(57)【要約】【課題】軽量でかつ低コストの箱形の蓄熱容器を提供する。【解決手段】蓄熱容器１は、内部に液体を貯留する貯留部と、貯留部内に液体を流入させる流入管５と、貯留部内の液体を貯留部外部に流出させる流出管６と、貯留部内の流入管５と流出管６との間に液体の流路とを備え、貯留部が、それぞれ０．８ｍｍのステンレス鋼板からなる外箱２と内箱３とで形成される空間に、シリカ粉末９５ｗｔ％とカーボンブラック５ｗｔ％からなる混合粉末である断熱材７と酸化カルシウムからなる水分吸着剤８とを充填して減圧密封した断熱構造を有し、断熱材７の密度が１３０ｋｇ／ｍ３である。また、外箱２と内箱３とで形成される空間を真空排気するための排気管９と、外箱２と内箱３とで形成される空間に断熱材７及び水分吸着剤８を充填するための充填管１０を備えている。そのため鋼板を薄くして軽量化が図れ、短時間で減圧できる。【選択図】図１
2009287862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に液体を貯留する貯留部と、前記貯留部内に前記液体を流入させる流入管と、前記貯留部内の前記液体を前記貯留部外部に流出させる流出管と、前記貯留部内の前記流入管と前記流出管との間に前記液体の流路とを備え、前記貯留部が、それぞれ金属板からなる外箱と内箱とで形成される空間に、少なくともシリカを主成分とする断熱材と水分吸着剤とを充填して減圧密封した断熱構造を有し、前記断熱材の密度が１００ｋｇ／ｍ３以上で２５０ｋｇ／ｍ３以下であることを特徴とする蓄熱容器。
【請求項２】
前記水分吸着剤が酸化カルシウムであり、前記水分吸着剤の充填量が前記断熱材の質量に対して５〜２０ｗｔ％である請求項１記載の蓄熱容器。
【請求項３】
前記水分吸着剤は、平均粒径が３ｍｍ以下の顆粒状、または粉末状の酸化カルシウムである請求項１記載の蓄熱容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽量で断熱性能に優れた形状自由度の高い蓄熱容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用エンジンなどの内燃機関において、自動車の駆動力として使われるガソリンの燃焼エネルギーの多くが廃熱として無駄に捨てられていることが着目され、この廃熱の有効利用についての提案が多くなされている。
【０００３】
その一手段として、冷却水やエンジンオイルなどの液体を媒体として一時的に保温性の高い容器に熱として蓄え、この熱を自動車の始動前にエンジン側へ送りエンジンを暖機しておき、運転開始時の燃費の改善や有害な排気ガスの発生抑制に役立てる蓄熱容器が提案されている。
【０００４】
従来のこの種の蓄熱容器は、蓄熱剤や液体を貯蔵するための断熱領域を有する容器と、その内部に液媒体を流入させるための流入管、及び流出させるための流出管を備え、内燃機関の発熱部と連結されている。断熱領域を有する容器には、高断熱性の固体断熱材が充填され、低真空に保持されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図２は特許文献１に記載された従来の蓄熱容器を示すものである。図２に示すように、蓄熱コア部１１と外側ケーシング１２との間には、蓄熱コア部１１を囲むように断熱領域１３が設けられている。断熱領域１３は気密に形成され固体断熱材である超微粒子シリカ１４が上記蓄熱コア部１１全体を覆うように充填されると共に、５０〜１０−３ｔｏｒｒの真空度に保持されている。また、蓄熱コア部１１内に液媒体を流入させる流入管５と、蓄熱コア部１１内の液媒体を外部に流出させる流出管６との間に液媒体の流路が形成されている。
【特許文献１】特開平６−８８６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示される従来の構成では、容器の板厚を厚くすると蓄熱容器が重くなるため、大気圧によって外観変形を引き起こさないためには、超微粒子シリカの密度を圧縮加重に耐えうる剛性となるよう高密度にする必要があった。
【０００７】
超微粒子シリカを充填することにより、１０ｔｏｒｒ程度の低真空であっても優れた断熱性能を得ることができ、魔法瓶のように高真空にする必要はなくなるが、高密度に充填するため、真空排気する際の排気経路が細かくなり所望の真空度に到達する時間が掛かり、生産性が悪化するという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するもので、軽量で、かつ生産性に優れた蓄熱容器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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の蓄熱容器は、内部に液体を貯留する貯留部と、前記貯留部内に前記液体を流入させる流入管と、前記貯留部内の前記液体を前記貯留部外部に流出させる流出管と、前記貯留部内の前記流入管と前記流出管との間に前記液体の流路とを備え、前記貯留部が、それぞれ金属板からなる外箱と内箱とで形成される空間に、少なくともシリカを主成分とする断熱材と水分吸着剤とを充填して減圧密封した断熱構造を有し、前記断熱材の密度が１００ｋｇ／ｍ３以上で２５０ｋｇ／ｍ３以下である。
