JP3116614B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両駆動用エンジンの
冷却水の放熱とヒートポンプとを用いて車室内の暖房を
行うようにした車両用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばバスのような大型車両にお
いては、車室内の暖房を行う装置として、車両駆動用の
エンジンの冷却水の熱を利用して暖房を行う構成とする
ために、ヒータコア，デフロスタなどを設けた冷却水循
環路中に予熱機を設けておき、暖房運転の立ち上がり時
に冷却水を予熱機により加熱することにより、冷却水の
温度上昇を早め、車室内の暖房およびデフロスト機能を
迅速に行えるようにしたものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような予熱機を用いる従来構成のものでは、外気温度が
低いと冷却水の温度が上昇するまでに時間がかかり、ヒ
ータコアおよびデフロスタからの吹出温度が最初のうち
は低くなるため、暖房の立ち上がり特性が悪くなる不具
合がある。

【０００４】一方、車室内の暖房を迅速に行うべく、ヒ
ートポンプを別途に設けて構成し、冷却水の温度が低い
ときにヒートポンプを駆動して暖房立ち上がり特性の向
上を図ったものが特開平２−１８５８２１号公報に示さ
れている。ところが、このものにおいては、車室内の暖
房はヒートポンプにより迅速に立ち上がるようになる
が、デフロスタは冷却水循環路に設けられているため、
依然として冷却水の温度が上昇するまでその機能が十分
に果たせなくなる不具合がある。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、ヒートポンプを用いる構成として暖房
運転の立ち上がり性能を確保しつつ、且つ、デフロスタ
によるガラスの曇り取りの機能の立ち上がり性能をも確
保することができる車両用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】本発明の車両用空調装置
は、車両駆動用エンジンを冷却する冷却水の一部が流通
する冷却水循環路と、この冷却水循環路に設けられその
冷却水の放熱により車室内を暖房するための温水ヒータ
と、前記冷却水循環路に設けられ前記冷却水の放熱によ
り車室の窓の曇りを取るためのデフロスタと、コンプレ
ッサにより冷媒を循環させることによりその冷媒循環路
中の車室内側熱交換器から放熱させて前記車室内を暖房
するヒートポンプと、弁装置の開状態で前記冷却水循環
路を流通する冷却水を前記車両駆動用エンジンをバイパ
スさせるバイパス通路と、前記ヒートポンプの冷媒の放
熱により前記冷却水循環路中の冷却水を加熱する冷却水
加熱用熱交換器と、前記車両駆動用エンジンの冷却水の
温度を検出する温度検出手段と、暖房運転開始時に前記
温度検出手段により検出された前記冷却水の温度が所定
温度以下のときに、前記弁装置を開状態に駆動制御する
制御手段とを設けて構成したところに特徴を有する。

【０００７】

【作用】本発明の車両用空調装置によれば、例えば車両
駆動用エンジンを駆動した直後においては、その冷却水
の温度がまだ低い状態にあり、この状態で暖房運転を開
始した場合には、制御手段は、温度検出手段からの冷却
水の温度の検出信号が所定温度以下であることにより、
バイパス通路の弁装置を開状態に駆動制御する。これに
より、冷却水循環路を流通する冷却水は車両駆動用エン
ジンを回避してバイパス通路を介して循環するようにな
る。このとき、ヒートポンプのコンプレッサが運転され
ることにより、車室側熱交換器を流通する冷媒の熱によ
り車室内は迅速に暖房が行われ、また、そのヒートポン
プの冷媒が冷却水加熱用熱交換器を流通する際に冷却水
循環路を流通する冷却水を加熱するようになる。これに
より、デフロスタを流通する冷却水の温度は迅速に上昇
されるようになり、もってデフロスタの機能も迅速に立
ち上げることができるようになる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明をバス車両の空調装置に適用し
た場合の一実施例について、図面を参照しながら説明す
る。すなわち、全体構成の概略を示す図１において、バ
ス車両１（図２参照）を駆動する車両駆動用エンジン２
には、内部で冷却に供されて加熱された冷却水を冷却す
るための冷却水循環路３ａ，３ｂが配設されている。冷
却水循環路３ａは、放熱用のラジエータ４を介して冷却
水が循環する経路であり、冷却水循環路３ｂは、ウォー
ターポンプ５，デフロスタ６，電磁弁７および温水ヒー
タ８を介して冷却水が循環する経路である。

