JP2009298206A

JP2009298206A - 暖房装置

Info

Publication number: JP2009298206A
Application number: JP2008152421A
Authority: JP
Inventors: Katsuichi Miyasaka; 克一宮坂; Motohiro Yuge; 元宏弓削
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-06-11
Filing date: 2008-06-11
Publication date: 2009-12-24

Abstract

【課題】車両用の暖房装置がエンジン始動後の早期に室内へ暖気を送る。
【解決手段】暖房装置１は、エンジン本体２と、ヒータコア３と、エンジン本体２の廃熱をヒータコア３へ供給するエンジン冷却水が内部を流通する冷却水管４と、エンジン本体２の廃熱をヒータコア３へ供給するエンジンオイルが内部を流通するオイル管５と、冷却水管４とオイル管５とを並列に配置し、その外周部を覆う被覆部材と、この被覆部材の内側であって、冷却水管４の外側及びオイル管５の外側に充填される熱伝導材とからなるヒータホース９と、を備えている。このような構成とすることにより、冷却水とエンジンオイルからヒータコア３へ熱量を供給できるため、早期に室内を暖房することができる。また、エンジンの暖機中には、高温の冷却水から低温のエンジンオイルへ熱が移動することにより、エンジンのフリクションロスを低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用の暖房装置に関する。

従来、乗用車などのエンジンでは、エンジン本体から放出される熱を冷却水で回収し、この回収した熱の一部により車両室内を暖める室内用ヒータを暖機している。このため、始動時のように冷却水の温度が低い場合、ヒータが暖まるまで時間を必要とし、室内へ早期に暖気を送ることができなかった。このような課題を解決するものとして、エンジン始動時から急速に車内暖房を行う車両用暖房装置が特許文献１に開示されている。

実開平２−１２０２１５号公報

特許文献１に記載された車両用暖房装置は、冷却水により暖機するヒータとは別に、排気ガスに加熱されるオイルにより暖機するヒータを備え、エンジン始動時に急速に車内暖房を行うことができる。ところが、このような車内暖房を行うためには、暖房用に特別なオイルを用いる必要がある。

このような暖房装置は依然として改良の余地がある。そこで、本発明は、エンジン始動後の早期に室内へ暖気を送ることを課題とする。

かかる課題を解決する本発明の暖房装置は、冷却水及びエンジンオイルが流入するヒータコアと、当該ヒータコアと接続する冷却水管と、前記ヒータコアと接続するオイル管と、前記冷却水管と前記オイル管との間に介在する熱伝導材と、を備えたことを特徴とする。

このような構成とすることにより、エンジン本体から熱を吸収した冷却水とエンジン本体から熱を吸収したエンジンオイルとを、ヒータコアへ流入させることができる。このため、冷却水の熱とエンジンオイルの熱とによりヒータコアを暖めることができる。従来の暖房装置は、冷却水の熱のみでヒータコアを暖めていた。これに対して、本発明の暖房装置はエンジンオイルの熱もヒータコアへ流入するため、従来の場合と比較して、早期にヒータコアを暖めることができる。すなわち、エンジン始動後の早期に室内へ暖気を送ることができる。また、冷却水管とオイル管との間に介在する熱伝導材を備えたことにより、冷却水とエンジンオイルとが熱交換を行うことができる。エンジン始動後では、冷却水の温度上昇の方がエンジンオイルの温度上昇よりも速いため、被膜部材内では、エンジンオイルが冷却水から熱を受ける。これにより、エンジンオイルの温度が早期に上昇するため、始動後のエンジンのフリクションロスを低減し、燃費を向上することができる。一方、エンジンの暖機が完了した後には高温のエンジンオイルから冷却水へ熱を持ち去ることができ、エンジンオイルを適度に冷却することができる。

また、前記冷却水管と前記オイル管と前記熱伝導材とを覆う断熱性の被覆部材を備えることができる。このような構成とすることにより、被覆部材の外部への放熱を抑制し、冷却水とエンジンオイルとの熱交換効率を向上することができる。これにより、エンジン暖機時にエンジンオイルの温度を早期に上昇させることができる。

