JP2011183867A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダヘッドを冷却した冷却水を熱源として車室内暖房を行う場合に、車室内への送風空気を十分に高い温度まで上昇させる。
【解決手段】エンジン３０に第１冷却水出口３１ｂと第２冷却水出口３２ｂとを設け、第１冷却水出口３１ｂからシリンダヘッド３１冷却後の低温側冷却水を流出させ、その低温側冷却水を第１ヒータコア１１に流入させるとともに、第２冷却水出口３２ｂからシリンダブロック３２冷却後の高温側冷却水を流出させ、その高温側冷却水を第２ヒータコア２１に流入させる。そして、第２ヒータコア２１を第１ヒータコア１１よりも風流れ下流側に配置する。これにより、低温側冷却水のみを熱源とする場合や、低温側冷却水と高温側冷却水とを混合した混合水を熱源とする場合と比較して、第２ヒータコア２１で加熱後の空気温度を高くすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の冷却流体を熱源として暖房を行う車両用空調装置に関するものである。

このような車両用空調装置として、特許文献１、２に記載のものがある。

特許文献１に記載のものでは、エンジン内部の冷却水流路として、シリンダヘッドを冷却するシリンダヘッド側流路とシリンダブロックを冷却するシリンダブロック側流路とがあり、シリンダヘッド側流路を通過した冷却水が１つの加熱用熱交換器に流入する構成となっており、シリンダヘッド側流路を通過した冷却水を暖房の熱源としている。

また、特許文献２に記載のものでは、空気を加熱するための加熱用熱交換器を２つ備え、エンジンに設けられた１つの冷却水出口から流出の冷却水を分流させて、それぞれの加熱用熱交換器に流入させている。

米国特許第５３３７７０４号明細書 欧州特許出願公開第１００８４７１号明細書

近年では、車両に搭載されるエンジンに対して、要求される出力を確保しつつ、従来よりも小型化させたいという要望がある。これを実現するために、圧縮比を上げたり、過給機付きエンジンでは過給圧を上げたりすると、ノッキングが生じる恐れがあるので、耐ノッキング性能を向上させる必要がある。そこで、耐ノッキング性能を向上させるために、シリンダヘッドを積極的に冷却することが考えられる。

ただし、シリンダブロックについてはエンジン内部のフリクション増加を抑制するために、所定温度以上に維持する必要がある。このため、エンジン内部の冷却水流路として、シリンダヘッド側流路と、シリンダブロック側流路とを設け、シリンダヘッド側流路の冷却水流量をシリンダブロック側流路の冷却水流量よりも多くすることが考えられる。

しかし、この場合、シリンダヘッドを冷却した後の冷却水温度が暖房に必要な最小温度よりも低くなり、特許文献１に記載の技術のように、シリンダヘッドを冷却した冷却水のみを熱源として車室内への送風空気を加熱すると、空気温度を十分に高くできないという問題が生じる。ちなみに、従来では、シリンダヘッドを冷却した後の冷却水温度は、８０〜９０℃程度であり、暖房に必要な最小温度を超えていたので、このような問題は生じなかった。

本発明は上記点に鑑みて、少なくともシリンダヘッドを冷却した冷却流体を熱源として車室内暖房を行う車両用空調装置であって、車室内への送風空気を十分に高い温度まで上昇させることができる車両用空調装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、内燃機関（３０）を冷却する冷却流体を熱源として、車室内への送風空気を加熱する加熱用熱交換器（１１、２１）を備える車両用空調装置において、
内燃機関（３０）は、主にシリンダヘッド（３１）を冷却した冷却流体が流出する第１出口部（３１ｂ）と、主にシリンダブロック（３２）を冷却した冷却流体であって、第１出口部（３１ｂ）から流出の冷却流体よりも高温である冷却流体が流出する第２出口部（３２ｂ）とを有し、
加熱用熱交換器として、冷却流体と空気とを熱交換させる第１、第２熱交換部（１１、２１）を備え、
第１熱交換部（１１）は、第１出口部（３１ｂ）と第２出口部（３２ｂ）のうち第１出口部（３１ｂ）のみから流出の冷却流体が流入し、又は、第１出口部（３１ｂ）と第２出口部（３２ｂ）の両方から流出の冷却流体が混合して流入し、
第２熱交換部（２１）は、主に第２出口部（３２ｂ）から流出の冷却流体であって、第１熱交換部（１１）に流入する冷却流体よりも高温の冷却流体が流入することを特徴としている。

これによると、第１熱交換部で、少なくとも第１出口部から流出の低温の冷却流体を熱源として空気を加熱し、第２熱交換部で、主に第２出口部から流出の高温の冷却流体を熱源として空気を加熱するので、第１出口部から流出の冷却流体のみを熱源とする場合や、第１、第２出口部の両方から流出の冷却流体全部を混合したものを熱源とする場合と比較して、第２熱交換部で加熱後の空気温度を高くすることができる。この結果、車室内への送風空気を十分に高い温度まで上昇させることができる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、第２熱交換部（２１）は、第１熱交換部（１１）よりも空気流れ下流側に配置されることを特徴としている。

