JP5316819B2

JP5316819B2 - 車両用暖房装置

Info

Publication number: JP5316819B2
Application number: JP2010276877A
Authority: JP
Inventors: 重治石井; 久史土井; 誠勝木; 進作冨田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2030-12-13
Also published as: US20120145804A1; CN102529638B; US9259990B2; EP2463129B1; CN102529638A; EP2463129A1; JP2012126157A

Description

本発明は、車両用暖房装置に関し、冷却水の加熱手段を有する車両の暖房装置に関する。

ハイブリッド車やアイドルストップ車等の車両の暖房性能を確保するために、ヒータコアに導入する冷却水を加熱する電気ヒータ等の加熱装置を備えている車両用暖房装置が開発されている。
この車両用暖房装置では、エンジンが停止していても暖房が可能なように、エンジンとヒータコアとを循環する冷却水循環路に、加熱装置と電動ポンプとが備えられている。更に、エンジンが冷態状態である場合に暖房性能がすぐに発揮できるように、ヒータコアを循環する冷却水がエンジンに流入しないように冷却水の回路を切換える四方弁を備えているものがある。四方弁は、コントロールユニットによって作動制御され、外気温度や室内温度に応じて切換えられる（特許文献１）。

特開２０００−１０８６４５号公報

しかしながら、特許文献１に用いられる四方弁は、電磁弁方式あるいはモータ駆動による切換方式のような電動タイプのものとなり、比較的高価なものとなってしまう。また、四方弁を作動制御するために、コントロールユニット及び温度センサが必要とされ、暖房装置全体のコストアップを招いてしまう。また、温度センサで検出した外気温度あるいは室内温度により冷却水の回路を切換える機構であるので、エンジンの温度状態を的確に判断し、暖房制御に反映させることは難しい。例えば、室内温度が低い場合、ヒータコアを循環する冷却水がエンジンに流入しない回路に切換え制御されている。この場合、暖房速効性により室内温度が高まると、ヒータコアを循環する冷却水がエンジン側に循環する回路に切換え制御されることとなるが、この際にエンジン冷態状態であると、エンジンで冷やされた冷却水がヒータコアに循環することにより、暖房性を損なう虞がある。

本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、冷却水回路を切換える四方弁を安価にするとともに暖房装置全体を簡単かつ安価な構成とし、効率の良い暖房制御を行う車両用暖房装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の車両用暖房装置は、エンジンとヒータコアとの間で冷却水を循環させる冷却水循環路に、冷却水を加熱する加熱手段と、冷却水循環用のポンプ及び切換バルブを備え、切換バルブにより冷却水の循環を、ヒータコア、ポンプ及び加熱手段の間で冷却水を循環させるヒータコア側循環路と、エンジンに冷却水を循環させるエンジン側循環路とに分割切換可能な車両用暖房装置であって、切換バルブは、エンジン側循環路から流入する冷却水を、当該冷却水の温度に応じて、ヒータコア側循環路とエンジン側循環路とのいずれかに流入させるように流路を切り換えるサーモバルブと、サーモバルブの切換えに拘わらず、ヒータコア側循環路から流入する冷却水をエンジン側循環路へ導入する導入通路と、導入通路から分岐し、ヒータコア側循環路から流入する冷却水をヒータコア側循環路に戻すバイパス路とを有し、サーモバルブは、エンジン側循環路から流入する冷却水を、エンジン側循環路に流入させるように流路を切り換える際に、エンジン側循環路から流入する冷却水がヒータコア側循環路に流入するのを遮断するように構成され、切換バルブは、サーモバルブによりエンジン側循環路から流入する冷却水を、ヒータコア側循環路に流入させるように流路が切り換えられている場合に、エンジン側循環路から流入する冷却水がバイパス路と導入通路を通って、エンジン側循環路に戻されるように構成されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、切換バルブにより冷却水の循環を、ヒータコアとポンプと加熱手段との間で冷却水を循環させるヒータコア側循環路と、エンジンに冷却水を循環させるエンジン側循環路とに分割させ、サーモバルブにより、エンジン側循環路から流入する冷却水の温度に応じて、流路を切り換えることで、冷態始動時のようにエンジン温度が低下している場合に、加熱装置により加熱された冷却水をエンジンを通過させずにバイパス路を通じてヒータコア側循環路に流入させることができる。したがって、冷却水温度を低下させずにヒータコアから熱を取り出して迅速に暖房性能を得ることが可能となる。

