(57)【要約】【課題】駆動系の切り換えに応じた暖房を逆止弁を用いることなく行う。【解決手段】エンジン１の冷却水を熱源とするヒータコア２と、冷却水がエンジン１とヒータコア２との間で循環するメイン流路３と、冷却水の入口９ａがメイン流路３から分岐し、出口９ｂがメイン流路３と合流するようにメイン流路３に連結されたバイパス流路９と、エンジン１の駆動によって冷却水をメイン流路３に循環させるエンジン側ポンプ５と、冷却水をヒータコア２に供給する電動のヒータ側ポンプ１０とを備え、ヒータ側ポンプ１０をバイパス流路９またはバイパス流路９におけるメイン流路３との対応部位３ａのいずれか一方に配置し、ヒータ側ポンプ１０の駆動及び停止の切り換えと連動してメイン流路３とバイパス流路９との間で冷却水流れを切り換える切換バルブ１１をメイン流路３とバイパス流路９との分岐部分に設ける。【選択図】図１
2006027354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水冷式のエンジン（１）と、
エンジン（１）の冷却水を熱源として車内への空調風を加熱するヒータコア（２）と、
前記冷却水がエンジン（１）とヒータコア（２）との間で循環するようにエンジン（１）とヒータコア（２）とを連結するメイン流路（３）と、
冷却水の入口（９ａ）がメイン流路（３）から分岐し、出口（９ｂ）がメイン流路（３）と合流するようにメイン流路（３）に連結されたバイパス流路（９）と、
エンジン（１）の駆動によって冷却水をメイン流路（３）に循環させるエンジン側ポンプ（５）と、
エンジン（１）の駆動によって充電された電力により駆動して冷却水をヒータコア（２）に供給するヒータ側ポンプ（１０）とを備え、
前記ヒータ側ポンプ（１０）がバイパス流路（９）またはバイパス流路（９）におけるメイン流路（３）との対応部位（３ａ）のいずれか一方に配置され、
前記ヒータ側ポンプ（１０）の駆動及び停止の切り換えと連動してメイン流路（３）とバイパス流路（９）との間で冷却水流れを切り換える切換バルブ（１１）がメイン流路（３）とバイパス流路（９）との分岐部分に設けられていることを特徴とする車両用暖房装置。
【請求項２】
前記ヒータ側ポンプ（１０）及びバイパス流路（３）がヒータコア（２）の上流側に配置されてい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】
前記切換バルブ（１１）の切り換え駆動がアクチュエータ（１５）によって行われることを特徴とする請求項１または２記載の車両用暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の暖房装置に関し、特に、エンジンとモータとを切り換えて走行するハイブリッド式自動車に好適に用いることができる車両用暖房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるハイブリッド式自動車は、動力源としてエンジンに加えてモータを備えており、エンジンによる走行時に発電を行うと共に発電した電力を車載のバッテリに充電するようになっている。このようなハイブリッド式自動車では水冷式エンジンを搭載しており、車内の暖房は、水冷式エンジンの冷却水を熱源として行うようになっている。この場合、エンジン一時停止状態でのモータ駆動による走行時にも車内暖房を確保する必要があり、このため、ウォータポンプが冷却水の流路内に組み込まれている。
【０００３】
特許文献１には、エンジンによる走行及びモータによる走行の双方の走行時における暖房を行う構造の暖房装置が記載されている。
【０００４】
図１２は、この暖房装置を示し、水冷式のエンジン１００と、エンジン１００の駆動力によって発電された電力を蓄えるバッテリ１１０と、エンジン１００から駆動力を得て冷却水を循環させる機械式ポンプ１２０と、冷却水を熱源として車室内に吹き出す空気を加熱するヒータコア１３０と、エンジン１００とヒータコア１３０とを連結する冷却水の流路１４０に設けられ、エンジン１００の停止時にバッテリ１１０から電力を得て駆動されるウォータポンプ１５０と、ウォータポンプ１５０の冷却水流路を迂回するためのバイパス流路１６０と、バイパス流路１６０に配置されることにより、ウォータポンプ１５０の出口側から入口側へ向かう冷却水の流れを遮断する逆止弁１７０とを備えている。
