JPH057204B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両の車室内をエアポンプを用いて
暖房する車両用暖房装置に関し、特に意図した暖
房を任意に得るようにしたものに関する。

（従来の技術） 一般に、車両用暖房装置としては、エンジンの
冷却水でヒータを作動させて車室内を暖房する、
いわゆる冷却水暖房方式のものが広く採用されて
いる。しかし、この方式では、暖房を必要とする
冷寒時におけるエンジン始動時にはエンジンの暖
機運転完了まで、つまりエンジン冷却水の昇温ま
でに時間がかかるので、その間は暖房効果が得ら
れず、冷風が車室内に吹き込んで来るという不快
感が生じるなど、暖房立上り性能が極めて悪いも
のであつた。

そのため、従来、実開昭57−84109号公報に示
されるように、エンジンによつて駆動されるエア
ポンプを備えて、該エアポンプによつて加圧され
たエアをボルテツクスチユーブにより暖気と冷気
とに分離し、この暖気を車室内に導入して車室内
の暖房を行うことにより、冷寒時のエンジン始動
時においても直ちに暖房効果が得られるようにし
て、暖房立上り性能の向上を図つた、いわゆるエ
アポンプ暖房方式のものが提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかるに、この提案のものでは、ボルテツクス
チユーブの冷暖気分離能力は、一定流量に対して
チユーブ固有の一定の能力しか得られないため、
エアポンプの回転数が一定の場合には、一定の温
度のエアしか供給できず、意図した暖房が得られ
ないものであつた。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであ
り、エンジンの負荷（エアポンプの負荷）の必要
以上の増加を抑制しながら、車室内温度に応じて
エアポンプからの加圧エアの温度を可変に調節す
ることにより、意図した暖房を可能にすることを
目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段
は、エンジンによつて駆動されるエアポンプと、
該エアポンプによつて加圧されたエアを車室内に
導くためのエア通路と、該エア通路の通路面積を
可変に調整する加圧エア温度調節用の絞弁と、車
室内温度に応じて車室内温度が低いときには上記
絞弁の開度を小さく、車室内温度が高いときには
上記絞弁の開度を大きくするよう上記絞弁を開閉
制御する絞弁開度制御手段と、上記エアポンプの
回転数が設定回転数以上になると、上記絞弁の開
度を全開にするよう補正する補正手段とを備えた
ものとする。

（作用） これにより、本発明では、車室内温度が低いと
きには絞弁の開度が小さく制御されることでエア
ポンプから吐出される加圧エアの温度が上昇する
一方、車室内温度が高いときには絞弁の開度が大
きく制御されることでエアポンプから吐出される
加圧エアの温度が低下するので、コールドドラフ
トのない良好な暖房立上り性を確保しながら、車
室内を所望の温度に暖房することができる。

そして、エンジンが高回転運転域に移行してエ
アポンプの回転数が設定回転数以上になると、上
記車室内温度に拘らず上記絞弁の開度が全開に補
正されることで、該絞弁上流の加圧エアの圧力上
昇が抑制されるので、加圧エアによる暖房作用を
維持しながら、エアポンプの負荷、ひいてはエン
ジンの負荷を軽減することができる。

（発明の効果） したがつて、本発明の車両用暖房装置によれ
ば、エアポンプからの加圧エアの温度を車室内温
度に応じて絞弁の開度制御により高低に制御し
て、車室内を所望の温度に暖房することができる
ので、コールドドラフトのない良好な暖房立上り
性を確保しながら意図した車室暖房を行うことが
できる。しかも、エアポンプが設定回転数以上と
なるエンジン高回転時には、絞弁の全開により加
圧エアによる暖房効果を維持しながらエアポンプ
の負荷軽減による耐久性の向上及びエンジン負荷
の軽減を図ることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図は本発明の実施例に係る車両用の暖房装
置を示す。同図において、１は車両に搭載された
エンジン、２はエアポンプである。該エアポンプ
２は、上記エンジン１とは、エンジン１のクラン
ク軸１ａに設けたドライブプーリ３ａとエアポン
プ２の駆動軸２ａに設けたドリブンプーリ３ｂと
両プーリ３ａ，３ｂ間に巻掛けられたベルト３ｃ
とからなるベルト伝動機構３を介して連結されて
いて、エンジン１によつて駆動される。上記エア
ポンプ２の駆動軸２ａには後述のコントロールユ
ニツト２３によつてON−OFF制御される電磁ク
ラツチ４が介設されている。

