JP2007253731A

JP2007253731A - 構造物用空調装置

Info

Publication number: JP2007253731A
Application number: JP2006079180A
Authority: JP
Inventors: Keiko Tanaka; 敬子田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2007-10-04

Abstract

【課題】冷却用の液体を有効に使用することができる構造物用空調装置を得る。
【解決手段】構造物用空調装置としての車両用空調システム１０は、ウォッシャポンプ２５を作動することで内部に車室Ｒを有する自動車ＳのフロントピラーＰに洗浄液を供給するウォッシャ装置２４と、ウォッシャタンク２２に貯留されフロントピラーＰに供給される前の洗浄液の温度Ｔｗに基づいてウォッシャ装置２４の作動を制御する空調ＥＣＵ５２とを備えている。
【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る構造物用空調装置に関する。

水槽からの水を自動車の屋根に供給して該屋根を満遍なく濡らし、この水の蒸発潜熱を屋根から奪うことで該屋根を冷却する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−８３２３０号公報特開２００２−２６７３０７号公報特開平６−１５９８８６号公報特開２００３−１２７６５２号公報特開平４−５６６６０号公報特開２００５−１７８５８５号公報

しかしながら、上記した従来の技術では、屋根に供給する水の温度が高い場合には屋根の冷却効果が小さいが、このような場合にも屋根への給水が続けられると、冷却効果との関係で水槽の水が無駄に消費されることが懸念される。

本発明は、上記事実を考慮して、冷却用の液体を有効に使用することができる構造物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記載の発明に係る構造物用空調装置は、作動することで、内部に空間を有する構造物に液体を供給する冷却装置と、前記構造物に供給される前の前記液体の温度に基づいて、前記冷却装置の作動を制御する制御装置と、を備えている。

請求項１記載の構造物用空調装置では、制御装置は、例えば液体の温度が基準温度に対し所定温度以上低い等の所定の場合に、冷却装置を作動して構造物における内部空間を囲む外壁部分（例えば、外壁内部や外表面等）に液体を供給させる。これにより構造物の外壁部分が冷却されるので、外構造物の内部空間の温度が低下し、又は温度上昇が抑制される。すなわち、空調負荷が低減される。ここで、制御装置が液体の温度に基づいて冷却装置の作動（作動可否や作動の程度）を制御するため、例えば液体温度が高い場合等の冷却効果が小さい場合に冷却装置の作動を禁止することができ、冷却用の液体が無駄に消費されることが防止される。

このように、請求項１記載の構造物用空調装置では、冷却用の液体を有効に使用することができる。

請求項２記載の発明に係る構造物用空調装置は、請求項１記載の構造物用空調装置において、前記制御装置は、前記液体の温度及び前記構造物の温度に基づいて、前記冷却装置の作動を制御する。

請求項２記載の構造物用空調装置では、制御装置は、液体の温度及び冷却対象である構造物の温度に基づいて冷却装置の作動を制御するため、例えば、上記基準温度として構造物の温度を用いたり（冷却体と被冷却体との温度差を利用した制御等が可能としたり）、構造物の温度が低い場合などに冷却装置の作動を禁止したりすることができ、冷却用の液体を一層有効に利用することができる。

請求項３記載の発明に係る構造物用空調装置は、請求項１又は請求項２記載の構造物用空調装置において、前記構造物は、自動車車体であり、前記冷却装置は、作動することで前記自動車車体を構成するフロントピラーの外表面に前記液体を供給する。

請求項３記載の構造物用空調装置では、例えば夏季等に車室に熱を伝えやすいフロントピラーを冷却することで、車室が冷却され又は車室温の上昇が抑制され、車室用空調装置の負荷が軽減される。

以上説明したように本発明に係る構造物用空調装置は、冷却用の液体を有効に使用することができるという優れた効果を有する。

本発明の実施の形態に係る構造物用空調装置が適用された車両用空調システム１０について図１乃至図３に基づいて説明する。なお、図２に示す矢印ＦＲは、車両用空調システム１０が適用された自動車Ｓの前方向（進行方向）を、矢印ＵＰは自動車Ｓの上方向を、矢印Ｗは車幅方向をそれぞれ示すものとする。

図１には、車両用空調システム１０の概略全体構成が示されている。この図に示される車両用空調システム１０は、構造物としての自動車車体の内部空間である車室Ｒの空調を行う装置であって、車室Ｒの空調を行うための車室空調部１２と、該車室Ｒを冷却するために補助的に車室外表面を冷却する補助冷却装置１４とを有して構成されている以下、具体的に説明する。

