JP4292757B2

JP4292757B2 - Heat storage device

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Publication number: JP4292757B2
Application number: JP2002179065A
Authority: JP
Inventors: 賢二坪根
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2022-06-19
Also published as: JP2004020135A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱媒体から伝達された熱を蓄えたり、蓄えた熱を熱媒体に伝達することが可能な蓄熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両用の空調装置などにおいては、熱媒体と空気とを熱伝達可能に流通させる通路が設けられているとともに、熱媒体と空気との間で熱伝達をおこなって空気を加熱もしくは冷却した後、その空気を車両の室内に送り込んで、室内を冷房または暖房するように構成されている。このような空調装置の一例としての自動車用冷房装置が、特開平６−２１１０３６号公報に記載されている。
【０００３】
この公報に記載されている自動車用冷房装置においては、冷媒の循環経路に、コンプレッサ、コンデンサ、蓄熱装置としての蓄冷器、膨張弁、エバポレータなどが配置されている。コンデンサと膨張弁との間に蓄冷器が配置されており、膨張弁とエバポレータとの間には、２つの三方弁が配置されている。第１の三方弁は、１つの吸込口と、第１の吐出口および第２の吐出口とを備えている。第２の三方弁は、第１の吸込口および第２の吸込口と、１つの吐出口とを有している。そして、第１の三方弁の吸込口が膨張弁に接続され、第１の三方弁の第１の吐出口と、第２の三方弁の第１の吸込口とが接続されている。また、第１の三方弁の第２の吐出口と、蓄冷器の入口部とが接続されている。さらに第２の三方弁の第２の吸込口と、蓄冷器の出口部とが接続されている。さらにまた、第２の三方弁の吐出口と、エバポレータとが接続されている。
【０００４】
一方、上記蓄冷器は、並列に配置された複数の冷媒室と、各冷媒室に連通する第１分岐管と、各冷媒室の入口に設けた複数の第１ストップ弁とを有している。また、蓄冷器は、各冷媒室に対応し、かつ、入口部に対して分岐管を介して接続された複数の冷媒通路と、各冷媒通路の入口に配置された第２ストップ弁とを有している。これら複数の冷媒通路は並列に配置されており、出口部に連通されている。
【０００５】
上記公報の冷房装置においては、コンプレッサにより冷媒が圧縮されて高温・高圧のガスとなってコンデンサに送られる。コンデンサに送られた冷媒は、その潜熱を奪われて冷却され、かつ、凝縮（液化）する。液化された冷媒は蓄冷器を経由して膨張弁に送られ、膨張弁により冷媒が膨張されて低温・低圧の霧状冷媒となり、その冷媒がエバポレータに流れ込む。エバポレータでは冷媒が蒸発するのに必要な潜熱を、室内側の空気から奪い、室内空気を冷却すると同時に冷媒が気化し、その後、冷媒はコンプレッサに吸入される。
【０００６】
蓄冷器の機能を具体的に説明すると、蓄冷時には、冷媒が蓄冷器を通過する際に蓄冷室に蓄冷される。この蓄冷時には、第１ストップ弁を選択的に開弁することで、蓄冷される蓄冷室の数、言い換えれば、蓄冷器全体としての熱容量が制御される。これに対して、放冷時には、膨張弁を通過した冷媒が、三方弁を介して蓄冷器の冷媒通路に送られて、各蓄冷室と、冷媒通路を通過する冷媒との間で熱伝達がおこなわれる。この放冷時には、蓄冷が完了している冷媒室に対応する冷媒通路のみに冷媒を送るように、第２ストップ弁を選択的に開弁させる制御がおこなわれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に記載された冷房装置においては、蓄冷器の熱容量を制御し、かつ、蓄冷が完了した蓄冷室にのみ冷媒を送るために、第１の分岐管および第２の分岐管を設ける必要がある。このため、冷房装置の部品点数が増加して、構造が複雑化および大型化および大重量化するとともに、製造コストが上昇する問題があった。
【０００８】
この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、熱容量を変更でき、かつ、部品点数の増加を抑制することのできる蓄熱装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記目的を達成するため請求項１の発明は、熱媒体との間で熱の伝達が可能であり、前記熱媒体から伝達された熱を蓄える蓄熱装置において、前記熱媒体との間で熱の伝達をおこなう第１の蓄熱部と、この第１の蓄熱部と第１伝熱壁を介して設けられた第２の蓄熱部と、この第２の蓄熱部と第２伝熱壁を介して設けられた第３の蓄熱部とを有し、前記第１伝熱壁が第１熱電変換素子を有し、前記第２伝熱壁が第２熱電変換素子を有し、前記第１熱電変換素子への通電状態に応じて前記第１伝熱壁が熱伝導状態と断熱状態に切換えられ、かつ、前記第２熱電変換素子への通電状態に応じて前記第２伝熱壁が熱伝導状態と断熱状態に切換えられることにより、前記第１の蓄熱部および前記第２の蓄熱部および前記第３の蓄熱部を含む全体としての熱容量が可変に構成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１の発明によれば、第１熱電変換素子への通電状態に応じて第１伝熱壁が熱伝導状態と断熱状態に切換えられ、第２熱電変換素子への通電状態に応じて第２伝熱壁が熱伝導状態と断熱状態に切換えられて、蓄熱装置全体としての熱容量が変更される。
【００１１】
また、請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記第１伝熱壁を断熱状態にしたときに、前記第１の蓄熱部と第２の蓄熱部との温度差に応じて、前記第１熱電変換素子で起電力が発生することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の作用が生じる他に、第１の蓄熱部と第２の蓄熱部との温度差に応じて、第１熱電変換素子で起電力が発生する。
請求項３の発明は、請求項１または２の発明の構成に加えて、前記第１の蓄熱部および前記第２の蓄熱部および前記第３の蓄熱部が内部に区画形成された断熱層を有し、前記熱媒体が流通する配管が前記断熱層の内部から外部に亘って設けられており、前記配管のうち前記断熱層の内部に設けられた部分が前記第１の蓄熱部に配置されていることを特徴とするものである。請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の作用が生じる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明を図面に基づいて説明する。図１は、蓄熱装置１を、車両の空調装置の一部品として用いた場合の概略構成を示す断面図である。図１において、蓄熱装置１の外壁を構成する断熱層２は、その断面形状がほぼ四角形に構成されている。すなわち、断熱層２は、相互に平行に配置された第１の壁部３および第２の壁部４と、相互に平行に配置された第３の壁部５および第４の壁部６とを有している。前記断熱層２は、例えば、発泡材など、保温効果のある断熱材で構成される。なお、第１の壁部３ないし第４の壁部６以外にも壁部（図示せず）が設けられており、断熱層２の内部と外部とが、気密に遮断されている。
