JPH0688687A - 蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 蓄熱器コア４０を取り巻く内側ケーシング５
１と、この内側ケーシング５１を間隔をおいて包囲する
外側ケーシング５０と、内側ケーシング５１と外側ケー
シング５０との間の断熱領域４１と、内側ケーシング５
１に取付けた伝熱媒体の供給導管１７および排出導管１
８とを備えた蓄熱装置１において、内側ケーシングの底
面５１ａに垂直方向に設置した供給導管１７および排出
導管１８を、外側ケーシング５０に接合し内側ケーシン
グ５１を支持したことを特徴とする蓄熱装置。 【効果】 蓄熱器コアを簡単に支持でき容易に制作で
き、伝熱媒体の供給導管および排出導管部分からの熱損
失が少ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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、蓄熱剤を収納する蓄熱
コアと外側容器とからなる蓄熱装置における蓄熱コアの
支持方式に関する

【０００２】

【従来の技術およびその課題】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
をエンジンの冷却媒体を介して蓄熱保存しておき、この
熱を必要に応じて、例えば冬期間、エンジンの始動前の
車内暖房、エンジン吸気部の予熱による燃費の改善など
に有効利用するための蓄熱装置が提案されている。

【０００３】蓄熱装置の原理は、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）の熱を蓄熱剤、す
なわち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
移熱が大きい材料に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いて、エンジンの始
動時などの必要時に、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伝熱媒体を介
して利用するものである。

【０００４】従来の蓄熱装置においては、蓄熱剤を収納
した蓄熱器コア（芯部）を取り巻く内側のケーシング
と、この内側のケーシングを間隔をおいて包囲する外側
容器と、内側ケーシングと外側容器との間の断熱部とを
備え、熱を運搬する伝熱媒体のための供給導管および排
出導管が内側ケーシングに導かれた構造を有している。
蓄熱装置では、蓄熱状態の熱をできるだけ損失しないこ
と、および自動車などに搭載するのにできるだけ軽量な
ものとすることが要請されている。この要請に適う手段
は、内側ケーシングと外側容器を高真空に維持すること
であるが、そのためには内側ケーシングと外側容器を高
真空に耐える構造とし、かつ内側ケーシングを外側容器
に支持する手段として、出来るだけ軽量で熱損失の少な
いものとする必要がある。

【０００５】このような手段としては、従来、特開平1-
139996号に開示されているように、２個のウエッブ部材
で内側ケーシングを外側ケーシングに懸架する方法があ
る。この方法は、円筒状の内側ケーシングの１端をウエ
ッブ部材で外側ケーシングに固定懸架し、外側ケーシン
グをバネ部材で押圧しつつ内側ケーシングの他端を別の
ウエッブ部材で懸架し支持するものである。このような
従来の支持方法は構成が複雑で制作コストが高くつくだ
けでなく、支持部材を介して蓄熱時の熱が損失するとい
う問題があった。従って、本発明の課題は、蓄熱時の熱
損失を少なく、内側ケーシングをより簡単な方法で外側
ケーシングに支持した蓄熱装置を提供せんとするもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、蓄熱器のコア
として方形構造のものを使用し、伝熱媒体を蓄熱器コア
に導入する供給導管および排出導管を利用して内側ケー
シングを外側ケーシングに固定支持することにより前記
課題を解決したものである。

【０００７】すなわち、本発明の装置は蓄熱器コア４０
を取り巻く内側ケーシング５１と、この内側ケーシング
５１を間隔をおいて包囲する外側ケーシング５０と、内
側ケーシング５１と外側ケーシング５０との間の断熱領
域４１と、内側ケーシング５１に取付けた伝熱媒体の供
給導管１７および排出導管１８とを備えた蓄熱装置１に
おいて、内側ケーシングの底面５１ａに垂直方向に設置
した供給導管１７および排出導管１８を、外側ケーシン
グ５０に接合し内側ケーシング５１を支持したことを特
徴とするものである。

【０００８】以下、実施例を示す図面に基いて本発明を
説明する。図１は本発明の１実施例に係る蓄熱装置の概
要を示す正面断面図であり、図２は図１のＡ部分の拡大
図である。この装置では、内側ケーシング５１に収容し
た方形の蓄熱器コア４０を外側ケーシング５０で包囲
し、蓄熱器コア４０と外側ケーシング５０との間の領域
４１は蓄えた熱の損失を極力少なくすべく、断熱状態
（通常は真空）に保たれている。

