JP2011183867A - Air conditioner for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の冷却流体を熱源として暖房を行う車両用空調装置に関するものである。 The present invention relates to a vehicle air conditioner that performs heating using a cooling fluid of an internal combustion engine as a heat source.
このような車両用空調装置として、特許文献1、2に記載のものがある。
There exists a thing of
特許文献1に記載のものでは、エンジン内部の冷却水流路として、シリンダヘッドを冷却するシリンダヘッド側流路とシリンダブロックを冷却するシリンダブロック側流路とがあり、シリンダヘッド側流路を通過した冷却水が1つの加熱用熱交換器に流入する構成となっており、シリンダヘッド側流路を通過した冷却水を暖房の熱源としている。
In the thing of
また、特許文献2に記載のものでは、空気を加熱するための加熱用熱交換器を2つ備え、エンジンに設けられた1つの冷却水出口から流出の冷却水を分流させて、それぞれの加熱用熱交換器に流入させている。 Moreover, in the thing of patent document 2, two heat exchangers for heating for heating air are provided, the cooling water flowing out from one cooling water outlet provided in the engine is divided, and each heating is performed. Is flowing into the heat exchanger.
近年では、車両に搭載されるエンジンに対して、要求される出力を確保しつつ、従来よりも小型化させたいという要望がある。これを実現するために、圧縮比を上げたり、過給機付きエンジンでは過給圧を上げたりすると、ノッキングが生じる恐れがあるので、耐ノッキング性能を向上させる必要がある。そこで、耐ノッキング性能を向上させるために、シリンダヘッドを積極的に冷却することが考えられる。 In recent years, there is a desire to reduce the size of an engine mounted on a vehicle while ensuring the required output. In order to realize this, knocking may occur when the compression ratio is increased or when the supercharging pressure is increased in an engine with a supercharger. Therefore, it is necessary to improve anti-knocking performance. Therefore, it is conceivable to positively cool the cylinder head in order to improve the knocking resistance.
ただし、シリンダブロックについてはエンジン内部のフリクション増加を抑制するために、所定温度以上に維持する必要がある。このため、エンジン内部の冷却水流路として、シリンダヘッド側流路と、シリンダブロック側流路とを設け、シリンダヘッド側流路の冷却水流量をシリンダブロック側流路の冷却水流量よりも多くすることが考えられる。 However, the cylinder block needs to be maintained at a predetermined temperature or higher in order to suppress an increase in friction inside the engine. Therefore, a cylinder head side flow path and a cylinder block side flow path are provided as cooling water flow paths inside the engine, and the cooling water flow rate of the cylinder head side flow path is made larger than the cooling water flow rate of the cylinder block side flow path. It is possible.
しかし、この場合、シリンダヘッドを冷却した後の冷却水温度が暖房に必要な最小温度よりも低くなり、特許文献1に記載の技術のように、シリンダヘッドを冷却した冷却水のみを熱源として車室内への送風空気を加熱すると、空気温度を十分に高くできないという問題が生じる。ちなみに、従来では、シリンダヘッドを冷却した後の冷却水温度は、80〜90℃程度であり、暖房に必要な最小温度を超えていたので、このような問題は生じなかった。
However, in this case, the cooling water temperature after cooling the cylinder head becomes lower than the minimum temperature required for heating, and as in the technique described in
本発明は上記点に鑑みて、少なくともシリンダヘッドを冷却した冷却流体を熱源として車室内暖房を行う車両用空調装置であって、車室内への送風空気を十分に高い温度まで上昇させることができる車両用空調装置を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention is a vehicle air conditioner that performs vehicle interior heating using at least a cooling fluid that has cooled the cylinder head as a heat source, and can raise the air blown into the vehicle interior to a sufficiently high temperature. An object is to provide a vehicle air conditioner.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、内燃機関(30)を冷却する冷却流体を熱源として、車室内への送風空気を加熱する加熱用熱交換器(11、21)を備える車両用空調装置において、
内燃機関(30)は、主にシリンダヘッド(31)を冷却した冷却流体が流出する第1出口部(31b)と、主にシリンダブロック(32)を冷却した冷却流体であって、第1出口部(31b)から流出の冷却流体よりも高温である冷却流体が流出する第2出口部(32b)とを有し、
加熱用熱交換器として、冷却流体と空気とを熱交換させる第1、第2熱交換部(11、21)を備え、
第1熱交換部(11)は、第1出口部(31b)と第2出口部(32b)のうち第1出口部(31b)のみから流出の冷却流体が流入し、又は、第1出口部(31b)と第2出口部(32b)の両方から流出の冷却流体が混合して流入し、
第2熱交換部(21)は、主に第2出口部(32b)から流出の冷却流体であって、第1熱交換部(11)に流入する冷却流体よりも高温の冷却流体が流入することを特徴としている。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a heating heat exchanger (11, 21) that heats the air blown into the passenger compartment by using a cooling fluid that cools the internal combustion engine (30) as a heat source. In the vehicle air conditioner provided,
The internal combustion engine (30) includes a first outlet portion (31b) from which a cooling fluid mainly cooling the cylinder head (31) flows out, and a cooling fluid mainly cooling the cylinder block (32). A second outlet portion (32b) through which a cooling fluid having a temperature higher than that of the cooling fluid flowing out from the portion (31b) flows out,
As the heat exchanger for heating, the first and second heat exchange units (11, 21) for exchanging heat between the cooling fluid and air are provided.
The first heat exchanging part (11) has the cooling fluid flowing out from only the first outlet part (31b) out of the first outlet part (31b) and the second outlet part (32b), or the first outlet part. (31b) and the cooling fluid flowing out from both of the second outlet portions (32b) are mixed and flowed in,
The second heat exchanging part (21) is a cooling fluid mainly flowing out from the second outlet part (32b), and a cooling fluid having a temperature higher than that flowing into the first heat exchanging part (11) flows in. It is characterized by that.
