JP7222314B2

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Info

Publication number: JP7222314B2
Application number: JP2019110089A
Authority: JP
Inventors: 亮福田
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2019-06-13
Filing date: 2019-06-13
Publication date: 2023-02-15
Anticipated expiration: 2039-06-13
Also published as: JP2020202337A

Description

Translated fromJapanese

本発明は、容器内部に熱を蓄積するための蓄熱容器に関する。 The present invention relates to a heat storage container for storing heat inside the container.

従来、熱電素子を用いて容器内部を冷却及び放熱することにより容器内部の温度を調整する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, there is known a technique of adjusting the temperature inside a container by cooling the inside of the container and dissipating heat using a thermoelectric element (see, for example, Patent Document 1).

特開２００１－３４９６５３号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-349653

特許文献１に記載の容器は、熱電素子を用いて容器内部の温度を調整することができるが、容器内部に熱を蓄積することには適していない。容器内部に熱を蓄積するための蓄熱容器は、例えば、容器内部と容器外部との間に真空層を設けた断熱構造を有している。 The container described inPatent Document 1 can adjust the temperature inside the container using a thermoelectric element, but is not suitable for accumulating heat inside the container. A heat storage container for accumulating heat inside the container has, for example, a heat insulating structure in which a vacuum layer is provided between the inside and the outside of the container.

しかし、このような蓄熱容器において、外気又は熱源と接触する部分（例えば、蓄熱容器の蓋）は、蓄熱容器の高温側から低温側へ熱流束が生じるので、蓄熱容器の内部の熱が蓄熱容器の外部へ逃げやすいという問題が生じていた。 However, in such a heat storage container, a heat flux occurs from the high temperature side to the low temperature side of the heat storage container at the portion that contacts the outside air or the heat source (for example, the lid of the heat storage container). There was a problem that it was easy to escape to the outside of the

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、蓄熱容器に蓄積された熱の保温性能を向上させることを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to improve the heat retaining performance of the heat accumulated in the heat storage container.

本発明の第１の態様の蓄熱容器は、発熱部を包囲する断熱構造と、前記断熱構造に形成された開口部に収容可能な蓋と、を備え、前記蓋は、一端と他端との温度差に応じて電力を発生する熱電素子と、前記熱電素子が発生した電力により熱を発するヒータと、を有する。 A heat storage container according to a first aspect of the present invention includes a heat insulating structure surrounding a heat generating part, and a lid that can be accommodated in an opening formed in the heat insulating structure. It has a thermoelectric element that generates electric power according to a temperature difference, and a heater that generates heat from the electric power generated by the thermoelectric element.

また、前記熱電素子は、前記ヒータよりも前記開口部から遠い位置に設けられてもよい。 Further, the thermoelectric element may be provided at a position farther from the opening than the heater.

また、前記熱電素子は、前記蓋において前記開口部から最も遠い側に設けられており、前記ヒータは、前記蓋において前記開口部に最も近い側に設けられてもよい。 Further, the thermoelectric element may be provided on the side of the lid farthest from the opening, and the heater may be provided on the side of the lid closest to the opening.

また、前記ヒータは、前記熱電素子が発した電力に加えて、外部電源から供給される電力により熱を発してもよい。 Further, the heater may generate heat by power supplied from an external power source in addition to the power generated by the thermoelectric element.

また、前記蓄熱容器は、車両に搭載されており、前記断熱構造は、前記発熱部としての前記車両の内燃機関を包囲してもよい。 Further, the heat storage container may be mounted on a vehicle, and the heat insulating structure may surround an internal combustion engine of the vehicle as the heat generating portion.

本発明によれば、蓄熱容器に蓄積された熱の保温性能を向上させることができるという効果を奏する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, there exists an effect that the heat retention performance of the heat accumulate|stored in the heat storage container can be improved.

本実施形態に係る蓄熱容器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the heat storage container which concerns on this embodiment.本実施形態に係る蓋の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the lid|cover which concerns on this embodiment.蓋の変形例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the modification of a lid|cover.

［蓄熱容器の構成］
図１は、本実施形態に係る蓄熱容器１の構成を示す図である。蓄熱容器１は、内部に熱を蓄積することを目的としている。図１に示すように、蓄熱容器１は、断熱構造１１と、開口部１２と、蓋１３とを有する。[Configuration of heat storage container]
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of aheat storage container 1 according to this embodiment. Theheat storage container 1 is intended to store heat inside. As shown in FIG. 1 , theheat storage container 1 has aheat insulation structure 11 , anopening 12 and alid 13 .

