JPH0696367B2

JPH0696367B2 - 自動車用暖房装置

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Publication number: JPH0696367B2
Application number: JP63189626A
Authority: JP
Inventors: 鋼三郎根岸
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 1988-07-30
Filing date: 1988-07-30
Publication date: 1994-11-30
Anticipated expiration: 2009-11-30
Also published as: JPH0241920A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は自動車用暖房装置に関する。

（従来の技術）まず、第６図を参照して、従来の自動車用暖房装置につ
いて説明する。

水冷式エンジン１はポンプ２を介して放熱用ラジエター
３に連結されるとともに暖房用熱交換器（車内熱交換
器）４に接続されている。

エンジン１が駆動されると、ラジエター用ファン3aが駆
動されるとともにポンプ２が駆動される。ポンプ２によ
って冷却水が循環され、この冷却水はラジエター３によ
って冷却される。一方、エンジン１からの冷却水は暖房
用熱交換器４に供給され、ここで放熱する。

車内を暖房する際には、ブロア4aを駆動して、暖房用熱
交換器４から温風を車内に送出する。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上述の自動車用暖房装置の場合、エンジン１
からの冷却水（温水）を暖房用熱交換器４に通して、暖
房を行うようにしているから、エンジン始動直後におい
ては、冷却水の温度が低く、ブロア4aを駆動しても冷風
が車内に送られてしまうという問題点がある。

例えば、外気温が０℃の場合には、エンジン１が暖まる
までに５〜15分、外気温が−20℃の場合には、エンジン
１が暖まるまでに20〜30分必要となり、車内を暖房する
のに時間がかかるという問題点がある。

本発明の目的は、エンジンの始動直後においても車内を
暖房することのできる自動車用暖房装置を提供すること
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、該水冷式エンジン
の冷却水を冷却するための放熱用ラジエターと、前記水
冷式エンジンの冷却水を用いて車内を暖房するための熱
交換器とを有する自動車に用いられ、前記水冷式エンジ
ン及び前記熱交換器に冷却され過冷却性の蓄熱材で構成
された蓄熱装置と、前記水冷式エンジンの始動又は暖房
用スイッチのオンによって前記蓄熱材の過冷却状態を解
除して前記蓄熱材を放熱状態とする解除手段と、前記暖
房用スイッチのオンによって前記冷却水を前記蓄熱装置
と前記熱交換器との間で循環する第１の循環手段と、前
記水冷式エンジンの始動後前記水冷式エンジン温度が予
め設定された第１の設定温度となると前記冷却水を前記
放熱用ラジエターに循環するとともに前記蓄熱装置及び
前記熱交換器に循環する第２の循環手段と、前記水冷式
エンジン温度が前記第１の設定温度よりも高い第２の設
定温度に達するまで前記放熱用ラジエターからの放熱を
抑止する抑止手段と、前記水冷式エンジンが停止された
際、予め定められた時間前記水冷式エンジンからの冷却
水を前記蓄熱装置に循環する第３の循環手段とを有する
ことを特徴とする自動車用暖房装置が得られる。

上述の蓄熱材としては、例えば、NaCH₃COO・3H₃Oに多糖
類を混合したものが用いられる。

この蓄熱材は60℃以上に加熱されると、ゲル状となり、
潜熱を蓄える。一旦蓄えられた潜熱は蓄熱材が冷却され
ても放出されない（例えば、室温でゲル状が保たれ
る）。この潜熱を蓄えた蓄熱材は断熱なしに長期貯蔵可
能となる。一方、適当な刺激を加えると、活性化して固
体に戻る。この際、58℃の温熱を放出する。

（作用）本発明では、エンジン駆動中に、エンジンからの冷却水
（温水）を蓄熱装置に通して蓄熱材に蓄熱する（即ち、
潜熱として蓄える）。この蓄熱材に蓄えられた潜熱は、
蓄熱材が冷却されても放出されることはない。つまり、
エンジンが停止されても潜熱が放出されることがない。
一方、解除手段によって、この蓄熱材の過冷却状態を解
除すると蓄熱材から潜熱が放出される。この過冷却状態
の解除は、蓄熱材に適当な刺激を与えることによって行
われる。そして、例えば、エンジン始動直後に、車内を
暖房する場合には、第１の循環手段により、蓄熱材から
の放熱により暖められた冷却水を熱交換器に循環させ
て、暖房を行うようにすればよい。

