JP6078388B2 - 化学蓄熱システム - Google Patents

Description

本発明は、化学蓄熱システムに関する。

従来、車両の空調等において化学蓄熱システムが利用されている。この化学蓄熱システムは、一般に、水蒸気と可逆的な熱化学反応を生じる化学蓄熱物質を充填した反応器と、反応器に供給する水蒸気を生成させる蒸発器と、反応器にて脱水された水蒸気を凝縮する凝縮器とを備えている。上記化学蓄熱システムは、化学蓄熱物質と水蒸気との水和反応に伴う発熱と、水和した化学蓄熱物質の脱水反応に伴う吸熱とを利用し、放熱や蓄熱を行うことができる。

なお、本願に先行する特許文献１には、以下の車両用化学蓄熱システムが提案されている。特許文献１の車両用化学蓄熱システムは、車両に搭載された内燃機関の排気熱により脱水反応を行って蓄熱し、水和反応により放熱する化学蓄熱物質が内蔵された反応器と、反応器から脱水反応に伴って放出された水蒸気を凝縮させる凝縮器と、反応器に水和反応のための水蒸気を供給するための蒸発器とを備えている。この車両用化学蓄熱システムは、反応器の化学蓄熱物質から放熱させる場合に、吸着式ヒートポンプ型空調装置の吸着器の吸着熱を加熱熱源として蒸発器の水を蒸発させ、水蒸気を反応器に供給するよう構成されている。

特開２００９−２６２７４８号公報

しかしながら、従来の化学蓄熱システムは、以下の点で改良の余地がある。すなわち、上述した前者の化学蓄熱システムを用いて、例えば、車両の冷房等を行う場合、水蒸気を生成させる際の蒸発潜熱により冷えた空気を生じさせることが考えられるが、反応器側での水和反応に伴う反応熱（発熱）は、水和反応を維持するために大気中に捨てられる。そのため、その分、熱利用率が低下する。また、上述した後者の車両用化学蓄熱システムは、蒸発器にて蒸発する水の蒸発潜熱を回収していないため、その分、熱利用率が低下する。

本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、従来に比べ、熱利用率を向上させることが可能な化学蓄熱システムを提供しようとして得られたものである。

本発明の一態様は、熱媒体を供給可能な熱媒体供給源を有する流路に設けられており、
水和反応と脱水反応とを可逆的に行うことが可能な化学蓄熱物質が充填された反応器と、上記化学蓄熱物質の水和反応に使用される水蒸気を生成可能、かつ水和した上記化学蓄熱物質の脱水反応によって生じる水蒸気を凝縮可能に構成された蒸発凝縮器と、上記反応器と上記蒸発凝縮器とを連通し、上記水蒸気を流通させるための連通路と、該連通路に設けられ、上記連通路内を流通する上記水蒸気の流量を調節するための流量調節手段とを備え、
上記熱媒体供給源から供給される上記熱媒体の一部が上記反応器の周囲を通過し、上記熱媒体の残りが上記蒸発凝縮器の周囲を通過するように構成可能とされており、
上記反応器における上記化学蓄熱物質の水和反応に伴う反応熱、および、上記蒸発凝縮器における上記水蒸気の生成に伴う蒸発潜熱を回収可能に構成されており、
上記回収した反応熱の一部または全部をシステム外部の部位と熱交換可能に構成されていることを特徴とする化学蓄熱システムにある（請求項１）。

上記化学蓄熱システムは、上記構成を備えている。特に、上記化学蓄熱システムは、反応器における化学蓄熱物質の水和反応に伴う反応熱、および、蒸発凝縮器における水蒸気の生成に伴う蒸発潜熱を回収可能に構成されており、回収した反応熱の一部または全部をシステム外部の部位と熱交換可能に構成されている。そのため、上記化学蓄熱システムは、上記蒸発潜熱を回収して利用しつつ、上記水和反応に伴う反応熱の一部または全部をシステム外部の部位と熱交換させて利用することができる。それ故、上記化学蓄熱システムは、従来に比べ、熱利用率を向上させることができる。

また、上記化学蓄熱システムは、従来の吸着式ヒートポンプ型空調装置を用いる化学蓄熱システムと比較した場合、単一のシステムで熱利用率を向上させることができるので、システムの小型化を図る上で有利である。また、同じ化学蓄熱量とした場合に、蒸発潜熱をより多く取り出すことができる利点もある。

