JP2004034853A - Heat storage unit - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat storage unit capable of securing large heat storage capacity and high performance, and reducing parts count and cost by absorbing volume change of heat storage material without being accompanied with falloff of heat storage capacity, falloff of heat transfer rate and oxidation degrading of thermal material by oxygen in air. <P>SOLUTION: A main member 12 includes a fluid flow passage forming part 25 having a fluid flow passage 24 in which fluid introduced from a inlet part 82 flows formed inside of an outer wall part 21 thereof and a heat storage material filling space forming part 28 having a heat storage material filling space 27 to be filled with thermal storage material changing volume thereof according to heat storage condition formed adjacently to the fluid flow passage, and is provided with a fluid passage switching part 13 selectively switching a place into which fluid introduced from the inlet part 82 flows to the fluid flow passage 24 and a bypass flow passage bypassing the fluid flow passage according to a position of a transfer member 42 transferring due to volume change of heat storage material, on an outside thereof. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃熱回収に適した蓄熱ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、内燃機関においては、駆動時に多くの廃熱を発生させる一方で、起動時には熱量を付与することで起動が円滑になることから、駆動時の廃熱を蓄熱して起動時のウォームアップに使用するように蓄熱ユニットが設けられたものがある。
【０００３】
従来の蓄熱ユニットに関するものとして、例えば、特公平５−４２４４号公報に開示されたものがある。この蓄熱ユニットは、内箱とこの内箱の外側を覆う断熱材とこの断熱材の外側を覆う外箱とを有し、中心部分の一側に流体を導入させるための入口部が設けられるとともに中心部分の他側に流体を排出させるための出口部が設けられた箱体と、包体内に蓄熱材を封入してなるとともに箱体内に配置される蓄熱体と、この蓄熱体が巻き付けられる心材とを有している。そして、蓄熱体は複数のスペーサを介在させつつ心材に渦状に巻きつけられることによって、熱交換される流体を流す流体流路となる隙間を形成するようになっている。
【０００４】
上記を含む従来の蓄熱ユニットにおいては、蓄熱材として、例えばＰＣＭ（Ｐｈａｓｅ　Ｃｈａｎｇｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ：相変化蓄熱材）が用いられることになり、蓄熱材が液体から固体に変わるときの融解潜熱を利用することで、小型軽量で、大きな熱エネルギを蓄えることができ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、上記ＰＣＭを含む蓄熱材には、固体と液体とで密度に違いがあって蓄熱状態に応じて体積が変化するものがあり、密閉された空間では固相と液相との間で起こる体積変化で蓄熱ユニットの構成部品を変形させてしまうことがある。その対策として、蓄熱材を充填する蓄熱材充填空間に所定量の空気を封入しておき、この空気によって体積変化を吸収することが一般には行われるが、このように空気によって蓄熱材の体積変化を構成部品に変形等を生じさせずに吸収するためには、封入する空気の量を蓄熱材の体積変化分よりも大幅に多くしなければならず、蓄熱容量の減少、熱伝達率の減少および空気中の酸素による蓄熱材の酸化劣化等の問題が生じることになる。
【０００６】
また、蓄熱ユニットは、蓄熱過程において、十分に流体からの熱を蓄え流体と同じ温度になると、その後は有効に蓄熱されず、無駄な流路抵抗となってしまうため、外部から蓄熱材の状態を検知して流体流路を蓄熱ユニットをバイパスする流路に切り替える必要があり、このため、センサ、三方弁、コントロールユニットおよびアクチュエータ等の部品が必要で、部品点数が多くコストが高いという問題があった。
【０００７】
したがって、本発明は、蓄熱容量の減少、熱伝達率の減少および空気中の酸素による蓄熱材の酸化劣化等を伴わずに蓄熱材の体積変化を吸収することで、蓄熱容量を多く確保できて高性能化が図れ、しかも部品点数およびコストを低減することができる蓄熱ユニットの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の蓄熱ユニットは、両端に開口部（例えば実施の形態における開口部２０）を有する筒状の外壁部（例えば実施の形態における外壁部２１）と、入口部（例えば実施の形態における入口部８２）から導入された熱量を有する流体を流動させる流体流路（例えば実施の形態における流体流路２４）を前記外壁部よりも内側に形成する流体流路形成部（例えば実施の形態における流体流路形成部２５）と、蓄熱状態に応じて体積が変化する蓄熱材（例えば実施の形態における蓄熱材２６）が充填される蓄熱材充填空間（例えば実施の形態における蓄熱材充填空間２７）を前記外壁部よりも内側に前記流体流路に隣接して形成する蓄熱材充填空間形成部（例えば実施の形態における蓄熱材充填空間形成部２８）とが一体成形された主部材（例えば実施の形態における主部材１２）と、該主部材の外側に設けられるとともに、前記入口部から導入された前記流体の流入先を前記蓄熱材の体積変化で移動する移動部材（例えば実施の形態におけるスライダ４２）の位置によって前記流体流路と該流体流路をバイパスして排出させるバイパス流路（例えば実施の形態におけるバイパス流路９０）とに選択的に切り替える流路切替部（例えば実施の形態におけるスライダユニット１３）とを備えることを特徴としている。
【０００９】
これにより、蓄熱材が蓄熱状態によって体積が変化すると、移動部材が移動することでこの体積変化を吸収する。よって、蓄熱材充填空間に蓄熱材の体積変化を吸収するための空気を封入する必要が無くなり十分な量の蓄熱材を蓄熱材充填空間に充填することができる。
【００１０】
しかも、流路切替部は、この蓄熱材の体積変化に応じた移動部材の移動を利用して、入口部から導入された流体の流入先を流体流路としたり、バイパス流路としたりするものであるため、センサ、三方弁、コントロールユニットおよびアクチュエータ等の部品が不要となる。
【００１１】
加えて、流路切替部が、外壁部と流体流路形成部と蓄熱材充填空間形成部とが一体成形された主部材の外側に設けられているため、流路切替部が内蔵される場合に比して、主部材には流路切替部を設けることによる形状的な制約が少なくなる。
【００１２】
本発明の請求項２記載の蓄熱ユニットは、請求項１記載のものに関して、前記流体流路および前記蓄熱材充填空間は、それぞれ、両端の前記開口部同士を結ぶ方向の軸線を中心とした二重以上の螺旋状をなしており、前記流路切替部は、前記主部材に対し両端の前記開口部同士を結ぶ方向に並んで配設されていることを特徴としている。
【００１３】
これにより、流体流路が二重以上の螺旋状をなしているため、一重螺旋に比べ、同一流量では熱交換面積を減らすことなく、流速を大きく落とすことができる。また、一重螺旋に比べ、同一流量では熱交換面積を減らすことなく、流路の幅を狭くすることができ、流動する流体の量を減らすことができる。
【００１４】
しかも、このように、流体流路および蓄熱材充填空間を二重以上の螺旋状とした場合に、二重以上の螺旋状の蓄熱材充填空間が螺旋の中央側に集まる形状になるが、蓄熱材の体積変化で流路切替部の移動部材を良好に作動させるためには、このように中央側に集まった蓄熱材充填空間の中央側のすべてから、蓄熱材の体積変化を集中させて流路切替部の移動部材に伝達するのが効率が良い。このような理由から、主部材に対し該主部材の両端の開口部同士を結ぶ方向に並んで流路切替部を配設することで、上記蓄熱材の体積変化を効率良く移動部材に伝えることができる。
【００１５】
本発明の請求項３記載の蓄熱ユニットは、請求項２記載のものに関して、前記移動部材は、前記主部材の両端の前記開口部同士を結ぶ方向に沿って移動することを特徴としている。
【００１６】
上記のように二重以上の螺旋状の蓄熱材充填空間の螺旋の中央側のすべてから蓄熱材の体積変化を集中させて、主部材の両端の開口部同士を結ぶ方向に並んで配設された流路切替部の移動部材に伝達する際に、蓄熱材の体積変化の方向は主部材の開口部同士を結ぶ方向となるため、移動部材を主部材の開口部同士を結ぶ方向に沿って移動させるのが最も効率が良い。
【００１７】
本発明の請求項４記載の蓄熱ユニットは、請求項１乃至３のいずれか一項記載のものに関して、前記蓄熱材は、蓄熱し融解すると体積が増える一方、放熱し凝固すると体積が減るものであり、前記流路切替部は、前記蓄熱材の少なくとも一部が凝固した状態では前記入口部から導入された前記流体の流入先を前記流体流路とする一方、前記蓄熱材が完全に融解した状態では前記入口部から導入された前記流体の流入先を前記バイパス流路とすることを特徴としている。
【００１８】
これにより、蓄熱材の少なくとも一部が凝固した状態では流路切替部が入口部から導入された流体の流入先を流体流路とするため、流体流路を通ることで蓄熱材から熱を受けた流体が機関側に排出されることになって機関側に熱を付与しその起動を円滑にすることになる。一方、機関側が発熱し蓄熱材が完全に溶融した状態になると、流路切替部が入口部から導入された流体の流入先をバイパス流路とするため、流体がバイパス流路を通ることで流体流路の通過を回避して無駄な流路抵抗が生じるのを防止する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図面を参照して以下に説明する。
【００２０】
本実施形態の蓄熱ユニット１１は、図１に示すように、多角形筒状具体的には六角形筒状の外形を有する複数具体的には三つの主部材１２と、多角形筒状具体的には六角形筒状の外形を有する一つのスライダユニット（流路切替部）１３とを有しており、三つの主部材１２が積み重ねられた上にスライダユニット１３が積み重ねられるように配置されている。
【００２１】
また、本実施形態の蓄熱ユニット１１は、スライダユニット１３とこれに最も近い主部材１２との間と、スライダユニット１３から最も離れた二つの主部材１２同士の間とにそれぞれ配置される多角形板状具体的には六角形板状の第１セパレータ１４と、スライダユニット１３に最も近い主部材１２とこれに最も近い主部材１２との間に配置される多角形板状具体的には六角形板状の第２セパレータ１５とを有している。
【００２２】
さらに、本実施形態の蓄熱ユニット１１は、スライダユニット１３の主部材１２に対し反対側に設けられる略六角形板状の第１蓋部材１６と、スライダユニット１３に対し最も反対側の主部材１２のさらに外側に設けられる略六角形板状の第２蓋部材１７とを有している。
【００２３】
主部材１２は、図１および図２に示すように、両端に開口部２０を備える六角形筒状の外壁部２１と、熱量の放熱を防ぐための断熱空間２２を外壁部２１よりも内側に形成する断熱空間形成部２３と、熱量を有する流体を流動させる流体流路２４を断熱空間２２よりも内側（すなわち外壁部２１よりも内側）に形成する流体流路形成部２５と、蓄熱材２６が充填される蓄熱材充填空間２７を断熱空間２２よりも内側（すなわち外壁部２１よりも内側）に流体流路２４に隣接して形成する蓄熱材充填空間形成部２８とを有している。
【００２４】
なお、上記により断熱空間形成部２３は、外壁部２１と、流体流路形成部２５および蓄熱材充填空間形成部２８との間に断熱空間２２を形成する。
【００２５】
以下、主部材１２について図２を主に参照してさらに説明する。
【００２６】
主部材１２は、外壁部２１の各角部の内面から中心側に突出するとともに両開口部２０を結ぶ方向に貫通穴３１が形成された複数具体的には六ケ所の貫通穴形成部３２と、各貫通穴形成部３２から主部材１２の中心側に突出する複数具体的には六ケ所の壁部３３と、これら壁部３３の内端部同士を連結させる、外壁部２１より小さい六角形筒状の壁部３４とを有している。
【００２７】
また、主部材１２は、壁部３４の各壁部３３の近傍から両開口部２０を結ぶ方向の軸線を中心とする螺旋状をなすように中心側に延出する複数具体的には六ケ所の壁部３５と、各壁部３５の内側に各壁部３５と対をなして所定の間隔をあけつつ螺旋状に延出する複数、具体的には六ケ所の壁部３６とを有しており、これら壁部３５，３６は、対をなすもの同士が中心側で連結されている。
【００２８】
なお、壁部３３〜３６および貫通穴形成部３２は、すべて全長にわたって外壁部２１に対し外壁部２１の両開口部２０を結ぶ方向における高さを一致させている。
【００２９】
そして、外壁部２１の内面を含む内面側の部分と、貫通穴形成部３２の壁面を含む壁面側の部分と、壁部３３の壁面を含む壁面側の部分と、壁部３４の外面を含む外面側の部分とで筒状に連結される所定部分が、それぞれ断熱空間形成部２３を構成しており、これら複数（具体的には６カ所）の断熱空間形成部２３の内側に熱量の放熱を防ぐための断熱空間２２がそれぞれ形成される。
【００３０】
断熱空間２２内には、ウレタン等の断熱材３７がそれぞれ充填されることになるが、断熱空間２２を何も充填せず空間のままとしておいてもこの空間の空気層が熱量の放熱を防ぐことになる。なお、断熱空間形成部２３に光沢加工を施すことにより断熱性能をさらに高めるようにしてもよい。ここで、断熱空間２２および断熱空間形成部２３を形成しない場合もある。
