JPS62240416A - 熱交換器を有するエンジンの冷却系構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、暖房、給湯等のために冷媒加熱ユニット側の
熱負荷と熱交換を行う熱交換器を有し、エンジン駆動式
のヒートポンプ装Ｗｌ＠に適用される熱交換器を有する
エンジンの冷部系構造に関するものである。

（従来技術） 従来から、例えば実１ｍ昭５９　２３０７０Ｍ公報に示
されるようなエンジン駆動式のヒートポンプ装置等にあ
っては、エンジンの冷却系に、冷媒加熱ユニット側の熱
負荷と熱交換を行う熱交換器が設けられている。ところ
で、このような装置において、エンジン冷却用の冷却水
と、冷媒加熱ユニット側の熱負荷に対する熱交換用の水
とを共用化し、かつ、冷却水に回収されたエンジン廃熱
の有効利用を図ろうとする場合、冷却水に回収された熱
をできるだけ効率良く冷媒加熱ユニット側に供給するこ
とが要求される。しかしこのようにした場合、特に冬季
等には、１ンジン側に循環される冷却水の温度が低下し
がちとなるため、エンジンの暖機性や温度調節作用を向
上するには改善の余地があった。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑み、エンジン冷却水と、冷
媒加熱ユニット側の熱負荷との熱交換用水とを共用化し
、かつ冷却水に回収された熱の有効利用を図りつつ、エ
ンジンの過冷却を防止し、暖機性や温度調節作用を向上
することができる熱交換器を有するエンジンの冷ｕｌ系
構造を提供するものである。

（発明の構成） 本発刊は、冷媒加熱ユニット側の熱負荷と熱交換を行う
熱交換器と、循環水ポンプと、エンジンのり気熱を回収
する排気通路熱交換器と、エンジン側のウォータポンプ
およびウォータジャケットとを直列接続して冷却水通路
を形成し、かつ、上記υＦ気通路熱交換器より分岐して
上記エンジン側ウォータポンプおよびウォータジャケッ
トをバイパスする第１バイパス通路を形成するとともに
、上記循環水ポンプ下流より分岐して上記排気通路熱交
換器と上記エンジン側つオ・−タボンプおよびウォータ
ジャケットをバイパスする第２バイパス通路を形成し、
この第２バイパス通路に、冷却水通路中の水温が設定値
以下のときに開くバルブを設けたものである。

この構成により、冷媒加熱ユニット側の熱負荷と熱交換
を行う熱交換器で、冷却水に回収された熱が冷媒加熱ユ
ニット側に効率よく供給されるとともに、この熱交換器
を通った冷却水の内で排気通路熱交換器に送られる冷却
水の流量が水温に応じて調整され、この流通調整により
排気通路熱交換器を経てエンジン側に循環される冷却水
の温度が適度に調整されることとなる。

（実施例） 第１図は本発明の冷却系Ｊａ造をエンジン駆動式のヒー
トポンプ装置に適用した実施例を示している。この図に
おいて、エンジン１の出力軸１ａには、冷媒加熱ユニッ
ト側システムのヒートポンプ冷媒回路２に組込まれた冷
媒加圧用のコンプレッサが連結されており、上記ヒート
ポンプ冷媒回路２には、室内側熱交換器４と、西方弁５
と、膨張弁６と、室外側熱交換器（熱負荷）７とが配設
されている。そして、室内側熱交換器４が凝縮器、空鉢
側熱交換１７が蒸発器の作用する時、室内側の暖房を行
うことができ、また四方弁５の切替により室内側熱交換
器４が蒸発器、室外側熱交換器７が凝縮器として作用す
る時、室内側の冷房を行うことができるようになってい
る。８は上記室外側熱交換器７および後記熱交換Ｚ１０
に対する放熱ファンである。。

また、エンジン１の冷却系には、エンジン１を冷却する
とともに、エンジン１の排気熱を回収し、この回収した
熱を熱交換器１０にて放熱する冷却水通路９が設けら社
ており、１ンジン冷却水が冷媒加熱ユニット側の熱負荷
との熱交換用の水に共用されるようになっている。

第２図はエンジン１の冷却系の構成を示している。第１
図と第２図とに示すように、上記冷却水通路９は、冷媒
加熱ユニット側の熱負荷としての室外側熱交換器７と熱
交換を行う熱交換器１０と、循環水ポンプ１１と、エン
ジン１の排気熱を回収する排気通路熱交換器１２と、エ
ンジン１側のウォータポンプ１３と、シリンダブロック
およびシリンダヘッドの各ウォータジャケット１４．１
５と、サーモスタット１６とが直列接続されることによ
り形成されている。上記排気通路熱交換器１２は、排気
管途中に設けられて排気と冷却水との熱交換を効率良く
行うようにした熱交換器１２ａと、１気マニホールドの
外周に水通路を形成した排気マニホールド熱交換器１２
ｂとからなっている。

