JP2004251594A - 蓄熱タンク - Google Patents

Abstract

【課題】蓄熱タンクに保温貯蔵された熱媒体の熱量を効率よく使用する。そのために、特に、蓄熱タンクに貯蔵された高温の熱媒体が、この高温の熱媒体を押し出すために取り込まれた低温の熱媒体と混じり合うことを抑制させる。
【解決手段】タンク本体６内の一方側から他方側へ向けて複数設けられて断面形状が略網目状となる空間Ｃａｂ（ａ，ｂ＝１〜６；流路）と、複数の空間Ｃａｂのうち隣接する空間（例えば、空間Ｃ１４と空間Ｃ１５）のそれぞれ一方側を連通する連通部Ｄと、複数の空間Ｃａｂのうち隣接する空間（例えば、空間Ｃ１１と空間Ｃ１２）のそれぞれ他方側を連通する連通部Ｅと、を設け、タンク本体６内に取り込まれた熱媒体が、複数の空間Ｃａｂ及び連通部Ｄ，Ｅによって連通された熱媒体流路をつづら折り状に流れるように構成した。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液状の熱媒体を保温貯蔵する蓄熱タンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車などに搭載される内燃機関、特に液冷却式の内燃機関では、その冷却液（熱媒体）の熱を蓄熱すべく内燃機関に併設して蓄熱タンクを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
蓄熱タンクには、機関運転時など、冷却液が高温となるときに、そのタンク本体内に熱媒体たる高温の冷却液が取り込まれる。タンク本体内に取り込まれた冷却液は、タンク本体内に貯蔵されていた低温の冷却液（熱媒体）を、タンク本体内に開口した排水パイプから押し出し、以て高温の冷却液のみをタンク本体内に保温貯蔵する構造となっている。
【０００４】
そして、冷間始動時などのように機関本体が冷えているときに、タンク本体内に低温の冷却液を取り込み、タンク本体内に保温貯蔵されていた高温の冷却液を、その低温の冷却液により排水パイプ側へと押し出すことによって、排水パイプを通じて高温の冷却液を機関本体内に流入させる。
【０００５】
このように高温の冷却液が機関本体に流入すると、冷却液の熱が機関本体へ伝達され、機関本体の温度上昇が実現される。よって機関本体の始動性向上や暖気促進が図られることになる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−５０６７５号公報
【特許文献２】
特開２０００−６２８６０号公報
【特許文献３】
特開２００１−１３３１７５号公報
【特許文献４】
特開２００２−１８８４４２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両において蓄熱タンクが設置されるスペースは限られており、さらに、蓄熱タンクに蓄えられる熱量は限られているので、この限られた熱量を効率よく使用することが重要となる。
【０００８】
蓄熱タンクでは、保温貯蔵されていた高温の冷却液を機関本体内に流入させる場合、タンク本体内に低温の冷却液を取り込んで、タンク本体内の高温の冷却液を、その低温の冷却液により排水パイプ側へと押し出す。この時に、取り込まれた低温の冷却液がタンク本体内の高温の冷却液に混じり合ってしまい、機関本体内に流入させる高温の冷却液の温度が低下してしまうことが考えられる。
【０００９】
本発明の目的は、蓄熱タンクに保温貯蔵された熱媒体の熱量を効率よく使用することである。そのために、特に、蓄熱タンクに貯蔵された高温の熱媒体が、この高温の熱媒体を押し出すために取り込まれた低温の熱媒体と混じり合うことを抑制させることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を採用した。
【００１１】
すなわち、蓄熱タンク内の少なくとも一部に、熱媒体が流れ、かつ、熱媒体を保温貯蔵する熱媒体流路（熱媒体が流れる経路、水路）を、蓄熱タンク内で断面形状が略網目状（格子状、蜂の巣状）になるように、つづら折り状（幾重にも屈曲している状態、曲折、曲がりくねった状態）に設けたものである。
【００１２】
このように構成することにより、蓄熱タンク内において前記流路を狭く設けることができるので、蓄熱タンク内に低温の熱媒体が取り込まれた場合に、前記流路内でその低温の熱媒体が、保温貯蔵されていた熱媒体と混じり合うことを抑制することができる。すなわち、蓄熱タンク内に取り込まれた低温の熱媒体は、保温貯蔵されていた熱媒体と混じり合うことなく、保温貯蔵されていた熱媒体を蓄熱タンク外へ押し出すことができる。したがって、蓄熱タンクに保温貯蔵された熱媒体の熱量を効率よく使用することが可能となる。また、熱媒体流路を蓄熱タンク内につづら折り状に設けることによって、限られた空間で効率よく蓄熱することができる。これにより、蓄熱タンクのみならず、車両内において蓄熱タンクの近傍に配置されるものの設計の自由度を大きくすることができる。
【００１３】
本発明の蓄熱タンク内に設けられる熱媒体流路の具体的な構成の一つとしては、
タンク本体内の一方側から他方側へ向けて複数並設された流路と、
前記複数の流路のうち第（２ｎ−１）番目の流路と第（２ｎ）番目の流路との一方側を連通させる一方側連通部と、
前記第（２ｎ）番目の流路と第（２ｎ＋１）番目の流路との他方側を連通させる他方側連通部と、
を備え、
前記タンク本体内に取り込まれた熱媒体は、前記複数の流路を順次連続してつづら折り状に流れることを特徴とする。
