JP2008051446A - 蓄熱器と蓄熱器を用いた車載熱システム - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトでありながら、高い蓄熱性能を発揮する蓄熱器を提供すること。簡単な熱媒体循環制御としながら、パワーユニット始動時、期待に応えるエンジンの暖機促進や車室内の暖房能力向上を達成することができる蓄熱器を用いた車載熱システムを提供すること。
【解決手段】貯液部１の外周部に断熱層２，３，４を有する蓄熱器において、前記貯液部１と前記断熱層２，３，４との間に、液相・固相間の相変化に伴い熱の吸収と放出を行う蓄熱材を充填した蓄熱層５を設けた。車載熱発生源と車載熱要求源とが蓄熱器Ｓを介して接続された車載熱システムにおいて、蓄熱器Ｓの入口側と出口側にそれぞれ第１バルブ２３と第２バルブ２４を設け、パワーユニット駆動状態で両バルブ２３，２４を開き、パワーユニットが停止すると両バルブ２３，２４を閉じ、パワーユニットの始動時に両バルブ２３，２４を開く熱媒体循環制御手段を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン暖機を促進させるため、もしくは、暖房能力を向上させるためエンジン冷却水循環回路等に適用される蓄熱器と蓄熱器を用いた車載熱システムに関する。

従来、エンジン冷却水を保温貯蔵する蓄熱器としては、金属製の内容器と外容器との二重構造であって、両容器間の空隙部が真空断熱されているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

そして、従来の蓄熱器を用いた車載熱システムでは、車両走行時に高温となったエンジン冷却水を蓄熱器の取り込み、車両が停止している間、高温のエンジン冷却水を蓄熱器内に保温貯蔵する。そして、次回のエンジン始動時、蓄熱機内の高温のエンジン冷却水がエンジンや車室内暖房用のヒータコアに送り込まれ、エンジンの早期暖機や早期暖房に使用される。
特開２００４−２００２７号公報

しかしながら、従来の蓄熱器にあっては、貯液部の外周に真空断熱層を有し、エンジン冷却水が相変化することなく蓄えた熱エネルギーのみを利用する構成であるため、蓄熱器内の高温エンジン冷却水を使い切ってしまえば、以後、熱エネルギーの供給が得られず、蓄熱性能が低い、という問題があった。また、蓄熱性能を高めるには蓄熱器の容量をかなり高容量の設定にせざるを得ず、蓄熱器の大型化を招く、という問題があった。

また、従来の蓄熱器を用いた車載熱システムにあっては、エンジン始動時、エンジン冷却水の循環サイクルのうち、１サイクル目は高温のエンジン冷却水がエンジンや車室内暖房用のヒータコアに送り込まれるが、２サイクル目以降は、エンジンや大気等のシステム環境の温度影響を受けるし、低温のエンジン冷却水とも混合されるため、一気に熱が奪われてしまい、低温のエンジン冷却水が循環することになる。したがって、期待に応えるエンジンの早期暖機性能や車室内の早期暖房性能を望めない、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、コンパクトでありながら、高い蓄熱性能を発揮する蓄熱器を提供することを目的とする。また、簡単な熱媒体循環制御としながら、パワーユニット始動時、期待に応えるエンジンの暖機促進や車室内の暖房能力向上を達成することができる蓄熱器を用いた車載熱システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、貯液部の外周部に断熱層を有する蓄熱器において、
前記貯液部と前記断熱層との間に、液相・固相間の相変化に伴い熱の吸収と放出を行う蓄熱材を充填した蓄熱層を設けたことを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本発明では、パワーユニット駆動状態で熱媒体を加熱する車載熱発生源と、熱媒体の温度が降下するパワーユニット停止状態からの始動時に高温の熱媒体を要求する車載熱要求源と、が熱媒体回路により接続された車載熱システムにおいて、
前記熱媒体回路に、入口側を前記車載熱発生源に接続し、出口側を前記車載熱要求源に接続した蓄熱器を設定し、
前記蓄熱器は、貯液部と断熱層との間に、液相・固相間の相変化に伴い熱の吸収と放出を行う蓄熱材を充填した蓄熱層を設け、
前記車載熱発生源と前記蓄熱器の入口側とを接続する回路に第１バルブを設け、
前記蓄熱器の出口側と前記車載熱要求源とを接続する回路に第２バルブを設け、
パワーユニット駆動状態で前記第１バルブと前記第２バルブとを開き、パワーユニットが停止すると前記第１バルブと前記第２バルブとを閉じ、パワーユニットの始動時に前記第１バルブと前記第２バルブとを開く熱媒体循環制御手段を設けたことを特徴とする。

よって、本発明の蓄熱器にあっては、蓄熱器内を高温の熱媒体が流通しているとき、高温の熱媒体からの温度を受けて蓄熱材の温度が融解点に達すると、蓄熱材が固相から液相に相変化し、この相変化に伴い熱エネルギーを吸収する。
そして、貯液部を経過する高温熱媒体の流通が停止すると、断熱層と蓄熱層との２層に囲まれた貯液部に高温の熱媒体が封じ込められる。
そして、蓄熱器内の高温熱媒体を使う場合、まず、蓄熱器内の高温熱媒体が放出される。この高温熱媒体の放出に伴い蓄熱器内の熱媒体温度が低下しようとするが、熱媒体温度の低下に伴って蓄熱材の温度が凝固点に達すると、蓄熱材が液相から固相に相変化し、この相変化に伴い蓄熱材に吸収されていた熱が放出される。
すなわち、固相と液相間の相変化に伴って吸収あるいは放出される熱エネルギーである「潜熱」の場合、相変化なしに蓄えられる熱エネルギーである「顕熱」の場合に比べ、桁違いに大きい熱量を蓄えることができる。この点に着目し、本発明の蓄熱器は、保温性を保ちつつ熱媒体に蓄えた「顕熱」と、蓄熱層の蓄熱材から放出される「潜熱」と、を有効に併用するようにした。このため、コンパクトでありながら、高い蓄熱性能を発揮する蓄熱器を提供することができる。

本発明の蓄熱器を用いた車載熱システムにあっては、パワーユニット駆動状態のとき、熱媒体循環制御手段において、第１バルブと第２バルブとが開かれる。したがって、蓄熱器の入口側から出口側を経過する高温の熱媒体から熱を受け、蓄熱材の温度が融解点に達すると、蓄熱材が固相から液相に相変化し、この相変化に伴い熱エネルギーを吸収する。
そして、パワーユニットが停止すると、熱媒体循環制御手段において、第１バルブと第２バルブとが閉じられる。したがって、断熱層と蓄熱層との２層に囲まれた貯液部に高温の熱媒体が封じ込められる。
さらに、パワーユニットの始動時には、熱媒体循環制御手段において、第１バルブと第２バルブとが開かれる。したがって、熱媒体の循環サイクルのうち、１サイクル目は、蓄えられていた高温の熱媒体が車載熱要求源に送り込まれる。その後、システム環境の温度影響を受けるし低温の熱媒体と混合されることで、蓄熱器内の熱媒体温度が低下する。しかし、熱媒体温度の低下に伴い蓄熱材の温度が凝固点に達する２サイクル目以降は、蓄熱材が液相から固相に相変化し、この相変化に伴い蓄熱材に吸収されていた熱が放出される。この蓄熱材からの熱放出により熱媒体の温度低下が抑えられ、高温を保った熱媒体が車載熱要求源に送り込まれる。
この結果、簡単な熱媒体循環制御としながら、パワーユニット始動時、例えば、車載熱要求源をエンジンとした場合には、期待に応えるエンジンの暖機促進を達成することができるし、車載熱要求源をヒータコアとした場合には、期待に応える車室内の暖房能力の向上を達成することができる。

以下、本発明の蓄熱器と蓄熱器を用いた車載熱システムを実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例６に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の蓄熱器を示す縦断正面図、図２は実施例１の蓄熱器を示す図１のＡ部拡大図、図３は実施例１の蓄熱器を示す外観斜視図、図４は実施例１の蓄熱器を示す断面斜視図、図５は実施例１の蓄熱器を示す分解斜視図である。

実施例１の蓄熱器Ｓ１は、図１〜図５に示すように、貯液部１と、側面真空断熱層２（断熱層）と、入口側端面真空断熱層３（断熱層）と、出口側端面真空断熱層４（断熱層）と、蓄熱層５と、入口パイプ６（入口側部材）と、出口パイプ７（出口側部材）と、第１円筒側板８と、第１入口側端板９と、第１出口側端板１０と、第２円筒側板１１と、第２入口側端板１２と、第２出口側端板１３と、蛇腹円筒板１４（熱交換促進部材）と、を備えている。

実施例１の蓄熱器Ｓ１は、貯液部１の外周部に真空断熱層２，３，４を有し、前記貯液部１と前記側面真空断熱層２との間には、液相・固相間の相変化に伴い熱の吸収と放出を行う蓄熱材を充填した蓄熱層５を設けている。

