JP2010090863A - Air conditioner for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒーターコアをエンジンの冷却水に対する補助ラジエータとして流用できるようにした車両用空気調和装置に関する。 The present invention relates to a vehicle air conditioner in which a heater core can be used as an auxiliary radiator for engine coolant.
エンジンの冷却系統を小型化するため、車両用空気調和装置のヒーターコアを補助ラジエータとして兼用させるようにした技術が特許文献1に開示されている。この特許文献1においては、外気をヒーターコアを介して車室外に導き、ヒーターコアを循環するエンジンの冷却水と外気との熱交換を行うことによって、冷却水の冷却を行うようにしている。
特許文献1に開示されたエンジン冷却システムの場合、ヒーターコアにエンジン冷却液を循環させてその冷却を行う運転モードにおいては、同時に車室内の冷房運転を行うことが基本的にできない。
In the case of the engine cooling system disclosed in
本発明の目的は、冷房運転時においてもヒーターコアをエンジンの冷却水に対する補助ラジエータとして使用することができる車両用空気調和装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a vehicle air conditioner in which a heater core can be used as an auxiliary radiator for engine coolant even during cooling operation.
本発明による車両用空気調和装置は、一端側の空気導入ポートおよび他端側の空気吹き出しポートを有する空調用ダクトと、この空調用ダクトに収容されてエンジンの冷却水が循環するヒーターコアと、このヒーターコアを囲むように前記空調用ダクトを仕切る加熱用ダクトとを有する車両用空気調和装置であって、前記空気導入ポートとは別に前記空調用ダクトに連通して外気を前記空調用ダクトに導く外気導入ポートと、前記空調用ダクトに連通して前記外気導入ポートから前記空調用ダクトに導かれた外気を車外に排出させる排気ポートと、前記外気導入ポートおよび前記加熱用ダクトおよび前記排気ポートを開閉するための開閉手段と、この開閉手段の開閉を制御する制御手段とを具え、前記制御手段は、前記外気導入ポートと前記加熱用ダクトと前記排気ポートとを開状態に保持し、前記外気導入ポートからの外気を前記加熱用ダクトに導き、前記ヒーターコアを通過した外気を前記排気ポートへと導く第1モードと、前記外気導入ポートと前記加熱用ダクトと前記排気ポートとを閉状態に保持し、前記空気導入ポートからの空気を前記空気吹き出しポートへと前記加熱用ダクトを通さずに導く第2モードと、前記外気導入ポートと前記排気ポートとを閉状態および前記加熱用ダクトを開状態に保持し、前記空気導入ポートからの空気を前記加熱用ダクトから前記ヒーターコアを通して前記空気吹き出しポートへと導く第3モードとに前記開閉手段の開閉位置を切り換え可能であることを特徴とするものである。 An air conditioning apparatus for a vehicle according to the present invention includes an air conditioning duct having an air introduction port on one end side and an air blowing port on the other end side, a heater core that is housed in the air conditioning duct and in which engine cooling water circulates, A vehicle air conditioner having a heating duct that divides the air conditioning duct so as to surround the heater core, and communicates with the air conditioning duct separately from the air introduction port to allow outside air to flow into the air conditioning duct. An outside air introduction port that leads, an exhaust port that communicates with the air conditioning duct and exhausts the outside air led from the outside air introduction port to the air conditioning duct, the outside air introduction port, the heating duct, and the exhaust port Opening and closing means for opening and closing the control means, and control means for controlling the opening and closing of the opening and closing means, the control means comprises the outside air introduction port and the A first mode in which the heat duct and the exhaust port are held in an open state, the outside air from the outside air introduction port is led to the heating duct, and the outside air that has passed through the heater core is led to the exhaust port; A second mode in which the outside air introduction port, the heating duct, and the exhaust port are kept closed, and the air from the air introduction port is guided to the air blowing port without passing through the heating duct; A third mode in which the introduction port and the exhaust port are closed and the heating duct is held in an open state, and air from the air introduction port is guided from the heating duct to the air blowing port through the heater core; Further, the opening / closing position of the opening / closing means can be switched.
