暖房装置
【課題】内燃機関の始動時初期において、早期に暖房を可能とする暖房装置を提供する。
【解決手段】第１ポンプ手段２３によって内燃機関１０温調用の温水が循環される温水回路２０と、温水を加熱源とする暖房器２１と、温水を加熱する補助熱源２４とを備える暖房装置において、暖房器２１を、温水回路２０に対して部分的に並列に接続される並列流路２０ａに配設すると共に、暖房器２１に並列となるように配設されて、予め温水の熱を蓄熱する蓄熱器２５と、暖房器２１および蓄熱器２５の間に接続される第２ポンプ手段２６と、暖房器２１、蓄熱器２５、第２ポンプ手段２６の間で、温水回路２０から独立して第１閉回路２０１を形成可能とする流路切替え手段２７ａ〜２７ｄとを設ける。
【解決手段】第１ポンプ手段２３によって内燃機関１０温調用の温水が循環される温水回路２０と、温水を加熱源とする暖房器２１と、温水を加熱する補助熱源２４とを備える暖房装置において、暖房器２１を、温水回路２０に対して部分的に並列に接続される並列流路２０ａに配設すると共に、暖房器２１に並列となるように配設されて、予め温水の熱を蓄熱する蓄熱器２５と、暖房器２１および蓄熱器２５の間に接続される第２ポンプ手段２６と、暖房器２１、蓄熱器２５、第２ポンプ手段２６の間で、温水回路２０から独立して第１閉回路２０１を形成可能とする流路切替え手段２７ａ〜２７ｄとを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関冷却用の温水回路に補助加熱源と共に暖房器が配設される暖房装置に関するものであり、車両用に用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来の暖房装置として、例えば特許文献１に示されるように、自動車用エンジンの排気熱を暖房器（エンジン冷却水を加熱源とするヒータコア）に利用する排気熱利用式暖房装置が知られている。
【０００３】
この暖房装置においては、エンジンの排気管を熱交換器用排気管と、この熱交換器用排気管をバイパスするバイパス排気管とに分岐し、分岐部に切替えバルブを設けている。熱交換器用排気管には、排気ガスによってエンジン冷却水を加熱する排気熱交換器を設けている。また、ヒータコアの暖房能力強化指示用のヒータ強化スイッチを設けている。
【０００４】
そして、暖房時のエンジン冷却水温度が所定値以下で、且つヒータ強化スイッチをオンとした時（暖房能力強化要の時）に、切替えバルブによって熱交換器用排気管側を開き（バイパス排気管側を閉じる）、排気熱交換器によってエンジン冷却水を加熱してヒータコアにおける暖房能力を向上させるようにしている。尚、エンジン冷却水温度が所定値を超えると、上記とは逆に、切替えバルブによってバイパス排気管側を開き（熱交換器用排気管側を閉じる）、排気ガスをバイパス排気管に流し、排気ガスによるエンジン冷却水の加熱を停止して、オーバヒートを回避するようにしている。
【特許文献１】実公平３−４５６６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、上記暖房装置では、最も暖房性能が必要とされるエンジン始動時初期において、排気熱交換器によってエンジン冷却水が加熱されても、循環する際に始動時に冷え切っているエンジン本体に熱を奪われてしまうため、暖房性能の大きな向上につながらないという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、内燃機関の始動時初期において、早期に暖房を可能とする暖房装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、第１ポンプ手段（２３）によって温調用の温水が内燃機関（１０）から流出して、再び流入するように循環される温水回路（２０）と、温水を加熱源として空調空気を加熱する暖房器（２１）と、温水に対して任意の熱量を供給可能とする補助熱源（２４）とを備える暖房装置において、暖房器（２１）を、温水回路（２０）に対して部分的に並列に接続される並列流路（２０ａ）に配設すると共に、暖房器（２１）に並列となるように配設されて、予め温水の熱を蓄熱する蓄熱器（２５）と、暖房器（２１）および蓄熱器（２５）の間に接続される第２ポンプ手段（２６）と、暖房器（２１）、蓄熱器（２５）、第２ポンプ手段（２６）の間で、温水回路（２０）から独立して第１閉回路（２０１）を形成可能とする流路切替え手段（２７ａ〜２７ｄ）とを設けたことを特徴としている。
【０００９】
これにより、内燃機関（１０）の始動直後に流路切替え手段（２７ａ〜２７ｄ）によって、暖房器（２１）、蓄熱器（２５）、第２ポンプ手段（２６）の間で第１閉回路（２０１）を形成して、第２ポンプ手段（２６）を作動させることで、蓄熱器（２５）に予め蓄熱された熱を暖房器（２１）に供給できるので、暖房器（２１）による早期暖房を可能とすることができる。
【００１０】
尚、温水回路（２０）内の温水を補助熱源（２４）によって加熱でき、暖房器（２１）から放熱されることなく、加熱される温水を効果的に内燃機関（１０）に循環させることができるので、内燃機関（１０）の暖機を早期に完了させることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明に対して、補助熱源（２４）は、並列流路（２０ａ）に暖房器（２１）に対して直列に配設されて、流路切替え手段（２７ａ〜２７ｄ）によって、補助熱源（２４）、暖房器（２１）、蓄熱器（２５）、第２ポンプ手段（２６）の間で、温水回路（２０）から独立する第２閉回路（２０２）が形成されるようにしたことを特徴としている。
【００１２】
これにより、内燃機関（１０）の始動直後に流路切替え手段（２７ａ〜２７ｄ）によって、補助熱源（２４）、暖房器（２１）、蓄熱器（２５）、第２ポンプ手段（２６）の間で第２閉回路（２０２）を形成して、第２ポンプ手段（２６）を作動させることで、蓄熱器（２５）に予め蓄熱された熱に加えて、補助熱源（２４）からの熱を暖房器（２１）に供給できるので、上記請求項１に記載の発明に対して更に暖房器（２１）による暖房性能を向上させることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、第１ポンプ手段（２３）は、電動機を動力源とする電動ポンプ（２３）であることを特徴としている。
【００１４】
これにより、内燃機関（１０）の始動直後において、内燃機関（１０）の作動とは関係なしに第１ポンプ手段（２３）を停止状態とすることで、温水が温水回路（２０）を循環しないようにすることができるので、温水回路（２０）を循環する際の温水からの放熱をなくして、内燃機関（１０）の暖機性能を向上させることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、内燃機関（１０）に加えて、走行用モータを併せ持つハイブリッド車両に適用されることを特徴としている。
【００１６】
これにより、内燃機関（１０）が停止されて温水温度が低下しても、第１、あるいは第２閉回路（２０１、２０２）を形成することで、蓄熱器（２５）の熱、あるいは蓄熱器（２５）と補助熱源（２４）との熱を暖房器（２１）に供給でき、良好な暖房を継続することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、補助熱源（２４）は、内燃機関（１０）の排気熱を回収して、温水に任意の熱量を供給する排気熱回収器（２４）であることを特徴としている。
【００１８】
これにより、従来、不要として捨てていた内燃機関（１０）排気熱を有効に活用することができる。
