JPH0739688Y2 - 蓄熱式クイック暖房システム - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、自動車用暖房として用いるのに適した暖房シ
ステムに関し、特に、エンジン始動時等の冷却水温度が
低い時に、予め蓄わえた熱を利用して速やかに温風を送
出しうる蓄熱式クイック暖房システムに関する。

［従来の技術］ 例えば自動車の暖房装置として、エンジン１の冷却水の
熱を利用した温水式暖房装置があるが、このような暖房
装置において、暖房用温水の熱の一部を蓄えておき、暖
房開始時にこの蓄えた熱を利用して速やかに温風を送出
しうる蓄熱式クイック暖房システムが、提案されてい
る。

例えば、第３図は、かかる暖房装置及びクイック暖房シ
ステムをそなえた水冷式エンジンを搭載した自動車の冷
却水系統図の一例であるが、冷却水は、エンジン１によ
って駆動されるウォータポンプ５により、エンジン１の
ウォータジャケット内を循環して加熱されて、その水温
がサーモスタット８の設定温度以上になると、ラジエー
タ２を通って冷却されてエンジン１へ戻る。

温水式暖房装置では、このエンジン冷却水の熱を車室内
の暖房に利用しており、暖房装置の使用時には、エンジ
ン１のウォータポンプ５の上流側に設けられた冷却水配
管経路６の途中から分岐した暖房用配管6aを通じて、エ
ンジン１で加熱された直後の冷却水（ここでは温水であ
る）をヒータコア３に導入してから、ポンプ５側へ還流
するように構成している。なお、ヒータコア３の冷却水
入口側には、ウォータバルブ９が設けられ、必要時に必
要量だけの温水をヒータコア３に導入しうるようになっ
ている。

そして、このような冷却水の温熱を蓄熱する蓄熱ユニッ
ト４が設けられ、この蓄熱ユニット４と暖房用配管6aと
の間に、暖房用配管6aから蓄熱ユニット４へ冷却水の熱
を伝達しうるヒートパイプ７が介装されている。

かかる従来の蓄熱式クイック暖房システムを、第４図の
概略構成図に基づいて説明する。

第４図において、符号３はエンジン１で加熱された直後
の冷却水（温水）から熱を受け取りこの熱を暖房に供す
るためのヒータコア、４は有機物の蓄熱剤を断熱材で囲
繞した構造の蓄熱ユニットであり、この蓄熱ユニット４
には、上述のヒートパイプ７（第２図中には図示せず）
が導かれている。また、符号10はヒータユニットの吸気
側送風路、11は外気若しくは室内気を強制的に導入し送
出するために吸気側送風路10に設けられたブロワファ
ン、12はブロワファン11を駆動するためのブロワモー
タ、13は温風を車室内やデフロスタへ送り出すための送
気側送風路、14は吸気側送風路10と送気側送風路13とを
連結すると共にヒータコア３に空気を送り込み温風とし
て送気側送風路13に送出するためのヒータコア側主送風
路、15は暖房装置のヒータコア３から熱を取り出すヒー
タコア側主送風路14に並設された蓄熱ユニット側バイパ
ス送風路、16はエンジン１のマニホールド負圧を利用し
て作動するバキュームアクチュエータ、17はバキューム
アクチュエータ16とエンジン１のマニホールドとを連結
する配管経路、18は配管経路17に装備されたサーモバー
ルブ、19はバキュームアクチュエータ16で駆動される機
械式の切り換え弁である。

