JPH05139147A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両用空調装置がMAX COOL時でエンジン負荷
の高い状態におけるエンジンのオーバーヒートを防止す
ること 【構成】 弁装置２５に対してエンジン２２を冷却する
冷却系流路４２側で、その冷却系流路４２から冷却水を
ヒータコア２１に導く往路４４と、ヒータコア２１から
排出された冷却水を冷却系流路４２に帰還させる復路４
５とで構成されたヒータ系流路４３、更に、往路４４と
復路４５とを連通するバイパス路４７を有する。バイパ
ス路４７中に配設されたサーモスタット４８によりバイ
パス路４７を流れる冷却水温が所定の温度以上になった
場合には、バイパス路４７を閉鎖又は絞ってそのバイパ
ス路４７を通過する冷却水の流量が調節される。この分
の流量がラジエータ４１側に流れ込むことによりラジエ
ータ放熱量が増加しエンジン２２のオーバーヒートが防
止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ブロアにより吸入され
た空気をエンジンの冷却流体を循環させたヒータコアに
送風して、ヒータコアでの熱交換により所定温度の空気
流を得る車両用空調装置に関する。詳しくは、ヒータコ
アに流れる冷却流体の温度又は流量を調節することによ
り、空調空間を温度制御する装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、車両用空調装置として、エアミック
ス方式とリヒート方式とを用いた装置が知られている。
エアミックス方式は、図２４に示すように、冷房装置で
冷却された冷風と、その冷風の一部をヒータコアで加熱
して得られた温風とを混合させて、所定温度の空気流を
得る方式である。そして、この空気流の温度は、冷風と
温風との混合比をエアミックスダンパの開度によって変
化させることで、所望の温度に制御される。

【０００３】この方式は、エアミックスダンパの作動空
間を多く必要とするので、空調装置の実装スペースが大
きくなるという問題がある。又、空調装置の実装スペー
スを限定した場合には、冷風の一部を加熱するという構
造のためにヒータコアの体格が小さくなり、その結果、
通気抵抗が大きくなるという問題がある。

【０００４】一方、リヒート方式は、冷房装置で冷却さ
れた冷風を全てヒータコアを通過させて、再加熱して所
望の空気流を得る方式である。この方式は、上述のエア
ミッスク方式に比べて、空調装置の実装スペースを小さ
くできるし、実装スペースを限定した場合にはヒータコ
アの体格を大きくできるため通気抵抗を小さくできると
いう利点がある。そして、この空気流の温度は、ヒータ
コアの温度を制御することで、所望温度に制御される。
このヒータコアの温度制御は、エンジンを冷却する冷却
系流路からの冷却流体の流量を制御しても良いし、その
冷却流体の温度自体を上げ下げしても良い。よって、温
度制御方式として、図２５に示すような温水流量制御方
式と、図２６に示すような温水温度制御方式とが知られ
ている。

【０００５】図２５に示す温水流量制御方式は、ヒータ
コアに流れる高温の冷却流体の流量を、弁の開度をアナ
ログ的に又は弁のオンオフデューティ比を変化させるこ
とによりディジタル的に制御して、ヒータコアに供給さ
れる単位時間当りの熱量を制御することにより、ヒータ
コアの温度を制御する方式である。このアナログ制御は
既に実用化されており、ディジタル制御も外国で実用化
されている。このものにおいても、エンジンの回転数変
動を緩和するためにラジエータと並列にバイパス路を設
けることが有効な手段である。

【０００６】これに対して、図２６の温水温度制御方式
は、エンジンの冷却系統から供給される高温の冷却流体
と、ヒータコアにより放熱された後の低温の冷却流体と
を、２つの弁の開度をアナログ制御することによって混
合させて、ヒータコアに供給させる方式である。この方
式では、ヒータコアの温度は、冷却流体の混合比によっ
て制御される。この２つの弁の開度をダイヤフラムの変
位量に応じてアナログ的に制御する装置は、既に、本出
願人により実施されている。その装置では、エンジンの
冷却流路の高圧側から高温の冷却流体をヒータコアに分
流させ、ヒータコアで放熱された低温の冷却流体をエン
ジンの冷却流路の低圧側へ帰還させるようにヒータ系流
路が構成されている。そして、エンジンの回転数に拘わ
らず、ヒータ系流路に分流する高温の冷却流体の圧力が
ほぼ一定となるように、高圧側と低圧側とを連通するバ
イパス路が形成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、リヒ
ート方式ではエンジン回転数変動の影響を緩和するため
には、ヒータコアに並列でヒータ系流路の高圧側と低圧
側とを連通するバイパス路が有効である。ここで、図２
２に、一例として、温水温度制御方式におけるバイパス
路の通水抵抗をパラメータとした場合におけるポンプ
（電動ウォータポンプ）の出力である締切圧(ＫＰa）と
エンジン回転数(4000rpm⇔1000rpm)変化時の吹出温度差
（℃）との関係を示した。ポンプが大きく締切圧が高い
程、又、バイパス路の通水抵抗が小さい程、吹出温度差
が小さくなってエンジン回転数変動の影響が少ないこと
が分かる。ポンプを大きくして締切圧を高くすることは
重量増大及びコストアップとなるため適当ではない。
又、図２３に、バイパス路の通水抵抗をパラメータとし
た場合におけるエンジン回転数(rpm）とラジエータ流量
(l/min）との関係を示した。図から分かるように、バイ
パス路の通水抵抗が小さくなるとバイパス路に冷却流体
が多く流れることになる。すると、真夏などでヒータコ
アにヒータ系流路からの冷却流体が流れ込まないマック
スクール(MAX COOL)時には、冷却流体がバイパス路を流
れる分だけラジエータ側の流量が減少しラジエータ放熱
量の低下を招くという問題があった。

【０００８】発明者等は、空調装置におけるラジエータ
放熱量がフル能力必要となるのは、マックスクール(MAX
COOL)時でも真夏の炎天下の登坂時といった限られた条
件下であることに着目した。この時、エンジンがオーバ
ーヒートする恐れのあるのは、冷却流体の温度が 100℃
以上となるような異常に高い時であることに気が付い
た。即ち、発明者等は、このような場合のみバイパス路
を開から閉又は絞れば良いという考えに至った。

