JP2005029149A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 設定温度が低い場合でも吹き出し温度のばらつきが生じないようにした車両用空調装置を提供する。
【解決手段】 温水循環ライン９と、温水循環ライン中に設けられ、温水循環ライン中で所定量の温水を循環させるウォータポンプ１０と、温水循環ライン中に設けられ、温水循環ラインから供給される温水と車室内へ吹き出す空気とを熱交換させて該空気を加熱するヒータコア５と、一端が温水循環ラインに連通接続された温水供給ライン１１と、一端が温水循環ラインに連通接続された排水ライン１４と、温水供給ライン中に設けられた流量調節可能な温水供給ライン開閉弁１３と、を具備することを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、温水を用いて暖房を行う車両用空調装置に関するものである。

この種の車両用空調装置では、エンジン冷却水等の温水を暖房用熱交換器に導き、車室内へ吹き出す空気を暖房用熱交換器内の温水と熱交換させて加熱するようにしている。

なお、従来は、暖房用熱交換器に温水を供給する温水供給ライン中に流量制御弁が設けられており、この流量制御弁を設定温度に基づいて制御して暖房用熱交換器に供給される温水量を調節することにより吹き出し空気の温度を調節するようにしていた（例えば下記特許文献１参照）。
特開平８−１２１６２７号公報

上記従来の車両用空調装置では、設定温度が低いと暖房用熱交換器に供給される温水の量が少なくなるため、暖房用熱交換器の流路の途中で冷却水が冷めてしまい、暖房用熱交換器の温水入口付近と温水出口付近とで水温の差が大きくなり、暖房用熱交換器全体にわたって吹き出し温度が均一にならないという問題点が有った。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、
温水循環ライン９と、
温水循環ライン９中に設けられ、温水循環ライン９中で所定量の温水を循環させる循環装置１０と、
温水循環ライン９中に設けられ、温水循環ライン９から供給される温水と車室内へ吹き出す空気とを熱交換させて該空気を加熱する暖房用熱交換器５と、
一端が温水循環ライン９の暖房用熱交換器５温水入口２０の上流側に連通接続された温水供給ライン１１と、
一端が温水循環ライン９の暖房用熱交換器５温水出口２１の下流側に連通接続された排水ライン１４と、
を具備しつつ、
温水供給ライン１１中に位置する流量調節可能な温水供給ライン開閉弁１３と、
排水ライン１４中に位置する流量調節可能な排水ライン開閉弁１６との少なくともどちらか一方の開閉弁
を具備することを特徴とする車両用空調装置である。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両用空調装置であって、
温水供給ライン開閉弁１３と排水ライン開閉弁１６を具備し、
排水ライン開閉弁１６と温水供給ライン開閉弁１３が同期して同一開度に調節されることを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の車両用空調装置であって、
温水供給ライン１１の他端と排水ライン１４の他端とを連通接続すると共に排水ライン１４から温水供給ライン１１に流れる水を加熱する発熱体２４と、
発熱体２４で加熱された温水を、温水供給ライン１１、温水循環ライン９、暖房用熱交換器５、温水循環ライン９、排水ライン１４、及び発熱体２４から成る温水循環サイクル中で循環させると共に循環水量を調節可能な温水循環装置２５と、
を具備することを特徴としている。

また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の車両用空調装置であって、
温水供給ライン１１における温水供給ライン開閉弁１３よりも上流側の部位と排水ライン１４における排水ライン開閉弁１６よりも下流側の部位とを連通接続するバイパスライン２６と、
バイパスライン２６と温水供給ライン１１との接続点に設けられ、温水圧が所定値未満の場合には温水を温水供給ライン開閉弁１３に導き、温水圧が所定値以上の場合には温水をバイパスライン２６に導くリリーフ弁２７と、
を具備することを特徴としている。

また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の車両用空調装置であって、
設定温度と車室内温度とを比較して開閉弁１３、１６の開度を算出し、この開度に基づいて開閉弁１３、１６を制御する制御手段２３を具備することを特徴としている。

また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の車両用空調装置であって、
二つの送風路にそれぞれ対応するように暖房用熱交換器５に設けられた二つの温水流路Ｒ１、Ｒ２と、
温水流路Ｒ１、Ｒ２へ流入する温水量をそれぞれ個別に制御可能な流量制御弁３０と、
を具備することを特徴としている。

請求項７記載の発明は、請求項３乃至請求項６のいずれかに記載の車両用空調装置であって、
発熱体２４は車両駆動用動力源の冷却水系であることを特徴としている。

請求項８記載の発明は、請求項５又は請求項６記載の車両用空調装置であって、
制御手段２３は、設定温度と車室内温度とを比較して目標吹出温度を算出すると共に、この目標吹出温度と実際の吹出温度とを比較して開閉弁１３、１６の開度を算出し、この開度に基づいて開閉弁１３、１６を制御することを特徴としている。