これによると、第1熱交換部で、少なくとも第1出口部から流出の低温の冷却流体を熱源として空気を加熱し、第2熱交換部で、主に第2出口部から流出の高温の冷却流体を熱源として空気を加熱するので、第1出口部から流出の冷却流体のみを熱源とする場合や、第1、第2出口部の両方から流出の冷却流体全部を混合したものを熱源とする場合と比較して、第2熱交換部で加熱後の空気温度を高くすることができる。この結果、車室内への送風空気を十分に高い温度まで上昇させることができる。 According to this, the first heat exchange section heats air using at least the low temperature cooling fluid flowing out from the first outlet section as a heat source, and the second heat exchange section mainly cools the high temperature flowing out from the second outlet section. Since air is heated using a fluid as a heat source, when only the cooling fluid flowing out from the first outlet portion is used as the heat source, or a mixture of all of the cooling fluid flowing out from both the first and second outlet portions is used as the heat source. Compared to the case, the air temperature after heating can be increased in the second heat exchange section. As a result, the air blown into the passenger compartment can be raised to a sufficiently high temperature.
また、請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の発明において、第2熱交換部(21)は、第1熱交換部(11)よりも空気流れ下流側に配置されることを特徴としている。
Moreover, in invention of Claim 2, in 2nd heat exchange part (21) in invention of
これによると、第1熱交換部で低温の冷却流体を熱源として送風空気を加熱した後、さらに、第2熱交換部で高温の冷却流体を熱源として送風空気を加熱するので、低温の冷却流体の熱量を有効に利用でき、車室内への送風空気の流量が多い場合であっても、車室内への送風空気の温度を十分に高い温度まで上昇させることができる。 According to this, since the first heat exchange unit heats the blown air using the low-temperature cooling fluid as the heat source, and further heats the blown air using the high-temperature cooling fluid as the heat source in the second heat exchange unit, the low-temperature cooling fluid Even when the flow rate of the blown air into the passenger compartment is large, the temperature of the blown air into the passenger compartment can be raised to a sufficiently high temperature.
このように、本発明によれば、第1、第2出口部の両方から流出の冷却流体全体を混合したものを熱源として加熱用熱交換器で送風空気を加熱する場合と比較して、加熱用熱交換器で用いる冷却流体全体における冷却流体から空気へのエネルギ伝達効率を高めることができる。 Thus, according to the present invention, compared with the case where the air blown is heated by the heat exchanger for heating using the mixture of the entire cooling fluid flowing out from both the first and second outlet portions as a heat source, The energy transfer efficiency from the cooling fluid to the air in the entire cooling fluid used in the heat exchanger can be increased.
また、請求項1、2に記載の発明においては、請求項3に記載の発明のように、第1熱交換部(11)に流入する冷却水の流量が、第2熱交換部(21)に流入する冷却水の流量よりも多い構成を採用できる。
Moreover, in invention of
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are given the same reference numerals in the drawings in order to simplify the description.
(第1実施形態)
図1に本実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す。本実施形態の車両用空調装置は、エンジン(内燃機関)および走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド車に搭載されるものである。
(First embodiment)
FIG. 1 shows the overall configuration of a vehicle air conditioner according to this embodiment. The vehicle air conditioner of the present embodiment is mounted on a hybrid vehicle that obtains driving force for vehicle travel from an engine (internal combustion engine) and a travel electric motor.
