車両の排気熱利用暖房装置
【課題】車両の排気熱利用暖房装置において、浄化されていない排気ガスが新気に混入して車室内に流れ込んでしまうことを防止する。
【解決手段】排気熱利用暖房装置は、排気熱を利用して車室内の暖房を行う。第１の新気通路は、車両の外部から導入された新気が通過し、車室内に新気を導入する。熱交換部は、第１の新気通路上に設けられており、内部を通過する新気と排気ガスとの間で熱交換を行う。詳しくは、熱交換部は、触媒の下流側の排気通路上に設けられている。即ち、排気熱利用暖房装置は、触媒によって排気ガス中のＮＯｘや、ＨＣや、ＣＯなどが浄化された後の排気ガスにおける排気熱を利用して暖房を行う。これにより、触媒によって浄化されていない排気ガスが車室内に流れ込んでしまうことを適切に防止することができる。
【解決手段】排気熱利用暖房装置は、排気熱を利用して車室内の暖房を行う。第１の新気通路は、車両の外部から導入された新気が通過し、車室内に新気を導入する。熱交換部は、第１の新気通路上に設けられており、内部を通過する新気と排気ガスとの間で熱交換を行う。詳しくは、熱交換部は、触媒の下流側の排気通路上に設けられている。即ち、排気熱利用暖房装置は、触媒によって排気ガス中のＮＯｘや、ＨＣや、ＣＯなどが浄化された後の排気ガスにおける排気熱を利用して暖房を行う。これにより、触媒によって浄化されていない排気ガスが車室内に流れ込んでしまうことを適切に防止することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排気ガスの排気熱を利用して、車室内の暖房を行う車両の排気熱利用暖房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、排気熱を利用して、車室内の温度などを制御する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、排気熱との間で熱交換された新気を車室内に導入して暖房を行う技術が記載されている。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び３が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２５２２９号公報
【特許文献２】特開平４−２３０４１３号公報
【特許文献３】特開２００２−５９７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１乃至３に記載された技術においては、排気ガスと熱交換を行う熱交換器が触媒の上流側に設けられていたため、熱交換器の故障などによって排気ガスの漏れが発生した場合に、浄化されていない排気ガスが新気に混入して車室内に流れ込んでしまうおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、浄化されていない排気ガスが混入した新気が車室内に流れ込んでしまうことを防止可能な車両の排気熱利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】
【０００６】
本発明の１つの観点では、内燃機関から排出される排気ガスの排気熱を利用して、車室内の暖房を行う車両の排気熱利用暖房装置は、前記車両の外部から導入された新気が通過し、前記車室内に前記新気を導入する第１の新気通路と、前記第１の新気通路上に設けられ、前記排気ガスを浄化する触媒の下流側を通過する排気ガスと前記新気との間で熱交換を行う熱交換部と、を備える。
【０００７】
上記の車両の排気熱利用暖房装置は、内燃機関から排出される排気ガスの排気熱を利用して、車室内の暖房を行う。第１の新気通路は、車両の外部から導入された新気が通過し、車室内に前記新気を導入する。熱交換部は、第１の新気通路上に設けられており、内部を通過する新気と排気ガスとの間で熱交換を行う。即ち、熱交換部は、排気熱を新気に伝達する。詳しくは、熱交換部は、排気ガスを浄化する触媒の下流側の排気通路上に設けられる。このように、排気熱利用暖房装置は、触媒の下流側を通過する排気ガスと新気との熱交換を行い、熱交換された新気によって車室内の暖房を行う。即ち、排気熱利用暖房装置は、触媒によって排気ガス中のＮＯｘや、ＨＣや、ＣＯなどが浄化された後の排気ガスにおける排気熱を利用して暖房を行う。これにより、熱交換部が設けられた排気通路において排気ガスの漏出などが生じると共に、熱交換部において新気に排気ガスが混入してしまっても、排気ガス中のＮＯｘや、ＨＣや、ＣＯなどが車室内に流れ込んでしまうことを防止することができる。
【０００８】
上記の車両の排気熱利用暖房装置の一態様では、前記熱交換部の下流側の前記第１の新気通路上に接続され、前記車両の外部から導入された新気が通過する第２の新気通路と、前記第１の新気通路及び前記第２の新気通路のいずれかから、前記車室内に新気が導入されるように切り替えを行う新気通路切り替え手段と、を備える。
【０００９】
この態様では、新気通路切り替え手段は、熱交換部を通過した新気、及び熱交換部を通過していない新気のいずれかを車室内に導入する。例えば、新気通路切り替え手段は、排気ガスが触媒によって十分に浄化されていない状況において、第２の新気通路から車室内に新気を導入することができる。これにより、排気ガス中のＮＯｘや、ＨＣや、ＣＯなどが車室内に流れ込んでしまうことを確実に防止することができる。
【００１０】
上記の車両の排気熱利用暖房装置の他の一態様では、前記熱交換部の下流側の前記第１の新気通路上に設けられ、前記新気中の排気ガスの濃度を検出する排気ガス濃度検出手段を更に備え、前記新気通路切り替え手段は、前記排気ガスの濃度に基づいて前記切り替えを実行する。
【００１１】
この態様では、新気通路切り替え手段は、新気中の排気ガスの濃度に基づいて車室内に導入する新気の切り替えを実行する。具体的には、排気ガスの濃度が所定値以上の場合には、熱交換部などから排気ガスが混入している可能性が高いため、第２の新気通路から新気を導入する。これによっても、排気ガス中のＮＯｘや、ＨＣや、ＣＯなどが車室内に流れ込んでしまうことを確実に防止することができる。
【００１２】
上記の車両の排気熱利用暖房装置の他の一態様では、前記熱交換部の上流側の前記第１の新気通路上に、前記新気を圧送する新気圧送手段を備える。この場合、新気を圧送させることによって、新気の圧力を排気ガスの圧力よりも高い状態に維持する。これにより、車室内に導入する新気への排気ガスの混入を適切に防止することができる。
【００１３】
上記の車両の排気熱利用暖房装置の他の一態様では、記熱交換部が設けられた箇所の下流側の排気通路を通過する排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記空燃比に基づいて、前記熱交換部において前記排気ガスの漏れが生じているか否かを判定する漏れ判定手段と、を備える。
【００１４】
この態様では、漏れ判定手段は、熱交換部が設置された箇所の下流側の排気通路中を通過する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）に基づいて、排気ガス中に新気が漏れ出しているか否かを判定することができる。例えば、圧送を制御した際に排気ガスの空燃比が変化した場合には、この空燃比の変化分は排気ガス中に漏れ出した新気に対応するものであると言える。よって、排気ガスの空燃比が変化した場合には、漏れ判定手段は、排気ガス中に新気が漏れ出していると判定することができる。
【００１５】
上記の車両の排気熱利用暖房装置において好適には、前記熱交換部の下流側の前記第１の新気通路上に接続され、前記車両の外部から導入された新気が通過する第３の新気通路と、前記第３の新気通路が接続された箇所の下流側の前記第１の新気通路上に設けられたブロアと、前記第１の新気通路を通過する新気の温度に基づいて、前記新気圧送手段による圧送を制御する圧送制御手段と、を備える。
【００１６】
この場合、排気熱利用暖房装置は、熱交換部の下流側の第１の新気通路に対して更に新気を供給すると共に、熱交換部を通過させる新気の量を制御することによって、車室内に導入する新気の温度の調整を行う。具体的には、圧送制御手段は、新気の温度が高温である場合には、新気の圧送が抑制されるように制御を行う。即ち、熱交換部を通過した新気の供給量が減少されるように制御を行う。上記の排気熱利用暖房装置によれば、新気への排気ガスの混入を防止しつつ、車室内に導入する新気の温度を適切に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１８】