上記エアポンプ２の吸入口２ｂには吸入エア通
路５が接続され、該吸入エア通路５の上流端はエ
アクリーナ６を介して大気に開口している。一
方、エアポンプ２の吐出口２ｃには吐出エア通路
７が接続され、該吐出エア通路７の下流端はメイ
ンダクト８に開口し、該メインダクト８を介して
被暖房室としての車室９内に連通している。そし
て上記エアポンプ２によりエアクリーナ６を介し
て吸入エア通路５より吸入したエア（外気）を圧
縮、加圧したのち、この加圧エアを吐出エア通路
７を介してメインダクト８から車室９内に導入す
るように構成されている。

上記吐出エア通路７の途中には、該エア通路７
の通路面積を可変に調整する加圧エア温度調節用
の絞弁１０が配設され、該絞弁１０には後述のコ
ントロールユニツト２３によつて作動制御される
ステツプモータ１１が連結されている。該ステツ
プモータ１１により、絞弁１０は吐出エア通路７
の通路面積を変化させるよう開閉制御される。

また、上記絞弁１０下流の吐出エア通路７から
はリターン通路１２が分岐され、該リターン通路
１２の他端は吸入エア通路５に連通されていると
ともに、上記吐出エア通路７のリターン通路１２
との分岐部には後述のコントロールユニツト２３
によつてON−OFF制御される三方切換弁１３が
介設されている。該三方切換弁１３は、通常の
ON作動時は吐出エア通路７のエアポンプ２側と
車室９側とを連通し、リターン通路１２側を閉塞
している一方、OFF作動時には吐出エア通路７
のエアポンプ２側とリターン通路１２側とを連通
し、吐出エア通路７の車室９側を閉塞して、該吐
出エア通路７の加圧エアをリターン通路１２を介
してエアポンプ２の吸入側に戻すようにしてい
る。

一方、上記メインダクト８の吐出エア通路７開
口部よりも上流側には温水ヒータ１４が配設され
ている。該温水ヒータ１４は、エンジン１とは、
該エンジン１を冷却する冷却水が流通する冷却水
通路１５を介して循環接続されていて、エンジン
１を冷却した後の冷却水（温水）が循環供給され
る。該メインダクト８の温水ヒータ１４上流側に
は、温水ヒータ１４に近接してブロア１６および
後述のコントロールユニツト２３によつてON−
OFF制御される該ブロア１６を駆動するための
ブロア用モータ１７が設けられているとともに、
メインダクト８の温水ヒータ１４下流側にはメイ
ンダクト８と吐出エア通路７とを選択的に開閉す
るシヤツタ板１８が設けられている。該シヤツタ
板１８にはリンク機構１９を介して、後述のコン
トロールユニツト２３によつてON−OFF制御さ
れるソレノイド２０が駆動連結されている。そし
て、ブロア用モータ１７およびソレノイド２０の
OFF作動時には温水ヒータ１４によるエアとの
熱交換は行わず、またシヤツタ板１８によりメイ
ンダクト８を閉じ、吐出エア通路７を開くことに
より、エアポンプ２からの加圧エアを車室９内に
導入する一方、ブロア用モータ１７およびソレノ
イド２０のON作動時にはブロア１６によりメイ
ンダクト８の上流端から取入れたエアを温水ヒー
タ１４で熱交換させるとともに、シヤツタ板１８
により吐出エア通路７を閉じ、メインダクト８を
開くことにより、上記温水ヒータ１４で熱交換さ
れた温風を車室９内に導くように構成されてい
る。

さらに、２１は、車室９内に配置されて車室９
内の温度を検出する車室内温度センサ、２２は、
吐出エア通路７のエアポンプ２と絞弁１０との間
に配置されて、エアポンプ２から吐出された加圧
エアの温度を検出する加圧エア温度センサであ
る。これら各センサ２１，２２の出力（車室内温
度信号S₁および加圧エア温度信号S₂）は、エンジ
ン冷却水温信号S₃およびエンジン回転数信号とし
てのイグニツシヨンパルス信号S₄と共に、コント
ロールユニツト２３に入力されており、該コント
ロールユニツト２３により上記電磁クラツチ４、
ステツプモータ１１、三方切換弁１３、ブロア用
モータ１７およびソレノイド２０が制御される。

次に、上記コントロールユニツト２３の内部構
成は、第２図に示すように、エアポンプ駆動制御
回路Ａ、暖房方式切換制御回路Ｂ、三方切換弁制
御回路Ｃ、絞弁開度制御回路Ｄおよび絞弁全開制
御回路Ｅを備えており、それぞれ暖房スイツチ２
４を介して電源２５に接続されている。

