JPS6229245B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車両用暖房装置に関するものである。

バス等の暖房装置として従来から一般に走行用
エンジンの冷却水を用いた温水暖房装置が用いら
れるのが普通であり、通常は走行用エンジンの熱
を奪つた冷却水（温水）を暖戻用水ポンプにて予
熱機に導いてここで更に加熱した後暖房用熱交換
器に流入させここで室内空気に放熱して再び走行
用エンジンに流入するようになつている（例えば
実開昭48−42244号公報の第１図参照）。

上記のような従来装置では、例えば走行用エン
ジン始動直後等エンジン冷却水温が低いとき予熱
機が作動して該冷却水を加熱し、暖房用熱交換器
への入口水温を上昇させようとするものである
が、該予熱機による温水の加熱効果が充分発揮さ
れず特にエンジン始動後の室内空気温度の立上り
特性が不良であると言う欠点を有している。

即ち、暖房用水ポンプによる暖房回路への冷却
水流量は通常30〜40／min程度であり、この状
態で10.000Kcal／Ｈの加熱能力を持つた予熱機を
作動させたとすると、予熱機内での上昇水温△ｔ
は、 △ｔ＝ｑ／ｗｃｐ＝１０．０００／４０×６０×
１≒４℃……(1) である。ここでｗは冷却水流量、cpは比熱、ｑ
は熱量を示す。

従つて例えば外気温が３℃でエンジン始動前の
エンジン冷却水温が約３℃であると、エンジン始
動直後の予熱機の出口水温は３℃＋４℃＝７℃で
あり、暖房用熱源としては不適当である。

その後冷却水温は徐々に上昇してやがては80〜
90℃に達し予熱機を用いないで暖房できるように
なるが、予熱機での水温上昇はわずかに４℃にす
ぎないので、室温空気温度の立上り特性は著しく
悪くエンジン暖機に長時間を費すことになり、エ
ネルギーロスが非常に大である。

一般に暖房能力は、熱交換器の入口水温が高い
程、又送水量が多い程大となることは言うまでも
ないが、予熱機での温度上昇量は上記(1)式に示す
ように送水量ωに反比例するので、暖房用水ポン
プの能力をアツプさせ熱交換器への送水量を増大
させると予熱機での温度上昇量が減少する。例え
ば上記(1)式のように40／minの送水量で温度上
昇が４℃であつたものが、60／minに送水量が
増えると予熱機での温度上昇は2.8℃になつてし
まう。この場合エンジン冷却水温が70℃で室内温
度が15℃であつたとし、予熱機を作動させないと
きと予熱機を作動させたときの暖房用熱交換器の
放熱量をそれぞれＱ、Q′とすると、 Ｑ′／Ｑ＝（７０℃＋２．８℃）−１５℃／７０℃
−１５℃＝1.05……(2) となり、予熱機の作動による放熱量増加分は0.05
即ち５％にすぎなくなり、従つてＱ＝
20.000Kcal／Ｈの熱交換器であれば、予熱機で
10.000Kcal／Ｈ加えても20.000×0.05＝
1.000Kcal／Ｈとなり、10.000−1.000＝
9.000Kcal／Ｈは室内に放熱されないまま走行用
エンジンの加熱にまわされ、結局は該エンジンの
ラジエータから外気中に放熱されてしまい、非常
にエンネルギーロスが大きくなる。

本発明は上記のような従来装置の問題をすべて
解消し得る車両用暖房装置を提供するものであ
り、以下本発明を附図実施例を参照して説明す
る。

第１図において、１はバスの走行用エンジン、
２はそのラジエータ、３はエンジン１の冷却水出
口側水路に設けられたサーモスタツトで、該サー
モスタツト３にてエンジン１からラジエータ２に
流入する冷却水量を冷却水温に応じて調整しエン
ジン冷却水温を所定温度（例えば75℃前後程度）
に保つものである。このサーモスタツト３の上流
側からラジエータ下流側に冷却水をバイパスさせ
るバイパス路３′が設けられ、ラジエータ２に流
れない冷却水が該バイパス路３′を通つてエンジ
ン１の冷却水入口部に流入するよう構成されてい
る。

