JP2006183942A

JP2006183942A - 蓄熱装置

Info

Publication number: JP2006183942A
Application number: JP2004378173A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kobayashi; 日出夫小林; Katsuhiko Arisawa; 克彦蟻沢; Yoshio Yamashita; 芳雄山下; Kunihiko Hayashi; 邦彦林
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-07-13

Abstract

【課題】蓄熱装置において、十分な断熱効果を確保することで保温性の向上を図る。
【解決手段】真空部４４を有する横型筒形状をなす蓄熱容器４１を設け、この蓄熱容器４１の第１開口部４１ａの上側に真空部４７を有する第１断熱壁４５を設け、第１蓋部材４９を第１断熱壁４５の外側から蓄熱容器４１のこの第１開口部４１ａに嵌合し、この第１蓋部材４９にエンジン冷却水を蓄熱容器４１内の下部に供給する送水管５１を装着する一方、蓄熱容器４１の第２開口部４１ｂに蓄熱容器４１の上側に真空部４８を有する第２断熱壁４６を設け、第２蓋部材５０を第２断熱壁４６の外側から蓄熱容器４１の第２開口部４１ｂに嵌合し、この第２蓋部材５０に蓄熱容器４１内のエンジン冷却水を排出する排水管５４を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷却水やオイルなどの熱媒体が持つ熱を蓄熱する蓄熱装置に関するものである。

一般的な水冷式エンジンでは、エンジンに冷却水通路としてウォータジャケットを設け、エンジン冷却水をこのウォータジャケットに循環することで、エンジン全体を均一に冷却するようにしている。ところが、エンジンを冷間始動するときには、低温のエンジン冷却水がウォータジャケットを循環することとなり、エンジンを早期に暖機することができない。この場合、エンジンの吸気ポートや燃焼室等の壁面温度が低くなるため、燃料が霧化し難くなり、始動性の低下や排気エミッションの悪化などが誘発されてしまう。

そこで、従来、水冷式エンジンにおいて、エンジン冷却水が持つ熱を蓄熱タンクに一時的に蓄熱し、エンジンが冷間始動されるときに、この蓄熱タンク内の高温のエンジン冷却水をエンジンのウォータジャケットに循環させることで、エンジンを早期に暖機するようにした蓄熱装置が提案されている。

なお、従来の蓄熱装置としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この下記特許文献１に記載された「蓄熱装置」は、保温箱内に発核装置を有した発核室と複数の蓄熱材室を設け、発核室にすべての蓄熱材室を連通状に形成する連通路を設け、発核室と蓄熱材室の内部に過冷却性を有する潜熱蓄熱材を満たし、蓄熱材室の圧力より発核室の圧力が大きいときに連通路を閉止するようにしたものである。

特開平５−１３３６９０号公報

エンジン冷却水などを加熱するための蓄熱装置は、高温のエンジン冷却水を導入してこれを保温し、必要時にこの高温のエンジン冷却水をエンジンに供給して加熱するものであることから、所定の大きさのタンクを有している。この蓄熱タンクは、内部に高温のエンジン冷却水を充填することから、密度差により上部が高温域となる温度勾配が発生する。そのため、一般的には、蓄熱タンクを真空断熱層で構成して縦置きとし、下部に冷却水の供給部と排出部を設け、この供給部及び排出部からの放熱量を少なくしている。

ところが、蓄熱装置は、上述したように、所定の大きさのタンクを有していることから、この蓄熱タンクを車両に搭載する場合、エンジンルームなどに大きな取付スペースが必要となり、蓄熱タンクの配置する場所が限られてくる。即ち、エンジンルーム内に、蓄熱タンクを縦置きとして搭載することは困難となる。そのため、上述した特許文献１のように、蓄熱タンク（保温箱）を水平な横置きとし、一端部にエンジン冷却水の供給部を設け、他端部に排出部を設けざるを得ない。しかし、蓄熱タンクを横置きに配置すると、その両側に冷却水の供給部と排出部を設けることとなり、エンジン冷却水の高温域が供給部及び排出部と接触し、放熱量が増大してしまう。すると、蓄熱タンクの保温性が低下してしまい、エンジン冷却水の加熱、即ち、エンジンの暖機を短時間で行うことができず、エンジン始動性や排気エミッションを十分に向上させることができない。

