JP2762595B2 - 車両用温水式暖房装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエンジンの始動開始直後等において、エンジ
ン冷却水の水温が低い時に車室内の暖房を行うことので
きる車両用温水式暖房装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、一般に車両用暖房装置ではエンジン冷却水
を熱源とする温水式暖房装置が多く使用されている。そ
して、冬場の早朝等において、エンジン始動開始直後の
エンジン冷却水の水温が低い時、ただちに暖房を行うた
めに以下のような温水式暖房装置が提案されている。

第３図に示すように比較的高温となったエンジン冷却
水を貯場する断熱タンク１が設けられ、この断熱タンク
１には入口パイプ２及び出口パイプ３の一端側が接続さ
れている。入口パイプ２の他端側は温水配管4bによりエ
ンジン（省図示）側に接続されており、出口パイプ３の
他端側は温水配管4bによりヒータコア（省図示）側に接
続されている。

また、温水配管4bには前記パイプ５（温水配管の一
部）の一端が接続されており、この接続パイプ５の他端
は温水配管4bに接続されている。接続パイプ４には入口
パイプ２と出口パイプ３との連通、遮断を行う開閉弁６
が設けられている。

尚、入口パイプ２にはエンジン冷却水を所定流量で断
熱タンク１内に流入させるため、任意の圧力で所定量の
エンジン冷却水を流す定流量弁７が設けられている。

次に上記構成による作動について説明する。

断熱タンク１内には車両の走行時に高温となったエン
ジン冷却水が貯溜されている。そして、冬場の早朝等に
おいて、エンジン始動開始直後のエンジン冷却水の水温
が低い時、エンジン側より比較的冷たいエンジン冷却水
が温水配管4aを通り入口パイプ２より断熱タンク１内に
流入する。この時、開閉弁６は閉弁しており、入口パイ
プ２より流入するエンジン冷却水量は定流量弁７によっ
て一定の量に調整されている。そして、エンジン冷却水
が断熱タンク１内に流入するにつれて断熱タンク１内よ
り高温に保持されているエンジン冷却水が出口パイプ３
より温水配管4bを通りヒータコア側に流出する。そのた
め、この高温に保持されているエンジン冷却水によって
ただちに暖房を行うことができる。

この後、エンジンの熱によってエンジン冷却水が加熱
され、所定の温度に達すると開閉弁６が開弁し、エンジ
ン冷却水は入口パイプ２及び接続パイプ４の両方を流れ
る。これにより、再び断熱タンク１内に高温のエンジン
冷却水を貯溜することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述したものは通常の暖房走行時、エ
ンジン冷却水は接続パイプ５だけでなく、入口パイプ２
にも流れるため、エンジン冷却水が比較的高温の場合で
あっても、比較的低温の場合であっても断熱タンク１内
に流入する。ここで、車両の下り走行時あるいは停止時
等のアイドリング時にはエンジン冷却水温が一時的に低
下する。このため、比較的低温のエンジン冷却水が断熱
タンク１内に流入している状態でエンジンが停止された
場合、断熱タンク１内には比較的低温のエンジン冷却水
が貯溜された状態となる。この状態でエンジン冷却水を
保温した場合、翌朝にはエンジン冷却水の温度はかなり
低くなってしまう。従って、翌朝にエンジンを始動した
直後、暖房を行おうとしてもヒータコアには温度の低い
エンジン冷却水が流入するため、車室内には温風ではな
く比較的冷たい風が吹き出てくる。よって、上述したよ
うな状態ではエンジン始動後、良好に車室内の暖房を行
うことができないという問題がある。

また、温度センサ等によりエンジン冷却水温を検出し
て定流量弁７を電気的に制御し、断熱タンク１内に高温
のエンジン冷却水のみを流入させることも可能である
が、構造が複雑になったり、コストが高くなったりする
という問題がある。

本発明は安価で簡単な構成により断熱タンク内に高温
のエンジン冷却水を貯溜させ、エンジン始動直後、良好
に車室内の暖房を行うことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、
エンジン側より温水配管内を流れるエンジン冷却水を分
流させ、断熱タンクの貯溜部にエンジン冷却水を流入さ
せるように温水配管より分岐した第１流入配管にエンジ
ン冷却水の圧力によりエンジン側からエンジン冷却水を
所定量の割合で第１流入配管より前記貯溜部に流入させ
る定流量弁を設ける。

