(57)【要約】【課題】蓄熱容量の減少、熱伝達率の減少および空気中の酸素による蓄熱材の酸化劣化等を伴わずに蓄熱材の体積変化を吸収することで、蓄熱容量を多く確保できて高性能化が図れ、しかも部品点数およびコストを低減することができる蓄熱ユニットの提供。【解決手段】入口部８２から導入された流体を流動させる流体流路２４を外壁部２１よりも内側に形成する流体流路形成部２５と、蓄熱状態に応じて体積が変化する蓄熱材が充填される蓄熱材充填空間２７を流体流路に隣接して形成する蓄熱材充填空間形成部２８とを有する主部材１２に対し外側に、入口部８２から導入された流体の流入先を蓄熱材の体積変化で移動する移動部材４２の位置によって流体流路２４と該流体流路をバイパスして排出させるバイパス流路とに選択的に切り替える流路切替部１３を設ける。【選択図】　　　　図１
2004034853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に開口部を有する筒状の外壁部と、入口部から導入された熱量を有する流体を流動させる流体流路を前記外壁部よりも内側に形成する流体流路形成部と、蓄熱状態に応じて体積が変化する蓄熱材が充填される蓄熱材充填空間を前記外壁部よりも内側に前記流体流路に隣接して形成する蓄熱材充填空間形成部とが一体成形された主部材と、
該主部材の外側に設けられるとともに、前記入口部から導入された前記流体の流入先を前記蓄熱材の体積変化で移動する移動部材の位置によって前記流体流路と該流体流路をバイパスして排出させるバイパス流路とに選択的に切り替える流路切替部とを備えることを特徴とする蓄熱ユニット。
【請求項２】
前記流体流路および前記蓄熱材充填空間は、それぞれ、両端の前記開口部同士を結ぶ方向の軸線を中心とした二重以上の螺旋状をなしており、前記流路切替部は、前記主部材に対し両端の前記開口部同士を結ぶ方向に並んで配設されていることを特徴とする請求項１記載の蓄熱ユニット。
【請求項３】
前記移動部材は、前記主部材の両端の前記開口部同士を結ぶ方向に沿って移動することを特徴とする請求項２記載の蓄熱ユニット。
【請求項４】
前記蓄熱材は、蓄熱し融解すると体積が増える一方、放熱し凝固すると体積が減るものであり、
前記流路切替部は、前記蓄熱材の少なくとも一部が凝固した状態では前記入口部から導入された前記流体の流入先を前記流体流路とする一方、前記蓄熱材が完全に融解した状態では前記入口部から導入された前記流体の流入先を前記バイパス流路とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の蓄熱ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃熱回収に適した蓄熱ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、内燃機関においては、駆動時に多くの廃熱を発生させる一方で、起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、駆動時の廃熱を蓄熱して起動時のウォームアップに使用するように蓄熱ユニットが設けられたものがある。
【０００３】
従来の蓄熱ユニットに関するものとして、例えば、特公平５−４２４４号公報に開示されたものがある。この蓄熱ユニットは、内箱とこの内箱の外側を覆う断熱材とこの断熱材の外側を覆う外箱とを有し、中心部分の一側に流体を導入させるための入口部が設けられるとともに中心部分の他側に流体を排出させるための出口部が設けられた箱体と、包体内に蓄熱材を封入してなるとともに箱体内に配置される蓄熱体と、この蓄熱体が巻き付けられる心材とを有している。そして、蓄熱体は複数のスペーサを介在させつつ心材に渦状に巻きつけられることによって、熱交換される流体を流す流体流路となる隙間を形成するようになっている。
【０００４】
上記を含む従来の蓄熱ユニットにおいては、蓄熱材として、例えばＰＣＭ（Ｐｈａｓｅ　Ｃｈａｎｇｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ：相変化蓄熱材）が用いられることになり、蓄熱材が液体から固体に変わるときの融解潜熱を利用することで、小型軽量で、大きな熱エネルギを蓄えることができるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ＰＣＭを含む蓄熱材には、固体と液体とで密度に違いがあって蓄熱状態に応じて体積が変化するものがあり、密閉された空間では固相と液相との間で起こる体積変化で蓄熱ユニットの構成部品を変形させてしまうことがある。その対策として、蓄熱材を充填する蓄熱材充填空間に所定量の空気を封入しておき、この空気によって体積変化を吸収することが一般には行われるが、このように空気によって蓄熱材の体積変化を構成部品に変形等を生じさせずに吸収するためには、封入する空気の量を蓄熱材の体積変化分よりも大幅に多くしなければならず、蓄熱容量の減少、熱伝達率の減少および空気中の酸素による蓄熱材の酸化劣化等の問題が生じることになる。
【０００６】
また、蓄熱ユニットは、蓄熱過程において、十分に流体からの熱を蓄え流体と同じ温度になると、その後は有効に蓄熱されず、無駄な流路抵抗となってしまうため、外部から蓄熱材の状態を検知して流体流路を蓄熱ユニットをバイパスする流路に切り替える必要があり、このため、センサ、三方弁、コントロールユニットおよびアクチュエータ等の部品が必要で、部品点数が多くコストが高いという問題があった。
【０００７】
したがって、本発明は、蓄熱容量の減少、熱伝達率の減少および空気中の酸素による蓄熱材の酸化劣化等を伴わずに蓄熱材の体積変化を吸収することで、蓄熱容量を多く確保できて高性能化が図れ、しかも部品点数およびコストを低減することができる蓄熱ユニットの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の蓄熱ユニットは、両端に開口部（例えば実施の形態における開口部２０）を有する筒状の外壁部（例えば実施の形態における外壁部２１）と、入口部（例えば実施の形態における入口部８２）から導入された熱量を有する流体を流動させる流体流路（例えば実施の形態における流体流路２４）を前記外壁部よりも内側に形成する流体流路形成部（例えば実施の形態における流体流路形成部２５）と、蓄熱状態に応じて体積が変化する蓄熱材（例えば実施の形態における蓄熱材２６）が充填される蓄熱材充填空間（例えば実施の形態における蓄熱材充填空間２７）を前記外壁部よりも内側に前記流体流路に隣接して形成する蓄熱材充填空間形成部（例えば実施の形態における蓄熱材充填空間形成部２８）とが一体成形された主部材（例えば実施の形態における主部材１２）と、該主部材の外側に設けられるとともに、前記入口部から導入された前記流体の流入先を前記蓄熱材の体積変化で移動する移動部材（例えば実施の形態におけるスライダ４２）の位置によって前記流体流路と該流体流路をバイパスして排出させるバイパス流路（例えば実施の形態におけるバイパス流路９０）とに選択的に切り替える流路切替部（例えば実施の形態におけるスライダユニット１３）とを備えることを特徴としている。
