JP3478140B2 - 暖房装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は暖房装置に関し、特
にエンジンの停止後もエンジン冷却後の熱水を熱源とし
て暖房運転の継続が可能な車両用の暖房装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハイブリッド式車両、たとえば走行用の
駆動源としてエンジンと電動モータとを併用、あるいは
状況に応じて切り替えるハイブリッド式の自動車（以
下、本明細書中ではこれを「ＨＥＶ」と称する）が知ら
れている。このＨＥＶに装備される暖房装置の暖房用熱
源として、通常のエンジン駆動車と同様にエンジン冷却
後の冷却水（熱水）を空調ダクト内に配設されるヒータ
ーコアに導いて熱交換を行うものがある。エンジンが作
動しているときには、エンジンを駆動源とするウォータ
ポンプ（以下、本明細書中ではこれを「エンジン駆動ウ
ォータポンプ」と称する）が作動しており、エンジン冷
却後の熱水はエンジン駆動ウォータポンプによりヒータ
ーコアおよびラジエータに圧送される。

【０００３】ＨＥＶの走行用駆動源がエンジンから電動
モータに切り替えられるのにともない、エンジンは停止
するのでエンジン駆動ウォータポンプはその駆動力を失
う。しかし、エンジン停止後もエンジン内および冷却水
には余熱が残っており、この冷却水を電動ウォータポン
プによってエンジンとヒーターコアとの間で循環させる
ことにより、冷却水が冷えて暖房に適さなくなるまでの
間、暖房運転の継続が可能となる。

【０００４】ところで、上述したＨＥＶのエンジンの冷
却系統には、ボトムバイパスあるいはバイパスホースと
呼ばれる冷却水用のバイパス管路とサーモスタットとが
装備され、以下のように作用する。すなわち、冷却水を
ラジエータで冷却する必要のないほどにエンジンが冷え
ている場合でも、エンジン駆動ウォータポンプはエンジ
ンにより駆動されているため、冷却水は圧送され続け
る。このとき、サーモスタットの作用によって冷却水は
ラジエータに圧送されずにバイパス管路を介してエンジ
ンのウォータジャケットに環流されるため、冷却水から
の放熱が最小限に食い止められ、速やかにエンジンの暖
機を行うことができる。また、降坂路が長く続いてエン
ジンブレーキを多用する場合などのように、冷却水がエ
ンジンから受け取る熱量がラジエータで放出される熱量
を下回る状況が長く続いて冷却水温が所定温度以下に低
下した場合にもサーモスタットが作動する。これにより
冷却水路は、冷却水をエンジンとラジエータとの間で循
環させる水路からバイパス管路とウォータジャケットと
の間で循環させる水路に切り替わり、エンジンの過冷が
防止される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したＨＥＶで暖房
装置が運転しているときに、走行用駆動源がエンジンか
ら電動モータに切り替わった場合、上述したように暖房
運転は継続されるが、以下で説明するように冷却水の熱
利用効率は十分ではなく、暖房運転継続可能時間が短く
なったり、あるいは十分な暖房が行えない場合があっ
た。

【０００６】本来、エンジン内および冷却水の余熱を暖
房用の熱源として効率良く用いるためには、エンジンの
ウォータジャケットとヒーターコアとの間のみで冷却水
を循環させることが必要である。しかし、上述したＨＥ
Ｖの暖房装置では、電動ウォータポンプが作動を開始し
たときにヒーターコアで熱交換されて冷えた冷却水の一
部がウォータジャケット内に環流することなく、上述し
たバイパス管路を経て再度ヒーターコアに流入してい
た。このため、余熱の利用効率は３０％程度にとどまる
場合があった。

【０００７】また、エンジンには冷却水温を検知するた
めの水温センサが取り付けられており、この水温センサ
で検出された冷却水温に基づいてヒーターコアを通過す
る空気の量が制御され、これにより空調されて車室内に
吹き出す空気の温度（以下、本明細書中ではこれを「吹
出温度」と称する）が調節される。このとき、上述した
ように冷却水の一部がバイパス管路を経て再度ヒーター
コアに流入するため、水温センサで検出される水温に比
べてヒーターコア内を流動する冷却水の水温は低くな
り、吹出温度の調節がうまく行われずに乗員の快適性が
低下する場合があった。

