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JP2006226628A - Heat storage device - Google Patents

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JP2006226628A
JP2006226628A JP2005042293A JP2005042293A JP2006226628A JP 2006226628 A JP2006226628 A JP 2006226628A JP 2005042293 A JP2005042293 A JP 2005042293A JP 2005042293 A JP2005042293 A JP 2005042293A JP 2006226628 A JP2006226628 A JP 2006226628A
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heat storage
fluid
plate
plates
storage material
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

【課題】 蓄熱装置の低コスト化を図りつつ、流体の圧力損失を抑制するとともに、蓄熱材と流体との間での熱交換効率を一層高めること。
【解決手段】 蓄熱装置10は、蓄熱材を充填する蓄熱材充填空間30・・・とこの蓄熱材充填空間に隣接して流体を通す流体通路40・・・とを設けた蓄熱モジュール11を備える。蓄熱モジュールは、積層された複数の平板状のプレート20・・・からなる。複数のプレートは一方の面に形成された溝状の流体通路と、他方の面に形成された溝状の蓄熱材充填空間とを備える。互いに隣接し合う一対のプレート同士は、流体通路を有する面同士が互いに向かい合うように重なっている。プレートを面方向から見たときに、一方のプレートの流体通路に対して、他方のプレートの流体通路は概ね直交している。互いに直交する流体通路同士は、直交する位置で連通している。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the pressure loss of a fluid and further improve the heat exchange efficiency between a heat storage material and a fluid while reducing the cost of the heat storage device.
A heat storage device (10) includes a heat storage module (11) provided with a heat storage material filling space (30) filled with a heat storage material and a fluid passage (40) passing a fluid adjacent to the heat storage material filling space. . The heat storage module is composed of a plurality of stacked flat plates 20. The plurality of plates include a groove-shaped fluid passage formed on one surface and a groove-shaped heat storage material filling space formed on the other surface. A pair of adjacent plates overlap each other so that surfaces having fluid passages face each other. When the plate is viewed from the surface direction, the fluid passage of the other plate is substantially orthogonal to the fluid passage of one plate. The fluid passages orthogonal to each other communicate with each other at orthogonal positions.
[Selection] Figure 1

Description

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。   The present invention relates to a heat storage device of a type in which heat energy is exchanged between a heat storage material and a heat exchange fluid.

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により起動が円滑になる。蓄熱装置を採用することにより、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ことができる。このような蓄熱装置の熱伝達効率を高めるようにした技術も、知られている(例えば、特許文献1−2参照。)。
また、一般的な熱交換器の熱伝達効率を高めた技術についても、種々のものが知られている(例えば、特許文献3参照。)。
特開2004−271119公報 特開2003−336979公報 特開平5−149687号公報
2. Description of the Related Art In recent years, development of a heat storage device that promotes effective use of energy by applying thermal energy stored in a heat storage material to a heat exchange fluid such as cooling water has been advanced. For example, in an engine, while a lot of waste heat is generated during driving, startup is smoothed by applying a heat amount at the time of starting. By adopting the heat storage device, it is possible to store the waste heat that is being driven and use it for warming up at the start. A technique for increasing the heat transfer efficiency of such a heat storage device is also known (see, for example, Patent Document 1-2).
Various techniques for improving the heat transfer efficiency of a general heat exchanger are also known (see, for example, Patent Document 3).
JP 2004-271119 A Japanese Patent Laid-Open No. 2003-336979 JP-A-5-149687

特許文献1に示す従来の蓄熱装置を、次の図11に基づいて説明する。
図11(a)〜(c)は第1の従来の蓄熱装置の概要図である。(a)は側方から見た蓄熱装置の断面構成を示し、(b)は蓄熱板並びに二重管の平面構成を示し、(c)は蓄熱板の断面構成を示す(二重管を省略)。
A conventional heat storage device shown in Patent Document 1 will be described with reference to FIG.
FIGS. 11A to 11C are schematic views of a first conventional heat storage device. (A) shows the cross-sectional configuration of the heat storage device viewed from the side, (b) shows the planar configuration of the heat storage plate and the double tube, and (c) shows the cross-sectional configuration of the heat storage plate (the double tube is omitted). ).

図11に示すように、従来の蓄熱装置100は、円筒形密閉タンク101の中に、複数の中空円盤状の蓄熱板102・・・を多数のスペーサ103・・・を介して積層しつつ収容し、さらに、円筒形密閉タンク101の中心で、蓄熱板102・・・に二重管104を貫通させたというものである。蓄熱板102は、内部空間に蓄熱材Ahを封入した密閉容器である。   As shown in FIG. 11, a conventional heat storage device 100 accommodates a plurality of hollow disk-shaped heat storage plates 102... In addition, the double pipe 104 is penetrated through the heat storage plates 102 at the center of the cylindrical sealed tank 101. The heat storage plate 102 is a sealed container in which the heat storage material Ah is sealed in the internal space.

流入口105から導入された流体Fluは、二重管104の外管106に入り、外管106の外周面にある多数の開口(図示せず)から矢印f1・・・に示すように放射状に流出し、蓄熱板102,102間の隙間107・・・を流れつつ蓄熱材Ahと熱交換し、矢印f2・・・に示すように上昇して二重管104の内管108に入り、さらに流出口109から導出される。   The fluid Flu introduced from the inflow port 105 enters the outer tube 106 of the double tube 104 and radiates from a large number of openings (not shown) on the outer peripheral surface of the outer tube 106 as indicated by arrows f1. It flows out and exchanges heat with the heat storage material Ah while flowing through the gaps 107 between the heat storage plates 102, 102, rises as shown by arrows f2, and enters the inner tube 108 of the double tube 104, and Derived from the outlet 109.

従来の蓄熱装置100によれば、隙間107・・・を流れる流体Fluを、多数のスペーサ103・・・によって乱すことにより、蓄熱材Ahと流体Fluとの間の熱交換効率を、ある程度は高めることができる。しかし、蓄熱板102の表面から突出した小さい半円球状のスペーサ103・・・に流体Fluを当てるだけであるから、流体Fluを均一に乱流にすることは容易でない。このような構成で熱交換効率を高めるには、改良の余地がある。熱交換効率を一層高めるには、例えば、特許文献2又は特許文献3に示す従来の技術を採用することが考えられる。   According to the conventional heat storage device 100, the heat exchange efficiency between the heat storage material Ah and the fluid Flu is increased to some extent by disturbing the fluid Flu flowing through the gaps 107 by the large number of spacers 103. be able to. However, since the fluid Flu is only applied to the small hemispherical spacers 103... Protruding from the surface of the heat storage plate 102, it is not easy to make the fluid Flu uniformly turbulent. In order to increase the heat exchange efficiency with such a configuration, there is room for improvement. In order to further increase the heat exchange efficiency, for example, it is conceivable to adopt the conventional technique shown in Patent Document 2 or Patent Document 3.

次に、特許文献2に示す従来の蓄熱装置を、図12に基づいて説明する。
図12(a)〜(c)は第2の従来の蓄熱装置の概要図である。(a)は側方から見た蓄熱装置の断面構成を示し、(b)は蓄熱装置の要部を模式的に示し、(c)は蓄熱装置の要部を分解して示す。
Next, a conventional heat storage device disclosed in Patent Document 2 will be described with reference to FIG.
12A to 12C are schematic views of a second conventional heat storage device. (A) shows the cross-sectional structure of the thermal storage apparatus seen from the side, (b) shows typically the principal part of a thermal storage apparatus, (c) decomposes | disassembles and shows the principal part of a thermal storage apparatus.

図12に示すように、従来の蓄熱装置200は、密閉タンク201の中に、複数の平盤状のユニット202・・・を積層しつつ収容したというものである。ユニット202は積層した3個の板材、すなわち、第1の板材203と第2の板材204と第3の板材205とからなる。
これらの板材203,204,205は、それぞれ上面に平坦な凹部203a,204a又は205aを有する。この結果、第1の板材203の凹部203aに蓄熱材充填空間206を設け、第2の板材204の凹部204aに排熱温水通路207を設け、第3の板材205の凹部205aに給温水通路208を設けることができる。
図12(c)に示すように、第1の板材203の凹部203aは第1の伝熱フィン211を備え、第2の板材204の凹部204aは第2の伝熱フィン212を備え、第3の板材205の凹部205aは第3の伝熱フィン213を備える。これらの伝熱フィン211〜213はコルゲート状を呈する。
As shown in FIG. 12, the conventional heat storage device 200 is configured such that a plurality of flat plate-like units 202. The unit 202 includes three stacked plate members, that is, a first plate member 203, a second plate member 204, and a third plate member 205.
Each of these plate members 203, 204, and 205 has a flat recess 203a, 204a, or 205a on the upper surface. As a result, the heat storage material filling space 206 is provided in the recess 203a of the first plate member 203, the exhaust heat hot water passage 207 is provided in the recess 204a of the second plate member 204, and the hot water supply passage 208 is provided in the recess 205a of the third plate member 205. Can be provided.
As shown in FIG. 12C, the recess 203a of the first plate 203 is provided with the first heat transfer fin 211, the recess 204a of the second plate 204 is provided with the second heat transfer fin 212, and the third The recess 205 a of the plate member 205 includes third heat transfer fins 213. These heat transfer fins 211 to 213 have a corrugated shape.

