JP4324187B2

JP4324187B2 - 蓄熱装置

Info

Publication number: JP4324187B2
Application number: JP2006289956A
Authority: JP
Inventors: 賢二坪根; 聖一端; 政仁塚原; 正隆福澤; 浩司成田
Original assignee: Toyota Motor Corp; T Rad Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; T Rad Co Ltd
Priority date: 2006-10-25
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2026-10-25
Also published as: WO2008050221A2; WO2008050221A3; CN101529193A; US20100000707A1; WO2008050221A8; DE112007002461B4; CN101529193B; JP2008106996A; DE112007002461T5

Description

この発明は、第１熱媒体と第２熱媒体とが蓄熱材の内部を流通する蓄熱装置に関し、特に冷媒などの媒体の有する熱（もしくは冷熱）を一時的に蓄えることのできる蓄熱装置に関するものである。

従来、蓄熱装置・蓄冷装置において熱（もしくは冷熱）が蓄熱材に蓄熱される場合に、第１熱媒体と第２熱媒体とが流路を流通し、該流路と蓄熱材とが接触することにより蓄熱材に蓄熱・蓄冷をさせる蓄熱器が知られており、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、第１流路と第２流路とがそれぞれ複数設けられ、これにより前記熱源流体と前記熱回収流体とが直接熱交換される。また、前記第１流路及び前記第２流路の周囲には蓄熱材が設けられているため、熱源流体の熱が蓄熱材に一旦蓄熱され、その後熱回収媒体に伝達されて熱交換される。

また、蓄熱装置の内部で第１熱媒体と第２熱媒体とが熱交換される蓄熱装置に関して、伝熱プレートを積層させて形成された流路に前記第１熱媒体と前記第２熱媒体とを流通させることが知られており、その一例が特許文献２に記載されている。この特許文献２に記載された発明は、伝熱プレートを介して前記第１熱媒体と前記第２熱媒体との熱交換が行われている。

特開２００３−３３６９７４号公報特開平１０−２３２０９３号公報

上述した特許文献１に記載されている発明では、入口からタンクへの経路が直線に設けられ、前記タンクと交差する方向に複数の流路が設けられている。したがって、入口に流入される第１熱媒体もしくは第２熱媒体の流量が変動した場合には、前記流路に流れる第１熱媒体もしくは第２熱媒体の流量の変動にともない、流路の取り付け位置に対する偏りが生じる。そのため、第１熱媒体もしくは第２熱媒体と蓄熱材との間で熱授受に差が生じ、蓄熱材の温度分布に差が生じ易くなる。

また、入口に流入される第１熱媒体もしくは第２熱媒体の流量が変動した場合には、前記タンク又は前記流路に気泡が生じて気液混合状態となるので、第１熱媒体と第２熱媒体との間で直接熱交換することのできる熱量が減少する。

さらに、特許文献２に記載されている発明では、第１熱媒体と第２熱媒体とを熱交換させている積層させた伝熱プレートと蓄熱を行う蓄熱槽とが別個に設けられているため、蓄熱装置が大型化される。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、第１熱媒体と第２熱媒体との熱交換と蓄熱材への蓄熱とを同一の機構で行なう蓄熱装置について、第１熱媒体もしくは第２熱媒体の流量が変動した場合においても、複数の流路の取り付け位置に対する偏りについて改善され、熱媒体を流通させるチューブがブレードに設けられていることにより全体の剛性が向上される蓄熱装置を提供すること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、第１熱媒体を流通させる複数の管状の第１熱媒体用分岐管と該第１熱媒体用分岐管の外周に設けられた蓄熱材とを備えた蓄熱装置において、前記複数の第１熱媒体用分岐管が連通する第１ヘッダー部と、該第１ヘッダー部の下面に連通して設けられた第１上溜め部と、該第１上溜め部の下部に連通させて設けられ、かつ第１熱媒体を流入させる第１入口部とを備え、かつ前記第１上溜め部は前記第１入口部の流線方向に対して垂直もしくは傾斜して設けられ、前記第１上溜め部には、前記第１入口部から前記第１上溜め部に流入された前記第１熱媒体の液面が前記第１上溜め部の下部から前記第１ヘッダー部の下面にかけて上昇する場合に、前記第１上溜め部の上側における前記第１上溜め部の水平方向での断面積が、前記第１上溜め部の下側における前記第１上溜め部の水平方向での断面積に比較して大きくなるように傾斜面が形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、請求項１の発明において、第２熱媒体を流通させる複数の管状の第２熱媒体用分岐管と、該第２熱媒体用分岐管の外周に設けられた蓄熱材と、前記複数の第２熱媒体用分岐管が連通する第２ヘッダー部と、該第２ヘッダー部の下面に連通して設けられた第２上溜め部と、該第２上溜め部の下部に連通させて設けられ、かつ第２熱媒体を流出させる第２出口部とを更に備え、前記第１ヘッダー部の下面に前記第２ヘッダー部の上面が接触して配置され、前記第２上溜め部は、前記第１上溜め部よりも前記蓄熱装置の内側かつ前記第１上溜め部に接触して配置されていることを特徴とする蓄熱装置である。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記複数の第１熱媒体用分岐管は第１板状チューブの面方向に形成され、前記複数の第２熱媒体用分岐管は第２板状チューブの面方向に形成されており、複数の前記第１板状チューブと複数の前記第２板状チューブとが前記蓄熱材を挟んで互いに対向して配置されていることを特徴とする蓄熱装置である。

