JP6372495B2 - 蓄熱装置 - Google Patents

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Description

本発明は、蓄熱装置に関する。
アンモニアの脱離により蓄熱し吸着により放熱する吸着器を2つ以上備え、吸着器間に生じたアンモニア圧の差を利用してアンモニアを一方の吸着器から他方の吸着器に輸送する熱輸送装置がある。
特開2015−183984号公報
上記した構造の熱輸送装置では、一方の吸着器が蓄熱器として作用し、蓄熱時にアンモニアを放出するので、このアンモニアを、他方の吸着器で保持する。このように、複数の吸着器を備える構造では、装置全体の大型化や構造の複雑化を招く。
本発明は上記事実を考慮し、小型且つ簡単な構造の蓄熱装置を得ることを課題とする。
請求項1に記載の発明では、エンジンで燃焼される燃料が収容される燃料タンクと、前記燃料タンクと前記エンジンとを接続し前記燃料タンクの前記燃料を前記燃料タンクに供給するための供給配管と、前記燃料が気化した燃料ガスの吸着又は化学反応で放熱し前記燃料ガスへの加熱による脱着で蓄熱する蓄熱材を備えた蓄熱器と、前記燃料タンクから前記燃料を前記蓄熱器に送るための第一流路と、前記蓄熱器から前記燃料ガスを前記エンジンに送るための第二流路と、前記第一流路に設けられ前記燃料タンクから前記蓄熱器への燃料の供給と非供給とを切り替える開閉弁と、を有する。
この蓄熱装置では、燃料タンクと蓄熱器とが別部材である。そして、燃料タンクとエンジンとは、供給配管で接続されている。燃料タンクの燃料を、供給配管によってエンジンに供給することができる。また、この蓄熱装置では、燃料タンクから燃料を蓄熱器に送るための第一流路に開閉弁が設けられている。この開閉弁により、燃料タンクから蓄熱器への燃料の供給と非供給とを切り替えることができる。燃料タンクに収容された燃料が気化した燃料ガスが、第一流路を通って蓄熱材に送られると、蓄熱材で吸着又は化学反応することで放熱する。また、蓄熱材の燃料ガスが加熱により脱着することで蓄熱する。脱着された燃料ガスは第二配管を通ってエンジンに送られる。
このように、蓄熱材における反応媒体として、燃料タンクに収容された燃料を用いているので、蓄熱器に反応媒体を供給するための新たな部材を設ける必要がない。また、燃料タンクに収容された燃料は、エンジンで燃焼される燃料でもあり、蓄熱材で脱着された燃料をエンジンで燃焼させるので、蓄熱材で脱着された燃料を収容する部材も不要である。これらにより、小型且つ簡単な構造の蓄熱装置が得られる。しかも、第一流路に開閉弁が設けられているので、燃料タンクの燃料が蓄熱器に送られる状態だけでなく、送られない状態も実現できる。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の発明において、エンジン冷却水を前記蓄熱器と前記エンジンとの間で循環させる循環流路を有する。
したがって、蓄熱器とエンジン冷却水との間で熱の移動を生じさせることができる。たとえば、エンジンの暖気時に蓄熱器の熱をエンジン冷却水に作用させることが可能である。
請求項3に記載の発明では、請求項2に記載の発明において、前記蓄熱器は前記エンジン冷却水の熱により前記燃料ガスを脱着する。
すなわち、蓄熱器において、燃料ガスを脱着して蓄熱する際に、エンジン冷却水の熱を用いるので、効率的な蓄熱が可能である。
請求項4に記載の発明では、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の発明において、前記蓄熱材が、前記燃料ガスを吸着する吸着材である。
吸着材への燃料ガスの吸着を利用することで、効率的に吸着材から放熱させることができる。
請求項5に記載の発明では、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の発明において、前記燃料が、前記燃料タンクに収容された状態で気相の気体燃料である。
燃料タンクに収容された気体燃料を気化させることなく蓄熱器に送って蓄熱材に吸着又は化学反応させることができるので、効率的である。
請求項6に記載の発明では、請求項5に記載の発明において、前記第一流路に、前記気体燃料を調圧する調圧弁が設けられている。
調圧弁により、燃料タンクの気体燃料を所望の圧力に調整し、蓄熱器に送ることができる。
