(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水回路と、
ポンプを有し、冷却水回路の熱媒体の温度より高温の熱媒体を環流させる循環路と、
前記循環路に設けられ前記熱媒体を加熱する熱交換器と、
前記循環路に設けられ前記熱交換器で加熱された熱媒体と熱交換されるヒータコアと、
前記ヒータコアにより暖められた空気を送風するブロアと、
前記ブロアに接続されたバッテリとを備えた車両用暖房装置において、
前記循環路に、温度差発電ユニットを装着し、
前記温度差発電ユニットは、
前記循環路の熱媒体により冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒を冷却水回路の熱媒体により凝縮させる凝縮器とを有する冷凍サイクル系と、
前記冷凍サイクル系に設けられ、前記冷凍サイクル系の蒸発器で蒸発した冷媒の流れで電力を発生させる温度差発電機とを有しており、
前記温度差発電機を前記バッテリに接続した
ことを特徴とする車両用暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンが停止した状態で用いられる車両用暖房装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多くの車両では、エンジンの運転で暖められた温水を熱源として車室内の暖房が図られている。
エンジンの運転中のみならずエンジンの停止中でも、運転者の仮眠時等に車室内を暖房することが要求されている。かかる要求に沿ってヒータコアを用いた車用暖房装置が例えば図４，図５に示すように知られている。
【０００３】
図において、エンジン１の冷却水出口１Ａには第１の温水管２が接続され、エンジン１の冷却水入口１Ｂには第２の温水管３が接続されている。第１の温水管２，第２の温水管３，後述の循環路４の一部で冷却水回路Ｒが形成されている。この冷却水回路Ｒには、エンジン１の冷却された冷却水が供給されるようになっている。第１の温水管２の途中には第１の開閉弁２Ａが設けられ、第２の温水管３の途中には第２の開閉弁３Ａが設けられている。第１の温水管２と第２の温水管３とは循環路４を介して接続されている。
【０００４】
循環路４は、ポンプ５を備え、熱媒体を循流させる閉回路である。
循環路４の途中に熱交換器６とヒータコア７とが装着されている。
循環路４の熱交換器６の出口側６Ｂとヒータコア７の入口側７Ａとの間の部分は、高温側管路８を形成し、循環路４のヒータコア７の出口側７Ｂと熱交換器６の入口側６Ａとの間の部分は、低温側管路９を形成している。
【０００５】
高温側管路８の、第１の温水管２との接続部８Ａと熱交換器６との間の部分８Ｂには、第３の開閉弁８Ｃが設けられている。
低温側管路９の、第２の温水管３との接続部９Ａと熱交換器６との間の部分９Ｂには、第４の開閉弁９Ｃが設けられている。
熱交換器６は熱媒体を加熱するものである。熱交換器６には燃焼式ヒータ１０が取り付けられている。燃焼式ヒータ１０には燃料管１１を介してエンジン１の燃料が蓄えられている燃料タンク１２が接続されている。
【０００６】
ヒータコア７は、熱交換器６の下流に配置され（熱交換器６を基準にした場合）、熱交換器６で加熱された熱媒体と熱交換される。このヒータコア７はエンジン１の運転中にも暖房として用いられる。
ヒータコア７の一側にはブロア１３が配置されている。
ブロア１３は、電動式で、ヒータコア７により暖められた温風空気を車室（図示せず）に送風する。
【０００７】
ブロア１３はバッテリ１４に接続されている。
かかる構成の車両用暖房装置では、次の作用が生じる。
（イ）例えば車両の運転中、第１の開閉弁２Ａ及び第２の開閉弁３Ａは開かれるとともに、第３の開閉弁８Ｃ及び第４の開閉弁９Ｃは閉じられている。第１の温水管２，高温側管路８の接続部８Ａより下流側部分８Ｄ，ヒータコア７，低温側管路９の接続部９Ａより上流側部分９Ｄで暖房用主回路Ｍが形成され、循環路４は形成されていない。