以上、本発明によれば、従来に比べ、熱利用率を向上させることが可能な化学蓄熱システムを提供することができる。

実施例１の化学蓄熱システムを説明するための第１の説明図である。 実施例１の化学蓄熱システムを説明するための第２の説明図である。 実施例１の化学蓄熱システムを説明するための第３の説明図である。 実施例２の化学蓄熱システムを説明するための説明図である。

上記化学蓄熱システムは、エンジンを有する車両またはコージェネレーション装置に用いることができる（請求項２）。

この場合は、車両またはコージェネレーション装置の熱利用率を向上させることができる。エンジンを有する車両としては、具体的には、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関を有する自動車などを例示することができる。エンジンを有するコージェネレーション装置としては、具体的には、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ガスエンジン、ガスタービン等の内燃機関を有するコージェネレーション装置などを例示することができる。

上記化学蓄熱システムにおいて、反応器の反応熱の一部または全部を回収するタイミングは、上記車両またはコージェネレーション装置の停止時から始動時までの間のいずれかに設定されていることが好ましい（請求項３）。なお、車両の停止時とは、エンジンが低負荷で動いた状態のまま車両の走行が停止しているときをいう。また、車両の始動時とは、車両の走行が開始されるときをいう。車両の停止時から始動時までの間の典型例としては、例えば、走行中の車両が走行を一旦停止した後、次に走行を開始するまでの間や、走行のために車両のエンジンを低負荷で動かして暖機する等した後、走行を開始するまでの間などが挙げられる。一方、コージェネレーション装置の停止時とは、エンジンまたは発電機が停止または低負荷で動いた状態のときをいう。また、コージェネレーション装置の始動時とはエンジンまたは発電機が起動するときをいう。

車両またはコージェネレーション装置の停止時から始動時までの間は、エンジンの出力が相対的に低いので、エンジンやエンジンの熱を利用している部位等のシステム外部の部位の温度が低下する。しかしながら、上記のように構成した場合は、上記蒸発潜熱を回収して利用しつつ、上記タイミングで反応熱を回収し、この回収した反応熱を、熱需要のあるシステム外部の部位に供給して有効利用することができる。そのため、熱利用率の向上に有利である。上記タイミングは、好ましくは、上記停止時から上記始動時直前までの間のいずれかに設定することができる。

上記化学蓄熱システムにおいて、システム外部の部位は、車両またはコージェネレーション装置の駆動系の部位とすることができる（請求項４）。なお、上記駆動系の部位とは、車両、コージェネレーション装置が有するエンジンを含み、エンジンの駆動力の伝達に関わる部位をいう。

車両またはコージェネレーション装置における駆動系の部位は、エンジンの駆動力を伝達する際に駆動部品間等に生じる摩擦力を低減するために、オイル、フルードなど、比較的粘性の高い粘性液体が多く利用されるのが一般的である。粘性液体の粘度を下げ、摩擦力を低減させるためには、粘性液体の温度を相対的に高くすることが有効である。つまり、上記駆動系の部位は、多大に熱を必要とする部位である。そのため、上記のように構成した場合は、上記反応熱を回収し、この回収した反応熱を、大きな熱需要のある駆動系の部位に供給して上記摩擦の低減に有効利用することができる。そのため、この場合は、エンジンの駆動力の伝達ロス等を抑制することができ、車両またはコージェネレーション装置の燃費向上、省エネ等に寄与することができる。

上記化学蓄熱システムにおいて、システム外部の部位は、車両またはコージェネレーション装置の排気系の部位とすることもできる（請求項５）。なお、上記排気系の部位とは、車両、コージェネレーション装置が有するエンジンから排出される排ガスが流通する部位をいう。

車両またはコージェネレーション装置における排気系の部位は、エンジンから排出される排ガスを浄化するために排ガス浄化装置が利用されている。排ガス浄化装置を有効に機能させるためには、三元触媒等の触媒等が活性化する活性化温度まで温度を高くする必要がある。つまり、上記排気系の部位は、排ガスを浄化するのに比較的高い温度を必要とする部位である。そのため、上記のように構成した場合は、上記反応熱を回収し、この回収した反応熱を、熱需要のある排気系の部位に供給して排ガス浄化装置を有効に機能させることができる。そのため、この場合は、車両またはコージェネレーション装置の排ガス浄化に寄与することができる。

