JPH04212617A - 車両用冷房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は車両用の冷房装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷房装置を備えた車両において、
冷凍サイクルを構成するコンデンサとエンジン冷却用の
ラジエータとは共に外気で効率良く冷却する必要がある
ことからラジエータグリル後方において様々な配置方法
が案出されている。特に多用される設置例としては、ラ
ジエータの上流側にコンデンサを配置したものを挙げる
ことができる。

【０００３】又、上記した形式の車両において、外気は
走行時の走行風や冷却ファンによる冷却風としてラジエ
ータグリルを経てエンジンルーム内に導入され、その際
にコンデンサ、ラジエータの順に通過して両者を冷却す
る。従って、冷房装置作動時においては高温のコンデン
サを通過して加熱された外気によってラジエータの冷却
がなされるため、夏場の低速登坂時等のようにエンジン
の発熱量が大きく、かつ大量の走行風が望めないときに
はラジエータの冷却が不十分となって冷却水温が上昇し
、エンジンがオーバヒートする虞がある。さらに、近年
エンジンの高出力化が著しくその発熱量が増大している
ことも冷却水温上昇の要因となっている。

【０００４】上記したオーバヒート対策として一般にラ
ジエータが大容量化されたり冷却ファンの送風能力が増
大されたりしているが、これらの対策はラジエータやフ
ァンユニットの大型化につながるため限られたエンジン
ルーム内のスペースでは限界となりつつある。そこで、
冷房装置の使用によってラジエータの冷却状況が悪くな
り冷却水温がオーバヒートの危険域に達すると、冷房装
置を停止させることでラジエータを通過する外気温度を
低くしてオーバヒートを回避するようにした車両がある
。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たように冷却水温の上昇に伴って冷房装置を停止させる
対策では、冷却水温が回復しないと冷房装置を作動させ
ないため、その間は全く冷房が行われずに車室内温度が
上昇して乗員に不快感を与えてしまうという問題がある
。

【０００６】又、上記した対策とは別に、実公昭４８−
１８７５７号公報に記載の冷房装置のように、冷却水温
がオーバヒートの危険域に達すると加熱したコンデンサ
とラジエータに向けて水を噴射し、その気化潜熱と顕熱
によって両者を冷却してエンジンのオーバヒートを回避
するようにしたものがある。しかしながら、この対策は
かなりの量の水を消費するため、エンジンルーム内に設
置可能な小型の貯水タンクでは頻繁に補水する必要があ
り、実用性に乏しい。

【０００７】本発明の目的は、ラジエータを充分に冷却
してエンジンのオーバヒートを未然に防止することがで
きるとともに、常に一定の冷房能力を確保して車内温度
上昇による乗員の不快感を防ぐことができる車両用冷房
装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の本発明は、送風経
路に配設したエンジン冷却用ラジエータに対し冷凍サイ
クルを構成するコンデンサを上流側に配置した車両用冷
房装置において、前記コンデンサでの凝縮管の冷媒をバ
イパスさせるバイパス通路と、前記バイパス通路中に設
けられた開閉弁と、前記エンジンにかかる熱負荷を検出
する熱負荷検出手段と、前記熱負荷検出手段が検出した
エンジンの熱負荷が予め定められた大きさに達すると、
前記開閉弁を開いてコンデンサの凝縮面積を減少させる
切換制御手段とを備えた車両用冷房装置を要旨とするも
のである。

【０００９】第２の発明は、第１の発明の熱負荷検出手
段をエンジンの冷却水温を検出する水温センサとした車
両用冷房装置を要旨とするものである。

【００１０】

【作用】第１の発明においては、例えば、夏場の低速登
坂時等のようにエンジンの発熱量が大きく、かつ大量の
走行風が望めないときに冷房装置が使用されると、高温
のコンデンサで加熱された外気によってラジエータの冷
却がなされるため冷却が不十分となり、その結果、エン
ジンの熱負荷が増大してしまう。この熱負荷は熱負荷検
出手段にて検出され、熱負荷が予め定められた大きさに
達すると切換制御手段にて開閉弁が開かれる。冷媒はバ
イパス通路に流されることからコンデンサの凝縮面積が
減少し、その放熱能力が低下される。従って、コンデン
サの表面温度が低下して外気を加熱しなくなり、コンデ
ンサを通過した低温の外気にてラジエータが充分に冷却
される。