【００１９】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態の具体的な構成について、図１、図２を用いて説明する。尚、図１は暖房装置１００の全体構成を示す模式図、図２は蓄熱タンク２５を示す断面図である。
【００２１】
本実施形態の暖房装置１００は、エンジン１０および走行用モータ（図示せず）のいずれかを選択的に走行用の駆動源とするハイブリッド車両に適用されるものとしている。暖房装置１００は、図１に示すように、ヒータ回路２０に設けられたウォータポンプ２３、排気熱回収器２４、および閉回路２０１を形成するヒータ２１、蓄熱タンク２５、ウォータポンプ２６、切替えバルブ２７ａ〜２７ｄ等を有している。
【００２２】
エンジン１０は、水冷式の内燃機関であり、このエンジン１０には、エンジン温調用の温水（以下、冷却水）が循環されるヒータ回路２０が設けられている。
【００２３】
尚、エンジン１０には、以下説明するヒータ回路２０に加えて、冷却水の循環によってエンジン１０が冷却されるラジエータ回路３０が設けられている。即ち、ラジエータ回路３０は、エンジン１０の流出部１０ａから、ヒータ回路２０とは別の流路を形成して、流入部１０ｂに近接するウォータポンプ２３の上流側に接続される回路である。ラジエータ回路３０の途中には、冷却用熱交換器としてのラジエータ３１が設けられており、ラジエータ３１は、ウォータポンプ２３によって循環されるラジエータ回路３０内の冷却水を外気との熱交換により冷却する。
【００２４】
そして、ラジエータ回路３０には、ラジエータ３１を迂回して冷却水が流通するラジエータバイパス流路（以下、バイパス流路）３２が設けられており、サーモスタット３３によってラジエータ３１を流通する冷却水量とバイパス流路３２を流通する冷却水量とが調節されるようになっている。特にエンジン１０始動後（暖機完了まで）においてはサーモスタット３３によってバイパス流路３２側の冷却水量が増加されて暖機が促進される（つまり、ラジエータ３１による冷却水の過冷却が防止される）。
【００２５】
ヒータ回路２０は、本発明における温水回路に対応するものであり、エンジン１０の流出部１０ａからエンジン１０の外部を通り流入部１０ｂに接続される回路である。ポンプ手段としてのウォータポンプ２３は、流入部１０ｂの近傍に配設されており、このウォータポンプ２３によってヒータ回路２０に冷却水が循環されるようになっている。ここでは、ウォータポンプ２３は、電動モータ（電動機）によって駆動される電動ポンプとしている。ウォータポンプ２３（電動モータ）は後述するエンジンＥＣＵ１２によってその作動が制御されるようになっている。
【００２６】
また、エンジン１０の流出部１０ａ近傍には、冷却水の温度を検出する水温センサ２２が設けられており、この水温センサ２２で検出（出力）される温度信号は、後述するエンジンＥＣＵ１２に入力される。
【００２７】
排気熱回収器２４は、本発明における補助熱源に対応する熱交換器であって、内部には２つの流路が形成されて、一方の流路は、エンジン１０の排気管１１の途中部位に接続され、また、他方の流路は、ヒータ回路２０の途中部位に接続されている。よって、排気熱回収器２４では、内部を流通する排気ガスと冷却水との間で熱交換が行われ、排気ガスの温度に応じた任意の熱量が冷却水に供給され、冷却水が加熱されるようになっている。
【００２８】
ここでは、排気熱回収器２４は、シェル（容器体）と、このシェル内に配設される複数のチューブとから成るシェルアンドチューブ式の熱交換器としている。一方の流路を複数のチューブとして排気ガスが流通し、他方の流路をシェルとして冷却水が流通する。
【００２９】
尚、排気管１１には排気熱回収器２４をバイパスするバイパス排気管（図示せず）と、排気管１１あるいはバイパス排気管への排気ガスの流通を切替える切替え弁（図示せず）とが設けられており、例えば排気ガスの温度に応じて、後述するエンジンＥＣＵ１２によって、切替え弁の開度が可変されて、排気ガスをバイパス排気管側へ流すことで、排気熱回収器２４を非作動状態とすることができるようになっている。
【００３０】
ヒータ回路２０には、排気熱回収器２４の下流側で、部分的に並列に接続される並列流路２０ａが形成されており、この並列流路２０ａに暖房用熱交換器としてのヒータ２１が配設されている。ヒータ２１は、本発明における暖房器に対応するもので、図示しない空調ユニットの空調ケース内に配設されて、送風機によって送風される空調空気を、内部に循環される冷却水（温水）との熱交換により加熱する。
【００３１】
そして、ヒータ２１に対して更に並列に接続される蓄熱流路２０ｂが形成されており、この蓄熱流路２０ｂには、蓄熱器としての蓄熱タンク２５が配設されている。
【００３２】
蓄熱タンク２５は、図２に示すように、エンジン１０の暖機後、定常作動している際に、高温の冷却水を予め内部に溜めると共に、エンジン１０の始動直後、溜めた高温の冷却水を外部に流出させるタンクである。尚、タンクは例えば耐食性に優れるステンレス材から成る外タンク２５ａと内タンク２５ｂとが溶接あるいはろう付けにより接合されて形成されている。両タンク２５ａ、２５ｂ間は真空に保たれた真空部２５ｃが形成され、この真空部２５ｃが断熱層と成って高い保温性を有するようになっている。また、内タンク２５ｂの内側は冷却水が溜められる冷却水保持部２５ｄとして形成されている。
【００３３】
更に、並列流路２０ａと蓄熱流路２０ｂのそれぞれの一方側（ヒータ回路２０の冷却水流れ方向を主とした時の下流側）同士を接続するポンプ流路２０ｃが形成されており、このポンプ流路２０ｃには、第２ポンプ手段としてのウォータポンプ２６が配設されている。ウォータポンプ２６は、上記ウォータポンプ２３と同様に、電動モータ（電動機）によって駆動される電動ポンプとしており、後述するエアコンＥＣＵ４０によってその作動が制御されるようになっている。
【００３４】
並列流路２０ａに対する蓄熱流路２０ｂ、およびポンプ流路２０ｃの接続部には、それぞれ切替えバルブ２７ａ、２７ｂが設けられている。また、蓄熱流路２０ｂと蓄熱タンク２５との接続部には、切替えバルブ２７ｃが、更に、蓄熱流路２０ｂ、およびポンプ流路２０ｃの接続部には切替えバルブ２７ｄが設けられている。
【００３５】
上記切替えバルブ２７ａ〜２７ｄは、本発明における流路切替え手段に対応するものであり、切替えバルブ２７ａ、２７ｂ、２７ｄは、接続される各流路２０ａ〜２０ｃに対してそれら流路２０ａ〜２０ｃを独立して開閉可能とするバルブとしており、切替えバルブ２７ｃは、蓄熱タンク２５に対して開閉するバルブとしている。
【００３６】
各流路２０ａ〜２０ｃの各部位を図１中のア〜クとした時に、切替えバルブ２７ａによって、ア側を閉じて、イ、ウ側を開き、切替えバルブ２７ｂによって、オ側を閉じて、エ、カ側を開き、切替えバルブ２７ｃを開状態とし、切替えバルブ２７ｄによって、ク側を閉じて、蓄熱タンク２５とキ側を開くことで、ウォータポンプ２６→キ→切替えバルブ２７ｄ→蓄熱タンク２５→切替えバルブ２７ｃ→ウ→切替えバルブ２７ａ→イ→ヒータ２１→エ→切替えバルブ２７ｂ→カ→ウォータポンプ２６が順に繋がり、ヒータ回路２０から独立した閉回路（本発明における第１閉回路に対応）２０１が形成される。よって、ウォータポンプ２６を作動させることにより、閉回路２０１内での冷却水の循環が可能となる。以下、上記バルブの切替えパターンを、「閉回路モード」と呼ぶことにする。
【００３７】
