JP2551830Y2 - 自動車用暖房装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、自動車用暖房装置に関
し、特に冬季における初期暖房性能を改善したものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般的な自動車用暖房装置は、車室内空
気および車室外空気を選択的に取り入れるインテークユ
ニットと、この取り入れ空気を所望の温度に加熱して車
室内の所望の位置から吹き出すためのヒータユニットと
を有している。インテークユニットには、内外気を吸い
込んでヒータユニットに送風するための送風機が設けら
れ、車室内に設置されたコントローラのファンスイッチ
を操作することにより送風量が選択されるようになって
いる。また、ヒータユニットには、取り入れ空気を熱交
換作用により加熱するヒータコアが設けられ、このヒー
タコアの近傍に設けられた迂回路を通過した空気（冷
風）とヒータコアを通過した空気（温風）との比率をミ
ックスドアにより調節し、さらに混合室において両者を
混合することにより所望の温度に調節された調和空気を
得るようになっている。この温度調節は車室内のコント
ローラのテンプレバーを操作することにより行われる。

【０００３】混合室にて適度に混合された調和空気は、
ヒータユニットの混合室の下流側に開設されたベント吹
出口、デフ吹出口、フット吹出口等の吹出口から車室内
の所望位置に吹き出されるが、コントローラのモードレ
バーにより所望の吹出口が選択されるようになってい
る。

【０００４】ヒータコアは、上述したように取り入れ空
気と熱交換を行なって当該空気を加熱するものである
が、熱源として自動車エンジンの冷却水を用いている。
すなわち、エンジンのウォータジャケットとラジエータ
との間を循環するエンジン冷却水の一部をヒータユニッ
ト内に設けられたヒータコアに導き、エンジンにより加
熱されたエンジン冷却水の熱を利用して取り入れ空気を
加熱するものである。したがって、エンジン冷却水を熱
源とする自動車用暖房装置にあっては、エンジン始動直
後はヒータコアの加熱機能は働かず、エンジン冷却水温
度が十分上昇するまでは車室内に温風を供給することは
できないという欠点を有していた。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】このような問題は、特
に冬季や早朝において顕著となるため、乗車時にエンジ
ン冷却水を所定の温度まで上昇させておく暖房装置が開
発されている（例えば、特開昭６３−１６６，６１７号
公報参照）。この種の暖房装置は、図４に示すように、
エンジンとは別の熱源（燃焼装置）を設け、予めこの燃
焼装置の始動時間をタイマーセットしておき、この開始
時間になったら燃焼装置を始動することによりドライバ
ーの所望の時期に急速暖房装置を作動させ、仮眠や前日
からの設定に対処するものである。

【０００６】しかしながら、従来の急速暖房装置は、ド
ライバーが始動時間をタイマーセットするものであるか
ら外気温度に拘らずセットされた時間になると急速暖房
装置が働く。したがって、外気温度が高い場合には余分
な暖房となり、また、外気温度が低い場合には暖房効果
に欠けるという問題があった。特に、エンジン以外に設
けられる熱源は多量の電力を消耗することから効率的な
急速暖房を行なう必要がある。また、エンジン以外に設
けられる燃焼装置は始動時以外は機能を果たさず、逆に
重量的、コスト的に不利なものとなる。本考案は、この
ような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、
エンジン冷却水を熱源として効率的に事前暖房を行なう
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本考案は、水冷式エンジンを搭載する自動車に取り付
けられ、内外気を選択的に取り入れるインテークユニッ
トと、エンジン冷却水が循環して取り入れられた空気を
加熱するヒータコア、当該ヒータコアに近接して設けら
れた迂回路、前記ヒータコアと前記迂回路とを通過する
空気量の比率を調節するミックスドア、および前記ヒー
タコアを通過した温風と前記迂回路を通過した冷風とを
混合すると共に複数の吹出口から車室内に調和空気を供
給する混合室を有するヒータユニットと、前記エンジン
冷却水に臨ませた加熱手段と、前記エンジン冷却水を前
記水冷式エンジンのウォータジャケット内で循環させる
撹拌手段と、車室外温度を検出する外気温センサと、使
用開始予定時刻を入力する操作パネルと、前記加熱手段
と前記撹拌手段とを作動させる制御手段とを備えた自動
車用暖房装置において、前記制御手段は、前記水冷式エ
ンジンを停止した後の前記エンジン冷却水の降温曲線
と、外気温度に対する前記エンジン冷却水の昇温曲線
と、事前暖房に必要な前記エンジン冷却水の基準温度と
が、予め入力されており、前記昇温曲線から、前記外気
温センサにより検出された外気温度に対する昇温曲線を
選択し、前記基準温度線に平行に移動させ、前記使用開
始予定時刻に相当する位置での前記降温曲線との交点を
算出し、この交点における時刻を始動時刻として、前記
加熱手段と前記撹拌手段とを作動させることを特徴とす
る自動車用暖房装置である。