請求項９記載の発明は、請求項３又は請求項７記載の車両用空調装置であって、
温水供給ライン１１における温水循環ライン９との合流部１２よりも上流側の部位と、
排水ライン１４における温水循環ライン９との分岐部１５よりも下流側の部位と、
を連通接続するバイパスライン２６を具備すること
を特徴としている。

請求項１０記載の発明は、請求項１又は請求項７記載の車両用空調装置であって、
温水循環ライン９における排水ライン１４との分岐部１５よりも下流側の部位と、
温水循環ライン９における温水供給ライン１１との合流部１２よりも上流側の部位と、
の間に循環装置１０を具備すること
を特徴としている。

請求項１１記載の発明は、請求項７又は請求項１０記載の車両用空調装置であって、
複数の暖房用熱交換器５Ａ、５Ｂ、５Ｃを並列に配置して、
温水循環ライン９における循環装置１０下流側を暖房用熱交換器５Ａ、５Ｂ、５Ｃの数に応じて分岐し、
分岐した温水循環ライン９Ａ′、９Ｂ′、９Ｃ′のそれぞれが各暖房用熱交換器５Ａ、５Ｂ、５Ｃに温水を供給し、
各暖房用熱交換器５Ａ、５Ｂ、５Ｃから流出した各温水を合流してから循環装置１０に送入しつつ、
暖房用熱交換器５Ａ、５Ｂ、５Ｃの数に応じて温水供給ライン１１を分岐し、
分岐した温水供給ライン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃのそれぞれに温水供給ライン開閉弁１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを設け、
温水供給ライン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃにおける温水供給ライン開閉弁１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ下流側に位置する各合流部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃで温水循環ライン９Ａ′、９Ｂ′、９Ｃ′に合流させ、
合流した温水循環ライン９Ａ、９Ｂ、９Ｃの温水を各暖房用熱交換器５Ａ、５Ｂ、５Ｃに供給すること
を特徴としている。

請求項１記載の車両用空調装置は、温水供給ライン開閉弁１３の開度を調節して温水循環ライン９中を流れる温水の温度を変化させることにより吹き出し温度をコントロールするようにしており、温水循環ライン９中を流れる温水流量は設定温度に関わらず一定である。したがって、設定温度を小さくしても温水流量が減ることがなく、温水入口２０付近と温水出口２１付近とで大きな温度差が生じることがないため、暖房用熱交換器５全体にわたって吹き出し温度をほぼ均一にすることができる。

請求項２記載の車両用空調装置によれば、排水ライン１４中に流量調節可能な排水ライン開閉弁１６を設け、これを温水供給ライン開閉弁１３と同期して同一開度に調節するようにしたことにより、温水循環ライン９に供給される温水量と温水循環ライン９から排出される温水量とが同一となり、より精度の高い吹き出し温度調節が可能となる。

請求項３記載の車両用空調装置によれば、温水供給ライン開閉弁１３だけでなく、温水循環装置２５の流量を調節することによって温水循環ライン９に供給される温水量を制御することもできるため、より精度の高い吹き出し温度調節が可能となる。

請求項４記載の車両用空調装置によれば、温水圧が所定値以上の場合には温水が温水循環ライン９に導かれずにバイパスライン２６に導かれるようにしたことで、温水循環装置２５の制御が簡略化し、構造の簡素化及びコストダウンを図ることができる。

請求項５記載の車両用空調装置によれば、開閉弁である温水供給ライン開閉弁１３、又は排水供給ライン開閉弁１６、あるいは温水供給ライン開閉弁１３と排水供給ライン開閉弁１６を制御手段２３で制御することで、吹き出し温度を自動的に制御することができるため、オートエアコンに適用可能となる。

請求項６記載の車両用空調装置によれば、例えば運転席と助手席、前席と後席のような二つのゾーンに対してそれぞれ個別に温度調節を行うことが可能となる。

請求項７記載の車両用空調装置によれば、発熱体２４として車両駆動用動力源の冷却水系を用いたことにより、構造の簡素化及びコストダウンを図ることができる。

請求項８記載の車両用空調装置によれば、吹き出し温度をフィードバックして開閉弁である温水供給ライン開閉弁１３、又は排水供給ライン開閉弁１６、あるいは温水供給ライン開閉弁１３と排水供給ライン開閉弁１６の開度を制御し、温水供給量を調節するようにしたことで、吹き出し温度の急激な変化を防ぐことができ、快適感が向上する。

請求項９記載の車両用空調装置によれば、当該位置にバイパスライン２６を具備することにより、暖房運転停止中で温水循環ライン９中を温水が循環していない場合でも、温水の流路を十分に確保できるので、温水循環装置２５の制御が簡略化し、構造の簡素化及びコストダウンを図ることができる。