そして、サーモバルブにより冷却水温度に基づく冷却水循環路の切換えが行なわれることから、電磁ソレノイドやモータ等、バルブを切換えるための駆動手段を必要とすることなく、切換バルブを安価な構成にすることができる。また、これに伴い、バルブを切換えるための駆動手段を制御する制御装置や温度を検出するセンサ等を必要とすることなく、暖房装置全体を簡易かつ安価な構成にすることができる。

更に、ヒータコア側循環路から切換えバルブに流入する冷却水が、導入通路によって、サーモバルブの切換えに拘わらずエンジン側循環路へ導入されるので、エンジンを通過しないヒータコア側循環路が形成された場合に、このヒータコア側循環路を循環する冷却水が温度上昇して膨脹したとしても、導入通路を通ってエンジン側循環路に導入され、ヒータコア側循環路からの水漏れを防止することができる。

また、エンジン側循環路から流入する冷却水を、ヒータコア側循環路に流入させる流路が形成された場合に、ポンプが停止すると、導入通路の冷却水の流圧が弱まり、このエンジン側循環路から流入する冷却水の一部が、分岐配設されたバイパス通路を通じて導入通路に流入し、エンジン側循環路に戻されるようになる。したがって、車両冷房時にポンプを停止した際は、ヒータコア側循環路の冷却水の循環が抑制され、冷却水の熱がヒータコアから排出されることが抑制され、冷房性能の低下を防止することができる。

本発明の一実施形態に係る車両用暖房装置の概略構成図である。切換バルブの詳細な構成を示す内部構造図であり、（Ａ）が冷却水の低温時、（Ｂ）が冷却水の高温時での状態を示す。切換バルブ内の構造を模式的に図示した車両用暖房装置の構成図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用暖房装置の概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態では、エンジン１の冷却水循環路２には、冷却水の流通方向の順番に、電気ヒータ３（加熱手段）、ヒータコア４及び電動ポンプ５が備えられている。

電気ヒータ３は、エンジン１が停止した状態でも作動可能であって、冷却水循環路２内の冷却水を加熱する機能を有する。ヒータコア４は、冷却水の熱エネルギーを取り出して、車両の室内へ供給する空気と熱交換して暖める機能を有する。電動ポンプ５は、冷却水循環路２内の冷却水を循環させる機能を有する。
また、冷却水循環路２には切換バルブ１０が備えられている。切換バルブ１０は、２つの流入口１１、１２と２つの排出口１３、１４とを備え、冷却水循環路２を切換える機能を有する。切換バルブ１０の２つの流入口１１、１２のうち、第１の流入口１１はエンジン１の冷却水出口に接続され、第２の流入口１２は電動ポンプ５の排出口に接続されている。切換バルブ１０の２つの排出口１３、１４のうち、第１の排出口１３は電気ヒータ３の流入口に接続され、第２の排出口１４はエンジン１の冷却水入口に接続されている。

図２は、切換バルブ１０の詳細な構成を示す内部構造図であり、（Ａ）が冷却水の低温時、（Ｂ）が冷却水の高温時での状態を示す。
切換バルブ１０は、冷却水の温度に応じて開閉するサーモバルブ２０を備えている。図２に示すように、サーモバルブ２０には、内部に略円柱状の空間を有するケース２１と、当該ケース２１内に軸線方向（図中上下方向）に移動可能なシャフト２２を備えている。シャフト２２には、上部に第１の弁体２３と下端に第２の弁体２４が設けられている。ケース２１内の空間は、第１の弁体２３により上部側の空間２５と下部側の空間２６との２つに仕切られるように構成されている。図２（Ａ）に示すように、シャフト２２が上方に移動した状態では第１の弁体２３によって上部側の空間２５と下部側の空間２６とが遮断される。図２（Ｂ）に示すように、シャフト２２が下方に移動した状態では上部側の空間２５と下部側の空間２６とが連通するように構成されている。