【００１１】又、上記したように冷却水温が高くなって
コンデンサの放熱能力が低減されても、必要な冷房能力
が確保された状態で冷房が継続される。さらに、ラジエ
ータの放熱量の増大によって冷却水温が低下するとコン
デンサを通過する冷媒量が増加されるため、その凝縮面
積の増大とともに冷房能力が僅かな時間で回復する。従
って、車内温度上昇による乗員の不快感が防止される。

【００１２】又、第２の発明は第１の発明の作用におい
て、エンジンの熱負荷の増減に伴なって冷却水温が増減
し、その冷却水温は水温センサにて検出される。そして
、冷却水温が予め定められた温度に達すると切換制御手
段にて開閉弁が開かれる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に従って説明する。図１は冷房装置の構成を示す回路図
、図２は車両のエンジンルーム内を示す断面図である。 これらの図に示すように、車両のエンジンルーム１の前
部には外気取入用のラジエータグリル２が設けられ、エ
ンジンルーム１内にはエンジン３が設置されている。エ
ンジン３の前方には冷却ファン４が配設され、そのファ
ン４は電動モータ５にて回転駆動されるようになってい
る。冷却ファン４の前方にはシュラウド６ａを備えたラ
ジエータ６が設置され、このラジエータ６は導管７にて
エンジン３と接続されている。

【００１４】前記導管７の途中にはウォータポンプ８が
設けられ、同ポンプ８にてエンジン３内の冷却水が導管
７を経てラジエータ６に供給されるとともに再びエンジ
ン３内に回収されるようになっている。又、ラジエータ
６の前側には車室内温度を調整するための冷房装置のコ
ンデンサ９が設置されている。尚、本実施例では、この
コンデンサ９はラジエータ６とほぼ同寸法に設定されて
いるが、コンデンサ９とラジエータ６の大きさは同一で
なくともよい。

【００１５】図１に示すように、前記コンデンサ９、レ
シーバ１０、エキスパンションバルブ１１、車室内に備
えられたエバポレータ１２、及び電磁クラッチ１３ａを
備えた定容量型コンプレッサ１３から冷凍サイクルが構
成されている。又、これらの各部材９〜１３は冷媒管１
４にて互いに接続されている。尚、１５は感温筒であっ
て、この感温筒１５の温度に応じてエキスパンションバ
ルブ１１の開度が調整されるようになっている。

【００１６】そして、電磁クラッチ１３ａを介して前記
エンジン３にてコンプレッサ１３が駆動されると、その
コンプレッサ１３で圧縮された気体状の冷媒がコンデン
サ９に供給され、そのコンデンサ９で冷却されて液化し
た後にレシーバ１０を経てエキスパンションバルブ１１
に至る。さらに、冷媒はこのエキスパンションバルブ１
１にて膨張して霧状となった後、エバポレータ１２内に
導入される。このときに冷媒は気化して再びコンプレッ
サ１３に導入される。一方、図示しないファンにより車
室内空気がエバポレータ１２を通過する際に熱交換され
、冷風が車室内に供給される。

【００１７】図３はコンデンサの詳細を示す正面図であ
る。この図に示すように、前記コンデンサ９の凝縮管１
６は多数段に折り返され、冷媒はその凝縮管１６内を入
口１６ａ側から出口１６ｂ側へと通過するようになって
いる。又、凝縮管１６には放熱用のフィン１７が設けら
れ、この凝縮管１６とフィン１７によりメイン回路１８
が構成されている。凝縮管１６の中間部にはバイパス通
路１９の一端が接続され、このバイパス通路１９の他端
は凝縮管１６の出口１６ｂ側に接続されている。又、こ
のバイパス通路１９には電磁開閉弁２０が設けられ、同
開閉弁２０はバイパス通路１９を開閉し得るようになっ
ている。

