JP2008256241A - 蓄熱タンク - Google Patents

Abstract

【課題】蓄熱タンク１０の保温効果の低減を抑制する。
【解決手段】蓄熱タンク１０は、エンジン冷却水貯蔵する樹脂製容器１１と、樹脂製容器１１の内部に連通して、かつ樹脂製容器１１から突出するように成形される流入用パイプ３０および流出用パイプ３１と、樹脂製容器１１の全周を覆うように配設されて、樹脂製容器１１内部のエンジン冷却水を保温するための断熱層１３とを備え、この断熱層１３は、パイプ３０、３１の根元を覆うように配設されている。したがって、パイプ３０、３１の根元からエンジン冷却水の熱が放熱することを抑制できるので、保温効果の低減を抑制できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、液体を貯蔵保温する蓄熱タンクに関する。

従来、車両の水冷式内燃機関（エンジン）の暖機促進を図る冷却系装置として、エンジンから流出するエンジン冷却水を保温貯蔵する蓄熱タンクを冷却水回路に配設し、蓄熱タンク内に貯蔵された高温の冷却水をエンジンに導入してエンジンの暖機促進を図るものが提案されている。これにより、エンジンの余剰熱を有効利用し、車両の運転において全体的な観点から燃料消費の低減を図ることができる。

一般的に、蓄熱タンクは、蓄熱タンク本体を成すステンレス製の内筒タンクと、同じくステンレス製の外筒タンクとを具備しており、内筒タンクと外筒タンクとの間の空間が略真空に保たれることにより断熱された２重断熱タンク構造となっている。

しかし、上述の蓄熱タンクでは、内筒タンクおよび外筒タンクといった２つのタンクを必要とし、コストの増加を招いていた。

本発明は、上記点に鑑み、保温効果を保ちつつ、コストの低減を図るようにした蓄熱タンクを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、流体を貯蔵するタンク本体（１１）と、 前記タンク本体の内部に連通して、かつ前記タンク本体から突出するように形成されたパイプ（３０、３１）と、前記パイプの根元を含む前記タンク本体の全周を覆うように配設されて、前記タンク本体内部の流体を保温するための断熱層（１３）とを備えることを特徴とする
したがって、１つのタンク本体を用いただけで、内筒タンクおよび外筒タンクといった２つのタンクを用いていないので、コスト低減を図ることができる。

これに加えて、第１、第２パイプの根元を含むタンク本体の全周を覆うように断熱層が配設されている。このため、第１、第２パイプの根元から放熱されるのを抑制できるので、保温効果を保つことができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

図１に本発明の車両用蓄熱タンクが適用された冷却水回路の一実施形態の構成を示す。

冷却水回路は、蓄熱タンク１０、４方弁２０、ヒータコア３０、および電動ポンプ４０を備えている。蓄熱タンク１０は、エンジン冷却水を保温、貯蔵するものである。４方弁２０は、エンジンのシリンダヘッド５０およびシリンダブロック５１のうちいずれか一方の出口側をヒータコア３０および蓄熱タンク１０のうち少なくとも一方の入口側に接続する。

ヒータコア３０は車両用空調装置を構成するもので、エンジン冷却水により空気を加熱する熱交換器である。電動ポンプ４０は、シリンダヘッド５０およびシリンダブロック５１のそれぞれ入口側に向けてエンジン冷却水を流す循環ポンプである。

冷却水回路において、冷却水温度が低温時には、４方弁２０がシリンダブロック５１の出口側と蓄熱タンク１０の入口側との間だけを接続する。これにより、蓄熱タンク１０に貯蔵された冷却水をシリンダブロック５１内に流すことができるので、シリンダブロック５１の暖機が促進される。

このとき、ヒータコア３０の入口側は４方弁２０により遮断されているので、蓄熱タンク１０からの冷却水がシリンダブロック５１以外に流れないので、シリンダブロック５１の暖機の促進を効率的に行うことができる。

その後、冷却水が上昇し中温となると、４方弁２０は、シリンダブロック５１の出口側と蓄熱タンク１０の入口側との間を閉鎖し、かつシリンダヘッド５０の出口側とヒータコア３０の入口側との間を接続する。

このとき、シリンダブロック５１内にエンジン冷却水（温水）を淀ませることができ暖機が促進される。また、シリンダヘッド５０およびヒータコア３０の間においてシリンダヘッド５０で加熱されたエンジン冷却水が循環するので、ヒータコア３０により空気を加熱することができる。

その後、水温が高温となると、４方弁２０がシリンダヘッド５０の出口側と、ヒータコア３０の入口側および蓄熱タンク１０の入口側との間を接続する。これに伴い、蓄熱タンク１０にエンジン冷却水が流れ込むので、次回の暖機促進用のエンジン冷却水（温水）を蓄熱タンク１０に貯めることができる。