上記化学蓄熱システムにおいて、システム外部の部位は、具体的には、エンジンを冷却する冷却水、および、冷却水を流通させる冷却水回路から選択される少なくとも１つに熱を供給可能に構成された第１熱供給部とすることができる（請求項６）。第１熱供給部は、冷却水、冷却水回路のいずれか一方に熱を供給可能に構成されていてもよいし、冷却水および冷却水回路の両方に熱を供給可能に構成されていてもよい。

この場合は、エンジンの冷却水および冷却水回路から選択される少なくとも１つに、上記回収した反応熱の一部または全部を、第１熱供給部を介して供給することができる。そのため、この場合は、エンジンを保温することができるため、エンジンの燃費向上、排ガス中に含まれる大気汚染物質の低減を実現しやすくなる。また、車両またはコージェネレーション装置の停止後、次の始動時までの間は、通常、エンジンの温度が低下しやすい。これに対し、さらに、反応器の反応熱の一部または全部を回収するタイミングが上述のように設定されている場合は、エンジンの温度が低下しやすい期間中であっても上記反応熱の供給によってエンジンを保温することができるため、エンジンの燃費向上、排ガス中に含まれる大気汚染物質の低減をより実現しやすくなる。

上記化学蓄熱システムにおいて、システム外部の部位は、具体的には、車両における、エンジンオイル、自動変速機（ＡＴ）、自動変速機フルード（ＡＴＦ）、ディファレンシャルギア（デフギア）、および、ディファレンシャルギアオイル（デフオイル）から選択される少なくとも１つに熱を供給可能に構成された第２熱供給部とすることができる（請求項７）。第２熱供給部は、エンジンオイル、ＡＴ、ＡＴＦ、デフギア、および、デフオイルのいずれかに熱を供給可能に構成されていてもよいし、これらの組合せに対して熱を供給可能に構成されていてもよい。

この場合は、車両における、エンジンオイル、ＡＴ、ＡＴＦ、デフギア、および、デフオイルから選択される少なくとも１つに、上記回収した反応熱の一部または全部を、第２熱供給部を介して供給することができる。そのため、この場合は、エンジン、ＡＴ、デフギアにおける摩擦が低減され、エンジンの駆動力の伝達ロス等を抑制することできる。それ故、この場合は、車両の燃費向上、省エネ等に寄与することができる。

上記化学蓄熱システムにおいて、システム外部の部位は、車両における、排ガス浄化装置における触媒、添加剤タンク、および、添加剤から選択される少なくとも１つに熱を供給可能に構成された第３熱供給部とすることができる（請求項８）。

この場合は、車両における、排ガス浄化装置の触媒、添加剤タンク、および、添加剤から選択される少なくとも１つに、上記回収した反応熱の一部または全部を、第３熱供給部を介して供給することができる。従来、排ガス浄化装置における触媒や添加剤タンク、添加剤をヒータにより加熱することが多かった。しかし、この場合は、上記回収した反応熱によって触媒や添加剤タンク、添加剤を加熱することができるので、ヒータの使用量を低減することができる。車両のエンジンがディーゼルエンジンである場合には、窒素酸化物が発生しやすく、これを除去するのに尿素選択的触媒還元システム（以下、「ＳＣＲシステム」ということがある。）を使用することが多いため、特に有用である。なお、ＳＣＲシステムでは、添加剤は尿素であり、添加剤タンクは尿素タンクである。

上記化学蓄熱システムは、熱媒体を供給可能な熱媒体供給源を有する流路に設けられており、熱媒体供給源から供給される熱媒体の一部が反応器の周囲を通過し、熱媒体の残りが蒸発凝縮器の周囲を通過するように構成可能とされている（以下、この構成を第１モードということがある）。

上記化学蓄熱システムは、反応器の周囲を通過する熱媒体によって反応熱を、蒸発凝縮器の周囲を通過する熱媒体によって蒸発潜熱をそれぞれ回収することができる。なお、熱媒体は、熱を移動させるために使用される流体である。上記熱媒体としては空気を好適に用いることができる。上記化学蓄熱システムが車両、とりわけ車両の空調システムに適用される場合は、車両室内から空調システムの流路内に戻される循環空気や車外から取り込んだ大気などを熱媒体として好適に用いることができる。