【００１０】
これによって、軽量化のために内箱と外箱を構成する金属板を薄くした場合でも、高密度のシリカを主成分とする断熱材が金属板の強度不足を補うため外観変形が少なく、水分吸着剤の作用により生産性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の蓄熱容器は、軽量で、生産性が高く、低コストが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
請求項１に記載の蓄熱容器の発明は、内部に液体を貯留する貯留部と、前記貯留部内に前記液体を流入させる流入管と、前記貯留部内の前記液体を前記貯留部外部に流出させる流出管と、前記貯留部内の前記流入管と前記流出管との間に前記液体の流路とを備え、前記貯留部が、それぞれ金属板からなる外箱と内箱とで形成される空間に、少なくともシリカを主成分とする断熱材と水分吸着剤とを充填して減圧密封した断熱構造を有し、前記断熱材の密度が１００ｋｇ／ｍ３以上で２５０ｋｇ／ｍ３以下であることを特徴とするものである。
【００１３】
そのため真空排気時に拡散速度の遅い水蒸気を充填段階で水分吸着剤に固定化することができ、短時間で排気することができるため、生産性が向上し、金属板の厚みが薄く軽量の蓄熱容器を低コストで提供可能となる。
【００１４】
請求項２に記載の蓄熱容器の発明は、請求項１に記載の発明において、前記水分吸着剤が酸化カルシウムであり、前記水分吸着剤の充填量が前記断熱材の質量に対して５〜２０ｗｔ％であるものであり、シリカの持つ表面吸着水全てを吸着することが可能であり、温度上昇によってシリカから水分が再揮発した場合でも十分な吸着容量を確保できる。また、水分吸着剤の充填量が断熱材の質量に対して２０ｗｔ％以下であるため、水分吸着剤による断熱性能の悪化がわずかであり、蓄熱容器の保温性能を維持することができ、容器としての断熱性能を悪化させることがない。
【００１５】
請求項３に記載の蓄熱容器の発明は、請求項１に記載の発明において、前記水分吸着剤は、平均粒径が３ｍｍ以下の顆粒状、または粉末状の酸化カルシウムであるものであり、表面から吸着反応が進行しても吸着力を長時間持続することができる。従って、吸着剤充填から容器の断熱壁を密封するまでのリードタイムが確保できる。また、平均粒径が３ｍｍ以下の粒径であるため、粒径が細かくすることにより十分な排気時に必要な吸着速度を確保することができ、断熱材の断熱性能を著しく悪化させることがない。従って、吸着剤充填による生産性の悪化がなく、断熱性能を低下させることがない。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって、この発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における蓄熱容器の斜視図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態における蓄熱容器１は、それぞれ０．８ｍｍのステンレス鋼板からなる外箱２と内箱３によって二重壁構造となっており、外箱２と内箱３とで形成される密閉空間に断熱領域４が形成されている。断熱領域４には、シリカ粉末９５ｗｔ％とカーボンブラック５ｗｔ％からなる混合粉末である断熱材７が充填されており、約１００Ｐａの真空状態に保持されている。なお断熱材７は、１３０ｋｇ／ｍ３の密度となるよう充填されている。断熱領域４には、更に酸化カルシウムからなる水分吸着剤８が充填されている。また、外箱２と内箱３を連結するように、流入管５と流出管６が備えられている。また、真空排気するための排気管９と、断熱材７及び水分吸着剤８を充填するための充填管１０は、いずれも直径７．９４ｍｍの銅パイプを接合している。内箱３の内側には、熱を蓄える液体を収容可能な空間が形成されており、流入管５と流出管６により液体を導入・排出可能な密閉構造を形成している。
【００１９】
