JPS5926482B2 - 自動車用暖房装置 - Google Patents

自動車用暖房装置

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JPS5926482B2
JPS5926482B2 JP52029452A JP2945277A JPS5926482B2 JP S5926482 B2 JPS5926482 B2 JP S5926482B2 JP 52029452 A JP52029452 A JP 52029452A JP 2945277 A JP2945277 A JP 2945277A JP S5926482 B2 JPS5926482 B2 JP S5926482B2
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JP
Japan
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cooling water
engine
temperature
heating
heat storage
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JP52029452A
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数馬 松井
日出雄 大山
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Soken Inc
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Nippon Soken Inc
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Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00492Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices comprising regenerative heating or cooling means, e.g. heat accumulators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
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    • B60H1/00492Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices comprising regenerative heating or cooling means, e.g. heat accumulators
    • B60H1/00499Heat or cold storage without phase change including solid bodies, e.g. batteries
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/14Indicating devices; Other safety devices
    • F01P2011/205Indicating devices; Other safety devices using heat-accumulators

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Means For Warming Up And Starting Carburetors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車用の温水式暖房装置において、エンジン
始動初期における暖房効果を向上させるための改良に関
するものである。
従来、水冷式エンジンを塔載している自動車においては
、水冷式エンジンの冷却水を熱源として車室内の暖房を
行なう温水式暖房装置が装着されているが、エンジン始
動直後においてはエンジン冷却水の温度が低いため、自
動車の乗員が必要とする暖房効果が得られず、従って運
転者は非常に寒い状態の中で運転せざるを得ないのが実
情である。
このため、上記不具合を解消する対策として、エンジン
の始動直後には車載の蓄電池から発熱抵抗体に通電して
、この抵抗体の発熱を利用して暖房を行なうものが実公
昭47−24834号公報等にて提案されているが、車
載蓄電池の電気容量は非常に制約されているので、この
従来の対策案はコストがかかる割合には僅かな暖房能力
しか得られず、実用化されるには至っていない。
本発明は、上記点に鑑み、エンジン始動初期における温