【０００９】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的とするところは、ヒータコ
アに並列にバイパス路が配設されたリヒート方式の車両
用空調装置において、マックスクール(MAX COOL)時でエ
ンジン負荷の高い状態におけるエンジンのオーバーヒー
トを防止することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成における第１の特徴は、エンジンを冷却す
る冷却系流路からの冷却流体をヒータコアに導入し、該
ヒータコアと熱交換した風を車室内に吹き出すため、前
記冷却系流路から前記冷却流体をヒータコアに導く往路
と、ヒータコアから排出された前記冷却流体を前記冷却
系流路に帰還させる復路とで構成されたヒータ系流路
と、前記ヒータ系流路において前記ヒータコアに直列に
介設され、前記ヒータコアに前記冷却流体を流すポンプ
と、前記ヒータコアに対して直列に前記ヒータ系流路に
介設され、前記冷却流体の流れを通過状態と遮断状態と
の間で制御する弁手段と、前記弁手段に対して前記冷却
系流路側で、前記ヒータ系流路の前記往路と前記復路と
を連通するバイパス路と、前記弁手段に信号を印加し
て、前記冷却系流路から前記往路を介して前記ヒータコ
アに供給される前記冷却流体の温度又は流量を制御する
制御手段とを有する車両用空調装置であって、前記バイ
パス路中に配設され、該バイパス路を流れる前記冷却流
体の水温が所定の温度以上になった場合には前記バイパ
ス路を閉鎖又は絞って該バイパス路を通過する前記冷却
流体の流量を調節するバイパス弁を備えたことである。

【００１１】又、第２の特徴は、エンジンを冷却する冷
却系流路からの冷却流体をヒータコアに導入し、該ヒー
タコアと熱交換した風を車室内に吹き出すため、前記冷
却系流路から前記冷却流体をヒータコアに導く往路と、
ヒータコアから排出された前記冷却流体を前記冷却系流
路に帰還させる復路とで構成されたヒータ系流路と、前
記ヒータ系流路において前記ヒータコアに直列に介設さ
れ、前記ヒータコアに前記冷却流体を流すポンプと、前
記ヒータコアに対して直列に前記ヒータ系流路に介設さ
れ、前記冷却流体の流れを通過状態と遮断状態との間で
制御する弁手段と、前記弁手段に対して前記冷却系流路
側で、前記ヒータ系流路の前記往路と前記復路とを連通
するバイパス路と、前記弁手段に信号を印加して、前記
冷却系流路から前記往路を介して前記ヒータコアに供給
される前記冷却流体の温度又は流量を制御する制御手段
とを有する車両用空調装置であって、前記バイパス路中
に配設され、前記ヒータコアに前記冷却流体を供給する
必要のないマックスクール(MAX COOL)時には前記制御手
段の制御により前記バイパス路を閉鎖又は絞って該バイ
パス路を通過する前記冷却流体の流量を調節するバイパ
ス弁を備えたことである。

【００１２】

【作用】第１の特徴の作用としては、制御手段により弁
手段が冷却流体の通過状態と遮断状態との間で制御され
る。そして、上記弁手段に対してエンジンを冷却する冷
却系流路側で、その冷却系流路から上記冷却流体をヒー
タコアに導く往路と、ヒータコアから排出された上記冷
却流体を上記冷却系流路に帰還させる復路とで構成され
たヒータ系流路を有し、上記往路と上記復路とを連通す
るバイパス路を有している。バイパス弁は上記バイパス
路中に配設され、このバイパス弁によりバイパス路を流
れる上記冷却流体の水温が所定の温度以上になった場合
には、上記バイパス路が閉鎖又は絞られそのバイパス路
を通過する上記冷却流体の流量が調節される。即ち、こ
の場合には、温度変動に伴ってバイパス弁が制御され、
バイパス路側の流量が抑制されてラジエータ側にその分
だけ余計に流れ込むこととなりラジエータ放熱量が増加
する。

【００１３】第２の特徴の作用としては、制御手段によ
り弁手段が冷却流体の通過状態と遮断状態との間で制御
される。そして、上記弁手段に対してエンジンを冷却す
る冷却系流路側で、その冷却系流路から上記冷却流体を
ヒータコアに導く往路と、ヒータコアから排出された上
記冷却流体を上記冷却系流路に帰還させる復路とで構成
されたヒータ系流路を有し、上記往路と上記復路とを連
通するバイパス路を有している。バイパス弁は上記バイ
パス路中に配設され、上記ヒータコアに上記冷却流体を
供給する必要のないマックスクール(MAX COOL)時には、
上記制御手段にて制御される。すると、上記バイパス路
が閉鎖又は絞られそのバイパス路を通過する上記冷却流
体の流量が調節される。即ち、この場合には、制御手段
の判定によりバイパス弁が制御され、バイパス路側の流
量が抑制されてラジエータ側にその分だけ余計に流れ込
むこととなりラジエータ放熱量が増加する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。1.全体の構成 図２は、本実施例に係る車両用空調装置の全体の構成を
示した図である。この空調装置のエアダクト３０内に
は、切換ドア３３，ブロア１１，エバポレータ１２，ヒ
ータコア２１，切換ドア７０，７２が配置されている。
切換ドア３３は、手動により、エアダクト３０の導入口
３１を開いたとき車両の外部からエアダクト３０内に外
気を導入し、エアダクト３０の還流口３２を開いたとき
車室３４内の空気をエアダクト３０内に還流させる。ブ
ロア１１は、導入口３１又は還流口３２からの空気を吸
引し、その回転速度に応じた風量Ｗを有する空気流とし
てエバポレータ１２に送る。エバポレータ１２は、電磁
クラッチ７４及びコンプレッサ７５を含む冷却システム
との協働により、ブロア１１からの空気流を冷却し、冷
却空気流として、ヒータコア２１に送風する。尚、電磁
クラッチ７４は、制御装置９０の制御下にて駆動され
て、コンプレッサ７５をエンジン２２に選択的に接続す
る。

