JP2006219042A - フルリヒート式車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 暖房時にでも素早い冷風が得られるフルリヒート式車両用空調装置を提供する。
【解決手段】 エンジン３１に設けた冷却用のエンジン水路３２に冷却水を流す冷却水回路３３と、この冷却水回路３３に接続されるとともにエンジン３１を冷却した冷却水が流れるヒータコア４と、冷房システム２０に接続されたエバポレータ３と、ヒータコア４に流れる冷却水の流れを制御する開閉弁３６とを備え、エバポレータ３を通過させた空気をヒータコア４に流すフルリヒート式車両用空調装置において、開閉弁３６に対して並列し且つエンジン冷却水回路から分岐する分岐冷却水路４０を設けた。
【選択図】 図１

Description

この発明は、エンジン冷却水回路と、ヒータコアと、このヒータコアに流れる冷却水の流量を制御する流量制御弁等とを備えたフルリヒート式車両用空調装置に関する。

従来から、エバポレータと、ヒータコアと、このエバポレータとヒータコアとの間に設けたエアミックスドアとを備えたリヒートエアーミックス方式の車両用空調装置が知られている。

かかる車両用空調装置は、エバポレータにより冷却された空気をエアミックスドアの開度により適宜配分し、この配分した一方の空気をヒータコアに導き、ここで熱交換した空気と、配分した他方の空気とをミックスして所望の温度に調整し、この調整した空気を各吹出口から吹き出させるものである。

このような車両用空調装置では、エバポレータとヒータコアとの間にエアミックスドアを設けなければならないので、空調装置の小型化を図る上で問題があった。

そこで、この問題の解消を図ったフルリヒート方式の車両用空調装置が提案されている（特許文献１参照）。

かかるフルリヒート方式の車両用空調装置では、エバポレータで冷却された空気の全部をヒータコアに通過させて所望の吹出温度にするものである。
特開平９−２０７５５３号公報

しかしながら、フルリヒート方式の車両用空調装置にあっては、ヒータコア内の冷却水の熱容量が大きいため、エバポレータを通過した空気でヒータコアを冷却した後でないと、吹出口から冷風が吹き出てこない。このため、暖房使用時において、居室空間の上部つまり乗員頭部の不快感を取り除くときや、フロントガラスの曇りを取り除くときに、素早い冷風が得られなかった。

この発明の目的は、暖房時にでも素早い冷風が得られるフルリヒート式車両用空調装置を提供することにある。

請求項１の発明は、エンジンに設けた冷却用のエンジン水路に冷却水を流す冷却水回路と、この冷却水回路に接続されるとともに前記エンジンを冷却した冷却水が流れるヒータコアと、冷房システムに接続されたエバポレータと、前記ヒータコアに流れる冷却水の流量を制御する流量制御弁とを備え、前記エバポレータを通過させた空気を前記ヒータコアに流すフルリヒート式車両用空調装置において、
前記流量制御弁に対して並列し且つエンジン冷却水回路から分岐する分岐冷却水路を設けたことを特徴とする。

請求項２の発明は、前記分岐冷却水路に蓄冷タンクを設けたことを特徴とする。

請求項３の発明は、前記エンジン水路に並列に設けたショートカット冷却水路を有し、
前記分岐冷却水路を三方弁を介して冷却水回路に接続し、
前記三方弁を前記ショートカット冷却水路と流量制御弁との間に設けたことを特徴とする。

請求項４の発明は、前記分岐冷却水路を冷却水回路に合流させるとともに、その合流点を前記流量制御弁とヒータコアとの間に設けたことを特徴とする。

請求項５の発明は、前記蓄冷タンクの上流側に開閉弁を設けたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、流量制御弁に対して並列し且つエンジン冷却水回路から分岐する分岐冷却水路を設けたものであるから、エンジン水路から流れ出てくる冷却水を分岐することができ、ヒータコアに流れる冷却水の流れを制御することができる。これにより、暖房時にでも素早い冷風を得ることができる。