水式暖房装置のエンジン冷却水温度を暖房可能な温度に
保つことにより、温水式暖房装置の暖房能力を向上させ
ることを目的とする。
そこで本発明は上記目的を達成するために、工ンジンの
冷却水を熱源として利用する自動車用温水式暖房装置に
おいて、前記エンジンの冷却水入口と冷却水出口間に接
続される暖房用放熱器と、この暖房用放熱器に対し並列
に、前記エンジンの冷却水入口と冷却水出口間に接続さ
れる蓄熱水槽と、前記暖房用放熱器および前記エンジン
を包含す゛る冷却水循環路に設置される第1電磁弁と、
前記暖房用放熱器および前記蓄熱水槽を包含する冷却水
循環路に設置される第2電磁弁と、この第2電磁弁に対
し並列に、前記暖房用放熱器および前記蓄熱水槽を包含
する冷却水回路に設置され、前記蓄熱水槽内の冷却水を
前記暖房用放熱器に循環させる電動ポンプと、前記エン
ジン部分の冷却水温度を検出する温度検出器と、この温
度検出器の信号に応じて前記第1電磁弁、前記第2電磁
弁、および前記電動ポンプを制御する制御回路とを具備
し、 前記制御回路は、前記温度検出器によって検出される前
記エンジン部分の冷却水温度が設定値に達していない時
は、前記第1電磁弁および前記第2電磁弁を閉じると共
に、前記電動ポンプを作動させ、前記エンジン部分の冷
却水温度が設定値に達すると、前記第1電磁弁および前
記第2電磁弁を開くと共に、前記電動ポンプを停止させ
るような構成とする。
以下本発明を図に示す実施例について説明する。
第1図は本発明の第1実施例を示すもので、1は自動車
の水冷式エンジン、2はエンジン1の冷却水を冷却する
ためのラジェータ、3はラジェータ冷却用ファンで、エ
ンジン1によって駆動される。
4はエンジン冷却水循環用ウォータポンプで、エンジン
1の冷却水入口側に設けられており、やはりエンジン1
によって駆動される。
5はエンジン冷却水を熱源として利用する温水式暖房装
置の暖房用放熱器、6はこの放熱器5に送風する暖房用
ファンで、電動機6aによって駆動される。
7は放熱器5、ファン6等を内蔵する暖房装置ケースで
あり、通常車室内の計器盤下部に設置される。
また、放熱器5の吹出側は乗員の足元部に向って開口し
ている。
8は蓄熱水槽で、金属もしくは樹脂製の2つのケース8
a 、8bを有し、この内外の2つのケース8a、8b
の間に断熱材層8cを設けた構造であり、極力外部への
熱放出を少なくするようになっている。
この蓄熱水槽8は例えば車室内で前記暖房装置ケース7
に近接した場所に設置する。
上記暖房用放熱器5と上記蓄熱水槽8は、エンジン1の
冷却水人口1aと冷却水出口1b間に並列に配管接続さ
れている。
9は暖房用放熱器5およびエンジン1を包含する冷却水
循環路に設置された電磁弁、10および11は蓄熱水槽
8および暖房用放熱器5を包含する冷却水循環路中に並
列設置された電動ポンプおよび電磁弁である。
12はエンジン1のウォータジャケット部に設置されエ
ンジン部の冷却水温度を検出する第1の温度検出器で、
冷却水温度が設定温度例えば45℃以上に達すると閉成
状態になるものである。
13は蓄熱水槽8内の冷却水温度を検出する第2の温度
検出器で、冷却水温度が設定温度例えば45℃以上に達
すると閉成状態になるものである。
この第1、第2の温度検出器12,13は例えばバイメ
タルスイッチやサーモフェライトの磁気変態点で開閉す
るリードスイッチを用いる。
14は第1の温度検出器12によって制御されるリレー
で、励磁コイル14aと常開接点14bと常閉接点14
eとからなる。
15は第2の温度検出器13によって制御されるリレー
で、励磁コイル15aと常開接点15bとからなる。
16は手動操作される暖房用スイッチ、17はエンジン
キースイッチ、18は車載の電源蓄電池である。
次に、上記構成において本発明装置の作動を説明する。
まず、エンジンキースイッチ17を投入してエンジン1
を始動する。
そして、暖房用スイッチ16を投入する。
このとき、蓄熱水槽8内には前回のエンジン作動により
加熱された高温(例えば80℃)の冷却水が保存されて
いるので、第2の温度検出器13の温度は設定温度以上
となって閉成している。
従って、暖房用スイッチ16の投入によりリレー15の
励磁コイル15aへ通電され、常開接点15bを閉じる
これにより、電動ポンプ10が通電され作動を開始する
また、同時に暖房用ファン6も通電され作動を開始する
一方、エンジン1の始動直後ではエンジン部分の冷却水
温度が低温であるため、第1の温度検出器12は作動せ
ず、リレー14も作動しない。
それ故、両電磁弁9,11には通電されず、この両弁9
.11は閉弁状態を維持する。
この結果、エンジン部分の低温の冷却水は暖房用熱交換
器5に流入せず、蓄熱水槽8内の高温の冷却水のみが電
動ポンプ10の作動によって暖房用熱交換器5に循環す
