CN101512280A - 蓄热器及其制造方法和使用其的车载热系统 - Google Patents

蓄热器及其制造方法和使用其的车载热系统 Download PDF

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CN101512280A
CN101512280A CNA2007800320648A CN200780032064A CN101512280A CN 101512280 A CN101512280 A CN 101512280A CN A2007800320648 A CNA2007800320648 A CN A2007800320648A CN 200780032064 A CN200780032064 A CN 200780032064A CN 101512280 A CN101512280 A CN 101512280A
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Abstract

提供一种蓄热器,其在储液部(1)的外周部具有真空隔热层(2),将多片同一截面形状的板部件构成的容器构件(10)层叠起来形成储液部(1)和真空隔热层(2)。即,储液部(1)由层叠容器构件(10)而连通的储液部空间(10f)构成,将层叠容器构件(10)而连通的隔热层空间(10e)真空化来构成真空隔热层(2)。而且,利用入口侧盖板(8)和出口侧盖板(9)阻塞层叠的容器构件(10)的两端开口部。

Description

蓄热器及其制造方法和使用其的车载热系统
技术领域
本发明涉及为加速发动机暖机或提高暖房能力而用于发动机冷却水循环回路等的蓄热器及其制造方法和使用蓄热器的车载热系统。
背景技术
现有技术,已公知的保温储藏发动机冷却水的蓄热器为金属制的内容器和外容器的双重构造,并且两容器之间的空隙部真空隔热(例如,参照专利文献1)。
而且,使用现有的蓄热器的车载热系统中,将车辆行驶时达到高温的发动机冷却水引入蓄热器,在车辆停驶期间,将高温发动机冷却水保温储藏于蓄热器内。下次发动机启动时,向发动机和车厢内暖房用暖气风箱等送入蓄热机内的高温发动机冷却水,用于发动机的早期暖机和早期暖房等。
【专利文献1】:日本专利特开2004-20027号公报
但是,由于现有技术的蓄热器由将金属制的平板挤压加工成的内容器和外容器构成,所以在因应用于不同车种的车辆等改变蓄热器的必要容积的情况下,完全不能应对必要容积的变更,必须变更加工模具或制作新加工模具等,存在发生成本上升或制造时换产筹备损失的问题。
此外,在制造现有技术的蓄热器时,要将金属制的平板挤压加工、焊接来制造主要构成部件的内容器和外容器,并且要将内容器和外容器保持间隔地与其他构成部件组装到一起,将各构成部件之间通过焊接等固定来制造容器。该容器制造后,要在完全不同的工序中抽真空以便形成真空隔热层,由此来制造蓄热器。该抽真空工序中,在大气环境中使用真空泵抽真空时,每个制品的真空隔热层的真空度出现离散。另外,固定各构成部件之间的固定工序和形成真空隔热层的抽真空工序中,由于是完全不同的工序进行作业,因此制造蓄热器需要花费极多劳力和工时。
另外,使用现有的蓄热器的车载热系统,在启动发动机时,发动机冷却水的循环周期中的第一个周期是将高温的发动机冷却水送入发动机和车厢内暖房用的暖气风箱,第二个周期以后受到发动机和大气等系统环境的温度影响,并又与低温的发动机冷却水混合,所以热量一下子就被吸走,而成为低温的发动机冷却水循环。因此,无法得到所期待的发动机的早期暖机性能和车厢内的早期暖房性能。
发明内容
着眼于上述问题,本发明的第一目的在于提供一种蓄热器,仅增减容器构件的层叠片数就可以容易地应对必要容积的变更要求而不导致成本增加。
本发明的第二目的在于提供一种蓄热器的制造方法,可以形成无离散的稳定的真空度品质的真空隔热层,同时能够通过工序的简化而减少制造劳力、缩短制造时间。
而且,本发明以提供一种既紧凑又能发挥高的蓄热性能的蓄热器为目的。此外,本发明的第三目的在于提供一种使用蓄热器的车载热系统,既能进行简单的热媒循环控制,又可以在动力单元启动时实现所期待的加速发动机暖机和提高车厢内暖房能力。
为实现上述第一目的,按照本发明,一种在储液部的外周部具有隔热层的蓄热器,其特征在于将多片同一截面形状的板部件构成的容器构件层叠起来而形成所述储液部和所述隔热层。
为实现上述第二目的,按照本发明,一种在储液部的外周部具有真空隔热层的蓄热器的制造方法,其特征在于该制造方法包括如下工序:
加工构成所述蓄热器的构成部件的部件加工工序、
将所述加工成的构成部件组装为容器状的临时组装工序、以及
将所述临时组装成的容器在炉中抽真空后,通过升温在真空环境中将各构成部件钎焊为一体的钎焊工序。
为实现上述第三目的,按照本发明,一种车载热系统,由热媒回路将车载产热源和车载需热源连接起来,在动力单元驱动状态下,该车载产热源加热热媒,从热媒温度下降的动力单元停止状态启动时,该车载需热源要求高温的热媒,该车载热系统的特征在于,所述热媒回路中设置有将入口侧连接在所述车载产热源上而将出口侧连接在所述车载需热源上的蓄热器,所述蓄热器在储液部和隔热层之间设有填充有随液相/固相之间的相变化进行吸热和放热的蓄热材料的蓄热层,在连接所述车载产热源和所述蓄热器的入口侧的回路上设有第一阀门,在连接所述蓄热器的出口侧和所述车载需热源的回路上设有第二阀门,还设有热媒循环控制装置,该热媒循环控制装置在动力单元驱动状态下开启所述第一阀门和所述第二阀门,动力单元一停止就关闭所述第一阀门和所述第二阀门,动力单元启动时开启所述第一阀门和所述第二阀门。
由此,按照本发明的蓄热器,仅增减由同一截面形状的板部件形成的容器构件的层叠片数就可以应对必要容积的变更要求。即,在蓄热器由挤压加工制成的内容器和外容器等构成的情况下,蓄热器的必要容积有变更时,必须变更挤压加工模具或制造新挤压加工模具,从而引起成本上升和制造时的换产筹备损失等。
对此,本发明由于是将多片容器构件层叠的层叠构造的蓄热器,因此,只要准备多片容器构件,以一片容器构件的容积为容积变更的最小单位,就可以从具有一定容积的蓄热器立即变更为具有不同容积的蓄热器,增减层叠片数就能够应对必要容积的变更要求,不需要变更导致成本增加的加工模具等。
结果,仅增减容器构件的层叠片数,就能容易地应对必要容积的变更要求,而不引起成本增加。
此外,在本发明的蓄热器的制造方法中,在部件加工工序中对构成蓄热器的构成部件进行加工,在临时组装工序中将加工成的构成部件组装为容器状,在钎焊工序中,通过在炉中将临时组装成的容器抽真空后升温,在真空环境中将各构成部件钎焊为一体,以此来制造在储液部的外周部具有真空隔热层的蓄热器。
这样,在钎焊工序中,由于进行使炉中的真空环境成为稳定的真空环境的管理,所以与通过个别管理而在大气环境下进行抽真空的情况相比,可以形成没有离散的稳定的真空度品质的真空隔热层。
此外,在钎焊工序中,为同时实现部件间固定和真空化,与通过将部件之间焊接等在固定后的其他工序中将真空隔热层真空化的情况相比,实现了简化工序、减少制造劳力和缩短制造时间。
结果,可以形成没有离散的稳定的真空度品质的真空隔热层,同时由于工序的简化可以减少制造劳力并能够缩短制造时间。
另外,按照本发明的使用蓄热器的车载热系统,在动力单元驱动状态时,热媒循环控制装置开启第一阀门和第二阀门。因此,从来自蓄热器入口侧经过出口侧的高温的热媒中受热,蓄热材料的温度一旦达到熔点,蓄热材料则由固相变化为液相,随着该变化吸收热能。
随后,一旦动力单元停止,热媒循环控制装置就关闭第一阀门和第二阀门。因此,将高温的热媒封在被隔热层和蓄热层两层包围的储液部内。
另外,动力单元启动时,热媒循环控制装置开启第一阀门和第二阀门。因此,热媒循环周期中的第一周期将所储备的高温的热媒送入车载需热源。其后,受到系统环境的温度影响并与低温热媒混合,使蓄热器内的热媒温度降低。但是,随着热媒温度的降低,蓄热材料的温度达到凝固点的第二周期以后,蓄热材料由液相变化为固相,随着该相变化而放出蓄热材料所吸收的热。利用该蓄热材料的放热,热媒的温度降低受到抑制,将保持高温的热媒送入车载需热源。
结果,进行简单的热媒循环控制的同时,动力单元启动时,例如车载需热源为发动机的情况下,可以实现所期待的发动机暖机的加速,车载需热源为暖气风箱的情况下,可以实现所期待的车厢内的暖房能力的提高。
附图说明
图1是表示实施例1的蓄热器的纵剖正面图。
图2是表示实施例1的蓄热器的图1的A部放大图。
图3是表示实施例1的蓄热器的外观立体图。
图4是表示实施例1的蓄热器的截面立体图。
图5是表示实施例1的蓄热器的分解立体图。
图6是表示实施例1的蓄热器S1的真空钎焊法的工序图。
图7是表示实施例2的蓄热器的纵剖正面图。
图8是表示实施例2的蓄热器的图7的B部放大图。
图9是表示实施例2的蓄热器的外观立体图。
图10是表示实施例2的蓄热器的截面立体图。
图11是表示实施例2的蓄热器的分解立体图。
图12是表示实施例2的蓄热器S2的真空钎焊法的工序图。
图13是实施例2的蓄热器S2的炉内抽真空工序中用来提高真空度的排气槽的示意图。
图14是表示实施例2的蓄热器S2的真空钎焊法中的蓄热材料封入工序的说明图。
图15是表示使用实施例2的蓄热器S2的发动机冷却水循环系统的第一例的发动机冷却水循环回路图。
图16是表示使用实施例2的蓄热器S2的发动机冷却水循环系统的第二例的发动机冷却水循环回路图。
图17是表示使用实施例2的蓄热器S2的驱动马达用电气安装件冷却水循环系统的第一例的冷却水循环回路图。
图18是表示使用实施例2的蓄热器S2的驱动马达用电气安装件冷却水循环系统的第二例的冷却水循环回路图。
图19是表示利用实施例3的制造方法制造的蓄热器的纵剖面正面图。
图20是表示利用实施例3的制造方法制造的蓄热器的图19的C部放大图。
图21是表示利用实施例3的制造方法制造的蓄热器的外观立体图。
图22是表示利用实施例3的制造方法制造的蓄热器的截面立体图。
图23是表示利用实施例3的制造方法制造的蓄热器的分解立体图。
图24是说明实施例3的蓄热器的蓄热作用和放热作用的作用说明图。
图25是发动机启动时无蓄热器/有现有技术的蓄热器/有实施例3的蓄热器的情况下发动机冷却水温度的比较特性图。
