JP2017025884A - 排熱利用システム - Google Patents

Abstract

【課題】バイパス通路と排気切換弁を必要とすることなく、デファレンシャルケース内部のギア機構の高負荷域における信頼性を向上し得る排熱利用システムを提供する。
【解決手段】内部にギアオイルを封入したデファレンシャルケース（５Ａ）の近傍の排気管（１１）に設けられる排熱回収器（２２）と、デファレンシャルケース（５Ａ）に設けられる熱交換器（３１）と、空気と冷媒との間で熱交換を行い得るヒーターコア（４３）と、ブロアファン（４６）と、冷媒通路（６１，６２，６３）と、ポンプ（７１）と、冷媒の温度が予め定めた第１所定値より高い温度域にあるときに、ポンプ（７１）とブロアファン（４６）を駆動すると共に、ヒーターコア４３）に外気を通過させて冷媒との熱交換を行い、熱交換した後の外気を室外に放出する第１のモードを実行する制御部（８１）と、を備えた。
【選択図】図６

Description

この発明は排熱利用システムに関する。

排気マニホールドのすぐ下流の排気管から分岐させたバイパス通路に熱交換器を、車両後方にあるデファレンシャルケースに保温ケースを設け、熱交換器と保温ケースとに冷媒を循環させるようにした装置がある（特許文献１参照）。この装置では、熱交換器で排熱を冷媒に回収し、この熱回収によって温度上昇した冷媒を保温ケースに導いて、デファレンシャルケース内部のギアオイルの温度を上昇させることによって、デファレンシャルギアの暖機を促進している。

特開２００４−２７８３４５号公報

ところで、排気管に設けたマニ触媒、メイン触媒を活性化させた後の下流側の排気であっても、その下流側の排気に残存する熱エネルギーを有効活用したいという要求がある。例えば、下流側のメイン触媒を活性化させた後の排気から熱を回収し、回収した熱でデファレンシャルギアの暖機促進要求と、車室内（以下、単に「室内」という。）の暖房要求の両方を満たすことを考える。上記の室内暖房要求に応じるには、ヒーターコアとブロアファンを含んでヒーターを構成し、排熱回収器で温めた冷媒をヒーターコアに導き、ヒーターコアを通過する内気との間で熱交換を行わせることである。この場合に、ヒーターコアは、加熱器として働く一方で、放熱器としても利用することができる。つまり、エンジンの高負荷域となって冷媒が高温となったときには、高温となった冷媒を放熱器としてのヒーターコアで冷却してやれば、上記特許文献１のバイパス通路と排気切換弁は不要になる、と本発明者が発想したのである。しかしながら、上記２つの要求を満たしたいという観点からの記載は上記特許文献１に一切無い。

そこで本発明では、バイパス通路と排気切換弁を必要とすることなく、デファレンシャルケース内部のギア機構の高負荷域における信頼性を向上し得る排熱利用システムを提供することを目的とする。

本発明の排熱利用システムは、排熱回収器と、熱交換器と、ヒーターコアと、ブロアファンと、冷媒通路と、ポンプと、制御部と、を備えている。上記排熱回収器は内部にギアオイルを封入したデファレンシャルケースの近傍の排気管に設けられ、排気管を流れる排気と冷媒との間で熱交換を行い得る。上記熱交換器は前記デファレンシャルケースに設けられ、前記ギアオイルと前記冷媒との間で熱交換を行い得る。上記ヒーターコアは空気と前記冷媒との間で熱交換を行い得る。上記ブロアファンは前記ヒーターコアに空気を一方向に通過させる。上記冷媒通路は前記排熱回収器、前記熱交換器、前記ヒーターコアを接続する。上記ポンプは前記冷媒を前記冷媒通路に循環させる。上記制御部は前記冷媒の温度が予め定めた第１所定値より高い温度域にあるときに、前記ポンプと前記ブロアファンを駆動すると共に、前記ヒーターコアに外気を通過させて前記冷媒との熱交換を行い、熱交換した後の外気を室外に放出する第１のモードを実行する。

本発明では、エンジンの高負荷域で冷媒が高温となったときには、ヒーターコアを放熱器として利用し、高温となった冷媒を冷却できるため、従来装置のようにバイパス通路と排気切換弁を設ける必要がない。また、ヒーターコアで冷媒から放熱させているので、放熱不足により冷媒が沸騰する恐れを回避できる。また、エンジンの高負荷域で車両を走行させている場合にデファレンシャルギアが高い回転速度で回転するときにはデファレンシャルケース内部のギアオイルが過熱気味となり得る。このとき、ヒーターコアでの放熱によって温度低下した冷媒が熱交換器に導かれることで、温度低下した冷媒とデファレンシャルケース内部のギアオイルとの間で熱交換が行われる。過熱気味のギアオイルよりも冷媒の温度が低いときには、熱交換器がオイルクーラーとして機能することになり、デファレンシャルギアの高負荷域における信頼性を向上できる。

本発明の第１実施形態のエンジンが搭載される車両の概略構成図である。 排熱利用装置の概略構成図である。 排熱利用装置の制御方法をまとめた表図である。 制御モード１での排熱利用装置の状態図である。 制御モード２での排熱利用装置の状態図である。 制御モード３での排熱利用装置の状態図である。 ウォータポンプ回転速度の特性図である。 ブロアファン回転速度の特性図である。 制御装置が行う制御方法を説明するためのフローチャートである。 制御装置が行う制御方法を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態のエンジン２が搭載される車両１の概略構成図、図２は排熱利用装置２１（排熱利用システム）の概略構成図である。

図１において、車両１には、動力源としてのエンジン２を車両１の前方（図１で左側）に備える。エンジンは例えばガソリンエンジンである。また、車両１は後輪駆動車である。車両１の床下には、変速機３、プロペラシャフト４、デファレンシャルギア装置５、ドライブシャフト６が車両１の後方（図１で右側）に向けてこの順に配置されている。最も車両後方に配置されるデファレンシャルギア装置を、以下単に「リアデフ」という。エンジン２の出力軸は変速機３、プロペラシャフト４、リアデフ５、ドライブシャフト６を介して、後輪（車両後方の駆動輪）７に伝えられる。前輪（車両前方の被駆動輪）８は操舵機構９に回転可能に設けられている。

エンジン２には燃焼室を出た排気を流す排気マニホールド（図示しない）及び排気マニホールドに接続される排気管１１を備える。排気管１１は車両１の床下を車両１の後方に向けて走り、排気管１１の下流端が車両後方に開口するように配置されている。排気マニホールドの合流部直後などに例えば三元触媒などのマニホールド触媒１２が、床下の排気管１１に例えば三元触媒などのメイン触媒１３が設けられている。排気管１１の下流端にはマフラー１４を備える。一方、車両１の前方にはエンジンを冷却するための部品であるラジエータ１４とラジエータファン１５が配置されている。

車両１には排熱利用装置２１を備える。排熱利用装置２１は、排熱回収器２２、熱交換器３１、リアヒーター４１、これらを連絡する冷却水通路６１，６２，６３、ウォータポンプ７１から構成されている。ここでは、冷媒として冷却水を用いるが、冷却水に限定されるものでない。