本実施形態の車両用空調装置1は、第1冷却水回路10と第2冷却水回路20とを備えている。第1冷却水回路10は、エンジン30のシリンダヘッド31を冷却した冷却水が流れる冷却水回路であり、第1ヒータコア11と、第1ウォータポンプ12と、第1温度センサ13とを有している。一方、第2冷却水回路20は、エンジン30のシリンダブロック32を冷却した冷却水が流れる冷却水回路であり、第2ヒータコア21と、第2ウォータポンプ22と、第2温度センサ23とを有している。なお、冷却水は水もしくは添加成分を含む水である。
The
エンジン30において、シリンダブロック32は、ピストンが往復運動するシリンダボア(円柱状の穴)を構成するブロック体である。シリンダヘッド31は、シリンダボアの上死点側の開口部を閉塞して燃焼室を構成するブロック体である。
In the
エンジン30のシリンダヘッド31側に第1冷却水入口31aと第1出口部としての第1冷却水出口31bとが設けられ、シリンダヘッド31の内部には、シリンダヘッド31を冷却する冷却水が流れるシリンダヘッド側の冷却水流路が形成されている。第1冷却水入口31aから流入した冷却水は、シリンダヘッド31の内部を流れた後、第1冷却水出口31bから流出する。
A first
同様に、エンジン30のシリンダブロック32側に第2冷却水入口32aと第2出口部としての第2冷却水出口32bとが設けられ、シリンダブロック32の内部には、シリンダブロック32を冷却する冷却水が流れるシリンダブロック側の冷却水流路が形成されている。第2冷却水入口32aから流入した冷却水は、シリンダブロック32の内部を流れた後、第2冷却水出口32bから流出する。このように、本実施形態では、シリンダブロック32を冷却した冷却水は、シリンダヘッド31を冷却した冷却水と合流することなく、第2冷却水出口32bから流出する。
Similarly, a second
第1ヒータコア11および第2ヒータコア21は、エンジン30から流入する冷却水と車室内への送風空気とを熱交換させることにより、車室内への送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。第1ヒータコア11、第2ヒータコア21が、それぞれ、本発明における加熱用熱交換器の第1熱交換部、第2熱交換部に相当する。
The
本実施形態では、第1ヒータコア11と第2ヒータコア21とは別体として構成され、第1ヒータコア11内部の冷却水流路と第2ヒータコア21内部の冷却水流路とが独立している。
In this embodiment, the
そして、第1ヒータコア11の冷却水入口11aは、シリンダヘッド31側の第1冷却水出口31bに配管を介して連結されている。一方、第2ヒータコア21の冷却水入口21aは、シリンダブロック32側の第2冷却水出口32bに配管を介して連結されている。
The cooling
また、第1ヒータコア11および第2ヒータコア21は、図示しないが、車室内に向かう送風空気を形成する送風機とともに空調ケースに収容されている。第1ヒータコア11および第2ヒータコア21は空気流れに対して直列に配置されており、第2ヒータコア21が第1ヒータコア11よりも空気流れ下流側に配置されている。
Moreover, although not shown in figure, the
空調ケースには、第1、第2ヒータコア11、21を迂回して送風空気が流れるバイパス空気通路と、バイパス空気通路の通過後の空気と、第1、第2ヒータコア11、21の通過後の空気との混合割合を調整するエアミックスドアとが設けられている。
The air conditioning case includes a bypass air passage through which the blown air flows around the first and
第1温度センサ13、第2温度センサ23は、冷却水温度を検出するものである。第1温度センサ13は、シリンダヘッド31側の第1冷却水出口31bと第1ヒータコア11の冷却水入口11aとの間に配置されており、シリンダヘッド31側の第1冷却水出口31bから流出した冷却水の温度を検出する。一方、第2温度センサ23は、シリンダブロック32側の第2冷却水出口32bと第2ヒータコア21の冷却水入口21aとの間に配置されており、シリンダブロック32側の第2冷却水出口32bから流出した冷却水の温度を検出する。
The
第1ウォータポンプ12、第2ウォータポンプ22は、冷却水流れを形成するとともに、冷却水流量を調整する調整手段である。第1ウォータポンプ12は、第1ヒータコア11の冷却水出口11bとシリンダヘッド31の第1冷却水入口31aとの間に配置されている。第2ウォータポンプ22は、第2ヒータコア21の冷却水出口21bとシリンダブロック32側の第2冷却水入口32aとの間に配置されている。
The
第1ウォータポンプ12、第2ウォータポンプ22は、電動式ポンプであり、図示しない制御装置によって回転数が制御されることで、冷却水流量を制御する。本実施形態では、第1ウォータポンプ12、第2ウォータポンプ22は、エンジン30の定常運転時に、シリンダヘッド側の冷却水流路の冷却水流量が、シリンダブロック側の冷却水流路の冷却水流量よりも多くなるように制御される。
The
このような構成の第1冷却水回路10では、シリンダヘッド31側の第1冷却水出口31bから流出の冷却水が第1ヒータコア11に流入し、第1ヒータコア11で空気と熱交換後後の冷却水が、シリンダヘッド31側の第1冷却水入口31aからエンジン30に流入する。
In the 1st
一方、第2冷却水回路20では、シリンダブロック32側の第2冷却水出口32bから流出の冷却水が第2ヒータコア21に流入し、第2ヒータコア21で空気と熱交換後の冷却水が、シリンダブロック32側の第2冷却水入口32aからエンジン30に流入する。
On the other hand, in the second
なお、第1、第2冷却水回路10、20は、それぞれ、図示しないラジエータと連通しており、シリンダヘッド31から流出の冷却水がラジエータで放熱し、放熱後の冷却水がシリンダヘッド32に流入でき、シリンダブロック32から流出の冷却水がラジエータで放熱し、放熱後の冷却水がシリンダブロック32に流入できるようになっている。
Each of the first and second
次に、本実施形態の車両用空調装置1の作動について説明する。
Next, the operation of the
図2に、暖房時における冷却水温度、第1、第2ヒータコアの放熱量および送風機の送風量のタイムチャートを示す。図2では、エンジン始動直後から冷却水温度が暖房に必要な最小温度まで上昇した後、その温度で維持される場合を示している。 In FIG. 2, the time chart of the cooling water temperature at the time of heating, the heat radiation amount of a 1st, 2nd heater core, and the ventilation volume of a fan is shown. FIG. 2 shows a case where the coolant temperature rises to the minimum temperature required for heating immediately after the engine is started and is maintained at that temperature.
