JP2001171336A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒータコア内に存在するエンジン冷却水を蓄
冷剤として利用し、冷房時に冷却した蓄冷剤をエンジン
停止時に吸熱源として利用するようにした「車両用空気
調和装置」を提供する。 【解決手段】 車両用空気調和装置の温水回路３６に設
けられた温水コック３７，３８を閉じることによりヒー
タコア３１の内部に封止されたエンジン冷却水を冷房運
転時に冷却することにより蓄冷し、エンジン停止時にフ
ァンｆを駆動し、当該蓄冷されたエンジン冷却水により
車室内に吹き出す空気を冷却するようにしたことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒータコア内に存
在するエンジン冷却水を蓄冷剤として利用し、冷房時に
冷却した蓄冷剤をエンジン停止時に吸熱源として利用す
るようにした車両用空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近は、地球環境保護の観点からＣＯ2
の排出量を低減するハイブリッド車やアイドルストップ
車が使用されている。

【０００３】ハイブリッド車は、エンジンとモータとい
う２つの駆動源を有し、両駆動源の切換えは、主として
走行速度によって行なわれる。所定速度以下はモータ駆
動、所定速度以上はエンジン駆動となっているため、こ
の車両に搭載される車両用空気調和装置のコンプレッサ
の駆動源も、必然的に走行速度により切り換わる。

【０００４】アイドルストップ車は、アイドリング時に
はエンジンを停止するので、この車両に搭載された車両
用空気調和装置も、アイドリング時には停止する。ただ
し、アイドルストップ車の中には、アイドルストップ時
でもコンプレッサを駆動できるように、コンプレッサの
みを駆動する補機駆動手段（独立の小型モータ）を有し
ているものもある。

【０００５】このような車両における空気調和装置も、
一般的なものと同様に、コンプレッサ、コンデンサ、リ
キッドタンク、膨張弁及びエバポレータ等が冷凍サイク
ルを構成するように接続され、エバポレータの温度が所
定温度になると、制御部によりエンジンとコンプレッサ
とを連結している電磁クラッチを断状態（「オフ状
態」）としたり、バッテリからのコンプレッサ駆動用の
モータへの給電も停止している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、車両停止中
あるいはアイドリング中にコンプレッサを駆動して冷房
運転を行なうと、前記ハイブリッド車においては、モー
タによりコンプレッサを駆動することになり、長時間運
転すれば、容量に限りがあるバッテリの電力を消費する
ことから好ましくなく、また、アイドルストップ車で
も、アイドルストップ時に小型モータによりコンプレッ
サを駆動すると同様の不具合がある。

【０００７】本発明は、上述した従来技術の課題を解決
するためになされたもので、ヒータコア内に存在するエ
ンジン冷却水を蓄冷剤として利用し、冷房時に冷却した
蓄冷剤をエンジン停止時に吸熱源として利用することに
よりコンプレッサを駆動することなく冷房ができるよう
にした車両用空気調和装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、下記す
る手段により達成される。

【０００９】（１） 空気を導入するためのファンと、
流通する空気を冷却するエバポレータと、このエバポレ
ータの下流域に設けられたヒータコアと、当該ヒータコ
アにエンジンからのエンジン冷却水を供給する温水回路
と、前記ヒータコアの前面に設けられ、前記冷却された
空気を前記ヒータコア側とバイパス通路側に分岐するド
アとを有する車両用空気調和装置において、前記温水回
路に設けられた温水コックを閉じることにより前記ヒー
タコアの内部に封止されたエンジン冷却水を前記冷房運
転時に冷却することにより蓄冷し、前記エンジン停止時
に前記ファンを駆動し、当該蓄冷されたエンジン冷却水
により車室内に吹き出す空気を冷却するようにしたこと
を特徴とする。

【００１０】（２） 前記ドアは、前記ヒータコアの内
部に封止されたエンジン冷却水をエバポレータにより冷
却された空気により冷却するとき、前記バイパス通路側
を全閉するようにしたことを特徴とする。

