JP2013147117A - Automobile heating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車の主に乗員室を温める自動車用暖房装置に関するものである。 The present invention relates to an automotive heating device that mainly warms a passenger compartment of an automobile.
自動車は、車内における乗員の環境を快適にするために、乗員室内の温度を制御するエアコン及び温度制御装置を有している(例えば特許文献1参照)。具体的には、自動車は、冬季に乗員室内を暖める自動車用暖房装置(ヒータ)として、エンジン冷却水を利用したヒータ、セラミックヒータ、又はガスバーナ等を有している。 The automobile has an air conditioner and a temperature control device for controlling the temperature in the passenger compartment in order to make the passenger's environment comfortable in the vehicle (see, for example, Patent Document 1). Specifically, an automobile has a heater, a ceramic heater, a gas burner, or the like that uses engine cooling water as an automotive heating device (heater) that warms the passenger compartment in winter.
しかしながら、従来の自動車用暖房装置はいくつかの問題点を有している。第1に、エンジン冷却水を利用したヒータは、冬季のエンジン始動前又は始動直後に、乗員室内を十分に暖めることが困難であるという問題を有している。これは、エンジンから排熱を得られないためである。 However, the conventional automotive heating device has several problems. First, a heater using engine cooling water has a problem that it is difficult to sufficiently warm the passenger compartment before or just after starting the engine in winter. This is because exhaust heat cannot be obtained from the engine.
第2に、キーレスエントリー等により、自動車の運転開始よりも所定の時間前にエンジンを始動し、エンジンから排熱を得られるようにした場合、乗員室内の暖房は可能となるが、燃費が悪化してしまうという問題を有している。これは、エンジンの排熱を得る目的のために、燃料が消費されるからである。 Second, if the engine is started a predetermined time before the start of driving of the vehicle by keyless entry or the like and exhaust heat can be obtained from the engine, the passenger compartment can be heated, but the fuel consumption deteriorates. Have the problem of This is because fuel is consumed for the purpose of obtaining exhaust heat of the engine.
第3に、セラミックヒータ又はガスバーナ等を利用したヒータは、外部エネルギー(電気又は燃料等)を利用するため暖房コストが上昇するという問題を有している。これは、暖房コストが、電気を利用する場合はその購入費用が必要となり、燃料を利用する場合は燃費が悪化するという形で現れるからである。 Thirdly, a heater using a ceramic heater, a gas burner, or the like has a problem that heating costs increase because external energy (electricity or fuel) is used. This is because the heating cost is required when purchasing electricity, and the fuel consumption worsens when using fuel.
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、自動車の乗員室を温める自動車用暖房装置において、エンジンの始動前又は始動直後であっても十分な暖房効果を得ることができ、且つ暖房を目的とする新たな電気や燃料等の消費を抑制することのできる自動車用暖房装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to obtain a sufficient heating effect even before or just after starting an engine in an automotive heating device that warms a passenger compartment of an automobile. An object of the present invention is to provide an automotive heating apparatus that can suppress consumption of new electricity, fuel, and the like for heating purposes.
上記の目的を達成するための本発明に係る自動車用暖房装置は、自動車の乗員室を温める自動車用暖房装置において、前記自動車用暖房装置が、前記乗員室に配置された少なくとも1つの蓄熱材と、前記蓄熱材の放熱を開始させる少なくとも1つのトリガー装置と、内燃機関から前記蓄熱材に排熱を伝達する熱媒回路を有しており、前記蓄熱材が、ゲル状のまま過冷却状態で蓄熱し、前記トリガー装置の動作により潜熱を放出して結晶化するとともに、その後の再加熱により再びゲル状となり過冷却状態で蓄熱することを反復するものであり、前記自動車の運転時に、前記熱媒回路を介して前記蓄熱材に前記内燃機関の排熱を蓄熱し、前記内燃機関の始動前又は始動直後に、前記トリガー装置の作動により対応する前記蓄熱材の放熱を開始するように構成したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an automotive heating device according to the present invention includes an automotive heating device that warms a passenger compartment of an automobile, wherein the automotive heating device includes at least one heat storage material disposed in the passenger compartment. , At least one trigger device for starting the heat dissipation of the heat storage material, and a heat medium circuit for transferring exhaust heat from an internal combustion engine to the heat storage material, wherein the heat storage material is in a supercooled state in a gel state It accumulates heat, releases latent heat by the operation of the trigger device and crystallizes, and then repeats re-heating to be gelled again and storing heat in a supercooled state. The exhaust heat of the internal combustion engine is stored in the heat storage material through a medium circuit, and heat release of the corresponding heat storage material is started by the operation of the trigger device before or immediately after the internal combustion engine is started. Characterized by being configured.
