JP2005055060A - Magnetic heat accumulating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のエンジンや燃料電池のスタック等の発熱体の冷却回路に配置され、磁気熱量効果により、励磁されると温度が上昇し、消磁されると温度が低下する磁性蓄熱材が設けられた磁性蓄熱装置に関する。 The present invention is provided in a cooling circuit for a heating element such as an engine of an internal combustion engine or a fuel cell stack, and a magnetic heat storage material that increases in temperature when excited and decreases in temperature when demagnetized due to a magnetocaloric effect. The present invention relates to a magnetic heat storage device provided.
従来、特許文献1に記載されているように、常温でも使用可能な磁性蓄熱装置がある。この磁性蓄熱装置では、磁性蓄熱材が磁場により励磁される高温状態と、消磁される低温状態との2つの状態を取り得るようにし、この2つの状態と熱交換流体とで熱交換し、放熱器では熱交換流体が被放熱体に放熱し、冷却器では熱交換流体が被冷却体から吸熱している。
ところで、上記従来技術のように、常温でも使用可能な磁性蓄熱材であれば、励磁および消磁に伴う温度変化によりエンジンや燃料電池のスタック等の発熱体の冷却回路の加熱、冷却にも使用可能である。 By the way, if it is a magnetic heat storage material that can be used at room temperature as in the above prior art, it can also be used for heating and cooling the cooling circuits of heating elements such as stacks of engines and fuel cells due to temperature changes accompanying excitation and demagnetization. It is.
本発明は、エンジンや燃料電池のスタック等の車両の発熱体の冷却回路と熱交換可能な磁性蓄熱装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a magnetic heat storage device that can exchange heat with a cooling circuit of a heating element of a vehicle such as an engine or a stack of fuel cells.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、車両の発熱体(2)を冷却する冷却流体が流れる冷却回路(1)に適用される磁性蓄熱装置であって、励磁されると磁気熱量効果により温度が上昇して高温状態になり、消磁されると温度が低下して低温状態になる磁性蓄熱材(19)を有する磁性蓄熱器(20〜27)と、磁性蓄熱器(20〜27)の磁性蓄熱材(19)にそれぞれ磁場を発生させる磁場発生手段(20a〜27a)とを備え、磁性蓄熱材(19)が磁場発生手段(20a〜27a)により高温状態または低温状態のいずれか一方の状態になり得るようになっており、冷却回路(1)に磁性蓄熱器(20〜27)と磁場発生手段(20a〜27a)とをそれぞれ配置していることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a magnetic heat storage device applied to a cooling circuit (1) through which a cooling fluid for cooling a heating element (2) of a vehicle flows. A magnetic regenerator (20-27) having a magnetic regenerator material (19) that rises in temperature due to the magnetocaloric effect to become a high temperature state and decreases in temperature when demagnetized, and a magnetic regenerator (20 To 27) are provided with magnetic field generation means (20a to 27a) for generating a magnetic field, respectively, and the magnetic heat storage material (19) is in a high temperature state or a low temperature state by the magnetic field generation means (20a to 27a). One of the states can be achieved, and the magnetic regenerator (20 to 27) and the magnetic field generating means (20a to 27a) are arranged in the cooling circuit (1), respectively.
これによると、車両の発熱体(2)が発熱する前は磁性蓄熱材(19)が励磁されることで高温状態にし、車両の発熱体(2)に流れる冷却流体を加熱して、発熱体(2)を加熱することができる。一方、車両の発熱体(2)が発熱すると冷却流体の温度も上昇するので、磁性蓄熱材(19)を有した磁性蓄熱器は、消磁することで冷却流体から吸熱することができる。つまり、冷却流体の温度を低くすることができるだけでなく磁性蓄熱材(19)に熱を蓄えることができる。このように、発熱体(2)の温度に応じて吸熱状態と放熱状態との2つの状態を使い分けることでエンジンや燃料電池のスタックのような発熱体の温度調整ができる。 According to this, before the heating element (2) of the vehicle generates heat, the magnetic heat storage material (19) is energized to bring it to a high temperature state and heat the cooling fluid flowing through the heating element (2) of the vehicle, thereby heating the heating element. (2) can be heated. On the other hand, since the temperature of the cooling fluid rises when the vehicle heating element (2) generates heat, the magnetic regenerator having the magnetic heat storage material (19) can absorb heat from the cooling fluid by demagnetizing. That is, not only can the temperature of the cooling fluid be lowered, but also heat can be stored in the magnetic heat storage material (19). In this way, the temperature of a heating element such as an engine or a fuel cell stack can be adjusted by properly using the two states of the heat absorption state and the heat dissipation state in accordance with the temperature of the heating element (2).
請求項2に記載の発明のように、請求項1において、電気加熱器(9)を有する冷却回路(1)に適用される磁性蓄熱装置であって、冷却流体の温度が所定値よりも低いときに電気加熱器(9)により冷却流体を加熱するようになっていれば、電気加熱器(9)を磁性蓄熱器(20〜27)の補助加熱装置にすることできる。 As in the second aspect of the present invention, in the first aspect, the magnetic heat storage device is applied to the cooling circuit (1) having the electric heater (9), and the temperature of the cooling fluid is lower than a predetermined value. If the cooling fluid is sometimes heated by the electric heater (9), the electric heater (9) can be an auxiliary heating device for the magnetic regenerator (20 to 27).
請求項3に記載の発明では、請求項1または2において、冷却回路(1)の一方向に冷却流体を循環させる第1ポンプ(10)と一方向と反対方向に冷却流体を循環させる第2ポンプ(11)とを有する冷却回路(1)に適用される磁性蓄熱装置であって、磁性蓄熱器(20〜27)は、第1磁性蓄熱器(20)と第2磁性蓄熱器(21)とにより構成されており、磁場発生手段(20a〜27a)は、第1磁場発生手段(20a)と第2磁場発生手段(21a)とにより構成されており、第1ポンプ(10)が起動されると、第2ポンプ(11)が停止され、第2ポンプ(11)が起動されると、第1ポンプ(10)が停止されるようになっており、冷却回路(1)の冷却流体流れの一方向において、発熱体(2)の上流側に第1磁性蓄熱器(20)と第1磁場発生手段(20a)とがそれぞれ配置されており、発熱体(2)の下流側に第2磁性蓄熱器(21)と第2磁場発生手段(21a)とがそれぞれ配置されており、第1ポンプ(10)が起動されると、第1磁場発生手段(20a)により第1磁性蓄熱器(20)の磁性蓄熱材(19)が励磁されるとともに第2磁場発生手段(21a)により第2磁性蓄熱器(21)の磁性蓄熱材(19)が消磁され、第2ポンプ(11)が起動されると、第2磁場発生手段(21a)により第2磁性蓄熱器(21)の磁性蓄熱材(19)が励磁されるとともに第1磁場発生手段(20a)により第1磁性蓄熱器(20)の磁性蓄熱材(19)が消磁されるようになっていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the first pump (10) that circulates the cooling fluid in one direction of the cooling circuit (1) and the second that circulates the cooling fluid in the direction opposite to the one direction. A magnetic heat storage device applied to a cooling circuit (1) having a pump (11), wherein the magnetic heat storage devices (20 to 27) are a first magnetic heat storage device (20) and a second magnetic heat storage device (21). The magnetic field generating means (20a to 27a) is composed of a first magnetic field generating means (20a) and a second magnetic field generating means (21a), and the first pump (10) is activated. Then, the second pump (11) is stopped, and when the second pump (11) is started, the first pump (10) is stopped, and the cooling fluid flow in the cooling circuit (1) In one direction, the first magnetic heat storage upstream of the heating element (2) (20) and the first magnetic field generating means (20a) are respectively arranged, and the second magnetic regenerator (21) and the second magnetic field generating means (21a) are respectively arranged on the downstream side of the heating element (2). When the first pump (10) is activated, the first magnetic field generating means (20a) excites the magnetic heat storage material (19) of the first magnetic heat accumulator (20) and the second magnetic field generating means. When the magnetic heat storage material (19) of the second magnetic heat storage device (21) is demagnetized by (21a) and the second pump (11) is started, the second magnetic heat storage device (21a) The magnetic heat storage material (19) of 21) is excited and the magnetic heat storage material (19) of the first magnetic heat storage device (20) is demagnetized by the first magnetic field generating means (20a). And
これによると、第1磁性蓄熱器(20)の磁性蓄熱材(19)により加熱された冷却流体が発熱体(2)に放熱し、発熱体(2)に放熱した冷却流体は第2磁性蓄熱器(21)に吸熱される。この場合は第1ポンプ(10)により冷却流体の流れる向きが決定されている。一方、第2磁性蓄熱器(21)の磁性蓄熱材(19)により加熱された冷却流体が発熱体(2)に放熱し、発熱体(2)に放熱した冷却流体は第1磁性蓄熱器(20)に吸熱される。この場合は第2ポンプ(11)により冷却流体の流れる向きが決定されている。このように、交互に発熱体(2)を暖めることができる。 According to this, the cooling fluid heated by the magnetic heat storage material (19) of the first magnetic regenerator (20) radiates heat to the heating element (2), and the cooling fluid radiated to the heating element (2) becomes the second magnetic heat storage. Heat is absorbed by the vessel (21). In this case, the flow direction of the cooling fluid is determined by the first pump (10). On the other hand, the cooling fluid heated by the magnetic heat storage material (19) of the second magnetic regenerator (21) radiates heat to the heating element (2), and the cooling fluid radiated to the heating element (2) becomes the first magnetic regenerator ( 20). In this case, the direction in which the cooling fluid flows is determined by the second pump (11). In this way, the heating element (2) can be alternately heated.
