(57)【要約】【課題】暖機効率が高い蓄熱装置を提供することを目的とする。【解決手段】貯留部（１０）と、媒体入口部（２０）と、媒体出口部（３０）と、を備え、媒体出口部（３０）の周囲に、媒体の流れを整流する整流部（３２）を備え、整流部（３２）は、媒体導入部（２４）に収納される小径部（３２ｂ）と、媒体導入部（２４）よりも大きな径を有する大径部（３２ａ）とによって構成され、小径部（３２ｂ）と大径部（３２ａ）との間は、媒体の流れ方向に対して傾斜面を有する傾斜部（３２ｄ）によって繋がれている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱構造を有し内部に媒体を貯留する貯留部（１０）と、
前記貯留部（１０）の内部へと開口し、前記貯留部内部に媒体を導入する媒体導入部（２４）と、前記媒体導入部（２４）と連通する入口孔（２１）と、前記貯留部（１０）から媒体を導出する出口孔（２２）と、を備える媒体入口部（２０）と、
前記媒体導入部（２４）に装着され、前記貯留部（１０）内の媒体を前記出口孔（２２）へと導出する媒体出口部（３０）と、
を備え、
前記媒体出口部（３０）の周囲に、前記媒体の流れを整流する整流部（３２）を備え、
前記整流部（３２）は、前記媒体導入部（２４）に収納される小径部（３２ｂ）と、前記媒体導入部（２４）よりも大きな径を有する大径部（３２ａ）とによって構成され、
前記小径部（３２ｂ）と前記大径部（３２ａ）との間は、前記媒体の流れ方向に対して傾斜面を有する傾斜部（３２ｄ）によって繋がれていることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄熱装置において、
前記傾斜部（３２ｄ）は、その表面が略平面であることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項３】
請求項２に記載の蓄熱装置において、
前記傾斜部（３２ｄ）は、径方向外側へと向かうに従って、断面積が小さくなるように構成されていることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項４】
請求項１に記載の蓄熱装置において、
前記傾斜部（３２ｄ）は、その表面が略円弧状である面を有することを特徴とする蓄熱装置。
【請求項５】
請求項４に記載の蓄熱装置において、
前記整流部（３２）は、前記媒体導入部（２４）から前記貯留部（１０）内部へと媒体が流通する流通孔（３２ｃ）を備え、
前記整流部（３２）は、外周側の流通孔（３２ｃ）の断面積が、内周側の流通孔（３２ｃ）の断面積よりも大きく構成されていることを特徴とする蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン等の暖機を促進するために媒体を貯留する蓄熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるエンジンの暖機を促進することによって、燃費効率を高め排気ガス等のエミッションを低減できることは知られている。一方で、エンジンが停止した後長時間が経過した場合は、冷却水を含めたエンジン周辺の温度は低い状態となる。この状態でエンジンを再始動すると、冷却水の比熱容量が大きいため、暖機が完了するまでにある程度の時間が必要となる。
【０００３】
これに対して、エンジン運転中に温められた温水を貯留する蓄熱装置を備え、エンジン始動時にこの蓄熱装置に貯留された温水を用いることで、エンジンの暖機を促進する技術が知られている。
【０００４】
蓄熱装置は、真空を介した二重構造とし、内側タンクの媒体を保温しながら貯留することができるよう構成されている。また、より高温の媒体を優先して冷却水経路に排出できるように、媒体の出口パイプを上方に設け、媒体の入口パイプを下方に設けることが一般的である。
【０００５】
このような構造の蓄熱装置において、エンジンの暖機時など、蓄熱タンクに低温の媒体が流入する場合は、貯蔵されている高温の媒体と混ざることを防ぐために、整流部材を備え、この整流部材に多数の孔とパイプ挿通用孔とを備えた蓄熱タンク（特許文献１参照。）が知られている。
【０００６】
また、入口パイプと出口パイプとを二重管構造とし、入口パイプ側に流体を通過させる多数の流通孔を備えた蓄熱タンク（特許文献２参照。）も知られている。
【特許文献１】特開２００６−３００９７２号公報
【特許文献２】特開２００６−２３３７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の特許文献１及び２のように、従来、蓄熱装置において、貯留された高温の媒体と低温の媒体とが混ざらないような工夫がなされている。
