JP2006183970A - 蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄熱材と流体との間の熱交換効率を高めた状態を、十分に維持すること。
【解決手段】 蓄熱装置１０は、蓄熱材２１を充填する蓄熱材充填空間２２とこの蓄熱材充填空間に隣接して流体３１を通す流体通路３２とを設けた蓄熱本体２０を備え、蓄熱材と流体との間で熱エネルギーを交換するものである。蓄熱材充填空間に、流体通路から離れた位置に永久磁石等の磁力発生体２３を配置した。蓄熱材は、キュリー温度で磁性が変化する感温磁性材料からなる粒子２４・・・を含有する。粒子のキュリー温度は、蓄熱材に蓄えられた熱エネルギーによって流体を加熱するときの流体の温度よりも高温で、且つ、蓄熱材によって流体を冷却するべく流体の熱エネルギーを蓄熱材に蓄えるときの流体の温度よりも低温である。粒子のキュリー温度は、蓄熱材の凝固温度よりも低温である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、蓄熱材と熱交換流体との間で熱エネルギーの交換をする形式の蓄熱装置に関する。

近年、蓄熱材に蓄えられた熱エネルギーを冷却水等の熱交換流体に付与することで、エネルギーの有効利用を図るようにした、蓄熱装置の開発が進められている。例えば、エンジンにおいては、駆動中に多くの廃熱を発生させる一方で、始動時には熱量を付与することで起動が円滑になることから、駆動中の廃熱を蓄熱して始動時のウォームアップに使用するように蓄熱装置が設けられたものがある。このような蓄熱装置としては各種知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特公平７−５６４３３号公報

特許文献１に示す従来の蓄熱装置を、次の図７に基づいて説明する。
図７は従来の蓄熱装置の概要図である。従来の蓄熱装置１００は、小径の内管１０１の周囲を大径の外管１０２で覆い、外管１０２の中に炭素繊維１０３及び蓄熱物質１０４（蓄熱材）の複合材料を充填したというものである。入口１０１ａから内管１０１へ流入した熱媒体１０５（流体）は、外管１０２内の蓄熱物質１０４と熱エネルギーを交換した後に、出口１０１ｂから流出することができる。

外管１０２内において、炭素繊維１０３の充填密度は熱媒体１０５の下流側で大きい。この結果、蓄熱物質１０４の充填密度は下流側で小さくなる。このようにすることで、蓄熱物質１０４と熱媒体１０５との間の熱交換効率を、熱媒体１０５の流れ方向で均一にすることができる。

ところで、例えば、蓄熱物質１０４に蓄えられた熱エネルギーによって熱媒体１０５を加熱したときに、蓄熱物質１０４の温度は徐々に低下する。特に、内管１０１における管壁の近傍での、温度降下が大きい。外管１０２内において、内管１０１の管壁付近に存在する蓄熱物質１０４と、それ以外の部分に存在する蓄熱物質１０４との間には、温度ムラが生じる。時間の経過に伴って、内管１０１付近の蓄熱物質１０４の温度と、熱媒体１０５との温度差は、小さくならざるを得ない。このため、常に熱媒体１０５を所定の温度まで加熱できるようにするには、改良の余地がある。

特に、蓄熱物質１０４として、液体から固体に相変化を伴う材料（潜熱蓄熱材）を採用した場合には、蓄熱物質１０４と熱媒体１０５との間で熱交換が進むことにより、内管１０１の近傍にある蓄熱物質１０４は低温になって凝固し得る。これでは、高温である液状の蓄熱物質１０４と熱媒体１０５との間に、固体の蓄熱物質１０４からなる熱絶縁体を新たに設けたと同じことになる。従って、蓄熱物質１０４と熱媒体１０５との間の熱交換効率を、常に高めた状態で維持するには、改良の余地がある。