【００１４】
ここで、ｎは自然数（１，２，・・）を表している。そして、前記複数の流路を順に連通させて、該複数の流路がつづら折り状に一本道となるように、一方側連通部及び他方側連通部を設けている。
【００１５】
また、本発明の蓄熱タンク内に設けられる熱媒体流路の具体的な構成の一つとしては、
中空の部材が幾重にも曲げられることによりつづら折り状に設けられることを特徴とする。
【００１６】
このように、断面形状が略網目状となる流路とは、例えば、管やホースなどの中空の部材が幾重にも曲げられたものであってもよく、また、内部を流路とする中空の部材が集まって構成されたものであってもよい。ここで、中空の部材とは、なかが空であればよく円筒状のものに限るものではない。また、断面形状が略網目状となる流路とは、例えば、板状の部材が組まれて構成されたものであってもよく、柱状の空間が複数形成されたものであってもよい。また、断面において略網目状となればよく、一方側から他方側まで全ての流路が整列して（例えば、略平行に）設けられていなくてもよい。
【００１７】
また、前記流路は、蓄熱タンクに設けられた熱媒体を取り込む取込口から取出口まで連通して一本道のように設けられ、熱媒体がつづら折り状に一方向（一方通行）に（一筆書き状に）流れることが好ましいが、これに限るものではなく、蓄熱タンク内の一部に設けられていればよい。しかし、取込口近傍に前記流路が設けられていない場合には、取込口から取り込まれた温度の低い熱媒体が、保温貯蔵されている熱媒体と混じり合ってしまうので、取込口と前記流路とは連通していることが好ましい。また、略網目状の前記流路は、タンク本体内の断面全体に設けられることが好ましいが、断面全体のうち少なくとも一部に設けられていればよい。
【００１８】
また、蓄熱タンクの取込口から取出口まで、一つの流路が形成されていることが好ましいが、これに限るものではない。例えば、取出口が複数設けられ、その複数の取出口に連通するように前記流路が途中で分岐していてもよい。また、蓄熱タンクの取込口と取出口とが複数組設けられ、それぞれの取込口と取出口とを連通する複数の流路が設けられていてもよい。
【００１９】
また、前記流路の断面の大きさ（断面形状）は、可能な限り変化がないように設けることが好ましく、前記流路の断面形状や断面の大きさは、流路内を流れる熱媒体の速度や、熱媒体の特性（例えば、粘性の大きさ）に基づいて適宜設定されるとよい。これにより、通路抵抗が大きくなることはなく、圧力損失を抑制することができ、前記流路内における熱媒体の流れを層状の流れとすることができる。
【００２０】
また、熱媒体の取入口及び取出口と、前記取入口及び取出口に連通するタンク本体内の流路との径（断面、断面積の大きさ）については、前記取入口及び取出口よりも前記流路の方を少し大きくするとよい。これにより、タンク本体内に流入する熱媒体の速度が小さくなるので、前記流路内における熱媒体の流れが乱れてしまうことを防止することができる。
【００２１】
内燃機関においては、機関本体が冷えている状態で運転されると、燃焼室に供給される燃料が霧化し難くなるとともに、燃焼室の壁面近傍における消炎が発生する場合があるが、本発明の蓄熱タンクが内燃機関に適用されることにより、該蓄熱タンクに保温貯蔵された高温の熱媒体を効率よく機関本体に流すことができるので、始動性の低下や排気エミッションの悪化を防止することが可能となる。
【００２２】
また、本発明の蓄熱タンクの具体的な構成の一つとしては、
液状の熱媒体を保温貯蔵するタンク本体を備えた蓄熱タンクにおいて、
前記タンク本体内の一方側から他方側に向かって略平行に設けられ前記タンク本体内の空間を仕切る第１の仕切り部材群，前記タンク本体の一方側から他方側に向かうとともに前記第１の仕切り部材群に交差するように設けられ前記タンク本体内の空間を更に仕切る第２の仕切り部材群，及び前記タンク本体の内壁面により形成される複数の流路と、
前記複数の流路のうち第（２ｎ−１）番目の流路と該第（２ｎ−１）番目の流路に隣設する第（２ｎ）番目の流路との一方側を連通する一方側連通部と、
前記第（２ｎ）番目の流路と該第（２ｎ）番目の流路に隣設する第（２ｎ＋１）番目の流路との他方側を連通する他方側連通部と、
を有し、
前記タンク本体内に取り込まれた熱媒体は、前記複数の流路を順次連続してつづら折り状に流れることを特徴とする。
【００２３】
ここで、ｎは自然数（１，２，・・）を表している。そして、前記複数の流路を順に連通させて、該複数の流路がつづら折り状に一本道となるように、一方側連通部及び他方側連通部を設けている。
【００２４】
第１の仕切り部材群と第２の仕切り部材群とを組む（組み合わせる）ことによって、前記複数の流路を形成することができるので、容易にタンク本体内に熱媒体の流路を狭く形成することができる。また、一方側連通部や他方側連通部は、例えば、第１の仕切り部材群と第２の仕切り部材群とを組んだ時の端部が切り欠かれていたり、長さが短く形成されることにより設けられていてもよいし、また、タンク本体内の内壁に設けられた凹部（溝）により構成されてもよい。
【００２５】
また、本発明の蓄熱タンクの具体的な構成の一つとしては、
液状の熱媒体を保温貯蔵するタンク本体を備えた蓄熱タンクにおいて、
前記タンク本体内にそれぞれ平行に設けられて該タンク本体内を仕切る複数の仕切り部材と、