本実施の形態における蓄熱容器１は、内部に液体を貯留する貯留部と、貯留部内に液体を流入させる流入管５と、貯留部内の液体を貯留部外部に流出させる流出管６と、貯留部内の流入管５と流出管６との間に液体の流路とを備え、貯留部が、それぞれ金属板からなる外箱２と内箱３とで形成される空間に、シリカ粉末９５ｗｔ％とカーボンブラック５ｗｔ％からなる混合粉末である断熱材７と酸化カルシウムからなる水分吸着剤８とを充填して減圧密封した断熱構造を有し、断熱材７の密度が１３０ｋｇ／ｍ３である。また、断熱領域４（外箱２と内箱３とで形成される空間）を真空排気するための排気管９と、断熱領域４（外箱２と内箱３とで形成される空間）に断熱材７及び水分吸着剤８を充填するための充填管１０を備えている。
【００２０】
以下、断熱材の充填方法と真空排気方法の一例を示す。
【００２１】
予めシリカ粉末とカーボンブラックを所定の割合で混合しておき、排気管９と連結した真空ポンプで排気しながら、充填管１０から断熱領域４（外箱２と内箱３とで形成される空間）へ断熱材７を充填する。水分吸着剤８は断熱材７を充填する直前に混合し、同じ充填管１０から充填する。排気管９には必要に応じてフィルターを付けておく。ほぼ全体に断熱材７が行き渡った段階で、充填管１０から圧力を掛け規定の密度となるまで、加圧・充填を繰り返す。充填完了後は充填管１０を溶接などで封止し、引き続き排気管９から真空排気する。規定の真空度に到達した時点で排気管９を封止する。
【００２２】
以上のように構成された蓄熱容器１は、真空排気後に大気による圧縮加重が加わっても高密度に充填された断熱材７が薄いステンレス鋼板の撓みを抑制するため外観変形がほとんどない。また、充填完了から真空排気完了までの時間を著しく短縮することができる。
【００２３】
（表１）は、排気管９から真空排気した場合の充填完了から１００Ｐａに到達するまでの時間を表したものである。容器は内容量が約３Ｌの直方体で、１５ｍｍの断熱領域の厚みとした。外観変形の有無については、外容器の各面中央部の最大変形量が１ｍｍ以上あった場合を×、１ｍｍ以下の場合を○とした。
【００２４】
【表１】
2009287862.tif 000003
【００２５】
外観変形については、断熱材７の充填密度１００ｋｇ／ｍ３以上の場合変形が収まった。一方、水分吸着剤８を含まない構成では、１００分以上の排気時間を要するのに対し、水分吸着剤８を充填した場合は最短で３５分と約１／３の排気時間で到達することが判った。これは比表面積が大きく、水との親和性の高いシリカ粉末のために、排気時の水分拡散が長時間に亘って残るためであり、水分吸着剤８の添加有無が本構成での排気時間短縮のポイントといえる。
【００２６】
上記同様の構成において、種々の水分吸着剤の充填量、及び粒径における充填完了から１００Ｐａに到達するまでの排気時間、及び壁面の熱伝導率を測定した。結果を（表２）に示す。
【００２７】
【表２】
2009287862.tif 000004
【００２８】
水分吸着剤８の添加率は５ｗｔ％以上で排気時間の短縮が顕著に現れ、壁面の熱伝導率は３０ｗｔ％以上で悪化することが判った。
【００２９】
また、水分吸着剤８の充填率１０ｗｔ％における平均粒径５ｍｍの水分吸着剤８と平均粒径３ｍｍの水分吸着剤８の比較では、平均粒径５ｍｍの水分吸着剤８の排気時間が５０分を要しており、十分な排気時間の短縮ができていないことが判った。
【００３０】
以上のように、水分吸着剤８は５ｗｔ％〜２０ｗｔ％の範囲において、壁面の断熱性能を悪化せずに排気時間の短縮ができた。
【００３１】
また、水分吸着剤８の平均粒径が５ｍｍ以下において、十分な排気時間の短縮が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上のように、本発明にかかる蓄熱容器は、軽量化のために内箱と外箱を構成する金属板を薄くした場合でも、高密度のシリカを主成分とする断熱材が金属板の強度不足を補うため外観変形が少ない。したがって、形状自由度の高い、軽量の容器を得ることができる。また、断熱材が高密度であっても、水分吸着剤の作用により短時間で排気することができ、生産性が高く低コストの蓄熱容器を提供できる。
【００３３】
よって、内燃機関を有する自動車に留まらず、情報機器や電子機器等、燃料電池等発熱を伴う機器の廃熱を有効利用するための用途、また、ジャーポットや給湯器用のタンクなど形状自由度と高い保温性が必要な用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態１における蓄熱容器の一部切欠斜視図
【図２】従来の蓄熱容器の一部切欠斜視図
【符号の説明】
【００３５】
１    蓄熱容器
２    外箱
３    内箱
５    流入管
６    流出管
７    断熱材
８    水分吸着剤
【図１】
2009287862.tif 000005
【図２】
2009287862.tif 000006