(57)【要約】      （修正有）【課題】運転コストが掛からずに、また、破損の恐れがなく、ファン能力の増加が不要な自動車暖房用補助熱源装置を提供する。【解決手段】自動車暖房装置は、エンジンの冷却水を利用して空気と熱交換を行うヒーターコアと、空気をヒーターコアを通過させて車室内に送るファンと、ヒーターコアの風下側に設けられた補助熱源装置5とを備えている。補助熱源装置5は、通風間隙を有しヒーターコアの風下側に配置される容器１１と、容器11の通風間隙に配置されたフィン15と、容器11に内封された過冷却状態の潜熱型蓄熱材14と、潜熱型蓄熱材14に衝撃を付与する衝撃発生器16とを備えている。【選択図】図２
2019093773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの冷却水を利用して空気と熱交換を行うヒーターコアと、空気をヒーターコアを通過させて車室内に送るファンとを備えている自動車暖房装置に設けられる補助熱源装置であって、
補助熱源装置は、通風間隙を有しヒーターコアの風下側に配置される容器と、容器の通風間隙に配置されたフィンと、容器に内封された過冷却状態の潜熱型蓄熱材と、潜熱型蓄熱材に衝撃を付与する衝撃発生器とを備えていることを特徴とする自動車暖房用補助熱源装置。
【請求項２】
容器は、タンクと、タンクに連通し隣り合うもの同士の間に通風間隙が形成されるようにタンクに固定された複数のチューブとからなることを特徴とする請求項１の自動車暖房用補助熱源装置。
【請求項３】
衝撃発生器は、タンク外面に固定された電磁石と、タンク内に配されて電磁石に吸引されることでタンク内面に衝突する磁石または磁性体からなる衝突部材とを備え、電磁石がオンとされることによって衝突部材がタンクに衝突して衝撃を発生するものであることを特徴とする請求項１または２の自動車暖房用補助熱源装置。
【請求項４】
衝撃発生器は、タンク内に配されたプロペラと、タンク外に配されてプロペラを回転させるモータとを備え、モータがオンとされることによってプロペラが潜熱型蓄熱材を撹拌して衝撃を発生するものであることを特徴とする請求項１または２の自動車暖房用補助熱源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、乗用車、トラックなどの自動車暖房用補助熱源装置に関し、特に、エンジン始動直後の暖房性能を向上させるための自動車暖房用補助熱源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車（水冷のエンジン自動車）では、通常、エンジンで暖められた冷却水と空気とが熱交換を行うヒーターコアが使用されている。自動車のエンジン始動時には、エンジンが冷えているため、エンジンを熱源とするヒーターコアは機能しない。そのため、乗員は寒いのを我慢し、エンジンが暖機するのを待つ必要があった。
【０００３】
エンジン始動直後の暖房性能を向上させた自動車の暖房装置として、特許文献１には、蒸気圧縮式冷凍サイクルを備えた熱交換器に、補助熱源装置としてのＰＴＣヒータを追加したものが提案されている。また、特許文献２には、ヒーターコアのフィンの一部を蓄熱材を内封した容器に置き換えた自動車暖房装置が提案されている。
【０００４】
特許文献１のものでは、補助熱源装置としてのＰＴＣヒータが電力を消費するため、運転コストが掛かるという問題があった。また、特許文献２のものでは、蓄熱材の発熱による熱膨張により、自動車暖房装置が破損するという問題や、フィンに置き換えられた容器が通風間隙を塞ぐため、通風させるファン能力を増加させる必要があるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２１８９０８号公報
【特許文献２】実開平２−５４０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明の目的は、上記問題を解決し、運転コストが掛からずに、また、破損の恐れがなく、ファン能力の増加が不要な自動車暖房用補助熱源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。
【０００８】
1)エンジンの冷却水を利用して空気と熱交換を行うヒーターコアと、空気をヒーターコアを通過させて車室内に送るファンとを備えている自動車暖房装置に設けられる補助熱源装置であって、