【０００８】本発明の目的は、ヒーターコアで熱交換さ
れて冷えた冷却水の一部がウォータジャケットに環流す
ることなく再度ヒーターコアに流入するのを抑制し、こ
れによりエンジン停止後の運転継続可能時間が永くて吹
出温度の制御精度に優れた暖房装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図１
に対応付けて本発明を説明する。 （１） 請求項１に記載の発明は、エンジン１０冷却後
の冷却水を熱源とするヒーターコア１６と；エンジン１
０を駆動源とし、冷却水をエンジン１０とヒーターコア
１６およびラジエータ１８との間で循環させるためのエ
ンジン駆動ウォータポンプ１２と；冷却水の水温が所定
温度よりも低い場合に冷却水がラジエータ１８内を通ら
ないようにバイパスさせるバイパス流路２４と；エンジ
ン１０の停止時に、電動モータを駆動源として冷却水を
エンジン１０とヒーターコア１６との間で循環させるた
めの電動ウォータポンプ１４と；冷却水の水温が所定温
度よりも低い場合に冷却水がラジエータ１８をバイパス
する流れを許容するとともに、電動ウォータポンプ１４
により、冷却水がエンジン１０とヒーターコア１６との
間を循環する際に、ヒーターコア１６の流出口１６ｏｕ
ｔより流出した冷却水がバイパス流路２４を経てヒータ
ーコア１６の流入口１６ｉｎに流入するのを抑止するよ
うにバイパス流路２４に設けられた逆止弁２２とを有す
ることにより上述した目的を達成する。 （２） 一実施の形態を示す図２に対応付けて説明する
と、請求項２に記載の発明は、冷却水の温度の高低に応
じて冷却水の流路を切り替える流路切換装置２７が逆止
弁２３とともに一体化して設けられるものである。

【００１０】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が実施の形態に限定されるものではない。

【００１１】

【発明の効果】（１） 請求項１に記載の発明によれ
ば、冷却水が電動ウォータポンプによりエンジンとヒー
ターコアとの間を循環する際に、ヒーターコアの流出口
より流出した冷却水がエンジン内に設けられる冷却水路
を通過することなくバイパス流路を経てヒーターコアの
流入口に流入するのを逆止弁で抑止するようにしたの
で、エンジン停止後の暖房運転を効率よく行うことがで
きる。すなわち、エンジンの停止後も継続して行われる
暖房運転に際してヒーターコアで熱交換された冷えた冷
却水は必ずエンジン内に設けられる冷却水路を通過する
ので、エンジンおよびエンジン内の冷却水が有する余熱
を効率よく利用して暖房を行うことができる。また、エ
ンジンが作動していて、かつ冷却水がラジエータで放熱
されているような状況において冷却水の分流比の比較的
小さいバイパス流路に逆止弁を設けることにより、エン
ジンとラジエータとの間における冷却水の循環を妨げる
ことがない。つまり、もともと流量の少ないバイパス流
路に逆止弁を設けることにより、逆止弁による通水抵抗
の増加が冷却水の上述した循環を妨げることがない。こ
のため、エンジン作動時には冷却水をラジエータで効率
よく冷却することができる一方、エンジン停止時にはエ
ンジンおよび冷却水が有する余熱を効率良く利用して暖
房を行うことができる。 （２） 請求項２に記載の発明によれば、逆止弁が流路
切換装置とともに一体化して設けられることにより、ヒ
ータ水路組立の際の工数低減が可能となるとともにメイ
ンテナンスも容易になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】−第１の実施の形態− 図１を参照して本発明の実施の形態に係る暖房装置につ
いて説明する。図１（ａ）は、エンジンの冷却系統およ
びヒーターコアのエンジンへの接続状態を概略的に説明
する図である。

【００１３】ラジエータ１８のインレットホース１８ｉ
ｎはエンジン１０の冷却水出口１０ｅに接続される一
方、アウトレットホース１８ｏｕｔはサーモスタットハ
ウジング２０のポート２０ａに接続される。

【００１４】ヒーターコア１６のインレットホース１６
ｉｎはエンジン１０の冷却水出口１０ｅに接続される一
方、アウトレットホース１６ｏｕｔはエンジン１０の冷
却水入口１０ｓに接続される。アウトレットホース１６
には、不図示の空調制御部によりその作動が制御される
電動ウォータポンプ１４が介装される。

【００１５】サーモスタットハウジング２０のポート２
０ｂとエンジン１０の冷却水出口１０ｅとは、間に逆止
弁２２が介装されるボトムバイパス２４により接続され
る一方、ポート２０ｃとエンジン１０の冷却水入口１０
ｓとは管路２８により接続される。サーモスタットハウ
ジング２０には、冷却水の水温に応じてその開弁状態が
自動的に切り替えられるサーモスタット２６が内装され
る。

【００１６】エンジン１０には、冷却水入口１０ｓから
吸い込んだ冷却水をシリンダブロック１０ｂ内のウォー
タジャケットからシリンダヘッド１０ａ内のウォータジ
ャケットへ導き、そして冷却水出口１０ｅより吐出する
ためのエンジン駆動ウォータポンプ１２が接続される。
エンジン１０にはまた、水温センサ１０ｃが取り付けら
れ、水温センサ１０ｃで検出された水温に関する情報は
不図示の空調制御部に出力される。なお、この水温セン
サ１０ｃはサーモスタットハウジング２０に取り付けら
れるものであってもよい。