請求項２の発明によれば、分岐冷却水路に蓄冷タンクを設けたものであるから、冷却水を蓄冷タンクに溜めることができる。

請求項３の発明によれば、分岐冷却水路を三方弁を介して冷却水回路に接続し、三方弁をショートカット冷却水路と流量制御弁との間に設けたものであるから、エンジン水路から流れ出てくる冷却水を、流量制御弁または分岐冷却水路に送るように選択することができる。

請求項４の発明によれば、分岐冷却水路を冷却水回路に合流させるとともに、その合流点を流量制御弁とヒータコアとの間に設けたものであるから、分岐冷却水路を流れる冷却水を冷却水回路に戻すことができる。

請求項５の発明によれば、蓄冷タンクの上流側に開閉弁を設けたものであるから、エンジン水路から流れ出てくる冷却水を分岐冷却水路に送ったり送らなかったりすることができる。

以下、この発明に係るフルリヒート式車両用空調装置の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。

［第１実施例］
図１はフルリヒート式車両用空調装置１０の構成を概念的に示したものであり、このフルリヒート式車両用空調装置１０は、空調ユニット本体１と冷房システム２０と暖房システム３０等とを備えている。

空調ユニット本体１は、外気または内気を選択的に取り入れるインテークユニット２と、取り入れた空気を冷却するエバポレータ３と、エバポレータ３を通過した空気を加熱して温調するヒータコア４等とから構成されている。

インテークユニット２には、外気を取り入れる外気取入口５と、内気を取り入れる内気取入口６とが設けられており、これら取入口５,６を有する風路７,８の合流部にはインテークユニット２内に取り入れる外気と内気の割合を調節するインテークドア９が回動自在に設けられている。このインテークドア９は、エアミックスアクチュエータ１５（図２参照）によって回動される。

また、インテークユニット２は、ブロアファンモータＭにより所定の速度で回転するブロアファンＦを有している。このブロアファンＦの回転によってインテークドア９の位置に応じて外気取入口５または内気取入口６からそれぞれ外気または内気が選択的に吸入される。また、ブロアファンＦの回転速度を変えることによって吹出口１２から車室内に吹き出される風量が調節される。

冷房システム２０は、空調ユニット本体１内に設けたエバポレータ３と、図示しないコンプレッサ等とを備えている。エバポレータ３は、冷房システムにより冷却されることによって、ブロアファンＦから送風される空気を冷却する。

暖房システム３０は、空調ユニット本体１内に設けたヒータコア４と、エンジン３１に設けた冷却用のエンジン水路３２に冷却水を流す冷却水回路３３と、ヒータコア４にエンジン３１からの冷却水を流すためのウオータポンプ３４と、エンジン水路３２に並列に接続したショートカット冷却水路３５と、冷却水回路３３に設けた開閉弁（流量制御弁）３６等とを備えている。

開閉弁３６が閉成され、三方弁４１が開閉弁３６とエンジン水路３２とを連通させているとき、ウオータポンプ３４が停止されるとエンジン水路３２から出る冷却水はショートカット冷却水路３５を通ってエンジン水路３２へ戻されるようになっている。

また、冷却水回路３３から分岐する分岐冷却水路４０が開閉弁３６に対して並列に設けられており、この分岐冷却水路４０は、冷却水回路３３のショートカット冷却水路３５と開閉弁３６との間に設けた三方弁４１に接続されて冷却水回路３３から分岐している。分岐冷却水路４０の終端は三方弁４１とヒータコア４との間の冷却水回路３３に合流している。

三方弁４１は、内蔵した図示しない弁の向きを切り換えることによってエンジン３１から流れてきた冷却水を分岐冷却水路４０と開閉弁３６のどちらか一方へ流すようになっている。

