JPH0241920A

JPH0241920A - 自動車用暖房システム

Info

Publication number: JPH0241920A
Application number: JP63189626A
Authority: JP
Inventors: Kosaburo Negishi; 根岸　鋼三郎
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 1988-07-30
Filing date: 1988-07-30
Publication date: 1990-02-13
Anticipated expiration: 2009-11-30
Also published as: JPH0696367B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は自動車用暖房システムに関する。

（従来の技術）まず、第６図を参照して、従来の自動車用暖房システム
について説明する。

水冷式エンジン１はポンプ２を介して放熱用ラジエター
３に連結されるとともに暖房用熱交換器４に接続されて
いる。

エンジン１が駆動されると、ラジエター用ファン３ａが
駆動されるとともにポンプ２が駆動される。ポンプ２に
よって冷却水が循環され、この冷却水はラジエター３に
よって冷却される。一方、エンジン１からの冷却水は暖
房用熱交換器３に供給され、ここで放熱する。

車内を暖房する際には、ブロア４を駆動して、暖房用熱
交換器３から温風を車内に送出する。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上述の暖房システムの場合、エンジンからの
冷却水（温水）を暖房用熱交換器に通して、暖房を行う
ようにしているから、エンジン始動直後においては、冷
却水の温度が低く、ブロアを駆動しても冷風か１内に送
られてしまうという問題点がある。

例えば、外気温かＯ′Ｃの場合には、エンジンか曖よる
までに５〜１５分、外気温が一２０°Ｃの場合には、エ
ンジンが暖まるまでに２０〜３０分必要となり、車内を
暖房するめに時間がかかるという問題点かある。

本発明の目的は、エンジンの始動直後においても車内を
暖房することのできる自動車用暖房システムを提供する
ことにある。

（課題を解決するための手段）本発明によれば、水冷式エンジンと、該エンジンの冷却
水を冷却するための放熱用ラジエターと前記エンジンめ
冷却水を用いて車内を暖房するための熱交換器とを有す
る自動車に用いられ、前記エンジン及び前記熱交換器に
運拮された過冷却性の蓄熱材で構成された蓄熱装置と、
前記冷却水を前記蓄熱装置と前記熱交換器との間で循環
する第１め循環手段と、前記蓄熱材の過冷却状態を解除
する解除手段と、前記エンジンからの冷却水を前記蓄熱
装置に循環する第２の循環手段と、前記エンジンの温度
の温度に基づいて駆動され前記エンジン及び前記ラジエ
タを冷却する冷却手段とを有することを特徴とする自動
上用暖房システムが得られる。

上述の蓄熱材としては、例えは、ＮａＣＨｉ　Ｃｏｏ　・３ｌ−Ｔｘ　Ｏに多糖類をもの
が用いられる。

この蓄熱材は６０°Ｃ以上に加熱されると、ゲル状とな
り、潜熱を蓄える。−旦蓄えられた潜熱は蓄熱材が冷却
されても放出されない（例えば、室温でゲル状が保たれ
る）。この潜熱を蓄えた蓄熱材は断熱なしに長期貯蔵可
能となる。一方、適当な刺激を加えると、活性化して固
体に戻る。この際、５８°Ｃの温熱を放出する。

（作　用）本発明では、エンジン駆動中に、エンジンからの冷却水
（温水）を蓄熱装置に通して蓄熱材に蓄熱する（即ち、
潜熱として蓄える）。この蓄熱材に蓄えられた潜熱は、
蓄熱材か冷却されても放出されることはない。つまり、
エンジンが停止されても潜熱か放出されることかない。

一方、解除手段によってこの蓄熱材の過冷却状態を解除
すると蓄熱材から潜熱か放出される。この過冷却状態の
解除は、蓄熱材に適当な刺激を与えることによって行わ
れる。

従って、例えは、エンジン始動直後に、車内を暖房ずろ
場合には、第１の循環手段により、冷却水を熱交換器と
蓄熱装置との間で循環させて、蓄熱材から潜熱を放出さ
せるようにずれはよい。

一方、エンジンの駆動時間が短い場合には、蓄熱材に十
分潜熱することかできない。そこで、エンジン停止直後
において、第２の循環手段によってエンジンと蓄熱装置
との間で冷却水を循環させて、蓄熱材に蓄熱を行う。

さらに、蓄熱材を再生する（蓄熱する）際には、エンジ
ンか予め設定された温度と成るまで冷却手段によるエン
ジン及びラジエタの冷却を停止し、冷却水を加熱して、
冷却水を蓄熱装置に循環する。

