JPH04227477A - 熱蓄積手段の製造のための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】この発明は、熱蓄積手段の製造のための
、さらに特定的に、エンジンからの熱で動作する運搬装
置（ｖｅｈｉｃｌｅ）の加熱システムのための潜熱蓄積
手段の形をとる熱蓄積手段の製造のための方法に関し、
この手段は、絶縁領域を含む絶縁容器と、内部コンテナ
に配列され、かつその中に熱蓄積媒体のための少なくと
も１つのチャンバを有し、前記チャンバは、熱移転媒体
のための少なくとも１つの流出経路から、仕切り壁によ
って分離される熱蓄積コアと、熱移転媒体のための入口
ダクトおよび出口ダクトとを構成するように、外部コン
テナとその外部コンテナと距離を設けた関係に配列され
た内部コンテナから作られるハウジングを含み、かかる
ダクトは流出経路に接続されて、絶縁領域を通って外方
向に伸び、絶縁領域は脱気するためのハウジング内で焼
きつくされ、かつ排気されてしまっており、さらに蓄積
領域の中にチャージされるときの蓄積の充填温度と、そ
の後発生する最大温度との間で、蓄積媒体の容量は、そ
れぞれのチャンバの容量より大幅に温度とともに変化す
る。

【０００２】熱蓄積手段の製造および動作中に、使用さ
れる材料の選択に依存する温度しきい値は厳守されなけ
ればならない。この点に関しては、時には構成要素のた
めに使用される材料の問題であるかもしれないし、さら
に特に、かかる温度しきい値が熱蓄積媒体に対してどの
ように設定されようともそうである。たとえば、熱蓄積
媒体は熱影響に比較的敏感であるかもしれないし、しき
い値が限界を超えると低下させようとするかもしれない
。しかしながら、さらに熱蓄積手段上での、さらに特定
的に蒸気圧力および熱膨張の影響下での作用は、重要で
ある。

【０００３】これらの問題は、潜熱蓄積手段を例に取る
とさらに特定的に説明できる。熱蓄積手段の場合に、熱
蓄積媒体が使用され、これは熱蓄積手段がチャージ状態
のときは液体であり、熱蓄積手段のディスチャージ状態
におけるいわゆる過渡期温度以下では固体である。熱蓄
積手段の動作中の温度は、熱移転媒体の温度によって予
め定められ、これは熱蓄積手段をチャージするために、
かつそれゆえに熱蓄積手段の使用分野のために利用され
る。もし、自動車の場合に冷却水が熱移転媒体として利
用されれば、熱蓄積手段の動作中の温度は一般には９０
℃であり、１２５℃という最大温度を考慮に入れなけれ
ばならないであろう。もしＢａ（ＯＨ）２　・８Ｈ２　
Ｏが熱蓄積媒体として使用されれば、その沸点は１１０
℃に達するので、最大動作中温度では熱交換器の蒸気圧
力１．５ｂａｒが予期される。熱蓄積領域を熱蓄積媒体
で充填する際に、その温度は液体状態におけるできる限
り最も単純な取扱いを保証するために、融点以下の温度
でなければならない。それゆえに、充填温度と最大動作
温度との間に温度差があり、これは蓄積媒体の実質的な
熱膨張の原因になりがちであり、熱膨張は蒸気圧力に加
えて蓄積コアの機械的ローディングにつながる。

【０００４】考慮に入れなければならない他の温度は、
熱蓄積手段の製造中に発生する焼きつくし温度である。 かかる蓄積ハウジングの機械的製造の後、所望の絶縁効
果は絶縁領域の排気によって数分のうちに達成すること
が可能である。しかしながら、この絶縁作用は永久的で
はない、なぜなら、時間の経過とともに蒸発して、絶縁
領域における圧力を増大させ、それゆえに真空の絶縁効
果を低下させるかもしれない材料は、絶縁領域に隣接す
る外部コンテナおよび内部コンテナの表面上で、絶縁領
域に置かれた任意の放射シールドの表面上で、または多
孔性の絶縁材料上、および絶縁領域における必須の内部
構造、つまり供給および除去ダクトと内部コンテナを取
付けるための手段上でも吸収されるからである。