本発明は、このような問題を解決するためのものであって、十分な断熱効果を確保することで保温性の向上を図った蓄熱装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の蓄熱装置は、真空断熱機能を有する横型筒形状をなす蓄熱容器と、該蓄熱容器の一端部に該蓄熱容器の上部から所定の高さまで垂下して設けられた真空断熱機能を有する第１断熱壁と、前記蓄熱容器の他端部に該蓄熱容器の上部から所定の高さまで垂下して設けられた真空断熱機能を有する第２断熱壁と、前記第１断熱壁の外側から前記蓄熱容器の一端部に嵌合して閉塞する第１蓋部材と、前記第２断熱壁の外側から前記蓄熱容器の他端部に嵌合して閉塞する第２蓋部材と、第１蓋部材に設けられて熱媒体を前記蓄熱容器内に供給する熱媒体供給部と、前記第２蓋部材に設けられて前記蓄熱容器内の熱媒体を排出する熱媒体排出部とを具えたことを特徴とするものである。

本発明の蓄熱装置では、前記熱媒体供給部は、前記第１蓋部材に支持された供給管であり、該供給管の一端部は、前記第１断熱壁の下部と前記蓄熱容器との間の隙間から該蓄熱容器内の下部で前記第２蓋部材側まで延出され、上部に複数の送水開口が形成されたことを特徴としている。

また、本発明の蓄熱装置では、前記熱媒体排出部は、前記第２蓋部材に支持された排出管であり、該排出管の一端部は、前記第２断熱壁の下部と前記蓄熱容器との間の隙間から該蓄熱容器内の上部まで延出されたことを特徴としている。

本発明の蓄熱装置では、前記第１蓋部材または前記第２蓋部材は、前記蓄熱容器の各端部に嵌合して前記第１断熱壁または前記第２断熱壁に当接した位置で固定されることで、前記蓄熱容器の各端部を隙間なく閉塞することを特徴としている。

本発明の蓄熱装置によれば、真空断熱機能を有する横型筒形状をなす蓄熱容器を設け、この蓄熱容器の一端部に上部から所定の高さまで真空断熱機能を有する第１断熱壁を設け、第１蓋部材を第１断熱壁の外側から蓄熱容器の一端部に嵌合して閉塞し、この第１蓋部材に熱媒体を蓄熱容器内に供給する熱媒体供給部を設ける一方、蓄熱容器の他端部に蓄熱容器の上部から所定の高さまで真空断熱機能を有する第２断熱壁を設け、第２蓋部材を第２断熱壁の外側から蓄熱容器の他端部に嵌合して閉塞し、この第２蓋部材に蓄熱容器内の熱媒体を排出する熱媒体排出部を設けたので、蓄熱容器内の高温の熱媒体は、上部が高温領域となるが、蓄熱容器が真空断熱機能を有すると共に、蓄熱容器の各端部に上部から所定の高さまで真空断熱機能を有する各断熱壁が設けられているため、熱媒体の高温域は真空断熱機能を有する蓄熱容器及び断熱壁に囲まれることとなり、十分な断熱効果を確保することで、保温性を向上することができる。

以下に、本発明に係る蓄熱装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施例に係る蓄熱装置の断面図、図２は、図１のII−II線に沿った断面図、図３は、図１のIII−III線に沿った断面図、図４は、本実施例の蓄熱装置における断熱壁の展開状態を表す展開図、図５−１及び図５−２は、本実施例の蓄熱装置における断熱壁による効果を説明するための概略図、図６は、本実施例の蓄熱装置が適用されたエンジンの冷却装置を表す概略図である。

