JP2000043545A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒータコアに温水の供給を必要としない場合
には温水回路を温水が循環しないようにして、車室内に
おける無用な熱負荷の増大を防止する。 【解決手段】 車体後部に設置された走行用エンジン１
１から熱源としてエンジン冷却水を導入するサブエンジ
ン方式の車両用空気調和装置において、導入したエンジ
ン冷却水で空気を加熱するヒータコア２３と、ヒータコ
ア２３に導入するエンジン冷却水の流量を車室内温度に
応じて制御する温水制御弁２２と、温水制御弁２２がヒ
ータコア２３へ連通するヒータコアメイン流路２５を全
閉にした時閉じられる電磁開閉弁４０とを具備して温水
回路１０を形成し、温水制御弁２２から出力される開度
信号を受ける制御部４１が電磁開閉弁４０の開閉切換制
御を行うように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バス等の車両に設
置され、車室内における冷暖房を行う車両用空気調和装
置に係り、特に、サブエンジン方式の車両用空気調和装
置における温水回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】バス等の車室内を空気調和することによ
り、乗員・乗客に快適な車室内環境を提供することがで
きる車両用空気調和装置は、冷房運転及び暖房運転を行
うことができる。冷房運転では、エバポレータを通過す
ることで冷媒と熱交換して冷却・除湿された空調空気
が、ブロアの作動によって車室内に設置された冷房ダク
ト内を送風され、冷房ダクトに設けられた各吹出口から
車室内へ向けて吹き出される。このエバポレータに低温
低圧の液冷媒を供給する冷媒系は、低温低圧のガス冷媒
を圧縮機で圧縮して高温高圧のガス冷媒とし、このガス
冷媒をコンデンサへ送って外気で冷却する。コンデンサ
で凝縮された冷媒はレシーバで気液分離させられ、液冷
媒がレシーバから膨張弁に送られて減圧膨張することで
低温低圧の液冷媒となり、再度エバポレータへ供給され
る冷凍サイクルを構成している。暖房運転では、加熱源
として走行用エンジン（メインエンジン）の冷却水がヒ
ータコアに導入され、このヒータコアを通過して温めら
れた空気が、ブロアの作動によって車室内に設置された
暖房ダクト内を送風され、暖房ダクトに設けられた各吹
出口から車室内へ向けて吹き出される。なお、路線バス
などでは、車室内の適所に設置した複数の放熱器を結ん
でエンジン冷却水を直接循環させる方式を採用したもの
もある。

【０００３】バスに装備されている空気調和装置には、
主として大型の観光バスに採用されているサブエンジン
方式と、主として路線バスや小型バスなどに採用されて
いる直結方式とがある。サブエンジン方式は、車両の走
行用エンジン（メインエンジン）とは別に空気調和装置
専用のエンジン（サブエンジン）を備えたものであり、
このサブエンジンの駆動力を利用して冷媒系の圧縮機な
どを運転するように構成されている。このサブエンジン
方式の場合、サブエンジンや圧縮機等の主要機器がユニ
ット化され、通常車体中央部の車室下側のスペースに設
置されている。一方、直結方式の車両用空気調和装置
は、乗用車等と同様に車両の走行用エンジンから冷媒系
の圧縮機などに駆動力を得るものである。路線バスの場
合には、圧縮機は車体後部のエンジン近傍に設置され、
エバポレータやコンデンサは車体の屋根上に設置される
ことが多い。また、小型バスの場合には、圧縮機は車体
前部のエンジン近傍に設置され、コンデンサは車体中央
部の車室下側に、そしてエバポレータは車体後部の車室
上部（天井）に設置されることが多い。なお、バスの場
合は通常、冷房用のダクト（冷房ダクト）が車室内の左
右天井付近に配設され、暖房用のダクト（暖房ダクト）
が車室内の左右床面付近に配設されている。

【０００４】図２は、サブエンジン方式の空調ユニット
を備えている車両用空調装置が装備された大型観光バス
を示したもので、図中の符号１はサブエンジン方式の空
調ユニット、２は空調ダクト、３は冷暖切換ダンパ格納
部、４は冷房ダクト、５は暖房ダクトである。

