JP2023047402A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷房運転時に使用しないヒータコアを利用して冷房を行える空調装置を提供する。【解決手段】空調ダクト１２に、供給された温水によりエバポレータ３を通過した風を加熱するヒータコア４が設けられ、エバポレータ３とヒータコア４との間に、ヒータコア４を通過する風量を調節するエアミックスドア１４が設けられる。ヒータコア４に供給する冷却水を溜める蓄冷タンク２３と、冷房運転時にヒータコア４に供給される温水を遮断して、蓄冷タンク２３から冷却水をヒータコア４に供給する冷房部とが設けられる。ヒータコア４への温水の供給が遮断され、蓄冷タンク２３の冷却水がヒータコア４に供給されると、ヒータコア４が冷やされ、エアミックスドア１４が開くと、ヒータコア４を通過する冷風が生じる。冷房運転時に、エアミックスドア１４を開くことにより、ヒータコア４に冷風が流れ、冷却水が冷やされ、蓄冷タンク２３を蓄冷できる。【選択図】図１

Description

本発明は、エバポレータを通過した風を加熱するヒータコアを利用して冷房を行う車両用空調装置に関する。

アイドリングストップ機能を備えた車両やマイルドハイブリッド車両の空調装置において、暖房運転時には、エンジンを冷却して発生した温水がヒータコアに供給され、空調ダクトを流れる風を加熱して、温風が吹き出される。エンジンが作動していると、ヒータコアに常に温水が供給されるので、冷房運転時には、エアミックスドアを閉じて、エバポレータを通過した風を遮って、ヒータコアが冷風に放熱しないようにしている。

また、冷房運転中にエンジンが停止すると、コンプレッサが停止するので、エバポレータの温度が上がり、吹出温度が上昇する。そこで、冷房性能を確保するため、蓄冷機能を有する空調装置が提供されている。特許文献１には、エバポレータに蓄冷機能を付加したものが開示されている。特許文献２では、エアミックスドアに蓄冷材が設けられ、エバポレータから生じた凝結水が蓄冷材に滴下して蓄冷される。

特開２０１０－１４９８１４号公報 特開２０１６－１１７３４８号公報

エバポレータに蓄熱機能を付加した場合、蓄冷効果を十分に発揮させるためには、エバポレータのサイズが大きくなってしまい、車両のコンパクト化を阻害する。また、エアミックスドアに蓄冷材を設けた場合、ヒータコアの上流側表面はエアミックスドアにより風は遮られるが、下流側表面は露出しているので、ヒータコアから放熱するのは避けられず、完全には冷風のリヒートを防ぐことはできない。

本発明は、上記に鑑み、冷房運転時に使用しないヒータコアを利用して冷房を行える車両用空調装置の提供を目的とする。

本発明の車両用空調装置は、空調ダクトに、エバポレータと、供給された温水によりエバポレータを通過した風を加熱するヒータコアとが設けられ、エバポレータとヒータコアとの間に、ヒータコアを通過する風量を調節するエアミックスドアが設けられたものであって、ヒータコアに供給する冷却水を溜める蓄冷タンクと、冷房運転時にヒータコアに供給される温水を遮断して、蓄冷タンクから冷却水をヒータコアに供給する冷房部とが設けられ、冷房部は、所定のタイミングでエアミックスドアを開かせて、冷却水による冷房を行う。

ヒータコアへの温水の供給が遮断され、蓄冷タンクに溜められた冷却水がヒータコアに供給されると、ヒータコアが冷やされて、ヒータコアを通過する風が冷却され、冷風が生じる。冷房運転時に、アイドリングストップ等によりコンプレッサが停止しても、エアミックスドアを開いて、ヒータコアに風を通すことにより、冷風が吹き出し、冷房運転が継続される。また、冷房運転時に、エアミックスドアを開くことにより、ヒータコアにエバポレータからの冷風が流れ、ヒータコアと蓄冷タンクとの間で循環する冷却水が冷やされ、蓄冷タンクを蓄冷できる。

本発明によると、蓄冷タンクに溜めた冷却水を利用して冷風を発生させることができるので、コンプレッサが停止しているときでも冷房運転を継続できる。したがって、コンプレッサが停止するアイドリングストップ時に蓄冷タンクの冷却水を利用した冷房運転を行えるので、アイドリングストップ時間を延長することが可能となり、燃料消費の低減や排気ガスの削減を図れる。

