JP2010058587A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、暖房を多く使う冬に暖房を早期に効かせることができる空調装置の提供を課題とする。
【解決手段】エンジン１２の冷却水を外部に取り出す外部水配管２３に、冷却水の保有熱を放熱させるヒータコア１８、１９と、流路を開閉する温水弁１６を介在させてなる車両用空調装置１０において、この車両用空調装置１０は、外気温度が基準温度以下で且つ冷却水の温度が第１設定温度を超えるときに温水弁を開き、外気温度が基準温度以下で且つ前記冷却水の温度が第１設定温度以下であるときに温水弁を閉じ、外気温度が基準温度を超え且つ冷却水の温度が第１設定温度より高い第２設定温度を超えるときに温水弁を開き、外気温度が基準温度を超え且つ冷却水の温度が第２設定温度以下であるときに温水弁を閉じる、一連の制御を実施する制御部１４を備えていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用空調装置に関する。

車内の温度を調節することができるよう、車両に空調装置が設けられる。一般に空調装置は、エンジン内に流される冷却水の熱を利用する（例えば、特許文献１参照。）。
特開昭５３−７０２３８号公報（第１図）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図５は従来の技術の基本構成を説明する図であり、空調装置１００は、エンジン１０１と、このエンジン１０１の左上部に配置される冷却水温センサ１０２と、この冷却水温センサ１０２が繋げられ冷却水温センサ１０２が感知した温度により冷却水の流路を切替える温水弁１０３と、この温水弁１０３が切替えられることで所定の温度を超えた冷却水が流されるヒータコア１０４と、温水弁１０３が切替えられることで所定の温度以下の冷却水が流されるバイパス通路１０５とからなる。

空調装置１００によれば、冷却水の温度が所定の温度以下の場合は、冷却水はバイパス通路１０５を通り、冷却水の温度が所定の温度を超える場合は、冷却水はヒータコア１０４を通る。

所定の温度を超えた冷却水をヒータコア１０４に流すと、ヒータコア１０４は温められ、この温められたヒータコア１０４に向かってブロアで風を送る。ヒータコア１０４に接触した風がヒータコア１０４の熱により温められ、この温められた風を車内に送ることにより車内を温める。ヒータコア１０４に当てられる風によって一部の熱を失った冷却水は、再びエンジン１０１へ向かって流される。

一方、所定の温度以下の冷却水をバイパス通路１０５に流すと、ヒータコア１０４に冷却水を流した場合と異なり、冷却水の熱が奪われることはない。温度の低下しない冷却水を再びエンジン１０１に戻すことにより、更に冷却水の温度を上げることができる。即ち、ヒータコア１０４に冷却水を流す場合に比べ迅速に冷却水の温度を上げることができる。

ところで、このような空調装置１００において、温水弁１０３が切替えられる所定の温度の設定が重要となる。
即ち、所定の温度を低く設定すると、エンジン１０１が始動してから短時間でヒータコア１０４に冷却水を流すことができるが、冷却水の温度を上げるのに時間がかかる。
一方、所定の温度を高く設定すると、早急に冷却水の温度を上げることができるが、エンジン１０１が始動してからヒータコア１０４に冷却水が流されるまで長時間を要する。

特に、冬場は車内が冷え込むので、乗員は暖房を早期に効かせることを望む。

本発明は、暖房を多く使う冬に暖房を早期に効かせることができる空調装置の提供を課題とする。

請求項１に係る発明は、エンジンの冷却水を外部に取り出す外部水配管に、冷却水の保有熱を放熱させるヒータコアと、流路を開閉する温水弁を介在させてなる車両用空調装置において、
この車両用空調装置は、外気温度が基準温度以下で且つ前記冷却水の温度が第１設定温度を超えるときに前記温水弁を開き、外気温度が基準温度以下で且つ前記冷却水の温度が第１設定温度以下であるときに前記温水弁を閉じ、外気温度が基準温度を超え且つ前記冷却水の温度が前記第１設定温度より高い第２設定温度を超えるときに前記温水弁を開き、外気温度が基準温度を超え且つ前記冷却水の温度が第２設定温度以下であるときに前記温水弁を閉じる、一連の制御を実施する制御部を備えていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、ヒータコアは複数個が並列配置され、外部水配管は、複数個のヒータコアに対応して分岐させ、この分岐点とエンジンとの間に、温水弁が設けられていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、外気温度が基準温度以下である場合は、冷却水の温度が第１設定温度を超えた場合に温水弁を開き、外気温度が基準温度を超える場合は、冷却水の温度が第２設定温度を超えた場合に温水弁を開くこととし、第１設定温度よりも第２設定温度を高く設定した。