また、水冷式エンジン温度が予め設定された第１の設定
温度となると第２の循環手段によって冷却水を放熱用ラ
ジエターに循環するとともに蓄熱装置及び熱交換器に循
環して車内暖房を行うとともに蓄熱材を再生する（蓄熱
材に蓄熱する）。この際、エンジンが予め設定された第
２の設定温度となるまで抑止手段によって放熱用ラジエ
ターからの放熱を抑止して冷却水温度を上昇させて、蓄
熱材の再生を短時間で行う。

一方、エンジンの駆動時間が短い場合には、蓄熱材に十
分蓄熱することができない。そこで、エンジン停止直後
において、予め定められた時間、第３の循環手段によっ
て蓄熱装置に冷却水を循環させて、蓄熱材に蓄熱を行
う。

（実施例）以下本発明について実施例によって説明する。

まず、第１図を参照して、水冷式エンジン11には冷却水
を循環させるための第１のポンプ12を介して冷却水路Ａ
によって放熱用ラジエター（以下単にラジエターと呼
ぶ）13が接続されている。一方、この第１のポンプ12に
は暖房用熱交換器（車内熱交換器）14が冷却水路Ｂによ
って連結され、この車内熱交換機14は、過冷却性の蓄熱
材15aを備え断熱材15bで覆われた蓄熱装置15に連結され
ている。そして、この蓄熱装置15は冷却水路Ｂによって
エンジン11に連結されている。即ち、図示のように、車
内熱交換器14と蓄熱装置15とは直列に接続されている。

車内熱交換器14と蓄熱装置15に並列に冷却水路Ｃが配設
され、この冷却水路Ｃは冷却水路Ｂに結合されている。
この冷却水路Ｃには第２のポンプ16及び電磁弁17が備え
られており、冷却水路Ｂには冷却水路Ｃをエンジン11か
ら切り放なせる位置において電磁弁18及び19が備えられ
ている。また、冷却水路Ａには、電磁弁20及び21が備え
られている。ラジエター13の前面にはラジエター13及び
エンジン11への空気の流入を制御するためのルーバー22
が取付けられており、このルーバー22の開度はエンジン
11の温度、即ちエンジン11の冷却水温度に基づいて後述
するようにして制御される。

ところで、上述の蓄熱材としては、例えば、NaCH₃COO・3
H₂Oに多糖類を混合したものが用いられる。

この蓄熱材は60℃以上に加熱されると、ゲル状となり、
潜熱を蓄える。一旦蓄えられた潜熱は蓄熱材が冷却され
ても放出されない（例えば、室温でゲル状が保たれる。
即ち、過冷却状態となる）。この潜熱を蓄えた蓄熱材は
断熱なしに長期貯蔵可能となう。一方、適当な刺激を加
えると、活性化して固体に戻る。この際、58℃の温熱を
放出する。このような過冷却特性を備える蓄熱材とし
て、例えば、特開昭61-9484号公報、特開昭61-14283号
公報、及び特開昭63-13798号公報に記載されたものが知
られている。

次に第２図を参照して、自動車のバッテリー31にはメイ
ンスイッチ32を介して並列にセルモータ33及び蓄熱材15
aに刺激を与えるための電極装置34が接続されている。
また、このバッテリー31には暖房用スイッチ35を介して
並列に第２のポンプ16及び電磁弁17が接続されている。

ここで、第１図及び第２図を参照して、上述の自動車用
暖房装置の動作について説明する。なお、ここでは、蓄
熱材15aにはすでに潜熱が蓄えられているものとする。

メインスイッチ32を閉じると、セルモータ33が駆動さ
れ、これによってエンジン11が始動される。この際、電
極装置34の電極34aから放電が行われ、これによって蓄
熱材15aの過冷却状態が解除されて、蓄熱材15aから潜熱
が放出される。なお、エンジン始動の後には、メインス
イッチ32は開とされる。

エンジン11の始動直後に、暖房を行う際には、暖房用ス
イッチ35が閉じられる。これによって第２のポンプ16が
駆動されるとともに電磁弁17が開かれる（このとき、電
磁弁18及び19は閉じられている）。その結果、冷却水が
冷却水路Ｃ、蓄熱装置15、及び車内熱交換器14を通って
循環する。この際、ブロアー14aが駆動される。

