(57)【要約】【課題】保温性能の更なる向上が可能な蓄熱タンクを提供すること。【解決手段】内タンク１１と外タンク１２との間を真空状態とする二重構造タンク１０を有する蓄熱タンク１において、外タンク１２の外部から内タンク１１の内部に冷却水を導入するための導入パイプ２０、および内タンク１１の内部から外タンク１２の外部に冷却水を導出するための導出パイプ３０は、いずれも内タンク１１と外タンク１２との間の真空空間１４内で巻回されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内タンク（１１）と外タンク（１２）とを有し、前記内タンク（１１）と前記外タンク（１２）との間を真空状態として、内部に熱媒流体を保温貯留するための二重構造のタンク体（１０）と、
前記外タンク（１２）の外部から前記内タンク（１１）の内部に前記熱媒流体を導入するための導入パイプ（２０）と、
前記内タンク（１１）の内部から前記外タンク（１２）の外部に前記熱媒流体を導出するための導出パイプ（３０）と、を備え、
前記導入パイプ（２０）および前記導出パイプ（３０）は、いずれも前記内タンク（１１）と前記外タンク（１２）との間で巻回もしくは蛇行していることを特徴とする蓄熱タンク。
【請求項２】
前記導入パイプ（２０）および前記導出パイプ（３０）は、前記外タンク（１２）の下部（１２３）から前記外タンク（１２）の外部に突出していることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱タンク。
【請求項３】
前記導入パイプ（２０）および前記導出パイプ（３０）は、前記巻回もしくは蛇行する部分が、前記内タンク（１１）の下部（１１３）と前記外タンク（１２）の下部（１１３）との間に配設されていることを特徴とする請求項２に記載の蓄熱タンク。
【請求項４】
前記内タンク（１１）、前記外タンク（１２）、前記導入パイプ（２０）、および、前記導出パイプ（３０）は、いずれもアルミニウム材により形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の蓄熱タンク。
【請求項５】
前記内タンク（１１）と前記外タンク（１２）との間に、前記内タンク（１１）を支持するための複数の支持パイプ部材（４０）を備え、
前記複数の支持パイプ部材（４０）は、前記内タンク（１１）の下部（１１３）の周縁部から、相互に下方に向かって放射状に拡がるように配設されて、前記外タンク（１２）に固定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の蓄熱タンク。
【請求項６】
前記タンク体（１０）を構造体（１００）の取付け部に取り付けるためのブラケット（５０）を備え、
前記ブラケット（５０）は、前記支持パイプ部材（４０）が前記外タンク（１２）に固定されている部位で、前記外タンク（１２）に係止していることを特徴とする請求項５に記載の蓄熱タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液冷式熱機関の冷却液等の熱媒流体を保温貯留する蓄熱タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、下記特許文献１に開示された蓄熱タンクがある。この蓄熱タンクは、内部に熱媒流体であるエンジン冷却水を保温貯蔵するためのものであって、内タンクおよび外タンクからなる二重構造のタンク体と、タンク体内部にエンジン冷却水を導入する導入パイプと、タンク体内部からエンジン冷却水を導出する導出パイプとを備えている。
【特許文献１】特開２００２−１８８４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、上記従来技術の蓄熱タンクに対して更なる保温性能の向上が求められている。これに対し、本発明者は鋭意検討を行い、タンク体内に熱媒流体を貯留している際には導入パイプおよび導出パイプを介した放熱が無視できないレベルにあり、この導入パイプおよび導出パイプを介した放熱を抑制すれば、保温性能の向上の余地があることを見出した。
【０００４】