ケース２１の周壁には下部側の空間２６と連通する第１の流入口１１が設けられているとともに、ケース２１の上部には上部側の空間２５と連通する第１の排出口１３が設けられている。また、ケース２１の下部には、第２の排出口１４と連通する弁口２７が設けられている。弁口２７は、第２の弁体２４により開閉される。
シャフト２２は、図示しない感温体が内蔵され、下部側の空間２６に貯留する冷却水の温度に応じて軸線方向に移動し、低温時には図中上方に、高温時には図中下方に移動する。

更に、切換バルブ１０には、第２の流入口１２と第２の排出口１４とを連通する導入通路２８が設けられている。また、切換バルブ１０には、第２の流入口１２と上部側の空間と２５を連通するバイパス路２９が設けられている。
図２（Ａ）に示すように、冷却水の温度が低下してシャフト２２が図中上方に移動すると、第２の弁体２４が弁口２７から離間して弁口２７が開放されて第１の流入口１１と第２の排出口１４とが連通するとともに、第１の弁体２３によってケース２１内の上部側の空間２５と下部側の空間２６とが遮断されて第１の流入口１１と第１の排出口１３とが遮断される。

図２（Ｂ）に示すように、冷却水の温度が上昇してシャフト２２が図中下方に移動すると、第２の弁体２４により弁口２７が遮断されるとともに、第１の弁体２３は開放してケース２１内の上部側の空間２５と下部側の空間２６とが連通し第１の流入口１１と第１の排出口１３とが連通する。
図３は、切換バルブ１０内の構造を模式的に図示した車両用暖房装置の構成図である。

上記のように、切換バルブ１０を構成することで、本実施形態では、エンジン１から第１の流入口１１に流入した冷却水が、サーモバルブ２０によって、第１の排出口１３側、即ち電気ヒータ３への流入と、第２の排出口１４側、即ちエンジン１への戻りとで切換えられる。
また、第２の流入口１２から流入した冷却水は、導入通路２８を通過して第２の排出口１４から排出され、エンジン１の冷却水入り口に戻されるように構成されている。

更に、バイパス路２９によって、第２の流入口１２と第１の排出口１３とが連通しているので、第１の流入口１１と第１の排出口１３とが遮断されていても、第２の流入口１２から流入した冷却水がバイパス路２９を通過して第１の排出口１３へ供給可能となっている。
したがって、エンジン１からの冷却水が低温状態である場合には、サーモバルブ２０によりエンジン１からの冷却水がヒータコア４を通過せずにエンジン１に戻される循環路３０（エンジン側循環路）が形成されるとともに、電気ヒータ３、ヒータコア４、電動ポンプ５を備えた、エンジン１を通過しない冷却水の循環路３１（ヒータコア側循環路）が形成される。よって、始動直後のようにエンジン１からの冷却水の温度が低下している場合には、電気ヒータ３により加熱された冷却水がエンジン１を通過せず、温度低下が抑えられてヒータコア４に導入されることになり、ヒータコア４から熱を取り出して迅速に温度上昇させることが可能となる。

エンジン１からの冷却水が高温状態である場合には、サーモバルブ２０によりエンジン１からの冷却水がヒータコア４側に流入するので、エンジン１から排出された冷却水の熱をヒータコア４から取り出すことが可能となり、エンジン１の熱を利用した暖房効果を得ることができる。
そして、冷却水温度に基づく冷却水循環路２の切換えは、サーモバルブ２０によって行なわれるので、電磁ソレノイドやモータ等、バルブを切換えるための駆動手段を必要とすることなく、切換バルブ１０を安価な構成にすることができる。また、これに伴い、バルブを切換えるための駆動手段を制御する制御装置や温度を検出するセンサ等を必要とすることなく、暖房装置全体を簡易かつ安価な構成にすることができる。

