車両用化学蓄熱システム、及びこれを備える車両用空調システム
【課題】本発明は、車両用空調システムの熱源として利用することができる車両用化学蓄熱システム、及びこれを備える車両用空調システムを得ることを目的とする。
【解決手段】車両用化学蓄熱システム６０は、反応器６２と、凝縮器８０と、蒸発器９０、水タンク１００とを備えている。反応器６２の容器６４には、化学蓄熱材６６が充填された反応流路６４Ａが設けられている。また、反応器６２の容器６４には冷媒流路６４Ｃが設けられている。この冷媒流路６４Ｃには熱放出ライン７２が接続されており、この熱放出ライン７２を流れるエンジン冷却水と反応器６２とが熱交換することにより、化学蓄熱材６６の水和反応に伴って生じた熱がエンジン冷却水に放出され、エンジン冷却水が加熱される。加熱されたエンジン冷却水はヒータコア２２に供給され、ヒータコア２２が空調ケース３２内を流れる空調用空気と熱交換することにより、空調用空気が加熱される。
【解決手段】車両用化学蓄熱システム６０は、反応器６２と、凝縮器８０と、蒸発器９０、水タンク１００とを備えている。反応器６２の容器６４には、化学蓄熱材６６が充填された反応流路６４Ａが設けられている。また、反応器６２の容器６４には冷媒流路６４Ｃが設けられている。この冷媒流路６４Ｃには熱放出ライン７２が接続されており、この熱放出ライン７２を流れるエンジン冷却水と反応器６２とが熱交換することにより、化学蓄熱材６６の水和反応に伴って生じた熱がエンジン冷却水に放出され、エンジン冷却水が加熱される。加熱されたエンジン冷却水はヒータコア２２に供給され、ヒータコア２２が空調ケース３２内を流れる空調用空気と熱交換することにより、空調用空気が加熱される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用化学蓄熱システム、及びこれを備える車両用空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
信号待ち等の停車時にエンジンを自動的に停止する車両において、エバポレータの下流側に蓄冷器を備えた車両用空調装置が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献２に開示された車両用空調装置では、蓄冷器内の蓄冷材の溶解潜熱を利用し、エンジンの自動停止時における車室内の温度上昇を抑制している。
【０００３】
一方、水和反応により放熱する化学蓄熱材を内蔵した反応器と、化学蓄熱材が水和反応するための水蒸気を反応器へ供給する蒸発器とを備えた車両用化学蓄熱システムが知られている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−８０９３３号公報
【特許文献２】特開２００９−２６４６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、車両用空調装置の熱源として、特許文献２に開示された車両用化学蓄熱システムを利用することが考えられる。
【０００６】
本発明は、車両用空調システムの熱源として利用することができる車両用化学蓄熱システム、及びこれを備える車両用空調システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の車両用化学蓄熱システムは、水を貯留する貯留部と、前記貯留部から供給される水を蒸発させて水蒸気を生成する蒸発部と、車両からのエネルギー供給で得られた熱で脱水反応して蓄熱すると共に前記蒸発部で生成された水蒸気と水和反応して放熱する化学蓄熱材を有し、エンジンとヒータコアとの間で前記エンジンを冷却するための冷却液を循環させるヒータコア用循環路を流れる冷却液と熱交換可能に設けられ、該冷却液との熱交換によって前記水和反応に伴って生じた熱を放出する反応部と、前記反応部から前記脱水反応により生じた水蒸気を凝縮し、前記貯留部へ戻す凝縮部と、を備えている。
【０００８】
請求項１に係る車両用化学蓄熱システムによれば、反応部の化学蓄熱材は、車両からの熱供給により脱水反応して蓄熱する。この脱水反応に伴って生じた水蒸気は、凝縮部によって凝縮され、貯留部に貯留される。貯留部に貯留された水（凝縮液）は、蒸発部へ供給され、蒸発部によって水蒸気が生成される。
【０００９】
一方、化学蓄熱材は、蒸発部で生成された水蒸気と水和反応して発熱する。この水和反応によって生じた熱は、ヒータコア用循環路を循環するエンジンを冷却するための冷却液と化学蓄熱材との熱交換によって放出される。即ち、化学蓄熱材と冷却液との熱交換によって、冷却液が加熱される。この加熱された冷却液は、ヒータコア用循環路を介してヒータコアへ供給される。
【００１０】
このように本発明では、ヒータコアの熱源として、反応部における化学蓄熱材の水和反応に伴う発熱を用いることにより、例えば、エンジンが停止状態や低温状態であっても、ヒータコアを加熱することができる。
【００１１】
請求項２に記載の車両用化学蓄熱システムは、請求項１に記載の車両用化学蓄熱システムにおいて、前記蒸発部が、前記反応部から前記ヒータコアへ流れる冷却液と熱交換可能に設けられ、該冷却液との熱交換によって前記水蒸気の生成に伴って生じる蒸発潜熱分のエネルギーを供給する。
【００１２】
請求項２に係る車両用化学蓄熱システムによれば、反応部からヒータコアへ流れる冷却液と蒸発部との熱交換によって蒸発部を加熱し、蒸発部における水蒸気の生成に伴って蒸発潜熱を得る。
【００１３】
ここで、蒸発部で水蒸気を生成すると、蒸発潜熱により蒸発部が徐々に冷却され、水蒸気の生成効率が低下する可能性がある。これに対して本発明では、前述したように反応部からヒータコアへ流れる冷却液と蒸発部との熱交換によって蒸発部が加熱され、水蒸気の生成に伴って生じた蒸発潜熱分のエネルギーを供給する。これにより、蒸発部の温度低下が抑制される結果、水蒸気の生成効率の低下が抑制される。従って、ラジエータ用循環路におけるラジエータの上流側を流れる冷却液と蒸発部とが熱交換しない構成と比較して、化学蓄熱材の水和反応を長期的に維持することができるため、加熱された冷却液をヒータコアへ長期的に供給することができる。
【００１４】
請求項３に記載の車両用化学蓄熱システムは、請求項１又は請求項２に記載の車両用化学蓄熱システムにおいて、前記貯留部が、前記反応部から前記ヒータコアへ流れる冷却液又は前記エンジンとラジエータとの間で冷却液を循環させるラジエータ用循環路における前記ラジエータの上流側を流れる冷却液と熱交換可能に設けられ、該冷却液との熱交換によって該貯留部に貯留された水を加熱させる。
【００１５】
請求項３に係る車両用化学蓄熱システムによれば、反応部からヒータコアへ流れる冷却液又はラジエータ用循環路におけるラジエータの上流側を流れる冷却液と貯留部との熱交換によって、貯留部に貯留された水が加熱される。このように加熱された水は、蒸発部へ供給される。これにより、蒸発潜熱による蒸発部の温度低下が抑制される結果、水蒸気の生成効率の低下が抑制される。従って、反応部からヒータコアへ流れる冷却液又はラジエータ用循環路におけるラジエータの上流側を流れる冷却液と貯留部とが熱交換しない構成と比較して、化学蓄熱材の水和反応を長期的に維持することができるため、加熱された冷却液をヒータコアへ長期的に供給することができる。
【００１６】
請求項４に記載の車両用空調システムは、エンジンとヒータコアとの間で前記エンジンを冷却するための冷却液を循環させるヒータコア用循環路と、前記エンジンとラジエータとの間で冷却液を循環させるラジエータ用循環路と、前記ヒータコア用循環路を流れる冷却液と前記反応部との熱交換によって該反応部における前記水和反応に伴って生じた熱を放出し、該冷却液を介して前記ヒータコアを加熱する請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車両用化学蓄熱システムと、を備えている。
【００１７】
請求項４に係る車両用空調システムによれば、ヒータコアの熱源として、反応部における化学蓄熱材の水和反応に伴う発熱を用いることにより、例えば、エンジンが停止状態や低温状態であっても、ヒータコアを加熱することができる。
【００１８】
請求項５に記載の車両用化学蓄熱システムは、水を貯留する貯留部と、車室内へ送風される空気を冷却するための冷房用熱交換器へ供給される冷媒と熱交換可能に設けられ、前記貯留部から供給される水を蒸発させて水蒸気を生成すると共に、前記冷媒との熱交換によって水蒸気の生成に伴った蒸発潜熱を得る蒸発部と、車両からのエネルギー熱供給により脱水反応して蓄熱すると共に前記蒸発部で生成された水蒸気と水和反応して放熱する化学蓄熱材を有する反応部と、前記反応部から前記脱水反応により生じた水蒸気を凝縮し、前記貯留部へ戻す凝縮部と、を備えている。
【００１９】
請求項５に係る車両用化学蓄熱システムによれば、反応部の化学蓄熱材は、車両からのエネルギー供給により脱水反応して蓄熱する。この脱水反応に伴って生じた水蒸気は、凝縮部によって凝縮され、貯留部に貯留される。貯留部に貯留された水（凝縮液）は、蒸発部へ供給され、蒸発部によって水蒸気が生成される。
【００２０】
ここで、蒸発部における水蒸気の生成に伴って生じた蒸発潜熱は、冷房用熱交換器へ供給される冷媒と蒸発部との熱交換によって放出される。即ち、蒸発部と冷却液との熱交換によって、冷却液が冷却される。この冷却液は、冷房用熱交換器へ供給される。
【００２１】
このように本発明では、冷房用熱交換器の熱源として、蒸発部における水蒸気の生成に伴う蒸発潜熱を用いることにより、例えば、エンジンが停止状態であっても、冷却された冷媒を冷房用熱交換器へ供給することができる。
【００２２】
請求項６に記載の車両用化学蓄熱システムは、請求項５に記載の車両用化学蓄熱システムにおいて、前記反応部が、エンジンとラジエータとの間で前記エンジンを冷却するための冷却液を循環させるラジエータ用循環路における前記ラジエータの上流側を流れる冷却液と熱交換可能に設けられ、該冷却液との熱交換によって前記水和反応により生じた熱を放出する。
【００２３】
請求項６に係る車両用化学蓄熱システムによれば、反応部における水和反応に伴って生じた熱は、ラジエータ用循環路におけるラジエータの上流側を流れる冷却液と反応部との熱交換によって放出される。即ち、反応部と冷却液との熱交換によって反応部が冷却される。一方、反応部との熱交換によって加熱された冷却液は、ラジエータ用循環路を介してラジエータへ供給されて冷却される。これにより、反応部の温度上昇が抑制される。
【００２４】
請求項７に記載の車両用空調システムは、エンジンとラジエータとの間で冷却液を循環させるラジエータ用循環路と、供給された冷媒と車室内へ送風される空気との熱交換によって該空気を冷却するための冷房用熱交換器と、前記冷房用熱交換器へ供給される冷媒と前記蒸発部との熱交換によって該蒸発部における水蒸気の生成に伴って生じた蒸発潜熱により該冷媒を介して前記冷房用熱交換器を冷却する請求項５又は請求項６に記載の車両用化学蓄熱システムと、を備えている。
【００２５】
請求項７に係る車両用空調システムによれば、冷房用熱交換器の熱源として、蒸発部における水蒸気の生成に伴う蒸発潜熱を用いることにより、例えば、エンジンが停止状態であっても、冷却された冷媒を冷房用熱交換器へ供給することができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明は、車両用空調システムの熱源として、車両用化学蓄熱システムを利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用空調システムの概略全体構成を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る車両用空調システムを構成する蓄熱ＥＣＵ及び空調ＥＣＵを示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る車両用化学蓄熱システムの蓄熱モードの動作を説明するシステム構成図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る車両用化学蓄熱システムの放熱モード、及び車両用空調システムの暖房モードの動作を説明するシステム構成図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る車両用化学蓄熱システムの放熱モードの動作を説明するシステム構成図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る車両用空調システムの概略全体構成を示すシステム構成図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る車両用空調システムを構成する蓄熱ＥＣＵ及び空調ＥＣＵを示すブロック図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る車両用化学蓄熱システムの放熱モード、及び車両用空調システムの冷房モードの動作を説明するシステム構成図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る車両用空調システムの概略全体構成を示すシステム構成図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る車両用空調システムを構成する蓄熱ＥＣＵ及び空調ＥＣＵを示すブロック図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る車両用化学蓄熱システムの放熱モード、及び車両用空調システムの暖房モードの動作を説明するシステム構成図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る車両用化学蓄熱システムの放熱モード、及び車両用空調システムの冷房モードの動作を説明するシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
先ず、本発明の第１実施形態について説明する。
【００２９】