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、保温性能の更なる向上が可能な蓄熱タンク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】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
内タンク（１１）と外タンク（１２）とを有し、内タンク（１１）と外タンク（１２）との間を真空状態として、内部に熱媒流体を保温貯留するための二重構造のタンク体（１０）と、
外タンク（１２）の外部から内タンク（１１）の内部に熱媒流体を導入するための導入パイプ（２０）と、
内タンク（１１）の内部から外タンク（１２）の外部に熱媒流体を導出するための導出パイプ（３０）と、を備え、
導入パイプ（２０）および導出パイプ（３０）は、いずれも内タンク（１１）と外タンク（１２）との間で巻回もしくは蛇行していることを特徴としている。
【０００６】
これによると、タンク体（１０）の内タンク（１１）と外タンク（１２）との間で、導入パイプ（２０）および導出パイプ（３０）の長さを、両パイプを直線的に配設した場合よりも長くすることができる。したがって、内タンク（１１）内に貯留する熱媒流体の熱が、導入パイプ（２０）および導出パイプ（３０）を介して外タンク（１２）の外部に放熱されることを抑制することができる。このようにして、保温性能の更なる向上を行うことができる。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明では、導入パイプ（２０）および導出パイプ（３０）は、外タンク（１２）の下部（１２３）から外タンク（１２）の外部に突出していることを特徴としている。
【０００８】
これによると、比較的低温の熱媒流体が貯留されることが多いタンク体（１０）の下部から導入パイプ（２０）および導出パイプ（３０）を外部に突出させるので、導入パイプ（２０）および導出パイプ（３０）を介した放熱を一層抑制することができ、保温性能のより一層の向上が可能となる。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明では、導入パイプ（２０）および導出パイプ（３０）は、巻回もしくは蛇行する部分が、内タンク（１１）の下部（１１３）と外タンク（１２）の下部（１１３）との間に配設されていることを特徴としている。
【００１０】
これによると、巻回もしくは蛇行した導入パイプ（２０）および導出パイプ（３０）を配置するためのスペースを比較的小さくすることができる。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明では、内タンク（１１）、外タンク（１２）、導入パイプ（２０）、および、導出パイプ（３０）は、いずれもアルミニウム材により形成されていることを特徴としている。
【００１２】
これによると、例えば軽量化等を目的として、比較的熱伝導率が大きなアルミニウム材を用いたタンク体（１０）や導出入パイプ（２０、３０）を採用したとしても放熱を抑制して保温性能を向上することが可能であり、本発明を適用する効果は極めて大きい。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明では、内タンク（１１）と外タンク（１２）との間に、内タンク（１１）を支持するための複数の支持パイプ部材（４０）を備え、これらの複数の支持パイプ部材（４０）は、内タンク（１１）の下部（１１３）の周縁部から、相互に下方に向かって放射状に拡がるように配設されて、外タンク（１２）に固定されていることを特徴としている。
【００１４】
これによると、重力方向である下方に向かって放射状に広がる複数の支持パイプ部材（４０）によって、内タンク（１１）を外タンク（１２）内で下方側から支持することができる。したがって、外タンク（１２）に対する内タンク（１１）の位置を安定して維持することができる。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明では、タンク体（１０）を構造体（１００）の取付け部に取り付けるためのブラケット（５０）を備え、このブラケット（５０）は、支持パイプ部材（４０）が外タンク（１２）に固定されている部位で、外タンク（１２）に係止していることを特徴としている。
