(57)【要約】【課題】  蓄熱材の充填時間を短縮して、蓄熱装置の生産性を高める。【解決手段】  蓄熱装置１０は、セパレータ板５０を介して互いに同心上に積層した第１・第２蓄熱モジュール２０Ａ，２０Ｂを備える。第１・第２蓄熱モジュールは、蓄熱材Ｓｈを充填する複数の蓄熱材充填空間２１Ａ・・・，２１Ｂ・・・と、流体Ｆｕを通す複数の流体通路３１Ａ・・・，３１Ｂ・・・とを備える。隣接し合う蓄熱モジュールの各蓄熱材充填空間の渦巻き方向を互いに逆巻きにした。セパレータ板には、第２蓄熱モジュールにおける一つ一つの蓄熱材充填空間に対して、第１蓄熱モジュールの全ての蓄熱材充填空間を連通するように、複数の中間連通孔５３・・・を設けた。蓋板７０は、第２蓄熱モジュールの複数の蓄熱材充填空間に連通する複数の上部連通孔５３・・・を備える。【選択図】      図２
2006118829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蓄熱モジュールをセパレータ板を介して上下に重ね合わせ、最下層の蓄熱モジュールの下を底板で塞ぐとともに、最上層の蓄熱モジュールの上を蓋板で塞いだ蓄熱装置であって、前記複数の蓄熱モジュールは、上下貫通して蓄熱材を充填する複数の蓄熱材充填空間と、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備えた蓄熱装置において、
前記複数の蓄熱材充填空間は、前記蓄熱モジュールの上下方向の中心を基準とした渦巻き状空間であり、
前記上下隣接し合う蓄熱モジュール同士における、前記蓄熱材充填空間の渦巻き方向は、互いに逆巻きであり、
前記セパレータ板は、複数の中間連通孔を備え、
これら複数の中間連通孔は、前記隣接し合う一方の蓄熱モジュールにおける、各々の蓄熱材充填空間に対して、隣接し合う他方の蓄熱モジュールにおける蓄熱材充填空間を連通するように配列した、上下貫通した孔であり、
前記蓋板は、最上層の蓄熱モジュールにおける複数個の蓄熱材充填空間に連通する複数の上部連通孔を備えた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、蓄熱材と熱交換流体との間で熱エネルギーの交換をする形式の蓄熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、蓄熱材に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、蓄熱装置の開発が進められている。例えば、エンジンにおいては、駆動中に多くの廃熱を発生させる一方で、始動時には熱量を付与することで起動が円滑になることから、駆動中の廃熱を蓄熱して始動時のウォームアップに使用するように蓄熱装置が設けられたものがある。このような蓄熱装置としては各種知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−３４８５３公報
【０００３】
特許文献１に示す従来の蓄熱装置を、次の図１６に基づいて説明する。
図１６は従来の蓄熱装置の概要図である。従来の蓄熱装置１００は、３個の蓄熱モジュール１０１Ａ〜１０１Ｃをセパレータ板１０２Ａ，１０２Ｂを介して上下に重ね合わせ、最下層の蓄熱モジュール１０１Ａの下を底板１０３で塞ぎ、最上層の蓄熱モジュール１０１Ａの上にセパレータ板１０２Ｃを介してスライダユニット１０４を重ね、スライダユニット１０４の上を蓋板１０５で塞いだものである。
【０００４】
３個の蓄熱モジュール１０１Ａ〜１０１Ｃは、それぞれ蓄熱材Ｓｈを充填する複数の蓄熱材充填空間１０６・・・と、これらの蓄熱材充填空間１０６・・・に隣接して流体を通す複数の流体通路１０７・・・とを備える。
複数の蓄熱材充填空間１０６・・・は、それぞれの蓄熱モジュール１０１Ａ〜１０１Ｃ毎に、中心で連結された多重の渦巻き状を呈し、上下貫通した空間である。複数の流体通路１０７・・・は、それぞれの蓄熱モジュール１０１Ａ〜１０１Ｃ毎に、独立した多重の渦巻き状を呈し、上下貫通した空間である。
【０００５】
以下、３個の蓄熱モジュール１０１Ａ〜１０１Ｃのことを、下から上へ順に第１蓄熱モジュール１０１Ａ、第２蓄熱モジュール１０１Ｂ、第３蓄熱モジュール１０１Ｃと呼ぶことにする。また、３個のセパレータ板１０２Ａ〜１０２Ｃのことを、下から上へ順に第１セパレータ板１０２Ａ、第２セパレータ板１０２Ｂ、第３セパレータ板１０２Ｃと呼ぶことにする。
【０００６】
第１セパレータ板１０２Ａは、第１・第２蓄熱モジュール１０１Ａ，１０１Ｂにおける、蓄熱材充填空間１０６・・・同士を連通する複数の蓄熱材連通孔１１１・・・、及び、複数の流体通路１０７・・・同士を連通する複数の流体連通孔１１２・・・を備える。
第２セパレータ板１０２Ｂは、第２・第３蓄熱モジュール１０１Ｂ，１０１Ｃにおける、蓄熱材充填空間１０６・・・同士を連通する複数の蓄熱材連通孔１１３・・・、及び、複数の流体通路１０７・・・同士を連通する流体連通孔１１４を備える。
第３セパレータ板１０２Ｃは、第１セパレータ板１０２Ａと同様の構成である。
底板１０３は、複数の蓄熱材充填口１１５・・・及び流体出口１１６を備える。蓋板１０５は流体入口１１７及びバイパス出口１１８を備える。
【０００７】