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について説明する。
【００１９】
図１は、第１実施形態に係る排気熱利用暖房装置５１が適用されたシステムの概略構成を示す図である。なお、図１においては、実線矢印が排気ガスの流れを示し、破線矢印が新気の流れを示している。
【００２０】
エンジン（内燃機関）１は、供給される燃料と空気との混合気を燃焼させることによって動力を発生する装置である。例えば、エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどによって構成される。エンジン１における燃焼によって生じた排気ガスは、排気通路２に排出される。排気通路２中には、排気ガスを浄化可能な触媒３が設けられている。触媒３は、排気ガス中のＮＯｘや、ＳＯｘや、ＨＣや、ＣＯなどを浄化する。例えば、触媒３は、三元触媒やＮＯｘ吸蔵還元触媒などによって構成される。
【００２１】
排気熱利用暖房装置５１は、熱交換器４、新気通路５、及びブロア６を備えている。排気熱利用暖房装置５１は、車両に設置され、エンジン１から排出される排気ガスの排気熱を利用して車室内の暖房を行う装置である。
【００２２】
熱交換器４は、触媒３の下流側の排気通路２上に設置されている。具体的には、熱交換器４は、新気通路５中に設けられ、内部に新気が通過する。熱交換器４は、内部を通過する新気と、排気通路２内を通過する排気ガスとの間の熱交換を行う。言い換えると、熱交換器４は、新気に対して排気熱を伝達する。このように、熱交換器４は、本発明における熱交換部として機能する。
【００２３】
新気通路５は、車両の外部から導入された新気が通過し、車室内に新気を導入するための通路である。また、新気通路５中にはブロア６が設けられている。ブロア６は、熱交換器４で熱交換された後の新気を車室内へ送風する。このように、新気通路５は、本発明における第１の新気通路として機能する。なお、本明細書においては、新気通路５の下流側とは車室側を意味するものとする。
【００２４】
ここで、図２を用いて、熱交換器４の一例について説明する。図２は、熱交換器４及び排気通路２の斜視図を示す。図示のように、熱交換器４は、新気が流通する通路４ａによって構成される。この通路４ａには、新気通路５（破線で示す通路）が接続されており、新気が供給される。また、通路４ａは、排気通路２に対してらせん状に巻きついて囲む形状を有している。これにより、通路４ａが排気通路２に対して接する面積が大きくなるため、効果的に新気に対して排気熱を伝達することができる。
【００２５】
このように、第１実施形態係る排気熱利用暖房装置５１は、触媒３の下流側を通過する排気ガスと新気との熱交換を行い、熱交換された新気によって車室内の暖房を行う。即ち、排気熱利用暖房装置５１は、触媒３によって排気ガス中のＮＯｘや、ＨＣや、ＣＯなどが浄化された後の排気ガスにおける排気熱を利用して暖房を行う。これにより、熱交換器４が設けられた排気通路２において排気ガスの漏出などが生じると共に、熱交換器４において新気に排気ガスが混入してしまっても、排気ガス中のＮＯｘや、ＨＣや、ＣＯなどが車室内に流れ込んでしまうことを防止することができる。
【００２６】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、排気ガスが触媒３によって十分に浄化されているか否かに基づいて、言い換えるとエミッションに基づいて、車室内に導入する新気の切り替えを実行する点で、前述した第１実施形態とは異なる。具体的には、第２実施形態では、排気ガスが十分に浄化されていない場合には、熱交換器４を通過していない新気が導入されるように切り替えを実行する。即ち、エミッションが悪化している場合には、排気熱を利用した車室内の暖房を実行しない。
【００２７】
図３は、第２実施形態に係る排気熱利用暖房装置５２が適用されたシステムの概略構成を示す図である。第２実施形態に係る排気熱利用暖房装置５２は、切り替え弁７と、新気通路８と、コントローラ１０とを有する点で、前述した第１実施形態に係る排気熱利用暖房装置５１とは構成が異なる。よって、排気熱利用暖房装置５１と同一の構成要素に対しては同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、図２においては、実線矢印が排気ガスの流れを示し、破線矢印が新気の流れを示し、一点鎖線の矢印が信号の入出力を示している。
【００２８】
熱交換器４とブロア６との間の新気通路５中には、新気通路８が切り替え弁７を介して接続されている。新気通路８は、車両の外部から導入された新気が通過し、車室内に新気を導入するための通路である。排気熱利用暖房装置５２においては、切り替え弁７を切り替えることによって、熱交換器４を通過した新気、及び新気通路８を通過した新気のうちのいずれかを車室内へ導入することができる。なお、切り替え弁７は、コントローラ１０から供給される制御信号Ｓ１１によって制御される。このように、新気通路８は本発明における第２の新気通路として機能する。
【００２９】
コントローラ１０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備える。コントローラ１０は、触媒３によって排気ガスが十分に浄化されているか否かを判定し、この判定結果に基づいて、車室内に導入する新気の切り替えを行う。より詳しくは、コントローラ１０は、排気ガスが十分に浄化されている場合には、熱交換器４を通過した新気が車室内に導入されるように切り替え弁７を制御し、排気ガスが十分に浄化されていない場合には、新気通路８を通過した新気が車室内に導入されるように切り替え弁７を制御する。このように、コントローラ１０は、本発明における新気通路切り替え手段として機能する。
【００３０】
一例としては、コントローラ１０は、エンジン１に設けられたセンサから取得される検出信号Ｓ１０に基づいて触媒３が暖機しているか否かを判定し、車室内に導入する新気の切り替えを行う。詳しくは、コントローラ１０は、取得される検出信号Ｓ１０に基づいてエンジン状態を検知して、触媒３が暖機しているか否かを判定する。例えば、コントローラ１０は、エンジン１の吸気通路上に設けられたエアフロメータ（不図示）から吸入空気量を取得し、取得した吸入空気量から計算される積算吸入空気量に基づいてエンジン状態を検知する。この場合、コントローラ１０は、積算吸入空気量が所定値未満である場合、触媒３が暖機していない（暖機前）と判定し、積算吸入空気量が所定値以上である場合、触媒３が暖機している（暖機後）と判定する。
【００３１】
そして、コントローラ１０は、触媒３が暖機していない場合には、新気通路８を通過した新気が車室内に導入されるように切り替え弁７を制御し、触媒３が暖機している場合には、熱交換器４を通過した新気が車室内に導入されるように切り替え弁７を制御する。即ち、触媒３が暖機していない場合には、排気熱を利用した暖房を実行しない。こうする理由は、以下の通りである。触媒３が暖機していない状態では、排気ガスは触媒３によって十分に浄化されない。即ち、エミッションが悪化している傾向にある。そのため、触媒３が暖機していない状態において、漏出した排気ガスが新気に混入してしまった場合には、ＮＯｘや、ＨＣや、ＣＯなどが車室内に流れ込んでしまうおそれがある。したがって、第２実施形態においては、コントローラ１０は、触媒３が暖機していない場合には、新気通路８を通過した新気が車室内に導入されるように切り替え弁７を制御し、触媒３が暖機している場合には、熱交換器４を通過した新気が車室内に導入されるように切り替え弁７を制御する。即ち、触媒３が暖機していない状態では、排気熱を利用した暖房の実行を禁止し、触媒３が暖機している状態においてのみ、排気熱を利用した暖房を実行する。
【００３２】
このように、第２実施形態に係る排気熱利用暖房装置５２では、触媒３の暖機状態に基づいて車室内に導入する新気の切り替えを実行する。これにより、排気ガス中のＮＯｘや、ＨＣや、ＣＯなどが車室内に流れ込んでしまうことを確実に防止することができる。
【００３３】
