JP3114449B2 - 空調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、送風ダクト内に設けた
ヒータコア内を流れるエンジン冷却液の温度又は流量を
制御することにより、ヒータコアの放熱量を調節して吹
出風の温度を調節するようにした空調装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば自動車に搭載されるリ
ヒート式のエアコンは、送風ダクト内に、冷凍サイクル
のエバポレータと、エンジン冷却液が循環するヒータコ
アとを設置し、エバポレータで冷却・除湿した風をヒー
タコアを通過させて再加熱して車室内に吹き出すように
なっている。このものでは、吹出風の温度を調節するた
めに、ヒータコアとエンジン冷却系との間に設けられた
冷却液循環回路中に弁装置とポンプを設け、この弁装置
とポンプの動作を制御してヒータコア内を流れるエンジ
ン冷却液の温度又は流量を制御することにより、ヒータ
コアの放熱量を調節して吹出風の温度を調節するように
なっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来構成のもので
は、暖房運転開始と同時に、冷却液循環回路中の弁装置
とポンプの動作を開始して、エンジン冷却液の温度制御
又は流量制御を開始するようになっているが、例えば、
厳冬期の極低外気温時においては、エンジン停止中にエ
ンジン冷却液が凍ってシャーベット状になったり、完全
に凍結してしまうこともあり、また、弁装置内のゴム製
シール部品（例えばゴム製ダイヤフラム等）も硬化した
状態になってしまう。しかし、従来構造のものは、この
ような極低温状態でも、暖房運転開始と同時に弁装置と
ポンプの動作を開始するようになっているので、弁装置
内の硬化しているゴム製シール部品が無理な動作により
破損してしまい、エンジン冷却液が外部に漏れ出てしま
ったり、弁装置内のソレノイドコイルが漏れ出た液でシ
ョートしてしまうおそれもある。この対策として、弁装
置内のゴム製シール部品を極低温にも耐え得る材質のも
のに変更することが考えられるが、このようなゴム製シ
ール部品は一般に高価であり、低コスト化の要求に反す
る。

【０００４】また、エンジン停止中にポンプ内に残留し
ているエンジン冷却液が凍ってシャーベット状になった
り、完全に凍結してしまった場合には、暖房運転開始と
同時にポンプを無理に駆動しようとすると、その駆動モ
ータがロックしてコイルが焼損したり、ポンプ内の部品
が破損するおそれもある。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、厳冬期の極低外気温時に弁装置
やポンプを無理に動作させることによって引き起こされ
る部品の破損やコイルの焼損等の事故を未然に防止する
ことができて、極低外気温時の動作信頼性を向上できる
と共に、低コスト化の要求も満たすことができる空調装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の空調装置は、送風ダクト内にヒータコアを
配置すると共に、このヒータコアとエンジン冷却系との
間をエンジン冷却液を循環させる冷却液循環回路で連結
し、この冷却液循環回路中に設けられた弁装置及びポン
プの動作を制御することにより、前記ヒータコアの放熱
量を調節して吹出風の温度を調節するようにしたものに
おいて、外気温度又は前記エンジン冷却液の温度を検出
する温度検出手段と、暖房運転を開始する場合に前記温
度検出手段の検出温度が所定温度以下のときには前記弁
装置及び前記ポンプの動作開始を暫く遅らせるように制
御する制御手段とを備えた構成としたものである。

【０００７】

【作用】冬季に、暖房運転を開始する場合、温度検出手
段により検出した外気温度又はエンジン冷却液の温度が
所定温度以下のときには、エンジン冷却液が凍っていた
り、或は弁装置内のゴム製シール部品も硬化した状態に
なっているおそれがあるので、この場合には、制御手段
は、弁装置及び前記ポンプの動作開始を暫く遅らせる。
この間に、エンジンの放熱によりエンジン冷却液の凍結
が解除されてエンジン冷却液の流動性が回復すると共
に、弁装置内のゴム製シール部品も柔軟性を回復する。
この後、制御手段は、弁装置及びポンプの動作を開始し
てヒータコア内を流れるエンジン冷却液の温度又は流量
を制御することにより、ヒータコアの放熱量を調節して
吹出風の温度を調節する。

