JP3224961U - 金属水素化物空調ユニットの排気ガス流量制御システム - Google Patents

金属水素化物空調ユニットの排気ガス流量制御システム Download PDF

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Abstract

【課題】内燃機関にかかる排気ガス背圧を下げ、ラジエーター内の過度な熱損失を防止し、有害な排気ガスに部品がさらされるのを防止する金属水素化物空調ユニット用排気ガス流量制御システムを提供する。【解決手段】システムはサイレンサーの出口に接続され、排気ガスの流れを金属水素化物ヒートポンプ２１０および/またはテールパイプ２１２へ選択的に向ける流量制御装置２０８から成る。車内の冷却要件が増すと、排気ガスは金属水素化物ヒートポンプへ向けられ、冷却要件がないまたは金属水素化物ヒートポンプのメンテナンスの場合は、テールパイプへ向けられる。冷却要件が減ると、排気ガスの一部は金属水素化物ヒートポンプへ向けられ、残りがテールパイプへ向けられる。ダイバータ２０８ｄは流量制御装置内部に構成され、排気ガスの流れを選択的に方向づける。【選択図】図２

Description

本考案は機械工学の分野に関する。具体的に、本考案は排気ガス流量制御システムの分野に関する。
車両に使用する従来型金属水素化物空調ユニットは冷却空気の必要性に応じて異なる負荷レベルで機能する。このシステムはその機能のために車両の内燃機関からの排気ガスの流れを必要とする。無負荷運転において、システムは全排気ガスを迂回する必要がある。
しかし、従来型金属水素化物空調ユニットは内燃機関の後ろ、触媒コンバータの前に設置されている。この配置では金属水素化物ヒートポンプの無負荷状態やメンテナンスの際、排気ガスが完全に迂回できなくなる。さらに、金属水素化物空調ユニットの熱交換器は排気ガスの有害な排出物にさらされる。熱交換器における上流と下流の圧力差も極めて高く、システムに使用する機器へのストレスが増し、信頼性が下がる。
従って、上記の欠点を軽減しつつエンジン過熱を削減すると共に内燃機関の問題ない運用を保証する排気ガス流量制御システムに対するニーズが存在するものと感知しうる。
本明細書の少なくとも１つの実施形態が満たす本開示の目的のいくつかを、以下に示す。
本開示の目的は内燃機関にかかる排気ガス背圧を下げる金属水素化物空調ユニットの排気ガス流量制御システムを提供することである。
本開示のもう一つの目的はラジエーター内の過度な熱損失を防止する金属水素化物空調ユニット用排気ガス流量制御システムを提供することにある。
本開示のもう一つの目的は有害な排気ガスがその成分にさらされるのを防止する金属水素化物空調ユニット用排気ガス流量制御システムを提供することにある。
本開示の他の目的と利点は本開示の範囲を限定することを意図しない次の説明によってさらに明らかとなる。
本開示は車両に使用される金属水素化物空調ユニットの排気ガス流量制御システムを構想する。車両は典型的に触媒コンバータを介してサイレンサーと接続されている内燃機関によって駆動される。システムは流量制御装置、制御機構、ユーザー入力デバイスから構成される。流量制御装置は排気ガス流を受けるためにサイレンサーと流体で連通されている。流量制御装置はさらに、排気ガス流を冷却要件に応じて金属水素化物ヒートポンプ及び/またはテールパイプへ選択的にそらして排気ガスを大気中に放出するように構成されている。制御機構は流量制御装置の動作を制御するように構成されている。一つの実施形態において、ユーザー入力デバイスはユーザーが設定可能な所望の温度を定めることにより、制御機構を操作するように構成されている。ユーザーが設定した所望の温度に基づいて、制御機構は流量制御装置の動作を制御する。別の実施形態において、ユーザー入力デバイスは制御機構を直接操作し、次にこの機構が流量制御装置に対する動作を制御するように構成される。
本開示の金属水素化物空調ユニットの排気ガス流量制御システムを添付図面を用いて説明する。図面は以下の通りである：
従来型排気ガスシステムの概略図である。 本開示の一つの実施形態による排気ガス流量制御システムの概略図を示す。 本開示の別の実施形態による排気ガス流量制御システムの概略図を示す。 本開示のさらに別の実施形態による排気ガス流量制御システムの概略図を示す。 本開示のさらに別の実施形態による排気ガス流量制御システムの概略図を示す。 複合型金属水素化物ヒートポンプユニットとその中に配置された本開示の排気ガス流量制御システムを具備した車両の側面図である。 複合型金属水素化物ヒートポンプとその中に配置された本開示の排気ガス流量制御システムを具備した車両の上面図である。 分割型金属水素化物ヒートポンプとその中に配置された本開示の排気ガス流量制御システムを具備した車両の側面図である。 分割型金属水素化物ヒートポンプとその中に配置された本開示の排気ガス流量制御システムを具備した車両の上面図である。