图26是表示使用实施例4的蓄热器S的发动机冷却水循环系统(车载热系统的一例)的发动机冷却水循环回路图。
图27是实施例4的发动机冷却水循环系统中的发动机冷却水循环作用说明图。
图28是表示使用实施例5的蓄热器S的发动机冷却水循环系统(车载热系统的一例)的发动机冷却水循环回路图。
图29是实施例5的发动机冷却水循环系统中的发动机冷却水循环作用说明图。
图30是表示使用实施例6的蓄热器S的驱动马达用电气安装件冷却水循环系统(车载热系统的一例)的冷却水循环回路图。
图31是实施例6的驱动马达用电气安装件冷却水循环系统中的冷却水循环作用说明图。
图32是表示使用实施例7的蓄热器S的驱动马达用电气安装件冷却水循环系统(车载热系统的一例)的冷却水循环回路图。
图33是实施例7的驱动马达用电气安装件冷却水循环系统中的冷却水循环作用说明图。
【符号的说明】
S1  蓄热器
1   储液部
2   真空隔热层(隔热层)
6   入口管
7   出口管
8   入口侧盖板
9   出口侧盖板
10  容器构件
10a 第一隔壁部
10b 第二隔壁部
10c 内肋
10d 外肋
10e 隔热层空间
10f 储液部空间
10g 定位凸起
S2  蓄热器
2   侧面真空隔热层(隔热层)
3   入口侧端面真空隔热层(隔热层)
4   出口侧端面真空隔热层(隔热层)
15  入口侧端板
16  入口侧盖板
17  出口侧端板
18  出口侧盖板
19  容器构件
19a 第一隔壁部
19b 第二隔壁部
19c 第三隔壁部
19d 内肋
19e 外肋
19f 隔热层空间
19g 蓄热层空间
19h 储液部空间
19i 定位凸起
19j 排气槽
20  塞盖
21  发动机
22  暖气风箱
23  第一阀门
24  第二阀门
25  散热器
26  热敏阀
27  循环泵
28  控制器
29  泵
30  变换器(inverter)冷却器
31  电池冷却器
S3  蓄热器
38  第一圆筒侧板(筒状部件)
39  第一入口侧端板(入口侧板部件)
40  第一出口侧端板(出口侧板部件)
41  第二圆筒侧板(筒状部件)
42  第二入口侧端板(入口侧板部件)
43  第二出口侧端板(出口侧板部件)
44  波纹圆筒板(筒状部件)
具体实施方式
以下,根据附图所示实施例1~实施例7说明实现本发明的蓄热器的最佳方式。
实施例1
首先说明构成。
图1是表示实施例1的蓄热器的纵剖正面图,图2是表示实施例1的蓄热器的图1的A部放大图,图3是表示实施例1的蓄热器的外观立体图,图4是表示实施例1的蓄热器的截面立体图,图5是表示实施例1的蓄热器的分解立体图。
如图1~图5所示,实施例1的蓄热器S1包括储液部1、真空隔热层2(隔热层)、入口管6、出口管7、入口侧盖板8、出口侧盖板9和容器构件10。
实施例1的蓄热器S1在储液部1的外周部具有真空隔热层2,将多片由同一截面形状的板部件构成的容器构件10层叠起来形成所述储液部1和所述真空隔热层2。
实施例1的蓄热器S1具有入口侧盖板8、出口侧盖板9和容器构件10作为构成部件,在所述入口侧盖板8上固定有入口管6,在所述出口侧盖板9上固定有出口管7。
如图5所示,实施例1的蓄热器S1的容器构件10具有同心状的第一隔壁部10a、第二隔壁部10b、内肋10c和外肋10d。所述第一隔壁部10a和所述第二隔壁部10b之间在整周上有4处左右在直径方向连结,并在连结部之间形成有隔热层空间10e。将被所述第二隔壁部10b包围的空间作为储液部空间10f。所述内肋10c从所述第二隔壁部10b向储液部1突出。所述外肋10d从第一隔壁部10a向外突出,在整周中的一部分上具有用于与层叠时的外形位置配合的轴方向的弯曲部。并且,在第一隔壁部10a和第二隔壁部10b的连结部处形成有向容器轴方向突出的定位凸起10g(参照图2)。
实施例1的蓄热器S1将所述容器构件10隔一片反转截面的朝向,再将多片层叠起来,并且用入口侧盖板8和出口侧盖板9将层叠成的容器构件10的两端开口部阻塞而构成容器。
所述储液部1由层叠所述容器构件10而连通的储液部空间10f构成。
使由层叠所述容器构件10而连通的隔热层空间10e真空化来构成所述真空隔热层2。
实施例1的蓄热器S1采用真空钎焊法作为制造方法,将焊料涂敷在所述容器构件10上并多片层叠起来,用所述入口侧盖板8和所述出口侧盖板9将层叠好的容器构件10的两端开口部阻塞,由此进行临时组装,将临时组装的容器在炉中抽真空后升温而钎焊起来。
下面说明作用。
[蓄热器的制造方法]
图6是表示实施例1的蓄热器S1的真空钎焊法的工序图。以下,利用图6说明实施例1的蓄热器S1的真空钎焊法。
·部件加工工序
步骤S1的第一部件加工工序中,通过冲压(press)或冲裁(punching)成形从板材加工成容器构件10。
步骤S2的第二部件加工工序中,通过冲压或冲裁成形从板材加工成入口侧盖板8和出口侧盖板9。
步骤S3的部件加工工序中,通过管成形从板材加工成入口管6和出口管7,或者通过拉制等加工而成。
·焊料涂敷工序
步骤S4的焊料涂敷工序中,对所述步骤S1的第一部件加工工序中加工成的多片容器构件10(例如,不锈钢)涂敷焊料。
·部件辅助组装工序(层叠工序)
步骤S5的部件辅助组装工序中,根据贮液容量的设计值将所述步骤S4的焊料涂敷工序中涂敷了焊料的必要片数的容器构件10层叠起来。在实施例1的情况下,为达到图1~图5所示的层叠状态,每隔一片将容器构件10翻过来,再多片层叠。
·组装工序
步骤S6的组装工序中,对于步骤S5的部件辅助组装工序中组装成的层叠的容器构件10,将步骤S2的第二部件加工工序和步骤S3的第三部件加工工序中加工好的入口侧盖板8、出口侧盖板9、入口管6、出口管7的各部件如图5所示那样进行组装,临时组装而整体上成为容器形状。这时,对层叠起来的容器构件10以外的钎焊必要部分也涂敷焊料。
·夹具调整工序
步骤S7的夹具调整工序中调整钎焊用夹具,该夹具将所述步骤S6的组装工序中临时组装为容器形状的各部件调整得没有位置偏离并确保一体性。
·钎焊工序
步骤S8的钎焊工序中,由下述的炉内工序将各部件之间用真空钎焊法固定。
炉内工序包括:使炉内真空化的抽真空工序(步骤S8a)、使炉内温度上升的升温工序(步骤S8b)、用熔化的焊料固定部件之间的钎焊工序(步骤S8c)和使钎焊固定好的容器冷却的冷却工序(步骤S8d)。
·气密工序
步骤S9的气密工序中,确保保持从炉中取出的钎焊容器的真空隔热层2的真空状态的气密性。
·出厂检查工序
步骤S10的出厂检查工序中,对有无钎焊不良处、是否保持真空隔热层2的真空性等检查项目进行出厂检查。
·包装工序
步骤S11的包装工序中,对出厂检查合格的产品进行包装。
·出厂工序
步骤S12的出厂工序中,将包装好的产品进行工厂出货。
[蓄热/放热作用]
在实施例1的蓄热器S1中,经过储液部1的高温热媒的流通一停止,就将高温的热媒封入被真空隔热层2包围的储液部1,蓄热器S1内的储液部1所储备的热媒的温度的降低受到抑制,热媒保持原有的高温状态。
随后,使用蓄热器S1的储液部1内的高温热媒时,储液部1的高温热媒经过出口管7被放出。将该高温热媒作为高温发动机冷却水,在发动机启动时向发动机放出的情况下,可以加速发动机的暖机。此外,在发动机启动时向暖气风箱放出的情况下,可以提高车厢内的暖房性能。
[应对必要容量的变更的作用]
实施例1的蓄热器S1中,将多片由同一截面形状的板部件构成的容器构件10层叠起来而形成储液部1和真空隔热层2。
因此,仅增减由同一截面形状的板部件构成的容器构件10的层叠片数就可以应对必要容积的变更要求。
即,如现有技术,由挤压加工制造的内容器和外容器等构成蓄热器的情况下,蓄热器的必要容积有变更时,必须变更挤压加工模具或制造新拉伸加工模具,从而引起成本上升或制造时的换产筹备损失等。
对此,实施例1中,由于是多片容器构件10层叠的层叠构造构成蓄热器S1,因此,可以由增减层叠片数来应对必要容积的变更要求,而不会导致成本增加的加工模具的变更等。
总之,实施例1的情况下,只要准备多片容器构件10,以一片容器构件10的容积量为容积变更的最小单位,有增大必要容积的要求时就增加层叠的容器构件10的片数,有减少必要容积的要求时就减少层叠的容器构件10的片数,从而可以从具有一定容积的蓄热器立即变更为具有不同容积的蓄热器。
下面说明效果。
实施例1的蓄热器S1可以取得下列效果。
(1)在储液部1的外周部具有真空隔热层2的蓄热器,由于将由同一截面形状的板部件构成的容器构件10多片层叠而形成储液部1和真空隔热层2,因此,仅增减容器构件10的层叠片数就可以容易地应对必要容积的变更要求,而不引起成本增加。
(2)可以提供对必要容积变更要求具有应对性的层叠型蓄热器S1,该蓄热器S1具有入口侧盖板8、出口侧盖板9和容器构件10作为构成零部件。所述入口侧盖板8上固定有入口管6,所述出口侧盖板9上固定有出口管7,所述容器构件10具有同心状的第一隔壁部10a和第二隔壁部10b,所述第一隔壁部10a和所述第二隔壁部10b之间形成有隔热层空间10e,被所述第二隔壁部10b包围而形成储液部空间10f,将所述容器构件10多片层叠起来,利用所述入口侧盖板8和所述出口侧盖板9将层叠好的容器构件10的两端开口部阻塞而构成容器,所述储液部1由利用所述容器构件10的层叠而连通的储液部空间10f构成,所述真空隔热层2是使利用所述容器构件10层叠而连通的隔热层空间10e真空化而构成,因此,储液部1的外周部具有真空隔热层2。
(3)由于采用真空钎焊法进行制造,即将焊料涂敷在所述容器构件10上并多片层叠起来,利用所述入口侧盖板8和所述出口侧盖板9将层叠成的容器构件10的两端开口部阻塞而进行临时组装,然后将临时组装容器在炉内抽真空后,将其升温,总之,由于在真空钎焊工序中同时进行部件之间固定和真空化,因此,与在将部件之间焊接和钎焊等固定后的其他工序中将真空隔热层真空化的情况相比,可以将真空隔热层2的真空度的离散抑制得很低,同时可以简化工序从而缩短制造时间。
实施例1的蓄热器S1的制造方法可以取得下列效果。
