JP4719642B2 - 蓄熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、蓄熱材と熱交換流体との間で熱エネルギーを交換する蓄熱装置に関する。

近年、蓄熱材に熱エネルギーを蓄え、蓄えられた熱エネルギーを冷却水等の熱交換流体に付与することで、エネルギーの有効利用を図るようにした蓄熱装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−２７１１１９公報

特許文献１の蓄熱装置を次図に基づいて説明する。
図１２は従来の蓄熱装置を示す断面図である。
蓄熱装置１００は、円筒形密閉タンク１０１内に複数の蓄熱部１０２…をスペーサ１０３…を介して積層させ、蓄熱部１０２…に二重管１０４を貫通させ、二重管１０４に流入口１０５を連通させたものである。
蓄熱部１０２は、収納容器１０２ａの内部に蓄熱材が充填されたものである。

流入口１０５から流体が導かれ、導かれた流体が、二重管１０４の外管１０６を経て矢印の如く放射状に流出する。流出した流体が、蓄熱部１０２，１０２間の隙間１０７…を流れる際に、流体および蓄熱材間で熱エネルギーの交換がおこなわれる。
隙間１０７…から流出した流体は、円筒形密閉タンク１０１に沿って矢印の如く上昇する。上昇した流体は、二重管１０４の内管１０８に導かれ、内管１０８を経て流出口１０９から流出する。

この蓄熱装置１００を、例えば、エンジンに採用することで、エンジン駆動中の廃熱を蓄熱部１０２…の蓄熱材に蓄熱し、蓄熱した廃熱をエンジン停止中に保温することが可能になる。
そして、蓄熱材に蓄熱した廃熱を、エンジン始動時に利用することで、エンジンを円滑に起動することができる。

ところで、蓄熱装置１００は、複数の蓄熱部１０２として、収納容器１０２ａ…の内部に蓄熱材をそれぞれ個別に充填したものが用いられている。
このため、複数の収納容器１０２ａの内部に、蓄熱材をそれぞれ個別に充填する必要があり、蓄熱材を充填する作業が煩雑になる。

この対策として、例えば、複数の収納容器１０２ａの内部を互いに連通させることが考えられる。複数の収納容器１０２ａの内部を互いに連通させることで、複数の収納容器１０２ａ内に蓄熱材をまとめて充填することができる。
よって、複数の収納容器１０２ａの内部に、蓄熱材を充填する作業を簡略にできる。

しかし、複数の収納容器１０２ａの内部が互いに連通されているので、蓄熱された熱の保温中に、複数の収納容器１０２ａ内全域において蓄熱材に自然対流が発生する。
複数の収納容器１０２ａ内全域において蓄熱材に自然対流が発生することで、蓄熱材が収納容器１０２ａの表面に沿って流れる。
このため、蓄熱材に蓄えた熱が収納容器１０２ａの表面から放熱され、蓄熱材に蓄えた熱の保温性を良好に保つことは難しい。

本発明は、蓄熱材を充填する作業の簡略化を図ることができ、保温性を向上させることができる蓄熱装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、蓄熱材を充填する蓄熱材充填空間とこの蓄熱材充填空間に隣接して流体を通す流体通路とを設けた蓄熱モジュールを備え、前記蓄熱材と前記流体との間で熱エネルギーを交換する蓄熱装置において、前記蓄熱モジュールは、積層された複数の平板状のプレートからなり、前記平板状のプレートは、前記蓄熱材充填空間を形成する充填用凹部と、前記流体通路を形成する通路用凹部と、前記流体通路に連通する案内通路を形成する案内通路用凹部と、前記充填用凹部に形成され、前記案内通路用凹部に近接配置された蓄熱材通過孔とを有し、前記複数のプレートを互いに表裏反転させた状態で積層させることにより、前記充填用凹部同士および前記通路用凹部同士で前記蓄熱材充填空間および前記流体通路をそれぞれ交互に複数形成するとともに、前記案内通路用凹部同士で前記案内通路を形成し、前記複数の蓄熱材充填空間を前記蓄熱材通過孔で連通し、かつ、前記蓄熱材通過孔を前記案内通路に近傍配置したことを特徴とする。

