JP2014180979A - 化学蓄熱空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】反応器の化学蓄熱材に脱水反応によって蓄熱を行いたい場合と、反応器の化学蓄熱材が水和反応によって放熱を行いたい場合とに柔軟に対応することができる化学蓄熱空調システムを提供すること。
【解決手段】化学蓄熱空調システム４は、エネルギー変換手段２と、エネルギー蓄積手段３とを備えるエネルギー動作装置１に対して用いられる。化学蓄熱空調システム４は、化学蓄熱材６１が内蔵された反応器６と、反応器６を内部に収容して空気Ａを通過させるための空調配管５とを備えている。反応器６は、エネルギー変換手段２による排エネルギーＸを用いて化学蓄熱材６１の脱水反応が可能な第１反応ユニット６Ａと、排エネルギーＸとエネルギー蓄積手段３による蓄エネルギーとのいずれを用いても化学蓄熱材６１の脱水反応が可能な第２反応ユニット６Ｂとを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、化学蓄熱材が内蔵された反応器を利用して空調を行う化学蓄熱空調システムに関する。

車両等における空調システムを構成する際には、エアコンディショナを用いる以外にも、化学蓄熱材が充填された反応器を用い、化学蓄熱材の吸着に伴う反応熱を利用することが行われている。
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。この車両用化学蓄熱システムにおいては、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。

特開２００９−２５７２５４号公報 特開２０１１−２３７１０６号公報

ところで、従来の車両用化学蓄熱システムにおいては、１台の反応器を用いるために、反応器における化学蓄熱材においては、脱水反応又は水和反応のいずれかしか行うことができない。そのため、反応器の化学蓄熱材に脱水反応によって蓄熱を行いたい場合と、反応器の化学蓄熱材が水和反応によって放熱を行いたい場合とに柔軟に対応することができない。
また、特に、車両の走行時に化学蓄熱材の脱水反応を行う際に、エンジンを稼動させて所定の目的地まで走行させた車両の走行距離が短い場合等には、化学蓄熱材の脱水反応が完了しないことがある。この場合、車両の停車時に化学蓄熱材の水和反応によって空調を行うとき、空調に必要な熱量が確保できず、熱量の不足分を既設のエアコンディショナによって補う必要が生じてしまう。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、反応器の化学蓄熱材に脱水反応によって蓄熱を行いたい場合と、反応器の化学蓄熱材が水和反応によって放熱を行いたい場合とに柔軟に対応することができる化学蓄熱空調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、燃料をエネルギーに変換して仕事を行うエネルギー変換手段と、該エネルギー変換手段によって生じるエネルギーの一部を蓄積するエネルギー蓄積手段と、を備えるエネルギー動作装置に対して用いられ、化学蓄熱材が内蔵された反応器と、該反応器を内部に収容して該反応器に接触する空気を通過させるための空調配管と、を備える化学蓄熱空調システムにおいて、
上記反応器は、上記化学蓄熱材をそれぞれ内蔵する複数の反応ユニットによって構成されており、
該複数の反応ユニットには、上記エネルギー変換手段によって生じて上記エネルギー蓄積手段において余剰となる排エネルギー及び上記エネルギー変換手段から上記空調配管に排気される排エネルギーの少なくとも一方を用いて上記化学蓄熱材の脱水反応が可能な第１反応ユニットと、上記排エネルギーと上記エネルギー蓄積手段に蓄積された蓄エネルギーとのいずれを用いても上記化学蓄熱材の脱水反応が可能な第２反応ユニットとがあり、
上記第１反応ユニットと上記第２反応ユニットとの双方又は一方における上記化学蓄熱材の水和反応を行う際に、上記空調配管を流れる空気の温度調整を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にある（請求項１）。

上記化学蓄熱空調システムにおいては、反応器を複数の反応ユニットに分割して構成し、複数の反応ユニットの用い方に工夫をしている。
具体的には、複数の反応ユニットは、排エネルギーを用いて化学蓄熱材の脱水反応が可能な第１反応ユニットと、排エネルギーと蓄エネルギーとのいずれを用いても化学蓄熱材の脱水反応が可能な第２反応ユニットとから構成されている。ここで、排エネルギーは、エネルギー変換手段において余剰となる、もしくはエネルギー変換手段から空調配管に排気されるエネルギーであり、蓄エネルギーは、エネルギー蓄積手段に蓄積するエネルギーである。

そして、第１反応ユニットは、エネルギー動作装置において、燃料をエネルギーに変換して仕事を行うエネルギー変換手段を稼動させるときに、化学蓄熱材の脱水反応を行うことができる。第１反応ユニットを用いることにより、エネルギー変換手段によって生じてエネルギー蓄積手段において余剰となる排エネルギー及びエネルギー変換手段から空調配管に排気される排エネルギーの少なくとも一方を有効に利用することができる。
一方、第２反応ユニットは、エネルギー動作装置において、エネルギー変換手段を稼動させるときだけでなく、エネルギー変換手段を稼動させていないときにも、化学蓄熱材の脱水反応を行うことができる。そして、エネルギー変換手段の稼動を停止して、第１反応ユニットにおける化学蓄熱材の水和反応を行う際に、第２反応ユニットにおいては、エネルギー蓄積手段に蓄積された蓄エネルギーを用いて化学蓄熱材の脱水反応を行うことができる。