【００１６】
これによると、内タンク（１１）を支持する支持パイプ部材（４０）と外タンク（１２）との固定位置と、外タンク（１２）とブラケット（５０）との固定位置とを、同じ位置とすることができる。したがって、外タンク（１２）の固定支持ばかりでなく、外タンク（１２）および支持パイプ部材（４０）を介した内タンク（１１）の固定支持も、強固なものとすることができる。
【００１７】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を適用した実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明を適用した一実施形態における蓄熱タンク１の全体構成を示す断面図であり、図２は、蓄熱タンク１内に配設される導入パイプ２０および導出パイプ３０の概略構成を示す斜視図である。ただし、図１では導入パイプ２０および導出パイプ３０は断面図示していない。
【００２０】
図１に示す蓄熱タンク１は、車両に搭載されて、図示しない液冷式熱機関の冷却用熱媒流体である水冷エンジンの冷却水を保温、貯留するためのものであって、内部に貯留した冷却水の熱量を水冷エンジンの暖機運転の促進や、車室内の即効暖房に用いるためのものである。
【００２１】
図１に示すように、蓄熱タンク１のタンク体は、内タンク１１および外タンク１２からなる二重タンク１０であり、内タンク１１と外タンク１２との間の空間を略真空状態の真空空間１４として断熱構造を形成した真空二重容器である。
【００２２】
内タンク１１は、例えばプレス加工等により上下二分割に形成された上分割体１１ａ、下分割体１１ｂを溶接、あるいはろう付により接合したものであり、縦方向に延びる円筒部１１１の上下両端部を略半球面状の頂面部１１２および底面部１１３で閉塞した構成となっている。
【００２３】
また、外タンク１２も、例えばプレス加工等により上下二分割に形成された上分割体１２ａ、下分割体１２ｂを溶接、あるいはろう付により接合したものであり、縦方向に延びる円筒部１２１の上下両端部を略半球面状の頂面部１２２および底面部１２３で閉塞した構成となっている。
【００２４】
内タンク１１および外タンク１２は、本例では、いずれも比較的安価で軽量なアルミニウム材により形成されている。両タンク１１、１２の板厚は、それぞれ１〜５ｍｍ程度としており、必要に応じて補強リブ等を設けて補強処置を施している。
【００２５】
外タンク１２の下部である底面部１２３には、内タンク１１と外タンク１２との間の空間を真空引きして真空空間１４とするための真空引き管１３が設けられている。なお、真空空間１４を真空炉内で真空化する場合には、この真空引き管１３は廃止することができる。
【００２６】
蓄熱タンク１には、外タンク１２の外部から内タンク１１の内部に冷却水を導入するための導入パイプ２０と、内タンク１１の内部から外タンク１２の外部に冷却水を導出するための導出パイプ３０とが設けられている。
【００２７】
図２にも示すように、導入パイプ２０は、下方端が図示しない外部配管が接続する接続端２１１となっている直管部２１と、上方端が内タンク１１内への冷却水の流出口２３１となっている直管部２３と、直管部２１と直管部２３とを繋ぐほぼ円周状に巻回された巻回部２２とからなっている。
【００２８】
また、導出パイプ３０も、上方端が内タンク１１内からの冷却水の流入口３１１となっている直管部３１と、下方端が図示しない外部配管が接続する接続端３３１となっている直管部３３と、直管部３１と直管部３３とを繋ぐほぼ円周状に巻回された巻回部３２とからなっている。
【００２９】
導入パイプ２０および導出パイプ３０は、内、外タンク１１、１２と同様に、比較的安価で軽量なアルミニウム材からなっており、内タンク１１、外タンク１２の貫通部では、内タンク１１、外タンク１２と溶接、あるいはろう付により接合されている。
【００３０】