本発明は、蓄熱材と流体との間の熱交換効率を高めた状態を、十分に維持することができる技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、蓄熱材を充填する蓄熱材充填空間とこの蓄熱材充填空間に隣接して流体を通す流体通路とを設けた蓄熱本体を備え、蓄熱材と流体との間で熱エネルギーを交換する蓄熱装置において、
蓄熱材充填空間には、流体通路から離れた位置に永久磁石等の磁力発生体を配置し、
蓄熱材には、キュリー温度で磁性が変化する感温磁性材料からなる粒子を含有し、
この粒子のキュリー温度を、蓄熱材に蓄えられた熱エネルギーによって流体を加熱するときの流体の温度よりも高温で、且つ、蓄熱材によって流体を冷却するべく流体の熱エネルギーを蓄熱材に蓄えるときの流体の温度よりも低温にしたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１の蓄熱装置において、蓄熱材を潜熱蓄熱材にて構成し、粒子のキュリー温度を、潜熱蓄熱材の凝固温度よりも低温にしたことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、例えば、蓄熱材に蓄えられた熱エネルギーによって流体を加熱したときに、蓄熱材及び粒子の温度は徐々に低下する。特に、流体との熱交換を行う隔壁の近傍での温度降下が大きい。蓄熱材充填空間内において、隔壁付近の蓄熱材及び粒子と、それ以外の蓄熱材及び粒子との間には、温度ムラが生じる。
熱交換が進むことによって、隔壁の近傍にある粒子は、キュリー温度以下の低温になることで、強磁性の特性に変化する。強磁性の粒子は、磁力発生体の磁力によって吸引され、隔壁側から内方へ移動して磁力発生体に吸着する。磁力発生体側へ移動する粒子は、液状の蓄熱材を撹拌することになる。

蓄熱材は、蓄熱材充填空間の中央側の高温部分と、隔壁側の低温部分とが、撹拌されて混ざり合う。すなわち、液状の蓄熱材には、蓄熱材充填空間の中央側の高温部分と隔壁側の低温部分との強制対流が発生する。この結果、蓄熱材充填空間内において、隔壁付近の蓄熱材の温度を、比較的高温状態に維持することができる。従って、蓄熱材と流体との間の熱交換効率を高めた状態を、十分に維持することができる。

請求項２に係る発明では、蓄熱材を潜熱蓄熱材にて構成したので、蓄熱材と流体との間で熱交換が進むことにより、隔壁の近傍にある蓄熱材は低温になって凝固する。さらに、この凝固した部分における粒子は、キュリー温度以下の低温になることにより、磁力発生体の磁力によって吸引される。この結果、固体状の蓄熱材に含有している粒子が、磁力発生体側へ移動することによって、固体状の蓄熱材は剥離して粒子と共に移動する。剥離した片状の蓄熱材は、粒子に比べて極めて大きい。

このように、剥離した多数の片状の蓄熱材によって、液状の蓄熱材を撹拌することができるので、小さい粒子だけで撹拌する場合よりも、撹拌作用を、より一層増すことができる。撹拌作用が増すので、蓄熱材において、蓄熱材充填空間の中央側の高温部分と、隔壁側の低温部分とを、より一層十分に混合することができる。従って、蓄熱材と流体との間の熱交換効率を高めた状態を、より一層十分に維持することができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る蓄熱装置の断面図である。図２は本発明に係る蓄熱装置の要部拡大図兼作用図であり、図１に対応させて表した。

図１に示すように、蓄熱装置１０は、密閉した筒状の蓄熱本体２０と、蓄熱本体２０内で蓄熱材２１を充填する複数の蓄熱材充填空間２２・・・と、これらの蓄熱材充填空間２２・・・に隣接して流体３１を通す複数の流体通路３２・・・と、蓄熱材充填空間２２・・・と流体通路３２・・・との間を仕切る薄肉の隔壁４１・・・と、各流体通路３２・・・の上流側に連通する流体供給用ヘッダ４２（流体分配室）と、各流体通路３２・・・の下流側に連通する流体排出用ヘッダ４３（流体集合室）と、流体供給用ヘッダ４２に連通する導入口４４と、流体排出用ヘッダ４３に連通する導出口４５とからなる。

蓄熱本体２０は、蓄熱材充填空間２２・・・、流体通路３２・・・、隔壁４１・・・、流体供給用ヘッダ４２及び流体排出用ヘッダ４３を内部に一体に設けるとともに、導入口４４及び導出口４５を形成した構成である。