【０００８】
しかしながら、例えば引用文献１のように、整流部材を設ける場合は、一旦整流部材を蓄熱装置内部に設置した後、蓄熱装置の入口部分を溶接等により形成する必要があり、加工、組み立ての工数が増加する。
【０００９】
また、引用文献１及び２のように、整流部材に小孔を多数設けた構造では、この小孔の位置や数により媒体の流れが不均一となりやすく、媒体が均等に流れにくいという問題がある。特に、蓄熱装置は、搭載される車両のエンジン等の運転状態により、媒体の流量が変化する場合がある。そのため、所定の流量において流れが均一となるように小孔を設けたとしても、流量の変化により媒体の流れの不均一が発生しうる。
【００１０】
本発明は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、加工や組み立てのコストを増加させることなく、蓄熱装置内の媒体の流れが不均一となることを防止して、暖機効率の高い蓄熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、断熱構造を有し内部に媒体を貯留する貯留部と、貯留部の内部へと開口し、貯留部内部に媒体を導入する媒体導入部と、媒体導入部と連通する入口孔と、貯留部から媒体を導出する出口孔と、を備える媒体入口部と、媒体導入部に装着され、貯留部内の媒体を出口孔へと導出する媒体出口部と、を備え、媒体出口部の周囲に、媒体の流れを整流する整流部を備え、整流部は、媒体導入部に収納される小径部と、媒体導入部よりも大きな径を有する大径部とによって構成され、小径部と大径部との間は、媒体の流れ方向に対して傾斜面を有する傾斜部によって繋がれていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の蓄熱装置において、傾斜部は、その表面が略平面であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の蓄熱装置において、傾斜部は、径方向外側へと向かうに従って、断面積が小さくなるように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の蓄熱装置において、傾斜部は、その表面が略円弧状である面を有することを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の蓄熱装置において、整流部は、媒体導入部から貯留部内部へと媒体が流通する流通孔を備え、整流部は、外周側の流通孔の断面積が、内周側の流通孔の断面積よりも大きく構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によると、小径部と大径部を有する整流部が、媒体の流れ方向に対して傾斜面を有する傾斜部によって繋がれているので、貯留部の内部に媒体がよどみなく導入され、高温の媒体と低温の媒体が混じり合うことがなくなって、蓄熱装置の効率を高めることができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によると、傾斜部は、その表面が略平面であるので、高温の媒体と低温の媒体が混じり合うことがなくなって、蓄熱装置の効率を高めることができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明によると、傾斜部は、径方向外側へと向かうに従って、断面積が小さくなるように構成されているので、媒体が貯留部内部へと径方向に広がりつつまんべんなく導入されるので、高温の媒体と低温の媒体が混じり合うことがなくなって、蓄熱装置の効率を高めることができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明によると、傾斜部は、その表面が略円弧状である面を有するので、高温の媒体と低温の媒体が混じり合うことがなくなって、蓄熱装置の効率を高めることができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明によると、整流部に流通部を構成したので、媒体が貯留部内部へと径方向に広がりつつまんべんなく導入されると共に、媒体導出部付近で媒体のよどみが発生することを防止することができ、高温の媒体と低温の媒体が混じり合うことがなくなって、蓄熱装置の効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明の実施形態の蓄熱装置１０の斜視断面図である。
【００２２】
蓄熱装置１０は、液体である媒体を貯留するタンクである。
【００２３】