【００３１】
互いに隣り合いかつ中心側で連結するように対をなす壁部３５，３６の互いに対向する壁面を含む壁面側の部分が蓄熱材充填空間形成部２８を構成しており、各対の壁部３５，３６により形成される各蓄熱材充填空間形成部２８は、主部材１２の両開口部２０同士を結ぶ方向の軸線を中心とした二重以上の螺旋状具体的には六重という多重の螺旋状をなしている。そして、各蓄熱材充填空間形成部２８の内側に蓄熱材充填空間２７が形成され、その結果、この蓄熱材充填空間２７が、主部材１２の両開口部２０同士を結ぶ方向に直交する平面内において二重以上の螺旋状具体的には六重という多重の螺旋状をなしている。
【００３２】
そして、各蓄熱材充填空間２７に蓄熱材２６が充填される。ここで、各蓄熱材充填空間２７に充填される蓄熱材２６は、例えばＰＣＭ（Ｐｈａｓｅ　Ｃｈａｎｇｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ：相変化蓄熱材）であり、具体的にエリスリトール等の糖アルコール系、ｎ−Ｔｅｔｒａｔｒｉａｃｏｎｔａｎｅ等のパラフィン系、ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ等の塩水和物であって、その中でも固相の密度より液相の密度の方が小さいもの、さらに言えば、蓄熱し融解すると体積が増える一方、放熱し凝固すると体積が減るものが使用される。
【００３３】
一方、互いに隣り合いかつ中心側で連結せず対をなさない隣り合う壁部３５，３６の互いに対向する壁面を含む壁面側の部分と壁部３４の一部とが、それぞれ、主部材１２の両開口部２０同士を結ぶ方向の軸線を中心とした二重以上の螺旋状具体的には六重という多重螺旋状をなす複数具体的には６カ所の流体流路形成部２５を構成している。そして、各流体流路形成部２５の内側に流体流路２４が形成され、その結果、流体流路２４は、主部材１２の両開口部２０同士を結ぶ方向の軸線を中心とした二重以上の螺旋状具体的には六重という多重の螺旋状をなしている。しかも、すべての流体流路２４は、螺旋の中央側すなわち主部材１２の中央の合流部３８で互いに合流している。
【００３４】
ここで、上記のように主部材１２は、すべての構成部が両開口部２０を結ぶ方向の高さを等しくしており、その結果、両開口部２０を結ぶ方向に対して直交する断面が両開口部２０を結ぶ方向の全長にわたって同一形状をなしている。このような主部材１２、両開口部２０を結ぶ方向に材料を押し出す押し出し成形によって一体成形される。すなわち、主部材１２の外壁部２１、断熱空間形成部２３、流体流路形成部２５および蓄熱材充填空間形成部２８は、押し出し成形により一体に成形される。
【００３５】
なお、主部材１２は、押し出し成形に適したアルミニウム等の金属、あるいはポリプロピレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン等の合成樹脂からなっている。
【００３６】
ここで、主部材１２は、外壁部２１、断熱空間形成部２３、流体流路形成部２５および蓄熱材充填空間形成部２８が一体に形成されていればよく、例えば、合成樹脂のインジェクション（射出成形）で形成したり、アルミニウム等の金属の削り出し（切削）で形成したり、アルミニウム等の金属の鋳造で形成したり、セラミック材料の焼結で形成したりすることが可能である。しかしながら、主部材１２は、両開口部２０同士を結ぶ方向に直交する断面がいずれの位置の断面においても同形状をなしていることから、押し出し成形により形成するのが、製造効率向上および低コスト化の観点からより好ましい。これは、断熱空間形成部２３を形成しない場合も同じである。
【００３７】
なお、流体流路形成部２５および蓄熱材充填空間形成部２８は、周回する形状をなしていればよく、円弧状に周回する螺旋状以外にも、例えばジグザグ状をなして周回する形状や、ランダムに曲折または湾曲しながら周回する形状等にすることも可能である。
【００３８】
スライダユニット１３は、図１に示すように、多角筒状具体的には六角筒状の外形を有するガイドケース４１と、このガイドケース４１内に摺動可能に設けられるスライダ（移動部材）４２と、スライダ４２に係合されるシールリング４３と、スライダ４２を付勢するスプリング４４とを有している。
【００３９】
ガイドケース４１は、図３および図４に示すように、両端が開口部４５とされた多角筒状具体的には六角形筒状の外壁部４６と、外壁部４６の各角部の内面から中心側に突出するとともに両開口部４５を結ぶ方向に貫通穴４７が形成された複数、具体的には六ケ所の貫通穴形成部４８と、各貫通穴形成部４８から主部材１２の中心側に突出する複数、具体的には六ケ所の壁部４９と、これら壁部４９の内端部同士を連結させる、外壁部４６より小さい六角形筒状の壁部５０とを有している。
【００４０】
さらに、ガイドケース４１は、互いに間隔をあけて平行をなすもの同士が対をなし、壁部５０の各角部の内面から中心側に延出する複数対具体的には六対の壁部５１と、これら壁部５１の内端部同士を連結させる、横長円筒状のガイド壁部５２とを有しており、ガイド壁部５２は長穴形状をなすその内周側が両開口部４５同士を結ぶ方向に貫通する形状のガイド穴５３とされている。
【００４１】
ガイド壁部５２における対をなす壁部５１同士の間位置には、両開口部４５同士を結ぶ方向に長い長穴形状の第１導入案内穴５５が両開口部４５同士を結ぶ方向に直交してそれぞれ貫通形成されている。ここで、対をなす壁部５１同士の間はそれぞれ両開口部４５同士を結ぶ方向に貫通する導入案内流路５６とされており、これら導入案内流路５６が各第１導入案内穴５５を介してガイド壁部５２の内側に連通可能となっている。
【００４２】
加えて、ガイドケース４１は、横長円筒状をなすガイド壁部５２の最も離間する両位置に、両開口部４５同士を結ぶ方向に直交して導入穴５７および排出穴５８が形成されている。そして、導入穴５７が開口するガイド壁部５２の外側であってガイド壁部５２と壁部５０と壁部５１とで囲まれた部分が導入流路５９とされており、また、排出穴５８が開口するガイド壁部５２の外側であってガイド壁部５２と壁部５２と壁部５１とで囲まれた部分がバイパス排出流路６０とされている。
【００４３】
スライダ４２は、ガイドケース４１のガイド壁部５２の内側のガイド穴５３に摺動可能に嵌合される横長円筒状のスライド壁部６２と、このスライド壁部６２の一側を閉塞させる比較的厚さのある底板部６３とを有している。底板部６３の厚さ方向の中間には横長円筒状をなすスライド壁部６２の最も離間する両位置同士を結ぶ方向に貫通するバイパス流路穴６４が形成されている。
【００４４】
さらに、スライダ４２のスライド壁部６２の底板部６３よりも開口部６５側には、スライド壁部６２の最も離間する両位置のうちの一方のみに導入切替穴６６が形成されており、また、ガイドケース４１の第１導入案内穴５５に常時連通可能な位置に、開口部６５と底板部６３とを結ぶ方向に長い長穴形状をなす第２導入案内穴６７が複数具体的には六カ所、開口部６５と底板部６３とを結ぶ方向に直交して形成されている。ここで、スライダ４２のスライド壁部６２内の底板部６３よりも開口部６５側は中間案内流路６８とされている。また、スライダ４２の底板部６３の開口部６５に対し反対側の端面６９とガイド穴５３とが、蓄熱材２６が充填される蓄熱材充填空間７０を形成している。
【００４５】
そして、スライダ４２の外周面のバイパス流路穴６４よりも端面６９側にシールリング４３が係合されるシールリング溝７１が、開口部６５と底板部６３とを結ぶ方向に直交する平面において周回するように形成されている。このシールリング４３は、ガイド穴５３とスライダ４２の外周面との隙間をシールするもので、蓄熱材充填空間７０を密閉するためのものである。
【００４６】
このスライダ４２は、シールリング溝７１にシールリング４３を係合させた状態で、ガイドケース４１のガイド穴５３に所定の向きで嵌合され、この状態でガイドケース４１の両開口部４５同士を結ぶ方向に摺動可能である。そして、スライダ４２は、この摺動によって、図４〜図６に示すように、導入切替穴６６がガイドケース４１の導入穴５７に連通せず、バイパス流路穴６４がガイドケース４１の導入穴５７および排出穴５８に連通するバイパス状態から、図７〜図９に示すように、バイパス流路穴６４がガイドケース４１の導入穴５７および排出穴５８に連通せず、導入切替穴６６がその底板部６３側においてガイドケース４１の導入穴５７に連通する第１流体導入状態を経て、図１０〜図１２に示すように、バイパス流路穴６４がガイドケース４１の導入穴５７および排出穴５８に連通せず、導入切替穴６６がその開口部６５側においてガイドケース４１の導入穴５７に連通する第２流体導入状態まで変化する。
【００４７】
ここで、図４〜図６に示すバイパス状態では、バイパス流路穴６４が導入穴５７および排出穴５８に連通することから、導入流路５９、導入穴５７、バイパス流路穴６４、排出穴５８およびバイパス排出流路６０が連通することになり、導入流路５９に導入された流体を図４および図５において矢印で示すようにバイパス排出流路６０に導く。
【００４８】
一方、図７〜図９に示す第１流体導入状態では、導入切替穴６６がその底板部６３側において導入穴５７に連通することから、導入流路５９、導入穴５７、導入切替穴６６、中間案内流路６８、第２導入案内穴６７、第１導入案内穴５５および導入案内流路５６が連通することになり、図７〜図９において矢印で示すように導入流路５９に導入された流体を各導入案内流路５６に導く。
【００４９】
さらに、図１０〜図１２に示す第２流体導入状態では、導入切替穴６６がその開口部６５側において導入穴５７に連通することから、導入流路５９、導入穴５７、導入切替穴６６、中間案内流路６８、第２導入案内穴６７、第１導入案内穴５５および導入案内流路５６が連通することになり、図１０〜図１２において矢印で示すように導入流路５９に導入された流体を各導入案内流路５６に導く。
【００５０】
以上のガイドケース４１およびスライダ４２は、上記した主部材１２と同様、アルミニウム等の金属、あるいはポリプロピレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン等の合成樹脂等で一体成形されることになるが、例えば、合成樹脂の射出成形で形成したり、アルミニウム等の金属の削り出しで形成したり、アルミニウム等の金属の鋳造で形成したり、セラミック材料の焼結で形成したりすることが可能である。
【００５１】
第１セパレータ１４には、図１３に示すように、各角部近傍に複数具体的には六ケ所の貫通穴７３が形成されており、各貫通穴７３の中央側にも複数具体的には六ケ所の流体流路連通穴７４が形成されていて、さらに、中央部近傍に、複数具体的には六カ所の蓄熱材充填空間連通穴７５が形成されている。
【００５２】
ここで、図１に示すように、スライダユニット１３から最も離れた二つの主部材１２同士の間に配置される第１セパレータ１４は、その各流体流路連通穴７４が、それぞれ、両側に隣接して配置される一対の主部材１２の流体流路２４の対応するものの外端部同士を連通させ、その各蓄熱材充填空間連通穴７５が、それぞれ、両側に隣接して配置される一対の主部材１２の蓄熱材充填空間２７の対応するものの内端部同士を連通させる。また、各貫通穴７３が、それぞれ、両側に隣接して配置される一対の主部材１２の貫通穴３１の対応するもの同士を連通させる。
【００５３】
また、スライダユニット１３とこれに最も近い主部材１２との間に配置される第１セパレータ１４は、その各流体流路連通穴７４が、それぞれ、両側に隣接して配置されるガイドケース４１の導入案内流路５６および主部材１２の流体流路２４の外端部の対応するもの同士を連通させ、その全蓄熱材充填空間連通穴７５が、両側に隣接して配置されるガイドケース４１のガイド穴５３と主部材１２のすべての蓄熱材充填空間２７の内端部とを連通させる。また、各貫通穴７３が、それぞれ、両側に隣接して配置されるガイドケース４１の貫通穴４７および主部材１２の貫通穴３１の対応するもの同士を連通させる。
【００５４】
第２セパレータ１５には、図１４に示すように、各角部近傍に複数具体的には六ケ所の貫通穴７７が形成されており、各辺部の内側であって各貫通穴７７寄りの位置に複数具体的には六ケ所の蓄熱材充填空間連通穴７８が形成されていて、さらに、中央部に一つの流体流路連通穴７９が形成されている。
【００５５】
第２セパレータ１５は、図１に示すように、その流体流路連通穴７９が、両側に隣接して配置される一対の主部材１２の流体流路２４の中央の合流部３８同士を連通させ、その各蓄熱材充填空間連通穴７８が、それぞれ、両側に隣接して配置される一対の主部材１２の蓄熱材充填空間２７の対応するものの外端部同士を連通させる。また、各貫通穴７７が、それぞれ、両側に隣接して配置される一対の主部材１２の貫通穴３１の対応するもの同士を連通させる。
【００５６】
以上に述べた第１セパレータ１４および第２セパレータ１５は、上記した主部材１２と同様、アルミニウム等の金属、あるいはポリプロピレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン等の合成樹脂等で一体成形されることになる。なお、樹脂で一体成形する際には押出成形や射出成形により成形でき、アルミニウムで一体成形する際には押出成形や削り出しやプレス成形等で成形でき、セラミック材料の焼結でも成形できる。
【００５７】
第１蓋部材１６には、図１に示すように、各角部近傍に複数具体的には六ケ所の貫通穴８１が形成されており、互いに平行をなす一対の辺部の中央側に円筒状の入口部８２と円筒状のバイパス出口部８３とが設けられている。
【００５８】
第１蓋部材１６は、その入口部８２が、スライダユニット１３のガイドケース４１の導入流路５９に常時連通させられるとともに、そのバイパス出口部８３がガイドケース４１のバイパス排出流路６０に常時連通させられる。また、各貫通穴８１は、それぞれ、ガイドケース４１の貫通穴４７の対応するものに連通させられる。
【００５９】
第２蓋部材１７には、各角部近傍に複数具体的には六ケ所の貫通穴８５が形成されており、中央に円筒状の出口部８６が設けられている。さらに、各辺部の内側であって各貫通穴８５寄りの位置に複数具体的には六ケ所の円筒状の蓄熱材充填口８７が設けられている。
【００６０】
第２蓋部材１７は、その出口部８６が、隣り合う主部材１２の流体流路２４の中央の合流部３８に常時連通させられるとともに、その各蓄熱材充填口８７が、隣り合う主部材１２の蓄熱材充填空間２７の対応するものの外端部にそれぞれ連通させられる。また、各貫通穴８５は、それぞれ、隣り合う主部材１２の貫通穴３１の対応するものに連通させられる。なお、各蓄熱材充填口８７は、蓄熱材２６の充填後に図示せぬ栓部材で密封閉塞される。
【００６１】