【００１４】
断熱層２の内部には、複数の伝熱壁、この実施例では、３つの伝熱壁７，８，９が配置されている。これらの伝熱壁７，８，９は板形状に構成され、その伝熱壁７，８，９の端部が第１の壁部３および第４の壁部４に接触（密着）している。これら３つの伝熱壁７，８，９により、断熱層２の内部が、第１蓄熱槽（蓄熱槽Ｎｏ１）１０と第２蓄熱槽（蓄熱槽Ｎｏ２）１１と第３蓄熱槽（蓄熱槽Ｎｏ３）１２と第４蓄熱槽（蓄熱槽Ｎｏ４）１３とに区画されている。具体的には、第１蓄熱槽１０と第２蓄熱槽１１とが伝熱壁７により仕切られ、第２蓄熱槽１１と第３蓄熱槽１２とが伝熱壁８により仕切られ、第３蓄熱槽１２と第４蓄熱槽１３とが伝熱壁９により仕切られている。なお、各蓄熱槽１０，１１，１２，１３内には、蓄熱材として、パラフィン、水、ＬＬＣ、無機化合物、有機化合物を充填することもできる。
【００１５】
伝熱壁７は、板形状の第１熱電変換素子（熱電変換素子Ｎｏ１）１４と、第１熱電変換素子１４の両面に接触して設けられた第１の電極（電極板Ｎｏ１）１５および第２の電極（電極板Ｎｏ２）１６とを有している。第１の電極１５と第２の電極１６とは極性が異なる。第１熱電変換素子１４は、一方の面が第１蓄熱槽１０に臨んで配置され、他方の面が第２蓄熱槽１１に臨んで配置されている。また、第１熱電変換素子１４および第１の電極１５および第２の電極１６により、電気回路の一部が構成されている。
【００１６】
そして、蓄電装置４６と電気回路とが電気的に接続されており、熱電変換素子１４は、導電性の材料により構成されている。第１熱電変換素子１４は、第１の電極１５と第２の電極１６との間における通電状態、具体的には電位差に応じて、熱伝導性能が変化する特性を備えている。
【００１７】
また、伝熱壁８は、板形状の第２熱電変換素子（熱電変換素子Ｎｏ２）４０と、第２熱電変換素子４０の両面に接触された第３の電極（電極板Ｎｏ３）４１および第４の電極（電極板Ｎｏ４）４２とを有している。第３の電極４１と第４の電極４２とでは極性が異なる。第２熱電変換素子４０は、一方の面が第２蓄熱槽１１に臨んで配置され、他方の面が第３蓄熱槽１２に臨んで配置されている。また、第２熱電変換素子４０および第３の電極４１および第４の電極４２により、電気回路の一部が構成されている。
【００１８】
そして、蓄電装置４６と電気回路とが電気的に接続されており、第２熱電変換素子４０は導電性の材料により構成されている。第２熱電変換素子４０は、第３の電極４１と第４の電極４２との間における通電状態、具体的には電位差に応じて、熱伝導性能が変化する特性を備えている。
【００１９】
さらに、伝熱壁９は、板形状の第３熱電変換素子（熱電変換素子Ｎｏ３）４３と、第３熱電変換素子４３の両面に接触された第５の電極（電極板Ｎｏ５）４４および第６の電極（電極板Ｎｏ６）４５とを有している。第５の電極４４と第６の電極４５とでは極性が異なる。第３熱電変換素子４３は、一方の面が第３蓄熱槽１２に臨んで配置され、他方の面が第４蓄熱槽１３に臨んで配置されている。また、第３熱電変換素子４３および第５の電極４４および第６の電極４５により、電気回路の一部が構成されている。
【００２０】
そして、蓄電装置４６と電気回路とが電気的に接続されており、第３熱電変換素子４３は導電性の材料により構成されている。第３熱電変換素子４３は、第５の電極４４と第６の電極４５との間における通電状態、具体的には電位差に応じて、熱伝導性能が変化する特性を備えている。
【００２１】
ここで、各第１熱電変換素子１４，４０，４３の熱伝導性能としては、熱伝導率、熱流速（言い換えれば伝熱面負荷）などが挙げられる。この各第１熱電変換素子１４，４０，４３としては、例えば、ペルチェ素子などを用いることができる。
【００２２】
図１においては、便宜上、各熱電変換素子の両面が、各電極により覆われているが、実際には各熱電変換素子の両面全域が電極により覆われている訳ではなく、各熱電変換素子の両面の一部が、各蓄熱槽内に熱伝達可能に露出している。なお、各電極として熱伝導性に優れた金属材料を用いた場合は、熱電変換素子の表面全域を電極で覆ってもよい。
【００２３】
また、各熱電変換素子の両面には薄板形状の放熱フィン１７が複数形成されている。具体的には、第１熱電変換素子１４に形成された放熱フィン１７は、第１蓄熱槽１０および第２蓄熱槽１１に配置されている。また、第２熱電変換素子４０に形成された放熱フィン１７は、第２蓄熱槽１１および第３蓄熱槽１２に配置されている。さらに、第３熱電変換素子４３に形成された放熱フィン１７は、第３蓄熱槽１２および第４蓄熱槽１３に配置されている。各放熱フィン１７は、熱伝導性能に優れた金属材料、例えば、アルミニウム、銅などにより構成されている。各放熱フィン１７は、各熱電変換素子の表面に対してほぼ垂直に形成されており、各放熱フィン１７同士は、相互に平行に配置されている。
【００２４】
さらに、第２蓄熱槽１１においては、第１熱電変換素子１４に形成されている複数の放熱フィン１７と、第２熱電変換素子４０に形成されている複数の放熱フィン１７とが、交互に配置されている。さらにまた、第３蓄熱槽１２においては、第２熱電変換素子４０に形成されている複数の放熱フィン１７と、第３熱電変換素子４３に形成されている複数の放熱フィン１７とが、交互に配置されている。上記の構成において、第１熱電変換素子１４の制御により伝熱壁７が熱伝導可能な状態になったときに、第１熱電変換素子１４に設けられたフィン１７が、第２蓄熱部１１に熱を、均一、かつ早期に供給し、蓄熱が速やかにおこなわれる。また、これとは逆に熱媒体に熱を与える場合も、蓄熱部の熱を、均一、かつ早期に供給することができる。第２熱電変換素子４０および第３熱電変換素子４３に設けられた放熱フィン１７も、これと同じ働きをする。
【００２５】
さらにまた、熱電変換素子の表面全域を電極で覆う構成が採用されている場合は、電極の表面に放熱フィンを設けることもできる。なお、第１蓄熱槽１０には第１温度センサ（Ｎｏ１温度センサ）１８が配置され、第２蓄熱槽１１には第２温度センサ（Ｎｏ２温度センサ）１９が配置され、第３蓄熱槽１２には第３温度センサ（Ｎｏ３温度センサ）２０が配置され、第４蓄熱槽１３には第４温度センサ（Ｎｏ４温度センサ）２１が配置されている。
【００２６】
一方、断熱層２の内部から外部に亘って冷媒配管２２およびブライン配管２３が設けられている。冷媒配管２２の内部は熱媒体である冷媒が流通するものであり、冷媒配管２２は、冷媒が循環する経路Ａ１の一部を構成している。経路Ａ１には、コンプレッサ２４、コンデンサ２５、膨張弁２６などが配置されている。冷媒配管２２は、コンデンサ２５の出口に接続される入口部２７と、膨張弁２６の入り口に接続される出口部２８とを有している。そして、冷媒配管２２の入口部２７と出口部２８との間の領域が、断熱層２を貫通して第１蓄熱槽１０内に配置されている。
【００２７】
これに対して、ブライン配管２３は、熱媒体（例えば、水、ＬＬＣ、無機化合物、有機化合物）が循環する経路の一部を構成するものであり、ブライン配管２３は、入口部２９および出口部３０を有している。そして、ブライン配管２３であって、入口部２９と出口部３０との間の領域が、第１蓄熱槽１０内に配置されている。また、ブライン配管２３であって、断熱槽２の外部に配置されている領域と、エバポレータ（図示せず）との間で、熱伝達が可能である。なお、冷媒配管２２およびブライン配管２３は、熱伝導性に優れた金属材料、例えば、アルミニウム、銅などにより構成されている。
【００２８】