図12(b)に示すように、排熱温水通路207を流れる排熱温水Weは、給温水通路208を流れる給温水Wiと熱交換をしつつ、蓄熱材充填空間206内の蓄熱材Ahと熱交換をすることができる。また、給温水通路208を流れる給温水Wiは、排熱温水Weと熱交換をしつつ、蓄熱材充填空間206内の蓄熱材Ahと熱交換をすることができる。   As shown in FIG. 12B, the exhaust heat hot water We flowing through the exhaust heat hot water passage 207 exchanges heat with the hot water Wi flowing through the heat supply water passage 208, and the heat storage material Ah in the heat storage material filling space 206. Heat exchange can be performed. Further, the hot water Wi flowing through the hot water passage 208 can exchange heat with the heat storage material Ah in the heat storage material filling space 206 while exchanging heat with the exhaust heat hot water We.

従来の蓄熱装置200によれば、第1・第2・第3の伝熱フィン211〜213を設けることで、熱交換効率を、ある程度は高めることができる。しかし、伝熱フィン211〜213を設けるので、製造コストが増大する。また、伝熱フィン211〜213を設けた分、蓄熱装置200全体が大型になるとともに重量が増大する。しかも、大がかりな伝熱フィン211〜213の間に流体を通過させるのであるから、熱交換効率の向上の程度に比べて、流体の圧力損失の増大の程度は極めて大きい。   According to the conventional heat storage device 200, the heat exchange efficiency can be increased to some extent by providing the first, second, and third heat transfer fins 211 to 213. However, since the heat transfer fins 211 to 213 are provided, the manufacturing cost increases. Further, as the heat transfer fins 211 to 213 are provided, the entire heat storage device 200 becomes larger and the weight increases. In addition, since the fluid is passed between the large heat transfer fins 211 to 213, the degree of increase in the pressure loss of the fluid is extremely large as compared with the degree of improvement in the heat exchange efficiency.

次に、一般的な熱交換器の熱伝達効率を高めた技術として、特許文献3に示す従来の技術を、次の図13に基づいて説明する。
図13(a),(b)は従来の熱交換器の概要図である。(a)は分解した熱交換器を示し、(b)は熱交換器の断面構成を示す。
Next, as a technique for improving the heat transfer efficiency of a general heat exchanger, the conventional technique shown in Patent Document 3 will be described with reference to FIG.
FIGS. 13A and 13B are schematic views of a conventional heat exchanger. (A) shows the decomposed heat exchanger, and (b) shows the cross-sectional configuration of the heat exchanger.

図13に示すように、従来の熱交換器300は、上下一対の伝熱プレート301,301を一定の空間302(流体通路302)を介して互いに向かい合わせ、さらに上下の伝熱プレート301,301から流体通路302を介して互いに相手側のプレート301近くまで、多数の細分化された伝熱フィン303・・・を延ばすことで、流体通路302を流れる流体との伝熱面積を確保したというものである。このような従来の熱交換器300によれば、伝熱フィン303・・・を流体の流れ方向や逆方向へ規則的に傾斜させることで、伝熱フィン303・・・の間を通過した流体に乱流を発生させることができる。この結果、熱交換効率を高めることができる。   As shown in FIG. 13, a conventional heat exchanger 300 has a pair of upper and lower heat transfer plates 301 and 301 facing each other through a fixed space 302 (fluid passage 302), and further upper and lower heat transfer plates 301 and 301. The heat transfer area with the fluid flowing through the fluid passage 302 is secured by extending a number of subdivided heat transfer fins 303 to the other plate 301 through the fluid passage 302 to each other. It is. According to such a conventional heat exchanger 300, the fluid that has passed between the heat transfer fins 303 is formed by regularly inclining the heat transfer fins 303 in the fluid flow direction or the reverse direction. Can generate turbulent flow. As a result, the heat exchange efficiency can be increased.

しかし、このような従来の熱交換器300では、上下の伝熱プレート301,301に多数の細分化された伝熱フィン303・・・を設ける必要があるので、製造コストが増大する。また、多数の伝熱フィン303・・・を設けた分、熱交換器300全体が大型になるとともに重量が増大する。しかも、大がかりな伝熱フィン303・・・の間に流体を通過させるのであるから、熱交換効率の向上の程度に比べて、流体の圧力損失の増大の程度は極めて大きい。   However, in such a conventional heat exchanger 300, since it is necessary to provide a large number of subdivided heat transfer fins 303 on the upper and lower heat transfer plates 301, 301, the manufacturing cost increases. In addition, the heat exchanger 300 as a whole is increased in size and weight due to the provision of the large number of heat transfer fins 303. In addition, since the fluid is passed between the large heat transfer fins 303..., The degree of increase in the pressure loss of the fluid is extremely large compared to the degree of improvement in the heat exchange efficiency.

以上の説明から明らかなように、図11に示す従来の蓄熱装置100に、図12に示す従来の蓄熱装置200又は図13に示す従来の熱交換器300の技術を、そのまま採用することはできず、更なる改良の余地がある。   As is clear from the above description, the technology of the conventional heat storage device 200 shown in FIG. 12 or the conventional heat exchanger 300 shown in FIG. 13 can be directly adopted for the conventional heat storage device 100 shown in FIG. There is room for further improvement.

本発明は、蓄熱装置の低コスト化を図りつつ、流体の圧力損失を抑制するとともに、蓄熱材と流体との間での熱交換効率を一層高めた技術を提供することを課題とする。   This invention makes it a subject to provide the technique which raised the heat exchange efficiency between the thermal storage material and the fluid while suppressing the pressure loss of the fluid, aiming at the cost reduction of a thermal storage apparatus.

請求項1に係る発明は、蓄熱材を充填する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設けた蓄熱モジュールを備え、蓄熱材と流体との間で熱エネルギーを交換する蓄熱装置において、
蓄熱モジュールを、積層された複数の平板状のプレートで構成し、
これら複数のプレートに各々、一方の面に形成された溝状の流体通路と、他方の面に形成された溝状の蓄熱材充填空間とを備え、
複数のプレートのうち、互いに隣接し合う一対のプレート同士を、流体通路を有する面同士が互いに向かい合うように重ね合わせ、
これら一対のプレートを面方向から見たときに、一方のプレートの流体通路に対して、他方のプレートの流体通路を概ね直交させ、
これらの互いに直交する流体通路同士を、直交する位置で連通させたことを特徴とする。
The invention according to claim 1 includes a heat storage module provided with a heat storage material filling space for filling the heat storage material and a fluid passage through which the fluid passes adjacent to the heat storage material filling space, and heat is generated between the heat storage material and the fluid. In a heat storage device that exchanges energy,
The heat storage module is composed of a plurality of stacked flat plates,
Each of the plurality of plates includes a groove-like fluid passage formed on one surface, and a groove-like heat storage material filling space formed on the other surface,
Among a plurality of plates, a pair of adjacent plates are overlapped so that surfaces having fluid passages face each other,
When these pair of plates are viewed from the surface direction, the fluid passages of the other plate are substantially orthogonal to the fluid passages of one plate,
These fluid passages orthogonal to each other are communicated at orthogonal positions.

請求項2に係る発明は、請求項1において、複数のプレートを、それぞれ流体通路を複数形成した四辺形のプレートとし、さらに、複数の流体通路を、四辺形における四辺のうち、互いに対向し合う二辺間に延びる略直線状の通路としたことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the plurality of plates are quadrilateral plates each having a plurality of fluid passages, and the plurality of fluid passages face each other out of the four sides of the quadrilateral. A substantially linear passage extending between the two sides is characterized.

請求項3に係る発明は、請求項2において、蓄熱装置に、四辺形における1つの角を挟んだ二辺に臨む流体導入ヘッダと、この二辺とは異なる他の二辺に臨む流体導出ヘッダとを備えることで、流体導入ヘッダを、複数のプレートに形成され互いに直交し合う各流体通路の各一端に連通し、流体導出ヘッダを、互いに直交し合う各流体通路の各他端に連通するように構成したことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the heat storage device includes a fluid introduction header that faces two sides sandwiching one corner of the quadrilateral and a fluid derivation header that faces two other sides different from the two sides. The fluid introduction header is communicated with each one end of each fluid passage formed on a plurality of plates and orthogonal to each other, and the fluid lead-out header is communicated with each other end of each fluid passage orthogonal to each other. It is configured as described above.

請求項4に係る発明は、請求項3において、流体導入ヘッダと複数のプレートとの間、及び、流体導出ヘッダと複数のプレートとの間に、蓄熱材充填空間の端と複数の流体通路の端との間を遮断する、遮断板を設けたことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the end of the heat storage material filling space and the plurality of fluid passages are provided between the fluid introduction header and the plurality of plates and between the fluid lead-out header and the plurality of plates. The present invention is characterized in that a blocking plate for blocking between the ends is provided.