前記貯液部１には、熱媒体を流入させる入口パイプ６と、熱媒体を流出させる出口パイプ７と、が設けられ、前記貯液部１と蓄熱層５とを仕切る壁部材を、熱媒体の入口から出口への流れに直交する方向に断面波形状の凹凸を有する蛇腹円筒板１４としている。
前記入口パイプ６は、第２入口側端板１２と第１入口側端板９とを貫通して固定され、前記出口パイプ７は、第２出口側端板１３と第１出口側端板１０とを貫通して固定される。

前記蓄熱層５に充填される蓄熱材は、潜熱蓄熱性素材として、融解点以上の温度域での固相から液相への相変化時に融解熱分を蓄熱し、凝固点以下の温度域での液相から固相への相変化時に凝固熱分を放熱するパラフィン系素材を用いている。
前記蓄熱材は、球状皮膜の内部にパラフィン系素材を封入してマイクロカプセル化したパラフィン封入カプセルであり、前記蓄熱層５には、前記パラフィン封入カプセルの集合体を、液相・固相間の相変化に伴う体積変化分（１０％程度）を考慮して充填している。
ここで、蓄熱性素材として、パラフィン系素材を用いた理由は、融解点（融解温度）や凝固点（凝固温度）による相変化温度を設定するに際し、炭素鎖数に対応し広範な温度域（-50℃〜80℃）をカバーすることができるし、蓄熱量（溶融潜熱）も130〜250kJ/kg程度であり、他の素材に比べて高いことによる。
例えば、エンジン冷却水をヒータコアに循環させる車載熱システムに蓄熱器を用いる場合には、相変化温度は、50℃〜60℃程度もしくは、これ以上が好ましい。その理由は、エンジン冷却水温は冬季等では80℃に満たないケースもあり、かつ、暖かいと感じられる吹き出し温度は30℃であるため、吹き出し温度30℃以上を得るのに必要な相変化温度は、上記のように、50℃〜60℃程度もしくは、これ以上の温度となる。

前記内容器は、第１円筒側板８と、第１入口側端板９と、第１出口側端板１０と、を有する。そして、前記第１円筒側板８の内側位置に、第１円筒側板８とは同心に蛇腹円筒板１４を配置している。

前記外容器は、前記内容器の外側に配置され、第２円筒側板１１と、第２入口側端板１２と、第２出口側端板１３と、を有する。

前記貯液部１は、蛇腹円筒板１４と第１入口側端板９と第１出口側端板１０とで囲まれる円柱状空間により構成される。なお、両端板９，１０に対する蛇腹円筒板１４の位置決めは、第１入口側端板９に形成された段差部９ａと、第１出口側端板１０に形成された段差部１０ａと、により行われる。

前記断熱層としては、側面真空断熱層２と、入口側端面真空断熱層３と、出口側端面真空断熱層４と、を有し、内容器と外容器との間に形成される間隙を真空化することにより構成される。
前記側面真空断熱層２は、第１円筒側板８と第２円筒側板１１との間に円筒状の層として形成される。前記入口側端面真空断熱層３は、第１入口側端板９と第２入口側端板１２との間に形成される。前記出口側端面真空断熱層４は、第１出口側端板１０と第２出口側端板１３との間に形成される。なお、側面真空断熱層２の径方向間隙は、第２入口側端板１２に形成された環状突部１２ａと、第２出口側端板１３に形成された環状突部１３ａとにより位置決めされることで、外力が加わっても相対位置関係を変えることなく、一定の間隙に保たれる。

前記蓄熱層５は、第１円筒側板８と蛇腹円筒板１４との間に形成される円筒状空間により構成される。なお、蓄熱層５の径方向間隙は、第１円筒側板８が環状突部１２ａ，１３ａにより位置決めされ、蛇腹円筒板１４が段差部９ａ，１０ａにより位置決めされることにより、一定の間隙に保たれる。

次に、作用を説明する。

［蓄熱作用］
蓄熱材による熱吸収作用について説明すると、蓄熱器Ｓ１内の貯液部１に、入口パイプ６から出口パイプに向かっての流れにより高温の熱媒体が流通しているとき、高温の熱媒体からの熱を、蛇腹円筒板１４を介して蓄熱層５内の蓄熱材が受ける。そして、熱を受けて蓄熱材の温度が上昇し、蓄熱材の融解点に達すると、蓄熱材が固相から液相に相変化し、この相変化に伴い熱エネルギーを吸収する。
ちなみに、実施例１ではパラフィン封入カプセルを蓄熱材としているため、蓄熱材の温度が融解点未満で低いときは、封入されているパラフィンが、蝋のように固まった固体であるのに対し、蓄熱材の温度が融解点以上になると、固体のパラフィンが徐々に液化し、最大に吸熱した状態ではカプセル内で完全に液体となる。

貯液部１内の熱媒体への蓄熱作用について説明すると、貯液部１を経過する高温熱媒体の流通が停止すると、図６(a)に示すように、真空断熱層２，３，４と蓄熱層５との２層に囲まれた貯液部１に高温の熱媒体が封じ込められ、蓄熱器Ｓ１内の貯液部１に蓄えられた熱媒体の温度の低下が抑えられ、熱媒体が高温状態のままで保たれる。
すなわち、熱媒体流通が停止状態となったままで長時間が経過し、蓄熱器Ｓ１を囲む外気温が低温となっても、真空断熱層２，３，４と蓄熱層５との二重断熱構造により、貯液部１に蓄えられた熱媒体から逃げようとする熱エネルギーが最小に抑えられ、長時間を経過しても貯液部１の熱媒体を高温状態のままで保つ高い保温性が達成される。

［放熱作用］
高温熱媒体の放出作用について説明すると、蓄熱器Ｓ１の貯液部１内の高温熱媒体を使う場合、まず、貯液部１の高温熱媒体が、出口パイプ７を経過して放出される。この高温熱媒体の放出に伴い、図６(b)に示すように、蓄熱器Ｓ１の貯液部１内へ入口パイプ６を経過して低温熱媒体を導入することで、高温と低温の両熱媒体が混合し、蓄熱器Ｓ１の貯液部１内の熱媒体温度が低下する。

蓄熱材からの放熱作用について説明すると、蓄熱器Ｓ１の貯液部１内の熱媒体温度が低下し、蛇腹円筒板１４を介して蓄熱層５内の蓄熱材から熱を奪うと、蓄熱材の温度が低下する。そして、蓄熱材の温度が凝固点に達すると、図６(c)に示すように、蓄熱材が液相から固相に相変化し、この相変化に伴い蓄熱材に吸収されていた熱が放出され、潜熱による熱エネルギーを、蛇腹円筒板１４を介して熱媒体に対し供給し続け、熱媒体の温度低下を抑える。
ちなみに、実施例１ではパラフィン封入カプセルを蓄熱材としているため、蓄熱材の温度が凝固点より高いときは、封入されているパラフィンが液体であるのに対し、蓄熱材の温度が凝固点以下に低下すると、液体のパラフィンが徐々に固体化して放熱し、最大に放熱した状態ではカプセル内で固体となる。

［蓄熱性能の比較］
図７に示すエンジン始動時のエンジン冷却水温度の比較特性により蓄熱性能を比較する。
図７において、点線特性はエンジン冷却水の循環回路の途中位置に蓄熱器が無い場合のエンジン冷却水温度特性、１点鎖線特性はエンジン冷却水の循環回路の途中位置に従来の蓄熱器を設定した場合のエンジン冷却水温度特性、実線特性はエンジン冷却水の循環回路の途中位置に実施例１の蓄熱器を設定した場合のエンジン冷却水温度特性である。

エンジン冷却水の循環回路の途中位置に蓄熱器が無い場合にエンジンを始動すると、図７の点線特性に示すように、始動時点における外気温度レベルによるエンジン冷却水温度から、エンジン駆動による熱エネルギーを受け、時間の経過と共にエンジン冷却水温度が上昇する。なお、図７では一定勾配によりエンジン冷却水温度が上昇すると仮定する。

エンジン冷却水の循環回路の途中位置に従来の蓄熱器（真空断熱層のみを有する）を設定した場合にエンジンを始動すると、図７の１点鎖線特性に示すように、エンジン始動時点で蓄熱器から高温のエンジン冷却水が送られることにより、始動直後にエンジン冷却水温が立ち上がるが、直ぐに冷たいエンジン冷却水と混じり合うことで温度が低下し、その後は、点線特性に沿ってエンジン冷却水温度が上昇する。

エンジン冷却水の循環回路の途中位置に実施例１の蓄熱器Ｓ１を設定した場合にエンジンを始動すると、図７の実線特性に示すように、エンジン始動時点で蓄熱器から高温のエンジン冷却水が送られることにより、始動直後にエンジン冷却水温が立ち上がる。そして、冷たいエンジン冷却水と混じり合うことで温度が低下しようとすると、蓄熱材に蓄えられていた熱を放出することでエンジン冷却水の温度低下が抑えられ、２サイクル目以降からもエンジン冷却水温度が上昇する。

