特許ウォッチ

公開番号2025077945
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-19
出願番号2024042714
出願日2024-03-18
発明の名称蓄熱システム
出願人日本碍子株式会社
代理人アクシス国際弁理士法人
主分類F28D 20/00 20060101AFI20250512BHJP(熱交換一般)
要約【課題】蓄熱効率及び放熱効率に優れる蓄熱システムを提供する。
【解決手段】外周壁11と、外周壁11の内側に配設され、第1端面12aから第2端面12bまで延びる複数のセル13を区画形成する隔壁14とを有するハニカム構造体を備え、ハニカム構造体の少なくとも一部のセル13内に、加熱反応によって蓄熱するとともに反応媒体Rとの反応によって放熱することが可能な化学蓄熱材15が保持された1つ以上の蓄熱部10と;蓄熱部10を収容するケース部20と;内部を熱輸送媒体が流通し、蓄熱部10で放熱された熱により熱輸送媒体を加熱可能な伝熱部30と;ケース部20への反応媒体Rの供給及びケース部20からの反応媒体Rの回収が可能な貯蔵タンク40と;蓄熱部10を加熱可能な加熱機構50及び/又は加熱ガス供給構造100と;伝熱部30に接続され、伝熱部30で加熱された熱輸送媒体を加熱対象部90に輸送して加熱対象部90を加熱可能な流路構造60とを備える蓄熱システムである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、第１端面から第２端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁とを有するハニカム構造体を備え、前記ハニカム構造体の少なくとも一部の前記セル内に、加熱反応によって蓄熱するとともに反応媒体との反応によって放熱することが可能な化学蓄熱材が保持された１つ以上の蓄熱部と、
前記蓄熱部を収容するケース部と、
内部を熱輸送媒体が流通し、前記蓄熱部で放熱された熱により前記熱輸送媒体を加熱可能な伝熱部と、
前記ケース部への前記反応媒体の供給及び前記ケース部からの前記反応媒体の回収が可能な貯蔵タンクと、
前記蓄熱部を加熱可能な加熱機構及び／又は加熱ガス供給構造と、
前記伝熱部に接続され、前記伝熱部で加熱された前記熱輸送媒体を加熱対象部に輸送して前記加熱対象部を加熱可能な流路構造と
を備える蓄熱システム。
続きを表示（約 790 文字）【請求項２】
前記ケース部は、前記ハニカム構造体の前記外周壁と直接的又は間接的に接触している、請求項１に記載の蓄熱システム。
【請求項３】
前記伝熱部は、前記ハニカム構造体の前記セルが延びる方向に平行な前記ケース部の外周側に前記熱輸送媒体の流路を構成するように間隔をあけて配置されたジャケット部を有する、請求項１又は２に記載の蓄熱システム。
【請求項４】
前記伝熱部は、前記ハニカム構造体の前記セルが延びる方向に平行且つ前記ハニカム構造体の中心領域に設けられている、請求項１又は２に記載の蓄熱システム。
【請求項５】
前記伝熱部がハニカム構造を有する、請求項４に記載の蓄熱システム。
【請求項６】
前記加熱機構は、前記ハニカム構造体の少なくとも一部と接触する少なくとも一つのヒータ又は一対の電極を有する、請求項１又は２に記載の蓄熱システム。
【請求項７】
前記加熱ガス供給構造は、前記ケース部に設けられた加熱ガス供給口を有し、
前記加熱ガス供給口が、加熱ガスが流通する配管に接続されている、請求項１又は２に記載の蓄熱システム。
【請求項８】
前記加熱ガスは、内燃機関及び／又はヒータによって加熱されている、請求項７に記載の蓄熱システム。
【請求項９】
前記ケース部と前記貯蔵タンクとが少なくとも一つの配管によって接続されており、
前記貯蔵タンクから前記ケース部に前記反応媒体を供給する際に前記ケース部側を減圧する減圧機構が設けられている、請求項１又は２に記載の蓄熱システム。
【請求項１０】
前記ケース部に供給される前記反応媒体が液体状である、請求項１又は２に記載の蓄熱システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱システムに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
車両の内部では熱が発生し、発生した熱は熱エネルギーとして利用されることがある。例えば、内燃機関が発生する熱は車室内の暖房に利用されることがある。また、省エネルギーの観点から、車両内の熱エネルギーを何らかの用途に利用する技術が開発されてきている。
他方、電気自動車は、内燃機関を有しておらず、二次電池によって電気自動車を駆動するための電力を担う。このため、電気自動車の排熱量は、従来の自動車の排熱量に比べて非常に少ない。したがって、走行時のバッテリーの使用量をできるだけ抑えつつ、充電時などの外部電力の供給による加熱で熱を効率的に貯蔵するシステムが求められている。