【００１１】（３） 前記温水回路は、流路途上に前記
ヒータコア内で冷却されたエンジン冷却水が貯溜される
タンクを有することを特徴とする。

【００１２】（４） 前記ファンは、蓄冷されたエンジ
ン冷却水を有するヒータコアに、当初遅い風速の空気流
を当て、その後徐々に風速を高めるようにしたことを特
徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施の形態を説明する。

【００１４】図１は本発明の第１の実施形態に係る車両
用空気調和装置の概略図、図２は同車両用空気調和装置
の蓄冷モード時の制御を示すフローチャートである。

【００１５】《第１の実施形態》図１において、本実施
形態の車両用空気調和装置について概説すれば、この車
両用空気調和装置は、ケースＣの一側端に設けられた空
気導入部であるインテーク部１０と、このインテーク部
１０の下流側に設けられ、内部にエバポレータ２１を有
するクーラ部２０と、このクーラ部１２に連結され、内
部にヒータコア３１を有するヒータ部３０とを有してい
る。

【００１６】インテーク部１０は、インテークドア１１
により内気導入口１２と外気導入口１３とを選択的に開
閉し、モータＭによりファンｆを回転することにより車
室外空気又は車室内空気を取込み、ファンスクロール１
４を通ってクーラ部２０に送風する。

【００１７】クーラ部２０は、ケースＣ内にエバポレー
タ２１が収納されたものであり、このエバポレータ２１
は、エンジンＥにより駆動されるコンプレッサ１、コン
デンサ２、リキッドタンク３及び膨張弁４とともに冷凍
サイクルを構成し、前記インテーク部１０からの空気を
エバポレータ２１で冷却するようになっている。

【００１８】ヒータ部３０は、エバポレータ２１の下流
域に設けられたヒータコア３１と、当該ヒータコア３１
の前面に設けられ、前記エバポレータ２１で冷却された
空気をヒータコア３１側とバイパス通路３２側に分岐す
るエアーミックスドア３３とを有し、ケースＣの下流域
には、乗員の足元に向けて空気を吹き出すためのフット
口Ｆ、乗員の胸元あるいは顔面に向けて空気を吹き出す
ためのベント口Ｖ、前面ガラスに向けて空気を吹き出す
ためのデフロスト口Ｄが開設され、ベント口Ｖとデフロ
スト口Ｄとの間には切り換えドア３４が、フット口Ｆに
はフットドア３５が設けられている。

【００１９】また、前記ヒータコア３１は、エンジンＥ
と温水回路３６を介して連結され、温水コック３７，３
８の開閉によりエンジン冷却水をヒータコア３１に給排
したりあるいは内部に封止するようになっている。

【００２０】特に、本実施の形態では、温水コック３
７，３８を閉じることによりヒータコア３１内にエンジ
ン冷却水を封止し、この状態で冷房運転することにより
エンジン冷却水を冷却するとともに蓄冷（蓄冷運転）
し、エンジン停止時に前記ファンｆのみを駆動すること
により蓄冷されたエンジン冷却水により車室内に吹き出
す空気を冷却するようにしている。

【００２１】次に、作用を説明する。

【００２２】冷房モード まず、冷房モード時においては、ファンｆの回転により
インテーク部１０から車室内の空気が導入される。一
方、コンプレッサ１がエンジンＥにより駆動され、冷凍
サイクルが作動し、周知のように低温の冷媒がエバポレ
ータ２１内を流れる。

【００２３】この結果、前記空気は、全て冷媒と熱交換
され、所定温度に冷却されるとともに除湿される。そし
て、この空気は、車室内のコントローラにより設定され
たエアーミックスドア３３の開度によりヒータコア３１
側とバイパス通路３２側に所定の比率で分岐される。

