JP3822391B2 - 自動車用暖房装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の冷却水を分流して熱交換器に与え、この熱交換器から得る熱を運転室内に温風として供給する自動車用暖房装置として利用する。特に、内燃機関が運転を停止している状態でも、暖房を有効に作用させるための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から内燃機関の冷却水を分流して熱交換器に導き、その熱交換器から温風を運転室内に供給する暖房装置が広く知られている。これは本来ラジエタにより放散する熱を有効に利用する優れた装置である。しかしこのような暖房装置は、内燃機関が運転中は有効であるが、内燃機関が停止した状態では使うことができない。また内燃機関の冷却水温度が低い状態では十分な熱を暖房用に供給することができない。
【０００３】
このため別に内燃機関に供給する燃料を分岐して、これをバーナで燃焼させる燃焼式ヒータを設け、この燃焼式ヒータから発生する熱を上述の冷却水から得る熱に加えて、室内に温風として送風する構造のものが知られている。これは多くの車両仕様では「寒冷地用」として、寒冷地を走行することが多い車両に、ユーザの選択により採用されるようにして普及している。しかし寒冷地用の仕様は一般の車両よりかなり高価になることは止むを得ない現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、内燃機関の性能が改良向上され、回転エネルギとして利用することができる熱効率がきわめて高くなり、このため冷却水により放熱される熱量は小さくなり、冷却水を室内暖房用の熱源とするだけでは熱量が不足することになってきた。
【０００５】
さらに、環境改善のために停車中は短い時間でも内燃機関の運転を停止するような設計が広く普及しようとしている。例えば路上で信号待ちをする短い時間にも自動的に内燃機関の回転を停止させ、クラッチペダルを踏むだけで内燃機関が再始動する装置が利用されるようになった。このような装置はアイドリング停止装置などと呼ばれ、市内を運行する定期バスでは、停留所での乗客の乗り降りの時間にも自動的に内燃機関の回転を停止するように設定されて運用されている。
【０００６】
このような車両では、内燃機関の運転時間が短くなり、内燃機関の冷却水を分流して得られる熱量はますます小さくなり、寒冷地でなくとも十分な室内暖房を行うことができなくなった。このため、少し寒い日には、運転者は内燃機関の自動停止装置のスイッチを切って、内燃機関が自動的に停止することがないようにして運転するなどの矛盾が生じている。
【０００７】
また、客待ちあるいは積載貨物の荷扱い待ちなどの時間や、長距離運転の場合の仮眠時間などに、暖房装置が効かないと室内が寒くなってしまうことから、内燃機関を回転させたままの状態に維持するような運転操作が行われている。これは燃料の無駄を招くとともに、二酸化炭素の発生を少なくする環境改善のためにも不都合なことである。
【０００８】
これらの状況から上述の「寒冷地用」の仕様を求めるユーザが多くなったが、寒冷地用の暖房装置はいまなお高価である。すなわち、内燃機関が回転を停止しているときにも有効な室内暖房が得られる暖房装置の価格をさらに安価にして、このような装置が広く普及するようにユーザからも求められている。
【０００９】
