JPS589771Y2 - 自動車用暖房装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は自動車用暖房装置、特にエンジン排気管の放熱
を有効利用し蓄熱器に蓄熱しておいて必要時その蓄熱器
で熱交換して十分な暖房用空気を得るようにした自動車
用暖房装置に関するものである。

従来より多用されている自動車用暖房装置はエンジン側
からエンジン冷却水（温水）を暖房装置の熱交換器へ導
きそこで空気を熱交換によって加熱し暖房用空気として
用いるようにしている。

従ってエンジン停止中には暖房が効かないということに
なり暖房のみ効かせたい場合でもエンジンを運転させね
ばならず、ために騒音問題に加えて余分な燃料を消費す
るという不都合がある。

しかもエンジン始動後しばらくの間エンジン冷却水の温
度は上がらず暖房効果が期待出来ないという不都合もあ
る。

本考案は斜上の点に注目し開発したものでエンジンから
の排出ガスの熱を蓄熱器に蓄熱しておきエンジン停止中
又はエンジン始動直後はこの蓄熱器を利用して熱交換を
行ない所望の暖房用空気を得るようにした自動車用暖房
装置を提供せんとするものである。

そして具体的には、本考案に係る自動車用暖房装置は、
蓄熱体を内蔵させた蓄熱器を、エンジン排気管の途中に
設けると共に、蓄熱器内にて排出ガス通路と蓄熱体との
間に真空断熱層を形成し、この真空断熱層の中に、水素
吸蔵の金属水素化物を排出ガス通路に接して配設し且つ
エンジン側と暖房装置の熱交換器間を接続する温水の回
路に上記熱交換器と並列に上記蓄熱器からの回路を接続
し、更に両回路の接続部に切換弁を設け、エンジンの作
動状態に応じて熱交換器へ蓄熱器からの温水又はエンジ
ン側からの温水を通すようにしたことをその要旨とする
ものである。

以下本考案の詳細を図示の実施例に基づき説明する。

図中、１はエンジン、２はラジェータ、３は暖房装置の
熱交換器、４はエンジン側より温水（エンジン冷却水）
を導く１次側配管、５は同温水をエンジン側へ戻す２次
側配管で１次側配管４と共に温水の回路を構成するもの
、６は熱交換器３の方向へ空気を送るファン、そして７
．８．９は空気の吹出口である。

以上の構成は従来既知の温水暖房装置のものであるが、
先ず本考案ではこれらに加えて、蓄熱器１０をエンジン
排気管２９の途中に設け、この蓄熱器１０内へ上述の温
水の１部を導入するため他の１次側及び２次側配管１１
．１２にて蓄熱器１０を上記温水の回路へ並列に接続し
、〔具体的には、第１図で示す如く他の１次側配管１１
を上記２次側配管５に、又他の２次側配管１２を上記１
次側配管４に各々接続し〕、更に蓄熱器１００回路〔他
の１次側及び２次側配管１１，１２）とエンジン側及び
熱交換器３間の上記循環路との切換弁１３．１４を設け
たものである。

蓄熱器１０又は他の１次側配管１１にはポンプ１５を設
ける。

そして蓄熱器１０へは温度センサー１６を取付け、この
温度センサー１６を温度制御器１７へ接続する。

ところで、上記の切換弁１３．１４及びポンプ１５は図
示せぬエンジンスイッチ１２、又はこれに加えて温度制
御器１７を介して温度センサー１６に接続するものであ
る。

蓄熱器１０の１例を第２図で説明すると、図中１８は断
熱材１９を内面に張設したケーシング、２０は蓄熱体、
２１はこの蓄熱体２０の外周に形成した温水通路で１次
配管１１と２次側配管１２に接続するもの、２２は排出
ガス通路、２３は膨張室で中央に排出ガス通路２２へ連
通する開口２４付きのチャンバー２５を有するもの、２
６は排出ガス通路２２〔具体的には膨張室２３〕と蓄熱
体２０との間に形成した真空断熱層、２７は水素を吸蔵
させた金属水素化物である。

