JP2006248386A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 限られたエネルギで効果的に車室を空調することができる車両用空調装置を得る。
【解決手段】 車両用空調装置１０では、加熱又は冷却した空気を車室に吹き出すために運転席側に開口する運転席用足元吹出口５０Ａを含む複数の吹出口４４Ａ、４４Ｂ、４６Ａ、４６Ｂ、４８Ａ、４８Ｂ、５０Ｂ、５２Ａ、５２Ｂが設けられており、各ダンパ５４、５６、５８、６４、６６、６８を閉止すると共に、ダンパ６０を開放することで、運転席用足元吹出口５０Ａ以外の吹出口４４Ａ、４４Ｂ、４６Ａ、４６Ｂ、４８Ａ、４８Ｂ、５０Ｂ、５２Ａ、５２Ｂを閉止することができ、プレ空調時に運転席を優先的に空調することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば自動車等の車両に適用され、乗員の乗車前に作動可能な車両用空調装置に関する。

電気自動車用の空調装置として、運転者が乗車する前に作動してプリエアコンディショニングを行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、バッテリの充電に必要な充電電力を除いた余剰電力でプリエアコンディショニングを行うことで、運転者等の乗員が乗車する際の車室内の温度を適温にすることができる。
特開平５−１４７４２０号公報 特開２００４−４２７０６号公報

ところで、車両走行中に充電されたバッテリの電力を用いて乗員乗車前に作動させるプレ空調においては、バッテリに蓄えられている限られた電力を利用するものであるため、バッテリへの充電が行われない乗員乗車前のエネルギ消費をより抑えることが望まれている。すなわち、プレ空調装置の分野では、消費エネルギの低減について改善の余地がある。

本発明は、上記事実を考慮して、限られたエネルギで効果的に車室を空調することができる車両用空調装置を得ることが目的である。

上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る車両用空調装置は、加熱又は冷却した空気を車室に吹き出すために運転席側に開口する運転席用吹出口を含む複数の吹出口と、前記複数の吹出口のうち、前記運転席用吹出口以外の吹出口を閉止する状態を取り得る吹出口切換手段と、を備えている。

請求項１記載の車両用空調装置では、吹出口切換手段を切り換えることで、運転席用吹出口を除く吹出口を閉止して、運転席用吹出口のみから加熱又は冷却された空気を吹き出すことができる。すなわち、車室内における車両における確実に乗員が存在する空間である運転席廻りの空間を優先的に空調する状態を選択することができ、限られたエネルギが無駄なく用いられる。

このように、請求項１記載の車両用空調装置では、限られたエネルギで効果的に車室を空調することができる。

請求項２記載の発明に係る車両用空調装置は、請求項１記載の車両用空調装置において、前記運転席用吹出口は、前記運転席の足元部に開口している。

請求項２記載の車両用空調装置では、運転席の足元部のみから加熱又は冷却された空気を吹き出す状態を選択することができる。特に、加熱された空気（暖気）を吹き出す場合に好ましい。

請求項３記載の発明に係る車両用空調装置は、請求項１又は請求項２記載の車両用空調装置において、乗員の乗車前に作動指令を受けた場合に、前記運転席用吹出口以外の吹出口が閉止されるように前記吹出口切換手段を切り換える制御装置をさらに備えた。

請求項３記載の車両用空調装置では、制御装置は、乗員（運転者）が乗車する前に作動指令を受けた場合、吹出口切換手段を切り換えて運転席用吹出口を除く吹出口を閉止する。これにより、加熱又は冷却された空気は運転席用吹出口のみから車室に吹き出されて該車室を予備的空調し、この予備的空調後の車両の走行中に乗員が確実に存在する空間である運転席廻りの空間が優先的に空調される。

請求項４記載の発明に係る車両用空調装置は、請求項３記載の車両用空調装置において、空調用空気を加熱する加熱源として電気ヒータを備えている。

請求項４記載の車両用空調装置では、乗車する前に作動指令を受けた場合、例えばバッテリ等の限られた電力を用いて電気ヒータが作動して空気を加熱し、運転席廻りの空間が優先的に暖房される。暖房専用の電気ヒータを備えるため、効果的かつ効率的に車室を空調することができる。電気ヒータとしては、例えば、ＰＴＣヒータ、ハロゲンヒータ、赤外線ヒータなどを採用することができる。

以上説明したように本発明に係る車両用空調装置は、限られたエネルギで効果的に車室を空調することができる。

本発明の実施の形態に係る車両用空調装置１０について図１乃至図３に基づいて説明する。この実施形態では、車両用空調装置１０は、内燃機関である発電用エンジン及び蓄電用のバッテリの２系統の電力にて電気モータを駆動して走行する所謂ハイブリッド自動車に適用されている。