本発明はこのような背景に行われたものであって、内燃機関が停止した状態でも有効な室内暖房装置を安価に提供することを目的とする。本発明は、従来からの車両の基本的な設計を大きく変更することなく、また寒冷地用の仕様のように、内燃機関の冷却水を利用する暖房とは別系統の暖房装置を設けることなく、内燃機関の回転が停止しているときにも室内暖房が有効な暖房装置を提供することを目的とするものである。本発明は、内燃機関で発生し冷却水により放散される熱量をできるだけ少なくし、これを室内暖房用に利用することができる装置であって、しかも内燃機関が停止した状態でも有効な暖房装置を提供することを目的とする。本発明は、車両の走行停止中に暖房のために内燃機関の回転を継続するような運転操作をなくすることを目的とする。本発明は、自動車が消費する燃料の経済化を目的とする。本発明は、内燃機関の排気ガスによる環境汚染を改善することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内燃機関の冷却水を分流して暖房用に利用する分岐通路に、内燃機関の回転停止時にも作動する電動ポンプを設けるとともに、この分岐通路の冷却水温度を加温する燃焼式ヒータを設けた構造を特徴とする。
【００１１】
すなわち本発明は、内燃機関（１）の冷却水をラジエタ（２）に循環させる水ポンプ（３）と、このラジエタのバイパス（４）と、冷却水が低温であるとき冷却水を前記バイパス（４）に導くサーモスタット（５）と、内燃機関の冷却水を分岐通路（６）に分流する手段と、この分岐通路に設けられ通過する冷却水の熱を室内に供給する温風に転換する熱交換器（７）とを備えた自動車用暖房装置において、前記水ポンプ（３）とは別に前記分岐通路（６）を通過する冷却水を加圧するために設けられ内燃機関が停止された状態でも作動する電動ポンプ（８）と、前記分岐通路（６）を通過する冷却水を加温する燃焼式ヒータ（９）とを備えたことを特徴とする。括弧内の数字は実施例図面の参照符号であり、構成を分かりやすくするために付記するものである。
【００１２】
ここで、前記水ポンプ（３）はその作動停止中には前記分岐通路（６）からの水流が前記バイパス（４）に連通する構造であり、前記サーモスタット（５）は冷却水の低温時の位置になり、前記バイパス（４）からの水流が内燃機関１の冷却水送出口を経由して前記分岐通路（６）に連通する。内燃機関の停止時に前記電動ポンプ（８）が作動すると、前記分岐通路（６）の水流を作動停止中の前記水ポンプ（３）からバイパス（４）に逆流させサーモスタット（５）を経由させ前記バイパス（４）に流す。
【００１３】
内燃機関の運転時に、冷却水水温が低く暖房能力が不足する場合には、操作により電動ポンプ（８）および燃焼式ヒータ（９）を作動させ、このときには、前記分岐通路（６）の水流を回転している前記水ポンプ（３）により内燃機関（１）の冷却水に合流させる。
【００１４】
このような構成により、内燃機関が回転作動中には、分岐通路（６）に分流された内燃機関の冷却水の熱を熱交換器（７）により室内に温風として送風する従来装置がそのまま利用できるとともに、内燃機関の回転が停止しているとき、あるいは内燃機関が回転していても冷却水の温度が十分に高くないときには、分岐通路（６）に設けた電動ポンプ（８）により分岐通路（６）に強制的に（図面に矢印で示す）水流を発生させ、燃焼式ヒータ（９）によりこの分岐通路の水流を加温し、熱交換器（７）から室内に温風を送風することができる。
【００１５】
本発明により付加される装置は、基本的に電動ポンプ（８）および燃焼式ヒータ（９）のみである。内燃機関の停止時に電動ポンプ（８）および燃焼式ヒータ（９）を作動させるときには、バイパス（４）の水流を逆流させることにより、内燃機関の回転停止に伴い分岐通路の水流を制御する新たなバイパス構造や弁装置をいっさい設ける必要はない。したがって、内燃機関の回転停止中にも利用できる暖房装置を価格の上昇を最小限に抑えることにより提供することができる。
【００１６】
この装置は内燃機関が停止しているときにも、内燃機関が運転状態にあるときにも、その都度暖房装置のスイッチを切り換えることなく自動的にかつ有効に利用できる。したがって、寒い日に内燃機関の自動停止装置のスイッチを切って運転するような不合理をなくすることができる。また、運転者が仮眠をとるときや、客待ちあるいは荷役待ちの状態にあるときに、暖房が作動しなくなるから内燃機関を運転したままにしておくなど、無駄な燃料消費や環境汚染につながるような運転操作をする必要がなくなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明実施例装置のブロック構成図である。