また、前記エンジン本体と前記ヒータコアとの間に、前記冷却水管内のエンジン冷却水と前記オイル管内のエンジンオイルとが熱交換する熱交換器を備えることができる。このような熱交換器を備えることにより、冷却水とエンジンオイルとが熱交換する時間を確保することができる。これにより、エンジンオイルと冷却水との間の温度差が大きい場合でも、熱を移動することができる。このような熱交換器は、ダッシュパネルに設置することができる。

本発明の暖房装置は、冷却水とエンジンオイルとの熱を利用することができるため、従来よりも暖房性能が向上する。このため、従来のヒータコアよりも小型にすることができる。さらに、前記ヒータコアは、前記冷却水管が接続する冷却水ヒータコアと、前記オイル管が接続するオイルヒータコアとを備え、前記冷却水ヒータコアと前記オイルヒータコアのいずれか一方は、運転席側ダッシュボードに配置され、他方は助手席側ダッシュボードに配置した構成とすることができる。このような構成とすることにより、より乗員に近い側へヒータコアを設置することができる。これにより、暖房効率を向上することができる。

本発明の車両の暖房装置は、冷却水とエンジンオイルとが回収するエンジンの廃熱によりヒータコアを暖めることができる。このため、ヒータコアを早期に暖機し、エンジン始動後の早期に室内へ暖気を送ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施例の暖房装置１の概略構成を示した説明図である。暖房装置１はエンジン本体２、ヒータコア３、冷却水管４、オイル管５を備えている。冷却水管４は、エンジン本体２内のウォータジャケット６とヒータコア３を接続している。この冷却水管４の内部をエンジン冷却水が流通する。エンジン冷却水は、エンジン本体２の廃熱を回収する。エンジン冷却水は回収した廃熱の一部をヒータコア３へ供給する。一方、エンジン冷却水は回収した廃熱の一部をラジエータ（図示しない）にて放熱する。オイル管５は、エンジン本体２の下部に設けられたオイルパン７の底部７１とヒータコア３とを接続している。このオイル管５内部をエンジンオイルが流通する。エンジンオイルは、エンジンの潤滑に用いられるオイルであるが、エンジン本体２の廃熱をヒータコア３へ供給する。また、オイル管５にはエンジン本体２からヒータコア３へエンジンオイルを圧送するヒータ用オイルポンプ８が配置されている。

さらに、暖房装置１には、ヒータホース９が形成されている。図２はヒータホース９の一部を断面にして示した斜視図である。ヒータホース９は、冷却水管４のヒータコア３側とオイル管５のヒータコア３側とを並列するように並べて配置し、並べて配置した冷却水管４とオイル管５とを被覆部材９１で覆って形成されている。さらに、ヒータホース９の被覆部材９１の内側に、低比熱の熱伝導材９２が冷却水管４とオイル管５との間に介在するように充填されている。この熱伝導材９２を介して、冷却水とオイルとが熱交換する。

ヒータコア３は、暖房装置１が搭載される車両の室内暖房用機器である。ヒータコア３には、冷却水とエンジンオイルとが流入する。この冷却水及びエンジンオイルと、ファン等により送風されるヒータコア３を通過する空気とが熱交換をする。このようにヒータコア３において熱交換した空気は室内へと送られる。なお、ヒータコア３内部は冷却水が通過する通路とエンジンオイルが通過する通路とがそれぞれ形成されており、冷却水とエンジンオイルとが混合することはない。

また、図１に示すように、暖房装置１は冷却水戻り管１０、オイル戻り管１１を備えている。冷却水戻り管１０は、ヒータコア３とウォータジャケット６とを接続している。この冷却水戻り管１０を通り、ヒータコア３からウォータジャケット６へ冷却水が戻る。また、冷却水戻り管１０にはウォータポンプ１２が配置されており、冷却水が循環される。オイル戻り管１１は、ヒータコア３とオイルパン７のオイル面の上方７２とを接続している。オイル戻り管１１を通り、ヒータコア３からエンジン本体２へエンジンオイルが戻る構成となっている。