また、切替えバルブ２７ａによって、ア、イ、ウ側をすべて開き、切替えバルブ２７ｂによって、カ側を閉じて、エ、オ側を開き、切替えバルブ２７ｃを閉状態とし、切替えバルブ２７ｄによって、キ側を閉じて、蓄熱タンク２５とク側を開くことで、ヒータ回路２０の冷却水基本流れに対して、並列となるようにヒータ２１に冷却水を流すことが可能となる。以下、上記バルブの切替えパターンを、「ヒータモード」と呼ぶことにする。
【００３８】
更に、上記の「ヒータモード」に対して、切替えバルブ２７ｃを開状態とすることで、ヒータ回路２０の冷却水基本流れに対して、並列となるようにヒータ２１に冷却水を流すと共に、蓄熱タンク２５にも冷却水を流すようにすることが可能となる。以下、上記バルブの切替えパターンを、「ヒータ、蓄熱タンクモード」と呼ぶことにする。
【００３９】
尚、切替えバルブ２７ａ〜２７ｄは、後述するエアコンＥＣＵ４０によって、その開閉作動が制御されるようになっている。
【００４０】
切替えバルブ２７ａと２７ｃとの間となる蓄熱流路２０ｂ（ウ）には、この流路２０ｂ（閉回路２０１）を流れる冷却水の温度を検出する水温センサ２８が設けられており、この水温センサ２８で検出（出力）される温度信号は、後述するエアコンＥＣＵ４０に入力される。
【００４１】
エンジン１０には、エンジンＥＣＵ１２が設けられており、また、暖房装置１００は、エアコンＥＣＵ４０を有している。両ＥＣＵ１２、４０間は、それぞれの制御信号の授受が可能となっている。
【００４２】
エンジンＥＣＵ１２は、水温センサ２２からの冷却水温度、図示しないエンジン回転数センサからのエンジン回転数、スロットルバルブ開度等から算出されるエンジン負荷（エンジントルク）等から、燃料（ガソリン）の燃焼効率が最適になるように、燃料噴射量（燃料供給量）を制御する。また、水温センサ２２からの冷却水温度に応じて、ウォータポンプ２３の作動（回転数）を制御すると共に、排気ガス温度に応じて排気管１１およびバイパス排気管に設けられた切替え弁の開度（排気熱回収器２４の作動あるいは停止）を制御する。
【００４３】
また、エアコンＥＣＵ４０は、水温センサ２８からの冷却水温度に応じて、ウォータポンプ２６の作動（回転数）、および切替えバルブ２７ａ〜２７ｄの切替えパターン（閉回路モード、ヒータ、蓄熱タンクモード、ヒータモード）を制御する。
【００４４】
次に、上記構成に基づく本実施形態の作動およびその作用効果について説明する。
【００４５】
ハイブリッド車両においては、その走行条件に応じて走行用駆動源として、エンジン１０あるいは走行用モータが使い分けられる。初めてのエンジン１０の始動時、あるいは一旦停止された後に再びエンジン１０が始動される時には、エンジンＥＣＵ１２によってウォータポンプ２３が所定回転数で作動され、また、水温センサ２２によって検出される冷却水温度が所定温度より低く、排気ガスの温度が所定排気温度より低いと排気熱回収器２４が作動状態とされる。また、エアコンＥＣＵ４０によって、切替えバルブ２７ａ〜２７ｄは、閉回路２０１が形成されるように「閉回路モード」に切替えられ、ウォータポンプ２６が作動される。
【００４６】
エンジン１０の始動により、燃焼された燃料は、排気ガスとなって排気管１１から排気熱回収器２４の複数のチューブ内を流通して大気に排出される。ヒータ回路２０においては、冷却水は、流出部１０ａから排気熱回収器２４のシェル内を通り、流入部１０ｂに戻る。よって、冷却水は排気熱回収器２４を流通する際に排気ガスの熱によって加熱され（任意の熱量が供給され）、エンジン１０を循環する。
【００４７】
一方、ラジエータ回路３０においては、冷却水温が低いことから、サーモスタット３３はバイパス流路３２側を開き、冷却水はラジエータ３１を迂回してバイパス流路３２を流通する。即ち、ラジエータ３１による冷却は成されない。
【００４８】
また、切替えバルブ２７ａ〜２７ｄの切替えによって形成される閉回路２０１においては、冷却水は、閉回路２０１内を図１中の破線矢印のように循環して、蓄熱タンク２５から予め溜められた高温の冷却水がヒータ２１に供給されることになる。ヒータ２１においては、高温の冷却水の熱が空調空気に放熱され、空調空気が加熱され、効果的な暖房が行われる。
【００４９】
そして、エンジン１０の始動後の時間経過と共に、水温センサ２２によって検出される冷却水温度が、閉回路２０１の水温センサ２８によって検出される温度を超えると、エアコンＥＣＵ４０によってウォータポンプ２６が停止され、また、切替えバルブ２７ａ〜２７ｄは、「ヒータモード」に切替えられる。
【００５０】
すると、ヒータ回路２０を流れる冷却水は、排気熱回収器２４を流通した後に、本来の流路と、ヒータ２１とに分かれて流れる。ヒータ２１は、排気熱回収器２４によって加熱された冷却水によって空調空気を加熱する。
【００５１】
更に、エンジン１０の始動後の時間経過と共に、水温センサ２２によって検出される冷却水温度（Ｔｗ）が所定温度を超えると、エンジン１０の暖機が完了したとして、エアコンＥＣＵ４０によって、切替えバルブ２７ａ〜２７ｄは、「ヒータ、蓄熱タンクモード」に切替えられる。
【００５２】
すると、ヒータ回路２０を流れる冷却水は、排気熱回収器２４を流通した後に、本来の流路と、ヒータ２１と、蓄熱タンク２５とに分かれて流れる。ヒータ２１は、排気熱回収器２４によって加熱された冷却水によって空調空気を加熱すると共に、蓄熱タンク２５には高温の冷却水が溜められていくことになる。
【００５３】
尚、上記蓄熱タンク２５への蓄熱制御について、図３に示す制御フローを用いて説明すると、エアコンＥＣＵ４０は、ステップＳ１００で水温センサ２２から冷却水温度を読込む（エンジンＥＣＵ１２から温度信号を受取る）。そして、ステップＳ１１０で冷却水温度が所定温度に達していなければ、ステップＳ１２０で蓄熱タンク２５の切替えバルブ２７ｃを閉じ（即ち、「ヒータモード」とし）、蓄熱を行わずに、冷却水をヒータ２１側に流す。
【００５４】
しかし、冷却水温度が所定温度以上となれば、ステップＳ１３０で蓄熱タンク２５の切替えバルブ２７ｃを開き（即ち、「ヒータ、蓄熱タンクモード」とし）、蓄熱タンク２５に高温の冷却水を流入させる訳である（ステップＳ１４０）。
【００５５】
そして、ステップＳ１５０でエンジン１０の停止判定をし（エンジンＥＣＵ１２からエンジン回転数信号を受取り）、エンジン１０が作動している間は、ステップＳ１００〜ステップＳ１５０を繰返して、蓄熱を行う。しかし、ステップＳ１５０でエンジン１０が停止すると、切替えバルブ２７ｃを閉じ、蓄熱を停止する。
【００５６】
尚、エンジン１０の暖機が完了して、ヒータ回路２０の冷却水温度が排気熱回収器２４の加熱によって、必要以上に温度上昇した場合は、エンジンＥＣＵ１２は、排気ガスをバイパス排気管側に流して、排気熱回収器２４を非作動状態とする。
【００５７】
以上のように、本実施形態においては、エンジン１０の始動時に、ヒータ回路２０に対して、ウォータポンプ２６、蓄熱タンク２５、ヒータ２１の間で独立循環する閉回路２０１を形成するようにしているので、蓄熱タンク２５に予め蓄熱された熱をヒータ２１に供給でき、ヒータ２１による早期暖房を可能とすることができる。閉回路２０１内の高温の冷却水量は少量であるが、閉回路２０１はヒータ回路２０に対して小さいことから、冷却水温の低下も抑えられて、有効な暖房性能を得ることができる。
【００５８】
尚、ヒータ回路２０内の温水を排気熱回収器２４によって加熱でき、ヒータ２１から放熱されることなく、加熱される温水を効果的にエンジン１０に循環させることができるので、エンジン１０の暖機を早期に完了させることができる。
【００５９】
