JP2637527B2 - 自動車用空気調和装置のヒータユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、自動車用空気調和装置のヒータユニットに
関し、特にオートエアコンの吹出空気温度のハンチング
を防止したものである。

（従来の技術） 近年の自動車用空気調和装置にあっては、安全運転の
向上等を目的としてオートエアコンが広く用いられるよ
うになっている。このオートエアコンは、乗員が所望の
設定温度を指示するだけで、自動的に調和空気の温度、
コンプレッサの作動・停止、制御ドアの吹出モード設
定、内外気の選択、風量切り替え等を行い得る空気調和
装置である。これらの制御は、自動車や空気調和装置等
の所定の位置に設けられた各種センサからの入力信号に
よって、予め決められた判断基準に沿って判断されるよ
うになっており、このような各種センサとしては、具体
的には、内気センサ、外気センサ、日射センサ等などが
挙げられる。

第６図に基づいて従来のオートエアコンをさらに詳し
く述べれば、自動車用空気調和装置は、インテークユニ
ット１、クーラユニット２、ヒータユニット３から構成
されている。インテークユニット１には、車室内の空気
を導入する内気取入れ口４と車室外の空気を導入する外
気取入れ口５とが形成され、これらの取入れ口4,5から
の空気の導入量は、インテークドアアクチュエータ６に
より駆動されるインテークドア７によって調節されるよ
うになっている。これらの空気は、インテークユニット
１に設けられたファン８によって導入及び送風され、そ
の導入あるいは送風量は、ファンモータ９の回転数によ
り調節されるようになっている。

前記クーラユニット２には、エバポレータ10が内設さ
れており、このエバポレータ10は、図示しない冷房サイ
クルに接続されて前記導入空気を冷却するようになって
いる。

ヒータユニット３には、エンジン冷却水が循環する温
水供給管52と温水帰還管53とが接続され、かつ温水供給
管52にウォータバルブ51が取り付けられたヒータコア11
が設けられており、このヒータコア11に近接した位置に
当該ヒータコア11を迂回して流下する迂回路12が形成さ
れている。このヒータコア11の上流部には、当該ヒータ
コア11を通過する空気量と前記迂回路12を通過する空気
量との比を調節するミックスドア13が回動自在に設けら
れ、ミックスドアアクチュエータ14により駆動するよう
になっている。前記ウォータバルブ51は、機械的に前記
ミックスドア13と連結されており、ミックスドア13がヒ
ータコア11を閉塞する位置から開放する位置に回動を開
始する際にウォータバルブ51が開き始めるようになって
いる。

また、このヒータコア11の下流側に形成された混合室
15内には、フロントガラス内面に向けて温風を吹き出す
デフ吹出口16と、乗員の上半身に向けて調和空気を吹き
出すベント吹出口17と、乗員の足元に温風を吹き出すフ
ット吹出口18とがそれぞれ開設されており、これらの吹
出口16,17,18は、デフドア16D、ベントドア17D、フット
ドア18Dによりそれぞれ開閉されるようになっている。
これら制御ドア、すなわちデフドア16D、ベントドア17
D、フットドア18Dは、図示しないリンク機構によって連
結されており、モードドアアクチュエータ19がこのリン
クを所定の角度だけ回動させることによって、各制御ド
ア16D,17D,18Dの開度をそれぞれ決定するようになって
いる。具体的には、ベントドア17Dのみを開くベントモ
ード、ベントドア17Dとフットドア18Dとをそれぞれ半開
に設定するバイレベルモード、デフドア16Dとフットド
ア18Dとをそれぞれ半開に設定するデフ・フットモー
ド、デフドア16Dのみを開くデフモードの４つのモード
が設けられている。なお、このような７つのモードに限
定されることなく、例えばベントモード、バイレベルモ
ード、フットモード、デフモードから構成した自動車用
空気調和装置もある。また、その他サイドベント等を追
加したモードを設定したものもある。

前記ファンモータ９、インテークドアアクチュエータ
６、ミックスドアアクチュエータ14、モードドアアクチ
ュエータ19は、制御手段20により制御されるようになっ
ている。さらに、この制御手段20には、車室外の温度を
検出するための外気センサ21と、車室内の温度を検出す
るための内気センサ22と、エバポレータ10の直後の空気
の温度を検出するための吸入温度センサ23と、日射量を
検出するための日射センサ24と、エンジン冷却水の温度
を検出するための水温センサ25と、前記ミックスドア13
の開度位置を検出するためのPBR26等からなるセンサ群5
0が接続されており、これらのセンサからの検出信号
が、第６図に示す制御手段20の入力部に入力されるよう
になっている。また、前記制御手段20には、車室内に設
けられたコントローラ28の各制御スイッチが接続され、
これによって当該自動車用空気調和装置の操作を行うよ
うになっている。例えば、「29」は、当該自動車用空気
調和装置の切断スイッチ、「30」は、当該空気調和装置
の自動運転スイッチ、「31」及び「32」は、設定温度の
入力ボタンである。

