JPH07167574A - 自動車蓄熱器 - Google Patents
自動車蓄熱器Info
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- JPH07167574A JPH07167574A JP6144487A JP14448794A JPH07167574A JP H07167574 A JPH07167574 A JP H07167574A JP 6144487 A JP6144487 A JP 6144487A JP 14448794 A JP14448794 A JP 14448794A JP H07167574 A JPH07167574 A JP H07167574A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00492—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices comprising regenerative heating or cooling means, e.g. heat accumulators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
- F01P11/14—Indicating devices; Other safety devices
- F01P2011/205—Indicating devices; Other safety devices using heat-accumulators
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/14—Thermal energy storage
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- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 容積の小さい蓄熱器で大きな蓄熱容量を納
めること、潜熱蓄熱セルが非常に短時間に放熱するこ
と、したがって冷却水が放熱を必要とする箇所へ短時間
に供給できること、そしてまた、蓄熱セルが短時間にそ
の全蓄熱容量に蓄熱される自動車蓄熱器を提供する。 【構成】 内部容器１、外部容器２、および内部容器
と外部容器との間に断熱空間３を有し、この内部容器に
は薄板からなる見取図上で長方形かつ扁平な一組の潜熱
蓄熱セル４が配置され、かつ個々の潜熱蓄熱セルの間に
スペーサ格子５を用いて隙間空間６が形成され、この隙
間空間は運転状態で熱担体としての冷却水が貫流し、潜
熱蓄熱セル中に蓄熱体媒体が配置されている自動車蓄熱
器。
めること、潜熱蓄熱セルが非常に短時間に放熱するこ
と、したがって冷却水が放熱を必要とする箇所へ短時間
に供給できること、そしてまた、蓄熱セルが短時間にそ
の全蓄熱容量に蓄熱される自動車蓄熱器を提供する。 【構成】 内部容器１、外部容器２、および内部容器
と外部容器との間に断熱空間３を有し、この内部容器に
は薄板からなる見取図上で長方形かつ扁平な一組の潜熱
蓄熱セル４が配置され、かつ個々の潜熱蓄熱セルの間に
スペーサ格子５を用いて隙間空間６が形成され、この隙
間空間は運転状態で熱担体としての冷却水が貫流し、潜
熱蓄熱セル中に蓄熱体媒体が配置されている自動車蓄熱
器。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内部容器、外部容器、
および内部容器と外部容器との間に断熱空間を有し、こ
の内部容器には薄板からなりかつ見取図上長方形で扁平
な一組の潜熱蓄熱セルおよび個々の潜熱蓄熱セルの間に
スペーサ格子を用いて隙間空間が形成され、この隙間空
間は運転状態で熱担体としての冷却水が貫流し、潜熱蓄
熱セル中に蓄熱媒体が配置されている自動車蓄熱器に関
する。
および内部容器と外部容器との間に断熱空間を有し、こ
の内部容器には薄板からなりかつ見取図上長方形で扁平