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板状チューブは、前記第２上溜め部を貫通するように配置され、かつ、前記第１板状チューブには該第１板状チューブの厚さ方向に貫通して該第１板状チューブの表面側の前記第２上溜め部と、裏面側の前記第２上溜め部とを連通させる孔が形成されていることを特徴とする蓄熱装置である。

請求項１の発明によれば、第１入口部から第１熱媒体を流入すると、前記第１熱媒体が第１上溜め部で溜められ、前記第１熱媒体は該第１上溜め部から第１ヘッダー部に流入される。したがって、第１入口部に流入される第１熱媒体の流量の変化は第１上溜め部を経由して第１ヘッダー部に伝わるため、第１ヘッダー部における第１熱媒体の流量の変化は第１入口部における第１熱媒体の流量の変化よりも小さくなる。その結果、第１熱媒体用分岐管に流通される第１熱媒体の流量がより安定し、第１熱媒体の流量変化に対する蓄熱材の温度分布のばらつきが少なくなる。

また請求項１の発明によれば、第１入口部から第１熱媒体を流入させて、第１熱媒体を蓄熱装置の内部を循環させる際の圧損が低減される。

請求項２の発明によれば、第２熱媒体が第２熱媒体用分岐管と第２ヘッダー部とを経由して第２上溜め部で溜められている。ここで、第１上溜め部と第２上溜め部とが接触しているため、第１上溜め部に第１熱媒体が溜められ、第２上溜め部に第２熱媒体が溜められていれば、蓄熱材に熱エネルギーが溜まっていない時においても第１熱媒体と第２熱媒体との間で直接熱交換をすることが可能となる。

また請求項２の発明によれば、第１ヘッダー部に第１熱媒体が溜められ、第２ヘッダー部に第２熱媒体が溜められている場合は、蓄熱材に熱エネルギーが溜まっていない場合においても第１熱媒体と第２熱媒体との間で直接熱交換をすることが可能となる。

請求項３の発明によれば、前記第１板状チューブの面方向に対する平行方向について、簡易な手段で耐圧構造とすることができ、小型・軽量・低コスト化を図ることができる。

また請求項３の発明によれば、前記第２板状チューブの面方向に対する平行方向について、簡易な手段で耐圧構造とすることができ、小型・軽量・低コスト化を図ることができる。

請求項４の発明によれば、第１板状チューブによって貫通された溜め部における流路断面積を拡大することができるため、第１熱媒体又は第２熱媒体の圧損の低減を図ることができる。

また請求項４の発明によれば、第２板状チューブによって貫通された溜め部における流路断面積を拡大することができるため、第１熱媒体又は第２熱媒体の圧損の低減を図ることができる。

つぎにこの発明をより具体的に説明する。この発明の蓄熱装置は、エネルギーを増大させる正の熱の蓄熱と、エネルギーを低下させる負の熱の蓄熱とのいずれも可能であるが、以下の説明では、後者のいわゆる冷熱の蓄熱を行うように構成した具体例を示す。

図１には、蓄熱材１に対して、第２熱媒体２としての冷媒が冷熱を搬入し、かつ蓄熱材１の有する冷熱を、第１熱媒体３としてのブラインが搬出するように構成した例である。したがって、この蓄熱装置４はエネルギーを低下させる負の熱の蓄熱を蓄える蓄冷器として構成される。