外気温度の低い冬は、外気温度が基準温度以下となる。第１設定温度を低く設定することで、冷却水の温度は短時間で第１設定温度を超える。第１設定温度を超えると、温水弁が開かれヒータコアに冷却水が流される。即ち、短時間でヒータコアに冷却水を流すことができ、迅速に車内を温めることができる。

一方、外気温度の高い夏は、外気温度が基準温度を超える。第２設定温度以下では、温水弁が開かれないため、ヒータコアに冷却水が流されない。このため、ヒータコアに当てられる風により冷却水の温度が下げられることもない。従って、第２設定温度を高く設定することにより、冷却水の温度を早急に上昇させることができる。

即ち、暖房を多く使う冬に暖房を早期に効かせることができ、併せて、暖房をあまり使わない夏には、冷却水の温度を早急に上昇させることができる。

請求項２に係る発明では、ヒータコアは複数個が並列配置され、分岐点とエンジンとの間に、温水弁が設けられている。温水弁を分岐点とエンジンの間に設ければ、複数個のヒータコアへの冷却水の流入を、１つの温水弁で制御することができる。即ち、ヒータコア毎に温水弁を配置する必要がなく、部品点数の削減が図れると共に空調装置の構成を簡便な物とすることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る空調装置を説明する図であり、空調装置１０は、ポンプ１１により汲み上げられた冷却水が流されるエンジン１２と、このエンジン１２から出た冷却水の温度を計測する冷却水温度センサ１３と、この冷却水温度センサ１３と共に制御部１４へ繋がれ外気温度を計測する外気温度センサ１５と、制御部１４により開閉を制御される温水弁１６と、この温水弁１６が開いている状態のときに冷却水が流され分岐点１７から分岐され並列に配置される第１ヒータコア１８及び第２ヒータコア１９と、これらのヒータコア１８、１９が再び合流する合流点２２と、ポンプ１１、エンジン１２、温水弁１６、ヒータコア１８、１９を繋ぐ外部水配管２３とからなる。

温水弁１６が開いている場合は、冷却水の一部は、矢印（１）で示すように温水弁１６に向かって流れ、冷却水の残りは、矢印（２）で示すようにラジエータ２４に向かって流れる。

温水弁１６に向かって流れる冷却水は、温水弁１６を通り矢印（３）及び矢印（４）で示すように、分岐点１７で分岐してヒータコア１８、１９へと流れる。ヒータコア１８、１９を流れた冷却水は、合流点２２で再合流しポンプ１１へ向かって流れ、ポンプ１１によりエンジン１２へと汲み上げられる。

一方、ラジエータ２４へ向かって流れた冷却水は、ラジエータ２４を通った後ポンプ１１へ向かって流れ、ポンプ１１によりエンジン１２へと汲み上げられる。
ただし、ラジエータ２４へ向かって流れた冷却水の温度が低いとき、冷却水はラジエータ２４を迂回してポンプ１１へ流れる。

ヒータコア１８、１９に冷却水が流れることにより、ヒータコア１８、１９が温められ、これらの温められたヒータコア１８、１９に向かってブロアを用いて風を当てる。ヒータコア１８、１９に当てられた風は温められ、この温められた風を車内に送ることにより車内を温めることができる。

このとき、第１ヒータコア１８に当てられた風を前部座席の乗員に向かって吹出し、第２ヒータコア１９に当てられた風を後部座席の乗員に向かって吹出すことや、第１ヒータコア１８に当てられた風を乗員の足元に向かって吹出し、第２ヒータコア１９に当てられた風を乗員の胸部に向かって吹出すこと等ができる。即ち、第１ヒータコア１８及び第２ヒータコア１９の使い分け方は任意である。