蓄熱装置１０は、内部に冷却水等の媒体を貯留可能に瓶状に構成された内側タンク１２と、内側タンク１２と所定の空間を隔てて、内側タンクを内包する外側タンク１１と、から構成される。この外側タンク１１と内側タンク１２との間の所定の空間を略真空とすることで、蓄熱装置１０が外気から断熱され、内部に貯留された媒体を保温することができる。すなわち、この蓄熱装置１０が、断熱構造を有し、媒体を貯留する貯留部として構成されている。
【００２４】
また、蓄熱装置１０は、媒体を蓄熱装置１０内部へと流通させる媒体入口部としての入口パイプ２０と、貯留された媒体を排出する媒体出口部としての出口パイプ３０を備える。これら入口パイプ２０及び出口パイプ３０は、例えば樹脂製の材料によって構成される。蓄熱装置１０の下側には、略円形に開口した開口部１３が備えられており、この開口部１３に入口パイプ２０が嵌合する。
【００２５】
入口パイプ２０は、図示しないエンジンの冷却水系統に接続され、媒体を蓄熱装置１０の内部へと導く入口孔２１と、蓄熱装置１０内に貯留された媒体を蓄熱装置１０外部へと排出する出口孔である出口孔２２とを備える。
【００２６】
出口パイプ３０は、上部側に開口した排出口３１と整流部３２とを備える。排出口３１は、出口パイプ３０から入口パイプ２０の出口孔２２へと連通し、蓄熱装置１０内の媒体を外部へと排出する。
【００２７】
排出口３１は、蓄熱装置１０の上部側に備えられ、より高温の媒体が優先して排出されるように構成される。
【００２８】
整流部３２は、入口パイプ２０の入口孔２１と連通し、入口孔２１から導入される媒体を、蓄熱装置１０内によどみなく流すために適した構造を備える。
【００２９】
具体的には、整流部３２は、出口パイプ３０の周囲に突出して構成され、大径部である突起部３２ａと、小径部である振れ止め部３２ｂとが、傾斜部３２ｄによって繋がれている。この傾斜部３２ｄが、媒体の流れ方向に対して傾斜面を有することにより、媒体が、蓄熱装置１０内によどみなく流れるように構成される。
【００３０】
図２は、入口パイプ２０及び出口パイプ３０の接合部分の断面図である。
【００３１】
入口パイプ２０は、出口パイプ３０を嵌合した状態で、蓄熱装置１０の開口部１３に嵌合されている。
【００３２】
入口パイプ２０は、蓄熱装置１０の開口部１３に嵌合する部分に、略円周状のパッキン溝２３を備える。このパッキン溝２３は、ゴム等の弾性体からなるシールパッキン２３ａを収納する。入口パイプ２０が開口部１３に嵌合されるとき、このシールパッキン２３ａの弾性力によって、入口パイプ２０と開口部１３とが密着する。これにより、蓄熱装置１０内部の密閉性が保たれる。
【００３３】
また、入口パイプ２０は、媒体を蓄熱装置１０内に導入する媒体導入部としての入口部２４が蓄熱装置１０内部側に開口している。この入口部２４の底部には、出口パイプ３０が嵌合する出口部２５が備えられている。
【００３４】
入口パイプ２０に出口パイプ３０が嵌合すると、出口パイプ３０の整流部３２から突出した突出部（振れ止め部３２ｂ）が入口パイプ２０の入口部２４の内面に当接する。また、出口パイプ３０の最下端部が、入口パイプ２０の入口部２４の出口部２５に嵌合する。
【００３５】
これにより、入口パイプ２０の入口孔２１が、入口部２４及び整流部３２を介して蓄熱装置１０内部と連通する。また、出口パイプ３０が、出口孔２２と連通する。
【００３６】
また、開口部１３付近は、入口孔２１に連通する側と出口孔２２に連通する側とによる二重管構造となる。
【００３７】
整流部３２は、出口パイプ３０の外周側に突設した大径部である突起部３２ａと、入口パイプ２０の入口部２４に収納される小径部の振れ止め部３２ｂとからなる。この突起部３２ａと振れ止め部３２ｂとは、下流側から上流側（入口孔２１側から蓄熱装置１０の内部側）へと向かって、媒体の流れが徐々に外側に拡大するような傾斜面を有する傾斜部３２ｄを備える。
【００３８】
蓄熱装置１０は、出口パイプ３０を入口パイプ２０に接合した状態で、これを蓄熱装置１０内部に挿入することにより組み立てられる。
【００３９】
次に、整流部３２についてより具体的に説明する。
【００４０】
整流部３２は、入口孔２１から蓄熱装置１０内に流入する媒体を、蓄熱装置１０内部によどみなく流す機能を備える。
【００４１】
図３は、本発明の実施形態の整流部３２の説明図である。図３（ａ）が整流部３２の上面断面図を示し、図３（ｂ）が整流部３２の側面断面図を示す。
【００４２】
整流部３２は、図３（ａ）に示すように、出口パイプ３０の軸を中心として、放射状に突出した突起部３２ａを備えている。図３に示す例では、６個の突起部３２ａが備えられている。
【００４３】