エンジン１の冷却水出口部には暖房用温水取出
口４が設けてあり、暖房用水ポンプ６の作動によ
りエンジンを冷却した後の冷却水（温水）が暖房
用温水取出口４からシヤツトオフバルブ５を通り
例えば燃焼式等の予熱機７に至りここで更に加熱
されて主熱交換器８を通つてエンジン１の冷却水
入口部に設けた温水戻り口９に至る主温水回路１
０が設けられている。

又上記主温水回路１０の予熱機７より上流側か
ら分岐し副熱交換器１１を通つて前記主熱交換器
８より下流側の主温水回路１０に合流する副温水
回路１２が設けられている。

１３は流量制御弁で、予熱機７、主熱交換器８
に流れる温水流量と副温水回路１２に流れる温水
流量との配分比を制御するものであり、図示実施
例では予熱機７の出口水温を検知して作動する温
度センサ１４の温度信号に基づくコントロール装
置１５の出力にて流量制御弁１３が予熱機７、主
熱交換器８に流れる温水流量を可変的に制御する
ようにした例を示している。

前記主及び副の熱交換器８と１１は第２図に示
すように暖房用の送風機１６による通風方向１７
に対し副熱交換器１１が上流側になるよう直列に
配列され、先ず副熱交換器１１にて熱交換された
空気が主熱交換器８に流入して更に熱交換される
ようになつている。

上記の構成において、予熱機７の出口水温が80
〜90℃となるようコントロール装置１５を設定し
ておくことにより、エンジン１の始動直後の冷却
水温が低いときは、流量制御弁１３が予熱器７に
流入する温水流量を絞り、副温水回路１２側の温
水流量を増加させる。すると、予熱機７を流れる
温水流量はかなり少くなるので、前記(1)式から予
熱機７での温水の加熱上昇温度△ｔは大幅に増大
し、予熱機７の出口水温はたちまち80〜90℃に昇
温する。時間がたつにつれてエンジン１から出る
冷却水温は上昇するが、それに伴つて流量制御弁
１３は徐々に開度を大きくして行き予熱機７の出
口水温は常に80〜90℃に保持され、第４図のＡに
示すような温度特性となる。

予熱機７の入口部には図示しないサーモスイツ
チが設けてあり、入口水温が予じめ設定された温
度になるとサーモスイツチが作動して自動的に予
熱機７の作動が停止し、流量制御弁１３が全開と
なる。

一方副温水回路１２側はエンジン冷却水が直接
流れるので副熱交換器１１を流れる温水温度特性
は第４図のＢのようになるが、該副熱交換器１１
を流れる温水流量は、前記流量制御弁１３の作動
により、温水温度が低く予熱機７側の流量を大き
く絞つているときは多く、流量制御弁１３の開度
が大きくなるに従つて副熱交換器１１を流れる温
水流量は徐々に少くなる。

上記のように構成した本発明によれば、エンジ
ン始動直後のエンジン冷却水温が低いときでも主
熱交換器８の入口温水温度を80〜90℃の高温に保
持することができ、室内空気温度との温度差が極
めて大きくなるので、従来よりも熱交換量が増大
すると共に、副熱交換器１１を流れる温水流量が
大幅に増大し放熱量が増大するので、第５図に示
すように実線示の従来のものに比し、本発明のも
のは点線示のように室温の立上り特性がはるかに
良くなり、エンジンの暖機時間も短縮される。

又従来の装置では暖房用水ポンプの能力を上げ
て温水流量を増やすと前記(2)式に示したように予
熱機の効果が減少し、エネルギーの浪費を来すば
かりか、場合によつては熱交換器での熱交換量が
予熱機で加えた熱量以下となり走行用エンジンの
ラジエータで余剰熱量を外部に放出してしまいエ
ネルギーの無駄を生じるので温水の流量増大をは
かることができなかつたが、本発明ではポンプの
能力を上げ温水流量を増大させても予熱機を通過
する温水流量は流量制御弁にて絞られて予熱機で
の予熱効果は決して減少することがなく、予熱機
で加えた熱量は主熱交換器にてすべて室内空気の
暖房に消費され、残りの温水はすべて副熱交換器
で室内空気中に放熱するので、いくら温水流量を
増やしても予熱機の熱をロスすることがなく必要
なだけ温水流量を増やして放熱量の大幅な増大を
はかることができる。