図１には、第１実施形態に係る車両用化学蓄熱システム６０が適用された車両用空調システム１０のシステム構成が模式的に示されている。車両用空調システム１０は、ラジエータ１２と、当該ラジエータ１２と車両の内燃機関としてのエンジン１４との間で冷却液としてのエンジン冷却水を循環させるラジエータ用循環路１６とを備えている。このラジエータ用循環路１６にはウォータポンプ１８が設けられており、このウォータポンプ１８を作動することにより、エンジン冷却水がラジエータ用循環路１６を循環するようになっている。
【００３０】
ラジエータ１２は車両前部に設けられ、車両の走行風等を受けて冷却されるようになっている。このラジエータ１２とエンジン冷却水とが熱交換することにより、エンジン冷却水が冷却されるようになっている。また、冷却されたエンジン冷却水がエンジン１４へ供給されることにより、エンジン１４が冷却されるようになっている。
【００３１】
ラジエータ用循環路１６におけるラジエータ１２の下流側には、サーモスタット２０が設けられている。サーモスタット２０は、エンジン冷却水の温度に応じてラジエータ用循環路１６を開閉するように構成されている。即ち、エンジン冷却水の温度が所定値以上になると、ラジエータ用循環路１６を開放する一方で、エンジン冷却水の温度が所定値未満になると、ラジエータ用循環路１６を閉止するように構成されている。
【００３２】
また、ラジエータ用循環路１６には、ラジエータ１２及びサーモスタット２０をバイパスするラジエータバイパスライン１６Ａが設けられている。このラジエータバイパスライン１６Ａによって、サーモスタット２０がラジエータ用循環路１６を閉止した状態においてもエンジン冷却水がラジエータ用循環路１６を循環可能になっている。
【００３３】
車両用空調システム１０は、ヒータコア２２と、ヒータコア２２とエンジン１４との間で冷媒を循環させるヒータコア用循環路２４とを備えている。このヒータコア用循環路２４は、ラジエータ１２をバイパスするようにラジエータ用循環路１６に接続されており、ウォータポンプ１８を作動することにより、エンジン冷却水が循環されるようになっている。また、ラジエータ用循環路１６及びヒータコア用循環路２４には、各々の流路を開閉するバルブ２６，２８，３０がそれぞれ設けられている。なお、ヒータコア用循環路２４には、後述する熱放出ライン７２が設けられている。
【００３４】
ヒータコア２２は、エンジン冷却水を熱源とする暖房用熱交換器であり、車両用空調装置３０を構成する空調ケース３２内に設けられている。空調ケース３２の一端側には、外気又は内気が流入される空気流入口３４が形成されている。空調ケース３２内における空気流入口３４の下流には、外気又は内気を空調ケース３２内に吸引すると共に、吸引した外気又は内気を空調用空気として下流側へ送出する空調用ブロア３６が設けられている。空調用ブロア３６の下流側には、空調用ブロア３６から送出された空調用空気を冷却するためのエバポレータ３８が設けられている。エバポレータ３８は、図示しない冷凍サイクルを構成しており、この冷凍サイクルの作動時に、空調用空気との熱交換によって生じる冷媒の蒸発潜熱によって空調用空気を冷却するように構成されている。
【００３５】
空調ケース３２内におけるエバポレータ３８の下流側には、空調用空気を加熱するためのヒータコア２２が設けられている。ヒータコア２２には、ヒータコア用循環路２４を介してエンジン１４で加熱されたエンジン冷却水が供給されるようになっており、このヒータコア２２と空調用空気とが熱交換することにより、空調用空気が加熱されるようになっている。
【００３６】
空調ケース３２内におけるヒータコア２２の上方には、ヒータコア２２をバイパスするヒータコアバイパス流路４０が形成されている。このヒータコアバイパス流路４０には、当該ヒータコアバイパス流路４０を開閉するためのエアミックスダンパ４２が設けられている。エアミックスダンパ４２は空調ケース３２に回転可能に支持されており、このエアミックスダンパ４２を図示しないモータで回転させ、ヒータコアバイパス流路４０の開度を調整することにより、ヒータコア２２を通過して加熱された空調用空気とヒータコアバイパス流路４０を通過した低温の空調用空気との流量割合が調整されるようになっている。
【００３７】
空調ケース３２内におけるヒータコア２２及びエアミックスダンパ４２の下流側には、デフロスタ吹出し口４４、フェイス吹出し口４６、フット吹出し口４８がそれぞれ形成されている。これらのデフロスタ吹出し口４４、フェイス吹出し口４６、及びフット吹出し口４８は、空調ケース３２に回転可能に支持された２つの吹出し口切替ダンパ５０Ａ，５０Ｂによって開閉可能になっている。これらの吹出し口切替ダンパ５０Ａ，５０Ｂによってデフロスタ吹出し口４４、フェイス吹出し口４６、及びフット吹出し口４８を適宜開閉することにより、温度調整された空調用空気が所望のデフロスタ吹出し口４４、フェイス吹出し口４６、及びフット吹出し口４８から車室内へ吹き出すようになっている。
【００３８】
次に、本実施形態に係る車両用化学蓄熱システムについて説明する。
【００３９】
車両用化学蓄熱システム６０は、反応部としての反応器６２と、凝縮部としての凝縮器８０と、蒸発部としての蒸発器９０、貯留部としての水タンク１００とを備えており、本実施形態では、車両用空調システム１０におけるヒータコア２２の熱源（暖房の熱源）として利用されている。
【００４０】
反応器６２を構成する容器６４の内部には、化学蓄熱材６６が充填された反応流路６４Ａが設けられている。化学蓄熱材６６は、脱水に伴って蓄熱（吸熱）し、水和（水酸化カルシウムへの復原）に伴って放熱（発熱）する構成とされている。
【００４１】
本実施形態では、一例として、化学蓄熱材６６がアルカリ土類金属の水酸化物の１つである水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）を有して構成されている。従って、反応器６２の反応流路６４Ａ内では、以下に示す反応で蓄熱、放熱を可逆的に繰り返し得る構成とされている。
Ｃａ（ＯＨ）２ ⇔ ＣａＯ ＋ Ｈ２Ｏ
【００４２】
この式に蓄熱量、発熱量Ｑを併せて示すと、
Ｃａ（ＯＨ）２ ＋ Ｑ → ＣａＯ ＋ Ｈ２Ｏ
ＣａＯ ＋ Ｈ２Ｏ → Ｃａ（ＯＨ）２ ＋ Ｑ
となる。この化学蓄熱材（Ｃａ（ＯＨ）２）の１ｋｇ当たりの蓄熱容量は、略１．８６［ＭＪ／ｋｇ−Ｃａ（ＯＨ）２］とされている。なお、化学蓄熱材６６には、水酸化カルシウムに限らず、これと同様の蓄熱、放熱を可逆的に繰り返す材料を用いることができる。
【００４３】
また、反応器６２の容器６４内には、化学蓄熱材６６に熱を供給するための熱媒流路６４Ｂと、化学蓄熱材６６が放熱した熱を外部へ放出させるための冷媒流路６４Ｃとが設けられている。これらの熱媒流路６４Ｂ及び冷媒流路６４Ｃは、各々の内部を流れる熱媒、冷媒（エンジン冷却水）と反応流路６４Ａ内の化学蓄熱材６６とが熱交換可能に、当該反応流路６４Ａに隣接（図示は省略）されている。
【００４４】
熱媒流路６４Ｂには、エンジン１４に接続された排気ライン６８が接続されており、この排気ライン６８から供給された高温の排気ガスによって、化学蓄熱材６６が加熱されるようになっている。即ち、化学蓄熱材６６は、本実施形態に係る車両用空調システム１０が適用された車両からの熱供給を受けて加熱されるようになっている。また、排気ライン６８には、その流路を開閉するバルブ７０が設けられている。なお、排気ガスに替えて、車両に搭載されたバッテリから電力の供給を受けて作動する電気ヒータ等によって加熱された空気等を用いても良い。
【００４５】
一方、冷媒流路６４Ｃには、化学蓄熱材６６が発熱した熱をヒータコア２２へ移送するための熱放出ライン７２が接続されている。熱放出ライン７２は、反応器６２の冷媒流路６４Ｃとヒータコア２２との間でエンジン冷却水を循環させるためのバイパスラインであり、ヒータコア用循環路２４に接続されている。この熱放出ライン７２には、その流路を開閉するバルブ７４と、エンジン冷却液をヒータコア２２へ圧送するウォータポンプ７６が設けられている。この熱放出ライン７２を介して反応器６２の冷媒流路６４Ｃに供給されたエンジン冷却水と反応流路６４Ａ内の化学蓄熱材６６とが熱交換することにより、化学蓄熱材６６の水和反応に伴って生じた熱がエンジン冷却水に放出され、エンジン冷却水が加熱されるようになっている。
【００４６】
また、反応器６２の反応流路６４Ａには、水蒸気放出ライン８６を介して凝縮器８０が接続されている。この凝縮器８０を構成する容器８２には、反応器６２の反応流路６４Ａから水蒸気放出ライン８６を介して放出された水蒸気を凝縮するための凝縮室８２Ａが設けられている。また、凝縮器８０には、凝縮室８２Ａを冷却するためのブロア８４が設けられている。このブロア８４により、凝縮室８２Ａに流入された水蒸気を冷却することにより、水蒸気が凝縮されるようになっている。
【００４７】
更に、反応器６２の反応流路６４Ａには、水蒸気供給ライン８８を介して蒸発器９０が接続されている。この蒸発器９０を構成する容器９２には、反応器６２の反応流路６４Ａへ供給する水蒸気を生成するための蒸発室９２Ａが設けられている。この蒸発室９２Ａには、後述する水タンク１００から水供給ライン１０４を介して水が供給されるようになっており、反応器６２の反応流路６４Ａとの蒸気圧差により水蒸気を生成するように構成されている。なお、蒸発器９０の容器９２に蒸発室９２Ａ内の水と熱交換可能な熱媒流路を設け、当該熱媒流路に熱媒を供給することにより水蒸気を生成することも可能である。
【００４８】
水蒸気放出ライン８６及び水蒸気供給ライン８８は、三方弁９４において互いに接続されており、この三方弁９４に接続された水蒸気放出供給ライン９６を介して反応器６２の反応流路６４Ａと接続されている。つまり、水蒸気放出ライン８６及び水蒸気放出ライン８６は、水蒸気放出供給ライン９６を共有している。この三方弁９４の動作により、水蒸気放出供給ライン９６と水蒸気放出ライン８６とが接続された状態と、水蒸気放出供給ライン９６と水蒸気供給ライン８８とが接続された状態とに切り替えられるようになっている。
【００４９】
また、この三方弁９４は、水蒸気放出ライン８６、水蒸気供給ライン８８、及び水蒸気放出供給ライン９６の各々を独立して開閉可能に構成されており、水蒸気放出ライン８６を閉止すると共に水蒸気放出供給ライン９６を開放した状態で、水蒸気放出ライン８６の開度を調整することにより、水蒸気供給ライン８８から反応器６２の反応流路６４Ａへ供給される水蒸気の流量が増減可能になっている。これにより、化学蓄熱材６６の水和反応に伴う放熱量を調整可能になっている。
【００５０】
なお、反応器６２の反応流路６４Ａ、凝縮器８０の凝縮室８２Ａ、蒸発器９０の蒸発室９２Ａ、水蒸気放出ライン８６、水蒸気供給ライン８８、水蒸気放出供給ライン９６、三方弁９４は互いの接続部において気密に接続されており、これらの内部空間が真空脱気されている。これにより、蒸発器９０の蒸発室９２Ａ内の水が蒸発し易くなっている。
【００５１】
凝縮器８０の容器８２の底部には、凝縮水回収ライン９８を介して水タンク１００が接続されている。水タンク１００を構成する容器１０２には、凝縮器８０で凝縮された水を貯留する貯留室１０２Ａが設けられている。この貯留室１０２Ａには、水供給ライン１０４を介して蒸発器９０の蒸発室９２Ａが接続されている。水供給ライン１０４には、その流路を開閉するバルブ１０８、及び水タンク１００の貯留室１０２Ａに貯留された凝縮水を蒸発器９０の蒸発室９２Ａへ圧送するためのウォータポンプ１０６が設けられている。
【００５２】
なお、凝縮水回収ライン９８と水タンク１００との接続部、水供給ライン１０４と水タンク１００との接続部は、水タンク１００における設計上の最低液位よりも重力方向の下側に設定されている。また、水タンク１００は、凝縮器８０の容器８２、蒸発器９０の容器９２の何れかと一体化しても良い。
【００５３】
水タンク１００の容器１０２には、貯留室１０２Ａに熱を供給するための熱媒流路１０２Ｂが設けられている。熱媒流路１０２Ｂは、その内部を流れる熱媒（エンジン冷却液）と貯留室１０２Ａに貯留された水とが熱交換可能に貯留室１０２Ａに隣接されている。この熱媒流路１０２Ｂには、熱供給ライン１１０が接続されている。熱供給ライン１１０は、水タンク１００の熱媒流路１０２Ｂとエンジン１４との間でエンジン冷却水を循環させるためのバイパスラインであり、ラジエータ用循環路１６に対してラジエータ１２をバイパスするように接続されている。これにより、ラジエータ用循環路１６におけるラジエータ１２の上流側を流れるエンジン冷却水と水タンク１００の貯留室１０２Ａとが熱交換可能になっている。また、熱供給ライン１１０には、その流路を開閉するバルブ１１２が設けられている。
【００５４】
図２に示されるように、車両用空調システム１０は、車両用化学蓄熱システム６０を制御する制御装置としての化学蓄熱ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１２０を備えている。化学蓄熱ＥＣＵ１２０は、ウォータポンプ１０６、バルブ７０，１０８，１１２，三方弁９４、及びブロア８４の各々に電気的に接続されており、これらの動作を制御するようになっている。また、化学蓄熱ＥＣＵ１２０には、化学蓄熱材６６の温度を検出する化学蓄熱材温度センサ１２２、及び蒸発器９０の蒸発室９２Ａの温度を検出する蒸発室温度センサ１２４が電気的に接続されており、これらの化学蓄熱材温度センサ１２２及び蒸発室温度センサ１２４から化学蓄熱材温信号、凝縮室温度信号がそれぞれ入力されるようになっている。
【００５５】
また、化学蓄熱ＥＣＵ１２０には、車両用空調システム１０を構成する空調ＥＣＵ１３０が接続されている。空調ＥＣＵ１３０は、ウォータポンプ１８，７６、バルブ２６，２８，３０，７４の各々に電気的に接続されており、これらの動作を制御するようになっている。また、空調ＥＣＵ１３０には、車両の外気の温度を検出する外気温度センサ１３２が電気的に接続されており、外気温度センサ１３２で検出された外気温信号が入力されるようになっている。更に、車両の図示しないダッシュボートに設けられた空調温度調整スイッチ１３４が電気的に接続されており、この空調温度調整スイッチ１３４から空調温度信号が入力されるようになっている。
【００５６】
また、空調ＥＣＵ１３０には、エンジンＥＣＵ１３６が電気的に接続されている。このエンジンＥＣＵ１３６は、エンジン１４の動作を制御するものであり、エンジン１４の回転数信号等が空調ＥＣＵ１３０へ入力されるようになっている。
【００５７】
次に、第１実施形態の作用について説明する。