図４はエンジン１０が間欠運転される時間経過に対するヒータ２１入口部の冷却水温度と、ヒータ２１を通過する空調空気温度（吹出し温度）とを示したものである。従来技術（ヒータ回路２０に排気熱回収器２４とヒータ２１とを直列に配設したもの）に対して本発明では、エンジン１０始動後の各温度上昇時間の大幅短縮が可能となり、例えば、冷却水温度が５０℃に達するまでの時間、空調空気温度が４０℃に達するまでの時間がそれぞれ、略１／４となった。
【００６０】
尚、上記実施形態のエンジン１０始動時において、排気熱回収器２４での熱回収分よりも、ヒータ回路２０からの放熱分が大きいようであれば、閉回路２０１を形成している間に、ウォータポンプ２３を停止状態として、ヒータ回路２０に、即ちエンジン１０に冷却水が循環しないようにしても良い。
【００６１】
これにより、ヒータ回路２０を循環する際の冷却水からの放熱をなくして、エンジン１０の暖機性能を向上させることができる。
【００６２】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図５に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、排気熱回収器２４の配設位置を変更したものである。
【００６３】
ここでは、排気熱回収器２４を並列流路２０ａにヒータ２１と直列になるように、更に具体的には、ヒータ２１と切替えバルブ２７ａとの間で、ヒータ２１の上流側となるように排気熱回収器２４を配設している。そして、切替えバルブ２７ａ〜２７ｄの切替えパターンを「閉回路モード」へ切替えることによって、ウォータポンプ２６、蓄熱器２５、排気熱回収器２４、ヒータ２１が順に接続され、ヒータ回路２０から独立する閉回路（本発明における第２閉回路に対応）２０２が形成されるようにしている。
【００６４】
対象とする車両は、エンジン１０のみを備える通常のエンジン車両であり、エンジン１０の始動直後において、上記第１実施形態と同様に、エンジンＥＣＵ１２によってウォータポンプ２３が所定回転数で作動され、また、水温センサ２２によって検出される冷却水温度が所定温度より低く、排気ガスの温度が所定排気温度より低いと排気熱回収器２４が作動状態とされる。また、エアコンＥＣＵ４０によって、切替えバルブ２７ａ〜２７ｄは、閉回路２０２が形成されるように「閉回路モード」に切替えられ、ウォータポンプ２６が作動される。
【００６５】
そして、閉回路２０２においては、冷却水は閉回路２０２内を図５中の破線矢印のように循環して、蓄熱タンク２５から予め溜められた高温の冷却水が流出する。更に、この高温の冷却水は排気熱回収器２４によって加熱され、ヒータ２１に供給されることになる。
【００６６】
よって、エンジン１０の始動直後において、蓄熱タンク２５に予め蓄熱された熱、および排気熱回収器２４からの熱をヒータ２１に供給できるので、上記第１実施形態に対して更にヒータ２１による暖房性能を向上させることができる。
【００６７】
尚、ヒータ回路２０内の温水は、ヒータ２１から放熱されることなく、エンジン１０に循環させることができるので、エンジン１０の暖機を早期に完了させることができる。
【００６８】
図６はエンジン１０始動後の時間経過に対するヒータ２１入口部の冷却水温度と、ヒータ２１を通過する空調空気温度（吹出し温度）とを示したものである。従来技術に対して本発明では、エンジン１０始動後の各温度上昇時間の大幅短縮が可能となり、例えば、冷却水温度が５０℃に達するまでの時間が略１／４となり、空調空気温度が４０℃に達するまでの時間が略１／３となった。
【００６９】
尚、上記「閉回路モード」の後に実行される、「ヒータモード」、および「ヒータ、蓄熱タンクモード」については、第１実施形態と同じであり、詳細説明は省略する。
【００７０】
（その他の実施形態）
上記各実施形態では、補助熱源として、排気熱回収器２４を用いた例を示したが、これに限らず、ヒートポンプ（放熱器）、電気ヒータ、燃焼式ヒータ等を用いても良い。
【００７１】
また、上記各実施形態では、ウォータポンプ２３は電動式のものとしたが、これに限らず、エンジン１０を駆動力として作動する機械式のものとしても良い。尚、この場合は、閉回路２０１、２０２の作動中において、ウォータポンプ２３を停止状態としてヒータ回路２０の冷却水量を調節する（冷却水を循環させない）ことはできなくなるが、本発明の基本として、エンジン１０始動直後において、冷却水温度を早期に上昇させることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１実施形態における暖房装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】蓄熱タンクを示す断面図である。
【図３】蓄熱タンクへの蓄熱制御を行う際の制御フローである。
【図４】エンジンの間欠運転におけるヒータ水温、ヒータ吹出し温度を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態における暖房装置の全体構成を示す模式図である。
【図６】エンジン始動後の時間経過に対する、ヒータ水温、ヒータ吹出し温度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７３】
１０ エンジン（内燃機関）
２０ ヒータ回路（温水回路）
２０ａ 並列流路
２０１ 閉回路（第１閉回路）
２０２ 閉回路（第２閉回路）
２１ ヒータ（暖房器）
２３ ウォータポンプ（第１ポンプ手段、電動ポンプ）
２４ 排気熱回収器（補助熱源）
２５ 蓄熱タンク（蓄熱器）
２６ ウォータポンプ（第２ポンプ手段）
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ 切替えバルブ（流路切替え手段）
１００ 暖房装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関冷却用の温水回路に補助加熱源と共に暖房器が配設される暖房装置に関するものであり、車両用に用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来の暖房装置として、例えば特許文献１に示されるように、自動車用エンジンの排気熱を暖房器（エンジン冷却水を加熱源とするヒータコア）に利用する排気熱利用式暖房装置が知られている。
【０００３】
この暖房装置においては、エンジンの排気管を熱交換器用排気管と、この熱交換器用排気管をバイパスするバイパス排気管とに分岐し、分岐部に切替えバルブを設けている。熱交換器用排気管には、排気ガスによってエンジン冷却水を加熱する排気熱交換器を設けている。また、ヒータコアの暖房能力強化指示用のヒータ強化スイッチを設けている。
【０００４】
そして、暖房時のエンジン冷却水温度が所定値以下で、且つヒータ強化スイッチをオンとした時（暖房能力強化要の時）に、切替えバルブによって熱交換器用排気管側を開き（バイパス排気管側を閉じる）、排気熱交換器によってエンジン冷却水を加熱してヒータコアにおける暖房能力を向上させるようにしている。尚、エンジン冷却水温度が所定値を超えると、上記とは逆に、切替えバルブによってバイパス排気管側を開き（熱交換器用排気管側を閉じる）、排気ガスをバイパス排気管に流し、排気ガスによるエンジン冷却水の加熱を停止して、オーバヒートを回避するようにしている。