エンジン始動直後から所定期間の始動時では、車室内暖房を優先するように、制御装置は、第1冷却水回路10と第2冷却水回路20における冷却水流量を制御するとともに、送風機の送風量を制御する。
The control device controls the flow rate of the cooling water in the first
具体的には、エンジン始動直後から時刻t3まで、第2冷却水回路20の第2ウォータポンプ22を停止させ、第1冷却水回路10の第1ウォータポンプ10を所定の冷却水流量となるように作動させる。これにより、第1冷却水回路10のみ冷却水を循環させ、第1ヒータコア11に流入する冷却水温度(第1ヒータコア11の入口水温)を上昇させる。このとき、この冷却水温度が第1、第2所定温度T1、T2まで早く到達するように冷却水流量を設定する。
Specifically, the
そして、第1温度センサ13で検出した第1ヒータコア11に流入する冷却水温度が第1所定温度T1となった時刻t1で、送風機の送風を開始し、冷却水温度が第2所定温度T2となった時刻t2で、送風機の送風量を所望量まで増大させる。なお、第2所定温度T2は、暖房を成立できる温度であって、実際の吹出空気温度を目標吹出温度とするために必要な最小温度である。この第2所定温度T2は、エンジン停止時に、制御装置が暖房のためにエンジン作動を要求するか否かを決定する際の基準温度である。また、第1所定温度T1は、吹出口から空調風の吹き出しを開始できる温度である。
Then, at time t1 when the temperature of the cooling water flowing into the
さらに、時刻t2から所定時間経過した時刻t3で、第2ウォータポンプ22の作動を開始させ、エンジン30内部におけるシリンダヘッド31側の冷却水流路の冷却水流量を増大させるように、第1ウォータポンプ11を制御する。
Further, at a time t3 when a predetermined time has elapsed from the time t2, the operation of the
そして、エンジン30の暖機運転が終了した時刻t4以降の定常時では、制御装置は、エンジン30内部におけるシリンダヘッド31側の冷却水流路の冷却水流量が、シリンダブロック32側の冷却水流路の冷却水流量よりも多くなるように、第1、第2ウォータポンプ12、22を制御する。
In a steady state after time t4 when the warm-up operation of the
具体的には、第1ヒータコア11に流入する冷却水温度が第3所定温度T3となるように第1ウォータポンプ12を制御する。第3所定温度T3とは、シリンダヘッド31を積極的に冷却するために設定したシリンダヘッド31冷却後の冷却水の目標温度である。また、制御装置は、第2ヒータコア21に流入する冷却水温度が第2所定温度T2となるように、第2ウォータポンプ22を制御する。
Specifically, the
このようにして、シリンダヘッド31を低温度にすることで、耐ノッキング性能を向上させるとともに、シリンダブロック32を高温度に維持することで、エンジンオイルの粘度低下を抑制でき、エンジン内部のフリクション増加を抑制できる。
In this way, by reducing the
また、制御装置は、目標吹出空気温度TAOに応じた送風量となるように送風機を制御する。目標吹出空気温度TAOは、設定温度、環境条件によって定まる空調熱負荷に応じて算出されるもので、吹出口から車室内へ吹き出す空気の目標温度である。 In addition, the control device controls the blower so that the amount of air blown according to the target blown air temperature TAO. The target blown air temperature TAO is calculated according to the air conditioning heat load determined by the set temperature and the environmental conditions, and is the target temperature of the air blown out from the outlet to the vehicle interior.
ここで、図2中に示す比較例は、シリンダヘッド31を冷却した冷却水とシリンダブロック32を冷却した冷却水とをエンジン内部で合流させ、合流後の冷却水をエンジンに設けた1つの冷却水出口から流出させて1つのヒータコアに流入させる構成としたものである。また、比較例では、エンジン内部のシリンダヘッド側を流れる冷却水流量と、シリンダブロック側を流れる冷却水流量との比を固定し、定常時にエンジンから流出する冷却水流量を本実施形態と同一とした。
Here, in the comparative example shown in FIG. 2, the cooling water that has cooled the
比較例では、冷却水温度が第1所定温度T1に到達した時刻t5で、送風機の送風を開始し、冷却水温度が第2所定温度T2に到達した時刻t3で、送風機の送風量を目標吹出空気温度TAOに応じた送風量となるように送風機を制御する。 In the comparative example, at time t5 when the cooling water temperature reaches the first predetermined temperature T1, the blower of the blower is started, and at time t3 when the cooling water temperature reaches the second predetermined temperature T2, the blower amount of the blower is set as the target blowout. A blower is controlled so that it may become the ventilation volume according to air temperature TAO.
本実施形態と比較例とを比較してわかるように、本実施形態では、エンジン始動時に第2冷却水回路20の冷却水流れを停止して、第1冷却水回路20の冷却水を循環させるので、第1ヒータコア11に流入する冷却水温度の上昇を早めることができ、早期に暖房を開始できる。
As can be seen from a comparison between this embodiment and the comparative example, in this embodiment, the cooling water flow of the second
また、本実施形態では、図2に示すように、エンジンの定常運転時において、第2ヒータコア21の放熱量が比較例よりも多くなる。この結果、図3に示すように、第2ヒータコア21通過後の空気温度を比較例よりも高くすることができる。
Moreover, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the heat radiation amount of the
ここで、図3は、エンジンの定常運転時における第1ヒータコア11、第2ヒータコア21を通過した空気の温度変化を示す図である。
Here, FIG. 3 is a diagram showing a temperature change of the air that has passed through the
第1ヒータコア11では、シリンダヘッド31冷却後の冷却水との熱交換によって送風空気を加熱する。このとき、シリンダヘッド31冷却後の冷却水は、暖房に必要な最小温度よりも低温ではあるが、シリンダブロック32冷却後の冷却水よりも大流量であるので、この大流量の冷却水から多くの熱量を送風空気に供給できる。この結果、第1ヒータコア11通過後の空気A1の温度は、第1ヒータコア11に流入する前の冷却水温度(第1ヒータコアの入口水温)Th1に近い温度となる。
In the
第2ヒータコア21では、シリンダブロック32冷却後の冷却水との熱交換によって、第1ヒータコア11通過後の送風空気A1を加熱する。シリンダブロック32冷却後の冷却水は、シリンダヘッド31冷却後の冷却水よりも高温なので、第2ヒータコア21通過後の送風空気A2の温度を、第1ヒータコア11通過後の送風空気A1よりもさらに高い温度まで上昇させることができる。
In the
このとき、吹出口から実際に吹き出される吹出空気温度が目標吹出空気温度となるように、制御装置は、第2ヒータコア21を流れる冷却水流量を第2ウォータポンプ22で調整したり、エアミックスドアの位置を制御したりする。
At this time, the control device adjusts the flow rate of the cooling water flowing through the
次に、本実施形態の主な効果について説明する。 Next, main effects of this embodiment will be described.