【０００９】
これにより、蓄熱材が蓄熱状態によって体積が変化すると、移動部材が移動することでこの体積変化を吸収する。よって、蓄熱材充填空間に蓄熱材の体積変化を吸収するための空気を封入する必要が無くなり十分な量の蓄熱材を蓄熱材充填空間に充填することができる。
【００１０】
しかも、流路切替部は、この蓄熱材の体積変化に応じた移動部材の移動を利用して、入口部から導入された流体の流入先を流体流路としたり、バイパス流路としたりするものであるため、センサ、三方弁、コントロールユニットおよびアクチュエータ等の部品が不要となる。
【００１１】
加えて、流路切替部が、外壁部と流体流路形成部と蓄熱材充填空間形成部とが一体成形された主部材の外側に設けられているため、流路切替部が内蔵される場合に比して、主部材には流路切替部を設けることによる形状的な制約が少なくなる。
【００１２】
本発明の請求項２記載の蓄熱ユニットは、請求項１記載のものに関して、前記流体流路および前記蓄熱材充填空間は、それぞれ、両端の前記開口部同士を結ぶ方向の軸線を中心とした二重以上の螺旋状をなしており、前記流路切替部は、前記主部材に対し両端の前記開口部同士を結ぶ方向に並んで配設されていることを特徴としている。
【００１３】
これにより、流体流路が二重以上の螺旋状をなしているため、一重螺旋に比べ、同一流量では熱交換面積を減らすことなく、流速を大きく落とすことができる。また、一重螺旋に比べ、同一流量では熱交換面積を減らすことなく、流路の幅を狭くすることができ、流動する流体の量を減らすことができる。
【００１４】
しかも、このように、流体流路および蓄熱材充填空間を二重以上の螺旋状とした場合に、二重以上の螺旋状の蓄熱材充填空間が螺旋の中央側に集まる形状になるが、蓄熱材の体積変化で流路切替部の移動部材を良好に作動させるためには、このように中央側に集まった蓄熱材充填空間の中央側のすべてから、蓄熱材の体積変化を集中させて流路切替部の移動部材に伝達するのが効率が良い。このような理由から、主部材に対し該主部材の両端の開口部同士を結ぶ方向に並んで流路切替部を配設することで、上記蓄熱材の体積変化を効率良く移動部材に伝えることができる。
【００１５】
本発明の請求項３記載の蓄熱ユニットは、請求項２記載のものに関して、前記移動部材は、前記主部材の両端の前記開口部同士を結ぶ方向に沿って移動することを特徴としている。
【００１６】
上記のように二重以上の螺旋状の蓄熱材充填空間の螺旋の中央側のすべてから蓄熱材の体積変化を集中させて、主部材の両端の開口部同士を結ぶ方向に並んで配設された流路切替部の移動部材に伝達する際に、蓄熱材の体積変化の方向は主部材の開口部同士を結ぶ方向となるため、移動部材を主部材の開口部同士を結ぶ方向に沿って移動させるのが最も効率が良い。
【００１７】
本発明の請求項４記載の蓄熱ユニットは、請求項１乃至３のいずれか一項記載のものに関して、前記蓄熱材は、蓄熱し融解すると体積が増える一方、放熱し凝固すると体積が減るものであり、前記流路切替部は、前記蓄熱材の少なくとも一部が凝固した状態では前記入口部から導入された前記流体の流入先を前記流体流路とする一方、前記蓄熱材が完全に融解した状態では前記入口部から導入された前記流体の流入先を前記バイパス流路とすることを特徴としている。
【００１８】
これにより、蓄熱材の少なくとも一部が凝固した状態では流路切替部が入口部から導入された流体の流入先を流体流路とするため、流体流路を通ることで蓄熱材から熱を受けた流体が機関側に排出されることになって機関側に熱を付与しその起動を円滑にすることになる。一方、機関側が発熱し蓄熱材が完全に溶融した状態になると、流路切替部が入口部から導入された流体の流入先をバイパス流路とするため、流体がバイパス流路を通ることで流体流路の通過を回避して無駄な流路抵抗が生じるのを防止する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図面を参照して以下に説明する。
【００２０】
本実施形態の蓄熱ユニット１１は、図１に示すように、多角形筒状具体的には六角形筒状の外形を有する複数具体的には三つの主部材１２と、多角形筒状具体的には六角形筒状の外形を有する一つのスライダユニット（流路切替部）１３とを有しており、三つの主部材１２が積み重ねられた上にスライダユニット１３が積み重ねられるように配置されている。
【００２１】
また、本実施形態の蓄熱ユニット１１は、スライダユニット１３とこれに最も近い主部材１２との間と、スライダユニット１３から最も離れた二つの主部材１２同士の間とにそれぞれ配置される多角形板状具体的には六角形板状の第１セパレータ１４と、スライダユニット１３に最も近い主部材１２とこれに最も近い主部材１２との間に配置される多角形板状具体的には六角形板状の第２セパレータ１５とを有している。
【００２２】
さらに、本実施形態の蓄熱ユニット１１は、スライダユニット１３の主部材１２に対し反対側に設けられる略六角形板状の第１蓋部材１６と、スライダユニット１３に対し最も反対側の主部材１２のさらに外側に設けられる略六角形板状の第２蓋部材１７とを有している。
【００２３】
主部材１２は、図１および図２に示すように、両端に開口部２０を備える六角形筒状の外壁部２１と、熱量の放熱を防ぐための断熱空間２２を外壁部２１よりも内側に形成する断熱空間形成部２３と、熱量を有する流体を流動させる流体流路２４を断熱空間２２よりも内側（すなわち外壁部２１よりも内側）に形成する流体流路形成部２５と、蓄熱材２６が充填される蓄熱材充填空間２７を断熱空間２２よりも内側（すなわち外壁部２１よりも内側）に流体流路２４に隣接して形成する蓄熱材充填空間形成部２８とを有している。
【００２４】
なお、上記により断熱空間形成部２３は、外壁部２１と、流体流路形成部２５および蓄熱材充填空間形成部２８との間に断熱空間２２を形成する。
【００２５】
以下、主部材１２について図２を主に参照してさらに説明する。
【００２６】
主部材１２は、外壁部２１の各角部の内面から中心側に突出するとともに両開口部２０を結ぶ方向に貫通穴３１が形成された複数具体的には六ケ所の貫通穴形成部３２と、各貫通穴形成部３２から主部材１２の中心側に突出する複数具体的には六ケ所の壁部３３と、これら壁部３３の内端部同士を連結させる、外壁部２１より小さい六角形筒状の壁部３４とを有している。
【００２７】
また、主部材１２は、壁部３４の各壁部３３の近傍から両開口部２０を結ぶ方向の軸線を中心とする螺旋状をなすように中心側に延出する複数具体的には六ケ所の壁部３５と、各壁部３５の内側に各壁部３５と対をなして所定の間隔をあけつつ螺旋状に延出する複数、具体的には六ケ所の壁部３６とを有しており、これら壁部３５，３６は、対をなすもの同士が中心側で連結されている。
【００２８】
なお、壁部３３〜３６および貫通穴形成部３２は、すべて全長にわたって外壁部２１に対し外壁部２１の両開口部２０を結ぶ方向における高さを一致させている。
【００２９】
