JP4657226B2

JP4657226B2 - 蓄熱装置

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Publication number: JP4657226B2
Application number: JP2007023206A
Authority: JP
Inventors: 賢二坪根; 聖一端; 政仁塚原; 正隆福澤; 浩司成田
Original assignee: T.RAD CO., L T D.; Toyota Motor Corp
Current assignee: T.RAD CO., L T D.; Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-02-01
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2027-02-01
Also published as: DE112008000316B4; CN101627277A; US20100126706A1; US8991476B2; JP2008190738A; CN101627277B; DE112008000316T5; WO2008093887A1

Description

この発明は、複数の熱搬入媒体が蓄熱材の内部を流通する蓄熱装置に関し、温熱もしくは冷熱を蓄えることのできる蓄熱装置に関するものである。

従来、熱交換器や蓄熱器・蓄冷器において熱搬送媒体間で熱交換が行われる場合、熱源流体と熱回収流体との流れる一体型の多孔チューブが蓄熱材の内部に設けられた構成が知られており、その一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された発明は、複数の前記多孔チューブが一定の間隔で蓄熱材の内部に配置され、この多孔チューブが熱源流体と熱回収流体とを流通させる第１タンク及び第２タンクに配置されている。

特開２００３−３３６９７４号公報

上述した特許文献１に記載されている発明では、複数の流路を有し、熱源流体および熱回収流体の流通しているチューブが熱交換器の両端に設けられている第１タンク及び第２タンクの間に配置されている。そして、これらのチューブの外周側に蓄熱材が充填されている。そのため、温度の異なる複数の熱源流体を流路に流通させて蓄熱材に蓄熱させる際に蓄熱材の温度が上昇すると、低温の熱源流体が流通する箇所の周囲における蓄熱材の温度と低温熱源流体の温度との差がなくなり、あるいは反転し、低温の熱源流体から蓄熱材への蓄熱が阻害される場合がある。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、蓄熱材又は蓄冷材が複数の熱搬入媒体から温熱又は冷熱を受け取る際の蓄熱効率の向上を目的とするものである。

上記目的を達成するため請求項１の発明は、温度の異なる複数の熱搬入媒体と、それぞれの熱搬入媒体から熱を受けて蓄熱もしくは蓄冷を行う蓄熱材と、該蓄熱材を収容している蓄熱器と、該蓄熱器を上下に区分して形成された上側の第１蓄熱槽及び下側の第２蓄熱槽とを備え、それぞれの蓄熱槽で熱搬入媒体と蓄熱材との熱交換を可能としている蓄熱装置において、前記第１蓄熱槽と第２蓄熱槽との少なくとも一方の蓄熱槽の内部に、他方の蓄熱槽との境界部側で閉じかつこれとは反対側で開いている内槽が設けられ、その内槽の内側で熱搬入媒体と蓄熱材との熱交換をする熱交換部が形成され、前記第１蓄熱槽の温度が前記第２蓄熱槽の温度より相対的に低くなるように蓄熱するように構成されていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、温度の異なる複数の熱搬入媒体と、それぞれの熱搬入媒体から熱を受けて蓄熱もしくは蓄冷を行う蓄熱材と、該蓄熱材を収容している蓄熱器と、該蓄熱器を区分して形成された第１蓄熱槽及び第２蓄熱槽とを備え、それぞれの蓄熱槽で熱搬入媒体と蓄熱材との熱交換を可能としている蓄熱装置において、前記第１蓄熱槽と第２蓄熱槽との少なくとも一方の蓄熱槽の内部に、他方の蓄熱槽との境界部側で閉じかつこれとは反対側で開いている内槽が設けられ、その内槽の内側で熱搬入媒体と蓄熱材との熱交換をする熱交換部が形成されており、前記各蓄熱槽を貫通して、かつ前記各蓄熱槽の蓄熱材と熱交換可能な熱交換部を有する出熱用管路がさらに設けられていることを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記内槽の外周側には、蓄熱材の流動する流路が形成されていることを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記第１蓄熱槽と前記第２蓄熱槽との蓄熱材が相互に流動可能に構成されていることを特徴とするものである。