【０００５】ここで、上述した空調ユニット１に熱源と
なるエンジン冷却水（温水）を供給する従来の温水回路
を図３に示して簡単に説明する。この温水回路１０は、
二点鎖線で囲まれた空調ユニット１に含まれる部分と、
それ以外の部分、すなわち予め車両側に取り付けられて
いる部分とが接続されたものである。なお、一点鎖線で
囲んだフロントヒータ３０は、通常は車両側に含まれる
部分である。図３において、符号の１１は車両を走行さ
せるエンジン（メインエンジン）、１２はラジエータ、
１３は冷却水ポンプ、１４はサーモバルブ、１５はコン
デンスタンクを示しており、冷却水ポンプ１３の作動に
よってエンジン冷却水を循環させ、エンジン１１の運転
で発生した熱をラジエータ１２から大気に放熱するよう
にしたエンジン１１の冷却系を構成している。このよう
なエンジン冷却系は、エンジン１１の出口及び入口から
分岐した温水流路にそれぞれ設けられた温水止弁１６，
１７を介して空気調和装置と接続されている。

【０００６】上述したエンジン冷却系から空気調和装置
側へエンジン冷却水を供給するエンジン出口側の分岐流
路には、温水止弁１６の下流側にストレーナ１８及び温
水ポンプ１９が設置され、この温水ポンプ１９に加圧さ
れたエンジン冷却水が空調ユニット１内の暖房系２０に
送られる。暖房系２０は、予熱器２１、温水制御弁２
２、ヒータコア２３を主な構成要素としており、ヒータ
コア２３を通って空気を加熱したエンジン冷却水は温水
止弁１７を通って再度エンジン１１の冷却水系へ戻され
る。このうち、温水制御弁２２は、ヒータコア２３へ導
入するエンジン冷却水の流量を調節する機能を有するも
ので、この温水制御弁２２による流量制御は、暖房の設
定温度や車室内の実際の温度などの入力情報から図示省
略の制御部が判断して定める弁開度の変更によって実施
される。

【０００７】図４は、基本的には三方弁である温水制御
弁２２の開閉状態を示したもので、（ａ）はエンジン冷
却水の全量がヒータコア２３をバイパスするヒータコア
バイパス流路２４へ流れる状態（以下、バイパス位置と
呼ぶ）、（ｂ）はエンジン冷却水の全量が温水供給流路
であるヒータコアメイン流路２５を通ってヒータコア２
３へ導かれる状態（以下、メイン位置と呼ぶ）、（ｃ）
はエンジン冷却水がヒータコアバイパス流路２４とヒー
タコアメイン流路２５とに分割されて流れる状態（以
下、中間位置と呼ぶ）である。このように、温水制御弁
２２は弁体２２ａ，２２ｂの作動によって弁開度状態が
変化し、ヒータコア２３を通過するエンジン冷却水の流
量を０から１００パーセントの間で調整することができ
る。

【０００８】エンジン１１の冷却水系から導入したエン
ジン冷却水は、上述したヒータコア２３へ導いて暖房運
転に使用する他にも、たとえば冷房運転時に冷媒を導入
して空気を冷却・除湿するエバポレータ２６のデフロス
トヒータ２７にも導かれる（図３参照）。このデフロス
トヒータ２７は、エバポレータ２６に付着した霜を除去
する際にデフロスト電磁弁２８を開き、エンジン冷却水
を熱源として導入するものである。また、このエンジン
冷却水は、フロントヒータ電磁弁２９を開くことによ
り、運転席周辺の暖房用として設けられるフロントヒー
タ３０へも供給される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、暖房
用の熱源として車体後部に設置されたエンジン１１から
ヒータコア２３までエンジン冷却水を導入する温水回路
（配管）１０の配管３１は、車室内の左右床面に配設さ
れた暖房ダクト５内のいずれか一方（図２の例では前進
方向右側）を通って往復している。また、このような温
水配管３１には、冬期において外気に冷やされるのを防
ぐため、保温性のよいポリプロピレン樹脂製の配管材料
を使用している。しかしながら、従来の温水回路１０
は、暖房運転を必要としない夏期においても温水が循環
するので、配管３１から車室内へ熱気が発生して冷房運
転の熱負荷が大きくなるという問題があった。すなわ
ち、温水制御弁２２の状態がバイパス位置となり、常に
エンジン冷却水は空調ユニット１とエンジン１１との間
を循環して流れている。

【００１０】このような問題を解決する方法として、た
とえば図５（ａ）に示すように暖房ダクト５内を通る温
水配管３１に断熱材３２を巻いたり、あるいは図５
（ｂ）に示すように温水配管３１をカバー３３で覆った
りして、車室内に熱気が及ばないようにすることが考え
られる。しかしながら、断熱材３２及びカバー３３のい
ずれであっても、暖房ダクト５の有効断面積を狭めるこ
とになり、暖房運転時の圧力損失が大きくなるという新
たな問題が生じてくる。このようにして暖房ダクト５の
圧力損失が大きくなると、ダクト末端の吹出口まで温風
が十分に到達できなくなるし、また、ダクト末端の吹出
口まで十分な温風を供給しようとすると、送風ファン
（ブロア）の容量を増大させる必要が生じてくる。