温水弁１６が閉じられているときは、温水弁１６を冷却水が通過できないため、全ての冷却水が矢印（２）で示すようにラジエータ２４に向かって流れる。

空調装置１０は、ヒータコア１８、１９が並列配置され、分岐点１７とエンジン１２との間に、温水弁１６が設けられている。温水弁１６を分岐点１７とエンジン１２の間に設ければ、ヒータコア１８、１９への冷却水の流入を、１つの温水弁１６で制御することができる。即ち、ヒータコア１８、１９毎に温水弁１６を配置する必要がなく、部品点数の削減が図れると共に空調装置１０の構成を簡便な物とすることができる。
温水弁１６の開閉については、次図以降で詳細に説明する。

図２は本発明に係る第１設定温度と第２設定温度を説明する図であり、（ａ）において縦軸を冷却水温度Ｔｗとし、横軸を外気温度Ｔａｍとする。縦軸に示されるＴｏｐｅｎ１は、予め設定された第１設定温度であり、Ｔｏｐｅｎ２は予め設定された第２設定温度である。横軸に示されるＴｂは、予め設定された基準温度である。

冷却水温度Ｔｗは冷却水温度センサ（図１符号１３）で計測され、外気温度Ｔａｍは外気温度センサ（図１符号１５）で計測される。
例えば、基準温度Ｔｂを２０℃、第１設定温度Ｔｏｐｅｎ１を４０℃、第２設定温度Ｔｏｐｅｎ２を８０℃とする。

このとき、外気温度Ｔａｍが１０℃で、冷却水温度Ｔｗが６０℃であるＰ１では、温水弁（図１符号１６）が制御部（図１符号１４）により開かれる。
一方、外気温度Ｔａｍが３０℃で、冷却水温度Ｔｗが６０℃であるＰ２では、温水弁が制御部により閉られる。

（ｂ）は（ａ）に領域Ａ〜Ｄを加入したグラフであり、この（ｂ）に示すように外気温度Ｔａｍが基準温度Ｔｂ以下で且つ冷却水温度Ｔｗが第１設定温度Ｔｏｐｅｎ１を超える領域Ａでは、温水弁が制御部により開かれている。

外気温度Ｔａｍが基準温度Ｔｂ以下で且つ冷却水温度Ｔｗが第１設定温度Ｔｏｏｐｅｎ１以下である領域Ｂでは、温水弁が制御部により閉じられている。
外気温度Ｔａｍが基準温度Ｔｂを超え且つ冷却水温度Ｔｗが第１設定温度Ｔｏｐｅｎ１より高い第２設定温度Ｔｏｐｅｎ２を超える領域Ｃでは、温水弁が制御部により開かれている。

外気温度Ｔａｍが基準温度Ｔｂを超え且つ冷却水温度Ｔｗが第２設定温度Ｔｏｐｅｎ２以下である領域Ｄでは、温水弁が制御部により閉じられている。

図３は本発明に係る温水弁の開閉フロー図であり、ステップ（以下ＳＴとする）０１で制御部１４に、基準温度Ｔｂ、第１設定温度Ｔｏｐｅｎ１、第２設定温度Ｔｏｐｅｎ２を設定する。ただし、このとき第１設定温度Ｔｏｐｅｎ１よりも第２設定温度Ｔｏｐｅｎ２を高い温度とする。

設定が終わったら、外気温度センサ１５で外気温度Ｔａｍを計測する（ＳＴ０２）。この情報は制御部１４へ送られ、制御部１４は外気温度Ｔａｍが基準温度Ｔｂを超えているかを判断する（ＳＴ０３）。

外気温度Ｔａｍが基準温度Ｔｂを超えていない場合、冷却水温度センサ１３で冷却水温度Ｔｗを計測する（ＳＴ０４）。この情報は制御部１４へ送られ、制御部１４は冷却水温度Ｔｗが第１設定温度を超えているかを判断する（ＳＴ０５）。

冷却水温度Ｔｗが第１設定温度Ｔｏｐｅｎ１を超えている場合（図２（ｂ）に示す領域Ａ）は、制御部１４は温水弁１６を開き（ＳＴ０６）、作業は終了する。一方、冷却水温度Ｔｗが第１設定温度Ｔｏｐｅｎ１以下の場合（図２（ｂ）に示す領域Ｂ）は、制御部１４は温水弁１６を閉じ（ＳＴ０７）、ＳＴ０２へ戻る。

