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JPH0788773B2 - Vehicle heating device - Google Patents
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JPH0788773B2 - Vehicle heating device - Google Patents

Vehicle heating device

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JPH0788773B2
JPH0788773B2 JP3198187A JP3198187A JPH0788773B2 JP H0788773 B2 JPH0788773 B2 JP H0788773B2 JP 3198187 A JP3198187 A JP 3198187A JP 3198187 A JP3198187 A JP 3198187A JP H0788773 B2 JPH0788773 B2 JP H0788773B2
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heater
gas
reservoir
heating
heating device
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多津美 荻原
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両の加熱装置に関し、特に水素吸蔵合金を
収容した加熱器で各種の加熱対象(冷却水、オイル、吸
気等々)を加熱するのに適した加熱装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heating device for a vehicle, and particularly to heating various heating targets (cooling water, oil, intake air, etc.) with a heater containing a hydrogen storage alloy. To a heating device suitable for.

〔従来技術〕[Prior art]

最近、水素吸蔵合金(以下、MHという)を活用した各種
のヒートポンプシステムが実用化され、車両のエンジン
や空調装置に適用することが提案されている。(特願昭
59−107073号参照)。
Recently, various heat pump systems utilizing a hydrogen storage alloy (hereinafter referred to as MH) have been put into practical use and proposed to be applied to a vehicle engine or an air conditioner. (Japanese patent application
See 59-107073).

例えば、第9図及び第10図は車両の加熱装置として従来
より提案されている各ヒートポンプシステムを示すもの
で、高温解離型MHを収容した加熱器100、低温解離型MH
を収容した水素貯蔵器101(但し、これは水素タンクで
代用し得る)と、両者を結ぶガス通路102と、制御弁103
とを備えており、更に第10図のシステムでは真空ポンプ
104を有するバイパス通路102aを備えている。
For example, FIGS. 9 and 10 show each heat pump system conventionally proposed as a heating device for a vehicle. The heater 100 accommodates the high temperature dissociation type MH, the low temperature dissociation type MH.
A hydrogen storage device 101 (however, a hydrogen tank can be used instead), a gas passage 102 connecting the two, and a control valve 103.
And a vacuum pump in the system shown in FIG.
A bypass passage 102a having 104 is provided.

例えば、冷寒始動時などにおいてエンジンの排ガス熱
(Q1)で水素貯蔵器101を加熱するとH2ガスが放出さ
れ、加熱器100内のMHはそのH2ガスを貯蔵して発熱しそ
の熱(Q2)で冷却水を加熱することが出来る。ところ
が、上記ヒートポンプシステムを繰返し作動させるため
には加熱器100内のMHの吸蔵されたH2ガスを解離させて
水素貯蔵器101内へ戻すことが必要である。
For example, when the hydrogen storage device 101 is heated by the exhaust gas heat (Q 1 ) of the engine at the time of cold start, H 2 gas is released, and the MH in the heating device 100 stores the H 2 gas and generates heat to generate heat. (Q 2 ) can be used to heat the cooling water. However, in order to repeatedly operate the heat pump system, it is necessary to dissociate the H 2 gas stored in the MH in the heater 100 and return it to the hydrogen storage device 101.

この加熱器100内のMHの再生方法として、(1)第9図
のシステムのように加熱器100内のMHと水素貯蔵器101内
のMHとの水素平衡解離圧を利用する方法、(2)第10図
のシステムのように真空ポンプ104により加熱器100内の
H2ガスを吸引しそのH2ガスを水素貯蔵器101へ戻す方
法、が一般的である。
As a method of regenerating MH in the heater 100, (1) a method of utilizing the hydrogen equilibrium dissociation pressure between the MH in the heater 100 and the MH in the hydrogen storage device 101 as in the system of FIG. ) As in the system shown in FIG.
How aspirated H 2 gas returning the H 2 gas to the hydrogen reservoir 101, but is common.

即ち、第9図のシステムでは、暖機後の冷却水などの熱
(Q3)で加熱器100を加熱するとH2ガスが解離し水素貯
蔵器101へ流入する。このとき、再生のために水素貯蔵
器101を外気等で冷却する(Q4)が必要である。第11図
は、外気温を−25℃として上記ヒートポンプシステムに
おける加熱と再生における温度と水素解離圧の関係を例
示したもので、第12図は加熱器100のMH及び水素貯蔵器1
01のMHの温度の時間変化を例示したものである。
That is, in the system of FIG. 9, when the heater 100 is heated by the heat (Q 3 ) of the cooling water after warming up, the H 2 gas dissociates and flows into the hydrogen storage device 101. At this time, it is necessary to cool the hydrogen storage device 101 with outside air or the like (Q 4 ) for regeneration. FIG. 11 illustrates the relationship between the hydrogen dissociation pressure and the temperature during heating and regeneration in the heat pump system when the outside air temperature is −25 ° C., and FIG. 12 shows the MH of the heater 100 and the hydrogen storage unit 1.
This is an example of the time change of the MH temperature of 01.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記第9図のヒートポンプシステムにおいて、加熱時に
は水素貯蔵器101が加熱され、再生時には加熱器100が例
えば約80℃の冷却水で加熱される一方水素貯蔵器101は
例えば−25℃の外気で冷却されることになる。しかし、
システムが大型化する程加熱器100及び水素貯蔵器101の
MHの熱容量が大きくなることから、再生時加熱器100を
加熱する時間も水素貯蔵器101を冷却する時間も長くな
る。その結果、第11図・第12図から判るようにエンジン
起動後加熱器100が再生完了するまでにかなりの長時間
(第12図の例では約33分)かかることになる。
In the heat pump system of FIG. 9 described above, the hydrogen storage device 101 is heated during heating, and the heating device 100 is heated with cooling water of about 80 ° C. during regeneration, while the hydrogen storage device 101 is cooled with outside air of −25 ° C., for example. Will be done. But,
As the system becomes larger, the heater 100 and hydrogen storage 101
Since the heat capacity of MH increases, the time for heating the heating device 100 during regeneration and the time for cooling the hydrogen storage device 101 also increase. As a result, as can be seen from FIGS. 11 and 12, it takes a considerably long time (about 33 minutes in the example of FIG. 12) until the regeneration of the heater 100 is completed after the engine is started.