以上に述べた第１蓋部材１６および第２蓋部材１７は、上記した主部材１２と同様、アルミニウム等の金属、あるいはポリプロピレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン等の合成樹脂等で成形されることになる。なお、樹脂で成形する際には射出成形により成形でき、アルミニウムで成形する際には削り出し等で成形でき、セラミック材料の焼結でも成形できる。ここで、合成樹脂の射出成形の場合、第１蓋部材１６および第２蓋部材１７の全体を一体成形することが可能であるが、それ以外の場合は、第１蓋部材１６における入口部８２およびバイパス出口部８３と、第２蓋部材１７における出口部８６および蓄熱材充填口８７とを、別体で成形し、後で他の部分に接合するのが好ましい場合もある。
【００６２】
そして、図１に示すように、例えば、出口部８６を下側に向けた状態の第２蓋部材１７の上に主部材１２を載せ、さらに、第１セパレータ１４、主部材１２、第２セパレータ１５、主部材１２、第１セパレータ１４の順に載せて、その上にガイドケース４１を載せる。このとき、ガイドケース４１は、第１導入案内穴５５を主部材１２に対し反対側すなわち上側に位置させる向きで載せられる。そして、シールリング溝７１にシールリング４３を係合させた状態のスライダ４２をシールリング４３が下側となる姿勢でガイドケース４１のガイド穴５３に嵌合させ、スライダ４２の底板部６３上にスプリング４４を配置して、その上側に、第１蓋部材１６を載せる。
【００６３】
そして、第２蓋部材１７、主部材１２、第１セパレータ１４、主部材１２、第２セパレータ１５、主部材１２、第１セパレータ１４、ガイドケース４１および第１蓋部材１６を、それぞれの六角形状を合わせつつ接合部分を接着し一体化する。このとき、超音波溶着、ろう付け、接着剤による接着等の中から材質にあった適宜の接着方法によって接着する。
【００６４】
なお、第２蓋部材１７の貫通穴８５、主部材１２の貫通穴３１、第１セパレータ１４の貫通穴７３、主部材１２の貫通穴３１、第２セパレータ１５の貫通穴７７、主部材１２の貫通穴３１、第１セパレータ１４の貫通穴７３、ガイドケース４１の貫通穴４７および第１蓋部材１６の貫通穴８１の互いに位置を合わせたものの組の六組すべてにボルトを挿通させ、これらボルトの先端側にナットを螺合させることで、これらを締結し接合させるようにしても良い。この場合、第１セパレータ１４、第２セパレータ１５、第１蓋部材１６および第２蓋部材１７には、シール性を確保するため可塑性のあるＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等の材料を接合面に設けたものを用いるのが好ましい。
【００６５】
このように一体化した状態で、これら全体の上下を反転し、第２蓋部材１７の蓄熱材充填口８７の一つから、流動性のある液体状態で蓄熱材２６を充填する。すると、蓄熱材２６は、第２蓋部材１７に隣接する主部材１２において充填が行われる蓄熱材充填口８７に連通する一つの蓄熱材充填空間２７の外端部から内端部に移動し、この主部材１２に次に隣接する第１セパレータ１４の対応する一つの蓄熱材充填空間連通穴７５を通って、この第１セパレータ１４に次に隣接する主部材１２において対応する一つの蓄熱材充填空間２７を内端部から外端部に移動する。
【００６６】
さらに、蓄熱材２６は、この主部材１２に次に隣接する第２セパレータ１５の対応する一つの蓄熱材充填空間連通穴７８を通り、この第２セパレータ１５に次に隣接する主部材１２において対応する一つの蓄熱材充填空間２７の外端部から内端部に移動し、この主部材１２に次に隣接する第１セパレータ１４の対応する一つの蓄熱材充填空間連通穴７５を通って、この第１セパレータ１４とこの第１セパレータ１４に次に隣接するスライダユニット１３のガイド穴５３とスライダ４２とで囲まれた蓄熱材充填空間７０内に充填される（図１５〜図１８参照）。
【００６７】
そして、蓄熱材２６は、蓄熱材充填空間７０からスライダユニット１３に隣接する第１セパレータ１４の残りの五カ所の蓄熱材充填空間連通穴７５を通って、この第１セパレータ１４に次に隣接する主部材１２において対応する五カ所の蓄熱材充填空間２７を内端部から外端部に移動して、この主部材１２に次に隣接する第２セパレータ１５の対応する五カ所の蓄熱材充填空間連通穴７８を通り、この第２セパレータ１５に次に隣接する主部材１２において対応する五カ所の蓄熱材充填空間２７の外端部から内端部に移動する。
【００６８】
加えて、蓄熱材２６は、この主部材１２に次に隣接する第１セパレータ１４の残り五カ所の蓄熱材充填空間連通穴７５を通って、この第１セパレータ１４に次に隣接する主部材１２において対応する五カ所の蓄熱材充填空間２７の内端部から外端部に移動して、この主部材１２に次に隣接する第２蓋部材１７の対応する五カ所の蓄熱材充填口８７から溢れ出る。
【００６９】
この状態で、蓄熱材２６が溢れ出てきた五カ所の蓄熱材充填口８７を栓部材を打ち込むことで閉塞させた後、充填を行っている一つの蓄熱材充填口８７から所定の圧力で蓄熱材２６を注入し、スライダユニット１３のスライダ４２が第１蓋部材１６に当接し蓄熱材充填空間２７が最大になるまで蓄熱材２６を充填した後、この一つの蓄熱材充填口８７を栓部材を打ち込むことで密封閉塞させる。なお、スライダユニット１３の蓄熱材充填空間２７が最大の状態では、スライダユニット１３はバイパス状態となる。
以上によって、蓄熱ユニット１１が完成する。
【００７０】
このように完成した状態で、スライダユニット１３は、主部材１２の外側に設けられ、しかも、主部材１２に対し主部材１２の両端の開口部２０同士を結ぶ方向に並んで配設されている。さらに、スライダ４２は、主部材１２の開口部２０同士を結ぶ方向に沿って移動する状態になる。
【００７１】
ここで、蓄熱材２６は、上記したように蓄熱状態に応じて体積が変化するもの、具体的には、蓄熱し融解すると体積が増える一方、放熱し凝固すると体積が減るものである。このため、蓄熱材２６が上記充填時と同じすべて液体すなわち最も密度が小さい状態で、スライダ４２は、スプリング４４の付勢力に抗して第１蓋部材１６に当接するまで移動し、蓄熱材充填空間７０を最大としており、図１５および図１６に示すように、導入穴５７とバイパス流路穴６４と排出穴５８とを連通させるバイパス状態となる。
【００７２】
その結果、蓄熱ユニット１１は、入口部８２から導入された流体を、導入流路５９、導入穴５７、バイパス流路穴６４、排出穴５８およびバイパス排出流路６０を介してバイパス出口部８３から排出させることになり、その結果、主部材１２の流体流路２４を通過させずバイパスして蓄熱ユニット１１の外に排出させることになる。このとき、バイパス流路穴６４、排出穴５８、バイパス排出流路６０およびバイパス出口部８３がバイパス流路９０を構成する。
【００７３】
他方、蓄熱材２６が一部のみ固体すなわち密度が大きい状態になると体積が減ることから、蓄熱材充填空間７０に端面６９が臨んで配置されたスライダ４２が、図１７および図１８に示すように、スプリング４４の付勢力も手伝って蓄熱材充填空間７０を減らす方向に若干移動する。すると、スライダ４２は、その導入切替穴６６の底板部６３側をガイドケース４１の導入穴５７に連通させる第１流体導入状態になる。
【００７４】
その結果、蓄熱ユニット１１は、入口部８２から導入された流体を、スライダユニット１３において、導入流路５９、導入穴５７、中間案内流路６８、各第２導入案内穴６７、各第１導入案内穴５５および各導入案内流路５６に流し、これに隣り合う第１セパレータ１４の各流体流路連通穴７４を介して、これに隣り合う主部材１２の各流体流路２４を外端部から内端部に流し、さらに、これに隣り合う第２セパレータ１５の流体流路連通穴７９を介して、これに隣り合う主部材１２の各流体流路２４を内端部から外端部に流し、これに隣り合う第１セパレータ１４の各流体流路連通穴７４を介して、これに隣り合う主部材１２の各流体流路２４を外端部から内端部に流して、これに隣り合う第２蓋部材１７の出口部８６から排出させる。これにより、入口部８２から導入流路５９に導入された熱量を有する流体を、すべての主部材１２の蓄熱材２６が充填された蓄熱材充填空間２７に沿う流体流路２４で流動させて出口部８６から排出させることになる（このときバイパス流路９０は閉塞状態となる）。
【００７５】
さらに、蓄熱材２６がすべて固体すなわち最も密度が大きい状態になると体積が最も減ることから、蓄熱材充填空間２７に端面６９が臨んで配置されたスライダ４２が、図１９および図２０に示すように蓄熱材充填空間７０を減らす方向に最大に移動し第１セパレータ１４に当接する。この状態でも、導入切替穴６６、第２導入案内穴６７および第１導入案内穴５５がスライド方向に長い長穴形状をなしているため、スライダ４２は、その導入切替穴６６の開口部６５側をガイドケース４１の導入穴５７に連通させる第２流体導入状態になる。
【００７６】
その結果、蓄熱ユニット１１は、第１流体導入状態と同様、入口部８２から導入された流体を、導入流路５９、導入穴５７、中間案内流路６８、各第２導入案内穴６７、各第１導入案内穴５５、各導入案内流路５６、各流体流路連通穴７４、各流体流路２４、流体流路連通穴７９、各流体流路２４、各流体流路連通穴７４、各流体流路２４を介して第２蓋部材１７の出口部８６から排出させる。これにより、入口部８２から導入流路５９に導入された熱量を有する流体を、すべての主部材１２の蓄熱材２６が充填された蓄熱材充填空間２７に沿う流体流路２４で流動させて出口部８６から排出させることになる（このときバイパス流路９０は閉塞状態となる）。
【００７７】
以上のように、スライダユニット１３は、蓄熱材２６の体積変化で移動するスライダ４２の位置によって、入口部８２から導入された流体の流入先を流体流路２４とバイパス流路９０とに選択的に切り替える。
【００７８】
このような蓄熱ユニット１１は、内燃機関を水冷する流体（冷却水）の循環経路に設けられ、内燃機関を通過した後の流体が入口部８２から導入される一方、出口部８６およびバイパス出口部８３から排出させる流体を内燃機関側に戻すようになっている。そして、設置の際は、入口部８２およびバイパス出口部８３を上側に、出口部８６を下側にして設置されることになる。
【００７９】
以上のような構成の蓄熱ユニット１１の作動を説明する。
まず、前回の内燃機関の運転により生じる廃熱で蓄熱ユニット１１が十分に温められた状態にあると、蓄熱材２６は蓄熱し液体となっていて、図４〜図６および図１５〜図１６に示すように、スライダユニット１３のガイドケース４１の導入穴５７および排出穴５８にスライダ４２のバイパス流路穴６４を連通させた状態、すなわち入口部８２をバイパス流路９０に連通させたバイパス状態となっている。
【００８０】
そして、この状態で内燃機関の運転が停止され、一定時間が経過すると、蓄熱材２６は一部が凝固し体積が少し減少して、図７〜図９および図１７〜図１８に示すように、スライダ４２はスプリング４４の付勢力も合わせて蓄熱材充填空間７０を減らす方向に所定量移動する。このとき、スライダ４２は、ガイドケース４１の導入穴５７に導入切替穴６６の底板部６３側を連通させた第１流体導入状態となり、入口部８２を、導入流路５９、導入穴５７、中間案内流路６８、各第２導入案内穴６７、各第１導入案内穴５５および各導入案内流路５６、第１セパレータ１４の各流体流路連通穴７４、主部材１２の各流体流路２４、第２セパレータ１５の流体流路連通穴７９、主部材１２の各流体流路２４、第１セパレータ１４の各流体流路連通穴７４、主部材１２の各流体流路２４、および第２蓋部材１７の出口部８６に連通させる。すなわち、蓄熱材２６の少なくとも一部が凝固した状態ではスライダユニット１３は入口部８２から導入された流体の流入先を流体流路２４としている。
【００８１】
そして、この状態で内燃機関を運転し、熱量を有する流体を入口部８２に導入すると、流体は、最もスライドユニット１３側の主部材１２の多重螺旋状の流体流路２４を外端部から内端部に流れ、次の主部材１２の多重螺旋状の流体流路２４を内端部から外端部に流れ、さらに次の主部材１２の多重螺旋状の流体流路２４を外端部から内端部に流れる。このとき、液体から徐々に固体に相変化して放熱する蓄熱材充填空間２７内の蓄熱材２６から熱を受け取って流体は温度が上昇し、この状態で出口部８６から内燃機関に導入されて冷えた内燃機関に熱を渡して始動性を良好にする。
【００８２】
上記のように放熱すると蓄熱材２６は液体から徐々に固体に相変化し、スプリング４４の付勢力と合わせて密度の大きい固体を重力によって蓄熱ユニット１１の下部に沈殿させながら体積が減少する。すると、スライダユニット１３のスライダ４２が蓄熱材充填空間７０の容積をさらに減らす方向に移動し、最終的に図１０〜図１２および図１９〜図２０に示すように、導入穴５７に導入切替穴６６の開口部６５側を合わせる第２流体導入状態となって放熱過程が終了する。
【００８３】
その後、内燃機関の温度が上昇しこれを冷却する液体の温度が十分に上昇して蓄熱材２６の融点以上になると、上記とは反対に蓄熱材２６が固体から液体に相変化することで熱量を蓄える。このとき、蓄熱材２６は密度が小さくなり、蓄熱ユニット１１の上方に集まりながら体積が増える。すると、スライダユニット１３に近接する第１セパレータ１４の蓄熱材充填空間連通穴７５からあふれ出た液体からなる蓄熱材２６がスライダユニット１３の蓄熱材充填空間７０内に入り、スプリング４４の付勢力に抗してスライダ４２を蓄熱材充填空間７０を増やす方向に移動させる。
【００８４】
そして、蓄熱材２６がすべて液体になると、図４〜図６および図１５〜図１６に示すように、スライダ４２がバイパス流路穴６４をガイドケース４１の導入穴５７および排出穴５８に連通させるバイパス状態となり、入口部８２から導入流路５９および導入穴５７を介して導入される熱量を有する流体は、バイパス流路穴６４、排出穴５８およびバイパス排出流路６０すなわちバイパス流路９０からバイパス出口部８３を介して内燃機関側に排出される。すなわち、蓄熱材２６が完全に融解した状態ではスライダユニット１３は入口部８２から導入された流体の流入先をバイパス流路９０とする。これにより、流体は流路断面積の狭い螺旋状の流体流路２４を通過することがないため流路抵抗が大幅に低減される。
【００８５】
なお、このときのスライダ４２の移動量は相変化前後の蓄熱材２６の体積変化と等しく設定される。すなわち、スライダ４２の全スライド長×断面積＝蓄熱材の質量／（固体状態の蓄熱材の密度−液体状態の蓄熱材の密度）となる。
【００８６】
以上に述べたように、本実施形態の蓄熱ユニット１１によれば、蓄熱材２６が蓄熱状態によって体積が変化すると、蓄熱材充填空間７０に一部が臨んで配置されたスライダ４２が移動することでこの体積変化を吸収する。よって、蓄熱材充填空間２７に蓄熱材２６の体積変化を吸収するための空気を封入する必要が無くなり十分な量の蓄熱材２６を蓄熱材充填空間２７に充填することができる。したがって、蓄熱容量の減少、熱伝達率の減少および空気中の酸素による蓄熱材２６の酸化劣化等を伴わずに蓄熱材２６の体積変化を吸収することができるため、蓄熱容量を多く確保できて高性能化が図れる。
【００８７】