これによると、第１熱交換部で低温の冷却流体を熱源として送風空気を加熱した後、さらに、第２熱交換部で高温の冷却流体を熱源として送風空気を加熱するので、低温の冷却流体の熱量を有効に利用でき、車室内への送風空気の流量が多い場合であっても、車室内への送風空気の温度を十分に高い温度まで上昇させることができる。

このように、本発明によれば、第１、第２出口部の両方から流出の冷却流体全体を混合したものを熱源として加熱用熱交換器で送風空気を加熱する場合と比較して、加熱用熱交換器で用いる冷却流体全体における冷却流体から空気へのエネルギ伝達効率を高めることができる。

また、請求項１、２に記載の発明においては、請求項３に記載の発明のように、第１熱交換部（１１）に流入する冷却水の流量が、第２熱交換部（２１）に流入する冷却水の流量よりも多い構成を採用できる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す図である。 第１実施形態における暖房時の第１、第２ヒータコアの入口水温、第１、第２ヒータコアの放熱量および送風機の送風量のタイムチャートである。 第１実施形態における定常時での第１ヒータコア１１、第２ヒータコア２１を通過した空気の温度変化を示す図である。 第２実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す図である。 第３実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す図である。 第４実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す図である。 第５実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す図である。 第６実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す図である。 第７実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す図である。 第８実施形態における第１、第２ヒータコアの概略図である。 第９実施形態における第１、第２ヒータコアの概略図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１に本実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す。本実施形態の車両用空調装置は、エンジン（内燃機関）および走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド車に搭載されるものである。

本実施形態の車両用空調装置１は、第１冷却水回路１０と第２冷却水回路２０とを備えている。第１冷却水回路１０は、エンジン３０のシリンダヘッド３１を冷却した冷却水が流れる冷却水回路であり、第１ヒータコア１１と、第１ウォータポンプ１２と、第１温度センサ１３とを有している。一方、第２冷却水回路２０は、エンジン３０のシリンダブロック３２を冷却した冷却水が流れる冷却水回路であり、第２ヒータコア２１と、第２ウォータポンプ２２と、第２温度センサ２３とを有している。なお、冷却水は水もしくは添加成分を含む水である。

エンジン３０において、シリンダブロック３２は、ピストンが往復運動するシリンダボア（円柱状の穴）を構成するブロック体である。シリンダヘッド３１は、シリンダボアの上死点側の開口部を閉塞して燃焼室を構成するブロック体である。

エンジン３０のシリンダヘッド３１側に第１冷却水入口３１ａと第１出口部としての第１冷却水出口３１ｂとが設けられ、シリンダヘッド３１の内部には、シリンダヘッド３１を冷却する冷却水が流れるシリンダヘッド側の冷却水流路が形成されている。第１冷却水入口３１ａから流入した冷却水は、シリンダヘッド３１の内部を流れた後、第１冷却水出口３１ｂから流出する。

同様に、エンジン３０のシリンダブロック３２側に第２冷却水入口３２ａと第２出口部としての第２冷却水出口３２ｂとが設けられ、シリンダブロック３２の内部には、シリンダブロック３２を冷却する冷却水が流れるシリンダブロック側の冷却水流路が形成されている。第２冷却水入口３２ａから流入した冷却水は、シリンダブロック３２の内部を流れた後、第２冷却水出口３２ｂから流出する。このように、本実施形態では、シリンダブロック３２を冷却した冷却水は、シリンダヘッド３１を冷却した冷却水と合流することなく、第２冷却水出口３２ｂから流出する。

第１ヒータコア１１および第２ヒータコア２１は、エンジン３０から流入する冷却水と車室内への送風空気とを熱交換させることにより、車室内への送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。第１ヒータコア１１、第２ヒータコア２１が、それぞれ、本発明における加熱用熱交換器の第１熱交換部、第２熱交換部に相当する。

本実施形態では、第１ヒータコア１１と第２ヒータコア２１とは別体として構成され、第１ヒータコア１１内部の冷却水流路と第２ヒータコア２１内部の冷却水流路とが独立している。

そして、第１ヒータコア１１の冷却水入口１１ａは、シリンダヘッド３１側の第１冷却水出口３１ｂに配管を介して連結されている。一方、第２ヒータコア２１の冷却水入口２１ａは、シリンダブロック３２側の第２冷却水出口３２ｂに配管を介して連結されている。

また、第１ヒータコア１１および第２ヒータコア２１は、図示しないが、車室内に向かう送風空気を形成する送風機とともに空調ケースに収容されている。第１ヒータコア１１および第２ヒータコア２１は空気流れに対して直列に配置されており、第２ヒータコア２１が第１ヒータコア１１よりも空気流れ下流側に配置されている。