従って、このヒートポンプシステムを備えた車両の場
合、かなりの長時間走行しない限り、加熱器100を再生
できないので上記ヒートポンプシステムを繰返し作動さ
せることが出来ないという問題がある。
Therefore, in the case of a vehicle equipped with this heat pump system, the heater 100 cannot be regenerated unless the vehicle runs for a considerably long time, and therefore the heat pump system cannot be repeatedly operated.

これに対して、第10図のシステムの場合、真空ポンプ10
4のシール技術が難しく、真空ポンプ104の作動にエネル
ギを要し、系が複雑化・大型化するという問題がある。
On the other hand, in the case of the system shown in FIG. 10, the vacuum pump 10
The sealing technique of 4 is difficult, energy is required to operate the vacuum pump 104, and the system becomes complicated and large in size.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明に係る車両の加熱装置は、水素吸蔵合金を収容し
た加熱器と、水素ガスを貯蔵した第1貯蔵器とを制御弁
を介して連通連結した車両の加熱装置において、水素吸
蔵合金を収容した第2貯蔵器を設け、加熱器の再生時に
加熱器から低温状態にある第2貯蔵器へ水素ガスを導入
する制御手段を設けたものである。
A vehicle heating device according to the present invention is a vehicle heating device in which a heater containing a hydrogen storage alloy and a first storage device storing hydrogen gas are connected in communication with each other via a control valve. The second storage device described above is provided, and the control means for introducing hydrogen gas from the heating device to the second storage device in the low temperature state at the time of regeneration of the heating device is provided.

尚、上記第1貯蔵器は、水素吸蔵合金にH2ガスを吸蔵さ
せた貯蔵器で構成してもよいし、或いはH2ガスを単に貯
蔵する水素タンクで構成してもよい。
The first storage device may be a storage device in which H 2 gas is stored in a hydrogen storage alloy, or may be a hydrogen tank that simply stores H 2 gas.

〔作用〕[Action]

本発明に係る車両の加熱装置においては、その加熱器を
作動させる場合、先ず第1貯蔵器から加熱器へH2ガスを
供給しH2ガスの吸蔵に伴って加熱器を発熱させる。その
加熱後加熱器を再生するときには加熱器を加熱してその
MHからH2ガスを解離させ、そのH2ガスを低温状態にある
第2貯蔵器へ導入すると、そのH2ガスが第2貯蔵器のMH
に貯蔵されることになる。
In the heating device for a vehicle according to the present invention, when operating the heater, first, the H 2 gas is supplied from the first reservoir to the heater, and the heater is caused to generate heat as the H 2 gas is stored. When regenerating the heater after the heating, heat the heater and
Dissociating H 2 gas from the MH, the introduction of the H 2 gas to the second reservoir in the cold state, the H 2 gas is the second reservoir MH
Will be stored in.

次に第2貯蔵器から第1貯蔵器へH2ガスを戻して完全に
再生し、再び加熱器を作動させるときには上記同様に繰
返えすものとする。
Next, the H 2 gas is returned from the second storage device to the first storage device to completely regenerate it, and when the heater is operated again, it is repeated in the same manner as above.

但し、第2貯蔵器から第1貯蔵器へH2ガスを戻さないで
おいて、再び加熱器を作動させるときには第2貯蔵器を
加熱することによりH2ガスを解離させそのH2ガスを加熱
器へ導入し加熱器を発熱させる。その加熱後加熱器を再
生するときには加熱器を加熱し解離したH2ガスを第1貯
蔵器へ導入させることも有り得る。
However, from the second reservoir to the first reservoir in advance not return the H 2 gas, when operating the heater again heating the H 2 gas to dissociate the H 2 gas by heating the second reservoir Introduce into the heater to heat the heater. When the heater is regenerated after the heating, the heater may be heated and the dissociated H 2 gas may be introduced into the first reservoir.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明に係る車両の加熱装置によれば、以上説明したよ
うに、第1貯蔵器→加熱器→第2貯蔵器→第1貯蔵器、
或いは第1貯蔵器→加熱器→第2貯蔵器→加熱器→第1
貯蔵器、のような順序でH2ガスを移動させることにより
加熱器の再生を短時間で行うことが出来るので、冷寒時
に車両を短時間作動(走行)させるのを繰返すような場
合にも、加熱装置を確実に作動させることが出来る。
According to the vehicle heating device of the present invention, as described above, the first storage device → the heating device → the second storage device → the first storage device,
Alternatively, the first reservoir → heater → second reservoir → heater → first
Since the heater can be regenerated in a short time by moving the H 2 gas in the same order as the storage tank, even when repeatedly operating (driving) the vehicle for a short time during cold weather. The heating device can be operated reliably.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について図面に基いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1実施例) 本実施例は、本発明を自動車のエンジンの冷却水を加熱
する加熱装置に適用した場合のものである。
(First Embodiment) This embodiment is a case where the present invention is applied to a heating device for heating cooling water of an automobile engine.

