JP2000335230A - 車両用暖房装置 - Google Patents
車両用暖房装置Info
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- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
- B60H1/22—Heating, cooling or ventilating devices the heat source being other than the propulsion plant
- B60H1/2215—Heating, cooling or ventilating devices the heat source being other than the propulsion plant the heat being derived from electric heaters
- B60H1/2221—Heating, cooling or ventilating devices the heat source being other than the propulsion plant the heat being derived from electric heaters arrangements of electric heaters for heating an intermediate liquid
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- B60H1/00478—Air-conditioning devices using the Peltier effect
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- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
- B60H1/02—Heating, cooling or ventilating devices the heat being derived from the propulsion plant
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- Thermal Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エネルギ効率のよい補助加熱装置を備えた車
両用暖房装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 エンジン１を冷却し循環ポンプ２により
送り出された冷却水を室内用熱交換器８の回路に流し、
室内用熱交換器８で空気と熱交換することにより暖房が
行われる。エンジン始動初期では、冷却水の温度が低
く、室内用熱交換器８の暖房能力はないので、補助加熱
装置で補われる。補助加熱装置は加熱側熱交換器７と、
吸熱側熱交換器９と、ペルチエ素子１０とから構成され
る。ペルチエ素子１０は投入されたエネルギで発生され
たジュール熱を加熱側熱交換器７に伝えるとともに、ペ
ルチエ効果により吸熱面側の吸熱側熱交換器９より吸熱
した熱量を発熱面側へ移動させて加熱側熱交換器７に伝
えるため、投入エネルギ以上の熱量を冷却水に与えるこ
とができ、エネルギ効率のよい補助加熱装置になる。
両用暖房装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 エンジン１を冷却し循環ポンプ２により
送り出された冷却水を室内用熱交換器８の回路に流し、
室内用熱交換器８で空気と熱交換することにより暖房が
行われる。エンジン始動初期では、冷却水の温度が低
く、室内用熱交換器８の暖房能力はないので、補助加熱
装置で補われる。補助加熱装置は加熱側熱交換器７と、
吸熱側熱交換器９と、ペルチエ素子１０とから構成され
る。ペルチエ素子１０は投入されたエネルギで発生され
たジュール熱を加熱側熱交換器７に伝えるとともに、ペ
ルチエ効果により吸熱面側の吸熱側熱交換器９より吸熱
した熱量を発熱面側へ移動させて加熱側熱交換器７に伝
えるため、投入エネルギ以上の熱量を冷却水に与えるこ
とができ、エネルギ効率のよい補助加熱装置になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は車両用暖房装置に関
し、特に水冷式エンジンの冷却水を熱源として利用して
暖房を行う車両用暖房装置に関する。
し、特に水冷式エンジンの冷却水を熱源として利用して
暖房を行う車両用暖房装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両用の暖房装置は、水冷式エンジンの
冷却に使用した冷却水を熱交換器に供給する一方、この
熱交換器に車室内の空気を通過させて加熱し、その加熱
された空気を車室内に送り込むことにより車室内を暖房
するようにしている。
冷却に使用した冷却水を熱交換器に供給する一方、この
熱交換器に車室内の空気を通過させて加熱し、その加熱
された空気を車室内に送り込むことにより車室内を暖房
するようにしている。
【０００３】このエンジンの冷却水を暖房に利用するの
は、エンジンの冷却水の熱容量が非常に大きく、エンジ
ンが働いているうちは必要かつ十分な熱量が常に得られ
ることによる。
は、エンジンの冷却水の熱容量が非常に大きく、エンジ
ンが働いているうちは必要かつ十分な熱量が常に得られ
ることによる。
【０００４】しかし、寒冷期などにおいては、特にエン
ジン始動時は、冷却水の温度が低いため、エンジンの冷
却水を暖房に使うことはできない。加えて、最近のエン
ジンは、燃焼効率が高くなり、もともとエンジンから発
生する熱量が少なくなる傾向にある。このため、冷却水
も、特にエンジン始動初期はなかなか温度が上がりにく
くなってきており、エンジン始動後、しばらくは冷却水
を暖房用の熱源として利用することができない状況にな
りつつある。
ジン始動時は、冷却水の温度が低いため、エンジンの冷
却水を暖房に使うことはできない。加えて、最近のエン
ジンは、燃焼効率が高くなり、もともとエンジンから発
生する熱量が少なくなる傾向にある。このため、冷却水
も、特にエンジン始動初期はなかなか温度が上がりにく
くなってきており、エンジン始動後、しばらくは冷却水
を暖房用の熱源として利用することができない状況にな
りつつある。
【０００５】これに対し、従来では、補助加熱装置を設
けて、冷えている冷却水を加熱し、冷却水温度の上昇を
加速させることにより、エンジン始動初期の暖房能力を
確保することが行われている。このような補助加熱装置
を備えた車両用暖房装置の例を以下に説明する。
けて、冷えている冷却水を加熱し、冷却水温度の上昇を
加速させることにより、エンジン始動初期の暖房能力を
確保することが行われている。このような補助加熱装置
を備えた車両用暖房装置の例を以下に説明する。
【０００６】図１１は従来の車両暖房装置に係る冷却水
回路の構成例を示す図、図１２は従来の車両用暖房装置
の水温変化を示す図である。図１１において、エンジン
１０１には、冷却水を循環させるための循環ポンプ１０
２が設けられている。その循環ポンプ１０２の冷却水流
出口は、熱動形切換弁１０３の流入口に連結されてい
る。熱動形切換弁１０３は、二つの流出口を有し、その
一方はラジエータ１０４の流入口に連結され、他方の流
出口はラジエータ１０４をバイパスさせるためのバイパ
ス管路１０５に連結されている。ラジエータ１０４の流
出口とバイパス管路１０５との連結部は、エンジン１０
１の冷却水流入口に連結されている。
回路の構成例を示す図、図１２は従来の車両用暖房装置
の水温変化を示す図である。図１１において、エンジン
１０１には、冷却水を循環させるための循環ポンプ１０
２が設けられている。その循環ポンプ１０２の冷却水流
出口は、熱動形切換弁１０３の流入口に連結されてい
る。熱動形切換弁１０３は、二つの流出口を有し、その
一方はラジエータ１０４の流入口に連結され、他方の流
出口はラジエータ１０４をバイパスさせるためのバイパ
ス管路１０５に連結されている。ラジエータ１０４の流
出口とバイパス管路１０５との連結部は、エンジン１０
１の冷却水流入口に連結されている。
【０００７】また、循環ポンプ１０２の冷却水流出口
は、三方弁１０６の流入口に連結されている。三方弁１
０６の流出口の一方はバイパス管路１０７を介してエン
ジン１０１の冷却水流入口に連結されている。三方弁１
０６の他方の流出口は補助熱交換器１０８の流入口に連
結されている。補助熱交換器１０８には補助加熱器１０
９が設けられている。補助熱交換器１０８の流出口は室
内用熱交換器１１０の流入口に連結され、室内用熱交換
器１１０の流出口はエンジン１０１の冷却水流入口に連
結されている。
