JP2010173448A - Heating system for automobile - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、自動車用暖房システムに関する。詳しくは、蓄熱器を利用することにより、エンジンが停止しているときにも暖房装置を利用できるとともに、暖機運転を促進できる自動車用暖房システムに関する。 The present invention relates to an automotive heating system. Specifically, the present invention relates to a heating system for an automobile that can use a heating device even when an engine is stopped by using a heat accumulator and can promote warm-up operation.
自動車車室の暖房を行うために、ヒートポンプ式の空調装置が用いられることが多い。一般的な車両用のヒートポンプ式空調装置は、エンジンの回転を取り出してコンプレッサを作動させ、外気から室内へ熱を移動させるように構成されている。このため、エンジンが稼働していなければ、空調装置を利用できない場合が多い。 In order to heat the automobile compartment, a heat pump type air conditioner is often used. A general heat pump type air conditioner for a vehicle is configured to take out the rotation of an engine and operate a compressor to move heat from outside air into the room. For this reason, if the engine is not operating, the air conditioner cannot be used in many cases.
特に、トラック等では、暖房装置を作動させるためにエンジンを稼働させたままで、仮眠をとる場合が多い。しかし、エンジン音や振動が発生するため、ドライバーが十分に休息できないという問題もある。 In particular, a truck or the like often takes a nap while the engine is running to operate the heating device. However, there is a problem that the driver cannot rest sufficiently due to engine noise and vibration.
エンジンを停止した状態で利用できるように、車両の燃料を燃焼させて暖房を行う暖房装置や、バッテリーを用いた電気式の暖房装置が提供されている。 2. Description of the Related Art A heating device that performs heating by burning fuel of a vehicle and an electric heating device that uses a battery are provided so that the engine can be used in a stopped state.
上記エンジンを稼働させた状態で暖房を行うシステムは、自動車が停止しているときにも燃料が消費される。このため、燃費が低下するという問題も生じる。 The system that performs heating while the engine is in operation consumes fuel even when the automobile is stopped. For this reason, the problem that a fuel consumption falls also arises.
また、トラック等において、暖房装置を使用する場合、使用時間が長時間に及ぶことが多い。したがって、エンジンを稼働させたままでは、燃費が低下するばかりでなく、二酸化炭素の発生量も大幅に増加し、地球環境に悪影響を与えることになる。 In addition, when a heating device is used in a truck or the like, the usage time often takes a long time. Therefore, if the engine is operated, not only the fuel consumption is reduced, but also the amount of carbon dioxide generated is greatly increased, which adversely affects the global environment.
エンジンを稼働させない状態で、燃料を燃焼させて暖房を行う暖房装置においても、燃料を消費し、燃費が低下するとともに二酸化炭素が発生することに変わりない。 Even in a heating apparatus that performs heating by burning fuel while the engine is not operated, the fuel is consumed, fuel consumption is reduced, and carbon dioxide is generated.
一方、バッテリーを利用した暖房装置は、二酸化炭素が生じることはなく、上記のような問題は少ない。しかしながら、暖房装置は消費電力が大きく、バッテリーを傷める恐れがある。さらに、バッテリーで消費された電力は走行時に充電する必要があるため、その分エンジンに負担がかかり燃費が悪化する。 On the other hand, a heating device using a battery does not generate carbon dioxide and has few problems as described above. However, the heating device consumes a large amount of power and may damage the battery. Furthermore, since the electric power consumed by the battery needs to be charged when the vehicle is running, the engine is burdened and the fuel consumption is deteriorated.
また、ハイブリッド自動車や電気自動車に、従来のヒートポンプ式の空調装置を適用する場合、コンプレッサを作動させるための電力が必要となり、消費電力が非常に大きくなる。このため、バッテリーの寿命が早まるといった問題も生じやすい。 In addition, when a conventional heat pump type air conditioner is applied to a hybrid vehicle or an electric vehicle, electric power for operating the compressor is required, and power consumption becomes very large. For this reason, the problem that the life of the battery is shortened easily occurs.
一方、自動車エンジン等の暖機運転を行うことにより、潤滑油等の粘度を低下させて自動車の燃費を向上させることができるとともに、磨耗を低減させてエンジン等の傷みを防止できる。ところが、従来の暖機運転は、エンジンを稼働させることにより生じる熱によって駆動系を温めるものであり、効果を得るまでにある程度の時間を要する。したがって、その間燃料が消費されることになり、十分な燃料節減効果を得ることはできない。また、十分な暖機時間をとれない場合も多い。 On the other hand, by performing a warm-up operation of an automobile engine or the like, the viscosity of the lubricating oil or the like can be reduced to improve the fuel efficiency of the automobile, and wear can be reduced to prevent damage to the engine or the like. However, in the conventional warm-up operation, the drive system is warmed by the heat generated by operating the engine, and a certain amount of time is required to obtain the effect. Therefore, fuel is consumed during that time, and a sufficient fuel saving effect cannot be obtained. In many cases, sufficient warm-up time cannot be taken.
本願発明は、エンジン停止状態で車室内の暖房を行うことができるとともに、エンジン始動時等の暖機運転を促進し、燃費を向上させることができるとともに、エンジン等の傷みを防止できる自動車用暖房システムを提供することを課題としている。 The present invention can heat a vehicle interior while the engine is stopped, promote warm-up operation when starting the engine, improve fuel efficiency, and prevent damage to the engine and the like. The challenge is to provide a system.
本願の請求項1に記載した発明は、蓄熱器を備えて構成される車両用暖房システムであって、駆動部で発生した熱を第1の熱媒体を介して上記蓄熱器に蓄積する蓄熱行程と、上記蓄熱器に蓄積された熱を第2の熱媒体を介して暖房装置に移動させて暖房を行う暖房行程と、上記蓄熱器に蓄積された熱を上記第1の熱媒体を介して上記駆動部に移動させて暖機運転を行う暖機行程とを行うことができる自動車用暖房システムに関するものである。
The invention described in
本願発明では、蓄熱器にエンジン等の駆動部で発生した熱を蓄積し、この熱を車室内の暖房と、エンジン等の駆動部の暖機運転に利用することができるように構成している。 In the present invention, the heat generated in the drive unit such as the engine is accumulated in the heat accumulator, and this heat can be used for heating the interior of the vehicle and warming up the drive unit such as the engine. .