なお、上記では、排気ガスが十分に浄化されているか否かの判定を、触媒３が暖機されているか否かを判定することによって行う実施形態を示したが、これに限定はされない。他の例では、触媒３が暖機されているか否かを判定する代わりに、ＯＴ（Over Temperature）増量中であるか否か（即ち、触媒過熱を抑制するために、燃料噴射量を増量することによって空燃比をリッチにするための制御を行っているか否か）を判定することによって、排気ガスが十分に浄化されているか否かの判定を行うことができる。更に他の例では、エミッションデバイスが故障しているか否か（例えば失火しているか否かなど）を判定することも可能である。
【００３４】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態では、新気中の排気ガス濃度に基づいて車室内に導入する新気の切り替えを実行する点で、前述した第２実施形態とは異なる。具体的には、第３実施形態では、新気中の排気ガス濃度が所定値以上の場合には、熱交換器４を通過していない新気が導入されるように切り替えを実行する。即ち、この場合には、排気熱を利用した車室内の暖房を実行しない。
【００３５】
図４は、第３実施形態に係る排気熱利用暖房装置５３が適用されたシステムの概略構成を示す図である。第３実施形態に係る排気熱利用暖房装置５３は、排気ガス濃度センサ１１を有し、コントローラ１０の代わりにコントローラ１２を有する点で、前述した第２実施形態に係る排気熱利用暖房装置５２とは構成が異なる。よって、排気熱利用暖房装置５２と同一の構成要素に対しては同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、図４においては、実線矢印が排気ガスの流れを示し、破線矢印が新気の流れを示し、一点鎖線の矢印が信号の入出力を示している。
【００３６】
排気ガス濃度センサ１１は、切り替え弁７の下流側を流れる新気中の排気ガス濃度を検出するセンサである。例えば、排気ガス濃度センサ１１は、ＣＯ２を検出するＣＯ２センサなどによって構成される。排気ガス濃度センサ１１は、検出した排気ガス濃度に対応する検出信号Ｓ１２をコントローラ１２に供給する。なお、排気ガス濃度センサ１１は、本発明における排気ガス濃度検出手段として機能する。
【００３７】
コントローラ１２は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備える。コントローラ１２は、排気ガス濃度センサ１１から検出信号Ｓ１２を取得する。そして、コントローラ１２は、切り替え弁７に対して制御信号Ｓ１３を供給することによって、切り替え弁７の制御を行う。
【００３８】
第３実施形態においては、コントローラ１２は、排気ガス濃度センサ１１が検出した排気ガス濃度に基づいて、車室内に導入する新気の切り替えを行う。具体的には、コントローラ１２は、新気中の排気ガス濃度が所定値以上である場合には、新気通路８を通過した新気が車室内に導入されるように切り替え弁７を制御し、新気中の排気ガス濃度が所定値未満である場合には、熱交換器４を通過した新気が車室内に導入されるように切り替え弁７を制御する。即ち、新気中の排気ガス濃度が所定値以上である場合には、排気熱を利用した暖房を実行しない。
【００３９】
このような制御を実行する理由は、以下の通りである。新気中の排気ガス濃度が所定値以上である場合には、新気に排気ガスが混入していることを示している。つまり、排気通路２において排気ガスの漏出などが生じ、熱交換器４において排気ガスが新気に混入していることを示している。そのため、新気中の排気ガス濃度が所定値以上である状態においては、熱交換器４を通過した新気を導入することは好ましくないと言える。したがって、第３実施形態においては、コントローラ１２は、新気中の排気ガス濃度が所定値以上である場合には、新気通路８を通過した新気が車室内に導入されるように切り替え弁７を制御し、新気中の排気ガス濃度が所定値未満である場合には、熱交換器４を通過した新気が車室内に導入されるように切り替え弁７を制御する。即ち、新気中の排気ガス濃度が所定値以上である場合には、排気熱を利用した暖房の実行を禁止し、新気中の排気ガス濃度が所定値未満である場合にのみ、排気熱を利用した暖房を実行する。
【００４０】
このように、第３実施形態に係る排気熱利用暖房装置５３では、新気中の排気ガス濃度に基づいて車室内に導入する新気の切り替えを実行する。これにより、排気ガス中のＮＯｘや、ＨＣや、ＣＯなどが車室内に流れ込んでしまうことを確実に防止することができる。
【００４１】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態では、熱交換器４の上流側の新気通路５に設けられたエアポンプによって新気を圧送する点で、前述した第１乃至第３実施形態とは異なる。具体的には、第４実施形態では、エアポンプによって、新気の圧力を排気ガスの圧力よりも高い状態に維持することにより、新気への排気ガスの混入を防止する。
【００４２】
図５は、第４実施形態に係る排気熱利用暖房装置５４が適用されたシステムの概略構成を示す図である。ここでは、排気熱利用暖房装置５４と前述した第１実施形態に係る排気熱利用暖房装置５１との違いについて説明する。排気熱利用暖房装置５４は、ブロア６を有しないで、エアポンプ１４を有する点で、第１実施形態に係る排気熱利用暖房装置５１とは構成が異なる。よって、排気熱利用暖房装置５１と同一の構成要素に対しては同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、図５においては、実線矢印が排気ガスの流れを示し、破線矢印が新気の流れを示している。
【００４３】
エアポンプ１４は、熱交換器４の上流側の新気通路５に設けられており、供給される新気を圧送する。即ち、エアポンプ１４は、本発明における新気圧送手段として機能する。詳しくは、エアポンプ１４は、新気の圧力が、少なくとも熱交換器４が設けられた排気通路２中の排気ガスの圧力よりも高くなるように、新気の圧送を行う。これにより、排気通路２において排気ガスの漏出などが生じても、新気の圧力が排気ガスの圧力よりも高いため、排気ガスが新気通路５中に漏れ出す可能性はかなり低いと言える。
【００４４】
以上より、第４実施形態に係る排気熱利用暖房装置５４によれば、車室内に導入する新気への排気ガスの混入を適切に防止することができる。
【００４５】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について説明する。第５実施形態では、熱交換器４が設置された箇所の下流側の排気通路２中を通過する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）に基づいて、排気ガス中に新気が漏れ出しているか否かを判定する点で、前述した第４実施形態とは異なる。即ち、第５実施形態では、熱交換器４の故障などによって、排気ガス中に新気が漏出しているか否かを判定する。
【００４６】
図６は、第５実施形態に係る排気熱利用暖房装置５５が適用されたシステムの概略構成を示す図である。ここでは、排気熱利用暖房装置５５と前述した第４実施形態に係る排気熱利用暖房装置５４との違いについて説明する。排気熱利用暖房装置５５は、空燃比センサ１５、及びコントローラ１６を有する点で、第４実施形態に係る排気熱利用暖房装置５４とは構成が異なる。よって、排気熱利用暖房装置５４と同一の構成要素に対しては同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、図６においては、実線矢印が排気ガスの流れを示し、破線矢印が新気の流れを示し、一点鎖線の矢印が信号の入出力を示している。
【００４７】
空燃比センサ１５は、熱交換器４が設置された箇所の下流側の排気通路２中に設けられている。空燃比センサ１５は、熱交換器４が設置された箇所の下流側の排気通路２を通過する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）を検出する。空燃比センサ１５は、検出した空燃比に対応する検出信号Ｓ１５をコントローラ１６に供給する。このように、空燃比センサ１５は、本発明における空燃比検出手段として機能する。
【００４８】
コントローラ１６は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備える。第５実施形態では、コントローラ１６は、エアポンプ１４による圧送を制御したときの排気ガスにおける空燃比の変化に基づいて、排気ガス中に新気が漏れ出しているか否かの判定を実行する。この場合、コントローラ１６は、エアポンプ１４に対して制御信号Ｓ１６を供給することによってエアポンプ１４を制御し、この際に空燃比センサ１５から取得された検出信号Ｓ１５に基づいて上記の判定を実行する。例えば、コントローラ１６は、エアポンプ１４に対して、スイッチのオン／オフを切り替える制御を実行する。