分岐冷却水路４０の途中には図７に示す蓄冷タンク４２が設けられており、この蓄冷タンク４２は放熱効果の高い例えばアルミ等から構成され、その内容積はヒータコア４の内容積とほぼ同等以上となっている。この蓄冷タンク４２は、例えばエンジンルームに設けるが、放熱し易い場所であれば他の場所でもよい。
［制御系］
図２はフルリヒート式車両用空調装置１０の制御系の構成を示したブロック図である。図２において、５０は車室内の温度を設定したり吹出口１２からの風量を設定する操作部、Ｔ１は外気の温度を検出する外気温センサ、Ｔ２は車室内の温度を検出する温度センサ、Ｔ３は日射量を検出する日射センサ、５１は各センサＴ１〜Ｔ３の検知信号と操作部５０によって設定された設定温度や設定風量に基づいてエアミックスドアアクチュエータ１５,ブロアファンモータＭ,ウオータポンプ３４,開閉弁３６,三方弁４１等を制御する空調コントローラである。
［動 作］
次に、上記のように構成されるフルリヒート式車両用空調装置１０の動作を図３に示すフロー図に基づいて説明する。なお、開閉弁３６は開成され、三方弁４１はエンジン水路３２からの冷却水を開閉弁３６へ流すように弁が切り換えられている。すなわち、図４の矢印で示すように冷却水が流れているものとする。また、図３においてステップをＳで表記する。

ステップ１では、操作部５０の操作によって設定された温度を読み込み、ステップ２では、今回の設定温度がＦ／Ｃ（最低温度）であるか否かが判断され、イエスであればステップ３へ進み、ノーであればステップ６へ進む。

ステップ６では、今回の設定温度がＦ／Ｈ（最高温度）であるか否かが判断され、ノーであればステップ８へ進み、イエスであればステップ７へ進む。

ステップ７では、車室内の温度を最高温度にするＦ／Ｈモードが設定され、車室内の温度が最高温度となるように空調コントローラ５１はエアミックスドアアクチュエータ１５,ブロアファンモータＭ,ウオータポンプ３４,開閉弁３６等を制御して終了する。

ステップ８では、読み込んだ設定温度がＦ／ＨやＦ／Ｃでない場合には温調モードが設定される。温調モードは、各センサＴ１〜Ｔ２の検知信号と設定温度や設定風量に基づいて、空調コントローラ５１はファンモータＭの回転数やコンプレッサの回転数やヒータコア４に流れる冷却水の流量を制御して吹出温度を制御する。そして、このフローは終了する。

ステップ２でイエスと判断されてステップ３へ進むと、ステップ３では前回の設定温度が読み込まれてステップ４へ進む。

ステップ４では、前回の設定温度がＦ／Ｃであるか否かが判断され、ノーであればステップ９へ進み、イエスであればステップ５へ進む。

ステップ５では、車室内の温度を最低温度にするＦ／Ｃモードが実行される。Ｆ／Ｃモードでは、開閉弁３６を閉成するとともにコンプレッサをオンしてエバポレータ３を冷却していく。また、ウオータポンプ３４をオフし、ヒータコア４にエンジン３１で暖められた冷却水が流れ込まないようにする。そして、設定風量や各センサＴ１〜Ｔ２の検知信号に基づいてファンモータＭの回転数のみが制御され、冷風のみが吹出口１２から吹き出していくことになる。そして、このフローは終了する。

ステップ４でノーと判断されてステップ９へ進むと、すなわち、今回の設定温度がＦ／Ｃであって前回の設定温度がＦ／Ｃでない場合、ステップ９では、即冷モードが開始される。

ステップ１０では、開閉弁３６が閉成され、三方弁４１の弁が切り換えられて分岐冷却水路４０が三方弁４１を介してエンジン水路３２に連通される。

ステップ１１では、蓄冷水入れ替えモードが開始される。すなわち、ウオータポンプ３４の駆動によりエンジン水路３２から冷却水回路３３,三方弁４１および分岐冷却水路４０を介して蓄冷タンク４２へ送られてくる冷却水により、蓄冷タンク４２に溜められた冷えている冷却水が押し出されてヒータコア４に向かって流れていき、ヒータコア４内の冷却水が蓄冷タンク４２の冷却水へと入れ替えられていく。このときの冷却水の流れを図５に示す。