この蓄熱装置４には、第１熱媒体３を流入させる複数の第１熱媒体用分岐管５と該第１熱媒体用分岐管５の外周に設けられた蓄熱材１とが備えられている。より具体的には、前記第１熱媒体用分岐管５の内部は空洞に形成され、かつ前記第１熱媒体用分岐管５は第１熱媒体３を流通させるように蓄熱装置４の内部で上下方向に形成されている。また、前記第１熱媒体用分岐管５は蓄熱装置４の内部で第１ヘッダー部６の下面と垂直の方向に均等に配置され、これにより冷熱である第１熱媒体３が各々の第１熱媒体用分岐管５に均等に流通され、その結果冷熱の蓄熱が蓄熱装置４の内部で均等になされる。そして、蓄熱材１は前記第１熱媒体用分岐管５の外周と接触しているため、第１熱媒体用分岐管５の内部を流通している第１熱媒体３と蓄熱材１との間で熱交換がなされる。

また、この蓄熱装置４には、前記第１熱媒体用分岐管５の上部と連通して第１熱媒体３を流通させる第１ヘッダー部６が備えられている。より具体的には、第１ヘッダー部６は内部が空洞となるように形成され、下面を水平方向とするように蓄熱装置４の上部に設けられているため、流入される第１熱媒体３は第１ヘッダー部６の内部をほぼ均一に流入する。さらに、第１ヘッダー部６の内部における上面と下面との面積はできる限り大きくなるように形成されている。第１熱媒体用分岐管５は第１ヘッダー部６の内部で上方向に突出していても突出していなくても良いが、第１熱媒体３が第１ヘッダー部６と第１熱媒体用分岐管５とを流通するように形成されている必要がある。なお、第１熱媒体用分岐管５と第１ヘッダー部６は溶接等により接合されている。

さらに、この蓄熱装置４には、第１ヘッダー部６と連通して前記第１熱媒体３を溜める第１上溜め部７が備えられ、該第１上溜め部７と連通して前記第１熱媒体３を流通させる管状の第１入口部８が備えられている。また、前記第１上溜め部７は前記第１入口部８の流線方向に対して交差する方向に設けられている。ここで、第１上溜め部７は、前記第１入口部８の流線方向の断面積ができる限り大きくなるように構成され、この断面積が大きい場合には前記第１入口部８から流入される第１熱媒体３の液面の上昇量は第１上溜め部７の内部において小さくなる。この上昇量は、第１入口部８の管方向の断面積と第１上溜め部７の前記第１入口部８の流線方向の断面積との割合に基づいており、第１入口部８の管方向の断面積が小さい場合か、もしくは第１上溜め部７の前記第１入口部８の流線方向の断面積が大きい場合には、第１上溜め部７を流通している第１熱媒体３の液面の上昇量が小さくなる。これにより、前記第１熱媒体３の流通量が少ない場合も効率よく前記第２熱媒体２と直接熱交換することができる。

第１上溜め部７は内部が空洞となるように構成されており、これにより第１上溜め部７の内部に第１熱媒体３が溜まる。また、第１上溜め部７は第１入口部８の取り付けられていない面の上端部で第１ヘッダー部６と連通しており、換言すれば、第１入口部８の取り付けられている面と対向する面の上端部で第１ヘッダー部６と連通している。第１上溜め部７は第１ヘッダー部６の下面と垂直になるように設けられることが望ましいが、第１溜め部７と第１ヘッダー部６の下面とは垂直に設けられていなくても傾斜しており、第１溜め部７に第１熱媒体３を溜めることができる構造であれば良い。また、前記第１ヘッダー部６は前記第１上溜め部７の下面よりも上部に設けられている。

第１入口部８は管状に形成され、その一端が前記第１上溜め部７と連通されている。より具体的には、第１入口部８は第１上溜め部７の下部で連通しており、前記第１入口部８は前記第１ヘッダー部６の下面よりも下部に設けられている。前記第１上溜め部７は前記第１入口部８の流線方向に対して垂直方向に設けられることが望ましいが、垂直方向でなくても第１上溜め部７と前記第１入口部８の流線方向とが傾斜していればよい。要は、第１熱媒体３が第１入口部８から流入される場合において、流入される前記第１熱媒体３に増減がある場合、該第１熱媒体３の脈動が第１上溜め部７により吸収されるように構成されていればよく、そのために前記第１上溜め部７は前記第１入口部８の流線方向と傾斜するように設ける必要がある。