それ故、上記化学蓄熱空調システムによれば、反応器の化学蓄熱材に脱水反応によって蓄熱を行いたい場合と、反応器の化学蓄熱材が水和反応によって放熱を行いたい場合とに柔軟に対応することができる。
なお、エネルギー変換手段の稼動時間が長い場合には、第２反応ユニットにおいては、エネルギー変換手段による排エネルギーのみを用いて、化学蓄熱材の脱水反応を行うこともできる。

実施例にかかる、第１反応ユニットにおいて脱水反応を行う化学蓄熱空調システムを示す説明図。 実施例にかかる、化学蓄熱空調システムの反応器を拡大して示す説明図。 実施例にかかる、第２反応ユニットにおいて脱水反応を行う化学蓄熱空調システムを示す説明図。 実施例にかかる、暖房運転時に、第１反応ユニットにおいて水和反応を行う化学蓄熱空調システムを示す説明図。 実施例にかかる、暖房運転時に、第２反応ユニットにおいて水和反応を行う化学蓄熱空調システムを示す説明図。 実施例にかかる、冷房運転時に、第１反応ユニットにおいて水和反応を行う化学蓄熱空調システムを示す説明図。

上述した化学蓄熱空調システムにおける好ましい実施の形態につき説明する。
上記化学蓄熱材の水和反応を行う際の上記空調配管を流れる空気の温度調整は、空調配管を流れる空気を化学蓄熱材の化学反応熱で加熱することによって行うことができる。また、この空気の温度調整は、空調配管を流れる空気を化学蓄熱材に供給される水の蒸発潜熱で冷却することによって行うこともできる。
上記エネルギー変換手段としては、ガソリン、軽油、ガス等を用いる各種エンジン、燃料電池等がある。上記エネルギー蓄積手段としては、バッテリー（蓄電池）等がある。上記エネルギー動作装置としては、乗用車、トラック、特殊車両等の車室を有する車両がある。上記化学蓄熱材としては、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、金属酸化物系等の物質がある。

上記化学蓄熱空調システムにおいて、上記エネルギー変換手段によって生じて上記エネルギー蓄積手段において余剰となる排エネルギーとしては、エネルギー変換手段を稼動させる際に発電機によって発電する電力であって、エネルギー蓄積手段に蓄積されない電力がある。この電力には、車両におけるオルタネータの発電によって生じる電力、ハイブリッド車両又は電気車両における発電機によって生じる電力、コージェネレーションにおける発電機によって生じる電力等がある。また、この排エネルギーには、エネルギー変換手段を稼動させる際に、電動機を発電機として作用させるときの回生電力もある。また、この排エネルギーは、エネルギー蓄積手段に蓄積できずに捨てられる電力とすることができる。
また、上記エネルギー変換手段から上記空調配管に排気される排エネルギーとしては、エネルギー変換手段を稼動させる際に排気される排ガス等がある。

また、上記第２反応ユニットにおける上記化学蓄熱材の脱水反応は、上記第１反応ユニットにおける上記化学蓄熱材の脱水反応が完了した後に行うよう構成されていてもよい（請求項２）。
この場合には、エネルギー変換手段の排エネルギーを利用する第１反応ユニットにおける化学蓄熱材の脱水反応を優先的に行い、エネルギー変換手段の排エネルギーを優先的に利用することができる。そして、エネルギー変換手段を稼動する際に、第２反応ユニットにおける化学蓄熱材の脱水反応が完了しなかったときには、エネルギー蓄積手段の蓄エネルギーを利用して、この第２反応ユニットにおける化学蓄熱材の脱水反応を完了させることができる。

また、上記第２反応ユニットは、上記第１反応ユニットにおける上記化学蓄熱材の水和反応を行う際に、上記蓄エネルギーを用いて上記化学蓄熱材の脱水反応を行うことができるよう構成されていてもよい（請求項３）。
この場合には、エネルギー変換手段が稼動するときに、第１反応ユニットにおける化学蓄熱材の脱水反応を行い、エネルギー変換手段が稼動していないときに、第１反応ユニットにおける化学蓄熱材の水和反応と、第２反応ユニットにおける化学蓄熱材の脱水反応とを並行して行うことができる。