【０００３】
熱エネルギーを利用するシステムとしては、例えば、熱交換器がある。熱交換器は、内部に第１流体を流通させるとともに外部に第２流体を流通させることにより、第１流体と第２流体との間で熱交換を行う装置である。このような熱交換器では、高温の流体（例えば、排ガスなど）から低温の流体（例えば、冷却水など）へ熱交換することにより、熱を有効利用することができる。
【０００４】
自動車の排ガスのような高温の流体から熱を回収する熱交換器としては、特許文献１において、中空型のハニカム構造体と、中空型のハニカム構造体を収容するケーシングとを備え、ケーシングが、中空型のハニカム構造体の外周面に嵌合するように配置された筒状部材と、筒状部材の外側に熱交換媒体の経路を形成するケーシング本体とを有し、中空型のハニカム構造体に流入する排ガスの経路を、中空型のハニカム構造体の中空部とセルとに分岐する分岐路を有し、中空型のハニカム構造体の中空部における排ガスの経路の通気抵抗を変更することにより、中空型のハニカム構造体のセルを流通する排ガスの流量を制御する熱交換器（排熱回収器）が提案されている。このような構造を有する熱交換器であれば、小型化を実現することができるとともに、圧力損失を小さく且つ熱回収量を増加させることができる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の熱交換器は、排ガスからの熱の回収と、回収した熱の熱交換媒体への伝達とを概ね同じタイミングで行っており、回収した熱を有効利用できる時期が制限される。例えば、排ガスから熱を回収していないときには、熱交換媒体への熱の伝達（すなわち、熱交換）を行うことができない。また、排ガスからの熱の回収と、回収した熱の熱交換媒体への伝達とを概ね同じタイミングで行う場合、回収できない熱は、そのまま排熱となってしまう。
なお、特許文献１に記載の熱交換器では、熱交換媒体の経路の外側に、蓄熱材などから構成される断熱層を設けることが提案されているが、この断熱層は熱交換媒体からの熱の放散を抑制することを目的としており、回収した熱を有効利用できる時期を拡大できるわけではない。
【０００６】
他方、特許文献２には、蓄熱材を利用して自動車の排熱を回収及び貯蔵し、蓄えた熱を次回のエンジン始動時における触媒（排ガス処理触媒）の活性化のために使用する多孔質ハニカム蓄熱構造体が記載されている。この多孔質ハニカム蓄熱構造体は、一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成するとともに、反応媒体が内部を流通可能な多孔質性の隔壁を有するハニカム構造体と、反応媒体との可逆的な化学反応又は物理的吸着・脱離によって、蓄熱及び放熱する蓄熱材をセルの少なくとも一部に充填し、形成された蓄熱部とを具備し、蓄熱部が、ハニカム構造体の軸方向に直交するハニカム断面の断面積に対する面積比率が６０～９０％の範囲を占めている。この多孔質ハニカム蓄熱構造体は、セル及び多孔質性の隔壁の内部を反応媒体が流通することができるため、蓄熱部（蓄熱材）と反応媒体との接触が速やかに行われ、放熱プロセスの応答性が良好である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
国際公開第２０１７／０６９２６５号
国際公開第２０１８／１６３６７６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載の多孔質ハニカム蓄熱構造体を用いた蓄熱システムでは、外部から蓄熱部に熱を加える手段や、蓄熱部から外部に熱を伝達する手段については詳細に検討されていない。そのため、これらの手段が適切でない場合、蓄熱効率や放熱効率が十分に確保できないことがある。
なお、上記では、自動車などの車両における蓄熱効率や放熱効率の課題を説明したが、車両以外の分野（例えば、工業炉や農業など）においても同様の課題がある。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、蓄熱効率及び放熱効率に優れる蓄熱システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、蓄熱システムについて鋭意研究を行った結果、特定の構造とすることにより、上記の課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、以下のように例示される。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許