補助熱源装置は、通風間隙を有しヒーターコアの風下側に配置される容器と、容器の通風間隙に配置されたフィンと、容器に内封された過冷却状態の潜熱型蓄熱材と、潜熱型蓄熱材に衝撃を付与する衝撃発生器とを備えていることを特徴とする自動車暖房用補助熱源装置。
【０００９】
2)容器は、タンクと、タンクに連通し隣り合うもの同士の間に通風間隙が形成されるようにタンクに固定された複数のチューブとからなる上記1)記載の自動車暖房用補助熱源装置。
【００１０】
3)衝撃発生器は、タンク外面に固定された電磁石と、タンク内に配されて電磁石に吸引されることでタンク内面に衝突する磁石または磁性体からなる衝突部材とを備え、電磁石がオンとされることによって衝突部材がタンクに衝突して衝撃を発生するものであることを特徴とする上記1)または2)記載の自動車暖房用補助熱源装置。
【００１１】
4)衝撃発生器は、タンク内に配されたプロペラと、タンク外に配されてプロペラを回転させるモータとを備え、モータがオンとされることによってプロペラが潜熱型蓄熱材を撹拌して衝撃を発生するものであることを特徴とする上記1)または2)記載の自動車暖房用補助熱源装置。
【発明の効果】
【００１２】
上記1)〜4)の自動車暖房用補助熱源装置によれば、タンクおよびチューブ内に封入された潜熱型蓄熱材は、衝撃を受けることにより発熱するので、衝撃発生器が衝撃を発生するようにしておけば、補助熱源装置を通過することで空気が暖められ、エンジンの暖機前であっても、車室内に温風を送ることができる。ここで、補助熱源装置で使用される電力は、衝撃発生のためには必要であるが、潜熱型蓄熱材の発熱および潜熱型蓄熱材の過冷却状態への復帰には使用されないため、運転コストが掛からずに、エンジン始動直後の暖房性能を向上させることができる。また、ヒーターコアは、従来と同じものが使用できるので、ヒーターコア自体を変更した場合に起きやすい破損の恐れやファン能力の増加などの新たな問題が生じることもない。
【００１３】
上記2)の自動車暖房用補助熱源装置によれば、通風間隙を有する容器を容易に製作することができる。
【００１４】
上記3)の自動車暖房用補助熱源装置によれば、電磁石の吸引力によって大きな衝撃を発生することができるので、補助熱源装置による暖房を確実にかつ早期に得ることができる。
【００１５】
上記4)の自動車暖房用補助熱源装置によれば、プロペラの回転によって潜熱型蓄熱材に直接衝撃を与えることができるので、補助熱源装置による暖房を確実にかつ早期に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、この発明の自動車暖房用補助熱源装置を備えた自動車暖房装置の全体構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、自動車暖房用補助熱源装置を模式的に示す図である。
【図３】図３は、好ましい衝撃発生器の１例を示す図である。
【図４】図４は、好ましい衝撃発生器の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。以下の説明において、図１の上下を上下、左を前、右を後というものとし、左右は、後方に向かっていうものとする。また、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
【００１８】
自動車暖房装置(1)は、エンジン(2)の冷却水を利用して空気と熱交換を行うヒーターコア(3)と、空気をヒーターコア(3)を通過させて車室内に送るファン(4)と、ヒーターコア(3)の風下側に設けられた補助熱源装置(5)とを備えている。
【００１９】
ヒーターコア(3)は、エンジン自動車でよく用いられているものと同じ構造のもので、アルミニウム製であり、エンジン(2)で暖められた冷却水がヒーターコア(3)内部を通ることで、車室内に送られる空気との熱交換が行われる。
【００２０】
エンジン(2)からヒーターコア(3)への冷却水の供給は、電磁弁(7)が設けられた供給管(6)によって行われ、ヒーターコア(3)からエンジン(2)への冷却水の戻しは、電磁弁(9)が設けられた戻し管(8)によって行われる。
【００２１】
ファン(4)は、ヒーターコア(3)に強制的に風を当てることで冷却水と空気との熱交換を促進させ、温風を車室内に送る。
【００２２】