本発明において、第1モードが選択された場合、ヒーターコアに導かれたエンジンの冷却水は、外気導入ポートからの外気によって冷却され、これにより温められた外気が排気ポートから車外に排出される。車室内の冷房を行う場合には、第1モードまたは第2モードが選択される。また、車室内の暖房を行う場合には、第3モードが選択される。 In the present invention, when the first mode is selected, the engine coolant led to the heater core is cooled by the outside air from the outside air introduction port, and the warmed outside air is discharged from the exhaust port to the outside of the vehicle. . When the vehicle interior is cooled, the first mode or the second mode is selected. In addition, when heating the passenger compartment, the third mode is selected.
本発明による車両用空気調和装置において、空気導入ポートと外気導入ポートとの間の空調用ダクトに収容され、かつ冷媒が循環するエバポレーターをさらに有するものであってよい。 The vehicle air conditioner according to the present invention may further include an evaporator that is accommodated in an air conditioning duct between the air introduction port and the outside air introduction port and in which the refrigerant circulates.
外気導入ポートの開閉に連動し、外気を外気導入ポートから空調用ダクトに導くための送風機をさらに具えたものであってよい。 A blower for guiding the outside air from the outside air introduction port to the air conditioning duct in conjunction with opening and closing of the outside air introduction port may be further provided.
開閉手段は、外気導入ポートを開閉するための第1の開閉ダンパと、加熱用ダクトを開閉するための第2の開閉ダンパと、排気ポートを開閉するための第3の開閉ダンパとを有し、第2の開閉ダンパは、第2モードを達成する閉位置と、第1モードを第2モードと同時に達成する第1の開位置と、第3モードを達成する第2の開位置とに切り換え可能であってよい。 The opening / closing means includes a first opening / closing damper for opening / closing the outside air introduction port, a second opening / closing damper for opening / closing the heating duct, and a third opening / closing damper for opening / closing the exhaust port. The second open / close damper switches between a closed position for achieving the second mode, a first open position for achieving the first mode simultaneously with the second mode, and a second open position for achieving the third mode. It may be possible.
車両の運転状態を判定するための手段をさらに具え、制御手段は、車両の運転状態が予め設定した所定の運転状態の場合、第1モードを選択するものであってよい。この場合、車両の運転状態がエンジン回転数と、車速と、外気温と、エンジンの負荷とを含むことができる。 Means for determining the driving state of the vehicle may further be provided, and the control means may select the first mode when the driving state of the vehicle is a predetermined driving state set in advance. In this case, the driving state of the vehicle can include the engine speed, the vehicle speed, the outside air temperature, and the engine load.
本発明の車両用空気調和装置によると、外気導入ポートからの外気を加熱用ダクトに導き、ヒーターコアを通過した外気を排気ポートへと導くようにしたので、特にラジエータによる放熱が最も厳しくなる夏季の高負荷低車速運転時において、ヒーターコアへエンジンの冷却水を導き、これを補助ラジエータとして利用することが可能となる。この場合、ヒーターコアを通った高温の外気が車外に排出されるため、車室内の冷房に対する悪影響を回避することが可能である。 According to the vehicle air conditioner of the present invention, the outside air from the outside air introduction port is led to the heating duct, and the outside air that has passed through the heater core is led to the exhaust port, so that the heat radiation by the radiator is particularly severe in summer. During high load and low vehicle speed operation, it is possible to guide engine cooling water to the heater core and use it as an auxiliary radiator. In this case, since the high-temperature outside air that has passed through the heater core is discharged outside the vehicle, it is possible to avoid an adverse effect on cooling in the vehicle interior.
外気導入ポートの開閉に連動し、外気を外気導入ポートから空調用ダクトに導くための送風機をさらに具えた場合、第1モードにおける補助ラジエータの能力を高めることができる。 In conjunction with opening and closing of the outside air introduction port, when a blower for guiding outside air from the outside air introduction port to the air conditioning duct is further provided, the capacity of the auxiliary radiator in the first mode can be enhanced.