は、三方弁１０６の流入口に連結されている。三方弁１
０６の流出口の一方はバイパス管路１０７を介してエン
ジン１０１の冷却水流入口に連結されている。三方弁１
０６の他方の流出口は補助熱交換器１０８の流入口に連
結されている。補助熱交換器１０８には補助加熱器１０
９が設けられている。補助熱交換器１０８の流出口は室
内用熱交換器１１０の流入口に連結され、室内用熱交換
器１１０の流出口はエンジン１０１の冷却水流入口に連
結されている。
【０００８】ここで、補助熱交換器１０８および補助加
熱器１０９からなる補助加熱装置としては、たとえば特
開平６−９２１３４号公報に記載の剪断発熱器がある。
この剪断発熱器は、エンジンの回転動力を利用して粘性
流体に剪断力を作用させ、この作用により発生した熱で
冷却水を加熱するようにしている。また、特開平１０−
１５７４４５号公報には、補助加熱装置として電気ヒー
タを使った例が記載されている。
熱器１０９からなる補助加熱装置としては、たとえば特
開平６−９２１３４号公報に記載の剪断発熱器がある。
この剪断発熱器は、エンジンの回転動力を利用して粘性
流体に剪断力を作用させ、この作用により発生した熱で
冷却水を加熱するようにしている。また、特開平１０−
１５７４４５号公報には、補助加熱装置として電気ヒー
タを使った例が記載されている。
【０００９】以上の構成おいて、冷却水は、エンジン１
０１から発生された熱を吸収し、循環ポンプ１０２によ
り送り出される。送り出された冷却水は、熱動形切換弁
１０３に流入し、ここで水温に応じた流通路の切り換え
が行われる。冷却水の温度が所定の温度よりも低いと
き、熱動形切換弁１０３は流入した冷却水をバイパス管
路１０５へ流通させて直接エンジン１０１に戻し、所定
温度以上あるときはラジエータ１０４に流通させ、ここ
で冷却水を放熱してエンジン１０１に戻すようにしてい
る。
０１から発生された熱を吸収し、循環ポンプ１０２によ
り送り出される。送り出された冷却水は、熱動形切換弁
１０３に流入し、ここで水温に応じた流通路の切り換え
が行われる。冷却水の温度が所定の温度よりも低いと
き、熱動形切換弁１０３は流入した冷却水をバイパス管
路１０５へ流通させて直接エンジン１０１に戻し、所定
温度以上あるときはラジエータ１０４に流通させ、ここ
で冷却水を放熱してエンジン１０１に戻すようにしてい
る。
【００１０】また、循環ポンプ１０２によってエンジン
１０１から送り出された冷却水の一部は、三方弁１０６
へも流入する。この三方弁１０６は、室内用熱交換器１
１０が必要とする熱量に応じて動作し、必要熱量が多い
場合は、冷却水を補助熱交換器１０８の側に流通させ、
必要熱量が少ない場合には、冷却水の大部分をバイパス
管路１０７の側へ流通させて、補助熱交換器１０８へ流
通させる冷却水の流量を安定化させるようにしている。
三方弁１０６から補助熱交換器１０８を通ってきた冷却
水は室内用熱交換器１１０において、車室外から導入さ
れた空気または車室内の循環空気と熱交換されることに
より減温されて、エンジン１０１に戻される。暖房を必
要としているときで、室内用熱交換器１１０へ流入する
冷却水の温度が低いときは、補助加熱器１０９を起動
し、補助熱交換器１０８を流通する冷却水を加熱してか
ら室内用熱交換器１１０へ供給する。
１０１から送り出された冷却水の一部は、三方弁１０６
へも流入する。この三方弁１０６は、室内用熱交換器１
１０が必要とする熱量に応じて動作し、必要熱量が多い
場合は、冷却水を補助熱交換器１０８の側に流通させ、
必要熱量が少ない場合には、冷却水の大部分をバイパス
管路１０７の側へ流通させて、補助熱交換器１０８へ流
通させる冷却水の流量を安定化させるようにしている。
三方弁１０６から補助熱交換器１０８を通ってきた冷却
水は室内用熱交換器１１０において、車室外から導入さ
れた空気または車室内の循環空気と熱交換されることに
より減温されて、エンジン１０１に戻される。暖房を必
要としているときで、室内用熱交換器１１０へ流入する
冷却水の温度が低いときは、補助加熱器１０９を起動
し、補助熱交換器１０８を流通する冷却水を加熱してか
ら室内用熱交換器１１０へ供給する。
【００１１】次に、エンジン１０１の冷却水温度の変化
について説明する。ここで、エンジン１０１から出て補
助熱交換器１０８に流入する冷却水の温度をＴ１、補助
熱交換器１０８から出て室内用熱交換器１１０に流入す
る冷却水の温度をＴ２、室内用熱交換器１１０から出て
エンジン１０１へ戻る冷却水の温度をＴ３とする。冷却
水温度の変化を示す図１２において、横軸は、エンジン
始動時からの時間変化、縦軸は冷却水の温度変化を示し
ている。
について説明する。ここで、エンジン１０１から出て補
助熱交換器１０８に流入する冷却水の温度をＴ１、補助
熱交換器１０８から出て室内用熱交換器１１０に流入す
る冷却水の温度をＴ２、室内用熱交換器１１０から出て
エンジン１０１へ戻る冷却水の温度をＴ３とする。冷却
水温度の変化を示す図１２において、横軸は、エンジン
始動時からの時間変化、縦軸は冷却水の温度変化を示し
ている。
【００１２】まず、補助加熱器１０９を使用しないで暖
房運転を行ったときには、エンジン１０１から流出して
補助熱交換器１０８を流通し、室内用熱交換器１１０へ
流入する冷却水の温度は曲線１２１のように変化し、時
間とともに徐々に上昇する。このとき、補助熱交換器１
０８の入口温度Ｔ１と室内用熱交換器１１０の入口温度
Ｔ２(OFF)とは同じであり、室内用熱交換器１１０で熱
交換されて流出してきた冷却水の出口温度Ｔ３(OFF)は
曲線１２２のように変化する。したがって、これらの曲
線１２１，１２２の差が補助加熱器１０９を使用しない
ときの室内用熱交換器１１０の暖房能力となる。この暖
房能力は、エンジン始動初期は能力不足の状態になる。
房運転を行ったときには、エンジン１０１から流出して
補助熱交換器１０８を流通し、室内用熱交換器１１０へ
流入する冷却水の温度は曲線１２１のように変化し、時
間とともに徐々に上昇する。このとき、補助熱交換器１
０８の入口温度Ｔ１と室内用熱交換器１１０の入口温度
Ｔ２(OFF)とは同じであり、室内用熱交換器１１０で熱
交換されて流出してきた冷却水の出口温度Ｔ３(OFF)は
曲線１２２のように変化する。したがって、これらの曲
線１２１，１２２の差が補助加熱器１０９を使用しない
ときの室内用熱交換器１１０の暖房能力となる。この暖
房能力は、エンジン始動初期は能力不足の状態になる。
【００１３】次に、補助加熱器１０９を使用して暖房運
転を行ったときには、エンジン１０１からの冷却水は補
助熱交換器１０８において加熱されるため、温度Ｔ１か
ら温度Ｔ２(ON)に上昇し、曲線１２３のように変化す
る。加熱された温度Ｔ２(ON)の冷却水は、室内用熱交換
器１１０で熱交換されて流出するが、この場合の冷却水
の出口温度Ｔ３(ON)は、曲線１２４のように変化する。
したがって、これらの曲線１２３，１２４の差が補助加
熱器１０９を使用したときの室内用熱交換器１１０の暖
房能力となり、エンジン始動初期における暖房能力不足
を補った状態になる。また、曲線１２１，１２３の差が
補助加熱器１０９を使用したことによる効果である。
転を行ったときには、エンジン１０１からの冷却水は補
助熱交換器１０８において加熱されるため、温度Ｔ１か
ら温度Ｔ２(ON)に上昇し、曲線１２３のように変化す
る。加熱された温度Ｔ２(ON)の冷却水は、室内用熱交換
器１１０で熱交換されて流出するが、この場合の冷却水
の出口温度Ｔ３(ON)は、曲線１２４のように変化する。
したがって、これらの曲線１２３，１２４の差が補助加
熱器１０９を使用したときの室内用熱交換器１１０の暖
房能力となり、エンジン始動初期における暖房能力不足
を補った状態になる。また、曲線１２１，１２３の差が
補助加熱器１０９を使用したことによる効果である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】エンジン始動初期の暖
房能力を補う従来の補助加熱装置では、冷却水に加熱エ
ネルギを投入するが、その場合、すべての加熱エネルギ
を冷却水に与えることはできず、必ず損失が発生する。
省エネルギが叫ばれる昨今、補助加熱装置においても、
エネルギの利用効率の高いものが望まれている。
房能力を補う従来の補助加熱装置では、冷却水に加熱エ
ネルギを投入するが、その場合、すべての加熱エネルギ
を冷却水に与えることはできず、必ず損失が発生する。
省エネルギが叫ばれる昨今、補助加熱装置においても、
エネルギの利用効率の高いものが望まれている。
【００１５】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、エネルギ効率のよい補助加熱装置を備えた車
両用暖房装置を提供することを目的とする。
のであり、エネルギ効率のよい補助加熱装置を備えた車