本願発明に係る暖房システムは、駆動部を冷却する必要のある種々の自動車に適用できる。たとえば、ガソリンエンジン等の内燃機関を備える自動車のみならず、ハイブリッド自動車や電気自動車に適用することもできる。 The heating system according to the present invention can be applied to various automobiles that require cooling of the drive unit. For example, the present invention can be applied not only to automobiles equipped with an internal combustion engine such as a gasoline engine but also to hybrid cars and electric cars.
上記蓄熱器として、自動車に搭載できるものであれば、種々の方式の蓄熱器を採用できる。本願発明では、暖房のみならず暖機運転に利用するため、熱容量の大きな蓄熱器を採用するのが好ましい。また、固体蓄熱材を充填した蓄熱器を採用するのが好ましい。 As the above heat accumulator, various types of heat accumulators can be adopted as long as they can be mounted on an automobile. In this invention, since it utilizes for not only heating but warm-up operation, it is preferable to employ | adopt a heat storage with a large heat capacity. Moreover, it is preferable to employ a regenerator filled with a solid heat storage material.
上記第1の熱媒体は、従来の駆動部冷却システムで用いるものを採用できる。たとえば、不凍液(LLC)を第1の熱媒体として利用することができる。 The said 1st heat medium can employ | adopt what is used with the conventional drive part cooling system. For example, an antifreeze liquid (LLC) can be used as the first heat medium.
本願発明における蓄熱行程は、駆動部で発生した熱を蓄熱するものである。たとえば、内燃機関を駆動部とする自動車では、上記駆動部で発生した熱をラジエータまで運んで放熱させることが多い。このような冷却システムを備える自動車では、請求項2に記載した発明のように、駆動部において加熱された第1の熱媒体をラジエータに移動させる高温側冷却流路と、上記ラジエータにおいて放熱させた上記第1の熱媒体を上記駆動部に戻す低温側冷却流路とを有する駆動部冷却回路が設けられている。本願発明では、上記高温側冷却流路の中間部から分岐して延出するとともに、上記蓄熱器に接続された蓄熱器入熱流路と、上記蓄熱器から延出して上記低温側冷却流路に接続される蓄熱器戻り流路とを有する蓄熱回路を設けて、上記蓄熱行程を行うことができる。すなわち、請求項2に記載した発明では、上記駆動部から上記ラジエータにつながる駆動部冷却回路の高温側冷却流路と低温側冷却流路に掛け渡すように上記蓄熱回路を設けて、上記駆動部で生じた熱を有効に活用するものである。
The heat storage process in the present invention stores heat generated in the drive unit. For example, in an automobile having an internal combustion engine as a drive unit, the heat generated by the drive unit is often carried to a radiator to be dissipated. In an automobile equipped with such a cooling system, as in the invention described in
上記暖房行程は、上記第1の熱媒体とは異なる第2の熱媒体を用いて行われる。すなわち、請求項3に記載した発明のように、上記蓄熱器において加熱された第2の熱媒体を上記蓄熱器から上記暖房装置に送る暖房入熱流路と、上記暖房装置において放熱させた上記第2の熱媒体を上記蓄熱器に戻す暖房戻り流路とを有する暖房回路を設けて、上記暖房行程を行うことができる。
The heating process is performed using a second heat medium different from the first heat medium. That is, as in the invention described in
上記第2の熱媒体の種類も特に限定されることはない。たとえば、水を熱媒体として利用することができる。また、請求項9に記載した発明のように、空気を熱媒体として利用することもできる。この場合、上記空気を車室内に直接吹き出すように構成することもできるし、水を採用した場合と同様に、循環回路及び熱交換機を設けて暖房に利用することができる。
The type of the second heat medium is not particularly limited. For example, water can be used as a heat medium. Further, as in the invention described in
上記暖房装置も、種々の形式のものを採用できる。たとえば、上記第2の熱媒体と車室空気との熱交換を行うことができるものを採用できる。また、車室内の床を加熱する床暖房装置を採用することもできる。本願発明では、駆動部の排熱を蓄熱して暖房に利用するものであるため、エンジンが稼働中に蓄熱し、エンジン停止中に暖房を行うことが可能となる。また、燃料を消費するものではないため、炭酸ガスが排出されない。したがって環境に悪影響を与えることはない。また、電気式の暖房装置のように、消費電力の増大によって電池が傷む恐れもない。 Various types of heating devices can be employed. For example, what can perform heat exchange with the said 2nd heat carrier and vehicle interior air is employable. A floor heating device that heats the floor in the passenger compartment can also be employed. In the present invention, since the exhaust heat of the drive unit is stored and used for heating, heat can be stored while the engine is in operation, and heating can be performed while the engine is stopped. Moreover, since it does not consume fuel, carbon dioxide gas is not discharged. Therefore, it does not adversely affect the environment. In addition, unlike an electric heating device, there is no risk of damage to the battery due to an increase in power consumption.
さらに、本願発明では、上記蓄熱器に蓄積された熱を上記第1の熱媒体を介して上記駆動部に移動させて暖機運転を促進する暖機行程を行うことができる。 Furthermore, in the present invention, it is possible to perform a warming-up process in which the heat accumulated in the heat accumulator is moved to the driving unit via the first heat medium to promote the warming-up operation.
本願発明では、駆動部から出た熱を蓄熱するものであるため、蓄積した熱を駆動部に戻すだけで暖機行程を行うことができる。したがって、暖機行程のための特別な回路を設ける必要はない。このため、従来の駆動部冷却回路を利用して、暖機用のシステムを簡単に構成することができる。なお、効率を高めるため、上記蓄熱器の熱を直接駆動部に送る暖機回路を設けることもできる。 In the present invention, since the heat generated from the drive unit is stored, the warm-up process can be performed only by returning the accumulated heat to the drive unit. Therefore, it is not necessary to provide a special circuit for the warm-up process. For this reason, a warm-up system can be easily configured using a conventional drive unit cooling circuit. In addition, in order to raise efficiency, the warming-up circuit which sends the heat of the said thermal storage directly to a drive part can also be provided.