また、上記エネルギー変換手段（２）は電動機であり、上記エネルギー蓄積手段（３）はバッテリーであり、上記第１反応ユニット（６Ａ）における上記化学蓄熱材（６１）の脱水反応は、上記電動機の稼動時に該電動機が発電機として作用するとき上記バッテリーに蓄電されずに余剰となる排エネルギー（Ｘ）としての回生電力を用いて行い、上記第２反応ユニット（６Ｂ）における上記化学蓄熱材（６１）の脱水反応は、上記エンジンの停止時に、上記バッテリーに蓄積された蓄エネルギー（Ｙ）としての電力を用いて行い、上記第１反応ユニット（６Ａ）及び上記第２反応ユニット（６Ｂ）における上記化学蓄熱材（６１）の水和反応は、上記エンジンの停止時に行うことができるよう構成されていてもよい（請求項４）。

この場合には、エンジンを稼動させた車両の走行時に、第１反応ユニットにおける化学蓄熱材の脱水反応を行い、第２反応ユニットについては、エンジンの稼動時に化学蓄熱材の脱水反応を行えなかった場合でも、エンジンの停止時において、化学蓄熱材の脱水反応を行うことができる。そして、特に、エンジンを稼動させて所定の目的地まで走行させた車両の走行距離が短い場合等において、車両の停車時（エンジンの停止時）に第２反応ユニットにおける化学蓄熱材の脱水反応を完了させることにより、化学蓄熱材の水和反応によって、空調配管を通過させる空気の温度を調整することができる。これにより、車両の停車時における空調に必要な熱量を容易に確保することができる。

また、上記化学蓄熱空調システムは、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・凝縮手段を備えており、上記エネルギー動作装置は、上記エンジン及び上記バッテリーを搭載する車両であり、上記空調配管は、上記反応器が内部に配置された排気用配管部と、上記蒸発・凝縮手段に接続された熱交換器が内部に配置された空調用配管部とがあり、上記空調配管には、上記化学蓄熱材の水和反応時において、上記排気用配管部において上記反応器に接触する空気を加熱して上記車両の車室内に導く暖房位置と、上記空調用配管部において上記熱交換器に接触する空気を冷却して上記車両の車室内に導く冷房位置とに切換可能な切換手段が設けられていてもよい（請求項５）。
この場合には、空調配管を、反応器が内部に配置された排気用配管部と、熱交換器が内部に配置された空調用配管部とを用いて構成し、車両の車室内に対するこれらの配管部の接続を、切換手段によって切り換えることによって、車両の停車時（エンジンの停止時）における暖房空調と冷房空調とを簡単に切り換えて実行することができる。

また、上記蒸発・凝縮手段は、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凝縮器と、該凝縮器によって凝縮される水を溜めるタンクと、該タンクにおける水を蒸発させて上記化学蓄熱材に供給する蒸発器とを有しており、上記第１反応ユニット及び上記第２反応ユニットにおける上記化学蓄熱材の脱水反応を行う際に生じる水は、上記凝縮器によって凝縮させて上記タンクに溜め、上記第１反応ユニット及び上記第２反応ユニットにおける上記化学蓄熱材の水和反応を行う際には、該化学蓄熱材に、上記タンク内の水を上記蒸発器によって蒸発させて供給するよう構成されていてもよい（請求項６）。
この場合には、反応器とタンクとに水を循環させることにより、化学蓄熱材の脱水反応及び水和反応を、より簡単な構成で行うことができる。
なお、水は、水蒸気として反応器から凝縮器に送られ、水蒸気として蒸発器から反応器に送られる。

以下に、化学蓄熱空調システムにかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例の化学蓄熱空調システム４は、図１に示すごとく、燃料をエネルギーに変換して仕事を行うエネルギー変換手段２と、エネルギー変換手段２によって生じるエネルギーの一部を蓄積するエネルギー蓄積手段３とを備えるエネルギー動作装置１に対して用いられる。化学蓄熱空調システム４は、化学蓄熱材６１が内蔵された反応器６と、反応器６を内部に収容して反応器６に接触する空気Ａを通過させるための空調配管５とを備えている。

反応器６は、化学蓄熱材６１をそれぞれ内蔵する複数の反応ユニット６Ａ，６Ｂによって構成されている。複数の反応ユニット６Ａ，６Ｂには、図１に示すごとく、エネルギー変換手段２によって生じてエネルギー蓄積手段３において余剰となる排エネルギーＸ及びエネルギー変換手段２から空調配管５に排気される排エネルギーＸの少なくとも一方を用いて化学蓄熱材６１の脱水反応が可能な第１反応ユニット６Ａと、図３、図４に示すごとく、排エネルギーＸとエネルギー蓄積手段３に蓄積された蓄エネルギーＹとのいずれを用いても化学蓄熱材６１の脱水反応が可能な第２反応ユニット６Ｂとがある。図５、図６に示すごとく、化学蓄熱空調システム４は、第１反応ユニット６Ａと第２反応ユニット６Ｂとの双方又は一方における化学蓄熱材６１の水和反応を行う際に、空調配管５を流れる空気Ａの温度調整をするよう構成されている。