【０００８】
エンジン１により暖められた熱媒体（温水）は、図４中の（イ）で示すように、暖房用主回路Ｍを流れ、ヒータコア７にて熱交換される。ヒータコア７は暖房として用いられる。
ヒータコア７により暖められた空気は、ブロア１３により車室内に供給され、車室内が暖房される。
【０００９】
（ロ）エンジン１の停止中、第１の開閉弁２Ａ及び第２の開閉弁３Ａは閉じられるとともに、第３の開閉弁８Ｃ及び第４の開閉弁９Ｃは開いている。この状態では、暖房用主回路Ｍは形成されず、図４中の（ロ）で示すように循環路４が形成されている。
熱媒体がポンプ５により循環路４中を循環する。熱交換器６に熱媒体（温水）が入る。熱交換器６において、熱媒体（温水）は加熱され、さらに温度上昇する。  そして、ヒータコア７において空気が暖められ、熱媒体は、熱交換により温度が低くなる。
【００１０】
空気は、ブロア１３により、車室内の所定の部分に供給される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の車両用暖房装置にあっては、以下の問題があった。
ブロア１３はバッテリ１４から電力を供給されることにより駆動することから、バッテリ１４はエンジン１を停止した状態において充電されず、所定時間用いると、電力がなくなる。
【００１２】
従って、エンジン１の停止中に車両用暖房装置を用いると、バッテリ１４の電力がなくなるまでの時間が短く、車両用暖房装置の使用時間が短いという問題があった。
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、エンジンを停止した状態で用いてもバッテリの電力がなくなるまでの時間を長くして、使用時間を長くできる車両用暖房装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、冷却水回路と、ポンプを有し、冷却水回路の熱媒体の温度より高温の熱媒体を環流させる循環路と、前記循環路に設けられ前記熱媒体を加熱する熱交換器と、前記循環路に設けられ前記熱交換器で加熱された熱媒体と熱交換されるヒータコアと、前記ヒータコアにより暖められた空気を送風するブロアと、前記ブロアに接続されたバッテリとを備えた車両用暖房装置において、前記循環路に、温度差発電ユニットを装着し、前記温度差発電ユニットは、前記循環路の熱媒体により冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒を冷却水回路の熱媒体により凝縮させる凝縮器とを有する冷凍サイクル系と、前記冷凍サイクル系に設けられ、前記冷凍サイクル系の蒸発器で蒸発した冷媒の流れで電力を発生させる温度差発電機とを有しており、前記温度差発電機を前記バッテリに接続したことを特徴とする。
【００１６】
（作用）
請求項１記載の発明においては、車両用暖房装置はエンジンを停止した状態で以下のように使用される。
ブロアはバッテリから電力を供給されることにより駆動する。このブロアの駆動により、ヒータコアにより暖められた空気が送風される。
【００１７】
バッテリは、エンジンを停止した状態で充電されず、所定時間以上用いると、電力がなくなることから、車両用暖房装置の使用時間が制限されている。
ここで、温度差発電機は、冷却水回路の熱媒体と循環路の熱媒体との温度差を利用して電力を発生させる。この電力はバッテリ，ブロアに供給される。
従って、バッテリの消費時間が長くなり、エンジンを停止した状態での車両用暖房装置の使用時間が長くなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態について説明する。
図１，図２は、本発明の前提となる実施形態を示す。なお、図４，図５に示す従来例と同一の構成部品は同一符号を付してそれらの説明は省略し、相違する点について説明する。
【００２０】
図において、高温側管路８の、熱交換器６と第３の開閉弁８Ｃとの間の部分に、タービン発電機２１からなる発電機が装着されている。