この構成により、内燃機関(エンジン)の始動前又は始動直後で、エンジンから十分な
排熱を得られない場合であっても、乗員室を温め、乗員の運転環境を快適にすることができる。つまり、十分な暖房効果を得ることができる。また、蓄熱材への蓄熱を、その運転以前(前日等)の内燃機関の排熱により行っているため、暖房を目的とする新たな電気や燃料等の消費を抑制することができる。つまり、暖房コストの上昇を抑制することができる。
With this configuration, even when the internal combustion engine (engine) is not started or just after starting, sufficient exhaust heat cannot be obtained from the engine, the passenger compartment can be warmed and the operating environment of the passenger can be made comfortable. That is, a sufficient heating effect can be obtained. Moreover, since the heat storage to the heat storage material is performed by exhaust heat of the internal combustion engine before the operation (the day before, etc.), consumption of new electricity, fuel and the like for the purpose of heating can be suppressed. That is, an increase in heating cost can be suppressed.
上記の自動車用暖房装置において、少なくとも1つの前記トリガー装置が、前記乗員室内に配置された座席の座面に設置されており、前記座面に外力が働いた際に、前記トリガー装置が作動し対応する前記蓄熱材の放熱を開始するように構成したことを特徴とする。 In the automotive heating device, at least one of the trigger devices is installed on a seat surface of a seat disposed in the passenger compartment, and the trigger device is activated when an external force is applied to the seat surface. The heat storage material corresponding to the heat storage material is configured to start heat dissipation.
この構成により、自動車用暖房装置は、暖房を開始するためのパネル操作等を要することなく、運転室を温め、乗員の運転環境を快適にすることができる。乗員の乗車動作の中で、トリガー装置が、ONとなるように構成しているためである。 With this configuration, the automotive heating device can warm the cab and make the occupant's driving environment comfortable without requiring a panel operation or the like to start heating. This is because the trigger device is configured to be turned on during the ride operation of the occupant.
上記の自動車用暖房装置において、少なくとも1つの前記トリガー装置が、前記自動車の扉の開閉機構、前記扉のロックの開閉機構、又は乗降用のアシストグリップに設置したスイッチと連動するように設置されており、前記スイッチに連動して、前記トリガー装置が作動し対応する前記蓄熱材の放熱を開始するように構成したことを特徴とする。 In the above-described automotive heating device, at least one of the trigger devices is installed so as to be interlocked with a switch installed on an opening / closing mechanism of the door of the automobile, an opening / closing mechanism of the lock of the door, or an assist grip for getting on and off. In conjunction with the switch, the trigger device is activated to start radiating heat from the corresponding heat storage material.
この構成により、上記と同様の作用効果を得ることができる。特に、乗員の乗車動作の中で、トリガー装置又はトリガー装置を作動するスイッチが、ONとなるように構成しているためである。 With this configuration, the same effects as described above can be obtained. This is particularly because the trigger device or the switch for operating the trigger device is configured to be turned on during the ride operation of the occupant.