そして、外壁部２１の内面を含む内面側の部分と、貫通穴形成部３２の壁面を含む壁面側の部分と、壁部３３の壁面を含む壁面側の部分と、壁部３４の外面を含む外面側の部分とで筒状に連結される所定部分が、それぞれ断熱空間形成部２３を構成しており、これら複数（具体的には６カ所）の断熱空間形成部２３の内側に熱量の放熱を防ぐための断熱空間２２がそれぞれ形成される。
【００３０】
断熱空間２２内には、ウレタン等の断熱材３７がそれぞれ充填されることになるが、断熱空間２２を何も充填せず空間のままとしておいてもこの空間の空気層が熱量の放熱を防ぐことになる。なお、断熱空間形成部２３に光沢加工を施すことにより断熱性能をさらに高めるようにしてもよい。ここで、断熱空間２２および断熱空間形成部２３を形成しない場合もある。
【００３１】
互いに隣り合いかつ中心側で連結するように対をなす壁部３５，３６の互いに対向する壁面を含む壁面側の部分が蓄熱材充填空間形成部２８を構成しており、各対の壁部３５，３６により形成される各蓄熱材充填空間形成部２８は、主部材１２の両開口部２０同士を結ぶ方向の軸線を中心とした二重以上の螺旋状具体的には六重という多重の螺旋状をなしている。そして、各蓄熱材充填空間形成部２８の内側に蓄熱材充填空間２７が形成され、その結果、この蓄熱材充填空間２７が、主部材１２の両開口部２０同士を結ぶ方向に直交する平面内において二重以上の螺旋状具体的には六重という多重の螺旋状をなしている。
【００３２】
そして、各蓄熱材充填空間２７に蓄熱材２６が充填される。ここで、各蓄熱材充填空間２７に充填される蓄熱材２６は、例えばＰＣＭ（Ｐｈａｓｅ　Ｃｈａｎｇｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ：相変化蓄熱材）であり、具体的にエリスリトール等の糖アルコール系、ｎ−Ｔｅｔｒａｔｒｉａｃｏｎｔａｎｅ等のパラフィン系、ＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏ等の塩水和物であって、その中でも固相の密度より液相の密度の方が小さいもの、さらに言えば、蓄熱し融解すると体積が増える一方、放熱し凝固すると体積が減るものが使用される。
【００３３】
一方、互いに隣り合いかつ中心側で連結せず対をなさない隣り合う壁部３５，３６の互いに対向する壁面を含む壁面側の部分と壁部３４の一部とが、それぞれ、主部材１２の両開口部２０同士を結ぶ方向の軸線を中心とした二重以上の螺旋状具体的には六重という多重螺旋状をなす複数具体的には６カ所の流体流路形成部２５を構成している。そして、各流体流路形成部２５の内側に流体流路２４が形成され、その結果、流体流路２４は、主部材１２の両開口部２０同士を結ぶ方向の軸線を中心とした二重以上の螺旋状具体的には六重という多重の螺旋状をなしている。しかも、すべての流体流路２４は、螺旋の中央側すなわち主部材１２の中央の合流部３８で互いに合流している。
【００３４】
ここで、上記のように主部材１２は、すべての構成部が両開口部２０を結ぶ方向の高さを等しくしており、その結果、両開口部２０を結ぶ方向に対して直交する断面が両開口部２０を結ぶ方向の全長にわたって同一形状をなしている。このような主部材１２、両開口部２０を結ぶ方向に材料を押し出す押し出し成形によって一体成形される。すなわち、主部材１２の外壁部２１、断熱空間形成部２３、流体流路形成部２５および蓄熱材充填空間形成部２８は、押し出し成形により一体に成形される。
【００３５】
なお、主部材１２は、押し出し成形に適したアルミニウム等の金属、あるいはポリプロピレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン等の合成樹脂からなっている。
【００３６】
ここで、主部材１２は、外壁部２１、断熱空間形成部２３、流体流路形成部２５および蓄熱材充填空間形成部２８が一体に形成されていればよく、例えば、合成樹脂のインジェクション（射出成形）で形成したり、アルミニウム等の金属の削り出し（切削）で形成したり、アルミニウム等の金属の鋳造で形成したり、セラミック材料の焼結で形成したりすることが可能である。しかしながら、主部材１２は、両開口部２０同士を結ぶ方向に直交する断面がいずれの位置の断面においても同形状をなしていることから、押し出し成形により形成するのが、製造効率向上および低コスト化の観点からより好ましい。これは、断熱空間形成部２３を形成しない場合も同じである。
【００３７】
なお、流体流路形成部２５および蓄熱材充填空間形成部２８は、周回する形状をなしていればよく、円弧状に周回する螺旋状以外にも、例えばジグザグ状をなして周回する形状や、ランダムに曲折または湾曲しながら周回する形状等にすることも可能である。
【００３８】
スライダユニット１３は、図１に示すように、多角筒状具体的には六角筒状の外形を有するガイドケース４１と、このガイドケース４１内に摺動可能に設けられるスライダ（移動部材）４２と、スライダ４２に係合されるシールリング４３と、スライダ４２を付勢するスプリング４４とを有している。
【００３９】
ガイドケース４１は、図３および図４に示すように、両端が開口部４５とされた多角筒状具体的には六角形筒状の外壁部４６と、外壁部４６の各角部の内面から中心側に突出するとともに両開口部４５を結ぶ方向に貫通穴４７が形成された複数、具体的には六ケ所の貫通穴形成部４８と、各貫通穴形成部４８から主部材１２の中心側に突出する複数、具体的には六ケ所の壁部４９と、これら壁部４９の内端部同士を連結させる、外壁部４６より小さい六角形筒状の壁部５０とを有している。
【００４０】
さらに、ガイドケース４１は、互いに間隔をあけて平行をなすもの同士が対をなし、壁部５０の各角部の内面から中心側に延出する複数対具体的には六対の壁部５１と、これら壁部５１の内端部同士を連結させる、横長円筒状のガイド壁部５２とを有しており、ガイド壁部５２は長穴形状をなすその内周側が両開口部４５同士を結ぶ方向に貫通する形状のガイド穴５３とされている。
【００４１】
ガイド壁部５２における対をなす壁部５１同士の間位置には、両開口部４５同士を結ぶ方向に長い長穴形状の第１導入案内穴５５が両開口部４５同士を結ぶ方向に直交してそれぞれ貫通形成されている。ここで、対をなす壁部５１同士の間はそれぞれ両開口部４５同士を結ぶ方向に貫通する導入案内流路５６とされており、これら導入案内流路５６が各第１導入案内穴５５を介してガイド壁部５２の内側に連通可能となっている。
【００４２】
加えて、ガイドケース４１は、横長円筒状をなすガイド壁部５２の最も離間する両位置に、両開口部４５同士を結ぶ方向に直交して導入穴５７および排出穴５８が形成されている。そして、導入穴５７が開口するガイド壁部５２の外側であってガイド壁部５２と壁部５０と壁部５１とで囲まれた部分が導入流路５９とされており、また、排出穴５８が開口するガイド壁部５２の外側であってガイド壁部５２と壁部５２と壁部５１とで囲まれた部分がバイパス排出流路６０とされている。
【００４３】
スライダ４２は、ガイドケース４１のガイド壁部５２の内側のガイド穴５３に摺動可能に嵌合される横長円筒状のスライド壁部６２と、このスライド壁部６２の一側を閉塞させる比較的厚さのある底板部６３とを有している。底板部６３の厚さ方向の中間には横長円筒状をなすスライド壁部６２の最も離間する両位置同士を結ぶ方向に貫通するバイパス流路穴６４が形成されている。