【００５８】
先ず、車両用化学蓄熱システム６０の動作について説明する。なお、本実施形態に係る車両用化学蓄熱システム６０の初期状態は、水蒸気放出ライン８６及び水蒸気供給ライン８８が三方弁９４によってそれぞれ閉止されている。また、図３〜図５に示される太い実線及び矢印は水、水蒸気、エンジン冷却水等の流体の流れを示している。更に、白抜きのバルブ及び三方弁は流れの開放状態を示し、黒塗りのバルブ及び三方弁は流れの閉止状態を示している。
【００５９】
化学蓄熱ＥＣＵ１２０は、空調ＥＣＵ１３０からの要求に応じて車両用化学蓄熱システム６０を蓄熱モード又は放熱モードで制御する。蓄熱モードでは、図３に示されるように、先ず、化学蓄熱ＥＣＵ１２０が、バルブ７０を作動して排気ライン６８を開放させ、反応器６２の熱媒流路６４Ｂへ高温の排気ガスを供給する。次に、化学蓄熱ＥＣＵ１２０は、三方弁９４を作動して水蒸気放出ライン８６及び水蒸気放出供給ライン９６を開放させ、これらの水蒸気放出ライン８６及び水蒸気放出供給ライン９６を介して反応器６２の反応流路６４Ａと凝縮器８０の凝縮室８２Ａとを接続すると共に、ブロア８４及びウォータポンプ１０６を作動する。
【００６０】
これにより、反応器６２では、排気ライン６８から熱媒流路６４Ｂに供給された排気ガスの熱によって反応流路６４Ａ内の化学蓄熱材６６が脱水反応を生じ、当該化学蓄熱材６６への蓄熱が成される。このとき、化学蓄熱材６６の脱水反応に伴って生じた水蒸気は、水蒸気放出供給ライン９６及び水蒸気放出ライン８６を介して凝縮器８０の凝縮室８２Ａへ導入される。凝縮器８０の凝縮室８２Ａに導入された水蒸気は、ブロア８４によって冷却されて凝縮し、その重力によって水タンク１００の貯留室１０２Ａに回収される。
【００６１】
この状態で、化学蓄熱材温度センサ１２２から入力された化学蓄熱材６６の温度が所定値以上になると、化学蓄熱ＥＣＵ１２０が三方弁９４を作動し、水蒸気放出ライン８６及び水蒸気放出供給ライン９６を閉止すると共に、ブロア８４及びウォータポンプ１０６を停止し、蓄熱モードを終了する。
【００６２】
次に、放熱モードでは、図４に示されるように、化学蓄熱ＥＣＵ１２０は、三方弁９４を作動して水蒸気供給ライン８８及び水蒸気放出供給ライン９６を開放させ、これらの水蒸気供給ライン８８及び水蒸気放出供給ライン９６を介して反応器６２の反応流路６４Ａと蒸発器９０の蒸発室９２Ａとを接続すると共に、ウォータポンプ１０６を作動する。この際、空調ＥＣＵ１３０は、空調ＥＣＵ１３０から要求された化学蓄熱材６６の放熱量に応じて、三方弁９４による水蒸気放出ライン８６の開度を調整し、反応器６２の反応流路６４Ａへ供給する水蒸気量を増減する。
【００６３】
これにより、反応器６２の反応流路６４Ａでは、蒸発器９０の蒸発室９２Ａから供給された水蒸気によって、化学蓄熱材６６が水和反応を生じ、当該水和反応に伴い放熱する。この熱は、化学蓄熱材６６と冷媒流路６４Ｃ内のエンジン冷却水との熱交換によって、エンジン冷却水へ放出される。
【００６４】
ここで、蒸発器９０の蒸発室９２Ａで水蒸気が生成されると、蒸発潜熱によって徐々に蒸発室９２Ａの温度が下がり、水蒸気の生成効率が低下する可能性がある。そこで、本実施形態では、図５に示されるように、蒸発室温度センサ１２４（図２参照）から入力された凝縮室８２Ａの温度が所定値未満になると、化学蓄熱ＥＣＵ１２０がバルブ１１２を作動して熱供給ライン１１０を開放し、水タンク１００の熱媒流路１０２Ｂにエンジン１４で加熱されたエンジン冷却水を供給する。なお、ラジエータ用循環路１６のバルブ２６が閉止されているときにはこのバルブ２６も開放し、ウォータポンプ１８が停止しているときにはこのウォータポンプ１８も作動する。
【００６５】
これにより、水タンク１００の熱媒流路１０２Ｂに供給されたエンジン冷却水と水タンク１００の貯留室１０２Ａ内の水とが熱交換し、エンジン冷却水の熱によって貯留室１０２Ａ内の水が加熱される。加熱された水は、ウォータポンプ１０６によって蒸発器９０の蒸発室９２Ａへ圧送される。これにより、蒸発室９２Ａの温度低下が抑制される。そして、蒸発室温度センサ１２４から入力された凝縮室８２Ａの温度が所定値以上になると、化学蓄熱ＥＣＵ１２０がバルブ１１２を作動して熱供給ライン１１０を閉止させ、水タンク１００の熱媒流路１０２Ｂに対するエンジン冷却水の供給を停止する。
【００６６】
この状態で、空調ＥＣＵ１３０から放熱モードの停止要求を受けると、化学蓄熱ＥＣＵ１２０は、三方弁９４を作動して水蒸気供給ライン８８及び水蒸気放出供給ライン９６を閉止させると共に、ウォータポンプ１０６を停止し、放熱モードを終了する。
【００６７】
次に、車両用空調システム１０の動作について説明する。
【００６８】
空調ＥＣＵ１３０は、空調温度調整スイッチ１３４（図２参照）から入力される空調温度信号、及び外気温度センサ１３２（図２参照）から入力される外気温度信号等に基づいて、車両用空調システム１０を暖房モード又は冷房モードで制御する。以下では、暖房モードの制御について説明し、冷房モードの制御について他の実施形態において説明する。なお、本実施形態に係る車両用空調システム１０の初期状態では、ヒータコア用循環路２４に設けられたバルブ２８，３０、熱放出ライン７２に設けられたバルブ７４、熱供給ライン１１０に設けられたバルブ１１２は閉止されており、ラジエータ用循環路１６に設けられたバルブ２６は開放されている。
【００６９】
暖房モードでは、先ず、エンジンＥＣＵ１３６から入力されるエンジン回転数信号等に基づいて、空調ＥＣＵ１３０がエンジン１４の作動状況を判定する。空調ＥＣＵ１３０がエンジン１４を作動中と判断した場合、空調ＥＣＵ１３０はバルブ２８，３０を作動してヒータコア用循環路２４を開放させ、ヒータコア用循環路２４にエンジン冷却水を循環させる。なお、エンジン１４の作動中は、エンジンＥＣＵ１３６によってウォータポンプ１８が作動されている。これにより、エンジン１４で加熱されたエンジン冷却水がヒータコア２２へ供給され、ヒータコア２２が空調ケース３２内を流れる空調用空気と熱交換することにより、空調用空気が加熱される。加熱された空調用空気は、吹出し口切替ダンパ５０Ａ，５０Ｂによって選択された所望のデフロスタ吹出し口４４、フェイス吹出し口４６、フット吹出し口４８から車室内へ供給される。
【００７０】
一方、空調ＥＣＵ１３０がエンジン１４を停止中と判断した場合、空調ＥＣＵ１３０は化学蓄熱ＥＣＵ１２０に放熱モード信号を送り、車両用化学蓄熱システム６０を放熱モードで作動させる。次に、図４に示されるように、空調ＥＣＵ１３０は、バルブ２８，３０，７４を作動してヒータコア用循環路２４及び熱放出ライン７２を開放すると共に、熱放出ライン７２に設けられたウォータポンプ７６を作動し、熱放出ライン７２にエンジン冷却水を循環させる。
【００７１】
これにより、反応器６２の熱媒流路６４Ｂに供給されたエンジン冷却水と反応器６２の反応流路６４Ａ内の化学蓄熱材６６とが熱交換し、化学蓄熱材６６の水和反応に伴って生じた熱がエンジン冷却水に放出され、エンジン冷却水が加熱される。加熱されたエンジン冷却水はヒータコア用循環路２４及び熱放出ライン７２を介してヒータコア２２に供給され、ヒータコア２２が空調ケース３２内を流れる空調用空気と熱交換することにより、空調用空気が加熱される。加熱された空調用空気は、吹出し口切替ダンパ５０Ａ，５０Ｂによって選択された所望のデフロスタ吹出し口４４、フェイス吹出し口４６、フット吹出し口４８から車室内へ供給される。
【００７２】
このように本実施形態に係る車両用空調システム１０では、エンジン１４が停止状態であっても、車両用化学蓄熱システム６０を放熱モードで動作させ、化学蓄熱材６６に蓄熱された熱をヒータコア２２の熱源として利用することにより、車室内の温度を所望の温度に上げることができる。
【００７３】
また、ラジエータ用循環路１６を循環するエンジン冷却液を熱源として水タンク１００の貯留室１０２Ａ内の水を加熱し、加熱された水を蒸発器９０の蒸発室９２Ａへ供給することにより、蒸発潜熱による蒸発室９２Ａの温度低下が抑制される。この結果、蒸発室９２Ａにおける水蒸気の生成効率の低下が抑制される。従って、水タンク１００の貯留室１０２Ａ内の水を加熱しない構成と比較して、化学蓄熱材６６の水和反応を長期的に維持することができるため、加熱されたエンジン冷却水をヒータコア２２へ長期的に供給することができる。
【００７４】
なお、本実施形態では、一例として車両用化学蓄熱システム６０が放熱モードで作動したときに、熱供給ライン１１０にエンジン冷却水を供給し、水タンク１００の貯留室１０２Ａに貯留された水を加熱したがこれに限らない。例えば、車両用化学蓄熱システム６０が蓄熱モードで作動したときに、熱供給ライン１１０にエンジン冷却水を供給して水タンク１００の貯留室１０２Ａに貯留された水を加熱しても良い。また、ヒータコア用循環路２４又は熱放出ライン７２における反応器６２の下流側に熱供給ライン１１０を接続し、反応器６２からヒータコア２２へ流れるエンジン冷却水、即ち、反応器６２で加熱されたエンジン冷却水を熱源として、水タンク１００の貯留室１０２Ａに貯留された水を加熱することも可能である。
【００７５】
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成のものについては、同符号を付すると共に適宜省略して説明する。
【００７６】
図６には、第２実施形態に係る車両用空調システム１４０のシステム構成が模式的に示されている。第２実施形態では、車両用化学蓄熱システム６０が車両用空調システム１４０における冷房（又は除湿）の熱源として利用されている。なお、第２実施形態では、第１実施形態と異なり、熱供給ライン１１０が省略されている。
【００７７】
図６に示されるように、反応器６２の冷媒流路６４Ｃには、化学蓄熱材６６が放熱した熱をラジエータ１２へ移送するための熱放出ライン１４２が接続されている。熱放出ライン１４２はラジエータ用循環路１６に接続されており、反応器６２との熱交換によって加熱されたエンジン冷却水をラジエータ１２へ供給するようになっている。この熱放出ライン１４２には、その流路を開閉する２つのバルブ１５２，１５４が設けられている。
【００７８】
一方、蒸発器９０の容器９２には、水蒸気の生成に伴って生じた蒸発潜熱を外部へ放出するための冷媒流路９２Ｂが設けられている。この冷媒流路９２Ｂは、その内部を流れる冷媒（エンジン冷却水）と蒸発室９２Ａ内の空気とが熱交換可能に蒸発室９２Ａに隣接されている。この冷媒流路９２Ｂには、冷熱放出ライン１４４が接続されている。冷熱放出ライン１４４は、蒸発器９０の冷媒流路９２Ｂとヒータコア２２との間で冷媒としてのエンジン冷却水を循環させるためのバイパスラインであり、ヒータコア用循環路２４に対してエンジン１４をバイパスするように接続されている。冷熱放出ライン１４４には、その流路を開閉する２つのバルブ１４６，１４８が設けられている。また、冷熱放出ライン１４４には、エンジン冷却水をヒータコア２２へ圧送するためのウォータポンプ１５０が設けられている。この冷熱放出ライン１４４を流れるエンジン冷却水と蒸発器９０の蒸発室９２Ａ内の空気とが熱交換することにより、蒸発室９２Ａにおける蒸発潜熱がエンジン冷却水に放出され、エンジン冷却水が冷却されるようになっている。
【００７９】
ここで、本実施形態では、ヒータコア２２が空調用空気を冷却する冷房用熱交換器として機能する。即ち、蒸発器９０において冷却されたエンジン冷却水は、ヒータコア２２において空調用空気と熱交換することにより、空調用空気を冷却するように構成されている。
【００８０】
図７に示されるように、車両用空調システム１４０は、制御装置としての化学蓄熱ＥＣＵ１２０及び空調ＥＣＵ１６０を備えている。空調ＥＣＵ１６０は、第１実施形態における空調ＥＣＵ１３０に接続された各種の機器に加え、バルブ１４６，１４８，１５２の各々に電気的に接続されており、これらの動作を制御するようになっている。なお、本実施形態における化学蓄熱ＥＣＵ１２０及び空調ＥＣＵ１６０には、バルブ７４，１１２が接続されていない。
【００８１】
次に、第２実施形態の作用について説明する。
【００８２】
本実施形態に係る車両用空調システム１０の初期状態では、ヒータコア用循環路２４に設けられたバルブ２８，３０、熱放出ライン１４２に設けられたバルブ１５２，１５４、冷熱放出ライン１４４に設けられたバルブ１４６，１４８は閉止されており、ラジエータ用循環路１６に設けられたバルブ２６は開放されている。また、図８に示される太い実線及び矢印は水、水蒸気、エンジン冷却水等の流体の流れを示している。また、白抜きのバルブ及び三方弁は流れの開放状態を示し、黒塗りのバルブ及び三方弁は流れの閉止状態を示している。
【００８３】
冷房モードでは、空調ＥＣＵ１６０は、化学蓄熱ＥＣＵ１２０に放熱モード信号を送り、車両用化学蓄熱システム６０を放熱モードで制御させる。次に、空調ＥＣＵ１６０は、２つのバルブ１４６，１４８を作動して冷熱放出ライン１４４を開放させると共に、ウォータポンプ１５０を作動し、冷熱放出ライン１４４にエンジン冷却水を循環させる。
【００８４】
これにより、冷熱放出ライン１４４を介して蒸発器９０の冷媒流路９２Ｂに供給されたエンジン冷却水と蒸発器９０の蒸発室９２Ａ内の空気との熱交換によって、蒸発室９２Ａにおける蒸発潜熱がエンジン冷却水に放出され、エンジン冷却水が冷却される。冷却されたエンジン冷却水は、冷熱放出ライン１４４を介してヒータコア２２に供給され、空調ケース３２内を流れる空調用空気と熱交換することにより、空調用空気が冷却される。冷却された空調用空気は、吹出し口切替ダンパ５０Ａ，５０Ｂによって選択された所望のデフロスタ吹出し口４４、フェイス吹出し口４６、フット吹出し口４８から車室内へ供給される。
【００８５】
この状態において、空調ＥＣＵ１６０は、バルブ１５２，１５４を作動して熱放出ライン１４２を開放させ、熱放出ライン１４２及びラジエータ用循環路１６にエンジン冷却水を循環させる。なお、ラジエータ用循環路１６に設けられたウォータポンプ１８が作動していない場合は、このウォータポンプ１８も作動する。
【００８６】
これにより、熱放出ライン１４２を介して反応器６２の熱媒流路６４Ｂに供給されたエンジン冷却水と反応器６２の反応流路６４Ａ内の化学蓄熱材６６との熱交換によって、化学蓄熱材６６の水和反応に伴って生じた熱がエンジン冷却水に放出され、化学蓄熱材６６が冷却される。一方、化学蓄熱材６６との熱交換によって加熱されたエンジン冷却水は、ラジエータ１２へ供給されて冷却される。これにより、反応器６２の温度上昇が抑制される。