請求項4に記載した発明のように、上記高温側冷却流路と上記蓄熱器入熱流路の接続部に設けられた第1の弁と、上記低温側冷却流路と上記蓄熱器戻り流路に設けられた第2の弁とを備え、上記駆動部で加熱された上記第1の熱媒体を上記高温側冷却流路から上記蓄熱器入熱流路に送るとともに、上記蓄熱器で放熱させた上記第1の熱媒体を上記蓄熱器戻り流路から上記低温側冷却戻り流路へ送るように、上記第1の弁と上記第2の弁を制御することにより、上記蓄熱行程を行うことができる。上記第1の熱媒体を上述しように流動させることができれば、種々の方式の弁を利用できる。また、複数の弁を組み合わせて利用できる。たとえば、上記第1の弁と上記第2の弁に三方弁を採用して、流路を切り替えるように制御することができる。
As in the invention described in
上記第1の弁と上記第2の弁を制御して流路を切り替えることにより、上記駆動部から排出される第1の熱媒体を上記蓄熱器に導入して蓄熱行程を行うことができる。また、請求項5に記載した発明のように、上記高温側冷却流路を流れる第1の熱媒体の温度を計測する高温側熱媒体温度計測装置と、上記蓄熱器内の温度を計測する蓄熱温度計測装置とを設け、これら計測装置の計測値に基づいて各弁を制御することにより、上記各行程を行うことができる。たとえば、上記第1の熱媒体の温度が上昇した後に、上記第1の熱媒体を蓄熱器に導入して蓄熱行程を開始する一方、上記蓄熱器の温度が所定温度に達した後は蓄熱行程を停止するように、上記各弁を開閉制御することができる。
By switching the flow path by controlling the first valve and the second valve, the first heat medium discharged from the drive unit can be introduced into the heat accumulator and the heat accumulation process can be performed. Further, as in the invention described in
また、上記蓄熱行程と同様に、上記駆動部で加熱された上記第1の熱媒体を、上記高温側冷却流路から上記ラジエータに送るとともに、上記ラジエータで放熱させた第1の熱媒体を、上記低温側冷却流路を介して上記駆動部に送るように、上記第1の弁と上記第2の弁を制御して、駆動部冷却行程を行うことができる。すなわち、駆動部冷却行程は、従来と同様に駆動部を冷却する行程であり、上記蓄熱回路に第1の熱媒体が流入しないように上記各弁を制御すればよい。 Similarly to the heat storage process, the first heat medium heated by the drive unit is sent from the high-temperature side cooling flow path to the radiator, and the first heat medium radiated by the radiator is used. The drive part cooling stroke can be performed by controlling the first valve and the second valve so as to be sent to the drive part via the low temperature side cooling flow path. That is, the drive unit cooling process is a process of cooling the drive unit as in the conventional case, and the valves may be controlled so that the first heat medium does not flow into the heat storage circuit.
一方、上記蓄熱器で加熱された第2の熱媒体を、上記暖房入熱流路を介して上記暖房装置へ送るとともに、上記暖房装置で放熱させた上記第2の熱媒体を、上記暖房戻り流路を介して上記蓄熱器に戻す暖房行程を行うことができる。たとえば、上記第2の熱媒体を流動させるポンプが設けられている場合には、上記ポンプを作動させることにより上記暖房行程を行うことができる。上記暖房行程は、上記蓄熱器の温度と暖房対象である車室等の温度を計測し、これら温度に基づいて上記ポンプを制御すればよい。 On the other hand, the second heat medium heated by the heat accumulator is sent to the heating device via the heating heat input flow path, and the second heat medium radiated by the heating device is sent to the heating return flow. The heating process which returns to the said thermal storage device via a path | route can be performed. For example, when a pump that causes the second heat medium to flow is provided, the heating stroke can be performed by operating the pump. The heating process may be performed by measuring the temperature of the regenerator and the temperature of a cabin or the like to be heated, and controlling the pump based on these temperatures.
さらに、上記第2の弁から上記駆動部へつながる暖機流路を設け、上記蓄熱器で加熱された第1の熱媒体を、上記暖機流路を介して上記駆動部へ送るように、上記第1の弁と上記第2の弁を制御することにより、上記暖機行程を行うことができる。 Furthermore, a warm-up flow path connected from the second valve to the drive unit is provided, and the first heat medium heated by the heat accumulator is sent to the drive unit via the warm-up flow path. The warm-up stroke can be performed by controlling the first valve and the second valve.
暖機行程を、上記エンジンを冷却するための低温側冷却流路を利用して行うこともできる。しかしながら、上記低温側冷却流路の断熱性が低い場合や、流路が長い場合は上記第1の熱媒体の温度が低下して、効果的に暖機行程を行うことができない場合がある。このような場合、本請求項に記載した発明のように、駆動部に直接つながり、あるいは駆動部近傍の低温側冷却流路につながる専用の暖機流路を設けることにより、効果的に暖機行程を行うことが望ましい。 The warming-up stroke can also be performed using a low-temperature side cooling flow path for cooling the engine. However, when the heat insulation property of the low-temperature side cooling flow path is low or the flow path is long, the temperature of the first heat medium is lowered, and the warm-up process may not be performed effectively. In such a case, as in the invention described in the present claim, by providing a dedicated warm-up channel directly connected to the drive unit or connected to the low-temperature side cooling channel near the drive unit, the warm-up can be effectively performed. It is desirable to carry out the process.
また、上記駆動部から流出する第1の熱媒体の温度が所定の温度以下である場合に暖機運転を続行し、所定の温度を越えた場合に、上記暖機運転を停止することができる。なお、上記暖機運転は、エンジン等の駆動部が稼働中に行うことが出来る。 Further, the warm-up operation can be continued when the temperature of the first heat medium flowing out from the drive unit is equal to or lower than a predetermined temperature, and the warm-up operation can be stopped when the temperature exceeds the predetermined temperature. . The warm-up operation can be performed while the driving unit such as an engine is operating.