【０００８】

【作用】まず、ドライバが操作パネルの事前暖房スイッ
チをＯＮして次の乗車時刻（使用開始予定時刻）をセッ
トすると、外気温センサから制御手段に外気温度が入力
される。これに基づき、制御手段において加熱手段のＯ
Ｎ時刻（始動時刻）が演算される。この演算は以下のよ
うにして行われる。すなわち、エンジンを停止した後の
エンジン冷却水の降温曲線と、外気温度に対するエンジ
ン冷却水の昇温曲線と、事前暖房に必要なエンジン冷却
水の基準温度とが、予め入力されている制御手段におい
て、まず、外気温センサにより検出された外気温度の昇
温曲線を選択して取り出し、予め決められた事前暖房に
必要なエンジン冷却水の基準温度線に平行に、乗車時刻
に相当する位置までこの昇温曲線を移動して行く。そし
て、この時の昇温曲線とエンジン冷却水の降温曲線との
交点を演算すると共に、この交点における時刻を演算す
る。この時刻が加熱手段の始動時刻となり、加熱手段を
始動させてエンジンのウォータジャケット内の冷却水を
加温すると共に、この冷却水が十分に撹拌されるように
撹拌手段も同時に作動させる。その結果、予定される乗
車時刻に達すると、エンジンのウォータジャケット内の
冷却水は、事前暖房に必要な基準温度に上昇しており、
これにより送風機を作動させると、ヒータコアに十分加
熱された温水が流れ込むことから、乗車直後から温風を
車室内に供給することができる。つまり、乗車時刻をセ
ットする際の外気温度に基づき、エンジンを停止した後
のエンジン冷却水の降温曲線、外気温度に対するエンジ
ン冷却水の昇温曲線、および事前暖房に必要なエンジン
冷却水の基準温度を利用して、加熱手段の始動時刻を算
出するように構成していることから、事前暖房に必要な
熱量を効率良く供給することができ、必要以上の電力を
消費することがない。しかも、これに加えて、エンジン
も十分に加温されているから、始動性能が向上すると共
に、暖気運転時間を短縮することができ、燃料の消費量
を低減することができる。

【０００９】

【実施例】以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本考案の一実施例に係る自動車用暖房装
置を示す模式図、図２は同実施例の始動時刻の演算方法
を説明するグラフ、図３は同実施例の制御方法を説明す
るフローチャートである。

【００１０】まず、本実施例に係る暖房装置は、内気あ
るいは外気を取り入れるインテークユニット２と、この
インテークユニット２で取り入れた空気を冷却するクー
ラユニット１７と、当該空気を所定温度まで加熱すると
共に室内の所定位置に供給するヒータユニット１０とが
シリーズに連結されている。インテークユニット２に
は、内気取入口１８と外気取入口１９とが開設されてお
り、これらの取入口１８，１９を選択的に開閉するイン
テークドア２０が回動自在に設けられている。また、こ
のインテークユニット２には、モータ２１により回転す
るファン２２が設けられ、室内に取り付けられたコント
ローラのファンスイッチを操作することによりモータの
回転数が選択され、取り入れ空気量が決定される。