なお、１０７ａは流体通路１０７の合流部、１２１は各蓄熱モジュール１０１Ａ〜１０１Ｃの外壁部、１２２は各蓄熱モジュール１０１Ａ〜１０１Ｃの開口部、１２３は各蓄熱モジュール１０１Ａ〜１０１Ｃの断熱空間、１２４は複数の蓄熱材充填空間１０６・・・を形成する蓄熱材充填空間形成部、１２５は複数の流体通路１０７・・・を形成する流体通路形成部、１２６はボルト挿通孔、１３１はガイドケース、１３２はスライダ、１３３はシールリング、１３４はスプリング、１３５は開口部、１３６は外壁部、１３７はガイド穴、１３８は導入案内穴、１３９は導入案内流路、１４０は導入穴、１４１は導入流路、１４２はバイパス排出流路、１４３はスライド壁部、１４４は底板部、１４５はバイパス流路穴、１４６は導入切替穴、１４７はシールリング溝である。
【０００８】
蓄熱装置１００に蓄熱材Ｓｈを充填する作業手順は次の通りである。
組み立てられた蓄熱装置１００を上下反転し、底板１０３の蓄熱材充填口１１５の１つから、流動性がある液体状態の蓄熱材Ｓｈを充填する。
蓄熱材充填口１１５から充填された蓄熱材Ｓｈは、（１）第１蓄熱モジュール１０１Ａの１つの蓄熱材充填空間１０６へ落下することで、この空間１０６の外端部から内端部へ移動し、（２）第１セパレータ板１０２Ａの１つの蓄熱材連通孔１１１を通り、（３）第２蓄熱モジュール１０１Ｂの１つの蓄熱材充填空間１０６を内端部から外端部へ移動し、（４）第２セパレータ板１０２Ｂの１つの蓄熱材連通孔１１３を通り、（５）第３蓄熱モジュール１０１Ｃの１つの蓄熱材充填空間１０６の外端部から内端部へ移動し、（６）第３セパレータ板１０２Ｃの１つの蓄熱材連通孔１１１を通り、（７）スライダユニット１０４の蓄熱材充填空間１５１内に充填される。
【０００９】
蓄熱材充填空間１５１に一旦充填された蓄熱材Ｓｈは、その液面が上昇することで、（８）第３セパレータ板１０２Ｃの残り５つの蓄熱材連通孔１１１・・・を通り、（９）第３蓄熱モジュール１０１Ｃの残り５つの蓄熱材充填空間１０６・・・の内端部から外端部へ移動し、（１０）第２セパレータ板１０２Ｂの残り５つの蓄熱材連通孔１１３・・・を通り、（１２）第２蓄熱モジュール１０１Ｂの残り５つの蓄熱材充填空間１０６を外端部から内端部へ移動し、（１３）第１セパレータ板１０２Ａの残り５つの蓄熱材連通孔１１１・・・を通り、（１４）第１蓄熱モジュール１０１Ａの残り５つの蓄熱材充填空間１０６・・・の内端部から外端部へ移動し、（１５）底板１０３の残り５つの蓄熱材充填口１１５・・・から溢れ出る。
その後、全ての蓄熱材充填口１１５・・・をプラグで閉塞して、充填作業を完了する。
【００１０】
しかしながら、従来の蓄熱装置１００は、スライダユニット１０４の蓄熱材充填空間１５１内に蓄熱材Ｓｈを一旦充填し、その液面を上昇させることで、全ての蓄熱材充填空間１０６・・・に蓄熱材Ｓｈを充填するようにしたものである。このため、蓄熱材充填空間１５１内に蓄熱材Ｓｈを充填する分だけ、余分な充填時間が必要である。蓄熱装置１００の生産性を高めるには、蓄熱材Ｓｈの充填時間を短縮することが求められるので、一層の改良の余地がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、蓄熱材の充填時間を短縮することによって、蓄熱装置の生産性を高めることができる技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に係る発明は、複数の蓄熱モジュールをセパレータ板を介して上下に重ね合わせ、最下層の蓄熱モジュールの下を底板で塞ぐとともに、最上層の蓄熱モジュールの上を蓋板で塞いだ蓄熱装置であって、複数の蓄熱モジュールは、上下貫通して蓄熱材を充填する複数の蓄熱材充填空間と、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備えた蓄熱装置において、
複数の蓄熱材充填空間は、蓄熱モジュールの上下方向の中心を基準とした渦巻き状空間であり、
上下隣接し合う蓄熱モジュール同士における、蓄熱材充填空間の渦巻き方向は、互いに逆巻きであり、
セパレータ板は、複数の中間連通孔を備え、
これら複数の中間連通孔は、隣接し合う一方の蓄熱モジュールにおける、各々の蓄熱材充填空間に対して、隣接し合う他方の蓄熱モジュールにおける蓄熱材充填空間を連通するように配列した、上下貫通した孔であり、
蓋板は、最上層の蓄熱モジュールにおける複数個の蓄熱材充填空間に連通する複数の上部連通孔を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明では、（１）隣接し合う蓄熱モジュールの各蓄熱材充填空間の渦巻き方向を互いに逆巻きにし、（２）蓄熱モジュール間のセパレータ板には、一方の蓄熱モジュールにおける一つ一つの蓄熱材充填空間に対して、他方の蓄熱モジュールの蓄熱材充填空間を連通するように、複数の中間連通孔を配列したものである。
【００１４】
このため、最上層の蓄熱モジュールの上を塞いだ上を蓋板における、１つの上部連通孔から充填した液状の蓄熱材を、最上層の蓄熱モジュールにおける１つの蓄熱材充填空間を介して、下層の蓄熱モジュールにおける蓄熱材充填空間に、直接に且つ迅速に充填することができる。