断熱構造１１は、発熱部Ｈを包囲しており、発熱部Ｈが発する熱の外部への伝達を遮断する。具体的には、断熱構造１１は、内壁１１１と外壁１１２との間に真空層１１３を有しており、真空層１１３により発熱部Ｈが発する熱の外部への伝達を遮断する。 Theheat insulating structure 11 surrounds the heat generating portion H and blocks the heat generated by the heat generating portion H from being transmitted to the outside. Specifically, theheat insulating structure 11 has avacuum layer 113 between theinner wall 111 and theouter wall 112, and thevacuum layer 113 blocks the transmission of heat generated by the heat generating portion H to the outside.

発熱部Ｈは、蓄熱容器１の内部に設けられ、熱を発する。発熱部Ｈが発した熱は、断熱構造１１及び蓋１３に伝達される。発熱部Ｈは、例えば、内燃機関、ヘッドランプ又はアクチュエータ等の作動時に熱を発する車両の構成部材である。 The heat generating part H is provided inside theheat storage container 1 and generates heat. The heat generated by the heat generating portion H is transferred to theheat insulation structure 11 and thelid 13 . The heat-generating part H is, for example, a vehicle component that generates heat when an internal combustion engine, a headlamp, an actuator, or the like is operated.

開口部１２は、断熱構造１１の一部に形成されており、蓋１３を収容可能である。
蓋１３は、開口部１２に収容され、開口部１２に収容された状態で、一方の面が発熱部Ｈに接し、他方の面が蓄熱容器１の外部と接する。蓋１３は、発熱部Ｈと蓄熱容器１の外部との間に収容されるので、蓄熱容器１の高温側（発熱部Ｈ側）から低温側（外部側）へ熱流束が生じることにより、蓄熱容器１の内部の熱が蓋１３を介して蓄熱容器１の外部へ伝達される。Theopening 12 is formed in a part of theinsulating structure 11 and can accommodate thelid 13 .
Thelid 13 is housed in the opening 12 , and in the state of being housed in the opening 12 , one surface is in contact with the heat generating part H and the other surface is in contact with the outside of theheat storage container 1 . Since thelid 13 is accommodated between the heat generating part H and the outside of theheat storage container 1, a heat flux is generated from the high temperature side (heat generating part H side) of theheat storage container 1 to the low temperature side (outside). Heat inside thecontainer 1 is transferred to the outside of theheat storage container 1 through thelid 13 .

［蓋の構成］
図２は、本実施形態に係る蓋１３の構成を示す図である。具体的には、図２（ａ）は、蓋１３の詳細な構成を示す図であり、図２（ｂ）は、蓋１３付近で伝達される熱の温度勾配を示す図である。図２（ａ）に示すように、蓋１３は、断熱部材１３０と、熱電素子１３１と、ヒータ１３２と、電圧変換部１３３とを有する。[Construction of lid]
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of thelid 13 according to this embodiment. Specifically, FIG. 2A is a diagram showing the detailed configuration of thelid 13, and FIG. As shown in FIG. 2( a ), thelid 13 has aheat insulating member 130 , athermoelectric element 131 , aheater 132 and avoltage converter 133 .

断熱部材１３０は、熱電素子１３１とヒータ１３２との間に設けられ、断熱材で構成される。 Theheat insulating member 130 is provided between thethermoelectric element 131 and theheater 132, and is made of heat insulating material.

熱電素子１３１は、ヒータ１３２よりも開口部１２から遠い位置に設けられており、電圧変換部１３３を介してヒータ１３２と電気的に接続されている。熱電素子１３１は、例えば、ゼーベック効果を利用して、蓋１３の一端（高温側）と他端（低温側）との温度差に応じて電力を発生する。熱電素子１３１は、例えばＢｉ－Ｔｅ系、Ｐｂ－Ｔｅ系又はＳｉ－Ｇｅ系等の熱電変換材料で構成される。 Thethermoelectric element 131 is provided at a position farther from theopening 12 than theheater 132 and is electrically connected to theheater 132 via thevoltage converter 133 . Thethermoelectric element 131 uses, for example, the Seebeck effect to generate electric power according to the temperature difference between one end (high temperature side) and the other end (low temperature side) of thelid 13 . Thethermoelectric element 131 is composed of a thermoelectric conversion material such as Bi--Te, Pb--Te, or Si--Ge.