図１は車載の従来型排気ガスシステム１００の概略図である。従来型排気ガスシステム１００は内燃機関１０２、排気ガスろ過装置と排気制御システム１０４（または触媒コンバータ）、サイレンサー１０６、テールパイプ１０８から成る。内燃機関１０２から排出された排気ガスは排気ガスろ過装置と排気制御システム１０４によりろ過され、サイレンサー１０６とテールパイプ１０８を通り、大気１１０中へ排出される。従来型配置において、熱回収ユニットを排気ガス経路に設置し、排気ガス熱を利用していた。この配置では背圧が内燃機関１０２に掛かり、内燃機関１０２の性能劣化につながる。さらに、排気ガスの逆流により発生熱が増え、このため多くの熱が発生し、内燃機関１０２の冷却システムに過負荷が掛かる。
本開示は排気ガス流を金属水素化物ヒートポンプおよび／または車両のテールパイプへ選択的に向けてシステム内の背圧を発生を避ける排気ガス流量制御システムを提供する。
本開示の排気ガス流量制御システムは、流量制御装置から成る。流量制御装置は車内空間の冷却要件に応じて排気ガスの流れを選択的に金属水素化物ヒートポンプおよび／またはテールパイプへ向けるように構成されている。流量制御装置はサイレンサーと流体で連通している。サイレンサーは好ましくは触媒コンバータを介して内燃機関と接続される。制御機構は流量制御装置を制御するように構成されている。制御機構は流量制御装置を手動的にまたは自動的に制御するように構成されている。制御機構は流量制御装置の開閉を直接操作するユーザーによって手動で制御される場合と、制御機構は所望の温度を規定することによりユーザーによって自動制御され、制御機構がこれに基づいて流量制御装置に作用する。車内空間の冷却要件が増大すると、流量制御装置は流れを金属水素化物ヒートポンプへ向けて、排気ガスがテールパイプに入るのを制限するために使用される。その結果、排気ガスの全流量が金属水素化物ヒートポンプを通過して車内空間の必要な冷却を達成する。冷却要件が減少すると、流量制御装置を使用してテールパイプへ排気ガスの流れを向ける。金属水素化物ヒートポンプをメンテナンスする際、流量制御装置を使用して排気ガスのすべての流れをテールパイプへ向け、これにより車両が走行し続ける。さらに、流量制御装置は排気ガス流の一部を金属水素化物ヒートポンプへ向け、冷却要件や負荷が減少した場合、残りの流れをテールパイプへ向けるように構成されている。
図２は本開示のさらに一つの実施形態に基づいて、車両用金属水素化物空調ユニットの排気ガス流量制御システム２００（以下、「システム２００」）の概略図を表す。
システム２００は流量制御装置２０８、制御機構２１４、ユーザー入力デバイス２１６から構成される。
内燃機関２０２の排気口は排気ガスろ過装置と排気制御システム２０４（または触媒コンバータ）と接続され、排気ガスろ過装置と排気制御システム２０４がさらにサイレンサー２０６の入口と接続されている。サイレンサー２０６の出口は流量制御装置２０８の入口２０８ａと接続されている。流量制御装置２０８には第一の出口２０８ｂと第二の出口２０８ｃの２つの出口がある。流量制御装置２０８の第一の出口２０８ｂは金属水素化物ヒートポンプ２１０の入口と接続されている。流量制御装置２０８の第二の出口２０８ｃはテールパイプ２１２の入口と接続されている。金属水素化物ヒートポンプ２１０は熱交換器として機能する。
好ましい実施形態において、流量制御装置２０８は３方向バルブである。
サイレンサー２０６から出た排気ガスは流量制御装置２０８の入口２０８ａに入る。第一の出口２０８ｂと第二の出口２０８ｃはそれぞれ金属水素化物ヒートポンプ２１０とテールパイプ２１２と流体で連通され、排気ガスは金属水素化物ヒートポンプ２１０とテールパイプ２１２の出口を通り大気２１８中へ排出される。この配置によれば排気ガスは大気２１８中へ自由に排出され、内燃機関２０２が問題なく、独立的に稼働できる。流量制御装置２０８は、その中に設置されて排気ガスの流れを方向付けるダイバータ２０８ｄを含む。