本発明の実施形態の車両用空調装置の概略構成を示す図 空調制御装置のブロック図

本発明の実施形態に係る車両の車両用空調装置を図１、２に示す。エンジン１の駆動力によって走行する車両に空調装置が搭載され、空調装置では、コンプレッサ２、コンデンサ（図示せず）、膨張バルブ（図示せず）、エバポレータ３により冷凍サイクルが形成され、車室内の暖房を行うためのヒータコア４を備えている。エンジン１に連動して動作するウォータポンプ５によってエンジン１の冷却水が循環路６によりラジエータ７を通って循環され、さらにエンジン１を冷却して生じた温水がヒータコア４に供給され、この温水とヒータコア４を通過する空気とが熱交換され、ヒータコア４を通る風が温められる。

車室の前側に、吸込口８と複数の吹出口９～１１を有する空調ダクト１２が設けられ、空調ダクト１２内に、吸込口８から空気を吸い込むファン１３、エバポレータ３およびヒータコア４が設けられ、ヒータコア４はエバポレータ３の下流側に配置され、ヒータコア４とエバポレータ３との間に、エバポレータ３からヒータコア４に流れる冷風の風量を調節するためのエアミックスドア１４が回動可能に設けられる。吸込口８には、外気導入モードと内気循環モードとに応じて内外気の導入を切り替えるインテークドア１５が回動可能に設けられ、デフロスタ吹出口９にはデフ開閉ドア１６、フェイス吹出口１０にはフェイス開閉ドア１７、フット吹出口１１にはフット開閉ドア１８がそれぞれ開閉可能に設けられる。各ドア１３～１７はそれぞれモータ２０によって開閉される。

各モータ２０、コンプレッサ２、ファン１３はエアコン制御装置２１によって駆動制御される。また、エンジン１はエンジン制御装置２２によって駆動制御される。エンジン制御装置２２は、アイドリングストップ機能を有しており、車速が一定速度以下になると、エンジン１が停止される。エアコン制御装置２１とエンジン制御装置２２とは、通信線を通じて信号を送受信する。

そして、空調装置は、エンジン１の冷却水とは別系統でヒータコア４に冷却水を供給する蓄冷機能を有しており、ヒータコア４に供給する冷却水を溜める断熱性を有する蓄冷タンク２３と、冷房運転時にヒータコア４に供給される温水を遮断して、蓄冷タンク２３から冷却水をヒータコア４に供給する冷房部とを備える。ここで、蓄冷機能の冷却水は、エンジン１の冷却水と同じものが使用される。

ヒータコア４には、エンジン１からの温水が循環するように補助循環路２４が接続され、この補助循環路２４を利用して蓄冷タンク２３の冷却水が循環される。補助循環路２４は、エンジン１からヒータコア４への送出管２５とヒータコア４からエンジン１への排出管２６とによって形成され、この補助循環路２４は循環路６に連通している。蓄冷タンク２３の出口からの供給管２７が送出管２５に接続され、蓄冷タンク２３の入口に通じる戻り管２８が排出管２７に接続される。供給管２７にポンプ２９が介装され、ポンプ２９の作動により蓄冷タンク２３の冷却水が供給される。

供給管２７と送出管２５との接続箇所には流路を切り替える第１切替弁３０が設けられ、戻り管２８と排出管２６との接続箇所には流路を切り替える第２切替弁３１が設けられる。第１切替弁３０は、供給管２７を遮蔽し、送出管２５を連通する暖房位置と、送出管２５を遮蔽し、供給管２７を連通する冷房位置とに切り替えられる。第２切替弁３１は、戻り管２８を遮蔽し、排出管２６を連通する暖房位置と、排出管２６を遮蔽し、戻り管２８を連通する冷房位置とに切り替えられる。冷房部はポンプ２９および各切替弁３０，３１によって構成され、冷房部はエアコン制御装置２１によって駆動制御される。

エンジン１が駆動しているとき、エンジン１の冷却水は循環路６を流れるとともに、エンジン１の冷却によって生じた温水は補助循環路２４を流れ、ヒータコア４に温水が供給される。このとき、各切替弁３０，３１は暖房位置になっている。暖房運転が行われると、ファン１３が駆動され、空調ダクト１２内に風が流れる。エアミックスドア１４が開かれ、風がヒータコア４を通過すると、温水との熱交換により温風が発生し、温風が車室内に吹き出す。

冷房運転が行われるとき、コンプレッサ２およびファン１３が駆動され、空調ダクト１２内を冷風が流れて、車室内に冷風が吹き出す。このとき、エアコン制御装置２１は、エアミックスドア１４を閉じたまま、各切替弁３０，３１、ポンプ２９を作動させる。各切替弁３０，３１は暖房位置から冷房位置に切り替わり、温水の供給が遮断され、蓄冷タンク２３から冷却水がヒータコア４に供給される。これにより、冷風のリヒートを防げる。なお、各切替弁３０，３１を同時に作動させる代わりに、第１切替弁３０を作動させた後、第２切替弁３１を作動させてもよい。これにより、ヒータコア４に残っている温水がエンジン１に向かって排出されることになり、蓄冷タンク２３に溜まっている冷却水と混合されないので、冷却水の温度上昇を防ぐことができる。

