空調装置およびエンジン暖機促進システム
【課題】運転効率を向上できる空調装置およびエンジン暖機促進システムを提供すること。
【解決手段】暖機促進システム１の空調装置２は、溶媒の吸着により発熱すると共に溶媒の脱離により再生する吸着発熱部２４を備えている。また、空調装置２は、吸着発熱部２４に溶媒を供給すると共に、吸着発熱部２４の発熱作用により熱エネルギーを取得して空調空気を加熱する。また、空調装置２は、溶媒の上昇温度に基づいて吸着発熱部２４に対する溶媒の供給量を制御する。
【解決手段】暖機促進システム１の空調装置２は、溶媒の吸着により発熱すると共に溶媒の脱離により再生する吸着発熱部２４を備えている。また、空調装置２は、吸着発熱部２４に溶媒を供給すると共に、吸着発熱部２４の発熱作用により熱エネルギーを取得して空調空気を加熱する。また、空調装置２は、溶媒の上昇温度に基づいて吸着発熱部２４に対する溶媒の供給量を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空調装置およびエンジン暖機促進システムに関し、さらに詳しくは、運転効率を向上できる空調装置およびこの空調装置を有するエンジン暖機促進システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空調装置では、冷媒としてエンジンの冷却水が用いられ、この冷却水と空調空気とがヒータコアにて熱交換を行うことにより、空調空気が加熱される。これにより、車室内の空調（暖房運転あるいはデフロスタ）が行われる。
【０００３】
かかる構成を採用する従来の空調装置として、特許文献１に記載される技術が知られている。従来の空調装置（内燃機関の排気熱回収装置）は、内燃機関と、内燃機関の空燃比、二次空気量、点火タイミング等を制御する制御装置と、内燃機関を冷却媒体で冷却する媒体循環経路と、内燃機関の排気を導入して浄化する触媒コンバータと、前記媒体循環経路の冷却媒体を導入して空調風との間で熱交換するヒータコアを有する空気調和装置と、を備えた車両において、触媒コンバータを通過した排気ガスを導入して、前記媒体循環経路の冷却媒体との間で熱交換する冷媒排熱交換器を設け、少なくとも、前記冷却媒体の温度が所定値よりも低い場合、若しくは、前記空気調和装置の暖房能力の増加要請が有る場合に、前記制御装置の制御により前記触媒コンバータの発熱量を増加させる触媒発熱量増加制御を実行し、触媒での反応熱をもって冷却媒体を温めることを特徴とする。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の空調装置では、エンジン冷却水の温度が低い運転条件下（例えば、エンジンの暖機運転時）では、空調空気の加熱効率が低下する。このため、空調装置の運転効率（暖房運転の効率）が低いという課題がある。
【０００６】
そこで、この発明は、上記に鑑みてされたものであって、運転効率を向上できる空調装置およびこの空調装置を有するエンジン暖機促進システム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】
【０００７】
上記目的を達成するため、この発明にかかる空調装置は、溶媒の吸着により発熱すると共に溶媒の脱離により再生する吸着発熱部を備え、且つ、前記吸着発熱部に溶媒を供給すると共に前記吸着発熱部の発熱作用により熱エネルギーを取得して空調空気を加熱する空調装置であって、溶媒の上昇温度に基づいて前記吸着発熱部に対する溶媒の供給量が制御されることを特徴とする。
【０００８】
この空調装置では、溶媒が吸着発熱部の溶質に吸着することにより熱エネルギーが発生し、吸着発熱部を通過した溶媒が加熱されて溶媒の温度が上昇する。このとき、溶媒の上昇温度は、吸着発熱部に対する溶媒の供給量に応じて変動する。したがって、吸着発熱部に対する溶媒の供給量が溶媒の上昇温度に基づいて制御されることにより、熱エネルギーが効率的に取得される。これにより、空調装置の運転効率が向上する利点がある。
【０００９】
また、この発明にかかる空調装置は、所定時間における前記溶媒の上昇温度が所定の閾値以上となったときに前記吸着発熱部への溶媒の供給が停止される。
【００１０】
この空調装置では、溶媒の供給量が適正に制御されるので、熱エネルギーが効率的に取得される。これにより、空調装置の運転効率が向上する利点がある。
【００１１】
また、この発明にかかる空調装置は、前記溶媒の上昇温度が所定の閾値以上となるまでに、前記吸着発熱部に対する溶媒の供給速度が時間の経過と共に徐々に増加される。
【００１２】
この空調装置では、吸着発熱部に対して一定の供給速度にて溶媒が供給される構成と比較して、早期に上昇温度を所定の閾値まで到達させ得る。これにより、熱エネルギーが効率的に取得されて、空調装置の運転効率が向上する利点がある。
【００１３】
また、この発明にかかるエンジン暖機促進システムは、エンジンの暖機を促進するためのエンジン暖機促進システムであって、請求項１〜３のいずれか一つに記載の空調装置に用いられる溶媒と、エンジン冷却水およびエンジンオイルの少なくとも一方との熱交換を行う熱交換部を有することを特徴とする。
【００１４】
このエンジン暖機促進システムでは、エンジン始動時にて、空調装置の吸着発熱部にて加熱された溶媒と、エンジン冷却水等とが熱交換部にて熱交換を行う（図１参照）。これにより、エンジン冷却水等が加温されて、エンジンの暖機が促進される利点がある。
【００１５】
また、この発明にかかるエンジン暖機促進システムは、前記熱交換部が単一の蓄熱容器を有し、且つ、前記空調装置に用いられる溶媒を貯留する溶媒貯留部と、エンジン冷却水あるいはエンジンオイルを貯留する貯留部とが前記蓄熱容器内に収容される。
【００１６】
このエンジン暖機促進システムでは、単一の蓄熱容器（熱交換部）内にて空調装置の溶媒と循環系のエンジン冷却水等との熱交換が行われるので、熱交換が効率的に行われる。これにより、エンジン冷却水等が効率的に加温されて、エンジンの暖機が促進される利点がある。
【００１７】
また、この発明にかかるエンジン暖機促進システムは、前記熱交換部が、前記空調装置に用いられる溶媒を貯留する溶媒貯留部と、エンジン冷却水を貯留するエンジン冷却水貯留部と、エンジンオイルを貯留するエンジンオイル貯留部とを有し、且つ、前記エンジン冷却水貯留部が前記溶媒貯留部を収容すると共に前記エンジンオイル貯留部が前記エンジン冷却水貯留部を収容する。
【００１８】
このエンジン暖機促進システムでは、対流し難く高い粘性を有するエンジンオイルが溶媒貯留部およびエンジン冷却水貯留部の外周に配置されるので、溶媒およびエンジン冷却水の熱エネルギーの流出が低減される。これにより、エンジン冷却水等が効率的に加温されて、エンジンの暖機が促進される利点がある。
【００１９】
また、この発明にかかるエンジン暖機促進システムは、前記空調装置に用いられる溶媒と、トランスミッションに用いられるＡＴＦとの熱交換を行う熱交換部を有する。
【００２０】
このエンジン暖機促進システムでは、空調装置の吸着発熱部にて加熱された溶媒とトランスミッションに用いられるＡＴＦとが熱交換部にて熱交換を行うことにより、ＡＴＦが加温される。そして、エンジンの暖機運転時にて、このＡＴＦがトランスミッションに供給されて循環する。これにより、常温のＡＴＦが用いられる構成と比較して、エンジンの円滑な動作が確保される利点がある。
【００２１】