さらに上記冷却系には、上記排気通路熱交換器１２より
分岐し、エンジン側のウオークポンプ１３およびつＡ−
タジャケット１４．１５をバイパスする第１バイパス通
路１７と、上記循環水ポンプ１１下流より分岐し、上記
排気通路熱交換器１２とエンジン側のウォータポンプ１
３Ｊ３よびウォータジャケット１４．１５をバイパスす
る第２バイパス通路１８とが形成されている、この第２
バイパス通路１８に冷７Ｊｌ水の流通を制御するバルブ
１９が設けられている。このバルブ１９は、無段階に開
痕調節可能な電磁パルプ雪・で形成されている。そして
、冷却水通路９の水温を検出する水温センサ２０と、エ
ンジン回転数を検出する回転数センサ２１とからの検出
信号を受ける制御回路２２により、上記水温がエンジン
回転数に応じて設定された設定値以下となったときに上
記バルブ１９が開かれ、かつ、水温が低くなるほどバル
ブ開度が大きくなるように制御されている９６なお、サ
ーモスタット１６とつＡ−タボンブ１３との間には、サ
ーモスタット１６の低温感知時にウォータジャケット１
５から流出した冷却水をウォータポンプ１３に還流する
還流路２３が形成されている。

第３図はエンジン１に対する冷却系の配管の構造を示し
、熱交換器１２ａは１ンジン１の後側（図面では右方）
側面に設けられている。そして、循環水ポンプ１１より
送られた冷却水は、第２バイパス通路１８のバルブ１９
が開かれているときは一部が第２バイパス通路１８に流
出して残りが上記熱交換器１２ａの入口部に矢印ａのご
とく流入し、υＩ気マニホールド熱交換ｒｊ　１２　ｂ
を通過してここで余剰分が第１バイパス通路１７（第３
図には図示せず）に流出した復、残りが矢印すのごとく
ウォータポンプ１３に流入し、さらにエンジン１内のウ
ォータジャケット通過後、サーモスタット１６を通って
流出部２４より矢印Ｃのごとく流出するようになってい
る。なお、排気通路は、排気マニホールド熱交換器１２
ｂ内の排気マニホールド（図示せず）と、熱交換器１２
ａの排ガス通路（図示せず）と、サイレンサ２５とが直
列に連結されて構成され、排ガスはこの順序で通過し排
出されるようになっている。

第４図は、後述する各部の冷却水流出とエンジン回転数
およびウォータポンプ１３人口部の水温の関係を三次元
的に示したグラフである。この図において、破線で示し
た流ｆｊｉＱ１はエンジン側のウォータポンプ１３の流
出であり、この流ｆｆｉ’Ｑ１は水温に関係なくエンジ
ン回転数に比例して変化する。一点鎖線で示した流ｆｆ
１Ｑ２は循環水ポンプ１１の流出であり、これは一定で
、かつ上記ウォータポンプ１３の最大流出よりも多い流
量（例えば５０Ｑ／ｍ１ｎ）設定されている。また、実
線で示した流ｆｉＱ３は排気通路熱交換器１２を通る冷
却水の流【■であり、循環水ポンプ１１の流」Ｑｌと上
記流出Ｑ３との差が第２バイパス通路１８に流れるバイ
パス流＠Ｑａに相当する。そして、制御回路２２からの
信号で第２バイパス通路１８のバルブ１９の開度が制御
されることにより、第２バイパス通路１８に流れるバイ
パス流ｆｌｌＱａと排気通路熱交換器１２を通る冷却水
の流出Ｑ３との分配割合が図示のように調整されている
。つまり、ウォータポンプ１３人口部の水温が低いとぎ
は上記バルブ１９を聞いて冷却水通路９の冷却水を第２
バイパス通路１８に分流させ、この場合に上記水温との
関係では、水温が低くなるにつれ、パルプｌｆｉ度を大
きくしてバイパス流Ｑ％　Ｑ　ａを増大さぜ、排気通路
熱交換器１２を通る冷却水の流ｈ１０３を少なくする。

ただし、１ンジン側への冷却水送給Ｍが不足しないよう
にする必要があることから、排気通路熱交換器１２を通
る冷却水の流出Ｑ３がウォータポンプ１３の流ｆｆ１Ｑ
１よりは多くなるように、エンジン回転数との関係では
、回転数が高くなるにつれて上記バイパスｍ　ａ　Ｑ　
ａを減少させ、上記流ωＱ３を増大するようにバルブ開
度を制御する。また、上記水温が設定値以上のとぎは、
上記バルブ１９を全開することにより、循環水ポンプ１
１から送られた冷却水の全■が排気通路熱交換器１２に
流れるようにし、上記設定値はエンジン回転数に応じ、
高回転側では低回転側よりし多少低く設定されている。

なお、排気通路熱交換器１２を通る冷却水の流１ｉＱ３
とウォータポンプ１３の流量との差は、第１バイパス通
路１７に流れるバイパス流ＩＱｂとなる。

このような冷却系構造においては、循環水ポンプ１１の
作動により、冷却水通路９の冷部水が熱交換ＰＡ１０と
エンジン側とに亘って循環される、。

そして、冷媒加熱ユニット側のシステムが゛デ内側の暖
房を行なっているような場合に、上記熱交換器１０によ
り、エンジン側から送られた冷却水の熱が効率良く冷媒
加熱ユニット側に供給され、悶気通路熱交換器１２やつ
を一タジャケット１４゜１５で回収された廃熱が自効利
用される。