【０００９】図３は蓄熱器コアを構成する蓄熱ブロック
３８の１例の部分拡大斜視図であり、図４は図３を矢印
８の方向から見た図である。蓄熱器コア４０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３
８で組立てられている。蓄熱ブロック３８には複数の伝
熱媒体通路２に挟まれた複数の蓄熱剤収容部５が設けら
れ、蓄熱剤収容部５にはその外部壁面に熱伝導に用いら
れる波状等のプレート（フィン）が固着（熱的結合）さ
れている。その蓄熱剤収容部５の空洞部６には特定の温
度域で固相から液相へ転移し、その後蓄熱された熱を放
出する際再び結晶化して固体へ戻る蓄熱剤７が密閉して
収納されている。

【００１０】蓄熱ブロック３８は４本の伝熱媒体通路と
なる平板状の溝部２が蓄熱剤を収納する空洞部分６を挟
む四角形状をしている。蓄熱剤収納のための空洞部６は
矢印８方向には閉塞され、伝熱媒体通路２は長さ方向に
向って管状で断面が波形状に加工された板金９により細
溝４に分割されている。図４に示された例では細溝４は
断面がほぼ台形状をなしている。

【００１１】伝熱媒体通路（溝部）２の間で閉塞された
空洞６は、図３では上部側を開放した状態で示している
が、伝熱用の部材である波板１２で空洞部６を多数の溝
に分割すると共に空洞部６の間隔を一定に保持してい
る。板金９は伝熱媒体通路の溝部２と同じアルミ材など
の金属材料で作られている。波形状の板金９は加工が容
易であり、大きな熱伝導面積が得られ、１０で示される
接触点で波形板９を溝部２の壁面に固定して両者間に良
好な熱的結合を形成している。

【００１２】図５は図３を上部（矢印）１１の方向から
見た蓄熱ブロック３８を示す。伝熱媒体用の通路（溝
部）２と同様に蓄熱剤７を収納する空洞部６は、波形状
に加工された板金１２により空洞部内は断面コの字状に
分割されている。波形板１２は溝部２と同様のアルミ材
で作られ、接触点１３で波形板１２は伝熱媒体通路２の
外壁面と溶接などにより固定され、伝熱が効果的に行な
われる。

【００１３】図６は本発明で内側ケーシング５１として
使用する伝熱媒体容器（蓄熱器）１４の一例の斜視図で
あり、上記の蓄熱ブロック２個を並行に直接接触させて
配置させ表面回りを溶接接合し、外部からは気密とした
蓄熱ブロックの組合せからなる。蓄熱ブロック３８が四
角形状であることから、これを組合せた蓄熱器１４、従
って蓄熱装置も四角形状となり、スペースの限られた自
動車に組込んで使用するのに好都合である。閉塞する前
に空洞部６には加熱した液状の蓄熱剤を封入する。本例
の伝熱媒体容器１４においては伝熱媒体はその通路２の
細溝４内を流れる。伝熱媒体容器１４の両端部、すなわ
ち導入口および排出口側とその反対側には伝熱媒体貯溜
部１５，１６が設けられている。

【００１４】図１の本発明装置では、内側ケーシング５
１内に蓄熱剤７が横方向に充填された蓄熱ブロック３８
を３個積重ねて裁置されており、導入管１７からの伝熱
媒体が矢印の如く、貯溜部１５から１２本の通路を通っ
て貯溜部１６を経由して排出管１８から排出される。導
入管１７には図６に示すように切換弁１９が取り付けら
れており、これを用いてエンジンの冷却システムから入
る冷却水（伝熱媒体）導入管２０を、加熱応用システム
用の管２１側に切換えることができる。

【００１５】同様に、排出口１８にも切換弁２２が設け
られており、これを用いてエンジンの冷却システムから
出る伝熱媒体の流出口２３を応用システム用の管２４に
切換えることができる。エンジンの冷却システムを循環
状態に連結させたとき、すなわち高温伝熱媒体を蓄熱ブ
ロックに流したとき、熱は空洞部６に入っている蓄熱剤
７に伝達され、蓄熱剤７が固体から液体に変化し、それ
と同時に伝達された熱が貯蔵される。

【００１６】伝熱媒体供給導管１７および排出導管１８
は、図２（排出導管部分のみ図示したが供給導管部も同
様である。）に示すように、内側ケーシングの底部５１
ａに内側ケーシング５１と一体で、あるいは別途溶接、
ろう付等の手段により垂直方向に設置されている。供給
導管１７および排出導管１８は、その２か所だけで蓄熱
剤を収納した蓄熱器コアの全体重量（通常２〜１５Ｋ
ｇ）を支持するに充分な強度を有する材量からなるパイ
プ（例えばアルミ製、肉厚２〜３ｍｍ）で作成する。