自動車の暖房を行う際には、エンジン(2)の運転中において、電磁弁(7)(9)を開にして、冷却水を供給管(6)を介してヒーターコア(3)に供給し、ファン(4)を駆動して、車室内に送風する。
【００２３】
エンジン(2)の暖機が完了すると、冷却水はサーモスタットによって一定の温度範囲に保たれる。温風の温度は、ヒーターコア(3)を通過する冷却水の量を制限する流量弁を使用するか、ヒーターコア(3)の通風量を制限する可動式シャッターを使用することで制御される。
【００２４】
ヒーターコア(3)を用いる暖房は、よく知られているように、エンジン(2)の暖機まで暖房が利かないため、エンジン(2)を始動してから暖房が効き始めるまでに時間がかかる。寒冷地仕様が用意される極めて寒冷な地域ではこの欠点が特に顕著となる。
【００２５】
そこで、この自動車暖房装置(1)では、エンジン(2)の暖機が完了するまでの間の暖房用として、補助熱源装置(5)が設けられている。
【００２６】
補助熱源装置(5)は、図２に示すように、左右１対のタンク(12)および複数段のチューブ(13)からなるアルミニウム製容器(11)と、容器(11)内に封入された潜熱型蓄熱材(14)と、潜熱型蓄熱材(14)に衝撃を与えるための衝撃発生器(16)とを備えている。
【００２７】
複数段のチューブ(13)は、左右のタンク(12)に連通しており、上下に隣り合うチューブ(13)間には、フィン(15)が配置されている。上下に隣り合うチューブ(13)間が通風間隙となっており、ヒーターコア(3)を通過した空気は、上下に隣り合うチューブ(13)間を通過することで、潜熱型蓄熱材(14)と熱交換を行う。
【００２８】
潜熱型蓄熱材(14)は、過冷却状態の液体の状態で容器(11)内に封入され、−１０℃程度までの温度では、過冷却状態を維持し、衝撃を受けた場合に、固まりながら瞬時に高熱を発する。そして、固体状態のときに、凝固点以上に加熱されると、液体になり、この後、凝固点以下に冷却されることで、過冷却状態の液体に復帰する。
【００２９】
したがって、エンジン(2)を始動させてすぐの段階でエンジン(2)の冷却水が暖められていない場合、衝撃発生器(16)を作動させて潜熱型蓄熱材(14)に衝撃を与えることにより、補助熱源装置(5)は高温となり、これを通過した空気が暖められて車室内に供給される。
【００３０】
潜熱型蓄熱材(14)の具体例としては、塩化アルミニウム、硝酸リチウム、硝酸ナトリウム等の無機金属塩、エリスリトール、スレイトール等の糖類、水酸化バリウム８水和物等の無機金属塩の水和物等を挙げることができる。
【００３１】
例えば、潜熱型蓄熱材(14)として硝酸ナトリウムを使用する場合、凝固熱が２６４ｋＪ／Ｌ（リットル）なので、例えば１Ｌ封入し、運転初期１０分間暖房に使用すると考えると、２６４／（１０×６０）＝０．４４ｋＷとなり、１００ｍ3／ｈ、０℃の空気を１３．４℃に暖めることができる。
【００３２】
衝撃発生器(16)としては、容器(11)に内封された複数の尖鋭金属片を備えており、エンジン(2)始動時の振動により、容器(11)の壁に複数の尖鋭金属片が衝突することで衝撃が発生するものであってもよく、容器(11)に設けられた電極を備えており、暖房スイッチ操作に伴って電極がオンになることで衝撃が発生するものであってもよい。
【００３３】
好ましい衝撃発生器(16)の例を図３および図４に示す。
【００３４】
図３に示す衝撃発生器(16)は、タンク(12)の外面（図示した例では前面）に固定された電磁石(21)と、タンク(12)の壁を介して電磁石(21)に対向するようにタンク(12)内に配された衝突部材(22)とを備えている。衝突部材(22)は、永久磁石または磁性体からなる環状体とされている。衝突部材(22)は、永久磁石からなることが好ましい。
【００３５】
タンク(12)の壁には、前後にのびるガイド棒（案内部材）(23)の一端が固定されており、衝突部材(22)は、前後移動可能にガイド棒(23)に嵌められている。ガイド棒(23)の他端には、フランジ(23a)が一体に設けられている。
【００３６】
ガイド棒(23)には、衝突部材(22)とフランジ(23a)との間に位置するように、引張コイルばね（付勢部材）(24)が嵌められており、引張コイルばね(24)の一端が衝突部材(22)に固定され、引張コイルばね(24)の他端がフランジ(23a)に固定されている。
【００３７】