排熱回収器２２は、メイン触媒１３よりも下流側の排気管１１であってリアデフ５近傍の排気管１１に設けられる。メイン触媒１３よりも下流側の排気管１１に排熱回収器２２を設けるのは、次の理由からである。すなわち、メイン触媒１３は活性温度に到達していないと機能しない（有害成分を浄化できない）ため、排熱（排気の有する熱）で常にメイン触媒１３を活性温度にまで温めておく必要がある。メイン触媒１３の上流側に排熱回収器２２を設けるとすれば排熱回収器２２の下流で排気温度が低下しメイン触媒１３の機能に影響しかねない。メイン触媒１３より下流側の排熱を有効利用するのであればメイン触媒１３の機能に影響を与えることがない。そこでメイン触媒１３の下流側に排熱回収器２２を設けることとしたのである。

次に、リアデフ５近傍の排気管１１に排熱回収器２２を設けるのは、次の理由からである。すなわち、メイン触媒１３下流の排気管１１は、車両のレイアウト上、リアデフ５の近くに配置されていることが多い。従って、リアデフ５に熱交換器３１を設け、排熱回収器２２で温めた冷却水をこの熱交換器３１に導くことでリアデフ５の暖機を促進することを考える。すると、排熱回収器２２が熱交換器３１に近い位置にあり、排熱回収器２２と熱交換器３１を結ぶ冷却水通路６２が短くなることが、冷却水通路６２からの放熱を最小限にするためにもベターである。そこで、リアデフ５近傍の排気管１１に排熱回収器２２を設けることにしたのである。

排熱回収器２２は、図２にも示したように排気管１１の外周を囲う円筒状の本体２３、本体２３の内部に設けられるウォータジャケット２４（冷媒通路）から構成される。ウォータジャケット２４には入口２５と出口２６が設けられる。ウォータジャケットの入口２５は冷却水通路６１に、ウォータジャケットの出口２６は冷却水通路６２に接続される。冷却水は入口２５からウォータジャケット２４に入ってウォータジャケット２４を流れ、出口２６から出て行く。排熱回収器２２では、ウォータジャケット２４を流れる冷却水と、排気管１１を流れる排気との間で熱交換を行い、排気の熱を冷却水に回収する。このようにして熱回収され、暖まった冷却水は、冷却水通路６２を介して熱交換器３１に送られる。

熱交換器３１は、リアデフ５のハウジング５Ａ（デファレンシャルケース）の外周に、例えばリアデフ５の下半分の外周全体を覆うように、熱交換器の本体３２が設けられる。リアデフ５は、ハウジング５Ａとその内部に収納されるギア機構（図示しない）を備える。ギア機構は、プロペラシャフト４の回転を同シャフト４に直交配置される２つのドライブシャフト６，６に伝達するものである。ハウジング５Ａの内部にはほぼ半分の液位で作動油であるギアオイルが封入されている。

熱交換器３１は、図２にも示したように本体３２、本体３２の内部に設けられるウォータジャケット３３（冷媒通路）から構成される。ウォータジャケット３３には入口３４と出口３５が設けられる。ウォータジャケットの入口３４は冷却水通路６２に、ウォータジャケットの出口３５は冷却水通路６３に接続される。排熱回収器２２で暖められた冷却水は入口３４からウォータジャケット３３に入ってウォータジャケット３３を流れ、出口３５から出ていく。熱交換器３１では、ウォータジャケット３３を流れる温められた冷却水と、ハウジング５Ａ内部に貯留されているギアオイル（以下、「リアデフ内部のギアオイル」という。）との間で熱交換を行い、冷却水の熱でリアデフ内部のギアオイルを加熱する。これによって、リアデフ５の暖機を促進する。このようにして冷却水が熱をリアデフ内部のギアオイルに放出することで冷却水の温度（以下「冷却水温」ともいう。）が低下する。温度低下した冷却水は、冷却水通路６３を介してリアヒーター４１に送られる。

室内の冷却と暖房を行い得るエアコンディショナー（図示しない）が主に運転室側に設けられている。一方、リアヒーター４１（ヒーター）は、このエアコンディショナーとは別に、例えば後席側に設けられる。エアコンディショナーとは別にリアヒーター４１を設け、２つを共に働かせることで、全体の室内暖房を早期に行わせることができる。あるいは、後席側の室内暖房要求に応じることが可能となる。このように後席側にリアヒーター４１を設けることは、特に室内空間の広いワンボックスカーにおいて有用である。ここでは、後席側の室内暖房要求に応じる場合で説明する。リアヒーター４１は基本的に後席側の室内暖房のためのものであるので、空気を扱うこととなる。ここでは後席側の室内を中心に考え、後席側の室内の空気を「後席側の内気」と、後席側及び運転席側を含む車室の外の空気を「外気」という。

リアヒーター４１の主要部は、図２にも示したようにダクト４２、ヒーターコア４３、ブロアファン４６、外内気選択機構４７から構成される。リアヒーター４１を後席側に設けることで、熱交換器３１とヒーターコア４３を結ぶ冷却水通路６３及びヒーターコア４３と排熱回収器２２を結ぶ冷却水通路６１をともに短くすることができる。このように、排熱回収器２２、熱交換器３１、リアヒーター４１を車両後方の床下や後席側にまとめて配置することで、排熱利用装置２１の全体をコンパクトにすることができる。

空気（外気と後席側の内気）を流すためのダクト４２が、例えば円筒状であるとすると、ヒーターコア４３は、ダクト４２の断面を仕切るように、例えば全体として薄い円柱状に形成されて配置される。ヒーターコア４３は、冷却水が流れる多数のチューブ（冷媒通路）を支持する本体と、チューブの周辺に配置したフィンで構成され、チューブの外周を空気が通過し得るようになっている。ヒーターコア４３としては周知の形状や構造であるものを採用すればよい。ヒーターコア４３そのものは周知であるので詳述しない。ヒーターコア４３には入口４４と出口４５が設けられる。入口４４は冷却水通路６３に、出口４５は冷却水通路６１に接続される。冷却水は入口４４から入って多数のチューブを流れ、出口４５から出て行く。

ヒーターコア４３のすぐ下流にブロアファン４６を備える。ブロアファン４６のアクチュエータは例えばモータである。モータを制御することによってブロアファン４６の回転速度を変え得る。ブロアファン４６が駆動されると、ヒーターコア４３のチューブの外周を空気が上流側（図２で左側）から下流側（図２で右側）に向けて一方向に通過する。このとき、ヒーターコア４３では、チューブを流れる冷却水と、チューブの外周を通過する空気との間で熱交換を行う。

外内気選択機構４７は、第１のモード、第２のモード、第３のモードの３つのモードを選択的に切換えるものである。第１のモードとは、ブロアファン４６の駆動時に、ヒーターコア４３に外気を通過させてヒーターコア４３のチューブを流れる冷却水との間で熱交換を行わせ、熱交換した後の外気を室外に放出するモードのことである。第１のモードが必要となる理由は、次の通りである。すなわち、排熱利用装置２１を設ける際には、メイン触媒１３の下流側（排気通路１１の下流側）に排熱回収器２２を設けていても、エンジンの高負荷域では、排熱回収器２２に導入される排気が高温となることから排熱回収器２２を出る冷却水も高温となる。従って、高水温時の対策を予め考えておく必要があるためである。