請求項１０記載の車両用空調装置によれば、当該位置に循環装置１０を具備することにより、最大暖房運転時には、循環装置１０を停止することができるので、省動力化を図ることができる。

また、循環装置１０が故障した場合にも温水供給ライン１１から供給される温水で暖房運転を継続・維持することができる。

請求項１１記載の車両用空調装置によれば、共通の循環装置１０によって各温水循環ライン９Ａ′、９Ｂ′、９Ｃ′中の温水を循環させることで、装置全体の構造を簡素化し、コストダウンを図りつつ、レイアウトの自由度を向上するとともに、吹出空気温度を各暖房用熱交換器５Ａ、５Ｂ、５Ｃごとに制御することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は実施形態の車両用空調装置の全体構成図、図２は第１の実施形態のヒータコアへの温水供給部の概略構成図、図３はヒータコアの正面図、図４は温水供給部の制御手順を示すフローチャート、図５はDuty出力値の算出手順を示すフローチャート、図６はウォータポンプの制御手順を示すフローチャート、図７は開閉弁の制御に用いる定数と水温との関係を示す図、図８は第１の実施形態の制御ブロック図である。

この車両用空調装置は、ファン３を回転させることにより車室内の空気と車室外の空気とを選択的に取り込むインテークユニット１と、このインテークユニット１に取り込まれた空気を温調して車室内に供給するエアコンユニット２とを具備している。

エアコンユニット２は、周知の冷房サイクルの一部を成すエバポレータ４や、温水循環ライン９（図２参照）中に設けられたヒータコア（暖房用熱交換器）５等を有している。

インテークユニット１により外気導入口や内気導入口から取り込まれた空気はエバポレータ４で冷却され、ヒータコア５で加熱された後、ベント吹出口６、デフロスタ吹出口７、及びフット吹出口８等の各吹出口から車室内に吹き出す。

なお、本実施形態は、エバポレータ４により冷却された空気のほぼ全てをヒータコア５（暖房用熱交換器）に導いて加熱するフルリヒート方式となっている。

図２に示すように、温水循環ライン９中には所定量の温水を循環させるウォータポンプ１０（循環装置）が設けられている。このウォータポンプ１０はイグニッションスイッチ２０１（図８参照）がＯＮされると、フルクールモード以外では駆動されるようになっている。

また、温水循環ライン９には、温水供給ライン１１の一端が継手１２（合流部）を介して連通接続され、その一端近傍には流量調節可能な温水供給ライン開閉弁１３が設けられている。さらに、温水循環ライン９には、排水ライン１４の一端が継手１５（分岐部）を介して連通接続され、その一端近傍には流量調節可能な排水ライン開閉弁１６が設けられている。開閉弁１３、１６は電磁弁により構成されている。

図３に示すように、ヒータコア５は、チューブとフィンとを交互に積層配列したコア１７の両端にタンク１８、１９を連通接続して成るものである。一方のタンク１９は温水入口２０と温水出口２１を有しており、タンク１９内部は、隔壁２２により、温水入口２０に連通した部分と、温水出口２１に連通した部分とに仕切られている。

温水入口２０と温水出口２１にはそれぞれ温水循環ライン９が連通接続されており、温水入口２０から一方のタンク１９内に流入した温水は、コア１７を通って他方のタンク１８に流入し、再びコア１７を通って一方のタンク１９に戻るようにＵ字状に流れ、温水出口２１から流出する。

２３は制御アンプ（制御手段）で、マイクロコンピュータにより構成され、図８に示すように、コントロールパネルの温度設定器１０１や各種センサ１０２〜１０６からの信号に基づいて、ウォータポンプ１０、温水供給ライン開閉弁１３、排水ライン開閉弁１６を制御する。なお、吹き出し温度センサ１０２はベント吹出口６、フット吹出口８に対してそれぞれ設けられている。また、水温センサ１０６は温水循環ライン９を循環する温水の温度を検出するものである。

この制御アンプ２３による吹き出し温度の制御手順を図４に基づいて説明する。イグニッションスイッチ２０１、エアコンスイッチ（図示せず）がＯＮされると、まず、制御アンプ２３はファン３の出力値が０よりも大きいかを判断し（ステップＳ１０）、ＹＥＳの場合には、センサ１０２〜１０６の検出値を読み込む（ステップＳ２０）。

次いで、温水供給ライン開閉弁１３、排水ライン開閉弁１６の制御に必要な定数K1、K2を設定する（ステップＳ３０）。K1はハンチングを防止して吹き出し温度の安定性を確保するためのもので、K2は過渡期における目標吹き出し温度への応答性を最適にするためのもので、水温センサ１０６の検出値に基づいて設定する。図７は水温センサ１０６の検出値Twと定数K1、K2の関係を示しており、水温が高くなるほどK1、K2は小さくなる。