上記エンジン冷却水温度特性により蓄熱器の性能を比較する場合、「顕熱」と「潜熱」とが関係する。前記「顕熱」とは、相変化なしに蓄えられる熱エネルギーをいい、前記「潜熱」とは、固相と液相間の相変化に伴って吸収あるいは放出される熱エネルギーをいう。そして、「潜熱」の場合は、「顕熱」の場合に比べ、桁違いに大きい熱量を蓄えることができる。

これに対し、従来の蓄熱器（例えば、特開２００４−２００２７号公報参照）は、高温のエンジン冷却水を蓄える、つまり、上記「顕熱」のみを利用するものであるため、図７に示すように、蓄えた高温のエンジン冷却水を使い切ってしまえば、その後、熱エネルギーの追加が無いというように、顕熱効果代が低い。このため、エンジン冷却水の循環回路の途中位置に蓄熱器が無い場合の暖機温度に達する時間Ｔ３に対し、暖機温度に達する時間Ｔ２はわずかに短縮されるのみである。

一方、実施例１の蓄熱器Ｓ１は、保温性を保ちつつ熱媒体に蓄えた「顕熱」と、蓄熱層５の蓄熱材から放出される「潜熱」と、を有効に併用するものであるため、図７に示すように、顕熱効果代に、熱エネルギーを追加する潜熱効果代が加わる。このため、エンジン冷却水の循環回路の途中位置に蓄熱器が無い場合の暖機温度に達する時間Ｔ３に対し、暖機温度に達する時間Ｔ１が大幅に短縮される。

［熱交換促進作用］
実施例１の蓄熱器Ｓ１は、貯液部１に、熱媒体を流入させる入口パイプ６と、熱媒体を流出させる出口パイプ７と、を設け、貯液部１と蓄熱層５とを仕切る壁部材を、熱媒体の入口から出口への流れに直交する方向に断面波形状の凹凸を有する蛇腹円筒板１４としている。
このため、入口パイプ６から出口パイプ７へ向かう熱媒体の流れは、蛇腹円筒板１４の内面の凹凸形状に沿って蛇行して流れることになり、蓄熱層５に充填した蓄熱材にて熱媒体からの熱を吸収するときには、熱吸収する有効面積が、ストレートの円筒パイプの場合に比べて拡大し、熱吸収効率が高くなる。同様に、蓄熱層５に充填した蓄熱材から熱媒体へ熱を放出するときには、熱放出する有効面積が、ストレートの円筒パイプの場合に比べて拡大し、熱放出効率が高くなる。

次に、効果を説明する。
実施例１の蓄熱器Ｓ１にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 実施例１の蓄熱器Ｓ１は、貯液部１の外周部に真空断熱層２，３，４を有する蓄熱器において、前記貯液部１と前記側面真空断熱層２との間に、液相・固相間の相変化に伴い熱の吸収と放出を行う蓄熱材を充填した蓄熱層５を設けたため、コンパクトでありながら、高い蓄熱性能を発揮する蓄熱器Ｓ１を提供することができる。

(2) 前記貯液部１には、熱媒体を流入させる入口パイプ６と、熱媒体を流出させる出口パイプ７と、が設けられ、前記貯液部１と蓄熱層５とを仕切る壁部材を、熱媒体の入口から出口への流れに直交する方向に断面波形状の凹凸を有する蛇腹円筒板１４としたため、蓄熱層５に充填した蓄熱材の熱吸収効率と熱放出効率が高くなるというように熱交換が促進され、蓄熱材による高い潜熱効果を達成することができる。

(3) 前記蓄熱層５に充填される蓄熱材は、潜熱蓄熱性素材として、融解点以上の温度域での固相から液相への相変化時に融解熱分を蓄熱し、凝固点以下の温度域での液相から固相への相変化時に凝固熱分を放熱するパラフィン系素材を用いたため、少ない充填量にて高い蓄熱量を得ることができると共に、相変化温度の設定自由度が高いことにより、用途に応じた適切な相変化温度に設定することができる。

(4) 前記蓄熱材は、球状皮膜の内部にパラフィン系素材を封入してマイクロカプセル化したパラフィン封入カプセルであり、前記蓄熱層５には、前記パラフィン封入カプセルの集合体を、液相・固相間の相変化に伴う体積変化分を考慮して充填したため、パラフィン系素材の欠点である揮発性が球状皮膜により抑えられるし、体積変化による変形力の作用も抑えられることで、長期間の使用に対して耐久信頼性を確保することができる。

(5) 第１円筒側板８と、第１入口側端板９と、第１出口側端板１０と、を有する内容器と、前記内容器の外側に配置され、第２円筒側板１１と、第２入口側端板１２と、第２出口側端板１３と、を有する外容器と、を備え、前記第１円筒側板８の内側位置に、第１円筒側板８とは同心に蛇腹円筒板１４を配置し、前記貯液部１は、蛇腹円筒板１４と第１入口側端板９と第１出口側端板１０とで囲まれる円柱状空間により構成し、前記断熱層は、第１円筒側板８と第２円筒側板１１との間に形成される円筒状の側面真空断熱層２と、第１入口側端板９と第２入口側端板１２との間に形成される入口側端面真空断熱層３と、第１出口側端板１０と第２出口側端板１３との間に形成される出口側端面真空断熱層４と、により構成し、前記蓄熱層５は、第１円筒側板８と蛇腹円筒板１４との間に形成される円筒状空間により構成したため、内容器と外容器による二重容器構造に蛇腹円筒板１４を加えるだけの簡単な構成としながら、貯液部１の全周を覆う真空断熱層２，３，４により高い保温性能を得ることができると共に、蛇腹円筒板１４の採用により蓄熱材による高い潜熱効果を達成することができる。

実施例２は、実施例１の容器型の蓄熱器に対し、貯液部の容量を可変に設定できる積層型の蓄熱器とした例である。

まず、構成を説明する。
図８は実施例２の蓄熱器を示す縦断正面図、図９は実施例２の蓄熱器を示す図８のＢ部拡大図、図１０は実施例２の蓄熱器を示す外観斜視図、図１１は実施例２の蓄熱器を示す断面斜視図、図１２は実施例２の蓄熱器を示す分解斜視図である。

実施例２の蓄熱器Ｓ２は、図８〜図１２に示すように、貯液部１と、側面真空断熱層２（断熱層）と、入口側端面真空断熱層３（断熱層）と、出口側端面真空断熱層４（断熱層）と、蓄熱層５と、入口パイプ６（入口側部材）と、出口パイプ７（出口側部材）と、入口側端板１５と、入口側蓋板１６と、出口側端板１７と、出口側蓋板１８と、タンク構成要素１９と、を備えている。

実施例２の蓄熱器Ｓ２は、貯液部１の外周部に真空断熱層２，３，４を有し、前記貯液部１と前記側面真空断熱層２との間には、液相・固相間の相変化に伴い熱の吸収と放出を行う蓄熱材を充填した蓄熱層５を設けている。

前記貯液部１には、熱媒体を流入させる入口パイプ６と、熱媒体を流出させる出口パイプ７と、が設けられ、前記貯液部１と蓄熱層５とを仕切る壁部材を、熱媒体の入口から出口への流れに直交する方向に凹凸を有するタンク構成要素１９の第３隔壁部１９ｃによる構成としている。なお、凹凸は、図９に示すように、隣接する第３隔壁部１９ｃと内リブ１９ｄ，１９ｄとの重なり合いにより形成される。
前記入口パイプ６は、入口側端板１５を貫通して固定され、前記出口パイプ７は、出口側端板１７を貫通して固定される。

前記蓄熱層５に充填される蓄熱材は、潜熱蓄熱性素材として、融解点以上の温度域での固相から液相への相変化時に融解熱分を蓄熱し、凝固点以下の温度域での液相から固相への相変化時に凝固熱分を放熱するパラフィン系素材を用いている。
前記蓄熱材は、球状皮膜の内部にパラフィン系素材を封入してマイクロカプセル化したパラフィン封入カプセルであり、前記蓄熱層５には、前記パラフィン封入カプセルの集合体を、液相・固相間の相変化に伴う体積変化分（１０％程度）を考慮して充填している。

実施例２の蓄熱器Ｓ２は、構成部品として、入口側端板１５と、入口側蓋板１６と、出口側端板１７と、出口側蓋板１８と、タンク構成要素１９と、を有する。

前記出口側端板１７には、図１２に示すように、蓄熱器Ｓ２を真空ロウ付けにより製造する場合、蓄熱材を封入するための蓄熱材封入部１７ａが、出口側蓋板１８に向かって突出される。前記出口側蓋板１８には、前記蓄熱材封入部１７ａを貫通する封入部穴１８ａが形成され、前記蓄熱材封入部１７ａは、蓄熱材を封入した後、樹脂系やゴム系等によるキャップ２０にて塞がれる。