請求項4に記載の発明のように、請求項3において、第1磁場発生手段(20a)により第1磁性蓄熱器(20)の磁性蓄熱材(19)が励磁されるとともに第2磁場発生手段(21a)により第2磁性蓄熱器(21)の磁性蓄熱材(19)が消磁される状態と、第1磁場発生手段(20a)により第1磁性蓄熱器(20)の磁性蓄熱材(19)が消磁されるとともに第2磁場発生手段(21a)により第2磁性蓄熱器(21)の磁性蓄熱材(19)が励磁される状態とを、所定時間毎に交互に切り替えていれば、発熱体(2)の温度分布を一様にすることができるので良い。
As in the invention of
請求項5に記載の発明では、請求項3または4において、冷却流体の熱を空気に放熱させる放熱器(5)を有する冷却回路(1)に適用される磁性蓄熱装置であって、磁性蓄熱器(20〜27)は、第3磁性蓄熱器(22)と第4磁性蓄熱器(23)とにより構成されており、磁場発生手段(20a〜27a)は、第3磁場発生手段(22a)と第4磁場発生手段(23a)とにより構成されており、放熱器(5)の一方側と接続される配管に第3磁性蓄熱器(22)と第3磁場発生手段(22a)とがそれぞれ配置されており、冷却回路(1)の放熱器(5)の他方側と接続される配管に第4磁性蓄熱器(23)と第4磁場発生手段(23a)とがそれぞれ配置されており、一方側の配管から他方側の配管に向けて冷却流体が流れると第3磁場発生手段(22a)により第3磁性蓄熱器(22)の磁性蓄熱材(19)が励磁されるとともに第4磁場発生手段(23a)により第4磁性蓄熱器(23)の磁性蓄熱材(19)が消磁されるようになっており、他方側の配管から一方側の配管に向けて冷却流体が流れると第4磁場発生手段(23a)により第4磁性蓄熱器(23)の磁性蓄熱材(19)が励磁されるとともに第3磁場発生手段(22a)により第3磁性蓄熱器(22)の磁性蓄熱材(19)が消磁されるようになっていることを特徴とする。
The invention according to
これによると、放熱器(5)の一方側から他方側に向けて冷却流体が流れると第3磁場発生手段(22a)により第3磁性蓄熱器(22)の磁性蓄熱材(19)が励磁されることで放熱器への冷却流体を加熱することができる。このように加熱された冷却流体は、放熱器(5)にて放熱された後に第4磁性蓄熱器(23)の磁性蓄熱材(19)の消磁により、吸熱される。一方、放熱器(5)の他方側から一方側に向けて冷却流体が流れると第4磁場発生手段(23a)により第4磁性蓄熱器(23)の磁性蓄熱材(19)が励磁されることで放熱器への冷却流体を加熱することができる。このように加熱された冷却流体は、放熱器(5)にて放熱された後に第3磁性蓄熱器(22)の磁性蓄熱材(19)の消磁により、吸熱される。そのため、放熱器(5)に流れる冷却流体と空気との温度差が大きくなっただけ放熱効果を高めることができる。これにより、放熱器(5)を小型にすることができる。 According to this, when a cooling fluid flows from one side of the radiator (5) toward the other side, the magnetic heat storage material (19) of the third magnetic heat storage device (22) is excited by the third magnetic field generating means (22a). Thus, the cooling fluid to the radiator can be heated. The cooling fluid thus heated is absorbed by the demagnetization of the magnetic heat storage material (19) of the fourth magnetic heat storage device (23) after being radiated by the heat radiator (5). On the other hand, when the cooling fluid flows from the other side of the radiator (5) toward the one side, the magnetic heat storage material (19) of the fourth magnetic heat storage device (23) is excited by the fourth magnetic field generation means (23a). Can heat the cooling fluid to the radiator. The cooling fluid thus heated is absorbed by the demagnetization of the magnetic heat storage material (19) of the third magnetic heat storage device (22) after being radiated by the heat radiator (5). Therefore, the heat dissipation effect can be enhanced as the temperature difference between the cooling fluid flowing through the radiator (5) and the air increases. Thereby, a heat radiator (5) can be reduced in size.
請求項6に記載の発明のように、請求項5において、第1磁性蓄熱器(20)および第2磁性蓄熱器(21)の高温状態よりも第3磁性蓄熱器(22)および第4磁性蓄熱器(23)の高温状態が高くなるように構成されていれば、発熱体(2)の低温での加熱性能と放熱器(5)の高温での放熱性能を両立させることができる。 As in the sixth aspect of the invention, in the fifth aspect, the third magnetic regenerator (22) and the fourth magnetic regenerator are higher than the high temperature state of the first magnetic regenerator (20) and the second magnetic regenerator (21). If the high-temperature state of the heat accumulator (23) is configured to be high, the heating performance at a low temperature of the heating element (2) and the heat dissipation performance at a high temperature of the radiator (5) can be made compatible.
請求項7に記載の発明では、請求項3ないし6のいずれか1つにおいて、冷却流体とオイルとの間で熱交換を行うオイルクーラ(13)を有する冷却回路(1)に適用される磁性蓄熱装置であって、磁性蓄熱器(20〜27)は、第5磁性蓄熱器(24)と第6磁性蓄熱器(25)とにより構成されており、磁場発生手段(20a〜27a)は、第5磁場発生手段(24a)と第6磁場発生手段(25a)とにより構成されており、オイルクーラ(13)の一側と接続される配管に第5磁性蓄熱器(24)と第5磁場発生手段(24a)とがそれぞれ配置されており、オイルクーラ(13)の他側と接続される配管に第6磁性蓄熱器(25)と第6磁場発生手段(25a)とがそれぞれ配置されており、一側の配管から他側の配管に向けて冷却流体が流れると第5磁場発生手段(24a)により第5磁性蓄熱器(24)の磁性蓄熱材(19)が消磁されるとともに第6磁性蓄熱器(25)の磁性蓄熱材(19)が励磁されるようになっており、他側の配管から一側の配管に向けて冷却流体が流れると第6磁場発生手段(25a)により第6磁性蓄熱器(25)の磁性蓄熱材(19)が消磁されるとともに第5磁場発生手段(24a)により第5磁性蓄熱器(24)の磁性蓄熱材(19)が励磁されるようになっていることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the third to sixth aspects, the magnetism is applied to a cooling circuit (1) having an oil cooler (13) that exchanges heat between the cooling fluid and oil. It is a heat storage device, the magnetic regenerator (20-27) is composed of a fifth magnetic regenerator (24) and a sixth magnetic regenerator (25), and the magnetic field generating means (20a-27a) A fifth magnetic regenerator (24) and a fifth magnetic field are connected to a pipe connected to one side of the oil cooler (13), which is composed of a fifth magnetic field generating means (24a) and a sixth magnetic field generating means (25a). The generating means (24a) is disposed, and the sixth magnetic regenerator (25) and the sixth magnetic field generating means (25a) are respectively disposed on the pipe connected to the other side of the oil cooler (13). Cooling from one side of the pipe to the other side When the fluid flows, the fifth magnetic field generating means (24a) demagnetizes the magnetic heat storage material (19) of the fifth magnetic heat storage device (24) and excites the magnetic heat storage material (19) of the sixth magnetic heat storage device (25). When the cooling fluid flows from the other side pipe toward the one side pipe, the sixth magnetic field generating means (25a) causes the magnetic heat storage material (19) of the sixth magnetic heat storage device (25) to flow. The magnetic heat storage material (19) of the fifth magnetic heat storage device (24) is excited by the fifth magnetic field generation means (24a) while being demagnetized.