空調ケースには、第１、第２ヒータコア１１、２１を迂回して送風空気が流れるバイパス空気通路と、バイパス空気通路の通過後の空気と、第１、第２ヒータコア１１、２１の通過後の空気との混合割合を調整するエアミックスドアとが設けられている。

第１温度センサ１３、第２温度センサ２３は、冷却水温度を検出するものである。第１温度センサ１３は、シリンダヘッド３１側の第１冷却水出口３１ｂと第１ヒータコア１１の冷却水入口１１ａとの間に配置されており、シリンダヘッド３１側の第１冷却水出口３１ｂから流出した冷却水の温度を検出する。一方、第２温度センサ２３は、シリンダブロック３２側の第２冷却水出口３２ｂと第２ヒータコア２１の冷却水入口２１ａとの間に配置されており、シリンダブロック３２側の第２冷却水出口３２ｂから流出した冷却水の温度を検出する。

第１ウォータポンプ１２、第２ウォータポンプ２２は、冷却水流れを形成するとともに、冷却水流量を調整する調整手段である。第１ウォータポンプ１２は、第１ヒータコア１１の冷却水出口１１ｂとシリンダヘッド３１の第１冷却水入口３１ａとの間に配置されている。第２ウォータポンプ２２は、第２ヒータコア２１の冷却水出口２１ｂとシリンダブロック３２側の第２冷却水入口３２ａとの間に配置されている。

第１ウォータポンプ１２、第２ウォータポンプ２２は、電動式ポンプであり、図示しない制御装置によって回転数が制御されることで、冷却水流量を制御する。本実施形態では、第１ウォータポンプ１２、第２ウォータポンプ２２は、エンジン３０の定常運転時に、シリンダヘッド側の冷却水流路の冷却水流量が、シリンダブロック側の冷却水流路の冷却水流量よりも多くなるように制御される。

このような構成の第１冷却水回路１０では、シリンダヘッド３１側の第１冷却水出口３１ｂから流出の冷却水が第１ヒータコア１１に流入し、第１ヒータコア１１で空気と熱交換後後の冷却水が、シリンダヘッド３１側の第１冷却水入口３１ａからエンジン３０に流入する。

一方、第２冷却水回路２０では、シリンダブロック３２側の第２冷却水出口３２ｂから流出の冷却水が第２ヒータコア２１に流入し、第２ヒータコア２１で空気と熱交換後の冷却水が、シリンダブロック３２側の第２冷却水入口３２ａからエンジン３０に流入する。

なお、第１、第２冷却水回路１０、２０は、それぞれ、図示しないラジエータと連通しており、シリンダヘッド３１から流出の冷却水がラジエータで放熱し、放熱後の冷却水がシリンダヘッド３２に流入でき、シリンダブロック３２から流出の冷却水がラジエータで放熱し、放熱後の冷却水がシリンダブロック３２に流入できるようになっている。

次に、本実施形態の車両用空調装置１の作動について説明する。

図２に、暖房時における冷却水温度、第１、第２ヒータコアの放熱量および送風機の送風量のタイムチャートを示す。図２では、エンジン始動直後から冷却水温度が暖房に必要な最小温度まで上昇した後、その温度で維持される場合を示している。

エンジン始動直後から所定期間の始動時では、車室内暖房を優先するように、制御装置は、第１冷却水回路１０と第２冷却水回路２０における冷却水流量を制御するとともに、送風機の送風量を制御する。

具体的には、エンジン始動直後から時刻ｔ３まで、第２冷却水回路２０の第２ウォータポンプ２２を停止させ、第１冷却水回路１０の第１ウォータポンプ１０を所定の冷却水流量となるように作動させる。これにより、第１冷却水回路１０のみ冷却水を循環させ、第１ヒータコア１１に流入する冷却水温度（第１ヒータコア１１の入口水温）を上昇させる。このとき、この冷却水温度が第１、第２所定温度Ｔ１、Ｔ２まで早く到達するように冷却水流量を設定する。

そして、第１温度センサ１３で検出した第１ヒータコア１１に流入する冷却水温度が第１所定温度Ｔ１となった時刻ｔ１で、送風機の送風を開始し、冷却水温度が第２所定温度Ｔ２となった時刻ｔ２で、送風機の送風量を所望量まで増大させる。なお、第２所定温度Ｔ２は、暖房を成立できる温度であって、実際の吹出空気温度を目標吹出温度とするために必要な最小温度である。この第２所定温度Ｔ２は、エンジン停止時に、制御装置が暖房のためにエンジン作動を要求するか否かを決定する際の基準温度である。また、第１所定温度Ｔ１は、吹出口から空調風の吹き出しを開始できる温度である。

さらに、時刻ｔ２から所定時間経過した時刻ｔ３で、第２ウォータポンプ２２の作動を開始させ、エンジン３０内部におけるシリンダヘッド３１側の冷却水流路の冷却水流量を増大させるように、第１ウォータポンプ１１を制御する。