【００２４】このヒータコア３１側を流れた空気は、ヒ
ータコア３１内を流通している高温のエンジン冷却水と
熱交換して加熱された後にミックス領域Ｍに至り、バイ
パス通路３２側を流れた空気は、低温のまま前記ミック
ス領域Ｍに流入し、この温風と冷風は、ミックス領域Ｍ
でミックスされ、所定の温度の冷風となる。

【００２５】冷房モード時には、前記ドア３４がデフロ
スト口Ｄを閉鎖し、ベント口Ｖが開放されているので、
冷風はベント口Ｖより乗員の上半身に向けて吹き出され
る。

【００２６】蓄冷モード 前記冷房モード時に、ハイブリッド車の場合には、車速
が所定速度以下となった場合、アイドルストップ車の場
合には、アイドリングに近い状態にまで速度が低下した
場合に、蓄冷運転が開始される。

【００２７】なお、本明細書では、「蓄冷運転」とは、
冷風によりエンジン冷却水を冷却することをいい、「蓄
冷モード」とは、この蓄冷運転を開始し、蓄冷されたヒ
ータコア３１を利用して蓄冷風の吹き出しを行ない、冷
風の吹出しが完了するまでの一連のモードをいう。ま
た、エバポレータ２１により冷却された冷却空気流を
「冷風」といい、蓄冷されたヒータコアを利用して冷却
された冷却空気流を「蓄冷風」というものとする。

【００２８】この蓄冷運転は、まず、図２において、温
水コック３７，３８が閉鎖され、ヒータコア３１内にエ
ンジン冷却水が封止される（ステップ１）。

【００２９】次に、エアーミックスドア３３がバイパス
通路３２側を全閉し（ステップ２）、エバポレータ２１
からの冷風を全量ヒータコア３１を通って前記ミックス
領域Ｍに導く。つまり、蓄冷運転が開始される。これに
よりヒータコア３１内に封止されたエンジン冷却水は、
当該冷風により冷却される。

【００３０】なお、この蓄冷モードは、前記冷房モード
の延長であり、単にコンプレッサ１が駆動されていない
状態であるために、冷却された空気流は、ベント口Ｖよ
り乗員の上半身に向けて吹き出される。また、冷風がヒ
ータコア３１を通るとき、内部のエンジン冷却水により
多少暖められ温度上昇するが、このヒータコア３１もこ
れ自体は熱交換器であるために、冷風により極めて効率
良く内部のエンジン冷却水を冷却し、速やかにエンジン
冷却水を冷やすことになる。

【００３１】この蓄冷運転は、本実施の形態では、前記
温水コック３７，３８が閉鎖された後に所定時間経過す
るまで行なわれる（ステップ３）。この蓄冷運転時間
は、実験によれば、２０００ｃｃ程度のエンジンが搭載
されたセタンタイプの車両で、約１０〜３０秒間程度で
あることが判明している。

【００３２】ただし、本発明は、蓄冷運転の制御を時間
的制御のみで行なう場合のみに限定されるものではな
く、エンジン冷却水の温度が、例えば、ほぼ０℃程度に
なるまで、つまり温度制御も加味して行なうようにして
も良い。また、図示のように、蓄冷運転を所定時間行な
った後に、エンジン冷却水の温度が所定温度となるまで
蓄冷運転を継続するように制御しても良い（ステップ
４）。いずれにしてもエンジン冷却水に所定の熱量が蓄
冷されるまで継続することが好ましい。

【００３３】このようにして蓄冷されると、ハイブリッ
ド車の場合には、バッテリからモータへの給電を停止
し、アイドルストップ車の場合にはエンジンＥを停止す
る（ステップ５）。これにより蓄冷運転は、完了する。

【００３４】蓄冷が完了し、モータあるいはエンジンＥ
が停止すると、車室内は外的熱負荷により温度上昇し始
めるが、直ちにファンｆが回転し（ステップ６）、ヒー
タコア３１内の低温のエンジン冷却水により冷却された
蓄冷風を車室内に吹き出す。これにより車室内の温度上
昇は抑制され、前記冷房運転停止時の温度状態が維持さ
れる。

