JPH054244B2

JPH054244B2 -

Info

Publication number: JPH054244B2
Application number: JP63193525A
Authority: JP
Inventors: Kosaburo Negishi
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 1988-08-04
Filing date: 1988-08-04
Publication date: 1993-01-19
Also published as: JPH0245214A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、カーヒーターに関する。

［従来の技術］従来のカーヒーターは、第６図に示す如く、水
冷式エンジン１との間で、この水冷式エンジン１
の冷却水を循環可能とした熱交換器５を含んでい
る。

そして、水冷式エンジン１で加熱された冷却水
が循環する熱交換器５の所を、外気或は車室内の
空気をブロワ９によつて通過させ、この際にこの
空気を加熱し、加熱した空気を車室内に吐出し
て、車室の暖房をするように成つている。

［発明が解決しようとする課題］このように、従来のカーヒーターは、水冷式エ
ンジンの冷却水を車室の暖房に利用するので、水
冷式エンジンを始動し、この水冷式エンジンが暖
まる迄、車室を暖房することができない。この時
間は、一般に、外気が０℃前後の場合、５〜15分
程度、外気が−20℃前後の場合、20〜30分程度か
かる。したがつて、従来のカーヒーターには、エ
ンジンが暖まる間、乗員が寒い思いをする不都合
がある。

それ故に、本発明の課題は、いちはやく車室の
暖房を可能としたカーヒーターを提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］本発明によれば、水冷式エンジンとの間で該水
冷式エンジンの冷却水を循環可能とした熱交換器
を含むカーヒーターにおいて、上記水冷式エンジ
ンとの間で上記冷却水を循環可能とした箱体と、
一部に開口部ができるように内部を複数に仕切ら
れた包体内に過冷却現象を生じる蓄熱剤を封入し
て成り、且つ間隔をあけて渦状に巻かれ上記箱体
内に配置された蓄熱材と、該蓄熱材に備えられ暖
房必要時に作動して上記蓄熱材の過冷却を解除す
る過冷却解除装置とを含む蓄熱熱交換装置を上記
熱交換器に接続したことを特徴とするカーヒータ
ーが得られる。

［作用］水冷式エンジンが暖まつている場合、この水冷
式エンジンを通過して暖められた冷却水は、蓄熱
熱交換装置を通過する際に、蓄熱材を加熱する。
この蓄熱材に封入された蓄熱剤は、加熱されると
固相から液相に変わり、潜熱の形で蓄熱する。こ
の蓄熱の際、冷却水は渦状に巻かれた蓄熱材の間
を通るので、蓄熱が効率良く行われる。

水冷式エンジンを停止させると、蓄熱材は、自
然放熱によりその温度を下げる。

一般の物質では、融点と凝固点とが同じ温度に
なるが、蓄熱材の蓄熱剤は、その温度が融点より
低くなつても、固体化せずに液相を維持し、いわ
ゆる過冷却現象が生じる。蓄熱材の温度は、放熱
によつて最終的に外気温と同じ温度になる。しか
しながら、この時の放熱は、顕熱だけにとどま
り、蓄熱材には、依然、潜熱の形で蓄熱されてい
る。

再度、車を使用するとき、過冷却解除装置を作
動させて蓄熱材の過冷却を解除すると、蓄熱材の
蓄熱剤は、液相から固相に変わり、この際、潜熱
として蓄えられていた熱を放出する。この結果、
蓄熱熱交換装置内で冷却水がいちはやく暖められ
る。この加熱された冷却水は、熱交換器に送込ま
れ、車室の暖房の熱源に供される。この蓄熱熱交
換装置内での熱交換の際、冷却水は渦状に巻かれ
た蓄熱剤の間を通るので、冷却水は効率良く加熱
される。