(1)在储液部1的外周部具有真空隔热层2的蓄热器S1的制造方法包括:加工构成所述蓄热器S1的构成部件的部件加工工序(步骤S1、S2、S3)、将所述加工成的构成部件组装为容器状的临时组装工序(步骤S4、5、6)和将所述临时组装好的容器在炉中抽真空后,通过升温而在真空环境中将各构成部件钎焊为一体的钎焊工序(步骤S8),因此,可以形成没有离散并稳定的真空度品质的真空隔热层2,同时可以使工序简略化从而减少制造劳力并缩短制造时间。
(2)所述蓄热器S1在储液部1的外周部具有真空隔热层2,所述部件加工工序(步骤S1~步骤S3)加工具有储液部空间10f和真空隔热层空间10e的由同一截面形状的板部件构成的容器构件10、入口侧盖板8和出口侧盖板9,所述临时组装工序(步骤S4~步骤S6)将多片容器构件10层叠起来,并利用入口侧盖板8和出口侧盖板9将层叠好的容器构件10的开口部阻塞而形成所述储液部1和所述真空隔热层2,因此可以提供在储液部1的外周部具有真空隔热层2并且对必要容积的变更要求具有应对性的层叠型的蓄热器S1的制造方法。
(3)所述临时组装工序包括:将焊料涂敷在容器构件10上的焊料涂敷工序(步骤S4)、将涂敷了焊料的容器构件10层叠起来的辅助组装工序(步骤S5)、利用入口侧盖板8和出口侧盖板9将层叠好的容器构件10的开口部阻塞而组装为容器状的组装工序(步骤S6),因此,由于采用将涂敷了焊料的容器构件10层叠起来的辅助组装方式,从而可以在钎焊工序(步骤S8)中确实地实现层叠好的多片容器构件10之间的钎焊固定。
实施例2
相对于实施例1是具有储液部和真空隔热层的蓄热器,实施例2是构成为具有储液部、真空隔热层和蓄热层的蓄热器的示例。
首先说明构成。
图7是表示实施例2的蓄热器的纵剖正面图,图8是表示实施例2的蓄热器的图7的B部放大图,图9是表示实施例2的蓄热器的外观立体图,图10是表示实施例2的蓄热器的截面立体图,图11是表示实施例2的蓄热器的分解立体图。
如图7~图11所示,实施例2的蓄热器S2设置有储液部1、侧面真空隔热层2(隔热层)、入口侧端面真空隔热层3(隔热层)、出口侧端面真空隔热层4(隔热层)、蓄热层5、入口管6、出口管7、入口侧端板15、入口侧盖板16、出口侧端板17、出口侧盖板18和容器构件19。
实施例2的蓄热器S2在储液部1的外周部具有真空隔热层2、3、4,所述储液部1和所述侧面真空隔热层2之间设有填充了随液相/固相之间的相变化而进行吸热和放热的蓄热材料的蓄热层5。
实施例2的蓄热器S2具有入口侧端板15及入口侧盖板16、出口侧端板17及出口侧盖板18和容器构件19作为构成部件。
而且,在所述入口侧端板15上固定有入口管6,所述出口侧端板17上固定有出口管7。
另外,如图8所示,在隔开所述容器构件19的储液部空间19h的第三隔壁部19c上形成有沿与热媒从入口到出口的液流正交的方向突出的内肋19d。如图8所示,邻接的第三隔壁部19c和内肋19d、19d相互重叠,从而形成与液流正交的凹凸。
填充在所述蓄热层5内的蓄热材料采用石蜡系原料作为潜热蓄热性原料,石蜡系原料在熔点以上的温度区域由固相向液相进行相变化时积蓄熔解热,在凝固点以下的温度区域由液相向固相进行相变化时将凝固热释放出来。所述蓄热材料是向球状皮膜的内部封入石蜡系原料并微囊(micro capsule)化的石蜡封入囊,考虑到所述石蜡封入囊的集合体随液相/固相之间的相变化的体积变化量(约10%)而将其填充到所述蓄热层5内。
这里,将石蜡系原料用作蓄热性原料的理由是根据熔点(熔化温度)和凝固点(凝固温度)而设定相变化温度时,可以与碳链数对应而覆盖广泛的温度区域(-50℃~80℃),并且,蓄热量(熔融潜热)也在130~250kJ/kg程度,比其他原料高。
例如,将蓄热器用于使发动机冷却水在暖气风箱内循环的车载热系统情况下,相变化温度优选50℃~60℃程度或以上。其理由是发动机冷却水温在冬季等有时不足80℃,且由于可以感到温暖的吹出温度为30℃,所以,如上所述,为得到吹出温度为30℃以上所必要的相变化温度就为约50℃~60℃或以上的温度。
如图11所示,采用真空钎焊来制造蓄热器S2的情况下,在实施例2的蓄热器S2的出口侧端板17上,封入蓄热材料用的蓄热材料封入部17a朝向出口侧盖板18突出。所述出口侧盖板18上形成有贯通所述蓄热材料封入部17a的封入部孔18a,所述蓄热材料封入部17a在封入蓄热材料后,用树脂系或橡胶系等的塞盖20塞住。
所述容器构件19具有同心状的第一隔壁部19a、第二隔壁部19b、第三隔壁部19c、内肋19d和外肋19e。所述第一隔壁部19a和所述第二隔壁部19b之间,在整周有4处左右在直径方向连结,并在连结部之间形成有隔热层空间19f。所述第二隔壁部19b和所述第三隔壁部19c之间,在整周有4处左右在直径方向连结,并在连结部之间形成有蓄热层空间19g。将被所述第三隔壁部19c包围的空间作为储液部空间19h。所述内肋19d从所述第三隔壁部19c向储液部1突出。所述外肋19e从第一隔壁部19a向外突出,在整周中的一部分上具有用于在层叠时使外形位置配合的轴方向的弯曲部。并且,在第一隔壁部19a和第二隔壁部19b的连结部处,形成有沿容器轴方向突出的定位凸起19i(参照图8)。
实施例2的蓄热器S2将所述容器构件19每隔一片反转过来并将多片层叠,用所述入口侧端板15以及入口侧盖板16和所述出口侧端板17以及出口侧盖板18将层叠起来的容器构件19的两端开口部阻塞而构成容器。
所述储液部1由所述容器构件19的层叠而连通的储液部空间19h构成。
所述侧面真空隔热层2通过将由所述容器构件19的层叠连通的隔热层空间19f真空化而构成。所述入口侧端面真空隔热层3通过将由入口侧端板15和入口侧盖板16形成的空间真空化而构成。所述出口侧端面真空隔热层4通过将由出口侧端板17和出口侧盖板18形成的空间真空化而构成。
所述蓄热层5由所述容器构件19的层叠而连通的蓄热层空间19g构成。
实施例2的蓄热器S2所采用的制造方法是将焊料涂敷在所述容器构件19,并将其多片层叠,用所述入口侧盖板16和所述出口侧盖板18将层叠好的容器构件19的两端开口部阻塞而临时组装起来,将临时组装的容器在炉中抽真空后升温,并将各真空隔热层2、3、4与蓄热层5一起进行真空化的真空钎焊之后,对所述真空化了的蓄热层5利用真空吸引填充蓄热材料。
下面说明其作用。
[蓄热器的制造方法]
图12是表示实施例2的蓄热器S2的真空钎焊法的工序图,图13是表示实施例2的蓄热器S2的炉内抽真空工序中用于提高真空度的排气槽的示图,图14是表示实施例2的蓄热器S2的真空钎焊法中蓄热材料封入工序的说明图。以下,用图12~图14说明实施例2的蓄热器S2的真空钎焊法。
·部件加工工序
步骤S1的第一部件加工工序中,通过冲压或冲裁成形从板材加工成容器构件19。
步骤S2的第二部件加工工序中,通过冲压或冲裁成形从板材加工成入口侧盖板16和出口侧盖板18。
步骤S3的第三部件加工工序中,通过由冲压或冲裁成形从板材加工成入口侧端板15和出口侧端板17。
步骤S4的第四部件加工工序中,通过管成形从板材加工成入口管6和出口管7。
步骤S5的第五部件加工工序中,通过冲压或冲裁从板材加工塞盖20或者由拉制等加工而成塞盖20。
·焊料涂敷工序
步骤S6的焊料涂敷工序中,对所述步骤S1的第一部件加工工序中加工成的多片容器构件19(例如,不锈钢)涂敷焊料。
·部件辅助组装工序(层叠工序)
步骤S7的部件辅助组装工序中,将所述步骤S6的焊料涂敷工序中涂敷了焊料的多片容器构件19根据储液容量的设计值层叠所需片数。在实施例2的情况下,为成为如图7~图11所示的层叠状态,将多片容器构件19每隔一片翻过来进行层叠。
·组装工序
步骤S8的组装工序中,对于步骤S7的部件辅助组装工序中组装起来的层叠的容器构件19,将第二部件加工工序~第五部件加工工序中加工好的入口侧盖板16、出口侧盖板18、入口侧端板15、出口侧端板17、入口管6、出口管7、塞盖20的各部件组装起来,临时组装成整体为容器形状。这时,对层叠好的容器构件19以外的钎焊必要部分也涂敷焊料。
·夹具调整工序
步骤S9的夹具调整工序中调整钎焊用夹具,该夹具用于将所述步骤S8的组装工序中临时组装为容器形状的各部件调整得没有位置偏离并确保一体性。
·钎焊工序
步骤S10的钎焊工序中,由下述的炉内工序将各部件之间用真空钎焊法固定。
炉内工序包括:使炉内真空化的抽真空工序(步骤S10a)、使炉内温度上升的升温工序(步骤S10b)、用熔化的焊料固定部件之间的钎焊工序(步骤S10c)和使钎焊固定的容器冷却的冷却工序(步骤S10d)。
上述步骤S10a的抽真空工序中,为进一步提高真空度,如图13(a)所示,在沿直径方向连结第二隔壁部19b和第三隔壁部19c的连结部处形成有排气槽19j。因此,层叠好容器构件19的情况下,如图13(b)所示,由相面对的一对排气槽19j、19j将储液部1和侧面真空隔热层2连通起来。
·气密工序
步骤S11的气密工序中,确保保持从炉中取出的钎焊容器的真空隔热层2、3、4和蓄热层5的真空状态的气密性。
·蓄热材料封入工序
步骤S12的蓄热材料封入工序中,利用被真空化了的蓄热层5的真空吸引将蓄热材料封入其中。
即,如图14(a)所示,在真空钎焊法的情况下,蓄热层5也被真空化。在形成于出口侧端板17上的蓄热材料封入部17a上形成有厚度比基准板厚度薄的薄壁部17a′。
因此,如图14(b)所示,将填充了蓄热材料P(石蜡系)的封入机的前端部插入蓄热材料封入部17a中,一旦捅破薄壁部17a′,蓄热层5的真空吸力就一下子将蓄热材料P吸到蓄热层5内。而且,由于蓄热层5为真空,所以蓄热材料P的封入时间短,并且被均匀地填充。
随后,一旦在蓄热层5填充了蓄热材料P,为了塞住被捅破的蓄热材封入部17a,如图14(c)所示,配合插入塞盖20。
·出厂检查工序
步骤S13的出厂检查工序中,对有无钎焊不良处、是否保持着真空隔热层2、3、4的真空性、是否在蓄热层5内填充有蓄热材料P等检查项目进行出厂检查。
·包装工序
步骤S14的包装工序中,对出厂检查合格的产品进行包装。
·出厂工序
步骤S15的出厂工序中,将包装好的产品进行工厂出货。
[蓄热/放热作用]
对实施例2的蓄热器S2的蓄热/放热作用进行说明。
对蓄热材料的吸热作用进行说明,高温的热媒因从入口管6向出口管7流动而在蓄热器S2内的储液部1中流通时,蓄热层5内的蓄热材料经由具有内肋19d的第三隔壁部19c接受来自高温的热媒的热。蓄热材料受热升温,一旦到达蓄热材料的熔点,蓄热材料就从固相变化为液相,随着该相变化而吸收热能。