第1図に示すように、冷寒始動時エンジンEの冷却水を
加熱して暖機を促進するため、エンジンEの冷却水通路
1の途中部にはMH1(第1の水素吸蔵合金)を収容した
加熱器2が外装されている。
As shown in FIG. 1, in order to accelerate the warm-up by heating the cooling water of the engine E during cold start, MH 1 (first hydrogen storage alloy) is provided in the middle of the cooling water passage 1 of the engine E. The heater 2 accommodating is housed outside.

また、エンジンEの排気マニホールド3よりも下流部に
おいて排気通路4には第1バイパス通路4aと第2バイパ
ス通路4bとが設けられ、第1バイパス通路4aにはMH
2(第2の水素吸蔵合金)を収容した第1水素貯蔵器5
が外装されるとともに第2バイパス通路4bにはMH3(第
3の水素吸蔵合金)を収容した第2貯蔵器6が外装され
ている。
A first bypass passage 4a and a second bypass passage 4b are provided in the exhaust passage 4 downstream of the exhaust manifold 3 of the engine E, and the first bypass passage 4a has an MH
1st hydrogen storage device 5 containing 2 (second hydrogen storage alloy)
A second reservoir 6 containing MH 3 (third hydrogen storage alloy) is also mounted on the second bypass passage 4b.

上記加熱器2と第1貯蔵器5と第2貯蔵器6とはガス通
路7で連通連結され、第1制御弁V1・第2制御弁V2・第
3制御弁V3が図示のようにガス通路7に設けられ、排気
通路4と第1及び第2バイパス通路4a・4bには図示のよ
うに通路を開閉するシャッタ弁V4・V5・V6が夫々設けら
れている。
The heater 2, the first storage device 5, and the second storage device 6 are communicatively connected by a gas passage 7, and the first control valve V 1 , the second control valve V 2, and the third control valve V 3 are connected as shown in the figure. provided in the passage 7, the shutter valve V 4 · V 5 · V 6 for opening and closing a passage as shown are provided respectively in the exhaust passage 4 first and second bypass passages 4a · 4b.

更に、第1貯蔵器5及び第2貯蔵器6の外周側を取り囲
むように夫々外気ダクト8・9が設けられ、この外気ダ
クト8・9へは走行風を導入可能で、外気ダクト8・9
の下流端部には夫々シャッタ弁V7・V8が設けられてい
る。
Further, outside air ducts 8 and 9 are provided so as to surround the outer peripheral sides of the first reservoir 5 and the second reservoir 6, respectively, and traveling wind can be introduced into the outside air ducts 8 and 9, and the outside air ducts 8 and 9 can be introduced.
Shutter valves V 7 and V 8 are respectively provided at the downstream end portions of the.

上記冷却水通路1はサーモ弁から分岐してラジエータ
(図示外)をバイパスするバイパス冷却水通路に相当す
るものであり、この冷却水通路1にはウォータポンプ10
と温度センサ11とが介設され、また第2貯蔵器6内のH2
ガス圧を検出する圧力センサ12が設けられており、上記
温度センサ11と圧力センサ12からの信号は夫々図示外の
コントロールユニットへ出力され、上記第1〜第3制御
弁V1〜V3及びシャッタ弁V4〜V8はコントロールユニット
により制御される。尚、第2図は、加熱器2と第1貯蔵
器5と第2貯蔵器6とのH2ガス系統を等価的に図示した
ものである。
The cooling water passage 1 corresponds to a bypass cooling water passage that branches from a thermo valve and bypasses a radiator (not shown). The cooling water passage 1 has a water pump 10
And the temperature sensor 11 are interposed, and the H 2 in the second reservoir 6
A pressure sensor 12 for detecting gas pressure is provided, and signals from the temperature sensor 11 and the pressure sensor 12 are output to a control unit (not shown) respectively, and the first to third control valves V 1 to V 3 and The shutter valves V 4 to V 8 are controlled by the control unit. Note that FIG. 2 is an equivalent illustration of the H 2 gas system of the heater 2, the first reservoir 5, and the second reservoir 6.