【００４４】
さらに、スライダ４２のスライド壁部６２の底板部６３よりも開口部６５側には、スライド壁部６２の最も離間する両位置のうちの一方のみに導入切替穴６６が形成されており、また、ガイドケース４１の第１導入案内穴５５に常時連通可能な位置に、開口部６５と底板部６３とを結ぶ方向に長い長穴形状をなす第２導入案内穴６７が複数具体的には六カ所、開口部６５と底板部６３とを結ぶ方向に直交して形成されている。ここで、スライダ４２のスライド壁部６２内の底板部６３よりも開口部６５側は中間案内流路６８とされている。また、スライダ４２の底板部６３の開口部６５に対し反対側の端面６９とガイド穴５３とが、蓄熱材２６が充填される蓄熱材充填空間７０を形成している。
【００４５】
そして、スライダ４２の外周面のバイパス流路穴６４よりも端面６９側にシールリング４３が係合されるシールリング溝７１が、開口部６５と底板部６３とを結ぶ方向に直交する平面において周回するように形成されている。このシールリング４３は、ガイド穴５３とスライダ４２の外周面との隙間をシールするもので、蓄熱材充填空間７０を密閉するためのものである。
【００４６】
このスライダ４２は、シールリング溝７１にシールリング４３を係合させた状態で、ガイドケース４１のガイド穴５３に所定の向きで嵌合され、この状態でガイドケース４１の両開口部４５同士を結ぶ方向に摺動可能である。そして、スライダ４２は、この摺動によって、図４〜図６に示すように、導入切替穴６６がガイドケース４１の導入穴５７に連通せず、バイパス流路穴６４がガイドケース４１の導入穴５７および排出穴５８に連通するバイパス状態から、図７〜図９に示すように、バイパス流路穴６４がガイドケース４１の導入穴５７および排出穴５８に連通せず、導入切替穴６６がその底板部６３側においてガイドケース４１の導入穴５７に連通する第１流体導入状態を経て、図１０〜図１２に示すように、バイパス流路穴６４がガイドケース４１の導入穴５７および排出穴５８に連通せず、導入切替穴６６がその開口部６５側においてガイドケース４１の導入穴５７に連通する第２流体導入状態まで変化する。
【００４７】
ここで、図４〜図６に示すバイパス状態では、バイパス流路穴６４が導入穴５７および排出穴５８に連通することから、導入流路５９、導入穴５７、バイパス流路穴６４、排出穴５８およびバイパス排出流路６０が連通することになり、導入流路５９に導入された流体を図４および図５において矢印で示すようにバイパス排出流路６０に導く。
【００４８】
一方、図７〜図９に示す第１流体導入状態では、導入切替穴６６がその底板部６３側において導入穴５７に連通することから、導入流路５９、導入穴５７、導入切替穴６６、中間案内流路６８、第２導入案内穴６７、第１導入案内穴５５および導入案内流路５６が連通することになり、図７〜図９において矢印で示すように導入流路５９に導入された流体を各導入案内流路５６に導く。
【００４９】
さらに、図１０〜図１２に示す第２流体導入状態では、導入切替穴６６がその開口部６５側において導入穴５７に連通することから、導入流路５９、導入穴５７、導入切替穴６６、中間案内流路６８、第２導入案内穴６７、第１導入案内穴５５および導入案内流路５６が連通することになり、図１０〜図１２において矢印で示すように導入流路５９に導入された流体を各導入案内流路５６に導く。
【００５０】
以上のガイドケース４１およびスライダ４２は、上記した主部材１２と同様、アルミニウム等の金属、あるいはポリプロピレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン等の合成樹脂等で一体成形されることになるが、例えば、合成樹脂の射出成形で形成したり、アルミニウム等の金属の削り出しで形成したり、アルミニウム等の金属の鋳造で形成したり、セラミック材料の焼結で形成したりすることが可能である。
【００５１】
第１セパレータ１４には、図１３に示すように、各角部近傍に複数具体的には六ケ所の貫通穴７３が形成されており、各貫通穴７３の中央側にも複数具体的には六ケ所の流体流路連通穴７４が形成されていて、さらに、中央部近傍に、複数具体的には六カ所の蓄熱材充填空間連通穴７５が形成されている。
【００５２】
ここで、図１に示すように、スライダユニット１３から最も離れた二つの主部材１２同士の間に配置される第１セパレータ１４は、その各流体流路連通穴７４が、それぞれ、両側に隣接して配置される一対の主部材１２の流体流路２４の対応するものの外端部同士を連通させ、その各蓄熱材充填空間連通穴７５が、それぞれ、両側に隣接して配置される一対の主部材１２の蓄熱材充填空間２７の対応するものの内端部同士を連通させる。また、各貫通穴７３が、それぞれ、両側に隣接して配置される一対の主部材１２の貫通穴３１の対応するもの同士を連通させる。
【００５３】
また、スライダユニット１３とこれに最も近い主部材１２との間に配置される第１セパレータ１４は、その各流体流路連通穴７４が、それぞれ、両側に隣接して配置されるガイドケース４１の導入案内流路５６および主部材１２の流体流路２４の外端部の対応するもの同士を連通させ、その全蓄熱材充填空間連通穴７５が、両側に隣接して配置されるガイドケース４１のガイド穴５３と主部材１２のすべての蓄熱材充填空間２７の内端部とを連通させる。また、各貫通穴７３が、それぞれ、両側に隣接して配置されるガイドケース４１の貫通穴４７および主部材１２の貫通穴３１の対応するもの同士を連通させる。
【００５４】
第２セパレータ１５には、図１４に示すように、各角部近傍に複数具体的には六ケ所の貫通穴７７が形成されており、各辺部の内側であって各貫通穴７７寄りの位置に複数具体的には六ケ所の蓄熱材充填空間連通穴７８が形成されていて、さらに、中央部に一つの流体流路連通穴７９が形成されている。
【００５５】
第２セパレータ１５は、図１に示すように、その流体流路連通穴７９が、両側に隣接して配置される一対の主部材１２の流体流路２４の中央の合流部３８同士を連通させ、その各蓄熱材充填空間連通穴７８が、それぞれ、両側に隣接して配置される一対の主部材１２の蓄熱材充填空間２７の対応するものの外端部同士を連通させる。また、各貫通穴７７が、それぞれ、両側に隣接して配置される一対の主部材１２の貫通穴３１の対応するもの同士を連通させる。
【００５６】
以上に述べた第１セパレータ１４および第２セパレータ１５は、上記した主部材１２と同様、アルミニウム等の金属、あるいはポリプロピレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン等の合成樹脂等で一体成形されることになる。なお、樹脂で一体成形する際には押出成形や射出成形により成形でき、アルミニウムで一体成形する際には押出成形や削り出しやプレス成形等で成形でき、セラミック材料の焼結でも成形できる。
【００５７】
第１蓋部材１６には、図１に示すように、各角部近傍に複数具体的には六ケ所の貫通穴８１が形成されており、互いに平行をなす一対の辺部の中央側に円筒状の入口部８２と円筒状のバイパス出口部８３とが設けられている。