また、この発明にかかるエンジン暖機促進システムは、前記空調装置が、前記吸着発熱部にて加熱された溶媒と空調空気とを熱交換させるヒータコアと、前記ヒータコアを迂回するバイパス通路とを有すると共に、前記ヒータコア側の溶媒流路と前記バイパス通路側の溶媒流路とを切り替え可能に有し、暖房運転の中断時あるいは停止時にて、前記吸着発熱部にて加熱された溶媒が前記バイパス通路を通って前記熱交換部に供給される。
【００２２】
このエンジン暖機促進システムでは、暖房運転の中断時あるいは停止時にて、吸着発熱部にて加熱された溶媒がバイパス通路を通って熱交換部に供給される。そして、この溶媒とエンジン冷却水等とが熱交換部にて熱交換を行う。これにより、エンジン冷却水等が加温されて、エンジンの暖機が促進される利点がある。
【発明の効果】
【００２３】
この発明にかかる空調装置では、溶媒が吸着発熱部の溶質に吸着することにより熱エネルギーが発生し、吸着発熱部を通過した溶媒が加熱されて溶媒の温度が上昇する。このとき、溶媒の上昇温度は、吸着発熱部に対する溶媒の供給量に応じて変動する。したがって、吸着発熱部に対する溶媒の供給量が溶媒の上昇温度に基づいて制御されることにより、熱エネルギーが効率的に取得される。これにより、空調装置の運転効率が向上する利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施例に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。
【実施例】
【００２５】
図１は、この発明の実施例にかかる空調装置およびエンジン暖機促進システムを示す構成図である。図２〜図８は、図１に記載した空調装置の作用を示すフローチャート（図２および図７）および説明図（図３〜図６および図８）である。
【００２６】
［空調装置］
空調装置２は、車両に設置されて車室内の空気を調和する装置であり、例えば、車室内の暖房運転を行い得る（図１参照）。この空調装置２は、溶媒貯留部２１と、ポンプ２２と、溶媒噴射部２３と、吸着発熱部２４と、ヒータコア２５とを有し、これらが溶媒用配管２６１、２６２を介して接続されて構成される。また、空調装置２は、排気導入手段２７と複数の温度センサ４１〜４４とを有する。
【００２７】
溶媒貯留部２１は、溶媒を貯留するタンクである。この溶媒貯留部２１は、例えば、良好な熱伝導性を有する金属容器により構成される。また、溶媒には、例えば、水、エタノール、アンモニア水、不凍液などが採用される。ポンプ２２は、溶媒貯留部２１内の溶媒を汲み上げて溶媒噴射部２３に供給する。このポンプ２２は、例えば、電動式のウォータポンプにより構成される。溶媒噴射部２３は、デリバリパイプ２３１と、複数の噴射ノズル２３２とを有する。デリバリパイプ２３１は、供給側の溶媒用配管２６１を介してポンプ２２および溶媒貯留部２１に接続される。複数の噴射ノズル２３２は、デリバリパイプ２３１上に配列される。この溶媒噴射部２３では、デリバリパイプ２３１が溶媒を各噴射ノズル２３２に分配し、この溶媒を各噴射ノズル２３２が吸着発熱部２４に向けて噴射する。
【００２８】
吸着発熱部２４は、溶媒の吸着により発熱し、また、溶媒の脱離により再生する特性を有する。この吸着発熱部２４は、例えば、活性炭、シリカ、アルミナ、ゼオライトなどから成る溶質により構成される。ヒータコア２５は、空調空気の通路（以下、空気通路という。）Ｒ上に配置される。また、ヒータコア２５は、その入口側にて吸着発熱部２４に連通し、その出口側にて回収側の溶媒用配管２６２を介して溶媒貯留部２１に接続される。このヒータコア２５では、吸着発熱部２４から流入した溶媒と空気通路Ｒの空調空気との間で熱交換が行われる。そして、熱交換後の溶媒が、回収側の溶媒用配管２６２を介して溶媒貯留部２１に回収される。なお、空気通路Ｒには、ヒータコア２５の上流側にブロアファンＦが配置される。このブロアファンＦにより空気通路Ｒ内の空調空気が送られて、車室内に吹き出される。
【００２９】
排気導入手段２７は、溶媒噴射部２３から噴射された溶媒を加熱して蒸発させる機能と、吸着発熱部２４を加熱して吸着発熱部２４に吸着された溶媒を蒸発させる機能とを有する（図１参照）。この排気導入手段２７は、例えば、エンジン１０の排気熱を用いて発熱する。具体的には、排気導入手段２７が放熱部２７１を有し、この放熱部２７１が排気用配管（排気バイパス管）２７２を介してエンジン１０の排気通路１１に接続される。また、排気用配管２７２に排気ＯＮ−ＯＦＦ弁２７３が設けられる。また、エンジン１０の排気通路１１に排気切換バルブ１２が設けられる。これらの排気ＯＮ−ＯＦＦ弁２７３および排気切換バルブ１２は、排気通路１１から排気用配管２７２への排気の流入のＯＮ−ＯＦＦを切り替える。この排気導入手段２７では、排気ＯＮ−ＯＦＦ弁２７３および排気切換バルブ１２の開閉操作により、排気通路１１の排気が排気用配管２７２を介して排気通路１１に供給される。そして、この排気熱により放熱部２７１が発熱する。
【００３０】
温度センサ４１〜４４には、車室内の温度を計測する温度センサ４１と、吸着発熱部２４に配置されて溶媒の温度を計測する温度センサ４２と、排気用配管２７２における排気温度を計測する温度センサ４３と、溶媒貯留部２１における溶媒の温度を計測する温度センサ４４とがある（図１参照）。そして、これらの温度センサ４１〜４４の出力信号に基づいて、後述するポンプ２２の駆動制御や、排気切換バルブ１２および排気ＯＮ−ＯＦＦ弁２７３の開閉制御などが行われる。なお、これらの制御は、例えば、エンジン１０のＥＣＵ（Engine Control Unit）が温度センサ４１〜４４の出力信号を取得して行う。
【００３１】
［空調装置の暖房運転モード］
この空調装置２では、以下のように、車室内の暖房運転が行われる（図１〜図３参照）。まず、車室内に設置された操作スイッチ（図示省略）がＯＮされると、排気導入手段２７の放熱部２７１に排気が供給されて、放熱部２７１が発熱する（ＳＴ１）。次に、ポンプ２２が駆動されて、溶媒貯留部２１内の溶媒が汲み上げられる（ＳＴ２）。すると、溶媒が供給側の溶媒用配管２６１を介して溶媒噴射部２３のデリバリパイプ２３１に供給される。次に、この溶媒がデリバリパイプ２３１から各噴射ノズル２３２に分配され、各噴射ノズル２３２から吸着発熱部２４に向けて噴射される（図３参照）。すると、噴射により微粒化された溶媒が放熱部２７１により加熱されて蒸発し（気体となり）、この蒸気化（気体分子化）された溶媒が吸着発熱部２４に吸着する。すると、この溶媒が熱エネルギーを放出して、吸着発熱部２４の周囲にある溶媒が加熱される。次に、この加熱された溶媒が吸着発熱部２４からヒータコア２５に流入して、空気通路Ｒ内の空調空気と熱交換する。これにより、空調空気が加熱されて温風となり、この温風により車室内の暖房が行われる。また、熱交換により冷却された溶媒がヒータコア２５から排出され、回収側の溶媒用配管２６２を介して溶媒貯留部２１に回収される。
【００３２】
次に、ポンプ２２の駆動停止条件が判定される（ポンプ駆動停止条件判定ステップＳＴ３）。このポンプ２２の駆動停止条件については、後述する。そして、所定の条件が満たされる場合には、ポンプ２２の駆動が停止されて（ＳＴ４）吸着発熱部２４への溶媒の供給が停止される（図４参照）。一方、このとき、排気導入手段２７が排気を放熱部２７１に継続的に供給し、放熱部２７１が発熱し続ける。すると、この発熱により吸着発熱部２４が加熱されて、吸着発熱部２４に吸着している溶媒が蒸発（気化）する。すなわち、吸着発熱部２４が加熱されると、吸着発熱部２４の孔に入り込んでいる溶媒が蒸発して吸着発熱部２４から脱離する。これにより、吸着発熱部２４が溶媒を吸着できる状態に再生される。
【００３３】