ヒータ１３２は、蓋１３において開口部１２に近い位置に設けられており、電圧変換部１３３を介して熱電素子１３１と電気的に接続されている。ヒータ１３２は、熱電素子１３１が発生した電力により熱を発する。 Theheater 132 is provided in thelid 13 at a position close to theopening 12 and electrically connected to thethermoelectric element 131 via thevoltage converter 133 . Theheater 132 generates heat by the electric power generated by thethermoelectric element 131 .

電圧変換部１３３は、例えば、直流変換器（ＤＣ－ＤＣコンバータ）及びレギュレータ等を含む。電圧変換部１３３は、熱電素子１３１が発生した電力をヒータ１３２で使用可能な電圧に変換し、変換後の電圧をヒータ１３２に供給する。 Thevoltage converter 133 includes, for example, a direct current converter (DC-DC converter) and a regulator. Thevoltage converter 133 converts the electric power generated by thethermoelectric element 131 into a voltage that can be used by theheater 132 and supplies the converted voltage to theheater 132 .

熱電素子１３１は、蓋１３において開口部１２から最も遠い側に設けられており、ヒータ１３２は、蓋１３において開口部１２に最も近い側に設けられていることが好ましい。蓋１３がこのように構成されていることで、蓋１３の一端と他端との温度差が大きくなり、熱電素子１３１が発生する電力を大きくすることができる。 Thethermoelectric element 131 is preferably provided on the side of thelid 13 farthest from the opening 12 , and theheater 132 is preferably provided on the side of thelid 13 closest to the opening 12 . By configuring thelid 13 in this manner, the temperature difference between one end and the other end of thelid 13 increases, and the electric power generated by thethermoelectric element 131 can be increased.

ここで、蓋１３における熱流束と温度勾配との関係について説明する。蓋１３は、厚さに比べて面積が大きく、熱が厚さ方向にのみ１次元的に伝達されると仮定することができる。また、蓋１３は、一定の熱伝導率を有し、熱が蓋１３全体に伝達されると仮定することができる。 Here, the relationship between the heat flux and the temperature gradient in thelid 13 will be explained. It can be assumed that thelid 13 has a large area compared to its thickness, and heat is transferred one-dimensionally only in the thickness direction. It can also be assumed that thelid 13 has a constant thermal conductivity such that heat is transferred throughout thelid 13 .

このような場合、蓄熱容器１の高温側から低温側へ熱流束が生じると、蓋１３付近において、図２（ｂ）に示すような温度勾配が生じる。図２（ｂ）の温度勾配Ａは、熱電素子１３１及びヒータ１３２が動作していないときの温度勾配であり、温度勾配Ｂは、熱電素子１３１及びヒータ１３２が動作しているときの温度勾配である。 In such a case, when a heat flux occurs from the high temperature side to the low temperature side of theheat storage container 1, a temperature gradient occurs near thelid 13 as shown in FIG. 2(b). The temperature gradient A in FIG. 2B is the temperature gradient when thethermoelectric element 131 and theheater 132 are not operating, and the temperature gradient B is the temperature gradient when thethermoelectric element 131 and theheater 132 are operating. be.

熱電素子１３１が電力を発生し、発生した電力によりヒータ１３２が熱を発すると、蓋１３全体が加熱されるので、蓋１３の内部の温度差が減少し、蓄熱容器１の高温側から低温側へ生じる熱流束が緩和される。その結果、蓋１３における温度勾配Ｂは、蓋１３における温度勾配Ａよりも緩やかな変動となる。このように蓄熱容器１は、ヒータ１３２が発する熱により蓄熱容器１の高温側から低温側へ生じる熱流束を緩和することができるので、蓄熱容器１に蓄積された熱の保温性能を向上させることができる。 When thethermoelectric element 131 generates electric power and the generated electric power causes theheater 132 to generate heat, theentire lid 13 is heated. The heat flux generated to the As a result, the temperature gradient B in thelid 13 fluctuates more slowly than the temperature gradient A in thelid 13 . In this way, theheat storage container 1 can reduce the heat flux generated from the high temperature side to the low temperature side of theheat storage container 1 by the heat generated by theheater 132, so that the heat retention performance of the heat accumulated in theheat storage container 1 can be improved. can be done.

