JPH0630675U - 蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換効率の高い蓄熱装置の提供 【構成】 内部に熱を断熱保存する蓄熱コア部を有し、
該蓄熱コア部には蓄熱剤の収容部と該収容部を循環して
流れる伝熱媒体流路が形成されており、該蓄熱コア部の
上記伝熱媒体流路を流れる伝熱媒体と上記蓄熱剤との間
で熱交換が行われる蓄熱装置において、上記伝熱媒体流
路の内部に乱流発生部が形成されていることを特徴とす
る蓄熱装置。 【効果】蓄熱コア部に導入された伝熱媒体（冷却水）が
伝熱媒体流路においてワイヤメッシュや螺旋状線材を通
過する際に乱流状態になり、温度境界層が解消されて均
一な温度になるので、伝熱媒体と蓄熱剤との間に大きな
温度勾配を維持することができ、従って熱交換効率が向
上する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関の廃熱を蓄熱し始動時の予熱あるいは車内の暖房などに利 用する蓄熱装置に関し、さらに詳しくは、熱を断熱保存する蓄熱コア部に伝熱媒 体（冷却水）を導入する際に、該冷却水を乱流状態で導入することにより蓄熱コ ア部での熱交換率を高めた蓄熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

自動車用エンジンなどの内燃機関においては、ガソリンの燃焼エネルギーのう ち駆動力として用いられるのはその３分の１程度であり、通常はエネルギーの約 ３分の２は有効利用されずに廃熱として無駄に捨てられている。そこで、この廃 熱の一部を蓄熱保存しておき、この熱を必要に応じて、例えば冬期間におけるエ ンジンの始動前の車内暖房やエンジン吸気部の予熱に利用して燃費の改善などに 役立てるための蓄熱装置が提案されている。 蓄熱装置の原理は、固相および液相状態の比熱が大きく、冷却時の伝熱媒体温 度範囲で固相から液相に相転移しかつその相転移熱が大きい材料を蓄熱剤として 用い、この蓄熱剤とエンジン内での燃焼熱を冷却するための冷却液（伝熱媒体） との間で熱交換を行わせて熱を蓄えるものである。蓄熱剤は蓄熱時には伝熱媒体 の熱を吸収して固相から液相に転移し、さらに伝熱媒体の温度まで上昇する。こ の加熱状態の蓄熱剤を断熱状態にて保存しておき、必要時に蓄熱剤自体の熱と蓄 熱剤が液相から固相へ転移するとき放出される転移熱をエンジンや室内に伝熱媒 体を介して導く。

【０００３】

【従来技術の課題】

以上のように蓄熱装置は、内部に蓄熱剤を充填した蓄熱コア部を有し、該蓄熱 コア部に内燃機関の余熱を導き、これを断熱保存しておき、必要に応じてこの熱 を外部に取出して利用するものであり、蓄熱コア部の内部に伝熱媒体を導き蓄熱 剤と熱交換を行わせるために蓄熱コア部の内部は蓄熱剤収容部と伝熱媒体流路と が形成されており、これら蓄熱剤収容部と伝熱媒体流路は熱交換効率を高めるた めに多数の細溝に分割されている。ところが、従来の蓄熱装置では、伝熱媒体流 路の内部には加工が施されておらず、従って内燃機関の余熱によって加熱された 伝熱媒体は上記伝熱媒体流路の細溝を規則的に流れ、層流状態で蓄熱コア部を循 環するため、伝熱媒体の流れに温度の境界層が生じ、加熱された伝熱媒体流の管 内壁側部分は温度勾配が小さく、従って蓄熱コア部における伝熱効果が低く、蓄 熱剤との熱交換率が低下する問題がある。 従って、本考案は従来の蓄熱装置における上記問題を解決し、熱交換効率を高 めた蓄熱装置を提供せんとするものである。