【特許文献１】実公平３−４５６６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、上記暖房装置では、最も暖房性能が必要とされるエンジン始動時初期において、排気熱交換器によってエンジン冷却水が加熱されても、循環する際に始動時に冷え切っているエンジン本体に熱を奪われてしまうため、暖房性能の大きな向上につながらないという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、内燃機関の始動時初期において、早期に暖房を可能とする暖房装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、第１ポンプ手段（２３）によって温調用の温水が内燃機関（１０）から流出して、再び流入するように循環される温水回路（２０）と、温水を加熱源として空調空気を加熱する暖房器（２１）と、温水に対して任意の熱量を供給可能とする補助熱源（２４）とを備える暖房装置において、暖房器（２１）を、温水回路（２０）に対して部分的に並列に接続される並列流路（２０ａ）に配設すると共に、暖房器（２１）に並列となるように配設されて、予め温水の熱を蓄熱する蓄熱器（２５）と、暖房器（２１）および蓄熱器（２５）の間に接続される第２ポンプ手段（２６）と、暖房器（２１）、蓄熱器（２５）、第２ポンプ手段（２６）の間で、温水回路（２０）から独立して第１閉回路（２０１）を形成可能とする流路切替え手段（２７ａ〜２７ｄ）とを設けたことを特徴としている。
【０００９】
これにより、内燃機関（１０）の始動直後に流路切替え手段（２７ａ〜２７ｄ）によって、暖房器（２１）、蓄熱器（２５）、第２ポンプ手段（２６）の間で第１閉回路（２０１）を形成して、第２ポンプ手段（２６）を作動させることで、蓄熱器（２５）に予め蓄熱された熱を暖房器（２１）に供給できるので、暖房器（２１）による早期暖房を可能とすることができる。
【００１０】
尚、温水回路（２０）内の温水を補助熱源（２４）によって加熱でき、暖房器（２１）から放熱されることなく、加熱される温水を効果的に内燃機関（１０）に循環させることができるので、内燃機関（１０）の暖機を早期に完了させることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明に対して、補助熱源（２４）は、並列流路（２０ａ）に暖房器（２１）に対して直列に配設されて、流路切替え手段（２７ａ〜２７ｄ）によって、補助熱源（２４）、暖房器（２１）、蓄熱器（２５）、第２ポンプ手段（２６）の間で、温水回路（２０）から独立する第２閉回路（２０２）が形成されるようにしたことを特徴としている。
【００１２】
これにより、内燃機関（１０）の始動直後に流路切替え手段（２７ａ〜２７ｄ）によって、補助熱源（２４）、暖房器（２１）、蓄熱器（２５）、第２ポンプ手段（２６）の間で第２閉回路（２０２）を形成して、第２ポンプ手段（２６）を作動させることで、蓄熱器（２５）に予め蓄熱された熱に加えて、補助熱源（２４）からの熱を暖房器（２１）に供給できるので、上記請求項１に記載の発明に対して更に暖房器（２１）による暖房性能を向上させることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、第１ポンプ手段（２３）は、電動機を動力源とする電動ポンプ（２３）であることを特徴としている。
【００１４】
これにより、内燃機関（１０）の始動直後において、内燃機関（１０）の作動とは関係なしに第１ポンプ手段（２３）を停止状態とすることで、温水が温水回路（２０）を循環しないようにすることができるので、温水回路（２０）を循環する際の温水からの放熱をなくして、内燃機関（１０）の暖機性能を向上させることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、内燃機関（１０）に加えて、走行用モータを併せ持つハイブリッド車両に適用されることを特徴としている。
【００１６】
これにより、内燃機関（１０）が停止されて温水温度が低下しても、第１、あるいは第２閉回路（２０１、２０２）を形成することで、蓄熱器（２５）の熱、あるいは蓄熱器（２５）と補助熱源（２４）との熱を暖房器（２１）に供給でき、良好な暖房を継続することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、補助熱源（２４）は、内燃機関（１０）の排気熱を回収して、温水に任意の熱量を供給する排気熱回収器（２４）であることを特徴としている。
【００１８】
これにより、従来、不要として捨てていた内燃機関（１０）排気熱を有効に活用することができる。
【００１９】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態の具体的な構成について、図１、図２を用いて説明する。尚、図１は暖房装置１００の全体構成を示す模式図、図２は蓄熱タンク２５を示す断面図である。
【００２１】
本実施形態の暖房装置１００は、エンジン１０および走行用モータ（図示せず）のいずれかを選択的に走行用の駆動源とするハイブリッド車両に適用されるものとしている。暖房装置１００は、図１に示すように、ヒータ回路２０に設けられたウォータポンプ２３、排気熱回収器２４、および閉回路２０１を形成するヒータ２１、蓄熱タンク２５、ウォータポンプ２６、切替えバルブ２７ａ〜２７ｄ等を有している。
【００２２】
エンジン１０は、水冷式の内燃機関であり、このエンジン１０には、エンジン温調用の温水（以下、冷却水）が循環されるヒータ回路２０が設けられている。
【００２３】
尚、エンジン１０には、以下説明するヒータ回路２０に加えて、冷却水の循環によってエンジン１０が冷却されるラジエータ回路３０が設けられている。即ち、ラジエータ回路３０は、エンジン１０の流出部１０ａから、ヒータ回路２０とは別の流路を形成して、流入部１０ｂに近接するウォータポンプ２３の上流側に接続される回路である。ラジエータ回路３０の途中には、冷却用熱交換器としてのラジエータ３１が設けられており、ラジエータ３１は、ウォータポンプ２３によって循環されるラジエータ回路３０内の冷却水を外気との熱交換により冷却する。
【００２４】
そして、ラジエータ回路３０には、ラジエータ３１を迂回して冷却水が流通するラジエータバイパス流路（以下、バイパス流路）３２が設けられており、サーモスタット３３によってラジエータ３１を流通する冷却水量とバイパス流路３２を流通する冷却水量とが調節されるようになっている。特にエンジン１０始動後（暖機完了まで）においてはサーモスタット３３によってバイパス流路３２側の冷却水量が増加されて暖機が促進される（つまり、ラジエータ３１による冷却水の過冷却が防止される）。
【００２５】
ヒータ回路２０は、本発明における温水回路に対応するものであり、エンジン１０の流出部１０ａからエンジン１０の外部を通り流入部１０ｂに接続される回路である。ポンプ手段としてのウォータポンプ２３は、流入部１０ｂの近傍に配設されており、このウォータポンプ２３によってヒータ回路２０に冷却水が循環されるようになっている。ここでは、ウォータポンプ２３は、電動モータ（電動機）によって駆動される電動ポンプとしている。ウォータポンプ２３（電動モータ）は後述するエンジンＥＣＵ１２によってその作動が制御されるようになっている。
【００２６】
また、エンジン１０の流出部１０ａ近傍には、冷却水の温度を検出する水温センサ２２が設けられており、この水温センサ２２で検出（出力）される温度信号は、後述するエンジンＥＣＵ１２に入力される。
【００２７】
排気熱回収器２４は、本発明における補助熱源に対応する熱交換器であって、内部には２つの流路が形成されて、一方の流路は、エンジン１０の排気管１１の途中部位に接続され、また、他方の流路は、ヒータ回路２０の途中部位に接続されている。よって、排気熱回収器２４では、内部を流通する排気ガスと冷却水との間で熱交換が行われ、排気ガスの温度に応じた任意の熱量が冷却水に供給され、冷却水が加熱されるようになっている。