【００４９】
このようにエアポンプ１４による圧送を制御した際に、排気ガスの空燃比が変化した場合には、この空燃比の変化分は、排気ガス中に漏れ出した新気に対応するものであると言える。即ち、排気ガスの空燃比が変化した場合には、排気ガス中に新気が漏れ出していることを示している。したがって、コントローラ１６は、エアポンプ１４を制御した際に排気ガスの空燃比が変化した場合には新気が漏れ出していると判定し、排気ガスの空燃比が変化していない場合には新気が漏れ出していないと判定する。
【００５０】
なお、コントローラ１６は、排気ガス中に新気が漏出していると判定した場合には、圧送が継続されるようにエアポンプ１４に対して制御を実行することができる。こうするのは、エアポンプ１４による圧送を停止した場合には、新気の圧力が排気ガスの圧力よりも低下して、車室内に導入する新気に排気ガスが混入してしまう可能性があるからである。
【００５１】
このように、第５実施形態に係る排気熱利用暖房装置５５によれば、排気ガスの空燃比に基づいて、排気ガス中に新気が漏れ出しているか否かを適切に判定することができる。これにより、熱交換器４の故障などを適切に判定し、車室内に導入する新気への排気ガスの混入を防止することが可能となる。
【００５２】
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態について説明する。第６実施形態では、車室内に導入する新気の温度の調整を行う点で、前述した第４及び第５実施形態とは異なる。具体的には、第６実施形態では、熱交換器４の下流側の新気通路５に対して更に新気を供給すると共に、熱交換器４を通過させる新気の量を制御することによって、車室内に導入する新気の温度の調整を行う。
【００５３】
図７は、第６実施形態に係る排気熱利用暖房装置５６が適用されたシステムの概略構成を示す図である。ここでは、排気熱利用暖房装置５６と前述した第４実施形態に係る排気熱利用暖房装置５４との違いについて説明する。排気熱利用暖房装置５６は、新気通路１８と、ブロア１９と、温度センサ２０と、コントローラ２１と、を有する点で、第４実施形態に係る排気熱利用暖房装置５４とは構成が異なる。よって、排気熱利用暖房装置５４と同一の構成要素に対しては同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、図７においては、実線矢印が排気ガスの流れを示し、破線矢印が新気の流れを示し、一点鎖線の矢印が信号の入出力を示している。
【００５４】
新気通路１８は、熱交換器４の下流側の新気通路５に接続されている。新気通路１８は、車両の外部から導入された新気が通過し、車室内に新気を導入するための通路である。新気通路１８は、本発明における第３の新気通路として機能する。
【００５５】
ブロア１９は、新気通路１８が接続された箇所の下流側の新気通路５に設けられている。ブロア１９は、供給された新気を車室内に送風する。温度センサ２０は、ブロア１９が設けられた位置の下流側の新気通路５に設けられている。温度センサ２０は、新気の温度を検出し、検出した温度に対応する検出信号Ｓ２０をコントローラ２１に対して供給する。
【００５６】
コントローラ２１は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備える。第６実施形態では、コントローラ２１は、新気の温度に基づいて、車室内に導入する新気の温度の調整を行う。この場合、コントローラ２１は、温度センサ２０から取得された検出信号Ｓ２０に基づいて、エアポンプ１４に対して制御信号Ｓ２１を供給することによって圧送を制御する。即ち、コントローラ２１は、本発明における圧送制御手段として機能する。
【００５７】
具体的には、コントローラ２１は、温度センサ２０が検出した新気の温度が高温（火傷するような温度）である場合には、新気の温度が低下するように車室内に導入する新気の調整を行う。詳しくは、コントローラ２１は、熱交換器４を通過した新気の車室内への導入量が少なくなり、新気通路１８を通過した新気の車室内への導入量が多くなるように、エアポンプ１４に対して制御を行う。この場合、コントローラ２１は、エアポンプ１４による圧送が抑制されるように制御を行う。言い換えると、コントローラ２１は、エアポンプ１４を通過する流量を少なくする制御を行う。これにより、ブロア１９の作動によって、新気通路１８から車室内に導入される新気の量が増加する。
【００５８】
なお、コントローラ２１は、熱交換器４中の新気の圧力が、熱交換器４が設けられた位置を通過する排気ガスの圧力よりも低くならないように、エアポンプ１４による圧送を制御することができる。こうするのは、熱交換器４の故障などが生じた場合に、新気の圧力が排気ガスの圧力よりも低下することによって、新気に排気ガスが混入してしまうことを防止するためである。
【００５９】
このように、第６実施形態に係る排気熱利用暖房装置５６によれば、新気への排気ガスの混入を防止しつつ、車室内に導入する新気の温度を適切に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１実施形態に係る排気熱利用暖房装置が適用されたシステムの概略構成を示す図である。
【図２】熱交換器の一例を示す図である。
【図３】第２実施形態に係る排気熱利用暖房装置が適用されたシステムの概略構成を示す図である。
【図４】第３実施形態に係る排気熱利用暖房装置が適用されたシステムの概略構成を示す図である。
【図５】第４実施形態に係る排気熱利用暖房装置が適用されたシステムの概略構成を示す図である。
【図６】第５実施形態に係る排気熱利用暖房装置が適用されたシステムの概略構成を示す図である。
【図７】第６実施形態に係る排気熱利用暖房装置が適用されたシステムの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ エンジン
２ 排気通路
３ 触媒
４ 熱交換器
５、８、１８ 新気通路
６、１９ ブロア
７ 切り替え弁
１０、１２、１６、２１ コントローラ
１１ 排気ガス濃度センサ
１４ エアポンプ
１５ 空燃比センサ
２０ 温度センサ
５１、５２、５３、５４、５５、５６ 排気熱利用暖房装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排気ガスの排気熱を利用して、車室内の暖房を行う車両の排気熱利用暖房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、排気熱を利用して、車室内の温度などを制御する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、排気熱との間で熱交換された新気を車室内に導入して暖房を行う技術が記載されている。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び３が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２５２２９号公報
【特許文献２】特開平４−２３０４１３号公報
【特許文献３】特開２００２−５９７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１乃至３に記載された技術においては、排気ガスと熱交換を行う熱交換器が触媒の上流側に設けられていたため、熱交換器の故障などによって排気ガスの漏れが発生した場合に、浄化されていない排気ガスが新気に混入して車室内に流れ込んでしまうおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、浄化されていない排気ガスが混入した新気が車室内に流れ込んでしまうことを防止可能な車両の排気熱利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】
【０００６】
本発明の１つの観点では、内燃機関から排出される排気ガスの排気熱を利用して、車室内の暖房を行う車両の排気熱利用暖房装置は、前記車両の外部から導入された新気が通過し、前記車室内に前記新気を導入する第１の新気通路と、前記第１の新気通路上に設けられ、前記排気ガスを浄化する触媒の下流側を通過する排気ガスと前記新気との間で熱交換を行う熱交換部と、を備える。