【０００９】そして、冷却水循環路３ｂには車両駆動用
エンジン２をバイパスして流通するためのバイパス通路
９が設けられており、そのバイパス通路９には弁装置と
しての電磁弁１０が設けられている。また、冷却水循環
路３ｂには、デフロスタ６の出口側に電磁弁１１を介し
て冷却水加熱用熱交換器１２が接続されており、こちら
にも冷却水が循環可能に経路が設けられている。また、
車両駆動用エンジン２への冷却水循環路３ａ，３ｂの出
入口近傍には冷却水の温度を検出する温度検出手段とし
ての水温センサ１３，１３が配設されている。

【００１０】一方、ヒートポンプ１４は、冷媒循環路１
５中に、コンプレッサ１６，四方弁１７，車室内側熱交
換器１８，冷却水加熱用熱交換器１２，膨張弁１９，車
室外側熱交換器２０，冷媒加熱器２１およびアキュムレ
ータ２２を順に設けてなるものである。そしてヒートポ
ンプ１４は、四方弁１７が図示の流路に切り替えられて
いる状態で、冷媒循環路１５中を循環する冷媒により、
車室内側熱交換器１８により車室１ａ内の暖房を行うと
共に、冷却水加熱用熱交換器１２により熱交換を行って
冷却水を加熱するようになっている。

【００１１】空調用エンジン２３は、ヒートポンプ１４
のコンプレッサ１６を図示しない電磁クラッチを介して
駆動すると共に、室外ファン２４および伝達機構２５を
介して連結された室内ファン２６を回転駆動するように
なっている。空調用エンジン２３に設けられた冷却水循
環路２７には、ラジエータ２８および冷媒加熱器２１が
順に設けられており、図示しない弁装置により流路を切
換え可能な構成となっている。また、室外ファン２４
は、ラジエータ２８および車室外側熱交換器２０に送風
するようになっており、室内ファン２６は、送風ダクト
２９に設けられた温水ヒータ８および車室内側熱交換器
１８を介して車室１ａ内部に送風するようになってい
る。

【００１２】さて、制御手段としての制御回路３０は、
後述する制御プログラムがあらかじめ記憶されたもの
で、前述の温度センサ１３，１３から検出温度信号が与
えられるようになっており、その検出温度信号に基いて
ヒートポンプ１４の運転制御および前述の電磁弁７，１
０，１１に開閉の駆動制御を行うようになっている。

【００１３】次に、バス車両１の全体の外観を示す図２
において、前述の温水ヒータ８および車室内側熱交換器
１８を介して加熱された空気は、車室１ａ内に配設され
た配風ダクト３１に送られ、配風ダクト３１に設けられ
た多数の吹出口３１ａから各座席の上部および下部から
送風されるようになっている。また、デフロスタ６は、
図示しないファンにより温風を吹き出して車室１ａ内側
のガラスの曇りを晴らすもので、車室１ａのフロントガ
ラス１ｂに向けて温風を吹き出すフロントデフロスタ６
ａおよびサイドガラス１ｃに向けて温風を吹き出すサイ
ドデフロスタ６ｂなどから構成されている（図３参
照）。

【００１４】次に本実施例の作用について、図４ないし
図６をも参照して説明する。まず、暖房運転のスイッチ
が操作されると、制御回路３０は図４に示す空調制御プ
ログラムのフローチャートに従って制御を開始（スター
ト）する。制御回路３０は、まず、ステップＳ１におい
て、温度センサ１３，１３から温度検出信号を入力し、
車両駆動用エンジン２を循環する冷却水の検出温度Ｔの
値を演算する。

【００１５】続いて、制御回路３０は、ステップＳ２に
進んで、検出温度Ｔの値が所定の水温Ｔｗ以上か否かを
判断する。この水温Ｔｗの値は、外気温度が低く車両駆
動用エンジン２の始動直後などで、冷却水の温度が低過
ぎて冷却水の熱のみでは暖房運転が十分に行えなくなる
温度として設定されている。そして、検出温度Ｔの値が
低い場合には、制御回路３０は、ステップＳ２で「Ｎ
Ｏ」と判断してステップＳ３に移行する。