次に、ポンプ２２の駆動再開条件が判定され（ＳＴ５）、所定の条件が満たされる場合には、ポンプ２２の駆動が再開される（ＳＴ２）。例えば、吸着発熱部２４における溶媒の温度（温度センサ４２の出力値）の上昇率が所定の閾値以下の場合には、吸着発熱部２４が溶媒を吸着可能な状態に再生されていると考えられる。そこで、かかる場合には、ポンプ２２の駆動が再開されて、吸着発熱部２４への溶媒の供給が再開される（図３参照）。これにより、熱エネルギーが再び取得されて、空調空気の加熱が行われる。
【００３４】
そして、ポンプ２２の駆動開始（ＳＴ２）および駆動停止（ＳＴ４）が交互に行われることにより、吸着発熱部２４の発熱および再生が繰り返されて車室内の暖房運転が行われる。一方、ポンプ２２の駆動再開条件が満たされない場合には、暖房運転の運転終了条件が判定される（ＳＴ６）。そして、所定の条件が満たされる場合には、吸着発熱部２４への排気の導入が停止されて（ＳＴ７）、暖房運転が終了される。例えば、車室内の温度（温度センサ４１の出力値）が設定温度に到達すると、暖房運転が終了される。
【００３５】
［ポンプ駆動停止条件判定ステップ］
一定量の溶質（吸着発熱部を構成する溶質）に対して所定量の溶媒を反応させると、溶媒の吸着による発熱量が溶媒の混合量に応じて変化する（図５および図６参照）。例えば、図５に示す基礎実験では、２００［ｃｃ］の溶質（シリカアルミナ）に対して５０［ｃｃ］、１００［ｃｃ］および２００［ｃｃ］の溶媒（蒸留水）が混合されて、経過時間ごとの溶媒の温度が計測される。同図に示すように、溶媒の吸着による発熱量（溶媒の上昇温度）は、溶媒が１００［ｃｃ］のときに最も大きい。また、図６に示す基礎実験では、２００［ｃｃ］の溶質（シリカアルミナ）に対して異なる量の溶媒（蒸留水）が混合される。そして、溶媒と溶質とが混合された後１分経過したときの溶媒の上昇温度が計測される。同図に示すように、溶媒の上昇温度ΔＴは、溶媒の混合量が約１５０［ｃｃ］のときにピーク値をとる。すなわち、溶媒の供給量が少な過ぎると十分な反応熱が得られないため、また、溶媒の供給量が多過ぎると吸着熱が溶媒に奪われるため、取得される熱エネルギーが減少すると考えられる。
【００３６】
したがって、吸着発熱部２４が一定量の溶質を有する構成（図１参照）では、吸着発熱部２４への溶媒の供給量（吸着発熱部２４の溶質に混合される溶媒の総量）が適正化されることにより、溶媒の吸着による発熱量が効率的に増加する。
【００３７】
そこで、上記のポンプ駆動停止条件判定ステップＳＴ３では、以下のようにポンプ２２の駆動停止条件が判定される（図７参照）。まず、温度センサ４４により、溶媒の温度溶媒の温度Ｔが計測される（ＳＴ３１）。次に、溶媒の供給開始時（ポンプ２２の始動開始時）からの溶媒の上昇温度ΔＴが算出される（ＳＴ３２）。次に、この溶媒の上昇温度ΔＴが所定の閾値ａを越えた（ΔＴ＞ａ）か否かが判定される（ＳＴ３３）。そして、ΔＴ＞ａの場合には、ポンプ２２の駆動を停止すべき判定が行われる（ＳＴ３４）。
【００３８】
なお、この実施例では、閾値ａが、溶媒の供給開始から所定時間経過後（例えば、１分後）まで溶媒の上昇温度ΔＴの最大値に設定されている。かかる上昇温度ΔＴの最大値は、一般に、吸着発熱部２４における溶質の量と溶媒の供給量との関係により定まる。また、閾値ａは、基礎実験の結果（図５および図６参照）などに基づいて、適宜設定され得る。また、溶媒の上昇温度ΔＴがこの閾値ａを越えた場合には、熱エネルギーを取得するために必要な溶媒の供給量が十分に確保されており、且つ、溶媒の供給量をそれ以上増加させても熱エネルギーの効率的な増加が見込めないことを意味する。
【００３９】
［効果］
以上説明したように、この空調装置２では、溶媒が吸着発熱部２４の溶質に吸着することにより熱エネルギーが発生し、吸着発熱部２４を通過した溶媒が加熱されて溶媒の温度Ｔが上昇する（図１および図３参照）。このとき、溶媒の上昇温度ΔＴは、吸着発熱部２４に対する溶媒の供給量に応じて変動する（図６参照）。したがって、溶媒の上昇温度ΔＴに基づいて吸着発熱部２４に対する溶媒の供給量が制御されることにより、熱エネルギーが効率的に取得される。これにより、空調装置の運転効率が向上する利点がある。例えば、吸着発熱部２４に対する溶媒の供給量が少な過ぎると、溶媒の上昇温度ΔＴが小さくなり十分な熱エネルギーが得られない。また、溶媒の供給量が多過ぎると、吸着熱が溶媒に奪われて熱エネルギーが減少する。
【００４０】
また、この空調装置２では、所定時間における溶媒の上昇温度ΔＴが所定の閾値ａ以上となったときに吸着発熱部２４への溶媒の供給が停止される（ＳＴ３３）（図７参照）。かかる構成では、溶媒の供給量が適正に制御されるので、熱エネルギーが効率的に取得される。これにより、空調装置２の運転効率が向上する利点がある。
【００４１】
例えば、この実施例では、溶媒の温度を計測する温度センサ４４が設けられ、この温度センサ４４の出力結果に基づいて、溶媒の供給開始時（ポンプ２２の駆動開始時）から所定時間経過後（１分後）までの溶媒の上昇温度ΔＴが算出される（ＳＴ３２）（図７参照）。そして、この上昇温度ΔＴが所定の閾値ａを越えたときに、溶媒の供給量が適正値に到達したと判定されてポンプ駆動停止判定が行われる（ＳＴ３４）。これにより、ポンプ２２の駆動が停止されて吸着発熱部２４への溶媒の供給が停止される。
【００４２】
また、この空調装置２では、溶媒の上昇温度ΔＴが所定の閾値以上となるまでに、吸着発熱部２４に対する溶媒の供給速度が時間の経過と共に徐々に増加されることが好ましい。かかる構成では、吸着発熱部２４に対して一定の供給速度にて溶媒が供給される構成と比較して、早期に上昇温度ΔＴを所定の閾値ａまで到達させ得る。これにより、熱エネルギーが効率的に取得されて、空調装置２の運転効率が向上する利点がある。
【００４３】
例えば、この実施例では、吸着発熱部２４に溶媒を供給するためのポンプ２２として、可変電動ポンプが採用されている。そして、溶媒の供給開始時（ポンプ２２の駆動開始時）から所定時間経過後（１分後）までの時間にて、ポンプ２２の出力が徐々に増加されている。これにより、吸着発熱部２４に対する溶媒の供給速度が徐々に増加されている。
【００４４】
なお、これに限らず、吸着発熱部２４に溶媒を供給するためのポンプ２２として、一定出力のポンプが採用されても良い。かかる構成では、空調装置を安価に構成できる利点がある。
【００４５】
［エンジン暖機促進システム］
エンジン暖機促進システム１は、エンジン１０の暖機を促進するためのシステムであり、空調装置２と、エンジン冷却水等の循環系３と、熱交換部５とを有する（図１参照）。循環系３は、エンジン冷却水を貯留するエンジン冷却水貯留部３１と、エンジンオイルを貯留するエンジンオイル貯留部３２と、ＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）を貯留するＡＴＦ貯留部３３とを有し、これらの貯留部３１〜３３が配管３５〜３７を介してエンジン１０あるいはトランスミッション（図示省略）に接続される。熱交換部５は、空調装置２に用いられる溶媒とエンジン冷却水等との熱交換を行う要素である。この熱交換部５は、例えば、単一の蓄熱容器により構成され、この内部に空調装置２の溶媒貯留部２１と循環系３の各貯留部３１〜３３とを収容する。
【００４６】
このエンジン暖機促進システム１では、エンジン始動時にて、空調装置２の吸着発熱部２４にて加熱された溶媒と、エンジン冷却水等とが熱交換部５にて熱交換を行う（図１参照）。これにより、エンジン冷却水等が加温されて、エンジン１０の暖機が促進される利点がある。
【００４７】