そして、エンジン３０の暖機運転が終了した時刻ｔ４以降の定常時では、制御装置は、エンジン３０内部におけるシリンダヘッド３１側の冷却水流路の冷却水流量が、シリンダブロック３２側の冷却水流路の冷却水流量よりも多くなるように、第１、第２ウォータポンプ１２、２２を制御する。

具体的には、第１ヒータコア１１に流入する冷却水温度が第３所定温度Ｔ３となるように第１ウォータポンプ１２を制御する。第３所定温度Ｔ３とは、シリンダヘッド３１を積極的に冷却するために設定したシリンダヘッド３１冷却後の冷却水の目標温度である。また、制御装置は、第２ヒータコア２１に流入する冷却水温度が第２所定温度Ｔ２となるように、第２ウォータポンプ２２を制御する。

このようにして、シリンダヘッド３１を低温度にすることで、耐ノッキング性能を向上させるとともに、シリンダブロック３２を高温度に維持することで、エンジンオイルの粘度低下を抑制でき、エンジン内部のフリクション増加を抑制できる。

また、制御装置は、目標吹出空気温度ＴＡＯに応じた送風量となるように送風機を制御する。目標吹出空気温度ＴＡＯは、設定温度、環境条件によって定まる空調熱負荷に応じて算出されるもので、吹出口から車室内へ吹き出す空気の目標温度である。

ここで、図２中に示す比較例は、シリンダヘッド３１を冷却した冷却水とシリンダブロック３２を冷却した冷却水とをエンジン内部で合流させ、合流後の冷却水をエンジンに設けた１つの冷却水出口から流出させて１つのヒータコアに流入させる構成としたものである。また、比較例では、エンジン内部のシリンダヘッド側を流れる冷却水流量と、シリンダブロック側を流れる冷却水流量との比を固定し、定常時にエンジンから流出する冷却水流量を本実施形態と同一とした。

比較例では、冷却水温度が第１所定温度Ｔ１に到達した時刻ｔ５で、送風機の送風を開始し、冷却水温度が第２所定温度Ｔ２に到達した時刻ｔ３で、送風機の送風量を目標吹出空気温度ＴＡＯに応じた送風量となるように送風機を制御する。

本実施形態と比較例とを比較してわかるように、本実施形態では、エンジン始動時に第２冷却水回路２０の冷却水流れを停止して、第１冷却水回路２０の冷却水を循環させるので、第１ヒータコア１１に流入する冷却水温度の上昇を早めることができ、早期に暖房を開始できる。

また、本実施形態では、図２に示すように、エンジンの定常運転時において、第２ヒータコア２１の放熱量が比較例よりも多くなる。この結果、図３に示すように、第２ヒータコア２１通過後の空気温度を比較例よりも高くすることができる。

ここで、図３は、エンジンの定常運転時における第１ヒータコア１１、第２ヒータコア２１を通過した空気の温度変化を示す図である。

第１ヒータコア１１では、シリンダヘッド３１冷却後の冷却水との熱交換によって送風空気を加熱する。このとき、シリンダヘッド３１冷却後の冷却水は、暖房に必要な最小温度よりも低温ではあるが、シリンダブロック３２冷却後の冷却水よりも大流量であるので、この大流量の冷却水から多くの熱量を送風空気に供給できる。この結果、第１ヒータコア１１通過後の空気Ａ１の温度は、第１ヒータコア１１に流入する前の冷却水温度（第１ヒータコアの入口水温）Ｔｈ１に近い温度となる。

第２ヒータコア２１では、シリンダブロック３２冷却後の冷却水との熱交換によって、第１ヒータコア１１通過後の送風空気Ａ１を加熱する。シリンダブロック３２冷却後の冷却水は、シリンダヘッド３１冷却後の冷却水よりも高温なので、第２ヒータコア２１通過後の送風空気Ａ２の温度を、第１ヒータコア１１通過後の送風空気Ａ１よりもさらに高い温度まで上昇させることができる。

このとき、吹出口から実際に吹き出される吹出空気温度が目標吹出空気温度となるように、制御装置は、第２ヒータコア２１を流れる冷却水流量を第２ウォータポンプ２２で調整したり、エアミックスドアの位置を制御したりする。

次に、本実施形態の主な効果について説明する。

本実施形態のエンジン３０は２つの冷却系統を有しており、エンジン３０の定常運転時に、シリンダヘッド側の冷却流路での冷却水流量を、シリンダブロック側の冷却水流路での冷却水流量よりも多くして、シリンダヘッド３１を積極的に冷却している。このため、シリンダヘッド３１冷却後の冷却水温度は、暖房に必要な最小温度である第２所定温度Ｔ２よりも低く、シリンダブロック３２冷却後の冷却水温度は、第２所定温度Ｔ２となる（図２参照）。

