JPH0611286A - 排熱利用型蓄熱器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 効率良く蓄熱することができる排熱利用型蓄
熱器を得ることが目的である。 【構成】 蓄熱器１０は、蓄熱器本体１２、ブライン１
４、蓄熱カプセル１６で構成されており、その蓄熱器本
体１２の一壁部１２Ａにインバータ素子１８が埋設され
ている。従って、インバータ素子１８で発生した熱は直
接蓄熱器本体１２に伝達され、ブライン１４を介して蓄
熱カプセル１６に蓄熱される。このため、効率良く蓄熱
される。なお、この蓄熱された熱は冬場は暖房に利用さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両内部に配設された
発熱部材から放出される排熱を蓄熱して有効に利用する
ための排熱利用型蓄熱器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両、特に電気自動車の内部に
は種々の発熱部材（例えば、インバータ、モータ）が機
能部品として組み込まれている。例えば、ＷＯ ９１／
１７９０２号公報に開示された電気自動車を例にとる
と、前輪、後輪の駆動源としてモータが用いられてお
り、これらのモータは駆動することにより発熱する。従
って、この公報に開示された構造では、発熱したモータ
を冷却するべく室内空調用の冷房サイクルにおける冷媒
管を各モータに接続し、これにより発熱した各モータを
冷却するように構成されている。

【０００３】しかしながら、この構成による場合、発熱
するモータを冷却することによるモータの性能の維持を
目的とするのみであるため、モータで発生した熱は基本
的には利用されないものとなっている。また、この構造
による場合、本来室内空調用である冷媒を用いる構造で
あるため、室内の冷房効率もいきおい低下する。

【０００４】ところが、最近では、発熱部材（エンジン
等）の排熱を蓄熱する蓄熱器を備えた車両もある。この
種の車両では、発熱部材と蓄熱器とを冷媒管で接続し
て、この冷媒管を流れる冷媒から蓄熱するようになって
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな蓄熱構造による場合、発熱部材から発せられた熱を
吸熱して冷媒管及び冷媒によって蓄熱器まで送るまで
に、熱が冷媒管表面から逃げてしまう。このため、上述
した蓄熱構造では、蓄熱効率が低下するという問題点が
生じる。

【０００６】本発明は上記事実を考慮し、効率良く蓄熱
することができる排熱利用型蓄熱器を得ることが目的で
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、車両内部に配設された発熱部材の少なくとも一部
を、融点を越えても溶解しない蓄熱材で構成された蓄熱
器本体の壁内に埋設しまたは蓄熱器本体の壁で略緊密に
包囲したことを特徴としている。

【０００８】請求項２記載の本発明は、請求項１記載の
本発明において、前記蓄熱器本体内に所定の蓄熱温度に
設定された蓄熱体を熱伝導媒体を介して封入したことを
特徴としている。

【０００９】

【作用】請求項１記載の本発明に係る排熱利用型蓄熱器
によれば、車両内部に配設された発熱部材の少なくとも
一部が蓄熱器本体の壁内に埋設され、または蓄熱器本体
の壁で略緊密に包囲されているので、発熱部材が発熱す
るとこのときの熱は直接的に蓄熱器本体の壁に蓄熱され
る。なお、蓄熱器本体は融点を越えても溶解しない蓄熱
材で構成されているので、潜熱が蓄熱されることにな
る。

【００１０】上述したことから、蓄熱過程にロスが生じ
ることがなく効率良く蓄熱することができると共に、潜
熱蓄熱であるためその蓄熱量も著しく増加する。

【００１１】請求項２記載の本発明に係る排熱利用型蓄
熱器によれば、請求項１記載の本発明において、蓄熱器
本体内に所定の蓄熱温度に設定された蓄熱体を熱伝導媒
体を介して封入したので、蓄熱器本体、熱伝導媒体、蓄
熱体の順に熱が伝わり蓄熱される。ここで、蓄熱体は、
所定の蓄熱温度に設定されているので、発熱部材で発生
した熱は所定の蓄熱温度下で蓄熱される。従って、蓄熱
体の蓄熱温度の設定如何で蓄熱量を飛躍的に増加させる
ことも可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明が適用された一実施例を図１に
基づいて説明する。

【００１３】図１には、本発明に係る排熱利用型蓄熱器
としての蓄熱器１０を利用した排熱利用システムの概略
構成図が示されている。なお、本実施例では、この排熱
利用システムを図示しない電気自動車に適用している。