【０００８】

【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。まず、空調装置全体の概略構成を図１に基づい
て説明する。送風ダクト３１の上流側には、車室外の空
気（外気）を吸入する外気吸入口３２と、車室内の空気
（内気）を吸入する内気吸入口３３とが設けられてい
る。これら外気吸入口３２と内気吸入口３３との中間部
位には、内外気ダンパ３４が設けられ、この内外気ダン
パ３４の開度をサーボモータ（図示せず）によって調整
することにより、外気吸入口３２と内気吸入口３３から
吸入する空気の混合割合を可変して吸気温度を調整する
ようになっている。この内外気ダンパ３４の下流側には
ブロワ３５が設けられ、このブロワ３５の下流側にはエ
バポレータ３６が設置されている。更に、このエバポレ
ータ３６の下流側にはヒータコア３７が設置され、エバ
ポレータ３６を通過した風が全てヒータコア３７を通過
するようになっている。このヒータコア３７の下流側に
は、ＤＥＦ，ＦＡＣＥ，ＦＯＯＴの３つの吹出口３８，
３９，４０が設けられ、これら各吹出口３８，３９，４
０がダンパ４１，４２によって開度調節されるようにな
っている。

【０００９】前述したエバポレータ３６は、エンジン４
３を駆動源とするコンプレッサ４４，コンデンサ，レシ
ーバ，膨張弁（いずれも図示せず）とから冷凍サイクル
を構成し、エバポレータ３６を通過する風を冷却・除湿
する。一方、ヒータコア３７はエンジン冷却系２１から
エンジン冷却液が循環する冷却液循環回路４５に連結さ
れている。この冷却液循環回路４５中には、図２に示す
ように、弁装置４６とポンプ４７が設けられ、エンジン
冷却系２１には、ポンプ４８とラジエータ４９が接続さ
れている。

【００１０】上記弁装置４６は、電磁石５０を駆動源と
する四方切替弁として構成され、その電磁石５０のプラ
ンジャ５１に第１及び第２の弁体４６ａ，４６ｂが固定
されている。これら両弁体４６ａ，４６ｂを収納する弁
ケース５２には、第１及び第２の流入口５３，５４，第
１及び第２の流出口５５，５６並びに第１及び第２の弁
座５７，５８が形成されている。更に、電磁石５０のプ
ランジャ５１の上部と下部には、それぞれダイヤフラム
状のゴム製シール部品２２，２３が設けられている。こ
の場合、上方のゴム製シール部品２２は、電磁石５０の
内部への液漏れを防ぐ役割を果たし、下方のゴム製シー
ル部品２３は、上方のゴム製シール部品２３との間の圧
力バランスをとる役割を果たす。

【００１１】この弁装置４６は、電磁石５０の断電時
に、復帰スプリング（図示せず）の弾発力により図２に
実線で示すように第１の弁体４６ａが第１の弁座５７を
閉鎖すると共に、第２の弁体４６ｂが第２の弁座５８を
開放する。これにより、ヒータコア３７から出て往路５
９を流れるエンジン冷却液を第１の流入口５３から第１
の流出口５５へ流すと共に、エンジン４３で加熱されて
帰路６０を流れるエンジン冷却液を第２の流入口５４か
ら第２の流出口５６へ流す。一方、電磁石５０に通電す
ると、その電磁力により図２に二点鎖線で示すように第
１の弁体４６ａが第１の弁座５７を開放すると共に、第
２の弁体４６ｂが第２の弁座５８を閉鎖する。これによ
り、ヒータコア３７から出て往路５９を流れるエンジン
冷却液の一部が図２に点線矢印で示すように第１の弁座
５７を通って第２の弁体４６ｂ側に分流し、第２の流出
口５６から帰路６０を通ってヒータコア３７側に還流す
るようになる。

【００１２】この場合、弁装置４６は、電磁石５０のオ
ン／オフのデューティ比を調節することで、第１の弁座
５７を通って第２の弁体４６ｂ側に分流してくる放熱後
のエンジン冷却液と、エンジン４３側から流れ込んでく
る高温のエンジン冷却液との混合比を変化させて、ヒー
タコア３７内に供給するエンジン冷却液の温度を調節す
る。

【００１３】前述した冷却液循環回路４５の往路５９と
帰路６０との間には、エンジン４３側においてバイパス
路６１が接続され、このバイパス路６１によりエンジン
４３側のエンジン冷却液の流れを分流させることで、冷
却液循環回路４５に流れるエンジン冷却液の圧力を安定
させると共に、弁装置４６の開閉時に発生するウォータ
ハンマを緩衝するようになっている。