これによって、蓄熱材の再生を極めて短時間に行うこと
ができる。

（実施例）以下本発明について実施例によって説明する。

まず、第１図を参照して、水冷式エンジン１１には冷却
水を循環させるための第１めポンプ１２を介して冷却水
ｐ　Ａによってラジエター１３力３接続されている。一
方、この第１のポンプ１２には車内熱交換器１４が冷却
水路Ｂによって連結され、この熱交換器１４には過冷却
性の蓄熱材１５ａを備え、断熱材１５ｂで覆われた蓄熱
装置１５に連結されている。そして、こめ蓄熱装置１５
は冷却回路Ｂによってエンジン１１に連結されている。

即ち、図示のような熱交換器１４と蓄熱装置１５とは直
列に接続されている。

熱交換器１４と蓄熱装置１５に並列に冷却水路Ｃが配設
され、この冷却水路Ｃは冷却水路Ｂに結合されている。

この冷却水路Ｂにはポンプ１６及び電磁弁１７が備えら
れており、冷却水ＩＢには冷却水路Ｃをエンジン１１か
ら切り放なせる位置において電磁弁１８及び１９が備え
られている。

また、冷却水路Ａには、電磁弁２０及び２１が備えられ
ている。ラジエタ１１の前面にはラジエタ１３及びエン
ジン１１への空気の流入を制御するためのルーパー２２
が取付けられており、このルーパー２２の開度はエンジ
ン１１の温度、即ちエンジン１１の冷却水温度に基づい
て後述するようにして制御される。

ところで、上述の蓄熱材としては、例えば、Ｎ　ａ　Ｃ
Ｈｓ　ＣＯ０・３　Ｈ２０に多糖類をものが用いられる
。

この蓄熱材は６０°Ｃ以上に加熱されると、ゲル状とな
り、潜熱を蓄える。−旦蓄えられた潜熱は蓄熱材が冷却
されても放出されない（例えば、室温でゲル状が保たれ
る。即ち過冷却状態となる）この潜熱を蓄えた蓄熱材は
断熱なしに長期貯蔵可能となる。一方、適当な刺激を加
えると、活性化して固体に戻る。この際、５８°Ｃの温
熱を放出する。

次に第２図を参照して、自動車のバッテリー３１にはメ
インスイッチ３２を介して並列にセルモータ３３及び蓄
熱材１５ａに刺激を与えるための電極装置３４が接続さ
れている。また、このバッテリー３１にはスイッチ３５
を介して並列にポンプ１６及び電磁弁１７が接続されて
いる。

ここで、第１図及び第２図を参照して、上述の暖房シス
テムの動作について説明する。なお、ここでは、蓄熱材
１５ａにはすでに潜熱が蓄えられているものとする。

メインスイッチ３２を閉じると、セルモータ３３が駆動
され、これによってエンジン１１が始動される。この際
、電極装置３４の電極３４ａから放電が行われ、これに
よって蓄熱材１５ａの過冷却状態が解除されて、蓄熱材
１５ａから潜熱が放出される。なお、エンジン始動の後
には、メインスイッチ３２は開とされる。

エンジン１１の始動直後に、暖房を行う場合には、暖房
用スイッチ３５が閉じられる。これによってポンプ１６
が駆動されるとともに電磁弁１７が開かれる。その結果
、冷却水が冷却水路Ｃ１蓄熱装置１５、及び熱交換器１
４を通って循環するこの際、ブロアー１４ａが駆動され
る。

冷却水は蓄熱材１５ａから・の放熱により暖められ、熱
交換器１４で放熱して、車内が暖房されるなお、ブロア
ーの駆動は冷却水が所定の温度に上昇した時、あるいは
、蓄熱材に刺激を加えて、所定時間経過の後駆動するこ
とが望ましい。

エンジン１１の温度が所定温度に達すると、エンジン冷
却水回路のサーモスタットバルブ（図示せず）が開き、
電磁弁２０及び２１が開かれるとともにポンプ１２が駆
動されて冷却水の循環が行われる。この際、電磁弁１８
及び１９が開かれるとともにスイッチ３５が開かれ、ポ
ンプ１６が停止し、電磁弁１７が閉じられる。

従って、エンジン１１で加熱された冷却水はポンプ１２
によってラジエター１３に送られて、ここでファンｌｌ
ａによる送風によって放熱し、方エンジン１１からの冷
却水は蓄熱装置１５、熱交換器１４を通ってエンジン１
１へ戻る。この際、蓄熱装置１５では、加熱された冷却
水から蓄熱材１５ａに熱（潜熱）を吸収して、固体状か
らゲル状となる。即ち、蓄熱材１５ａは冷却水から吸熱
する。

