JP2536218Y2 - 自動車用急速暖房装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、自動車用暖房装置、
特に冬期又は寒冷地等の低温下でエンジン始動後の車室
内を急速に暖房する自動車用急速暖房装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用暖房装置として使用される温水
式ヒータは、エンジンで発生した熱により加熱されエン
ジンのシリンダブロックを通る主通路に設けられ、エン
ジンの作動により加熱されたエンジンの冷却水と空気と
の間で熱交換を行って温風を車室内に導入する。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】ところで、従来の温水
式ヒータでは、冷却水が所定の温度、例えば７０〜８０
℃に上昇しないと温風が発生しないため、冷機時、エン
ジン始動後５〜６分間は車室内を暖房できない状態とな
り、特に冬期、寒冷地では１０分間程度は車室内を暖房
できない不具合がある。

【０００４】従って、この考案は、特に冬期、寒冷地等
の低温下でも、エンジン始動直後速やかに温風を発生す
ることができる自動車用急速暖房装置を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この考案による自動車用
急速暖房装置は、自動車の車室内に温風を送るヒータ
（11）と、エンジンのシリンダブロック（10）とヒータ
（11）とを連絡しかつエンジンで発生した熱により加熱
された冷却水を循環させる主通路（13）と、主通路（1
3）に設けられた第１の強制循環ポンプ（17a）と、主通
路（13）に迂回して設けられたバイパス通路（15）と、
バイパス通路（15）に設けられた第２の強制循環ポンプ
（17b）と、第２の強制循環ポンプ（17b）とヒータ（1
1）との間でバイパス通路（15）に設けられた加熱装置
（20）とを備えている。加熱装置（20）は、水素吸蔵時
に発熱反応しかつ水素放出時に吸熱反応する第１の蓄熱
材（24）が充填された第１のケース（22）と、第１の蓄
熱材（24）から放出された水素を吸蔵して発熱反応する
第２の蓄熱材（25）が充填された第２のケース（23）
と、第１のケース（22）及び第２のケース（23）を連通
する連絡管（27）と、連絡管（27）を開閉する電磁弁
（26）とを備えている。バイパス通路（15）を通る冷却
水が第２の蓄熱材（25）に熱的に接触可能にバイパス通
路（15）を第２のケース（23）に接続する。この自動車
用急速暖房装置は、エンジンの始動時にオンとなるスイ
ッチと、主通路（13）とバイパス通路（15）との分岐部
に設けられた切換弁（16）と、切換弁（16）を通過する
冷却水の温度を検出する温度センサ（18）と、スイッチ
がオンになったときに切換弁（16）と第２の強制循環ポ
ンプ（17b）に一定時間作動信号を付与する暖房制御装
置（19）とを備えている。第２の強制循環ポンプ（17
b）は暖房制御装置（19）の作動信号を受信して一定時
間作動される。電磁弁（26）は暖房制御装置（19）から
作動信号を受信したときに開弁して、第１の蓄熱材（2
4）から放出される水素を連絡管（27）を通じて第２の
蓄熱材（25）に吸蔵させて、バイパス通路（15）を通る
冷却水は加熱されて第２の強制循環ポンプ（17b）の作
動によりヒータ（11）に供給される。温度センサ（18）
は、切換弁（16）を通る冷却水が第２の蓄熱材（25）の
水素吸収時の発熱により所定の温度に加熱されたとき
に、暖房制御装置（19）に検出信号を送出し、温度セン
サ（18）の検出信号を受信した暖房制御装置（19）は切
換弁（16）に作動信号を送出して主通路（13）とバイパ
ス通路（15）とを接続して、冷却水は主通路（13）とバ
イパス通路（15）とを流れる。冷却水が所定の温度より
高い一定温度に加熱されると、逆に第２の蓄熱材（25）
は加温された冷却水に熱的に接触して加熱され、第２の
蓄熱材（25）に吸蔵された水素は第２の蓄熱材（25）か
ら放出され、連絡管（27）を通り第１の蓄熱材（24）に
吸蔵される。スイッチのオン後一定時間経過時に暖房制
御装置（19）の作動信号が停止して、第２の強制循環ポ
ンプ（17b）の作動が停止され、電磁弁（26）が閉弁さ
れる。

【０００６】

【作用】エンジン始動の際に、スイッチをオンにして電
源を投入すると、暖房制御装置（19）の作動信号により
電磁弁（26）が開弁し、同時に強制循環ポンプ（17a、1
7b）が運転を開始する。このとき、切換弁（16）はバイ
パス通路（15）との分岐部でシリンダブロック（10）に
通じる主通路（13）を遮断する。電磁弁（26）の開弁に
より、第１の蓄熱材（24）から放出された水素は連絡管
（27）を通じて第２の蓄熱材（25）に吸蔵され、第２の
蓄熱材（25）は発熱反応を行い、第２の蓄熱材（25）の
発熱によりバイパス通路（15）の冷却水が第２の蓄熱材
（25）に熱的に接触して加熱される。加熱された冷却水
の温風は、スイッチのオン後から非常に短時間でヒータ
（11）を通して車室内に送られる。