【００１４】蓄熱器１０は、中空直方体形状の蓄熱器本
体１２と、その内部に封入された熱伝導媒体としてのブ
ライン１４と、このブライン１４中に浸漬した状態で封
入された複数個の蓄熱体としての蓄熱カプセル１６と、
から構成されている。

【００１５】蓄熱器本体１２は、融点を越えても溶解し
ない潜熱蓄熱材料で形成されている。なお、この蓄熱器
本体１２の融点は後述するインバータ素子１８の許容温
度よりも低く、滴点はインバータ素子１８の許容温度よ
りも高い。

【００１６】また、ブライン１４中に浸漬した状態で封
入された蓄熱カプセル１６は球状とされており、所定の
蓄熱温度に設定されている。従って、蓄熱カプセル１６
は、設定された温度で蓄熱する。なお、蓄熱カプセル１
６の蓄熱エネルギー密度（単位重量当たりの蓄熱可能な
エネルギーの密度）は、蓄熱器本体１２のそれよりも大
きい。

【００１７】また、蓄熱器本体１２の一壁部１２Ａに
は、発熱部材としてのインバータ素子１８の一部（フィ
ン１８Ａを含む）が埋設されている。従って、インバー
タ素子１８が発熱すると、そのときの熱は直接蓄熱器本
体１２の一壁部１２Ａに伝達される。なお、このインバ
ータ素子１８は、電気自動車のモータの駆動制御のため
に用いられている。

【００１８】上述した蓄熱器本体１２内へは、管路２０
の一端及び他端貫通されており、これにより一つの閉ル
ープが構成されている。管路２０の途中には、ウォータ
ポンプ２２が配置されており、必要に応じてブライン１
４を図１の矢印Ａ方向へ送給し、循環させている。ま
た、管路２０の途中には、ブライン１４の送給方向下流
側に室内熱交換器２４が配置されている。室内熱交換器
２４に隣接する位置にはファン２６が配置されており、
必要に応じて室内空間２８へ空調空気を送給している。

【００１９】また、蓄熱器本体１２内には、別の蓄熱器
内熱交換器３０が配置されている。この蓄熱器内熱交換
器３０は、室外熱交換器３２、四方弁３４、圧縮機３６
と冷媒管３８を介して接続されてヒートポンプサイクル
を構成している。

【００２０】以下に、本実施例の作用を暖房時と冷房時
とに分けて説明する。図示しない電気自動車のモータが
駆動してインバータ素子１８が発熱すると、このときの
熱はまず蓄熱器本体１２に直接伝達されて蓄熱される。
次いで、ブライン１４を介して所定の蓄熱温度で蓄熱カ
プセル１６に蓄熱される。

【００２１】この状態でウォータポンプ２２が駆動さ
れ、温められたブライン１４が図１の矢印Ａ方向へと送
給される。このため、室内熱交換器２４付近の空気が温
められ、ファン２６によって温風が室内空間２８に送給
される。

【００２２】また、この暖房時には、ヒートポンプサイ
クルの冷媒の流れが四方弁３４の切り換えにより図１の
矢印Ｂ方向とされる。これにより、冷媒は、圧縮機３
６、蓄熱器内熱交換器３０、室外熱交換器３２の順に流
れるので、蓄熱器内熱交換器３０が凝縮器として機能
し、放熱作用をする。つまり、この場合の蓄熱器内熱交
換器３０は、インバータ素子１８と同様に発熱部材とし
て機能する。従って、発熱量がインバータ素子１８だけ
の場合よりも増加するので、蓄熱効率が向上する。

【００２３】一方、冷房時には、ヒートポンプサイクル
の冷媒の流れが四方弁３４の切り換えにより図１の矢印
Ｃ方向とされる。これにより、冷媒は、圧縮機３６、室
外熱交換器３２、及び蓄熱器内熱交換器３０の順に流れ
るので、蓄熱器内熱交換器３０が蒸発器として機能し、
吸熱作用をする。つまり、この場合の蓄熱器内熱交換器
３０は、インバータ素子１８とは逆に冷却部材として機
能する。このため、蓄熱器１０は蓄冷作用をする。この
状態でウォータポンプ２２が駆動され、冷却されたブラ
イン１４が図１の矢印Ａ方向へ送給される。従って、室
内熱交換器２４付近の空気が冷却され、ファン２６によ
って冷風が室内空間２８へと送給される。これにより、
車室内の冷房が行われる。