蓄熱装置は、蓄熱状態において蓄熱材に熱を蓄え、保温状態において蓄熱材の熱を保温し、放熱状態において蓄熱材の熱で流体を加熱するものである。
具体的には、蓄熱状態において、加熱された流体を蓄熱モジュール内に導くことで、流体の熱を蓄熱材に蓄える。

また、保温状態において、蓄熱材より温度が低くなった流体の流れを止めることで、蓄熱材に蓄えた熱が流体に放熱することを抑える。蓄熱材からの放熱を抑えることで、蓄熱材の熱を保温する。
さらに、放熱状態において、蓄熱材より温度が低い流体を蓄熱モジュール内に導くことで、蓄熱材の熱を流体に放熱する。

ここで、蓄熱材は、液体から固体に相変化を伴う材料（潜熱蓄熱材）である。この蓄熱材は、蓄熱したとき流動状態になり、放熱したとき（すなわち、冷却されたとき）非流動状態（固化状態）になる。
そこで、請求項１において、蓄熱材通過孔を案内通路に近接配置した。この案内通路内の流体は、保温状態において蓄熱材より温度が低くなる。よって、保温状態において、蓄熱材より温度が低くなった流体を、蓄熱材通過孔の近傍に溜めることができる。
これにより、蓄熱材より温度が低くなった流体で、蓄熱材通過孔の蓄熱材を冷却・固化して、固化した蓄熱材で蓄熱材通過孔を塞ぐことができる。

請求項１に係る発明では、複数の蓄熱材充填空間を蓄熱材通過孔で互いに連通させることで、複数の蓄熱材充填空間に蓄熱材をまとめて充填することができる。
これにより、複数の蓄熱材充填空間に個別に蓄熱材を充填する必要がないので、蓄熱材を充填する作業の簡略化を図ることができる。

さらに、請求項１に係る発明では、蓄熱材通過孔を案内通路に近接配置することで、保温状態において、蓄熱材より温度が低くなった流体で蓄熱材通過孔の蓄熱材を冷却・固化し、固化した蓄熱材で蓄熱材通過孔を塞ぐことができる。
よって、複数の蓄熱材充填空間をそれぞれ個別に切り離すことが可能になる。これにより、複数の蓄熱材充填空間の全域において、蓄熱材に自然対流が発生することを抑えることができる。
蓄熱材に自然対流が発生することを抑えることで、蓄熱材の保温性を向上させることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る蓄熱装置を示す分解斜視図である。
蓄熱装置１０は、熱交換用の蓄熱モジュール１１と、蓄熱モジュール１１の下部１１ａに設けられた下板１３と、蓄熱モジュール１１の上部１１ｂに設けられた上板１４と、上板に設けられた蓋部材１５と、蓄熱モジュール１１内に流体１６（図２、図３参照）を供給し、供給した流体１６を蓄熱モジュール１１内から排出する流体供給／排出部１８とを備える。

蓄熱モジュール１１は、複数のプレート接合体２０…が同軸上に接合されている。プレート接合体２０は、一対のプレート２１が表裏反転させた状態で接合されている。
すなわち、蓄熱モジュール１１は、複数枚のプレート２１を同軸上に積層したものである。プレート２１は、略矩形状に形成され、中央に中央開口部２３が形成された板状の部材である（図５も参照）。
以下、構成の理解を容易にするために、プレート２１のうち、表裏反転させないプレートを２１Ａ、表裏反転させたプレートを２１Ｂとして説明する。

複数のプレート接合体２０…を接合する手段としては、溶接、ろう付け、接着などがある。
一対のプレート２１を接合する手段としては、プレート接合体２０…の接合と同様に、溶接、ろう付け、接着などが用いられる。

図２は本発明に係る蓄熱装置を示す断面図であり、蓄熱材通過孔の切断状態を示す図である。図３は本発明に係る蓄熱装置の流体通路を説明する断面図である。
プレート接合体２０は、表裏反転させない上側のプレート２１Ａと、表裏反転させた下側のプレート２１Ｂとを、それぞれの第１〜第３の合わせ部２５，２６…，２７…で接合させたものである。