両用暖房装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明では上記問題を解
決するために、水冷式のエンジンを冷却した冷却水を熱
源とする車両用暖房装置において、前記冷却水と空気と
を熱交換して車室内の暖房を行う暖房用熱交換手段と、
ペルチエ効果によって発生された熱により前記冷却水を
加熱する発熱手段と、を備えていることを特徴とする車
両用暖房装置が提供される。
決するために、水冷式のエンジンを冷却した冷却水を熱
源とする車両用暖房装置において、前記冷却水と空気と
を熱交換して車室内の暖房を行う暖房用熱交換手段と、
ペルチエ効果によって発生された熱により前記冷却水を
加熱する発熱手段と、を備えていることを特徴とする車
両用暖房装置が提供される。
【００１７】このような車両用暖房装置によれば、エン
ジン始動初期のように、冷却水がまだ暖まっていないと
き、暖房用熱交換手段に暖房能力はない。そこで、発熱
手段を利用して冷えている冷却水を加熱し、加熱された
冷却水を暖房用熱交換手段に供給するようにする。発熱
手段は加熱する熱の発生をペルチエ効果により得てい
る。このペルチエ効果により発生する熱量は、投入エネ
ルギにより発生される熱量に投入エネルギにより吸熱し
た熱量が加わった形で得られる。これにより、発熱手段
は少なくとも投入エネルギよりも多くの熱量を発生する
ことができ、エネルギ効率のよい補助加熱装置となる。
ジン始動初期のように、冷却水がまだ暖まっていないと
き、暖房用熱交換手段に暖房能力はない。そこで、発熱
手段を利用して冷えている冷却水を加熱し、加熱された
冷却水を暖房用熱交換手段に供給するようにする。発熱
手段は加熱する熱の発生をペルチエ効果により得てい
る。このペルチエ効果により発生する熱量は、投入エネ
ルギにより発生される熱量に投入エネルギにより吸熱し
た熱量が加わった形で得られる。これにより、発熱手段
は少なくとも投入エネルギよりも多くの熱量を発生する
ことができ、エネルギ効率のよい補助加熱装置となる。
【００１８】発熱手段はペルチエ素子と、このペルチエ
素子の発熱面側に密着配置されてペルチエ素子で発生さ
れた熱を暖房用熱交換手段に向かう冷却水に与える発熱
側熱交換手段とで構成するとよい。
素子の発熱面側に密着配置されてペルチエ素子で発生さ
れた熱を暖房用熱交換手段に向かう冷却水に与える発熱
側熱交換手段とで構成するとよい。
【００１９】また、発熱手段は、ペルチエ素子の吸熱面
側に密着配置された吸熱側熱交換手段を有し、この吸熱
側熱交換手段に暖房用熱交換手段から流出した冷却水を
流通させて、その冷却水から熱を吸収するように構成す
るとよい。
側に密着配置された吸熱側熱交換手段を有し、この吸熱
側熱交換手段に暖房用熱交換手段から流出した冷却水を
流通させて、その冷却水から熱を吸収するように構成す
るとよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図１は本発明による車両用
暖房装置に係る冷却水回路の構成例を示す図である。こ
の図１の右半分はエンジンの冷却水回路、左半分はエン
ジンの冷却水を熱源とする車両用暖房装置である。ま
ず、冷却水回路において、エンジン１の中には、エンジ
ンの回転に連動して動作し、ウォータージャケット内の
冷却水を強制的に吐き出すための循環ポンプ２が設けら
れている。その循環ポンプ２の冷却水流出口は、熱動形
切換弁３の流入口に連結されている。熱動形切換弁３
は、二つの流出口を有し、その一方はラジエータ４の流
入口に連結され、他方の流出口はラジエータ４をバイパ
スさせるように構成されたバイパス管路５に連結されて
いる。ラジエータ４の流出口とバイパス管路５との連結
部は、エンジン１の冷却水流入口に連結されている。
を参照して詳細に説明する。図１は本発明による車両用
暖房装置に係る冷却水回路の構成例を示す図である。こ
の図１の右半分はエンジンの冷却水回路、左半分はエン
ジンの冷却水を熱源とする車両用暖房装置である。ま
ず、冷却水回路において、エンジン１の中には、エンジ
ンの回転に連動して動作し、ウォータージャケット内の
冷却水を強制的に吐き出すための循環ポンプ２が設けら
れている。その循環ポンプ２の冷却水流出口は、熱動形
切換弁３の流入口に連結されている。熱動形切換弁３
は、二つの流出口を有し、その一方はラジエータ４の流
入口に連結され、他方の流出口はラジエータ４をバイパ
スさせるように構成されたバイパス管路５に連結されて
いる。ラジエータ４の流出口とバイパス管路５との連結
部は、エンジン１の冷却水流入口に連結されている。
【００２１】また、循環ポンプ２の冷却水流出口は、絞
り弁６の流入口に連結され、その流出口は加熱側熱交換
器７の流入口に連結されている。加熱側熱交換器７の流
出口は、室内用熱交換器８の流入口に連結され、その流
出口は吸熱側熱交換器９に連結されている。加熱側熱交
換器７と吸熱側熱交換器９との間にはペルチエ素子１０
が密着配置され、加熱側熱交換器７と吸熱側熱交換器９
とペルチエ素子１０とで補助加熱装置を構成している。
そして、吸熱側熱交換器９の冷却水流出口はエンジン１
の冷却水流入口に連結されている。
り弁６の流入口に連結され、その流出口は加熱側熱交換
器７の流入口に連結されている。加熱側熱交換器７の流
出口は、室内用熱交換器８の流入口に連結され、その流
出口は吸熱側熱交換器９に連結されている。加熱側熱交
換器７と吸熱側熱交換器９との間にはペルチエ素子１０
が密着配置され、加熱側熱交換器７と吸熱側熱交換器９
とペルチエ素子１０とで補助加熱装置を構成している。
そして、吸熱側熱交換器９の冷却水流出口はエンジン１
の冷却水流入口に連結されている。
【００２２】なお、絞り弁６の代わりに、三方弁および
バイパス管路を用いてもよい。また、エンジン１、加熱
側熱交換器７、室内用熱交換器８、および吸熱側熱交換
器９からなる閉回路の任意の場所にポンプを設置しても
よい。
バイパス管路を用いてもよい。また、エンジン１、加熱
側熱交換器７、室内用熱交換器８、および吸熱側熱交換
器９からなる閉回路の任意の場所にポンプを設置しても
よい。
【００２３】冷却水回路においては、エンジン１から発
生された熱は冷却水に吸収され、循環ポンプ２により送
り出される。この冷却水は、熱動形切換弁３において、
温度が所定の温度よりも低いときはバイパス管路５を経
てエンジン１に直接戻され、所定温度以上あるときはラ
ジエータ４を通ることで放熱されてからエンジン１に戻
される。
生された熱は冷却水に吸収され、循環ポンプ２により送
り出される。この冷却水は、熱動形切換弁３において、
温度が所定の温度よりも低いときはバイパス管路５を経
てエンジン１に直接戻され、所定温度以上あるときはラ
ジエータ４を通ることで放熱されてからエンジン１に戻
される。
【００２４】車両用暖房装置においては、循環ポンプ２
により吐き出された冷却水の一部が絞り弁６、加熱側熱
交換器７、室内用熱交換器８、および吸熱側熱交換器９
を経てエンジン１の冷却水流入口へ戻る閉回路を構成し
ている。絞り弁６は、冷却水の熱量が十分にあるとき
に、室内用熱交換器８において必要な暖房能力に応じて
弁の開度が調整され、室内用熱交換器８へ暖房に必要な
熱量を供給する。補助加熱装置の詳細については後述す
る。
により吐き出された冷却水の一部が絞り弁６、加熱側熱
交換器７、室内用熱交換器８、および吸熱側熱交換器９
を経てエンジン１の冷却水流入口へ戻る閉回路を構成し
ている。絞り弁６は、冷却水の熱量が十分にあるとき
に、室内用熱交換器８において必要な暖房能力に応じて
弁の開度が調整され、室内用熱交換器８へ暖房に必要な
熱量を供給する。補助加熱装置の詳細については後述す
る。
【００２５】次に、エンジン１の冷却水温度の変化につ
いて説明する。ここで、エンジン１から出て加熱側熱交
換器７に流入する冷却水の温度をＴ１、加熱側熱交換器
７から出て室内用熱交換器８に流入する冷却水の温度を
Ｔ２、室内用熱交換器８から出て吸熱側熱交換器９に流
入する冷却水の温度をＴ３、吸熱側熱交換器９から出て
エンジン１に戻る冷却水の温度をＴ４とする。
いて説明する。ここで、エンジン１から出て加熱側熱交
換器７に流入する冷却水の温度をＴ１、加熱側熱交換器
７から出て室内用熱交換器８に流入する冷却水の温度を
Ｔ２、室内用熱交換器８から出て吸熱側熱交換器９に流
入する冷却水の温度をＴ３、吸熱側熱交換器９から出て
エンジン１に戻る冷却水の温度をＴ４とする。
【００２６】図２は冷却水温度の変化を示す図である。
この図において、横軸はエンジン始動時からの時間変
化、縦軸は冷却水の温度変化を示している。ここで、エ
ンジン始動時の冷却水温度はｘ℃であるとする。
この図において、横軸はエンジン始動時からの時間変
化、縦軸は冷却水の温度変化を示している。ここで、エ
ンジン始動時の冷却水温度はｘ℃であるとする。