【０００７】第２の蓄熱材（25）内を循環するバイパス
通路（15）の冷却水が所定の温度に加熱されると、冷却
水の加熱された温度は温度センサ（18）により検出さ
れ、温度センサ（18）の検出信号は暖房制御装置（19）
に送出され、暖房制御装置（19）の制御信号が切換弁
（16）に送られる。この時、バイパス通路（15）では第
１の強制循環ポンプ（17a）が稼動されると共に、第２
の強制循環ポンプ（17b）が一定時間運転を継続する。
切換弁（16）が開弁されると、主通路（13）とバイパス
通路（15）は連通し、主通路（13）内の冷却水はヒータ
（11）に送られる。

【０００８】冷却水が所定の温度より高い例えば７０〜
８０℃に加熱されると、第２の蓄熱材（25）は水素を吸
蔵する発熱反応から水素を放出する吸熱反応に自動的に
切り替えられる。このため、第２の蓄熱材（25）から放
出された水素は開放状態の連絡管（27）を通し第１のケ
ース（22）に流れ、逆に第１のケース（22）内の第１の
蓄熱材（24）内に吸蔵される。この段階でスイッチのオ
ン後一定時間経過したときに、暖房制御装置（19）から
の制御信号により第２の強制循環ポンプ（17b）の運転
が停止し、加熱装置（20）の電磁弁（26）がオフにな
る。このため、連絡管（27）中の電磁弁（26）が閉弁さ
れ、第１の蓄熱材（24）と第２の蓄熱材（25）との接触
が遮断され、この状態で次回のエンジン作動に備える。

【０００９】

【実施例】以下、この考案による自動車用急速暖房装置
の実施例を図面について説明する。図１に示すように、
この考案による自動車用急速暖房装置は、自動車の車室
内に温風を送るヒータ１１と、ラジエータ１２と、エン
ジンのシリンダブロック１０、ヒータ（熱交換器）１１
及びラジエータ１２を連絡しかつエンジンで発生した熱
により加熱された冷却水を循環させる主通路１３と、主
通路１３に設けられかつ主通路１３を通してシリンダブ
ロック１０に冷却水を強制循環させる第１の強制循環ポ
ンプ１７ａと、主通路１３に迂回して設けられたバイパ
ス通路１５と、バイパス通路１５に設けられた第２の強
制循環ポンプ１７ｂと、第２の強制循環ポンプ１７ｂと
ヒータ１１との間でバイパス通路１５に設けられた加熱
装置２０と、主通路１３とバイパス通路１５との分岐部
に設けられた二方向切換弁１６と、切換弁１６を通過す
る冷却水の温度を検出する温度センサ１８と、温度セン
サ１８が検出した信号に基づき切換弁１６と第１の強制
循環ポンプ１７ａ及び第２の強制循環ポンプ１７ｂと加
熱装置２０とにそれぞれ作動信号を送出する暖房制御装
置（ＣＰＵ）１９とを備えている。ヒータ１１の後方に
はヒータ１１に向かって送風するファン１４が配置さ
れ、エンジンの稼動時に加熱されたシリンダブロック１
０で加熱された点線で示す冷却水はヒータ１１に送ら
れ、ヒータ１１を通じて温風を自動車の室内に送り出し
て、室内暖房が行われる。

【００１０】加熱装置２０は、ハウジング２１と、ハウ
ジング２１内に配置された第１のケース２２及び第２の
ケース２３と、第１のケース２２及び第２のケース２３
を連通する連絡管２７と、連絡管２７を開閉する電磁弁
２６とを備えている。第１のケース２２内には、水素吸
蔵時に発熱反応しかつ水素放出時に吸熱反応する第１の
蓄熱材２４が充填される。第２のケース２３内には、第
１の蓄熱材２４から放出された水素を吸蔵して発熱反応
すると共に、高温で加熱されたときに第１の蓄熱材２４
に対して水素を放出する第２の蓄熱材２５が充填され
る。バイパス通路１５を通る冷却水が第２の蓄熱材２５
に熱的に接触可能にバイパス通路１５は第２のケース２
３に接続される。第２の蓄熱材２５は第１の蓄熱材２４
と同一又は異なる特性を有するが、本実施例では、金属
水素化物ＭＨxとなる第１の蓄熱材２４をＭＨ₁で表し、
第２の蓄熱材２５をＭＨ₂で表す。Ｍmをミッシュメタル
とすると、第１の蓄熱材２４（ＭＨ₁）には水素の吸蔵
機能に優れた例えばＭmＮi_4.5Ａl_0.5が用いられる。ま
た、第２の蓄熱材２５（ＭＨ₂）として特に水素吸蔵に
よる発熱反応で冷却水を加熱する機能に優れた例えばＬ
aＮi_4.5Ａl_0.5が用いられる。第１の蓄熱材２４の水素
平衡圧力をＰ₁とし、第２の蓄熱材２５の水素平衡圧力
をＰ₂とすれば、Ｐ₁＞Ｐ₂である。