【００１８】図１に示すように、切換制御手段としての
電子制御装置２１（以下、ＥＣＵという）は前記冷却フ
ァン４の電動モータ５、コンプレッサ１３の電磁クラッ
チ１３ａ、及び電磁開閉弁２０と接続され、ＥＣＵ２１
はそれらの機器を駆動制御するようになっている。又、
ＥＣＵ２１は車載バッテリ２２と接続されるとともに、
冷房装置の吹出口に設けられた吹出温センサ２３、コン
プレッサ１３から吐出された冷媒の圧力を検出する圧力
センサ２４、及び導管７内の冷却水温を検出する熱負荷
検出手段としての水温センサ２５と接続され、ＥＣＵ２
１は各センサから信号を入力するようになっている。

【００１９】次に、このように構成した車両用冷房装置
の作用を説明する。まず、冷房装置の電源が投入されて
いない場合を説明すると、ＥＣＵ２１は電磁クラッチ１
３ａを励磁させないためコンプレッサ１３は作動せず、
冷房装置は稼働しない。又、ＥＣＵ２１は水温センサ２
５からの検出信号に基づいてエンジン３の冷却水温を判
定し、その水温が予め設定された第１の温度以下のとき
には電動モータ５を作動させず冷却ファン４を停止状態
に保つ。従って、このときのラジエータ６の冷却は、車
両の走行に伴ってラジエータグリル２から導入される風
（走行風）のみによってなされる。

【００２０】又、車両の低速運転時や停止時等、走行風
が充分に得られずに冷却水温が第１の設定温度を越えた
とき、即ち、エンジンの熱負荷が若干大きくなったとき
、ＥＣＵ２１は電動モータ５にて冷却ファン４を回転さ
せる。その結果、冷却ファン４から風（冷却風）によっ
てラジエータ６の冷却が促進される。従って、冷却風に
よって冷却水温が低下し、ＥＣＵ２１は冷却水温が第１
の設定温度以下になると再び冷却ファン４を停止させる
。

【００２１】一方、冷房装置の電源が投入された場合を
説明すると、ＥＣＵ２１は電磁クラッチ１３ａを励磁し
てコンプレッサ１３を作動させ、冷房装置の稼働を開始
する。その結果、コンプレッサ１３で圧縮された冷媒が
コンデンサ９で冷却されて液化し、その後、エバポレー
タ１２の熱を奪って車室内温度を低下させる。又、この
ときＥＣＵ２１は前記吹出温センサ２３からの検出信号
に基いて車室内温度を判定し、その車室内温度が冷房装
置の設定温度（目標温度）となるように電磁クラッチ１
３ａをオン・オフ制御する。さらに、ＥＣＵ２１は前記
圧力センサ２４からの検出信号に基づいて冷媒の圧力が
異常か否か判定し、異常のときにはコンプレッサ保護の
ために電磁クラッチ１３ａの励磁を中止する。

【００２２】今、冷房装置が作動中で冷却水温が第１の
設定温度以下のとき、ＥＣＵ２１は冷却ファン４を停止
状態に保つ。又、ＥＣＵ２１は前記電磁開閉弁２０を閉
弁状態に保つため、コンデンサ９に供給された冷媒がバ
イパス通路１９に流れるのが阻止され、その冷媒はメイ
ン回路１８全体を流れてレシーバ１０へと排出される。 従って、コンデンサ９の凝縮面積（放熱能力）は最大と
なる。又、コンデンサ９の全面が冷媒によって加熱され
ることからラジエータ６の冷却はコンデンサ９で加熱さ
れた外気によってなされる。その結果、ラジエータ６の
放熱量は上記した冷房装置の非稼働時に比較して低下す
る。

【００２３】又、冷却水温が第１の設定温度を越え、か
つその第１の設定温度より高い第２の設定温度（例えば
１００℃）以下であるとき、ＥＣＵ２１は冷却ファン４
の回転を開始してラジエータ６の冷却を促進する。尚、
ＥＣＵ２１はこのときも電磁開閉弁２０を閉弁状態に保
ち続けているため、ラジエータ６の冷却はコンデンサ９
で加熱された外気によってなされる。