以下に、本例の化学蓄熱空調システム４につき、図１〜図６を参照して詳説する。
図１に示すごとく、本例の化学蓄熱空調システム４は、エネルギー動作装置１としての車両１に配設して用いられる。本例のエネルギー変換手段２はエンジン２であり、エネルギー蓄積手段３はバッテリー（蓄電池）３である。本例の車両１は、前方にキャビン部を備えるとともに後方に荷台部を備えたトラック等の大型の車両１である。
車両１においては、キャビン部の車室内１１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。車両１においては、エンジン２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２を停止させた停車時には、化学蓄熱空調システム４によって暖房及び冷房の空調を行うよう構成されている。

化学蓄熱空調システム４は、化学蓄熱材６１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６１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７１，７２，７３を備えている。本例の蒸発・凝縮手段７１，７２，７３は、化学蓄熱材６１の脱水反応によって生じる水Ｗを凝縮させる凝縮器７１と、凝縮器７１によって凝縮される水Ｗを溜めるタンク７２と、タンク７２における水Ｗを蒸発させて化学蓄熱材６１に供給する蒸発器７３とを有している。

タンク７２は、配管７７によって、凝縮器７１を介して第１反応ユニット６Ａ及び第２反応ユニット６Ｂに接続されており、蒸発器７３を介して第１反応ユニット６Ａ及び第２反応ユニット６Ｂに接続されている。凝縮器７１が第１反応ユニット６Ａに接続される配管７７の部分と、蒸発器７３が第１反応ユニット６Ａに接続される配管７７の部分とは、互いに合流している。この合流部分には、凝縮器７１を第１反応ユニット６Ａに接続する凝縮位置７４１（図１）と、蒸発器７３を第１反応ユニット６Ａに接続する蒸発位置７４２（図４）とに切り換わる第１バルブ７４Ａが設けられている。第２反応ユニット６Ｂが凝縮器７１に接続される配管７７には、凝縮器７１及び蒸発器７３に対する接続が遮断される遮断位置７４３（図１）と、凝縮器７１に対して接続される凝縮位置７４４（図３）と、蒸発器７３に対して接続される蒸発位置７４５（図５）とに切り換わる第２バルブ７４Ｂが設けられている。
タンク７２と蒸発器７３との間の配管７７には、タンク７２内の水Ｗを蒸発器７３へ送るためのポンプ７５が設けられている。蒸発器７３と熱交換器７６との間の配管７７には、蒸発器７３内の水Ｗを熱交換器７６へ送るためのポンプ７６１が設けられている。

図１に示すごとく、本例の空調配管５は、車両１のキャビン部の天井部分に配設されている。この空調配管５は、反応器６が内部に配置された排気用配管部５１と、蒸発・凝縮手段７１，７２，７３に接続された熱交換器７６が内部に配置された空調用配管部５２とによって構成されている。排気用配管部５１と空調用配管部５２とは、互いに隣接して設けられている。排気用配管部５１と空調用配管部５２との間には、切換手段５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃが設けられている。
空調配管５（本例では空調用配管部５２）の上流側には、排気用配管部５１内及び空調用配管部５２内に空気Ａを流すためのブロワ５４が設けられている。
排気用配管部５１の下流側の端部は、空気Ａを車室外に排気する排気口５１１を形成している。空調用配管部５２の下流側の端部は、空気Ａをキャビン部の車室内１１に送風する給気口５２１を形成している。

図２に示すごとく、本例の反応器６は、複数の第１反応ユニット６Ａを互いに隣接して設けるとともに、端に位置する第１反応ユニット６Ａに第２反応ユニット６Ｂを隣接して設けている。
第２反応ユニット６Ｂには、バッテリー３の電力によって第２反応ユニット６Ｂを加熱するヒータ６３Ｂが設けられている。また、複数の第１反応ユニット６Ａには、エンジン２によって生じてバッテリー３に充電できなかった電力によって第１反応ユニット６Ａを加熱するヒータ６３Ａを設けることができる。このヒータ６３Ａは、エネルギー変換手段２を電気自動車又はハイブリッド自動車の電動機とする場合には、この電動機の稼動時にこの電動機が発電機として作用するときバッテリー３に蓄電されずに余剰となる排エネルギーＸとしての回生電力を用いて動作させることができる。

第２反応ユニット６Ｂは、排気用配管部５１内において、複数の第１反応ユニット６Ａよりも下流側の位置に配置されている。そして、第２反応ユニット６Ｂは、複数の第１反応ユニット６Ａに比べて、空調を行った空気Ａを供給する車室内１１に近い側に配置されている。これにより、第１反応ユニット６Ａにおける化学蓄熱材６１の脱水反応を行う際に、排気用配管部５１内を流れる排ガスの熱エネルギーが、化学蓄熱材６１の脱水反応を行っていない第２反応ユニット６Ｂに奪われにくくすることができる。

また、上記第２反応ユニット６Ｂの配置位置により、第１反応ユニット６Ａにおける化学蓄熱材６１の水和反応を行う際に、第２反応ユニット６Ｂにおける化学蓄熱材６１の脱水反応を行うときには、水和反応よりも高温で行われる脱水反応における熱エネルギーが、排気用配管部５１内を流れる空調用の空気Ａを介して第１反応ユニット６Ａに伝わりにくくすることができる。これにより、第１反応ユニット６Ａにおける反応速度に影響する反応温度を、適切な温度に保つことが容易になる。