な一組の潜熱蓄熱セルおよび個々の潜熱蓄熱セルの間に
スペーサ格子を用いて隙間空間が形成され、この隙間空
間は運転状態で熱担体としての冷却水が貫流し、潜熱蓄
熱セル中に蓄熱媒体が配置されている自動車蓄熱器に関
する。
【０００２】
【従来の技術】上記構成の自動車蓄熱器は異なる実施形
態では公知であり、その限りで実証されている。蓄熱器
は自動車の運転の際に冷却水が受け取る熱を蓄熱し、こ
の蓄熱した熱を自動車の運転開始時、特に寒冷地におい
てまたは季節を通して加熱を要する自動車部分に冷却水
を経て短時間に再放熱するために用いられる。厳密には
熱量に関して述べられねばならないことは当然である。
実際の運転においては、容積の小さい自動車蓄熱器で大
きな蓄熱容量を納めること、潜熱蓄熱セルが非常に短時
間に放熱すること、したがって冷却水が放熱を必要とす
る箇所へ短時間に供給できること、そしてまた、蓄熱セ
ルを短時間にその全蓄熱容量に蓄熱することが重要とな
る。潜熱蓄熱セルとは蓄熱および放熱のために蓄熱媒体
の相転移を利用する蓄熱セルを言う。自動車蓄熱器をで
きるだけ融通のきく自動化された製造において高精度で
かつ全ての要求を入れて多数の製品を十分に製造するこ
とが重要である場合は、上記の全ては製造技術的制限条
件を負わされる物理的に複雑な一連の問題に導く。
態では公知であり、その限りで実証されている。蓄熱器
は自動車の運転の際に冷却水が受け取る熱を蓄熱し、こ
の蓄熱した熱を自動車の運転開始時、特に寒冷地におい
てまたは季節を通して加熱を要する自動車部分に冷却水
を経て短時間に再放熱するために用いられる。厳密には
熱量に関して述べられねばならないことは当然である。
実際の運転においては、容積の小さい自動車蓄熱器で大
きな蓄熱容量を納めること、潜熱蓄熱セルが非常に短時
間に放熱すること、したがって冷却水が放熱を必要とす
る箇所へ短時間に供給できること、そしてまた、蓄熱セ
ルを短時間にその全蓄熱容量に蓄熱することが重要とな
る。潜熱蓄熱セルとは蓄熱および放熱のために蓄熱媒体
の相転移を利用する蓄熱セルを言う。自動車蓄熱器をで
きるだけ融通のきく自動化された製造において高精度で
かつ全ての要求を入れて多数の製品を十分に製造するこ
とが重要である場合は、上記の全ては製造技術的制限条
件を負わされる物理的に複雑な一連の問題に導く。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の複雑な
一連の問題を出発点とし、これを簡単な方法で解決した
ものである。
一連の問題を出発点とし、これを簡単な方法で解決した
ものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このような一連の問題の
解決に対して、本発明は、内部容器、外部容器、および
内部容器と外部容器との間に断熱空間を有し、この内部
容器には薄板からなる見取図で長方形かつ扁平な一組の
潜熱蓄熱セルが配置され、かつ個々の潜熱蓄熱セルの間
にスペーサ格子を用いて隙間空間が形成され、この隙間
空間は運転状態で熱担体としての冷却水が貫流し、潜熱
蓄熱セル中に蓄熱媒体が配置されている自動車蓄熱器で
あって、 ａ）隙間空間は１〜３ｍｍ範囲の隙間厚さを有し、 ｂ）潜熱蓄熱セルは５〜８ｍｍ範囲のセル厚さであり、
かつ外側に僅かなざらつきのある平滑な表面を有し、 ｃ）一組の潜熱蓄熱セルは少なくとも７０℃の蓄熱温度
の際に少なくとも４００ワット時の蓄熱容量を有し、並
びに ｄ）スペーサ格子は冷却水の流れ方向に延びている、潜
熱蓄熱セルに隣接の格子要素、およびこれに交差する遊
離の格子要素を有し、この際、隙間厚さおよびセル厚さ
は潜熱蓄熱器が少なくとも１００ワット時／分の放熱速
度で蓄熱温度を放熱するように互いに調整され、遊離の
格子要素は放熱速度に適当する冷却水の流れ速度におい
て遊離の格子要素で乱流が生じるように配置され、かつ
潜熱蓄熱セルに隣接の格子要素は蓄熱媒体の相転移から