これにより、発熱体(2)が暖まった定常時ではオイルクーラ(13)の温度を低下させることができる。また、発熱体(2)の始動時では発熱体(2)よりも早くオイルクーラ(13)の温度を高くすることができる。 Thereby, the temperature of the oil cooler (13) can be lowered at the normal time when the heating element (2) is warmed. Further, at the time of starting the heating element (2), the temperature of the oil cooler (13) can be raised earlier than that of the heating element (2).
請求項8に記載の発明のように、請求項7において、第1磁性蓄熱器(20)および第2磁性蓄熱器(21)の低温状態よりも第5磁性蓄熱器(24)および第6磁性蓄熱器(25)の低温状態が低くなるように構成されていれば、安定的にオイルクーラ(13)の温度を制御できる。 As in the eighth aspect of the invention, in the seventh aspect, the fifth magnetic regenerator (24) and the sixth magnetic regenerator are lower than the low temperature state of the first magnetic regenerator (20) and the second magnetic regenerator (21). If the low temperature state of the heat accumulator (25) is configured to be low, the temperature of the oil cooler (13) can be stably controlled.
請求項9に記載の発明のように、請求項3ないし8のいずれか1つにおいて、冷却流体と車室内への吹出空気との間で熱交換を行う暖房用熱交換器(16)を有する冷却回路(1)に適用される磁性蓄熱装置であって、磁性蓄熱器(20〜27)は、第7磁性蓄熱器(26)と第8磁性蓄熱器(27)とにより構成されており、磁場発生手段(20a〜27a)は、第7磁場発生手段(26a)と第8磁場発生手段(27a)とにより構成されており、冷却回路(1)の暖房用熱交換器(16)の一端側と接続される配管に第7磁性蓄熱器(26)と第7磁場発生手段(26a)とがそれぞれ配置されており、冷却回路(1)の暖房用熱交換器(16)の他端側と接続される配管に第8磁性蓄熱器(27)と第8磁場発生手段(27a)とがそれぞれ配置されており、暖房用熱交換器(16)の一端側の配管から他端側の配管に向けて冷却流体が流れると、第7磁場発生手段(26a)により第7磁性蓄熱器(26)の磁性蓄熱材(19)が励磁されるとともに第8磁場発生手段(27a)により第8磁性蓄熱器(27)の磁性蓄熱材(19)が消磁されるようになっており、暖房用熱交換器(16)の他端側の配管から一端側の配管に向けて冷却流体が流れると、第8磁場発生手段(27a)により第8磁性蓄熱器(27)の磁性蓄熱材(19)が励磁されるとともに第7磁場発生手段(26a)により第7磁性蓄熱器(26)の磁性蓄熱材(19)が消磁されるようになっていれば、暖房用熱交換器(16)の昇温時間を短縮できる。また、冷却流体の温度を高めることができるので乗員の暖房感を向上させることができる。また、冷却水の温度を高くしてから暖房用熱交換器(16)に向けて冷却水を送るので、空気との温度差が大きくなることで、暖房用熱交換器(16)の性能が一時的に高くなる。そのため、暖房用熱交換器(16)を小型にすることができる。 As in the ninth aspect of the invention, in any one of the third to eighth aspects, the heating heat exchanger (16) for exchanging heat between the cooling fluid and the air blown into the passenger compartment is provided. A magnetic heat storage device applied to the cooling circuit (1), wherein the magnetic heat storage device (20 to 27) is composed of a seventh magnetic heat storage device (26) and an eighth magnetic heat storage device (27), The magnetic field generating means (20a to 27a) includes a seventh magnetic field generating means (26a) and an eighth magnetic field generating means (27a), and one end of the heating heat exchanger (16) of the cooling circuit (1). A seventh magnetic regenerator (26) and a seventh magnetic field generating means (26a) are respectively arranged in the pipe connected to the side, and the other end side of the heating heat exchanger (16) of the cooling circuit (1) The eighth magnetic regenerator (27) and the eighth magnetic field generating means (27a) are connected to the pipe connected to When the cooling fluid flows from the one end side pipe of the heating heat exchanger (16) to the other end side pipe, the seventh magnetic heat accumulator is provided by the seventh magnetic field generating means (26a). The magnetic heat storage material (19) of (26) is excited and the magnetic heat storage material (19) of the eighth magnetic heat storage device (27) is demagnetized by the eighth magnetic field generation means (27a). When the cooling fluid flows from the other end side pipe of the heat exchanger (16) toward the one end side pipe, the eighth magnetic field generating means (27a) causes the magnetic heat storage material (19) of the eighth magnetic heat storage unit (27). ) Is energized and the magnetic heat storage material (19) of the seventh magnetic regenerator (26) is demagnetized by the seventh magnetic field generating means (26a), the heating heat exchanger (16) The heating time can be shortened. Moreover, since the temperature of a cooling fluid can be raised, a passenger | crew's feeling of heating can be improved. Further, since the cooling water is sent to the heating heat exchanger (16) after the temperature of the cooling water is raised, the temperature difference from the air becomes large, so that the performance of the heating heat exchanger (16) is improved. Increased temporarily. Therefore, the heating heat exchanger (16) can be reduced in size.
請求項10に記載の発明のように、請求項9において、第1磁性蓄熱器(20)および第2磁性蓄熱器(21)の高温状態よりも第7磁性蓄熱器(26)および第8磁性蓄熱器(27)の高温状態が高くなるように構成されていれば、暖房用熱交換器(16)の性能を向上させることができる。
As in the invention described in
請求項11に記載の発明のように、請求項1ないし10のいずれか1つにおいて、冷却流体の流れる配管が非磁性材料により形成されている冷却回路(1)に適用される磁性蓄熱装置であって、磁性蓄熱器(20〜27)が配管に設けられていれば、残留磁気による弊害を防ぐことができるので良い。 As in the eleventh aspect of the present invention, in the magnetic heat storage device according to any one of the first to tenth aspects, the piping through which the cooling fluid flows is applied to a cooling circuit (1) formed of a nonmagnetic material. And if the magnetic regenerator (20-27) is provided in piping, the bad effect by a residual magnetism can be prevented.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態を図1に基づいて説明する。図1は本発明の第1実施形態を車両用エンジンの冷却装置に適用したもので、1は冷却水回路を示している。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention applied to a cooling device for a vehicle engine.