【００５８】
第１蓋部材１６は、その入口部８２が、スライダユニット１３のガイドケース４１の導入流路５９に常時連通させられるとともに、そのバイパス出口部８３がガイドケース４１のバイパス排出流路６０に常時連通させられる。また、各貫通穴８１は、それぞれ、ガイドケース４１の貫通穴４７の対応するものに連通させられる。
【００５９】
第２蓋部材１７には、各角部近傍に複数具体的には六ケ所の貫通穴８５が形成されており、中央に円筒状の出口部８６が設けられている。さらに、各辺部の内側であって各貫通穴８５寄りの位置に複数具体的には六ケ所の円筒状の蓄熱材充填口８７が設けられている。
【００６０】
第２蓋部材１７は、その出口部８６が、隣り合う主部材１２の流体流路２４の中央の合流部３８に常時連通させられるとともに、その各蓄熱材充填口８７が、隣り合う主部材１２の蓄熱材充填空間２７の対応するものの外端部にそれぞれ連通させられる。また、各貫通穴８５は、それぞれ、隣り合う主部材１２の貫通穴３１の対応するものに連通させられる。なお、各蓄熱材充填口８７は、蓄熱材２６の充填後に図示せぬ栓部材で密封閉塞される。
【００６１】
以上に述べた第１蓋部材１６および第２蓋部材１７は、上記した主部材１２と同様、アルミニウム等の金属、あるいはポリプロピレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン等の合成樹脂等で成形されることになる。なお、樹脂で成形する際には射出成形により成形でき、アルミニウムで成形する際には削り出し等で成形でき、セラミック材料の焼結でも成形できる。ここで、合成樹脂の射出成形の場合、第１蓋部材１６および第２蓋部材１７の全体を一体成形することが可能であるが、それ以外の場合は、第１蓋部材１６における入口部８２およびバイパス出口部８３と、第２蓋部材１７における出口部８６および蓄熱材充填口８７とを、別体で成形し、後で他の部分に接合するのが好ましい場合もある。
【００６２】
そして、図１に示すように、例えば、出口部８６を下側に向けた状態の第２蓋部材１７の上に主部材１２を載せ、さらに、第１セパレータ１４、主部材１２、第２セパレータ１５、主部材１２、第１セパレータ１４の順に載せて、その上にガイドケース４１を載せる。このとき、ガイドケース４１は、第１導入案内穴５５を主部材１２に対し反対側すなわち上側に位置させる向きで載せられる。そして、シールリング溝７１にシールリング４３を係合させた状態のスライダ４２をシールリング４３が下側となる姿勢でガイドケース４１のガイド穴５３に嵌合させ、スライダ４２の底板部６３上にスプリング４４を配置して、その上側に、第１蓋部材１６を載せる。
【００６３】
そして、第２蓋部材１７、主部材１２、第１セパレータ１４、主部材１２、第２セパレータ１５、主部材１２、第１セパレータ１４、ガイドケース４１および第１蓋部材１６を、それぞれの六角形状を合わせつつ接合部分を接着し一体化する。このとき、超音波溶着、ろう付け、接着剤による接着等の中から材質にあった適宜の接着方法によって接着する。
【００６４】
なお、第２蓋部材１７の貫通穴８５、主部材１２の貫通穴３１、第１セパレータ１４の貫通穴７３、主部材１２の貫通穴３１、第２セパレータ１５の貫通穴７７、主部材１２の貫通穴３１、第１セパレータ１４の貫通穴７３、ガイドケース４１の貫通穴４７および第１蓋部材１６の貫通穴８１の互いに位置を合わせたものの組の六組すべてにボルトを挿通させ、これらボルトの先端側にナットを螺合させることで、これらを締結し接合させるようにしても良い。この場合、第１セパレータ１４、第２セパレータ１５、第１蓋部材１６および第２蓋部材１７には、シール性を確保するため可塑性のあるＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等の材料を接合面に設けたものを用いるのが好ましい。
【００６５】
このように一体化した状態で、これら全体の上下を反転し、第２蓋部材１７の蓄熱材充填口８７の一つから、流動性のある液体状態で蓄熱材２６を充填する。すると、蓄熱材２６は、第２蓋部材１７に隣接する主部材１２において充填が行われる蓄熱材充填口８７に連通する一つの蓄熱材充填空間２７の外端部から内端部に移動し、この主部材１２に次に隣接する第１セパレータ１４の対応する一つの蓄熱材充填空間連通穴７５を通って、この第１セパレータ１４に次に隣接する主部材１２において対応する一つの蓄熱材充填空間２７を内端部から外端部に移動する。
【００６６】
さらに、蓄熱材２６は、この主部材１２に次に隣接する第２セパレータ１５の対応する一つの蓄熱材充填空間連通穴７８を通り、この第２セパレータ１５に次に隣接する主部材１２において対応する一つの蓄熱材充填空間２７の外端部から内端部に移動し、この主部材１２に次に隣接する第１セパレータ１４の対応する一つの蓄熱材充填空間連通穴７５を通って、この第１セパレータ１４とこの第１セパレータ１４に次に隣接するスライダユニット１３のガイド穴５３とスライダ４２とで囲まれた蓄熱材充填空間７０内に充填される（図１５〜図１８参照）。
【００６７】
そして、蓄熱材２６は、蓄熱材充填空間７０からスライダユニット１３に隣接する第１セパレータ１４の残りの五カ所の蓄熱材充填空間連通穴７５を通って、この第１セパレータ１４に次に隣接する主部材１２において対応する五カ所の蓄熱材充填空間２７を内端部から外端部に移動して、この主部材１２に次に隣接する第２セパレータ１５の対応する五カ所の蓄熱材充填空間連通穴７８を通り、この第２セパレータ１５に次に隣接する主部材１２において対応する五カ所の蓄熱材充填空間２７の外端部から内端部に移動する。
【００６８】
加えて、蓄熱材２６は、この主部材１２に次に隣接する第１セパレータ１４の残り五カ所の蓄熱材充填空間連通穴７５を通って、この第１セパレータ１４に次に隣接する主部材１２において対応する五カ所の蓄熱材充填空間２７の内端部から外端部に移動して、この主部材１２に次に隣接する第２蓋部材１７の対応する五カ所の蓄熱材充填口８７から溢れ出る。
【００６９】
この状態で、蓄熱材２６が溢れ出てきた五カ所の蓄熱材充填口８７を栓部材を打ち込むことで閉塞させた後、充填を行っている一つの蓄熱材充填口８７から所定の圧力で蓄熱材２６を注入し、スライダユニット１３のスライダ４２が第１蓋部材１６に当接し蓄熱材充填空間２７が最大になるまで蓄熱材２６を充填した後、この一つの蓄熱材充填口８７を栓部材を打ち込むことで密封閉塞させる。なお、スライダユニット１３の蓄熱材充填空間２７が最大の状態では、スライダユニット１３はバイパス状態となる。
以上によって、蓄熱ユニット１１が完成する。
【００７０】
このように完成した状態で、スライダユニット１３は、主部材１２の外側に設けられ、しかも、主部材１２に対し主部材１２の両端の開口部２０同士を結ぶ方向に並んで配設されている。さらに、スライダ４２は、主部材１２の開口部２０同士を結ぶ方向に沿って移動する状態になる。
【００７１】