この装置は、内燃機関１と、その冷却水をラジエタ２に循環させる水ポンプ３と、冷却水が低温でありラジエタ２を通過させる必要がないときに冷却水が通過するバイパス４と、冷却水が低温であるとき冷却水を前記バイパスに導くサーモスタット５と、このサーモスタット５の出口側から冷却水を分岐通路６に分流する手段と、この分岐通路６に設けられ通過する冷却水の熱を室内に供給する温風に転換する熱交換器７とを備える。そしてこの自動車暖房装置は、内燃機関に付属する前記水ポンプ３とは別に、分岐通路６を通過する冷却水を加圧するために設けられ内燃機関が停止された状態でも操作により作動する電動ポンプ８と、この分岐通路６を通過する冷却水を加温する燃焼式ヒータ９とを備える。
【００１８】
内燃機関１が運転を停止し水ポンプ３の水車が回転していないときには、分岐通路６からの水流がバイパス４に連通し、バイパス４を図示する矢印のように逆流し、サーモスタット５の低温時に導通する通路（Ｌ）を経由して、バイパス４から逆流する水流が分岐通路から電動ポンプ８に流れる構造である。これをさらに説明すると、水ポンプ３は内燃機関１と機械的に連結されていて、内燃機関１が回転するときには水ポンプ３の水車も回転する。この水ポンプ３の水車の前室は、分岐通路６、ラジエタ２、およびバイパス４と連通していて、この水車が回転していないときには、分岐通路６からの水流はバイパス４に流れる。この水流はラジエタ２にも流れるが、ラジエタ２は抵抗が大きいから大部分はバイパス４に流れることになる。この分岐通路６からの水流は水ポンプ３の水車の間を通り抜けて内燃機関１の冷却水にも流れるがこれも少量である。
【００１９】
一方、サーモスタット５は内燃機関１の回転時に水温に応じて開閉作動する。水温が低いときには、内燃機関１の冷却水は矢印Ｌのようにバイパス４と導通し、ラジエタ２とは導通しない。水温が高いときには冷却水は矢印Ｈのようにラジエタ２に流れてバイパス４とは導通しない。内燃機関１が回転を停止するとサーモスタット５は低温の位置に戻る。分岐通路６には、水流が逆流することはない。逆流を防止するために必要があれば分岐通路６に整流弁を設けることもできるが、電動ポンプ８が実質的に整流弁の作用をして分岐通路６の水流は一方向に整流される。そして分岐通路６はサーモスタット５の入口側（内燃機関側）に接続されている。
【００２０】
したがって、内燃機関１が回転しているときには、内燃機関１の冷却水がサーモスタット５の入口側から分岐通路６に流入する。熱交換器７を経由した分岐通路６の水流は水ポンプ３から内燃機関１の冷却水に合流する。
【００２１】
内燃機関１が回転を停止している状態では、水ポンプ３の回転も停止している。このとき電動ポンプ８が作動すると、水ポンプ３の水車前室では分岐通路６からの水圧により、水流はバイパス４を逆流する方向に発生し、サーモスタット５の低温時の開口を通過して内燃機関１の冷却水に戻り、これは分岐通路６に還流する。
【００２２】
本発明の装置では、内燃機関１の回転停止時に暖房装置を使用すると、そのときに発生する分岐通路６の水流の一部が内燃機関１の冷却水の中に還流する。したがって、内燃機関の運転停止中にこの暖房装置を使用している限り、内燃機関の温度が外気温と等しくなるまで下がってしまうようなことがなくなる。これは外気温がきわめて低いときに内燃機関を再始動するときに有利に作用する副次的な効果がある。
【００２３】
燃焼式ヒータ９で利用する燃料は車両用の燃料タンク１０から、燃料ポンプ１１により供給される。電動ポンプ８、燃焼式ヒータ９、この燃料ポンプ１１および温風を発生するブロワ１２で必要な電源電流は、車両用電源１３から制御回路１４を介して供給される。燃焼式ヒータ９の燃焼排気ガスはマフラー１９を通して排出される。
【００２４】