このような構成により、エンジンが始動されるとエンジ
ンの吸気系マニホールド内が負圧となり、バキュームア
クチュエータ16が作動して切り換え弁19を駆動し、吸気
側送風路10と蓄熱ユニット側バイパス送風路15とが連通
して、蓄熱ユニット４に蓄えられた熱が暖房に利用され
る。そして、エンジンの冷却水温度が上昇すると、切り
換え弁19が駆動されて、吸気側送風路10とヒータコア側
主送風路14とが連通して、ヒータコア３による通常の暖
房状態となる。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、上述の従来の蓄熱式クイック暖房システ
ムでは、空調ダクト、つまり、蓄熱ユニット側バイパス
送風路15とヒータコア側主送風路14とを並列して設けて
いる点や、また、この蓄熱ユニット側バイパス送風路15
内に蓄熱ユニット４が設けられているため、一定の熱量
を蓄えるためには、蓄熱ユニット側バイパス送風路15を
大きくする必要があるという点で、暖房システムのレイ
アウトが大きく制限されるという問題や、通風抵抗が大
きい等の問題もある。

さらに、これらの問題点は、視点を変えると、十分な熱
容量を確保し難い問題点にもなる。

本考案は、このような課題に鑑みて案出されたもので、
空調ダクトと蓄熱ユイットとを分離して配設できるよう
にして熱容量の確保を容易にするとともに、通風抵抗の
削減をも図れるようにした、蓄熱式クイック暖房システ
ムを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ このため、本考案の蓄熱式クイック暖房システムは、暖
房用温水の熱の一部を蓄えておき暖房開始時にこの蓄わ
えた熱を利用して空調ダクト内から速やかに温風を送出
しうる蓄熱式クイック暖房システムであって、該空調ダ
クトの下方に配設され該暖房用温水の熱を蓄熱剤の融解
潜熱として蓄えうる蓄熱ユニットと、該蓄熱ユニット内
にその吸熱端部を配設すると共に該空調ダクト内にその
放熱端部を配設して該蓄熱ユニットに蓄えられた熱を該
蓄熱ユニットよりも上方に位置する該空調ダクトに送給
しうるヒートパイプと、該ヒートパイプに装備され該ヒ
ートパイプによる熱輸送を適宜遮断しうるバルブとをそ
なえたことを特徴としている。

［作用］ 上述の本考案の蓄熱式クイック暖房システムでは、蓄熱
ユニット内の蓄熱剤が暖房用温水の熱を吸収してこれを
融解潜熱として蓄えて、ヒートパイプに装備されたバル
ブの開放により、この融解潜熱が該蓄熱ユニットと空調
ダクト内との間に設けられたヒートパイプを通じて空調
ダクトに送給される。これにより、該空調ダクトから速
やかに温風が送出される。

［実施例］ 以下、図面により本考案の実施例について説明すると、
第１図はその第１実施例としての蓄熱式クイック暖房シ
ステムを示す模式的な構成図であり、第２図はその第２
実施例としての蓄熱式クイック暖房システムを示す模式
的な構成図であり、第２図中、第１図と同符号のものは
同様のものを示している。なお、各実施例のクイック暖
房システムは、従来例で説明したような水冷式エンジン
を搭載した自動車における温水式暖房装置に付設され
る。

まず、第１実施例の蓄熱式クイック暖房システムについ
て説明すると、第１図に示すように、空調ダクト（送風
路）20には、上流側から、ブロワモータ12で駆動され
て、外気若しくは室内気を強制的に導入し送出するため
のブロワファン11と、空調ダクト20内を流通する空気を
浄化するクリーンユニット21と、エンジンで加熱された
直後の冷却水（温水）を導入されて空調ダクト20内を流
通する空気を温めるヒータコア３と、このヒータコア３
の側部に設けられてヒータコア３内を流通する空気の量
を調製しうるダンパ22と、蓄熱ユニット23から導かれた
第１のヒートパイプ24の放熱端部24aと、デフロスタD,
ベンチレータＢ及び各部ヒータH1〜H4への空気の流出を
調製しうるダンパ25a〜25cとがそなえられる。

蓄熱ユニット23は、空調ダクト20の下方に配設され、断
熱材27を介装した二重構造のケーシング26a,26bの内部
に蓄熱剤35を封入された構造になっている。ケーシング
26a,26bの内部には、蓄熱剤35から熱を吸収しうるよう
に第１のヒートパイプ24の吸熱端部24bが埋設されてい
る。