特に、このエンジン暖機促進システム１では、熱交換部５が単一の蓄熱容器から成り、この蓄熱容器内に空調装置２の溶媒貯留部２１と循環系３の各貯留部３１〜３３とが収容される。かかる構成では、単一の蓄熱容器（熱交換部５）内にて空調装置２の溶媒と循環系３のエンジン冷却水等との熱交換が行われるので、熱交換が効率的に行われる。これにより、エンジン冷却水等が効率的に加温されて、エンジン１０の暖機が促進される利点がある。
【００４８】
また、上記の構成では、エンジン冷却水貯留部３１が溶媒貯留部２１を収容すると共にエンジンオイル貯留部３２がエンジン冷却水貯留部３１を収容する構成が好ましい（図１参照）。かかる構成では、対流し難く高い粘性を有するエンジンオイルが溶媒貯留部２１およびエンジン冷却水貯留部３１の外周に配置されるので、溶媒およびエンジン冷却水の熱エネルギーの流出が低減される。これにより、エンジン冷却水等が効率的に加温されて、エンジン１０の暖機が促進される利点がある。
【００４９】
また、このエンジン暖機促進システム１では、空調装置２の吸着発熱部２４にて加熱された溶媒とトランスミッションに用いられるＡＴＦとが熱交換部５にて熱交換を行うことにより、ＡＴＦが加温される（図１参照）。そして、エンジン１０の暖機運転時にて、このＡＴＦがトランスミッションに供給されて循環する。これにより、常温のＡＴＦが用いられる構成と比較して、エンジン１０の円滑な動作が確保される利点がある。
【００５０】
［空調装置のバイパス通路］
また、空調装置２には、吸着発熱部２４と回収側の溶媒用配管２６２とを接続するバイパス通路２６３が設けられる（図１、図３および図８参照）。このバイパス通路２６３とヒータコア２５側の溶媒用配管２６２とは、これらの合流地点に設けられた三方弁２６４により切り替えられる。例えば、三方弁２６４がバイパス通路２６３側を閉止している（ヒータコア２５側の溶媒用配管２６２を開放している）ときは、吸着発熱部２４の溶媒がヒータコア２５を通過し、溶媒用配管２６２を介して溶媒貯留部２１に回収される（図３参照）。一方、三方弁２６４がバイパス通路２６３側を開放している（ヒータコア２５側の溶媒用配管２６２を閉止している）ときは、吸着発熱部２４の溶媒がバイパス通路２６３を通ってヒータコア２５を迂回し、溶媒用配管２６２を介して溶媒貯留部２１に回収される（図８参照）。なお、三方弁２６４の操作は、ＥＣＵにより行われる。
【００５１】
上記の構成において、暖房運転時には、三方弁２６４が操作されて、バイパス通路２６３側が閉止される（ヒータコア２５側の溶媒用配管２６２が開放される）（図３参照）。すると、吸着発熱部２４にて加熱された溶媒がヒータコア２５に流入して、空気通路Ｒ内の空調空気と熱交換する。これにより、空調空気が加熱されて温風となり、この温風により車室内の暖房が行われる。また、熱交換により冷却された溶媒がヒータコア２５から排出され、回収側の溶媒用配管２６２を介して溶媒貯留部２１に回収される。
【００５２】
一方、暖房運転の中断時あるいは停止時には、三方弁２６４が操作されて、バイパス通路２６３側が開放される（ヒータコア２５側の溶媒用配管２６２が閉止される）（図８参照）。すると、吸着発熱部２４にて加熱された溶媒がバイパス通路２６３を通って直接的に溶媒貯留部２１に回収される。このとき、ヒータコア２５にて溶媒の熱交換が行われないため、高温の溶媒が溶媒貯留部２１に回収される。
【００５３】
上記の構成では、暖房運転の中断時あるいは停止時にて、吸着発熱部２４にて加熱された溶媒がバイパス通路２６３を通って熱交換部５に供給される（図８参照）。そして、この溶媒とエンジン冷却水等とが熱交換部５にて熱交換を行う（図１参照）。これにより、エンジン冷却水等が加温されて、エンジン１０の暖機が促進される利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上のように、この発明にかかる空調装置は、運転効率を向上できる点で有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】この発明の実施例にかかる空調装置およびエンジン暖機促進システムを示す構成図である。
【図２】図１に記載した空調装置の作用を示すフローチャートである。
【図３】図１に記載した空調装置の作用を示す説明図である。
【図４】図１に記載した空調装置の作用を示す説明図である。
【図５】図１に記載した空調装置の作用を示す説明図である。
【図６】図１に記載した空調装置の作用を示す説明図である。
【図７】図１に記載した空調装置の作用を示すフローチャートである。
【図８】図１に記載した空調装置の作用を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ エンジン暖機促進システム
２ 空調装置
２１ 溶媒貯留部
２２ ポンプ
２３ 溶媒噴射部
２３１ デリバリパイプ
２３２ 噴射ノズル
２４ 吸着発熱部
２５ ヒータコア
２６１、２６２ 溶媒用配管
２６３ バイパス通路
２６４ 三方弁
２７ 排気導入手段
２７１ 放熱部
２７２ 排気用配管
２７３ 弁
３ 循環系
３１ エンジン冷却水貯留部
３２ エンジンオイル貯留部
３３ ＡＴＦ貯留部
３５〜３７ 配管
４１〜４４ 温度センサ
５ 熱交換部
１０ エンジン
１１ 排気通路
１２ 排気切換バルブ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空調装置およびエンジン暖機促進システムに関し、さらに詳しくは、運転効率を向上できる空調装置およびこの空調装置を有するエンジン暖機促進システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空調装置では、冷媒としてエンジンの冷却水が用いられ、この冷却水と空調空気とがヒータコアにて熱交換を行うことにより、空調空気が加熱される。これにより、車室内の空調（暖房運転あるいはデフロスタ）が行われる。
【０００３】
かかる構成を採用する従来の空調装置として、特許文献１に記載される技術が知られている。従来の空調装置（内燃機関の排気熱回収装置）は、内燃機関と、内燃機関の空燃比、二次空気量、点火タイミング等を制御する制御装置と、内燃機関を冷却媒体で冷却する媒体循環経路と、内燃機関の排気を導入して浄化する触媒コンバータと、前記媒体循環経路の冷却媒体を導入して空調風との間で熱交換するヒータコアを有する空気調和装置と、を備えた車両において、触媒コンバータを通過した排気ガスを導入して、前記媒体循環経路の冷却媒体との間で熱交換する冷媒排熱交換器を設け、少なくとも、前記冷却媒体の温度が所定値よりも低い場合、若しくは、前記空気調和装置の暖房能力の増加要請が有る場合に、前記制御装置の制御により前記触媒コンバータの発熱量を増加させる触媒発熱量増加制御を実行し、触媒での反応熱をもって冷却媒体を温めることを特徴とする。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の空調装置では、エンジン冷却水の温度が低い運転条件下（例えば、エンジンの暖機運転時）では、空調空気の加熱効率が低下する。このため、空調装置の運転効率（暖房運転の効率）が低いという課題がある。
【０００６】
そこで、この発明は、上記に鑑みてされたものであって、運転効率を向上できる空調装置およびこの空調装置を有するエンジン暖機促進システム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】
【０００７】