［実施例］第１図は本発明の一実施例によるカーヒーター
を用いた自動車用暖房システムの回路図である。

第１図を参照して、水冷式エンジン１に備えら
れたウオータージヤケツト２には、冷却水路Ａに
よつてラジエータ３が接続されている。この冷却
水路Ａには、第１のポンプ４が備えられている。
また、ウオータージヤケツト２には、冷却水路Ｂ
によつて熱交換器５が接続されている。冷却水路
Ｂは、ウオータージヤケツト２の流出口７の近傍
で冷却水路Ａから分岐し、第１のポンプ４の吸入
口８の手前で冷却水路Ａと合流している。この冷
却水路Ｂには、熱交換器５に直列に接続された蓄
熱熱交換装置６が備えられている。熱交換器５の
近傍には、ブロア９が備えられている。このブロ
ア９の吸引力によつて、外気或は車室の空気を熱
交換器５の所を通過させて加熱し、温風を車室に
送り込むように成つている。冷却水路Ｂ、熱交換
器５、蓄熱熱交換装置６、及びブロア９でカーヒ
ーターが構成されている。

熱交換器５及び蓄熱熱交換装置６と並列に冷却
水路Ｃが冷却水路Ｂに接続されている。冷却水路
Ｃには、第２のポンプ１１と、このポンプ１１に
直列に接続された第１の電磁弁１２とが備えられ
ている。

一方、第２の電磁弁１３及び第３の電磁弁１４
が冷却水路Ｂに備えられている。第２の電磁弁１
３は、ウオータージヤケツト２の流出口７と冷却
水路Ｃの一端との間に配置してある。第３の電磁
弁１４は、冷却水路Ｃの他端と第１のポンプ４の
吸入口８との間に配置してある。

第２図は第１図に示すカーヒーターに用いられ
ている蓄熱熱交換装置の横断面図、第３図は同蓄
熱熱交換装置の縦断面図である。以下、この蓄熱
熱交換装置について詳述する。

第２図及び第３図をも参照して、蓄熱熱交換装
置６は、箱体２０と、蓄熱材２１と、過冷却解除
装置２２とを含んでいる。

箱体２０は、内箱２３と、この内箱２３の外壁
を覆う断熱材２４と、この断熱材２４を覆う外箱
２５とから成つている。また、この箱体２０の正
面には流入口２６、背面には流出口２７が夫々設
けられている。これによつて、水冷式エンジン１
と箱体２０との間で冷却水が循環できるように成
つている。

蓄熱材２１は、包体と、この包体内に封入され
た蓄冷剤とから成る。本実施例では、包体として
長尺のビニール袋２１Ａが用いられている。この
ビニール袋２１Ａ内に蓄熱剤が封入されている。
この蓄熱材２１にこれの長手方向と直角な方向に
棒杆状のスペーサ２８を多数配置し、これを芯材
２９に巻き付けることによつて、蓄熱材２１は、
間隔をあけて渦状に巻かれている。そして、間隔
をあけて渦状に巻かれた蓄熱材２１は、その間隔
の向きが箱体２０内を通過する冷却水の流れの向
きと一致するように箱体２０内に配置されてい
る。

ビニール袋２１Ａに封入する蓄熱剤としては、
過冷却現象を生じるものが用いられる。この過冷
却現象を生じる蓄冷剤としては、色々あるが、本
実施例では、酢酸ナトリウム水和物
（NaCH₃COO・3H₂O）に多糖類を添加したもの
を用いている。この蓄熱剤は、60℃に加熱される
とゲル状になり、潜熱を蓄える。一旦蓄えられた
潜熱は、蓄熱剤が冷えても放出されない。このた
め蓄熱剤は、その温度が室温と同じになつてもゲ
ル状を保つ。従つて、蓄熱材は、断熱することな
く熱を潜熱の形で長期蓄えることが可能である。
一方、蓄熱材の蓄熱剤に適当な刺激を加えると、
この蓄熱剤は、活性化して固体に戻る。この際、
58℃の熱を放出する。

過冷却解除装置２２は、蓄熱材２１の一端に備
えられている。過冷却解除装置２２は、暖房必要
時に作動して蓄熱材２１の過冷却を解除するもの
である。過冷却解除装置２２として電極装置を用
いてあり、セルモーター（図示せず）に並列に接
続してある。これによつて、エンジン始動と同時
に蓄熱材２１の過冷却が解除されるように成つて
いる。