図１には、自動車に適用された車両用空調装置１０の概略全体構成図が示されている。この図に示される如く、車両用空調装置１０は、空調ケース１２を備えている。空調ケース１２の一端側には、内外気切換ドア１４によって開閉状態が選択的に切り換えられる外気取入口１６、内気取入口１８が形成されている。また、この実施形態では、車両用空調装置１０は、空調ケース１２内の一端側が仕切板２０によって仕切られた内外気２層ユニットとされており、空調ケース１２には内気ドア２２によって開閉されるサブ内気取入口２４が設けられている。空調ケース１２内における外気取入口１６、内気取入口１８、サブ内気取入口２４側の端部には、空調用空気を車室に送風するためのブロアユニット２６が配設されている。

空調ケース１２内におけるブロアユニット２６（仕切板２０）の下流には、冷却部としてのエバポレータ２８が配設されている。エバポレータ２８は、空調ケース１２の外側に設けられたコンプレッサ３０、コンデンサ３２、膨張弁３４と冷媒流路３６を介して直列に連通されており、これらと共に冷凍サイクルを構成している。エバポレータ２８は、ブロアユニット２６にて送られてくる空調用空気と冷凍サイクルの冷媒との熱交換器であり、コンプレッサ３０が作動すると、空調用空気から蒸発潜熱を奪って冷気にする構成とされている。上記の如くハイブリッド自動車に適用される車両用空調装置１０では、コンプレッサ３０は電動コンプレッサとされている。

また、空調ケース１２内におけるエバポレータ２８の下流には、加熱部としてのヒータコア３８が配設されている。ヒータコア３８は、図示しないエンジンの冷却水と空調用空気との熱交換器であり、空調用空気を加熱して暖気にするようになっている。さらに、この実施形態では、ヒータコア３８の下流側に電気ヒータであるＰＴＣ（静特性サーミスタ）ヒータ４２が配設されている。ＰＴＣヒータ４０は、通電されて発熱するヒータであり、ヒータコア３８と同様に空調用空気を加熱して暖気にする構成とされている。

この空調ケース１２内におけるエバポレータ２８とヒータコア３８との間には、冷気と暖気との混合比率の調節用のエアミックスドア４２が配設されている。この実施形態では、エアミックスドア４２は２つ設けられている。

さらに、空調ケース１２には、車室に空調用空気を吹き出すための各種吹出口に連通する複数の空気流路が形成されている。具体的には、空調ケース１２からは、デフロスタ流路４４、センタレジスタ流路４６、サイドレジスタ流路４８、足元吹出流路５０、リヤヒータ流路５２がそれぞれ分岐している。

デフロスタ流路４４は、その基端（分岐部）がデフロスタダンパ５４によって開閉されるようになっている。また、デフロスタ流路４４の下流端は、さらにセンタデフロスタ４４Ａ、左右のサイドデフロスタ４４Ｂに分岐している。センタレジスタ流路４６は、その基端がセンタレジスタダンパ５６によって開閉されるようになっている。センタレジスタ流路４６の下流端は、さらに運転席用センタレジスタ４６Ａ、助手席側センタレジスタ４６Ｂに分岐している。サイドレジスタ流路４８は、その基端がサイドレジスタダンパ５８によって開閉されるようになっている。サイドレジスタ流路４８の下流端は、さらに運転席用サイドレジスタ４８Ａ、助手席側センタレジスタ４８Ｂに分岐している。運転席用センタレジスタ４６Ａ、助手席側センタレジスタ４６Ｂ、運転席用サイドレジスタ４８Ａ、助手席側センタレジスタ４８Ｂの各開口端には、それぞれ手動の開閉ダンパ５５が配設されている。

足元吹出流路５０は、その基端が足元吹出元ダンパ６０によって開閉されるようになっている。足元吹出流路５０の下流端は、さらに運転席用足元吹出口５０Ａ、助手席用足元吹出口５０Ｂに分岐している。また、足元吹出流路５０の中間部は、リヤヒータ流路５２と連通する連通路６２が分岐している。リヤヒータ流路５２は、その基端がリヤヒータ第１ダンパ６４によって開閉されるようになっている。リヤヒータ流路５２の下流端は、左右の吹出口５２Ａ、５２Ｂに分岐している。