上記加熱器2内のMH1は例えばLaNi系の高温解離型のMH
で、第1貯蔵器5内のMH2は例えばLaNi系の低温解離型
のMHで、第2貯蔵器6内のMH3は例えばMmTi系の中温(M
H1及びMH2と比較したときにその中間の温度)解離型のM
Hである(但し、Mmはミッシュメタル)。
MH 1 in the heating device 2 for example L a N i based hot dissociation type MH
MH 2 in the first reservoir 5 is, for example, a La Ni system low-temperature dissociation type MH, and MH 3 in the second reservoir 6 is, for example, a medium temperature (M m T i system).
(Intermediate temperature when compared to H 1 and MH 2 ) dissociated M
H (however, M m is misch metal).

次に、上記加熱装置の作用について説明する。Next, the operation of the heating device will be described.

先ず、冷寒始動時エンジン冷却水を加熱する場合、温度
センサ11からの信号により冷却水温が例えば5℃以下の
ときには、第1・第2制御弁V1・V2及びシャッタ弁V5
V8を開くとともに、第3制御弁V3及びシャッタ弁V4・V6
・V7を閉じる。
First, in the case of heating the engine cooling water at the time of cold start, when the cooling water temperature is, for example, 5 ° C. or lower according to the signal from the temperature sensor 11, the first and second control valves V 1 and V 2 and the shutter valve V 5
Open V 8 and open the third control valve V 3 and shutter valves V 4 and V 6
・ Close V 7 .

従って、外気ダクト8へは外気が流入せず、第1バイパ
ス通路4a内を約200℃の排気が流れるので、第1貯蔵器
5が加熱されそのMH2からH2ガスが解離し、そのH2ガス
がガス通路7を介して加熱器2へ流入しMH1に吸蔵され
る。これによりMH1はH2ガス吸蔵に伴って発熱し、MH1
約2〜3分の間に約50℃に昇温し、(第4図参照)冷却
水が加熱される。一方、この間外気ダクト9へは外気が
流入し、第2バイパス通路4b内を排気が流れないので第
2貯蔵器6は外気温(−20℃)近くまで冷却されてい
る。
Therefore, since the outside air does not flow into the outside air duct 8 and the exhaust gas of about 200 ° C. flows through the inside of the first bypass passage 4a, the first reservoir 5 is heated and the H 2 gas is dissociated from the MH 2 thereof, so that the H 2 2 Gas flows into the heater 2 through the gas passage 7 and is stored in MH 1 . As a result, the MH 1 generates heat as it occludes the H 2 gas, the MH 1 is heated to about 50 ° C. in about 2 to 3 minutes, and the cooling water is heated (see FIG. 4). On the other hand, during this time, the outside air flows into the outside air duct 9 and the exhaust gas does not flow in the second bypass passage 4b, so that the second reservoir 6 is cooled to the outside temperature (−20 ° C.).

上記加熱器2による加熱を約3分間継続後には、シャッ
タ弁V4・V7を開き、第2制御弁V2及びシャッタ弁V5を閉
じる。
After the heating by the heater 2 is continued for about 3 minutes, the shutter valves V 4 and V 7 are opened, and the second control valve V 2 and the shutter valve V 5 are closed.

これにより、加熱器2へのH2ガスの供給を停止し、第1
貯蔵器5の冷却を開始する。
As a result, the supply of H 2 gas to the heater 2 is stopped and the first
The cooling of the reservoir 5 is started.

次に、加熱器2の再生について第3図・第4図を参照し
て説明すると、エンジンEの暖機とともに冷却水温が上
昇し、暖機が略完了して冷却水温が約80℃以上に上昇し
た時点において、第3制御弁V3を開くと、加熱器2内の
MH1から解離したH2ガスが第2貯蔵器6へ供給され、そ
のMH3は外気で冷却されているのでMH3にH2ガスが吸蔵さ
れていく(第3図リセット1)。尚、第3図において、
MH3の再生後、十分冷却されていないときにはリセット
1は0℃付近に向う矢印となる。加熱器2内のMH1から
の解離が終了すると、冷却水温が再び上昇し始めるの
で、その時点において第1制御弁V1及びシャッタ弁V4
V8を閉じるとともにシャッタ弁V6を開く。これにより、
第2貯蔵器6が排気熱で加熱されMH3からH2ガスの解離
が進行し、H2ガス圧が上昇していく。第2貯蔵器6内の
H2ガス圧が約9kg/cm2以上になったときに、第2制御弁V
2を開き、第2貯蔵器6から第1貯蔵器5へH2ガスを供
給し、そのH2ガスをMH2に吸蔵させる(第3図リセット
2)。この間第1貯蔵器5は外気で冷却されているので
H2ガスの吸蔵が進行する。これを約10分間継続すると、
第2貯蔵器6の再生が完了するので、第2・第3制御弁
V2・V3及びシャッタ弁V6を閉じるとともにシャッタ弁V4
・V8を開く。以上の加熱及び再生の制御はコントロール
ユニットにより自動的になされることは言うまでもな
い。
Next, the regeneration of the heater 2 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. As the engine E warms up, the cooling water temperature rises, and the warming up is almost completed, and the cooling water temperature rises to about 80 ° C. or higher. When the third control valve V 3 is opened at the time of rising, the inside of the heater 2
The H 2 gas dissociated from MH 1 is supplied to the second reservoir 6, and the MH 3 is cooled by the outside air, so the H 2 gas is occluded in MH 3 (Reset 1 in FIG. 3). In addition, in FIG.
After the regeneration of MH 3 , when the cooling is not sufficient, reset 1 becomes an arrow pointing to around 0 ° C. When the dissociation from MH 1 in the heater 2 is completed, the cooling water temperature starts to rise again. At that time, the first control valve V 1 and the shutter valve V 4
Close V 8 and open the shutter valve V 6 . This allows
The second reservoir 6 is heated by the exhaust heat and the dissociation of H 2 gas from MH 3 progresses, and the H 2 gas pressure rises. In the second reservoir 6
When the H 2 gas pressure exceeds approximately 9 kg / cm 2 , the second control valve V
Open 2, from the second reservoir 6 to the first reservoir 5 supplies H 2 gas, thereby absorbing the H 2 gas in MH 2 (FIG. 3 reset 2). During this time, the first reservoir 5 is cooled by the outside air, so
Storage of H 2 gas proceeds. If you continue this for about 10 minutes,
Since the regeneration of the second reservoir 6 is completed, the second and third control valves
Shutter valve V 4 as well as closing V 2 and V 3 and shutter valve V 6
• Open the V 8. It goes without saying that the above heating and regeneration control is automatically performed by the control unit.