【００２７】まず、補助加熱装置を使用しないで暖房運
転を行った場合について説明する。エンジン１が始動す
ると、冷却水温度はｘ℃から徐々に上昇していき、加熱
側熱交換器７を経て室内用熱交換器８へ流入する冷却水
の温度は曲線２１のように変化する。このとき、加熱側
熱交換器７の入口温度Ｔ１と室内用熱交換器８の入口温
度Ｔ２(OFF)とは同じである。次に、室内用熱交換器８
で熱交換され、吸熱側熱交換器９を経て流出してきた冷
却水温度もｘ℃から徐々に上昇していき、曲線２２のよ
うに変化する。このとき、室内用熱交換器８の出口の温
度Ｔ３(OFF)と吸熱側熱交換器９の出口の温度Ｔ４(OFF)
とは同じである。したがって、これらの曲線２１，２２
の差が補助加熱装置を使用しないときの室内用熱交換器
８の暖房能力となる。この暖房能力は、エンジン始動初
期は能力不足の状態になる。
転を行った場合について説明する。エンジン１が始動す
ると、冷却水温度はｘ℃から徐々に上昇していき、加熱
側熱交換器７を経て室内用熱交換器８へ流入する冷却水
の温度は曲線２１のように変化する。このとき、加熱側
熱交換器７の入口温度Ｔ１と室内用熱交換器８の入口温
度Ｔ２(OFF)とは同じである。次に、室内用熱交換器８
で熱交換され、吸熱側熱交換器９を経て流出してきた冷
却水温度もｘ℃から徐々に上昇していき、曲線２２のよ
うに変化する。このとき、室内用熱交換器８の出口の温
度Ｔ３(OFF)と吸熱側熱交換器９の出口の温度Ｔ４(OFF)
とは同じである。したがって、これらの曲線２１，２２
の差が補助加熱装置を使用しないときの室内用熱交換器
８の暖房能力となる。この暖房能力は、エンジン始動初
期は能力不足の状態になる。
【００２８】次に、補助加熱装置を使用して暖房運転を
行ったときには、エンジン１からの冷却水は加熱側熱交
換器７において加熱されるため、温度Ｔ１から温度Ｔ２
(ON)に上昇し、曲線２３のように変化する。温度Ｔ２
(ON)の冷却水は室内用熱交換器８で熱交換されて流出す
るが、この場合の冷却水の出口温度Ｔ３(ON)は曲線２４
のように変化する。温度Ｔ３(ON)の冷却水は吸熱側熱交
換器９で熱交換されて流出するが、この場合の冷却水の
出口温度Ｔ４(ON)は曲線２５のように変化する。つま
り、エンジン始動初期は、冷却水は吸熱側熱交換器９に
てエンジン始動時の冷却水温度よりも低くなってエンジ
ン１に戻されるため、この曲線２５はｘ℃よりも低い温
度から開始している。したがって、これらの曲線２３，
２４の差が補助加熱装置を使用したときの室内用熱交換
器８の暖房能力となり、エンジン始動初期の暖房能力不
足を補った状態になる。
行ったときには、エンジン１からの冷却水は加熱側熱交
換器７において加熱されるため、温度Ｔ１から温度Ｔ２
(ON)に上昇し、曲線２３のように変化する。温度Ｔ２
(ON)の冷却水は室内用熱交換器８で熱交換されて流出す
るが、この場合の冷却水の出口温度Ｔ３(ON)は曲線２４
のように変化する。温度Ｔ３(ON)の冷却水は吸熱側熱交
換器９で熱交換されて流出するが、この場合の冷却水の
出口温度Ｔ４(ON)は曲線２５のように変化する。つま
り、エンジン始動初期は、冷却水は吸熱側熱交換器９に
てエンジン始動時の冷却水温度よりも低くなってエンジ
ン１に戻されるため、この曲線２５はｘ℃よりも低い温
度から開始している。したがって、これらの曲線２３，
２４の差が補助加熱装置を使用したときの室内用熱交換
器８の暖房能力となり、エンジン始動初期の暖房能力不
足を補った状態になる。
【００２９】ここで、ペルチエ素子１０について説明す
る。ペルチエ素子１０には、電流を流すことにより、表
面の温度が下がる吸熱側から熱を吸収し、表面の温度が
上がる発熱側に熱を移動させることができるペルチエ効
果がある。この熱の移動量は条件によっても変わるが、
ペルチエ素子１０に流す電力のおよそ５０％程度、つま
り成績係数が０．５程度とされている。しかし、このペ
ルチエ素子１０は、冷凍装置として使用した場合、その
成績係数が０．５であっても、暖房装置として使用した
場合には、ペルチエ素子１０の発熱側の発熱量が吸熱側
で吸収した熱量とペルチエ素子１０に流れる電流で発生
するジュール熱との和で表されることから、その成績係
数はほぼ１．５となることになる。電気ヒータにおいて
は、成績係数は最大でも１でしかない。これに比べれ
ば、１．５であっても成績係数はよいことになる。
る。ペルチエ素子１０には、電流を流すことにより、表
面の温度が下がる吸熱側から熱を吸収し、表面の温度が
上がる発熱側に熱を移動させることができるペルチエ効
果がある。この熱の移動量は条件によっても変わるが、
ペルチエ素子１０に流す電力のおよそ５０％程度、つま
り成績係数が０．５程度とされている。しかし、このペ
ルチエ素子１０は、冷凍装置として使用した場合、その
成績係数が０．５であっても、暖房装置として使用した
場合には、ペルチエ素子１０の発熱側の発熱量が吸熱側
で吸収した熱量とペルチエ素子１０に流れる電流で発生
するジュール熱との和で表されることから、その成績係
数はほぼ１．５となることになる。電気ヒータにおいて
は、成績係数は最大でも１でしかない。これに比べれ
ば、１．５であっても成績係数はよいことになる。
【００３０】ペルチエ素子１０による効果を補足する
と、図２において、ペルチエ素子１０により吸熱側から
発熱側へ移動される熱量は、吸熱側熱交換器９の出入口
における温度差に冷却水の水量をかけた値Ｇｗ（Ｔ３
(ON)−Ｔ４(ON)）で表される。ペルチエ素子１０に投入
された電力にて発生するジュール熱による熱量をＰｗと
すれば、室内用熱交換器８の入口温度Ｔ２（曲線２３）
は、加熱側熱交換器７の入口温度Ｔ１（曲線２１）にペ
ルチエ素子１０自身が発生する熱量Ｐｗと移動熱量Ｇｗ
（Ｔ３(ON)−Ｔ４(ON)）とを加えたものになっている。
と、図２において、ペルチエ素子１０により吸熱側から
発熱側へ移動される熱量は、吸熱側熱交換器９の出入口
における温度差に冷却水の水量をかけた値Ｇｗ（Ｔ３
(ON)−Ｔ４(ON)）で表される。ペルチエ素子１０に投入
された電力にて発生するジュール熱による熱量をＰｗと
すれば、室内用熱交換器８の入口温度Ｔ２（曲線２３）
は、加熱側熱交換器７の入口温度Ｔ１（曲線２１）にペ
ルチエ素子１０自身が発生する熱量Ｐｗと移動熱量Ｇｗ
（Ｔ３(ON)−Ｔ４(ON)）とを加えたものになっている。
【００３１】図３は補助加熱装置の概観を示す図であ
る。補助加熱装置は、ペルチエ素子１０を加熱側熱交換
器７と吸熱側熱交換器９とによって挾持することにより
構成される。加熱側熱交換器７および吸熱側熱交換器９
は、それぞれ冷却水流入口７ａ，８ａと冷却水流出口７
ｂ，８ｂとを備えている。冷却水流入口７ａおよび冷却
水流出口７ｂは、エンジン１に連結される管路に接続さ
れ、冷却水流入口８ａおよび冷却水流出口８ｂは、室内
用熱交換器８に連結される管路に接続される。
る。補助加熱装置は、ペルチエ素子１０を加熱側熱交換
器７と吸熱側熱交換器９とによって挾持することにより
構成される。加熱側熱交換器７および吸熱側熱交換器９
は、それぞれ冷却水流入口７ａ，８ａと冷却水流出口７
ｂ，８ｂとを備えている。冷却水流入口７ａおよび冷却
水流出口７ｂは、エンジン１に連結される管路に接続さ
れ、冷却水流入口８ａおよび冷却水流出口８ｂは、室内
用熱交換器８に連結される管路に接続される。
【００３２】ペルチエ素子１０は、これに流す電流の方
向によって吸熱面および発熱面が反転するので、発熱面
が加熱側熱交換器７の側に、吸熱面が吸熱側熱交換器９
の側になるようにリード線の極性が選択される。このリ
ード線は、電流調整器１１を介してバッテリ１２に接続
される。電流調整器１１は、その制御入力に制御装置１
３の制御出力が接続される。電流調整器１１は、ペルチ
エ素子１０に流す電流を制御することによってペルチエ
素子１０による補助加熱動作を制御するものである。す
なわち、エンジン始動初期のように、補助加熱を必要と
するときは、１００％の電流を流し、エンジン１の冷却
水が十分に上昇し、水温の上昇が飽和して補助加熱が不
要になったときには０％にするように制御する。この電
流調整器１１の制御方法としては、アナログ制御、オン
・オフ制御、パルス幅制御などにより行うことができ
る。
向によって吸熱面および発熱面が反転するので、発熱面
が加熱側熱交換器７の側に、吸熱面が吸熱側熱交換器９
の側になるようにリード線の極性が選択される。このリ
ード線は、電流調整器１１を介してバッテリ１２に接続
される。電流調整器１１は、その制御入力に制御装置１
３の制御出力が接続される。電流調整器１１は、ペルチ
エ素子１０に流す電流を制御することによってペルチエ
素子１０による補助加熱動作を制御するものである。す
なわち、エンジン始動初期のように、補助加熱を必要と
するときは、１００％の電流を流し、エンジン１の冷却