生じる潜熱蓄熱セルの容積変化を遊離の格子要素での乱
流形成を損なうことなく均等に受け入れることを特徴す
る自動車蓄熱器を対象とする。潜熱蓄熱セルは好ましく
は６ｍｍ以上のセル厚さを有する。放熱速度は好ましく
は１００〜１５０ワット時／分の範囲、例えば１２５ワ
ット時／分である。
解決に対して、本発明は、内部容器、外部容器、および
内部容器と外部容器との間に断熱空間を有し、この内部
容器には薄板からなる見取図で長方形かつ扁平な一組の
潜熱蓄熱セルが配置され、かつ個々の潜熱蓄熱セルの間
にスペーサ格子を用いて隙間空間が形成され、この隙間
空間は運転状態で熱担体としての冷却水が貫流し、潜熱
蓄熱セル中に蓄熱媒体が配置されている自動車蓄熱器で
あって、 ａ）隙間空間は１〜３ｍｍ範囲の隙間厚さを有し、 ｂ）潜熱蓄熱セルは５〜８ｍｍ範囲のセル厚さであり、
かつ外側に僅かなざらつきのある平滑な表面を有し、 ｃ）一組の潜熱蓄熱セルは少なくとも７０℃の蓄熱温度
の際に少なくとも４００ワット時の蓄熱容量を有し、並
びに ｄ）スペーサ格子は冷却水の流れ方向に延びている、潜
熱蓄熱セルに隣接の格子要素、およびこれに交差する遊
離の格子要素を有し、この際、隙間厚さおよびセル厚さ
は潜熱蓄熱器が少なくとも１００ワット時／分の放熱速
度で蓄熱温度を放熱するように互いに調整され、遊離の
格子要素は放熱速度に適当する冷却水の流れ速度におい
て遊離の格子要素で乱流が生じるように配置され、かつ
潜熱蓄熱セルに隣接の格子要素は蓄熱媒体の相転移から
生じる潜熱蓄熱セルの容積変化を遊離の格子要素での乱
流形成を損なうことなく均等に受け入れることを特徴す
る自動車蓄熱器を対象とする。潜熱蓄熱セルは好ましく
は６ｍｍ以上のセル厚さを有する。放熱速度は好ましく
は１００〜１５０ワット時／分の範囲、例えば１２５ワ
ット時／分である。
【０００５】好ましい実施態様において、２分間の放熱
の際蓄熱量の少なくとも５０％を冷却水に放出するよう
に配置される。この事は最大蓄熱量に関連することはも
ちろんである。本発明の範囲内において、冷却水温度に
より予め定められた温度範囲で、請求項１、好ましくは
請求項１および２に記載されるように相転移を経て作用
する異なる蓄熱媒体を用いて行うことができる。実証さ
れた実施態様において、潜熱蓄熱セルは蓄熱媒体として
水酸化バリウム八水化物または水酸化バリウム八水化物
に基づく混合物を有する。
の際蓄熱量の少なくとも５０％を冷却水に放出するよう
に配置される。この事は最大蓄熱量に関連することはも
ちろんである。本発明の範囲内において、冷却水温度に
より予め定められた温度範囲で、請求項１、好ましくは
請求項１および２に記載されるように相転移を経て作用
する異なる蓄熱媒体を用いて行うことができる。実証さ
れた実施態様において、潜熱蓄熱セルは蓄熱媒体として
水酸化バリウム八水化物または水酸化バリウム八水化物
に基づく混合物を有する。
【０００６】本発明は、短時間での潜熱蓄熱セルの放熱
は、放熱過程で潜熱蓄熱器を貫流する冷却水の質量流れ
に蓄熱容量を合わせることにのみ依存しないという知見
に基づく。むしろ、自動車潜熱蓄熱器中の冷却水の流れ
に関しての流体力学現象、蓄熱媒体の相変化、および相
変化の際に潜熱蓄熱セルで遊離される転移熱の熱移行が
特に調整されなければならない。これについて、本発明
は蓄熱容量および異なる熱移行の熱力学的ポテンシャル
に依存する要件ａ）、ｂ）およびｃ）の組み合わせによ
り達成された。個々の潜熱蓄熱セルのセル厚さおよび蓄
熱媒体の容積を自動車蓄熱器の蓄熱セルの個数をできる
だけ少なく、しかしそれにも拘らず、熱移送媒体の放熱
相転移の際に遊離された熱が十分に速く潜熱蓄熱セルの
表面に達し、そこで冷却水に放出しうるように選択す
る。それに対応して、セル厚さを要件ｂ）の範囲に調整
する。しかしながら、そのためにさらに、十分大きな容
積流れの冷却水が隙間空間を貫流しなければならない。
そのために隙間厚さは要件ａ）の範囲であまり小さ過ぎ
ないほうがよい。それにも拘らず、熱移行にプラスとな