【０００７】
上記の車両の排気熱利用暖房装置は、内燃機関から排出される排気ガスの排気熱を利用して、車室内の暖房を行う。第１の新気通路は、車両の外部から導入された新気が通過し、車室内に前記新気を導入する。熱交換部は、第１の新気通路上に設けられており、内部を通過する新気と排気ガスとの間で熱交換を行う。即ち、熱交換部は、排気熱を新気に伝達する。詳しくは、熱交換部は、排気ガスを浄化する触媒の下流側の排気通路上に設けられる。このように、排気熱利用暖房装置は、触媒の下流側を通過する排気ガスと新気との熱交換を行い、熱交換された新気によって車室内の暖房を行う。即ち、排気熱利用暖房装置は、触媒によって排気ガス中のＮＯｘや、ＨＣや、ＣＯなどが浄化された後の排気ガスにおける排気熱を利用して暖房を行う。これにより、熱交換部が設けられた排気通路において排気ガスの漏出などが生じると共に、熱交換部において新気に排気ガスが混入してしまっても、排気ガス中のＮＯｘや、ＨＣや、ＣＯなどが車室内に流れ込んでしまうことを防止することができる。
【０００８】
上記の車両の排気熱利用暖房装置の一態様では、前記熱交換部の下流側の前記第１の新気通路上に接続され、前記車両の外部から導入された新気が通過する第２の新気通路と、前記第１の新気通路及び前記第２の新気通路のいずれかから、前記車室内に新気が導入されるように切り替えを行う新気通路切り替え手段と、を備える。
【０００９】
この態様では、新気通路切り替え手段は、熱交換部を通過した新気、及び熱交換部を通過していない新気のいずれかを車室内に導入する。例えば、新気通路切り替え手段は、排気ガスが触媒によって十分に浄化されていない状況において、第２の新気通路から車室内に新気を導入することができる。これにより、排気ガス中のＮＯｘや、ＨＣや、ＣＯなどが車室内に流れ込んでしまうことを確実に防止することができる。
【００１０】
上記の車両の排気熱利用暖房装置の他の一態様では、前記熱交換部の下流側の前記第１の新気通路上に設けられ、前記新気中の排気ガスの濃度を検出する排気ガス濃度検出手段を更に備え、前記新気通路切り替え手段は、前記排気ガスの濃度に基づいて前記切り替えを実行する。
【００１１】
この態様では、新気通路切り替え手段は、新気中の排気ガスの濃度に基づいて車室内に導入する新気の切り替えを実行する。具体的には、排気ガスの濃度が所定値以上の場合には、熱交換部などから排気ガスが混入している可能性が高いため、第２の新気通路から新気を導入する。これによっても、排気ガス中のＮＯｘや、ＨＣや、ＣＯなどが車室内に流れ込んでしまうことを確実に防止することができる。
【００１２】
上記の車両の排気熱利用暖房装置の他の一態様では、前記熱交換部の上流側の前記第１の新気通路上に、前記新気を圧送する新気圧送手段を備える。この場合、新気を圧送させることによって、新気の圧力を排気ガスの圧力よりも高い状態に維持する。これにより、車室内に導入する新気への排気ガスの混入を適切に防止することができる。
【００１３】
上記の車両の排気熱利用暖房装置の他の一態様では、記熱交換部が設けられた箇所の下流側の排気通路を通過する排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記空燃比に基づいて、前記熱交換部において前記排気ガスの漏れが生じているか否かを判定する漏れ判定手段と、を備える。
【００１４】
この態様では、漏れ判定手段は、熱交換部が設置された箇所の下流側の排気通路中を通過する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）に基づいて、排気ガス中に新気が漏れ出しているか否かを判定することができる。例えば、圧送を制御した際に排気ガスの空燃比が変化した場合には、この空燃比の変化分は排気ガス中に漏れ出した新気に対応するものであると言える。よって、排気ガスの空燃比が変化した場合には、漏れ判定手段は、排気ガス中に新気が漏れ出していると判定することができる。
【００１５】
上記の車両の排気熱利用暖房装置において好適には、前記熱交換部の下流側の前記第１の新気通路上に接続され、前記車両の外部から導入された新気が通過する第３の新気通路と、前記第３の新気通路が接続された箇所の下流側の前記第１の新気通路上に設けられたブロアと、前記第１の新気通路を通過する新気の温度に基づいて、前記新気圧送手段による圧送を制御する圧送制御手段と、を備える。
【００１６】
この場合、排気熱利用暖房装置は、熱交換部の下流側の第１の新気通路に対して更に新気を供給すると共に、熱交換部を通過させる新気の量を制御することによって、車室内に導入する新気の温度の調整を行う。具体的には、圧送制御手段は、新気の温度が高温である場合には、新気の圧送が抑制されるように制御を行う。即ち、熱交換部を通過した新気の供給量が減少されるように制御を行う。上記の排気熱利用暖房装置によれば、新気への排気ガスの混入を防止しつつ、車室内に導入する新気の温度を適切に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１８】
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について説明する。
【００１９】
図１は、第１実施形態に係る排気熱利用暖房装置５１が適用されたシステムの概略構成を示す図である。なお、図１においては、実線矢印が排気ガスの流れを示し、破線矢印が新気の流れを示している。
【００２０】
エンジン（内燃機関）１は、供給される燃料と空気との混合気を燃焼させることによって動力を発生する装置である。例えば、エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどによって構成される。エンジン１における燃焼によって生じた排気ガスは、排気通路２に排出される。排気通路２中には、排気ガスを浄化可能な触媒３が設けられている。触媒３は、排気ガス中のＮＯｘや、ＳＯｘや、ＨＣや、ＣＯなどを浄化する。例えば、触媒３は、三元触媒やＮＯｘ吸蔵還元触媒などによって構成される。
【００２１】
排気熱利用暖房装置５１は、熱交換器４、新気通路５、及びブロア６を備えている。排気熱利用暖房装置５１は、車両に設置され、エンジン１から排出される排気ガスの排気熱を利用して車室内の暖房を行う装置である。
【００２２】
熱交換器４は、触媒３の下流側の排気通路２上に設置されている。具体的には、熱交換器４は、新気通路５中に設けられ、内部に新気が通過する。熱交換器４は、内部を通過する新気と、排気通路２内を通過する排気ガスとの間の熱交換を行う。言い換えると、熱交換器４は、新気に対して排気熱を伝達する。このように、熱交換器４は、本発明における熱交換部として機能する。
【００２３】
新気通路５は、車両の外部から導入された新気が通過し、車室内に新気を導入するための通路である。また、新気通路５中にはブロア６が設けられている。ブロア６は、熱交換器４で熱交換された後の新気を車室内へ送風する。このように、新気通路５は、本発明における第１の新気通路として機能する。なお、本明細書においては、新気通路５の下流側とは車室側を意味するものとする。
【００２４】
ここで、図２を用いて、熱交換器４の一例について説明する。図２は、熱交換器４及び排気通路２の斜視図を示す。図示のように、熱交換器４は、新気が流通する通路４ａによって構成される。この通路４ａには、新気通路５（破線で示す通路）が接続されており、新気が供給される。また、通路４ａは、排気通路２に対してらせん状に巻きついて囲む形状を有している。これにより、通路４ａが排気通路２に対して接する面積が大きくなるため、効果的に新気に対して排気熱を伝達することができる。
【００２５】
このように、第１実施形態係る排気熱利用暖房装置５１は、触媒３の下流側を通過する排気ガスと新気との熱交換を行い、熱交換された新気によって車室内の暖房を行う。即ち、排気熱利用暖房装置５１は、触媒３によって排気ガス中のＮＯｘや、ＨＣや、ＣＯなどが浄化された後の排気ガスにおける排気熱を利用して暖房を行う。これにより、熱交換器４が設けられた排気通路２において排気ガスの漏出などが生じると共に、熱交換器４において新気に排気ガスが混入してしまっても、排気ガス中のＮＯｘや、ＨＣや、ＣＯなどが車室内に流れ込んでしまうことを防止することができる。
