JP2014180980A - 化学蓄熱空調システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】化学蓄熱空調システム1は、化学蓄熱材31が内蔵された反応器3と、化学蓄熱材31の水和反応に用いられる水Wを蒸発させるとともに化学蓄熱材31の脱水反応によって生じる水Wを凝縮させるための蒸発・凝縮手段4と、反応器3と蒸発・凝縮手段4との少なくとも一方に接触する空気Aを通過させるよう構成された空調配管2とを備えている。化学蓄熱空調システム1は、蒸発・凝縮手段4を蒸発器41として機能させ、蒸発器41によって蒸発される水Wが反応器3へ供給されるときに、化学蓄熱材31の水和反応時に生じる熱と、この水和反応時に蒸発・凝縮手段4によって奪われる熱との少なくとも一方によって、空調配管2内を通過する空気Aを加熱又は冷却して空調を行う。
【選択図】図1
Description
例えば、特許文献1の車両用化学蓄熱システムにおいては、化学蓄熱材が内蔵された反応器を用いて、加熱対象を加熱することが開示されている。車両の走行時に、車両に搭載された内燃機関の排気熱により、反応器における化学蓄熱材の脱水反応を行って蓄熱しておく。そして、車両始動時に、化学蓄熱材に水蒸気を供給して、この化学蓄熱材の水和反応を行い、このときに生じる熱によって加熱対象を加熱している。この車両用化学蓄熱システムによれば、長期間に亘って安定的に蓄熱でき、かつ高温が要求される加熱対象の加熱を可能としている。また、車両用化学蓄熱システムとしては、特許文献1以外にも、例えば特許文献2に開示されたものがある。
上記化学蓄熱材の水和反応に用いられる水を蒸発させるとともに上記化学蓄熱材の脱水反応によって生じる水を凝縮させるための蒸発・凝縮手段と、
上記反応器と上記蒸発・凝縮手段との少なくとも一方に接触する空気を通過させるよう構成された空調配管と、を備え、
上記蒸発・凝縮手段を蒸発器として機能させ、該蒸発器によって蒸発される水が上記反応器へ供給されるときに、上記化学蓄熱材の水和反応時に生じる熱と、該水和反応時に上記蒸発・凝縮手段によって奪われる熱との少なくとも一方によって、上記空調配管内を通過する空気を加熱又は冷却して空調を行うよう構成されていることを特徴とする化学蓄熱空調システムにある(請求項1)。
また、空調配管を通過させる空気を、蒸発・凝縮手段に接触させるときには、この空気を蒸発潜熱によって冷却する。そして、この冷却された空気を、空調配管から車両等の室内へ供給することができる。
それ故、上記化学蓄熱空調システムによれば、化学蓄熱材を内蔵する反応器及び蒸発・凝縮手段を用いた極めて簡単な構成によって、室内の空調を行うことができる。
上記化学蓄熱空調システムにおいては、上記空調を行わないときに、上記化学蓄熱材の脱水反応を行い、上記蒸発・凝縮手段を凝縮器として機能させ、上記反応器から脱水される水を上記凝縮器によって凝縮するよう構成されていてもよい(請求項2)。
この場合には、化学蓄熱空調システムによって室内の空調を行わないときに、化学蓄熱材の脱水反応を行う。そのため、空調を行わないときに化学蓄熱材の蓄熱を行うことができ、化学蓄熱空調システムを、簡単な構成で繰り返し作動させることができる。
なお、化学蓄熱空調システムによって室内の空調を行わないときには、他の空調システムによって室内の空調を行うことができる。
この場合には、反応器から放出される熱によって、空調配管内を通過する空気を容易に加熱することができる。
この場合には、蒸発・凝縮手段によって奪われる熱によって、空調配管内を通過する空気を容易に冷却することができる。
この場合には、自動車のエンジンが停止している停車時において、化学蓄熱空調システムを用いて自動車の室内の冷暖房を行うことができる。
なお、自動車の停車時においては、他の空調システムによって自動車の室内の空調を行うことができる。
また、上記化学蓄熱空調システムは、例えば、コージェネレーションシステム等の自動車以外の用途に採用することもできる。
この場合には、自動車において不要となるエネルギーを用いて反応器を加熱して、化学蓄熱材の脱水反応を行うことができる。そのため、自動車におけるエネルギーの利用効率を高めることができる。
上記排気エネルギーとしては、自動車のエンジンを燃焼させる際に生ずる排気ガス等がある。上記余剰エネルギーとしては、自動車におけるオルタネータの発電によって生じる電力、ハイブリッド自動車又は電気自動車における発電機の発電によって生じる電力等がある。特に、これらの電力のうち自動車のバッテリーに蓄電されずに余剰となる電力を、余剰エネルギーとして反応器の加熱に用いることができる。