【００８７】
このように本実施形態では、蒸発器９０の蒸発潜熱を冷房（又は除湿）の熱源として利用することにより、エバポレータ３８が構成する図示しない冷凍サイクルを作動させずに、車室内の温度を所望の温度に下げることができる。特に、本実施形態は、エンジン１４が停止状態であっても、冷房の熱源として利用できる点で優れている。
【００８８】
一方、蒸発器９０の蒸発室９２Ａで生成された水蒸気は反応器６２の反応流路６４Ａへ供給されるため、反応流路６４Ａ内の化学蓄熱材６６の水和反応が促進されるが、この水和反応に伴って生じた熱は、前述したように熱放出ライン１４２を流れるエンジン冷却水を介してラジエータ１２で放熱される。従って、化学蓄熱材６６の温度を所定温度に維持することができる。
【００８９】
更に、本実施形態では、空調用空気を冷却（又は除湿）する冷房用熱交換器としてヒータコア２２を流用することにより、新たな熱交換器を設ける必要がないため、コスト削減を図ることができる。なお、ヒータコア２２に替えて、新たな冷房用熱交換器を設けることも可能である。
【００９０】
次に、第３実施形態について説明する。なお、第１，第２実施形態と同様の構成のものについては、同符号を付すると共に適宜省略して説明する。
【００９１】
図９には、第３実施形態に係る車両用空調システム１７０のシステム構成が模式的に示されている。第３実施形態では、車両用化学蓄熱システム６０が車両用空調システム１７０における暖房及び冷房の熱源として利用されている。
【００９２】
図９に示されるように、反応器６２の冷媒流路６４Ｃには、化学蓄熱材６６が放熱した熱をラジエータ１２及びヒータコア２２へ移送するための熱放出ライン１７２が接続されている。熱放出ライン１７２はラジエータ用循環路１６及びヒータコア用循環路２４の各々と接続されている。また、熱放出ライン１７２には、バルブ１７４，１７６が設けられている。この熱放出ライン１７２は、各バルブ２８，３０，１５２，１７４，１７６の動作によって反応器６２の冷媒流路６４Ｃとヒータコア２２との間でエンジン冷却水を循環させる暖房モード（図１１において太線）と、反応器６２の冷媒流路６４Ｃとラジエータ１２との間でエンジン冷却水を循環させる冷房モード（図１２において太線）とに切り替えられるようになっている。
【００９３】
また、熱放出ライン１７２における反応器６２の下流側には、熱放出ライン１７２と冷熱放出ライン１４４とを接続する接続ライン１７８，１８０が設けられている。接続ライン１７８にはバルブ１８２が設けられている。また、接続ライン１８０に三方弁１８４が設けられている。これらのバルブ１８２及び三方弁１８４の動作により、反応器６２、蒸発器９０、ヒータコア２２、及びエンジン１４の間でエンジン冷却水を循環させるための暖房モード（図１１において太線）と、蒸発器９０とヒータコア２２との間で冷媒としてのエンジン冷却水を循環させる冷房モード（図１２において太線）とに切り替えられるようになっている。
【００９４】
図１０に示されるように、車両用空調システム１７０は、制御装置としての化学蓄熱ＥＣＵ１２０及び空調ＥＣＵ１９０を備えている。空調ＥＣＵ１９０は、第２実施形態における空調ＥＣＵ１９０に接続された各種の機器に加え、バルブ１７４，１７６，１８２、及び三方弁１８４の各々に電気的に接続されており、これらの動作を制御するようになっている。なお、本実施形態における化学蓄熱ＥＣＵ１２０には、バルブ１１２が接続されている。
【００９５】
次に、第３実施形態の作用について説明する。
【００９６】
本実施形態に係る車両用空調システム１７０の初期状態では、ヒータコア用循環路２４に設けられたバルブ２８，３０，１７６、熱放出ライン１７２に設けられたバルブ１５２，１５４，１７４、冷熱放出ライン１４４に設けられたバルブ１４６，１４８、接続ライン１７８，１８０に設けられたバルブ１８２、三方弁１８４は閉止されており、ラジエータ用循環路１６に設けられたバルブ２６は開放されている。また、図１１及び図１２に示される太い実線及び矢印は水、水蒸気、エンジン冷却水等の流体の流れを示している。また、白抜きのバルブ及び三方弁は流れの開放状態を示し、黒塗りのバルブ及び三方弁は流れの閉止状態を示している。
【００９７】
先ず、暖房モードでは、エンジンＥＣＵ１３６から入力されるエンジン回転数信号等に基づいて、空調ＥＣＵ１９０がエンジン１４の作動状況を判定する。空調ＥＣＵ１９０がエンジン１４を作動中と判断した場合は、第１実施形態と同様の制御を行う。
【００９８】
一方、空調ＥＣＵ１９０がエンジン１４を停止中と判断した場合、図１１に示されるように、空調ＥＣＵ１９０は化学蓄熱ＥＣＵ１２０に放熱モード信号を送り、車両用化学蓄熱システム６０を放熱モードで動作させる。次に、空調ＥＣＵ１９０は、バルブ２８，３０，１５２，１７４を作動し、ヒータコア用循環路２４及び熱放出ライン１７２を開放させると共にウォータポンプ１８を作動し、ヒータコア用循環路２４及び熱放出ライン１７２にエンジン冷却水を循環させる。なお、図１１には、後述するようにバルブ１７４により熱放出ライン１７２を閉止すると共に接続ライン１７８，１８０が開放された状態が示されているが、通常の放熱モードではバルブ１７４が熱放出ライン１７２を開放すると共に、接続ライン１７８，１８０が閉止されている。
【００９９】
これにより、ヒータコア用循環路２４及び熱放出ライン１７２を介して反応器６２の熱媒流路６４Ｂに供給されたエンジン冷却水が、反応器６２の反応流路６４Ａ内の化学蓄熱材６６と熱交換し、化学蓄熱材６６の水和反応に伴って生じた熱がエンジン冷却水に放出され、エンジン冷却水が加熱される。加熱されたエンジン冷却水は、ヒータコア用循環路２４及び熱放出ライン１７２を介してヒータコア２２に供給され、ヒータコア２２が空調ケース３２内を流れる空調用空気と熱交換することにより、空調用空気が加熱される。加熱された空調用空気は、吹出し口切替ダンパ５０Ａ，５０Ｂによって選択された所望のデフロスタ吹出し口４４、フェイス吹出し口４６、フット吹出し口４８から車室内へ供給される。
【０１００】
この状態で、蒸発室温度センサ１２４（図１０参照）から入力された凝縮器８０の凝縮室８２Ａの温度が所定値未満になると、空調ＥＣＵ１９０がバルブ１７４を作動して熱放出ライン１７２を閉止させると共に、バルブ１８２及び三方弁１８４を作動して接続ライン１７８，１８０を開放させ、反応器６２で加熱された冷熱放出ライン１４４を介して蒸発器９０の冷媒流路９２Ｂへ供給する。これにより、冷媒流路９２Ｂに供給されたエンジン冷却水と蒸発器９０の蒸発室９２Ａ内の空気との熱交換によって蒸発室９２Ａの蒸発潜熱がエンジン冷却水に放出され、蒸発室９２Ａが加熱される。
【０１０１】
このように本実施形態に係る車両用空調システム１０では、エンジン１４が停止状態であっても、車両用化学蓄熱システム６０を放熱モードで動作させ、化学蓄熱材６６に蓄熱された熱をヒータコア２２の熱源として利用することにより、車室内の温度を所望の温度に上げることができる。また、蒸発器９０の蒸発潜熱を冷房の熱源として利用することにより、エバポレータ３８が構成する図示しない冷凍サイクルを作動させずに、車室内の温度を所望の温度に下げることができる。
【０１０２】
更に、反応器６２からヒータコア２２へ流れるエンジン冷却水、即ち、反応器６２で過熱されたエンジン冷却水によって蒸発器９０の蒸発室９２Ａを加熱することにより、蒸発潜熱による蒸発室９２Ａの温度低下が抑制される。これにより、反応器６２からヒータコア２２へ流れるエンジン冷却水と蒸発器９０の蒸発室９２Ａとが熱交換しない構成と比較して、化学蓄熱材６６の水和反応を長期的に維持することができるため、加熱されたエンジン冷却水をヒータコア２２へ長期的に供給することができる。
【０１０３】
次に、冷房モードでは、空調ＥＣＵ１９０が化学蓄熱ＥＣＵ１２０に放熱モード信号を送り、車両用化学蓄熱システム６０を放熱モードで動作させる。次に、図１２に示されるように、空調ＥＣＵ１９０はバルブ１４６，１４８及び三方弁１８４を作動し、冷熱放出ライン１４４を開放させると共にウォータポンプ１５０を作動し、冷熱放出ライン１４４にエンジン冷却水を循環させる。
【０１０４】
これにより、冷熱放出ライン１４４を介して蒸発器９０の冷媒流路９２Ｂに供給されたエンジン冷却水と蒸発器９０の蒸発室９２Ａ内の空気との熱交換によって、蒸発室９２Ａに蒸発潜熱がエンジン冷却水に放出され、エンジン冷却水が冷却される。冷却されたエンジン冷却水は、冷熱放出ライン１４４を介してヒータコア２２に供給され、空調ケース３２内を流れる空調用空気と熱交換することにより、空調用空気が冷却される。冷却された空調用空気は、吹出し口切替ダンパ５０Ａ，５０Ｂによって選択された所望のデフロスタ吹出し口４４、フェイス吹出し口４６、フット吹出し口４８から車室内へ供給される。
【０１０５】
この状態において、空調ＥＣＵ１９０は、バルブ１５２，１５４，１７４を作動し、熱放出ライン１７２を開放させ、熱放出ライン１７２及びラジエータ用循環路１６に冷却水を循環させる。なお、ラジエータ用循環路１６に設けられたウォータポンプ１８が作動していない場合は、このウォータポンプ１８も作動する。
【０１０６】
これにより、ラジエータ用循環路１６及び熱放出ライン１７２を介して反応器６２の熱媒流路６４Ｂに供給されたエンジン冷却水と反応器６２の反応流路６４Ａ内の化学蓄熱材６６とが熱交換し、化学蓄熱材６６の水和反応に伴って生じた熱がエンジン冷却水に放出され、化学蓄熱材６６が冷却される。一方、化学蓄熱材６６との熱交換によって加熱されたエンジン冷却水は、熱放出ライン１７２を介してラジエータ１２へ供給され、冷却される。
【０１０７】
このように本実施形態では、蒸発器９０の蒸発潜熱を冷房の熱源として利用することにより、エバポレータ３８が構成する図示しない冷凍サイクルを作動させずに、車室内の温度を所望の温度に下げることができる。特に、本実施形態は、エンジン１４が停止状態でも、冷房の熱源として利用できる点で優れている。
【０１０８】
一方、蒸発器９０の蒸発室９２Ａで生成された水蒸気は反応器６２の反応流路６４Ａへ供給されるため、反応流路６４Ａ内の化学蓄熱材６６の水和反応が促進されるが、この水和反応に伴って生じた熱は、前述したようにラジエータ用循環路１６及び熱放出ライン１７２を循環するエンジン冷却水を介してラジエータ１２で放熱される。従って、化学蓄熱材６６の温度を所定温度に維持することができる。
【０１０９】
なお、説明を省略するが、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、水タンク１００の熱媒流路１０２Ｂにエンジン冷却水を供給し、エンジン冷却水の熱によって貯留室１０２Ａ内の水を加熱しても良い。
【０１１０】
以上、本発明の第１〜第３実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものではなく、第１〜第３実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０ 車両用空調システム
１２ ラジエータ
１４ エンジン
１６ ラジエータ用循環路
２２ ヒータコア
２４ ヒータコア用循環路
６０ 車両用化学蓄熱システム
６２ 反応器（反応部）
６６ 化学蓄熱材
８０ 凝縮器（凝縮部）
９０ 蒸発器（蒸発部）
１００ 水タンク（貯留部）
１４０ 車両用空調システム
１７０ 車両用空調システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用化学蓄熱システム、及びこれを備える車両用空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
信号待ち等の停車時にエンジンを自動的に停止する車両において、エバポレータの下流側に蓄冷器を備えた車両用空調装置が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献２に開示された車両用空調装置では、蓄冷器内の蓄冷材の溶解潜熱を利用し、エンジンの自動停止時における車室内の温度上昇を抑制している。
【０００３】
一方、水和反応により放熱する化学蓄熱材を内蔵した反応器と、化学蓄熱材が水和反応するための水蒸気を反応器へ供給する蒸発器とを備えた車両用化学蓄熱システムが知られている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−８０９３３号公報
【特許文献２】特開２００９−２６４６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、車両用空調装置の熱源として、特許文献２に開示された車両用化学蓄熱システムを利用することが考えられる。
【０００６】
本発明は、車両用空調システムの熱源として利用することができる車両用化学蓄熱システム、及びこれを備える車両用空調システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の車両用化学蓄熱システムは、水を貯留する貯留部と、前記貯留部から供給される水を蒸発させて水蒸気を生成する蒸発部と、車両からのエネルギー供給で得られた熱で脱水反応して蓄熱すると共に前記蒸発部で生成された水蒸気と水和反応して放熱する化学蓄熱材を有し、エンジンとヒータコアとの間で前記エンジンを冷却するための冷却液を循環させるヒータコア用循環路を流れる冷却液と熱交換可能に設けられ、該冷却液との熱交換によって前記水和反応に伴って生じた熱を放出する反応部と、前記反応部から前記脱水反応により生じた水蒸気を凝縮し、前記貯留部へ戻す凝縮部と、を備えている。
【０００８】
請求項１に係る車両用化学蓄熱システムによれば、反応部の化学蓄熱材は、車両からの熱供給により脱水反応して蓄熱する。この脱水反応に伴って生じた水蒸気は、凝縮部によって凝縮され、貯留部に貯留される。貯留部に貯留された水（凝縮液）は、蒸発部へ供給され、蒸発部によって水蒸気が生成される。
【０００９】