請求項５の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記第１蓄熱槽の蓄熱材と前記第２蓄熱槽の蓄熱材とが各蓄熱槽の境界部に設けられた隔壁を介して熱交換可能に形成されていることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、熱搬入媒体から蓄熱材への蓄熱がそれぞれの蓄熱槽に設けられた内槽の内側で行われ、これにより蓄熱材の対流が内槽の内側で生じる。したがって、互いの内槽の間に収容されている蓄熱材が断熱材として機能するため、第１蓄熱槽と第２蓄熱槽との相互の温度の影響が抑制され、各々で効率よく蓄熱・蓄冷することができる。

また、請求項２の発明によれば、蓄熱槽を貫通して蓄熱材と熱交換可能な熱交換部を有する出熱用管路が設けられているため、出熱用管路を流通する熱搬出媒体に各蓄熱槽に蓄えられた熱エネルギーを有効に熱伝達させることができる。

さらに、請求項３の発明によれば、内槽の外周側で蓄熱材の流動する流路が形成されている。したがって、正の熱エネルギーを蓄熱する際には、内槽で蓄熱されて対流されている蓄熱材の温度が一定の温度以上になると、内槽の外周側に形成されている流路で蓄熱材の対流が誘発される。また、負の熱エネルギーを蓄熱する際には、内槽で蓄熱されて対流されている蓄熱材の温度が一定の温度以下になると、内槽の外周側に形成されている流路で蓄熱材の対流が誘発される。そのため、蓄熱器に蓄えられる熱エネルギーを増加させることができる。

さらにまた、請求項４の発明によれば、第１蓄熱槽と第２蓄熱槽との蓄熱材が相互に流動可能に構成されているため、第１蓄熱槽の内槽の外周側を流動している蓄熱材又は第２蓄熱槽の内槽の外周側を流動している蓄熱材のうち少なくとも一の蓄熱材が第１蓄熱槽と第２蓄熱槽との境界付近を流動している。したがって、蓄熱材の対流が蓄熱器全体で生じるため、熱搬入媒体から蓄熱器に蓄えられる熱エネルギー量を増やすことができ、蓄熱器全体に収容されている蓄熱材の利用効率が向上する。また、第１蓄熱槽又は第２蓄熱槽のいずれかで熱搬入媒体が熱の搬送を行っていない時に蓄熱器に収容されている蓄熱材全体を利用することが可能となるので、蓄熱器に蓄えられる熱エネルギー量が増加し、蓄熱器全体に収容されている蓄熱材の利用効率が向上する。さらに、複数の熱搬入媒体を有効に利用することができるため、蓄熱装置の小型化・軽量化・低コスト化にも有利になる。

そしてまた、請求項５の発明によれば、蓄熱材に溜められている熱エネルギーが少ない時には、温度の異なる他の熱搬入媒体の影響を受けずに熱搬入媒体と蓄熱材との間で熱交換が可能となるため、蓄熱効率が向上する。また、各蓄熱槽を分離する断熱層を蓄熱材で形成するため、蓄熱器の小型化・軽量化・低コスト化にも有利になる。

つぎにこの発明をより具体的に説明する。図１には、この発明の一例を模式的に示す蓄熱装置における蓄熱材の対流を示す図が示されている。蓄熱器１には流動性のある蓄熱材２が収容されており、前記蓄熱器１は上下方向に区分されて上側を第１蓄熱槽３、下側を第２蓄熱槽４として構成されている。前記第１蓄熱槽３と前記第２蓄熱槽４とは、それぞれの蓄熱槽の間を蓄熱材２が流動することができるように接合されている。

前記第１蓄熱槽３の内部には前記第２蓄熱槽４との区画側と側面側とで閉じられ、該区画側と反対側で開いている内槽５ａが設けられている。また、該内槽５ａの内部には、熱搬入媒体６ａを流入させる入熱用管路７ａが第１蓄熱槽３と内槽５ａとを貫通させて設けられている。熱搬入媒体６ａは蓄熱材２よりも高温であり、前記入熱用管路７ａの周囲で蓄熱材２が接触して熱交換部８ａを形成しているため、前記入熱用管路７ａを流通している熱搬入媒体６ａと前記蓄熱材２との間で熱交換がなされて、前記熱搬入媒体６ａから前記蓄熱材２へ正の熱エネルギーが溜められる。そのために、前記内槽５ａの内部に収容されている蓄熱材２の対流が前記内槽５ａの内部で誘発される。