また、蓄熱剤35としては、熱容量が大きく、融解温度が
100℃以下のもの（暖房用としては50〜90℃程度が望ま
しい）が必要となる。このような蓄熱剤35には、無機化
合物のものや有機化合物のものがあり、無機化合物の例
としては酢酸ナトリウムがあり、有機化合物の例として
はパミルチン酸等の油脂やエイコサン等のパラフィン系
有機物やテトラメチルベンゼン等がある。

そして、第１のヒートパイプ24の吸熱端部24bには、蓄
熱剤35との接触面積を大きくするためのフィン29が設け
られている。なお、この第１のヒートパイプ24の空調ダ
クト20内側の放熱端部24aにも、流通空気との接触面積
を大きくするフィン28が設けられている。

さらに、第１のヒートパイプ24の中間部には、第１のヒ
ートパイプ24による熱輸送を適宜遮断しうるバルブ33が
装備されている。

また、蓄熱ユニット23のケーシング26a,26bの内部に
は、ヒータ温水（加熱さえた冷却水）の熱を吸収しうる
ように第２のヒートパイプ30の放熱端部30aが挿入され
ている。

この第２のヒートパイプ30は、その吸熱端部30bを、エ
ンジン１で加熱された冷却水であるヒータ用温水の流通
するヒータ用温水流路31に挿入されている。

なお、第１及び第２のヒートパイプ24,30は、いずれも
銅⇔水系の１ウェイ式（重力式）のヒートパイプであ
り、下方に吸熱端部24a,30aを配し、上方に放熱端部24
b,30bを配している。

また、蓄熱ユニット23は、ヒータ用温水流路31よりも上
方に配置される。また、第２のヒートパイプ30の放熱端
部30a及び吸熱端部30bにも、蓄熱剤35との接触面積を大
きくするフィン29（ここでは第１のヒートパイプ24のも
のと共用している）及びヒータ用温水との接触面積を大
きくするフィン32が設けられている。

本考案の第１実施例としての蓄熱式クイック暖房システ
ムは、上述のごとく構成されているので、エンジンの作
動中に温度上昇した冷却水の熱（エンジンの廃熱）を、
第２のヒートパイプ30の吸熱端部30bがヒータ用温水流
路31中で吸収し、この熱を蓄熱ユニット23の内部に輸送
する。

蓄熱ユニット23の内部では、第２のヒートパイプ30の放
熱端部30aから送られた熱により、蓄熱剤35が融解し
て、その融解潜熱が蓄熱ユニット23の内部に蓄えられ
る。この蓄熱時には、通常は、バルブ33が閉じられてい
る。また、蓄えられた熱は、断熱材27入りの二重構造ケ
ーシング26a,26bに保護されて、その放熱を抑制され
る。

そして、エンジンが始動した直後で、エンジンの冷却水
温度が低いときには、バルブ33を開放して、第１のヒー
トパイプ24を通じて蓄熱ユニット23内に蓄えられた熱
が、空調ダクト20内へ導かれて、空調ダクト20内を流通
する空気を温めて、各部ヒータH1〜H4へ導かれる他、デ
フロスタD,ベンチレータＢにも適宜導かれて、車室内の
暖房等に利用される。なお、この時、ダンパ22は開放し
ておく。

一方、エンジンの冷却水温度が上昇すると、バルブ33を
閉鎖して、ヒータコア３から供給される熱を利用した通
常の暖房状態とする。

このように、本蓄熱式クイック暖房システムでは、空調
ダクト20と蓄熱ユニット23とが分離して配設され、空調
ダクト20内には、ヒートパイプ24の吸熱端部24a及びフ
ィン28が配設されるだけなので、蓄熱ユニット23を所要
の大きさに設定できる。このため、蓄熱ユニット23の熱
容量の十分に確保できるようになり、所望通りに素早い
暖房を実現できる。また、空調ダクト20の通風抵抗を削
減できると共に、空調系のレイアウトの自由度が増加す
る。