プレート２１Ａとプレート２１Ｂとを接合することで、流体１６を導く（通す）ための流体通路３７、供給案内部４１および排出案内部４２が形成される。
流体通路３７は、図３に示すように、外端部側３７ａが供給案内部４１に連通され、内端部側３７ｂが排出案内部４２に連通されている。
供給案内部４１は、上下端部が導入孔４５，４５で開口されている。排出案内部４２は、上下端部が中央開口部２３，２３で開口されている。

複数のプレート接合体２０は、それぞれ同軸上に接合されている。
ここで、一例として、最上位のプレート接合体２０と、最上位から２番目のプレート接合体２０との接合について説明する。
最上位のプレート接合体２０のうち下側のプレート２１Ｂを、最上位から２番目のプレート接合体２０のうち上側のプレート２１Ａに臨ませる。

下側のプレート２１Ｂの外周フランジ３１と上側のプレート２１Ａの外周フランジ３１とを接合する。さらに、下側のプレート２１Ｂの中央内周フランジ３２と上側のプレート２１Ａの中央内周フランジ３２とを接合する。
加えて、下側のプレート２１Ｂの隅内周フランジ３３と上側のプレート２１Ａの隅内周フランジ３３とを接合する。
よって、最上位のプレート接合体２０および最上位から２番目のプレート接合体２０が一体に接合される。
最上位のプレート接合体２０および最上位から２番目のプレート接合体２０を接合することで、蓄熱材１７を充填可能な蓄熱材充填空間３６が形成される。
同様に、複数のプレート接合体２０を接合することで蓄熱モジュール１１が得られる。これにより、複数の蓄熱材充填空間３６が積層された状態に形成される。

蓄熱モジュール１１を形成することで、複数の供給案内部４１…が積層されるとともに、複数の排出案内部４２…が積層される。
積層された複数の供給案内部４１…で供給案内通路（案内通路）３４が形成される。積層された複数の排出案内部４２…で排出案内通路（案内通路）３５が形成される。

よって、複数の流体通路３７…は、図３に示すように、外端部側３７ａ…が供給案内通路３４に連通され、内端部側３７ｂ…が排出案内通路３５に連通される。
これらの流体通路３７…は、蓄熱材充填空間３６…に隣接した状態で、かつ流体通路３７同士が間隔Ｓをおいて互いに非接触状態に設けられる。

供給案内通路３４内の流体１６は、複数の流体通路３７…を経て排出案内通路３５に導かれる。
流体１６は、蓄熱材１７と互いに熱交換し得る液体、すなわち熱交換流体（冷媒、熱媒）である。例えば、流体１６として、エンジン冷却用の冷却水が用いられ、その他冷水や温水も用いられる。

蓄熱モジュール１１の下部１１ａに下板１３を設け、蓄熱モジュール１１の上部１１ｂに上板１４を設ける。
最下位のプレート接合体２０と下板１３との間に蓄熱材充填空間３６が形成され、最上位のプレート接合体２０と上板１４との間に蓄熱材充填空間３６が形成される。
これにより、蓄熱モジュール１１内に、複数の蓄熱材充填空間３６…が積層された状態に形成される。

蓄熱材１７は、液体から固体に相変化を伴う材料（潜熱蓄熱材）である。例えば、蓄熱材１７として、パラフィン系のもの、エリスリトール、キシリトールやソルビトールなどの糖アルコール系のもの、硝酸マグネシウム６水和物などの塩水和物が用いられる。

下板１３は、略矩形状に形成され（図１参照）中央に開口部４７が形成され、開口部４７の外側に一対の蓄熱材充填口４８，４８が形成されている。
開口部４７は、蓄熱モジュール１１の排出案内通路３５と同軸上に形成されている。一対の蓄熱材充填口４８，４８は、蓄熱モジュール１１の蓄熱材充填空間３６に臨む位置に形成されている。

下板１３の蓄熱材充填口４８，４８から蓄熱材充填空間３６に蓄熱材１７を充填した後、蓄熱材充填口４８，４８をプラグ４９，４９で塞ぐ。
これにより、蓄熱材充填空間３６に蓄熱材１７が充填された状態に保たれる。