本実施形態のエンジン30は2つの冷却系統を有しており、エンジン30の定常運転時に、シリンダヘッド側の冷却流路での冷却水流量を、シリンダブロック側の冷却水流路での冷却水流量よりも多くして、シリンダヘッド31を積極的に冷却している。このため、シリンダヘッド31冷却後の冷却水温度は、暖房に必要な最小温度である第2所定温度T2よりも低く、シリンダブロック32冷却後の冷却水温度は、第2所定温度T2となる(図2参照)。
The
このとき、特許文献1に記載の技術のように、シリンダヘッド31を冷却した冷却水のみを熱源として空気を加熱したのでは、空気温度を十分に高くできず、暖房が成立しない。 また、上述の比較例のように、エンジンから流出のシリンダヘッド31冷却後の冷却水とシリンダブロック32冷却後の冷却水とを全て混合してしまう場合、混合後の冷却水温度が第2所定温度T2よりも低くなり、冷却水から空気へのエネルギ伝達効率が低くなるので、混合後の冷却水を熱源として空気を加熱しても、空気温度を十分に高くできず、暖房が成立しない。どちらの場合においても、暖房を成立させるために、シリンダヘッド31冷却後の冷却水温度を上昇させてしまうと、シリンダヘッド31を積極的に冷却できなくなってしまう。
At this time, if the air is heated using only the cooling water that has cooled the
これに対して、本実施形態では、エンジン30に第1冷却水出口31bと第2冷却水出口32bとを設け、第1冷却水出口31bからシリンダヘッド31冷却後の低温側冷却水を流出させ、第2冷却水出口32bからシリンダブロック32冷却後の高温側の冷却水を流出させている。そして、両方の冷却水を混合させることなく、第1冷却水出口31bから流出の低温側冷却水を第1ヒータコア11に流入させ、第2冷却水出口32bから流出の高温側冷却水を第2ヒータコア21に流入させている。
In contrast, in the present embodiment, the
このように、本実施形態では、第2ヒータコア21で、第2冷却水出口32bから流出の高温側冷却水を熱源として車室内への送風空気を加熱するので、第1冷却水出口31bから流出の低温側冷却水のみを熱源とする場合や、低温側冷却水と高温側冷却水とを混合した混合水を熱源とする場合と比較して、第2ヒータコア21で加熱後の空気温度を高くすることができる。
Thus, in this embodiment, since the
さらに、本実施形態では、第1ヒータコア11で低温側の冷却水を熱源として送風空気を加熱した後、この加熱後の空気を第2ヒータコア21で高温側の冷却水を熱源として加熱するので、低温側の冷却水と高温側の冷却水との両方の熱量を有効に利用できる。
Further, in the present embodiment, after the blower air is heated with the
すなわち、本実施形態によれば、第1、第2冷却水出口部31b、32bの両方から流出の冷却水全体を混合したものを熱源として、1つのヒータコアで車室内への送風空気を加熱する場合と比較して、ヒータコアでの冷却水全体における冷却水から空気へのエネルギ伝達効率を高めることができる。
That is, according to the present embodiment, the air blown into the vehicle interior is heated with one heater core using a mixture of the entire cooling water flowing out from both the first and second cooling
この結果、送風機の送風量が多い場合であっても、空気を十分に高い温度まで上昇させることができ、暖房を成立させることができる。 As a result, even when the amount of air blown by the blower is large, the air can be raised to a sufficiently high temperature, and heating can be established.
なお、本実施形態では、第2ヒータコア21に流入するシリンダブロック32冷却後の冷却水温度が第2所定温度T2であったが、第2ヒータコア21に流入する冷却水温度は、第2所定温度T2以上であればよい。
In this embodiment, the cooling water temperature after cooling the
(第2実施形態)
図4に本実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す。本実施形態では、第1実施形態で説明した図1の構成に対して、第2冷却水回路20にバイパス流路24と流路切替弁25とを追加している。
(Second Embodiment)
FIG. 4 shows the overall configuration of the vehicle air conditioner in the present embodiment. In the present embodiment, a
バイパス流路24は、シリンダブロック32側の第2冷却水出口32bから流出の冷却水を、第2ヒータコア21を迂回させて、シリンダブロック32側の第2冷却水入口32aに流入させるための冷却水流路である。流路切替弁25は、第2ヒータコア21を流れる冷却水流路とバイパス流路24とを切り替える流路切替手段である。
The
第1実施形態では、エンジン始動時に、第2冷却水回路20の第2ウォータポンプ22を停止させたが、本実施形態では、第2ウォータポンプ22を停止させる代わりに、流路切替弁25によって、バイパス流路24に冷却水が流れるようにする。これにより、第2ヒータコア21で放熱させることなく冷却水を循環させることで、早期に冷却水温度を上昇させることができる。
In the first embodiment, the
なお、流路切替弁25の代わりに、第2ヒータコア21を流れる冷却水の流量と、バイパス流路24を流れる冷却水の流量とを調整する流量調整弁を用いて、冷却水の一部を第2ヒータコア21に流すようにしても良い。これにより、第2ヒータコア21内部の冷却水温度を上昇させることできる。
Instead of the flow
(第3実施形態)
図5に本実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す。本実施形態では、第1実施形態で説明した図1の構成を以下のように変更している。
(Third embodiment)
FIG. 5 shows the overall configuration of the vehicle air conditioner in the present embodiment. In the present embodiment, the configuration of FIG. 1 described in the first embodiment is changed as follows.