請求項5に係る発明は、請求項2において、複数の流体通路同士が直交し且つ連通する位置を、一定ピッチで配列した複数位置としたことを特徴とする。   The invention according to claim 5 is characterized in that, in claim 2, the positions at which the plurality of fluid passages are orthogonal and communicate with each other are a plurality of positions arranged at a constant pitch.

請求項6に係る発明は、請求項1から請求項5のいずれか1項において、他方のプレートが、表裏反転し且つ一方のプレートに対して90°位相を変えたときに、一方のプレートと同一の形状となる部材であることを特徴とする。   The invention according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein when the other plate is turned upside down and the phase is changed by 90 ° with respect to the one plate, It is the member used as the same shape, It is characterized by the above-mentioned.

請求項1に係る発明では、積層された複数のプレートにおける各々の片面に、溝状の流体通路を備え、この流体通路を有している面同士が互いに向かい合うように、隣接し合う一対のプレート同士を重ね合わせ、これら一対のプレートを面方向から見たときに、一方のプレートの流体通路に対して、他方のプレートの流体通路を概ね直交させ、さらに、これら互いに直交する流体通路同士を、互いに直交する位置で連通させたことにより、互いに直交している流体通路を流れている流体同士を、直交位置で勢い良く混ぜ合わせることができる。すなわち、互いに直交する流体の流れによって、流体には概ね一定方向に渦を巻く渦流を発生させることができる。
このように流体が渦流になることで、蓄熱材と流体との間の熱伝達効率が高まるので、その分だけ伝熱面積を低減させることができる。伝熱面積が下がるので、蓄熱装置の小型化や軽量化を図ることができる。
しかも、互いに直交している流体通路を流れる流体同士を、直交位置で勢い良く混ぜ合わせて、一定方向に渦を巻く渦流(互いに逆向きの渦流)を発生させるだけであるから、流体の圧力損失を抑制することができる。従って、熱伝達効率を高めるとともに、流体の圧力損失を抑制した高性能の蓄熱装置を提供することができる。
さらには、互いに直交している流体通路同士を、互いに直交する位置で連通させただけの、簡単な構成によって、流体を容易に渦流にすることができる。熱伝達効率の良い蓄熱装置を、安価に生産することができる。
このようにして、蓄熱装置の低コスト化を図りつつ、蓄熱材と流体との間での熱交換効率を一層高めることができる。
In the invention according to claim 1, a pair of adjacent plates is provided with groove-like fluid passages on each side of the plurality of stacked plates, and the surfaces having the fluid passages face each other. When the two plates are overlapped and the pair of plates are viewed from the surface direction, the fluid passages of the other plate are substantially orthogonal to the fluid passages of one plate, and further, the fluid passages orthogonal to each other are By communicating at positions orthogonal to each other, the fluids flowing through the fluid passages orthogonal to each other can be vigorously mixed at the orthogonal positions. That is, by the flow of fluids orthogonal to each other, a vortex that vortexes in a substantially constant direction can be generated in the fluid.
Since the fluid becomes a vortex in this way, the heat transfer efficiency between the heat storage material and the fluid is increased, so that the heat transfer area can be reduced accordingly. Since the heat transfer area is reduced, the heat storage device can be reduced in size and weight.
In addition, fluid pressure loss occurs because fluids flowing in mutually perpendicular fluid passages are vigorously mixed at orthogonal positions to generate vortices that vortex in a certain direction (vortices opposite to each other). Can be suppressed. Therefore, it is possible to provide a high-performance heat storage device that increases the heat transfer efficiency and suppresses the pressure loss of the fluid.
Furthermore, the fluid can be easily swirled by a simple configuration in which the fluid passages orthogonal to each other are communicated at positions orthogonal to each other. A heat storage device with good heat transfer efficiency can be produced at low cost.
In this way, the heat exchange efficiency between the heat storage material and the fluid can be further increased while reducing the cost of the heat storage device.

請求項2に係る発明では、複数の四辺形のプレートにおいて、互いに対向し合う二辺間に、複数の流体通路を略直線状に延びるように形成したので、積層されたプレート間で互いに直交する複数の流体通路同士を、交差する位置で容易に連通させることができる。しかも、連通させる構成を、より簡単にすることができる。   In the invention according to claim 2, in the plurality of quadrilateral plates, the plurality of fluid passages are formed so as to extend substantially linearly between the two sides facing each other, so that the stacked plates are orthogonal to each other. A plurality of fluid passages can be easily communicated with each other at crossing positions. In addition, the configuration for communication can be simplified.

請求項3に係る発明では、四辺形の1つの角を挟んだ二辺に流体導入ヘッダを臨ませたので、複数のプレートに形成され互いに直交し合う各流体通路の各一端に、流体導入ヘッダを連通させることができる。このため、1個の流体導入ヘッダから、互いに直交し合う各流体通路の各一端に、流体を分配することができる。
また、この二辺とは異なる他の二辺に流体導出ヘッダを臨ませたので、互いに直交し合う各流体通路の各他端に、流体導出ヘッダを連通させることができる。このため、互いに直交し合う各流体通路の各他端から、1個の流体導出ヘッダに、流体を集めて導出することができる。
このように、互いに直交し合う複数の流体通路に対して、流体の導入又は導出をする部材は各々1個ですむ。このため、部品数が少なく簡単な蓄熱装置にすることができる。
In the invention according to claim 3, since the fluid introduction header faces two sides sandwiching one corner of the quadrilateral, the fluid introduction header is formed at each end of each fluid passage formed on a plurality of plates and orthogonal to each other. Can be communicated. Therefore, it is possible to distribute the fluid from one fluid introduction header to each end of each fluid passage that is orthogonal to each other.
Further, since the fluid outlet header faces the other two sides different from the two sides, the fluid outlet header can be communicated with each other end of each fluid passage orthogonal to each other. For this reason, the fluid can be collected and led out from each other end of each fluid passage orthogonal to each other to one fluid lead-out header.
In this way, only one member is required to introduce or lead out the fluid with respect to the plurality of fluid passages orthogonal to each other. For this reason, it can be set as a simple thermal storage apparatus with few parts.

請求項4に係る発明では、流体導入ヘッダと複数のプレートとの間、及び、流体導出ヘッダと複数のプレートとの間に遮断板を設けただけの簡単な構成によって、蓄熱材充填空間の端とこの蓄熱材充填空間に隣接した流体通路の端との間を、容易に遮断することができる。   In the invention according to claim 4, the end of the heat storage material filling space is formed by a simple configuration in which a blocking plate is provided between the fluid introduction header and the plurality of plates and between the fluid outlet header and the plurality of plates. And the end of the fluid passage adjacent to the heat storage material filling space can be easily blocked.

請求項5に係る発明では、複数の流体通路同士を一定ピッチで直交させ且つ連通させたので、流体通路を流れている流体に対して、一定ピッチ毎に渦流を発生させることができる。渦流の発生箇所が多くなるので、蓄熱材と流体との間の熱伝達効率を、より高めることができる。   In the invention according to claim 5, since the plurality of fluid passages are orthogonal to each other and communicated with each other at a constant pitch, a vortex can be generated at a constant pitch with respect to the fluid flowing through the fluid passage. Since the generation | occurrence | production location of a eddy current increases, the heat transfer efficiency between a thermal storage material and a fluid can be improved more.

請求項6に係る発明では、一対のプレートのうち、他方のプレートを表裏反転し且つ一方のプレートに対して90°位相を変えたときに、一方のプレートと同一の形状となるようにしたので、一方のプレートと他方のプレートとを共用することができる。従って、いずれか一方のプレートを準備すればよい。このため、蓄熱装置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。   In the invention according to claim 6, when the other plate of the pair of plates is turned upside down and the phase is changed by 90 ° with respect to the one plate, the same shape as the one plate is obtained. One plate and the other plate can be shared. Therefore, any one plate may be prepared. For this reason, the kind of member which comprises a thermal storage apparatus can be suppressed, As a result, reduction of manufacturing cost can be aimed at.

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分解図である。図1に示すように蓄熱装置10は、蓄熱モジュール11と、蓄熱モジュール11の下面を塞ぐ底板12と、蓄熱モジュール11の上面を塞ぐ蓋板13と、蓄熱モジュール11の側面を塞ぐ流体導入ヘッダ60並びに流体導出ヘッダ70と、蓄熱モジュール11の側面と各ヘッダ60,70との間に介在する4個の遮断板80・・・とからなる。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an exploded view of a heat storage device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the heat storage device 10 includes a heat storage module 11, a bottom plate 12 that closes the lower surface of the heat storage module 11, a lid plate 13 that closes the upper surface of the heat storage module 11, and a fluid introduction header 60 that closes the side surface of the heat storage module 11. In addition, the fluid outlet header 70 and four blocking plates 80... Interposed between the side surface of the heat storage module 11 and the headers 60, 70.

