JPH05248238A - 塊を動作温度へと迅速に加熱する方法 - Google Patents

塊を動作温度へと迅速に加熱する方法

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JPH05248238A
JPH05248238A JP4296950A JP29695092A JPH05248238A JP H05248238 A JPH05248238 A JP H05248238A JP 4296950 A JP4296950 A JP 4296950A JP 29695092 A JP29695092 A JP 29695092A JP H05248238 A JPH05248238 A JP H05248238A
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    • F01P2060/00Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/08Cabin heater

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はたとえば車両のエンジンをコールド
スターティング期間の間その動作温度へと迅速に加熱す
る方法を提供することを目的とする。 【構成】 車両のエンジンはさらに顕熱蓄積手段を含む
冷却流体流動回路のセクションと熱交換関係にある。熱
媒介は非動作期間の始めに熱蓄積手段(36)内へと送
られかつ動作期間の始めにエンジンと熱交換関係にある
前記流体流動回路セクションへと再び送られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の背景】この発明は塊を動作温度へと迅速に加熱
する方法に関し、その塊は流動可能な熱媒介をかつ顕熱
蓄積手段を含む熱媒介システムのセクションと熱交換関
係にあり、特定的にはコールドスターティングの間自動
車両のエンジンを迅速に加熱するための方法に関する。
【0002】最適効率のための多くの技術的な方法がそ
のような方法を達成するための装置またはシステムが予
め定められた範囲内で動作温度を達成することを必要と
することは周知である。この点について、流体またはい
ずれかの他の流動可能な物質、たとえば粒状物質であり
得る熱媒介はそのような装置またはシステムと熱交換関
係にある回路において循環し、それは所望であれば熱の
付加または除去のために使用され得る。そのような回路
において、装置またはシステムの動作の間動作温度へと
加熱された熱媒介から受取られた熱エネルギを蓄積する
ための熱蓄積手段を含むことが既知であった。装置また
はシステムの動作が妨害され、それによってその温度が
周囲温度に接近すると、熱蓄積手段おいて蓄積された熱
エネルギは装置またはシステムを全体的にかまたは部分
的に最適動作温度へと迅速に加熱するために使用され得
る。それぞれの技術的方法の型およびそれによって必要
とされる動作温度に依存して、動作温度が周囲温度を越
えるとき熱エネルギを添加するかまたは動作温度が周囲
温度よりも低くなるとき熱エネルギを取り除くことが可
能である。
【0003】上で説明された型の方法に対する典型的な
例はたとえば自動車の車両のための内燃機関の動作であ
り、それはエンジンまたは少なくともその基本的な部分
がエンジンのコールドスターティングの後まず最初に最
低の動作温度へと加熱され、その後エンジンが活動停止
されるまで動作温度が冷却媒体回路およびそこに含まれ
る熱交換機を介する熱除去によって維持されることを必
要とする。エンジンから取り除かれるべき熱エネルギを
使用して熱を必要とする動作期間、特定的にはコールド
スターティングの間、熱エネルギを与え得る熱蓄積手段
をロード(load) し、それによって摩耗、燃料消費、排
気ガス放出および騒音を減少させ、さらにはコールドス
ターティングおよびエンジンの駆動特性を改良し、それ
によって車の加熱の初期の効果的な動作を可能にするこ
とが既知となった。
【0004】潜熱蓄積エレメントまたはアキュムレータ
を熱蓄積手段として使用することが提案され、なぜなら
それらはかなりの熱濃度を有し、それは自動車の車両に
おける低い重量および小さな空間要求の点から特に有利
である。他方、潜熱蓄積エレメントまたはアキュムレー
タは相対的に高価である。さらに、顕熱を蓄積するため
の熱蓄積手段は既知となり、それはたとえば自動車の車
両エンジンの通常の冷却液を蓄積することによって液体
の熱媒介と共働する熱蓄積手段である。そのような熱蓄
積手段は少ない費用および短いローディングおよびアン
ローディング時間を斟酌するが、かなりの重量および体
積を有するものであり、それはそれらが自動車の車両に
おいて使用されることを不可能かまたは非常に困難なも
のにする。
【0005】そのような「顕熱蓄積手段」においては熱
エネルギは熱媒介に蓄積され、それはそれ自身が熱蓄積
手段に蓄積され、それらの熱をヒートシンクまたは熱媒
介を絶え間なく循環させることによって加熱されるべき
領域へと移動させる。このことから、熱蓄積手段におけ
る温度と熱蓄積手段のアンローディング期間の最初で加
熱されるべき領域における温度との間の値の平衡温度が
結果として生じ、その平衡温度は熱蓄積手段の熱活性質
量および加熱されるべき領域のそれらとの比率に依存す
る。
【0006】したがって、熱蓄積手段から除去される熱
エネルギはアンローディング期間の前および後で熱蓄積
手段内での熱媒介の温度の差異に対応する。内燃機関の
場合においてアンローディング期間よりも前の熱媒介の
温度は現代の自動車の車両において通常は約35°であ
る最大の許容可能な温度から、かつ蓄積期間の間の熱媒
介の温度降下から結果として生じ、その温度降下は蓄積
期間の持続期間および熱蓄積手段の熱損失に依存する。
【0007】放出の予め定められた減少を得るためにエ
ンジンへと移動されるべき熱エネルギのある最小限の量
が少なくとも該当するエンジン部分の温度の必要とされ
る増加を得るために必要であるので、その結果熱蓄積手
段の能力はアンローディング期間の前および後の温度の
差異に依存する。温度差が大きくなればなるほど、熱蓄
積手段のための空間および重量の要求がより小さくな
る。
【0008】
【発明の概要】加熱されるべき塊の過度に迅速な温度変
化を斟酌するためにかつ空間および重量の減少を斟酌す
るために上で同定された型の方法を改良することがこの
発明の目的である。熱蓄積手段の利用可能な温度差の増