すなわち、第1ヒータコア11から流出の冷却水と第2ヒータコア21から流出の冷却水とを合流部41で合流させ後、合流後の冷却水を分流部42で分流させて、エンジン30の第1冷却水入口31aと第2冷却水入口32aのそれぞれに流入させるようにしている。そして、合流部41と分流部42との間に設けた1つのウォータポンプ43によって、冷却水を循環させるようになっている。
That is, after the cooling water flowing out from the
また、本実施形態では、エンジン30内部におけるシリンダヘッド31側の冷却水流路の冷却水流量が、シリンダブロック32側の冷却水流路の冷却水流量よりも多くなるように、第1冷却水回路10の流水抵抗を第2冷却水回路20の流水抵抗よりも低くしている。例えば、シリンダヘッド31側の冷却水流路の流路断面積が、シリンダブロック32側の冷却水流路の流路断面積よりも大きくなっている。なお、第1ヒータコア11の流路断面積を、第2ヒータコア21の流路断面積よりも大きくしても良い。
Further, in the present embodiment, the first
(第4実施形態)
図6に本実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す。本実施形態では、第3実施形態で説明した図5の構成に対して、第2実施形態と同様に、バイパス流路24を追加し、さらに、流量調整弁26を追加している。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 shows the overall configuration of the vehicle air conditioner in the present embodiment. In the present embodiment, a
流量調整弁26は、第2ヒータコア21を流れる冷却水の流量と、バイパス流路24を流れる冷却水の流量とを調整するものである。第2実施形態と同様に、エンジン始動時に、流量調整弁26によって、バイパス流路24に冷却水が流れるようにすることで、第2ヒータコア21での放熱を抑制して、早期に冷却水温度を上昇させることができる。また、エンジン定常時では、流量調整弁26によって、第2ヒータコア21に流れる冷却水の流量を調整して、エンジン30内部におけるシリンダヘッド31側の冷却水流路の冷却水流量が、シリンダブロック32側の冷却水流路の冷却水流量よりも多くなるようにすることができる。
The flow
(第5実施形態)
図7に本実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す。本実施形態では、第3実施形態で説明した図5の構成を以下のように変更している。
(Fifth embodiment)
FIG. 7 shows the overall configuration of the vehicle air conditioner in the present embodiment. In the present embodiment, the configuration of FIG. 5 described in the third embodiment is changed as follows.
すなわち、シリンダヘッド31側の第1冷却水出口31bと第1ヒータコア11との間に分流部44を設け、第1冷却水出口31bから流出の冷却水が分流部44で分流してラジエータ51で放熱した後、ウォータポンプ43の入口側の合流部41に合流できるようになっている。
That is, a
また、ラジエータ51を迂回して冷却水が流れるバイパス流路52と、ラジエータ51を流れる流路とバイパス流路52とを切り替える流路切替手段としてのサーモスタット53とを設けている。
Further, a
また、シリンダブロック32側の第2冷却水出口32bと第2ヒータコア21との間に分流部45を設け、第1冷却水出口31bと第1ヒータコア11との間に分流部45で分流した冷却水が合流する合流部46を設け、分流部45に流量調整弁47を配置している。流量調整弁47は、第2ヒータコア21に向かう冷却水流量と合流部46に向かう冷却水流量とを調整する調整手段である。
Further, a
本実施形態では、流量調整弁47によって、合流部46に向かう冷却水流量を0とし、第2ヒータコア21に向かう冷却水流量を所定量としたとき、第2冷却水出口32bから流出の高温側の冷却水の全てが第2ヒータコア21に流入する。
In this embodiment, when the flow rate of the cooling water flow toward the
また、流量調整弁47によって、合流部46に向かう冷却水流量と、第2ヒータコア21に向かう冷却水流量とをそれぞれ所定量としたとき、高温側の冷却水の一部が第1冷却水出口31bから流出の低温側の冷却水に合流して、第1ヒータコア11に流入し、高温側の冷却水の残りが第2ヒータコア21に流入する。このようにしても、第2ヒータコア21には高温側の冷却水が流入するので、第2ヒータコア21で加熱後の空気温度を高くできる。
Further, when the flow rate adjustment valve 47 sets the cooling water flow rate toward the
(第6実施形態)
図8に本実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す。本実施形態では、第5実施形態で説明した図7に示す構成に対して、流量調整弁47をサーモスタット48に変更している。サーモスタット48としては、電気式もしくは機械式のものが採用可能である。
(Sixth embodiment)
FIG. 8 shows the overall configuration of the vehicle air conditioner in the present embodiment. In the present embodiment, the flow rate adjustment valve 47 is changed to a
本実施形態では、サーモスタット48が開いたとき、第2冷却水出口32bから流出の高温側の冷却水の一部が第1冷却水出口31bから流出の低温側の冷却水に合流して、第1ヒータコア11に流入し、高温側の冷却水の残りが第2ヒータコア21に流入する。
In the present embodiment, when the
(第7実施形態)
図9に本実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す。本実施形態では、第6実施形態で説明した図8に示す構成に対して、ラジエータ51の上流側に合流部49を設け、この合流部49と第1、第2ヒータコア11、21下流側の合流部41とを連結している。また、ラジエータ51から流出した冷却水をウォータポンプ43の吸入側に流入させるようになっている。
(Seventh embodiment)
FIG. 9 shows the overall configuration of the vehicle air conditioner in the present embodiment. In the present embodiment, with respect to the configuration shown in FIG. 8 described in the sixth embodiment, a merging
これによると、第1、第2ヒータコア11、21通過後の冷却水をラジエータ51に流入させて放熱させられるので、上述の各実施形態と比較して、シリンダヘッド31に流入する冷却水を低温にできる。
According to this, since the cooling water after passing through the first and
(第8実施形態)
図10に本実施形態における第1、第2ヒータコアの概略図を示す。本実施形態では、第1ヒータコア11と第2ヒータコア21とを一体化して1つのヒータコアを構成し、ヒータコアの内部で、高温側の冷却水と低温側の冷却水とを混合させて、ヒータコアから流出させる。
(Eighth embodiment)
FIG. 10 shows a schematic diagram of the first and second heater cores in the present embodiment. In the present embodiment, the