請求項6に記載した発明は、上記高温側冷却流路における上記第1の弁の上流側と上記低温側冷却流路とをつなぐバイパス回路と、このバイパス回路と上記低温側冷却流路との合流部分に設けられるとともに、弁内を流動する熱媒体の温度に応じて開度を変更できる第3の弁とを備え、上記第1の熱媒体の一部が上記バイパス回路を流動するようにして上記暖機行程を行うものである。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a bypass circuit that connects the upstream side of the first valve in the high temperature side cooling channel and the low temperature side cooling channel, and the bypass circuit and the low temperature side cooling channel. A third valve that is provided at the junction and whose opening degree can be changed in accordance with the temperature of the heat medium flowing in the valve, so that a part of the first heat medium flows in the bypass circuit. Thus, the warm-up process is performed.
エンジンの始動時に、第1の熱媒体をラジエータに送ったのでは、熱媒体の温度が上昇するのに時間がかかる。このため、上記高温側冷却流路と上記低温側冷却流路をつなぐバイパス回路が設けられることが多い。上記バイパス回路を介して第1の熱媒体を循環流動させることにより、熱媒体の温度を迅速に上昇させることが可能となる。このため、暖機運転を迅速に行うことが可能となる。 If the first heat medium is sent to the radiator when the engine is started, it takes time for the temperature of the heat medium to rise. For this reason, a bypass circuit that connects the high temperature side cooling flow path and the low temperature side cooling flow path is often provided. By circulating and flowing the first heat medium through the bypass circuit, the temperature of the heat medium can be quickly increased. For this reason, warm-up operation can be performed quickly.
上記バイパス回路には、弁内を流動する熱媒体の温度に応じて開度を変更できるサーモスタット付きの弁が採用されている。上記第1の熱媒体は、温度が所定の温度に達するまで、一部が上記バイパス回路を流動させられる。請求項6に記載した発明では、本願発明に係るシステムを、上記バイパス回路とともに暖機行程を行うように構成したものである。
The bypass circuit employs a valve with a thermostat that can change the opening according to the temperature of the heat medium flowing in the valve. A part of the first heat medium is allowed to flow through the bypass circuit until the temperature reaches a predetermined temperature. In the invention described in
請求項7に記載した発明は、上記暖房回路に、第2の熱媒体として水を流動させるとともに、上記暖房戻り流路の中間部にポンプ及び貯水タンクを設け、暖房行程が行われないときに、上記第2の熱媒体を上記貯水タンクに保持できるように構成したものである。 According to a seventh aspect of the present invention, when water is flowed as the second heat medium in the heating circuit, and a pump and a water storage tank are provided in an intermediate portion of the heating return flow path, and a heating stroke is not performed. The second heat medium can be held in the water storage tank.
上記暖房回路は、上記蓄熱器に直接つながっているため、第2の熱媒体が流動していない場合にも、熱媒体の対流や熱伝導等によって熱が移動する。このため、暖房回路内に熱媒体が存在すると、暖房運転を行っていない場合にも蓄熱器から熱が放熱されることになる。また、上記暖房装置は、上記蓄熱器の上方に位置する場合が多く、加熱された熱媒体が対流により流動して、車室内に放熱される場合も考えられる。上記構成を採用することにより、暖房行程を行わない場合には、上記第2の熱媒体を暖房回路から退避させることが可能となる。したがって、蓄熱器に蓄積された熱が無用に消費されることがなくなる。 Since the heating circuit is directly connected to the heat accumulator, even when the second heat medium is not flowing, heat is transferred by convection or heat conduction of the heat medium. For this reason, if there is a heat medium in the heating circuit, heat is radiated from the regenerator even when the heating operation is not performed. Further, the heating device is often located above the regenerator, and a heated heat medium may flow by convection and be radiated into the passenger compartment. By adopting the above configuration, the second heat medium can be retracted from the heating circuit when the heating stroke is not performed. Therefore, the heat accumulated in the regenerator is not consumed unnecessarily.
請求項8に記載した発明のように、暖房回路を構成する上記ポンプ及び貯水タンクを、上記暖房装置の下方に設け、上記ポンプが作動していない時には、上記暖房装置内の上記第2の熱媒体が、上記貯水タンクに自然落下して上記タンクに貯溜されるように構成することができる。これにより、暖房行程を行わない場合には、上記第2の熱媒体を上記暖房回路から自動的に退避させることが可能となる。
As in the invention described in
蓄熱器に蓄積した熱を利用して、駆動装置が停止している場合にも暖房を行うことができるとともに、上記熱を駆動装置の暖機運転に利用することができる。 The heat accumulated in the heat accumulator can be used for heating even when the drive device is stopped, and the heat can be used for the warm-up operation of the drive device.
以下、本願発明の実施形態を図に基づいて具体的に説明する。 Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
図1に本実施形態に係る自動車用暖房システムの回路の概略を示す。また、図2に、本実施形態に係る制御機器の構成を示す。 FIG. 1 shows an outline of a circuit of an automotive heating system according to the present embodiment. FIG. 2 shows the configuration of the control device according to the present embodiment.