外気導入ポートを開閉するための第1の開閉ダンパと、加熱用ダクトを開閉するための第2の開閉ダンパと、排気ポートを開閉するための第3の開閉ダンパとを開閉手段が有し、第2の開閉ダンパが第2モードを達成する閉位置と、第1モードを第2モードと同時に達成する第1の開位置と、第3モードを達成する第2の開位置とに切り換え可能な場合、冷房運転中であってもヒーターコアを補助ラジエータとして利用し、エンジンの冷却能力を高めることができる。 The opening and closing means has a first opening and closing damper for opening and closing the outside air introduction port, a second opening and closing damper for opening and closing the heating duct, and a third opening and closing damper for opening and closing the exhaust port, The second opening / closing damper can be switched between a closed position for achieving the second mode, a first open position for achieving the first mode simultaneously with the second mode, and a second open position for achieving the third mode. In this case, the cooling capacity of the engine can be increased by using the heater core as an auxiliary radiator even during the cooling operation.
車両の運転状態を判定するための手段をさらに具え、制御手段は、車両の運転状態が予め設定した所定の運転状態の時に第1モードを選択する場合、エンジンの冷却不足傾向となる冷房中の高負荷低車速運転時にヒーターコアを補助ラジエータとして利用することが可能となる。 Means for determining the driving state of the vehicle is further provided, and the control means is configured to select the first mode when the driving state of the vehicle is a predetermined driving state set in advance. The heater core can be used as an auxiliary radiator during high load and low vehicle speed operation.
本発明による車両用空気調和装置の一実施形態について、図1〜図6を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこのような実施形態のみに限らず、必要に応じて本発明の精神に帰属する他の任意の技術にも応用することができる。 An embodiment of an air conditioner for a vehicle according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6. However, the present invention is not limited to such an embodiment, and the spirit of the present invention is as necessary. It can also be applied to any other technique belonging to.
本実施形態における車両用空気調和装置を模式的に図1に示すが、これは第2モードである冷房運転状態を表している。車室外に配されるエンジン10には、エンジン冷却システムが付設されている。このエンジン冷却システムは、ラジエータ11と、冷却ファン12と、冷却水循環ポンプ13と、サーモスタット14と、バイパス通路15とを具えている。ラジエータ11は、後述する分岐弁16を介してエンジン10側からの冷却水がラジエータ11を通り、サーモスタット14を介してエンジン10に戻るような冷却水循環通路17をエンジン10との間に形成する。バイパス通路15は、分岐弁16とサーモスタット14とに接続し、冷却水の温度が低温の場合、サーモスタット14が冷却水循環通路17を閉じた状態となっている。このため、エンジン10に連動して作動する冷却水循環ポンプ13により、冷却水は分岐弁16からバイパス通路15を通り、サーモスタット14からエンジン10に戻り、ラジエータ11側には流れない。冷却水の温度が上昇してサーモスタット14が冷却水循環通路17を開くと共にバイパス通路15を塞ぎ、冷却水は分岐弁16からラジエータ11を通って再びエンジン10へと戻るような流れを画成する。さらに冷却水の温度が上昇すると、冷却ファン12が回転を始め、ラジエータ11による冷却水の冷却効率を高める。
