JPH0630674U - 蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 伝熱媒体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の提供。 【構成】 内部に熱を断熱保存する蓄熱コア２１部を有
し、該蓄熱コア部には蓄熱剤２６の収容部２５と該収容
部を循環して流れる伝熱媒体流路２４が形成され、さら
に該伝熱媒体流路に連通する導入管３０と排出管３１が
設けられており、該導入管を通じて該蓄熱コア部に導か
れた伝熱媒体と該蓄熱剤収容部の蓄熱剤との間で熱交換
が行われる蓄熱装置２０において、上記導入管の内部に
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】 伝熱媒体（冷却水）が導入管を流れる間に乱
流発生部によって乱流状態となって蓄熱コア部に導入さ
れるので伝熱媒体流の温度境界層が解消され、伝熱効果
が高まり、蓄熱剤との熱交換率が向上する。また乱流発
生部は蓄熱装置の導入管に形成されており、従って蓄熱
コア部などの本体部分の大幅な変更を加えずに実施する
ことができる。

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、ま た蓄熱コア部で熱交換を行った伝熱媒体を外部に導くために、蓄熱コア部に導入 管と排出管が接続されている。従来の蓄熱装置に取り付けられている導入管には 丸管や平管が用いられているが、これらは何れもストレートパイプであり、管内 壁に凹凸などの加工は施されていない。従って、内燃機関の余熱によって加熱さ れた伝熱媒体は導入管の管内で規則的に流れ、層流状態で蓄熱コア部に導かれる 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 部分は放熱のためにやや温度が低い状態で流れる。このため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、蓄熱装置の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、蓄熱コア部に伝熱媒体を乱流状態で導入する 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、さらに該伝熱媒体 流路に連通する導入管と排出管が設けられており、該導入管を通じて該蓄熱コア 部に導かれた伝熱媒体と該蓄熱剤収容部の蓄熱剤との間で熱交換が行われる蓄熱 装置において、上記導入管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）上記導入管の長手方向に連なる螺旋状の凸条部材を該導入管の内部に設 けることにより上記乱流発生部を形成した上記（１）の蓄熱装置。 （３）上記導入管の内壁を内側に突出させることにより導入管の長手方向に連 なる螺旋状の凸条部材を形成し、該凸条部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、 （４）上記導入管の長手方向に連なる螺旋状の凸条部材を該導入管の内部に形 成すると共に該導入管の管径を部分的に拡大することにより上記乱流発生部を形 成した上記（１）の蓄熱装置、 （５）上記導入管の長手方向に連なる螺旋状の凸条部材を該導入管の内部に形 成すると共に該導入管の管径を部分的に狭めることにより上記乱流発生部を形成 した上記（１）の蓄熱装置、 （６）上記導入管の管内を横切る網状部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概略を示す部分切欠斜視図であり、図２ないし 図８は上記蓄熱装置に用いられる導入管の概略斜視図である。 図１において、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２３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２６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。

【０００６】 上記導入管３０の内部には乱流発生部が形成されている。該乱流発生部の一例 を図２に示す。本実施例では図示するように乱流発生部１０は導入管３０の内壁 に沿って装入した相対向する１対の凸条部材１１、１２によって形成されている 。該凸条部材１１、１２は導入管３０の内壁に沿って長手方向に螺旋状に連なっ て装着されている。該凸条部材１１、１２を管内に装着するには、その一例とし て導入管３０の管径よりもやや大きな径の螺旋状に伸びる弾性材を用い、該螺旋 状の弾性材を導入管３０の内部に押し込め、その反発力によって管内部に押圧固 定すれば、容易に装着することができる。なお、本図には１対の凸条部材１１、 １２を用いた例を示したが、凸条部材の個数、太さおよび螺旋の長さやピッチな どは導入管の管径や伝熱媒体の種類および流量などの条件に応じて適宜定められ る。 伝熱媒体（冷却水）は導入管３０の上記凸条部材１１、１２を設けた部分を流 れる際に、該凸条部材１１、１２によって層流状態が崩れ、旋回状態の乱流とな り、この状態で蓄熱コア部に導入される。 上記図２の例は、螺旋状の棒状部材を導入管３０の内部に装入して上記凸条部 材１１、１２を形成したものであるが、図３は、導入管３０の内壁を内側に突出 させることにより上記凸条部材１１、１２を形成したものであり、図２の場合と 同様の乱流が導入管３０の内部に発生する。

【０００７】 図４は、導入管３０の内部に螺旋状の棒状部材を装入して図２と同様の凸条部 材１１、１２を形成すると共に該導入管３０の管径を部分的に拡大して乱流発生 部を形成した例である。該導入管３０を流れる伝熱媒体は凸条部材１１、１２に よって旋回流となり、さらに拡大部分３５において乱流状態が強まり、この状態 で蓄熱コア部に導入される。 図５は、導入管３０の内壁を内側に突出させることにより上記凸条部材１１、 １２を形成すると共に該導入管３０の管径を部分的に拡大して乱流発生部を形成 した例である。図４と同様に該導入管３０を流れる伝熱媒体は凸条部材１１、１ ２によって旋回流となり、さらに拡大部分３５において乱流状態が強まって蓄熱 コア部に導入される。