請求項7に記載の発明では、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の発明において、前記燃料が、前記燃料タンクに収容された状態で液相の液体燃料であり、前記第一流路に、前記液体燃料を気化する気化器が設けられている。
燃料タンクに収容された燃料が液体燃料であっても、気化器により気化させることで、蓄熱器において吸着あるいは化学反応を生じさせることができる。
本発明は上記構成としたので、小型且つ簡単な構造の蓄熱装置が得られる。
図1は第一実施形態の蓄熱装置の構成を示す概略図である。 図2は第一実施形態の蓄熱装置の蓄熱器を示す斜視図である。 図3は第一実施形態の蓄熱装置の蓄熱器を示す分解斜視図である。 図4は第一実施形態の蓄熱装置の蓄熱モードの状態を示す概略図である。 図5は第一実施形態の蓄熱装置の放熱モードの状態を示す概略図である。 図6は第二実施形態の蓄熱装置の構成を示す概略図である。 図7は第二実施形態の蓄熱装置の蓄熱モードの状態を示す概略図である。 図8は第二実施形態の蓄熱装置の放熱モードの状態を示す概略図である。
図1には、本発明の第一実施形態の蓄熱装置12が、自動車のエンジン14等と共に示されている。
第一実施形態のエンジン14では、燃料として、気相の燃料の一例である圧縮天然ガス(CNG)を用いる。圧縮天然ガスとしては、たとえばメタンを主成分とするガスを挙げることができる。この圧縮天然ガスを収容する燃料タンク16とエンジン14とは供給配管18で接続されている。燃料タンク16内の圧縮天然ガスが供給配管18を通じてエンジン14に供給される。
蓄熱装置12は、蓄熱器20を有する。燃料タンク16と蓄熱器20とは第一配管30で接続されている。燃料タンク16内の圧縮天然ガスが第一配管30を通じて蓄熱器20に送られる。
第一配管30には、調圧弁32及び開閉弁34が設けられている。調圧弁32では、燃料タンク16内の圧縮天然ガスの圧力を低下させる。開閉弁34は、第一配管30を開閉することで、燃料タンク16から蓄熱器20への圧縮天然ガスの供給・非供給を切り替える。
エンジン14と蓄熱器20とは第二配管36で接続されている。第二配管36には開閉弁38が設けられている。開閉弁38の開弁状態では、後述するように、蓄熱器20から脱着された圧縮天然ガスが、第二配管36を通ってエンジン14に送られる。
第二配管36は、図1に示す例では供給配管18の途中に合流しており、供給配管18の一部が第二配管36を兼ねる構造であるが、第二配管36は供給配管18から独立して、エンジン14に接続されていてもよい。
エンジン14には、ラジエータ40との間でエンジン冷却水を循環させる循環配管42が接続されている。循環配管42は、循環流路の一例である。エンジン冷却水の流れ方向を矢印F0で示す。
循環配管42はさらに、ラジエータ40をバイパスしてエンジン冷却水を流すバイパス配管44が設けられている。バイパス配管44は、循環配管42から分岐部46で分岐し、ラジエータ40をバイパスして、合流部48で循環配管42に合流する。分岐部46には、循環配管42(ラジエータ40)とバイパス配管44とでエンジン冷却水の流れ方向を切り替える切替弁50が設けられている。なお、エンジン冷却水は、バイパス配管44をエンジン冷却水が流れる場合でもエンジン14と蓄熱器20とを循環している。この 場合は、循環配管42の一部とバイパス配管44とで循環流路を構成している。
蓄熱器20は、循環配管42において、エンジン14と切替弁50の間に設けられている。
第一実施形態では、図2及び図3に示すように、蓄熱器20は、筐体22と、筐体22に設けられた複数の熱媒体流路26と、筐体22に設けられた複数の反応室24と、各反応室24内に収納され、吸着材を含む積層体25と、を有している。
筐体22内では、反応室24と熱媒体流路26とが交互に配置され、かつ、2つの熱媒体流路26が最も外側となるように配置されている。反応室24と熱媒体流路26とは隔壁を隔てて互いに分離されている。これらの構成により、外部から供給されるエンジン冷却水と反応室24内の積層体25の吸着材成形体21A、21B(詳細は後述する)との間で熱交換を行える。本実施形態では、反応室24、熱媒体流路26は、それぞれ扁平矩形状の開口端を有する角柱状空間とされている。蓄熱器20は、反応室24の開口方向(燃料ガスの流れ方向、矢印F1方向)と熱媒体流路26の開口方向(エンジン冷却水の流れ方向、矢印F3方向)とが側面視で直交する、直交流型の熱交換型反応器である。
なお、蓄熱器20における反応室24や熱媒体流路26の個数には特に限定はなく、蓄熱器20に対し入出力する熱量や、吸着材成形体21A、21Bの伝熱面の面積(反応室内壁との接触面積)を考慮して適宜設定できる。