【００１４】次に、制御系の構成を図１に基づいて説明
する。空調制御回路６２は、例えばマイクロコンピュー
タにより構成され、バッテリ６３からイグニッションス
イッチ６４を介して電源が供給される。この空調制御回
路６２は、内気温度Ｔr を検出する内気温度センサ６
５，ダンパ４１の開度を検出する開度センサ６６，外気
温度Ｔamを検出する温度検出手段たる外気温度センサ６
７，エンジン冷却系２１から冷却液循環回路４５へ流れ
込むエンジン冷却液の温度Ｔw を検出する温度検出手段
たる冷却液温センサ６８，ヒータコア３７後側の吹出温
度Ｔo を検出する吹出温度センサ６９，エバポレータ３
６の後側温度（以下「エバ後側温度」という）を検出す
るエバ後側温度センサ７０，日射強度Ｔs を検出する日
射センサ７１，車室内の設定温度Ｔset をマニュアル設
定する温度設定器７２，運転モードをマニュアル設定す
るモード設定器７３等から出力される各種信号を読み込
み、これら各種信号に基づいて空調運転を制御する。

【００１５】この空調制御回路６２に内蔵されたＲＯＭ
（図示せず）には、図３及び図４に示す制御プログラム
が記憶されている。この空調制御回路６２は、この制御
プログラムを実行することにより、極低外気温時のエン
ジン４３の始動直後に暖房運転を開始する場合、つまり
外気温度ＴamがＣ1 ℃（例えば０℃）よりも低く且つエ
ンジン冷却液温度Ｔw がＣ2 ℃（例えば−３℃）よりも
低いときに、弁装置４６及びポンプ４７の動作開始を暫
く遅らせるように制御する制御手段として機能する。

【００１６】以下、この空調制御回路６２による制御内
容について図３及び図４のフローチャートに従って具体
的に説明する。図３のプログラムは、所定の時間間隔で
繰り返し割込処理され、まず、ステップ１００におい
て、イニシャライズ処理で、ＩＧＦＬＡＧ＝０，ＦＬＡ
Ｇ０＝０とセットした後、ステップ１１０で、内気温度
センサ６５等の各センサ等から出力される内気温度Ｔr
，ダンパ開度，外気温度Ｔam，エンジン冷却液温度Ｔw
，吹出温度Ｔo ，エバ後側温度，日射強度Ｔs ，設定
温度Ｔset 等のセンサ値を読み込む。次いで、ステップ
１２０に進んで、空調運転開始時であるか否かの判定を
ＩＧＦＬＡＧ＝０であるか否かによって行い、空調運転
開始時（ＩＧＦＬＡＧ＝０）と判定されれば、ステップ
Ｓ１３０に進んで、空調運転開始時の環境条件（外気温
度Ｔamとエンジン冷却液温度Ｔw ）を判定する。

【００１７】このステップＳ１３０の詳細な処理内容は
図４に示されており、次のような処理を行う。空調運転
開始時の外気温度Ｔamの判定は最初の１回のみで十分で
あるため、まず、ステップ１３１で、最初の１回目のル
ープであるか否かの判定をＦＬＡＧ０＝０であるか否か
によって行い、最初の１回目のループ（ＦＬＡＧ０＝
０）と判定されれば、ステップ１３２に進んで、外気温
度ＴamがＣ1 ℃（例えば０℃）よりも低いか否かを判定
し、図５（ａ）に示すように、Ｔam＜Ｃ1 であれば、Ｆ
ＬＡＧ１＝０と決定し（ステップ１３３）、Ｔam≧Ｃ1
であれば、ＦＬＡＧ１＝１と決定する（ステップ１３
４）。

【００１８】この後、ステップ１３５に進み、外気温度
Ｔamの判定が終了したことを表すために、ＦＬＡＧ０＝
１と置き換える。これにより、次回以降のループでは、
前述したステップ１３２で「ＮＯ」と判定されるので、
外気温度Ｔamの判定処理（ステップ１３２〜１３５）が
行われないようになる。