【０００８】 図６は、導入管３０の内部に螺旋状の棒状部材を装入して図２と同様の凸条部 材１１、１２を形成すると共に、図５とは逆に該導入管３０の管径を部分的に狭 めて乱流発生部を形成した例である。該導入管３０を流れる伝熱媒体は凸条部材 １１、１２によって旋回流となり、さらに縮小部分３６において管壁の抵抗を受 けて乱流状態が強まった状態で蓄熱コア部に導入される。 図７は、導入管３０の内壁を内側に突出させることにより上記凸条部材１１、 １２を形成すると共に該導入管３０の管径を部分的に狭めて乱流発生部を形成し た例である。図６と同様に該導入管３０を流れる伝熱媒体は凸条部材１１、１２ によって旋回流となり、さらに縮小部分３６において乱流状態が強まって蓄熱コ ア部に導入される。

【０００９】 図８は、凸条部材を用いる上記実施例と異なり、導入管３０の管内を横切る網 状部材３７によって乱流発生部を形成したものである。該網状部材３７は導入管 ３０の断面を覆うように設けられる。該網状部材３７は導入管の内部で適当な間 隔を隔てて複数個設けても良い。また該網状部材３７と上記凸条部材１１、１２ および拡大部３５または縮小部３６とを組合わせてもよい。なお、該網状部材３ ７のメッシュ数などは導入管３０の管径や伝熱媒体の種類および流量などの条件 に応じて適宜定められる。 本実施例では、伝熱媒体が上記網状部材３７を通過する際に乱流となって蓄熱 コア部に導入され、また伝熱媒体中に異物が混入している場合には、この異物が 上記網状部材３７に捕捉される。

【００１０】

【考案の効果】

本考案の蓄熱装置では、伝熱媒体（冷却水）が導入管を通じて蓄熱コア部に導 入される際に、導入管を流れる間に乱流発生部によって乱流状態となり、伝熱媒 体流の温度境界層が解消されるので伝熱効果が高まり、蓄熱コア部において蓄熱 剤との熱交換率が向上する。また網状部材を用いる実施例においては、伝熱媒体 中の異物を捕捉することができるので、異物が蓄熱コア部に運ばれて伝熱媒体流 路の細溝を閉塞するなどの問題を防止することができる。なお、本考案の乱流発 生部は蓄熱装置の導入管に形成されており、従って蓄熱コア部などの本体部分の 大幅な変更を加えず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概略を示す部分切欠斜
視図。

【図２】本考案に係る蓄熱装置に用いられる導入管の概
略斜視図。

【図３】本考案に係る蓄熱装置に用いられる導入管の概
略斜視図。

【図４】本考案に係る蓄熱装置に用いられる導入管の概
略斜視図。

【図５】本考案に係る蓄熱装置に用いられる導入管の概
略斜視図。

【図６】本考案に係る蓄熱装置に用いられる導入管の概
略斜視図。

【図７】本考案に係る蓄熱装置に用いられる導入管の概
略斜視図。

【図８】本考案に係る蓄熱装置に用いられる導入管の概
略斜視図。

【符号の説明】

１０−乱流発生部 １１、１２−凸条部材 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 ３５−拡大部 ３６−縮小部 ３７−網状部材

───────────────────────────────────────────────────── 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 (6)

【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、さらに該伝熱媒体
   流路に連通する導入管と排出管が設けられており、該導
   入管を通じて該蓄熱コア部に導かれた伝熱媒体と該蓄熱
   剤収容部の蓄熱剤との間で熱交換が行われる蓄熱装置に
   おいて、上記導入管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】 上記導入管の長手方向に連なる螺旋状の
   凸条部材を該導入管の内部に設けることにより上記乱流
   発生部を形成した請求項１の蓄熱装置。
3. 【請求項３】 上記導入管の内壁を内側に突出させるこ
   とにより導入管の長手方向に連なる螺旋状の凸条部材を
   形成し、該凸条部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。
4. 【請求項４】 上記導入管の長手方向に連なる螺旋状の
   凸条部材を該導入管の内部に形成すると共に該導入管の
   管径を部分的に拡大することにより上記乱流発生部を形
   成した請求項１の蓄熱装置。
5. 【請求項５】 上記導入管の長手方向に連なる螺旋状の
   凸条部材を該導入管の内部に形成すると共に該導入管の
   管径を部分的に狭めることにより上記乱流発生部を形成
   した請求項１の蓄熱装置。
6. 【請求項６】 上記導入管の管内を横切る網状部材によ
   って上記乱流発生部を形成した請求項１の蓄熱装置。