しかも、スライダユニット１３は、この蓄熱材２６の体積変化に応じたスライダ４２の移動を利用して、蓄熱材２６の少なくとも一部が凝固した状態では、入口部８２から導入された流体の流入先を流体流路２４として、流体流路２４で蓄熱材２６から熱を受けた流体を内燃機関側に排出させることて内燃機関側に熱を付与しその起動を円滑にする一方、内燃機関側が発熱し蓄熱材２６が完全に溶融した状態になると、入口部８２から導入された流体の流入先をバイパス流路９０として、流体がバイパス流路９０を通ることで流体流路２４の通過を回避して無駄な流路抵抗が生じるのを防止する。したがって、センサ、三方弁、コントロールユニットおよびアクチュエータ等の部品が不要となり、部品点数およびコストを大幅に低減することができる。
【００８８】
加えて、スライダユニット１３が、外壁部２１と断熱空間形成部２３と流体流路形成部２５と蓄熱材充填空間形成部２８とが一体成形された主部材１２の外側に設けられているため、スライダユニット１３が内蔵される場合に比して、主部材１２にはスライダユニット１３を設けることによる形状的な制約が少なくなる。したがって、主部材１２の形状的な自由度を高くすることができ、蓄熱材２６と流体流路２４の流体との間で効率良く熱交換することができる。
【００８９】
さらに、流体流路２４が二重以上の螺旋状をなしているため、一重螺旋に比べ、同一流量では熱交換面積を減らすことなく、流速を大きく落とすことができる。したがって、流路抵抗を大幅に減らすことができる。
【００９０】
また、一重螺旋に比べ、同一流量では熱交換面積を減らすことなく、流路の幅を狭くすることができ、流動する流体の量を減らすことができる。したがって、小型軽量化および高性能化を図ることができる。
【００９１】
しかも、流体流路２４および蓄熱材充填空間２７を二重以上の螺旋状とした場合に、二重以上の螺旋状の蓄熱材充填空間２７が螺旋の中央側に集まる形状になるが、蓄熱材２６の体積変化でスライダユニット１３のスライダ４２を良好に作動させるためには、このように中央側に集まった蓄熱材充填空間２７の中央側のすべてから、蓄熱材２６の体積変化を集中させてスライダユニット１３のスライダ４２に伝達するのが効率が良い。このような理由から、主部材１２に対し該主部材１２の両端の開口部２０同士を結ぶ方向に並んでスライダユニット１３を配設することで、上記蓄熱材２６の体積変化を効率良くスライダ４２に伝えることができる。したがって、スライダユニット１３のスライダ４２で流路の切り替えを良好に行うことができる。
【００９２】
二重以上の螺旋状の蓄熱材充填空間２７の螺旋の中央側のすべてから蓄熱材２６の体積変化を集中させて、主部材１２の両端の開口部２０同士を結ぶ方向に並んで配設されたスライダユニット１３のスライダ４２に伝達する際に、蓄熱材２６の体積変化の方向は主部材１２の開口部２０同士を結ぶ方向となるため、スライダ４２を主部材１２の開口部２０同士を結ぶ方向に沿って移動させるのが最も効率が良い。したがって、スライダユニット１３のスライダ４２で流路の切り替えをさらに良好に行うことができる。
【００９３】
なお、以上の実施形態においては、第２蓋部材１７、主部材１２、第１セパレータ１４、主部材１２、第２セパレータ１５、主部材１２、第１セパレータ１４、スライダユニット１３および第１蓋部材１６の順に積み重ねる場合を例にとり説明したが、一端側に配置される第２蓋部材１７と、他端側に配置されるスライダユニット１３および第１蓋部材１６とを除く、主部材１２、第１セパレータ１４および第２セパレータ１５の数は適宜変更可能である。すなわち、第２蓋部材１７上に、上記と同じ主部材１２、第１セパレータ１４、主部材１２、第２セパレータ１５、主部材１２および第１セパレータ１４を設け、その上にさらに一組以上の主部材１２、第２セパレータ１５、主部材１２および第１セパレータ１４の組を設けて、その上にスライダユニット１３および第１蓋部材１６を設けることが可能である。
【００９４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の蓄熱ユニットによれば、蓄熱材が蓄熱状態によって体積が変化すると、移動部材が移動することでこの体積変化を吸収する。よって、蓄熱材充填空間に蓄熱材の体積変化を吸収するための空気を封入する必要が無くなり十分な量の蓄熱材を蓄熱材充填空間に充填することができる。したがって、蓄熱容量の減少、熱伝達率の減少および空気中の酸素による蓄熱材の酸化劣化等を伴わずに蓄熱材の体積変化を吸収することができるため、蓄熱容量を多く確保できて高性能化が図れる。
【００９５】
しかも、流路切替部は、この蓄熱材の体積変化に応じた移動部材の移動を利用して、入口部から導入された流体の流入先を流体流路としたり、バイパス流路としたりするものであるため、センサ、三方弁、コントロールユニットおよびアクチュエータ等の部品が不要となる。したがって、部品点数およびコストを大幅に低減することができる。
【００９６】
加えて、流路切替部が、外壁部と流体流路形成部と蓄熱材充填空間形成部とが一体成形された主部材の外側に設けられているため、流路切替部が内蔵される場合に比して、主部材には流路切替部を設けることによる形状的な制約が少なくなる。したがって、主部材の形状的な自由度を高くすることができ、蓄熱材と流体流路の流体との間で効率良く熱交換することができる。
【００９７】
さらに、流体流路が二重以上の螺旋状をなすようにすれば、一重螺旋に比べ、同一流量では熱交換面積を減らすことなく、流速を大きく落とすことができる。したがって、流路抵抗を大幅に減らすことができる。また、一重螺旋に比べ、同一流量では熱交換面積を減らすことなく、流路の幅を狭くすることができ、流動する流体の量を減らすことができる。したがって、小型軽量化および高性能化を図ることができる。
【００９８】
しかも、このように、流体流路および蓄熱材充填空間を二重以上の螺旋状とした場合に、二重以上の螺旋状の蓄熱材充填空間が螺旋の中央側に集まる形状になるが、蓄熱材の体積変化で流路切替部の移動部材を良好に作動させるためには、このように中央側に集まった蓄熱材充填空間の中央側のすべてから、蓄熱材の体積変化を集中させて流路切替部の移動部材に伝達するのが効率が良い。このような理由から、主部材に対し該主部材の両端の開口部同士を結ぶ方向に並んで流路切替部を配設することで、上記蓄熱材の体積変化を効率良く移動部材に伝えることができる。したがって、流路切替部の移動部材で流路の切り替えを良好に行うことができる。
【００９９】
さらに、上記のように二重以上の螺旋状の蓄熱材充填空間の螺旋の中央側のすべてから蓄熱材の体積変化を集中させて、主部材の両端の開口部同士を結ぶ方向に並んで配設された流路切替部の移動部材に伝達する際に、蓄熱材の体積変化の方向は主部材の開口部同士を結ぶ方向となるため、移動部材を主部材の開口部同士を結ぶ方向に沿って移動させるのが最も効率が良い。したがって、流路切替部の移動部材で流路の切り替えをさらに良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおける蓄熱材を除く全体構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおける蓄熱材が充填された主部材を示す平断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおけるスプリングを除くスライダユニットを示す平面図である。
【図４】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおけるスプリングを除くスライダユニットを示す部分切断斜視図であって、バイパス状態を示すものである。
【図５】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおけるスプリングを除くスライダユニットを示す図３におけるａ−ａ線に沿う側断面図であって、バイパス状態を示すものである。
【図６】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおけるスプリングを除くスライダユニットを示す図３におけるｂ−ｂ線に沿う側断面図であって、バイパス状態を示すものである。
【図７】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおけるスプリングを除くスライダユニットを示す部分切断斜視図であって、第１流体導入状態を示すものである。
【図８】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおけるスプリングを除くスライダユニットを示す図３におけるａ−ａ線に沿う側断面図であって、第１流体導入状態を示すものである。
【図９】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおけるスプリングを除くスライダユニットを示す図３におけるｂ−ｂ線に沿う側断面図であって、第１流体導入状態を示すものである。
【図１０】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおけるスプリングを除くスライダユニットを示す部分切断斜視図であって、第２流体導入状態を示すものである。
【図１１】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおけるスプリングを除くスライダユニットを示す図３におけるａ−ａ線に沿う側断面図であって、第２流体導入状態を示すものである。
【図１２】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおけるスプリングを除くスライダユニットを示す図３におけるｂ−ｂ線に沿う側断面図であって、第２流体導入状態を示すものである。
【図１３】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおける第１セパレータを示す平面図である。
【図１４】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおける第２セパレータを示す平面図である。
【図１５】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットを示す図３におけるａ−ａ線に沿う側断面図であって、バイパス状態を示すものである。
【図１６】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットを示す図３におけるｂ−ｂ線に沿う側断面図であって、バイパス状態を示すものである。
【図１７】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットを示す図３におけるａ−ａ線に沿う側断面図であって、第１流体導入状態を示すものである。
【図１８】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットを示す図３におけるｂ−ｂ線に沿う側断面図であって、第１流体導入状態を示すものである。
【図１９】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットを示す図３におけるａ−ａ線に沿う側断面図であって、第２流体導入状態を示すものである。
【図２０】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットを示す図３におけるｂ−ｂ線に沿う側断面図であって、第２流体導入状態を示すものである。
【符号の説明】
１１　蓄熱ユニット
１２　主部材
１３　スライダユニット（流路切替部）
２０　開口部
２１　外壁部
２４　流体流路
２５　流体流路形成部
２６　蓄熱材
２７　蓄熱材充填空間
２８　蓄熱材充填空間形成部
４２　スライダ（移動部材）
８２　入口部
９０　バイパス流路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat storage unit suitable for waste heat recovery.
[0002]
[Prior art]
For example, in an internal combustion engine, a large amount of waste heat is generated at the time of driving, while at the time of startup, the amount of heat is given to facilitate the startup, so that the waste heat at the time of driving is stored and warmed up at the time of startup. Some are provided with a heat storage unit for use.
[0003]
A conventional heat storage unit is disclosed, for example, in Japanese Patent Publication No. 5-4244. The heat storage unit has an inner box, a heat insulating material covering the outside of the inner box, and an outer box covering the outside of the heat insulating material, and an inlet portion for introducing a fluid to one side of the central portion is provided. A box body provided with an outlet for discharging fluid on the other side of the central portion, a heat storage material which is formed by enclosing a heat storage material in a package, and is disposed in the box body, and a core material around which the heat storage material is wound And The heat accumulator is spirally wound around the core material with a plurality of spacers interposed therebetween, thereby forming a gap serving as a fluid flow path through which the heat exchanged fluid flows.