このとき、特許文献１に記載の技術のように、シリンダヘッド３１を冷却した冷却水のみを熱源として空気を加熱したのでは、空気温度を十分に高くできず、暖房が成立しない。 また、上述の比較例のように、エンジンから流出のシリンダヘッド３１冷却後の冷却水とシリンダブロック３２冷却後の冷却水とを全て混合してしまう場合、混合後の冷却水温度が第２所定温度Ｔ２よりも低くなり、冷却水から空気へのエネルギ伝達効率が低くなるので、混合後の冷却水を熱源として空気を加熱しても、空気温度を十分に高くできず、暖房が成立しない。どちらの場合においても、暖房を成立させるために、シリンダヘッド３１冷却後の冷却水温度を上昇させてしまうと、シリンダヘッド３１を積極的に冷却できなくなってしまう。

これに対して、本実施形態では、エンジン３０に第１冷却水出口３１ｂと第２冷却水出口３２ｂとを設け、第１冷却水出口３１ｂからシリンダヘッド３１冷却後の低温側冷却水を流出させ、第２冷却水出口３２ｂからシリンダブロック３２冷却後の高温側の冷却水を流出させている。そして、両方の冷却水を混合させることなく、第１冷却水出口３１ｂから流出の低温側冷却水を第１ヒータコア１１に流入させ、第２冷却水出口３２ｂから流出の高温側冷却水を第２ヒータコア２１に流入させている。

このように、本実施形態では、第２ヒータコア２１で、第２冷却水出口３２ｂから流出の高温側冷却水を熱源として車室内への送風空気を加熱するので、第１冷却水出口３１ｂから流出の低温側冷却水のみを熱源とする場合や、低温側冷却水と高温側冷却水とを混合した混合水を熱源とする場合と比較して、第２ヒータコア２１で加熱後の空気温度を高くすることができる。

さらに、本実施形態では、第１ヒータコア１１で低温側の冷却水を熱源として送風空気を加熱した後、この加熱後の空気を第２ヒータコア２１で高温側の冷却水を熱源として加熱するので、低温側の冷却水と高温側の冷却水との両方の熱量を有効に利用できる。

すなわち、本実施形態によれば、第１、第２冷却水出口部３１ｂ、３２ｂの両方から流出の冷却水全体を混合したものを熱源として、１つのヒータコアで車室内への送風空気を加熱する場合と比較して、ヒータコアでの冷却水全体における冷却水から空気へのエネルギ伝達効率を高めることができる。

この結果、送風機の送風量が多い場合であっても、空気を十分に高い温度まで上昇させることができ、暖房を成立させることができる。

なお、本実施形態では、第２ヒータコア２１に流入するシリンダブロック３２冷却後の冷却水温度が第２所定温度Ｔ２であったが、第２ヒータコア２１に流入する冷却水温度は、第２所定温度Ｔ２以上であればよい。

（第２実施形態）
図４に本実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す。本実施形態では、第１実施形態で説明した図１の構成に対して、第２冷却水回路２０にバイパス流路２４と流路切替弁２５とを追加している。

バイパス流路２４は、シリンダブロック３２側の第２冷却水出口３２ｂから流出の冷却水を、第２ヒータコア２１を迂回させて、シリンダブロック３２側の第２冷却水入口３２ａに流入させるための冷却水流路である。流路切替弁２５は、第２ヒータコア２１を流れる冷却水流路とバイパス流路２４とを切り替える流路切替手段である。

第１実施形態では、エンジン始動時に、第２冷却水回路２０の第２ウォータポンプ２２を停止させたが、本実施形態では、第２ウォータポンプ２２を停止させる代わりに、流路切替弁２５によって、バイパス流路２４に冷却水が流れるようにする。これにより、第２ヒータコア２１で放熱させることなく冷却水を循環させることで、早期に冷却水温度を上昇させることができる。

なお、流路切替弁２５の代わりに、第２ヒータコア２１を流れる冷却水の流量と、バイパス流路２４を流れる冷却水の流量とを調整する流量調整弁を用いて、冷却水の一部を第２ヒータコア２１に流すようにしても良い。これにより、第２ヒータコア２１内部の冷却水温度を上昇させることできる。

（第３実施形態）
図５に本実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す。本実施形態では、第１実施形態で説明した図１の構成を以下のように変更している。

すなわち、第１ヒータコア１１から流出の冷却水と第２ヒータコア２１から流出の冷却水とを合流部４１で合流させ後、合流後の冷却水を分流部４２で分流させて、エンジン３０の第１冷却水入口３１ａと第２冷却水入口３２ａのそれぞれに流入させるようにしている。そして、合流部４１と分流部４２との間に設けた１つのウォータポンプ４３によって、冷却水を循環させるようになっている。