前記仕切り部材と前記タンク本体の内壁面とによって仕切られた空間内を、熱媒体がつづら折り状に流れる流路を少なくとも形成するように更に仕切る流路形成部材と、
前記流路形成部材により形成された流路であって、かつ、前記仕切り部材で仕切られた隣接する二つの空間にそれぞれ設けられた流路を連通させる連通部と、
を備え、
前記タンク本体内に取り込まれた熱媒体は、前記流路及び前記連通部によって連通された熱媒体流路をつづら折り状に流れることを特徴とする。
【００２６】
ここでは、タンク本体内の空間を仕切り部材によって大きく仕切り、仕切り部材によって仕切られた空間を更に流路形成部材で仕切ることにより、熱媒体の流路を形成している。流路形成部材が、仕切り部材に交差すると考えれば、仕切り部材は上述した第１の仕切り部材群と同様の部材と捉えることができ、流路形成部材は上述した第２の仕切り部材群と同様の部材と捉えることができる。
【００２７】
また、流路形成部材は、熱媒体がつづら折り状に流れる流路を少なくとも形成するように、仕切り部材とタンク本体の内壁面とによって仕切られた空間内を更に仕切るものである。ここで、少なくともとあるのは、例えば、流路形成部材によって形成された流路が、仕切り部材によって仕切られた空間であって一方側と他方側とにそれぞれ隣接する空間のうち、一方側との連通部と、他方側との連通部とを連通する流路であってもよいことを意味するものである。
【００２８】
また、タンク本体と、第１の仕切り部材群と、第２の仕切り部材群とは、樹脂製であると好ましい。樹脂製とすることにより、例えば振動溶着や接着などの方法により容易にタンク本体内に流路を形成することができる。
【００２９】
ここで、蓄熱タンクに熱媒体を保温貯蔵している間においても、蓄熱タンク内の熱媒体に温度差が生じてしまうと自然対流が発生してしまい、蓄熱タンク内の熱媒体の温度が低下してしまうことが考えられる。タンク本体と、第１の仕切り部材群と、第２の仕切り部材群とを熱伝導率の低い樹脂製とし、タンク本体と、第１の仕切り部材群と、第２の仕切り部材群とにより狭い流路を形成することにより、保温性の向上を図ることができるので、自然対流の発生を抑制することができる。
【００３０】
また、熱媒体に温度差が生じて自然対流が発生してしまう現象は、特に、タンク本体内と外部とを連通して熱媒体を出し入れする取入口や取出口近傍において起こり得る。
【００３１】
このような場合には、一方側と他方側とを、上下方向（鉛直方向、天地方向）に設定し、タンク本体内で外部に最も近い取入口及び取出口をタンク本体の下側に設けるとよい。これにより、タンク本体内で外部に最も近い取入口及び取出口近傍の熱媒体から温度の低下が生じ、タンク本体内の取入口及び取出口近傍の熱媒体の温度が低下してしまった場合、温度の低下した熱媒体が温度差によって移動する方向は下側（鉛直方向）となる。
【００３２】
したがって、蓄熱タンク内に保温貯蔵されている熱媒体に自然対流が発生することを抑制し、自然対流が発生しても蓄熱タンク内に保温貯蔵されている熱媒体の温度の低下を防止することができる。なお、タンク本体内への熱媒体の出入口となる取入口及び取出口近傍の流路がタンク本体の下側であって、上下方向に設けられていれば、タンク本体内の流路の方向に関係なく、効果を得ることはできる。
【００３３】
また、タンク本体の内部を仕切る第１の仕切り部材群及び第２の仕切り部材群は、タンク本体を補強する役割も果たすことになるので、内圧上昇や内圧変動などによるタンクの破壊を防止することができる。
【００３４】
また、熱媒体としては、例えば、冷却水や潤滑油が挙げられ、自動車に使用される冷却水としては例えばＬＬＣ（ロングライフクーラント）が挙げられる。このため、その冷却水を貯蔵するために、耐久信頼性、耐薬品性、断熱性などが要求されるが、タンク本体と、第１の仕切り部材群と、第２の仕切り部材群とを樹脂製、例えば、ポリフェニレンサルファイドやポリアミド樹脂などで構成することによってこれらの要求を満たすことができる。
【００３５】
また、タンク本体を被覆する断熱部を備えるとよい。断熱部とは、熱伝導率の低い材料で構成されていれば特に限定されるものではないが、例えばポリプロピレンなどの樹脂製であるとよい。また、断熱部は真空の層を表すものであってもよく、タンク本体と蓄熱タンクの外側容器との間が真空状態となるように構成しても蓄熱タンクの保温性を確保することができる。このように、蓄熱タンクをタンク本体と断熱部との二重構造とすることによって、蓄熱効果をさらに向上させることができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施態様について図面に基づいて説明する。なお、本実施の形態においては、本発明の実施の形態に係る蓄熱タンクを車両駆動用の内燃機関に適用した場合を例に挙げて説明する。
【００３７】
図１は、本実施の形態に係る蓄熱タンク１を適用するエンジン１００と、蓄熱タンク１に保温貯蔵される熱媒体としての冷却水が循環する冷却水通路（循環通路）Ｘ、Ｙ、Ｚとを併せ示す概略構成図である。
【００３８】
エンジン１００内には、冷却水が循環するための通路であるウォータジャケット１０１が設けられている。このウォータジャケット１０１の入口には、冷却水をエンジン１００外部から吸い込み、エンジン１００内部に吐出させるウォータポンプ１０２が設けられている。このウォータポンプ１０２は、エンジン１００の出力軸の回転トルクを駆動源として作動するポンプである。即ち、ウォータポンプ１０２は、エンジン１００が運転されているときに限り作動する。