附带地说,实施例2中,由于将石蜡封入囊作为蓄热材料,所以蓄热材料的温度在不足熔点并且低时,封入的石蜡像蜡一样为凝固的固体,与之相对,一旦蓄热材料的温度超过熔点,固体石蜡就渐渐液化,在吸热最大的状态下在囊内完全成为液体。
对储液部1内的热媒的蓄热作用进行说明,经过储液部1的高温热媒的流通一旦停止,高温的热媒就被封入由真空隔热层2、3、4和蓄热层5两层包围的储液部1内,蓄热器S2内的储液部1储备的热媒的温度的降低受到抑制,热媒保持原有的高温状态。
即,经过长时间的热媒流通停止的状态,即使包围蓄热器S2的外部气温变为低温,真空隔热层2、3、4和蓄热层5的双层隔热构造也能将要从储液部1储备的热媒散掉的热能抑制到最小,即便经过长时间也可以实现保持储液部1的热媒原有的高温状态的高保温性。
对高温热媒的放出作用进行说明,在使用蓄热器S2的储液部1内的高温热媒时,首先,储液部1的高温热媒通过出口管7被放出来。随着该高温热媒的放出,经过入口管6向蓄热器S2的储液部1导入低温热媒,由此使高温和低温的两种热媒混合,蓄热器S2的储液部1内的热媒温度降低。
对蓄热材料的放热作用进行说明,蓄热器S2的储液部1内的热媒温度降低,一旦通过具有内肋19d的第三隔壁部19c从蓄热层5内的蓄热材料夺去热,蓄热材料的温度就降低。随后,蓄热材料的温度一旦达到凝固点,蓄热材料就从液相变化为固相,随着该相变化,蓄热材料吸收的热被释放出来,通过具有内肋19d的第三隔壁部19c对热媒持续供给潜热产生的热能,从而抑制热媒的温度降低。
附带地说,实施例2中由于将石蜡封入囊作为蓄热材料,所以在蓄热材料的温度高于凝固点时,所封入的石蜡为液体,与之相对,蓄热材料的温度降低到凝固点以下时,液体石蜡就渐渐固体化并放热,在放热最大的状态下在囊内成为固体。
这样,实施例2的蓄热器S2有效地并用边保持保温性边向热媒内积蓄的“显热”和从蓄热层5的蓄热材料放出的“潜热”。
因此,应用于发动机冷却水循环回路的情况下,发动机启动时,只要向发动机侧引导高温的发动机冷却水,就能够大幅度地缩短到达发动机暖机温度的时间。此外,应用于发动机冷却水循环回路的情况下,发动机启动时,只要向暖气风箱侧引导高温的发动机冷却水,就可以提高车厢内的暖房性能。
附带地说,所谓“显热”是指没有相变化而积蓄的热能,所谓“潜热”是指随固相和液相之间的相变化而吸收或放出的热能。而且,“潜热”的情况与“显热”的情况相比,可以积蓄级数不同的巨大热量。
[热交换促进作用]
实施例2的蓄热器S2具有入口侧端板15以及入口侧盖板16、出口侧端板17以及出口侧盖板18和容器构件19作为构成部件,所述入口侧端板15上固定有入口管6,所述出口侧端板17上固定有出口管7,在隔开所述容器构件19的储液部空间19h的第三隔壁部19c上形成有沿与热媒从入口到出口的液流的正交的方向突出的内肋19d。
因此,从入口管6向出口管7的热媒流就沿着由第三隔壁部19c和内肋19d形成的凹凸形状蜿蜒流动,填充在蓄热层5内的蓄热材料吸收来自热媒的热时,热吸收的有效面积比直的圆筒管的情况大,热吸收效率提高。同样,从填充在蓄热层5内的蓄热材料向热媒放热时,热放出的有效面积比直的圆筒管的情况大,热放出效率高。总之,利用由第三隔壁部19c和内肋19d形成的凹凸形状能够提高热交换效率。
[将蓄热器S2应用于发动机冷却水循环系统的示例]
图15是表示使用实施例2的蓄热器S2的发动机冷却水循环系统的第一例的发动机冷却水循环回路图。
利用发动机冷却水循环回路将发动机驱动状态下加热发动机冷却水的发动机21与从发动机冷却水温度下降的发动机停止状态启动发动机时要求加热好的发动机冷却水的发动机21以及暖气风箱22连接起来。
所述发动机冷却水循环回路设置有入口侧与所述发动机21相连接而出口侧与所述发动机21和暖气风箱22相连接的蓄热器S2。
在连接所述发动机21和所述蓄热器S2的入口侧的回路上设有第一阀门23,在连接所述蓄热器S2的出口侧与所述发动机21以及所述暖气风箱22的回路上设有第二阀门24。在连结发动机21和散热器25的发动机冷却水循环回路上设有热敏阀26和循环泵27。
控制器28控制所述第一阀门23、第二阀门24和循环泵27的动作。
所述控制器28进行如下控制,即:在发动机驱动状态下,开启所述第一阀门23和所述第二阀门24,发动机21一停止,就关闭所述第一阀门23和所述第二阀门24,发动机21启动时,发动机暖机优先时,将所述第二阀门24开启至所述发动机21侧,发动机启动时,车厢内暖房优先时,将所述第二阀门24开启至所述暖气风箱22侧。
因此,发动机启动时,从并用“显热”和“潜热”的蓄热器S2持续送出高温的发动机冷却水,由此,发动机暖机优先时,可以实现所期待的加速发动机21的暖机,车厢内暖房优先时,可以实现所期待的提高车厢内暖房能力。
图16是表示使用实施例2的蓄热器S2的发动机冷却水循环系统的第二例的发动机冷却水循环回路图。
该第二例是在图15所示的发动机冷却水循环系统中连接第二阀门24和暖气风箱22的回路上追加泵29的示例。
因此,该第2例中,对于第一例的效果,发动机启动时,车厢内暖房优先时,追加了可以通过流量调整来控制暖房性能的效果。
[蓄热器S2应用于驱动马达用电气安装件冷却水循环系统的示例]
图17是表示使用实施例2的蓄热器S2的驱动马达用电气安装件冷却水循环系统的第一例的冷却水循环回路图。
该第一例中,将车载产热源构成为在驱动状态下加热变换器冷却水的变换器冷却器30和在驱动状态下加热电池冷却水的电池冷却器31,将车载需热源构成为以变换器冷却水和电池冷却水为加热媒的空调的暖气风箱22。
在发动机启动时,控制器28进行开启设于蓄热器S2入口侧的第一阀门23和设于蓄热器S2的出口侧的第二阀门24的控制。
因此,混合动力车的发动机启动时,可以实现所期待的车厢内的暖房能力的提高。
图18是表示使用实施例2的蓄热器S2的驱动马达用电气安装件冷却水循环系统的第二例的冷却水循环回路图。
该第二例是在图17所示的驱动马达用电气安装件冷却水循环系统中连接第二阀门24和暖气风箱22的回路上追加泵29的示例。
因此,该第二例中,对于第一例的效果,发动机启动时,追加了可以通过流量调整来控制暖房性能的效果。
下面说明其效果。
实施例2的蓄热器S2除实施例1的蓄热器S1的效果(1)之外,还可以得到下列的效果。
(4)由于在所述储液部1和所述真空隔热层2、3、4之间设有填充了随液相/固相之间的相变化而进行吸热和放热的蓄热材料的蓄热层5,因此,用从蓄热层5的蓄热材料放出的“潜热”,例如,可以提供具有能够提高发动机启动时的暖机性能和车厢内暖房性能的高蓄热性能的蓄热器S2。
(5)所述蓄热材料将石蜡系原料用作潜热蓄热性原料,在熔点以上的温度区域从固相到液相的相变化时积蓄熔解热,在凝固点以下的温度区域从液相到固相的相变化时将凝固热释放出来,因此,能以少的填充量得到高的蓄热量,同时由于相变化温度的设定自由度高,从而可以根据用途设定适当的相变化温度。
(6)所述蓄热材料是将石蜡系原料封入球状皮膜的内部并微囊化的石蜡封入囊,考虑到随液相/固相之间的相变化的体积变化量,而将所述石蜡封入囊的集合体填充在所述蓄热层5内,因此,石蜡系原料的缺点即挥发性被球状皮膜抑制,体积变化引起的变形力的作用也被抑制,从而对于长时间使用可以确保持久的可靠性。
(7)作为构成部件,具有入口侧端板15以及入口侧盖板16、出口侧端板17以及出口侧盖板18和容器构件19,所述入口侧端板15上固定有入口管6,所述出口侧端板17上固定有出口管7,在隔开所述容器构件19的储液部空间19h的第三隔壁部19c上,形成有沿与热媒从入口到出口的液流正交的方向突出的内肋19d,因此,提高了填充于蓄热层5内的蓄热材料的吸热效率和放热效率,从而促进了热交换,可以实现蓄热材料产生的高潜热效果。
(8)所述容器构件19具有同心状的第一隔壁部19a、第二隔壁部19b和第三隔壁部19c,所述第一隔壁部19a和所述第二隔壁部19b之间形成有隔热层空间19f,所述第二隔壁部19b和所述第三隔壁部19c之间形成有蓄热层空间19g,被所述第三隔壁部19c包围形成储液部空间19h,将多片所述容器构件19层叠起来,用所述入口侧盖板16和所述出口侧盖板18将层叠起来的容器构件19的两端开口部阻塞而构成容器,所述储液部1由利用所述容器构件19的层叠而连通的储液部空间19h构成,所述真空隔热层2由使利用所述容器构件19层叠而连通的隔热层空间19f真空化而构成,所述蓄热层5由利用所述容器构件19的层叠而连通的蓄热层空间19g构成,因此,储液部1的外周部具有蓄热层5和真空隔热层2,可以提供具有高蓄热性能,同时具有应对必要容积变更要求的对应性的层叠型蓄热器S2。
(9)将焊料涂敷在所述容器构件19上并多片层叠起来,用所述入口侧盖板16和所述出口侧盖板18阻塞层叠好的容器构件19的两端开口部而临时组装起来,再将临时组装容器在炉内抽真空后,将其升温并与隔热层2和蓄热层5同时真空化的真空钎焊法进行之后,对所述真空化的蓄热层5利用抽真空吸力填充蓄热材料P,由此来进行制造,总之,在真空钎焊工序中同时进行部件之间固定和真空化,因此,与在将部件之间焊接或钎焊等固定后的其他工序中将真空隔热层真空化的情况相比,可以将真空隔热层2的真空度的离散抑制得很低,同时可以简化工序从而能够缩短制造时间。此外,利用蓄热层5的真空化,用真空吸力来填充蓄热材料P,因此,可以在短的封入时间内均匀地填充蓄热材料P。
除实施例1的蓄热器S1的制造方法的效果(1)之外,实施例2的蓄热器S2的制造方法还可以得到下列效果。
(4)所述蓄热器S2在储液部1的外周部具有蓄热层5和真空隔热层2,在所述蓄热层5内填充随液相/固相之间的相变化而进行吸热与放热的蓄热材料P,所述部件加工工序(步骤S1~步骤S5)对包括储液部空间19h、蓄热层空间19g和隔热层空间19f的由同一截面形状的板部件形成的容器构件19和入口侧盖板16以及出口侧盖板18进行加工,所述临时组装工序(步骤S6~步骤S8)将多片容器构件19层叠起来,再用入口侧盖板16和出口侧盖板18阻塞层叠好的容器构件19的开口部而形成所述储液部1、所述蓄热层5和所述真空隔热层2,因此,在储液部1的外周部具有蓄热层5和真空隔热层2,可以提供具有高蓄热性能同时对必要容积的变更要求具有应对性的层叠型的蓄热器S2的制造方法。