本実施例の車両は、ガソリンエンジンと電気モータの２種類の動力源を組み合わせて使用するパワートレーンを有するハイブリッド車両である。従って、イグニッションキースイッチのオン操作時に、エンジン冷却水の温度が所定温度以下であると、エンジンが始動し、発進時や低速走行時には、エンジンを停止して電気モータにより走行し、通常走行時には、エンジンまたは電気モータにより走行し、高負荷時には、エンジン及び電気モータにより走行するように制御される。

まず、上述したハイブリッド車両に搭載されたエンジンの冷却装置について説明する。本実施例の蓄熱装置が適用されたエンジン冷却装置において、図６に示すように、エンジン１１は水冷式直列４気筒エンジンであって、シリンダブロック１２の上部にシリンダヘッド１３が締結されて構成され、シリンダブロック１２には４つの気筒１４が直列に形成されている。そして、このシリンダブロック１２には、各気筒１４の周囲に位置してウォータジャケット１５が形成される一方、シリンダヘッド１３にも、図示しない吸気ポート及び吸気ポートを避けるように、シリンダブロック１２のウォータジャケット１５に連結するウォータジャケット１６が形成されている。

シリンダブロック１２のウォータジャケット１５の入口側には、エンジン１１によって駆動する機械式のウォータポンプ１７が装着されると共に、このウォータポンプ１７の吸入側にはサーモスタット弁１８が装着されている。従って、このウォータポンプ１７によりエンジン冷却水をシリンダブロック１２及びシリンダヘッド１３の各ウォータジャケット１５，１６に供給して循環することができる。

シリンダヘッド１３のウォータジャケット１６の出口側には、第１冷却水循環通路１９の基端部が連結されており、この第１冷却水循環通路１９の先端部はラジエータ２０に連結され、このラジエータ２０は第２冷却水循環通路２１を介してサーモスタット弁１８に連結されている。なお、ラジエータ２０には連結通路２２を介してリザーバタンク２３が連結されている。また、ウォータジャケット１６の出口側には、バイパス通路２４の基端部が連結されており、このバイパス通路２４の先端部はサーモスタット弁１８に連結されている。更に、ウォータジャケット１６の出口側には、第１ヒータ通路２５の基端部が連結されており、この第１ヒータ通路２５の先端部はヒータコア２６に連結され、このヒータコア２６は第２ヒータ通路２７を介してサーモスタット弁１８に連結されている。

このサーモスタット弁１８は、エンジン冷却水の温度に応じて開閉するものであり、シリンダヘッド１３のウォータジャケット１６の出口部には、エンジン１１内を流れるエンジン冷却水の温度を検出する温度センサ２８が設けられている。従って、サーモスタット弁１８にて、エンジン１１の始動直後など、温度センサ２８が検出したエンジン冷却水の温度が所定温度以下のときには、バイパス通路２４と連通し、エンジン１１の始動から所定時間経過後などエンジン冷却水の温度が所定温度より高いときには、第２冷却水循環通路２１と連通する。

また、エンジン１１には、エンジン冷却水が高温であるとき、この高温のエンジン冷却水の熱を蓄熱する一方、エンジン冷却水が低温であるとき、この蓄熱した熱により低温のエンジン冷却水を加熱する蓄熱装置が設けられている。ここで、本実施例の蓄熱装置について詳細に説明する。

即ち、本実施例の蓄熱装置において、第１ヒータ通路２５の中途部と第２ヒータ通路２７の中途部を連結してヒータコア２６をバイパスするように予熱通路２９が設けられており、この予熱通路２９に蓄熱タンク３０が設けられている。そして、第１ヒータ通路２５と予熱通路２９との連結部に切換弁３１が設けられ、予熱通路２９における第２ヒータ通路２７側に電動式のウォータポンプ３２が設けられている。