さらに、蓄熱装置１の制御系統について説明する。蓄熱装置１の全体を制御するコントローラとしての電子制御装置（ＥＣＵ）３１が設けられている。電子制御装置３１には、各温度センサ１８，１９，２０，２１の検知情報が入力される。これに対して、電子制御装置３１からは、第１の電極１５および第２の電極１６を含む電気回路に通電される電力と、第３の電極４１および第４の電極４２を含む電気回路に通電される電力と、第５の電極４４および第６の電極４５を含む電気回路に通電される電力とを、個々に制御する信号が出力される。
【００２９】
つぎに、蓄熱装置１の作用および制御例を、図２のフローチャートを用いて説明する。冷媒配管２２の入口部２７から出口部２８に向けて、冷媒、例えば、低温・低圧で霧状の冷媒が流れる。すると、冷媒の温度と第１蓄熱槽１０との温度差に基づいて、熱が冷媒配管２２を経由して第１蓄熱槽１０内に伝達されて、その熱が第１蓄熱槽１０内に蓄熱される。このような状況において、システム、すなわち、蓄熱装置１を作動させる要求があるか否かが判断される（ステップＳ１）。
【００３０】
このステップＳ１で肯定的に判断された場合は、第１温度センサ１８の検知情報が読み込まれて（ステップＳ２）、第１温度センサ１８により検知された温度が、判定値未満であるか否かが判断される（ステップＳ３）。このステップＳ３で肯定的に判断された場合は、伝熱壁７の第１の電極１５に印加する電圧と、伝熱壁７の第２の電極１６に印加する電圧とが、異なる値（電圧１と電圧２）に設定される（ステップＳ４）。このように、蓄熱装置１の第１蓄熱層１０に十分蓄熱がおこなわれた状態であると判断されて、第１蓄熱層１０の熱容量を増加させる制御をおこなう。
【００３１】
このステップＳ４の制御により、伝熱壁７の第１の電極１５と第２の電極１６とに電位差が発生し、伝熱壁７の第１熱電変換素子１４が熱伝壁として機能する。その結果、第１蓄熱槽１０の温度と、第２蓄熱槽１１の温度との差に基づいて、第１蓄熱槽１０の熱が、第１熱電変換素子１４を介して第２蓄熱槽１１に伝達され、その熱が第２蓄熱槽１１に蓄熱される。
【００３２】
前記ステップＳ４についで、第２温度センサ１９の検知情報が読み込まれるとともに（ステップＳ５）、第２温度センサ１９により検知された温度が、判定値未満であるか否かが判断される（ステップＳ６）。このステップＳ６で肯定的に判断された場合は、第２蓄熱層１０が十分蓄熱をおこなった状態であると考えられるため、伝熱壁８の第３の電極４１に印加する電圧と、伝熱壁８の第４の電極４２に印加する電圧とが、異なる値（電圧１と電圧２）に設定される（ステップＳ７）。このステップＳ７の制御により、伝熱壁８の第３の電極４１と第４の電極４２とに電位差が発生し、第２熱電変換素子４０が伝熱壁として機能する。その結果、第２蓄熱槽１１の温度と、第３蓄熱槽１２の温度との差に基づいて、第２蓄熱槽１１の熱が第２熱電変換素子４０を介して第３蓄熱槽１２に伝達され、その熱が第３蓄熱槽１２に蓄熱される。
【００３３】
前記ステップＳ７についで、第３温度センサ２０の検知情報が読み込まれるとともに（ステップＳ８）、第３温度センサ２０により検知された温度が、判定値未満であるか否かが判断される（ステップＳ９）。このステップＳ９で肯定的に判断された場合は、第３蓄熱層１２が十分蓄熱をおこなった状態であると考えられるため、伝熱壁９の第５の電極４４に印加する電圧と、伝熱壁９の第６の電極４５に印加する電圧とが、異なる値（電圧１と電圧２）に設定され（ステップＳ１０）、リターンされる。このステップＳ１０の制御により、伝熱壁９の第５の電極４４と第６の電極４５とに電位差が発生し、第３熱電変換素子４３が伝熱壁として機能する。その結果、第３蓄熱槽１２の温度と、第４蓄熱槽１３の温度との差に基づいて、第３蓄熱槽１２の熱が第３熱電変換素子４３を介して第４蓄熱槽１３に伝達され、その熱が第４蓄熱槽１３に蓄熱される。
【００３４】
これに対して、前記ステップＳ９で否定的に判断された場合は、伝熱壁９の第５の電極４４に印加する電圧と、伝熱壁９の第６の電極１６に印加する電圧とを同じ（電圧２）に設定し（ステップＳ１１）、リターンされる。このステップＳ１１の制御により、第３熱電変換素子４３が断熱壁として機能するため、第３蓄熱槽１２の熱は、第４蓄熱槽１３に伝達されない。
【００３５】
また、前記ステップＳ６で否定的に判断された場合は、伝熱壁８の第３の電極４１に印加する電圧と、伝熱壁８の第４の電極４２に印加する電圧とを同じ（電圧２）に設定するとともに、伝熱壁９の第５の電極４４に印加する電圧と、伝熱壁９の第６の電極４５に印加する電圧とを同じ（電圧２）に設定し（ステップＳ１２）、リターンされる。このステップＳ１２の制御により、第２熱電変換素子４０が断熱壁として機能するため、第２蓄熱槽１１の熱は、第３蓄熱槽１２に伝達されない。また、ステップＳ１２のその他の作用は、ステップＳ１１と同じである。
【００３６】
一方、前記ステップＳ３またはステップＳ１で否定的に判断された場合は、伝熱壁７の第１の電極１５に印加する電圧と、伝熱壁７の第２の電極１６に印加する電圧と、伝熱壁８の第３の電極４１に印加する電圧と、伝熱壁８の第４の電極４２に印加する電圧と、伝熱壁９の第５の電極４４に印加する電圧と、伝熱壁９の第６の電極４５に印加する電圧とを、全て同じ（電圧２）に設定し（ステップＳ１３）、リターンされる。このステップＳ１３の制御により、伝導素子１４が断熱壁として機能するため、第１蓄熱槽１０の熱は、第２蓄熱槽１１に伝達されない。ステップＳ１３のその他の作用は、ステップＳ１２と同じである。なお、図２のフローチャートで用いる判定値を、各蓄熱槽に収納される蓄冷剤の蓄冷特性に基づいて、変更することができる。さらに、第４温度センサ２１の検知信号は、例えば、第１温度センサ１８ないし第４温度センサ２１の検知信号は、伝熱壁７，８，９の制御に利用されるだけでなく、各蓄熱層の蓄熱量の監視をおこなうために使用される。
【００３７】
このように、図１に示す蓄熱装置１によれば、伝熱壁７，８，９の各電極１５，１６，４１，４２，４４，４５に印加する電圧を制御することにより、各第１熱電変換素子１４，４０，４３を、伝熱壁と断熱壁とに切り替えることができる。言い換えれば、伝熱壁を隔てた蓄熱槽同士の間における熱伝達性能、具体的には熱伝達率、熱流束、熱貫流率（熱通過率）、全熱抵抗などを制御できる。したがって、蓄熱装置１の全体としての熱容量を変更（言い換えれば、制御、調整）することができる。また、熱媒体である冷媒の熱が第１蓄熱槽１０に蓄熱されるとともに、ブライン配管２３を流通する熱媒体の温度と、第１蓄熱槽１０の温度との差に基づいて、第１蓄熱槽１０とブライン配管２３の内部の熱媒体との間で熱交換がおこなわれて、熱媒体が加熱または冷却される。
【００３８】
このとき、冷媒配管２２およびブライン配管２３が、共に第１蓄熱槽１０に配置され、第２蓄熱槽１１，１２，１３には、冷媒配管２２およびブライン配管２３は配置されていない。言い換えれば、蓄熱層と熱媒体との間の熱の伝達作用は、第１蓄熱槽１０で発生し、第２蓄熱槽１１，１２，１３では発生しない。つまり、冷媒配管２２およびブライン配管２３を第２蓄熱槽１１および第３蓄熱槽１２および第４蓄熱槽１３に設ける必要はなく、冷媒配管２２およびブライン配管２３を、第２蓄熱槽１１および第３蓄熱槽１２および第４蓄熱槽１３に配置するための分岐管などを設ける必要もない。したがって、蓄熱装置１を構成する部品点数の増加を抑制でき、蓄熱装置１の構造の複雑化、大型化、大重量化を抑制でき、かつ、製造コストの上昇を抑制できる。
【００３９】