上記加熱装置においては、MH1とMH2の中間の中温解離型
のMH3を収容した第2貯蔵器6を設けたので、加熱器2
による加熱完了後、第1貯蔵器5の冷却期間(約25分)
を待つことなく、約その半分の時間経過した時点で加熱
器2の再生を開始することが出来る。従って、比較的短
時間自動車を走行させる場合でも確実に加熱器2を再生
でき、次回の走行時に加熱装置を作動させることが出
来、これにより加熱装置の稼働率を高めることが出来
る。そして、MH1→MH3→MH2と2段階の再生により加熱
器2を再生するので、第3図から判るようにMH3を約40
℃程度に加熱すればMH3→MH2への再生が可能なので、必
ずしも排気熱を活用しなくとも、エンジンからの放熱や
電気ヒータによる加熱など低熱源を用いて再生すること
が出来る。
In the above heating device, the second reservoir 6 accommodating the intermediate temperature dissociation type MH 3 intermediate between MH 1 and MH 2 is provided.
After completion of heating by, the cooling period of the first storage device 5 (about 25 minutes)
It is possible to start the regeneration of the heater 2 when about half the time has elapsed without waiting for. Therefore, even when the vehicle is traveling for a relatively short period of time, the heater 2 can be reliably regenerated, and the heating device can be operated at the next traveling, thereby increasing the operating rate of the heating device. Then, since the play MH 1 → MH 3 → MH 2 and the heater 2 through the two-stage regeneration, the MH 3 As can be seen from Figure 3 about 40
Since it is possible to regenerate from MH 3 to MH 2 by heating to about ℃, it is possible to regenerate using a low heat source such as heat dissipation from the engine or heating by an electric heater without necessarily using exhaust heat.

この場合、例えばシリンダブロックやシリンダヘッドや
オイルパンの内部には熱発電電子素子(TEG)を設け、
エンジンに残留した蓄熱で発電し、その電力でヒータを
介してMH3を加熱するようにしてもよい。
In this case, for example, a thermoelectric generator (TEG) is installed inside the cylinder block, cylinder head, or oil pan,
It is also possible to generate electricity by the heat storage remaining in the engine and heat the MH 3 via the heater with the electricity.

尚、第2貯蔵器6には、第1貯蔵器5のMH2と同種のMH
を用いてもよい。この場合暖機加熱時には第1貯蔵器5
と第2貯蔵器6から加熱器2へ交互にH2ガスを供給し、
例えば第2貯蔵器6から加熱器2へH2ガスを供給したと
きには加熱器2から低温状態にある第1貯蔵器5へH2
スを戻して加熱器2を再生する。
It should be noted that the second reservoir 6 has the same type of MH 2 as the MH 2 of the first reservoir 5.
May be used. In this case, when warming up, the first reservoir 5
And H 2 gas are alternately supplied to the heater 2 from the second storage device 6,
For example, when H 2 gas is supplied from the second storage device 6 to the heating device 2, the H 2 gas is returned from the heating device 2 to the first storage device 5 in a low temperature state to regenerate the heating device 2.

(第2実施例) 本実施例は、本発明を自動車のエンジンの吸気を加熱す
る加熱装置に適用した場合のものである。
Second Embodiment This embodiment is a case where the present invention is applied to a heating device for heating intake air of an engine of a vehicle.

第5図に示すように、エンジンEの吸気管20にMH1(第
1の水素吸蔵合金)を収容した加熱器21が外装(但し、
内装してもよい)され、また約10kg/cm2のガス圧のH2
スを貯蔵する第1貯蔵器22が設けられ、エンジンEの冷
却水通路23の途中部にはMH3(第3の水素吸蔵合金)を
収容した第2貯蔵器24が外装され、加熱器21と第1貯蔵
器22と第2貯蔵器24とは、ガス通路25で連結され、第1
〜第3制御弁V1・V2・V3が図示のようにガス通路25に介
装されている。
As shown in FIG. 5, a heater 21 accommodating MH 1 (first hydrogen storage alloy) is installed in the intake pipe 20 of the engine E (however,
A first reservoir 22 for storing H 2 gas having a gas pressure of about 10 kg / cm 2 is provided, and an MH 3 (3rd Second hydrogen storage alloy 24) is housed in the exterior, and the heater 21, the first hydrogen storage 22 and the second hydrogen storage 24 are connected by a gas passage 25.
To third control valve V 1 · V 2 · V 3 is interposed in the gas passage 25 as shown.