図１に示される如く、車両用空調システム１０は、車室空調部１２は、図示しないヒータコアと共に空調ケース１６内に配設されたエバポレータ１８を備えている。エバポレータ１８は、図示しないコンプレッサ、コンデンサ、膨張弁とで冷凍サイクルを構成しており、この冷凍サイクルの実行中には図示しないブロアの作動よって空調ケース１６内に導入された空調用空気を冷却するようになっている。ヒータコアは、エンジン冷却水を熱源として空調用空気を加熱するものであり、車両用空調システム１０（後述する空調ＥＣＵ５２）は、空調要求に応じて、エバポレータ１８にて冷却する空気量と、ヒータコアにて加熱する空量との割合を変化させるようになっている。

空調ケース１６には、エバポレータ１８によって冷却された空調用空気から凝縮した凝縮水を貯留可能な貯液凹部１６Ａが形成されている。貯液凹部１６Ａは、凝縮水ホース（チューブ）２０にてウォッシャタンク２２に連通している。ウォッシャタンク２２は、例えばエンジンルーム内に配設されて本発明における冷却装置としてのウォッシャ装置２４を構成しており、自動車のフロントウインドシールドガラスＧを洗浄するための洗浄液を貯留している。この洗浄液の主成分は水であり、上記した凝縮水を利用するようになっている。すなわち、凝縮水ホース２０は、貯液凹部１６Ａからウォッシャタンク２２に向けて単調な下り勾配を有し、重力によって凝縮水を貯液凹部１６Ａにウォッシャタンク２２に移送する移送経路を構成している。

ウォッシャ装置２４は、ウォッシャタンク２２内の洗浄液を吸い込んで吐出するためのウォッシャポンプ２５を備えており、ウォッシャポンプ２５の吐出部はウォッシャホース２７を介してウォッシャノズル２６に連通している。これにより、ウォッシャ装置２４では、ウォッシャポンプ２５が作動すると、ウォッシャノズル２６からフロントウインドシールドガラスＧに向けて洗浄液が噴射されるようになっている。

そして、車両用空調システム１０の補助冷却装置１４は、ウォッシャタンク２２に貯留した洗浄液（エアコン凝縮水）を本発明における構造物の外表面としてのフロントピラーＰの表面に噴射させるために、ウォッシャノズル２６の噴射角を変化させるウォッシャノズル可動機構２８を備えている。この実施形態では、ウォッシャノズル可動機構２８は、車幅方向に離間して配置された一対のワイパアーム３０にそれぞれ連結されたワイパブレード３２によってフロントウインドシールドガラスＧを払拭するためのワイパ装置３４の動力を利用する構成とされている。

先ずワイパ装置３４の構造を説明する。ワイパ装置３４は、ワイパモータ３６が作動してクランクアーム３８が回転すると、クランクアーム３８の一端に連結されたコンロッド４０が一方のピボットレバ４４をピボット軸４６廻りに揺動させ、この揺動が略直線的に車幅方向に往復動するコンロッド４２にて他方のピボットレバ４４に伝達されて一対のピボット軸４６がそれぞれ往復回動し、これらのピボット軸４６に連結されたワイパアーム３０がフロントウインドシールドガラスＧに沿って揺動することで、各ワイパブレード３２がフロントウインドシールドガラスＧを払拭するようになっている。

そして、ウォッシャノズル可動機構２８は、図３にも示される如く、ワイパモータ３６の作動によって車幅方向に往復動するコンロッド４２に設けたラック４８と、ウォッシャノズル２６に設けられラック４８に噛み合う扇形状のピニオン部５０とを有する。これにより、ウォッシャノズル可動機構２８では、ワイパモータ３６の作動によってウォッシャノズル２６からの洗浄液の噴射方向を変化させることができ、かつその射程範囲に左右のフロントピラーＰが含まれる構成とされている。なお、ラック４８は、コンロッド４２の往復動に伴う姿勢変化によってもピニオン部５０との噛み合いが維持されるように、例えばコンロッド４２に対し前後方向の相対変位可能に支持されると共に車幅方向に沿ったガイドによって可動方向が車幅方向に規制されている。