また、ブライン配管２３で必要な熱量に応じて、蓄熱装置１の熱容量を増減できるため、システムの作動初期に、第１蓄熱槽１０に蓄熱して、第２蓄熱槽１１および第３蓄熱槽１２および第４蓄熱槽１３に蓄熱しないように制御すれば、システムの作動初期に、蓄熱装置１の全体に熱を伝達せずに済む。すなわち、第１蓄熱槽１０温度を迅速に変化させることができる。したがって、第１蓄熱槽１０の熱がブライン配管２３の熱媒体に伝達されないという熱のロスを防止でき、第１蓄熱槽１０とブライン配管２３内の熱媒体との間の熱伝達効率が向上する。
【００４０】
さらに、システムの不作動時は、第１熱電変換素子１４が断熱壁として機能するため、第２蓄熱槽１１および第３蓄熱槽１２および第４蓄熱槽１３に蓄熱されている熱が、冷媒配管２２およびブライン配管２３に伝達されること、言い換えれば放熱量を最小限に止めることができ、保熱効率が向上する。さらに、蓄熱装置１の熱容量を変更するための構成として、バルブなどのように、機械的に開閉される開閉装置を用いていないため、開閉装置の作動空間を確保する必要もなく、蓄熱装置１の小型化を一層促進できる。
【００４１】
さらに、前述したように、コンプレッサ２４を有する経路Ａ１を冷媒が循環することで、蓄熱がおこなわれるため、コンプレッサ２４を作動する必要があり、車両のエンジンによりコンプレッサ２４が駆動されている時に、蓄熱がおこなわれる。また、蓄熱された熱を利用して車室内の冷房をおこなうか否かは、車両の走行状態や蓄熱装置１の蓄熱状態を検出して決定される。蓄熱装置１における蓄熱は、第１蓄熱層１０に対してのみおこなわれ、第２蓄熱層１１ではおこなわれない場合もある。
【００４２】
この場合、システムが不作動となり、冷房が不要となることもある。すると、伝熱壁７，８，９は断熱壁として機能する状態で、第１蓄熱層１０と第２蓄熱層１１との間で温度差が発生する。この温度差に基づき第１熱電変換素子１４は、起電力を発生するので、発生した電力を蓄電装置４６に蓄電し、その電力を電気装置（図示せず）に供給することができる。これにより、蓄熱した熱を、熱源として利用できないときに、起電力発生源として利用することになり、蓄熱装置１で蓄えられた熱が無駄になることを低減できる。
【００４３】
なお、図１に示す例では、第１蓄熱槽に対して、他の複数の蓄熱槽が直列に配置されている。また、この実施例において、各蓄熱槽１０，１１，１２，１３の容積は、全て同じでもよいし、各蓄熱槽の容積が相互に異なっていてもよい。また、この実施例においては、第１の物体および第２の物体の一例として挙げている冷媒および熱媒体がいずれも流体（液体・気体）となっているが、第１の物体または第２の物体のうちの少なくとも一方が、固体である場合にも、この発明を適用できる。この場合は、その固体が蓄熱部を“通過”することなく、“配置”される。さらに、第１の蓄熱部および第２の蓄熱部の一例として、第１蓄熱槽１０および第２蓄熱槽１１および第３蓄熱層１２の内部の空気という流体、または内部に収容された蓄冷剤（ゲル状物）が挙げられているが、第１の蓄熱部および第２の蓄熱部および第３の蓄熱部の少なくとも一方が、固体であってもよい。
【００４４】
ここで、この実施例の構成と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、冷媒およびブラインが、この発明の熱媒体に相当し、第１蓄熱層１０が第１の蓄熱部に相当し、第２蓄熱槽１１が、この発明の第２の蓄熱部に相当し、第３蓄熱槽１２が、この発明の第３蓄熱部に相当し、伝熱壁７が、この発明の第１伝熱壁に相当し、伝熱壁８が、この発明の第２伝熱壁に相当し、熱電変換素子１４が、この発明の第１熱電変換素子に相当し、熱電変換素子４０が、この発明の第２熱電変換素子に相当し、冷媒配管２２およびブライン配管２３が、この発明の配管に相当する。
【００４５】
ここで、上記の具体例に基づいて開示された特徴的な構成を列挙すれば以下のとおりである。すなわち、熱媒体との間で熱の伝達が可能であり、前記熱媒体から伝達された熱を蓄える蓄熱装置において、前記熱媒体との間で熱の伝達をおこなう第１の蓄熱部と、この第１の蓄熱部と伝熱壁を介して設けられた第２の蓄熱部とを有し、前記伝熱壁の熱伝導性能を制御することにより、第１蓄熱部の熱容量を制御する熱容量制御手段を備えていることを特徴とする蓄熱装置の制御装置である。
【００４６】
そして、前記図２に示されたステップＳ１ないしステップＳ４、およびステップＳ１３が、熱容量制御手段に相当する。この蓄熱装置の制御装置における作用効果は、実施例で説明した蓄熱装置の作用効果と同じである。また、熱溶量制御手段を、熱容量制御器または熱容量制御用コントローラと読み替えることもできる。この場合、図１に示された電子制御装置３１が、熱容量制御器または熱容量制御用コントローラに相当する。また、熱溶量制御手段を、熱容量制御ステップと読み替え、蓄熱装置の制御装置を、蓄熱装置の制御方法と読み替えることもできる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、第１熱電変換素子への通電状態に応じて第１伝熱壁を伝導状態と断熱状態に切換え、第２熱電変換素子への通電状態に応じて第２伝熱壁を伝導状態と断熱状態に切換えれば、蓄熱装置全体としての熱容量を変更できる。つまり、熱媒体を第２の蓄熱部および第３の蓄熱部に向けて移動させるための分岐部は不要である。したがって、蓄熱装置を構成する部品点数の増加を抑制でき、蓄熱装置の構造の複雑化、大重量化、大型化を抑制でき、かつ、製造コストの上昇を抑制できる。
【００４８】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、蓄熱装置内に残留している熱エネルギを電気エネルギに変換して、その電力を蓄電装置に蓄電することができ、エネルギの無駄を解消することができる。請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す概念図である。
【図２】図１のシステムの制御例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…蓄熱装置、７，８，９…伝熱壁、１０…第１蓄熱槽、１１…第２蓄熱槽、１２…第３蓄熱槽、１３…第４蓄熱槽、１４，４０，４３…熱電変換素子、１５，１６…電極、２２…冷媒配管、２３…ブライン配管、４６…蓄電装置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat storage device capable of storing heat transferred from a heat medium and transferring the stored heat to the heat medium.
[0002]
[Prior art]
Generally, in an air conditioner for a vehicle or the like, a passage through which heat medium and air are circulated so as to be able to transfer heat is provided, and heat is transferred between the heat medium and air to heat or cool the air. Thereafter, the air is sent into the vehicle interior to cool or heat the interior of the vehicle. An automobile air conditioner as an example of such an air conditioner is described in JP-A-6-211036.
