(57)【要約】  本発明は、車両の熱機関(７)を加熱するための装置に関し、該装置は、反応流体と発熱反応を誘起可能な反応剤が収容される反応器(３)と、反応剤を反応器(３)に供給するための回路(５)と、反応器(３)と車両の熱機関(７)との間の熱交換回路(８)と、反応剤を再生させるための回路(９)と、を有する。
2015509164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の熱機関(７)を加熱するための装置(２)であって、
反応流体と発熱反応を誘起可能な反応剤を収容する反応器(３)と、
反応流体を前記反応器(３)に供給するための回路(５)と、
前記反応器(３)と車両の前記熱機関(７)との間で熱交換させるための回路(８)であって、前記発熱反応の熱を前記熱機関(７)に移動する前記回路(８)と、
前記反応剤を再生させるための回路(９)と、を有し、
熱交換用の前記回路(８)および反応剤を再生させるための前記回路(９)は独立しており、それぞれ前記反応器(３)内に延伸する部位を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記反応剤はゼオライトであり、前記反応流体は水であることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の装置であって、反応剤を再生させるための前記回路(９)は、前記熱機関の排気系の一部を形成することを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の装置であって、反応剤を再生させるための前記回路(９)は、前記反応器(３)内へ延伸する部位(３３)と平行な、前記反応器(３)を迂回する部位(３４)を有することを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の装置であって、熱交換を行うための前記回路(８)には単一の熱交換流体が流れることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の装置であって、熱交換を行うための前記回路(８)は熱交換器(４３)によって分けられた二つの副回路(４１、４２)を有し、第一の熱交換流体が前記構成部材(７)と前記熱交換器(４３)との間の第一の副回路(４１)を循環し、第二の熱交換流体が前記反応器(３)と前記熱交換器(４３)との間の第二の副回路(４２)を循環することを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の装置であって、前記熱交換流体または一方の前記熱交換流体は前記熱機関の冷却媒体であることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の装置であって、反応流体を供給するための前記回路(５)は、前記反応器内の反応剤に反応流体を供給することを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の前記装置(２)により、車両(１)の前記熱機関(７)を加熱するための方法であって、
反応流体が、前記反応器(３)内で発熱反応をおこすように、前記反応器(３)内の反応剤に対して供給され、
前記発熱反応によって放出された熱が、熱交換用の前記回路(８)により前記熱機関(７)に供給されることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、前記発熱反応の後で、再生流体、具体的には排気ガス、を前記再生回路内で循環させることにより、前記反応剤が再生されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の方法であって、該方法は、前記車両(１)の前記熱機関(７)が始動する時、前記熱機関(７)を加熱するために実施されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項９または１０に記載の方法であって、該方法は、前記熱機関(７)が始動する前に、前記熱機関(７)を加熱するために実施されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の少なくとも一つの構成部材の加熱に関する。本発明は、例えば内燃機関の始動時における熱機関の加熱に適用されるが、これに限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