一方、化学蓄熱材は、蒸発部で生成された水蒸気と水和反応して発熱する。この水和反応によって生じた熱は、ヒータコア用循環路を循環するエンジンを冷却するための冷却液と化学蓄熱材との熱交換によって放出される。即ち、化学蓄熱材と冷却液との熱交換によって、冷却液が加熱される。この加熱された冷却液は、ヒータコア用循環路を介してヒータコアへ供給される。
【００１０】
このように本発明では、ヒータコアの熱源として、反応部における化学蓄熱材の水和反応に伴う発熱を用いることにより、例えば、エンジンが停止状態や低温状態であっても、ヒータコアを加熱することができる。
【００１１】
請求項２に記載の車両用化学蓄熱システムは、請求項１に記載の車両用化学蓄熱システムにおいて、前記蒸発部が、前記反応部から前記ヒータコアへ流れる冷却液と熱交換可能に設けられ、該冷却液との熱交換によって前記水蒸気の生成に伴って生じる蒸発潜熱分のエネルギーを供給する。
【００１２】
請求項２に係る車両用化学蓄熱システムによれば、反応部からヒータコアへ流れる冷却液と蒸発部との熱交換によって蒸発部を加熱し、蒸発部における水蒸気の生成に伴って蒸発潜熱を得る。
【００１３】
ここで、蒸発部で水蒸気を生成すると、蒸発潜熱により蒸発部が徐々に冷却され、水蒸気の生成効率が低下する可能性がある。これに対して本発明では、前述したように反応部からヒータコアへ流れる冷却液と蒸発部との熱交換によって蒸発部が加熱され、水蒸気の生成に伴って生じた蒸発潜熱分のエネルギーを供給する。これにより、蒸発部の温度低下が抑制される結果、水蒸気の生成効率の低下が抑制される。従って、ラジエータ用循環路におけるラジエータの上流側を流れる冷却液と蒸発部とが熱交換しない構成と比較して、化学蓄熱材の水和反応を長期的に維持することができるため、加熱された冷却液をヒータコアへ長期的に供給することができる。
【００１４】
請求項３に記載の車両用化学蓄熱システムは、請求項１又は請求項２に記載の車両用化学蓄熱システムにおいて、前記貯留部が、前記反応部から前記ヒータコアへ流れる冷却液又は前記エンジンとラジエータとの間で冷却液を循環させるラジエータ用循環路における前記ラジエータの上流側を流れる冷却液と熱交換可能に設けられ、該冷却液との熱交換によって該貯留部に貯留された水を加熱させる。
【００１５】
請求項３に係る車両用化学蓄熱システムによれば、反応部からヒータコアへ流れる冷却液又はラジエータ用循環路におけるラジエータの上流側を流れる冷却液と貯留部との熱交換によって、貯留部に貯留された水が加熱される。このように加熱された水は、蒸発部へ供給される。これにより、蒸発潜熱による蒸発部の温度低下が抑制される結果、水蒸気の生成効率の低下が抑制される。従って、反応部からヒータコアへ流れる冷却液又はラジエータ用循環路におけるラジエータの上流側を流れる冷却液と貯留部とが熱交換しない構成と比較して、化学蓄熱材の水和反応を長期的に維持することができるため、加熱された冷却液をヒータコアへ長期的に供給することができる。
【００１６】
請求項４に記載の車両用空調システムは、エンジンとヒータコアとの間で前記エンジンを冷却するための冷却液を循環させるヒータコア用循環路と、前記エンジンとラジエータとの間で冷却液を循環させるラジエータ用循環路と、前記ヒータコア用循環路を流れる冷却液と前記反応部との熱交換によって該反応部における前記水和反応に伴って生じた熱を放出し、該冷却液を介して前記ヒータコアを加熱する請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車両用化学蓄熱システムと、を備えている。
【００１７】
請求項４に係る車両用空調システムによれば、ヒータコアの熱源として、反応部における化学蓄熱材の水和反応に伴う発熱を用いることにより、例えば、エンジンが停止状態や低温状態であっても、ヒータコアを加熱することができる。
【００１８】
請求項５に記載の車両用化学蓄熱システムは、水を貯留する貯留部と、車室内へ送風される空気を冷却するための冷房用熱交換器へ供給される冷媒と熱交換可能に設けられ、前記貯留部から供給される水を蒸発させて水蒸気を生成すると共に、前記冷媒との熱交換によって水蒸気の生成に伴った蒸発潜熱を得る蒸発部と、車両からのエネルギー熱供給により脱水反応して蓄熱すると共に前記蒸発部で生成された水蒸気と水和反応して放熱する化学蓄熱材を有する反応部と、前記反応部から前記脱水反応により生じた水蒸気を凝縮し、前記貯留部へ戻す凝縮部と、を備えている。
【００１９】
請求項５に係る車両用化学蓄熱システムによれば、反応部の化学蓄熱材は、車両からのエネルギー供給により脱水反応して蓄熱する。この脱水反応に伴って生じた水蒸気は、凝縮部によって凝縮され、貯留部に貯留される。貯留部に貯留された水（凝縮液）は、蒸発部へ供給され、蒸発部によって水蒸気が生成される。
【００２０】
ここで、蒸発部における水蒸気の生成に伴って生じた蒸発潜熱は、冷房用熱交換器へ供給される冷媒と蒸発部との熱交換によって放出される。即ち、蒸発部と冷却液との熱交換によって、冷却液が冷却される。この冷却液は、冷房用熱交換器へ供給される。
【００２１】
このように本発明では、冷房用熱交換器の熱源として、蒸発部における水蒸気の生成に伴う蒸発潜熱を用いることにより、例えば、エンジンが停止状態であっても、冷却された冷媒を冷房用熱交換器へ供給することができる。
【００２２】
請求項６に記載の車両用化学蓄熱システムは、請求項５に記載の車両用化学蓄熱システムにおいて、前記反応部が、エンジンとラジエータとの間で前記エンジンを冷却するための冷却液を循環させるラジエータ用循環路における前記ラジエータの上流側を流れる冷却液と熱交換可能に設けられ、該冷却液との熱交換によって前記水和反応により生じた熱を放出する。
【００２３】
請求項６に係る車両用化学蓄熱システムによれば、反応部における水和反応に伴って生じた熱は、ラジエータ用循環路におけるラジエータの上流側を流れる冷却液と反応部との熱交換によって放出される。即ち、反応部と冷却液との熱交換によって反応部が冷却される。一方、反応部との熱交換によって加熱された冷却液は、ラジエータ用循環路を介してラジエータへ供給されて冷却される。これにより、反応部の温度上昇が抑制される。
【００２４】
請求項７に記載の車両用空調システムは、エンジンとラジエータとの間で冷却液を循環させるラジエータ用循環路と、供給された冷媒と車室内へ送風される空気との熱交換によって該空気を冷却するための冷房用熱交換器と、前記冷房用熱交換器へ供給される冷媒と前記蒸発部との熱交換によって該蒸発部における水蒸気の生成に伴って生じた蒸発潜熱により該冷媒を介して前記冷房用熱交換器を冷却する請求項５又は請求項６に記載の車両用化学蓄熱システムと、を備えている。
【００２５】
請求項７に係る車両用空調システムによれば、冷房用熱交換器の熱源として、蒸発部における水蒸気の生成に伴う蒸発潜熱を用いることにより、例えば、エンジンが停止状態であっても、冷却された冷媒を冷房用熱交換器へ供給することができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明は、車両用空調システムの熱源として、車両用化学蓄熱システムを利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用空調システムの概略全体構成を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る車両用空調システムを構成する蓄熱ＥＣＵ及び空調ＥＣＵを示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る車両用化学蓄熱システムの蓄熱モードの動作を説明するシステム構成図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る車両用化学蓄熱システムの放熱モード、及び車両用空調システムの暖房モードの動作を説明するシステム構成図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る車両用化学蓄熱システムの放熱モードの動作を説明するシステム構成図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る車両用空調システムの概略全体構成を示すシステム構成図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る車両用空調システムを構成する蓄熱ＥＣＵ及び空調ＥＣＵを示すブロック図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る車両用化学蓄熱システムの放熱モード、及び車両用空調システムの冷房モードの動作を説明するシステム構成図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る車両用空調システムの概略全体構成を示すシステム構成図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る車両用空調システムを構成する蓄熱ＥＣＵ及び空調ＥＣＵを示すブロック図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る車両用化学蓄熱システムの放熱モード、及び車両用空調システムの暖房モードの動作を説明するシステム構成図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る車両用化学蓄熱システムの放熱モード、及び車両用空調システムの冷房モードの動作を説明するシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
先ず、本発明の第１実施形態について説明する。
【００２９】
図１には、第１実施形態に係る車両用化学蓄熱システム６０が適用された車両用空調システム１０のシステム構成が模式的に示されている。車両用空調システム１０は、ラジエータ１２と、当該ラジエータ１２と車両の内燃機関としてのエンジン１４との間で冷却液としてのエンジン冷却水を循環させるラジエータ用循環路１６とを備えている。このラジエータ用循環路１６にはウォータポンプ１８が設けられており、このウォータポンプ１８を作動することにより、エンジン冷却水がラジエータ用循環路１６を循環するようになっている。
【００３０】
ラジエータ１２は車両前部に設けられ、車両の走行風等を受けて冷却されるようになっている。このラジエータ１２とエンジン冷却水とが熱交換することにより、エンジン冷却水が冷却されるようになっている。また、冷却されたエンジン冷却水がエンジン１４へ供給されることにより、エンジン１４が冷却されるようになっている。
【００３１】
ラジエータ用循環路１６におけるラジエータ１２の下流側には、サーモスタット２０が設けられている。サーモスタット２０は、エンジン冷却水の温度に応じてラジエータ用循環路１６を開閉するように構成されている。即ち、エンジン冷却水の温度が所定値以上になると、ラジエータ用循環路１６を開放する一方で、エンジン冷却水の温度が所定値未満になると、ラジエータ用循環路１６を閉止するように構成されている。
【００３２】
また、ラジエータ用循環路１６には、ラジエータ１２及びサーモスタット２０をバイパスするラジエータバイパスライン１６Ａが設けられている。このラジエータバイパスライン１６Ａによって、サーモスタット２０がラジエータ用循環路１６を閉止した状態においてもエンジン冷却水がラジエータ用循環路１６を循環可能になっている。
【００３３】
車両用空調システム１０は、ヒータコア２２と、ヒータコア２２とエンジン１４との間で冷媒を循環させるヒータコア用循環路２４とを備えている。このヒータコア用循環路２４は、ラジエータ１２をバイパスするようにラジエータ用循環路１６に接続されており、ウォータポンプ１８を作動することにより、エンジン冷却水が循環されるようになっている。また、ラジエータ用循環路１６及びヒータコア用循環路２４には、各々の流路を開閉するバルブ２６，２８，３０がそれぞれ設けられている。なお、ヒータコア用循環路２４には、後述する熱放出ライン７２が設けられている。
【００３４】
ヒータコア２２は、エンジン冷却水を熱源とする暖房用熱交換器であり、車両用空調装置３０を構成する空調ケース３２内に設けられている。空調ケース３２の一端側には、外気又は内気が流入される空気流入口３４が形成されている。空調ケース３２内における空気流入口３４の下流には、外気又は内気を空調ケース３２内に吸引すると共に、吸引した外気又は内気を空調用空気として下流側へ送出する空調用ブロア３６が設けられている。空調用ブロア３６の下流側には、空調用ブロア３６から送出された空調用空気を冷却するためのエバポレータ３８が設けられている。エバポレータ３８は、図示しない冷凍サイクルを構成しており、この冷凍サイクルの作動時に、空調用空気との熱交換によって生じる冷媒の蒸発潜熱によって空調用空気を冷却するように構成されている。
【００３５】
空調ケース３２内におけるエバポレータ３８の下流側には、空調用空気を加熱するためのヒータコア２２が設けられている。ヒータコア２２には、ヒータコア用循環路２４を介してエンジン１４で加熱されたエンジン冷却水が供給されるようになっており、このヒータコア２２と空調用空気とが熱交換することにより、空調用空気が加熱されるようになっている。
【００３６】
空調ケース３２内におけるヒータコア２２の上方には、ヒータコア２２をバイパスするヒータコアバイパス流路４０が形成されている。このヒータコアバイパス流路４０には、当該ヒータコアバイパス流路４０を開閉するためのエアミックスダンパ４２が設けられている。エアミックスダンパ４２は空調ケース３２に回転可能に支持されており、このエアミックスダンパ４２を図示しないモータで回転させ、ヒータコアバイパス流路４０の開度を調整することにより、ヒータコア２２を通過して加熱された空調用空気とヒータコアバイパス流路４０を通過した低温の空調用空気との流量割合が調整されるようになっている。
【００３７】
空調ケース３２内におけるヒータコア２２及びエアミックスダンパ４２の下流側には、デフロスタ吹出し口４４、フェイス吹出し口４６、フット吹出し口４８がそれぞれ形成されている。これらのデフロスタ吹出し口４４、フェイス吹出し口４６、及びフット吹出し口４８は、空調ケース３２に回転可能に支持された２つの吹出し口切替ダンパ５０Ａ，５０Ｂによって開閉可能になっている。これらの吹出し口切替ダンパ５０Ａ，５０Ｂによってデフロスタ吹出し口４４、フェイス吹出し口４６、及びフット吹出し口４８を適宜開閉することにより、温度調整された空調用空気が所望のデフロスタ吹出し口４４、フェイス吹出し口４６、及びフット吹出し口４８から車室内へ吹き出すようになっている。
