(57)【要約】      （修正有）【課題】車両部品に雪や氷が付着していても、速やかにこれを取り除くことができる車両用加熱システムを提供すること。【解決手段】反復的に使用可能なアルカリ土類金属酸化物からなる発熱材料１２と、前記発熱材料１２を充填した反応容器１３と、前記発熱材料１２を水和反応させる水を反応容器１３に供給し、水和反応後の発熱材料１２を再生することで生じる水を回収する水供給回収部１４と、前記水の供給量制御弁１５と、からなる閉鎖反応部と、前記閉鎖反応部の反応容器１３がエンジンの廃ガス経路１６の周囲に取り外し可能に配置されており、前記廃ガスの熱によって水和反応後の発熱材料１２が再生され、前記反応容器１３の外周面には前照灯のウオッシャー液収納タンクを経由して循環する熱媒体を収める熱媒体収納部１７が外接され、前記発熱材料１２の水和反応によって生じた熱で熱媒体収納部１７内の熱媒体が加熱されるようになっていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反復的に使用可能なアルカリ土類金属酸化物からなる発熱材料を用い、該発熱材料を車両の廃熱を熱源として再生できるようにした車両用加熱システムにおいて、
前記発熱材料を充填した反応容器と、
前記発熱材料を水和反応させる水を反応容器に供給し、水和反応後の発熱材料を再生することで生じる水を回収する水供給回収部と、
前記水の供給量を制御する制御弁と、
からなる閉鎖反応部と、
前記閉鎖反応部の反応容器の外周面には加熱を必要とする車両部品を経由して循環する熱媒体を収める熱媒体収納部が外接されており、前記発熱材料の水和反応によって生じた熱で熱媒体収納部内の熱媒体が加熱されるようになっていることを特徴とする車両用加熱システム。
【請求項２】
閉鎖反応部の反応容器がエンジン又は廃ガス経路の周囲に取り外し可能に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用加熱システム。
【請求項３】
閉鎖反応部の反応容器内に不活性ガス又は窒素ガスが充填されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用加熱システム。
【請求項４】
反応容器内には熱電対が配置されており、前記熱電対によって測定された温度に応じて制御弁が開閉し前記反応容器に供給される水量が調整されるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用加熱システム。
【請求項５】
熱媒体が、希ガス、アンモニア、フロン及び窒素ガスから選ばれる熱媒体ガスであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用加熱システム。
【請求項６】
車両部品が、前照灯、バックライト、方向指示器、ヘッドライト、フェンダライナー、タイヤハウス、グリル、バンパー、ボンネット、ドア、ステアリング、シフトレバー、ダッシュボード、シート、ヘッドレスト、ドアトリム、触媒装置及びエンジンクーラントの中から選ばれるいずれか１種若しくは２種以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用加熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車、バス、トラックなどの車両用加熱システムに関する。特には−１０℃を下回る寒冷地において、前照灯やフェンダーライナーなどの車両部品に雪や氷が付着していても、速やかにこれを取り除くことができる車両用加熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば−１０℃を下回るような寒冷地の冬道を走行していると、タイヤハウスの内側面に雪（氷）が結氷していき、そのまま放っておくと、タイヤハウス内に貯まった雪（氷）の塊がタイヤに接触してロックし、ハンドルが切れなくなる恐れが生じる。
【０００３】
このため、通常、２〜３時間毎に車を止めてタイヤハウス内の雪（氷）の塊を落とす必要がある。気象状況によっては、タイヤハウス内の雪（氷）の塊は１時間程度でハンドル操作に悪影響を及ぼす大きさに成長することがあり、悪天候での路上における雪（氷）の塊の除去作業は重労働であるばかりではなく、大きな危険も伴っていた。
【０００４】
また、タイヤハウス内に生じた雪（氷）の塊は、走行中に振動で後方に脱落することもあり、事故の発生原因ともなっていた。特にトラックなどの大型車両の場合、タイヤハウス内に生じる雪（氷）の塊も大きくなることから、その後方への脱落は大変に危険であった。