蓄熱体２０には熱容量の大きい物質ならばどの様な物で
も採用でき、特に秀れたものとして硝酸リチウム（Ｌｉ
ＮＯ３）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、沸化リチウ
ム（ＬｉＦ）と水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）の共融塩、
沸化リチウム（ＬｉＦ）と沸化マグネシウム（ＭｇＦ２
）の共融塩等の使用が考えられる。

金属水素化物２７としては種々の物が利用できるが本考
案ではエンジン排出ガスの熱を有効利用するので３５０
℃〜５００℃の間で水素の吸蔵、放出温度を持つ金属水
素化物、例えばマグネシウム−ニッケル合金、ジルコニ
ウム、バナジウム−ニオブ合金、マグネシウム−銅合金
等を用いるものである。

−例としてマグネシウム−ニッケル合金の水素の吸蔵、
放出特性を第３図に示す。

この様な金属水素化物２７は真空断熱層２６へ臨渣せし
かも排出ガス通路２２へ接して設けるものである。

例えばマグネシウム−ニッケル合金を用いる場合これを
粒径５〜２０ｗｎの粒状物としステンレス製の金網に納
め真空断熱層２６内にあって排出カス通路２２と接触す
るように固定すればよい。

膨張室２３は排出ガス２８と真空断熱層２６との熱交換
を良くするために設けるものである。

これに代え第４図で示す変形例の如く、蓄熱器１０ｂの
全長ｔを長くし、即ち排出ガス通路２２ｂ及び真空断熱
層２６ｂ並びに蓄熱体２０ｂの長さを全体的に長くすれ
ば膨張室２３を必ずしも必要としない。

尚図中１９ｂは断熱材をそして２７ｂは金属水素化物を
示す。

次に作用を説明する。

先ず「エンジン運転中」にはエンジン側より温水（エン
ジン冷却水）を１次側配管４を介し熱交換器３へ導き、
そこでファン６より送った空気を熱交換して暖房用空気
とし各吹出口８，９より車室内へ吹出すものである。

熱交換を終えた温水は２次側配管５を通りエンジン側へ
還流する。

更に、エンジン排気管２９は排出ガスの放熱により高熱
化されているので、蓄熱器１０は暖房に十分な熱量を蓄
熱する。

即ち排出ガス２８の温度がある一定値以上になると金属
水素化物２７．２７ｂは吸蔵していた水素を真空断熱層
２６内へ放出する。

従って、真空断熱層２６内には水素が充満する。

この水素は全気体中で最も熱伝導率が高いので（４００
℃で０．２９Ｋｃａｌ／ｍｈ℃）、水素が充満した真空
断熱層２６．２６ｂは良好な熱伝導体となり、排出ガス
２８の熱を蓄熱体２０．２０ｂへ伝導し蓄熱体２０．２
０ｂを加熱する。

しかも第２図で示す蓄熱器１０には膨張室２３が又、第
４図で示す変形例の蓄熱器１０ｂにはこれに代え長尺の
真空断熱層２６ｂ及び長尺蓄熱体２０ｂが存在するので
、より良い状態で蓄熱体２０，２０ｂの加熱とそれに拠
る蓄熱が行なわれる。

「エンジンの低負荷運転」又は後述する「エンジン停止
」の場合、排出ガス２８の温度が一定値以下に下がれば
、上記の金属水素化物２７は水素を吸蔵し、真空断熱層
２６．２６ｂが１０−３ｍｍＨｇ以下の真空となりこの
結果真空断熱層２６，２６ｂは熱の不導体となって蓄熱
体２０．２０ｂの熱が排出ガス２８の方へ逃げるのを防
ぐものである。

このように蓄熱器１０，１０ｂに於いては、排出ガス２
８と蓄熱体２０，２０ｂとの間の熱の流れを一方向（排
出ガス→蓄熱体）に制御するものである。

「エンジン停止」の場合、エンジンの運転、停止と共に
エンジンキーと連動してポンプ１５が作動し、且つ切換
弁１３．１４が両循環路の流路を切換え、熱交換器３へ
は蓄熱器１０，１０ｂよりの温水が流れることとなり、
エンジン停止後も暖房用空気を得ることが可能となるも
のである。