ステップ１２では、蓄冷水入れ替えモードが開始されてからｔ秒経過された否かが判断される。ここで、ｔ秒は次式により求められる。

ｔ＝Ｗ／Ｑ
ただし、Ｗ＝蓄冷タンク４２の出口からヒータコア４の入口までの冷却水水量、Ｑ＝ウオータポンプ３４の流量である。

ステップ１２でノーと判断されるとステップ１６へ進み、ステップ１６では設定温度を読み込む。

ステップ１７では、ステップ１６で読み込んだ設定温度がＦ／Ｃであるか否かが判断される。すなわち、ｔ秒経過中に設定温度が変更されたか否かが判断され、ノーであればステップ１８へ進み、イエスであればステップ１２へ戻る。

蓄冷水入れ替えモードの開始時からｔ秒経過するまで、設定温度の変更がなければステップ１２,１６,１７の処理動作が繰り返し行われる。

そして、蓄冷水入れ替えモードの開始時からｔ秒経過すると、すなわちヒータコ４内の冷却水の全てが蓄冷タンク４２の冷却水に入れ替えられると、ステップ１２からステップ１３へ進む。

ステップ１３では、ウオータポンプ３４が停止されるとももに、三方弁４１の弁が切り換えられて分岐冷却水路４０とエンジン水路３２とが非連通状態となる。そして、図６に示すように、エンジン水路３２から出た冷却水はショートカット冷却水路３５を通って再びエンジン水路３２へ戻されるので、ヒータコア４内には冷えた冷却水が保持されることになる。

ステップ１４で蓄冷水入れ替えモードが終了し、ステップ１５で即冷モードが終了してステップ５へ進む。

ステップ５では、上述のようにコンプレッサがオンしてエバポレータ３が冷却されていくことにより、ブロアファンＦから送風される空気が冷却され、この冷却された空気がヒータコア４を通過していくが、ヒータコア４内の冷却水が蓄冷タンク４２の冷却水に入れ替えられているので、その冷却された空気がヒータコア４で暖められてしまうことなく、そのまま吹出口１２から車室へ吹き出していくことになり、暖房時にあっても素早い冷風を得ることができる。このため、暖房時であってもフロントガラスの曇りを素早くとり除くことができる。

ところで、蓄冷水入れ替えモードの開始時からｔ秒経過するまでの間に、設定温度が変更されると、ステップ１７でノーと判断されてステップ１８へ進む。

ステップ１８で蓄冷水入れ替えモードが強制終了され、ステップ１９で即冷モードが強制終了されてステップ２０へ進む。

ステップ２０では、三方弁４１の弁が切り換えられて分岐冷却水路４０とエンジン水路３２とが非連通状態となるとともに、開閉弁３６とエンジン水路３２とが三方弁４１を介して連通される。また、開閉弁３６は開成される。

ステップ２１では、車室内を操作部５０の操作により設定した設定温度にする温調モードになって、このフローは終了する。
［第２実施例］
図８は第２実施例のフルリヒート式車両用空調装置１００の構成を示したものであり、この第２実施例では、三方弁４１の替わりに蓄冷タンク用開閉弁１０１を蓄冷タンク４２の上流側の分岐水４０に設けたものである。他は第１実施例と同様な構成なのでその説明は省略する。
［動 作］
次に、第２実施例のフルリヒート式車両用空調装置１００の動作を図９に示すフロー図に基づいて説明する。なお、図３に示す処理動作と異なるステップの処理動作のみを説明する。また、通常の温調モードのときには、開閉弁３６が開成され、蓄冷タンク用開閉弁１０１が閉成されていることにより、図１０の矢印で示すように冷却水が流れている。

今回の設定温度がＦ／Ｃであって前回の設定温度がＦ／Ｃでない場合、ステップ１〜ステップ４,ステップ９の処理動作を経てステップ１０Ａへ進む。

ステップ１０Ａでは、開閉弁３６が閉成され、蓄冷タンク用開閉弁１０１が開成される。これにより、図１１の矢印で示すように冷却水が流れ、蓄冷タンク４２に溜められた冷えている冷却水が押し出されてヒータコア４に向かって流れていき、ヒータコア４内の冷却水が蓄冷タンク４２の冷却水へと入れ替えられていく。