次いで、温度設定器１０１により設定された温度（以下、設定温度と記す）に基づいて目標吹き出し温度を算出し、この目標吹出空気温度と吹き出し温度センサ１０２の検出値との偏差を算出し、この偏差と前記定数K1、K2とに基づいて温水供給ライン開閉弁１３、排水ライン開閉弁１６のDuty出力値を算出し、これに基づいて温水供給ライン開閉弁１３、排水ライン開閉弁１６を同期制御する（ステップＳ４０）。なお、Duty出力値の算出方法の詳細については後述する。

次いで、前記Duty出力値に基づいてウォータポンプ１０を制御する（ステップＳ５０）。その制御方法の詳細については後述する。

次いで、設定温度と目標吹出空気温度とによりファン出力値を算出し、これに基づいてファン３を制御する（ステップＳ６０）。

なお、ステップＳ１０でＮＯの場合には、ウォータポンプ１０を停止すると共に温水供給ライン開閉弁１３、排水ライン開閉弁１６を閉じる。

温水供給ライン開閉弁１３、排水ライン開閉弁１６の制御を行うためのDuty出力値は図５に示すような手順により算出する。

まず、ステップＳ２０で読み込んだセンサ値より目標吹き出し温度を算出する（ステップＳ１１０）。この目標吹き出し温度は、車室内の温度を設定温度にするためのものである。そして、この目標吹き出し温度と吹き出し温度センサ１０２の検出値との偏差Tを算出する（ステップＳ１２０）。

次いで、この偏差TとステップＳ３０にて設定した定数K1、K2にてDuty出力値を算出する（ステップＳ１３０）。このDuty出力値は、安定性及び過渡特性を考慮した一般的な微分積分制御に用いられるものである。

その算出手順を説明すると、まず、比例項＝K1×偏差Tを算出する。次いで、積分項＝AA＋K2×偏差Tを算出する。ここでAAは微分積分制御に必要な変数であり、制御開始時に室温が目標吹き出し温度よりも低い場合には１００とし、高い場合には０とする。また、算出された積分項は、次回に積分項を算出する際のAAとして用いられる。そして、Duty出力値＝比例項＋積分項を算出する。

次いで、設定温度が１８℃（暖房最低温度）以下であるか否かを判断し（ステップＳ１４０）、ＮＯの場合には設定温度が３２℃（暖房最高温度）以上であるか否かを判断する（ステップＳ１５０）。ここでＮＯの場合にはDuty出力値が０以下であるか否かを判断し（ステップＳ１６０）、ＮＯの場合にはDuty出力値が１００以上であるか否かを判断する（ステップＳ１７０）。ＮＯの場合にはDuty出力値を実際に開閉弁制御に使用するDuty出力値１とする（ステップＳ１８０）。

なお、ステップＳ１４０、Ｓ１６０でＹＥＳの場合にはDuty出力値１＝０とし（ステップＳ１９０）、ステップＳ１５０、Ｓ１７０でＹＥＳの場合にはDuty出力値１＝１００とする（ステップＳ２００）。ステップＳ１９０、Ｓ２００は、温水供給ライン開閉弁１３、排水ライン開閉弁１６の作動範囲が０〜１００であるため実施している。

次に、このようにして算出されたDuty出力値１を用いて温水供給ライン開閉弁１３、排水ライン開閉弁１６を制御する手順を図６に基づいて説明する。

まず、Duty出力値１が０か否かを判断し（ステップＳ２１０）、ＹＥＳの場合にはウォータポンプ１０を停止し（ステップＳ２２０）、ＮＯの場合にはウォータポンプ１０を駆動する（ステップＳ２３０）。

この車両用空調装置では、図２に示すように、ウォータポンプ１０によって所定量の温水が温水循環ライン９中を白抜き矢印の方向に循環し、その循環量は設定温度によって変動することはない。よって、設定温度が低い場合でも温水入口２０付近と温水出口２１付近とで大きな温度差が生じることがなく、ヒータコア５全体にわたって吹き出し温度をほぼ均一にすることができる。

なお、温水循環ライン９中を循環する温水の温度が低下してくると、温水供給ライン開閉弁１３、排水ライン開閉弁１６が開いて温水供給ライン１１の温水が温水循環ライン９に流入すると共に、その流入分が排水ライン１４から排水される。したがって、温水循環ライン９中の温度を所定温度に保つことができるので、吹き出し温度が変動することはない。

なお、開閉弁１３、１６は同期制御されると共に同一開度に調整されるので、温水循環ライン９に供給される温水量と、温水循環ライン９から排出される温水量とは同一となっている。

また、本実施形態では、設定温度と室温センサ１０４の検出値とを比較し、これに基づいて開閉弁１３、１６の開度（Duty出力値）を演算して開閉弁１３、１６を制御するようにしており、吹き出し温度を自動制御することができるため、オートエアコンに適用することができる。