（発明が解決しようとする課題） ところが、このような従来のオートエアコンにあって
は、ミックスドアがヒータコアを全閉にしたいわゆるフ
ルクール状態から、当該ヒータコアを開放する位置、い
わゆる温調状態に移動する場合において、ミックスドア
と前記ウォータバルブとが同時に動き始めるために、ヒ
ータコアを通過した温風の温度が安定せず、特に吹出空
気の温度が急上昇して、乗員に不快感を与えることとな
る。しかも、この車室内に吹き出された不安定な調和空
気を、前記内気センサによって制御手段を介してミック
スドアにフィードバックしているために、ミックスドア
の開度が定まらず、いわゆるハンチング現象が生じるこ
とになる。

本発明は、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、フルクール状態から温調状態に移動す
る際に安定した調和空気を供給し得る自動車用空気調和
装置のヒータユニットを提供することを目的とする。

［発明の構成］ （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発明は、ヒータユニット
ケース内にエンジン冷却水を供給する温水供給管と該冷
却水を前記エンジンに帰還させる温水帰還管とを有する
ヒータコアを設け、前記温水供給管あるいは温水帰還管
のうちいづれか一方にウォータバルブを設けると共に、
前記ヒータユニットケースに流下した取り入れ空気が前
記ヒータコアを迂回する迂回路を形成し、前記ヒータコ
アと迂回路とを通過する空気量の比を調節する第１ミッ
クスドアを回動自在に設け、前記ヒータユニットケース
の前記ヒータコアの下流側に形成した混合室内に複数の
吹出口を開設してなる自動車用空気調和装置のヒータユ
ニットにおいて、前記迂回路の下流域に、当該迂回路を
通過する空気を前記ヒータコアを通過して前記混合室に
流下した空気の流下方向に向かって偏向させる偏向位置
と、前記迂回路を開放させる開放位置とに回動する第２
ミックスドアを設け、前記ウォータバルブの全閉位置と
前記第２ミックスドアの開放位置、及び前記ウォータバ
ルブの全開位置と前記第２ミックスドアの偏向位置とを
それぞれ対応させるように両者を連動させ、かつ、フル
クール状態から温調状態に変化する際に前記ウォータバ
ルブを全開にさせた後に所定のタイムラグを設け、前記
第１ミックスドアをヒータコアを閉塞する位置から開放
する位置に移動させる制御手段を設けたことを特徴とす
る自動車用空気調和装置のヒータユニットである。

（作用） このように構成した本発明にあっては、フルクール状
態においては、第１ミックスドアはヒータコアを全閉す
ると共に、第２ミックスドアは迂回路を全開して、空気
抵抗が小さい円滑な冷風の供給を行うことができる。ま
た、このフルクール状態から温調状態に移動する際に
は、まず第２ミックスドアが迂回路を通過した空気を、
ヒータコアを通過した空気の流下方向に向かって偏向さ
せる偏向位置に回動すると共に、この回動に連動してウ
ォータバルブが全開となる。このようにヒータコアにエ
ンジン冷却水が十分に循環した後に、所定のタイムラグ
をおいて、第１ミックスドアがヒータコアを開放するよ
うに回動を開始する。これによって、ヒータコアを通過
した空気の温度は安定し、迂回路を通過した冷風と混合
する際においても、前記第２ミックスドアにより混合性
が高められて、違和感のない安定した調和空気を室内に
供給することができる。しかも、車室内に供給された調
和空気がこのように安定していることから、ミックスド
アのハンチング現象を防止することができる。

さらに、前記タイムラグを設けることにより、第１ミ
ックスドア及び第２ミックスドア、ウォータバルブの連
結に誤差が生じた場合にあっても、確実にウォータバル
ブを開いてヒータコアに十分な温水を供給した後に第１
ミックスドアを作動させることができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るヒータユニットを
示す概略構成図、第２図は、同実施例の第１ミックスド
ア、第２ミックスドア及びウォータバルブの開度とミッ
クスドアアクチュエータとの関係を示すグラフ、第３〜
５図は、同実施例の作用を示す説明図であり、第６図に
示す従来のオートエアコンと共通する部分には同一の符
号を付してある。