また、上記化学蓄熱システムにおいて、反応器を通過した熱媒体の一部を、蒸発凝縮器を通過した熱媒体と混合するように構成可能とされることもできる（請求項９）。

この場合は、蒸発凝縮器の周囲を通過した熱媒体の温度を反応器の周囲を通過した熱媒体によって温度調節することができる。そのため、上記化学蓄熱システムを、例えば、車両の空調システムに適用した場合には、車室内に供給する空気の温度制御、流量制御などを行いやすくなる利点がある。

上記化学蓄熱システムは、第１モードを構成可能とされる以外にも、さらに、熱媒体供給源から供給される熱媒体の全てが反応器の周囲を通過し、反応器の周囲を通過した熱媒体が蒸発凝縮器の周囲を通過するように構成可能とされていてもよい（以下、この構成を第２モードということがある）。この場合は、反応器の周囲を通過する熱媒体によって反応熱を回収した後、回収した反応熱によって蒸発凝縮器を温めることができる。そのため、蒸発凝縮器が過度に低温にならず、水の蒸発を促進することができる。上記化学蓄熱システムは、好ましくは、少なくとも第１モードと第２モードとを切り替え可能に構成されているとよい。

以下、実施例の化学蓄熱システムについて、図面を用いて説明する。なお、同一部材については同一の符号を用いて説明する。

（実施例１）
実施例１の化学蓄熱システムについて、図１〜図３を用いて説明する。図１に示すように、本例の化学蓄熱システム１は、反応器１１と、蒸発凝縮器１２と、連通路１３と、流量調節手段１４とを備えている。

本例の化学蓄熱システム１は、具体的には、熱媒体３０を供給可能な熱媒体供給源３１を有する流路３内に設けられている。より具体的には、本例の化学蓄熱システム１は、ディーゼルエンジンを有する自動車等のエンジン２１を有する車両に用いられるものである。また、上記流路３は、車両の空調システムにおける流路であり、熱媒体供給源３１は、熱媒体３０としての空気を供給可能な送風ファンである。

流路３は、第１流路３２１と、第１流路３２１に接して設けられた第２流路３２２と、第１流路３２１と第２流路３２２との間を区画する区画壁３４と、内部を流れる熱媒体３０の流れ方向を変更させることが可能な可動壁３５とを有している。流路３の流路入口は、第１流路３２１の上流側とされており、流路入口側に熱媒体供給源３１が配置されている。第２流路３２２の下流側端部には、第２流路３２２内を流れた熱媒体３０をシステム外部の部位２に送るための接続流路３３の上流側端部が接続されている。本例では、反応器１１は、第２流路３２２内に配置されており、蒸発凝縮器１２は、反応器１１よりも下流側における第１流路３２１内に配置されている。可動壁３５は、反応器１１の上流側における区画壁３４に設けられた第１可動壁３５１と、反応器１１の下流側かつ蒸発凝縮器１２の上流側における区画壁３４に設けられた第２可動壁３５２とを含んで構成されている。本例では、可動壁３５が、さらに、第１流路３２１の下流側端部と第２流路３２２の下流側端部との間に設けられた第３可動壁３５３と、第２流路３２２と接続流路３３との間に設けられた第４可動壁３５４とを含む例を示している。

なお、第１可動壁３５１は、第１流路３２１と第２流路３２２との連通状態を塞ぐ「閉状態」（図１参照）と、熱媒体供給源３１から供給される熱媒体３０を第１流路３２１と第２流路３２２との両方に送ることが可能な「半開状態」（図２参照）と、熱媒体供給源３１から供給される熱媒体３０の全てを第２流路３２２に送ることが可能な「全開状態」（図３参照）とに少なくとも切り替え可能に構成されている。第２可動壁３５２は、第１流路３２１と第２流路３２２との連通状態を塞ぐ「閉状態」（図１、図２参照）と、第２流路３２２内を流れる熱媒体３０を堰き止め、堰き止められた熱媒体３０を第１流路３２１内に送ることが可能な「全開状態」（図３参照）とに少なくとも切り替え可能に構成されている。第３可動壁３５３は、第１流路３２１と第２流路３２２との連通状態を塞ぐ「閉状態」（図１〜図３参照）を少なくとも構成可能とされている。第４可動壁３５４は、第２流路３２２と接続流路３３との連通状態を塞ぐ「閉状態」（図１、図３参照）と、第２流路３２２と接続流路３３とを連通状態とする「開状態」（図２参照）とに少なくとも切り替え可能に構成されている。