【００１７】− エンジン作動時の冷却水の流れ − 図１（ｂ）および図１（ｃ）を参照し、冷却水温の変化
にともなってサーモスタット２６の開弁状態がどのよう
に変化するか、そしてサーモスタット２６の開弁状態の
変化に応じて冷却水の循環経路がどのように変化するか
について説明する。なお、本実施の形態ではサーモスタ
ット２６の作動点（サーモスタット作動温度）を８０゜
Ｃとして以下の説明を行うが、この作動点を８０゜Ｃ以
外に設定するものであってもよい。

【００１８】冷却水温が８０゜Ｃを下回る場合、サーモ
スタット２６は図１（ｂ）に示されるように閉弁状態と
なる。この状態でエンジンが作動すると、エンジン駆動
ウォータポンプ１２が作動して冷却水は冷却水出口10ｅ
より吐出される。このとき、サーモスタット２６が上述
のように閉弁状態にあるため、冷却水はラジエータ１８
のインレットホース１８ｉｎには流入せず、ボトムバイ
パス２４およびヒーターコア１６のインレットホース１
６ｉｎへ分流する。ボトムバイパス２４に分流した冷却
水は逆止弁２２、サーモスタットハウジング２０、管路
２８を経て冷却水入口１０ｓに環流する一方、インレッ
トホース１６ｉｎに分流した冷却水はヒーターコア１
６、作動停止中の電動ウォータポンプ１４を経て冷却水
入口１０ｓに環流する。

【００１９】すなわち、暖機運転中等でエンジン１０が
まだ冷えており、冷却水温が十分な温度に達していない
場合には冷却水がラジエータ１８内を流動するのを抑制
して冷却水温の速やかな上昇を図る。また、冷却水温が
８０゜Ｃを上回っている状況で車両が走行しているとき
に連続する降坂路にさしかかってエンジンブレーキを多
用するような場合、冷却水温が低下して８０゜Ｃを下回
る状態になる場合がある。このような場合にもサーモス
タット２６は閉弁し、冷却水がラジエータ１８内を流動
するのを抑制してエンジン１０の過冷を抑制する。

【００２０】冷却水温が８０゜Ｃを上回る場合、サーモ
スタット２６は図１（ｃ）に示されるように開弁状態と
なる。この状態でエンジン１０が作動しているときには
エンジン作動のウォータポンプ１２が作動して冷却水は
冷却水出口１０ｅより吐出される。このときサーモスタ
ット２６が上述のように開弁状態にあるため、冷却水は
ラジエータ１８のインレットホース１８ｉｎと、ボトム
バイパス２４と、ヒーターコア１６のインレットホース
１６ｉｎとに分流する。冷却水出口１０ｅより吐出され
る冷却水は、上述したそれぞれの流路の入口から出口ま
での間で生じる損失水頭の違いにより、その大半がラジ
エータ１８およびヒーターコア１６に分流し、ボトムバ
イパス２４を通る冷却水の量はさほど多くはない。した
がって、エンジン１０冷却後の冷却水はラジエータ１８
およびヒーターコア１６で効率良く冷却される。なお、
損失水頭の大きさは、一般的にボトムバイパス＞ラジエ
ータ＞ヒーターコア＞エンジンとなり、ウォータポンプ
等のポンプ類を除けば、ボトムバイパスでの損失水頭が
最も大きい。

【００２１】− エンジン停止中かつ暖房運転中の冷却
水の流れ − 以上で説明したのは通常の内燃機関車両で暖房運転を行
うのと同じ状態の冷却水の流れであったが、ここではエ
ンジン１０が停止している状態で暖房運転が行われてい
るときの冷却水の流れについて図１（ｄ）を参照して説
明する。

【００２２】図１（ｄ）は、エンジン１０が停止するの
にともなってエンジン駆動ウォータポンプ１２が停止
し、かつ電動ウォータポンプ１４が起動したときの冷却
水の流れを説明する図である。なお、図１（ｄ）におい
て、サーモスタット２６は閉弁状態にあるが、これは以
下の理由による。すなわち、エンジン１０の作動停止直
前の状態で冷却水温が８０゜Ｃを上回っていていても、
エンジン１０の作動停止後はラジエータ１８の放熱作用
によりラジエータ１８を経てアウトレットホース１８ｏ
ｕｔより流出する冷却水の温度は速やかに８０゜Ｃを下
回ってサーモスタット２６は上述したように閉弁状態と
なる。したがって、ここではサーモスタット２６が閉弁
状態にあるときの冷却水の流れについてのみ説明する。