熱機関の始動時に、熱機関を加熱することによってガソリンの消費量および／または汚染物質の排出量を減少させることができる。また、非常に冷えた状況下において、車両利用者の快適性を改善するため、その熱を客室に供給することもできる。
【０００３】
車両の熱機関を始動時に加熱するための既存の手法としては、例えば、グロープラグの使用、熱機関のカプセル化、熱機関からより良い性能をより素早く得るための空気／燃料混合物の濃縮化、エンジンブロックのベースに取り付けられた加熱用外部要素の利用、エンジンブロックのオイルに浸漬された浸漬ヒーターの利用などがある。
【０００４】
これらの種々の手法は、消費量、および／または、コスト、および／または、耐用年数、および／または、熱機関への熱の伝達効率の点において、実際のところ満足のいくものではない。
【０００５】
さらに、反応溶液と強く発熱反応をおこし、その後再生可能なゼオライトのような反応剤も知られている。
【０００６】
ＥＰ１３９１２３８（特許文献１）に開示されているのは、熱機関の構成部材を加熱するこれらの反応剤を利用可能な装置の例である。この装置においては、発熱反応によって放出された熱の伝達および反応剤の再生はともに、機関冷却媒体の運搬回路によって実施される。しかしこのような流体は高温に対する耐性が低く、またその圧力が過大となるため、この装置は複雑さとコストの点で難がある。さらにまた、冷却媒体が劣化するという大きなリスクがある。
【０００７】
またＥＰ１３３１１１３（特許文献２）により、ゼオライトを用いた車両の客室用空調装置も知られている。ただしこの装置は、機関を加熱する際に、ゼオライトが水と反応するときに生じる発熱反応を利用しているわけではない。
【０００８】
車両の構成部材、特に熱機関を加熱するために、そのような反応剤を用いることを可能とする要求がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】欧州特許出願公開ＥＰ１３９１２３８
【特許文献２】欧州特許出願公開ＥＰ１３３１１１３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、この要求を満たすことであり、本発明はその態様のうちの一つに基づき特許請求の範囲に記載されるように、車両の少なくとも一つの構成部材、具体的には車両の熱機関、を加熱するための装置によってこの目的が達成される。この装置は、
反応流体と発熱反応を誘起可能な反応剤を収容する反応器と、
反応流体を反応器に供給するための回路と、
反応器と車両の構成部材との間で熱交換を行わせるための回路と、
反応剤を再生するための回路と、を有し、
熱交換のための回路および再生のための回路は独立しており、それぞれ反応器内まで延びる部位を有している。
【００１１】
この反応器は、それぞれ独立した役割をもつ三つの流体を受け入れる「三流体」反応器といえる。三流体とは、すなわち、
反応剤と反応する反応流体、
反応によって放出された熱を移動させるために、反応器と被加熱構成部材との間で循環する熱交換流体、および
反応剤と必要に応じて反応流体を再生させる再生流体
である。
【００１２】
上記の三つの回路は独立していてもよく、すなわち共通の部分はなくてもよい。従って、これらの回路はそれぞれ、実現が要求される機能のうち、一つあるいは複数の機能に寄与するものとすることができる。
【００１３】
熱交換用回路は被加熱構成部材、具体的には熱機関、に対して、特に発熱反応の熱を供給することができる。
【００１４】
本装置の構成は、反応剤の反応による熱の放出、放出熱の被加熱構成部材への供給、および反応剤の再生に適している。
【００１５】
反応剤としてはゼオライト、また反応流体としては水を用いてよい。本発明において「水」という表現は、純水あるいは、水と他の微量成分一種類又は複数種類の混合物、の両方を示すのに使用される。このような混合物の例として、グリコール／水の溶液がある。無水ゼオライトによる水の吸着を含む反応は高発熱性であり、具体的には、ゼオライト１ｋｇ当たり３００ｋＷｈもの高発熱量を有している。
【００１６】
ゼオライトは、反応器内部に積層された球状の形状で存在しているものとすることができる。
【００１７】
ゼオライトは、反応流体との反応前は無水物とすることができる。
【００１８】
反応剤再生用回路は、熱機関の排気系の一部を形成することができる。この場合、再生用回路を通って流れる再生流体は排気ガスで構成される。
【００１９】
排気系はその内部に、バーナー（具体的には、反応器の上流に位置し、排気ガスを再加熱可能なバーナー）を備えていなくてもよい。
【００２０】
再生用回路は、反応器に延伸する部位に対して平行な、反応器を迂回する部位を有していてもよい。