これについて詳述すると、エンジンが高負荷域にあるということは、リアデフ５内部のギア機構も存分に働いているはずであり、ギア機構が盛んに熱を発生し、リアデフ内部のギアオイルの温度が上昇する。一方、排熱回収器２２では高温の排気から熱回収するのであるから、エンジンが高負荷域以外にあるときよりも排熱回収器２２を出る冷却水の温度が上昇する。リアデフ５内部のギア機構が盛んに熱を発生しギアオイルの温度が上昇しているというのに、この上昇した冷却水の熱を熱交換機３１においてリアデフ内部のギアオイルに与え続けたのでは、ギアオイルが沸騰（気化）する恐れがある。リアデフ内部のギアオイルの一部でも沸騰すると、リアデフ５内部のギア機構を潤滑する効率が低下（信頼性が低下）してしまう。

そこで、熱交換器３１の出口に水温センサ８２を設けておき、水温センサ８２により検出される冷却水温に基づいて、エンジンの高負荷域にあるか否かを判定する。ここで、エンジンの負荷が高くなるほど排熱回収器２２に導入される排気の温度が高くなる。熱交換器３１出口の冷却水の温度は、エンジンの負荷あるいは排熱回収器２２に導入される排気の温度にほぼ比例するといえる。そして、熱交換器３１出口の冷却水の温度からエンジンの高負荷域にあると判定されたときには、外内気選択機構４７を第１のモードの位置に切換える。これによって、外気の温度がヒーターコア４３のチューブを流れる冷却水よりも低いときには、ヒーターコア４３のチューブを流れる冷却水からヒーターコア４３のチューブの外周を流れる外気へと熱が移動するので、冷却水温が低下する。温度低下した冷却水を熱交換器３１に導き、温度低下した冷却水とリアデフ内部のギアオイルとの間で熱交換を行わせることで、リアデフ内部のギアオイルを冷却することが可能となる。このように、第１のモードを設けたのは、エンジンの高負荷域において排気管１１の下流側であっても排気が高温となり排熱回収器２２で回収される熱量が過剰気味なるので、この対策のためである。

第２のモードとは、ブロアファン４６の駆動時に、ヒーターコア４３に後席側の内気を通過させてヒーターコア４３のチューブを流れる冷却水との間で熱交換を行わせ、熱交換した後の内気を後席側の室内に戻すモードのことである。例えば、後席側の室内暖房要求時で、ヒーターコア４３のチューブを流れる冷却水の温度が後席側の内気よりも高いときには、外内気選択機構４７を第２のモードに切換える。これによって、チューブを流れる冷却水からヒーターコア４３のチューブの外周を流れる内気へと熱が移動するので、後席側の室内暖房を行わせることが可能となる。このように外内気選択機構４７は、ブロアファン４６の駆動時に、第１のモードと第２のモードとを選択的に切換え得るものである。

第３のモードとは、ブロアファン４６の非駆動時に外内気選択機構４７の作動を停止させるモードのことである。

次に、外内気選択機構４７を詳述する。外内気選択機構４７は、主に４つの各部屋４８，４９，５２，５３、２つの連動する三位置弁５０，５４から構成される。ヒーターコア４３に外気または後席側の内気を導入するため、ヒーターコア４１の上流側で外気を導入する外気部屋４８と、後席側の内気を導入する内気部屋４９とがダクト４２の上下に仕切られている。ここで、外気部屋４８は、図示しないダクトを介して室外（車室の外）の大気と連通している。内気部屋４９は、図示しないダクトを介して後席側の室内と連通している。

第１三位置弁５０は、外内気選択機構４７の３つのモードに対応して、中間位置、内気側位置、外気側位置の３つの位置を採り得る。例えば、第１三位置弁５０が中間位置にあるときを図４に、内気側位置にあるときを図５に、外気側位置にあるときを図６にモデルで示している。第１三位置弁５０のアクチュエータ５１はたとえばモータである。モータの回転運動を第１三位置弁５０の動きに変換する機構を有している。アクチュエータ５１が駆動信号を受けていないときには、第１三位置弁５０が中立位置である中間位置にある。中間位置にあるときには、図２，図４に示したように外気部屋４８、内気部屋４９の両方がヒーターコア４３の上流側と連通している。内気側位置を指示する駆動信号を第１三位置弁５０のアクチュエータ５１が受けて第１三位置弁５０が内気側位置に移動したときには、図５に示したように内気部屋４９の後席側の内気のみをヒーターコア４３に導入する。一方、外気側位置を指示する駆動信号を第１三位置弁５０のアクチュエータ５１が受けて第１三位置弁５０が外気側位置に移動したときには、図６に示したように外気部屋４８の外気のみをヒーターコア４３に導入する。

ヒーターコア４３を出た空気を外気に放出するか後席側の室内に戻すため、ヒーターコア４３の下流側に外気と連通する外気連通部屋５２と、後席側の室内と連通する室内連通部屋５３とがダクト４２の上下に仕切られている。ここで、外気連通部屋５２は、図示しないダクトを介して室外（車室の外）の大気と連通している。室内連通部屋５３は、図示しないダクトを介して後席側の室内と連通している。

第２三位置弁５４も、第１三位置弁５０と同じに中間位置、内気側位置、外気側位置の３つの位置を採り得る。例えば、第２三位置弁５４が中間位置にあるときを図４に、内気側位置にあるときを図５に、外気側位置にあるときを図６にモデルで示している。第２三位置弁５４のアクチュエータ５５もたとえばモータである。モータの回転運動を第２三位置弁５４の動きに変換する機構を有している。第２三位置弁５４は第１三位置弁５０と連動させて駆動する。アクチュエータ５５が駆動信号を受けていないときには、第２三位置弁５４が中立位置である中間位置にある。中間位置にあるときには、図２，図４に示したように外気連通部屋５２、室内連通部屋５３の両方がヒーターコア４３の下流側と連通している。内気側位置を指示する駆動信号を第２三位置弁５４のアクチュエータ５５が受けて第２三位置弁５４が内気側位置に移動したときには、図５に示したように第２三位置弁５４も内気側位置に移動する。一方、外気側位置を指示する駆動信号を第２三位置弁５４のアクチュエータ５５が受けて第２三位置弁５４が外気側位置に移動したときには、図６に示したように第２三位置弁５４も外気側位置に移動する。

３つの冷却水通路６１，６２，６３（外部冷媒通路）は、排熱回収器２２のウォータジャケット２４、排熱回収器３１のウォータジャケット３３、ヒーターコア４３のチューブと共に、閉じた一つの回路を構成している。このうち、冷却水通路６１にウォータポンプ７１（ポンプ）を備える。ウォータポンプ７１を設ける位置は冷却水通路６１に限定されない。ウォータポンプ７１のアクチュエータは例えばモータである。モータを制御することによってウォータポンプ７１の回転速度を変え得る。ウォータポンプ７１を駆動すると、３つの冷却水通路６１，６２，６３及び排熱回収器２２のウォータジャケット２４、熱交換器３１のウォータジャケット３３、ヒーターコア４３のチューブを冷却水が循環する。