【００１９】上述したステップ１３５の処理を終了する
と、エンジン冷却液温度Ｔw の判定処理（ステップ１３
６〜１３９）を実行し、図５（ｂ）に示すように、エン
ジン冷却液温度Ｔw に応じてＦＬＡＧ２を“０”又は
“１”に決定する。即ち、ステップ１３６で、Ｔw ＜Ｃ
2 （例えば−３℃）と判定されれば、ステップ１３７に
進んでＦＬＡＧ２＝０と決定するが、Ｔw ≧Ｃ2 であれ
ば、ステップ１３８に進んでＴw ＞Ｃ3 （例えば０℃）
であるか否かを判定し、「ＹＥＳ」であれば、ステップ
１３９に進んで、ＦＬＡＧ２＝１と決定する。尚、Ｃ2
≦Ｔw ≦Ｃ3 の場合には、ステップ１３６，１３８の判
定結果がいずれも「ＮＯ」となって、ＦＬＡＧ２の値は
変更されず、引き続き前回と同じ値となる。

【００２０】以上のようにしてＦＬＡＧ１とＦＬＡＧ２
の値を決定した後、図３のステップ１４０に進んで、目
標吹出温度ＴAOを次の（１）式により算出する。 ＴAO＝Ｋset ・Ｔset −Ｋr ・Ｔr −Ｋam・Ｔam−Ｋs ・Ｔs ＋Ｃ …（１） この（１）式において、Ｋset は温度設定ゲイン、Ｋr
は内気温度ゲイン、Ｋamは外気温度ゲイン、Ｋs は日射
ゲイン、Ｃは補正定数である。

【００２１】この（１）式により目標吹出温度ＴAOが算
出されると、ステップ１５０進み、図６に示すように目
標吹出温度ＴAOに応じてブロワ３５の電圧（吹出風量）
を演算した後、ステップ１６０で、図７に示すように吹
出モードを目標吹出温度ＴAOに応じて決定する。

【００２２】次いで、ステップ１７０では、空調運転開
始時に、外気温度ＴamがＣ1 ℃（例えば０℃）よりも低
く且つエンジン冷却液の温度Ｔw がＣ2 ℃（例えば−３
℃）よりも低いとき（つまり極低外気温時のエンジン４
３の始動直後でエンジン冷却液が凍結していたり、或は
弁装置４６内のゴム製シール部品２２，２３が硬化した
状態になっているおそれがあるとき）に、弁装置４６及
びポンプ４７の動作開始を暫く遅らせるために、ＦＬＡ
Ｇ１＝０（Ｔam＜Ｃ1 ）かつＦＬＡＧ２＝０（Ｔw ＜Ｃ
2 ）であるか否かを判定する。もし、ＦＬＡＧ１＝０
（Ｔam＜Ｃ1 ）かつＦＬＡＧ２＝０（Ｔw ＜Ｃ2 ）の条
件を満たせば、ステップ１８０に進み、弁装置４６のデ
ューティ比を“１．０”に固定すると共に、ポンプ４７
をオフ状態に固定し、エンジン冷却液温度Ｔw がＣ3 ℃
（例えば０℃）を越えるまで、弁装置４６及びポンプ４
７を動作させないようにする。

【００２３】一方、ＦＬＡＧ１とＦＬＡＧ２のいずれか
一方でも“１”になっていれば、弁装置４６及びポンプ
４７を動作させても良い温度状態であるので、ステップ
１９０に進んで、図８に示すように弁装置４６のデュー
ティ比を目標吹出温度ＴAOに応じて演算すると共に、ス
テップ１９０に進んで、図９に示すようにポンプ４７の
オン／オフを目標吹出温度ＴAOに応じて演算する。この
後、ステップ２１０に進んで、これらの制御信号を各ア
クチュエータに出力し、以後、ステップ１１０に戻っ
て、前述した処理を繰り返すことにより、ブロワ３５，
吹出モードダンパ（図示せず），弁装置４６，ポンプ４
７の各動作を制御する。

【００２４】以上説明した本実施例では、空調運転開始
時に外気温度ＴamがＣ1 ℃（例えば０℃）よりも低く且
つエンジン冷却液温度Ｔw がＣ2 ℃（例えば−３℃）よ
りも低いとき（つまり極低外気温時のエンジン４３の始
動直後でエンジン冷却液が凍っていたり、或は弁装置４
６内のゴム製シール部品２２，２３が硬化した状態にな
っているおそれがあるとき）に、弁装置４６及びポンプ
４７の動作開始を暫く遅らせるようにしたので、この動
作開始を遅らせる間に、エンジン４３の放熱によりエン
ジン冷却液の凍結が解除されてエンジン冷却液の流動性
が回復すると共に、弁装置４６内のゴム製シール部品２
２，２３も柔軟性を回復した状態となる。これにより、
厳冬期の極低外気温時に弁装置４６やポンプ４７を無理
に動作させることによって引き起こされる部品の破損や
コイルの焼損等の事故を未然に防止することができて、
極低外気温時の動作信頼性を向上できる。しかも、この
ような極低外気温時の動作は、空調制御回路６２が実行
する制御プログラムの一部を変更するだけで実現できる
ので、部品コストも上昇せず、低コスト化の要求も満た
すことができる。