上記目的を達成するため、この発明にかかる空調装置は、溶媒の吸着により発熱すると共に溶媒の脱離により再生する吸着発熱部を備え、且つ、前記吸着発熱部に溶媒を供給すると共に前記吸着発熱部の発熱作用により熱エネルギーを取得して空調空気を加熱する空調装置であって、溶媒の上昇温度に基づいて前記吸着発熱部に対する溶媒の供給量が制御されることを特徴とする。
【０００８】
この空調装置では、溶媒が吸着発熱部の溶質に吸着することにより熱エネルギーが発生し、吸着発熱部を通過した溶媒が加熱されて溶媒の温度が上昇する。このとき、溶媒の上昇温度は、吸着発熱部に対する溶媒の供給量に応じて変動する。したがって、吸着発熱部に対する溶媒の供給量が溶媒の上昇温度に基づいて制御されることにより、熱エネルギーが効率的に取得される。これにより、空調装置の運転効率が向上する利点がある。
【０００９】
また、この発明にかかる空調装置は、所定時間における前記溶媒の上昇温度が所定の閾値以上となったときに前記吸着発熱部への溶媒の供給が停止される。
【００１０】
この空調装置では、溶媒の供給量が適正に制御されるので、熱エネルギーが効率的に取得される。これにより、空調装置の運転効率が向上する利点がある。
【００１１】
また、この発明にかかる空調装置は、前記溶媒の上昇温度が所定の閾値以上となるまでに、前記吸着発熱部に対する溶媒の供給速度が時間の経過と共に徐々に増加される。
【００１２】
この空調装置では、吸着発熱部に対して一定の供給速度にて溶媒が供給される構成と比較して、早期に上昇温度を所定の閾値まで到達させ得る。これにより、熱エネルギーが効率的に取得されて、空調装置の運転効率が向上する利点がある。
【００１３】
また、この発明にかかるエンジン暖機促進システムは、エンジンの暖機を促進するためのエンジン暖機促進システムであって、請求項１〜３のいずれか一つに記載の空調装置に用いられる溶媒と、エンジン冷却水およびエンジンオイルの少なくとも一方との熱交換を行う熱交換部を有することを特徴とする。
【００１４】
このエンジン暖機促進システムでは、エンジン始動時にて、空調装置の吸着発熱部にて加熱された溶媒と、エンジン冷却水等とが熱交換部にて熱交換を行う（図１参照）。これにより、エンジン冷却水等が加温されて、エンジンの暖機が促進される利点がある。
【００１５】
また、この発明にかかるエンジン暖機促進システムは、前記熱交換部が単一の蓄熱容器を有し、且つ、前記空調装置に用いられる溶媒を貯留する溶媒貯留部と、エンジン冷却水あるいはエンジンオイルを貯留する貯留部とが前記蓄熱容器内に収容される。
【００１６】
このエンジン暖機促進システムでは、単一の蓄熱容器（熱交換部）内にて空調装置の溶媒と循環系のエンジン冷却水等との熱交換が行われるので、熱交換が効率的に行われる。これにより、エンジン冷却水等が効率的に加温されて、エンジンの暖機が促進される利点がある。
【００１７】
また、この発明にかかるエンジン暖機促進システムは、前記熱交換部が、前記空調装置に用いられる溶媒を貯留する溶媒貯留部と、エンジン冷却水を貯留するエンジン冷却水貯留部と、エンジンオイルを貯留するエンジンオイル貯留部とを有し、且つ、前記エンジン冷却水貯留部が前記溶媒貯留部を収容すると共に前記エンジンオイル貯留部が前記エンジン冷却水貯留部を収容する。
【００１８】
このエンジン暖機促進システムでは、対流し難く高い粘性を有するエンジンオイルが溶媒貯留部およびエンジン冷却水貯留部の外周に配置されるので、溶媒およびエンジン冷却水の熱エネルギーの流出が低減される。これにより、エンジン冷却水等が効率的に加温されて、エンジンの暖機が促進される利点がある。
【００１９】
また、この発明にかかるエンジン暖機促進システムは、前記空調装置に用いられる溶媒と、トランスミッションに用いられるＡＴＦとの熱交換を行う熱交換部を有する。
【００２０】
このエンジン暖機促進システムでは、空調装置の吸着発熱部にて加熱された溶媒とトランスミッションに用いられるＡＴＦとが熱交換部にて熱交換を行うことにより、ＡＴＦが加温される。そして、エンジンの暖機運転時にて、このＡＴＦがトランスミッションに供給されて循環する。これにより、常温のＡＴＦが用いられる構成と比較して、エンジンの円滑な動作が確保される利点がある。
【００２１】
また、この発明にかかるエンジン暖機促進システムは、前記空調装置が、前記吸着発熱部にて加熱された溶媒と空調空気とを熱交換させるヒータコアと、前記ヒータコアを迂回するバイパス通路とを有すると共に、前記ヒータコア側の溶媒流路と前記バイパス通路側の溶媒流路とを切り替え可能に有し、暖房運転の中断時あるいは停止時にて、前記吸着発熱部にて加熱された溶媒が前記バイパス通路を通って前記熱交換部に供給される。
【００２２】
このエンジン暖機促進システムでは、暖房運転の中断時あるいは停止時にて、吸着発熱部にて加熱された溶媒がバイパス通路を通って熱交換部に供給される。そして、この溶媒とエンジン冷却水等とが熱交換部にて熱交換を行う。これにより、エンジン冷却水等が加温されて、エンジンの暖機が促進される利点がある。
【発明の効果】
【００２３】
この発明にかかる空調装置では、溶媒が吸着発熱部の溶質に吸着することにより熱エネルギーが発生し、吸着発熱部を通過した溶媒が加熱されて溶媒の温度が上昇する。このとき、溶媒の上昇温度は、吸着発熱部に対する溶媒の供給量に応じて変動する。したがって、吸着発熱部に対する溶媒の供給量が溶媒の上昇温度に基づいて制御されることにより、熱エネルギーが効率的に取得される。これにより、空調装置の運転効率が向上する利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施例に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。
【実施例】
【００２５】
図１は、この発明の実施例にかかる空調装置およびエンジン暖機促進システムを示す構成図である。図２〜図８は、図１に記載した空調装置の作用を示すフローチャート（図２および図７）および説明図（図３〜図６および図８）である。
【００２６】
［空調装置］
空調装置２は、車両に設置されて車室内の空気を調和する装置であり、例えば、車室内の暖房運転を行い得る（図１参照）。この空調装置２は、溶媒貯留部２１と、ポンプ２２と、溶媒噴射部２３と、吸着発熱部２４と、ヒータコア２５とを有し、これらが溶媒用配管２６１、２６２を介して接続されて構成される。また、空調装置２は、排気導入手段２７と複数の温度センサ４１〜４４とを有する。
【００２７】
溶媒貯留部２１は、溶媒を貯留するタンクである。この溶媒貯留部２１は、例えば、良好な熱伝導性を有する金属容器により構成される。また、溶媒には、例えば、水、エタノール、アンモニア水、不凍液などが採用される。ポンプ２２は、溶媒貯留部２１内の溶媒を汲み上げて溶媒噴射部２３に供給する。このポンプ２２は、例えば、電動式のウォータポンプにより構成される。溶媒噴射部２３は、デリバリパイプ２３１と、複数の噴射ノズル２３２とを有する。デリバリパイプ２３１は、供給側の溶媒用配管２６１を介してポンプ２２および溶媒貯留部２１に接続される。複数の噴射ノズル２３２は、デリバリパイプ２３１上に配列される。この溶媒噴射部２３では、デリバリパイプ２３１が溶媒を各噴射ノズル２３２に分配し、この溶媒を各噴射ノズル２３２が吸着発熱部２４に向けて噴射する。
【００２８】