【０００５】
なお、符号１８０は走行用のモータであり、バッテリ１１０から電力が供給されることにより、駆動して車両の走行を行う。また、符号１９０は、冷却水の流路１４０に配置されることにより冷却水を熱交換によって冷却するラジエータである。
【０００６】
このような構造では、エンジン１００の駆動時には、機械式ポンプ１２０によって冷却水がヒータコア１３０を循環するため、暖房を行うのに加えて、エンジン１００の停止時には、バッテリ１１０からの電力によってウォータポンプ１５０が駆動するため、エンジン駆動時と同様に冷却水がヒータコア１３０を循環し、これにより暖房を行うことが可能となっている。
【０００７】
このような構造に用いる逆止弁は、エンジン駆動による暖房時に、冷却水がウォータポンプ１５０を通過することなくバイパス流路１６０を通過するように制御するものであり、これにより、冷却水の流動抵抗を小さくして冷却水の円滑な循環を確保するようになっている。
【特許文献１】特開平９−２７７８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１２に示す構造の暖房装置においては、エンジン走行のウォータポンプ１５０の停止時には、冷却水がバイパス流路１６０を流れるため、バイパス流路１６０の逆止弁１７０を必然的に通過する。
【０００９】
逆止弁１７０は、冷却水の流路内でその開閉を行う弁体と、弁体を流路の閉止方向に付勢するばねとを備えた構造となっており、ばねの付勢方向と同じ方向に冷却水が流れる場合には、弁体が流路の閉止状態を維持するため、冷却水の流れを遮断する。一方、冷却水がばねの付勢方向と反対の方向から流れて弁体を押した場合には、弁体が流路の開き方向に移動するため、冷却水がその方向に流れることができる。
【００１０】
このような逆止弁においては、弁体を境とした上流側及び下流側の間の圧力差が大きくないと冷却水が洩れ易いため、その分、ばねのばね力を大きくする必要がある。ところが、このような逆止弁１７０をバイパス流路１６０に組み込んだ場合には、逆止弁１７０の流動抵抗が大きいため、その分、冷却水の流量が少なくなる。このため、エンジン駆動による走行（通常走行）における暖房能力が低下する問題を有している。
【００１１】
これに対し、エンジン側の機械式ポンプ１２０の駆動力を大きくして逆止弁１７０の付勢力に抗した冷却水の流量を確保する場合には、機械式ポンプ１２０を高性能化及び大型化する必要があり、コストアップとなる。
【００１２】
本発明は、このような問題点を考慮してなされたものであり、エンジン駆動及びウォータポンプ駆動による暖房を行う場合において、駆動系の切り換えに応じた暖房を逆止弁を用いることなく行うことができ、これにより、暖房能力を一定に保持することができると共に、コストアップを防止することが可能な車両用暖房装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１記載の発明の車両用暖房装置は、水冷式のエンジンと、エンジンの冷却水を熱源として車内への空調風を加熱するヒータコアと、前記冷却水がエンジンとヒータコアとの間で循環するようにエンジンとヒータコアとを連結するメイン流路と、冷却水の入口がメイン流路から分岐し、出口がメイン流路と合流するようにメイン流路に連結されたバイパス流路と、エンジンの駆動によって冷却水をメイン流路に循環させるエンジン側ポンプと、エンジンの駆動によって充電された電力により駆動して冷却水をヒータコアに供給するヒータ側ポンプとを備え、前記ヒータ側ポンプがバイパス流路またはバイパス流路におけるメイン流路との対応部位のいずれか一方に配置され、前記ヒータ側ポンプの駆動及び停止の切り換えと連動してメイン流路とバイパス流路との間で冷却水流れを切り換える切換バルブがメイン流路とバイパス流路との分岐部分に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両用暖房装置であって、前記ヒータ側ポンプ及びバイパス流路がヒータコアの上流側に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の車両用暖房装置であって、前記切換バルブの切り換え駆動がアクチュエータによって行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、メイン流路とバイパス流路との分岐部分に設けられた切換バルブをヒータ側ポンプの駆動及び停止の切り換えと連動して切り換えることにより、エンジンによる駆動の場合には、ヒータ側ポンプが配置されていない側の流路を冷却水が流れるようにし、ヒータ側ポンプによる駆動の場合には、ヒータ側ポンプが配置されている側の流路を冷却水が流れるように制御することができる。従って、エンジン及びヒータ側ポンプの間での駆動系の切り換えに応じた冷却水の流路の切り換えを逆止弁を用いることなく行うことができる。