蓄熱容器１は、例えば車両に搭載されており、断熱構造１１は、発熱部Ｈとしての車両の内燃機関を包囲する。車両にこのような蓄熱容器１が設けられていることで、アイドリング中における内燃機関の保温性能が向上する。また、蓄熱容器１は、ヘッドランプ、作動しているアクチュエータの近傍等のような車両において熱を蓄積することを必要とする部位に適用されてもよい。 Theheat storage container 1 is mounted, for example, on a vehicle, and theheat insulating structure 11 surrounds the internal combustion engine of the vehicle as the heat generating section H. By providing such aheat storage container 1 in the vehicle, the heat retention performance of the internal combustion engine during idling is improved. Theheat storage vessel 1 may also be applied to areas of the vehicle that need to store heat, such as headlamps, the vicinity of active actuators, and the like.

［変形例１］
図３は、蓋１３の変形例の構成を示す図である。図３に示す変形例では、蓋１３の電圧変換部１３３に外部電源１３４及び制御部１３５が接続されている。ヒータ１３２は、熱電素子１３１が発した電力に加えて、外部電源１３４から供給される電力により熱を発してもよい。このようにすることで、蓄熱容器１は、蓄熱容器１の高温側から低温側へ生じる熱流束による熱の変動量に相当する電力を熱電素子１３１により供給し、さらに加熱が必要な場合、外部電源１３４から供給される電力によりヒータ１３２を加熱することができる。[Modification 1]
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a modified example of thelid 13. As shown in FIG. In the modification shown in FIG. 3 , anexternal power source 134 and acontrol section 135 are connected to thevoltage conversion section 133 of thelid 13 . Theheater 132 may generate heat by power supplied from theexternal power source 134 in addition to the power generated by thethermoelectric element 131 . By doing so, theheat storage container 1 supplies electric power corresponding to the heat fluctuation amount due to the heat flux generated from the high temperature side to the low temperature side of theheat storage container 1 by thethermoelectric element 131, and when further heating is required, the external Theheater 132 can be heated by power supplied from thepower supply 134 .

また、マイクロコンピュータ等で構成される制御部１３５が電圧変換部１３３及び外部電源１３４の動作を制御してもよい。例えば、制御部１３５は、内燃機関のアイドリング中には電圧変換部１３３及び外部電源１３４を動作させ、内燃機関のアイドリング停止時には電圧変換部１３３及び外部電源１３４の動作を停止させるように制御する。このようにすることで、蓄熱容器１は、ヒータ１３２の動作を切り替えることにより容器内部において熱を使う量を調節することができる。 Also, thecontrol unit 135 configured by a microcomputer or the like may control the operations of thevoltage conversion unit 133 and theexternal power supply 134 . For example, thecontrol unit 135 controls to operate thevoltage conversion unit 133 and theexternal power supply 134 while the internal combustion engine is idling, and stop the operation of thevoltage conversion unit 133 and theexternal power supply 134 when the internal combustion engine stops idling. By doing so, theheat storage container 1 can adjust the amount of heat used inside the container by switching the operation of theheater 132 .

［変形例２］
上述した実施形態では、熱電素子１３１は、蓋１３において開口部１２から最も遠い側に設けられており、ヒータ１３２は、蓋１３において開口部１２に最も近い側に設けられている。しかし、熱電素子１３１及びヒータ１３２が設けられる位置は、上述した位置に限定されない。[Modification 2]
In the embodiment described above, thethermoelectric element 131 is provided on the side of thelid 13 farthest from theopening 12 , and theheater 132 is provided on the side of thelid 13 closest to theopening 12 . However, the positions where thethermoelectric elements 131 andheaters 132 are provided are not limited to the positions described above.

例えば、蓄熱容器１は、蓋１３において高温側と低温側との温度差が大きい側に熱電素子１３１を設けてもよい。具体的には、蓄熱容器１の外部に熱を奪いやすい媒体がある場合、熱電素子１３１は、蓋１３において開口部１２から最も遠い側に設けられてもよい。また、蓄熱容器１の発熱部Ｈに熱を奪いやすい媒体がある場合、熱電素子１３１は、蓋１３において開口部１２から最も近い側に設けられてもよい。 For example, theheat storage container 1 may be provided with thethermoelectric element 131 on the side of thelid 13 where the temperature difference between the high temperature side and the low temperature side is large. Specifically, when there is a medium that easily absorbs heat outside theheat storage container 1 , thethermoelectric element 131 may be provided on the farthest side from theopening 12 in thelid 13 . Further, when there is a medium that easily absorbs heat in the heat generating portion H of theheat storage container 1 , thethermoelectric element 131 may be provided on the side of thelid 13 closest to theopening 12 .