さらに、目標吹き出し温度と実際の吹き出し温度とを比較し、これに基づいて開閉弁１３、１６の開度（Duty出力値）を演算して開閉弁１３、１６を制御するようにしているため、吹き出し温度の急激な変化を防ぐことができ、快適な暖房が可能となるという利点がある。

次に、本発明の第２の実施形態を説明する。図９は第２の実施形態の温水供給部の概略構成図である。なお、以下の各実施形態において、第１の実施形態と同一又は類似の部分には同一の符号を用いており、重複する説明は省略してある。

本実施形態では、温水供給ライン１１の他端と排水ライン１４の他端とがエンジン等の車両駆動用動力源の冷却水系２４（発熱体）を介して連通接続されている。これにより、温水供給ライン１１、温水循環ライン９における継手１２（合流部）と暖房用熱交換器５との間の部分、暖房用熱交換器５、温水循環ライン９における暖房用熱交換器５と継手１５（分岐部）の間の部分、排水ライン１４、及び冷却水系２４から成る温水循環サイクルが形成されている。

冷却水系２４の下流側には外部ウォータポンプ２５（温水循環装置）が設けられている。この外部ウォータポンプ２５は前記温水循環サイクル内で温水を循環させるもので、エンジン等の車両駆動用動力源により駆動され、印加電圧を変化させることにより循環量を調節することができるようになっている。これにより、外部ウォータポンプ２５の循環量を調節することで温水循環ライン９に供給される温水量を調節することもでき、温水供給ライン開閉弁１３の開度調整と適宜組み合わせることで、吹き出し温度のより精密な温調が可能となる。

また、本実施形態では、温水供給ライン１１における温水供給ライン開閉弁１３よりも上流側の部位と排水ライン１４における排水ライン開閉弁１６よりも下流側の部位とを連通接続するバイパスライン２６が設けられている。このバイパスライン２６は温水供給ライン１１とリリーフ弁２７を介して接続され、排水ライン１４とは継手２８を介して接続されている。

リリーフ弁２７は、温水圧が所定値未満の場合には温水を温水供給ライン開閉弁１３に導き、エンジン等の回転数が高くなって温水圧が所定値以上になった場合には温水をバイパスライン２６に導くように構成されている。これにより、温水圧が所定値以上の領域で外部ウォータポンプ２５による流量調節が不要となるため、制御系が簡素化する。

本実施形態には、図１４に示すような別の態様がある。本態様と上記第２実施形態との間で大きく異なる点が３つある。１点目は、排水ライン１４中に配置されていた排水ライン開閉弁１６を省略した点で、２点目は、温水循環ライン９における排水ライン１４との分岐部となる継手１５よりも下流側の部位、且つ温水循環ライン９における温水供給ライン１１との合流部となる継手１２よりも上流側の部位にウォータポンプ１０が配設された点で、３点目は、バイパスライン２６が温水供給ライン１１における温水循環ライン９との合流部となる継手１２よりも上流側の部位（継手３３）と、排水ライン１４における温水循環ライン９との分岐部となる継手１５よりも下流側の部位（継手２８）とを連通しているが、リリーフ弁を介して接続されていない点である。

このように、冷却水系２４で昇温され、外部ウォータポンプ２５（温水循環装置）から吐出された温水がヒータコア５で放熱し、冷却水系２４に戻ってくるまでの経路に配設される構成要素を減らすことで、温水の圧力低下を抑えることができるので、外部ウォータポンプ２５を小型化して、省動力化を図ることができる、あるいは外部ウォータポンプ２５を変更することなく、暖房性能を改善することができる。

また、当該位置にウォータポンプ１０を具備することにより、最大暖房運転時には、循環装置１０を停止することができるので、さらなる省動力化を図ることができる。

さらに、当該位置にウォータポンプ１０を具備することにより、ウォータポンプ１０が故障し、温水経路を塞いでしまうような状態になった場合にも、温水供給ライン１１から供給される温水で暖房運転を継続・維持することができる。

次に、本発明の第３の実施形態を説明する。図１０は第３の実施形態の温水供給部の概略構成図、図１１は第３の実施形態のヒータコアの正面図、図１２は第３の実施形態の制御ブロック図である。

本実施形態では、運転席と助手席に対してそれぞれ送風路（図示せず）が独立して設けられている。そして、図１１に示すように、ヒータコア５には二つの流路Ｒ１、Ｒ２が設けられ、これらは一つの送風路に対して一つの流路が対応するように配置されている。

流路Ｒ１に対して温水入口２０Ａ、流路Ｒ２に対して温水入口２０Ｂが設けられており、タンク１９内部は、二枚の隔壁２２により、温水入口２０Ａに連通した部分と、温水入口２０Ｂに連通した部分と、温水出口２１に連通した部分とに仕切られている。温水入口２０Ａ、２０Ｂから一方のタンク１９内に流入した温水は、コア１７を通って他方のタンク１８に流入し、再びコア１７を通って一方のタンク１９に戻り、温水出口２１から流出する。