【００１７】本発明においては、内側ケーシング底面５
１ａへの供給導管１７と排出導管１８の設置箇所も重要
である。設置箇所は蓄熱器コアの荷重が均等にかかる位
置とする必要があり、このためには例えば図７（ａ）お
よび（ｂ）に示すように底面の両端側の中央部２箇所、
あるいは底面角側２箇所の位置が適当である。供給導管
１７および排出導管１８は、その外側容器底部の取付け
孔に溶接５２や、ろう付などにより密封固定される。

【００１８】図８は、本発明の他の実施例の構成を示
す。この例では、蓄熱剤７が横方向に充填された蓄熱ブ
ロック３８が内側ケーシング５１内に３個縦に並べられ
ており、容器下部の伝熱媒体出入口側の貯溜部１５は２
枚の仕切り板３０ａおよび３０ｂで仕切られて３室（１
５ａ，１５ｂ，１５ｃ）に分割されており、上部の貯溜
部１６は仕切り板３１で２室（１６ａ，１６ｂ）に分割
されている。導入管１７からの伝熱媒体は矢印の如く、
貯溜部１５ａ→通路２ａ→貯溜部１６ａ→通路２ｂ→貯
溜部１５ｂ→通路２ｃ→貯溜部１６ｂ→通路２ｄ→貯溜
部１５ｃを経由して排出導管１８から排出される。

【００１９】本発明は蓄熱器コアに伝熱媒体を導入する
供給導管および排出導管を利用して、内側ケーシングを
外側ケーシングに固定支持するところに特徴を有するも
のであり、上記蓄熱剤収容部の構成は単なる例示であっ
て、本発明装置における蓄熱剤収容部（充填される蓄熱
剤の方向、伝熱媒体の流れ方向）は上記のものに制限さ
れるものではない。

【００２０】

【発明の効果】本発明は蓄熱器コアに流通させる伝熱媒
体の供給導管および排出導管を内側ケーシングの底面に
垂直方向に設置し、この管部分を外側ケーシングに接合
して内側ケーシングを支持したものであり、簡単な構造
により蓄熱器コアを支持でき、低コストで製作できる。
また、蓄熱器コア部分を真空領域を介在させて断熱して
いる蓄熱装置においては、蓄熱状態における熱損失が主
として伝熱媒体の出入口部材および蓄熱器コアの支持部
材を介する熱放散により起こり、蓄熱時の静止状態にお
いては上部域ほど蓄熱剤温度は高い。本発明では特別の
支持部材を用いずに伝熱媒体の導入口と排出口とで内側
ケーシングを支持すると共に、導入口と排出口を蓄熱剤
温度が低い下部に設けているので、蓄熱時に出入口部に
おいては対流が起らず熱損失が少ないという利点もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係る蓄熱装置の概略構成を
示す正面断面図である。

【図２】図１のＡ部分の拡大図である。

【図３】本発明の蓄熱装置で使用する蓄熱ブロックの１
例の部分拡大斜視図である。

【図４】図３の蓄熱ブロックを矢印８の方向から見た図
である。

【図５】図３の蓄熱ブロックを上部（矢印）１１の方向
から見た図である。

【図６】蓄熱ブロックを２個組合わせた伝熱媒体容器１
４の概略の構成を示す斜視図である。

【図７】内側ケーシング底部への供給導管および排出導
管の取付け位置を説明する図である。

【図８】本発明の他の実施例に係る蓄熱装置の概略構成
を示す正面断面図である。

【符号の説明】

１ 蓄熱装置 ２ 伝熱媒体通路 ５ 蓄熱剤収容部 ６ 空洞部 ７ 蓄熱剤 １５，１６ 伝熱媒体貯溜部 １７ 供給導管 １８ 排出導管 ３８ 蓄熱ブロック ４０ 蓄熱器コア ４１ 断熱領域 ５０ 外側ケーシング ５０ａ 外側ケーシング底部 ５１ 内側ケーシング ５１ａ 内側ケーシング底部 ５２ 溶接

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄熱器コア４０を取り巻く内側ケーシン
   グ５１と、この内側ケーシング５１を間隔をおいて包囲
   する外側ケーシング５０と、内側ケーシング５１と外側
   ケーシング５０との間の断熱領域４１と、内側ケーシン
   グ５１に取付けた伝熱媒体の供給導管１７および排出導
   管１８とを備えた蓄熱装置１において、内側ケーシング
   の底面５１ａに垂直方向に設置した供給導管１７および
   排出導管１８を、外側ケーシング５０に接合し内側ケー
   シング５１を支持したことを特徴とする蓄熱装置。