この場合には、蒸発・凝縮手段において、化学蓄熱材の脱水反応時に高温となる凝縮器として機能する部分を、効果的に冷却して、化学蓄熱材の脱水反応を促進することができる。
この場合には、ブロワ及び切換手段の動作によって、冷暖房に必要な空気を室内へ給気し、冷暖房に不要な空気は室外へ排気することができる。
本例の化学蓄熱空調システム1は、図1、図2に示すごとく、化学蓄熱材31が内蔵された反応器3と、化学蓄熱材31の水和反応に用いられる水Wを蒸発させるとともに化学蓄熱材31の脱水反応によって生じる水Wを凝縮させるための蒸発・凝縮手段4と、反応器3と蒸発・凝縮手段4との少なくとも一方に接触する空気Aを通過させるよう構成された空調配管2とを備えている。化学蓄熱空調システム1は、蒸発・凝縮手段4を蒸発器41として機能させ、蒸発器41によって蒸発される水Wが反応器3へ供給されるときに、化学蓄熱材31の水和反応時に生じる熱と、水和反応時に蒸発・凝縮手段4によって奪われる熱との少なくとも一方によって、空調配管2内を通過する空気Aを加熱又は冷却して空調を行うよう構成されている。
本例の化学蓄熱空調システム1は、キャビン部及び荷台部を備えるトラック等の大型の自動車に搭載される。自動車のキャビン部には、化学蓄熱空調システム1が設けられるとともに、キャビン部の室内を空調するエアコンディショナ等の空調装置が設けられている。自動車においては、エンジンを稼動させた走行時には、空調装置によって暖房及び冷房の空調を行い、エンジンを停止させた停車時には、化学蓄熱空調システム1によって暖房及び冷房の空調を行う。また、図3に示すごとく、化学蓄熱空調システム1は、空調を行わないときに、化学蓄熱材31の脱水反応を行い、蒸発・凝縮手段4を凝縮器42として機能させ、反応器3から脱水される水Wを凝縮器42によって凝縮するよう構成されている。
本例の蒸発・凝縮手段4は、反応器3における化学蓄熱材31の脱水反応によって生じる水Wを凝縮させる凝縮器42と、凝縮器42によって凝縮させた水Wを蒸発させて反応器3における化学蓄熱材31へ供給する蒸発器41とを一体的に有している。
また、蒸発・凝縮手段4における蒸発器41及び凝縮器42は、他方側配管22内に直接配置する以外にも、蒸発器41に繋がれた熱交換器のみを他方側配管22内に配置することもできる。
切換手段51A,51B,51Cは、一方側配管21と他方側配管22とを仕切る仕切壁23において、ブロワ52よりも下流側であって反応器3よりも上流側の位置に設けられた第1切換弁51Aと、反応器3よりも下流側であって蒸発器41及び凝縮器42よりも上流側の位置に設けられた第2切換弁51Bと、蒸発器41及び凝縮器42よりも下流側の位置に設けられた第3切換弁51Cとを有している。
また、図3に示すごとく、蓄電動作においては、第1切換弁51A及び第2切換弁51Bを仕切壁23に対して平行な位置にして、ブロワ52による空気Aが他方側配管22を通過する状態を形成するとともに、第3切換弁51Cを給気口221を閉じるとともに排気口211を開ける位置にして、ブロワ52による空気Aが排気口211へ送られる状態を形成する。そして、蒸発・凝縮手段4における凝縮器42を、他方側配管22を通過する空気Aによって冷却しながら、反応器3における化学蓄熱材31の脱水反応を行う。
そして、ブロワ52を作動させ、化学蓄熱材31の水和反応時に反応器3から放出される熱によって、反応器3に接触して通過する空気Aを加熱し、この加熱された空気Aを室内へ送ることができる。このとき、この空気Aが蒸発器41に接触することにより、この空気Aの除湿を行うことができる。
そして、ブロワ52を作動させ、他方側配管22においては、蒸発・凝縮手段4における蒸発器41によって奪われる熱によって、蒸発器41に接触して通過する空気Aを冷却し、この冷却された空気Aを室内へ送ることができる。また、一方側配管21においては、化学蓄熱材31の水和反応時の発熱によって加熱される反応器3を、空気Aによって冷却することができる。
化学蓄熱空調システム1は、制御装置によって、ブロワ52、各切換弁51A,51B,51C、流量調整バルブ54の動作を制御するよう構成されている。
制御装置は、化学蓄熱空調システム1によって空調を行う際に、室内の乗員から要求される要求室温を受け付け、この要求室温を満たすように空気Aの流量、及び蒸発器41から反応器3へ供給される水Wの流量を決定する。このとき、外気温、日照量等を考慮して、ブロワ52の送風量、流量調整バルブ54の開度を決定することができる。