上板１４は、略矩形状に形成され（図１参照）中央に嵌合孔５１が形成され、四隅に４個の供給孔４４（図１も参照）が形成されている。
嵌合孔５１は、蓄熱モジュール１１の排出案内通路３５と同軸上に配置されている。供給孔４４…は、供給案内部４１…の導入孔４５…に臨む。
この上板１４に蓋部材１５が設けられている。蓋部材１５は、断面凹部状に形成され、外周縁部１５ａを上板１４に設けることで、上板１４と蓋部材１５との間に空間５２が形成されている。

流体供給／排出部１８は、下板１３にコネクタ５４がボルト５５…で取り付けられ、コネクタ５４に供給管５９が設けられている。
コネクタ５４は、筒状のコネクタ本体５６と、コネクタ本体５６の周壁から左側に延出された導入連結管５７と、コネクタ本体５６の周壁から右側に延出された導出連結管５８とを有する。

コネクタ本体５６は、上端部にフランジ５６ａが設けられ、フランジ５６ａがボルト５５…で下板１３に取り付けられている。
コネクタ本体５６は、下板１３の開口部４７を経て蓄熱モジュール１１の排出案内通路３５に連通されている。

コネクタ本体５６の下端部５６ｂに凹部６１が形成されている。凹部６１に供給管５９の下端部５９ａが取り付けられ、下端部５９ａの排出口５９ｂが導入連結管５７に臨んでいる。供給管５９の上端部５９ｃは、上板１４の嵌合孔５１に嵌合されている。
これにより、供給管５９は、排出案内通路３５に対して同軸上に取り付けられている。
流体供給／排出部１８は、一例として、コネクタ５４の導入連結管５７および導出連結管５８が、エンジン６３の水冷ジャケットにホース６４，６５で接続されている。

よって、前記水冷ジャケット内の流体（冷却水）１６がホース６４を経て導入連結管５７まで導かれる。導入連結管５７まで導かれた流体１６は、供給管５９を経て空間５２に導かれる。
空間５２に導かれた流体１６は、供給孔４４…および導入孔４５…を経て供給案内通路３４に導かれる。

供給案内通路３４に導かれた流体１６は、流体通路３７…を経て排出案内通路３５まで導かれる。流体１６が流体通路３７…を流れる際に、流体１６と蓄熱材１７との間で熱エネルギーの交換がおこなわれる。
排出案内部４２まで導かれた流体１６は、排出案内通路３５を経てコネクタ本体５６に導かれる。コネクタ本体５６に導かれた流体１６は、導出連結管５８およびホース６５を経てエンジン６３の水冷ジャケット内に戻る。

図４は本発明に係る蓄熱装置のプレートを示す平面図、図５は本発明に係る蓄熱装置のプレートを示す斜視図である。
プレート２１は、外形が略矩形状に形成された平板状の部材であって、一方の面としての上面２１ａに形成された充填用凹部７１と、他方の面としての下面２１ｂに形成された通路用凹部７２と、下面２１ｂ中央に形成された排出案内通路用凹部（案内通路用凹部）７３と、排出案内通路用凹部７３に形成された中央開口部２３と、排出案内通路用凹部７３の周囲に形成された複数の中央蓄熱材通過孔（蓄熱材通過孔）７４…と、下面２１ｂの四隅に形成された供給案内通路用凹部（案内通路用凹部）７５…と、供給案内通路用凹部７５…にそれぞれ形成された導入孔４５…と、供給案内通路用凹部７５…の周囲に形成された複数の隅蓄熱材通過孔（蓄熱材通過孔）７６…とを有する。

充填用凹部７１は、底部７８および側壁７９で形成された部位である。
側壁７９の頂部外側に張り出した外周フランジ３１が形成されている。
底部７８の周縁を矩形枠状に凹ませることで、下面２１ｂから矩形枠の接合凸部８１が突出される。接合凸部８１の頂部が第１合わせ部２５になる。

図６（ａ），（ｂ）は本発明に係るプレートの排出案内通路用凹部および中央蓄熱材通過孔を示す斜視図である。
排出案内通路用凹部７３は、底部７８の中央（図５参照）に中央***部８２を円形に***させることで、下面２１ｂに凹部が円形に形成されたものである。
排出案内通路用凹部７３に中央開口部２３が同軸上に形成されている。中央開口部２３は、排出案内通路用凹部７３の外径と比較して小径に形成されている。よって、中央***部８２の頂部に中央内周フランジ３２が形成される。
中央内周フランジ３２は、外周フランジ３１（図５参照）に対して面一に形成されたフランジである。