全ての蓄熱材充填空間２２・・・及び全ての流体通路３２・・・は、互いに平行に配列した細長い空間部である。
流体通路３２は、蓄熱材充填空間２２の周囲を個別に隔壁４１を介して囲んだ構成である。例えば、隔壁４１は蓄熱材充填空間２２を囲うべく、細長い丸パイプや角パイプ等のパイプからなる。このような隔壁４１・・・は、蓄熱材充填空間２２・・・と流体通路３２・・・との間で熱交換をする、伝熱板の役割をも果たす。

流体供給用ヘッダ４２及び流体排出用ヘッダ４３は、蓄熱材充填空間２２・・・並びに流体通路３２・・・に対して、ヘッダ用隔壁４６，４６にて仕切られた構成である。
導入口４４及び導出口４５は、蓄熱本体２０に対して互いに反対側にある。

ところで、図１及び図２に示すように、各蓄熱材充填空間２２・・・は、それぞれ隔壁４１・・・を介して対向する流体通路３２・・・から離れた位置に、磁力発生体２３・・・を配置したことを特徴とする。磁力発生体２３・・・は永久磁石等からなる。
より具体的には、パイプからなる隔壁４１の中央に丸棒状の磁力発生体２３を配置し、この磁力発生体２３を隔壁４１に平行に配列して、ヘッダ用隔壁４６，４６間に掛け渡した構成とすればよい。磁力発生体２３の磁極は、例えば径方向に配列している。従って、磁力発生体２３は全周囲にわたって磁力を発することになる。

蓄熱材２１は、液体から固体に相変化を伴う材料（潜熱蓄熱材）であり、具体的にはパラフィン系のもの、エリスリトール、キシリトール、ソルビトール等の糖アルコール系のもの、硝酸マグネシウム６水和物等の塩水和物等からなる。さらに蓄熱材２１は、感温磁性材料からなる多数の粒子２４・・・を含有している複合材料であることを特徴とする。これらの粒子２４・・・は、例えば微小な大きさの微粒子からなる。

感温磁性材料は、予め設定されたキュリー温度で磁性が変化する特性を有した材料であることが、知られている。すなわち、感温磁性材料は、温度が上昇してキュリー温度に達すると磁性が消失する特性を有した材料であり、例えば、Ｍｎ−Ｚｎ系（マンガン・亜鉛系）フェライトからなる。
ここで、「キュリー温度（Curie temperature）」とは、磁心が強磁性（Ferromagnetism）から常磁性（Paramagnetism）に移る臨界温度、すなわち磁気変態温度のことであると、知られている。

図３は本発明に係る感温磁性材料からなる粒子の特性図であり、横軸を粒子の温度とし、縦軸を粒子の透磁率として、温度変化に対する透磁率の変化の一例を表した。図３によると、透磁率は粒子の温度がキュリー温度Ｃｔよりも高温であるときにほぼ０（零）であり、キュリー温度Ｃｔ以下であるときに急激に増大することが判る。このように、感温磁性材料からなる粒子は、キュリー温度Ｃｔを境に磁性が大きく且つ急激に変化する。すなわち、粒子は、キュリー温度Ｃｔ以下では強磁性体となる。

ここで、図１に戻って説明を続ける。流体３１は、蓄熱材２１と互いに熱交換し得る液体、すなわち熱交換流体（冷媒、熱媒）であって、例えばエンジン５１冷却用の冷却水である。流体３１には冷水や温水も含む。
エンジン５１の水冷ジャケットをホース５２，５３にて導入口４４及び導出口４５に接続することで、水冷ジャケットと流体通路３２・・・との間を循環させることができる。

次に、上記構成の蓄熱装置１０の作用を説明する。
図１において、駆動中のエンジン５１を冷却した後の流体３１の温度Ｔｆｈは、約＋９０℃と高温である。高温の流体３１は、水冷ジャケットからホース５２を介して導入口４４に入る。導入口４４に入った流体３１は、流体供給用ヘッダ４２→流体通路３２・・・→流体排出用ヘッダ４３→導出口４５の経路で流れる。

流体３１が流体通路３２・・・を流れることにより、高温である流体３１の熱エネルギーを低温の蓄熱材２１に放出して熱交換をすることで、熱エネルギーは蓄熱材２１に蓄えられる。この結果、流体３１の温度は下がり、蓄熱材２１の温度は上がる。蓄熱装置１０によって、エンジン５１の廃熱を回収することができる。低温になった流体３１は、導出口４５からホース５３を介してエンジン５１の水冷ジャケットに戻る。