【０００５】
一方、車両のグリルやバンパーの開口部に雪（氷）が結氷して堆積した場合、エンジンルーム内に十分な風が入らなくなり、オーバーヒートを引き起こす原因にもなっていた。
【０００６】
このような事情から、車両への雪（氷）の付着を効果的に防止できる装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。この装置は、ホイールハウスに臨むように配置されたフェンダを加熱する加熱手段を備えることを特徴とするものであり、その加熱手段には、エンジンから送り出される当該エンジンの冷却水を利用するものである。
【０００７】
しかしこの装置は、一昼夜駐車場に駐車されていて、冷え切ったエンジンを始動する時には、冷却水自体も冷たく、車両の部品に付着した雪（氷）を速やかに除去することはできなかった。
【０００８】
本発明の第１の目的は、ヘッドライトやフェンダーライナーなどの車両部品に雪や氷が付着していても、速やかにこれを取り除くことができる車両用加熱システムを提供することである。
【０００９】
また、冬季に一昼夜駐車場に駐車されていて、冷え切った車両のエンジンを始動する時にでも、排気ガス用触媒システムやエンジンの冷却水を瞬時に加熱できる加熱システムとして、酸化マグネシウムや酸化カルシウムなどのアルカリ土類金属酸化物を発熱材料として用い、この発熱材料に水を接触させることで該発熱材料を水和反応させて発熱させ、加熱することで再生するようにしたものが提案されている（例えば特許文献２参照）。
【００１０】
しかしこの加熱システムの場合、水和反応後の水酸化物が空気中の炭酸ガスと反応して再生困難な炭酸塩を再生することから、経時と共にアルカリ土類金属酸化物の量が減少し、長期間にわたって該システムを利用できないという技術的課題があった。
【００１１】
本発明の第２の目的は、長期間にわたって利用することができる車両用加熱システムを提供することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−２９７８８２号公報
【特許文献２】特開平７−１８０５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
すなわち本発明は、ヘッドライトやフェンダーライナーなどの車両部品に雪や氷が付着していても、速やかにこれを取り除くことができる車両用加熱システムを提供すること、また、長期間にわたって利用することができる車両用加熱システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明は、反復的に使用可能なアルカリ土類金属酸化物からなる発熱材料を用い、該発熱材料を車両の廃熱を熱源として再生できるようにした車両用加熱システムにおいて、
前記発熱材料を充填した反応容器と、
前記発熱材料を水和反応させる水を反応容器に供給し、水和反応後の発熱材料を再生することで生じる水を回収する水供給回収部と、
前記水の供給量を制御する制御弁と、
からなる閉鎖反応部と、
前記閉鎖反応部の反応容器の外周面には加熱を必要とする車両部品を経由して循環する熱媒体を収める熱媒体収納部が外接されており、前記発熱材料の水和反応によって生じた熱で熱媒体収納部内の熱媒体が加熱されるようになっていることを特徴とする車両用加熱システムをその要旨とした。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、閉鎖反応部の反応容器がエンジン又は廃ガス経路の周囲に取り外し可能に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用加熱システムをその要旨とした。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、閉鎖反応部の反応容器内に不活性ガス又は窒素ガスが充填されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用加熱システムをその要旨とした。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、反応容器内には熱電対が配置されており、前記熱電対によって測定された温度に応じて制御弁が開閉し前記反応容器に供給される水量が調整されるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用加熱システムをその要旨とした。