このように、排熱利用装置２１を構成することで、エンジンの冷間始動後に排熱回収器２２によって回収した排熱を用いてリアデフ内部のギアオイルを暖めたり、ヒーターコア４３を熱源として用いて後席側の室内を暖房したりすることができる。一方、エンジンの高負荷域でヒーターコア４３を放熱器として用いて冷却水を冷却し、これを熱交換器３１に導くことでリアデフ内部のギアオイルを冷却することができる。

エンジンの冷間始動後におけるリアデフ５の暖機促進要求と後席側の暖房要求とに応じて、また高負荷域におけるリアデフ内部のギアオイルの冷却要求に応じてブロアファン４６、２つの三位置弁、ウォータポンプ７１を制御するため、制御装置８１を備える。制御装置８１には、水温センサ８２からの実際の冷却水温の信号と、暖房スイッチ８３からの後席側の暖房要求信号が入力されている。水温センサ８２は熱交換器３１出口の冷却水温を検出するためのものである。暖房スイッチ８３は後席側の車室内に設けられている。後席側の乗員がリアヒーター４１を作動させたいときに暖房スイッチ８３をＯＦＦからＯＮに切換えると、このＯＮ信号が後席側の室内を暖房する暖房要求が有るという信号として制御装置８１に伝わるようになっている。

制御装置８１は、例えばマイコンから構成される。制御装置８１では、後席側の暖房要求の有無と、水温センサ８２により検出される熱交換器３１出口の冷却水温に応じて、ブロアファン４６、２つの三位置弁５０，５４、ウォータポンプ７１を制御する。

次に、制御装置８１において行われる、排熱利用装置２１の制御方法を説明すると、図３は排熱利用装置の制御方法をまとめたものである。ここではエンジンの全運転域が対象となっている。エンジンの全運転域で排熱利用装置２１を活用するため、２つの水温判定閾値Ｔ１［℃］，Ｔ２［℃］（Ｔ１＜Ｔ２）を導入する。まず一方の水温判定閾値Ｔ１（第２所定値）は、エンジンの冷間始動後などに、リアデフ５の暖機促進を後席側の暖房要求よりも優先させるか否かを判定するための閾値である。熱交換器３１出口の実際の冷却水温をＴ［℃］とすると、Ｔ＜Ｔ１の温度域のときにリアデフ５の暖機促進を後席側の暖房要求よりも優先させることが必要な状態にあり、Ｔ１≦Ｔの温度域のときにリアデフ５の暖機促進と後席側の暖房要求を共に満たすことが必要な状態となる。

次に、他方の水温判定閾値Ｔ２（第１所定値）は、エンジンの高負荷域において、後席側の暖房が不要でかつリアデフ内部のギアオイルの冷却が必要であるか否かを判定するための閾値である。Ｔ＜Ｔ２の温度域のときに後席側の暖房要求とリアデフ５の暖機促進が必要な状態にあり、Ｔ２≦Ｔの温度域のときに後席側の暖房が不要でリアデフ内部のギアオイルの冷却が必要な状態となる。

ここで、Ｔ２≦Ｔの温度域のときに後席側の暖房が不要となる理由は次の通りである。すなわち、運転席側に設けられるエアコンディショナーにもヒーターコア（図示しない）を有している。エンジンの暖機完了後にエンジンから熱を奪って温度上昇した冷却水は主にラジエータ１４に導かれて冷却される一方で、温度上昇した冷却水の一部が、室内暖房用のヒーターコアに導入されている。Ｔ２≦Ｔの温度域になると、この室内暖房用のヒーターコアに導入される冷却水の温度が高くなる。Ｔ２≦Ｔの温度域でエアコンディショナーを作動させていると、この室内暖房用のヒーターコアからの温風によって、運転席側の室内だけでなく後席側の室内が暖房される。Ｔ２≦Ｔの温度域では後席側の暖房要求（つまり後席側のみの暖房要求）に応じなくても、後席側の暖房が運転席側に設けられているエアコンディショナーによって行われるのである。そこで、Ｔ２≦Ｔの温度域のときに後席側の暖房が不要としたものである。繰り返しになるが、後席側の暖房が行われない、あるいは後席側の暖房を行うことができない、ということではない。

この結果、熱交換器出口の冷却水温はＴ＜Ｔ１の温度域、Ｔ１≦Ｔ＜Ｔ２の温度域、Ｔ２≦Ｔの温度域の３つの温度域に分かれる。すなわち、Ｔ＜Ｔ１の温度域（以下、「第１温度域」という。）は、リアデフ５の暖機促進要求を後席側の暖房要求よりも優先させることが必要な温度域である。Ｔ１≦Ｔ＜Ｔ２の温度域（以下、「第２温度域」という。）は、リアデフ５の暖機促進要求と後席側の暖房要求をともに満たすことが必要な温度域である。Ｔ２≦Ｔの温度域（以下、「第３温度域」という。）は、後席側の暖房が不要でリアデフ内部のギアオイルの冷却が必要な温度域である。

このように、３つの各温度域によって要求が異なる。このため、図３のほぼ右側半分に示したように後席側の室内を暖房する暖房要求がある場合に、第１温度域で制御モード１を、第２温度域で制御モード２を、第３温度域で制御モード３を実行するようにしている。また、図３のほぼ左側半分に示したように後席側の室内を暖房する暖房要求がない場合に、第１及び第２の温度域で制御モード１を、第３温度域で制御モード３を実行するようにしている。

以下、制御モード１，２，３を、図４，図５，図６を参照して順に説明する。図４は制御モード１での排熱利用装置２１の状態をモデルで示したものである。上記のように第１温度域は、リアデフ５の暖機促進要求を後席側の暖房要求よりも優先させることが必要な温度域である。ここで、リアデフ５の暖機促進要求を後席側の暖房要求よりも優先させる理由は次の通りである。すなわち、エンジンの冷間始動直後のような熱交換器出口の冷却水温が低い状態のときが第１温度域である。後席側の暖房要求があるからといって、熱交換器出口の冷却水温が低い場合にも、外内気選択機構４７を第２のモードに切換えたのでは、リアヒーター４１から低温の空気が後席側の室内に吹出し、後席側の乗員が寒く感じることとなるので、これを回避するためである。制御モード１では、外内気選択機構４７を第３のモードに切換える。すなわち、排熱回収によってリアデフ５の暖機を促進するためウォータポンプ７１をＯＮとし（駆動）、リアヒーター４１を非作動とするためブロアファン４６をＯＦＦとし（停止）、三位置弁５０，５４を中間位置にする。