さらにまた、この蓄熱装置４には、前記第１熱媒体用分岐管５の下部と連通している第１フッター部９が備えられている。より具体的には、第１フッター部９は内部が空洞となるように構成され、そのために第１熱媒体３が前記第１フッター部９の内部に溜められる。第１熱媒体用分岐管５の下部と連通している第１フッター部９は内部の下面を水平方向とするように蓄熱装置４の内部に設けられている。ここで、第１フッター部９の内部の上面と下面との面積はできるだけ大きくなるように形成される。

第１フッター部９の上面が第１熱媒体用分岐管５と連通しており、該第１熱媒体用分岐管５が蓄熱装置４の内部で第１フッター部９の上面と垂直方向に均等に配置されているため、前記第１熱媒体用分岐管５を流通している第１熱媒体３により、蓄熱装置４内全体に均一に冷熱を蓄熱させることができる。また、第１熱媒体用分岐管５は第１フッター部９の内部で下方向に突出していても突出していなくても良い。要は第１熱媒体３が第１フッター部９と第１熱媒体用分岐管５とを流通するように構成されていればよい。なお、第１熱媒体用分岐管５と第１フッター部９は溶接等により接合されている。

そしてまた、この蓄熱装置４には、第１フッター部９と連通している第１下溜め部１０が備えられ、該第１下溜め部１０と連通している第１出口部１１が備えられている。より具体的には、第１下溜め部１０は、内部が空洞となるように構成されており、第１出口部１１の取り付けられていない面の下端部で第１フッター部９と連通しており、換言すれば、第１出口部１１の取り付けられている面と対向する面の下端部で第１フッター部９と連通している。第１下溜め部１０は第１フッター部９の下面と垂直になるように設けられていることが望ましいが、垂直に設けられていなくても傾斜しており、第１下溜め部に第１熱媒体３を溜めることができる構造であれば良い。また、前記第１フッター部９は前記第１下溜め部１０の上面よりも下側に設けられている。

第１出口部１１は管状に形成され、その一端が前記第１下溜め部１０と連通されている。この蓄熱装置４には、前記第１下溜め部１０が前記第１出口部１１の流線方向に対して交差する方向に設けられており、前記第１下溜め部１０は前記第１出口部１１の流線方向に対して垂直方向に設けられることが望ましいが、垂直方向でなくても第１下溜め部１０と前記第１出口部１１の流線方向とが傾斜していればよい。

図２には、この発明の熱交換器の外観斜視図が示されている。この蓄熱装置４において、第１上溜め部７は上部より下側で凸となるように形成され、前記第１上溜め部７の下部から上部へ傾斜面１２が形成されている。第１入口部８は前記第１上溜め部７の底辺の近傍に設けられ、前記傾斜面１２は前記第１ヘッダー部６を流通する第１熱媒体３の流れの方向に対して垂直になるように設けられている。換言すれば、第１上溜め部７は下側で第１ヘッダー部６に対する水平方向の断面積が小さく、上側で水平方向の断面積が大きくなるように構成されている。したがって、第１入口部８から流入される第１熱媒体３の貯留量が増大するにつれて、第１上溜め部７における第１熱媒体３の上昇量が減少する。そのため、第１入口部８から流入された第１熱媒体３の流量の変化は第１ヘッダー部６では少なくなる。また、前記傾斜面１２により前記第１入口部８から流入した前記第１熱媒体３が前記第１上溜め部７を上昇する際の損失（圧損）を低減させることができる。

次に、第２熱媒体２が循環する通路について説明する。この蓄熱装置４には第２熱媒体２を流通させる複数の第２熱媒体用分岐管１３が備えられ、該第２熱媒体用分岐管１３の外周に蓄熱材１が備えられている。より具体的には、前記第２熱媒体用分岐管１３は第２熱媒体２を蓄熱装置４の上下方向へと流通させるように形成されている。そして、蓄熱材１は前記第２熱媒体用分岐管１３の外周と接触しているため、蓄熱材１と第２熱媒体用分岐管１３の内部を流通している第２熱媒体２との間で熱交換がなされる。