反応器１１は、水和反応と脱水反応とを可逆的に行うことが可能な化学蓄熱物質（不図示）が充填されている。本例では、化学蓄熱物質はＣａＯである。また、本例では、反応器１１は、化学蓄熱物質を加熱することが可能に構成されている。本例では、より具体的には、反応器１１は、車両から供給される電力により化学蓄熱物質の加熱を行うことが可能なヒータ（不図示）を有している。反応器１１は、上記ヒータの加熱により、水和した化学蓄熱物質を脱水させ、再生することが可能とされている。

蒸発凝縮器１２は、化学蓄熱物質の水和反応に使用される水蒸気を生成可能、かつ水和した化学蓄熱物質の脱水反応によって生じる水蒸気を凝縮可能に構成されている。また、本例では、蒸発凝縮器１２は、水蒸気の生成に用いられる水と、水蒸気の凝縮によって生成した水とを貯留可能に構成されている。蒸発凝縮器１２は、より具体的には、内部に水を貯留する容器（不図示）を有しており、容器内の水を蒸発させるための熱交換手段（不図示）および水蒸気を凝縮させるための熱交換手段（不図示）とが設けられている。上記水を蒸発させるための熱交換手段は、容器内の水よりも高温の流体と熱交換可能な熱交換部とすることができる。また、上記水を蒸発させるための熱交換手段として、容器内における少なくとも液相部を含む部分で通電により加熱を行うことが可能なヒータなどを設けることもできる。一方、上記水蒸気を凝縮させるための熱交換手段は、容器内における少なくとも気相部を含む部分で、容器内の気相よりも低温の流体と熱交換可能な熱交換部とすることができる。

連通路１３は、反応器１１と蒸発凝縮器１２とを連通し、水蒸気を流通させるためのものである。流量調節手段１４は、連通路１３に設けられており、連通路１３内を流通する水蒸気の流量を調節するためのものである。流量調節手段１４は、具体的には、制御ユニット（不図示）からの指令を受けて、反応器１１と蒸発凝縮器１２とを連通する連通路１３の開度を調整することが可能な開閉弁である。

本例の化学蓄熱システム１は、反応器１１における化学蓄熱物質の水和反応に伴う反応熱、および、蒸発凝縮器１２における水蒸気の生成に伴う蒸発潜熱を回収可能に構成されている。

本例の化学蓄熱システム１は、具体的には、流量調節手段１４によって反応器１１と蒸発凝縮器１２とを連通させた状態とし、蒸発凝縮器１２において水蒸気を生成させる一方、反応器１１において化学蓄熱物質の水和反応を生じさせることが可能とされている。また、図２に示すように、第１可動壁３５１が上述した半開状態、第２可動壁３５２が上述した閉状態となるように流路３を構成することが可能とされている。これにより、本例の化学蓄熱システム１は、熱媒体供給源３１から供給される熱媒体３０の一部が反応器１１の周囲を通過し、熱媒体３０の残りが蒸発凝縮器１２の周囲を通過する（図２の熱媒体３０の流れを示す矢印参照）第１モードが構成可能とされ、反応器１１における化学蓄熱物質の水和反応に伴う反応熱（発熱）、および、蒸発凝縮器１２における水蒸気の生成に伴う蒸発潜熱を上記熱媒体３０によって回収可能とされている。

ここで、本例の化学蓄熱システム１は、回収した反応熱の一部または全部をシステム外部の部位２と熱交換可能に構成されている。本例では、具体的には、システム外部の部位２は、車両の駆動系の部位とされている。より具体的には、システム外部の部位２は、エンジン２１を冷却する冷却水を流通させる冷却水回路２２に熱を供給可能に構成された第１熱供給部２３である。本例では、具体的には、第１熱供給部２３は、冷却水回路２２に接続された熱交換器より構成されている。なお、図１〜図３中、冷却水回路２２における２２１は、冷却水の過度の温度上昇を防ぐために大気に熱を放出するための熱交換器である。２２２は、冷却水を循環させる手段としてのポンプである。２２３は、ヒータコア２２５に流入する冷却水量を調整する手段としてのウォータバルブである。２２４は、上記熱交換器２２１に流入する冷却水量を調整する手段としてのサーモスタットである。２２６は、バイパス回路である。