また、図２に示すごとく、第２反応ユニット６Ｂと第１反応ユニット６Ａとが隣接する境界部分には、断熱材６２を配置しておくことができる。この場合には、第２反応ユニット６Ｂにおける化学蓄熱材６１の脱水反応を行う際に、第１反応ユニット６Ａにおける化学蓄熱材６１の水和反応を行うときに、第１反応ユニット６Ａが第２反応ユニット６Ｂの脱水反応による高温の熱によって加熱されにくくすることができる。これによっても、第１反応ユニット６Ａにおける反応温度を適切な温度に保つことが容易になる。

また、複数の第１反応ユニット６Ａ及び第２反応ユニット６Ｂは、排気用配管部５１内において、空気Ａの流れ方向に対して並列に並んで配置することもできる。この場合には、反応器６を配置したことによる排気用配管部５１の流路断面積の減少をできるだけ小さく抑えることができ、排気用配管部５１内を流れる空気Ａの圧力損失を低減することができる。また、ブロワ５４に必要とされる動力を低減することもできる。

図１、図４、図６に示すごとく、本例の切換手段５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃは、次の第１切換ダンパ５３Ａ、第２切換ダンパ５３Ｂ及び第３切換ダンパ５３Ｃによって構成されている。第１切換ダンパ５３Ａは、熱交換器７６よりも上流側において、ブロワ５４による空気Ａを排気用配管部５１に流すか流さないかを切り換えるものである。第２切換ダンパ５３Ｂは、熱交換器７６よりも下流側において、熱交換器７６に接触して通過する空気Ａを反応器６へ流すか、反応器６へ流さずに空調用配管部５２を通過させるかを切り換えるものである。第３切換ダンパ５３Ｃは、排気用配管部５１において反応器６に接触する空気Ａを、排気用配管部５１を通過させるか、空調用配管部５２へ流すかを切り換えるものである。
第１〜第３切換ダンパ５３Ａ〜５３Ｃは、化学蓄熱材６１の脱水反応時においては、排気用配管部５１において反応器６に接触する空気Ａを排気口５１１へ導くように切換可能である。第１〜第３切換ダンパ５３Ａ〜５３Ｃは、化学蓄熱材６１の水和反応時においては、排気用配管部５１において反応器６に接触する空気Ａを加熱して車両１の車室内１１に導く暖房位置と、空調用配管部５２において熱交換器７６に接触する空気Ａを冷却して車両１の車室内１１に導く冷房位置とに切換可能である。

本例の化学蓄熱空調システム４は、図１、図３に示すごとく、第１反応ユニット６Ａにおける化学蓄熱材６１の脱水反応を行う脱水モード４０１と、図４〜図６に示すごとく、第１反応ユニット６Ａにおける化学蓄熱材６１の水和反応を行う水和モード４０２とに切り換えることができる。脱水モード４０１においては、第１反応ユニット６Ａにおける化学蓄熱材６１の脱水反応を先に行い、この脱水反応が完了した後に、第２反応ユニット６Ｂにおける化学蓄熱材６１の脱水反応を行うよう構成されている。また、図４に示すごとく、第２反応ユニット６Ｂにおける化学蓄熱材６１の脱水反応は、第１反応ユニット６Ａの水和モード４０２において行うこともできる。
第１反応ユニット６Ａの水和モード４０２においては、図４、図５に示すごとく、反応器６からの放熱によって加熱される空気Ａを、空調用配管部５２からキャビン部の車室内１１に導く暖房運転と、図６に示すごとく、熱交換器７６による吸熱によって冷却される空気Ａを、空調用配管部５２からキャビン部の車室内１１に導く冷房運転とが可能である。

次に、化学蓄熱空調システム４の動作につき説明する。
図１に示すごとく、化学蓄熱空調システム４において、脱水モード４０１で動作させるときには、第２切換ダンパ５３Ｂによって空調用配管部５２を閉じ、第３切換ダンパ５３Ｃによって反応器６に接触した後の空気Ａを排気用配管部５１から排気口５１１へ導くようにする。また、第１バルブ７４Ａを凝縮位置７４１にして、複数の第１反応ユニット６Ａを凝縮器７１に接続し、第２バルブ７４Ｂを遮断位置７４３にして、第２反応ユニット６Ｂを凝縮器７１及び蒸発器７３から遮断しておく。

そして、エンジン２を稼動させて車両１を走行させるときには、エンジン２から排気される排エネルギーＸとしての排ガスを排気用配管部５１内に導き、排気用配管部５１内の反応器６を加熱し、反応器６を加熱した後の排ガスを排気口５１１へ排気することができる。このとき、ブロワ５４を作動させて、排ガスを排気用配管部５１内に導くことができる。また、この脱水モード４０１においては、バッテリー３に充電を行うオルタネータ２１において過剰となる電力、ハイブリッド車両１又は電気車両１の走行時において、電動機を発電機２１として動作させる際に生ずる回生電力等の排エネルギーＸを用いて反応器６を加熱することもできる。