更に又第２図示のように副熱交換器１１を主熱
交換器８の上流側（空気流に対して）に隣接して
設けておくことにより、空気は一旦副熱交換器１
１で暖められた上で副熱交換器１１を流通する温
水より温度の高い（前記実施例では80〜90℃に保
たれている）温水が流通する主熱交換器８にて更
に暖められるので、従来装置より高い温度の空気
を室内に供給することができ、デフロスタの効き
も良くなり短時間のうちに窓ガラス外面に付着し
た霜や氷を融かすことができる。

副熱交換器１１と主熱交換器８とを第３図に示
すように１個の熱交換器１８内に仕切り１９を設
けることにより一体に構成しても良い。

尚上記実施例では流量制御弁１３を予熱機７と
主熱交換器８との間に設けた例を示しているが、
該流量制御弁１３は副温水回路１２の分岐点から
副温水回路１２の合流点に至る間の主温水回路１
０中又は副温水回路１２中のどこに設けても良
く、特に該流量制御弁１３を主熱交換器８の下流
側に設けると主熱交換器８内の水圧が上昇し温水
の沸点が上昇するのでより好ましい。

又図示実施例では流量制御弁１３が温度センサ
１４の信号に基づき自動的に作動し流量を可変制
御するようにした例を示しているが、温度センサ
１４以外の信号例えば暖房能力の切換えに伴なう
信号等によつて流量制御弁１３が作動するように
しても良く、更に又流量制御弁１３としてオリフ
イスのような固定式のものとし、予熱機７側と副
温水回路１２側との流量配分比を一定値に設定し
ておいても上記のような室内空気温度の立上り特
性向上、暖房効果向上、熱的エネルギーのロス防
止等の諸効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す暖房用温水回
路説明図、第２図は第１図の熱交換器部の拡大説
明図、第３図は熱交換器の他の実施例を示す側面
説明図、第４図は第１図装置におけるエンジン始
動直後の主熱交換器及び副熱交換器を流通する温
水温度上昇特性を示す図、第５図は本発明の室内
空気立上り特性を従来装置との比較において示す
図である。 １……走行用エンジン、６……暖房用水ポン
プ、７……予熱機、８……主熱交換器、１０……
主温水回路、１１……副熱交換器、１２……副温
水回路、１３……流量制御弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンを冷却した後のエンジン冷却水を熱
   源として利用すると共に、該エンジン冷却水を加
   熱する予熱機を設け、該エンジン冷却水の熱を熱
   交換器にて室内空気に放熱するようにした車両用
   温水暖房装置において、エンジン冷却水がエンジ
   ンから予熱機を通り主熱交換器を通つてエンジン
   に戻る主温水回路と、エンジン冷却水がエンジン
   から副熱交換器を通つてエンジンに戻る副温水回
   路とを設け、上記主熱交換器の入口温水温度を副
   熱交換器の入口温水温度と同等か又は高温に保つ
   ようにしたことを特徴とする車両用暖房装置。 ２ 副熱交換器は、暖房用空気流通方向におい
   て、主熱交換器の上流側に配設され、副熱交換器
   を通過した空気が主熱交換器を流通するようにな
   つていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の車両用暖房装置。 ３ 主温水回路と副温水回路は、それぞれの温水
   流量が、該主温水回路、副温水回路のいずれか一
   方又は双方に設けた流量制御弁によりある設定配
   分比において又は可変的に制御されるようになつ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項又
   は第２項に記載の車両用暖房装置。 ４ 流量制御弁は、予熱機の入口又は出口の温水
   温度を検知する温度センサの信号により作動して
   開度を変えるようになつていることを特徴とする
   特許請求の範囲第３項に記載の車両用暖房装置。