【００３５】この場合、蓄冷剤としてのエンジン冷却水
は、比較的短時間の内に温度上昇するので、ファンｆの
回転速度は、当初遅く、次第に増速するように制御する
ことが好ましい。そして、エンジン冷却水の温度が所定
温度となるまで冷房運転を継続し（ステップ７）、エン
ジン冷却水が所定温度（例えば、１０℃以上）となる
と、ファンｆの回転を停止し（ステップ８）、蓄冷モー
ドを終了する。

【００３６】この結果、冷房時に冷却したヒータコア３
１内のエンジン冷却水を蓄冷剤として利用するために、
ハイブリッド車あるいはアイドルストップ車でも、コン
プレッサ１を駆動することなく、車室内の冷房ができ、
乗員の不快感を解消することができるのみでなく、バッ
テリに不必要な負担をかけることもない。

【００３７】《第２の実施形態》上記した実施の形態
は、ハイブリッド車あるいはアイドルストップ車におい
て、モータあるいはエンジンが停止する前に蓄冷運転を
行なう場合について説明したが、本発明は、これのみで
なく、通常の車両に対しても適用することができること
はいうまでもなく、また、この場合、走行中であっても
蓄冷運転を行ない、予め蓄冷状態とすることも可能であ
る。

【００３８】図３は通常の車両が走行中に行なう蓄冷運
転の制御を示すフローチャートであるが、ここに示すよ
うに、例えば、所定の設定温度で車両用空気調和装置を
オート制御して走行中している場合（ステップ１０）
に、エアーミックスドア３３がフルクール状態、つま
り、バイパス通路３２を全閉する状態となれば（ステッ
プ１１）、この冷気を蓄冷に利用すべく、前記蓄冷運転
を開始し（ステップ１２）、エアーミックスドア３３が
フルクール以外の状態になれば、蓄冷運転を直ちに終了
し、前記オート制御とするように制御しても良い。

【００３９】《第３の実施形態》図４は本発明の第３の
実施形態を示す要部概略説明図である。

【００４０】図４に示すように、温水回路３６にタンク
３９とポンプ４０とを有する蓄冷剤貯溜部４１を設けて
も良い。つまり、温水回路３６の温水コック３７，３８
よりもヒータコア３１側の導管Ｐ1 ，Ｐ2 をバイパス導
管Ｐ3 により連通し、このバイパス導管Ｐ3 の管路途上
にタンク３９を設け、温水コック３７，３８を閉じたと
きに蓄冷用閉鎖回路４２を形成するように構成する。

【００４１】そして、このタンク３９内にポンプ４０を
設けるとともに、当該ポンプ４０を駆動すると、前記蓄
冷用閉鎖回路４２内でエンジン冷却水が一方向に循環す
るように構成する。なお、図中の符号「４３」は仕切
板、「４４」はラジエータ、「４５」はウォータポンプ
である。

【００４２】このようにすれば、通常に運転時には、エ
ンジン冷却水は、タンク３９とは無関係に流通し、何等
問題が生じることはなく、また、温水コック３７，３８
を閉じた状態で蓄冷運転する場合には、ポンプ４０を駆
動することにより蓄冷運転している間、タンク３９内に
貯溜されていたエンジン冷却水も蓄冷用閉鎖回路４２内
で循環することになるので、多量のエンジン冷却水がヒ
ータコア３１を流通することになり、より効率良く多量
の蓄冷剤を得ることができる。この結果、後の蓄冷モー
ド時に低温の蓄冷風を長時間にわたり車室内に提供する
ことができることになる。

【００４３】なお、本実施形態の場合、タンク３９内に
ポンプ４０を設けることが好ましいが、必ずしもこのよ
うにする必要はなく、場合によってはタンク３９のみを
設けても良い。