(5)所述容器构件19的层叠接合面中的夹住蓄热层空间19g而连结储液部空间19h和隔热层空间19f的连结部上设有排气槽19j,所述钎焊工序(步骤S10)在炉中抽真空时通过所述排气槽19j连通储液部空间19h和真空隔热层空间19f,在炉中升温而钎焊时,利用毛细管现象填充焊料而堵住,因此在钎焊工序的抽真空中,可以从隔热层空间19f顺利地排气,进一步提高了真空隔热层2的真空度。
(6)所述钎焊工序(步骤S10)在工序结束时所述蓄热层5也与所述真空隔热层2一起从大气压减压而成为真空化状态,所述钎焊工序后,对真空化了的所述蓄热层5利用真空吸力填充蓄热材料P,随后,追加将封止填充部分的蓄热材料封入工序(步骤S12),因此,利用真空化的蓄热层5将蓄热材料P封入蓄热层5时,与在大气压环境内流入而封入的情况相比,能以短的封入时间且均匀地封入蓄热材料P。
(7)在出口侧端板17上形成的蓄热材料封入部17a上,形成有比基准板厚度薄的薄壁部17a′,所述蓄热材料封入工序(步骤S12)填充了蓄热材料P的封入机的前端部插入所述蓄热材料封入部17a并捅破薄壁部17a′,利用真空吸力将蓄热材料P吸入蓄热层5,一旦蓄热层5内填充了蓄热材料P,就将塞盖20插入配合到被捅破的蓄热材封入部17a内而将其塞住,因此,利用真空化的蓄热层5将蓄热材料P封入蓄热层5时,可以利用具有预先形成的薄壁部17a′的蓄热材料封入部17a,仅用简单的插入操作就可以将蓄热材料P封入蓄热层5,此外,利用简单的插入塞盖20的操作就可以将填充部分封止。
实施例3
与实施例2的层叠型蓄热器的制造方法相对,实施例3是具有储液部、真空隔热层和蓄热层的多重容器型蓄热器的制造方法的示例。
首先说明其构成。
图19是表示利用实施例3的制造方法制造的蓄热器的纵剖面正面图,图20是表示利用实施例3的制造方法制造的蓄热器的图19的C部放大图,图21是表示利用实施例3的制造方法制造的蓄热器的外观立体图,图22是表示利用实施例3的制造方法制造的蓄热器的截面立体图,图23是表示利用实施例3的制造方法制造的蓄热器的分解立体图。
如图19~图23所示,实施例3的蓄热器S3设置有储液部1、侧面真空隔热层2(真空隔热层)、入口侧端面真空隔热层3(真空隔热层)、出口侧端面真空隔热层4(真空隔热层)、蓄热层5、入口管6、出口管7、第一圆筒侧板38(筒状部件)、第一入口侧端板39(入口侧板部件)、第一出口侧端板40(出口侧板部件)、第二圆筒侧板41(筒状部件)、第二入口侧端板42(入口侧板部件)、第二出口侧端板43(出口侧板部件)和波纹(accordion)圆筒板44(筒状部件)。
实施例3的蓄热器S3在储液部1的外周部具有真空隔热层2、3、4,在所述储液部1和所述侧面真空隔热层2之间设有填充了随液相/固相之间的相变化而进行吸热和放热的蓄热材料的蓄热层5。
在所述储液部1上设有使热媒流入的入口管6和使热媒流出的出口管7,将隔开所述储液部1和蓄热层5的壁作成沿与热媒从入口向出口的液流正交的方向具有凹凸的截面波形状的波纹圆筒板44。
所述入口管6贯通第二入口侧端板42和第一入口侧端板39并被固定,所述出口管7贯通第二出口侧端板43和第一出口侧端板40并被固定。
作为潜热蓄热性原料,填充在所述蓄热层5内的蓄热材料选用石蜡系原料,这种石蜡系原料在熔点以上的温度区域由固相向液相进行相变化时积蓄熔解热,在凝固点以下的温度区域由液相向固相进行相变化时释放出凝固热。所述蓄热材料是向球状皮膜的内部封入石蜡系原料并微囊化的石蜡封入囊,考虑到所述石蜡封入囊的集合体随液相/固相之间的相变化而体积变化量(约10%)而将其填充到所述蓄热层5内。
所述内容器具有第一圆筒侧板38、第一入口侧端板39和第一出口侧端板40。而且,在所述第一圆筒侧板38的内侧位置处配置有与第一圆筒侧板38同心的波纹圆筒板44。
所述外容器配置于所述内容器的外侧,具有第二圆筒侧板41、第二入口侧端板42和第二出口侧端板43。
所述储液部1由被波纹圆筒板44、第一入口侧端板39和第一出口侧端板40包围的圆柱状空间构成。而且,由在第一入口侧端板39上形成的台阶部39a和在第一出口侧端板40上形成的台阶部40a进行波纹圆筒板44相对于两端板39、40的定位。
所述隔热层具有侧面真空隔热层2、入口侧端面真空隔热层3和出口侧端面真空隔热层4,该所述隔热层将形成于内容器和外容器之间的间隙真空化而构成。
在第一圆筒侧板38和第二圆筒侧板41之间,所述侧面真空隔热层2被形成为圆筒状的层。第一入口侧端板39和第二入口侧端板42之间形成所述入口侧端面真空隔热层3。第一出口侧端板40和第二出口侧端板43之间形成所述出口侧端面真空隔热层4。而且,由于侧面真空隔热层2的直径方向间隙由在第二入口侧板42上形成的环状凸部42a和在第二出口侧端板43上形成的环状凸部43a来定位,所以即使施加外力也不改变相对位置关系而保持一定间隙。
所述蓄热层5由在第一圆筒侧板38和波纹圆筒板44之间形成的圆筒状空间构成。而且,第一圆筒侧板38由环状凸部42a、43a定位,波纹圆筒板44由台阶部39a、40a定位,由此,蓄热层5的直径方向间隙可以保持为一定的间隙。
下面说明其作用。
[蓄热作用]
对蓄热材的吸热作用进行说明,高温的热媒因从入口管6向出口管流动而在蓄热器S3内的储液部1内流通时,蓄热层5内的蓄热材料经波纹圆筒板44接受来自高温的热媒的热。并且蓄热材料受热温度上升,一旦到达蓄热材料的熔点,蓄热材料就从固相变化为液相,随着该相变化而吸收热能。
附带地说,实施例3中,由于将石蜡封入囊作为蓄热材料,所以蓄热材料的温度在不足熔点并且低时,被封入的石蜡像蜡一样凝固为固体,与之相对,蓄热材料的温度变为熔点以上,则固体石蜡渐渐液化,在吸热最大的状态下在囊内完全成为液体。
下面说明向储液部1内的热媒的蓄热作用,如图24(a)所示,经过储液部1的高温热媒的流通一旦停止,就将高温的热媒封入被真空隔热层2、3、4和蓄热层5两层包围的储液部1内,蓄热器S3内的储液部1储备的热媒的温度的降低受到抑制,热媒保持原有的高温状态。
即,经过长时间的热媒流通停止的状态,即使包围蓄热器S3的外部气温变为低温,真空隔热层2、3、4和蓄热层5的双层隔热构造也能够将要从储液部1储备的热媒散掉的热能抑制到最小,即使经过长时间也可以将储液部1的热媒保持在原有的高温状态下,而实现高的保温性。
[放热作用]
对高温热媒的放出作用进行说明,使用蓄热器S3的储液部1内的高温热媒时,首先,储液部1的高温热媒经过出口管7被放出。随着该高温热媒的放出,如图24(b)所示,经过入口管6向蓄热器S3的储液部1导入低温热媒,由此使高温和低温的两种热媒混合,蓄热器S3的储液部1内的热媒温度降低。
对蓄热材料的放热作用进行说明,蓄热器S3的储液部1内的热媒温度降低,一旦通过波纹圆筒板44夺走蓄热层5内的蓄热材料的热,蓄热材料的温度就降低。随后,蓄热材料的温度一旦到达凝固点,如图24(c)所示,蓄热材料就从液相变化为固相,随着该相变化,蓄热材料吸收的热被放出,通过波纹圆筒板44对热媒持续供给潜热的热能,抑制热媒的温度降低。
附带地说,实施例3中,由于将石蜡封入囊作为蓄热材料,所以蓄热材料的温度在高于凝固点时,封入的石蜡为液体,与之相对,蓄热材料的温度降低为凝固点以下,则液体石蜡渐渐固体化并放热,在放热最大的状态下在囊内成为固体。
[蓄热性能的比较]
利用图25所示的发动机启动时的发动机冷却水温度的比较特性来比较蓄热性能。
图25中,虚线特性是在发动机冷却水的循环回路的中途位置没有蓄热器的情况的发动机冷却水温度特性,点划线特性是发动机冷却水的循环回路的中途位置设定了现有技术的蓄热器的情况的发动机冷却水温度特性,实线特性是发动机冷却水的循环回路的中途位置设定了实施例3的蓄热器的情况的发动机冷却水温度特性。
在发动机冷却水的循环回路的中途位置没有蓄热器的情况下启动发动机时,如图25的虚线特性所示,从启动时刻的外气温度水平决定的发动机冷却水温度开始,接受发动机驱动产生的热能,经过时间的同时发动机冷却水温度上升。而且,图25中假定发动机冷却水温度按一定倾斜度上升。
在发动机冷却水的循环回路的中途位置设定了现有技术的蓄热器(只具有真空隔热层)的情况下启动发动机时,如图25的点划线特性所示,在发动机启动时刻,从蓄热器送来高温的发动机冷却水,由此,刚启动后发动机冷却水温上升,但由于立刻与冷的发动机冷却水混合,所以温度降低,随后,发动机冷却水温度沿点划线特性上升。
发动机冷却水的循环回路的中途位置设定了实施例3的蓄热器S3的情况下启动发动机时,如图25的实线特性所示,在发动机启动时刻,从蓄热器送来高温的发动机冷却水,由此,刚启动后发动机冷却水温上升。随后,由于与冷的发动机冷却水混合而使温度要降低,此时放出蓄热材料储备的热来抑制发动机冷却水的温度降低,从第二周期以后发动机冷却水温度开始上升。
利用所述发动机冷却水温度特性比较蓄热器的性能的情况下,“显热”和“潜热”相关。所述“显热”是指没有相变化而储备的热能,所述“潜热”是指随固相和液相之间的相变化而吸收或放出的热能。而且,“潜热”的情况与“显热”的情况相比,可以储备级数不同的巨大热能。
对此,现有技术的蓄热器(例如,参照日本专利特开2004-20027号公报)储备高温的发动机冷却水,即,如图25所示,由于只利用上述“显热”,所以如果将储备的高温发动机冷却水全部用完,随后,又没有追加热能,则显热效果量低。因此,相对于到达发动机冷却水的循环回路的中途位置没有设定蓄热器的情况下的暖机温度的时间T3,只是稍微缩短了到达暖机温度的时间T2。
另一方面,实施例3的蓄热器S3有效地并用边保持保温性边向热媒储备的“显热”和从蓄热层5的蓄热材料放出的“潜热”,因此,如图25所示,显热效果量上增加了追加热能的潜热效果量。因此,相对于到达发动机冷却水的循环回路的中途位置没有设定蓄热器的情况下的暖机温度的时间T3,大幅度缩短了到达暖机温度的时间T1。
[蓄热器的制造方法]
实施例3的蓄热器S3由包括部件加工工序、临时组装工序和钎焊工序的真空钎焊方法制造。
·部件加工工序
部件加工工序中,加工构成蓄热器S3的构成部件。即,通过冲压或冲裁成形等来加工形成储液部1、蓄热层5和真空隔热层2的3个筒状部件38、41、44、入口侧板部件39、42、出口侧板部件40、43、入口管6和出口管7。