水が十分に上昇し、水温の上昇が飽和して補助加熱が不
要になったときには０％にするように制御する。この電
流調整器１１の制御方法としては、アナログ制御、オン
・オフ制御、パルス幅制御などにより行うことができ
る。
【００３３】図４は車両用暖房装置の第２の実施の形態
に係る冷却水回路の構成例を示す図である。図４におい
て、図１に示した構成要素と同じ構成要素については同
じ符号を付してその詳細な説明は省略する。図４によれ
ば、エンジン１と加熱側熱交換器７との間にポンプ３１
および四方弁３２が介在し、この四方弁３２は、また、
室内用熱交換器８と吸熱側熱交換器９との間に介在して
いる。
に係る冷却水回路の構成例を示す図である。図４におい
て、図１に示した構成要素と同じ構成要素については同
じ符号を付してその詳細な説明は省略する。図４によれ
ば、エンジン１と加熱側熱交換器７との間にポンプ３１
および四方弁３２が介在し、この四方弁３２は、また、
室内用熱交換器８と吸熱側熱交換器９との間に介在して
いる。
【００３４】なお、ポンプ３１と四方弁３２との間に流
量を調整するための弁を設けてもよい。あるいは、四方
弁３２の回転位置を制御して流量を調整する弁を兼ねる
ようにしてもよい。
量を調整するための弁を設けてもよい。あるいは、四方
弁３２の回転位置を制御して流量を調整する弁を兼ねる
ようにしてもよい。
【００３５】この構成において、冷却水の流れは、図１
に示した構成の流れとまったく同じである。すなわち、
エンジン１から送り出された冷却水は、四方弁３２およ
びポンプ３１を介して加熱側熱交換器７に流入し、加熱
側熱交換器７で加熱された後、室内用熱交換器８に流入
する。室内用熱交換器８にて車室内の空気と熱交換され
た冷却水は、四方弁３２を介して吸熱側熱交換器９に流
入し、ここで吸熱された後、エンジン１へ戻される。し
たがって、図１に示した構成の場合とまったく同じ補助
加熱動作を行うことができる。
に示した構成の流れとまったく同じである。すなわち、
エンジン１から送り出された冷却水は、四方弁３２およ
びポンプ３１を介して加熱側熱交換器７に流入し、加熱
側熱交換器７で加熱された後、室内用熱交換器８に流入
する。室内用熱交換器８にて車室内の空気と熱交換され
た冷却水は、四方弁３２を介して吸熱側熱交換器９に流
入し、ここで吸熱された後、エンジン１へ戻される。し
たがって、図１に示した構成の場合とまったく同じ補助
加熱動作を行うことができる。
【００３６】図５は車両用暖房装置の第２の実施の形態
に係る冷却水回路のエンジン始動初期状態における構成
例を示す図である。この図によれば、四方弁３２を切り
換えることにより、加熱側熱交換器７および室内用熱交
換器８を流れる冷却水の回路を、エンジン１を流れる冷
却水の回路から隔離することができる。すなわち、エン
ジン１から送り出された冷却水が四方弁３２および吸熱
側熱交換器９を通ってエンジン１に戻る回路が形成さ
れ、この回路とは独立して、四方弁３２から、ポンプ３
１、加熱側熱交換器７、および室内用熱交換器８を通っ
て四方弁３２に戻る閉回路が形成される。
に係る冷却水回路のエンジン始動初期状態における構成
例を示す図である。この図によれば、四方弁３２を切り
換えることにより、加熱側熱交換器７および室内用熱交
換器８を流れる冷却水の回路を、エンジン１を流れる冷
却水の回路から隔離することができる。すなわち、エン
ジン１から送り出された冷却水が四方弁３２および吸熱
側熱交換器９を通ってエンジン１に戻る回路が形成さ
れ、この回路とは独立して、四方弁３２から、ポンプ３
１、加熱側熱交換器７、および室内用熱交換器８を通っ
て四方弁３２に戻る閉回路が形成される。
【００３７】この構成によれば、ペルチエ素子１０にお
いて発生したジュール熱とエンジン１の冷却水から吸熱
した熱量とをもっぱら室内用熱交換器８の閉回路に与え
るようにしている。この構成は、どのような場合に有効
かについて考察する。
いて発生したジュール熱とエンジン１の冷却水から吸熱
した熱量とをもっぱら室内用熱交換器８の閉回路に与え
るようにしている。この構成は、どのような場合に有効
かについて考察する。
【００３８】まず、室内用熱交換器８の負荷は、この室
内用熱交換器８を通過する空気の流量（風量）と空気温
度とによって決まるが、この室内用熱交換器８の負荷が
小さいとき、加熱側熱交換器７によって加熱された熱量
よりも室内用熱交換器８で熱交換される熱量が小さくな
る。この場合、室内用熱交換器８から流出する冷却水温
度が加熱側熱交換器７に流入する冷却水の温度Ｔ１より
も高くなる現象が生じる。冷却水回路が図４の構成にあ
るときには、室内用熱交換器８から流出した高い温度を
有する冷却水は、吸熱側熱交換器９によって冷却され、
さらにエンジン１内の冷却水を加熱してしまうというこ
とが生じてしまう。エンジン１内の冷却水は熱容量が大
きいので、室内用熱交換器８から戻ってきた高い温度を
有する冷却水によってエンジン１内の冷却水が加熱され
ても、エンジン１から流出して加熱側熱交換器７に流入
する冷却水の温度Ｔ１がすぐに上昇することはない。こ
のため、加熱側熱交換器７に流入する冷却水は、温度が
低い状態で加熱されるので、室内用熱交換器８に流入す
る冷却水の温度上昇は鈍くなる。
内用熱交換器８を通過する空気の流量（風量）と空気温
度とによって決まるが、この室内用熱交換器８の負荷が
小さいとき、加熱側熱交換器７によって加熱された熱量
よりも室内用熱交換器８で熱交換される熱量が小さくな
る。この場合、室内用熱交換器８から流出する冷却水温
度が加熱側熱交換器７に流入する冷却水の温度Ｔ１より
も高くなる現象が生じる。冷却水回路が図４の構成にあ
るときには、室内用熱交換器８から流出した高い温度を
有する冷却水は、吸熱側熱交換器９によって冷却され、
さらにエンジン１内の冷却水を加熱してしまうというこ
とが生じてしまう。エンジン１内の冷却水は熱容量が大
きいので、室内用熱交換器８から戻ってきた高い温度を
有する冷却水によってエンジン１内の冷却水が加熱され
ても、エンジン１から流出して加熱側熱交換器７に流入
する冷却水の温度Ｔ１がすぐに上昇することはない。こ
のため、加熱側熱交換器７に流入する冷却水は、温度が
低い状態で加熱されるので、室内用熱交換器８に流入す
る冷却水の温度上昇は鈍くなる。
【００３９】以上のように、室内用熱交換器８から流出
する冷却水の温度がエンジン１から送り出される冷却水
の温度、すなわち加熱側熱交換器７の入口温度よりも高
い場合には、図５に示したように四方弁３２を切り換え
て、エンジン側の冷却水回路とは隔離された暖房装置だ
けの閉回路を構成することにより、加熱側熱交換器７に
よって与えられた熱量をすべて室内用熱交換器８のため
に提供することができるようになる。
する冷却水の温度がエンジン１から送り出される冷却水
の温度、すなわち加熱側熱交換器７の入口温度よりも高
い場合には、図５に示したように四方弁３２を切り換え
て、エンジン側の冷却水回路とは隔離された暖房装置だ
けの閉回路を構成することにより、加熱側熱交換器７に
よって与えられた熱量をすべて室内用熱交換器８のため
に提供することができるようになる。
【００４０】図６は暖房装置の閉回路における冷却水温
度の変化を示す図である。まず、エンジン始動時は、四
方弁３２を図５に示したように切り換え、暖房装置用の
閉回路を形成しておく。この図において、エンジン始動
後におけるエンジン側の回路の冷却水温度は、基本的に
は図２に示したものとほぼ同じで、曲線４１で示したよ
うに変化する。
度の変化を示す図である。まず、エンジン始動時は、四
方弁３２を図５に示したように切り換え、暖房装置用の
閉回路を形成しておく。この図において、エンジン始動
後におけるエンジン側の回路の冷却水温度は、基本的に
は図２に示したものとほぼ同じで、曲線４１で示したよ
うに変化する。
【００４１】加熱側熱交換器７に流入する冷却水は、最
初は、エンジン側の冷却水と同じ温度（ｘ℃）である。
冷却水が加熱側熱交換器７において加熱されることによ
り、室内用熱交換器８に流入する冷却水の温度Ｔ２は、
曲線４２のように変化する。この暖房装置の閉回路は、
エンジン側のものと比べて熱容量が小さいので、室内用
熱交換器８に流入する冷却水の温度Ｔ２は比較的急激に
上昇する。
初は、エンジン側の冷却水と同じ温度（ｘ℃）である。
冷却水が加熱側熱交換器７において加熱されることによ
り、室内用熱交換器８に流入する冷却水の温度Ｔ２は、
曲線４２のように変化する。この暖房装置の閉回路は、
エンジン側のものと比べて熱容量が小さいので、室内用
熱交換器８に流入する冷却水の温度Ｔ２は比較的急激に
上昇する。
【００４２】ここで、室内用熱交換器８の負荷が小さい
場合には、室内用熱交換器８で熱交換される熱量が少な
いので、その分、流出する冷却水の温度Ｔ５が上昇し、