【００２１】
反応流体供給用回路は、凝縮器と、反応器とこの凝縮器を連結する管路を有していてもよい。
【００２２】
また、反応流体供給用回路は、反応流体を収容するのに適した貯留容器（リザーバ）を有していてもよい。この貯留容器は反応器に対して高い位置に配置することができ、これにより重力により貯留容器中に存在する液状の反応流体が反応器内に流れ込むことができ、反応剤に吸着するようになっている。
【００２３】
凝縮器は貯留容器に対して高い位置に配置することができ、これにより凝縮器の中に存在する液状の反応流体が重力により貯留容器内へ流れ込むことができる。
【００２４】
貯留容器と反応器の間の反応流体供給用回路の一部には、発熱吸着反応を起こさせるときに液相の反応流体を流すことができる。また、凝縮器と管路を有する反応流体供給用回路の一部には、反応剤の再生時、反応剤から脱着された反応流体を流すことができる。次いで、特に重力により、反応流体は気相で管路を流れ、凝縮器で凝縮された後、貯留容器に到達する。そのような回路により反応剤と反応流体の両方を再生することができ、その結果、反応剤と反応流体は、構成部材の加熱が必要な際、再度反応するのに適したものとなる。
【００２５】
さらに、凝縮器内の流体が凝縮されることによって生ずる熱は、例えば、車両の車室の加熱に再利用することができる。
【００２６】
反応器と凝縮器の間で気相の反応流体が通る管路は、反応器から垂直に延び、熱源の近傍に位置させることができる。このため、ゼオライトから脱着後この管路を通る反応流体が、凝縮器に到達する前に凝縮されて重力により反応器へ落下するリスクは少ない。
【００２７】
反応剤は、反応器の小室に収容することができる。
【００２８】
この小室は単一のものとすることができる。
【００２９】
貯留容器には、小室内における無水ゼオライトの全質量の２０％に相当する量の反応流体、具体的には水を入れることができる。貯留容器の容積は、構成部材を加熱するのに十分な発熱反応を保証するのに十分な大きさとすることができる。
【００３０】
凝縮器は、ゼオライトの急速な、例えば２０分未満の再生が可能となるような寸法にすることができる。
【００３１】
本発明の一つの例示的実施態様において、熱交換用回路には単一の熱交換流体が流れてもよい。この熱交換流体は、発熱反応が反応器内部で生じた時、そこで熱を吸収し、その熱を構成部材まで移動させる。被加熱構成部材が車両の熱機関であるとき、熱交換流体は冷却媒体、具体的には水である。
【００３２】
この例においては、熱機関の冷却媒体である熱交換流体が反応剤の再生時に反応器内部で高温にさらされるのを防ぐために、反応器内の熱交換用回路の一部を空にするための装置が備えられている。この高温とは実際には１５０℃程度、またはそれ以上であり、熱機関の冷却媒体はそのような温度には適していない。
【００３３】
本発明の他の例示的実施態様において、熱交換用回路は、熱交換器によって分割された二つの副回路を有していてもよい。この熱交換器は、例えば、「積層プレートエンジンオイルクーラー」タイプの熱交換器とすることができる。
【００３４】
この例では、第一の熱交換流体が車両の構成部材と上記熱交換器との間の第一の副回路を循環し、第二の熱交換流体が反応器と上記熱交換器との間の第二の副回路を循環するようにすることができる。この構造により、それぞれの副回路専用に用意され循環する環境にも適した熱交換流体が、それぞれの副回路を流れることとなる。
【００３５】
第一の副回路には、例えば特に被加熱構成部材が熱機関の場合、グリコール／水の溶液が流れ、また第二の副回路には、例えば合成油が流れる。
【００３６】
第二の副回路は、さらに、ポンプを備えていてもよい。
【００３７】
上記の二つの例示的実施態様において、熱交換用回路は、反応器を迂回し反応器内部の回路の前記部分と平行に配置された部分を有していてもよく、また、バルブが、反応器を迂回する前記部分の入口に配置されていてもよい。例えば、このバルブは前記平行な（２つの）部分の間の分岐部の高さに配置された三方弁であってもよく、この三方弁の状態に応じて、熱交換流体を上記回路の平行な部分の一方または他方に導くことができ、あるいはこれらの部分のそれぞれに導くようにしてもよい。
【００３８】
反応流体供給用回路は、バルブ、具体的には三方弁、の内部を介して反応器の内部と連通していてもよい。このバルブにより、貯留容器の液相の反応流体を反応剤供給用回路から反応器へ供給してもよく、供給しなくともよい。また、このバルブにより、反応器の気相の反応流体を上記供給回路の管路へ供給してもよい。
【００３９】