エバポレータ３を通過した空気の温度が所定の温度以下、すなわち十分に冷え切って、冷房負荷が低くなった状態になったとき、エアミックスドア１４が開かれ、風がヒータコア４に流れる。ヒータコア４に供給される冷却水が冷却されて蓄冷タンク２３に戻り、蓄冷タンク２３に蓄冷される。

ここで、車両の停止等によりアイドリングストップ機能が作動すると、エンジン１が停止するとともにコンプレッサ２も停止する。エバポレータ３を通過する風を冷却できなくなり、吹出温度が上がるが、エアコン制御装置２１は、エンジン１が停止した後、少しの間だけエアミックドア１４は閉じたままにしてファン１３を駆動する。エバポレータ３を通過する風は余熱によって冷却され、しばらく冷風が吹き出す。各切替弁３０，３１は冷房位置を維持し、ポンプ２９は作動している。

吹出温度が所定の温度上がったとき、あるいはエンジン１の停止から所定時間経過したといった所定のタイミングで、エアミックスドア１４が開かれ、風がヒータコア４を通過するようにする。冷却水によって冷却されたヒータコア４との熱交換によって生じた冷風が車室内に吹き出し、アイドリングストップ中でも冷房運転を行うことができる。

送風運転が行われるとき、エアコン制御装置２１は、各切替弁３０，３１を暖房位置になるように作動させ、ポンプ２９を作動させない。ヒータコア４には、エンジン１からの温水が供給され、蓄冷タンク２３には、冷却水がそのまま溜められる。

このように、エンジン１からの温水を遮断して、ヒータコア４に蓄冷しておいた冷却水を供給することにより、アイドルストップ時のエンジン１の停止によりコンプレッサ２が停止しても、冷風を吹き出すことができ、エンジン停止時の冷房を補完できる。したがって、アイドルストップ時間を従来よりも長くすることができ、燃料消費の低減や排気ガスの削減を図れる。

また、バッテリの電力消費も減らせるので、マイルドハイブリッド車両等の航続可能距離を延ばすことができる。しかも、電動コンプレッサを使用している場合、電力消費の低減効果が顕著となる。そして、空調装置に蓄冷タンク２３を追加するだけで、空調装置のシステムを大きく変更することなく冷房性能を向上させることができる。

ＢＥＶやＰＨＶ等の電動車両に蓄冷タンク２３を設けた場合、バッテリ等の冷却システムを利用して、充電中に冷却水を冷却して蓄冷することができる。そして、蓄冷タンク２３の冷却水を供給したヒータコア４に送風することにより、冷風が吹き出されるので、冷凍サイクルを作動させなくても冷房運転を行える。したがって、蓄冷および冷房運転に要する電力消費を低減でき、航続可能距離を延ばすことができる。また、蓄冷タンク２３の冷却水をバッテリやモータ等の冷却用に使用してもよい。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。蓄冷タンク２３とエンジン１との間で冷却水が循環するように、各切替弁３０，３１として三方弁を用い、エンジン１とヒータコア４、蓄冷タンク２３とヒータコア４、蓄冷タンク２３とエンジン１とがそれぞれ連通するようにしてもよい。エンジン１の冷却水が高温になったとき、蓄冷タンク２３から冷却水をエンジン１に供給することにより、エンジンの冷却に役立てることができる。

１ エンジン
３ エバポレータ
４ ヒータコア
５ ウォータポンプ
７ ラジエータ
１３ ファン
１４ エアミックスドア
２３ 蓄冷タンク
２９ ポンプ
３０ 第１切替弁
３１ 第２切替弁

Claims (1)

1. 空調ダクトに、エバポレータと、供給された温水によりエバポレータを通過した風を加熱するヒータコアとが設けられ、エバポレータとヒータコアとの間に、ヒータコアを通過する風量を調節するエアミックスドアが設けられた車両用空調装置であって、ヒータコアに供給する冷却水を溜める蓄冷タンクと、冷房運転時にヒータコアに供給される温水を遮断して、蓄冷タンクから冷却水をヒータコアに供給する冷房部とが設けられ、冷房部は、所定のタイミングでエアミックスドアを開かせて、冷却水による冷房あるいは冷却水への蓄冷を行うことを特徴とする車両用空調装置。
   

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