次に、蓄熱タンク１０の構造について説明する。図２は蓄熱タンク１０の外観図であり、図３は図２中Ａ−Ａの平面で切断した断面図である。

蓄熱タンク１０は、図２に示すように、立方体形状であって、側壁下部にて流入用パイプ３０、流出用パイプ３１が外側に突出するように設けられている。具体的には、蓄熱タンク１０は、図３に示すように、樹脂製容器（タンク本体）１１と、その外側の全周を包み込む断熱材１５とを有している。断熱材１５は、多面体として形成されたタンク本体１１の外側を包み込むとともに、流入用パイプ３０および流出用パイプ３１の根元部をも包み込んでいる。断熱材１５は、内側の空気透過防止層としてのメッキ層１２、断熱層１３、および外側の空気透過防止層としてのフィルム層１４を有している。

樹脂製容器１１は、第１、第２の分割ケースを組み合わせて立方体形状を構成するものであり、樹脂製容器１１には、その内部に連通する流入用パイプ３０および流出用パイプ３１が接続されている。流入用パイプ３０および流出用パイプ３１は樹脂製である。

なお、樹脂製容器１１およびパイプ３０、３１としては、例えば、ＰＰＳ、ＰＰＡ、ＮＹ６６等のガラス繊維入りの樹脂材料が用いられる。樹脂製容器１１およびパイプ３０、３１としては、厚さ１ｍｍ〜５ｍｍの部材が用いられる。

メッキ層１２は、樹脂製容器１１の外表面を覆うように薄膜状に形成される金属薄膜（例えば、アルミニウム）であり、メッキ処理により形成される。断熱層１３は、流入用パイプ３０および流出用パイプ３１のそれぞれの根元を含む樹脂製容器１１の外表面の全体を覆うように形成されるものであり、断熱層１３は、グラスウール、ロックウール、ウレタンフォーム、ポリスチレン等からなるものである。断熱層１３は、熱伝導率が０．０１（ｋｃａｌ／ｈｍ℃）以下のものである。フィルム層１４は、断熱層１３の全体を覆うように形成されるラミネートフィルムからなる。フィルム層１４およびメッキ層１２は空気の透過を防止するために設けられている。

メッキ層１２は、タンク本体１１のすべての外面と、流入用パイプ３０および流出用パイプ３１の根元部とを連続して覆っている。この結果、メッキ層１２の縁は、流入用パイプ３０の外周と、流出用パイプ３１の外周とにだけ現れる２つの環状縁だけである。一方で、フィルム層１４は、板状のフィルム素材を折りたたみ、その縁と縁とを接合することによって、筒状もしくは袋状に形成されている。フィルム層１４は、流入用パイプ３０の周囲と、流入用パイプ３１の周囲とだけに対応して、２つの環状縁を有している。メッキ層１２と、フィルム層１４とは、流入用パイプ３０の周囲と、流出用パイプ３１の周囲との２箇所だけにおいて接合されている。この構成は、メッキ層１２からフィルム層１４への熱伝達を抑制するために有効である。メッキ層１２とフィルム層１４との接合部２１、２３は、第１接合部と呼ばれ、フィルム層１４同士の接合部２０、２２は、第２接合部と呼ばれる。

図４、図５に蓄熱タンク１０の内部構成を示す。蓄熱タンク１０の内部には、複数枚の仕切り板４０が上下方向に並行に並べられており、複数枚の仕切り板４０のそれぞれの間には、並行流路４１を形成する。並行流路４１は、上下方向にエンジン冷却水を流すものである。

複数枚の仕切り板４０はそれぞれ一枚づつ上下方向にオフセットして配置されている。複数枚の仕切り板４０は、蓄熱タンク１０の底面および天井面のいずれかにより支持されている。

複数枚の仕切り板４０のそれぞれの上側、或いは下側には、エンジン冷却水の流れを転向する転向流路４２、４３が設けられている。転向流路４２、４３は、仕切り板４０の並ぶ方向に交互に設けられており、転向流路４２は上側に向く流れを下側に向けるように転向する。転向流路４３は下側に向く流れを上側に向けるように転向する。

なお、複数枚の仕切り板４０は樹脂材料からなるもので、樹脂製容器１１およびパイプ３０、３１とともに一体成形されたものである。なお、複数枚の仕切り板４０は厚さ１ｍｍ〜２ｍｍの材料が用いられる。

このように構成されて、エンジン冷却水が複数の並行流路４１、および複数の転向流路４３に流れることにより、エンジン冷却水が、図５中矢印に示す如く、蛇行して流れることになる。これにより、流入用パイプ３０から流入するエンジン冷却水が蓄熱タンク１０内部のエンジン冷却水と混ざらないで、流出用パイプ３１から流出することができる。