【００１５】ヒータコア２１は、後述のエンジン２２の
冷却装置から冷却水（冷却流体）を受けてエバポレータ
１２から送られる冷却空気流を温める。加熱された空気
は切換ドア７０に送られる。切換ドア７０はサーボモー
タ７１に作動的に連結されており、このサーボモータ７
１が原点位置にあるとき、原位置（図２にて実線により
示す）に維持されてエアダクト３０内を流れる混合空気
流をエアダクト３０のHEAT吹出口１４を通して車室３４
内に吹出す。このことは、切換ドア７０が、温風を足元
から吹き出すフットモード（以下、ヒートモードともい
う）下におかれていることを意味する。又、切換ドア７
０は切換ドア７２と協働して混合空気流をエアダクト３
０のVENT吹出口１５、HEAT吹出口１４から車室３４内に
吹出し或いはエアダクト３０の DEF吹出口１６から車室
３４内に吹出すべく機能する。このことは、切換ドア７
０，７２がベントモード，バイレベルモード或いはデフ
ロスタモード下におかれることを意味する。尚、切換ド
ア７０は制御装置９０の指令によるサーボモータ７１の
回転により上動又は下動してベントモード，バイレベル
モード或いはデフロスタモード下におかれ、又、切換ド
ア７２は制御装置９０の指令によるサーボモータ７３の
回転により上動又は下動してベントモード，バイレベル
或いはデフロスタモード下におかれる。

【００１６】制御装置９０は、各種センサ９１ａ，９１
ｂ，９２ａ，９２ｂ，９３ａ，及び９４を接続したＡ／
Ｄ変換器９８と、温度設定器９５、モード設定器９６及
び制御スイッチ機構９７に接続したマイクロコンピュー
タ９９を備えている。内気温センサ９１ａは車室３４内
に配置されており、車室３４内の現実の温度T_rを検出し
てこの内気温T_rに対応したレベルを有するアナログ信号
を発生する。外気温センサ９１ｂは当該車両のラジエタ
のフロントグリルに近接して配置されており、車外の空
気の現実の温度Tam を検出し、この外気温Tam に対応し
たレベルを有するアナログ信号を発生する。水温センサ
９２ａはヒータコア２１の流入口に近接して配置されて
おり、冷却装置からの冷却水の現実の温度T_Wを検出し、
この検出水温T_Wに対応したレベルを有するアナログ信号
を発生する。空気温センサ９２ｂはエバポレータ１２の
流出口に近接して配置されており、エバポレータ１２か
らの空気流の現実の温度T_Eを検出し、この検出空気温T_E
に対応したレベルを有するアナログ信号を発生する。開
度センサ９３ａは、サーボモータ７１により上下動する
ロッドに作動的に連結されており、このロッドの変位と
の関連において、切換ドア７０の現実の開度位置A_Pを検
出し、この検出結果に対応したレベルを有するアナログ
信号を発生する。日射センサ９４は、車室３４の窓際に
配置されており、現実の日射量T_Sを検出してこれに対応
したレベルを有するアナロ信号を発生する。

【００１７】Ａ／Ｄ変換器９８は、マイクロコンピュー
タ９９からの要求に基づいて、各センサ９１ａ〜９４か
らのアナログ信号をディジタル信号に変換し、これら各
ディジタル信号を内気温T_r，開度位置A_P，外気温Tam ，
水温T_W，空気温T_E及び日射量T_Sを表すものとしてマイク
ロコンピュータ９９に付与する。温度設定器９５は車室
３４内に設けられており、乗員の手動操作により所望の
設定温度Tsetを選定し、これを温度設定信号として発生
する。モード設定器９６は、複数の手動スイッチにより
構成されており、これら各スイッチのいずれかを操作す
ることにより、オートエアコンモード、ヒートモード,
バイレベルモード, ベントモード, 或いはデフロスタモ
ードを表す指令信号を生じる。制御スイッチ機構９７は
第１〜第４の自己復帰型操作スイッチによって構成され
ており、第１操作スイッチはその操作によりブロア１１
を自動制御下におくに必要な第１指令信号を発生する。
第２，第３及び第４の操作スイッチはその操作によりブ
ロア１１から生じる空気流の風量Ｗをそれぞれ所定の高
風量値H₁，中間風量値M_e及び低風量値L_Oに設定するに必
要な第２，第３及び第４の指令信号を発生する。

【００１８】マイクロコンピュータ９９は、単一チップ
のＬＳＩから成り、定電圧回路（図示しない）から定電
圧を受けて作動準備完了状態におかれる。又、マイクロ
コンピュータ９９は、ＣＰＵ８０、ＲＯＭ８１、ＲＡＭ
８２、入出力インタフェース８３（以下Ｉ／Ｏと称す
る）及びクロック回路を備えている。ＲＡＭ８２はＩ／
Ｏ８３を通してＡ／Ｄ変換器９８からの各デイジタル信
号、温度設定器９５からの温度設定信号、並びにモード
設定器９６及び制御スイッチ機構９７からの各指令信号
を受けて一時的に記憶し、これら各信号をＣＰＵ８０に
選択的に付与する。又、本実施例においては、ＲＡＭ８
２は直流電源Ｂから常時給電されており、記憶保持機能
を有している。ＲＯＭ８１には所定の制御プログラム及
びデューティ比と目標吹出温度との関係を示した図１４
に示す特性のデータマップ及びブロアモータ１１ａに印
加する電圧と目標吹出温度との関係を示した図１０，図
１１に示す特性のデータマップが記憶されている。ＣＰ
Ｕ８０は後述する制御プログラムに従って、ブロアモー
タ１１ａに印加すべき電圧を指令した信号を駆動回路８
５に出力し、後述する弁装置２５ａ，２５ｂを駆動する
ための制御信号を駆動回路８４に出力する。更に、ＣＰ
Ｕ８０は、サーボモータ７１、７３を制御して、決定さ
れた吹出モードに従って切換ドア７０及び切換ドア７２
の開度を制御する。