【００２４】なお、この冷房時には、蓄熱器１０が蓄冷
を行うことから、蓄熱器本体１２の壁部１２Ａも冷却さ
れる。従って、インバータ素子１８も充分に冷却される
ことになる。

【００２５】このように本実施例では、インバータ素子
１８を蓄熱器本体１２の壁部１２Ａに埋設したことによ
り、インバータ素子１８から発生した熱を直接蓄熱器本
体１２の壁部１２Ａに伝達し、蓄熱するようにしたの
で、従来技術の項で説明したように間接的に蓄熱する場
合に比べ、熱エネルギー損失がない。このため、インバ
ータ素子１８から発生した熱のすべてを暖房用として効
率良く利用することができる。さらに、蓄熱器本体１２
の壁部１２Ａにインバータ素子１８を埋設する構成であ
るため、装置の小型化を図ることができる。

【００２６】また、本実施例では、蓄熱器本体１２内に
所定の蓄熱温度に設定された複数個の蓄熱カプセル１６
を封入したので、これがない場合に比べ、蓄熱効率を著
しく向上させることができる。

【００２７】また、本実施例では、蓄熱サイクルに加え
ヒートポンプサイクルを併用しているので、暖房時には
インバータ素子１８と相まって発熱量を増加させること
ができ、冷房時には蓄熱器１０が蓄冷作用をするのでイ
ンバータ素子１８を充分に冷却することができる。

【００２８】さらに、上り坂を走行している場合等、イ
ンバータ素子１８が非定常的に発熱するときには、蓄熱
器本体１２が熱の干渉材として機能するので、インバー
タ素子１８が急激に温度上昇することを防止することが
できる。

【００２９】また、本実施例では、インバータ素子１８
の排熱を利用して暖房する構成であるため、例えばヒー
タ等を用いて蓄熱器１０に蓄熱させる構成、つまり排熱
を利用するのではなく蓄熱のための熱源を別途設ける構
成に比べ、電力の削減を図ることができる。このこと
は、電気自動車に適用した場合を考えると、走行距離の
増加に資するという効果に繋がる。

【００３０】なお、本実施例では、インバータ素子１８
の排熱を利用する構成であるが、これに限らず、モータ
の排熱を利用する構成でもよい。モータの排熱を利用す
る場合には、蓄熱器本体の形状を変更してその壁部によ
ってモータを略緊密に包囲するように構成すればよい。

【００３１】また、本実施例では、蓄熱器１０による蓄
熱サイクルに加え、ヒートポンプサイクルを併用するシ
ステムを例にして説明したが、蓄熱サイクルのみにして
もよい。この場合、冷房用のシステムを別途設ければよ
い。

【００３２】さらに、本実施例では、電気自動車を適用
対象としているが、通常の車両に適用することも可能で
ある。

【００３３】

【発明の効果】請求項１記載の本発明に係る排熱利用型
蓄熱器は、車両内部に配設された発熱部材の少なくとも
一部を、融点を越えても溶解しない蓄熱材で構成された
蓄熱器本体の壁内に埋設しまたは蓄熱器本体の壁で略緊
密に包囲したので、発熱部材が発熱するとこのときの熱
を直接的に蓄熱器本体の壁に蓄熱することができ、効率
良く蓄熱することができるという優れた効果を有する。

【００３４】請求項２記載の本発明に係る排熱利用型蓄
熱器は、請求項１記載の本発明において、蓄熱器本体内
に所定の蓄熱温度に設定された蓄熱体を熱伝導媒体を介
して封入したので、所定の蓄熱温度下で蓄熱することが
でき、設定温度如何で蓄熱量を飛躍的に増加させること
も可能になるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る蓄熱器を備えた排熱利用システ
ムを示す概略構成図である。

【符号の説明】

１０ 蓄熱器（排熱利用型蓄熱器） １２ 蓄熱器本体 １４ ブライン（熱伝導媒体） １６ 蓄熱カプセル（蓄熱体） １８ インバータ素子（発熱部材）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両内部に配設された発熱部材の少なく
   とも一部を、融点を越えても溶解しない蓄熱材で構成さ
   れた蓄熱器本体の壁内に埋設しまたは蓄熱器本体の壁で
   略緊密に包囲したことを特徴とする排熱利用型蓄熱器。
2. 【請求項２】 前記蓄熱器本体内に所定の蓄熱温度に設
   定された蓄熱体を熱伝導媒体を介して封入したことを特
   徴とする請求項１記載の排熱利用型蓄熱器。