[0003]
In the automotive air conditioner described in this publication, a compressor, a condenser, a regenerator as a heat storage device, an expansion valve, an evaporator, and the like are arranged in a refrigerant circulation path. A regenerator is disposed between the condenser and the expansion valve, and two three-way valves are disposed between the expansion valve and the evaporator. The first three-way valve includes one suction port, a first discharge port, and a second discharge port. The second three-way valve has a first suction port, a second suction port, and one discharge port. The suction port of the first three-way valve is connected to the expansion valve, and the first discharge port of the first three-way valve and the first suction port of the second three-way valve are connected. Moreover, the 2nd discharge port of a 1st three-way valve and the inlet_port | entrance part of a cool storage are connected. Further, the second suction port of the second three-way valve and the outlet portion of the regenerator are connected. Furthermore, the discharge port of the second three-way valve and the evaporator are connected.
[0004]
On the other hand, the regenerator has a plurality of refrigerant chambers arranged in parallel, a first branch pipe communicating with each refrigerant chamber, and a plurality of first stop valves provided at the inlet of each refrigerant chamber. . The regenerator has a plurality of refrigerant passages corresponding to the refrigerant chambers and connected to the inlet portion via branch pipes, and a second stop valve disposed at the inlet of each refrigerant passage. is doing. The plurality of refrigerant passages are arranged in parallel and communicated with the outlet portion.
[0005]
In the cooling device of the above publication, the refrigerant is compressed by the compressor and is sent to the condenser as high-temperature and high-pressure gas. The refrigerant sent to the condenser is deprived of its latent heat, cooled, and condensed (liquefied). The liquefied refrigerant is sent to the expansion valve via the regenerator, the refrigerant is expanded by the expansion valve to become a low-temperature / low-pressure mist refrigerant, and the refrigerant flows into the evaporator. In the evaporator, the latent heat necessary for the refrigerant to evaporate is taken from the indoor air, the indoor air is cooled, and at the same time, the refrigerant is vaporized, and then the refrigerant is sucked into the compressor.
[0006]
The function of the regenerator will be described in detail. At the time of cold storage, the refrigerant is stored in the cold storage room when passing through the regenerator. During this cold storage, the first stop valve is selectively opened to control the number of cold storage rooms that store cold, in other words, the heat capacity of the entire cool storage. On the other hand, at the time of cooling, the refrigerant that has passed through the expansion valve is sent to the refrigerant passage of the regenerator through the three-way valve, and heat transfer is performed between each cold storage chamber and the refrigerant that passes through the refrigerant passage. It is carried out. At the time of this cooling, control is performed to selectively open the second stop valve so that the refrigerant is sent only to the refrigerant passage corresponding to the refrigerant chamber in which the cold storage is completed.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the cooling device described in the above publication, the first branch pipe and the second branch pipe are provided in order to control the heat capacity of the regenerator and to send the refrigerant only to the cool storage room where the cool storage is completed. There is a need. For this reason, the number of parts of the cooling device is increased, and there is a problem that the structure becomes complicated, large, and heavy, and the manufacturing cost increases.
[0008]
The present invention has been made against the background of the above circumstances, and an object thereof is to provide a heat storage device capable of changing the heat capacity and suppressing the increase in the number of parts.
[0009]
[Means for Solving the Problem and Action]
  In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is capable of transferring heat to and from a heat medium, and in a heat storage device that stores heat transferred from the heat medium, heat is transferred to and from the heat medium. The first heat storage unit that performs the transmission and the first heat storage unitAnd a second heat storage section provided via the first heat transfer wall, and a second heat storage section provided via the second heat storage section and the second heat transfer wall.Have, beforeThe first heat transfer wall has a first thermoelectric conversion element, the second heat transfer wall has a second thermoelectric conversion element, and the first heat transfer wall depends on the energization state of the first thermoelectric conversion element. The wall is switched between the heat conduction state and the heat insulation state, and the second heat transfer wall is switched between the heat conduction state and the heat insulation state in accordance with the energization state to the second thermoelectric conversion element. Heat as a whole including the heat storage unit, the second heat storage unit, and the third heat storage unitThe capacity is variable.
[0010]
  According to the invention of claim 1First heatDepending on the energization state of the electro-conversion elementFirstThe hot wall is switched between heat conduction and heat insulation.The second heat transfer wall is switched between the heat conduction state and the heat insulation state according to the energization state to the second thermoelectric conversion element,The heat capacity is changed.
[0011]
  In addition to the structure of claim 1, the invention of claim 2 adds1st biographyWhen the heat wall is in an adiabatic state, according to the temperature difference between the first heat storage unit and the second heat storage unit,1st heatAn electromotive force is generated in the electric conversion element.
[0012]
  According to the invention of claim 2, in addition to the same effect as that of the invention of claim 1, according to the temperature difference between the first heat storage part and the second heat storage part.First heatElectromotive force is generated in the electro-electric conversion element.
According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect of the invention, a heat insulating layer in which the first heat storage unit, the second heat storage unit, and the third heat storage unit are partitioned and formed is provided. And a pipe through which the heat medium flows is provided from the inside of the heat insulating layer to the outside, and a portion of the pipe provided inside the heat insulating layer is disposed in the first heat storage section. It is characterized by that. According to the invention of claim 3, the same operation as that of the invention of claim 1 or 2 occurs.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration when the heat storage device 1 is used as one part of an air conditioning device for a vehicle. In FIG. 1, the heat insulation layer 2 which comprises the outer wall of the thermal storage apparatus 1 is comprised in the substantially square shape in the cross-sectional shape. That is, the heat insulating layer 2 includes a first wall portion 3 and a second wall portion 4 that are arranged in parallel to each other, and a third wall portion 5 and a fourth wall portion 6 that are arranged in parallel to each other. have. The said heat insulation layer 2 is comprised with the heat insulating material with a heat retention effect, such as a foaming material, for example. A wall portion (not shown) is provided in addition to the first wall portion 3 to the fourth wall portion 6, and the inside and the outside of the heat insulating layer 2 are shut off in an airtight manner.
[0014]
Inside the heat insulation layer 2, a plurality of heat transfer walls, in this embodiment, three heat transfer walls 7, 8, 9 are arranged. These heat transfer walls 7, 8, 9 are configured in a plate shape, and the end portions of the heat transfer walls 7, 8, 9 are in contact (contact) with the first wall portion 3 and the fourth wall portion 4. Yes. With these three heat transfer walls 7, 8, 9, the inside of the heat insulating layer 2 is a first heat storage tank (heat storage tank No 1) 10, a second heat storage tank (heat storage tank No 2) 11, and a third heat storage tank (heat storage tank No 3). ) 12 and a fourth heat storage tank (heat storage tank No. 4) 13. Specifically, the first heat storage tank 10 and the second heat storage tank 11 are partitioned by the heat transfer wall 7, the second heat storage tank 11 and the third heat storage tank 12 are partitioned by the heat transfer wall 8, and the third heat storage tank The tank 12 and the fourth heat storage tank 13 are partitioned by the heat transfer wall 9. In addition, each heat storage tank 10, 11, 12, 13 can also be filled with paraffin, water, LLC, an inorganic compound, and an organic compound as a heat storage material.
[0015]
The heat transfer wall 7 includes a plate-shaped first thermoelectric conversion element (thermoelectric conversion element No 1) 14, a first electrode (electrode plate No 1) 15 provided in contact with both surfaces of the first thermoelectric conversion element 14, and the first 2 electrodes (electrode plate No. 2) 16. The first electrode 15 and the second electrode 16 have different polarities. The first thermoelectric conversion element 14 is arranged with one surface facing the first heat storage tank 10 and the other surface facing the second heat storage tank 11. The first thermoelectric conversion element 14, the first electrode 15, and the second electrode 16 constitute a part of an electric circuit.