ここで、蓄熱材２６は、上記したように蓄熱状態に応じて体積が変化するもの、具体的には、蓄熱し融解すると体積が増える一方、放熱し凝固すると体積が減るものである。このため、蓄熱材２６が上記充填時と同じすべて液体すなわち最も密度が小さい状態で、スライダ４２は、スプリング４４の付勢力に抗して第１蓋部材１６に当接するまで移動し、蓄熱材充填空間７０を最大としており、図１５および図１６に示すように、導入穴５７とバイパス流路穴６４と排出穴５８とを連通させるバイパス状態となる。
【００７２】
その結果、蓄熱ユニット１１は、入口部８２から導入された流体を、導入流路５９、導入穴５７、バイパス流路穴６４、排出穴５８およびバイパス排出流路６０を介してバイパス出口部８３から排出させることになり、その結果、主部材１２の流体流路２４を通過させずバイパスして蓄熱ユニット１１の外に排出させることになる。このとき、バイパス流路穴６４、排出穴５８、バイパス排出流路６０およびバイパス出口部８３がバイパス流路９０を構成する。
【００７３】
他方、蓄熱材２６が一部のみ固体すなわち密度が大きい状態になると体積が減ることから、蓄熱材充填空間７０に端面６９が臨んで配置されたスライダ４２が、図１７および図１８に示すように、スプリング４４の付勢力も手伝って蓄熱材充填空間７０を減らす方向に若干移動する。すると、スライダ４２は、その導入切替穴６６の底板部６３側をガイドケース４１の導入穴５７に連通させる第１流体導入状態になる。
【００７４】
その結果、蓄熱ユニット１１は、入口部８２から導入された流体を、スライダユニット１３において、導入流路５９、導入穴５７、中間案内流路６８、各第２導入案内穴６７、各第１導入案内穴５５および各導入案内流路５６に流し、これに隣り合う第１セパレータ１４の各流体流路連通穴７４を介して、これに隣り合う主部材１２の各流体流路２４を外端部から内端部に流し、さらに、これに隣り合う第２セパレータ１５の流体流路連通穴７９を介して、これに隣り合う主部材１２の各流体流路２４を内端部から外端部に流し、これに隣り合う第１セパレータ１４の各流体流路連通穴７４を介して、これに隣り合う主部材１２の各流体流路２４を外端部から内端部に流して、これに隣り合う第２蓋部材１７の出口部８６から排出させる。これにより、入口部８２から導入流路５９に導入された熱量を有する流体を、すべての主部材１２の蓄熱材２６が充填された蓄熱材充填空間２７に沿う流体流路２４で流動させて出口部８６から排出させることになる（このときバイパス流路９０は閉塞状態となる）。
【００７５】
さらに、蓄熱材２６がすべて固体すなわち最も密度が大きい状態になると体積が最も減ることから、蓄熱材充填空間２７に端面６９が臨んで配置されたスライダ４２が、図１９および図２０に示すように蓄熱材充填空間７０を減らす方向に最大に移動し第１セパレータ１４に当接する。この状態でも、導入切替穴６６、第２導入案内穴６７および第１導入案内穴５５がスライド方向に長い長穴形状をなしているため、スライダ４２は、その導入切替穴６６の開口部６５側をガイドケース４１の導入穴５７に連通させる第２流体導入状態になる。
【００７６】
その結果、蓄熱ユニット１１は、第１流体導入状態と同様、入口部８２から導入された流体を、導入流路５９、導入穴５７、中間案内流路６８、各第２導入案内穴６７、各第１導入案内穴５５、各導入案内流路５６、各流体流路連通穴７４、各流体流路２４、流体流路連通穴７９、各流体流路２４、各流体流路連通穴７４、各流体流路２４を介して第２蓋部材１７の出口部８６から排出させる。これにより、入口部８２から導入流路５９に導入された熱量を有する流体を、すべての主部材１２の蓄熱材２６が充填された蓄熱材充填空間２７に沿う流体流路２４で流動させて出口部８６から排出させることになる（このときバイパス流路９０は閉塞状態となる）。
【００７７】
以上のように、スライダユニット１３は、蓄熱材２６の体積変化で移動するスライダ４２の位置によって、入口部８２から導入された流体の流入先を流体流路２４とバイパス流路９０とに選択的に切り替える。
【００７８】
このような蓄熱ユニット１１は、内燃機関を水冷する流体（冷却水）の循環経路に設けられ、内燃機関を通過した後の流体が入口部８２から導入される一方、出口部８６およびバイパス出口部８３から排出させる流体を内燃機関側に戻すようになっている。そして、設置の際は、入口部８２およびバイパス出口部８３を上側に、出口部８６を下側にして設置されることになる。
【００７９】
以上のような構成の蓄熱ユニット１１の作動を説明する。
まず、前回の内燃機関の運転により生じる廃熱で蓄熱ユニット１１が十分に温められた状態にあると、蓄熱材２６は蓄熱し液体となっていて、図４〜図６および図１５〜図１６に示すように、スライダユニット１３のガイドケース４１の導入穴５７および排出穴５８にスライダ４２のバイパス流路穴６４を連通させた状態、すなわち入口部８２をバイパス流路９０に連通させたバイパス状態となっている。
【００８０】
そして、この状態で内燃機関の運転が停止され、一定時間が経過すると、蓄熱材２６は一部が凝固し体積が少し減少して、図７〜図９および図１７〜図１８に示すように、スライダ４２はスプリング４４の付勢力も合わせて蓄熱材充填空間７０を減らす方向に所定量移動する。このとき、スライダ４２は、ガイドケース４１の導入穴５７に導入切替穴６６の底板部６３側を連通させた第１流体導入状態となり、入口部８２を、導入流路５９、導入穴５７、中間案内流路６８、各第２導入案内穴６７、各第１導入案内穴５５および各導入案内流路５６、第１セパレータ１４の各流体流路連通穴７４、主部材１２の各流体流路２４、第２セパレータ１５の流体流路連通穴７９、主部材１２の各流体流路２４、第１セパレータ１４の各流体流路連通穴７４、主部材１２の各流体流路２４、および第２蓋部材１７の出口部８６に連通させる。すなわち、蓄熱材２６の少なくとも一部が凝固した状態ではスライダユニット１３は入口部８２から導入された流体の流入先を流体流路２４としている。
【００８１】
そして、この状態で内燃機関を運転し、熱量を有する流体を入口部８２に導入すると、流体は、最もスライドユニット１３側の主部材１２の多重螺旋状の流体流路２４を外端部から内端部に流れ、次の主部材１２の多重螺旋状の流体流路２４を内端部から外端部に流れ、さらに次の主部材１２の多重螺旋状の流体流路２４を外端部から内端部に流れる。このとき、液体から徐々に固体に相変化して放熱する蓄熱材充填空間２７内の蓄熱材２６から熱を受け取って流体は温度が上昇し、この状態で出口部８６から内燃機関に導入されて冷えた内燃機関に熱を渡して始動性を良好にする。
【００８２】
上記のように放熱すると蓄熱材２６は液体から徐々に固体に相変化し、スプリング４４の付勢力と合わせて密度の大きい固体を重力によって蓄熱ユニット１１の下部に沈殿させながら体積が減少する。すると、スライダユニット１３のスライダ４２が蓄熱材充填空間７０の容積をさらに減らす方向に移動し、最終的に図１０〜図１２および図１９〜図２０に示すように、導入穴５７に導入切替穴６６の開口部６５側を合わせる第２流体導入状態となって放熱過程が終了する。
【００８３】