尚、本実施例では、過冷却解除装置として電極
装置を用い、この電極装置の電気的刺激によつて
過冷却を解除するようになつているが、これ以外
に、機械的刺激、化学的刺激、電子冷凍による低
温刺激等によつても過冷却を解除することが可能
である。

第４図は第２図及び第３図に示す蓄熱材の包体
として用いられているビニール袋の斜視図であ
る。

第４図を参照して、このビニール袋２１Ａは、
２枚のビニールシート２１ａを重ね合せ、この上
縁２１ｂ、下縁２１ｃ及び一側縁２１ｄを溶着
し、更に、ビニールシート２１ａの長手方向と直
角な方向に一定間隔にビニールシート２１ａを溶
着して仕切部２１ｅを形成してある。この仕切部
２１ｅは、ビニール袋２１Ａを完全には仕切らず
その一端に開口部２１ｆを残している。この開口
部２１ｆは、この袋２１Ａに封入した蓄熱剤の過
冷却を解除する際、過冷却の解除が、隣の仕切部
２１ｅによつて仕切られた部分に伝わるようにす
るために設けられている。このように、ビニール
袋２１Ａは、一部に開口部２１ｆができるよう
に、仕切部２１ｅによつてその内部を複数に仕切
られている。

ビニール袋２１Ａは、以上の様に構成されてお
り、これを用いた蓄熱材は、仕切部２１ｅによつ
て厚みが均一となり、また、ビニール袋２１Ａ内
で蓄熱剤が流動しないように成つている。

次に、第１図に示す自動車用暖房システムの動
作について説明する。

第１図乃至第３図を参照して、水冷式エンジン
１が暖まつていない時、第２の電磁弁１３及び第
３の電磁弁１４が閉じられ、第１の電磁弁１２が
開けられる。そして、第２のポンプ１１が作動
し、これによつて、点線矢印の如く冷却水路Ｃを
循環する冷却水の流れが生じる。この時、既に蓄
熱熱交換装置６の蓄熱材２１の過冷却は、水冷式
エンジン１の始動と同時に過冷却解除装置２２に
よつて解除されており、この蓄熱材２１の熱で冷
却水が暖められる。この加熱された冷却水は、熱
交換器５に流入し、ここで車室の暖房に供され
る。

水冷式エンジン１が暖まり、冷却水の温度が高
くなると、第１の電磁弁１２が閉じ、第２のポン
プ１１が停止する。これと同時に第２の電磁弁１
３及び第３の電磁弁１４が開き、第１のポンプ４
が作動する。これによつて、冷却水路Ａ及び冷却
水路路Ｂに冷却水が循環するようになる。冷却水
路Ａでは、ラジエータ３及びラジエータフアン１
５によつて冷却水の冷却が行われる。冷却水路Ｂ
では、蓄熱と暖房が行われる。すなわち、水冷式
エンジン１により加熱された冷却水が冷却水路Ｂ
を通つて蓄熱熱交換装置６を通過する際に、この
冷却水の熱の一部が蓄熱熱交換装置６に蓄熱され
る。この際、冷却水の温度は多少下がるが依然と
して高温を保つている。そして、蓄熱熱交換装置
６を通過した冷却水は、冷却水路Ｂを通つて熱交
換器５に流入し、ここで車室の暖房に供される。
熱交換器５を通過した冷却水は、冷却水路Ｂを通
り、第１のポンプ４の手前で冷却水路Ａの冷却水
と合流する。そして、この冷却水は第１のポンプ
４に吸入され、ウオータージヤケツト２に戻さ
れ、これ以後、以上の動作を繰返す。

第５図は第１図に示すカーヒーターに適用され
る電源回路の一例を示す電源回路図である。

第５図に示す電源回路では、自動車のバツテリ
ー３１にメインスイツチ３２を介して並列にセル
モータ３３が接続されている。また、このバツテ
リー３１にはスイツチ３４を介して第２のポンプ
１１、第１の電磁弁１２、及び蓄熱材２１に刺激
を与える過冷却解除装置２２が並列に接続されて
いる。