第１反応ユニット６Ａにおける化学蓄熱材６１の脱水反応を行うときには、第１反応ユニット６Ａから水Ｗが水蒸気として排出され、この水蒸気が、凝縮器７１において凝縮された後、タンク７２に溜められる。
また、脱水モード４０１において、車両１の走行中に、第１反応ユニット６Ａにおける化学蓄熱材６１の脱水反応が完了したときには、図３に示すごとく、第２バルブ７４Ｂを凝縮位置７４４にして、第２反応ユニット６Ｂを凝縮器７１に接続する。そして、第２反応ユニット６Ｂにおける化学蓄熱材６１の脱水反応を行う。

また、車両１が走行中であるときに、第２反応ユニット６Ｂにおける化学蓄熱材６１の脱水反応が完了しなかったときには、車両１が停車し、エンジン２が停止されたときにおいて、バッテリー３における電力を用いてヒータ６３Ｂによって第２反応ユニット６Ｂを加熱し、第２反応ユニット６Ｂにおける化学蓄熱材６１の脱水反応を完了させることができる。このとき、第２バルブ７４Ｂを凝縮位置７４４にし、第２反応ユニット６Ｂから水Ｗが水蒸気として排出され、この水蒸気が、凝縮器７１において凝縮された後、タンク７２に溜められる。

次いで、第２反応ユニット６Ｂにおける化学蓄熱材６１の脱水反応が完了した後、あるいは完了する前において、図４に示すごとく、第１反応ユニット６Ａにおける化学蓄熱材６１の水和反応を開始させることができる。この水和反応は、車両１の停車時であってエンジン２の停止時に開始させる。
そして、エンジン２の停止時に水和モード４０２の暖房運転を行う際には、第２切換ダンパ５３Ｂの位置を切り換えて、空調用配管部５２を一旦閉じるとともにブロワ５４によって空調用配管部５２に流れる空気Ａを反応器６に送風し、また、第３切換ダンパ５３Ｃの位置を切り換えて、反応器６を通過した空気Ａを空調用配管部５２へ導いて、キャビン部の車室内１１へ供給する状態を形成する。

また、第１バルブ７４Ａを蒸発位置７４２にして、第１反応ユニット６Ａを蒸発器７３に接続し、第２バルブ７４Ｂを凝縮位置７４４にして、第２反応ユニット６Ｂを凝縮器７１に接続する。そして、蒸発器７３によってタンク７２から第１反応ユニット６Ａへ水Ｗとしての水蒸気が供給され、第１反応ユニット６Ａにおける化学蓄熱材６１の水和反応が行われる。そして、この化学蓄熱材６１の発熱によって、排気用配管部５１を通過する空気Ａが暖められ、この暖められた空気Ａが空調用配管部５２からキャビン部の車室内１１へ供給される。

水和モード４０２の暖房運転は、脱水反応が終わって高温状態に加熱された状態にある第１反応ユニット６Ａ及び第２反応ユニット６Ｂの温度が、水和反応可能な低温状態になるまで待って開始することができる。すなわち、脱水反応を行う際には、化学蓄熱材６１は高温状態（例えば、４００〜５００℃）に加熱されており、この化学蓄熱材６１が、水和反応を行うのに適した低温状態（例えば、１００〜２００℃）になるまで待つことができる。水和反応を開始するときには、脱水反応が行われた後の第１反応ユニット６Ａ及び第２反応ユニット６Ｂに残存する顕熱を、化学蓄熱材６１の加熱のために利用することができる。

また、第１反応ユニット６Ａにおける化学蓄熱材６１の水和反応が完了した後には、図５に示すごとく、第２バルブ７４Ｂを蒸発位置７４５にする。そして、蒸発器７３から第２反応ユニット６Ｂへ水Ｗとしての水蒸気が供給され、第２反応ユニット６Ｂにおける化学蓄熱材６１の水和反応が行われる。この化学蓄熱材６１の発熱によっても、排気用配管部５１を通過する空気Ａが暖められ、この暖められた空気Ａが空調用配管部５２からキャビン部の車室内１１へ供給される。