【００１１】クーラユニット１７には、冷房サイクルの
冷媒が循環するエバポレータ２３が内設され、取り入れ
空気がこのエバポレータ２３を通過する際に熱交換によ
り冷却される。なお、冷房サイクルには冷媒を断熱圧縮
するためのコンプレッサが設けられ、室内のエアコンス
イッチをＯＮすると当該コンプレッサが作動するように
なっている。

【００１２】一方、ヒータユニット１０には、エンジン
冷却水Ｗの一部が循環するヒータコア３が内設されてお
り、このヒータコア３に近接して迂回路４が形成されて
いる。そして、ヒータコア３の上流側に回動自在に設け
られたミックスドア５によりヒータコア３を通過する空
気量と迂回路４を通過する空気量との比率が決定され、
これにより車室内に供給される空気の温度が決定され
る。なお、ミックスドア５の開度は室内のコントローラ
のテンプレバーを操作することにより決定される。ヒー
タコア３の下流側には、ヒータコア３を通過した温風と
迂回路４を通過した冷風とを適当に混合するための混合
室９が形成されており、さらにこの混合室９には、ベン
ト吹出口６、デフ吹出口７、フット吹出口８が開設され
ている。ベント吹出口６は、ベントダクトを介して乗員
の上半身に調和空気を吹き出す開口で、デフ吹出口７は
デフダクトを介してフロントガラス内面に温風を吹き出
す開口、また、フット吹出口８はフットダクトを介して
乗員の足元に温風を吹き出す開口である。それぞれの吹
出口６，７，８には、各開口を開閉するベントドア６
Ｄ、デフドア７Ｄ、フットドア８Ｄが回動自在に設けら
れている。これら各ドア６Ｄ，７Ｄ，８Ｄの開閉はコン
トローラのモードレバーを操作することにより制御され
る。

【００１３】本実施例に係る暖房装置を搭載したエンジ
ン１は水冷式エンジンであり、ラジエータ２４、ウォー
タポンプ２５、冷却ファン２６、サーモスタット２７か
ら構成された冷却装置を有している。ウォータポンプ２
５は、冷却水Ｗを強制循環させるためにエンジン１のウ
ォータジャケット１２の冷却水出入口に設けられて、エ
ンジン１のクランクシャフト２８の回転からプーリ２９
とベルト３０により回転するようになっている。また、
サーモスタット２７は、エンジン１のウォータジャケッ
ト１２とラジエータ２４とを結ぶ送水路の途中に設けら
れた冷却水温度の調節装置であって、エンジン１の過冷
や過熱を防いで冷却水Ｗを適温に保つ機能を果たすもの
である。すなわち、エンジン１を始動する場合など冷却
水Ｗが低温となっている場合には、サーモスタット２７
に設けられたバルブを閉じて送水路を閉鎖し、ウォータ
ジャケット１２から送られた冷却水Ｗをバイパス路３１
に導いてエンジン１内で冷却水Ｗを循環させる。そし
て、冷却水Ｗが所定の温度以上に達するとサーモスタッ
ト２７のバルブを開けて冷却水Ｗをラジエータ２４側に
導く。

【００１４】特に、本実施例のエンジン１にはヒータ１
１（加熱手段）をウォータジャケット１２に臨ませて取
り付け、さらに、このウォータジャケット１２内の冷却
水Ｗをある程度撹拌するスクリュ１３（撹拌手段）を設
けている。これらヒータ１１とスクリュ１３は制御手段
１６によって作動／停止の制御がなされる。