【００３９】
循環通路Ｘは、主に、冷却水の熱をラジエータ１０３から放出させることにより、冷却水の温度を低下させる機能を有する。循環通路Ｘは、ラジエータ１０３、ラジエータ１０３に接続するラジエータ入口側通路Ｘ１及びラジエータ出口側通路Ｘ２、ウォータジャケット１０１で構成されている。ラジエータ入口側通路Ｘ１は、ウォータジャケット１０１の出口に接続され、ラジエータ入口側通路Ｘ１の途中にはＥＣＵ１０４からの信号により開閉する遮断弁１０５が介在する。
【００４０】
ラジエータ出口側通路Ｘ２は、ウォータポンプ１０２を介してウォータジャケット１０１の入口に接続されており、ラジエータ出口側通路Ｘ２上には、冷却水の温度が所定温度になると開弁するサーモスタット１０７が設けられている。
【００４１】
循環通路Ｙは、主に、冷却水の熱をヒータコア１０６から放出させることにより、車室内雰囲気温度を上昇させる機能を有する。循環通路Ｙは、ヒータコア１０６、ヒータコア１０６に接続するヒータコア入口側通路Ｙ１及びヒータコア出口側通路Ｙ２で構成されている。ヒータコア入口側通路Ｙ１は、ラジエータ入口側通路Ｘ１の途中に接続される。ヒータコア出口側通路Ｙ２は、ラジエータ出口側通路Ｘ２の途中であってサーモスタット１０７とウォータポンプ１０２との間に接続されている。
【００４２】
循環通路Ｚは、主に、冷却水の熱を蓄え、又、この蓄えた熱を放出してエンジン１００を温める機能を有する。循環通路Ｚは、蓄熱タンク１、蓄熱タンク１に接続する蓄熱タンク入口側通路Ｚ１及び蓄熱タンク出口側通路Ｚ２で構成されている。蓄熱タンク入口側通路Ｚ１は、ラジエータ入口側通路Ｘ１の途中に接続される。蓄熱タンク出口側通路Ｚ２は、エンジン１００に接続されている。
【００４３】
エンジン１００の内部では、循環通路Ｘ及びＹとウォータジャケット１０１を一部共用する。又、蓄熱タンク１の入口及び出口には、冷却水を図１中の矢印方向にのみ流通させるためのワンウェイバルブ１０８が設けられている。蓄熱タンク入口側通路Ｚ１の途中で、且つ、ワンウェイバルブ１０８の上流側には、電動ウォータポンプ１０９が介在している。
【００４４】
このように構成された循環通路では、循環通路Ｘにおいては、エンジン１００が運転中には、図示しないクランクシャフトの回転トルクがウォータポンプ１０２の入力軸へ伝達されると、ウォータポンプ１０２は、図示しないクランクシャフトから該ウォータポンプ１０２の入力軸へ伝達された回転トルクに応じた圧力で冷却水を吐出する。エンジン１００が停止中にはウォータポンプ１０２が停止するので、冷却水が循環通路Ｘを循環することはない。
【００４５】
前記ウォータポンプ１０２から吐出された冷却水は、ウォータジャケット１０１を流通する。このときに、エンジン１００と冷却水との間で熱の移動が行われ、温度が上昇した冷却水は、エンジン１００からラジエータ入口側通路Ｘ１へ流出する。
【００４６】
ラジエータ入口側通路Ｘ１へ流出した冷却水は、当該ラジエータ入口側通路Ｘ１を流通し遮断弁１０５に到達する。遮断弁１０５は、ＥＣＵ１０４からの信号により、エンジン１００の運転中には開弁され、エンジン１００の停止中には閉弁される。エンジン１００の運転中には、冷却水は遮断弁１０５を通過してラジエータ入口側通路Ｘ１を流通した後ラジエータ１０３に流入する。ラジエータ１０３では、外気と冷却水との間で熱の移動が行われ、温度が低下した冷却水は、ラジエータ１０３から流出する。
【００４７】
ラジエータ１０３から流出した冷却水は、ラジエータ出口側通路Ｘ２を流通してサーモスタット１０７に到達する。ここで、サーモスタット１０７は、ヒータコア出口側通路Ｙ２を流通する冷却水の温度が所定温度に達すると自動的に開弁する。即ち、ヒータコア出口側通路Ｙ２を流通する冷却水の温度が所定温度に達していなければ、ラジエータ出口側通路Ｘ２は遮断され冷却水は流通しない。サーモスタット１０７が開弁しているときには、当該サーモスタット１０７を通過した冷却水はウォータポンプ１０２に流入する。
【００４８】
このようにして、ラジエータ１０３で温度が下降した冷却水は、再びウォータポンプ１０２からウォータジャケット１０１へ吐出され温度が上昇する。
【００４９】
一方、ラジエータ入口側通路Ｘ１を流通する冷却水の一部は、ヒータコア入口側通路Ｙ１に流入する。ヒータコア入口側通路Ｙ１に流入した冷却水は、ヒータコア１０６に到達し、ヒータコア１０６により空気と熱交換が行われ、熱の移動により昇温された空気により車室内雰囲気温度が上昇する。その後、冷却水は、ヒータコア１０６から流出してラジエータ出口側通路Ｘ２に到達する。このときに、サーモスタット１０７が開弁しているときには、循環通路Ｘを流通する冷却水と合流してウォータポンプ１０２へ流入する。一方、サーモスタット１０７が閉弁しているときには、循環通路Ｙを流通してきた冷却水のみがウォータポンプ１０２に流入する。
【００５０】
このようにして、ヒータコア１０６で温度が下降した冷却水は、再びウォータポンプ１０２からウォータジャケット１０１へ吐出される。
【００５１】
また、ラジエータ入口側通路Ｘ１を流通する冷却水の一部は、蓄熱タンク入口側通路Ｚ１に流入する。蓄熱タンク入口側通路Ｚ１に流入した冷却水は、当該蓄熱タンク入口側通路Ｚ１を流通して電動ウォータポンプ１０９に到達する。電動ウォータポンプ１０９は、ＥＣＵ１０４からの信号により作動して、所定の圧力で冷却水を吐出する。