一方、図６に示すごとく、エンジン２の停止時に水和モード４０２の冷房運転を行う際には、第２切換ダンパ５３Ｂ及び第３切換ダンパ５３Ｃの位置を切り換えて、ブロワ５４によって空調用配管部５２に送風されて熱交換器７６に接触する空気Ａが、空調用配管部５２からキャビン部の車室内１１へ供給される状態を形成する。また、第１バルブ７４Ａを蒸発位置７４２にして、第１反応ユニット６Ａを蒸発器７３に接続し、第２バルブ７４Ｂを凝縮位置７４４にして、第２反応ユニット６Ｂを凝縮器７１に接続する。そして、蒸発器７３によってタンク７２から第１反応ユニット６Ａへ水Ｗとしての水蒸気が供給され、第１反応ユニット６Ａにおける化学蓄熱材６１の水和反応が行われる。
また、蒸発器７３から第１反応ユニット６Ａへ供給される水Ｗとしての水蒸気の一部を、ポンプ７６１によって熱交換器７６へ供給する。そして、熱交換器７６の気化熱によって、空調用配管部５２において熱交換器７６に接触する空気Ａが冷やされ、この冷やされた空気Ａが空調用配管部５２からキャビン部の車室内１１へ供給される。

また、第１切換ダンパ５３Ａの位置を切り換えて、ブロワ５４によって送風される空気Ａが空調用配管部５２と排気用配管部５１との両方へ流れるようにする。そして、排気用配管部５１を流れて反応器６に接触する空気Ａは、排気口５１１へ排気する。
水和モード４０２の冷房運転は、脱水反応が終わって高温状態に加熱された状態にある第１反応ユニット６Ａ及び第２反応ユニット６Ｂの温度が、水和反応可能な低温状態になるまで待って開始することができる。

また、第１反応ユニット６Ａにおける化学蓄熱材６１の水和反応が完了した後には、第２バルブ７４Ｂを蒸発位置７４５にする（図示略）。そして、蒸発器７３から第２反応ユニット６Ｂへ水Ｗとしての水蒸気が供給され、第２反応ユニット６Ｂにおける化学蓄熱材６１の水和反応が行われる。この化学蓄熱材６１の水和反応を行う際にも、熱交換器７６の気化熱によって、空調用配管部５２において熱交換器７６に接触する空気Ａが冷やされ、この冷やされた空気Ａが空調用配管部５２からキャビン部の車室内１１へ供給される。
なお、車両１の停車時（エンジン２の停止時）において、化学蓄熱材６１の水和反応によって暖房運転４０２Ａ又は冷房運転４０２Ｂを行った後には、再び車両１の走行時（エンジン２の稼動時）に、化学蓄熱材６１の脱水反応による蓄熱を行うことができる。

次に、本例の化学蓄熱空調システム４の作用効果につき説明する。
本例の化学蓄熱空調システム４においては、第１反応ユニット６Ａは、車両１において、エンジン２を稼動させるときに、化学蓄熱材６１の脱水反応を行うことができる。この第１反応ユニット６Ａを用いることにより、エンジン２によって生じてバッテリー３において余剰となる排エネルギーＸとしての電力、及びエンジン２から空調配管５に排気される排エネルギーＸとしての排ガスの少なくとも一方を有効に利用することができる。
一方、第２反応ユニット６Ｂは、車両１において、エンジン２を稼動させるときだけでなく、エンジン２を稼動させていないときにも、化学蓄熱材６１の脱水反応を行うことができる。そして、エンジン２の稼動を停止して、第１反応ユニット６Ａにおける化学蓄熱材６１の水和反応を行う際に、第２反応ユニット６Ｂにおいては、バッテリー３に蓄積された蓄エネルギーＹとしての電力を用いて化学蓄熱材６１の脱水反応を行うことができる。

また、第２反応ユニット６Ｂを設けたことにより、エンジン２の稼動時に化学蓄熱材６１の脱水反応を行えなかった場合でも、エンジン２の停止時において、化学蓄熱材６１の脱水反応を行うことができる。そして、特に、エンジン２を稼動させて所定の目的地まで走行させた車両の走行距離が短い場合等において、車両の停車時（エンジン２の停止時）に第２反応ユニット６Ｂにおける化学蓄熱材６１の脱水反応を完了させることにより、化学蓄熱材６１の水和反応によって、空調配管５を通過させる空気Ａの温度を調整することができる。これにより、車両２の停車時における空調に必要な熱量を容易に確保することができる。

それ故、本例の化学蓄熱空調システム４によれば、反応器６の化学蓄熱材６１に脱水反応によって蓄熱を行いたい場合と、反応器６の化学蓄熱材６１が水和反応によって放熱を行いたい場合とに柔軟に対応することができる。

１ エネルギー動作装置（車両）
２ エネルギー変換手段（エンジン）
３ エネルギー蓄積手段（バッテリー）
４ 化学蓄熱空調システム
５ 空調配管
６ 反応器
６Ａ 第１反応ユニット
６Ｂ 第２反応ユニット
６１ 化学蓄熱材
Ａ 空気
Ｗ 水
Ｘ 排エネルギー
Ｙ 蓄エネルギー

Claims (6)