一方、エンジン５１の始動時における流体３１の温度Ｔｆｃは、約−２０〜＋２０℃と低温である。これに対して、蓄熱された蓄熱材２１の温度は比較的高温である。上記廃熱回収時と同様に、低温の流体３１は、水冷ジャケットからホース５２を介して導入口４４に入る。導入口４４に入った流体３１は、流体供給用ヘッダ４２→流体通路３２・・・→流体排出用ヘッダ４３→導出口４５の経路で流れる。

流体３１が流体通路３２・・・を流れることにより、高温である蓄熱材２１の熱エネルギーを低温の流体３１に放出して熱交換をすることで、流体３１は加熱される。この結果、蓄熱材２１の温度は下がり、流体３１の温度は上がる。蓄熱装置１０によって回収された廃熱を利用して流体３１を加熱することができる。高温になった流体３１は、導出口４５からホース５３を介してエンジン５１の水冷ジャケットに戻る。

このようにして、複数の蓄熱材充填空間２２・・・に充填された蓄熱材２１と、流体通路３２・・・を流れる流体３１との間で、熱交換をすることができる。すなわち、蓄熱装置１０によってエンジン５１の廃熱を回収するとともに、この回収された廃熱を利用してエンジン５１の始動時のウォームアップをすることができる。

ところで、図１及び図２に示す粒子２４・・・のキュリー温度Ｃｔ（図示せず）については、蓄熱材２１に蓄えられた熱エネルギーによって流体３１を加熱するときの流体３１の温度Ｔｆｃよりも高温で、且つ、低温の蓄熱材２１によって流体３１を冷却するべく流体３１の熱エネルギーを蓄熱材２１に蓄えるときの流体３１の温度Ｔｆｈよりも低温に設定したことを特徴とする（Ｔｆｃ＜Ｃｔ＜Ｔｆｈ）。

上述のように、流体３１の温度Ｔｆｃ，Ｔｆｈは、流体３１が導入口４４に導入されたとき、又は、流体通路３２・・・に導入されたときの温度である。
なお、粒子２４・・・は蓄熱材２１に含有しているのであるから、粒子２４・・・の温度は蓄熱材２１の温度と同一であると考えて、実質的に差し支えない。

より好ましくは、粒子２４・・・のキュリー温度Ｃｔは、蓄熱材２１に蓄えられた熱エネルギーによって流体３１を加熱するときの蓄熱材２１の最高温度Ｔｓｍａｘ（図示せず）よりも低温で、且つ、蓄熱材２１によって流体３１を冷却するべく流体３１の熱エネルギーを蓄熱材２１に蓄えるときの蓄熱材２１の最低温度Ｔｓｍｉｎ（図示せず）よりも高温に設定するとよい（Ｔｓｍｉｎ＜Ｃｔ＜Ｔｓｍａｘ）。

すなわち、流体３１の温度Ｔｆｃ，Ｔｆｈに対して、蓄熱材２１の温度は最低温度Ｔｓｍｉｎと最高温度Ｔｓｍａｘとの間で変動するものである。これらの温度Ｔｓｍｉｎ，Ｔｓｍａｘ間にキュリー温度Ｃｔを設定した。
蓄熱装置１０自体からの放熱を無視して考えると、同一の流体３１であって、流体３１の流量が一定であるなら、温度Ｔｆｈの流体３１によって、蓄熱材２１は最低温度Ｔｓｍｉｎから最高温度Ｔｓｍａｘまで加熱される。また、温度Ｔｆｃの流体３１によって、蓄熱材２１は最高温度Ｔｓｍａｘから最低温度Ｔｓｍｉｎまで冷却されることになる。

ところで、上述のように、蓄熱材２１と流体３１とは隔壁４１を介して熱交換するものである。蓄熱材充填空間２２に充填された蓄熱材２１の熱エネルギーを、熱伝導によって隔壁４１に伝え、更に隔壁４１を介して流体３１に伝えることになる。蓄熱材２１のうち隔壁４１に面した部分の温度と、流体３１の温度とは、隔壁４１がある分、多少の温度差があるものの、同一温度であると考えて実質的に差し支えない。