【００１５】一方、制御手段１６には外気温度を検出す
る外気温センサ１４とエンジン１のＯＮ／ＯＦＦを行な
うイグニッションキースイッチ３２の信号が入力される
ように接続されている。また、事前暖房スイッチとドラ
イバの乗車時刻設定スイッチとが設けられた操作パネル
１５も同じく制御手段１６に接続されている。この操作
パネル１５の乗車時刻設定スイッチは、ドライバが前日
に乗車時刻をセットするスイッチであり、事前暖房スイ
ッチを入力した後にこの操作を行なうと、本実施例の暖
房装置が作動する。

【００１６】次に、図３を参照しながら本実施例の制御
について説明する。まず、ドライバが操作パネル１５の
事前暖房スイッチをＯＮして次の乗車時刻をセットす
る。すると、外気温センサ１４から制御手段１６に外気
温度が入力され、同時にエンジン１の停止時刻も入力さ
れる。これにより、制御手段１６においてはヒータ１１
のＯＮ時刻を演算するが、これは以下のようにして行わ
れる。すなわち、図２に示すように、制御手段１６には
予めエンジン１を停止した後のエンジン冷却水Ｗの降温
曲線Ｔ0 と外気温度に対するエンジン冷却水Ｗの昇温曲
線Ｔ1,Ｔ2,Ｔ3,…が入力されており、まずエンジン停止
時刻を「０」時間として、外気温センサ１４により検出
された外気温度の昇温曲線を選択する。例えば、図２に
示す具体例にて説明すれば、外気温度がＴ1 のとき、Ｔ
1 に相当するエンジン冷却水の昇温曲線Ｔ1 を取り出
し、予め決められた事前暖房に必要なエンジン冷却水の
基準温度Ｔ線に平行に、乗車時刻Ｘ時Ｙ分に相当する位
置までこの昇温曲線Ｔ1 を移動して行く。この状態を図
２に二点鎖線で示す。そして、この時の昇温曲線Ｔ1 と
エンジン冷却水の降温曲線Ｔ0 との交点Ｐを演算すると
共に、この交点Ｐにおける時刻を演算する。この時刻が
Ｘ1 時Ｙ1 分であったとすると、この時刻がヒータ１１
の始動時刻となる。そして、エンジン停止時刻から始動
時刻までの時間をｔ1 としてタイマーを始動させ、この
時間ｔ1 経過後にヒータ１１を始動させてエンジン１の
ウォータジャケット１２内の冷却水Ｗを加温すると共
に、この冷却水Ｗが十分に撹拌されるようにスクリュ１
３も同時に作動させる。さらに、ドライバが乗車予定時
刻に何らかの理由によって乗車しなかった場合、ヒータ
１１によりエンジン冷却水Ｗが過熱される虞れがあるた
め、乗車予定時刻と比較演算をも行なう。

【００１７】予定の乗車時刻になるとヒータ１１とスク
リュ１３を停止するが、このときエンジン１のウォータ
ジャケット１２内の冷却水Ｗは、事前暖房に必要な基準
温度Ｔに上昇しており、これにより送風機を作動させる
と、ヒータコア３に十分加熱された温水が流れ込むこと
から、乗車直後から温風を車室内に供給することができ
る。つまり、乗車時刻をセットする際の外気温度に基づ
き、エンジンを停止した後のエンジン冷却水の降温曲
線、外気温度に対するエンジン冷却水の昇温曲線、およ
び事前暖房に必要なエンジン冷却水の基準温度を利用し
て、加熱手段の始動時刻を算出するように構成している
ことから、事前暖房に必要な熱量を効率良く供給するこ
とができ、必要以上の電力を消費することがない。しか
も、これに加えて、エンジンも十分に加温されているか
ら、始動性能が向上すると共に、暖気運転時間を短縮す
ることができ、燃料の消費量を低減することができる。