この蓄熱タンク３０において、図１乃至図３に示すように、蓄熱容器４１は、互いに円筒形状をなす外側容器４２と内側容器４３が所定の隙間をあけて重合し、各端部が溶接により固定されており、外側容器４２と内側容器４３との間を真空部４４とすることで、真空断熱機能を有するものとなっている。そして、この蓄熱容器４１は横型円筒形状をなし、一端部に第１開口部４１ａが形成されると共に、他端部に第２開口部４１ｂが形成され、この各開口部４１ａ，４１ｂから内部にかけて同一径となるように形成されている。

蓄熱容器４１の一端部、つまり、第１開口部４１ａ側には、この蓄熱容器４１の上部から所定の高さまで垂下して第１断熱壁４５が設けられている。また、蓄熱容器４１の他端部、つまり、第２開口部４１ｂ側には、この蓄熱容器４１の上部から所定の高さまで垂下して第２断熱壁４６が設けられている。

この各断熱壁４５，４６は、図４に示すように、２つの円形部１０１，１０２が矩形部１０３により連結されただるま形状をなす板材を、この各円形部１０１，１０２と矩形部１０３とを連結する２つの直線部１０４，１０５で同じ方向にほぼ直角に折り曲げて形成されている。この場合、各円形部１０１，１０２の直径は、蓄熱容器１０の内側容器４３の外径より若干大きく、且つ、外側容器４２の内径より若干小さく形成されている。そして、このように形成された各断熱壁４５，４６は、図１乃至図３に示すように、折り曲げられた部分を下側にして、その上部が内側容器４３に形成された弧状の開口部４３ａ，４３ｂに嵌合し、溶接により両者が接合されている。そのため、各断熱壁４５，４６は、内部を蓄熱容器４１の真空部４４と隙間なく連通する真空部４７，４８とすることで、この断熱壁４５，４６も真空断熱機能を有するものとなっている。

この場合、各断熱壁４５，４６の下部と蓄熱容器４１との間には、三日月形状の開口部４５ａ，４５ｂが形成されることで、後述する送水管５１と配水管５４を蓄熱容器４１の内部へ挿通可能となっている。また、この蓄熱容器４１及び断熱壁４５，４６は、開口部４５ａ，４５ｂより上方が全て真空断熱機能を有するものとなっている。なお、蓄熱容器４１及び断熱壁４５，４６を組み立てる場合には、折り曲げられた断熱壁４５，４６を内側容器４３の開口部４３ａ，４３ｂに嵌合して溶接し、外側容器４２の内部に内側容器４３を挿通し、外側容器４２と内側容器４３の各端部を絞って溶接により固定するようにすれば良い。

また、蓄熱容器４１にて、第１開口部４１ａには、第１断熱壁４５の外側から第１蓋部材４９が図示しないＯリングを介して嵌合している。この第１蓋部材４９はウレタンなどの断熱材であり、第１断熱壁４５に当接した位置に位置決めされることで、第１開口部４１ａを隙間なく閉塞することができる。一方、蓄熱容器４１の第２開口部４１ｂには、第２断熱壁４６の外側から第２蓋部材５０が図示しないＯリングを介して嵌合している。この第２蓋部材５０はウレタンなどの断熱材であり、第２断熱壁４６に当接した位置に位置決めされることで、第２開口部４１ｂを隙間なく閉塞することができる。

そして、この第１蓋部材４９には、熱媒体としてのエンジン冷却水を蓄熱容器４１内に供給する熱媒体供給部として、送水管（供給管）５１が設けられている。この送水管５１は、第１蓋部材４９に嵌入した入口パイプ５２と、この入口パイプ５２の先端部に連結された整流管５３とからなり、整流管５３は、蓄熱容器４１内の下部に位置し、第２蓋部材５０側まで延出されており、中空三日月断面をなして上部に複数の送水開口５３ａが形成されている。この場合、第１蓋部材４９に入口パイプ５２と整流管５３からなる送水管５１を支持した状態で、この第１蓋部材４９を第１開口部４１ａに嵌合することで、蓄熱容器４１に装着すればよい。