この吸熱にあたっては、冷却水から一部吸熱するだけで
あるので、冷却水の温度は多少低下するけれども、蓄熱
材１１ａからの放熱温度よりも十分高い温度の冷却水が
熱交換器１４へ流れ、ここで放熱が行われて車内が暖房
される。

なお、ここでは、蓄熱材１５ａからの放熱温度を５８℃
、蓄熱材１５ａ使用時における冷却水温度を５０〜５５
℃、サーモスタットバルブ開温度７０〜８０℃、エンジ
ン１１からの冷却水温度を９５〜１０５℃と設定した。

ところで、蓄熱材１５ａの蓄熱が完了する前にエンジン
１１が停止されると、即ち、蓄熱不足であると、蓄熱材
１５ａが過冷却状態となる前に放熱が行われてしまう。

例えば、第３図に示すように時間Ｔまでエンジン１１を
駆動すれば、蓄熱材１５ａへの蓄熱が完了する場合に、
時間ｔでエンジン１１を止めたとする。

この場合、蓄熱材１５ａの蓄熱に必要な熱量は第３図の
面積ＥＢＣであり、時間ｔまでに蓄熱された熱量は面積
ＥＡＤである。従って、時間もでエンジン１１を停止し
た場合には、蓄熱不足によって、過冷却状態となる前に
蓄熱材１５ａから放熱してしまう。

この放熱を防ぐため、即ち、蓄熱材１５ａに正常に蓄熱
を行うため、電磁弁２０及び２１を閉じて、バッテリー
によってポンプ１６を駆動する。

これによって、エンジン１１を通過した冷却水が蓄熱装
ｒＩｔ１５及び蒸発器１４を通って循環する。

この循環によって、蓄熱材１５ａは冷却水（温水から吸
熱を行い、その結果、第３図に破線で示すように冷却水
の温度が降下したとする。

このように、エンジン１１が停止された後、電磁弁２０
及び２１を閉じて、即ち、放熱ラジエターに冷却水が循
環しないようにして、バッテリーによってポンプ１６を
駆動することにより、冷却水から有効に吸熱することが
できる。その吸熱量は面積ＥＡＦであり、面積ＥＢＣ＜
面積ＥＡＦであれば、時間ｔでエンジンを停止しても問
題はない。

また、蓄熱材１５ａを再生（蓄熱）する際には、エンジ
ン１１が予め設定されたエンジン温度（通常のエンジン
温度より高い）となるまで制御装置（図示せず）によっ
てルーパー２２が閉じられる。

この結果、エンジン冷却水温が上昇し、この冷却水が電
磁弁１９、蓄熱装置１５、熱交換器１４、電磁弁１８、
及びポンプ１２を通って循環するから、蓄熱材１５ａの
再生を極めて短時間に行うことができる。

ところで、第２図に示した電源回路の代わりに第４図に
示す電源回路を用いてもよい。

第４図に示す電源回路では、自動車のバッテリー３１に
はメインスイッチ３２を介して並列にセルモータ３３が
接続されている。また、このバッテリー３１にはスイッ
チ３５を介してポンプ１６電磁弁１７、及び蓄熱材１５
ａに刺激を与えるための抵抗体３６が並列に接続されて
いる。

この電源回路を用いれば、エンジン１１が駆動されてい
るかどうかに関係なく、スイッチ３５を閉じれば、抵抗
体３６によって蓄熱材１５ａが刺激され、蓄熱材１５ａ
から放熱が行われる。この際、ポンプ１６が駆動される
とともに電磁弁１７か開かれ、蓄熱装置１５と熱交換器
１４との間で冷却水か循環して、熱交換器１４からの放
熱により車内が暖房される。

なお、エンジン１１の始動後の制御については第１図及
び第２図を用いて説明した実施例と同様であるので説明
を省略する。

次に、第５図を参照して本発明による他の実施例につい
て説明する。

この実施例では、エンジン１１とポンプ１２との間に逆
止弁２３が設けられ、ポンプ１６と電磁弁１７との間と
逆止弁２３とエンジン１１との間とは冷却水路りによっ
て連結されている。そしてこの冷却水路りには電磁弁２
４が備えられている。

一方、冷却水路Ａには電磁弁２１のみが備えられている
。エンジン１１とラジエタ１３との間には電動ファン２
５が配置されており、この電動ファン２５は、蓄熱材１
５ａを再生する際には、エンジン温度が予め設定された
温度となるまで停止される。なお、他の構成は第１図に
示す暖房システムと同様である。