【０００５】この理由のために、製造中の機械的工程の
後、真空絶縁容器は長時間脱気され、絶縁領域はポンプ
によって連続的に排気される。経済的なレベル、たとえ
ば２４時間にまで脱気するために必要とされる時間を削
減するために、絶縁容器は脱気中高温にまで加熱され、
これは焼きつくしと名付けられる。１０℃の温度の上昇
は脱気時間を半減させるということは経験から理解され
る。

【０００６】真空容器の主な汚染物は壁上に堆積する水
であることはさらに周知である。かかる水の除去のため
に、３つの明白な温度段階があり、つまり低い蒸発率の
約１２０℃、非常に高い蒸発率の１８０℃、および事実
上１００倍に増加する蒸発の約３６０℃である。

【０００７】脱気中、長期間の効果は絶縁領域における
表面で到達される最低温度に依存することも周知である
。このことからわかるのは、ある長期間効果のためには
、絶縁空間を規定するすべての表面は最低温度に到達す
るかまたは超えなければならない。

【０００８】自動車工学における大規模な使用のために
、真空の長期間効果は必要であり、これは第２の温度レ
ベルの約１８０℃における焼きつくしを要求し、この値
は大部分の熱蓄積媒体の沸点を超えるので、焼きつくし
温度は最大動作温度を実質的に超えなければならず、そ
の理由のために−もし蓄積媒体がこの温度にさらされる
と−、蓄積コアは依然としてさらに増加する蒸気圧力の
効果と、また増加する熱膨張とにさらされるであろう。

【０００９】到達した最大温度で発生する蒸気圧力は、
この蒸気圧力にさらされる熱蓄積手段構成要素の適当な
寸法および設計によって対処できるかもしれない。

【００１０】

【この発明の短い概要】したがって、この発明の１つの
目的は、一方で熱蓄積手段上の熱膨張の望ましくない効
果を回避するような上述の方法の他の展開を提供するこ
とである。

【００１１】この発明の他の目的は、熱蓄積手段の比較
的単純な、つまり低温度および大気圧のみにおける熱蓄
積媒体での充填を与えることである。

【００１２】さらに、その方法は熱蓄積媒体の温度は、
以下の製造段階中および動作中に沸点を超えることが可
能なようでなければならない。

【００１３】これらの、または本件の明細書、特許請求
の範囲および図面から明らかな他の目的を達成するため
に、蓄積媒体のチャージは、発生する最大温度で蓄積媒
体の容量がそれに対して供給されるチャンバ容量とせい
ぜい等しいような量である。

【００１４】したがって、蓄積領域は蓄積媒体で完全に
充填されるわけではないし、それはむしろ意図された充
填温度と考慮に入れるべき最大温度に基づいて計算され
た許容チャージ量と、チャンバ壁の任意の機械的ローデ
ィングをチャージ材料の熱膨張によって生じさせること
ができないように使用されるこのチャージ量のみの問題
である。結果として、熱蓄積手段の動作中および製造中
に、熱蓄積媒体の沸点を超える可能性もある。

【００１５】この発明のよりよい理解は、図面を参照し
て潜熱蓄積手段のいくつかの実施例の後続の説明から次
第に増すであろう。

【００１６】

【この発明の実用的な実施例の詳細な説明】図１におい
て、金属構造である潜熱蓄積手段のハウジングは一般に
１０の参照符がつけられる。ハウジング１０は円筒状の
外部コンテナ１２と内部コンテナ１４から構成され、こ
の内部コンテナは最初のコンテナと同軸上に配列され、
かつまた円筒状であり、内部コンテナ１４は、ここに図
示されてはいないが、適当な取付手段または支持手段を
有し、外部コンテナ１２に対してそれ自体を保つので、
外部コンテナ１２と内部コンテナとの間にはクリアラン
スがあり、かかるクリアランスは絶縁空間１６を形成す
る。