図１から明らかなように、導入パイプ２０および導出パイプ３０のぞれぞれの巻回部２２、３２は、いずれも、真空空間１４の下部に配置されている。すなわち、巻回部２２、３２は、内タンク１１の下部である底面部１１３と外タンク１２の下部である底面部１２３との間でほぼ水平面内で巻き回されて、真空空間１４内に効率よく配置されている。
【００３１】
導入パイプ２０の直管部２３および導出パイプ３０の直管部３１は、いずれも内タンク１１の底面部１１３を貫通するように配置されている。そして、導入パイプ２０の流出口２３１は、内タンク１１内の底面近傍の略中央に開口し、導出パイプ３０の流入口３１１は、内タンク１１内の頂面近傍の略中央に開口している。
【００３２】
一方、導入パイプ２０の直管部２１および導出パイプ３０の直管部３３は、いずれも外タンク１２の底面部１２３を貫通するように配置されて、両パイプ２０、３０の二重タンク１０からの突出部位は、二重タンク１０の下面側となっている。
【００３３】
導入パイプ２０および導出パイプ３０は、いずれもパイプの小径化で伝熱量を低減して放熱を抑制するため、両パイプ２０、３０内を流れた冷却水が流通する場合もある図示しないヒータコアに接続するヒータパイプよりも細い配管（本例では、外径が８ｍｍのパイプ部材）を採用している。
【００３４】
内タンク１１と外タンク１２との間には、内タンク１１を支持するための複数の（本例では３本の）支持パイプ部材である支持パイプ４０が配設されている。
【００３５】
複数の支持パイプ４０は、内タンク１１の底面部１１３の周縁部から、下方に向かって互いに放射状に拡がるように配置され、それぞれの支持パイプ４０の上端部４１は内タンク１１の底面部１１３にかしめ固定され、下端部４２は外タンク１２の底面部１２３の最外縁部にかしめ固定されている。
【００３６】
具体的には、それぞれの支持パイプ４０は、軸線が内タンク１１の満水時の重心を通り、可能な限り末広がりとなるように（下端部４２同士が外タンク１２の内径いっぱいにまで広がるように）配置されている。また、複数の支持パイプ４０は、内タンク１１の周方向において均等に（本例ではそれぞれ１２０°の間隔で）配置されている。
【００３７】
支持パイプ４０を、その軸線が内タンク１１の重心より低い位置を通るように配置すると、換言すれば、図１図示状態よりも更に水平方向に傾斜させて配置すると、蓄熱タンク１に振動等が加わった際に内タンク１１の頂部側が振れるという不具合を発生し易い。また、支持パイプ４０を、その軸線が内タンク１１の重心より高い位置を通るように配置すると、換言すれば、図１図示状態よりも水平方向への傾斜を減少されて配置すると、蓄熱タンク１に振動等が加わった際に内タンク１１の全体が振れるという不具合を発生し易い。ところが、本実施形態によれば、上記のいずれのモードの振動も抑制することができる。
【００３８】
また、支持パイプ４０は、内タンク１１から外タンク１２への熱伝導を極力小さくするため、及び、耐振動性を確実に確保するための剛性を得るために、ステンレス材を採用し、その板厚は比較的薄い０．５〜１ｍｍ程度としている。
【００３９】
本例では、内タンク１１および外タンク１２をいずれもアルミニウム材により形成しているため、両タンク１１、１２と支持パイプ４０との固定は、接合が比較的困難な溶接、ろう付等によらず、比較的低コストで確実な固定が可能なかしめ加工を採用している。
【００４０】
図１に示すように、二重タンク１０の下方側には、この二重タンク１０を車両の構造体１００に取り付けるためのブラケット５０が装着されている。
【００４１】
このブラケット５０は、タンク側に係止するための複数のタンク側係止プレート５１と、車両の構造体１００の取付け部に係止するための車両側係止プレート５２とを螺着して構成している。
【００４２】
複数の（本例では３つの）タンク側係止プレート５１は、図１から明らかなように、支持パイプ４０をかしめ固定している外タンク１２の各かしめ固定箇所において、外タンク１２の外周側からかしめ加工により形成された凹部内に係止するように配置されている。
【００４３】
一方、車両側係止プレート５２は、縦断面がＬ字状をなすように折れ曲がっており、図１紙面表裏方向に延びて複数のタンク側係止プレート５１が螺着される水平面部５２１と、水平面部５２１の紙面裏側端から垂下し車両構造体１００に取り付く垂直面部５２２とから構成されている。そして、この垂直面部５２２が車両構造体１００に螺着されて、ブラケット５０を介して蓄熱タンク１が車両の構造体１００の取付け部に取り付けられている。