ＳＴ０３で、外気温度Ｔａｍが基準温度Ｔｂを超えている場合にも、冷却水温度センサ１３は冷却水温度Ｔｗを計測する（ＳＴ０８）。この情報は制御部へ送られ、制御部１４は冷却水温度Ｔｗが第２設定温度Ｔｏｐｅｎ２を超えているかを判断する（ＳＴ０９）。

冷却水温度Ｔｗが第２設定温度Ｔｏｐｅｎ２を超えている場合（図２（ｂ）に示す領域Ｃ）は、制御部１４は温水弁１６を開き（ＳＴ１０）、作業は終了する。一方、冷却水温度Ｔｗが第２設定温度Ｔｏｐｅｎ２以下の場合（図２（ｂ）に示す領域Ｄ）は、制御部１４は温水弁１６を閉じ（ＳＴ１１）、ＳＴ０２へ戻る。

外気温度Ｔａｍの低い冬は、外気温度Ｔａｍが基準温度Ｔｂ以下となる。第１設定温度Ｔｏｐｅｎ１を低く設定することで、冷却水温度Ｔｗは短時間で第１設定温度Ｔｏｐｅｎ１を超える。第１設定温度Ｔｏｐｅｎ１を超えると、温水弁１６が開かれヒータコア１８、１９に冷却水が流される。即ち、短時間でヒータコア１８、１９に冷却水を流すことができ、迅速に車内を温めることができる。

一方、外気温度Ｔａｍの高い夏は、外気温度Ｔａｍが基準温度Ｔｂを超える。第２設定温度Ｔｏｐｅｎ２以下では、温水弁１６が開かれないため、ヒータコア１８、１９に冷却水が流されない。
従って、第２設定温度Ｔｏｐｅｎ２を高く設定することにより、冷却水の温度を早急に上昇させることができる。

即ち、暖房を多く使う冬に暖房を早期に効かせることができ、併せて、暖房をあまり使わない夏には、冷却水の温度を早急に上昇させることができる。

図４は、図２（ａ）の別実施例について説明する図であり、基準温度を２つ設定（第１基準温度Ｔｂ１、第２基準温度Ｔｂ２）し、設定温度を３つ設定（第１設定温度Ｔｏｐｅｎ１、第２設定温度Ｔｏｐｅｎ２、第３設定温度Ｔｏｐｅｎ３）した。

このように基準温度及び設定温度を設定しても、本発明の効果を得ることができる。
即ち、更に基準温度や設定温度を増やすことや、冷却水温度−外気温度グラフが直線になるような設定としても、何ら差し支えはない。

尚、本発明に係る空調装置は、実施の形態ではヒータコアが２つの場合を例に説明したが、ヒータコアの数は１つでも、３つ以上の複数でもよく、その数は任意である。

本発明は、車両に搭載する空調装置に好適である。

本発明に係る空調装置を説明する図である。 本発明に係る第１設定温度と第２設定温度を説明する図である。 本発明に係る温水弁の開閉について説明するフロー図である。 図２（ａ）の別実施例について説明する図である。 従来の技術の基本構成を説明する図である。

符号の説明

１０…空調装置、１２…エンジン、１３…冷却水温度センサ、１４…制御部、１５…外気温度センサ、１６…温水弁、１７…分岐点、１８…第１ヒータコア、１９…第２ヒータコア、２２…合流点、２３…外部水配管。

Claims (2)

1. エンジンの冷却水を外部に取り出す外部水配管に、冷却水の保有熱を放熱させるヒータコアと、流路を開閉する温水弁を介在させてなる車両用空調装置において、
   この車両用空調装置は、外気温度が基準温度以下で且つ前記冷却水の温度が第１設定温度を超えるときに前記温水弁を開き、外気温度が基準温度以下で且つ前記冷却水の温度が第１設定温度以下であるときに前記温水弁を閉じ、外気温度が基準温度を超え且つ前記冷却水の温度が前記第１設定温度より高い第２設定温度を超えるときに前記温水弁を開き、外気温度が基準温度を超え且つ前記冷却水の温度が第２設定温度以下であるときに前記温水弁を閉じる、一連の制御を実施する制御部を備えていることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記ヒータコアは複数個が並列配置され、前記外部水配管は、前記複数個のヒータコアに対応して分岐させ、この分岐点と前記エンジンとの間に、前記温水弁が設けられていることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。

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