【００２４】さらに、冷却水温が第２の設定温度を越え
たときには、エンジンの熱負荷が非常に大きくなってオ
ーバヒートの虞があるとして、ＥＣＵ２１は電磁開閉弁
２０を開弁する。その結果、コンデンサ９に供給された
冷媒はメイン回路１８の上流側半分を通過した後に、圧
力損失の小さいバイパス通路１９を経てレシーバ１０へ
と排出される。その結果、コンデンサ９の凝縮面積が半
減されてその放熱能力が低下する。又、メイン回路１８
の下流側半分には冷媒が流れなくなることから表面温度
が低下し、その箇所を通過する外気は加熱されず大気温
のままラジエータ６に供給される。従って、ラジエータ
６の下側半分には低温の外気が通過し、この外気と冷却
水温と温度差が大きくなることからラジエータ６の放熱
量が増大して冷却水温が低下される。

【００２５】その後、上記した電磁開閉弁２０の開弁に
より冷却水温が第２の設定温度以下となると、ＥＣＵ２
１は再び電磁開閉弁２０を閉弁する。さらに、冷却水温
が第１の設定温度以下となると、ＥＣＵ２１は冷却ファ
ン４を停止させる。尚、上記したように冷却水温が第２
の設定温度を越えてしまう運転条件としては、例えば、
夏場の低速登坂時等のようにエンジン３の発熱量が大き
く、かつ大量の走行風が望めない場合を挙げることがで
きる。又、そのときの冷房装置の冷房能力はエンジン回
転数が高く、かつ低車速であることから余裕があるため
、上記したようにコンデンサ９の凝縮面積を実質的に半
減させて冷房能力を低下させても必要な冷房能力を確保
し得る。さらに、仮に酷暑により車室内温度が上昇して
も、冷却水温の低下に伴って再びコンデンサ９の凝縮面
積が増大され冷房能力が回復されるため、僅かの時間で
車室内温度の上昇が抑制される。

【００２６】このように本実施例の車両用冷房装置は、
コンデンサ９での凝縮管１６の冷媒をバイパスさせるバ
イパス通路１９と、このバイパス通路１９中に設けられ
た電磁開閉弁２０と、エンジンの冷却水温を検出する水
温センサ２５（熱負荷検出手段）と、その水温センサ２
５が検出したエンジンの冷却水温が第２の設定温度を越
えると、前記電磁開閉弁２０を開いてコンデンサ９の凝
縮面積を減少させるＥＣＵ２１（切換制御手段）とを備
えた。

【００２７】従って、夏場の低速登坂時等のようにエン
ジンの熱負荷が大きく冷却水温が第２の設定温度を越え
たときには、コンデンサ９の凝縮面積が減少される。そ
して、コンデンサ９の放熱能力の低下に伴ってその表面
温度が低下して外気を加熱しなくなり、コンデンサ９を
通過した低温の外気にてラジエータ６が充分に冷却され
る。従って、冷却水温が低下されてエンジンのオーバヒ
ートを未然に防止することができる。

【００２８】又、上記したように冷却水温が高くなって
コンデンサ９の放熱能力が低減されても、必要な冷房能
力が確保された状態で冷房が継続される。さらに、ラジ
エータ６の放熱量の増大によって冷却水温が低下すると
コンデンサ９を通過する冷媒量が増加されるため、その
放熱能力の向上とともに冷房能力が僅かな時間で回復す
る。従って、常に一定の冷房能力を確保して車室内温度
の上昇による乗員不快感を防ぐことができる。

【００２９】尚、この発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、例えば、上記実施例では定容量型コンプレッ
サ１３を用いたが、可変容量型コンプレッサを使用して
もよい。さらに、冷却水温が第２の設定温度を越えたと
きには、上記した実施例と同じく電磁開閉弁２０を開弁
してコンデンサ９の凝縮面積を減少するとともに、可変
容量型コンプレッサの吐出量を予め定めた量（例えば５
０％）以下に制限することにより、冷媒が通過するメイ
ン回路１８の上流側半分の温度を低下させてもよい。こ
のようにすればラジエータ６に供給される外気温がさら
に低くなり冷却水温をより大幅に低下させることができ
る。