また、この蓄熱装置４には、前記第２熱媒体用分岐管１３の上部と連通して前記第２熱媒体を流通させる第２ヘッダー部１４が備えられている。より具体的には、第２ヘッダー部１４は内部が空洞となるように形成されているため、第２ヘッダー部１４の内部に第２熱媒体２が溜まる。そして、第２熱媒体用分岐管１３の上部と連通している第２ヘッダー部１４は下面を水平とするように蓄熱装置４の上部に設けられている。このため、この第２熱媒体２は第２ヘッダー部１４の内部をほぼ均一に流入する。

第２熱媒体用分岐管１３は上記第２ヘッダー部１４と連通しているが、この第２熱媒体用分岐管１３は第２ヘッダー部１４の内部で上方向に突出していても突出していなくても良い。要は第２熱媒体２が第２ヘッダー部１４と第２熱媒体用分岐管１３とを流通するように形成されていればよく、この第２ヘッダー部１４と第２熱媒体用分岐管１３とが溶接等により接合される。なお、第２ヘッダー部１４が第１ヘッダー部６の下側に配置されている場合は、第１熱媒体用分岐管５は第２ヘッダー部１４を貫通して第１ヘッダー部５と連通される。

ここで、前記第１ヘッダー部６と前記第２ヘッダー部１４とは、蓄熱装置４の上部で接触している。より具体的には、第１ヘッダー部６の下側に前記第２ヘッダー部１４が配置されており、前記第１ヘッダー部６の下面と前記第２ヘッダー部１４の上面とが互いに接触している。そしてこれにより、第１ヘッダー部６に溜められている第１熱媒体３と第２ヘッダー部１４に溜められている第２熱媒体２との間で熱交換がなされる。

さらに、この蓄熱装置４には、第２ヘッダー部１４と連通して前記第２熱媒体を溜める第２上溜め部１５が備えられ、該第２上溜め部１５と連通して前記第２熱媒体を流通させる第２出口部１６が備えられている。また、前記第２上溜め部１５は前記第２出口部１６の流線方向に対して交差する方向に設けられている。より具体的には、第２上溜め部１５は内部が空洞となるように構成されているため、この第２上溜め部１５の内部に第２熱媒体２が溜まる。

第２上溜め部１５は第２出口部１６の取り付けられていない端部で、換言すれば第２出口部１６の取り付けられている面と対向する面で第２ヘッダー部６と連通している。第２上溜め部１５は第２ヘッダー部１４の下面と垂直になるように設けられることが望ましいが、第２上溜め部１５と第２ヘッダー部１４の下面とが垂直に設けられていなくても傾斜していれば良い。また、前記第２ヘッダー部１４は前記第２上溜め部１５の下面よりも上部に設けられている。

さらにまた、この蓄熱装置４では、前記第１上溜め部７と前記第２上溜め部１５とが接触するように構成されている。より具体的には、第１上溜め部７の内側に第２上溜め部１５が設けられており、互いに接触している。したがって、第１上溜め部７における第１ヘッダー部６の側面と第２上溜め部１５における第２ヘッダー部１４側と対向している側面とが互いに接触している。これにより、第１上溜め部７に溜められている第１熱媒体３と第２上溜め部１５に溜められている第２熱媒体２との間で熱交換をすることが可能となる。

また、第２出口部１６は管状に形成され、その一端が前記第２上溜め部１５と連通されて、該第２上溜め部１５の下側に設けられている。前記第２上溜め部１５は前記第２出口部１６の流線方向に対して垂直方向に設けられることが望ましいが、垂直方向でなくても第２上溜め部１５と前記第２出口部１６の流線方向とが傾斜していればよい。

さらにまた、この蓄熱装置４には、前記第２熱媒体用分岐管１３の下部と連通している第２フッター部１７が備えられている。より具体的には、第２フッター部１７は第２熱媒体用分岐管１３の下部と連通している第２フッター部１７が下面を水平方向とするように蓄熱装置４の内側に設けられ、前記第２フッター部１７の内部は空洞となるように形成されている。そのため、第２熱媒体２が前記第２フッター部１７の内部に流入される。