前記第２蓄熱槽４の内部には前記第１蓄熱槽３との区画側と側面側とで閉じられ、該区画側と反対側で開いている内槽５ｂが設けられている。また、該内槽５ｂの内部には、熱搬入媒体６ｂを流入させる入熱用管路７ｂが第２蓄熱槽４と内槽５ｂとを貫通させて設けられている。熱搬入媒体６ｂは蓄熱材２よりも高温であり、前記入熱用管路７ｂの周囲で蓄熱材２が接触して熱交換部８ｂを形成している。そのため、前記入熱用管路７ｂを流通している熱搬入媒体６ｂと前記蓄熱材２との間で熱交換がなされて、前記熱搬入媒体６ｂから前記蓄熱材２へ正の熱エネルギーが溜められる。したがって、前記内槽５ｂの内部に収容されている蓄熱材２の対流が前記内槽５ｂの内部で誘発される。

内槽５ａの区画側と側面側とは閉じられているため、第１蓄熱槽３における前記内槽５ａの側面側と区画側との外周側に流路９ａが形成され、該流路９ａには蓄熱材２が収容されている。第１蓄熱槽３における内槽５ａの区画側の外周部には蓄熱材２が流入されており、この蓄熱材２は、前記内槽５ａの外周部で対流が生じていない場合には内槽５ａに収容されている蓄熱材２と内槽５ｂに収容されている蓄熱材２との間で断熱材としての役割を果たす。

ここで、前記内槽５ａの内部に収容されている蓄熱材２と入熱用管路７ａを流通している熱搬入媒体６ａとの間で熱交換がなされて、前記内槽５ａの内部に収容されている蓄熱材２の温度がある温度以上になると、前記内槽５ａの内部で生じている対流が内槽５ａの外部にまで生じ、該内槽５ａの側面側と区画側との外周側で蓄熱材２の対流が誘発される。

一方で、内槽５ｂの区画側と側面側とは閉じられているため、第２蓄熱槽４における前記内槽５ｂの側面側と区画側との外周側に流路９ｂが形成され、該流路９ｂには蓄熱材２が収容されている。第２蓄熱槽４における内槽５ｂの区画側の外周部には蓄熱材２が流入されており、この蓄熱材２は、前記内槽５ｂの外周部で対流が生じていない場合には、内槽５ｂに収容されている蓄熱材２と内槽５ａに収容されている蓄熱材２とが断熱材としての役割を果たす。

ここで、前記内槽５ｂの内部に収容されている蓄熱材２と入熱用管路７ｂを流通している熱搬入媒体６ｂとの間で熱交換がなされて、前記内槽５ｂの内部に収容されている蓄熱材２の温度分布の差が大きくなると、前記内槽５ｂの内部で生じている対流が内槽５ｂの外部にまで生じ、該内槽５ｂの側面側と区画側との外周側で蓄熱材２の対流が誘発される。蓄熱材２の高温部分は上部に流動し、低温部分は下部に流動するため、第１蓄熱槽３に収容されている蓄熱材２を第２蓄熱材４に収容されている蓄熱材２よりも低温とすることにより、内槽５ｂの外周側で生じた対流が第１蓄熱槽３に上昇するため、蓄熱器１全体として蓄熱材２の対流が可能となっている。

該内槽５ａの内部には、熱搬出媒体１０を流入させる出熱用管路１１が第１蓄熱槽３と内槽５ａとを貫通させて設けられている。第１蓄熱槽３においては、前記出熱用管路１１の周囲と蓄熱材２とが接触しているため、前記出熱用管路１１を流通している熱搬出媒体１０と前記蓄熱材２との間で熱交換がなされる。