【００１１】公知のように、水素吸蔵合金Ｍは、発熱反
応を伴って水素Ｈ₂を吸蔵し、吸熱反応を伴って水素Ｈ₂
を放出する特性を有する。水素吸蔵合金Ｍは、水素平衡
圧力よりも高い水素圧力の下又は低い雰囲気温度の下で
発熱反応を伴って水素を吸蔵（発熱反応）し、水素平衡
圧力より低い水素圧力の下又は高い雰囲気温度の下で吸
熱反応を伴って水素を放出（吸熱反応）する。ＭＨxを
金属水素化物とし、ΔＨを熱とすると、水素吸蔵合金Ｍ
による水素の吸蔵及び放出の原理は次式により表され
る。

【数１】 前記反応式で水素吸蔵合金Ｍが水素Ｈ₂の吸蔵の際に発
生する反応熱を利用して冷却水を加熱することができ
る。

【００１２】この考案による自動車用急速暖房装置の作
動の際に、エンジン始動時にスイッチをオンして電源を
投入すると、暖房制御装置１９は第１の強制循環ポンプ
１７ａ、第２の強制循環ポンプ１７ｂ及び電磁弁２６に
作動信号を送出して、第１の強制循環ポンプ１７ａ及び
第２の強制循環ポンプ１７ｂの運転を開始すると同時
に、電磁弁２６を開弁する。このとき、二方向切換弁１
６はバイパス通路１５との分岐部でエンジンブロック１
０に通ずる主通路１３を閉弁し、バイパス通路１５を閉
回路に形成する。このため、冷却水は、第１の強制循環
ポンプ１７ａの作動により主通路１３を通りエンジンの
シリンダブロック１０とラジエータ１２との間で循環す
る。また、第２の強制循環ポンプ１７ｂによりバイパス
通路１５内で冷却水が循環される。

【００１３】暖房制御装置１９の作動信号により電磁弁
２６が開弁するため、第２のケース２３は連絡管２７を
通じて第１のケース２２に連絡し、第１の蓄熱材２４及
び第２の蓄熱材２５の水素平衡圧力Ｐ₁、Ｐ₂の関係がＰ
₁＞Ｐ₂となるため、第２の蓄熱材２５は連絡管２７を通
して第１の蓄熱材２４から放出された水素を吸蔵して発
熱反応する。このため、第２の蓄熱材２５の発熱により
第２の蓄熱材２５内を循環するバイパス通路１５の冷却
水が加熱され、スイッチのオン後非常に短時間内に加熱
された冷却水の温風はヒータ１１を通して車室内に送り
出される。

【００１４】第２の蓄熱材２５の水素吸収時の発熱によ
りバイパス通路１５内の冷却水が所定の温度に加熱され
ると、温度センサ１８は冷却水の加熱された温度を検出
し、暖房制御装置１９に検出信号を送出する。温度セン
サ１８の検出信号を受信した暖房制御装置１９は切換弁
１６に作動信号を送出して、切換弁１６が開弁して主通
路１３とバイパス通路１５とが接続される。切換弁１６
が開弁すると、バイパス通路１５が主通路１３に連通
し、冷却水は、主通路１３及びバイパス通路１５を流通
する。この時、バイパス通路１５では第２の強制循環ポ
ンプ１７ｂは暖房制御装置１９の作動信号によりが一定
時間運転を継続する。

【００１５】冷却水が所定の温度より高い例えば７０〜
８０℃に加熱されると、第２の蓄熱材２５は加温され、
水素を吸蔵する発熱反応から水素を放出する吸熱反応に
自動的に切り替えられる。このため、第２の蓄熱材２５
から放出された水素は開放状態の連絡管２７を通し第１
のケース２２に流れ、逆に第１のケース２２内の第１の
蓄熱材２４内に吸蔵される。この段階でスイッチのオン
後一定時間経過したときに、暖房制御装置１９からの制
御信号により強制循環ポンプ１７ｂの運転が停止し、加
熱装置２０の電磁弁２６がオフになる。このため、連絡
管２７中の電磁弁２６が閉弁され、第１の蓄熱材２４と
第２の蓄熱材２５との接触が遮断され、この状態で次回
のエンジン作動に備える。