実用構成において、金属水素化物ヒートポンプ２１０に負荷がないとき、すなわち，冷却要件がないとき、流量制御装置２０８がダイバータ２０８ｄを利用して排気ガスの流れをテールパイプ２１２へ向ける。ダイバータ２０８ｄは流量制御装置２０８の第一の出口２０８ｂを閉じ、それによって、流れが第一の出口２０８ｂを通ることを制限する。金属水素化物ヒートポンプ２１０の負荷が増した時、すなわち冷却要件が増加したとき、流量制御装置２０８を利用してダイバータ２０８ｄにより排気ガスの流れを金属水素化物ヒートポンプ２１０へ向ける。ダイバータ２０８ｄは流量制御装置２０８の第二の出口２０８ｃを閉じ、これにより、流れがテールパイプ２１２を通ることを制限する。冷却要件が下がった場合、ダイバータ２０８ｄは冷却要件に応じて排気ガス流の一部を金属水素化物ヒートポンプ２１０へ第一の出口２０８ｂを通して向け、残りの排気ガス流テールパイプ２１２へ向ける。流量制御装置２０８は冷却要件を手動で設定するオペレータかユーザーによって手動で操作される。
流量制御装置２０８は制御機構２１４を介して稼働する。制御機構はダイバータ２０８ｄを操作する。ユーザー入力デバイス２１６はユーザーからの空間冷却要件を受けて、これに従って制御機構２１４がダイバータ２０８ｄの位置を変えるように構成されている。
ユーザー入力デバイス２１６は制御機構２１４を冷却要件に従って作動するように構成されたレバーまたは電気スイッチである。
ある実施形態において、ユーザー入力デバイス２１６はレバー等の機械的手段を用いて実施されており、これが機械的に接続され、制御機構２１４を介してダイバータ２０８ｄの動作を制御するように構成され、ダイバータの動きを実行するためのギアシステムを有する機械的連動機構を利用する。
別の実施形態においてレバーの機械的動作が油圧または空気圧による作用を制御機構２１４に引き起こし、制御機構２１４がダイバータ２０８ｄを動かす。
さらに別の実施形態において、レバーはレバーの動作に基づいて切り替える電気的切替回路を実施することにより電気的信号を制御機構２１４に送るように構成される。
別の実施形態において、ユーザー入力デバイス２１６は、ロータリースイッチの物理的動作に基づいて切替えを行う電気的切替回路を実装することによって電気的信号を制御機構２１４へ送ることにより、制御機構２１４によってダイバータの動作を制御するように構成されたロータリースイッチ等のスイッチを使用する電気的手段によって実施される。
図３は、本開示の別の実施形態に基づく車両用金属水素化物空調ユニットの、排気ガス流量制御システム２００の概略図を表す。この実施形態において、検出ユニット２２０は制御ユニットを自動的に操作するために使用される。検出ユニット２２０は制御機構２１４を作動させる自動アクチュエータである。
検出ユニット２２０は金属水素化物ヒートポンプ２１０および制御機構２１４と通信している。検出ユニットは次の項目を目的として構成されている。
・限定せずに排気ガス質量流量と圧力、排気ガス温度、周囲温度、水素吸脱着速度および所望の温度と関連するパラメータを含む金属水素化物ヒートポンプ２１０の様々な反応動力学と動作パラメータを検知する。
・車内空間の温度を検出する。
・ユーザーが定義する所望の温度や空間内で検出された温度、反応動力学、動作パラメータに応じて金属水素化物ヒートポンプ２１０に供給されるべき排気ガスの量を検出ユニットの少なくとも一つのメモリーモジュールに予め記憶されている一組の命令に従って計算する。
・質量流量及び温度などエンジンからくる排気ガス流のパラメータを考慮して排気ガスの流量が金属水素化物ヒートポンプ２１０に向けられる時間を計算する。
・さらに、制御機構２１４を、金属水素化物ヒートポンプ２１０に供給される排気ガスの計算量と、排気ガスの流れが金属水素化物ヒートポンプ２１０に向けられる必要がある計算された時間に従って作動させる。
検出ユニット２２０は車内空間の温度、金属水素化物ヒートポンプ２１０の反応動力学と動作パラメータ、特定の冷却要件に対して金属水素化物ヒートポンプ２１０を通るのに必要な排気ガス量、排気ガスが金属水素化物ヒートポンプ２１０を通るべき時間からなるグループから少なくとも一つの値を記憶するように構成したメモリーユニットを含む。検出ユニットは排気ガス量と排気ガスが金属水素化物ヒートポンプ２１０に向けられる所要時間をメモリーに予めインストールされている命令のセットとメモリーに保存された上記の検出されたパラメータに基づいて計算するプロセッサを内蔵する。例えば、車両が走行中でありエンジンが稼働しているとき、冷却が必要な車内空間の温度が２０℃に設定されており、車外の気温が３０℃の場合、検出ユニットはこれらの値を検知してメモリーに保存し、エンジンからくる排気ガスの質量流量と温度等の流パラメータを考慮して、金属水素化物ユニットに供給すべき排気ガスの量と金属水素化物ヒートポンプへ向けられるべき排気ガス流の所要時間を計算する。