熱交換器１０を通過した後の冷ｌＪＩ水は、水温が高く
て第２バイパス通路１８のバルブ１つが閉じられている
時には全量が排気通路熱交換器１２に送られ、このうち
、つＡ−タボンブ１３で吸入された所要間の冷却水がウ
ォータジャケット１４゜１５に供給され、余剰の冷却水
は第１バイパス通路１７を通って熱交換器１０側に循環
される。

また、冬季等には、熱交換器１０ｒ熱が放出された後の
冷却水の温度が非常に低くなり、このときにこの冷却水
の全量が排気通路熱交換器１２を経てエンジン側に送ら
れると、排気通路熱交換器１２を通る冷却水の流陽が多
いため排気熱との熱交換によっても水温が充分に上昇セ
ず、ウォータジャケット１４．１５に送り込まれる冷却
水の温度が適正値よりもかなり低くなる１、この場合、
サーモスタット１６によって温度調節は行なわれるもの
の、このサーモスタット１６の調節作用だけでは、サー
モスタット１６で感知される水温が低くなるとつＡ−タ
ジャケット１４．１５と還流路２３との間で冷却水が循
環され、これによってウォータジャケット１４．１５内
の水温が上背すると再び熱交換器１０側から低温の冷却
水がウォータジャケラ１−１４．１５に流入してつＡ−
クジヤケブト１４．１５内の水温が急激に低下するとい
う動作が繰返されるので、水温の変化が人ぎくなる。

このような場合に本発明では、冷却水通路９中の水温の
低１・に応じ、第２バイパス通路１８に設けられたバル
ブ１９が聞かれることにより、排気通路熱交換器１２を
通る冷却水の流ｍが少なくされるので、排気通路熱交換
！１２での熱交換作用による水温上胃度が大ぎくなり、
つＡ−タジャケット１４．１５に送られる冷却水の温度
が高められる。

つまり、排気通路熱交換Ｓ１２を通る冷却水の流量が調
節されることにより、水温が高いときには排気通路熱交
換器１２での水温上昇度が小さくされてエンジンのオー
バヒートが防止され、水温が低いときは排気通路熱交換
１１１２での水温上昇１立が大ぎくされてエンジンのオ
ーバクールが防止されることとなる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、冷媒加熱ユニット側の熱
負荷と熱交換を行う熱交換器と、循環水ポンプと、排気
通路熱交換器と、エンジンのウォータポンプおよびつＡ
−タジャケットとを直列接続して冷部水通路を形成し、
かつ、上記排気通路熱交換器より分岐してＰ、記エンジ
ン側つＡ−タボンプおよびウォータジャケットをバイパ
スする第１バイパス通路を形成することにより、エンジ
ンの廃熱を暖房等に有効利用しつつ、上記熱交換器とエ
ンジンとに亘って冷却水を効果的に循環させることがで
きる２、その上特に、上記エンジン下流より分岐して上
記排気通路熱交換器と上記エンジン側ウォータポンプお
よびウォータジャケラ１〜をバイパスする第２バイパス
通路と、この第２バイパス通路を冷却水通路中の水温が
低いときに聞くバルブとを設けているので、上記水温に
応じて排気通路熱交換器での水温Ｆ賛度が適度に調整さ
れ、これによりエンジンのウォータジャケットに流入す
る冷却水の水温が適正に保たれて冬季等にもエンジンの
オーバクールを防止することができ、エンジンの信頼性
を高めることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す全体概略図、第２図は冷
却系の配列構成図、第３図はエンジンに対する冷却系の
配管構造を示す側面図、第４図は冷却系各部の冷却水流
ｍとエンジン回転数および水温の関係を三次元的に示す
グラフである。 １・・・エンジン、２・・・ヒートポンプ冷媒回路、７
・・・室外側熱交換器、１０・・・熱交換器、１１・・
・循環水ポンプ、１２・・・排気通路熱交換器、１３・
・・ウォータポンプ、１４．１５・・・ウォータジャケ
ット、１７・・・第１バイパス通路、１８・・・第２バ
イパス通路、１９・・・バルブ。 特許出願人　　　　　マ　ツ　ダ　株式会社第１図 １￥２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、冷媒加熱ユニット側の熱負荷と熱交換を行う熱交換
   器と、循環水ポンプと、エンジンの排気熱を回収する排
   気通路熱交換器と、エンジン側のウォータポンプおよび
   ウォータジャケットとを直列接続して冷却水通路を形成
   し、かつ、上記排気通路熱交換器より分岐して上記エン
   ジン側ウォータポンプおよびウォータジャケットをバイ
   パスする第１バイパス通路を形成するとともに、上記循
   環水ポンプ下流より分岐して上記排気通路熱交換器と上
   記エンジン側ウォータポンプおよびウォータジャケット
   をバイパスする第２バイパス通路を形成し、この第２バ
   イパス通路に、冷却水通路中の水温が設定値以下のとき
   に開くバルブを設けたことを特徴とする熱交換器を有す
   るエンジンの冷却系構造。