【００１６】第２の蓄熱材２５によりバイパス通路１５
を通る冷却水を加熱しても、加熱された冷却水の熱が第
１の蓄熱材２４又は主通路１３を通る冷却水によって奪
われると、冷却水を急速に加熱できないため、本実施例
では、第１の蓄熱材２４をバイパス通路１５から隔成し
かつバイパス通路１５を主通路１３から個別に作動させ
る。

【００１７】

【考案の効果】前記のように、この考案による自動車用
急速暖房装置は、エンジン始動直後にバイパス通路の冷
却水を短時間で急速に加熱して、ヒータを通して車室内
を暖房することができる。従って、冬期又は寒冷地等の
低温環境下でも、エンジン始動後に冷えた車室内を短時
間で暖房することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この考案による自動車用急速暖房装置の実施
例を示すブロック図

【符号の説明】

１０・・シリンダブロック、 １１・・ヒータ（熱交換
器）、 １２・・ラジエータ、 １３・・主通路、 １
５・・バイパス通路、 １６・・二方向切換弁、 １７
ａ・・第１の強制循環ポンプ、 １７ｂ・・第２の強制
循環ポンプ、１８・・温度センサ、 １９・・暖房制御
装置（ＣＰＵ）、 ２０・・加熱装置、 ２１・・ハウ
ジング、 ２２・・第１のケース、 ２３・・第２のケ
ース、２４・・第１の蓄熱材（ＭＨ₁）、 ２５・・第
２の蓄熱材（ＭＨ₂）、 ２６・・電磁弁、 ２７・・
連絡管

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車の車室内に温風を送るヒータ（1
   1）と、エンジンのシリンダブロック（10）とヒータ（1
   1）とを連絡しかつエンジンで発生した熱により加熱さ
   れた冷却水を循環させる主通路（13）と、主通路（13）
   に設けられた第１の強制循環ポンプ（17a）と、主通路
   （13）に迂回して設けられたバイパス通路（15）と、バ
   イパス通路（15）に設けられた第２の強制循環ポンプ
   （17b）と、第２の強制循環ポンプ（17b）とヒータ（1
   1）との間でバイパス通路（15）に設けられた加熱装置
   （20）とを備え、 加熱装置（20）は、水素吸蔵時に発熱反応しかつ水素放
   出時に吸熱反応する第１の蓄熱材（24）が充填された第
   １のケース（22）と、第１の蓄熱材（24）から放出され
   た水素を吸蔵して発熱反応する第２の蓄熱材（25）が充
   填された第２のケース（23）と、第１のケース（22）及
   び第２のケース（23）を連通する連絡管（27）と、連絡
   管（27）を開閉する電磁弁（26）とを備え、 バイパス通路（15）を通る冷却水が第２の蓄熱材（25）
   に熱的に接触可能にバイパス通路（15）を第２のケース
   （23）に接続した自動車用急速暖房装置において、 エンジンの始動時にオンとなるスイッチと、 主通路（13）とバイパス通路（15）との分岐部に設けら
   れた切換弁（16）と、 切換弁（16）を通過する冷却水の温度を検出する温度セ
   ンサ（18）と、 スイッチがオンになったときに切換弁（16）と第２の強
   制循環ポンプ（17b）に一定時間作動信号を付与する暖
   房制御装置（19）とを備え、 第２の強制循環ポンプ（17b）は暖房制御装置（19）の
   作動信号を受信して一定時間作動され、 電磁弁（26）は暖房制御装置（19）から作動信号を受信
   したときに開弁して、第１の蓄熱材（24）から放出され
   る水素を連絡管（27）を通じて第２の蓄熱材（25）に吸
   蔵させて、バイパス通路（15）を通る冷却水は加熱され
   て第２の強制循環ポンプ（17b）の作動によりヒータ（1
   1）に供給され、 温度センサ（18）は、切換弁（16）を通る冷却水が第２
   の蓄熱材（25）の水素吸収時の発熱により所定の温度に
   加熱されたときに、暖房制御装置（19）に検出信号を送
   出し、温度センサ（18）の検出信号を受信した暖房制御
   装置（19）は切換弁（16）に作動信号を送出して主通路
   （13）とバイパス通路（15）とを接続して、冷却水は主
   通路（13）とバイパス通路（15）とを流れ、 冷却水が所定の温度より高い一定温度に加熱されると、
   逆に第２の蓄熱材（25）は加温された冷却水に熱的に接
   触して加熱され、第２の蓄熱材（25）に吸蔵された水素
   は第２の蓄熱材（25）から放出され、連絡管（27）を通
   り第１の蓄熱材（24）に吸蔵され、 スイッチのオン後一定時間経過時に暖房制御装置（19）
   の作動信号が停止して、第２の強制循環ポンプ（17b）
   の作動が停止され、電磁弁（26）が閉弁されることを特
   徴とする自動車用急速暖房装置。