また、車両用空調システム１０は、後述する所定の場合にウォッシャノズル可動機構２８、ウォッシャポンプ２５を作動して左右のフロントピラーＰに洗浄液を噴射させる制御装置としての空調ＥＣＵ５２を備えている。空調ＥＣＵ５２は、ウォッシャタンク２２内の洗浄液の温度に応じた信号を出力する液温センサ５４、フロントピラーＰの温度に応じた信号を出力するピラー温センサ５６、車室外に気温に応じた信号を出力する外気温センサ５８にそれぞれ電気的に接続されている。また、空調ＥＣＵ５２は、ウォッシャポンプ２５、ワイパモータ３６に電気的に接続されており、これらの作動・停止を切り替え得る構成とされている。

そして、空調ＥＣＵ５２は、液温センサ５４、ピラー温センサ５６の出力信号に基づいて、フロントピラーＰの温度Ｔｐが所定の下限温度（例えば６０℃）以上であって、洗浄液の温度Ｔｗが所定の上限温度（例えば４０℃）以下の場合に、フロントピラーＰに洗浄液を噴射させるようにウォッシャノズル可動機構２８、ウォッシャポンプ２５を作動する構成とされている。この制御については、本実施形態の作用と共に後述する。また、空調ＥＣＵ５２は、車室空調部１２の制御を行うようになっているが、本制御は公知の車両空調装置の制御を適用することができるので、説明を省略する。

さらに、車両用空調システム１０では、上記制御に対応して洗浄液の水温を低く保つために、ウォッシャタンク２２を被覆する断熱材６０を備えている。この断熱材６０によって、高温のエンジンルーム内の熱が洗浄液に伝達されることが抑制される構成である。また、ウォッシャタンク２２内の洗浄液は、貯液凹部１６Ａから供給されるエアコン凝縮水によっても冷却されるようになっている。

次に、実施形態の作用について、図２に示すフローチャートを参照しつつ説明する。

上記構成の車両用空調システム１０では、空調ＥＣＵ５２は、ステップＳ１０で外気温センサ５８の出力信号に基づいて外気温Ｔａが２８℃以上であるか否かを判断する。空調ＥＣＵ５２は、外気温Ｔａが２８℃未満であると判断した場合にはステップＳ１０に戻り、外気温Ｔａが２８℃以上であると判断した場合にはステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、ピラー温センサ５６の出力信号に基づいて、ピラー温Ｔｐが６０℃以上であるか否かを判断する。

空調ＥＣＵ５２は、ピラー温Ｔｐが６０℃未満であると判断した場合にはステップＳ１０に戻り、ピラー温Ｔｐが６０℃以上であると判断した場合にはステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、外気温センサ５８の出力信号に基づいて、洗浄液温Ｔｗが４０℃以下であるか否かを判断する。空調ＥＣＵ５２は、洗浄液温Ｔｗが４０℃を超えると判断した場合にはステップＳ１０に戻り、洗浄液温Ｔｗが４０℃以下であると判断した場合にはステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、ピラー冷却モードを実行する。

すなわち、ワイパモータ３６を駆動してウォッシャノズル２６の洗浄液噴射方向を左右何れか一方のフロントピラーＰに向け、ウォッシャポンプ２５を作動して上記一方のフロントピラーＰに洗浄液を集中的に噴射させる。例えば噴射開始から所定時間の経過後、ワイパモータ３６を駆動してウォッシャノズル２６の洗浄液噴射方向を他方のフロントピラーＰに向け、ウォッシャポンプ２５を作動して他方のフロントピラーＰに洗浄液を集中的に噴射させる。次いで（例えば他方のピラーへの噴射開始から所定時間の経過後）、空調ＥＣＵ５２は、ステップＳ１０に戻り、上記した各ステップＳ１０、Ｓ１２、Ｓ１４のＹ条件が成立している間、ステップＳ１６に進んでピラー冷却モード実行を繰り返す。

以上説明したように、車両用空調システム１０を備えた自動車では、車室Ｒへ大きな熱量を入熱させる経路であるフロントピラーＰが主に洗浄液との熱交換によって冷却（顕熱冷却）されるので、車室Ｒへの入熱が抑制される。これにより、例えば炎天下で放置されて高温となったフロントピラーＰが集中的に冷却されるので、車室空調部１２の熱負荷が低減され、エンジン始動後に車室空調部１２の作動により車室Ｒを短時間で快適な温度にすることができる（冷房の効きが早くなる）。また、洗浄液の蒸発による潜熱冷却の効果も期待できる。