【００１９】2.ヒータ系統の構成 図３の等価回路に示すように、エンジンの冷却装置とし
て、冷却系流路４２、エンジン２２、ポンプ４０、ラジ
エータ４１とで構成されている。又、ヒータ系流路４３
は、冷却系流路４２から高温の冷却水をヒータコア２１
へ導く往路４４と、ヒータコア２１で冷却された低温の
冷却水を冷却系流路４２へ帰還させる復路４５とで構成
されている。そして、ヒータ系流路４３の往路４４に第
１弁２５ａとポンプ２６とが介設されている。そして、
ヒータコア２１から出力された低温の冷却水をヒータコ
ア２１に還流させるために、復路４５と往路４４の第１
弁２５ａとポンプ２６との間を接続した還流路４６が形
成されている。又、第１弁２５ａに対して冷却系流路４
２側のヒータ系流路４３において、往路４５と復路４４
とを連通するバイパス路４７が形成されている。更に、
バイパス路４７中にはバイパス弁である後述のサーモス
タット４８が配設されている。このバイパス路４７によ
って、第１弁２５ａ及び第２弁２５ｂが開閉するときの
ウォータハンマの発生を抑制することができる。これに
より、ヒータコア２１に冷却水による衝撃圧が印加され
るのが防止される。

【００２０】3.弁の構成 第１弁２５ａと第２弁２５ｂと還流路４６は、図１に示
すように同一の筐体内に組み込まれている。本実施例で
は、第１弁２５ａと第２弁２５ｂとは連動して作動し、
第１弁２５ａが通過状態（オン状態）／遮断状態（オフ
状態）の時、第２弁２５ｂは第１弁２５ａと反対の状態
である遮断状態（オフ状態）／通過状態（オン状態）を
とるように構成されている。

【００２１】図１において、弁装置２５は筐体５０を有
し、その筐体５０には冷却系流路４２から高温の冷却水
を導入する第１導入口５１と、その高温の冷却水をヒー
タコア２１側に排出する第１排出口５２と、ヒータコア
２１から排出された低温の冷却水を導入する第２導入口
５３と、その低温の冷却水を冷却系流路４２側に排出す
る第２排出口５４とが形成されている。第１導入口５１
と第１排出口５２とはヒータ系流路４３の往路４４に接
続される。又、第２導入口５３と第２排出口５４とはヒ
ータ系流路４３の復路４５に接続される。

【００２２】筐体５０の内部において、第１導入口５１
と第１排出口５２とを接続する流路に第１弁２５ａを構
成する第１弁体５５と第１弁座５６とが形成されてい
る。又、筐体５０の内部には第１排出口５２に繋がる還
流路４６が形成されている。第２導入口５３と第２排出
口５４とは連通しており、これらの第２導入口５３と第
２排出口５４と還流路４６とを接続する流路に第２弁２
５ｂを構成する第２弁体５７と第２弁座５８とが形成さ
れている。そして、第１弁体５５と第２弁体５７とはプ
ランジャ５９に固定されている。このプランジャ５９は
摺動子６２と結合されており、その摺動子６２と固定子
６３との間にコイルスプリンク６１が介在されている。
筐体５０の上部に設けられたソレノイド６０に通電され
ていない時には、コイルスプリンク６１の付勢力により
摺動子６２が固定子６３との間隔を広げる方向に移動さ
れている。この結果、プランジャ５９は第１弁２５ａを
開弁状態とし第２弁２５ｂを閉弁状態とする方向に付勢
されている。一方、ソレノイド６０に通電されると、摺
動子６２が固定子６３の方向に移動し、プランジャ５９
は第１弁２５ａを閉弁状態とし第２弁２５ｂを開弁状態
とする方向に駆動される。

【００２３】4.本装置の作動 図２に示すように、本空調装置は、ブロワモ−タ１１ａ
により駆動されるファン１１ｂよって空気を送風し、こ
の空気をエバポレ−タ１２での熱交換によって冷却する
とともに、ヒ−タコア２１での熱交換によって加熱し、
その後、VENT吹出口１５、HEAT吹出口１４、 DEF吹出口
１６から車室内へ吹き出す装置である。

【００２４】又、VENT吹出口１５、HEAT吹出口１６、 D
EF吹出口１４の何れから、空気を車室内へ吹き出させる
かの吹出口モ−ドは、切換ドア７０、７２の開度を調整
することによって設定される。

【００２５】図４は図３の等価回路に相当する回路図で
ある。ヒ−タコア２１は、図４(a) に示す如く、冷却水
のヒータ系流路４３に配設されている。即ち、エンジン
２２で加熱された冷却水は、通常、Ａ→Ｂ→ポンプ２６
→ヒ−タコア２１→Ｃ→Ｄ→エンジン２２→・・・のよ
うに、ヒータ系流路４３を循環している。こうして、ヒ
−タコア２１には高温の冷却水が供給され、前述のよう
に、ブロワ１１によって送風される空気はヒータコア２
１により加熱される。

【００２６】上記冷却水のヒータ系流路４３には、図１
に示す弁装置２５が図４(a) に示す如き位置に配設され
ている。即ち、弁装置２５の通電が停止され消勢される
と、第１弁２５ａの第１弁体５５（図１）は図４(b) に
示すように上方へ変位する。これにより、Ａ→Ｂ→ポン
プ２６→ヒ−タコア２１→Ｃ→Ｄの回路内を、冷却水が
循環する。この場合、ヒ−タコア２１には、エンジン２
２で加熱された冷却水が直接供給されるため、ヒ−タコ
ア２１の温度は高い。以下、第１弁２５ａが全開状態に
ある時、弁装置２５はオン状態にあるという。

【００２７】一方、弁装置２５に通電され付勢される
と、第１弁２５ａの第１弁体５５及び第２弁２５ｂの第
２弁５７は、図４(c) に示すように下方へ変位する。こ
れにより、Ａ→Ｂ間は遮断され、ヒ−タコア内の温水
は、ヒ−タコア２１→Ｃ→Ｅ→Ｂ→ポンプ２６→ヒ−タ
コア２１→・・・のように、エンジン２２に戻って加熱
されることなく、そのまま、再び、ヒ−タコア２１へ戻
される。このため、ヒ−タコア２１の温度は低くなる。
以下、第１弁２５ａが全閉状態にある時、弁装置２５は
オフ状態にあるという。

【００２８】従って、弁装置２５を或るデュ−ティ比で
オン・オフさせることにより、ヒ−タコア２１の温度
を、所望の値付近に設定することができる。本装置で
は、上記デュ−ティ比制御の周期を、デューティ比、ブ
ロワモ−タへの印加電圧、及び、吹出モ−ドに応じて変
えることにより、温度変動を許容範囲内に抑えるととも
に、弁装置２５の耐久性を向上させている。