また、突起部３２ａは、それぞれが、媒体に対して所定の傾斜を有する平面状の傾斜部３２ｄを備える。この傾斜部３２ｄによって、媒体を出口パイプ３０に対してより外側へ導くような構造となっている。具体的には、傾斜部３２ｄは、下流側から上流側に向かうに従って、徐々に出口パイプ３０の外周側へと拡大するよう構成されている。
【００４４】
また、傾斜部３２ｄは、出口パイプ３０の内周側から外周側に向かうに従って、第１の段部３２１ａ、第２の段部３２２ａが形成されている。これら第１の段部３２１ａ及び第２の段部３２２ａも、それぞれが、下流側から上流側に向かうに従って、徐々に外周側へと拡大するよう構成されている。なお、それぞれの段部は、媒体に対して所定の傾斜を有する平面となっている。
【００４５】
この整流部３２により、入口部２４付近で、媒体が整流部３２の径方向へと拡大されるように、まんべんなく導入される。
【００４６】
また、整流部３２が複数の突起部３２ａに分割されていることで、媒体の一部はこの突起部３２ａの間を通過して出口パイプ３０の周辺を通過する。これにより、出口パイプ３０周辺で媒体のよどみができることが防止され、入口部２４から導入された媒体がショートカットして出口パイプ３０に排出されることを防ぐことができる。
【００４７】
また、突起部３２ａの下流側には径方向に突出した振れ止め部３２ｂが備えられている。振れ止め部３２ｂは、入口パイプ２０の入口孔２１に連通する入口部２４に収納され、入口部２４の内壁に当接するよう構成されている。
【００４８】
出口パイプ３０は、蓄熱装置１０内の媒体が排出されるほか、搭載される車両の振動が伝わる。また、媒体の流量や圧力は、エンジンの運転状態や媒体温度等により常に変動している。そのため、蓄熱装置１０内部に起立する出口パイプ３０が破損する可能性がある。
【００４９】
そこで、この振れ止め部３２ｂが入口部２４の内壁に当接することで、出口パイプ３０が入口パイプ２０に周方向で固定され、出口パイプ３０の位置がずれたり、出口パイプ３０が振動や共振することによる破損を防ぐことができる。
【００５０】
図４は、本発明の実施形態の他の例の整流部３２の説明図である。図４（ａ）が整流部３２の上面断面図を示し、図４（ｂ）が整流部３２の側面断面図を示す。
【００５１】
整流部３２は、媒体を蓄熱装置１０内部によどみなく流れるような構造であれば、前述の図３に示した構成に限られない。
【００５２】
図４（ａ）に示す整流部３２は、出口パイプ３０の軸を中心として、略円径の突起部３２ａを備える。そして、傾斜部３２ｄは、下流側から上流側へと向かって、その径が徐々に大きくなるように構成された略円錐状の形状を有する。この傾斜部３２ｄは、媒体の流れ方向に対して所定の傾斜面を有すると共に、その周囲が略円弧状である面を備える。また、この整流部３２の要所には、整流部３２の下流側から上流側へと媒体が流通する流通孔３２ｃが備えられている。
【００５３】
この整流部３２により、入口部２４付近で、媒体が整流部３２の周方向にまんべんなく流れると共に、流通孔３２ｃにより、整流部３２の上面で出口パイプ３０の周辺に媒体のよどみができることを防止する。
【００５４】
また、この整流部３２の下流側には、出口パイプ３０の軸を中心として放射状に突出した振れ止め部３２ｂが備えられている。振れ止め部３２ｂは、入口パイプ２０の入口孔２１に連通する入口部２４に収納され、入口部２４の内壁に当接するよう構成されている。
【００５５】
次に、このように構成された蓄熱装置１０の作用を説明する。
【００５６】
蓄熱装置１０は、例えば車両のエンジンの冷却水系統に接続され、この冷却水系統を流通する媒体としての冷却水を一時的に貯留する。
【００５７】
エンジンが運転状態のときは、冷却水系統は、冷却水が所定の温度（例えば９０℃）を保つように制御する。冷却水系統に接続された蓄熱装置１０は、この冷却水が常に流通している。
【００５８】
ここで、蓄熱装置１０において、入口パイプ２０の入口孔２１から流入する冷却水は、入口パイプ２０の入口部２４から出口パイプ３０の整流部３２を経て蓄熱装置１０内部へと流入する。
【００５９】
この整流部３２付近では、前述のような構造によって、冷却水が外周側に押し広げられつつ、かつその一部は出口パイプ３０付近で、蓄熱装置１０底部から上部側へと流入する。
【００６０】
これにより、蓄熱装置１０内部に冷却水の流れのよどみができることが防止され、入口孔２１から流入した冷却水は、蓄熱装置１０内を徐々に下側から上側へと流れる。蓄熱装置１０の上部では、排出口３１から出口パイプ３０及び出口孔２２を経由して、再び冷却水系統へと排出される。
【００６１】
ここで、エンジンが停止し、冷却水系統の冷却水の循環が停止した場合は、蓄熱装置１０内に貯留された冷却水は、循環することなく、そのまま蓄熱装置１０内に留まる。