前記タンク構成要素１９は、同心状に第１隔壁部１９ａと第２隔壁部１９ｂと第３隔壁部１９ｃと内リブ１９ｄと外リブ１９ｅとを有する。前記第１隔壁部１９ａと前記第２隔壁部１９ｂとの間は、全周のうち４箇所程度で径方向に連結し、連結部間に断熱層空間１９ｆを形成している。前記第２隔壁部１９ｂと前記第３隔壁部１９ｃとの間は、全周のうち４箇所程度で径方向に連結し、連結部間に蓄熱層空間１９ｇを形成している。前記第３隔壁部１９ｃに囲まれた空間を貯液部空間１９ｈとしている。前記内リブ１９ｄは、前記第３隔壁部１９ｃから貯液部１に向かって突出する。前記外リブ１９ｅは、第１隔壁部１９ａから外方に向かって突出するもので、全周のうち一部には積層時の外形位置合わせのために軸方向の折り曲げ部を有する。なお、第１隔壁部１９ａと第２隔壁部１９ｂとの連結部には、タンク軸方向に突出する位置決め突起１９ｉを形成している（図９参照）。

実施例２の蓄熱器Ｓ２は、前記タンク構成要素１９を１枚ずつ反転させながら複数枚積層し、積層したタンク構成要素１９の両端開口部を、前記入口側端板１５及び入口側蓋板１６と、前記出口側端板１７及び出口側蓋板１８と、により閉塞することで容器を構成している。なお、実施例２の蓄熱器Ｓ２は、製造方法として、各構成部品にロウ材を塗布して容器の形状に組み立て、これを真空雰囲気の中に入れて昇温させ、各構成部品をロウ付けするという、真空ロウ付け方法を採用している。

前記側面真空断熱層２は、前記タンク構成要素１９の積層により連通する断熱層空間１９ｆを真空化することにより構成している。前記入口側端面真空断熱層３は、入口側端板１５と入口側蓋板１６とで形成される空間を真空化することにより構成している。前記出口側端面真空断熱層４は、出口側端板１７と出口側蓋板１８とで形成される空間を真空化することにより構成している。

前記蓄熱層５は、前記タンク構成要素１９の積層により連通する蓄熱層空間１９ｇにより構成している。この蓄熱層５に蓄熱材を封入するにあたっては、真空ロウ付け後、真空化した蓄熱層５に対し、真空引きを利用して封入している。

前記貯液部１は、前記タンク構成要素１９の積層により連通する貯液部空間１９ｈにより構成している。

次に、作用を説明する。

［蓄熱器の製造方法］
図１３は実施例２の蓄熱器Ｓ２の真空ロウ付け方法を示す工程図、図１４は実施例２の蓄熱器Ｓ２の炉中内での真空引き工程で真空度を向上させるためのエアー抜き溝を示す図、図１５は実施例２の蓄熱器Ｓ２の真空ロウ付け方法における蓄熱材封入工程を示す説明図である。以下、図１３〜図１５を用い実施例２の蓄熱器Ｓ２の真空ロウ付け方法を説明する。

・部品加工工程
ステップＳ１の第１部品加工工程では、タンク構成要素１９がプレスや打ち抜き成形により板材から加工される。
ステップＳ２の第２部品加工工程では、入口側蓋板１６と出口側蓋板１８がプレスや打ち抜き成形により板材から加工される。
ステップＳ３の第３部品加工工程では、入口側端板１５と出口側端板１７とがプレスや打ち抜き成形により板材から加工される。
ステップＳ４の第４部品加工工程では、入口パイプ６と出口パイプ７がパイプ成形により板材から加工、又は、引き抜き等により加工される。
ステップＳ５の第５部品加工工程では、キャップ２０がプレスや打ち抜きにより板材から加工される。

・ロウ材塗布工程
ステップＳ６のロウ材塗布工程では、前記ステップＳ１の第１部品加工工程において加工された複数のタンク構成要素１９（例えば、ステンレス鋼）に対し、ロウ材を塗布する。

・サブ組み立て工程（積層工程）
ステップＳ７のサブ組み立て工程では、前記ステップＳ６のロウ材塗布工程においてロウ材を塗布した複数のタンク構成要素１９を、貯液容量の設計値に応じて所要枚数積層する。なお、実施例２の場合は、図８〜図１２に示す積層状態となるように、複数のタンク構成要素１９を１枚毎に裏返ししながら積層する。

・組み立て工程
ステップＳ８の組み立て工程では、ステップＳ７のサブ組み立て工程にて組み立てられた積層したタンク構成要素１９に対し、第２部品加工工程〜第５部品加工工程にて加工された、入口側蓋板１６、出口側蓋板１８、入口側端板１５、出口側端板１７、入口パイプ６、出口パイプ７、キャップ２０の各部品を組み付け、全体として容器形状となるように仮に組み立てる。このとき、積層したタンク構成要素１９以外のロウ付け必要部分についてもロウ材を塗布する。

・治具セット工程
ステップＳ９の治具セット工程では、前記ステップＳ８の組み立て工程にて容器形状に仮に組み立てられた各部品が位置ずれすることなく、一体性を確保するためのロウ付け用治具をセットする。

・ロウ付け工程
ステップＳ１０のロウ付け工程では、下記の炉中内工程により、各部品間を真空ロウ付け方により固定する。
炉中内工程は、炉中内を真空化する真空引き工程（ステップＳ１０ａ）と、炉中内の温度を上昇させる昇温工程（ステップＳ１０ｂ）と、溶けたロウにより部品間を固定するロウ付け工程（ステップＳ１０ｃ）と、ロウ付け固定した容器を冷却する冷却工程（ステップＳ１０ｄ）と、を有する。
上記ステップＳ１０ａの真空引き工程において、より真空度を向上させるために、図１４(a)に示すように、第２隔壁部１９ｂと第３隔壁部１９ｃとを径方向に連結する連結部にエアー抜け溝１９ｊを形成している。したがって、タンク構成要素１９を積層した場合、図１４(b)に示すように、貯液部１と側面真空断熱層２とが、対向する一対のエアー抜け溝１９ｊ，１９ｊにより連通する。

・気密工程
ステップＳ１１の気密工程では、炉中から取り出したロウ付け容器の真空断熱層２，３，４と蓄熱層５の真空状態を保つ気密性を確保する。

・蓄熱材封入工程
ステップＳ１２の蓄熱材封入工程では、真空化された蓄熱層５による真空引きを利用して蓄熱材が封入される。
すなわち、図１５(a)に示すように、真空ロウ付け方の場合、蓄熱層５も真空化される。また、出口側端板１７に形成した蓄熱材封入部１７ａには、基準板厚に対して厚みを薄くした薄肉部１７ａ′が形成されている。
そこで、蓄熱材Ｐ（パラフィン系）を充填した封入機の先端部を、図１５(b)に示すように、蓄熱材封入部１７ａに差し込み、薄肉部１７ａ′を突き破ると、蓄熱層５による真空吸引力により、一気に蓄熱材Ｐが蓄熱層５に吸い込まれる。なお、蓄熱層５が真空であるため、蓄熱材Ｐの封入時間が短く、かつ、均一に充填される。
そして、蓄熱層５に蓄熱材Ｐが充填されると、突き破られた蓄熱材封入部１７ａを塞ぐため、図１５(c)に示すように、キャップ２０を差し込み係合する。

・出荷検査工程
ステップＳ１３の出荷検査工程では、ロウ付け不良箇所が無く、真空断熱層２，３，４の真空性が保たれているか、蓄熱層５に蓄熱材Ｐが充填されているか等のチェック項目についての出荷検査を行う。

・梱包工程
ステップＳ１４の梱包工程では、出荷検査をパスした製品について、梱包を行う。

・出荷工程
ステップＳ１５の出荷工程では、梱包を行った製品の工場出荷を行う。
なお、他の作用については、実施例１と同様であるので説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例２の蓄熱器Ｓ２にあっては、実施例１の蓄熱器Ｓ１における(1)〜(4)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(6) 構成部品として、入口側蓋板１６と出口側蓋板１８とタンク構成要素１９を有し、前記タンク構成要素１９は、同心状に第１隔壁部１９ａと第２隔壁部１９ｂと第３隔壁部１９ｃと内リブ１９ｄとを有し、前記第１隔壁部１９ａと前記第２隔壁部１９ｂとの間に断熱層空間１９ｆを形成し、前記第２隔壁部１９ｂと前記第３隔壁部１９ｃとの間に蓄熱層空間１９ｇを形成し、前記第３隔壁部１９ｃに囲まれて貯液部空間１９ｈを形成し、前記タンク構成要素１９を複数枚積層し、積層したタンク構成要素１９の両端開口部を、前記入口側蓋板１６と前記出口側蓋板１８とにより閉塞することにより容器を構成し、前記貯液部１は、前記タンク構成要素１９の積層により連通する貯液部空間１９ｈにより構成し、前記真空断熱層２は、前記タンク構成要素１９の積層により連通する断熱層空間１９ｆを真空化することにより構成し、前記蓄熱層５は、前記タンク構成要素１９の積層により連通する蓄熱層空間１９ｇにより構成したため、構成部品の種類を変えることなく、貯液部１に収容する熱媒体の容量を変更したい場合、タンク構成要素１９の積層枚数を変えることにより容量変更に対応することができる。