再生用回路はさらに、状態により反応器を迂回する部分を介して流体を循環させる、あるいは循環させないようなバルブを有していてもよい。必要に応じて、再生用回路の他のバルブの状態により、反応器内に配置された再生用回路の部分へ再生流体を導入するよう制御してもよい。
【００４０】
構成部材と反応器間の熱交換用回路は、反応器内部の上流にバルブを備えていてもよい。このバルブの状態によって上記反応器内における熱交換流体の循環を制御する。
【００４１】
反応流体と反応剤を反応させて発熱反応をおこすときは、供給用回路のバルブ（弁）を制御して、反応流体が重力により貯留容器から反応器へ流れるようにし、かつ、この反応流体が管路を通り凝縮器へ流入しないようにしてもよい。熱交換流体が反応器内の上記回路の一部へ流入するか否かは、熱交換用回路のバルブの状態により制御することができる。この熱交換用回路のバルブの状態は、反応器内部を加熱するときの熱交換流体の量や、例えば加熱する車両構成部材の数、および／またはその性質、に従い制御してもよい。
【００４２】
反応器を迂回する部分への再生流体の流れを制御する再生用回路のバルブは、発熱反応がおこったときに、開弁、または閉弁することができる。バルブが開弁するときは、完全に開弁してもよいし、不完全でもよい。
【００４３】
反応剤を再生させるときには、供給用回路のバルブを制御し、気相の反応流体を管路を通り凝縮器へと流れさせ、かつ、気相の反応流体が反応器から貯留容器へ直接流れないようにすることができる。熱交換流体が反応器へ流れ込むことを制御するこの熱交換用回路のバルブは、このとき閉弁していてもよく、閉弁していなくてもよい。例えば、単一の熱交換流体が熱交換用回路内を循環しているとき、このバルブは、熱交換流体の劣化を防止するため閉弁することができる。逆に、反応器内を第二の熱交換流体が流れているとき、このバルブは、この第二の熱交換流体の循環を可能とし、かつ、この第二の熱交換流体が局所的に加熱されるのを防止すため、開弁することができる。
【００４４】
再生流体が反応器を迂回する部分へ流れることを制御する再生用回路のバルブは閉弁することができる。場合により、この再生用回路のバルブは、反応器内部の温度を制限するため、反応剤の再生時に全開または部分的に開弁してもよい。
【００４５】
反応流体が貯留容器に貯留されたとき、供給用回路のバルブは、反応流体が貯留容器を流出することができないように制御してもよく、また、熱交換用および再生用の上記バルブを開弁してもよい。
【００４６】
反応器の内部において熱交換用回路の一部は、複数の第二の管路の形態、あるいは場合により第二の管路の集合体からなるようにすることができ、再生用回路の一部は、複数の第一の管路の集合体の形態で存在するようにすることができる。
【００４７】
第一と第二の管路は、反応器の内部に本質的に平行に延在させることができる。
【００４８】
反応剤を収容する小室を、反応器を通る上記管路の間の間隙によって形成することができる。
【００４９】
また、他の態様による本発明の目的として、上記にて定義された装置により車両の少なくとも一つの構成部材を加熱するための方法を有し、この方法において、
反応器内で発熱反応を発生させるように、反応流体を反応器内の反応剤に対して供給し、
上記発熱反応によって放出された熱が、熱交換用回路により構成部材に供給される。
【００５０】
この方法は、再生流体、具体的には排気ガス、を再生用回路内で循環させることにより、反応剤を再生させる段階を含んでいてもよい。
【００５１】
構成部材は、次のうちの少なくともいずれか一つとすることができる：車両の熱機関、変速機、霜取り装置、空調用および／または客室の加熱用の装置、車両の窓を清掃する／拭く装置、または車両のバッテリ。
【００５２】
この方法は、熱機関の始動時に、具体的には、熱機関を加熱するために実施することができる。
【００５３】
バリエーションとして、この方法は機関の始動前に実施することができる。この場合、機関は、必ずしも熱機関である必要はない。この方法は、車両の利用者によってなされる指示に応じて実施されてもよいし、あるいは、例えば車両のドアの解錠、イグニッションキーの挿入、車両のドアの開放、のような利用者の部位に対する動作を検知した後に自動的に行われてもよい。
【００５４】
このような方法によって車両のある構成部材に対してプレコンデショニングができる。このプレコンディショニングによって、例えば、車両の窓の霜取り、または変速機内の潤滑油の加熱ができる。このプレコンデショニングにより、上記に加えてあるいはその代わりに、機関内の潤滑油または水、および／または、車両の客室、および／または、車両の窓を清掃する／拭くための製品を加熱できるようにしてもよい。