·临时组装工序
临时组装工序中,将加工成的构成部件组装成容器状。即,将3个筒状部件38、41、44组装为同心状,用入口侧板部件39、42和出口侧板部件40、43阻塞其开口部,由此形成储液部1、蓄热层5和真空隔热层2。
·钎焊工序
钎焊工序中,涂敷焊料,用夹具整形为容器形状后,进入炉内,经过使炉内真空化的抽真空工序、使炉内温度上升的升温工序、由熔化的焊料固定部件之间的钎焊工序和冷却钎焊固定的容器的冷却工序,钎焊固定结束。
关于蓄热材料向蓄热层5内的封入,与实施例2的情况同样,也可以由抽真空进行填充,还可以通过向大气压环境的蓄热层5流入来封入蓄热材料。
利用以上工序制造蓄热器S3。
因此,与通过个别管理而在大气环境中进行抽真空的情况相比,钎焊工序中,进行使炉中的真空环境成为稳定的真空环境的管理能够形成没有离散的稳定的真空度品质的真空隔热层2、3、4。
此外,与通过部件之间焊接等来固定后的其他工序中使真空隔热层真空化的情况相比,钎焊工序中,由于同时实现部件之间固定和真空化,所以简化了工序,实现了制造劳力的减少或制造时间的缩短。
下面说明效果。
除实施例1的蓄热器S1的制造方法的效果(1)之外,实施例3的蓄热器S3的制造方法还可以得到下述效果。
(8)所述蓄热器S2在储液部1的外周部具有蓄热层5和真空隔热层2,在所述蓄热层5中填充有随液相/固相之间的相变化而进行吸热和放热的蓄热材料P,部件加工工序中,对形成储液部1、蓄热层5和真空隔热层2的3个筒状部件38、41、44、入口侧板部件39、42和出口侧板部件40、43进行加工,临时组装工序中,将3个筒状部件38、41、44组装为同心状,用入口侧板部件39、42和出口侧板部件40、43阻塞其开口部,由此形成储液部1、蓄热层5和真空隔热层2,所以,在储液部1的外周部具有储液层5和真空隔热层2,可以提供具有高蓄热性能的多重容器型的蓄热器S3的制造方法。
实施例4
实施例4是在由热媒回路连接车载产热源和车载需热源的车载热系统中应用实施例2的蓄热器S2或实施例3的蓄热器S3(以下称“蓄热器S”)的示例。
首先说明构成。
图26是表示使用实施例4的蓄热器S的发动机冷却水循环系统(车载热系统的一例)的发动机冷却水循环回路图。
发动机冷却水循环回路连接着发动机驱动状态下加热发动机冷却水(热媒)的发动机21(车载产热源)、从发动机冷却水温度下降的发动机停止状态启动发动机时要求加热好的发动机冷却水的发动机21(车载需热源)以及暖气风箱22(车载需热源)。
由于在驱动状态下加热冷却水,所述发动机21可以称为车载产热源,由于在停止状态下冷却水温度下降,所以所述发动机21也可以称为车载需热源。
由于将所述暖气风箱22配置在控制车厢内温度的空调单元内并将发动机冷却水作为加热媒,所以所述暖气风箱22可以称为车载需热源。
在所述发动机冷却水循环回路中设置有入口侧与所述发动机21相连接而出口侧与所述发动机21和暖气风箱22相连接的蓄热器S。
所述蓄热器S的储液部1和隔热层2、3、4之间,设有填充了随液相/固相之间的相变化进行吸热和放热的蓄热材料的蓄热层5(参照实施例2、实施例3)。
在连接所述发动机21和所述蓄热器S的入口侧的回路上设有第一阀门23,连接所述蓄热器S的出口侧和所述发动机21以及暖气风箱22的回路上设有第二阀门24。而且,在连结发动机21和散热器25的发动机冷却水循环回路上设有热敏阀26和循环泵27。
所述第一阀门23、第二阀门24和循环泵27由控制器28(热媒循环控制装置)控制其动作。
基本上,所述控制器28进行如下控制,即:在发动机驱动状态下开启所述第一阀门23和所述第二阀门24,发动机21一停止,就关闭所述第一阀门23和所述第二阀门24,在发动机21启动时开启所述第一阀门23和所述第二阀门24。
对此,实施例4的情况下,由于存在两个车载需热源,所以在发动机启动时,发动机暖机优先时,将所述第二阀门24开启至所述发动机21侧,在发动机启动时,车厢内暖房优先时,将所述第二阀门24开启至所述暖气风箱22侧。
下面说明作用。
[蓄热作用]
发动机驱动而在通常行驶状态时,控制器28开启第一阀门23,在使用暖房时,将第二阀门24开启至暖气风箱22侧,驱动循环泵27。
因此,如图27(a)所示,来自发动机21的高温的冷却水从蓄热器S的入口侧经过出口侧,使用暖房时,通过暖气风箱22送入发动机21。因此,发动机冷却水的温度上升,一旦到达蓄热材料的熔点,蓄热材料就从固相变化为液相,随着该相变化吸收热能。
随后,发动机21一停止,控制器28就关闭第一阀门23和第二阀门24,并且停止循环泵27。
因此,如图27(b)所示,将发动机冷却水封入被隔热层2、3、4和蓄热层5双层包围的储液部1,蓄热器S内储备的发动机冷却水的温度降低受到抑制,发动机冷却水保持原有的高温状态。
[发动机暖机优先时]
其后,启动发动机21时,在发动机暖机优先时,控制器28开启第一阀门23,并将第二阀门24开启至发动机21侧,驱动循环泵27。
因此,如图27(c)所示,发动机冷却水的循环周期中的第一周期将蓄热器S内储备的高温发动机冷却水送入发动机21。随后,受到系统环境的温度影响,与低温的发动机冷却水混合而降低蓄热器S内的发动机冷却水的温度。
但是,因蓄热器S内的发动机冷却水温度降低而使蓄热材料到达凝固点的第二周期以后,蓄热材料从液相变化为固相,随着该相变化蓄热材料吸收的热被释放出来,对发动机冷却水持续供给潜热产生的热能。即,第二周期以后,从蓄热材料释放热,由此来抑制发动机冷却水温度的降低,向发动机21送入保持高温的发动机冷却水。
[车厢内暖房优先时]
另一方面,发动机21启动时,在车厢内暖房优先时,控制器28开启第一阀门23,并将第二阀门24开启至暖气风箱22侧,驱动循环泵27。
因此,如图27(d)所示,发动机冷却水的循环周期中的第一周期将蓄热器S储备的高温发动机冷却水送入暖气风箱22。随后,受到系统环境的温度影响,与低温的发动机冷却水混合而降低蓄热器S内的发动机冷却水的温度。
但是,因蓄热器S内的发动机冷却水温度降低而使蓄热材料到达凝固点的第二周期以后,蓄热材料从液相变化为固相,随着该相变化蓄热材料吸收的热被释放出来,向发动机冷却水持续供给潜热产生的热能。即,第二周期以后,从蓄热材料释放出来的热抑制发动机冷却水温度的降低,向暖气风箱22送入保持高温的发动机冷却水。
下面说明效果。
使用实施例4的蓄热器S的发动机冷却水循环系统可以得到下列效果。
(1)在用热媒回路连接动力单元驱动状态下加热热媒的车载产热源和从热媒温度降低的动力单元停止状态启动时需要高温的热媒的车载需热源的车载热系统中,在所述热媒回路上设置有入口侧与所述车载产热源连接而出口侧与所述车载需热源连接的蓄热器S,所述蓄热器S在储液部1和隔热层2、3、4之间设有填充了随液相/固相之间的相变化进行吸热和放热的蓄热材料的蓄热层5,连接所述车载产热源和所述蓄热器S的入口侧的回路上设有第一阀门23,连接所述蓄热器S的出口侧和所述车载需热源的回路上设有第二阀门24,由于设有控制器28,在动力单元驱动状态下开启所述第一阀门23和所述第二阀门24、动力单元一停止就关闭所述第一阀门23和所述第二阀门24、在动力单元启动时开启所述第一阀门23和所述第二阀门24,所以一边进行简单的热媒循环控制,一边在动力单元启动时,从并用“显热”与“潜热”的蓄热器S向车载需热源持续送入高温热媒,从而可以实现所期待的加速发动机暖机和提高车厢内的暖房能力。
(2)所述车载产热源是驱动状态下加热冷却水的发动机21,所述车载需热源是停止状态下降低冷却水的温度的发动机21和以发动机冷却水作为加热媒的空调的暖气风箱22,所述控制器28在发动机启动时的发动机暖机优先时,将所述第二阀门24开启至所述发动机21侧,在发动机启动时,车厢内暖房优先时,将所述第二阀门24开启至所述暖气风箱22侧,因此,一边进行简单的发动机冷却水的循环控制,一边在发动机启动时发动机暖机优先时,可以实现所期待的促进发动机21的暖机,并在发动机启动时车厢内暖房优先时,可以实现所期待的车厢内的暖房能力的提高。
实施例5
实施例5是在使用实施例4的蓄热器S的发动机冷却水循环系统中,在连接第二阀门24和暖气风箱22的回路上追加泵29的示例。
首先说明构成。
图28是表示使用实施例5的蓄热器S的发动机冷却水循环系统(车载热系统的一例)的发动机冷却水循环回路图。
实施例5中,车载产热源是驱动状态下加热冷却水的发动机21,车载需热源是停止状态下降低冷却水的温度的发动机21和以发动机冷却水作为加热媒体的空调的暖气风箱22。
而且,在连接第二阀门24和暖气风箱22的回路上设有泵29,所述控制器28在发动机启动时的发动机暖机优先时将所述第二阀门24开启至所述发动机21侧,在发动机启动时的车厢内暖房优先时,将所述第二阀门24开启至所述暖气风箱22侧,同时使所述泵29动作,来调整从蓄热器S送往暖气风箱22的流量。而且,由于其它的构成与实施例4相同,因此对应的构成标记同一符号并省略说明。
下面说明作用。
[蓄热作用]
发动机驱动而在通常行驶状态时,控制器28开启第一阀门23,在使用暖房时,将第二阀门24开启至暖气风箱22侧,同时驱动泵29和循环泵27。
因此,如图29(a)所示,来自发动机21的高温的冷却水从蓄热器S的入口侧经过出口侧,使用暖房时,通过暖气风箱22送入发动机21。因此,发动机冷却水的温度上升,一旦到达蓄热材料的熔点,蓄热材料就从固相变化为液相,随着该相变化吸收热能。
随后,发动机21一停止,控制器28就关闭第一阀门23和第二阀门24,并且停止泵29和循环泵27。
因此,如图29(b)所示,向被隔热层2、3、4和蓄热层5双层包围的储液部1封入发动机冷却水,蓄热器S内储备的发动机冷却水的温度降低受到抑制,发动机冷却水保持原有的高温状态。
[发动机暖机优先时]
其后,发动机21启动时,在发动机暖机优先时,控制器28开启第一阀门23,并将第二阀门24开启至发动机21侧,驱动循环泵27。
因此,如图29(c)所示,发动机冷却水的循环周期中的第一周期,将蓄热器S储备的高温发动机冷却水送入发动机21。随后,受到系统环境的温度影响,与低温的发动机冷却水混合而降低蓄热器S内的发动机冷却水的温度。
