint 32c and the joint 32d are examples of members having a function as “a heat storage side joint provided at the other end of the heat storage side pipe”.
継手32a及び継手32cは、図1(b)に示すように継手32aと継手32cとが接続した「接続状態」と、図1(a)に示すように継手32aと継手32cとが切り離された「切離状態」と、を切り替え可能な継手によって構成されている。同様に、継手32b及び継手32dは、図1(b)に示すように継手32bと継手32dとが接続した「接続状態」と、図1(a)に示すように継手32bと継手32dとが切り離された「切離状態」と、を切り替え可能な継手によって構成されている。 As for the joint 32a and the joint 32c, the "connection state" in which the joint 32a and the joint 32c are connected as shown in FIG. 1(b) and the joint 32a and the joint 32c are separated as shown in FIG. 1(a). It is configured by a joint that can switch between the "separated state". Similarly, in the joint 32b and the joint 32d, a "connected state" in which the joint 32b and the joint 32d are connected as shown in FIG. 1B and a joint 32b and the joint 32d as shown in FIG. It is composed of a joint that can switch between the separated and “separated state”.
具体的には、本実施形態に係る継手32a及び継手32cは、着脱自在継手によって構成されている。同様に、本実施形態に係る継手32b及び継手32dも、着脱自在継手によって構成されている。より具体的には、本実施形態においては、これらの着脱自在継手として、ワンタッチ式継手(これは、一般にワンタッチカップリングやワンタッチカプラ等と別称されている場合がある)を用いている。このようなワンタッチ式継手としては、手動で接続状態と切離状態とを切り替えることが可能なものを用いてもよく、あるいは、制御装置70からの指示で駆動するアクチュエータ50によって、自動的に接続状態と切離状態とを切り替えることが可能なものを用いてもよい。
Specifically, the joint 32a and the joint 32c according to the present embodiment are configured as removable joints. Similarly, the joint 32b and the joint 32d according to the present embodiment are also configured as removable joints. More specifically, in the present embodiment, one-touch type joints (which may be generally referred to as one-touch couplings, one-touch couplers, etc.) are used as these removable joints. As such a one-touch type joint, one capable of manually switching between the connected state and the disconnected state may be used, or the one-touch type joint is automatically connected by an
本実施形態においては、継手32a,32b,32c,32dの具体例として、制御装置70からの指示で駆動するアクチュエータ50によって、自動的に接続状態と切離状態とを切り替えることが可能なオートワンタッチ式継手(これは、一般にオートカップリングやオートカプラ等と別称されている場合がある)を用いることとする。このような継手の構成自体は、公知技術を適用できるものであり、その具体的な構成は特に限定されるものではないが、本実施形態に係る継手32a,32b,32c,32dは、一例として、以下のような構成になっている。
In the present embodiment, as a specific example of the
まず、本実施形態に係る継手32a及び継手32cは、一方がプラグで、他方がソケットから成るオートワンタッチ式継手によって構成されている。同様に、本実施形態に係る継手32b及び継手32dも、一方がプラグで、他方がソケットから成るオートワンタッチ式継手によって構成されている。一例として、本実施形態では、継手32a及び継手3
2bがプラグで、継手32c及び継手32dがソケットである。
First, the joint 32a and the joint 32c according to the present embodiment are configured by an auto one-touch joint in which one is a plug and the other is a socket. Similarly, the joint 32b and the joint 32d according to the present embodiment are also configured by an auto one-touch joint in which one is a plug and the other is a socket. As an example, in the present embodiment, the joint 32a and the joint 3
2b is a plug, and the joint 32c and the joint 32d are sockets.