【００２６】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、排気ガスが触媒３によって十分に浄化されているか否かに基づいて、言い換えるとエミッションに基づいて、車室内に導入する新気の切り替えを実行する点で、前述した第１実施形態とは異なる。具体的には、第２実施形態では、排気ガスが十分に浄化されていない場合には、熱交換器４を通過していない新気が導入されるように切り替えを実行する。即ち、エミッションが悪化している場合には、排気熱を利用した車室内の暖房を実行しない。
【００２７】
図３は、第２実施形態に係る排気熱利用暖房装置５２が適用されたシステムの概略構成を示す図である。第２実施形態に係る排気熱利用暖房装置５２は、切り替え弁７と、新気通路８と、コントローラ１０とを有する点で、前述した第１実施形態に係る排気熱利用暖房装置５１とは構成が異なる。よって、排気熱利用暖房装置５１と同一の構成要素に対しては同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、図２においては、実線矢印が排気ガスの流れを示し、破線矢印が新気の流れを示し、一点鎖線の矢印が信号の入出力を示している。
【００２８】
熱交換器４とブロア６との間の新気通路５中には、新気通路８が切り替え弁７を介して接続されている。新気通路８は、車両の外部から導入された新気が通過し、車室内に新気を導入するための通路である。排気熱利用暖房装置５２においては、切り替え弁７を切り替えることによって、熱交換器４を通過した新気、及び新気通路８を通過した新気のうちのいずれかを車室内へ導入することができる。なお、切り替え弁７は、コントローラ１０から供給される制御信号Ｓ１１によって制御される。このように、新気通路８は本発明における第２の新気通路として機能する。
【００２９】
コントローラ１０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備える。コントローラ１０は、触媒３によって排気ガスが十分に浄化されているか否かを判定し、この判定結果に基づいて、車室内に導入する新気の切り替えを行う。より詳しくは、コントローラ１０は、排気ガスが十分に浄化されている場合には、熱交換器４を通過した新気が車室内に導入されるように切り替え弁７を制御し、排気ガスが十分に浄化されていない場合には、新気通路８を通過した新気が車室内に導入されるように切り替え弁７を制御する。このように、コントローラ１０は、本発明における新気通路切り替え手段として機能する。
【００３０】
一例としては、コントローラ１０は、エンジン１に設けられたセンサから取得される検出信号Ｓ１０に基づいて触媒３が暖機しているか否かを判定し、車室内に導入する新気の切り替えを行う。詳しくは、コントローラ１０は、取得される検出信号Ｓ１０に基づいてエンジン状態を検知して、触媒３が暖機しているか否かを判定する。例えば、コントローラ１０は、エンジン１の吸気通路上に設けられたエアフロメータ（不図示）から吸入空気量を取得し、取得した吸入空気量から計算される積算吸入空気量に基づいてエンジン状態を検知する。この場合、コントローラ１０は、積算吸入空気量が所定値未満である場合、触媒３が暖機していない（暖機前）と判定し、積算吸入空気量が所定値以上である場合、触媒３が暖機している（暖機後）と判定する。
【００３１】
そして、コントローラ１０は、触媒３が暖機していない場合には、新気通路８を通過した新気が車室内に導入されるように切り替え弁７を制御し、触媒３が暖機している場合には、熱交換器４を通過した新気が車室内に導入されるように切り替え弁７を制御する。即ち、触媒３が暖機していない場合には、排気熱を利用した暖房を実行しない。こうする理由は、以下の通りである。触媒３が暖機していない状態では、排気ガスは触媒３によって十分に浄化されない。即ち、エミッションが悪化している傾向にある。そのため、触媒３が暖機していない状態において、漏出した排気ガスが新気に混入してしまった場合には、ＮＯｘや、ＨＣや、ＣＯなどが車室内に流れ込んでしまうおそれがある。したがって、第２実施形態においては、コントローラ１０は、触媒３が暖機していない場合には、新気通路８を通過した新気が車室内に導入されるように切り替え弁７を制御し、触媒３が暖機している場合には、熱交換器４を通過した新気が車室内に導入されるように切り替え弁７を制御する。即ち、触媒３が暖機していない状態では、排気熱を利用した暖房の実行を禁止し、触媒３が暖機している状態においてのみ、排気熱を利用した暖房を実行する。
【００３２】
このように、第２実施形態に係る排気熱利用暖房装置５２では、触媒３の暖機状態に基づいて車室内に導入する新気の切り替えを実行する。これにより、排気ガス中のＮＯｘや、ＨＣや、ＣＯなどが車室内に流れ込んでしまうことを確実に防止することができる。
【００３３】
なお、上記では、排気ガスが十分に浄化されているか否かの判定を、触媒３が暖機されているか否かを判定することによって行う実施形態を示したが、これに限定はされない。他の例では、触媒３が暖機されているか否かを判定する代わりに、ＯＴ（Over Temperature）増量中であるか否か（即ち、触媒過熱を抑制するために、燃料噴射量を増量することによって空燃比をリッチにするための制御を行っているか否か）を判定することによって、排気ガスが十分に浄化されているか否かの判定を行うことができる。更に他の例では、エミッションデバイスが故障しているか否か（例えば失火しているか否かなど）を判定することも可能である。
【００３４】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態では、新気中の排気ガス濃度に基づいて車室内に導入する新気の切り替えを実行する点で、前述した第２実施形態とは異なる。具体的には、第３実施形態では、新気中の排気ガス濃度が所定値以上の場合には、熱交換器４を通過していない新気が導入されるように切り替えを実行する。即ち、この場合には、排気熱を利用した車室内の暖房を実行しない。
【００３５】
図４は、第３実施形態に係る排気熱利用暖房装置５３が適用されたシステムの概略構成を示す図である。第３実施形態に係る排気熱利用暖房装置５３は、排気ガス濃度センサ１１を有し、コントローラ１０の代わりにコントローラ１２を有する点で、前述した第２実施形態に係る排気熱利用暖房装置５２とは構成が異なる。よって、排気熱利用暖房装置５２と同一の構成要素に対しては同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、図４においては、実線矢印が排気ガスの流れを示し、破線矢印が新気の流れを示し、一点鎖線の矢印が信号の入出力を示している。
【００３６】
排気ガス濃度センサ１１は、切り替え弁７の下流側を流れる新気中の排気ガス濃度を検出するセンサである。例えば、排気ガス濃度センサ１１は、ＣＯ２を検出するＣＯ２センサなどによって構成される。排気ガス濃度センサ１１は、検出した排気ガス濃度に対応する検出信号Ｓ１２をコントローラ１２に供給する。なお、排気ガス濃度センサ１１は、本発明における排気ガス濃度検出手段として機能する。
【００３７】
コントローラ１２は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備える。コントローラ１２は、排気ガス濃度センサ１１から検出信号Ｓ１２を取得する。そして、コントローラ１２は、切り替え弁７に対して制御信号Ｓ１３を供給することによって、切り替え弁７の制御を行う。
【００３８】
第３実施形態においては、コントローラ１２は、排気ガス濃度センサ１１が検出した排気ガス濃度に基づいて、車室内に導入する新気の切り替えを行う。具体的には、コントローラ１２は、新気中の排気ガス濃度が所定値以上である場合には、新気通路８を通過した新気が車室内に導入されるように切り替え弁７を制御し、新気中の排気ガス濃度が所定値未満である場合には、熱交換器４を通過した新気が車室内に導入されるように切り替え弁７を制御する。即ち、新気中の排気ガス濃度が所定値以上である場合には、排気熱を利用した暖房を実行しない。
【００３９】
このような制御を実行する理由は、以下の通りである。新気中の排気ガス濃度が所定値以上である場合には、新気に排気ガスが混入していることを示している。つまり、排気通路２において排気ガスの漏出などが生じ、熱交換器４において排気ガスが新気に混入していることを示している。そのため、新気中の排気ガス濃度が所定値以上である状態においては、熱交換器４を通過した新気を導入することは好ましくないと言える。したがって、第３実施形態においては、コントローラ１２は、新気中の排気ガス濃度が所定値以上である場合には、新気通路８を通過した新気が車室内に導入されるように切り替え弁７を制御し、新気中の排気ガス濃度が所定値未満である場合には、熱交換器４を通過した新気が車室内に導入されるように切り替え弁７を制御する。即ち、新気中の排気ガス濃度が所定値以上である場合には、排気熱を利用した暖房の実行を禁止し、新気中の排気ガス濃度が所定値未満である場合にのみ、排気熱を利用した暖房を実行する。