蓄熱材２１に蓄えられた熱エネルギーで流体３１を加熱するときには、蓄熱材２１のうち、少なくとも隔壁４１に面した部分は、流体３１へ放熱することによって温度が下がり、キュリー温度Ｃｔよりも低温になる。従って、隔壁４１の近傍の蓄熱材２１に含有している粒子２４・・・も、キュリー温度Ｃｔよりも低温になるので、強磁性の特性になる。このように強磁性の特性となった粒子２４・・・を含む蓄熱材２１は、磁力発生体２３に引き寄せられる。この結果、蓄熱材充填空間２２内の蓄熱材２１は撹拌されることになる。

さらに、より一層好ましくは、粒子２４・・・のキュリー温度Ｃｔは、潜熱蓄熱材である蓄熱材２１の凝固温度Ｔｓｓ（図示せず）よりも低温に設定するとよい（Ｃｔ＜Ｔｓｓ）。この場合に、キュリー温度Ｃｔは、凝固温度Ｔｓｓに対して若干低温である程度が、最も好ましい。低温過ぎると、蓄熱材２１が凝固してから、粒子２４・・・がキュリー温度Ｃｔに低下するまでの時間が、長時間になるからである。

例えば、蓄熱材２１にパラフィン系の材料を採用した場合には、蓄熱材２１の凝固温度Ｔｓｓは約６０〜７０℃である。この場合には、粒子２４・・・のキュリー温度Ｃｔを約５０〜５５℃に設定すればよい。

高温の蓄熱材２１と低温の流体３１とを熱交換する場合の作用について、図２、図４〜図６に基づき、より詳しく説明する。なお、図４〜図６については図２に対応させて表した。

図２に示す、蓄熱された蓄熱材２１の温度は、凝固温度Ｔｓｓよりも高温である。このため、蓄熱材２１は液体の状態にある。液状の蓄熱材２１内には、感温磁性材料からなる多数の粒子２４・・・が概ね均一に含有している。これに対して、エンジン５１（図１参照）の始動時における流体３１の温度Ｔｆｃは、低温である

高温である蓄熱材２１の熱エネルギーは、隔壁４１を介して流体通路３２を流れる低温の流体３１に伝わり、流体３１を加熱する。この結果、蓄熱材２１の温度は下がり、流体３１の温度は上がる。特に、蓄熱材充填空間２２において、隔壁４１付近の蓄熱材２１の温度は、中央部分に比べて低温になり、次第に凝固温度Ｔｓｓを下回る。この結果を図４に示す。

図４は本発明に係る蓄熱装置の作用図（その１）であり、隔壁４１近傍の蓄熱材２１が凝固し始めたことを示す。
蓄熱材２１のうち、熱交換が進んでいる隔壁４１の近傍の部分には、潜熱を放出して液体から固体への相変化が発生する（凝固し始める）。すなわち、隔壁４１に沿って蓄熱材２１の固相が析出する。蓄熱材２１のうち、このように固体に変化した状態の部分２１ｓのことを「固体層２１ｓ」と言うことにする。

固体層２１ｓには、多数の粒子２４・・・が含有している。粒子２４・・・のキュリー温度Ｃｔは、蓄熱材２１の凝固温度Ｔｓｓよりも低温に設定されている。以下、固体層２１ｓに含有している粒子２４・・・のことを、特に「固体層含有粒子２４ｓ・・・」と言うことにする。

蓄熱材２１と流体３１との間で熱交換が進み、固体層２１ｓ・・・の温度が更に下がることによって、固体層含有粒子２４ｓ・・・の温度がキュリー温度Ｃｔ以下になる。この結果、固体層含有粒子２４ｓ・・・の特性は、強磁性に急激に変化する。固体層含有粒子２４ｓ・・・は、蓄熱材充填空間２２の中央にある磁力発生体２３の磁力によって吸引されて、磁力発生体２３に接近しようとする。この結果を図５に示す。

図５は本発明に係る蓄熱装置の作用図（その２）であり、隔壁４１近傍の固体層２１ｓ・・・が剥離し始めたことを示す。
磁力発生体２３の磁力による吸引力によって、固体層２１ｓは固体層含有粒子２４ｓ・・・と共に隔壁４１から剥離して、多数の小さい剥離片となる。これらの剥離した固体層２１ｓ・・・のことを「剥離片２１ｓｃ・・・」と言うことにする。
固体層含有粒子２４ｓ・・・を含有している剥離片２１ｓｃ・・・は、磁力発生体２３に接近することにより、蓄熱材充填空間２２内の液状の蓄熱材２１を撹拌して、隔壁４１の近傍へ移動させることになる。