【００６２】
ここで、エンジンが停止してから長時間が経過した場合は、冷却水を含めたエンジン周辺の温度は外気温度に晒されて低い状態となる。一方で、断熱構造を備えた蓄熱装置１０は、内部に貯留された冷却水を、比較的長期間保温できる。
【００６３】
従来、冷却水が低い状態でエンジンを再始動した場合は、冷却水の比熱容量が大きいため、暖機が完了するまでにある程度の時間が必要となる。
【００６４】
これに対して、蓄熱装置１０内部に貯留された冷却水を、冷却水系統に優先して送ることにより、より温度が高い冷却水を用いて、エンジンの暖機を促進させることができる。
【００６５】
このとき、入口パイプ２０の入口孔２１から流入する低温の冷却水は、整流部３２付近で、冷却水が外周側に押し広げられつつ、かつその一部は出口パイプ３０付近で、蓄熱装置１０底部から上部側へと流入する。
【００６６】
これにより、蓄熱装置１０内部に冷却水の流れのよどみができることが防止され、入口孔２１から流入した冷却水は、蓄熱装置１０内を徐々に下側から上側へとまんべんなく流れる。従って、蓄熱装置１０内に貯留された高温の冷却水が、低温の冷却水に押し上げられる形で冷却水系統に優先して排出される。この高温の冷却水によって、エンジンの暖機が促進される。
【００６７】
なお、高温の冷却水が排出された後は、蓄熱装置１０には低温の冷却水が満たされるが、その頃にはエンジンの暖機は完了している。このため、暖機の完了したエンジンによって冷却水温度が上昇し、その後は冷却水温度が一定に保たれるように制御される。
【００６８】
以上説明したように、本発明の実施形態の蓄熱装置１０は、蓄熱装置１０の入口部２４を二重管構造とし、二重管の外側から媒体が流入し、二重管の内側から媒体が流出するように構成した。そして、蓄熱装置１０内に媒体が流入する二重管構造の内側部分の出口パイプ３０に、媒体を蓄熱装置１０内によどみなく流入させるための整流部３２を備えた。
【００６９】
整流部３２は、流入する媒体の流れ方向に徐々に径が大きくなるように、媒体の流れ方向に対して傾斜面を有する傾斜部３２ｄを備え、かつ、媒体が流出する二重管構造の内側部分（出口パイプ３０）付近にも媒体がよどみなく流れるよう構成した。
【００７０】
このように構成することにより、例えば、蓄熱装置１０内の媒体が高温にもかかわらず流入する媒体が低温である場合にも、整流部３２の整流効果により高温の媒体と低温の媒体が混じり合うことがなくなり、高温の媒体を優先して流出させることができる。これにより、エンジンの暖機が促進され、エミッションを削減しつつ燃費効率を向上させることができる。
【００７１】
また、二重管構造となる出口パイプ３０及び入口パイプ２０は、蓄熱装置１０の開口部１３から挿入可能な構造とすることで、溶接等の行程を行うことなく、整流部３２を構成でき、蓄熱装置１０の加工・組み立てコストを低減することができる。
【００７２】
また、二重管構造となる出口パイプ３０と入口パイプ２０との接合部分において、整流部３２の一部が、出口パイプ３０から突出した振れ止め部３２ｂとして構成されている。この振れ止め部３２ｂが、入口パイプ２０の入口部２４の内壁に当接することで、出口パイプ３０が入口パイプ２０に対して固定される。これにより、振動や媒体の流れにより、二重管構造となる出口パイプ３０と入口パイプ２０との位置がずれることを防止できる。このように、出口パイプ３０と入口パイプ２０との位置がずれることを防止することにより、整流部３２の位置が一定となり、安定した整流効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施形態の蓄熱装置の説明図である。
【図２】本発明の実施形態の整流部を中心とした断面図である。
【図３】本発明の実施形態の整流部の説明図である。
【図４】本発明の実施形態の整流部の他の例の説明図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０  蓄熱装置（貯留部）
１１  外側タンク
１２  内側タンク
１３  開口部
２０  入口パイプ（媒体入口部）
２１  入口孔
２２  出口孔
２４  入口部（媒体導入部）
３０  出口パイプ（媒体出口孔）
３１  排出口
３２  整流部
３２ａ  突起部（大径部）
３２ｂ  振れ止め部（小径部）
３２ｃ  流通孔
３２ｄ  傾斜部
【図１】
2010071097.tif 000003
【図２】
2010071097.tif 000004
【図３】
2010071097.tif 000005
【図４】
2010071097.tif 000006