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、熱媒体が、希ガス、アンモニア、フロン及び窒素ガスから選ばれる熱媒体ガスであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用加熱システムをその要旨とした。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、車両部品が、前照灯、バックライト、方向指示器、ヘッドライト、フェンダライナー、タイヤハウス、グリル、バンパー、ボンネット、ドア、ステアリング、シフトレバー、ダッシュボード、シート、ヘッドレスト、ドアトリム、触媒装置及びエンジンクーラントの中から選ばれるいずれか１種若しくは２種以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用加熱システムをその要旨とした。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の車両用加熱システムは、アルカリ土類金属酸化物からなる発熱材料の水和反応によって生じた熱で加熱された熱媒体収納部内の熱媒体が加熱を必要とする車両部品を経由して循環するようになっているので、冬季に一昼夜駐車場に駐車されていて、冷え切った車両のエンジンを始動する時でも、ヘッドライトやフェンダーライナーなどの車両部品に付着する雪や氷を速やかにこれを取り除くことができ、さらに排気ガス用触媒システムやエンジンの冷却水、エンジンに供給されるエアーなども瞬時に加熱することができる。
【００２１】
また本発明の車両用加熱システムは、発熱材料を充填した反応容器、発熱材料を水和反応させる水を反応容器に供給し、水和反応後の発熱材料を再生することで生じる水を回収する水供給回収部及び前記水の供給量を制御する制御弁からなる反応部を閉鎖系としたことで、反応容器内の水和反応後の発熱材料を構成するアルカリ土類金属の水酸化物と空気中の二酸化炭素や炭酸ガスとの接触が抑制され、水酸化物の炭酸化を低減することができる。
【００２２】
また本発明の車両用加熱システムは、反応容器内に不活性ガス又は窒素ガスが充填された形態を採ることもでき、この場合、発熱材料を構成するアルカリ土類金属の水酸化物と二酸化炭素や炭酸ガスとの接触がより効果的に抑制することができ、水酸化物の炭酸化をより一層低減化することができる。
【００２３】
さらに本発明の車両用加熱システムは、反応容器がエンジン又は廃ガス経路の周囲に取り外し可能に配置されている形態を採ることもできる。この場合、エンジン又は廃ガス経路からの廃熱によって発熱材料を構成するアルカリ土類金属の水酸化物の再生ができ、車両の廃熱の有効利用を図ることができる。
【００２４】
反応部を閉鎖系としたり、反応容器内に不活性ガス又は窒素ガスを充填したりしても、発熱材料を構成するアルカリ土類金属の水酸化物の炭酸化を完全に抑えることができず、経時と共に反応容器内の発熱材料の炭酸化が進行し、十分な発熱量が確保できなくなる。しかし、反応容器をエンジン又は廃ガス経路の周囲に取り外し可能に配置するようにした場合には、発熱材料を充填した反応容器毎、新たな発熱材料を充填した反応容器に取り替えることができ、安定的に十分な発熱量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の加熱システムの反応容器をエンジン又は廃ガス経路の周囲に取り外し可能に配置した状態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す加熱システムの要部拡大断面図である。
【図３】本発明の加熱システムを前照灯の加熱に適用した例を示す模式図である。
【図４】本発明の加熱システムをフェンダーライナーの加熱に適用した例を示す模式図である。
【図５】本発明の加熱システムをステアリングの加熱に適用した例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の加熱システムを更に詳しく説明する。本発明の加熱システムは、例えば車両の前照灯、バックライト、方向指示器、ヘッドライト、フェンダ、タイヤハウス、グリル、バンパー、ボンネット、ドア、ステアリング、シフトレバー、ダッシュボード、シート、ヘッドレスト、ドアトリム、触媒装置及びエンジンクーラントの加熱に適用することができる。
【００２７】