ただし、蓄熱器20は、吸着材が収納された反応室を2つ以上有し、熱媒体流路26が少なくとも反応室24の間に配置された構成であることが好ましい。さらに、2つ以上の反応室24と2つ以上の熱媒体流路26とを有し、反応室24と熱媒体流路26とが交互に配置された構成であることがより好ましい。
また、筐体22の材質としては、金属(例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、等)等の熱伝導性の高く、燃料ガスに対する耐食性のある材質が好適である。
図3に示すように、積層体25は、2枚の板状の吸着材成形体21A、21Bと、吸着材成形体21A、21Bに挟持された支持体23と、を有する。吸着材成形体21A、21Bは、燃料ガスが脱着するときに蓄熱し燃料ガスが吸着されるときに放熱する。図3では、積層体25の構成を見やすくするために、吸着材成形体21Aと、支持体23と、吸着材成形体21Bと、を分離して図示している。
但し、積層体の構成としてはこれに限定されず、例えば、吸着材成形体と支持体とが交互に配置され、かつ、最外層が吸着材成形体であるその他の構成(例えば、吸着材成形体/支持体/吸着材成形体/支持体/吸着材成形体の5層構成、等)であってもよい。
吸着材成形体21A、21Bは、それぞれ、吸熱反応により燃料ガスが脱着するときに蓄熱し、発熱反応によって燃料ガスが吸着されるときに放熱する吸着材を含む。
なお、本発明において反応器に収納される吸着材としては、板状の吸着材成形体(例えば、吸着材成形体21A、21B)に限定されるものではなく粉末の吸着材を用いることもできるが、反応器における熱交換の効率をより向上させる観点からは、板状の吸着材成形体であることが好ましい。
支持体23は、図3に示したような平板状に限定されず、たとえば、波型プレートや多孔体プレートであってもよい。
蓄熱器20の蓄熱材は、配位反応により燃料ガスを吸着する化学蓄熱材であってもよく、物理吸着により燃料ガスを吸着する物理吸着材であってもよい。
支持体23としては、支持体23の面に沿った方向(例えば、図3中の白抜き矢印S1の方向)に燃料ガスを流通させることができる支持体を用いることが好ましい。これにより、2枚の吸着材成形体21A、21Bの間に燃料ガスの流路を確保することができるので、第一配管30から供給された燃料ガスを、吸着材成形体21A、21Bの広い範囲に供給できる。更に、吸着材成形体21A、21Bの広い範囲に吸着した燃料ガスを支持体23を介して第二配管36に向けて放出することができる。
このような支持体23として、具体的には、波型プレート又は多孔体プレートを用いることができる。
支持体23として多孔体プレートを用いた場合には、多孔体プレート内を燃料ガスが通過する。
支持体23として波型プレートを用いた場合には、積層体25における波型プレートと吸着材成形体21A、21Bとの間に生じる隙間を燃料ガスが通過する。
図2に示すように、蓄熱器20と第一配管30とは、蓄熱器20中の複数の反応室24と第一配管30とを気密状態で連通するヘッダ部材28A(例えば、マニホールド等)を介して接続されている。蓄熱器20と第二配管36とは、蓄熱器20中の複数の反応室24と第二配管36とを気密状態で連通するヘッダ部材28B(例えば、マニホールド等)を介して接続されている。ヘッダ部材28Aとヘッダ部材28Bとは互いに筐体22において反対側に位置しており、第一配管30から複数の反応室24に、気密状態で燃料ガスが送られると共に、複数の反応室24から第二配管36へ気密状態で燃料ガスが送られるようになっている。
蓄熱器20は、ヘッダ部材29A(例えば、マニホールド等)を介して循環配管42に接続されるとともに、ヘッダ部材29B(例えば、マニホールド等)を介して循環配管42に接続されている。蓄熱器20内の複数の熱媒体流路26は、ヘッダ部材29Aにより気密状態で循環配管42に連通されるとともに、ヘッダ部材29Bにより気密状態で循環配管42に連通されている。これにより、循環配管42を通じ、蓄熱器20内の熱媒体流路26と、エンジン14との間でエンジン冷却水を流通できるようになっている。
なお、図2では、蓄熱器20の構成を見やすくするために、ヘッダ部材28A、28B、29A、29Bを二点鎖線で表している。
図1に示すように、開閉弁34、38及び切替弁50は、制御装置52により制御される。
次に、本実施形態の作用を説明する。