排出案内通路用凹部７３の周囲に、下面２１ｂから複数の中央接合凸部８３が突出される。
中央接合凸部８３の頂部が第２合わせ部２６になる。第２合わせ部２６に中央蓄熱材通過孔７４が形成される。
中央蓄熱材通過孔７４…は、排出案内通路用凹部７３の周囲に、排出案内通路用凹部７３に近接された状態で設けられる。
第２合わせ部２６は、第１合わせ部２５（図５参照）に対して面一に形成された部位である。

図７（ａ），（ｂ）は本発明に係るプレートの供給案内通路用凹部および隅蓄熱材通過孔を示す斜視図である。
供給案内通路用凹部７５は、底部７８の四隅（図５参照）に隅***部８４を円形に***させることで、下面２１ｂに凹部が円形に形成されたものである。
供給案内通路用凹部７５に導入孔４５が同軸上に形成されている。導入孔４５は、供給案内通路用凹部７５の外径と比較して小径に形成されている。よって、隅***部８４の頂部に隅内周フランジ３３が形成される。
隅内周フランジ３３は、外周フランジ３１および中央内周フランジ３２（図５参照）に対して面一に形成されたフランジである。

供給案内通路用凹部７５の周囲に、下面２１ｂから複数の隅接合凸部８５が突出される。
隅接合凸部８５の頂部が第３合わせ部２７になる。第３合わせ部２７に隅蓄熱材通過孔７６が形成される。
隅蓄熱材通過孔７６…は、供給案内通路用凹部７５の周囲に、供給案内通路用凹部７５に近接された状態で設けられる。
第３合わせ部２７は、第１合わせ部２５および第２合わせ部２６に対して面一に形成された部位である。

図８（ａ），（ｂ）は本発明に係る蓄熱装置の蓄熱材通過孔を示す断面図である。
表裏反転させない上側のプレート２１Ａと、表裏反転させた下側のプレート２１Ｂとを同軸上に接合してプレート接合体２０を形成する。
すなわち、プレート２１Ａの第１合わせ部２５と、プレート２１Ｂの第１合わせ部２５とを接合する。同時に、プレート２１Ａの第２合わせ部２６…と、プレート２１Ｂの第２合わせ部２６…とを接合するとともに、プレート２１Ａの第３合わせ部２７…と、プレート２１Ｂの第３合わせ部２７…とを接合する。
これにより、プレート２１Ａおよびプレート２１Ｂが接合される。

プレート２１Ａおよびプレート２１Ｂが接合された状態において、プレート２１Ａの第２合わせ部２６に形成された中央蓄熱材通過孔７４…と、プレート２１Ｂの第２合わせ部２６…に形成された中央蓄熱材通過孔７４…とが同軸上に配置される。
また、プレート２１Ａの第３合わせ部２７に形成された隅蓄熱材通過孔７６と、プレート２１Ｂの第３合わせ部２７…に形成された隅蓄熱材通過孔７６とが同軸上に配置される。

図９（ａ），（ｂ）は本発明に係る蓄熱装置の流体通路を示す断面図である。
プレート２１Ａおよびプレート２１Ｂを接合することで、プレート２１Ａの通路用凹部７２とプレート２１Ｂの通路用凹部７２とで流体通路３７が形成される。
さらに、プレート２１Ａおよびプレート２１Ｂを接合することで、プレート２１Ａの排出案内通路用凹部７３とプレート２１Ｂの排出案内通路用凹部７３とで排出案内部４２が形成される。
加えて、プレート２１Ａの供給案内通路用凹部７５とプレート２１Ｂの供給案内通路用凹部７５とで供給案内部４１が形成される。

複数のプレート接合体２０を同軸上に接合することで蓄熱モジュール１１を形成する。
例えば、最上位のプレート接合体２０と、最上位から２番目のプレート接合体２０とを接合する際には、最上位のプレート接合体２０のうち下側のプレート２１Ｂを、最上位から２番目のプレート接合体２０のうち上側のプレート２１Ａに接合する。