先に蓄熱モジュール11について説明し、その後に他の部材12,13,60〜80について説明する。
蓄熱モジュール11は、積層された複数の平板状のプレート20・・・(・・・は複数を示す。以下同じ)からなり、複数の蓄熱材充填空間30・・・及び複数の流体通路40・・・を一体に備える。プレート20・・・について、以下に説明する。
First, the heat storage module 11 will be described, and then the other members 12, 13, 60 to 80 will be described.
The heat storage module 11 includes a plurality of stacked flat plates 20 (... indicates a plurality; the same applies hereinafter), and includes a plurality of heat storage material filling spaces 30 ... and a plurality of fluid passages 40.・ ・ Integrated with The plates 20 will be described below.

図2は本発明に係る蓄熱モジュールにおける一対のプレートを分解した状態で表した斜視図であり、図1に対応させて表した。図3は本発明に係る蓄熱モジュールにおける複数のプレートの平面図である。   FIG. 2 is a perspective view showing the pair of plates in the heat storage module according to the present invention in an exploded state, corresponding to FIG. FIG. 3 is a plan view of a plurality of plates in the heat storage module according to the present invention.

図2及び図3に示すように、複数のプレート20・・・は、それぞれ四辺形のプレート(板)である。この四辺形は、4つの内角が全て直角な方形(長方形を含む)であることが好ましく、さらには、正方形であることが最も好ましい。以下、複数のプレート20・・・については、正方形である構成を例に説明する。   2 and 3, each of the plurality of plates 20 is a quadrilateral plate (plate). The quadrilateral is preferably a square (including a rectangle) in which all four interior angles are perpendicular, and more preferably a square. Hereinafter, the plurality of plates 20 will be described by taking a square configuration as an example.

ここで、図3に示すように、プレート20の四辺に符号を付し、図時計回りに第1辺21、第2辺22、第3辺23及び第4辺24と言うことにする。四辺21〜24のうち、第1辺21と第3辺23とは互いに対向し合う二辺である。この二辺21,23とは異なる他の二辺、すなわち、第2辺22と第4辺24とは互いに対向し合う二辺である。   Here, as shown in FIG. 3, reference numerals are given to the four sides of the plate 20, and the first side 21, the second side 22, the third side 23, and the fourth side 24 are called clockwise in the figure. Of the four sides 21 to 24, the first side 21 and the third side 23 are two sides facing each other. Two other sides different from the two sides 21 and 23, that is, the second side 22 and the fourth side 24 are two sides facing each other.

第1辺21と第2辺22とで挟んだ角25を第1の角25と言い、第2辺22と第3辺23とで挟んだ角26を第2角26と言い、第3辺23と第4辺24とで挟んだ角27を第3角27と言い、第4辺24と第1辺21とで挟んだ角28を第4角28と言う。これらの角25〜28は全て直角である。   A corner 25 sandwiched between the first side 21 and the second side 22 is referred to as a first corner 25, a corner 26 sandwiched between the second side 22 and the third side 23 is referred to as a second corner 26, and the third side. A corner 27 sandwiched between the second side 24 and the fourth side 24 is referred to as a third corner 27, and a corner 28 sandwiched between the fourth side 24 and the first side 21 is referred to as a fourth corner 28. These corners 25-28 are all right angles.

図2に示すように、上下一対のプレート20,20のうち、上側のプレート20のことを第1のプレート20Aと言い、下側のプレート20のことを第2のプレート20Bと言うことにする。第1のプレート20Aは、溝状の複数の蓄熱材充填空間30・・・及び溝状の複数の流体通路40・・・を備えた、一方のプレートである。   As shown in FIG. 2, of the pair of upper and lower plates 20, 20, the upper plate 20 is referred to as a first plate 20A, and the lower plate 20 is referred to as a second plate 20B. . The first plate 20A is one plate provided with a plurality of groove-shaped heat storage material filling spaces 30... And a plurality of groove-shaped fluid passages 40.

図2及び図3に示すように、複数の蓄熱材充填空間30・・・及び溝状の複数の流体通路40・・・は、互いに平行に配置した略直線状の通路であり、1個ずつ交互に配列したものである。このように配列することで、各蓄熱材充填空間30・・・に対して各流体通路40・・・を個別に隣接させることができる。
複数の蓄熱材充填空間30・・・は一定の等ピッチで配列し、複数の流体通路40・・・も一定の等ピッチで配列することになる。これらの蓄熱材充填空間30・・・及び流体通路40・・・は、互いに対向し合う二辺間、すなわち、第1辺21から第3辺23まで延びて貫通している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the plurality of heat storage material filling spaces 30 and the plurality of groove-like fluid passages 40 are substantially straight passages arranged in parallel to each other, one by one. They are arranged alternately. By arranging in this way, each fluid passage 40... Can be individually adjacent to each heat storage material filling space 30.
The plurality of heat storage material filling spaces 30 are arranged at a constant pitch, and the plurality of fluid passages 40 are also arranged at a constant pitch. These heat storage material filling spaces 30... And fluid passages 40... Extend through two sides facing each other, that is, from the first side 21 to the third side 23.

一方、第2のプレート20Bは、表裏反転し且つ第1のプレート20Aに対して位相を90°だけ変えたときに、第1のプレート20Aと同一の形状となる、他方のプレートである。つまり、第2のプレート20Bは、第1のプレート20Aと全く同一の部材を、表裏逆向きに配置し且つ位相を90°だけ変えた構成である。   On the other hand, the second plate 20B is the other plate that has the same shape as the first plate 20A when the front and back are reversed and the phase is changed by 90 ° with respect to the first plate 20A. In other words, the second plate 20B has a configuration in which exactly the same members as the first plate 20A are arranged in the opposite directions and the phase is changed by 90 °.

このように、一対のプレート20A,20Bのうち、第2のプレート20Bを表裏反転し且つ第1のプレート20Aに対して90°位相を変えたときに、第1のプレート20Aと同一の形状となるようにしたので、第1のプレート20Aと第2のプレート20Bとを共用することができる。従って、いずれか一方のプレートを準備すればよい。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。   As described above, when the second plate 20B of the pair of plates 20A and 20B is turned upside down and the phase thereof is changed by 90 ° with respect to the first plate 20A, the same shape as the first plate 20A is obtained. As a result, the first plate 20A and the second plate 20B can be shared. Therefore, any one plate may be prepared. For this reason, the kind of member which comprises the thermal storage apparatus 10 can be suppressed, As a result, reduction of manufacturing cost can be aimed at.

位相を90°変えたので、これら一対のプレート20A,20Bを面方向から見たとき(すなわち、図3を紙面の表裏方向から見たとき)に、第1のプレート20Aにおける蓄熱材充填空間30・・・並びに流体通路40・・・に対して、第2のプレート20Bにおける蓄熱材充填空間30・・・並びに流体通路40・・・は、概ね直交することになる。なお、概ね直交には、完全に直交するものを含むものとする。   Since the phase is changed by 90 °, when the pair of plates 20A and 20B are viewed from the surface direction (that is, when FIG. 3 is viewed from the front and back direction of the paper surface), the heat storage material filling space 30 in the first plate 20A. ... and the fluid passages 40 ..., the heat storage material filling spaces 30 ... and the fluid passages 40 ... in the second plate 20B are substantially orthogonal to each other. Note that the term “substantially orthogonal” includes those that are completely orthogonal.

複数の蓄熱材充填空間30・・・は、底31・・・に、長手方向に一定ピッチで上下貫通した(すなわち、板厚方向に貫通した)複数の蓄熱材通過孔32・・・を有する。蓄熱材通過孔32・・・は、蓄熱モジュール11全体の蓄熱材通過孔でもある。   The plurality of heat storage material filling spaces 30... Have a plurality of heat storage material passage holes 32... Vertically penetrated at a constant pitch in the longitudinal direction (that is, penetrated in the plate thickness direction). . The heat storage material passage holes 32 are also heat storage material passage holes of the entire heat storage module 11.

図4(a),(b)は本発明に係る複数のプレートの断面構成図である。(a)は、図2の4−4線方向の断面構成を表した図であり、上側の第1のプレート20Aと下側の第2のプレート20Bとを互いに向かい合わせにした分解状態を示す。
図2及び図4(a)に示すように、上側の第1のプレート20Aは、水平な下側の板面20a(第2のプレート20Bと対向する一方の面20a)に形成された複数の流体通路40・・・と、水平な上側の板面20b(他方の面20b)に形成された複数の蓄熱材充填空間30・・・とを有する。このような第1のプレート20Aは、例えばアルミニウム合金等の金属製板材のプレス成形品である。
4A and 4B are cross-sectional configuration diagrams of a plurality of plates according to the present invention. (A) is a figure showing the cross-sectional structure of the 4-4 line direction of FIG. 2, and shows the decomposition | disassembly state which made upper 1st plate 20A and lower 2nd plate 20B face each other. .
As shown in FIGS. 2 and 4 (a), the upper first plate 20A has a plurality of horizontal lower plate surfaces 20a (one surface 20a facing the second plate 20B). Fluid passages 40 and a plurality of heat storage material filling spaces 30 formed on the horizontal upper plate surface 20b (the other surface 20b). The first plate 20A is a press-formed product of a metal plate material such as an aluminum alloy.