[0016]
And the electrical storage apparatus 46 and the electric circuit are electrically connected, and the thermoelectric conversion element 14 is comprised with the electroconductive material. The first thermoelectric conversion element 14 has a characteristic that the heat conduction performance changes according to the energization state between the first electrode 15 and the second electrode 16, specifically, the potential difference.
[0017]
The heat transfer wall 8 includes a plate-shaped second thermoelectric conversion element (thermoelectric conversion element No. 2) 40, a third electrode (electrode plate No. 3) 41 that is in contact with both surfaces of the second thermoelectric conversion element 40, and a fourth one. Electrode (electrode plate No. 4) 42. The third electrode 41 and the fourth electrode 42 have different polarities. The second thermoelectric conversion element 40 is arranged with one surface facing the second heat storage tank 11 and the other surface facing the third heat storage tank 12. The second thermoelectric conversion element 40, the third electrode 41, and the fourth electrode 42 constitute a part of an electric circuit.
[0018]
And the electrical storage apparatus 46 and the electric circuit are electrically connected, and the 2nd thermoelectric conversion element 40 is comprised with the electroconductive material. The second thermoelectric conversion element 40 has a characteristic that the heat conduction performance changes according to the energization state between the third electrode 41 and the fourth electrode 42, specifically, the potential difference.
[0019]
  Further, the heat transfer wall 9 includes a plate-shaped third thermoelectric conversion element (thermoelectric conversion element No 3) 43, a fifth electrode (electrode plate No 5) 44 in contact with both surfaces of the third thermoelectric conversion element 43, and a sixth one. Electrode (electrode plate No. 6) 45. The fifth electrode 44 and the sixth electrode 45 have different polarities. The third thermoelectric conversion element 43 is arranged with one surface facing the third heat storage tank 12 and the other surface facing the fourth heat storage tank 13. Further, the third thermoelectric conversion element 43 and the fifth electrode 44 andTo the sixth electrode 45Thus, a part of the electric circuit is configured.
[0020]
And the electrical storage apparatus 46 and the electric circuit are electrically connected, and the 3rd thermoelectric conversion element 43 is comprised with the electroconductive material. The third thermoelectric conversion element 43 has a characteristic that the heat conduction performance changes according to the energization state between the fifth electrode 44 and the sixth electrode 45, specifically, the potential difference.
[0021]
Here, the thermal conductivity of each of the first thermoelectric conversion elements 14, 40, 43 includes thermal conductivity, thermal flow rate (in other words, heat transfer surface load), and the like. As each of the first thermoelectric conversion elements 14, 40, and 43, for example, a Peltier element or the like can be used.
[0022]
In FIG. 1, for convenience, both surfaces of each thermoelectric conversion element are covered with each electrode. However, actually, both sides of each thermoelectric conversion element are not covered with electrodes. A part of both surfaces is exposed in each heat storage tank so that heat can be transferred. In addition, when the metal material excellent in thermal conductivity is used as each electrode, you may cover the whole surface of a thermoelectric conversion element with an electrode.
[0023]
In addition, a plurality of thin plate-shaped heat radiation fins 17 are formed on both surfaces of each thermoelectric conversion element. Specifically, the radiation fins 17 formed in the first thermoelectric conversion element 14 are arranged in the first heat storage tank 10 and the second heat storage tank 11. Moreover, the radiation fins 17 formed in the second thermoelectric conversion element 40 are arranged in the second heat storage tank 11 and the third heat storage tank 12. Furthermore, the radiation fins 17 formed in the third thermoelectric conversion element 43 are disposed in the third heat storage tank 12 and the fourth heat storage tank 13. Each radiating fin 17 is made of a metal material excellent in heat conduction performance, such as aluminum or copper. Each radiation fin 17 is formed substantially perpendicular to the surface of each thermoelectric conversion element, and each radiation fin 17 is arranged in parallel to each other.
[0024]
Further, in the second heat storage tank 11, the plurality of heat radiation fins 17 formed on the first thermoelectric conversion element 14 and the plurality of heat radiation fins 17 formed on the second thermoelectric conversion element 40 are alternately arranged. Has been. Furthermore, in the third heat storage tank 12, the plurality of radiating fins 17 formed in the second thermoelectric conversion element 40 and the plurality of radiating fins 17 formed in the third thermoelectric conversion element 43 are alternately arranged. Has been placed. In the above configuration, when the heat transfer wall 7 is in a state capable of conducting heat by the control of the first thermoelectric conversion element 14, the fins 17 provided in the first thermoelectric conversion element 14 are in the second heat storage unit 11. Heat is supplied uniformly and quickly, and heat is stored quickly. In contrast to this, when heat is applied to the heat medium, the heat of the heat storage section can be supplied uniformly and quickly. The radiating fins 17 provided in the second thermoelectric conversion element 40 and the third thermoelectric conversion element 43 also perform the same function.
[0025]
Furthermore, when the structure which covers the whole surface of a thermoelectric conversion element with an electrode is employ | adopted, a radiation fin can also be provided in the surface of an electrode. The first heat storage tank 10 is provided with a first temperature sensor (No1 temperature sensor) 18, the second heat storage tank 11 is provided with a second temperature sensor (No2 temperature sensor) 19, and the third heat storage tank 12 is provided with A third temperature sensor (No. 3 temperature sensor) 20 is arranged, and a fourth temperature sensor (No. 4 temperature sensor) 21 is arranged in the fourth heat storage tank 13.
[0026]
On the other hand, a refrigerant pipe 22 and a brine pipe 23 are provided from the inside of the heat insulating layer 2 to the outside. Inside the refrigerant pipe 22, a refrigerant as a heat medium flows, and the refrigerant pipe 22 constitutes a part of a path A1 through which the refrigerant circulates. A compressor 24, a condenser 25, an expansion valve 26, and the like are disposed in the path A1. The refrigerant pipe 22 has an inlet portion 27 connected to the outlet of the capacitor 25 and an outlet portion 28 connected to the inlet of the expansion valve 26. A region between the inlet portion 27 and the outlet portion 28 of the refrigerant pipe 22 penetrates the heat insulating layer 2 and is disposed in the first heat storage tank 10.
[0027]
On the other hand, the brine pipe 23 constitutes a part of a path through which a heat medium (for example, water, LLC, an inorganic compound, and an organic compound) circulates, and the brine pipe 23 includes an inlet portion 29 and an outlet portion. 30. And the area | region between the inlet part 29 and the outlet part 30 which is the brine piping 23 is arrange | positioned in the 1st heat storage tank 10. FIG. Moreover, it is the brine piping 23, Comprising: A heat transfer is possible between the area | region arrange | positioned outside the heat insulation tank 2, and an evaporator (not shown). In addition, the refrigerant | coolant piping 22 and the brine piping 23 are comprised by the metal material excellent in heat conductivity, for example, aluminum, copper, etc.
[0028]
Furthermore, the control system of the heat storage device 1 will be described. An electronic control unit (ECU) 31 is provided as a controller that controls the entire heat storage device 1. Detection information of each temperature sensor 18, 19, 20, 21 is input to the electronic control device 31. On the other hand, from the electronic control unit 31, electric power supplied to the electric circuit including the first electrode 15 and the second electrode 16 and an electric circuit including the third electrode 41 and the fourth electrode 42 are applied. A signal for individually controlling the energized power and the power energized to the electric circuit including the fifth electrode 44 and the sixth electrode 45 is output.
[0029]
Next, the operation and control example of the heat storage device 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. A refrigerant, for example, a low temperature / low pressure mist refrigerant flows from the inlet 27 to the outlet 28 of the refrigerant pipe 22. Then, based on the temperature difference between the temperature of the refrigerant and the first heat storage tank 10, heat is transferred into the first heat storage tank 10 via the refrigerant pipe 22, and the heat is stored in the first heat storage tank 10. Is done. In such a situation, it is determined whether there is a request for operating the system, that is, the heat storage device 1 (step S1).