下層の蓄熱モジュールにおける蓄熱材充填空間に充填された蓄熱材は、その液面が上昇することで、最上層の蓄熱モジュールにおける蓄熱材充填空間に充填された後に、残りの上部連通孔から溢れ出る。その後、全ての上部連通孔を閉塞すればよい。
【００１５】
このように、蓄熱材を、最上層の蓄熱モジュールにおける１つの蓄熱材充填空間を介して、下層の蓄熱モジュールにおける蓄熱材充填空間に、直接に且つ迅速に充填することができるので、蓄熱材の充填時間を短縮することができる。この結果、蓄熱装置の生産性を、より高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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の縦断面図、図２は本発明に係る蓄熱装置の分解図である。図１及び図２に示すように、蓄熱装置１０は、偶数個（例えば２個）の蓄熱モジュール２０Ａ，２０Ｂをセパレータ板５０を介して上下に重ね合わせ、最下層の蓄熱モジュール２０Ａの下面を底板６０で塞ぐとともに、最上層の蓄熱モジュール２０Ｂの上面を蓋板７０で塞いだ構成である。偶数個の蓄熱モジュール２０Ａ，２０Ｂは概ね円柱状を呈し、互いに同心ＣＬ上で積層することになる。
以下、最下層の蓄熱モジュール２０Ａのことを「第１蓄熱モジュール２０Ａ」と言い、その上の蓄熱モジュール２０Ｂのことを「第２蓄熱モジュール２０Ｂ」と言うことにする。
【００１７】
下層の第１蓄熱モジュール２０Ａは、蓄熱材Ｓｈを充填する複数の蓄熱材充填空間２１Ａ・・・と、流体Ｆｕを通す複数の流体通路３１Ａ・・・とを、一体に備える。以下、第１蓄熱モジュール２０Ａにおいて、蓄熱材充填空間２１Ａのことを「第１蓄熱材充填空間２１Ａ」と言い、流体通路３１Ａのことを「第１流体通路３１Ａ」と言うことにする。
【００１８】
上層の第２蓄熱モジュール２０Ｂも第１蓄熱モジュール２０Ａと同様に、蓄熱材Ｓｈを充填する複数の蓄熱材充填空間２１Ｂ・・・と、流体Ｆｕを通す複数の流体通路３１Ｂ・・・とを、一体に備える。以下、第２蓄熱モジュール２０Ｂにおいて、蓄熱材充填空間２１Ｂのことを「第２蓄熱材充填空間２１Ｂ」と言い、流体通路３１Ｂのことを「第２流体通路３１Ｂ」と言うことにする。
【００１９】
さらに蓄熱装置１０は、偶数個の蓄熱モジュール２０Ａ，２０Ｂにおける一端、すなわち、底板６０側又は蓋板７０側に、第１・第２流体通路３１Ａ・・・，３１Ｂ・・・の導入口８４ｂ及び導出口８５ａを一体的に集合したコネクタ８０を備えたことを特徴とする。このように、コネクタ８０は、偶数個の蓄熱モジュール２０Ａ，２０Ｂの下部に、且つ、これらの蓄熱モジュール２０Ａ，２０Ｂの中心ＣＬ上に配置したものである。コネクタ８０の詳細については後述する。
【００２０】
蓄熱材Ｓｈは、液体から固体に相変化を伴う材料（潜熱蓄熱材）であり、具体的にはパラフィン系のもの、エリスリトール、キシリトール、ソルビトール等の糖アルコール系のもの、硝酸マグネシウム６水和物等の塩水和物等からなる。
流体Ｆｕは、蓄熱材Ｓｈ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）であって、例えばエンジン冷却用の冷却水である。流体Ｆｕには冷水や温水も含む。
【００２１】
図３は本発明に係る第１蓄熱モジュールの平面図、図４は本発明に係る第１蓄熱モジュールの斜視図である。図３及び図４に示すように、複数（例えば６個）の第１蓄熱材充填空間２１Ａ・・・は、第１蓄熱モジュール２０Ａの上下方向の中心ＣＬ（中心線ＣＬ）を基準とした、多重の渦巻き状空間であって、比較的幅広の上下貫通した孔である。
【００２２】
第１蓄熱材充填空間２１Ａ・・・の渦巻き始端は、第１蓄熱モジュール２０Ａの中心ＣＬの周囲に等ピッチで配列している。一方、第１蓄熱材充填空間２１Ａ・・・の渦巻き終端は、第１蓄熱モジュール２０Ａの外周面の近傍に等ピッチで配列している。
【００２３】
図３及び図４に示すように、複数（例えば６個）の第１流体通路３１Ａ・・・は、第１蓄熱材充填空間２１Ａ・・・に隣接し、第１蓄熱モジュール２０Ａの上下方向の中心ＣＬを基準とした、多重の渦巻き状空間であって、第１蓄熱材充填空間２１Ａよりも幅狭の、上下貫通した孔である。
【００２４】
第１流体通路３１Ａ・・・の渦巻き始端３２Ａ・・・、すなわち内方端３２Ａ・・・は、第１蓄熱モジュール２０Ａの中心ＣＬの周囲に等ピッチで配列している（中心ＣＬを基準として周方向に配列）。また、第１流体通路３１Ａ・・・の渦巻き終端３３Ａ・・・、すなわち外方端３３Ａ・・・は、第１蓄熱モジュール２０Ａの外周面の近傍に等ピッチで配列している（中心ＣＬを基準として周方向に配列）。これらの内方端３２Ａ・・・及び外方端３３Ａ・・・は、第１流体通路３１Ａ・・・の通路幅よりも大径の、円形状の貫通孔である。
【００２５】
このように、複数の第１蓄熱材充填空間２１Ａ・・・及び複数の第１流体通路３１Ａ・・・は、第１蓄熱モジュール２０Ａの中心ＣＬの周囲に、等ピッチで互いに１個ずつ交互に配列したものである。第１蓄熱材充填空間２１Ａ・・・及び第１流体通路３１Ａ・・・の渦巻き方向は、全て図左巻き（図反時計回りの巻き）である。