【００５５】
加熱装置に関連する上記のすべてのあるいはいくつかの特徴は、上記加熱方法に適用することができる。
【００５６】
また、本発明は、他の態様に基づく対象として、少なくとも一つの構成部材を加熱するための装置を有しており、該装置は、
反応流体と発熱反応をおこす反応剤を内部に収容する反応器と、
反応流体を反応器に供給するための回路と、
反応器と車両構成部材との熱交換のための回路と、
反応器を通る部位、およびそれに平行であって反応器を迂回する部位を備えた反応剤の再生回路と、を有する。
【００５７】
該方法に関連する上記のすべての、あるいは幾つかの特徴は、上記装置に適用可能である。
【００５８】
本発明の限定されない例示的実施態様を熟読し、添付の図面を詳細に見ることによって、本発明はより深く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の例示的実施態様による装置が一体化された車両を概略的に示す図である。
【図２】本発明の第一の例示的実施態様による装置を概略的に示す図である。
【図３】図２の装置の詳細を示す図である。
【図４】本発明の第二の例示的実施態様による装置を概略的に示す図である。
【図５】図４の装置の詳細を示す図である。
【図６】反応器の一例の端部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
図１には、本発明の例示的実施態様による加熱装置２が一体化された車両１が示されている。加熱装置２は、反応剤が収容された反応器３と、反応剤と発熱反応をおこす反応流体を反応器３に供給するための回路５と、反応器３と車両１の構成部材７との間で熱交換を行い構成部材７を加熱するための回路８と、反応器３内部の反応剤を再生させるための回路９と、を備えている。
【００６１】
下記において説明する例では、反応剤はゼオライトであり、反応流体５はグリコール／水の溶液である。また、ここで説明する例では、再生回路９に排気ガスからなる再生流体が流れ、再生回路９は、車両の内燃機関の排気系の一部を成している。しかし本発明はこれらの例に限定されない。
【００６２】
説明の例では、車両の構成部材７は車両用の内燃機関である。この場合、加熱装置２は、始動時に内燃機関７を加熱するのに使用される。
【００６３】
ここに記載しないバリエーションにおいて、加熱装置２は、機関の始動時以外のときに、車両の一つあるいは複数の構成部材を加熱するために使用してもよい。加熱装置２は、例えば、機関の始動前に一つまたは複数の構成部材を加熱し、この構成部材７に対してプレコンデショニングを行ってもよい。
【００６４】
このプレコンデショニングは、利用者が車両を始動させる前に、例えば、加熱装置２用の解除ボタンを押すことによって、車両の利用者の指令により行われる。バリエーションとして、このプレコンデショニングは、例えば、利用者が車両に入ったことを検知して、具体的には、イグニッションキーの挿入、ドアの解錠、またはドアの開放を検知して、自動的に発生する指令によって行われる。
【００６５】
このようなプレコンデショニングにおいて、加熱装置２は機関を始動する前に、窓（例えば車両１のフロントガラス）から霜を取るための装置に、あるいは、具体的にはオイルを加熱するため車両の変速機に、あるいは車両の一人のまたは複数の利用者を快適にするため車両の客室に、熱を供給してもよい。
【００６６】
本発明による加熱装置２の多数の例について、図２〜図５を参照してより詳細に説明する。
【００６７】
反応器３は、ここに記載される例において、円筒体の形状をなし、この円筒体は、長手軸Ｘを有し、この長手軸Ｘに対して直交する断面が円形をなしている。反応器３は筐体を有し、その内部には各回路５、８、９によって運ばれた流体が入る。
【００６８】
反応器３の筐体内部に配置された小室には反応剤が収容される。この反応剤は説明の例ではゼオライトである。小室には、例えば数ｋｇのゼオライト、具体的には２ｋｇのゼオライトが収容される。この２ｋｇのゼオライトは、説明の例においては、小室内に球状で積み重ねられている。
【００６９】
反応流体の供給回路５は、説明の例では、貯留容器１３と凝縮器１４を有している。この供給回路５は、ここで説明の例では反応器３に対して垂直に配置されており、反応器３の真上に、あるいは反応器３に対して斜めに配置されている。
【００７０】
反応流体の供給回路５は、筐体内部へのアクセスポイント１２を介して小室と連通している。このアクセスポイント１２と供給回路５の間に三方弁１６を配置することができる。
【００７１】