実施例３は、実施例１の蓄熱器Ｓ１または実施例２の蓄熱器Ｓ２（以下、「蓄熱器Ｓ」という。）を、車載熱発生源と車載熱要求源とが熱媒体回路により接続された車載熱システムに適用した例である。

まず、構成を説明する。
図１６は実施例３の蓄熱器Ｓを用いたエンジン冷却水循環システム（車載熱システムの一例）を示すエンジン冷却水循環回路図である。
エンジン駆動状態でエンジン冷却水（熱媒体）を加熱するエンジン２１（車載熱発生源）と、エンジン冷却水の温度が降下するエンジン停止状態からのエンジン始動時に加熱したエンジン冷却水を要求するエンジン２１（車載熱要求源）及びヒータコア２２（車載熱要求源）と、がエンジン冷却水循環回路により接続されている。
前記エンジン２１は、駆動状態で冷却水を加熱することで車載熱発生源といえるし、停止状態で冷却水の温度が降下することで車載熱要求源ともいえる。
前記ヒータコア２２は、車室内の温度を制御するエアーコンディショナーのユニット内に配置され、エンジン冷却水を加熱媒体とすることで車載熱要求源といえる。

前記エンジン冷却水循環回路には、入口側を前記エンジン２１に接続し、出口側を前記エンジン２１とヒータコア２２に接続した蓄熱器Ｓを設定している。
前記蓄熱器Ｓは、貯液部１と断熱層２，３，４との間に、液相・固相間の相変化に伴い熱の吸収と放出を行う蓄熱材を充填した蓄熱層５を設けている（実施例１，実施例２を参照）。

前記エンジン２１と前記蓄熱器Ｓの入口側とを接続する回路に第１バルブ２３を設け、前記蓄熱器Ｓの出口側と前記エンジン２１及びヒータコア２２とを接続する回路に第２バルブ２４を設けている。なお、エンジン２１とラジエータ２５とを結ぶエンジン冷却水循環回路には、サーモバルブ２６と循環ポンプ２７とが設けられている。

前記第１バルブ２３と第２バルブ２４と循環ポンプ２７とは、コントローラ２８（熱媒体循環制御手段）によりその作動が制御される。

前記コントローラ２８は、基本的に、エンジン駆動状態で前記第１バルブ２３と前記第２バルブ２４とを開き、エンジン２１が停止すると前記第１バルブ２３と前記第２バルブ２４とを閉じ、エンジン２１の始動時に前記第１バルブ２３と前記第２バルブ２４とを開く制御をする。
これに対し、実施例３の場合、車載熱要求源が２つ存在することで、エンジン始動時であってエンジン暖機優先時、前記第２バルブ２４を前記エンジン２１側に開き、エンジン始動時であって車室内暖房優先時、前記第２バルブ２４を前記ヒータコア２２側に開く制御を行う。

次に、作用を説明する。

［蓄熱作用］
エンジン駆動による通常走行状態のとき、コントローラ２８において、第１バルブ２３が開かれ、暖房使用時には、第２バルブ２４がヒータコア２２側に開かれ、循環ポンプ２７が駆動される。
したがって、図１７(a)に示すように、エンジン２１からの高温のエンジン冷却水は、蓄熱器Ｓの入口側から出口側を経過し、暖房使用時、ヒータコア２２を介してエンジン２１に送られる。このため、エンジン冷却水の温度が上昇して蓄熱材の融解点に達すると、蓄熱材が固相から液相に相変化し、この相変化に伴い熱エネルギーを吸収する。

そして、エンジン２１が停止すると、コントローラ２８において、第１バルブ２３と第２バルブ２４が閉じられ、かつ、循環ポンプ２７が停止される。
したがって、図１７(b)に示すように、断熱層２，３，４と蓄熱層５との２層に囲まれた貯液部１にエンジン冷却水が封じ込められ、蓄熱器Ｓ内に蓄えられたエンジン冷却水の温度の低下が抑えられ、エンジン冷却水が高温状態のままで保たれる。

［エンジン暖機優先時］
その後、エンジン２１の始動時であって、エンジン暖機優先時には、コントローラ２８において、第１バルブ２３が開かれ、第２バルブ２４がエンジン２１側に開かれ、循環ポンプ２７が駆動される。
したがって、図１７(c)に示すように、エンジン冷却水の循環サイクルのうち、１サイクル目は、蓄熱器Ｓに蓄えられていた高温のエンジン冷却水がエンジン２１に送り込まれる。そして、システム環境の温度影響を受けるし低温のエンジン冷却水と混合されることで、蓄熱器Ｓ内のエンジン冷却水の温度が低下する。
しかし、蓄熱器Ｓ内のエンジン冷却水温度低下により蓄熱材が凝固点に達する２サイクル目以降は、蓄熱材が液相から固相に相変化し、この相変化に伴い蓄熱材に吸収されていた熱が放出され、潜熱による熱エネルギーをエンジン冷却水に対し供給し続ける。つまり、２サイクル目以降においては、蓄熱材からの熱放出によりエンジン冷却水の温度低下が抑えられ、高温を保ったエンジン冷却水がエンジン２１に送り込まれる。

［車室内暖房優先時］
一方、エンジン２１の始動時であって、車室内暖房優先時には、コントローラ２８において、第１バルブ２３が開かれ、第２バルブ２４がヒータコア２２側に開かれ、循環ポンプ２７が駆動される。
したがって、図１７(d)に示すように、エンジン冷却水の循環サイクルのうち、１サイクル目は、蓄熱器Ｓに蓄えられていた高温のエンジン冷却水がヒータコア２２に送り込まれる。そして、システム環境の温度影響を受けるし低温のエンジン冷却水と混合されることで、蓄熱器Ｓ内のエンジン冷却水が低下する。
しかし、蓄熱器Ｓ内のエンジン冷却水温度低下により蓄熱材が凝固点に達する２サイクル目以降は、蓄熱材が液相から固相に相変化し、この相変化に伴い蓄熱材に吸収されていた熱が放出され、潜熱による熱エネルギーをエンジン冷却水に対し供給し続ける。つまり、２サイクル目以降においては、蓄熱材からの熱放出によりエンジン冷却水の温度低下が抑えられ、高温を保ったエンジン冷却水がヒータコア２２に送り込まれる。

次に、効果を説明する。
実施例３の蓄熱器Ｓを用いたエンジン冷却水循環システムにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(7) パワーユニット駆動状態で熱媒体を加熱する車載熱発生源と、熱媒体の温度が降下するパワーユニット停止状態からの始動時に高温の熱媒体を要求する車載熱要求源と、が熱媒体回路により接続された車載熱システムにおいて、前記熱媒体回路に、入口側を前記車載熱発生源に接続し、出口側を前記車載熱要求源に接続した蓄熱器Ｓを設定し、前記蓄熱器Ｓは、貯液部１と断熱層２，３，４との間に、液相・固相間の相変化に伴い熱の吸収と放出を行う蓄熱材を充填した蓄熱層５を設け、前記車載熱発生源と前記蓄熱器Ｓの入口側とを接続する回路に第１バルブ２３を設け、前記蓄熱器Ｓの出口側と前記車載熱要求源とを接続する回路に第２バルブ２４を設け、パワーユニット駆動状態で前記第１バルブ２３と前記第２バルブ２４とを開き、パワーユニットが停止すると前記第１バルブ２３と前記第２バルブ２４とを閉じ、パワーユニットの始動時に前記第１バルブ２３と前記第２バルブ２４とを開くコントローラ２８を設けたため、簡単な熱媒体循環制御としながら、パワーユニットの始動時、「顕熱」と「潜熱」を併用する蓄熱器Ｓから、車載熱要求源に対して高温の熱媒体を送り続けることで、期待に応えるエンジン暖機促進や、期待に応える車室内の暖房能力の向上を達成することができる。

(8) 前記車載熱発生源は、駆動状態で冷却水を加熱するエンジン２１であり、前記車載熱要求源は、停止状態で冷却水の温度が降下するエンジン２１と、エンジン冷却水を加熱媒体とするエアーコンディショナーのヒータコア２２と、であり、前記コントローラ２８は、エンジン始動時であってエンジン暖機優先時、前記第２バルブ２４を前記エンジン２１側に開き、エンジン始動時であって車室内暖房優先時、前記第２バルブ２４を前記ヒータコア２２側に開くため、簡単なエンジン冷却水の循環制御としながら、エンジン始動時であって、エンジン暖機優先時には、期待に応えるエンジン２１の暖機促進を達成することができるし、エンジン始動時であって、車室内暖房優先時には、期待に応える車室内の暖房能力の向上を達成することができる。

実施例４は、実施例３の蓄熱器Ｓを用いたエンジン冷却水循環システムにおいて、第２バルブ２４とヒータコア２２とを接続する回路にポンプ２９を追加した例である。

まず、構成を説明する。
図１８は実施例４の蓄熱器Ｓを用いたエンジン冷却水循環システム（車載熱システムの一例）を示すエンジン冷却水循環回路図である。
実施例４において、車載熱発生源は、駆動状態で冷却水を加熱するエンジン２１であり、車載熱要求源は、停止状態で冷却水の温度が降下するエンジン２１と、エンジン冷却水を加熱媒体とするエアーコンディショナーのヒータコア２２と、である。