【００１７】
このため、流動抵抗が大きくなることがなく、冷却水の流量を確保することができ、暖房能力の低下を防止することができる。また、冷却水の流量を確保するためにエンジン側ポンプを高性能化及び大型化する必要もなく、コストアップを防止することができる。
【００１８】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、ヒータ側ポンプ及びバイパス流路がヒータコアの上流側に配置されることにより、ヒータ側ポンプの通過の際における冷却水の温度低下を抑制することができる。これにより、暖房効率が向上する。
【００１９】
請求項３記載の発明によれば、請求項１及び２記載の発明の効果に加えて、アクチュエータが切換バルブの切り換え駆動を行うため、装置全体を大型化することなく、冷却水の切り換えを高精度に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を図示する実施の形態により具体的に説明する。なお、各実施の形態において、同一の部材には同一の符号を付して対応させてある。
【００２１】
［第１実施形態］
図１〜図５は、本発明の第１実施形態を示し、図１は冷却水の流れを示す配管図、図２は全体の外観を示す斜視図、図３はヒータコアへの配管を示す側面図、図４は図３における矢印Ｖ部分の拡大断面図、図５は制御を示すフローチャートである。
【００２２】
この実施形態では、エンジンとモータとを走行用の動力源としたハイブリッド式自動車に適用したものであり、図１に示すエンジン１としては、水冷式のエンジンが用いられる。エンジン１には、ヒータコア２との間で冷却水を循環させるように配管されたメイン流路３が接続されている。
【００２３】
ヒータコア２は、エンジン１からの冷却水を熱源として車内の空調風を加熱するものであり、空調ユニット（不図示）の内部に配置される。そして、空調ユニットの送風機（不図示）によって送られた空調風がヒータコア２を通過する際に、空調風を加熱するように作用し、これにより車内の暖房を行うことができる。
【００２４】
エンジン１には、冷却水配管を通じて、エンジン側ポンプ５及びラジエータ６が接続されている。エンジン側ポンプ５は、エンジン１に直列に接続されており、エンジン１が駆動することにより駆動して冷却水をメイン流路３に循環させる。ラジエータ６は、冷却水を車外空気と熱交換させることによりエンジンからの冷却水を冷却する。さらに、エンジン１とヒータコア２との間には、バルブ８を備えたバイパス通路７が挿入されている。
【００２５】
メイン流路３には、バイパス流路９が連結されている。バイパス流路９は、図３に示すように、冷却水の入口９ａがメイン流路３から分岐し、冷却水の出口９ｂがメイン流路３と合流するようにメイン流路３に連結されており、これにより、冷却水がメイン流路３から迂回して流れるように作用している。
【００２６】
以上に加えて、ヒータ側ポンプとしてのウォータポンプ１０が設けられている。ヒータ側ポンプとしてのウォータポンプ１０は、エンジン１の駆動によって充電された電力により駆動するものである。ウォータポンプ１０を駆動するため、自動車には、バッテリ（不図示）が搭載される。なお、バッテリは、自動車走行時のエンジン１の駆動によって発電された電力を蓄えるもので、バッテリに蓄えられた電力は、走行用モータ（不図示）に供給されて同モータを駆動する。これにより、エンジン１を駆動することなく、走行用モータの駆動だけで自動車が走行することが可能となっている。
【００２７】
ウォータポンプ１０は、かかるバッテリからの電力供給によって駆動し、この駆動によって冷却水をヒータコア２に供給するように作用する。これにより、エンジン一時停止時においても、エンジン１内を循環する冷却水をヒータコア２に供給することができるため、車内の暖房を行うことが可能となっている。