次に、暖房装置１の作用を説明する。本発明の暖房装置１は、冷却水とエンジンオイルとがヒータコア３に流入する。冷却水とエンジンオイルは、エンジンの廃熱を回収しているため、ヒータコア３において空気に熱を付与することができる。ところで、従来のヒータコアには、冷却水のみが流入する構成であったのに対して、本発明のヒータコア３では、冷却水とエンジンオイルとがヒータコア３に流入するため、従来の場合と比較して、ヒータコア３で空気へ付与できる熱容量が増加している。従って、従来の場合よりも、エンジン始動から早期に、ヒータコア３を通過する空気が暖められる。これにより、暖房装置１は、エンジン始動から早期に室内へ温風を送ることができる。

また、冷却水管４を流れる冷却水とオイル管５を流れるエンジンオイルとは、ヒータホース９内に充填された熱伝導材９２を介して熱の移動が行われる。エンジンの暖機中は、冷却水の温度上昇率がエンジンオイルの温度上昇率よりも高いため、ヒータホース９内では、冷却水側からエンジンオイル側へ熱の移動が行われる。このため、エンジンオイルの温度が上昇する。これにより、エンジンオイルの粘度が低下し、エンジンの摺動部におけるフリクションロスが低減し、燃費向上が図られる。

一方、エンジンが暖機完了した後は、エンジンオイルが冷却水よりも高温になる。このため、ヒータホース９内で冷却水が高温になったエンジンオイルを冷却する。すなわち、エンジンオイル側から冷却水側へ熱の移動が行われる。ヒータホース９内は、いわば、水冷式オイルクーラとして機能する。これにより、別途オイルクーラを配置しなくとも良い。

また、冷却水管４とオイル管５とを一つのホース内に配置したため、設計の自由度を向上することができる。また、低比熱の被覆部材９１と高熱伝導材９２を用いたことにより、熱エネルギーのロスが低減されている。

次に、本発明の実施例２について説明する。図３は本実施例の暖房装置２１の概略構成を示した説明図である。本実施例の暖房装置２１は、実施例１の暖房装置１と同様の構成をしている。但し、本実施例の暖房装置２１は、オイルクーラ２２を備えている点で、実施例１の暖房装置１と相違する。

オイルクーラ２２は、ヒータホース９上であって、エンジン本体２とヒータコア３との間に配置されている。オイルクーラ２２内は、冷却水が通過する多数の細管とオイルが通過する多数の細管が形成されている。また、この冷却水が流れる細管とエンジンオイルが流れる細管とは、接触して形成されている。これにより、冷却水とエンジンオイルとが容易に熱交換する。オイルクーラ２２の出口側では、分流していた冷却水が一つの流路に合流する。同様に、分流していたエンジンオイルも一つの流路に合流する。また、このオイルクーラ２２はダッシュパネルに配置されている。このようなオイルクーラ２２は本発明の熱交換器に相当する。

ヒータホース９を流れる冷却水とエンジンオイルとは、ヒータホース９内及びオイルクーラ２２で熱交換をする。このように熱交換した冷却水とエンジンオイルとは、ヒータコア３へ流入する。ヒータコア３を通過する間に、冷却水及びエンジンオイルは、ヒータコア３を通過する空気と熱交換をする。熱交換により暖められた空気は室内へ送られる。一方、ヒータコア３を通り抜けた冷却水及びエンジンオイルは、再び、エンジン本体２へ戻り、エンジン内を循環する。なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。

このように、オイルクーラ２２を備えたことにより、エンジンが高負荷で運転される場合に高温化するエンジンオイルを冷却水により冷却することができる。さらに、このようなオイルクーラ２２をダッシュパネルに配置したことにより、オイルクーラ２２単独の耐震性補強を行う必要がなくなるため、軽量化することができる。

次に、本発明の実施例３について説明する。図４は本実施例の暖房装置３１の概略構成を示した説明図である。本実施例の暖房装置３１は、実施例１の暖房装置１と同様の構成をしている。但し、本実施例の暖房装置３１は、ヒータコア３に代えて、冷却水用ヒータコア３２、オイル用ヒータコア３３を備えている点で、実施例１の暖房装置１と相違する。冷却水管４は冷却水用ヒータコア３２に接続している。また、冷却水戻り管１０は冷却水用ヒータコア３２に接続している。一方、オイル管５はオイル用ヒータコア３３に接続し、オイル戻り管１１はオイル用ヒータコア３３に接続している。