吸着発熱部２４は、溶媒の吸着により発熱し、また、溶媒の脱離により再生する特性を有する。この吸着発熱部２４は、例えば、活性炭、シリカ、アルミナ、ゼオライトなどから成る溶質により構成される。ヒータコア２５は、空調空気の通路（以下、空気通路という。）Ｒ上に配置される。また、ヒータコア２５は、その入口側にて吸着発熱部２４に連通し、その出口側にて回収側の溶媒用配管２６２を介して溶媒貯留部２１に接続される。このヒータコア２５では、吸着発熱部２４から流入した溶媒と空気通路Ｒの空調空気との間で熱交換が行われる。そして、熱交換後の溶媒が、回収側の溶媒用配管２６２を介して溶媒貯留部２１に回収される。なお、空気通路Ｒには、ヒータコア２５の上流側にブロアファンＦが配置される。このブロアファンＦにより空気通路Ｒ内の空調空気が送られて、車室内に吹き出される。
【００２９】
排気導入手段２７は、溶媒噴射部２３から噴射された溶媒を加熱して蒸発させる機能と、吸着発熱部２４を加熱して吸着発熱部２４に吸着された溶媒を蒸発させる機能とを有する（図１参照）。この排気導入手段２７は、例えば、エンジン１０の排気熱を用いて発熱する。具体的には、排気導入手段２７が放熱部２７１を有し、この放熱部２７１が排気用配管（排気バイパス管）２７２を介してエンジン１０の排気通路１１に接続される。また、排気用配管２７２に排気ＯＮ−ＯＦＦ弁２７３が設けられる。また、エンジン１０の排気通路１１に排気切換バルブ１２が設けられる。これらの排気ＯＮ−ＯＦＦ弁２７３および排気切換バルブ１２は、排気通路１１から排気用配管２７２への排気の流入のＯＮ−ＯＦＦを切り替える。この排気導入手段２７では、排気ＯＮ−ＯＦＦ弁２７３および排気切換バルブ１２の開閉操作により、排気通路１１の排気が排気用配管２７２を介して排気通路１１に供給される。そして、この排気熱により放熱部２７１が発熱する。
【００３０】
温度センサ４１〜４４には、車室内の温度を計測する温度センサ４１と、吸着発熱部２４に配置されて溶媒の温度を計測する温度センサ４２と、排気用配管２７２における排気温度を計測する温度センサ４３と、溶媒貯留部２１における溶媒の温度を計測する温度センサ４４とがある（図１参照）。そして、これらの温度センサ４１〜４４の出力信号に基づいて、後述するポンプ２２の駆動制御や、排気切換バルブ１２および排気ＯＮ−ＯＦＦ弁２７３の開閉制御などが行われる。なお、これらの制御は、例えば、エンジン１０のＥＣＵ（Engine Control Unit）が温度センサ４１〜４４の出力信号を取得して行う。
【００３１】
［空調装置の暖房運転モード］
この空調装置２では、以下のように、車室内の暖房運転が行われる（図１〜図３参照）。まず、車室内に設置された操作スイッチ（図示省略）がＯＮされると、排気導入手段２７の放熱部２７１に排気が供給されて、放熱部２７１が発熱する（ＳＴ１）。次に、ポンプ２２が駆動されて、溶媒貯留部２１内の溶媒が汲み上げられる（ＳＴ２）。すると、溶媒が供給側の溶媒用配管２６１を介して溶媒噴射部２３のデリバリパイプ２３１に供給される。次に、この溶媒がデリバリパイプ２３１から各噴射ノズル２３２に分配され、各噴射ノズル２３２から吸着発熱部２４に向けて噴射される（図３参照）。すると、噴射により微粒化された溶媒が放熱部２７１により加熱されて蒸発し（気体となり）、この蒸気化（気体分子化）された溶媒が吸着発熱部２４に吸着する。すると、この溶媒が熱エネルギーを放出して、吸着発熱部２４の周囲にある溶媒が加熱される。次に、この加熱された溶媒が吸着発熱部２４からヒータコア２５に流入して、空気通路Ｒ内の空調空気と熱交換する。これにより、空調空気が加熱されて温風となり、この温風により車室内の暖房が行われる。また、熱交換により冷却された溶媒がヒータコア２５から排出され、回収側の溶媒用配管２６２を介して溶媒貯留部２１に回収される。
【００３２】
次に、ポンプ２２の駆動停止条件が判定される（ポンプ駆動停止条件判定ステップＳＴ３）。このポンプ２２の駆動停止条件については、後述する。そして、所定の条件が満たされる場合には、ポンプ２２の駆動が停止されて（ＳＴ４）吸着発熱部２４への溶媒の供給が停止される（図４参照）。一方、このとき、排気導入手段２７が排気を放熱部２７１に継続的に供給し、放熱部２７１が発熱し続ける。すると、この発熱により吸着発熱部２４が加熱されて、吸着発熱部２４に吸着している溶媒が蒸発（気化）する。すなわち、吸着発熱部２４が加熱されると、吸着発熱部２４の孔に入り込んでいる溶媒が蒸発して吸着発熱部２４から脱離する。これにより、吸着発熱部２４が溶媒を吸着できる状態に再生される。
【００３３】
次に、ポンプ２２の駆動再開条件が判定され（ＳＴ５）、所定の条件が満たされる場合には、ポンプ２２の駆動が再開される（ＳＴ２）。例えば、吸着発熱部２４における溶媒の温度（温度センサ４２の出力値）の上昇率が所定の閾値以下の場合には、吸着発熱部２４が溶媒を吸着可能な状態に再生されていると考えられる。そこで、かかる場合には、ポンプ２２の駆動が再開されて、吸着発熱部２４への溶媒の供給が再開される（図３参照）。これにより、熱エネルギーが再び取得されて、空調空気の加熱が行われる。
【００３４】
そして、ポンプ２２の駆動開始（ＳＴ２）および駆動停止（ＳＴ４）が交互に行われることにより、吸着発熱部２４の発熱および再生が繰り返されて車室内の暖房運転が行われる。一方、ポンプ２２の駆動再開条件が満たされない場合には、暖房運転の運転終了条件が判定される（ＳＴ６）。そして、所定の条件が満たされる場合には、吸着発熱部２４への排気の導入が停止されて（ＳＴ７）、暖房運転が終了される。例えば、車室内の温度（温度センサ４１の出力値）が設定温度に到達すると、暖房運転が終了される。
【００３５】
［ポンプ駆動停止条件判定ステップ］
一定量の溶質（吸着発熱部を構成する溶質）に対して所定量の溶媒を反応させると、溶媒の吸着による発熱量が溶媒の混合量に応じて変化する（図５および図６参照）。例えば、図５に示す基礎実験では、２００［ｃｃ］の溶質（シリカアルミナ）に対して５０［ｃｃ］、１００［ｃｃ］および２００［ｃｃ］の溶媒（蒸留水）が混合されて、経過時間ごとの溶媒の温度が計測される。同図に示すように、溶媒の吸着による発熱量（溶媒の上昇温度）は、溶媒が１００［ｃｃ］のときに最も大きい。また、図６に示す基礎実験では、２００［ｃｃ］の溶質（シリカアルミナ）に対して異なる量の溶媒（蒸留水）が混合される。そして、溶媒と溶質とが混合された後１分経過したときの溶媒の上昇温度が計測される。同図に示すように、溶媒の上昇温度ΔＴは、溶媒の混合量が約１５０［ｃｃ］のときにピーク値をとる。すなわち、溶媒の供給量が少な過ぎると十分な反応熱が得られないため、また、溶媒の供給量が多過ぎると吸着熱が溶媒に奪われるため、取得される熱エネルギーが減少すると考えられる。
【００３６】
したがって、吸着発熱部２４が一定量の溶質を有する構成（図１参照）では、吸着発熱部２４への溶媒の供給量（吸着発熱部２４の溶質に混合される溶媒の総量）が適正化されることにより、溶媒の吸着による発熱量が効率的に増加する。
【００３７】
そこで、上記のポンプ駆動停止条件判定ステップＳＴ３では、以下のようにポンプ２２の駆動停止条件が判定される（図７参照）。まず、温度センサ４４により、溶媒の温度溶媒の温度Ｔが計測される（ＳＴ３１）。次に、溶媒の供給開始時（ポンプ２２の始動開始時）からの溶媒の上昇温度ΔＴが算出される（ＳＴ３２）。次に、この溶媒の上昇温度ΔＴが所定の閾値ａを越えた（ΔＴ＞ａ）か否かが判定される（ＳＴ３３）。そして、ΔＴ＞ａの場合には、ポンプ２２の駆動を停止すべき判定が行われる（ＳＴ３４）。
【００３８】
なお、この実施例では、閾値ａが、溶媒の供給開始から所定時間経過後（例えば、１分後）まで溶媒の上昇温度ΔＴの最大値に設定されている。かかる上昇温度ΔＴの最大値は、一般に、吸着発熱部２４における溶質の量と溶媒の供給量との関係により定まる。また、閾値ａは、基礎実験の結果（図５および図６参照）などに基づいて、適宜設定され得る。また、溶媒の上昇温度ΔＴがこの閾値ａを越えた場合には、熱エネルギーを取得するために必要な溶媒の供給量が十分に確保されており、且つ、溶媒の供給量をそれ以上増加させても熱エネルギーの効率的な増加が見込めないことを意味する。