そして、車両用空調装置１０は、助手席用足元吹出口５０Ｂの基端を開閉する助手席足元ダンパ６６、及び連通路６２の基端を開閉するリヤヒータ第２ダンパ６８を備えている。したがって、車両用空調装置１０は、デフロスタダンパ５４、センタレジスタダンパ５６、サイドレジスタダンパ５８、リヤヒータ第１ダンパ６４がそれぞれ閉止されると共に足元吹出元ダンパ６０が開放された状態で、かつ助手席足元ダンパ６６及びリヤヒータ第２ダンパ６８の閉止状態では、運転席用足元吹出口５０Ａのみが開放されるように構成されている。したがって、これらの各ダンパ５４、５６、５８、６０、６４、６６、６８が本発明における「吹出口切換手段」を構成している。

図２に示される如く、以上説明したデフロスタダンパ５４、センタレジスタダンパ５６、サイドレジスタダンパ５８、リヤヒータ第１ダンパ６４、足元吹出元ダンパ６０、助手席足元ダンパ６６、及びリヤヒータ第２ダンパ６８は、それぞれ制御装置としての空調ＥＣＵ７０に電気的に接続されており、該空調ＥＣＵ７０によって開閉制御される構成とされている。また、空調ＥＣＵ７０は、内外気切換ドア１４、内気ドア２２、エアミックスドア４２、コンプレッサ３０、ＰＴＣヒータ４０、ブロアユニット２６が電気的に接続されている。空調ＥＣＵ７０は、操作パネル７２で設定される運転条件及び室内温センサ７４にて検出される車室内温度状況に応じて、上記した各ダンパ、ドアの開閉、ブロアユニット２６、コンプレッサ３０、ＰＴＣヒータ４０の運転、停止を含む動作を制御するようになっている。

さらに、空調ＥＣＵ７０は、ワイヤレス操作装置７６が送信したプレ空調要求信号を受信するアンテナ７８を備えており、アンテナ７８にてプレ空調要求信号を受信すると、自動車への乗員の乗車前であっても、車両用空調装置１０を作動する（以下、「プレ空調を行う」という）ようになっている。プレ空調を行っている状態では、ハイブリッド自動車のエンジンは停止しており、空調ＥＣＵ７０は、バッテリの電力によってコンプレッサ３０又はＰＴＣヒータ４０を作動させるようになっている。

このため、空調ＥＣＵ７０は、バッテリの残容量に応じた信号を出力するバッテリ残量センサ８０にも電気的に接続されており、バッテリ残量が所定の閾値以下になると、プレ空調を停止するようになっている。この閾値は、バッテリの電力のみで自動車の所定距離の走行を担保する充電量以上に設定され、例えば、フル充電の４０％程度とされる。なお、この実施形態では、プレ空調を行う場合には、コンプレッサ３０及びＰＴＣヒータ４０を共に作動することはない設定とされている。

そして、空調ＥＣＵ７０は、プレ空調を行う際には、デフロスタダンパ５４、センタレジスタダンパ５６、サイドレジスタダンパ５８、リヤヒータ第１ダンパ６４がそれぞれ閉止させると共に足元吹出元ダンパ６０が開放させた状態で、さらに助手席足元ダンパ６６及びリヤヒータ第２ダンパ６８を閉止させ、運転席用足元吹出口５０Ａのみを開放させるように構成されている。以下の説明では、この状態をプレ空調吹出状態ということとする。

次に、本第１の実施形態の作用を、図３に示すフローチャートを参照しつつ説明する。

上記構成の車用用空調装置１０では、空調ＥＣＵ７０は、ステップＳ１０でプレ空調要求信号を受信したか否かを判断する。プレ空調要求信号を受信していない場合には、ステップＳ１０に戻り、プレ空調要求信号を受信した場合にはステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、運転席用足元吹出口５０Ａのみが開放されるプレ空調吹出状態となるように、上記した各ダンパの開閉状態を切り換える。次いでステップＳ１４に進み、プレ空調を開始する。これにより、例えば冬季など車室内の温度が低い場合には、ＰＴＣヒータ４０が作動し、ブロアユニット２６から送られＰＴＣヒータ４０にて加熱された暖気が運転席用足元吹出口５０Ａから車室に吹き出してプレ暖房が行われる。また例えば夏季など車室内の温度が高い場合には、コンプレッサ３０が作動して冷凍サイクルが行われ、エバポレータ２８にて冷却された冷気が運転席用足元吹出口５０Ａから車室に吹き出してプレ冷房が行われる。