る。
この暖房用熱交換器5において高温の冷却水と暖房用フ
ァン6の送風空気とが熱交換してこの送風空気が加熱さ
れ温風となる。
この温風はグースフ0図示しない吹出口から乗員の足元
に吹出され車室の暖房に供される。
このようにして、エンジン1の始動直後から充分なる暖
房効果が得られる。
暖房用放熱器5における放熱によって蓄熱水槽8内の冷
却水温度は時間の経過と共に徐々に低下するが、本発明
者の実験によれば、蓄熱水槽8の断熱効果を高めて、保
存冷却水の温度を80℃程度に維持すると共に、蓄熱水
槽8の冷却水容量を41程度に設定しておくと、蓄熱水
槽8の冷却水温度が設定温度(45℃)以下に低下する
までに、エンジン部分の冷却水温度が設定温度まで上昇
し、第1の温度検出器12が閉成状態となる。
これにより、リレー14の励磁コイル14aが通電され
、常開接点14bを閉成すると共に、常閉接点14Cを
開放する。
その結果、両電磁弁9.11が通電され開弁すると共に
、リレー15の常開接点15bが開放状態に復帰して電
動ポンプ10が作動を停止する。
従って、これ以後はエンジン1により加熱された冷却水
がウォータポンプ4の作動によって暖房用放熱器5に循
環して、車室内の暖房が行なわれる。
また、これと同時にエンジン部分の冷却水が電磁弁11
を通って蓄熱水槽8を循環し、蓄熱水槽8内の低温の冷
却水を高温の冷却水と交換して、次回のエンジン始動直
後の暖房にそなえる。
なお、エンジン始動の間隔が通常より長(て、蓄熱水槽
8内の保存冷却水の温度が低い場合とか、外気温が極端
に低(て、エンジン1の暖機時間が長(かかる場合等に
は、エンジン部分の冷却水温度が設定温度に上昇する以
前に、蓄熱水槽8内の冷却水温度が設定温度まで低下し
てしまうことがある。
この場合には、暖房用熱交換器5に冷却水が循環しない
ままの状態で、暖房用ファン6が作動して冷風が吹出す
ので、エンジン部分の冷却水温度が設定温温度に達する
まで、暖房用スイッチ16を開放して暖房用ファン6を
停止しておくとよい。
第2図は本発明装置の実験例を説明するもので、実験に
用いたエンジンは4気筒4サイクルの1600CCガソ
リンエンジンで、蓄熱水槽8の冷却水容量は41で、蓄
熱水槽8内の保存冷却水のエンジン始動前の温度は80
°Cで、エンジンの暖機条件は1500 r、p、m、
無負荷で、外気温は0℃である。
第2図の縦軸は各部の温度で、横軸はエンジン始動後の
経過時間である。
第2図において、Aはエンジン部分の冷却水温度を示し
、Bは本発明装置における放熱器吹出空気温度を示し、
Cは従来装置(蓄熱水槽を持たない通常の温水式暖房装
置)における放熱器吹出空気温度を示し、Dは本発明装
置を作動させた場合の車室内中央部温度を示し、Eは従
来装置を作動させた場合の車室内中央部温度を示す。
この第2図に示される実験結果からも本発明装置がエン
ジン始動直後から充分な暖房効果が得られることがわか
る。
なお、蓄熱水槽8の冷却水容量は、31.21と小さく
すると、エンジン部分の冷却水温度が上昇するまでに、
放熱器吹出空気温度が30°C以下に低下するので、4
1以上に設計するのが望ましい。
第3図は本発明の第2実施例を示すもので、蓄熱水槽8
の内部に、50°C〜80℃域に溶融温度を有する物質
を封入した容器19を複数個入れ、かつこの容器19内
の物質と冷却水との間で熱交換が行なわれるように容器
19は薄い合成樹脂製の袋で構成しである。
ここで、容器19はもちろん熱伝導性に優れた金属で形
成してもよい。
上記容器19内に封入する物質としては、例えば下表の
ものが好適である。
水は80℃→50°Cまでの温度低下で放出する熱量は
、30 Kcal /kgであるから、上表の物質を用
いることにより、暖房熱量の増大を図ることができる。
暖房熱量を増大させなくてもよい場合には蓄熱水槽8の
小型化を図ることができる。
第4図は本発明の第3実施例を示すもので、温度検出器
としてエンジン部分の冷却水温度を検出する第1の温度
検出器12のみを用い、第1、第2実施例における第2
の温度検出器13およびリレー15を廃止した実施例で
ある。
この第3実施例では電動ポンプ10をリレー14の常閉
接点14cに直接結線しであるので、エンジン始動後暖
房用スイッチ16を投入すると、電動ポンプ10および
暖房用ファン6が作動して、蓄熱水槽8内の高温の保存
冷却水で車室内の暖房を行なう。
そして、エンジン1の暖機が進行して、エンジン部分の
冷却水温度が設定温度まで上昇すると、第1の温度検出
器12が作動してリレー14が作動し、常開接点14b
が閉成すると共に、常閉接点14cが開放される。
この結果、両電磁弁9゜11が開弁されると同時に、電
動ポンプ10が作動を停止する。
以後、第1、第2実施例と同様に、エンジン部分の冷却
水が暖房用放熱器5に循環して、車室内の暖房が行なわ