その温度Ｔ５は曲線４３のように変化する。曲線４２と
曲線４３との差が暖房能力となる。
場合には、室内用熱交換器８で熱交換される熱量が少な
いので、その分、流出する冷却水の温度Ｔ５が上昇し、
その温度Ｔ５は曲線４３のように変化する。曲線４２と
曲線４３との差が暖房能力となる。
【００４３】一方、エンジン側の回路では、エンジン１
から送り出された冷却水は、四方弁３２を介して吸熱側
熱交換器９に流入し、ここで吸熱されるために、吸熱側
熱交換器９から流出する冷却水の温度Ｔ４は、曲線４４
のように変化する。
から送り出された冷却水は、四方弁３２を介して吸熱側
熱交換器９に流入し、ここで吸熱されるために、吸熱側
熱交換器９から流出する冷却水の温度Ｔ４は、曲線４４
のように変化する。
【００４４】以上のようにして急速に温度上昇した暖房
装置側の冷却水は、やがて飽和してくる一方で、エンジ
ン側の冷却水も徐々に昇温してくる。ここで、エンジン
１から送り出された冷却水の温度が、室内用熱交換器８
から流出した冷却水の温度Ｔ５よりも高くなった時点
で、四方弁３２を切り換え、図４に示した回路構成にす
る。この四方弁３２の切り換えタイミングは、室内用熱
交換器８の負荷の大きさに依存し、負荷が小さいときは
早く、負荷が大きいときは遅い時期になる。
装置側の冷却水は、やがて飽和してくる一方で、エンジ
ン側の冷却水も徐々に昇温してくる。ここで、エンジン
１から送り出された冷却水の温度が、室内用熱交換器８
から流出した冷却水の温度Ｔ５よりも高くなった時点
で、四方弁３２を切り換え、図４に示した回路構成にす
る。この四方弁３２の切り換えタイミングは、室内用熱
交換器８の負荷の大きさに依存し、負荷が小さいときは
早く、負荷が大きいときは遅い時期になる。
【００４５】図７は車両用暖房装置の第３の実施の形態
に係る冷却水回路の構成例を示す図である。図７におい
て、図４に示した構成要素と同じ構成要素については同
じ符号を付してその詳細な説明は省略する。図７によれ
ば、エンジン１の冷却水流出口と四方弁３２との間にポ
ンプ５１が挿入され、エンジン１の冷却水流出口と熱動
形切換弁３との間に逆止弁５２が挿入されている。この
逆止弁５２は、エンジン１から熱動形切換弁３の方向に
冷却水が流れるように設けられている。なお、この逆止
弁５２は、熱動形切換弁３に内蔵するようにしてもよ
い。
に係る冷却水回路の構成例を示す図である。図７におい
て、図４に示した構成要素と同じ構成要素については同
じ符号を付してその詳細な説明は省略する。図７によれ
ば、エンジン１の冷却水流出口と四方弁３２との間にポ
ンプ５１が挿入され、エンジン１の冷却水流出口と熱動
形切換弁３との間に逆止弁５２が挿入されている。この
逆止弁５２は、エンジン１から熱動形切換弁３の方向に
冷却水が流れるように設けられている。なお、この逆止
弁５２は、熱動形切換弁３に内蔵するようにしてもよ
い。
【００４６】この構成において、エンジン１の冷却水が
十分に昇温しているとき、循環ポンプ２によってエンジ
ン１から吐き出された冷却水は、逆止弁５２を介してラ
ジエータ４の回路に流れるとともに、ポンプ５１、四方
弁３２、ポンプ３１、加熱側熱交換器７を介して室内用
熱交換器８に流れ、ここで車室内の空気と熱交換された
後、四方弁３２および吸熱側熱交換器９を介してエンジ
ン１に戻る。
十分に昇温しているとき、循環ポンプ２によってエンジ
ン１から吐き出された冷却水は、逆止弁５２を介してラ
ジエータ４の回路に流れるとともに、ポンプ５１、四方
弁３２、ポンプ３１、加熱側熱交換器７を介して室内用
熱交換器８に流れ、ここで車室内の空気と熱交換された
後、四方弁３２および吸熱側熱交換器９を介してエンジ
ン１に戻る。
【００４７】この構成は、低燃費を目的とした車両、た
とえばアイドリング停止機構を備えた車両または電動モ
ータとエンジンとを併用したハイブリッド車に適用する
ことができる。アイドリング停止機構は、交差点、踏切
などにおいて一時停止しているときにエンジン１の回転
数がアイドリング回転数まで低下した場合、エンジン１
を停止させるもので、エンジン１が停止された場合、エ
ンジン１に連動して動作する循環ポンプ２も停止する。
また、ハイブリッド車においては、電力容量が十分にあ
ってエンジン負荷が小さくなったときに、動力源はエン
ジン１から電動モータに切り換えられる。この場合にお
いても、エンジン１が停止するため、エンジン１内の循
環ポンプ２が停止し、室内用熱交換器８にエンジン１内
の冷却水を送ることができなくなる。
とえばアイドリング停止機構を備えた車両または電動モ
ータとエンジンとを併用したハイブリッド車に適用する
ことができる。アイドリング停止機構は、交差点、踏切
などにおいて一時停止しているときにエンジン１の回転
数がアイドリング回転数まで低下した場合、エンジン１
を停止させるもので、エンジン１が停止された場合、エ
ンジン１に連動して動作する循環ポンプ２も停止する。
また、ハイブリッド車においては、電力容量が十分にあ
ってエンジン負荷が小さくなったときに、動力源はエン
ジン１から電動モータに切り換えられる。この場合にお
いても、エンジン１が停止するため、エンジン１内の循
環ポンプ２が停止し、室内用熱交換器８にエンジン１内
の冷却水を送ることができなくなる。
【００４８】このような場合、エンジン１内の循環ポン
プ２に代わって、ポンプ３１を駆動し、エンジン１内の
冷却水を室内用熱交換器８に送ることにより、引き続い
てエンジン１内の冷却水の余熱で暖房を行うことができ
る。このとき、ポンプ３１がエンジン１内の冷却水を吸
引するため、エンジン１の冷却水流出口は負圧になり、
ラジエータ４で冷却された冷却水をも吸引しようとする
が、エンジン１の冷却水流出口と熱動形切換弁３との間
に設けた逆止弁５２により、ラジエータ４で冷却された
冷却水は逆流することなく、エンジン１内の昇温された
冷却水だけが室内用熱交換器８に送られ、暖房に供する
ことができるようになる。なお、ここでは、ポンプ５１
は暖房装置として何ら関与しない。
プ２に代わって、ポンプ３１を駆動し、エンジン１内の
冷却水を室内用熱交換器８に送ることにより、引き続い
てエンジン１内の冷却水の余熱で暖房を行うことができ
る。このとき、ポンプ３１がエンジン１内の冷却水を吸
引するため、エンジン１の冷却水流出口は負圧になり、
ラジエータ４で冷却された冷却水をも吸引しようとする
が、エンジン１の冷却水流出口と熱動形切換弁３との間
に設けた逆止弁５２により、ラジエータ４で冷却された
冷却水は逆流することなく、エンジン１内の昇温された
冷却水だけが室内用熱交換器８に送られ、暖房に供する
ことができるようになる。なお、ここでは、ポンプ５１
は暖房装置として何ら関与しない。
【００４９】図８は車両用暖房装置の第３の実施の形態
に係る冷却水回路のエンジン始動初期状態における構成
例を示す図である。エンジン始動初期においては、室内
用熱交換器８から流出する冷却水の温度がエンジン１か
ら加熱側熱交換器７に流入する冷却水の温度よりも高く
なる場合があり、その場合には、図８に示したように、
四方弁３２が切り換えられ、加熱側熱交換器７および室
内用熱交換器８を流れる冷却水の回路は閉回路となっ
て、熱容量の大きなエンジン内の冷却水から独立した冷
却水回路が形成される。この構成の冷却水の流れは、図
５に示した構成の流れとまったく同じである。エンジン
内の冷却水から独立した閉回路は熱容量が小さいため、
加熱側熱交換器７にて加熱される冷却水は比較的急激に
昇温させることができ、エンジン始動初期において車室
内を速やかに暖房することが可能になる。
に係る冷却水回路のエンジン始動初期状態における構成
例を示す図である。エンジン始動初期においては、室内
用熱交換器８から流出する冷却水の温度がエンジン１か
ら加熱側熱交換器７に流入する冷却水の温度よりも高く
なる場合があり、その場合には、図８に示したように、
四方弁３２が切り換えられ、加熱側熱交換器７および室
内用熱交換器８を流れる冷却水の回路は閉回路となっ
て、熱容量の大きなエンジン内の冷却水から独立した冷
却水回路が形成される。この構成の冷却水の流れは、図
５に示した構成の流れとまったく同じである。エンジン
内の冷却水から独立した閉回路は熱容量が小さいため、
加熱側熱交換器７にて加熱される冷却水は比較的急激に
昇温させることができ、エンジン始動初期において車室
内を速やかに暖房することが可能になる。
【００５０】この場合、エンジン１が回転している間
は、循環ポンプ２によりエンジン１の冷却水が四方弁３
２を介して吸熱側熱交換器９に供給されるため、吸熱側
熱交換器９での吸熱作用はあるが、エンジン１が停止し
た場合には、吸熱側熱交換器９における冷却水の流れは
なくなるため、吸熱側熱交換器９に滞留している冷却水
は容量が小さいこともあってすぐに冷凍されるようにな
り、冷却水からの吸熱効果は小さくなる。