冷却水回路1において中心の部位には本発明の発熱体である水冷式のエンジン2がある。このエンジン2の近傍には冷却水の温度を検出する冷却水温度検出センサ3が設けられている。なお、4は、EGR用の排気を冷却するEGRクーラである。
In the central portion of the cooling
5はラジエータで、冷却ファン6により送風される冷却空気とエンジン2の冷却水とを熱交換して冷却水を冷却するものである。ここで、冷却ファン6は、モータ6aにより駆動される電動軸流ファンから構成されている。
A
冷却水回路1にはラジエータ5と並列に、バイパス回路7と、ラジエータ5とエンジン2との間の冷却水の流れを制御するサーモスタット弁8(冷却水温度応動弁)とが設けられている。このサーモスタット弁8は、サーモワックスの温度による体積変化を利用して弁体を変位させて、冷却水回路1の流路を開閉するものである。このバイパス回路7には通電されると冷却水を加熱する電気加熱器9が設けられている。
In the
エンジン2の冷却水回路1には、冷却水を循環させる第1ポンプ10が配置されており、この第1ポンプ10と並列に第2ポンプ11が配置されている。この第1、第2ポンプ10、11は図示しない2つのモータにより別々に駆動されるようになっており、第1ポンプ10が駆動されると第2ポンプ11が停止され、第2ポンプ11が駆動されると第1ポンプ10が停止されるようになっている。この第1、第2ポンプ10、11の近傍には3方弁12が設けられている。この3方弁12は第1、第2ポンプ10、11への冷却水の流れ方向を切り替えるために設けられいる。なお、第1ポンプ10は冷却水をエンジン2に向けて流すようになっている。また、第2ポンプ11は第1ポンプ10の冷却水流れと反対方向に向けて冷却水を流すようになっている。また、上述した3方弁12は、第1ポンプ10が起動されると同時に第1ポンプ10とエンジン2との流路を連通させ、第2ポンプ11が起動されると同時に第2ポンプ11とエンジン2との流路を連通させるようになっている。
In the
3方弁12とエンジン2との間にはオイルクーラ13が設けられている。オイルクーラ13は車両オートマチックトランスミッション用のトルクコンバータ14内のオイルと冷却水とを熱交換するものである。なお、15はオイルを循環させる第3ポンプである。
An
16は自動車用空調装置のヒータコア(暖房用熱交換器)で、空調用送風ファン17により送風される空調空気を冷却水と熱交換して加熱するものである。このヒータコア16は、周知のごとく図示しない空調用ダクト内の通風路において冷房用蒸発器の空気下流側に設置され、この蒸発器で冷却された冷風を所定温度まで再加熱することにより車室内への吹出空気温度を制御する。ここで、空調用送風ファン17は、モータ17aにより駆動され、多数の翼部(ブレード部)が円環状に配置された遠心式多翼ファンである。なお、18は、ヒータコア16への冷却水の流路を開閉するヒータ弁である。
因みに、第1ポンプ10の冷却水の流れは、エンジン2を通過すると、EGRクーラ4を通過してヒータ弁が開いている場合は2方向に分岐するようになっている。2方向の一方側はサーモスタット弁8に向けて冷却水が流れる。そして、サーモスタット弁8が開いている場合はラジエータ5および電気加熱器9に向けて冷却水が流れる。サーモスタット弁8が閉じている場合は、電気加熱器9に向けて冷却水が流れて、第1ポンプ10に戻るようになっている。また、2方向の他方側は、ヒータ弁18、ヒータコア16に向けて冷却水が流れ、第1ポンプ10に向けて冷却水が流れるようになっている。
Incidentally, when the cooling water flow of the
一方、第2ポンプ11の冷却水の流れは、エンジン2と反対方向に向けて流れ、ヒータ弁18が開いている場合は2方向に分岐するようになっている。2方向の一方側は、サーモスタット弁8が開いている場合はラジエータ5に向けて冷却水が流れる。そして、冷却水は、サーモスタット弁8、エンジン2、3方弁12を通過して第2ポンプ11に戻るようになっている。2方向の他方側は、ヒータコア16に向けて冷却水が流れ、ヒータ弁18、エンジン2、3方弁12を通過して第2ポンプ11に戻るようになっている。
On the other hand, the flow of the cooling water of the
冷却水回路1の左右の部位には第1磁性蓄熱器20、第2磁性蓄熱器21が配置されている。この第1、第2磁性蓄熱器20、21の内部には磁性蓄熱材19がそれぞれ充填されている。なお、磁性蓄熱材19として、例えば、ガドリニウム系材料が利用できるようになっている。また、冷却水回路1の第1、第2磁性蓄熱器20、21が配置される冷却水配管の所定領域は非磁性材料により形成されている。この非磁性材料として、例えば、ステンレスにより形成されている。
A first
第1、第2磁性蓄熱器20、21には本発明の磁場発生手段である第1電磁石20aと第2電磁石21aとがそれぞれ配置されている。この第1電磁石20aと第2電磁石21aとは、電流を流すことにより第1、第2磁性蓄熱器20、21の磁性蓄熱材19が励磁されるようになっており、電流を遮断することにより磁性蓄熱材19を消磁するようになっている。因みに、第1電磁石20aと第2電磁石21aは、例えば、鉄心に巻かれたコイルに電流を流すことで磁場を形成する周知の構成である。
The first and second
次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。図2は図示しない制御装置により実行される制御プログラムの概略を示すフローチャートである。図2の制御プログラムは、エンジン2が起動されるとスタートし、ステップS10にて第1ポンプ10を起動するとともに3方弁12を第1ポンプ10とエンジン2との流路を連通させてステップS20に進み、冷却水温度がT1(例えば、20℃程度)よりも低いか判定する。
Next, the operation of this embodiment in the above configuration will be described. FIG. 2 is a flowchart showing an outline of a control program executed by a control device (not shown). The control program in FIG. 2 starts when the
ステップS20にて冷却水温度がT1よりも低い場合、ステップS30に進み電気加熱器9の電源をオンにし、冷却水温度がT1よりも高い場合、ステップS40に進み冷却水温度がT2(例えば、50℃程度)よりも低いか判定する。このように、冷却水温度がT1よりも低い場合はラジエータサーモスタット弁8のサーモワックスの温度が低く、この温度では冷却水回路1を流れる冷却水はバイパス回路7に流れるようになっている。これにより、ラジエータ5には冷却水が流れないので、冷却ファン6を停止させた状態で維持している。因みに、冷却水温度がT2よりも高くなるとラジエータ5に冷却水が流れるとともに、冷却ファン6もモータ6aにより駆動されるようになっている。
When the cooling water temperature is lower than T1 in step S20, the process proceeds to step S30 and the electric heater 9 is turned on. When the cooling water temperature is higher than T1, the process proceeds to step S40 and the cooling water temperature is T2 (for example, It is determined whether the temperature is lower than about 50 ° C. Thus, when the cooling water temperature is lower than T1, the temperature of the thermowax of the
次に、ステップS30で電気加熱器9の電源をオンにするとステップS50に進み、第1電磁石20aをオンにして第1磁性蓄熱器20の磁性蓄熱材19を高温状態にし、第2電磁石21aをオフにして第2磁性蓄熱器21の磁性蓄熱材19を低温状態にしてから、ステップS60に進み、M時間だけこの状態を維持する。なお、第1電磁石20aをオンするとは第1電磁石20aに通電することで電流を流して磁場を形成することである。また、第2電磁石21aをオフにするとは第2電磁石21aの通電を停止して電流を遮断した磁場が発生していない状態になっていることである。これにより、第1磁性蓄熱器20の励磁された磁性蓄熱材19により加熱された冷却水がエンジン2に向けて流れるので、エンジン2の暖機運転を促進することができる。なお、このM時間は、例えば2〜4秒程度であり、本実施形態では3秒である。
Next, when the power of the electric heater 9 is turned on in step S30, the process proceeds to step S50, the
ステップS60にてM時間経過すると、ステップS70に進み第1ポンプ10を停止すると同時に第2ポンプ11を起動する。これと同時に3方弁12により、第1ポンプ10とエンジン2との流路を閉塞し、第2ポンプ11とエンジン2との流路を連通させる。これにより冷却水の流れる方向が第1ポンプ10による冷却水の流れに対して反対の方向となる。
If M time passes in step S60, it will progress to step S70 and will stop the
このように冷却水の流れる方向を反対の方向にするとステップS80に進み、第1電磁石20aをオフにし、第2電磁石21aをオンにする。そして、ステップS90に進み、この状態をM時間維持する。これにより、第2磁性蓄熱器21の励磁された磁性蓄熱材19により加熱された冷却水がエンジン2に向けて流れるので、エンジン2の暖機運転を促進することができる。なお、M時間は前述したように3秒程度である。そして、M時間が経過すると再度ステップS20に戻り制御を繰り返す。
When the flow direction of the cooling water is reversed in this way, the process proceeds to step S80, where the
続いて、ステップS40にて、冷却水温度がT2よりも低い場合はステップS100に進み、冷却水温度がT2よりも高い場合はステップS110に進む。 Subsequently, in step S40, when the cooling water temperature is lower than T2, the process proceeds to step S100, and when the cooling water temperature is higher than T2, the process proceeds to step S110.