A vehicle air conditioner according to this embodiment is schematically shown in FIG. 1, which represents a cooling operation state that is the second mode. An engine cooling system is attached to the
一方、本実施形態における空気調和装置は、車室側に配される部分と、車室外に配される部分と、これらを接続する配管類およびこれらの作動を制御するための制御装置18などとで構成されている。
On the other hand, the air conditioner in the present embodiment includes a portion disposed on the passenger compartment side, a portion disposed outside the passenger compartment, pipes connecting them, a
車室側に配される部分は、空調用ダクト19と、ヒーターコア20と、加熱用ダクト21と、外気導入ポート22aと、排気ポート23aと、エバポレーター24と、外気導入ポート22a,加熱用ダクト21,排気ポート23aなどを開閉するための開閉手段とを含む。空調用ダクト19は、一端側の空気導入ポート19aおよび他端側の空気吹き出しポート19bを有し、空気吹き出しポート19bは複数形成されてそれぞれ車室内に開口している。空気導入ポート19aは、外気を導入するための外気導入ダクト25と、車室内の空気を循環させるための室内空気吸入ダクト26とに連通する。ヒーターコア20は、この空調用ダクト19に収容されて上述したエンジン10の冷却水が循環するようになっているが、この部分については後述する。加熱用ダクト21は、このヒーターコア20を囲むように空調用ダクト19を仕切る。外気導入ポート22aは、空調用ダクト19の空気導入ポート19aとは別に空調用ダクト19に連通して外気を空調用ダクト19に導くためのものであり、第2の外気導入ダクト22の末端に形成されている。排気ポート23aは、空調用ダクト19に連通して外気導入ポート22aから空調用ダクト19に導かれた外気を車外に排出させる機能を有し、排気ダクト23の基端に形成されている。エバポレーター24は、空気導入ポート19aと外気導入ポート22aとの間の空調用ダクト19内に収容され、冷媒が循環するようになっているが、この部分については後述する。開閉手段は、第1の開閉ダンパ27と、第2の開閉ダンパ28と、第3の開閉ダンパ29と、混合ダンパ30と、これら開閉ダンパ27〜29の開閉および混合ダンパ30の位置制御をそれぞれ行うための図示しないアクチュエーターとを有する。第1の開閉ダンパ27は、外気導入ポート22aを開閉するためのものである。第2の開閉ダンパ28は、加熱用ダクト21を開閉するためのものであり、閉位置と、第1の開位置と、第2の開位置とに切り換え可能である。第2の開閉ダンパ28が閉位置にある場合、加熱用ダクト21が塞がれた状態となる。第1の開位置は、図4に示す第1モード、すなわち分岐弁16からエンジン10の冷却水をヒーターコア20に導き、ヒーターコア20を補助ラジエータとして利用する運転状態を達成する。この第1モードにおいては、冷房運転も同時に行うことが可能である。第2の開位置は、図6に示す第3モード、すなわち暖房運転状態を達成する。第3の開閉ダンパ29は、排気ポート23aを開閉するためのものであり、第1モードの場合に排気ポート23aを開いて加熱用ダクト21と排気ポート23aとを連通させ、それ以外の第2および第3モードの場合には排気ポート23aを塞ぐ。外気導入ダクト25と室内空気吸入ダクト26とに跨がって配される混合ダンパ30は、外気導入ダクト25からの外気と室内空気吸入ダクト26からの車室内の空気との混合割合を調整するためのものである。アクチュエーターは、これらの開閉ダンパの開閉操作および混合ダンパ30の位置調整を行うためのものであるが、混合ダンパ30の位置を乗員が手動で直接調整できるようにしてもよい。
The parts arranged on the passenger compartment side are the
空気導入ポート19aとエバポレーター24との間の空調用ダクト19内には、空気導入ポート19aからの空気をエバポレーター24側に送り込むための空調用送風機31が組み込まれている。また、外気導入ポート22aを画成する第2の外気導入ダクト22の途中には、外気導入ポート22aの開閉動作に連動し、外気を外気導入ポート22aから空調用ダクト19へと導くための冷却用送風機32が組み込まれている。
In the
車室外に配される部分は、エバポレーター24との間に冷媒循環通路33を画成する凝縮器34と、この凝縮器34とエバポレーター24を接続する冷媒循環通路33の途中に組み込まれる圧縮機35と、冷媒循環通路33の途中に組み込まれて冷媒を循環させるための冷媒循環ポンプ36とを含む。ヒーターコア19には第2の冷却水循環通路37の一方が分岐弁16に接続し、第2の冷却水循環通路37の他方がサーモスタット14に連通している。先の分岐弁16は、第2の冷却水循環通路37を開閉するためのものであり、車両が所定の運転状態の場合、第2の冷却水循環通路37を開いて冷却水をエンジン10とヒーターコア20の間で循環させるようになっている。
A portion arranged outside the passenger compartment includes a