また、図１０に示すように、温水循環ライン９はヒータコア５の上流側で分岐しており、一方の分岐路は温水入口２０Ａに連通接続され、他方の分岐路は温水入口２０Ｂに連通接続されている。温水循環ライン９の分岐点には２ウェイの流量制御弁３０が設けられており、この流量制御弁３０は電磁弁により構成され、二つの流路Ｒ１、Ｒ２に流入する温水量をそれぞれ個別に制御可能となっている。

図１２に示すように、左側の送風路に対して吹き出し温度センサ（Ｌ）１０２Ａ、右側の送風路に対して吹き出し温度センサ（Ｒ）１０２Ｂがそれぞれ設けられ、温度設定器１０１は、運転席と助手席とでそれぞれ個別に温度を設定可能となっている。制御アンプ２３は、温度設定器１０１及び各センサからの情報に基づいて流量制御弁３０を制御する。

このような構成によれば、第１、第２の実施形態の効果に加えて、助手席と運転席とをそれぞれ個別に所望の温度に設定することができるという効果が得られる。

次に、本発明の第４の実施形態を説明する。図１３は第４の実施形態の温水供給部の概略構成図である。

本実施形態では、ヒータコア５が第３の実施形態と同様に構成されている。また、温水循環ライン９が途中で２ウェイの継手３１により分岐し、一方の分岐路が温水入口２０Ａに連通接続され、他方の分岐路が温水入口２０Ｂに連通接続されている。

温水供給ライン１１が途中で分岐し、一方の分岐路は継手１２Ａを介して温水循環ライン９の一方の分岐路に連通接続されている。また、温水循環ライン９の他方の分岐路は継手１２Ｂを介して温水循環ライン９の他方の分岐路に連通接続されている。

本実施形態においても、第３の実施形態と同様に、助手席と運転席とをそれぞれ個別に所望の温度に設定することができるという効果が得られる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に種々の変形を施すことができる。

次に、本発明の第５の実施形態を説明する。図１５は第５の実施形態の温水供給部の概略構成図である。

本実施形態では、暖房用熱交換器５が３基配設されており、それぞれが運転席側ヒータコア５Ａ、助手席側ヒータコア５Ｂ、後席側ヒータコア５Ｃとして機能している。各ヒータコア５Ａ、５Ｂ、５Ｃは、図３に示すように、それぞれの内部に単一の流路が形成された熱交換器で、それぞれの温水入口２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃからヒータコア５Ａ、５Ｂ、５Ｃ内部に流入した温水は、コア１７で放熱し、温水出口２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃから流出するように構成されている。

また、本実施形態では、冷却水系２４で昇温された温水は、外部ウォータポンプ２５で加圧され、温水ライン４３内の隅々まで循環する。

外部ウォータポンプ２５下流側で継手３７によって、温水ライン４３は空調装置側４４と冷却側４５に分岐される。

冷却側４５には、車室外熱交換器４１が連通接続され、温水が車室外熱交換器４１内部を通過する際に、車室外熱交換器４１の放熱部を通過する走行風、および冷却ファン（図示せず）による風によって冷却され、継手３６を通じて冷却水系２４に送入される。

空調装置側４４に分岐された温水は、継手３３によってバイパスライン２６側と温水循環ライン９側に分岐される。

バイパスライン２６は、分岐前の温水供給ライン１１における温水供給ライン開閉弁１３よりも上流側の部位と排水ライン１４とを連通接続するように設けられている。そして、バイパスライン２６には、バイパスライン２６を温水が通過する際に所定の圧力が低下するように、流通抵抗４２が付与されている。

温水循環ライン９側に分岐された温水は、温水供給ライン１１を通じ、継手３２で供給ライン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃに分岐される。各供給ライン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃには、それぞれに流量調節可能な温水供給ライン開閉弁１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃが設けられている。

各温水供給ライン開閉弁１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを通過した温水は、継手１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ（合流部）で後述する温水循環ライン９Ａ′、９Ｂ′、９Ｃ′からの温水と合流する。

継手１２で合流した温水は、温水循環ライン９Ａ、９Ｂ、９Ｃを通じて、温水入口２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃから各ヒータコア５Ａ、５Ｂ、５Ｃ内部に送入される。

コア１７で放熱し、温水出口２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃから流出した温水は、継手３４と継手３５で再度合流する。

合流した温水は、継手１５（分岐部）で排水ライン１４側と温水循環ライン９側とに分岐される。

排水ライン１４側に分岐した温水は、継手２８でバイパスライン２６の温水と合流した後、継手３６で冷却側４５の温水と合流し、冷却水系２４に送入される。つまり、バイパスライン２６は、温水供給ライン１１における温水循環ライン９との合流部１２よりも上流側の部位と、排水ライン１４における温水循環ライン９との分岐部１５よりも下流側の部位とを連通接続するように設けられている。