また、本例の化学蓄熱システム１は、反応器１１の反応熱の一部または全部を回収するタイミングが、車両の停止時から始動時までの間のいずれかに設定されている。本例では、具体的には、上記タイミングは、走行中の車両が走行を一旦停止した後、次に走行を開始する直前までの間に設定されている。

また、本例の化学蓄熱システム１は、図３に示すように、第１可動壁３５１が上述した全開状態、第２可動壁３５２が上述した全開状態となるように流路３を構成することも可能とされている。これにより、熱媒体供給源３１から供給される熱媒体３０の全部が反応器１１の周囲を通過し、反応器１１の周囲を通過した熱媒体３０が蒸発凝縮器１２の周囲を通過する第２モード（図３の熱媒体３０の流れを示す矢印参照）が構成可能とされている。なお、上記第２モードを構成した際には、流量調節手段１４によって反応器１１と蒸発凝縮器１２とを連通させた状態とし、蒸発凝縮器１２において水蒸気を生成させる一方、反応器１１において化学蓄熱物質の水和反応を生じさせることが可能とされている。この場合は、車室内から戻された空気や外気を熱媒体供給源によって下流側に供給し、これら空気の全てを図３の熱媒体３０の流れを示す矢印のように反応器１１、蒸発凝縮器１２の順に通過させることで、反応熱によって温められた空気を暖房として車室に供給することができる。

次に、本例の化学蓄熱システムの動作の一例について説明する。

本例の化学蓄熱システム１は、車両が走行している場合には、流量調節手段１４が開状態とされることにより、反応器１１と蒸発凝縮器１２とが連通した状態とされる。そして、車両の回生電力等の電力を利用して反応器１１がヒータにより加熱され、水和している化学蓄熱物質を脱水反応させて水蒸気を生成させる。生成した水蒸気は、連通路１３を介して蒸発凝縮器１２に移動して凝縮され、液体の水となる。つまり、本例の化学蓄熱システム１は、車両の走行時に、水和した化学蓄熱物質を加熱して蓄熱を行うことができる。

一方、本例の化学蓄熱システム１は、車両の停止時から始動時の直前までの間、図２に示すように流路３が構成される。つまり、第１可動壁３５１は、第１流路３２１側に可動させることにより、熱媒体３０としての車両の車室からの空気や大気を第１流路３２１と第２流路３２２との両方に送ることが可能な半開状態とされる。第２可動壁３５２は、区画壁３４に沿ったまま可動させず、第１流路３２１と第２流路３２２との連通が塞がれた閉状態とされる。第３可動壁３５３は、区画壁３４に沿ったまま可動させず、第１流路３２１と第２流路３２２との連通が塞がれた閉状態とされる。第４可動壁３５４は、接続流路３３の流路壁側に可動させることにより、第２流路３２２と接続流路３３とが連通された開状態とされる。

また、流量調節手段１４が開状態とされることにより、反応器１１と蒸発凝縮器１２とが連通した状態とされる。そして、ヒータにより蒸発凝縮器１２において水蒸気を生成させる。生成した水蒸気は、連通路１３を介して反応器１１に移動し、化学蓄熱物質と水和反応する。したがって、蒸発凝縮器１２では水蒸気の生成に伴う蒸発潜熱が生じ、反応器１１では、化学蓄熱物質の水和反応に伴う反応熱（発熱）が生じる。

この際、熱媒体供給源３１より下流側に熱媒体３０としての空気を供給すると、供給された空気の一部は、第２流路３２２に流入する。供給された熱媒体３０としての空気の残りは、第１流路３２１を流れる。第２流路３２２に流入した熱媒体３０としての空気は、反応器１１の周囲を通過し、反応器１１における化学蓄熱物質の水和反応に伴う反応熱（発熱）を回収する。一方、第１流路３２１を流れる熱媒体３０としての空気は、蒸発凝縮器１２の周囲を通過し、蒸発凝縮器１２における水蒸気の生成に伴う蒸発潜熱を回収する。上記反応熱を回収し、温められた熱媒体３０としての空気は、接続流路３３を介して、本例のシステム外部の部位２であるエンジン２１の冷却水回路２２に設けた第１熱供給部２３としての熱交換器に送られる。そして、第１熱供給部２３を介して上記温められた熱媒体３０としての空気と冷却水回路２２内を流れる冷却水との間で熱交換がなされ、冷却水が加熱される。一方、上記蒸発潜熱を回収し、冷やされた熱媒体３０としての空気は、第１流路３２１の下流側から冷房空気として車室内に供給される。