そして、継手32a(プラグ)を継手32c(ソケット)に挿入することで、継手32a及び継手32cは接続された状態になる。また、このとき、継手32aが継手32cから容易に脱離されないように、継手32cの係合金具が継手32aに自動的に係合するようになっている。一方、継手32aと継手32cとを切離状態する場合には、まず、アクチュエータ50から継手32cに対して空気が供給されることで、継手32cの係合金具の継手32aへの係合が解除される。これにより、継手32aと継手32cとは切離可能な状態になる。次いで、継手32aと継手32cとが切り離されることで、継手32a及び継手32cは切離状態になる(物理的に切り離された状態になる)。
Then, by inserting the joint 32a (plug) into the joint 32c (socket), the joint 32a and the joint 32c are in a connected state. Further, at this time, the engagement fitting of the joint 32c is automatically engaged with the joint 32a so that the joint 32a is not easily separated from the joint 32c. On the other hand, when separating the joint 32a and the joint 32c from each other, first, air is supplied from the
これと同様に、継手32b(プラグ)を継手32d(ソケット)に挿入することで、継手32b及び継手32dは接続された状態になる。また、このとき、継手32bが継手32dから容易に脱離されないように、継手32dの係合金具が継手32bに自動的に係合するようになっている。一方、継手32bと継手32dとを切離状態する場合には、まず、アクチュエータ50から継手32dに対して空気が供給されることで、継手32dの係合金具の継手32aへの係合が解除される。これにより、継手32bと継手32dとは切離可能な状態になる。次いで、継手32bと継手32dとが切り離されることで、継手32b及び継手32dは切離状態になる(物理的に切り離された状態になる)。本実施形態に係る継手32a,32b,32c,32dは、以上のような構成になっている。
Similarly, by inserting the joint 32b (plug) into the joint 32d (socket), the joint 32b and the joint 32d are in a connected state. Further, at this time, the engagement fitting of the joint 32d is automatically engaged with the joint 32b so that the joint 32b is not easily separated from the joint 32d. On the other hand, when separating the joint 32b and the joint 32d from each other, first, air is supplied from the
ここで、継手32c,32dの特に外表面の材質は、できるだけ熱伝導率が低く、且つ、できるだけ強度(例えばビッカース強度)の高いものが好ましい。このような材質として、ステンレス鋼(SUS材)等を用いることができる。実際、本実施形態に係る継手32c,32dの少なくとも外表面の材質は、ステンレス鋼である。なお、これは後述する図2において説明するが、本実施形態に係る継手32c,32dの外表面には、断熱材34c,34dがさらに配置されているが、図1において、この断熱材34c,34dの図示は省略されている。
Here, the material of the outer surfaces of the
アクチュエータ50は、継手32a,32b及び継手32c,32dを互いに接近させて「接続状態」にし、継手32a,32b及び継手32c,32dを互いに離反させて「切離状態」にする、継手用アクチュエータである。このアクチュエータ50の動作は、制御装置70によって制御されている。
The
具体的には、本実施形態に係るアクチュエータ50は、蓄熱器20を熱源10に近づける方向に変位させたり、蓄熱器20を熱源10から遠ざかる方向に変位させたりすることが可能なシリンダ(油圧又は空圧のシリンダ)と、継手に対して流体(本実施形態では空気)を供給することで継手32a,32bと継手32c,32dとの係合を解除させる流体供給装置と、を備えている。
Specifically, the
アクチュエータ50が継手を接続状態にする場合には、アクチュエータ50のシリンダが蓄熱器20を熱源10に近づける方向に変位させる。これにより、配管31c,31dを介して蓄熱器20に接続された継手32c,32dが継手32a,32bに接近して、継手32c,32dは継手32a,32bに接続される(すなわち、継手は接続状態になる)。
When the
一方、アクチュエータ50が継手を切離状態にする場合には、まず、アクチュエータ50の流体供給装置が継手32c及び継手32dに対して空気を供給することで、継手32cと継手32aとの係合及び継手32dと継手32bとの係合を解除する。次いで、アクチュエータ50のシリンダが、蓄熱器20を熱源10から遠ざかる方向に変位させる。これにより、配管31c,31dを介して蓄熱器20に接続された継手32c,32dが継手32a,32bから離反して、継手32c,32dは継手32a,32bから切り離される(すなわち、継手は切離状態になる)。
On the other hand, when the