第２フッター部１７は上面の面積が大きくなるように構成されており、前記第２熱媒体用分岐管１３は蓄熱装置４の下部で第２フッター部１７の上面方向について均等に配置されているため、冷媒の蓄熱が蓄熱装置４の内部で均等になされる。したがって、流入される第２熱媒体２は第２フッター部１７の内部をほぼ均一に流入する。また、第２熱媒体用分岐管１３は第２フッター部１７の内部で下方向に突出していても突出していなくても良く、要は第２熱媒体２が第２フッター部１７と第２熱媒体用分岐管１３とを流通するように構成されていればよい。さらに、前記第２フッター部１７と前記第２熱媒体用分岐管１３とは溶接等により接合される。なお、第２フッター部１７が第１フッター部９の上側に配置されている場合は、第１熱媒体用分岐管５は第２フッター部１７を貫通して第１フッター部９と連通される。

そしてまた、この蓄熱装置４には、第２フッター部１７と連通している第２下溜め部１８が備えられ、該第２下溜め部１８と連通している第２入口部１９が備えられている。ここで、第２下溜め部１８は内部が空洞となるように形成されており、前記第２入口部１９は第２下溜め部１８の上部に連通するように設けられ、第２下溜め部１８は第２入口部１９の取り付けられていない端部で、換言すれば、第２入口部１９の取り付けられている面と対向する面で第２フッター部１７と連通している。第２下溜め部１８は第２フッター部１７の下面と垂直になるように設けられていることが望ましいが、垂直に設けられていなくても傾斜していればよい。

第２入口部１９は管状に形成され、その一端が前記第２下溜め部１８と連通されている。この蓄熱装置４には、前記第２下溜め部１８が前記第２入口部１９の流線方向に対して交差する方向に設けられている。より具体的には、第２下溜め部１８は第２フッター部１７の下面とほぼ垂直になるように設けても、傾斜するように設けても良い。

この蓄熱装置４の内部では、第１熱媒体用分岐管５と第２熱媒体用分岐管１３とが互いに対向し、第１熱媒体用分岐管５と第２熱媒体用分岐管１３との間に蓄熱材１が設けられている。そのため、第１熱媒体用分岐管５を流通している第１熱媒体３から蓄熱材１へ冷熱が伝達され、そのために蓄熱材１に冷熱が蓄熱される。このとき、第１熱媒体３は冷熱を蓄熱材１に奪われ、前記第１熱媒体３の状態が液体から気体へと変化する。また、蓄熱材１に蓄えれられている冷熱が第２熱媒体用分岐管１３を流通している第２熱媒体２へ伝達され、そのために第２熱媒体２に冷熱が伝達される。

この第１熱媒体用分岐管５と第２熱媒体用分岐管１３とは蓄熱装置４の内部で互いに接触していることもある。このときは、第１熱媒体用分岐管５と第２熱媒体用分岐管１３との接触部分において、第１熱媒体用分岐管５を流通している第１熱媒体３と第２熱媒体用分岐管１３を流通している第２熱媒体２との間で直接熱交換がなされる。

図３には、ブラインに該当する第１熱媒体３を循環させる循環サイクルの模式図が示されている。第１熱媒体３を蓄熱装置４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２４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２５が介装されている。この流通通路は、具体的には第１入口部８から第１上溜め部７、第１ヘッダー部６、第１熱媒体用分岐管５、第１フッター部９、第１下溜め部１０を連通し、第１出口部１１に至る通路を指す。

また、図４には、冷媒に該当する第２熱媒体２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２０を備えており、その吐出側にコンデンサー２１およびレシーバータンク２２ならびに膨張弁２３が順に接続されている。そして、その膨張弁２３の吐出側に第２入口部１９が接続され、さらに膨張弁２３の吐出側と接続されていない第２出口部１６がコンプレッサ２０の吸入側に接続されている。

図５は、図１と同様に、蓄熱材に対して、第１熱媒体３としてのブラインが冷熱を搬出し、かつ蓄熱材１の有する冷熱を第２熱媒体２としての冷媒が搬出し、熱媒体用分岐管を板状チューブの面方向に設けた構成が示されている。図１に示される蓄熱装置４と同一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。