次に、本例の化学蓄熱システムの効果について説明する。

本例の化学蓄熱システム１は、蒸発潜熱を回収して利用しつつ、水和反応に伴う反応熱の一部または全部をシステム外部の部位２と熱交換させて利用することができる。それ故、本例の化学蓄熱システム１は、反応器１１側での水和反応に伴う反応熱を大気中に放出して捨ててしまうことがなく、その分、熱利用率を向上させることができる。

また、本例の化学蓄熱システム１は、反応器１１の反応熱の一部または全部を回収するタイミングが、車両の停止時から始動時直前までの間に設定してある。この間は、エンジン２１の出力が相対的に低いので、エンジン２１やエンジン２１の冷却水回路２２等の温度が低下する。しかしながら、本例の化学蓄熱システム１は、上記のように構成してあるので、蒸発潜熱を回収して利用しつつ、上記タイミングで回収した反応熱を、エンジン２１の冷却水回路２２に供給し、エンジン２１を保温することができる。そのため、エンジン２１の燃費向上、排ガス中に含まれる大気汚染物質の低減等に寄与することができる。

また、本例の化学蓄熱システム１は、車両の停止中にシステム外部の部位２に熱を供給することができる。そのため、本例の化学蓄熱システム１は、車両の走行時にシステム外部にある暖機したい部位に熱を供給し、車両が停止している時間をまたぐ場合に比べると、放熱等の熱ロスを抑制することが可能となる。

また、本例の化学蓄熱システム１は、Ｃａ系の化学蓄熱物質を用いているので、１００℃付近で水和反応が盛んに行われるようにすることができる。そのため、本例の化学蓄熱システム１は、反応熱を回収した熱媒体３０としての空気の温度を１００℃付近とすることができる。そして、この熱媒体３０としての空気を、エンジン２１の冷却水回路２２から取り出した第１熱供給部２３としての熱交換器に供給し、冷却水と熱交換させることができる。それ故、特段、制御機構を設けることなく、エンジン２１の設計温度に近い状態の温度でエンジン２１を保温することが可能となる。

なお、本例の化学蓄熱システム１において、車両の始動時に、反応器１１内に水和反応しない化学蓄熱物質が残されている場合は、これを水和反応させることによって反応熱を取り出し、エンジン２１の冷却水の加熱昇温等に利用することも可能である。

（実施例２）
実施例２の化学蓄熱システムについて、図４を用いて説明する。図４に示すように、本例の化学蓄熱システム１は、流路３における第３可動壁３５３が、第２流路３２２内を流れる熱媒体３０の一部を第１流路３２１に送ることが可能な「半開状態」と、第１流路３２１と第２流路３２２との連通状態を塞ぐ「閉状態」（図１〜図３参照）とに少なくとも切り替え可能に構成されている。これにより、本例の化学蓄熱システム１は、反応器１１を通過した熱媒体３０の一部を、蒸発凝縮器１２を通過した熱媒体３０と混合可能に構成されている。その他の構成は、実施例１と同様の構成であるので説明は省略する。

そのため、本例の化学蓄熱システム１は、蒸発凝縮器１２の周囲を通過した熱媒体３０の温度を反応器１１の周囲を通過した熱媒体３０によって温度調節することができる。また、車室内に供給する熱媒体３０としての空気の温度制御、流量制御を行いやすくなる利点がある。その他の効果は実施例１と同様の構成であるので説明は省略する。

（変形例）
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、実施例１では、システム外部の部位２が、車両の駆動系の部位である、エンジン２１の冷却水回路２２に熱を供給可能に構成された第１熱供給部２３としての熱交換器である場合を用いて説明した。これ以外にも、システム外部の部位２は、車両における、エンジンオイル、ＡＴ、ＡＴＦ、デフギア、および、デフオイルから選択される少なくとも１つに熱を供給可能に構成された第２熱供給部としての熱交換器とすることができる。この場合は、回収した反応熱の一部または全部を、第２熱供給部としての熱交換器を介して供給することができるので、エンジン、ＡＴ、デフギアにおける摩擦が低減され、エンジンの駆動力の伝達ロス等を抑制することできる。それ故、この場合は、車両の燃費向上、省エネ等に寄与することができ、熱利用率の向上を図ることができる。