この三方弁１６の通路の一つは凝縮器１４に連結された管路１７と連通しており、この三方弁１６の別の通路は貯留容器１３に連結された管路１９と連通しており、この三方弁１６の第三の通路はアクセスポイント１２と連通している。
【００７２】
管路１７は、垂直に延在してもよく、また、車両の加熱源に沿って配置されてもよく、配置されなくてもよい。
【００７３】
凝縮器１４と貯留容器１３の寸法は、反応流体とゼオライトとの反応が起こるように、反応流体の体積の関数としてよい。凝縮器の寸法はさらに、ゼオライトが一定時間（例えば２０分未満）で再生可能となるような凝縮力を有するようにしても良い。
【００７４】
貯留容器１３は、例えば反応器３内に収容される無水ゼオライトの２０％質量に相当する量の液体が収容できる容積を有している。
【００７５】
下記にて理解されるように、説明の例ではグリコール／水の溶液からなる反応流体５は、気相で管路１７を循環し、液相で管路１９を循環する。
【００７６】
反応器３と構成部材７との間で熱交換を行う回路８は、以下説明の例では、反応器３へ延伸する部位を有している。この部位は、例えば、筐体内で完全に対向する二つのアクセスポイント２０間に延在しており、一方のアクセスポイント２０はこの部位の反応器への入口を形成し、他方のアクセスポイント２０は、この部位の出口を形成している。
【００７７】
図６に示すように、アクセスポイント２０は、反応器３の長手方向端部の位置に配置されている。長手方向端部の位置において、筐体の内部は、２つの壁２３、２４によって３つの領域に分割されている。２つの壁２３、２４は反応器の長手軸Ｘに対して平行に延びている。第一の壁２３は、反応器３からの熱交換流体の出口を形成するアクセスポイント２０と連通する第一の領域２６を外部から包囲している。第一の壁２３の半径方向の外側における第二の壁２４は、第三の領域２７を内部に限定している。第三の領域２７は、反応器３内の熱交換流体の入口を形成するアクセスポイント２０と連通している。
【００７８】
第二の領域２８は、第一の壁２３と第二の壁２４の間にある。この第二の領域は、どちらのアクセスポイント２０とも連通しておらず、また、そこには熱交換流体は存在しない。
【００７９】
図６の例では、第一の領域２６は熱交換流体のための出口ヘッダーを形成しており、第三の領域２７は、熱交換流体のための入口ヘッダーを形成している。第二のパイプからなる複数のバンドが、第三の領域２７と連通する孔３０から第一の領域２６と連通する孔３１まで反応器３に沿って延在しており、また、これらのバンドはコイルの形状を有している。
【００８０】
バルブ３２は、入口ヘッダー２７に連結されたアクセスポイント２０の上流に配置されており、このバルブ３２の状態によって反応器３内部の熱交換流体の循環が決定される。図３および図５に示す例では、このバルブ３２はさらに、反応器３を迂回する熱交換用の回路８の部位４０に熱交換流体を導く、あるいは導かないことができる。この部位４０は、さらに、反応器内の部位および反応器３を迂回する部位４０が交わる場所の近くに逆止弁３９を有している。
【００８１】
入口ヘッダー２７の上流にあるアクセスポイント２０で流入する反応流体は、外気温度と相関する温度を有している。下記にて説明する例において、入口ヘッダー２７の上流の反応流体の温度は、−７℃、０℃、２０℃であるが、これらの値に限定されない。出口ヘッダー２６の下流のアクセスポイント２０を通る熱交換流体の温度は、反応器３の内部で発熱反応が生じているとき、約１１０℃程度である。
【００８２】
図１から理解されるように、交換回路８は、被加熱部位７まで延びている。
ここで検討される例において、再生回路９は、平行な二つの部位３３、３４を有している。部位３３は反応器３を貫通し、部位３４は反応器３を迂回している（この部位を英語で”ｂｙｐａｓｓ”（バイパス、迂回路）と称する）。
【００８３】
この例においてはバルブ３６が部位３４内に配置されており、このバルブ３６の位置に応じて、排気ガスが反応器３を迂回する、あるいは迂回しない。
【００８４】
部位３３は、反応器３を貫通し、二つの長手方向に対向するアクセスポイント３５の間の筐体に至る。これらの二つのアクセスポイント３５の間で、部位３３は、例えば複数の第一のパイプに分割されている。第一のパイプは、反応器３の長手軸Ｘに沿って反応器３を貫通する。
【００８５】
これらの第一のパイプは、図６に示す入口ヘッダー２７または出口ヘッダー２６を貫通する。
【００８６】
反応剤は、熱交換用の回路８の管路と、筐体を通過する再生回路９の管路の間に配置された筐体の間隙に位置し、再生回路９のパイプは筐体を貫通している。これらの間隙は反応器３の小室を形成する。