【００４４】
すなわち、ブラケット５０は、支持パイプ４０が外タンク１２に固定されている部位で、外タンク１２に係止しており、換言すれば、車両取付け用のブラケット５０は、二重タンク１０の外タンク１２が支持パイプ４０をかしめているかしめ部をつかんで、蓄熱タンク１を車両に取り付けている。
【００４５】
ここで、上記構成の蓄熱タンク１の製造方法の一例を簡単に説明する。
【００４６】
蓄熱タンク１を製造するときは、まず、内タンク１１の下分割体１１ｂに支持パイプ４０の上端部４１をかしめ固定する。そして次に、導入パイプ２０および導出パイプ３０の直管部２３、３１を下分割体１１ｂの貫通孔に挿通してろう付接合する。そして、下分割体１１ｂに上分割体１１ａを溶接接合し、内タンク１１を完成する。
【００４７】
内タンク１１を完成したら、外タンク１２の下分割体１２ｂの貫通孔に導入パイプ２０および導出パイプ３０の直管部２１、３３を挿通させつつ、下分割体１２ｂに支持パイプ４０の下端部４２をかしめ固定する。そして、導入パイプ２０および導出パイプ３０の直管部２１、３３を外タンク１２下分割体１２ｂにろう付接合する。さらに、下分割体１２ｂに上分割体１２ａを溶接接合し、外タンク１２を完成する。
【００４８】
このように、内タンク１１および外タンク１２を完成したら、下タンク１２に設けられた真空引き管１３から真空引きして、内タンク１１と外タンク１２との間を略真空状態としたら真空引き管１３を封止し、真空空間１４の形成を完了し、真空断熱構造の二重タンク１０の製造を完了する。そして、この二重構造タンク１０に、ブラケット５０を取り付け、車両に搭載する前の蓄熱タンク１が完成する。
【００４９】
上述の構成の蓄熱タンク１によれば、導入パイプ２０および導出パイプ３０を、いずれも内タンク１１と外タンク１２との間の真空空間１４内で巻回させている。したがって、内タンク１１と外タンク１２との間における導入パイプ２０および導出パイプ３０の長さを、両パイプを直線的に配設した場合よりも長くすることができる。このようにして、内タンク１１内に保温貯蔵する高温の冷却水の熱が、導入パイプ２０および導出パイプ３０を介して外タンク１２の外部に放熱されることを抑制することができ、保温性能を向上することができる。
【００５０】
また、導入パイプ２０および導出パイプ３０は、外タンク１２の底面部１２３から外部に突出している。すなわち、二重タンク１０の最下部から導入パイプ２０および導出パイプ３０が外部に突出している。二重タンク１０内では内タンク１１内の下部ほど低温水が貯留されるので、上記構成によれば、導入パイプ２０および導出パイプ３０を介した放熱を一層抑制して、保温性能を一層向上することができる。
【００５１】
また、蓄熱タンク１は、支持パイプ４０を除く、内タンク１１、外タンク１２、導入パイプ２０、および、導出パイプ３０が、いずれも比較的熱伝導率が大きなアルミニウム材により形成されている。したがって、軽量化され比較的安価な蓄熱タンク１であっても、二重タンク１０内に貯留した冷却水からの放熱を抑制して、保温性能を大きく向上することができる。
【００５２】
また、導入パイプ２０および導出パイプ３０は、巻回部２２、３２が、内タンク１１の底面部１１３と外タンク１２の底面部１１３との間に配設されている。したがって、巻回部２２、３２を有する導入パイプ２０および導出パイプ３０を配置するためのスペースを比較的小さくすることができる。
【００５３】
また、内タンク１１と外タンク１２との間に設けた内タンク１１を支持するための複数の支持パイプ４０は、内タンク１１の底面部１１３の周縁から、相互に下方に向かって放射状に拡がるように配設されて、外タンク１２に固定されている。したがって、重力方向に向かって放射状に広がる複数の支持パイプ４０によって、内タンク１１を外タンク１２内で下方側から支持して、外タンク１２に対する内タンク１１の位置を安定して維持することができる。
【００５４】