[0004]
In the conventional heat storage unit including the above, for example, PCM (Phase Change Materials) is used as the heat storage material, and the latent heat of fusion when the heat storage material changes from a liquid to a solid is used. It is small, lightweight, and can store large thermal energy.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, some of the heat storage materials including the PCM have a difference in density between a solid and a liquid, and the volume changes according to the heat storage state. In a closed space, the heat storage material occurs between a solid phase and a liquid phase. The component of the heat storage unit may be deformed due to the volume change. As a countermeasure, it is common practice to fill a predetermined amount of air in the heat storage material filling space for filling the heat storage material and absorb the volume change by this air. In order to absorb the heat without deforming the component parts, the amount of air to be enclosed must be much larger than the volume change of the heat storage material, which reduces the heat storage capacity and the heat transfer coefficient. In addition, problems such as oxidative deterioration of the heat storage material due to oxygen in the air occur.
[0006]
Also, in the heat storage process, when the heat from the fluid is sufficiently stored in the heat storage process and reaches the same temperature as the fluid, the heat is not effectively stored thereafter, resulting in useless flow path resistance. Therefore, it is necessary to switch the fluid flow path to a flow path that bypasses the heat storage unit, which requires components such as a sensor, a three-way valve, a control unit, and an actuator. there were.
[0007]
Therefore, the present invention can secure a large heat storage capacity by absorbing a change in volume of the heat storage material without accompanying a decrease in the heat storage capacity, a decrease in the heat transfer coefficient, and oxidative deterioration of the heat storage material due to oxygen in the air. It is an object of the present invention to provide a heat storage unit that can achieve high performance and can reduce the number of parts and cost.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a heat storage unit according to claim 1 of the present invention has a cylindrical outer wall (for example, the outer wall 21 in the embodiment) having openings (for example, the opening 20 in the embodiment) at both ends. ), And a fluid flow path (for example, the fluid flow path 24 in the embodiment) through which the fluid having the heat quantity introduced from the inlet section (for example, the inlet section 82 in the embodiment) flows is formed inside the outer wall section. The heat storage material filling space (for example, the heat storage material 26 whose volume changes according to the heat storage state) and the heat storage material filling space (for example, the heat storage material 26 whose volume changes according to the heat storage state). For example, the heat storage material filling space forming portion (for example, the heat storage material filling space in the embodiment) that forms the heat storage material filling space 27 in the embodiment adjacent to the fluid flow path inside the outer wall portion. A main member (for example, the main member 12 in the embodiment) integrally formed with the heat storage material, the main member being formed outside the main member, and a flow destination of the fluid introduced from the inlet portion being connected to the heat storage material. The fluid flow path and a bypass flow path (for example, the bypass flow path 90 in the embodiment) that bypasses and discharges the fluid flow path depending on the position of the moving member (for example, the slider 42 in the embodiment) that moves due to the change in volume. And a flow path switching unit (for example, the slider unit 13 in the embodiment) for selectively switching the position.
[0009]
Thus, when the volume of the heat storage material changes according to the heat storage state, the moving member moves to absorb the change in volume. Therefore, it is not necessary to fill air for absorbing the volume change of the heat storage material into the heat storage material filling space, and it is possible to fill the heat storage material filling space with a sufficient amount of the heat storage material.
[0010]
In addition, the flow path switching unit uses the movement of the moving member in accordance with the change in volume of the heat storage material to make the inflow destination of the fluid introduced from the inlet part a fluid flow path or a bypass flow path. Therefore, components such as a sensor, a three-way valve, a control unit, and an actuator become unnecessary.
[0011]
In addition, since the flow path switching part is provided outside the main member in which the outer wall part, the fluid flow path forming part, and the heat storage material filling space forming part are integrally formed, the flow path switching part is incorporated. In comparison with the above, the restriction on the shape due to the provision of the flow path switching portion in the main member is reduced.
[0012]
A heat storage unit according to a second aspect of the present invention is the heat storage unit according to the first aspect, wherein each of the fluid flow path and the heat storage material filling space is centered on an axis in a direction connecting the openings at both ends. The flow path switching portion is arranged side by side in the direction connecting the openings at both ends with respect to the main member.
[0013]
Thus, since the fluid flow path has a double or more spiral shape, the flow rate can be greatly reduced without reducing the heat exchange area at the same flow rate as compared with the single spiral. Further, compared with the single spiral, the width of the flow path can be reduced without reducing the heat exchange area at the same flow rate, and the amount of flowing fluid can be reduced.
[0014]
In addition, when the fluid flow path and the heat storage material filling space are formed into a double or more spiral shape as described above, the double or more spiral heat storage material filling space gathers at the center of the spiral. In order to operate the moving member of the flow path switching section satisfactorily with the change in the volume of the material, the change in the volume of the heat storage material is concentrated from all the central sides of the heat storage material filling space gathered at the center side. The transmission to the moving member of the road switching unit is efficient. For this reason, by arranging the flow path switching unit in the main member in the direction connecting the openings at both ends of the main member, the volume change of the heat storage material can be efficiently transmitted to the moving member. Can be.
[0015]
A heat storage unit according to a third aspect of the present invention is characterized in that, with respect to the heat storage unit according to the second aspect, the moving member moves along a direction connecting the openings at both ends of the main member.
[0016]
As described above, the volume change of the heat storage material is concentrated from all the centers of the spirals of the double or more spiral heat storage material filling space, and the heat storage materials are arranged side by side in the direction connecting the openings at both ends of the main member. When transmitting to the moving member of the flow path switching unit, since the direction of the volume change of the heat storage material is the direction connecting the openings of the main member, the moving member is moved along the direction connecting the openings of the main member. Moving is most efficient.
[0017]
The heat storage unit according to claim 4 of the present invention relates to the heat storage unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat storage material increases in volume when heat is stored and melted, and decreases in volume when heat is released and solidified. The flow path switching unit is configured such that in a state where at least a part of the heat storage material is solidified, the flow destination of the fluid introduced from the inlet is the fluid flow path, while the heat storage material is completely melted. In the state, the inflow destination of the fluid introduced from the inlet portion is set as the bypass flow path.
[0018]
Thus, in a state where at least a part of the heat storage material is solidified, the flow path switching unit receives the heat from the heat storage material by passing through the fluid flow path because the flow destination is the flow path of the fluid introduced from the inlet. The discharged fluid is discharged to the engine side, thereby giving heat to the engine side and smoothing the start thereof. On the other hand, when the engine side generates heat and the heat storage material is completely melted, the flow path switching unit sets the inflow destination of the fluid introduced from the inlet to the bypass flow path. The passage of the flow path is avoided to prevent the useless flow path resistance from being generated.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0020]
As shown in FIG. 1, the heat storage unit 11 of the present embodiment includes a polygonal cylindrical shape, specifically, a plurality of, specifically, three main members 12 having a hexagonal cylindrical outer shape, and a polygonal cylindrical specific shape. Has one slider unit (flow path switching unit) 13 having a hexagonal cylindrical outer shape. The three main members 12 are stacked and the slider units 13 are arranged so as to be stacked. I have.
[0021]
The heat storage unit 11 of the present embodiment has polygons arranged between the slider unit 13 and the main member 12 closest to the slider unit 13 and between the two main members 12 farthest from the slider unit 13. A plate-like, specifically, hexagonal plate-shaped first separator 14, a main member 12 closest to the slider unit 13, and a polygonal plate-like, specifically, hexagonal plate disposed between the main member 12 closest to the slider unit 13. And a second separator 15 having a rectangular plate shape.
[0022]
Furthermore, the heat storage unit 11 of the present embodiment includes a substantially hexagonal plate-shaped first lid member 16 provided on the opposite side of the main member 12 of the slider unit 13, and a main member 12 on the most opposite side of the slider unit 13. And a substantially hexagonal plate-shaped second lid member 17 provided further outside the.
[0023]
As shown in FIGS. 1 and 2, the main member 12 has a hexagonal cylindrical outer wall 21 having openings 20 at both ends and a heat insulating space 22 for preventing heat radiation, which is located inside the outer wall 21. A heat insulating space forming part 23, a fluid flow path forming part 25 forming a fluid flow path 24 for flowing a fluid having heat inside the heat insulating space 22 (that is, inside the outer wall part 21), and a heat storage material 26 And a heat storage material filling space forming portion 28 formed adjacent to the fluid flow passage 24 inside the heat insulating material space 22 (that is, inside the outer wall portion 21).
[0024]
As described above, the heat insulating space forming part 23 forms the heat insulating space 22 between the outer wall part 21 and the fluid flow path forming part 25 and the heat storage material filling space forming part 28.
[0025]
Hereinafter, the main member 12 will be further described mainly with reference to FIG.
[0026]
The main member 12 protrudes from the inner surface of each corner of the outer wall 21 toward the center and has a plurality of through holes 31 formed in the direction connecting the openings 20, specifically, six through hole forming portions 32, A plurality of, specifically six, wall portions 33 projecting from each through hole forming portion 32 toward the center side of the main member 12, and a hexagonal cylindrical shape smaller than the outer wall portion 21 for connecting inner ends of these wall portions 33 to each other. And a wall portion 34.
[0027]
In addition, the main member 12 extends from the vicinity of each wall portion 33 of the wall portion 34 toward the center side so as to form a spiral around the axis in the direction connecting the two openings 20, specifically, at six locations. It has a wall portion 35 and a plurality of, specifically, six wall portions 36 inside the respective wall portions 35 and spirally extending at predetermined intervals in pairs with the respective wall portions 35. A pair of these walls 35 and 36 is connected on the center side.
[0028]
Note that the wall portions 33 to 36 and the through hole forming portion 32 all have the same height in the direction connecting the openings 20 of the outer wall portion 21 to the outer wall portion 21 over the entire length.
[0029]
In addition, a portion on the inner surface side including the inner surface of the outer wall portion 21, a portion on the wall surface side including the wall surface of the through hole forming portion 32, a portion on the wall surface side including the wall surface of the wall portion 33, and the outer surface of the wall portion 34 are included. Predetermined portions that are connected to the outer surface side in a cylindrical shape constitute the heat insulating space forming portions 23, respectively, and heat is radiated to the inside of the plurality of (specifically, six) heat insulating space forming portions 23. Each of the heat insulating spaces 22 for preventing the above is formed.
[0030]
The heat insulating material 37 such as urethane is filled in the heat insulating space 22, but even if the heat insulating space 22 is left unfilled, the air layer in this space prevents the heat radiation. Will be. Note that the heat insulation performance may be further enhanced by performing gloss processing on the heat insulation space forming part 23. Here, the heat insulation space 22 and the heat insulation space forming part 23 may not be formed.
[0031]
The portions of the wall portions 35 and 36 that are adjacent to each other and that are coupled to each other on the center side, including the wall surfaces facing each other, constitute the heat storage material filling space forming portion 28, and each pair of wall portions 35. , 36 formed by the heat storage material filling space forming portion 28 has a double or more spiral shape around the axis in the direction connecting the two openings 20 of the main member 12, specifically, a multiple spiral shape of six times. It is in a state. Then, a heat storage material filling space 27 is formed inside each heat storage material filling space forming part 28, and as a result, this heat storage material filling space 27 is in a plane orthogonal to a direction connecting the two openings 20 of the main member 12. Has a double or more spiral shape, specifically a multiple spiral shape of six times.
[0032]
Then, each heat storage material filling space 27 is filled with the heat storage material 26. Here, the heat storage material 26 filled in each heat storage material filling space 27 is, for example, PCM (Phase Change Materials), specifically, a sugar alcohol-based material such as erythritol, or a paraffin-based material such as n-tetratracontane. , MgCl ₂ ・ 6H ₂ A salt hydrate such as O, in which the density of the liquid phase is smaller than the density of the solid phase, more specifically, the volume increases when heat is stored and melted, while the volume decreases when heat is released and solidifies. Is done.
[0033]
On the other hand, a part on the wall surface side including the mutually opposing wall surfaces of the adjacent wall parts 35 and 36 that are adjacent to each other and that are not connected at the center side and that do not form a pair, and a part of the wall part 34 are respectively formed by the main member 12. A plurality or more specifically, six fluid flow path forming portions 25 forming a multi-helical shape of double or more spirals, specifically, sixfolds, around the axis in the direction connecting the two openings 20 are configured. I have. Then, a fluid flow path 24 is formed inside each fluid flow path forming portion 25, and as a result, the fluid flow path 24 is double or more around an axis in a direction connecting the two openings 20 of the main member 12. Specifically, the spiral has a multiple spiral shape of six layers. Moreover, all the fluid flow paths 24 merge with each other at the center of the spiral, that is, at the junction 38 at the center of the main member 12.
[0034]
Here, as described above, the main member 12 has the same height in the direction connecting all the openings 20 in all the constituent parts. As a result, the cross section orthogonal to the direction connecting the two openings 20 is formed. It has the same shape over the entire length in the direction connecting both openings 20. The main member 12 and the material are integrally formed by extrusion molding in which the material is extruded in a direction connecting the openings 20. That is, the outer wall portion 21, the heat insulating space forming portion 23, the fluid flow path forming portion 25, and the heat storage material filling space forming portion 28 of the main member 12 are integrally formed by extrusion molding.
[0035]
The main member 12 is made of a metal such as aluminum suitable for extrusion molding, or a synthetic resin such as polypropylene, polyamide, polyacetal, polyethylene terephthalate, and polyethylene.
[0036]
Here, the main member 12 may be formed by integrally forming the outer wall portion 21, the heat insulating space forming portion 23, the fluid flow path forming portion 25, and the heat storage material filling space forming portion 28. Molding), shaping (cutting) of a metal such as aluminum, forming by casting a metal such as aluminum, and sintering a ceramic material. However, since the cross section orthogonal to the direction connecting the two openings 20 has the same shape in the cross section at any position, the main member 12 is formed by extrusion, so that the manufacturing efficiency is improved and the cost is reduced. It is more preferable from the viewpoint of conversion. This is the same when the heat insulating space forming part 23 is not formed.