【００２３】電動ウォータポンプ１４の起動にともな
い、冷却水はヒーターコア１６より冷却水入口１０ｓに
向けて図１（ｄ）の破線Ｐ３で示される向きに圧送され
る。このとき、管路２８の内圧が高まるので図１（ｄ）
の破線Ｑで示される向きに冷却水が流動しようとする
が、逆止弁２２の作用により破線Ｑで示される向きに沿
う水流は阻止される。また、サーモスタット２６は閉弁
状態にあるので管路２８内の冷却水がラジエータ１８の
アウトレットホース１８ｏｕｔを通ってラジエータ１８
に逆流することもない。

【００２４】冷却水入口１０ｓに冷却水が流入するのに
ともない、シリンダブロック１０ｂおよびシリンダヘッ
ド１０ａのウォータジャケット内の冷却水（熱水）が冷
却水出口１０ｅより流出し、ヒーターコア１６のインレ
ットホース１６ｉｎを経てヒーターコア１６内に流入す
る。このとき、サーモスタット２６は上述のとおり閉弁
状態にあるので、冷却水出口１０ｅから流出した冷却水
がラジエータ１８に流入することはない。また、管路２
８内の水圧とボトムバイパス２４内の水圧との関係によ
り、冷却水出口１０ｅから流出した冷却水がボトムバイ
パス２４を通ってサーモスタットハウジング２０のポー
ト２０ｂに向けて流動することもない。

【００２５】以上の実施の形態の説明では、逆止弁２２
をボトムバイパス２４に介装する例について説明した
が、管路２８、すなわちサーモスタットハウジング２０
のポート２０ｃと冷却水入口１０ｓとの間の管路に介装
するものであってもよい。

【００２６】以上のように、第１の実施の形態に係る暖
房装置によれば、エンジン１０の停止後も継続して行わ
れる暖房運転に際してヒーターコア１６で熱交換されて
冷えた冷却水は必ずエンジン１０内のウォータジャケッ
トを通ってヒーターコア１６に環流する。このため、エ
ンジン１０のウォータジャケット内とヒーターコア１６
との間を循環する冷却水の水温はほぼ均一となるのでエ
ンジン１０そのものの余熱およびエンジン１０のウォー
タジャケット内にある冷却水の余熱を効率良く利用する
ことができる。したがってエンジン停止後の暖房可能時
間を最大限に延ばすことができる。

【００２７】また、上述のように冷却水が流動すること
により、ヒーターコア１６内を流動する冷却水の水温が
水温センサ１０ｃで検出される水温とほぼ等しくなるこ
とにより、乗員の快適性を維持することができる。すな
わち、空調制御部は水温センサ１０ｃから入力した冷却
水温情報に基づいてヒーターコア１６内を流動する冷却
水の温度を正確に検出することができ、これに基づいて
不図示の空調ダクト内に送風する空気の流量を調節して
吹出温度を精度良く維持できる。

【００２８】以上で説明した暖房装置は、ＨＥＶは無論
のこと、信号待ち等で車両が一時停止しているときにエ
ンジンを停止させる、いわゆるアイドルストップ車に搭
載することも可能である。

【００２９】−第２の実施の形態− 第１の実施の形態に係る暖房装置では、図１に示される
ボトムバイパス２４あるいは管路２８に逆止弁２２を介
装する例について説明したが、第２の実施の形態に係る
暖房装置では逆止弁をサーモスタットとともに一体化し
てサーモスタットハウジングに納める例について説明す
る。なお、第２の実施の形態に係る暖房装置を説明する
図２において図１と同様の部分には同じ符号を付してそ
の説明を省略し、第１の実施の形態に係る暖房装置との
差異を中心に説明する。

【００３０】エンジンの冷却系統およびヒーターコアの
エンジンへの接続状態を概略的に説明する図２（ａ）に
おいて、サーモスタットハウジング２１の内部には冷却
水温の高低に応じて開閉する開閉弁とともに逆止弁２３
が一体に形成されるサーモスタット２７が内蔵される。
ボトムバイパス２５および管路２９は、後述するように
サーモスタットハウジング２１の中に形成される。この
ため、本実施の形態に係る暖房装置ではこれらボトムバ
イパス２５および管路２９を形成する管そのものは有し
ていないが、説明の便宜上、図２および以下の説明中で
はあたかもこれらの管路があるかのように説明をする。

【００３１】サーモスタットハウジング２１は６つのポ
ート２１ａ〜２１ｆを有する。ポート２１ａ、２１ｂに
はラジエータ１８のアウトレットホース１８ｏｕｔ、イ
ンレットホース１８ｉｎが、ポート２１ｄ、２１ｅには
エンジン１０の冷却水出口、冷却水入口が、そしてポー
ト２１ｃ、２１ｆにはヒーターコア１６のインレットホ
ース１６ｉｎ、アウトレットホース１６ｏｕｔがそれぞ
れ接続される。サーモスタットハウジング２１は、後述
するようにホース等を用いずにエンジン１０へ直接固設
され、ポート２１ｄがエンジン１０の冷却水出口と、そ
してポート２１ｅがエンジン１０の冷却水入口と連通し
ている。