上記加熱器21の再生時に加熱器21を加熱するため、加熱
器21の外周部には電気ヒータ21aが巻装され、この電気
ヒータ21aはリレースイッチ21bを介してバッテリに接続
されている。図示していないが、第1実施例の場合と同
様に冷却水温を検出する温度センサや第1・第2貯蔵器
22・24内のH2ガス圧を検出する圧力センサ等が設けら
れ、この加熱装置はコントロールユニットで制御され
る。
In order to heat the heater 21 when the heater 21 is regenerated, an electric heater 21a is wound around the heater 21, and the electric heater 21a is connected to a battery via a relay switch 21b. Although not shown, a temperature sensor for detecting the cooling water temperature and the first and second reservoirs as in the case of the first embodiment.
A pressure sensor and the like for detecting the H 2 gas pressure in the 22 and 24 are provided, and this heating device is controlled by the control unit.

上記加熱器21内に収容するMH1は高温解離型のZrCr1.2
e0.8であり、第2貯蔵器24内に収容するMH3は低温解離
のLaNi系のMHである。
Z r C r1.2 F of MH 1 accommodating in the heater 21 is a high temperature dissociation type
a e0.8, MH 3 accommodated in the second reservoir 24 is L a N i based MH cold dissociation.

上記ZrCr1.2e0.8はLaNi系のMHに比べて吸蔵速度も速
く発熱量も多いが、再生温度(約400℃)が高いのでエ
ンジンEで発生する200℃程度の排熱で再生するのに従
来では真空ポンプで吸引しながら再生していた。しか
し、上記のように第2貯蔵器24を設けることにより容易
に再生することが出来るようになっている。
It said Z r C r1.2 F e0.8 occluding speed faster heating amount larger than that of the L a N i based MH but, 200 ° C. of about generated in the engine E so regeneration temperature (about 400 ° C.) is higher Conventionally, it was regenerated by sucking with a vacuum pump to regenerate it by exhaust heat. However, by providing the second reservoir 24 as described above, it can be easily regenerated.

次に、上記加熱装置の作用について説明する。Next, the operation of the heating device will be described.

先ず、冷寒始動時に吸気を加熱する場合には、第1及び
第2制御弁V1・V2を開き第3制御弁V3を閉じる。する
と、第1貯蔵器22からH2ガスが加熱器21へ供給され、H2
ガスの貯蔵に伴って加熱器21が発熱し吸気が加熱され
る。
First, when heating the intake air at the time of cold start, the first and second control valves V 1 and V 2 are opened and the third control valve V 3 is closed. Then, H 2 gas is supplied to the heater 21 from the first reservoir 22, H 2
As the gas is stored, the heater 21 generates heat and the intake air is heated.

上記のように所定時間にわたってH2ガスを供給し、エン
ジンEの暖機が完了した時には第2制御弁V2を閉じ吸気
加熱を停止する。
As described above, the H 2 gas is supplied for a predetermined time, and when the warm-up of the engine E is completed, the second control valve V 2 is closed and the intake air heating is stopped.

上記加熱器21を再生する場合には、第6図に示すよう
に、先ずエンジンEの暖機前に加熱器21から第2貯蔵器
24へH2ガスを流して加熱器21を再生し、次に暖機後第2
貯蔵器24から第1貯蔵器22へH2ガスを流して第2貯蔵器
24を再生する。即ち、加熱器21のヒータ21aへ通電して
加熱器21を約200℃に加熱してMH1からH2ガスを解離さ
せ、第1・第3制御弁V1・V3を開いて加熱器21から低温
状態にある第2貯蔵器24へH2ガスを流し、MH3に吸蔵さ
せ(第6図リセット1)、加熱器21の再生終了後第1・
第3制御弁V1・V3を閉じる。次に、暖機後約50℃以上の
冷却水で第2貯蔵器24を加熱しつつ、第2・第3制御弁
V2・V3を開いて第2貯蔵器24から第1貯蔵器22へH2ガス
を供給し、第2貯蔵器24を再生する(第6図リセット
2)。
When the heater 21 is regenerated, as shown in FIG. 6, first, before the engine E is warmed up, the heater 21 is changed to the second reservoir.
The heater 21 is regenerated by flowing H 2 gas to 24, and after warming up, the second
H 2 gas is caused to flow from the storage device 24 to the first storage device 22 and the second storage device
Play 24. That is, the heater 21a of the heater 21 is energized to heat the heater 21 to about 200 ° C. to dissociate the H 2 gas from MH 1 and open the first and third control valves V 1 and V 3 to heat the heater. H 2 gas is caused to flow from the 21 to the second storage 24 in the low temperature state, and is stored in the MH 3 (reset 1 in FIG. 6).
Close the 3rd control valves V 1 and V 3 . Next, after warming up, while heating the second reservoir 24 with cooling water of about 50 ° C or higher, the second and third control valves
V 2 · V 3 is opened and H 2 gas is supplied from the second reservoir 24 to the first reservoir 22 to regenerate the second reservoir 24 (Reset 2 in FIG. 6).