さらに、第２のヒートパイプ30を通じて、ヒータ用温水
の熱を吸収しているので、ヒータ用温水流路31を比較的
自由に配置できる。

なお、バルブ33の開閉機構として、従来例で説明したよ
うに、エンジン１のマニホールド負圧を利用して作動す
るバキュームアクチュエータ16と、バキュームアクチュ
エータ16とエンジン１のマニホールドとを連結する配管
経路17と、配管経路17に装備されたサーモバールブ18と
をそなえるようにすると共に、バルブ33,34をバキュー
ムアクチュエータ16で駆動される機械式のもの（従来例
の切り換え弁19に相当する）にしてもよい。

この場合、従来例と同様に、エンジンが始動されるとエ
ンジンの吸気系マニホールド内が負圧となり、バキュー
ムアクチュエータ16が作動してバルブ33を開放側へ駆動
して、蓄熱ユニット23に蓄えられた熱が暖房に利用され
る。そして、エンジンの冷却水温度が上昇すると、吸気
系マニホールド内の圧力が上昇して、バキュームアクチ
ュエータ16によって、バルブ33が閉鎖側へ駆動されて、
ヒータコア３による通常の暖房状態となる。

また、バルブ33の開閉のために、エンジンの冷却水温度
を検出するセンサを設けると共に、このセンサの出力値
に応じてバルブ33を開閉制御しうるコントローラを設け
て、エンジンの冷却水温度が一定レベル以下のときに
は、バルブ33を自動的に開放し、エンジンの冷却水温度
が一定レベル以上になったら、バルブ33を自動的に閉鎖
するように構成してもよい。

次に、第２実施例としての蓄熱式クイック暖房システム
について説明すると、第２図に示すように、このクイッ
ク暖房システムは、第１実施例のシステムにおける第２
のヒートパイプ30を省略して、蓄熱ユニット23に直接ヒ
ータ用温水流路31が導かれている。そして、このヒータ
用温水流路31の蓄熱ユニット23近傍の箇所には、蓄熱ユ
ニット23の内部への温水の流入を適宜遮断しうるバルブ
34が設けられている。また、この他の部分は、第１実施
例のものと同様に構成されている。

上述の構成により、第２実施例の蓄熱式クイック暖房シ
ステムにおいても、第１実施例のものとほぼ同様に作用
してほぼ同様の効果を得られるが、このシステムの場
合、ヒータ用温水流路31のバルブ34については、蓄熱ユ
ニット23に蓄えられた熱を放熱するクイック暖房時には
これを閉鎖することで、ヒータ用温水流路31内のまだ低
温の冷却水に、蓄熱ユニット23内の熱を奪われないよう
にして、クイック暖房を効率よく行なう。

この場合、蓄熱剤35の加熱効率の上では、有利となる。

この第２実施例のシステムでも、バルブ33,34の開閉機
構として、エンジン１のマニホールド負圧を利用して作
動するバキュームアクチュエータ16と、バキュームアク
チュエータ16とエンジン１のマニホールドとを連結する
配管経路17と、配管経路17に装備されたサーモバールブ
18とをそなえるようにすると共に、バルブ33,34をバキ
ュームアクチュエータ16で駆動される機械式のもの（従
来例の切り換え弁19に相当する）にして、エンジンが始
動されエンジンの吸気系マニホールド内が負圧となる
と、バキュームアクチュエータ16で、バルブ33を開放側
へ、バルブ34を閉鎖側へ駆動し、エンジンの冷却水温度
が上昇すると、バルブ33を閉鎖側へ、バルブ34を開放側
へ駆動するようにしてもよい。