上記の自動車用暖房装置において、前記自動車用暖房装置が、前記自動車のイグニッションをONとした際に、前記トリガー装置が作動せず放熱を開始していない蓄熱材から、前記熱媒回路を介して前記内燃機関に熱エネルギーを伝達するように構成した制御機構を有することを特徴とする。この構成により、例えば助手席等に乗員が乗らない場合は、助手席側に設置した蓄熱材の熱エネルギーを内燃機関の暖機に使用することができる。 In the above-described automotive heating device, when the automotive heating device turns on the ignition of the automobile, from the heat storage material in which the trigger device does not operate and starts to radiate heat, via the heating medium circuit. And a control mechanism configured to transmit thermal energy to the internal combustion engine. With this configuration, for example, when the passenger is not in the passenger seat, the heat energy of the heat storage material installed on the passenger seat side can be used to warm up the internal combustion engine.
本発明に係る自動車用暖房装置によれば、エンジンの始動前又は始動直後であっても十分な暖房効果を得ることができ、且つ暖房を目的とする新たな電気や燃料等の消費を抑制することのできる自動車用暖房装置を提供することができる。 According to the automotive heating device of the present invention, a sufficient heating effect can be obtained even before or just after the engine is started, and consumption of new electricity, fuel, etc. for the purpose of heating is suppressed. It is possible to provide a heating device for an automobile that can handle the above.
以下、本発明に係る実施の形態の自動車用暖房装置1について、図面を参照しながら説明する。図1に、本発明に係る実施の形態の自動車用暖房装置(以下、暖房装置という)1及び暖房装置1を備えた自動車2の概略を示す。自動車2は、内燃機関(以下、エンジンという)3と、エンジン3を冷却するための第1熱媒回路4と、エンジンの制御等を行うECU(エンジンコントロールユニット)5と、乗員室6と、暖房装置1を有している。この第1熱媒回路4は、後述する第2熱媒回路13と熱エネルギーの授受を行う熱交換器7を有している。
Hereinafter, an
暖房装置1は、乗員室6内のシート8の座面9等に設置した少なくとも1つの蓄熱材11と、蓄熱材11の放熱を開始させる少なくとも1つのトリガー装置12と、蓄熱材11にエンジン3の排熱を供給する第2熱媒回路13と、第2熱媒回路13の熱媒循環を制御するポンプ14を有している。
The
また、暖房装置1は、座席(シート)8の座面9又は乗員室内の温度を検知するための温度センサ15と、温度センサ15の情報をECU5に伝達する信号線10aと、ECU5からポンプ14の制御を行うための信号線10bを有している。更に、暖房装置1は、第1熱媒回路4の熱媒の温度を監視するための水温センサ16と、水温センサ16の情報をECU5に伝達する信号線10cを有している。
The
なお、水温センサ16は、従来の自動車2に設置されているものを利用してもよい。また、第1熱媒回路4及び第2熱媒回路13を総称して、熱媒回路という。
The
次に、蓄熱材11について説明する。この蓄熱材11は、ゲル状のまま過冷却状態で蓄熱し、トリガー装置12の作動により潜熱を放出して結晶化するとともに、その後の再加熱により再びゲル状となり過冷却状態で蓄熱することを反復することのできるものである。具体的には、この蓄熱材11は、酢酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、又は塩化カルシウムの内、少なくとも1つを含むものである。
Next, the
ここで、トリガー装置12は、蓄熱材11の潜熱放出を開始するきっかけとなる構成を有していればよく、蓄熱材11に機械的又は電気的な刺激を与えるなど、周知の構成を利用することができる。
Here, the
また、蓄熱材11の設置場所は、シート8の座面9に限らず乗員室8内であれば任意の場所に設置することができる。具体的には、袋状物又はタンク等に封入した蓄熱材11を、シート背面、乗員室床面、乗員室側壁面、乗員室天井面等に設置することができる。また、乗員室8内に設置する蓄熱材11は、1つに限られず、複数の場所に設置することができる。