また、蓄熱タンク１を車両の構造体１００の取付け部に取り付けるためのブラケット５０は、支持パイプ４０が外タンク１２にかしめ固定されている部位で、外タンク１２に係止している。すなわち、ブラケット５０は、外タンク１２が支持パイプ４０をかしめるかしめ部をつかんで蓄熱タンク１を車両に取り付け、外タンク１２、支持パイプ４０、内タンク１１を統括して保持している。
【００５５】
したがって、内タンク１１を支持する支持パイプ４０と外タンク１２とのかしめ固定位置と、外タンク１２とブラケット５０との係止固定位置とを、同じ位置とすることができ、外タンク１２の固定支持ばかりでなく、外タンク１２および支持パイプ４０を介した内タンク１１の固定支持も、強固なものとすることができ、確実な耐振性を確保している。
【００５６】
（他の実施形態）
上記一実施形態では、導入パイプ２０および導出パイプ３０は、いずれも内タンク１１と外タンク１２との間の真空空間１４内に巻回部２２、３２を有していたが、これに限定されるものではなく、例えば図３に示すように、蛇行する蛇行部１２２、１３２を有して導入パイプ１２０および導出パイプ１３０を長くするものであってもよい。また、巻回形状や蛇行形状も図示した形状に限定されるものではない。さらに、巻回部と蛇行部とを組み合わせたものであってもよい。
【００５７】
また、上記一実施形態では、内タンク１１および外タンク１２（すなわち二重タンク１０）は、いずれも縦長の円筒状のタンクであったが、タンク形状はこれに限定されるものではない。例えば、図４に示す蓄熱タンク２０１ように横長の円筒状であってもよく、偏平円筒状、直方体形状、あるいは搭載スペースに合わせた異形状であってもかまわない。
【００５８】
また、上記一実施形態では、導入パイプ２０および導出パイプ３０の巻回部２２、３２は、いずれも内タンク１１の底面部１１３と外タンク１２の底面部１２３との間に（すなわち、真空空間１４内の下方部に）配置されていたが、これに限定されるものではない。例えば、図５に示す蓄熱タンク３０１ように、導入パイプ２０の巻回部２２は内タンク１１の下方側に配置し、導出パイプ３３０の巻回部３３２を内タンク１１の円筒部の側方外周部に配置するものであってもよい。また、両パイプの巻回部を内タンクの側方外周部や上方部に配置するものであってもよい。
【００５９】
また、上記一実施形態では、支持パイプ４０を除く各構成部材をアルミニウム材により形成した所謂アルミニウム製蓄熱タンクとしていたが、他の材料により構成するものであってもよい。例えば、鉄鋼材料により形成するものであってもよい。また、支持パイプ部材もステンレス材に限定されるものではない。
【００６０】
また、上記一実施形態では、蓄熱タンク１は車両に搭載されるものであったが、これに限定されるものではなく、例えば定置式であってもかまわない。また、貯留する熱媒流体も冷却水に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明を適用した一実施形態における蓄熱タンク１の全体構成を示す断面図である。
【図２】蓄熱タンク１内に配設される導入パイプ２０および導出パイプ３０の概略構成を示す斜視図である。
【図３】他の実施形態における導入パイプ１２０および導出パイプ１３０の概略構成を示す斜視図である。
【図４】他の実施形態における蓄熱タンク２０１の全体構成を示す断面図である。
【図５】他の実施形態における蓄熱タンク３０１の全体構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  蓄熱タンク
１０  二重タンク（タンク体）
１１  内タンク
１２  外タンク
２０  導入パイプ
２２  巻回部（導入パイプの巻回する部分）
３０  導出パイプ
３２  巻回部（導出パイプの巻回する部分）
４０  支持パイプ（支持パイプ部材）
５０  ブラケット
１００  構造体
１１３  底面部（内タンクの下部）
１２３  底面部（外タンクの下部）
【図１】
2009250043.tif 000003
【図２】
2009250043.tif 000004
【図３】
2009250043.tif 000005
【図４】
2009250043.tif 000006
【図５】
2009250043.tif 000007