衝突部材(22)は、図３（ａ）に示すように、電磁石(21)がオフのときには、引張コイルばね(24)に引っ張られてタンク(12)の壁から離れた待機位置に保持されている。そして、電磁石(21)がオンとされることで、衝突部材(22)は電磁石(21)に吸引され、図３（ｂ）に示すように、タンク(12)の壁に衝突する。引張コイルばね(24)は、伸長することで、衝突部材(22)を待機位置に引き戻そうとするが、電磁石(21)の吸引力は、距離の２乗に反比例して増大し、タンク(12)の壁に大きな衝撃を与える。この後、電磁石(21)がオフとされると、引張コイルばね(24)は、元の長さに収縮し、これにより、衝突部材(22)は図３（ａ）に示す待機位置に復帰する。
【００３８】
前述のように、容器(11)内に封入された潜熱型蓄熱材(14)は、衝撃を受けることにより発熱するので、エンジン始動に伴って電磁石(21)がオンとなるようにしておけば、ヒーターコア(3)を通過した空気は、エンジン(2)の暖機前では暖められていないが、ヒーターコア(3)の風下側に設けられた補助熱源装置(5)を通過することで暖められ、車室内には、エンジン始動後すぐに温風が送られる。そして、固体状態のときに、凝固点以上に加熱されると、液体になり、この後、凝固点以下に冷却されることで、過冷却状態の液体に復帰する。
【００３９】
エンジン(2)が始動してエンジン(2)が暖まると、ヒーターコア(3)による暖房が効き始め、潜熱型蓄熱材(14)の発熱が無くなっても、継続して車室内に温風が送られる。潜熱型蓄熱材(14)は、この温風によって加熱され、固体状態から液体状態へと変化する。そして、エンジン(2)が停止して、温風が送られなくなると、潜熱型蓄熱材(14)は、過冷却状態となり、再びエンジン(2)が始動した際に発熱可能な状態に復帰する。
【００４０】
したがって、補助熱源装置(5)においては、衝撃発生のための電力は必要であるが、衝撃発生後の潜熱型蓄熱材(14)の発熱および潜熱型蓄熱材(14)の過冷却状態への復帰には、電力は使用されないため、運転コストが掛からずに、エンジン始動直後の暖房性能を向上させることができる。
【００４１】
また、ヒーターコア(3)は、従来と同じものが使用でき、ヒーターコア(3)自体を変更した場合に起きやすい破損の恐れやファン能力の増加などの新たな問題が生じることがない。
【００４２】
図４に示す衝撃発生器(16)は、タンク(12)内に配されたプロペラ(31)と、タンク(12)外に配されたモータ(32)とを備えており、モータ(32)がオンとされることでプロペラ(31)が回転するようになされている。
【００４３】
図４に示す衝撃発生器(16)によると、プロペラ(31)の回転によって容器(11)内に封入された潜熱型蓄熱材(14)を撹拌することで潜熱型蓄熱材(14)に直接衝撃を与えることができ、これにより、潜熱型蓄熱材(14)が発熱し、図３に示したものと同様の効果を奏することができる。
【００４４】
上記において、タンク(12)は、左右１対設けられているが、左右いずれか１つとすることもできる。また、左右でなく、上下に１対とすることもできる。上下１対のタンク(12)とした場合、左右に隣り合うチューブ(13)間が通風間隙となり、ヒーターコア(3)の通風間隙に対応させて補助熱源装置(5)の通風間隙を形成することで、通風抵抗を小さくすることができる。
【００４５】
また、衝撃発生器(16)は、図示した１か所だけでなく、２か所以上に設けるようにしてもよい。また、電磁石(21)およびモータ(32)がオンとなるタイミングは、エンジン始動時であってもよいが、エンジン始動後に空調のスイッチが暖房に切り替えられた時であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
この発明による自動車暖房用補助熱源装置は、自動車（水冷のエンジン自動車）の暖房装置の暖房性能向上のために好適に用いられる。
【符号の説明】
【００４７】
(1)：自動車暖房装置
(2)：エンジン
(3)：ヒーターコア
(4)：ファン
(5)：補助熱源装置
(11)：容器
(12)：タンク
(13)：チューブ
(14)：潜熱型蓄熱材
(15)：フィン
(16)：衝撃発生器
(21)：電磁石
(22)：衝突部材
(31)：プロペラ
(32)：モータ
【図１】
2019093773.tif 000003
【図２】
2019093773.tif 000004
【図３】
2019093773.tif 000005
【図４】
2019093773.tif 000006