Moreover, the installation place of the
次に、自動車用暖房装置1の制御について説明する。図2に、自動車2の運転中に行われる蓄熱制御の概略を示す。この制御は、自動車2のイグニッションがONとなった際に開始される(スタートS10)。まず、蓄熱材11の放熱の有無を検知する(ヒータ動作検知ステップS11)。蓄熱材11の放熱が開始されている場合、第1熱媒回路4の水温センサ16でエンジン3の冷却水の水温を計測し(水温計側ステップS12)、この水温からエンジン3の暖機運転が完了しているか否かを判断する(暖機完了判断ステップS13)。具体的には、冷却水の水温が、例えば80℃等の予め定めた温度を超えた場合に暖機運転が完了したものと判断する。
Next, control of the
暖機運転が完了した際、第2熱媒回路13のポンプ14を作動させ、第1熱媒回路4から蓄熱材11に熱エネルギーを供給する(蓄熱開始ステップS14)。これは、エンジン3の暖機運転が完了する前は、第1熱媒回路4から効率よく熱エネルギーを取り出せないためである。また、自動車2の走行においては、暖機が完了した状態でエンジン3に仕事をさせる方が望ましいためである。なお、暖機が完了した後は、エンジン3の温度を予め定めた範囲内に抑えるため、エンジン3の冷却を積極的に行う必要がある。
When the warm-up operation is completed, the
その後、乗員室6内の温度等が例えば20℃等の予め設定された温度を超えた場合、暖房が完了したとして(暖房完了判断ステップS15)、ポンプ14を停止し、蓄熱材11への熱エネルギーの供給を停止し(蓄熱終了ステップS16)、蓄熱制御を終了する(リターンS17)。以上より、暖房装置1は、自動車走行中に上記のステップを繰り返し、
蓄熱材11への蓄熱と、蓄熱材11から乗員室6への放熱(乗員室6の暖房)を同時に行うことができる。
Thereafter, when the temperature in the
Heat storage to the
図3に、自動車2の走行前に行われる放熱制御の概略を示す。この制御は、自動車2のイグニッションがOFFとなり、予め定めた時間が経過した際に開始される(スタートS20)。例えば冬季の早朝に、まず、乗員が自動車2への乗り込みを開始する(乗車ステップS21)。この乗車の動作により、シート8、自動車2の扉の開閉機構、扉のロックの開閉機構、又は乗降用のアシストグリップ等に設置したスイッチが作動し(スイッチ作動ステップS22)、このスイッチに連動したトリガー装置12が作動する(トリガー作動ステップS23)。このトリガー装置12の作動により、蓄熱材11の放熱が開始される(放熱開始ステップS24)。放熱制御は、この放熱の開始により終了する(リターンS25)。
FIG. 3 shows an outline of the heat dissipation control performed before the
このとき、蓄熱材11は、前日等の自動車2の走行により蓄熱され、過冷却状態となった液体状である。つまり、エンジン始動前または始動直後における乗員室6の暖房は、前日等の自動車2の走行時に回収したエンジンの排熱で行うことができる。この蓄熱材11は、エンジン始動後であってエンジンの暖機が完了した後に、蓄熱制御により熱エネルギーの供給を受ける(蓄熱開始ステップS14、図2参照)。
At this time, the
ここで、トリガー装置12は、スイッチを介して作動するように構成しているが、本発明はこの構成に限られない。つまり、トリガー装置は、スイッチ等を介さずに直接作動するように構成することもできる。例えば、図1に示す様に、乗員がシート8に着座した際に、トリガー装置12が直接作動し、蓄熱材11の放熱を開始するように構成してもよい。また、キーレスエントリー等の信号により、スイッチを介して、又は介さずにトリガー装置を作動させるように構成することもできる。
Here, the
前述の構成により、本発明の自動車用暖房装置は、以下の作用効果を得ることができる。第1に、自動車用暖房装置は、エンジンの始動前又は始動直後でエンジンから十分な排熱を得られない場合であっても、乗員室を温め、乗員の運転環境を快適にすることができる。つまり、十分な暖房効果を得ることができる。 With the above-described configuration, the automotive heating device of the present invention can obtain the following effects. 1stly, even if it is a case where sufficient exhaust heat cannot be obtained from an engine immediately before starting of an engine or just after starting, a heating device for vehicles can warm a passenger compartment and can make a crew member's operating environment comfortable. . That is, a sufficient heating effect can be obtained.