なお、アクチュエータ50は、継手の接続状態と切離状態とを切り替えるにあたり、上述したように、蓄熱器20を熱源10に接近させたり離反させたりする代わりに、例えば継手32c,32d自体を継手32a,32bに接近させたり離反させたりしてもよい。具体的には、この場合、配管31c,31dは伸縮可能な配管によって構成されている。そして、アクチュエータ50は、蓄熱器20ではなく、継手32c,32dに接続されており、この継手32c,32dを継手32a,32bに接近させたり離反させたりすればよい。あるいは、アクチュエータ50は、継手32a,32bに接続されて、この継手32a,32bを継手32c,32dに接近させたり離反させたりしてもよい(この場合、配管31a,31bが伸縮可能な配管によって構成される)。
When switching the connection state and the disconnection state of the joint, the
ポンプ60は、作動流体を熱源10と蓄熱器20との間で強制的に循環させるための装置(循環装置)である。具体的には、本実施形態に係るポンプ60は、配管31aの途中箇所に配置されている。ポンプ60の具体的な種類は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、ポンプ60の具体例として、制御装置70によって制御されることで稼働する電動ポンプを用いている。
The
なお、ポンプ60の配置箇所は、配管31aに限定されるものではない。例えばポンプ60は、配管31b、配管31c及び配管31dのいずれかの箇所に配置されていてもよい。また、蓄熱システム1は、ポンプ60を備えていない構成とすることもできる。この場合、作動流体は、温度差に起因する対流によって、熱源10と蓄熱器20との間を循環することになる。但し、本実施形態のように蓄熱システム1がポンプ60を備えている場合の方が、これを備えていない場合に比較して、作動流体を効果的に循環させることができる点で好ましい。
The location of the
図2は、本実施形態に係る配管部材30における継手の近傍箇所を拡大して模式的に示す拡大模式図である。本実施形態に係る配管部材30は、漏洩防止弁(漏洩防止弁33a、漏洩防止弁33b、漏洩防止弁33c及び漏洩防止弁33d)、及び、断熱材(断熱材34c及び断熱材34d)をさらに備えている。
FIG. 2 is an enlarged schematic view schematically showing an enlarged portion in the vicinity of the joint in the piping
漏洩防止弁33a,33b,33c,33dは、継手32a,32b,32c,32dの内部にそれぞれ配置されている。漏洩防止弁33aは、継手32a及び継手32cが接続状態から切離状態に切り替わった場合に、配管31aの内部の作動流体が継手32aを通過して継手32aの外部へ漏洩することを防止する弁である。漏洩防止弁33bは、継手32b及び継手32dが接続状態から切離状態に切り替わった場合に、配管31bの内部の作動流体が継手32bを通過して継手32bの外部へ漏洩することを防止する弁である。漏洩防止弁33cは、継手32a及び継手32cが接続状態から切離状態に切り替わった場合に、配管31cの内部の作動流体が継手32cを通過して継手32cの外部へ漏洩することを防止する弁である。漏洩防止弁33dは、継手32b及び継手32dが接続状態から切離状態に切り替わった場合に、配管31dの内部の作動流体が継手32dを通過して継手32dの外部へ漏洩することを防止する弁である。
The
上記のような機能を有する漏洩防止弁33a,33b,33c,33dとして、例えば、実公平01−3569に記載されているような公知の漏洩防止弁を適用することができる。具体的には、この公知の漏洩防止弁は、弁体と、この弁体がプラグ又はソケットの開口孔を常時閉塞するように弁体を押圧する付勢部材(バネ)と、を備え、プラグ及びソケットが接続状態になった場合に弁体による開口孔の閉塞が解除されるタイプの漏洩防止弁
である。あるいは、漏洩防止弁33a,33b,33c,33dとして、公知の「ノンリーク機能付きの着脱自在継手(オートカップリング)」に用いられている技術を適用することもできる。このため、漏洩防止弁33a,33b,33c,33dのこれ以上詳細な説明は省略する。
As the
断熱材34cは、継手32cと外気との間における熱の伝導を遮断するための部材である。断熱材34dは、継手32dと外気との間における熱の伝導を遮断するための部材である。具体的には、本実施形態に係る断熱材34cは、継手32cの外表面のうち、継手32aの側を向いた端面35cを除く部分を全体的に覆っている。なお、断熱材34cが継手32cの端面35cを覆っていないのは、継手32cと継手32aとが接続する際に断熱材34cが継手32cと継手32aとの間に挟まれることを防止するためである。同様に、本実施形態に係る断熱材34dは、継手32dの外表面のうち、継手32bの側を向いた端面35dを除く部分を全体的に覆っている。
The
断熱材34c及び断熱材34dとしては、継手32c,32dの外表面の材質(前述したように、本実施形態ではステンレス鋼)よりも断熱性の高いものであればよく、その具体的な種類は特に限定されるものではない。断熱材34c,34dの具体例を挙げると、例えば、ガラス繊維(ガラスウール、ガラスクロス等)や、発泡材(ポリスチレンやポリウレタン等)や、ガラス繊維又は発泡材をアルミニウム箔で包んだものや、ガラス繊維を真空パックした真空断熱材や、これらの組み合わせ等、種々の断熱材を用いることができる。
As the
また、本実施形態に係る配管31cは、「内側の管」である内側管36cと、内側管36cの外側に配置された「外側の管」である外側管37cと、を備える二重管構造を有している。同様に、本実施形態に係る配管31dは、「内側の管」である内側管36dと、内側管36dの外側に配置された「外側の管」である外側管37dと、を備える二重管構造を有している。