冷却水は蓄熱材15aからの放熱により暖められ、車内熱
交換器14で放熱する。ブロアー14aの駆動により車内熱
交換機14から温風が送出されて、車内が暖房される。な
お、ブロアー14aの駆動は冷却水が所定の温度に上昇し
た時、あるいは、蓄熱材に刺激を加えて、所定時間経過
の後駆動することが望ましい。また、エンジン11の始動
後、蓄熱材15aから潜熱が放出されることになるが、暖
房用スイッチ35が閉じられるまで、第２のポンプ16は停
止されているから、つまり、冷却水路Ｃを通って冷却水
が蓄熱装置15及び車内熱交換器14に循環されないから、
暖房は行われない。

エンジン11の温度が所定温度（第１の設定温度）に達す
ると、エンジン冷却水回路のサーモスタットバルブ（図
示せず）が開き、電磁弁20及び21が開かれるとともに第
１のポンプ12が駆動されて冷却水の循環が行われる。こ
の際、電磁弁18及び19が開かれるとともに暖房用スイッ
チ35が開かれ、第２のポンプ16が停止し、電磁弁17が閉
じられる。

従って、エンジン11で加熱された冷却水は第１のポンプ
12によってラジエター13に送られて、ここでファン11a
による送風によって放熱し、一方、エンジン11からの冷
却水は蓄熱装置15、車内熱交換器14を通ってエンジン11
へ戻る。この際、蓄熱装置15では、加熱された冷却水か
ら蓄熱材15aに熱（潜熱）を吸収して、蓄熱材15aが固体
状からゲル状となる。即ち、蓄熱材15aは冷却水から吸
熱する。

この吸熱にあたっては、冷却水から一部吸熱するだけで
あるので、冷却水の温度は多少低下するけれども、蓄熱
材15aからの放熱温度よりも十分高い温度の冷却水が車
内熱交換器14へ流れ、ここで放熱が行われて車内が暖房
される。

なお、ここでは、蓄熱材15aからの放熱温度を58℃、蓄
熱材15a使用時における冷却水温度を50〜55℃、サーモ
スタットバルブ開温度70〜80℃、エンジン11からの冷却
水温度を95〜105℃と設定した。

ところで、蓄熱材15aの蓄熱が完了する前にエンジン11
が停止されると、即ち、蓄熱不足であると、蓄熱材15a
が過冷却状態となる前に放熱が行われてしまう。

例えば、第３図に示すように時間Ｔまでエンジン11を駆
動すれば、蓄熱材15aへの蓄熱が完了する場合に、時間
ｔでエンジン11を止めたとする。

この場合、蓄熱材15aの蓄熱に必要な熱量は第３図の面
積EABCであり、時間ｔまでに蓄熱された熱量は面積EAD
である。従って、時間ｔでエンジン11を停止した場合に
は、蓄熱不足によって、過冷却状態となる前に蓄熱材15
aから放熱してしまう。

この放熱を防ぐため、即ち、蓄熱材15aに正常に蓄熱を
行うため、エンジン11が停止されると、電磁弁20及び21
を閉じるとともに電磁弁17を開いて、予め定められた時
間、バッテリーによって第２のポンプ16のみを駆動す
る。これによって、エンジン11を通過した冷却水が蓄熱
装置15及び車内熱交換器14を通って循環する。この循環
によって、蓄熱材15aは冷却水（温水）から吸熱を行
い、その結果、第３図に破線で示すように冷却水の温度
が降下したとする。

このように、エンジン11が停止された後、電磁弁20及び
21を閉じて、即ち、ラジエター13に冷却水が循環しない
ようにして、バッテリーによってポンプ16を駆動するこ
とにより、冷却水から有効に吸熱することができる。そ
の吸熱量は面積EAFであり、面積EABC＜面積EAFであれ
ば、時間ｔでエンジンを停止しても問題はない。上述の
予め定められた時間は、例えば、蓄熱材15aの蓄熱に要
する時間に応じて定めされる。

