JPH04847B2 - - Google Patents

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４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、
該箱体内に配置された過冷却現象を利用した主蓄
熱材と、上記箱体内に配置された過冷却現象を利
用した温度保障蓄熱材と、上記主蓄熱材に備えら
れ暖房必要時に作動して上記主蓄熱材の過冷却を
解除する第１の過冷却解除装置と、上記温度保障
蓄熱材に備えられ上記主蓄熱材が過冷却により自
然に放熱する前に作動して上記温度保障蓄熱材の
過冷却を解除する第２の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、主蓄熱材及び温度保
障蓄熱材を加熱する。これら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。

水冷式エンジンを停止させると、主蓄熱材及び
温度保障蓄熱材は、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、主蓄熱材及び温度保障蓄熱材の蓄熱剤
は、その温度が融点より低くなつても、個体化せ
ずに液相を維持し、いわゆる過冷却現象が生じ
る。主蓄熱材及び温度保障蓄熱材の温度は、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、主蓄熱材及び温度保障蓄熱材には、依然、潜
熱の形で蓄熱されている。

再度、車を使用するとき、第１の過冷却解除装
置を作動させて主蓄熱材の過冷却を解除すると、
主蓄熱材の蓄熱剤は、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。

尚、蓄熱材に封入させている蓄熱剤は、余りに
過冷却されると、自然に液相から固相に変わり、
それまで潜熱として蓄えられていた熱を放出して
しまう。しかしながら、本発明によるカーヒータ
ーの場合、主蓄熱材が過冷却により自然に放熱す
る前に第２の過冷却解除装置が作動して温度保障
蓄熱材の過冷却を解除し、温度保障蓄熱材に熱を
発生させ、これによつて主蓄熱材を加熱し、主蓄
熱材が過冷却により自然に放熱するのを防いでい
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のウオー
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に結合されている。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図をも参照して、蓄熱熱交換装置６は、箱
体２０と、主蓄熱材２１と、温度保障蓄熱材２２
と、第１の過冷却解除装置２３と、第２の過冷却
解除装置２４とを含んでいる。

箱体２０は、内箱２５と、この内箱２５の外壁
を覆う断熱材２６と、この断熱材２６を覆う外箱
２７とから成つている。また、この箱体２０の正
面には流入口、背面には流出口が夫々設けられて
いる。これによつて、水冷式エンジン１と箱体２
０との間で冷却水が循環できるように成つてい
る。

主蓄熱材２１は、細長いビニール袋に蓄熱剤を
封入して成る。この主蓄熱材２１をスペーサ（図
示せず）を介在させて略波状に屈曲させて箱体２
０内に配置してある。

温度保障蓄熱材２２も、ビニール袋に蓄熱剤を
封入して成る。この温度保障蓄熱材２２を二つ箱
体２０内に配置してある。

主蓄熱材２１及び温度保障蓄熱材２２に封入す
る蓄熱剤としては色々あるが、酢酸ナトリウム水
和物（NaCH₃COO・3H₂０）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、活性化して個体に戻る。こ
の際、58℃の熱を放出する。

第１の過冷却解除装置２３は、主蓄熱材２１の
一端に設けられている。第１の過冷却解除装置２
３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主蓄熱材２１の過冷却
が解除されるように成つている。

第２の過冷却解除装置２４は、温度保障蓄熱材
２２の一端に設けられている。第２の過冷却解除
装置２４として電極装置を用いてあり、箱体２０
内に設けられた温度検出器３０に直列に接続して
ある。この温度検出器３０は、主蓄熱材２１が過
冷却により自然に放熱する温度（−10〜−15℃）
近くになると第２の過冷却解除装置２４に通電す
る。これによつて、主蓄熱材２１が過冷却により
自然に放熱する前に温度保障蓄熱材２２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、第１及び第２の過冷却解除
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。

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図及び第２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の主蓄熱材２１の過冷却は、水冷
式エンジン１の始動と同時に第１の過冷却解除装
置２３によつて解除されており、この主蓄熱材２
１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、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３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３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、及び主蓄熱材２１に刺
激を与える第１の過冷却解除装置２３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、第１の過冷却解除装置２３によつ
て主蓄熱材２１が刺激され、主蓄熱材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。

更に、本発明によるカーヒーターは、外気が極
めて低くなつた場合、温度保障蓄熱材が放熱して
主蓄熱材を加熱するので、過冷却による主蓄熱材
の自然放熱を防止することができる。

【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
熱熱交換装置の断面図、第３図に第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４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……主蓄熱材、２２……温度保障蓄熱
材、２３……第１の過冷却解除装置、２４……第
２の過冷却解除装置、２５……内箱、２６……断
熱材、２７……外箱、３０……温度検出器、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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、該箱体内に配置
   された過冷却現象を利用した主蓄熱材と、上記箱
   体内に配置された過冷却現象を利用した温度保障
   蓄熱材と、上記主蓄熱材に備えられ暖房必要時に
   作動して上記主蓄熱材の過冷却を解除する第１の
   過冷却解除装置と、上記温度保障蓄熱材に備えら
   れ上記主蓄熱材が過冷却により自然に放熱する前
   に作動して上記温度保障蓄熱材の過冷却を解除す
   る第２の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。