[0037]
In addition, the fluid flow path forming part 25 and the heat storage material filling space forming part 28 may have a shape of orbiting, and other than a spiral orbiting in an arc shape, for example, a shape of orbiting in a zigzag shape, It is also possible to adopt a shape that goes around while bending or curving at random.
[0038]
As shown in FIG. 1, the slider unit 13 includes a guide case 41 having a polygonal cylindrical shape, specifically, a hexagonal cylindrical shape, and a slider (moving member) 42 slidably provided in the guide case 41. , A seal ring 43 engaged with the slider 42, and a spring 44 for urging the slider 42.
[0039]
As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the guide case 41 has a polygonal cylindrical shape, specifically a hexagonal cylindrical outer wall portion 46, both ends of which are formed with openings 45, and an inner surface of each corner of the outer wall portion 46. A plurality of, specifically, six through-hole forming portions 48 projecting to the center side and having through holes 47 formed in a direction connecting both openings 45, and from each through-hole forming portion 48 to the center side of main member 12. It has a plurality of projecting, specifically six, wall portions 49 and a hexagonal cylindrical wall portion 50 smaller than the outer wall portion 46 for connecting the inner ends of the wall portions 49 to each other.
[0040]
Further, the guide case 41 includes a plurality of pairs, specifically, six pairs of wall portions 51 extending parallel to each other at intervals and extending toward the center from the inner surface of each corner of the wall portion 50. And a horizontally long cylindrical guide wall portion 52 for connecting the inner end portions of the wall portions 51 to each other. The guide wall portion 52 has a long hole shape and the inner peripheral side thereof has both openings 45. The guide hole 53 has a shape penetrating in the connecting direction.
[0041]
At a position between the paired wall portions 51 in the guide wall portion 52, a first introduction guide hole 55 having a long hole shape extending in a direction connecting the two opening portions 45 is orthogonal to a direction connecting the two opening portions 45. Respectively. Here, between the pair of wall portions 51, introduction guide channels 56 penetrating in the direction connecting the two openings 45 are formed, and these introduction guide channels 56 are formed in the respective first introduction guide holes 55. It is possible to communicate with the inside of the guide wall 52 through the intermediary.
[0042]
In addition, in the guide case 41, an introduction hole 57 and a discharge hole 58 are formed at the most distant positions of the horizontally long guide wall portion 52 at right angles in a direction connecting the openings 45. A portion outside the guide wall portion 52 where the introduction hole 57 is opened and surrounded by the guide wall portion 52, the wall portion 50, and the wall portion 51 is an introduction flow path 59, and the discharge hole 58 is provided. The outside of the guide wall 52 where the opening is formed and a portion surrounded by the guide wall 52, the wall 52, and the wall 51 is a bypass discharge channel 60.
[0043]
The slider 42 has a horizontally long cylindrical slide wall portion 62 slidably fitted in a guide hole 53 inside the guide wall portion 52 of the guide case 41, and relatively closes one side of the slide wall portion 62. And a bottom plate portion 63 having a thickness. A bypass passage hole 64 is formed in the middle of the bottom plate portion 63 in the thickness direction so as to penetrate the slide wall portion 62 having a horizontally long cylindrical shape in a direction connecting the most separated positions.
[0044]
Further, on the opening 65 side of the slide wall portion 62 of the slider 42 with respect to the bottom plate portion 63, an introduction switching hole 66 is formed only at one of the two positions of the slide wall portion 62 that are most separated from each other. A plurality of second guide holes 67 having a long hole shape extending in a direction connecting the opening 65 and the bottom plate 63 are provided at a position where the second guide holes 55 can be always communicated with the first guide holes 55 of the guide case 41, specifically, at six locations. , Are formed orthogonal to the direction connecting the opening 65 and the bottom plate 63. Here, the opening portion 65 side of the bottom wall portion 63 in the slide wall portion 62 of the slider 42 is an intermediate guide channel 68. The end surface 69 of the bottom plate 63 of the slider 42 opposite to the opening 65 and the guide hole 53 form a heat storage material filling space 70 in which the heat storage material 26 is filled.
[0045]
The seal ring groove 71 in which the seal ring 43 is engaged on the end surface 69 side of the outer peripheral surface of the slider 42 with respect to the bypass flow passage hole 64 is rotated in a plane orthogonal to the direction connecting the opening 65 and the bottom plate 63. It is formed so that. The seal ring 43 seals a gap between the guide hole 53 and the outer peripheral surface of the slider 42 and seals the heat storage material filling space 70.
[0046]
The slider 42 is fitted in the guide hole 53 of the guide case 41 in a predetermined direction in a state where the seal ring 43 is engaged with the seal ring groove 71, and the two openings 45 of the guide case 41 are It can slide in the tying direction. As a result, as shown in FIGS. 4 to 6, the slider 42 does not allow the introduction switching hole 66 to communicate with the introduction hole 57 of the guide case 41, and causes the bypass flow passage hole 64 to move through the introduction hole of the guide case 41. 7 to 9, the bypass flow passage hole 64 does not communicate with the introduction hole 57 and the discharge hole 58 of the guide case 41, and the introduction switching hole 66 is in the bypass state. After the first fluid introduction state communicating with the introduction hole 57 of the guide case 41 on the bottom plate 63 side, as shown in FIGS. 10 to 12, the bypass flow passage hole 64 becomes the introduction hole 57 and the discharge hole 58 of the guide case 41. , And changes to the second fluid introduction state in which the introduction switching hole 66 communicates with the introduction hole 57 of the guide case 41 on the opening 65 side.
[0047]
Here, in the bypass state shown in FIGS. 4 to 6, since the bypass passage hole 64 communicates with the introduction hole 57 and the discharge hole 58, the introduction passage 59, the introduction hole 57, the bypass passage hole 64, the discharge hole 58 and the bypass discharge channel 60 communicate with each other, and guide the fluid introduced into the introduction channel 59 to the bypass discharge channel 60 as shown by arrows in FIGS. 4 and 5.
[0048]
On the other hand, in the first fluid introduction state shown in FIGS. 7 to 9, since the introduction switching hole 66 communicates with the introduction hole 57 on the bottom plate 63 side, the introduction flow path 59, the introduction hole 57, the introduction switching hole 66, The intermediate guide passage 68, the second introduction guide hole 67, the first introduction guide hole 55, and the introduction guide passage 56 communicate with each other, and are introduced into the introduction passage 59 as shown by arrows in FIGS. The introduced fluid is guided to each introduction guide channel 56.
[0049]
Further, in the second fluid introduction state shown in FIGS. 10 to 12, since the introduction switching hole 66 communicates with the introduction hole 57 on the opening 65 side, the introduction flow path 59, the introduction hole 57, the introduction switching hole 66, The intermediate guide passage 68, the second introduction guide hole 67, the first introduction guide hole 55, and the introduction guide passage 56 communicate with each other, and are introduced into the introduction passage 59 as shown by arrows in FIGS. The introduced fluid is guided to each introduction guide channel 56.
[0050]
The guide case 41 and the slider 42 are integrally formed of a metal such as aluminum, or a synthetic resin such as polypropylene, polyamide, polyacetal, polyethylene terephthalate, or polyethylene, similarly to the main member 12 described above. It can be formed by injection molding of a synthetic resin, formed by cutting a metal such as aluminum, formed by casting a metal such as aluminum, or formed by sintering a ceramic material.
[0051]
As shown in FIG. 13, a plurality of, specifically, six through holes 73 are formed in the first separator 14 near each corner, and a plurality of, specifically, six, through holes 73 are formed in the center of each through hole 73. And a plurality of, specifically, six heat storage material filling space communication holes 75 are formed in the vicinity of the central portion.
[0052]
Here, as shown in FIG. 1, the first separator 14 disposed between the two main members 12 farthest from the slider unit 13 has the respective fluid flow passage communication holes 74 adjacent to both sides, respectively. The outer ends of the corresponding ones of the fluid flow paths 24 of the pair of main members 12 are communicated with each other, and the respective heat storage material filling space communication holes 75 are disposed on both sides of the pair of main members 12, respectively. The inner ends of corresponding ones of the heat storage material filling spaces 27 of the main member 12 are communicated with each other. In addition, each through hole 73 communicates with a corresponding one of the through holes 31 of the pair of main members 12 arranged adjacent to both sides.
[0053]
Further, the first separator 14 arranged between the slider unit 13 and the main member 12 closest to the slider unit 13 has the respective fluid flow passage communicating holes 74 of the guide case 41 arranged adjacent to both sides, respectively. Corresponding ones of the introduction guide flow path 56 and the corresponding outer ends of the fluid flow path 24 of the main member 12 communicate with each other, and all the heat storage material filling space communication holes 75 of the guide case 41 arranged adjacent to both sides are provided. The guide hole 53 communicates with the inner ends of all the heat storage material filling spaces 27 of the main member 12. Further, each through-hole 73 connects the corresponding one of the through-hole 47 of the guide case 41 and the corresponding through-hole 31 of the main member 12 arranged adjacent to both sides.
[0054]
As shown in FIG. 14, the second separator 15 has a plurality of, specifically six, through holes 77 formed near each corner, and is located inside each side and near each through hole 77. More specifically, a plurality of heat storage material filling space communication holes 78 are formed at six locations, and one fluid flow passage communication hole 79 is formed at the center.
[0055]
As shown in FIG. 1, the second separator 15 has a fluid flow passage communicating hole 79 that allows the central junction 38 of the fluid flow passages 24 of the pair of main members 12 arranged adjacent to both sides to communicate with each other. Each of the heat storage material filling space communication holes 78 communicates the outer ends of the corresponding ones of the heat storage material filling spaces 27 of the pair of main members 12 arranged adjacent to both sides. In addition, each through hole 77 communicates with a corresponding one of the through holes 31 of the pair of main members 12 arranged adjacent to both sides.
[0056]
The first separator 14 and the second separator 15 described above are integrally formed of a metal such as aluminum or a synthetic resin such as polypropylene, polyamide, polyacetal, polyethylene terephthalate, or polyethylene, similarly to the main member 12 described above. become. When integrally molded with resin, it can be molded by extrusion or injection molding. When integrally molded with aluminum, it can be molded by extrusion, shaving, press molding, or the like, and can also be molded by sintering a ceramic material.
[0057]
As shown in FIG. 1, the first cover member 16 has a plurality of, specifically six, through holes 81 formed in the vicinity of each corner, and has a cylindrical shape at the center of a pair of sides parallel to each other. And a cylindrical bypass outlet 83 are provided.
[0058]
The first lid member 16 has an inlet portion 82 which is always in communication with the introduction channel 59 of the guide case 41 of the slider unit 13, and a bypass outlet portion 83 which is always in communication with the bypass discharge channel 60 of the guide case 41. Let me do. Each of the through holes 81 communicates with a corresponding one of the through holes 47 of the guide case 41.
[0059]
The second lid member 17 is provided with a plurality of, specifically six, through holes 85 near each corner, and a cylindrical outlet 86 at the center. Further, a plurality of, specifically, six cylindrical heat storage material charging ports 87 are provided inside the respective sides and near each through hole 85.
[0060]
The outlet portion 86 of the second lid member 17 is always in communication with the central junction 38 of the fluid flow path 24 of the adjacent main member 12, and each heat storage material filling port 87 is connected to the adjacent main member 12. Are respectively communicated with the outer ends of the corresponding ones of the heat storage material filling spaces 27. In addition, each through hole 85 communicates with a corresponding one of the through holes 31 of the adjacent main member 12. Each of the heat storage material filling ports 87 is hermetically closed with a plug member (not shown) after the heat storage material 26 is filled.
[0061]
The first lid member 16 and the second lid member 17 described above are formed of a metal such as aluminum or a synthetic resin such as polypropylene, polyamide, polyacetal, polyethylene terephthalate, or polyethylene, similarly to the main member 12 described above. Will be. In addition, when molding with resin, it can be molded by injection molding, when molding with aluminum, it can be molded by shaving or the like, and can also be molded by sintering a ceramic material. Here, in the case of injection molding of a synthetic resin, it is possible to integrally mold the entirety of the first lid member 16 and the second lid member 17, but otherwise, the entrance portion 82 of the first lid member 16 is formed. In some cases, it may be preferable that the bypass outlet 83, the outlet 86 and the heat storage material filling port 87 of the second lid member 17 are formed separately, and later joined to other parts.
[0062]
Then, as shown in FIG. 1, for example, the main member 12 is placed on the second lid member 17 in a state where the outlet part 86 faces downward, and further, the first separator 14, the main member 12, and the second separator 15, the main member 12, and the first separator 14 are placed in this order, and the guide case 41 is placed thereon. At this time, the guide case 41 is placed in a direction in which the first introduction guide hole 55 is located on the opposite side, that is, on the upper side with respect to the main member 12. Then, the slider 42 in a state where the seal ring 43 is engaged with the seal ring groove 71 is fitted into the guide hole 53 of the guide case 41 with the seal ring 43 facing downward, and the slider 42 is placed on the bottom plate 63 of the slider 42. The spring 44 is arranged, and the first lid member 16 is placed on the spring 44.
[0063]
Then, the second lid member 17, the main member 12, the first separator 14, the main member 12, the second separator 15, the main member 12, the first separator 14, the guide case 41, and the first lid member 16 are each formed into a hexagonal shape. The joints are adhered and integrated while aligning. At this time, bonding is performed by an appropriate bonding method suitable for the material from among ultrasonic welding, brazing, bonding with an adhesive, and the like.