【００５２】
電動ウォータポンプ１０９が作動している場合には、冷却水は所定の圧力で吐出され、蓄熱タンク入口側通路Ｚ１を流通してワンウェイバルブ１０８を通過し、蓄熱タンク１に到達する。蓄熱タンク１内への冷却水の取入口となる冷却水注入管４から蓄熱タンク１の内部に流入した冷却水は、外部から断熱された状態となり保温貯蔵される。蓄熱タンク１において冷却水の取出口となる冷却水注出管５から蓄熱タンク１外へ流出した冷却水は、ワンウェイバルブ１０８を通過し、蓄熱タンク出口側通路Ｚ２を流通してエンジン１００に流入する。
【００５３】
次に、エンジン１００の昇温制御（エンジンプレヒート制御）について説明する。
【００５４】
エンジン１００には、当該エンジン１００を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０４が併設されており、このＥＣＵ１０４により、エンジン１００の運転停止中にエンジン１００の昇温制御（エンジンプレヒート制御）が行われる。
【００５５】
エンジン１００の運転中に、ＥＣＵ１０４が電動ウォータポンプ１０９に信号を送り、当該電動ウォータポンプ１０９を作動させると、循環通路Ｚに冷却水が循環する。すると、蓄熱タンク１の内部には、エンジン１００で昇温された冷却水が流通し、蓄熱タンク１の内部は温度の高い冷却水で満たされる。そして、エンジン１００が停止した後、ＥＣＵ１０４が電動ウォータポンプ１０９の作動を停止すれば、蓄熱タンク１に温度の高い冷却水を蓄えることができる。蓄えられた冷却水は、蓄熱タンク１の保温効果により温度の低下が抑制される。
【００５６】
ＥＣＵ１０４は、蓄熱タンク１に蓄えられた温度の高い冷却水をエンジン１００の停止中にエンジン１００に循環させ、エンジン１００の昇温制御を行う。ここで、エンジン１００が停止するとウォータポンプ１０２も停止するために、エンジン１００の停止中には電動ウォータポンプ１０９を作動させて冷却水を循環させることとする。
【００５７】
電動ウォータポンプ１０９は、エンジン１００の停止中においてもＥＣＵ１０４からの信号に基づいて作動し、所定の圧力で冷却水を吐出する。吐出された冷却水は、蓄熱タンク入口側通路Ｚ１を流通してワンウェイバルブ１０８を通過し、蓄熱タンク１に到達する。このときに蓄熱タンク１に流入する冷却水は、エンジン１００の停止中に温度が低下した冷却水である。
【００５８】
蓄熱タンク１の内部に貯留された冷却水は、冷却水注出管５を介して蓄熱タンク１から流出する。このときに蓄熱タンク１から流出する冷却水は、エンジン１００の運転中に蓄熱タンク１に流入し、当該蓄熱タンク１により保温された温度の高い冷却水である。蓄熱タンク１から流出した冷却水は、ワンウェイバルブ１０８を通過し、蓄熱タンク出口側通路Ｚ２を流通してエンジン１００内に流入する。
【００５９】
このように、ＥＣＵ１０４は、エンジン１００の始動に先立ち電動ウォータポンプ１０９を作動させることにより、エンジン１００の昇温（エンジンプレヒート制御）を行う。
【００６０】
次に、蓄熱タンク１について説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る蓄熱タンク１の概略断面図である。
【００６１】
本実施の形態に係る蓄熱タンク１は、その外観において、略四角柱状に形成され耐圧性を有する外側容器２と、外側容器２の底部に外側容器２に対して気密状態に設けられたパイプホルダ３と、熱媒体としての冷却水の取入口となる冷却水注入管４と、冷却水の取出口となる冷却水注出管５とを備えるものである。
【００６２】
そして、外側容器２内にはタンク本体６が設けられており、外側容器２は、このタンク本体６を内包するように設けられている。ここで、外側容器２は、例えば、耐食性に優れたステンレスやアルミニウムなどの金属、プラスチックなどの非金属で形成することができ、熱伝導率の小さい材質で形成されるのが好ましい。
【００６３】
また、タンク本体６と外側容器２との間には、断熱材７が設けられている。断熱材７は、平板状の断熱材が接合されてなるもので、外側容器２の内壁の全面を被覆するように設けられている。そして、この断熱材７はタンク本体６を包囲するものであり、タンク本体６は断熱材７に包囲されることによって、高温の冷却水を貯留して蓄熱する能力が増大されている。
【００６４】
断熱材７は、タンク本体６の底部（下側）においては、冷却水注入管４及び冷却水注出管５を貫通させ、冷却水注入管４及び冷却水注出管５の外周面に密接して取り付けられている。なお、パイプホルダ３は断熱材７の底部を貫通するように設けられていてもよい。この場合には、断熱材７は、冷却水注入管４及び冷却水注出管５の外周面に密接しパイプホルダ３を覆うように設けられるとよいが、断熱材７を貫通しているパイプホルダ３の外周面にのみ密接して取り付けられていてもよい。
【００６５】
ここで、断熱材７を構成する材料は熱伝導率の低い材料であれば特に限定されるものではないが、例えばポリプロピレンなどの樹脂製であるとよい。また、断熱材７を設けることなく、タンク本体６と外側容器２との間を真空状態としてもよく、このように構成しても外側容器２内の保温性を確保することができる。
【００６６】