【００２８】
ウォータポンプ１０の駆動及びその停止は、車載の制御アンプ１３によって制御されるようになっている（図３参照）。この制御アンプ１３は、アイドルストップ信号１４等のエンジン１の一時停止信号が入力されることにより、ウォータポンプ１０を駆動すると共に、エンジン１の一時停止信号が入力されない場合には、ウォータポンプ１０の駆動を停止するように制御するものである。なお、アイドルストップ信号１４はエンジン一時停止信号の一例とするものであり、その他のエンジン一時停止信号を任意に設定することは可能である。
【００２９】
この実施形態において、ウォータポンプ１０はバイパス流路９に挿入されるものであり、ウォータポンプ１０が駆動していない時には、冷却水はメイン流路３におけるバイパス流路９に対応した対応流路３ａ（図３参照）を通過する。これにより、冷却水の流動抵抗を小さくして冷却水の円滑な循環を確保することが可能となっている。
【００３０】
バイパス流路９がメイン流路３から分岐するバイパス流路９の入口９ａには、切換バルブ１１が配置されている。切換バルブ１１は、回転軸１２の回転によって流路の切り換えを行うものであり、バイパス流路９の入口９ａを閉止可能な長さ及び大きさに形成されると共に、バイパス流路９の入口９ａに挿入された回転軸１２に中央部分が支持されている。従って、回転軸１２が回転することにより切換バルブ１１が入口９ａ内で回転するため、入口９ａを閉止または開放することができる。これにより、冷却水がバイパス流路９または対応流路３ａ（すなわち、メイン流路３）にどちらかに流れるように冷却水流れを切り換えるように作用する。
【００３１】
なお、この実施形態において、回転式の切換バルブ１１は、図４に示すように、シール材１１ｂが外面に被覆されており、これにより、流路の内壁に切換バルブ１１が密に接触することが可能となっている。
【００３２】
かかる切換バルブ１１の回転による流路の切り換え作動は、ウォータポンプ１０の駆動及び停止と連動するように制御されるものである。この連動制御を行うため、図３に示すように、モータアクチュエータ１５が配置される。モータアクチュエータ１５は、制御アンプ１３に接続されており、制御アンプ１３が出力するウォータポンプ１０の駆動信号及びその一時停止信号が入力される。また、モータアクチュエータ１５は、図２に示すように、切換バルブ１１の回転軸１２に連結される連結リンク１７を備えており、これにより、切換バルブ１１の切り換え作動をウォータポンプ１０の駆動及び停止と連動させることが可能となっている。
【００３３】
この実施形態における切換バルブ１１の切り換え制御は、ウォータポンプ１０が停止したエンジン１による駆動の場合には、冷却水がメイン流路３を流れ、ウォータポンプ１０が駆動する場合には、冷却水がバイパス流路９を流れるように行われる。
【００３４】
以上のバイパス流路９及びウォータポンプ１０は、ヒータコア２の上流側に配置されるものである（図１及び図３参照）。このような配置とすることにより、ウォータポンプ１０の通過の際における冷却水の温度低下を抑制することができるため、暖房効率を向上させることができる。
【００３５】
次に、この実施形態における車内暖房の制御作動を図５により説明する。なお、図５では、アイドルストップ信号によってエンジン１が一時停止した場合について説明するものである。
【００３６】
車内暖房モードにおいて、ステップＳ１では、アイドルストップ信号が制御アンプ１３に入力されるか否かを監視している。そして、アイドルストップ信号が制御アンプ１３に入力されない状態では、エンジン１の駆動による走行がなされているため、ステップＳ４に移行してウォータポンプ１０がＯＦＦとなると共に、ステップＳ５に移行して切換バルブ１１がＯＦＦとなる。
【００３７】
このように切換バルブ１１がＯＦＦの状態では、バイパス流路９が閉止されるため、冷却水がバイパス流路９に流入することなく、バイパス流路９内のウォータポンプ１０を通過することがない。このような状態では、エンジンを通過した冷却水がエンジン側ポンプ５によってヒータコア２に供給されて車内の暖房が行われる（ステップＳ６）。
【００３８】