また、蓄熱材15aを再生（蓄熱）する際には、エンジン1
1が予め設定された第２のエンジン温度（第２の設定温
度、この第２の設定温度は通常のエンジン温度より高
い。つまり、第２の設定温度は第１の設定温度よりも高
い）となるまで、制御装置（図示せず）によってルーバ
ー22が閉じられる。このようにして、ルーバー22を閉じ
ることによって、ラジエター13への空気の流入が妨げら
れることになる。つまり、ルーバー22が閉じられると、
ルーバー22を通ってラジエター13へ与えられる空気流が
無くなることになって、ラジエター13からの放熱が極め
て小さくなる。この結果、ラジエター13による冷却水の
冷却が妨げされることになって、冷却水温度が急速に上
昇することになる。そして、この高温冷却水が、電磁弁
19、蓄熱装置15、車内熱交換器14、電磁弁18、及び第１
のポンプ12を通って循環することになり、蓄熱材15aの
再生を極めて短時間に行うことができる。

エンジン温度が予め設定されたエンジン温度に達する
と、制御装置によってルーバー22が開かれる。この結
果、ルーバー22を通ってラジエター13へ空気流が与えら
れ、ラジエター13が冷やされることになる。つまり、ラ
ジエター13の放熱効率が高くなる。そして、ラジエター
13で冷却水が冷やされることになり、これによって、エ
ンジン11が冷却されることになる。

このようにして、エンジン温度が予め設定されたエンジ
ン温度に達すると、ルーバー22が制御装置によって開制
御されて、ラジエター13自体が空気流によって冷却され
（つまり、ラジエター13の放熱効率がアップする）、こ
の結果、エンジン11が冷やされることになる。つまり、
ルーバー22及びルーバー22を開閉制御する制御装置がラ
ジエター13からの放熱を抑止する抑止手段に対応するこ
とになる。

ところで、第２図に示した電源回路の代わりに第４図に
示す電源回路を用いてもよい。

第４図に示す電源回路では、自動車のバッテリー31には
メインスイッチ32を介して並列にセルモータ３が接続さ
れている。また、このバッテリー31には暖房用スイッチ
35を介して第２のポンプ16、電磁弁17、及び蓄熱材15a
に刺激を与えるための抵抗体36が並列に接続されてい
る。

この電源回路を用いれば、エンジン11が駆動されている
かどうかに関係なく、暖房用スイッチ35を閉じれば、抵
抗体36によって蓄熱材15aが刺激され、蓄熱材15aから放
熱が行われる。この際、第２のポンプ16が駆動されると
ともに電磁弁17が開かれ、蓄熱装置15と車内熱交換器14
との間で冷却水が循環して、車内熱交換器14からの放熱
により車内が暖房される。

なお、エンジン11の始動後の制御については第１図及び
第２図を用いて説明した実施例と同様であるので説明を
省略する。

次に、第５図を参照して本発明による他の実施例につい
て説明する。

この実施例では、エンジン11と第１のポンプ12との間に
逆止弁23が設けられ、第２のポンプ16と電磁弁17との間
と逆止弁23とエンジン11との間とは冷却水路Ｄによって
連結されている。そしてこの冷却水路Ｄには電磁弁24が
備えられている。一方、冷却水路Ａには電磁弁21のみが
備えられている。エンジン11とラジエター13との間には
電動ファン25が配置されており、この電動ファン25は、
蓄熱材15aを再生する際には、エンジン温度が予め設定
された温度（第２の設定温度）となるまで停止される。
なお、他の構成は第１図に示す自動車用暖房装置と同様
である。

エンジン11の始動直後に、暖房を行う場合には、第２の
ポンプ16を駆動するとともに電磁弁17を開く。これによ
って、冷却水が冷却水路Ｃ、蓄熱装置15、及び車内熱交
換器14を通って循環する（この際、電磁弁18,19、及び2
4は閉じられている）。その結果、蓄熱材15aからの放熱
により冷却水が暖められ、車内熱交換器14によって車内
が暖房される。

第１図に示す実施例と同様にしてエンジン11の温度が所
定の温度（第１の設定温度）に達すると、サーモスタッ
トバルブが開いて、電磁弁21が開かれるとともに第１の
ポンプ12が駆動される。この際、電磁弁18及び19が開か
れるとともに第２のポンプ16が停止され、電磁弁17が閉
じられる。これによって、エンジン11からの冷却水がラ
ジエター13で冷却されるとともに、エンジン11からの冷
却水によって車内熱交換器14によって車内暖房が行われ
る。