図1に示すように、本実施形態は、駆動装置としてのエンジン2と、ラジエータ3と、これらエンジン2とラジエータ3との間で第1の熱媒体を流動させる高温側冷却流路4及び低温側冷却流路5から構成される駆動部冷却回路6とを備える自動車に、本願発明に係る暖房システム1を適用したものである。
As shown in FIG. 1, the present embodiment includes an
上記駆動部冷却回路6では、エンジン2を冷却した第1の熱媒体が、上記高温側冷却流路4を介して上記ラジエータ3に送られる。ラジエータ3では、水や外気を利用して第1の熱媒体から熱を放熱させる。そして、放熱されて温度が下がった第1の熱媒体が、上記低温側冷却流路5を介して上記エンジン2に戻される。上記第1の熱媒体として不凍液(LLC)が用いられている。上記第1の熱媒体は、上記低温側冷却流路5中に設けられた循環ポンプP1よって、エンジン稼働中に上記流路中を循環させられて、エンジン2の過熱を防止している。
In the drive
本実施形態に係る暖房システム1では、上記高温側冷却流路4を流れる第1の熱媒体から蓄熱する蓄熱器7を設け、この蓄熱器7に蓄熱された熱を利用して暖房が行われる。上記蓄熱器7を設けるために、上記高温側冷却流路4の中間部から分岐して延出するとともに、蓄熱器7に接続される蓄熱器入熱流路8と、上記蓄熱器7から延出して上記低温側冷却流路5に接続される蓄熱器戻り流路9とを有する蓄熱回路10が設けられる。
In the
たとえば、一般的なガソリンエンジン車では、エンジン2の稼働中に、上記高温側冷却流路4を流れる第1の熱媒体の温度は定常状態で110℃〜120℃ぐらいであり、上記低温側冷却流路では90℃〜80℃程度まで温度が低下している。本実施形態では、上記温度差を利用して、上記蓄熱器7に熱を蓄熱する。
For example, in a general gasoline engine vehicle, the temperature of the first heat medium flowing through the high temperature side
上記蓄熱回路10に上記第1の熱媒体を導入するため、上記高温側冷却流路4から上記蓄熱器入熱流路8が分岐する分岐点に、第1の3方弁Aが設けられている。上記3方弁Aは、第1の熱媒体の流路を、上記ラジエータ3側と上記蓄熱器7側に向けて切り替えることができるとともに、ラジエータ3へ第1の熱媒体が送られないように高温側冷却流路4を閉止できるように構成されている。
In order to introduce the first heat medium into the
一方、上記蓄熱器戻り流路9には、上記蓄熱器7で放熱させられた第1の熱媒体を上記低温側冷却流路に戻すための第2の3方弁Bが設けられる。本実施形態では、上記第2の3方弁Bは、上記蓄熱器戻り流路9の中間部に設けられている。また、後述する暖機行程用の暖機流路11と上記低温側冷却流路5とに流路を切り替えることができるとともに、蓄熱回路10を閉止できるように構成されている。
On the other hand, the heat accumulator
上記高温側冷却流路4と上記蓄熱器入熱流路8とを連通させるように上記第1の3方弁Aを制御するとともに、上記蓄熱戻り流路9を上記低温側冷却流路5に連通させるように上記第2の弁Bを制御することにより、上記高温側冷却流路4から上記蓄熱回路10に第1の熱媒体を導入して蓄熱行程を行うことができる。また、上記蓄熱器入熱流路8と上記蓄熱戻り流路9を閉止することにより、上記蓄熱器7を上記駆動部冷却回路6から切り離すことができるように構成している。
The first three-way valve A is controlled so that the high temperature
本実施形態においては、暖房システム1を、トラック等において仮眠をとるスペースの床暖房に適用している。
In the present embodiment, the
上記床暖房を行うために、車室床部に床暖房装置16が設けられるとともに、上記蓄熱器7において加熱された第2の熱媒体を上記蓄熱器7から上記暖房装置16に送る暖房入熱流路12と、上記暖房装置16において放熱させた上記第2の熱媒体を上記蓄熱器7に戻す暖房戻り流路13とを有する暖房回路14が設けられている。本実施形態では、上記第2の熱媒体として水が用いられており、上記暖房戻り流路13内に循環ポンプP2と、上記水を貯溜するタンク15とが設けられている。また、上記暖房回路14を閉止するための弁Dが、上記暖房入熱流路12内に設けられている。
In order to perform the floor heating, a
本実施形態は、上記蓄熱器7を利用して上記エンジン2の暖機運転を行うように構成されている。上記暖機運転を行うために、上記第2の弁Bから延出してエンジン2の近傍の上記低温側冷却流路5に接続された暖機流路11が設けられている。上記暖機流路11は、上記蓄熱器7で加熱された第1の熱媒体を流動させるために設けられたものであり、断熱処理が施されている。
The present embodiment is configured to perform the warm-up operation of the
エンジン2の暖機運転の開始時に、上第1の熱媒体を上記ラジエータに循環させると、温度上昇に時間がかかる。本実施形態では、上記高温側冷却流路4における上記第1の弁Aの上流側と、上記低温側冷却流路5とをつなぐバイパス回路17が設けられている。上記バイパス回路17を設けることにより、第1の熱媒体を迅速に加熱して暖気運転を促進できる。
If the upper first heat medium is circulated through the radiator at the start of the warm-up operation of the
上記バイパス回路17と上記低温側冷却流路5の接続部には、第3の弁1Cが設けられている。上記弁Cとして、弁内を流動する熱媒体の温度に応じて開度を変更できるサーモスタット付きの弁が採用されている。上記第1の熱媒体は、温度が80℃〜84℃に達するまで、一部が上記バイパス回路を流動させられる。これにより、暖機運転中に、エンジン2で加熱された第1の熱媒体がラジエータ3で冷却されるのを緩和して、暖機運転を促進できる。本実施形態では、上記バイパス回路17を備える駆動部冷却回路6に、本願発明に係る暖房システムを組み込み、上記バイパス回路とともに暖機行程を促進するように構成している。
A
図2に示すように、本実施形態では、上記各弁A,B,D、ポンプP1,P2、温度計測装置T1,T2,T4を、蓄熱器コントロールユニットを用いて制御するように構成している。 As shown in FIG. 2, in this embodiment, the valves A, B, D, pumps P1, P2, and temperature measuring devices T1, T2, T4 are configured to be controlled using a heat accumulator control unit. Yes.
次に、図3及び図4に示すフローチャートに基づいて、上記各機器を用いて行われる各行程について説明する。 Next, based on the flowcharts shown in FIGS. 3 and 4, each process performed using each of the above devices will be described.