【００４０】
このように、第３実施形態に係る排気熱利用暖房装置５３では、新気中の排気ガス濃度に基づいて車室内に導入する新気の切り替えを実行する。これにより、排気ガス中のＮＯｘや、ＨＣや、ＣＯなどが車室内に流れ込んでしまうことを確実に防止することができる。
【００４１】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態では、熱交換器４の上流側の新気通路５に設けられたエアポンプによって新気を圧送する点で、前述した第１乃至第３実施形態とは異なる。具体的には、第４実施形態では、エアポンプによって、新気の圧力を排気ガスの圧力よりも高い状態に維持することにより、新気への排気ガスの混入を防止する。
【００４２】
図５は、第４実施形態に係る排気熱利用暖房装置５４が適用されたシステムの概略構成を示す図である。ここでは、排気熱利用暖房装置５４と前述した第１実施形態に係る排気熱利用暖房装置５１との違いについて説明する。排気熱利用暖房装置５４は、ブロア６を有しないで、エアポンプ１４を有する点で、第１実施形態に係る排気熱利用暖房装置５１とは構成が異なる。よって、排気熱利用暖房装置５１と同一の構成要素に対しては同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、図５においては、実線矢印が排気ガスの流れを示し、破線矢印が新気の流れを示している。
【００４３】
エアポンプ１４は、熱交換器４の上流側の新気通路５に設けられており、供給される新気を圧送する。即ち、エアポンプ１４は、本発明における新気圧送手段として機能する。詳しくは、エアポンプ１４は、新気の圧力が、少なくとも熱交換器４が設けられた排気通路２中の排気ガスの圧力よりも高くなるように、新気の圧送を行う。これにより、排気通路２において排気ガスの漏出などが生じても、新気の圧力が排気ガスの圧力よりも高いため、排気ガスが新気通路５中に漏れ出す可能性はかなり低いと言える。
【００４４】
以上より、第４実施形態に係る排気熱利用暖房装置５４によれば、車室内に導入する新気への排気ガスの混入を適切に防止することができる。
【００４５】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について説明する。第５実施形態では、熱交換器４が設置された箇所の下流側の排気通路２中を通過する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）に基づいて、排気ガス中に新気が漏れ出しているか否かを判定する点で、前述した第４実施形態とは異なる。即ち、第５実施形態では、熱交換器４の故障などによって、排気ガス中に新気が漏出しているか否かを判定する。
【００４６】
図６は、第５実施形態に係る排気熱利用暖房装置５５が適用されたシステムの概略構成を示す図である。ここでは、排気熱利用暖房装置５５と前述した第４実施形態に係る排気熱利用暖房装置５４との違いについて説明する。排気熱利用暖房装置５５は、空燃比センサ１５、及びコントローラ１６を有する点で、第４実施形態に係る排気熱利用暖房装置５４とは構成が異なる。よって、排気熱利用暖房装置５４と同一の構成要素に対しては同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、図６においては、実線矢印が排気ガスの流れを示し、破線矢印が新気の流れを示し、一点鎖線の矢印が信号の入出力を示している。
【００４７】
空燃比センサ１５は、熱交換器４が設置された箇所の下流側の排気通路２中に設けられている。空燃比センサ１５は、熱交換器４が設置された箇所の下流側の排気通路２を通過する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）を検出する。空燃比センサ１５は、検出した空燃比に対応する検出信号Ｓ１５をコントローラ１６に供給する。このように、空燃比センサ１５は、本発明における空燃比検出手段として機能する。
【００４８】
コントローラ１６は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備える。第５実施形態では、コントローラ１６は、エアポンプ１４による圧送を制御したときの排気ガスにおける空燃比の変化に基づいて、排気ガス中に新気が漏れ出しているか否かの判定を実行する。この場合、コントローラ１６は、エアポンプ１４に対して制御信号Ｓ１６を供給することによってエアポンプ１４を制御し、この際に空燃比センサ１５から取得された検出信号Ｓ１５に基づいて上記の判定を実行する。例えば、コントローラ１６は、エアポンプ１４に対して、スイッチのオン／オフを切り替える制御を実行する。
【００４９】
このようにエアポンプ１４による圧送を制御した際に、排気ガスの空燃比が変化した場合には、この空燃比の変化分は、排気ガス中に漏れ出した新気に対応するものであると言える。即ち、排気ガスの空燃比が変化した場合には、排気ガス中に新気が漏れ出していることを示している。したがって、コントローラ１６は、エアポンプ１４を制御した際に排気ガスの空燃比が変化した場合には新気が漏れ出していると判定し、排気ガスの空燃比が変化していない場合には新気が漏れ出していないと判定する。
【００５０】
なお、コントローラ１６は、排気ガス中に新気が漏出していると判定した場合には、圧送が継続されるようにエアポンプ１４に対して制御を実行することができる。こうするのは、エアポンプ１４による圧送を停止した場合には、新気の圧力が排気ガスの圧力よりも低下して、車室内に導入する新気に排気ガスが混入してしまう可能性があるからである。
【００５１】
このように、第５実施形態に係る排気熱利用暖房装置５５によれば、排気ガスの空燃比に基づいて、排気ガス中に新気が漏れ出しているか否かを適切に判定することができる。これにより、熱交換器４の故障などを適切に判定し、車室内に導入する新気への排気ガスの混入を防止することが可能となる。
【００５２】
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態について説明する。第６実施形態では、車室内に導入する新気の温度の調整を行う点で、前述した第４及び第５実施形態とは異なる。具体的には、第６実施形態では、熱交換器４の下流側の新気通路５に対して更に新気を供給すると共に、熱交換器４を通過させる新気の量を制御することによって、車室内に導入する新気の温度の調整を行う。
【００５３】
図７は、第６実施形態に係る排気熱利用暖房装置５６が適用されたシステムの概略構成を示す図である。ここでは、排気熱利用暖房装置５６と前述した第４実施形態に係る排気熱利用暖房装置５４との違いについて説明する。排気熱利用暖房装置５６は、新気通路１８と、ブロア１９と、温度センサ２０と、コントローラ２１と、を有する点で、第４実施形態に係る排気熱利用暖房装置５４とは構成が異なる。よって、排気熱利用暖房装置５４と同一の構成要素に対しては同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、図７においては、実線矢印が排気ガスの流れを示し、破線矢印が新気の流れを示し、一点鎖線の矢印が信号の入出力を示している。
【００５４】
新気通路１８は、熱交換器４の下流側の新気通路５に接続されている。新気通路１８は、車両の外部から導入された新気が通過し、車室内に新気を導入するための通路である。新気通路１８は、本発明における第３の新気通路として機能する。
【００５５】
ブロア１９は、新気通路１８が接続された箇所の下流側の新気通路５に設けられている。ブロア１９は、供給された新気を車室内に送風する。温度センサ２０は、ブロア１９が設けられた位置の下流側の新気通路５に設けられている。温度センサ２０は、新気の温度を検出し、検出した温度に対応する検出信号Ｓ２０をコントローラ２１に対して供給する。
【００５６】