【００２８】
ここでは、排気熱回収器２４は、シェル（容器体）と、このシェル内に配設される複数のチューブとから成るシェルアンドチューブ式の熱交換器としている。一方の流路を複数のチューブとして排気ガスが流通し、他方の流路をシェルとして冷却水が流通する。
【００２９】
尚、排気管１１には排気熱回収器２４をバイパスするバイパス排気管（図示せず）と、排気管１１あるいはバイパス排気管への排気ガスの流通を切替える切替え弁（図示せず）とが設けられており、例えば排気ガスの温度に応じて、後述するエンジンＥＣＵ１２によって、切替え弁の開度が可変されて、排気ガスをバイパス排気管側へ流すことで、排気熱回収器２４を非作動状態とすることができるようになっている。
【００３０】
ヒータ回路２０には、排気熱回収器２４の下流側で、部分的に並列に接続される並列流路２０ａが形成されており、この並列流路２０ａに暖房用熱交換器としてのヒータ２１が配設されている。ヒータ２１は、本発明における暖房器に対応するもので、図示しない空調ユニットの空調ケース内に配設されて、送風機によって送風される空調空気を、内部に循環される冷却水（温水）との熱交換により加熱する。
【００３１】
そして、ヒータ２１に対して更に並列に接続される蓄熱流路２０ｂが形成されており、この蓄熱流路２０ｂには、蓄熱器としての蓄熱タンク２５が配設されている。
【００３２】
蓄熱タンク２５は、図２に示すように、エンジン１０の暖機後、定常作動している際に、高温の冷却水を予め内部に溜めると共に、エンジン１０の始動直後、溜めた高温の冷却水を外部に流出させるタンクである。尚、タンクは例えば耐食性に優れるステンレス材から成る外タンク２５ａと内タンク２５ｂとが溶接あるいはろう付けにより接合されて形成されている。両タンク２５ａ、２５ｂ間は真空に保たれた真空部２５ｃが形成され、この真空部２５ｃが断熱層と成って高い保温性を有するようになっている。また、内タンク２５ｂの内側は冷却水が溜められる冷却水保持部２５ｄとして形成されている。
【００３３】
更に、並列流路２０ａと蓄熱流路２０ｂのそれぞれの一方側（ヒータ回路２０の冷却水流れ方向を主とした時の下流側）同士を接続するポンプ流路２０ｃが形成されており、このポンプ流路２０ｃには、第２ポンプ手段としてのウォータポンプ２６が配設されている。ウォータポンプ２６は、上記ウォータポンプ２３と同様に、電動モータ（電動機）によって駆動される電動ポンプとしており、後述するエアコンＥＣＵ４０によってその作動が制御されるようになっている。
【００３４】
並列流路２０ａに対する蓄熱流路２０ｂ、およびポンプ流路２０ｃの接続部には、それぞれ切替えバルブ２７ａ、２７ｂが設けられている。また、蓄熱流路２０ｂと蓄熱タンク２５との接続部には、切替えバルブ２７ｃが、更に、蓄熱流路２０ｂ、およびポンプ流路２０ｃの接続部には切替えバルブ２７ｄが設けられている。
【００３５】
上記切替えバルブ２７ａ〜２７ｄは、本発明における流路切替え手段に対応するものであり、切替えバルブ２７ａ、２７ｂ、２７ｄは、接続される各流路２０ａ〜２０ｃに対してそれら流路２０ａ〜２０ｃを独立して開閉可能とするバルブとしており、切替えバルブ２７ｃは、蓄熱タンク２５に対して開閉するバルブとしている。
【００３６】
各流路２０ａ〜２０ｃの各部位を図１中のア〜クとした時に、切替えバルブ２７ａによって、ア側を閉じて、イ、ウ側を開き、切替えバルブ２７ｂによって、オ側を閉じて、エ、カ側を開き、切替えバルブ２７ｃを開状態とし、切替えバルブ２７ｄによって、ク側を閉じて、蓄熱タンク２５とキ側を開くことで、ウォータポンプ２６→キ→切替えバルブ２７ｄ→蓄熱タンク２５→切替えバルブ２７ｃ→ウ→切替えバルブ２７ａ→イ→ヒータ２１→エ→切替えバルブ２７ｂ→カ→ウォータポンプ２６が順に繋がり、ヒータ回路２０から独立した閉回路（本発明における第１閉回路に対応）２０１が形成される。よって、ウォータポンプ２６を作動させることにより、閉回路２０１内での冷却水の循環が可能となる。以下、上記バルブの切替えパターンを、「閉回路モード」と呼ぶことにする。
【００３７】
また、切替えバルブ２７ａによって、ア、イ、ウ側をすべて開き、切替えバルブ２７ｂによって、カ側を閉じて、エ、オ側を開き、切替えバルブ２７ｃを閉状態とし、切替えバルブ２７ｄによって、キ側を閉じて、蓄熱タンク２５とク側を開くことで、ヒータ回路２０の冷却水基本流れに対して、並列となるようにヒータ２１に冷却水を流すことが可能となる。以下、上記バルブの切替えパターンを、「ヒータモード」と呼ぶことにする。
【００３８】
更に、上記の「ヒータモード」に対して、切替えバルブ２７ｃを開状態とすることで、ヒータ回路２０の冷却水基本流れに対して、並列となるようにヒータ２１に冷却水を流すと共に、蓄熱タンク２５にも冷却水を流すようにすることが可能となる。以下、上記バルブの切替えパターンを、「ヒータ、蓄熱タンクモード」と呼ぶことにする。
【００３９】
尚、切替えバルブ２７ａ〜２７ｄは、後述するエアコンＥＣＵ４０によって、その開閉作動が制御されるようになっている。
【００４０】
切替えバルブ２７ａと２７ｃとの間となる蓄熱流路２０ｂ（ウ）には、この流路２０ｂ（閉回路２０１）を流れる冷却水の温度を検出する水温センサ２８が設けられており、この水温センサ２８で検出（出力）される温度信号は、後述するエアコンＥＣＵ４０に入力される。
【００４１】
エンジン１０には、エンジンＥＣＵ１２が設けられており、また、暖房装置１００は、エアコンＥＣＵ４０を有している。両ＥＣＵ１２、４０間は、それぞれの制御信号の授受が可能となっている。
【００４２】
エンジンＥＣＵ１２は、水温センサ２２からの冷却水温度、図示しないエンジン回転数センサからのエンジン回転数、スロットルバルブ開度等から算出されるエンジン負荷（エンジントルク）等から、燃料（ガソリン）の燃焼効率が最適になるように、燃料噴射量（燃料供給量）を制御する。また、水温センサ２２からの冷却水温度に応じて、ウォータポンプ２３の作動（回転数）を制御すると共に、排気ガス温度に応じて排気管１１およびバイパス排気管に設けられた切替え弁の開度（排気熱回収器２４の作動あるいは停止）を制御する。
【００４３】
また、エアコンＥＣＵ４０は、水温センサ２８からの冷却水温度に応じて、ウォータポンプ２６の作動（回転数）、および切替えバルブ２７ａ〜２７ｄの切替えパターン（閉回路モード、ヒータ、蓄熱タンクモード、ヒータモード）を制御する。
【００４４】
次に、上記構成に基づく本実施形態の作動およびその作用効果について説明する。
【００４５】
ハイブリッド車両においては、その走行条件に応じて走行用駆動源として、エンジン１０あるいは走行用モータが使い分けられる。初めてのエンジン１０の始動時、あるいは一旦停止された後に再びエンジン１０が始動される時には、エンジンＥＣＵ１２によってウォータポンプ２３が所定回転数で作動され、また、水温センサ２２によって検出される冷却水温度が所定温度より低く、排気ガスの温度が所定排気温度より低いと排気熱回収器２４が作動状態とされる。また、エアコンＥＣＵ４０によって、切替えバルブ２７ａ〜２７ｄは、閉回路２０１が形成されるように「閉回路モード」に切替えられ、ウォータポンプ２６が作動される。
【００４６】
エンジン１０の始動により、燃焼された燃料は、排気ガスとなって排気管１１から排気熱回収器２４の複数のチューブ内を流通して大気に排出される。ヒータ回路２０においては、冷却水は、流出部１０ａから排気熱回収器２４のシェル内を通り、流入部１０ｂに戻る。よって、冷却水は排気熱回収器２４を流通する際に排気ガスの熱によって加熱され（任意の熱量が供給され）、エンジン１０を循環する。