図3に示すように、本実施形態に係る暖房システム1では、まずモードの選択が行われる(S101)。上記モードとして、床暖房モードと、暖機モードと、蓄熱モードと、エンジン冷却モードがある。上記蓄熱モードと上記エンジン冷却モードは、他のモードを選択しない限り自動的に選択されるように構成されている。
As shown in FIG. 3, in the
上記蓄熱器7に第1の熱媒体から蓄熱する手順(S104〜S117)を以下に説明する。なお、エンジン冷却モードは、第1の熱媒体をエンジン2とラジエータ3との間で循環させるだけであり、いずれのエンジンにおいても行われるものであるため、説明は省略する。
The procedure (S104-S117) for storing heat from the first heat medium in the
まず、蓄熱器7に蓄熱できるかどうかの判断を行う。蓄熱を行うには、上記高温側冷却流路4における第1の熱媒体が加熱されているとともに、蓄熱器7に蓄熱可能な容量があることを確認する必要がある。まず、エンジン2が稼動しているかどうか判断する。エンジン2が稼動していれば、排熱が生じるとともにポンプP1も稼動しているため、蓄熱行程を行うことができる。エンジンが稼動している場合(S118でYes)、本実施形態では、第1の弁Aを蓄熱器入熱流路側(蓄熱器側)に上記第1の熱媒体が流れるように設定するとともに、上記第2の弁Bを上記低温側冷却流路側(低温側)上記第1の熱媒体が流れるように設定する(S104)。これにより、上記第1の熱媒体が上記蓄熱回路10に導入される。なお、ポンプP1は、エンジン始動とともに始動させられる。エンジン2が稼動していない場合(S118でNo)は、蓄熱行程及び冷却行程は行えないため、制御は終了する(S109)。
First, it is determined whether the
この状態で、上記高温側熱媒体温度計測装置T1を用いて、上記高温側冷却流路4の弁Aの近傍を流れる第1の熱媒体の温度を計測する。
In this state, the temperature of the first heat medium flowing in the vicinity of the valve A of the high temperature side
高温側熱媒体の温度が一定温度以上である場合、本実施形態では90℃以上ある場合は(S106でNo)、エンジン2が過熱状態であり、冷却が必要であるため、第1の熱媒体がラジエータ3側へ流れるように、第1の弁Aを制御する(S112)。また、弁Bを閉止して(S113)、蓄熱行程を行わないように制御する。これにより、エンジンの過熱を防止できる。
When the temperature of the high-temperature side heat medium is equal to or higher than a certain temperature, in this embodiment, when it is 90 ° C. or higher (No in S106), the
上記第1の熱媒体の温度が一定温度未満の場合、本実施形態では90℃未満である場合は(S106でYes)、上記蓄熱温度計測装置T2によって、蓄熱器7の温度を計測する(S107)。また、蓄熱器内の温度が一定温度以上である場合、本実施形態では上記蓄熱器7の温度が80℃以上ある場合は(S108でNo)、蓄熱の必要はなく、高温側冷却流路4を流れる第1の熱媒体が上記ラジエータ3側に流れるように、上記第1の弁Aを制御するとともに、上記第2の弁Bを閉止する(S116)。これにより、上記蓄熱器7が、上記冷却回路6から遮断されて、蓄熱器7が保温状態におかれる(S117)。この場合、一定時間経過後に、再度高温側冷却流路4を流れる第1の熱媒体の温度が計測され(S105)、また蓄熱器7の温度が計測されて(S107)、蓄熱が必要かどうか判断される(S108)。なお、本実施形態では、蓄熱開始温度を80℃に設定したが、この温度は蓄熱材の仕様等によって決定される。また、蓄熱終了温度を90℃に設定したが、この温度は、エンジン2やラジエータ3の熱容量等によって決定される。
When the temperature of the first heat medium is lower than a certain temperature, or lower than 90 ° C. in this embodiment (Yes in S106), the temperature of the
蓄熱器7の温度が80℃未満である場合(S108でYes)、エンジン2が稼働しているかどうかをチェックする。エンジンが稼働していない場合(S109でNo)、蓄熱熱源を確保できないため、高温側冷却流路4を流れる第1の熱媒体が上記ラジエータ3側に流れるように、上記第1の弁Aを制御するとともに、上記第2の弁Bを閉止する(S114)。なお、この場合ポンプP1は停止状態にある。これにより、制御は終了され、上記蓄熱器7が、上記冷却回路6から遮断されて、蓄熱器7が保温状態におかれる(S115)。
When the temperature of the
上記エンジン2が稼働している場合(S109でYes)、第1の熱媒体が上記蓄熱器7に流れるように上記第1の弁Aを制御するとともに、蓄熱器7から流出した第1の熱媒体が上記低温側冷却流路5に流れるように上記第2の弁Bを制御する(S110)。これにより、上記第1の熱媒体が継続的に上記蓄熱回路10に導入されて、蓄熱器7への蓄熱が行われる(S111)。上記蓄熱行程においては、所定時間ごとに第1の熱媒体の温度が計測されて(S105)、以下の各ステップが繰り返し行われる。
When the
蓄熱行程において、上記各ステップを採用することにより、エンジンやラジエータを傷めることなく、上記蓄熱行程を行うことができる。 By adopting the above steps in the heat storage process, the heat storage process can be performed without damaging the engine and the radiator.
次に、暖機モードが選択された場合(S103でYes)の制御(S201〜S205)について説明する。 Next, the control (S201 to S205) when the warm-up mode is selected (Yes in S103) will be described.
本実施形態に係る暖機行程は、エンジン2の暖機運転を行う際に、上記蓄熱器7の熱を添加して暖機運転を促進し、短時間で暖機運転を終えることを目的としている。
The warm-up process according to the present embodiment is for the purpose of accelerating the warm-up operation by adding the heat of the
エンジン2が稼働していない場合(S201でNo)、暖機行程は行われない。エンジンが稼働している場合(S201でYes)、蓄熱温度計測装置T2によって、蓄熱器7の温度が計測される(S202)。蓄熱器7の温度が80度以上である場合(S203でYes)、第1の熱媒体を上記蓄熱流路8に導入するように、上記第1の弁Aが制御されるとともに、蓄熱器7で加熱された第1の熱媒体が上記暖機流路11に流れるように、上記第2の弁Bが制御される(S204)。これにより、蓄熱器7によって加熱された第1の熱媒体が、上記エンジン2に供給されて暖機行程が行われる(S205)。上記暖機行程においては、所定時間ごとに蓄熱器7の温度が計測される(S202)。蓄熱器7の温度が、80℃以下である場合(S203でNo)、エンジンを暖機することができないと判断され、上記高温側熱媒体温度計測装置T1によって上記高温側冷却流路4を流れる第1の熱媒体の温度が計測されて(S105)、上記フローチャートの以下のステップが実行され、蓄熱行程を行う上述した条件を満たした場合に、蓄熱行程(S111)が行われる。
When the
上記暖機行程S205を行うことにより、エンジンの始動時に、迅速に暖機を行うことが可能となり、暖機するために必要な時間を低減させることが可能となる。また、上記蓄熱器7に蓄積された熱は、エンジン2からの排熱を蓄積したものであるため、燃料消費が増加することもない。
By performing the warming-up stroke S205, it is possible to quickly warm up when starting the engine, and it is possible to reduce the time required for warming up. Further, since the heat accumulated in the
次に、図4に基づいて、床暖房モードが選択された場合(S102でYes)の制御(S301〜S308及びS401〜S407)について説明する。 Next, control (S301 to S308 and S401 to S407) when the floor heating mode is selected (Yes in S102) will be described based on FIG.