すなわち、下側のプレート２１Ｂの外周フランジ３１と上側のプレート２１Ａの外周フランジ３１とを接合する。さらに、下側のプレート２１Ｂの中央内周フランジ３２と上側のプレート２１Ａの中央内周フランジ３２とを接合する。
加えて、下側のプレート２１Ｂの隅内周フランジ３３と上側のプレート２１Ａの隅内周フランジ３３とを接合する。

最上位のプレート接合体２０と、最上位から２番目のプレート接合体２０とを接合することで、下側のプレート２１Ｂの充填用凹部７１と、上側のプレート２１Ａの充填用凹部７１とで蓄熱材充填空間３６が形成される。
同様に、複数のプレート接合体２０を接合することで、複数の蓄熱材充填空間３６…と、複数の流体通路３７とが交互に配置された積層状態に形成される。

図８に戻って、複数のプレート接合体２０を接合して形成した複数の蓄熱材充填空間３６…は、中央蓄熱材通過孔７４…および隅蓄熱材通過孔７６…で互いに連通されている。
よって、図２に示す下板１３の蓄熱材充填口４８，４８から、複数の蓄熱材充填空間３６…に蓄熱材１７をまとめて充填することができる。

これにより、複数の蓄熱材充填空間３６…に個別に蓄熱材１７を充填する必要がないので、蓄熱材１７を充填する作業の簡略化を図ることができる。
蓄熱材充填空間３６…に蓄熱材１７を充填した後、蓄熱材充填口４８，４８をプラグ４９，４９（図２参照）で塞ぐ。

また、複数のプレート接合体２０を接合することで、複数のプレート接合体２０の排出案内部４２が同軸上に複数配置される。複数の排出案内部４２…は、中央開口部２３…で連通されて排出案内通路３５を形成する。
さらに、複数のプレート接合体２０の供給案内部４１が同軸上に複数配置される。複数の供給案内部４１…は、導入孔４５…で連通されて供給案内通路３４を形成する。

ここで、中央蓄熱材通過孔７４…は、排出案内通路用凹部７３の周囲に、排出案内通路用凹部７３に近接された状態で設けられている（図６も参照）。よって、中央蓄熱材通過孔７４…は、排出案内通路３５に近接配置される。
さらに、隅蓄熱材通過孔７６…は、供給案内通路用凹部７５の周囲に、供給案内通路用凹部７５に近接された状態で設けられる（図７も参照）。隅蓄熱材通過孔７６…は、供給案内通路３４に近接配置される。

よって、保温状態において、排出案内通路３５および供給案内通路３４内の流体１６が蓄熱材１７より低温になると、低温になった流体１６で、中央蓄熱材通過孔７４…および隅蓄熱材通過孔７６…の蓄熱材１７を冷却・固化することができる。
蓄熱材１７が固化することで、固化した蓄熱材１７で中央蓄熱材通過孔７４…および隅蓄熱材通過孔７６…を塞ぐことができる。

これにより、複数の蓄熱材充填空間３６をそれぞれ個別に切り離すことが可能になり、複数の蓄熱材充填空間３６の全域において、蓄熱材１７に自然対流が発生することを抑えることができる。
蓄熱材１７に自然対流が発生することを抑えることで、蓄熱材１７の保温性を向上させることができる。

つぎに、蓄熱装置１０を用いて熱エネルギーを交換する例を図１０〜図１１に基づいて説明する。
図１０は本発明に係る蓄熱装置の流体の流れを説明する断面図である。
エンジン６３の水冷ジャケット内の流体（冷却水）１６がホース６４を経て矢印Ａの如く導入連結管５７まで導かれる。導入連結管５７まで導かれた流体１６は、供給管５９に矢印Ｂの如く導かれる。

供給管５９に導かれた流体１６は、供給管５９を経て空間５２に矢印Ｃの如く導かれる。空間５２に導かれた流体１６は、供給孔４４…および導入孔４５…を経て供給案内通路３４に矢印Ｄの如く導かれる。
供給案内通路３４に導かれた流体１６は、流体通路３７に矢印Ｅの如く導かれる。流体通路３７に導かれた流体１６は、流体通路３７を経て排出案内通路３５に導かれる。