る洗浄水の乱流を隙間空間に確実に生成するために、カ
ルマンの意味の乱流発生器として遊離の格子要素を形成
し、そこでカルマンのうず流路が発生する。乱流は潜熱
蓄熱セルのできるだけ平滑な表面の場合に、潜熱蓄熱セ
ルから冷却水へおよびその逆の熱移行を本質的に改善
し、まさに、奪われねばならない相転移熱を相転移の際
に遊離するので、流体力学の関連において相転移期間中
も乱流を維持しなければならない。したがって、潜熱蓄
熱セルの表面範囲において冷却水中での妨害的流れの形
成によって熱移行が損なわれてはならない。潜熱蓄熱セ
ルの表面は、そこでの冷却水のいわば粘着層は熱移行を
損なうのでこれが形成されないように平滑に仕上げられ
る。蓄熱媒体、したがって潜熱蓄熱セルの相転移の際に
発生する容積変化は、規定によれば約１０％であるが、
隙間を流れる冷却水の乱流を妨害することなく損なって
もよい。これは隣接の格子要素が潜熱蓄熱セルの表面か
ら自由になり、その結果冷却水の分流が乱流発生器とし
て設けられた遊離の格子要素のそばを流れ過ぎることが
できる場合である。本発明はその他の要件および要件
ｄ）による調整との組み合わせによりこれらの全てを達
成した。当業者は本発明の開示に基づいて実験室で困難
なく必要な調整を実施する。意外にも、自動車冷却循環
系に設けられる冷却水ポンプの性能は、本発明の自動車
蓄熱器で通常発生する圧力損失を克服するためにも充分
足りる。
は、放熱過程で潜熱蓄熱器を貫流する冷却水の質量流れ
に蓄熱容量を合わせることにのみ依存しないという知見
に基づく。むしろ、自動車潜熱蓄熱器中の冷却水の流れ
に関しての流体力学現象、蓄熱媒体の相変化、および相
変化の際に潜熱蓄熱セルで遊離される転移熱の熱移行が
特に調整されなければならない。これについて、本発明
は蓄熱容量および異なる熱移行の熱力学的ポテンシャル
に依存する要件ａ）、ｂ）およびｃ）の組み合わせによ
り達成された。個々の潜熱蓄熱セルのセル厚さおよび蓄
熱媒体の容積を自動車蓄熱器の蓄熱セルの個数をできる
だけ少なく、しかしそれにも拘らず、熱移送媒体の放熱
相転移の際に遊離された熱が十分に速く潜熱蓄熱セルの
表面に達し、そこで冷却水に放出しうるように選択す
る。それに対応して、セル厚さを要件ｂ）の範囲に調整
する。しかしながら、そのためにさらに、十分大きな容
積流れの冷却水が隙間空間を貫流しなければならない。
そのために隙間厚さは要件ａ）の範囲であまり小さ過ぎ
ないほうがよい。それにも拘らず、熱移行にプラスとな
る洗浄水の乱流を隙間空間に確実に生成するために、カ
ルマンの意味の乱流発生器として遊離の格子要素を形成
し、そこでカルマンのうず流路が発生する。乱流は潜熱
蓄熱セルのできるだけ平滑な表面の場合に、潜熱蓄熱セ
ルから冷却水へおよびその逆の熱移行を本質的に改善
し、まさに、奪われねばならない相転移熱を相転移の際
に遊離するので、流体力学の関連において相転移期間中
も乱流を維持しなければならない。したがって、潜熱蓄
熱セルの表面範囲において冷却水中での妨害的流れの形
成によって熱移行が損なわれてはならない。潜熱蓄熱セ
ルの表面は、そこでの冷却水のいわば粘着層は熱移行を
損なうのでこれが形成されないように平滑に仕上げられ
る。蓄熱媒体、したがって潜熱蓄熱セルの相転移の際に
発生する容積変化は、規定によれば約１０％であるが、
隙間を流れる冷却水の乱流を妨害することなく損なって
もよい。これは隣接の格子要素が潜熱蓄熱セルの表面か
ら自由になり、その結果冷却水の分流が乱流発生器とし
て設けられた遊離の格子要素のそばを流れ過ぎることが
できる場合である。本発明はその他の要件および要件
ｄ）による調整との組み合わせによりこれらの全てを達
成した。当業者は本発明の開示に基づいて実験室で困難
なく必要な調整を実施する。意外にも、自動車冷却循環
系に設けられる冷却水ポンプの性能は、本発明の自動車
蓄熱器で通常発生する圧力損失を克服するためにも充分
足りる。
【０００７】個々には、本発明の範囲内において本発明