第2に、自動車用暖房装置は、蓄熱材への蓄熱をその運転以前のエンジンの排熱により行っているため、暖房を目的とする新たな電気や燃料等の消費を抑制することができる。つまり、暖房コストの上昇を抑制することができる。ここで、蓄熱材への熱エネルギーの供給は、熱媒回路4、13を介して行われる。
2ndly, since the heating apparatus for motor vehicles is performing the thermal storage to the thermal storage material by the exhaust heat of the engine before the driving | operation, it can suppress consumption of the new electricity, fuel, etc. for the purpose of heating. That is, an increase in heating cost can be suppressed. Here, the heat energy is supplied to the heat storage material through the
第3に、自動車用暖房装置は、暖房を開始するためのパネル操作等を要することなく、運転室を温め、乗員の運転環境を快適にすることができる。乗員の乗車動作の中で、トリガー装置又はトリガー装置を作動するスイッチが、ONとなるように構成しているためである。 Thirdly, the automotive heating device can warm the cab and make the occupant's driving environment comfortable without requiring panel operation or the like to start heating. This is because the trigger device or the switch that operates the trigger device is configured to be turned on during the ride operation of the occupant.
なお、自動車用暖房装置は、複数のスイッチに対して、複数のトリガー装置の内の任意のものが対応するように構成してもよい。具体的には、運転席側のシート、扉の開閉機構、扉のロックの開閉機構又はアシストグリップ等のスイッチと、運転席側のシート等に設置した蓄熱材のトリガー装置が連動するように構成することができる。このときは、助手席側のシート等に設置した蓄熱材のトリガー装置は作動しない。 In addition, you may comprise the heating apparatus for motor vehicles so that arbitrary things of several trigger apparatuses may respond | correspond with several switches. Specifically, the driver's seat side, door opening / closing mechanism, door lock opening / closing mechanism or assist grip switch and the thermal storage material trigger device installed on the driver's seat side, etc. can do. At this time, the heat storage material trigger device installed on the passenger seat or the like does not operate.
上記のように構成した場合、作動しなかったトリガー装置に対応する蓄熱材の熱エネルギーをエンジンの暖機に利用することができる。また、エンジンの速やかな暖機により燃費を向上することができる。具体的には、例えば、自動車のイグニッションをONとした
際に、トリガー装置が作動せず放熱を開始していない蓄熱材から、熱媒回路4、13(第2熱媒回路13及び第1熱媒回路4)を介してエンジンに熱エネルギーを供給するように制御することができる(暖機制御)。このとき、第2熱媒回路は、予め設置した弁等の制御により、放熱を開始していない蓄熱材からのみ、エンジンに熱エネルギーを供給するように構成することが望ましい。
When comprised as mentioned above, the thermal energy of the heat storage material corresponding to the trigger device that has not been activated can be used for warming up the engine. Further, fuel efficiency can be improved by rapid warm-up of the engine. Specifically, for example, when the ignition of the automobile is turned on, the
ここで、自動車用暖房装置の蓄熱制御(図2参照)、放熱制御(図3参照)、及び前述の暖機制御は、従来自動車に搭載しているECU又は新たに設置した制御機構により実現することができる。 Here, the heat storage control (see FIG. 2), the heat dissipation control (see FIG. 3), and the warm-up control described above are realized by an ECU or a newly installed control mechanism installed in a conventional automobile. be able to.