【００１１】そこで本発明は、ヒータコアに温水の供給
を必要としない場合には温水回路を温水が循環しないよ
うにして、無用な熱負荷の増大を防止することを課題と
している。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては以下の手段を採用した。請求項１に
記載の車両用空気調和装置は、走行用エンジンから熱源
としてエンジン冷却水を導入するサブエンジン方式の車
両用空気調和装置において、導入したエンジン冷却水で
空気を加熱するヒータコアと、該ヒータコアに導入する
エンジン冷却水の流量を車室内温度に応じて制御する温
水制御弁と、該温水制御弁が前記ヒータコアへ連通する
温水供給流路を全閉にした時閉じられる開閉弁とを具備
して温水回路を形成し、前記温水制御弁から開度信号を
受けて前記開閉弁の開閉操作を行う制御部を設けて構成
したことを特徴とするものである。

【００１３】このような車両用空気調和装置によれば、
ヒータコアへ連通する温水制御弁の温水供給通路が全閉
となる時、すなわちヒータコアが温水を必要としない
時、開度信号を受けた制御部が自動的に開閉弁を閉じて
温水の循環を止めることができる。また、ヒータコアで
温水が必要になると、温水制御弁の開度が温水供給通路
を全閉とする位置から変化するので、この開度信号を受
けた制御部が自動的に開閉弁を開いて温水の循環を可能
にすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態を示す
温水回路図であり、大型観光バスに設置されたサブエン
ジン方式の車両用空気調和装置において暖房運転の熱源
となるエンジン冷却水の循環回路が示されている。

【００１５】この温水回路を備えている車両用空気調和
装置は、図２に基づき従来技術で説明したものと同様
に、ヒータコア２３やエバポレータ２６などをまとめて
ユニット化した空調ユニット１が車体中央部の車室下側
のスペースに設置されている。この空調ユニット１で空
調された空気は、空調ダクト２を通って冷暖切換ダンパ
格納部３，３へ導かれ、ここに設置されているダンパの
開閉位置に応じて、冷房運転時には冷風が冷房ダクト４
を通って車室内の上部から吹き出され、また、暖房運転
時には温風が暖房ダクト５を通って車室内の下部床面付
近から吹き出される。

【００１６】さて、上述した空調ユニット１では、暖房
運転時の熱源として、走行用のエンジン１１を冷却する
エンジン冷却水系からエンジン冷却水（温水）の供給を
受ける。したがって、温水回路１０は、車体後部に設置
されるエンジン１１、ラジエータ１２、及び冷却水ポン
プ１３などで構成されるエンジン冷却水系と、空調ユニ
ット１との間が温水配管３１で接続され、温水が循環す
るようになっている。この温水回路１０は、図１に示す
ように、二点鎖線で囲まれた空調ユニット１に含まれる
部分と、それ以外の部分、すなわち予め車両側に取り付
けられている部分とが温水配管３１によって接続された
ものである。なお、一点鎖線で囲んだフロントヒータ３
０は、通常は車両側に含まれる部分である。

【００１７】車両側のエンジン冷却水系では、冷却水ポ
ンプ１３の作動によりエンジン冷却水がエンジン（メイ
ンエンジン）１１の内部を循環し、エンジン１１を冷却
した熱で高温となる。高温のエンジン冷却水は、通常は
サーモバルブ１４を経由してラジエータ１２に流れ込
む。ラジエータ１２に流入した高温のエンジン冷却水は
外気と熱交換して冷やされ、低温のエンジン冷却水とな
って再度エンジン１１へ導かれる。このようにして、エ
ンジン冷却水はエンジン冷却水系を循環し、エンジン１
１を冷却した熱をラジエータ１２から大気に放熱してエ
ンジン冷却を実施している。また、サーモバルブ１４は
三方弁の一種であり、エンジン冷却水が所定の温度に上
昇するまでその全量または一部をバイパス流路３４に流
して暖気運転を促進する機能を有している。コンデンス
タンク１５は、エンジン１１に加熱されて生じたエンジ
ン冷却水の蒸気を凝縮させ、エンジン冷却水系に戻す機
能を有している。このように構成されたエンジン冷却水
系は、出口及び入口にそれぞれ設けられた温水止弁１
６，１７を介して空気調和装置と接続されている。