の自動車蓄熱器のその他の構成および具体化のより多く
の可能性が在る。そこで、内部容器の潜熱蓄熱セルは本
質的に水平に配置することが適切である。潜熱蓄熱セル
は相転移から生じる変形を簡単に受け入れる薄い銅板か
ら合目的的に構成される。大型または小型の、しかし通
常の性能を有する普通乗用車に対して、数値パラメータ
ーを請求項６〜１０に相当するように調整することを示
した。前記の説明から、隙間空間における冷却水の流れ
挙動に特別な意義があることが明らかである。これに関
連して、自動車蓄熱器の貫流の際の冷却液体において均
質の等方性乱流のスペクトルが形成されるように、遊離
の格子要素を形成かつ配置することが推奨される。そこ
で、いわばカルマンうず流路として遊離の格子要素に生
じるうずは同一の直径のうず球を有し、それは確かに冷
却水の流れの中でエネルギッシュに消え、かつその際そ
の直径を減少するが、遊離の格子要素で常に新しく再生
され、それゆえに統計的分布が一定であることが理解さ
れる。そのほかさらに、遊離の格子要素および隣接の格
子要素が円形断面および／または丸みを付けた角部をも
つ長方形断面を有し、かつ遊離の格子要素と隣接の格子
要素との交差部も同様に丸みを有するように配置するこ
とが好ましい。このような方法で、隙間空間の冷却液体
の流れにおいて、巣、正確には死水領域が形成されない
ことを確実にする。
の自動車蓄熱器のその他の構成および具体化のより多く
の可能性が在る。そこで、内部容器の潜熱蓄熱セルは本
質的に水平に配置することが適切である。潜熱蓄熱セル
は相転移から生じる変形を簡単に受け入れる薄い銅板か
ら合目的的に構成される。大型または小型の、しかし通
常の性能を有する普通乗用車に対して、数値パラメータ
ーを請求項６〜１０に相当するように調整することを示
した。前記の説明から、隙間空間における冷却水の流れ
挙動に特別な意義があることが明らかである。これに関
連して、自動車蓄熱器の貫流の際の冷却液体において均
質の等方性乱流のスペクトルが形成されるように、遊離
の格子要素を形成かつ配置することが推奨される。そこ
で、いわばカルマンうず流路として遊離の格子要素に生
じるうずは同一の直径のうず球を有し、それは確かに冷
却水の流れの中でエネルギッシュに消え、かつその際そ
の直径を減少するが、遊離の格子要素で常に新しく再生
され、それゆえに統計的分布が一定であることが理解さ
れる。そのほかさらに、遊離の格子要素および隣接の格
子要素が円形断面および／または丸みを付けた角部をも
つ長方形断面を有し、かつ遊離の格子要素と隣接の格子
要素との交差部も同様に丸みを有するように配置するこ
とが好ましい。このような方法で、隙間空間の冷却液体
の流れにおいて、巣、正確には死水領域が形成されない
ことを確実にする。
【０００８】
【実施例】次に、本発明を実施例を表す図面に基づいて
詳細に説明する。それは概略図で示す。
詳細に説明する。それは概略図で示す。
【０００９】図示される自動車蓄熱器は潜熱蓄熱器であ
り、内部容器１、外部容器２および内部容器１と外部容
器２との間の断熱空間を有する。内部容器１は外部容器
２中に機械的に固定されていることが理解される。それ
は個々には図示しない。断熱においては低圧断熱が重要
である。図１〜３の比較考察から、薄板からなる見取図
上で長方形かつ扁平な一組の潜熱蓄熱セル４が内部容器
１に配置され、かつ個々の潜熱蓄熱セル４の間にスペー
サ格子５を用いて隙間空間６が形成されているのが判
る。それについてはまた図４が参照される。運転状態に
おいて隙間空間６を熱担体としての冷却水が貫通する。
潜熱蓄熱セル４中には蓄熱媒体が存在する。隙間空間６
は請求項１および７に記載するような隙間厚さを有す
る。潜熱蓄熱セル４は請求項１および８に記載するよう
なセル厚さ８を有する。それは外側に僅かなざらつきの
ある平滑な表面を有している。一組の潜熱蓄熱セル４は
十分な蓄熱容量をもたねばならず、かつ少なくとも７０
℃の蓄熱温度で少なくとも４００ワット時の蓄熱容量を