一方、第２蓋部材５０には、蓄熱容器４１内のエンジン冷却水を排出する熱媒体排出部として、排水管（排出管）５４が設けられている。この排水管５４は、第２蓋部材５０に嵌入した出口パイプ５５と、この出口パイプ５５の先端部に連結された弧状管５６とからなり、弧状管５６は、蓄熱容器４１内の下部から上部まで湾曲して延出され、先端部が蓄熱容器４１の天井部近傍に位置している。この場合、第２蓋部材５０に出口パイプ５５と弧状管５６からなる排水管５４を支持した状態で、この第２蓋部材５０を第２開口部４１ｂに嵌合することで、蓄熱容器４１に装着すればよい。また、第２蓋部材５０を第２開口部４１ｂに嵌合した後に、出口パイプ５５に連結された弧状管５６を第２蓋部材５０の貫通孔に差し込んでいくことで、配水管５４を蓄熱容器４１に装着してもよい。

そして、蓄熱容器４１の各開口部４１ａ，４１ｂに各蓋部材４９，５０が嵌合した状態で、この蓄熱容器４１の周囲に固定用バンド５７を掛け回して締結することで、蓋部材４９，５０の脱落を防止している。この場合、各蓋部材４９，５０の先端部が各断熱壁４５，４６に当接することで、各開口部４１ａ，４１ｂが確実にシールされることとなる。なお、送水管５１の他端部は、予熱通路２９におけるウォータポンプ３２側に連結（図６参照）され、配水管５４の他端部は、予熱通路２９における切換弁３１に連結（図６参照）されている。

従って、高温のエンジン冷却水が送水管５１に供給されると、このエンジン冷却水は入口パイプ５２から整流管５３に流動し、複数の送水開口５３ａから蓄熱容器４１内に下部に供給される。このとき、エンジン冷却水が整流管５３の各送水開口５３ａから蓄熱容器４１内の下部から上方に向け、且つ、水平方向に対して均一に供給されることとなる。そのため、蓄熱容器４１内では、上方にエンジン冷却水の高温域が生成されることとなるが、この蓄熱容器４１は、上部がこの蓄熱容器４１の真空部４４及び各断熱壁４５，４６の真空部４７，４８により真空断熱機能を有しており、放熱を極力抑制して蓄熱することができる。一方、エンジン１１の始動時など、低温のエンジン冷却水が送水管５１に供給されると、このエンジン冷却水は送水開口５３ａから蓄熱容器４１内に供給されることで、上部の高温域にある高温のエンジン冷却水がこの高温域に位置する弧状管５６の端部から配水管５４内に入り、この配水管５４により外部に排出される。

ここで、本実施例の蓄熱装置が適用されたエンジン冷却装置の制御について説明する。図６に示すように、エンジン１１が暖機された状態では、エンジン冷却水の温度が所定温度より高くなっており、サーモスタット弁１８は第２冷却水循環通路２１及び第２ヒータ通路２７をウォータジャケット１５，１６側と連通している。従って、エンジン冷却水は、図６に実線で示すように、ウォータポンプ１７によりシリンダブロック１２のウォータジャケット１５からシリンダヘッド１３のウォータジャケット１６に供給され、エンジン１１を冷却する。そして、シリンダヘッド１３のウォータジャケット１６から排出された高温のエンジン冷却水は、第１冷却水循環通路１９からラジエータ２０に循環されてここで冷却される。また、シリンダヘッド１３のウォータジャケット１６から排出された高温のエンジン冷却水は、第１ヒータ通路２５からヒータコア２６に循環され、暖房に寄与する。

また、予熱通路２９に装着されたウォータポンプ３２を駆動することで、高温のエンジン冷却水を蓄熱タンク３０内に循環する。すると、図１に示すように、高温のエンジン冷却水が送水管５３を通して蓄熱容器４１内に供給されて蓄熱される。従って、エンジン１１が停止した後は、ウォータジャケット１５，１６内のエンジン冷却水が低温となっても、蓄熱容器４１の上部に真空部４４，４７，４８が設けられているため、その真空断熱機能により高温のエンジン冷却水の放熱を極力抑制し、効率的に蓄熱することができる。