【００８７】
図２および図３に示す例において、熱交換用の回路８では、単一の熱交換流体が端から端まで流れる。説明の例において、構成部材７は車両１の熱機関であり、熱交換流体は、熱機関の冷却媒体である。熱交換用の回路８は、この場合、ここに図示しない排出装置を備えている。この排出装置は下記にて説明するように、ゼオライトの再生時に熱交換流体が排出ガスと接触することを防止する。例えば冷却流体がグリコール／水の溶液のようなエンジン冷却媒体であるとき、この冷却流体は、１３０℃より高い、あるいははるかに高い温度に耐えるには適していない。しかしながら、再生回路９の部位３３を流れる排気ガスによって、反応器３内部の温度は１３０℃より高くなりうる。排出装置は、このとき、反応器内部に存在しうる熱交換流体の劣化を防止する。
【００８８】
バルブ３２は三方弁であり、その状態に応じて、熱交換流体を反応器３に到達させる。あるいは、反応器３を迂回する熱交換用回路８の部位４０に到達させる。熱交換用の回路８を循環する流体を再度熱する必要が全く、あるいはほとんどない場合には、バルブ３２においては、すべての、あるいは一部の熱交換流体が熱交換用の回路８の一部を循環し、反応器３を回避する状態となる。
【００８９】
図４および図５を参照して説明する加熱装置が上述の加熱装置と異なる点は、熱交換用回路８が二つの副回路４１、４２に分割され、それぞれに個別の熱交換流体が流れる点である。
【００９０】
二つの副回路４１、４２は、それぞれ同じ熱交換器４３を通過している。
【００９１】
第一の回路４１は、第一の熱交換流体を熱交換器４３と機関７の間で循環させる。それに対して、第二の回路４２は、第二の熱交換流体を熱交換器４３と反応器１の間で循環させる。第二の熱交換流体と第一の熱交換流体との熱交換が、熱交換器４３内で行われる。
【００９２】
ここで検討する例において、第一の熱交換流体はエンジン冷却媒体（例えばグリコール／水の溶液）であり、第二の熱交換流体は、合成油、例えばＴｏｔａｌ（トタル）社が販売するＪａｒｙｔｈｅｒｍ（登録商標）タイプのものである。この合成油は、排気ガスが反応器３を流れるときに反応器３の内部で達する高温に、実際耐えるものである。
【００９３】
また、ここで検討する例において、第二の副回路４２はポンプ４５を有する。このポンプ４５は、第二の熱交換流体が反応器の内部でよどみ、局部的に泡立ちが発生するのを防止するように、第二の熱交換流体の循環を促進する。
上記の加熱装置２の運転サイクルの例について、図１〜図６を参照して説明する。この例における運転サイクルには、ゼオライトと水の発熱反応段階、ゼオライトと水の再生段階、および休止段階とがある。
【００９４】
ゼオライトと水を反応させるとき、三方弁１２は、貯留容器１３内の液体の水が反応器３へ移動することのみを可能とする状態となる。この段階の間、バルブ３２の状態は、所定量の熱交換流体を通過させるために制御される。あるいは必要であれば、第二の熱交換流体を反応器３へと通過させるために制御される。
【００９５】
バルブ３６は：
−  閉弁された場合、排気系にある排気ガスが反応器を通過する。これにより、次の段階であるゼオライト再生段階の時間を短くできる。これは、反応器３内部の温度がより速やかに上昇するからであり、また、その結果として、ゼオライトによって吸収される水がより少なくなるからである。このようにして、次の再生段階で脱着される水がより少なくなり、ひいては再生段階がより短縮される。
−  また、損失を少なくするために開弁された場合、排気系にある排気ガスは部位３３と部位３４とに分かれる。
【００９６】
この段階の間、水が重力により貯留容器１３から反応器３へと流れ、ここで無水ゼオライトによって吸収される。大容量のゼオライト（約３００ｋＷｈ/ｋｇ程度のゼオライト）により、反応器３内で高発熱反応がおこる。この段階は約２分間続き、この間の反応により約１５ｋＷ程度のエネルギーが放出される。
【００９７】
この段階の間、凝縮器１４は圧力が低下する。また管路１９を介して凝縮器から出る水は低温であり、外部温度に応じて例えば約−７℃、０℃、２０℃程度である。また、この段階の間、反応器３内部の温度は約１５０℃程度であり、反応器３内部の圧力は反応が進むにつれて上昇する。熱交換回路８の部位の出口における流体の温度は約１１０℃であり、一方、この部位への入口における温度は−７℃、０℃、あるいは２０℃である。
【００９８】
反応器３からの出口における熱交換流体（必要に応じて第二の熱交換流体）は、熱交換回路８を通って機関７に到達する。また必要に応じて、その熱を機関７まで循環する第一の熱交換流体に付与する。その後、その熱は機関７まで伝達されて、機関７を再度加熱する。