より詳しく説明すると、第1のプレート20Aは、下側の板面20aから上方へ窪んだ流体通路40と、下側の板面20aと面一である凸面部51(底51)を有する凸条50とを、板面20aに沿って交互に且つ横1列に配列したものである。流体通路40と凸条50とは、略直角四辺形の断面を呈する。さらに流体通路40の底41及び凸条50の凸面部51は、板面20aに平行で平坦な部分である。   More specifically, the first plate 20A is a convex line having a fluid passage 40 that is recessed upward from the lower plate surface 20a and a convex portion 51 (bottom 51) that is flush with the lower plate surface 20a. 50 are alternately arranged in a horizontal row along the plate surface 20a. The fluid passage 40 and the ridge 50 have a substantially quadrilateral cross section. Further, the bottom 41 of the fluid passage 40 and the convex surface portion 51 of the ridge 50 are flat portions parallel to the plate surface 20a.

上述のように、第1のプレート20Aが板材のプレス成形品であるから、凸条50を上の板面20b側から見たときに、凹凸形状は反転する。すなわち、第1のプレート20Aにおける凸条50の裏側の部分は窪む。この裏側の窪んだ部分(すなわち、溝)が蓄熱材充填空間30となる。このようにして、第1のプレート20Aに流体通路40・・・及び蓄熱材充填空間30・・・を形成した。   As described above, since the first plate 20A is a press-formed product of a plate material, the uneven shape is reversed when the ridge 50 is viewed from the upper plate surface 20b side. That is, the portion on the back side of the ridge 50 in the first plate 20A is recessed. The recessed portion (that is, the groove) on the back side becomes the heat storage material filling space 30. In this way, the fluid passages 40 and the heat storage material filling spaces 30 are formed in the first plate 20A.

複数のプレート20・・・のうち、互いに隣接し合う一対のプレート20A,20B同士は、流体通路40・・・を有する面20a,20a同士が互いに向かい合うように重なり合っている。
複数の第1のプレート20A,20Aと複数の第2のプレート20B,20Bとを交互に重ね合わせることで、複数の流体通路40・・・同士並びに複数の凸条50・・・同士を互いに向かい合わせ、凸面部51,51同士を重ね合わせた構成を図4(b)に示す。
この状態において、凸条50,50の凸面部51,51同士を接合することで、プレート20,20同士を接合して、蓄熱モジュール11を構成することができる。なお、接合としては溶接、ロウ付け、接着等がある。
Among a plurality of plates 20 ..., a pair of plates 20A, 20B adjacent to each other overlap with each other such that surfaces 20a, 20a having fluid passages 40 ... face each other.
By alternately superposing the plurality of first plates 20A, 20A and the plurality of second plates 20B, 20B, the plurality of fluid passages 40... And the plurality of ridges 50. FIG. 4B shows a configuration in which the convex portions 51 and 51 are overlapped with each other.
In this state, the heat storage module 11 can be configured by joining the convex portions 51, 51 of the ridges 50, 50 together to join the plates 20, 20 together. In addition, there exist welding, brazing, adhesion | attachment etc. as joining.

このような構成にすることで、第1のプレート20Aにおける蓄熱材充填空間30は、第2のプレート20Bの板面20aで区切られた空間となる。第2のプレート20Bにおける蓄熱材充填空間30は、第1のプレート20Aの板面20aで区切られた空間となる。これらの蓄熱材充填空間30・・・は蓄熱材Shを充填するものである。   With such a configuration, the heat storage material filling space 30 in the first plate 20A becomes a space partitioned by the plate surface 20a of the second plate 20B. The heat storage material filling space 30 in the second plate 20B is a space partitioned by the plate surface 20a of the first plate 20A. These heat storage material filling spaces 30 are filled with the heat storage material Sh.

一方、第1のプレート20Aにおける流体通路40は、第2のプレート20Bの板面20aで区切られた空間となる。第2のプレート20Bにおける流体通路40は、第1のプレート20Aの板面20aで区切られた空間となる。これらの流体通路40・・・は流体Fuを通すものである。   On the other hand, the fluid passage 40 in the first plate 20A is a space partitioned by the plate surface 20a of the second plate 20B. The fluid passage 40 in the second plate 20B is a space partitioned by the plate surface 20a of the first plate 20A. These fluid passages 40... Pass the fluid Fu.

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。
The heat storage material Sh is a material (latent heat storage material) that undergoes a phase change from a liquid to a solid, specifically a paraffin type, a sugar alcohol type such as erythritol, xylitol, sorbitol, or magnesium nitrate hexahydrate. It consists of salt hydrates.
The fluid Fu is a liquid that can exchange heat with the heat storage material Sh, that is, a heat exchange fluid (refrigerant, heat medium), for example, cooling water for engine cooling. The fluid Fu includes cold water and hot water.

流体通路40は蓄熱材充填空間30に隣接し、この蓄熱材充填空間30よりも幅狭の空間である。蓄熱材充填空間30と流体通路40とは、壁20cによって互いに区切られているので、互いに非連通である。この壁20cは、蓄熱材充填空間30と流体通路40との間で熱交換をするための、伝熱板の役割を兼ねる。壁20cの厚みは、第1・第2のプレート20A,20Bの1枚の板厚に相当するので、極めて薄い。さらには、壁20cはプレート1枚だけであるから、均一な厚みである。この結果、蓄熱材充填空間30に充填された蓄熱材Shと、流体通路40を流れる流体Fuとの間で、熱エネルギーの交換を均一に行うことができるので、熱交換効率をより一層高めることができる。   The fluid passage 40 is adjacent to the heat storage material filling space 30 and is a narrower space than the heat storage material filling space 30. Since the heat storage material filling space 30 and the fluid passage 40 are separated from each other by the wall 20c, they are not in communication with each other. The wall 20 c also serves as a heat transfer plate for exchanging heat between the heat storage material filling space 30 and the fluid passage 40. The thickness of the wall 20c is very thin because it corresponds to the thickness of one of the first and second plates 20A and 20B. Furthermore, since the wall 20c is only one plate, it has a uniform thickness. As a result, the heat energy can be uniformly exchanged between the heat storage material Sh filled in the heat storage material filling space 30 and the fluid Fu flowing through the fluid passage 40, so that the heat exchange efficiency can be further improved. Can do.

図5(a),(b)は本発明に係る上下一対の流体通路同士が交差する部分の構成図である。(a)は上下の流体通路40,40同士が互いに交差する位置で連通した構成を示す。(b)は(a)のb−b線断面構成を示す。   FIGS. 5A and 5B are configuration diagrams of a portion where a pair of upper and lower fluid passages according to the present invention intersect. (A) shows the structure which communicated in the position where the upper and lower fluid passages 40 and 40 mutually cross | intersect. (B) shows the bb line cross-section structure of (a).

図2及び図5に示すように、第1のプレート20Aに形成された流体通路40は、下方が開放した細長い溝である。また、第2のプレート20Bに形成された流体通路40は、上方が開放した細長い溝である。このため、上下一対の流体通路40,40同士は、互いに交差する位置で連通することになる。つまり、上下一対の流体通路40,40間には、互いに連通する連通部44を有する。   As shown in FIGS. 2 and 5, the fluid passage 40 formed in the first plate 20 </ b> A is a long and narrow groove that opens downward. Further, the fluid passage 40 formed in the second plate 20B is a long and narrow groove opened upward. For this reason, a pair of upper and lower fluid passages 40, 40 communicate with each other at positions intersecting each other. That is, a communication portion 44 that communicates with each other is provided between the pair of upper and lower fluid passages 40, 40.

図2及び図5に示すように、一対のプレート20A,20Bを面方向(図5の矢印Lo側)から見たときに、第1のプレート20Aにおける流体通路40に対して、第2のプレート20Bにおける流体通路40は概ね直交しており、これらの互いに直交する流体通路40,40同士は、直交する位置で連通している。   As shown in FIGS. 2 and 5, when the pair of plates 20A and 20B is viewed from the surface direction (arrow Lo side in FIG. 5), the second plate with respect to the fluid passage 40 in the first plate 20A. The fluid passages 40 in 20B are generally orthogonal, and these fluid passages 40, 40 that are orthogonal to each other communicate with each other at orthogonal positions.

上述のように、複数の流体通路40・・・は一定の等ピッチで配列されている。従って、図2及び図3に示すように、一対のプレート20A,20B間で、複数の流体通路40・・・同士が直交して連通する位置は、一定ピッチで配列した複数位置である。   As described above, the plurality of fluid passages 40 are arranged at a constant pitch. Therefore, as shown in FIGS. 2 and 3, the positions where the plurality of fluid passages 40... Communicate with each other orthogonally between the pair of plates 20A and 20B are a plurality of positions arranged at a constant pitch.