また、該内槽５ｂの内部には、熱搬出媒体１０を流入させる出熱用管路１１が第２蓄熱槽４と内槽５ｂとを貫通させて設けられている。第２蓄熱槽４においては、前記出熱用管路１１の周囲で蓄熱材２が接触しており、前記出熱用管路１１を流通している熱搬出媒体１０と前記蓄熱材２との間で熱交換がなされる。

図２には、この発明の他の例を模式的に示す蓄熱装置における蓄熱材の対流を示す図が示されており、具体的には蓄冷器としての内部構造が示されている。図１に示される蓄熱器１と同一の構造、具体的には第１蓄熱槽３の構造については同一の符号を付してその説明を省略する。

この実施例においては、入熱用管路７ａが第１蓄熱槽３と内槽５ａとを貫通しているため、内槽５ａの内部に収容されている蓄熱材２と入熱用管路７ａを流通している熱搬入媒体６ａとの間で熱交換がなされる。この場合において、前記熱搬入媒体６ａの温度は前記蓄熱材２の温度よりも低く、そのために前記蓄熱材２には負の熱エネルギーに該当する冷熱が溜められる。そして、これにより内槽５ａの内部で蓄熱材２の対流が生じる。

前記内槽５ａの内部に収容されている蓄熱材２の温度分布の差が大きくなると、前記内槽５ａの内部で生じている対流が内槽５ａの外部にまで生じ、該内槽５ａの側面側と区画側との外周側で蓄熱材２の対流が誘発される。蓄熱材２の高温部分は上部に流動し、低温部分は下部に流動するため、第１蓄熱槽３に収容されている蓄熱材２を第２蓄熱材４に収容されている蓄熱材２よりも低温とすることにより、内槽５ａの外周側で生じた対流が第２蓄熱槽４に下降する。このため、内槽５ａの内部と外部とを含む第１蓄熱槽３全体として蓄熱材２の対流が誘発される。

第２蓄熱槽４の内部には熱搬入媒体６ｂを流入させる入熱用管路７ｂが第２蓄熱槽４を貫通させて設けられている。このため、前記入熱用管路７ｂの周囲で蓄熱材２が接触しており、熱交換部８ｂを形成しているため、前記入熱用管路７ｂを流通している熱搬入媒体６ｂと前記蓄熱材２との間で熱交換がなされる。この場合において、前記熱搬入媒体６ｂの温度は前記蓄熱材２の温度よりも低く、そのために前記蓄熱材２には負の熱エネルギーに該当する冷熱が蓄えられる。このため、第２蓄熱槽４に収容されている蓄熱材２の対流が誘発される。そして、この対流が誘発されている場合において、内槽５ａの内部と外部とを含む第１蓄熱槽３全体としての蓄熱材２の対流が誘発されている場合には、蓄熱器１に収容されている蓄熱材２が蓄熱器１全体の対流としてそれぞれが満蓄あるいは満冷になるまで内槽５ａにとどめ、それ以上になれば、全体を使って蓄熱あるいは蓄冷される。

また、該内槽５ａの内部には、熱搬出媒体１０を流入させる出熱用管路１１が第１蓄熱槽３と内槽５ａとを貫通させて設けられている。このため、前記出熱用管路１１の周囲で蓄熱材２が接触しており、前記出熱用管路１１を流通している熱搬出媒体１０と前記蓄熱材２との間で熱交換がなされ、前記内槽５ａの内部に収容されている蓄熱材２の対流が前記内槽５ａの内部で誘発される。

また、第２蓄熱槽４の内部には、熱搬出媒体１０を流入させる出熱用管路１１が第２蓄熱槽４を貫通させて設けられている。このため、前記出熱用管路１１の周囲で蓄熱材２が接触しており、前記出熱用管路１１を流通している熱搬出媒体１０と前記蓄熱材２との間で熱交換がなされる。

図３には、この発明の他の例を模式的に示す蓄熱装置における蓄熱材の対流を示す図が示されており、具体的には蓄熱器としての内部構造が示されている。なお、図１に示される蓄熱器１と同一の構造、具体的には第２蓄熱槽４については同一の符号を付してその説明を省略する。