第１蓄熱材充填空間２１Ａの渦巻き角度、すなわち、内方端から外方端までの渦巻き角度は、ほぼ３００°である。第１流体通路３１Ａの渦巻き角度、すなわち、内方端３２Ａから外方端３３Ａまでの渦巻き角度は、３３０°である。
第１蓄熱材充填空間２１Ａと第１流体通路３１Ａとの間は、薄肉の壁部４１によって仕切られることになる。この壁部４１は、第１蓄熱材充填空間２１Ａと第１流体通路３１Ａとの間で熱交換をする、伝熱板の役割をも果たす。
【００２６】
第１蓄熱材充填空間２１Ａ・・・及び第１流体通路３１Ａ・・・の渦巻き形状は、インボリュート曲線状である。インボリュート曲線であるから、どの巻き部分でも概ね同じ間隔の渦巻き形状にすることができる。
【００２７】
図５は本発明に係る第２蓄熱モジュールの平面図、図６は本発明に係る第２蓄熱モジュールの斜視図である。図５及び図６に示すように、第２蓄熱モジュール２０Ｂは上記第１蓄熱モジュール２０Ａ（図３及び図４参照）と同一構成の部材を、逆向きに配置したものである。
【００２８】
すなわち、第２蓄熱材充填空間２１Ｂ・・・及び第２流体通路３１Ｂ・・・の渦巻き方向は、全て図右巻き（図時計回りの巻き）である。この結果、第１蓄熱材充填空間２１Ａ・・・の渦巻き方向に対して、第２蓄熱材充填空間２１Ｂ・・・の渦巻き方向は逆巻きである。また、第１流体通路３１Ａ・・・の渦巻き方向に対して、第２流体通路３１Ｂ・・・の渦巻き方向は逆巻きである。
【００２９】
図２に示すように第１流体通路３１Ａ・・・の渦巻き方向に対して、第２流体通路３１Ｂ・・・の渦巻き方向を逆巻きとしたので、渦巻きの中心線ＣＬ方向へ並べた、第１蓄熱モジュール２０Ａと第２蓄熱モジュール２０Ｂとを共用することができる。
すなわち、第１蓄熱モジュール２０Ａに対して第２蓄熱モジュール２０Ｂを逆向きに配置することにより、第１蓄熱材充填空間２１Ａ・・・や第１流体通路３１Ａ・・・の渦巻き方向に対して、第２蓄熱材充填空間２１Ｂ・・・や第２流体通路３１Ｂ・・・の渦巻き方向を逆巻きとすることができる。
【００３０】
このようにすることで、第１蓄熱モジュール２０Ａと第２蓄熱モジュール２０Ｂとを共用することができ、いずれか一方の蓄熱モジュール２０Ａ又は２０Ｂだけを準備すればよい。このため、蓄熱装置１０を構成する部材の種類を抑制することができ、この結果、製造コストの低減化を図ることができる。
【００３１】
なお、第２蓄熱モジュール２０Ｂは第１蓄熱モジュール２０Ａと同じ構成なので、第２蓄熱モジュール２０Ｂの詳細な構成については省略する。また、同一部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。
但し、第１流体通路３１Ａと第２流体通路３１Ｂとを区別するために、第２流体通路３１Ｂの渦巻き始端、すなわち内方端には符号３２Ｂを付し、第２流体通路３１Ｂの渦巻き終端、すなわち外方端には符号３３Ｂを付すことにする。
【００３２】
図７は本発明に係る底板の平面図である。図１及び図７に示すように、底板６０は、第１蓄熱モジュール２０Ａに外周の輪郭を合わせた平板であり、複数の連通孔６１ｉ・・・，６１ｅ・・・を有する。
複数の連通孔６１ｉ・・・，６１ｅ・・・は、第１流体通路３１Ａ・・・の内方端３２Ａ・・・の位置に合わせて、中心ＣＬの周囲に等ピッチで貫通した、貫通孔である。
【００３３】
複数の連通孔６１ｉ・・・，６１ｅ・・・のうち、半分は第１流体通路３１Ａ・・・の入口の役割を果たし、残りの半分は第１流体通路３１Ａ・・・の出口の役割を果たす。以下、入口の役割を果たす連通孔６１ｉ・・・のことを「流体通路の入口６１ｉ・・・」と言い、出口の役割を果たす連通孔６１ｅ・・・のことを「流体通路の出口６１ｅ・・・」と言うことにする。複数の入口６１ｉ・・・と複数の出口６１ｅ・・・とは、交互に配列することになる。
【００３４】
図８は本発明に係るセパレータ板の平面図である。図１及び図８に示すように、セパレータ板５０は、第１蓄熱モジュール２０Ａに外周の輪郭を合わせた平板であり、中央側に開けた複数の第１中間連通孔５１・・・と、外周近傍に開けた複数の第２中間連通孔５２・・・と、中間に開けた複数の第３中間連通孔５３・・・とを有する。
【００３５】
複数の第１中間連通孔５１・・・は、第１・第２流体通路３１Ａ・・・，３１Ｂ・・・の内方端内方端３２Ａ・・・，３２Ｂ・・・の位置に合わせて、中心ＣＬの周囲に等ピッチで貫通した、貫通孔である。すなわち、第１中間連通孔５１・・・は、座標０°（図８参照）に配置するとともに、６０°間隔で合計６つ配列している。
このようにして、第１中間連通孔５１・・・は、上下隣接し合う蓄熱モジュール２０Ａ，２０Ｂ間の第１・第２流体通路３１Ａ・・・，３１Ｂ・・・における、内方端３２Ａ・・・，３２Ｂ・・・同士を連通させる役割を果たす。
【００３６】
複数の第２中間連通孔５２・・・は、第１・第２流体通路３１Ａ・・・，３１Ｂ・・・の外方端３３Ａ・・・，３３Ｂ・・・の位置に合わせて、中心ＣＬの周囲に等ピッチで貫通した、貫通孔である。すなわち、第２中間連通孔５２・・・は、座標３０°（図８参照）に配置するとともに、６０°間隔で合計６つ配列している。
このようにして、第２中間連通孔５２・・・は、上下隣接し合う蓄熱モジュール２０Ａ，２０Ｂ間の第１・第２流体通路３１Ａ・・・，３１Ｂ・・・における、外方端３３Ａ・・・，３３Ｂ・・・同士を連通させる役割を果たす。