また、第１流入配管と並列に配設され、エンジン側よ
り温水配管内を流れるエンジン冷却水を分流させ、貯溜
部にエンジン冷却水を流入させるように温水配管より分
岐した第２流入配管にエンジン冷却水の温度が第１の所
定の温度に達した時、第２流入配管と連通を行う第１開
閉弁を設ける。

また、一方側が貯溜部に開口し、他方側が前記第１流
入配管および第２流入配管と温水配管との分岐点よりも
下流側の位置にて温水配管と合岐してこの温水配管内に
開口し、貯溜部よりエンジン冷却水を流出させて温水配
管内を流れるエンジン冷却水に合流させ、熱交換器にエ
ンジン冷却水を流出させるための流出配管とを設け、分
岐点よりも下流側であって、かつ流出配管と温水配管と
の合岐点より上流側に位置する温水配管に第１の所定の
温度よりも低い第２の所定の温度に達した時、前記温水
配管の連通を行う第２開閉弁を設けることを特徴として
る。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明に
おいて、第２開閉弁が、温水配管を連通した時に第１流
入配管の連通を遮断するように構成されたことを特徴と
している。

また請求項３記載の発明は、 外部より断熱され、エンジン冷却水を貯留するための
貯留部を有する断熱タンクと、 エンジン側より前記温水配管内を流れるエンジン冷却
水を分流させ、前記貯留部にエンジン冷却水を流入させ
るように温水配管より分岐した流入配管と、 一方側が貯留部に開口し、他方側が前記流入配管と前
記温水配管との分岐点よりも下流側の位置にて前記温水
配管と合岐してこの温水配管内に開口し、前記貯留部よ
りエンジン冷却水を流出させて前記温水配管内を流れる
エンジン冷却水に合流させるための流出配管とを備え、 前記流入配管から前記断熱タンクを介して前記流出配
管にかけての温水通路途中に、この温水通路を開閉する
弁を設け、 この弁を、エンジンが停止中でかつエンジン冷却水温
が所定温度以下のときに閉じるように構成したことを特
徴としている。

〔作用〕

請求項１、２記載の発明によると、エンジン始動後、
定流量手段によって、所定量のエンジン冷却水が第１流
出配管を通って、断熱タンクの貯溜部に流入する。これ
により、貯溜部に貯溜されているエンジン冷却水が第１
流入配管を通って貯溜部に流入するエンジン冷却水量に
応じて流出配管より流出する。この後、エンジン冷却温
が第２の所定の温度に達した時、第２開閉弁により、温
水配管が連通する。よって、エンジン冷却水は温水配管
内を流れる。そして、エンジン冷却水温が第１の所定の
温度に達した時、第１開閉弁により、第２流入配管を連
通する。この後、エンジン冷却水温が第１の所定の温度
よりも下がった時、第１開閉手段により、第２流入配管
の連通を遮断する。

また、請求項３記載の発明によると、エンジンが停止
中でかつエンジン冷却水温が所定温度以下のときには、
流入配管から断熱タンクを介して流出配管にかけての温
水が弁によって閉じられる。

〔発明の効果〕

以上示したように、請求項１、２記載の発明では高温
となったエンジン冷却水のみを断熱タンク内に貯溜する
ことができるため、エンジン始動後、断熱タンク内に貯
溜されたエンジン冷却水を流出させることができる。従
って、冬場の早朝等において、エンジン始動直後、ただ
ちにしかも良好に車室内の暖房を行うことができる。

また、請求項３記載の発明では、エンジンが停止中で
かつエンジン冷却水温が所定温度以下のときには、流入
配管から断熱タンクを介して流出配管にかけての冷却水
と、温水配管内の所定温度以下の冷却水とが、流入配管
および流出配管を介して対流することによって保温性が
損なわれる、といった不具合を抑えることができる。