【００３０】又、上記実施例のように定容量型コンプレ
ッサ１３を用いた場合でも、冷却水温が第２の設定温度
を越えたときに予め定められたサイクルでコンプレッサ
１３をオン・オフ制御すれば、上記した可変容量型コン
プレッサを用いた場合と同様に吐出量が制限されて冷却
水温を低下させることができる。さらに、上記実施例は
電磁開閉弁２０にて冷媒の通路を切り換えたが、図４に
示すように、三方電磁切換弁３１を使用してもよい。電
磁開閉弁２０の場合は開弁によって冷媒をバイパス通路
１９に流しても僅かな冷媒はメイン回路１８の下流側に
流れて加熱させてしまうが、このように三方電磁切換弁
３１を使用すればメイン回路１８の下流側への冷媒の流
入を完全に防止して全ての冷媒をバイパス通路１９に流
すことができる。その結果、より大きな冷却水温の低減
効果を得ることができる。

【００３１】一方、上記実施例はメイン回路１８に電磁
開閉弁２０を１つ設けてその回路１８を二分割したが、
図５に示すように、メイン回路１８に三方電磁切換弁３
２，３３を２つ設けてこのメイン回路１８を三分割して
もよい。この場合、まず、冷却水温の上昇に伴って下流
側の電磁切換弁３３をバイパス通路１９側に切り換える
（このとき上流側の電磁切換弁３２はメイン回路１８側
に切り換えられている）。その結果、冷媒はこの電磁切
換弁３３からバイパス通路１９に流れ、メイン回路１８
の３分の２が放熱作用を果たす。そして、さらに冷却水
温が上昇すると、前記電磁切換弁３３をメイン回路１８
側に切り換えるとともに上流側の電磁切換弁３２をバイ
パス通路１９側に切り換える。従って、冷媒はこの電磁
切換弁３２からバイパス通路１９に流れ、メイン回路１
８の３分の１が放熱作用を果たす。このようにコンデン
サ９の放熱能力を３段階に切り換えることでよりきめ細
かな温度制御を実施することができる。尚、上記したメ
イン回路１８の分割数は車両の仕様等によって任意に変
更することができ、同様にメイン回路１８の分割比、即
ち電磁開閉弁２０や電磁切換弁３１〜３３の設置位置も
任意に変更することができる。

【００３２】又、上記実施例のように１つのコンデンサ
９のメイン回路１８を電磁開閉弁２０で分割するのでは
なく、複数のコンデンサを個々に直列に接続してその間
に開閉弁２０を設けてもよい。即ち、例えば、図６に示
すように、コンデンサ９ａ，９ｂを直列に接続し、両コ
ンデンサ９ａ，９ｂ間の配管途中からバイパス通路１９
を分岐させ同バイパス通路１９に電磁開閉弁２０を設け
てもよい。