まず、第１図に示す本実施例のヒータユニットは、第
６図に示す従来のオートエアコン等に適用されるもので
ある。このヒータユニット３のヒータユニットケース3a
には、エンジン冷却水が循環する温水供給管52と温水帰
還管53とが接続され、かつ温水供給管52にウォータバル
ブ51が取り付けられたヒータコア11が内設されている。
ウォータバルブ51は、例えばバタフライバルブ等によっ
て構成され、前記温水供給管52を全閉する位置（Ｅ）と
全開する位置（Ｆ）とに回動するようになっている。本
実施例にあっては、このウォータバルブ51を温水供給管
52側に設けるようにしたが、温水帰還管53側に設けるよ
うに構成することも可能である。ただし、温水帰還管53
側にウォータバルブ51を設けた場合、ヒータコア11を使
用しないときにあっても、エンジン冷却水はヒータコア
11内に滞留することから、ヒータコア11の防錆等の面に
おいて、温水供給管52側にウォータバルブ51を設けるほ
うが好ましいといえる。このウォータバルブ51の開閉動
は、後述する第２ミックスドア55と、例えばリンク等に
より機械的に連結されることによって、連動するように
なっている。

このヒータコア11に近接した位置に当該ヒータコア11
を迂回して流下する迂回路12が形成されている。このヒ
ータコア11の上流部には、当該ヒータコア11を通過する
空気量と前記迂回路12を通過する空気量との比を調節す
る第１ミックスドア54が回動自在に設けられ、後述する
第２ミックスドアと共に図示しないリンク機構を介し
て、ミックスドアアクチュエータ14により駆動するよう
になっている。すなわち、ヒータユニットケース3aの側
面等に回動自在に前記リンク機構を取り付け、第１ミッ
クスドア54の回動軸と第２ミックスドア55の回動軸とを
それぞれこのリンク機構に係止させ、前記ミックスドア
アクチュエータ14を駆動源としてこのリンク機構を回動
させることにより、２つのミックスドア54,55は所定の
軌跡をもって回動するようになっている。

第２ミックスドア55は、迂回路12の下流域に回動自在
に設けられており、当該迂回路12を通過する空気を、前
記ヒータコア11を通過して混合室15に流下した空気の流
下方向に向かって偏向させる偏向位置Ｃと、前記迂回路
12を全開に開放する開放位置Ｄとに作動するようになっ
ている。そして、この第２ミックスドア55の開度と設定
温度との関係は、第２図に示すように設定されている。
すなわち、横軸が示すミックスドアアクチュエータ回動
位置は、ほぼ設定温度と比例関係にあり、グラフ中左側
の最小回動位置がフルクール状態を示し、グラフ中右側
の最大回動位置がフルホット状態を示している。そし
て、本グラフに示すように、ミックスドアアクチュエー
タ14が最小回動位置から回動位置Ｇに至る間に、第２ミ
ックスドア55は開放位置Ｄから偏向位置Ｃへ回動するこ
とになり、これ以上ミックスドアアクチュエータ14が最
大回動位置側へ回動しても、第２ミックスドア55は、偏
向位置Ｃに停止した状態となるように構成されている。

また、前述したように、前記第２ミックスドア55と前
記ウォータバルブ51とは連動して作動するように構成さ
れており、第２図に示すように、第２ミックスドア55が
開放位置Ｄから偏向位置Ｃに作動する間に、当該ウォー
バルブ51は全閉位置Ｅから全開位置Ｆに回動することに
なる。さらに、これら第２ミックスドア55及びウォータ
バルブ51と前記第１ミックスドア54とは、同図に示すよ
うに、第２ミックスドア55及びウォータバルブ51がそれ
ぞれ偏向位置Ｃ及び全開位置Ｆになった後に、所定のタ
イムラグｔをおいて、第１ミックスドア54がヒータコア
11を開放する方向に回動するようになっている。このよ
うな第１ミックスドア54と第２ミックスドア55及びウォ
ータバルブ51との間に回動の遅延を生じさせる構成は、
前述した第１ミックスドア54と第２ミックスドア55とを
係止したリンク機構の係止溝の形状によって容易に実現
することができる。なお、第１ミックスドア54と第２ミ
ックスドア55とを別のアクチュエータによって作動さ
せ、制御手段20により回動の遅延を制御するように構成
することも可能である。