〔実施例〕

本発明車両用温水式暖房装置の一実施例を図面に基づ
き説明する。

第２図に示すように、自動車走行用エンジン10を冷却
することによって加熱されたエンジン冷却水は、ウォー
ターポンプ20の作動により温水配管30内を通り、ラジエ
ータ40に送られる。加熱されたエンジン冷却水はラジエ
ータ40によって冷却され、温水配管31を通り、エンジン
10に送られる。尚、温水配管30と温水配管31にはラジエ
ータ40と並列にバイパス配管32が連通接続されており、
ラジエータ40に流れるエンジン冷却水をバイパスさせ
る。また、温水配管31とバイパス配管32との接続部には
サーモスイッチ33が設けられており、エンジン冷却水の
ラジエータ40の流入もしくはバイパス配管32への流入を
切り換えを行う。

また、エンジン10を冷却することによって加熱された
エンジン冷却水は温水配管34を通り、ヒータコア（熱交
換器）50に送られる。そして、ヒータコア50を通過する
空気をエンジン冷却水によって加熱することにより車室
内の暖房を行う。ヒータコア50内を通過したエンジン冷
却水は温水配管35内を通り、エンジン10に送られる。

尚、温水配管34にはウォータバルブ36が設けられ、ヒ
ータコア50へのエンジン冷却水の流入を制御している。

また、配管34には断熱タンク60が設けられている。以
下、断熱タンク60について詳述する。

第１図に示すように断熱タンク60はステンレス性の外
壁61及び内壁62を有し、外壁61と内壁62との間は熱伝達
率を低く抑えるため、真空に保たれている。内壁62によ
って、エンジン冷却水が貯溜される貯溜部63（容積が約
4lである）が形成されている。貯溜部63の下方部には入
口パイプ64の一端側が開口している。入口パイプ64の他
端側には、第１流入配管70及び第２流入配管71の一端側
が接続されている。第１流入配管70には、第１流入配管
70に流入するエンジン冷却水を任意の圧力で所定量流す
ことができる定流量弁70aが設けられている。また、第
２流入配管71には第２流入配管71に流入するエンジン冷
却水の温度が第１の所定の温度（80℃程度）に達すると
開弁する第１開閉弁（サーモスタット）71aが設けられ
ている。

第１流入配管70及び第２流入配管71の他端側は、温水
配管34の一部をなす接続配管部34aに接続されている。
尚、定流量弁70aを有する第１流入配管70を介して断熱
タンク60内と接続配管部34aが連通し、サーモスタット7
1aが開弁することによって、第２流入配管71を介して断
熱タンク60の貯留部63と接続配管部34aが連通する。

接続配管34aには、接続配管34aに流入するエンジン冷
却水の温度が第２の所定の温度（45℃程度）に達すると
開弁する第２開閉弁（サーモスタット）37が設けられて
いる。サーモスタット37が開弁すると、上流側の温水配
管34bと下流側の温水配管34cとが接続配管部34aを介し
て連通する。また、サーモスタット37は開弁することに
よって、第１流入配管70の接続部70bを閉塞する。その
ため、第１流入配管70と接続配管部34aとの連通は確実
に遮断され、貯溜部63と温水配管34bとの連通が遮断さ
れる。

また、貯溜部63の下方部には入口パイプ64よりエンジ
ン冷却水が勢いよく流入することによって発生する対流
を防止するため、対流防止壁65が形成されている。ま
た、内壁62の底面部62bからほぼ垂直上方に断熱パイプ6
5が形成されており、この内部に出口パイプ（流出配
管）66が設けられている。断熱パイプ65と出口パイプ66
との間のまた真空に保たれている。出口パイプ66の貯溜
部63内への開口端66a（一端側）は貯溜部63に溜まった
エンジン冷却水のうち、比較的高温のエンジン冷却水を
ヒータコアに導くため、貯溜部63の上表63aに開口して
いる。

出口パイプ66の他端側は、接続配管34aに設けられた
サーモスタット37よりも下流側に位置する温水配管34c
に接続されている。

次に、上記構成による一実施例の作動について説明す
る。

エンジン10の始動によりウォータポンプ20が駆動され
る。そして、ウォータバルブ36が開弁している暖房装置
の作動時、エンジン10より温水配管30側だけでなく温水
配管34側にエンジン冷却水が流れる。この時、エンジン
冷却水の温度は比較的低い（冬期であれば０℃程度）た
め、サーモスタット71a及びサーモスタット37は閉じて
いる。そのため、エンジン冷却水は温水配管34b、接続
配管34aを通り、第１流入配管70に流入する。この時、
第１流入配管70に流入する。この時、第１流入配管70に
流入したエンジン冷却水は定流量70aによって所定流量
流れる。そして、エンジン冷却水は入口パイプ64を通
り、対流防止壁62aによって流れの勢いが低減され、貯
溜部63の底部に流入する（1.5l/min）。