本発明の加熱システムは、反復的に使用可能なアルカリ土類金属酸化物からなる発熱材料を用い、発熱材料を車両の廃熱を熱源として再生できるようにしたものである。アルカリ土類金属酸化物としては、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯを挙げることができ、これらの酸化物は、水と反応してそれぞれ水酸化物を生成し、その際、大きな熱エネルギーを発生する。例えばＣａＯが水と反応したとき、６３．６ｋＪ／ｍｏｌの水和反応熱を出し、ＳｒＯが水と反応した場合には、８１．２ｋＪ／ｍｏｌの水和反応熱を出し、ＢａＯが水と反応したときには、１０５．４ｋＪ／ｍｏｌの水和反応熱を放出して激しく反応する（１ｋＪの熱量は、０℃、３ｇの氷を溶かすことができる。
【００２８】
一方、これらのアルカリ土類金属酸化物の水和反応後の水酸化物の分解温度は、例えばＣａ（ＯＨ）２は４８０℃、Ｓｒ（ＯＨ）２は５８０℃、Ｂａ（ＯＨ）２は７３０℃であり、加熱することにより、元の酸化物へと再生することができ、反復的に使用可能な発熱材料として用いることができる。本発明の加熱システムは、これら反復的に使用可能なアルカリ土類金属酸化物を発熱材料とし、その再生に車両の廃熱を熱源として利用したものである。
【００２９】
車両の廃熱としては、エンジンやエンジンからの廃ガスを挙げることができる。従って、このシステムの反応系、具体的には後述する発熱材料を充填した反応容器をエンジン周りやエンジンからの廃ガスの経路周りに配置することで、エンジンやエンジンからの廃ガスの熱を水和反応後の水酸化物からなる発熱材料を再生させる熱源として利用することができるのである。
【００３０】
尚、発熱材料として使用するアルカリ土類金属酸化物としては、アルカリ土類金属酸化物の粉末の他、酸化物の粉末を粒状や板状にプレス成形した成形体を用いることもできる。また、発熱材料として使用する成形体は、水との接触面積を大きくして反応効率を高めるため、多孔質な構造とするのが望ましい。
【００３１】
本発明の加熱システムは、図１及び図２に示すように、上述した発熱材料１２を充填した反応容器１３と、前記発熱材料１２を水和反応させる水を反応容器１３に供給し、水和反応後の発熱材料１２を再生することで生じる水を回収する水供給回収部１４と、前記水の供給量を制御する制御弁１５とからなる反応部１１を有している。この反応部１１は反応容器１３内の発熱材料１２と空気との接触を抑えるために反応部１１の反応容器１３に繋がる水供給回収部１４及び制御弁１５の経路は閉鎖され、空気が出入りできないようになっている。反応部１１を閉鎖系として理由は、アルカリ土類金属酸化物の水和反応後の水酸化物は、空気中の二酸化炭素や炭酸ガスと反応して炭酸化される。例えばＣａ（ＯＨ）２の場合、炭酸化された炭酸カルシウムは、その分解熱が８３７℃であり、その分解は車両の廃熱では不可能である。アルカリ土類金属の水酸化物の炭酸化が進行すれば、その分だけ加熱システムに使用できる発熱材料の量で減り、やがて必要な熱量が確保できず、加熱システムとして機能しないという事態を生じることになるからである。
【００３２】
また反応部１１の反応容器１３内には不活性ガス又は窒素ガスが充填された形態を採ることもできる。この場合、発熱材料を構成するアルカリ土類金属の水酸化物と二酸化炭素や炭酸ガスとの接触がより効果的に抑制することができ、水酸化物の炭酸化をより一層低減することができる。
【００３３】
反応容器１３の大きさや形状、素材は特に限定されず、要求される熱量の大きさ、すなわち発熱材料の量、発熱材料を再生させる熱源とするエンジンやエンジンからの廃ガスの経路周りのスペースの大きさや形状、該反応容器１２を固定する部品の形状などに合わせて適宜決定すれば良い。図１及び図２に示す反応容器１３の場合、エンジンからの廃ガス経路１６、すなわちフロントパイプが繋がるアウタシェル近傍のパイプの外周に取り外し可能に嵌め込むことができるよう筒状の容器とした。また、容器の材質には、発熱材料の発熱ハン反応による高温に晒されても破損したり、変質したりしない金属、オーステナイト系ステンレス鋼などを用いることができる。尚、ＥＶ車の場合、車両からの廃熱としては、モータやバッテリーからの廃熱であるが、その廃熱だけでは再生のための熱源としては不十分であることから、補償用の熱源としてヒータを併用することができる。
【００３４】
この反応容器１３には、反応容器１３内に充填される発熱材料１２を水和反応させる水を供給し、水和反応後の発熱材料１２を再生することで生じる水を回収する水供給回収部１４（水タンク）に循環パイプ１４ａを通じて接続されている。図示の例の場合、水供給回収部１４（水タンク）、並びに水供給回収部１４（水タンク）から反応容器１３に繋がる循環パイプ１４ａ外周は、面状発熱体（図示しない）でカバーされており、冬季の冷気によっても水が凍結しないようになっている。
【００３５】