【００３７】
複数の第３中間連通孔５３・・・は、第１・第２蓄熱材充填空間２１Ａ・・・，２１Ｂ・・・の位置に合わせて、中心ＣＬの周囲に等ピッチで貫通した、貫通孔である。すなわち、第３中間連通孔５３・・・は中心ＣＬを基準にして、座標０°（図８参照）に１列配置するとともに、等角度の３０°間隔で、合計１２列を放射状に配列している。さらに各列には、第３中間連通孔５３・・・を４個ずつ又は５個ずつ径方向へ等ピッチに配列している。
【００３８】
このようにして、第３中間連通孔５３・・・は、上下隣接し合う蓄熱モジュール２０Ａ，２０Ｂ間の第１・第２蓄熱材充填空間２１Ａ・・・，２１Ｂ・・・同士を連通させる役割を果たす。すなわち、複数の第３中間連通孔５３・・・は、第１蓄熱モジュール２０Ａにおける、各々の第１蓄熱材充填空間２１Ａ・・・に対して、第２蓄熱モジュール２０Ｂにおける、全ての第２蓄熱材充填空間２１Ｂ・・・を連通するように配列した、上下貫通した孔である。
【００３９】
図９は本発明に係る蓋板の平面図である。図１及び図９に示すように、蓋板７０は、第２蓄熱モジュール２０Ｂに外周の輪郭を合わせた平板であり、複数の上部連通孔７１・・・を有する。
複数の上部連通孔７１・・・は、第２蓄熱材充填空間２１Ｂ・・・の位置に合わせて、中心ＣＬの周囲に等ピッチで貫通した、貫通孔である。複数の上部連通孔７１・・・から第２蓄熱材充填空間２１Ｂ・・・に蓄熱材Ｓｈを充填した後に、上部連通孔７１・・・をプラグ７２・・・で塞ぐことになる。
【００４０】
以上の説明から明らかなように、図１に示す第１・第２蓄熱モジュール２０Ａ，２０Ｂは断面が一様であるため、アルミニウム合金等の金属を押出し成形し、その成形品を一定の長さに切断することで、量産することができる。第１・第２蓄熱モジュール２０Ａ，２０Ｂは樹脂成形品としてもよい。
また、底板６０、蓋板７０及びセパレータ板５０は、アルミニウム合金等の金属品や樹脂成形品等からなる。
【００４１】
さらには、第１・第２蓄熱モジュール２０Ａ，２０Ｂ、底板６０、蓋板７０及びセパレータ板５０の各合わせ面は、ロウ付け、溶接、接着等によって、互いにシールを施すとともに互いに一体的に組付けることができる。また、パッキンの封入によってシールを施してもよい。
【００４２】
図１０は本発明に係るコネクタの分解図である。コネクタ８０は、Ｔ字状管８１と仕切板８２と複数の連通管８３・・・とからなる。なお、理解を容易にするために、Ｔ字状管８１を左右に切断して表した。
Ｔ字状管８１は、上下に長い直管部８４と、直管部８４の長手中間部から横向きに延びる分岐部８５とを、一体に形成したＴ字状のジョイントである。
【００４３】
図１及び図１０に示すように、直管部８４は大径のパイプからなり、蓄熱モジュール２０Ａの一端に接続するための一方の開口８４ａにフランジ８６を有するとともに、他方の開口８４ｂを小径に形成したものである。このように、直管部８４の一方の開口８４ａは、蓄熱モジュール２０Ａの一端に接続するとともに、流体通路の出口６１ｅに連通するモジュール接続口（以下「モジュール接続口８４ａ」と言う。）である。モジュール接続口８４ａの内径は、底板６０に配列された全ての流体通路の入口６１ｉ・・・，出口６１ｅ・・・が完全に連通し得る大きさである。
【００４４】
底板６０にフランジ８６を重ねてボルト止めすることで、第１蓄熱モジュール２０Ａの下面にコネクタ８０を取付けることができる。この結果、モジュール接続口８４ａは、全ての流体通路の出口６１ｅに連通する。
直管部８４の他方の開口８４ｂは導入口（以下「導入口８４ｂ」と言う。）である。分岐部８５は、直管部８４から枝分かれした小径のパイプからなる。分岐部８５の開口８５ａは導出口（以下「導出口８５ａ」と言う。）である。
【００４５】
仕切板８２は、直管部８４の中に嵌合することで、直管部８４の長手途中を仕切る円盤である。直管部８４の中を仕切ることで、モジュール接続口８４ａ並びに導出口８５ａに対して導入口８４ｂを仕切ることができる。モジュール接続口８４ａに対して導出口８５ａは連通したままである。
【００４６】
この仕切板８２は、直管部８４の中で導入口８４ｂに連通する複数（例えば３個）の連通管８３・・・を設けたものである。より具体的に述べると、これらの連通管８３・・・は、仕切板８２からモジュール接続口８４ａ側へ延びた、互いに平行な小径のパイプである。連通管８３・・・は、その一端部を導入口８４ｂに連通し、他端部をモジュール接続口８４ａよりも蓄熱モジュール２０Ａ側へ突出し、その突出端が各々の流体通路の入口６１ｉ・・・に嵌合することで、流体通路の入口６１ｉ・・・に対して導入口８４ｂを連通している。
なお、図１において、８７，８８はシール用Ｏリングである。
【００４７】
図１１は本発明に係る蓄熱装置の組立図である。蓄熱装置１０は、図１に示すように組み立てられた、偶数個の蓄熱モジュール２０Ａ，２０Ｂとセパレータ板５０と底板６０と蓋板７０とからなるユニットを、図１１に示すように、断熱ケース９１に収納することで、又は断熱ケース９１で覆うことで、全体の保温性能を高めたものである。断熱ケース９１は、内部に断熱材９２を張った構成である。