温水循環ライン９側に分岐した温水は、ウォータポンプ１０で加圧された後、継手３１によって温水循環ライン９Ａ′、９Ｂ′、９Ｃ′に分岐され、各温水循環ライン９Ａ′、９Ｂ′、９Ｃ′が継手１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ（合流部）に連通接続される。つまり、ウォータポンプ１０は、温水循環ライン９における排水ライン１４との分岐部となる継手１５よりも下流側の部位、且つ温水循環ライン９における温水供給ライン１１との合流部となる継手１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃよりも上流側の部位に配設されている。

また、ヒータコア５Ａ、５Ｂは、前席側エアコンユニット２′に配設され、ヒータコア５Ｃは、後席側エアコンユニット２″に配設されている。前席側エアコンユニット２′は、空気取入口となるインテークユニット１からファン３、およびエバポレータ４までの送風路を運転席側と助手席側で共有しつつ、エバポレータ４よりも下流側に位置するヒータコア５Ａ、５Ｂ、から各吹出口６、７、８に通じる送風路を運転席側と助手席側で別々に設けている。また、後席側エアコンユニット２″は、前席側エアコンユニット２′と別体に設けられており、図１に示すようなエアコンユニット２のデフロスタ吹出口７を除いた構成と同様の構成となっている。

このような構成によれば、本実施形態においても、第３の実施形態と同様に、運転席と助手席、および後席をそれぞれ個別に所望の温度に設定することができるという効果が得られる。

当該位置にバイパスライン２６を具備することにより、温水循環ライン９中を温水が循環していない場合でも、温水の流路を十分に確保できるので、温水循環装置２５の制御が簡略化し、構造の簡素化及びコストダウンを図ることができる。たとえば、夏季などの暖房運転を不要とする時期のエンジン始動直後など、冷却水系２４内の水温が十分に上昇していない場合には、暖機を優先し、車室外熱交換器４１内を温水が循環しないように冷却側４５の流路を閉じているが、バイパスライン２６で温水を循環させることで、温水の過冷却を防止ししつつ、エンジン内における局所的な温度上昇を防止している。

また、バイパスライン２６に所定の流通抵抗４２が付与されていることにより、比較的流通抵抗の大きな車室外熱交換器４１内を温水が循環することができる。

当該位置に循環装置１０を具備することにより、最大暖房運転時には、循環装置１０を停止することができるので、省動力化を図ることができる。

また、循環装置１０が故障した場合にも温水供給ライン１１から供給される温水で暖房運転を継続・維持することができる。

共通の循環装置１０によって各温水循環ライン９Ａ′、９Ｂ′、９Ｃ′中の温水を循環させることで、装置全体の構造を簡素化し、コストダウンを図りつつ、レイアウトの自由度を向上するとともに、吹出空気温度を各暖房用熱交換器５ごとに制御することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に種々の変形を施すことができる。たとえば、車室内の右側と左側を個別に温度設定したい場合には、暖房用熱交換器５Ｃを省略することで可能になり、車室内の前方と後方で温度設定したい場合には、暖房用熱交換器５Ｂを省略することで可能になる。

実施形態の車両用空調装置の全体構成図。 第１の実施形態のヒータコアへの温水供給部の概略構成図。 ヒータコアの正面図。 温水供給部の制御手順を示すフローチャート。 Duty出力値の算出手順を示すフローチャート。 ウォータポンプの制御手順を示すフローチャート。 温水供給ライン開閉弁、排水ライン開閉弁の制御に用いる定数と水温との関係を示す図。 第１の実施形態の制御ブロック図。 第２の実施形態の温水供給部の概略構成図。 第３の実施形態の温水供給部の概略構成図。 第３の実施形態のヒータコアの正面図。 第３の実施形態の制御ブロック図。 第４の実施形態の温水供給部の概略構成図。 第２の実施形態の別態様を示す温水供給部の概略構成図。 第５の実施形態の温水供給部の概略構成図。

符号の説明

５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ…暖房用熱交換器（ヒータコア）
９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ…温水循環ライン
９Ａ′、９Ｂ′、９Ｃ′…温水循環ライン
１０…循環装置（ウォータポンプ）
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ…温水供給ライン
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ…合流部
１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ…温水供給ライン開閉弁
１４…排水ライン
１５…分岐部
１６…排水ライン開閉弁
２３…制御手段
２４…発熱体
２５…温水循環装置
２６…バイパスライン
２７…リリーフ弁
３０…流量制御弁
Ｒ１、Ｒ２…温水流路

Claims (11)