具体的には、図示しないが、第1ヒータコア11は、冷却水入口11aが設けられた入口側ヘッダタンクと、入口側ヘッダタンクに一端が連通する複数のチューブとを有している。同様に、第2ヒータコア21も、冷却水入口21aが設けられた入口側ヘッダタンクと、入口側ヘッダタンクに一端が連通する複数のチューブとを有している。そして、第1ヒータコア11と第2ヒータコア21の両方のチューブの他端に1つの出口側ヘッダタンク61が連通している。この出口側ヘッダタンク61によって、第1ヒータコア11と第2ヒータコア21とが一体化している。出口側ヘッダタンク61は、1つの冷却水出口61bを有している。
Specifically, although not shown, the
これにより、第1ヒータコア11の冷却水入口11aから流入した低温側の冷却水と、第2ヒータコア21の冷却水入口21aから流入した高温側の冷却水とは、出口側ヘッダタンク61で合流して出口側ヘッダタンク61の冷却水出口61bから流出する。
Thereby, the low-temperature side cooling water flowing from the cooling
(第9実施形態)
図11に本実施形態における第1、第2ヒータコアの概略図を示す。本実施形態では、第1ヒータコア11と第2ヒータコア21とを一体化して1つのヒータコアを構成し、ヒータコアの内部で、高温側の冷却水と低温側の冷却水とを混合させ、混合後の冷却水を第1ヒータコア11に流入させる。
(Ninth embodiment)
FIG. 11 shows a schematic diagram of the first and second heater cores in the present embodiment. In this embodiment, the
具体的には、図示しないが、第1ヒータコア11は、冷却水出口11bが設けられた出口側ヘッダタンクと、出口側ヘッダタンクに一端が連通する複数のチューブとを有している。一方、第2ヒータコア21は、冷却水入口21aが設けられた入口側ヘッダタンクと、入口側ヘッダタンクに一端が連通する複数のチューブとを有している。そして、第1ヒータコア11と第2ヒータコア21の両方のチューブの他端に1つのヘッダタンク61が連通している。このヘッダタンク61は冷却水入口61aを有し、この冷却水入口61aは、シリンダヘッド31側の第1冷却水出口31bと連結している。
Specifically, although not shown, the
これにより、シリンダブロック32側の第2冷却水出口32bから流出した高温側の冷却水は、第2ヒータコア21のチューブを流れた後、ヘッダタンク61で、シリンダヘッド31側の第1冷却水出口31bから流出の低温側の冷却水と合流する。そして、この合流後の冷却水が第1ヒータコア11のチューブを流れた後、第1ヒータコア11の冷却水出口11bから流出する。
As a result, the high-temperature side cooling water flowing out from the second
(他の実施形態)
(1)上述の各実施形態では、エンジン30の第1冷却水出口31bから流出の冷却水は、シリンダヘッド31を冷却した冷却水のみであったが、シリンダヘッド31を冷却した冷却水に対してシリンダブロック32を冷却した冷却水の一部が混入した冷却水でも良い。要するに、エンジン30の第1冷却水出口31bから主にシリンダヘッド31を冷却した冷却水が流出するようになっていれば良い。
(Other embodiments)
(1) In the above-described embodiments, the cooling water flowing out from the first
同様に、エンジン30の第2冷却水出口32bから流出の冷却水は、シリンダブロック32を冷却した冷却水のみであったが、シリンダブロック32を冷却した冷却水に対してシリンダヘッド31を冷却した冷却水の一部が混入した冷却水でも良い。要するに、エンジン30の第2冷却水出口32bから主にシリンダブロック32を冷却した冷却水が流出し、第1冷却水出口31bから流出の冷却水よりも第2冷却水出口32bから流出の冷却水の方が高温になっていれば良い。
Similarly, the cooling water flowing out from the second
ただし、エンジン30の第2冷却水出口32bから流出の冷却水については、シリンダヘッド31を冷却した後の冷却水とシリンダブロック32を冷却した後の冷却水とを全部混合した場合よりも高温とする。これにより、両方の冷却水を全部混合した場合と比較して、高温の冷却水をエンジン30から流出させることができるからである。
However, the cooling water flowing out from the second
(2)上述の各実施形態では、第2ヒータコア21に流入する冷却水は、エンジン30の第2冷却水出口32bから流出の冷却水のみであったが、第1冷却水出口31bから流出の冷却水の一部が混入しても良い。
(2) In each of the above-described embodiments, the cooling water flowing into the
要するに、主に第2冷却水出口32bから流出の冷却水であって、第1ヒータコア11に流入する冷却水よりも高温の冷却水が第2ヒータコア21に流入するようになっていれば良い。ただし、第2ヒータコア21に流入する冷却水は、第2冷却水出口32bから流出の冷却水と第1冷却水出口31bから流出の冷却水とを全部混合したときの平均温度よりも高温とする。これにより、両方の冷却水を全部混合した場合と比較して、第2ヒータコア21で加熱後の空気温度を高くできるからである。
In short, it is sufficient that the cooling water mainly flows out from the second
(3)上述の各実施形態では、第1ヒータコア11に流入する冷却水流量が、第2ヒータコア21に流入する冷却水流量よりも多くなっていたが、両方の冷却水流量を同一としても良い。
(3) In each of the above-described embodiments, the flow rate of the cooling water flowing into the
例えば、第1実施形態の構成において、エンジン30の第1冷却水出口31bから流出の低温側の冷却水の一部を、第2冷却水出口32bから流出の高温側の冷却水に合流させることで、第1ヒータコア11、第2ヒータコア21に流入する冷却水流量を同一としても良い。この場合、第1実施形態と比較して、第2ヒータコア21に流入する冷却水温度が低下するが、第1冷却水出口31bから流出の低温側の冷却水全部と第2冷却水出口32bから流出の高温側の冷却水とを混合する場合よりも冷却水温度は高いので、低温側の冷却水全部と高温側の冷却水とを混合する場合よりも、加熱後の空気温度を高くできる。
For example, in the configuration of the first embodiment, a part of the low temperature side cooling water flowing out from the first
(4)第3〜第7実施形態では、エンジン30に第1冷却水入口31aと第2冷却水入口32aの2つの冷却水入口を設けたが、エンジン30の冷却水入口を1つとしても良い。この場合、エンジン内部で、シリンダヘッド31側の冷却水流路とシリンダブロック32側の冷却水流路に冷却水を分流させれば良い。
(4) In the third to seventh embodiments, the
(5)上述の各実施形態では、第1ヒータコア11と第2ヒータコア21とを空気流れに対して直列に配置したが、空気流れに対して並列に配置しても良い。これによっても、第2ヒータコア21に高温の冷却水が流入するので、第2ヒータコア21で加熱後の空気温度を高くすることができる。
(5) In the above-described embodiments, the
(6)第1実施形態では、図2に示すように、エンジンの始動時に車室内暖房を優先するために、冷却水流量を調整して、第1ヒータコア11に流入する冷却水温度を第2所定温度T2まで上昇させたが、第1ヒータコア11に流入する冷却水温度を第3所定温度T3で維持しても良い。