【００１６】制御回路３０は、ステップＳ３で、ヒート
ポンプ１４のコンプレッサ１６を駆動し、同時に、電磁
弁１０および１１を開状態に、電磁弁７を閉状態に駆動
制御する。この場合、ヒートポンプ１４が運転される
と、冷媒循環路１５中の冷媒は、コンプレッサ１６によ
り圧縮されて高温高圧状態で四方弁１７を介した後、車
室内側熱交換器１８および冷却水加熱用熱交換器１２に
て熱交換を行い、この後、膨張弁１９，車室外側熱交換
器２０，冷媒加熱器２１，アキュムレータ２２を介して
再びコンプレッサ１６に戻る経路で循環する。

【００１７】一方、冷却水循環路３ａ中の冷却水は、図
５に実線の矢印で示すように、車両駆動用エンジン２を
通らず、バイパス通路９，ウォーターポンプ５，デフロ
スタ６，電磁弁１１，冷却水加熱用熱交換器１２を順に
介して再びバイパス通路９に至る経路で循環するように
なる。

【００１８】これにより、ヒートポンプ１４の車室内側
熱交換器１８に循環する高温高圧の冷媒は室内ファン２
６により送風された空気と熱交換を行うようになり、も
って車室１ａ内に温風を供給して暖房を行うようにな
る。また、冷却水加熱用熱交換器１２に循環する冷媒は
冷却水循環路３ｂの冷却水と熱交換を行い、デフロスタ
６に循環する冷却水を加熱昇温するようになるので、デ
フロスタ６から温風を吹き出すことができる。この結
果、車室１ａ内の暖房を迅速に立上げることができると
共に、デフロスタ６によるデフロスト機能も迅速に立上
げることができるようになる。

【００１９】この後、制御回路３０は、ステップＳ１に
戻り、温度センサ１３，１３からの温度検出信号を入力
して、以下、ステップＳ２およびＳ３を繰り返すことに
より、ヒートポンプ１４の運転を継続する。そして、こ
の後、冷却水の温度が上昇してきて温度センサ１３，１
３の検出温度Ｔが設定温度Ｔｗ以上になると、制御回路
３０は、ステップＳ２で「ＹＥＳ」と判断してステップ
Ｓ４に移行するようになる。

【００２０】制御回路３０は、ステップＳ４で、コンプ
レッサ１６の運転を停止すると共に、電磁弁１０および
１１を閉状態，電磁弁７を開状態に駆動制御し、続いて
ステップＳ５に進んで通常の暖房運転を実施するように
なる。この場合、温度センサ１３，１３の検出温度Ｔが
設定温度Ｔｗ以上に達しているということは、車両駆動
用エンジン２の冷却水の温度が十分に上昇しており、ヒ
ートポンプ１４を停止しても冷却水の廃熱で暖房運転が
十分に行えることを示している状態である。

【００２１】電磁弁１０，１１が閉状態とされ、電磁弁
７が開状態とされることにより、冷却水循環路３ｂの冷
却水は、車両駆動用エンジン２からウォーターポンプ
５，デフロスタ６，電磁弁７，温水ヒータ８を介して車
両駆動用エンジン２に戻る経路で循環するようになる
（図５中破線の矢印で示す）。このとき、デフロスタ６
および温水ヒータ８に循環する冷却水の温度は十分高く
なっているので、デフロスト機能および車室１ａ内の暖
房機能は十分達成できるようになる。

【００２２】なお、制御回路３０は、ステップＳ５で
は、通常暖房運転として冷却水循環路３ｂを循環する冷
却水の熱を利用してデフロスト機能および暖房運転を行
う制御を図示しない設定温度に応じて実施し、以下、ス
テップＳ１，Ｓ２，Ｓ４およびＳ５を繰り返すことによ
り、冷却水の温度を検出しながら通常暖房運転を行うよ
うになる。

【００２３】そして、このような通常暖房運転中に、外
気温度が急激に低下するなどで冷却水の温度が所定温度
Ｔｗよりも低くなったときには、制御回路３０は、ステ
ップＳ２で「ＮＯ」と判断して再びステップＳ３を実行
し、デフロスト機能および暖房運転の性能が低下するの
を防止するようになる。