そして、第２バルブ２４とヒータコア２２とを接続する回路にポンプ２９を設け、前記コントローラ２８は、エンジン始動時であってエンジン暖機優先時、前記第２バルブ２４を前記エンジン２１側に開き、エンジン始動時であって車室内暖房優先時、前記第２バルブ２４を前記ヒータコア２２側に開くと共に、前記ポンプ２９を作動させて蓄熱器Ｓからヒータコア２２へ送る流量を調整する。なお、他の構成は、実施例３と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

次に、作用を説明する。

［蓄熱作用］
エンジン駆動による通常走行状態のとき、コントローラ２８において、第１バルブ２３が開かれ、暖房使用時には、第２バルブ２４がヒータコア２２側に開かれると共にポンプ２９と循環ポンプ２７が駆動される。
したがって、図１９(a)に示すように、エンジン２１からの高温のエンジン冷却水は、蓄熱器Ｓの入口側から出口側を経過し、暖房使用時、ヒータコア２２を介してエンジン２１に送られる。このため、エンジン冷却水の温度が上昇して蓄熱材の融解点に達すると、蓄熱材が固相から液相に相変化し、この相変化に伴い熱エネルギーを吸収する。

そして、エンジン２１が停止すると、コントローラ２８において、第１バルブ２３と第２バルブ２４が閉じられ、かつ、ポンプ２９と循環ポンプ２７が停止される。
したがって、図１９(b)に示すように、断熱層２，３，４と蓄熱層５との２層に囲まれた貯液部１にエンジン冷却水が封じ込められ、蓄熱器Ｓ内に蓄えられたエンジン冷却水の温度の低下が抑えられ、エンジン冷却水が高温状態のままで保たれる。

［エンジン暖機優先時］
その後、エンジン２１の始動時であって、エンジン暖機優先時には、コントローラ２８において、第１バルブ２３が開かれ、第２バルブ２４がエンジン２１側に開かれ、循環ポンプ２７が駆動される。
したがって、図１９(c)に示すように、エンジン冷却水の循環サイクルのうち、１サイクル目は、蓄熱器Ｓに蓄えられていた高温のエンジン冷却水がエンジン２１に送り込まれる。そして、システム環境の温度影響を受けるし低温のエンジン冷却水と混合されることで、蓄熱器Ｓ内のエンジン冷却水の温度が低下する。
しかし、蓄熱器Ｓ内のエンジン冷却水温度低下により蓄熱材が凝固点に達する２サイクル目以降は、蓄熱材が液相から固相に相変化し、この相変化に伴い蓄熱材に吸収されていた熱が放出され、潜熱による熱エネルギーをエンジン冷却水に対し供給し続ける。つまり、２サイクル目以降においては、蓄熱材からの熱放出によりエンジン冷却水の温度低下が抑えられ、高温を保ったエンジン冷却水がエンジン２１に送り込まれる。

［車室内暖房優先時］
一方、エンジン２１の始動時であって、車室内暖房優先時には、コントローラ２８において、第１バルブ２３が開かれ、第２バルブ２４がヒータコア２２側に開かれると共にポンプ２９が駆動制御され、循環ポンプ２７が駆動される。
したがって、図１９(d)に示すように、エンジン冷却水の循環サイクルのうち、１サイクル目は、蓄熱器Ｓに蓄えられていた高温のエンジン冷却水がヒータコア２２に送り込まれる。そして、システム環境の温度影響を受けるし低温のエンジン冷却水と混合されることで、蓄熱器Ｓ内のエンジン冷却水が低下する。
しかし、蓄熱器Ｓ内のエンジン冷却水温度低下により蓄熱材が凝固点に達する２サイクル目以降は、蓄熱材が液相から固相に相変化し、この相変化に伴い蓄熱材に吸収されていた熱が放出され、潜熱による熱エネルギーをエンジン冷却水に対し供給し続ける。つまり、２サイクル目以降においては、蓄熱材からの熱放出によりエンジン冷却水の温度低下が抑えられ、高温を保ったエンジン冷却水が、流量を調整するポンプ２９を介し、ヒータコア２２に送り込まれる。

次に、効果を説明する。
実施例４の蓄熱器Ｓを用いたエンジン冷却水循環システムにあっては、実施例３の(7)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(9) 前記車載熱発生源は、駆動状態で冷却水を加熱するエンジン２１であり、車載熱要求源は、停止状態で冷却水の温度が降下するエンジン２１と、エンジン冷却水を加熱媒体とするエアーコンディショナーのヒータコア２２と、であり、前記第２バルブ２４と前記ヒータコア２２とを接続する回路にポンプ２９を設け、前記コントローラ２８は、エンジン始動時であってエンジン暖機優先時、前記第２バルブ２４を前記エンジン２１側に開き、エンジン始動時であって車室内暖房優先時、前記第２バルブ２４を前記ヒータコア２２側に開くと共に、前記ポンプ２９を作動させて蓄熱器Ｓからヒータコア２２へ送る流量を調整するため、エンジン始動時であって、エンジン暖機優先時には、期待に応えるエンジン２１の暖機促進を達成することができるし、エンジン始動時であって、車室内暖房優先時には、期待に応える車室内の暖房能力の向上を達成することができると共に、流量調整により暖房性能をコントロールすることができる。

実施例５は、実施例３及び実施例４がエンジン車のエンジン冷却水循環システムへの適用例であるのに対し、ハイブリッド車の駆動モータ用電装品冷却水循環システムへの適用例である。

まず、構成を説明する。
図２０は実施例５の蓄熱器Ｓを用いた駆動モータ用電装品冷却水循環システム（車載熱システムの一例）を示す冷却水循環回路図である。

実施例５において、車載熱発生源は、駆動状態でインバータ冷却水を加熱するインバータ冷却器３０と、駆動状態でバッテリー冷却水を加熱するバッテリー冷却器３１であり、車載熱要求源は、インバータ冷却水とバッテリー冷却水を加熱媒体とするエアーコンディショナーのヒータコア２２である。
ここで、ハイブリッド車の駆動モータとしては、高定格出力の三相交流モータ等が使用される。このため、交流（モータ側）と直流（バッテリ側）とを相互に変換するインバータも大型となり、スイッチング回路やコンデンサ等が熱を持つ関係上、水冷が必要となる。また、駆動用バッテリーも他の車載電装品用のバッテリーとは別に、大型の駆動モータ専用バッテリーを搭載していて、このバッテリーも水冷が必要となる。

前記コントローラ２８は、エンジン始動時、前記第１バルブ２３と前記第２バルブ２４を開く制御を行う。なお、他の構成は、実施例３及び実施例４と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

次に、作用を説明する。

［蓄熱作用］
エンジンまたはモータの一方を駆動する通常走行状態のとき、コントローラ２８において、第１バルブ２３と第２バルブ２４が開かれ、循環ポンプ２７が駆動される。
したがって、図２１(a)に示すように、インバータ冷却器３０及びバッテリー冷却器３１からの高温の冷却水は、蓄熱器Ｓの入口側から出口側を経過し、ラジエータ２５とヒータコア２２に送られる。このため、冷却水の温度が上昇して蓄熱材の融解点に達すると、蓄熱材が固相から液相に相変化し、この相変化に伴い熱エネルギーを吸収する。

そして、エンジン停止時には、コントローラ２８において、第１バルブ２３と第２バルブ２４が閉じられ、かつ、循環ポンプ２７が停止される。
したがって、図２１(b)に示すように、断熱層２，３，４と蓄熱層５との２層に囲まれた貯液部１に冷却水が封じ込められ、蓄熱器Ｓ内に蓄えられた冷却水の温度の低下が抑えられ、冷却水が高温状態のままで保たれる。

［エンジン始動時］
エンジン始動時（車室内暖房時）には、コントローラ２８において、第１バルブ２３と第２バルブ２４が開かれ、循環ポンプ２７が駆動される。
したがって、図２１(c)に示すように、冷却水の循環サイクルのうち、１サイクル目は、蓄熱器Ｓに蓄えられていた高温の冷却水がヒータコア２２に送り込まれる。そして、システム環境の温度影響を受けるし低温の冷却水と混合されることで、蓄熱器Ｓ内の冷却水の温度が低下する。
しかし、蓄熱器Ｓ内の冷却水温度低下により蓄熱材が凝固点に達する２サイクル目以降は、蓄熱材が液相から固相に相変化し、この相変化に伴い蓄熱材に吸収されていた熱が放出され、潜熱による熱エネルギーを冷却水に対し供給し続ける。つまり、２サイクル目以降においては、蓄熱材からの熱放出により冷却水の温度低下が抑えられ、高温を保った冷却水がヒータコア２２に送り込まれる。