また、隔壁４１の近傍には、キュリー温度Ｃｔ以下に低下した粒子２４・・・のうち、固体層２１ｓから分離している物もある。このような粒子２４・・・も強磁性に変化するので、磁力発生体２３の磁力によって吸引されて、磁力発生体２３に接近しようとする。磁力発生体２３に移動する粒子２４・・・は、液状の蓄熱材２１を撹拌して、隔壁４１の近傍へ移動させることになる。

このようなことから、液状の蓄熱材２１には、蓄熱材充填空間２２の中央側の高温部分と隔壁４１側の低温部分との強制対流が発生する。この結果を図６に示す。

図６は本発明に係る蓄熱装置の作用図（その３）であり、剥離片２１ｓｃ・・・が磁力発生体２３に吸着したことを示す。
磁力発生体２３に吸着し又は磁力発生体２３付近にある低温の剥離片２１ｓｃ・・・は、周囲の液状の蓄熱材２１により加熱されて、再び液体に変化する。つまり、固体から液体への相変化が発生する。
一方、隔壁４１側に移動した液状の蓄熱材２１は、隔壁４１を介して流体通路３２を流れる低温の流体３１を加熱する。

このように、図２→図４→図５→図６の順に示す作用を繰り返すことができるので、蓄熱材２１にて流体３１を加熱するときに、隔壁４１近傍に生じた固体層２１ｓを速やかに液体に戻すことができる。従って、蓄熱材２１と流体３１との間の熱交換効率を高めた状態を、十分に維持することができる。

以上の説明をまとめると、次の通りである。
図１に示すように、蓄熱装置１０は、蓄熱材充填空間２２・・・に、流体通路３２・・・から離れた位置に磁力発生体２３・・・を配置し、蓄熱材２１に、キュリー温度Ｃｔで磁性が変化する感温磁性材料からなる粒子２４・・・を含有したことを特徴とする。さらに、この粒子２４・・・のキュリー温度Ｃｔは、蓄熱材２１に蓄えられた熱エネルギーによって流体３１を加熱するときの流体３１の温度Ｔｆｃよりも高温で、且つ、蓄熱材２１によって流体３１を冷却するべく流体３１の熱エネルギーを蓄熱材２１に蓄えるときの流体３１の温度Ｔｆｈよりも低温に設定したことを特徴とする。

例えば、蓄熱材２１に蓄えられた熱エネルギーによって流体３１を加熱したときに、蓄熱材２１及び粒子２４・・・の温度は徐々に低下する。特に、流体との熱交換を行う隔壁４１の近傍での温度降下が大きい。蓄熱材充填空間２２・・・内において、隔壁４１付近の蓄熱材２１及び粒子２４・・・と、それ以外の蓄熱材２１及び粒子２４・・・との間には、温度ムラが生じる。

熱交換が進むことによって、隔壁４１の近傍にある粒子２４・・・は、キュリー温度Ｃｔ以下の低温になることで、強磁性の特性に変化する。強磁性の粒子２４・・・は、磁力発生体２３の磁力によって吸引され、隔壁４１側から内方へ移動して磁力発生体２３に吸着する。磁力発生体２３側へ移動する粒子２４・・・は、液状の蓄熱材２１を撹拌することになる。

蓄熱材２１は、蓄熱材充填空間２２の中央側の高温部分と、隔壁４１側の低温部分とが、撹拌されて混ざり合う。すなわち、液状の蓄熱材２１には、蓄熱材充填空間２２の中央側の高温部分と隔壁４１側の低温部分との強制対流が発生する。この結果、蓄熱材充填空間２２・・・内において、隔壁４１付近の蓄熱材２１の温度を、比較的高温状態に維持することができる。従って、蓄熱材２１と流体３１との間の熱交換効率を高めた状態を、十分に維持することができる。