断熱ケース９１の下方から突出したコネクタ８０は、導入口８４ｂ及び導出口８５ａを例えばエンジン９５の水冷ジャケットにホース９６，９７にて接続したものである。
なお、図１１は、理解を容易にするために断熱ケース９１の一部を破断して表したものである。
【００４８】
次に、上記構成の蓄熱装置１０のうち、特に流体Ｆｕを主体とした作用について、図２、図３、図５及び図１２に基づき説明する。
図２に示すように、上下に配列された各６個の第１・第２流体通路３１Ａ・・・，３１Ｂ・・・における内方端３２Ａ・・・，３２Ｂ同士は、第１中間連通孔５１・・・を介して個別に連通している。また、第１・第２流体通路３１Ａ・・・，３１Ｂ・・・の外方端３３Ａ・・・，３３Ｂ・・・同士は、第２中間連通孔５２・・・を介して個別に連通している。コネクタ８０において、３個の連通管８３・・・は、底板６０の流体通路の入口６１ｉ・・・に連通している。従って、蓄熱装置１０における流体の経路は３組有ることになる。理解を容易にするために、そのうちの１組について、先に説明する。
【００４９】
図１２は本発明に係る蓄熱装置の流体作用図であり、１組の流体の経路を模式的に表したものであり、特に、上下２個ずつの第１・第２流体通路３１Ａ・・・，３１Ｂ・・・を展開して表した。
ここで、便宜的に第１蓄熱モジュール２０Ａにおいて、１個の第１流体通路３１Ａのことを第１往き通路３１Ａｇと言い換え、もう１個の第１流体通路３１Ａのことを第１戻り通路３１Ａｒと言い換える。同様に、第２蓄熱モジュール２０Ｂにおいても、１個の第２流体通路３１Ｂのことを第２往き通路３１Ｂｇと言い換え、もう１個の第２流体通路３１Ｂのことを第２戻り通路３１Ｂｒと言い換える。
往き通路とは、流体が内方端３２Ａ，３２Ｂから外方端３３Ａ，３３Ｂへ流れる通路のことである。戻り通路とは、流体が外方端３３Ａ，３３Ｂから内方端３２Ａ，３２Ｂへ流れる通路のことである。
【００５０】
エンジン９５を冷却した高温の流体Ｆｕは、水冷ジャケットからホース９６を介して導入口８４ｂに入り、次の第１の流路Ｑ１及び第２の流路Ｑ２に流れる。
第１の流路Ｑ１は、連通管８３→流体通路の入口６１ｉ→第１往き通路３１Ａｇの内方端３２Ａ→第１往き通路３１Ａｇの中→第１往き通路３１Ａｇの外方端３３Ａ→第２中間連通孔５２→第２戻り通路３１Ｂｒの外方端３３Ｂ→第２戻り通路３１Ｂｒの中→第２戻り通路３１Ｂｒの内方端３２Ｂ→第１中間連通孔５１→第１戻り通路３１Ａｒの内方端３２Ａ→流体通路の出口６１ｅ→導出口８５ａの経路を流れた後に、導出口８５ａからホース９７を介してエンジン９５の水冷ジャケットに戻る。
【００５１】
第２の流路Ｑ２は、第１往き通路３１Ａｇの内方端３２Ａに流れた流体Ｆｕの一部は、第１往き通路３１Ａｇの内方端３２Ａから分かれ、第１中間連通孔５１を介して第２往き通路３１Ｂｇの内方端３２Ｂに流れ、第２往き通路３１Ｂｇの中→第２往き通路３１Ｂｇの外方端３３Ｂ→第２中間連通孔５２→第１戻り通路３１Ａｒの外方端３３Ａ→第１戻り通路３１Ａｒの中→第１戻り通路３１Ａｒの内方端３２Ａ→流体通路の出口６１ｅ→導出口８５ａの経路を流れた後に、導出口８５ａからホース９７を介してエンジン９５の水冷ジャケットに戻る。
【００５２】
上記図１２に示す１組の流体Ｆｕの経路を踏まえた上で、蓄熱装置１０における流体の全ての経路（３組の経路）を説明する。
図３に示す第１蓄熱モジュール２０Ａにおいて、６個の第１流体通路のうち、半分は第１往き通路３１Ａｇ・・・であり、残りの半分は第１戻り通路３１Ａｒ・・・である。第１往き通路３１Ａｇ・・・と第１戻り通路３１Ａｒ・・・とは、交互に配列する。
図５に示す第２蓄熱モジュール２０Ｂにおいても、６個の第２流体通路のうち、半分は第２往き通路３１Ｂｇ・・・であり、残りの半分は第２戻り通路３１Ｂｒ・・・である。第２往き通路３１Ｂｇ・・・と第２戻り通路３１Ｂｒ・・・とは、交互に配列する。
【００５３】
従って、蓄熱装置１０は３組の経路に流体Ｆｕが流れ、複数の蓄熱材充填空間２１Ａ・・・，２１Ｂ・・・に充填された蓄熱材Ｓｈと、第１・第２流体通路３１Ａ・・・，３１Ｂ・・・を流れる流体Ｆｕとの間で、熱交換をすることができる。
【００５４】
次に、上記構成の蓄熱装置１０に対する蓄熱材Ｓｈの充填方法について、図２、図１３〜図１５に基づき説明する。
図１３（ａ），（ｂ）は本発明に係る蓄熱装置の蓄熱材作用図（その１）である。
図１３の下半分に記載された（ａ）は、第１蓄熱モジュール２０Ａの第１蓄熱材充填空間２１Ａ・・・と、セパレータ板５０の第３中間連通孔５３・・・との関係を示す。
図１３の上半分に記載された（ｂ）は、第２蓄熱モジュール２０Ｂの第２蓄熱材充填空間２１Ｂ・・・と、セパレータ板５０の第３中間連通孔５３・・・との関係を、（ａ）と関連づけて示す。
なお、理解を容易にするために、セパレータ板５０については第３中間連通孔５３・・・だけを示した。
【００５５】
上述のように、第１蓄熱モジュール２０Ａと第２蓄熱モジュール２０Ｂとは、同一形状の部材である。これら第１・第２蓄熱モジュール２０Ａ，２０Ｂを互いに逆向きに重ね合わせて蓄熱装置１０を構成したものである。すなわち、第１蓄熱モジュール２０Ａに対して第２蓄熱モジュール２０Ｂを逆向きに配置した。この結果、図１３（ａ）の第１蓄熱材充填空間２１Ａ・・・の渦巻き方向に対して、図１３（ｂ）の第２蓄熱材充填空間２１Ｂ・・・の渦巻き方向は逆巻きである。