The
ここで、本実施形態において、作動流体は、内側管36c,36dの内部を流通し、内側管36cと外側管37cとの間の領域及び内側管36dと外側管37dとの間の領域には流通しない。本実施形態において、この内側管36cと外側管37cとの間の領域及び内側管36dと外側管37dとの間の領域には、空気が充填されている。但し、この構成に限定されるものではなく、内側管36cと外側管37cとの間の領域及び内側管36dと外側管37dとの間の領域は、例えば真空になっていてもよい。
Here, in the present embodiment, the working fluid flows through the insides of the
図1を再び参照して、制御装置70は、プロセッサとしての機能を有するCPU(Central Processing Unit)71と、CPU71の動作に用いられる各種データやプログラム等を記憶する記憶部72と、を有するマイクロコンピュータを備えている。なお、記憶部72は、具体的には、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等の記憶媒体によって構成されている。本実施形態に係る制御装置70は、熱源10としてのエンジンの動作を制御するとともに、ポンプ60、アクチュエータ50等を制御することで、蓄熱システム1の動作を統合的に制御している。
Referring back to FIG. 1, the
続いて、蓄熱システム1の動作について説明する。まず、本実施形態に係る制御装置70は、所定の熱供給開始条件(蓄熱器20に蓄熱された熱の熱源10への供給を開始させるための条件)が満たされた場合に、蓄熱器20に蓄熱された熱の熱源10への供給を開始させる。この熱供給開始条件の具体的な内容は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、この熱供給開始条件の具体例として、熱源10(エンジン)の暖機運転時において(すなわち、熱源10の内部流路11における作動流体の温度が予め設定された所定温度よりも低い場合において)、熱源10の内部流路11の作動流体の温度が蓄熱器20の蓄熱材21の温度よりも低い、という条件を用いている。これを換言すると、本実施形態に係る熱供給開始条件は、熱源10の暖機運転時において蓄熱器20の蓄熱材21の温度が熱源10の内部流路11の作動流体の温度以上であるという条件、ということもできる。
Next, the operation of the
具体的には、この場合、蓄熱システム1は内部流路11の作動流体の温度を検出する温度センサ(図示せず)を備えている。制御装置70は、この温度センサの検出値を取得することで、この作動流体の温度を取得する。また、蓄熱システム1は蓄熱材21の温度を検出する温度センサ(図示せず)を備えている。制御装置70は、この温度センサの検出値を取得することで、蓄熱材21の温度を取得する。そして、制御装置70は、このようにして取得された作動流体の温度が予め設定された所定温度よりも低く、且つ、蓄熱材21の温度よりも低い場合に、熱供給開始条件が満たされたと判定して、蓄熱器20に蓄熱された熱の熱源10への供給を開始させる。
Specifically, in this case, the
蓄熱器20に蓄熱された熱の熱源10への供給を開始させる場合、制御装置70は、アクチュエータ50を制御して、継手32aと継手32cとを接続状態にするとともに継手32bと継手32dとを接続状態にする。これにより、継手は切離状態から接続状態に切り替わる。次いで制御装置70は、ポンプ60を稼働させる。この結果、蓄熱システム1は、前述した図1(b)に示すような状態になる。この場合、蓄熱器20に蓄熱された熱で暖められた作動流体(F)は、配管31d及び配管31bを流通して、熱源10の内部流路11に流入する。これにより、熱源10としてのエンジンを暖めて、このエンジンの暖機を促進させることができる。内部流路11を流通した後の作動流体は、配管31a及び配管31cを流通して、蓄熱器20の内部流路22に戻る。
When the supply of the heat stored in the
一方、制御装置70は、蓄熱器20に蓄熱された熱を熱源10へ供給している最中において、熱源10の内部流路11の作動流体の温度が蓄熱器20の蓄熱材21の温度以上になった場合には、蓄熱器20に蓄熱された熱の熱源10への供給を終了させる。具体的には、この場合、制御装置70は、ポンプ60を停止させるとともに、アクチュエータ50を制御して、継手32aと継手32cとを切離状態にし、且つ、継手32bと継手32dとを切離状態にする。この結果、蓄熱システム1は、前述した図1(a)のような状態になる。なお、この後、再び、熱供給開始条件が満たされた場合には、制御装置70は、蓄熱器20に蓄熱された熱の熱源10への供給を再開させる。
On the other hand, while the heat stored in the
また、制御装置70は、所定の蓄熱開始条件(熱源10が発生した熱の蓄熱器20への蓄熱を開始させるための条件)が満たされた場合には、熱源10が発生した熱の蓄熱器20への蓄熱を開始させる。この蓄熱開始条件の具体的な内容は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、この蓄熱開始条件の具体例として、熱源10の暖機運転が完了した(すなわち、熱源10の内部流路11における作動流体の温度が予め設定された所定温度以上になった)、という条件を用いている。
Further, the
具体的には、この場合、制御装置70は、前述したように、内部流路11の作動流体の温度を検出する温度センサの検出値を取得することで、この作動流体の温度を取得する。そして、制御装置70は、このようにして取得された作動流体の温度が予め設定された所定温度以上になったと判定した場合に、蓄熱開始条件が満たされたと判定して、熱源10が発生した熱の蓄熱器20への蓄熱を開始させる。