【００１８】なお、本考案は上述した実施例にのみ限定
されることなく、本考案の要旨を越えない限りにおいて
種々の改変が可能である。

【００１９】

【考案の効果】以上述べたように本考案によれば、使用
開始予定時刻をセットする際の外気温度に基づき、エン
ジンを停止した後のエンジン冷却水の降温曲線、外気温
度に対するエンジン冷却水の昇温曲線、および事前暖房
に必要なエンジン冷却水の基準温度を利用して、加熱手
段の始動時刻を算出するように構成しているため、事前
暖房に必要な熱量を効率良く供給することができ、必要
以上の電力を消費することがない。つまり、ドライバが
使用開始予定時刻を設定しておけば、その時刻には、エ
ンジンのウォータジャケット内の冷却水は、事前暖房に
必要な基準温度に上昇しており、これにより送風機を作
動させると、ヒータコアに十分加熱された温水が流れ込
み、乗車直後から温風を車室内に供給することができ
る。しかも、これに加えて、エンジンも十分に加温され
ているから、始動性能が向上すると共に、暖気運転時間
を短縮することができ、燃料の消費量を低減することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本考案の一実施例に係る自動車用暖房装置を
示す模式図である。

【図２】は同実施例の始動時刻の演算方法を説明するグ
ラフである。

【図３】は同実施例の制御方法を説明するフローチャー
トである。

【図４】は従来の暖房装置の制御方法を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１…水冷式エンジン、 ２…インテー
クユニット、３…ヒータコア、
４…迂回路、５…ミックスドア、 ６…ベ
ント吹出口、７…デフ吹出口、
８…フット吹出口、９…混合室、
１０…ヒータユニット、１１…ヒータ（加熱手
段）、 １２…ウォータジャケット、１３…
スクリュ（撹拌手段）、 １４…外気温セン
サ、１５…操作パネル、 １６…制御手
段、Ｗ…エンジン冷却水

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】水冷式エンジン（１）を搭載する自動車に
   取り付けられ、 内外気を選択的に取り入れるインテークユニット（２）
   と、 エンジン冷却水（Ｗ）が循環して取り入れられた空気を
   加熱するヒータコア（３）、当該ヒータコア（３）に近
   接して設けられた迂回路（４）、前記ヒータコア（３）
   と前記迂回路（４）とを通過する空気量の比率を調節す
   るミックスドア（５）、および前記ヒータコア（３）を
   通過した温風と前記迂回路（４）を通過した冷風とを混
   合すると共に複数の吹出口（６，７，８）から車室内に
   調和空気を供給する混合室（９）を有するヒータユニッ
   ト（１０）と、 前記エンジン冷却水（Ｗ）に臨ませた加熱手段（１１）
   と、 前記エンジン冷却水（Ｗ）を前記水冷式エンジン（１）
   のウォータジャケット（１２）内で循環させる撹拌手段
   （１３）と、 車室外温度を検出する外気温センサ（１４）と、 使用開始予定時刻（Ｘ時Ｙ分）を入力する操作パネル
   （１５）と、 前記加熱手段（１１）と前記撹拌手段（１３）とを作動
   させる制御手段（１６）と を備えた自動車用暖房装置に
   おいて、前記制御手段（１６）は、 前記水冷式エンジン（１）を停止した後の前記エンジン
   冷却水（Ｗ）の降温曲線（Ｔ０）と、外気温度に対する
   前記エンジン冷却水（Ｗ）の昇温曲線（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ
   ３ ・ ・・・）と、事前暖房に必要な前記エンジン冷却水
   （Ｗ）の基準温度（Ｔ）とが、予め入力されており、 前記昇温曲線（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ ・ ・・・）から、前記外気
   温センサ（１４）により検出された外気温度に対する昇
   温曲線（Ｔ１）を選択し、前記基準温度（Ｔ）線に平行
   に移動させ、前記使用開始予定時刻（Ｘ時Ｙ分）に相当
   する位置での前記降温曲線（Ｔ０）との交点（Ｐ）を算
   出し、この交点（Ｐ）における時刻（Ｘ１時Ｙ１分）を
   始動時刻として、前記加熱手段（１１）と前記撹拌手段
   （１３）とを作動させることを特徴とする自動車用暖房
   装置。