【００３８】
次に、本実施形態に係る車両用化学蓄熱システムについて説明する。
【００３９】
車両用化学蓄熱システム６０は、反応部としての反応器６２と、凝縮部としての凝縮器８０と、蒸発部としての蒸発器９０、貯留部としての水タンク１００とを備えており、本実施形態では、車両用空調システム１０におけるヒータコア２２の熱源（暖房の熱源）として利用されている。
【００４０】
反応器６２を構成する容器６４の内部には、化学蓄熱材６６が充填された反応流路６４Ａが設けられている。化学蓄熱材６６は、脱水に伴って蓄熱（吸熱）し、水和（水酸化カルシウムへの復原）に伴って放熱（発熱）する構成とされている。
【００４１】
本実施形態では、一例として、化学蓄熱材６６がアルカリ土類金属の水酸化物の１つである水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）を有して構成されている。従って、反応器６２の反応流路６４Ａ内では、以下に示す反応で蓄熱、放熱を可逆的に繰り返し得る構成とされている。
Ｃａ（ＯＨ）２ ⇔ ＣａＯ ＋ Ｈ２Ｏ
【００４２】
この式に蓄熱量、発熱量Ｑを併せて示すと、
Ｃａ（ＯＨ）２ ＋ Ｑ → ＣａＯ ＋ Ｈ２Ｏ
ＣａＯ ＋ Ｈ２Ｏ → Ｃａ（ＯＨ）２ ＋ Ｑ
となる。この化学蓄熱材（Ｃａ（ＯＨ）２）の１ｋｇ当たりの蓄熱容量は、略１．８６［ＭＪ／ｋｇ−Ｃａ（ＯＨ）２］とされている。なお、化学蓄熱材６６には、水酸化カルシウムに限らず、これと同様の蓄熱、放熱を可逆的に繰り返す材料を用いることができる。
【００４３】
また、反応器６２の容器６４内には、化学蓄熱材６６に熱を供給するための熱媒流路６４Ｂと、化学蓄熱材６６が放熱した熱を外部へ放出させるための冷媒流路６４Ｃとが設けられている。これらの熱媒流路６４Ｂ及び冷媒流路６４Ｃは、各々の内部を流れる熱媒、冷媒（エンジン冷却水）と反応流路６４Ａ内の化学蓄熱材６６とが熱交換可能に、当該反応流路６４Ａに隣接（図示は省略）されている。
【００４４】
熱媒流路６４Ｂには、エンジン１４に接続された排気ライン６８が接続されており、この排気ライン６８から供給された高温の排気ガスによって、化学蓄熱材６６が加熱されるようになっている。即ち、化学蓄熱材６６は、本実施形態に係る車両用空調システム１０が適用された車両からの熱供給を受けて加熱されるようになっている。また、排気ライン６８には、その流路を開閉するバルブ７０が設けられている。なお、排気ガスに替えて、車両に搭載されたバッテリから電力の供給を受けて作動する電気ヒータ等によって加熱された空気等を用いても良い。
【００４５】
一方、冷媒流路６４Ｃには、化学蓄熱材６６が発熱した熱をヒータコア２２へ移送するための熱放出ライン７２が接続されている。熱放出ライン７２は、反応器６２の冷媒流路６４Ｃとヒータコア２２との間でエンジン冷却水を循環させるためのバイパスラインであり、ヒータコア用循環路２４に接続されている。この熱放出ライン７２には、その流路を開閉するバルブ７４と、エンジン冷却液をヒータコア２２へ圧送するウォータポンプ７６が設けられている。この熱放出ライン７２を介して反応器６２の冷媒流路６４Ｃに供給されたエンジン冷却水と反応流路６４Ａ内の化学蓄熱材６６とが熱交換することにより、化学蓄熱材６６の水和反応に伴って生じた熱がエンジン冷却水に放出され、エンジン冷却水が加熱されるようになっている。
【００４６】
また、反応器６２の反応流路６４Ａには、水蒸気放出ライン８６を介して凝縮器８０が接続されている。この凝縮器８０を構成する容器８２には、反応器６２の反応流路６４Ａから水蒸気放出ライン８６を介して放出された水蒸気を凝縮するための凝縮室８２Ａが設けられている。また、凝縮器８０には、凝縮室８２Ａを冷却するためのブロア８４が設けられている。このブロア８４により、凝縮室８２Ａに流入された水蒸気を冷却することにより、水蒸気が凝縮されるようになっている。
【００４７】
更に、反応器６２の反応流路６４Ａには、水蒸気供給ライン８８を介して蒸発器９０が接続されている。この蒸発器９０を構成する容器９２には、反応器６２の反応流路６４Ａへ供給する水蒸気を生成するための蒸発室９２Ａが設けられている。この蒸発室９２Ａには、後述する水タンク１００から水供給ライン１０４を介して水が供給されるようになっており、反応器６２の反応流路６４Ａとの蒸気圧差により水蒸気を生成するように構成されている。なお、蒸発器９０の容器９２に蒸発室９２Ａ内の水と熱交換可能な熱媒流路を設け、当該熱媒流路に熱媒を供給することにより水蒸気を生成することも可能である。
【００４８】
水蒸気放出ライン８６及び水蒸気供給ライン８８は、三方弁９４において互いに接続されており、この三方弁９４に接続された水蒸気放出供給ライン９６を介して反応器６２の反応流路６４Ａと接続されている。つまり、水蒸気放出ライン８６及び水蒸気放出ライン８６は、水蒸気放出供給ライン９６を共有している。この三方弁９４の動作により、水蒸気放出供給ライン９６と水蒸気放出ライン８６とが接続された状態と、水蒸気放出供給ライン９６と水蒸気供給ライン８８とが接続された状態とに切り替えられるようになっている。
【００４９】
また、この三方弁９４は、水蒸気放出ライン８６、水蒸気供給ライン８８、及び水蒸気放出供給ライン９６の各々を独立して開閉可能に構成されており、水蒸気放出ライン８６を閉止すると共に水蒸気放出供給ライン９６を開放した状態で、水蒸気放出ライン８６の開度を調整することにより、水蒸気供給ライン８８から反応器６２の反応流路６４Ａへ供給される水蒸気の流量が増減可能になっている。これにより、化学蓄熱材６６の水和反応に伴う放熱量を調整可能になっている。
【００５０】
なお、反応器６２の反応流路６４Ａ、凝縮器８０の凝縮室８２Ａ、蒸発器９０の蒸発室９２Ａ、水蒸気放出ライン８６、水蒸気供給ライン８８、水蒸気放出供給ライン９６、三方弁９４は互いの接続部において気密に接続されており、これらの内部空間が真空脱気されている。これにより、蒸発器９０の蒸発室９２Ａ内の水が蒸発し易くなっている。
【００５１】
凝縮器８０の容器８２の底部には、凝縮水回収ライン９８を介して水タンク１００が接続されている。水タンク１００を構成する容器１０２には、凝縮器８０で凝縮された水を貯留する貯留室１０２Ａが設けられている。この貯留室１０２Ａには、水供給ライン１０４を介して蒸発器９０の蒸発室９２Ａが接続されている。水供給ライン１０４には、その流路を開閉するバルブ１０８、及び水タンク１００の貯留室１０２Ａに貯留された凝縮水を蒸発器９０の蒸発室９２Ａへ圧送するためのウォータポンプ１０６が設けられている。
【００５２】
なお、凝縮水回収ライン９８と水タンク１００との接続部、水供給ライン１０４と水タンク１００との接続部は、水タンク１００における設計上の最低液位よりも重力方向の下側に設定されている。また、水タンク１００は、凝縮器８０の容器８２、蒸発器９０の容器９２の何れかと一体化しても良い。
【００５３】
水タンク１００の容器１０２には、貯留室１０２Ａに熱を供給するための熱媒流路１０２Ｂが設けられている。熱媒流路１０２Ｂは、その内部を流れる熱媒（エンジン冷却液）と貯留室１０２Ａに貯留された水とが熱交換可能に貯留室１０２Ａに隣接されている。この熱媒流路１０２Ｂには、熱供給ライン１１０が接続されている。熱供給ライン１１０は、水タンク１００の熱媒流路１０２Ｂとエンジン１４との間でエンジン冷却水を循環させるためのバイパスラインであり、ラジエータ用循環路１６に対してラジエータ１２をバイパスするように接続されている。これにより、ラジエータ用循環路１６におけるラジエータ１２の上流側を流れるエンジン冷却水と水タンク１００の貯留室１０２Ａとが熱交換可能になっている。また、熱供給ライン１１０には、その流路を開閉するバルブ１１２が設けられている。
【００５４】
図２に示されるように、車両用空調システム１０は、車両用化学蓄熱システム６０を制御する制御装置としての化学蓄熱ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１２０を備えている。化学蓄熱ＥＣＵ１２０は、ウォータポンプ１０６、バルブ７０，１０８，１１２，三方弁９４、及びブロア８４の各々に電気的に接続されており、これらの動作を制御するようになっている。また、化学蓄熱ＥＣＵ１２０には、化学蓄熱材６６の温度を検出する化学蓄熱材温度センサ１２２、及び蒸発器９０の蒸発室９２Ａの温度を検出する蒸発室温度センサ１２４が電気的に接続されており、これらの化学蓄熱材温度センサ１２２及び蒸発室温度センサ１２４から化学蓄熱材温信号、凝縮室温度信号がそれぞれ入力されるようになっている。
【００５５】
また、化学蓄熱ＥＣＵ１２０には、車両用空調システム１０を構成する空調ＥＣＵ１３０が接続されている。空調ＥＣＵ１３０は、ウォータポンプ１８，７６、バルブ２６，２８，３０，７４の各々に電気的に接続されており、これらの動作を制御するようになっている。また、空調ＥＣＵ１３０には、車両の外気の温度を検出する外気温度センサ１３２が電気的に接続されており、外気温度センサ１３２で検出された外気温信号が入力されるようになっている。更に、車両の図示しないダッシュボートに設けられた空調温度調整スイッチ１３４が電気的に接続されており、この空調温度調整スイッチ１３４から空調温度信号が入力されるようになっている。
【００５６】
また、空調ＥＣＵ１３０には、エンジンＥＣＵ１３６が電気的に接続されている。このエンジンＥＣＵ１３６は、エンジン１４の動作を制御するものであり、エンジン１４の回転数信号等が空調ＥＣＵ１３０へ入力されるようになっている。
【００５７】
次に、第１実施形態の作用について説明する。
【００５８】
先ず、車両用化学蓄熱システム６０の動作について説明する。なお、本実施形態に係る車両用化学蓄熱システム６０の初期状態は、水蒸気放出ライン８６及び水蒸気供給ライン８８が三方弁９４によってそれぞれ閉止されている。また、図３〜図５に示される太い実線及び矢印は水、水蒸気、エンジン冷却水等の流体の流れを示している。更に、白抜きのバルブ及び三方弁は流れの開放状態を示し、黒塗りのバルブ及び三方弁は流れの閉止状態を示している。
【００５９】
化学蓄熱ＥＣＵ１２０は、空調ＥＣＵ１３０からの要求に応じて車両用化学蓄熱システム６０を蓄熱モード又は放熱モードで制御する。蓄熱モードでは、図３に示されるように、先ず、化学蓄熱ＥＣＵ１２０が、バルブ７０を作動して排気ライン６８を開放させ、反応器６２の熱媒流路６４Ｂへ高温の排気ガスを供給する。次に、化学蓄熱ＥＣＵ１２０は、三方弁９４を作動して水蒸気放出ライン８６及び水蒸気放出供給ライン９６を開放させ、これらの水蒸気放出ライン８６及び水蒸気放出供給ライン９６を介して反応器６２の反応流路６４Ａと凝縮器８０の凝縮室８２Ａとを接続すると共に、ブロア８４及びウォータポンプ１０６を作動する。
【００６０】
これにより、反応器６２では、排気ライン６８から熱媒流路６４Ｂに供給された排気ガスの熱によって反応流路６４Ａ内の化学蓄熱材６６が脱水反応を生じ、当該化学蓄熱材６６への蓄熱が成される。このとき、化学蓄熱材６６の脱水反応に伴って生じた水蒸気は、水蒸気放出供給ライン９６及び水蒸気放出ライン８６を介して凝縮器８０の凝縮室８２Ａへ導入される。凝縮器８０の凝縮室８２Ａに導入された水蒸気は、ブロア８４によって冷却されて凝縮し、その重力によって水タンク１００の貯留室１０２Ａに回収される。
【００６１】
この状態で、化学蓄熱材温度センサ１２２から入力された化学蓄熱材６６の温度が所定値以上になると、化学蓄熱ＥＣＵ１２０が三方弁９４を作動し、水蒸気放出ライン８６及び水蒸気放出供給ライン９６を閉止すると共に、ブロア８４及びウォータポンプ１０６を停止し、蓄熱モードを終了する。
【００６２】
次に、放熱モードでは、図４に示されるように、化学蓄熱ＥＣＵ１２０は、三方弁９４を作動して水蒸気供給ライン８８及び水蒸気放出供給ライン９６を開放させ、これらの水蒸気供給ライン８８及び水蒸気放出供給ライン９６を介して反応器６２の反応流路６４Ａと蒸発器９０の蒸発室９２Ａとを接続すると共に、ウォータポンプ１０６を作動する。この際、空調ＥＣＵ１３０は、空調ＥＣＵ１３０から要求された化学蓄熱材６６の放熱量に応じて、三方弁９４による水蒸気放出ライン８６の開度を調整し、反応器６２の反応流路６４Ａへ供給する水蒸気量を増減する。
【００６３】
これにより、反応器６２の反応流路６４Ａでは、蒸発器９０の蒸発室９２Ａから供給された水蒸気によって、化学蓄熱材６６が水和反応を生じ、当該水和反応に伴い放熱する。この熱は、化学蓄熱材６６と冷媒流路６４Ｃ内のエンジン冷却水との熱交換によって、エンジン冷却水へ放出される。
【００６４】
ここで、蒸発器９０の蒸発室９２Ａで水蒸気が生成されると、蒸発潜熱によって徐々に蒸発室９２Ａの温度が下がり、水蒸気の生成効率が低下する可能性がある。そこで、本実施形態では、図５に示されるように、蒸発室温度センサ１２４（図２参照）から入力された凝縮室８２Ａの温度が所定値未満になると、化学蓄熱ＥＣＵ１２０がバルブ１１２を作動して熱供給ライン１１０を開放し、水タンク１００の熱媒流路１０２Ｂにエンジン１４で加熱されたエンジン冷却水を供給する。なお、ラジエータ用循環路１６のバルブ２６が閉止されているときにはこのバルブ２６も開放し、ウォータポンプ１８が停止しているときにはこのウォータポンプ１８も作動する。
【００６５】
これにより、水タンク１００の熱媒流路１０２Ｂに供給されたエンジン冷却水と水タンク１００の貯留室１０２Ａ内の水とが熱交換し、エンジン冷却水の熱によって貯留室１０２Ａ内の水が加熱される。加熱された水は、ウォータポンプ１０６によって蒸発器９０の蒸発室９２Ａへ圧送される。これにより、蒸発室９２Ａの温度低下が抑制される。そして、蒸発室温度センサ１２４から入力された凝縮室８２Ａの温度が所定値以上になると、化学蓄熱ＥＣＵ１２０がバルブ１１２を作動して熱供給ライン１１０を閉止させ、水タンク１００の熱媒流路１０２Ｂに対するエンジン冷却水の供給を停止する。
【００６６】