加を可能にしかつあるエンジン動作に関して付加される
べき熱エネルギの量を減少させることがさらなる目的で
ある。
【0009】この発明に従って、熱媒介は非動作期間の
始めに前記熱蓄積手段内へと送られかつ動作期間の始ま
りのすぐ後に媒介システムの前記セクション内へと送ら
れる。
【0010】先行技術に反して、熱媒介システムまたは
回路は装置またはシステムの機能領域を充填するのに十
分な熱媒介の量のみを含有し、その熱媒介の量は動作期
間の間熱媒介システムまたは回路の機能領域において受
け取られるが、非動作期間の間は熱蓄積手段内において
そうであり、すなわち熱媒介システムまたは回路の残余
の領域は空気または別の気体で充填される。このことか
ら、相当な重量の減少が結果として生じる。さらに、熱
媒介の総量は非動作期間の間熱蓄積手段の熱絶縁によっ
て動作温度に可能な限り接近して維持され、それによっ
てそれは非動作期間の間周囲温度に従って温度を達成す
るであろう動作期間の間熱媒介と熱交換関係にある固体
塊にのみなるであろう。動作期間の始めに、熱媒介は熱
蓄積手段から機能的領域へと送られ、かつそれから全体
の蓄積された熱エネルギを熱媒介回路との熱関係にある
剛性の塊へと移動させ、それは先行技術の方法において
のように機能領域に残存しかつ周囲温度に接近する温度
を達成した熱媒介へのいずれの熱エネルギの移動も伴わ
ずに行なわれる。
【0011】この発明のさらなる展開は熱蓄積期間の間
に起こる熱蓄積損失が前記熱蓄積手段内に配置された少
なくとも1つの潜熱蓄積エレメントによって補償される
ということを規定する。
【0012】この発明の別のさらなる発展は、前記塊が
その動作温度へと到達したとき前記潜熱蓄積エレメント
をローディングするための前記熱蓄積手段を介して熱媒
介が送られるということを規定する。
【0013】この発明のさらなる発展は、非動作期間の
始まりでの前記熱蓄積手段内へと送られた熱媒介が前記
熱蓄積手段が加熱される、および/または前記潜熱蓄積
エレメントがロードされたときに熱媒介システムの前記
セクション内へと再び送られ、その後熱エネルギを吸収
した後に熱媒介は再び前記熱蓄積手段内へと送られると
いうことを規定する。
【0014】この発明のさらに詳細な説明が添付の図面
と関連して今与えられるであろう。類似のまたは均等な
エレメントが2つの図面において同じ参照番号によって
規定された。
【0015】
【好ましい実施例の説明】内燃機関10は冷却流体シス
テム12内に含まれ、それは冷却流体入口14および冷
却流体出口16を介してエンジン10へと接続される。
冷却流体出口16には連結18が続きそこから冷却流体
が冷却流体ポンプ26へと流れ、それは一方で空気制御
された加熱手段20、逆流防止弁22および三路弁24
を介して行なわれ、他方で、サーモスタット弁28の位
置に依存して、ライン30および逆流防止弁32を介し
てかまたはライン33および冷却手段34のいずれかに
よってそうである。ポンプ26から冷却媒体は冷却媒体
入口14へと流れ込む。
【0016】冷却流体回路の最も低いレベルで、熱絶縁
された熱蓄積手段36が備えられ、それはそれがその動
作の間エンジン10を介して循環する冷却流体のすべて
を実質的に受取ることができるような体積を有する。熱
蓄積手段36は充填および吐出管38を介して三路弁2
4へと接続される。さらに、空気ライン40は熱蓄積手
段36の上方領域から連結18へと延在する。空気ライ
ン40は閉成弁(図示されず)を含み得、それは冷却流
体が熱蓄積手段36からエンジン10を通過する冷却流
体回路12内へと流出された後でかつエンジン10内の
冷却通路が冷却流体で充填された後に閉じられ得、かつ
それは熱蓄積手段36が冷却流体で再び充填されるとき
に再び開けられ得る。もしそのような閉成弁が与えられ
ると、補償コンテナが図2に示されるように冷却流体回
路12内に設けられるべきである。
【0017】エンジン10の非動作期間の間、冷却流体
は熱蓄積手段36において受取られ、一方で冷却流体回
路12はいずれの冷却流体も含有しない限りにおいては
空気を含有する。エンジン10が起動されたかまたはそ
の後すぐに冷却要求があるとき、充填および吐出管38
における電気ポンプ42は熱蓄積手段36から冷却流体
を引出しかつそれを三路弁24を介して冷却流体回路1
2内へと送り、それは管38から冷却流体ポンプ26へ
の流動のために設定された。これによって空気がライン
40を介して熱蓄積手段36内へと配置されかつ送られ
る。
【0018】冷却流体が熱蓄積手段36から吐出される
とすぐに、三路弁24が逆流防止弁22から冷却流体ポ
ンプ26への流動のために設定され、それによって冷却
流体が冷却流体回路12内に保持される。
【0019】エンジンが停止されるとき、三路弁26の
設定が変更され、それによって暖かい冷却流体が重力の
影響の下で管38を介して熱蓄積手段36内へと流れ戻
り得る。このことは熱を熱蓄積手段36へと移動させる
ことになる。さらに、熱蓄積手段36は潜熱蓄積エレメ
ント44を含み得、それはまた熱を吸収する。そのよう
な熱損失を補償するためにエンジンの残余の熱エネルギ
を吸収するべく冷却流体回路12内へと冷却流体を再び
送るために、電気ポンプ42が2〜3分の後に再び動作
され、すなわちその後冷却流体が熱蓄積手段36内へと
流動し戻る。熱蓄積期間の間に起こる熱損失はある一定
の期間潜熱蓄積エレメントからの熱エネルギによって補
償され得る。
【0020】空間の制限に起因して、もし熱蓄積手段3
6をより低いレベルで配置することが可能でなければ、
図2の配置が使用され得、ここで「オーバーヘッド(ove
rhead)」の熱蓄積手段36は冷却流体回路12よりも上
に配置される。エンジン10が動作されないとき、冷却
流体は冷却流体回路12から電気ポンプ12によって充
填および吐出管38を介して熱蓄積手段36内へと送ら
れる。その後、冷却流体の冷却流体回路12への逆流が
熱蓄積期間の間で閉成弁46を閉鎖することによって妨
げられる。空気は熱蓄積手段36から空気ライン40お
よび補償コンテナ48を介して連結18aへと流れ、か
つそこから冷却流体回路内へと流動される。
【図面の簡単な説明】
【図1】熱蓄積手段が低いレベルにある自動車の車両の
内燃機関の冷却流体システムの概略図である。
【図2】熱蓄積手段が上方のレベルにある自動車の車両
の内燃機関の冷却流体システムの概略図である。
【符号の説明】
10 内燃機関 14 冷却流体入口 16 冷却流体出口 18 連結 26 冷却流体ポンプ 34 冷却手段 36 熱蓄積手段