本実施形態では、蓄熱器20において、図4に示すように蓄熱するモード(以下「蓄熱モード」という)と、図5に示すように放熱するモード(以下「放熱モード」という)の2つのモードを採り得る。
蓄熱モードでは、まず、蓄熱器20の蓄熱材に、燃料ガスが吸着されている状態となっている。車両走行中は、図4に示すように、制御装置52は、切替弁50をラジエータ40側に切り替える。これにより、エンジンの冷却に使用されて昇温された(たとえば90℃程度になっている)エンジン冷却水は、矢印F0で示すように、バイパス配管44を経由することなくラジエータ40に流れ、循環配管42を循環する。
また、蓄熱モードでは、制御装置52は、開閉弁34を閉弁し、開閉弁38を開弁する。開閉弁34の閉弁により、燃料タンク16の燃料ガスは、蓄熱器20に送られない状態が実現される。
そして、蓄熱器20では、エンジン冷却水からの熱を受けて、燃料ガスが脱着されると共に蓄熱される。また、開閉弁38は開弁されているので、脱着された燃料ガスは、矢印G1で示すように、第二配管36を通ってエンジン14に流れ、エンジン14で燃焼される。
車両(エンジン14)の停止時には、このように、エンジン14の熱を蓄熱器20に蓄熱した状態が維持される。
エンジン14が始動されるときは、図5に示す放熱モードとなる。放熱モードでは、制御装置52は、切替弁50をバイパス配管44側に切り替える。エンジン冷却水は、矢印F0で示すように、ラジエータ40をバイパスして循環する。
また、放熱モードでは、制御装置52は、開閉弁34を開弁し、開閉弁38を閉弁する。開閉弁34が開弁されているので、矢印G2で示すように、燃料タンク16の燃料ガスが、蓄熱器20に送られる。このとき、燃料ガスは調圧弁32によって所定の圧力に減圧(圧力調整)されるので、蓄熱器20において、効率的に燃料ガスを吸着できる。
蓄熱器20では、燃料ガスを吸着して発熱(放熱)する。したがって、この熱を、エンジンの暖機や、車室内の暖房等に用いることができる。
開閉弁38は閉弁されているので、燃料ガスが蓄熱器20から第二配管36を通ってエンジン14に流れることはない。
第一実施形態の蓄熱装置12では、以上の説明から分かるように、蓄熱器20において吸着及び脱着される媒体(反応媒体)として、燃料タンク16に収容された燃料(燃料ガス)を用いており、反応媒体を保持しておくための部材(タンク等)や、この反応媒体の凝縮器、吸着器等が不要である。したがって、本実施形態では、これらの部材を有する蓄熱装置と比較して、小型且つ簡単な構造を実現できる。
次に、第二実施形態について説明する。第二実施形態において、第一実施形態と同様の要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
図6に示すように、第二実施形態の蓄熱装置72では、燃料タンクとして、液相の燃料(液体燃料、たとえばガソリン)が収容される燃料タンク76を有する。
また、第二実施形態では、第一配管30に、第一実施形態の調圧弁32(図1参照)に代えて、気化器82が設けられている。気化器82は、外部からのエネルギーにより、液体の燃料を気化する。すなわち、燃料タンク76内の燃料(液体燃料)は、気化器82によって気化された状態で、蓄熱器80に送られる。
第二実施形態において、燃料タンク76内に収容される液体の燃料としては、たとえばガソリンが挙げられる。第二実施形態の気化器82は、気化したガソリンの吸着及び脱着に適した吸着材が収容されている。
なお、第二実施形態において、蓄熱器80の構造は、第一実施形態の蓄熱器20(図2及び図3参照)と同一の構造を採り得る。ただし、蓄熱材としては、燃料タンク76内で液体である燃料が気化して燃料ガスになった状態で、この燃料ガスの吸着・脱着に適した蓄熱材が用いられる。
第二実施形態の蓄熱装置72においても、図7に示す蓄熱モードと、図8に示す放熱モードを採り得る。
蓄熱モードでは、制御装置52は、開閉弁34を閉弁し、開閉弁38を開弁する。開閉弁34は閉弁されているので、エンジン14の燃料ガスは蓄熱器80に送られない。蓄熱器80では、エンジン冷却水からの熱を受けて、燃料ガスが脱着されると共に蓄熱される。開閉弁38は開弁されているので、脱着された燃料ガスは、矢印G3で示すように、第二配管36を通ってエンジン14に流れ、エンジン14で燃焼される。
車両(エンジン14)の停止時には、このように、エンジン14の熱を蓄熱器80に蓄熱した状態が維持される。