(6) In the first embodiment, as shown in FIG. 2, in order to give priority to heating in the vehicle interior when starting the engine, the cooling water flow rate is adjusted, and the cooling water temperature flowing into the
また、エンジンの始動時において、空調操作スイッチの1つであるエコノミースイッチが乗員によって操作され、エコノミーモードが選択されている場合に、第1実施形態のように、第1ヒータコア11に流入する冷却水温度を第2所定温度T2まで上昇させ、エコノミーモードが選択されていない場合に、第1ヒータコア11に流入する冷却水温度を第3所定温度T3で維持するようにしても良い。
Further, when the engine is started, when an economy switch, which is one of the air conditioning operation switches, is operated by an occupant and the economy mode is selected, the cooling that flows into the
(7)上述の各実施形態では、本発明の車両用空調装置を、内燃機関としてのハイブリッド車用のエンジンの廃熱を暖房の熱源とする車両用空調装置に適用したが、他の内燃機関の廃熱を熱源とする車両用空調装置にも適用可能である。他の内燃機関とは、シリンダヘッドを積極的に冷却することで、シリンダヘッドを冷却した後の冷却水温度が暖房に必要な最小温度よりも低くなるものであり、トレースノック運転を主とするエンジン、例えば、過給エンジン、レンジエクステンダー等が挙げられる。 (7) In each of the above-described embodiments, the vehicle air conditioner of the present invention is applied to a vehicle air conditioner that uses the waste heat of an engine for a hybrid vehicle as an internal combustion engine as a heat source for heating. The present invention can also be applied to a vehicle air conditioner using the waste heat as a heat source. With other internal combustion engines, the cooling water temperature after cooling the cylinder head becomes lower than the minimum temperature required for heating by actively cooling the cylinder head, and the trace knock operation is mainly used. Examples of the engine include a supercharged engine and a range extender.
(8)上述の各実施形態では、内燃機関の冷却流体として冷却水を用いたが、他の液体や気体を用いても良い。 (8) In each of the above-described embodiments, the cooling water is used as the cooling fluid for the internal combustion engine, but other liquids and gases may be used.
(9)上述の各実施形態を実施可能な範囲で組み合わせても良い。 (9) You may combine each above-mentioned embodiment in the range which can be implemented.
10 第1冷却水回路
11 第1ヒータコア(第1熱交換部)
12 第1ウォータポンプ
20 第2冷却水回路
21 第2ヒータコア(第2熱交換部)
22 第2ウォータポンプ
30 エンジン(内燃機関)
31 シリンダヘッド
31b 第1冷却水出口(第1出口部)
32 シリンダブロック
32b 第2冷却水出口(第2出口部)
10 1st cooling
12
22 2nd water pump
30 engine (internal combustion engine)
31
32
Claims (3)
前記内燃機関(30)は、
主にシリンダヘッド(31)を冷却した冷却流体が流出する第1出口部(31b)と、
主にシリンダブロック(32)を冷却した冷却流体であって、前記第1出口部(31b)から流出の冷却流体よりも高温である冷却流体が流出する第2出口部(32b)とを有し、
前記加熱用熱交換器として、冷却流体と空気とを熱交換させる第1、第2熱交換部(11、21)を備え、
前記第1熱交換部(11)は、前記第1出口部(31b)と前記第2出口部(32b)のうち前記第1出口部(31b)のみから流出の冷却流体が流入し、又は、前記第1出口部(31b)と前記第2出口部(32b)の両方から流出の冷却流体が混合して流入し、
前記第2熱交換部(21)は、主に前記第2出口部(32b)から流出の冷却流体であって、前記第1熱交換部(11)に流入する冷却流体よりも高温の冷却流体が流入することを特徴とする車両用空調装置。 In a vehicle air conditioner including a heating heat exchanger (11, 21) that heats blown air into a vehicle interior using a cooling fluid that cools the internal combustion engine (30) as a heat source,
The internal combustion engine (30)
A first outlet part (31b) through which a cooling fluid mainly cooling the cylinder head (31) flows out;
A cooling fluid that mainly cools the cylinder block (32), and has a second outlet portion (32b) through which a cooling fluid having a temperature higher than the cooling fluid flowing out from the first outlet portion (31b) flows. ,
The heating heat exchanger includes first and second heat exchange units (11, 21) for exchanging heat between the cooling fluid and air,
The first heat exchanging part (11) flows out of the cooling fluid flowing out only from the first outlet part (31b) of the first outlet part (31b) and the second outlet part (32b), or The cooling fluid flowing out from both the first outlet part (31b) and the second outlet part (32b) mixes and flows in,
The second heat exchanging part (21) is a cooling fluid mainly flowing out from the second outlet part (32b) and having a higher temperature than the cooling fluid flowing into the first heat exchanging part (11). The air conditioner for vehicles is characterized in that inflow.
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