次に、本実施形態の蓄熱タンク１０の製造方法について説明する。

図６は組み立ての手順を示す図、図７、図８はフィルム層１４の成形の手順を示す図である。

まず、第１、第２の分割ケース１１ａ、１１ｂを組み合わせて、図６（ａ）に示すように、樹脂製容器１１を構成する。

次に、樹脂製容器１１の外表面の全体に対してメッキ処理により、図６（ｂ）に示すように、金属薄膜を成形する。このとき、パイプ３０、３１のそれぞれの根元を覆うように金属薄膜を成形する。これにより、メッキ層１２が成形されることになる
次に、メッキ層１２の外側に断熱層１３を成形する。具体的には、グラスウール（すなわち、断熱材）を、図６（ｃ）に示すように、パイプ３０、３１のそれぞれの根元を含む樹脂製容器１１の外表面の全体を覆う配置する。

次に、断熱層１３の外側に対して、図６（ｄ）に示すように、フィルム層１４を成形する。

具体的には、図７に示すように、長方形のラミネートフィルム１４ａを用意して、図８に示すように、コ字状に折り曲げる。

次に、図９に示すように、ラミネートフィルム１４ａの両端部１４ｂ、１４ｃを熱溶着して密着させる。これにより、ラミネートフィルム１４ａが角管状に成形される。

次に、図１０に示すように、角管状のラミネートフィルム１４ａの互いに対向する２つの側壁の上部に対して、丸穴１４０、１４１を開ける。

次に、熱プレス処理により、丸穴１４０、１４１をそれぞれ押し出すように形成して、図１１に示すように、筒部１４０ａ、１４１ａをそれぞれ成形する。

次に、角管状のラミネートフィルム１４ａの上端部１４２、１４３を互いに重ねるように折り曲げて熱溶着して密着させる。これにより、ラミネートフィルム１４ａの上端部においてヒートシール部２２（図３参照）が形成される。ヒートシール部２２は、上端部１４２、１４３が熱溶着により密着された部分である。

このように、ラミネートフィルム１４ａを角管状に形成し、その上端部１４２、１４３を密閉する。その後、角管状のラミネートフィルム１４ａの内部に、上述の如く、メッキ層１２および断熱層１３の成形が終えた樹脂製容器１１を入れる。

これに伴い、筒部１４０ａ、１４１ａ内にパイプ３０、３１をそれぞれ挿入する。このため、筒部１４０ａとパイプ３０との間に第１の隙間が生じるとともに、筒部１４１ａとパイプ３１との間の第２の隙間が生じることになる。

次に、角管状のラミネートフィルム１４ａの下端部１４４、１４５を互いに重ねるように折り曲げて熱溶着して密着させる（図６（ｄ）参照）。これにより、ラミネートフィルム１４ａの下部においてヒートシール部２０（図３参照）が形成される。ヒートシール部２０は、下端部１４４、１４５が熱溶着により密着された部分である。

次に、上述の第１、第２の隙間から真空引きを行う。これに加えて、パイプ３０において、ラミネートフィルム１４ａの筒部１４０ａをメッキ層１２に対して熱溶着して密着させる。パイプ３１において、ラミネートフィルム１４ａの筒部１４１ａをメッキ層１２に対して熱溶着して密着させる。

これにより、ラミネートフィルム１４ａにおいてヒートシール部２１、２３（図３参照）が形成される。ヒートシール部２１は、パイプ３０の外表面において、ラミネートフィルム１４ａの筒部１４０ａ（図１２参照）をメッキ層１２に対して熱溶着して密着された部位である。ヒートシール部２３は、パイプ３１の外表面において、ラミネートフィルム１４ａの筒部１４１ａ（図１２参照）をメッキ層１２に対して熱溶着して密着された部位である。これにより、メッキ層１２とラミネートフィルム１４ａとの間がほぼ真空状態になる。

以上説明した本実施形態によれば、蓄熱タンク１０は、エンジン冷却水貯蔵する樹脂製容器１１と、樹脂製容器１１の内部に連通して、かつ樹脂製容器１１から突出するように成形される流入用パイプ（第１のパイプ）３０および流出用パイプ（第２のパイプ）３１と、樹脂製容器１１の全周を覆うように配設されて、樹脂製容器１１内部のエンジン冷却水を保温するための断熱層１３とを備え、この断熱層１３は、パイプ３０、３１の根元をも覆うように配設されている。

したがって、パイプ３０、３１の根元からエンジン冷却水の熱が放熱することを抑制できる。また、１つの樹脂製容器（タンク本体）１１を用いただけで、内筒タンクおよび外筒タンクといった２つのタンクを用いていないので、コスト低減を図ることができる。以上により、保温効果を保ちつつ、コスト低減を図ることができる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、樹脂製容器１１の外表面にメッキ層１２として、金属薄膜を成形した例について説明したが、これに代えて、メッキ層１２としては、空気を透過しない材料ならば、樹脂材料を用いて薄膜状に成形してもよい。また、メッキ層１２としては、樹脂製容器１１の外側にフィルム材を覆うように成形してもよい。この場合、メッキ層１２に代わる内側フィルム層は、タンク本体１１の全体を包み、パイプ３０、３１の周囲にのみ外側フィルム層と接合される縁が位置づけられるように形成される。