ウォータポンプ７１を駆動することで、冷却水が冷却水通路６１，６２，６３及び排熱回収器２２のウォータジャケット２４、熱交換器３１のウォータジャケット３３、ヒーターコア４３のチューブを循環する。排熱回収器２２では、排熱が冷却水に回収されるため、冷却水が温まり、暖まった冷却水（温水）が熱交換器３１に導かれる。この場合、排熱回収器２２を流れる冷却水の流量と流速が、排熱回収器２２に導入される排気から冷却水に回収される熱量（排熱回収効率）に関係する。冷却水通路の断面積が定まっているとして、冷却水の流れが速すぎるときには排熱回収器２２で排熱を回収するのに却って効率が悪くなる。この反対に流れが遅過ぎるときには排熱回収器２２で排熱を回収する効率は良くなっても回収した排熱を熱交換器５に輸送するのが遅れるため、リアデフ５の暖機に時間がかかってしまう。そこで、第１温度域で高い排熱の回収効率が得られかつリアデフ５の暖機が促進されるように、冷却水の流速、つまりウォータポンプ７１の回転速度（以下「ポンプ回転速度」という。）を適合する。熱交換器３１では、温水とリアデフ内部のギアオイルとの間で熱交換が行われ、リアデフ内部のギアオイルの温度が上昇してゆく（リアデフ５の暖機が促進される）。リアヒーター４１ではブロアファン４６は停止し、三位置弁５０，５４は中間位置にあるため、リアヒーター４１による後席側の暖房は作動しない。このように、制御モード１はリアデフ５の暖機促進モードである。

次に、図５は制御モード２での排熱利用装置２１の状態をモデルで示したものである。上記のように第２温度域は、リアデフ５の暖機促進要求と後席側の暖房要求をともに満たすことが必要な温度域である。このため、制御モード２では、外内気選択機構４７を第２のモードに切換える。すなわち、排熱回収によってリアデフ５の暖機を促進しかつ後席側の暖房を行うため、ウォータポンプ７１をＯＮとし（駆動）、ブロアファン４６をＯＮとし（駆動）、三位置弁５０，５４を内気側位置にする。

ウォータポンプ７１を駆動することで、冷却水が冷却水通路６１，６２，６３及び排熱回収器２２のウォータジャケット２４、熱交換器３１のウォータジャケット３３、ヒーターコア４３のチューブを循環する。この場合、排熱回収器２２に導入される排気の温度が第１温度域のときよりも高くなることから、排熱回収器２２で冷却水に回収される熱量が多くなる。そこで、第２温度域では、リアデフ５の暖機促進が効率よく行われるように冷却水の流速、つまりポンプ回転速度を適合する。排熱回収器２２では、排熱が冷却水に回収されるため、冷却水が温まり、暖まった冷却水（温水）が熱交換器３１に導かれる。熱交換器３１では、温水とリアデフ内部のギアオイルとの間で熱交換が行われ、リアデフ内部のギアオイルの温度が上昇してゆく（リアデフ５の暖機が促進される）。

図４と図５とでは、図５のほうが排熱回収器２２に導入される排気の温度が高い分だけ排熱回収器２２で冷却水に回収される熱量が多く、その分、熱交換器出口の冷却水温が高くなる。この高くなった温水がリアヒーター４１のヒーターコア４３に導かれる。つまり、ヒーターコア４３のチューブを流れる冷却水の温度が図４の場合より高くなる。リアヒーター４１では、ブロアファン４６が駆動され、２つの三位置弁５０，５４が内気側位置にあるため、ヒーターコア４３を通過する後席側の内気と温水との間で熱交換が行われる。このときチューブを流れる温水は、図４の場合よりも高くなっているので、内気よりも暖かく、従って後席側の内気の温度が上昇してゆく（後席側の暖房が作動する）。この場合、チューブの外周を流れる内気の流速が、チューブを流れる冷却水から奪うことのできる熱量に関係し、内気の流速が速いほど冷却水から奪うことのできる熱量が多くなる。一方、内気の流速は速いほどよいわけでなく、内気の流速を速くし過ぎても、冷却水から熱を奪う効率が低下する。よって、第２温度域でヒーターコア４３のチューブを流れる冷却水から奪うことのできる熱量が最大となるように内気の流速、つまりブロアファン４６の回転速度（以下「ファン回転速度」という。）を適合する。ヒーターコア４３のチューブを流れることによって温度低下した冷却水は排熱回収器２２に戻され、再び排熱を冷却水に回収する。このように、制御モード２はリアデフ５の暖機促進と後席側の暖房をともに行わせるモードである。

次に、図６は制御モード３での排熱利用装置２１の状態をモデルで示したものである。上記のように第３温度域は、後席側の暖房が不要でリアデフ内部のギアオイルの冷却が必要な温度域である。制御モード３では、外内気選択機構４７を第１のモードに切換える。すなわち、リアデフ内部のギアオイルを冷却するため、ウォータポンプ７１をＯＮとし（駆動）、ブロアファン４６をＯＮとし（駆動）、三位置弁５０，５４を外気側位置にする。

ウォータポンプ７１を駆動することで、冷却水が冷却水通路６１，６２，６３及び排熱回収器２２のウォータジャケット２４、熱交換器３１のウォータジャケット３３、ヒーターコア４３のチューブを循環する。この場合、ヒーターコア４３のチューブに導入される冷却水の温度が第２温度域のときよりも高くなっている。このため、チューブの外周を流れる外気が、第２温度域での内気と同じ流速であると、チューブを流れる冷却水から奪うことのできる熱量が最大とならないことが考えられる。そこで、第３温度域でも、チューブを流れる冷却水から奪うことのできる熱量が最大となるように外気の流速、つまりファン回転速度を適合する。リアヒーター４１では、ブロアファン４６が駆動され２つの三位置弁５０，５４が外気側位置にある（後席側の暖房は非作動）ため、ヒーターコア４３のチューブの外周を通過する外気と、チューブを流れる高温の温水との間で熱交換が行われ、冷却水温が低下する。温度低下した冷却水（冷水）は排熱回収器２２に戻される。

ここで、熱交換器出口の冷却水の温度は、排熱回収器２２に導入される排気の温度にほぼ比例する。ウォータポンプ７１の回転速度が図５と図６で一定であるとすれば、図６のほうが排熱回収器２２に導入される排気の温度が高い分だけ排熱回収器２２で冷却水に回収される熱量が多くなる。せっかくヒーターコア４３を放熱器として利用し、高温となった冷却水の温度を低下させていても、排熱回収器２２で冷却水に回収される熱量が多くなったのでは、ヒーターコア４３で冷却水の温度を低下させた効果が減殺されてしまう。そうならないようにするためには、図６のほうが排熱回収器２２に導入される排気の温度が高くなっても、排熱回収器２２で冷却水に回収される熱量をできるだけ少なくすることである。そのためには、排熱回収器２２を流れる冷却水の流速を例えば図５の場合より速くすることが考えられる。冷却水の流速を速くすると、排熱回収器２２で排熱を冷却水に回収する前に冷却水が流れ去ることになって排熱回収器２２で冷却水に回収される熱量が少なくなるためである。従って、排熱回収器２２で冷却水に回収される熱量ができるだけ少なくなり、できるだけ熱回収しないで温度低下した冷却水が熱交換器３１に導入されるように排熱回収器２２を流れる冷却水の流速、つまりポンプ回転速度を適合する。熱交換器３１では、こうして温度低下させた冷却水とリアデフ内部のギアオイルとの間で熱交換が行われ、リアデフ内部のギアオイルの温度が低下される。このように、制御モード３はリアデフ内部のギアオイルの冷却モードである。