[0064]
The through hole 85 of the second lid member 17, the through hole 31 of the main member 12, the through hole 73 of the first separator 14, the through hole 31 of the main member 12, the through hole 77 of the second separator 15, and the A bolt is inserted through all six sets of the through hole 31, the through hole 73 of the first separator 14, the through hole 47 of the guide case 41, and the through hole 81 of the first lid member 16, which are aligned with each other. These may be fastened and joined by screwing a nut to the tip side of the. In this case, the first separator 14, the second separator 15, the first lid member 16 and the second lid member 17 are provided with a material such as EPDM (ethylene propylene rubber) having plasticity on the joint surface in order to secure the sealing property. It is preferable to use those that have been used.
[0065]
In this integrated state, the entirety of the heat storage material is turned upside down, and the heat storage material 26 is filled in a liquid state with fluidity from one of the heat storage material filling ports 87 of the second lid member 17. Then, the heat storage material 26 moves from the outer end to the inner end of one heat storage material filling space 27 communicating with the heat storage material filling port 87 where the main member 12 adjacent to the second lid member 17 is filled with the heat storage material. The corresponding one of the heat storage material filling portions of the main member 12 next to the first separator 14 passes through the corresponding one of the heat storage material filling space communication holes 75 of the first separator 14 next to the main member 12. The space 27 is moved from the inner end to the outer end.
[0066]
Further, the heat storage material 26 passes through a corresponding one of the heat storage material filling space communication holes 78 of the second separator 15 next to the main member 12, and the heat storage material 26 corresponds to the main member 12 next to the second separator 15. The main member 12 is moved from the outer end to the inner end of the one heat storage material filling space 27, and passes through the corresponding one heat storage material filling space communication hole 75 of the first separator 14 which is next to the main member 12. The first separator 14 and the heat storage material filling space 70 surrounded by the guide hole 53 and the slider 42 of the slider unit 13 next to the first separator 14 are filled (see FIGS. 15 to 18).
[0067]
Then, the heat storage material 26 passes through the remaining five heat storage material filling space communication holes 75 of the first separator 14 adjacent to the slider unit 13 from the heat storage material filling space 70, and is next adjacent to the first separator 14. The corresponding five heat storage material charging spaces 27 of the main member 12 are moved from the inner end to the outer end, and the corresponding five heat storage material charging spaces of the second separator 15 adjacent to the main member 12 next. After passing through the communication hole 78, the main member 12 next to the second separator 15 moves from the outer end to the inner end of the corresponding five places of the heat storage material filling space 27.
[0068]
In addition, the heat storage material 26 passes through the remaining five heat storage material filling space communication holes 75 of the first separator 14 which is next to the main member 12 and the main member 12 which is next to the first separator 14. The heat storage material charging space 27 moves from the inner end portion to the outer end portion of the corresponding five heat storage material filling spaces 27, and from the corresponding five heat storage material filling ports 87 of the second lid member 17 next to the main member 12. Overflow.
[0069]
In this state, the heat storage material filling ports 87 at which the heat storage material 26 has overflowed are closed by driving a plug member into the five heat storage material filling ports 87, and then heat is stored at a predetermined pressure from one of the heat storage material filling ports 87 that are performing charging. After filling the heat storage material 26 until the slider 42 of the slider unit 13 comes into contact with the first lid member 16 and the heat storage material filling space 27 is maximized, the one heat storage material charging port 87 is plugged. To seal and close. When the heat storage material filling space 27 of the slider unit 13 is in the maximum state, the slider unit 13 is in a bypass state.
Thus, the heat storage unit 11 is completed.
[0070]
In such a completed state, the slider unit 13 is provided outside the main member 12, and is arranged in the main member 12 in a direction connecting the openings 20 at both ends of the main member 12. . Further, the slider 42 is in a state of moving along the direction connecting the openings 20 of the main member 12.
[0071]
Here, the heat storage material 26 changes its volume in accordance with the heat storage state as described above. Specifically, the heat storage material 26 increases in volume when heat is stored and melted, and decreases in volume when heat is released and solidified. Therefore, in a state where the heat storage material 26 is the same as the liquid at the time of filling, that is, the state where the density is the smallest, the slider 42 moves until it comes into contact with the first lid member 16 against the urging force of the spring 44, and the heat storage material is filled. The space 70 is maximized, and as shown in FIGS. 15 and 16, a bypass state is established in which the introduction hole 57, the bypass passage hole 64, and the discharge hole 58 communicate with each other.
[0072]
As a result, the heat storage unit 11 transfers the fluid introduced from the inlet 82 to the bypass outlet 83 via the introduction channel 59, the introduction hole 57, the bypass channel hole 64, the discharge hole 58, and the bypass discharge channel 60. As a result, the gas is discharged to the outside of the heat storage unit 11 by bypass without passing through the fluid flow path 24 of the main member 12. At this time, the bypass flow passage hole 64, the discharge hole 58, the bypass discharge flow passage 60, and the bypass outlet 83 constitute a bypass flow passage 90.
[0073]
On the other hand, when only a part of the heat storage material 26 is solid, that is, when the density is large, the volume is reduced. Therefore, the slider 42 arranged with the end surface 69 facing the heat storage material filling space 70 is, as shown in FIGS. The spring 44 also slightly moves in the direction of reducing the heat storage material filling space 70 with the help of the biasing force. Then, the slider 42 enters a first fluid introduction state in which the bottom plate 63 side of the introduction switching hole 66 communicates with the introduction hole 57 of the guide case 41.
[0074]
As a result, the heat storage unit 11 transfers the fluid introduced from the inlet portion 82 to the introduction channel 59, the introduction hole 57, the intermediate guide channel 68, the second introduction guide holes 67, and the first introduction channels in the slider unit 13. Each of the fluid flow paths 24 of the main member 12 adjacent to this flows through the guide hole 55 and each of the introduction guide flow paths 56, and through each of the fluid flow path communication holes 74 of the first separator 14 adjacent to the guide hole 55, at the outer end. Through the fluid flow passage holes 79 of the second separator 15 adjacent thereto, and the respective fluid passages 24 of the main member 12 adjacent thereto from the inner end to the outer end. Each of the fluid flow paths 24 of the main member 12 adjacent thereto flows from the outer end to the inner end through the respective fluid flow path communication holes 74 of the first separator 14 adjacent thereto. It is discharged from the outlet 86 of the second lid member 17 that fits. Thereby, the fluid having the amount of heat introduced from the inlet portion 82 into the introduction channel 59 is caused to flow in the fluid channel 24 along the heat storage material filling space 27 filled with the heat storage material 26 of all the main members 12, and the outlet is provided. It is discharged from the part 86 (at this time, the bypass flow path 90 is in a closed state).
[0075]
Further, since the volume of the heat storage material 26 is the smallest when the heat storage material 26 is all solid, that is, when the density is the highest, the slider 42 arranged with the end surface 69 facing the heat storage material filling space 27 as shown in FIGS. The heat storage material filling space 70 is moved to the maximum in the direction of reducing the space, and comes into contact with the first separator 14. Even in this state, since the introduction switching hole 66, the second introduction guide hole 67, and the first introduction guide hole 55 have a long hole shape that is long in the sliding direction, the slider 42 can be moved to the opening 65 side of the introduction switching hole 66. Is brought into communication with the introduction hole 57 of the guide case 41.
[0076]
As a result, similarly to the first fluid introduction state, the heat storage unit 11 transfers the fluid introduced from the inlet portion 82 to the introduction channel 59, the introduction hole 57, the intermediate guide channel 68, the second introduction guide holes 67, The first introduction guide hole 55, each introduction guide channel 56, each fluid channel communication hole 74, each fluid channel 24, fluid channel communication hole 79, each fluid channel 24, each fluid channel communication hole 74, The liquid is discharged from the outlet 86 of the second lid member 17 through the fluid flow path 24. Thereby, the fluid having the amount of heat introduced from the inlet portion 82 into the introduction channel 59 is caused to flow in the fluid channel 24 along the heat storage material filling space 27 filled with the heat storage material 26 of all the main members 12, and the outlet is provided. It is discharged from the part 86 (at this time, the bypass flow path 90 is in a closed state).
[0077]
As described above, the slider unit 13 selectively selects the inflow destination of the fluid introduced from the inlet 82 into the fluid flow path 24 and the bypass flow path 90 depending on the position of the slider 42 that moves with the change in volume of the heat storage material 26. Switch to
[0078]
Such a heat storage unit 11 is provided in a circulation path of a fluid (cooling water) for water-cooling the internal combustion engine, and while the fluid after passing through the internal combustion engine is introduced from the inlet 82, the outlet 86 and the bypass outlet. The fluid discharged from 83 is returned to the internal combustion engine side. Then, at the time of installation, the installation is performed with the inlet 82 and the bypass outlet 83 on the upper side and the outlet 86 on the lower side.
[0079]
The operation of the heat storage unit 11 configured as described above will be described.
First, when the heat storage unit 11 is sufficiently warmed up with the waste heat generated by the previous operation of the internal combustion engine, the heat storage material 26 stores heat and becomes liquid, and FIGS. 4 to 6 and FIGS. As shown in FIG. 6, the bypass passage hole 64 of the slider 42 communicates with the introduction hole 57 and the discharge hole 58 of the guide case 41 of the slider unit 13, that is, the bypass state in which the inlet 82 communicates with the bypass passage 90. It has become.
[0080]
Then, in this state, the operation of the internal combustion engine is stopped, and after a certain period of time, the heat storage material 26 is partially solidified and its volume is slightly reduced, as shown in FIGS. 7 to 9 and FIGS. The slider 42 moves by a predetermined amount in a direction to reduce the heat storage material filling space 70 in accordance with the urging force of the spring 44. At this time, the slider 42 enters the first fluid introduction state in which the introduction hole 57 of the guide case 41 communicates with the bottom plate portion 63 side of the introduction switching hole 66, and the inlet 82 is connected to the introduction flow path 59, the introduction hole 57, and the middle. Guide passage 68, each second introduction guide hole 67, each first introduction guide hole 55 and each introduction guide passage 56, each fluid passage communication hole 74 of the first separator 14, and each fluid passage 24 of the main member 12. , The fluid flow passage communication hole 79 of the second separator 15, each fluid flow passage 24 of the main member 12, each fluid flow passage communication hole 74 of the first separator 14, each fluid flow passage 24 of the main member 12, and the second lid It communicates with the outlet 86 of the member 17. That is, when at least a part of the heat storage material 26 is solidified, the slider unit 13 uses the fluid flow path 24 as the destination of the fluid introduced from the inlet 82.
[0081]
Then, when the internal combustion engine is operated in this state and a fluid having a calorific value is introduced into the inlet portion 82, the fluid flows through the multi-spiral fluid flow path 24 of the main member 12 closest to the slide unit 13 from the outer end to the innermost. Flows from the inner end to the outer end of the multiple helical fluid flow path 24 of the next main member 12, and further flows from the outer end to the multiple helical fluid flow path 24 of the next main member 12. Flows to the inner end. At this time, heat is received from the heat storage material 26 in the heat storage material filling space 27 that gradually changes phase from liquid to solid and radiates heat, and the temperature of the fluid rises, and in this state, the fluid is introduced from the outlet 86 into the internal combustion engine. Transfers heat to a cold internal combustion engine to improve startability.
[0082]
When the heat is dissipated as described above, the heat storage material 26 gradually changes from a liquid to a solid, and the volume decreases while the solid having a high density is settled at the lower part of the heat storage unit 11 by gravity together with the urging force of the spring 44. Then, the slider 42 of the slider unit 13 moves in a direction to further reduce the volume of the heat storage material filling space 70, and finally, as shown in FIGS. 10 to 12 and FIGS. The second fluid introduction state is established in which the openings 66 are aligned with the opening 65 side, and the heat radiation process ends.
[0083]
Thereafter, when the temperature of the internal combustion engine rises and the temperature of the liquid for cooling it rises sufficiently to become equal to or higher than the melting point of the heat storage material 26, the heat storage material 26 changes its phase from solid to liquid, contrary to the above. Store. At this time, the heat storage material 26 has a low density and increases in volume while gathering above the heat storage unit 11. Then, the heat storage material 26 made of the liquid overflowing from the heat storage material filling space communication hole 75 of the first separator 14 close to the slider unit 13 enters the heat storage material filling space 70 of the slider unit 13, and the urging force of the spring 44 In contrast, the slider 42 is moved in a direction to increase the heat storage material filling space 70.
[0084]
When all of the heat storage material 26 becomes liquid, the slider 42 causes the bypass passage hole 64 to communicate with the introduction hole 57 and the discharge hole 58 of the guide case 41 as shown in FIGS. 4 to 6 and FIGS. The fluid having a heat quantity introduced from the inlet portion 82 through the introduction flow channel 59 and the introduction hole 57 enters the bypass state, and is bypassed from the bypass flow channel hole 64, the discharge hole 58 and the bypass discharge flow channel 60, that is, the bypass flow channel 90. It is discharged to the internal combustion engine through the outlet 83. That is, when the heat storage material 26 is completely melted, the slider unit 13 uses the inflow destination of the fluid introduced from the inlet 82 as the bypass passage 90. Thereby, since the fluid does not pass through the spiral fluid flow path 24 having a narrow flow path cross-sectional area, the flow path resistance is greatly reduced.
[0085]
The movement amount of the slider 42 at this time is set equal to the volume change of the heat storage material 26 before and after the phase change. That is, the total slide length of the slider 42 × cross-sectional area = mass of heat storage material / (density of heat storage material in solid state−density of heat storage material in liquid state).