【００３９】
［効果］
以上説明したように、この空調装置２では、溶媒が吸着発熱部２４の溶質に吸着することにより熱エネルギーが発生し、吸着発熱部２４を通過した溶媒が加熱されて溶媒の温度Ｔが上昇する（図１および図３参照）。このとき、溶媒の上昇温度ΔＴは、吸着発熱部２４に対する溶媒の供給量に応じて変動する（図６参照）。したがって、溶媒の上昇温度ΔＴに基づいて吸着発熱部２４に対する溶媒の供給量が制御されることにより、熱エネルギーが効率的に取得される。これにより、空調装置の運転効率が向上する利点がある。例えば、吸着発熱部２４に対する溶媒の供給量が少な過ぎると、溶媒の上昇温度ΔＴが小さくなり十分な熱エネルギーが得られない。また、溶媒の供給量が多過ぎると、吸着熱が溶媒に奪われて熱エネルギーが減少する。
【００４０】
また、この空調装置２では、所定時間における溶媒の上昇温度ΔＴが所定の閾値ａ以上となったときに吸着発熱部２４への溶媒の供給が停止される（ＳＴ３３）（図７参照）。かかる構成では、溶媒の供給量が適正に制御されるので、熱エネルギーが効率的に取得される。これにより、空調装置２の運転効率が向上する利点がある。
【００４１】
例えば、この実施例では、溶媒の温度を計測する温度センサ４４が設けられ、この温度センサ４４の出力結果に基づいて、溶媒の供給開始時（ポンプ２２の駆動開始時）から所定時間経過後（１分後）までの溶媒の上昇温度ΔＴが算出される（ＳＴ３２）（図７参照）。そして、この上昇温度ΔＴが所定の閾値ａを越えたときに、溶媒の供給量が適正値に到達したと判定されてポンプ駆動停止判定が行われる（ＳＴ３４）。これにより、ポンプ２２の駆動が停止されて吸着発熱部２４への溶媒の供給が停止される。
【００４２】
また、この空調装置２では、溶媒の上昇温度ΔＴが所定の閾値以上となるまでに、吸着発熱部２４に対する溶媒の供給速度が時間の経過と共に徐々に増加されることが好ましい。かかる構成では、吸着発熱部２４に対して一定の供給速度にて溶媒が供給される構成と比較して、早期に上昇温度ΔＴを所定の閾値ａまで到達させ得る。これにより、熱エネルギーが効率的に取得されて、空調装置２の運転効率が向上する利点がある。
【００４３】
例えば、この実施例では、吸着発熱部２４に溶媒を供給するためのポンプ２２として、可変電動ポンプが採用されている。そして、溶媒の供給開始時（ポンプ２２の駆動開始時）から所定時間経過後（１分後）までの時間にて、ポンプ２２の出力が徐々に増加されている。これにより、吸着発熱部２４に対する溶媒の供給速度が徐々に増加されている。
【００４４】
なお、これに限らず、吸着発熱部２４に溶媒を供給するためのポンプ２２として、一定出力のポンプが採用されても良い。かかる構成では、空調装置を安価に構成できる利点がある。
【００４５】
［エンジン暖機促進システム］
エンジン暖機促進システム１は、エンジン１０の暖機を促進するためのシステムであり、空調装置２と、エンジン冷却水等の循環系３と、熱交換部５とを有する（図１参照）。循環系３は、エンジン冷却水を貯留するエンジン冷却水貯留部３１と、エンジンオイルを貯留するエンジンオイル貯留部３２と、ＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）を貯留するＡＴＦ貯留部３３とを有し、これらの貯留部３１〜３３が配管３５〜３７を介してエンジン１０あるいはトランスミッション（図示省略）に接続される。熱交換部５は、空調装置２に用いられる溶媒とエンジン冷却水等との熱交換を行う要素である。この熱交換部５は、例えば、単一の蓄熱容器により構成され、この内部に空調装置２の溶媒貯留部２１と循環系３の各貯留部３１〜３３とを収容する。
【００４６】
このエンジン暖機促進システム１では、エンジン始動時にて、空調装置２の吸着発熱部２４にて加熱された溶媒と、エンジン冷却水等とが熱交換部５にて熱交換を行う（図１参照）。これにより、エンジン冷却水等が加温されて、エンジン１０の暖機が促進される利点がある。
【００４７】
特に、このエンジン暖機促進システム１では、熱交換部５が単一の蓄熱容器から成り、この蓄熱容器内に空調装置２の溶媒貯留部２１と循環系３の各貯留部３１〜３３とが収容される。かかる構成では、単一の蓄熱容器（熱交換部５）内にて空調装置２の溶媒と循環系３のエンジン冷却水等との熱交換が行われるので、熱交換が効率的に行われる。これにより、エンジン冷却水等が効率的に加温されて、エンジン１０の暖機が促進される利点がある。
【００４８】
また、上記の構成では、エンジン冷却水貯留部３１が溶媒貯留部２１を収容すると共にエンジンオイル貯留部３２がエンジン冷却水貯留部３１を収容する構成が好ましい（図１参照）。かかる構成では、対流し難く高い粘性を有するエンジンオイルが溶媒貯留部２１およびエンジン冷却水貯留部３１の外周に配置されるので、溶媒およびエンジン冷却水の熱エネルギーの流出が低減される。これにより、エンジン冷却水等が効率的に加温されて、エンジン１０の暖機が促進される利点がある。
【００４９】
また、このエンジン暖機促進システム１では、空調装置２の吸着発熱部２４にて加熱された溶媒とトランスミッションに用いられるＡＴＦとが熱交換部５にて熱交換を行うことにより、ＡＴＦが加温される（図１参照）。そして、エンジン１０の暖機運転時にて、このＡＴＦがトランスミッションに供給されて循環する。これにより、常温のＡＴＦが用いられる構成と比較して、エンジン１０の円滑な動作が確保される利点がある。
【００５０】
［空調装置のバイパス通路］
また、空調装置２には、吸着発熱部２４と回収側の溶媒用配管２６２とを接続するバイパス通路２６３が設けられる（図１、図３および図８参照）。このバイパス通路２６３とヒータコア２５側の溶媒用配管２６２とは、これらの合流地点に設けられた三方弁２６４により切り替えられる。例えば、三方弁２６４がバイパス通路２６３側を閉止している（ヒータコア２５側の溶媒用配管２６２を開放している）ときは、吸着発熱部２４の溶媒がヒータコア２５を通過し、溶媒用配管２６２を介して溶媒貯留部２１に回収される（図３参照）。一方、三方弁２６４がバイパス通路２６３側を開放している（ヒータコア２５側の溶媒用配管２６２を閉止している）ときは、吸着発熱部２４の溶媒がバイパス通路２６３を通ってヒータコア２５を迂回し、溶媒用配管２６２を介して溶媒貯留部２１に回収される（図８参照）。なお、三方弁２６４の操作は、ＥＣＵにより行われる。
【００５１】
上記の構成において、暖房運転時には、三方弁２６４が操作されて、バイパス通路２６３側が閉止される（ヒータコア２５側の溶媒用配管２６２が開放される）（図３参照）。すると、吸着発熱部２４にて加熱された溶媒がヒータコア２５に流入して、空気通路Ｒ内の空調空気と熱交換する。これにより、空調空気が加熱されて温風となり、この温風により車室内の暖房が行われる。また、熱交換により冷却された溶媒がヒータコア２５から排出され、回収側の溶媒用配管２６２を介して溶媒貯留部２１に回収される。
【００５２】
一方、暖房運転の中断時あるいは停止時には、三方弁２６４が操作されて、バイパス通路２６３側が開放される（ヒータコア２５側の溶媒用配管２６２が閉止される）（図８参照）。すると、吸着発熱部２４にて加熱された溶媒がバイパス通路２６３を通って直接的に溶媒貯留部２１に回収される。このとき、ヒータコア２５にて溶媒の熱交換が行われないため、高温の溶媒が溶媒貯留部２１に回収される。