【００１８】そして、エンジン冷却水系から空気調和装
置側へエンジン冷却水を供給する出口には、温水止弁１
６の下流側にストレーナ１８及び温水ポンプ１９が設置
されている。ストレーナ１６は、後述する温水制御弁２
２の正常な作動が異物によって妨げられないようにした
もので、温水回路１０を循環するエンジン冷却水から小
さなゴミなどの異物を除去するために設置したものであ
る。また、温水ポンプ１９は、エンジン冷却水系から供
給されたエンジン冷却水を再度加圧し、車体中央部に設
置された空調ユニット１まで確実に循環させる昇圧ポン
プの機能を有している。この温水ポンプ１９で加圧され
たエンジン冷却水は、空調ユニット１内の暖房系２０に
送られる。

【００１９】暖房系２０は、予熱器２１、温水制御弁２
２、ヒータコア２３、電磁開閉弁４０を主な構成要素と
しており、ヒータコア２３を通って空気を加熱したエン
ジン冷却水は温水止弁１７を通って再度エンジン１１の
冷却水系へ戻される。

【００２０】このうち予熱器２１は、たとえば運転開始
直後のようにエンジン冷却水温が所定値より低い場合に
運転されるもので、燃料を燃やした熱でエンジン冷却水
を加熱することにより、暖房運転を速やかに実施できる
ようにしている。

【００２１】温水制御弁２２は、ヒータコア２３へ導入
するエンジン冷却水の流量を調節する機能を有するもの
で、この温水制御弁２２による流量制御は、暖房の設定
温度や車室内の実際の温度などの各種入力情報から制御
部４１が判断して定める弁開度の変更によって実施され
る。この温水制御弁２２は三方弁の一種であり、従来技
術で説明したように、ヒータコアバイパス流路２４へエ
ンジン冷却水の全量を流すバイパス位置と、ヒータコア
２３への温水供給流路であるヒータコアメイン流路２５
へ全量を流すメイン位置と、そしてヒータコアバイパス
流路２４及びヒータコアメイン流路２５へ分配する中間
位置との切り換えが可能であり、さらに中間位置では、
弁体２２ａ，２２ｂの開度に応じてヒータコア２３を通
過する分配流量を調整することができる（図４参照）。

【００２２】ヒータコア２３は、ヒータコアメイン流路
２５から導入したエンジン冷却水を熱源として空気を加
熱する熱交換器である。このヒータコア２３は、ヒータ
コアメイン流路２５を温水供給流路の入口として温水回
路１０に連通しており、ヒータコア内部を循環して空気
を加熱したエンジン冷却水は出口流路２３ａを通って温
水回路１０の配管３１に戻される。

【００２３】電磁開閉弁４０は、温水回路１０の温水配
管３１に設けられた全開叉は全閉のいずれかに切換可能
な電磁弁であり、図示の例では、ヒータコアバイパス配
管２４及びヒータコア２３の出口流路２３ａの下流側に
配置されている。

【００２４】以下、上述した温水回路１０に設けられた
電磁開閉弁４０の開閉操作を温水制御弁２２の開閉状態
（開度）と共に説明する。暖房運転時などヒータコア２
３に温水を必要とする場合には、温水制御弁２２は熱負
荷に応じてメイン位置または中間位置にある。このよう
に温水制御弁２２がメイン位置または中間位置にある
と、エンジン冷却水系から供給された温水はその全量ま
たは一部がメイン流路２５を通ってヒータコア２３へ導
入される。この温水はヒータコア２３を通過する空気を
加熱して温風とした後、出口流路２３ａから温水配管３
１に流入し、温水制御弁２２でバイパス流路２４側へ導
かれた温水と合流して、全開状態の電磁開閉弁４０を通
ってエンジン冷却水系へ戻される。

【００２５】温水制御弁２２の開度は制御部４１の制御
を受けて変化するが、実際の開度は内蔵するポテンショ
メータにより検出されて制御部４１へ入力されるので、
これによりフィードバック制御が行われている。そし
て、このような温水制御弁２２の開度信号により、制御
部４１では電磁開閉弁４０の開閉操作を行っており、温
水制御弁２２がメイン位置及び中間位置にある時は、ヒ
ータコア２３が温水を必要とする運転状態にあるので、
温水が循環できるように電磁開閉弁４０を開いておく。
この結果、温水制御弁２２が中間位置にあってヒータコ
ア２３へ導入される温水が少量であっても、電磁開閉弁
４０は全開となって温水の循環を可能にしている。