この状態で、空調ＥＣＵ１３０から放熱モードの停止要求を受けると、化学蓄熱ＥＣＵ１２０は、三方弁９４を作動して水蒸気供給ライン８８及び水蒸気放出供給ライン９６を閉止させると共に、ウォータポンプ１０６を停止し、放熱モードを終了する。
【００６７】
次に、車両用空調システム１０の動作について説明する。
【００６８】
空調ＥＣＵ１３０は、空調温度調整スイッチ１３４（図２参照）から入力される空調温度信号、及び外気温度センサ１３２（図２参照）から入力される外気温度信号等に基づいて、車両用空調システム１０を暖房モード又は冷房モードで制御する。以下では、暖房モードの制御について説明し、冷房モードの制御について他の実施形態において説明する。なお、本実施形態に係る車両用空調システム１０の初期状態では、ヒータコア用循環路２４に設けられたバルブ２８，３０、熱放出ライン７２に設けられたバルブ７４、熱供給ライン１１０に設けられたバルブ１１２は閉止されており、ラジエータ用循環路１６に設けられたバルブ２６は開放されている。
【００６９】
暖房モードでは、先ず、エンジンＥＣＵ１３６から入力されるエンジン回転数信号等に基づいて、空調ＥＣＵ１３０がエンジン１４の作動状況を判定する。空調ＥＣＵ１３０がエンジン１４を作動中と判断した場合、空調ＥＣＵ１３０はバルブ２８，３０を作動してヒータコア用循環路２４を開放させ、ヒータコア用循環路２４にエンジン冷却水を循環させる。なお、エンジン１４の作動中は、エンジンＥＣＵ１３６によってウォータポンプ１８が作動されている。これにより、エンジン１４で加熱されたエンジン冷却水がヒータコア２２へ供給され、ヒータコア２２が空調ケース３２内を流れる空調用空気と熱交換することにより、空調用空気が加熱される。加熱された空調用空気は、吹出し口切替ダンパ５０Ａ，５０Ｂによって選択された所望のデフロスタ吹出し口４４、フェイス吹出し口４６、フット吹出し口４８から車室内へ供給される。
【００７０】
一方、空調ＥＣＵ１３０がエンジン１４を停止中と判断した場合、空調ＥＣＵ１３０は化学蓄熱ＥＣＵ１２０に放熱モード信号を送り、車両用化学蓄熱システム６０を放熱モードで作動させる。次に、図４に示されるように、空調ＥＣＵ１３０は、バルブ２８，３０，７４を作動してヒータコア用循環路２４及び熱放出ライン７２を開放すると共に、熱放出ライン７２に設けられたウォータポンプ７６を作動し、熱放出ライン７２にエンジン冷却水を循環させる。
【００７１】
これにより、反応器６２の熱媒流路６４Ｂに供給されたエンジン冷却水と反応器６２の反応流路６４Ａ内の化学蓄熱材６６とが熱交換し、化学蓄熱材６６の水和反応に伴って生じた熱がエンジン冷却水に放出され、エンジン冷却水が加熱される。加熱されたエンジン冷却水はヒータコア用循環路２４及び熱放出ライン７２を介してヒータコア２２に供給され、ヒータコア２２が空調ケース３２内を流れる空調用空気と熱交換することにより、空調用空気が加熱される。加熱された空調用空気は、吹出し口切替ダンパ５０Ａ，５０Ｂによって選択された所望のデフロスタ吹出し口４４、フェイス吹出し口４６、フット吹出し口４８から車室内へ供給される。
【００７２】
このように本実施形態に係る車両用空調システム１０では、エンジン１４が停止状態であっても、車両用化学蓄熱システム６０を放熱モードで動作させ、化学蓄熱材６６に蓄熱された熱をヒータコア２２の熱源として利用することにより、車室内の温度を所望の温度に上げることができる。
【００７３】
また、ラジエータ用循環路１６を循環するエンジン冷却液を熱源として水タンク１００の貯留室１０２Ａ内の水を加熱し、加熱された水を蒸発器９０の蒸発室９２Ａへ供給することにより、蒸発潜熱による蒸発室９２Ａの温度低下が抑制される。この結果、蒸発室９２Ａにおける水蒸気の生成効率の低下が抑制される。従って、水タンク１００の貯留室１０２Ａ内の水を加熱しない構成と比較して、化学蓄熱材６６の水和反応を長期的に維持することができるため、加熱されたエンジン冷却水をヒータコア２２へ長期的に供給することができる。
【００７４】
なお、本実施形態では、一例として車両用化学蓄熱システム６０が放熱モードで作動したときに、熱供給ライン１１０にエンジン冷却水を供給し、水タンク１００の貯留室１０２Ａに貯留された水を加熱したがこれに限らない。例えば、車両用化学蓄熱システム６０が蓄熱モードで作動したときに、熱供給ライン１１０にエンジン冷却水を供給して水タンク１００の貯留室１０２Ａに貯留された水を加熱しても良い。また、ヒータコア用循環路２４又は熱放出ライン７２における反応器６２の下流側に熱供給ライン１１０を接続し、反応器６２からヒータコア２２へ流れるエンジン冷却水、即ち、反応器６２で加熱されたエンジン冷却水を熱源として、水タンク１００の貯留室１０２Ａに貯留された水を加熱することも可能である。
【００７５】
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成のものについては、同符号を付すると共に適宜省略して説明する。
【００７６】
図６には、第２実施形態に係る車両用空調システム１４０のシステム構成が模式的に示されている。第２実施形態では、車両用化学蓄熱システム６０が車両用空調システム１４０における冷房（又は除湿）の熱源として利用されている。なお、第２実施形態では、第１実施形態と異なり、熱供給ライン１１０が省略されている。
【００７７】
図６に示されるように、反応器６２の冷媒流路６４Ｃには、化学蓄熱材６６が放熱した熱をラジエータ１２へ移送するための熱放出ライン１４２が接続されている。熱放出ライン１４２はラジエータ用循環路１６に接続されており、反応器６２との熱交換によって加熱されたエンジン冷却水をラジエータ１２へ供給するようになっている。この熱放出ライン１４２には、その流路を開閉する２つのバルブ１５２，１５４が設けられている。
【００７８】
一方、蒸発器９０の容器９２には、水蒸気の生成に伴って生じた蒸発潜熱を外部へ放出するための冷媒流路９２Ｂが設けられている。この冷媒流路９２Ｂは、その内部を流れる冷媒（エンジン冷却水）と蒸発室９２Ａ内の空気とが熱交換可能に蒸発室９２Ａに隣接されている。この冷媒流路９２Ｂには、冷熱放出ライン１４４が接続されている。冷熱放出ライン１４４は、蒸発器９０の冷媒流路９２Ｂとヒータコア２２との間で冷媒としてのエンジン冷却水を循環させるためのバイパスラインであり、ヒータコア用循環路２４に対してエンジン１４をバイパスするように接続されている。冷熱放出ライン１４４には、その流路を開閉する２つのバルブ１４６，１４８が設けられている。また、冷熱放出ライン１４４には、エンジン冷却水をヒータコア２２へ圧送するためのウォータポンプ１５０が設けられている。この冷熱放出ライン１４４を流れるエンジン冷却水と蒸発器９０の蒸発室９２Ａ内の空気とが熱交換することにより、蒸発室９２Ａにおける蒸発潜熱がエンジン冷却水に放出され、エンジン冷却水が冷却されるようになっている。
【００７９】
ここで、本実施形態では、ヒータコア２２が空調用空気を冷却する冷房用熱交換器として機能する。即ち、蒸発器９０において冷却されたエンジン冷却水は、ヒータコア２２において空調用空気と熱交換することにより、空調用空気を冷却するように構成されている。
【００８０】
図７に示されるように、車両用空調システム１４０は、制御装置としての化学蓄熱ＥＣＵ１２０及び空調ＥＣＵ１６０を備えている。空調ＥＣＵ１６０は、第１実施形態における空調ＥＣＵ１３０に接続された各種の機器に加え、バルブ１４６，１４８，１５２の各々に電気的に接続されており、これらの動作を制御するようになっている。なお、本実施形態における化学蓄熱ＥＣＵ１２０及び空調ＥＣＵ１６０には、バルブ７４，１１２が接続されていない。
【００８１】
次に、第２実施形態の作用について説明する。
【００８２】
本実施形態に係る車両用空調システム１０の初期状態では、ヒータコア用循環路２４に設けられたバルブ２８，３０、熱放出ライン１４２に設けられたバルブ１５２，１５４、冷熱放出ライン１４４に設けられたバルブ１４６，１４８は閉止されており、ラジエータ用循環路１６に設けられたバルブ２６は開放されている。また、図８に示される太い実線及び矢印は水、水蒸気、エンジン冷却水等の流体の流れを示している。また、白抜きのバルブ及び三方弁は流れの開放状態を示し、黒塗りのバルブ及び三方弁は流れの閉止状態を示している。
【００８３】
冷房モードでは、空調ＥＣＵ１６０は、化学蓄熱ＥＣＵ１２０に放熱モード信号を送り、車両用化学蓄熱システム６０を放熱モードで制御させる。次に、空調ＥＣＵ１６０は、２つのバルブ１４６，１４８を作動して冷熱放出ライン１４４を開放させると共に、ウォータポンプ１５０を作動し、冷熱放出ライン１４４にエンジン冷却水を循環させる。
【００８４】
これにより、冷熱放出ライン１４４を介して蒸発器９０の冷媒流路９２Ｂに供給されたエンジン冷却水と蒸発器９０の蒸発室９２Ａ内の空気との熱交換によって、蒸発室９２Ａにおける蒸発潜熱がエンジン冷却水に放出され、エンジン冷却水が冷却される。冷却されたエンジン冷却水は、冷熱放出ライン１４４を介してヒータコア２２に供給され、空調ケース３２内を流れる空調用空気と熱交換することにより、空調用空気が冷却される。冷却された空調用空気は、吹出し口切替ダンパ５０Ａ，５０Ｂによって選択された所望のデフロスタ吹出し口４４、フェイス吹出し口４６、フット吹出し口４８から車室内へ供給される。
【００８５】
この状態において、空調ＥＣＵ１６０は、バルブ１５２，１５４を作動して熱放出ライン１４２を開放させ、熱放出ライン１４２及びラジエータ用循環路１６にエンジン冷却水を循環させる。なお、ラジエータ用循環路１６に設けられたウォータポンプ１８が作動していない場合は、このウォータポンプ１８も作動する。
【００８６】
これにより、熱放出ライン１４２を介して反応器６２の熱媒流路６４Ｂに供給されたエンジン冷却水と反応器６２の反応流路６４Ａ内の化学蓄熱材６６との熱交換によって、化学蓄熱材６６の水和反応に伴って生じた熱がエンジン冷却水に放出され、化学蓄熱材６６が冷却される。一方、化学蓄熱材６６との熱交換によって加熱されたエンジン冷却水は、ラジエータ１２へ供給されて冷却される。これにより、反応器６２の温度上昇が抑制される。
【００８７】
このように本実施形態では、蒸発器９０の蒸発潜熱を冷房（又は除湿）の熱源として利用することにより、エバポレータ３８が構成する図示しない冷凍サイクルを作動させずに、車室内の温度を所望の温度に下げることができる。特に、本実施形態は、エンジン１４が停止状態であっても、冷房の熱源として利用できる点で優れている。
【００８８】
一方、蒸発器９０の蒸発室９２Ａで生成された水蒸気は反応器６２の反応流路６４Ａへ供給されるため、反応流路６４Ａ内の化学蓄熱材６６の水和反応が促進されるが、この水和反応に伴って生じた熱は、前述したように熱放出ライン１４２を流れるエンジン冷却水を介してラジエータ１２で放熱される。従って、化学蓄熱材６６の温度を所定温度に維持することができる。
【００８９】
更に、本実施形態では、空調用空気を冷却（又は除湿）する冷房用熱交換器としてヒータコア２２を流用することにより、新たな熱交換器を設ける必要がないため、コスト削減を図ることができる。なお、ヒータコア２２に替えて、新たな冷房用熱交換器を設けることも可能である。
【００９０】
次に、第３実施形態について説明する。なお、第１，第２実施形態と同様の構成のものについては、同符号を付すると共に適宜省略して説明する。
【００９１】
図９には、第３実施形態に係る車両用空調システム１７０のシステム構成が模式的に示されている。第３実施形態では、車両用化学蓄熱システム６０が車両用空調システム１７０における暖房及び冷房の熱源として利用されている。
【００９２】
図９に示されるように、反応器６２の冷媒流路６４Ｃには、化学蓄熱材６６が放熱した熱をラジエータ１２及びヒータコア２２へ移送するための熱放出ライン１７２が接続されている。熱放出ライン１７２はラジエータ用循環路１６及びヒータコア用循環路２４の各々と接続されている。また、熱放出ライン１７２には、バルブ１７４，１７６が設けられている。この熱放出ライン１７２は、各バルブ２８，３０，１５２，１７４，１７６の動作によって反応器６２の冷媒流路６４Ｃとヒータコア２２との間でエンジン冷却水を循環させる暖房モード（図１１において太線）と、反応器６２の冷媒流路６４Ｃとラジエータ１２との間でエンジン冷却水を循環させる冷房モード（図１２において太線）とに切り替えられるようになっている。
【００９３】
また、熱放出ライン１７２における反応器６２の下流側には、熱放出ライン１７２と冷熱放出ライン１４４とを接続する接続ライン１７８，１８０が設けられている。接続ライン１７８にはバルブ１８２が設けられている。また、接続ライン１８０に三方弁１８４が設けられている。これらのバルブ１８２及び三方弁１８４の動作により、反応器６２、蒸発器９０、ヒータコア２２、及びエンジン１４の間でエンジン冷却水を循環させるための暖房モード（図１１において太線）と、蒸発器９０とヒータコア２２との間で冷媒としてのエンジン冷却水を循環させる冷房モード（図１２において太線）とに切り替えられるようになっている。
【００９４】
図１０に示されるように、車両用空調システム１７０は、制御装置としての化学蓄熱ＥＣＵ１２０及び空調ＥＣＵ１９０を備えている。空調ＥＣＵ１９０は、第２実施形態における空調ＥＣＵ１９０に接続された各種の機器に加え、バルブ１７４，１７６，１８２、及び三方弁１８４の各々に電気的に接続されており、これらの動作を制御するようになっている。なお、本実施形態における化学蓄熱ＥＣＵ１２０には、バルブ１１２が接続されている。
【００９５】
次に、第３実施形態の作用について説明する。
【００９６】
本実施形態に係る車両用空調システム１７０の初期状態では、ヒータコア用循環路２４に設けられたバルブ２８，３０，１７６、熱放出ライン１７２に設けられたバルブ１５２，１５４，１７４、冷熱放出ライン１４４に設けられたバルブ１４６，１４８、接続ライン１７８，１８０に設けられたバルブ１８２、三方弁１８４は閉止されており、ラジエータ用循環路１６に設けられたバルブ２６は開放されている。また、図１１及び図１２に示される太い実線及び矢印は水、水蒸気、エンジン冷却水等の流体の流れを示している。また、白抜きのバルブ及び三方弁は流れの開放状態を示し、黒塗りのバルブ及び三方弁は流れの閉止状態を示している。
【００９７】