1. 温水循環ライン（９）と、
   温水循環ライン（９）中に設けられ、温水循環ライン（９）中で所定量の温水を循環させる循環装置（１０）と、
   温水循環ライン（９）中に設けられ、温水循環ライン（９）から供給される温水と車室内へ吹き出す空気とを熱交換させて該空気を加熱する暖房用熱交換器（５）と、
   一端が温水循環ライン（９）の暖房用熱交換器（５）温水入口（２０）の上流側に連通接続された温水供給ライン（１１）と、
   一端が温水循環ライン（９）の暖房用熱交換器（５）温水出口（２１）の下流側に連通接続された排水ライン（１４）と、
   を具備しつつ、
   温水供給ライン（１１）中に位置する流量調節可能な温水供給ライン開閉弁（１３）と、
   排水ライン（１４）中に位置する流量調節可能な排水ライン開閉弁（１６）との少なくともどちらか一方の開閉弁
   を具備することを特徴とする車両用空調装置。
2. 温水供給ライン開閉弁（１３）と排水ライン開閉弁（１６）を具備し、
   排水ライン開閉弁（１６）と温水供給ライン開閉弁（１３）が同期して同一開度に調節されることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
3. 温水供給ライン（１１）の他端と排水ライン（１４）の他端とを連通接続すると共に排水ライン（１４）から温水供給ライン（１１）に流れる水を加熱する発熱体（２４）と、
   発熱体（２４）で加熱された温水を、温水供給ライン（１１）、温水循環ライン（９）、暖房用熱交換器（５）、温水循環ライン（９）、排水ライン（１４）、及び発熱体（２４）から成る温水循環サイクル中で循環させると共に循環水量を調節可能な温水循環装置（２５）と、
   を具備することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両用空調装置。
4. 温水供給ライン（１１）における温水供給ライン開閉弁（１３）よりも上流側の部位と排水ライン（１４）における排水ライン開閉弁（１６）よりも下流側の部位とを連通接続するバイパスライン（２６）と、
   バイパスライン（２６）と温水供給ライン（１１）との接続点に設けられ、温水圧が所定値未満の場合には温水を温水供給ライン開閉弁（１３）に導き、温水圧が所定値以上の場合には温水をバイパスライン（２６）に導くリリーフ弁（２７）と、
   を具備することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の車両用空調装置。
5. 設定温度と車室内温度とを比較して開閉弁（１３、１６）の開度を算出し、この開度に基づいて開閉弁（１３、１６）を制御する制御手段（２３）を具備することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の車両用空調装置。
6. 二つの送風路にそれぞれ対応するように暖房用熱交換器（５）に設けられた二つの温水流路（Ｒ１、Ｒ２）と、
   温水流路（Ｒ１、Ｒ２）へ流入する温水量をそれぞれ個別に制御可能な流量制御弁（３０）と、
   を具備することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の車両用空調装置。
7. 発熱体（２４）は車両駆動用動力源の冷却水系であることを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれかに記載の車両用空調装置。
8. 制御手段（２３）は、設定温度と車室内温度とを比較して目標吹出温度を算出すると共に、この目標吹出温度と実際の吹出温度とを比較して開閉弁（１３、１６）の開度を算出し、この開度に基づいて開閉弁（１３、１６）を制御することを特徴とする請求項５又は請求項６記載の車両用空調装置。
9. 温水供給ライン（１１）における温水循環ライン（９）との合流部（１２）よりも上流側の部位と、
   排水ライン（１４）における温水循環ライン（９）との分岐部（１５）よりも下流側の部位と、
   を連通接続するバイパスライン（２６）を具備すること
   を特徴とする請求項３又は請求項７記載の車両用空調装置。
10. 温水循環ライン（９）における排水ライン（１４）との分岐部（１５）よりも下流側の部位と、
    温水循環ライン（９）における温水供給ライン（１１）との合流部（１２）よりも上流側の部位と、
    の間に循環装置（１０）を具備すること
    を特徴とする請求項１又は請求項７記載の車両用空調装置。
11. 複数の暖房用熱交換器（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）を並列に配置して、
    温水循環ライン（９）における循環装置（１０）下流側を暖房用熱交換器（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）の数に応じて分岐し、
    分岐した温水循環ライン（９Ａ′、９Ｂ′、９Ｃ′）のそれぞれが各暖房用熱交換器（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）に温水を供給し、
    各暖房用熱交換器（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）から流出した各温水を合流してから循環装置（１０）に送入しつつ、
    暖房用熱交換器（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）の数に応じて温水供給ライン（１１）を分岐し、
    分岐した温水供給ライン（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）のそれぞれに温水供給ライン開閉弁（１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ）を設け、
    温水供給ライン（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）における温水供給ライン開閉弁（１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ）下流側に位置する各合流部（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）で温水循環ライン（９Ａ′、９Ｂ′、９Ｃ′）に合流させ、
    合流した温水循環ライン（９Ａ、９Ｂ、９Ｃ）の温水を各暖房用熱交換器（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）に供給すること
    を特徴とする請求項７又は請求項１０記載の車両用空調装置。
    

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