【００４４】本発明は、上述した実施の形態のみに限定
されるものではなく、特許請求の範囲内で種々変更使用
することかできるものである。

【００４５】例えば、前述の実施形態は、温水回路３６
の出入口管にそれぞれ温水コック３７，３８を設けたも
のであるが、本発明は、これのみでなく、場合によって
は入口管のみに温水コック３７を設けてもよい。

【００４６】

【発明の効果】請求項１の発明は、ヒータコアの内部に
封止されたエンジン冷却水に蓄冷し、エンジン停止時に
これを利用して蓄冷風を車室内に吹き出すようにしたの
で、エンジン停止時でもコンプレッサを駆動することな
く、車室内の冷房ができ、乗員の不快感を解消すること
ができるのみでなく、バッテリに不必要な負担をかける
こともない。これは、結果的にＣＯ2 の排出を低減で
き、地球環境の保護にも貢献することになる。また、既
存の車両用空気調和装置の構成部品を増大することも少
ないので、組立て工数、製造コストもアップすることも
ない。

【００４７】請求項２の発明は、蓄冷運転時にドアでバ
イパス通路を全閉するようにしたので、エバポレータに
おいて冷却された空気を全量ヒータコアに導くことがで
き、冷却能力が向上する。しかも、従前から車両用空気
調和装置が有しているドアを利用するために、構成が簡
素化し、コスト的にも有利となる。

【００４８】請求項３の発明は、温水回路の流路途上に
エンジン冷却水を貯溜するタンクを設けたので、蓄冷能
力をより高めることができる。

【００４９】請求項４の発明は、蓄冷運転時に、当初風
速の遅い風をヒータコアに当て、その後徐々に風速を高
めるようにしたので、長時間にわたる蓄冷モードが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態を示す概略説明図で
ある。

【図２】 同実施形態の制御を示すフローチャートであ
る。

【図３】 本発明の第２の実施形態におけるフローチャ
ートである。

【図４】 本発明の第３の実施形態を示す要部概略説明
図である。

【符号の説明】

２１…エバポレータ、 ３１…ヒータコア、 ３２…バイパス通路、 ３３…エアーミックスドア、 ３６…温水回路、 ３７，３８…温水コック、 ３９…タンク、 ｆ…ファン。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気を導入するためのファン(f）と、流
   通する空気を冷却するエバポレータ(21)と、このエバポ
   レータ(21)の下流域に設けられたヒータコア(31)と、当
   該ヒータコア(31)にエンジン(E）からのエンジン冷却水
   を供給する温水回路(36)と、前記ヒータコア(31)の前面
   に設けられ、前記冷却された空気を前記ヒータコア(31)
   側とバイパス通路(32)側に分岐するドア(33)とを有する
   車両用空気調和装置において、 前記温水回路(36)に設けられた温水コック(37,38）を閉
   じることにより前記ヒータコア(31)の内部に封止された
   エンジン冷却水を前記冷房運転時に冷却することにより
   蓄冷し、前記エンジン停止時に前記ファン(f）を駆動
   し、当該蓄冷されたエンジン冷却水により車室内に吹き
   出す空気を冷却するようにしたことを特徴とする車両用
   空気調和装置。
2. 【請求項２】 前記ドア(33)は、前記ヒータコア(31)の
   内部に封止されたエンジン冷却水をエバポレータ(21)に
   より冷却された空気により冷却するとき、前記バイパス
   通路(32)側を全閉するようにしたことを特徴とする請求
   項１に記載の車両用空気調和装置。
3. 【請求項３】 前記温水回路(36)は、流路途上に前記ヒ
   ータコア(31)内で冷却されたエンジン冷却水が貯溜され
   るタンク(39)を有することを特徴とする請求項１又は２
   に記載の車両用空気調和装置。
4. 【請求項４】 前記ファン(f）は、前記蓄冷されたエン
   ジン冷却水を有するヒータコア(31)に、当初遅い風速の
   空気流を当て、その後徐々に風速を高めるようにしたこ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用
   空気調和装置。