一方、アイドルストップ信号がＯＮとなって制御アンプ１３に入力されると、ステップＳ２側に移行する。ステップＳ２では、ウォータポンプ１０がＯＮとなって駆動が行われる。この駆動は、上述したように、エンジン１の駆動によってバッテリに蓄えられた電力により行われる。
【００３９】
また、制御アンプ１３には、モータアクチュエータ１５が接続されているため、ステップＳ２に続くステップＳ３では、モータアクチュエータ１５によって切換バルブ１１がＯＮとなって、バイパス流路９が開放される。これにより、冷却水がメイン流路３との分岐部分（入口９ａ）からバイパス流路９に流入した後、ウォータポンプ１０の駆動力によってヒータコア２に供給されるため、車内の暖房を行うことができる（ステップＳ６）。
【００４０】
このような実施形態では、メイン流路３とバイパス流路９との分岐部分に設けた切換バルブ１１の切り換え作動によって、ウォータポンプ１０が配置されている流路と配置されていない流路とに冷却水流れを切り換えるため、冷却水流路の切り換えを逆止弁を用いることなく行うことができる。このため、流動抵抗が大きくなることがなく、冷却水の流量を確保することができ、暖房能力の低下を防止することができる。また、冷却水の流量を確保するためにエンジン側ポンプ５を高性能化及び大型化する必要がないため、コストアップを防止することができる。
【００４１】
また、ウォータポンプ１０及びバイパス流路９がヒータコア２の上流側に配置されていることにより、ウォータポンプ１０の通過の際における冷却水の温度低下を抑制することができるため、暖房効率が向上する。
【００４２】
さらに、切換バルブ１１の切り換え駆動をモータアクチュエータ１５が行うため、大型化することなく、高精度な冷却水の切り換えを行うことができる。
【００４３】
図６は、この実施形態の別態様を示し、バイパス流路９に対応したメイン流路３の対応流路３ａが同流路３における上流側に対し、ストレートの状態となっている。
【００４４】
また、バイパス流路９におけるメイン流路３との分岐部分には、切換バルブ２１が設けられるが、この切換バルブ２１としては、メイン流路３と平行となるように回動する回転バルブが使用されている。この切換バルブ２１は、一端側に回転軸２２が取り付けれて支持されており、回転軸２２をモータアクチュエータ１５によって駆動制御することにより、切換バルブ２１が実線及び破線で示すように回動してバイパス流路９またはメイン流路３の閉止、開放を行うようになっている。これにより、図３と同様に冷却水流れの切り換えを行うことができる。
【００４５】
なお、この実施形態では、切換バルブ１１，２１をバイパス流路９に設けているが、メイン流路３の対応流路３ａに設けても同様に作用することができる。
【００４６】
［第２実施形態］
図７及び図８は、本発明の第２実施形態であり、図７はウォータポンプ１０が駆動していない場合の暖房状態を、図８はウォータポンプ１０が駆動した場合の暖房状態を示す。
【００４７】
この実施形態は、冷却水流れの切り換えを行う切換バルブとして、スライド弁２５を用いるものである。スライド弁２５は、バイパス流路９のメイン流路３との分岐部分にスライド可能に配置されており、そのスライドにより、バイパス流路９の入口９ａ及びメイン流路３の対応流路３ａの入口を閉止または開放するように作用する。なお、この実施形態においても、ウォータポンプ１０がバイパス流路９に配置されているが、メイン流路３の対応流路３ａに設けても良い。
【００４８】
この実施形態において、スライド弁２５は、流路内に挿入されたガイドロッド２６に沿ってスライドする。また、流路の外側には、モータアクチュエータ１５が設けられており、モータアクチュエータ１５が駆動することによりスライド弁２５のスライドが制御されるようになっている。このモータアクチュエータ１５は、制御アンプ１３（図３参照）に接続されており、これにより、スライド弁２５のスライドをウォータポンプ１０の駆動及び停止の切り換えと連動して制御することができる。これにより、第１実施形態と同様な効果を奏することができる。
【００４９】
［第３実施形態］
図９及び図１０は、本発明の第３実施形態であり、図９はウォータポンプ１０が駆動した場合の暖房状態を、図１０はウォータポンプ１０が駆動していない場合の暖房状態を示す。また、メイン流路３が２叉に分岐しており、分岐した一方がバイパス流路９、他方が対応流路３ａとなっている。この実施形態では、バイパス流路９にウォータポンプ１０が配置されるが、対応流路３ａに配置しても良い。