その後、内燃機関の温度が上昇しこれを冷却する液体の温度が十分に上昇して蓄熱材２６の融点以上になると、上記とは反対に蓄熱材２６が固体から液体に相変化することで熱量を蓄える。このとき、蓄熱材２６は密度が小さくなり、蓄熱ユニット１１の上方に集まりながら体積が増える。すると、スライダユニット１３に近接する第１セパレータ１４の蓄熱材充填空間連通穴７５からあふれ出た液体からなる蓄熱材２６がスライダユニット１３の蓄熱材充填空間７０内に入り、スプリング４４の付勢力に抗してスライダ４２を蓄熱材充填空間７０を増やす方向に移動させる。
【００８４】
そして、蓄熱材２６がすべて液体になると、図４〜図６および図１５〜図１６に示すように、スライダ４２がバイパス流路穴６４をガイドケース４１の導入穴５７および排出穴５８に連通させるバイパス状態となり、入口部８２から導入流路５９および導入穴５７を介して導入される熱量を有する流体は、バイパス流路穴６４、排出穴５８およびバイパス排出流路６０すなわちバイパス流路９０からバイパス出口部８３を介して内燃機関側に排出される。すなわち、蓄熱材２６が完全に融解した状態ではスライダユニット１３は入口部８２から導入された流体の流入先をバイパス流路９０とする。これにより、流体は流路断面積の狭い螺旋状の流体流路２４を通過することがないため流路抵抗が大幅に低減される。
【００８５】
なお、このときのスライダ４２の移動量は相変化前後の蓄熱材２６の体積変化と等しく設定される。すなわち、スライダ４２の全スライド長×断面積＝蓄熱材の質量／（固体状態の蓄熱材の密度−液体状態の蓄熱材の密度）となる。
【００８６】
以上に述べたように、本実施形態の蓄熱ユニット１１によれば、蓄熱材２６が蓄熱状態によって体積が変化すると、蓄熱材充填空間７０に一部が臨んで配置されたスライダ４２が移動することでこの体積変化を吸収する。よって、蓄熱材充填空間２７に蓄熱材２６の体積変化を吸収するための空気を封入する必要が無くなり十分な量の蓄熱材２６を蓄熱材充填空間２７に充填することができる。したがって、蓄熱容量の減少、熱伝達率の減少および空気中の酸素による蓄熱材２６の酸化劣化等を伴わずに蓄熱材２６の体積変化を吸収することができるため、蓄熱容量を多く確保できて高性能化が図れる。
【００８７】
しかも、スライダユニット１３は、この蓄熱材２６の体積変化に応じたスライダ４２の移動を利用して、蓄熱材２６の少なくとも一部が凝固した状態では、入口部８２から導入された流体の流入先を流体流路２４として、流体流路２４で蓄熱材２６から熱を受けた流体を内燃機関側に排出させることて内燃機関側に熱を付与しその起動を円滑にする一方、内燃機関側が発熱し蓄熱材２６が完全に溶融した状態になると、入口部８２から導入された流体の流入先をバイパス流路９０として、流体がバイパス流路９０を通ることで流体流路２４の通過を回避して無駄な流路抵抗が生じるのを防止する。したがって、センサ、三方弁、コントロールユニットおよびアクチュエータ等の部品が不要となり、部品点数およびコストを大幅に低減することができる。
【００８８】
加えて、スライダユニット１３が、外壁部２１と断熱空間形成部２３と流体流路形成部２５と蓄熱材充填空間形成部２８とが一体成形された主部材１２の外側に設けられているため、スライダユニット１３が内蔵される場合に比して、主部材１２にはスライダユニット１３を設けることによる形状的な制約が少なくなる。したがって、主部材１２の形状的な自由度を高くすることができ、蓄熱材２６と流体流路２４の流体との間で効率良く熱交換することができる。
【００８９】
さらに、流体流路２４が二重以上の螺旋状をなしているため、一重螺旋に比べ、同一流量では熱交換面積を減らすことなく、流速を大きく落とすことができる。したがって、流路抵抗を大幅に減らすことができる。
【００９０】
また、一重螺旋に比べ、同一流量では熱交換面積を減らすことなく、流路の幅を狭くすることができ、流動する流体の量を減らすことができる。したがって、小型軽量化および高性能化を図ることができる。
【００９１】
しかも、流体流路２４および蓄熱材充填空間２７を二重以上の螺旋状とした場合に、二重以上の螺旋状の蓄熱材充填空間２７が螺旋の中央側に集まる形状になるが、蓄熱材２６の体積変化でスライダユニット１３のスライダ４２を良好に作動させるためには、このように中央側に集まった蓄熱材充填空間２７の中央側のすべてから、蓄熱材２６の体積変化を集中させてスライダユニット１３のスライダ４２に伝達するのが効率が良い。このような理由から、主部材１２に対し該主部材１２の両端の開口部２０同士を結ぶ方向に並んでスライダユニット１３を配設することで、上記蓄熱材２６の体積変化を効率良くスライダ４２に伝えることができる。したがって、スライダユニット１３のスライダ４２で流路の切り替えを良好に行うことができる。
【００９２】
二重以上の螺旋状の蓄熱材充填空間２７の螺旋の中央側のすべてから蓄熱材２６の体積変化を集中させて、主部材１２の両端の開口部２０同士を結ぶ方向に並んで配設されたスライダユニット１３のスライダ４２に伝達する際に、蓄熱材２６の体積変化の方向は主部材１２の開口部２０同士を結ぶ方向となるため、スライダ４２を主部材１２の開口部２０同士を結ぶ方向に沿って移動させるのが最も効率が良い。したがって、スライダユニット１３のスライダ４２で流路の切り替えをさらに良好に行うことができる。
【００９３】
なお、以上の実施形態においては、第２蓋部材１７、主部材１２、第１セパレータ１４、主部材１２、第２セパレータ１５、主部材１２、第１セパレータ１４、スライダユニット１３および第１蓋部材１６の順に積み重ねる場合を例にとり説明したが、一端側に配置される第２蓋部材１７と、他端側に配置されるスライダユニット１３および第１蓋部材１６とを除く、主部材１２、第１セパレータ１４および第２セパレータ１５の数は適宜変更可能である。すなわち、第２蓋部材１７上に、上記と同じ主部材１２、第１セパレータ１４、主部材１２、第２セパレータ１５、主部材１２および第１セパレータ１４を設け、その上にさらに一組以上の主部材１２、第２セパレータ１５、主部材１２および第１セパレータ１４の組を設けて、その上にスライダユニット１３および第１蓋部材１６を設けることが可能である。
【００９４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の蓄熱ユニットによれば、蓄熱材が蓄熱状態によって体積が変化すると、移動部材が移動することでこの体積変化を吸収する。よって、蓄熱材充填空間に蓄熱材の体積変化を吸収するための空気を封入する必要が無くなり十分な量の蓄熱材を蓄熱材充填空間に充填することができる。したがって、蓄熱容量の減少、熱伝達率の減少および空気中の酸素による蓄熱材の酸化劣化等を伴わずに蓄熱材の体積変化を吸収することができるため、蓄熱容量を多く確保できて高性能化が図れる。
【００９５】
しかも、流路切替部は、この蓄熱材の体積変化に応じた移動部材の移動を利用して、入口部から導入された流体の流入先を流体流路としたり、バイパス流路としたりするものであるため、センサ、三方弁、コントロールユニットおよびアクチュエータ等の部品が不要となる。したがって、部品点数およびコストを大幅に低減することができる。
【００９６】