【００５３】
上記の構成では、暖房運転の中断時あるいは停止時にて、吸着発熱部２４にて加熱された溶媒がバイパス通路２６３を通って熱交換部５に供給される（図８参照）。そして、この溶媒とエンジン冷却水等とが熱交換部５にて熱交換を行う（図１参照）。これにより、エンジン冷却水等が加温されて、エンジン１０の暖機が促進される利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上のように、この発明にかかる空調装置は、運転効率を向上できる点で有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】この発明の実施例にかかる空調装置およびエンジン暖機促進システムを示す構成図である。
【図２】図１に記載した空調装置の作用を示すフローチャートである。
【図３】図１に記載した空調装置の作用を示す説明図である。
【図４】図１に記載した空調装置の作用を示す説明図である。
【図５】図１に記載した空調装置の作用を示す説明図である。
【図６】図１に記載した空調装置の作用を示す説明図である。
【図７】図１に記載した空調装置の作用を示すフローチャートである。
【図８】図１に記載した空調装置の作用を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ エンジン暖機促進システム
２ 空調装置
２１ 溶媒貯留部
２２ ポンプ
２３ 溶媒噴射部
２３１ デリバリパイプ
２３２ 噴射ノズル
２４ 吸着発熱部
２５ ヒータコア
２６１、２６２ 溶媒用配管
２６３ バイパス通路
２６４ 三方弁
２７ 排気導入手段
２７１ 放熱部
２７２ 排気用配管
２７３ 弁
３ 循環系
３１ エンジン冷却水貯留部
３２ エンジンオイル貯留部
３３ ＡＴＦ貯留部
３５〜３７ 配管
４１〜４４ 温度センサ
５ 熱交換部
１０ エンジン
１１ 排気通路
１２ 排気切換バルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒の吸着により発熱すると共に溶媒の脱離により再生する吸着発熱部を備え、且つ、前記吸着発熱部に溶媒を供給すると共に前記吸着発熱部の発熱作用により熱エネルギーを取得して空調空気を加熱する空調装置であって、
溶媒の上昇温度に基づいて前記吸着発熱部に対する溶媒の供給量が制御されることを特徴とする空調装置。
【請求項２】
所定時間における前記溶媒の上昇温度が所定の閾値以上となったときに前記吸着発熱部への溶媒の供給が停止される請求項１に記載の空調装置。
【請求項３】
前記溶媒の上昇温度が所定の閾値以上となるまでに、前記吸着発熱部に対する溶媒の供給速度が時間の経過と共に徐々に増加される請求項２に記載の空調装置。
【請求項４】
エンジンの暖機を促進するためのエンジン暖機促進システムであって、
請求項１〜３のいずれか一つに記載の空調装置に用いられる溶媒と、エンジン冷却水およびエンジンオイルの少なくとも一方との熱交換を行う熱交換部を有することを特徴とするエンジン暖機促進システム。
【請求項５】
前記熱交換部が単一の蓄熱容器を有し、且つ、前記空調装置に用いられる溶媒を貯留する溶媒貯留部と、エンジン冷却水あるいはエンジンオイルを貯留する貯留部とが前記蓄熱容器内に収容される請求項４に記載のエンジン暖機促進システム。
【請求項６】
前記熱交換部が、前記空調装置に用いられる溶媒を貯留する溶媒貯留部と、エンジン冷却水を貯留するエンジン冷却水貯留部と、エンジンオイルを貯留するエンジンオイル貯留部とを有し、且つ、前記エンジン冷却水貯留部が前記溶媒貯留部を収容すると共に前記エンジンオイル貯留部が前記エンジン冷却水貯留部を収容する請求項４に記載のエンジン暖機促進システム。
【請求項７】
前記空調装置に用いられる溶媒と、トランスミッションに用いられるＡＴＦとの熱交換を行う熱交換部を有する請求項４〜６のいずれか一つに記載のエンジン暖機促進システム。
【請求項８】
前記空調装置が、前記吸着発熱部にて加熱された溶媒と空調空気とを熱交換させるヒータコアと、前記ヒータコアを迂回するバイパス通路とを有すると共に、前記ヒータコア側の溶媒流路と前記バイパス通路側の溶媒流路とを切り替え可能に有し、暖房運転の中断時あるいは停止時にて、前記吸着発熱部にて加熱された溶媒が前記バイパス通路を通って前記熱交換部に供給される請求項４〜７のいずれか一つに記載のエンジン暖機促進システム。
【請求項１】
溶媒の吸着により発熱すると共に溶媒の脱離により再生する吸着発熱部を備え、且つ、前記吸着発熱部に溶媒を供給すると共に前記吸着発熱部の発熱作用により熱エネルギーを取得して空調空気を加熱する空調装置であって、
溶媒の上昇温度に基づいて前記吸着発熱部に対する溶媒の供給量が制御されることを特徴とする空調装置。
【請求項２】
所定時間における前記溶媒の上昇温度が所定の閾値以上となったときに前記吸着発熱部への溶媒の供給が停止される請求項１に記載の空調装置。
【請求項３】
前記溶媒の上昇温度が所定の閾値以上となるまでに、前記吸着発熱部に対する溶媒の供給速度が時間の経過と共に徐々に増加される請求項２に記載の空調装置。
【請求項４】
エンジンの暖機を促進するためのエンジン暖機促進システムであって、
請求項１〜３のいずれか一つに記載の空調装置に用いられる溶媒と、エンジン冷却水およびエンジンオイルの少なくとも一方との熱交換を行う熱交換部を有することを特徴とするエンジン暖機促進システム。
【請求項５】
前記熱交換部が単一の蓄熱容器を有し、且つ、前記空調装置に用いられる溶媒を貯留する溶媒貯留部と、エンジン冷却水あるいはエンジンオイルを貯留する貯留部とが前記蓄熱容器内に収容される請求項４に記載のエンジン暖機促進システム。
【請求項６】
前記熱交換部が、前記空調装置に用いられる溶媒を貯留する溶媒貯留部と、エンジン冷却水を貯留するエンジン冷却水貯留部と、エンジンオイルを貯留するエンジンオイル貯留部とを有し、且つ、前記エンジン冷却水貯留部が前記溶媒貯留部を収容すると共に前記エンジンオイル貯留部が前記エンジン冷却水貯留部を収容する請求項４に記載のエンジン暖機促進システム。
【請求項７】
前記空調装置に用いられる溶媒と、トランスミッションに用いられるＡＴＦとの熱交換を行う熱交換部を有する請求項４〜６のいずれか一つに記載のエンジン暖機促進システム。
【請求項８】
前記空調装置が、前記吸着発熱部にて加熱された溶媒と空調空気とを熱交換させるヒータコアと、前記ヒータコアを迂回するバイパス通路とを有すると共に、前記ヒータコア側の溶媒流路と前記バイパス通路側の溶媒流路とを切り替え可能に有し、暖房運転の中断時あるいは停止時にて、前記吸着発熱部にて加熱された溶媒が前記バイパス通路を通って前記熱交換部に供給される請求項４〜７のいずれか一つに記載のエンジン暖機促進システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２０８５６９（Ｐ２００９−２０８５６９Ａ）
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５２４８４（Ｐ２００８−５２４８４）
【出願日】平成２０年３月３日（２００８．３．３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３日（２００８．３．３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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