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塊を動作温度へと迅速に加熱する方法で
    あって、塊は流動可能な熱媒介を含みかつ顕熱蓄積手段
    を含む熱媒介システムのセクションと熱交換関係にあ
    り、特にコールドスターティングの間自動車両のエンジ
    ンを迅速に加熱するためのものであり、熱媒介が非動作
    期間の始めに前記熱蓄積手段内へと送られ、かつ動作期
    間の始まりと同時に媒介システムの前記セクション内へ
    と送られることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 熱蓄積期間の間に起こる熱蓄積損失が前
    記熱蓄積手段内に配置された少なくとも1つの潜熱蓄積
    エレメントによって補償される請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記塊がその動作温度へと到達したとき
    前記潜熱蓄積エレメントをローディングするために熱媒
    介が前記熱蓄積手段を介して送られる、請求項2に記載
    の方法。
  4. 【請求項4】 非動作期間の始まりで前記熱蓄積手段内
    へと送られた熱媒介は前記熱蓄積手段が加熱されるおよ
    び/または前記潜熱蓄積エレメントがロードされたとき
    熱媒介システムの前記セクション内へと再び送られ、そ
    の後熱エネルギを吸収した後の熱媒介が前記熱蓄積手段
    内へと再び送られる、請求項2に記載の方法。
JP4296950A 1991-11-09 1992-11-06 塊を動作温度へと迅速に加熱する方法 Pending JPH05248238A (ja)

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DE4136910A DE4136910C2 (de) 1991-11-09 1991-11-09 Verfahren zur schnellen Einstellung der Betriebstemperatur einer Masse durch einen fließ- oder rieselfähigen Wärmeträger, insbesondere zur Schnellaufheizung eines Kraftfahrzeugmotors beim Kaltstart
DE4136910:6 1991-11-09

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EP (1) EP0542189B1 (ja)
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ES (1) ES2087402T3 (ja)

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