但是,蓄热器S内的发动机冷却水温度降低而使蓄热材料到达凝固点的第二周期以后,蓄热材料从液相变化为固相,随着该相变化蓄热材料吸收的热被释放出来,向发动机冷却水持续供给潜热产生的热能。即,第二周期以后,从蓄热材料放出的热抑制发动机冷却水温度的降低,向发动机21送入保持高温的发动机冷却水。
[车厢内暖房优先时]
另一方面,发动机21启动时,在车厢内暖房优先时,控制器28开启第一阀门23,并将第二阀门24开启至暖气风箱22侧,同时驱动控制泵29,并驱动循环泵27。
因此,如图29(d)所示,发动机冷却水的循环周期中的第一周期,将蓄热器S储备的高温发动机冷却水送入暖气风箱22。随后,受到系统环境的温度影响,与低温的发动机冷却水混合而降低蓄热器S内的发动机冷却水的温度。
但是,因蓄热器S内的发动机冷却水温度降低而使蓄热材料到达凝固点的第二周期以后,蓄热材料从液相变化为固相,随着该相变化蓄热材料吸收的热被释放出来,向发动机冷却水持续供给潜热产生的热能。即,第二周期以后,从蓄热材料释放出来的热抑制发动机冷却水温度的降低,通过调整流量的泵29向暖气风箱22送入保持高温的发动机冷却水。
下面说明效果。
除实施例4的效果(1)之外,使用实施例5的蓄热器S的发动机冷却水循环系统还可以得到下述效果。
(3)所述车载产热源是驱动状态下加热冷却水的发动机21,所述车载需热源是停止状态下降低冷却水的温度的发动机21和以发动机冷却水作为加热媒的空调的暖气风箱22,在连接所述第二阀门24和所述暖气风箱22的回路上设有泵29,所述控制器28在发动机启动时的发动机暖机优先时,将所述第二阀门24开启至所述发动机21侧,在发动机启动时车厢内暖房优先时,将所述第二阀门24开启至所述暖气风箱22侧,同时使所述泵29动作来调整从蓄热器S送往暖气风箱22的流量,因此,在发动机启动时的发动机暖机优先时,可以实现所期待的发动机21的暖机的加速,并在发动机启动时的车厢内暖房优先时,可以实现所期待的车厢内的暖房能力的提高,同时可以利用流量调整来控制暖房性能。
实施例6
相对于实施例4以及实施例5是发动机车辆的发动机冷却水循环系统的应用例,实施例6是混合动力车辆的驱动马达用电气安装件冷却水循环系统的应用例。
首先说明构成。
图30是表示使用实施例6的蓄热器S的驱动马达用电气安装件冷却水循环系统(车载热系统的一例)的冷却水循环回路图。
实施例6中,车载产热源是驱动状态下加热变换器冷却水的变换器冷却器30和驱动状态下加热电池冷却水的电池冷却器31,车载需热源是以变换器冷却水和电池冷却水作为加热媒的空调的暖气风箱22。
在这里,作为混合动力车的驱动马达使用高额定输出的三相交流电动机等。因此,交流(马达侧)和直流(电池侧)之间相互变换的变换器也为大型变换器,在开关电路或电容器等都具有热的关系上,必须采用水冷。此外,驱动用电池也与其他车载电气安装件用的电池不同,搭载了大型的驱动马达专用的电池,该电池也必须水冷。
所述控制器28在发动机启动时进行开启所述第一阀门23和所述第二阀门24的控制。由于其他的构成与实施例4以及实施例5相同,所以对应的构成标记同一符号并省略其说明。
下面说明作用。
[蓄热作用]
驱动发动机和马达的一方而在通常行驶状态时,控制器28开启第一阀门23和第二阀门24,驱动循环泵27。
因此,如图31(a)所示,来自变换器冷却器30和电池冷却器31的高温冷却水,从蓄热器S的入口侧经过出口侧,送入散热器25和暖气风箱22。因此,冷却水的温度上升,一旦到达蓄热材料的熔点,蓄热材料就从固相变化为液相,随着该相变化吸收热能。
随后,发动机停止时,控制器28关闭第一阀门23和第二阀门24,同时停止循环泵27。
因此,如图31(b)所示,向被隔热层2、3、4和蓄热层5双层包围的储液部1封入冷却水,蓄热器S内储备的冷却水的温度降低受到抑制,冷却水保持原有的高温状态。
[发动机启动时]
发动机启动时(车厢内暖房时),控制器28开启第一阀门23和第二阀门24,驱动循环泵27。
因此,如图31(c)所示,冷却水的循环周期中,第一周期将蓄热器S储备的高温冷却水送入暖气风箱22。随后,受到系统环境的温度影响,与低温的冷却水混合而降低蓄热器S内的冷却水的温度。
但是,因蓄热器S内的冷却水温度降低而使蓄热材料到达凝固点的第二周期以后,蓄热材料从液相变化为固相,随着该相变化蓄热材料吸收的热被释放出来,向冷却水持续供给潜热产生的热能。即,第二周期以后,从蓄热材料释放出来的热抑制冷却水温度的降低,保持高温的冷却水被送入暖气风箱22。
下面说明效果。
除实施例4的效果(1)之外,使用实施例6的蓄热器S的驱动马达用电气安装件冷却水循环系统还可以得到下述效果。
(4)所述车载产热源是驱动状态下加热变换器冷却水的变换器冷却器30和驱动状态下加热电池冷却水的电池冷却器31,车载需热源是以变换器冷却水和电池冷却水作为加热媒的空调的暖气风箱22,所述控制器28由于在发动机启动时进行开启所述第一阀门23和所述第二阀门24的控制,所以,混合动力车的发动机启动时,可以实现所期待的车厢内的暖房能力的提高。
实施例7
实施例7是在使用实施例6的蓄热器S的驱动马达用电气安装件冷却水循环系统中,在连接第二阀门24和暖气风箱22的回路上追加泵29的示例。
首先说明构成。
图32是表示使用实施例7的蓄热器S的驱动马达用电气安装件冷却水循环系统(车载热系统的一例)的冷却水循环回路图。
实施例7中,车载产热源是驱动状态下加热变换器冷却水的变换器冷却器30和驱动状态下加热电池冷却水的电池冷却器31,车载需热源是以变换器冷却水和电池冷却水作为加热媒的空调的暖气风箱22。
而且,连接所述第二阀门24和所述暖气风箱22的回路上设有泵29,所述控制器28在发动机启动时开启所述第一阀门23和所述第二阀门24,同时使所述泵29动作,来调整从蓄热器S送往暖气风箱22的流量。由于其他的构成与实施例4以及实施例5相同,因此采用同一符号标记对应的构成而省略其说明。
下面说明作用。
[蓄热作用]
驱动发动机或马达的一方而在通常行驶状态时,控制器28开启第一阀门23和第二阀门24并驱动循环泵27,使用暖房时驱动泵。
因此,如图33(a)所示,来自变换器冷却器30和电池冷却器31的高温冷却水从蓄热器S的入口侧经过出口侧送入散热器25,暖房使用时送入暖气风箱22。因此,冷却水的温度上升,一旦到达蓄热材料的熔点,蓄热材料就从固相变化为液相,随着该相变化吸收热能。
随后,发动机停止时,控制器28关闭第一阀门23和第二阀门24,同时停止循环泵27和泵29。
因此,如图33(b)所示,向被隔热层2、3、4和蓄热层5双层包围的储液部1封入冷却水,蓄热器S内储备的冷却水的温度降低受到抑制,冷却水保持原有的高温状态。
[发动机启动时]
发动机启动时(车厢内暖房时),控制器28开启第一阀门23和第二阀门24,驱动循环泵27,为进行流量调整而驱动泵29。
因此,如图33(c)所示,冷却水的循环周期中的第一周期将蓄热器S储备的高温冷却水通过泵29送入暖气风箱22。随后,受到系统环境的温度影响,与低温的冷却水混合而降低蓄热器S内的冷却水的温度。
但是,因蓄热器S内的冷却水温度降低而使蓄热材料到达凝固点的第二周期以后,蓄热材料从液相变化为固相,随着该相变化蓄热材料吸收的热被释放出来,向冷却水持续供给潜热产生的热能。即,第二周期以后,从蓄热材料放出的热抑制冷却水温度的降低,保持高温的冷却水经调整流量的泵29被送入暖气风箱22。
下面说明效果。
除实施例4的效果(1)之外,使用实施例7的蓄热器S的驱动马达用电气安装件冷却水循环系统还可以得到下述效果。
(5)车载产热源是驱动状态下加热变换器冷却水的变换器冷却器30和驱动状态下加热电池冷却水的电池冷却器31,车载需热源是以变换器冷却水和电池冷却水作为加热媒的空调的暖气风箱22,在连接所述第二阀门24和所述暖气风箱22的回路上设有泵29,所述控制器28由于在发动机启动时进行开启所述第一阀门23和所述第二阀门24的控制,同时使所述泵29动作来调整从蓄热器S流向暖气风箱22的流量,所以,混合动力车辆的发动机启动时,可以实现所期待的车厢内的暖房能力的提高,还可以利用流量调整来控制暖房性能。
以上,根据实施例1~实施例7说明了本发明的蓄热器及其制造方法以及使用蓄热器的车载热系统,关于具体的构成,并不局限于这些实施例,只要不脱离涉及专利申请的范围的各项权利要求的发明宗旨,就容许设计的变更和追加等。
实施例1和实施例2中,列举了隔一片就反转层叠多片容器构件的例,但也可以用将多片容器构件以相同截面形状原样层叠起来。此外,实施例1以及实施例2中,列举了以入口侧盖部件、出口侧盖部件和容器构件作为构成部件的示例,但在将容器构件设定为例如兼用盖部件的截面形状的情况下,也可以省略盖部件。总之,只要是将多片同一截面形状的板部件做成的容器构件层叠起来形成储液部和隔热层的方案均包含在本发明中。
实施例2中,列举了使用石蜡系原料作为蓄热性原料的示例,但是也可以使用例如可以根据重合度设定相变化温度的聚乙二醇或具有广泛相变化温度区域的无机盐、水合物/水溶液(例如,醋酸钠、醋酸钠混合物、六水氯化钙等)等其他的蓄热性原料。
实施例2中,列举了使用将石蜡原料封入球状皮膜内部的微囊化的石蜡封入囊作为蓄热材料的示例,但也可以使用进行过其他处理/加工的材料作为蓄热材料,例如将蓄热性原料填充到树脂制容器中的封装化或将在树脂内和入蓄热性原料而成形的材料包覆薄片等其他处理/加工。
在蓄热器的制造方法中,作为构成蓄热器的构成部件的形状,并不限于实施例1~实施例3所示的形状,也可以根据蓄热器的构造类型做成各种各样的形状。此外,在临时组装工序中,也可以不进行辅助组装,而是一个接一个地将加工好的构成部件组装为容器状。总之,只要是包括:加工构成蓄热器的构成部件的部件加工工序、将加工好的构成部件组装为容器状的临时加工工序和将临时组装的容器在炉中抽真空后通过升温再在真空环境中将各构成部件钎焊为一体的钎焊工序,均被包含在本发明中。
实施例1、2中,列举了以水作为热媒的蓄热器的应用例,但也可以是用水以外的液体作为热媒体的蓄热器。此外,列举了发动机车辆的发动机冷却水循环系统和混合动力车的驱动马达用电气安装件冷却水循环系统的应用例,也可以用作车辆以外的各种各样用途的蓄热器。