エンジン14が始動されるとき、放熱モードでは、制御装置52は、切替弁50をバイパス配管44側に切り替える。エンジン冷却水は、ラジエータ40をバイパスして循環する。放熱モードでは、制御装置52は、開閉弁34を開弁し、開閉弁38を閉弁する。開閉弁34が開弁されているので、矢印G4で示すように、燃料タンク76の燃料(液体)が、気化器82で気化され、蓄熱器80に送られる。
蓄熱器80では、燃料ガスを吸着して発熱(放熱)する。この熱を、エンジン14の暖機や、車室内の暖房等に用いることができる。開閉弁38は閉弁されているので、燃料ガスが蓄熱器80から第二配管36を通ってエンジン14に流れることはない。
このように、第二実施形態においても、蓄熱器80において吸着及び脱着される媒体(反応媒体)として、燃料タンク76に収容された燃料(液体燃料)を用いており、反応媒体を保持しておくためのタンクや、反応媒体の凝縮器、吸着器等が不要である。第二実施形態においても、これらの部材を有する蓄熱装置と比較して、小型且つ簡単な構造を実現できる。
第二実施形態の蓄熱装置72では、気化器82を有しているので、燃料タンク76に収容された燃料が液体燃料であっても、この液体燃料を気化して、蓄熱器80に吸着させることができる。燃料タンク76としては、圧縮されたガスを収容しないので、高い耐圧性や耐久性が要求されない。
これに対し、第一実施形態のように、燃料タンク16に気相の燃料(燃料ガス)を収容した構成では、燃料を蓄熱器20に送る際に気化する必要がなく、気化器が不要である。そして、燃料タンク16の燃料ガスの圧力(タンク内圧)を用いることで、燃料ガスを効率的に蓄熱器20に送ることができる。
なお、燃料タンクに収容される燃料(エンジン14で燃焼される燃料)としては、これらの他にも、液化天然ガス(LNG)、液化石油ガス(LPG)、軽油等であってもよい。燃料タンクから第一配管30へ排出された状態で、十分に高い圧力を有する気相の燃料を用いる構成では、第一実施形態のように、調圧弁32を有する構成として、圧力調整(減圧)を行えばよい。これに対し、燃料タンクから第一配管30へ排出された状態で液相である燃料を用いる構成であれば、第二実施形態のように、気化器82を有する構成として、燃料を気化した状態で蓄熱器80に送ればよい。
各実施形態において、蓄熱器20、80から脱着した燃料は、燃料タンク16、76に収容されていた燃料、すなわち、エンジン14で燃焼される燃料である。蓄熱器20、80から脱着した燃料をエンジン14で燃料に利用することができ、この燃料を再び収容するための部材、たとえば吸着器等が不要である。
しかも、吸着器をあらたに設けた構成では、吸着器に対し反応媒体を吸着・脱着させる際にも熱交換を行う。そして、吸着・脱着時の温度も所定範囲内に維持するためにあらたな熱源も必要であり、蓄熱装置として、さらなる大型化、複雑化を招くおそれがある。上記各実施形態では、あらたな吸着器だけでなく、熱源も不要であり、蓄熱装置の構造として単純化、小型化を図ることができる。
上記各実施形態において、蓄熱器20、80で用いる蓄熱材は、燃料の種類に応じて決めることができる。たとえば、蓄熱材として、燃料ガスを吸着・脱着する吸着材を用いることができる。吸着材を用いることで、燃料ガスを吸着材に吸着させ、効率的に放熱させることができる。
吸着材としては、孔径が10nm以下の多孔性吸着材を用いれば、燃料ガス(CNGやLNG)を吸着・脱着可能で、且つ、燃料ガスを吸着する実質的な表面積を広く確保できるので、高効率の吸着・脱着が可能である。
多孔性吸着材の具体例としては、カーボンを含有するカーボン吸着材(活性炭やカーボンブラック等)、ゼオライト、MOF(Metal Organic Framework)等を挙げることができる。カーボン吸着材は入手が容易であり、また、孔径が広範囲に広がっているので、各種の燃料の吸着・脱着に用いることができ、また、燃料ガスの粒径にばらつきがあっても対応できる。
これに対し、ゼオライト、MOFは、所定の孔径の細孔を形成することにより、孔径のばらつきが少ない吸着材が得られる。粒径が所定範囲内にあることがあらかじめ分かっている燃料ガスに対し、優れた吸着・脱着特性を発揮できる。
蓄熱材としては、燃料の種類によっては、燃料ガスの化学反応(固定化)により放熱する化学蓄熱材を用いることができる。燃料がアンモニア(NH)の場合には、蓄熱材の例として、塩素金属系の化学蓄熱材を挙げることができる。たとえば、アルカリ金属の塩化物、臭化物、ヨウ化物、アルカリ土類金属の塩化物、臭化物、ヨウ化物、及び遷移金属の塩化物、臭化物、ヨウ化物からなる群から選択される少なくとも1種を含む金属ハロゲン化物を化学蓄熱材として用いることができる。