[0030]
  If a positive determination is made in step S1, detection information of the first temperature sensor 18 is read (step S2), and whether or not the temperature detected by the first temperature sensor 18 is less than a determination value. Is determined (step S3). If the determination in step S3 is affirmative, the first electrode 15 of the heat transfer wall 7ApplyVoltage and the second electrode 16 of the heat transfer wall 7ApplyAre set to different values (voltage 1 and voltage 2) (step S4). In this way, it is determined that the first heat storage layer 10 of the heat storage device 1 is sufficiently stored, and control is performed to increase the heat capacity of the first heat storage layer 10.
[0031]
By the control in step S4, a potential difference is generated between the first electrode 15 and the second electrode 16 of the heat transfer wall 7, and the first thermoelectric conversion element 14 of the heat transfer wall 7 functions as a heat transfer wall. As a result, based on the difference between the temperature of the first heat storage tank 10 and the temperature of the second heat storage tank 11, the heat of the first heat storage tank 10 is transferred to the second heat storage tank 11 via the first thermoelectric conversion element 14. The heat is transferred and stored in the second heat storage tank 11.
[0032]
  Said stepS4Subsequently, the detection information of the second temperature sensor 19 is read (step S5), and it is determined whether or not the temperature detected by the second temperature sensor 19 is less than a determination value (step S6). If the determination in step S6 is affirmative, it is considered that the second heat storage layer 10 has sufficiently stored heat, so the third electrode 41 of the heat transfer wall 8ApplyVoltage and the fourth electrode 42 of the heat transfer wall 8ApplyAre set to different values (voltage 1 and voltage 2) (step S7). By the control in step S7, a potential difference is generated between the third electrode 41 and the fourth electrode 42 of the heat transfer wall 8, and the second thermoelectric conversion element 40 functions as a heat transfer wall. As a result, based on the difference between the temperature of the second heat storage tank 11 and the temperature of the third heat storage tank 12, the heat of the second heat storage tank 11 is transmitted to the third heat storage tank 12 through the second thermoelectric conversion element 40. The heat is stored in the third heat storage tank 12.
[0033]
  Said stepS7Subsequently, the detection information of the third temperature sensor 20 is read (step S8), and it is determined whether or not the temperature detected by the third temperature sensor 20 is less than a determination value (step S9). If the determination in step S9 is affirmative, it is considered that the third heat storage layer 12 has sufficiently stored heat, so the fifth electrode 44 of the heat transfer wall 9ApplyVoltage and the sixth electrode 45 of the heat transfer wall 9ApplyAre set to different values (voltage 1 and voltage 2) (step S10) and the process returns. By the control in step S10, a potential difference is generated between the fifth electrode 44 and the sixth electrode 45 of the heat transfer wall 9, and the third thermoelectric conversion element 43 functions as a heat transfer wall. As a result, based on the difference between the temperature of the third heat storage tank 12 and the temperature of the fourth heat storage tank 13, the heat of the third heat storage tank 12 is transmitted to the fourth heat storage tank 13 via the third thermoelectric conversion element 43. The heat is stored in the fourth heat storage tank 13.
[0034]
  On the other hand, when a negative determination is made in step S9, the fifth electrode 44 of the heat transfer wall 9 is applied.ApplyVoltage and the sixth electrode 16 of the heat transfer wall 9ApplyIs set to the same (voltage 2) (step S11), and the process returns. This stepS1Since the third thermoelectric conversion element 43 functions as a heat insulating wall by the control of No. 1, the heat of the third heat storage tank 12 is not transmitted to the fourth heat storage tank 13.
[0035]
  If the determination in step S6 is negative, the third electrode 41 of the heat transfer wall 8 is applied.ApplyVoltage and the fourth electrode 42 of the heat transfer wall 8ApplyIs set to the same voltage (voltage 2), and the fifth electrode 44 of the heat transfer wall 9 is set toApplyVoltage and the sixth electrode 45 of the heat transfer wall 9ApplyIs set to the same (voltage 2) (step S12), and the process returns. This stepS1Since the second thermoelectric conversion element 40 functions as a heat insulating wall by the control 2, the heat of the second heat storage tank 11 is not transmitted to the third heat storage tank 12. Further, the other actions of step S12 are the same as those of step S11.
[0036]
  On the other hand, if a negative determination is made in step S3 or step S1, the first electrode 15 of the heat transfer wall 7ApplyVoltage and the second electrode 16 of the heat transfer wall 7ApplyVoltage and the third electrode 41 of the heat transfer wall 8ApplyVoltage and the fourth electrode 42 of the heat transfer wall 8ApplyVoltage and the fifth electrode 44 of the heat transfer wall 9ApplyVoltage and the sixth electrode 45 of the heat transfer wall 9ApplyAre set to the same (voltage 2) (step S13), and the process returns. This stepS13, the conductive element 14 functions as a heat insulating wall, so the heat of the first heat storage tank 10 is not transmitted to the second heat storage tank 11. The other operations in step S13 are the same as those in step S12. In addition, the determination value used with the flowchart of FIG. 2 can be changed based on the cool storage characteristic of the cool storage agent accommodated in each thermal storage tank. Further, the detection signal of the fourth temperature sensor 21 is, for example, that the detection signals of the first temperature sensor 18 to the fourth temperature sensor 21 are not only used for controlling the heat transfer walls 7, 8, 9, but each heat storage Used to monitor the amount of heat stored in the bed.
[0037]
  Thus, according to the heat storage device 1 shown in FIG. 1, the electrodes 15, 16, 41, 42, 44, 45 of the heat transfer walls 7, 8, 9 are provided.ApplyBy controlling the voltage, the first thermoelectric conversion elements 14, 40, 43 can be switched between the heat transfer wall and the heat insulation wall. In other words, it is possible to control the heat transfer performance between the heat storage tanks that separate the heat transfer walls, specifically the heat transfer rate, the heat flux, the heat flow rate (heat passage rate), the total heat resistance, and the like. Therefore, the heat capacity of the heat storage device 1 as a whole can be changed (in other words, controlled and adjusted). Further, the heat of the refrigerant that is the heat medium is stored in the first heat storage tank 10, and the first heat storage is based on the difference between the temperature of the heat medium flowing through the brine pipe 23 and the temperature of the first heat storage tank 10. Heat exchange is performed between the tank 10 and the heat medium inside the brine pipe 23 to heat or cool the heat medium.
[0038]
  At this time, the refrigerant pipe 22 and the brine pipe 23 are both disposed in the first heat storage tank 10, and the second heat storage tanks 11, 12, and 13 are provided with refrigerant distribution.Tube 22And brine distributionTube 23 isNot placed. In other words, the heat transfer action between the heat storage layer and the heat medium occurs in the first heat storage tank 10 and does not occur in the second heat storage tanks 11, 12, and 13. In other words, refrigerant distributionTube 22And brine distributionTube 23Second heat storage tank 11 and third heat storage tank 12 and fourth heat storage tankTank 13There is no need to provide a branch pipe for arranging the refrigerant pipe 22 and the brine pipe 23 in the second heat storage tank 11, the third heat storage tank 12 and the fourth heat storage tank 13. Therefore, an increase in the number of parts constituting the heat storage device 1 can be suppressed, the structure of the heat storage device 1 can be prevented from becoming complicated, large, and heavy, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.