【００４７】
一方、ラジエータ回路３０においては、冷却水温が低いことから、サーモスタット３３はバイパス流路３２側を開き、冷却水はラジエータ３１を迂回してバイパス流路３２を流通する。即ち、ラジエータ３１による冷却は成されない。
【００４８】
また、切替えバルブ２７ａ〜２７ｄの切替えによって形成される閉回路２０１においては、冷却水は、閉回路２０１内を図１中の破線矢印のように循環して、蓄熱タンク２５から予め溜められた高温の冷却水がヒータ２１に供給されることになる。ヒータ２１においては、高温の冷却水の熱が空調空気に放熱され、空調空気が加熱され、効果的な暖房が行われる。
【００４９】
そして、エンジン１０の始動後の時間経過と共に、水温センサ２２によって検出される冷却水温度が、閉回路２０１の水温センサ２８によって検出される温度を超えると、エアコンＥＣＵ４０によってウォータポンプ２６が停止され、また、切替えバルブ２７ａ〜２７ｄは、「ヒータモード」に切替えられる。
【００５０】
すると、ヒータ回路２０を流れる冷却水は、排気熱回収器２４を流通した後に、本来の流路と、ヒータ２１とに分かれて流れる。ヒータ２１は、排気熱回収器２４によって加熱された冷却水によって空調空気を加熱する。
【００５１】
更に、エンジン１０の始動後の時間経過と共に、水温センサ２２によって検出される冷却水温度（Ｔｗ）が所定温度を超えると、エンジン１０の暖機が完了したとして、エアコンＥＣＵ４０によって、切替えバルブ２７ａ〜２７ｄは、「ヒータ、蓄熱タンクモード」に切替えられる。
【００５２】
すると、ヒータ回路２０を流れる冷却水は、排気熱回収器２４を流通した後に、本来の流路と、ヒータ２１と、蓄熱タンク２５とに分かれて流れる。ヒータ２１は、排気熱回収器２４によって加熱された冷却水によって空調空気を加熱すると共に、蓄熱タンク２５には高温の冷却水が溜められていくことになる。
【００５３】
尚、上記蓄熱タンク２５への蓄熱制御について、図３に示す制御フローを用いて説明すると、エアコンＥＣＵ４０は、ステップＳ１００で水温センサ２２から冷却水温度を読込む（エンジンＥＣＵ１２から温度信号を受取る）。そして、ステップＳ１１０で冷却水温度が所定温度に達していなければ、ステップＳ１２０で蓄熱タンク２５の切替えバルブ２７ｃを閉じ（即ち、「ヒータモード」とし）、蓄熱を行わずに、冷却水をヒータ２１側に流す。
【００５４】
しかし、冷却水温度が所定温度以上となれば、ステップＳ１３０で蓄熱タンク２５の切替えバルブ２７ｃを開き（即ち、「ヒータ、蓄熱タンクモード」とし）、蓄熱タンク２５に高温の冷却水を流入させる訳である（ステップＳ１４０）。
【００５５】
そして、ステップＳ１５０でエンジン１０の停止判定をし（エンジンＥＣＵ１２からエンジン回転数信号を受取り）、エンジン１０が作動している間は、ステップＳ１００〜ステップＳ１５０を繰返して、蓄熱を行う。しかし、ステップＳ１５０でエンジン１０が停止すると、切替えバルブ２７ｃを閉じ、蓄熱を停止する。
【００５６】
尚、エンジン１０の暖機が完了して、ヒータ回路２０の冷却水温度が排気熱回収器２４の加熱によって、必要以上に温度上昇した場合は、エンジンＥＣＵ１２は、排気ガスをバイパス排気管側に流して、排気熱回収器２４を非作動状態とする。
【００５７】
以上のように、本実施形態においては、エンジン１０の始動時に、ヒータ回路２０に対して、ウォータポンプ２６、蓄熱タンク２５、ヒータ２１の間で独立循環する閉回路２０１を形成するようにしているので、蓄熱タンク２５に予め蓄熱された熱をヒータ２１に供給でき、ヒータ２１による早期暖房を可能とすることができる。閉回路２０１内の高温の冷却水量は少量であるが、閉回路２０１はヒータ回路２０に対して小さいことから、冷却水温の低下も抑えられて、有効な暖房性能を得ることができる。
【００５８】
尚、ヒータ回路２０内の温水を排気熱回収器２４によって加熱でき、ヒータ２１から放熱されることなく、加熱される温水を効果的にエンジン１０に循環させることができるので、エンジン１０の暖機を早期に完了させることができる。
【００５９】
図４はエンジン１０が間欠運転される時間経過に対するヒータ２１入口部の冷却水温度と、ヒータ２１を通過する空調空気温度（吹出し温度）とを示したものである。従来技術（ヒータ回路２０に排気熱回収器２４とヒータ２１とを直列に配設したもの）に対して本発明では、エンジン１０始動後の各温度上昇時間の大幅短縮が可能となり、例えば、冷却水温度が５０℃に達するまでの時間、空調空気温度が４０℃に達するまでの時間がそれぞれ、略１／４となった。
【００６０】
尚、上記実施形態のエンジン１０始動時において、排気熱回収器２４での熱回収分よりも、ヒータ回路２０からの放熱分が大きいようであれば、閉回路２０１を形成している間に、ウォータポンプ２３を停止状態として、ヒータ回路２０に、即ちエンジン１０に冷却水が循環しないようにしても良い。
【００６１】
これにより、ヒータ回路２０を循環する際の冷却水からの放熱をなくして、エンジン１０の暖機性能を向上させることができる。
【００６２】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図５に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、排気熱回収器２４の配設位置を変更したものである。
【００６３】
ここでは、排気熱回収器２４を並列流路２０ａにヒータ２１と直列になるように、更に具体的には、ヒータ２１と切替えバルブ２７ａとの間で、ヒータ２１の上流側となるように排気熱回収器２４を配設している。そして、切替えバルブ２７ａ〜２７ｄの切替えパターンを「閉回路モード」へ切替えることによって、ウォータポンプ２６、蓄熱器２５、排気熱回収器２４、ヒータ２１が順に接続され、ヒータ回路２０から独立する閉回路（本発明における第２閉回路に対応）２０２が形成されるようにしている。
【００６４】
対象とする車両は、エンジン１０のみを備える通常のエンジン車両であり、エンジン１０の始動直後において、上記第１実施形態と同様に、エンジンＥＣＵ１２によってウォータポンプ２３が所定回転数で作動され、また、水温センサ２２によって検出される冷却水温度が所定温度より低く、排気ガスの温度が所定排気温度より低いと排気熱回収器２４が作動状態とされる。また、エアコンＥＣＵ４０によって、切替えバルブ２７ａ〜２７ｄは、閉回路２０２が形成されるように「閉回路モード」に切替えられ、ウォータポンプ２６が作動される。
【００６５】
そして、閉回路２０２においては、冷却水は閉回路２０２内を図５中の破線矢印のように循環して、蓄熱タンク２５から予め溜められた高温の冷却水が流出する。更に、この高温の冷却水は排気熱回収器２４によって加熱され、ヒータ２１に供給されることになる。
【００６６】
よって、エンジン１０の始動直後において、蓄熱タンク２５に予め蓄熱された熱、および排気熱回収器２４からの熱をヒータ２１に供給できるので、上記第１実施形態に対して更にヒータ２１による暖房性能を向上させることができる。
【００６７】
尚、ヒータ回路２０内の温水は、ヒータ２１から放熱されることなく、エンジン１０に循環させることができるので、エンジン１０の暖機を早期に完了させることができる。
【００６８】