３つの各温度域で適合するポンプ回転速度をモデルで示したのが図７である。図７に実線で示したように、第１温度域でのポンプ回転速度は例えば所定値ａ、第２温度域でのポンプ回転速度は例えば所定値ｂ、第３温度域でのポンプ回転速度は例えば所定値ｃである。このように、ポンプ回転速度は冷却水温に対して階段的な値となっている。同様に、第２、第３の２つの温度域で適合するファン回転速度をモデルで示したのが図８である。図８に実線で示したように、第１温度域でのファン回転速度はゼロ、第２温度域でのファン回転速度は例えば所定値ｅ、第３温度域でのファン回転速度は例えば所定値ｆである。このように、ファン回転速度は冷却水温に対して階段的な値となっている。

つぎに、制御装置８１で行われる制御を、図９Ａ，図９Ｂのフローチャートを参照して説明する。図９Ａ，図９Ｂのフローは一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。

ステップ１では、エンジンの冷間始動後に本実施形態の排熱利用システムを開始してよい状態にあるか否かを判定する。本実施形態の排熱利用システムを開始してよい状態にないときにはそのまま今回の処理を終了する。やがて、ステップ１で本実施形態の排熱利用システムを開始してよい状態になるとステップ２に進み、後席側の暖房要求が有るか否かをみる。暖房スイッチ８３がＯＮになっていれば後席側の暖房要求が有ると、暖房スイッチ８３がＯＦＦになっていれば後席側の暖房要求がないと判断する。

後席側の暖房要求があると判断したときには、ステップ３，４に進み、水温センサ８２により検出される熱交換器３１出口の冷却水温Ｔ［℃］と水温判定閾値Ｔ１，Ｔ２［℃］を比較する。水温判定閾値Ｔ１，Ｔ２はエンジンの仕様毎に及びエンジンを搭載する車両の仕様毎に異なると考えられるので、適合により設定する。熱交換器３１出口の冷却水温Ｔが水温判定閾値Ｔ１未満であるときには第１温度域にあると判断する。熱交換器３１出口の冷却水温が水温判定閾値Ｔ１以上で水温判定閾値Ｔ２未満であるときには第２温度域にあると、熱交換器３１出口の冷却水温Ｔが水温判定閾値Ｔ２以上であるときには第３温度域にあると判断する。熱交換器出口の冷却水温が第１温度域にあるときにはステップ５〜９に、熱交換器出口の冷却水温が第２温度域にあるときにはステップ１０〜１４に、熱交換器出口の冷却水温が第３温度域にあるときにはステップ１５〜１９に進む。

第１温度域にあるときに進むステップ５，６，７では制御モード１とするため、ウォータポンプ７１をＯＮにし、ブロアファン４６をＯＦＦにし、２つの三位置弁５０，５４を中間位置にする。

ステップ８ではポンプ回転速度に所定値ａを入れる。所定値ａは、排熱回収器２２を流れる冷却水の流速を定めるもので、第１温度域で高い排熱の回収効率が得られかつリアデフ５の暖機が促進されるように適合されている。これによって、リアデフ５の暖機促進要求を後席側の暖房要求よりも優先させることができる。ステップ９ではファン回転速度にゼロを入れる。

第２温度域にあるときに進むステップ１０，１１，１２では制御モード２とするため、ウォータポンプ７１をＯＮにし、ブロアファン４６をＯＮにし、２つの三位置弁５０，５４を内気側位置にする。

ステップ１３ではポンプ回転速度に所定値ｂを入れる。所定値ｂは、冷却水の流速を定めるもので、第２温度域で排熱回収器２２で冷却水に回収される熱量が多くなって、リアデフ５の暖機促進と後席側の室内暖房が効率よく行われるように適合されている。ステップ１４ではファン回転速度に所定値ｅを入れる。所定値ｅは、内気の流速を定めるもので、第２温度域でヒーターコア４３のチューブから熱を効率よく奪って後席側の室内に送ることができるように適合されている。これによって、リアデフ５の暖機促進要求と後席側の暖房要求をともに満たすことができる。

第３温度域にあるときに進むステップ１５，１６，１７では制御モード３とするため、ウォータポンプ７１をＯＮにし、ブロアファン４６をＯＮにし、２つの三位置弁５０，５４を外気側位置にする。

ステップ１８ではポンプ回転速度に所定値ｃを入れる。所定値ｃは、冷却水の流速を定めるもので、第３温度域で排熱回収器２２で冷却水に回収される熱量が少なくなって熱交換器３１に導入される冷却水の温度が低下し、リアデフ内部のギアオイルが効率よく冷却されるように適合されている。ステップ１９ではファン回転速度に所定値ｆを入れる。所定値ｆは、第３温度域でヒーターコア４３のチューブから熱を効率よく奪って外気に放出することができるように適合されている。これによって、リアデフ内部のギアオイルを冷却することができる。

この場合、後席側の暖房要求があるのにも拘わらず、外内気選択機構４７を第１のモードにしているので、リアヒーター４１によって後席側の室内暖房が行われることはない。しかしながら、運転席側に設けられているエアコンディショナーを作動状態にしてあれば、エアコンディショナーによって、運転席側の室内だけでなく後席側の室内も暖房されるので、問題ない。

ステップ２で後席側の暖房要求無しと判断したときにはステップ２０，２１に進み、水温センサ８２により検出される熱交換器３１出口の冷却水温Ｔ［℃］と水温判定閾値Ｔ１，Ｔ２［℃］を比較する。熱交換器３１出口の冷却水温Ｔが水温判定閾値Ｔ１未満であるときには第１温度域にあると判断する。熱交換器３１出口の冷却水温が水温判定閾値Ｔ１以上で水温判定閾値Ｔ２未満であるときには第２温度域にあると、熱交換器３１出口の冷却水温Ｔが水温判定閾値Ｔ２以上であるときには第３温度域にあると判断する。熱交換器出口の冷却水温が第１温度域にあるときにはステップ２２〜２６に、熱交換器出口の冷却水温が第２温度域にあるときにはステップ２７〜３１に、熱交換器出口の冷却水温が第３温度域にあるときにはステップ３２〜３６に進む。

第１温度域にあるときに進むステップ２２，２３，２４では制御モード１とするため、ウォータポンプ７１をＯＮにし、ブロアファン４６をＯＦＦにし、２つの三位置弁５０，５４を中間位置にする。

ステップ２５ではポンプ回転速度に所定値ａを入れる。所定値ａは、排熱回収器２２を流れる冷却水の流速を定めるもので、第１温度域で高い排熱の回収効率が得られかつリアデフ５の暖機が促進されるように適合されている。これによって、リアデフ５の暖機促進要求を後席側の暖房要求よりも優先させることができる。ステップ２６ではファン回転速度にゼロを入れる。

第２温度域にあるときに進むステップ２７，２８，２９でも制御モード１とするため、ウォータポンプ７１をＯＮにし、ブロアファン４６をＯＦＦにし、三位２つの置弁５０，５４を内気中間位置にする。ステップ３０，３１では、ステップ２５，２６と同じにポンプ回転速度に所定値ａを、ファン回転速度にゼロを入れる。後席側の暖房要求がないときに制御モード１とする理由は、後席側の暖房要求がないのであるから、リアデフ５の暖機促進を専ら行わせればよいためである。

第３温度域にあるときに進むステップ３２，３３，３４では制御モード３とするため、ウォータポンプ７１をＯＮにし、ブロアファン４６をＯＮにし、２つの三位置弁５０，５４を外気側位置にする。