尚、上述の「エンジンの低負荷運転」や「エンジン運転
開始直後」の場合エンジン側からの温水温度が低ければ
切換弁１３．１４及びポンプ１５を作動させる蓄熱器１
０，１０ｂより温水を熱交換器３へ送ることも十分可能
である。

そして、蓄熱器ＩＱ、１０ｂは温水出口の所に温度セン
サー１６を設は常時蓄熱器１０．１０ｂ内の温度を検出
し、温水の温度が設定値（９０〜１００℃）以上になれ
ば温度制御器１７を介して切換弁１３．１４及びポンプ
１５を作動せしめポンプ１５は高温の温水を流量大にし
て熱交換器３へ送り、放熱するものである。

この様に蓄熱器１０．１０ｂに於ける温水の温度を検出
してそれが高過ぎれば熱交換器３で放熱することにより
蓄熱器１０．１０ｂ内の温水の沸騰を防止する。

以上説明したように、本考案によれば、エンジン排気管
の途中に設けた蓄熱器内にて水素の吸蔵と放出を金属水
素化物の特性に応じて行ない、所定の温度で、蓄熱器内
に設けた真空断熱層を熱に対する伝導体又は不導体とし
て活用するので保温特性が向上しエンジン運転中にエン
ジン排気管より熱を十分に効率よく蓄熱すると共にこの
熱を有効利用する時オで熱の損失が殆んどない状態の下
で保熱でき、エンジン停止後この蓄熱器より温水を熱交
換器へ送り暖房を効かずことにより、自動車の停止時エ
ンジンを作動させることなく暖房用空気を得て車室内を
十分に暖房でき騒音の防止と燃料の節約の点で多大な効
果があり、又エンジンの低負荷運転時やエンジン運転開
始直後に希望するならば蓄熱器の温水を熱交換器へ送っ
て熱交換器での熱交換を十分高温下で行なうこともでき
るという多大な効果が期待し得るものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る自動車暖房装置の一実施例を示す
全体説明図、第２図は第１図中の蓄熱器の拡大断面図、
第３図はマグネシウム−ニッケル合金の水素吸蔵・放出
特性を示すグラフ、そして第４図は蓄熱器の他の変形例
を示す第２図相当の拡大断面図である。 図中、１・・・・・・エンジン、２・・・・・・ラジェ
ータ、３・・・・・・熱交換器、６・・・・・・ファン
、１０，１０ｂ・・・・・・蓄熱器、１３．１４・・・
・・・切換弁、１５・・・・・・ポンプ、１６・・・・
・・温度センサー、１７・・・・・・温度制御器、１９
．１９ｂ・・・・・・断熱材、２０，２０ｂ・・・・・
・蓄熱体、２２，２２ｂ・・・・・・排出ガス通路、２
６ 、２６ｂ・・・・・・真空断熱層、２７．２７ｂ・
・・・・・金属水素化物、２９・・・・・・エンジン排
気管。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）蓄熱体を内蔵させた蓄熱器を、エンジン排気管の
   途中に設けると共に、蓄熱器内にて排出ガス通路と蓄熱
   体との間に真空断熱層を形成し、この真空断熱層の中に
   、水素吸蔵の金属水素化物を排出ガス通路に接して配設
   し、更にエンジン側と暖房装置の熱交換器間を接続する
   温水の回路に上記熱交換器と並列に上記蓄熱器からの回
   路を接続し且つ両回路の接続部に切換弁を設け、エンジ
   ンの作動状態に応じて熱交換器へ蓄熱器からの温水又は
   エンジン側からの温水を通すようにしたことを特徴とす
   る自動車用暖房装置。
2. （２）上記切換弁は蓄熱器に設けた温度センサーにても
   制御するものである、実用新案登録請求の範囲第（１）
   項に記載の自動車用暖房装置。