実用構成において、検出ユニット２２０は金属水素化物ヒートポンプ２１０の様々な反応動力学と動作パラメータ、車内空間の温度を検出するように構成されている。検出ユニット２２０は検出したパラメータと記憶された事前に決められた値を比較し、金属水素化物ヒートポンプ２１０を通るべき排気ガスの量と排気ガスが金属水素化物ヒートポンプ２１０を通るべき時間を計算する。計算したパラメータに応じて、検出ユニットは信号を送って制御機構２１４を作動すると、制御機構２１４が次に、計算した排気ガスの量が第一の出口２０８ｂを通り金属水素化物ヒートポンプ２１０へ送られるように流量制御装置２０８のダイバータ２０８ｄを動かす。制御機構２１４は冷却要件に応じて信号を検出ユニットから受ける。次に制御機構２１４は以下の目的のためにダイバータ２０８ｄを動かす。
・第一の出口２０８ｂを完全に開き、第二の出口２０８ｃを閉じる。
・第二の出口２０８ｃを完全に開き、第一の出口２０８ｂを閉じる。
・または、冷却要件に対応して第一の出口２０８ｂと第二の出口２０８ｃを部分的に開く。
検出ユニット２２０はユーザーから様々なパラメータ、例えば、車内空間の必要温度などを受信して保存するように構成されている。これらのパラメータはユーザーからの冷却要件として見なされ、排気ガスの流れは金属水素化物ヒートポンプ２１０および／またはテールパイプへ２１２へ向けられることに基づいている。
図４は本開示の別の実施形態に基づく車両用金属水素化物空調ユニットの、排気ガス流量制御システム３００（以下、「システム３００」）の概略図を表す。
システム３００は流量制御装置３０８、制御機構３１４、ユーザー入力デバイス３１６を含む。
内燃機関３０２の排気口は排気ガスろ過装置と排気制御システム３０４（または触媒コンバータ）と接続され、排気ガスろ過装置と排気制御システム３０４がさらにサイレンサー３０６の入口と接続されている。
流量制御装置３０８には１つの入口３０８ａと１つの出口３０８ｂを有する。出口３０８ｂはテールパイプ３１２の入口と接続されている。流量制御装置３０８の入口３０８ａは、サイレンサー３０６の出口と金属水素化物ヒートポンプ３１０の入口と流体で連通されている。金属水素化物ヒートポンプ３１０は熱交換器として機能する。
好ましい実施形態において、流量制御装置３０８は２方向バルブである。
流量制御装置３０８の入口３０８ａは、サイレンサー３０６から排気ガスの流れを受け取り、排気ガスを大気３１８に導く出口３０８ｂを有する。サイレンサー３０６と金属水素化物ヒートポンプ ３１０を接続している排気ガスラインに制限はない。排気ガスは金属水素化物ヒートポンプ３１０からまたはテールパイプ３１２と金属水素化物ヒートポンプ３１０の両方から大気３１８中に排出される。この配置では、また、排気ガスが周囲温度に自由に流れるようになり、このことは内燃機関３０２の問題ない独立的稼働のために必須要件である。
冷却要件に応じて、制御機構３１４を利用して流量制御装置３０８の中のダイバータ（図示されていない）を動かし、流れにより流量制御装置３０８の出口３０８ｂを開閉する。冷却要件が増すと、制御機構３１４を利用してダイバータを動かして流量制御装置３０８の出口３０８ｂを全閉し、これによって排気ガスの全ての流れを金属水素化物ヒートポンプ３１０へ向け、必要な冷却を達成する。冷却要件が下がると、制御機構３１４を利用して流量制御装置３０８の出口３０８ｂを開き、排気ガスの流れをテールパイプ３１２へ向け、金属水素化物ヒートポンプ３１０への流量を減らす。最大限に冷却する場合、流量制御装置３０８の出口３０８ｂはダイバータによって閉じたままにされ、金属水素化物ヒートポンプ３１０への排気ガスの最大の流れを確実にする。
流量制御装置３０８は金属水素化物ヒートポンプ３１０へ排気ガスが流れ続けるように構成されている。流量制御装置３０８が閉じているとき、排気ガスの全ての流れが金属水素化物ヒートポンプ３１０へ向けられ、流量制御装置３０８が開いているとき、排気ガスの流れの一部が金属水素化物ヒートポンプ３１０へ向けられる。
流量制御装置３０８は冷却要件を手動で設定するオペレータかユーザーによって手動で操作される。
流量制御装置３０８は制御機構３１４を介して稼働される。制御機構は流量制御装置３０８内のダイバータを操作する。ユーザー入力デバイス３１６はユーザーからの空間冷却要件を受けて、これに従って制御機構３１４がダイバータの位置を変更するように構成されている。
ユーザー入力デバイス３１６は制御機構３１４を冷却要件に従って作動させるように構成されたレバーまたは電気スイッチである。