この制御回路１４は、内燃機関の運転停止時にも運転時にもこの暖房装置を利用することができるように、車両のエンジン・キースイッチとの関連制御を行うものである。またこの制御回路１４は、内燃機関を停止した状態で長時間にわたりこの暖房装置を使用して、バッテリの異常な消耗を招くようなことがないように、警報発生などの制御を行い、さらに異常高温などの危険に対する自動運転停止などの対応を配慮するものである。ここでは制御回路１４についての詳しい説明は省略する。
【００２５】
図２は本発明実施例装置の車両への配置を示す一部破断の構造斜視図である。これはキャブオーバ車に本発明を実施した場合の各部材の配置を示す図である。この図２に示す各部材には、図１と同一の符号が付してあり、詳しい説明を省略するが、上記説明および図１に示すブロック構成図と対応させることにより、本発明実施例装置の各部材の車両での配置を図２により理解することができる。ここで、室内暖房用の熱交換器７およびブロワ１２、これらに必要な配管などは従来の設計で暖房装置として装備されている部材であり、本発明を実施することにより新たに付加される主な部材は、電動ポンプ８および燃焼式ヒータ９である。これらは一つのフレームにユニット化し、シャシ・サイドレールの外側面に搭載する構造とした。
【００２６】
【発明の効果】
このように、本発明により、内燃機関が停止した状態でも有効な自動車用の室内暖房装置を安価に提供することができる。本発明は、従来からの車両の基本的な設計を大きく変更することなく、また寒冷地用の仕様のように、内燃機関の冷却水を利用する暖房とは別系統の暖房装置を設けることなく、内燃機関の回転が停止しているときにも有効に暖房装置を利用することができる。本発明は、内燃機関で発生する冷却水を利用するものであるから、内燃機関から放散される熱量をできるだけ少なくし、これを室内暖房用に利用することができる装置であって、しかも内燃機関が停止した状態でも有効な暖房装置を提供することができる。本発明により、車両の走行停止中に暖房のために内燃機関の回転を継続するような運転操作をなくすることができる。本発明により、自動車が消費する燃料が経済化され、内燃機関の排気ガスによる環境汚染を改善することができる。内燃機関が停止した状態で本発明の暖房装置を使用すると、内燃機関の冷却水温度が下がらないから、外気温がきわめて低いときに内燃機関を再始動するときに有利になる副次的な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例装置のブロック構成図。
【図２】本発明実施例装置のキャブオーバ車における各部材の配置図。
【符号の説明】
１ 内燃機関
２ ラジエタ
３ 水ポンプ（内燃機関に連動する）
４ バイパス
５ サーモスタット
６ 分岐通路
７ 熱交換器
８ 電動ポンプ
９ 燃焼式ヒータ
１０ 燃料タンク
１１ 燃料ポンプ
１２ ブロワ
１３ 電源
１４ 制御回路
１９ マフラー

Claims (2)

1. 内燃機関の冷却水をラジエタに循環させる水ポンプと、このラジエタのバイパスと、冷却水が低温であるとき冷却水を前記バイパスに導くサーモスタットと、この内燃機関の冷却水を分岐通路に分流する手段と、この分岐通路に設けられ通過する冷却水の熱を室内に供給する温風に転換する熱交換器とを備えた自動車用暖房装置において、
   前記水ポンプとは別に前記分岐通路を通過する冷却水を加圧するために設けられ内燃機関が停止された状態でも作動する電動ポンプと、前記分岐通路を通過する冷却水を加温する燃焼式ヒータとを備え、
   前記水ポンプは作動停止中には前記分岐通路からの水流が前記バイパスに連通する構造であり、内燃機関の停止時に前記電動ポンプが作動するときには、前記分岐通路の水流を停止中の前記水ポンプおよび前記サーモスタットを経由させ前記バイパスに逆流させることを特徴とする自動車用暖房装置。
2. 内燃機関の運転時に前記電動ポンプが作動するときには、前記分岐通路の水流を回転している前記水ポンプにより内燃機関の冷却水に合流させる請求項１記載の自動車用暖房装置。

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