また、水供給回収部１４（水タンク）から反応容器１３に繋がる循環パイプ１４ａには制御弁１５が配置されており、反応容器１３に供給される水量が制御されている。反応容器１３内には熱電対（図示しない）が配置されており、この熱電対（図示しない）によって測定された温度に応じて制御弁１５が開閉し、前記反応容器１３に供給される水量が調整されるようになっている。
【００３６】
また、閉鎖反応部の反応容器１３の外周面には熱媒体Ｍを収める熱媒体収納部１７が外接されている。そして、反応容器１３内に充填された発熱材料１２が水供給回収部１４（水タンク）から供給された水との接触により生じた水和反応による熱で熱媒体収納部１７内の熱媒体Ｍが加熱されるようになっている。加熱された熱媒体Ｍは、加熱を必要とする車両部品を経由して循環するようになっている。図示の例では、熱媒体Ｍの循環系内にコンプレッサー１８が配置されており、熱媒体Ｍを強制的に循環させるようになっている。
【００３７】
熱媒体Ｍとしては、水、アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコールなどの液状の熱媒体液、希ガス、アンモニア、フロン及び窒素ガスから選ばれる熱媒体ガスなどを用いることができる。車両用の熱媒体Ｍとしては、軽く、１００℃を超える温度にも高温化することができ、しかも循環させ易いという点で窒素ガスなどの熱媒体ガスが好ましい。熱媒体Ｍを循環させる循環パイプ１９には、折り曲げ自在であり、しかも高温に晒されても劣化しにくいものが望ましく、具体的には金属管、耐熱性の塩ビ管などを挙げることができる。またこの循環パイプには、その管周りを断熱材でカバーして断熱効果を高めたものが望ましい。
【００３８】
この熱媒体Ｍを循環させて急速加熱する車両部品としては、例えば車両の前照灯、バックライト、方向指示器、ヘッドライト、フェンダライナー、タイヤハウス、グリル、バンパー、ボンネット、ドア、ステアリング、シフトレバー、ダッシュボード、シート、ヘッドレスト、ドアトリム、触媒装置及びエンジンクーラントのなどを挙げることができる。以下、本発明の加熱システムを適用した車両の前照灯（図３）、フェンダライナー（図４）及びステアリング（図５）について説明する。
【００３９】
図３に示す例では、前照灯２１のウォッシャー液収納タンク２２の外周に反応部１１からの循環パイプ１９（断熱材でカバーされていないもの）を巻き付け、循環パイプ１９内を循環する熱媒体Ｍの熱でタンク２２内のウォッシャー液を加熱するようになっている。そして、この加熱されたウォッシャー液によってウォッシャー液の噴出ノズル２３、ワイパー２４並びに前照灯２１のレンズ部２５が急速加熱され、前照灯２１のレンズ部２５に付着する雪や氷を速やかに取り除くことができるようになっている。
【００４０】
図４に示す例では、フェンダーライナー３１の内周面に貼り合わされる不織布からなるシンサレート３２内に反応部１１からの循環パイプ１９（断熱材でカバーされていないもの）が折り返すように配置されており、循環パイプ１９内を循環する熱媒体Ｍの熱でシンサレート３２を加熱するようになっている。そして、この加熱されたシンサレート３２によってフェンダーライナー３１が急速加熱され、フェンダーライナー３１に付着する雪や氷を速やかに取り除くことができるようになっている。
【００４１】
図５に示す例では、ステアリング４１内に反応部１１からの循環パイプ１９（断熱材でカバーされていないもの）が配置されており、循環パイプ１９内を循環する熱媒体Ｍの熱で冷え切ったステアリング４１を急速加熱されるようになっている。
【００４２】
尚、本発明は、「特許請求の範囲」に記載された範囲で自由に変更して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、例えば車両の前照灯、バックライト、方向指示器、ヘッドライト、フェンダ、タイヤハウス、グリル、バンパー、ボンネット、ドア、ステアリング、シフトレバー、ダッシュボード、シート、ヘッドレスト、ドアトリム、触媒装置及びエンジンクーラントのなどの急速加熱手段として産業上利用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
発熱材料      ・・・１２
反応容器      ・・・１３
水供給回収部  ・・・１４
制御弁        ・・・１５
廃ガス経路    ・・・１６
熱媒体収納部  ・・・１７
水            ・・・Ｗ
熱媒体        ・・・Ｍ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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