1. 燃料をエネルギーに変換して仕事を行うエネルギー変換手段（２）と、該エネルギー変換手段（２）によって生じるエネルギーの一部を蓄積するエネルギー蓄積手段（３）と、を備えるエネルギー動作装置（１）に対して用いられ、化学蓄熱材（６１）が内蔵された反応器（６）と、該反応器（６）を内部に収容して該反応器（６）に接触する空気（Ａ）を通過させるための空調配管（５）と、を備える化学蓄熱空調システム（４）において、
   上記反応器（６）は、上記化学蓄熱材（６１）をそれぞれ内蔵する複数の反応ユニット（６Ａ，６Ｂ）によって構成されており、
   該複数の反応ユニット（６Ａ，６Ｂ）には、上記エネルギー変換手段（２）によって生じて上記エネルギー蓄積手段（３）において余剰となる排エネルギー（Ｘ）及び上記エネルギー変換手段（２）から上記空調配管（５）に排気される排エネルギー（Ｘ）の少なくとも一方を用いて上記化学蓄熱材（６１）の脱水反応が可能な第１反応ユニット（６Ａ）と、上記排エネルギー（Ｘ）と上記エネルギー蓄積手段（３）に蓄積された蓄エネルギー（Ｙ）とのいずれを用いても上記化学蓄熱材（６１）の脱水反応が可能な第２反応ユニット（６Ｂ）とがあり、
   上記第１反応ユニット（６Ａ）と上記第２反応ユニット（６Ｂ）との双方又は一方における上記化学蓄熱材（６１）の水和反応を行う際に、上記空調配管（５）を流れる空気（Ａ）の温度調整を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（４）。
2. 請求項１に記載の化学蓄熱空調システム（４）において、上記第２反応ユニット（６Ｂ）における上記化学蓄熱材（６１）の脱水反応は、上記第１反応ユニット（６Ａ）における上記化学蓄熱材（６１）の脱水反応が完了した後に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（４）。
3. 請求項１又は２に記載の化学蓄熱空調システム（４）において、上記第２反応ユニット（６Ｂ）は、上記第１反応ユニット（６Ａ）における上記化学蓄熱材（６１）の水和反応を行う際に、上記蓄エネルギー（Ｙ）を用いて上記化学蓄熱材（６１）の脱水反応を行うことができ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（４）。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の化学蓄熱空調システム（４）において、上記エネルギー変換手段（２）は電動機であり、上記エネルギー蓄積手段（３）はバッテリーであり、
   上記第１反応ユニット（６Ａ）における上記化学蓄熱材（６１）の脱水反応は、上記電動機の稼動時に該電動機が発電機として作用するとき上記バッテリーに蓄電されずに余剰となる排エネルギー（Ｘ）としての回生電力を用いて行い、上記第２反応ユニット（６Ｂ）における上記化学蓄熱材（６１）の脱水反応は、上記エンジンの停止時に、上記バッテリーに蓄積された蓄エネルギー（Ｙ）としての電力を用いて行い、上記第１反応ユニット（６Ａ）及び上記第２反応ユニット（６Ｂ）における上記化学蓄熱材（６１）の水和反応は、上記エンジンの停止時に行うことができ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（４）。
5. 請求項４に記載の化学蓄熱空調システム（４）において、該化学蓄熱空調システム（４）は、上記化学蓄熱材（６１）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（６１）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（７１，７２，７３）を備えており、
   上記エネルギー動作装置（１）は、上記エンジン及び上記バッテリーを搭載する車両であり、
   上記空調配管（５）は、上記反応器（６）が内部に配置された排気用配管部（５１）と、上記蒸発・凝縮手段（７１，７２，７３）に接続された熱交換器（７６）が内部に配置された空調用配管部（５２）とがあり、
   上記空調配管（５）には、上記化学蓄熱材（６１）の水和反応時において、上記排気用配管部（５１）において上記反応器（６）に接触する空気（Ａ）を加熱して上記車両の車室内（１１）に導く暖房位置と、上記空調用配管部（５２）において上記熱交換器（７６）に接触する空気（Ａ）を冷却して上記車両の車室内（１１）に導く冷房位置とに切換可能な切換手段（５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ）が設けられていることを特徴とする化学蓄熱空調システム（４）。
6. 請求項５に記載の化学蓄熱空調システム（４）において、上記蒸発・凝縮手段（７１，７２，７３）は、上記化学蓄熱材（６１）の脱水反応によって生じる水（Ｗ）を凝縮させる凝縮器（７１）と、該凝縮器（７１）によって凝縮される水（Ｗ）を溜めるタンク（７２）と、該タンク（７２）における水（Ｗ）を蒸発させて上記化学蓄熱材（６１）に供給する蒸発器（７３）とを有しており、
   上記第１反応ユニット（６Ａ）及び上記第２反応ユニット（６Ｂ）における上記化学蓄熱材（６１）の脱水反応を行う際に生じる水（Ｗ）は、上記凝縮器（７１）によって凝縮させて上記タンク（７２）に溜め、上記第１反応ユニット（６Ａ）及び上記第２反応ユニット（６Ｂ）における上記化学蓄熱材（６１）の水和反応を行う際には、該化学蓄熱材（６１）に、上記タンク（７２）内の水（Ｗ）を上記蒸発器（７３）によって蒸発させて供給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（４）。

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