排出案内通路３５まで導かれた流体１６は、排出案内通路３５を矢印Ｆの如く経てコネクタ本体５６に導かれる。
コネクタ本体５６に導かれた流体１６は、導出連結管５８およびホース６５を経て矢印Ｇの如くエンジン６３の水冷ジャケット内に戻る。

このように、エンジン６３を駆動することで、流体（冷却水）１６がエンジン６３および蓄熱モジュール１１間で循環する。
この際、エンジン６３の廃熱で流体１６が加熱され、加熱された流体１６の熱を蓄熱材１７に蓄熱（回収）することができる。

つぎに、蓄熱材１７に蓄えた熱を保温する例を図１０および図１１に基づいて説明する。
蓄熱材１７に熱を蓄えた状態で、エンジン６３を停止することにより流体１６の循環が停止する。
蓄熱装置１０は、コネクタ５４やホース６４，６５が外気に接触している。よって、コネクタ５４内の流体１６やホース６４，６５内の流体１６は、熱が外気に逃げて蓄熱材１７の温度より低くなる。

一方、供給管５９内の流体１６は、蓄熱材１７に隣接していないので、蓄熱材１７に蓄えた熱の影響を受け難い。また、排出案内通路３５内の流体１６は、蓄熱材１７に隣接する面積が小さいので、蓄熱材１７に蓄えた熱の影響を受け難い。
さらに、空間５２の流体１６は、板厚寸法の大きな上板１４を介して蓄熱材１７に隣接しているので、蓄熱材１７に蓄えた熱の影響を受け難い。
加えて、供給案内通路３４内の流体１６は、蓄熱材１７に隣接する面積が小さいので、蓄熱材１７に蓄えた熱の影響を受け難い。

よって、コネクタ５４内やホース６４，６５内の流体１６から熱が外気に逃げて、コネクタ５４内やホース６４，６５内の流体１６が蓄熱材１７の温度より低くなる。
コネクタ５４内やホース６４，６５内の流体１６が蓄熱材１７の温度より低くなると、供給管５９内の流体１６や、排出案内通路３５内の流体１６の熱がコネクタ５４やホース６４，６５側に伝わるとともに、空間５２の流体１６や、供給案内通路３４内の流体１６の熱がコネクタ５４やホース６４，６５側に伝わる。
これにより、排出案内通路３５内の流体１６や、供給案内通路３４内の流体１６は、蓄熱材１７の温度より低くなる。

図１１は本発明に係る蓄熱装置で熱を保温する例を説明する断面図である。
排出案内通路３５の周囲には、中央蓄熱材通過孔７４…が近接配置されている。また、供給案内通路３４の周囲には、隅蓄熱材通過孔７６…が近接配置されている。
一方、蓄熱材１７は、液体から固体に相変化を伴う材料である。

よって、排出案内通路３５内の流体１６が蓄熱材１７の温度より低くなると、低温になった流体１６で、中央蓄熱材通過孔７４…の蓄熱材１７を冷却・固化する。
中央蓄熱材通過孔７４…の蓄熱材１７が固化することにより、固化した蓄熱材１７で中央蓄熱材通過孔７４…を塞ぐことができる。

また、供給案内通路３４内の流体１６が蓄熱材１７の温度より低くなると、低温になった流体１６で、隅蓄熱材通過孔７６…の蓄熱材１７を冷却・固化する。
隅蓄熱材通過孔７６…の蓄熱材１７が固化することにより、固化した蓄熱材１７で隅蓄熱材通過孔７６…を塞ぐことができる。

これにより、複数の蓄熱材充填空間３６をそれぞれ個別に切り離すことが可能になり、複数の蓄熱材充填空間３６の全域において、蓄熱材１７に自然対流が発生することを抑えることができる。
蓄熱材１７に自然対流が発生することを抑えることで、蓄熱材１７の保温性を向上させることができる。

つぎに、蓄熱材１７に蓄えた熱を利用する例を図１０に戻って説明する。
エンジン６３の起動時に、流体（冷却水）１６がエンジン６３および蓄熱モジュール１１間で循環する。
この状態において、蓄熱材１７に蓄えられた熱は十分に保温されている。よって、流体１６が流体通路３７…を通過する際に、蓄熱材１７に蓄えられた熱で加熱される。