ステップS100では、電気加熱器9の電源をオフに設定している。電気加熱器9の電源をオフにするとステップS120に進み、第1電磁石20aをオンにし、第2電磁石21aをオフにしてから、ステップS130に進みM時間だけこの状態を維持する。
In step S100, the electric heater 9 is turned off. When the electric heater 9 is turned off, the process proceeds to step S120 where the
ステップS130にてM時間経過すると、ステップS140に進み、ステップS70と同様に、冷却水の流れる方向を第1ポンプ10の冷却水の流れに対して反対の方向にする。
If M time passes in step S130, it will progress to step S140 and will make the flow direction of a cooling water the opposite direction with respect to the flow of the cooling water of the
このように冷却水の流れる方向を反対の方向にするとステップS150に進み、第1電磁石20aをオフにし、第2電磁石21aをオンにする。そして、ステップS90に進み、この状態をM時間維持する。そして、M時間が経過すると再度ステップS20に戻り制御を繰り返す。
When the flow direction of the cooling water is reversed in this way, the process proceeds to step S150, where the
続いて、ステップS110にて、冷却水温度がT3(例えば、80℃程度)よりも低い場合はステップS160に進み、冷却水温度がT3よりも高い場合はステップS170に進む。 Subsequently, in step S110, if the cooling water temperature is lower than T3 (for example, about 80 ° C.), the process proceeds to step S160, and if the cooling water temperature is higher than T3, the process proceeds to step S170.
ステップS160では、電気加熱器9の電源をオフに設定している。電気加熱器9の電源をオフにするとステップS180に進み、第1、第2電磁石20a、21aをそれぞれオフにしてから、ステップS190に進みM時間だけこの状態を維持する。これにより、冷却水の温度から吸熱することができるので蓄熱することができる。
In step S160, the electric heater 9 is turned off. When the electric heater 9 is turned off, the process proceeds to step S180, the first and
ステップS190にてM時間経過すると、ステップS200に進み、ステップS70と同様に、冷却水の流れる方向を第1ポンプ10の冷却水の流れに対して反対の方向にする。
If M time passes in step S190, it will progress to step S200 and will make the flow direction of a cooling water into the opposite direction with respect to the flow of the cooling water of the
このように冷却水の流れる方向を反対の方向にするとステップS90に進み、この状態をM時間維持する。そして、M時間が経過すると再度ステップS20に戻り制御を繰り返す。 When the flow direction of the cooling water is reversed in this way, the process proceeds to step S90, and this state is maintained for M hours. And when M time passes, it will return to step S20 again and will repeat control.
続いて、冷却水温度がT3よりも高い場合は、ステップS170にて、電気加熱器9の電源をオフに設定するとステップS210に進み、第1電磁石20aをオフにして、第2電磁石21aをオンにしてから、ステップS220に進み、M時間だけこの状態を維持する。
Subsequently, when the cooling water temperature is higher than T3, in step S170, if the electric heater 9 is turned off, the process proceeds to step S210, the
ステップS220にてM時間経過すると、ステップS230に進み、ステップS70と同様に、冷却水の流れる方向を第1ポンプ10の冷却水の流れに対して反対の方向にする。
When M time elapses in step S220, the process proceeds to step S230, and the flow direction of the cooling water is changed to the opposite direction to the flow of the cooling water of the
このように冷却水の流れる方向を反対の方向にするとステップS240に進み、第1電磁石20aをオンにし、第2電磁石21aをオフにしてから、ステップS90に進み、この状態をM時間維持する。そして、M時間が経過すると再度ステップS20に戻り制御を繰り返す。
When the direction of the coolant flow is reversed, the process proceeds to step S240, the
次に、上記構成において本実施形態における作用効果について説明する。
(1)冬期の寒い日にエンジン2が起動された直後は、第1、第2磁性蓄熱器20、21の磁性蓄熱材19が励磁されることで高温状態にし、エンジン2の冷却水を交互に加熱して、エンジン2を間接的に加熱することができる。一方、エンジン2が起動されて暖まってくると、冷却水の温度も上昇しているので、第1、第2磁性蓄熱器20、21の磁性蓄熱材19を消磁することで低温状態にし、冷却水から吸熱することができる。つまり、冷却水の温度を低くすることができるだけでなく磁性蓄熱材19に熱を蓄えることができる。このように、エンジン2の冷却水温度に応じて吸熱状態と放熱状態との2つの状態を使い分けることでエンジン2やEGRクーラ4を早期に暖めることができるだけでなく、エンジン2が暖かくなったときには、吸熱による冷却効果もある。
(2)電気加熱器9が設けられているので第1、第2磁性蓄熱器20、21の能力不足を補うことができる。
(3)第1、第2磁性蓄熱器20、21の磁性蓄熱材19の励磁と消磁とを交互に繰り返すことによりエンジン2の温度分布を一様にすることができる。そのため、燃焼状態を安定化させることができる。
(4)第1、第2磁性蓄熱器20、21により、エンジン2を加熱するとともにEGRクーラ4の加熱もできるので、エンジン2のEGRガスを暖めることで早期暖機運転ができる。
(5)第1、第2磁性蓄熱器20、21により、エンジン2を加熱するとともにオイルクーラ13も加熱することができるので、第3ポンプ15によりトルクコンバータ14内に低粘度のオイルを循環させることができる。そのため、省動力化になる。
Next, the effect in this embodiment in the said structure is demonstrated.