【００２５】以上説明した本実施例では、ヒータコア３
７に供給するエンジン冷却液の温度を、弁装置４６の電
磁石５０のデューティ比により調節するようにしたが、
電磁石５０に印加する電圧を調節して弁開度を調節する
ことで、エンジン冷却液の温度を調節するようにしても
良い。また、このような冷却液温度制御方式に限定され
ず、エンジン冷却液の流量を調節することで、ヒータコ
ア３７の温度を調節する冷却液流量制御方式のものに本
発明を適用しても良い。

【００２６】また、本実施例では、外気温度Ｔamとエン
ジン冷却液温度Ｔw の双方の検出値に基づいてエンジン
冷却液の凍結の有無や弁装置４６内のゴム製シール部品
２２，２３の低温硬化の有無を判定するようにしたが、
エンジン冷却液温度Ｔw のみでこれらを判定するように
しても良い。

【００２７】その他、本発明は、極低外気温時に弁装置
４６やポンプ４７の動作開始を遅らせる時間をタイマで
制御するようにしたり、外気温度Ｔamとエンジン冷却液
温度Ｔw の極低外気温時の判定温度Ｃ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 を
空調装置の仕様等に応じて適宜変更しても良い等、要旨
を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言
うまでもない。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、空調運転開始時にエンジン冷却液が凍ってい
たり、或は弁装置内のゴム製シール部品が硬化した状態
になっているおそれがあるときに、弁装置及びポンプの
動作開始を暫く遅らせるようにしたので、厳冬期の極低
外気温時に弁装置やポンプを無理に動作させることによ
って引き起こされる部品の破損やコイルの焼損等の事故
を未然に防止することができて、極低外気温時の動作信
頼性を向上できる。しかも、このような極低外気温時の
動作は、制御プログラムの一部を変更するだけで実現で
きるので、部品コストも上昇せず、低コスト化の要求も
満たすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における空調装置全体の概略
構成を示すブロック図

【図２】冷却液循環回路の構成を示す図

【図３】空調制御の流れを示すフローチャート

【図４】環境条件判定ルーチンを示すフローチャート

【図５】ＦＬＡＧ１とＦＬＡＧ２の設定条件を示す図

【図６】ブロワ電圧と目標吹出温度ＴAOとの関係を示す
図

【図７】吹出モードと目標吹出温度ＴAOとの関係を示す
図

【図８】弁装置のデューティ比と目標吹出温度ＴAOとの
関係を示す図

【図９】ポンプのオン／オフと目標吹出温度ＴAOとの関
係を示す図

【符号の説明】

２１…エンジン冷却系、２２，２３…ゴム製シール部
品、３１…送風ダクト、３５…ブロワ、３６…エバポレ
ータ、３７…ヒータコア、４３…エンジン、４４…コン
プレッサ、４５…冷却液循環回路、４６…弁装置、４９
…ラジエータ、５０…電磁石、６２…空調制御回路（制
御手段）、６７…外気温度センサ（温度検出手段）、６
８…冷却液温センサ（温度検出手段）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送風ダクト内にヒータコアを配置すると
   共に、このヒータコアとエンジン冷却系との間をエンジ
   ン冷却液を循環させる冷却液循環回路で連結し、この冷
   却液循環回路中に設けられた弁装置及びポンプの動作を
   制御することにより、前記ヒータコアの放熱量を調節し
   て吹出風の温度を調節するようにした空調装置におい
   て、 外気温度又は前記エンジン冷却液の温度を検出する温度
   検出手段と、 暖房運転を開始する場合に前記温度検出手段の検出温度
   が所定温度以下のときには前記弁装置及び前記ポンプの
   動作開始を暫く遅らせるように制御する制御手段とを備
   えたことを特徴とする空調装置。