タービン発電機２１は、熱媒体（蒸気）の流れでタービン（図示せず）を回転させ、タービンの回転エネルギーを電力に変換するものである。
タービン発電機２１の一方の端子２１Ａは、配線２２Ａを介してバッテリ１４の(＋)端子１４Ａに接続されている。
【００２１】
タービン発電機２１の他方の端子２１Ｂは、配線２２Ｂを介してバッテリ１４の(−)端子１４Ｂに接続されている。
また、高温側管路８の途中にヒータコア７の近くに温度センサ２３が装着されている。温度センサ２３はコントローラ２４の入力側に接続され、コントローラ２４の出力側は、第１の開閉弁２Ａ及び第２の開閉弁３Ａに接続されている。
【００２２】
コントローラ２４は、例えば高温側管路８を流れる熱媒体の温度が所定の温度より高い場合に、第１の開閉弁２Ａ及び第２の開閉弁３Ａを少し開くように制御する。
【００２３】
次に、車両用暖房装置の（イ）エンジン１の運転中，（ロ）エンジン１の停止中の作用について説明する。
（イ）エンジン１の運転中
エンジン１の運転中は、従来と同様に暖房用主回路Ｍが形成され、循環路４は形成されていない。
【００２４】
エンジン１により暖められた熱媒体（温水）は、図１中の（イ）で示すように、暖房用主回路Ｍを流れ、ヒータコア７にて熱交換される。ヒータコア７により暖められた空気は、ブロア１３により車室内に供給され、車室内が暖房される。
（ロ）エンジン１の停止中
第１の開閉弁２Ａ及び第２の開閉弁３Ａは閉じられるとともに、第３の開閉弁８Ｃ及び第４の開閉弁９Ｃは開いている。この状態では、暖房用主回路Ｍは形成されず、循環路４が形成されている。
【００２５】
熱媒体はポンプ５により循環路４中を循環する。熱媒体は、温水，蒸気の２つの態様がある。
先ず、熱交換器６に熱媒体（温水）が入ると、熱交換器６において、熱媒体（温水）は加熱され、さらに温度上昇し、一部は蒸気になる。熱媒体（温水）は熱交換器６から出ると、蒸気になる。
【００２６】
熱媒体（蒸気）の流れでタービン発電機２１が駆動され、タービン発電機２１から電力が発生する。この電力はバッテリ１４及びブロア１３に供給される。
そして、ヒータコア７において熱交換がされる。すなわち、ヒータコア７における熱媒体（蒸気）により、ヒータコア７の一側の空気が暖められる。熱媒体（蒸気）は、熱交換により、温水に戻り、温度は低くなる。
【００２７】
暖められた空気はブロア１３により、車室内（図示せず）に温風となって供給される。
ここで、ブロア１３はバッテリ１４，タービン発電機２１から電力を供給されることにより、駆動する。エンジン１を停止した状態で、所定時間以上用いると、電力がなくなるが、上述のように、タービン発電機２１により発生した電力がブロア１３及びバッテリ１４に供給される。従って、バッテリ１４の電力がなくなるまでの時間が長くなり、エンジン１を停止した状態での車両用暖房装置の使用時間が長くなる。
【００２８】
そして、温度センサ２３により、高温側管路８の熱媒体の温度が検出され、この温度信号はコントローラ２４に伝達される。コントローラ２４は、例えば高温側管路８を流れる熱媒体の温度が所定の温度より高い場合に、第１の開閉弁２Ａ及び第２の開閉弁３Ａを少し開くように制御する。これにより、循環路４に、エンジン１から冷却水が熱媒体に加えられる。従って、熱媒体（温水）は、若干量温度が下がって暖房に適した温度になる。この結果、暖房に最適な温度の大量の温風を生成することができる。
【００２９】
以上の如き構成によれば、エンジン１を停止した状態でタービン発電機２１の駆動でバッテリ１４及びブロア１３へ電力を供給し、バッテリ１４の寿命を長くし、エンジン１を停止した状態での車両用暖房装置の使用時間を長くできる効果を奏する。
なお、本発明の前提となる実施形態においては、発電機としてタービン発電機２１を採用し、熱交換器６から出た熱媒体（蒸気）でタービン発電機２１を駆動する例を挙げて説明したが、発電機としてタービン発電機２１に代わる水力型発電機を採用し、温水の熱媒体で流体発電機を駆動することもできる。この場合、低温側管路９の途中に水力型発電機を装着し、熱媒体（温水）により水力型発電機を駆動させることもできる。循環路４の熱媒体が比較的低温でも水力型発電機を運転することができる。