次に、効果を説明する。
実施例５の蓄熱器Ｓを用いた駆動モータ用電装品冷却水循環システムにあっては、実施例３の(7)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(10) 前記車載熱発生源は、駆動状態でインバータ冷却水を加熱するインバータ冷却器３０と、駆動状態でバッテリー冷却水を加熱するバッテリー冷却器３１であり、車載熱要求源は、インバータ冷却水とバッテリー冷却水を加熱媒体とするエアーコンディショナーのヒータコア２２であり、前記コントローラ２８は、エンジン始動時、前記第１バルブ２３と前記第２バルブ２４を開く制御を行うため、ハイブリッド車でのエンジン始動時、期待に応える車室内の暖房能力の向上を達成することができる。

実施例６は、実施例５の蓄熱器Ｓを用いた駆動モータ用電装品冷却水循環システムにおいて、第２バルブ２４とヒータコア２２とを接続する回路にポンプ２９を追加した例である。

まず、構成を説明する。
図２２は実施例６の蓄熱器Ｓを用いた駆動モータ用電装品冷却水循環システム（車載熱システムの一例）を示す冷却水循環回路図である。

実施例６において、車載熱発生源は、駆動状態でインバータ冷却水を加熱するインバータ冷却器３０と、駆動状態でバッテリー冷却水を加熱するバッテリー冷却器３１であり、車載熱要求源は、インバータ冷却水とバッテリー冷却水を加熱媒体とするエアーコンディショナーのヒータコア２２である。

そして、前記第２バルブ２４と前記ヒータコア２２とを接続する回路にポンプ２９を設け、前記コントローラ２８は、エンジン始動時、前記第１バルブ２３と前記第２バルブ２４を開くと共に、前記ポンプ２９を作動させて蓄熱器Ｓからヒータコア２２へ送る流量を調整する制御を行う。なお、他の構成は、実施例３及び実施例４と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

次に、作用を説明する。

［蓄熱作用］
エンジンまたはモータの一方を駆動する通常走行状態のとき、コントローラ２８において、第１バルブ２３と第２バルブ２４が開かれ、循環ポンプ２７が駆動され、暖房使用時にはポンプが駆動される。
したがって、図２３(a)に示すように、インバータ冷却器３０及びバッテリー冷却器３１からの高温の冷却水は、蓄熱器Ｓの入口側から出口側を経過し、ラジエータ２５に送られるし、暖房使用時にはヒータコア２２に送られる。このため、冷却水の温度が上昇して蓄熱材の融解点に達すると、蓄熱材が固相から液相に相変化し、この相変化に伴い熱エネルギーを吸収する。

そして、エンジン停止時には、コントローラ２８において、第１バルブ２３と第２バルブ２４が閉じられ、かつ、循環ポンプ２７とポンプ２９が停止される。
したがって、図２３(b)に示すように、断熱層２，３，４と蓄熱層５との２層に囲まれた貯液部１に冷却水が封じ込められ、蓄熱器Ｓ内に蓄えられた冷却水の温度の低下が抑えられ、冷却水が高温状態のままで保たれる。

［エンジン始動時］
エンジン始動時（車室内暖房時）には、コントローラ２８において、第１バルブ２３と第２バルブ２４が開かれ、循環ポンプ２７が駆動され、ポンプ２９が流量調整のために駆動される。
したがって、図２３(c)に示すように、冷却水の循環サイクルのうち、１サイクル目は、蓄熱器Ｓに蓄えられていた高温の冷却水がポンプ２９を介してヒータコア２２に送り込まれる。そして、システム環境の温度影響を受けるし低温の冷却水と混合されることで、蓄熱器Ｓ内の冷却水の温度が低下する。
しかし、蓄熱器Ｓ内の冷却水温度低下により蓄熱材が凝固点に達する２サイクル目以降は、蓄熱材が液相から固相に相変化し、この相変化に伴い蓄熱材に吸収されていた熱が放出され、潜熱による熱エネルギーを冷却水に対し供給し続ける。つまり、２サイクル目以降においては、蓄熱材からの熱放出により冷却水の温度低下が抑えられ、高温を保った冷却水が、流量を調整するポンプ２９を介し、ヒータコア２２に送り込まれる。

次に、効果を説明する。
実施例６の蓄熱器Ｓを用いた駆動モータ用電装品冷却水循環システムにあっては、実施例３の(7)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(11) 車載熱発生源は、駆動状態でインバータ冷却水を加熱するインバータ冷却器３０と、駆動状態でバッテリー冷却水を加熱するバッテリー冷却器３１であり、車載熱要求源は、インバータ冷却水とバッテリー冷却水を加熱媒体とするエアーコンディショナーのヒータコア２２であり、前記第２バルブ２４と前記ヒータコア２２とを接続する回路にポンプ２９を設け、前記コントローラ２８は、エンジン始動時、前記第１バルブ２３と前記第２バルブ２４を開くと共に、前記ポンプ２９を作動させて蓄熱器Ｓからヒータコア２２へ送る流量を調整するため、ハイブリッド車でのエンジン始動時、期待に応える車室内の暖房能力の向上を達成することができると共に、流量調整により暖房性能をコントロールすることができる。

以上、本発明の蓄熱器を実施例１及び実施例２に基づき説明し、本発明の蓄熱器を用いた車載熱システムを実施例３〜実施例６に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、二重容器＋壁部材での容器構造により、貯液部と断熱層との間に蓄熱層を設ける蓄熱器の例を示し、実施例２では、タンク構成要素を積層する積層構造により、貯液部と断熱層との間に蓄熱層を設ける蓄熱器の例を示した。しかし、具体的な蓄熱器の構成は、実施例１，２の構造に限られるものではなく、三重容器構造によるものや、容器構造と積層構造を組み合わせたもの等であってもよい。要するに、貯液部と断熱層との間に、液相・固相間の相変化に伴い熱の吸収と放出を行う蓄熱材を充填した蓄熱層を設けたものであれば、本発明に含まれる。

実施例１では、蓄熱性素材としてパラフィン系素材を用いた例を示したが、例えば、相変化温度を重合度に応じて設定可能なポリエチレングリコールや、相変化温度域が広範な無機塩・水和物／水溶液（例えば、酢酸ナトリウム、酢酸ナトリウム混合物、塩化カルシウム六水塩等）等のように、他の蓄熱性素材を用いても良い。

また、実施例１では、蓄熱材として、球状皮膜の内部にパラフィン系素材を封入してマイクロカプセル化したパラフィン封入カプセルを用いた例を示したが、蓄熱性素材を樹脂製容器に充填するパッケージ化や、樹脂に蓄熱性素材を練り込み成形したものをラミネート被覆する等、他の処理・加工を行ったものを用いても良い。

実施例１，２では、熱媒体を水とする蓄熱器への適用例を示したが、熱媒体が水以外の液体の蓄熱器としても、また、車両以外の様々な用途の蓄熱器としても適用することができる。

実施例３，４では、車載熱システムとしてエンジン車のエンジン冷却水循環システムの例を示し、実施例５，６では、車載熱システムとしてハイブリッド車の駆動モータ用電装品冷却水循環システムの例を示したが、電気自動車の駆動モータ用電装品冷却水循環システム等にも適用できる。要するに、パワーユニット駆動状態で熱媒体を加熱する車載熱発生源と、熱媒体の温度が降下するパワーユニット停止状態からの始動時に高温の熱媒体を要求する車載熱要求源と、が熱媒体回路により接続された車載熱システムには適用することができる。

実施例１の蓄熱器を示す縦断正面図である。 実施例１の蓄熱器を示す図１のＡ部拡大図である。 実施例１の蓄熱器を示す外観斜視図である。 実施例１の蓄熱器を示す断面斜視図である。 実施例１の蓄熱器を示す分解斜視図である。 実施例１の蓄熱器での蓄熱作用と放熱作用を説明する作用説明図である。 エンジン始動時における蓄熱器無し・従来の蓄熱器有り・実施例１の蓄熱器有りの場合のエンジン冷却水温度比較特性図である。 実施例２の蓄熱器を示す縦断正面図である。 実施例２の蓄熱器を示す図８のＢ部拡大図である。 実施例２の蓄熱器を示す外観斜視図である。 実施例２の蓄熱器を示す断面斜視図である。 実施例２の蓄熱器を示す分解斜視図である。 実施例２の蓄熱器Ｓ２の真空ロウ付け方法を示す工程図である。 実施例２の蓄熱器Ｓ２の炉中内での真空引き工程で真空度を向上させるためのエアー抜き溝を示す図である。 実施例２の蓄熱器Ｓ２の真空ロウ付け方法における蓄熱材封入工程を示す説明図である。 実施例３の蓄熱器Ｓを用いたエンジン冷却水循環システム（車載熱システムの一例）を示すエンジン冷却水循環回路図である。 実施例３のエンジン冷却水循環システムにおけるエンジン冷却水循環作用説明図である。 実施例４の蓄熱器Ｓを用いたエンジン冷却水循環システム（車載熱システムの一例）を示すエンジン冷却水循環回路図である。 実施例４のエンジン冷却水循環システムにおけるエンジン冷却水循環作用説明図である。 実施例５の蓄熱器Ｓを用いた駆動モータ用電装品冷却水循環システム（車載熱システムの一例）を示す冷却水循環回路図である。 実施例５の駆動モータ用電装品冷却水循環システムにおける冷却水循環作用説明図である。 実施例６の蓄熱器Ｓを用いた駆動モータ用電装品冷却水循環システム（車載熱システムの一例）を示す冷却水循環回路図である。 実施例６の駆動モータ用電装品冷却水循環システムにおける冷却水循環作用説明図である。