Specifically, in this case, the
熱源10が発生した熱の蓄熱器20への蓄熱を開始させる場合、制御装置70は、アクチュエータ50を制御して、継手32aと継手32cとを接続状態にするとともに継手32bと継手32dとを接続状態にする。これにより、継手は切離状態から接続状態に切り替わる。次いで制御装置70は、ポンプ60を稼働させる。この結果、蓄熱システム1は、前述した図1(b)に示すような状態になる。この場合、熱源10の発生する熱によって暖められた作動流体(F)は、配管31a及び配管31cを流通して、蓄熱器20の内部流路22に流入する。蓄熱材21は、この内部流路22の熱を蓄熱する。内部流路22を流通した後の作動流体(蓄熱器20によって熱を奪われることで低温になった作動流体)は、配管31d及び配管31bを流通して、熱源10の内部流路11に戻る。
When starting to store the heat generated by the
一方、制御装置70は、熱源10が発生した熱を蓄熱器20へ蓄熱させている最中において、熱源10の内部流路11における作動流体の温度が予め設定された所定温度よりも低くなった場合には、熱源10が発生した熱の蓄熱器20への蓄熱を終了させる。具体的には、この場合、制御装置70は、ポンプ60を停止させるとともに、アクチュエータ50を制御して、継手32aと継手32cとを切離状態にし、且つ、継手32bと継手32dとを切離状態にする。この結果、蓄熱システム1は、前述した図1(a)のような状態になる。なお、この後、再び、熱源10の内部流路11における作動流体の温度が所定温度以上になった場合には、制御装置70は、熱源10が発生した熱の蓄熱器20への蓄熱を再開させる。
On the other hand, the
なお、上述した蓄熱器20に蓄熱された熱の熱源10への供給を開始させるための条件や、蓄熱器20に蓄熱された熱の熱源10への供給を終了させるための条件や、熱源10が発生した熱の蓄熱器20への蓄熱を開始させるための条件や、熱源10が発生した熱の蓄熱器20への蓄熱を終了させるための条件は、あくまでも例示に過ぎず、上述した内容に限定されるものではない。これらの条件は、熱源10の具体的な構成や、蓄熱材21の具体的な種類や、蓄熱システム1の具体的な用途等に応じて、適宜設定すればよい。
The conditions for starting the supply of the heat stored in the
続いて、本実施形態の作用効果について説明する。まず、本実施形態によれば、図1で説明したように、配管部材30が配管31a,31b(熱源側配管)と配管31c,31d(蓄熱器側配管)と継手32a,32b(熱源側継手)と継手32c,32d(蓄熱器側継手)とを備え、継手32a,32b及び継手32c,32dが接続状態と切離状態とを切り替え可能な継手によって構成されているので、熱源10と蓄熱器20とを接続する配管を、その途中箇所において切離すること(物理的に切り離すこと)ができる。そして、継手32a,32b及び継手32c,32dを切離状態にすることで、熱源10と蓄熱器20とを接続する配管を途中箇所において切離した場合には、熱源10と蓄熱器20とを接続する配管が切離されていない場合に比較して、蓄熱器20に接続された配管の長さを短くすることができる。この結果、蓄熱器20に蓄熱された熱がこの配管から外気へ放熱される際の放熱量を減少させることができる。この結果、蓄熱器20に熱を長時間蓄熱させておくことができる。すなわち、蓄熱器20における熱の保持時間を長くすることができる。
Next, the function and effect of this embodiment will be described. First, according to the present embodiment, as described with reference to FIG. 1, the
また、本実施形態によれば、図2で説明したように、継手32a,32b,32c,32dに漏洩防止弁33a,33b,33c,33dが配置されているので、接続状態から切離状態に切り替わった場合に、配管31a,31b,31c,31dの内部の作動流体が外部へ漏洩することを防止することができる。
Further, according to the present embodiment, as described in FIG. 2, since the
また、本実施形態によれば、配管31c及び配管31dが二重管構造を有しているので、配管31c及び配管31dが二重管構造を有していない場合に比較して、配管31c及び配管31dから外気への熱の放熱量を減少させることができる。
Further, according to the present embodiment, since the
また、本実施形態によれば、継手32c,32dに断熱材34c,34dが配置されているので、このような断熱材34c,34dが配置されていない場合に比較して、継手32c,32dから外気への熱の放熱量を減少させることができる。
Further, according to the present embodiment, since the
以上説明した本実施形態の作用効果について、実験によって確認した。この実験結果を以下に説明する。図3は、本実施形態の実験結果を説明するための図である。具体的には、図3の縦軸は蓄熱材21の温度を示しており、横軸は経過時間を示している。図3のライン100は、本実施形態に係る蓄熱システム1の実験結果を示すラインである。具体的には、ライン100は、本実施形態に係る蓄熱システム1について、熱源10が発生した熱の蓄熱器20への蓄熱を終了させた時点からの蓄熱材21の温度変化を計測した結果を示している。より具体的には、ライン100は、本実施形態に係る蓄熱システム1について、熱源10が発生した熱の蓄熱器20への蓄熱を終了させるために、ポンプ60を停止させ且つ継手を切離状態にした時点からの蓄熱材21の温度変化を計測した結果を示している。