この蓄熱装置４では、第１熱媒体用分岐管５は第１板状チューブ２６の面方向に形成されるように構成され、第２熱媒体用分岐管１３は第２板状チューブ２７の面方向に形成されるように構成されている。上記第１板状チューブ２６及び上記第２板状チューブ２７は図６に記すように板材に相当する二枚の伝熱プレート２８，２９を互いに対向させて接合することにより構成されている。各伝熱プレート２８，２９には、内部が空洞部となるように曲げ加工して形成された突条部２８Ａ，２９Ａが所定の間隔をあけてほぼ平行に形成されている。そして、これらの突条部２８Ａ，２９Ａ同士の間の部分が平坦部２８Ｂ，２９Ｂとなっている。その突条部２８Ａ，２９Ａの形状は、三角形断面、四角形断面、半円状断面などの任意の形状であってもよく、図６には断面形状が前記平坦部２８Ｂ，２９Ｂ側を底辺とした三角形をなす例を記載している。各突条部２８Ａ，２９Ａは、内部の空洞部が、各伝熱プレート２８，２９同士の接合面側に開口するように構成され、したがって各空洞部が溝状をなしている。そして、一方の伝熱プレート２８，２９における突条部２８Ａ，２９Ａに、他方の伝熱プレート２９，２８における平坦部２９Ｂ，２８Ｂが対向するように各伝熱プレート２８，２９が接合されている。したがって、各突条部２８Ａ，２９Ａによってその内側に形成されている空洞部の開口部は相手側の伝熱プレート２８，２９の平坦部２８Ｂ，２９Ｂによって閉じられている。こうして、各突条部２８Ａ，２９Ａの内部に第１熱媒体用分岐管５又は第２熱媒体用分岐管１３が形成されている。

この第１板状チューブ２６は、第１ヘッダー部６の下面と第１フッター部９の上面とを貫通し、第１熱媒体３の流れる方向が前記第１板状チューブ２６の面方向とほぼ垂直になるように設けられている。このため、第１板状チューブ２６を内部に設けている蓄熱装置４は上下方向及び第１ヘッダー部６を流れる第１熱媒体３の流路方向について耐圧構造とすることができる。

この第１板状チューブ２６は前記第１上溜め部７又は前記第１下溜め部１０のうち少なくとも一の溜め部を貫通するよう設けられている。より具体的には、第１熱媒体３の流れる方向が前記第１板状チューブ２６の面方向とほぼ垂直になるように第１板状チューブ２６が設けられているため、第１板状チューブ２６は第１上溜め部７又は前記第１下溜め部１０のうち少なくとも一の溜め部に対してほぼ垂直の方向に貫通する。なお、前記溜め部と前記第１板状チューブ２６とは溶接等により接合されている。

前記第２ヘッダー部１４が前記第１ヘッダー部６の下側に設けられている場合は、この第１板状チューブ２６は第１ヘッダー部６の下面に加えて前記第２ヘッダー部１４も貫通する構造となる。さらに、前記第２フッター部１７が前記第１フッター部９の上側に設けられている場合は、この第１板状チューブ２６は第２フッター部９の上面に加えて前記第１フッター部１７も貫通する構造となる。

ここで、少なくても一の溜め部を貫通している前記第１板状チューブ２６に孔３０が設けられている。より具体的には、図７に示すように、一の溜め部を貫通している前記第１板状チューブ２６に複数の孔３０が設けられている。孔３０の形状は、円形、三角形、矩形等を問わず、前記溜め部に溜められている第２熱媒体を流通させるように設けられていればよい。そして、前記第１板状チューブ２６が前記溜め部を貫通しているため、蓄熱装置４は上下方向及び第１ヘッダー部６を流れる第１熱媒体３の流路方向について耐圧構造とすることができる。

また、この第２板状チューブ２７は、第２ヘッダー部１４の下面と第２フッター部１７の上面とを貫通し、第２熱媒体２の流れる方向が前記第２板状チューブ２７の面方向とほぼ垂直になるように設けられている。このため、第２板状チューブ２７を内部に設けている蓄熱装置４は上下方向及び第２ヘッダー部１４を流れる第２熱媒体２の流路方向について耐圧構造とすることができる。

この第２板状チューブ２７は前記第２上溜め部１５又は前記第２下溜め部１８のうち少なくとも一の溜め部を貫通するよう設けられている。より具体的には、第２板状チューブ２７は第２熱媒体２の流れる方向が前記第２板状チューブ２７の面方向と垂直になるように設けられているため、第２板状チューブ２７は前記第２上溜め部１５又は前記第２下溜め部１８のうち少なくとも一の溜め部に対して垂直の方向に貫通する。これにより、前記第２上溜め部１５又は前記第２下溜め部１８のうち少なくとも一の溜め部の面に対して垂直方向について耐圧構造とすることができる。また、前記溜め部と前記第２板状チューブ２７とは溶接等により接合されている。