【００２９】5.空調制御 次に、図８，図１３を参照して、ＣＰＵ８０による空調
制御の手順を説明する。図８に示す処理は、所定の時間
間隔の割込により繰り返し実行される。ステップ１００
において、各種のセンサ、即ち、水温センサ９２ａ, 内
気温センサ９１ａ, 外気温センサ９１ｂ, 日射センサ９
４等の各出力値（Tw,T_r,Tam,Ts）と温度設定器９５の出
力値(Tset)とモード設定器９６の出力値と制御スイッチ
機構の状態出力値が入力される。次に、ステップ１０２
で、それらの値から目標吹出温度TAO が次式で演算され
る。 TAO=K_s・Tset-K_r・T_r-Kam・Tam-K_S・T_S+C 但し、K_sは温度設定ゲイン、K_rは内気温度ゲイン、Kam
は外気温度ゲイン、K_Sは日射ゲイン、C は補正定数であ
る。

【００３０】次に、ステップ１０４において、目標吹出
温度TAO が30℃以上か否かが判定される。この判定は、
図９に示す履歴特性に基づいて実行される。即ち、目標
吹出温度TAO が低温側から高温側にかけて変化する場合
には30℃より大きくなった時に判定値は「１」に変化
し、目標吹出温度TAO が高温側から低温側にかけて変化
する場合には27℃より小さくなった時に判定値は「０」
に変化する。ステップ１０４で、判定値が「１」と判定
された場合には、ステップ１０６において、図１０に示
すブロア風量と冷却水温度との関係を示す特性図から冷
却水温度Twに基づいて演算されたブロア風量と、図１１
に示す目標吹出温度とブロア風量との関係を示す特性図
から目標吹出温度TAO に基づいて演算されたブロア風量
との小さい方の値によってブロア風量が演算される。

【００３１】一方、ステップ１０４において、判定値が
「０」と判定された時には、ステップ１０８において、
図１１に示す特性から目標吹出温度TAO に基づいてブロ
ア風量が演算される。現実には図１０，図１１に対応し
てブロア風量を発生させるに必要なブロアモータ１１ａ
の印加電圧Ｖ（以下、ブロア電圧という）と目標吹出温
度TAO との対応を示したマップがＲＯＭ８１に記憶され
ている。目標吹出温度TAO からこのマップを参照するこ
とで、ブロア電圧Ｖが決定される。

【００３２】次に、ステップ１１０において、図１２に
示す特性から目標吹出温度TAO に基づいて吹出モードＭ
が演算される。尚、図１２に示すように、モードはFOOT
（フット) モード（ヒートモードともいう）、B/L(バイ
レベル) モード、FACE（フェイス) モード（VENT（ベン
ト）モードともいう）とから成る。

【００３３】次に、ステップ１１２において、オンオフ
信号を出力するためのデューティ比及び周期が演算され
る。この処理手順は、図１３に示されている。ステップ
２００において、ＲＯＭ８１に記憶された図１４に示す
特性のデータマップから目標吹出温度TAO に基づいて、
弁装置２５を駆動するためのオンオフ信号のデューティ
比Ｒが演算される。弁装置２５はオンオフ信号の高レベ
ル（オン）の期間、非通電状態であり、第１弁２５ａが
通過状態、第２弁２５ｂが遮断状態となり、オンオフ信
号の低レベル（オフ）の期間、通電状態であり、第１弁
２５ａが遮断状態、第２弁２５ｂが通過状態となる。デ
ューティ比Ｒはオンオフ信号の１周期Ｔに対する高レベ
ル期間の割合である。次に、ステップ２０２において、
ステップ１０６又は１０８で演算されたブロア電圧Ｖ
と、ステップ１１０で決定された吹出モードＭが読み込
まれる。次に、ステップ２０４において、0.05＜デュー
ティ比Ｒ＜0.8 の不等式が不成立と判定された場合に
は、ステップ２１６へ移行して、オンオフ信号の周期Ｔ
が４sec に設定される。

【００３４】デューティ比Ｒ≦0.05の場合には、時間平
均で第１弁２５ａの開度は0.05以下、第２弁２５ｂの開
度は0.95以上と見なすことができるので、ヒータコア２
１に流れる冷却水は大部分がヒータコア２１を還流する
低温冷却水である。従って、エンジンの冷却系流路４２
から供給される高温の冷却水の混合量が僅かであるの
で、ヒータコア２１を流れる冷却水の温度は弁装置２５
のオンオフ動作によっても余り変動しない。従って、こ
の場合には、オンオフ信号の周期Ｔを長くすることが可
能である。よって、デューティ比Ｒ≦0.05の場合には、
周期Ｔを４sec としている。この周期Ｔを長くすること
で、弁装置２５のオンオフ回数を減少させ、弁装置２５
の耐久性を向上させることができる。

【００３５】一方、デューティ比Ｒ≧0.8 の場合には、
時間平均で第１弁２５ａの開度は0.8 以上、第２弁２５
ｂの開度は0.2 以下と見なすことができるので、ヒータ
コア２１に流れる冷却水は大部分が冷却系流路４２から
供給される高温冷却水である。従って、ヒータコア２１
から排出された低温冷却水の混合量が僅かであるので、
ヒータコア２１を流れる冷却水の温度は弁装置２５のオ
ンオフ動作によっても余り変動しない。従って、この場
合にも、上記と同様に、オンオフ信号の周期Ｔを４sec
のように長くすることが可能である。この周期Ｔを長く
することで、弁装置２５のオンオフ回数を減少させ、弁
装置２５の耐久性を向上させることができる。

【００３６】図５に示すように、実際に、弁装置２５を
駆動するオンオフ信号のデューティ比と風量とを変化さ
せて、ヒータコア２１の吹出空気の温度を測定した。冷
却系流路４２から導入される高温冷却水の温度T_W1 は80
℃であり、ヒータコア２１の吸入空気温度T_a1 は５℃で
ある。上述したように、デューティ比Ｒ≦0.05の場合に
は風量に拘わらず、吹出温度は約15℃以下と低い。又、
デューティ比Ｒ≧0.8の場合には風量300m³/h では吹出
温度は約63℃以上であり、風量100m³/h では吹出温度は
約75℃以上である。つまり、風量によって吹出温度が大
きく変化する。