(1) Immediately after the
(2) Since the electric heater 9 is provided, the capacity shortage of the first and second
(3) The temperature distribution of the
(4) Since the
(5) Since the first and second
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図3を用いて説明する。第1実施形態では、ステップS10で、第1ポンプ10からエンジン2に向けて冷却水を流し、ステップS110において、冷却水温度がT3を超える場合は、ステップS210に進み、第1電磁石20aをオフにし、第2電磁石21aをオンにした。また、ステップS230にて冷却水の流れ方向を反対にするとステップS240にて第1電磁石20aをオンにし、第2電磁石21aをオフにした。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the first embodiment, in step S10, cooling water flows from the
第2実施形態では、図3に示すようにステップS110からステップS211に進むと、第1電磁石20aをオンにし、第2電磁石21aをオフにし、ステップS230からステップS241に進むと第1電磁石20aをオフにし、第2電磁石21aをオンにしたことが異なる。
In the second embodiment, as shown in FIG. 3, when the process proceeds from step S110 to step S211, the
第2実施形態によれば、第1ポンプ10により、エンジン2を冷却した冷却水がラジエータ5に向けて流れるときに第1電磁石20aをオンにし、第1磁性蓄熱器20から冷却水に放熱することでラジエータ5の放熱効率を高め、その後、第2電磁石21aをオフにすることで、第2磁性蓄熱器21がラジエータ5にて放熱された冷却水から吸熱する。
According to the second embodiment, the
一方、第2ポンプ11により、エンジン2を冷却した冷却水がラジエータ5に向けて流れるときは、第2電磁石21aをオンにし、第2磁性蓄熱器21から冷却水に放熱することでラジエータ5の放熱効率を高め、その後、第1電磁石20aをオフにすることで、第1磁性蓄熱器20がラジエータ5にて放熱された冷却水から吸熱する。ところで、ラジエータ5の放熱の効率は、冷却する空気とラジエータ5を流れる冷却水との温度差が大きいほど高くなることが知られている。そのため、ラジエータ5で放熱するときだけ第1、第2磁性蓄熱器20、21の一方側から冷却水に放熱させて、冷却水と空気との温度差を大きくすることで放熱効果を高め、放熱した冷却水から第1、第2磁性蓄熱器20、21の他方側が吸熱させている。そのため、空気と冷却水との温度差で放熱効果が高くなった分だけラジエータ5の効率が良くなる。従って、ラジエータ5を従来のものよりも小型にすることができる。
On the other hand, when the cooling water that has cooled the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について図4に基づいて説明する。第1、第2実施形態では、第1、第2磁性蓄熱器20、21および第1、第2電磁石20a、21aを冷却水回路1に配置した。第3実施形態では、第1、第2実施形態の冷却水回路1に第3〜第8磁性蓄熱器22〜27および第3〜第8電磁石22a〜27aを加えて配置したことが異なる。なお、第1、第2実施形態では、バイパス回路7には電気加熱器9のみが設けられていたが、第3実施形態ではバイパス回路7に第1、第2磁性蓄熱器20、21を配置している。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the first and second embodiments, the first and second
図4では、冷却水回路1には第1〜第8磁性蓄熱器20〜27が配置されている。第1ポンプ10による冷却水流れにおいて、ラジエータ5の上流側には第3磁性蓄熱器22および第3電磁石22aが配置されており、ラジエータ5の下流側には第4磁性蓄熱器23および第4電磁石23aが配置されている。
In FIG. 4, first to eighth
3方弁12とエンジン2との間には第5、第6磁性蓄熱器24、25および第5、第6電磁石24a、25aが配置されている。第5磁性蓄熱器24および第5電磁石24aは、第1ポンプ10による冷却水流れにおいて、オイルクーラ13の上流側に配置されており、第6磁性蓄熱器25および第6電磁石25aは、オイルクーラ13の下流側に配置されている。
Between the three-
第1ポンプ10による冷却水流れにおいて、ヒータコア16の上流側には第7磁性蓄熱器26および第7電磁石26aが配置されており、ヒータコア16の下流側には第8磁性蓄熱器27および第8電磁石27aが配置されている。
In the cooling water flow by the
次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。図5は図示しない制御装置により実行される制御プログラムの概略を示すフローチャートである。なお、図5の制御プログラムは、エンジン2が起動されるとスタートするようになっており、その基本となる作動は第1実施形態で説明したフローチャートとほぼ同一である。そのため、第1実施形態と同一となる処理は同一符号で示し、相違点のみ符号を変更して説明する。
Next, the operation of this embodiment in the above configuration will be described. FIG. 5 is a flowchart showing an outline of a control program executed by a control device (not shown). Note that the control program of FIG. 5 starts when the
ステップS212では、第3電磁石22aをオフするとともに第4電磁石23aをオンにしている。また、ステップS242では、第3電磁石22aをオンするとともに第4電磁石23aをオフにしている。なお、この第3、第4電磁石22a、23aの磁場による第3、第4磁性蓄熱器22、23の磁気相転移温度は第1、第2電磁石20a、21aの磁場による第1、第2磁性蓄熱器20、21の磁気相転移温度よりも高くなるようにしている。因みに、磁気相転移温度とは、磁性蓄熱材19が磁場により励磁されて高温状態となったときの温度と、消磁されて低温状態になったときの温度である。この温度は磁場の強さや磁性蓄熱材19の種類によって異なる。そのため、磁場の強さを変えても良いし、磁性蓄熱材19の種類を変えてそれぞれ配置しても良い。
In step S212, the
第3実施形態によれば、第1、第2磁性蓄熱器20、21によるエンジン2が低温の状態における加熱性能とラジエータ5の高温での放熱性能を両立させることができる。
According to the third embodiment, it is possible to achieve both the heating performance when the
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について図6を用いて説明する。図6は図示しない制御装置により実行される制御プログラムの概略を示すフローチャートである。なお、第4実施形態における冷却水回路1の構成は第3実施形態と同一である。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing an outline of a control program executed by a control device (not shown). In addition, the structure of the cooling
図6の制御プログラムは、第3実施形態の冷却水回路1のエンジン2の起動によりスタートするようになっており、ステップS110にて、冷却水温度がT3(例えば、80℃程度)よりも低い場合はステップS183に進み、第5、第6電磁石24a、25aをそれぞれオフにしてから、ステップS190に進み、M時間だけこの状態を維持する。ステップS190にてM時間経過するとステップS200に進み、冷却水の流れ方向を反対の方向に切り替える。ステップS200にて冷却水の流れ方向を切り替えるとステップS90に進み、M時間だけこの状態を維持する。なお、冷却水の流れ方向の切替は第1実施形態にて説明したフローチャートにおけるステップS70と同じ処理である。また、冷却水温度がT3よりも高い場合はステップS213に進む。
The control program of FIG. 6 is started by starting the
ステップS213では、第5電磁石24aをオフにして第5磁性蓄熱器24の磁性蓄熱材19を消磁して低温状態とし、第6電磁石25aをオンにして第6磁性蓄熱器25の磁性蓄熱材19が励磁されて高温状態となってから、ステップS220に進み、M時間この状態を維持する。なお、M時間は第1〜第3実施形態にて説明した時間と同一であり、例えば、3秒程度である。ステップS220にてM時間経過するとステップS230に進み、冷却水の流れ方向を反対の方向に切り替える。ステップS230にて冷却水の流れ方向を切り替えるとステップS243に進み、第5電磁石24aをオンにし、第6電磁石25aをオフにして、ステップS90に進み、M時間だけこの状態を維持し、再度ステップS110に戻り制御を継続する。
In step S213, the
第4実施形態によれば、第5電磁石24aにより第5磁性蓄熱器24の磁性蓄熱材19を低温状態にすることで冷却水から吸熱し、この冷却水をオイルクーラ13に供給することにより、定常時にオイルクーラ13の温度を冷却水の温度よりも低下させることができる。なお、この第5電磁石、第6電磁石24a、25aの磁場による第5、第6磁性蓄熱器24、25の磁気相転移温度は第1、第2電磁石20a、21aの磁場による第1、第2磁性蓄熱器20、21の磁気相転移温度よりも低くなるようにしている。このように、磁性蓄熱材19の磁気相転移温度が第1、第2磁性蓄熱器20、21の磁気相転移温度よりも低い温度となるようにすることで、安定的にオイルクーラ13の温度を制御することができる。なお、磁気相転移温度を変えるため、磁場の強さを変えても良いし、磁性蓄熱材19の種類を変えてそれぞれ配置しても良い。
According to the fourth embodiment, the
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態について図7を用いて説明する。図7は図示しない制御装置により実行される制御プログラムの概略を示すフローチャートである。図7の制御プログラムは、第3実施形態の冷却水回路1のエンジン2の起動によりスタートし、ステップS10に進んで第1ポンプ10を起動して、第1ポンプ10からエンジン2に向けて冷却水が流れるようにしてステップS214に進む。なお、第5実施形態における冷却水回路1の構成は第3実施形態と同一である。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing an outline of a control program executed by a control device (not shown). The control program of FIG. 7 is started by starting the
ステップS214では、第7電磁石26aをオンにして第7磁性蓄熱器26の磁性蓄熱材19を高温状態にし、第8電磁石27aをオフにして第8磁性蓄熱器27の磁性蓄熱材19を低温状態にして、ステップS220に進み、M時間だけこの状態を維持する。なお、M時間は第1〜第4実施形態にて説明した時間と同一であり、例えば、3秒程度である。ステップS220にてM時間経過するとステップS230に進み、冷却水の流れ方向を反対の方向に切り替える。なお、冷却水の流れ方向の切替は第1実施形態にて説明したフローチャートにおけるステップS70と同じ処理である。
In step S214, the
ステップS230にて冷却水の流れ方向を切り替えるとステップS244に進む。ステップS244では、第7電磁石26aをオフにして第7磁性蓄熱器26を低温状態にし、第8電磁石27aをオンにして第8磁性蓄熱器27を高温状態にして、ステップS90に進み、この状態をM時間維持する。ステップS90にてM時間維持するとステップS214に戻り制御を継続する。
When the flow direction of the cooling water is switched in step S230, the process proceeds to step S244. In step S244, the
第5実施形態によれば、冷却水流れにおいて上流側となる第7電磁石26aおよび第8電磁石27aのいずれか一方を高温状態にすることで、ヒータコア16に向けて流れる冷却水を常に加熱する状態にできるので、ヒータコア16の昇温時間を短くできる。また、磁性蓄熱材19から冷却水に放熱することになるので乗員の暖房感を向上させることができる。さらに、空気とヒータコア16との温度差が大きくなるので効率良く暖房運転ができる。
According to the fifth embodiment, the cooling water flowing toward the
(他の実施形態)
(1)第1〜第5実施形態では冷却水回路1に複数の磁性蓄熱器20〜27と複数の電磁石20a〜27aを配置して冷却水を加熱するとともに冷却するように構成した。本実施形態では、磁性蓄熱器を1つだけ冷却水回路1に配置して、外気が低い場合は磁場により磁性蓄熱器の磁性蓄熱材が励磁されることで冷却水に放熱し、エンジン2の暖機効果を高めても良い。また、エンジン2により冷却水が暖まると磁性蓄熱器の磁性蓄熱材を消磁することにより冷却水から吸熱することで蓄熱しても良い。
(2)第1〜第5実施形態では磁場発生手段を第1〜第8電磁石20a〜27aにより構成したが、永久磁石により磁場を発生させて磁性蓄熱材が励磁されるようにしても良い。なお、磁性蓄熱材の消磁は、電磁石の位置をモータ等の駆動手段により移動させても良い。
(3)第1〜第5実施形態では、エンジン2の冷却水回路1に第1〜第8磁性蓄熱器20〜27、第1〜第8電磁石20a〜27aをそれぞれ配置した。本実施形態では、バッテリのスタックを冷却する冷却回路に第1〜第8磁性蓄熱器20〜27、第1〜第8電磁石20a〜27aを配置しても良い。
(Other embodiments)
(1) In the first to fifth embodiments, a plurality of
(2) In the first to fifth embodiments, the magnetic field generating means is constituted by the first to
(3) In the first to fifth embodiments, the first to eighth
1…冷却回路、2…エンジン、5…ラジエータ、10…第1ポンプ、11…第2ポンプ、
12…3方弁、13…オイルクーラ、16…ヒータコア。
DESCRIPTION OF
12 ... 3-way valve, 13 ... Oil cooler, 16 ... Heater core.