貯溜部63にはあらかじめ約4lの比較的高温（80℃程度）
のエンジン冷却水が溜まっているため、入口パイプ64よ
り新たにエンジン冷却水が流入することによって、エン
ジン冷却水の比重差により高温のエンジン冷却水が、貯
溜部63の上方部65aに開口している出口パイプ66の開口
端66aより出口パイプ66内に流入する。出口パイプ66内
に流入したエンジン冷却水は温水配管34cを通り、ヒー
タコア50内に流入する。

従って、エンジン始動直後のエンジン冷却水の温度が
低い時であっても、ただちに車室内の暖房を行うことが
できる。

そして、ヒータコア50内に流入し、空気と熱交換され
た冷却水は温水配管35を通り、エンジン10側に導かれ
る。

その後、エンジン冷却水がエンジン10によって加熱さ
れ、エンジン冷却水の温度が45℃に達するとサーモスタ
ット37が開くため、エンジン冷却水は温水配管34b、接
続配管部34aを通り温水配管34cに流れる。この時、サー
モスタット37により第１流入配管70の接続部70bが閉塞
する。従って、エンジン冷却水は断熱タンク60の貯溜部
63には流入しなくなり、温水配管34内のみを流れ、ヒー
タコア50内に流入する。

さらに、エンジン冷却水の温度が上昇し、エンジン冷
却水の温度が80℃に達するとサーモスタット71aが開弁
する。そのため、接続配管部34aを介して、温水配管34b
と貯溜部63が連通される。よって、エンジン冷却水の一
部が温水配管34b、接続配管部34a、第２流入配管71、入
口パイプ64を通り、貯溜部63に流入する。よって、貯溜
部63には高温のエンジン冷却水のみ流入する。貯溜部63
に流入したエンジン冷却水は貯溜部63に溜まっているエ
ンジン冷却水を出口パイプ66より接続配管部34aに流入
させる。

また、サーモスタット37が開弁しているため、エンジ
ン冷却水は温水配管34b、接続配管部34aを通り、そのま
ま温水配管34aに流入する。尚、貯溜部63に流入するエ
ンジン冷却水と貯溜部63を迂回するエンジン冷却水の割
合は断熱タンク60とサーモスタット71a及び第２開閉弁3
7との通水抵抗で決定される。貯溜部63の流れは比較的
低温となったエンジン冷却水と高温のエンジン冷却水が
混合しながら入れ代わるため、貯溜部63への流入割合が
充分大きくなるようにサーモスタット71a及びサーモス
タット37の通水抵抗を決定する必要がある。

ここで、車両が下り坂を走行する場合、もしくは車両
の停止時でエンジンがアイドリング状態の場合にはエン
ジン冷却水の温度が一時的に低下する。このような場
合、エンジン冷却水の温度が低下し、80℃より下がると
サーモスタット71aは開弁する。よって、エンジン冷却
水は貯溜部63には流れなくなるため、高温のエンジン冷
却水のみが貯溜部63に貯溜されることになる。

以上により、断熱タンク60の貯溜部63に高温のエンジ
ン冷却水のみを貯溜することができるため、冬場の早朝
等において、エンジン始動直後のエンジン冷却水が冷た
い時、ただちにヒータコアに高温のエンジン冷却水のみ
を流入させることができる。従って、エンジン始動直
後、良好に車室内の暖房を行うことができる。

また、本実施例では、エンジン10が停止時にはウォー
タポンプ20が停止するので定流量弁70aが閉じ、さらに
このとき、冷却水温が80℃以下になると第１開閉弁71a
が閉じる。つまり、第１、第２流入配管70、71から断熱
タンク60を介して出口パイプ66にかけての温水通路途中
に設けられた定流量弁70aおよび第１開閉弁71aが、エン
ジン10が停止中でかつエンジン冷却水温が80℃以下のと
きに閉じる。

従って、エンジン10が停止中に、断熱タンク60内の高
温の冷却水と、温水配管34内の80℃以下の冷却水とが、
第１、第２流入配管70、71および出口パイプ66を介して
対流することによって、断熱タンク60の保温性が損なわ
れる、といった不具合を抑えることができる。