第１蓄熱槽３の内部には熱搬入媒体６ａを流入させる入熱用管路７ａが第１蓄熱槽３を貫通させて設けられている。このため、前記入熱用管路７ａの周囲で蓄熱材２が接触しており熱交換部８ａを形成しており、これにより前記入熱用管路７ａを流通している熱搬入媒体６ａと前記蓄熱材２との間で熱交換がなされる。この場合において、前記熱搬入媒体６ａの温度は前記蓄熱材２の温度よりも高く、そのために前記蓄熱材２には正の熱エネルギーに該当する熱が溜められ、第１蓄熱槽３に収容されている蓄熱材２の対流が誘発される。ここで、蓄熱材２の高温部分は上部に流動し、低温部分は下部に流動するため、第１蓄熱槽３に収容されている蓄熱材２を第２蓄熱材４に収容されている蓄熱材２よりも低温とすることにより、内槽５ａの外周側で生じた対流が第２蓄熱槽４に下降する。これにより、内槽５ｂの内部と外部とを含む第２蓄熱槽４全体としての蓄熱材２の対流が誘発されて、蓄熱器１に収容されている蓄熱材２が蓄熱器１全体の対流として誘発される。

この実施例においては、入熱用管路７ｂが第２蓄熱槽４と内槽５ｂとを貫通しているため、内槽５ｂの内部に収容されている蓄熱材２と入熱用管路７ｂを流通している熱搬入媒体６ｂとの間で熱交換がなされる。この場合において、前記熱搬入媒体６ｂの温度は前記蓄熱材２の温度よりも高く、そのために前記蓄熱材２には正の熱エネルギーに該当する熱が蓄えられる。そして、内槽５ｂの内部で蓄熱材２の対流が生じる。

また、前記内槽５ｂの内部に収容されている蓄熱材２の温度分布の差が大きくなると、前記内槽５ｂの内部で生じている対流が内槽５ｂの外部にまで生じる。そして、蓄熱材２の高温部分は上部に流動し、低温部分は下部に流動するため、第２蓄熱槽４に収容されている蓄熱材２の温度が第１蓄熱材３に収容されている蓄熱材２の温度よりも高い場合には、内槽５ｂの外周側で生じた対流が第１蓄熱槽３に上昇する。そのため、内槽５ｂの内部と外部とを含む蓄熱器１全体として蓄熱材２の対流が誘発される。

第１蓄熱槽３の内部には、熱搬出媒体１０を流入させる出熱用管路１１が第１蓄熱槽３を貫通させて設けられている。このため、前記出熱用管路１１の周囲で蓄熱材２が接触しており、前記出熱用管路１１を流通している熱搬出媒体１０と前記蓄熱材２との間で熱交換がなされる。

内槽５ｂの内部には、熱搬出媒体１０を流入させる出熱用管路１１が第２蓄熱槽４と内槽５ｂとを貫通させて設けられている。このため、前記出熱用管路１１の周囲で蓄熱材２が接触しており、前記出熱用管路１１を流通している熱搬出媒体１０と前記蓄熱材２との間で熱交換がなされ、前記内槽５ｂの内部に収容されている蓄熱材２の対流が前記内槽５ｂの内部で誘発される。

図４には、この発明の他の例を模式的に示す蓄熱装置における蓄熱材の対流を示す図が示されている。蓄熱器１には流動性のある蓄熱材２が収容されており、前記蓄熱器１は上下方向に区分されて上側を第１蓄熱槽３、下側を第２蓄熱槽４として構成されている。前記第１蓄熱槽３と前記第２蓄熱槽４との境界には板状の隔壁１２が設けられ、前記第１蓄熱槽３と前記第２蓄熱槽４との間で前記蓄熱材２が流動しないように構成されている。このため、それぞれの蓄熱槽の内部で蓄熱材２が流動することができるように接合されている。