さらに上記以外にも、システム外部の部位２は、車両における、排ガス浄化装置の触媒、添加剤タンク、および、添加剤から選択される少なくとも１つに熱を供給可能に構成された第３熱供給部としての熱交換器とすることができる。この場合は、回収した反応熱の一部または全部を、第３熱供給部としての熱交換器を介して供給し、触媒や添加剤タンク、添加剤を加熱することができるので、ヒータの使用量を低減することができ、熱利用率の向上を図ることができる。

１ 化学蓄熱システム
１１ 反応器
１２ 蒸発凝縮器
１３ 連通路
１４ 流量調節手段
２ システム外の部位

Claims (9)

1. 熱媒体（３０）を供給可能な熱媒体供給源（３１）を有する流路（３）に設けられており、
   水和反応と脱水反応とを可逆的に行うことが可能な化学蓄熱物質が充填された反応器（１１）と、上記化学蓄熱物質の水和反応に使用される水蒸気を生成可能、かつ水和した上記化学蓄熱物質の脱水反応によって生じる水蒸気を凝縮可能に構成された蒸発凝縮器（１２）と、上記反応器（１１）と上記蒸発凝縮器（１２）とを連通し、上記水蒸気を流通させるための連通路（１３）と、該連通路（１３）に設けられ、上記連通路（１３）内を流通する上記水蒸気の流量を調節するための流量調節手段（１４）とを備え、
   上記熱媒体供給源（３１）から供給される上記熱媒体（３０）の一部が上記反応器（１１）の周囲を通過し、上記熱媒体（３０）の残りが上記蒸発凝縮器（１２）の周囲を通過するように構成可能とされており、
   上記反応器（１１）における上記化学蓄熱物質の水和反応に伴う反応熱、および、上記蒸発凝縮器（１２）における上記水蒸気の生成に伴う蒸発潜熱を回収可能に構成されており、
   上記回収した反応熱の一部または全部をシステム外部の部位（２）と熱交換可能に構成されていることを特徴とする化学蓄熱システム（１）。
2. 請求項１に記載の化学蓄熱システム（１）であって、
   エンジン（２１）を有する車両またはコージェネレーション装置に用いられることを特徴とする化学蓄熱システム（１）。
3. 請求項２に記載の化学蓄熱システム（１）であって、
   上記反応器（１１）の反応熱の一部または全部を回収するタイミングが、上記車両またはコージェネレーション装置の停止時から始動時までの間のいずれかに設定されていることを特徴とする化学蓄熱システム（１）。
4. 請求項２または３に記載の化学蓄熱システム（１）であって、
   上記システム外部の部位（２）は、上記車両またはコージェネレーション装置の駆動系の部位であることを特徴とする化学蓄熱システム（１）。
5. 請求項２または３に記載の化学蓄熱システム（１）であって、
   上記システム外部の部位（２）は、上記車両またはコージェネレーション装置の排気系の部位であることを特徴とする化学蓄熱システム（１）。
6. 請求項４に記載の化学蓄熱システム（１）であって、
   上記システム外部の部位（２）は、上記エンジンを冷却する冷却水、および、該冷却水を流通させる冷却水回路（２２）から選択される少なくとも１つに熱を供給可能に構成された第１熱供給部（２３）であることを特徴とする化学蓄熱システム（１）。
7. 請求項４に記載の化学蓄熱システム（１）であって、
   上記システム外部の部位（２）は、上記車両における、エンジンオイル、自動変速機、自動変速機フルード、ディファレンシャルギア、および、ディファレンシャルギアオイルから選択される少なくとも１つに熱を供給可能に構成された第２熱供給部であることを特徴とする化学蓄熱システム（１）。
8. 請求項５に記載の化学蓄熱システム（１）であって、
   上記システム外部の部位（２）は、上記車両における、排ガス浄化装置の触媒、添加剤タンク、および、添加剤から選択される少なくとも１つに熱を供給可能に構成された第３熱供給部であることを特徴とする化学蓄熱システム（１）。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の化学蓄熱システム（１）であって、
   上記反応器（１１）を通過した上記熱媒体（３０）の一部を、上記蒸発凝縮器（１２）を通過した上記熱媒体（３０）と混合するように構成可能とされていることを特徴とする化学蓄熱システム（１）。

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