コントローラ２１は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備える。第６実施形態では、コントローラ２１は、新気の温度に基づいて、車室内に導入する新気の温度の調整を行う。この場合、コントローラ２１は、温度センサ２０から取得された検出信号Ｓ２０に基づいて、エアポンプ１４に対して制御信号Ｓ２１を供給することによって圧送を制御する。即ち、コントローラ２１は、本発明における圧送制御手段として機能する。
【００５７】
具体的には、コントローラ２１は、温度センサ２０が検出した新気の温度が高温（火傷するような温度）である場合には、新気の温度が低下するように車室内に導入する新気の調整を行う。詳しくは、コントローラ２１は、熱交換器４を通過した新気の車室内への導入量が少なくなり、新気通路１８を通過した新気の車室内への導入量が多くなるように、エアポンプ１４に対して制御を行う。この場合、コントローラ２１は、エアポンプ１４による圧送が抑制されるように制御を行う。言い換えると、コントローラ２１は、エアポンプ１４を通過する流量を少なくする制御を行う。これにより、ブロア１９の作動によって、新気通路１８から車室内に導入される新気の量が増加する。
【００５８】
なお、コントローラ２１は、熱交換器４中の新気の圧力が、熱交換器４が設けられた位置を通過する排気ガスの圧力よりも低くならないように、エアポンプ１４による圧送を制御することができる。こうするのは、熱交換器４の故障などが生じた場合に、新気の圧力が排気ガスの圧力よりも低下することによって、新気に排気ガスが混入してしまうことを防止するためである。
【００５９】
このように、第６実施形態に係る排気熱利用暖房装置５６によれば、新気への排気ガスの混入を防止しつつ、車室内に導入する新気の温度を適切に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１実施形態に係る排気熱利用暖房装置が適用されたシステムの概略構成を示す図である。
【図２】熱交換器の一例を示す図である。
【図３】第２実施形態に係る排気熱利用暖房装置が適用されたシステムの概略構成を示す図である。
【図４】第３実施形態に係る排気熱利用暖房装置が適用されたシステムの概略構成を示す図である。
【図５】第４実施形態に係る排気熱利用暖房装置が適用されたシステムの概略構成を示す図である。
【図６】第５実施形態に係る排気熱利用暖房装置が適用されたシステムの概略構成を示す図である。
【図７】第６実施形態に係る排気熱利用暖房装置が適用されたシステムの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ エンジン
２ 排気通路
３ 触媒
４ 熱交換器
５、８、１８ 新気通路
６、１９ ブロア
７ 切り替え弁
１０、１２、１６、２１ コントローラ
１１ 排気ガス濃度センサ
１４ エアポンプ
１５ 空燃比センサ
２０ 温度センサ
５１、５２、５３、５４、５５、５６ 排気熱利用暖房装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出される排気ガスの排気熱を利用して、車室内の暖房を行う車両の排気熱利用暖房装置であって、
前記車両の外部から導入された新気が通過し、前記車室内に前記新気を導入する第１の新気通路と、
前記第１の新気通路上に設けられ、前記排気ガスを浄化する触媒の下流側を通過する排気ガスと前記新気との間で熱交換を行う熱交換部と、を備えることを特徴とする車両の排気熱利用暖房装置。
【請求項２】
前記熱交換部の下流側の前記第１の新気通路上に接続され、前記車両の外部から導入された新気が通過する第２の新気通路と、
前記第１の新気通路及び前記第２の新気通路のいずれかから、前記車室内に新気が導入されるように切り替えを行う新気通路切り替え手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両の排気熱利用暖房装置。
【請求項３】
前記熱交換部の下流側の前記第１の新気通路上に設けられ、前記新気中の排気ガスの濃度を検出する排気ガス濃度検出手段を更に備え、
前記新気通路切り替え手段は、前記排気ガスの濃度に基づいて前記切り替えを実行することを特徴とする請求項２に記載の車両の排気熱利用暖房装置。
【請求項４】
前記熱交換部の上流側の前記第１の新気通路上に、前記新気を圧送する新気圧送手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両の排気熱利用暖房装置。
【請求項５】
前記熱交換部が設けられた箇所の下流側の排気通路を通過する排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記空燃比に基づいて、前記熱交換部において前記排気ガスの漏れが生じているか否かを判定する漏れ判定手段と、を備えることを特徴とする請求項４に記載の車両の排気熱利用暖房装置。
【請求項６】
前記熱交換部の下流側の前記第１の新気通路上に接続され、前記車両の外部から導入された新気が通過する第３の新気通路と、
前記第３の新気通路が接続された箇所の下流側の前記第１の新気通路上に設けられたブロアと、
前記第１の新気通路を通過する新気の温度に基づいて、前記新気圧送手段による圧送を制御する圧送制御手段と、を備えることを特徴とする請求項４に記載の車両の排気熱利用暖房装置。
【請求項１】
内燃機関から排出される排気ガスの排気熱を利用して、車室内の暖房を行う車両の排気熱利用暖房装置であって、
前記車両の外部から導入された新気が通過し、前記車室内に前記新気を導入する第１の新気通路と、
前記第１の新気通路上に設けられ、前記排気ガスを浄化する触媒の下流側を通過する排気ガスと前記新気との間で熱交換を行う熱交換部と、を備えることを特徴とする車両の排気熱利用暖房装置。
【請求項２】
前記熱交換部の下流側の前記第１の新気通路上に接続され、前記車両の外部から導入された新気が通過する第２の新気通路と、
前記第１の新気通路及び前記第２の新気通路のいずれかから、前記車室内に新気が導入されるように切り替えを行う新気通路切り替え手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両の排気熱利用暖房装置。
【請求項３】
前記熱交換部の下流側の前記第１の新気通路上に設けられ、前記新気中の排気ガスの濃度を検出する排気ガス濃度検出手段を更に備え、
前記新気通路切り替え手段は、前記排気ガスの濃度に基づいて前記切り替えを実行することを特徴とする請求項２に記載の車両の排気熱利用暖房装置。
【請求項４】
前記熱交換部の上流側の前記第１の新気通路上に、前記新気を圧送する新気圧送手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両の排気熱利用暖房装置。
【請求項５】
前記熱交換部が設けられた箇所の下流側の排気通路を通過する排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記空燃比に基づいて、前記熱交換部において前記排気ガスの漏れが生じているか否かを判定する漏れ判定手段と、を備えることを特徴とする請求項４に記載の車両の排気熱利用暖房装置。
【請求項６】
前記熱交換部の下流側の前記第１の新気通路上に接続され、前記車両の外部から導入された新気が通過する第３の新気通路と、
前記第３の新気通路が接続された箇所の下流側の前記第１の新気通路上に設けられたブロアと、
前記第１の新気通路を通過する新気の温度に基づいて、前記新気圧送手段による圧送を制御する圧送制御手段と、を備えることを特徴とする請求項４に記載の車両の排気熱利用暖房装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−２９０５８４（Ｐ２００７−２９０５８４Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２１６００（Ｐ２００６−１２１６００）
【出願日】平成１８年４月２６日（２００６．４．２６）
【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１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２６日（２００６．４．２６）
【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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