図６はエンジン１０始動後の時間経過に対するヒータ２１入口部の冷却水温度と、ヒータ２１を通過する空調空気温度（吹出し温度）とを示したものである。従来技術に対して本発明では、エンジン１０始動後の各温度上昇時間の大幅短縮が可能となり、例えば、冷却水温度が５０℃に達するまでの時間が略１／４となり、空調空気温度が４０℃に達するまでの時間が略１／３となった。
【００６９】
尚、上記「閉回路モード」の後に実行される、「ヒータモード」、および「ヒータ、蓄熱タンクモード」については、第１実施形態と同じであり、詳細説明は省略する。
【００７０】
（その他の実施形態）
上記各実施形態では、補助熱源として、排気熱回収器２４を用いた例を示したが、これに限らず、ヒートポンプ（放熱器）、電気ヒータ、燃焼式ヒータ等を用いても良い。
【００７１】
また、上記各実施形態では、ウォータポンプ２３は電動式のものとしたが、これに限らず、エンジン１０を駆動力として作動する機械式のものとしても良い。尚、この場合は、閉回路２０１、２０２の作動中において、ウォータポンプ２３を停止状態としてヒータ回路２０の冷却水量を調節する（冷却水を循環させない）ことはできなくなるが、本発明の基本として、エンジン１０始動直後において、冷却水温度を早期に上昇させることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１実施形態における暖房装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】蓄熱タンクを示す断面図である。
【図３】蓄熱タンクへの蓄熱制御を行う際の制御フローである。
【図４】エンジンの間欠運転におけるヒータ水温、ヒータ吹出し温度を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態における暖房装置の全体構成を示す模式図である。
【図６】エンジン始動後の時間経過に対する、ヒータ水温、ヒータ吹出し温度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７３】
１０ エンジン（内燃機関）
２０ ヒータ回路（温水回路）
２０ａ 並列流路
２０１ 閉回路（第１閉回路）
２０２ 閉回路（第２閉回路）
２１ ヒータ（暖房器）
２３ ウォータポンプ（第１ポンプ手段、電動ポンプ）
２４ 排気熱回収器（補助熱源）
２５ 蓄熱タンク（蓄熱器）
２６ ウォータポンプ（第２ポンプ手段）
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ 切替えバルブ（流路切替え手段）
１００ 暖房装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ポンプ手段（２３）によって温調用の温水が内燃機関（１０）から流出して、再び流入するように循環される温水回路（２０）と、
前記温水を加熱源として空調空気を加熱する暖房器（２１）と、
前記温水に対して任意の熱量を供給可能とする補助熱源（２４）とを備える暖房装置において、
前記暖房器（２１）を、前記温水回路（２０）に対して部分的に並列に接続される並列流路（２０ａ）に配設すると共に、
前記暖房器（２１）に並列となるように配設されて、予め前記温水の熱を蓄熱する蓄熱器（２５）と、
前記暖房器（２１）および前記蓄熱器（２５）の間に接続される第２ポンプ手段（２６）と、
前記暖房器（２１）、前記蓄熱器（２５）、前記第２ポンプ手段（２６）の間で、前記温水回路（２０）から独立して第１閉回路（２０１）を形成可能とする流路切替え手段（２７ａ〜２７ｄ）とを設けたことを特徴とする暖房装置。
【請求項２】
前記補助熱源（２４）は、前記並列流路（２０ａ）に前記暖房器（２１）に対して直列に配設されて、
前記流路切替え手段（２７ａ〜２７ｄ）によって、前記補助熱源（２４）、前記暖房器（２１）、前記蓄熱器（２５）、前記第２ポンプ手段（２６）の間で、前記温水回路（２０）から独立する第２閉回路（２０２）が形成されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の暖房装置。
【請求項３】
前記第１ポンプ手段（２３）は、電動機を動力源とする電動ポンプ（２３）であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の暖房装置。
【請求項４】
前記内燃機関（１０）に加えて、走行用モータを併せ持つハイブリッド車両に適用されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の暖房装置。
【請求項５】
前記補助熱源（２４）は、前記内燃機関（１０）の排気熱を回収して、前記温水に任意の熱量を供給する排気熱回収器（２４）であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の暖房装置。
【請求項１】
第１ポンプ手段（２３）によって温調用の温水が内燃機関（１０）から流出して、再び流入するように循環される温水回路（２０）と、
前記温水を加熱源として空調空気を加熱する暖房器（２１）と、
前記温水に対して任意の熱量を供給可能とする補助熱源（２４）とを備える暖房装置において、
前記暖房器（２１）を、前記温水回路（２０）に対して部分的に並列に接続される並列流路（２０ａ）に配設すると共に、
前記暖房器（２１）に並列となるように配設されて、予め前記温水の熱を蓄熱する蓄熱器（２５）と、
前記暖房器（２１）および前記蓄熱器（２５）の間に接続される第２ポンプ手段（２６）と、
前記暖房器（２１）、前記蓄熱器（２５）、前記第２ポンプ手段（２６）の間で、前記温水回路（２０）から独立して第１閉回路（２０１）を形成可能とする流路切替え手段（２７ａ〜２７ｄ）とを設けたことを特徴とする暖房装置。
【請求項２】
前記補助熱源（２４）は、前記並列流路（２０ａ）に前記暖房器（２１）に対して直列に配設されて、
前記流路切替え手段（２７ａ〜２７ｄ）によって、前記補助熱源（２４）、前記暖房器（２１）、前記蓄熱器（２５）、前記第２ポンプ手段（２６）の間で、前記温水回路（２０）から独立する第２閉回路（２０２）が形成されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の暖房装置。
【請求項３】
前記第１ポンプ手段（２３）は、電動機を動力源とする電動ポンプ（２３）であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の暖房装置。
【請求項４】
前記内燃機関（１０）に加えて、走行用モータを併せ持つハイブリッド車両に適用されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の暖房装置。
【請求項５】
前記補助熱源（２４）は、前記内燃機関（１０）の排気熱を回収して、前記温水に任意の熱量を供給する排気熱回収器（２４）であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の暖房装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−１２６０４６（Ｐ２００７−１２６０４６Ａ）
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２１２９７（Ｐ２００５−３２１２９７）
【出願日】平成１７年１１月４日（２００５．１１．４）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月４日（２００５．１１．４）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
[ Back to top ]