【０００４】

【課題の解決手段】

本考案は、上記技術課題に鑑み、伝熱媒体が伝熱媒体流路を乱流状態で流れる ことにより、伝熱効果を高め、蓄熱コア部での熱交換率を高めたものである。 すなわち、本考案は、 （１）内部に熱を断熱保存する蓄熱コア部を有し、該蓄熱コア部には蓄熱剤の 収容部と該収容部を循環して流れる伝熱媒体流路が形成されており、該蓄熱コア 部の上記伝熱媒体流路を流れる伝熱媒体と上記蓄熱剤との間で熱交換が行われる 蓄熱装置において、上記伝熱媒体流路の内部に乱流発生部が形成されていること を特徴とする蓄熱装置、 （２）上記伝熱媒体流路が多数の細溝に分割されており、該細溝の内部に装入 した長手方向に連なる螺旋状の線材によって上記乱流発生部を形成した上記（１ ）の蓄熱装置、 （３）上記伝熱媒体流路が多数の細管によって形成されており、該細管の内部 に装入したワイヤメッシュによって上記乱流発生部を形成した上記（１）の蓄熱 装置である。

【０００５】 以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて説明する。 図１は本考案に係る蓄熱装置の一例を示す部分切欠斜視図であり、図２および 図３は上記蓄熱装置の伝熱媒体流路に形成した乱流発生部の概略図である。 本考案の蓄熱装置の一例を図１に示すと、蓄熱装置２０は、蓄熱コア部２１と 、該蓄熱コア部２１を収納する外側ケーシング２２によって形成されている。蓄 熱コア部２１は熱伝導の良好なアルミ材などの金属材料からなる蓄熱ブロック２ ３と該蓄熱ブロック２３を収納する内側ケーシングによって形成されており、断 熱領域２８を隔てて外側ケーシング２２に収納されている。該断熱領域２８は真 空に保たれる。蓄熱ブロック２３の内部には複数の伝熱媒体通路２４と、該伝熱 媒体通路２４に挟まれた複数の蓄熱剤収容部２５が設けられており、該蓄熱剤収 容部２５の内部は伝熱効果を高めるように多数の溝に仕切られ、各溝に蓄熱剤２ ６が密閉して充填されており、また伝熱媒体通路２４の内部も同様に管状の細溝 に分割されている。該蓄熱ブロック２３の両端には貯溜部２７が設けられており 、複数の伝熱媒体通路２４は該貯溜部２７を介して連通され、蓄熱コア部２１の 内部を循環する連続した伝熱媒体通路が形成されている。また該貯溜部２７には ケーシングを貫いて導入管３０および排出管３１が接続しており、伝熱媒体（冷 却水）は該導入管３０を通じて蓄熱コア部２１に流入し、伝熱媒体通路２４の細 溝２９を通じて流れ、蓄熱コア部２１の内部を循環する間に隔壁を通じて蓄熱剤 収容部２５の蓄熱剤２６と熱交換を行い、排出管３１を通じて外部に導かれる。 なお、図１に示す蓄熱装置は蓄熱コア部の伝熱媒体流路をフィンまたはプレー トによって多数の細溝に分割した構造を有するが、本考案の蓄熱装置には、上記 ラジエター構造の伝熱流路に限らず、多数の細管によって伝熱媒体流路を形成し た態様も含まれる。

【０００６】 本考案の蓄熱装置は、上記蓄熱コア部２１の伝熱媒体流路２４の内部に乱流発 生部が形成されている。該乱流発生部の具体例を図２および図３に示す。 図２の実施例において、蓄熱コア部２１の伝熱媒体流路２４はフィンまたはプ レートによって多数の細溝に分割されており、該細溝に乱流発生部材であるワイ ヤメッシュ４０が装入されている。蓄熱コア部２１に伝熱媒体が導入されると直 ちに乱流を生じるようにワイヤメッシュ４０の装入位置は伝熱媒体流路２１の導 入口近傍に設けるのが好ましく、また伝熱媒体が蓄熱コア部２１を循環して流れ るあいだ乱流状態を維持するように、細溝の長手方向に沿った適当な位置に複数 のワイヤメッシュ４０を介設するのがよい。 一方、上記ワイヤメッシュ４０を装入した際に伝熱媒体流路全体の抵抗を出来 るだけ小さくするように複数の細溝についてワイヤメッシュ４０の装入位置を変 え、一例として図示するように、ワイヤメッシュ４０を装入した細溝４１とこれ を装入しない細溝４２が交互に配列される。 ワイヤメッシュ４０の長さや密度および装入位置は、細溝の径、伝熱媒体の種 類や流量などに応じて適宜定められる。 蓄熱コア部２１に導入された伝熱媒体は貯溜部２７を経て伝熱媒体流路２４の 細溝に流入し、ワイヤメッシュ４０によって乱流となり、この状態で細溝を流れ る。伝熱媒体流は乱流状態となってその温度境界層が消滅するので伝熱媒体と蓄 熱剤との間の温度勾配を大きく維持でき、従って高い熱交換率が得られる。