そして、運転者がエンジン１１を始動しようと、イグニッションキースイッチをオン操作したとき、水温センサ２８が検出したウォータジャケット１６内のエンジン冷却水の温度が所定温度以下の場合には、エンジン１１が始動する前に、エンジン冷却水の予熱処理を行う。

即ち、予熱通路２９に装着されたウォータポンプ３２を駆動すると共に、切換弁３１により第１ヒータ通路２５におけるシリンダヘッド１３のウォータジャケット１６側の通路と予熱通路２９とを連通することで、図６に点線で示すように、蓄熱タンク３０内の高温のエンジン冷却水を予熱通路２９及び第１ヒータ通路２５を介してシリンダヘッド１３のウォータジャケット１６に循環する。この場合、ウォータポンプ３２の駆動により低温の冷却水が蓄熱タンク３０内の下部に供給されることで、図１に示すように、蓄熱タンク３０内の上部に滞留する高温のエンジン冷却水が配水管５４を通して予熱通路２９に送り出される。

そして、予熱通路２９の電動式のウォータポンプ３２だけが駆動し、エンジン１１の機械式のウォータポンプ１７が停止していることで、ウォータポンプ３２、蓄熱タンク３０、予熱通路２９、第１ヒータ通路２５、ウォータジャケット１６、ウォータジャケット１５、ウォータポンプ１７、サーモスタット弁１８、第２ヒータ通路２７、ウォータポンプ３２の順でエンジン冷却水が流れることとなる。従って、高温のエンジン冷却水が始動前のエンジン１１のウォータジャケット１５，１６に循環されることとなり、事前にエンジン１１を加熱することができる。

その後、エンジン１１が始動されると、ウォータポンプ３２の駆動を停止すると共に、切換弁３１によりシリンダヘッド１３のウォータジャケット１６側からヒータコア２６側への第１ヒータ通路２５の流れを可能とし、サーモスタット弁１８はバイパス通路２４と連通することとなる。すると、エンジン冷却水は、図６に実線で示ように、ウォータポンプ１７、ウォータジャケット１５、ウォータジャケット１６、バイパス通路２４、サーモスタット弁１８、ウォータポンプ１７の順に流れる。この場合、各通路には蓄熱タンク３０で加熱された高温のエンジン冷却水が循環されることで、エンジン１１が予熱されており、エンジン１１の暖機を促進することができる。

ここで、本実施例の蓄熱タンク３０による断熱効果について説明する。図５−１に本実施例の蓄熱タンク３０の排水部側の概略断面を表し、図５−２に、本実施例の蓄熱タンク３０を伝熱経路的に等価化した排水部側の概略断面を表している。即ち、図５−１に示すように、蓄熱容器４１の水平な真空部４４に第２断熱壁４６により連続する高さＬ１の鉛直な真空部４８を、蓄熱容器４１の端部からＬ２の距離に設けることは、図５−２に示すように、蓄熱容器４１の水平な真空部４４の端部に連続する長さＬ１＋Ｌ２の真空部４８を設ける構造に等価することができる。なお、蓄熱タンク３０の送水部側でも同様の構成となっている。従って、蓄熱タンク３０内にて、上部にある高温のエンジン冷却水は各真空部４４，４７，４８により放熱が抑制されており、エンジン冷却水を高温状態で長時間維持することができる。