また、ヒータコア４を通過し第２の流入口１２に流入した冷却水が、導入通路２８を通過して第２の排出口１４に排出され、サーモバルブ２０の切換えに拘わらずエンジン側へ導入される。よって、サーモバルブ２０のシャフト２２が上方に移動してエンジン１を通過しない冷却水の循環路３１が形成された場合に、この循環路３１を循環する冷却水の温度が電気ヒータ３による加熱等により上昇して膨脹したとしても、導入通路２８を通ってエンジン１側に導入されることで、循環路３１からの水漏れを防止することができる。

また、本実施形態では、車両暖房時に電動ポンプ５を作動させるとともに、車両冷房時に電動ポンプ５を停止するようにしている。
本実施形態では、バイパス通路２９によって、第１の排出口１３と第２の流入口１２とが常時連通しているので、冷却水温度が上昇してシャフト２２が下方に移動したときに、電動ポンプ５が停止している場合は、導入通路２８の冷却水の流圧が小さくなり、第１の流入口１１から流入した冷却水の一部がバイパス通路２９、及び導入通路２８を通過してエンジン１に戻ってしまい、ヒータコア４を通過する冷却水の流量が低下して暖房効率が低下する虞がある。しかしながら、上記のように暖房時に電動ポンプ５を作動させることで、ヒータコア４を通過する冷却水の流量を十分に確保することができ、暖房効率を確保することができる。

一方、車両冷房時には、冷却水温度が上昇してシャフト２２が下方に移動したときに、電動ポンプ５を停止させ、導入通路２８の冷却水の流圧を低下させることで、第１の流入口１１から流入した冷却水をバイパス通路２９によってエンジン１に積極的に戻すことができるので、高温の冷却水がヒータコア４を通過することが抑制され、ヒータコア４からの熱気の発生が抑えられ、冷房性能の低下を防止することができる。

１エンジン
２冷却水循環路
３電気ヒータ
４ヒータコア
５電動ポンプ
１０切換バルブ
２０サーモバルブ
２８導入通路
２９バイパス路
３０エンジン側循環路
３１ヒータコア側循環路

Claims

エンジンとヒータコアとの間で冷却水を循環させる冷却水循環路に、冷却水を加熱する加熱手段と、冷却水循環用のポンプ及び切換バルブを備え、前記切換バルブにより前記冷却水の循環を、前記ヒータコア、前記ポンプ及び前記加熱手段の間で冷却水を循環させるヒータコア側循環路と、前記エンジンに冷却水を循環させるエンジン側循環路とに分割切換可能な車両用暖房装置であって、
前記切換バルブは、前記エンジン側循環路から流入する冷却水を、当該冷却水の温度に応じて、前記ヒータコア側循環路と前記エンジン側循環路とのいずれかに流入させるように流路を切り換えるサーモバルブと、前記サーモバルブの切換えに拘わらず、前記ヒータコア側循環路から流入する冷却水を前記エンジン側循環路へ導入する導入通路と、前記導入通路から分岐し、前記ヒータコア側循環路から流入する冷却水を前記ヒータコア側循環路に戻すバイパス路とを有し、
前記サーモバルブは、前記エンジン側循環路から流入する冷却水を、前記エンジン側循環路に流入させるように流路を切り換える際に、前記エンジン側循環路から流入する冷却水が前記ヒータコア側循環路に流入するのを遮断するように構成され、
前記切換バルブは、前記サーモバルブにより前記エンジン側循環路から流入する冷却水を、前記ヒータコア側循環路に流入させるように流路が切り換えられている場合に、前記エンジン側循環路から流入する冷却水が前記バイパス路と前記導入通路を通って、前記エンジン側循環路に戻されるように構成されていることを特徴とする車両用暖房装置。