次に、蓄熱装置10における他の部材について説明する。
図1に示すように、底板12は、蓄熱モジュール11に外周の輪郭を合わせた平板である。蓋板13は、蓄熱モジュール11に外周の輪郭を合わせた平板であり、2個の充填孔13a,13aを有する。これらの充填孔13a,13aは、蓄熱モジュール11における蓄熱材通過孔32・・・の位置に合わせて貫通した貫通孔であり、エア抜き孔を兼ねる。1個の充填孔13aから全ての蓄熱材充填空間30・・・に蓄熱材Sh(図4(b)参照)を充填した後に、各充填孔13a,13aをプラグ14,14で塞ぐことになる。
Next, other members in the heat storage device 10 will be described.
As shown in FIG. 1, the bottom plate 12 is a flat plate in which the outer contour of the heat storage module 11 is matched. The cover plate 13 is a flat plate having a contour of the outer periphery of the heat storage module 11, and has two filling holes 13a and 13a. These filling holes 13a and 13a are through holes penetrating in accordance with the positions of the heat storage material passage holes 32 in the heat storage module 11, and also serve as air vent holes. After filling the heat storage material Sh (see FIG. 4B) from one filling hole 13a to all the heat storage material filling spaces 30 ..., the filling holes 13a, 13a are closed with plugs 14,14. .

底板12及び蓋板13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。蓄熱モジュール11、底板12及び蓋板13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。   The bottom plate 12 and the cover plate 13 are made of a metal product such as an aluminum alloy, a resin molded product, or the like. The mating surfaces of the heat storage module 11, the bottom plate 12, and the cover plate 13 can be sealed together and assembled together by brazing, welding, bonding, or the like. Moreover, you may seal by enclosure of packing.

図6は本発明に係る蓄熱装置の平面図、図7は図6の7−7線断面図、図8は図6の8−8線断面図、図9は図6の9−9線断面図である。図10は本発明に係る蓄熱装置の要部断面図であり、図7に対応させて表した。   6 is a plan view of the heat storage device according to the present invention, FIG. 7 is a sectional view taken along line 7-7 in FIG. 6, FIG. 8 is a sectional view taken along line 8-8 in FIG. FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view of a main part of the heat storage device according to the present invention, and is shown corresponding to FIG.

図1及び図6に示すように、蓄熱装置10は、複数のプレート20・・・における第1辺21及び第2辺22の全体に臨む流体導入ヘッダ60と、第3辺23及び第4辺24の全体に臨む流体導出ヘッダ70と、複数のプレート20・・・の4辺にそれぞれ被せた4個の遮断板80・・・とを備えたことを特徴とする。   As shown in FIGS. 1 and 6, the heat storage device 10 includes a fluid introduction header 60 that faces the entire first side 21 and second side 22 of the plurality of plates 20, and the third side 23 and fourth side. 24 is provided with a fluid outlet header 70 facing the entirety of 24 and four blocking plates 80... Each covering four sides of the plurality of plates 20.

図1及び図6〜図9に示すように、流体導入ヘッダ60は、複数のプレート20・・・に形成されて互いに直交し合う各流体通路40・・・の各一端42・・・に連通するように、平面視略L字状を呈し、そのコーナに導入口61を有する。
この流体導入ヘッダ60は、プレート20・・・側を開放した略コ字状断面体であり、複数のプレート20・・・における第1辺21及び第2辺22の全体を覆うように被せることで、全ての流体通路40・・・の各一端42・・・に流体Fuを導入することができる。
As shown in FIG. 1 and FIGS. 6 to 9, the fluid introduction header 60 communicates with each end 42... Of each fluid passage 40. As shown, it has a substantially L shape in a plan view and has an inlet 61 at its corner.
This fluid introduction header 60 is a substantially U-shaped cross-sectional body with the plates 20... Open, and covers the entire first side 21 and second side 22 of the plurality of plates 20. Thus, the fluid Fu can be introduced into each end 42 of each of the fluid passages 40.

流体導出ヘッダ70は、互いに直交し合う各流体通路40・・・の各他端43・・・に連通するように、平面視略L字状を呈し、そのコーナに導出口71を有する。
この流体導出ヘッダ70は、プレート20・・・側を開放した略コ字状断面体であり、複数のプレート20・・・における第3辺23及び第4辺24の全体を覆うように被せることで、全ての流体通路40・・・の各他端43・・・から流体Fuを導出することができる。
The fluid outlet header 70 has a substantially L shape in plan view so as to communicate with the other ends 43 of the fluid passages 40 orthogonal to each other, and has a outlet 71 at its corner.
This fluid lead-out header 70 is a substantially U-shaped cross-section with the plates 20... Open, and covers the entire third side 23 and fourth side 24 of the plurality of plates 20. Thus, the fluid Fu can be derived from the other ends 43 of all the fluid passages 40.

例えば、図6に示すように、導入口61をエンジン91における水冷ジャケットの出口にホース92にて接続するとともに、導出口71を水冷ジャケットの入口にホース93にて接続することができる。   For example, as shown in FIG. 6, the inlet 61 can be connected to the outlet of the water cooling jacket in the engine 91 with a hose 92, and the outlet 71 can be connected to the inlet of the water cooling jacket with a hose 93.

図1及び図6〜図10に示すように、4個の遮断板80・・・は、蓄熱材充填空間30・・・の端33・・・(図8参照)を、複数の流体通路40・・・の端42・・・,43・・・(特に図7、図9参照)や各ヘッダ60,70から遮断する部材である。遮断板80・・・は、流体導入ヘッダ60と複数のプレート20・・・との間、及び、流体導出ヘッダ70と複数のプレート20・・・との間に設けたものである。これらの遮断板80・・・は、それぞれ複数の流体通路40・・・の端42・・・,43・・・に対応して貫通した多数の通過孔81・・・だけを有する平板状のプレートからなる。   As shown in FIG. 1 and FIGS. 6 to 10, the four blocking plates 80... Are connected to the ends 33 (see FIG. 8) of the heat storage material filling spaces 30. Are the members that are shielded from the ends 42... 43 (see FIGS. 7 and 9 in particular) and the headers 60 and 70. The shield plates 80 are provided between the fluid introduction header 60 and the plurality of plates 20 and between the fluid outlet header 70 and the plurality of plates 20. Each of the blocking plates 80 is a flat plate having a large number of through holes 81 penetrating in correspondence with the ends 42 of the plurality of fluid passages 40. It consists of a plate.

このように、流体導入ヘッダ60と複数のプレート20・・・との間、及び、流体導出ヘッダ70と複数のプレート20・・・との間に遮断板80・・・を設けただけの簡単な構成によって、蓄熱材充填空間30・・・の端33・・・とこの蓄熱材充填空間30・・・に隣接した流体通路40・・・の端42・・・,43・・・との間を、容易に遮断することができる。さらには、蓄熱材充填空間30・・・の端33・・・と各ヘッダ60,70との間を、容易に遮断することができる。従って、蓄熱材充填空間30・・・に充填された蓄熱材Shと、各ヘッダ60,70や流体通路40・・・を通る流体Fuとを、完全に且つ容易に遮断することができる。   As described above, it is simple that the blocking plates 80 are provided between the fluid introduction header 60 and the plurality of plates 20 and between the fluid outlet header 70 and the plurality of plates 20. The end 33... Of the heat storage material filling space 30... And the end 42... 43 of the fluid passage 40 adjacent to the heat storage material filling space 30. The gap can be easily blocked. Furthermore, between the end 33 ... of the heat storage material filling space 30 ... and the headers 60, 70 can be easily blocked. Therefore, the heat storage material Sh filled in the heat storage material filling spaces 30 and the fluid Fu passing through the headers 60 and 70 and the fluid passages 40 can be completely and easily blocked.

次に、上記構成の蓄熱装置10の作用を説明する。
図6、図7及び図9に示すように、エンジン91を冷却した高温の流体Fuは、水冷ジャケットからホース92を介して導入口61に入り、流体導入ヘッダ60及び2個の遮断板80,80を通って、蓄熱モジュール11に流れる。
さらに流体Fuは、蓄熱モジュール11において、互いに直交し合う各流体通路40・・・の各一端42・・・(図7、図9参照)に入り、流体通路40・・・内を直線状の溝に沿って通過し、各他端43・・・(図7、図9参照)に流れる。
さらに流体Fuは、各他端43・・・から2個の遮断板80,80並びに流体導出ヘッダ70を通って、導出口71からホース93を介してエンジン91の水冷ジャケットに戻る。
Next, the operation of the heat storage device 10 configured as described above will be described.
As shown in FIGS. 6, 7, and 9, the high-temperature fluid Fu that has cooled the engine 91 enters the inlet 61 through the hose 92 from the water-cooling jacket, and the fluid introduction header 60 and the two blocking plates 80, 80 and flows to the heat storage module 11.
Furthermore, in the heat storage module 11, the fluid Fu enters each end 42... (See FIGS. 7 and 9) of the fluid passages 40 orthogonal to each other, and the fluid passage 40. It passes along the groove and flows to each other end 43 (see FIGS. 7 and 9).
Further, the fluid Fu returns from the other end 43 to the water cooling jacket of the engine 91 through the two blocking plates 80 and 80 and the fluid outlet header 70 and from the outlet 71 through the hose 93.