12 蓄熱装置
14 エンジン
16 燃料タンク
20 蓄熱器
21A、21B 吸着材成形体(蓄熱材の一例)
30 第一配管(第一流路)
32 調圧弁(調圧部材の一例)
36 第二配管(第二流路)
40 ラジエータ
42 循環配管(循環流路の一例)
72 蓄熱装置
76 燃料タンク
80 蓄熱器
82 気化器

Claims (7)

  1. エンジンで燃焼される燃料が収容される燃料タンクと、
    前記燃料タンクと前記エンジンとを接続し前記燃料タンクの前記燃料を前記燃料タンクに供給するための供給配管と、
    前記燃料が気化した燃料ガスの吸着又は化学反応で放熱し前記燃料ガスへの加熱による脱着で蓄熱する蓄熱材を備えた蓄熱器と、
    前記燃料タンクから前記燃料を前記蓄熱器に送るための第一流路と、
    前記蓄熱器から前記燃料ガスを前記エンジンに送るための第二流路と、
    前記第一流路に設けられ前記燃料タンクから前記蓄熱器への燃料の供給と非供給とを切り替える開閉弁と、
    を有する蓄熱装置。
  2. エンジン冷却水を前記蓄熱器と前記エンジンとの間で循環させる循環流路を有する請求項1に記載の蓄熱装置。
  3. 前記蓄熱器は前記エンジン冷却水の熱により前記燃料ガスを脱着する請求項2に記載の蓄熱装置。
  4. 前記蓄熱材が、前記燃料ガスを吸着する吸着材である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の蓄熱装置。
  5. 前記燃料が、前記燃料タンクに収容された状態で気相の気体燃料である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の蓄熱装置。
  6. 前記第一流路に、前記気体燃料を調圧する調圧弁が設けられている請求項5に記載の蓄熱装置。
  7. 前記燃料が、前記燃料タンクに収容された状態で液相の液体燃料であり、
    前記第一流路に、前記液体燃料を気化する気化器が設けられている請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の蓄熱装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7466051B1 (ja) 2023-01-12 2024-04-11 株式会社アマダ アシストガス制御装置、レーザ加工機及びアシストガス制御方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10378427B2 (en) 2017-03-31 2019-08-13 Saudi Arabian Oil Company Nitrogen enriched air supply for gasoline compression ignition combustion
US10508017B2 (en) 2017-10-13 2019-12-17 Saudi Arabian Oil Company Point-of-sale octane/cetane-on-demand systems for automotive engines
KR102383251B1 (ko) * 2017-11-24 2022-04-05 현대자동차 주식회사 엘피아이 엔진의 연료 공급 시스템 및 그 제어 방법
JP6954138B2 (ja) * 2018-01-15 2021-10-27 株式会社デンソー 蓄熱装置
US10436126B2 (en) 2018-01-31 2019-10-08 Saudi Arabian Oil Company Adsorption-based fuel systems for onboard cetane on-demand and octane on-demand
US10378462B1 (en) 2018-01-31 2019-08-13 Saudi Arabian Oil Company Heat exchanger configuration for adsorption-based onboard octane on-demand and cetane on-demand
US10422288B1 (en) * 2018-03-29 2019-09-24 Saudi Arabian Oil Company Adsorbent circulation for onboard octane on-demand and cetane on-demand