【０００７】 次に図３は、伝熱媒体流路２４が細管５０によって複数の流路に分割されてい る蓄熱コア部２１において、該細管５０の内部に螺旋状の線材５１を装入するこ とにより乱流発生部を形成した例である。図３において、上記線材５１は細管５ ０の内壁に接して長手方向に伸びている。該線材５１の装入位置は、図２の例と 同様に、伝熱媒体が細管５０に流入すると直ちに乱流となるように、細管５０の 入口近傍に装入するとよい。線材５１の長さ、螺旋の密度、装入個数などは細管 ５０の管径や伝熱媒体の流量などに応じて適宜定められる。図３の実施例では、 上記螺旋状の線材５１を入口に設けた細管５０と該螺旋状線材５１を有しない細 管５０とが交互に配列されている。 図３の実施例においても、図２の実施例と同様に、蓄熱コア部２１に導入され た伝熱媒体は貯溜部２７を経て伝熱媒体流路２４の細管に流入し、螺旋状の線材 ５１によって乱流となり、この状態で細管内部を流れる。伝熱媒体流は乱流状態 となってその温度境界層が消滅するので伝熱媒体と蓄熱剤との間の温度勾配を大 きく維持でき、従って高い熱交換率が得られる。

【０００８】

【考案の効果】

本考案の蓄熱装置においては、蓄熱コア部に導入された伝熱媒体（冷却水）が 伝熱媒体流路においてワイヤメッシュや螺旋状線材を通過する際に乱流状態にな り、温度境界層が解消されて均一な温度になるので、伝熱媒体と蓄熱剤との間に 大きな温度勾配を維持することができ、従って熱交換効率が向上する。 本考案は伝熱媒体流路にワイヤメッシュや螺旋状線材を装入して乱流発生部を 形成するので、蓄熱コア部全体の大幅な改良を必要とせずに容易に実施すること ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る蓄熱装置の一例を示す部分切欠概
略斜視図。

【図２】本考案に係る蓄熱コア部の一実施例を示す部分
切欠概略斜視図。

【図３】本考案に係る蓄熱コア部の一実施例を示す部分
切欠概略斜視図。

【符号の説明】

２０−蓄熱装置 ２１−蓄熱コア部 ２２−外側ケーシング ２３−蓄熱ブロック ２４−伝熱媒体流路 ２５−蓄熱剤収容部 ２６−蓄熱剤 ２７−貯溜部 ２８−断熱領域 ３０−導入管 ３１−排出管 ４０−ワイヤメッシュ ４１、４２−細溝 ５０−細管 ５１−螺旋状線材

フロントページの続き (72)考案者 黄 錚▲か▼ 愛知県小牧市大字北外山字哥津3600番地 東海ゴム工業株式会社内

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に熱を断熱保存する蓄熱コア部を有
   し、該蓄熱コア部には蓄熱剤の収容部と該収容部を循環
   して流れる伝熱媒体流路が形成されており、該蓄熱コア
   部の上記伝熱媒体流路を流れる伝熱媒体と上記蓄熱剤と
   の間で熱交換が行われる蓄熱装置において、上記伝熱媒
   体流路の内部に乱流発生部が形成されていることを特徴
   とする蓄熱装置。
2. 【請求項２】 上記伝熱媒体流路が多数の細溝に分割さ
   れており、該細溝の内部に装入した長手方向に連なる螺
   旋状の線材によって上記乱流発生部を形成した請求項１
   の蓄熱装置。
3. 【請求項３】 上記伝熱媒体流路が多数の細管によって
   形成されており、該細管の内部に装入したワイヤメッシ
   ュによって上記乱流発生部を形成した請求項１の蓄熱装
   置。