加熱された流体１６がエンジン６３に戻り、その熱をエンジン６３の始動時に利用することができる。
これにより、蓄熱装置１０を設けることで、エンジン６３の廃熱を蓄熱材１７に蓄え（回収し）、回収した熱をエンジン６３の始動時に利用することができる。

なお、前記実施の形態では、蓄熱装置１０を鉛直に向けて配置した例について説明したが、これに限らないで、蓄熱装置１０の用途やレイアウト等に合わせて任意に決めることが可能である。

また、前記実施の形態では、蓄熱装置１０をエンジン６３に採用した例について説明したが、これに限らないで、その他の機関（装置）に採用することも可能である。

さらに、前記実施の形態では、プレート２１を矩形状に形成した例について説明したが、プレート２１の形状は矩形状に限らないで、円盤状などの他の形状にすることも可能である。

加えて、前記実施の形態では、複数の蓄熱材充填空間３６…を中央蓄熱材通過孔７４…および隅蓄熱材通過孔７６…で互いに連通させた例について説明したが、これに限らないで、中央蓄熱材通過孔７４…および隅蓄熱材通過孔７６…のいずれか一方の孔で複数の蓄熱材充填空間３６…を連通させることも可能である。

本発明の蓄熱装置は、蓄熱材と熱交換流体との間で熱エネルギーを交換する蓄熱装置への適用に好適である。

本発明に係る蓄熱装置を示す分解斜視図である。 本発明に係る蓄熱装置を示す断面図である。 本発明に係る蓄熱装置の流体通路を説明する断面図である。 本発明に係る蓄熱装置のプレートを示す平面図である。 本発明に係る蓄熱装置のプレートを示す斜視図である。 本発明に係るプレートの排出案内通路用凹部および中央蓄熱材通過孔を示す斜視図である。 本発明に係るプレートの供給案内通路用凹部および隅蓄熱材通過孔を示す斜視図である。 本発明に係る蓄熱装置の蓄熱材通過孔を示す断面図である。 本発明に係る蓄熱装置の流体通路を示す断面図である。 本発明に係る蓄熱装置の流体の流れを説明する断面図である。 本発明に係る蓄熱装置で熱を保温する例を説明する断面図である。 従来の蓄熱装置を示す断面図である。

符号の説明

１０…蓄熱装置、１１…蓄熱モジュール、１６…流体、１７…蓄熱材、２１…プレート、３４…供給案内通路（案内通路）、３５…排出案内通路（案内通路）、３６…蓄熱材充填空間、３７…流体通路、７１…充填用凹部、７２…通路用凹部、７３…排出案内通路用凹部（案内通路用凹部）、７４…中央蓄熱材通過孔（蓄熱材通過孔）、７５…供給案内通路用凹部（案内通路用凹部）、７６…隅蓄熱材通過孔（蓄熱材通過孔）。

Claims (1)

1. 蓄熱材を充填する蓄熱材充填空間とこの蓄熱材充填空間に隣接して流体を通す流体通路とを設けた蓄熱モジュールを備え、前記蓄熱材と前記流体との間で熱エネルギーを交換する蓄熱装置において、
   前記蓄熱モジュールは、積層された複数の平板状のプレートからなり、
   前記平板状のプレートは、
   前記蓄熱材充填空間を形成する充填用凹部と、
   前記流体通路を形成する通路用凹部と、
   前記流体通路に連通する案内通路を形成する案内通路用凹部と、
   前記充填用凹部に形成され、前記案内通路用凹部に近接配置された蓄熱材通過孔とを有し、
   前記複数のプレートを互いに表裏反転させた状態で積層させることにより、前記充填用凹部同士および前記通路用凹部同士で前記蓄熱材充填空間および前記流体通路をそれぞれ交互に複数形成するとともに、前記案内通路用凹部同士で前記案内通路を形成し、
   前記複数の蓄熱材充填空間を前記蓄熱材通過孔で連通し、かつ、前記蓄熱材通過孔を前記案内通路に近傍配置したことを特徴とする蓄熱装置。

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