上記エアポンプ駆動制御回路Ａは、イグニツシ
ヨンパルス信号S₄を積分する積分回路２６と、該
積分回路２６からの出力電圧を基準電圧設定回路
２７から出力された基準電圧と比較して該基準電
圧よりも大きいときにON信号を出力する比較回
路２８と、該比較回路２８からのON信号を受け
てON作動する常閉のリレー２９と、該リレー２
９のON信号を受けて所定時間（例えば15秒）経
過後にON信号を後述の常閉のリレー３２を介し
て電磁クラツチ４に出力して該電磁クラツチ４を
ON作動させるタイマ３０とを備えてなる。そし
て、エンジン１の始動後エンジン回転数が所定回
転数に達すると、つまりエンジン１が完爆する
と、比較回路２８からのON信号によりコントロ
ールユニツト２３の電源回路を閉成するととも
に、タイマ３０でエンジン１の回転が安定するま
での所定時間を経過させたのち電磁クラツチ４を
ON作動させて、エンジン１とエアポンプ２とを
駆動連結することにより、該エアポンプ２をエン
ジン１により駆動させる際、エンジン始動時の負
荷を軽減してエンジン１の冷間始動性を向上させ
るようにしている。

また、上記暖房方式切換制御回路Ｂは、冷却水
温信号S₃を受けて、冷却水温が所定値（例えば80
℃）よりも低いときにはOFF作動してブロア用
モータ１７およびソレノイド２０をOFF作動さ
せる一方、冷却水温が所定値以上のときにはON
作動してブロア用モータ１７およびソレノイド２
０をON作動させる水温スイツチ３１と、該水温
スイツチ３１からのON信号によりOFF作動して
電磁クラツチ４をOFF作動させる常閉のリレー
３２とを備えてなる。そして、冷却水温が所定値
（例えば80℃）以下のときには、ブロア用モータ
１７およびソレノイド２０のOFF作動により、
エンジン冷却水で温水ヒータ１４を作動させて暖
房する冷却水暖房方式を停止するとともに、電磁
クラツチ４のON作動維持により、エアポンプ２
を作動させて暖房するエアポンプ暖房方式を作動
させ、一方、冷却水温が所定値以上のときには、
逆に電磁クラツチ４のOFF作動によりエアポン
プ暖房方式を停止するとともに、ブロア用モータ
１７およびソレノイド２０のON作動により冷却
水暖房方式を切換作動させ、よつてエンジン温度
に応じて暖房を効果的に行うようにしている。

さらに、上記三方切換弁制御回路Ｃは、加圧エ
ア温度センサ２２からの加圧エア温度信号S₂を受
けて、加圧エア温度が所定値（例えば20℃）より
も低いときにはOFF作動して三方切換弁１３を
OFF作動させる一方、所定値よりも高いときに
はON作動して三方切換弁１３をON作動せる加
圧エア温度スイツチ３８を備えてなる。そして、
エアポンプ２から吐出された、絞弁１０上流の加
圧エアの温度が所定値（例えば20℃）よりも低い
ときには三方切換弁１３のOFF作動により吐出
エア通路７のエアポンプ２側とリターン通路１２
とを連通させて、吐出エア通路７の加圧エアをリ
ターン通路１２を介してエアポンプ２の吸入側に
戻す一方、上記加圧エア温度が所定値よりも高い
ときには三方切換弁１３のON作動によりリター
ン通路１２を閉塞し、吐出エア通路７のエアポン
プ２側と車室９側とを連通させて、エアポンプ２
からの加圧エアを車室９内に導入し、よつてエア
ポンプ２の始動初期に車室９内に冷たい風が吹き
込まないように構成されている。

そして、本発明の特徴として、絞弁開度制御手
段としての上記絞弁開度制御回路Ｄは、車室内温
度センサ２１からの車室内温度信号S₁を受け、車
室内温度に応じたパルス信号を発生して、後述の
補正回路３７を介してステツプモータ１１を作動
制御するパルス発生回路３３を備えてなる。そし
て、車室内温度に応じてステツプモータ１１によ
り絞弁１０を開閉制御し、車室内温度が低いとき
には、絞弁１０をその開度が小さくなるように閉
作動させて吐出エア通路７の通路面積を減少させ
ることにより、エアポンプ２から吐出された加圧
エアの温度を上昇させる一方、車室内温度が高い
ときには、絞弁１０をその開度が大きくなるよう
に開作動させて吐出エア通路７の通路面積を増大
させることにより、エアポンプ２から吐出された
加圧エアの温度を低下させ、よつて絞弁１０の開
度に応じて加圧エア温度を制御するようにしてい
る。