符号の説明

Ｓ１ 蓄熱器
１ 貯液部
２ 側面真空断熱層（断熱層）
３ 入口側端面真空断熱層（断熱層）
４ 出口側端面真空断熱層（断熱層）
５ 蓄熱層
６ 入口パイプ（入口側部材）
７ 出口パイプ（出口側部材）
８ 第１円筒側板
９ 第１入口側端板
１０ 第１出口側端板
１１ 第２円筒側板
１２ 第２入口側端板
１３ 第２出口側端板
１４ 蛇腹円筒板（熱交換促進部材）
Ｓ２ 蓄熱器
１５ 入口側端板
１６ 入口側蓋板
１７ 出口側端板
１８ 出口側蓋板
１９ タンク構成要素
１９ａ 第１隔壁部
１９ｂ 第２隔壁部
１９ｃ 第３隔壁部（熱交換促進部材）
１９ｄ 内リブ（熱交換促進部材）
１９ｅ 外リブ
１９ｆ 断熱層空間
１９ｇ 蓄熱層空間
１９ｈ 貯液部空間
２０ キャップ
Ｓ 蓄熱器
２１ エンジン
２２ ヒータコア
２３ 第１バルブ
２４ 第２バルブ
２５ ラジエータ
２６ サーモバルブ
２７ 循環ポンプ
２８ コントローラ
２９ ポンプ
３０ インバータ冷却器
３１ バッテリー冷却器

Claims (11)

1. 貯液部の外周部に断熱層を有する蓄熱器において、
   前記貯液部と前記断熱層との間に、液相・固相間の相変化に伴い熱の吸収と放出を行う蓄熱材を充填した蓄熱層を設けたことを特徴とする蓄熱器。
2. 請求項１に記載された蓄熱器において、
   前記貯液部には、熱媒体を流入させる入口側部材と、熱媒体を流出させる出口側部材と、が設けられ、
   前記貯液部と蓄熱層とを仕切る壁部材を、熱媒体の入口から出口への流れに直交する方向に凹凸を有する熱交換促進部材としたことを特徴とする蓄熱器。
3. 請求項１または２に記載された蓄熱器において、
   前記蓄熱材は、潜熱蓄熱性素材として、融解点以上の温度域での固相から液相への相変化時に融解熱分を蓄熱し、凝固点以下の温度域での液相から固相への相変化時に凝固熱分を放熱するパラフィン系素材を用いたことを特徴とする蓄熱器。
4. 請求項３に記載された蓄熱器と蓄熱器において、
   前記蓄熱材は、球状皮膜の内部にパラフィン系素材を封入してマイクロカプセル化したパラフィン封入カプセルであり、
   前記蓄熱層には、前記パラフィン封入カプセルの集合体を、液相・固相間の相変化に伴う体積変化分を考慮して充填したことを特徴とする蓄熱器。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載された蓄熱器において、
   第１円筒側板と、第１入口側端板と、第１出口側端板と、を有する内容器と、
   前記内容器の外側に配置され、第２円筒側板と、第２入口側端板と、第２出口側端板と、を有する外容器と、を備え、
   前記第１円筒側板の内側位置に、第１円筒側板とは同心に蛇腹円筒板を配置し、
   前記貯液部は、前記蛇腹円筒板と第１入口側端板と第１出口側端板とで囲まれる円柱状空間により構成し、
   前記断熱層は、前記第１円筒側板と前記第２円筒側板との間に形成される円筒状の側面真空断熱層と、前記第１入口側端板と前記第２入口側端板との間に形成される入口側端面真空断熱層と、前記第１出口側端板と前記第２出口側端板との間に形成される出口側端面真空断熱層と、により構成し、
   前記蓄熱層は、前記第１円筒側板と前記蛇腹円筒板との間に形成される円筒状空間により構成したことを特徴とする蓄熱器。
6. 請求項１乃至４の何れか１項に記載された蓄熱器において、
   構成部品として、入口側蓋板と出口側蓋板とタンク構成要素を有し、
   前記タンク構成要素は、同心状に第１隔壁部と第２隔壁部と第３隔壁部と内リブとを有し、前記第１隔壁部と前記第２隔壁部との間に断熱層空間を形成し、前記第２隔壁部と前記第３隔壁部との間に蓄熱層空間を形成し、前記第３隔壁部に囲まれて貯液部空間を形成し、
   前記タンク構成要素を複数枚積層し、積層したタンク構成要素の両端開口部を、前記入口側蓋板と前記出口側蓋板とにより閉塞することにより容器を構成し、
   前記貯液部は、前記タンク構成要素の積層により連通する貯液部空間により構成し、
   前記断熱層は、前記タンク構成要素の積層により連通する断熱層空間を真空化することにより構成し、
   前記蓄熱層は、前記タンク構成要素の積層により連通する蓄熱層空間により構成したことを特徴とする蓄熱器。
7. パワーユニット駆動状態で熱媒体を加熱する車載熱発生源と、熱媒体の温度が降下するパワーユニット停止状態からの始動時に高温の熱媒体を要求する車載熱要求源と、が熱媒体回路により接続された車載熱システムにおいて、
   前記熱媒体回路に、入口側を前記車載熱発生源に接続し、出口側を前記車載熱要求源に接続した蓄熱器を設定し、
   前記蓄熱器は、貯液部と断熱層との間に、液相・固相間の相変化に伴い熱の吸収と放出を行う蓄熱材を充填した蓄熱層を設け、
   前記車載熱発生源と前記蓄熱器の入口側とを接続する回路に第１バルブを設け、
   前記蓄熱器の出口側と前記車載熱要求源とを接続する回路に第２バルブを設け、
   パワーユニット駆動状態で前記第１バルブと前記第２バルブとを開き、パワーユニットが停止すると前記第１バルブと前記第２バルブとを閉じ、パワーユニットの始動時に前記第１バルブと前記第２バルブとを開く熱媒体循環制御手段を設けたことを特徴とする蓄熱器を用いた車載熱システム。
8. 請求項７に記載された蓄熱器を用いた車載熱システムにおいて、
   前記車載熱発生源は、駆動状態で冷却水を加熱するエンジンであり、
   前記車載熱要求源は、停止状態で冷却水の温度が降下するエンジンと、エンジン冷却水を加熱媒体とするエアーコンディショナーのヒータコアと、であり、
   前記熱媒体循環制御手段は、エンジン始動時であってエンジン暖機優先時、前記第２バルブを前記エンジン側に開き、エンジン始動時であって車室内暖房優先時、前記第２バルブを前記ヒータコア側に開くことを特徴とする蓄熱器を用いた車載熱システム。
9. 請求項７に記載された蓄熱器を用いた車載熱システムにおいて、
   前記車載熱発生源は、駆動状態で冷却水を加熱するエンジンであり、
   前記車載熱要求源は、停止状態で冷却水の温度が降下するエンジンと、エンジン冷却水を加熱媒体とするエアーコンディショナーのヒータコアと、であり、
   前記第２バルブと前記ヒータコアとを接続する回路にポンプを設け、
   前記熱媒体循環制御手段は、エンジン始動時であってエンジン暖機優先時、前記第２バルブを前記エンジン側に開き、エンジン始動時であって車室内暖房優先時、前記第２バルブを前記ヒータコア側に開くと共に、前記ポンプを作動させて蓄熱器からヒータコアへ送る流量を調整することを特徴とする蓄熱器を用いた車載熱システム。
10. 請求項７に記載された蓄熱器を用いた車載熱システムにおいて、
    前記車載熱発生源は、駆動状態でインバータ冷却水を加熱するインバータ冷却器と、駆動状態でバッテリー冷却水を加熱するバッテリー冷却器であり、
    前記車載熱要求源は、インバータ冷却水とバッテリー冷却水を加熱媒体とするエアーコンディショナーのヒータコアであり、
    前記熱媒体循環制御手段は、エンジン始動時、前記第１バルブと前記第２バルブを開くことを特徴とする蓄熱器を用いた車載熱システム。
11. 請求項７に記載された蓄熱器を用いた車載熱システムにおいて、
    前記車載熱発生源は、駆動状態でインバータ冷却水を加熱するインバータ冷却器と、駆動状態でバッテリー冷却水を加熱するバッテリー冷却器であり、
    前記車載熱要求源は、インバータ冷却水とバッテリー冷却水を加熱媒体とするエアーコンディショナーのヒータコアであり、
    前記第２バルブと前記ヒータコアとを接続する回路にポンプを設け、
    前記熱媒体循環制御手段は、エンジン始動時、前記第１バルブと前記第２バルブを開くと共に、前記ポンプを作動させて蓄熱器からヒータコアへ送る流量を調整することを特徴とする蓄熱器を用いた車載熱システム。

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