实施例1中列举了具有储液部和真空隔热层的层叠型的蓄热器的制造方法,实施例2中列举了具有储液部、蓄热层和真空隔热层的层叠型的蓄热器的制造方法,实施例3中列举了具有储液部、蓄热层和真空隔热层的多重容器型的蓄热器的制造方法。但是,例如,也可以用作具有储液部和真空隔热层的多重容器型的蓄热器的制造方法。总之,至少可以用作具有储液部和真空隔热层的蓄热器制造方法。
实施例4、5中,列举了作为车载热系统的发动机车辆的发动机冷却水循环系统的示例,实施例6、7中,列举了作为车载热系统的混合动力车辆的驱动马达用电气安装件冷却水循环系统的示例,但也可以应用于电动汽车的驱动马达用电气安装件冷却水循环系统等。总之,可以应用于由热媒回路连接动力单元驱动下加热热媒的车载产热源和从降低热媒的温度的动力单元停止状态启动时要求高温热媒的车载需热源的车载热系统。

Claims (22)

1.一种蓄热器,在储液部的外周部具有隔热层,其特征在于将多片同一截面形状的板部件构成的容器构件层叠起来形成所述储液部和所述隔热层。
2.根据权利要求1所述的蓄热器,其特征在于:
作为构成部件,具有入口侧盖板、出口侧盖板和容器构件,
所述入口侧盖板上固定有入口管,
所述出口侧盖板上固定有出口管,
所述容器构件具有同心状的第一隔壁部和第二隔壁部,所述第一隔壁部和所述第二隔壁部之间形成隔热层空间,由所述第二隔壁部围成储液部空间,
将多片所述容器构件层叠起来,并用所述入口侧盖板和所述出口侧盖板阻塞层叠起来的容器构件的两端开口部,由此来构成容器,
所述储液部由利用层叠所述容器构件而连通成的储液部空间构成,
所述隔热层通过将层叠所述容器构件而连通成的隔热层空间真空化来构成。
3.根据权利要求1或2所述的蓄热器,其特征在于采用真空钎焊法来制造,该真空钎焊法为在所述容器构件上涂敷焊料并将其多片层叠起来,用所述入口侧盖板和所述出口侧盖板阻塞层叠好的容器构件的两端开口部而临时组装,在炉内将临时组装的容器抽真空后升温钎焊。
4.根据权利要求1所述的蓄热器,其特征在于所述储液部和所述隔热层之间设有已填充随液相/固相之间的相变化而吸热和放热的蓄热材料的蓄热层。
5.根据权利要求4所述的蓄热器,其特征在于所述蓄热材料选用石蜡系原料作为潜热蓄热性原料,该石蜡系原料在熔点以上的温度区域由固相向液相进行相变化时积蓄熔解的热,在凝固点以下的温度区域由液相向固相进行相变化时释放凝固的热。
6.根据权利要求5所述的蓄热器,其特征在于所述蓄热材料是向球状皮膜的内部封入石蜡系原料并微囊化的石蜡封入囊,考虑到所述石蜡封入囊的集合体随液相/固相之间的相变化而改变体积的量来填充所述蓄热层。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的蓄热器,其特征在于:
作为构成部件,具有入口侧端板以及入口侧盖板、出口侧端板以及出口侧盖板和容器构件,
所述入口侧端板和入口侧盖板的至少一个上固定有入口管,
所述出口侧端板和出口侧盖板的至少一个上固定有出口管,
隔开所述容器构件的储液部空间的隔壁部上形成有沿与热媒体从入口到出口的液流正交的方向突出的内肋。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的蓄热器,其特征在于:
所述容器构件具有同心状的第一隔壁部、第二隔壁部和第三隔壁部,所述第一隔壁部和所述第二隔壁部之间形成有隔热层空间,所述第二隔壁部和所述第三隔壁部之间形成有蓄热层空间,所述第三隔壁部围成储液部空间,
将多片所述容器构件层叠起来,并用所述入口侧盖板和所述出口侧盖板阻塞层叠起来的容器构件的两端开口部,由此来构成容器,
所述储液部由利用层叠所述容器构件而连通成的储液部空间构成,
所述隔热层通过将层叠所述容器构件而连通成的隔热层空间真空化来构成,
所述蓄热层由利用层叠所述容器构件而连通成的蓄热层空间构成。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的蓄热器,其特征在于按如下方法来制造,即:在所述容器构件上涂敷焊料并将其多片层叠起来,用所述入口侧盖板和所述出口侧盖板阻塞层叠好的容器构件的两端开口部而临时组装,将临时组装的容器在炉内抽真空后升温并进行将隔热层和蓄热层同时真空化的真空钎焊之后,利用真空吸引将蓄热材料填充到所述真空化的蓄热层内。
10.一种在储液部的外周部具有真空隔热层的蓄热器的制造方法,其特征在于包括如下工序:
加工构成所述蓄热器的构成部件的部件加工工序、
将所述加工成的构成部件组装为容器状的临时组装工序、和
将所述临时组装好的容器在炉中抽真空后,通过升温在真空环境中将各构成部件钎焊为一体的钎焊工序。
11.根据权利要求10所述的蓄热器的制造方法,其特征在于:
所述蓄热器在储液部的外周部具有真空隔热层,
所述部件加工工序对具有储液部空间和真空隔热层空间的由同一截面形状的板部件构成的容器构件、入口侧盖板和出口侧盖板进行加工,
所述临时组装工序将多片容器构件层叠起来,用入口侧盖板和出口侧盖板阻塞层叠好的容器构件的开口部来形成所述储液部和所述真空隔热层。
12.根据权利要求11所述的蓄热器的制造方法,其特征在于:
所述临时组装工序包括:在容器构件上涂敷焊料的焊料涂敷工序、
将已涂敷焊料的容器构件层叠起来的辅助组装工序、和
用入口侧盖板和出口侧盖板阻塞层叠好的容器构件的开口部来组装为容器状的组装工序。
13.根据权利要求10所述的蓄热器的制造方法,其特征在于:
所述蓄热器在储液部的外周部具有蓄热层和真空隔热层,所述蓄热层填充有随液相/固相之间的相变化而进行吸热和放热的蓄热材料,
所述部件加工工序对具有储液部空间、蓄热层空间和真空隔热层空间的由同一截面形状的板部件构成的容器构件、入口侧盖板和出口侧盖板进行加工;
所述临时组装工序将多片容器构件层叠起来,并用入口侧盖板和出口侧盖板阻塞层叠好的容器构件的开口部来形成所述储液部、所述蓄热层和所述真空隔热层。
14.根据权利要求13所述的蓄热器的制造方法,其特征在于:
所述容器构件的层叠接合面中,在夹着蓄热层空间而连结储液部空间和真空隔热层空间的连结部上设有排气槽,
所述钎焊工序在炉内抽真空时通过所述排气槽连通储液部空间和真空隔热层空间,在炉内升温进行钎焊时利用毛细管现象填充焊料而堵住。
15.根据权利要求13或14所述的蓄热器的制造方法,其特征在于:
所述钎焊工序在工序结束时,使所述蓄热层与所述真空隔热层一起成为由大气压减压的真空化状态,
所述钎焊工序后,利用真空吸引对已真空化的所述蓄热层填充蓄热材料,随后,追加封止填充部分的蓄热材料封入工序。
16.根据权利要求15所述的蓄热器的制造方法,其特征在于:
在形成于所述入口侧部件或出口侧部件的蓄热材料封入部上形成有比基准板厚度薄的薄壁部,
所述蓄热材料封入工序将已填充蓄热材料的封入机的前端部插入所述蓄热材料封入部并捅破薄壁部,利用真空吸力将蓄热材料吸入蓄热层,蓄热层填充蓄热材料后,将塞盖插入被捅破的蓄热材料封入部并结合而塞住。
17.根据权利要求10所述的蓄热器的制造方法,其特征在于:
所述蓄热器在储液部的外周部具有蓄热层和真空隔热层,所述蓄热层填充有随液相/固相之间的相变化而进行吸热和放热的蓄热材料,
所述部件加工工序对形成储液部、蓄热层和真空隔热层的3个筒状部件和入口侧板部件以及出口侧板部件进行加工,
所述临时组装工序将3个筒状部件组装为同心状,其开口部被入口侧板部件和出口侧板部件阻塞而形成所述储液部、所述蓄热层和所述真空隔热层。
18.一种使用蓄热器的车载热系统,利用热媒回路连接动力单元驱动状态下加热热媒的车载产热源和从降低热媒的温度的动力单元停止状态启动时要求高温热媒的车载需热源,该车载热系统的特征在于:
在所述热媒回路上设定有入口侧与所述车载产热源连接、出口侧与所述车载需热源连接的蓄热器,
所述蓄热器在储液部和隔热层之间设置有已填充随液相/固相之间的相变化而进行吸热和放热的蓄热材料的蓄热层,
在连接所述车载产热源与所述蓄热器的入口侧的回路上设置有第一阀门,
在连接所述蓄热器的出口侧与所述车载需热源的回路上设置有第二阀门,
还设有热媒体循环控制装置,其在动力单元驱动状态下开启所述第一阀门和所述第二阀门、动力单元停止则关闭所述第一阀门和所述第二阀门、动力单元启动时开启所述第一阀门和所述第二阀门。
19.根据权利要求18所述的使用蓄热器的车载热系统,其特征在于:
所述车载产热源是驱动状态下加热冷却水的发动机,
所述车载需热源是停止状态下降低冷却水温度的发动机和以发动机冷却水作为加热媒的空调的暖气风箱,
所述热媒循环控制装置在发动机启动时的发动机暖机优先时,将所述第二阀门开启至所述发动机侧,在发动机启动时的车厢内暖房优先时,将所述第二阀门开启至所述暖气风箱侧。
20.根据权利要求18所述的使用蓄热器的车载热系统,其特征在于:
所述车载产热源是驱动状态下加热冷却水的发动机,
所述车载需热源是停止状态下降低冷却水温度的发动机和以发动机冷却水作为加热媒体的空调的暖气风箱,
在连接所述第二阀门和所述暖气风箱的回路上设有泵,
所述热媒循环控制装置在发动机启动时的发动机暖机优先时,将所述第二阀门开启至所述发动机侧,发动机启动时的车厢内暖房优先时,将所述第二阀门开启至所述暖气风箱侧,同时使所述泵动作来调整从蓄热器送往暖气风箱的流量。
21.根据权利要求18所述的使用蓄热器的车载热系统,其特征在于:
所述车载产热源是驱动状态下加热变换器冷却水的变换器冷却器和驱动状态下加热电池冷却水的电池冷却器,
所述车载需热源是以变换器冷却水和电池冷却水作为加热媒的空调的暖气风箱,
所述热媒循环控制装置在发动机启动时开启所述第一阀门和所述第二阀门。
22.根据权利要求18所述的使用蓄热器的车载热系统,其特征在于:
所述车载产热源是驱动状态下加热变换器冷却水的变换器冷却器和驱动状态下加热电池冷却水的电池冷却器,
所述车载需热源是以变换器冷却水和电池冷却水作为加热媒的空调的暖气风箱,
在连接所述第二阀门和所述暖气风箱的回路上设有泵,
所述热媒循环控制装置在发动机启动时开启所述第一阀门和所述第二阀门,并使所述泵动作来调整从蓄热器送往暖气风箱的流量。
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C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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