上述の実施形態では、メッキ層１２とフィルム層１４との間を真空状態にして保温性を高めるようにした例について説明したが、これに限らず、真空状態にしなくてもよい。

上述の実施形態では、タンク本体として樹脂製容器１１を用いた例について説明したが、これに代えて、タンク本体として金属製タンクを用いてもよい。

上述の実施形態では、流入用パイプ３０、流出用パイプ３１としては、樹脂製容器１１の側壁下部にて外側に突出するように形成した例について説明したが、これに限らず、流入用パイプ３０、流出用パイプ３１としては、樹脂製容器１１のいずれの箇所に配置しても良い。また、２本のパイプ３０、３１が互いに離れて独立して延び出す構成に代えて、パイプ３０、３１が隣接した構成、あるいはパイプ３０、３１が、１本の二重管により提供される構成を採用してもよい。

上述の実施形態では、流体としてエンジン冷却水を用いた例について説明したが、これに代えて、オイルなどの他の流体を用いても良い。

上述の実施形態では、蓄熱タンク１０として車両に搭載するものを用いた例について説明したが、これに代えて、蓄熱タンク１０としては風呂用温水の保温容器など各種の機器に適用しても良い。

本発明の車両用蓄熱タンクが適用された冷却水回路の構成を示す図である。 図１の車両用蓄熱タンクの外観図である。 図２の車両用蓄熱タンクの断面図である。 図２の車両用蓄熱タンクの内部透視図である。 図２の車両用蓄熱タンクのエンジン冷却水の流れを示す図である。 図２の車両用蓄熱タンクの組み立て工程を示す図である。 図６のフィルム層の成形を説明するための図である。 図６のフィルム層の成形を説明するための図である。 図６のフィルム層の成形を説明するための図である。 図６のフィルム層の成形を説明するための図である。 図６のフィルム層の成形を説明するための図である。 図６のフィルム層の成形を説明するための図である。

符号の説明

１０…蓄熱タンク、１１…樹脂製容器内部、１３…断熱層、
１２…メッキ層、１４…フィルム層、３０…流入用パイプ、
３１…流出用パイプ。

Claims (8)

1. 流体を貯蔵するタンク本体（１１）と、
   前記タンク本体の内部に連通して、かつ前記タンク本体から突出するように形成されたパイプ（３０、３１）と、
   前記パイプの根元を含む前記タンク本体の全周を覆うように配設されて、前記タンク本体内部の流体を保温するための断熱層（１３）と、
   を備えることを特徴とする蓄熱タンク。
2. 前記タンク本体（１１）は樹脂材料からなるものであり、
   前記タンク本体の外表面には、空気の透過を防止するための内側の空気透過防止層（１２）が設けられており、
   前記断熱層は、前記内側の空気透過防止層の外側に設けられており、
   前記断熱材を覆うように配設されて、空気の透過を防止する外側の空気透過防止層（１４）を備え前記内側の空気透過防止層と前記外側の空気透過防止層とがそれらの縁で接合されて、それらの間が密閉されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱タンク。
3. 前記パイプの外周には、前記内側の空気透過防止層と前記外側の空気透過防止層との間を接合する接合部（２１、２３）が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の蓄熱タンク。
4. 前記内側の空気透過防止層と前記外側の空気透過防止層との間の前記接合部は、前記パイプの外周にのみ設けられていることを特徴とする請求項３に記載の蓄熱タンク。
5. 前記パイプ（３０、３１）は、
   前記タンク本体の内部に連通して、かつ前記タンク本体から突出するように形成され、前記タンク本体の内部に流体を流入する第１のパイプ（３０）と、
   前記タンク本体の内部に連通して、かつ前記タンク本体から突出するように形成され、前記タンク本体の内部から流体を流出する第２のパイプ（３１）とを有し、
   前記タンク本体内部には、複数枚の仕切り板（４０）が配置されており、
   前記複数枚の仕切り板は、前記第１のパイプから流入した流体が前記タンク本体内部を蛇行して流れた後に前記第２のパイプから流出するように並べられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の蓄熱タンク。
6. 前記パイプは、前記タンク本体の下部に配置されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の蓄熱タンク。
7. 前記断熱層は、熱伝導率が０．０１（ｋｃａｌ／ｈｍ℃）以下のものであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の蓄熱タンク。
8. 前記流体は、車載エンジンの冷却水であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の蓄熱タンク。

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