ある実施形態において、ユーザー入力デバイス３１６はレバー等の機械的手段を用いて実装されており、機械的に接続され、ダイバータを動かすためのギアシステムからなる機械的連動機構を利用して制御機構３１４を介してダイバータの動作を制御するように構成される。
別の実施形態においてレバーの機械的動作が油圧または空気圧による作用を制御機構３１４に及ぼし、制御機構３１４がダイバータを動かす。
さらに別の実施形態において、レバーはレバーの動作に基づいて切り替える電気的切替回路を実施することにより電気的信号を制御機構３１４に送るように構成される。
別の実施形態において、ユーザー入力デバイス３１６ は、ロータリースイッチの物理的動作に基づいて切替えを行う電気的切替回路を実施することによって電気的信号を制御機構３１４へ送ることにより、制御機構３１４によってダイバータの動作を制御するように構成されたロータリースイッチ等のスイッチを使用する電気的手段によって実施される。
図５は本開示のさらに別の実施形態に基づく車両用金属水素化物空調ユニットの排気ガス流量制御システム３００の概略図を表す。この実施形態は、制御機構３１４を冷却要件に従って自動的に作動するように構成された検出ユニット３２０を実施する。
検出ユニット３２０は次の項目を目的として構成されている。
・様々な反応動力学と金属水素化物ヒートポンプ ３１０の動作パラメータの検出であって、限定せずに排気ガス質量流量と圧力、排気ガス温度、周囲温度、水素吸脱着速度、ユーザーが定義する所望の温度と関連するパラメータを含む。
・車内空間の温度を検出する。
・ユーザーが定義する所望の温度や空間内で検出した温度、反応動力学、動作パラメータに応じて金属水素化物ヒートポンプ３１０に供給されるべき排気ガスの量を検出ユニットの少なくとも一つのメモリーモジュールに予め記憶されている一組の命令に従って計算する。
・質量流量及び温度などエンジンからくる排気ガス流のパラメータを考慮して排気ガスの流量が金属水素化物ヒートポンプ３１０に向けられる時間を計算する。
・さらに、制御機構３１４を、金属水素化物ヒートポンプ３１０に供給される排気ガスの計算量と排気ガスの流れが金属水素化物ヒートポンプ３１０に向けられる必要がある計算された時間に従って作動させる。
検出ユニット３２０は車内空間の温度、金属水素化物ヒートポンプ３１０の反応動力学と動作パラメータ、特定の冷却要件に対して金属水素化物ヒートポンプ３１０を通る必要がある排気ガス量、排気ガスが金属水素化物ヒートポンプ３１０を通るべき時間からなるグループから少なくとも一つの値を記憶するように構成したメモリーユニットを含む。
実用構成において、検出ユニット３２０は金属水素化物ヒートポンプ３１０の様々な反応動力学と動作パラメータ、車内空間の温度を検出するように構成されている。検出ユニット３２０は検出したパラメータと記憶された事前に決められた値を比較し、金属水素化物ヒートポンプ３１０を通るべき排気ガスの量と排気ガスが金属水素化物ヒートポンプ３１０を通るべき時間を計算する。計算に応じて、検出ユニットは制御機構３１４を作動すると、制御機構３１４が次に、計算した排気ガスの量が金属水素化物ヒートポンプ３１０へ送られるように流量制御装置３０８のダイバータを動かす。制御機構３１４は冷却要件に応じて信号を検出ユニットから受ける。次に制御機構３１４は以下の目的のためにダイバータを動かす。
・冷却要件が削減するか冷却不要になると出口３０８ｂを、最小量の排気ガスが金属水素化物ヒートポンプ３１０へ行くように完全に開く。
・または、冷却要件が増大すると全排気ガスが金属水素化物ヒートポンプ３１０へ流れるように出口３０８ｂを完全に閉じる。
・冷却要件に応じて、排気ガスの流れの一部を金属水素化物ヒートポンプ３１０へ流すように、出口３０８ｂを部分的に開く。
検出ユニット３２０は、例えば、車内空間の温度等の様々なパラメータをユーザーから受信して保存するように構成されている。これらのパラメータはユーザーからの冷却要件として見なされ、排気ガスの流れは金属水素化物ヒートポンプ３１０またはテールパイプへ３１２へ向けられることに基づいている。
排気ガスはＨＴ側金属水素化物ヒートポンプへ向けられる。排気ガスの熱を使い金属水素化物ヒートポンプ内で水素脱離プロセスを開始する。さらに、車内空間を金属水素化物ヒートポンプで冷却する。本開示の排気ガス流量制御システムの金属水素化物ヒートポンプは排気ろ過装置と排気制御システム及びサイレンサーに後置される。この配置はシステム要素が受ける高い圧力差を排除し、システムをさらに信頼できるようにする。このため、さらに、金属水素化物ヒートポンプ（または熱交換器ユニット）は排気ガス流の中の有害な排出物に暴露されない。排気ガスは金属水素化物ヒートポンプから大気中へ直ちに放出されるので、作動圧が最大１０〜２０ｍｍＷＣ（ゲージ）と、従来型熱回収装置より１桁低くなる。提案される配置の金属水素化物ヒートポンプの作動圧がより低いので、ダイバータ、バルブ、エアシール内の空気漏れが減り、熱回収と性能がより改善される。