【００３２】上述した６つのポート２１ａ〜２１ｆのう
ち、ポート２１ｂと２１ｃと２１ｄとが、そしてポート
２１ｅと２１ｆとがサーモスタットハウジング２１の内
部でそれぞれ連通している。ポート２１ｂ、２１ｃおよ
び２１ｄとサーモスタット２７の開口２７ａとはボトム
バイパス２５で連通している一方、ポート２１ｅおよび
２１ｆとサーモスタット２７の開口２７ｂとは管路２９
で連通している。

【００３３】− エンジン作動時の冷却水の流れ − 図２（ｂ）および図２（ｃ）を参照し、冷却水温の変化
にともなってサーモスタット２７の開弁状態がどのよう
に変化するか、そしてサーモスタット２７の開弁状態の
変化に応じて冷却水の循環経路がどのように変化するか
について説明する。なお、本実施の形態の説明において
もサーモスタット２７の作動点（サーモスタット作動温
度）を第１の実施の形態と同様に８０゜Ｃとして以下の
説明を行うが、この作動点を８０゜Ｃ以外に設定するも
のであってもよい。

【００３４】冷却水温が８０゜Ｃを下回る場合、サーモ
スタット２７は図２（ｂ）に示されるように閉弁状態と
なる。この状態でエンジンが作動すると、エンジン駆動
ウォータポンプ１２が作動してエンジン１０のウォータ
ジャケット内の冷却水はポート２１ｄに流入する。この
とき、サーモスタット２７が上述のように閉弁状態にあ
るため、冷却水はラジエータ１８のインレットホース１
８ｉｎには流入せず、ボトムバイパス２５およびヒータ
ーコア１６のインレットホース１６ｉｎへ分流する。ボ
トムバイパス２５に分流した冷却水は、逆止弁２３、管
路２９を経てポート２１ｅに環流する一方、ヒーターコ
ア１６のインレットホース１６ｉｎに分流した冷却水は
ヒーターコア１６、作動停止中の電動ウォータポンプ１
４、ポート２１ｆ、ポート２１ｅを経てエンジン１０の
ウォータジャケット内に環流する。

【００３５】すなわち、暖機運転中等で、冷却水温が十
分な温度に達していない場合には冷却水がラジエータ１
８内を流動するのを抑制して冷却水温の速やかな上昇を
図る。また、冷却水温が８０゜Ｃを上回っている状況で
車両が走行しているときにエンジンブレーキを多用し、
冷却水温が低下して８０゜Ｃを下回るような場合にもサ
ーモスタット２７は上述した状態となってエンジン１０
の過冷を抑制する。

【００３６】冷却水温が８０゜Ｃを上回る場合、サーモ
スタット２７は図２（ｃ）に示されるように開弁状態と
なる。この状態でエンジン１０が作動しているときには
エンジン作動のウォータポンプ１２が作動してエンジン
１０のウォータジャケット内の冷却水はサーモスタット
ハウジング２１のポート２１ｄに流入する。このとき、
サーモスタット２７が上述のように開弁状態にあるた
め、冷却水はラジエータ１８のインレットホース１８ｉ
ｎと、ボトムバイパス２５と、ヒーターコア１６のイン
レットホース１６ｉｎとに分流する。ポート２１ｄに流
入する冷却水は、上述したそれぞれの流路の入口から出
口までの間で生じる損失水頭の違いにより、その大半が
ラジエータ１８およびヒーターコア１６に分流し、ボト
ムバイパス２５を通る冷却水の量はさほど多くはない。
したがって、エンジン１０冷却後の冷却水はラジエータ
１８およびヒーターコア１６で効率良く放熱される。

【００３７】− エンジン停止中かつ暖房運転中の冷却
水の流れ − 以上で説明したのは通常の内燃機関車両で暖房運転を行
うのと同じ状態の冷却水の流れであったが、ここではエ
ンジン１０が停止している状態で暖房運転が行われてい
るときの冷却水の流れについて図２（ｄ）を参照して説
明する。

【００３８】図２（ｄ）は、エンジン１０が停止するの
にともなってエンジン駆動ウォータポンプ１２が停止
し、かつ電動ウォータポンプ１４が起動したときの冷却
水の流れを説明する図である。なお、図２（ｄ）におい
て、サーモスタット２７は閉弁状態にあるが、これは以
下の理由による。すなわち、エンジン１０の作動停止直
前の状態で冷却水温が８０゜Ｃを上回っていていても、
エンジン１０の作動停止後はラジエータ１８の放熱作用
により冷却水温は速やかに８０゜Ｃを下回ってサーモス
タット２７は上述したように閉弁状態となる。したがっ
て、ここでは第１の実施の形態の説明と同様にサーモス
タット２７が閉弁状態にあるときの冷却水の流れについ
てのみ説明する。