このように本実施例の蓄熱装置にあっては、真空部４４を有する横型筒形状をなす蓄熱容器４１を設け、この蓄熱容器４１の第１開口部４１ａに上部から所定の高さまで真空部４７を有する第１断熱壁４５を設け、第１蓋部材４９を第１断熱壁４５の外側から蓄熱容器４１のこの第１開口部４１ａに嵌合して閉塞し、この第１蓋部材４９にエンジン冷却水を蓄熱容器４１内の下部に供給する送水管５１を装着する一方、蓄熱容器４１の第２開口部４１ｂに蓄熱容器４１の上部から所定の高さまで真空部４８を有する第２断熱壁４６を設け、第２蓋部材５０を第２断熱壁４６の外側から蓄熱容器４１の第２開口部４１ｂに嵌合して閉塞し、この第２蓋部材５０に蓄熱容器４１内のエンジン冷却水を排出する排水管５４を設けている。

従って、蓄熱容器４１内に導入された高温のエンジン冷却水は、密度差により上部が高温領域となるが、蓄熱容器４１が真空断熱機能を有すると共に、蓄熱容器４１の各端部に上部から所定の高さまで各断熱壁４５，４６が真空断熱機能を有しているため、高温のエンジン冷却水の高温域は真空断熱機能を有する蓄熱容器及び断熱壁に囲まれることとなり、十分な断熱効果を確保することで、保温性を向上することができる。

その結果、エンジン１１の暖機後におけるエンジン冷却水の熱を蓄熱タンク３０に蓄熱し、エンジン始動前に蓄熱タンク３０に蓄熱した熱によりエンジン冷却水を加熱し、高温のエンジン冷却水をエンジン１１に送って予熱することで、エンジン１１の暖機を促進することができる。そして、エンジンの暖機を短時間で行うことで、エンジン始動性や排気エミッションを向上させることができる。

また、エンジン冷却水の送水管５１を入口パイプ５２と整流管５３とで構成し、先端部を第１断熱壁４５の下部と蓄熱容器４１との間の開口部４５ａからこの蓄熱容器４１内に挿通し、その下部位置で第２蓋部材５０側まで延出し、上部に複数の送水開口５３ａを形成している。従って、エンジン冷却水を整流管５３の複数の送水開口５３ａから蓄熱容器４１の下部に供給することで、エンジン冷却水を蓄熱容器４１内において水平方向に対して均一に供給することとなり、蓄熱容器４１内にてエンジン冷却水の局部的な滞留をなくして適性に循環することができる。

一方、エンジン冷却水の配水管５４を出口パイプ５５と弧状管５６とで構成し、弧状管５６の先端部を第１断熱壁４５の下部と蓄熱容器４１との間の開口部４５ｂからこの蓄熱容器４１内に挿通し、その上部位置まで延出している。従って、蓄熱容器４１の上部にある高温のエンジン冷却水を配水管５４から外部に確実に排出し、エンジン１１などの必要な箇所に早期に供給することができる。

更に、各蓋部材４９，５０を蓄熱容器４１の各開口部４１ａ，４１ｂに嵌合し、先端部を各断熱壁４５，４６に当接し、この状態で蓄熱タンク３０の周囲に固定用バンド５７を掛け回して固定している。従って、固定用バンド５７により蓄熱容器４１の各開口部４１ａ，４１ｂからの蓋部材４９，５０の脱落を確実に防止することができると共に、この蓋部材４９，５０を各断熱壁４５，４６に当接することで確実に位置決めし、且つ、蓄熱容器４１の各開口部４１ａ，４１ｂを隙間なく閉塞することができる。

なお、上述した実施例では、各断熱壁４５，４６を２つの円形部１０１，１０２が矩形部１０３により連結されただるま形状をなす板材とし、これを２つの直線部１０４，１０５でほぼ直角に折り曲げて形成したが、その形成方法はこれに限るものではなく、例えば、２つの円形部と矩形部を別々に形成し、各部材を溶接により連結しても良く、また、プレス成形により一体的に形成しても良い。

また、エンジン冷却水の配水管５４を出口パイプ５５と弧状管５６とで構成したが、この弧状管５６を屈曲管、直線管などであっても良く、各断熱壁４５，４６の下部と蓄熱容器４１との間の開口部４５ａ，４５ｂから蓄熱容器４１の上部へ挿通可能な形状であれば良い。