【００５０】
この実施形態では、切換バルブとしてロータリ弁３１を用いるものである。ロータリ弁３１は、バイパス流路９がメイン流路３から分岐する分岐部分に回転可能に挿入されている。そして、回転により、バイパス流路９をメイン流路３と連通させた図９の状態となったときには、冷却水がウォータポンプ１０に供給され、ウォータポンプ１０の駆動によってヒータコア２に供給される。一方、バイパス流路９がメイン流路３と遮断された状態となったときには、冷却水が対応流路３ａに供給されてヒータコア２に供給される。従って、エンジン１の駆動による走行及び走行用モータの駆動による走行のいずれの場合にも、車内に暖房を行うことができる。
【００５１】
なお、ロータリ弁３１の回転は、モータアクチュエータ１５によって制御され、モータアクチュエータ１５は、制御アンプ１３によって制御されるものである（図３参照）。
【００５２】
また、図１１は、切換バルブ１１，２１，２５，３１の切り換え制御を行うモータアクチュエータ１５の構造が示されている。モータアクチュエータ１５は、ケース３４の内部にモータ３３を有している。モータ３３の出力軸には、ウォームギヤ３５が取り付けられ、このウォームギヤ３５には、複数のギヤの組み合わせからなる多段ギヤ３７が連結されている。そして、多段ギヤ３７の最終ギヤ３７ａに連結リンク１７、またはガイドロッド２６が取り付けられ、この連結リンク１７が切換バルブ１１，２１，２５，３１に連結されている。これにより、切換バルブ１１，２１，２５，３１の切り換え作動を行うことが可能となっている。
【００５３】
この実施形態のように、ウォームギヤ３５及び多段ギヤ３７を介してモータ３３と切換バルブ１１，２１，２５，３１とを連結した構造では、切換バルブ１１，２１，２５，３１からの外力が連結リンク１７、またはガイドロッド２６を介して伝達されても、中間のウォームギヤ３５及び多段ギヤ３７によって減衰或いは吸収されるため、モータ３３に伝達されることがない。これにより、モータ３３を耐久性のあるものとすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態における冷却水の流れを示す配管図である。
【図２】第１実施形態における組み立て状態を示す斜視図である。
【図３】第１実施形態におけるヒータコアへの配管を示す側面図である。
【図４】図３の矢印Ｖ部分の拡大断面図である。
【図５】第１実施形態の制御を示すフローチャートである。
【図６】第１実施形態の別態様を示す側面図である。
【図７】第２実施形態におけるウォータポンプが駆動していない場合の暖房状態を示す側面図である。
【図８】第２実施形態におけるウォータポンプが駆動した場合の暖房状態を示す側面図である。
【図９】第３実施形態におけるウォータポンプが駆動した場合の暖房状態を示す側面図である。
【図１０】第３実施形態におけるウォータポンプ１０が駆動していない場合の暖房状態を示す側面図である。
【図１１】モータアクチュエータの構成を示す断面図である。
【図１２】従来の車両用暖房装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００５５】
１…エンジン
２…ヒータコア
３…バイパス流路
３…メイン流路
３ａ…対応部位
５…エンジン側ポンプ
９…バイパス流路
９ａ…入口
９ｂ…出口
１０…ヒータ側ポンプ
１１…切換バルブ
１５…アクチュエータ
【図１】
2006027354.tif 000003
【図２】
2006027354.tif 000004
【図３】
2006027354.tif 000005
【図４】
2006027354.tif 000006
【図５】
2006027354.tif 000007
【図６】
2006027354.tif 000008
【図７】
2006027354.tif 000009
【図８】
2006027354.tif 000010
【図９】
2006027354.tif 000011
【図１０】
2006027354.tif 000012
【図１１】
2006027354.tif 000013
【図１２】
2006027354.tif 000014