有しなければならない。図３および４の比較考察から、
スペーサ格子５は冷却水の流れ方向に延びている、潜熱
蓄熱セル４に隣接の格子要素９、およびこれに交差する
遊離の格子要素１０を有する。
り、内部容器１、外部容器２および内部容器１と外部容
器２との間の断熱空間を有する。内部容器１は外部容器
２中に機械的に固定されていることが理解される。それ
は個々には図示しない。断熱においては低圧断熱が重要
である。図１〜３の比較考察から、薄板からなる見取図
上で長方形かつ扁平な一組の潜熱蓄熱セル４が内部容器
１に配置され、かつ個々の潜熱蓄熱セル４の間にスペー
サ格子５を用いて隙間空間６が形成されているのが判
る。それについてはまた図４が参照される。運転状態に
おいて隙間空間６を熱担体としての冷却水が貫通する。
潜熱蓄熱セル４中には蓄熱媒体が存在する。隙間空間６
は請求項１および７に記載するような隙間厚さを有す
る。潜熱蓄熱セル４は請求項１および８に記載するよう
なセル厚さ８を有する。それは外側に僅かなざらつきの
ある平滑な表面を有している。一組の潜熱蓄熱セル４は
十分な蓄熱容量をもたねばならず、かつ少なくとも７０
℃の蓄熱温度で少なくとも４００ワット時の蓄熱容量を
有しなければならない。図３および４の比較考察から、
スペーサ格子５は冷却水の流れ方向に延びている、潜熱
蓄熱セル４に隣接の格子要素９、およびこれに交差する
遊離の格子要素１０を有する。
【００１０】そのほか特別の調整が行われる。隙間厚さ
７およびセル厚さ８は、潜熱蓄熱器が少なくとも１００
ワット時／分の放熱速度で蓄熱温度から放熱するように
互いに調整され、遊離の格子要素１０は放熱速度に適当
する冷却水の流れ速度において遊離の格子要素１０で乱
流が生じるように配置され、一方潜熱蓄熱セル４に隣接
の格子要素９は蓄熱媒体の相転移から生じる潜熱蓄熱セ
ル４の容積変化を遊離の格子要素１０での乱流形成を損
なうことなく均等に受け入れるように互いに調整され
る。放熱の際２分間に蓄熱量の少なくとも５０％を冷却
水に放熱するように配置することが好ましい。実施例に
おいては、潜熱蓄熱セルが蓄熱媒体として水酸化バリウ
ム八水化物または水酸化バリウム八水化物に基づく混合
物を有する自動車蓄熱器が扱われる。
７およびセル厚さ８は、潜熱蓄熱器が少なくとも１００
ワット時／分の放熱速度で蓄熱温度から放熱するように
互いに調整され、遊離の格子要素１０は放熱速度に適当
する冷却水の流れ速度において遊離の格子要素１０で乱
流が生じるように配置され、一方潜熱蓄熱セル４に隣接
の格子要素９は蓄熱媒体の相転移から生じる潜熱蓄熱セ
ル４の容積変化を遊離の格子要素１０での乱流形成を損
なうことなく均等に受け入れるように互いに調整され
る。放熱の際２分間に蓄熱量の少なくとも５０％を冷却
水に放熱するように配置することが好ましい。実施例に
おいては、潜熱蓄熱セルが蓄熱媒体として水酸化バリウ
ム八水化物または水酸化バリウム八水化物に基づく混合
物を有する自動車蓄熱器が扱われる。
【００１１】実施例においておよび本発明の好ましい実
施態様によれば、潜熱蓄熱セル４は内部容器に本質的に
水平に配置され、それは請求項６に記載される厚さの薄
い銅板から成っている。放熱速度は少なくとも約１２０
ワット時／分になるようにする。
施態様によれば、潜熱蓄熱セル４は内部容器に本質的に
水平に配置され、それは請求項６に記載される厚さの薄
い銅板から成っている。放熱速度は少なくとも約１２０
ワット時／分になるようにする。
【００１２】既に記述したように、遊離の格子要素１０
は乱流発生器として形成される。図から知り得るような
対称形のゆえに、冷却液体において均質の等方性乱流の
スペクトルが形成され、その乱流球はいわばカルマンう
ず流路として遊離の格子要素で常に再生される。このこ
とは熱移行に対し特に有利である。遊離の格子要素１０
および隣接の格子要素９は円形断面、または、図示する
ように丸みを付けた角部をもつ長方形断面を有する。熱