Claims (11)
励磁されると磁気熱量効果により温度が上昇して高温状態になり、消磁されると温度が低下して低温状態になる磁性蓄熱材(19)を有する磁性蓄熱器(20〜27)と、
前記磁性蓄熱器(20〜27)の磁性蓄熱材(19)にそれぞれ磁場を発生させる磁場発生手段(20a〜27a)とを備え、
前記磁性蓄熱材(19)が前記磁場発生手段(20a〜27a)により前記高温状態または前記低温状態のいずれか一方の状態になり得るようになっており、
前記冷却回路(1)に前記磁性蓄熱器(20〜27)と前記磁場発生手段(20a〜27a)とをそれぞれ配置していることを特徴とする磁性蓄熱装置。 A magnetic heat storage device applied to a cooling circuit (1) through which a cooling fluid for cooling a heating element (2) of a vehicle flows,
A magnetic regenerator (20-27) having a magnetic regenerator material (19) that, when energized, rises in temperature due to the magnetocaloric effect to a high temperature state, and demagnetizes to a low temperature state;
Magnetic field generating means (20a to 27a) for generating a magnetic field in each of the magnetic heat storage materials (19) of the magnetic heat storage device (20 to 27),
The magnetic heat storage material (19) can be brought into either the high temperature state or the low temperature state by the magnetic field generation means (20a to 27a),
The magnetic heat storage device, wherein the magnetic heat storage device (20 to 27) and the magnetic field generation means (20a to 27a) are arranged in the cooling circuit (1), respectively.
前記冷却流体の温度が所定値よりも低いときに前記電気加熱器(9)により前記冷却流体を加熱するようになっていることを特徴とする請求項1に記載の磁性蓄熱装置。 A magnetic heat storage device applied to the cooling circuit (1) having an electric heater (9),
The magnetic heat storage device according to claim 1, wherein the cooling fluid is heated by the electric heater (9) when the temperature of the cooling fluid is lower than a predetermined value.
前記磁性蓄熱器(20〜27)は、第1磁性蓄熱器(20)と第2磁性蓄熱器(21)とにより構成されており、
前記磁場発生手段(20a〜27a)は、第1磁場発生手段(20a)と第2磁場発生手段(21a)とにより構成されており、
前記第1ポンプ(10)が起動されると、前記第2ポンプ(11)が停止され、前記第2ポンプ(11)が起動されると、前記第1ポンプ(10)が停止されるようになっており、
前記一方向への前記冷却流体流れにおいて、前記発熱体(2)の上流側に前記第1磁性蓄熱器(20)と前記第1磁場発生手段(20a)とがそれぞれ配置されており、前記発熱体(2)の下流側に前記第2磁性蓄熱器(21)と前記第2磁場発生手段(21a)とがそれぞれ配置されており、
前記第1ポンプ(10)が起動されると、前記第1磁場発生手段(20a)により前記第1磁性蓄熱器(20)の前記磁性蓄熱材(19)が励磁されるとともに前記第2磁場発生手段(21a)により前記第2磁性蓄熱器(21)の前記磁性蓄熱材(19)が消磁され、前記第2ポンプ(11)が起動されると、前記第2磁場発生手段(21a)により前記第2磁性蓄熱器(21)の前記磁性蓄熱材(19)が励磁されるとともに前記第1磁場発生手段(20a)により前記第1磁性蓄熱器(20)の前記磁性蓄熱材(19)が消磁されるようになっていることを特徴とする請求項1または2に記載の磁性蓄熱装置。 The cooling circuit (1) having a first pump (10) for circulating the cooling fluid in one direction of the cooling circuit (1) and a second pump (11) for circulating the cooling fluid in a direction opposite to the one direction. A magnetic heat storage device applied to
The magnetic regenerator (20-27) is composed of a first magnetic regenerator (20) and a second magnetic regenerator (21),
The magnetic field generating means (20a to 27a) is composed of a first magnetic field generating means (20a) and a second magnetic field generating means (21a),
When the first pump (10) is started, the second pump (11) is stopped, and when the second pump (11) is started, the first pump (10) is stopped. And
In the cooling fluid flow in the one direction, the first magnetic regenerator (20) and the first magnetic field generating means (20a) are respectively arranged upstream of the heating element (2), and the heat generation The second magnetic heat accumulator (21) and the second magnetic field generating means (21a) are respectively arranged on the downstream side of the body (2),
When the first pump (10) is activated, the first magnetic field generating means (20a) excites the magnetic heat storage material (19) of the first magnetic heat storage device (20) and generates the second magnetic field. When the magnetic heat storage material (19) of the second magnetic heat storage device (21) is demagnetized by the means (21a) and the second pump (11) is started, the second magnetic field generation means (21a) The magnetic heat storage material (19) of the second magnetic heat storage device (21) is excited, and the first magnetic field generation means (20a) demagnetizes the magnetic heat storage material (19) of the first magnetic heat storage device (20). The magnetic heat storage device according to claim 1, wherein the magnetic heat storage device is configured as described above.