図６は複合型金属水素化物ヒートポンプ３５０とその中に配置された本開示の排気ガス流量制御システム２００を具備した車両の側面図４００を図解したものである。図７は複合型金属水素化物ヒートポンプ３５０とその中に配置された本開示の排気ガス流量制御システム２００を具備した車両の上面図４００を図解したものである。
金属水素化物ヒートポンプ３５０は車両４００の上部に設置される。本開示の排気ガス流量制御システム２００の出口は金属水素化物ヒートポンプ３５０とテールパイプ２１２のＨＴ側と接続される。金属水素化物ヒートポンプ３５０のＨＴ部とＬＴ部は同じカバーとベースの下の上部に設置され、単一のユニットを成す。排気ガス流量制御システム２００の入口は、サイレンサー２０６を介して内燃機関２０２の排出口に接続されている。排気ガスの熱が吸収されると、冷却された排気ガスは図６に示されるように大気中へ排出される。
図６と図７に示す配置により次のことが確実となっている。
・排気ダクトの長さが最短なので熱と圧力の損失が低下し、
・車両の後部で、金属水素化物ヒートポンプユニットから冷却された排気ガスを排出する。
図８は分割型金属水素化物ヒートポンプとその中に配置された本開示の排気ガス流量制御システムを具備した車両４００の側面図である。図９は分割型金属水素化物ヒートポンプとその中に配置された本開示の排気ガス流量制御システムを具備した車両４００の上面図である。
図８と図９に示す通り、金属水素化物ヒートポンプのＬＴ部３６０とＨＴ部３７０は分離されたユニットである。金属水素化物ヒートポンプのＨＴ部３７０は車両４００のシャーシのうち客室の通路下に配置され、ＬＴ部３６０はバス／車両のルーフトップに設置される。ＨＴ部３７０からＬＴ部３６０ユニットに敷設されている水素ラインは車両４００の車体の側壁に隠されている。
排気ガス流量制御システム２００は金属水素化物ヒートポンプのＨＴ部３７０と流体で連通される。
図８と図９に示す配置は以下のことを確実にする。
・排気ガスダクトのデザインが混雑しておらず、簡素で効率がよいので降圧が最小限となり、熱損失が減少する。
・ルーフトップで使用される空間が少なく、車両への抵抗力が下がる。
ある実施形態において、排気ガス流量制御システム３００は、排気ガスの流れを図６と図７の金属水素化物ヒートポンプ３５０と、図８と図９に示す金属水素化物ユニットのＨＴ部３７０へ供給するために使用される。
本開示の排気ガス流量制御システムは排気ガス流量制御システムを付加しても車両の性能を変化や劣化させない。サイレンサーまでの排気ガス経路に接触しないので、エンジンからの排出物レベルとノイズはエンジン製造業者の仕様範囲に留まる。さらに、本開示の排気ガス流量制御システムは車両の内燃機関のオーバーヒートを削減する。
（技術利点）
上記に説明された本開示は、それだけでは限定されないが、以下の排気ガス流量制御システムを含むいくつかのの技術利点を有する。
・内燃機関にかかる排気ガス背圧の削減
・ラジエーター内の過度な熱損失の防止
・有害な排気ガスがその部品にさらされることを防止
本開始は、本開示の範囲と領域を制限しない付帯実施形態を参照しつつ説明してきた。提供された説明はあくまでも例示および説明のためのものである。
本明細書の実施形態ならびに様々な特徴および有利な詳細は、以下の説明における限定することのない実施形態を参照することによって説明される。周知の構成要素ならびに処理技術についての説明は省略し、本明細書の実施形態を不要に曖昧にしないようにした。本明細書に使用されている例は単に本明細書の実施形態を実施可能にする方法の理解を容易にし、当業者が本明細書の実施形態を実施することをさらに可能にすることのみを目的としている。従って、実施例は、本明細書の実施形態の範囲を限定するものと解釈されてはならない。
特定の実施形態の前述の説明は、本明細書の実施形態が持つ一般的性質を十分に明らかにしているので、現状の知識を適用することにより、一般的概念から逸脱することなく特定の実施形態のような様々な用途のために変更および／または適合することができ、従って、そのような適合及び変更は本開示の実施形態と同等の物としての意味および範囲で理解されることが意図されるべきであり、意図されている。本明細書に使用されている表現や用語は説明目的のためであって限定を目的としていないことを理解されたい。従って、本明細書に記載された実施形態は好ましい実施形態に基いて説明されていると同時に、当業者は本明細書に記載された実施形態が本明細書で説明された実施形態の意図および範囲で変更しても実施可能であることを理解するであろう。