【００２４】図６は、このようにヒートポンプ１４を用
いて暖房運転の立ち上がり時の性能を向上させた場合の
冷却水の温度の推移を曲線Ａ（図中太実線）で示したも
ので、これは、予熱機を用いた場合と略同等の特性とな
っている。また、通常昇温の場合の曲線Ｂ（図中細実
線）に比べて改善されており、さらに、冷却水加熱用熱
交換器１２を用いない場合の曲線Ｃ（図中破線）で示す
立ち上がり特性に比べると大きく改善されていることが
わかる。

【００２５】このような本実施例によれば、冷却水加熱
用熱交換器１２，バイパス通路９および電磁弁７，１
０，１１を設けて、制御回路３０により、車両駆動用エ
ンジン２を循環する冷却水の温度が所定温度Ｔｗよりも
低いときには、ヒートポンプ１４を用いて迅速に暖房運
転を行うと共に、デフロスタ６に循環する冷却水循環路
３ｂの冷却水を車両駆動用エンジン２をバイパスした経
路で流通させ、且つ冷却水加熱用熱交換器１２で加熱す
るようにしたので、デフロスト機能も迅速に立ち上げる
ことができる。

【００２６】なお、上記実施例においては、冷却水加熱
用熱交換器１２を用いて冷却水循環路３ｂの冷却水を加
熱するようにしたが、これに限らず、冷却水加熱用熱交
換器１２を用いずにその機能を温水ヒータ８により兼ね
備える構成とすることもできる。すなわち、ヒートポン
プ１４の運転時に、冷却水を温水ヒータ８に導き、ヒー
トポンプ１４の車室内側熱交換器１８との間で熱交換を
行うことにより、温水ヒータ８を流通する冷却水を加熱
することもできる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の車両用空
調装置によれば、弁装置を有するバイパス通路を設け、
車両駆動用エンジンの冷却水の温度が所定温度以下であ
るときに、制御手段により冷却水循環路の冷却水をバイ
パス通路を介して循環すると共に冷却水加熱用熱交換器
にてヒートポンプの冷媒と熱交換を行って加熱するよう
にしたので、暖房の立ち上がり特性を向上させると共
に、冷却水の熱で温風を吹き出すデフロスト機能も迅速
に立ち上げることができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す全体構成の概略図

【図２】要部を透視して示すバス車両の外観斜視図

【図３】デフロスタの外観図

【図４】制御プログラムのフローチャート

【図５】冷却水の循環状態を示す作用説明図

【図６】特性比較図

【符号の説明】

１ａは車室、２は車両駆動用エンジン、３ａ，３ｂは冷
却水循環路、５はウォーターポンプ、６はデフロスタ、
７は電磁弁、８は温水ヒータ、９はバイパス通路、１０
は電磁弁（弁装置）、１１は電磁弁、１２は冷却水加熱
用熱交換器、１３は水温センサ（温度検出手段）、１４
はヒートポンプ、１５は冷媒循環路、１６はコンプレッ
サ、１７は四方弁、１８は車室内側熱交換器、２３は空
調用エンジン、２６は室内ファン、３０は制御回路（制
御手段）である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両駆動用エンジンを冷却する冷却水の
   一部が流通する冷却水循環路と、 この冷却水循環路に設けられその冷却水の放熱により車
   室内を暖房するための温水ヒータと、 前記冷却水循環路に設けられ前記冷却水の放熱により車
   室の窓の曇りを取るためのデフロスタと、 コンプレッサにより冷媒を循環させることによりその冷
   媒循環路中の車室内側熱交換器から放熱させて前記車室
   内を暖房するヒートポンプと、 弁装置の開状態で前記冷却水循環路を流通する冷却水を
   前記車両駆動用エンジンをバイパスさせるバイパス通路
   と、 前記ヒートポンプの冷媒の放熱により前記冷却水循環路
   中の冷却水を加熱する冷却水加熱用熱交換器と、 前記車両駆動用エンジンの冷却水の温度を検出する温度
   検出手段と、 暖房運転開始時に前記温度検出手段により検出された前
   記冷却水の温度が所定温度以下のときに、前記弁装置を
   開状態に駆動制御する制御手段とを具備したことを特徴
   とする車両用空調装置。