は、循環ポンプ２によりエンジン１の冷却水が四方弁３
２を介して吸熱側熱交換器９に供給されるため、吸熱側
熱交換器９での吸熱作用はあるが、エンジン１が停止し
た場合には、吸熱側熱交換器９における冷却水の流れは
なくなるため、吸熱側熱交換器９に滞留している冷却水
は容量が小さいこともあってすぐに冷凍されるようにな
り、冷却水からの吸熱効果は小さくなる。
【００５１】このため、エンジン始動初期に室内用熱交
換器８に送り出す冷却水をペルチエ素子１０で加熱して
いる状態にあるときにエンジン１が停止したような場
合、エンジン１内の循環ポンプ２に代わって、ポンプ５
１を駆動し、吸熱側熱交換器９内の冷却水を強制循環さ
せるようにしている。したがって、ポンプ５１は、以上
のような目的で使用されるため、図示の例のように、エ
ンジン１の冷却水流出口と四方弁３２との間にある必要
はなく、四方弁３２と吸熱側熱交換器９との間、または
吸熱側熱交換器９とエンジン１の冷却水流入口との間に
挿入されていてもよい。
換器８に送り出す冷却水をペルチエ素子１０で加熱して
いる状態にあるときにエンジン１が停止したような場
合、エンジン１内の循環ポンプ２に代わって、ポンプ５
１を駆動し、吸熱側熱交換器９内の冷却水を強制循環さ
せるようにしている。したがって、ポンプ５１は、以上
のような目的で使用されるため、図示の例のように、エ
ンジン１の冷却水流出口と四方弁３２との間にある必要
はなく、四方弁３２と吸熱側熱交換器９との間、または
吸熱側熱交換器９とエンジン１の冷却水流入口との間に
挿入されていてもよい。
【００５２】図９は車両用暖房装置の第４の実施の形態
に係る冷却水回路のエンジン始動初期状態における構成
例を示す図である。図９において、図１に示した構成要
素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細
な説明は省略する。図９よれば、エンジン１の冷却水流
出口と加熱側熱交換器７との間に三方弁６１およびポン
プ６２が挿入されている。三方弁６１の他の流出口は四
方弁６３を介して吸熱側熱交換器９の流入口に連結され
ている。室内用熱交換器８の流出口は四方弁６３に接続
され、その四方弁６３の流路の出口側は、逆止弁６４を
介して三方弁６１とポンプ６２との間の管路に連結され
るとともに、別の逆止弁６５を介してエンジン１の冷却
水流入口へ連結されている。逆止弁６４および逆止弁６
５は、それぞれ四方弁６３からポンプ６２およびエンジ
ン１に冷却水が流れる方向に設けられている。
に係る冷却水回路のエンジン始動初期状態における構成
例を示す図である。図９において、図１に示した構成要
素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細
な説明は省略する。図９よれば、エンジン１の冷却水流
出口と加熱側熱交換器７との間に三方弁６１およびポン
プ６２が挿入されている。三方弁６１の他の流出口は四
方弁６３を介して吸熱側熱交換器９の流入口に連結され
ている。室内用熱交換器８の流出口は四方弁６３に接続
され、その四方弁６３の流路の出口側は、逆止弁６４を
介して三方弁６１とポンプ６２との間の管路に連結され
るとともに、別の逆止弁６５を介してエンジン１の冷却
水流入口へ連結されている。逆止弁６４および逆止弁６
５は、それぞれ四方弁６３からポンプ６２およびエンジ
ン１に冷却水が流れる方向に設けられている。
【００５３】この構成において、冷却水の流れは、図５
および図８に示した構成の流れとまったく同じである。
すなわち、ポンプ６２によって送り出された冷却水は、
加熱側熱交換器７に流入し、加熱側熱交換器７で加熱さ
れた後、室内用熱交換器８に流入し、ここで車室内の空
気と熱交換され、四方弁６３および逆止弁６４を介して
ポンプ６２に戻る、という閉回路が形成される。一方、
エンジン１から送り出された冷却水は、三方弁６１およ
び四方弁６３を介して吸熱側熱交換器９に流入し、ここ
で吸熱された後、エンジン１へ戻される。これにより、
エンジン始動初期では、図５および図８に示し説明した
補助加熱動作と同じ動作を行うことができる。
および図８に示した構成の流れとまったく同じである。
すなわち、ポンプ６２によって送り出された冷却水は、
加熱側熱交換器７に流入し、加熱側熱交換器７で加熱さ
れた後、室内用熱交換器８に流入し、ここで車室内の空
気と熱交換され、四方弁６３および逆止弁６４を介して
ポンプ６２に戻る、という閉回路が形成される。一方、
エンジン１から送り出された冷却水は、三方弁６１およ
び四方弁６３を介して吸熱側熱交換器９に流入し、ここ
で吸熱された後、エンジン１へ戻される。これにより、
エンジン始動初期では、図５および図８に示し説明した
補助加熱動作と同じ動作を行うことができる。
【００５４】ここで、室内用熱交換器８の側の閉回路に
て、室内用熱交換器８での負荷が小さくて、室内用熱交
換器８から流出した冷却水の温度がエンジン１から流出
している冷却水の温度よりも低くなると、四方弁６３が
切り換え動作を行う。このときの冷却水回路の構成を図
１０に示す。
て、室内用熱交換器８での負荷が小さくて、室内用熱交
換器８から流出した冷却水の温度がエンジン１から流出
している冷却水の温度よりも低くなると、四方弁６３が
切り換え動作を行う。このときの冷却水回路の構成を図
１０に示す。
【００５５】図１０は車両用暖房装置の第４の実施の形
態に係る冷却水回路の構成例を示す図である。この構成
において、冷却水の流れは、図１、図４および図７に示
した構成の流れとまったく同じである。すなわち、エン
ジン１から送り出された冷却水は、三方弁６１およびポ
ンプ６２を介して加熱側熱交換器７に流入し、加熱側熱
交換器７で加熱された後、室内用熱交換器８に流入す
る。室内用熱交換器８にて車室内の空気と熱交換された
冷却水は、四方弁６３を介して吸熱側熱交換器９に流入
し、ここで吸熱された後、エンジン１へ戻される。加え
て、室内用熱交換器８の負荷が小さいときは、三方弁６
１により、ポンプ６２へ流入する流量を制限し、その
分、四方弁６３および逆止弁６５を介して冷却水をエン
ジン１へ戻すようにしている。このバイパス機能によ
り、ポンプ６２へ流通させる冷却水の流量を安定化させ
ている。
態に係る冷却水回路の構成例を示す図である。この構成
において、冷却水の流れは、図１、図４および図７に示
した構成の流れとまったく同じである。すなわち、エン
ジン１から送り出された冷却水は、三方弁６１およびポ
ンプ６２を介して加熱側熱交換器７に流入し、加熱側熱
交換器７で加熱された後、室内用熱交換器８に流入す
る。室内用熱交換器８にて車室内の空気と熱交換された
冷却水は、四方弁６３を介して吸熱側熱交換器９に流入
し、ここで吸熱された後、エンジン１へ戻される。加え
て、室内用熱交換器８の負荷が小さいときは、三方弁６
１により、ポンプ６２へ流入する流量を制限し、その
分、四方弁６３および逆止弁６５を介して冷却水をエン
ジン１へ戻すようにしている。このバイパス機能によ
り、ポンプ６２へ流通させる冷却水の流量を安定化させ
ている。
【００５６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、エン
ジン始動時のように、冷却水の温度が低いときに、室内
用熱交換器に向かう冷却水をペルチエ素子のジュール熱
による熱と吸熱面から発熱面に移動された熱とで加熱す
るように構成した。これにより、発熱側熱交換器を流通
する冷却水に対してペルチエ素子に投入した電気エネル
ギ以上の熱エネルギを与えることができ、室内用熱交換
器の暖房能力を急速に高めることが可能になる。
ジン始動時のように、冷却水の温度が低いときに、室内
用熱交換器に向かう冷却水をペルチエ素子のジュール熱
による熱と吸熱面から発熱面に移動された熱とで加熱す
るように構成した。これにより、発熱側熱交換器を流通
する冷却水に対してペルチエ素子に投入した電気エネル
ギ以上の熱エネルギを与えることができ、室内用熱交換
器の暖房能力を急速に高めることが可能になる。
【図１】本発明による車両用暖房装置に係る冷却水回路
の構成例を示す図である。
の構成例を示す図である。
【図２】冷却水温度の変化を示す図である。
【図３】補助加熱装置の概観を示す図である。
【図４】車両用暖房装置の第２の実施の形態に係る冷却
水回路の構成例を示す図である。
水回路の構成例を示す図である。
【図５】車両用暖房装置の第２の実施の形態に係る冷却
水回路のエンジン始動初期状態における構成例を示す図
である。
水回路のエンジン始動初期状態における構成例を示す図
である。
【図６】暖房装置の閉回路における冷却水温度の変化を
示す図である。
示す図である。
【図７】車両用暖房装置の第３の実施の形態に係る冷却
水回路の構成例を示す図である。
水回路の構成例を示す図である。
【図８】車両用暖房装置の第３の実施の形態に係る冷却