先ず、暖房モードでは、エンジンＥＣＵ１３６から入力されるエンジン回転数信号等に基づいて、空調ＥＣＵ１９０がエンジン１４の作動状況を判定する。空調ＥＣＵ１９０がエンジン１４を作動中と判断した場合は、第１実施形態と同様の制御を行う。
【００９８】
一方、空調ＥＣＵ１９０がエンジン１４を停止中と判断した場合、図１１に示されるように、空調ＥＣＵ１９０は化学蓄熱ＥＣＵ１２０に放熱モード信号を送り、車両用化学蓄熱システム６０を放熱モードで動作させる。次に、空調ＥＣＵ１９０は、バルブ２８，３０，１５２，１７４を作動し、ヒータコア用循環路２４及び熱放出ライン１７２を開放させると共にウォータポンプ１８を作動し、ヒータコア用循環路２４及び熱放出ライン１７２にエンジン冷却水を循環させる。なお、図１１には、後述するようにバルブ１７４により熱放出ライン１７２を閉止すると共に接続ライン１７８，１８０が開放された状態が示されているが、通常の放熱モードではバルブ１７４が熱放出ライン１７２を開放すると共に、接続ライン１７８，１８０が閉止されている。
【００９９】
これにより、ヒータコア用循環路２４及び熱放出ライン１７２を介して反応器６２の熱媒流路６４Ｂに供給されたエンジン冷却水が、反応器６２の反応流路６４Ａ内の化学蓄熱材６６と熱交換し、化学蓄熱材６６の水和反応に伴って生じた熱がエンジン冷却水に放出され、エンジン冷却水が加熱される。加熱されたエンジン冷却水は、ヒータコア用循環路２４及び熱放出ライン１７２を介してヒータコア２２に供給され、ヒータコア２２が空調ケース３２内を流れる空調用空気と熱交換することにより、空調用空気が加熱される。加熱された空調用空気は、吹出し口切替ダンパ５０Ａ，５０Ｂによって選択された所望のデフロスタ吹出し口４４、フェイス吹出し口４６、フット吹出し口４８から車室内へ供給される。
【０１００】
この状態で、蒸発室温度センサ１２４（図１０参照）から入力された凝縮器８０の凝縮室８２Ａの温度が所定値未満になると、空調ＥＣＵ１９０がバルブ１７４を作動して熱放出ライン１７２を閉止させると共に、バルブ１８２及び三方弁１８４を作動して接続ライン１７８，１８０を開放させ、反応器６２で加熱された冷熱放出ライン１４４を介して蒸発器９０の冷媒流路９２Ｂへ供給する。これにより、冷媒流路９２Ｂに供給されたエンジン冷却水と蒸発器９０の蒸発室９２Ａ内の空気との熱交換によって蒸発室９２Ａの蒸発潜熱がエンジン冷却水に放出され、蒸発室９２Ａが加熱される。
【０１０１】
このように本実施形態に係る車両用空調システム１０では、エンジン１４が停止状態であっても、車両用化学蓄熱システム６０を放熱モードで動作させ、化学蓄熱材６６に蓄熱された熱をヒータコア２２の熱源として利用することにより、車室内の温度を所望の温度に上げることができる。また、蒸発器９０の蒸発潜熱を冷房の熱源として利用することにより、エバポレータ３８が構成する図示しない冷凍サイクルを作動させずに、車室内の温度を所望の温度に下げることができる。
【０１０２】
更に、反応器６２からヒータコア２２へ流れるエンジン冷却水、即ち、反応器６２で過熱されたエンジン冷却水によって蒸発器９０の蒸発室９２Ａを加熱することにより、蒸発潜熱による蒸発室９２Ａの温度低下が抑制される。これにより、反応器６２からヒータコア２２へ流れるエンジン冷却水と蒸発器９０の蒸発室９２Ａとが熱交換しない構成と比較して、化学蓄熱材６６の水和反応を長期的に維持することができるため、加熱されたエンジン冷却水をヒータコア２２へ長期的に供給することができる。
【０１０３】
次に、冷房モードでは、空調ＥＣＵ１９０が化学蓄熱ＥＣＵ１２０に放熱モード信号を送り、車両用化学蓄熱システム６０を放熱モードで動作させる。次に、図１２に示されるように、空調ＥＣＵ１９０はバルブ１４６，１４８及び三方弁１８４を作動し、冷熱放出ライン１４４を開放させると共にウォータポンプ１５０を作動し、冷熱放出ライン１４４にエンジン冷却水を循環させる。
【０１０４】
これにより、冷熱放出ライン１４４を介して蒸発器９０の冷媒流路９２Ｂに供給されたエンジン冷却水と蒸発器９０の蒸発室９２Ａ内の空気との熱交換によって、蒸発室９２Ａに蒸発潜熱がエンジン冷却水に放出され、エンジン冷却水が冷却される。冷却されたエンジン冷却水は、冷熱放出ライン１４４を介してヒータコア２２に供給され、空調ケース３２内を流れる空調用空気と熱交換することにより、空調用空気が冷却される。冷却された空調用空気は、吹出し口切替ダンパ５０Ａ，５０Ｂによって選択された所望のデフロスタ吹出し口４４、フェイス吹出し口４６、フット吹出し口４８から車室内へ供給される。
【０１０５】
この状態において、空調ＥＣＵ１９０は、バルブ１５２，１５４，１７４を作動し、熱放出ライン１７２を開放させ、熱放出ライン１７２及びラジエータ用循環路１６に冷却水を循環させる。なお、ラジエータ用循環路１６に設けられたウォータポンプ１８が作動していない場合は、このウォータポンプ１８も作動する。
【０１０６】
これにより、ラジエータ用循環路１６及び熱放出ライン１７２を介して反応器６２の熱媒流路６４Ｂに供給されたエンジン冷却水と反応器６２の反応流路６４Ａ内の化学蓄熱材６６とが熱交換し、化学蓄熱材６６の水和反応に伴って生じた熱がエンジン冷却水に放出され、化学蓄熱材６６が冷却される。一方、化学蓄熱材６６との熱交換によって加熱されたエンジン冷却水は、熱放出ライン１７２を介してラジエータ１２へ供給され、冷却される。
【０１０７】
このように本実施形態では、蒸発器９０の蒸発潜熱を冷房の熱源として利用することにより、エバポレータ３８が構成する図示しない冷凍サイクルを作動させずに、車室内の温度を所望の温度に下げることができる。特に、本実施形態は、エンジン１４が停止状態でも、冷房の熱源として利用できる点で優れている。
【０１０８】
一方、蒸発器９０の蒸発室９２Ａで生成された水蒸気は反応器６２の反応流路６４Ａへ供給されるため、反応流路６４Ａ内の化学蓄熱材６６の水和反応が促進されるが、この水和反応に伴って生じた熱は、前述したようにラジエータ用循環路１６及び熱放出ライン１７２を循環するエンジン冷却水を介してラジエータ１２で放熱される。従って、化学蓄熱材６６の温度を所定温度に維持することができる。
【０１０９】
なお、説明を省略するが、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、水タンク１００の熱媒流路１０２Ｂにエンジン冷却水を供給し、エンジン冷却水の熱によって貯留室１０２Ａ内の水を加熱しても良い。
【０１１０】
以上、本発明の第１〜第３実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものではなく、第１〜第３実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０ 車両用空調システム
１２ ラジエータ
１４ エンジン
１６ ラジエータ用循環路
２２ ヒータコア
２４ ヒータコア用循環路
６０ 車両用化学蓄熱システム
６２ 反応器（反応部）
６６ 化学蓄熱材
８０ 凝縮器（凝縮部）
９０ 蒸発器（蒸発部）
１００ 水タンク（貯留部）
１４０ 車両用空調システム
１７０ 車両用空調システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を貯留する貯留部と、
前記貯留部から供給される水を蒸発させて水蒸気を生成する蒸発部と、
車両からのエネルギー供給で得られた熱で脱水反応して蓄熱すると共に前記蒸発部で生成された水蒸気と水和反応して放熱する化学蓄熱材を有し、エンジンとヒータコアとの間で前記エンジンを冷却するための冷却液を循環させるヒータコア用循環路を流れる冷却液と熱交換可能に設けられ、該冷却液との熱交換によって前記水和反応に伴って生じた熱を放出する反応部と、
前記反応部から前記脱水反応により生じた水蒸気を凝縮し、前記貯留部へ戻す凝縮部と、
を備える車両用化学蓄熱システム。
【請求項２】
前記蒸発部が、前記反応部から前記ヒータコアへ流れる冷却液と熱交換可能に設けられ、該冷却液との熱交換によって前記水蒸気の生成に伴って生じる蒸発潜熱分のエネルギーを供給する、
請求項１に記載の車両用化学蓄熱システム。
【請求項３】
前記貯留部が、前記反応部から前記ヒータコアへ流れる冷却液又は前記エンジンとラジエータとの間で冷却液を循環させるラジエータ用循環路における前記ラジエータの上流側を流れる冷却液と熱交換可能に設けられ、該冷却液との熱交換によって該貯留部に貯留された水を加熱させる、
請求項１又は請求項２に記載の車両用化学蓄熱システム。
【請求項４】
エンジンとヒータコアとの間で前記エンジンを冷却するための冷却液を循環させるヒータコア用循環路と、
前記エンジンとラジエータとの間で冷却液を循環させるラジエータ用循環路と、
前記ヒータコア用循環路を流れる冷却液と前記反応部との熱交換によって該反応部における前記水和反応に伴って生じた熱を放出し、該冷却液を介して前記ヒータコアを加熱する請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車両用化学蓄熱システムと、
を備える車両用空調システム。
【請求項５】
水を貯留する貯留部と、
車室内へ送風される空気を冷却するための冷房用熱交換器へ供給される冷媒と熱交換可能に設けられ、前記貯留部から供給される水を蒸発させて水蒸気を生成すると共に、前記冷媒との熱交換によって水蒸気の生成に伴った蒸発潜熱を得る蒸発部と、
車両からのエネルギー供給により脱水反応して蓄熱すると共に前記蒸発部で生成された水蒸気と水和反応して放熱する化学蓄熱材を有する反応部と、
前記反応部から前記脱水反応により生じた水蒸気を凝縮し、前記貯留部へ戻す凝縮部と、
を備える車両用化学蓄熱システム。
【請求項６】
前記反応部が、エンジンとラジエータとの間で前記エンジンを冷却するための冷却液を循環させるラジエータ用循環路における前記ラジエータの上流側を流れる冷却液と熱交換可能に設けられ、該冷却液との熱交換によって前記水和反応により生じた熱を放出する、
請求項５に記載の車両用化学蓄熱システム。
【請求項７】
エンジンとラジエータとの間で冷却液を循環させるラジエータ用循環路と、
供給された冷媒と車室内へ送風される空気との熱交換によって該空気を冷却するための冷房用熱交換器と、
前記冷房用熱交換器へ供給される冷媒と前記蒸発部との熱交換によって該蒸発部における水蒸気の生成に伴って生じた蒸発潜熱により該冷媒を介して前記冷房用熱交換器を冷却する請求項５又は請求項６に記載の車両用化学蓄熱システムと、
を備える車両用空調システム。
【請求項１】
水を貯留する貯留部と、
前記貯留部から供給される水を蒸発させて水蒸気を生成する蒸発部と、
車両からのエネルギー供給で得られた熱で脱水反応して蓄熱すると共に前記蒸発部で生成された水蒸気と水和反応して放熱する化学蓄熱材を有し、エンジンとヒータコアとの間で前記エンジンを冷却するための冷却液を循環させるヒータコア用循環路を流れる冷却液と熱交換可能に設けられ、該冷却液との熱交換によって前記水和反応に伴って生じた熱を放出する反応部と、
前記反応部から前記脱水反応により生じた水蒸気を凝縮し、前記貯留部へ戻す凝縮部と、
を備える車両用化学蓄熱システム。
【請求項２】
前記蒸発部が、前記反応部から前記ヒータコアへ流れる冷却液と熱交換可能に設けられ、該冷却液との熱交換によって前記水蒸気の生成に伴って生じる蒸発潜熱分のエネルギーを供給する、
請求項１に記載の車両用化学蓄熱システム。
【請求項３】
前記貯留部が、前記反応部から前記ヒータコアへ流れる冷却液又は前記エンジンとラジエータとの間で冷却液を循環させるラジエータ用循環路における前記ラジエータの上流側を流れる冷却液と熱交換可能に設けられ、該冷却液との熱交換によって該貯留部に貯留された水を加熱させる、
請求項１又は請求項２に記載の車両用化学蓄熱システム。
【請求項４】
エンジンとヒータコアとの間で前記エンジンを冷却するための冷却液を循環させるヒータコア用循環路と、
前記エンジンとラジエータとの間で冷却液を循環させるラジエータ用循環路と、
前記ヒータコア用循環路を流れる冷却液と前記反応部との熱交換によって該反応部における前記水和反応に伴って生じた熱を放出し、該冷却液を介して前記ヒータコアを加熱する請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車両用化学蓄熱システムと、
を備える車両用空調システム。
【請求項５】
水を貯留する貯留部と、
車室内へ送風される空気を冷却するための冷房用熱交換器へ供給される冷媒と熱交換可能に設けられ、前記貯留部から供給される水を蒸発させて水蒸気を生成すると共に、前記冷媒との熱交換によって水蒸気の生成に伴った蒸発潜熱を得る蒸発部と、
車両からのエネルギー供給により脱水反応して蓄熱すると共に前記蒸発部で生成された水蒸気と水和反応して放熱する化学蓄熱材を有する反応部と、
前記反応部から前記脱水反応により生じた水蒸気を凝縮し、前記貯留部へ戻す凝縮部と、
を備える車両用化学蓄熱システム。
【請求項６】
前記反応部が、エンジンとラジエータとの間で前記エンジンを冷却するための冷却液を循環させるラジエータ用循環路における前記ラジエータの上流側を流れる冷却液と熱交換可能に設けられ、該冷却液との熱交換によって前記水和反応により生じた熱を放出する、
請求項５に記載の車両用化学蓄熱システム。
【請求項７】
エンジンとラジエータとの間で冷却液を循環させるラジエータ用循環路と、
供給された冷媒と車室内へ送風される空気との熱交換によって該空気を冷却するための冷房用熱交換器と、
前記冷房用熱交換器へ供給される冷媒と前記蒸発部との熱交換によって該蒸発部における水蒸気の生成に伴って生じた蒸発潜熱により該冷媒を介して前記冷房用熱交換器を冷却する請求項５又は請求項６に記載の車両用化学蓄熱システムと、
を備える車両用空調システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−１１２３１０（Ｐ２０１３−１１２３１０Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６２８４８（Ｐ２０１１−２６２８４８）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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