ステップＳ１４の後はステップＳ１６に進み、空調ＥＣＵ７０は、バッテリ残量センサ８０の出力信号に基づいてバッテリの残留が十分であるか否かを判断する。バッテリ残量が閾値以下であると判断した場合、ステップＳ１８に進み、プレ空調を停止する。一方、ステップＳ１６で閾値を超えるバッテリ残量があると判断した場合、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、室内温センサ７４の出力信号に基づいて車室内の温度が設定温度に達した（設定温度以上である）か否かを判断する。車室内の温度が設定温度に達していないと判断した場合にはステップＳ１６に戻り、設定温度に達したと判断した場合にはステップＳ１８に進んでプレ空調を停止する。なお、例えばステップＳ２０を実行しない制御フローを採用しても良い。

ここで、車両用空調装置１０では、各ダンパ５４、５６、５８、６０、６４、６６、６８の開閉状態を切り換えることで、運転席用足元吹出口５０Ａのみを開放させるプレ空調吹出状態を取り得るため、プレ空調時に運転席用足元吹出口５０Ａのみから暖気又は冷気を吹き出させる構成が実現された。これにより、車両用空調装置１０では、プレ空調後の車両の走行中に確実に乗員（運転者）が存在する車室内空間である運転席廻りの空間を優先的に空調する状態を選択することができ、バッテリの限られたエネルギが無駄なく用いられる。すなわち、乗員が存在しない可能性がある他の座席の空調のためにバッテリのエネルギを消費することがない。

このように、本実施形態に係る車両用空調装置１０では、限られたエネルギで効果的に車室を空調することができる。

特に、車両用空調装置１０では、プレ空調時に運転席用足元吹出口５０Ａのみを開放するため、加熱された暖気によるプレ暖房に好適に適用される。そして、この暖房用の熱源として専用の電気ヒータであるＰＴＣヒータを備えるため、効果的かつ効率的に車室をプレ暖房することができる。

なお、上記実施形態では、車両用空調装置１０がプレ暖房及びプレ冷房を共に行い得る構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、車両用空調装置１０がプレ暖房及びプレ冷房の何れか一方のみを行い得る構成であっても良い。また、車両用空調装置１０やプレ冷房のみを行い得る空調装置において、プレ冷房を行う際には運転席の上方又は上部に冷気を送風するように構成しても良い。この冷気の吹出口として、例えば運転席用センタレジスタ４６Ａや運転席用サイドレジスタ４８Ａ、又は図１には図示されていない他の吹出口を用いることができる。

また、上記実施形態では、車両用空調装置１０がハイブリッド自動車に適用された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、電気自動車に車両用空調装置１０を適用しても良い。

本発明の実施形態に係る車両用空調装置の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る車両用空調装置の電気的構成図である。 本発明の実施形態に係る車両用空調装置の制御フローを示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 車両用空調装置
４０ ＰＴＣヒータ（電気ヒータ）
４４Ｂ サイドデフロスタ（他の吹出口）
４４Ａ センタデフロスタ（他の吹出口）
４６Ａ 運転席用センタレジスタ（他の吹出口）
４６Ｂ 助手席側センタレジスタ（他の吹出口）
４８Ａ 運転席用サイドレジスタ（他の吹出口）
４８Ｂ 助手席側センタレジスタ（他の吹出口）
５０Ａ 運転席用足元吹出口（運転席用吹出口）
５０Ｂ 助手席用足元吹出口（他の吹出口）
５２Ａ・５２Ｂ 吹出口（他の吹出口）
５４ デフロスタダンパ（吹出口切換手段）
５６ センタレジスタダンパ（吹出口切換手段）
５８ サイドレジスタダンパ（吹出口切換手段）
６０ 足元吹出元ダンパ（吹出口切換手段）
６４ リヤヒータ第１ダンパ（吹出口切換手段）
６６ 助手席足元ダンパ（吹出口切換手段）
６８ リヤヒータ第２ダンパ（吹出口切換手段）
７０ 空調ＥＣＵ（制御装置）

Claims (4)

1. 加熱又は冷却した空気を車室に吹き出すために運転席側に開口する運転席用吹出口を含む複数の吹出口と、
   前記複数の吹出口のうち、前記運転席用吹出口以外の吹出口を閉止する状態を取り得る吹出口切換手段と、
   を備えた車両用空調装置。
2. 前記運転席用吹出口は、前記運転席の足元部に開口している請求項１記載の車両用空調装置。
3. 乗員の乗車前に作動指令を受けた場合に、前記運転席用吹出口以外の吹出口が閉止されるように前記吹出口切換手段を切り換える制御装置をさらに備えた請求項１又は請求項２記載の車両用空調装置。
4. 空調用空気を加熱する加熱源として電気ヒータを備えた請求項３記載の車両用空調装置。

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