【００９９】
この段階の最後には、はじめから貯留容器１３内に収容されていたすべての水がゼオライトに吸収される。
【０１００】
ゼオライトと水を再生させるときには、加熱装置２のバルブ１２、３２、３６は次のように制御される。バルブ１２は、反応器３と、凝縮器１４に連結された管路１７との連通を可能とし、反応器３と、貯留容器１３に連結された管路１９との連通を不可能とする状態となる。バルブ３２は、熱交換流体が反応器３を通過することを防止する状態となる。必要に応じて、この熱交換流体は排出装置を介して排出される。バルブ３２は必要に応じて、再生過程において反応器３を迂回する部位４０に熱交換流体を循環させる。
【０１０１】
バルブ３６は閉じることができ、そうすると、排気ガスは反応器３の内部における部位３３だけを流れる。バリエーションとして、バルブ３６は、反応器３内の温度が過剰に高温になることを避けるために開弁されてもよい。
【０１０２】
この段階の間、排気ガスが反応器３内部の温度を上昇させる。圧力が上昇し、ゼオライトの孔から水が脱着される。この水は前の段階の終わりに存在していたものである。気相で脱着された水は、管路１７に到達した後、凝縮器１４まで上昇し、凝縮され、ついで貯留容器１３内へと流れて貯留される。この再生段階は約２０分間続く。水の凝縮によって熱が発生し、この熱を利用して車両の客車を加熱できる。
【０１０３】
再生段階の間、脱着水の温度は約１１０℃であり、凝縮器内で凝縮された水の温度は４０℃である。凝縮器１４内部の全圧は、約７０ミリバールであり、水の分圧はその時点で約７０ミリバールである。反応器３内部の温度は約２５０℃であり、反応器３内部の全圧は約７０ミリバールである。また、水の分圧はその時点で７０ミリバールである。
【０１０４】
第一のバリエーションにおいて、再生段階の間、脱着水の温度は約１１０℃であり、凝縮器内で凝縮された水の温度は２０℃であり、凝縮器１４内部の全圧は、約３０ミリバールである。水の分圧はその時点で約３０ミリバールである。反応器３内部の温度は約２５０℃である。反応器３内部の全圧は約３０ミリバールである。また、水の分圧はその時点で３０ミリバールである。
【０１０５】
第二のバリエーションにおいて、再生段階の間、脱着水の温度は約１１０℃であり、凝縮器内で凝縮された水の温度は１０℃であり、凝縮器１４内部の全圧は、約１０ミリバールである。水の分圧はその時点で約１０ミリバールである。反応器３内部の温度は約２５０℃である。反応器３内部の全圧は約１０ミリバールである。また、水の分圧はその時点で１０ミリバールである。
【０１０６】
再生段階の最後に、加熱装置２は停止する。停止時には加熱装置のバルブ１２、３２、３６は次の状態となる。
【０１０７】
バルブ１２は、反応流体の供給回路５と、反応器３との間のすべての連通を防止する。バルブ３２は、熱交換流体（必要に応じて、第二の熱交換流体）の反応器３内部における循環を可能とする。バルブ３６を開弁して、すべての、あるいは一部の排気ガスが反応器３を迂回するようにする。
【０１０８】
停止段階の間、凝縮器内の水の温度は約２０℃まで下がり、凝縮器１４内の全圧、および凝縮器内の水の分圧は約２０ミリバールに低下する。反応器３内の温度は約２０℃である。反応器３内部の全圧および反応器内部の水の分圧は０.１ミリバールより低い。
【０１０９】
上記の第一のバリエーションにおいては、この停止段階の間に、凝縮器内の水の温度は約０℃まで下がり、凝縮器内の全圧および凝縮器１４内の水の分圧は８ミリバールに低下する。反応器３内の温度は約０℃である。反応器３内部の全圧および反応器内部の水の分圧は０.１ミリバールより低い。
【０１１０】
上記の第二のバリエーションにおいては、停止段階の間に、凝縮器内の水の温度は約−７℃まで下がり、凝縮器１４内の全圧および凝縮器内の水の分圧は２ミリバールに低下する。反応器３内の温度は約−７℃である。反応器３内部の全圧および反応器内部の水の分圧は０.１ミリバールより低い。
【０１１１】
本発明は上記の例に限定されない。
【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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【図６】
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【国際調査報告】
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