【００３７】又、図６に示すように、実際に、風量を30
0m³/h にして、弁装置２５を駆動するオンオフ信号のデ
ューティ比Ｒと周期Ｔを変化させて、ヒータコア２１の
吹出空気のオンオフ制御に伴って生じる温度変動ΔＴを
測定した。冷却系流路４２から導入される高温冷却水の
温度T_W1 は80℃であり、ヒータコア２１の吸入空気温度
T_a1 は５℃である。図６から、デューティ比Ｒ≦0.05又
はデューティ比Ｒ≧0.8 の場合には、オンオフ信号の周
期Ｔを長くしても吹出空気の温度変動ΔＴは大きくなら
ないことが理解される。又、オンオフ信号の周期Ｔを４
sec 、デューティ比Ｒを0.2 に固定して、風量と吹出空
気の温度変動ΔＴとの関係を測定した。冷却系流路４２
から導入される高温冷却水の温度T_W1 は80℃であり、ヒ
ータコア２１の吸入空気温度T_a1 は５℃である。その結
果を図７に示す。風量が少なければ、弁装置２５のオン
オフ制御に基づく温度変動ΔＴも小さいことが理解され
る。

【００３８】一方、デューティ比Ｒが0.05〜0.8 の範囲
内にある場合には、図６に示す実験結果から理解される
ように、オンオフ信号の周期Ｔを長くすると、吹出空気
の温度変動ΔＴが大きくなる。従って、この場合には、
周期Ｔを短く設定することが必要となる。この場合に
は、ステップ２０４の判定結果がYES となり、ステップ
２０６に移行して、ステップ１１０で演算された吹出モ
ードＭが判定される。吹出モードＭが顔に吹出空気が当
たるモードであるVENTモード（ベントモード）(FACE モ
ードともいう) 、又は、B/L モード( バイレベルモー
ド) で設定されていると判定された場合には、ステップ
２０８以下のステップが実行される。このモードの場合
には、吹出空気の温度変動ΔＴが３℃以内であれば不快
感を覚えない。ステップ２０８において、ステップ１０
６，１０８で設定されたブロア電圧Ｖが８Ｖを越えてい
るか否かが判定され、判定結果がYES であり従って送風
量が大きい場合には、ステップ２１０において、オンオ
フ信号の周期Ｔが２sec に設定される。図６から周期Ｔ
が２sec の場合には吹出空気の温度変動ΔＴは３℃以内
となることが理解される。このように、モードに応じて
不快感を覚えない温度変動ΔＴの値が異なるので、吹出
空気の温度がその温度変動ΔＴ以下になるように、送風
量が大きいときには周期Ｔを小さくしている。

【００３９】又、ステップ２０８において、ブロワ電圧
Ｖが８Ｖより小さい、即ち、送風量が小さいと判定され
た場合には、ステップ２１４において、オンオフ信号の
周期Ｔは、３sec に設定される。送風量が小さい場合に
は、図７から明らかなように温度変動ΔＴは小さくな
る。よって、オンオフ信号の周期Ｔを長く設定しても、
温度変動ΔＴは小さく、吹出空気の温度変動ΔＴを３℃
以内に保つことができる。

【００４０】一方、ステップ２０６において、吹出モー
ドが、直接、顔に吹出空気が当たらないモードであるHE
ATモードであると判定された場合には、ステップ２１２
以下のステップが実行される。HEATモードである場合に
は、6 ℃以内の温度変動であれば不快感を覚えない。こ
のため、ステップ２１２において、ブロワ電圧Ｖが８Ｖ
より大きく、従って、送風量が大きいと判定された場合
には、ステップ２１４に移行して、オンオフ信号の周期
Ｔが３sec に設定される。即ち、この場合は、図７に示
すように、送風量が大きいとオンオフ制御に基づく温度
変動ΔＴが大きくなるので、オンオフ信号の周期Ｔを比
較的短く設定することにより、吹出空気の温度変動を６
℃以内に抑えることができる。又、ステップ２１２にお
いて、ブロワ電圧Ｖが８Ｖに満たず、従って、送風量が
比較的小さいと判定された場合には、ステップ２１６に
おいてオンオフ信号の周期Ｔが４sec に設定される。こ
の場合は、図７に示すように、送風量が小さい場合に
は、オンオフ制御に基づく吹出空気の温度変動ΔＴが小
さいので、周期Ｔを比較的長く設定しても、温度変動Δ
Ｔを６℃以内に抑えることができる。

【００４１】このようにして、吹出空気の温度変動ΔＴ
が人に不快感を与えない範囲で、オンオフ信号の周期Ｔ
は長くなるように設定される。よって、良好な空調環境
の実現と弁装置２５の耐久性の向上を図ることができ
る。

【００４２】このように、オンオフ信号のデューティ比
Ｒと周期Ｔとが決定されると、図８のステップ１１４に
戻り、ブロア電圧Ｖの出力指令信号が駆動回路８５に出
力される。この結果、ブロアモータ１１ｂは要求された
風量を生じるような速度で回転する。次に、ステップ１
１６において、駆動回路８４に出力するオンオフ信号の
出力開始が指令される。この出力開始指令が発生される
と、ＣＰＵ８０は、オンオフ信号発生処理を開始する。
このオンオフ信号の発生処理は、微小時間毎のタイマ割
込によって起動される。ＣＰＵ８０はこのオンオフ信号
発生処理において、タイマ計測によりデューティ比Ｒ×
周期Ｔの期間高レベルのオン信号を駆動回路８４に出力
し、（１−デューティ比Ｒ）×周期Ｔの期間低レベルの
オフ信号を駆動回路８４に出力するという処理を繰り返
し実行する。この処理によりオンオフ信号は駆動回路８
４により増幅されて弁装置２５に印加され、弁装置２５
は周期Ｔデューティ比Ｒでオンオフする。

【００４３】次に、図８のステップ１１８において、吹
出モードＭに応じてドアー７０、７２の開度を制御する
ようにサーボモータ７１、７３に指令信号が付与され
る。その結果、ドアー７０、７２は吹出モードＭに応じ
た開度に制御される。