または、エンジンの冷却水温度を検出するセンサの検出
値に応じて開閉制御しうるコントローラによって、バル
ブ33に加えて、バルブ34を自動制御してもよい。この場
合、バルブ34は、バルブ33の開放時には閉鎖して、バル
ブ33の閉鎖時には開放するように構成する。

なお、上述の各実施例の蓄熱式クイック暖房システム
は、自動車の暖房装置にかかるものであるが、本考案の
蓄熱式クイック暖房システムは、これに限らず、温水
（温かい液体全般）を利用して暖房を行なう装置におい
て、広く適用しうるものである。

［考案の効果］ 以上詳述したように、本考案の蓄熱式クイック暖房シス
テムによれば、暖房用温水の熱の一部を蓄えておき暖房
開始時にこの蓄わえた熱を利用して空調ダクト内から速
やかに温風を送出しうる蓄熱式クイック暖房システムで
あって、該空調ダクトの下方に配設され該暖房用温水の
熱を蓄熱剤の融解潜熱として蓄えうる蓄熱ユニットと、
該蓄熱ユニット内にその吸熱端部を配設すると共に該空
調ダクト内にその放熱端部を配設して該蓄熱ユニットに
蓄えられた熱を該蓄熱ユニットよりも上方に位置する該
空調ダクトに送給しうるヒートパイプと、該ヒートパイ
プに装備され該ヒートパイプによる熱輸送を適宜遮断し
うるバルブとをそなえるという構成により、蓄熱ユニッ
トの熱容量を所定の量だけ確保できるため、所望通りに
素早い暖房ができる効果があるほか、空調ダクトの通風
抵抗を削減でき、暖房効率が向上すると共に空調系のレ
イアウトの自由度が増加する利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例としての蓄熱式クイック暖
房システムを示す模式的な構成図、第２図は本考案の第
２実施例としての蓄熱式クイック暖房システムを示す模
式的な構成図であり、第3,4図は従来の蓄熱式クイック
暖房システムを示すもので、第３図はそのクイック暖房
システム及び一般的な自動車の温水式暖房装置をそなえ
た水冷式エンジンを搭載した自動車の冷却水系統図、第
４図はその蓄熱式クイック暖房システムの模式的な構造
図である。 ３…ヒータコア、11…ブロワファン、12…ブロワモー
タ、20…空調ダクト（送風路）、21…クリーユニット、
22…ダンパ、23…蓄熱ユニット、24…第１のヒートパイ
プ、24a…第１のヒートパイプ24の放熱端部、24b…第１
のヒートパイプ24の吸熱端部、25a〜25c…ダンパ、26a,
26b…ケーシング、27…断熱材、28,29…フィン、30…第
２のヒートパイプ、30a…第２のヒートパイプ30の放熱
端部、30b…第２のヒートパイプ30の吸熱端部、31…ヒ
ータ用温水流路、32…フィン、33…バルブ、34…バル
ブ、35…蓄熱剤、Ｂ…ベンチレータ、Ｄ…デフロスタ、
H1〜H4…ヒータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】暖房用温水の熱の一部を蓄えておき暖房開
   始時にこの蓄わえた熱を利用して空調ダクト内から速や
   かに温風を送出しうる蓄熱式クイック暖房システムであ
   って、該空調ダクトの下方に配設され該暖房用温水の熱
   を蓄熱剤の融解潜熱として蓄えうる蓄熱ユニットと、該
   蓄熱ユニット内にその吸熱端部を配設すると共に該空調
   ダクト内にその放熱端部を配設して該蓄熱ユニットに蓄
   えられた熱を該蓄熱ユニットよりも上方に位置する該空
   調ダクトに送給しうるヒートパイプと、該ヒートパイプ
   に装備され該ヒートパイプによる熱輸送を適宜遮断しう
   るバルブとをそなえたことを特徴とする、蓄熱式クイッ
   ク暖房システム。