ステップ３５ではポンプ回転速度に所定値ｃを入れる。所定値ｃは、冷却水の流速を定めるもので、第３温度域で排熱回収器２２で冷却水に回収される熱量が少なくなって熱交換器３１に導入される冷却水の温度が低下し、リアデフ内部のギアオイルが効率よく冷却されるように適合されている。ステップ３６ではファン回転速度に所定値ｆを入れる。所定値ｆは、第３温度域でヒーターコア４３のチューブから熱を効率よく奪って外気に放出することができるように適合されている。これによって、リアデフ内部のギアオイルを冷却することができる。

この場合、後席側の室内を暖房する暖房要求がないので、外内気選択機構４７を第１のモードにしていても問題ない。

図示しないフローでは、このようにして決定したウォータポンプ７１に対するＯＮ、ＯＦＦの信号がウォータポンプ７１に、このようにして決定したブロアファン４６に対するＯＮ、ＯＦＦの信号がブロアファン４６に出力される。また、このようにして設定したポンプ回転速度が得られるように制御量がウォータポンプ７１のアクチュエータ（モータ）に、このようにして設定したファン回転速度が得られるように制御量がブロアファン４６のアクチュエータ（モータ）に出力される。

ここで、本実施形態の作用効果を説明する。

本実施形態の排熱利用システムは、排熱回収器２２と、熱交換器３１と、ヒーターコア４３と、ブロアファン４６と、冷却水通路６１，６２，６３（冷媒通路）と、ウォータポンプ７１（ポンプ）と、制御装置８１（制御部）と、を備えている。上記排熱回収器２２は内部にギアオイルを封入したリアデフ５のハウジング５Ａ（デファレンシャルケース）の近傍の排気管１１に設けられ、排気管１１を流れる排気と冷却水（冷媒）との間で熱交換を行い得る。上記熱交換器３１はリアデフ５のハウジング５Ａに設けられ、ギアオイルと冷却水との間で熱交換を行い得る。上記ヒーターコア４３は空気と冷却水との間で熱交換を行い得る。上記ブロアファン４６はヒーターコア４３に空気を一方向に通過させる。上記冷却水通路６１，６２，６３は排熱回収器２２、熱交換器３１、ヒーターコア４３を接続する。上記ウォータポンプ７１は冷却水を冷却水通路６１，６２，６３に循環させる。上記制御装置８１は冷却水の温度が第３温度域（予め定めた第１所定値より高い温度域）にあるときに、制御モード３を実行する。
制御モード３は、ポンプ７１とブロアファン４６を駆動すると共に、ヒーターコア４３に外気を通過させて冷却水との熱交換を行い、熱交換した後の外気を室外に放出する第１のモードとするものである。
本実施形態では、エンジンの高負荷域で冷却水が高温となったときには、ヒーターコア４３を放熱器として利用し、高温となった冷却水を冷却できるため、従来装置のようにバイパス通路と排気切換弁を設ける必要がない。また、ヒーターコア４３で冷却水から放熱させているので、放熱不足により冷却水が沸騰する恐れを回避できる。また、エンジンの高負荷域で車両を走行させている場合にリアデフ５内部のギア機構が高い回転速度で回転するときにはリアデフ内部のギアオイルが過熱気味となり得る。このとき、ヒーターコア４３での放熱によって温度低下した冷却水が熱交換器３１に導かれることで、温度低下した冷却水とリアデフ内部のギアオイルとの間で熱交換が行われる。過熱気味のギアオイルよりも冷却水の温度が低いときには、熱交換器３１がオイルクーラーとして機能することになり、リアデフ５内部のギア機構の高負荷域における信頼性を向上できる。

本実施形態では、制御装置８１が、室内を暖房する暖房要求が有り、かつ第２温度域（第１所定値より低い値であって予め定めた第２所定値から第１所定値までの温度域）に冷却水温（冷媒の温度）があるときに、制御モード２を実行する。制御モード２は、ポンプ７１とブロアファン４６を駆動すると共に、ヒーターコア４３を通過させて冷媒との熱交換を行わせ、熱交換した後の内気を室内に戻す第２のモードとするものである。本実施形態では、排熱回収器２２で回収した排熱を後席側の室内暖房に利用できるため、後席側の室内暖房要求に応えることができる。また、熱交換器３１では、排熱回収器２２に回収した排熱によって温度上昇した冷却水と、リアデフ内部のギアオイルとの間で熱交換が行われるため、リアデフ５の暖機を促進することがきる。これによって、室内を暖房する暖房要求が有り、かつ第２温度域にあるときに、リアデフ内部のギアオイルの粘性が低下しリアデフ内部のギア機構の回転に伴うフリクションが下がるため、車両の実用走行域での燃費を改善できる。

本実施形態では、制御装置８１が、第１温度域（冷媒温度が第２所定値未満の温度域）にあるときに、制御モード１を実行する。言い換えると、制御モード２、制御モード３のいずれも実行しない。ここで、制御モード２は、上記のようにポンプ７１とブロアファン４６を駆動すると共に、ヒーターコア４３を通過させて冷媒との熱交換を行わせ、熱交換した後の内気を室内に戻す第２のモードとするものである。また、制御モード３は、上記のようにポンプ７１とブロアファン４６を駆動すると共に、ヒーターコア４３に外気を通過させて冷却水との熱交換を行い、熱交換した後の外気を室外に放出する第１のモードとするものである。第１温度域にあるときとは、例えばエンジンの冷間始動後まもない時期である。この時期にはリアデフ内部のギアオイルが大気と同じ低い温度にあるため、リアデフ内部のギアオイルの粘性が高く、リアデフ内部のギア機構が回転するときのフリクションが大きい。本実施形態では、この時期に制御モード１を実行することで排熱でリアデフ５の暖機を促進することができる。これによって、第１温度域にあるときにリアデフ５の暖機を促進することでリアデフ内部のギアオイルの粘性が低下するため、車両の実用走行域での燃費改善が期待できる。

本実施形態では、制御装置８１が、室内を暖房する暖房要求が無く、かつ第２温度域（第１所定値より低い値であって予め定めた第２所定値から第１所定値までの温度域）に冷却水温（冷媒の温度）があるときに、制御モード１を実行する。言い換えると、制御モード２、制御モード３のいずれも実行しない。室内を暖房する暖房要求が無く、かつ第２温度域に冷却水温があるときには、第１温度域に冷却水温があるときと同一視するのである。これによって、排熱でリアデフ５の暖機を促進することができる。室内を暖房する暖房要求が無く、かつ第２温度域にあるときにもリアデフ５の暖機を促進することでリアデフ内部のギアオイルの粘性が低下するため、車両の実用走行域での燃費改善が期待できる。