US10408139B1 (en) 2018-03-29 2019-09-10 Saudi Arabian Oil Company Solvent-based adsorbent regeneration for onboard octane on-demand and cetane on-demand
US11499507B2 (en) 2021-02-16 2022-11-15 GM Global Technology Operations LLC Evaporative canister for an internal combustion engine
US11466631B2 (en) * 2021-02-16 2022-10-11 GM Global Technology Operations LLC Method and system for controlling an on-vehicle evaporative emission system
US11639705B2 (en) 2021-02-16 2023-05-02 GM Global Technology Operations LLC Vapor capture element for an air intake system of an internal combustion engine

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3147445B2 (ja) * 1991-11-13 2001-03-19 スズキ株式会社 Lngエンジンの燃料供給装置
JP3424385B2 (ja) * 1995-04-27 2003-07-07 株式会社デンソー 吸着式冷凍装置及び吸着式空調装置
GB9511100D0 (en) * 1995-06-01 1995-07-26 Boc Group Plc Gas dispenser
JP3870432B2 (ja) * 1995-08-25 2007-01-17 株式会社デンソー 吸着式冷却装置
JP3925245B2 (ja) * 2002-03-06 2007-06-06 株式会社デンソー 車両用蓄熱システム
JP2003270113A (ja) * 2002-03-13 2003-09-25 Nissan Motor Co Ltd 水素貯蔵装置および水素残量検出方法
JP2003336547A (ja) * 2002-05-20 2003-11-28 Toyota Motor Corp 内燃機関用の吸蔵式ガス貯蔵装置およびその制御方法
JP4045901B2 (ja) * 2002-09-03 2008-02-13 株式会社デンソー 暖機装置
JP2004308844A (ja) * 2003-04-09 2004-11-04 Tokyo Gas Co Ltd 燃料供給システム及びその動作方法
JP4446172B2 (ja) * 2004-12-15 2010-04-07 トヨタ自動車株式会社 調圧弁
US20070044485A1 (en) * 2005-08-26 2007-03-01 George Mahl Liquid Natural Gas Vaporization Using Warm and Low Temperature Ambient Air
JP2012219647A (ja) * 2011-04-05 2012-11-12 Aisan Industry Co Ltd キャニスタ
US20140290611A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-02 GM Global Technology Operations LLC Natural gas storage system and method of improving efficiency thereof
JP6372126B2 (ja) 2014-03-26 2018-08-15 株式会社豊田中央研究所 熱輸送装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7466051B1 (ja) 2023-01-12 2024-04-11 株式会社アマダ アシストガス制御装置、レーザ加工機及びアシストガス制御方法

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