前記磁性蓄熱器(20〜27)は、第3磁性蓄熱器(22)と第4磁性蓄熱器(23)とにより構成されており、
前記磁場発生手段(20a〜27a)は、第3磁場発生手段(22a)と第4磁場発生手段(23a)とにより構成されており、
前記放熱器(5)の一方側と接続される配管に前記第3磁性蓄熱器(22)と前記第3磁場発生手段(22a)とがそれぞれ配置されており、前記冷却回路(1)の前記放熱器(5)の他方側と接続される配管に前記第4磁性蓄熱器(23)と前記第4磁場発生手段(23a)とがそれぞれ配置されており、
前記一方側の配管から前記他方側の配管に向けて冷却流体が流れると前記第3磁場発生手段(22a)により前記第3磁性蓄熱器(22)の前記磁性蓄熱材(19)が励磁されるとともに前記第4磁場発生手段(23a)により前記第4磁性蓄熱器(23)の前記磁性蓄熱材(19)が消磁されるようになっており、
前記他方側の配管から前記一方側の配管に向けて冷却流体が流れると前記第4磁場発生手段(23a)により前記第4磁性蓄熱器(23)の前記磁性蓄熱材(19)が励磁されるとともに前記第3磁場発生手段(22a)により前記第3磁性蓄熱器(22)の前記磁性蓄熱材(19)が消磁されるようになっていることを特徴とする請求項3または4に記載の磁性蓄熱装置。 A magnetic heat storage device applied to the cooling circuit (1) having a radiator (5) for radiating heat of the cooling fluid to the air,
The magnetic regenerator (20 to 27) is composed of a third magnetic regenerator (22) and a fourth magnetic regenerator (23),
The magnetic field generating means (20a to 27a) is composed of a third magnetic field generating means (22a) and a fourth magnetic field generating means (23a),
The third magnetic regenerator (22) and the third magnetic field generating means (22a) are respectively arranged in a pipe connected to one side of the radiator (5), and the cooling circuit (1) The fourth magnetic heat accumulator (23) and the fourth magnetic field generation means (23a) are respectively arranged on a pipe connected to the other side of the radiator (5),
When the cooling fluid flows from the one side pipe toward the other side pipe, the magnetic heat storage material (19) of the third magnetic heat storage unit (22) is excited by the third magnetic field generating means (22a). And the magnetic heat storage material (19) of the fourth magnetic heat storage device (23) is demagnetized by the fourth magnetic field generation means (23a),
When the cooling fluid flows from the other side pipe toward the one side pipe, the magnetic heat storage material (19) of the fourth magnetic heat accumulator (23) is excited by the fourth magnetic field generating means (23a). In addition, the magnetic heat storage material (19) of the third magnetic heat storage device (22) is demagnetized by the third magnetic field generation means (22a). Magnetic heat storage device.
前記磁性蓄熱器(20〜27)は、第5磁性蓄熱器(24)と第6磁性蓄熱器(25)とにより構成されており、
前記磁場発生手段(20a〜27a)は、第5磁場発生手段(24a)と第6磁場発生手段(25a)とにより構成されており、
前記オイルクーラ(13)の一側と接続される配管に前記第5磁性蓄熱器(24)と前記第5磁場発生手段(24a)とがそれぞれ配置されており、前記オイルクーラ(13)の他側と接続される配管に前記第6磁性蓄熱器(25)と前記第6磁場発生手段(25a)とがそれぞれ配置されており、
前記一側の配管から前記他側の配管に向けて冷却流体が流れると前記第5磁場発生手段(24a)により前記第5磁性蓄熱器(24)の前記磁性蓄熱材(19)が消磁されるとともに前記第6磁性蓄熱器(25)の前記磁性蓄熱材(19)が励磁されるようになっており、
前記他側の配管から前記一側の配管に向けて冷却流体が流れると前記第6磁場発生手段(25a)により前記第6磁性蓄熱器(25)の前記磁性蓄熱材(19)が消磁されるとともに前記第5磁場発生手段(24a)により前記第5磁性蓄熱器(24)の前記磁性蓄熱材(19)が励磁されるようになっていることを特徴とする請求項3ないし6のいずれか1つに記載の磁性蓄熱装置。 A magnetic heat storage device applied to the cooling circuit (1) having an oil cooler (13) for exchanging heat between the cooling fluid and oil,
The magnetic regenerator (20 to 27) is composed of a fifth magnetic regenerator (24) and a sixth magnetic regenerator (25),
The magnetic field generating means (20a to 27a) is composed of a fifth magnetic field generating means (24a) and a sixth magnetic field generating means (25a),
The fifth magnetic regenerator (24) and the fifth magnetic field generating means (24a) are respectively arranged on a pipe connected to one side of the oil cooler (13), and other than the oil cooler (13) The sixth magnetic regenerator (25) and the sixth magnetic field generating means (25a) are respectively arranged in the pipe connected to the side,
When a cooling fluid flows from the one side pipe toward the other side pipe, the magnetic heat storage material (19) of the fifth magnetic heat storage device (24) is demagnetized by the fifth magnetic field generating means (24a). And the magnetic heat storage material (19) of the sixth magnetic heat storage device (25) is excited,
When the cooling fluid flows from the other side pipe toward the one side pipe, the magnetic heat storage material (19) of the sixth magnetic heat storage device (25) is demagnetized by the sixth magnetic field generation means (25a). The magnetic heat storage material (19) of the fifth magnetic regenerator (24) is excited by the fifth magnetic field generating means (24a). The magnetic heat storage device according to one.
前記磁性蓄熱器(20〜27)は、第7磁性蓄熱器(26)と第8磁性蓄熱器(27)とにより構成されており、
前記磁場発生手段(20a〜27a)は、第7磁場発生手段(26a)と第8磁場発生手段(27a)とにより構成されており、
前記冷却回路(1)の前記暖房用熱交換器(16)の一端側と接続される配管に前記第7磁性蓄熱器(26)と前記第7磁場発生手段(26a)とがそれぞれ配置されており、前記冷却回路(1)の前記暖房用熱交換器(16)の他端側と接続される配管に前記第8磁性蓄熱器(27)と前記第8磁場発生手段(27a)とがそれぞれ配置されており、
前記暖房用熱交換器(16)の一端側の配管から他端側の配管に向けて冷却流体が流れると、前記第7磁場発生手段(26a)により前記第7磁性蓄熱器(26)の前記磁性蓄熱材(19)が励磁されるとともに前記第8磁場発生手段(27a)により前記第8磁性蓄熱器(27)の前記磁性蓄熱材(19)が消磁されるようになっており、
前記暖房用熱交換器(16)の他端側の配管から一端側の配管に向けて冷却流体が流れると、前記第8磁場発生手段(27a)により前記第8磁性蓄熱器(27)の前記磁性蓄熱材(19)が励磁されるとともに前記第7磁場発生手段(26a)により前記第7磁性蓄熱器(26)の前記磁性蓄熱材(19)が消磁されるようになっていることを特徴とする請求項3ないし8のいずれか1つに記載の磁性蓄熱装置。 A magnetic heat storage device applied to the cooling circuit (1) having a heating heat exchanger (16) for exchanging heat between the cooling fluid and air blown into the passenger compartment,
The magnetic regenerator (20 to 27) is composed of a seventh magnetic regenerator (26) and an eighth magnetic regenerator (27),
The magnetic field generating means (20a to 27a) is composed of a seventh magnetic field generating means (26a) and an eighth magnetic field generating means (27a).
The seventh magnetic heat accumulator (26) and the seventh magnetic field generating means (26a) are respectively arranged on pipes connected to one end side of the heating heat exchanger (16) of the cooling circuit (1). And the eighth magnetic regenerator (27) and the eighth magnetic field generating means (27a) are connected to the pipe connected to the other end of the heating heat exchanger (16) of the cooling circuit (1). Has been placed,
When the cooling fluid flows from the one end side pipe of the heating heat exchanger (16) to the other end side pipe, the seventh magnetic heat generating unit (26a) causes the seventh magnetic heat accumulator (26) to The magnetic heat storage material (19) is excited and the eighth magnetic field generation means (27a) demagnetizes the magnetic heat storage material (19) of the eighth magnetic heat storage device (27).
When a cooling fluid flows from the other end side pipe of the heating heat exchanger (16) toward the one end side pipe, the eighth magnetic field generating means (27a) causes the eighth magnetic heat accumulator (27) to The magnetic heat storage material (19) is excited and the seventh magnetic field generation means (26a) demagnetizes the magnetic heat storage material (19) of the seventh magnetic heat storage device (26). A magnetic heat storage device according to any one of claims 3 to 8.
前記磁性蓄熱器(20〜27)が前記配管に設けられていることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1つに記載の磁性蓄熱装置。 A magnetic heat storage device applied to the cooling circuit (1) in which the piping through which the cooling fluid flows is formed of a nonmagnetic material,
The magnetic heat storage device according to any one of claims 1 to 10, wherein the magnetic heat storage device (20 to 27) is provided in the pipe.
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