加えて、補正手段としての上記絞弁全開制御回
路Ｅは、イグニツシヨンパルス信号S₄を積分する
積分回路３４と、該積分回路３４からの出力電圧
を基準電圧設定回路３５から出力された基準電圧
と比較して該基準電圧よりも大きいときに補正信
号を出力する比較回路３６と、該比較回路３６か
らの補正信号を受けてステツプモータ１１を絞弁
１０が全開になるように補正制御する補正回路３
７とを備えてなる。そして、エンジン１の回転
数、つまりエアポンプ２の回転数が設定回転数以
上になると、補正回路３７によりステツプモータ
１１を補正制御して絞弁１０を全開にし、よつて
絞弁１０上流の加圧エアの圧力を低下させてエア
ポンプ２の負荷を軽減しその耐久性を向上させる
ようにしている。

したがつて、上記実施例においては、暖房時、
車室内温度を検出する車室内温度センサ２１の出
力を受けてコントロールユニツト２３（絞弁開度
制御回路Ｄ）により、車室内温度に応じて絞弁１
０の開度が制御され、車室内温度が低いときには
閉作動し、車室内温度が高いときには開作動し
て、エアポンプ２によつて加圧されたエアを車室
９内に導く吐出エア通路７の通路面積が可変制御
されるので、車室９内に供給される加圧エアを車
室内温度に応じて任意に制御することができ、よ
つて意図する暖房を容易に得ることができる。
今、具体的に、エアポンプ２と絞弁１０との間の
吐出エア通路７の圧力Paが０Kg／cm²Ｇ（絞弁１０
の全開）、0.5Kg／cm²Ｇ，1.0Kg／cm²Ｇの場合にお
いて、エアポンプ２の吸入エア温度が30℃のとき
でのエアポンプ回転数に対する絞弁１０下流の加
圧エア温度を測定した結果を第３図に示す。同図
により、絞弁１０下流の加圧エア温度はエアポン
プ２の回転数の増大に従つて増大するとともに、
絞弁１０の開度を制御することにより任意の温度
に制御できることが判る。なお、第３図は上記の
ように吸入エア温度が30℃のときのデータである
が、吸入エア温度が暖房を必要とするような低温
時、たとえば０℃のときの加圧エア温度は計算の
結果、同図の特性線図より30℃低い状態でそれぞ
れの特性線図に平行した特性になる。

しかも、エンジン１始動時においても、エアポ
ンプ２により加圧エアを直ちに温風にし、かつ上
記絞弁１０の開度制御により加圧エアの温度を任
意な温度に制御することができるので、速応性が
よく、暖房開始時においても、コールドドラフト
を生じることなく、立上り性能良く直ちに意図し
た暖房効果を得ることができる。

さらに、従来のものに比し、吐出エア通路７に
絞弁１０を介設するだけのものであるので、構造
が簡単であり、安価にかつ容易に実施することが
できる。

加えて、エンジン１が高回転運転域に移行して
エアポンプ２の回転数が設定回転数以上になる
と、上記車室内温度に拘らず上記絞弁１０の開度
が全開に補正されることで、該絞弁１０上流の加
圧エアの圧力上昇が抑制されるので、加圧エアに
よる暖房作用を維持しながら、エアポンプ２の負
荷、ひいてはエンジン１の負荷を軽減することが
できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体概
略構成図、第２図はコントロールユニツトのブロ
ツク回路図、第３図はエアポンプ回転数に対する
絞弁下流の加圧エア温度特性を示す図である。 ２……エアポンプ、７……吐出エア通路、９…
…車室、１０……絞弁、２３……コントロールユ
ニツト、Ｄ……絞弁開度制御回路、Ｅ……絞弁全
開制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンによつて駆動されるエアポンプと、
   該エアポンプによつて加圧されたエアを車室内に
   導くためのエア通路と、 該エア通路の通路面積を可変に調整する加圧エ
   ア温度調節用の絞弁と、 車室内温度に応じて車室内温度が低いときには
   上記絞弁の開度を小さく、車室内温度が高いとき
   には上記絞弁の開度を大きくするよう上記絞弁を
   開閉制御する絞弁開度制御手段と、 上記エアポンプの回転数が設定回転数以上にな
   ると、上記絞弁の開度を全開にするよう補正する
   補正手段と を備えたことを特徴とする車両用暖房装置。