The effects of this embodiment described above were confirmed by experiments. The results of this experiment will be described below. FIG. 3 is a diagram for explaining the experimental results of this embodiment. Specifically, the vertical axis of FIG. 3 shows the temperature of the
一方、図3のライン101は、比較例に係る蓄熱システムの実験結果を示すラインである。ここで、この比較例に係る蓄熱システムとして、熱源と蓄熱器とが配管によって常時接続された状態の蓄熱システムを用いた。具体的には、この比較例に係る蓄熱システムは、ハードウエア構成は本実施形態に係る蓄熱システム1と同様であるが、熱源が発生した熱の蓄熱器への蓄熱を終了させる場合に、継手を接続状態のままにしている点において、本実施形態と異なっている(但し、ポンプは停止させている)。すなわち、図3のライン101は、比較例に係る蓄熱システムについて、蓄熱器への蓄熱を終了させるにあたり、継手を接続状態にしたままでポンプの運転を停止させ、このポンプの運転停止からの蓄熱材の温度変化を計測した結果を示している。
On the other hand, the
この図3から、時間a1以降において、ライン100の方がライン101よりも温度が高くなっていることが分かる。したがって、この図3の実験結果からも、本実施形態に係る蓄熱システム1が蓄熱器20に熱を長時間蓄熱させておけることが分かる。
From FIG. 3, it can be seen that the temperature of
ところで、上述した本実施形態に係る蓄熱システム1は、漏洩防止弁33a、漏洩防止弁33b、漏洩防止弁33c及び漏洩防止弁33dを全て備えているが、蓄熱システム1の構成はこれに限定されるものではない。蓄熱システム1は、漏洩防止弁33a、漏洩防止弁33b、漏洩防止弁33c及び漏洩防止弁33dの中から選択された任意の漏洩防止弁を備えていてもよい。あるいは、蓄熱システム1は、漏洩防止弁33a、漏洩防止弁33b、漏洩防止弁33c及び漏洩防止弁33dをいずれも備えていない構成とすることもできる。
The
また、上述した蓄熱システム1は、配管31c及び配管31dのいずれか一方のみが、二重管構造を有する構成とすることもできる。あるいは、蓄熱システム1は、配管31c及び配管31dが二重管構造になっていない構成(この場合、配管31c,31dは、内側管のみ又は外側管のみによって構成されている)とすることもできる。
Further, the
また、上述した蓄熱システム1は、断熱材34c及び断熱材34dのいずれか一方のみを備える構成とすることもできる。あるいは、蓄熱システム1は、断熱材34c及び断熱材34dを備えていない構成とすることもできる。
Further, the
(実施形態2)
続いて、本開示の実施形態2に係る蓄熱システム1aについて説明する。図4及び図5は、本実施形態に係る蓄熱システム1aの構成を説明するための模式的構成図である。具体的には図4は、蓄熱システム1aの継手が切離状態になった様子を模式的に示し、図5は、蓄熱システム1aの継手が接続状態になった様子を模式的に示している。
(Embodiment 2)
Next, the
本実施形態に係る蓄熱システム1aは、閉塞機構40c及び閉塞機構40dをさらに備
える点と、制御装置70に代えて制御装置70aを備える点と、において、前述した実施形態1に係る蓄熱システム1と異なっている。蓄熱システム1aの他の構成は、前述した実施形態1に係る蓄熱システム1と同様であるので、この他の構成の説明は省略する。
The
閉塞機構40cは、閉塞部材41cと、アクチュエータ42c(すなわち、閉塞部材41c用のアクチュエータ)とを備えている。閉塞部材41cは、継手32a及び継手32cが切離状態の場合に、継手32cにおける継手32aの側を向いた端面35cを閉塞することが可能な部材である。本実施形態では、閉塞部材41cの具体例として、平板状のシャッターを用いている。
The
具体的には、本実施形態に係る閉塞部材41cは、鋼(炭素鋼)やステンレス鋼からなる平板部材(平板状の部材)と、この平板部材の材質よりも断熱性の高い断熱材と、を有する断熱シャッターによって構成されている。より具体的には、本実施形態に係る断熱材は、平板部材の外表面に配置されている。
Specifically, the closing
このように閉塞部材41cが断熱材を有することで、閉塞部材41cが継手32cの端面35cを閉塞した場合に、継手32cの端面35cからの熱の放出を効果的に抑制することができる。なお、この閉塞部材41cの断熱材としては、前述した断熱材34c,34dと同様のものを用いることができる。
Since the closing
但し、閉塞部材41cの構成は、継手32cの端面35cを閉塞可能なものであればよく、上記の構成に限定されるものではない。例えば、閉塞部材41cは、上記のような断熱材を備えていない構成とすることもできる。また、閉塞部材41cは、上記のような平板状のシャッターではなく、例えば、カメラの絞り機構のように、端面35cの外周から中央に向かって閉じていくことで(つまり、端面35cを絞るように閉じていくことで)端面35cを閉塞するタイプのシャッター(以下、絞りシャッターと称する)を用いることもできる。
However, the configuration of the closing