【００４４】上記の実施例では、オンオフ信号の制御周
期Ｔをデューティ比Ｒ、要求されたブロア電圧、即ち、
要求された風量と、吹出モードに基づいて決定している
が、いづれか１つの変量又は、任意の２つの変量の組み
合わせ、又は、目標吹出温度TAO に基づいて決定しても
良い。

【００４５】ここで、前述したように、空調装置におけ
るラジエータ放熱量がフル能力必要となるのは、MAX CO
OL時でも真夏の炎天下の登坂時といった限られた条件下
である。そして、エンジンがオーバーヒートする恐れの
あるのは、冷却流体の温度が100℃以上となるような異
常に高い時である。図１５は、バイパス路４７中に配設
されるサーモスタット４８を示した斜視図である。この
サーモスタット４８の作動特性としては、例えば、冷却
水温 100℃以上で開状態から閉状態又は絞り状態となる
ものが採用される。

【００４６】図１６は、図１５のサーモスタット４８を
ワックス式とした場合の作動を示した図である。尚、図
１６(a) は冷却水温が 100℃未満の時の状態を示した縦
断面図及びその下面図であり、図１６(b) は冷却水温が
100℃以上の時の状態を示した縦断面図である。サーモ
スタット４８のハウジング４８ａのフランジ部内には、
ラバー４８ｂにて封止されたワックス４８ｃが配設され
ている。このワックス４８ｃは、 100℃以上となると固
相から液相に変化すると共に膨張し、ラバー４８ｂを変
形させる。これにより、サーモスタット４８のフランジ
部内のラバー４８ｂのリブで囲まれた開口部４８ｄが閉
鎖又は絞られるため、バイパス路４７を流れる冷却水の
流量がなくなる又は少なくなることになる。

【００４７】図１７は、図１５のサーモスタット４８を
プランジャ式とした場合の作動を示した図である。尚、
図１７(a) は冷却水温が 100℃未満の時の状態を示した
縦断面図、図１７(b) は冷却水温が 100℃以上の時の状
態を示した縦断面図、又、図１７(c) は図１７(a) のＡ
矢視方向からプランジャを見た図である。サーモスタッ
ト４８のハウジング４８ａのフランジ部内には、プラン
ジャ４８ｅと形状記憶合金から成るスプリング４８ｆが
配設されている。図１７(a) に示したように、スプリン
グ４８ｆは 100℃未満では縮んだままの状態を保持し力
を発生しない。この時には、プランジャ４８ｅは冷却水
の圧力で図の上方に押し上げられ、プランジャ４８ｅの
四方の開口部４８ｇによってバイパス路４７は連通状態
となる。次に、図１７(b) に示したように、冷却水温が
100℃以上となると、スプリング４８ｆには伸びる力が
発生する。すると、プランジャ４８ｅは冷却水の圧力に
打ち勝って図の下方に押し下げられその通路が閉鎖さ
れ、バイパス路４７は遮断状態となる。

【００４８】本発明に係るバイパス弁としては、高温時
に閉鎖又は絞るという動作を満足するだけで良いため、
上述のサーモスタット４８のような単純な構造で良い。
又、サーモスタット４８は配線が不要であり、車両レイ
アウト上も簡単である。以上述べたように、サーモスタ
ット４８をバイパス路４７中に配設することにより、空
調装置の温度コントロール時にはサーモスタット４８が
開状態であり、バイパス路４７の通水抵抗が小さいため
出力の小さいポンプ２６ではエンジン回転数変動に伴う
吹出温度差を小さくすることができる。一方、真夏の登
坂時で空調装置がMAX COOL時となっている場合で、エン
ジン冷却が苦しくなり冷却水温が100℃以上になると、
サーモスタット４８が閉鎖又は絞られるためラジエータ
流量は十分確保されエンジン２２はオーバーヒートに陥
ることを防止される。

【００４９】上述の実施例では、弁手段を構成する弁装
置２５のデューティ比制御によって水温を制御する方式
への適用を説明したが、図１８に示したように、弁装置
であるウォータバルブの開度をアナログ制御する温水温
度制御方式にも同様に適用できることは明白である。
又、図１９に示したように、デューティ比又はウォータ
バルブの開度でヒータコアへの温水流量を制御する温水
流量制御方式にも同様に適用できる。

【００５０】更に、バイパス弁４８の他の実施例として
は、常開型の電磁弁を採用することもできる。この場合
には、バイパス路４７を流れる冷却水温を検出して電磁
弁を開状態から閉状態とするようにすれば良い。この場
合においては、図２０，図２１に示したように、駆動回
路８４を介してＣＰＵ８０から供給されたパルスのデュ
ーティ比が零、即ち、MAX COOL時に、バイパス弁４８を
構成する電磁弁を閉状態としても良い。

【００５１】

【発明の効果】本発明の車両用空調装置の第１の効果と
しては、制御手段により冷却流体の通過状態と遮断状態
との間で制御される弁手段に対してエンジンを冷却する
冷却系流路側で、その冷却系流路から冷却流体をヒータ
コアに導く往路と、ヒータコアから排出された冷却流体
を冷却系流路に帰還させる復路とで構成されたヒータ系
流路と、往路と復路とを連通するバイパス路を有し、そ
のバイパス路中に配設され、バイパス路を流れる冷却流
体の水温が所定の温度以上になった場合には、バイパス
路を閉鎖又は絞ってそのバイパス路を通過する冷却流体
の流量を調節するバイパス弁を備えているので、空調装
置の冷却流体の温度が異常に高くなるとバイパス路側の
流量が抑制される。このバイパス路側の流量の減少分が
ラジエータ側に余計に流れ込むことによりラジエータ放
熱量が増加しエンジンのオーバーヒートが防止される。

【００５２】第２の効果としては、制御手段により冷却
流体の通過状態と遮断状態との間で制御される弁手段に
対してエンジンを冷却する冷却系流路側で、その冷却系
流路から冷却流体をヒータコアに導く往路と、ヒータコ
アから排出された冷却流体を冷却系流路に帰還させる復
路とで構成されたヒータ系流路と、往路と復路とを連通
するバイパス路を有し、そのバイパス路中に制御手段に
より制御されるバイパス弁を備えているので、ヒータコ
アに冷却流体を供給する必要のないMAX COOL時には、制
御手段の制御によりバイパス路側の流量が抑制される。
このバイパス路側の流量の減少分がラジエータ側に余計
に流れ込むことによりラジエータ放熱量が増加しエンジ
ンのオーバーヒートが防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体的な一実施例に係る空調装置の構
成を示した構造図である。