[0086]
As described above, according to the heat storage unit 11 of the present embodiment, when the volume of the heat storage material 26 changes according to the heat storage state, the slider 42 that partially faces the heat storage material filling space 70 moves. Absorbs this volume change. Therefore, it is not necessary to fill the heat storage material filling space 27 with air for absorbing the volume change of the heat storage material 26, and the heat storage material filling space 27 can be filled with a sufficient amount of the heat storage material 26. Therefore, since the volume change of the heat storage material 26 can be absorbed without a decrease in the heat storage capacity, a decrease in the heat transfer coefficient, and an oxidative deterioration of the heat storage material 26 due to oxygen in the air, a large heat storage capacity can be secured. High performance can be achieved.
[0087]
In addition, the slider unit 13 uses the movement of the slider 42 in accordance with the change in volume of the heat storage material 26, and when at least a part of the heat storage material 26 is solidified, the inflow destination of the fluid introduced from the inlet 82. Is used as a fluid flow path 24 to discharge the fluid that has received heat from the heat storage material 26 in the fluid flow path 24 to the internal combustion engine side, thereby applying heat to the internal combustion engine side and smoothing its startup, while the internal combustion engine side generates heat. When the heat storage material 26 is completely melted, the destination of the fluid introduced from the inlet 82 is set as the bypass flow path 90, and the fluid passes through the bypass flow path 90, thereby avoiding the passage of the fluid flow path 24. This prevents unnecessary flow path resistance from being generated. Therefore, parts such as a sensor, a three-way valve, a control unit, and an actuator become unnecessary, and the number of parts and cost can be significantly reduced.
[0088]
In addition, since the slider unit 13 is provided outside the main member 12 in which the outer wall portion 21, the heat insulating space forming portion 23, the fluid flow path forming portion 25, and the heat storage material filling space forming portion 28 are integrally formed, As compared with the case where the slider unit 13 is built in, the restriction on the shape due to the provision of the slider unit 13 on the main member 12 is reduced. Therefore, the degree of freedom of the shape of the main member 12 can be increased, and heat can be efficiently exchanged between the heat storage material 26 and the fluid in the fluid flow path 24.
[0089]
Furthermore, since the fluid flow path 24 has a double or more spiral shape, the flow velocity can be greatly reduced without reducing the heat exchange area at the same flow rate as compared with the single spiral. Therefore, the flow path resistance can be significantly reduced.
[0090]
Further, compared with the single spiral, the width of the flow path can be reduced without reducing the heat exchange area at the same flow rate, and the amount of flowing fluid can be reduced. Therefore, reduction in size and weight and improvement in performance can be achieved.
[0091]
In addition, when the fluid flow path 24 and the heat storage material filling space 27 have a double or more spiral shape, the double or more spiral heat storage material filling space 27 has a shape converging at the center of the spiral. In order to operate the slider 42 of the slider unit 13 satisfactorily with the change in volume of the heat storage material 26, the change in the volume of the heat storage material 26 is concentrated from all the central sides of the heat storage material filling space 27 gathered on the center side. The transmission to the slider 42 of the slider unit 13 is efficient. For this reason, by arranging the slider units 13 in the main member 12 in a direction connecting the openings 20 at both ends of the main member 12, the volume change of the heat storage material 26 can be efficiently reduced by the slider 42. Can be told. Therefore, the switching of the flow path can be favorably performed by the slider 42 of the slider unit 13.
[0092]
The volume change of the heat storage material 26 is concentrated from all the central sides of the spirals of the double or more spiral heat storage material filling space 27, and the heat storage materials 26 are arranged side by side in the direction connecting the openings 20 at both ends of the main member 12. When the heat storage material 26 is transmitted to the slider 42 of the slider unit 13, the volume change direction of the heat storage material 26 is the direction connecting the openings 20 of the main member 12, so that the slider 42 connects the openings 20 of the main member 12 to each other. Moving along the direction is most efficient. Therefore, the switching of the flow path can be performed more favorably by the slider 42 of the slider unit 13.
[0093]
In the above embodiment, the second lid member 17, the main member 12, the first separator 14, the main member 12, the second separator 15, the main member 12, the first separator 14, the slider unit 13, and the first lid member. Although the case of stacking in the order of 16 has been described as an example, the main member 12, the second member 17, and the second member 17, except for the second lid member 17 disposed on one end side and the slider unit 13 and the first lid member 16 disposed on the other end side, are described. The numbers of the first separator 14 and the second separator 15 can be appropriately changed. That is, the same main member 12, first separator 14, main member 12, second separator 15, main member 12, and first separator 14 as described above are provided on the second lid member 17, and one or more sets of the same are further provided thereon. It is possible to provide a set of the main member 12, the second separator 15, the main member 12 and the first separator 14, and provide the slider unit 13 and the first lid member 16 thereon.
[0094]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the heat storage unit of the present invention, when the heat storage material changes in volume due to the heat storage state, the moving member moves to absorb the change in volume. Therefore, it is not necessary to fill air for absorbing the volume change of the heat storage material into the heat storage material filling space, and it is possible to fill the heat storage material filling space with a sufficient amount of the heat storage material. Therefore, a change in volume of the heat storage material can be absorbed without a decrease in heat storage capacity, a decrease in heat transfer coefficient, and oxidative deterioration of the heat storage material due to oxygen in the air. Can be achieved.
[0095]
In addition, the flow path switching unit uses the movement of the moving member in accordance with the change in volume of the heat storage material to make the inflow destination of the fluid introduced from the inlet part a fluid flow path or a bypass flow path. Therefore, components such as a sensor, a three-way valve, a control unit, and an actuator become unnecessary. Therefore, the number of parts and cost can be significantly reduced.
[0096]
In addition, since the flow path switching part is provided outside the main member in which the outer wall part, the fluid flow path forming part, and the heat storage material filling space forming part are integrally formed, the flow path switching part is incorporated. In comparison with the above, the restriction on the shape due to the provision of the flow path switching portion in the main member is reduced. Therefore, the degree of freedom of the shape of the main member can be increased, and heat can be efficiently exchanged between the heat storage material and the fluid in the fluid flow path.
[0097]
Further, if the fluid flow path is formed into a double or more spiral shape, the flow rate can be greatly reduced without reducing the heat exchange area at the same flow rate as compared with the single spiral. Therefore, the flow path resistance can be significantly reduced. Further, compared with the single spiral, the width of the flow path can be reduced without reducing the heat exchange area at the same flow rate, and the amount of flowing fluid can be reduced. Therefore, reduction in size and weight and improvement in performance can be achieved.
[0098]
In addition, when the fluid flow path and the heat storage material filling space are formed into a double or more spiral shape as described above, the double or more spiral heat storage material filling space gathers at the center of the spiral. In order to operate the moving member of the flow path switching section satisfactorily with the change in the volume of the material, the change in the volume of the heat storage material is concentrated from all the central sides of the heat storage material filling space gathered at the center side. The transmission to the moving member of the road switching unit is efficient. For this reason, by arranging the flow path switching unit in the main member in the direction connecting the openings at both ends of the main member, the volume change of the heat storage material can be efficiently transmitted to the moving member. Can be. Therefore, the switching of the flow path can be favorably performed by the moving member of the flow path switching unit.
[0099]
Further, as described above, the volume change of the heat storage material is concentrated from all the central sides of the spirals of the double or more spiral heat storage material filling space, and the heat storage material is arranged side by side in the direction connecting the openings at both ends of the main member. When transmitting to the moving member of the provided flow path switching unit, since the direction of the volume change of the heat storage material is the direction connecting the openings of the main member, the moving member is connected in the direction connecting the openings of the main member. Moving along is most efficient. Therefore, the switching of the flow path can be performed more favorably by the moving member of the flow path switching unit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an entire configuration of a heat storage unit according to an embodiment of the present invention except for a heat storage material.
FIG. 2 is a plan sectional view showing a main member filled with a heat storage material in the heat storage unit according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing a slider unit excluding a spring in the heat storage unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing a slider unit excluding a spring in the heat storage unit according to the embodiment of the present invention, showing a bypass state.
5 is a side sectional view taken along line aa in FIG. 3 showing a slider unit in a heat storage unit according to an embodiment of the present invention, excluding a spring, and shows a bypass state.
6 is a side sectional view taken along line bb in FIG. 3 showing a slider unit in the heat storage unit according to the embodiment of the present invention, excluding a spring, and shows a bypass state.
FIG. 7 is a partially cutaway perspective view showing a slider unit excluding a spring in the heat storage unit according to the embodiment of the present invention, showing a first fluid introduction state.
FIG. 8 is a side sectional view taken along line aa of FIG. 3 showing a slider unit in a heat storage unit according to an embodiment of the present invention, excluding a spring, and shows a first fluid introduction state.
FIG. 9 is a side sectional view taken along the line bb in FIG. 3 showing a slider unit excluding a spring in the heat storage unit according to the embodiment of the present invention, showing a first fluid introduction state.
FIG. 10 is a partially cutaway perspective view showing a slider unit excluding a spring in the heat storage unit of one embodiment of the present invention, showing a second fluid introduction state.
FIG. 11 is a side sectional view taken along line aa in FIG. 3 showing a slider unit in a heat storage unit according to an embodiment of the present invention, excluding a spring, and shows a second fluid introduction state.
FIG. 12 is a side sectional view taken along the line bb of FIG. 3 showing a slider unit excluding a spring in the heat storage unit according to the embodiment of the present invention, showing a second fluid introduction state.
FIG. 13 is a plan view showing a first separator in the heat storage unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a plan view showing a second separator in the heat storage unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a side sectional view taken along line aa of FIG. 3 showing the heat storage unit of one embodiment of the present invention, showing a bypass state.
FIG. 16 is a side sectional view of the heat storage unit according to the embodiment of the present invention, taken along line bb in FIG. 3, showing a bypass state.
FIG. 17 is a side sectional view taken along line aa of FIG. 3 showing the heat storage unit according to the embodiment of the present invention, and shows a first fluid introduction state.
FIG. 18 is a side sectional view of the heat storage unit according to the embodiment of the present invention, taken along line bb in FIG. 3, showing a first fluid introduction state.
FIG. 19 is a side sectional view of the heat storage unit according to the embodiment of the present invention, taken along the line aa in FIG. 3, showing a second fluid introduction state.
20 is a side cross-sectional view of the heat storage unit according to the embodiment of the present invention, taken along line bb in FIG. 3, showing a second fluid introduction state.
[Explanation of symbols]
11 Heat storage unit
12 main members
13 Slider unit (flow path switching unit)
20 opening
21 Outer wall
24 Fluid flow path
25 Fluid flow path forming part
26 heat storage material
27 Heat storage material filling space
28 Thermal storage material filling space forming part
42 Slider (moving member)
82 Entrance
90 Bypass channel

Claims (4)

両端に開口部を有する筒状の外壁部と、入口部から導入された熱量を有する流体を流動させる流体流路を前記外壁部よりも内側に形成する流体流路形成部と、蓄熱状態に応じて体積が変化する蓄熱材が充填される蓄熱材充填空間を前記外壁部よりも内側に前記流体流路に隣接して形成する蓄熱材充填空間形成部とが一体成形された主部材と、
該主部材の外側に設けられるとともに、前記入口部から導入された前記流体の流入先を前記蓄熱材の体積変化で移動する移動部材の位置によって前記流体流路と該流体流路をバイパスして排出させるバイパス流路とに選択的に切り替える流路切替部とを備えることを特徴とする蓄熱ユニット。A cylindrical outer wall having openings at both ends, a fluid flow path forming section that forms a fluid flow path for flowing a fluid having a calorie introduced from an inlet inside the outer wall, and a heat storage state. A main member integrally formed with a heat storage material-filled space forming portion that forms a heat storage material-filled space filled with a heat storage material having a variable volume and that is formed adjacent to the fluid flow path inside the outer wall portion;
Provided outside the main member, bypassing the fluid flow path and the fluid flow path by the position of the moving member that moves the inflow destination of the fluid introduced from the inlet portion by the volume change of the heat storage material. A heat storage unit comprising: a flow path switching unit that selectively switches to a bypass flow path to be discharged. 前記流体流路および前記蓄熱材充填空間は、それぞれ、両端の前記開口部同士を結ぶ方向の軸線を中心とした二重以上の螺旋状をなしており、前記流路切替部は、前記主部材に対し両端の前記開口部同士を結ぶ方向に並んで配設されていることを特徴とする請求項１記載の蓄熱ユニット。The fluid flow path and the heat storage material filling space each have a double or more spiral shape centered on an axis in a direction connecting the openings at both ends, and the flow path switching unit includes the main member. The heat storage unit according to claim 1, wherein the heat storage units are arranged side by side in a direction connecting the openings at both ends. 前記移動部材は、前記主部材の両端の前記開口部同士を結ぶ方向に沿って移動することを特徴とする請求項２記載の蓄熱ユニット。The heat storage unit according to claim 2, wherein the moving member moves along a direction connecting the openings at both ends of the main member. 前記蓄熱材は、蓄熱し融解すると体積が増える一方、放熱し凝固すると体積が減るものであり、
前記流路切替部は、前記蓄熱材の少なくとも一部が凝固した状態では前記入口部から導入された前記流体の流入先を前記流体流路とする一方、前記蓄熱材が完全に融解した状態では前記入口部から導入された前記流体の流入先を前記バイパス流路とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の蓄熱ユニット。The heat storage material increases in volume when heat is stored and melted, while the volume decreases when heat is released and solidified,
In the state where at least a part of the heat storage material is solidified, the flow path switching unit is used as the fluid flow path for the inflow destination of the fluid introduced from the inlet, while in a state where the heat storage material is completely melted. The heat storage unit according to claim 1, wherein an inflow destination of the fluid introduced from the inlet is the bypass flow path.

Images