第１蓄熱槽３の内部には熱搬入媒体６ａを流入させる入熱用管路７ａが第１蓄熱槽３を貫通させて設けられている。このため、前記入熱用管路７ａの周囲で蓄熱材２が接触して熱交換部８ｂを形成している。したがって、前記入熱用管路７ａを流通している熱搬入媒体６ａと前記蓄熱材２との間で熱交換がなされる。この場合において、前記熱搬入媒体６ａの温度は前記蓄熱材２の温度よりも高く、そのために前記蓄熱材２には正の熱エネルギーが溜められる。このため、第１蓄熱槽３に収容されている蓄熱材２の対流が誘発される。

前記第２蓄熱槽４の内部には前記第１蓄熱槽３との区画側と側面側とで閉じられ、該区画側と反対側で開いている内槽５ｂが設けられている。また、該内槽５ｂの内部には、熱搬入媒体６ｂを流入させる入熱用管路７ｂが第２蓄熱槽４と内槽５ｂとを貫通させて設けられている。熱搬入媒体６ｂは蓄熱材２よりも高温であり、前記入熱用管路７ｂの周囲で蓄熱材２が接触しているため、前記入熱用管路７ｂを流通している熱搬入媒体６ｂと前記蓄熱材２との間で熱交換がなされて、前記熱搬入媒体６ｂから前記蓄熱材２へ正の熱エネルギーが溜められる。そのために、前記内槽５ｂの内部に収容されている蓄熱材２の対流が前記内槽５ｂの内部で誘発される。

内槽５ｂの区画側と側面側とは閉じられているため、第２蓄熱槽４における前記内槽５ｂの側面側と区画側との外周側に流路９ｂが形成され、該流路９ｂには蓄熱材２が収容されている。第２蓄熱槽４における内槽５ｂの区画側の外周部には蓄熱材２が流入されており、この蓄熱材２は、前記内槽５ｂの外周部で対流が生じていない場合には内槽５ｂに収容されている蓄熱材２との間で断熱材としての役割を果たす。

ここで、前記内槽５ｂの内部に収容されている蓄熱材２と入熱用管路７ｂを流通している熱搬入媒体６ｂとの間で熱交換がなされて、前記内槽５ｂの内部に収容されている蓄熱材２の温度分布の差が大きくなると、前記内槽５ｂの内部で生じている対流が内槽５ｂの外部にまで生じ、該内槽５ｂの側面側と区画側との外周側で蓄熱材２の対流が誘発される。蓄熱材２の高温部分は上部に流動し、低温部分は下部に流動するため、第１蓄熱槽３に収容されている蓄熱材２を第２蓄熱材４に収容されている蓄熱材２よりも低温とすることにより、内槽５ｂの外周側で生じた対流によって前記第１蓄熱槽３の下面側で熱交換がなされ、前記第１蓄熱槽３内で対流が誘発され、これにより蓄熱器１全体として蓄熱材２の対流が可能となっている。

内槽５ｂの内部には、熱搬出媒体１０を流入させる出熱用管路１１が第２蓄熱槽４と内槽５ｂとを貫通させて設けられている。このため、前記出熱用管路１１の周囲で蓄熱材２が接触しており、前記出熱用管路１１を流通している熱搬出媒体１０と前記蓄熱材２との間で熱交換がなされる。

図５には、この発明の他の例を模式的に示す蓄熱装置における他の蓄熱材の対流を示す図が示されている。蓄熱器１には流動性のある蓄熱材２が収容されており、前記蓄熱器１は上下方向に区分されて上側を第１蓄熱槽３、下側を第２蓄熱槽４として構成されている。前記第１蓄熱槽３と前記第２蓄熱槽４との境界には板状の隔壁１２が設けられ、第１蓄熱槽３と第２蓄熱槽４との間で蓄熱材２が流動しないように構成されている。このため、それぞれの蓄熱槽の内部で蓄熱材２が流動することができるように第１蓄熱槽３と第２蓄熱槽４とが接合されている。