この電源回路を用いれば、水冷式エンジン１が
駆動されているかどうかに関係なく、スイツチ３
４を閉じれば、過冷却解除装置２２によつて蓄熱
材２１が刺激され、蓄熱材２１からの放熱が行わ
れる。この際、第２のポンプ１１が駆動されると
ともに第１の電磁弁１２が開かれ、蓄熱熱交換装
置６と熱交換器５との間で冷却水が循環して、熱
交換器５からの放熱により車室が暖房される。

［発明の効果］本発明によるカーヒーターは、エンジン始動直
後でエンジンが暖まつていない場合でも、車室の
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。

特に、本発明によるカーヒーターは、間隔をあ
けて渦状に巻かれた蓄熱材が箱体内に配置されて
いるので、蓄熱熱交換装置での熱交換が大変効率
良く行われ、蓄熱材の過冷却解除後、直ぐに車室
の暖房が可能である。また、蓄熱も効率良く行わ
れる。

更に、本発明によるカーヒーターの場合、一部
に開口部ができるように内部を複数に仕切られた
包体内に過冷却現象を生じる蓄熱剤を封入するこ
とにより蓄熱材が構成されているので、蓄熱剤が
流動し難く、この為、蓄熱材の厚みが均一に保た
れ、従つて、渦状に巻かれた蓄熱材の間隔が一定
に保たれ、ここを通る冷却水の流れを阻害するこ
とが無く、効率良く熱交換を行うことができる。
しかも、蓄熱材に上述の包体が用いられているの
で、蓄熱材の過冷却解除を行う際、蓄熱材の一箇
所で過冷却の解除を行えば、過冷却の解除が開口
部を通じて蓄熱材の隅々まで伝わるので、蓄熱材
の過冷却の解除を確実に隅々まで行うことがで
き、しかも、一つの過冷却解除装置で蓄熱材の過
冷却の解除を確実に隅々まで行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるカーヒーター
を用いた自動車用暖房システムの回路図、第２図
は第１図に示すカーヒーターに用いられている蓄
熱熱交換装置の横断面図、第３図は同蓄熱熱交換
装置の縦断面図、第４図は第２図及び第３図に示
す蓄熱材に用いられるビニール袋の斜視図、第５
図は第１図に示すカーヒーターに適用される電源
回路の一例を示す電源回路図、第６図は従来のカ
ーヒーターを用いた自動車用暖房システムの回路
図である。１……水冷式エンジン、２……ウオータージヤ
ケツト、３……ラジエータ、４……第１のポン
プ、５……熱交換器、６……蓄熱熱交換装置、７
……ウオータージヤケツトの流出口、８……第１
のポンプの吸入口、９……ブロア、１０……カー
ヒーター、１１……第２のポンプ、１２……第１
の電磁弁、１３……第２の電磁弁、１４……第３
の電磁弁、１５……ラジエータフアン、２０……
箱体、２１……蓄熱材、２１Ａ……ビニール袋、
２２……過冷却解除装置、２３……内箱、２４…
…断熱材、２５……外箱、２６……流入口、２７
……流出口、２８……スペーサ、２９……芯材、
３１……バツテリー、３２……メインスイツチ、
３３……セルモータ、３４……スイツチ、Ａ，
Ｂ，Ｃ……冷却水路。

Claims

【特許請求の範囲】

１水冷式エンジンとの間で該水冷式エンジンの
冷却水を循環可能とした熱交換器を含むカーヒー
ターにおいて、上記水冷式エンジンとの間で上記
冷却水を循環可能とした箱体と、一部に開口部が
できるように内部を複数に仕切られた包体内に過
冷却現象を生じる蓄熱剤を封入して成り、且つ間
隔をあけて渦状に巻かれ上記箱体内に配置された
蓄熱材と、該蓄熱材に備えられ暖房必要時に作動
して上記蓄熱材の過冷却を解除する過冷却解除装
置とを含む蓄熱熱交換装置を上記熱交換器に接続
したことを特徴とするカーヒーター。