また、暖房が不要となる夏季は、トリガー装置の作動を停止させるように構成することが望ましい。具体的には、トリガー装置とスイッチの間と信号線を不通状態としたり、又は蓄熱制御が行われないようにして実現することができる。更に、本発明の自動車用暖房装置は、従来、自動車に搭載されている暖房装置と併用することが可能である。 Further, it is desirable to configure the trigger device to stop operating in the summer when heating is not required. Specifically, the signal line between the trigger device and the switch can be disconnected, or heat storage control is not performed. Furthermore, the automotive heating device of the present invention can be used in combination with a heating device that has been conventionally mounted on a vehicle.
1 自動車用暖房装置
2 自動車
3 内燃機関(エンジン)
4 第1熱媒回路
6 乗員室
8 座席(シート)
9 座面
11 蓄熱材
12 トリガー装置
13 第2熱媒回路
1
4 First
9
Claims (4)
前記自動車用暖房装置が、前記乗員室に配置された少なくとも1つの蓄熱材と、前記蓄熱材の放熱を開始させる少なくとも1つのトリガー装置と、内燃機関から前記蓄熱材に排熱を伝達する熱媒回路を有しており、
前記蓄熱材が、ゲル状のまま過冷却状態で蓄熱し、前記トリガー装置の動作により潜熱を放出して結晶化するとともに、その後の再加熱により再びゲル状となり過冷却状態で蓄熱することを反復するものであり、
前記自動車の運転時に、前記熱媒回路を介して前記蓄熱材に前記内燃機関の排熱を蓄熱し、
前記内燃機関の始動前又は始動直後に、前記トリガー装置の作動により対応する前記蓄熱材の放熱を開始するように構成したことを特徴とする自動車用暖房装置。 In an automotive heating system that warms the passenger compartment of an automobile,
The vehicle heating device includes at least one heat storage material disposed in the passenger compartment, at least one trigger device for starting the heat dissipation of the heat storage material, and a heat medium that transmits exhaust heat from an internal combustion engine to the heat storage material. Has a circuit,
The heat storage material is stored in a supercooled state while being in a gel state, releases latent heat by the operation of the trigger device, and crystallizes, and then reheats to become a gel state again and stores heat in the supercooled state. Is what
During operation of the automobile, the exhaust heat of the internal combustion engine is stored in the heat storage material through the heat medium circuit,
An automotive heating device configured to start heat dissipation of the corresponding heat storage material by the operation of the trigger device before or immediately after the internal combustion engine is started.
前記座面に外力が働いた際に、前記トリガー装置が作動し対応する前記蓄熱材の放熱を開始するように構成したことを特徴とする請求項1に記載の自動車用暖房装置。 At least one of the trigger devices is installed on a seating surface of a seat disposed in the passenger compartment;
The automotive heating device according to claim 1, wherein when an external force is applied to the seating surface, the trigger device is activated to start radiating heat from the corresponding heat storage material.
前記スイッチに連動して、前記トリガー装置が作動し対応する前記蓄熱材の放熱を開始するように構成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の自動車用暖房装置。 At least one of the trigger devices is installed to interlock with a switch installed on an opening / closing mechanism of the door of the automobile, an opening / closing mechanism of the door lock, or an assist grip for getting on and off,
The automotive heating device according to claim 1 or 2, wherein the trigger device is operated in conjunction with the switch to start radiating heat of the corresponding heat storage material.
前記自動車のイグニッションをONとした際に、前記トリガー装置が作動せず放熱を開始していない蓄熱材から、前記熱媒回路を介して前記内燃機関に熱エネルギーを伝達するように構成した制御機構を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の自動車用暖房装置。 The automotive heating device is
A control mechanism configured to transmit thermal energy to the internal combustion engine via the heating medium circuit from a heat storage material that does not start the heat dissipation because the trigger device does not operate when the ignition of the automobile is turned on. The vehicle heating device according to any one of claims 1 to 3, wherein the vehicle heating device is provided.
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