また、蓄熱材15aを再生（蓄熱）する際には、エンジン1
1が予め設定された第２のエンジン温度（通常のエンジ
ン温度より高い）となるまで制御装置（図示せず）によ
って電動ファン25が停止されるとともにルーバー22が閉
じられる。この結果、エンジン冷却水温が上昇し、この
冷却水が電磁弁19、蓄熱装置15、熱交換器14、電磁弁1
8、及び第１のポンプ12を通って循環するから、蓄熱材1
5aの再生を極めて短時間に行うことができる。

一方、エンジン11が停止された際、上述の予め定められ
た時間、バッテリーによって第２のポンプ16が駆動され
るとともに電磁弁24が開かれる。この際、電磁弁19は開
かれ、電磁弁17,18、及び21は閉じられる。従って、冷
却水はエンジン11、電磁弁19、蓄熱装置15、蒸発器14、
第２のポンプ16、及び電磁弁24を通って循環する。これ
によって、蓄熱材15aの吸熱が完了していない際には、
蓄熱材15aは冷却水から吸熱する。

ところで、第５図に示す実施例は、第１のポンプ12の容
積が大きく、第２のポンプ16の容積が小さい時に有効で
あり、一方、第１図に示す実施例の場合、第１のポンプ
12及び第２のポンプ16の容量が等しいか又は第１のポン
プ12の容量がバッテリー電力消費上問題のない場合に有
効である。

なお、機械的刺激、化学的刺激、電子冷凍による低温刺
激等によっても蓄熱材の過冷却状態を解除できることは
言うまでもない。

（発明の効果）以上説明したように、本発明では、エンジン始動直後に
おいて、エンジンが暖まっていない場合においても、車
内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。

さらに、蓄熱材を再生する際には、エンジン温度が予め
設定された第２の温度になるまでラジエターからの放熱
を抑止するようにしたから、極めて短時間に蓄熱材の再
生を行うことができる。

また、エンジン停止後、予め定められた時間、エンジン
冷却水を蓄熱装置に循環するようにしたから、蓄熱材へ
の吸熱を完全にできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による自動車用暖房装置の一実施例を示
す図、第２図は第１図に示す自動車用暖房装置に用いら
れる電源回路の一実施例を示す図第３図はエンジン冷却
水温度と蓄熱材発熱温度との関係を示す図、第４図は第
１図に示す自動車用暖房装置に用いられる電源回路の他
の実施例を示す図第５図は本発明による自動車用暖房装
置の他の実施例を示す図、第６図は従来の自動車用暖房
装置を示す図である。 11……水冷式エンジン、12……第１のポンプ、13……ラ
ジエター、14……暖房用熱交換器（車内熱交換器）、15
……蓄熱装置、16……第２のポンプ、17,18,19,20,21…
…電磁弁。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水冷式エンジンと、該水冷式エンジンの冷
却水を冷却するための放熱用ラジエターと、前記水冷式
エンジンの冷却水を用いて車内を暖房するための熱交換
器とを有する自動車に用いられ、前記水冷式エンジン及
び前記熱交換器に連結され過冷却性の蓄熱材で構成され
た蓄熱装置と、前記水冷式エンジンの始動又は暖房用ス
イッチのオンによって前記蓄熱材の過冷却状態を解除し
て前記蓄熱材を放熱状態とする解除手段と、前記暖房用
スイッチのオンによって前記冷却水を前記蓄熱装置と前
記熱交換器との間で循環する第１の循環手段と、前記水
冷式エンジンの始動後前記水冷式エンジン温度が予め設
定された第１の設定温度となると前記冷却水を前記放熱
用ラジエターに循環するとともに前記蓄熱装置及び前記
熱交換器に循環する第２の循環手段と、前記水冷式エン
ジン温度が前記第１の設定温度よりも高い第２の設定温
度に達するまで前記放熱用ラジエターからの放熱を抑止
する抑止手段と、前記水冷式エンジンが停止された際、
予め定められた時間前記水冷式エンジンからの冷却水を
前記蓄熱装置に循環する第３の循環手段とを有すること
を特徴とする自動車用暖房装置。