【００１７】その終端側において、内部コンテナ１４に
は熱運搬体（ｖｅｈｉｃｌｅ）媒体のための供給ダクト
２０と除去ダクトとが備えられ、かかる除去ダクトはダ
クト２０に平行であり、したがって、図においては見え
ない。これらのダクトは内部コンテナのチャンバ２２の
中で開き、チャンバは図面の平面に平行に伸びる垂直の
分離仕切りによって供給ダクト２０に関連する部分と戻
りダクトに関連する部分とに分けられる。さらに、たと
えば塩混合物または塩溶液の形をとるもののような熱蓄
積媒体のためのチャンバ２４は、内部コンテナ１４にお
いて配置される。熱運搬体のための流出チャネル２７は
、チャンバ２４の境界を定める２つの終端壁４６と４８
との間で伸び、終端壁４８に隣接する空間２９は、熱運
搬体のための方向変更チャンバとして機能し、それは本
来は供給ダクト２０を通って流れ、すでに方向変更チャ
ンバ２９を通って流れてしまって、戻りダクトに向かっ
て流れている熱運搬体から、終端壁４６の前で上述の垂
直分離壁によって分離される。

【００１８】高真空は好ましくは絶縁空間１６において
生成される。この真空をできるだけ長く維持するために
、絶縁空間１６を規定する熱蓄積手段ハウジング１０の
表面は、従来の態様で約４００℃で加熱することによっ
て脱気される。

【００１９】熱損失をできるだけ低く保つために、外部
コンテナにおける内部コンテナ１４のそれぞれ取付手段
、または支持手段は、熱ブリッジが実質的に回避される
ように作られる。さらに、供給ダクト２０と除去ダクト
は、設置された熱蓄積手段の調節に関して非常に関係し
ているので、絶縁空間１６を通って最大垂直長さ、つま
りそれ以後は外部コンテナ１２を通って外方向に伸びる
点まで、下方向に伸びる。例証された実施例において、
供給ダクト２０と除去ダクトは垂直部分２６の中へ合流
するベンド２８を持つ内部コンテナで始まる。供給ダク
ト２０と戻りダクトの垂直部分２６において、バリア層
を内部コンテナ１４内の熱くなった熱移動媒体と、熱蓄
積手段の外部の熱運搬体の熱供給の中断後さめている部
分との間に設立することが可能であるので、絶縁効果は
さらに改善される。

【００２０】チャンバ２４は蓄積媒体の充填チャネル４
０と接続され、このチャネルは供給ダクト２０内をそれ
とその壁４７との間のクリアランスをもって伸び、直線
部分２６の初めの部分におけるベンド２８の後ろで終り
、そこで充填チャネル４０は、供給ダクト２０の直線部
分を通って導入可能なプラグ４４によって遮ることがで
きる。したがって、充填チャネル４０は、常に熱運搬体
の熱くなった部分によって占められる領域にあり、これ
は熱損失を防ぐ特に効果的な方法である。

【００２１】熱蓄積手段の他の実施例が図２および図３
に示され、これらの図において図１の部分に対応する部
分は類似の参照符によって示される。

【００２２】最も重大な違いは、蓄積媒体のための単一
のチャンバの代わりに、柔軟なケーシングによってお互
いから分離された多数の個々のチャンバ要素１２４があ
り、個々のチャンバ要素１２４は間隔部分１２１によっ
て距離をおいて設けられるので、チャンバ要素１２４の
間に熱運搬体にとって常に十分な流出断面があるという
事実に見られる。さらに特定的に、加熱効果、またはあ
るいは温度を制限する冷却効果が、熱運搬体のための流
出経路のために焼きつくし中に起こるときに、焼きつく
し温度に依存して蓄積媒体の容量が増加しても、十分な
流出断面があることを確実にすることは必要である。

【００２３】間隔部分１２１は、熱の移転を改善するた
めの乱流生成手段として同時に機能するが、図３に示さ
れるように、たとえばワイヤゲージ要素の形をとること
ができる。