移行を阻害する”死水領域”を回避するため、遊離の格
子要素１０と隣接の格子要素９との交差部も同様に丸み
１１を有する。熱力学的関係は実施例を示す図５で説明
される。横軸は時間を示ししかも直線分割される。横軸
の長さは２５分の時間間隔に相当する。縦軸上には同様
に直線で温度が示される。縦軸の長さは１００℃に相当
する。グラフには蓄熱および放熱からなる動程における
本発明の自動車蓄熱器の挙動をまとめて記載する。実線
で示す曲線は流動する熱水の温度を表す。Ｓ点までの一
点鎖線曲線は自動車蓄熱器の蓄熱をワット時で表す。Ｓ
点で蓄熱は約６００ワット時に達し、蓄熱容量は使い尽
くされる。自動車蓄熱器は相当する熱量を流動する熱水
から取り入れる。鎖線曲線は自動車蓄熱器から放熱の際
に出て行く水の温度を示す。この曲線は放熱の介在とと
もにその入口温度から初めは急速に、それからゆっくり
と蓄熱のために供給される熱水の温度と実質的に調和す
る蓄熱量の温度まで上昇する。この全範囲は自動車蓄熱
器の相転移の範囲である。その後、自動車蓄熱器から放
熱の際に出て行く水の温度は急速に低下する。一点鎖線
曲線はこの放熱の際にいわば逆に考察することができ
る。相転移の後に残留する残熱量ならびに自動車蓄熱器
から出て行く水の温度は相転移の後急速に低下する。
は乱流発生器として形成される。図から知り得るような
対称形のゆえに、冷却液体において均質の等方性乱流の
スペクトルが形成され、その乱流球はいわばカルマンう
ず流路として遊離の格子要素で常に再生される。このこ
とは熱移行に対し特に有利である。遊離の格子要素１０
および隣接の格子要素９は円形断面、または、図示する
ように丸みを付けた角部をもつ長方形断面を有する。熱
移行を阻害する”死水領域”を回避するため、遊離の格
子要素１０と隣接の格子要素９との交差部も同様に丸み
１１を有する。熱力学的関係は実施例を示す図５で説明
される。横軸は時間を示ししかも直線分割される。横軸
の長さは２５分の時間間隔に相当する。縦軸上には同様
に直線で温度が示される。縦軸の長さは１００℃に相当
する。グラフには蓄熱および放熱からなる動程における
本発明の自動車蓄熱器の挙動をまとめて記載する。実線
で示す曲線は流動する熱水の温度を表す。Ｓ点までの一
点鎖線曲線は自動車蓄熱器の蓄熱をワット時で表す。Ｓ
点で蓄熱は約６００ワット時に達し、蓄熱容量は使い尽
くされる。自動車蓄熱器は相当する熱量を流動する熱水
から取り入れる。鎖線曲線は自動車蓄熱器から放熱の際
に出て行く水の温度を示す。この曲線は放熱の介在とと
もにその入口温度から初めは急速に、それからゆっくり
と蓄熱のために供給される熱水の温度と実質的に調和す
る蓄熱量の温度まで上昇する。この全範囲は自動車蓄熱
器の相転移の範囲である。その後、自動車蓄熱器から放
熱の際に出て行く水の温度は急速に低下する。一点鎖線
曲線はこの放熱の際にいわば逆に考察することができ
る。相転移の後に残留する残熱量ならびに自動車蓄熱器
から出て行く水の温度は相転移の後急速に低下する。
【図１】本発明による自動車蓄熱器の潜熱蓄熱セルに平
行な縦断面図である。
行な縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ方向の断面図である。
【図３】図２の切欠き部分Ｂの主要部拡大図である。
【図４】図１の自動車蓄熱器のスペーサ格子の平面図で
ある。
ある。
【図５】本発明による自動車蓄熱器の熱力学的関係を説
明するグラフである。
明するグラフである。
１ 内部容器 ２ 外部容器 ３ 断熱空間 ４ 潜熱蓄熱セル ５ スペーサ格子 ６ 隙間空間 ７ 隙間厚さ ８ セル厚さ ９ 隣接の格子要素 １０ 遊離の格子要素 １１ 丸み
フロントページの続き (72)発明者 カール−ヨーゼフ、ヤコービ ドイツ、65366、ガイゼンハイム、ファイ ルヒェンヴェーク、６
Claims (12)
- 【請求項１】 内部容器、外部容器、および内部容器と
外部容器との間に断熱空間を有し、この内部容器は薄板