本実施例では、図５に示すように、ダッシュボード３４内の運転席側に冷却水用ヒータコア３２が配置され、ダッシュボード３４内の助手席側にオイル用ヒータコア３３が配置されている。本実施例の暖房装置３１は、冷却用ヒータコア３２、オイル用ヒータコア３３の二つのヒータコアを備える。このため、ヒータに要求される性能が従来の場合と同等であれば、冷却水用ヒータコア３２及びオイル用ヒータコア３３は、従来よりもサイズを小さくすることができる。さらに、このように、冷却水用ヒータコア３２及びオイル用ヒータコア３３は、従来のヒータコアよりも小さくすることができるため、乗員に近い側へ配置することができる。同様の理由から、前席足元回りの空間を空けることができるため、居住性が向上する。また、ダッシュボード位置を前方にできるため、車両衝突時の足の怪我を軽減することができる。また、これら冷却用ヒータコア３２、オイル用ヒータコア３３のサイズを従来のものと同等にすることもできる。この場合、ヒータ放熱量が従来よりも多く得られるため、暖房性能を向上することができる。なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。

また、このような冷却水用ヒータコア３２とオイル用ヒータコア３３とは配置を入れ替えても良い。すなわち、冷却水ヒータコア３２はダッシュボード３４内の助手席側に配置され、オイル用ヒータコア３３はダッシュボード３４内の運転席側に配置することができる。

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

例えば、ヒータホース５０は、ヒータコアと接続した冷却水管５１と、この冷却水管５１内に配置し、ヒータコアと接続したオイル管５２と、を備えるように形成することができる。図６は、このようなヒータホース５０の一部を断面にして示した斜視図である。ヒータホース５０は、冷却水管５１の内部を通るようにオイル管５２が配置され、さらに、冷却水管５１を、断熱性を有する低比熱の被膜部材５３で覆うように形成されている。このようなヒータホース５０では、冷却水とエンジンオイルとが熱交換する。これにより、エンジンの暖機中には、冷却水からエンジンオイルへ熱が移動し、エンジンの暖機完了後には、エンジンオイルから冷却水へ熱が移動する。なお、このようなヒータホースはエンジンオイルが流れるオイル管５２内にエンジン冷却水が流れる冷却水管５１を配置することもできる。

実施例１の暖房装置の概略構成を示した説明図である。ヒータホースの一部を断面にして示した斜視図である。実施例２の暖房装置の概略構成を示した説明図である。実施例３の暖房装置の概略構成を示した説明図である。実施例３のヒータコアを装着した車両の一部を示した説明図である。本発明のその他の構成のヒータホースの一部を断面にして示した斜視図である。

符号の説明

１、２１、３１暖房装置
２エンジン本体
３ヒータコア
４冷却水管
５オイル管
８ヒータ用オイルポンプ
９ヒータホース
９１被覆部材
９２熱伝導材
２２オイルクーラ
３２冷却水用ヒータコア
３３オイル用ヒータコア
３４ダッシュボード
５０ヒータホース
５１冷却水管
５２オイル管
５３被覆部材

Claims

冷却水及びエンジンオイルが流入するヒータコアと、
当該ヒータコアと接続する冷却水管と、
前記ヒータコアと接続するオイル管と、
前記冷却水管と前記オイル管との間に介在する熱伝導材と、
を備えたことを特徴とする暖房装置。
前記冷却水管と前記オイル管と前記熱伝導材とを覆う断熱性の被覆部材を備えたことを特徴とする請求項１記載の暖房装置。
前記冷却水管内のエンジン冷却水と前記オイル管内のエンジンオイルとが熱交換する熱交換器を備えたことを特徴とする請求項１の暖房装置。
前記熱交換器をダッシュパネルに設置したことを特徴とする請求項３の暖房装置。
前記ヒータコアは、前記冷却水管が接続する冷却水ヒータコアと、前記オイル管が接続するオイルヒータコアとを備え、
前記冷却水ヒータコアと前記オイルヒータコアのいずれか一方は、運転席側ダッシュボードに配置され、他方は助手席側ダッシュボードに配置されていることを特徴とする請求項１の暖房装置。