本実施形態では、外内気選択機構４７が、外気部屋４８、内気部屋４９、第１三位置弁５０、外気連通部屋５２、室内連通部屋５３、第２三位置弁５４、を備えている。上記外気部屋４８はヒーターコア４３の上流側にあって外気を導入するものである。上記内気部屋４９はヒーターコア４３の上流側にあって内気を導入するものである。上記第１三位置弁５０は駆動信号を受けてないときに中間位置にあり、外気側位置を指示する駆動信号で外気部屋４８とヒーターコア４３を連通し、内気側位置を指示する駆動信号で内気部屋４９とヒーターコア４３を連通するものである。上記外気連通部屋５２はヒーターコア４３の下流側にあって外気と連通するものである。上記室内連通部屋５３はヒーターコア４３の下流側にあって室内と連通するものである。上記第２三位置弁５４は駆動信号を受けてないときに中間位置にあり、外気側位置を指示する駆動信号でヒーターコア４３を出た空気を外気連通部屋５２に導入し、内気側位置を指示する駆動信号でヒーターコア４３を出た空気を室内連通部屋５３に導入するものである。この場合に、制御装置８１が、制御モード３（第１のモード）にするときには２つの三位置弁５０，５４に外気側位置を指示する駆動信号を出し、制御モード２（第２のモード）にするときには２つの三位置弁５０，５４に内気側位置を指示する駆動信号を出す。また、制御装置８１が、停止するときには２つの三位置弁５０，５４に駆動信号を出さない。これによって、外内気選択機構４７をコンパクトに構成することができる。

本実施形態では、排気管１１を有するエンジン２が車両１の前方に搭載され、排気管１１は車両１の床下を車両１の後方に向けて走り、排気管１１の下流端が車両後方に開口するように配置される。リアデフ５のハウジング５Ａ（デファレンシャルケース）は車両後方の床下に配置され、エンジン２の出力がリアデフ５内部のギア機構を介して後輪７に伝達される。この場合に、排熱回収器２２、熱交換器３１、リアヒーター４１（ヒーター）の３つが車両後方にまとめて配置される。本実施形態では、排熱回収器２２、熱交換器３１、リアヒーター４１を車両後方にまとめて配置することで、排熱利用装置２１の全体をコンパクトにすることができる。

実施形態では、ポンプ回転速度及びファン回転速度が冷却水温に対して階段状の値（離散値）を採る場合で説明したが、この場合に限られない。例えばポンプ回転速度及びファン回転速度が冷却水温に対して連続値を採る場合を図７，図８に一点鎖線で重ねて示す。

実施形態では後輪駆動車で説明したが、この場合に限られない。前輪駆動車ではトランスアクスルにデファレンシャルギア装置が含まれている。このデファレンシャルギア装置の近傍に排気管の下流側が配置されていれば、本発明の適用がある。

１ 車両
２ エンジン
５ リアデフ
５Ａ ハウジング（デファレンシャルケース）
１１ 排気管
２１ 排熱利用装置（排熱利用システム）
２２ 排熱回収器
２３ 本体
２４ ウォータジャケット
３１ 熱交換器
３２ 本体
３３ ウォータジャケット
４１ リアヒーター（ヒーター）
４３ ヒーターコア
４６ ブロアファン
４７ 外内気選択機構
４８ 外気部屋
４９ 内気部屋
５０ 第１三位置弁
５２ 外気連通部屋
５３ 室内連通部屋
５４ 第２三位置弁
６１，６２，６３ 冷却水通路（冷媒通路）
７１ ウォータポンプ（ポンプ）
８１ 制御装置（制御部）
８２ 水温センサ
８３ 暖房スイッチ

Claims (6)

1. 内部にギアオイルを封入したデファレンシャルケースの近傍の排気管に設けられ、排気管を流れる排気と冷媒との間で熱交換を行い得る排熱回収器と、
   前記デファレンシャルケースに設けられ、前記ギアオイルと前記冷媒との間で熱交換を行い得る熱交換器と、
   空気と前記冷媒との間で熱交換を行い得るヒーターコアと、
   前記ヒーターコアに空気を一方向に通過させるブロアファンと、
   前記排熱回収器、前記熱交換器、前記ヒーターコアを接続する冷媒通路と、
   前記冷媒を前記冷媒通路に循環させるポンプと、
   前記冷媒の温度が予め定めた第１所定値より高い温度域にあるときに、前記ポンプと前記ブロアファンを駆動すると共に、前記ヒーターコアに外気を通過させて前記冷媒との熱交換を行い、熱交換した後の外気を室外に放出する第１のモードを実行する制御部と、
   を備えることを特徴とする排熱利用システム。
2. 前記制御部は、前記室内を暖房する暖房要求が有り、かつ前記第１所定値より低い値であって予め定めた第２所定値から前記第１所定値までの温度域に前記冷媒の温度があるときに、前記ポンプと前記ブロアファンを駆動すると共に、前記ヒーターコアに内気を通過させて前記冷媒との熱交換を行わせ、熱交換した後の内気を室内に戻す第２のモードを実行することを特徴とする請求項１に記載の排熱利用システム。
3. 前記制御部は、前記室内を暖房する暖房要求が無く、かつ前記第１所定値より低い値であって予め定めた第２所定値から前記第１所定値までの温度域に前記冷媒の温度があるときに、前記ポンプを駆動し前記ブロアファンを停止すると共に、前記ヒーターコアに内気を通過させて前記冷媒との熱交換を行わせ、熱交換した後の内気を室内に戻す第２のモード、前記第１のモードのいずれも実行しないことを特徴とする請求項１に記載の排熱利用システム。
4. 前記制御部は、前記冷媒温度が前記第２所定値未満の温度域にあるときに、前記ポンプを駆動し前記ブロアファンを停止すると共に、前記ヒーターコアに内気を通過させて前記冷媒との熱交換を行わせ、熱交換した後の内気を室内に戻す第２のモード、前記第１のモードのいずれも実行しないことを特徴とする請求項１に記載の排熱利用システム。
5. 前記ヒーターコアの上流側にあって外気を導入する外気部屋、
   前記ヒーターコアの上流側にあって内気を導入する内気部屋、
   駆動信号を受けてないときに中間位置にあり、外気側位置を指示する駆動信号で前記外気部屋と前記ヒーターコアを連通し、内気側位置を指示する駆動信号で前記内気部屋と前記ヒーターコアを連通する第１三位置弁、
   前記ヒーターコアの下流側にあって外気と連通する外気連通部屋、
   前記ヒーターコアの下流側にあって室内と連通する室内連通部屋、
   駆動信号を受けてないときに中間位置にあり、外気側位置を指示する駆動信号で前記ヒーターコアを出た空気を前記外気連通部屋に導入し、内気側位置を指示する駆動信号で前記ヒーターコアを出た空気を前記室内連通部屋に導入する第２三位置弁、
   を有する外内気選択機構を備え、
   前記制御部は、前記第１のモードを実行するときには前記２つの三位置弁に外気側位置を指示する駆動信号を出し、前記第２のモードを実行するときには前記２つの三位置弁に内気側位置を指示する駆動信号を出すことを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の排熱利用システム。
6. 前記排気管を有するエンジンが車両の前方に搭載され、
   前記排気管は車両の床下を車両の後方に向けて走り、前記排気管の下流端が車両後方に開口するように配置され、
   前記デファレンシャルケースは車両後方の床下に配置され、
   前記エンジンの出力が前記デファレンシャルケース内部のギア機構を介して後輪に伝達される場合に、
   前記排熱回収器、前記熱交換器、前記ヒーターの３つが車両後方にまとめて配置されることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の排熱利用システム。

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