本明細書を通して、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」や、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」または「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」などの変形は、記載されている要素、整数または手順、または要素、整数または手順の群を含むが、その他の要素、整数または手順、または要素、整数または手順の群を除くことはないことを意味すると理解されるであろう。
「少なくとも」または「少なくとも１つの」という表現の使用は、１つまたは複数の所望の物質または結果を得るために本開示の実施形態において使用されるように、１つまたは複数の要素または成分または量の使用を示唆している。
本明細書に含まれている文書、行為、素材、デバイス、物などのいかなる議論は、開示のための文脈を提供する目的のためにのみである。これらの事項の一部または全部が先行技術の基盤の一部を形成する、または本出願優先日以前に任意の場所に存在していた本開示関連分野において一般的知識であるという是認と解釈されてはならない。
様々な物理的パラメータ、寸法や量について述べた数値は近似値にすぎず、明細書に反対の特定の記載がない限り、パラメータ、寸法や量に割り当てられた数値より高い／低い値は本開示の範囲に含まれることが意図されている。
本明細書は、好ましい実施形態の構成要素及び構成要素の部分を相当強調してきたが、開示の原理から逸脱することなく、多くの実施形態が可能であって、好ましい実施形態には多くの変更を加えることができることが理解されよう。本開示の好ましい実施形態及び他の実施形態のこれら及び他の変更は、本明細書の開示から当業者には明らかであって、それにより、前述の説明的事項が単に本開示の例示として解釈されるべきであり、限定として解釈されてはならないことを明確に理解する必要がある。
１００ 従来型排気ガスシステム
１０２ 内燃機関
１０４ 排気ガスろ過装置と排気制御システム
１０６ サイレンサー
１０８ テールパイプ
１１０ 大気
２００ 本開示の実施形態による排気ガス流量制御システム
２０２ 内燃機関
２０４ 排気ガスろ過装置と排気制御システム
２０６ サイレンサー
２０８ 流量制御装置
２０８ａ 流量制御装置２０８の入口
２０８ｂ 流量制御装置２０８の第一出口
２０８ｃ 流量制御装置２０８の第二出口
２０８ｄ ダイバータ
２１０ 金属水素化物ヒートポンプ
２１２ テールパイプ
２１４ 制御機構
２１６ ユーザー入力デバイス
２１８ 大気
２２０ 検出ユニット
３００ 本開示の別の実施形態による排気ガス流量制御システム
３０２ 内燃機関
３０４ 排気ガスろ過装置と排気制御システム
３０６ サイレンサー
３０８ 流量制御装置
３０８ａ 流量制御装置３０８の入口
３０８ｂ 流量制御装置３０８の出口
３１０ 金属水素化物ヒートポンプ
３１２ テールパイプ
３１４ 制御機構
３１６ ユーザー入力デバイス
３１８ 大気
３２０ 検出ユニット
３５０ 金属水素化物ヒートポンプ
３６０ ＬＴ部分
３７０ ＨＴ部分
４００ 車両

Claims (19)

  1. 車両用金属水素化物空調ユニットの排気ガス流量制御システムであり、典型的に触媒コンバータ経由でサイレンサーと接続されている内燃機関によって駆動される前記車両であり、
    前記サイレンサーと流体で連通され、排気ガスの流れを受けて金属水素化物ヒートポンプ及びテールパイプのうち少なくとも一つの方へ選択的にそらし、前記排気ガスを大気中に排出する流量制御装置と、
    前記流量制御装置の動作制御用に構成され、 前記金属水素化物ヒートポンプ及び前記テールパイプのうち少なくとも一へ排気ガスの流れを選択的にそらす制御機構と、
    ユーザーからのユーザー入力を受けるように構成され、前記制御機構を操作して前記流量制御装置の前記動作を実行するように構成されたユーザー入力デバイスと、から構成される排気ガス流量制御システム。
  2. 前記流量制御装置は、前記サイレンサーの出口に接続された入口と、前記金属水素化物ヒートポンプの入口に接続された第一の出口と、
    前記テールパイプの入口に接続された第二の出口と、