【００３３】さらに、図７のように実施してもよい。即
ち、コンデンサ９ａをラジエータ６の前側（上流側）に
配置するとともにコンデンサ９ｂの一部をラジエータ６
の前側に配置し、この両コンデンサ９ａ，９ｂを直列に
接続する。又、両コンデンサ９ａ，９ｂ間の配管途中か
らバイパス通路１９を分岐させ同バイパス通路１９に電
磁開閉弁２０を設け、さらに、コンデンサ９ｂの前側に
コンデンサ用冷却ファン３４を配置する。そして、走行
風を両コンデンサ９ａ，９ｂに通過させるとともに、コ
ンデンサ９ａを通過した走行風と、コンデンサ９ｂを通
過した走行風の一部をラジエータ６に通過させる。一方
、ＥＣＵ２１は、圧力スイッチ２４による冷媒圧力が所
定値（例えば、１５ｋｇ／ｃｍ２　）以上のとき、ある
いは、水温センサ２５による冷却水温が第１設定温度（
例えば、９３℃）以上のときに電動モータ５を駆動して
冷却ファン４を回転させる。又、ＥＣＵ２１は、水温セ
ンサ２５による冷却水温が第２設定温度（例えば、１０
５℃）以上のときに電磁開閉弁２０を開弁する。さらに
、ＥＣＵ２１は、圧力スイッチ２４による冷媒圧力が所
定値（例えば、１５ｋｇ／ｃｍ２　）以上のときに電動
モータ３５を駆動してコンデンサ用冷却ファン３４を回
転させる。このコンデンサ用冷却ファン３４の駆動の際
に、コンデンサ９ｂを通過した冷却風の一部はラジエー
タ６を通らないのでラジエータ６の通風抵抗分だけコン
デンサ９ｂのフィンピッチを小さくすれば放熱面積が増
加することによりコンデンサ９ｂを小型化することが可
能となる。さらに、コンデンサ９ａのフィンピッチを粗
くし、コンデンサ９ｂのフィンピッチを密にすることに
より、ラジエータ６及びコンデンサ９ａ，９ｂ双方の放
熱特性を効率的に発揮することが可能となる。

【００３４】さらに、上記実施例は引込み式の冷却ファ
ン４を用いたが、押込み式のファンを備えた車両に具体
化したり、エンジンにて直接駆動されるカップリングフ
ァンを備えた車両に具体化してもよい。一方、上記実施
例では熱負荷検出手段として水温センサ２５を使用した
が、代わりに熱負荷検出手段として車速センサやエンジ
ン回転数センサを用いて車速を検出し、その車速が予め
定められた速度（例えば、３０ｋｍ／ｈ）以上のときに
電磁開閉弁２０を開いてコンデンサ９の凝縮面積を減少
させてもよい。即ち、コンデンサ放熱面積、コンプレッ
サ容量、エバポレータ容量等、冷房装置の各部の仕様は
、走行風が得られない車両停止時においても充分な冷房
が可能なように設定されている。従って、走行風の得ら
れる車両走行時においては上記したようにコンデンサ９
の凝縮面積を減少させても冷房能力が確保されて乗員の
不快感を防止することができる。そして、ラジエータ６
に供給される外気温が低くなることからその放熱量を増
大させてオーバヒートを回避することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の車両用冷房
装置によれば、ラジエータを充分に冷却してエンジンの
オーバヒートを未然に防止することができるとともに、
常に一定の冷房能力を確保して車内温度上昇による乗員
の不快感を防ぐことができるという優れた効果を発揮す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の冷房装置の構成を示す回路図である。

【図２】車両のエンジンルーム内を示す断面図である。

【図３】コンデンサの詳細を示す正面図である。

【図４】三方電磁切換弁を１つ使用した別例のコンデン
サを示す正面図である。

【図５】三方電磁切換弁を２つ使用した別例のコンデン
サを示す正面図である。

【図６】別例の冷房装置の構成を示す回路図である。

【図７】他の別例の冷房装置の構成を示す回路図である
。

【符号の説明】

３　　エンジン、６　　ラジエータ、９　　コンデンサ
、１６　　凝縮管、１９　　バイパス通路、２０　　電
磁開閉弁、２１　　切換制御手段としてのＥＣＵ、２５
　　熱負荷検出手段としての水温センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　送風経路に配設したエンジン冷却用ラ
   ジエータに対し冷凍サイクルを構成するコンデンサを上
   流側に配置した車両用冷房装置において、前記コンデン
   サでの凝縮管の冷媒をバイパスさせるバイパス通路と、
   前記バイパス通路中に設けられた開閉弁と、前記エンジ
   ンにかかる熱負荷を検出する熱負荷検出手段と、前記熱
   負荷検出手段が検出したエンジンの熱負荷が予め定めら
   れた大きさに達すると、前記開閉弁を開いてコンデンサ
   の凝縮面積を減少させる切換制御手段とを備えたことを
   特徴とする車両用冷房装置。
2. 【請求項２】　　熱負荷検出手段は、エンジンの冷却水
   温を検出する水温センサである請求項１に記載の車両用
   冷房装置。