上記のように、この加熱装置では、MH1に比較し低温解
離型のMH3を収容した第2貯蔵器24を設け、MH1→MH3
第1貯蔵器22の順に2段階で再生することにより、200
℃程度の低温でMH1を再生することが出来る。
As described above, in the heating device is provided with a second reservoir 24 containing a MH 3 cold dissociation type compared to MH 1, MH 1 → MH 3
By reproducing the first reservoir 22 in two stages in order, 200
MH 1 can be regenerated at a low temperature of about ℃.

次に、上記加熱器21及び第2貯蔵器24内に収容するMH1
やMH3の粉体表面にAlを蒸着するAl蒸着装置30について
第7図・第8図により説明する。
Next, the MH 1 stored in the heater 21 and the second reservoir 24
The Al vapor deposition apparatus 30 for vapor depositing Al on the powder surface of MH 3 and MH 3 will be described with reference to FIGS. 7 and 8.

第7図において、強化ガラス製の円筒状蒸着容器31が支
軸32を介して回転自在に支持され、モータ33で蒸着容器
31を回転できるようになっている。蒸着容器31内には第
8図のように多数の小孔34を有するタングステン製の円
筒状蒸着器35が同心状に配設され、支軸32の内端部に固
着されている。そして、蒸着器35はその周壁部分35aが
開閉可能になっており、その開口部から内部にペレット
状のAl塊が収容される。上記蒸着容器31も蒸発器35と略
同様にその周壁部分が開閉可能になっており、その開口
部から内部にMHの粉体を収容可能である。
In FIG. 7, a cylindrical vapor deposition container 31 made of tempered glass is rotatably supported via a support shaft 32, and a vapor deposition container is driven by a motor 33.
31 can be rotated. As shown in FIG. 8, a cylindrical cylindrical vapor deposition device 35 made of tungsten having a large number of small holes 34 is concentrically arranged in the vapor deposition container 31, and is fixed to the inner end portion of the support shaft 32. A peripheral wall portion 35a of the vaporizer 35 is openable and closable, and a pellet-shaped Al lump is accommodated inside from the opening. The peripheral wall portion of the vapor deposition container 31 can be opened and closed in the same manner as the evaporator 35, and the powder of MH can be accommodated inside from the opening.

上記蒸着容器31の内部の空気を排出するため、一方の支
軸32の外側に吸引管36が外装され、吸引管36はバルブ37
及びコネクタ38を介して真空ポンプ39に接続され、吸引
管36は蒸着容器31内空間に連通している。更に、上記蒸
発器35を加熱するため蒸発器35へはコントローラから所
定の電流を通電し得るようになっている。
In order to discharge the air inside the vapor deposition container 31, a suction pipe 36 is provided outside the one support shaft 32, and the suction pipe 36 includes a valve 37.
Also, the suction pipe 36 is connected to the vacuum pump 39 via the connector 38 and communicates with the internal space of the vapor deposition container 31. Further, in order to heat the evaporator 35, a predetermined current can be passed from the controller to the evaporator 35.

次に、上記Al蒸着装置30の作用について説明する。Next, the operation of the Al vapor deposition device 30 will be described.

先ず、蒸着容器31内に約100〜200μmの粒径のMHを収容
するとともに蒸発器35内にペレット状のAl塊を収容す
る。次に、真空ポンプ39を作動させて蒸着容器31内の空
気を吸引除去後バルブ37を閉じ、コネクタ38を外す。
First, MH having a particle diameter of about 100 to 200 μm is accommodated in the vapor deposition container 31, and pelletized Al lumps are accommodated in the evaporator 35. Next, the vacuum pump 39 is operated to suck and remove the air in the vapor deposition container 31, the valve 37 is closed, and the connector 38 is disconnected.

次に、蒸発器35に通電して加熱しつつ、モータ33により
蒸着容器31と蒸発器35とを低速で回転させる。
Next, the vaporization container 31 and the vaporizer 35 are rotated at a low speed by the motor 33 while the vaporizer 35 is energized and heated.

すると、蒸発器35内のAl塊が加熱されてAl蒸気が発生
し、そのAl蒸気が蒸発器35の小孔34から蒸着容器31内へ
流れ出す。蒸着容器31内のMHの粉体は容器の回転によっ
て撹拌されているので、MHの粉体の表面にAl蒸気が蒸着
することになる。この場合、Al蒸着膜の膜厚は数μm〜
10μm程度とすることが望ましいが、この膜厚は蒸発器
35へ供給する電流と処理時間とで適宜制御することが出
来る。
Then, the Al lump in the evaporator 35 is heated to generate Al vapor, and the Al vapor flows out from the small holes 34 of the evaporator 35 into the vapor deposition container 31. Since the MH powder in the vapor deposition container 31 is agitated by the rotation of the container, Al vapor is vapor-deposited on the surface of the MH powder. In this case, the thickness of the Al vapor deposition film is several μm
It is desirable to set it to about 10 μm, but this film thickness is for the evaporator.
It can be appropriately controlled by the current supplied to 35 and the processing time.