アクチュエータ42cは、閉塞部材41cを駆動する装置である。具体的には、本実施形態に係るアクチュエータ42cは、制御装置70aの指示を受けて閉塞部材41cを駆動するシリンダ(油圧又は空圧のシリンダ)を備えている。このアクチュエータ42cによって閉塞部材41cが駆動されることで、閉塞部材41cは、図4に示すように継手32cの端面35cを閉塞したり、図5に示すように端面35cの閉塞を解除したりすることができる。
The
閉塞機構40dは、上述した閉塞機構40cと同様の構成を有している。具体的には、閉塞機構40dは、閉塞部材41dと、アクチュエータ42d(すなわち、閉塞部材41d用のアクチュエータ)とを備えている。閉塞部材41dは、継手32b及び継手32dが切離状態の場合に、継手32dにおける継手32bの側を向いた端面35dを閉塞することが可能な部材である。本実施形態では、閉塞部材41dの具体例として、平板状のシャッターを用いている。具体的には、本実施形態に係る閉塞部材41dは、鋼(炭素鋼)やステンレス鋼からなる平板部材と、この平板部材の材質よりも断熱性の高い断熱材と、を有する断熱シャッターによって構成されている。これにより、閉塞部材41dが継手32dの端面35dを閉塞した場合に、継手32dの端面35dからの熱の放出を効果的に抑制することができる。なお、この閉塞部材41dの断熱材としては、前述した断熱材34c,34dと同様のものを用いることができる。
The
但し、閉塞部材41dの構成は、継手32dの端面35dを閉塞可能なものであればよく、上記の構成に限定されるものではない。例えば、閉塞部材41dは、上記のような断熱材を備えていない構成とすることもできる。また、閉塞部材41dは、上記のような平
板状のシャッターではなく、例えば、カメラの絞り機構のように、端面35dの外周から中央に向かって閉じていくことで端面35dを閉塞するタイプの絞りシャッターを用いることもできる。
However, the configuration of the closing
アクチュエータ42dは、閉塞部材41dを駆動する装置である。具体的には、本実施形態に係るアクチュエータ42cは、制御装置70aの指示を受けて閉塞部材41dを駆動するシリンダ(油圧又は空圧のシリンダ)を備えている。このアクチュエータ42dによって閉塞部材41dが駆動されることで、閉塞部材41dは、図4に示すように継手32dの端面35dを閉塞したり、図5に示すように端面35dの閉塞を解除したりすることができる。
The
本実施形態に係る制御装置70aは、アクチュエータ42c及びアクチュエータ42dをさらに制御する点において、実施形態1に係る制御装置70と異なっている。具体的には、制御装置70aは、蓄熱器20に蓄熱された熱の熱源10への供給を開始させる場合、及び、熱源10が発生した熱の蓄熱器20への蓄熱を開始させる場合には、アクチュエータ42c,42dを制御して、閉塞部材41c,41dによる端面35c,35dの閉塞を解除させた後に、アクチュエータ50を制御して継手を接続状態にし、次いで、ポンプ60を稼働させる。
The
また、制御装置70aは、蓄熱器20に蓄熱された熱の熱源10への供給を終了させる場合、及び、熱源10が発生した熱の蓄熱器20への蓄熱を終了させる場合には、ポンプ60を停止させ、アクチュエータ50を制御して継手を切離状態にした後に、アクチュエータ42c,42dを制御して、閉塞部材41c,41dによる端面35c,35dの閉塞を行わせる。これにより、継手が接続状態から切離状態に切り替わった場合に、図4に示すように、閉塞部材41c,41dによって継手32c,32dの端面35c,35dを閉塞させることができる。
In addition, the
以上説明したような本実施形態によれば、前述した実施形態1の作用効果に加えて、以下の作用効果を奏することができる。すなわち、本実施形態によれば、上述したように、継手が接続状態から切離状態に切り替わった場合に閉塞部材41c,41dによって継手32c,32dの端面35c,35dを閉塞させることができるので、継手32c,32dの端面35c,35dから熱が外部へ放出されることを効果的に抑制することができる。これにより、蓄熱器20に熱をより長時間蓄熱させておくことができる。
According to the present embodiment as described above, the following operational effects can be obtained in addition to the operational effects of the first embodiment described above. That is, according to the present embodiment, as described above, when the joint is switched from the connected state to the disconnected state, the closing
なお、本実施形態において、蓄熱システム1aは、閉塞機構40c及び閉塞機構40dを両方備えているが、この構成に限定されるものではない。蓄熱システム1aは、閉塞機構40c及び閉塞機構40dのいずれか一方のみを備えていてもよい。
In addition, in the present embodiment, the
以上、本開示に係る実施形態について説明したが、本開示はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内において、さらなる種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiment according to the present disclosure has been described above, the present disclosure is not limited to the specific embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims. ..