暖房行程を行う場合、エンジン2が稼働している場合と、稼働していない場合で制御が異なる。
When the heating stroke is performed, the control differs depending on whether the
エンジン2が稼働している場合(S301でYes)、上記高温側熱媒体温度計測装置T1によって上記高温側冷却流路4を流れる第1の熱媒体の温度が計測される(S302)。上記第1の熱媒体の温度が90℃未満でない場合、すなわち、90℃以上である場合は(S303でNo)、エンジン2が過熱状態であると判断される。このため、上記第1の熱媒体を冷却するため、第1の熱媒体がラジエータ3側へ流れるように第1の弁Aを制御するとともに弁Bを閉止して(S309)、蓄熱行程を行わないように制御する。これにより、エンジンの過熱を防止できる。なお、エンジン2の過熱を防止するために、例えば、弁Aをラジエータ側へ80%開いて第1の熱媒体を確実にラジエータ3に供給してエンジンの2の過熱を予防しつつ、20%を蓄熱器へ分配して蓄熱し、暖房の熱源とするように構成することもできる。
When the
上記第1の熱媒体の温度が90℃未満の場合は(S303でYes)、上記第1の熱媒体が蓄熱回路10に流れるように上記第1の弁Aを制御するとともに、第1の熱媒体が、上記蓄熱戻り流路9から上記低温側冷却路5に流れるように、上記第2の弁Bを制御する(S304)。この制御により、上述した蓄熱行程(S111)が実行され、上記蓄熱器7に、上記第1の熱媒体から熱が蓄熱される。
When the temperature of the first heat medium is lower than 90 ° C. (Yes in S303), the first valve A is controlled so that the first heat medium flows into the
次に、床温度計測装置T4によって、床暖房装置16を設けた床の温度が計測される(S305)。上記床温度が設定温度以下である場合(S306でYes)、暖房が必要と判断されて、上記暖房回路14のポンプP2が作動させられ、第2の熱媒体が上記暖房回路14を循環させられる(S307)。これにより、エンジンが稼働している場合の床暖房行程が行われる。
Next, the floor temperature measuring device T4 measures the temperature of the floor provided with the floor heating device 16 (S305). When the floor temperature is equal to or lower than the set temperature (Yes in S306), it is determined that heating is necessary, the pump P2 of the
床温度が設定温度以上である場合には暖房は必要ないと判断されて、ポンプP2は停止させられる(S308)。上記床暖房モードを選択している間は、所定時間ごとに床温度が計測されて(S305)、床温度が所定の温度以下になった場合に上記ポンプP2が作動させられる(307)。上記各行程を採用することにより、床の温度を適温に保持することができる。 If the floor temperature is equal to or higher than the set temperature, it is determined that heating is not necessary, and the pump P2 is stopped (S308). While the floor heating mode is selected, the floor temperature is measured every predetermined time (S305), and the pump P2 is operated when the floor temperature becomes a predetermined temperature or less (307). By employing the above steps, the floor temperature can be maintained at an appropriate temperature.
上記エンジン2が稼働していない場合(S301でNo)、上記第1の熱媒体から継続的な蓄熱を行うことができないため、上記第1の熱媒体が上記ラジエータ3に流動するように上記第1の弁Aを制御するととともに、第2の弁Bを閉止する(S401)。これにより、上記蓄熱器7が、上記冷却回路6から遮断されて、保温状態におかれる。
When the
上記状態で、蓄熱温度計測器T2によって蓄熱器7の温度が計測される(S402)。上記蓄熱器7の温度が80度以上ない場合(S403でNo)、上記蓄熱器7に床暖房を行う熱量がないと判断されて、制御は終了する(S408)。この場合、エンジン2が稼働していないため、蓄熱行程を行うことも不可能である。
In the above state, the temperature of the
蓄熱器7の温度が80℃以上ある場合(S403でYes)、床温度計測装置T4によって、床暖房装置16を設けた床の温度が計測される(S404)。上記床温度が設定温度以下である場合(S405でYes)、暖房が必要と判断されて、上記暖房回路14のポンプP2が作動させられ、第2の熱媒体が上記暖房回路14を循環させられる(S406)。これにより、エンジンが稼働していない場合の床暖房行程が行われる。
When the temperature of the
床温度が、設定温度以上ある場合(S405でNo)には、暖房は必要ないと判断されて、ポンプP2は停止させられる(S407)。エンジン2が停止している場合(S301でNo)には、所定時間ごとに、上記蓄熱温度計測装置T2によって蓄熱器7の温度が計測されて(S402)、蓄熱器7の温度が80℃未満になった場合、ポンプP2が停止させられて、暖房行程が終了される(S408)。
When the floor temperature is equal to or higher than the set temperature (No in S405), it is determined that heating is not necessary, and the pump P2 is stopped (S407). When the
上記暖房行程を行うことにより、エンジン2が稼働していない状態においても、暖房装置を作動させることができる。
By performing the heating process, the heating device can be operated even when the
本願発明では、第2の熱媒体として水を使用するとともに、蓄熱器7、タンク15及びポンプP2を、上記床暖房装置16より下方に設置している。これにより、上記ポンプP2を作動させていない状態では、上記第2の熱媒体が上記タンク15に貯溜することができる。また、ポンプを停止することにより、床暖房装置16内の第2の熱媒体を上記タンク15へ自然落下させることが可能となる。なお、上記暖房入熱流路13に第4の弁Dを設けて、不使用時に上記第2の熱媒体が上記床暖房装置16に流動しないように構成している。これにより、床暖房装置16の不使用時に、上記第2の熱媒体を介して上記蓄熱器7に蓄熱した熱が放熱されることはない。
In the present invention, water is used as the second heat medium, and the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
蓄熱器を利用して、エンジン停止中の暖房を行うことができるとともに、エンジン始動時の暖機運転を促進できる。 Heating can be performed while the engine is stopped using the heat accumulator, and warm-up operation can be promoted when the engine is started.