このようにして、蓄熱モジュール11において、複数の蓄熱材充填空間30・・・に充填された蓄熱材Shと、複数の流体通路40・・・を流れる流体Fuとの間で、熱交換をすることができる。   In this manner, in the heat storage module 11, heat exchange is performed between the heat storage materials Sh filled in the plurality of heat storage material filling spaces 30 and the fluid Fu flowing through the plurality of fluid passages 40. be able to.

ところで図5に示すように、流体Fuは、第1のプレート20Aに形成された流体通路40、及び、第2のプレート20Bに形成された流体通路40の両方を流れる。
これらの流体Fu,Fu同士は、直交する位置の連通部44を介して勢い良く混ざり合う。つまり、互いに交差する流体Fu,Fuの流れによって、流体Fu,Fuに一定方向の渦流(乱流)が発生する。
By the way, as shown in FIG. 5, the fluid Fu flows through both the fluid passage 40 formed in the first plate 20A and the fluid passage 40 formed in the second plate 20B.
These fluids Fu and Fu are vigorously mixed through the communicating portion 44 at an orthogonal position. That is, vortex flows (turbulent flow) in a certain direction are generated in the fluids Fu and Fu by the flows of the fluids Fu and Fu intersecting each other.

ここで、上記蓄熱装置10の構成・作用をまとめて説明する。
図1、図4及び図5に示すように、蓄熱装置10は、蓄熱材Shを充填する蓄熱材充填空間30・・・とこの蓄熱材充填空間30に隣接して流体Fuを通す流体通路・・・とを設けた蓄熱モジュール11を備え、蓄熱材Shと流体Fuとの間で熱エネルギーを交換するものにおいて、
蓄熱モジュール11を、積層された複数の平板状のプレート20・・・で構成し、
これら複数のプレート20・・・に各々、一方の面20aに形成された溝状の流体通路40・・・と、他方の面20bに形成された溝状の蓄熱材充填空間30・・・とを備え、
複数のプレート20・・・のうち、互いに隣接し合う一対のプレート20A,20B同士を、流体通路40・・・を有する面20a,20a同士が互いに向かい合うように重ね合わせ、
これら一対のプレート20A,20Bを面方向から見たときに、一方のプレート20Aの流体通路40・・・に対して、他方のプレート20Bの流体通路40・・・を概ね直交させ、
これらの互いに直交する流体通路40・・・同士を、直交する位置で連通させた構成である。
Here, the configuration and operation of the heat storage device 10 will be described together.
As shown in FIGS. 1, 4, and 5, the heat storage device 10 includes a heat storage material filling space 30 that is filled with the heat storage material Sh and a fluid passage that passes the fluid Fu adjacent to the heat storage material filling space 30. In the one having the heat storage module 11 provided with, and exchanging heat energy between the heat storage material Sh and the fluid Fu,
The heat storage module 11 is composed of a plurality of stacked flat plates 20.
Each of the plurality of plates 20 ... has a groove-like fluid passage 40 ... formed on one surface 20a, and a groove-like heat storage material filling space 30 ... formed on the other surface 20b. With
Among a plurality of plates 20 ..., a pair of plates 20A, 20B adjacent to each other are overlapped so that the surfaces 20a, 20a having fluid passages 40 ... face each other,
When these pair of plates 20A and 20B are viewed from the surface direction, the fluid passages 40 of the other plate 20B are substantially orthogonal to the fluid passages 40 of the one plate 20A,
These fluid passages 40... Orthogonal to each other communicate with each other at orthogonal positions.

すなわち、蓄熱モジュール11は、図4及び図5に示すように、積層された複数のプレート20・・・における各々の片面に、溝状の流体通路40・・・を備え、この流体通路40・・・を有している面同士が互いに向かい合うように、隣接し合う一対のプレート20A,20B同士を重ね合わせ、これら一対のプレート20A,20Bを面方向から見たときに、一方のプレート20Aの流体通路40・・・に対して、他方のプレート20Bの流体通路・・・を概ね直交させ、さらに、これら互いに直交する流体通路40・・・同士を、互いに直交する位置で連通させた構成である。   That is, as shown in FIGS. 4 and 5, the heat storage module 11 includes groove-like fluid passages 40... On each side of the stacked plates 20. .. When a pair of adjacent plates 20A and 20B are overlapped with each other so that the surfaces having each other face each other, and the pair of plates 20A and 20B are viewed from the surface direction, The fluid passages of the other plate 20B are substantially orthogonal to the fluid passages 40, and the fluid passages 40 orthogonal to each other are communicated at positions orthogonal to each other. is there.

このようにすることで、図5に示すように、互いに直交している流体通路40,40を流れている流体Fu,Fu同士を、直交位置で勢い良く混ぜ合わせることができる。すなわち、互いに直交する流体Fu,Fuの流れによって、流体Fuには概ね一定方向に渦を巻く渦流(互いに逆向きの渦流)を発生させることができる。   By doing in this way, as shown in FIG. 5, the fluid Fu and Fu which are flowing through the fluid passages 40 and 40 orthogonal to each other can be vigorously mixed in the orthogonal position. That is, by the flows of the fluids Fu and Fu orthogonal to each other, a vortex that vortexes in a substantially constant direction (vortex flows in opposite directions) can be generated in the fluid Fu.

流体Fu,Fuが渦流になることで、蓄熱材Sh(図4参照)と流体Fuとの間の熱伝達効率が高まるので、その分だけ伝熱面積を低減させることができる。伝熱面積が下がるので、蓄熱装置10の小型化や軽量化を図ることができる。   Since the fluid Fu, Fu becomes a vortex, the heat transfer efficiency between the heat storage material Sh (see FIG. 4) and the fluid Fu is increased, so that the heat transfer area can be reduced accordingly. Since the heat transfer area is reduced, the heat storage device 10 can be reduced in size and weight.

しかも、互いに直交している流体通路40,40を流れる流体Fu,Fu同士を、直交位置で勢い良く混ぜ合わせて、一定方向に渦を巻く渦流(互いに逆向きの渦流)を発生させるだけであるから、流体Fuの圧力損失を抑制することができる。従って、熱伝達効率を高めるとともに、流体Fuの圧力損失を抑制した高性能の蓄熱装置10を提供することができる。   In addition, the fluids Fu and Fu flowing through the fluid passages 40 and 40 that are orthogonal to each other are vigorously mixed at an orthogonal position to generate a vortex that vortexes in a certain direction (a vortex in opposite directions). Therefore, the pressure loss of the fluid Fu can be suppressed. Therefore, it is possible to provide the high-performance heat storage device 10 that increases the heat transfer efficiency and suppresses the pressure loss of the fluid Fu.

さらには、互いに直交している流体通路40,40同士を、互いに直交する位置で連通させただけの、簡単な構成によって、流体Fuを容易に渦流にすることができる。熱伝達効率の良い蓄熱装置10を、安価に生産することができる。
このようにして、蓄熱装置10の低コスト化を図りつつ、蓄熱材Shと流体Fuとの間での熱交換効率を一層高めることができる。
Furthermore, the fluid Fu can be easily swirled by a simple configuration in which the fluid passages 40, 40 orthogonal to each other are communicated at positions orthogonal to each other. The heat storage device 10 with good heat transfer efficiency can be produced at low cost.
In this way, the heat exchange efficiency between the heat storage material Sh and the fluid Fu can be further increased while reducing the cost of the heat storage device 10.

蓄熱モジュール11は、図2及び図3に示すように、複数の流体通路40・・・同士を一定ピッチで直交させ且つ連通させたので、流体通路40・・・を流れている流体Fuに対して、一定ピッチ毎に渦流を発生させることができる。渦流の発生箇所が多くなるので、蓄熱材Sh(図4(b)参照)と流体Fuとの間の熱伝達効率を、より高めることができる。   As shown in FIGS. 2 and 3, the heat storage module 11 makes the plurality of fluid passages 40... Orthogonal to and communicate with each other at a constant pitch, so that the fluid Fu flowing through the fluid passages 40. Thus, a vortex can be generated at a constant pitch. Since the generation | occurrence | production location of an eddy current increases, the heat transfer efficiency between the thermal storage material Sh (refer FIG.4 (b)) and the fluid Fu can be improved more.

さらに蓄熱モジュール11は、図1、図6、図7及び図9に示すように、複数のプレート20・・・、すなわち、四辺形の1つの角25を挟んだ二辺(第1辺21及び第2辺22)に流体導入ヘッダ60を臨ませたので、複数のプレート20・・・に形成され互いに直交し合う各流体通路40・・・の各一端42・・・に、流体導入ヘッダ60を連通させることができる。このため、1個の流体導入ヘッダ60から、互いに直交し合う各流体通路40・・・の各一端42・・・に、流体を分配することができる。   Furthermore, as shown in FIGS. 1, 6, 7 and 9, the heat storage module 11 has a plurality of plates 20..., That is, two sides sandwiching one corner 25 of the quadrilateral (first side 21 and Since the fluid introduction header 60 faces the second side 22), the fluid introduction header 60 is formed at each end 42 of the fluid passages 40 formed on the plurality of plates 20 and orthogonal to each other. Can be communicated. Therefore, the fluid can be distributed from one fluid introduction header 60 to each end 42 of the fluid passages 40 orthogonal to each other.