また、このヒータコア11の下流側に形成された混合室
15内には、フロントガラス内面に向けて温風を吹き出す
デフ吹出口16と、乗員の上半身に向けて調和空気を吹き
出すベント吹出口17と、乗員の足元に温風を吹き出すフ
ット吹出口18とがそれぞれ開設されており、これらの吹
出口16,17,18は、第６図に示すようなデフドア16D、ベ
ントドア17D、フットドア18Dによりそれぞれ開放される
ようになっている（各制御ドアの図示は省略する）。こ
れら制御ドア、すなわちデフドア16D、ベントドア17D、
フットドア18Dは、図示しないリンク機構によって連結
されており、モードドアアクチュエータ19がこのリンク
を所定の角度だけ回動させることによって、各制御ドア
16D,17D,18Dの開度をそれぞれ決定するようになってい
る。具体的には、ベントドア17Dのみを開くベントモー
ド、ベントドア17Dとフットドア18Dとをそれぞれ半開に
設定するバイレベルモード、デフドア16Dとフットドア1
8Dとをそれぞれ半開に設定するデフ・フットモード、デ
フドア16Dのみを開くデフモードの４つのモードを本実
施例では採用している。なお、このような４つのモード
に限定されることなく、例えばベントモード、バイレベ
ルモード、フットモード、デフモードから構成すること
も可能であり、また、その他サイドベント等を追加した
モードを設定することもできる。

前記ミックスドアアクチュエータ14は、制御手段20に
よって制御されており、この制御手段20には、センサ群
50及びコントローラ28からの諸情報が入力されるように
なっている。そしてこの制御手段20は、前記ミックスド
アアクチュエータ14を制御する。すなわち、前記センサ
群50及びコントローラ28からのデータを入力した後に、
これらのデータに基づいて目標吹出温度Tmを演算する。
この目標吹出温度Tmが、予め設定された所定の値ｔと等
しい場合には、ミックスドアアクチュエータ14を停止す
る。また、この目標吹出温度Tmが所定の値ｔより大きい
場合にはミックスドアアクチュエータ14をホット側、つ
まり第２図に示す「最大」側に作動させ、所定の値ｔよ
り小さい場合にはコールド側、つまり同図に示す「最
小」側に作動させる。

次に、このように構成した本実施例のヒータユニット
の作用を、第３〜５図を参照しながら説明する。

まず、車室内に設けられたコントローラ28の設定温度
に対し車室内温度が高く、その差が大きく制御手段20に
よって演算された目標吹出温度Tmが低い場合には、第３
図に示すように、ヒータユニット３の第１ミックスドア
54はフルクール状態を現出するためにヒータコア11を全
閉Ａにする。このとき、第２ミックスドア55は、取り入
れ空気が迂回路12を円滑に流下することができるように
開放位置Ｄに回動する。また、この第２ミックスドア55
と連動したウォータバルブ51は、温水供給管52を全閉に
する位置Ｅに回動しており、ヒータコア11内に温水は供
給されていない（なお、第３〜５図において、温水供給
管52及び温水帰還管53、ヒータコア11の斜線部分は前記
温水を示している）。このようなフルクール状態から、
設定温度が変更されたり、あるいは車室内温度・車室外
温度・日射等の諸条件が変化したときに制御手段20によ
って演算されたいわゆる目標吹出温度が上昇した場合に
は、制御手段20からの出力信号によりミックスドアアク
チュエータ14が作動を開始する。そして、この場合、ま
ず第２ミックスドア55とウォータバルブ51とが同時に回
動を始めると共に、それぞれその位置が偏向位置Ｃ及び
全開位置Ｆとなる（第４図参照）。したがって、この状
態においてヒータコア11内にはすでに十分な温水が供給
され、ヒータコア11の熱交換能力が安定することにな
る。ついでこの状態で所定のタイムラグｔをおいた後
に、第１ミックスドア54が、ミックスドアアクチュエー
タ14により、前述した目標吹出口温度に対応した開度に
回動する（第５図参照）。このとき、ヒータコア11の熱
交換能力はすでに安定しており、しかも当該ヒータコア
11を通過した温風と迂回路12を通過した冷風とは第２ミ
ックスドア55の偏向作用により混合性が高められること
から、吹出口16,17,18から車室内に供給される調和空気
は安定した温度となる。