【００５６】
図１３（ａ）に示すように、複数の第３中間連通孔５３・・・は、各々の第１蓄熱材充填空間２１Ａ・・・と重なる位置で、互いに連通している。また、図１３（ｂ）に示すように、複数の第３中間連通孔５３・・・は、各々の第２蓄熱材充填空間２１ｂ・・・と重なる位置で、互いに連通している。
【００５７】
この結果、複数の第３中間連通孔５３・・・は、第１蓄熱モジュール２０Ａにおける、各々の第１蓄熱材充填空間２１Ａ・・・に対して、第２蓄熱モジュール２０Ｂにおける、全ての第２蓄熱材充填空間２１Ｂ・・・を連通するように配列した、上下貫通した孔であると、言うことができる。
【００５８】
例えば、座標９０°の位置に有る５個の第３中間連通孔５３・・・は、破線にて示すように、各々５個の第１・第２蓄熱材充填空間２１Ａ・・・，２１Ｂ・・・間を連通している。
【００５９】
ここで、図１３（ｂ）にハッチングして表された１個の第２蓄熱材充填空間２１Ｂのことを「上部充填空間２１Ｂａ」と言うことにする。また、上部充填空間２１Ｂａに連通している９個の第３中間連通孔５３・・・のことを、「特定連通孔５３ａ・・・」と言うことにする。特定連通孔５３ａ・・・を黒丸にて表した。
【００６０】
図１３（ｂ）に示すように、１個の上部充填空間２１Ｂａに対して、９個の特定連通孔５３ａ・・・は全て連通している。また、図１３（ａ）に示すように、９個の特定連通孔５３ａ・・・に対して、全ての第１蓄熱材充填空間２１Ａ・・・が連通している。この結果、１個の上部充填空間２１Ｂａに対して、全ての第１蓄熱材充填空間２１Ａ・・・は連通することになる。
このことは、全ての第１・第２蓄熱材充填空間２１Ａ・・・，２１Ｂ・・・間と、全ての第３中間連通孔５３・・・との連通関係についても同じである。
【００６１】
図１４は本発明に係る蓄熱装置の蓄熱材作用図（その２）であり、図１３と関連させて上部充填空間２１Ｂａと他の部材との関係を表したものである。
なお、理解を容易にするために蓄熱装置１０を分解して表した。また、セパレータ板５０に上部充填空間２１Ｂａのシルエット２１Ｂｓを想像線にて示した。
【００６２】
蓄熱装置１０を組み立てた後に、蓋板７０の上部連通孔７１・・・のうち、どれか１個から、流動性のある液体状態で蓄熱材Ｓｈを白抜き矢印のように充填する。
１個の上部連通孔７１から充填された蓄熱材Ｓｈは、第２蓄熱モジュール２０Ｂにおける１個の上部充填空間２１Ｂａに入り、セパレータ板５０の９個の特定連通孔５３ａ・・・を通過する。
通過した蓄熱材Ｓｈは、第１蓄熱モジュール２０Ａにおける全ての第１蓄熱材充填空間２１Ａ・・・に入る。
このようにして、１個の上部連通孔７１から蓄熱材Ｓｈを充填するだけで、全ての第１蓄熱材充填空間２１Ａ・・・に蓄熱材Ｓｈを充填することができる。
【００６３】
図１５は本発明に係る蓄熱装置の蓄熱材作用図（その３）であり、蓄熱材Ｓｈの経路を展開して模式的に表したものである。
蓄熱装置１０に蓄熱材Ｓｈを充填する手順は次の通りである。
先ず、大気圧下で、１個の上部連通孔７１から白抜き矢印のように、蓄熱材Ｓｈを流動性のある液体状態で充填する。
【００６４】
１個の上部連通孔７１から充填された蓄熱材Ｓｈは、第２蓄熱モジュール２０Ｂの１個の第２蓄熱材充填空間２１Ｂに入る。
蓄熱材Ｓｈは、この１個の第２蓄熱材充填空間２１Ｂに対応する第３中間連通孔５３・・・を通過して、第１蓄熱モジュール２０Ａにおける全ての第１蓄熱材充填空間２１Ａ・・・に入る。
【００６５】
第１蓄熱材充填空間２１Ａ・・・内が蓄熱材Ｓｈで満たされると、蓄熱材Ｓｈは第３中間連通孔５３・・・を通過して、第２蓄熱モジュール２０Ｂにおける全ての第２蓄熱材充填空間２１Ｂ・・・に入る。
第２蓄熱材充填空間２１Ｂ・・・内が蓄熱材Ｓｈで満たされると、蓄熱材Ｓｈは残りの上部連通孔７１・・・から溢れ出る。
【００６６】
さらには、第１・第２蓄熱材充填空間２１Ａ・・・，２１Ｂ・・・内の空気Ａｉは、充填された蓄熱材Ｓｈによって押し上げられて、残りの上部連通孔７１・・・から抜ける。
このようにして、第２蓄熱材充填空間２１Ｂ・・・に蓄熱材Ｓｈを充填した後に、上部連通孔７１・・・をプラグ７２・・・（図２参照）で塞ぐことになる。
【００６７】
このように、複数の上部連通孔７１・・・の少なくとも１つは、最上層の第２蓄熱モジュール２０Ｂにおける第２蓄熱材充填空間２１Ｂに蓄熱材Ｓｈを充填する充填孔の役割を果たす。残りの上部連通孔７１・・・は、最上層の第２蓄熱モジュール２０Ｂにおける第２蓄熱材充填空間２１Ｂ空気Ａｉを抜くエア抜き孔の役割を果たす。
【００６８】
以上の説明をまとめると、次の通りである。
図１３及び図１４に示すように、蓄熱装置１０は、（１）隣接し合う第１・第２蓄熱モジュール２０Ａ，２０Ｂの各第１・第２蓄熱材充填空間２１Ａ・・・，２１Ｂ・・・の渦巻き方向を互いに逆巻きにし、（２）第１・第２蓄熱モジュール２０Ａ，２０Ｂ間のセパレータ板５０には、一方の第２蓄熱モジュール２０Ｂにおける一つ一つの第２蓄熱材充填空間２１Ｂに対して、他方の第１蓄熱モジュール２０Ａの全ての第１蓄熱材充填空間２１Ａ・・・を連通するように、複数の第３中間連通孔（中間連通孔）５３・・・を配列したことを特徴とする。