本発明による制御手段としての制御装置18は、分岐弁16の開閉や開閉手段を先の第1モードと、第2モードと、第3モードとに切り換えると共に空調用送風機31や冷却用送風機32および冷媒循環ポンプ36などの作動を制御するためのものである。第1モードは、外気導入ポート22aと加熱用ダクト21と排気ポート23aとを開状態に保持し、外気導入ポート22aからの外気を加熱用ダクト21に導き、ヒーターコア20を通過した外気を排気ポート23aへと導き、ヒーターコア20を補助ラジエータとして使用するモードである。この場合、空気導入ポート19aからの空気を空気吹き出しポート19bへと加熱用ダクト21を通さずに導くことができるので、冷房運転を同時に行うことも可能となる。第2モードは、外気導入ポート22aと加熱用ダクト21と排気ポート23aとを閉状態に保持し、空気導入ポート19aからの空気を空気吹き出しポート19bへと加熱用ダクト21を通さずに導く冷房運転モードである。先の第1モードとは異なり、この第2モードにおいてはヒーターコア20を補助ラジエータとして使用することができないことに注意されたい。第3モードは、外気導入ポート22aと排気ポート23aとを閉状態および加熱用ダクト21を開状態に保持し、空気導入ポート19aからの空気を加熱用ダクト21からヒーターコア20を通して空気吹き出しポート19bへと導く暖房運転モードである。
The
上述した第1モードの選択を車両の運転状態に基づいて判定するため、本実施形態ではエンジン回転数と、車速と、外気温と、エンジン10の負荷とに基づき、これらが予め設定した閾値よりも大きい場合に制御手段は第1モードが行われるように、開閉手段の作動を制御すると共に冷却用送風機32の作動および分岐弁16の開閉を制御する。このため図示しないエンジン回転数センサーや車速センサー,外気温センサーが車両に組み付けられ、図示しないエンジン負荷算出部が制御装置18に組み込まれている。また、この制御装置18には車速と外気温と補助冷却領域との関係を表す図2に示す如きマップと、エンジン回転数とエンジン10の負荷と補助冷却領域との関係を表す図3に示す如きマップとが記憶されている。図2および図3における補助冷却領域は、ヒーターコア20を補助ラジエータとして使用すべき領域であり、これらの条件が全て満たされ、なおかつ冷房運転状態にある場合、第1モードが選択される。
In order to determine the selection of the first mode described above based on the driving state of the vehicle, in the present embodiment, based on the engine speed, the vehicle speed, the outside air temperature, and the load of the
この第1モードが選択されると、第1の開閉ダンパ27が開状態に保持され、第2の開閉ダンパ28が第1の開位置に保持され、第3の開閉ダンパ29が開状態に保持される。また、冷却用送風機32が作動すると共に分岐弁16が冷却水配管を開き、エンジン10からの冷却水がラジエータ11以外にヒーターコア20へも供給される。このような第1モードの選択手順を図5に示したフローチャートに基づいて説明すると、まずS11のステップにて空気調和装置が冷房運転モード、すなわち第2モードが選択されているか否かを判定する。ここで、冷房運転中であると判断した場合には、S12のステップにて車両の運転状態が図2および図3に示すような補助冷却領域にあるか否かを判定する。ここで、車両が補助冷却領域にあると判断した場合、S13のステップに移行して第1モードが選択され、制御装置18により分岐弁16が開となって第2の冷却水循環通路37を開く。これにより、冷却水がエンジン10から分岐弁16を介してヒーターコア20を通り、サーモスタット14からエンジン10へと戻る冷却水の循環流が形成される。同時に、制御装置18により第1の開閉ダンパ27が開となって外気導入ポート22aを開き、第2の開閉ダンパ28が第1の開位置に駆動され、第3の開閉ダンパ29が開となって排気ポート23aを開き、さらに、冷却用送風機32が駆動される。この結果、外気導入ポート22aからの外気が加熱用ダクト21に導かれ、ヒーターコア20を通過して冷却水との間で熱交換を行い、外気により冷却された冷却水がエンジン10側へ戻される。同時に、高温となった外気が排気ポート23aから車外へと排出される。このように、冷房運転中であってもヒーターコア20を補助ラジエータとして使用することができ、エンジン10の冷却水の冷却効率を向上させることが可能である。
When the first mode is selected, the first open /
一方、S11のステップにて空気調和装置が冷房運転中ではないと判断した場合や、S12のステップにて車両の運転状態が補助冷却領域にないと判断した場合には、第1モードの選択が行われない。 On the other hand, if it is determined in step S11 that the air conditioner is not in cooling operation, or if it is determined in step S12 that the driving state of the vehicle is not in the auxiliary cooling region, the first mode is selected. Not done.
なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。 It should be noted that the present invention should be construed only from the matters described in the claims, and in the above-described embodiment, all the changes and modifications included in the concept of the present invention are other than those described. Is possible. That is, all matters in the above-described embodiment are not intended to limit the present invention, and include any configuration not directly related to the present invention. To get.
10 エンジン
11 ラジエータ
12 冷却ファン
13 冷却水循環ポンプ
14 サーモスタット
15 バイパス通路
16 分岐弁
17 冷却水循環通路
18 制御装置
19 空調用ダクト
19a 空気導入ポート
19b 空気吹き出しポート
20 ヒーターコア
21 加熱用ダクト
22 第2の外気導入ダクト
22a 外気導入ポート
23 排気ダクト
23a 排気ポート
24 エバポレーター
25 外気導入ダクト
26 室内空気吸入ダクト
27 第1の開閉ダンパ
28 第2の開閉ダンパ
29 第3の開閉ダンパ
30 混合ダンパ
31 空調用送風機
32 冷却用送風機
33 冷媒循環通路
34 凝縮器
35 圧縮機
36 冷媒循環ポンプ
37 第2の冷却水循環通路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記空気導入ポートとは別に前記空調用ダクトに連通して外気を前記空調用ダクトに導く外気導入ポートと、
前記空調用ダクトに連通して前記外気導入ポートから前記空調用ダクトに導かれた外気を車外に排出させる排気ポートと、
前記外気導入ポートおよび前記加熱用ダクトおよび前記排気ポートを開閉するための開閉手段と、
この開閉手段の開閉を制御する制御手段と
を具え、前記制御手段は、
前記外気導入ポートと前記加熱用ダクトと前記排気ポートとを開状態に保持し、前記外気導入ポートからの外気を前記加熱用ダクトに導き、前記ヒーターコアを通過した外気を前記排気ポートへと導く第1モードと、
前記外気導入ポートと前記加熱用ダクトと前記排気ポートとを閉状態に保持し、前記空気導入ポートからの空気を前記空気吹き出しポートへと前記加熱用ダクトを通さずに導く第2モードと、
前記外気導入ポートと前記排気ポートとを閉状態および前記加熱用ダクトを開状態に保持し、前記空気導入ポートからの空気を前記加熱用ダクトから前記ヒーターコアを通して前記空気吹き出しポートへと導く第3モードと
に前記開閉手段の開閉位置を切り換え可能であることを特徴とする車両用空気調和装置。 An air conditioning duct having an air introduction port on one end side and an air outlet port on the other end side, a heater core accommodated in the air conditioning duct and circulating the cooling water of the engine, and the air conditioning duct surrounding the heater core A vehicle air conditioner having a heating duct that partitions the duct,
An outside air introduction port that communicates with the air conditioning duct separately from the air introduction port and guides outside air to the air conditioning duct;
An exhaust port communicating with the air conditioning duct and exhausting the outside air led from the outside air introduction port to the air conditioning duct;
Opening and closing means for opening and closing the outside air introduction port, the heating duct and the exhaust port;
Control means for controlling the opening and closing of the opening and closing means, the control means,
The outside air introduction port, the heating duct, and the exhaust port are kept open, the outside air from the outside air introduction port is led to the heating duct, and the outside air that has passed through the heater core is led to the exhaust port. The first mode;
A second mode in which the outside air introduction port, the heating duct and the exhaust port are held in a closed state, and the air from the air introduction port is guided to the air blowing port without passing through the heating duct;
The outside air introduction port and the exhaust port are closed and the heating duct is held in an open state, and the air from the air introduction port is led from the heating duct to the air blowing port through the heater core. An air conditioning apparatus for a vehicle, wherein the opening / closing position of the opening / closing means can be switched between modes.
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