このように蓄熱容器１は、高温側と低温側との温度差が大きい側に熱電素子１３１を設けることにより蓄熱容器１に蓄積される熱の保温性能を向上させることができる。また、蓄熱容器１において、発熱部Ｈに替えて、冷却材等が流れる低温部が設けられてもよい。このようにすることで、蓄熱容器１は、低温部の冷却性能を向上させることができる。 By providing thethermoelectric element 131 on the side of theheat storage container 1 where the temperature difference between the high temperature side and the low temperature side is large, the heat retention performance of the heat accumulated in theheat storage container 1 can be improved. Further, in theheat storage container 1, instead of the heat generation section H, a low temperature section through which a coolant or the like flows may be provided. By doing so, theheat storage container 1 can improve the cooling performance of the low temperature section.

［蓄熱容器１による効果］
以上説明したように、蓄熱容器１は、一端と他端との温度差に応じて電力を発生する熱電素子１３１と、熱電素子１３１が発生した電力により熱を発するヒータ１３２と、を有する蓋１３を有している。このようにすることで、蓄熱容器１は、ヒータ１３２が発する熱により蓄熱容器１の高温側から低温側へ生じる熱流束を緩和することができるので、蓄熱容器１に蓄積された熱の保温性能を向上させることができる。[Effect of heat storage container 1]
As described above, theheat storage container 1 includes thelid 13 having thethermoelectric element 131 that generates electric power according to the temperature difference between one end and the other end, and theheater 132 that generates heat by the electric power generated by thethermoelectric element 131. have. By doing so, theheat storage container 1 can reduce the heat flux generated from the high temperature side to the low temperature side of theheat storage container 1 by the heat generated by theheater 132, so the heat retention performance of the heat accumulated in theheat storage container 1 can be improved.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the gist thereof. be. For example, all or part of the device can be functionally or physically distributed and integrated in arbitrary units. In addition, new embodiments resulting from arbitrary combinations of multiple embodiments are also included in the embodiments of the present invention. The effect of the new embodiment caused by the combination has the effect of the original embodiment.

１蓄熱容器
１１断熱構造
１１１内壁
１１２外壁
１１３真空層
１２開口部
１３蓋
１３１熱電素子
１３２ヒータ
１３３電圧変換部
１３４外部電源
１３５制御部
Ｈ発熱部1heat storage container 11heat insulation structure 111inner wall 112outer wall 113vacuum layer 12opening 13lid 131thermoelectric element 132heater 133voltage converter 134external power supply 135 controller H heat generator

Claims

Translated fromJapanese

車両に搭載された蓄熱装置であって、
発熱部を包囲する断熱構造と、
前記断熱構造に形成された開口部に収容可能な蓋と、
を備え、
前記蓋は、
一端と他端との温度差に応じて電力を発生する熱電素子と、
前記熱電素子が発生した電力により熱を発するヒータと、
を有し、
前記断熱構造は、前記発熱部としての前記車両の内燃機関を包囲する、
蓄熱容器。A heat storage device mounted on a vehicle,
a heat insulating structure surrounding the heat generating part;
a lid that can be accommodated in an opening formed in the heat insulating structure;
with
The lid is
a thermoelectric element that generates electric power according to the temperature difference between one end and the other end;
a heater that generates heat by the electric power generated by the thermoelectric element;
has
The heat insulating structure surrounds the internal combustion engine of the vehicle as the heat generating part ,
heat storage container.

前記熱電素子は、前記ヒータよりも前記開口部から遠い位置に設けられている、請求項１に記載の蓄熱容器。 2. The heat storage container according to claim 1, wherein said thermoelectric element is provided at a position farther from said opening than said heater.

前記熱電素子は、前記蓋において前記開口部から最も遠い側に設けられており、
前記ヒータは、前記蓋において前記開口部に最も近い側に設けられている、請求項１又は２に記載の蓄熱容器。The thermoelectric element is provided on the farthest side from the opening in the lid,
The heat storage container according to claim 1 or 2, wherein the heater is provided on the side of the lid that is closest to the opening.

前記ヒータは、前記熱電素子が発した電力に加えて、外部電源から供給される電力により熱を発する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の蓄熱容器。The heater generates heat by power supplied from an external power source in addition to the power generated by the thermoelectric element.
The heat storage container according to any one of claims 1 to 3.