また、本実施形態では、エンジン３０内部におけるシリンダヘッド３１側の冷却水流路の冷却水流量が、シリンダブロック３２側の冷却水流路の冷却水流量よりも多くなるように、第１冷却水回路１０の流水抵抗を第２冷却水回路２０の流水抵抗よりも低くしている。例えば、シリンダヘッド３１側の冷却水流路の流路断面積が、シリンダブロック３２側の冷却水流路の流路断面積よりも大きくなっている。なお、第１ヒータコア１１の流路断面積を、第２ヒータコア２１の流路断面積よりも大きくしても良い。

（第４実施形態）
図６に本実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す。本実施形態では、第３実施形態で説明した図５の構成に対して、第２実施形態と同様に、バイパス流路２４を追加し、さらに、流量調整弁２６を追加している。

流量調整弁２６は、第２ヒータコア２１を流れる冷却水の流量と、バイパス流路２４を流れる冷却水の流量とを調整するものである。第２実施形態と同様に、エンジン始動時に、流量調整弁２６によって、バイパス流路２４に冷却水が流れるようにすることで、第２ヒータコア２１での放熱を抑制して、早期に冷却水温度を上昇させることができる。また、エンジン定常時では、流量調整弁２６によって、第２ヒータコア２１に流れる冷却水の流量を調整して、エンジン３０内部におけるシリンダヘッド３１側の冷却水流路の冷却水流量が、シリンダブロック３２側の冷却水流路の冷却水流量よりも多くなるようにすることができる。

（第５実施形態）
図７に本実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す。本実施形態では、第３実施形態で説明した図５の構成を以下のように変更している。

すなわち、シリンダヘッド３１側の第１冷却水出口３１ｂと第１ヒータコア１１との間に分流部４４を設け、第１冷却水出口３１ｂから流出の冷却水が分流部４４で分流してラジエータ５１で放熱した後、ウォータポンプ４３の入口側の合流部４１に合流できるようになっている。

また、ラジエータ５１を迂回して冷却水が流れるバイパス流路５２と、ラジエータ５１を流れる流路とバイパス流路５２とを切り替える流路切替手段としてのサーモスタット５３とを設けている。

また、シリンダブロック３２側の第２冷却水出口３２ｂと第２ヒータコア２１との間に分流部４５を設け、第１冷却水出口３１ｂと第１ヒータコア１１との間に分流部４５で分流した冷却水が合流する合流部４６を設け、分流部４５に流量調整弁４７を配置している。流量調整弁４７は、第２ヒータコア２１に向かう冷却水流量と合流部４６に向かう冷却水流量とを調整する調整手段である。

本実施形態では、流量調整弁４７によって、合流部４６に向かう冷却水流量を０とし、第２ヒータコア２１に向かう冷却水流量を所定量としたとき、第２冷却水出口３２ｂから流出の高温側の冷却水の全てが第２ヒータコア２１に流入する。

また、流量調整弁４７によって、合流部４６に向かう冷却水流量と、第２ヒータコア２１に向かう冷却水流量とをそれぞれ所定量としたとき、高温側の冷却水の一部が第１冷却水出口３１ｂから流出の低温側の冷却水に合流して、第１ヒータコア１１に流入し、高温側の冷却水の残りが第２ヒータコア２１に流入する。このようにしても、第２ヒータコア２１には高温側の冷却水が流入するので、第２ヒータコア２１で加熱後の空気温度を高くできる。

（第６実施形態）
図８に本実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す。本実施形態では、第５実施形態で説明した図７に示す構成に対して、流量調整弁４７をサーモスタット４８に変更している。サーモスタット４８としては、電気式もしくは機械式のものが採用可能である。

本実施形態では、サーモスタット４８が開いたとき、第２冷却水出口３２ｂから流出の高温側の冷却水の一部が第１冷却水出口３１ｂから流出の低温側の冷却水に合流して、第１ヒータコア１１に流入し、高温側の冷却水の残りが第２ヒータコア２１に流入する。

（第７実施形態）
図９に本実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す。本実施形態では、第６実施形態で説明した図８に示す構成に対して、ラジエータ５１の上流側に合流部４９を設け、この合流部４９と第１、第２ヒータコア１１、２１下流側の合流部４１とを連結している。また、ラジエータ５１から流出した冷却水をウォータポンプ４３の吸入側に流入させるようになっている。

これによると、第１、第２ヒータコア１１、２１通過後の冷却水をラジエータ５１に流入させて放熱させられるので、上述の各実施形態と比較して、シリンダヘッド３１に流入する冷却水を低温にできる。

（第８実施形態）
図１０に本実施形態における第１、第２ヒータコアの概略図を示す。本実施形態では、第１ヒータコア１１と第２ヒータコア２１とを一体化して１つのヒータコアを構成し、ヒータコアの内部で、高温側の冷却水と低温側の冷却水とを混合させて、ヒータコアから流出させる。