【００６９】
このため、最上層の第２蓄熱モジュール２０Ｂの上を塞いだ上を蓋板７０における、１つの上部連通孔７１から充填した液状の蓄熱材Ｓｈを、第２蓄熱モジュール２０Ｂにおける１つの第２蓄熱材充填空間２１Ｂを介して、下層の第１蓄熱モジュール２０Ａにおける全ての第１蓄熱材充填空間２１Ａ・・・に、直接に且つ迅速に充填することができる。
第１蓄熱モジュール２０Ａにおける全ての第１蓄熱材充填空間２１Ａ・・・に充填された蓄熱材Ｓｈは、その液面が上昇することで、第２蓄熱モジュール２０Ｂにおける全ての第２蓄熱材充填空間２１Ｂ・・・に充填された後に、残りの上部連通孔７１・・・から溢れ出る。その後、全ての上部連通孔７１・・・をプラグ７２・・・（図２参照）で閉塞すればよい。
【００７０】
このように、大気圧下（常圧）において、蓄熱材Ｓｈを片側１箇所から全ての第１・第２蓄熱材充填空間２１Ａ・・・，２１Ｂ・・・に一度に充填することができる。
そして、蓄熱材Ｓｈを、最上層の第２蓄熱モジュール２０Ｂにおける１つの第２蓄熱材充填空間２１Ｂを介して、下層の第１蓄熱モジュール２０Ａにおける全ての第１蓄熱材充填空間２１Ａ・・・に、直接に且つ迅速に充填することができるので、蓄熱材Ｓｈの充填時間を短縮することができる。この結果、蓄熱装置１０の生産性を、より高めることができる。
しかも、大気圧下で蓄熱材Ｓｈを充填できるので、加圧や真空等にする必要がなく、この結果、製造工程を簡略化することができる。
【００７１】
さらには、蓄熱材Ｓｈを第１・第２蓄熱材充填空間２１Ａ・・・，２１Ｂ・・・へ充填するときには、全ての第１・第２蓄熱材充填空間２１Ａ・・・，２１Ｂ・・・内の空気Ａｉが、自然に且つ速やかに抜ける。従って、第１・第２蓄熱材充填空間２１Ａ・・・，２１Ｂ・・・内の空気Ａｉを大気中に抜きながら、蓄熱材Ｓｈを第１・第２蓄熱材充填空間２１Ａ・・・，２１Ｂ・・・へ容易に且つ確実に充填することができる。
すなわち、充填時に第１・第２蓄熱材充填空間２１Ａ・・・，２１Ｂ・・・に空気Ａｉが残留しにくいので、全ての第１・第２蓄熱材充填空間２１Ａ・・・，２１Ｂ・・・に蓄熱材Ｓｈを確実に充填することができる。
【００７２】
また、全ての第１・第２蓄熱材充填空間２１Ａ・・・，２１Ｂ・・・は、セパレータ板５０の第３中間連通孔５３・・・を介して互いに連通している。従って、蓄熱材Ｓｈとして潜熱蓄熱材を使った場合、蓄熱材Ｓｈが相変化を起こす際に、全ての第１・第２蓄熱材充填空間２１Ａ・・・，２１Ｂ・・・で結晶化が伝播する。この結果、蓄熱材Ｓｈの過冷却現象は起きにくくなる。このため、蓄熱材Ｓｈの熱放散性を高めることができる。
【００７３】
なお、本発明は実施の形態では、蓄熱装置１０を配置する向きは任意である。蓄熱装置１０の用途や他の装置とのレイアウト等に合わせて、上下左右自由である。すなわち、蓄熱装置１０は偶数の蓄熱モジュール２０Ａ，２０Ｂを上下に積層した構成に限定されるものではなく、例えば、横に積層した構成であってもよい。
また、蓄熱モジュール２０Ａ，２０Ｂの数量は複数であればよく、例えば４個、６個・・・のように偶数にすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の蓄熱装置１０は、蓄熱材Ｓｈと熱交換流体Ｆｕとの間で熱エネルギーの交換をする形式の装置であるから、エンジン９５の廃熱を回収するとともに、この回収された廃熱を利用してエンジン９５の始動時のウォームアップに使用する装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る蓄熱装置の縦断面図である。
【図２】本発明に係る蓄熱装置の分解図である。
【図３】本発明に係る第１蓄熱モジュールの平面図である。
【図４】本発明に係る第１蓄熱モジュールの斜視図である。
【図５】本発明に係る第２蓄熱モジュールの平面図である。
【図６】本発明に係る第２蓄熱モジュールの斜視図である。
【図７】本発明に係る底板の平面図である。
【図８】本発明に係るセパレータ板の平面図である。
【図９】本発明に係る蓋板の平面図である。
【図１０】本発明に係るコネクタの分解図である。
【図１１】本発明に係る蓄熱装置の組立図である。
【図１２】本発明に係る蓄熱装置の流体作用図である。
【図１３】本発明に係る蓄熱装置の蓄熱材作用図（その１）である。
【図１４】本発明に係る蓄熱装置の蓄熱材作用図（その２）である。
【図１５】本発明に係る蓄熱装置の蓄熱材作用図（その３）である。
【図１６】従来の蓄熱装置の概要図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０…蓄熱装置、２０Ａ…第１蓄熱モジュール、２０Ｂ…第２蓄熱モジュール、２１Ａ，２１Ｂ…蓄熱材充填空間、３１Ａ，３１Ｂ…流体通路、５０…セパレータ板、６０…底板、７０…蓋板、５３…中間連通孔（第３中間連通孔）、７１…上部連通孔（充填孔、エア抜き孔）、Ａｉ…空気、Ｆｕ…流体、Ｓｈ…蓄熱材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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