    排気ガスの流れを前記第一の出口と前記第二の出口へ選択的にそらすために必要な位置へ機械的に動かし、前記流量制御装置の前記動作を達成するように構成されたダイバータと、から構成される請求項１に記載の排気ガス流量制御システム。
  3. 前記流量制御装置は、
    前記テールパイプの入口に接続された出口と、
    前記サイレンサーと前記金属水素化物ヒートポンプと流体で連通された入口と、
    排気ガスの流れを前記出口へ選択的にそらすか完全に停止するために、必要な位置へ機械的に動かし、前記流量制御装置の前記動作を達成するように構成されたダイバータと、から構成される請求項１に記載の排気ガス流量制御システム。
  4. 前記ユーザー入力デバイスはレバーである請求項１及び２に記載の排気ガス流量制御システム。
  5. 前記ユーザー入力デバイスは電気スイッチである請求項１及び２に記載の排気ガス流量制御システム。
  6. 前記制御機構は、前記レバーで受けるユーザー入力に従って前記ダイバータの対応する動作を実行するためのギアシステムを具備した機械的連動機構から成る請求項１及び４に記載の排気ガス流量制御システム。
  7. 前記制御機構は、前記レバーで受けるユーザー入力に従って前記ダイバータの対応する機械的動作を実行するためのアクチュエータから成る請求項１及び４に記載の排気ガス流量制御システム。
  8. 前記制御機構は、前記電気スイッチで受けるユーザー入力に従って前記ダイバータの対応する機械的動作を実行するためのアクチュエータから成る請求項１及び５に記載の排気ガス流量制御システム。
  9. 前記アクチュエータは電気アクチュエータ、空気圧アクチュエータまたは油圧アクチュエータである請求項７または８に記載の排気ガス流量制御システム。
  10. 前記ユーザー入力デバイスはレバーである請求項１及び３に記載の排気ガス流量制御システム。
  11. 前記ユーザー入力デバイスは電気スイッチである請求項１及び３に記載の排気ガス流量制御システム。
  12. 前記制御機構は、前記レバーで受けるユーザー入力に従って前記ダイバータの対応する動作を実行するためのギアシステムを具備した機械的連動機構から成る請求項１及び１０に記載の排気ガス流量制御システム。
  13. 前記制御機構は、前記レバーで受けるユーザー入力に従って前記ダイバータの対応する機械的動作を実行するためのアクチュエータから成る請求項１及び１０に記載の排気ガス流量制御システム。
  14. 前記制御機構（３１４）は、前記電気スイッチで受けるユーザー入力に従って前記ダイバータの対応する機械的動作を実行するためのアクチュエータから成る請求項１及び１１に記載の排気ガス流量制御システム。
  15. 前記アクチュエータは電気アクチュエータ、空気圧アクチュエータまたは油圧アクチュエータである請求項１３または１４に記載の排気ガス流量制御システム。
  16. 前記制御機構は少なくとも一つのメモリーモジュールと処理ユニットとを含む検出ユニットを含み、前記検出ユニットは、
    金属水素化物ヒートポンプの少なくとも一つの反応動力学と動作パラメータを検出し、前記少なくとも一つの反応動力学と動作パラメータを前記少なくとも一つのメモリーモジュールに記憶し、
    前記少なくとも一つのメモリーモジュールに前記車両内の空間の温度を検出し記憶し、
    前記処理ユニットを使用して前記金属水素化物ヒートポンプに供給すべき排気ガス量を、前記検出ユニットの前記少なくとも一つのメモリーモジュールにロードされる一組の命令に基づいて、前記車両の空間内で検出された前記温度並びに前記反応動力学および動作パラメータに従って計算し、
    計算された前記排気ガス量に基づいて、前記流量制御装置に対する動作を起動するための動作信号を生成し、前記金属水素化物ヒートポンプに対して計算された前記排気ガス量に対応して排気ガスの流れをそらす、ように構成される請求項１に記載の排気ガス流量制御システム。
  17. 前記動作信号は前記ダイバータを前記必要な位置へ機械的に動かす請求項２及び１６に記載の排気ガス流量制御システム。
  18. 前記動作信号は前記ダイバータを前記必要な位置へ機械的に動かす請求項３及び１６に記載の排気ガス流量制御システム。
  19. 前記少なくとも一つの反応動力学と動作パラメータは排気ガス質量流量及び圧力、排気ガス温度、周囲温度、前記金属水素化物ヒートポンプの水素吸脱着速度、またはユーザー定義の所望の温度と関連するパラメータである請求項１６に記載の排気ガス流量制御システム。
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