さらに蓄熱装置１０は、蓄熱材２１を潜熱蓄熱材にて構成し、粒子２４・・・のキュリー温度Ｃｔを、潜熱蓄熱材２１の凝固温度Ｔｓｓよりも低温に設定したことを特徴とする。
蓄熱材２１と流体３１との間で熱交換が進むことにより、隔壁４１の近傍にある蓄熱材２１は低温になって凝固する。さらに、この凝固した部分における粒子２４・・・は、キュリー温度Ｃｔ以下の低温になることにより、磁力発生体２３の磁力によって吸引される。この結果、固体状の蓄熱材２１に含有している粒子２４・・・が、磁力発生体２３側へ移動することによって、固体状の蓄熱材２１は剥離して粒子２４・・・と共に移動する。剥離した片状の蓄熱材２１は、粒子２４に比べて極めて大きい。

このように、剥離した多数の片状の蓄熱材２１によって、液状の蓄熱材２１を撹拌することができるので、小さい粒子２４・・・だけで撹拌する場合よりも、撹拌作用を、より一層増すことができる。撹拌作用が増すので、蓄熱材２１において、蓄熱材充填空間２２の中央側の高温部分と、隔壁４１側の低温部分とを、より一層十分に混合することができる。従って、蓄熱材２１と流体３１との間の熱交換効率を高めた状態を、より一層十分に維持することができる。

なお、本発明は実施の形態では、蓄熱装置１０を配置する向きは任意である。蓄熱装置１０の用途や他の装置とのレイアウト等に合わせて、上下左右自由である。
また、蓄熱材２１は、液体から固体に相変化を伴う潜熱蓄熱材に限定されるものではなく、顕熱蓄熱材であってもよい。
また、隔壁４１・・・は、各蓄熱材充填空間２２・・・と各流体通路３２・・・との間を仕切る部材であればよく、例えば、各流体通路３２・・・を個別に形成するためのパイプ状であってもよい。

本発明の蓄熱装置１０は、蓄熱材２１と熱交換流体３１との間で熱エネルギーの交換をする形式の装置であるから、エンジン５１の廃熱を回収するとともに、この回収された廃熱を利用してエンジン５１の始動時のウォームアップに使用する装置に好適である。

本発明に係る蓄熱装置の断面図である。 本発明に係る蓄熱装置の要部拡大図兼作用図である。 本発明に係る感温磁性材料からなる粒子の特性図である。 本発明に係る蓄熱装置の作用図（その１）である。 本発明に係る蓄熱装置の作用図（その２）である。 本発明に係る蓄熱装置の作用図（その３）である。 従来の蓄熱装置の概要図である。

符号の説明

１０…蓄熱装置、２０…蓄熱本体、２１…蓄熱材、２１ｓ…固体層、２１ｓｃ…剥離片、２２…蓄熱材充填空間、２３…磁力発生体、２４…感温磁性材料からなる粒子、２４ｓ…固体層含有粒子、３１…流体、３２…流体通路、Ｃｔ…粒子のキュリー温度、Ｔｆｃ…蓄熱材に蓄えられた熱エネルギーによって流体を加熱するときの流体の温度、Ｔｆｈ…蓄熱材によって流体を冷却するべく流体の熱エネルギーを蓄熱材に蓄えるときの流体の温度、Ｔｓｓ蓄熱材の凝固温度。

Claims (2)

1. 蓄熱材を充填する蓄熱材充填空間とこの蓄熱材充填空間に隣接して流体を通す流体通路とを設けた蓄熱本体を備え、蓄熱材と流体との間で熱エネルギーを交換する蓄熱装置において、
   前記蓄熱材充填空間は、前記流体通路から離れた位置に永久磁石等の磁力発生体を配置し、
   前記蓄熱材は、キュリー温度で磁性が変化する感温磁性材料からなる粒子を含有し、
   この粒子のキュリー温度は、前記蓄熱材に蓄えられた熱エネルギーによって前記流体を加熱するときの流体の温度よりも高温で、且つ、前記蓄熱材によって前記流体を冷却するべく流体の熱エネルギーを蓄熱材に蓄えるときの流体の温度よりも低温であることを特徴とした蓄熱装置。
2. 前記蓄熱材は潜熱蓄熱材であり、前記粒子のキュリー温度は、前記潜熱蓄熱材の凝固温度よりも低温であることを特徴とした請求項１記載の蓄熱装置。

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