具体的には、図示しないが、第１ヒータコア１１は、冷却水入口１１ａが設けられた入口側ヘッダタンクと、入口側ヘッダタンクに一端が連通する複数のチューブとを有している。同様に、第２ヒータコア２１も、冷却水入口２１ａが設けられた入口側ヘッダタンクと、入口側ヘッダタンクに一端が連通する複数のチューブとを有している。そして、第１ヒータコア１１と第２ヒータコア２１の両方のチューブの他端に１つの出口側ヘッダタンク６１が連通している。この出口側ヘッダタンク６１によって、第１ヒータコア１１と第２ヒータコア２１とが一体化している。出口側ヘッダタンク６１は、１つの冷却水出口６１ｂを有している。

これにより、第１ヒータコア１１の冷却水入口１１ａから流入した低温側の冷却水と、第２ヒータコア２１の冷却水入口２１ａから流入した高温側の冷却水とは、出口側ヘッダタンク６１で合流して出口側ヘッダタンク６１の冷却水出口６１ｂから流出する。

（第９実施形態）
図１１に本実施形態における第１、第２ヒータコアの概略図を示す。本実施形態では、第１ヒータコア１１と第２ヒータコア２１とを一体化して１つのヒータコアを構成し、ヒータコアの内部で、高温側の冷却水と低温側の冷却水とを混合させ、混合後の冷却水を第１ヒータコア１１に流入させる。

具体的には、図示しないが、第１ヒータコア１１は、冷却水出口１１ｂが設けられた出口側ヘッダタンクと、出口側ヘッダタンクに一端が連通する複数のチューブとを有している。一方、第２ヒータコア２１は、冷却水入口２１ａが設けられた入口側ヘッダタンクと、入口側ヘッダタンクに一端が連通する複数のチューブとを有している。そして、第１ヒータコア１１と第２ヒータコア２１の両方のチューブの他端に１つのヘッダタンク６１が連通している。このヘッダタンク６１は冷却水入口６１ａを有し、この冷却水入口６１ａは、シリンダヘッド３１側の第１冷却水出口３１ｂと連結している。

これにより、シリンダブロック３２側の第２冷却水出口３２ｂから流出した高温側の冷却水は、第２ヒータコア２１のチューブを流れた後、ヘッダタンク６１で、シリンダヘッド３１側の第１冷却水出口３１ｂから流出の低温側の冷却水と合流する。そして、この合流後の冷却水が第１ヒータコア１１のチューブを流れた後、第１ヒータコア１１の冷却水出口１１ｂから流出する。

（他の実施形態）
（１）上述の各実施形態では、エンジン３０の第１冷却水出口３１ｂから流出の冷却水は、シリンダヘッド３１を冷却した冷却水のみであったが、シリンダヘッド３１を冷却した冷却水に対してシリンダブロック３２を冷却した冷却水の一部が混入した冷却水でも良い。要するに、エンジン３０の第１冷却水出口３１ｂから主にシリンダヘッド３１を冷却した冷却水が流出するようになっていれば良い。

同様に、エンジン３０の第２冷却水出口３２ｂから流出の冷却水は、シリンダブロック３２を冷却した冷却水のみであったが、シリンダブロック３２を冷却した冷却水に対してシリンダヘッド３１を冷却した冷却水の一部が混入した冷却水でも良い。要するに、エンジン３０の第２冷却水出口３２ｂから主にシリンダブロック３２を冷却した冷却水が流出し、第１冷却水出口３１ｂから流出の冷却水よりも第２冷却水出口３２ｂから流出の冷却水の方が高温になっていれば良い。

ただし、エンジン３０の第２冷却水出口３２ｂから流出の冷却水については、シリンダヘッド３１を冷却した後の冷却水とシリンダブロック３２を冷却した後の冷却水とを全部混合した場合よりも高温とする。これにより、両方の冷却水を全部混合した場合と比較して、高温の冷却水をエンジン３０から流出させることができるからである。

（２）上述の各実施形態では、第２ヒータコア２１に流入する冷却水は、エンジン３０の第２冷却水出口３２ｂから流出の冷却水のみであったが、第１冷却水出口３１ｂから流出の冷却水の一部が混入しても良い。

要するに、主に第２冷却水出口３２ｂから流出の冷却水であって、第１ヒータコア１１に流入する冷却水よりも高温の冷却水が第２ヒータコア２１に流入するようになっていれば良い。ただし、第２ヒータコア２１に流入する冷却水は、第２冷却水出口３２ｂから流出の冷却水と第１冷却水出口３１ｂから流出の冷却水とを全部混合したときの平均温度よりも高温とする。これにより、両方の冷却水を全部混合した場合と比較して、第２ヒータコア２１で加熱後の空気温度を高くできるからである。

（３）上述の各実施形態では、第１ヒータコア１１に流入する冷却水流量が、第２ヒータコア２１に流入する冷却水流量よりも多くなっていたが、両方の冷却水流量を同一としても良い。