[0039]
In addition, since the heat capacity of the heat storage device 1 can be increased or decreased according to the amount of heat required in the brine pipe 23, heat is stored in the first heat storage tank 10 and the second heat storage tank 11 and the third heat storage tank 12 in the initial operation of the system. If control is performed so that the fourth heat storage tank 13 does not store heat, it is not necessary to transfer heat to the entire heat storage device 1 in the initial operation of the system. That is, the temperature of the first heat storage tank 10 can be changed quickly. Therefore, the heat loss that the heat of the first heat storage tank 10 is not transmitted to the heat medium of the brine pipe 23 can be prevented, and the heat transfer efficiency between the first heat storage tank 10 and the heat medium in the brine pipe 23 is improved. .
[0040]
Furthermore, when the system is not operating, the first thermoelectric conversion element 14 functions as a heat insulating wall, so that the heat stored in the second heat storage tank 11, the third heat storage tank 12, and the fourth heat storage tank 13 is refrigerant piping. 22 and the brine piping 23, in other words, the heat radiation amount can be minimized, and the heat retention efficiency is improved. Furthermore, as a configuration for changing the heat capacity of the heat storage device 1, a mechanical opening / closing device such as a valve is not used, so there is no need to secure an operating space for the opening / closing device, and the heat storage device 1. Can be further reduced.
[0041]
Further, as described above, since the refrigerant circulates through the path A1 having the compressor 24, heat storage is performed. Therefore, the compressor 24 needs to be operated, and the heat storage is performed when the compressor 24 is driven by the vehicle engine. Is done. Whether or not to cool the passenger compartment using the stored heat is determined by detecting the running state of the vehicle and the heat storage state of the heat storage device 1. The heat storage in the heat storage device 1 may be performed only on the first heat storage layer 10 and may not be performed on the second heat storage layer 11.
[0042]
In this case, the system may become inoperative and cooling may not be necessary. Then, the heat transfer walls 7, 8, and 9 function as heat insulation walls, and a temperature difference is generated between the first heat storage layer 10 and the second heat storage layer 11. Based on this temperature difference, the first thermoelectric conversion element 14 generates an electromotive force, so that the generated power can be stored in the power storage device 46 and supplied to an electric device (not shown). Thereby, when the stored heat cannot be used as a heat source, it is used as an electromotive force generation source, and it is possible to reduce the waste of the heat stored in the heat storage device 1.
[0043]
  In the example shown in FIG. 1, a plurality of other heat storage tanks are arranged in series with respect to the first heat storage tank.TheMoreover, in this Example, the volume of each thermal storage tank 10, 11, 12, 13 may be the same, and the volume of each thermal storage tank may mutually differ. In this embodiment, the refrigerant and the heat medium mentioned as examples of the first object and the second object are both fluids (liquid / gas), but the first object or the second object The present invention can also be applied when at least one of the objects is solid. In this case, the solid is “placed” without “passing” through the heat storage. Furthermore, as an example of the first heat storage unit and the second heat storage unit, the first heat storage tank 10 and the second heat storage tank 1Of the first and third heat storage layers 12The internal air fluid or the regenerator (gel-like material) contained in the interior is listed.1 heat storage part and 2nd heat storage part and 3rd heat storage partAt least one of them may be solid.
[0044]
  Here, the correspondence between the configuration of this embodiment and the configuration of the present invention will be described. The refrigerant and the brine correspond to the heat medium of the present invention, and the first heat storage layer 10 is the first heat storage layer 10.1 heat storage part, the 2nd heat storage tank 11 is equivalent to the 2nd heat storage part of this invention, the 3rd heat storage tank 12 is equivalent to the 3rd heat storage part of this invention, and heat transfer wall 7 is The heat transfer wall 8 corresponds to the second heat transfer wall of the present invention, the thermoelectric conversion element 14 corresponds to the first thermoelectric conversion element of the present invention, and the thermoelectric conversion wall 8 corresponds to the first heat transfer wall of the present invention. The conversion element 40 corresponds to the second thermoelectric conversion element of the present invention, and the refrigerant pipe 22 and the brine pipe 23 are the pipe of the present invention.Equivalent to.
[0045]
Here, it will be as follows if the characteristic structure disclosed based on said specific example is enumerated. That is, in a heat storage device that can transfer heat to and from the heat medium, and stores heat transferred from the heat medium, the first heat storage unit that transfers heat to and from the heat medium, and Heat capacity control which has the 1st heat storage part and the 2nd heat storage part provided via the heat transfer wall, and controls the heat capacity of the 1st heat storage part by controlling the heat conduction performance of the heat transfer wall It is the control apparatus of the thermal storage apparatus characterized by providing a means.
[0046]
The steps S1 to S4 and S13 shown in FIG. 2 correspond to the heat capacity control means. The operational effects of the heat storage device control device are the same as the operational effects of the heat storage device described in the embodiment. Further, the heat dissolution amount control means can be read as a heat capacity controller or a heat capacity control controller. In this case, the electronic control unit 31 shown in FIG. 1 corresponds to a heat capacity controller or a heat capacity control controller. Further, the heat dissolution amount control means can be read as a heat capacity control step, and the heat storage device control device can be read as a heat storage device control method.
[0047]
【The invention's effect】
  As explained above, according to the invention of claim 1First heatDepending on the energization state of the electro-conversion elementFirst biographySwitch hot wall between conduction and heat insulationIf the second heat transfer wall is switched between the conduction state and the heat insulation state according to the energization state to the second thermoelectric conversion element, the heat storage device as a wholeThe heat capacity can be changed. In other words, heat mediumThe second heat storage part and the third heat storageThere is no need for a branching part for moving toward the heat part. Therefore, an increase in the number of parts constituting the heat storage device can be suppressed, the structure of the heat storage device can be prevented from becoming complicated, heavy, and large, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.
[0048]
  According to the invention of claim 2, in addition to obtaining the same effect as that of the invention of claim 1, the thermal energy remaining in the heat storage device is converted into electric energy, and the electric power is stored in the power storage device. Can eliminate energy waste. According to the invention of claim 3, the same effect as that of the invention of claim 1 or 2 can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an example of control of the system of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thermal storage apparatus, 7, 8, 9 ... Heat-transfer wall, 10 ... 1st thermal storage tank, 11 ... 2nd thermal storage tank, 12 ... 3rd thermal storage tank, 13 ... 4th thermal storage tank, 14, 40, 43 ... Thermoelectric Conversion element 15, 16 ... Electrode, 22 ... Refrigerant piping, 23 ... Brine piping, 46 ... Power storage device.

Claims

In a heat storage device capable of transferring heat to and from the heat medium and storing heat transferred from the heat medium,
A first heat storage unit that transfers heat to and from the heat medium, a second heat storage unit provided via the first heat storage unit and the first heat transfer wall, and the second heat storage unit And a third heat storage part provided via the second heat transfer wall ,
Before Symbol first heat transfer wall has a first thermoelectric conversion element, the second heat transfer wall has a second thermoelectric conversion element, wherein the first transfer in accordance with the turn-on states of the first thermoelectric conversion element The first heat transfer wall is switched between a heat conduction state and a heat insulation state, and the second heat transfer wall is switched between a heat conduction state and a heat insulation state in accordance with an energization state to the second thermoelectric conversion element. heat storage apparatus characterized by thermal capacity of the entire containing heat storage unit and the second heat storage unit and the third heat storage section is configured variable.

When the pre-Symbol first transfer thermal wall in adiabatic conditions, depending on the temperature difference between the first thermal storage unit and the second heat storage section, that the electromotive force is generated by the first thermoelectric conversion element The heat storage device according to claim 1, wherein

The first heat storage unit, the second heat storage unit, and the third heat storage unit have a heat insulating layer partitioned and formed therein, and a pipe through which the heat medium flows extends from the inside of the heat insulating layer to the outside. The heat storage device according to claim 1, wherein a portion of the pipe provided inside the heat insulating layer is disposed in the first heat storage unit.