前記第１蓄熱槽３の内部には前記第１蓄熱槽３との区画側と側面側とで閉じられ、該区画側と反対側で開いている内槽５ａが設けられている。また、該内槽５ａの内部には、熱搬入媒体６ａを流入させる入熱用管路７ａが第１蓄熱槽３と内槽５ａとを貫通させて設けられている。熱搬入媒体６ａは蓄熱材２よりも低温であり、前記入熱用管路７ａの周囲で蓄熱材２が接触しているため、熱交換部８ａを形成している。これにより、前記入熱用管路７ａを流通している熱搬入媒体６ａと前記蓄熱材２との間で熱交換がなされて、前記熱搬入媒体６ａから内槽５ａの内部に収容されている前記蓄熱材２へ負の熱エネルギーである冷熱が溜められる。そのために、前記内槽５ａの内部に収容されている蓄熱材２の対流が前記内槽５ａの内部で誘発される。

内槽５ａの区画側と側面側とは閉じられているため、第１蓄熱槽３における前記内槽５ａの側面側と区画側との外周側に流路９ａが形成され、該流路９ａには蓄熱材２が収容されている。第１蓄熱槽３における内槽５ａの区画側の外周部には蓄熱材２が流入されており、この蓄熱材２は、前記内槽５ａの外周部で対流が生じていない場合には内槽５ａに収容されている蓄熱材２と第２蓄熱槽４との間で断熱材としての役割を果たす。

ここで、前記第１蓄熱槽３の内部に収容されている蓄熱材２と入熱用管路７ａを流通している熱搬入媒体６ａとの間で熱交換がなされて、前記第１蓄熱槽３の内部に収容されている蓄熱材２の温度分布の差が大きくなると、前記第１蓄熱槽３の内部で生じている対流が内槽５ａの外部にまで生じ、該内槽５ａの側面側と区画側との外周側で蓄熱材２の対流が誘発される。そのため、内槽５ａの内部と外部とを含む第１蓄熱槽３全体として蓄熱材２の対流が誘発される。

第２蓄熱槽４の内部には熱搬入媒体６ｂを流入させる入熱用管路７ｂが第２蓄熱槽４を貫通させて設けられている。このため、前記入熱用管路７ｂの周囲で蓄熱材２が接触しており、熱交換部８ｂを形成している。これにより、前記入熱用管路７ｂを流通している熱搬入媒体６ｂと前記蓄熱材２との間で熱交換がなされる。この場合において、前記熱搬入媒体６ｂの温度は前記蓄熱材２の温度よりも低く、そのために前記蓄熱材２には負の熱エネルギーが溜められる。このため、第２蓄熱槽４に収容されている蓄熱材２の対流が誘発される。また、第１蓄熱槽３に収容されている前記蓄熱材２を前記第２蓄熱槽４に収容されている前記蓄熱材２よりも低温とすることにより、内槽５ａの外周側で生じた対流によって前記第２蓄熱槽４の上面側で熱交換がなされ、前記第２蓄熱槽４内で対流が誘発され、これにより蓄熱器１全体として前記蓄熱材２の対流が可能となっている。

内槽５ａの内部には、熱搬出媒体１０を流入させる出熱用管路１１が第１蓄熱槽３と内槽５ａとを貫通させて設けられている。このため、前記出熱用管路１１の周囲で蓄熱材２が接触しており、前記出熱用管路１１を流通している熱搬出媒体１０と前記蓄熱材２との間で熱交換がなされる。

第２蓄熱槽４の内部には、熱搬出媒体１０を流入させる出熱用管路１１が第２蓄熱槽４を貫通させて設けられている。このため、前記出熱用管路１１の周囲で蓄熱材２が接触しており、前記出熱用管路１１を流通している熱搬出媒体１０と前記蓄熱材２との間で熱交換がなされる。

図６には、熱搬入媒体６ａ，６ｂを循環させる循環サイクルの模式図が示されている。この循環サイクルについて簡単に説明すると、この循環サイクルは車両のエンジンなどの動力源（図示せず）によって駆動されるコンプレッサ１３を備えており、その吐出側にコンデンサー１４およびレシーバータンク１５ならびに膨張弁１６が順に接続されている。そして、その膨張弁１６の吐出側に入熱用管路７ａ，７ｂの開口端が接続され、さらに膨張弁１６の吐出側と接続されていない入熱用管路７ａ，７ｂの開口端がコンプレッサ１３の吸入側に接続されている。