からなる見取図上で長方形かつ扁平な一組の潜熱蓄熱セ
ルが配置され、かつ個々の潜熱蓄熱セルの間にスペーサ
格子を用いて隙間空間が形成され、この隙間空間は運転
状態で熱担体としての冷却水が貫流し、潜熱蓄熱セル中
に蓄熱媒体が配置されている自動車蓄熱器であって、 ａ）隙間空間は１〜３ｍｍ範囲の隙間厚さを有し、 ｂ）潜熱蓄熱セルは５〜８ｍｍ範囲のセル厚さであり、
かつ外側に僅かなざらつきのある平滑な表面を有し、 ｃ）一組の潜熱蓄熱セルは少なくとも７０℃の蓄熱温度
で少なくとも４００ワット時の蓄熱容量を有し、並びに ｄ）スペーサ格子は冷却水の流れ方向に延びる、潜熱蓄
熱セルに隣接の格子要素、およびこれに交差する遊離の
格子要素を有し、 この際、隙間厚さおよびセル厚さは潜熱蓄熱器が少なく
とも１００ワット時／分の放熱速度で蓄熱温度から放熱
するように互いに調整され、遊離の格子要素は放熱速度
に適当する冷却水の流れ速度において遊離の格子要素で
乱流が生じるように配置され、かつ潜熱蓄熱セルに隣接
の格子要素は蓄熱媒体の相転移から生じる潜熱蓄熱セル
の容積変化を遊離の格子要素での乱流形成を損なうこと
なく均等に受け入れることを特徴する自動車蓄熱器。 - 【請求項２】 放熱において２分間に蓄熱量の少なくと
も５０％を冷却水に放熱することを特徴とする請求項１
に記載の自動車蓄熱器。 - 【請求項３】 潜熱蓄熱セルが蓄熱媒体として水酸化バ
リウム八水化物または水酸化バリウム八水化物に基づく
混合物を有することを特徴とする請求項１または２に記
載の自動車蓄熱器。 - 【請求項４】 内部容器中の潜熱蓄熱セルが本質的に水
平に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
か１項に記載の自動車蓄熱器。 - 【請求項５】 潜熱蓄熱セルが薄い銅板からなることを
特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動車
蓄熱器。 - 【請求項６】 潜熱蓄熱セルが冷却水の流れ方向に最大
５００ｍｍの長さをもち、かつ０．１〜０．１５ｍｍの
厚さの金属板からなることを特徴とする請求項１〜５の
いずれか１項に記載の自動車蓄熱器。 - 【請求項７】 隙間厚さが約１．５ｍｍであることを特
徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の自動車蓄
熱器。 - 【請求項８】 セル厚さが約６．５ｍｍであることを特
徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の自動車蓄
熱器。 - 【請求項９】 個々の潜熱蓄熱セルが３０〜７０ワット
時の蓄熱容量を有することを特徴とする請求項１〜８の
いずれか１項に記載の自動車蓄熱器。 - 【請求項１０】 放熱速度が約１２０ワット時／分であ
ることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載
の自動車蓄熱器。 - 【請求項１１】 遊離の格子要素が冷却液体において均
質な等方性乱流を生成するように形成かつ配置されるこ
とを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の
自動車蓄熱器。 - 【請求項１２】 遊離の格子要素および隣接の格子要素
が円形断面および／または丸みを付けた角部をもつ長方
形断面を有し、かつ遊離の格子要素と隣接の格子要素と
の交差部も同様に丸みを有することを特徴とする請求項
１〜１０のいずれか１項に記載の自動車蓄熱器。
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| DE4322899A DE4322899C1 (de) | 1993-07-09 | 1993-07-09 | Kraftfahrzeug-Wärmespeicher |
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