加えて、流路切替部が、外壁部と流体流路形成部と蓄熱材充填空間形成部とが一体成形された主部材の外側に設けられているため、流路切替部が内蔵される場合に比して、主部材には流路切替部を設けることによる形状的な制約が少なくなる。したがって、主部材の形状的な自由度を高くすることができ、蓄熱材と流体流路の流体との間で効率良く熱交換することができる。
【００９７】
さらに、流体流路が二重以上の螺旋状をなすようにすれば、一重螺旋に比べ、同一流量では熱交換面積を減らすことなく、流速を大きく落とすことができる。したがって、流路抵抗を大幅に減らすことができる。また、一重螺旋に比べ、同一流量では熱交換面積を減らすことなく、流路の幅を狭くすることができ、流動する流体の量を減らすことができる。したがって、小型軽量化および高性能化を図ることができる。
【００９８】
しかも、このように、流体流路および蓄熱材充填空間を二重以上の螺旋状とした場合に、二重以上の螺旋状の蓄熱材充填空間が螺旋の中央側に集まる形状になるが、蓄熱材の体積変化で流路切替部の移動部材を良好に作動させるためには、このように中央側に集まった蓄熱材充填空間の中央側のすべてから、蓄熱材の体積変化を集中させて流路切替部の移動部材に伝達するのが効率が良い。このような理由から、主部材に対し該主部材の両端の開口部同士を結ぶ方向に並んで流路切替部を配設することで、上記蓄熱材の体積変化を効率良く移動部材に伝えることができる。したがって、流路切替部の移動部材で流路の切り替えを良好に行うことができる。
【００９９】
さらに、上記のように二重以上の螺旋状の蓄熱材充填空間の螺旋の中央側のすべてから蓄熱材の体積変化を集中させて、主部材の両端の開口部同士を結ぶ方向に並んで配設された流路切替部の移動部材に伝達する際に、蓄熱材の体積変化の方向は主部材の開口部同士を結ぶ方向となるため、移動部材を主部材の開口部同士を結ぶ方向に沿って移動させるのが最も効率が良い。したがって、流路切替部の移動部材で流路の切り替えをさらに良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおける蓄熱材を除く全体構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおける蓄熱材が充填された主部材を示す平断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおけるスプリングを除くスライダユニットを示す平面図である。
【図４】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおけるスプリングを除くスライダユニットを示す部分切断斜視図であって、バイパス状態を示すものである。
【図５】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおけるスプリングを除くスライダユニットを示す図３におけるａ−ａ線に沿う側断面図であって、バイパス状態を示すものである。
【図６】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおけるスプリングを除くスライダユニットを示す図３におけるｂ−ｂ線に沿う側断面図であって、バイパス状態を示すものである。
【図７】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおけるスプリングを除くスライダユニットを示す部分切断斜視図であって、第１流体導入状態を示すものである。
【図８】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおけるスプリングを除くスライダユニットを示す図３におけるａ−ａ線に沿う側断面図であって、第１流体導入状態を示すものである。
【図９】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおけるスプリングを除くスライダユニットを示す図３におけるｂ−ｂ線に沿う側断面図であって、第１流体導入状態を示すものである。
【図１０】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおけるスプリングを除くスライダユニットを示す部分切断斜視図であって、第２流体導入状態を示すものである。
【図１１】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおけるスプリングを除くスライダユニットを示す図３におけるａ−ａ線に沿う側断面図であって、第２流体導入状態を示すものである。
【図１２】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおけるスプリングを除くスライダユニットを示す図３におけるｂ−ｂ線に沿う側断面図であって、第２流体導入状態を示すものである。
【図１３】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおける第１セパレータを示す平面図である。
【図１４】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットにおける第２セパレータを示す平面図である。
【図１５】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットを示す図３におけるａ−ａ線に沿う側断面図であって、バイパス状態を示すものである。
【図１６】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットを示す図３におけるｂ−ｂ線に沿う側断面図であって、バイパス状態を示すものである。
【図１７】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットを示す図３におけるａ−ａ線に沿う側断面図であって、第１流体導入状態を示すものである。
【図１８】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットを示す図３におけるｂ−ｂ線に沿う側断面図であって、第１流体導入状態を示すものである。
【図１９】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットを示す図３におけるａ−ａ線に沿う側断面図であって、第２流体導入状態を示すものである。
【図２０】本発明の一実施形態の蓄熱ユニットを示す図３におけるｂ−ｂ線に沿う側断面図であって、第２流体導入状態を示すものである。
【符号の説明】
１１　蓄熱ユニット
１２　主部材
１３　スライダユニット（流路切替部）
２０　開口部
２１　外壁部
２４　流体流路
２５　流体流路形成部
２６　蓄熱材
２７　蓄熱材充填空間
２８　蓄熱材充填空間形成部
４２　スライダ（移動部材）
８２　入口部
９０　バイパス流路
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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