なお、本実施例では、第１流入配管70と第２流入配管
71とで請求項３記載の発明でいう流入配管を構成し、出
口パイプ66にて請求項３記載の流出配管を構成し、定流
量弁70aと第１開閉弁71aとで請求項３記載の発明でいう
弁を構成している。

また、第１、第２開閉弁にサーモスタットを用いるた
め、安価で構造が簡単となるとともに、メンテナンスを
ほとんど行う必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示す図で、第１
図は模式断面図、第２図は模式温水回路図、第３図は従
来の一実施例を示す模式断面図である。 10…エンジン,37…サーモスタット（第２開閉弁）,50…
ヒータコア（熱交換器）,60…断熱タンク,63…貯溜部,6
6…出口パイプ（流出配管）,70…第１流入配管,70a…定
流量弁,71…第２流入配管,71a…サーモスタット（第１
開閉弁）。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両走行用エンジンを冷却することによっ
   て加熱されたエンジン冷却水を利用し、エンジン冷却水
   を温水配管により熱交換器内に流入させ、車室内の暖房
   を行う車両用温水式暖房装置において、 外部より断熱され、エンジン冷却水を貯留するための貯
   留部を有する断熱タンクと、 前記エンジン側より前記温水配管内を流れるエンジン冷
   却水を分流させ、前記貯留部にエンジン冷却水を流入さ
   せるように前記温水配管より分岐した第１流入配管と、 この第１流入配管に設けられ、エンジン冷却水の圧力に
   より前記エンジン側からのエンジン冷却水を所定量の割
   合で前記第１流入配管より前記貯留部に流入させる定流
   量弁と、 前記第１流入配管と並列に配設され、前記エンジン側よ
   り前記温水配管内を流れるエンジン冷却水を分流させ、
   前記貯留部にエンジン冷却水を流入させるように前記温
   水配管より分岐した第２流入配管と、 この第２流入配管に設けられ、エンジン冷却水温が第１
   の所定の温度に達した時、前記第２流入配管の連通を行
   う第１開閉弁と、 一方側が前記貯留部に開口し、他方側が前記第１流入配
   管および前記第２流入配管と前記温水配管との分岐点よ
   りも下流側の位置にて前記温水配管と合岐してこの温水
   配管内に開口し、前記貯留部よりエンジン冷却水を流出
   させて前記温水配管内を流れるエンジン冷却水に合流さ
   せるための流出配管と、 前記分岐点よりも下流側であって、かつ前記流出配管と
   前記温水配管との合岐点より上流側に位置する温水配管
   に設けられ、前記第１の所定の温度よりも低い第２の所
   定の温度に達した時、前記温水配管の連通を行う第２開
   閉弁と を備えたことを特徴とする車両用温水式暖房装置。
2. 【請求項２】前記第２開閉弁は、前記温水配管を連通す
   る時、前記第１流入配管の連通を遮断するように構成さ
   れたことを特徴とする請求項１記載の車両用温水式暖房
   装置。
3. 【請求項３】車両走行用エンジンを冷却することによっ
   て加熱されたエンジン冷却水を利用し、エンジン冷却水
   を温水配管により熱交換器内に流入させ、車室内の暖房
   を行う車両用温水式暖房装置において、 外部より断熱され、エンジン冷却水を貯留するための貯
   留部を有する断熱タンクと、 前記エンジン側より前記温水配管内を流れるエンジン冷
   却水を分流させ、前記貯留部にエンジン冷却水を流入さ
   せるように前記温水配管より分岐した第１流入配管と、 一方側が前記貯留部に開口し、他方側が前記流入配管と
   前記温水配管との分岐点よりも下流側の位置にて前記温
   水配管と合岐してこの温水配管内に開口し、前記貯留部
   よりエンジン冷却水を流出させて前記温水配管内を流れ
   るエンジン冷却水に合流させるための流出配管と を備えた車両用温水式暖房装置において、 前記流入配管から前記断熱タンクを介して前記流出配管
   にかけての温水通路途中に、この温水通路を開閉する弁
   を設け、 この弁を、前記エンジンが停止中でかつエンジン冷却水
   温が所定温度以下のときに閉じるように構成したことを
   特徴とする車両用温水式暖房装置。