エンジン１１の始動直後に、暖房を行う場合には、ポン
プ１６を駆動するととちに電磁弁１７を開く。これによ
って、冷却水か冷却水路Ｃ，蓄熱装置１５、及び熱交換
器１４を通って循環するくこの際、電磁弁１８，１９、
及び２４は閉じられている）。その結果、蓄熱材１５ａ
からの放熱により冷却水が暖められ、熱交換器１４によ
って車内が暖房される。

第１図に示す実施例と同様にしてエンジン１１の温度が
所定の温度に達すると、サーモスタットバルブが開いて
、電磁弁２１が開かれるとともにポンプ１２が駆動され
る。この際、電磁弁１８及び１つが開かれるとともにポ
ンプ１−６が停止され、電磁弁１７が閉じられる。これ
によって、エンジン１１から冷却水がラジエター１３で
冷却されるとともに、エンジン１１からの冷却水によっ
て熱交換器１４で車内暖房が行われる。

一方、エンジン１１が停止された際、蓄熱材１５ａの吸
熱が完了していない際には、バッテリーによってポンプ
１６が駆動されるとともに電磁弁２３が開かれる。この
際、電磁弁１つは開かれ電磁弁１７，１８、及び２１は
閉じられる。従って、冷却水はエンジン１、電磁弁１９
、蓄熱装置１５、蒸発器１４、ポンプ１６、及び電磁弁
２４を通って循環する。これによって、蓄熱材１５ａは
冷却水から吸熱する。

また、蓄熱材１５ａを再生（蓄熱）する際には、エンジ
ン１１が予め設定されたエンジン温度（通常のエンジン
温度より高い）となるまで制御装置（図示せず）によっ
て電動ファン２５が停止される。この結果、エンジン冷
却水温が上昇し、この冷却水が電磁弁１９、蓄熱装置１
５、熱交換器１４、電磁弁１８、及びポンプ１２を通っ
て循環するから、蓄熱材１５ａの再生を極めて短時間に
行うことができる。

ところで、第５図に示す実施例は、ポンプ１２の容積が
大きく、ポンプ１６の容積が小さい時に有効であり、一
方、第１図に示す実施例の場合、ポンプ１２及びポンプ
１６の容量が等しいか又はポンプ１２の容量がバッテリ
ー電力消費上問題のない場合に有効である。

なお、機械的刺激、化学的刺激、電子冷凍による低温刺
激等によっても蓄熱材の過冷却状態を解除できることは
言うまでもない。

（発明の効果）以上説明したように、本発明では、エンジン始動直後に
おいて、エンジンが暖まっていない場合においても、車
内の暖房を行うことができる。特に寒冷地等においては
、冬期エンジンが暖まるのに長時間必要とするから、エ
ンジンが暖まるまでの予備的暖房として極めて有用であ
る。

さらに、エンジン停止後も、エンジン冷却水を蓄冷装置
に循環できるようにしたから、蓄冷材への吸熱を完全に
できるという効果がある。

また、蓄熱材を再生する際には、エンジン温度か予め設
定された温度になるまでラジエタ及びエンジンの冷却を
停止するようにしたから、極めて短時間に蓄熱材の再生
を行うことができる。

第１図

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による自動車用暖房システムの一実施例
を示す図、第２図は第１図に示す暖房システムに用いら
れる電源回路の一実施例を示す間第３図はエンジン冷却
水温度と蓄熱材発熱温度との関係を示す図、第４図は第
１図に示す暖房システムに用いられる電源回路の他の実
施例を示す間第５図は本発明による自動車用暖房システ
ムの他の実施例を示す図、第６図は従来の暖房システム
を示す図である。１１・・・水冷式エンジン、１２・・・ポンプ、１３・
・・ラジエター、１４・・・車内熱交換器、１５・・・
蓄熱装置、１６・・・ポンプ、１７，１８，１９，２０
゜第２図第３図一遍１お庁閤

Claims

【特許請求の範囲】

１．　水冷式エンジンと、該エンジンの冷却水を冷却す
るための放熱用ラジエターと、前記エンジンの冷却水を
用いて車内を暖房するための熱交換器とを有する自動車
に用いられ、前記エンジン及び前記熱交換器に連結され
た過冷却性の蓄熱材で構成された蓄熱装置と、前記冷却
水を前記蓄熱装置と前記熱交換器との間で循環する第１
の循環手段と、前記蓄熱材の過冷却状態を解除する解除
手段と、前記エンジンからの冷却水を前記蓄熱装置に循
環する第２の循環手段と、前記エンジンの温度の温度に
基づいて駆動され前記エンジン及び前記ラジエタを冷却
する冷却手段とを有することを特徴とする自動車用暖房
システム。