図７には、熱搬出媒体１０を循環させる循環サイクルの模式図が示されている。熱搬出媒体１０を蓄熱器１の内部で流通させている流通通路は、車室側熱交換器などの熱交換器１７との間で循環路を形成するように構成され、その循環路の途中にポンプ１８が介装されている。この流通通路は、その熱交換器１７の吐出側に出熱用管路１１の開口端が接続され、さらに熱交換器１７の吐出側と接続されていない出熱用管路１１の開口端がポンプ１８の吸入側に接続されている。

この発明の一例を模式的に示す蓄熱装置における蓄熱材の対流を示す図である。この発明の他の例を模式的に示す蓄熱装置における蓄熱材の対流を示す図である。この発明の他の例を模式的に示す蓄熱装置における蓄熱材の対流を示す図である。この発明の他の例を模式的に示す隔壁を有する蓄熱装置における蓄熱材の対流を示す図である。この発明の他の例を模式的に示す隔壁を有する蓄熱装置における蓄熱材の対流を示す図である。この発明の熱搬入媒体の循環路を模式的に示す図である。この発明の熱搬出媒体の循環路を模式的に示す図である。

符号の説明

１…蓄熱器、２…蓄熱材、３…第１蓄熱槽、４…第２蓄熱槽、５ａ，５ｂ…内槽、６ａ，６ｂ…熱搬入媒体、７ａ，７ｂ…入熱用管路、８ａ，８ｂ…熱交換部、９ａ，９ｂ…流路、１０…熱搬出媒体、１１…出熱用管路、１２…隔壁、１３…コンプレッサ、１４…コンデンサー、１５…レシーバータンク、１６…膨張弁、１７…熱交換器、１８…ポンプ。

Claims

温度の異なる複数の熱搬入媒体と、それぞれの熱搬入媒体から熱を受けて蓄熱もしくは蓄冷を行う蓄熱材と、該蓄熱材を収容している蓄熱器と、該蓄熱器を上下に区分して形成された上側の第１蓄熱槽及び下側の第２蓄熱槽とを備え、それぞれの蓄熱槽で熱搬入媒体と蓄熱材との熱交換を可能としている蓄熱装置において、
前記第１蓄熱槽と第２蓄熱槽との少なくとも一方の蓄熱槽の内部に、他方の蓄熱槽との境界部側で閉じかつこれとは反対側で開いている内槽が設けられ、その内槽の内側で熱搬入媒体と蓄熱材との熱交換をする熱交換部が形成され、前記第１蓄熱槽の温度が前記第２蓄熱槽の温度より相対的に低くなるように蓄熱するように構成されていることを特徴とする蓄熱装置。
温度の異なる複数の熱搬入媒体と、それぞれの熱搬入媒体から熱を受けて蓄熱もしくは蓄冷を行う蓄熱材と、該蓄熱材を収容している蓄熱器と、該蓄熱器を区分して形成された第１蓄熱槽及び第２蓄熱槽とを備え、それぞれの蓄熱槽で熱搬入媒体と蓄熱材との熱交換を可能としている蓄熱装置において、
前記第１蓄熱槽と第２蓄熱槽との少なくとも一方の蓄熱槽の内部に、他方の蓄熱槽との境界部側で閉じかつこれとは反対側で開いている内槽が設けられ、その内槽の内側で熱搬入媒体と蓄熱材との熱交換をする熱交換部が形成されており、
前記各蓄熱槽を貫通して、かつ前記各蓄熱槽の蓄熱材と熱交換可能な熱交換部を有する出熱用管路がさらに設けられていることを特徴とする蓄熱装置。
前記内槽の外周側には、蓄熱材の流動する流路が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の蓄熱装置。
前記第１蓄熱槽と前記第２蓄熱槽との蓄熱材が相互に流動可能に構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の蓄熱装置。
前記第１蓄熱槽の蓄熱材と前記第２蓄熱槽の蓄熱材とが各蓄熱槽の境界部に設けられた隔壁を介して熱交換可能に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の蓄熱装置。