1 車両用暖房システム
7 蓄熱器
2 駆動部(エンジン)
16 暖房装置
DESCRIPTION OF
16 Heating device
Claims (9)
駆動部で発生した熱を第1の熱媒体を介して上記蓄熱器に蓄積する蓄熱行程と、
上記蓄熱器に蓄積された熱を第2の熱媒体を介して暖房装置に移動させて暖房を行う暖房行程と、
上記蓄熱器に蓄積された熱を上記第1の熱媒体を介して上記駆動部に移動させて暖機運転を行う暖機行程とを行うことができる、自動車用暖房システム。 A vehicle heating system configured with a heat accumulator,
A heat storage process for storing heat generated in the drive unit in the heat storage unit via the first heat medium;
A heating process for heating by moving the heat accumulated in the heat accumulator to the heating device via the second heat medium; and
The heating system for motor vehicles which can perform the warming-up process which moves the heat accumulate | stored in the said thermal storage device to the said drive part via the said 1st heat medium, and performs warming-up operation.
上記高温側冷却流路の中間部から分岐して延出するとともに、上記蓄熱器に接続される蓄熱器入熱流路と、上記蓄熱器から延出して上記低温側冷却流路に接続される蓄熱器戻り流路とを有する蓄熱回路を設けて上記蓄熱行程を行う、請求項1に記載の自動車用暖房システム。 A drive having a high temperature side cooling flow path for moving the first heat medium heated in the drive section to the radiator, and a low temperature side cooling flow path for returning the first heat medium radiated in the radiator to the drive section. With a partial cooling circuit,
A heat storage heat input flow path branched from and extended from an intermediate portion of the high temperature side cooling flow path and connected to the heat storage device, and a heat storage extending from the heat storage device and connected to the low temperature side cooling flow path The automotive heating system according to claim 1, wherein a heat storage circuit having a container return flow path is provided to perform the heat storage process.
上記蓄熱器戻り流路に設けられた第2の弁と、
上記第2の弁から上記駆動部へつながる暖機流路を備え、
上記駆動部で加熱された上記第1の熱媒体を上記高温側冷却流路から上記蓄熱器入熱流路に送るとともに、上記蓄熱器で放熱させた上記第1の熱媒体を上記蓄熱器戻り流路から上記低温側冷却流路へ送るように、上記第1の弁と上記第2の弁を制御する蓄熱行程と、
上記駆動部で加熱された上記第1の熱媒体を、上記高温側冷却流路から上記ラジエータに送るとともに、上記ラジエータで放熱させた第1の熱媒体を、上記低温側冷却流路を介して上記駆動部に送るように、上記第1の弁と上記第2の弁を制御する駆動部冷却行程と、
上記蓄熱器で加熱された第2の熱媒体を、上記暖房入熱流路を介して上記暖房装置へ送るとともに、上記暖房装置で放熱させた上記第2の熱媒体を、上記暖房戻り流路を介して上記蓄熱器に戻す暖房行程とを行うことができるとともに、
上記蓄熱器で加熱された第1の熱媒体を、上記暖機流路を介して上記駆動部へ送るように、上記第1の弁と上記第2の弁を制御する暖機行程を行うことができる、請求項2又は請求項3のいずれか1項に記載の自動車用暖房システム。 A first valve provided at a connection portion between the high temperature side cooling flow path and the regenerator heat input flow path;
A second valve provided in the regenerator return flow path;
Comprising a warm-up flow path leading from the second valve to the drive unit;
The first heat medium heated by the drive unit is sent from the high temperature side cooling flow path to the heat accumulator heat input flow path, and the first heat medium radiated by the heat accumulator is returned to the heat accumulator return flow. A heat storage stroke for controlling the first valve and the second valve so as to be sent from the passage to the low temperature side cooling passage;
The first heat medium heated by the drive unit is sent from the high-temperature side cooling channel to the radiator, and the first heat medium radiated by the radiator is passed through the low-temperature side cooling channel. A drive unit cooling stroke for controlling the first valve and the second valve to be sent to the drive unit;
The second heat medium heated by the heat accumulator is sent to the heating device via the heating heat input flow channel, and the second heat medium radiated by the heating device is sent to the heating return flow channel. And the heating process to return to the heat accumulator through,
Performing a warm-up stroke for controlling the first valve and the second valve so that the first heat medium heated by the heat accumulator is sent to the drive unit via the warm-up flow path. The automotive heating system according to any one of claims 2 and 3, wherein
これら計測装置の計測値に基づいて各弁を制御することにより、上記各行程を行うように構成した、請求項4に記載の自動車用暖房システム。 A high temperature side heat medium temperature measuring device for measuring the temperature of the first heat medium flowing through the high temperature side cooling flow path, and a heat storage temperature measuring device for measuring the temperature in the heat accumulator,
The automotive heating system according to claim 4, wherein each of the steps is performed by controlling each valve based on a measurement value of these measuring devices.
このバイパス回路と上記低温側冷却流路との合流部分に設けられるとともに、弁内を流動する熱媒体の温度に応じて開度を変更できる第3の弁とを備え、
上記第1の熱媒体の一部が上記バイパス回路を流動するようにして上記暖機行程を行う、請求項4又は請求項5のいずれかに記載の自動車用暖房システム。 A bypass circuit connecting the upstream side of the first valve in the high temperature side cooling flow path and the low temperature side cooling flow path;
A third valve that is provided at a joining portion between the bypass circuit and the low-temperature side cooling flow path, and that can change an opening according to the temperature of the heat medium flowing in the valve;
6. The automotive heating system according to claim 4, wherein the warming-up process is performed such that a part of the first heat medium flows in the bypass circuit.
上記暖房戻り流路の中間部にポンプ及び貯水タンクを設け、
暖房行程が行われないときに、上記第2の熱媒体を上記貯水タンクに保持できるように構成されている、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の自動車用暖房システム。 The heating circuit allows water to flow as the second heat medium,
Provide a pump and a water storage tank in the middle of the heating return flow path,
The automotive heating system according to any one of claims 1 to 6, wherein the second heat medium can be held in the water storage tank when a heating stroke is not performed.
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