また、この二辺21,22とは異なる他の二辺(第3辺23及び第4辺24)に流体導出ヘッダ70を臨ませたので、互いに直交し合う各流体通路40・・・の各他端43・・・に、流体導出ヘッダ70を連通させることができる。このため、互いに直交し合う各流体通路40・・・の各他端43・・・から、1個の流体導出ヘッダ70に、流体Fuを集めて導出することができる。   In addition, since the fluid derivation header 70 faces the other two sides (the third side 23 and the fourth side 24) different from the two sides 21 and 22, each of the fluid passages 40. The fluid outlet header 70 can be communicated with the other ends 43. Therefore, the fluid Fu can be collected and led out from the other ends 43 of the fluid passages 40.

このように、互いに直交し合う複数の流体通路40・・・に対して、流体Fuの導入又は導出をする部材60,70は各々1個ですむ。このため、部品数が少なく簡単な蓄熱装置10にすることができる。   In this way, only one member 60, 70 for introducing or deriving the fluid Fu is required for each of the plurality of fluid passages 40. For this reason, it can be set as the simple thermal storage apparatus 10 with few parts.

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。
また、蓄熱モジュール11は樹脂成形品であってもよく、蓄熱モジュール11の数量は複数であってもよい。
また、第1・第2のプレート20A,20B同士の接合、蓄熱モジュール11に対する底板12及び蓋板13の接合については、それぞれのプレートをブレージングシートにて構成することで、ロウ付けするようにしてもよい。ブレージングシートとは、母材の片面又は両面に、圧延加工などによってロウをクラッドして作った板のことである。
In the embodiment of the present invention, the direction in which the heat storage device 10 is arranged is arbitrary. It is free to move up, down, left and right according to the use of the heat storage device 10 and the layout with other devices.
Further, the heat storage module 11 may be a resin molded product, and the number of the heat storage modules 11 may be plural.
Moreover, about joining of 1st, 2nd plate 20A, 20B, joining of the baseplate 12 and the cover board 13 with respect to the thermal storage module 11, it shall be brazed by comprising each plate with a brazing sheet. Also good. A brazing sheet is a plate made by clad brazing by rolling or the like on one side or both sides of a base material.

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91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91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。   Since the heat storage device 10 of the present invention is a device that exchanges heat energy between the heat storage material Sh and the heat exchange fluid Fu, the heat storage device 10 collects the waste heat of the engine 91 and uses the recovered waste heat. It is suitable for a device used for warming up when starting the engine 91.

本発明に係る蓄熱装置の分解図である。It is an exploded view of the heat storage apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る蓄熱モジュールにおける一対のプレートを分解した状態で表した斜視図である。It is the perspective view represented in the state which decomposed | disassembled a pair of plate in the thermal storage module which concerns on this invention. 図3は本発明に係る蓄熱モジュールにおける複数のプレートの平面図である。FIG. 3 is a plan view of a plurality of plates in the heat storage module according to the present invention. 本発明に係る複数のプレートの断面構成図である。It is a section lineblock diagram of a plurality of plates concerning the present invention. 本発明に係る上下一対の流体通路同士が交差する部分の構成図である。It is a block diagram of the part which a pair of upper and lower fluid passages which concern on this invention cross | intersect. 本発明に係る蓄熱装置の平面図である。It is a top view of the heat storage apparatus which concerns on this invention. 図6の7−7線断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line 7-7 in FIG. 6. 図6の8−8線断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line 8-8 in FIG. 6. 図6の9−9線断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line 9-9 in FIG. 6. 本発明に係る蓄熱装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the thermal storage apparatus which concerns on this invention. 第1の従来の蓄熱装置の概要図である。It is a schematic diagram of the 1st conventional heat storage device. 第2の従来の蓄熱装置の概要図である。It is a schematic diagram of the 2nd conventional heat storage device. 従来の熱交換器の概要図である。It is a schematic diagram of the conventional heat exchanger.

符号の説明Explanation of symbols

10…蓄熱装置、11…蓄熱モジュール、20…平板状のプレート、20A…一方のプレート(第1のプレート)、20B…他方のプレート(第2のプレート)、20a…流体通路を有する面、30…蓄熱材充填空間、33…蓄熱材充填空間の端、40…流体通路、42…流体通路の一端、43…流体通路の他端、44…連通部、60…流体導入ヘッダ、70…流体導出ヘッダ、80…遮断板、Fu…流体、Sh…蓄熱材。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Thermal storage apparatus, 11 ... Thermal storage module, 20 ... Flat plate, 20A ... One plate (1st plate), 20B ... The other plate (2nd plate), 20a ... Surface which has a fluid passage, 30 ... heat storage material filling space, 33 ... end of heat storage material filling space, 40 ... fluid passage, 42 ... one end of fluid passage, 43 ... other end of fluid passage, 44 ... communication portion, 60 ... fluid introduction header, 70 ... fluid derivation Header, 80 ... shielding plate, Fu ... fluid, Sh ... heat storage material.

Claims (6)

蓄熱材を充填する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設けた蓄熱モジュールを備え、蓄熱材と流体との間で熱エネルギーを交換する蓄熱装置において、
前記蓄熱モジュールは、積層された複数の平板状のプレートからなり、
これら複数のプレートは各々、一方の面に形成された溝状の前記流体通路と、他方の面に形成された溝状の前記蓄熱材充填空間とを備え、
前記複数のプレートのうち、互いに隣接し合う一対のプレート同士は、前記流体通路を有する面同士が互いに向かい合うように重なり合っており、
これら一対のプレートを面方向から見たときに、一方のプレートの流体通路に対して、他方のプレートの流体通路は概ね直交しており、
これらの互いに直交する流体通路同士は、直交する位置で連通していることを特徴とした蓄熱装置。
In a heat storage device that includes a heat storage module that includes a heat storage material filling space that fills the heat storage material and a fluid passage that allows fluid to pass adjacent to the heat storage material filling space, and exchanges thermal energy between the heat storage material and the fluid,
The heat storage module comprises a plurality of laminated flat plates,
Each of the plurality of plates includes the groove-shaped fluid passage formed on one surface, and the groove-shaped heat storage material filling space formed on the other surface,
Of the plurality of plates, a pair of adjacent plates are overlapped so that the surfaces having the fluid passages face each other,
When these pair of plates are viewed from the surface direction, the fluid passage of the other plate is substantially orthogonal to the fluid passage of one plate,
A heat storage device characterized in that these mutually orthogonal fluid passages communicate with each other at orthogonal positions.
前記複数のプレートは、それぞれ前記流体通路を複数形成した四辺形のプレートであり、前記複数の流体通路は、前記四辺形における四辺のうち、互いに対向し合う二辺間に延びる略直線状の通路であることを特徴とした請求項1記載の蓄熱装置。   The plurality of plates are quadrilateral plates in which a plurality of fluid passages are formed, and the plurality of fluid passages are substantially linear passages extending between two opposite sides of the four sides of the quadrilateral. The heat storage device according to claim 1, wherein: 前記蓄熱装置は、前記四辺形における1つの角を挟んだ二辺に臨む流体導入ヘッダと、この二辺とは異なる他の二辺に臨む流体導出ヘッダとを備えることで、流体導入ヘッダを、前記複数のプレートに形成され互いに直交し合う前記各流体通路の各一端に連通し、流体導出ヘッダを、互いに直交し合う前記各流体通路の各他端に連通するように構成したことを特徴とする請求項2記載の蓄熱装置。   The heat storage device includes a fluid introduction header that faces two sides sandwiching one corner of the quadrilateral and a fluid lead-out header that faces other two sides different from the two sides, thereby providing a fluid introduction header, The fluid discharge header is configured to communicate with each other end of each of the fluid passages that are formed on the plurality of plates and that are orthogonal to each other, and to communicate with each other end of each of the fluid passages that are orthogonal to each other. The heat storage device according to claim 2. 前記流体導入ヘッダと前記複数のプレートとの間、及び、前記流体導出ヘッダと前記複数のプレートとの間に、前記蓄熱材充填空間の端と前記複数の流体通路の端との間を遮断する、遮断板を設けたことを特徴とする請求項3記載の蓄熱装置。   Between the fluid introduction header and the plurality of plates, and between the fluid outlet header and the plurality of plates, the end of the heat storage material filling space and the end of the plurality of fluid passages are blocked. The heat storage device according to claim 3, further comprising a shielding plate. 前記複数の流体通路同士が直交し且つ連通する位置は、一定ピッチで配列した複数位置であることを特徴とした請求項2記載の蓄熱装置。   The heat storage device according to claim 2, wherein the positions at which the plurality of fluid passages are orthogonal and communicate with each other are a plurality of positions arranged at a constant pitch. 前記他方のプレートは、表裏反転し且つ前記一方のプレートに対して90°位相を変えたときに、前記一方のプレートと同一の形状となる部材であることを特徴とした請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の蓄熱装置。
The said other plate is a member which becomes the same shape as said one plate when the front and back are reversed and the phase of the other plate is changed by 90 °. The heat storage device according to any one of 5.
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