【００２６】続いて、夏場の冷房運転時などヒータコア
２３に温水を全く必要としない場合には、温水制御弁２
２は制御部４１からの制御を受けて、ヒータコア２３へ
連通する温水供給路を全閉にするバイパス位置へと変化
する。このような開度変化が確実に実施されると、制御
部４１にはその開度信号が入力されるので、この信号を
受けて電磁開閉弁４０を自動的に閉じ、温水回路１０を
遮断する。この結果、エンジン冷却水系からの温水の循
環は停止する。なお、温水制御弁２２が中間位置または
メイン位置に変化して少量でも温水が必要になった時に
は、制御部４１が開度変化を検出して電磁制御弁４０を
自動的に開くので、再度温水の循環が可能となる。

【００２７】また、電磁開閉弁４０が閉の状態にあって
も、冷房運転時にデフロストヒータ２７に温水の供給が
必要となった場合には、通常は閉のデフロスト電磁弁２
８と同時に電磁開閉弁４０を開き、温水の循環回路を形
成すればよい。なお、デフロスト運転が終了した時に
は、温水制御弁２２の開度に応じて、電磁開閉弁４０を
開閉操作すればよい。

【００２８】上述したように、暖房用の熱源として車体
後部に設置されたエンジン１１からヒータコア２３まで
エンジン冷却水を導入する温水回路１０の温水配管３１
は、車室内の左右床面に配設された暖房ダクト５内のい
ずれか一方を通って往復しているが、ヒータコア２３が
温水を必要としない場合は電磁開閉弁４０が自動的に閉
じて温水の循環を遮断するので、配管３１から熱気が発
生して冷房運転の熱負荷が大きくなるという問題は解消
される。このため、配管３１に断熱材を巻いたり、ある
いはカバーで覆って断熱する必要がなくなり、限られた
暖房ダクト５の断面積を有効に利用することができ、送
風ファンの容量を大きくするといった対策も不要とな
る。

【００２９】

【発明の効果】上述した本発明の車両用空気調和装置に
よれば、ヒータコアに温水の供給を必要としない場合に
は自動的に開閉弁が閉じてエンジン冷却水系からの温水
の循環を停止し、また、温水の供給が必要となった場合
には自動的に開閉弁が開いてエンジン冷却水系からの温
水の循環を開始することができるので、無用な温水の循
環による車室内への放熱をなくすることができる。この
結果、冷房運転時の熱負荷が低減されるので、冷房運転
時に消費するサブエンジンの燃料を節約して快適な車室
内環境を提供できるようになるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による車両用空気調和装置の実施の形
態を示す温水回路図である。

【図２】 大型観光バスに装備されたサブエンジン方式
の車両用空気調和装置の構成を示す斜視図である。

【図３】 従来の温水回路図である。

【図４】 温水制御弁の開閉状態を示す図で、（ａ）は
バイパス位置、（ｂ）はメイン位置、（ｃ）は中間位置
である。

【図５】 温水配管からの放熱に対する対策例を示す図
２のＡ−Ａ線に沿って見た断面図で、（ａ）は断熱材を
巻いた例、（ｂ）はカバーを取り付けた例である。

【符号の説明】

１ 空調ユニット（サブエンジン方式） ４ 冷房ダクト ５ 暖房ダクト １０ 温水回路 １１ エンジン（走行用メインエンジン） １２ ラジエータ １３ 冷却水ポンプ １４ サーモバルブ １６，１７ 温水止弁 １９ 温水ポンプ ２０ 暖房系 ２２ 温水制御弁 ２３ ヒータコア ２４ ヒータコアバイパス流路 ２５ ヒータコアメイン流路 ４０ 電磁開閉弁 ４１ 制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行用エンジンから熱源としてエンジン
   冷却水を導入するサブエンジン方式の車両用空気調和装
   置において、 導入したエンジン冷却水で空気を加熱するヒータコア
   と、該ヒータコアに導入するエンジン冷却水の流量を車
   室内温度に応じて制御する温水制御弁と、該温水制御弁
   が前記ヒータコアへ連通する温水供給流路を全閉にした
   時閉じられる開閉弁とを具備して温水回路を形成し、前
   記温水制御弁から開度信号を受けて前記開閉弁の開閉操
   作を行う制御部を設けて構成したことを特徴とする車両
   用空気調和装置。