水回路のエンジン始動初期状態における構成例を示す図
である。
水回路のエンジン始動初期状態における構成例を示す図
である。
【図９】車両用暖房装置の第４の実施の形態に係る冷却
水回路のエンジン始動初期状態における構成例を示す図
である。
水回路のエンジン始動初期状態における構成例を示す図
である。
【図１０】車両用暖房装置の第４の実施の形態に係る冷
却水回路の構成例を示す図である。
却水回路の構成例を示す図である。
【図１１】従来の車両暖房装置に係る冷却水回路の構成
例を示す図である。
例を示す図である。
【図１２】従来の車両用暖房装置の水温変化を示す図で
ある。
ある。
１ エンジン ２ 循環ポンプ ３ 熱動形切換弁 ４ ラジエータ ５ バイパス管路 ６ 絞り弁 ７ 加熱側熱交換器 ７ａ 冷却水流入口 ７ｂ 冷却水流出口 ８ 室内用熱交換器 ８ａ 冷却水流入口 ８ｂ 冷却水流出口 ９ 吸熱側熱交換器 １０ ペルチエ素子 １１ 電流調整器 １２ バッテリ １３ 制御装置 ３１ ポンプ ３２ 四方弁 ５１ ポンプ ５２ 逆止弁 ６１ 三方弁 ６２ ポンプ ６３ 四方弁 ６４ 逆止弁 ６５ 逆止弁
Claims (11)
- 【請求項１】 水冷式のエンジンを冷却した冷却水を熱
源とする車両用暖房装置において、 前記冷却水と空気とを熱交換して車室内の暖房を行う暖
房用熱交換手段と、 ペルチエ効果によって発生された熱により前記冷却水を
加熱する発熱手段と、 を備えていることを特徴とする車両用暖房装置。 - 【請求項２】 前記発熱手段は、前記暖房用熱交換手段
の上流側に配置された発熱側熱交換手段と、発熱面を前
記発熱側熱交換手段に密着させたペルチエ素子とからな
ることを特徴とする請求項１記載の車両用暖房装置。 - 【請求項３】 前記発熱手段は、前記ペルチエ素子の吸
熱面に密着配置された吸熱側熱交換手段をさらに有して
いることを特徴とする請求項２記載の車両用暖房装置。 - 【請求項４】 前記発熱手段の吸熱側熱交換手段は、前
記暖房用熱交換手段の下流側に配置されて前記エンジン
への戻り管路を流れる冷却水から熱を吸収することを特
徴とする請求項３記載の車両用暖房装置。 - 【請求項５】 前記発熱側熱交換手段を流れる前記冷却
水を強制循環させるポンプと、前記暖房用熱交換手段か
ら流出した冷却水を前記発熱側熱交換手段へ流すととも
に前記エンジンを冷却した冷却水を前記吸熱側熱交換手
段を介して前記エンジンに戻す流路が形成される第１の
切換位置と前記エンジンを冷却した冷却水を前記発熱側
熱交換手段へ流すとともに前記暖房用熱交換手段から流
出した冷却水を前記吸熱側熱交換手段を介して前記エン
ジンに戻す流路が形成される第２の切換位置とを有する
四方弁とをさらに備えていることを特徴とする請求項３
記載の車両用暖房装置。 - 【請求項６】 前記四方弁は、前記暖房用熱交換手段か
ら流出した冷却水の温度が前記エンジンを冷却した冷却
水の温度より高いときに前記第１の切換位置をとり、前
記エンジンを冷却した冷却水の温度が前記暖房用熱交換
手段から流出した冷却水の温度より高くなったときに前
記第２の切換位置をとるように切り換えられることを特
徴とする請求項５記載の車両用暖房装置。 - 【請求項７】 前記エンジンの冷却水流出口から分岐し
て前記エンジン内の冷却水を冷却するラジエータへ向か
う冷却水回路の途中に、前記エンジンから前記ラジエー
タの方向にだけ冷却水の流れを許容する逆止弁をさらに
備えていることを特徴とする請求項５記載の車両用暖房
装置。 - 【請求項８】 前記四方弁が前記第１の切換位置をとる
ように切り換えられたときに、前記吸熱側熱交換手段お
よび前記エンジン内の冷却水を強制的に循環させるため
の第２のポンプをさらに備えていることを特徴とする請
求項５記載の車両用暖房装置。 - 【請求項９】 前記発熱側熱交換手段を流れる前記冷却
水を強制循環させるポンプと、前記エンジンを冷却した
冷却水が流入する流入口と流入した冷却水が分流して流
出される第１および第２の流出口とを有し前記第１の流
出口は前記発熱側熱交換手段へ連通されている三方弁
と、前記三方弁の第１の流出口の下流側へ冷却水を流す
ことができる逆止弁と、前記暖房用熱交換手段から流出
した冷却水を前記逆止弁へ流すとともに前記三方弁の第
２の流出口から流出した冷却水を前記吸熱側熱交換手段
を介して前記エンジンに戻す流路が形成される第１の切
換位置と前記暖房用熱交換手段から流出した冷却水を前
記吸熱側熱交換手段を介して前記エンジンに戻す流路が
形成される第２の切換位置とを有する四方弁とをさらに
備えていることを特徴とする請求項３記載の車両用暖房
装置。 - 【請求項１０】 前記四方弁は、前記暖房用熱交換手段
から流出した冷却水の温度が前記エンジンを冷却した冷
却水の温度より高いときに前記第１の切換位置をとり、
前記エンジンを冷却した冷却水の温度が前記暖房用熱交
換手段から流出した冷却水の温度より高くなったときに
前記第２の切換位置をとるように切り換えられることを
特徴とする請求項９記載の車両用暖房装置。 - 【請求項１１】 前記四方弁が前記第２の切換位置をと
るときに形成される流路を介し前記三方弁の第２の流出
口と前記エンジンへの戻り管路とを連通させてバイパス
流路を形成する第２の逆止弁をさらに備えていることを
特徴とする請求項９記載の車両用暖房装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11103455A JP2000335230A (ja) | 1999-03-24 | 1999-04-12 | 車両用暖房装置 |
| DE60011167T DE60011167T2 (de) | 1999-03-24 | 2000-03-23 | Kühlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug |
| US09/534,289 US6270015B1 (en) | 1999-03-24 | 2000-03-23 | Radiator for a vehicle |
| ES00106317T ES2222125T3 (es) | 1999-03-24 | 2000-03-23 | Conjunto radiador para un vehiculo. |
| EP00106317A EP1038701B1 (en) | 1999-03-24 | 2000-03-23 | A radiator assembly for a vehicle |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7891999 | 1999-03-24 | ||
| JP11-78919 | 1999-03-24 | ||
| JP11103455A JP2000335230A (ja) | 1999-03-24 | 1999-04-12 | 車両用暖房装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000335230A true JP2000335230A (ja) | 2000-12-05 |
Family
ID=26419976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11103455A Pending JP2000335230A (ja) | 1999-03-24 | 1999-04-12 | 車両用暖房装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6270015B1 (ja) |
| EP (1) | EP1038701B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000335230A (ja) |
| DE (1) | DE60011167T2 (ja) |
| ES (1) | ES2222125T3 (ja) |
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| KR101200754B1 (ko) * | 2006-01-24 | 2012-11-13 | 한라공조주식회사 | 열전소자 모듈을 이용한 자동차 보조 냉난방장치 |
| KR101225660B1 (ko) * | 2006-07-27 | 2013-01-23 | 한라공조주식회사 | 열전소자 모듈을 이용한 자동차용 보조 냉난방장치 및 그제어방법 |
| KR101415111B1 (ko) * | 2007-12-04 | 2014-07-04 | 한라비스테온공조 주식회사 | 열전 소자를 이용한 차량용 공조 장치 |
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