本例においては、一方側配管21内の反応器3に対して、他方側配管22内の蒸発・凝縮手段4を下流側に位置させている。この場合、反応器3において化学蓄熱材31の水和反応を行う際に、蒸発器41に接触する空気Aによって反応器3が冷やされることがなく、化学蓄熱材31の反応性を適正に保つことが容易になる。また、一方側配管21内の反応器3に対して、他方側配管22内の蒸発・凝縮手段4を上流側に位置することも可能である。
さらに、自動車の走行時に蓄熱動作を行う際には、化学蓄熱材31の脱水反応を行っておくことができる。そして、化学蓄熱空調システム1は、自動車が走行と停車とを繰り返すごとに、反応器3における化学蓄熱材31の水和反応と脱水反応とを繰り返すことができる。
2 空調配管
3 反応器
31 化学蓄熱材
4 蒸発・凝縮手段
41 蒸発器
42 凝縮器
A 空気
W 水
Claims (8)
- 化学蓄熱材(31)が内蔵された反応器(3)と、
上記化学蓄熱材(31)の水和反応に用いられる水(W)を蒸発させるとともに上記化学蓄熱材(31)の脱水反応によって生じる水(W)を凝縮させるための蒸発・凝縮手段(4)と、
上記反応器(3)と上記蒸発・凝縮手段(4)との少なくとも一方に接触する空気(A)を通過させるよう構成された空調配管(2)と、を備え、
上記蒸発・凝縮手段(4)を蒸発器(41)として機能させ、該蒸発器(41)によって蒸発される水(W)が上記反応器(3)へ供給されるときに、上記化学蓄熱材(31)の水和反応時に生じる熱と、該水和反応時に上記蒸発・凝縮手段(4)によって奪われる熱との少なくとも一方によって、上記空調配管(2)内を通過する空気(A)を加熱又は冷却して空調を行うよう構成されていることを特徴とする化学蓄熱空調システム(1)。 - 請求項1に記載の化学蓄熱空調システム(1)において、上記空調を行わないときに、上記化学蓄熱材(31)の脱水反応を行い、上記蒸発・凝縮手段(4)を凝縮器(42)として機能させ、上記反応器(3)から脱水される水(W)を上記凝縮器(42)によって凝縮するよう構成されていることを特徴とする化学蓄熱空調システム(1)。
- 請求項1又は2に記載の化学蓄熱空調システム(1)において、上記反応器(3)は、上記空調配管(2)内に収容されており、
上記化学蓄熱材(31)の水和反応時に上記反応器(3)から放出される熱によって、上記空調配管(2)内を通過する空気(A)を加熱するよう構成されていることを特徴とする化学蓄熱空調システム(1)。 - 請求項1又は2に記載の化学蓄熱空調システム(1)において、上記蒸発・凝縮手段(4)において少なくとも蒸発器(41)として機能する部分又は該蒸発器(41)として機能する部分に繋がれた熱交換器は、上記空調配管(2)内に収容されており、
上記化学蓄熱材(31)の水和反応時に上記蒸発器(41)として機能する部分又は上記熱交換器に奪われる熱によって、上記空調配管(2)内を通過する空気(A)を冷却するよう構成されていることを特徴とする化学蓄熱空調システム(1)。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の化学蓄熱空調システム(1)において、該化学蓄熱空調システム(1)は、自動車に配設されており、該自動車のエンジンを停止させた停車時に上記化学蓄熱材(31)の水和反応を行って、該自動車の室内の冷暖房を行うよう構成されていることを特徴とする化学蓄熱空調システム(1)。
- 請求項5に記載の化学蓄熱空調システム(1)において、該化学蓄熱空調システム(1)は、上記自動車のエンジンを稼動させた走行時に、該自動車から排気される排気エネルギー又は該自動車において余剰となる余剰エネルギーを用いて上記反応器(3)を加熱し、上記化学蓄熱材(31)の脱水反応を行うよう構成されていることを特徴とする化学蓄熱空調システム(1)。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の化学蓄熱空調システム(1)において、上記化学蓄熱材(31)の脱水反応時に、上記空調配管(2)を通過する空気(A)によって、上記蒸発・凝縮手段(4)において凝縮器(42)として機能する部分を冷却するよう構成されていることを特徴とする化学蓄熱空調システム(1)。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の化学蓄熱空調システム(1)において、該化学蓄熱空調システム(1)は、上記空調配管(2)に対して、該空調配管(2)へ空気(A)を送るブロワと、該ブロワから送風される空気(A)を、室内へ給気するか、室外へ排気するか、あるいは該給気と該排気との両方をするかに切り換えることができる切換手段とを備えていることを特徴とする化学蓄熱空調システム(1)。
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