パイプホルダ３には、冷却水がタンク本体内部へ流入するときに通過する冷却水注入管４と、冷却水がタンク本体内部から外部へ流出するときに通過する冷却水注出管５とが支持されている。また、パイプホルダ３は、図に示すようにタンク本体の底部（下側）に設けられており、冷却水注入管４と冷却水注出管５とは冷却水が上下方向（鉛直方向）に流れるように配置されている。なお、ワンウェイバルブ１０８は、冷却水注入管４及び冷却水注出管５の近傍に設けられているとよく、また、冷却水注入管４と冷却水注出管５との少なくともいずれか一方において、更なる弁（ワンウェイバルブ）が設けられていてもよい。
【００６７】
次に、内燃機関の高温の冷却水を貯留して蓄熱するタンク本体６について説明する。本実施の形態に係るタンク本体６は、その内部に断面形状が略網目状となるような複数の空間（流路）が設けられ、この複数の空間を冷却水が一方向に流れるように構成されている。
【００６８】
すなわち、タンク本体６の内部には、上下方向（タンク本体６内の一方側から他方側に向かう方向）にのびてタンク本体６の内部の空間を略平行に仕切る第１の仕切り部材群Ａと、上下方向にのびるとともに第１の仕切り部材群Ａに対してそれぞれ略直交して設けられ第１の仕切り部材群Ａ及びタンク本体６の内壁面によって形成された空間内をさらに仕切る第２の仕切り部材群Ｂとが設けられている。
【００６９】
そして、第１の仕切り部材群Ａと第２の仕切り部材群Ｂとタンク本体６の内壁面とによって上下方向にのびる複数の空間が成形され、その複数の空間のうちの１つの空間において、上側の端部で隣接する空間と連通され、下側の端部で隣接する空間と連通されることによって、タンク本体６内に設けられた複数の空間は、つづら折り状の一本道の冷却水流路（熱媒体流路）を構成するものである。以下に、図を用いて説明する。
【００７０】
図３は、タンク本体６内に設けられた、第１の仕切り部材群Ａと第２の仕切り部材群Ｂとを模式的に示す斜視図である。また、図４は、第１の仕切り部材群Ａ，第２の仕切り部材群Ｂ及びタンク本体６を模式的に示す上視図である。
【００７１】
図において、第１の仕切り部材群Ａ及び第２の仕切り部材群Ｂには、それぞれ５つの仕切り部材（Ａ１〜Ａ５，Ｂ１〜Ｂ５）が設けられた場合について示している。そして、第１の仕切り部材群Ａと第２の仕切り部材群Ｂとタンク本体６の内壁面とにより形成された複数の空間をＣａｂ（ａ，ｂ＝１〜６；ａは第１の仕切り部材群Ａに対応するもの、ｂは第２の仕切り部材群Ｂに対応するもの）と示している。
【００７２】
すなわち、タンク本体６の内壁面と仕切り部材Ａ１とで仕切られた空間をＣ１ｂ、仕切り部材Ａ１と仕切り部材Ａ２とで仕切られた空間をＣ２ｂ、仕切り部材Ａ２と仕切り部材Ａ３とで仕切られた空間をＣ３ｂ、仕切り部材Ａ３と仕切り部材Ａ４とで仕切られた空間をＣ４ｂ、仕切り部材Ａ４と仕切り部材Ａ５とで仕切られた空間をＣ５ｂ、仕切り部材Ａ５とタンク本体６の内壁面とで仕切られた空間をＣ６ｂとしている。
【００７３】
そして、タンク本体６の内壁面と仕切り部材Ｂ１とで仕切られた空間をＣａ１、仕切り部材Ｂ１と仕切り部材Ｂ２とで仕切られた空間をＣａ２、仕切り部材Ｂ２と仕切り部材Ｂ３とで仕切られた空間をＣａ３、仕切り部材Ｂ３と仕切り部材Ｂ４とで仕切られた空間をＣａ４、仕切り部材Ｂ４と仕切り部材Ｂ５とで仕切られた空間をＣａ５、仕切り部材Ｂ５とタンク本体６の内壁面とで仕切られた空間をＣａ６とすることにより、第１の仕切り部材群Ａと第２の仕切り部材群Ｂとタンク本体６の内壁面とで形成された複数の空間をＣａｂで示している。
【００７４】
そして、空間Ｃ５２と空間Ｃ５３との間，空間Ｃ５４と空間Ｃ５５との間，空間Ｃ５６と空間Ｃ６６との間，空間Ｃ６５と空間Ｃ６４との間，空間Ｃ６３と空間Ｃ６２との間，空間Ｃ６１と空間Ｃ５１との間，空間Ｃ４１と空間Ｃ４２との間，空間Ｃ４３と空間Ｃ４４との間，空間Ｃ４５と空間Ｃ４６との間，空間Ｃ３６と空間Ｃ３５との間，空間Ｃ３４と空間Ｃ３３との間，空間Ｃ３２と空間Ｃ３１との間，空間Ｃ２１と空間Ｃ１１との間，空間Ｃ１２と空間Ｃ１３との間，空間Ｃ１４と空間Ｃ１５との間，空間Ｃ１６と空間Ｃ２６との間，空間Ｃ２５と空間Ｃ２４との間，空間Ｃ２３と空間Ｃ２２との間，にはそれぞれ上側の端部で連通する連通部（一方側連通部）Ｄが設けられている。なお、図３の符号Ｄにおいては、空間Ｃ１４と空間Ｃ１５との間，及び空間Ｃ５２と空間Ｃ５３との間に設けられた連通部を示している。
【００７５】
また、空間Ｃ５３と空間Ｃ５４との間，空間Ｃ５５と空間Ｃ５６との間，空間Ｃ６６と空間Ｃ６５との間，空間Ｃ６４と空間Ｃ６３との間，空間Ｃ６２と空間Ｃ６１との間，空間Ｃ５１と空間Ｃ４１との間，空間Ｃ４２と空間Ｃ４３との間，空間Ｃ４４と空間Ｃ４５との間，空間Ｃ４６と空間Ｃ３６との間，空間Ｃ３５と空間Ｃ３４との間，空間Ｃ３３と空間Ｃ３２との間，空間Ｃ３１と空間Ｃ２１との間，空間Ｃ１１と空間Ｃ１２との間，空間Ｃ１３と空間Ｃ１４との間，空間Ｃ１５と空間Ｃ１６との間，空間Ｃ２６と空間Ｃ２５との間，空間Ｃ２４と空間Ｃ２３との間，にはそれぞれ下側の端部で連通する連通部（他方側連通部）Ｅが設けられている。なお、図３の符号Ｅにおいては、空間Ｃ１１と空間Ｃ１２との間に設けられた連通部を示している。
【００７６】
図に示す連通部Ｄ，Ｅは、第１の仕切り部材群Ａや第２の仕切り部材群Ｂの端部が短く、タンク本体６の内壁面まで達することなく設けられることによって形成されている。
【００７７】
そして、空間Ｃ５２の下側端部が冷却水注入管４に接続され、空間Ｃ２２の下側端部が冷却水注出管５に接続されている。これにより、以下に示す一本道となる冷却水流路がつづら折り状に形成される。
【００７８】