例えば、第１実施形態の構成において、エンジン３０の第１冷却水出口３１ｂから流出の低温側の冷却水の一部を、第２冷却水出口３２ｂから流出の高温側の冷却水に合流させることで、第１ヒータコア１１、第２ヒータコア２１に流入する冷却水流量を同一としても良い。この場合、第１実施形態と比較して、第２ヒータコア２１に流入する冷却水温度が低下するが、第１冷却水出口３１ｂから流出の低温側の冷却水全部と第２冷却水出口３２ｂから流出の高温側の冷却水とを混合する場合よりも冷却水温度は高いので、低温側の冷却水全部と高温側の冷却水とを混合する場合よりも、加熱後の空気温度を高くできる。

（４）第３〜第７実施形態では、エンジン３０に第１冷却水入口３１ａと第２冷却水入口３２ａの２つの冷却水入口を設けたが、エンジン３０の冷却水入口を１つとしても良い。この場合、エンジン内部で、シリンダヘッド３１側の冷却水流路とシリンダブロック３２側の冷却水流路に冷却水を分流させれば良い。

（５）上述の各実施形態では、第１ヒータコア１１と第２ヒータコア２１とを空気流れに対して直列に配置したが、空気流れに対して並列に配置しても良い。これによっても、第２ヒータコア２１に高温の冷却水が流入するので、第２ヒータコア２１で加熱後の空気温度を高くすることができる。

（６）第１実施形態では、図２に示すように、エンジンの始動時に車室内暖房を優先するために、冷却水流量を調整して、第１ヒータコア１１に流入する冷却水温度を第２所定温度Ｔ２まで上昇させたが、第１ヒータコア１１に流入する冷却水温度を第３所定温度Ｔ３で維持しても良い。

また、エンジンの始動時において、空調操作スイッチの１つであるエコノミースイッチが乗員によって操作され、エコノミーモードが選択されている場合に、第１実施形態のように、第１ヒータコア１１に流入する冷却水温度を第２所定温度Ｔ２まで上昇させ、エコノミーモードが選択されていない場合に、第１ヒータコア１１に流入する冷却水温度を第３所定温度Ｔ３で維持するようにしても良い。

（７）上述の各実施形態では、本発明の車両用空調装置を、内燃機関としてのハイブリッド車用のエンジンの廃熱を暖房の熱源とする車両用空調装置に適用したが、他の内燃機関の廃熱を熱源とする車両用空調装置にも適用可能である。他の内燃機関とは、シリンダヘッドを積極的に冷却することで、シリンダヘッドを冷却した後の冷却水温度が暖房に必要な最小温度よりも低くなるものであり、トレースノック運転を主とするエンジン、例えば、過給エンジン、レンジエクステンダー等が挙げられる。

（８）上述の各実施形態では、内燃機関の冷却流体として冷却水を用いたが、他の液体や気体を用いても良い。

（９）上述の各実施形態を実施可能な範囲で組み合わせても良い。

１０ 第１冷却水回路
１１ 第１ヒータコア（第１熱交換部）
１２ 第１ウォータポンプ
２０ 第２冷却水回路
２１ 第２ヒータコア（第２熱交換部）
２２ 第２ウォータポンプ
３０ エンジン（内燃機関）
３１ シリンダヘッド
３１ｂ 第１冷却水出口（第１出口部）
３２ シリンダブロック
３２ｂ 第２冷却水出口（第２出口部）

Claims (3)

1. 内燃機関（３０）を冷却する冷却流体を熱源として、車室内への送風空気を加熱する加熱用熱交換器（１１、２１）を備える車両用空調装置において、
   前記内燃機関（３０）は、
   主にシリンダヘッド（３１）を冷却した冷却流体が流出する第１出口部（３１ｂ）と、
   主にシリンダブロック（３２）を冷却した冷却流体であって、前記第１出口部（３１ｂ）から流出の冷却流体よりも高温である冷却流体が流出する第２出口部（３２ｂ）とを有し、
   前記加熱用熱交換器として、冷却流体と空気とを熱交換させる第１、第２熱交換部（１１、２１）を備え、
   前記第１熱交換部（１１）は、前記第１出口部（３１ｂ）と前記第２出口部（３２ｂ）のうち前記第１出口部（３１ｂ）のみから流出の冷却流体が流入し、又は、前記第１出口部（３１ｂ）と前記第２出口部（３２ｂ）の両方から流出の冷却流体が混合して流入し、
   前記第２熱交換部（２１）は、主に前記第２出口部（３２ｂ）から流出の冷却流体であって、前記第１熱交換部（１１）に流入する冷却流体よりも高温の冷却流体が流入することを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記第２熱交換部（２１）は、前記第１熱交換部（１１）よりも空気流れ下流側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記第１熱交換部（１１）に流入する冷却水の流量は、前記第２熱交換部（２１）に流入する冷却水の流量よりも多いことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。

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