このように、本実施例にあっては、フルクール状態か
ら温調状態に移動する場合において、第１ミックスドア
が回動する前にウォータバルブを全開にしてヒータコア
の熱交換能力を安定させ、しかも、第２ミックスドアに
混合性を高めさせる偏向作用を具備させるように構成し
たため、車室内に供給される調和空気の温度が安定し、
乗員に違和感、不快感を与えることがなく、しかもハン
チング現象を防止することができる。さらに、前記タイ
ムラグを設けることにより、第２ミックスドア及び第２
ミックスドア、ウォータバルブの連結、例えば前述した
リンク機構に製造上の誤差が生じた場合にあっても、確
実にウォータバルブを開いてヒータコアに十分な温水を
供給した後に第１ミックスドアを作動させることができ
る。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、迂回路の下流域
に、当該迂回路を通過する空気をヒータコアを通過して
混合室に流下した空気の流下方向に向かって偏向させる
偏向位置と、前記迂回路を開放させる開放位置とに回動
する第２ミックスドアを設け、ウォータバルブの全閉位
置と前記第２ミックスドアの開放位置、及び前記ウォー
タバルブの全開位置と前記第２ミックスドアの偏向位置
とをそれぞれ対応させるように両者を連動させ、かつ、
フルクール状態から温調状態に変化する際に前記ウォー
タバルブを全開にさせた後に所定のタイムラグを設け、
第１ミックスドアをヒータコアを閉塞する位置から開放
する位置に移動させる制御手段を設けたため、車室内に
供給される調和空気の温度が安定し、乗員に違和感、不
快感を与えることがなく、しかもハンチング現象を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るヒータユニットを示す
概略構成図、第２図は同実施例の第１ミックスドア、第
２ミックスドア及びウォータバルブの開度とミックスド
アアクチュエータとの関係を示すグラフ、第３〜５図は
同実施例の作用を示す説明図、第６図は従来のオートエ
アコンを示す概略構成図である。 3a……ヒータユニットケース、11……ヒータコア、12…
…迂回路、15……混合室、16……デフ吹出口、17……ベ
ント吹出口、18……フット吹出口、20……制御手段、51
……ウォータバルブ、52……温水供給管、53……温水帰
還管、54……第１ミックスドア、55……第２ミックスド
ア、Ａ……ヒータコアを閉塞する位置、Ｂ……迂回路を
閉塞する位置、Ｃ……偏向位置、Ｄ……開放位置、Ｅ…
…全閉位置、Ｆ……全開位置、ｔ……タイムラグ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヒータユニットケース（3a）内にエンジン
   冷却水を供給する温水供給管（52）と該冷却水を前記エ
   ンジンに帰還させる温水帰還管（53）とを有するヒータ
   コア（11）を設け、前記温水供給管（52）あるいは温水
   帰還管（53）のうちいづれか一方にウォータバルブ（5
   1）を設けると共に、前記ヒータユニットケース（3a）
   に流下した取り入れ空気が前記ヒータコア（11）を迂回
   する迂回路（12）を形成し、前記ヒータコア（11）と迂
   回路（12）とを通過する空気量の比を調節する第１ミッ
   クスドア（54）を回動自在に設け、前記ヒータユニット
   ケース（3a）の前記ヒータコア（11）の下流側に形成し
   た混合室（15）内に複数の吹出口（16,17,18）を開設し
   てなる自動車用空気調和装置のヒータユニットにおい
   て、 前記迂回路（12）の下流域に、当該迂回路（12）を通過
   する空気を前記ヒータコア（11）を通過して前記混合室
   （15）に流下した空気の流下方向に向かって偏向させる
   偏向位置（Ｃ）と、前記迂回路（12）を開放させる開放
   位置（Ｄ）とに回動する第２ミックスドア（55）を設
   け、前記ウォータバルブ（51）の全閉位置（Ｅ）と前記
   第２ミックスドア（55）の開放位置（Ｄ）、及び前記ウ
   ォータバルブ（51）の全開位置（Ｆ）と前記第２ミック
   スドア（55）の偏向位置（Ｃ）とをそれぞれ対応させる
   ように両者（51,55）を連動させ、かつ、フルクール状
   態から温調状態に変化する際に前記ウォータバルブ（5
   1）を全開にさせた後に所定のタイムラグ（ｔ）を設
   け、前記第１ミックスドア（54）をヒータコア（11）を
   閉塞する位置（Ａ）から開放する位置に移動させる制御
   手段（20）を設けたことを特徴とする自動車用空気調和
   装置のヒータユニット。