上記のように、MHの粉体表面にAlを蒸着させると、ガラ
ス程度の小さな熱伝導率を有するMHの熱伝導率が著しく
大きくなる。Al蒸着膜の膜厚が上記の範囲であればH2
スの吸蔵に悪影響は殆んどない。Alは比重が小さいの
で、Cuの蒸着膜を形成する場合に比較し、比重の小さな
MHを得ることが出来るため加熱器21や貯蔵器24の熱容量
を小さくし、加熱や再生時の反応速度を高めることが出
来る。
As described above, when Al is vapor-deposited on the powder surface of MH, the thermal conductivity of MH, which has a thermal conductivity as small as that of glass, is significantly increased. When the thickness of the Al vapor deposition film is within the above range, there is almost no adverse effect on the absorption of H 2 gas. Since Al has a low specific gravity, compared with the case of forming a deposited film of C u, I small specific gravity
Since MH can be obtained, the heat capacity of the heater 21 and the reservoir 24 can be reduced, and the reaction rate during heating and regeneration can be increased.

尚、上記蒸着容器31は、セラミックやセラミックを内側
にコーティングした金属材料製でもよく、蒸発器35はセ
ラミック製とし、その内部にタングステン製のヒータを
配設してもよい。
The vapor deposition container 31 may be made of ceramics or a metal material coated with ceramics inside, and the evaporator 35 may be made of ceramics and a heater made of tungsten may be provided inside thereof.

本願の車両の加熱装置は、冷却水や吸気を加熱する加熱
装置以外に、オイルや空調用のエアを加熱するものにも
適用できるし、ディーゼルエンジンやロータリピストン
エンジンにも同様に適用し得るものである。
The vehicle heating device of the present application can be applied not only to a heating device that heats cooling water or intake air, but also to a device that heats oil or air for air conditioning, and can also be applied to a diesel engine or a rotary piston engine. Is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

図面のうち第1図〜第8図は本発明の実施例を示すもの
で、第1図〜第4図は第1実施例を示し、第1図は加熱
装置の全体構成図、第2図はH2ガス系統の構成図、第3
図はMH1・MH2・MH3の水素解離圧・温度特性図、第4図
はMH1とMH2の温度タイムチャート、第5図〜第8図は第
2実施例を示し、第5図は加熱装置の全体構成図、第6
図はMH1とMH3の水素解離圧・温度特性図、第7図はAl蒸
着装置の全体構成図、第8図は蒸発器の斜視図、第9図
・第10図は夫々従来技術に係る加熱装置のH2ガス系統の
構成図、第11図・第12図は夫々第9図と第10図の装置に
おけるMHの水素解離圧・温度特性図及びMHの温度タイム
チャートである。 2・21……加熱器、5・22……第1貯蔵器、6・24……
第2貯蔵器、7・25……ガス通路、V1・V2・V3……制御
弁。
Of the drawings, FIGS. 1 to 8 show an embodiment of the present invention, FIGS. 1 to 4 show a first embodiment, and FIG. 1 is an overall configuration diagram of a heating device, FIG. Is a block diagram of the H 2 gas system, No. 3
The figure shows the hydrogen dissociation pressure / temperature characteristic diagram of MH 1 , MH 2 and MH 3 , FIG. 4 shows the temperature time chart of MH 1 and MH 2 , and FIGS. 5 to 8 show the second embodiment and the fifth example. The figure shows the overall structure of the heating device, No. 6.
Fig. 7 is a hydrogen dissociation pressure / temperature characteristic diagram of MH 1 and MH 3 , Fig. 7 is an overall configuration diagram of an Al vapor deposition apparatus, Fig. 8 is a perspective view of an evaporator, and Figs. 9 and 10 are conventional techniques, respectively. diagram of the H 2 gas systems of heating apparatus according a temperature time chart of FIG. 11-FIG. 12 respectively Figure 9 and hydrogen dissociation pressure-temperature characteristics of the MH diagram in the device of FIG. 10 and MH. 2.21 ... Heating device, 5.22 ... First storage device, 6.24 ...
Second reservoir, 7 ・ 25 …… Gas passage, V 1 , V 2 , V 3 …… Control valve.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−79213(JP,A) 特開 昭60−249666(JP,A) 実開 昭61−178058(JP,U) 実開 昭61−181866(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-57-79213 (JP, A) JP-A-60-249666 (JP, A) Actual opening 61-178058 (JP, U) Actual opening 61- 181866 (JP, U)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】水素吸蔵合金を収容した加熱器と、水素ガ
スを貯蔵した第1貯蔵器とを制御弁を介して連通連結し
た車両の加熱装置において、 水素吸蔵合金を収容した第2貯蔵器を設け、加熱器の再
生時に加熱器から低温状態にある第2貯蔵器へ水素ガス
を導入する制御手段を設けたことを特徴とする車両の加
熱装置。
1. A heating device for a vehicle in which a heater containing a hydrogen storage alloy and a first storage device storing hydrogen gas are connected to each other through a control valve, and a second storage device containing a hydrogen storage alloy is provided. And a control means for introducing hydrogen gas from the heater to the second reservoir in a low temperature state when the heater is regenerated.
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