【００２４】間隔部分１２１によって分離される多数の
チャンバ要素１２４は、ワイヤケーシング１０２の中で
封じ込められ、ワイヤケーシング１０２と内部コンテナ
１４の壁との間に配置された間隔部分１２３によって形
成される絶縁間隙１０４を形成しながら内部コンテナ１
４の中に挿入される。

【００２５】すべてのチャンバ要素１２４には、共通の
充填ダクト１２９が備えられ、それはすでに説明された
態様で供給ダクト２０のベンド２８を介して伸び、かつ
垂直に下方向に伸びる供給ダクト２０の部分２６の入口
終端で終るとともに、この点で閉キャップ１３１によっ
て遮られる。

【００２６】図２と図３との実施例の場合に、チャンバ
要素１２４は硬い材料でつくられてもよいし、または各
々のチャンバ要素１２４を、たとえばその設置に先立っ
て別々に充填することも可能であることは加えて注目さ
れる。

【００２７】硬いチャンバ２４の場合、または硬いチャ
ンバ要素１２４の場合、蓄積媒体に利用できる最大チャ
ンバ容量は、チャンバの寸法から得られるかもしれない
。もし、柔軟な壁を持つチャンバ要素１２４が使用され
れば、発生する最大温度で間隔部分１２１と１２３とに
よって制限されたチャンバ要素１２４の壁の最大膨張と
それによる容量の増加は、蓄積媒体のチャージ量を選択
する際に考慮に入れることができる。チャージ量は最大
予期温度、熱蓄積手段の構造上の特徴のために利用でき
るチャンバ容量、およびチャージ温度から想定最大温度
への温度上昇による蓄積媒体の容量における増大に基づ
いて確かめられるので、それぞれチャンバまたはチャン
バ要素の単純な充填は可能にされ、同時に熱蓄積手段の
構造に対する熱蓄積媒体の熱膨張による有害な影響の危
険は回避される。

【図面の簡単な説明】

【図１】内部コンテナにおいて、蓄積媒体のための単一
のチャンバを有し、それを通って熱運搬体のための流出
ダクトが伸びる、熱蓄積手段を通って切り取られた断面
図である。

【図２】熱運搬体の流出領域から分離された、蓄積媒体
のための別々のチャンバを内部コンテナにおいて有する
、熱蓄積手段を通って切り取られた図１に対応する断面
を示す図である。

【図３】図２に従って熱蓄積手段を通る線ＩＩＩ−ＩＩ
Ｉ上で切り取られた断面図である。

【符号の説明】

１０　　ハウジング １２　　外部コンテナ １４　　内部コンテナ １６　　絶縁空間 ２０　　供給ダクト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　熱蓄積手段の製造のための、さらに特
   定的にエンジンからの熱で動作する運搬装置（ｖｅｈｉ
   ｃｌｅ）の加熱システムのための潜熱蓄積手段の形をと
   る熱蓄積手段の製造のための方法において、この手段は
   、絶縁領域を含む絶縁容器と、内部コンテナに配列され
   かつその中に熱蓄積媒体のための少なくとも１つのチャ
   ンバを有し、前記チャンバは熱移転媒体のための少なく
   とも１つの流出経路から仕切り壁によって分離される熱
   蓄積コアと、流出経路に接続されて、絶縁領域を通って
   外方向に伸び、絶縁領域は脱気するためのハウジング内
   で焼きつくされ、かつ排気されてしまっているようなダ
   クトである熱移転媒体のための入口ダクトおよび出口ダ
   クトとを構成するように、外部コンテナとその外部コン
   テナと距離を設けた関係に配列された内部コンテナから
   作られるハウジングを含み、かつ蓄積領域の中でチャー
   ジされる時の蓄積の充填温度と、その後発生する最大温
   度との間で、蓄積媒体の容量は、それぞれのチャンバの
   容量より大幅に温度とともに変化し、改良点は蓄積媒体
   の充填チャージ量は、発生する最大温度で、蓄積媒体の
   容量が関連するチャンバ容量にせいぜい等しいという点
   にある、熱蓄積手段の製造のための方法。