1,1a 蓄熱システム
10 熱源
20 蓄熱器
21 蓄熱材
30 配管部材
31a,31b 配管(熱源側配管)
31c,31d 配管(蓄熱器側配管)
32a,32b 継手(熱源側継手)
32c,32d 継手(蓄熱器側継手)
33a,33b,33c,33d 漏洩防止弁
34c,34d 断熱材
36c,36d 内側管
37c,37d 外側管
41c,41d 閉塞部材
42c,42d アクチュエータ(閉塞部材用アクチュエータ)
50 アクチュエータ(継手用アクチュエータ)
60 ポンプ
70,70a 制御装置
1, 1a
31c, 31d piping (heat accumulator side piping)
32a, 32b joint (heat source side joint)
32c, 32d joint (heat accumulator side joint)
33a, 33b, 33c, 33d
50 actuators (joint actuators)
60
Claims (8)
前記配管部材は、一端が前記熱源に接続された熱源側配管と、一端が前記蓄熱器に接続された蓄熱器側配管と、前記熱源側配管の他端に設けられた熱源側継手と、前記蓄熱器側配管の他端に設けられた蓄熱器側継手と、を備え、
前記熱源側継手及び前記蓄熱器側継手は、前記熱源側継手と前記蓄熱器側継手とが接続した接続状態と、前記熱源側継手と前記蓄熱器側継手とが切り離された切離状態と、を切り替え可能な継手によって構成されている、蓄熱システム。 In a heat storage system including a heat source that generates heat, a heat storage device that stores heat, and a pipe member for allowing a working fluid to flow between the heat source and the heat storage device,
The piping member has a heat source side pipe having one end connected to the heat source, a heat storage device side pipe having one end connected to the heat storage device, and a heat source side joint provided at the other end of the heat source side pipe, A regenerator side joint provided at the other end of the regenerator side pipe,
The heat source side joint and the regenerator side joint, a connection state in which the heat source side joint and the regenerator side joint are connected, a separated state in which the heat source side joint and the regenerator side joint are separated, A heat storage system that is composed of a joint that can be switched.
前記継手用アクチュエータを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記蓄熱器に蓄熱された熱の前記熱源への供給を開始させる場合、及び、前記熱源が発生した熱の前記蓄熱器への蓄熱を開始させる場合には、前記継手用アクチュエータを制御して、前記熱源側継手及び前記蓄熱器側継手を互いに接近させて前記接続状態にし、前記蓄熱器に蓄熱された熱の前記熱源への供給を終了させる場合、及び、前記熱源が発生した熱の前記蓄熱器への蓄熱を終了させる場合には、前記継手用アクチュエータを制御して、前記熱源側継手及び前記蓄熱側継手を互いに離反させて前記切離状態にする請求項1〜5のいずれか1項に記載の蓄熱システム。 A joint actuator that brings the heat source side joint and the heat accumulator side joint close to each other in the connected state, and separates the heat source side joint and the heat accumulator side joint from each other into the separated state,
A control device for controlling the joint actuator,
When the control device starts the supply of the heat stored in the regenerator to the heat source, and when starting the heat storage of the heat generated by the heat source to the regenerator, the actuator for the joint When the heat source side joint and the regenerator side joint are brought close to each other to the connected state, and the supply of the heat stored in the regenerator to the heat source is terminated, and the heat source is generated. When terminating the storage of the accumulated heat in the heat accumulator, the joint actuator is controlled to separate the heat source side joint and the heat storage side joint from each other into the separated state. The heat storage system according to any one of 1.
前記熱源側継手及び前記蓄熱器側継手が前記切離状態の場合に、前記蓄熱器側継手における前記熱源側継手の側を向いた端面を閉塞する閉塞部材と、
前記閉塞部材を駆動する閉塞部材用アクチュエータと、
前記継手用アクチュエータ及び前記閉塞部材用アクチュエータを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記蓄熱器に蓄熱された熱の前記熱源への供給を開始させる場合、及び、前記熱源が発生した熱の前記蓄熱器への蓄熱を開始させる場合には、前記閉塞部材用アクチュエータを制御して、前記閉塞部材による前記端面の閉塞を解除させた後に、前記継手用アクチュエータを制御して、前記熱源側継手及び前記蓄熱器側継手を互いに接近させて前記接続状態にし、前記蓄熱器に蓄熱された熱の前記熱源への供給を終了させる場合、及び、前記熱源が発生した熱の前記蓄熱器への蓄熱を終了させる場合には、前記継手用アクチュエータを制御して、前記熱源側継手及び前記蓄熱側継手を互いに離反させて前記切離状態にした後に、前記閉塞部材用アクチュエータを制御して、前記閉塞部材による前記端面の閉塞を行わせる請求項1〜5のいずれか1項に記載の蓄熱システム。 A joint actuator that brings the heat source side joint and the heat accumulator side joint close to each other in the connected state, and separates the heat source side joint and the heat accumulator side joint from each other into the separated state,
When the heat source side joint and the regenerator side joint are in the separated state, a closing member that closes the end surface of the regenerator side joint facing the side of the heat source side joint,
An actuator for a closing member that drives the closing member,
A control device for controlling the joint actuator and the closing member actuator,
Equipped with
When the control device starts the supply of the heat stored in the regenerator to the heat source, and when starting the heat storage of the heat generated by the heat source to the regenerator, for the closing member After controlling the actuator to release the closing of the end surface by the closing member, controlling the joint actuator to bring the heat source side joint and the heat accumulator side joint close to each other to the connected state, When terminating the supply of the heat stored in the regenerator to the heat source, and in the case of terminating the heat storage of the heat generated by the heat source to the regenerator, controlling the joint actuator, the 6. The heat source side joint and the heat storage side joint are separated from each other to be in the separated state, and then the closing member actuator is controlled to close the end surface by the closing member. The heat storage system according to item 1.
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