すなわち、冷却水注入管４→空間Ｃ５２（空間内を上方向に流れる、以下、上と記す）→連通部Ｄ→空間Ｃ５３（空間内を下方向に流れる、以下、下と記す）→連通部Ｅ→空間Ｃ５４（上）→連通部Ｄ→空間Ｃ５５（下）→連通部Ｅ→空間Ｃ５６（上）→連通部Ｄ→空間Ｃ６６（下）→連通部Ｅ→空間Ｃ６５（上）→連通部Ｄ→空間Ｃ６４（下）→連通部Ｅ→空間Ｃ６３（上）→連通部Ｄ→空間Ｃ６２（下）→連通部Ｅ→空間Ｃ６１（上）→連通部Ｄ→空間Ｃ５１（下）→連通部Ｅ→空間Ｃ４１（上）→連通部Ｄ→空間Ｃ４２（下）→連通部Ｅ→空間Ｃ４３（上）→連通部Ｄ→空間Ｃ４４（下）→連通部Ｅ→空間Ｃ４５（上）→連通部Ｄ→空間Ｃ４６（下）→連通部Ｅ→空間Ｃ３６（上）→連通部Ｄ→空間Ｃ３５（下）→連通部Ｅ→空間Ｃ３４（上）→連通部Ｄ→空間Ｃ３３（下）→連通部Ｅ→空間Ｃ３２（上）→連通部Ｄ→空間Ｃ３１（下）→連通部Ｅ→空間Ｃ２１（上）→連通部Ｄ→空間Ｃ１１（下）→連通部Ｅ→空間Ｃ１２（上）→連通部Ｄ→空間Ｃ１３（下）→連通部Ｅ→空間Ｃ１４（上）→連通部Ｄ→空間Ｃ１５（下）→連通部Ｅ→空間Ｃ１６（上）→連通部Ｄ→空間Ｃ２６（下）→連通部Ｅ→空間Ｃ２５（上）→連通部Ｄ→空間Ｃ２４（下）→連通部Ｅ→空間Ｃ２３（上）→連通部Ｄ→空間Ｃ２２（下）→冷却水注出管５となる。
【００７９】
ここで、冷却水注入管４，冷却水注出管５にそれぞれ接続されている空間Ｃ５２，空間Ｃ２２の径（断面の大きさ）は、冷却水注入管４，冷却水注出管５の径よりも少し大きく設けられている。
【００８０】
図５は、仕切り部材Ａ３と仕切り部材Ａ４との間を第１の仕切り部材群Ａと平行に切断した場合の断面図を模式的に示したものである。
【００８１】
空間Ｃ４１から空間Ｃ４６までは図５に示すようなつづら折り状の流路に形成され、冷却水は、図５に示す矢印のように一本道となった流路を一方向に流れていく。
【００８２】
ここで、冷却水の流路を構成する、タンク本体６，第１の仕切り部材群Ａ及び第２の仕切り部材群Ｂの材質について説明する。タンク本体６，第１の仕切り部材群Ａ及び第２の仕切り部材群Ｂは、熱伝導率の低い樹脂、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＰＡ６６（ポリアミド樹脂）で構成している。樹脂製とすることにより、振動溶着・接着などの方法によってタンク本体６内に第１の仕切り部材群Ａ及び第２の仕切り部材群Ｂを容易に形成することができ、タンク本体６を容易に形成することができる。
【００８３】
上述したように、本実施の形態に係る蓄熱タンク１は、タンク本体６の内部の空間を、第１の仕切り部材群Ａ及び第２の仕切り部材群Ｂによって仕切り、つづら折り状に一本道となる空間を形成することによって、冷却水の流路を適度に狭く形成することができる。
【００８４】
したがって、冷却水注入管４から温度の低い冷却水が蓄熱タンク１内に流入した場合、温度の低い冷却水と、蓄熱タンク１内に保温貯蔵されている高温の冷却水との混合を抑制することができる。これにより、蓄熱タンク１内に保温貯蔵されている高温の冷却水は、冷却水注入管４から流入される温度の低い冷却水によって下流側へと押され、冷却水注出管５から押し出されることとなり、すなわち、蓄熱タンク１に保温貯蔵されていた高温の冷却水を蓄熱タンク１から効率よく取り出すことができる。
【００８５】
また、第１の仕切り部材群Ａ，第２の仕切り部材群Ｂ，及びタンク本体６を熱伝導率の低い樹脂で構成しているので、タンク本体６内に貯蔵された冷却水を効率よく保温することができる。そして、熱伝導率の低い樹脂で構成された第１の仕切り部材群Ａ，第２の仕切り部材群Ｂ，及びタンク本体６により形成される冷却水の流路が、適度に狭く形成されることによって、保温性をさらに向上することができる。これにより、高温の冷却水を保温貯蔵している間（保温中）でも、自然対流の発生を抑制することができる。
【００８６】
また、冷却水の流路となる複数の空間は仕切り部材を介して隣接しているが、仕切り部材の熱伝導率は低いため、冷却水注入管４から温度の低い冷却水がタンク本体６の内部に流入した場合、温度の低い冷却水が流入している空間（例えば、図２に示すＣ５２）に隣接する空間（前記Ｃ５２に対するＣ４２）に保温貯蔵された高温の冷却水の温度が低下してしまうようなことはない。
【００８７】
また、冷却水の出入口となる冷却水注入管４及び冷却水注出管５をタンク本体の下側に設けたので、内燃機関本体が冷えることにより、冷却水の保温中に冷却水注入管４や冷却水注出管５の温度が低下してしまう場合でも、冷却水注入管４や冷却水注出管５の近傍で冷やされてしまった冷却水は比重差により重力にしたがって下側（冷却水注入管４や冷却水注出管５に向かう方向）に移動するのでタンク本体６内に入り込んでしまうことはない。
【００８８】
また、空間Ｃ５２，空間Ｃ２２の径（断面の大きさ）は、冷却水注入管４，冷却水注出管５の径よりも少し大きく設けられているので、タンク本体内に流入する冷却水の速度が小さくなり、冷却水流路内における冷却水の流れを乱すことを防止することができる。
【００８９】
また、タンク本体６の内部を仕切る第１の仕切り部材群Ａ及び第２の仕切り部材群Ｂは、タンク本体６を補強する役割も果たすことになるので、内圧上昇や内圧変動などによるタンクの破壊を防止することができる。
【００９０】
また、タンク本体６，第１の仕切り部材群Ａ及び第２の仕切り部材群Ｂが熱伝導率の低い樹脂で構成され、さらにタンク本体６が断熱材７で覆われるという二重構造とすることによって、内燃機関の高温の冷却水を長時間保温することができる。