ここで、少なくても一の溜め部を貫通している前記第２板状チューブ２７に複数の孔３０が設けられている。孔３０の形状は、円形、三角形、矩形等を問わず、前記溜め部に溜められている第２熱媒体２を流通させるように設けられていればよい。そして、前記第２板状チューブ２７が前記溜め部を貫通しているため、蓄熱装置４は上下方向及び第１ヘッダー部６を流れる第１熱媒体３の流路方向について耐圧構造とすることができる。

この発明の一例を模式的に示す熱交換器の図である。この発明の熱交換器の外観斜視図である。この発明の第２熱媒体の循環路を模式的に示す図である。この発明の第１熱媒体の循環路を模式的に示す図である。この発明の板状チューブを設けた一例を模式的に示す熱交換器の図である。その熱交換装置に使用される板状チューブの要部を拡大して示した部分横断面図である。この発明の板状チューブに孔を設けた一例を模式的に示す熱交換器の図である。

符号の説明

１…蓄熱材、２…第２熱媒体、３…第１熱媒体、４…蓄熱装置、５…第１熱媒体用分岐管、６…第１ヘッダー部、７…第１上溜め部、８…第１入口部、９…第１フッター部、１０…第１下溜め部、１１…第１出口部、１２…傾斜面、１３…第２熱媒体用分岐管、１４…第２ヘッダー部、１５…第２上溜め部、１６…第２出口部、１７…第２フッター部、１８…第２下溜め部、１９…第２入口部、２０…コンプレッサ、２１…コンデンサー、２２…レシーバータンク、２３…膨張弁、２４…熱交換器、２５…ポンプ、２６…第１板状チューブ、２７…第２板状チューブ２８，２９…伝熱プレート、２８Ａ，２９Ａ…突条部、２８Ｂ，２９Ｂ…平坦部、３０…孔。

Claims

第１熱媒体を流通させる複数の管状の第１熱媒体用分岐管と該第１熱媒体用分岐管の外周に設けられた蓄熱材とを備えた蓄熱装置において、
前記複数の第１熱媒体用分岐管が連通する第１ヘッダー部と、該第１ヘッダー部の下面に連通して設けられた第１上溜め部と、該第１上溜め部の下部に連通させて設けられ、かつ第１熱媒体を流入させる第１入口部とを備え、
かつ前記第１上溜め部は前記第１入口部の流線方向に対して垂直もしくは傾斜して設けられ、
前記第１上溜め部には、前記第１入口部から前記第１上溜め部に流入された前記第１熱媒体の液面が前記第１上溜め部の下部から前記第１ヘッダー部の下面にかけて上昇する場合に、前記第１上溜め部の上側における前記第１上溜め部の水平方向での断面積が、前記第１上溜め部の下側における前記第１上溜め部の水平方向での断面積に比較して大きくなるように傾斜面が形成されていることを特徴とする蓄熱装置。
第２熱媒体を流通させる複数の管状の第２熱媒体用分岐管と、該第２熱媒体用分岐管の外周に設けられた蓄熱材と、前記複数の第２熱媒体用分岐管が連通する第２ヘッダー部と、該第２ヘッダー部の下面に連通して設けられた第２上溜め部と、該第２上溜め部の下部に連通させて設けられ、かつ第２熱媒体を流出させる第２出口部とを更に備え、
前記第１ヘッダー部の下面に前記第２ヘッダー部の上面が接触して配置され、
前記第２上溜め部は、前記第１上溜め部よりも前記蓄熱装置の内側かつ前記第１上溜め部に接触して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱装置。
前記複数の第１熱媒体用分岐管は第１板状チューブの面方向に形成され、前記複数の第２熱媒体用分岐管は第２板状チューブの面方向に形成されており、複数の前記第１板状チューブと複数の前記第２板状チューブとが前記蓄熱材を挟んで互いに対向して配置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板状チューブは、前記第２上溜め部を貫通するように配置され、かつ、前記第１板状チューブには該第１板状チューブの厚さ方向に貫通して該第１板状チューブの表面側の前記第２上溜め部と、裏面側の前記第２上溜め部とを連通させる孔が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。