【００３９】電動ウォータポンプ１４の作動開始にとも
ない、冷却水はヒーターコア１６よりポート２１ｆに向
けて図２（ｄ）の破線Ｐ３で示される向きに圧送され
る。このとき、管路２９の内圧が高まるので図１（ｄ）
の破線Ｑで示される向きに冷却水は流動しようとする
が、逆止弁２３の作用により破線Ｑで示される向きに沿
う水流は阻止される。また、サーモスタット２７は閉弁
状態にあるので管路２９内の冷却水がラジエータ１８の
アウトレットホース１８ｏｕｔを通ってラジエータ１８
に逆流することもない。

【００４０】ポート２１ｆに流入した冷却水がポート２
１ｅを経てエンジン１０の冷却水入口に流入するのにと
もない、シリンダブロック１０ｂおよびシリンダヘッド
１０ａのウォータジャケット内の冷却水（熱水）がエン
ジン１０の冷却水出口よりポート２１ｄに流入する。こ
のとき、サーモスタット２７は上述のとおり閉弁状態に
あるので、ポート２１ｄに流入した冷却水がラジエータ
１８に流入することはない。また、管路２９内の水圧と
ボトムバイパス２５内の水圧との関係により、ポート２
１ｄに流入した冷却水がボトムバイパス２５、逆止弁２
３、そして管路２９を通ってポート２１ｅに向けて流動
することもない。したがって、ポート２１ｄよりサーモ
スタットハウジング２１に流入した冷却水はポート２１
ｃよりヒーターコア１６のインレットホース１６ｉｎへ
流入する。つまり、電動ウォータポンプ１４により圧送
される冷却水はエンジン１０内のウォータジャケットと
ヒーターコア１６との間を循環する。

【００４１】− サーモスタットハウジングの具体的構
成 − 図３〜図５を参照して上述したサーモスタットハウジン
グ２１の具体例を説明する。図３は、サーモスタットハ
ウジング２１の外観を示す上面図であり、４箇所に設け
られた貫通孔２１ｇを介してエンジン１０（図２）に固
設される。

【００４２】図３の断面IV−IVを示す図４においてサー
モスタットハウジング２１に設けられる６つのポート２
１ａ〜２１ｆには、すでに図２を参照して説明したよう
にラジエータ１８のインレットホース１８ｉｎおよびア
ウトレットホース１８ｏｕｔ、ヒーターコア１６のイン
レットホース１６ｉｎおよびアウトレットホース１６ｏ
ｕｔ、そしてエンジン１０の冷却水流入口および冷却水
流出口がそれぞれ接続される。このうち、エンジン１０
の冷却水出口とポート２１ｄ、そして冷却水入口とポー
ト２１ｅとはサーモスタットハウジング２１をエンジン
１０に固設することで直接連通するように構成されるの
で、特に管路を必要としない。

【００４３】サーモスタットハウジング２１の内部空間
は隔壁２１ｈにより二つの空間２１ｊと２１ｋとに分割
される。空間２１ｊとポート２１ｃとは孔２１ｉにより
連通している。

【００４４】サーモスタットハウジング２１の内部には
開閉弁２７ｖと逆止弁２３とが一体に構成されるサーモ
スタット２７が配設される。サーモスタット２７の開口
２７ｃはポート２１ａと、開口２７ａは隔壁２１ｈに穿
設される開口２１ｎを介して空間２１ｊと、そして開口
２７ｂは隔壁２１ｈに穿設される開口２１ｍを介して空
間２１ｋとそれぞれ連通している。

【００４５】サーモスタット２７の開閉弁２７ｖは冷却
水温が８０゜Ｃを上回る場合に開弁状態となり、それ以
外の場合には閉弁状態となる。図４において開閉弁２７
ｖは閉弁状にある。

【００４６】逆止弁２３を構成する弁２３ａはバネ２３
ｂにより図４の下方に向かって比較的小さい力で付勢さ
れている。このため、逆止弁２３内を図４の下方に向か
う冷却水の流れは阻止される一方、開口２７ａの側より
図４の上方に向かう方向に冷却水は流動可能である。な
お、図４に示されるサーモスタットハウジング２１の内
部構造において、逆止弁２３が配設される空間が図２に
示すボトムバイパス２５に、そして図４の開口２７ｂか
ら空間２１ｋに至る部分が図２の管路２８に対応する。