【図２】同実施例装置の電気系統の構成を示したブロッ
ク図である。

【図３】同実施例装置の加熱系統を等価的に示したブロ
ック図である。

【図４】同実施例装置に係る弁装置を用いた場合の加熱
系統を示した説明図である。

【図５】弁装置に印加されるオンオフ信号のデューティ
比とヒータコアから吹出される空気の平均吹出温度との
関係を示す測定図である。

【図６】弁装置に印加されるオンオフ信号のデューティ
比とヒータコアから吹出される空気のオンオフ制御に伴
う温度変動との関係を示す測定図である。

【図７】ヒータコアから吹出される空気の風量とオンオ
フ制御に伴う温度変動との関係を示す測定図である。

【図８】本実施例装置のＣＰＵによる空調制御の処理手
順を示したフローチャートである。

【図９】目標吹出温度と判定値との関係を示した特性図
である。

【図１０】冷却水温とブロア風量との関係を示した特性
図である。

【図１１】目標吹出温度とブロア風量との関係を示した
特性図である。

【図１２】目標吹出温度と吹出モードとの関係を示した
特性図である。

【図１３】本実施例装置のＣＰＵによるオンオフ信号の
デューティ比及び周期を決定する処理手順を示したフロ
ーチャートである。

【図１４】目標吹出温度とオンオフ信号のデューティ比
との関係を示した特性図である。

【図１５】同実施例装置に係るバイパス路に配設される
サーモスタットを示した外観図である。

【図１６】図１５のサーモスタットをワックス式とした
場合の作動を示した図である。

【図１７】図１５のサーモスタットをプランジャ式とし
た場合の作動を示した図である。

【図１８】本発明に係る他の実施例としてアナログ制御
による温水温度制御方式への適用を示した説明図であ
る。

【図１９】本発明に係る他の実施例としてアナログ制御
による温水流量制御方式への適用を示した説明図であ
る。

【図２０】本発明に係る更に他の実施例としてデューテ
ィ比による温水流量制御方式への適用を示した構造図で
ある。

【図２１】図２０の加熱系統を等価的に示したブロック
図である。

【図２２】バイパス路の通水抵抗をパラメータとした場
合におけるポンプの出力である締切圧とエンジン回転数
(4000rpm⇔1000rpm)変化時の吹出温度差との関係を示し
た特性図である。

【図２３】バイパス路の通水抵抗をパラメータとした場
合におけるエンジン回転数とラジエータ流量との関係を
示した特性図である。

【図２４】従来装置で使用されているエアミックス方式
を示した説明図である。

【図２５】従来装置で使用されている温水流量制御方式
を示した説明図である。

【図２６】従来装置で使用されているアナログ制御によ
る温水温度制御方式を示した説明図である。

【符号の説明】

１１−ブロア １２−エバポレータ ２１−ヒータ
コア ２２−エンジン ２５−弁装置（弁手段） ４１−
ラジエータ ４２−冷却系流路 ４３−ヒータ系流路 ４４−往
路 ４５−復路 ４６−還流路 ４７−バイパス路 ４８−サーモス
タット（バイパス弁） ９０−制御装置（制御手段） ９９−マイクロコンピ
ュータ（制御手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンを冷却する冷却系流路からの冷
   却流体をヒータコアに導入し、該ヒータコアと熱交換し
   た風を車室内に吹き出すため、前記冷却系流路から前記
   冷却流体をヒータコアに導く往路と、ヒータコアから排
   出された前記冷却流体を前記冷却系流路に帰還させる復
   路とで構成されたヒータ系流路と、前記ヒータ系流路に
   おいて前記ヒータコアに直列に介設され、前記ヒータコ
   アに前記冷却流体を流すポンプと、前記ヒータコアに対
   して直列に前記ヒータ系流路に介設され、前記冷却流体
   の流れを通過状態と遮断状態との間で制御する弁手段
   と、前記弁手段に対して前記冷却系流路側で、前記ヒー
   タ系流路の前記往路と前記復路とを連通するバイパス路
   と、前記弁手段に信号を印加して、前記冷却系流路から
   前記往路を介して前記ヒータコアに供給される前記冷却
   流体の温度又は流量を制御する制御手段とを有する車両
   用空調装置であって、 前記バイパス路中に配設され、該バイパス路を流れる前
   記冷却流体の水温が所定の温度以上になった場合には前
   記バイパス路を閉鎖又は絞って該バイパス路を通過する
   前記冷却流体の流量を調節するバイパス弁を備えたこと
   を特徴とする車両用空調装置。
2. 【請求項２】 エンジンを冷却する冷却系流路からの冷
   却流体をヒータコアに導入し、該ヒータコアと熱交換し
   た風を車室内に吹き出すため、前記冷却系流路から前記
   冷却流体をヒータコアに導く往路と、ヒータコアから排
   出された前記冷却流体を前記冷却系流路に帰還させる復
   路とで構成されたヒータ系流路と、前記ヒータ系流路に
   おいて前記ヒータコアに直列に介設され、前記ヒータコ
   アに前記冷却流体を流すポンプと、前記ヒータコアに対
   して直列に前記ヒータ系流路に介設され、前記冷却流体
   の流れを通過状態と遮断状態との間で制御する弁手段
   と、前記弁手段に対して前記冷却系流路側で、前記ヒー
   タ系流路の前記往路と前記復路とを連通するバイパス路
   と、前記弁手段に信号を印加して、前記冷却系流路から
   前記往路を介して前記ヒータコアに供給される前記冷却
   流体の温度又は流量を制御する制御手段とを有する車両
   用空調装置であって、 前記バイパス路中に配設され、前記ヒータコアに前記冷
   却流体を供給する必要のないマックスクール(MAX COOL)
   時には前記制御手段の制御により前記バイパス路を閉鎖
   又は絞って該バイパス路を通過する前記冷却流体の流量
   を調節するバイパス弁を備えたことを特徴とする車両用
   空調装置。