ここで、車両用空調システム１０では、空調ＥＣＵ５２が液温センサ５４の信号に基づいてピラー冷却モードの実行可否を判断するため、洗浄液温が高く（４０℃を超えており）顕熱冷却によるフロントピラーＰの冷却効果が小さい場合に、洗浄液を噴射して無駄に消費することが防止される。特に、車両用空調システム１０では、空調ＥＣＵ５２が、液温センサ５４の出力信号に加えてピラー温センサ５６の出力信号にも基づいてピラー冷却モードの実行可否を判断するため、フロントピラーＰの冷却による空調負荷低減効果が小さい場合（ピラー温Ｔｐが６０℃未満の場合）に、洗浄液を噴射して無駄に消費することが防止される。

しかも、車両用空調システム１０では、空調ＥＣＵ５２が外気温センサ５８の出力信号にも基づいてピラー冷却モードの実行可否を判断するため、フロントピラーＰ等の車体外板は高温になるものの車室内が高温になりにくい場合（外気温が２８℃未満の場合）、すなわち上記と同様にフロントピラーＰの冷却による空調負荷低減効果が小さい場合に、洗浄液を噴射して無駄に消費することが防止される。

このように、本発明の実施形態に係る車両用空調システム１０では、ウォッシャタンク２２に貯留した洗浄液を冷却用途に有効（効率的）に使用することができる。

また、車両用空調システム１０では、車室空調部１２の作動に伴って生じるエアコン凝縮水をウォッシャタンク２２に回収するため、エアコン凝縮水を有効利用してフロントピラーＰの冷却用の冷媒を確保することができる。また、ウォッシャタンク２２に断熱材６０を設けたため、車両走行中の洗浄液温Ｔｗの上昇が抑制される。これにより、炎天下で駐車した場合にも洗浄液温Ｔｗが４０℃以下に保たれやすくなり、上記の如く車室温を短時間で低下させることが可能になる。

さらに、車両用空調システム１０では、ウォッシャノズル可動機構２８を設けたため、１つのウォッシャノズル２６によって左右のフロントピラーＰに洗浄液を供給することができる。しかも、ワイパ装置３４を構成するワイパモータ３６の動力によってウォッシャノズル２６の噴射方向を変化させるので、換言すれば、ワイパ装置３４とウォッシャノズル可動機構２８とでワイパモータ３６が共用化されているので、部品点数の増加を抑えつつ１つのウォッシャノズル２６によって左右のフロントピラーＰに洗浄液を供給する構成が実現された。さらに、ウォッシャノズル可動機構２８を設けたため、１つのウォッシャノズル２６でフロントウインドシールドガラスＧの広範囲に洗浄液を供給することも可能である。

また、車両用空調システム１０では、フロントウインドシールドガラスＧに洗浄液を噴射するためのウォッシャ装置２４を冷却装置として用いるため、左右のフロントピラーＰに液体を供給するための専用の冷却装置を設ける必要がなく、構造が簡単である。

なお、上記実施形態では、外気温センサ５８の出力信号を利用する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、外気温センサ５８を備えない構成としても良い。

また、上記実施形態では、空調ＥＣＵ５２がピラー温Ｔｐ、洗浄液温Ｔｗのそれぞれの閾値に基づいてピラー冷却モードの実行可否を判断する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ピラー温Ｔｐと洗浄液温Ｔｗとの温度差が所定の温度差以上である場合にピラー冷却モードを実行する制御としても良い。

さらに、上記実施形態では、本発明の構造物用空調装置が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、鉄道や船舶等の乗物、ビルなどの建築物などに本発明を適用することができる。

本発明の実施形態に係る車両用空調システムの全体構成を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る車両用空調システムを構成する空調ＥＣＵの制御フローを示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る車両用空調システムを構成するウォッシャノズル可動機構を示す模式的な正面図である。

符号の説明

１０車両用空調システム（構造物揺空調装置）
１２補助冷却装置（構造物揺空調装置）
２４ウォッシャ装置（冷却装置）
５２空調ＥＣＵ（制御装置）
Ｐフロントピラー
Ｒ車室（構造物の内部空間）
Ｓ自動車（構造物、車体）

Claims

作動することで、内部に空間を有する構造物に液体を供給する冷却装置と、
前記構造物に供給される前の前記液体の温度に基づいて、前記冷却装置の作動を制御する制御装置と、
を備えた構造物用空調装置。
前記制御装置は、前記液体の温度及び前記構造物の温度に基づいて、前記冷却装置の作動を制御する請求項１記載の構造物用空調装置。
前記構造物は、自動車車体であり、
前記冷却装置は、作動することで前記自動車車体を構成するフロントピラーの外表面に前記液体を供給する請求項１又は請求項２記載の構造物用空調装置。