【００４７】以下、エンジン駆動ウォータポンプ１２お
よび電動ウォータポンプ１４の作動状態が切り替わる様
子と、冷却水温の高低に応じてサーモスタットハウジン
グ２１内の流路が切り替わる様子とを示す図５を参照し
てサーモスタットハウジング２１内における冷却水の流
れを説明する。

【００４８】− エンジン作動時の冷却水の流れ − 本実施の形態に係る暖房装置における冷却水の流れにつ
いては図２を参照してすでに説明したので、ここではサ
ーモスタットハウジング２１内の流路切り替わり状態を
中心に説明する。図５（ａ）〜図５（ｃ）における矢印
は、冷却水の流動方向を示している。

【００４９】図５（ａ）は、エンジン１０が作動中で冷
却水温が８０゜Ｃを下回る場合の状態を示している。開
閉弁２７ｖは閉弁状態にあるため、エンジン１０の冷却
水出口よりポート２１ｄに流入した冷却水の一部は孔２
１ｉ、ポート２１ｃ、インレットホース１６ｉｎ、ヒー
ターコア１６、アウトレットホース１６ｏｕｔ、ポート
２１ｆ、ポート２１ｅを経てエンジン１０の冷却水入口
に流入する。エンジン１０の冷却水出口よりポート２１
ｄに流入した冷却水の他の一部は開口２７ａ、逆止弁２
３、開口２７ｂ、開口２１ｍ、ポート２１ｅを経てエン
ジン１０の冷却水入口に流入する。

【００５０】冷却水温が８０゜Ｃを上回る場合、図５
（ｂ）に示されるように開閉弁２７ｖが開弁状態とな
り、エンジン１０の冷却水出口よりポート２１ｄに流入
した冷却水の一部はポート２１ｂ、インレットホース１
８ｉｎ、ラジエータ１８、アウトレットホース１８ｏｕ
ｔ、ポート２１ａ、サーモスタット２７、開口２７ｂ、
開口２１ｍ、そしてポート２１ｅを経てエンジン１０の
冷却水入口に流入する。エンジン１０の冷却水出口より
ポート２１ｄに流入した冷却水の他の一部は孔２１ｉ、
ポート２１ｃ、インレットホース１６ｉｎ、ヒーターコ
ア１６、アウトレットホース１６ｏｕｔ、ポート２１
ｆ、ポート２１ｅを経てエンジン１０の冷却水入口に流
入する。なお、図４（ｂ）では図示はしていないが、エ
ンジン１０の冷却水出口よりポート２１ｄに流入した冷
却水のうちの少量が、上述した流路以外に逆止弁２３内
を図４（ｂ）の上方向に流れて開口２７ｂ、開口２１
ｍ、ポート２１ｅを経てエンジン１０の冷却水入口に流
入する。

【００５１】− エンジン停止中かつ暖房運転中の冷却
水の流れ − 図５（ｃ）は、エンジン１０が停止するのにともなって
エンジン駆動ウォータポンプ１２が停止し、かつ電動ウ
ォータポンプ１４が起動したときの冷却水の流れを説明
する図である。なお、図５（ｃ）も図２（ｄ）と同様
に、サーモスタット２７の開閉弁２７ｖが閉弁状態にあ
る場合を示している。

【００５２】ヒーターコア１６で熱交換され、比較的低
温状態にある冷却水は電動ウォータポンプ１４により圧
送されてアウトレットホース１６ｏｕｔよりポート２１
ｆに流入し、ポート２１ｅを経てエンジン１０の冷却水
入口に流入する。このとき、開口２１ｍ、開口２７ｂ、
逆止弁２３を経て開口２７ａに向かおうとする水流は逆
止弁２３により阻止される。以上のように冷却水がポー
ト２１ｅを経てエンジン１０のウォータジャケット内に
流入するのにともない、エンジン１０のウォータジャケ
ット内の熱水が押し出されてポート２１ｄ、孔２１ｉ、
ポート２１ｃ、インレットホース１６ｉｎを経てヒータ
ーコア１６に流れ込む。

【００５３】以上の第２の実施の形態において、逆止弁
２３は図２に示されるようにボトムバイパス２５に介装
する例について説明したが、図２（ｅ）に示されるよう
に管路２９に介装するものであってもよい。この場合、
図３においては逆止弁２３を除去し、別の逆止弁をサー
モスタット２７の開口２７ｂの位置に設ければよい。そ
して、サーモスタット２７から空間２１ｋに向かって冷
却水が流れるのを可能とし、この逆の向きの流れを阻止
するように逆止弁を構成すればよい。