【００３０】
図３は、請求項１に係る発明の車両用暖房装置の一実施形態を示す。なお、本実施形態において、本発明の前提となる実施形態と同一の構成部品は同一符号を付してそれらの説明は省略し、相違する点について説明する。
前記循環路４に、温度差発電ユニット３１が装着されている。
【００３１】
温度差発電ユニット３１は、ケーシング３１Ａと、ケーシング３１Ａの内部に設けられて冷媒として比較的低温で沸騰する性質の冷媒（例えばアンモニア）が循環する冷凍サイクル系３２と、ケーシング３１Ａの内部に設けられた高温側タンク３１Ｂ及び低温側タンク３１Ｃとを備えている。高温側タンク３１Ｂは循環路４の途中に配置され、低温側タンク３１Ｃは冷却水回路Ｒに連結した冷却管３６の途中に配置されている。冷却管３６の途中には冷却水供給用のバルブ３６Ａ，サブポンプ３８，バルブ３６Ｂが介装されている。冷却水供給用のバルブ３６Ａ，３６Ｂは、温度差発電機３５を運転する時に開かれ、それ以外の場合は閉じられている。
【００３２】
冷凍サイクル系３２は、循環路４の高温の熱媒体を蒸発させる蒸発器３３と、蒸発器３３で蒸発した低温の熱媒体を冷却管３６の熱媒体を凝縮させる凝縮器３４とを有している。
冷凍サイクル系３２の蒸発器３３から凝縮器３４に至る部分に温度差発電機３５が設けられ、温度差発電機３５は冷凍サイクル系３２の蒸発器３３で蒸発した冷媒で電力を発生させる。
【００３３】
冷凍サイクル系３２の凝縮器３４から蒸発器３３に至る部分にサブポンプ３７が設けられている。
そして、温度差発電機３５はバッテリ１４に接続されている。
しかして、循環路４は、冷却水回路Ｒの熱媒体の温度より高温の熱媒体が環流しており、例えば、冷却水回路Ｒの熱媒体の低温を用い、循環路４の高温の熱媒体を用いることができる。温度差発電機３は冷却水回路Ｒの低温の熱媒体と循環路４の高温の熱媒体との温度差を利用して電力を発生させる。
【００３４】
かかる構成の車両用暖房装置によれば、本発明の前提となる実施形態と同様の作用，効果を奏する。
また、車両用暖房装置は、循環路４の熱媒体が低温でも冷却水回路Ｒと循環路４との温度差を利用することにより温度差発電機３５を運転することができる。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、エンジンを停止した状態でも、冷却水回路の熱媒体と循環路の熱媒体との温度差を利用する温度差発電機により電力を発生させ、発電機からバッテリ，ブロアへ電力を供給し、バッテリの消費時間を長くし、エンジンを停止した状態での車両用暖房装置の使用時間を長くできる効果を奏する。
また、車両用暖房装置は、循環路の熱媒体が低温でも冷却水回路と循環路との温度差を利用することにより温度差発電機を運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の前提となる実施形態を示す構成図である。
【図２】  図１の循環路及びタービン発電機を示す構成図である。
【図３】  請求項１記載の発明に係る車両用暖房装置の一実施形態を示す構成図である。
【図４】  従来の車両用暖房装置を示す構成図である。
【図５】  図４の循環路及びタービン発電機を示す構成図である。
【符号の説明】
１  エンジン
４  循環路
５  ポンプ
６  熱交換器
７  ヒータコア
１３  ブロア
１４  バッテリ
３１  温度差発電ユニット
３２  冷凍サイクル系
３３  蒸発器
３４  凝縮器
３５  温度差発電機
Ｒ  冷却水回路
【図１】
0004078038.tif 000002
【図２】
0004078038.tif 000003
【図３】
0004078038.tif 000004
【図４】
0004078038.tif 000005
【図５】
0004078038.tif 000006