そして、本実施例では、本発明の蓄熱装置をハイブリッド車両におけるエンジン冷却水を予熱するものとして適用したが、エンジンだけをパワートレーンとする車両におけるエンジン冷却水を予熱するものに適用することもでき、この場合、ドアロックの開錠やドアの開放動作により予熱を開始するようにすると良い。また、本発明の蓄熱装置を熱媒体としてエンジン冷却水を予熱するものとしたが、エンジンオイルやミッションオイルなどを予熱することもでき、更に、エンジンに限らず、他の分野で活用することもできる。

以上のように、本発明に係る蓄熱装置は、横型の蓄熱容器の上側に真空断熱機能を設けることで、導入した熱媒体の放熱を抑制するものであり、冷却水やオイルなどの熱媒体が持つ熱を蓄熱する蓄熱装置に適用して有用である。

本発明の一実施例に係る蓄熱装置の断面図である。図１のII−II線に沿った断面図である。図１のIII−III線に沿った断面図である。本実施例の蓄熱装置における断熱壁の展開状態を表す展開図である。本実施例の蓄熱装置における断熱壁による効果を説明するための概略図である。本実施例の蓄熱装置における断熱壁による効果を説明するための概略図である。本実施例の蓄熱装置が適用されたエンジンの冷却装置を表す概略図である。

符号の説明

１１エンジン
１２シリンダブロック
１３シリンダヘッド
１５，１６ウォータジャケット
１７ウォータポンプ
１８サーモスタット弁
２０ラジエータ
２４バイパス通路
２５第１ヒータ通路
２６ヒータコア
２７第２ヒータ通路
２８温度センサ
２９予熱通路
３０蓄熱タンク
３１切換弁
３２ウォータポンプ
４１蓄熱容器
４４真空部（真空断熱機能）
４５第１断熱壁
４６第２断熱壁
４７，４８真空部（真空断熱機能）
４９第１蓋部材
５０第２蓋部材
５１送水管（熱媒体供給部）
５４配水管（熱媒体排出部）

Claims

真空断熱機能を有する横型筒形状をなす蓄熱容器と、該蓄熱容器の一端部に該蓄熱容器の上部から所定の高さまで垂下して設けられた真空断熱機能を有する第１断熱壁と、前記蓄熱容器の他端部に該蓄熱容器の上部から所定の高さまで垂下して設けられた真空断熱機能を有する第２断熱壁と、前記第１断熱壁の外側から前記蓄熱容器の一端部に嵌合して閉塞する第１蓋部材と、前記第２断熱壁の外側から前記蓄熱容器の他端部に嵌合して閉塞する第２蓋部材と、第１蓋部材に設けられて熱媒体を前記蓄熱容器内に供給する熱媒体供給部と、前記第２蓋部材に設けられて前記蓄熱容器内の熱媒体を排出する熱媒体排出部とを具えたことを特徴とする蓄熱装置。
請求項１に記載の蓄熱装置において、前記熱媒体供給部は、前記第１蓋部材に支持された供給管であり、該供給管の一端部は、前記第１断熱壁の下部と前記蓄熱容器との間の隙間から該蓄熱容器内の下部で前記第２蓋部材側まで延出され、上部に複数の送水開口が形成されたことを特徴とする蓄熱装置。
請求項１に記載の蓄熱装置において、前記熱媒体排出部は、前記第２蓋部材に支持された排出管であり、該排出管の一端部は、前記第２断熱壁の下部と前記蓄熱容器との間の隙間から該蓄熱容器内の上部まで延出されたことを特徴とする蓄熱装置。
請求項１に記載の蓄熱装置において、前記第１蓋部材または前記第２蓋部材は、前記蓄熱容器の各端部に嵌合して前記第１断熱壁または前記第２断熱壁に当接した位置で固定されることで、前記蓄熱容器の各端部を隙間なく閉塞することを特徴とする蓄熱装置。