【００５４】以上に説明したように、第２の実施の形態
に係る暖房装置によっても、エンジン１０の停止後に継
続して行われる暖房運転に際して、ヒーターコア１６で
熱交換されて冷えた冷却水はすべてエンジン１０内のウ
ォータジャケットを通ってヒーターコア１６に環流す
る。このため、エンジン１０内のウォータジャケットと
ヒーターコア１６との間を循環する冷却水の水温はほぼ
均一となるので、エンジン１０そのものの余熱およびエ
ンジン１０のウォータジャケット内にある冷却水の余熱
を効率良く利用することができる。したがってエンジン
停止後の暖房可能時間を最大限に延ばすことができる。

【００５５】また、上述のように冷却水が流動するた
め、ヒーターコア１６内を流動する冷却水の水温が水温
センサ１０ｃで検出される水温とほぼ等しくなることに
より、乗員の快適性を維持することができるのも第１の
実施の形態に係る暖房装置と同様である。なお、本実施
の形態においても水温センサ１０ｃはエンジン１０に取
り付けられているが、サーモスタットハウジング２１に
取り付けられるものであってもよい。

【００５６】さらに、第２の実施の形態に係る暖房装置
において、逆止弁２３はサーモスタット２７とともに一
体構造をなし、サーモスタットハウジング２１内に配設
されるのでサーモスタットハウジング２１を大型化する
ことなく逆止弁２３を組み込むことが可能である。ま
た、逆止弁２３はサーモスタット２７とともに一体化さ
れていることにより、サーモスタットハウジング２１の
組立工数を低減することができ、同時にメインテナンス
も容易となる。

【００５７】なお、サーモスタット２７と逆止弁２３と
は一体構造としなくても両者をサーモスタットハウジン
グ２１、すなわち一つの収納容器内に収納するものであ
ってもよい。この場合、逆止弁２３のために専用の収納
容器を設ける必要がないので部品製造や組立に際しての
工数低減に有効である。

【００５８】第２の実施の形態に係る暖房装置も第１の
実施の形態に係る暖房装置と同様、ＨＥＶは無論のこ
と、アイドルストップ車に搭載することも可能である。

【００５９】以上の実施の形態の説明では本発明を暖房
装置に適用する例について説明したが、冷暖房運転が可
能な空調装置に本発明を適用することもできる。

【００６０】 以上の発明の実施の形態と請求項との対
応において、シリンダブロック１０ｂおよびシリンダヘ
ッド１０ａ内に設けられるウォータジャケットがエンジ
ン内に設けられる冷却水路を、サーモスタット２７が流
路切換装置をそれぞれ構成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る暖房装置の構成および
その切り替わり状態を説明する図である。

【図２】第２の実施の形態に係る暖房装置の構成および
その切り替わり状態を説明する図である。

【図３】サーモスタットハウジングの外観図である。

【図４】図３に示すサーモスタットハウジングの断面IV
−IVを示す図である。

【図５】サーモスタットハウジング内の冷却水路が切り
替わる様子を示す図であり、（ａ）はエンジンが作動し
ており、かつ冷却水温が比較的低い場合の、（ｂ）はエ
ンジンが作動しており、かつ冷却水温が比較的高い場合
の、（ｃ）はエンジンが停止しており、かつ電動ウォー
タポンプが作動している場合の冷却水路をそれぞれ示す
図である。

【符号の説明】

１０ エンジン １２ エンジン駆動ウォータポンプ １４ 電動ウォータポンプ １６ ヒーターコア １８ ラジエータ ２０、２１ サーモスタットハウジング ２２、２３ 逆止弁 ２４、２５ ボトムバイパス ２６、２７ サーモスタット

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/00 - 1/34

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン冷却後の冷却水を熱源とするヒ
   ーターコアと、 前記エンジンを駆動源とし、前記冷却水を前記エンジン
   と前記ヒーターコアおよびラジエータとの間で循環させ
   るためのエンジン駆動ウォータポンプと、 前記冷却水の水温が所定温度よりも低い場合に前記冷却
   水が前記ラジエータ内を通らないようにバイパスさせる
   バイパス流路と、 前記エンジンの停止時に、電動モータを駆動源として前
   記冷却水を前記エンジンと前記ヒーターコアとの間で循
   環させるための電動ウォータポンプと、前記冷却水の水温が所定温度よりも低い場合に前記冷却
   水が前記ラジエータをバイパス する流れを許容するとと
   もに、前記電動ウォータポンプにより、前記冷却水が前
   記エンジンと前記ヒーターコアとの間を循環する際に、
   前記ヒーターコアの流出口より流出した前記冷却水が前
   記バイパス流路を経て前記ヒーターコアの流入口に流入
   するのを抑止するように前記バイパス流路に設けられた
   逆止弁とを有することを特徴とする暖房装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の暖房装置において、前記冷却水の温度の高低に応じて前記冷却水の流路を切
   り替える流路切換装置をさらに 有し、前記逆止弁は、前記流路切換装置とともに一体化して設
   けられることを特徴とする暖房 装置。