【００９１】
なお、本実施の形態では、蓄熱タンクの一実施態様として、タンク本体６内を仕切る第１の仕切り部材群Ａ及び第２の仕切り部材群Ｂによって冷却水流路を構成させた場合について説明したが、管やホースなどの中空の部材を幾重にも曲げることによってタンク本体６内に冷却水流路を構成させてもよい。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、蓄熱タンクに保温貯蔵された高温の熱媒体が、この高温の熱媒体を押し出すために取り込まれた低温の熱媒体と混じり合うことを抑制することができ、蓄熱タンクに保温貯蔵された熱媒体の熱量を効率よく使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る蓄熱タンクを適用するエンジンと、蓄熱タンクに保温貯蔵される熱媒体が循環する通路（循環通路）とを併せ示す概略構成図。
【図２】本発明の実施の形態に係る蓄熱タンクの概略断面図。
【図３】タンク本体内に設けられた、第１の仕切り部材群と第２の仕切り部材群とを模式的に示す斜視図。
【図４】第１の仕切り部材群，第２の仕切り部材群及びタンク本体を模式的に示す上視図。
【図５】図３，４に示す仕切り部材Ａ３と仕切り部材Ａ４との間を切断した場合の模式的断面図。
【符号の説明】
１ 蓄熱タンク
２ 外側容器
３ パイプホルダ
４ 冷却水注入管
５ 冷却水注出管
６ タンク本体
７ 断熱材
１００ エンジン
１０１ ウォータジャケット
１０２ ウォータポンプ
１０３ ラジエータ
１０４ ＥＣＵ
１０５ 遮断弁
１０６ ヒータコア
１０７ サーモスタット
１０８ ワンウェイバルブ
１０９ 電動ウォータポンプ
Ａ 第１の仕切り部材群
Ａ１〜Ａ５ 仕切り部材
Ｂ 第２の仕切り部材群
Ｂ１〜Ｂ５ 仕切り部材
Ｃａｂ（ａ，ｂ＝１〜６） 空間（流路）
Ｘ，Ｙ，Ｚ 冷却水通路（循環通路）
Ｘ１ ラジエータ入口側通路
Ｘ２ ラジエータ出口側通路
Ｙ１ ヒータコア入口側通路
Ｙ２ ヒータコア出口側通路
Ｚ１ 蓄熱タンク入口側通路
Ｚ２ 蓄熱タンク出口側通路

Claims (7)

1. 液状の熱媒体を保温貯蔵するタンク本体を備えた蓄熱タンクにおいて、
   前記タンク本体内の少なくとも一部に、熱媒体が流れ、かつ、熱媒体を保温貯蔵する熱媒体流路を、前記タンク本体内で断面形状が略網目状になるように、つづら折り状に設けたことを特徴とする蓄熱タンク。
2. 前記熱媒体流路は、
   前記タンク本体内の一方側から他方側へ向けて複数並設された流路と、
   前記複数の流路のうち第（２ｎ−１）番目の流路と第（２ｎ）番目の流路との一方側を連通させる一方側連通部と、
   前記第（２ｎ）番目の流路と第（２ｎ＋１）番目の流路との他方側を連通させる他方側連通部と、
   を備え、
   前記タンク本体内に取り込まれた熱媒体は、前記複数の流路を順次連続してつづら折り状に流れることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱タンク。
3. 前記熱媒体流路は、中空の部材が幾重にも曲げられることによりつづら折り状に設けられることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱タンク。
4. 液状の熱媒体を保温貯蔵するタンク本体を備えた蓄熱タンクにおいて、
   前記タンク本体内にそれぞれ平行に設けられて該タンク本体内を仕切る複数の仕切り部材と、
   前記仕切り部材と前記タンク本体の内壁面とによって仕切られた空間内を、熱媒体がつづら折り状に流れる流路を少なくとも形成するように更に仕切る流路形成部材と、
   前記流路形成部材により形成された流路であって、かつ、前記仕切り部材で仕切られた隣接する二つの空間にそれぞれ設けられた流路を連通させる連通部と、
   を備え、
   前記タンク本体内に取り込まれた熱媒体は、前記流路及び前記連通部によって連通された熱媒体流路をつづら折り状に流れることを特徴とする蓄熱タンク。
5. 液状の熱媒体を保温貯蔵するタンク本体を備えた蓄熱タンクにおいて、
   前記タンク本体内の一方側から他方側に向かって略平行に設けられ前記タンク本体内の空間を仕切る第１の仕切り部材群，前記タンク本体の一方側から他方側に向かうとともに前記第１の仕切り部材群に交差するように設けられ前記タンク本体内の空間を更に仕切る第２の仕切り部材群，及び前記タンク本体の内壁面により形成される複数の流路と、
   前記複数の流路のうち第（２ｎ−１）番目の流路と該第（２ｎ−１）番目の流路に隣設する第（２ｎ）番目の流路との一方側を連通する一方側連通部と、
   前記第（２ｎ）番目の流路と該第（２ｎ）番目の流路に隣設する第（２ｎ＋１）番目の流路との他方側を連通する他方側連通部と、
   を有し、
   前記タンク本体内に取り込まれた熱媒体は、前記複数の流路を順次連続してつづら折り状に流れることを特徴とする蓄熱タンク。
6. 前記タンク本体と、前記第１の仕切り部材群と、前記第２の仕切り部材群とは、樹脂製であることを特徴とする請求項５に記載の蓄熱タンク。
7. 前記タンク本体を被覆する断熱部を備えることを特徴とする請求項５または６に記載の蓄熱タンク。

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