そして、ヒータコ４内の冷却水の全てが蓄冷タンク４２の冷却水に入れ替えられると、ステップ１２からステップ１３Ａへ進む。

ステップ１３Ａでは、ウオータポンプ３４が停止されるとももに、蓄冷タンク用開閉弁１０１が閉成される。ステップ１０Ａで開閉弁３６が閉成されていることにより、図１２に示すようにエンジン水路３２から出る冷却水はヒータコア４へ流れていかず、ショートカット冷却水路３５を通って再びエンジン水路３２へ戻される。このため、ヒータコア４内には冷えた冷却水が保持されることになる。

そして、ステップ１４,１５の処理動作を経てステップ５へ進み、Ｆ／Ｃモードの処理動作が行われ、第１実施例と同様に暖房時にあっても素早い冷風を得ることができ、フロントガラスの曇りを素早くとり除くことができる。

また、蓄冷水入れ替えモードの開始時からｔ秒経過するまでの間に、設定温度が変更されると、ステップ１７からステップ１８,１９の処理動作を経て、ステップ２０Ａへ進む。

ステップ２０Ａでは、蓄冷タンク用開閉弁１０１が閉成され、開閉弁３６が開成される。そして、ウオータポンプ３４の駆動により、図１０に示す矢印方向に冷却水が流れることになり、ステップ２１で温調モードの処理が行われることになる。

上述のように、第１,第２実施例のフルリヒート式車両用空調装置１０,１００について説明したが、この発明は第１,第２実施例のフルリヒート式車両用空調装置１０,１００に限定されるものではない。

この発明に係るフルリヒート式車両用空調装置の構成を示した概念図である。 図１のフルリヒート式車両用空調装置の制御系の構成を示したブロック図である。 フルリヒート式車両用空調装置の動作を示したブロック図である。 温調モード時の冷却水の流れを示した説明図である。 即冷モード時の冷却水の流れを示した説明図である。 Ｆ／Ｃモード時の冷却水の流れを示した説明図である。 蓄冷タンクを示した説明図である。 第２実施例のフルリヒート式車両用空調装置の構成を示した概念図である。 第２実施例のフルリヒート式車両用空調装置の動作を示したフロー図である。 温調モード時の冷却水の流れを示した説明図である。 即冷モード時の冷却水の流れを示した説明図である。 Ｆ／Ｃモード時の冷却水の流れを示した説明図である。

符号の説明

３ エバポレータ
４ ヒータコア
３１ エンジン
３２ エンジン水路
３３ 冷却水回路
３６ 開閉弁
４０ 分岐冷却水路

Claims (5)

1. エンジンに設けた冷却用のエンジン水路に冷却水を流す冷却水回路と、この冷却水回路に接続されるとともに前記エンジンを冷却した冷却水が流れるヒータコアと、冷房システムに接続されたエバポレータと、前記ヒータコアに流れる冷却水の流量を制御する流量制御弁とを備え、前記エバポレータを通過させた空気を前記ヒータコアに流すフルリヒート式車両用空調装置において、
   前記流量制御弁に対して並列し且つエンジン冷却水回路から分岐する分岐冷却水路を設けたことを特徴とするフルリヒート式車両用空調装置。
2. 前記分岐冷却水路に蓄冷タンクを設けたことを特徴とする請求項１に記載のフルリヒート式車両用空調装置。
3. 前記エンジン水路に並列に設けたショートカット冷却水路を有し、
   前記分岐冷却水路を三方弁を介して冷却水回路に接続し、
   前記三方弁を前記ショートカット冷却水路と流量制御弁との間に設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフルリヒート式車両用空調装置。
4. 前記分岐冷却水路を冷却水回路に合流させるとともに、その合流点を前記流量制御弁とヒータコアとの間に設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載のフルリヒート式車両用空調装置。
5. 前記蓄冷タンクの上流側に開閉弁を設けたことを特徴とする請求項２に記載のフルリヒート式車両用空調装置。

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