れる。
なお、上述した各実施例では、温度検出器12゜13と
して温度スイッチを使用したが、温度スイッチのかわり
にサーミスタのような感熱抵抗素子を用い、この感熱抵
抗素子の信号によりトランジスタスイッチング回路をス
イッチング動作させて、リレー14,150作動を制御
するようにしてもよい。
この場合、リレー14,150機能をトランジスタスイ
ッチング回路自身に兼務させるようにすれば、リレー1
4,15を廃止することもできる。
また、エンジン部分の冷却水温度および蓄熱水槽8の冷
却水温度を上記感熱抵抗素子により連続的に検出して、
この雨検出温度を比較することによりエンジン部分の冷
却水温度が蓄熱水槽8の冷却水温度より高くなったとき
、電磁弁9,11と電動ポンプ10の作動切換を行なう
ようにすることも可能である。
このように、本発明は図示した実施例に限らず、種々な
態様で実施できるものである。
以上述べたように本発明装置によれば、蓄熱水槽8内に
保温しておいて高温の冷却水を用いてエンジン始動直後
から充分な暖房効果が得られ、しかもエンジンの運転に
よりエンジン部分の冷却水温度が上昇すれば温度検出器
12の信号により自動的にエンジン部分の冷却水を暖房
用放熱器5に循環させて暖房を持続でき、これと同時に
蓄熱水槽8の低温の冷却水を高温の冷却水に交換する操
作も前記温度検出器12の信号により自動的に行なうこ
とができ、使用者は暖房用スイッチ16を投入するだけ
でよく、操作も非常に簡単であるという優れた効果があ
る。
更に、本発明はエンジン冷却水に蓄熱された熱エネルギ
ーを用いてエンジン始動直後の暖房を行なうから、従来
の発熱抵抗体を用いる場合のごとく、車載蓄電池の容量
にて暖房能力が制約されたり、車載蓄電池の過放電を招
来する等の不具合も発生しないという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例を示す構成図、第2図は本
発明の実験例を示すグラフ、第3図および第4図は本発
明の第2実施例および第3実施例を示す構成図である。 1・・・・・・エンジン、4・・・・・・ウォータポン
プ、5・・・・・・暖房用放熱器、8・・・・・・蓄熱
水槽、9,11・・・・・・電磁弁、10・・・・・・
電動ポンプ、12,13・・・・・・温度検出器、14
,15・・・・・・リレー、19・・・・・・蓄熱水槽
8内の容器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 エンジンの冷却水を熱源として利用する自動車用温
    水式暖房装置において、前記エンジンの冷却水入口と、
    冷却水出口間に接続される暖房用放熱器とこの暖房用放
    熱器に対し並列に、前記エンジンの冷却水入口と冷却水
    出口間に接続される蓄熱水槽と、前記暖房用放熱器およ
    び前記エンジンを包含する冷却水循環路に設置される第
    1電磁弁と、前記暖房用放熱器および前記蓄熱水槽を包
    含する冷却水循環路に設置される第2電磁弁と、この第
    2電磁弁に対し並列に、前記暖房用放熱器および前記蓄
    熱水槽を包含する冷却水回路に設置され、前記蓄熱水槽
    内の冷却水を前記暖房用放熱器に循環させる電動ポンプ
    と、前記エンジン部分の冷却水温度を検出する温度検出
    器と、この温度検出器の信号に応じて前記第1電磁弁、
    前記第2電磁弁、および前記電動ポンプを制御する制御
    回路とを具備し、 前記制御回路は、前記温度検出器によって検出される前
    記エンジン部分の冷却水温度が設定値に達していない時
    は、前記第1電磁弁および前記第2電磁弁を閉じると共
    に、前記電動ポンプを作動させ、前記エンジン部分の冷
    却水温度が設定値に達すると、前記第1電磁弁および前
    記第2電磁弁を開くと共に、前記電動ポンプを停止させ
    るように構成されていることを特徴とする自動車用暖房
    装置。 2 前記蓄熱水槽は、その内部に50℃〜80°C域の
    溶融温度を有する物質を封入した容器がエンジン冷却水
    と熱交換関係に設置されていることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の自動車用暖房装置。
JP52029452A 1977-03-17 1977-03-17 自動車用暖房装置 Expired JPS5926482B2 (ja)

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JPS53114140A JPS53114140A (en) 1978-10-05
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